城大智能口罩可檢測呼吸、咳嗽及說話 有助改善個人及公共衞生

香港城市大學（城大）研究員開發物聯網智能口罩，結合超薄納米複合海綿結構的聲波感測器，利用深度學習方法對各種呼吸聲音（呼吸、咳嗽和說話）進行檢測與分類，協助改善個人及公共衞生。

這項研究由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，及生物醫學工程學系副教授于欣格博士共同領導。

全球目前普遍認為，新冠病毒正發展成類似普通感冒和流感病毒的風土病。然而，有傳染病專家提醒大家應保持務實、切忌過於樂觀，因為進入風土病階段的新冠疫情仍有可能導致死亡、殘疾並誘發其他疾病，並非無害。以瘧疾為例，早在公元前四世紀，古希臘對其已有廣泛認識；但時至今日，瘧疾依然是在近90個國家肆虐的風土病。因此，在人口稠密的都市，口罩作為防止冠狀病毒傳播的常見保護措施，或作為帶有預防呼吸道感染（如流感病毒）傳播功能之服裝配飾，在可見的將來仍是極為重要。

城大研究團隊開發的智能口罩，綜合了碳納米管/聚二甲基矽氧烷（CNT/PDMS）納米複合材料製成的超薄柔性寬帶聲波傳感器，厚度僅400微米，可在靜態與動態壓力測量範圍內實現高靈敏度，其靈敏度高達4000赫茲，可用來追蹤、分類和識別呼吸、說話與咳嗽共三種不同類型的呼吸活動，還可識別語音。

研究計劃早前招募31人，採集他們佩戴智能口罩時呼吸活動的數據，並使用深度學習方法對數據進行處理和分類：即支持向量機與卷積類神經網絡。所有測試者的宏召回率均逾90%（最高達100%），三種呼吸音的平均值均達到95.23%，反映智能口罩的性能表現穩健。

李教授說：「不規則的呼吸活動是呼吸系統疾病的主要症狀，通常是診斷百日咳和哮喘等疾病的重要方法。這項研究已表明，新冠病毒會導致感染者的聲音發生明顯變化。我們的新型物聯網智能口罩能夠對幾種常見的咳嗽相關疾病進行長期和系統性監測、篩查和診斷。」

汪教授解釋：「目前，研究人員使用商用傳感器去檢測溫度變化及氣流，以記錄咳嗽次數，但他們無從得知人聲中包含的重要生理資訊。我們研發的智能口罩對細微的氣壓和高頻振動都很敏感，可以檢測到三個咳嗽階段。」

于博士表示：「這種新型物聯網智能口罩，具潛力成為低成本的日常智能可穿戴設備，有助呼吸系統疾病篩查方面的個人及公共衞生管理，特別在香港這種人口密集的城市。」

這項研究由城大團隊領導，香港大學中醫藥學院沈劍剛教授的團隊亦作出重要貢獻。

相關論文已在高影響因子期刊《先進科學》發表。

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