الأربعاء , سبتمبر 30 2020
الرئيسية / أخبار / ابتكار جديد يُساعِد مرتدي قناع N95 على التَّنَفُّس على نحوٍ أيسر
ابتكار جديد يُساعِد مرتدي قناع N95 على التَّنَفُّس على نحوٍ أيسر
ابتكار جديد يُساعِد مرتدي قناع N95 على التَّنَفُّس على نحوٍ أيسر

ابتكار جديد يُساعِد مرتدي قناع N95 على التَّنَفُّس على نحوٍ أيسر


قد يُساعِد ارتداء أقنعة ذات مُرَشِّح عالي الجودة في الوقاية من الإصابة بفيروس كورونا المُستَجد. ولكن بعد مرور بضع ساعات، من المُمكِن أيضًا لهذه الأدوات المُحكمة المانعة للتَّسَرُّب أن تجعل من عملية التَّنَفُّس أمرًا في غاية الصعوبة. وتشتهر أقنعة N95 -على سبيل المثال- بكونها جيدة في منع دخول الجسيمات الفيروسية، ولكنها يُمكن أيضًا أن تقلل كمية الأكسجين المُتاحة للتنفس بنسبة تصل إلى 20 بالمئة. ويتولى بعض الباحثين في جماعة ستانفورد حاليًّا معالجة هذه المشكلة بواسطة جهاز محمول يضخ الأكسجين النقي إلى مرتدي الكمامة مباشرةً.

يقول جون شو، المشارك في تطوير الجهاز، والذي يعمل مهندسًا ميكانيكيًّا في مُختَبَر النماذج الأوَّليّة النانوية التابع لجامعة ستانفورد: “دافعي الأساسي هو محاولة إعادة تركيز الأكسجين داخل القناع”. ويمكن لهذه الخاصية أن تجعل أقنعة التنفس مُحتمَلةً أكثر من جانب مرتديها. وتقول يوسي «جوسي» أوكيندو، الطالبة في كلية الطب بجامعة ستانفورد، ومهندسة الروبوتات في مُختَبَر اللَّمْسِيَّات والروبوتات التَّعاوُنيّة في مجال الطب التَّابع للجامعة: “يشعر الأشخاص الذين يرتدون أقنعة N95 لفترات زمنية طويلة بأنهم يُعانون من فرط الحرارة [أو] أنهم يكادون لا يستطيعون التَّنَفُّس؛ بسبب كون القناع مُحكَم الغلق بشدة ويحتل مساحة كبيرة من سطح الوجه”. وتضيف قائلةً: “وعلى الرغم من أن الراحة قد لا تبدو مسألةً مُهِمة فيما يتعلق بالسلامة، إلا أنها تمثل أهميةً في الواقع؛ لأنه كلما زاد عدد المرّات التي يلمس فيها الناس القناع ويحاولون خلعه من أجل التَّنَفُّس على نحوٍ أفضل، زادت احتمالية تلويث أقنعتهم بأيديهم”.

يعمل شو في المعتاد في مجال تطوير خلايا الوقود لتوفير سيارات أكثر استدامة. وقد تصادف أن هذا المجال أيضًا ينطوي على تكثيف الأكسجين من الهواء العادي، الذي يُشكِّل الأكسجين نسبة 21 بالمئة تقريبًا منه. يقول شو مُوَضِّحًا: “إننا نستخدم عملية كهروكيميائية لإنتاج الأكسجين من الماء بواسطة الكهرباء. ومن ثم هناك أيضًا عملية تنطوي على تمرير الهواء عبر غشاء عدة مرات لتكثيف الأكسجين على أحد الجانبين”. يختبر شو كلا النهجين لتطوير صندوق صغير يُمكِن ارتداؤه عند منطقة الخصر، بحيث يغذي قناع N95 القياسي بالأكسجين النقي والنظيف من خلال أنبوب.

وتساعد أوكيندو في تطوير أدوات ملحقة تتيح للمكون المُوَلِّد للأكسجين -الذي يعمل شو على ابتكاره- الاتصال بأي قناع من طراز N95. يقول شو: “المبدأ الذي يقوم عليه تصميمنا يتمثل في إمكانية استخدام قناع N95 [جديد] [في كل مرة ترتدي فيها قناع]، وبعد ذلك يُمكِن إرفاق الأجزاء الملحقة بالقناع”.

كذلك فإن الأكسجين الداخل إلى القناع سيطرد الهواءَ المُستَخدَم من خلال ملحق منفصل. تقول أوكيندو: “وسيؤدي هذا الدور المهم إلى جانب دوره في توفير الأكسجين الثانوي، إذ إن إزالة ثاني أكسيد الكربون والرطوبة من تلك الأقنعة تُعَد أمرًا في غاية الأهمية لراحة المُستَخدِم وللتحكم في درجة الحرارة”. وترى أوكيندو أن إزالة الرطوبة لا تُيَسِّر ارتداء قناع N95 على الشخص فحسب، بل تقلل أيضًا من الضرر الذي تسببه الرطوبة. وقد تساعد إطالة عُمْر معدات الوقاية الشخصية في استمرار استخدامها مدةً أطول في وقتٍ لا تتوافر فيه الأقنعة بالقدر الكافي.

وتشير مورياه سبارا -عالِمة الفيروسات بجامعة ولاية بنسلفانيا، والتي لم تُشارِك في تطوير الجهاز الجديد- إلى أن أبحاثًا سابقة درست الطريقة التي تتسبب بها الأقنعة ذات المُرَشِّحات عالية الجودة في إعاقة استنشاق الأكسجين. وتقول: “ثمة عدد كبير جدًّا من الدراسات التي وَثَّقَت وجود هذه المشكلة”. وتضيف قائلة: “هذه ليست المحاولة الأولى لمعالجة المشكلة أو توثيقها، ولكنها بالتأكيد تمثل نهجًا جديدًا لم أشهده من قبل”.

تعمل الأدوات الحالية التي تُسمى أقنعة تنقية الهواء المزودة بالطاقة PAPRs على تنقية الهواء، وبعد ذلك تضخه في جهاز بالرأس يشبه الخوذة. وتقول أوكيندو إن تكلفة أقنعة تنقية الهواء المزودة بالطاقة قد تكون في حدود 1000 دولار أمريكي. أما الجهاز الذي ابتكرته جامعة ستانفورد فسيكون ثمنه 300 دولار أمريكي بحدٍّ أقصى، وفق تقدير شو. يعمل الجهاز أيضًا مع أقنعة N95 الحالية، وهو ما يعني أنه يغطي مساحة أقل من الوجه. تقول سبارا: “أي شيء يغطي وجهك بدرجة أكبر سيكون أكثر تداخلًا مع رؤيتك و[يعوقها] بشكلٍ أكبر”.

وقد طوَّر الباحثون نموذجًا أوليًّا، ويخططون لاختباره بالتعاون مع مستشفى ستانفورد. وبمجرد اختبار نموذج ناجح، ستكون عملية تصنيع الجهاز سهلة نسبيًّا، نظرًا إلى أن تصنيع وحدة إنتاج الأكسجين والملحقات تعتمد على مواد متوافرة بالفعل. تقول أوكيندو: “نحاول استخدام مواد بلاستيكية تُستَخدَم في الأغراض العادية، ويُمكِن إنتاجها بكميات كبيرة”. وتضيف قائلة: “إن القطع الهندسية المُستَخدَمة حاليًّا هي قطع يجري تصنيعها بكميات كبيرة، وهي متاحة على نطاق واسع للناس في جميع أنحاء البلاد”.

المصدر


شاهد أيضاً

باحثون يطورون مطهرًا رقميًا يتصل بالهاتف الذكى للقضاء على فيروس كورونا.. صور

باحثون يطورون مطهرًا رقميًا يتصل بالهاتف الذكى للقضاء على فيروس كورونا.. صور

ابتكر العلماء “مطهرًا رقميًا” يتصل بـ”كشاف” الهاتف الذكى لقتل البكتيريا والفيروسات، بما فى ذلك فيروس كورونا، …