ไวรัสโคโรน่าที่รับผิดชอบต่อการระบาดใหญ่ของ COVID-19 ในปัจจุบันนั้นติดต่อผ่านละอองทางเดินหายใจและละอองลอยที่ปล่อยออกมาเมื่อผู้คนไอ จาม พูดคุย และหายใจ มาสก์หน้าลดการแพร่เชื้อโดยการดักจับอนุภาคติดเชื้อเหล่านี้จำนวนมากไว้ที่แหล่งกำเนิด แต่คำถามยังคงมีอยู่ว่าหน้ากากชนิดใดและวัสดุใดมีประสิทธิภาพมากที่สุด ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักร
ได้พัฒนาเซ็นเซอร์แบบพกพาแบบไม่สัมผัส
สวมใส่ได้ ซึ่งวัดปริมาณความชื้นที่รั่วไหลผ่านหน้ากากระหว่างการหายใจปกติ การหายใจเร็ว และการไอ อุปกรณ์ใหม่นี้ใช้เส้นใยอิเล็กทรอนิกส์โปร่งใสขนาดไมครอน และนักวิจัยรายงานว่าอุปกรณ์ดังกล่าวมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเซ็นเซอร์เชิงพาณิชย์ที่เทียบเคียงได้อย่างมีนัยสำคัญ
กระบวนการพิมพ์ขั้นตอนเดียวเซนเซอร์ที่ทำจากเส้นใยนำไฟฟ้าขนาดเล็กมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการวัดปริมาตรของของเหลวและก๊าซ อย่างไรก็ตาม เส้นใยดังกล่าวพิมพ์ได้ยากและรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในขณะที่การผลิตตามขนาดย่อมทำให้เกิดปัญหาเพิ่มเติม ความท้าทายประการหนึ่งคืออัตราส่วนกว้างยาวของเส้นใยนำไฟฟ้าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเล็กที่โปร่งใสและยืดหยุ่นทางกลไกเหล่านี้ทำให้ยากต่อการจัดการทีละชิ้น ในการจัดการกับเส้นใยที่เปราะบางเหล่านี้ โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์ที่ใช้นาโนและไมโครไฟเบอร์แบบโปร่งใสจึงถูกติดตั้งบนซับสเตรต ข้อเสียคือวัสดุพิมพ์ดังกล่าวปิดบังคุณสมบัติทางออปโตเมคานิกส์ที่เซ็นเซอร์ออกแบบมาเพื่อใช้ประโยชน์ และยังลดอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรของอาร์เรย์ไฟเบอร์ลงอย่างมาก นอกจากนี้,
ในการเอาชนะปัญหาเหล่านี้ หัวหน้าทีมYan Yan Shery Huangและเพื่อนร่วมงานได้พัฒนากระบวนการผลิตเส้นใยแบบขั้นตอนเดียวที่รวดเร็วซึ่งเรียกว่าการพิมพ์เส้นใยบนเครื่องบิน (iFP) กระบวนการเริ่มต้นด้วยส่วนผสมของเงินหรือพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่เข้ากันได้ทางชีวภาพที่เรียกว่า PEDOT:PSS ระหว่างการพิมพ์ สารละลาย Silver/PEDOT:PSS
จะถูกให้ความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าแข็งตัวอย่างรวดเร็ว
และใช้หัวฉีดแบบ core-shell เพื่อเคลือบด้วยชั้นโพลีเอทิลีนออกไซด์บาง (10-20 นาโนเมตร) ผลลัพธ์ที่ได้คือโครงสร้างไฟเบอร์แกนนำไฟฟ้าบริสุทธิ์สูงที่หุ้มด้วยปลอกโพลีเมอร์ป้องกัน และสามารถเชื่อมต่อกับแผ่นสัมผัสทองแดงที่มีความต้านทานการสัมผัสน้อยที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เทคนิค iFP จะสร้างและเชื่อมต่อไฟเบอร์อาร์เรย์ที่บางและเชื่อมต่อโดยตรง โดยไม่ต้องประมวลผลภายหลัง
ตั้งอิสระและซึมผ่านการไหลของความชื้นนอกจากคุณสมบัติทางแสงที่ดีแล้ว ลักษณะอิสระของอาร์เรย์ไฟเบอร์ iFP PEDOT:PSS ของทีมทำให้สามารถซึมผ่านความชื้นได้ โดยการวัดความต้านทานของเส้นใยแบบ end-to-end ที่พัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความชื้น Huang และเพื่อนร่วมงานสามารถจัดระเบียบอาร์เรย์ของเส้นใยในลักษณะที่ปรับความไวต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้อย่างเหมาะสมที่สุด ผลที่ได้คือระบบที่ความต้านทานของเส้นใย iFP เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเมื่อความชื้นสัมพัทธ์เพิ่มขึ้นจาก 55 เป็น 90% ที่อุณหภูมิห้อง นักวิจัยยังรายงานด้วยว่าเส้นใย iFP ของพวกเขาตอบสนองได้เร็วกว่าเซ็นเซอร์ความชื้นในเชิงพาณิชย์เมื่อฉีดพ่นด้วยละอองน้ำ
เพื่อทดสอบอาร์เรย์ไฟเบอร์ iFP ของพวกเขา นักวิจัยได้ประดิษฐ์เซ็นเซอร์ความชื้นในระบบทางเดินหายใจสองประเภท ในตอนแรก พวกเขาพิมพ์ PEDOT:PSS ชั้นเดียวลงบนกรอบพลาสติกที่พิมพ์ 3 มิติ เพื่อสร้างเซ็นเซอร์ที่ติดกับด้านนอกของหน้ากากแบบใช้แล้วทิ้ง ทีมงานพบว่าความต้านทานของเส้นใยอาร์เรย์ในอุปกรณ์ตรวจสอบอัตราการหายใจแบบสวมใส่ได้ แบบไม่สัมผัส และไม่รุกราน กลับคืนสู่ระดับพื้นฐานภายในเวลาไม่ถึงสามวินาทีหลังจากการหายใจปกติ
ในทางตรงกันข้าม เซ็นเซอร์เชิงพาณิชย์ใช้เวลาประมาณ 10 วินาที
ยิ่งไปกว่านั้น เซนเซอร์ไฟเบอร์อาร์เรย์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเชี่ยวชาญในการตรวจจับรูปแบบการหายใจอย่างรวดเร็ว (ประมาณ 1.2 วินาทีต่อรอบการหายใจ) ซึ่งแตกต่างจากเซนเซอร์เชิงพาณิชย์ทั่วไป ซึ่งบ่งบอกถึงอาการหายใจสั้นได้COVID-19: ฟิสิกส์ช่วยต่อสู้กับโรคระบาดได้อย่างไร
เซ็นเซอร์ประเภทที่สองประกอบด้วย PEDOT:PSS ไฟเบอร์อาร์เรย์เป็นเลเยอร์ด้านหน้าและด้านหลัง โดยมีชั้นนาโนไฟเบอร์พอลิเมอร์เพียโซอิเล็กทริกที่ตรวจจับเสียงถูกระงับไว้ เนื่องจากเซ็นเซอร์ทั้งหมดมีความโปร่งใสและซึมผ่านอากาศได้ นักวิจัยกล่าวว่าสามารถติดเข้ากับกล้องของโทรศัพท์และใช้เพื่อรวบรวมข้อมูลหลายประเภท เช่น ภาพ เสียง และการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ในพื้นที่ของความชื้นในลมหายใจได้ในเวลาเดียวกัน
ตรวจจับการไหลของความชื้นในทางเดินหายใจในการทดลองชุดสุดท้าย Huang และเพื่อนร่วมงานได้กำหนดค่าระบบเพื่อตรวจจับความชื้นในทางเดินหายใจที่ไหลผ่านหน้ากากเมื่อผู้สวมใส่หายใจและไอ ในหน้ากากผ่าตัด พวกเขาพบว่าความชื้นรั่วไหลส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ด้านหน้า หมายความว่าหน้ากากดังกล่าวเปลี่ยนทิศทางการหายใจออกบางส่วนบริเวณจมูกและทางด้านหน้าของหน้ากาก หน้ากาก N95 มีแนวโน้มที่จะรั่วจากด้านบนและด้านข้าง
ในขณะที่หน้ากากเกรด FFP2 ซึ่งออกแบบมาเพื่อกรองอนุภาคในอากาศอย่างน้อย 94% พบว่ามีประสิทธิภาพในการลดการไหลของลมหายใจผ่านด้านหน้าของหน้ากาก อย่างไรก็ตาม หน้ากากทั้งสองประเภททำให้การหายใจออกอ่อนแอลงเมื่อสวมใส่อย่างถูกต้อง ทีมงานยังพบว่าเวลาคนใส่หน้ากากไอ
นักวิจัยซึ่งรายงานงานของพวกเขาในScience Advancesระบุว่าเซ็นเซอร์แบบพกพาเช่นนี้สามารถนำไปใช้ในการวินิจฉัยและประเมินสุขภาพอุปกรณ์พกพาได้ โดยมีค่าใช้จ่ายต่ำ (ที่ 50p สำหรับเซ็นเซอร์แบบชั้นเดียว และประมาณ 2 ปอนด์สำหรับเซ็นเซอร์แบบสามชั้น) อุปกรณ์) ทำให้น่าสนใจเป็นพิเศษ เส้นใยเองอาจมีการใช้งานทางชีวภาพนอกเหนือจากการตรวจวัดระบบทางเดินหายใจ เนื่องจากเส้นใยสามารถสร้างขึ้นโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่าขนาดปกติของเซลล์ (ไม่กี่ไมครอน) นักวิจัยจึงกล่าวว่าสามารถนำมาใช้เพื่อเป็นแนวทางในการเคลื่อนที่ของเซลล์และตรวจจับกระบวนการไดนามิกนี้เป็นสัญญาณไฟฟ้า
Jin จากศูนย์มะเร็ง Seidmanโรงพยาบาลของมหาวิทยาลัย และมหาวิทยาลัยCase Western Reserveอธิบายว่าเขาและเพื่อนร่วมงานของเขากำลังใช้แบบจำลองทางคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษากลไกที่เป็นไปได้ของการฉายรังสี FLASH โดยที่รังสีที่ส่งด้วยปริมาณรังสีสูง (40 Gy/s ขึ้นไป) ทำลาย เนื้องอกในขณะที่ลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อปกติอย่างมากมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทีมงานกำลังตรวจสอบสมมติฐานที่ว่าอัตราปริมาณยา FLASH ลดการฆ่าเซลล์ภูมิคุ้มกันที่ไหลเวียนในระหว่างการรักษาด้วยรังสีอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดผล FLASH ที่รายงาน
Credit : commoditypointstore.com compendiumvalueacademy.com concellodetui.org confcommunication.com corporatetrainingromania.org
