Dobíjecí maska ​​N95 s přizpůsobitelným nastavením

V boji proti COVID-19 vyvíjejí vědci z Berkeley Lab a UC Berkeley test hodnocení kvality N95; plnitelná maska, opakovaně použitelná, proti COVID N95; a forma masky ze silikonové litiny pro 3D tisk. Zápočet: UC Berkeley

Vědci z Berkeley Lab a UC Berkeley navrhli plnitelnou masku N95 s přizpůsobeným přizpůsobením.

V počátcích pandemie, uprostřed veškeré nejistoty, byla jedna věc jistá: masek N95 – osobních ochranných dýchacích přístrojů, které filtrují viry, bakterie a kouř z ohně – bylo nedostatek. Když se tedy vědci v oboru materiálů Jeff Urban a Peter Hosemann dozvěděli, že místní HMO potřebuje radu ohledně alternativ N95, okamžitě věděli, co dělat: Vytvořit lepší masku.

Hosemann zatelefonoval a zjistil, že lékaři a manažeři HMO chtěli vědět, co dělá účinnou antivirovou masku a jak mohou zkontrolovat, zda jsou nalezené masky skutečně dobré.

“Bylo užitečné zjistit, jaké jsou jejich potřeby a jak bychom se mohli setkat a pomoci jim podpořit jejich poslání,” řekl Hosemann, který má tituly vědeckého pracovníka fakulty v materiálovém oddělení v laboratoři Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) a předsedy Ernesta S. Kuha. for Engineering ve společnosti UC Berkeley.

“Shodou okolností jsme se s Peterem spojili, protože jsme všichni začali pracovat na podobných myšlenkách na laboratorní úrovni,” řekl Urban, který vede Institut pro anorganické nanostruktury v Berkeley Lab Molecular Foundry.

Urban a Hosemann reagovali na výzvu laboratoře Berkeley pro výzkumné nápady na podporu boje COVID-19, což nakonec vedlo k jejich podpoře prostřednictvím Národní virtuální biotechnologické laboratoře (NVBL), konsorcia národních laboratoří DOE se základními schopnostmi souvisejícími s hrozbami, které představuje COVID-19, financovaného v rámci Coronavirus Assistance, Assistance and Economic Security (CARE) Zákon.

„Stejně jako mnoho dalších jsme viděli nedostatky v dodavatelském řetězci osobních ochranných prostředků (OOP) a dokonce i ve funkčnosti toho, co bylo k dispozici, takže jsme cítili, že jde o důležitou oblast, na kterou se musíme zaměřit,“ řekl Urban. .

Pokud jde o ochranu před COVID-19 nebo jinými virovými infekcemi, jsou masky N95 zlatým standardem. Obvykle jsou vyrobeny z těsně tkaných vrstev polypropylenu, které filtrují nejméně 95% velmi malých částic v submikronovém (miliontém metru) rozsahu, včetně částic koronaviru a částic kouře z lesního ohně. Tato směs vláken vytváří elektrostatický náboj, který přitahuje a zachycuje virové částice.

Navzdory vynikající účinnosti filtrování však masky N95 mají svá omezení. Odborníci například nedoporučují opakovaně používat masky N95, zejména po celodenním nošení. Je to proto, že když vydechujeme, vylučujeme vlhkost z úst a plic – a pokud budeme dlouho nosit masku N95, tato vlhkost nakonec spotřebuje elektrostatický náboj na vláknach, která zachycují virus, řekl Urban.

Odborníci také tvrdí, že účinná maska ​​N95 by měla kolem vašeho obličeje vytvořit pevné, ale pohodlné utěsnění. V opačném případě mohou i malé mezery umožnit virovým částicím snadný přístup k dýchacímu systému nosem a ústy.

Návrh lepší masky N95

Urban a Hosemann tvrdí, že jejich společné výzkumné úsilí si klade za cíl vyřešit tyto problémy s dlouhodobou účinností filtrů navržením a vytvořením opakovaně použitelné silikonové masky N95 s dobíjecím aktivním síťovým filtrem.

Maska proti COVID N95

Jason Duckering z UC Berkeley nosí prototyp dobíjecí masky anti-COVID N95. Zápočet: UC Berkeley

Drátěné pletivo nese elektrostatický náboj, který pomáhá zachytit a neutralizovat virové částice, vysvětlil Hosemann. „Tento síťový filtr lze znovu naplnit, a proto lze samotnou masku znovu použít, což je klíčová výhoda,“ uvedl. „Největší vizí je vytvořit masku s filtrační patronou pro baterii, kterou můžete připojit a nabíjet přes noc, jako mobilní telefon.“

Vědci vyvinuli silikonovou formu pro 3D masku, kterou lze potisknout 3D, aby vyřešili problémy spojené s nedostatkem fitness a ochranných pomůcek.

Kovový drát zabudovaný do silikonového odlitku umožňuje masce přizpůsobit se většině obličejů.

A v případě nedostatku OOP by 3D tištěná forma umožnila komukoli – od hobby řemeslníků dodávat zaměstnancům ve škole nebo v nemocnici – vyrábět silikonové masky N95 na vyžádání a s krátkými dodacími lhůtami, uvedl Hosemann.

„Kombinace 3D tisku a odlévání jednoduchých dílů je účinným způsobem, jak rychle vyrobit nepřístupný OOP, pokud je k dispozici surovina,“ dodal.

Vědci také navrhli silikonové masky pro připojení ke komerčně dostupným filtrům N95 nebo dobíjecímu síťovému filtru.

Při navrhování jejich prototypové opakovaně použitelné masky vědci také vzali v úvahu, že masky a filtry N95 se často nosí při fyzické práci. „Pokud provádíte fyzickou práci, stejně jako mnoho pracovníků vpředu, schopnost dýchat dokonaleji bez ohrožení zdraví by byla důležitou součástí ideální ochranné masky,“ řekl Urban.

K otestování neproniknutelnosti prototypové masky proti malým částicím o velikosti viru použili vědci testy fluorescenčních částic ve spolupráci s Evanem Varianem z UC Berkeley, profesorem environmentálního inženýrství, a Sim Mäkiharju, odborným asistentem strojního inženýrství. Fluorescenční částice monitorují distribuci částic ve vyrobených maskách a kolem nich, řekl Hosemann.

Vědci budou používat stejnou technologii fluorescenčních nanočástic pro budoucí testy účinnosti filtru ve spolupráci s Brucem Cohenem z Berkeley Lab Molecular Foundry.

Silikonová forma pro 3D tisk a výplňové filtry N95 jsou stále v raných fázích výzkumu a vývoje, ale Urban a Hosemann tvrdí, že dosahují rychlého pokroku. Vědci vyvíjejí místní test kvality N95 pro lékařský průmysl a nemocniční výzkumníky prostřednictvím uživatelského programu Molecular Foundry.

„Bylo velmi inspirativní sledovat, jak mohou vědci z Národní laboratoře uplatnit své odborné znalosti k porozumění problémům souvisejícím s pandemií, konceptualizaci řešení, komunikaci s budoucími uživateli Molecular Foundry a dodání prototypů do sedmi měsíců,“ uvedla vedoucí Deepti Tanjore. Berkeley Laboratory pro výzkumné úsilí National Laboratory Production NVBL.

Vědci připisují ocenění vysokoškolskému výzkumníkovi Jasonovi Duckeringovi a výzkumnému inženýrovi Jeffu ​​Bickelovi z UC Berkeley Department of Nuclear Engineering. “Klíčové pro toto úsilí byly technické dovednosti Jasona a Jeffa,” řekl Hosemann.

Tým, včetně postdoktorandů Chaochao Dun a Jaeyoo Choi, sestavil test masky a částic během celé pandemie, počínaje březnem.

“Jsme opravdu nadšení, že můžeme přinést tento nový uživatelský program N95 k vývoji doplňovatelných masek, forem 3D tiskové masky a testů hodnocení kvality částic do Berkeley Lab Molecular Foundry,” řekl Urban. „Je hezké vědět, že to, co vyvíjíme, bude mít okamžitý dopad na skutečné aplikace, které by mohly pomoci tolik lidem.“

Molekulární slévárna je vědecká kancelář DOE umístěná v Berkeley Laboratory.

Tento projekt je podporován Národní virtuální biotechnologickou laboratoří amerického ministerstva energetiky: konsorciem národních laboratoří DOE se základními schopnostmi souvisejícími s hrozbami, které představuje COVID-19, financovaný podle zákona o pomoci, podpoře a ekonomické bezpečnosti koronaviry (CARES) ).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Lipidy na membráně mozkových buněk jsou kvůli léčbě Alzheimerovy choroby většinou přehlíženy

Byly vytvořeny vazby mezi lipidovou nerovnováhou a onemocněním, kdy změny lipidů zvyšují tvorbu amyloidových plaků, což je rys Alzheimerovy choroby. Tato nerovnováha inspirovala...

Astrofyzici jsou překvapeni neočekávanými účinky černých děr mimo jejich vlastní galaxie

Umělecká kompozice supermasivní černé díry, která reguluje vývoj jejího prostředí. Autor obrázku: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC) a Dylan Nelson (Illustris-TNG) Ve středu téměř každé...

Největší australský dinosaurus – jižní titán – právě vstoupil do knih rekordů!

Australotitan cooperensis, „Southern Titan of the Cooper“. Fotografický kredit: Vlad Konstantinov, Scott Hocknull © Eromanga Natural History Museum Co je to basketbalové hřiště tak...

„Paralelní reaktory“ na bázi fotonických krystalových vláken odhalují kolektivní analogie hmotných a solitárních molekul

A. Schéma paralelních optických solitonových reaktorů založené na dutině prstencového vláknového laseru s režimem blokování. Časová optomechanická (OM) mříž umožněná fotonickými krystalovými...

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Newsletter

Subscribe to stay updated.