用于超快及耐湿呼出二氧化碳监测的全集成智能面罩

《ACS Sensors》：A Fully Integrated Smart Facemask for Ultrafast and Humidity-Resistant Exhaled CO2 Monitoring

　　

摘要

呼出 CO₂ 监测为呼吸、心脏和代谢功能提供了关键的见解。然而，其更广泛的采用受到阻碍，因为缺乏紧凑、快速响应且抗湿气的传感系统，无法实时准确地跟踪快速呼吸周期。在此，我们提出了一种完全集成的无线面罩，用于连续呼出 CO₂ 监测，克服了这些挑战。我们开发了一种纳米复合比色传感材料 mCP/ZIF-8-NH₂@fCOF，它具有 60 毫秒的超快响应时间和能减轻湿度干扰的疏水外壳。通过将其光学响应与卷积神经网络耦合，该面罩可以以 94% 的准确率识别各种呼吸模式，并以 93% 的准确率诊断慢性阻塞性肺疾病。此外，该面罩已被证明适用于运动监测和睡眠呼吸暂停检测。这种非侵入性、高度紧凑且多功能的设备为实现普遍呼吸监测和个性化健康管理提供了实用途径。