動(dòng)態(tài)呼吸器自動(dòng)調整過(guò)濾特性 讓佩戴者更輕松地呼吸

在新冠疫情期間，許多人已經(jīng)習慣于戴口罩來(lái)保護自己和他人，但這并不意味著(zhù)口罩總是很舒服——尤其是在運動(dòng)期間。最近，研究人員在《美國化學(xué)會(huì )·納米》(ACS Nano)刊文指出，他們開(kāi)發(fā)出一種動(dòng)態(tài)呼吸器，可根據不斷變化的條件(例如運動(dòng)或空氣污染水平)調節其孔徑，從而在不需要最高過(guò)濾水平的情況下讓佩戴者更輕松地呼吸。

口罩可過(guò)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(guò)濾，例如空氣污染水平較低時(shí)，或者人們獨自在戶(hù)外鍛煉時(shí)——這通常被認為是感染新冠病毒的低風(fēng)險活動(dòng)。但目前的口罩無(wú)法適應不斷變化的條件。隨著(zhù)時(shí)間的推移，呼吸會(huì )產(chǎn)生熱、濕、口臭和不適的感覺(jué)，尤其是在運動(dòng)過(guò)程中時(shí)。研究人員于是想要制造一種能夠根據不斷變化的條件，自動(dòng)調整其過(guò)濾特性的呼吸器。

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

然后，研究團隊在過(guò)濾器周?chē)胖昧艘粋€(gè)伸張器，該過(guò)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。該裝置與運行人工智能(AI)軟件的外部計算機進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，該軟件對空氣中的顆粒物以及佩戴者在運動(dòng)過(guò)程中呼吸模式的變化作出反應。

將兩個(gè)這樣的過(guò)濾器放在口罩的每一側，并在人類(lèi)志愿者身上進(jìn)行測試。當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)增加得更小。

研究人員說(shuō)，值得注意的是，AI軟件允許呼吸器適應個(gè)人獨特的呼吸特征，這可用于開(kāi)發(fā)個(gè)性化口罩。為了使系統更小、更輕，伸張器最終可以重新設計，使其成為無(wú)泵結構。

總編輯圈點(diǎn)：

疫情徘徊不去，口罩已成日常。但這也讓有運動(dòng)習慣的人士、兒童的家長(cháng)、呼吸系統疾病人群等越來(lái)越困擾，因為真的很悶啊!本文中的研究似乎提供了一種解決之道，當不需要嚴密防護的時(shí)候，口罩能讓人呼吸通暢;一旦進(jìn)入需要密閉防護的場(chǎng)合，它又恢復過(guò)濾“功力”，便捷且貼心。但也有兩個(gè)疑問(wèn)需要解決：其一，當重要人物使用這種口罩，芯片會(huì )不會(huì )遭黑客攻擊?其二，它的價(jià)格，是普通人承受得起的嗎?(科技日報記者 張夢(mèng)然)

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