Eρευνητές στο Πανεπιστήμιο City του Χονγκ Κονγκ (CityU) ανέπτυξαν μια έξυπνη μάσκα που ενσωματώνει έναν υπερλεπτό αισθητήρα ηχητικών κυμάτων με βάση μια εξαιρετικά λεπτή δομή νανοσύνθετου σφουγγαριού που μπορεί να ανιχνεύσει και να ταξινομήσει διάφορους αναπνευστικούς ήχους (αναπνοή, βήχας και ομιλία).
Επικεφαλής της έρευνας είναι ο καθηγητής Li Wenjung , Καθηγητής Προέδρου στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών (MNE), ο καθηγητής Wang Jianping , Καθηγητής στο Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών (CS) και ο Δρ Yu Xinge , Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής ( BME). Η ικανότητα ανίχνευσης ομιλίας της έξυπνης μάσκας μπορεί επίσης να βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος της εξασθένησης του ήχου που προκαλείται από τη χρήση μάσκας.
Σε ολόκληρο τον κόσμο, το σημερινό συναίσθημα είναι ότι ο ιός COVID-19 γίνεται ενδημικός, παρόμοιος με τους ιούς του κοινού κρυολογήματος και της γρίπης. Ωστόσο, οι ειδικοί στις μολυσματικές ασθένειες έχουν προειδοποιήσει ότι δεν πρέπει να είμαστε πολύ αισιόδοξοι και να είμαστε ρεαλιστές σχετικά με τα πιθανά επίπεδα θανάτου, αναπηρίας και ασθένειας που μπορεί να προκληθούν από μια ενδημική φάση του «COVID-19». Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι η ενδημικότητα δεν είναι χωρίς βλάβες για την υγεία. Η ελονοσία, για παράδειγμα, ήταν ευρέως αναγνωρισμένη στην αρχαία Ελλάδα από τον 4ο αιώνα π.Χ., αλλά εξακολουθεί να θεωρείται ενδημική ασθένεια σε σχεδόν 90 χώρες σήμερα. Επομένως, η χρήση μάσκας ως κοινό προστατευτικό μέτρο κατά της μετάδοσης του κορωνοϊού ή ως αξεσουάρ μόδας με συμβατική λειτουργία πρόληψης της εξάπλωσης λοιμώξεων του αναπνευστικού, όπως οι ιοί της γρίπης,
Η Smart Mask που αναπτύχθηκε από την ομάδα του CityU ενσωματώνει έναν εξαιρετικά λεπτό ευέλικτο αισθητήρα ηχητικών κυμάτων ευρείας ζώνης από νανοσύνθετα νανοσωλήνα άνθρακα/πολυδιμεθυλσιλοξάνη (CNT/PDMS), ο οποίος είναι τόσο λεπτός όσο 400 μm και επιτρέπει υψηλή ευαισθησία τόσο στα στατικά όσο και στα δυναμικά εύρη μέτρησης πίεσης – έως 4000 Hz – για παρακολούθηση, ταξινόμηση και αναγνώριση τριών διαφορετικών τύπων αναπνευστικών δραστηριοτήτων – αναπνοή, ομιλία και βήχας – και αναγνώριση ομιλίας.
Η έξυπνη μάσκα του CityU θα βοηθήσει στη βελτίωση της προσωπικής και δημόσιας υγείας.
Τριάντα ένα άνθρωποι επιλέχθηκαν για τη μελέτη, από τους οποίους συλλέχθηκε η αναπνευστική δραστηριότητα ενώ φορούσαν την έξυπνη μάσκα. Όλα τα ανθρώπινα άτομα είχαν ανακλήσεις μακροεντολών πάνω από 90% (με μέγιστο έως και 100%) και ο μέσος όρος έφτασε το 95,23% και για τους τρεις τύπους αναπνευστικών ήχων, παρουσιάζοντας σταθερή και ισχυρή απόδοση.
«Οι ακανόνιστες αναπνευστικές δραστηριότητες είναι βασικά συμπτώματα της αναπνευστικής νόσου και έχουν συνήθως μεγάλη σημασία για τη διάγνωση ασθενειών όπως ο κοκκύτης και το άσθμα», δήλωσε ο καθηγητής Λι. «Έχει ήδη αποδειχθεί ότι ο COVID-19 μπορεί να οδηγήσει σε αξιοσημείωτες αλλαγές στη φωνή των μολυσμένων ατόμων. Ως εκ τούτου, η νέα μας έξυπνη μάσκα IoT επιτρέπει την παρατεταμένη και συστηματική παρακολούθηση, έλεγχο και διάγνωση αρκετών κοινών ασθενειών που σχετίζονται με τον βήχα».
«Προς το παρόν, οι ερευνητές χρησιμοποιούν εμπορικούς αισθητήρες για να ανιχνεύσουν τις αλλαγές θερμοκρασίας και τη ροή του αέρα για να μετρήσουν τον αριθμό των βήχα, αλλά δεν μπορούν να συλλάβουν σημαντικές φυσιολογικές πληροφορίες που περιέχονται στην ανθρώπινη φωνή. Η έξυπνη μάσκα μας είναι ευαίσθητη τόσο σε ανεπαίσθητη πίεση αέρα όσο και σε κραδασμούς υψηλής συχνότητας και μπορεί να ανιχνεύσει τρεις φράσεις βήχα», εξήγησε ο καθηγητής Wang.
«Ως μια δυνητικά χαμηλού κόστους, καθημερινή έξυπνη φορητή συσκευή, αυτή η νέα έξυπνη μάσκα IoT θα βοηθήσει στη διαχείριση της προσωπικής και δημόσιας υγείας του προσυμπτωματικού ελέγχου αναπνευστικών ασθενειών, ειδικά για πόλεις με πυκνό πληθυσμό, όπως το Χονγκ Κονγκ», δήλωσε ο Δρ Yu.
Η έρευνα διευθύνεται από την ομάδα του CityU, αλλά με σημαντικές συνεισφορές από την ομάδα του καθηγητή Shen Jiangang από τη Σχολή Κινεζικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ.
Η εργασία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Advanced Science.
Πηγή: cityu