终结COVID-19的新路线
终结COVID-19的新路线：新一代呼吸器+病毒实时检测
一、认知盲区
1、口罩外层病毒脱落
大部分口罩为三层结构，内外层是纺粘无纺布，中间一层是熔喷无纺布。这种口罩的最外层有时会成为潜在的病毒载体。纺粘无纺布在吸气时会吸附病毒，呼气时病毒会脱落。
这种病毒脱落现象就可能导致一些意外的感染。比如在高风险场所（超市、飞机、地铁、医院、核酸检测点），当口罩外层沾染了大量病毒，佩戴者回家后没更换口罩，就可能造成家庭成员感染。
三层口罩的外层原来是为了阻挡大颗粒粉尘和飞溅的液体，但用于防疫中，口罩外层不仅带来呼吸阻力，还带来了上述的病毒脱落风险。
口罩中间的熔喷无纺布是过滤病毒的主体，因其带有静电，病毒脱落的风险要比纺粘无纺布要小得多，但也需要考虑吸气时的病毒脱落，这决定了口罩的使用寿命。
美国CDC推荐的“双口罩”（外科口罩+棉口罩）尽管增强了防护，但棉口罩不带静电，其病毒脱落的风险要比单个外科口罩更大，因此这种“双口罩”不适合核酸检测人员使用。
当变异的新冠病毒传染力越来越强时，口罩病毒脱落导致的感染风险将越来越大。
2、口罩内层增加呼吸阻力
三层口罩的内层最初是为了吸收呼出的水汽和支撑口罩，但在实际使用中可能会增加呼吸阻力。当长时间佩戴后，所吸收的水汽会堵塞口罩内层的通气孔，增加呼吸阻力和口罩泄露率。
3、当前口罩设计及口罩标准不适合防疫
当前口罩设计和口罩标准主要是按照重体力工作和高污染或医疗环境下制定的，并不适合常规环境下的防疫（大部分人的日常室内生活多是在正常大气环境下静坐或轻微活动），不仅带来口罩成本的增加，还增加了呼吸阻力。如果仍旧跟随现有的口罩设计和口罩标准，就无法实现呼吸器技术的突破。
4、群体防护
“群体防护”是指一个概念，当整个群体佩戴呼吸器以及群体防护指数超过某个值时，群体中病毒传播被有效阻止。
“群体防护指数”（Herd Protection Index，HPI），相当于病毒吸入减少倍数，用来衡量群体防护的效果。
比如，如果群体中所有人都佩戴“个人防护指数”为100的呼吸器，HPI可达 10000（相比群体不戴口罩的情况，病毒吸收减少了1万倍）；这意味着病毒的传播被彻底终止。
然而大部分人都没有意识到群体防护的重要性。大部分人所购的口罩防护效果差，即使所有人佩戴口罩，HPI都低于9，无法有效阻挡病毒的室内传播。
我们估算过，当HPI超过500时，在大部分的室内场合，原始新冠病毒的传播会被阻止，从而达到群体防护。而目前市场上只有少数昂贵的呼吸器（比如PAPR）可能帮人们实现群体防护。
5、双口罩增强效应
大部分人认为双口罩可增强防护。实际上双口罩在某些情况下防护会增强，某些情况下防护会减弱。几乎无人知道双口罩增强效应。将KN95/N95口罩打孔制作成多孔口罩支架是一个双口罩增强效应的应用案例。这种多孔支架搭配合适的外科口罩使用，HPI可提升约100倍！这种口罩支架消毒后可反复使用。这意味着，只需简单应用双口罩增强就可快速阻止疫情蔓延！
6、低质量口罩促进病毒进化的可能性
低指数口罩无法彻底阻断病毒传播时，就有可能给病毒带来选择压力，从而具有更高的病毒载量或更低的感染剂量的病毒就更容易存活并传播。一年前就口罩就全球强制佩戴，但各种变异病毒依然出现，而且传染力越来越强。其中一个原因可能是低指数口罩初期抑制病毒传播，但也促进了病毒进化。
7、其他认知盲区
上述几个认知盲区是几乎所有人都忽略的。为何全球几乎所有人都在佩戴口罩，却没意识到口罩存在的问题，尽管有些问题只需稍加思考或研究就能发现。这一现象值得所有人深思。
如此简单的口罩尚且存在这么多认知盲区，而复杂得多的新冠疫苗呢？
当你了解双缝实验、延迟选择量子擦除实验、Benjamin Libet的实验和John-Dylan Haynes的实验，就知道我们这个世界未知的东西太多。
我们需要保持谦卑之心和拥有发觉真相的勇气。
二、新一代呼吸器+病毒实时检测设备
我们开发了以下七个系列的创新技术和产品，使得终结新冠疫情成为可能：
• 口罩支架：多孔口罩支架和外骨骼口罩支架；
• 单层单框架口罩：普通型和增强型；
• 单层双框架口罩：成人款、儿童款；
• 面罩式PAPR：简单型、普通型、增强型和专业型；
• 经济型PAPR：简单型、普通型和专业型；
• 过滤式PAPR：面罩式、头罩式，一次性防护罩、重复型防护罩；
• 实时病毒检测设备：呼出气体颗粒物检测、呼出病毒及空气病毒实时检测（待开发）。
1. 单层单框架口罩和外科口罩比较：
SUMFOUND™单层单框架口罩为全球首创的单层一次性口罩，将单层过滤材料和框架结合，制作成比外科口罩更舒适的一次性口罩。
• 普通型的HPI比外科口罩增加100倍以上；
• 呼吸阻力降低~50%；
• 普通型的成本和外科口罩相当；
• 塑料污染减少60%以上；
• 大幅减少了病毒脱落的风险。
此类口罩适合所有人群，包括婴儿和儿童。如果全民使用普通型单层单框架口罩，HPI将超过500，可快速抑制新冠疫情蔓延。增强型口罩的HPI可达10000。
2. 单层双框架口罩和 KN95/N95口罩比较：
SUMFOUND™单层双框架口罩为全球首创的含单层滤材的可重复使用的呼吸器，由两个柔性框架和高性能单层过滤片构成。更换过滤片后可反复使用。在防止新冠疫情中，双框口罩可取代大部分的KN95/N95口罩。
• 双框口罩的HPI为~10000，是普通KN95口罩的100倍；
• 呼吸阻力降低50%~80%；
• 使用成本降低80%以上；
• 塑料污染减少70%以上；
• 大幅减少了病毒脱落的风险。
如果全民佩戴双框口罩，可快速控制并结束新冠疫情。由于呼吸阻力很低，单层口罩（单框架和双框架）在睡觉时也可佩戴，非常适合在家庭、宿舍、军营中使用。
3. 面罩式PAPR和传统PAPR比较：
相比传统PAPR，面罩式PAPR具有简约的设计，而传统PAPR笨重、昂贵且使用不便。如果面罩式PAPR搭配新一代口罩一起使用，整体个人防护指数超过1万。
• 这种无管PAPR和简单的面罩一样易于使用
• 购置成本降低90%以上；
• 使用成本降低90%以上；
• 重量减少~85%。
4. 经济型PAPR和传统PAPR比较：
便携式设计，不同于昂贵及笨重的传统PAPR。普通款可兼容多款3M滤材。
• 购置成本降低80%以上；
• 使用成本降低90%以上；
• 重量减少70%以上。
5. 过滤式PAPR和传统PAPR比较：
SUMFOUND™过滤式PAPR可以净化佩戴者呼出的空气，而传统的PAPR没有这样的功能。这种新型PAPR适合所有人，尤其是COVID-19患者和国际旅行者。
• 呼出防护因数为10~1000；
• 一次性全面罩成本和N95口罩相当；
• 购置成本降低80%以上；
• 滤材成本降低90%以上。
• 重量减少70%以上。
6. 病毒实时检测设备
呼出气体颗粒物检测设备刚研发成功，可检测人体呼出气体的颗粒物。下一步将建立起颗粒物浓度和呼出病毒浓度对应关系，实现人体呼出病毒浓度的快速实时检测。
呼出气体颗粒物检测设备还有多种功能：用来检测PAPR和口罩的泄露率，以及口罩的相对呼吸阻力和过滤效率；搭配合适的面罩，可作为PAPR使用。
本检测设备成本低，既可用于医院，也可家用。
三、防护指数
这里需要说明几个参数，指定防护因数、个人防护指数、群体防护指数和感染剂量。定义防护指数是为了更清楚的分析问题。
指定防护因数（APF/Assigned Protection Factor）：是指在正确使用某种呼吸器下，空气污染物浓度降低的水平。APF是呼吸器总泄漏率的倒数。
个人防护指数（PPI/Personal Protection Index）：是指个人在某种条件下使用某种呼吸器时，空气污染物浓度降低的水平。PPI反映的是实际使用的防护性能，不一定和APF相同，还和呼吸量和使用条件有关。本文讨论的防护指数通常是指在常规条件（静坐或轻微活动，正常大气环境）下的防护指数。
群体防护指数（HPI/Herd Protection Index）：群体使用某种呼吸器时，吸入病毒的浓度降低的水平。HPI通常是个人防护指数和呼出防护因数（EPF-Exhalation Protection Factor）的乘积。口罩不带呼吸阀时，呼出防护因数通常和个人防护指数相等。
感染剂量（Infective Dose）是达到感染所需的最少量。不同的细菌或病毒，感染剂量相差很大。流感病毒A通过鼻咽吸入的感染剂量为790个以上。
举一个例，在流感高发季节，不使用呼吸器时，部分高风险场所的空气中的流感病毒A浓度可达到~10000个/m3。假设感染者和健康者都佩戴外科口罩，个人每小时吸入约0.6 m3空气，PPI为2.7，HPI为7.3，则健康者1个小时吸入约820个病毒，超过感染剂量。假设感染者不佩戴口罩，而健康者佩戴某种口罩，PPI为15，则健康者每小时吸入约400个病毒，2小时后吸入的病毒数量超过感染剂量。如果HPI达到500，则健康者每小时吸入约12个病毒；在长达50小时内，都达不到感染剂量。
很多国家或地区的议会大厅存在着较高的感染风险，一则是通风不够良好，二则是如果一个感染病毒的议员大声辩论，其病毒释放量可能是正常呼吸时几倍甚至10倍以上。议员佩戴的口罩若PPI不高，就有很大的感染风险。
各种口罩的群体防护指数（HPI）如下：
外科口罩：4~9
双口罩（外科口罩+棉口罩）：~20
外科口罩+多孔口罩支架：100~1000
KN95/N95口罩（不带阀）：100~1000，部分高性能的KN95/N95口罩可达到~10000
外科口罩+外骨骼：~1000
单层单框架口罩（普通型）：~1000
单层单框架口罩（增强型）：~10000
单层双框架口罩：~10000
采用较低HPI的口罩，如外科口罩，尽管可阻止病毒通过飞沫传播，但对病毒在室内的气溶胶传播的防范效果较差。新冠病毒在家庭成员间非常容易传播。低HPI的口罩很难防止病毒在家庭成员中的传播，之前有临床试验证明家庭成员中佩戴外科口罩，对流感的预防效果不大。而新一代呼吸器可有效防止病毒在家庭成员中的传播。
四、技术分享
许多工业产品在设计过程中尽可能避免他人仿冒，而我们在设计一些呼吸器时尽可能方便他人仿制，这样在疫情爆发时，便于人们大量仿制。多孔口罩支架、单层口罩（简单型）和面罩式PAPR（简单型）都是为方便人们仿制而设计的，尽管仿制会减少公司盈利，但能拯救更多生命。比如，多孔口罩支架只是研发过程中设计的一个放弃的产品。若从商业利益考虑，公布这款放弃的产品会严重影响其他产品的销售。然而公布这款放弃的产品，让人们仿制它，可以迅速提升口罩的防护效果，这样可以避免更多人感染，拯救很多人的生命。
双口罩增强效应：当两个口罩叠加使用时，如果内口罩四周的泄露减少，就可产生双口罩增强效应。而许多人错误地以为双口罩是通过增加口罩整体过滤效率来增强防护的。
有些双口罩会适得其反，不但会降低防护效果，还有害身体健康。比如，N95戴在外科口罩外不但大幅增加了呼吸阻力，而且有时防护比单个N95口罩还差，而一些人，甚至医护人员，仍然在错误使用这种双口罩。美国CDC所推荐的双口罩（棉口罩戴在外科口罩外）可提升防护效果，但这种方案会增加呼吸阻力以及增加病毒脱落的风险。
将KN95/N95口罩打孔制作成多孔口罩支架是一个双口罩增强效应的应用案例。以下为仿制多孔口罩支架的技术细节。这种口罩支架很容易仿制，而且可以迅速将外科口罩的PPI提升几倍，甚至10倍以上！
1、在一个新的或使用过的KN95/N95/FFP2/KN90口罩上打孔。孔的总面积建议在3~6 cm2，孔太小会增加呼吸阻力，孔太大会损坏结构。打好孔的口罩就可以作为口罩支架，用在平面口罩上。
2、平面口罩尽量使用过滤效率95%以上的。“外科口罩+多孔口罩支架”的PPI可达10~30，防护效果甚至超过一些KN95/N95口罩。
3、更为简单的制作多孔口罩的方法是把一个带有双呼吸阀的口罩中的硅胶阀片去掉。
4、多孔口罩支架清洗后可使用很多次；当框架严重变形或耳绳弹性不够时需更换。
许多医院配备了口罩密合度检测仪，可用来检测“外科口罩+多孔口罩支架”的防护效果，也可用来选择合适的N95口罩制作多孔口罩支架。
我们估算过，当HPI超过500时，大部分的室内场合就可防止原始新冠病毒的感染。使用多孔口罩支架和ASTM level 1级别及以上的外科口罩，HPI就可以接近或达到500。如果新冠病毒变异后感染增强或出现ADE效应，HPI则要求更高。
医护人员建议佩戴整体PPI达10000以上的呼吸器（比如新一代口罩+面罩式PAPR），即使在病人不带口罩的情况下仍然能得到很好的防护。
全民使用新一代呼吸器对抗新冠病毒，还需要人们对新冠病毒传播，尤其是气溶胶传播有足够的认识，对呼吸器的性能和使用有充分的了解，知道如何去很好的保护自己。然而，目前很多防疫信息是混乱的，零碎的，甚至矛盾的，有用的信息被埋没了。
五、全球合作
合作是解决新冠疫情的关键。
1、新一代呼吸器的生产和供应
除了多孔口罩支架外，新一代呼吸器目前的产能都很有限。由于原材料短缺和人力不足，当前产能远远满足不了全球需求。我们需要扩大产能。
传统的口罩生产线大部分不能用来生产新一代呼吸器，我们需要重新建立新一代呼吸器的生产线，不过比常规口罩生产线简单很多。
新一代呼吸器的部分产品所需配件和原料较多，比如面罩式PAPR涉及几十个配件和原料，其中几个核心配件，全球产能很有限，一年的产能也满足不了全球百分之一的人口的需求。
我们希望能够通过合作，在全球各地建立不同的生产基地，避免单一生产基地因疫情爆发或物流中断或其他不可预料的意外而导致供应中断，减少相应的风险。
2、正确的防疫知识的普及
新一代呼吸器的正确使用和新的防疫知识都需要普及。大部分人对口罩泄漏率、病毒感染剂量、病毒气溶胶传播、病毒浓度和ADE效应都不了解。很多人仍在错误使用口罩或佩戴防护性能很差甚至危及健康的口罩。这就需要让人们获得正确详尽的防疫知识。
3、有关病毒传播和感染的研究工作
• 至今，我们仍然不知道原始或变异的新冠病毒的感染剂量，这个数值对后期防疫至关重要。
• ADE效应会不会造成新冠病毒的感染剂量大幅降低？
• 新冠病毒可以通过眼部感染人，眼部的具体感染剂量是多少，是否和呼吸道感染的一样？
• 眼部接触的病毒数量和空气中的病毒浓度是何种对应关系？
除了以上这些问题，还有大量的病毒传播和感染方面的研究工作需要开展，这些都需要全球科研人员的参与、合作和分享。有关眼部感染的数据非常重要。新一代口罩可以防止新冠病毒感染呼吸道。但如果眼部容易感染，则需要使用新一代PAPR。
由于大家都把希望寄托在疫苗上，大量的研究工作都是和疫苗相关。我们在研发新一代呼吸器过程中，有价值的文献相当少，许多基础实验需要自己做。
4、制定新一代呼吸器标准
目前的一些口罩标准多是按照重体力工作和高污染环境下制定的，并不适合常规条件（静坐或轻微活动，正常大气环境）下的防疫。
比如，KN95/N95口罩标准中使用85L/min的气流检测口罩过滤效率，测试用的NaCl的颗粒物浓度是正常环境下空气颗粒物浓度的千倍以上。
这种测试条件下的过滤效率和常规环境相差很大。比如，人在轻微活动时的呼吸量只有8L/min左右；在8L/min的气流下，某种口罩的过滤效率为99.7%，但在85L/min的气流下过滤效率可能只有95%左右。
为了达到标准，很多KN95/N95口罩使用了两层熔喷无纺布，但是如果口罩总泄露率超过1%，两层熔喷无纺布口罩就和单层无纺熔喷布口罩在常规条件下防护性能几乎一样，甚至因为呼吸阻力大还不如单层熔喷布的口罩。
而KN95/N95口罩标准在总泄露率和呼吸阻力方面要求并不高。满足KN95/N95口罩标准的各种口罩，其总泄漏率有些会相差十倍，呼吸阻力会相差两三倍。而总泄露率和呼吸阻力才是选取口罩最主要的两项参考指标。总泄露率决定口罩防护性能。呼吸阻力大时不仅影响防护指数，还可能造成伤害。比如许多KN95/N95就不太适合老人和儿童。
还有一个指标在所有的口罩标准中没有提及，那就是过滤效率衰减。有些KN95/N95口罩的过滤效率在一年甚至半年以后可能就达不到95%。对于需要储备呼吸器的个人、国家或地区，需要注意过滤效率衰减这个问题。
按现有的标准选购口罩，就如同所有人在选同一个尺寸和样式的衣服，并用在所有场合。这就迫切需要全球一起制定新一代呼吸器的标准，包括适合不同人群、不同场合的细分标准。
5、病毒实时检测
病毒实时检测是寻找新的方法和开发新的设备来快速实时检测病毒浓度。目前的核酸检测不能做到实时，而且当病毒变异到一定程度或出现新病毒，就会检测不到。
我们已经开发出实时检测呼出气体颗粒物检测装置，如果能通过颗粒物浓度推断出病毒浓度，就可以用来帮助诊断感染者。
下一步需要开发实时检测空气中病毒浓度的设备，这样就可以判断室内场所的病毒浓度是否会造成感染，从而发出预警。但这个研发难度大，甚至会有人认为一两年内不可能实现。
只有你相信会有奇迹，奇迹才会发生。
当低成本和高性能的实时检测空气病毒浓度设备开发出来并普及后，人类在这场战争中完全掌握主动，人类社会完全恢复正常。
六、新路线的实施
1、我们目前制作了一些新一代呼吸器的样品（每种系列分别几十到两百套），将分别供应给全球两百多个国家或地区，供其测试和评估，甚至在危机时刻仿制。
2、在尚未大批量供应新一代呼吸器之前，建议大家先使用“口罩支架+外科口罩”方案控制疫情。
3、由于初期产能不够，我们只能先在少数几个1000万人口以下的国家或地区全面供应新一代呼吸器。新一代呼吸器用于防疫的现实世界数据将会获得，比如感染率和新一代呼吸器普及率的关系，感染率和HPI的关系，民众佩戴新一代呼吸器的持续天数和感染人数的关系。
4、我们将和一些通过普及新一代呼吸器结束疫情的国家或地区合作，建立生产基地，实现大部分新一代呼吸器本地生产，甚至出口给其他疫情严重的国家或地区。
5、对于疫苗短缺的国家，可将疫苗优先供应给不方便佩戴呼吸器的人群，比如演艺界和体育界人士。其他人采用新一代呼吸器对付新冠。两种路线结合可尽快结束疫情，同时减少了疫苗路线的潜在风险。即使将来出现产生ADE效应的变异病毒，也容易控制。
6、疫苗接种率低且感染率低的国家或地区可通过普及新一代呼吸器防止疫情爆发，也便于通过抗体检测来追踪感染源。
7、面罩式PAPR初期产能有限，将优先供应给全球的医护人员，尽量实现医护人员零感染。
8、过滤式PAPR初期产能有限，将优先供应给国际航班，阻断变异的新冠病毒通过国际航班向全球传播。
9、我们将和一些国家或地区合作，加快病毒实时检测技术的研发。
10、当所有国家和地区通过新一代呼吸器将疫情控制住后，全球基本可恢复正常。
11、当空气中病毒实时检测技术研发成功并普及后，人类将可以应对任何一种病毒。
我们在和时间赛跑。在超级病毒出现之前，我们需要全民普及新一代口罩（PPI 30~100），并在高风险人群中普及更高指数的新一代呼吸器（PPI ~10000，占总人口1%~5%）。当超级病毒来临时，灾难就可避免。
群体免疫无法对付超级病毒，然而群体防护可以从容应对。
这条新路线本质上是“群体防护”路线。如果“口罩+隔离”是“群体防护”的初级版的话，那么“新一代呼吸器+病毒实时检测”就是“群体防护”的高级版。其防疫投入比“口罩+隔离”要少；因为不需要隔离，不会有因隔离带来的巨大经济损失。而且是主动式的防疫，不需要等疫情出现后再采取对应措施，而是提前终止病毒的传播，提前防止疫情的发生。
今天，我希望人们抛开各种成见，携手合作解决新冠疫情。我希望更多人意识到当今世界所面临的问题和危险，并在危险到来之前提前做好准备。
杨东宁 （Doning Young）
三匚科技（Sumfound Technology）创始人和CEO