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哈佛麻省理工聯手設計可重用 N95 口罩 減耗材料 成本更低

2020/7/24 — 14:50

背景圖片素材來源:Kay Lau @unsplash

背景圖片素材來源:Kay Lau @unsplash

武漢肺炎 (COVID-19) 爆發初期,香港人已不斷「撲口罩」,至今全球仍有口罩荒,研發安全、可重用且有效阻隔致病冠狀病毒 SARS-CoV-2 的口罩,亦是學者在疫情中的焦點。最新刊於《英國醫學雜誌開放 (BMJ Open) 》的哈佛與麻省理工學院團隊撰寫的報告,指已改造前線醫護人員使用的 N95 口罩,新設計使用更少材料,從而讓廠商製造更多口罩供全球使用,最終或拯救更多生命。

N95 口罩是種能過濾 95% 空氣中非油性顆粒的呼吸器,其設計不似外科手術口罩一樣可能有虛位,戴上後應緊密貼緊臉部。但由於 N95 口罩由聚丙烯 (polypropylene, PP) 製造,為避免黏附在口罩上的病原體而受感染,須用完即棄,故此 N95 口罩與其他口罩一樣在疫情間供不應求。

參與研發的哈佛大學醫學系助理教授 Giovanni Traverso 指出,團隊的研發概念是希望最大限度地提高 N95 口罩的重用性,亦希望用不同方式將之消毒。 Traverso 亦有任教於麻省理工學院的工程系。

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團隊的解決方案是,改用矽膠製造 N95 口罩的配戴主體,經高溫高壓消毒後便可重用,再於口罩前方加入兩個依然用聚丙烯製造的 N95 級別圓形過濾器,提供與傳統 N95 口罩一樣的防護力,但減少使用聚丙烯。

Credit: Byrne, J.D. & et al. (2020).

Credit: Byrne, J.D. & et al. (2020).

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團隊估計,新設計成本可能低至每個約 7 美元(折合約 54.6 港元),每個過濾器則約為 50 美分(折合約 3.9 港元),只要使用十幾次後,新設計比每個成本 1 美元的傳統 N95 口罩更經濟實惠。

設計經電腦模擬當戴在不同類型的面孔形狀和尺寸上時矽膠的行變形,但團隊仍讓 20 名醫院工作人員以美國職業安全與健康管理局 (OSHA) 對 N95 口罩進行的標準貼合測試來配戴新設計,以了解是否可實際應用。結果顯示,該 20 名醫院工作人員都能通過貼合測試,設計在透氣性和過濾器更換方便性方面也得分很高。

團隊也研究了對矽膠的各種滅菌技術,包括蒸、焗加熱口罩,以及浸泡在漂白劑或異丙醇 (isopropanol) 中消毒。除了消毒過程後矽膠手感略有差異外,口罩並無任何變化或損壞跡象。

團隊現時亦對設計正進行第二輪開發,由於第一輪開發未有確定過濾器能過濾病毒顆粒,仍待第二輪研發結果證明;第二輪研發同時會針對新一代的個人防護裝備 (PPE) ,舒緩各國的醫療防護裝備短缺的情況。

來源:
Science Alert, This New Prototype N95 Mask Designed by Harvard And MIT Is Reusable And Hygienic, 23 July 2020

報告:
Byrne, J.D., Wentworth, A.J., Chai, P.R. & et al. (2020). Injection Molded Autoclavable, Scalable, Conformable (iMASC) system for aerosol-based protection: a prospective single-arm feasibility stud. BMJ Open 2020;10:e039120. doi: 10.1136/bmjopen-2020-039120

文/Alan Chiu

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