在⼀场“⼝罩创新挑战赛”中，来⾃不同领域的创新团队荟萃⼀堂，经过两个阶段的⽐赛，多款⾼质量防疫⼝罩设计作品引⼈注⽬。在2019年新冠病毒肆虐期间，N95和KN95等优质的医⽤防护级⼝罩为⼈们提供了强有⼒的保护。但在舒适性和便利性⽅⾯，这些⼝罩肯定还有改进的余地。例如，戴⼝罩容易使眼镜起雾。⼀次戴⼝罩⼏个⼩时后可能会出汗和不舒服（尤其是在湿热的夏季）。不同品牌⼝罩的防护效果也可能有很⼤差异。
另外，当戴⼝罩会遮住⼈们⼀半的脸，这也让⼈们很难读懂被⼈⾯部表情进，社交互动会受到阻碍。
近期，⼀个名为“⼝罩创新挑战赛”（Mask Innovation Challenge）的⽐赛项⽬宣布了10名决赛⼊围者，他们将⻆逐最终⼤奖。该⼤赛旨在⽀持致⼒于研发未来⼝罩的创新者，并让这些开发团队相互联系起来。
“我们真的很想⽀持创新，以保护美国公众免受未来突发公共卫⽣事件的影响，”这场挑战赛负责⼈、健康科学家Kumiko Lippold说，“因此，我们真的需要共同努⼒来创造出⼀种舒适的⼝罩，你可以⻓时间佩戴它，理想情况下，甚⾄意识不到戴着⼝罩。此外，这种⼝罩能提供的⾼质量和特定的保护还需要得到证据⽀持，让⼈们了解他们佩戴的是什么以及为什么佩戴它，从⽽更愿意佩戴⼝罩。”
这场“⼝罩创新挑战赛”（Mask Innovation Challenge）由Lippold和她的同事主持，他们都来⾃美国卫⽣和公众服务部⽣物医学⾼级研究与发展局（BARDA）下属的研究、创新和创业部（DRIVe）。当⽐赛在2021年3⽉启动后，主办⽅就收到了近1500份参赛作品。
为了筛选出40名决赛选⼿和10名优胜者，Lippold的团队和⼀些评委专家研究并制定了四个标准：第⼀，⼝罩必须能阻⽌病毒传播，可以应⽤在现实⽣活中。第⼆，具有创新点。第三，它必须解决诸如眼镜起雾或佩戴不适等问题，由于这些问题，佩戴者可能会需要不断重新调整⼝罩。最后，它必须有⼀个出彩的设计，让⼈们想要佩戴它。
最终获奖的10个⼝罩设计作品存在很⼤的差异。
其中⼤多设计作品来⾃初创企业，⼀些来⾃⼤学，还有⼀些来⾃⼤公司，例如包括亚⻢逊等。⼀些⼝罩的创新点主要在于采⽤的新材料。例如，乔治敦⼤学（Georgetown University）使⽤了⼀种轻质、透⽓的⾦属泡沫，其中微⼩的⽓孔可以过滤污染物。⼀家名为4C Air的初创公司开发了⼀种半透明过滤器，并以此设计出了⼀款名为“BreSafe”的透明⼝罩产品。其他参赛者尝试了新的制作和装配⽅法。
⽜仔裤制造商Levi Strauss开发了⼀种低成本的⼝罩设计，该公司表示，任何服装⽣产商都可以制造这种⼝罩。⽽初创公司Air Flo Labs则使⽤三维⾯部扫描技术，其⽣产的⼝罩Flo Mask能很好地贴合佩戴者的⾯部。⼀些参赛者通过重新思考设计元素⽽进⼊决赛。其中包括初创公司Air99的“Airgami”⼝罩，该⾯罩采⽤折纸状褶皱，使得⼝罩中的过滤器表⾯积更⼤，⽽佩戴者也更容易呼吸。
不过，Lippold和她的团队还没有结束⽐赛的⼯作。这些初赛的获胜者只是完成了⽐赛的第⼀阶段，他们还需要⽤⼏个⽉的时间，为第⼆阶段的⽐赛设计⼀个新的产品结构。Lippold解释说：“我们不想让第⼆阶段成为和第⼀阶段类似的练习，想真正创造⼀些能够满⾜创新者需求的东⻄。通过与公众和⼩型企业的⻓期接触，我们可以真正了解他们需要的是什么。
”在第⼆阶段的⽐赛中，DRIVe重启了赛程：⽆论是第⼀阶段的获胜者，还是新参赛者都可以重新申请，但这次的评判标准要⾼得多。Lippold说：“我们之所以这样设计赛制，是为了真正推动创新者去实现其产品的⾰命性变⾰。我们并不是在寻求渐进式的改进。我们只是在寻找真正能够改变现状的产品。”
在这⼀⽐赛阶段，DRIVe团队与两个政府组织——美国国家职业安全卫⽣研究所（NIOSH）和美国国家标准与技术研究院（NIST）——合作，对参赛⼝罩产品的过滤效率、透⽓性和适合度进⾏了多次实验室测试。随后这些组织将结果反馈给了参赛者，让他们有机会修改和改进⾃⼰的设计。NIST机械⼯程师和流体动⼒学家Matthew Staymates说：“决赛选⼿们给我们⾮常积极的反馈。
”虽然NIOSH进⾏了定量的测试，例如测量粒⼦能够强⾏穿过材料并被佩戴者吸⼊的百分⽐，不过Staymates更专注于定性的测试。例如，他使⽤了⼀种让⽓流可⻅的成像技术，记录下⾃⼰在不戴⼝罩和佩戴参赛的⼝罩作品时呼吸、说话和咳嗽的成像情况。
Staymates还⽤红外摄像机记录了⾃⼰的呼吸过程，红外摄像机可以检测呼出的热空⽓，以显示⼝罩中能有效过滤⽓体的区域⾯积。
他并不是实验中唯⼀的“⼩⽩⿏”：他还在定制的⼈体模型上测试了⼝罩，这些模型可以像⼈⼀样“呼吸”，但其能够呼出可⻅的雾⽓，⽽不是透明的空⽓。Staymates说：“我喜欢这个测试模型的原因是，它能提供⼀种易于理解的视觉效果，可以证实NIOSH的定量数据所显示的内容。这些⼝罩作品⾮常棒，它们阻挡了从⼈体模型中呼出的⼤约98%~99%的⻜沫。”
BARDA提名了第⼆阶段的10名决赛选⼿。
在第⼀阶段获奖的10位参赛者中，只有5位⼊围第⼆阶段的决赛。另外5个新⼊围作品包括3款透明或半透明的⼝罩设计：ClearMask、CrystalGuard和Matregenix Mask。还有⼀款⽆⽿带⼝罩“ReadiMask”，它使⽤了专为⽪肤设计的粘合剂，能够直接粘在佩戴者的脸上，从⽽避免漏⽓和起雾。
第五位新⼊围作品是集智能化、个性化、近脸和延⻓佩戴于⼀体的“SINEW”⼝罩，它甚⾄不会接触到⾯部。相反，它使⽤静电⼒来防⽌微粒接近佩戴者的⿐⼦和嘴巴。
Lippold说，这些⼊围作品在9⽉份进⾏了最后⼀轮测试。10⽉，DRIVe团队宣布两名优胜者，每⼈将获得15万美元奖⾦；两名亚军将各获得5万美元。
Lippold认为这项挑战赛是成功的，她说：“在某种程度上，我们已经实现了我们的⽬标，即帮助创建⼀个由志同道合的创新者组成的社区，他们都想要帮助其他⼈。这是⼀个不⾔⽽喻的⽬标。但我们希望帮助激励和加快真正新颖的设计涌现，我认为在第⼀阶段的⽐赛中我们就实现了这⼀⽬标。”她下⼀阶段的⽬标是帮助⼊围作品获得监管许可，如NIOSH的N95认证或美国⻝品和药物管理局的批准。
Lippold补充道：“通过提供测试和评估的机会，我们可以帮助获得了这些⼝罩的各项数据，了解了它们如何发挥作⽤。”
弗吉尼亚理⼯⼤学的⽓溶胶专家Linsey Marr表示：“⼝罩创新挑战赛有助于激发新的设计和创新，让更多的⼈参与思考如何制作更好⽤的N95⼝罩。我们想让⼈们尽可能⽅便地佩戴优质⼝罩，因为佩戴⼝罩是我们⽤来预防新冠病毒感染和其他疾病的最简单、最快捷和最便宜的⽅式之⼀。⽽且⼝罩并不是针对特定的病毒变体的，⽽是适⽤于所有的病毒防御。”