佩戴高级过滤口罩可以帮助预防新型冠状病毒。但几个小时后，这些紧密贴合的设备也会让人呼吸困难。例如，N95 呼吸器以有效阻挡病毒颗粒而闻名，但它们也会将可用氧气量减少多达 20%。现在，斯坦福大学的一些研究人员正在通过一种便携式设备来解决这个问题，该设备可将纯 O2 直接泵送到佩戴者。
斯坦福大学纳米级原型实验室的机械工程师兼共同开发者 John Xu 说：“我的主要动机是尝试恢复口罩中的氧气浓度。” 这项功能可以使呼吸器更易于佩戴。“长时间佩戴 N95 口罩的人要么感觉过热，要么几乎感觉无法呼吸，因为口罩贴合非常紧密，并且占据了面部如此大的表面积，”斯坦福大学医学院的医学生兼该大学医学协作触觉与机器人实验室的机器人工程师 Yousi “Josey” Oquendo 说。“虽然舒适性似乎不如安全性那么重要，但实际上它很重要，因为人们触摸口罩并试图摘下口罩以便更好地呼吸的次数越多，他们交叉污染口罩的风险就越高。”
Xu 通常开发用于更可持续汽车的燃料电池。这项工作也恰好涉及从普通空气中浓缩氧气，其中O2 大约占 21%。“我们使用电化学过程通过电力从水中产生氧气。然后还有一个”过程，该过程涉及使空气多次通过膜以将氧气浓缩在一侧，他解释说。Xu 正在测试这两种方法，以开发一个可以佩戴在腰部的盒子，并通过一根管子将纯净、清洁的氧气输送到标准的 N95 口罩中。
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Oquendo 正在帮助开发附件，这些附件将使 Xu 正在开发的氧气发生组件连接到任何 N95。“我们的设计原则是，您可以使用[新的] N95 [每次佩戴时]，然后我们的附件可以钩在 N95 上，”Xu 说。
进入口罩的氧气还将通过单独的附件排出用过的空气。“即使比辅助供氧更重要的是，仅从这些口罩中过滤掉二氧化碳和湿度对于用户的舒适度和温度控制都非常重要，”Oquendo 说。她指出，去除湿度不仅使 N95 更容易让人佩戴，而且还减少了水分损坏。延长个人防护设备 (PPE) 的寿命可以帮助它在口罩短缺时保持更长时间的使用。
宾夕法尼亚州立大学病毒学家 Moriah Szpara 指出，之前的研究已经检验了高级过滤口罩限制氧气摄入的方式，她没有参与新设备的开发。“已经有相当多的研究记录了这个问题，”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，也是我以前没有见过的。”
现有的工具称为动力空气净化呼吸器 (PAPR)，它可以过滤空气，然后将其吹入头盔状的头饰中。Oquendo 说，PAPR 的成本可能在 1,000 美元左右。Xu 估计，斯坦福大学设备的最高价格为 300 美元。它还可以与现有的 N95 配合使用，这意味着它覆盖的面部更少。“任何更大程度地覆盖您面部的东西都更具侵入性，并且在更大程度上[阻碍]您的视线，”Szpara 说。
研究人员已经开发了一个原型，并计划与斯坦福医院合作对其进行测试。一旦成功的模型经过测试，该设备应该相对容易制造，因为制氧装置和附件依赖于现有材料。“我们正在尝试使用可以在大量生产的常用塑料，”Oquendo 说。“目前正在使用的工程部件是批量生产的部件，在全国各地的人们都可以广泛使用。”