戴口罩呼氣就能測PCR?篩檢口罩只要90分鐘,揪出新冠病毒

口罩是疫情時代的基本配備,但它未來不只能擋病毒,還可以揪出病毒、甚至殺菌!近期出現一款哈佛大學與麻省理工研發的口罩,號稱能在90分鐘內提供PCR篩檢結果。

篩檢口罩怎麼測病毒? 用「煮拉麵」解釋給你聽

麻省理工學院(MIT)與哈佛大學聯手,研發了一款新型口罩,能偵測使用者呼出的氣體,90分鐘之內,就能檢測出新冠病毒。哈佛大學魏斯仿生工程研究所(Wyss Institute)研究員阮彼得(Peter Nguyen)說:「其測試的敏銳度跟PCR篩檢差不多好,速度卻和抗原快篩一樣,能迅速判定新冠病毒的檢測結果。」

口罩上配有檢測裝置:裝置設有一只極小的儲液器,內含病毒試劑與水分。若想檢測自己的呼吸是否含病毒,使用者需先戴上口罩至少30分鐘,再輕壓外側的試劑按鈕,釋放儲液器中的水、使其檢測呼出的物質,反應在試劑上。

當使用者下壓試劑按鈕後,口罩中事先被冷凍乾燥的病毒試劑,就會與水相融,檢測使用者呼出的氣體中,是否含有新冠病毒。等待約90分鐘,篩檢結果就會出爐,使用者可在口罩內側的顯示條上,判讀類似驗孕棒的1或2條線,得知自己是陽性或陰性反應。

阮彼得以「煮拉麵」比喻該口罩的設計原理:先把材料分開備妥,麵煮好、湯也燉好,並將兩者合一,就能上桌。同理,口罩所使用的「冷凍乾燥生物反應」技術,是先把水與試劑分開,待需要檢測時,再將水分解凍與試劑相融、產生化學反應。這並不是全新的技術,而是過去伊波拉與茲卡病毒肆虐各地時,科學家就已研發出來、而今經改良再運用到口罩上。

口罩外側的檢測裝置是拋棄式的,若想更換成其他試劑、檢測其他種類的病毒也沒問題。該感應設計的研發者之一柯林斯(James Collins)指出,這款偵測器不僅能裝在口罩上,也能應用於實驗衣等穿戴配件,未來有望替一線醫護、軍警等病毒暴露量較大的職業做更全面把關。

此設計現正申請專利,並和廠商洽談生產,前景可期,預計不久後就能上市。感測器的成本約在5美元左右,大量生產應能再壓低,加上口罩本體後的售價,預計將是一個經濟方便的篩檢選擇。

從防守到進攻 口罩除了阻絕還能殺死病毒

當口罩成為疫情時代的關鍵備品,科學家不只想辦法用口罩做篩檢,還開始研究起口罩的殺菌效能。麻省理工學院教授史特拉諾(Michael Strano)說,目前口罩功能仍限於阻絕病毒,但他正潛心研究口罩的殺菌設計,「過濾病毒當然重要,但摧毀病毒也有其發展性。」

殺菌口罩的設計原理,是在口罩層中加裝一層銅線網,並加熱到160°C,致使病毒失去活性。為了確保使用者的舒適,不會因高溫而感到悶熱,口罩使用橡膠當絕緣體、還加裝半導體製冷器,讓使用者在常溫之下,呼吸著「等同經過無菌處理、醫療等級的空氣。」

該口罩使用9V電池驅動,不只殺病毒,還能殺細菌跟黴菌,而且可以重複使用。史特拉諾說,口罩預計重約200多克,價格也不會超過10美元,期待能為後疫情時代帶來更多便利性。

還有另款口罩,來自英國的公司Medi-Immune,使用UVC紫外線技術來殺菌。設計概念是讓使用者背著、或在腰間圍上一個小小的「換氣小包」,內有紫外線殺菌裝置,並接一條管子通到口罩內。當使用者呼出氣體,管子會將其送進小包內,清除病毒後再供應乾淨的空氣。

(圖片來源 / 擷取自Youtube

參與該項研究、西英格蘭大學客座教授席爾曼(Nigel Silman)說,根據2017年英國公衛部的動物研究顯示,這種口罩的防護效力,就跟抗流感疫苗的效果一樣強。

醫護超時使用口罩 改良材質、裝密合度感測器

通常,一線醫護如果沒空更換,都會長時間使用同一只口罩;即使記得用蒸氣或紫外線消毒、重複使用,口罩的防護力跟貼身度也都會隨時間下滑,對醫護來說,儼然是危險的健康破口。

有鑑於龐大的口罩供應需求,部分研究人員潛心研發可以重複、且長時間使用的口罩。如有N95口罩業者就改良既有產品,更換成比較堅韌、能多次做高溫消毒的材質。他們還在口罩上裝了感測器,定時追蹤口罩的密合度、防護功能。如果密合度不足,口罩還會從黑變成粉色,提醒使用者做調整。

資料來源:MIT News、CIDRAP、WSJ

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