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港大研發智慧口罩 度身訂做攻高端市場

【明報專訊】持續超過一年的新冠疫情令口罩成為必需品,香港大學工業及製造系統工程系研發一種「智慧口罩」,以度身訂做兼採用防敏感物料為賣點,更加入多種傳感器和雲端管理功能,專攻醫護和工程從業員。研發的學者估計,若能取得足夠資金,最快可以在大約3個月後完成商業化。

明報記者 薛偉傑

香港大學工業及製造系統工程系講師張凱凱表示,去年4月他和研究生萌生研發高檔智慧口罩的念頭。當時有傳媒引述調查報道,英國很多醫護人員反映,高防護度口罩不大適合他們的面形,以及長時間戴口罩令皮膚敏感,更有很多醫護人員將自己皮膚敏感的相片上載到facebook。

張凱凱覺得要解決問題,應改用度身訂做的方式,先3D掃描每個用戶面形,然後採用3D打印機及可以生物降解材料,例如聚己內酯(PCL)或聚乳酸(PLA)來打印與用戶面部接觸的口罩部分。這些材料不會引致皮膚敏感,亦可以用紫外光或酒精來消毒清潔,而不會損壞,用戶只需每日更換濾芯。同時,在口罩內置藍牙晶片,利用手機App來記錄口罩用戶位置和時間資訊,當發現他們和確診者曾經在相若時間出現在同一地點,便會發出警報。

設手機App雲端軟件助防疫

不過,他們構思設計方案後,因為申請研發經費資助需時,加上港大受疫情影響,改成網上教學等眾多原因,直至去年11月,才開始有資源和時間着手深入研發工作。當訪問時,他們已研製出智慧口罩的第二代原型,但體積較大和較厚,傳感器和晶片等硬件部分已大致研發完成,只是正式推出前,要整合在一小片線路板上;至於手機App和雲端軟件,已經開發完成。本文截稿之前,他們已再研製出較纖薄和緊湊的第三代原型。

據參與研發工作的研究生表示,現時以手提3D掃描器掃描一個人的臉部,需時約數分鐘至10分鐘。但掃描之後,需要用3D設計軟件處理,才能夠將所需數據傳送到3D打印機開始打印;這兩個工序合計在1小時內。

他們考慮到產品商業化時,計劃將掃描臉部工序改成自動化。例如,設計一個盒形裝置,讓用戶作3D掃描。現時3D打印「與用戶面部接觸的口罩部分」需3至4小時,張凱凱表示,現時使用的3D打印機,是該系採購市場上的廉價零件、再由學生自行組裝而成。當商業化量產時,一定會改用商用3D打印機,速度可望快幾倍。而且,商用3D打印機的打印面積更大,一部機一次就可以列印幾個與用戶面部接觸的口罩部分。他們計劃,下一步再做幾個智慧口罩原型給醫護人員試用,收集意見後作微調;智慧口罩的目標用戶亦包括安老院護理人員,以及建造和工程界從業員。

估計成本約200元或以下

以現時智慧口罩原型來說,每次充電2至3小時,可以使用2至3日。至於晶片、傳感器和物料的成本,大約200元或以下。張凱凱表示,現時未能準確估計成本,因為傳感器和晶片平均單價與採購數量有很大關係,200元是一個較寬鬆的估計數字。他估計,若能取得足夠資金,智慧口罩最快可以在大約3個月後量產。他們考慮設計普及版和一個高配版,其中高配版是在標準功能之外,在口罩內加多一個小型抽氣風扇;普及版會抽起傳感器、晶片和後台管理等功能,令售價顯著下降,讓一般消費者負擔得來,但仍然保留度身訂做的優點。

綠源工程顧問有限公司創辦人兼董事總經理陳迺堅表示,有興趣取得授權,把張凱凱研發的智慧口罩商業化,現正游說朋友和他共同投資,相信總投資額以百萬元計。

對於幾個月後才推出會否太遲,陳迺堅和張凱凱認為,以現時疫苗接種速度估計,相信幾個月後,大家都仍然需要戴口罩,而且智慧口罩的主要目標對象是醫療和工程等行業的從業員,這些人長期都需要高防護度的口罩,而不是只限新冠疫情時期。

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