Diseño preliminar de una pulsera desinfectante inteligente para ayudar en la lucha contra la COVID-19

Introducción

La mayoría de las personas se lavan las manos como medida de higiene y de prevención de enfermedades, y hoy en día lo hacen con especial frecuencia a causa de la pandemia de COVID-19. Este nuevo virus se propaga a través de las gotículas respiratorias de una persona infectada a otras con las que tiene contacto estrecho, como las personas que conviven o que prestan cuidados. El virus puede sobrevivir en diversas superficies, pero la mayoría de los productos de limpieza y desinfección pueden destruirlo.

Es importante recordar la importancia de limpiar y desinfectar de forma eficaz y rápida las manos, incluidos los objetos tocados por las manos de las personas, para evitar la propagación de enfermedades contagiosas. Por ello se han desarrollado dispositivos y sistemas basados en diferentes métodos para limpiar tanto las manos como los objetos. Sin embargo, estos dispositivos y sistemas de limpieza desarrollados hasta ahora no permiten limpiar y desinfectar las manos de los usuarios al mismo tiempo y de forma simultánea, de manera segura, fiable y eficaz. En la patente «US20090020135A1», los inventores presentan un dispositivo de limpieza en el que se combinan el método y el sistema de limpieza. Se basa en una carcasa que contiene un pulverizador y un dispensador de producto, que están asociados y se comunican entre sí. En la patente «US8481970B2» se propone un dispositivo de desinfección para dispositivos electrónicos portátiles. Este dispositivo tiene una cavidad para recibir el dispositivo electrónico que se va a desinfectar. Esta cavidad está equipada con una tapa y una fuente de luz UV. La posición abierta de la tapa permite introducir o retirar el dispositivo de la cavidad. La posición cerrada de la tapa se utiliza durante la fase de exposición a los rayos UV. Sin embargo, estos dispositivos y sistemas de descontaminación son vulnerables porque el usuario puede tocar las partes externas de estos instrumentos de esterilización, que pueden estar contaminadas, y también porque estos sistemas no son portátiles ni totalmente autónomos. Con este fin, se propone un dispositivo de desinfección.

Por lo tanto, era necesario diseñar un dispositivo portátil y ligero que proporcione una limpieza y desinfección automática, integrada y autónoma de las manos o los objetos cada vez que los usuarios los toquen. Esto ayuda a reducir la propagación de enfermedades o pandemias, al tiempo que fomenta entornos sanitarios estériles y limpios. El concepto propuesto se refiere a un dispositivo para limpiar y desinfectar las manos y los objetos tocados por el usuario. Se compone de una pulsera que puede llevarse en la muñeca, una fuente ultravioleta con un grado de libertad muy amplio, para abarcar todo el entorno que se va a desinfectar donde se produce el contacto, y, por último, esta pulsera estará equipada con un sistema de producción de energía eléctrica a partir del movimiento de las manos de quien la lleva. El dispositivo estará dotado de un sistema electrónico de control totalmente integrado en el cabezal emisor de UV, que aumenta o reduce la intensidad de la radiación UV y la duración de esta emisión sobre las manos del usuario y que también gestiona la alimentación de la lámpara UV. Cabe mencionar que el concepto propuesto está registrado como solicitud de patente en la OMPIC (Office marocain de la propriété industrielle et commerciale) con el número MA49542, a nombre de Badre El Majid, Saad Motahhir, Aboubkar El Hmmoumi, Ambar Lebbadi y Abdelaziz El Ghzizal. Además, se ha publicado un artículo de investigación en la revista Inventions. Asimismo, esta invención obtuvo una medalla de oro en el concurso internacional «Inventions Vs Corona», como se muestra a continuación:

Concepto de diseño

El concepto del esquema propuesto se ilustra en las figuras 1, 2 y 3. El dispositivo es un sistema para desinfectar las manos y los objetos que tocan, como se muestra en la figura 1, y consiste en una pulsera que se coloca alrededor de la muñeca de la mano del usuario. Está equipada con un sistema electrónico inteligente que emite rayos UV directamente sobre la palma de la mano y sobre el objeto que tiene delante.

La pulsera se compone de una o varias bobinas adyacentes que forman un cilindro, cada una de ellas hueca por dentro para permitir el libre movimiento de las bolas magnéticas; en el exterior de estas bobinas se disponen células solares. El cabezal emisor de UV consta de una lámpara UV integrada en una carcasa; la carcasa incorpora un circuito electrónico y una batería, y a ella se acopla un puerto de alimentación externa.

La orientación del emisor de UV, su intensidad y el tiempo de exposición son ajustables y están controlados por el sistema electrónico inteligente, que permite emitir la radiación UV en cualquier dirección. Se añadirán un control manual y botones de encendido y apagado. Para distribuir la radiación UV por toda la mano del usuario y permitir una amplia difusión de estos rayos sobre las manos y sobre cualquier objeto situado frente a ellas, optamos por una abertura de forma oval curvada hacia fuera, como un ojo, delante de la lámpara UV.

Aunque alimentar este sistema con una pequeña batería parece más sencillo, preferimos darle independencia respecto de su consumo de energía eléctrica. Con este fin, proponemos en esta invención las siguientes técnicas de alimentación:

• Utilizar la energía eléctrica generada por el movimiento de las manos del usuario, cuyo principio básico se ilustra en la figura 2. En efecto, cuando una bola magnética colocada dentro de la bobina se mueve gracias al movimiento de las manos (cuando el usuario se frota o se golpea las manos), se genera una corriente inducida en el circuito que carga entonces un condensador que, a su vez, se descarga; esta tensión eléctrica alimenta el emisor de UV para que se emita como radiación UV a través de la pequeña lámpara UV. La potencia puede aumentarse colocando varias bobinas adyacentes. Con esta solución, la lámpara UV se alimentará directamente con la energía generada.
• Equipar el sistema con pequeñas células solares y una batería para almacenar esta energía; el comportamiento será el mismo que con las pequeñas células solares, como se muestra en la figura 3.
• Equipar el sistema con un puerto para cargarlo en una toma de corriente y una batería para almacenar esta energía; el comportamiento será el mismo que con las pequeñas células solares, como se muestra en la figura 3.

El sistema de emisión de UV estará programado para apagarse automáticamente transcurrido un tiempo determinado, con el fin de proteger la piel del usuario y cumplir las normas de seguridad. Determinadas longitudes de onda de la luz ultravioleta tienen la capacidad de inactivar microorganismos, como hongos y virus, dañando su ADN o su ARN para que ya no puedan reproducirse.

Además, la pulsera puede incluir opcionalmente un reloj para mejorar su diseño y ergonomía. Esta pulsera desinfectante de manos no solo es cómoda de usar, sino también elegante

Figura 1: Acoplamiento entre la pulsera y el emisor de UV

Figura 2: Fundamento del sistema de generación de energía por movimiento

Figura 3: Fundamento del sistema de generación de energía con células solares y alimentación externa

Desafíos

Sobre la base de los prometedores primeros resultados de investigación orientados a desarrollar el concepto del innovador sistema de desinfección presentado en esta breve investigación, actualmente se trabaja en mejorar diversos aspectos y garantizar la seguridad de las personas durante el uso. Este trabajo incluye en particular:

• Construir una maqueta del cabezal emisor de UV para cubrir la mayor superficie posible de la palma de la mano del usuario sin perturbar la articulación normal de sus manos.
• Probar todos los diferentes enfoques de suministro eléctrico, que se han presentado antes en esta breve investigación.
• Probar muchas lámparas UV para identificar la más adecuada para nuestro sistema, con un consumo de energía reducido y un radiador adaptado.
• Determinar las dimensiones y los materiales óptimos de la pulsera.
• Determinar la duración y la frecuencia óptimas de la desinfección para proteger la piel del usuario y cumplir las normas de seguridad.
• Hacer una comparación entre los sistemas de desinfección existentes y nuestro concepto propuesto, en términos de eficacia, coste y durabilidad.
• Mantener los costes lo más bajos posible para asegurar que el producto final sea accesible para los países de bajos ingresos.

Conclusión

De la propuesta actual pueden extraerse las siguientes conclusiones:

• Abrimos una atractiva oportunidad para desarrollar nuevas soluciones para los sistemas de desinfección UV.
• Nuestra propuesta tiene dos grandes ventajas: en primer lugar, permitirá la desinfección directa de las palmas de las manos del usuario, que están en contacto permanente con objetos contaminados por microbios o virus, en cualquier momento y a petición del usuario. En segundo lugar, al mismo tiempo, desinfectaremos todos los objetos susceptibles de ser tocados por el usuario, ya que los rayos UV se dirigirán hacia ellos.
• El sistema de alimentación por movimiento puede utilizarse para otras aplicaciones, como un cargador de teléfono.

La crisis epidémica relacionada con la COVID-19 tiene un impacto significativo que estimula el desarrollo de soluciones innovadoras. Y es importante sacar este producto al mercado lo antes posible. Nuestro objetivo es ofrecer una solución nueva y de bajo coste que pueda contribuir eficazmente a afrontar el reto sanitario actual.

Autor: Badre El majid (científico independiente, Rabat, Marruecos)