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让佩戴者呼吸更轻松

人工智能驱动的动态口罩来了

时间:2021-09-30 08:35:48 来源:科技日报

  在新冠疫情期间,许多人已经习惯于戴口罩来保护自己和他人,但这并不意味着口罩总是很舒服——尤其是在运动期间。最近,研究人员在《美国化学会·纳米》(ACS Nano)刊文指出,他们开发出一种动态呼吸器,可根据不断变化的条件(例如运动或空气污染水平)调节其孔径,从而在不需要最高过滤水平的情况下让佩戴者更轻松地呼吸。

  口罩可过滤空气中的有害污染物,防止病毒传播。但在某些情况下,不需要高水平的过滤,例如空气污染水平较低时,或者人们独自在户外锻炼时——这通常被认为是感染新冠病毒的低风险活动。但目前的口罩无法适应不断变化的条件。随着时间的推移,呼吸会产生热、湿、口臭和不适的感觉,尤其是在运动过程中。研究人员于是想要制造一种能够根据不断变化的条件,自动调整其过滤特性的呼吸器。

  研究人员开发了一种带有微孔的动态空气过滤器,当过滤器被拉伸时会膨胀,允许更多的空气通过。由电纺纳米纤维制成的过滤器的透气性大大增加,过滤效率仅损失约6%。

  然后,研究团队在过滤器周围放置了一个伸张器,该过滤器连接到一个包含传感器、气泵和微控制器芯片的轻型便携式装置。该装置与运行人工智能(AI)软件的外部计算机进行无线通信,该软件对空气中的颗粒物以及佩戴者在运动过程中呼吸模式的变化作出反应。

  将两个这样的过滤器放在口罩的每一侧,并在人类志愿者身上进行测试。当志愿者在污染的空气中锻炼时,伸张器的孔径有所增加,但比志愿者在清洁空气中锻炼时增加得少。

  研究人员说,值得注意的是,AI软件允许呼吸器适应个人独特的呼吸特征,这可用于开发个性化口罩。为了使系统更小、更轻,伸张器最终可以重新设计,使其成为无泵结构。

  总编辑圈点

  疫情徘徊不去,口罩已成日常。但这也让有运动习惯的人士、儿童的家长、呼吸系统疾病人群等越来越困扰,因为真的很闷啊!本文中的研究似乎提供了一种解决之道,当不需要严密防护的时候,口罩能让人呼吸通畅;一旦进入需要密闭防护的场合,它又恢复过滤“功力”,便捷且贴心。但也有两个疑问需要解决:其一,当重要人物使用这种口罩,芯片会不会遭黑客攻击?其二,它的价格,是普通人承受得起的吗?


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编辑: 赵名扬
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