新设计帮助N95口罩佩戴者呼吸更轻松

佩戴高级过滤口罩可以帮助预防这种新型冠状病毒。但几个小时后，这些紧凑的设备也会让人呼吸困难。例如，N95呼吸器在阻止病毒颗粒方面是出了名的好-但它们也可以减少高达20%的可用氧气量。现在，一些斯坦福大学的研究人员正在用一种便携式设备来解决这个问题，这种设备可以将纯氧气直接输送给佩戴者。

“我的主要动机是试图恢复面具中的氧气浓度，”联合开发者约翰·徐(John Xu)说，他是斯坦福大学纳米原型实验室的机械工程师。这一功能可以使呼吸器更容易承受。斯坦福大学医学院医科学生、斯坦福大学合作触觉与机器人医学实验室机器人工程师尤西·“乔西”·奥昆多(Yousi“Josey”Oquendo)说：“长时间佩戴N95的人要么感觉过热，要么几乎不能呼吸，因为这个口罩太紧了，占据了很大的面部表面积，”尤西·“乔西”·奥昆多(Yousi“Josey”Oquendo)是斯坦福大学医学院(Stanford‘s School of Medicine)的医学生，也是该校合作触觉与机器人医学实验室的机器人工程师。“虽然舒适性看起来对安全并不那么重要，但实际上确实如此--因为人们接触口罩并试图摘下口罩以便呼吸更顺畅的次数越多，他们交叉污染口罩的风险就越高。”

徐通常为更可持续的汽车开发燃料电池。这项工作还恰好涉及从常规空气中浓缩氧气，其中氧气约占21%。他说：“我们使用电化学法从水中用电生产氧气。此外，他解释说，还有一个“过程，就是让空气多次穿过一层膜，将氧气集中在一侧。”徐正在测试这两种方法，以开发一种可以在腰部佩戴的小盒子，并通过管子将纯净的氧气输送到标准的N95面具中。

Oquendo正在帮助开发附件，使徐正在研究的产氧组件可以连接到任何N95。“我们的设计原则是，你可以使用[新的]N95(每次你戴上)，然后我们的附件就可以连接到N95上，”徐说。

进入面罩的氧气也会通过一个单独的附件排出用过的空气。Oquendo说：“甚至比二次供氧更重要的是，仅仅是过滤掉面罩中的二氧化碳和湿度，对于使用者的舒适性和温度控制来说都是非常重要的。”她指出，除湿不仅让人更容易佩戴N95，还可以减少湿气损害。在口罩供不应求的情况下，延长个人防护装备(PPE)的使用寿命可以帮助它保持更长的使用时间。

宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)的病毒学家莫里亚·斯帕拉(Moriah Szpara)指出，之前的研究已经检查了高级过滤面罩限制氧气摄入的方式，他没有参与开发这种新设备。“有相当数量的研究刚刚证明这个问题存在，”她说。“这不是解决问题或记录问题的第一次尝试。但这肯定是一种新颖的方法，是我以前从未见过的。“。

现有的工具被称为电动空气净化呼吸器(PAPR)，它过滤空气，然后将其吹入头盔状的头盔中。Oquendo说，PAPR的成本可以在1000美元左右。徐估计，斯坦福设备的最高价格将为300美元。它还可以与现有的N95一起使用，这意味着它覆盖的面部更少。Szpara说：“任何遮住你脸的东西都会更具侵入性，以更大的方式[阻碍]你的视线。”

研究人员已经开发了一个原型，并计划与斯坦福医院合作进行测试。一旦一个成功的模型被测试，这个装置应该相对容易制造，因为制氧装置和附件依赖于现有的材料。“我们正在尝试使用能够大量生产的普通塑料，”奥昆多说。“目前使用的工程件是批量生产的，全国各地的人都能买到。”

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