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Criando uma máscara protectora que se adapte a seu ambiente

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

Nesta entrevista, Notícia-Médica fala ao professor Seung Hwan Ko sobre sua a pesquisa a mais atrasada em que desenvolveu uma máscara protectora que pudesse se adaptar a seus condições e ambiente de mudança.

Os povos estão tornando-se acostumaram-se às máscaraes protectoras vestindo diariamente devido à pandemia COVID-19 em curso. Que inspiraram sua pesquisa em máscaraes protectoras e como ele podem ser adaptados para o melhor uso?

A maioria das máscaraes protectoras inventadas até agora não pagaram a atenção à mudança dinâmica condição e ambiente dos usuários'. Em lugar de, a maioria de máscaraes protectoras apenas centraram-se sobre o aumento da eficiência de filtração. Contudo, mesmo que a máscara própria tenha uma eficiência muito alta da filtragem, não significa que é de fácil utilização (geralmente, os meios de grande eficacia de um filtro a máscara são duros de respirar e incômodo).

Em determinadas circunstâncias, outros componentes são mais importantes do que a eficiência da filtragem. Por exemplo, no ano passado, eu li artigos noticiosos que digo que diversos estudantes morreram durante uma classe da educação física ao vestir uma máscara. Isto pode implicar que um único tipo de máscara do filtro não pode reagir correctamente à condição dinâmicamente de mudança do usuário e o usuário deve conseqüentemente levar vários tipos de máscara protectora e os mudar segundo sua mudança da procura física ou do ambiente.

Nós tentamos inventar uma máscara protectora AI-conduzida que detectasse a condição do usuário (preveja a mudança a curto prazo da taxa de respiração com o auxílio do AI) ou detectasse a mudança ambiental da qualidade do ar e mudasse automaticamente o tamanho do poro, mudando as trocas entre o comfortability e a eficiência de filtração.

Máscaraes protectoras

Crédito de imagem: Volurol/Shutterstock.com

A finalidade principal de máscaraes protectoras é filtrar para fora poluentes prejudiciais. Como as máscaraes protectoras fazem esta?

A maioria das máscaraes protectoras disponíveis imediatamente adotam os filtros de ar da tela em que (aproximadamente 10 - 100 vezes mais finamente do que um cabelo humano) as fibras muito finas se complicam para formar embaladas frouxamente esponja-como a estrutura porosa. Enquanto uma corrente de ar atravessa o complexo, a rede entrelaçada do ar minúsculo escava um túnel, as partículas transportadas por via aérea pequenas, que nós chamamos poluentes, colidimos com as fibras e lhes aderimos. Isto é como as máscaraes protectoras fazem a filtragem.

Nossa invenção igualmente compartilha do mesmo mecanismo de trabalho em termos da filtragem dos poluentes, contudo difere extremamente que permite o ajustamento dinâmico de como o mecanismo trabalha realmente.

Pode você descrever como as máscaraes protectoras frequentemente são projectadas e desenvolvidas?

Até dois anos há, é verdadeiro que não havia muito interesse em máscaraes protectoras porque as máscaras eram apenas um produto sanitário que seja ficado situado nos subúrbios de nossas vidas ordinárias. Contudo, a pandemia COVID-19 global mudou a situação.

Com o último ano e mesmo hoje, os relatórios incontáveis em desenvolver formulários novos, avançados de máscaraes protectoras estão sendo feitos, quando a maioria daquelas ainda confiar na tecnologia convencional, passiva da filtragem do ar. Para o melhor do nosso conhecimento, nossa invenção é a primeira-nunca revelação relatada de uma máscara protectora dinâmicamente ajustável do `'.

Muitos povos encontram máscaraes protectoras incômodas, particularmente ao exercitar. Por que é isto?

Quando os povos vestem uma máscara, encontram as máscaras incômodas, especialmente ao exercitar, porque o corpo precisa mais aumentos da taxa do oxigênio e de respiração. Contudo, uma máscara induz geralmente a gota de pressão (ou a diferença da pressão) devido à presença do filtro.

A gota de pressão (ou a diferença da pressão) aumentam mais para o filtro de uma eficiência mais alta. A gota de alta pressão (ou a diferença da pressão) fazem duro para que o usuário respire e consomem mais energia (faz assim o usuário incômodo).

Pode você descrever como você realizou sua pesquisa mais atrasada em projetar uma máscara protectora que se adapte às condições de mudança?

Nossa equipe é uma coalescência cooperativa dos peritos dos vários campos da engenharia, variando da ciência material, da engenharia mecânica, elétrica, e mesmo da inteligência de máquina. Isso é como nós pudemos desenvolver uma máscara protectora AI-conduzida operável que começa a partir do zero.

Nossa equipe começou concebendo uma ideia do arquétipo que fosse um pouco vaga considerar a primeira vez. Contudo, as mentes bem treinadas da engenharia das várias facetas tornaram possível materializar a ideia em uma entidade real, de forma convincente. Nesse sentido, nós diríamos, houve uma engenharia multidisciplinar colaboradora atrás da execução bem sucedida de nosso trabalho.

Máscara protectora

Crédito de imagem: Adaptado de ACS 2021 Nano, DOI: 10.1021/acsnano.1c06204

Como você desenvolveu seu respirador dinâmico? Como este filtro de ar funciona em circunstâncias diferentes?

Uma das características impressionantes de nosso respirador dinâmico é que pode automaticamente transformar suas características de filtragem para caber a circunstância dada. Isto significa que o sistema está projectado ser capaz do ` que detecta' o ambiente associado com sua operação.

Assim, nós dotamos a capacidade de detecção ao sistema incorporando sensores. Um sensor do PM (partículas) é usado para medir quanto do ar ambiental é poluído e os barómetros são usados detectando o teste padrão respiratório do portador que reflete a condição física. A informação recolhida dos sensores é usada então para fazer a ` detalhado a consciência situacional' do algoritmo do AI que gera então o ajuste dinâmico de características de filtragem às encenações diferentes.

Que benefícios esta máscara protectora tem para os povos comparados a outras máscaraes protectoras disponíveis?

A máscara tradicional tem geralmente o conceito básico que necessidade de usuários de se adaptar à máscara (isto significa que necessidade de usuários de carregar a situação incômoda). Contudo, nós tentamos inventar um novo conceito em que a máscara se adapta à condição e ao ambiente externo do usuário.

Eu penso que nossa máscara AI-conduzida é a primeira demonstração para considerar a mudança dinâmica da procura e das condições ambientais do usuário, e muda o foco actual nas máscaras dos filtros aos povos (usuários) pela primeira vez.

Que papel a inteligência artificial (AI) jogou em sua pesquisa?

O que nós temos tentado construir através deste trabalho era um respirador automatizado que pudesse sem emenda se adaptar a um portador individual, necessitando um algoritmo operacional altamente personalizado; o corredor do respirador e do algoritmo, em um sentido figurativo, reconhecerá transições características do `' de testes padrões respiratórios de um usuário específico.

Contudo, a característica de como a transição ocorre, por exemplo, difere entre indivíduos. Isto faz desenvolver um algoritmo universal que possa ser liberado ao público que desafia extremamente. Neste contexto, nós escolhemos desenvolver um algoritmo que aprenda as características respiratórias de portadores individuais permitir a personalização universal do `', que não é possível com comum barato, algoritmos inflexíveis do AI.

Você acredita que se as máscaraes protectoras adaptávelas eram prontamente - disponível mais povos vesti-las-iam regularmente, potencial reduzindo a propagação de COVID-19?

A motivação principal para a máscara AI-conduzida veio de minha experiência pessoal. Quando eu vou ao gym ou saio se movimentando, eu sinto um impuso forte descolar a máscara durante o exercício. Eu poderia igualmente ver muitos povos pôr a máscara afastado ao usar a máquina running. Durante a situação COVID-19, muitos lugares (internos ou exteriores) têm uma política restrita da limitação para vestir uma máscara.

A razão principal pela qual não vestem a máscara é simplesmente que podem ser respiração muito incômoda ao a vestir. as máscaras AI-conduzidas ajustam automaticamente as trocas entre a eficiência de filtração e o comfortability para satisfazer condição dos usuários' e mudança dinâmicas do ambiente. As máscaraes protectoras adaptávelas são esperadas ajudar mais povos a vestir regularmente máscaras e a reduzir potencial a propagação de COVID-19.

Máscaraes protectoras vestindo dos povos ao exercitar

Crédito de imagem: Drazen Zigic/Shutterstock.com

Que pesquisa mais adicional precisa de estar antes que estes facemasks personalizados possam ser prontamente - disponível realizado?

Miniaturização da máscara e para derramar a luz no uso da máscara protectora no mercado. Os avanços tecnologicos tendem frequentemente a esconder a tecnologia própria de nossa vista. Ilumine bastante, pequeno bastante, e conseqüentemente as tecnologias alheado, podem oferecer o serviço público puro no seus próprios sem confundir o usuário. Esta filosofia está conduzindo nossa equipe descobrir umas várias opções mais adicionais da engenharia para minimizar o sistema inteiro e para melhorar a experiência do usuário.

Que são os passos seguintes em sua pesquisa?

Junto com a miniaturização, nós estamos tentando descobrir vários materiais elásticos para dotar a funcionalidade ao filtro de ar stretchable, uma parte fundamental do seguinte-nível de nosso sistema. Por exemplo, nós podemos fazer um filtro de ar que possa gerar mesmo uma pequena quantidade de electricidade em conseqüência da modulação mecânica do filtro de ar.

Ou, nós podemos centrar-se sobre materiais auto-curáveis para aumentar a usabilidade a longo prazo e a estabilidade mecânica do filtro de ar stretchable. Sobretudo, nós estamos esperando a cooperação activa com os médicos especialistas de cada canto do globo transferir nossa tecnologia à indústria.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

Mais informações detalhadas na máscara protectora esperta AI-conduzida pode ser encontrada na publicação recente

“A modulação dinâmica do poro do filtro de ar Stretchable para Machined aprendeu a protecção respiratória adaptável”, ACS Nano, na imprensa, 2021. [doi/10.1021/acsnano.1c06204]

Um estudo relacionado mais adicional de nosso grupo no filtro transparente e reusável pode ser encontrado em nossos filtros PM2.5 reusável e activo precedentes da publicação “eficiência elevada, transparente, pela rede hierárquica da infiltração do AG Nanowire”, as letras Nano, 17, 4339-4346, 2017. [doi/10.1021/acs.nanolett.7b01404]

Sobre o professor Seung Hwan Ko

Seung Hwan Ko é um professor em laboratório de ciência Nano & térmico (ANTS) aplicado, departamento de engenharia mecânica., universidade de nacional de Seoul, Coreia. Antes de juntar-se a universidade de nacional de Seoul, tinha sido uma faculdade em KAIST, Coreia desde 2009. Recebeu seu diploma do Ph.D. na engenharia mecânica de Uc Berkeley em 2006.Professor Seung Hwan Ko

Trabalhou como um postdoc em Uc Berkeley até 2009. Seus interesses actuais da pesquisa são filtros funcionais (filtro variável do poro, filtro transparente, filtro reusável, filtro stretchable, filtro anti-bacteriano), eletrônica stretchable/flexível da eletrônica wearable, tecnologias de 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.

Citations

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