สิงหาคม 2020 ในช่วงการระบาดใหญ่ของโคโรนาไวรัสสายพันธุ์ใหม่ เมื่อพื้นที่กว้างใหญ่ทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกาถูกไฟป่าเผาไหม้ Kevin Ngo เป็นช่วงที่การออกแบบผลิตภัณฑ์จะเสร็จสิ้นภายในเวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์ สำคัญกว่างานใด ๆ ที่เขาเคยทำ

ผลิตภัณฑ์อันเป็นเอกลักษณ์ซึ่งใช้เวลาพัฒนาถึง 2 ปีนี้ ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อปกป้องไม่เพียงแต่ลูก ๆ 3 คนของเขาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเด็กวัยเรียนประถมทุกคนจากไวรัสและมลพิษทางอากาศ
และการสแกน 3D ที่รวดเร็วและแม่นยำได้กลายเป็นหนึ่งในองค์ประกอบเบื้องหลัง Flo Mask ซึ่งเป็นโครงการที่สำคัญที่สุดของ Kevin จนถึงปัจจุบัน

Flo Mask เป็นหน้ากากสำหรับเด็กที่มีแผ่นกรองซับไมครอนที่สามารถใช้ได้ซ้ำ ๆ จนถึงรุ่นต่อไป ความแข็งแกร่งของหน้ากากรุ่นนี้อยู่ที่ฟิลเตอร์ที่เป็นเอกลักษณ์และปะเก็นที่ออกแบบโดยนักออกแบบผลิตภัณฑ์ระดับโลก เพื่อให้เข้ากับใบหน้าของเด็กอายุ 4-12 ปีได้อย่างลงตัว ผลิตในประเทศสหรัฐอเมริกา ตัวกรองเหล่านี้สามารถบรรจุอนุภาคแขวนลอยได้ลึกถึง 0.1 ไมครอน การทดสอบอิสระที่ดำเนินการโดย Nelson Labs แสดงให้เห็นว่าตัวกรอง Flo Mask บล็อกไวรัสได้มากกว่า 99.8% และเกินมาตรฐานการระบายอากาศของ FDA มากถึง 600%

ปัจจุบัน Kevin กำลังสร้างหน้ากากสำหรับผู้ใหญ่โดยใช้เทคนิคที่พัฒนาขึ้นเมื่อออกแบบหน้ากากที่ดีที่สุดสำหรับเด็ก เขายังเข้าร่วมการแข่งขันที่เรียกว่า Mask Innovation Challenge เป็นการประกวดเพื่อการพัฒนาหน้ากากรุ่นต่อไปที่เปิดตัวโดยสำนักงานวิจัยและพัฒนาขั้นสูงด้านชีวการแพทย์ (BARDA) ของกระทรวงสาธารณสุขและบริการมนุษย์ของสหรัฐอเมริกา

การประกวดมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาการออกแบบที่เป็นนวัตกรรมและมีประสิทธิภาพสำหรับหน้ากากที่ผลิตเป็นจำนวนมาก และต้นทุนต่ำ เพื่อปกป้องผู้คนจากเชื้อโรคระบบทางเดินหายใจ Air Flo Labs, LLC ของ Kevin ชนะรอบชิงชนะเลิศและกำลังแข่งขันกันเพื่อชิงรางวัลใหญ่ ผู้ชนะสูงสุด 5 ราย ประกาศในปลายปีนี้ จะได้รับรางวัลรวมมูลค่า 400,000 เหรียญสหรัฐ

ปะเก็นซิลิโคนของ Flo Mask มอบความสบายทางกายภาพ และแผ่นกรองเฉพาะที่ตรวจสอบโดย Nelson Labs นั้นเหนือกว่ามาตรฐานการระบายอากาศของ FDA มากถึง 600%

จุดเริ่มต้น

แนวคิดนี้เริ่มต้นด้วยสิ่งที่ขาดหายไปในตลาดปัจจุบัน “สำหรับผู้ใหญ่ เรามีหน้ากาก N95 อย่างดีที่สามารถป้องกันได้ แต่ในขณะนั้นไม่ใช่สำหรับเด็ก” Kevin กล่าว น่าแปลกที่เด็ก ๆ ที่อ่อนแอที่สุดที่ไม่มีวิธีแก้ปัญหา” Kevin ไม่สามารถหาหน้ากากที่จะปกป้องลูก ๆ ของเขาได้ ดังนั้น Kevin จึงตัดสินใจประดิษฐ์มันขึ้นมาเอง

โครงการ Flo Mask เริ่มเป็นรูปเป็นร่างขึ้นในฤดูร้อนปี 2018 ซึ่งเป็นฤดูไฟป่าที่ร้ายแรงและทำลายล้างที่สุดของแคลิฟอร์เนียในประวัติศาสตร์ ไฟป่าเลวร้ายมากในปี 2020

“พวกเขากลับบ้านจากโรงเรียนด้วยอาการคลื่นไส้, ปวดหัวมาก ทางโรงเรียนยังส่งอีเมลหาเราไม่ให้เด็ก ๆ สวมหน้ากาก N95 เพราะใส่ไม่พอดี ส่งผลให้เด็กๆ หายใจเอาอากาศที่เป็นพิษ ในฐานะพ่อแม่ สิ่งเดียวที่ฉันต้องการคือปกป้องพวกเขาจากควันไฟ” เขากล่าว

Kevin Ngo พ่อผู้อาศัยใน Silicon Valley ได้สร้าง Flo Mask ขึ้นมาเพื่อปกป้องเด็ก ๆ จากมลพิษทางอากาศและไวรัส

Kevin ได้ทำการตรวจสอบอย่างละเอียดเกี่ยวกับอุปกรณ์ช่วยหายใจสำหรับเด็กที่มีจำหน่ายในประเทศ ซึ่งทนทานต่อมลพิษทางอากาศในแต่ละวัน แต่อุปกรณ์ดังกล่าวไม่ได้เป็นไปตามความคาดหวังของเขาเลย “ฉันซื้อหน้ากากเด็กทุกชนิดจากทั่วทุกมุมโลก ทุกสิ่งที่เราลองใช้งานไม่ได้ผล มีผลกระทบที่น่าสงสัยมาก หน้ากากเหล่านั้นส่วนใหญ่เป็นหน้ากากผ้า และเรารู้ว่าไม่มีผลกับการกรองฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM2.5)”

Kevin มีพื้นฐานด้าน AR (Augmented Reality) และ VR (Virtual Reality) ดังนั้นเขาจึงรู้ว่าต้องทำอย่างไรเพื่อพัฒนาหน้ากากขั้นสุดยอดสำหรับเด็ก

คิดค้นแนวคิดการออกแบบ Flo Mask ที่หลากหลาย

เควินได้ลองใช้วิธีแก้ปัญหาหลายสิบวิธี ซึ่งไม่เป็นไปตามข้อกำหนดทั้งหมด คุณภาพของข้อมูลที่จับได้และ/หรือความเร็วในการจับภาพนั้นไม่ดี ในโครงการนี้ ความแตกต่าง 0.5 มม. มีความสำคัญในทุกสิ่ง

“ฉันพบ Indicate Technologies ซึ่งบอกว่าฉันมีอุปกรณ์ Artec 3D” Kevin กล่าว “เมื่อฉันโทรหาพวกเขาในวันหยุด พวกเขาบอกให้ฉันมา”

Indicate Technologies ซึ่งเป็นพาร์ทเนอร์ Artec 3D Gold Certified จากแคลิฟอร์เนียใช้เวลาขับรถ 15 นาทีจากบ้านของ Kevin ก่อนที่เขาจะได้พบกับ Márcio Adamy ผู้เชี่ยวชาญด้านผลิตภัณฑ์ 3D ของบริษัท ไม่มีค่าใช้จ่าย เมื่อ Kevin พูดถึงความท้าทายของโครงการนี้และข้อกำหนดสำหรับเครื่องสแกน 3D (เร็ว, ความละเอียดสูง, ความแม่นยำสูง) Márcio ซึ่งลูก ๆ ของเขาได้รับผลกระทบจากมลพิษทางอากาศในสถานการณ์เดียวกับเขา ผมเชื่อว่านี่คือทางออกเดียว มันคือ Artec Eva

Artec Eva เครื่องสแกน 3D แบบออปติคัลแบบมีโครงสร้างแบบพกพา (ความแม่นยำสูงสุด 0.1 มม., ความละเอียดสูงสุด 0.2 มม.)

“เราพิสูจน์แล้วว่า Artec Eva สามารถใช้สแกนใบหน้าของเด็ก และสอน Kevin ให้ใช้เครื่องสแกนและซอฟต์แวร์ของมันได้อย่างไร เช่นเดียวกับคำแนะนำและเคล็ดลับในการทำให้เร็วที่สุด” Márcio กล่าว Kevin ต้องการสแกนเนอร์สำหรับโครงการนี้เท่านั้น ดังนั้นเขาจึงขอให้ฉันเช่า Artec Eva ในช่วงสุดสัปดาห์

Artec Eva สแกนเนอร์ 3D แบบพกพา ใช้แสงที่มีโครงสร้างสีขาว ปลอดภัย 100% สำหรับร่างกายมนุษย์ ในการสแกนวัตถุขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ด้วยความเร็วสูงด้วยความแม่นยำสูงถึง 0.1 มม. และความละเอียดสูงถึง 0.2 มม. (โหมด HD) สามารถทำได้

“Márcio เป็นผู้สอนที่ยอดเยี่ยม ฉันจึงใช้เวลาเพียงชั่วโมงเดียวในการเรียนรู้วิธีใช้เครื่องสแกน” Kevin กล่าว

Kevin สแกนลูกชายของเขาในแบบ 3D ด้วย Artec Eva

ในอีก 2 สัปดาห์ข้างหน้า Kevin ขับรถไปรอบ ๆ บริเวณอ่าวซาน ฟรานซิสโก เพื่อสแกนหา “เด็กที่รู้จักทั้งหมดอายุ 5 ถึง 11 ปี” การรวบรวมข้อมูล 3D ที่หลากหลายกลายเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง โดยต้องคำนึงถึงความหลากหลายของสันจมูกและขนาดต่าง ๆ เป็นผลให้มีการสแกนเด็กจากเชื้อชาติต่าง ๆ (เอเชีย, ฮิสแปนิก, แอฟริกัน – อเมริกันและคอเคเซียน) การสแกนศีรษะแบบสมบูรณ์ช่วยให้ออกแบบสายรัดที่ไม่ถูผิวบอบบางหลังใบหู

การสแกนศีรษะแต่ละครั้งใช้เวลาน้อยกว่า 20 วินาที และกระบวนการล้างหลังการสแกนใช้เวลาเพียง 30 วินาทีเท่านั้น ในขณะที่เขากังวลในตอนแรก เขาไม่จำเป็นต้องซื้อแล็ปท็อป Windows เพื่อใช้งาน Artec Studio สำหรับงานนี้ ฉันสามารถสแกนได้อย่างราบรื่นเพียงพอโดยใช้ Boot Camp บน MacBook Pro ปี 2015 ที่เขามีอยู่แล้ว

การสแกน 3D ครั้งแรกของลูกชายของ Kevin โดยใช้ Artec Eva เราสามารถสร้างลักษณะทางกายภาพทั้งหมดขึ้นมาใหม่ได้อย่างแท้จริง

“จนถึงจุดหนึ่ง โรงเรียนลูกของฉันมีเด็กหลายสิบคน สิ่งที่ดีเกี่ยวกับ Artec Studio ก็คือสามารถดำเนินการภายหลังได้” เขากล่าว “สิ่งเดียวที่ฉันต้องแก้ไขคือการกำจัดสิ่งประดิษฐ์ที่อยู่ข้างหลังหัวของพวกเขา มันง่ายมากที่จะกำจัดเสียงรบกวนทั้งหมด”

หลังจากประมวลผลใน Artec Studio การสแกนหัวแต่ละครั้งจะถูกส่งไปยังซอฟต์แวร์ CAD ของ Pro Engineer “ฉันจัดตำแหน่งการสแกนแต่ละครั้งด้วยปลายริมฝีปากของฉัน ซึ่งฉันพบว่ามีขนาดเดียวที่ดีที่สุดสำหรับรูปหน้าทุกรูป การสแกนช่วยให้ฉันพิจารณา 90% ของรูปร่าง จากนั้น 6 ครั้ง เราทำหลายอย่าง การพิมพ์ 3D เข้ากับเด็ก ๆ ปรับเปลี่ยนเล็กน้อย และค่อย ๆ สร้างต้นแบบที่มีความละเอียดสูง” Kevin กล่าว

ทำงานกับการออกแบบปะเก็นที่สมบูรณ์แบบ

ความซับซ้อนในการออกแบบ

ณ จุดนี้ในการวางแผนโครงการ เพื่อน 3 คนของ Kevin (ผู้เชี่ยวชาญจากหลากหลายสาขา) และทีมของ Kevin จำเป็นต้องกำหนดการออกแบบใหม่

“เราจำลองลักษณะของเครื่องพิมพ์ PolyJet ด้วยซิลิโคนที่เรากำลังพิจารณาใช้ ซึ่งช่วยให้เราตรวจสอบรูปร่างที่เรามีได้” Kevin กล่าว ต่อไป ทีมงานของพวกเขาจะตั้งค่าเกี่ยวกับเครื่องมือการผลิต ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป ยางซิลิโคนเหลวถูกยึดติดกับชิ้นส่วนพลาสติก ทำให้ช่องเปิดตัวกรองเป็นที่เดียวสำหรับอนุภาคในอากาศที่จะผ่านเข้าไปได้

ผลลัพธ์ก็คือ ปะเก็นที่อ่อนนุ่มของ Flo Mask สามารถแนบเข้ากับใบหน้าของเด็ก ๆ ได้อย่างสมบูรณ์แบบ โดยที่ยังคงกันหน้ากากไม่ให้หลุดออกจากริมฝีปาก สายรัดแบบปรับได้ออกแบบมาเพื่อให้หูของคุณสะอาด และมีการเพิ่มซับในยางที่สายรัดด้านบนเพื่อป้องกันไม่ให้หลุดออกจากศีรษะ

หลังจากการออกแบบ CAD การพิมพ์ 3D และการทดสอบหลายครั้ง ทีมงาน Flo Mask ก็สามารถปรับแต่งปะเก็นให้พอดีได้

ตัวกรองขั้นสูง

การค้นหาตัวกรองที่เหมาะสมเป็นงานที่น่ากลัว และ Kevin เกือบจะหยุดโครงการ แต่การค้นหาตัวกรองที่เหมาะสมและระบายอากาศได้ดีเป็นสิ่งสำคัญยิ่งสำหรับคุณภาพของหน้ากาก

ตัวกรองมักจะประกอบด้วยเส้นใยทอแน่นมากเพื่อป้องกันไม่ให้อนุภาคผ่านไป อย่างไรก็ตาม การปกป้องที่เพิ่มขึ้นจะทำให้การระบายอากาศลดลง “ในตอนแรก ดูเหมือนว่าไม่มีแผ่นกรองอากาศที่ระบายอากาศได้ทั้งหมดในโลก แต่ในที่สุดเราก็พบบริษัททางการแพทย์ในสหรัฐอเมริกาที่ผลิตแผ่นกรองเครื่องช่วยหายใจ” Kevin กล่าว

แผ่นกรองเครื่องช่วยหายใจที่ทำจากผ้าไม่ทอที่เรียกว่า Spunbond ได้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพมากในการปิดกั้นไวรัสในขณะที่ยังคงให้อากาศไหลเวียนได้ดี “กระบวนการผลิตนี้มีความพิเศษมาก” Kevin อธิบาย “บริษัททางการแพทย์แห่งนี้ไม่ได้ทอเส้นใย แต่เจาะเข้าไปจริง ๆ และกระบวนการนี้สร้างประจุไฟฟ้าสถิต ซึ่งดึงดูดอนุภาคและไวรัสที่เป็นอันตราย มีประสิทธิภาพมาก”

แผ่นกรองแบบใช้แล้วทิ้งของ Flo Mask ใช้งานได้ต่อเนื่องนานถึง 8 ชั่วโมง “ในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยควัน โหลดบนตัวกรองนั้นเร็วมากจนเราต้องเปลี่ยนไส้กรองเร็วขึ้น” Kevin อธิบาย “ถ้าคุณเพียงแค่สวมหน้ากากที่ร้านขายของชำ แผ่นกรองจะคงอยู่ 2-3 วัน ส่วนหน้ากากที่เหลือสามารถล้างด้วยน้ำและสบู่ และเช็ดให้แห้งภายในเวลาไม่ถึง 1 ชั่วโมง”

การทำความสะอาด Flo Mask นั้นง่ายมาก

ความคิดเห็นของผู้ใช้

“เรายังไม่พบเด็กที่ไม่เข้ากับหน้ากากของเราเลย” Kevin กล่าว “เราทำการสแกนตั้งแต่อายุ 5 ถึง 11 ปี และรูปร่างที่เราได้รับนั้นดีมากจนเราสามารถขยายช่วงอายุที่สามารถใช้หน้ากากได้ตั้งแต่ 4 ถึง 12 ปี เราได้มากกว่าที่เรามี จินตนาการ” ณ จุดนี้ ทารกที่อายุเกิน 2 ปีสามารถได้รับประโยชน์จากหน้ากากเหล่านี้

ในช่วงสุดสัปดาห์ Kevin พาลูก ๆ ไปที่สวนสาธารณะ ซึ่งเขาสวมหน้ากากและเล่นฟุตบอลเป็นเวลาหลายชั่วโมง Dr. James Cisco ผู้ร่วมก่อตั้ง Burgess Pediatrics ในเมือง Menlo Park รัฐแคลิฟอร์เนีย กล่าวว่า ลูกสาววัย 4 ขวบของ Kevin ได้ตรวจวัดระดับออกซิเจนในเลือดขณะสวม Flo Mask และนับแต่นั้นมา ขอแนะนำให้ใช้หน้ากากนี้กับผู้คน Dr. James กุมารแพทย์เชื่อมั่นในการวัดระดับออกซิเจนในเลือด 100%

“Flo Mask ยกระดับมาตรฐานสำหรับหน้ากากเด็ก ประสิทธิภาพและความสามารถในการซักของปะเก็นซิลิโคนที่ไม่เหมือนใครนี้แตกต่างจากผลิตภัณฑ์ทั่วไปที่ฉันเคยเห็น” Dr. Cisco กล่าว

ตัวกรอง Flo Mask ได้รับการทดสอบและยืนยันโดย Nelson Labs ว่ามีประสิทธิภาพลดลงเหลือ 0.1 ไมครอน และสามารถบล็อกไวรัสได้กว่า 99.8%

ครอบครัวที่เข้าร่วมในการพัฒนา Flo Mask สามารถรับผลิตภัณฑ์ได้ฟรีและรู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งกับผลลัพธ์ของหน้ากาก

Patrick นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ที่ทดลองใช้ Flo Mask บนเครื่องบิน กล่าวว่าเขาคุ้นเคยกับผลิตภัณฑ์นี้อย่างรวดเร็ว “ฉันรู้สึกว่าใบหน้าของฉันกดทับเล็กน้อย แต่ก็รู้สึกสบายพอสมควร และหลังจากนั้นไม่นานฉันก็ชินกับมันและแทบไม่เคยรู้สึกเลย” เขากล่าว

“หน้ากากชนิดนี้เหมาะสำหรับเด็กที่สวมแว่นเป็นพิเศษ” พ่อกล่าวเสริม “มันน่ารำคาญน้อยกว่ามากที่แว่นจะขุ่นเมื่อหายใจผ่านหน้ากาก”

แม่ของลูก 3 คนอายุ 5 และ 10 ขวบชื่นชมทั้งเอฟเฟกต์และสไตล์

“หน้ากากนี้ช่วยผนึกที่ดีที่ครึ่งล่างของใบหน้าของเด็ก และโครงสร้างที่รัดกุมทำให้มีที่ว่างสำหรับการหายใจในปากอย่างเหมาะสมเมื่อหายใจ” เธอกล่าว “และโดดเด่นในเรื่องของสไตล์อย่างแน่นอน”

Flo Masks มีจำหน่ายแล้ว

หลังจากทดลองกับต้นแบบหลายสิบตัวในระยะเวลา 2 ปี Flo Mask ได้เปิดตัวอย่างเป็นทางการในเดือนธันวาคม 2020 จนถึงปัจจุบัน เด็กมากกว่า 2,000 คนสวมหน้ากาก Flo Masks ทั่วประเทศ และผู้ปกครองหลายคนยกย่อง Amazon สำหรับความรักที่ลูก ๆ ของพวกเขามีต่อหน้ากากนี้โดยเฉลี่ย โดยมีคะแนนจากลูกค้า 4.5

Flo Mask พร้อมฟิลเตอร์แบบใช้แล้วทิ้ง 5 ชิ้น

“ในการระบาดใหญ่ทุกวันนี้ หน้ากากอนามัยมีความจำเป็นมากกว่าที่เคย” Kevin กล่าว “เมื่อเด็ก ๆ กลับไปโรงเรียนหรือเดินทางและโลกได้รับการฟื้นฟู ผู้คนอาจสังเกตเห็นหน้ากากอันโดดเด่นนี้ เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์ของเรา ฉันยังไม่เห็นวิธีแก้ปัญหาที่พอดี แต่ฉันแน่ใจว่ามันเป็นข้อพิสูจน์ที่ดี ผลิตภัณฑ์ของ Artec 3D นั้นยอดเยี่ยมเพียงใด ถ้าไม่มี Artec Eva ฉันคงไม่สามารถสร้าง Flo Mask ได้ ไปกันเถอะ”