內建感應器的口罩能分析配戴者的呼吸以追蹤他們的健康狀況
許多人仍然經常戴口罩,要么是為了防止自己感染的病毒傳播,要么是為了控制呼吸道疾病。一種實驗性的新型口罩更進一步,透過分析佩戴者的呼吸來檢查他們的健康狀況。
EBCare(呼出氣體冷凝物)面罩由美國加州理工學院的高偉教授及其同事設計,用於監測呼吸系統疾病,包括慢性阻塞性肺病(COPD)、氣喘和COVID-19後感染。儘管如此,它還可以有許多其他用途。
與其他一些健康監測”智慧口罩”不同,它不會追蹤佩戴者呼吸的頻率、溫度或濕度等特徵。相反,它專注於識別佩戴者呼出氣體中的可疑化學物質,並提供這些生物標記物水平的讀數。
當使用者呼氣時,其濕潤的呼吸會透過一個整合系統冷卻,該系統結合了蒸發冷卻(以水凝膠的形式)和輻射冷卻。因此,呼吸中的水滴會凝結成液態。
然後,這些液體透過毛細作用被吸入一系列微流體通道,並被帶到一個儲液器中。然後,儲液器中的感測器對液體進行分析,每個感測器都能檢測到特定的化學物質。感應資料會以無線方式傳輸到佩戴者智慧型手機上的一個應用程序,該應用程式會即時顯示結果。
EBCare 口罩的內部結構加州理工學院/高偉、衡文正
在對氣喘和慢性阻塞性肺病患者進行的測試中,EBCare 口罩能準確檢測出呼氣中亞硝酸鹽的含量,亞硝酸鹽是一種與氣道發炎有關的化合物。它還能成功測量呼出銨的水平,呼出銨與血液中的尿素水平相對應,而血液中尿素水平過高則表示腎臟出現了問題。
面具甚至能夠透過呼氣中的酒精準確測量血液中的酒精含量,這表明它可以作為電子呼氣分析儀的廉價替代品。高偉表示,如果以商業規模生產,該設備的材料成本僅為1 美元左右。
他說:”這些首批研究只是概念驗證。我們希望擴展這項技術,納入與各種健康狀況相關的不同標記。這為創造一種可作為多功能綜合健康監測平台的面罩奠定了基礎。”
有關這項研究的論文最近發表在《科學》雜誌上。