随着世界各地的卫生工作者为感染了SARS-CoV-2及其多种变体的人提供护理，医用氧气的短缺继续对已经捉襟见肘的医院造成严重影响。因此急需研发出一种新的医用氧气设备，而沸石可以成为其中优选材料。
“当前，给我们的医疗和急救设施造成了巨大压力，需要就医的人数激增，医院的通风设备数量有限，”副教授FaruqueHasan说。其指出，基于他们设计的制氧机还可以帮助那些患有其他呼吸系统疾病的人，如慢性阻塞性肺病、肺炎和哮喘。这项研究的描述在线发表在《自然科学报告》杂志上。与为患者持续供应纯氧的氧气罐不同，便携式制氧机从环境空气中去除氮气。氮气的剥离是由于一种称为吸附的过程，其中某些种类的空气分子被困在固体表面上。在吸附剂的众多选择中，称为沸石的天然或合成材料就像筛子一样，在保持氮气的同时允许氧气通过。
但是，尽管它们具有整体优势，但制氧机通常设计为具有固定的规格，从而限制了它们在满足患者医疗状况或活动变化引起的氧气需求方面的使用。例如，患者的氧气需求在流速和纯度方面可能会有所不同，并且当前的氧气浓缩器不能用于同一医院环境中需要非常不同的通气的多个不同患者。
“在理想情况下，我们需要一个系统，该系统可以在满足不同产品规格的同时，在不同操作模式之间快速切换以按需生产氧气，”Hasan实验室前研究生、该研究的主要作者AkhilArora说。
为了改进当前医用氧气浓缩器的设计，Arora首先选择了三种类型的沸石，接下来，他进行了基于物理的模拟，模拟沸石的不同特性以及氧气浓缩器的特性，包括吸附室的大小和吸附过程中的不同阶段。
然后，他使用德克萨斯A&M大学的高性能计算集群，同时改变模拟的所有这些输入，以达到最佳操作范围，从而产生紧凑、易于运输和高性能的医用氧气浓缩器。专家表示，他们的研究也是创建家用便携式网络物理系统的第一步，该系统可以根据患者的需要改变氧气供应。因此，如果患者在症状恶化时需要更多氧气，内置算法可以分析来自氧气传感器的数据以预测是否需要更多通气，将该信息传递给场外医生，然后他们可以使用他们的判断远程更改设置这种沸石医用制氧机。
