Un respirateur dynamique modifie la taille de ses pores en réponse aux conditions changeantes, ce qui facilite la respiration de l’utilisateur ; un tube transparent relie le masque à un appareil portable qui communique avec un ordinateur. Crédit : Adapté de ACS Nano 2021, DOI : 10.1021/acsnano.1c06204
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. Maintenant, les chercheurs rapportant dans ACS Nano ont développé un respirateur dynamique qui module la taille de ses pores en réponse à des conditions changeantes, telles que l’exercice ou les niveaux de pollution de l’air, permettant au porteur de mieux respirer lorsque les niveaux de filtration les plus élevés ne sont pas requis.
Les masques faciaux protègent contre la propagation du virus qui cause COVID-19[feminine, 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 lorsque quelqu’un fait de l’exercice seul 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 aux conditions changeantes.
Avec le temps, la respiration emprisonnée et expirée peut créer des sensations de chaleur, d’humidité, de mauvaise haleine et d’inconfort, d’autant plus que la respiration est expirée pendant l’exercice. Seung Hwan Ko et ses collègues voulaient fabriquer un respirateur qui pourrait ajuster automatiquement ses caractéristiques de filtration en réponse aux conditions changeantes.
Les chercheurs ont développé un filtre à air dynamique avec des micropores qui se dilatent lorsque le filtre est étiré, permettant à plus d’air de passer à travers. Une forte augmentation de la respirabilité du filtre, qui était composé de nanofibres électrofilées, a été obtenue avec une perte d’efficacité de filtration d’environ 6% seulement.
L’équipe a ensuite placé une civière autour du filtre qui était connectée à un appareil portable léger contenant un capteur, une pompe à air et une puce de microcontrôleur. L’appareil communique sans fil avec un ordinateur externe exécutant un logiciel d’intelligence artificielle (IA) qui réagit aux particules dans l’air, ainsi qu’aux modifications des schémas 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. La civière générait correctement 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
Notamment, le logiciel d’IA permet 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 repensée pour avoir un mécanisme sans pompe, ajoutent-ils.
Référence : « Modulation dynamique des pores du filtre extensible en nanofibre électrofilé pour une protection respiratoire adaptative apprise par machine » 29 septembre 2021, ACS Nano.
DOI : 10.1021/acsnano.1c06204
Les auteurs reconnaissent le financement de la National Research Foundation of Korea.
