给地球戴上N95口罩后的创新思考（三）
BDD View
作者：童慧明 BDDWATCH 首席观察员
创造安全、健康、美好的呼吸未来
截至今天，新冠肺炎已是在194个国家与地区快速传播的大流行病。N95各种口罩在保护人类生命中充分体现了其最佳综合效能，不仅成为口罩行业转型升级的主导方向，而且也必然是各种“新物种”的科技研发、设计创新最佳载体，“呼吸器”概念势必成为所有安全、健康、美好产品的创意起源。
以下内容，是我纯粹从个人的观察视角，在综合分析疫情中出现的各类用户、技术、产业、市场与消费信息后，对新一轮创业大潮中口罩行业产品系统创新的4个方向性思考。对疫情中一些新技术应用、市场反应、应急举措所启发的创新价值，需要经过科学验证与市场测试，才有最终转化为生产力的可能。在此仅作为“头脑风暴”来分享，不涉及技术可行性、市场效益等实际问题，唯希望能触动有心创业者的敏锐神经。
底图来源：网络
1、 智能呼吸器
智能呼吸器（Smart Respirator）将是数字经济时代人类生活的一个全新“智能面穿戴设备（Smart facewear thing)” 物种。
理想的智能呼吸器模型，应通过搭载在N95级呼吸器上的智能传感器模组，监测、采集、记录用户由肺部与呼吸道器官传递出的呼吸频率、呼吸能量、咳漱强度、病毒含量等关键呼吸数据，传输至智能手机的APP平台，生成用户个人的呼吸质量数据集，转换为可被大众认知、理解并以有时间标记的视觉化呼吸指数，及时提醒肺部、呼吸道与呼吸质量出现问题迹象的用户及时就医。
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它还可经由连接用户使用的智能手机等终端设备，自动向5G云医疗平台上的定点医院或跨医院的大型呼吸数据库传送用户的呼吸数据，由AI 呼吸疾病诊疗平台为出现呼吸问题的用户提出改善呼吸质量的建议或诊疗方案。
智能呼吸器不再是“一次性耗材用品”，而是既在防护指标上达到N95级别标准，又能打通医学防护与工业、消费需求的模块化产品平台系统。它应由搭载智能传感器模组的耐用主体，可安全快速拆换并具有防护血液与唾液、尘霾、花粉等各种颗粒物效能的一次性外防护表层耗材，有益呼吸健康的内层衬垫三类模块配件组成，供用户根据不同需要选购使用。
智能呼吸器将是颠覆人们对口罩想象的“未来产品”。在攻克众多技术难关、成功落地进入市场后，应会成为大健康产业中一个备受市场瞩目的可穿戴“黑科技”新品类，并发展为潜能巨大的创业风口。
它必须是一个由底层呼吸数据指数创建、呼吸数据库创建与顶层硬件、软件、内容、服务一体化系统创建构成的庞大系统工程，需要呼吸医学科技、人工智能科技、材料科技、精益制造与创新设计等多领域协同创新方能进行，更适宜具有互联网基因的科技企业发起推进。
当然，这也是一个失败风险极高，需要大量“烧钱”的创新梦想，只有勇敢的创新者才能玩得起。而且，任何敢于吃智能呼吸器这个“螃蟹”者，在初始推出新产品时也一定会受到广泛质疑，需要坚持不懈才有可能获得成功。
就像苹果公司在2014年9月推出 Apple Watch 时一样，市场一片倒彩声。但当初把这款产品讥讽为 “离开iPhone 就是块砖头“的瑞士钟表业，万万没想到三年之后，Apple Watch 成为世界手表行业第一品牌，并成为心脏早期疾病监测的最佳智能可穿戴设备。2019年，它以全球销量3070万块远超所有瑞士手表品牌的销量总和——2110万块。IDC的分析师预测：智能手表的全球销量将从2019年的9180万增长到2023年的1.316亿，苹果将在未来4年持续引领这一市场的发展，2023年占据智能手表市场25.9%的份额。
图源：https://www.apple.com.cn
今年1月初，在拉斯维加斯举行的2020 CES博览会上，一家创立于美国波特兰、落脚在纽约的初创公司 AO air，发布了一款被科技媒体称为“10个非凡小器具”并名列第一的呼吸面罩Atmos faceware。
参见：https://www.ao-air.com
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这件非常吸引眼球的创新产品，实际是一款托挂在脖子上的个人随身空气净化器，与我们所见的一次性呼吸器与口罩完全不同。它看起来就像一个大号的透明护目镜罩在了口鼻上，有很强的“外太空产品”酷炫感觉。
参见：https://www.ao-air.com
从 AO air 官网展示出的若干产品图片可以感受到，这是一个极其注重设计创新的品牌，甚至设计团队中可能就有不少亚裔设计师。当然，其硕大的尺寸能否被用户接受，愿意长时间佩戴其出行，还有待上市后的考验。
参见：https://www.ao-air.com
AO air美国公司的负责人米卡尔·佩维托（Mikal Peveto）介绍说：Atmos faceware内置有一个风扇系统，以每分钟约240升的速度清洁空气，并产生罩内与罩外的空气压力差，在不需要密封的前提下把污染的空气排除在外，为佩戴者的呼吸提供清洁的空气，在效能上比美国国家职业安全与健康研究所认证的N95标准颗粒物过滤口罩好50倍。它的纳米级过滤器可持续使用约一个月，电池可持续使用约5个小时。
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Atmos faceware可以连接手机上的移动应用程序查看所有信息，首批产品计划在2020年8月开售，售价350美金。它的原设计目的是为了解决烟雾与雾霾等空气污染问题，但公司针对新冠疫情已组建团队着手开发一个新的可以过滤病毒的产品系统。
2月18日，国内媒体报道了美国专利商标局批准了小米公司2016年提交的“智能口罩”专利消息，描述为“它拥有可以用来计算污染吸收量并记录口罩总佩戴时间的传感器等配件”。由此推测这项专利当是4年前中国雾霾严重时小米生态链系统提出的一个技术创新方案。
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今天的小米AIoT系统已是世界最大的消费物联网平台，且小米生态链企业中的智米科技早在三年前就已向市场成功推出了KN95级别的“轻呼吸防霾口罩”，小米战略投资的深圳拓野机器人公司也在此次疫情中快速研制口罩机，10天内生产了30条口罩自动化生产线，并取得了口罩生产许可，日产260万片医用外科口罩的产能。把这些因素放在一起观察，小米公司今后进入创造智能呼吸器产品生态系统的机会很大。而且在这个面向未来的新物种上，中国公司有很大的超前发展、引领创新机会。
2、 新材料、新功能跨界应用
各种具有可循环利用价值的新材料、新工艺与跨领域的技术与功能创新，将为智能呼吸器的可用性、普及性提供长远的成长空间。
A 多次使用的呼吸器。疫情中，由于N95口罩对熔喷布需求的激增，成为中国化工集团研发的一种“膨化聚四氟乙烯” 全新替代材料推广应用的最好时机。这种原定位于航空航天等高端领域、价格与熔喷布相当的新材料，具有相当于N95级别标准的阻隔颗粒物飞溅能力，透气性好并可多次使用，为提高产品的可循环利用性、设计高性价比新产品提供了有利条件。
基于环保与绿色环境理念而展开材料创新，推动可多次使用的呼吸器新产品开发，在降低一次性产品消耗量的同时，也会带动因用于防疫防护而衍生的专用消毒器具开发，生成一个新的产品生态系统。
B 能护肤的呼吸器。疫情中网上出现了许多医护人员摘下口罩后面部有明显压痕、甚至红肿的照片，说明密合度极高的N95口罩存在因医护人员长时间佩戴而伤及皮肤的痛点。
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上海钛医医疗科技有限公司与海军军医大学防疫课题组立即合作，启动研制一款配合防护用具使用的专用护肤贴。武汉火神山医院的解放军援鄂医疗队则直接自制了具有抗压、止痒、美白、补水特性的“海神五号”抗压防护面膜，可在戴口罩前贴敷，抗疫、美容两不误，并具有防止压痕和过敏的明显功效，被称为 “护肤贴升级版”。
人民海军移动端
大受女性用户欢迎的美容、护肤技术，完全可根据医护、工业、防霾等用途佩戴口罩所需的时长不同进行二次开发，用作“智能呼吸器”等各种可多次使用的N95级产品的内部衬垫，拓展产品的可用性。
C 强亲肤感的呼吸器。从医护人员大比例是女性角度出发，N95级呼吸器及口罩产品的边缘、内里材料应在确保符合防护标准基础上研制更适合女性皮肤特性、具有良好亲肤体验的新材料。同时，这种产品也应在 CMF 设计上更具有情感化特性。
D 美味的呼吸器。疫情中一些网民上传了用柚子皮、橘子皮等水果外壳、鲜花自制的“口罩”图片。在我们从中获得喜感同时，更可获得“气味设计”启发：开发能够缓释出淡淡的水果香味、花香味、茶香味、咖啡香、巧克力香等可产生愉悦感气味的呼吸器或内衬垫，令佩戴者感到神清气爽。
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3、创建型制规格系统
长时间佩戴一次性N95医用防护口罩、护目镜而产生的勒痕、压痕问题，不仅发生在中国医护人员身上，在意大利、西班牙等国的医护人员中也大量出现了，说明这是个普遍性问题，现有产品的确需要做优化设计。
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除了材料的使用、口罩形态与配件需要改进外，最少还有两个基础性的型制规格系统问题应当研究与解决：
A 规格尺码太少。除一次性医用外科口罩均是一个标准尺寸外，现有的N95级产品中绝大多数只有常规码、S码两种尺寸规格，在佩戴舒适性上必然难于满足大小不同脸型的用户需要。由于西方人的脸型特征、鼻梁高度与亚洲人有很大差异，所以基于欧美品牌的人机工学数据所设计的产品对亚洲用户来说必然存在适用性问题。所以，即使3M的N95级医用防护呼吸器产品，也要在使用指引视频中，特别要求用户戴好后需要反复合掌用力压紧金属条鼻夹、确保产品周边与面部足够密合。
长期以来，口罩属于被忽视的“一次性耗材”，因此与鞋子相比，虽然同属与人的肢体密切关联的保护物，但在规格尺寸系统上却是天壤之别。面向未来的口罩行业全面升级变革大趋势，基于更深入的人机工学研究而创建由多个尺码规格、尺寸参数构成的新标准非常有必要。
鞋子具有完备的尺寸规格系统（图源：网络）
B 创建人脸型制系统。用数字化工具基于网络抓取大量的人脸照片数据，令不少科技公司已经在创建欧洲、亚洲等不同人种的脸部数据集，应用于人脸识别。这类数据库完全可用于创建符合不同人种脸型的呼吸器与口罩型制，可让产品与人脸的配合度更加完美。
4、防疫时尚化
疫情之前，作为消费品的时尚口罩已是广为年轻用户接受的商品，尤其是在中、日、韩东亚地区，已形成一个初具规模的服饰配件品类。而几年前中国北方地区的严重雾霾，也推进了时尚化的防霾口罩走向普及。
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正如在意大利等欧洲国家流行的时尚“鸟嘴面具”，是源自中世纪大瘟疫期的医生防感染装备一样，在新冠肺炎的长周期大流行中，消费者会逐渐适应佩戴口罩出行的新生活方式，推动在“面穿戴”——这个人体最吸引眼球的巴掌大区域内设计创造力大爆发。
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各种创意风格、千姿百态并具有优良防疫与健康呼吸、面部养护效能的N95级呼吸器及各种消费产品层出不穷，并被越来越多年轻人视为具有与服装、鞋子、皮带、眼镜、手表相同地位，在诸如 LV、GUCCI 等国际著名服饰品牌的设计创新推动下，会现身于时装周、高端奢华品牌店等各类场所，成为新时尚潮流。三种可能性，或许会出现。
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A 医用与民用产品融合。一旦在材料创新上产生更多新的突破，令严防颗粒物喷溅的专业效能与长时间佩戴的舒适呼吸体验达到更高层级的平衡，智能呼吸器及N95级产品的“医用防护”与“民用消费”之间的分界就会走向模糊，研制 “通用型产品” 将成为主流。
B 与服装融为一体。在近段时间欧美疫情扩散的前期，因欧亚国家对 “戴口罩出行” 存在认知上的巨大反差，不少亚裔留学生顾虑戴口罩出行时遭遇非议，采取用围巾掩饰口罩的方式，实则让口罩成了围巾的“内衬”。这种方式完全可被服装行业借用，在头罩或一些带帽的夹克、运动衫类服装的内部附加一片具有优良“口罩”呼吸防护效能的内衬，消解 “口罩”于无形。这种被设计成很容易添加的内衬，可作为一次性或多次使用的“耗材”，在商业上会起到保持品牌与用户之间持续“粘性”的媒介物。
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C 个人定制化产品。今天，3D 人体扫描、3D打印、数字化建模的技术与应用已经成熟，具备了为一些因脸型特殊、脸盘过大或有特殊需要的用户提供个人定制、个性化定制的基础条件。像已出现的 “定制鞋垫” 一样，定制口罩或许也会成为一种新的商业模式。
后记
在结束这篇始于2月中旬、历时近40天的文章前，我分享以下跨越 110年的3个历史切片，抒发一点自己的感受：
1910年，哈尔滨爆发了一场极其严重的烈性传染病，祖籍广州的华人医学家、剑桥大学博士、天津陆军军医学堂副监督伍连德临危受命，出任“东三省防疫全权总医官”，抵达东北后用严谨的医学方法展开调研，判断这次烈性传染病为“肺鼠疫”。在指挥抗疫的同时，为阻挡鼠疫的飞沫传播，他发明了一种用两层纱布制作的口罩。这种制造简单、材料易得、成本只需当时国币两分半的口罩，在他用不到4个月就把疫情迅速控制，令死亡人数下降为0的过程中发挥了重要作用，后在1911年4月的“万国鼠疫研究会”上被各国专家交口称赞为“伍氏口罩”——伍连德发明之面具，式样简单，制造费轻，但服之效力，亦颇佳善。
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由于在鼠疫研究特别是发现旱獭在鼠疫传播中的作用，伍连德在1935年被诺贝尔医学奖提名为候选人，这也是华人在那个年代离诺贝尔奖最近的一次。
1995年，美国田纳西大学教授、华裔材料科学家 Peter Tsai（蔡）发明了可过滤病毒及其它微粒的无纺布、熔喷布材料并申请了5项发明专利。这些专利后被广泛应用于制造N95口罩、外科口罩以及其他防护用品。在尔后的25 年中，他带领的研究团队对此技术进行了持续优化，前后总计申请了12个美国发明专利，拥有超过20个商业产品授权。在新冠肺炎疫情爆发前，已有超过10亿人使用过以他的发明生产的N95口罩，保护和改善了他们的健康。而且，相信在2020年以及今后，N95口罩将会更大量地被生产制造，护佑地球76亿人。
参见：https://utrf.tennessee.edu/ut-researchers-nonwoven-fabrics-protect-the-health-of-more-than-a-billion-people/
为表彰蔡教授在推进科研成果的市场化过程中的主要作用，田纳西大学科研基金（UTRF）把 2006 年的“B. Otto&Kathleen Wheeley 技术转让卓越奖”颁发给他，表彰他在大学科研成果的市场转化方面的卓越成就。
2020年1月22日，一部拍摄于2018-2019 的6集纪录片《流行病：如何预防流感大爆发（ Pandemic: How to Prevent an Outbreak）》在Netflix上线首播。这部从公共健康防御体系、医疗救治、病毒学、流行病学、社会学各个角度解析流感，记录各方斗士与病毒勇敢作战的影片，试图让人类提高对流行病的高度重视与警惕，提早采取措施规避下一次大爆发的危险。
图源：Pandemic: How to Prevent an Outbreak/01/Netflix
影片中，一家2014年在三藩市诞生的 “分布式生物科技” 创业公司，正致力于打造全球第一支通用流感疫苗。公司共同创始人、CEO 杰克·格兰维尔（Jake Glanville) 梦想的是，这种预计在2025年完成的疫苗，可通过调校身体免疫系统，使其对不同病毒产生应答机制，来达到长期保护效果。就全球医学界来说，杰克的团队所从事的研究听起来简直是比登陆月球还难的天方夜谭，但这个项目却已经得到了盖茨基金会1200万美元的拨款支持，比尔·盖茨将其称为“伟大的挑战”。
影片中，格兰维尔的合伙人、首席科学家莎拉·艾维斯（Sarah Ives)在与团队伙伴们聚会时的一段话道出了创新者的初心与对人类共同命运的厚重责任感：
视源：Pandemic: How to Prevent an Outbreak/01/Netflix
从伍式口罩到N95口罩，在人类抗击大流行病的历史中，我们都看到了华人的智慧与才干。我相信，在创造安全、健康、美好的呼吸未来的践行者队列里，一定会看到有理想的中国创业公司跻身其中。
（全文完）
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