基于气体传感器开发的智能口罩，实现无线CO2监测
2022-02-12 15:16:36 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
格拉纳达大学设计的智能FFP2口罩可以通过手机实时监测再次吸入的二氧化碳浓度。这种方式体现了作为可穿戴系统的重大进步，其具有成本低、可扩展性、可靠性和舒适性的特点，可用于健康监测领域。
格拉纳达大学（University of Granada，UGR）开发了基于新型气体传感器和信号处理电子器件的系统。
据麦姆斯咨询报道，西班牙格拉纳达大学的科学家和工程师开发并评估了一种“智能”FFP2口罩，当二氧化碳（CO₂）超过安全限值时，它会通过智能手机提醒用户。
这项研究的作者之一：格拉纳达大学的研究员Pablo Escobedo Araque（来源：UGR）
该团队表示，这项研究解决了自新型冠状病毒肺炎（COVID-19）大流行以来的一个重要问题：“我们在口罩内重新吸入的CO₂。当我们使用FFP2型口罩时，由于呼吸时呼出的气体，使得面部和口罩之间产生的CO₂浓度高于环境水平（通常约为0.04%），即使是健康人再次吸入也会对身体造成不良影响，例如不适、头痛、疲劳、头晕、出汗、心率加快和肌肉无力。”
此外，他们说，众所周知，这些负面影响既与暴露时间有关，也与气体本身的浓度有关。例如，一些健康法规规定作业场所中CO₂的浓度[安全]最大值为0.5%，暴露在4%浓度的CO₂中30分钟即可对健康产生危害。
格拉纳达大学设计的智能FFP2口罩可以通过手机实时监测再次吸入的CO₂浓度。这种方式体现了作为可穿戴系统的重大进步，其具有成本低、可扩展性、可靠性和舒适性的特点，可用于健康监测领域。
用于无线CO₂实时监测的基于NFC的智能口罩（来源：UGR）
格拉纳达大学的分析化学系与电子和计算机技术系组建的多学科研究团队ECsens完成了这项研究，他们共同开发了一种实时、无电池、便携式检测系统，用于监测口罩内部的气态CO₂。这项研究成果发表在Nature Communications上。
光化学传感器
标准口罩仅充当鼻腔和/或口腔通道的空气过滤器，集成传感器以测量感兴趣的参数，或能提高其使用和有效性的附加值，从而创造了智能口罩的新范例。
“我们提出的系统包括在标准FFP2口罩内放置一个柔性标签，该标签由我们自己开发的新型光化学CO₂传感器和信号处理电子器件组成。两者均被印刷在轻质柔性的聚合物基板上，形成所谓的‘传感器标签’，不会给用户带来任何不适。”作者说。
CO₂传感机理与CO₂传感器的表征（来源：UGR）
研究人员制造的这种标签无需使用电池，因为它由智能手机的NFC通信链路通过一款Android应用程序无线供电。该应用程序还用于数据处理、警报管理以及结果的显示和共享。
NFC柔性标签设计（来源：UGR）
格拉纳达大学的科学家们对这种智能口罩进行了初步测试，测试对象包括久坐和体育锻炼人员。“我们的测试结果与之前的临床试验一致，在久坐期间，CO₂的浓度在2%之间；在高强度体育锻炼期间，CO₂的浓度最高可达近5%。”作者说。
“这些数值明显高于在开放大气或被认定为健康的典型工作环境中发现的0.04% ~ 0.1%的CO₂浓度范围。虽然进行的测试并不是正式的临床试验，但其目的是让人们了解在可穿戴传感器领域开发用于无创健康监测系统的潜力。”
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