研究人员开发出一种轻便、可重复使用的传感器，可以夹在口罩上以监测其工作效果。该设备名为 FaceBit，可以感应泄漏并记录佩戴时间，同时持续测量佩戴者的心率和呼吸频率。其开发者希望它能帮助研究，并帮助医护人员和其他整天佩戴面罩的人员对抗诸如 COVID 等疾病的传播。
每次口罩佩戴者咳嗽、抓挠或做出某些面部表情时，他们的面罩都会移动——而忙碌的工作人员可能没有时间在每次发生这些动作时重新检查口罩的贴合度。西北大学麦考密克工程学院的计算机工程师、FaceBit 的共同开发者 Josiah Hester 说，这会引起焦虑。在 COVID 疫情期间，他在临床环境中工作的同事一直在向他表达他们的担忧，说：“‘帮助我理解情况，给我一些可以监测我的东西，因为我没有时间照顾自己，因为我正在履行我的临床职责，照顾大量涌入的 COVID 患者。’ 这就是它的开始，”Hester 解释道。他决定开发一种设备，不仅可以在佩戴者的口罩泄漏时发出警告，还可以记录他们全天的生命体征，为用户提供一种评估（并可能降低）自身压力水平的工具。
Hester 的团队没有开发整个“智能口罩”（这可能不便于重复使用），而是创建了一种电子设备，比四分之一美元硬币稍大，通过磁性夹固定在面罩上，并包含多个传感器。压力传感器检测泄漏，指示口罩的贴合程度。压力变化还使 FaceBit 能够确定口罩何时在人的脸上，从而可以记录佩戴时间，并在空闲时进入“睡眠”模式。FaceBit 还使用灵敏的加速度计监测心率，该加速度计记录每次脉搏跳动引起的微小面部皮肤运动。它还使用温度传感器测量呼吸频率。蓝牙连接将这些数据传输到配套的手机应用程序。该设备由电池供电，电池通过从佩戴者移动和呼吸时口罩的运动中收集的能量进行补充充电。这使其每次可以工作至少 11 天。
开发者在上个月下旬发表在Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies期刊上的一篇论文中描述了 FaceBit。他们声称该设备可以将各种类型的口罩（包括 N95 呼吸器，以及医用口罩和布面罩）转变为智能口罩。然而，该团队承认，贴合度检测功能仅在使用与面部紧密贴合的面罩（如 N95）时才能正常工作。虽然医用口罩和布面罩可以与 FaceBit 的佩戴时间监测功能及其呼吸和心率跟踪功能一起使用，但这些面罩允许过多的外部空气从边缘进入，从而使该设备的贴合度检测方面无法工作。
但明尼苏达大学传染病研究与政策中心的研究顾问 Lisa Brosseau 说，对于在当前疫情期间整天佩戴呼吸器的医护人员来说，贴合度监测器可能非常有用，她没有参与 FaceBit 项目。“我们都希望每台呼吸器都能配备这个——不仅在医疗保健领域——它可以持续告诉你是否达到了良好的贴合度，或者在你没有达到时警告你，”她说。但 Brosseau 并不相信 FaceBit 可以持续测量贴合度。“从这个角度来看，它可能有一些前景，但他们还没有以我能接受的方式对其进行测试或验证，”她补充道。
Brosseau 说，如果 FaceBit 团队将其压力传感器泄漏检测方法与测量呼吸器贴合度的金标准测试直接比较，她会更兴奋。“我们有一些非常成熟、经过良好测试的方法——定量的和定性的——当我们将呼吸器分配给人们时，可以评估他们的贴合度，”她说。定量测试可能会测量口罩内部的颗粒浓度，并将其与环境空气中的浓度进行比较。定性测试会将具有特殊气味的喷雾剂（如香蕉油或强烈的苦味或甜味物质）喷洒到外部空气中，看看佩戴者是否可以通过呼吸器闻到或尝到它。
当然，此类测试需要医疗保健领域以外的许多人没有的资源和时间。密歇根大学公共卫生学院的环境健康科学家 Adam Finkel 建议，即使是每天只检查一次贴合度的监测器，也可以作为金标准测试的补充，他没有参与 FaceBit 项目。“你昨天贴合得很好，但今天有些不同了，”他举例说。“然后你摆弄[你的呼吸器]几分钟，然后你再次尝试。” 但与 Brosseau 一样，Finkel 认为 FaceBit 团队需要将其压力传感贴合度评估方法与现有测试进行比较。
Hester 计划继续测试和改进该项目。“它将是在线的开源硬件，”他说。他的团队将组装一些 FaceBit，“并分发它们，让人们使用、实验和玩弄它们。” 其他研究人员也将能够调整设计，或许可以改进能量收集组件并延长电池寿命，以研究医护人员全天的疲劳程度，或使用呼吸监测器来了解口罩佩戴者的健康状况。他们甚至可以添加新的传感器，这将为这种设备开辟更多用途。
Brosseau 提出了后者的一个例子：进入含有污染物的空间的人们可以使用假设的 FaceBit 来增强他们的呼吸器，该 FaceBit 包括一个用于检测环境危害物浓度的传感器。这可以揭示佩戴者的呼吸和心率在污染物存在的情况下是否发生变化，从而提供早期预警系统，并教会研究人员该物质如何影响人类健康。“我并不完全否定这一点，”Brosseau 说。“我认为这些传感器有很多很多的用途。”