Kann N95 auch die Herzfrequenz messen? Die Northwestern University verwandelt Masken in intelligente Monitore

Seit Ausbruch der Epidemie gehören Masken längst zum Alltag und zu einer der wirksamsten Schutzmaßnahmen.

Dieser Schutz ist jedoch passiv und kann den Träger nicht warnen, wenn er unsachgemäß getragen wird oder die Maske versagt; gleichzeitig liegt die Maske eng am Gesicht an, was ein ausgezeichneter Ort ist, um die persönliche Gesundheit in Echtzeit zu überwachen.

Gerade weil die Einschränkungen von Masken auch Chancen mit sich bringen, hat die Northwestern University einen Sensor „FaceBit“ entwickelt, der Masken intelligente Attribute hinzufügt.

Dieser kleine Sensor kann mit einem winzigen Magneten an jeder Maske befestigt werden, einschließlich N95-, Stoff- oder OP-Masken.

FaceBit verwendet ein energiesparendes Betriebssystem, um verschiedene physiologische Signale des Trägers in Echtzeit zu erfassen:

Die Herzfrequenz wird durch die subtilen Kopfbewegungen überwacht, die durch das Pumpen des Blutes erzeugt werden, die Atemfrequenz wird durch Temperaturänderungen überwacht und der Sitz und die Tragezeit der Maske werden durch Drucksignale überwacht.

Eines der magischeren ist das Messen der Herzfrequenz. Das Forschungsteam sagte, dass, wenn das Herz schlägt, Blut entlang der großen Arterien zum Gesicht fließt und der Kopf sich „unmerklich wenig“ bewegt, und FaceBit kann diese subtile Bewegung spüren und sie von anderen Bewegungen unterscheiden.

Alle Gesundheitsinformationen werden drahtlos an die passende App „FaceBit Companion“ übermittelt, die mit der Programmiersprache Swift für iOS und macOS entwickelt wurde und Echtzeitinformationen auf einen Blick anzeigt.

Wenn ein Problem (z. B. eine erhöhte Herzfrequenz) auftritt, warnt die App den Benutzer sofort – es ist Zeit, eine Pause zu machen, einen Spaziergang zu machen oder tief durchzuatmen! Wenn kein Notfall vorliegt, können physiologische Daten verwendet werden, um Müdigkeit und emotionale Zustände vorherzusagen.

Benutzer können auch andere Benachrichtigungen in der App festlegen, z. B. Trinkerinnerungen und Erinnerungen an den Maskenwechsel.

Durch das Sammeln von Daten in einem Tower kann das Krankenhaussystem die Schichten und Ruhezeiten der Mitarbeiter rational optimieren.

Über die Grundfunktionalität hinaus werden Entwickler in Zukunft weitere benutzerdefinierte Widgets hinzufügen, basierend auf dem Feedback von Mitarbeitern des Gesundheitswesens.

Denn nur wenn man auf Feedback achtet, ist von Anfang bis Ende klar: wem FaceBit dient und welche Leistungen es erbringt.

Einer der Daten, „Passform der Maske“, wurde basierend auf früheren Recherchen hinzugefügt.

Vor der Entwicklung von FaceBit befragte Professor Josiah Hester von der Northwestern University Mitarbeiter des Gesundheitswesens zu ihrem Bedarf an intelligenten Masken. Alle Befragten gaben an, dass die „Passqualität der Maske“ am wichtigsten sei.

Um sicherzustellen, dass die N95-Maske richtig auf dem Gesicht sitzt, müssen Mitarbeiter des Gesundheitswesens bei ihrer täglichen Arbeit regelmäßige 20-minütige "Fit-Tests" durchführen:

Der Mitarbeiter des Gesundheitswesens setzte ein N95-Atemschutzgerät und dann eine durchsichtige Haube über dem gesamten Kopf auf, während ein anderer Mitarbeiter einen Sprühnebel aus süßen oder bitteren Aerosolen hineinpumpte, deren Konzentration in der Haube allmählich zunahm. Wenn der Träger vor einer bestimmten Aerosolmenge einen bitteren oder süßen Geschmack verspürt, ist die Maske nicht richtig abgedichtet.

Obwohl FaceBit diesen langwierigen und notwendigen Prozess nicht ersetzen kann, reicht es aus, um außerhalb des Testens zu helfen. Wenn die Maske beispielsweise aufgrund einer versehentlichen Beule nicht mehr dicht ist, erinnert FaceBit den Träger umgehend daran. Josiah Hester erklärte:

Wenn Sie eine Maske 12 Stunden oder länger tragen, wird Ihr Gesicht manchmal taub und Sie werden es nicht einmal spüren und bemerken, dass die Maske locker ist. FaceBit kann den Widerstand der Maske messen, und wenn der Widerstand plötzlich abfällt, bedeutet dies, dass die Maske nicht mehr dicht ist.

FaceBit hat eine eingebaute winzige Batterie, die allein etwa 11 Tage hält, aber es ist nicht die einzige Energiequelle, kinetische und thermische Energie aus der Atmung und sogar Sonnenenergie kann dafür verwendet werden. Mitarbeiter des Gesundheitswesens müssen ihn während der Schicht nicht aufladen, und die Lebensdauer des Sensors wird verlängert.

Als Experte für nachhaltige, batterielose Technologie hofft Josiah Hester, dass FaceBit in Zukunft völlig batterielos sein wird, indem es einfach thermische und kinetische Energie nutzt, um das Gerät mit Strom zu versorgen.

Obwohl Freiwillige das Gerät in realen Szenarien getestet haben, benötigt FaceBit noch klinische Studien. Zu diesem Zweck veröffentlichte das Forschungsteam das Projekt auf GitHub, einschließlich Hardware und Apps , damit andere das Gerät validieren und neue Funktionen hinzufügen konnten.

FaceBit wird von Einzelpersonen möglicherweise nicht häufig verwendet, bietet jedoch eine nachhaltige, bequeme und komfortable Gesundheitsüberwachung für COVID-19-Mitarbeiter, die lange Schichten an vorderster Front arbeiten. Auch die „Facial Sensing and Reasoning“-Forschung hinter FaceBit hat in Zukunft noch mehr Möglichkeiten.

Northwestern ging jedoch nicht darauf ein, ob und wie die Sensoren sterilisiert werden müssten.

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