Wie ein Vater aus dem Silicon Valley die nächste Generation von Gesichtsmasken entwarf

May 30, 2023

Erinnern Sie sich noch daran, als im Jahr 2020 alle mit verschiedenen Arten von Stoffmasken-Designs experimentierten? Für viele könnte die Frustration des Maskentragens durch die kreative Art und Weise, wie Stoffmasken dekorativ eingesetzt werden, ausgeglichen werden.

Im Verlauf der Pandemie tauchten neue SARS-CoV-2-Varianten auf und wir erfuhren mehr über die Ausbreitung dieses neuartigen Virus. Da Stoffmasken einfach nicht ausreichten, sind viele Menschen dazu übergegangen, chirurgische Masken zu tragen. Aber bald wurde klar, dass sie auch nicht so effektiv waren. In einer Welt, die sich durch das Aufkommen der unglaublich ansteckenden Omicron-Variante nachhaltig verändert hat, sind gut sitzende N95-Masken die einzige echte Option für diejenigen, die einen guten Schutz vor diesem durch die Luft übertragenen Virus suchen.

Jetzt haben wir das Jahr 2022 und es könnte Ihnen verziehen werden, wenn Sie einen Moment innehalten, bevor Sie eine weitere Schachtel N95-Einwegmasken bestellen. Es muss einen effizienteren Weg geben. Dieses Virus wird nicht plötzlich verschwinden. Wird es in Zukunft also einen endlosen Kreislauf geben, in dem Einwegmasken gekauft und weggeworfen werden?

Das anfallende Abfallproblem durch Einwegmasken ist geradezu katastrophal. Es werden nicht nur jeden Tag Hunderte Millionen Gesichtsmasken entsorgt, sondern die Plastikfasern in den Masken tragen auch zu einem beängstigenden Mikroplastikproblem bei. Eine aktuelle Studie ergab, dass Masken leicht Kunststoffe in Gewässer gelangen lassen.

Die Lösung scheint einfach: wiederverwendbare Gesichtsmasken. Und es gibt sie bereits. Sie sind als Elastomer-Atemschutzmasken bekannt und die meisten von uns sind wahrscheinlich mit der Ästhetik ihrer Zweikammer-Gasmaske vertraut. Sie sehen sicherlich nicht elegant aus und haben sich im Gesundheitswesen nie wirklich durchgesetzt.

Aufgrund grundlegender technologischer Einschränkungen sehen herkömmliche Elastomer-Atemschutzmasken jedoch so aus, wie sie aussehen. Um eine Atemschutzmaske mit einer Filterleistung von 95 bis 99 % herzustellen, ist eine beträchtliche Fläche erforderlich. Bei jedem Einatmen muss die gesamte einströmende Luft durch einen dicken Filter strömen. Je größer also die Oberfläche, desto weniger hat der Träger das Gefühl, jeden Atemzug durch ein dickes Tuch zu ziehen.

Genau das fragte sich Flo Mask-Erfinder Kevin Ngo bereits im Jahr 2018. Verheerende Waldbrände in diesem Jahr führten dazu, dass sein Viertel in der San Francisco Bay Area mehrere Wochen lang mit giftigem Rauch bedeckt war. Er schnappte sich schnell ein N95, hatte aber Mühe, etwas zu finden, das für seine Kinder gut funktionierte.

„Und da sagte ich: ‚Weißt du was, es muss da draußen eine Lösung geben, ich mache Produkte, um meinen Lebensunterhalt zu verdienen, ich werde die beste Maske finden, die sie für Kinder herstellen‘“, erklärt Ngo in einem Interview mit Neuer Atlas. „Weil ich bei der Arbeit eine N95 trage und wenn ich schon Kopfschmerzen bekomme, meine Augen brennen und Tränen aus dem ganzen Rauch der Waldbrände fließen, kann ich mir nur vorstellen, wie sich ein Kindergarten- oder Drittklässler dabei fühlt Zeit."

Ngo ist Ihr klassischer Silicon-Valley-Geek. Fast 20 Jahre lang hat er in der Produktentwicklung für alle gearbeitet, von Logitech bis Motorola. Derzeit arbeitet er bei Google und nach einem frustrierenden Abend im Jahr 2018, als er im Internet nach einer guten Kindermaske suchte, wurde ihm klar, dass das, was er brauchte, einfach nicht existierte.

Was macht also ein Techniker aus dem Silicon Valley, wenn ihm klar wird, dass das, was er braucht, nicht existiert? Er findet eine Gruppe von Freunden, allesamt preisgekrönte Produktdesigner, und verbringt zwei Jahre damit, die beste Kindermaske zu entwickeln, die sie sich vorstellen können. Ngo bat um Gefälligkeiten aus der ganzen Tech-Welt, als er an den Entwürfen für eine Kindermaske bastelte. Bei jedem Schritt traf er auf andere Eltern, die bereit waren, mitzuhelfen, um dieses Ding Wirklichkeit werden zu lassen – vom streitenden Einsatz eines der fortschrittlichsten 3D-Scanner der Welt am Wochenende zum Scannen Dutzender Kindergesichter bis hin zur Nutzung des Wissens von Designern über Silikonformen im Team, das mit beliebten kommerziellen Produkten vertraut ist.

Die Pandemie traf genau zu dem Zeitpunkt ein, als Ngo sich am Ende der Flo Mask-Entwicklung seiner ersten Kinder befand. Ende 2020 war die Flo-Maske für Kinder auf dem Markt, aber die Welt der Pandemie-Masken hatte immer noch nicht mit Ngo mithalten können. Seine perfekt abgedichteten Elastomermasken schienen in einer Welt, die mit Stoff- und OP-Masken spielt, übertrieben.

Mit der Zeit wuchs die Nachfrage nach einer Version der Flo-Maske für Erwachsene. Das Problem bestand darin, dass eine Erwachsenenmaske eine viel kompliziertere Designherausforderung darstellt. Die Gesichter von Kindern sind relativ einheitlich, daher war es nicht allzu schwierig, sich an ein einheitliches Design zu halten. Darüber hinaus wären neue Arten von Filtern erforderlich, damit Erwachsenenmasken einen Wirkungsgrad von über 95 % erreichen, der von Menschen erwartet wird, die derzeit N95-Masken tragen.

Der große Aha-Moment kam laut Ngo, als er Ende 2019 erfuhr, dass ein Filtermaterial der nächsten Generation entwickelt worden war. Ursprünglich wurde das Material nur vom Verteidigungsministerium verwendet, aber aufgrund eines zufälligen Zusammentreffens von Ereignissen bekam Ngo es Er nahm eine Ladung in die Hand und testete deren Effizienz.

Die Ergebnisse waren der Game Changer, den er brauchte, um die Erwachsenenmaske zu kreieren. Tests des Materials ergaben, dass es über eine winzige Oberfläche mit einer Effizienz von 99 % filtern kann und gleichzeitig eine außergewöhnliche Atmungsaktivität beibehält.

„Wenn Sie also über die Wissenschaft der Masken nachdenken, nutzt die Maschine [die die Filtereffizienz testet] eine Oberfläche von 100 Zentimetern im Quadrat“, erklärte Ngo. „Um N95 zu erreichen, decken die von ihnen getesteten Masken fast 100 Quadratzentimeter ab. Die Filteroberfläche hängt also davon ab, wie hoch die Effizienz ist. Bei 100 Quadratzentimetern erreicht man etwa 95 % oder besser. Der Filter für die Durchflussmaske.“ Es ist 57 Zentimeter im Quadrat, also fast halb so groß, aber wir erhalten immer noch eine Filterleistung von 99 %, mit der gleichen Atmungsaktivität wie ein N95, wenn nicht sogar besser. Das ist also die nächste Stufe. Und so können wir was erreichen das haben wir erreicht.“

Die andere große Herausforderung bei der Gestaltung des erwachsenen Flo bestand darin, der Vielfalt der Gesichtsformen Erwachsener gerecht zu werden. Auch hier untersuchte das Team eine Vielzahl von 3D-Gesichtsscans und entwickelte zwei Design-Iterationen basierend auf der Nasenrückengröße – eine niedrige bis mittlere Größe für Menschen asiatischer und afrikanischer Abstammung und eine mittlere bis hohe Nasenrückengröße für Europäer Abstieg.

Wenn wir zwischen diesen beiden Größen rechnen, sollten etwa 90 % aller Erwachsenen von der Flo-Maske abgedeckt werden. Aber jetzt, wo die Maske in der realen Welt erhältlich ist, stellte sich heraus, dass 90 % unterschätzt wurden.

„Wir haben eine Erfolgsquote von 98 %, was ziemlich phänomenal ist“, erklärte Ngo, nachdem das Unternehmen nun schon seit einigen Monaten Masken an Kunden verschickt. „Wenn man bedenkt, dass wir das Gefühl hatten, wir könnten neun von zehn Benutzern in unsere Maske aufnehmen, bekommen wir von den Benutzern, die gekauft haben, 98 %, was ziemlich spektakulär ist.“

Insgesamt durchlief die Maske mindestens ein Dutzend Design-Iterationen, bevor die endgültige Version festgelegt wurde. Von der sorgfältigen Arbeit, eine Glasvertiefung perfekt in der Silikonform zu platzieren, bis hin zur Ausarbeitung der optimalen Position der Filter über der Maske ist die Liebe zum Detail bei der Flo-Maske beeindruckend.

Dennoch liegen noch Herausforderungen vor uns, insbesondere bei der Bewältigung der langsamen Bürokratie der N95-Zertifizierung. Damit eine Maske wie diese in den USA offiziell als N95 oder höher zertifiziert wird, muss sie eine Organisation namens NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) durchlaufen, was laut Ngo einige Zeit dauern kann.

Aber die Flo-Maske wurde als Finalist bei einer Mask Innovation Moonshot Challenge ausgewählt, die von mehreren US-Regierungsbehörden angeführt wird, darunter NIOSH, BARDA (Biomedical Advanced Research and Development Authority) und NIST (National Institute of Standards and Technology).

Im Sinne absoluter Transparenz erhebt Ngo keinen Anspruch darauf, dass Flo Mask einem autorisierten N95 gleichwertig ist. Im Rahmen der Mask Innovation Challenge wurde die Flo-Maske jedoch dem NIOSH-Testprotokoll unterzogen und die Ergebnisse wurden auf YouTube veröffentlicht.

Das erste Anprobieren der Flo-Maske war ein ziemlich aufschlussreiches Erlebnis. Nachdem wir monatelang mit schlecht sitzenden, engen und unbequemen N95-Einwegmasken gekämpft hatten, sorgte die Silikondichtung von Flo sofort für eine überraschend gute Abdichtung. Durch den Filter konnte man leicht atmen und meine Stimme war überhaupt nicht gedämpft, als ich durch den Filter sprach.

Der einzige etwas ungewöhnliche Aspekt war die Art und Weise, wie die Maske so gestaltet ist, dass sie über meinem Kinn sitzt. Nachdem ich zwei Jahre lang verschiedene Masken getragen habe, die unter meinem Kinn sitzen, hat es sicherlich ein paar Momente gedauert, bis ich mich an die einzigartige Art und Weise gewöhnt habe, wie die Flo-Maske auf meinem Gesicht sitzt.

Nachdem ich die Flo-Maske ein paar Tage lang verwendet hatte, blieb mir eine große Frage: Warum sind diese Art von Elastomer-Atemschutzmasken nicht weit verbreitet? Sicher, die imposanten Eigenschaften älterer Zweikammer-Atemschutzgeräte haben in der Vergangenheit möglicherweise ein ungünstiges Erscheinungsbild für Gesundheitsumgebungen dargestellt, aber das ist kein Problem mehr.

Bei einer aktuellen Untersuchung der New York Times zu Elastomermasken beschrieb ein großer Forscher die mangelnde Akzeptanz im Gesundheitswesen als rätselhaft. Emily Haas, eine Wissenschaftlerin, die für NIOSH arbeitet, meinte, dass die größte Herausforderung bei der Umstellung von Krankenhäusern von Einweg-N95-Atemschutzgeräten auf wiederverwendbare Atemschutzmasken kultureller Natur sei. In diesen Gesundheitseinrichtungen werden seit Jahrzehnten Einwegmasken verwendet, und eine Änderung dieser Norm wird Arbeit erfordern.

„In den letzten 10 Jahren gab es so viele Forschungsarbeiten, die Elastomere wirklich unterstützt haben, daher ist das Problem derzeit in gewisser Weise kulturell bedingt“, sagte Haas. „Niemand mag Veränderungen, und die Einführung eines völlig neuen Atemschutzsystems kann eine schwere Aufgabe sein.“

Die von der US-Regierung geleitete Mask Innovation Challenge scheint Teil eines Versuchs zu sein, diese alten Verhaltensweisen zu ändern. Und Flo Mask ist sicherlich einer der Finalisten der Challenge mit dem Potenzial, die Art und Weise, wie wir über Masken denken, radikal zu verändern.

Aber im Moment ist Flo Mask immer noch eine Herzensangelegenheit für Ngo. Wenn er an einem Wochentag um 22 Uhr nach einem Arbeitstag bei Google und einem Abend mit seinen Kindern mit New Atlas spricht, wird deutlich, dass er die jahrelange Arbeit, die er in die Flo-Maske gesteckt hat, in seiner Freizeit mit Tausenden von Dollar an persönlichem Geld geleistet hat Einsparungen auf dem Spiel. Und bis jetzt wird das Geschäft größtenteils von ihm geführt, der zwischen Familienleben und Job um Mitternacht E-Mails von Kunden beantwortet.

Styling meiner @flo_mask und Regenbogen-Schutzbrille mit einem #MassEffectAndromeda-Thema für #comiccon2022 pic.twitter.com/A5cynZGSie

Heute beim Testen der @flo_mask Pro:☑️ Habe den Everyday Filter verwendet und das Inhalieren fühlt sich gut an. Keine seltsamen Plastikgerüche. Fühlt sich darunter ziemlich kühl an, ohne dass beim Ausatmen Luft austritt.☑️ Im Gegensatz zu N95s löst es sich beim Sprechen nicht. Chin ist frei!1/🧵 #COVIDisAirborne #CovidIsNotOver pic.twitter.com/cpPzILecZp

Ngo ist zu Recht stolz auf das, was er geschaffen hat, und für ein Produkt, das ohne jegliches Marketing auf die Welt kam, verbreitet es sich langsam durch Mundpropaganda, während die Social-Media-Kanäle mit ständigen positiven Nutzerberichten aufleuchten. Wenn man durch Flos Twitter-Account scrollt, stößt man auf eine Flut von Leuten, die Bilder von sich selbst teilen, die stolz die Maske tragen, nachdem sie irgendwie von Flo erfahren haben.

„Ich behaupte nicht, alles zu wissen, aber ich habe [während der Entwicklung der Flo-Maske] viel gelernt“, sagte Ngo. „Und ich habe das Gefühl, dass dies zweifellos die beste Maske ist, die jemals hergestellt wurde. Denn wir nehmen diese gigantischen Elastomere für Atemschutzmasken, die Sie seit Jahrzehnten sehen, und wir haben sie auf eine Größe gebracht, die noch nie dagewesen ist, mit derselben.“ Schutzniveau oder fast gleichwertig. Und wissen Sie, es ist irgendwie seltsam, dass ein paar Techniker, die es lieben, Produkte herzustellen, zufällig die beste Maske der Welt gebaut haben.