John Bryant i Chris Henderson są naukowcami w dziale produktów ochrony indywidualnej 3M. Obaj od wielu lat pracują nad zwiększaniem komfortu i bezpieczeństwa półmasek i innych środków ochrony indywidualnej. W rozmowie z jednym z nich dowiedzieliśmy się, co stało za powstaniem półmaski filtrującej 3M™ Aura™ 9300+ oraz w jaki sposób pomogły w tym… pieluchy, chłodnica od Chevroleta, rękawice bokserskie oraz origami.
W jaki sposób zostałeś naukowcem 3M?
John Bryant: Z wykształcenia jestem inżynierem elektrykiem. Początkowo pracowałem przez pewien czas dla rządu brytyjskiego. Ponieważ uznałem, że praca w 3M będzie bardziej interesująca, w latach osiemdziesiątych dołączyłem do zespołu inżynierskiego 3M w Bracknell, gdzie zajmowałem się nadzorem obiektów, budynków i procesów. Po półtora roku przeszedłem na stanowisko technologa na linii produkcyjnej taśm do pieluch w Walii, dzięki czemu lepiej zrozumiałem, co tak naprawdę robi 3M. Nieco później zostałem technologiem w fabryce półmasek w Newton Aycliffe. Kiedy powstało europejskie laboratorium badawczo-rozwojowe, wszedłem w skład zespołu, którego zadaniem było wykorzystanie osiągnięć naukowych do stworzenia nowej generacji półmasek filtrujących.
Skąd czerpałeś potrzebną wiedzę?
Ukończyłem studia podyplomowe na kierunku inżynierii środowiskowej, co pozwoliło mi dobrze zrozumieć przepływ ciepła i powietrza w półmaskach – kiedy odczuwa się nadmierne gorąco lub chłód, jak przekazywane jest ciepło i jakie są skutki wystawienia na wysokie temperatury oraz wilgotność. Studiowałem też zarządzanie, dzięki czemu zyskałem lepszy wgląd w pełen proces opracowywania produktu. Najpierw pracowałem nad półmaską dla rowerzystów, chroniącą mieszkańców miast przed zanieczyszczonym powietrzem. Następnie uczestniczyłem w pracach nad zaworem oddechowym 3M™ Cool Flow™ – wspólnym projektem amerykańsko-europejskim. Miałem okazję opracować także kilka testów symulujących różne warunki w miejscu pracy, aby lepiej zrozumieć środowisko użytkowników i jego wpływ na półmaski.
W jaki sposób przebiegała praca nad powstaniem półmaski filtrującej 3M™ Aura™?
Nie istnieje podręcznik dla twórców półmasek. Proces projektowy to połączenie wiedzy naukowej, technik zaczerpniętych z innych branż, zdrowego rozsądku oraz prób i błędów. Wymaga to ciekawości oraz firmy, która rozumie, że źródłem wynalazków często bywają eksperymenty. Na szczęście w 3M wiemy, że opracowywanie innowacji wymaga odpowiednich warunków pracy. Podczas tych wszystkich lat spędzonych w 3M oficjalnie mogliśmy poświęcić 15 proc. czasu pracy na eksplorację oraz „bawienie się” interesującymi technikami i pomysłami.
Od czego zaczęliście?
Pierwsze półmaski filtrujące w kształcie miseczki zostały wprowadzone na rynek przez 3M około 50 lat temu w 1961 roku. To amerykański zespół 3M wpadł na pomysł zwiększenia komfortu poprzez ulepszenie zaworu oddechowego w półmasce. Wspólnie zajęliśmy się optymalizacją projektu i produkcją nowej półmaski z udoskonalonym zaworem oddechowym, który skuteczniej odprowadzał ciepłe i wilgotne powietrze. Pracowałem też nad estetycznymi aspektami zaworu oddechowego. Inspiracją była atrapa chłodnicy chevroleta Corvette Stingray z 1959 roku! Nie jestem typem naukowca, który zajmowałby się wyłącznie modelami teoretycznymi. Oczywiście, są one podstawą procesów projektowych, ale w praktyce równie ważna jest metoda prób i błędów.
Czyli?
Pamiętam na przykład, jak poszedłem na siłownię w masce oddechowej, żeby poczuć, jak to jest głęboko oddychać przez półmaskę w wilgotnym otoczeniu. Biegałem i jeździłem na rowerze w różnych półmaskach, wykonywałem prace fizyczne i domowe. Kiedyś zburzyłem ścianę, nosząc testowy model półmaski, co pomogło mi zrozumieć w jaki sposób zapewnić komfort oddychania i noszenia.
Zależało nam na stworzeniu półmaski o kilka kluczowych właściwościach. Przede wszystkim musiała być wyposażona w warstwę zatrzymującą potencjalnie niebezpieczne cząstki, dobrze pasować, ponieważ w przeciwnym razie cząstki przenikną przez szczeliny, zapewniać komfort, bo inaczej nikt nie będzie chciał jej nosić oraz w jak najmniejszym stopniu utrudniać pracę użytkownikowi. Wyczulenie na komfort, rozmowy z klientami oraz inżynierskie wykształcenie pozwoliły mi zrozumieć, że szybsza optymalizacja konstrukcji półmaski zależy od modyfikacji wielu czynników jednocześnie.
Jak wyglądało to w praktyce?
Weźmy na przykład gumową membranę, która stanowi kluczowy element zaworu oddechowego. Jeśli nie jest wystarczająco sztywna, półmaska może przepuszczać powietrze z zewnątrz; jeśli jest zbyt sztywna, trudno się otwiera, przez co półmaska staje się mniej komfortowa. Położenie na półmasce i włóknina filtrująca również wpływają na działanie zaworu oddechowego. Aby go zoptymalizować, badałem techniczne właściwości gumy i wzajemne oddziaływania zaworu oddechowego oraz pozostałych części półmaski.
W jaki sposób doszliście do ostatecznego kształtu półmaski?
Wymagało to mnóstwa prób. Po testach laboratoryjnych udaliśmy się do klientów i próbowaliśmy zaangażować ich w proces projektowy. Zachęcaliśmy użytkowników do noszenia modeli testowych i dzielenia się opiniami. Optymalizowaliśmy projekt i testowaliśmy go jeszcze raz. I jeszcze raz. I ponownie… aż otrzymaliśmy końcowy produkt.
Na czym najbardziej zależało klientom, którzy testowali półmaskę?
Podstawową potrzebą użytkowników było zachowanie komfortu. Klienci chcieli produktu, który jest wygodny i minimalnie wpływa na wydajność pracy. Półmaska nie może przyczyniać się do parowania okularów, powinna być łatwa do założenia, dobrze pasować itd. Komfortowy produkt prowadzi do sytuacji, w której półmaski są używane, co oczywiście ma kluczowe znaczenie dla ich podstawowej funkcji – zapewniania bezpiecznego środowiska pracy.
A jakie ważne ulepszenia wprowadzono do modelu półmaski filtrującej 3M™ Aura™ 9300+?
Wraz z Dave’em Curranem i Chrisem Hendersonem zastanawialiśmy się nad możliwymi ulepszeniami półmasek, zarówno z perspektywy efektywności produkcji, jak i komfortu oraz łatwości użycia. Jednym z obszarów, na które zwróciliśmy szczególną uwagę, był kontakt półmaski ze skórą. Stąd wziął się podział na trzy panele z miękkimi, dopasowującymi się powierzchniami styku, które znacznie zwiększają komfort noszenia. Aby lepiej zrozumieć, jak wynalazcy rozwiązywali podobne problemy kontaktu ze skórą, pojechaliśmy do biura patentowego w Waszyngtonie, gdzie przeglądaliśmy patenty z 200 lat i badaliśmy, jak wytwarzano i wykorzystywano miękkie tkaniny.
Jakie tkaniny masz na myśli?
Przyjrzeliśmy się innym półmaskom, pieluchom i wszystkim produktom, które mają kontakt ze skórą (nawet rękawicom bokserskim!) oraz sposobom w jakie je projektowano i wytwarzano. Pamiętam spotkanie, podczas którego siedzieliśmy z pieluchami na głowach, badając elastyczność, wchłanianie potu oraz komfort rozwiązań zastosowanych przez projektantów!
Co nowego gwarantuje korzystanie z półmaski filtrującej 3M™ Aura™?
Większą swobodę ruchów szczęki i twarzy, co zwiększa wygodę i pozwala łatwiej zauważyć, że użytkownik półmaski mówi, a to prowadzi do usprawnienia komunikacji. Półmaska powinna być miękka i dopasowana do twarzy, a ponadto musi utrzymywać włókninę filtrującą z dala od ust i nozdrzy. W przeciwnym razie podczas ciężkiej pracy fizycznej, a zatem głębokich wdechów, może zapadać się i wchodzić do ust, co jest bardzo nieprzyjemne. Osiągnęliśmy cel poprzez zastosowanie sztywniejszego panelu środkowego, który po założeniu półmaski tworzy kształt przypominający most lub łuk odchodzący od ust.
W modelu półmaski filtrującej 3M™ Aura™ zastosowano też najnowszą technologię filtracyjną niskich oporów oddychania opracowaną w Stanach Zjednoczonych. Zatrzymuje ona zewnętrzne zanieczyszczenia i pozwala łatwo oddychać przez półmaskę. Ponieważ przed założeniem półmaska jest płaska, łatwiej nosić ją przy sobie, na przykład w kieszeni lub pod hełmem ochronnym, żeby w razie potrzeby była gotowa do użytku. Produkt jest też indywidualnie pakowany, co ułatwia zachowanie czystości i higieny. Aby wymyślić, jak dwuwymiarowa półmaska po założeniu będzie przybierać trójwymiarowy kształt, studiowaliśmy m.in. origami.
W jaki sposób mieliście pewność, że produkt będzie spełniał potrzeby użytkowników?
Często ruszaliśmy w teren, żeby przyjrzeć się, jak ludzie pracują w trudnych warunkach i spróbować odtworzyć fizyczną naturę ich środowiska pracy w naszym laboratorium. Na przykład zakładaliśmy różne testowe wersje półmasek i wykonywaliśmy ćwiczenia fizyczne na domowym sprzęcie treningowym ustawionym w namiocie, jednocześnie kontrolując wilgotność i temperaturę wewnątrz namiotu za pomocą urządzenia do usuwania tapet. Mieliśmy też w laboratorium maszynę do wiosłowania, która pozwalała testować półmaski podczas pracy pod dużym obciążeniem. Te eksperymenty pomogły nam lepiej zrozumieć, jak czują się nasi klienci, kiedy noszą półmaski w swoim środowisku pracy.
Co motywuje pana jako naukowca do optymalizowania półmasek oddechowych od tylu lat?
Lubię wszystko kwestionować. Zaczynałem jako inżynier, więc moje myślenie kształtują procesy. Procesy, które muszą prowadzić do czegoś lepszego. Impulsem do zaprojektowania półmaski filtrującej 3M™ Aura™ 9300+ były liczne rozmowy z użytkownikami oraz moje własne doświadczenia z noszeniem półmasek. Po przeanalizowaniu tych doświadczeń z perspektywy naukowej doszedłem do wniosku, że wygodę użytkowania da się znacznie poprawić. Nieustannie próbujemy osiągnąć taki poziom komfortu, przy którym użytkownik nie czuje, że w ogóle nosi półmaskę. Liczy się naturalne dopasowanie.
Z natury jestem kimś, kto dba o środowisko i zdrowie. Trudno nie czuć odrobiny dumy, kiedy pomogło się w stworzeniu produktu, który poprawia jakość życia. Miło wiedzieć, że wiedza, nauka i doświadczenie przyczyniły się do opracowania produktu, który ludzie rzeczywiście chcą nosić, przez co świat staje się lepszy i zdrowszy. Liczba osób, które skorzystają na nowej półmasce – robotników przemysłowych, górników i ich rodzin – jest ogromna.
