AI-drevet dynamisk ansigtsmaske tilpasser sig træning, forureningsniveauer

Under coronavirus-pandemien, mange mennesker har vænnet sig til at bære ansigtsmasker for at beskytte sig selv og andre, men det betyder ikke, at maskerne altid er behagelige – især under træning. Nu, forskere, der rapporterer i ACS Nano har udviklet en dynamisk åndedrætsværn, der modulerer dens porestørrelse som reaktion på skiftende forhold, såsom motion eller luftforureningsniveauer, giver brugeren mulighed for at trække vejret lettere, når de højeste niveauer af filtrering ikke er påkrævet.

Ansigtsmasker beskytter mod spredningen af ​​den virus, der forårsager COVID-19, men de bæres også af mennesker med luftvejsproblemer for at filtrere skadelige forurenende stoffer fra. Imidlertid, under nogle omstændigheder, høje niveauer af filtrering er ikke nødvendige, som når luftforureningen er lav, eller når nogen træner udendørs alene – hvilket generelt betragtes som en lavrisikoaktivitet for spredning af COVID-19. Men nuværende masker kan ikke tilpasse sig skiftende forhold. Med tiden, de fangede, udåndet åndedræt kan skabe varmefornemmelser, fugtighed, dårlig ånde og ubehag, især da mere vejrtrækning bliver udåndet under træning. Seung Hwan Ko og kolleger ønskede at lave en åndedrætsværn, der automatisk kunne justere dens filtreringsegenskaber som reaktion på skiftende forhold.

Forskerne udviklede et dynamisk luftfilter med mikroporer, der udvider sig, når filteret strækkes, lader mere luft passere igennem. En stor stigning i filterets åndbarhed, som var lavet af elektrospundne nanofibre, blev opnået med kun ca. 6 % tab i filtreringseffektivitet. Holdet placerede derefter en båre rundt om filteret, der var forbundet til en letvægter, bærbar enhed indeholdende en sensor, luftpumpe og mikrocontroller-chip.

Enheden kommunikerer trådløst med en ekstern computer, der kører kunstig intelligens (AI) software, der reagerer på partikler i luften, samt ændringer i bærerens åndedrætsmønstre under træning. To af filtrene blev placeret på hver side af en ansigtsmaske og testet på frivillige. Båren genererede korrekt en mindre stigning i porestørrelse, når en frivillig trænede i en forurenet atmosfære, end når de trænede i ren luft.

Især AI-softwaren gør det muligt for respiratoren at tilpasse sig individers unikke respiratoriske egenskaber, som kunne bruges til at udvikle en personlig ansigtsmaske, siger forskerne. For at gøre systemet mindre, lettere og mindre besværlig, båren kunne i sidste ende omdesignes til at have en pumpefri mekanisme, tilføjer de.