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 le maschere siano sempre comode, specialmente durante l'esercizio. Ora, ricercatori che riferiscono in ACS Nano hanno sviluppato un respiratore dinamico che modula la dimensione dei suoi pori in risposta alle mutevoli condizioni, come l'attività fisica 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 indossati da persone con problemi respiratori per filtrare gli inquinanti nocivi. Però, in alcune circostanze, non sono necessari alti livelli di filtrazione, come quando i livelli di inquinamento atmosferico sono bassi, o quando qualcuno si sta esercitando da solo all'aperto, che è generalmente considerata un'attività a basso rischio per la diffusione di COVID-19. Ma le maschere attuali non possono adattarsi alle mutevoli condizioni. Col tempo, l'intrappolato, il respiro esalato può creare sensazioni di calore, umidità, alito cattivo e disagio, soprattutto quando viene esalato più respiro 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 sviluppato un filtro dell'aria dinamico con micropori che si espandono quando il filtro viene allungato, lasciando passare più aria. Un grande aumento della traspirabilità del filtro, che è stato fatto di nanofibre elettrofilate, è stato ottenuto con solo una perdita di circa il 6% nell'efficienza di filtrazione. Il team ha quindi posizionato una barella attorno al filtro che è stata collegata a un peso leggero, dispositivo portatile contenente un sensore, pompa dell'aria e 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, così come i 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. La barella ha correttamente generato un aumento minore della dimensione dei pori quando un volontario si esercitava in un'atmosfera inquinata rispetto a quando si esercitava in aria pulita.

In particolare, il software AI consente al respiratore di adattarsi alle caratteristiche respiratorie uniche degli individui, che potrebbe essere utilizzato per sviluppare una maschera facciale personalizzata, dicono i ricercatori. Per rendere il sistema più piccolo, più leggero e meno ingombrante, la barella potrebbe eventualmente essere ridisegnata per avere un meccanismo senza pompa, aggiungono.