Заради COVID-19 пандемията, хората в целия свят носят предпазни маски. Наличните в момента такива не могат да вземат под внимание динамичните промени, случващи се в околната среда и състоянието на потребителите.

 

Основната цел на наличните маски е да повишат ефективността на филтриране. Въпреки че те изпълняват своята функция много добре, невинаги са удобни за потребителя. Най-често носенето на маските прави дишането по-трудно и причинява дискомфорт.


 

Поради тази причина проф. Суенг Хуан Ко от Лабораторията по приложни Нано и топлинни науки (ANTS) разработва маска, която да се адаптира към променящите се условия и среда. 

 

Учените се опитват да създадат нова маска контролирана от изкуствен интелект, който да наблюдава промените в състоянието на организма - например промените в краткосрочната честотата на дишане, както и да успява да открие промените в качеството на въздуха в околната среда.

 

След като съобрази тези променливи фактори, този вид маска ще може автоматично да променя размера на порите, като по този начин да не прави компромис между комфорта на човека и ефективността при филтриране.

 

Филтрите в маските образуват хлабаво набраздена пореста структура, наподобяваща гъба. По-този начин замърсителите във въздуха се пречистват.

 

Глобалната пандемия налага сериозната употреба на маските, които преди не представляваха голям интерес и бяха просто един санитарен продукт.

 

Въпреки постоянната разработка на нови и различни видове, в основата на повечето от тях все още стои конвенционалната, пасивна технология за филтриране на въздуха.

 

Направеното новооткритие е първото докладвано такова, което успява да разразработи динамично регулираща се маска за лице.

 

В резултат на носенето на маските при различни активности, те невинаги са комфортни за хората. При физическа активност тялото ни се нуждае от повече кислород, също така се наблюдава повишена дихателна честота.

 

Маските най-често предизвикват понижаване в налягането заради наличието на своя филтър. При по-голяма ефективност на филтриране се наблюдава по-голям спад в налягането, което затруднява дишането и повишава необходимостта от енергия. Това прави маските неудобни.

 

Екипът, който разработва новия вид маска, се състои от експерти от различни области на инженерството - от материалознание, машиностроене, електротехника и изкуствен интелект.

 

Всички тези експерти заедно успяват да материализират идеята и да направят прототип за нов вид по-удобна за потребителите маска - динамичен респиратор.

 

Забележителна характеристика на респиратора е, че той може автоматично да променя своите филтрационни характеристики, за да се приспособи към различните обстоятелства. Това означава, че системата е проектирана да може да „усеща“ настъпващи промени.

 

Учените включват различни сензори. Такива са тези за прахови частици, които се използват за измерване на това колко от околния въздух е замърсен и барометри, които служат за проследяване на дихателната дейност на потребителя и отразяват физическото му състояние.

 

Благодарение на изкуствения интелект и събраната информация, се наблюдава последващо динамично приспособяване на характеристиките на филтрацията към различните ситуации.

 

За разработката на този вид маска е създаден алгоритъм, използващ изкуствен интелект, който изучава дихателните характеристики на отделния човек и по-този начин се съобразява с тяхната индивидуалност.

 

Учените продължават активно да работят върху динамичния респиратор и да правят подобрения.

 

Заради широкото разпространение на маските в днешно време и необходимостта от тяхното постоянно носене, екипът се стреми да адаптира продукта към изискванията на потребителя - неговото състояние и околна среда, а не обратното.

 

Източници:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c06204

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.7b01404