ไวรัสโคโรนาที่ก่อให้เกิดการแพร่ระบาดของโควิด-19 ในปัจจุบันนั้นติดต่อผ่านละอองทางเดินหายใจและละอองลอยที่ปล่อยออกมาเมื่อผู้คนไอ จาม พูดและหายใจ หน้ากากช่วยลดการแพร่กระจายโดยการดักจับอนุภาคที่ติดเชื้อจำนวนมากเหล่านี้ที่แหล่งกำเนิด แต่คำถามยังคงมีอยู่ว่าหน้ากากประเภทใดและวัสดุใดมีประสิทธิภาพมากที่สุด ขณะนี้ทีมนักวิจัยของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักร
ได้พัฒนา
เซ็นเซอร์แบบพกพาแบบไม่ต้องสัมผัส สวมใส่ได้ ซึ่งจะวัดปริมาณความชื้นที่รั่วไหลผ่านหน้ากากอนามัยระหว่างการหายใจปกติ การหายใจเร็วๆ และการไอ อุปกรณ์ใหม่นี้ใช้เส้นใยอิเล็กทรอนิกส์โปร่งใสขนาดไมครอน และนักวิจัยรายงานว่ามีประสิทธิภาพเหนือกว่าเซ็นเซอร์เชิงพาณิชย์ที่เทียบเคียงได้อย่างมาก
ขั้นตอนการพิมพ์แบบขั้นตอนเดียว เซ็นเซอร์ที่ทำจากเส้นใยตัวนำขนาดเล็กมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการวัดปริมาตรของของเหลวและก๊าซ อย่างไรก็ตาม เส้นใยดังกล่าวพิมพ์และรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ยาก ในขณะที่การผลิตตามขนาดทำให้เกิดปัญหาเพิ่มเติม ความท้าทายประการหนึ่ง
คืออัตราส่วนกว้างยาวสูงของเส้นใยนำไฟฟ้าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กที่มีความยืดหยุ่นทางกลไกและโปร่งใสทำให้ยากต่อการจัดการทีละรายการ เพื่อจัดการกับเส้นใยที่เปราะบางเหล่านี้ ดังนั้น โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์แบบนาโนและไมโครไฟเบอร์แบบโปร่งใสจึงติดตั้งบนวัสดุพิมพ์
ข้อเสียคือวัสดุพิมพ์ดังกล่าวปิดบังคุณสมบัติทางออปโตเมคานิกส์ที่เซ็นเซอร์ออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์ และยังลดอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรของไฟเบอร์อาร์เรย์ลงอย่างมาก นอกจากนี้, เพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้ หัวหน้าทีม และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนากระบวนการผลิตเส้นใยแบบขั้นตอนเดียว
อย่างรวดเร็ว ซึ่งพวกเขาเรียกว่าการพิมพ์เส้นใยบนเครื่องบิน (iFP) กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยส่วนผสมของเงินหรือโพลิเมอร์ตัวนำที่เข้ากันได้ทางชีวภาพที่เรียกว่า PEDOT:PSS ในระหว่างการพิมพ์ สารละลาย silver/PEDOT:PSS จะได้รับความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าแข็งตัวอย่างรวดเร็ว
และใช้หัวฉีด
ที่มีเปลือกหุ้มแกนเพื่อเคลือบด้วยชั้นโพลีเอทิลีนออกไซด์บางๆ (10-20 นาโนเมตร) ผลที่ได้คือโครงสร้างเส้นใยแกนตัวนำที่มีความบริสุทธิ์สูงซึ่งหุ้มด้วยปลอกโพลิเมอร์ป้องกันและสามารถเชื่อมต่อกับแผ่นสัมผัสทองแดงที่มีความต้านทานการสัมผัสน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคนิค iFP
จะสร้างและเชื่อมอาร์เรย์ไฟเบอร์แบบบางที่นำไฟฟ้าได้โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องมีการประมวลผลภายหลัง ยืนอิสระและความชื้นซึมผ่านได้นอกเหนือจากคุณสมบัติทางออปโตอิเล็กทริกที่ดีแล้ว ลักษณะการทำงานแบบอิสระของไฟเบอร์อาร์เรย์ ของทีมทำให้ความชื้นซึมผ่านได้ ด้วยการวัดความต้านทาน
ของเส้นใยแบบ end-to-end ที่เปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของความชื้น และเพื่อนร่วมงานสามารถจัดระเบียบเส้นใยไฟเบอร์ในลักษณะที่ปรับความไวต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ให้เหมาะสมที่สุด ผลที่ได้คือระบบที่ความต้านทานของเส้นใย iFP เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเมื่อความชื้นสัมพัทธ์เพิ่มขึ้น
จาก 55 เป็น 90% ที่อุณหภูมิห้อง นักวิจัยยังรายงานด้วยว่าเส้นใย iFP ของพวกเขาตอบสนองได้เร็วกว่าเซ็นเซอร์ความชื้นเชิงพาณิชย์เมื่อฉีดพ่นด้วยละอองน้ำ ในการทดสอบอาร์เรย์ไฟเบอร์ iFP นักวิจัยได้ประดิษฐ์เซ็นเซอร์วัดความชื้นในทางเดินหายใจสองประเภท ในขั้นแรก พวกเขาพิมพ์
หนึ่งชั้นลงบนกรอบพลาสติกที่พิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างเซ็นเซอร์ที่ติดกับด้านนอกของหน้ากากแบบใช้แล้วทิ้ง ทีมงานพบว่าความต้านทานของไฟเบอร์อาร์เรย์ในอุปกรณ์ตรวจสอบอัตราการหายใจที่สวมใส่ได้ ไม่สัมผัส และไม่รุกล้ำนี้กลับสู่ระดับพื้นฐานน้อยกว่าสามวินาทีหลังจากการหายใจปกติ
ในทางตรงกันข้ามเซ็นเซอร์เชิงพาณิชย์ใช้เวลาประมาณ 10 วินาที ยิ่งไปกว่านั้น เซ็นเซอร์ไฟเบอร์อะเรย์ไม่เหมือนกับเซ็นเซอร์เชิงพาณิชย์ตรงที่พิสูจน์แล้วว่าเชี่ยวชาญในการตรวจจับรูปแบบการหายใจเร็วๆ (ประมาณ 1.2 วินาทีต่อรอบการหายใจ) ที่สามารถบ่งบอกถึงการหายใจถี่ได้
เซ็นเซอร์
ประเภทที่สองประกอบด้วย ไฟเบอร์อาร์เรย์เป็นเลเยอร์ด้านหน้าและด้านหลัง โดยมีชั้นนาโนไฟเบอร์โพลิเมอร์เพียโซอิเล็กทริกที่แขวนลอยไว้ตรวจจับเสียงคั่นกลาง เนื่องจากเซ็นเซอร์ทั้งหมดมีความโปร่งใสและอากาศซึมผ่านได้ นักวิจัยจึงกล่าวว่าสามารถติดเข้ากับกล้องโทรศัพท์
และใช้เพื่อรวบรวมข้อมูลหลายประเภท เช่น ภาพ เสียง และความชื้นในลมหายใจที่แปรปรวนได้ในเวลาเดียวกัน ตรวจจับการไหลของความชื้นในทางเดินหายใจในการทดลองชุดสุดท้ายและเพื่อนร่วมงานได้กำหนดค่าระบบของพวกเขาให้ตรวจจับความชื้นในทางเดินหายใจที่ไหลผ่านหน้ากาก
เมื่อผู้สวมใส่หายใจและไอ ในหน้ากากอนามัย พวกเขาพบว่าการรั่วไหลของความชื้นส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ด้านหน้า หมายความว่าหน้ากากดังกล่าวเปลี่ยนทิศทางลมหายใจออกบางส่วนบริเวณจมูกและผ่านด้านหน้าของหน้ากาก หน้ากาก N95 มีแนวโน้มที่จะรั่วไหลจากด้านบนและด้านข้าง ในขณะที่
หน้ากากเกรดซึ่งออกแบบมาเพื่อกรองอนุภาคในอากาศอย่างน้อย 94% พบว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าในการลดการไหลของลมหายใจผ่านทางด้านหน้าของหน้ากาก อย่างไรก็ตาม หน้ากากทั้งสองประเภททำให้การไหลของลมหายใจออกลดลงเมื่อสวมใส่อย่างถูกต้อง ทีมวิจัยยังพบว่าเมื่อผู้ที่สวมหน้ากากไอ
จากรายงานของนักวิจัยที่รายงานผลงานของพวกเขาเซ็นเซอร์แบบพกพาเช่นนี้สามารถใช้ประโยชน์ในการวินิจฉัยและประเมินสุขภาพเคลื่อนที่ได้ โดยที่ต้นทุนต่ำ (ที่ 50p สำหรับเซ็นเซอร์แบบชั้นเดียว และประมาณ 2 ปอนด์สำหรับเซ็นเซอร์แบบสามชั้นอุปกรณ์) ทำให้น่าสนใจเป็นพิเศษ
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
