Solutions antibactériennes pour écrans tactiles pendant une pandémie

En raison de la présence de bactéries, la pandémie de COVID-19 a amené les gens à reconsidérer l'utilisation d'écrans tactiles dans des lieux accessibles au public. Cet article aborde les défis auxquels sont confrontés lesécran tactilel’industrie et comment les revêtements antimicrobiens peuvent devenir une solution potentielle.
Les écrans tactiles sont utilisés dans les terminaux d'accès public depuis plus de trente ans. Les premières applications étaient les kiosques d'information, les terminaux d'enregistrement des mariées, les systèmes de jeux et les distributeurs automatiques de billets. Ces écrans tactiles étaient construits avec des écrans à tube cathodique incurvé (CRT), qui étaient relativement chers à l'époque. L'essor de la technologie LCD à transistors à couches minces (TFT) au début des années 1990 a permis d'utiliser des capteurs tactiles plats à faible coût en conjonction avec des écrans plats, ce qui a entraîné une baisse des prix. Finalement, la taille de la diagonale augmente, ce qui élargit considérablement le marché desécrans tactiles.
En plus des applications publiques à accès direct, de nombreuses applications telles que les terminaux de point de vente et le contrôle des machines prennent en charge le toucher, et un petit nombre d'employés peuvent accéder aux écrans tactiles. Au fil des années, les applications telles que les systèmes d'information publics, les distributeurs automatiques de billets et l'affichage numérique dans les aéroports, les centres commerciaux et autres lieux publics ont proliféré. Au cours des cinq dernières années, l'augmentation des coûts de main-d'œuvre pour les établissements de vente au détail (en particulier les restaurants de restauration rapide) a entraîné une augmentation de l'accès du public aux écrans tactiles de saisie des commandes. Avec l’omniprésence du toucher sur les écrans d’affichage des appareils personnels (téléphones mobiles, tablettes et ordinateurs) et des équipements et machines professionnels, la plupart des personnes qui rencontrent des écrans d’affichage souhaitent des capacités tactiles. Avant la pandémie de COVID-19, les gens ne considéraient généralement pas les écrans tactiles comme des surfaces potentiellement dangereuses. Les choses ont changé.
Aux premiers stades de la pandémie, le manque d’informations et de recherches sur la propagation du virus SARS-CoV-2 signifiait que les gens devaient s’inquiéter des multiples voies d’infection possibles. De nombreux virus se propagent facilement par contact avec des surfaces. Cela nous amène tous à essuyer les surfaces, les emballages alimentaires, le courrier et les colis, les poignées de porte et autres surfaces, et à nous laver les mains après avoir touché de nouvelles surfaces.
Bien que le virus SARS-CoV-2 existe à la surface des objets, nous savons désormais que la principale voie de transmission entre les personnes est constituée par les particules d'aérosol provenant du système respiratoire. Malgré cela, le public reste très vigilant quant aux surfaces publiques non contrôlées qui pourraient être contaminées. De nombreux articles rapportent que le public hésite à utiliser les écrans tactiles publics. Les concepteurs de produits finaux ont recherché des options auprès de l'industrie des écrans tactiles pour permettre une utilisation plus sûre de leurs produits tactiles, et la chaîne d'approvisionnement a tenté de répondre à cette demande.
Presque tout le monde porte un écran tactile avec lui. Il s'agit généralement d'un téléphone, car les téléphones non tactiles ont presque disparu du marché. Vos téléphones mobiles et autres appareils personnels (tablettes, ordinateurs portables, tout-en-un et appareils électroménagers) sont toujours sous le contrôle de vous ou de votre Pod familial, ou vous êtes le seul utilisateur sans contamination virale. Lorsque vous interagissez avec des surfaces hors du contrôle de votre maison, ces appareils peuvent provoquer une contamination croisée, mais cela ne sera pas plus grave que tout autre objet que vous pourriez toucher (comme les poignées de porte ou les volants). Les gens ont utilisé des gels désinfectants à base d’alcool ou des lingettes chlorées pour se nettoyer les mains et les surfaces afin de faire face à cette situation. Bien entendu, le problème existe lorsqu’une surface qui devrait être touchée par de nombreuses personnes peut être contaminée par des aérosols respiratoires dus à la toux, aux éternuements, à la parole ou à la respiration. De plus, les gens ont tendance à rester un certain temps lorsqu’ils font directement face à la surface de l’écran tactile pour effectuer une transaction, ce qui augmente la possibilité qu’une grande quantité de charge virale se dépose sur la surface. Lorsque les gens utilisent l’écran tactile pour voir qu’il y a de nombreuses personnes faisant la queue devant eux, ils ont peur de toucher la surface peu de temps après que d’autres l’aient utilisée. La surface tactile intrinsèquement antibactérienne contribue à réduire le risque de propagation de maladies infectieuses.
Les nouvelles technologies et les technologies existantes peuvent réduire considérablement le risque d'infection dû au contact avec la surface de l'écran tactile. Une façon de traiter les surfaces contaminées consiste à nettoyer la surface fréquemment conformément aux directives du CDC. Bien qu’efficace, lorsque l’écran tactile d’accès public peut être utilisé par de nombreuses personnes à quelques minutes d’intervalle seulement, il est impossible de nettoyer physiquement la surface entre chaque utilisateur. Imaginez que vous essayiez de vider le kiosque de saisie des commandes d'un fast-food parmi les utilisateurs pendant la période de pointe du déjeuner. Par conséquent, il est nécessaire d’avoir une surface intrinsèquement antimicrobienne/virale afin que la surface continue d’attaquer toute charge virale appliquée sur la surface.
Il existe de nombreuses façons de créer une telle surface, notamment des structures physiques, des revêtements contenant des ions cuivre ou argent et des revêtements photosensibles en oxyde de titane (TiO2). Il est bien connu que le cuivre et l’argent ont des effets bactéricides et sont utilisés à cette fin depuis l’Antiquité. En plus de la structure physique qui peut physiquement percer la paroi cellulaire des micro-organismes, d'autres matériaux agissent comme catalyseurs pour générer des espèces réactives de l'oxygène (ROS), telles que les radicaux hydroxyles (-OH) et l'oxygène singulet (1O2) à la surface du substrat. surface. Ces ROS réagissent avec la membrane cellulaire des micro-organismes et provoquent la mort cellulaire en oxydant la membrane cellulaire ou en détruisant directement l'ADN cellulaire. En tant que catalyseur, le matériau lui-même n'est pas consommé dans la réaction, ce qui permet au revêtement de fonctionner indéfiniment.
Bien qu'il existe certains revêtements contenant de l'argent ou du cuivre qui peuvent être pulvérisés sur la surface sur le terrain, leur efficacité est généralement courte car ils s'usent avec une utilisation répétée. À l'heure actuelle, le marché s'intéresse aux revêtements dotés de fonctions permanentes. Les deux principaux matériaux et procédés sont des ions métalliques cuivre et/ou argent incorporés dans la surface du verre à l'aide d'un processus d'échange d'ions et d'un revêtement de TiO2 cuit sur la surface du verre.
Nous nous concentrerons sur ces deux procédés car ils sont actuellement disponibles sur le marché des surfaces d'écrans tactiles à base de verre, comme celles utilisées pour les écrans tactiles capacitifs projetés.
Le processus d'injection d'ions de cuivre ou d'argent dans la surface du verre est un processus d'échange d'ions, très similaire au processus de renforcement chimique utilisé pour échanger les ions sodium dans le verre sodocalcique, utilisé dans les lentilles à écran tactile. Mettez le verre dans une solution de bain de sel de cuivre à haute température, généralement du chlorure de cuivre ou du sulfate de cuivre, afin que les ions cuivre aient une plus grande mobilité dans le verre (Figure 1). La concentration plus élevée d’ions cuivre dans la solution entraîne la diffusion des ions dans la concentration plus faible de cuivre dans le verre. Dans le même temps, le sodium se diffusera hors du verre à haute concentration et entrera dans le bain de sel de cuivre à faible concentration en sodium. Le même procédé est utilisé pour l’argent et peut être utilisé en combinaison avec deux métaux pour produire une surface de verre riche en cuivre et en argent. Le verre produit par ce procédé possède une couche d'ions métalliques de plusieurs microns de profondeur, qui diffusent à la surface, prêts à réagir avec l'oxygène de l'atmosphère pour produire de l'oxygène actif qui détruit les micro-organismes. Le métal n’affecte pas les propriétés optiques du verre et il n’y a aucun changement dans les propriétés de transmission ou de réflexion. Ces métaux n’altèrent pas les fonctions électriques car il n’existe aucune surface conductrice continue pouvant protéger le champ électrique.
Les ions d'argent ou de cuivre se diffusent du bain de sel à haute température vers la surface du verre. Après cela, la surface du verre est riche en ions argent ou cuivre.
Le revêtement contenant du TiO2 est généralement pulvérisé sur la surface du verre sous forme liquide, puis le TiO2 est brûlé dans la surface du verre pendant quelques minutes à une température élevée comprise entre 500° et 600°C. Ce processus de cuisson est similaire au processus utilisé pour les encres céramiques frittées ou les revêtements sol-gel (dans lequel la suspension colloïdale inorganique ou le sol se gélifie en une phase liquide ou un gel continu). La surface résultante n’affecte pas la qualité optique du verre et est permanente. Le revêtement TiO2 est un matériau catalytique qui a besoin de lumière pour déclencher la réaction afin de générer des espèces de ROS à la surface afin de tuer les micro-organismes (Figure 2). Il existe des technologies de matériaux 5 plus récentes qui peuvent fonctionner sous la lumière visible, tandis que les revêtements précédents nécessitent une lumière ultraviolette et ne sont pas pratiques dans les applications sur écran tactile.
Diagramme schématique de la surface antibactérienne photocatalytique d’oxyde de titane (TiO2). La surface du TiO2 produira des radicaux libres hydroxyles actifs qui peuvent attaquer les micro-organismes.
Les deux types de revêtements peuvent être appliqués sur des objectifs pouvant être installés ultérieurement sur le terrain, tout comme les protecteurs d'écran pour téléphones portables ou tablettes. Un adhésif optiquement transparent auto-mouillant et repositionnable peut être appliqué sur le verre pour transformer la base de produit installée en une surface antibactérienne (Figure 3). L'épaisseur du verre et de l'adhésif peut être inférieure à 0,5 mm, ce qui améliore la capacité d'application d'adhésifs auto-mouillants sur le terrain car le matériau peut être plié pendant le processus de stratification. Bien évidemment, ce procédé nécessite un nettoyage maximum pour éviter les défauts optiques visibles par l'utilisateur dans le stratifié. Il convient de noter que pour les écrans tactiles capacitifs projetés, l'ajout de couches supplémentaires de matériaux diélectriques (tels que du verre et des adhésifs optiques) affectera le réglage du contrôleur tactile, et la modification sur site de lentilles supplémentaires peut également nécessiter une mise à jour sur site des paramètres de réglage du contrôleur tactile.
Construire une couverture antibactérienne de type économiseur d’écran pouvant être installée sur place. (OCA signifie Optiquement Transparent Adhésif.)
Il existe d'autres matériaux sur le marché qui utilisent des revêtements appliqués sur des substrats polymères. 6 Généralement, ces matériaux contiennent des ions d'argent ou des nanoparticules dans le revêtement organique, en utilisant la même méthode de revêtement humide que le revêtement dur acrylique utilisé sur le polyester. Cependant, d'une manière générale, le marché utilisant la technologie des condensateurs projetés sur verre préfère maintenir la durabilité des lentilles en verre, de sorte que les fabricants de verre n'ont pas tendance à utiliser des films stratifiés polymères sur la surface supérieure. Cependant, ces matériaux peuvent être utilisés avec des écrans tactiles résistifs pour augmenter les fonctions antibactériennes sans réduire significativement la durabilité.
Les revêtements d'échange d'ions et de pulvérisation ou de cuisson mentionnés ci-dessus utilisent tous des processus et des équipements qui existent déjà dans la chaîne d'approvisionnement de la fabrication du verre ou qui sont relativement faciles à mettre en œuvre. Ces technologies sont donc les plus accessibles et les plus faciles à adopter.
Habituellement, les fabricants de lentilles en verre traitent le revêtement, ce qui constitue généralement la première étape de la chaîne d'approvisionnement projetée des capteurs tactiles capacitifs. Le coût à cette étape de la chaîne d'approvisionnement est de 1,50 à 3,00 dollars américains par pouce diagonal plus élevé que le coût d'un objectif standard. Pour le client final du module à écran tactile, par rapport à l'écran tactile standard, l'ajout d'un revêtement antibactérien n'entraînera pas de différence dans la chaîne d'approvisionnement, à l'exception d'une augmentation des coûts.
Bien que la surface antibactérienne/antivirale contribue certainement à réduire le nombre d’infections actives à la surface, certaines limites subsistent. D’une manière générale, toute surface antibactérienne active réduira l’infection au fil du temps, et le taux asymptotique dépend de la charge infectieuse initiale, car le taux de réaction est proportionnel à la quantité d’infection sur la surface. Cela prend quelques minutes, et non quelques secondes, et il reste encore suffisamment de matière infectieuse active à la surface pour provoquer une infection 20 à 30 minutes après l'exposition.
Dans les applications où les utilisateurs font la queue les uns après les autres pour utiliser l’écran tactile (saisie de commande, horloge, etc.), la surface antibactérienne ne peut empêcher les éternuements de contaminer les personnes suivantes. Tout comme le port d’un masque peut réduire le risque de transmission de maladies, ni un masque ni une surface antibactérienne ne sont efficaces à 100 % pour prévenir la transmission.
En raison des limitations de responsabilité du fait des produits, il existe également des restrictions sur la déclaration de l'efficacité du revêtement antimicrobien. Certaines peintures font actuellement l'objet de tests d'efficacité contre le virus SARS-CoV-2. Ces tests utilisent un niveau de charge virale assez élevé au début du test et mesurent le nombre de cellules virales viables après un intervalle de temps défini (généralement 24 heures). Comme c’est le cas pour de nombreuses procédures de test standardisées, il est difficile (voire impossible) de les corréler avec les probabilités d’infection réelles. Les fournisseurs de tous les maillons de la chaîne d'approvisionnement doivent prêter attention à toute déclaration concernant l'efficacité des revêtements afin de minimiser tout risque de responsabilité du fait des produits.
L’industrie des écrans tactiles a la capacité de fournir une surface antibactérienne. Grâce au traitement de surface du couvercle en verre, le risque de contact avec la surface et de transmission de bactéries et de maladies virales peut être considérablement réduit. Ces traitements sont permanents et n'auront aucun effet néfaste sur les performances optiques ou fonctionnelles de l'écran tactile. Compte tenu de l’utilité et de la valeur ajoutées du produit final, le coût de l’ajout de fonctions antibactériennes peut être très raisonnable.