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Creando una mascarilla que se adapta a su ambiente

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

En esta entrevista, Noticia-Médica habla a profesor Seung Hwan Ko sobre la suya la última investigación en la cual él desarrolló una mascarilla que puede adaptarse a sus condiciones y ambiente de cambio.

La gente se está convirtiendo se acostumbró a las mascarillas que desgastan diariamente debido al pandémico en curso COVID-19. ¿Qué inspiraron su investigación en mascarillas y cómo ellos se pueden adaptar para un mejor uso?

La mayor parte de las mascarillas inventadas hasta ahora no han prestado la atención al cambio dinámico condición y ambiente de los utilizadores'. En lugar, la mayoría de las mascarillas acaban de centrarse en el aumento de la eficacia de filtrado. Sin embargo, aunque la máscara sí mismo tiene una eficiencia muy alta de la filtración, no significa que es convivial (generalmente, los medios de gran eficacia de un filtro la máscara son duros de respirar e incómodo).

En ciertas condiciones, otros componentes son más importantes que eficiencia de la filtración. Por ejemplo, el año pasado, leí los artículos de noticias que decía que varios estudiantes murieron durante una clase de la educación física mientras que desgastaban una máscara. Esto puede implicar que un único tipo de máscara del filtro no puede reaccionar correctamente a la condición de intercambio dinámico del utilizador y el utilizador debe por lo tanto llevar diversos tipos de mascarilla y cambiarlos dependiendo de su cambio de la demanda física o del ambiente.

Intentamos inventar una mascarilla AI-impulsada que descubre la condición del utilizador (prediga el cambio a corto plazo del régimen de respiración con el socorro del AI) o descubre el cambio ambiental de la calidad del aire y cambia automáticamente la talla del poro, cambiando el equilibrio entre el comfortability y la eficacia de filtrado.

Mascarillas

Haber de imagen: Volurol/Shutterstock.com

El propósito principal de las mascarillas es filtrar fuera los agentes contaminadores dañinos. ¿Cómo las mascarillas hacen esto?

La mayor parte de las mascarillas disponibles adoptan los filtros de aire del tejido en los cuales (cerca de 10 - 100 veces más ligeramente que un cabello humano) las fibras muy finas se enredan para formar cargadas flojo esponja-como la estructura porosa. Mientras que una corriente aérea pasa a través del complejo, la red entrelazada del aire minúsculo hace un túnel, las pequeñas partículas llevadas por aire, que llamamos los agentes contaminadores, chocamos con las fibras y nos adherimos a ellas. Éste es cómo las mascarillas hacen la filtración.

Nuestra invención también comparte el mismo mecanismo de trabajo en términos de filtración de los agentes contaminadores, con todo difiere grandemente en que permite la sintonización dinámica de cómo el mecanismo trabaja real.

¿Puede usted describir cómo las mascarillas se diseñan y se desarrollan a menudo?

Hasta hace dos años, es verdad que no había mucho interés en mascarillas porque las máscaras eran apenas un producto sanitario que fue situado en las cercanías de nuestras vidas ordinarias. Sin embargo, el pandémico global COVID-19 cambió la situación.

Con el año pasado e incluso hoy, los partes incontables sobre desarrollar nuevas, avanzadas formas de las mascarillas se están haciendo, mientras que la mayoría de ésas todavía confía en tecnología convencional, pasiva de la filtración del aire. Según mi entender, nuestra invención es el primer revelado denunciado de una mascarilla dinámicamente armoniosa del `'.

Mucha gente encuentra mascarillas incómodas, determinado al ejercitar. ¿Por qué es esto?

Cuando la gente desgasta una máscara, ella encuentra las máscaras incómodas, especialmente al ejercitar, porque la carrocería necesita más aumentos del oxígeno y del ritmo respiratorio. Sin embargo, una máscara induce generalmente la caída de presión (o la diferencia de la presión) debido a la presencia del filtro.

La caída de presión (o la diferencia de la presión) aumenta más para el filtro de una eficacia más alta. La caída de alta presión (o la diferencia de la presión) hace duro para que el utilizador respire y consume más energía (así hace al utilizador incómodo).

¿Puede usted describir cómo usted realizó su última investigación en el diseño de una mascarilla que se adapta a las condiciones de cambio?

Nuestras personas son una fusión cooperativa de expertos de los diversos campos de la ingeniería, colocando de ciencia material, de la ingeniería mecánica, eléctrica, e incluso de la inteligencia de máquina. Ése es cómo hemos podido desarrollar una mascarilla AI-impulsada operable a partir de rayadura.

Nuestras personas comenzaron concibiendo una idea del arquetipo que era un poco vaga considerar la primera vez. Sin embargo, las mentes bien entrenadas de la ingeniería de diversas facetas permitieron materializar la idea en una entidad tangible, convincentemente. En ese sentido, diríamos, ha habido ingeniería multidisciplinaria colaborativa detrás de la ejecución acertada de nuestro trabajo.

Mascarilla

Haber de imagen: Adaptado de ACS 2021 nano, DOI: 10.1021/acsnano.1c06204

¿Cómo usted desarrolló su máscara respiratoria dinámica? ¿Cómo este filtro de aire funciona en diversas condiciones?

Una de las características llamativas de nuestra máscara respiratoria dinámica es que puede transformar automáticamente sus características de filtrado para ajustar la condición económica dada. Esto significa que el sistema está diseñado para ser capaz del ` que detecta' el ambiente asociado a su operación.

Así, dotamos la capacidad que detectaba al sistema incorporando los sensores. Un sensor del P.M. (materia en partículas) se utiliza para medir cuánto del aire ambiente se contamina y los barómetros se utilizan para detectar la configuración respiratoria del portador que refleja la condición física. La información recopilada de los sensores entonces se utiliza para hacer ` completo la percatación circunstancial' del algoritmo del AI que entonces genera el ajuste dinámico de las características de filtrado a los diversos decorados.

¿Qué ventajas esta mascarilla tiene para la gente comparada a otras mascarillas disponibles?

La máscara tradicional tiene generalmente el concepto básico que necesidad de utilizadores de adaptarse a la máscara (esto significa que necesidad de utilizadores de soportar la situación incómoda). Sin embargo, intentamos inventar un nuevo concepto en el cual la máscara se adapta a la condición y al ambiente externo del utilizador.

Pienso que nuestra máscara AI-impulsada es la primera demostración para considerar el cambio dinámico de la demanda y de las condiciones ambientales del utilizador, y cambia el foco actual en máscaras de los filtros a la gente (utilizadores) por primera vez.

(AI)¿Qué papel la inteligencia artificial desempeñó en su investigación?

Qué hemos estado intentando construir a través de este trabajo era una máscara respiratoria automatizada que puede inconsútil adaptarse a un portador individual, necesitando un algoritmo operativo altamente personalizado; el funcionamiento de la máscara respiratoria y del algoritmo, en sentido figurado, reconocerá transiciones características del `' de configuraciones respiratorias de un utilizador específico.

Sin embargo, la característica de cómo ocurre la transición, por ejemplo, difiere entre individuos. Esto hace desarrollar un algoritmo universal que se pueda liberar al público que desafía extremadamente. En este contexto, elegimos desarrollar un algoritmo que aprenda las características respiratorias de portadores individuales para habilitar la personalización universal del `', que no es posible con ordinario, algoritmos inflexibles del AI.

¿Usted cree que si las mascarillas adaptables fueran fácilmente disponibles más personas los desgastarían regularmente, potencialmente reduciendo la extensión de COVID-19?

El estímulo mayor para la máscara AI-impulsada vino de mi experiencia personal. Cuando voy al gimnasio o salgo avanzando con ritmo lento, asierro al hilo un impulso fuerte de sacar la máscara durante ejercicio. Podría también ver a mucha gente el poner de lado de la máscara mientras que usaba la máquina corriente. Durante la situación COVID-19, muchos lugares (interiores o exteriores) tienen un plan de acción estricto de la restricción para desgastar una máscara.

La razón principal por la que no desgastan la máscara es simple que pueden ser respiración muy incómoda mientras que la desgastan. las máscaras AI-impulsadas ajustan automáticamente el equilibrio entre la eficacia de filtrado y el comfortability para satisfacer condición a los utilizadores' y cambio dinámicos del ambiente. Se prevee que las mascarillas adaptables ayuden a más personas a desgastar máscaras regularmente y potencialmente a reducir la extensión de COVID-19.

Mascarillas de la gente que desgastan mientras que ejercita

Haber de imagen: Drazen Zigic/Shutterstock.com

¿Qué otra investigación necesita ser realizada antes de que estos facemasks personalizados puedan ser fácilmente disponibles?

Miniaturización de la máscara y verter la luz en el uso de la mascarilla en el mercado. Los adelantos tecnológicos tienden a menudo a ocultar la tecnología sí mismo de nuestra mira. Encienda suficientes, bastante pequeño, y por lo tanto las tecnologías olvidadizas, pueden ofrecer utilidad pura en sus los propio sin la distracción del utilizador. Esta filosofía está llevando a nuestras personas a descubrir otras diversas opciones de la ingeniería para disminuir el sistema entero y para perfeccionar la experiencia del utilizador.

¿Cuáles son los pasos siguientes en su investigación?

Así como la miniaturización, estamos intentando descubrir los diversos materiales de elástico para dotar las funciones al filtro de aire estirable, una parte fundamental del siguiente-nivel de nuestro sistema. Por ejemplo, podemos hacer un filtro de aire que pueda generar incluso una pequeña cantidad de electricidad como resultado de la modulación mecánica del filtro de aire.

O, podemos centrarnos en los materiales uno mismo-curables para aumentar la utilidad a largo plazo y la estabilidad mecánica del filtro de aire estirable. Sobre todo, estamos preveyendo que la cooperación activa con los médicos especialistas de cada esquina del globo transfiriera nuestra tecnología a la industria.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

Una información más detallada sobre la mascarilla elegante AI-impulsada se puede encontrar en la publicación reciente

La “modulación dinámica del poro del filtro de aire estirable para Machined aprendió la protección respiratoria adaptante”, ACS nano, en prensa, 2021. [doi/10.1021/acsnano.1c06204]

Otro estudio relacionado de nuestro grupo en el filtro transparente y reutilizable se puede encontrar en nuestros filtros anteriores PM2.5 de la publicación “eficacia alta, transparente, reutilizable y activo por la red jerárquica de la filtración del AG Nanowire”, las cartas nanas, 17, 4339-4346, 2017. [doi/10.1021/acs.nanolett.7b01404]

Sobre profesor Seung Hwan Ko

Seung Hwan Ko es profesor en el laboratorio de ciencia nano y térmico (ANTS) aplicado, departamento de la ingeniería industrial., universidad de nacional de Seul, Corea. Antes de ensamblar la universidad de nacional de Seul, él había sido una facultad en KAIST, Corea desde 2009. Él recibió su grado del Ph.D. en la ingeniería industrial de Uc Berkeley en 2006.Profesor Seung Hwan Ko

Él trabajó como postdoc en Uc Berkeley hasta el 2009. Sus intereses actuales de la investigación son filtros funcionales (filtro variable del poro, filtro transparente, filtro reutilizable, filtro estirable, filtro antibacteriano), electrónica estirable/flexible de la electrónica usable, tecnologías 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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