今天我们要请到的是来自哈佛和麻省理工学院的研究人员，他们成立了一个公司，批量生产一种更有效的日常使用的三层口罩。我们看看关于口罩的一些创新研发。

Ultra Fit口罩

任何戴眼镜的人都知道，普遍存在的蓝色褶皱口罩会向上泄漏水汽，尽管鼻梁条的设计符合鼻子的形状。

不太明显的是口罩侧面和底部的泄漏，打喷嚏或咳嗽可能会多次增加泄露。虽然三层一次性口罩为佩戴者和其周围的人提供了一些防护，但对所有人来说，它应变得更安全。

这是由来自布莱根和妇女医院、哈佛大学、麻省理工学院(MIT)和麻省总医院的研究人员组成的研究团队得出的结论。他们着手开发一种更实用的日常使用口罩，可进行批量生产，并以可比价格进行销售。（他们最近发布了一份关于他们在medRxiv上的研究的未经同行评议的预印本。）

一对老朋友，生物工程师Jeffrey Karp和医生-科学家Anthony Samir接受了该挑战。Karp在布莱根主管一个同名的医学工程实验室，而Samir在麻省总医院管理一个实验室到床边的生物工程实验室和研究中心。这两家波士顿机构于2020年3月成立了麻省总医院布莱根COVID创新中心。他们委派Karp和Samir领导一个N95口罩工作组来解决困扰医务工作者的N95短缺问题。

尽管当时科学家尚未证实，但这两个人很快意识到SARS-CoV2冠状病毒的传播很可能是基于气溶胶的，每个人都需要佩戴口罩来控制病毒的传播。

他们的挑战是在社区范围内提供有效防护，不仅防护微小病毒颗粒，而且防护人们在咳嗽或打喷嚏时传播的较大颗粒。因此，他们召集了一组美国和英国过滤专家来讨论可提供N95级过滤水平的材料。

他们得出的结论是，日常使用的三层外科口罩中使用的聚丙烯类型在过滤气溶胶方面非常有效，材料也丰富且价格低廉。但普通的外科口罩有一个明显的缺陷——它们不能恰当贴合面部，在吸气过程中，约40%未过滤的外部空气进入口罩内部。同样，约40%的佩戴者的未过滤呼气可以通过口罩边缘的缝隙逸出。因此，团队决定重点使用相同的材料重新设计这些口罩，以大幅减少泄漏。

这意味着将鼻梁条延伸到面罩周围，使耳挂绳可调。Samir最近表示，这些改变使他们的新型Ultra Fit口罩能够贴合任何人的面部。

Samir补充道：“在这样做的过程中，我们能够显著改善口罩的性能，因此在新手用户中，泄漏平均可下降4倍以上。”“因此，对于大多数人，泄漏率可从40%降低至低于10%，对于有经验的用户，大部分人的泄漏率低于5%。对于泄漏率40%的口罩而言，这是一项非常非常重大的改进。”

研究人员——还包括牛津大学前生物设计研究员Daryl Chulho Hyun、博士后研究员Martin Jensen和其他人员——他们做出了一个更重大的改变。他们在内缘附近增加了一个翼片，在雾化液滴漏出口罩之前将其捕集。当佩戴者咳嗽或打喷嚏时，由纺粘/熔喷聚丙烯复合材料制成的法兰将翼片推向面部。他们使用热成像和激光散射液滴成像进行了大量测试，以测量翼片的性能。测试表明，口罩周围未过滤呼气的泄漏量大幅减少。

Hyun对大量的口罩迭代进行了原型制作，并对它们进行了反复的测试，以获得高性能、低成本的口罩。Karp和Samir随后招募了总部位于波士顿的哈利米勒公司(Harry Miller Co.)的CEO Hank Miller，该公司是一家拥有100年历史的纺织品制造商，负责原型制作和开展制造计划。他们还请来了麻省理工学院博士机械工程师和连续创业者Steven Gordon，帮助他们研究如何批量生产新口罩，并运营一家公司来制造和分销它。

Gordon于1987年在马萨诸塞州剑桥成立了一家名为Intelligent Automation Systems的公司，用于开发自动化制造系统，帮助维持在美国的生产制造。2002年Brooks Automation(NSDQ：BRKS)收购了Intelligent Automation后，Gordon联合创办了Intelligent Bio-Systems，其开发了DNA测序仪器、试剂和软件系统。Qiagen(NYSE：QGEN)于2012年收购了Intelligent Bio-Systems。

Katharos Labs的CEO Gordon表示：“我能够为口罩的设计做出贡献，当我第一次涉及该工作时，口罩还处于初级阶段，现在到了可以大批量生产的地步。“当他们开发口罩时，他们有一根长的扁条，可被弯曲成各种疯狂的形状……这种做法确实有效，但制造这种产品将是一场梦魇。”

Gordon建议使用单独的扁条跨越面罩的每一侧，从一角到另一角，并用耳挂绳将其拉紧。他解释表示，这之后，佩戴者可以通过调整可变长度的耳挂绳，将扁条按在脸部，得到量身定制的、紧密贴合的、达成密封的口罩。

卡尔普补充道：“我们认为，这可以用于学校、音乐会或婚礼、机场、飞机上、公共交通和工作场所等。”“我认为，这种口罩的一个绝妙之处在于，每个人都能将其贴合自己的脸部，而且它是真正个性化的，一旦你将其固定到位，它不仅具有更强的防护作用——你实际上也可以感觉到这种作用的存在。”

Gordon、Hyun、Karp、Miller和Samir于2020年10月成立了一家名为Katharos Labs公司（“Katharos”在希腊语中的意思是“纯度”），负责制造和销售Ultra Fit口罩。

Katharos的领导者选择在中国开始制造，因为中国拥有强大的外科口罩生产基础设施。然而，他们的计划是利用Gordon的专业知识对美国现有的面具制造设备进行改造和现代化，使国内制造自动化，以低成本进行大规模生产。

研究人员还编写了一篇关于他们如何开发和测试Ultra Fit口罩的论文，包括他们在教室中佩戴口罩的学生验证贴合度和现场实验的工作细节，以及在地铁上感染传播的数学建模。他们报告称，在这两种环境中，Ultra Fit面罩接近N95呼吸器防止COVID-19社区传播的功效。(截至记者发稿时，他们还没有将论文提交给任何期刊发表）。)

研究人员还进行了用手和洗衣机清洁口罩的实验，以确定它是否能够保持过滤性能。Karp表示，它有可能可承受多次手洗，但确定可承受多少次手洗的实验将会继续进行。他补充表示，他们还会继续测试口罩，以确定其是否符合新的NIOSH和ASTM标准。

Katharos Labs的领导们有信心为他们的口罩找到市场，即使解除了强制口罩令，即使许多美国人的行为表现就像疫情已经结束一样。根据CDC的数据，到6月下旬，超过一半的美国人口至少接种过一次疫苗。然而，许多其他国家远远落后。Karp认为，COVID和其他病毒（如流感）的变异和季节性爆发的威胁迫在眉睫。

“我们必须教育大众，拥有高质量、贴合良好、高性能的口罩至关重要。他说：“很多人戴上口罩是因为他们被要求戴上。”“但一个泄露较多的面罩并不是一个良好的面罩。”