看一位硅谷父亲如何设计出下一代口罩

2022年07月28日 14:22 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

在过去几年时间里,Kevin Ngo利用晚上和周末时间开发了一款全新的可重复使用口罩。这款叫做Flo Mask的口罩是对该类产品的一种激进尝试--轻巧、舒适且跟周围任何一次性口罩一样具有保护性。

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还记得在2020年大家都在尝试不同种类的布料口罩设计吗?对许多人来说,戴口罩的挫折感可以通过布制口罩的创造性装饰方式来抵消。

随着疫情的发展,新的SARS-CoV-2变种出现了,人们对这种新型病毒的传播方式有了更多了解。布质口罩根本无法抵挡病毒,所以许多人转而使用外科口罩。但很快就发现它们也不是那么有效。在一个因传染性极强的奥密克戎变体的出现而永久改变的世界中,对于那些寻求良好保护以抵御这种空气传播病毒的人来说,合身的N95口罩才是唯一真正的选择。

现在是2022年,在订购另一盒一次性N95口罩之前你可以原谅自己停顿片刻--因为一定有一个更有效的方法。这种病毒不会突然消失,那么未来是否会成为购买和倾倒一次性口罩的无尽循环?

一次性口罩造成的废物积累问题简直是灾难性的。不仅每天都有数以亿计的口罩被丢弃,而且口罩中的塑料纤维也在增加一个可怕的微塑料问题。最近的一项研究发现,口罩可以轻易地将塑料浸入水道。

解决办法似乎非常简单--使用可重复使用的口罩。它们确实已经存在。它们被称为弹性呼吸器,我们大多数人可能都熟悉它们的双室防毒面具的美感。它们当然看起来并不优雅且在卫生保健方面从未真正起飞过。

传统的弹性呼吸器之所以有这样的外观是因为有基本的技术限制。要使呼吸器具有95-99%的过滤性需要相当大的表面积。每次吸气时,所有进入的空气都需要通过一个厚厚的过滤器,所以表面积越大,佩戴者就越不觉得他们在试图通过厚厚的布来拉动每次呼吸。

能否有更好的方法?

这正是Flo Mask打造者Kevin Ngo早在2018年就想知道的。那一年,毁灭性的野火导致他在旧金山湾区的社区被有毒烟雾笼罩了几个星期。他很快就戴上了N95,但却苦于找不到对他的孩子来说效果好的东西。

“就在那时,我说,‘你知道吗,那里一定有一个解决方案,我以制造产品为生,我要找到他们为儿童制造的最好的口罩’,”Ngo在接受New Atlas采访时说道,“因为我是戴着N95去工作,如果我已经感到头痛我的眼睛被所有野火的烟雾灼伤并流泪,我只能想象,你知道,一个幼儿园或三年级学生当时的感受。”

图。。

Ngo是典型的硅谷怪人。在长达20年的时间里,他为从罗技到摩托罗拉的所有人从事产品开发工作。他目前在Google工作,在2018年一个令人沮丧的晚上,他在互联网上到处寻找一个好的儿童面具,他意识到他需要的东西根本不存在。

那么当一个硅谷的技术人员意识到他所需要的东西不存在时他会怎么做呢?他找来一帮朋友--都是获奖的产品设计师--花了两年时间开发出他们能想象到的最好的儿童面具。在他研究儿童面具的设计时,Ngo从整个科技界请了很多人帮忙。每一步他都遇到了其他愿意帮忙的父母,从而使这件事成为现实--从安排周末使用世界上最先进的3D扫描仪之一来扫描几十个孩子的脸到利用FitBit背后团队的设计师的硅胶模具知识。

然后......到了2020年

大流行发生时,Ngo正处于他的第一个儿童Flo面具开发的尾声。到2020年底,儿童Flo口罩问世,但大流行口罩的世界仍没有赶上Ngo的步伐。他的完美密封的弹性口罩在这个玩弄布料和外科口罩的世界里似乎显得有些矫枉过正。

随着时间的推移,对Flo面具的成人版本的需求越来越大。问题是,成人面具是一个更为复杂的设计挑战。孩子们的脸相对均匀,因此,要接近一个适合所有人的设计并不是太难。另外,成人口罩还需要新的过滤器以达到目前佩戴N95口罩的人所期望的95%以上的效率。

据Ngo介绍称,当他得知下一代过滤材料在2019年底被开发出来时,他迎来了重大的“灵光乍现”时刻。最初,这种材料只被国防部使用,但由于一些偶然的事件,Ngo拿到了一批材料并开始测试其效率。

测试结果改变了他创造成人口罩所需的游戏规则。测试结果显示,这种材料能在很小的表面区域内以99%的效率进行过滤并与此同时保持非凡的透气性。

“因此,如果你考虑口罩的科学性,(测试过滤效率的)机器使用100厘米见方的表面积,”Ngo解说道,“为了达到N95标准,他们测试的口罩几乎覆盖了100厘米的面积。因此,过滤表面积跟效率的高低有关。在100厘米的面积上,你可以得到约95%或者更好的结果。流动口罩的过滤器,它的面积是57厘米,所以几乎是一半的大小,但我们仍得到99%的过滤,且具有相当于N95的透气性。所以这是下一个层次的东西。这就是我们如何能够实现我们所取得的成就。”

面部挑战

设计成人Flo的另一个巨大挑战在于试图适应成人脸型的广度。该团队再次研究了大量的三维面部扫描并根据鼻梁尺寸提出了两种设计迭代方案--亚洲和非洲裔的人采用中低尺寸,而欧洲裔的人采用中高鼻梁尺寸。

根据Ngo的计算,在这两种尺寸之间,约有90%的成年人应该能被Flo Mask所适应。但现在口罩在现实世界中被发现,90%是低估了。

“我们的成功率为98%,这是非常惊人的,”Ngo说道,“考虑到我们觉得,你知道,我们可以让10个用户中有9个戴上我们的面具,在已经购买的用户中,我们得到了98%,这就像相当壮观。”据悉,该公司现在已经向客户运送口罩几个月了。

总而言之,在确定最终版本之前,该口罩至少经历了十几次设计迭代。从费尽心机地将玻璃压痕完美地置于硅胶模具中到研究出滤镜在面具上的最佳位置,Flo Mask对细节的关注令人印象深刻。

然而前面仍有挑战,特别是在处理N95认证的缓慢官僚程序方面。像这样的口罩要在美国被正式认证为N95或更高等级需要通过一个名为NIOSH(国家职业安全与健康研究所)的组织,Ngo称这可能需要一些时间。

不过Flo口罩目前已经被选为口罩创新Moonshot挑战赛的决赛选手,该挑战赛由几个美国政府机构--包括NIOSH、BARDA(生物医学高级研究与发展局)和NIST(国家标准与技术研究所)牵头。

本着绝对透明的精神,Ngo没有发布Flo Mask等同于授权N95的声明。然而作为口罩创新挑战赛的一部分,Flo口罩已经通过了NIOSH的测试协议,这些结果已经在YouTube上公布。

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