麻省理工学院的工程师开发柔性电容传感器,

戴口罩可以帮助防止病毒的传播，但口罩的有效性取决于它的适应性或者说贴合度。

目前，没有简单的方法来测量口罩的贴合度，但是在麻省理工学院开发的一种新型传感器可以更容易地确保良好的贴合度。该传感器用于测量口罩与佩戴者面部之间的物理接触，可应用于任何类型的口罩。

使用这种传感器，研究人员分析了外科口罩对男性和女性受试者的贴合度，发现总体而言，这些口罩与女性脸的贴合度远低于男性脸部的贴合度。

“我们通过分析从研究中收集到的数据，意识到我们在日常生活中使用的口罩不太适合女性参与者，”麻省理工学院媒体艺术与科学LG职业发展教授，该研究的通讯作者CananDagdeviren说。

麻省理工学院开发的一种新型传感器可以更容易地确保口罩的良好贴合度。该传感器用于测量口罩与佩戴者面部之间的物理接触，可应用于任何类型的口罩。

研究人员希望他们的传感器能够帮助人们找到更适合他们的口罩，设计师可以使用它来制造适合更多各种脸型和尺寸的口罩。该传感器还可用于监测呼吸频率和温度等生命体征，以及湿度等环境条件。

a,开发的整体系统示意图。附着在口罩上的适配电子设备收集环境和生物数据。收集的数据通过蓝牙通信传输到移动设备，然后将移动设备中的数据传输到服务器进行数据存储和处理。b，附着在口罩上的合格电子设备的示意图。c，d，互连和电容传感器焊盘（c）以及组装在柔性印刷电路板（f-PCB）（d）上的微处理器，电阻器和加速度计的光学显微镜图像。e、f型线路板的结构示意图。f，本研究中开发的cMaSK的照片。f-PCB连接到主PCB（m-PCB），主PCB保存收集的数据，传输数据并提供电源。g，一个戴着面具的人类主体的照片与cMaSK。

贴合质量

研究人员在Covid-19大流行期间戴口罩变得普遍之前就开始研究这个项目。他们最初的目的是使用嵌入在口罩中的传感器来测量在空气污染水平高的地区戴口罩的有效性。然而，一旦大流行开始，他们意识到这种传感器可以有更广泛的应用。

在大流行期间，有这么多不同种类的口罩可用，研究人员认为这种传感器可能有助于帮助个人找到最适合他们的口罩。目前，测量口罩贴合度的唯一方法是使用称为口罩适合性测试仪的机器，该机器通过比较口罩内外的空气颗粒浓度来评估口罩适合性。然而，这医院等专业设施中可用，这些设施使用它们来评估适合医护人员的口罩。

麻省理工学院的团队希望创建一种更加用户友好的便携式设备来测量面罩的贴合度。

适形的电子元件被层压并分层在外科口罩上。

Dagdeviren的实验室，即适形解码器小组，专门开发柔性，可拉伸的电子产品，可以戴在皮肤上或结合到纺织品中以检测来自身体的信号。

“在这个项目中，我们希望同时监测生物和环境条件，例如呼吸模式，皮肤温度，人类活动，口罩内的温度和湿度以及口罩的位置，包括人们是否正确佩戴口罩，”Kim说。“我们还想检查贴合质量。

为了将他们的传感器集成到口罩中，研究人员创造了一种设备，他们称之为适配的多模态传感器口罩（cMaSK）。测量各种参数的传感器嵌入在灵活的聚合物框架中，该框架可以可逆地连接到任何掩模内部的边缘周围。

为了测量贴合度，cMaSK在面罩边缘周围有17个传感器，用于测量电容，可用于确定面罩是否在每个位置接触皮肤。

cMaSK接口还具有测量温度，湿度和气压的传感器，可以检测说话和咳嗽等活动。设备内的加速度计可以显示佩戴者是否在四处走动。所有传感器都嵌入到称为聚酰亚胺的生物相容性聚合物中，该聚合物用于支架等医疗植入物。

研究人员在一组五名男性和五名女性中测试了cMaSK界面。所有受试者都戴着外科口罩，研究人员在参与者进行各种活动（如说话，走路和跑步）时监测传感器的读数。他们还在各种温度条件下测试了传感器。

利用电容传感器获得的数据，研究人员创建了一种机器学习算法来计算研究中每个受试者的掩模拟合质量。这些测量结果显示，由于脸型和大小的差异，女性的口罩贴合度明显低于男性。但是，通过佩戴较小的外科口罩，女性的贴合度可以略有提高。研究人员还发现，对于一名留着胡须的男性受试者来说，口罩的贴合质量很低，这在口罩和皮肤之间造成了间隙。

为了验证他们的结果，研究人员还与麻省理工学院的环境，健康和安全办公室合作设计和评估拟合，发现每个研究参与者的拟合结果与他们使用cMaSK发现的拟合结果非常相似。

定制版型

研究人员希望他们的研究结果能够鼓励口罩制造商设计适合各种脸型和尺寸的口罩，尤其是女性的脸。达格德维伦的实验室正计划大规模生产和大规模部署cMaSK接口。

研究人员还希望回到他们最初的想法，即研究空气污染对户外工作的人的影响。

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