Koronavirus | Česko | Respirátor

Respirátor vyrobíte i na domácí 3D tiskárně, potvrdily testy. Pomůže kondom, dobrá struna i sůl

  • Máte doma 3D tiskárnu?
  • Podle vědců z VUT i ČVUT na ní dokážete vyrobit polomasku
  • Testy potvrdily, že při správném použití nebude nebezpečná

Majitelé 3D tiskáren už týdny vyrábějí štíty pro zdravotníky, mnozí to ale zpočátku zkoušeli i s tiskem všemožných masek. Jakmile se totiž začal koronavirus šířit světem a z ochranných prvků se stalo nedostatkové zboží, tiskaři spustili CAD a začali prototypovat. 

Odborníci z akademické sféry a experti na tisk ale pochybovali, jestli bude taková maska dostatečně bezpečná. Prakticky nejdostupnější technologie FDM/FFF (fused deposition modeling/fused filament fabrication), kdy se taví drobné vlákno umělé hmoty a nanáší se po vrstvičkách na tiskovou desku, totiž nemusí být na mikroskopické úrovni úplně nejvhodnější. V hotovém výrobku jsou vzduchové komory, na povrchu propadliny a často i drobné trhlinky.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Nejdostupnější FDM/FFF 3D tisk, kdy se rozehřátou tryskou vytlačuje na tiskovou plochu drobné vlákénko plastu, se ještě před pár dny k výrobě ochranných masek nedoporučoval. Postupně se to ale mění.

Stručně řečeno, z takto vytištěného respirátoru by se mohla záhy stát houba, která bude živnou půdou pro patogeny a svému nositeli přinese více rizik, než užitku. Výrobu podobných masek na FDM/FFF tiskárnách proto nakonec mnozí opustili a vrhli se naopak na už zmíněný tisk ochranných štítů. 

Masce BUT-H1 pomůže rukavice nebo kondom 

Postupně se to ale mění, další a další výzkumníci totiž přicházejí s nejrůznějšími vylepšováky. Třeba Ústav automatizace a měřící techniky Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně, jehož inženýři se nedávno pochlubili polomaskou BUT-H1.

Představení polomasky na videu:

BUT-H1 lze vyrobit z běžných tiskových strun PLA. PET, PET-G, ABS nebo třeba CPE, přičemž autoři už na webu zveřejnili všechny díly ve formátu STL. Jak je to možné? Brněnští akademici jednoduše navrhli masku chránící ústa a nos takovým způsobem, že je přes ní možné natáhnout dostatečně pružnou latexovou rukavici.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek

V případě nedostupnosti rukavice lze použít i prezervativ, píše na svém webu brněnské Vysoké učení technické.

Maska je dostatečně univerzální na to, abyste do přední části mohli nainstalovat libovolný čtvercový částicový filtr – ať už nanovlákennou membránu, ke které se ale běžný smrtelník tak snadno nedostane, tak třeba filtrační médium z kabinových filtrů osobních automobilů, domácích čističek vzduchu, vysavačů a podobně. 

Vždy je třeba zároveň myslet na to, aby takový filtr mohl vůbec prakticky fungovat, tedy aby propouštěl vzduch v takovém množství, že jej udýcháte jak vy, tak třeba starší osoba.

Maska z PET-G podle ČVUT a Y Soft

Běžným tiskovým materiálům nakonec dalo zelenou i ČVUT, tamní Fakulta elektrotechnická totiž upravila jeden z modelů volně šířených v katalogu Thingiverse. Inženýři provedli ve spolupráci s Ústavem imunologie a mikrobiologie 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy testy (PDF), které kupodivu dopadly poměrně dobře.

Klepněte pro větší obrázek
Závěr testu upravené polomasky z běžné FDM/FFF 3D tiskárny

S vhodně zvolenými tiskovými materiály (PET-G, ASA) a nastavením kvality (výška vrstvy 150 μm) lze masku vyrobenou na FDM/FFF dezinfikovat i pomocí běžných prostředků. Třeba isopropylalkoholu.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Polomaska z PET-G s nanovlákennou membránou podle ČVUT a Y-Softu

Maska, jejíž model je už volně k dispozici v katalogu Thingiverse,  je stejně jako ta od brněnského VUT připravená  pro čelní výměnný textilní filtr, kterým může být v podstatě jakýkoliv vhodný materiál. Tady se už nicméně zapojila do hry brněnská společnost Y Soft, která zakoupila nanovlákennou membránu.

Nanovlákenný průmysl, byť stále poměrně mladý, má v Česku bohatou tradici, průmyslová výroba nanovláken a nanotextilu je totiž jedním z vynálezů vědců z liberecké univerzity. Dnes se výrobci základní textilie i koncových produktů sdružují třeba v Asociaci nanotechnologického průmyslu ČR.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Jedna z nanovlákenných membrán české výroby. Role na první fotografii na omak připomíná třeba pečící papír.

Nanovlákenná textilie má natolik drobnou strukturu z jednotlivých mikroskopických vláken, že otvory v ideálním případě projdou jen molekuly plynů, zatímco pevné částice velikosti několika desítek nm a více se zastaví. Patogeny včetně virů jsou přitom často ještě o řád větší – o bakteriích, pylových zrnech a aerosolech nemluvě.

Mohla by viry zabít rouška ponořená do solného roztoku?

A do třetice ještě jeden tip k domácí výrobě. Na sklonku března s ním na Facebooku přišel Stanislav Polzer z ostravské VŠB-TUO, přičemž vychází ze studie, kterou publikoval časopis Nature/Scientific Reports už před třemi lety. Jejími autory byl tým vědců ze soulské univerzity Kyung Hee a kanadské University of Alberta.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek
Výsledky experimentů s prosolenou filtrační membránou roušek

Výzkumníci se tentokrát pokusili ničit patogeny naprosto jednoduchým způsobem – pomocí chloridu sodného, tedy kuchyňské soli. Celý vtip spočívá v naložení ochranného filtru/roušky do slaného roztoku a poté vysušení.

Klepněte pro větší obrázek
Solná technika by moha vylepšit funkci nejprimitivnějších filtrů třeba i u ručně vyráběných roušek s vnitřní kapsičkou pro papírový kapesník apod.

Když pak člověk skrze masku s takovým filtrem dýchá, případně na filtru ulpí drobný aerosol z okolí, zaschlá sůl se rozpustí a opět krystalizuje. A právě rekrystalizace a vysoký osmotický tlak solného roztoku se postarají o destabilizaci proteinů virů a jejich zničení. Autoři studie zmiňují zejména rodinu virů způsobující běžnou chřipku.

Nutno však podotknout, že chybí studie, která by potvrdila stejnou funkci i u aktuálního koronaviru a hlavně v reálných podmínkách mimo laboratoř. Polzer tedy pracuje s předpokladem, že se jedná o společný rys všech podobných patogenů.

Solný postup samozřejmě nenahrazuje nejpokročilejší techniky ochrany, ale může v ideálních podmínkách zvýšit obrannou funkci základních roušek a filtrů o jednotky až desítky procent a hlavně prodloužit jejich životnost na celý den.

My si ty respirátory a roušky prostě vyrobíme!

Diskuze (80) Další článek: Třetí Týden mobilně z karantény. Svět se točí dál, jen mu není moc do smíchu

Témata článku: Technologie, Koronavirus, Facebook, COVID-19, Česko, 3D tisk, Respirátor, Filtr, PDF, Y-Soft, Tiskárna, PET-G, Maska, Y Soft, CAD, Rouška, Česká republika, ASA, Nature, FDM, Membrána


Určitě si přečtěte

Teachable Machine: Umělá inteligence za pět minut i bez doktorátu z ČVUT

Teachable Machine: Umělá inteligence za pět minut i bez doktorátu z ČVUT

** Pochopit techniky a principy A.I. je složité ** Ale nebojte, jde to i bez doktorátu z IT a matematiky ** Vyzkoušíme generátor neuronových sítí od Googlu

Jakub Čížek | 9

Deset kotev, které i v roce 2020 táhnou Android ke dnu

Deset kotev, které i v roce 2020 táhnou Android ke dnu

** Android existuje skoro 12 let a za tu dobu v mnoha směrech dospěl ** Dnes běží na sedmi z deseti telefonů, ale čemu za to vděčí? ** Našli jsme 10 kotev, které táhnou tento operační systém ke dnu

Karel Kilián | 162


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest 24 PC zdrojů

Jak využít umělou inteligenci

10 špičkových sluchátek s ANC

Playstation 5 vs Xbox Series X