看一位矽谷父親如何設計出下一代口罩
在過去幾年時間裡,Kevin Ngo利用晚上和周末時間開發了一款全新的可重複使用口罩。這款叫做Flo Mask的口罩是對該類產品的一種激進嘗試–輕巧、舒適且跟周圍任何一次性口罩一樣具有保護性。
還記得在2020年大家都在嘗試不同種類的布料口罩設計嗎?對許多人來說,戴口罩的挫折感可以通過布製口罩的創造性裝飾方式來抵消。
隨著疫情的發展,新的SARS-CoV-2變種出現了,人們對這種新型病毒的傳播方式有了更多了解。布質口罩根本無法抵擋病毒,所以許多人轉而使用外科口罩。但很快就發現它們也不是那麼有效。在一個因傳染性極強的奧密克戎變體的出現而永久改變的世界中,對於那些尋求良好保護以抵禦這種空氣傳播病毒的人來說,合身的N95口罩才是唯一真正的選擇。
現在是2022年,在訂購另一盒一次性N95口罩之前你可以原諒自己停頓片刻–因為一定有一個更有效的方法。這種病毒不會突然消失,那麼未來是否會成為購買和傾倒一次性口罩的無盡循環?
一次性口罩造成的廢物積累問題簡直是災難性的。不僅每天都有數以億計的口罩被丟棄,而且口罩中的塑料纖維也在增加一個可怕的微塑料問題。最近的一項研究發現,口罩可以輕易地將塑料浸入水道。
解決辦法似乎非常簡單–使用可重複使用的口罩。它們確實已經存在。它們被稱為彈性呼吸器,我們大多數人可能都熟悉它們的雙室防毒面具的美感。它們當然看起來並不優雅且在衛生保健方面從未真正起飛過。
傳統的彈性呼吸器之所以有這樣的外觀是因為有基本的技術限制。要使呼吸器具有95-99%的過濾性需要相當大的表面積。每次吸氣時,所有進入的空氣都需要通過一個厚厚的過濾器,所以表面積越大,佩戴者就越不覺得他們在試圖通過厚厚的布來拉動每次呼吸。
能否有更好的方法?
這正是Flo Mask打造者Kevin Ngo早在2018年就想知道的。那一年,毀滅性的野火導致他在舊金山灣區的社區被有毒煙霧籠罩了幾個星期。他很快就戴上了N95,但卻苦於找不到對他的孩子來說效果好的東西。
“就在那時,我說,’你知道嗎,那裡一定有一個解決方案,我以製造產品為生,我要找到他們為兒童製造的最好的口罩’,”Ngo在接受New Atlas採訪時說道,“因為我是戴著N95去工作,如果我已經感到頭痛我的眼睛被所有野火的煙霧灼傷並流淚,我只能想像,你知道,一個幼兒園或三年級學生當時的感受。”
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Ngo是典型的矽谷怪人。在長達20年的時間裡,他為從羅技到摩托羅拉的所有人從事產品開發工作。他目前在Google工作,在2018年一個令人沮喪的晚上,他在互聯網上到處尋找一個好的兒童面具,他意識到他需要的東西根本不存在。
那麼當一個矽谷的技術人員意識到他所需要的東西不存在時他會怎麼做呢?他找來一幫朋友–都是獲獎的產品設計師–花了兩年時間開發出他們能想像到的最好的兒童面具。在他研究兒童面具的設計時,Ngo從整個科技界請了很多人幫忙。每一步他都遇到了其他願意幫忙的父母,從而使這件事成為現實–從安排週末使用世界上最先進的3D掃描儀之一來掃描幾十個孩子的臉到利用FitBit背後團隊的設計師的矽膠模具知識。
然後……到了2020年
大流行發生時,Ngo正處於他的第一個兒童Flo面具開發的尾聲。到2020年底,兒童Flo口罩問世,但大流行口罩的世界仍沒有趕上Ngo的步伐。他的完美密封的彈性口罩在這個玩弄布料和外科口罩的世界裡似乎顯得有些矯枉過正。
隨著時間的推移,對Flo面具的成人版本的需求越來越大。問題是,成人面具是一個更為複雜的設計挑戰。孩子們的臉相對均勻,因此,要接近一個適合所有人的設計並不是太難。另外,成人口罩還需要新的過濾器以達到目前佩戴N95口罩的人所期望的95%以上的效率。
據Ngo介紹稱,當他得知下一代過濾材料在2019年底被開發出來時,他迎來了重大的“靈光乍現”時刻。最初,這種材料只被國防部使用,但由於一些偶然的事件,Ngo拿到了一批材料並開始測試其效率。
測試結果改變了他創造成人口罩所需的遊戲規則。測試結果顯示,這種材料能在很小的表面區域內以99%的效率進行過濾並與此同時保持非凡的透氣性。
“因此,如果你考慮口罩的科學性,(測試過濾效率的)機器使用100厘米見方的表面積,”Ngo解說道,“為了達到N95標準,他們測試的口罩幾乎覆蓋了100厘米的面積。因此,過濾表面積跟效率的高低有關。在100厘米的面積上,你可以得到約95%或者更好的結果。流動口罩的過濾器,它的面積是57厘米,所以幾乎是一半的大小,但我們仍得到99%的過濾,且具有相當於N95的透氣性。所以這是下一個層次的東西。這就是我們如何能夠實現我們所取得的成就。”
面部挑戰
設計成人Flo的另一個巨大挑戰在於試圖適應成人臉型的廣度。該團隊再次研究了大量的三維面部掃描並根據鼻樑尺寸提出了兩種設計迭代方案–亞洲和非洲裔的人採用中低尺寸,而歐洲裔的人採用中高鼻樑尺寸。
根據Ngo的計算,在這兩種尺寸之間,約有90%的成年人應該能被Flo Mask所適應。但現在口罩在現實世界中被發現,90%是低估了。
“我們的成功率為98%,這是非常驚人的,”Ngo說道,“考慮到我們覺得,你知道,我們可以讓10個用戶中有9個戴上我們的面具,在已經購買的用戶中,我們得到了98%,這就像相當壯觀。”據悉,該公司現在已經向客戶運送口罩幾個月了。
總而言之,在確定最終版本之前,該口罩至少經歷了十幾次設計迭代。從費盡心機地將玻璃壓痕完美地置於矽膠模具中到研究出濾鏡在面具上的最佳位置,Flo Mask對細節的關注令人印象深刻。
然而前面仍有挑戰,特別是在處理N95認證的緩慢官僚程序方面。像這樣的口罩要在美國被正式認證為N95或更高等級需要通過一個名為NIOSH(國家職業安全與健康研究所)的組織,Ngo稱這可能需要一些時間。
不過Flo口罩目前已經被選為口罩創新Moonshot挑戰賽的決賽選手,該挑戰賽由幾個美國政府機構–包括NIOSH、BARDA(生物醫學高級研究與發展局)和NIST(國家標準與技術研究所)牽頭。
本著絕對透明的精神,Ngo沒有發布Flo Mask等同於授權N95的聲明。然而作為口罩創新挑戰賽的一部分,Flo口罩已經通過了NIOSH的測試協議,這些結果已經在YouTube上公佈。