Durante la pandemia di coronavirus, molte persone si sono abituate a indossare mascherine per proteggere se stesse e gli altri, ma ciò non significa che questa soluzione sia particolarmente comoda, soprattutto durante l'esercizio. Un team internazionale di ricercatori hanno sviluppato un respiratore dinamico che modula la dimensione dei suoi pori in risposta a condizioni mutevoli, come l'esercizio o i livelli di inquinamento atmosferico, consentendo a chi lo indossa di respirare più facilmente quando non sono richiesti i massimi livelli di filtrazione.
Le maschere per il viso proteggono dalla diffusione del virus che causa il COVID-19 , ma sono anche indossate da persone con problemi respiratori per filtrare gli inquinanti nocivi. Tuttavia, in alcune circostanze, non sono necessari alti livelli di filtrazione, ad esempio quando i livelli di inquinamento atmosferico sono bassi o quando qualcuno si allena all'aperto da solo, attività generalmente considerata a basso rischio per la diffusione del COVID-19. Le mascherine attuali però non possono adattarsi alle mutevoli condizioni.
Con il tempo, il respiro che resta intrappolato può creare sensazioni di calore, umidità, alitosi e disagio, soprattutto quando ne esaliamo di più durante l'esercizio. Seung Hwan Ko e colleghi volevano realizzare un respiratore in grado di regolare automaticamente le sue caratteristiche di filtrazione in risposta alle mutevoli condizioni.
I ricercatori hanno così sviluppato un filtro dell'aria dinamico con micropori che si espandono quando il filtro viene allungato, consentendo il passaggio di più aria. Un grande aumento della traspirabilità del filtro, che è stato realizzato con nanofibre elettrofilate, è stato ottenuto con solo una perdita di circa il 6% nell'efficienza di filtrazione.
Il team ha quindi posizionato un supporto attorno al filtro per collegare un dispositivo leggero e portatile contenente un sensore, una pompa ad aria e un chip del microcontrollore. Il dispositivo comunica in modalità wireless con un computer esterno che esegue un software di intelligenza artificiale (AI) che reagisce al particolato nell'aria, nonché ai cambiamenti nei modelli respiratori di chi lo indossa durante l'esercizio.
Due dei filtri sono stati posizionati su ciascun lato di una maschera facciale e testati su volontari umani. Il controllore ha generato correttamente un aumento minore della dimensione dei pori quando un volontario si è esercitato in un'atmosfera inquinata rispetto a quando si è esercitato in aria pulita. In particolare, il software AI consente al respiratore di adattarsi alle caratteristiche respiratorie uniche degli individui, che potrebbero essere utilizzate per sviluppare una maschera facciale personalizzata, hanno affermato i ricercatori.