口鼻分離式口罩的研究

羅凱君　齊東平　黃煒鈺　劉璐琦

【摘 要】口鼻分離式口罩，可以使嘴和鼻子從不同的通道進(jìn)行呼吸，將口、鼻循環(huán)氣體分開，形成各自的呼吸區(qū)，減少了口鼻呼吸相互影響和皮膚的影響，過(guò)濾掉更多的有害物質(zhì)，減少傳統(tǒng)口罩的一些弊端。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境；口鼻分離；口罩；結(jié)構(gòu)功能

0 引言

如今環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重，大氣環(huán)境污染尤其嚴(yán)重。城市大氣環(huán)境中總懸浮顆粒物濃度普遍超標(biāo)；二氧化硫污染一直在較高水平；機(jī)動(dòng)車尾氣污染物排放總量迅速增加；氮氧化物污染呈加重趨勢(shì)[1]。大氣污染能給已患有慢性心血管系統(tǒng)疾病和呼吸系統(tǒng)疾病的人群帶來(lái)不利影響，并可以在健康人群中加速這些慢性疾病的發(fā)生。即使一些地區(qū)大氣質(zhì)量有所提高，大氣污染仍會(huì)對(duì)公共衛(wèi)生產(chǎn)生重要不良影響，再加上霧霾天氣的影響，隨著人口老齡化加重、慢性病發(fā)病率升高和城市化進(jìn)程加快而加大，很多人出門也選擇戴上了口罩，但傳統(tǒng)的口罩類型已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大氣污染嚴(yán)重的環(huán)境。

為解決這一問(wèn)題，本小組通過(guò)研究口鼻分離式口罩希望能帶來(lái)一些福音。本文將以3M口罩為例，在其基礎(chǔ)上改進(jìn)和完善其中不足，完成口鼻分離式口罩的理論描述，并從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)作功能兩方面介紹本產(chǎn)品。

1 口罩市場(chǎng)調(diào)查

我們?cè)诓煌挲g段的人群中進(jìn)行了廣泛的搜集資料，從樣式到材料，最后我們制作來(lái)了一個(gè)調(diào)查問(wèn)卷，通過(guò)問(wèn)卷來(lái)發(fā)現(xiàn)我們需要做什么。以下是對(duì)調(diào)查回收的問(wèn)卷做了分析與整理。

我們一共制作50份問(wèn)卷，回收49份，通過(guò)此次問(wèn)卷數(shù)據(jù)分析對(duì)我們的設(shè)計(jì)有很大的幫助。

數(shù)據(jù)分析。

1.1 從年齡段來(lái)看

我們每個(gè)年齡段取了12人，圖1如下，分析不同年齡的人戴口罩的頻率

1.2 從價(jià)格方面來(lái)看大家對(duì)口罩的心理價(jià)位，圖2如下

1.3 另外統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，另外統(tǒng)計(jì)大家對(duì)我們項(xiàng)目的興趣，圖3如下

1.4 數(shù)據(jù)結(jié)論：

a.從圖一看年輕人一般不喜歡戴口罩，中老年人戴口罩的頻率比較多。

b.從圖二看，大家對(duì)口口罩得到心里價(jià)位在20-50左右。

c.從圖三看大家對(duì)口鼻分離式口罩還是愿意嘗試的的，這給了我們極大地鼓勵(lì)。

2 佩戴口鼻分離式口罩的必要性

目前在市場(chǎng)上的口罩產(chǎn)品魚龍混雜，價(jià)格多少不一，防護(hù)性能更是令百姓擔(dān)憂，沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，自然沒(méi)有技術(shù)監(jiān)督部門的監(jiān)管，所以各行其是，讓人們無(wú)所適從。且不說(shuō)口罩是不是功能達(dá)到商家所標(biāo)識(shí)的效果，就口罩本身的設(shè)計(jì)“口鼻一家”，口中呼出的廢氣及濕氣又被循環(huán)吸入，本來(lái)防護(hù)外來(lái)污染的，卻又受自身污染。因此，口鼻分離式完全必要的。

2.1 傳統(tǒng)口罩簡(jiǎn)介

在防護(hù)性能方面，防護(hù)等級(jí)根據(jù)空氣污染情況由高到低分為四級(jí)：A級(jí)B級(jí)C級(jí)D級(jí)，各級(jí)應(yīng)對(duì)的防護(hù)效果的標(biāo)準(zhǔn)分別是不低于90%、85%、75%、65%，分別應(yīng)用于空氣質(zhì)量指數(shù)類別嚴(yán)重污染、嚴(yán)重及以下污染、重度及以下污染、中度及以下污染等[2]。在消費(fèi)人群方面，分為普通人群、醫(yī)護(hù)人群、特種工作人群等，他們需要的口罩級(jí)別都是不盡相同的。普通人群主要是以防止顆粒狀物，以及空氣中的細(xì)菌等；醫(yī)護(hù)人員使用的口罩又分為醫(yī)用防護(hù)、醫(yī)用外科等；特種口罩，諸如防非典，防PM2.5口罩等[3]。各級(jí)口罩對(duì)應(yīng)的透氣性也不盡相同，長(zhǎng)時(shí)間佩戴高級(jí)別的呼吸阻力大的口罩，對(duì)健康也會(huì)產(chǎn)生不利影響；佩戴低級(jí)別的口罩，又擔(dān)心達(dá)不到有效阻隔顆粒狀污染的效果。高級(jí)別的口罩價(jià)格高，性價(jià)比不高。

2.2 佩戴口鼻分離口罩的必要性

口鼻分離式口罩，顧名思義，口和鼻在兩個(gè)不同區(qū)域，鼻所在的部分主要是吸進(jìn)外部空氣，過(guò)濾掉空氣中的有害顆粒狀物以及有毒氣體；口所在的部分主要是呼出體內(nèi)的廢氣。口中呼出的氣體，不僅僅是二氧化碳，還有濕氣、飛沫等，里面攜帶很多病毒和細(xì)菌。口鼻分離式口罩將鼻子吸入的氣體，和口中呼出的氣體以及飛沫完全隔離開，鼻子不在重復(fù)吸進(jìn)本已經(jīng)排除掉的氣體，這樣更有利于健康，特別是對(duì)患病人員更適合。

3 口鼻分離式口罩設(shè)計(jì)過(guò)程

以3M縱向折疊式口罩為例，它屬于顆粒物口罩，主要防護(hù)對(duì)象是各類顆粒物，口罩本體通常用防顆粒物的過(guò)濾材料制成，靠頭帶、耳帶等方式固定在頭部，呼氣閥在吸氣時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，阻擋有害物質(zhì)；呼氣時(shí)閥片自動(dòng)打開，排出濕氣和熱氣，降低呼氣阻力，讓呼氣更順暢，佩戴更舒適。通過(guò)在人的口、鼻區(qū)域形成一個(gè)和污染空氣隔離的空間，并靠人吸氣迫使污染空氣經(jīng)過(guò)口罩濾料過(guò)濾后才可進(jìn)入呼吸道。[1]但是這樣的口罩也存在著一些缺陷。設(shè)計(jì)初步，有三套方案。

方案1

方案1，在圍繞口罩內(nèi)置一圈較小的圓形隔離帶將口部遮擋住，將口與鼻子分開：

方案2

方案2是在口和鼻子之間設(shè)立半圓弧形隔離帶，將口罩分為上下兩部分以達(dá)到將口與鼻子分開的目的：

方案3

方案3是在口罩內(nèi)部做出一個(gè)倒“S”型隔離帶，將口罩分為左右兩部分從而達(dá)到將口與鼻子分開的效果。三種方案的優(yōu)點(diǎn)都是能有效地將口鼻自然分開，但考慮到第一種方案的便攜性并不適合，會(huì)影響到正常說(shuō)話的方式；其次第三種方案中，又考慮到人呼吸時(shí)氣流的方向若按照“S”型流動(dòng)會(huì)讓人不適。

在綜合考慮下，決定采取方案2。方案2中，口罩的具體結(jié)構(gòu)是：外觀上和3M口罩無(wú)差別，均有耳戴式和頭戴式，可以根據(jù)個(gè)人喜好進(jìn)行選擇。口罩兩側(cè)都有呼氣閥，其作用在文章前半部分已經(jīng)介紹；內(nèi)部用不與皮膚發(fā)生過(guò)敏反應(yīng)的材料，如：棉，絲等制作成較軟的條狀型，再用粘貼性能較好的材料粘貼在口罩內(nèi)部，可以根據(jù)不同人的面部要求作出微小的調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

市場(chǎng)流行的口罩，還停留在傳統(tǒng)意義上的防寒作用，特種行業(yè)的防塵口罩在市場(chǎng)上也很少見到，近年來(lái)，由于大氣污染，人們需要防霾口罩，但是是否防霾還有待國(guó)家檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，所以人們?cè)谶x擇口罩時(shí)很茫然。口鼻分離式口罩，是在國(guó)外防霾口罩基礎(chǔ)上的改進(jìn)與提高。如上面，佩戴時(shí)，人呼出的氣流從半圓弧上部流出，通過(guò)與呼氣閥的配合，吸入不含雜質(zhì)的較潔凈的空氣；口部即半圓弧以下，有足夠的空間，方便說(shuō)話。這樣既能達(dá)到口鼻分離的效果，也能使呼吸道更加潔凈。口鼻分離式罩，可以使嘴和鼻子從不同的通道進(jìn)行呼吸，將口、鼻循環(huán)氣體分開，形成各自的呼吸區(qū)，減少了口鼻呼吸相互影響和皮膚的影響，過(guò)濾掉更多的有害物質(zhì)，減少傳統(tǒng)口罩的一些弊端。而使大家的生活更加安全，讓大家不再受到霧霾的影響。

【參考文獻(xiàn)】

[1]百度百科[OL].http：//baike.baidu.com/link？url=4n4YVsQ2nWjWxHaVF1EXTx8c

eBLYgK_cbMcVktLe-0xH45jv0NzYxNUUcnXc0HNXkAM5OXli8GkEcBaFURrdzq

#4.

[2]奈文.民用口罩國(guó)標(biāo)年底出臺(tái)[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2015（8）.

[3]馬銘遠(yuǎn)，陳美玉，等.紡織科技進(jìn)展[J].口罩的發(fā)展及前景，2014.6.

[責(zé)任編輯：王楠]