Время сорвать маски: израильтяне создают «воздушный экран», защищающий от микробов

Израильский стартап обещает революцию в средствах индивидуальной защиты. Привычные маски и респираторы хотят заменить специальными кепками, создающими перед лицом человека невидимый экран из воздушных потоков. Как идею двух русских физиков из ЦЕРНа развили два профессора Техниона, и как новая технология изменит мир, выясняли «Детали».

Представьте, что вы входите в аэропорт и вместо того, чтобы достать из кармана и натянуть на нос мятую маску, просто… щелкаете кнопкой на кепке. Почти не слышный насос формирует перед вашим лицом барьер из воздуха, способный отгородить от любых микробов. Охранник улыбается, и вы видите эту улыбку, потому что у него тоже нет никакой маски — только кепка.

Если верить обещаниям израильской команды Wisdome Wearables, такую картину можно будет наблюдать уже в будущем году.

— Мы хотим спасти мир, — без ложной скромности начинает беседу с «Деталями» доктор Идит Харель. — Из-за хирургических масок многим людям тяжело дышать, у них головные боли, воспаления кожи и проблемы с концентрацией внимания. Маска мешает разговаривать, не давая видеть губы собеседника. Мы вернем людям возможность нормально общаться, обедать вместе, играть в шахматы без масок и социальной дистанции.

Идит Харель – известная американо-израильская ученая и предприниматель в сфере высоких технологий. Недавно она возглавила стартап Wisdome Wearables, призванный воплотить в жизнь разработки исследователей из Техниона: Моше Шохама и Давида Гринблатта.

Когда началась пандемия, профессор Гринблатт, возглавляющий лабораторию управления воздушными потоками, думал, чем бы помочь врачам. Поначалу речь шла не об избавлении от масок, а о том, чтобы усилить их защитный эффект. Вместе с исследователями из больницы Рамбам он разработал воздушный экран для лица, питающийся от дольно громоздкого насоса, носимого на поясе.

Но тут профессору Моше Шохаму попалась на глаза публикация Александра Сахарова и Константина Жукова, двух российских физиков-ядерщиков из Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН). Вообще-то занимаются они совсем другим. Сахаров – теоретик, космолог, он исследует на Большом андронном коллайдере элементарные частицы. А Жуков – физик-инженер, обслуживает детекторы частиц в эксперименте ATLAS. Но пандемия и последовавшие санитарные ограничения здорово осложнили обоим жизнь.

— Нас всех заставили надеть маски. Мне это очень неудобно, потому что я ношу очки. Даже в швейцарские фитнес-центры тогда пускали только в масках, что уже совсем ненормально. Я взбунтовался и решил предложить альтернативу, — вспоминает Александр Сахаров. – Так и появилась идея кепки-экрана. Мы не очень подробно ее проработали, просто решили показать, что такое решение в принципе возможно.

Так как в детекторах, обслуживаемых Константином Жуковым, используются потоки газа, для ученых не составило труда построить простенькую газодинамическую модель и опубликовать статью. А вот дальше дело не пошло.

— Я сам не такой человек, который мог бы организовать продвижение новой идеи, — признается Александр Сахаров. – Мы сделали описание и пытались рассылать его производителям медицинского оборудования. Но никто нашим предложением не заинтересовался. Патентовать его мы не стали, в Швейцарии это стоит 20 тысяч франков, слишком дорого.

Зато в Технионе взялись за дело гораздо более основательно.

— В той первой публикации была предложена весьма упрощенная модель воздушных потоков, — констатирует Давид Гринблатт. – В разработке более совершенной модели помогли два аспиранта: Давид Кейсар и Анан Гарзози.

Эти двое специализируются на ветряных электростанциях, но из-за локдауна работа встала, и молодые люди с головой погрузились в разработку воздушной маски. Причем бесплатно, как волонтеры. А дел было много: тут и построенеи физической модели, и живые эксперименты, проведенные с большой изобретательностью. Для моделирования чихающего носителя заразы, например, использовали аэрограф.

— Он как раз выпускает капли диаметром от 10 до нескольких сотен микронов – ровно на таких вирусные частицы путешествуют от человека к человеку, — рассказывает Давид Гринблатт.

Результаты, изложенные в недавно вышедшей научной статье, получились потрясающие. Сахаров и Жуков были уверены, что воздушная маска сможет защищать только того, кто ею пользуется, а вот если устройство надеть на носителя инфекции, оно никак не помешает ее распространению. А оказалось все наоборот: именно на больном защитная кепка блокирует 99% выдыхаемых им капель. Тогда как против входящих частиц демонстрирует только 62%-ю эффективность.

Хотя это все равно лучше, чем у обычных медицинских масок. Но одно дело – носить на лице маленький кусок материи, а другое – нацепить на голову целый насос. Вот в этом-то и была главная технологическая проблема.

— Поставить мощный вентилятор, который сдувал бы все аэрозольные частицы, нетрудно. Гораздо более сложная задача сделать из него удобное устройство, которое не шумит, мало весит и может работать хотя бы 4-5 часов без подзарядки, — объясняет Давид Гринблатт. – Так что нам надо было убрать все, кроме самого необходимого.

В погоне за решением было сделано множество прототипов и перепробованы самые разные варианты. Например, чтобы уменьшить шум, лопасти вентилятора решили увеличить, но замедлили их вращение. В конченом счете удалось достичь веса в 250 граммов, притом, что обычная кепка безо всяких насосов и аккумуляторов весит 150 граммов.

Итоговый прототип похож на высокую бейсболку, из тех, что носят рэперы. Имеется и облегченная версия – просто козырек без головного убора. Обе модели собираются производить четырех разных цветов, на выбор.

—  В Израиле первые воздушные экраны должны появиться уже через полгода. Сначала цена составит 250-300 шекелей за штуку, а при массовом производстве опустится до ста шекелей, — обещает Идит Харель.

Дороговато, но зато средство защиты практически вечное. Обслуживать его и менять фильтры потребуется один раз в год. Одновременно с поступлением кепок в продажу стартап планирует открыть и сеть сервисных центров.

— Сменные фильтры будут сделаны из экологичных перерабатываемых материалов. Это станет нашим вкладом в борьбу с загрязнением окружающей среды, ведь не секрет, что с началом пандемии только в мировой океан попадают сотни миллионов использованных масок, — говорит Идит Харель.

Заряжаться устройство будет через USB, одной зарядки хватит на 5-6 часов работы. А поскольку оно должно работать только при контакте с людьми, то большинству пользователей заряда будет хватить на целый день. Правда, в первую очередь маски достанутся профессионалам. Не врачам, как предполагал в начале своей работы Давид Гринблатт (сертифицировать устройство, как медицинское, пока не планируется), но тем, кто постоянно работает с людьми

— Мы рассматриваем B2B модель распространения. Ориентируемся на авиаперевозчиков (очень тяжело носить обычную маску все время полета), рестораны и отели, дома престарелых, хайтэк-компании, пищевые производства, — перечисляет Идит Харель. — Некоторые из них уже изъявили готовность заказать партии наших устройств, как только они будут произведены.

С производством пока не все ясно, но уже можно точно сказать, что Израилем дело не ограничится. Производственные площадки сейчас ищут в Европе, Северной Америке и на Дальнем Востоке – поближе к потребителям.

— В сфере наших интересов Германия, Италия, Великобритания, Голландия и Швейцария, вероятно, Китай, Япония, Сингапур – страны с жестким регулированием в сфере средств индивидуальной защиты, — объясняет Идит Харель.

Конечно, там, где есть регулирование, возникают и проблемы с сертификацией. Надо, чтобы официальные органы этих государств признали воздушный экран настоящей маской, которой можно пользоваться в общественных местах. Так что предстоит большая просветительская и лоббистская работа. Придется доказать и людям, и чиновникам, что воздушные экраны – полноценная замена масок. Но стартаперы уверены, что как только люди попробуют новое средство защиты, тут же оценят все его преимущества.

Следующий этап развития проекта – аналогичные устройства для детей и младенцев. Вот уж у кого всегда проблемы с ношением масок. При этом в них нуждаются миллионы детей, больных раком, иммунодефицитами и рядом других заболеваний во всем мире. Испытание детских моделей запланировано на ближайшие два года. А в перспективе защитная кепка может стать платформой и для других устройств, которые нужно носить на голове. Скажем, интегрировать в себя слуховой аппарат.

Что же касается Александра Сахарова, то он очень рад, что благодаря коллегам из Техниона его идея нашла практическое воплощение.

— Я всю жизнь занимаюсь теориями, и приятно, когда нечто мною придуманное непосредственно послужит людям, — говорит он. И надеется, что одна из новых масок появится и у него. Ведь в лабораториях ЦЕРН по-прежнему действует масочный режим…

Никита Аронов, «Детали». Фото: Wisdome Wearables Ltd.