Hannah Thomasy是一名自由科学作家，她同时在多伦多和西雅图生活。她的作品曾刊登在Hakai Magazine、OneZero和NPR等杂志上。本文最初发表于Undark。
三月份，随着COVID-19病例激增，她姐夫工作的湾区医院N95防护口罩供应告罄。Megan Duong开始在当地寻找N95口罩。Duong与她的嫂子Sabrina Paseman一起，招募了志愿者，找到了7000个口罩——这仅够两家医院使用一天。“我们知道这不是一个可扩展的解决方案，”Duong说道。
因此，Duong和Paseman——两人都是前苹果公司员工——着手发明一种新工具，希望能让现有的口罩技术更有效、更容易获得。
她们并非唯一试图满足个人防护装备（PPE）突然爆发式需求的创新者。专家表示，像口罩这样的PPE对于减缓COVID-19的传播至关重要。但在这场疫情的大部分时间里，医护人员一直面临着高质量PPE短缺的问题。与此同时，公众可获得的PPE质量参差不齐，用户抱怨便宜的布口罩虽然普遍可用并被公共卫生机构推荐，但却不舒服，阻碍社交互动，且效果有限。
这些问题激发了新的创新，创新者们努力使PPE更便宜、更安全、更舒适、更容易获得——并且在许多情况下，他们也看到了从中获利的商机。一些新的设计已经赢得了专家的赞誉。但许多其他设计尚未证明比普通布口罩更有效。
“我担心的是人们会花很多钱，但只是因为炒作，而并没有获得任何额外的保护，” Gary Garber说，他是一名传染病医生，同时也在加拿大安大略省公共卫生局工作。
在Kickstarter和IndieGoGo等众筹网站上，创新者们为新型口罩、手套和其他PPE筹集了数百万美元。大学工程实验室也开始着手制造口罩和面罩。结果五花八门，从巧妙到离谱。如今，你可以看到初创公司正在众筹或销售镀银的抗菌手套，藏在帽子边缘的口罩，以及覆盖用户头部到胸部的防护气泡。（这三款设计都在众筹网站上筹集了数千美元）。
其他发明包括一款使用人工智能为每个人脸部定制的3D打印口罩，以及一个塑料装置，让人们在加油时无需触摸油泵。旨在制造透明口罩（方便唇语者交流）的尝试早在疫情前就已存在，但现阶段的兴趣和投资却出现了激增。
有些设计源于长期的经验。在COVID-19出现之前，Brigham and Women's医院的放射肿瘤医生、MIT博士后研究员James Byrne习惯于在使用N95口罩接触患者后，将其“扔进垃圾桶”。现在，Byrne和几位同事正在设计一款口罩，它像N95呼吸器一样，可以过滤掉95%的空气传播颗粒物，但更易于重复使用且成本更低。
他们的Injection Molded Autoclavable, Scalable, Conformable (iMASC)系统的原型由透明硅胶制成，并在嘴部附近有两个圆形过滤器。在最近一次符合政府安全标准的测试中，研究人员向20名佩戴iMASC的参与者喷洒了气溶化的糖精，一种甜味化学物质。如果参与者在任何时候尝到了糖精的味道，就测试失败。所有人都通过了测试，95%的参与者认为iMASC的透气性“极佳”或“良好”。
该团队仍在对不同过滤材料的过滤效率和透气性进行更深入的测试。他们还需要确定口罩在长时间佩戴下的性能。
iMASC旨在供医护人员使用，美国疾病控制与预防中心（CDC）目前并不建议普通公众佩戴N95口罩。但对于更高质量的防护——或者至少是声称更高质量的防护——以及能够解决舒适度和贴合度基本问题的口罩，仍然存在需求。
一些声称能解决这些问题的口罩取得了巨大的成功。自6月25日以来，来自科罗拉多州光学和生物技术公司、Measure Inc.子公司UM Systems的UVMask在众筹平台上的筹款额已超过300万美元。进入口罩的空气会通过相当于N95的过滤芯，然后进入一个“无菌涡流”区域，在那里会用UV-C光进行处理，UV-C光可以通过破坏病毒的遗传物质来使其失活。在没有当前促销折扣的情况下，该产品售价为249美元。（口罩包含电池、充电器和10个过滤芯；额外的耗材过滤芯需要单独购买）。
根据一家获得欧洲测试检验认证体系（European Testing Inspection Certification System）认证的中国检测机构的数据，该无菌涡流能够在三秒内杀死超过99.99%的细菌。UM Systems的联合创始人兼首席执行官Boz Zou表示，该公司计划对该设备进行病毒灭活测试。他说，这款口罩“绝对”会比N95更好。
然而，这款口罩尚未经过美国联邦机构职业安全与健康研究所（NIOSH）的测试来证实这一说法。UVMask的IndieGoGo页面并未声称该口罩能专门保护用户免受COVID-19的侵害，甚至根本没有提及COVID-19。
其他众筹活动则专注于改进现有技术。在Duong和Paseman搜寻N95口罩无果后不久，工程师Paseman就开始研发Essential Mask Brace原型。该口罩支架旨在通过改善标准医用口罩的贴合度来提高其有效性。根据Kickstarter上的众筹信息，每个支架成本为15美元，比大多数其他新兴口罩技术都更实惠。该项目迄今已获得1820名捐助者的超过11万美元的捐款。
“如果你看看数据，受疫情影响最大的是低收入社区，”Duong说。“他们负担不起100美元的口罩。因此，如果你想找到一个真正能，就像我们所说的，‘压平曲线’的解决方案，你就需要找到一些易于获得、可扩展且价格实惠的东西。”
在测试了几种不同的支架版本（包括一些众包测试）并在NIOSH提供的3D打印人脸模型上进行了改进后，团队表示他们正在对最新款支架进行人体测试。但Paseman表示，很难对实际口罩进行过滤测试，因为政府实验室的请求堆积如山。
内布拉斯加大学医学中心传染病科主任Mark Rupp表示，改进口罩贴合度的设备是个好主意。“多层口罩确实有效，而且如果它们紧密贴合面部，效果最好。”
其他设计者——包括初创公司SEEUS95 Inc.的创始人兼首席执行官、发明家Alice Min Soo Chun——则关注现有口罩和呼吸器产生的浪费问题。SEEUS95口罩被宣传为“传统N95的革命性替代品”，已在Kickstarter上从2152名捐助者那里筹集了超过21.1万美元。SEEUS95由透明硅胶制成，使用“专有的N95生物滤材”，并通过一层粘性的“皮肤护理层”附着在脸上，据称该层可形成气密密封。
生物滤材由竹纤维、丝绸、银和碳组成。尽管Kickstarter页面上有一个印章声称“MIT实验室+AFFOA测试滤材”，但Chun表示测试仍在进行中，目前还没有数据可用。Kickstarter页面上的过滤效率图表来自一篇论文，该论文测试了棉、丝绸、雪纺等常见织物的过滤效率，而非生物滤材本身的测试数据。
根据其Kickstarter页面，该公司的愿景是“使用可持续材料，帮助地球”。但Chun表示，生物滤材不可回收或堆肥，尽管她指出它们是可生物降解的，当“它们被填埋时，它们就会回归大地”。当被问及滤材需要多长时间才能降解时，Chun说“它们已经是大自然的一部分了”。
该团队尚未进行任何测试以确保面部贴合度。相反，他们通过将材料涂抹在香蕉上，来展示粘性层如何保持“皮肤受到保护、滋润、健康和光滑”。
Rupp说，虽然透明口罩对唇语者有益，但他对SEEUS95的可行性持怀疑态度。“如果它们主要是透明塑料，而且只有很小的区域让你呼吸，在我看来，这就会导致呼吸困难，”他说。（SEEUS95由透明硅胶制成，而非塑料。）
并非所有医务专业人士都认为普通公众需要更好的口罩技术，而不是仅仅需要关于如何使用现有口罩的更好教育。Garber说，不当使用仍然是一个问题。他表示，为了使PPE发挥最大效用，人们在戴上和摘下口罩之前洗手至关重要，并且要避免调整口罩或用可能被污染的手触摸面部。
尽管如此，杜克大学职业卫生与安全总监Nicole Greeson表示，除了有效的社交距离措施和手部卫生外，改进口罩技术可能也有益处。提供更多个人防护并能更好地防止感染者传播病毒的口罩，是否能帮助控制疫情？“绝对是的，”她说道。
更正：本文中引用的内布拉斯加大学医学中心传染病科主任Mark Rupp的引言，错误地将SEEUS95口罩描述为由“塑料”制成。它实际上是由硅胶制成的。已添加澄清以区分。
