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N95也能测心率吗?西北大学把口罩变成智能显示器

发布于:2024-06-21 编辑:匿名 来源:网络

疫情发生以来,口罩早已成为日常生活的一部分,也是最有效的防护措施之一。

然而,这种保护是被动的,在佩戴不当或面罩失效时无法提醒佩戴者;同时,口罩紧贴面部,是实时监测个人健康状况的绝佳位置。

▲ 图片来自:NorthwesternU 因为口罩的局限性也带来了机遇,西北大学开发了为口罩增添智能属性的传感器“FaceBit”。

▲ 图片来自:NorthwesternU 这种紧凑型传感器可以通过微小的磁铁附着在任何口罩上,包括 N95、布口罩或手术口罩。

▲ 面罩型。

图片来自:NorthwesternU FaceBit 采用节能操作系统,实时采集佩戴者的各种生理信号:通过抽血产生的细微头部运动监测心率、通过温度变化监测呼吸频率、通过压力信号监测口罩贴纸合身和佩戴时间。

▲ 图片来自:NorthwesternU 比较神奇的事情之一就是测量心率。

研究小组表示,当心脏跳动时,血液沿着大动脉流向面部,头部会发生“难以察觉的微小移动”。

FaceBit 可以感知这种微妙的运动并将其与其他运动区分开来。

所有健康信息均无线传输至配套应用程序“FaceBit Companion”,该应用程序使用 Swift 编程语言针对 iOS 和 macOS 开发,实时信息显示一目了然。

▲ FaceBit 伴侣。

图片来自:facebit.health 当出现问题(例如心率升高)时,应用程序会立即提醒用户应该休息、散步或深呼吸!在没有紧急情况的情况下,生理数据可以用来预测疲劳和情绪状态。

用户还可以在应用程序中设置其他通知,例如补水提醒和面罩更换提醒。

▲ 图片来自:NorthwesternU“将数据汇聚成塔”,以便医院系统合理优化员工轮班和休息时间表。

除了基本功能外,未来开发者还会根据医护人员的反馈添加更多定制化的小部件。

▲ 图片来自:facebit.health 毕竟,只有关注反馈,我们才能从头到尾了解:FaceBit 为谁服务,提供什么服务。

其中一项数据“面罩贴合度”是根据之前的研究添加的。

在设计 FaceBit 之前,西北大学教授 Josiah Hester 采访了医护人员,了解他们对智能口罩的需求。

所有受访者均表示,“口罩贴合质量”是最重要的。

日常工作中,为了保证N95口罩在面部的密封性,医护人员需要定期进行20分钟的“密合度测试”:医护人员戴上N95口罩,然后戴上透明头罩。

整个头部,另一名工人将甜味或苦味的气雾喷雾泵入头罩内,头罩内气雾的浓度逐渐增加。

如果佩戴者在达到一定量的气雾之前尝到苦味或甜味,则说明面罩密封不正确。

▲“适用性测试”。

图片来自:NorthwesternU 虽然 FaceBit 无法取代这个繁琐且必要的过程,但足以在测试之外提供帮助。

例如,如果口罩因意外碰撞而不再密封,FaceBit会及时提醒佩戴者。

Josiah Hester 解释道:如果你戴口罩 12 小时或更长时间,有时你的脸会变得麻木,你甚至感觉不到,也没有意识到口罩松了。

FaceBit可以测量口罩的电阻。

如果电阻突然下降,则表明口罩不再密封。

N95也能测心率吗?西北大学把口罩变成智能显示器

FaceBit 内置微型电池,仅可续航约 11 天,但这并不是唯一的能源。

呼吸产生的动能、热能,甚至太阳能都可以利用。

医护人员无需在轮班之间为其充电,并且传感器的使用寿命也得以延长。

▲ 电池。

图片来自:NorthwesternU 作为可持续、无电池技术方面的专家,Josiah Hester 希望 FaceBit 未来能够完全无电池,只需收集热量和动能来为设备供电。

尽管志愿者已经在现实生活场景中测试了该设备,但 FaceBit 仍需要临床试验。

为此,研究团队在 GitHub 上开源了该项目,包括硬件和应用程序,以便其他人可以验证该设备并添加新功能。

▲ 图片来自:NorthwesternU FaceBit 或许并未被个人广泛使用,但它为疫情期间长班工作的一线工作人员提供了可持续、便捷、舒适的健康监测。

FaceBit背后的“面部传感与推理”研究未来也有更多可能性。

然而,西北大学没有讨论传感器是否需要消毒以及如何消毒。

N95也能测心率吗?西北大学把口罩变成智能显示器

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