Uus Disain Aitab N95 Maskikandjatel Kergemini Hingata

Seade hoiab ära koroonaviirust blokeerivate respiraatorite hapnikuvaeguse.

Kõrgekvaliteediliste filtrimaskide kandmine võib aidata uudse koronaviiruse eest kaitsta. Kuid mõne tunni pärast võivad need liibuvad seadmed hingamise ka väga raskeks muuta. Näiteks N95 respiraatorid suudavad viirusosakesi blokeerida kuulsalt, kuid need võivad ka saadaoleva hapniku hulka vähendada kuni 20 protsenti. Nüüd tegelevad mõned Stanfordi ülikooli teadlased selle probleemiga kaasaskantava seadmega, mis pumpab puhast O-d₂ otse kandjale.

"Minu peamine motivatsioon on proovida tagasi tuua hapniku kontsentratsioon maskis," ütleb kaasarendaja John Xu, Stanfordi Nanoscale Prototyping Laboratory mehaanikainsener. See funktsioon võib muuta respiraatorid talutavamaks. "Inimesed, kes kannavad N95-sid pikka aega, tunnevad end ülekuumenemisena [või] peaaegu nagu ei saaks hingata, sest mask sobib nii tihedalt ja hõivab nii suure näopinna," ütleb Yousi "Josey" Oquendo, Stanfordi meditsiinikooli meditsiinitudeng ja robootikainsener ülikooli meditsiinilabori Haptika ja robootika alal. "Kuigi mugavus ei pruugi tunduda ohutuse seisukohalt nii oluline, on see tegelikult nii, et mida rohkem kordi inimesed puudutavad maski ja üritavad selle paremaks hingamiseks maski ära võtta, seda suurem on oht, et nad saastavad oma risti. mask.”.

Xu arendab tavaliselt kütuseelemente säästvamate autode jaoks. See töö hõlmab ka hapniku kontsentreerimist tavalisest õhust, millest O₂ moodustab umbes 21 protsenti. “Kasutame elektrokeemilist protsessi, et toota veest hapnikku elektri abil. Ja siis on ka protsess, mis hõlmab õhu mitu korda läbimist läbi membraani, et kontsentreerida hapnikku ühele küljele, selgitab ta. Xu katsetab mõlemat lähenemisviisi, et välja töötada väike kast, mida saab kanda vöökohas ja mis toidab toru kaudu puhast ja puhast hapnikku standardsesse N95 maski.

Oquendo aitab välja töötada manuseid, mis võimaldavad hapnikku genereerival komponendil, mida Xu töötab, ühendada mis tahes N95-ga. "Meie disainipõhimõte on see, et saate kasutada [uut] N95 [iga kord, kui seda kannate] ja siis saab meie kinnituse N95 külge kinnitada," ütleb Xu.

Maski tulev hapnik surub kasutatud õhu ka eraldi lisaseadme kaudu välja. "Veelgi enam kui sekundaarne hapnikuvarustus, on nendest maskidest lihtsalt süsinikdioksiidi ja niiskuse välja filtreerimine kasutaja jaoks nii mugavuse kui ka temperatuuri reguleerimise jaoks väga oluline," ütleb Oquendo. Ta märgib, et niiskuse eemaldamine muudab inimese N95 mitte ainult kandmise lihtsamaks, vaid vähendab ka niiskuskahjustusi. Isikukaitsevahendite eluea pikendamine võib aidata neid kauem kasutuses hoida ajal, mil maske napib.

Varasemad uuringud on uurinud viisi, kuidas kõrgekvaliteedilised filtrimaskid piiravad hapnikutarbimist, märgib Pennsylvania osariigi ülikooli viroloog Moriah Szpara, kes ei olnud seotud uue seadme väljatöötamisega. "Seal on üsna palju uuringuid, mis on äsja dokumenteerinud, et see probleem on olemas," ütleb ta. „See pole esimene katse probleemi lahendada või probleemi dokumenteerida. Kuid see on kindlasti uudne lähenemine ja sellist, mida ma pole varem näinud.”.

Olemasolevad tööriistad, mida nimetatakse õhus puhastavateks respiraatoriteks (PAPR), filtreerivad õhku ja puhuvad selle seejärel kiivritaolisse peakattesse. Oquendo sõnul võivad PAPR-ide maksumus olla suurusjärgus 1 000 dollarit. Stanfordi seadme maksimaalne hind oleks 300 dollarit, arvab Xu. See töötab ka olemasolevate N95-dega, mis tähendab, et see katab vähem nägu. "Kõik, mis katab teie nägu suuremal määral, on pealetükkivam ja [takistab] teie vaadet suuremal moel," ütleb Szpara.

Teadlased on koostöös Stanfordi haiglaga välja töötanud prototüübi ja plaanivad seda katsetada. Kui edukat mudelit on testitud, peaks seadet olema suhteliselt lihtne valmistada, sest hapnikku tootev seade ja lisaseadmed toetuvad olemasolevatele materjalidele. "Püüame kasutada tavalise kasutusega plastikuid, mida on võimalik toota suures koguses," ütleb Oquendo. "Praegu kasutatavad inseneritooted on masstoodanguna toodetud tooted, mis on laialt kättesaadavad inimestele kogu riigis."

Koroonaviiruse puhangu kohta lugege lähemalt siit Scientific American. Ja lugege meie rahvusvahelise ajakirjade võrgustiku kajastusi siit.