N95 也能測心率?美大學將口罩變成智慧監測器

作者 | 發布日期 2022 年 01 月 27 日 8:45 | 分類 生物科技 , 醫療科技 Telegram share ! follow us in feedly


疫情發生後,口罩已成為生活的一部分,也是最有效的保護措施。然而這種保護是被動的,無法不當配戴或口罩失效下提醒佩戴者;同時口罩緊貼臉部,也是個人健康即時監測的絕佳位置。

正因口罩有限制也方便,美國西北大學為口罩開發可拆卸的智慧感測器「FaceBit」。感測器體積小巧,可用一塊小磁鐵固定至任何口罩,包括 N95、布口罩或外科口罩。

(Source:西北大學

FaceBit 使用節能運行系統,即時收集佩戴者各種生理訊號:

  • 血液泵送產生的細微頭部運動可監測心率
  • 溫度變化可監測呼吸頻率。
  • 壓力訊號可監測口罩貼合度和佩戴時間。

較神奇的是測量心率。研究團隊表示,心臟跳動時,血液沿著大動脈流向頭部,造成「難以察覺的微量」移動,FaceBit 可感測此微量運動與其他運動的差別。所有健康資訊會傳到 App「FaceBit Companion」,使用 Swift 程式語言為 iOS 和 macOS 開發,可即時顯示訊息。

▲ FaceBit Companion。(Source:FaceBit

當問題(如心率升高)出現,App 立即提醒用戶:你該休息、散步或深呼吸了!沒有緊急情況時,生理數據可預測疲勞狀況和情緒狀態。用戶也能在 App 設置其他通知事項,例如補水和換口罩提醒。

數據「積沙成塔」,醫院系統就可有理據最佳化員工輪班和休息表。基本功能之外,開發人員也根據醫護人員回饋增添更多自定義小元件。只有重視回饋,才能明白 FaceBit 為誰服務,以及提供哪些服務。

「面罩貼合度」就是根據事前調查添加。設計 FaceBit 前,西北大學教授 Josiah Hester 採訪醫護人員,了解他們對智慧口罩的需求。所有受訪者都表示,「口罩貼合度」最重要。

工作時為了確保 N95 口罩正確配戴,醫護人員需定期執行 20 分鐘「適合性測試」:醫護人員戴上 N95 呼吸器,然後整頭罩上透明頭套,另一名工作人員將甜或苦味氣溶膠噴霧泵入,氣溶膠濃度逐漸增加。如果佩戴者在達某數值前嚐到苦或甜味,代表口罩未正確配戴。

(Source:影片截圖,下同)

雖然 FaceBit 不能取代麻煩且必要的過程,但足夠在測試外時間提供輔助。如口罩因意外撞歪不再密封,FaceBit 會馬上提醒佩戴者。Josiah Hester 解釋:

如果你戴著口罩 12 小時或更長,有時臉會變麻木,甚至沒有感覺,無法察覺口罩鬆了。FaceBit 能感測口罩電阻,如果阻力突然下降,代表口罩不再密封。

FaceBit 內建一塊續航力 11 天左右的微型電池,但不是唯一電源,呼吸產生的動能和熱能甚至太陽能皆可使用。醫護人員不必輪班期間充電,感測器使用壽命也可延長。身為可持續無電池技術專家,Josiah Hester 希望 FaceBit 未來完全無需電池,只收集熱能和動能為設備供電。

▲ 電池。

儘管志願者測試過,FaceBit 仍少不了臨床試驗。研究團隊在 GitHub 開源,包括硬體App,以便其他人驗證設備和增添新功能。FaceBit 可能不會被廣泛使用,但為長時間輪班的一線醫護人員提供可持續、方便且舒適的健康監測。 FaceBit 背後的「臉部感測和推理」研究,未來也有更多可能。

不過,西北大學沒有談到感測器是否需消毒及如何消毒。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:西北大學