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Creando una maschera di protezione che si adatta al vostro ambiente

Thought LeadersProfessor Seung Hwan KoProfessor in Applied Nano&Thermal Science (ANTS) LabSeoul National University

In questa intervista, Notizia-Medica parla al professor Seung Hwan Ko di sua l'ultima ricerca in cui ha sviluppato una maschera di protezione che può adattarsi alle vostri condizioni in via di trasformazione ed ambiente.

La gente sta diventando si è abituata alle maschere di protezione d'uso giornalmente dovuto la pandemia in corso COVID-19. Che cosa ha ispirato la vostra ricerca sulle maschere di protezione e come essi può adattarsi per migliore uso?

La maggior parte delle maschere di protezione inventate finora hanno non attenzione pagata al cambiamento dinamico stato ed ambiente degli utenti'. Invece, la maggior parte delle maschere di protezione hanno messo a fuoco appena sull'aumento dell'efficacità del filtraggio. Tuttavia, anche se la maschera stessa ha un risparmio di temi molto alto di filtrazione, non significa che è facile da usare (solitamente, il mezzo di un filtro da alto-risparmio di temi la maschera è duro da respirare e scomodo).

A determinate circostanze, altre componenti sono più importanti del risparmio di temi di filtrazione. Per esempio, l'anno scorso, ho letto gli articoli di notizie che dico che parecchi studenti sono morto durante la classe di educazione fisica mentre indossavano una maschera. Ciò può implicare che un singolo tipo di maschera del filtro non possa reagire correttamente allo stato dinamicamente cambiante dell'utente e l'utente dovrebbe quindi portare i vari tipi di maschere di protezione e cambiarli secondo il loro cambiamento dell'ambiente o di sollecitazione fisica.

Abbiamo provato ad inventare una maschera di protezione AI guidata che individua lo stato dell'utente (predica il cambiamento a breve termine di ritmo respiratorio con l'aiuto di AI) o individua il cambiamento ambientale di qualità dell'aria ed automaticamente cambia la dimensione del poro, cambiante il rapporto tra il comfortability e l'efficacità del filtraggio.

Maschere di protezione

Credito di immagine: Volurol/Shutterstock.com

Lo scopo principale delle maschere di protezione è di filtrare gli agenti inquinanti nocivi. Come le maschere di protezione fanno questa?

La maggior parte delle maschere di protezione disponibili immediatamente adottano i filtri dell'aria del fabbricato in cui (circa 10 - 100 volte più leggermente dei capelli umani) le fibre molto sottili si impigliano per formare una struttura porosa del tipo di spugna senza bloccare imballata. Mentre una corrente d'aria passa attraverso il complesso, la rete intrecciata di aria minuscola scava una galleria, le piccole particelle sospese nell'aria, che chiamiamo agenti inquinanti, ci scontriamo con le fibre ed aderiamo a loro. Ciò è come le maschere di protezione fanno la filtrazione.

La nostra invenzione egualmente divide lo stesso meccanismo di lavoro in termini di filtrazione degli agenti inquinanti, eppure differisce notevolmente in quanto tiene conto la sintonizzazione dinamica di come il meccanismo realmente funziona.

Potete descrivere come le maschere di protezione spesso sono progettate e sviluppate?

Fino a due anni fa, è vero che non c' era molto interesse nelle maschere di protezione perché le maschere erano appena un prodotto sanitario che è stato situato sulle periferie delle nostre vite ordinarie. Tuttavia, la pandemia globale COVID-19 ha cambiato la situazione.

Con lo scorso anno e perfino oggi, i rapporti innumerevoli sullo sviluppare i nuovi, moduli avanzati delle maschere di protezione stanno stendere, mentre la maggior parte di quelle ancora conta sulla tecnologia convenzionale e passiva di filtrazione dell'aria. Al meglio della nostra conoscenza, la nostra invenzione è lo sviluppo riferito mai visto di una maschera di protezione dinamicamente musicale del `'.

Molta gente trova le maschere di protezione scomode, specialmente quando si esercita. Perché è questo?

Quando la gente indossa una maschera, trovano le maschere scomode, particolarmente quando si esercita, perché l'organismo ha bisogno di più aumenti di tasso di respirazione e dell'ossigeno. Tuttavia, una maschera induce solitamente la perdita di pressione (o differenza di pressione) dovuto la presenza del filtro.

La perdita di pressione (o differenza di pressione) aumenta più per il filtro da alta efficienza. La goccia ad alta pressione (o differenza di pressione) lo rende duro affinchè l'utente respiri e consuma più energia (così rende l'utente scomodo).

Potete descrivere come avete effettuato la vostra ultima ricerca sulla progettazione della maschera di protezione che si adatta alle condizioni in via di trasformazione?

Il nostro gruppo è una coalescenza cooperativa degli esperti dai vari campi di assistenza tecnica, varianti dalla scienza dei materiali, dall'ingegneria elettrica meccanica e e perfino dall'intelligenza artificiale. Quello è come abbiamo potuti sviluppare una maschera di protezione AI guidata operabile a partire dal graffio.

Il nostro gruppo ha cominciato concependo un'idea di archetipo che era un po'vaga vedere la prima volta. Tuttavia, le menti ben preparate di assistenza tecnica dalle varie sfaccettature hanno permesso di attuare l'idea in un'entità tangibile e in modo convincente. In tal senso, diremmo, c'è stato assistenza tecnica pluridisciplinare di collaborazione dietro la riuscita esecuzione del nostro lavoro.

Maschera di protezione

Credito di immagine: Adattato da ACS 2021 nano, DOI: 10.1021/acsnano.1c06204

Come avete sviluppato il vostro respiratore dinamico? Come questo filtro dell'aria funziona nelle circostanze differenti?

Una delle funzionalità notevoli del nostro respiratore dinamico è che può trasformare automaticamente le sue caratteristiche di filtrazione per misura la circostanza data. Ciò significa che il sistema è destinato per essere capace di ` che percepisce' l'ambiente connesso con la sua operazione.

Quindi, abbiamo dotato la capacità sensoriale al sistema incorporando i sensori. Un sensore di PM (particolato) è utilizzato per misurare quanto dell'aria ambientale è inquinato ed i barometri sono utilizzati per la percezione del reticolo respiratorio dell'indossatore che riflette la condizione fisica. Le informazioni riunite dai sensori poi sono usate per rendere a ` completo la consapevolezza situazionale' dell'algoritmo di AI che poi genera l'adeguamento dinamico delle caratteristiche di filtrazione agli scenari differenti.

Che vantaggi questa maschera di protezione ha per la gente confrontata ad altre maschere di protezione disponibili?

La maschera tradizionale ha solitamente il concetto di base che necessità di utenti di adattarsi alla maschera (questo significa che necessità di utenti di sopportare la situazione scomoda). Tuttavia, abbiamo provato ad inventare un nuovo concetto in cui la maschera si adatta allo stato ed all'ambiente esterno dell'utente.

Penso che la nostra maschera AI guidata sia la prima dimostrazione per considerare il cambiamento dinamico della domanda e delle condizioni ambientali dell'utente e cambi per la prima volta il fuoco corrente nelle maschere dai filtri alla gente (utenti).

Che ruolo l'intelligenza artificiale (AI) ha svolto nella vostra ricerca?

Che cosa stiamo provando a costruire attraverso questo lavoro era un respiratore automatizzato che può senza cuciture adattarsi ad un indossatore determinato, necessitante un algoritmo operativo altamente personale; il funzionamento di algoritmo e del respiratore, in un senso figurato, riconoscerà le transizioni caratteristiche del `' dei reticoli respiratori di un utente specifico.

Tuttavia, la caratteristica di come la transizione accade, per esempio, differisce fra le persone. Ciò fa sviluppare un algoritmo universale che può essere rilasciato al pubblico estremamente che sfida. In questo contesto, scegliamo di sviluppare un algoritmo che impara le caratteristiche respiratorie di diversi indossatori per permettere alla personalizzazione universale del `', che non è possibile con l'ordinario, algoritmi inflessibili di AI.

Credete che se le maschere di protezione adattabili fossero disponibili facilmente più gente li abbia indossati regolarmente, potenzialmente diminuendo la diffusione di COVID-19?

La motivazione principale per la maschera AI guidata è venuto dalla mia esperienza personale. Quando vado alla palestra o esco pareggiando, ritengo un forte stimolo a decollare la maschera durante l'esercizio. Potrei inoltre vedere molta gente mettere la maschera via mentre per mezzo del commputer funzionante. Durante la situazione COVID-19, molti posti (dell'interno o all'aperto) hanno una polizza rigorosa della restrizione per l'uso della maschera.

La ragione principale perché non indossano la maschera è semplicemente che possono essere respirazione molto scomoda mentre la indossano. le maschere AI guidate regolano automaticamente il rapporto tra l'efficacità del filtraggio e il comfortability per soddisfare stato degli utenti' e cambiamento dinamici dell'ambiente. Le maschere di protezione adattabili si pensano che aiutino più gente a indossare regolarmente le maschere e potenzialmente a diminuire la diffusione di COVID-19.

Maschere di protezione d

Credito di immagine: Drazen Zigic/Shutterstock.com

Che ulteriore ricerca deve essere effettuata prima che questi facemasks personali possano essere disponibili facilmente?

Miniaturizzazione della maschera e fare luce sull'uso della maschera di protezione nel servizio. Gli avanzamenti tecnologici tendono spesso a nascondere la tecnologia stessa dalla nostra vista. Accenda abbastanza, abbastanza piccolo e quindi le tecnologie dimentiche, possono offrire l'utilità pura da sè senza distrarre l'utente. Questa filosofia piombo il nostro gruppo scoprire ulteriori varie opzioni di assistenza tecnica per minimizzare l'intero sistema e per migliorare l'esperienza utente.

Che cosa sono i punti seguenti nella vostra ricerca?

Insieme alla miniaturizzazione, stiamo provando a scoprire i vari materiali elastici per dotare della la funzionalità livella seguente al filtro dell'aria stretchable, una parte fondamentale di nostro sistema. Per esempio, possiamo fare un filtro dell'aria che può generare anche una piccola quantità di elettricità come conseguenza della modulazione meccanica del filtro dell'aria.

O, possiamo mettere a fuoco sui materiali auto-curabili per migliorare l'impiego possibile a lungo termine e la stabilità meccanica del filtro dell'aria stretchable. Soprattutto, stiamo invitare la cooperazione attiva con i medici specialisti da ogni angolo del globo per trasferire la nostra tecnologia all'industria.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

Più informazione dettagliata sulla maschera di protezione astuta AI guidata può essere trovata nella pubblicazione recente

“La modulazione dinamica del poro del filtro dell'aria Stretchable per Machined ha imparato la protezione delle vie respiratorie adattabile„, ACS nano, in stampa, 2021. [doi/10.1021/acsnano.1c06204]

Uno studio relativo ulteriore dal nostro gruppo sul filtro trasparente e riutilizzabile può essere trovato in nostri filtri riutilizzabile e attivo precedenti PM2.5 dalla pubblicazione “alta efficienza, trasparente, tramite la rete gerarchica della percolazione dell'AG Nanowire„, lettere nane, 17, 4339-4346, 2017. [doi/10.1021/acs.nanolett.7b01404]

Circa il professor Seung Hwan Ko

Seung Hwan Ko è un professore nel laboratorio di scienza nano & termico (ANTS) applicato, instituto dell'ingegneria meccanica., Seoul National University, Corea. Prima dell'aggiunta della Seoul National University, era stato una facoltà a KAIST, Corea dal 2009. Ha ricevuto la sua laurea di Ph.D. in ingegneria meccanica da Uc Berkeley nel 2006.Il professor Seung Hwan Ko

Ha lavorato come postdoc a Uc Berkeley fino al 2009. I suoi interessi correnti della ricerca sono filtri funzionali (filtro variabile dal poro, filtro trasparente, filtro riutilizzabile, filtro stretchable, filtro antibatterico), elettronica stretchable/flessibile di elettronica portabile, le tecnologie di VR/AR.

Emily Henderson

Written by

Emily Henderson

During her time at AZoNetwork, Emily has interviewed over 150 leading experts in all areas of science and healthcare including the World Health Organization and the United Nations. She loves being at the forefront of exciting new research and sharing science stories with thought leaders all over the world.

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