(Je možné, že už něco podobného existuje a je také patentováno. Jedná se o jeden starší text ze "šuplíku", sepsaný spíše pro zábavu a nechce se mi ztrácet čas hledáním v patentech. Je také možné, že se zde nachází nějaké faktické chyby a pár částí by bylo možná ještě dobré upravit co se týče stylu psaní.)
Úvod
Úvod
Jedním z velkých problémů dnešního světa je znečištění ovzduší. Stojí za velkým množstvím předčasných úmrtí [1], jeho důsledkem například jen v USA ročně předčasně zahyne až 200000 lidí [2]. Zvyšujte také riziko vzniku rakoviny plic, srdečních selhání [3], vzniku autismu [4] či například hyperaktivity [5]. Znečištění ovzduší také dokáže zhoršit příznaky a průběh dalších zdravotních problémů (například zhoršuje problémy astmatiků).
Tyto zdravotní důsledky mají vedle zhoršení kvality života obyvatelstva také nezanedbatelný vliv na ekonomiku zasažených oblastí, a to co se týče například zvýšených nákladů na léčbu či například snížení produktivity práce v postižených oblastech.
Dalším výrazným faktorem, který se začne postupně promítat do lidských životů, je stárnutí populace a tím i zvýšení náchylnosti na tyto nepříznivé účinky znečištění.
Tyto zdravotní důsledky mají vedle zhoršení kvality života obyvatelstva také nezanedbatelný vliv na ekonomiku zasažených oblastí, a to co se týče například zvýšených nákladů na léčbu či například snížení produktivity práce v postižených oblastech.
Dalším výrazným faktorem, který se začne postupně promítat do lidských životů, je stárnutí populace a tím i zvýšení náchylnosti na tyto nepříznivé účinky znečištění.
K tomu všemu také můžeme přidat zvyšující se rezistenci bakterií k antibiotikům, která pomalu nabývá na intenzitě. Jako příklad může posloužit např. zlatý stafylokok či na síle nabírající tuberkulóza [6]. Samozřejmě zde existuje určitý pokrok v boji proti této rezistenci. Její případné výraznější důsledky ale mohou zintenzivnit výše uvedené problémy.
Zařízení
Cílem dále podrobněji popsaného zařízení není všechny výše uvedené problémy nějakým zázračným způsobem odstranit. Spíše se jedná o doplnění funkcí již běžně používaných zařízení, fungujících například jako plošná osvětlení, světelné reklamy či informační tabule. Proč zrovna tento typ zařízení bude jasné z níže uvedeného popisu. Účelem tohoto systému je čištění vzduchu od zdraví škodlivých sloučenin a patogenů.
Popis
Navrhované řešení se skládá z minimálně jedné germicidní zářivky (která může být pro tyto účely speciálně upravena) či odpovídajících zdrojů ultrafialového záření (vyzařující ve vhodných frekvenčních pásmech), odrazné plochy s vrstvou nanočástic oxidu titaničitého (TiO2) a flourescenční vrstvy, která dokáže transformovat zdrojem vyzářené ultrafialové záření na viditelné světlo (tak jako u klasických zářivek).
V podstatě se jedná o rozvinutí funkcí klasické zářivky, kde je mezi zdroj UV záření a flourescenční vrstvu vložena mezivrstva, tvořená vzduchem, určeným k desinfekci.
Germicidní zářivka zde dokáže plnit několik funkcí:
- vyzařovaným UVC zářením dokáže likvidovat patogeny obsažené ve vzduchu
- část spektra vyzařovaného UV záření aktivuje vrstvu nanočástic TiO2 [7], která může následně likvidovat jak patogeny, které s ní přijdou do styku, tak ostatní sloučeniny, obsažené ve vzduchu, a působící negativně na lidské zdraví (celkem obsáhlý seznam sloučenin, se kterými si tyto nanočástice dokáží poradit, je uveden ve zdroji [8]).
- touto zářivkou generované teplo dokáže ohřát okolní vzduch a tak vytvořit potřebný tah pro nasátí dalšího, znečištěného ovzduší.
Pokud se daná světelná cedule bude nacházet ve venkovním prostředí, vystaveném slunečnímu svitu, může být také i její povrch obohacen vrstvou nanočástic oxidu titaničitého.
Pouze při použití vrstvy nanočástic TiO2 nemusí při průchodu čištěného vzduchu dojít k setkání patogenů a nebezpečných sloučenin s povrchem - proto se zde hodí i germicidní UVC záření - i když si neporadí se zdraví nebezpečnými chemikáliemi, dokáže likvidovat ve vzduchu obsažené patogeny. Co se týče desinfekčního povrchu s nanočásticemi TiO2, mohl by být nasávaný vzduch nějakým vhodným způsobem rozvířen tak, aby se k němu dostalo co nejvíce škodlivých částic a patogenů, obsažených ve vzduchu.
Nevyužitá část spektra je touto vrstvou odražena zpět a nakonec je transformována na viditelné záření fluorescenční vrstvou, za kterou se může nacházet například reklama či informace pro okolo jdoucí (nebo může pouze osvětlovat okolí).
 |
| Pohled shora: A – plocha s informacemi; B – florescenční vrstva; C – Vrstva s nanočásticemi oxidu titaničitého; D – germicidní zářivka |
Případné detaily, které by bylo asi třeba dořešit
- Pro toto řešení bude zřejmě vhodné upravit obsah samotných zářivek, který je důležitý pro vytvoření potřebného vyzařovaného spektra. To by mělo jednak vést k co nejefektivnější likvidaci patogenů, obsažených ve vzduchu (pomocí UVC záření s vlnovými délkami od 200 do 280 nm), tak k co nejvyššímu nasycení vrstvy nanočástic TiO2 (pro základní nasycení je třeba záření ve vlnových délkách mezi 340 až 380 nm o výkonu minimálně 1 W na metr čtvereční, horní hranici momentálně neznám). Zajímavou vyzařovanou vlnovou délkou zde může být například i 207 nanometrů. Podle vědců z Columbia University si dokáže poradit s multirezistentním zlatým stafylokokem [9].
- S největší pravděpodobností bude také třeba vybrat vhodný materiál tvořící fluorescenční vrstvu, který s co největší efektivitou transformuje zbývající, upravené, vlnové délky na viditelné světlo.
- Pro maximální efektivitu může být vhodným způsobem zvětšen obsah reflexní plochy (například zvlněním či povrchovou úpravou) tak, aby obsahovala co největší množství výše zmíněných nanočástic a tak co nejvíce zvýšila desinfekční efekt celého zařízení.
- Další důležitou částí systému, ovlivňující jeho efektivitu, je rychlost proudění dezinfikovaného vzduchu. Tato rychlost se bude měnit v závislosti na okolních podmínkách. Má také vliv na efektivitu čištění vzduchu od patogenů, protože různé typy patogenů vyžadují pro sterilizaci proudícího vzduchu různou dobu vystavení germicidnímu záření. Rychlost tohoto proudění by neměla být moc rychlá, a také na druhou stranu moc pomalá. Samotnou rychlost čištěného vzduchu lze podpořit například iontovým větrem [10], který také navíc dokáže likvidovat bakterie a viry, a také samotný vzduch obohatit negativně nabitými ionty (což má další pozitivní zdravotní výhody).
- Některé části, vystavené proudícímu vzduchu, mohou být vytvořeny z mědi, která je také známá svými desinfekčními účinky [11].
- Případné problémy by mohlo představovat po delší dobu unikající germicidní záření při případné poruše či nevhodné údržbě. Dalším rizikem by mohl být UV zářením vytvářený ozón - jak velké množství by ho případně vznikalo? Nedal by se zneškodnit za pomocí nanočástic TiO2?
- Celý systém by měl co nejefektivněji využívat energii, proudící do germicidní zářivky a tedy co nejefektivnější využití vyzařovaného spektra (likvidace patogenů ve vzduchu, aktivace nanočástic TiO2, vytváření potřebného tahu teplem, transformace zbytkového spektra na viditelné světlo). Zařízení by mělo mít ve výsledku minimálně zvýšenou spotřebu energie a přitom k již běžným odpovídajícím světelným zařízením přidávat výše popsané čistící funkce.
Závěr
Tento systém by mohl pomoci s čištěním vzduchu od nebezpečných sloučenin a patogenů na lokální úrovni. Mohl by například pomoci se zabráněním šíření nemocí na místech s vysokou koncentrací lidí (podchody, stanice metra, obchodní domy, letiště). Šel by také například umístit do nemocnic, kde by mohl sloužit ve formě informačních tabulí či osvětlení chodeb. Mohl by nalézt také uplatnění v kancelářských budovách, kde by mohl například pomoci s bojem proti syndromu nezdravých budov [12], způsobeným špatnou kvalitou vnitřního ovzduší. Při použití iontového větru by se toto zařízení také mohlo stát zdrojem záporných iontů [13], které mají pozitivní vliv na lidské zdraví a které mohou zkvalitnit pracovní prostředí.
Samotné zařízení může být vyráběno v široké škále velikostí. Jediným limitujícím faktorem je zde pouze velikost germicidní zářivky (či jiného zdroje odpovídajícího zářemí) či jiného zdroje vhodného elektromagnetického spektra a případného doplňkového zdroje iontového větru.
Zdroje
[1] The Cost of China’s Economic Miracle: Shorter Lives, Due to Air Pollution
[2] Air pollution causes 200,000 early deaths each year in the US, study finds
[3] Air pollution linked to higher risk of lung cancer and heart failure
[4] Exposure to high pollution levels during pregnancy may increase risk of having child with autism
[5] Early-life traffic-related air pollution exposure linked to hyperactivity
[6] WHO: Tuberculosis numbers fall, but drug-resistant strains on the rise
[7] Titanium dioxide
[8] List of EPA
[9] Let There Be Light: Narrow Spectrum UV May Lower Risk of MRSA in Hospitals
[10] Biefeld–Brown effect
[11] Otázky a odpovědi o antimikrobiálních vlastnostech mědi
[12] Syndrom nezdravých budov
[13] Změňte ovzduší!
[1] The Cost of China’s Economic Miracle: Shorter Lives, Due to Air Pollution
[2] Air pollution causes 200,000 early deaths each year in the US, study finds
[3] Air pollution linked to higher risk of lung cancer and heart failure
[4] Exposure to high pollution levels during pregnancy may increase risk of having child with autism
[5] Early-life traffic-related air pollution exposure linked to hyperactivity
[6] WHO: Tuberculosis numbers fall, but drug-resistant strains on the rise
[7] Titanium dioxide
[8] List of EPA
[9] Let There Be Light: Narrow Spectrum UV May Lower Risk of MRSA in Hospitals
[10] Biefeld–Brown effect
[11] Otázky a odpovědi o antimikrobiálních vlastnostech mědi
[12] Syndrom nezdravých budov
[13] Změňte ovzduší!
No comments:
Post a Comment