Khẩu trang công nghệ có là “cứu tinh” của đại dịch?

Trước tình hình dịch bệnh căng thẳng như hiện nay, trên thị trường xuất hiện nhiều loại khẩu trang mới được trang bị công nghệ hiện đại nhưng dường như chúng vẫn chưa cho thấy hiệu quả rõ rệt.

Vào tháng 3 năm nay, khi số ca nhiễm Covid-19 tăng đột biến và nguồn cung khẩu trang N95 tại bệnh viện Bay Area cạn kiệt, Megan Duong, một cựu nhân viên Apple đã mở ra cuộc vận động, kêu gọi người dân địa phương quyên góp loại khẩu trang này.

Cùng với chị dâu Sabrina Paseman, Duong và các tình nguyện viên thu thập được 7.000 chiếc khẩu trang N95 cho bệnh viện. Tuy nhiên, tất cả số khẩu trang đó chỉ đủ để trang trải nhu cầu của hai bệnh viện trong một ngày.

Duong nói:;"Chúng tôi biết đây chỉ là biện pháp tạm thời và không thể sử dụng trong cuộc chiến lâu dài chống Covid-19". Vì vậy, Duong và Paseman đã bắt tay vào phát minh một công cụ mới với hy vọng sáng chế này sẽ giúp các công nghệ khẩu trang hiện nay hoạt động hiệu quả và dễ tiếp cận hơn. Được biết, cả hai đều là cựu nhân viên của Apple.

Duong và chị dâu của mình không phải là người duy nhất đang nỗ lực tìm ra giải pháp đáp ứng nhu cầu khổng lồ về khẩu trang. Các chuyên gia cho rằng đồ bảo hộ (PPE) và khẩu trang đóng vai trò quan trọng trong việc làm chậm sự lây lan của Covid-19. Nhưng ở những khu vực đang bị dịch bệnh tàn phá nặng nề, PPE chất lượng cao không có đủ số lượng để đáp ứng cho các nhân viên y tế.

Trong khi đó, mặc dù các cơ quan y tế công cộng đã khuyến cáo người dân sử dụng khẩu trang vải trước tình hình thiếu hụt hiện nay, nhiều người vẫn phàn nàn rằng đeo khẩu trang vải không thoải mái, cản trở tương tác xã hội và hiệu quả kém, thậm chí còn coi đó là rẻ tiền và "không thèm đeo" bất chấp dịch bệnh. 

Những vấn đề trên đã thúc đẩy các nhà phát minh ra sức nỗ lực giúp PPE trở nên rẻ hơn, an toàn hơn, thoải mái hơn và dễ tiếp cận hơn. Hiện nay, một vài thiết kế mới đã nhận được lời khen ngợi từ các chuyên gia. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều người vẫn chưa tin rằng chúng hiệu quả hơn các loại khẩu trang hiện có.

"Điều tôi lo lắng là mọi người sẽ lãng phí tiền của vì những sản phẩm này chẳng khác gì khẩu trang truyền thống, những lợi ích của chúng mới chỉ được thổi phồng qua quảng cáo mà chưa có bất kỳ thử nghiệm thực tế nào" Gary Garber, một bác sĩ làm việc tại Trung tâm Y tế Công đồng Ontario, Canada cho biết.

Trên các trang web huy động vốn như Kickstarter hay IndieGoGo, các nhà phát chế đã huy động được hàng triệu USD cho thiết kế khẩu trang mới, găng tay và đồ bảo hộ PPE. Các phòng thí nghiệm kỹ thuật của nhiều trường đại học đã đổ dồn lực lượng sang việc tập trung chế tạo khẩu trang và tấm chắn nước bọt.

Giờ đây, nhiều công ty khởi nghiệp xuất hiện với hình thức kinh doanh mua bán các sản phẩm PPE như găng tay kháng khuẩn mạ bạc, mũ vành kèm khẩu trang. Những thiết kế này đã thu về hàng nghìn USD trên các trang web huy động vốn cộng đồng.

Thêm vào đó, các phát minh như mặt nạ in 3D được thiết kế riêng cho từng kích thước khuôn mặt bởi trí tuệ nhân tạo hay một thiết bị nhựa cho phép người đi xe bơm xăng mà không chạm vào cần bơm đều cho thấy hiệu quả trong việc giảm thiểu sự lây lan của dịch bệnh.

Ngoài ra, nỗ lực chế tạo những chiếc khẩu trang trong suốt, giúp tạo điều kiện giao tiếp cho những người đọc khẩu hình miệng (một kỹ thuật hiểu lời nói bằng cách diễn giải trực quan qua chuyển động môi, mặt và lưỡi khi người nói bị câm) hay nhận diện khuôn mặt Face ID giờ đây cũng nhận không ít sự quan tâm và đầu tư tăng vọt.

Trước khi Covid-19 diễn ra, James Byrne, một bác sĩ ung thư bức xạ tại bệnh viện Phụ sản Brigham cùng một nhà nghiên cứu tại MIT, dù đã quen với việc sử dụng N95 để thăm khám cho bệnh nhân nhưng với tình hình dịch bệnh ngày càng phức tạp thì Byrne muốn tạo ra một sản phẩm khẩu trang tốt hơn. Và sau đó ông tuyên bố: "Đã đến lúc ném N95 vào thùng rác".

Byrne cùng một số đồng nghiệp hiện đang tập trung thiết kế một loại khẩu trang, tuy giống như khẩu trang phòng độc N95 nhưng có thể lọc 95% các hạt trong không khí và còn có thể tái sử dụng dễ dàng, cũng như tiết kiệm chi phí hơn. Sản phẩm của họ có tên gọi là Injection Molded Autoclavable, Scalable, Conformable (iMASC) được làm bằng cao su silicon trong suốt và có hai bộ lọc hình tròn nằm gần khuôn miệng.

Mẫu iMASC hiện đang được thử nghiệm và thiết kế để cung cấp cho các nhân viên y tế

Trong một thử nghiệm gần đây dưới điều kiện đạt chuẩn an toàn của chính phủ, các nhà nghiên cứu đã phun saccharin dạng khí dung, một chất có vị ngọt, cho 20 tình nguyện viên đeo iMASC. Nếu những người tham gia có thể nếm được saccharin thì bài kiểm tra về độ an toàn đã không thành công.

Tuy nhiên, đáng mừng là tất cả những tham tham gia đều không cảm nhận được bất kỳ vị ngọt nào và 95% người tham gia đánh giá khả năng hô hấp thông qua iMASC là rất tuyệt vời hoặc tốt.

Hiện nhóm của Byrne vẫn đang trong quá trình thử nghiệm chuyên sâu về hiệu quả lọc khí và khả năng thở của người dùng với các vật liệu lọc khác nhau trên iMASC. Hơn nữa, họ cũng cần thêm thời gian để xác định mức hiệu suất của loại khẩu trang này mang lại trong quá trình đeo kéo dài.

IMASC sẽ được trang bị đầu tiên cho lực lượng nhân viên y tế sau khi hoàn thiện. Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Mỹ (CDC) cũng đang dần khuyến nghị mọi người dừng đeo khẩu trang N95. Tuy nhiên, vẫn có một số người yêu cầu loại khẩu trang có khả năng bảo vệ cao hơn, thoải mái nhỏ gọn hơn và vừa vặn hơn so với iMASC.

Thế nên, vào ngày 25/6 vừa qua, công ty UM Systems có trụ sở tại Colorado chuyên nghiên cứu quang học và công nghệ sinh học, đã cho ra đời UVMask (khẩu trang UV). Họ đã huy động được hơn 3 triệu USD trên các nền tảng huy động vốn từ cộng đồng để tạo ra loại khẩu trang đặc biệt này.

Nó được thiết kế cực kỳ an toàn với cấu tạo sao cho không khí đi từ ngoài thì sẽ được đi qua một bộ lọc rồi mới tiếp tục tiến vào bộ phận "xoáy vô trùng" để được xử lý bằng ánh sáng UV-C, loại ánh sáng này có thể vô hiệu hóa virus bằng cách phá hủy vật liệu di truyền của chúng.

Ngoài ra, khẩu trang còn bao gồm pin, bộ sạc và 10 tấm lọc, trong đó mỗi tấm lọc chỉ sử dụng một lần và nếu hết thì phải mua thêm. Số tiền bỏ ra để sở hữu chiếc khẩu trang này lên tới 249 USD (chưa bao gồm chiết khấu giảm giá).

Mặc dù có nhiều tính năng đột phá nhưng giá thành của UVMask là rào cản lớn đối với nhiều người

Theo một thử nghiệm ở Trung Quốc, dòng xoáy vô trùng có thể tiêu diệt hơn 99,99% vi khuẩn trong khoảng thời gian ba giây, trước đó cơ sở này đã được Hệ thống Chứng nhận Kiểm tra Thử nghiệm Châu Âu công nhận về trình độ kỹ thuật.

Thêm vào đó, Boz Zou, người đồng sáng lập và Giám đốc điều hành của UM Systems, tiết lộ công ty cũng có kế hoạch thử nghiệm sản phẩm này về khả năng khử hoạt tính virus. Ông nói thêm: "Khẩu trang mới sẽ hoàn toàn tốt hơn N95 truyền thống".

Tuy nhiên, chiếc khẩu trang UVMask vẫn chưa được thử nghiệm bởi Viện An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Quốc gia Mỹ (NIOSH), nên chưa thể xác định liệu các thông tin trên có đúng hay không. Hơn nữa, sản phẩm UVMask trên IndieGoGo thậm chí còn không tuyên bố loại khẩu trang này sẽ bảo vệ người dùng khỏi Covid-19.

Bên cạnh việc phát minh ra nhiều loại khẩu trang mới, các chiến dịch huy động vốn cộng đồng còn tập trung vào việc cải tiến công nghệ hiện có trên PPE.

Cụ thể, Paseman, cựu kỹ sư của Apple, bắt đầu phát triển nguyên mẫu Essential Mask Brace (nẹp khẩu trang). Nẹp được thiết kế giúp cho khẩu trang y tế hoạt động hiệu quả hơn bằng cách cải thiện độ vừa khít của chúng với mặt người đeo.

Theo nguồn tin từ Kickstarter, để mua một chiếc nẹp người dùng chỉ phải bỏ ra 15 USD, đây là mức giá phải chăng hơn rất nhiều so với hầu hết các công nghệ khẩu trang mới nổi khác. Cho đến nay, chiến dịch đã kêu gọi được hơn 110.000 USD từ tổng cộng 1.820 nhà tài trợ.

"Nếu nhìn vào dữ liệu thống kê từ đại dịch, bạn có thể thấy những người bị ảnh hưởng nhiều nhất là nhóm người có thu nhập thấp. Cho nên việc mua một chiếc khẩu trang trị giá 100 USD là rất khó đối với họ và thậm chí đó là điều không thể.

Vì vậy, chúng tôi muốn giải quyết vấn đề bằng việc tạo ra một sản phẩm có giá phải chẳng hơn, dễ tiếp cận hơn cho mọi người. Và tôi tin rằng nó sẽ mang đến hiệu quả tốt không thua kém gì các sản phẩm cao cấp trên thị trường", ông Duong nói.

Sau khi thử nghiệm một số phiên bản khác nhau của nẹp và tinh chỉnh thiết kế trên mô hình khuôn mặt 3D từ NIOSH, nhóm nghiên cứu cho biết họ đang mở rộng thử nghiệm trên người với phiên bản mới nhất của nẹp. 

Thiết kế của Paseman nhanh chóng nhận được lời khen của nhiều chuyên gia. Điển hình trong số đó là Mark Rupp, trưởng khoa Bệnh truyền nhiễm tại Trung tâm Y tế Đại học Nebraska, ông cho rằng việc tạo ra một thiết bị có thể cải thiện độ vừa vặn của khẩu trang là một ý tưởng tuyệt vời. "Khẩu trang có nhiều lớp và chúng sẽ hoạt động tốt nhất nếu vừa khít với khuôn mặt", Mark Rupp chia sẻ.

Chưa dừng lại ở đó, vẫn còn nhiều thiết kế khẩu trang khác, và chắc chắn phải kể đến sản phẩm SEEUS95 của nhà phát minh Alice Min Soo Chun, nhà sáng lập đồng thời là Giám đốc điều hành của công ty khởi nghiệp SEEUS95 Inc.

Mặt nạ SEEUS95, bao gồm silicon và bộ lọc sinh học, được cho là tạo ra một lớp kín khít với khuôn mặt

Khẩu trang SEEUS95 được xem như một sản phẩm thay thế hoàn toàn cho N95 truyền thống. SEEUS95 làm bằng silicon trong suốt, sử dụng bộ lọc sinh học N95 độc quyền và được đeo vào mặt bằng lớp da dính, nó có công dụng như một lớp đệm kín khí.

Đáng chú ý, bộ lọc sinh học bao gồm sợi tre, tơ, bạc và carbon. Mặc dù trang Kickstarter có dán tem khẳng định "bộ lọc đã được thử nghiệm tại phòng thí nghiệm MIT và AFFOA", Chun cho biết quá trình thử nghiệm vẫn đang được tiến hành và hiện chưa có kết quả chính xác. Bà nói thêm rằng bộ lọc có thể phân hủy sinh học nên khi không sử dụng được nữa thì chúng không gây hại tới môi trường.

Mặc dù vậy, nhóm nghiên cứu hiện vẫn chưa thực hiện bất kỳ thử nghiệm nào để kiểm tra liệu khẩu trang có vừa vặn với người đeo hay không. Nhưng thay vào đó, họ đã chứng minh được lớp da dính trên mặt giữ cho làn da của người đeo được bảo vệ, khỏe mạnh và mịn màng, đồng thời không để lại vết hằn như khi đeo khẩu trang N95.

Alice Min Soo Chun, Nhà sáng lập kiêm Giám đốc điều hành của SEEUS95, đang đeo mẫu khẩu trang trong suốt có thể tái sử dụng

Bác sĩ Rupp nói rằng mặc dù khẩu trang trong suốt sẽ có lợi cho những người đọc môi, nhưng ông vẫn nghi ngờ về tính khả thi của SEEUS95. Ông cho biết: "Nếu SEEUS95 được cấu tạo từ phần lớn là silicon trong suốt thì tôi nghĩ sẽ chỉ có một khu vực rất nhỏ để người đeo hít thở và việc này sẽ ảnh hưởng đến khả năng hô hấp của một số người".

Không phải bất kỳ chuyên gia y tế nào cũng đều bị thuyết phục bởi những công nghệ khẩu trang mới. Thay vào đó, nhiều người trong số họ tin rằng chỉ cần giáo dục nhận thức tốt hơn về cách sử dụng khẩu trang hiện có là đủ để chống lại dịch bệnh.

Bác sĩ Garber cho biết việc sử dụng khẩu trang không đúng cách vẫn là một vấn đề cấp bách cần được giải quyết. Ông tin rằng để PPE phát huy hiệu quả nhất, điều quan trọng là mọi người phải rửa tay trước khi đeo và tháo khẩu trang, đặc biệt là tránh điều chỉnh khẩu trang hoặc lấy tay bị nhiễm bẩn chạm lên mặt.

Ngược lại, Nicole Greeson, giám đốc Viện Vệ sinh và An toàn lao động tại Đại học Duke tin rằng, bên cạnh các biện pháp cách ly xã hội và vệ sinh tay hiệu quả, công nghệ khẩu trang cải tiến có thể mang lại lợi ích. Khi được hỏi liệu những chiếc khẩu trang mang nhiều công nghệ hiện đại đó có thể chống lại đại dịch không? Greeson đã tự tin trả lời "Chắc chắn rồi".

Chí Tôn