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Usar uma máscara pode ajudar a prevenir a propagação de vírus como o SARS-CoV-2, mas a eficácia de uma máscara depende de quão bem ela se encaixa.
Atualmente, não há maneiras simples de medir o ajuste de uma máscara, mas um novo sensor desenvolvido no MIT pode tornar muito mais fácil garantir um bom ajuste. O sensor, que mede o contato físico entre a máscara e o rosto do usuário, pode ser aplicado em qualquer tipo de máscara.
Usando esse sensor, os pesquisadores analisaram o ajuste de máscaras cirúrgicas em homens e mulheres e descobriram que, em geral, as máscaras se encaixam nos rostos das mulheres muito menos do que nos rostos dos homens.
“O que percebemos ao analisar nossos dados coletados dos indivíduos no estudo foi que as máscaras que usamos na vida diária não são muito adequadas para participantes do sexo feminino”, diz Canan Dagdeviren, professor de desenvolvimento de carreira da LG de artes e ciências da mídia no MIT. e o autor correspondente do estudo.
Os pesquisadores esperam que seu sensor ajude as pessoas a encontrar máscaras que se ajustem melhor a elas e que os designers possam usá-lo para criar máscaras que se ajustem a uma variedade maior de formatos e tamanhos de rosto. O sensor também pode ser usado para monitorar sinais vitais, como frequência respiratória e temperatura, bem como condições ambientais, como umidade.
O estudo é uma colaboração entre o laboratório de Dagdeviren; Siqi Zheng, Professor Campeão STL de Sustentabilidade Urbana e Imobiliária no Departamento de Estudos Urbanos e Planejamento; e Tolga Durak, diretora-gerente dos Programas de Meio Ambiente, Saúde e Segurança do MIT. Jin-Hoon Kim, um pós-doutorado do MIT, é o principal autor do artigo, que aparece hoje em Eletrônicos da Natureza.
Qualidade de ajuste
Os pesquisadores começaram a trabalhar neste projeto antes que o uso de máscaras se tornasse comum durante a pandemia de Covid-19. Sua intenção original era usar sensores embutidos em máscaras para medir a eficácia do uso de máscaras em áreas com altos níveis de poluição do ar. No entanto, assim que a pandemia começou, eles perceberam que tal sensor poderia ter aplicações mais difundidas.
Com tantos tipos diferentes de máscaras disponíveis durante a pandemia, os pesquisadores pensaram que esse tipo de sensor poderia ser útil para ajudar os indivíduos a encontrar a máscara mais adequada para eles. Atualmente, a única maneira de medir o ajuste da máscara é usar uma máquina chamada testador de ajuste da máscara, que avalia o ajuste da máscara comparando as concentrações de partículas de ar dentro e fora da máscara facial. No entanto, esse tipo de máquina está disponível apenas em instalações especializadas, como hospitais, que as utilizam para avaliar o ajuste da máscara para os profissionais de saúde.
A equipe do MIT queria criar um dispositivo portátil mais fácil de usar para medir o ajuste da máscara. O laboratório de Dagdeviren, o Conformable Decoders Group, é especializado no desenvolvimento de eletrônicos flexíveis e elásticos que podem ser usados na pele ou incorporados em tecidos para detectar sinais do corpo.
“Neste projeto, queríamos monitorar simultaneamente as condições biológicas e ambientais, como padrão respiratório, temperatura da pele, atividades humanas, temperatura e umidade dentro da máscara facial e a posição da máscara, incluindo se as pessoas a estão usando corretamente ou não”, diz Kim. “Também queríamos verificar a qualidade do ajuste.”
Para integrar seus sensores em máscaras faciais, os pesquisadores criaram um dispositivo que eles chamam de máscara facial de sensor multimodal conformável (cMaSK). Sensores que medem uma variedade de parâmetros são incorporados em uma estrutura de polímero flexível que pode ser fixada de forma reversível no interior de qualquer máscara, ao redor das bordas.
Para medir o ajuste, o cMaSK possui 17 sensores ao redor da borda da máscara que medem a capacitância, que podem ser usados para determinar se a máscara está tocando a pele em cada um desses locais.
A interface cMaSK também possui sensores que medem temperatura, umidade e pressão do ar, que podem detectar atividades como falar e tossir. Um acelerômetro dentro do dispositivo pode revelar se o usuário está se movendo. Todos os sensores são incorporados em um polímero biocompatível chamado poliimida, que é usado em implantes médicos, como stents.
Os pesquisadores testaram a interface cMaSK em um grupo de cinco homens e cinco mulheres. Todos os participantes usavam máscaras cirúrgicas e os pesquisadores monitoraram as leituras dos sensores enquanto os participantes realizavam uma variedade de atividades, como falar, caminhar e correr. Eles também testaram os sensores em uma variedade de condições de temperatura.
Usando dados obtidos pelos sensores de capacitância, os pesquisadores criaram um algoritmo de aprendizado de máquina para calcular a qualidade do ajuste da máscara para cada sujeito do estudo. Essas medidas revelaram que o ajuste da máscara foi significativamente pior para as mulheres do que para os homens, devido às diferenças relacionadas ao gênero no formato e tamanho do rosto. No entanto, o ajuste para as mulheres pode ser melhorado um pouco usando máscaras cirúrgicas menores. Os pesquisadores também descobriram que a qualidade do ajuste da máscara era baixa para um dos sujeitos do sexo masculino que tinha barba, o que criava lacunas entre a máscara e a pele.
Para verificar seus resultados, os pesquisadores também colaboraram com o Escritório de Meio Ambiente, Saúde e Segurança do MIT no projeto e avaliação do ajuste e descobriram que os resultados de ajuste para cada participante do estudo foram muito semelhantes aos encontrados usando o cMaSK.
Ajuste personalizado
Os pesquisadores esperam que suas descobertas encorajem os fabricantes de máscaras a projetar máscaras que se ajustem a uma variedade de formatos e tamanhos de rosto, especialmente rostos femininos. O laboratório de Dagdeviren está planejando trabalhar na produção em massa e implantação em larga escala da interface cMaSK.
“Esperamos pensar em maneiras de projetar máscaras e encontrar o melhor ajuste para os indivíduos”, diz Dagdeviren. “Temos tamanhos diferentes para sapatos, e você pode até personalizar seus sapatos. Então, por que você não pode personalizar e projetar sua máscara, para sua própria saúde e para benefício da sociedade?”
Os pesquisadores também esperam retornar à ideia original de estudar os efeitos da poluição do ar nas pessoas que trabalham fora.
“Nossa tecnologia pode realmente ajudar a quantificar os custos sociais desses riscos ambientais e também a medir os benefícios de qualquer tipo de intervenção política”, diz Zheng.
A pesquisa foi financiada pelo MIT Media Lab Consortium, o 3M Non-Tenured Faculty Award e o MIT International Science and Technology Initiative (MISTI) Global Fund.
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