智能口罩以機器/深度學習方法，配合適用于寬頻帶寬兼具高靈敏度的聲波傳感器，在識別呼吸系統(tǒng)疾病方面開創(chuàng)了嶄新的領域，更可應用在語音交互工具上。這種超輕量、可穿戴的技術，更具備潛力發(fā)展，應用于日常生活里長期及系統(tǒng)性的呼吸健康監(jiān)測，以改善個人健康和公共衛(wèi)生。

這項以智能口罩檢測與區(qū)分多重呼吸音的研究，由城大機械工程學系講座教授李文榮教授、電腦科學系汪建平教授，及生物醫(yī)學工程學系副教授于欣格博士共同領導。香港大學中醫(yī)藥學院沈劍剛教授的團隊亦對此研究作出重要貢獻。相關論文已在期刊《先進科學》發(fā)表，標題為〈Wide-bandwidth nanocomposite-sensor integrated smart mask for tracking multiphase respiratory activities〉。

李教授續(xù)說：“這個智能口罩采用了我們自行研發(fā)、高敏感度、柔性、寬帶寬聲波傳感器，能夠檢測和記錄人體每日的呼吸活動，例如呼吸、咳嗽和說話，數(shù)據(jù)會傳送至云端儲存。”

研究團隊開發(fā)的智能口罩有一個厚度僅400微米的海綿結(jié)構，其以碳納米管／聚二甲基硅氧烷（CNT/PDMS）納米復合材料為原料，以團隊全新改良的犧牲層釋放技術（sacrificial-release technique）制成。這超薄輕巧的傳感器無論結(jié)合硬身口罩或可變形的不織布口罩，應用均證實有效。

研究計劃早前招募31人，采集他們佩戴智能口罩時呼吸活動的數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)聲波傳感器在靜態(tài)與動態(tài)壓力測量范圍均具有高度靈敏。除了在27.9帕斯卡至2.5千帕靜態(tài)壓力測量范圍內(nèi)表現(xiàn)良好外，傳感器也對人體聲音所產(chǎn)生的高頻動態(tài)壓力，即聲音諧波聲能高達4000赫茲，具有高敏感度。此外，傳感器也能夠感應空氣定向流動和振動。這些結(jié)果反映只要把傳感器與商用口罩結(jié)合成智能口罩，可以檢測人體的呼吸活動，并區(qū)分人體呼吸、咳嗽和說話。

汪教授說：“先進的人工智能技術使口罩能夠自動識別不同的咳嗽和呼吸模式，這表示它在將來或可用于診斷呼吸系統(tǒng)疾病。”李教授補充說，“目前，研究人員使用商用傳感器去偵測溫度變化及氣流，以數(shù)算咳嗽次數(shù)，但他們無從得知人聲中包含的重要生理資訊。我們研發(fā)的智能口罩對細微的氣壓和高頻振動都很敏感，可以檢測到咳嗽的三個階段。”