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  口罩是一種常用且有效的醫(yī)學(xué)防護(hù)用品，佩戴口罩可以防止因打噴嚏、咳嗽、大聲說話等產(chǎn)生的飛沫噴濺，還可以減少空氣中顆粒物和刺激性氣體對(duì)呼吸道的刺激，因此可以有效預(yù)防各種呼吸道疾病的發(fā)生和傳染病的傳播。而自2019年底由新型冠狀病毒Covid-19引起的呼吸道傳染病出現(xiàn)以來，人們?cè)趯⒔甑臅r(shí)間里一直生活在對(duì)新冠疫情的恐懼中，口罩更是因此成為人們?nèi)粘５谋匦杵贰８鶕?jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，截至2022年8月，全球有約6億確診病例，且已有600多萬人死于新冠。盡管世界范圍內(nèi)已開始大規(guī)模接種疫苗，但新冠的威脅仍未解除，大多數(shù)科學(xué)家依舊預(yù)計(jì)在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)病毒都不會(huì)完全消失。鑒于該病毒傳播的主要途徑是呼吸道飛沫，越來越多的證據(jù)已經(jīng)表明，全體佩戴口罩對(duì)于預(yù)防此類傳染性呼吸道疾病至關(guān)重要。因此，戴口罩已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊环N常態(tài)。而隨著口罩的普及，由此帶來的生活上的不便也逐漸浮現(xiàn)出來，其中一個(gè)方面是，口罩會(huì)對(duì)人聲造成衰減，特別是其高頻成分，從而導(dǎo)致語(yǔ)音的清晰度下降，同時(shí)也會(huì)影響與人聲有關(guān)的健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。另一方面，人體呼吸、咳嗽、語(yǔ)音等的日常監(jiān)測(cè)對(duì)于呼吸道相關(guān)疾病的檢測(cè)和輔助診斷十分有意義。例如咳嗽作為一種常見的呼吸道疾病癥狀，其頻率、強(qiáng)度和發(fā)作時(shí)間都對(duì)診斷有重要作用，以往此類信息主要依靠患者的回憶和講述，存在不確定性，因此日常數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)十分有必要。

  近期有研究探討利用對(duì)人體呼吸、咳嗽和語(yǔ)音的監(jiān)測(cè)，結(jié)合人工智能（AI）的方法幫助區(qū)分出有呼吸類疾病（如哮喘，百日咳，支氣管炎）的患者，及新冠感染者。當(dāng)前，科研人員主要通過手機(jī)軟件、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)向公眾征集所需的音頻（即呼吸、咳嗽和語(yǔ)音）樣本，用于構(gòu)建人工智能模型、完善機(jī)器學(xué)習(xí)算法，以便發(fā)現(xiàn)患者的聲音特征。然而從衛(wèi)生角度來看，在開放的表面咳嗽或說話可能導(dǎo)致疾病進(jìn)一步傳播。另外，用傳統(tǒng)麥克風(fēng)進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)時(shí)會(huì)受到周圍環(huán)境噪音和其他人聲音的影響。因此，我們提出在口罩上集成自主研發(fā)的超薄海綿結(jié)構(gòu)傳感器，利用口罩來監(jiān)測(cè)人體的日常呼吸、咳嗽和語(yǔ)音，其具有可靠性高，私密性好，方便佩戴進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。在佩戴口罩預(yù)防疾病傳播的同時(shí)，也避免了檢測(cè)過程中口罩對(duì)聲音的衰減以及周圍噪音的影響。采集到的信號(hào)通過人工智能技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步處理和分類，旨在通過佩戴智能口罩實(shí)現(xiàn)人體呼吸，咳嗽和語(yǔ)音監(jiān)測(cè)進(jìn)而輔助疾病的篩查和診斷。

圖1 基于海綿結(jié)構(gòu)傳感器的集成智能口罩

圖2. 利用該集成的智能口罩監(jiān)測(cè)人體呼吸，咳嗽和語(yǔ)音（“Robot”）

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202203565