シリコンバレーのお父さんはどのようにして次世代のフェイスマスクを設計したか

May 30, 2023

2020年に誰もがさまざまな種類の布製フェイスマスクのデザインを実験していたときのことを覚えていますか? 多くの人にとって、マスク着用のフラストレーションは、布マスクを装飾的に配置する創造的な方法によって相殺される可能性があります。

パンデミックが進行するにつれて、新しい SARS-CoV-2 変異株が出現し、この新しいウイルスがどのように広がったかについてさらに詳しく学びました。 布マスクだけでは十分ではなかったため、多くの人がサージカルマスクの使用に移行しました。 しかしすぐに、それらもそれほど効果的ではないことが明らかになりました。 驚くべき感染力を持つオミクロンの亜種の出現によって恒久的に変化した世界では、この空気感染ウイルスから十分な防御を求める人々にとって、ぴったりとフィットした N95 マスクが唯一の現実的な選択肢となりました。

今は 2022 年です。使い捨て N95 マスクをさらにもう 1 箱注文する前に、少し立ち止まっても許されるでしょう。 もっと効率的な方法があるはずです。 このウイルスは突然消滅することはないのですが、今後も使い捨てマスクを買っては捨てるという終わりのないサイクルが続くのでしょうか？

使い捨てマスクから蓄積される廃棄物の問題は、壊滅的としか言いようがありません。 毎日何億枚ものマスクが廃棄されているだけでなく、マスクに含まれるプラスチック繊維が恐ろしいマイクロプラスチック問題をさらに深刻化させています。 最近のある研究では、マスクからプラスチックが容易に水路に浸出する可能性があることが判明しました。

解決策は簡単そうに思えます - 再利用可能なフェイスマスクです。 そしてそれらはすでに存在しています。 これらはエラストマーマスクとして知られており、私たちのほとんどはおそらくその 2 つのチャンバーを備えたガスマスクの美しさに精通しているでしょう。 確かに見た目はエレガントではないし、医療現場では決して普及していない。

しかし、従来のエラストマー製マスクは基本的な技術的限界により、このような外観になっています。 95 ～ 99% の濾過性能を備えたマスクを作成するには、かなりの表面積が必要です。 息を吸い込むたびに、入ってくる空気はすべて厚いフィルターを通って移動する必要があるため、表面積が大きいほど、着用者は呼吸のたびに厚い布を通しているような感覚が少なくなります。

これは、Flo Mask の作成者 Kevin Ngo が 2018 年にずっと疑問に思っていたこととまったく同じです。その年の壊滅的な山火事により、サンフランシスコ ベイエリアの彼の近所は数週間有毒な煙に覆われました。 彼はすぐに N95 を使い始めましたが、子供たちに適したものを見つけるのに苦労しました。

「その時私はこう言ったのです、『ほら、解決策は必ずあるはず、私は生計を立てるために製品を作っているのだから、その製品が作る子供向けの最高のマスクを見つけてやる』と」とンゴはインタビューで説明した。新しいアトラス。 「私は N95 を着て仕事に行っているのですが、すでに頭痛がしていて、山火事の煙のせいで目が焼けて涙が出ているとしたら、幼稚園児か 3 年生が学校でどんな気持ちになるか想像することしかできません。時間。"

Ngo は典型的なシリコンバレーのオタクです。 20 年間の大部分を、彼は Logitech から Motorola までのあらゆる企業の製品開発に携わってきました。 彼は現在 Google で働いていますが、2018 年の夜、子供用の良いマスクをインターネット中を探し回ってイライラした後、必要なものがまったく存在しないことに気づきました。

では、シリコンバレーの技術者は、必要なものが存在しないことに気づいたとき、どうするのでしょうか? 彼は、受賞歴のあるプロダクトデザイナーを含む多くの友人を集め、彼らが想像できる最高の子供用マスクを開発するのに 2 年を費やしました。 ンゴ氏は子供用マスクのデザインを練りながら、テクノロジー業界全体から賛同を呼び掛けた。 彼は、世界最先端の 3D スキャナーを週末に使用して何十人もの子供の顔をスキャンすることから、デザイナーのシリコン型の知識を活用することまで、このことを実現するために協力してくれる他の親たちに出会うまで、あらゆる段階で取り組みました。人気の商用製品に精通したチームの一員です。

Ngo が最初の子供用 Flo マスク開発の最終段階にいたときに、パンデミックが発生しました。 2020年末までに、子供用のFloマスクは発売されましたが、パンデミックマスクの世界はまだNgoの状況に追いついていませんでした。 彼の完全に密閉されたエラストマーマスクは、布マスクや外科用マスクで遊んでいる世界ではやりすぎに思えました。

時間が経つにつれて、大人向けの Flo マスクの需要が高まりました。 問題は、大人用マスクの設計がはるかに複雑であるということでした。 子供の顔は比較的均一なので、フリーサイズのデザインに近づけるのはそれほど難しくありませんでした。 さらに、成人用マスクが現在 N95 マスクを着用している人々が期待する 95% の効率を超えるには、新しい種類のフィルターが必要になります。

ンゴ氏によれば、大きな発見の瞬間は、2019 年末に次世代フィルター素材が開発されたことを知ったときでした。当初、この素材は国防総省のみで使用されていましたが、偶然の出来事が重なって、ンゴ氏は彼は実際に荷物を手に取り、その効率をテストし始めました。

その結果、大人用マスクを作成するために彼が必要としていた革新的なものが生まれました。 この素材をテストしたところ、並外れた通気性を維持しながら、小さな表面積で 99% の効率で濾過する能力があることが判明しました。

「マスクの科学について考えてみると、（フィルターの効率をテストする）機械は100平方センチメートルの表面積を使用します」とンゴ氏は説明した。 「N95を攻撃するために、彼らはテストしたマスクでほぼ100センチ四方を覆いました。したがって、濾過表面積は効率の高さに相関します。100センチ四方では約95％以上の効果が得られます。フローマスク用フィルター57 平方センチメートルなので、ほぼ半分のサイズですが、それでも 99% の濾過が得られ、N95 と同等、あるいはそれ以上の通気性を備えています。つまり、これは次のレベルのものです。そして、それが私たちが何を達成できるのかということです。私たちは達成しました。」

大人の Flo をデザインする際のもう 1 つの大きな課題は、幅広い大人の顔の形に対応することにありました。 チームは再び、大量の 3D 顔スキャンを検討し、鼻梁のサイズに基づいて 2 つのデザインの反復を考え出しました。アジア系およびアフリカ系の人々には低から中程度のサイズ、ヨーロッパ系の人々には中から高の鼻梁のサイズです。降下。

これら 2 つのサイズの間で計算すると、成人全体の約 90% が Flo マスクに適合するはずです。 しかしマスクが現実世界に登場した今、その90％は過小評価だったことが判明した。

「当社の成功率は98%で、これはかなり驚異的です」と、同社が数ヶ月前から顧客にマスクを出荷しているとNgo氏は説明した。 「10 人中 9 人のユーザーがマスクを着用できると感じていたことを考えると、購入したユーザーのうち 98% がマスクを獲得できました。これはかなり素晴らしいことです。」

全体として、最終バージョンが決定されるまで、マスクは少なくとも 12 回の設​​計の繰り返しを経ました。 シリコン型にガラスのくぼみを完璧に配置する骨の折れる作業から、マスク上にフィルターを取り付ける最適な方法を考案するまで、Flo マスクの細部へのこだわりは印象的です。

それにもかかわらず、特に N95 認証の遅い官僚主義を乗り切る上で、今後の課題はまだあります。 このようなマスクが米国で正式にN95以上として認定されるためには、NIOSH（国立労働安全衛生研究所）と呼ばれる組織を通過する必要があり、それには時間がかかるかもしれないとNgo氏は述べた。

しかし、Flo マスクは、NIOSH、BARDA (生物医学先端研究開発局)、NIST (国立標準技術研究所) を含むいくつかの米国政府機関が主導するマスク イノベーション ムーンショット チャレンジのファイナリストに選ばれました。

絶対的な透明性の精神に基づき、Ngo は Flo Mask が認定 N95 と同等であるとは主張しません。 ただし、マスク イノベーション チャレンジの一環として、Flo マスクは NIOSH のテスト プロトコルを通過しており、その結果は YouTube で公開されています。

Flo マスクを初めて試着したときは、かなり目を見張るような体験でした。 フィット感が悪く、きつく、不快な使い捨て N95 マスクと何ヶ月も格闘した後、Flo のシリコン ガスケットは即座に驚くほど優れた密閉性を実現しました。 フィルターは呼吸しやすく、フィルターを通して話している私の声はまったくこもりませんでした。

唯一少し変わった点は、マスクが顎の上に位置するように設計されていることです。 顎の下に装着するさまざまなマスクを 2 年間着用してきたので、Flo マスクが顔にフィットする非常に独特な方法に慣れるまでに確かに少し時間がかかりました。

Flo マスクを数日間使用した後、私には 1 つの大きな疑問が残りました。なぜこの種のエラストマー製マスクは広く使用されていないのでしょうか? 確かに、古い 2 チャンバー型人工呼吸器の印象的な性質は、過去には医療環境にとって好ましくない美観をもたらしたかもしれませんが、それはもう問題ではありません。

最近のニューヨーク・タイムズ紙のエラストマーマスクに関する調査では、ある主要な研究者が医療現場での採用の欠如を不可解だと述べていた。 NIOSH で働く科学者のエミリー・ハース氏は、病院を使い捨ての N95 から再利用可能な人工呼吸器に移行する際の最大の課題は文化的なものであると示唆しました。 これらの医療環境では何十年にもわたって使い捨てマスクが使用されており、その規範を変えるには努力が必要です。

「過去 10 年間、エラストマーを実際に裏付ける研究が数多く行われてきたため、ある意味、現在の問題は文化的なものです」とハース氏は述べています。 「変化を好む人はいませんし、全く新しい呼吸保護システムの導入は大変な作業になる可能性があります。」

米国政府主導のマスクイノベーションチャレンジは、こうした古い行動を変えようとする試みの一環のようだ。 そしてフローマスクは確かに、マスクに対する私たちの考え方を根本的に変える可能性を秘めたチャレンジのファイナリストの1人です。

しかし現時点でも、フロー マスクはンゴにとって愛の結晶です。 Google で 1 日仕事をし、夜は子供たちと過ごした後、平日の夜 10 時に New Atlas と話をすると、Flo Mask に費やされた長年の作業がすべて、数千ドルもの私費を使って余暇に行われたことは明らかです。ライン上の節約。 そして今のところ、ビジネスのほとんどは彼によって運営されており、家庭生活と日中の仕事の合間を縫って真夜中に顧客からのメールに返信している。

#comiccon2022 の #MassEffectAndromeda テーマで @flo_mask とレインボー安全メガネをスタイリング pic.twitter.com/A5cynZGSie

今日は @flo_mask Pro をテストしました:☑️ Everyday Filter を使用しました。吸入は良好です。 変なプラスチック臭もありません。 息を吐くときに空気が漏れることもなく、下はかなり涼しく感じられます。☑️ N95 とは異なり、話しているときに外れることはありません。 チンは自由です!1/🧵 #COVIDisAirborne #CovidIsNotOver pic.twitter.com/cpPzILecZp

Ngo 氏は自分が作ったものを当然のこととして誇りに思っており、マーケティングをまったく行わずに世に送り出されたこの製品の評判は、ソーシャル メディア チャネルがポジティブなユーザー レポートの絶え間ない流れで明るくなり、口コミでゆっくりと雪だるま式に成長しています。 Flo の Twitter アカウントをスクロールすると、何らかの方法で Flo のことを知った後、マスクを誇らしげに着用している自分たちの画像を共有する人々の奔流が表示されます。

「私はすべてを知っているとは言えませんが、（フローマスクの開発中に）多くのことを学びました」とンゴ氏は語った。 「そして、これは間違いなくこれまでに作られたマスクの中で最高のものであると私は感じています。なぜなら、私たちは何十年も見てきた巨大なマスクエラストマーを採用しており、それを前例のないサイズにし、同じものを使用しているからです」保護レベル、またはほぼ同等です。そして、製品を作るのが大好きな数人の技術者がたまたま世界最高のマスクを作ったというのは、ちょっと奇妙です。」