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N95 也能测心率?美大学将口罩变成智慧监测器

2024-11-22 233


疫情发生后,口罩已成为生活的一部分,也是最有效的保护措施。然而这种保护是被动的,无法不当配戴或口罩失效下提醒佩戴者;同时口罩紧贴脸部,也是个人健康即时监测的绝佳位置。

正因口罩有限制也方便,美国西北大学为口罩开发可拆卸的智慧感测器“FaceBit”。感测器体积小巧,可用一块小磁铁固定至任何口罩,包括 N95、布口罩或外科口罩。

(Source:西北大学)

FaceBit 使用节能运行系统,即时收集佩戴者各种生理讯号:

  • 血液泵送产生的细微头部运动可监测心率。
  • 温度变化可监测呼吸频率。
  • 压力讯号可监测口罩贴合度和佩戴时间。

较神奇的是测量心率。研究团队表示,心脏跳动时,血液沿着大动脉流向头部,造成“难以察觉的微量”移动,FaceBit 可感测此微量运动与其他运动的差别。所有健康资讯会传到 App“FaceBit Companion”,使用 Swift 程式语言为 iOS 和 macOS 开发,可即时显示讯息。

▲ FaceBit Companion。(Source:FaceBit)

当问题(如心率升高)出现,App 立即提醒用户:你该休息、散步或深呼吸了!没有紧急情况时,生理数据可预测疲劳状况和情绪状态。用户也能在 App 设置其他通知事项,例如补水和换口罩提醒。

数据“积沙成塔”,医院系统就可有理据最佳化员工轮班和休息表。基本功能之外,开发人员也根据医护人员回馈增添更多自定义小元件。只有重视回馈,才能明白 FaceBit 为谁服务,以及提供哪些服务。

“面罩贴合度”就是根据事前调查添加。设计 FaceBit 前,西北大学教授 Josiah Hester 采访医护人员,了解他们对智慧口罩的需求。所有受访者都表示,“口罩贴合度”最重要。

工作时为了确保 N95 口罩正确配戴,医护人员需定期执行 20 分钟“适合性测试”:医护人员戴上 N95 呼吸器,然后整头罩上透明头套,另一名工作人员将甜或苦味气溶胶喷雾泵入,气溶胶浓度逐渐增加。如果佩戴者在达某数值前尝到苦或甜味,代表口罩未正确配戴。

(Source:影片截图,下同)

虽然 FaceBit 不能取代麻烦且必要的过程,但足够在测试外时间提供辅助。如口罩因意外撞歪不再密封,FaceBit 会马上提醒佩戴者。Josiah Hester 解释:

如果你戴着口罩 12 小时或更长,有时脸会变麻木,甚至没有感觉,无法察觉口罩松了。FaceBit 能感测口罩电阻,如果阻力突然下降,代表口罩不再密封。

FaceBit 内建一块续航力 11 天左右的微型电池,但不是唯一电源,呼吸产生的动能和热能甚至太阳能皆可使用。医护人员不必轮班期间充电,感测器使用寿命也可延长。身为可持续无电池技术专家,Josiah Hester 希望 FaceBit 未来完全无需电池,只收集热能和动能为设备供电。

▲ 电池。

尽管志愿者测试过,FaceBit 仍少不了临床试验。研究团队在 GitHub 开源,包括硬件和 App,以便其他人验证设备和增添新功能。FaceBit 可能不会被广泛使用,但为长时间轮班的一线医护人员提供可持续、方便且舒适的健康监测。 FaceBit 背后的“脸部感测和推理”研究,未来也有更多可能。

不过,西北大学没有谈到感测器是否需消毒及如何消毒。

(本文由 爱范儿 授权转载;首图来源:西北大学)

2022-01-27 21:01:00

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