N95 也能测心率?西北大学将口罩变成智能监测器

爱范儿·2022-01-18 20:15
它为一线人员提供了可持续且方便的健康监测。

疫情发生以来,口罩早已成为日常生活的一部分,也是最有效的保护措施之一。 

然而,这种保护是被动的,无法在佩戴不当或者口罩失效的情况下提醒佩戴者;与此同时,口罩紧贴面部,这是为个人健康提供实时监测的绝佳位置。 

图片来自:NorthwesternU 

正因为口罩存在限制也带来机遇,西北大学开发了为口罩添加智能属性的传感器「FaceBit」。 

图片来自:NorthwesternU 

这款小巧的传感器,可用一块微小磁铁固定到任何口罩,包括 N95、布口罩或外科口罩。 

口罩类型. 图片来自:NorthwesternU 

FaceBit 使用节能运行系统,实时收集佩戴者的各种生理信号: 

通过血液泵送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合度和佩戴时间。 

图片来自:NorthwesternU 

其中比较神奇的是测量心率。研究团队表示,心脏跳动时,血液沿着大动脉流向面部,头部会移动一个「难以察觉的微小量」,FaceBit 可以感知这种微妙的运动,并将其与其他运动区分开来。 

所有健康信息都会无线传输到相匹配的 app「FaceBit Companion」,它用 Swift 编程语言为 iOS 和 macOS 开发,一目了然显示实时信息。 

FaceBit Companion. 图片来自:facebit.health 

当问题(例如心率升高)出现,app 将立即提醒用户——你应该休息、散步或深呼吸了! 

没有紧急情况发生时,生理数据可用来预测疲劳状况和情绪状态。 

用户也能在 app 设置其他通知事项,例如补水提醒和更换口罩提醒。 

图片来自:NorthwesternU 

将数据「聚沙成塔」,医院系统就可以有理有据地优化员工的轮班和休息表。 

在基本功能之外,开发人员将根据医护人员的反馈,在未来增添更多自定义的小部件。 

图片来自:facebit.health 

毕竟,只有重视反馈,才能自始至终地明了:FaceBit 为谁服务,以及提供哪些服务。 

其中一项数据「面罩贴合度」,就是基于事先调研添加的。 

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。所有受访者都表示,「口罩贴合质量」最重要。 

在日常工作中,为了确保 N95 口罩正确密封在脸上,医护人员需要定期进行 20 分钟的「适合性测试」: 

医护人员戴上 N95 呼吸器,然后在整个头部戴上透明头罩,另一名工作人员将甜味或苦味的气溶胶喷雾泵入,气溶胶的浓度在头罩内逐渐增加。如果佩戴者在一定数量的气溶胶之前尝到苦味或甜味,则说明口罩未正确密封。 

「适合性测试」. 图片来自:NorthwesternU 

虽然 FaceBit 不能取代这个繁琐且必要的过程,但它足以在测试之外的时间担当辅助。例如,口罩因为意外被撞而不再密封,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,你甚至感觉不到它,也就意识不到口罩是松的。而 FaceBit 能够测量口罩电阻,如果阻力突然下降,表明口罩已经不密封。 

FaceBit 内置了一块单独续航 11 天左右的微型电池,但这不是唯一的能量源,呼吸产生的动能和热能甚至太阳能皆可为之所用。医护人员不必在轮班期间为它充电,传感器的使用寿命也被延长了。 

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 在未来完全无电池,只需收集热能和动能为设备供电。 

尽管志愿者已经在真实场景中测试了设备,FaceBit 仍然少不了临床试验。为此,研究团队在 GitHub 将该项目开源发布,包括硬件和 app,以便其他人验证设备和增添新功能。 

图片来自:NorthwesternU 

FaceBit 可能不会被个人广泛使用,但它为长时间轮班的疫情一线工作人员,提供了可持续、方便且舒适的健康监测。FaceBit 背后的「面部感应和推理」研究,在未来也有着更多可能。 

不过,西北大学没有谈到传感器是否需要消毒以及如何消毒的问题。 

本文来自微信公众号 “爱范儿”(ID:ifanr),36氪经授权发布。

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