حسگری که همه ماسک‌ها را به ماسک هوشمند تبدیل می‌کند!

مجموعه: اخبار پزشکی

تاریخ انتشار : جمعه, 24 دی 1400 17:55

به گزارش ایسنا به نقل از وب‌سایت رسمی "دانشگاه نورث‌وسترن" (Northwestern University) آمریکا، پژوهشگران یک حسگر جدید هوشمند برای ماسک ابداع کرده‌اند. این حسگر سبک‌وزن موسوم به "فیس‌بیت" (FaceBit)، از یک آهن‌ربای کوچک برای اتصال به هر نوع ماسک از جمله N95، ماسک پارچه‌ای یا ماسک جراحی استفاده می‌کند.

این حسگر نه تنها می‌تواند میزان تنفس، ضربان قلب و زمان پوشیدن ماسک را در لحظه حس کند، بلکه ممکن است با بررسی تناسب ماسک، جایگزین آزمایش‌های دست و پا گیر شود. سپس همه این اطلاعات به صورت بی‌سیم به یک برنامه نصب‌شده روی تلفن همراه هوشمند منتقل می‌شوند تا امکان نظارت بر سلامت کاربر را فراهم کنند. این برنامه می‌تواند فورا به کاربر هشدار دهد که مشکلاتی مانند افزایش ضربان قلب یا نشت در ماسک ایجاد شده است. داده‌های فیزیولوژیکی نیز می‌توانند به پیش‌بینی خستگی، وضعیت سلامت جسمانی و وضعیت روحی کمک کنند.

اگرچه یک باتری کوچک انرژی فیس‌بیت را تامین می کند اما این حسگر طوری طراحی شده است که بتواند انرژی را از هر منبع محیطی از جمله نیروی تنفس کاربر، حرکت و گرمای نفس کاربر و همچنین از خورشید به دست بیاورد. این کار، عمر باتری حسگر را افزایش می‌دهد و زمان بین دفعات شارژ را طولانی‌تر می‌کند.

"جوزیا هستر" (Josiah Hester)، سرپرست گروه پژوهشی دانشگاه نورث‌وسترن گفت: هدف ما این بود که یک ماسک هوشمند برای متخصصان مراقبت‌های بهداشتی طراحی کنیم. ما انرژی باتری را با برداشت انرژی از منابع گوناگون افزایش دادیم. این بدان معناست که می‌توان ماسک را به مدت یک یا دو هفته بدون نیاز به شارژ یا تعویض باتری استفاده کرد.

پژوهشگران در این پروژه دریافتند که دقت فیس‌بیت مشابه دستگاه‌های بالینی است و عمر باتری آن به ۱۱ روز بین دفعات شارژ می‌رسد.

هستر و همکارانش ابتدا با پزشکان، پرستاران و سایر کادر درمان صحبت کردند تا نیاز آنها به ماسک‌های هوشمند را بهتر درک کنند. در مجموعه بررسی‌های صورت گرفته مشخص شد که همه کادر درمان به اهمیت کیفیت ماسک عقیده دارند؛ به ویژه هنگامی که مستقیما با بیماران مبتلا به عفونت ویروسی کار می‌کنند.

کارکنان مراقبت‌های بهداشتی برای اطمینان از این که ماسک‌های N95 به درستی روی صورت‌شان بسته شده است، به طور دوره‌ای تحت یک آزمایش ۲۰ دقیقه‌ای قرار می‌گیرند. آنها طی این فرآیند، ابتدا یک ماسک N95 و سپس یک سرانداز شفاف را روی کل سر خود قرار می‌دهند. سپس، آئروسل شیرین یا تلخ به درون سرانداز پمپاژ می‌شود. غلظت آئروسل به تدریج در سرانداز افزایش می‌یابد تا زمانی که توسط شخصی که ماسک تنفسی را پوشیده است، قابل تشخیص باشد. اگر کاربر پیش از تعداد معینی از پمپاژهای آئروسل، طعم تلخ یا شیرین را احساس کند، مشخص می‌شود که ماسک به درستی بسته نشده است.

اگرچه فیس‌بیت  هنوز نمی تواند جایگزین این فرآیند دست و پا گیر شود که یک چالش بلندمدت در پزشکی است اما به کمک آن می‌توان اطمینان حاصل کرد که ماسک، تناسب مورد نیاز را بین رویدادهای آزمایشی حفظ می‌کند. اگر ماسک شل شود یا اگر کاربر طی فعالیت خود ماسک را به شدت حرکت دهد، فیس‌بیت به او هشدار خواهد داد.

هستر گفت: اگر برای ۱۲ ساعت یا بیشتر از ماسک استفاده کنید، گاهی اوقات صورت بی‌حس می‌شود. حتی ممکن است شما متوجه نشوید که ماسک شل شده است زیرا نمی‌توانید آن را احساس کنید. ما می‌توانیم با اندازه‌گیری مقاومت ماسک، به فرآیند آزمایش کمک کنیم. اگر شاهد کاهش ناگهانی مقاومت باشیم، این نشان می‌دهد که نشت ایجاد شده است و می‌توانیم به کاربر هشدار دهیم.

فیس‌بیت می‌تواند ماسک را برای هدفی بیش از تناسب ارزیابی کند. این حسگر می‌تواند کاربر ماسک را در لحظه مور بررسی قرار دهد. فیس‌بیت با جمع‌آوری نشانه‌های فیزیولوژیکی گوناگون مانند ضربان قلب و تنفس می‌تواند به کاربران کمک کند تا بدن خود را بهتر درک کنند و تصمیمات سودمندی برای سلامتی خود بگیرند. همه اطلاعات سلامتی، از جمله تناسب ماسک و زمان پوشیدن آن، در برنامه تلفن همراه هوشمند نمایش داده می‌شوند.

به گفته هستر، هر بار که قلب یک فرد می‌تپد، سر او به طور نامحسوسی حرکت می‌کند. فیس‌بیت می‌تواند این حرکت نامحسوس را احساس کند و آن را از سایر حرکات تشخیص دهد تا به محاسبه ضربان قلب بپردازد.

فیس‌بیت می‌تواند از این اطلاعات برای هشدار دادن به کاربر در مورد استراحت، رفتن به پیاده‌روی یا چند نفس عمیق برای آرام شدن استفاده کند. همچنین، بیمارستان‌ها می‌توانند از این داده‌ها برای بهینه‌سازی نوبت کاری و استراحت کارکنان خود استفاده کنند. از آنجا که ضربان قلب و تعداد تنفس به شدت با یکدیگر مرتبط هستند، داشتن توانایی نظارت بر هر دو می‌تواند فرصت‌های پژوهشی جدیدی را ایجاد کند.

هستر که متخصص حوزه فناوری پایدار و بدون باتری است، امید دارد که گروه او یا دیگران در نهایت بتوانند فیس‌بیت را کاملا بدون باتری بسازند. تنفس و حرکات کاربر یا نور خورشید در حال حاضر می‌توانند عمر باتری را افزایش دهند اما در آینده، انرژی حرارتی و حرکتی به تنهایی می‌توانند نیروی حسگر را تامین کنند.

اگرچه هستر و گروهش این دستگاه را روی داوطلبان آزمایش کرده‌اند اما او معتقد است که فیس‌بیت هنوز باید تحت آزمایش‌ها و اعتبارسنجی بالینی قرار گیرد.

این پژوهش، در مجله "IMWUT" به چاپ رسید.