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佩戴者呼吸更輕松：人工智能動(dòng)態(tài)口罩來了

來源：科技日?qǐng)?bào) ? 2021-09-30 08:45:06

在新冠疫情期間，許多人已經(jīng)習(xí)慣于戴口罩來保護(hù)自己和他人，但這并不意味著口罩總是很舒服——尤其是在運(yùn)動(dòng)期間。最近，研究人員在《美國(guó)化學(xué)會(huì)·納米》(ACSNano)刊文指出，他們開發(fā)出一種動(dòng)態(tài)呼吸器，可根據(jù)不斷變化的條件(例如運(yùn)動(dòng)或空氣污染水平)調(diào)節(jié)其孔徑，從而在不需要最高過濾水平的情況下讓佩戴者更輕松地呼吸。

口罩可過濾空氣中的有害污染物，防止病毒傳播。但在某些情況下，不需要高水平的過濾，例如空氣污染水平較低時(shí)，或者人們獨(dú)自在戶外鍛煉時(shí)——這通常被認(rèn)為是感染新冠病毒的低風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)。但目前的口罩無法適應(yīng)不斷變化的條件。隨著時(shí)間的推移，呼吸會(huì)產(chǎn)生熱、濕、口臭和不適的感覺，尤其是在運(yùn)動(dòng)過程中。研究人員于是想要制造一種能夠根據(jù)不斷變化的條件，自動(dòng)調(diào)整其過濾特性的呼吸器。

研究人員開發(fā)了一種帶有微孔的動(dòng)態(tài)空氣過濾器，當(dāng)過濾器被拉伸時(shí)會(huì)膨脹，允許更多的空氣通過。由電紡納米纖維制成的過濾器的透氣性大大增加，過濾效率僅損失約6%。

然后，研究團(tuán)隊(duì)在過濾器周圍放置了一個(gè)伸張器，該過濾器連接到一個(gè)包含傳感器、氣泵和微控制器芯片的輕型便攜式裝置。該裝置與運(yùn)行人工智能(AI)軟件的外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行無線通信，該軟件對(duì)空氣中的顆粒物以及佩戴者在運(yùn)動(dòng)過程中呼吸模式的變化作出反應(yīng)。

將兩個(gè)這樣的過濾器放在口罩的每一側(cè)，并在人類志愿者身上進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)志愿者在污染的空氣中鍛煉時(shí)，伸張器的孔徑有所增加，但比志愿者在清潔空氣中鍛煉時(shí)增加得少。

研究人員說，值得注意的是，AI軟件允許呼吸器適應(yīng)個(gè)人獨(dú)特的呼吸特征，這可用于開發(fā)個(gè)性化口罩。為了使系統(tǒng)更小、更輕，伸張器最終可以重新設(shè)計(jì)，使其成為無泵結(jié)構(gòu)。

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