Máscara facial dinâmica baseada em IA se adapta aos níveis de exercício e contaminação

Muitas pessoas se familiarizaram com o uso de máscaras faciais para proteger a si mesmas e a outras pessoas durante a pandemia do coronavírus, mas isso não sugere que as máscaras estejam constantemente confortáveis, especialmente durante os exercícios. Agora, os cientistas que reportam no ACS Nano estabeleceram um respirador vibrante que regula o tamanho dos poros em resposta a problemas de alteração, como exercícios ou graus de contaminação do ar, permitindo que o usuário respire com muito mais facilidade quando o mais alto grau de filtração não é necessário .

As máscaras faciais protegem contra a propagação do vírus que causa o COVID-19, mas os indivíduos com problemas no sistema respiratório também as usam para filtrar contaminantes prejudiciais. No entanto, em algumas circunstâncias, altos graus de filtração não são necessários, como quando os níveis de contaminação do ar são reduzidos ou quando alguém está trabalhando ao ar livre sozinho, o que geralmente é considerado uma atividade de baixo risco para espalhar COVID-19. Mas as máscaras atuais não podem se acostumar com as condições de transformação.

Com o tempo, a respiração exalada e presa pode produzir sensações de calor, umidade, halitose e dor, especialmente à medida que mais ar é expirado durante o exercício. Seung Hwan Ko e seus colegas de trabalho pretendiam fazer um respirador que pudesse ajustar instantaneamente suas qualidades de filtração em ação às mudanças nas condições.

Os cientistas criaram um filtro de ar dinâmico com microporos que se alargam quando o filtro é esticado, permitindo a passagem de mais ar. Um aumento considerável na respirabilidade do filtro, que era feito de nanofibras eletrofiadas, foi alcançado com apenas cerca de 6% de perda na eficácia de infiltração.

A equipe, a seguir, colocou uma maca em volta do filtro ligada a uma ferramenta leve e móvel com sensor, bomba de ar e chip microcontrolador. O gadget interage sem fio com um sistema de computador externo que executa um software de inteligência artificial (IA) que responde a partículas no ar, além de ajustes nos padrões de respiração do usuário durante o exercício. Dois dos filtros foram colocados em cada lado de uma máscara facial e examinados em voluntários humanos. A maca gerou corretamente um aumento menor na dimensão dos poros quando os voluntários trabalhavam em um ambiente contaminado do que quando trabalhavam ao ar livre.

Significativamente, o software de IA permite que o respirador se adapte aos atributos únicos de respiração das pessoas, que podem ser usados ​​para estabelecer uma máscara facial personalizada, afirmam os pesquisadores.

Para tornar o sistema menor, mais leve e menos complexo, a maca pode ser atualizada para ter um dispositivo sem bomba, eles incluem.

Referência: “Dynamic Pore Modulation of Stretchable Electrospun Nanofiber Filter for Adaptive Machine Learned Respiratory Protection” por Jaeho Shin, Seongmin Jeong, Jinmo Kim, Yun Young Choi, Joonhwa Choi, Jae Gun Lee, Seongyoon Kim, Munju Kim, Yoonsoo Rho, Sukjoon Hong , Jung-Il Choi, Costas P. Grigoropoulos e Seung Hwan Ko, 29 de setembro de 2021,  ACS Nano .
DOI: 10.1021 / acsnano.1c06204