口罩是一种常用且有效的医学防护用品，佩戴口罩可以防止因打喷嚏、咳嗽、大声说话等产生的飞沫喷溅，还可以减少空气中颗粒物和刺激性气体对呼吸道的刺激，因此可以有效预防各种呼吸道疾病的发生和传染病的传播。而自2019年底由新型冠状病毒Covid-19引起的呼吸道传染病出现以来，人们在将近三年的时间里一直生活在对新冠疫情的恐惧中，口罩更是因此成为人们日常的必需品。根据世界卫生组织的数据，截至2022年8月，全球有约6亿确诊病例，且已有600多万人死于新冠。尽管世界范围内已开始大规模接种疫苗，但新冠的威胁仍未解除，大多数科学家依旧预计在未来很长一段时间内病毒都不会完全消失。鉴于该病毒传播的主要途径是呼吸道飞沫，越来越多的证据已经表明，全体佩戴口罩对于预防此类传染性呼吸道疾病至关重要。因此，戴口罩已经成为人们日常生活中的一种常态。而随着口罩的普及，由此带来的生活上的不便也逐渐浮现出来，其中一个方面是，口罩会对人声造成衰减，特别是其高频成分，从而导致语音的清晰度下降，同时也会影响与人声有关的健康监测数据。另一方面，人体呼吸、咳嗽、语音等的日常监测对于呼吸道相关疾病的检测和辅助诊断十分有意义。例如咳嗽作为一种常见的呼吸道疾病症状，其频率、强度和发作时间都对诊断有重要作用，以往此类信息主要依靠患者的回忆和讲述，存在不确定性，因此日常数据监测十分有必要。

  近期有研究探讨利用对人体呼吸、咳嗽和语音的监测，结合人工智能（AI）的方法帮助区分出有呼吸类疾病（如哮喘，百日咳，支气管炎）的患者，及新冠感染者。当前，科研人员主要通过手机软件、网络平台向公众征集所需的音频（即呼吸、咳嗽和语音）样本，用于构建人工智能模型、完善机器学习算法，以便发现患者的声音特征。然而从卫生角度来看，在开放的表面咳嗽或说话可能导致疾病进一步传播。另外，用传统麦克风进行日常监测时会受到周围环境噪音和其他人声音的影响。因此，我们提出在口罩上集成自主研发的超薄海绵结构传感器，利用口罩来监测人体的日常呼吸、咳嗽和语音，其具有可靠性高，私密性好，方便佩戴进行日常监测等优点。在佩戴口罩预防疾病传播的同时，也避免了检测过程中口罩对声音的衰减以及周围噪音的影响。采集到的信号通过人工智能技术进行进一步处理和分类，旨在通过佩戴智能口罩实现人体呼吸，咳嗽和语音监测进而辅助疾病的筛查和诊断。

图1 基于海绵结构传感器的集成智能口罩

图2. 利用该集成的智能口罩监测人体呼吸，咳嗽和语音（“Robot”）

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202203565