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Le masque facial dynamique piloté par l'IA s'adapte à l'exercice et au niveau de pollution

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Pendant la pandémie de coronavirus, de nombreuses personnes se sont habituées à porter des masques faciaux pour se protéger et protéger les autres, mais cela ne signifie pas que les masques sont toujours confortables - en particulier pendant l'exercice. Aujourd'hui, les chercheurs qui publient dans ACS Nano ont mis au point un masque respiratoire dynamique qui module la taille de ses pores en fonction de l'évolution des conditions, comme l'exercice physique ou les niveaux de pollution atmosphérique, ce qui permet au porteur de respirer plus facilement lorsque les niveaux de filtration les plus élevés ne sont pas nécessaires.

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Les masques faciaux protègent contre la propagation du virus responsable du COVID-19, mais ils sont également portés par les personnes souffrant de problèmes respiratoires pour filtrer les polluants nocifs. Cependant, dans certaines circonstances, des niveaux élevés de filtration ne sont pas nécessaires, par exemple lorsque les niveaux de pollution de l'air sont faibles, ou lorsqu'une personne fait de l'exercice seule à l'extérieur - ce qui est généralement considéré comme une activité à faible risque de propagation du COVID-19. Mais les masques actuels ne peuvent pas s'adapter à des conditions changeantes.

Avec le temps, l'haleine piégée et expirée peut créer des sensations de chaleur, d'humidité, de mauvaise haleine et d'inconfort, d'autant plus que la quantité d'air expiré augmente pendant l'exercice. Seung Hwan Ko et ses collègues ont voulu créer un masque respiratoire capable d'ajuster automatiquement ses caractéristiques de filtration en fonction de l'évolution des conditions.

Les chercheurs ont mis au point un filtre à air dynamique doté de micropores qui se dilatent lorsque le filtre est étiré, permettant ainsi le passage d'une plus grande quantité d'air. La respirabilité du filtre, constitué de nanofibres électrofilées, a été considérablement améliorée, avec une perte d'efficacité de filtration de seulement 6 % environ.

L'équipe a ensuite placé une civière autour du filtre qui était relié à un dispositif léger et portable contenant un capteur, une pompe à air et une puce microcontrôleur. L'appareil communique sans fil avec un ordinateur externe équipé d'un logiciel d'intelligence artificielle (IA) qui réagit aux particules présentes dans l'air, ainsi qu'aux changements dans les habitudes respiratoires du porteur pendant l'exercice. Deux des filtres ont été placés de chaque côté d'un masque facial et testés sur des volontaires humains. Le brancard a correctement généré une augmentation plus faible de la taille des pores lorsqu'un volontaire s'exerçait dans une atmosphère polluée que lorsqu'il s'exerçait dans de l'air pur

Le logiciel d'IA permet notamment au respirateur de s'adapter aux caractéristiques respiratoires uniques des individus, ce qui pourrait être utilisé pour développer un masque facial personnalisé, selon les chercheurs.

Pour rendre le système plus petit, plus léger et moins encombrant, la civière pourrait éventuellement être redessinée pour être dotée d'un mécanisme sans pompe, ajoutent-ils.

Référence : "Dynamic Pore Modulation of Stretchable Electrospun Nanofiber Filter for Adaptive Machine Learned Respiratory Protection" par Jaeho Shin, Seongmin Jeong, Jinmo Kim, Yun Young Choi, Joonhwa Choi, Jae Gun Lee, Seongyoon Kim, Munju Kim, Yoonsoo Rho, Sukjoon Hong, Jung-Il Choi, Costas P. Grigoropoulos et Seung Hwan Ko, 29 septembre 2021, ACS Nano.

DOI : 10.1021/acsnano.1c06204

Les auteurs remercient la Fondation nationale de recherche de Corée pour son financement.