تصميم جديد يساعد مرتدي قناع N95 على التنفس بشكل أسهل

2023 مؤلف: Peter Bradberry | [email protected]. آخر تعديل: 2023-05-21 22:31

يمنع الجهاز الحرمان من الأكسجين في أجهزة التنفس التي تمنع الإصابة بفيروس كورونا.

يمكن أن يساعد ارتداء أقنعة المرشح عالية الجودة في الحماية من فيروس كورونا الجديد. ولكن بعد بضع ساعات ، يمكن لهذه الأجهزة الضيقة أن تجعل التنفس صعبًا حقًا. تشتهر أجهزة التنفس N95 ، على سبيل المثال ، بأنها جيدة في منع الجزيئات الفيروسية - لكنها تستطيع أيضًا تقليل كمية الأكسجين المتاح بنسبة تصل إلى 20 بالمائة. يعالج بعض باحثي جامعة ستانفورد هذه المشكلة بجهاز محمول يضخ الأكسجين النقي₂ مباشرة إلى مرتديها.

يقول المطور المشارك جون شو ، وهو مهندس ميكانيكي في مختبر النماذج الأولية النانوية في ستانفورد: "حافزي الرئيسي هو محاولة استعادة تركيز الأكسجين في القناع". هذه الميزة يمكن أن تجعل أجهزة التنفس أكثر احتمالا. يقول يوسي "جوزي": "يشعر الأشخاص الذين يرتدون N95 لفترات طويلة من الوقت إما أنهم يشعرون بارتفاع في درجة الحرارة [أو] وكأنهم لا يستطيعون التنفس لأن القناع يتناسب بشدة ويحتل مساحة كبيرة من الوجه" Oquendo ، طالب طب في كلية الطب بجامعة ستانفورد ومهندس الروبوتات في مختبر Haptics التعاوني والروبوتات في الطب بالجامعة. "على الرغم من أن الراحة قد لا تبدو على نفس القدر من الأهمية للسلامة ، إلا أنها في الواقع - لأنه كلما زاد عدد المرات التي يلمس فيها الأشخاص القناع ويحاولون خلعه من أجل التنفس بشكل أفضل ، يزداد خطر تعرضهم للتلوث المتبادل. قناع.".

يطور Xu عادةً خلايا وقود لسيارات أكثر استدامة. يحدث هذا النوع من العمل أيضًا ليشمل تركيز الأكسجين من الهواء العادي ، ومنها O₂ تضم ما يقرب من 21 في المائة. "نستخدم عملية كهروكيميائية لإنتاج الأكسجين من الماء بالكهرباء. ثم هناك أيضًا "عملية تتضمن تمرير الهواء عبر غشاء عدة مرات لتركيز الأكسجين على جانب واحد ، كما يوضح. يختبر Xu كلا الأسلوبين لتطوير صندوق صغير يمكن ارتداؤه عند الخصر والذي يغذي الأكسجين النقي والنظيف في قناع N95 القياسي من خلال أنبوب.

يساعد Oquendo في تطوير المرفقات التي تسمح لمكون توليد الأكسجين Xu بالعمل على الاتصال بأي N95. يقول Xu: "مبدأنا في التصميم هو أنه يمكنك استخدام [جديد] N95 [في كل مرة ترتدي واحدًا] ، ومن ثم يمكن ربط مرفقنا بـ N95".

سوف يدفع الأكسجين القادم إلى القناع أيضًا الهواء المستخدم من خلال مرفق منفصل. يقول Oquendo: "حتى أكثر من الإمداد الثانوي بالأكسجين ، فإن مجرد تصفية ثاني أكسيد الكربون والرطوبة من تلك الأقنعة مهم جدًا لكل من الراحة والتحكم في درجة الحرارة للمستخدم". إن إزالة الرطوبة لا تجعل ارتداء N95 أسهل على الشخص فحسب ، بل يقلل أيضًا من تلف الرطوبة. يمكن أن يساعد إطالة عمر معدات الحماية الشخصية (PPE) على بقائها قيد الاستخدام لفترة أطول في وقت يكون فيه نقص في الأقنعة.

بحثت الأبحاث السابقة الطريقة التي تقيد بها أقنعة المرشح عالية الجودة تناول الأكسجين ، كما يشير موريا زبارا ، عالِم الفيروسات في جامعة ولاية بنسلفانيا ، والذي لم يشارك في تطوير الجهاز الجديد. تقول: "هناك عدد كبير جدًا من الدراسات التي وثقت للتو وجود هذه المشكلة". "هذه ليست المحاولة الأولى لمعالجة المشكلة أو توثيق المشكلة. لكنه بالتأكيد نهج جديد ولم أره من قبل ".

الأدوات الحالية التي تسمى أجهزة التنفس التي تعمل بالطاقة لتنقية الهواء (PAPRs) ترشح الهواء ثم تنفخه في قطعة خوذة تشبه الخوذة. يقول Oquendo إن تكلفة PAPR يمكن أن تكون في حدود 1000 دولار. ويقدر Xu أن سعر جهاز ستانفورد بحد أقصى 300 دولار. كما أنها تعمل مع أجهزة N95 الحالية ، مما يعني أنها تغطي مساحة أقل من الوجه. يقول Szpara: "أي شيء من شأنه تغطية وجهك بدرجة أكبر يكون أكثر تدخلاً و [يعيق] رؤيتك بطريقة أفضل".

طور الباحثون نموذجًا أوليًا وخططوا لاختباره بالتعاون مع مستشفى ستانفورد. بمجرد اختبار نموذج ناجح ، يجب أن يكون الجهاز سهل التصنيع نسبيًا ، لأن وحدة إنتاج الأكسجين والملحقات تعتمد على المواد الموجودة. يقول Oquendo: "نحاول استخدام المواد البلاستيكية ذات الاستخدام العادي والتي يمكن إنتاجها بكميات كبيرة". "القطع الهندسية المستخدمة حاليًا عبارة عن قطع يتم تصنيعها بكميات كبيرة ومتاحة على نطاق واسع للناس في جميع أنحاء البلاد."

اقرأ المزيد عن تفشي فيروس كورونا من Scientific American هنا. واقرأ التغطية من شبكتنا الدولية من المجلات هنا.