工程师设计可重复使用的硅橡胶口罩

麻省理工学院和布莱根妇女医院的研究人员设计了一种口罩，他们认为这种口罩可以像N95口罩一样有效地阻止病毒颗粒。与N95口罩不同的是，新型口罩的设计很容易消毒，可以多次使用。

随着美国新冠肺炎病例的持续增加，医护人员和其他基本工作人员仍然迫切需要N95口罩。研究人员设计的口罩由耐用的硅橡胶制成，可以通过注射成型制造，这种方法在世界各地的工厂中广泛使用。这种口罩还包括一个N95过滤器，但它需要的N95材料比传统的N95口罩要少得多。

麻省理工学院机械工程助理教授、布里格姆妇女医院胃肠病学家乔瓦尼·特拉韦尔索说:“我们很早就认识到的一件关键事情是，为了帮助满足需求，我们需要真正将自己限制在可扩展的方法上。”“我们还希望最大限度地提高系统的可重用性，我们希望系统能够以多种不同的方式消毒。”

根据医护人员的反馈，该团队目前正在研发第二款口罩，并正在努力成立一家公司，以支持扩大生产，并寻求FDA和美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)的批准。

消毒使口罩可重复使用

医护人员为防止接触COVID-19和其他病毒而佩戴的N95口罩由聚丙烯纤维制成，这种纤维经过专门设计，可以过滤微小的病毒颗粒。理想情况下，医护人员每次看到不同的病人都会换一个新口罩，但口罩的短缺迫使医生和护士戴口罩的时间超过了规定的时间。

最近几个月，许多医院已经开始用过氧化氢蒸汽对N95口罩进行消毒，这种蒸汽在一个口罩上最多可以使用20次。然而，这个过程需要专门的设备，并不是到处都有，即使有这个过程，一个口罩也只能戴一天。

麻省理工学院/BWH团队开始设计一种可以安全消毒并多次重复使用的口罩。他们决定使用硅橡胶——一种用于硅酮烤盘和其他产品的材料——因为它非常耐用。液体硅橡胶可以很容易地通过注射成型成型，这是一个高度自动化的过程，可以快速生成产品。

这些口罩是基于3M 1860型N95口罩的形状设计的，这是布里格姆妇女医院通常使用的型号。口罩大部分由硅橡胶制成，也有一个或两个N95滤镜的空间。这些过滤器在每次使用后都可以更换，而口罩的其余部分可以消毒和重复使用。

布里格姆妇女医院(Brigham and Women’s Hospital)的研究工程师、科赫研究所(Koch Institute)的研究附属机构亚当·温特沃斯(Adam Wentworth)说:“有了这种设计，过滤器可以直接装进去，用完后就可以扔掉，而且扔掉的材料比N95口罩要少得多。”

研究人员测试了几种不同的硅胶口罩灭菌方法，包括通过高压灭菌器(蒸汽灭菌器)，将它们放入烤箱，并将它们浸泡在漂白剂和异丙醇中。他们发现，经过消毒后，硅胶材料没有损坏。

适合大规模使用的测试

为了测试口罩的舒适度和贴合度，研究人员从布里格姆妇女医院的急诊科和肿瘤诊所招募了大约20名医护人员。他们让每个受试者都进行了美国职业安全与健康管理局(OSHA)对N95口罩的标准贴合测试。在这个测试中，受试者戴上面具，然后做一系列动作，看看面具是否保持在适当的位置。一种雾化的糖溶液被喷洒在房间里，如果实验对象能尝到或闻到它，这意味着面具没有正确安装。

所有20名受试者都通过了合身测试，他们报告说他们能够成功地插入和取出N95滤镜。布里格姆妇女医院的放射肿瘤学家、麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究附属机构詹姆斯·伯恩说，当被问及他们在新型口罩、典型的N95口罩和标准外科口罩之间的偏好时，大多数人要么表示没有偏好，要么表示更喜欢新型硅胶口罩。他们还对这种新口罩的贴合性和透气性给予了很高的评价。

研究人员目前正在研究这种口罩的第二个版本，他们希望能让它更舒适、更耐用。他们还计划进行额外的实验室测试，测量口罩过滤病毒颗粒的能力。

由于过去一个月美国许多地区的COVID-19病例激增，这些地区的医院可能面临口罩短缺。世界上一些没有双氧水消毒设备的地区也需要更多的口罩。

伯恩说:“我们知道，在疫苗普及之前，COVID真的不会消失。”“我认为，无论是在医疗机构还是在普通公众中，对口罩的需求总是会存在的。”

麻省理工学院

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-副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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