成果简介
在SARS-CoV-2大流行之后，使用口罩被认为是防止含病毒的呼吸道液体传播的最有效方法。由于病毒直接针对肺部，导致呼吸急促，因此持续的呼吸监测对于评估健康状况至关重要。因此，对能够实时无线监测人体呼吸的智能口罩（SFM）的需求引起了极大的关注。然而，应该解决开发这些设备的一些挑战，以使它们的实际使用成为可能。一个关键问题是设计一个可穿戴的SFM，它具有生物相容性和快速响应性，可以无创和实时跟踪呼吸信号。
本文，罗马萨皮恩扎大学Hossein Cheraghi Bidsorkhi等研究人员在《Materials & Design》期刊发表名为“Wearable Graphene-based Smart Face Mask for Real-Time Human Respiration Monitoring”的论文，研究提出了一种经济高效且直接的解决方案，通过在商业外科口罩上沉积石墨烯基涂层来生产创新的SFM。特别是，石墨烯纳米片（GNPs）被整合到聚己内酯（PCL）聚合物基质中。对所得的SFM进行了形态学表征，并对其电学、机电学和传感特性进行了全面评估。所提出的SFM表现出卓越的耐用性（>1000次）和出色的快速响应时间（约42 ms），同时提供正常和异常的呼吸信号，并具有明显的区别。最后，开发的移动应用程序以无线方式监控口罩佩戴者的呼吸模式，并在不影响用户舒适度的情况下提供警报。
图文导读
图1、制备流程图
图2、机械和机电表征
图3.SEM图像
图4.石墨烯涂层外科口罩的相对阻力变化ΔR/R0与人工呼吸测试时间的关系，具有三个不同位置的波形
图5.在可穿戴应用测试下使用智能口罩进行实时呼吸测试的图示
小结
在这项工作中，开发、生产、表征和测试了一种新颖、经济高效、生物相容且无金属的智能口罩。与大多数最近开发的智能口罩不同，大多数智能口罩通常采用放置在口罩内表面上的传感器，拟议的SFM是通过在商业外科口罩的外表面上沉积石墨烯基条带线作为传感元件来制造的，而不会影响口罩的柔韧性和耐磨性。
实验证明，生产的智能口罩适用于连续监测人类呼吸，清晰地区分正常和异常呼吸频率。最后，已经实现了移动应用程序，以便持续无线监控口罩佩戴者的呼吸路径并最终提供警报，而不影响用户舒适度的情况下提供警报活。
文献：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.111970
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