Chiếc khẩu trang này sử dụng cơ chế nhiệt chạy pin để diệt virus, và có thể được sử dụng nhiều lần.

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại MIT đang nuôi tham vọng tạo ra một chiếc khẩu trang có khả năng lọc và vô hiệu quá virus bằng tác động nhiệt.

Khẩu trang đã được chứng minh là có tác dụng lọc virus (ví dụ như virus SARS-CoV-2), qua đó giảm khả năng bị lây nhiễm của người đeo. Tuy nhiên, một nhóm các nhà nghiên cứu tại MIT còn đang nuôi tham vọng tiến xa hơn với một chiếc khẩu trang có khả năng vô hiệu hóa virus bằng tác động nhiệt.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu này muốn tạo ra các khẩu trang có tích hợp một lưới đồng dẫn nhiệt. Sau đó, khi người đeo hô hấp, lưới này sẽ làm chậm lại tốc độ di chuyển của các vi khuẩn và vô hiệu hóa chúng bằng nhiệt. Theo các nhà nghiên cứu, phát minh này sẽ đem lại lợi ích vô cùng lớn cho các chuyên viên y tế, cũng như các cá nhân trong trường hợp khó duy trì giãn cách xã hội, ví dụ như khi đi xe bus đông người.

“Chiếc khẩu trang này với mục tiêu chính không phải là chặn virus, mà là giảm tốc độ của virus và vô hiệu hóa chúng,” Michael Strano, Giáo sư bộ môn Kỹ sư Hóa học tại MIT, chia sẻ.

Hiện nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công mô hình mẫu của chiếc khẩu trang đặc biệt này, và dự kiến sẽ bắt đầu thử nghiệm trong tương lai gần. Cụ thể ý tưởng và thiết kế của phát minh này có thể được tìm thấy trong nghiên cứu mà nhóm đã đăng tải trên bioRxiv, và đã được nộp lên một tạp chí bình duyệt.

Vô hiệu hóa virus

Strano và Buongiorno đã bắt đầu lên ý tưởng cho những chiếc khẩu trang mới từ hồi tháng 3. Họ khởi đầu bằng cách tham khảo các báo cáo khoa học sẵn có về nhiều loại khẩu trang khác nhau, và phát hiện ra rằng chưa có khẩu trang nào được thiết kế với mục tiêu chính là diệt virus bằng nhiệt.

“Những khẩu trang mà chúng ta hay gặp được thiết kế để ngăn lại một số virus. Tất nhiên, chúng vẫn có hiệu quả bảo vệ, song lại chẳng có công trình nghiên cứu nào nghĩ tới việc vô hiệu quá virus và khử trùng không khí cả. Tôi lúc đó đã rất ngạc nhiên,” Strano nói.

Do vậy, đội ngũ nghiên cứu đã chính thức bắt đầu thiết kế một khẩu trang với chức năng diệt virus bằng nhiệt. Họ đã quyết định sử dụng lưới đồng làm yếu tố phát nhiệt, và đã thực hiện một số tính toán để xác định được nhiệt độ tối ưu nhất để diệt virus.

“Đa số các khẩu trang hiện tại đều sử dụng cơ chế lọc bằng kích thước hoặc điện thích. Còn chiếc khẩu trang của chúng tôi lại sử dụng một cơ chế hoàn toàn khác, chủ yếu dựa trên việc khử trùng bằng nhiệt,” Faucher chia sẻ.

Để phát triển ra chiếc khẩu trang, các nhà nghiên cứu đã tính toán tốc độ suy biến của virus corona ở nhiều nhiệt độ và điều kiện khác nhau: ở nhiệt độ khoảng 90 độ C, số lượng virus sẽ giảm đi từ một nghìn tới một triệu lần, tùy thuộc vào kích thước khẩu trang thành phẩm. Họ cũng chứng minh được rằng, có thể đạt được nhiệt độ này thông qua việc điều chuyển một electron trong một lưới đồng hoặc bộ phát nhiệt điện dày 1mm, với nguồn điện lấy từ pin. Mẫu thử ở hiện tại đang sử dụng pin 9V – cung cấp vừa đủ năng lượng để làm nóng khẩu trang trong vài giờ, rồi hạ nhiệt của chúng trước khi sử dụng.

“Tất nhiên, ta cũng phải lưu tâm tới độ an toàn và thoải mái của sản phẩm,” Faucher nói. “Do đó, không khí sẽ được làm nguội sau quá trình vô hiệu hóa virus để làm thiết bị này thoải mái và an toàn hơn cho người dùng.”

Các nhà nghiên cứu đã tận dụng được hơi thở để tạo ra cuộn cảm ngược chiều, qua đó tăng hiệu suất diệt virus. Cụ thể, khi người đeo khẩu trang hít thở, thì cuộn cảm sẽ đảo ngược luồng không khí, dẫn không khí đi qua lưới nhiều lần, qua đó loại bỏ được nhiều virus hơn. Sau đó, không khí sạch sẽ thoát ra qua hai van ở hai đầu chiếc khẩu trang.

“Với thiết kế này, bạn chỉ cần tới một khẩu trang nhỏ, vừa vặn, mà lại có hiệu quả lọc virus cao hơn rất nhiều so với các thiết kế khác,” Strano chia sẻ.

Phần lưới đồng trong khẩu trang sẽ được bao bọc bởi một lớp cao su cách nhiệt (neoprene), giúp khẩu trang không bị quá nóng.

Nói về công nghệ truyền nhiệt trong phát minh này, Buongiorno nói: “Việc đạt được nhiệt độ đủ để vô hiệu quá virus, trong khi vẫn đảm bảo cách nhiệt cho người dùng và nhiệt độ không khí thoải mái là một bài toán khá thú vị mà chúng tôi đã giải quyết thành công thông qua lớp cách nhiệt neoprene và kỹ thuật hồi nhiệt.”

Công nghệ tốt hơn

Strano khẳng định, khẩu trang N95, khẩu trang y tế, và khẩu trang vải đều có ích cho việc phòng chống đại dịch, song chiếc khẩu trang nhiệt mới lại đặc biệt ở chỗ: nó có khả năng diệt virus, vì vậy không cần phải khử trùng và bỏ đi sau khi sử dụng. Thậm chí, nó còn đảm bảo sức khỏe hơn cho người dùng với cơ chế diệt khuẩn.

“Nghiên cứu này đã cho thấy rằng, hoàn toàn có thể sản xuất được các khẩu trang vừa diệt khuẩn mà lại vừa thoải mái,” Stranos bày tỏ. “Khả năng lọc khí hít vào và thở ra giúp ta vừa bảo vệ được bản thân, vừa bảo vệ được mọi người xung quanh. Đây là một bước tiến mới, một công nghệ tốt hơn.”

Để sở hữu những chiếc khẩu trang nhiệt, người dùng cần bỏ ra nhiều tiền hơn so với các khẩu trang thông thường. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu khẳng định rằng chúng sẽ hữu hiệu khi khả năng lây nhiễm cao và chi phí không phải là vấn đề cấp thiết. Được biết, nhóm nghiên cứu đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho thiết kế khẩu trang này, và dự kiến sẽ bắt đầu thử nghiệm nó tại MIT cùng với một số đối tác khác.

Theo MIT News

Tin liên quan: