霍普金斯设计的防护服

这样的防护装备，你见过吗？

文章转载自：卷宗Wallpaper

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原创：卷宗Wallpaper

防护升级

Suiting Upfor Battle

1656年，Paul Fürst 创作了这样一幅版画作品：一位马赛的瘟疫医生（Doctor Schnabel，中世纪时期专门负责治疗黑死病患者的医师）戴着黑色的皮手套，身着多层布料编织涂蜡而成的厚重长袍，鸟喙状面具之下，鼻腔里装满了棉花、樟脑、薄荷、鹳草甚至鸦片等制成的草药，用以防止瘴气进入、瘟疫入侵。这就是著名的“罗马的鸟喙医生”，看似荒诞的装备，诞生于鼠疫大爆发的年代。从《瘟疫年纪事》、1918至1919年间席卷全球的西班牙流感，再到SARS、MERS、埃博拉、寨卡、2019新型冠状病毒的爆发…… 随着各类突发新生人类病原体的入侵，在对自然心存一份敬畏的同时，如何做好防护，将是未来全球所要不断面对的问题，亟待更为专业的解答。

Johns Hopkins 大学生物创新与设计中心和 JHPIEGO 联合设计的Johns Hopkins 防护服原型，提供了更加快捷安全的个人防护装备。©️ Johns Hopkins University

Paul Fürst 版画作品的1721年版本，一位马赛的瘟疫医生被描述为“罗马鸟喙医生”，鸟喙状面具之下的鼻腔里装满了草药，身着长皮革外套或上蜡的长袍，佩戴手套、宽边帽，以防瘟疫入侵。

COVID-19 新型冠状病毒肺炎爆发期间“全副武装”的市民和宠物。图片源自网络

01 升级的防护服

2014年，埃博拉病毒席卷了利比里亚、几内亚和塞拉利昂，之后扩散到尼日利亚、马里、西班牙、德国和美国等地。身处极端高温潮湿的环境下，医护人员执行着挽救生命的任务，真实的抗疫前线所面临的巨大挑战，促使了美国国际开发署（USAID）与白宫科学技术政策办公室等机构联合发起了“阻击埃博拉疫情：发展的巨大挑战”项目（Fighting Ebola: A Grand Challenge for Development），通过众包、竞争与合作伙伴关系等方式，推进应对重大公共卫生事件的突破创新，并为未来潜在的疾病大爆发做好准备。约翰·霍普金斯大学生物创新与设计中心（CBID）和 JHPIEGO 联合设计的“Johns Hopkins 个人防护设备原型”（简称 Johns Hopkins Prototype），就是其中脱颖而出的14项设计之一。

上Johns Hopkins 个人防护设备原型重新设计了埃博拉疫情期间医护人员的PPE防护服，新设计保障了快速脱卸、能见度以及覆盖率，降低感染风险。©️Johns Hopkins University

上改进之前的个人防护服（PPE）设计，面罩容易起雾，对视线和交流造成阻碍，5片防护装备需要助手协助摘脱，31步脱衣步骤要花去20分钟。

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在 Johns Hopkins 大学改造设计之前，普遍所用的埃博拉个人防护服（PPE）设计存在诸多问题。面罩容易起雾，从而对视线和交流造成阻碍；5片防护装备需要助手协助摘脱；31步脱衣步骤，往往会花去医护人员20分钟的时间。在此基础上， Johns Hopkins 团队开发的第一代防护服包括快速脱卸的工作服，以及能见度更高的面罩，第二代则将这两种产品组合成一个整体套装，缩短了医护人员的摘脱时间，从而也大大降低了感染风险。他们还试图通过结合冷却功能，以增加防护服的可穿着时间，增加舒适度。设计过程也密切关注了批量生产的可制造性及成本，以便快速进入生产。

上医护人员在高温下每小时的出汗量可达1.5公升，并且面罩容易起雾，易对视线和交流造成阻碍，改进之后的埃博拉防护服原型设计配备的个人降温系统，试图解决这一难题。©️ Johns Hopkins University

上 防雾呼吸系统设计。©️ Johns Hopkins University

点击播放视频：Johns Hopkins 大学生物创新与设计中心和 JHPIEGO 联合设计的“Johns Hopkins 防护服原型”短片。©️ Johns Hopkins University 下

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Johns Hopkins 大学在这次设计项目前期举办了类似黑客松（hackathon）的活动，试图在指出原有 PPE 防护服设计实际存在的问题基础上进行改进，70名参与者中包括了传染病研究专业人士、设计师、工程师以及医学院的学生。为解决穿脱方面的难题，这款设计最终利用了多个拉链和便于摘脱的紧固件（fastener），使穿着者无需接触防护服外表面，减少潜在的感染风险。肩部设有的两个固定可脱卸拉链装置，只要穿着者弯腰并踩在两条带子上站立，即可轻松将防护服脱下。内外双层的手套设计，也更易于外套的整体脱落。

上 “Johns Hopkins 防护服原型”的完全整合式装备，连贯性的脱衣步骤缩短了脱衣时间。©️ Johns Hopkins University

上 “Johns Hopkins 防护服原型”的设计图示。©️ Johns Hopkins University

同时，这套防护服在布料上沿用了 PPE 防护服的 Tyvek 或 Tychem 材质，从而能够更快速地投入生产。Johns Hopkins 大学生物工程与设计中心负责人 Youseph Yazdi 教授这样说道：“这项特殊的合作汇集了 Johns Hopkins 生物医学的独创性，Jhpiego 组织的全球医疗经验，以及 DuPont 的战略生产创新，从而帮助挽救生命。通过埃博拉疫情，我们相信这套防护服的设计改良，也将对未来的传染病暴发产生影响。”

上“埃博拉疫情：发展的巨大挑战”项目（Fighting Ebola: A Grand Challenge for Development）所涉及的领域包括：信息宣传技术、个人防护设备、医疗与净化设备、医护人员工具、行为变化。©️ebolagrandchallenge.net

02 防护的多重挑战

2014年12月10日，美国《时代》杂志将这一年的“年度人物”授予了抗击埃博拉的医护人员，并将这一群体称为“埃博拉斗士”。那一年，埃博拉夺走了360名医护人员的生命。这场名为“阻击埃博拉疫情：发展的巨大挑战”的项目所涉及领域包括：信息宣传技术、个人防护设备、医疗与净化设备、医护工具、行为观察等各个方面，希望解决人类面临重大公共卫生事件时，所遇到的实际障碍。以下是几项入围的设计：

紧急智能医疗仓Emergency Smart Pods

上贝勒医学院获得拨款建造用于对抗埃博拉的医疗仓（ESP），每单元可容纳8张病床。

摄影: Baylor College of Medicine

贝勒医学院（Baylor College of Medicine）设计的埃博拉医疗仓获得了美国国际开发署的款项，便携式的易组装治疗装置被称为“紧急智能仓”（Emergency Smart Pods，简称 ESP），每单元可容纳8张病床，便于快速建造。ESP 还提供患者和供应跟踪系统，其他功能还包括废物处理和消毒系统、空调设备、HEPA 过滤，以及连接多个单元以便增加床位容量的组合功能。同时配备的“智能”应用程序，可以促进临床质量和效率。

易组装的消毒室Decontamination Chambers

上由 TOMI Environmental Solutions 设计的易于组装的消毒室及消毒设备。消毒茧室结合常用的原材料和创新的净化系统，能够快速建造并轻松以各种价格进行改产。©️TOMI Environmental Solutions

由 TOMI Environmental Solutions 设计的易组装的消毒室可以在不到3分钟的时间内对医护工作者和设备进行消毒，据称消杀率达到99.9999％，无需使用危险化学制品。在埃博拉疫情中，西非医护工作者使用的漂白剂溶液必须在表面保持浸润10分钟后才能起效，但在高温环境下，溶液会过早被蒸发。这些消毒茧室设计结合常用的原材料和创新净化系统，便于快速建造，并以各种价格进行改产，可用于对PPE防护服、电子设备，以及耐用便携式和精细的医疗设备的消毒。

漂白消毒液着色剂Powdered Bleach Additiveto Enhance Decontamination

上Kinnos Highlight 是一种粉末状漂白剂添加剂，通过实时的视觉反馈来提高需杀消表面的充分覆盖率。

哥伦比亚大学 KINNOS INC 研发的 Highlight 漂白剂粉状添加剂 下

由哥伦比亚大学 KINNOS INC 研发的 Highlight 漂白消毒液粉状添加剂，可以使常用的漂白剂溶液着色，从而使消毒区域可视化，以便完全覆盖于所有需要杀消的表面。着色粉剂经设计可在15分钟后褪色，从而指示净化完成的时间。由于世界卫生组织（WHO）消毒规程中所建议推广的漂白剂很难确保完全覆盖杀消表面，且不易于粘附于 PPE 防护服等防水材料之上，这样的低成本设备，可以充分保证疫情中的杀消覆盖率和完成度。

可穿戴式传感器WearablePatient Sensors

上由斯克里普斯转化科学研究所（Scripps Translational Science Institute）参与设计的病人传感器，利用了可穿戴和分析技术，类似创可贴的设计，可抛弃也可支持蓝牙设备。它将持续测量病人重要的生命体征，并行远程监控。

上此外，近年来发明的可穿戴式传感器设备还包括：斯坦福大学研究人员开发的可伸展可穿戴式传感器，可以追踪人体健康状况并将这些读数发送到衣服的RFID接收器上。©️Bao Lab, Stanford University（上）；

2017年东京大学Someya Laboratory研发的金纳米网传感器在皮肤上可持续一周而不引发炎症。摄影: 2017 Someya Laboratory/University of Tokyo（下）

由斯克里普斯转化科学研究所（Scripps Translational Science Institute）参与设计的患者便携式传感器，利用了可穿戴和分析技术，外形类似创可贴的设计，既可抛弃又可支持蓝牙设备。它将持续测量病人重要的生命体征，包括 ETU 和被疑似病例的心率、呼吸频率、体温和血氧饱和度。该工具可进行远程监控，改善患者的护理状况，并在一定程度上确保了医护人员的安全。由于医护的个人防护设备过于笨拙，并且可医治时间有限，因此这样的设计可以持续地测量患者的生命体征，与此同时，测量的结果与提供实时自动化分析和可操作信息的平台相结合，得以尽早进行干预，安全地监视患者的病情，有效诊断并重新分配资源，缩短了费时费力的测量过程。