2020年8月。新冠肺炎依然肆虐，一場(chǎng)野火燒遍了美國西部大片區域。Kevin Ngo正在設計一款對他而言十分重要的產(chǎn)品，再過(guò)幾周就能完成了。

經(jīng)過(guò)兩年的研發(fā)，Kevin的獨特發(fā)明不僅可以保護他的三個(gè)孩子，還能保護其他小學(xué)生，免受病毒和空氣污染的影響。快速精準的三維掃描技術(shù)正是Kevin此次重大項目Flo Mask口罩背后的重要技術(shù)。

Flo Mask口罩是新一代可反復使用的亞微米級過(guò)濾式兒童呼吸口罩。其優(yōu)點(diǎn)在于它獨特的過(guò)濾裝置和量身定做的墊圈，由世界一流的產(chǎn)品設計師設計，貼合4-12歲兒童臉型。這些過(guò)濾裝置在美國制造，能阻擋空氣中0.1微米的顆粒。Nelson實(shí)驗室的獨立測試表明，Flo Mask口罩能阻擋99.8%的病毒，透氣性是美國食品藥品監督管理局標準的600%。

Kevin還利用為兒童設計的優(yōu)質(zhì)呼吸口罩技術(shù)，用于成人口罩設計。他參加了美國衛生與公眾服務(wù)部-生物醫學(xué)高級研究與發(fā)展局（BARDA）發(fā)起的口罩創(chuàng )新挑戰：打造未來(lái)口罩。

這項挑戰旨在為大眾研發(fā)可大規模生產(chǎn)、且成本低廉的高效創(chuàng )意產(chǎn)品，以抵御呼吸道疾病病原體的入侵。Kevin的Air Flo實(shí)驗室有限責任公司已入圍決賽，爭奪最終的現金大獎。下半年，五名獲勝者將瓜分40萬(wàn)美元。

Flo Mask口罩的硅膠墊提供了不一樣的舒適感，過(guò)濾裝置十分獨特，經(jīng)Nelson實(shí)驗室測試，透氣性是美國食品藥品監督管理局標準的600%。

源起

出現這一想法，主要是因為現有市場(chǎng)的缺陷?！拔覀冇谐扇说腘95口罩，防護性能很好，但是卻沒(méi)有適合兒童的好口罩，”Kevin說(shuō)道?！爸S刺的是，兒童是脆弱群體，竟沒(méi)有辦法防護?！盞evin一直在努力尋找一款能保護自己孩子的口罩，最終，他決定自己設計一款。

Flo Mask口罩項目于2018年夏天啟動(dòng)，當時(shí)，正是加州有史以來(lái)嚴重的火災季節。到了2020年，情況更糟了。

“小孩放學(xué)回家，感到惡心，嚴重頭疼。學(xué)校甚至給我們發(fā)郵件說(shuō)，即使家里有N95口罩，也不要給孩子戴，因為不合身，孩子還是會(huì )吸入有毒氣體，”他說(shuō)道。

為保護孩子免受空氣污染和病毒影響而發(fā)明Flo Mask口罩的硅谷爸爸Kevin Ngo。

Kevin仔細研究了空氣污染嚴重的國家為兒童提供的各種口罩，但沒(méi)有一款符合他的期望?！拔覐氖澜绺鞯刭I(mǎi)回各類(lèi)兒童口罩。我們評估的口罩不是貼合性不好，就是不舒適，或者效果有問(wèn)題。許多口罩是織物口罩，在過(guò)濾PM2.5顆粒方面沒(méi)有任何作用，”他表示。

Kevin憑借自己的AR/VR領(lǐng)域的經(jīng)驗，非常清楚兒童優(yōu)質(zhì)口罩的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)一項技術(shù)——三維掃描。Kevin嘗試了幾十個(gè)方案，但沒(méi)有一款讓他完全滿(mǎn)意。不是采集的數據質(zhì)量不佳，就是采集速度過(guò)慢。對這個(gè)項目而言，半毫米誤差也不能容忍。

初步設想的Flo Mask口罩設計概念。

 “我找到Indicate Technologies，他們有一臺埃太科三維掃描設備，“Kevin說(shuō)道?！拔夷翘煨菹?，給他們打了電話(huà)，他們說(shuō)可以過(guò)來(lái)看看?！?

埃太科三維金牌授權合作商Indicate Technologies的加州辦公室離Kevin家僅15分鐘車(chē)程，他很快見(jiàn)到了公司的3D產(chǎn)品專(zhuān)家Márcio Adamy。Kevin向他介紹了項目難點(diǎn)，以及對三維掃描儀的要求（速度、分辨率、精度），Márcio也有孩子，同樣受到嚴重空氣污染的困擾，他很清楚，這一切難點(diǎn)都可以通過(guò)一項解決方案來(lái)?yè)羝?，即Artec Eva。

便攜式結構光三維掃描儀Artec Eva（精度：高達0.1毫米，分辨率：高達0.2毫米）

“我們向他證明Artec Eva可以為孩子臉部進(jìn)行掃描，還教Kevin如何使用掃描儀與軟件，還分享了一些提高掃描效率的技巧和方法，“Márcio說(shuō)道。由于Kevin只需要周末時(shí)使用掃描儀，所以經(jīng)商量，他可以在周末租用Artec Eva。

Artec Eva是一款便攜式三維掃描儀，采用結構光科技，對人體而言100%安全，適合快速掃描大中型物體，精度可達0.1毫米，分辨率可達0.2毫米（HD模式）。

“Márcio是位很棒的老師，整個(gè)培訓只花了1小時(shí)，我就學(xué)會(huì )了，“Kevin說(shuō)道。

Kevin用Artec Eva掃描自己的兒子。

在接下來(lái)的兩周，Kevin在舊金山灣區來(lái)來(lái)回回，掃描了“自己認識的所有5-11歲兒童”?？紤]到孩子鼻梁和鼻子大小不一，能搜集到各種3D數據，對本項目而言至關(guān)重要。所以，不同種族的孩子（亞裔、西班牙裔、美國非裔、高加索人）都進(jìn)行了掃描，有了完整的頭部掃描就能設計出不勒耳朵的帶子。

每次頭部掃描不到20秒，后期清理只需30秒。盡管起初他有所顧慮，但最后他確實(shí)不需要再購買(mǎi)Windows系統的電腦來(lái)運行Artec Studio。2015年的MacBook Pro加上Boot Camp就足以順利處理掃描。

Kevin用Artec Eva為兒子首次完成的三維掃描，所有特征如實(shí)呈現。

“有一次，學(xué)校排了十幾個(gè)孩子要掃描。Artec Studio的優(yōu)勢就在于，我可以之后再清理掃描，”他說(shuō)道?！拔抑灰押⒆宇^部后面的偽影切掉即可。清理噪點(diǎn)很容易?！?

Artec Studio處理后，每份掃描需要發(fā)送至Pro Engineer CAD軟件?！皽蚀_對齊每份掃描后，找到適合各種臉型的形狀。這些掃描幾乎幫我們確定了90%的外形。之后，我們又進(jìn)行了多次3D打印，在孩子身上測試效果，每次進(jìn)行微調，逐漸制作出高分辨率的設計原型，”Kevin說(shuō)道。

設計墊圈。

精益求精

項目進(jìn)行至此，Kevin及其團隊，也就是來(lái)自不同領(lǐng)域的專(zhuān)家朋友，需要繼續完善設計。

“我們采用PolyJet打印技術(shù)，模擬硅膠材料的穿戴感受，并驗證我們的設計，”Kevin說(shuō)道。然后，團隊找到生產(chǎn)工具。在共射成型階段，液態(tài)硅橡膠被粘合至塑料部件上，形成整體，其中過(guò)濾裝置開(kāi)口處是空氣顆粒唯一可以滲透的地方。

所以，Flo Mask的軟墊可以勾勒出兒童的臉部輪廓，同時(shí)口罩不會(huì )貼在嘴唇上?？烧{節的綁帶可以直接繞過(guò)耳后，上方的帶子后面還加了橡膠墊，防止滑落。

Flo Mask團隊經(jīng)過(guò)幾輪CAD設計、3D打印、測試，確定了適合兒童的口罩設計。

新一代過(guò)濾器

尋找合適的過(guò)濾器很難，為此Kevin幾乎放棄了整個(gè)項目，畢竟過(guò)濾裝置的透氣性直接決定了口罩的成敗。

通常，過(guò)濾裝置由緊密編織的纖維組成，防止顆粒通過(guò)。更好的保護往往要犧牲透氣性?！翱雌饋?lái)還沒(méi)有透氣性良好的過(guò)濾器，我在美國找到一家生產(chǎn)呼吸機過(guò)濾器的醫療公司，”Kevin說(shuō)道。

Spunbond無(wú)紡布制成的呼吸機過(guò)濾裝置在阻隔病毒方面效果很好，同時(shí)還能保持良好的透氣性?！吧a(chǎn)過(guò)程很不同，”Kevin解釋道?！斑@種過(guò)濾裝置不編織纖維，而是在上面打洞。這一過(guò)程會(huì )產(chǎn)生靜電荷，在吸引有害微粒與病毒時(shí)非常有用?！?

Flo Mask的一次性過(guò)濾裝置可以持續使用8小時(shí)?！霸跓熿F彌漫的環(huán)境中，過(guò)濾器的損耗更重，所以要盡早更換，”Kevin解釋道?！叭绻皇谴髦?zhù)口罩去雜貨店，那用幾天也沒(méi)問(wèn)題?？谡制溆嗖糠挚梢杂盟头试砬逑?，一小時(shí)內就會(huì )干?！?

清洗Flo Mask同樣相當簡(jiǎn)單。

用戶(hù)反饋

“我還沒(méi)找到臉型不符合的小孩，”Kevin說(shuō)道?！拔覀儝呙枇?-11歲的兒童，得到的臉型確實(shí)質(zhì)量很高，年齡范圍擴大到4-12歲都沒(méi)問(wèn)題，令人喜出望外?！钡聦?shí)上，已經(jīng)有2歲的孩子，也戴上了這款口罩。

周末，Kevin經(jīng)常帶著(zhù)孩子去公園，他們會(huì )花上幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間戴著(zhù)面具踢足球?！昂⒆觽兇髦?zhù)口罩跑來(lái)跑去，呼吸和說(shuō)話(huà)都不成問(wèn)題，”Kevin說(shuō)道。他還告訴我們，加州門(mén)羅帕克Burgess兒科聯(lián)合創(chuàng )始人James Cisco博士測了Kevin家4歲女兒佩戴Flo Mask口罩后的血氧情況，也對這款產(chǎn)品相當認可?？吹綌祿@示100%，他頻頻點(diǎn)頭。

 “Flo Mask提升了兒童口罩的行業(yè)標準。硅膠墊獨特，過(guò)濾效率高，還可水洗，讓我眼前一亮，”Cisco博士說(shuō)道。

Nelson實(shí)驗室測試顯示，Flo Mask過(guò)濾效果可達0.1微米，能有效阻擋超過(guò)99.8%的病毒。

參與Flo Mask研發(fā)的家庭都免費領(lǐng)到了一只口罩，佩戴起來(lái)感到非常滿(mǎn)意。

戴著(zhù)口罩上飛機的5年級學(xué)生Patrick很快就適應了新口罩?！半m然有點(diǎn)壓臉，但相對而言還是很舒適，很快就感覺(jué)不到它的存在了，”他說(shuō)道。

“這款口罩對戴眼鏡的孩子來(lái)說(shuō)特別友好，”他的父親補充道?！按魃峡谡趾粑鼤r(shí)，眼睛上起霧的問(wèn)題沒(méi)這么嚴重了?！?nbsp;

一個(gè)有5歲和10歲孩子的母親表示，這款口罩不僅實(shí)用，還顏值在線(xiàn)。

“下巴部位的墊圈密封性很好，口罩立體有型，能保證口罩內部有足夠的空間得以呼吸，”她說(shuō)道，“而且外觀(guān)上也很出眾?！?

Flo Masks正式上市

經(jīng)過(guò)兩年時(shí)間，打磨了幾十款設計，Flo Mask于2020年12月正式發(fā)售。迄今為止，美國有超過(guò)2000位兒童正在使用這款口罩，許多家長(cháng)在亞馬遜網(wǎng)站上表示自己孩子非常喜歡，用戶(hù)評價(jià)高達4.5分。

Flo Mask配有5個(gè)一次性過(guò)濾裝置。

“疫情關(guān)系，現在口罩的需求更大了，”Kevin說(shuō)道?！案鲊鴩T(mén)即將打開(kāi)，孩子們又要回到學(xué)校，或者到處旅行，人們可能會(huì )慢慢注意到這款與眾不同的口罩。我還沒(méi)找到其他能完成這項任務(wù)的解決方案，這是對埃太科三維設備的證明。如果沒(méi)有Artec Eva，Flo Mask是不可能實(shí)現的?！?