Kandungan Terkait
- Peranti Kuasa Solar Berbentuk Orb ini Berfungsi Pada Hari Cloudiest
Satu ciptaan yang dipanggil solar solar dapat membantu mencegah berjuta-juta jangkitan tahunan yang disebabkan oleh peralatan perubatan yang tidak dibersihkan. Gambar oleh Oara Neumann
Autoklaf-alat yang menghasilkan stim untuk membunuh bakteria dan mensteril peralatan perubatan-dicipta kembali pada tahun 1879. Tetapi 134 tahun kemudian, jangkitan yang berkembang akibat peralatan perubatan yang tidak disterilkan masih dianggarkan memberi kesan kepada ratusan juta orang setiap tahun, kebanyakannya di dunia membangun. Di tempat yang mempunyai akses terhad kepada teknologi autoklaf, bersama-sama dengan bekalan kuasa yang tidak konsisten, ramai yang masih menjalani pembedahan dengan peralatan yang penuh dengan bakteria, virus dan patogen lain.
Berita baiknya adalah masalah ini dapat diselesaikan tidak lama lagi, berkat peranti yang dipanggil solar, dibangunkan oleh sekumpulan jurutera yang diketuai oleh Oara Neumann dan Naomi Halas dari Universiti Rice. Peranti mereka, yang digambarkan dalam artikel yang diterbitkan hari ini dalam Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, memanfaatkan kuasa Matahari-bersama-sama dengan ciri unik nanopartikel tertentu-untuk membersihkan peralatan perubatan dan instrumen lain tanpa memerlukan sumber elektrik luaran.
Para penyelidik bukanlah pasukan pertama yang mempunyai idea menggunakan kuasa suria untuk mensterilkan peralatan, tetapi ini adalah prototaip berfungsi pertama yang telah lulus ujian pensterilan tahap FDA yang standard. Autoklaf konvensional menggunakan elektrik untuk menghasilkan stim, tetapi peranti ini melakukannya dengan bergantung pada nanopartikel logam dan karbon (zarah-zarah kecil yang sekecil satu sepuluh-ribu sentimeter pada diameter) yang bertaburan dalam larutan berair.
Ciri-ciri termodinamik nanopartikel menyebabkan mereka menyerap tenaga lebih cepat daripada cecair di sekitarnya, menghasilkan perbezaan suhu yang besar kerana cahaya matahari dikumpulkan oleh hidangan cermin dan habanya disalurkan ke dalam larutan. Haba kemudiannya dipindahkan ke molekul air yang bersebelahan dengan nanopartikel dan menukarnya terus ke dalam stim. Reka bentuk ini membolehkan penukaran kuasa solar ke dalam stim dengan cara yang sangat cekap - hanya 20 peratus tenaga digunakan untuk meningkatkan suhu cecair, dan baki 80 peratus membantu menghasilkan dan mengekalkan mandi wap.
Tidak seperti ketika air biasanya direbus dan berubah menjadi wap, nanopartikel dapat menjana sejumlah besar stim pada suhu 70 darjah Celsius, ketika larutan masih jauh di bawah titik didih (beberapa stim bahkan dihasilkan ketika penyelidik meletakkan kapsul bendalir dalam mandi ais, memelihara ia di atas sifar darjah Celcius). Akibatnya, penjana suria boleh melakukan apa yang lazimnya merupakan proses yang sangat intensif tenaga-mensterilkan peralatan perubatan-menggunakan kekuatan tenaga yang terhad sahaja.
Para penyelidik menggunakan teknologi ini untuk menghasilkan dua prototaip yang berkaitan yang boleh beroperasi di luar grid. Satu adalah sistem gelung tertutup yang direka untuk mensterilkan peralatan perubatan dan objek lain yang kecil; yang lain membolehkan input dan dirancang untuk mensterilkan buangan manusia dan haiwan untuk mengurangkan penyebaran penyakit, masalah yang sedang berlaku di negara-negara membangun. Jika dikendalikan tiga kali seminggu, para penyelidik menganggarkan bahawa ia dapat memproses urin dan najis yang dihasilkan oleh keluarga empat orang dewasa.
Prototaip telah diuji dengan keberkesanannya dalam membunuh Geobacillus stearothermophilus, sejenis bakteria yang tumbuh di mata air panas dan persekitaran panas yang lain, dan dengan itu lebih sukar untuk dibuang melalui pemanasan daripada kebanyakan jenis mikroba. Kedua-dua klon solar melepasi ujian, membunuh semua bakteria dalam sampel selama 30 minit.
Dalam ujian, solar solar secara berkesan membunuh bakteria, menunjukkan bahawa ia boleh berjaya mensterilkan peralatan perubatan. Imej melalui pengguna Flickr mynameissharsha
Jika jenis teknologi ini boleh dihasilkan pada skala besar, ia berpotensi untuk membantu mengurangkan jumlah jangkitan di seluruh dunia. Nanopartikel tidak digunakan semasa proses pensterilan, jadi ia boleh digunakan semula tanpa had, dan jumlah air yang agak kecil digunakan semasa setiap kitaran. Para penyelidik juga berusaha untuk menggunakan komponen kos rendah apabila mungkin, tetapi kerana peranti masih dalam peringkat prototaip, sukar untuk mengatakan apakah tag harga akhir itu.
Isu-isu kos yang tidak terhad, solar solar berpotensi digunakan dalam pelbagai keadaan di mana akses kepada elektrik adalah batasan utama. Aplikasi yang paling segera adalah mensterilkan peralatan perubatan dan sisa manusia, tetapi para penyelidik berspekulasi bahawa jenis teknologi yang sama akhirnya dapat digunakan untuk membersihkan air dan membatasi penyebaran bakteria dalam produk makanan. Kecekapan reka bentuk yang luar biasa dalam menghasilkan stim, kata mereka, boleh suatu hari nanti boleh digunakan dalam penjanaan elektrik.
