Conception préliminaire d’un bracelet désinfectant intelligent pour aider à lutter contre le Covid-19

Introduction

La plupart des gens se lavent les mains par mesure d’hygiène et de prévention des maladies, et ils le font particulièrement souvent de nos jours en raison de la pandémie de COVID-19. Ce nouveau virus se transmet par des gouttelettes respiratoires d’une personne infectée à d’autres avec lesquelles elle est en contact étroit, comme les personnes qui vivent ensemble ou qui prodiguent des soins. Le virus peut survivre sur diverses surfaces, mais la plupart des produits de nettoyage et de désinfection peuvent le détruire.

Il est important de rappeler l’importance d’un nettoyage et d’une désinfection efficaces et rapides des mains, y compris des objets touchés par les mains des gens, pour prévenir la propagation des maladies contagieuses. C’est pourquoi des dispositifs et des systèmes fondés sur différentes méthodes ont été développés pour nettoyer les mains ainsi que les objets. Cependant, ces dispositifs et systèmes de nettoyage développés jusqu’ici ne permettent pas de nettoyer et de désinfecter en même temps et simultanément les mains des utilisateurs, de manière sûre, fiable et efficace. Dans le brevet « US20090020135A1 », les inventeurs présentent un dispositif de nettoyage, une méthode et un système de nettoyage tous combinés. Il repose sur un boîtier qui contient un pulvérisateur et un distributeur de produit, associés et communiquant l’un avec l’autre. Dans le brevet « US8481970B2 », un dispositif de désinfection pour appareils électroniques portables est proposé. Ce dispositif comporte une cavité destinée à recevoir l’appareil électronique à désinfecter. Cette cavité est équipée d’un couvercle et d’une source UV. La position ouverte du couvercle permet d’insérer l’appareil dans la cavité ou de l’en retirer. La position fermée du couvercle est utilisée pendant la phase d’exposition aux UV. Toutefois, ces dispositifs et systèmes de décontamination sont vulnérables, car l’utilisateur peut toucher les parties extérieures de ces instruments de stérilisation, qui peuvent être contaminées, et aussi parce que ces systèmes ne sont pas portables ou totalement autonomes. À cette fin, un dispositif de désinfection est proposé.

Il fallait donc concevoir un dispositif portable et léger qui assure un nettoyage et une désinfection automatiques, intégrés et autonomes des mains et/ou des objets chaque fois que les utilisateurs les touchent. Cela contribue à réduire la propagation des maladies ou des pandémies, tout en favorisant des environnements de santé stériles et propres. Le concept proposé concerne un dispositif de nettoyage et de désinfection des mains et des objets touchés par l’utilisateur. Il est composé d’un bracelet pouvant être porté au poignet, d’une source ultraviolette dotée d’un très grand degré de liberté, afin d’englober tout l’environnement à désinfecter où le toucher a lieu, et enfin ce bracelet sera équipé d’un système de production d’énergie électrique par le mouvement des mains de la personne qui le porte. Le dispositif sera muni d’un système de commande électronique entièrement intégré dans la tête émettrice d’UV, qui augmente ou diminue l’intensité du rayonnement UV et la durée de cette émission sur les mains de l’utilisateur, et gère également l’alimentation électrique de la lampe UV. Il convient de mentionner que le concept proposé est enregistré comme demande de brevet auprès de l’OMPIC (Office marocain de la propriété industrielle et commerciale) sous le numéro suivant : MA49542, par Badre El Majid, Saad Motahhir, Aboubkar El Hmmoumi, Ambar Lebbadi et Abdelaziz El Ghzizal. De plus, un article de recherche a été publié dans la revue Inventions. Par ailleurs, cette invention a obtenu une médaille d’or au concours international « Inventions Vs Corona », comme illustré ci-dessous :

Concept de conception

Le concept du schéma proposé est illustré par les figures 1, 2 et 3. Le dispositif est un système de désinfection des mains et des objets qu’elles touchent, comme le montre la figure 1, et se compose d’un bracelet placé autour du poignet de la main de l’utilisateur. Il est équipé d’un système électronique intelligent qui émet des rayons UV directement sur la paume de la main et sur l’objet qui se trouve devant elle.

Le bracelet est composé d’une ou plusieurs bobines adjacentes formant un cylindre, chaque bobine étant vide à l’intérieur pour permettre le libre mouvement des billes magnétiques ; des cellules solaires sont disposées à l’extérieur de ces bobines. La tête émettrice d’UV se compose d’une lampe UV intégrée dans une coque, la coque incorporant un circuit électronique et une batterie, un port d’alimentation externe étant fixé à la coque.

L’orientation de l’émetteur UV, son intensité et son temps d’exposition sont réglables et commandés par le système électronique intelligent, qui permet d’émettre le rayonnement UV dans n’importe quelle direction. Une commande manuelle et des boutons marche/arrêt seront ajoutés. Afin de répartir le rayonnement UV sur l’ensemble de la main de l’utilisateur et de permettre une large diffusion de ces rayons sur les mains et sur tout objet placé devant elles, nous optons pour une ouverture de forme ovale, bombée vers l’extérieur, comme un œil devant la lampe UV.

Bien qu’alimenter ce système avec une petite batterie semble plus simple, nous préférons rendre ce système indépendant pour sa consommation d’énergie électrique. À cette fin, nous proposons dans cette invention les techniques d’alimentation suivantes :

• Utiliser l’énergie électrique générée par le mouvement des mains de l’utilisateur, dont le principe de base est illustré à la figure 2. En effet, lorsqu’une bille magnétique placée à l’intérieur de la bobine se déplace grâce au mouvement des mains (lorsque l’utilisateur se frotte ou se tape les mains), un courant induit est généré dans le circuit, qui charge ensuite un condensateur qui, à son tour, se décharge ; cette tension électrique alimente l’émetteur UV afin d’être émise sous forme de rayonnement UV par la petite lampe UV. La puissance peut être augmentée en plaçant plusieurs bobines adjacentes. Avec cette solution, la lampe UV sera directement alimentée par l’énergie générée.
• Équiper le système de petites cellules solaires et d’une batterie pour stocker cette énergie ; le comportement sera le même avec de petites cellules solaires, comme le montre la figure 3.
• Équiper le système d’un port de charge sur une prise de courant et d’une batterie pour stocker cette énergie ; le comportement sera le même qu’avec de petites cellules solaires, comme le montre la figure 3.

Le système d’émission d’UV sera programmé pour s’éteindre automatiquement après un temps donné afin de protéger la peau de l’utilisateur et de respecter les normes de sécurité. Certaines longueurs d’onde de la lumière ultraviolette ont la capacité d’inactiver les micro-organismes, comme les champignons et les virus, en endommageant leur ADN ou leur ARN de sorte qu’ils ne puissent plus se reproduire.

En outre, le bracelet peut inclure en option une montre pour améliorer son design et son ergonomie. Ce bracelet désinfectant pour les mains est non seulement pratique à utiliser, mais aussi à la mode

Figure 1 : Couplage entre le bracelet et l’émetteur UV

Figure 2 : Principe du système de production d’énergie par le mouvement

Figure 3 : Principe du système de production d’énergie par cellules solaires et alimentation externe

Défis

Sur la base des premiers résultats de recherche prometteurs visant à développer le concept du système de désinfection innovant présenté dans ce court rapport de recherche, des travaux sont en cours pour améliorer divers aspects et garantir la sécurité des personnes lors de l’utilisation. Ces travaux comprennent notamment :

• Construire une maquette de la tête émettrice d’UV afin de couvrir la plus grande surface possible de la paume de la main de l’utilisateur sans gêner l’articulation normale de ses mains.
• Tester toutes les différentes approches d’alimentation électrique présentées plus haut dans ce court rapport de recherche.
• Tester de nombreuses lampes UV pour identifier la plus adaptée à notre système, avec une consommation d’énergie réduite et un radiateur adapté.
• Déterminer les dimensions et les matériaux optimaux du bracelet.
• Déterminer la durée et la fréquence optimales de désinfection pour protéger la peau de l’utilisateur et respecter les normes de sécurité.
• Établir une comparaison entre les systèmes de désinfection existants et notre concept proposé, en termes de niveau d’efficacité, de coût et de durabilité.
• Maintenir les coûts aussi bas que possible afin que le produit final soit accessible aux pays à faible revenu.

Conclusion

Les conclusions suivantes peuvent être tirées de la proposition actuelle :

• Nous ouvrons une opportunité intéressante de développer de nouvelles solutions pour les systèmes de désinfection par UV.
• Notre proposition présente deux avantages majeurs ; premièrement, elle permettra la désinfection directe des paumes des mains de l’utilisateur, qui sont en contact permanent avec des objets contaminés par des microbes ou des virus, et ce à tout moment et selon la demande de l’utilisateur. Deuxièmement, nous désinfecterons en même temps tous les objets susceptibles d’être touchés par l’utilisateur, puisque les rayons UV seront dirigés vers ces objets.
• Le système d’alimentation par le mouvement peut être utilisé pour d’autres applications, comme un chargeur de téléphone.

La crise épidémique liée au COVID-19 a un impact important en stimulant le développement de solutions innovantes. Et il est important de mettre ce produit sur le marché le plus rapidement possible. Notre objectif est de proposer une nouvelle solution à faible coût qui puisse contribuer efficacement à relever le défi sanitaire actuel.

Auteur : Badre El majid (scientifique indépendant, Rabat, Maroc)