一種智能口罩的理論設(shè)想及研究

高卿光 李根 李展

摘 要：當(dāng)霧霾在全世界肆虐時，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能——熱詞一個接一個往外噴的科技圈卻都沉默無語。相比爭相推出空氣凈化器的傳統(tǒng)家電廠商，一種可行的防霧霾口罩卻寥寥無幾，在前幾年霧霾極其嚴(yán)重的情況下，智能口罩原本可以成為可穿戴設(shè)備市場的爆款，但科技創(chuàng)客們再度錯失良機(jī)。市面上宣稱具有防護(hù)霧霾功能的口罩魚龍混雜。先前有調(diào)查表明，有接近40%的霧霾口罩的過濾未能達(dá)到其標(biāo)稱效果，其中些口罩的過濾效果幾近為無。在當(dāng)今世界的嚴(yán)峻的空氣形勢下，人體的健康越來越受到空氣的威脅，目前，全世界的因為空氣污染而造成的人員傷亡在逐年的遞增，空氣污染的預(yù)防與防治成為全世界關(guān)注的焦點，為了能夠更好的在人類呼吸的時候?qū)⑽廴镜目諝猓F霾）阻擋在人們的口鼻之外，形成一套口罩的設(shè)計理念并且研發(fā)一種切實有效的口罩迫在眉睫。

關(guān)鍵詞：智能口罩；靜電吸附；空氣過濾；霧霾；設(shè)想；

1 仿生救援偵察機(jī)器人的背景及意義：

近些年，環(huán)境問題凸顯，越來越多的環(huán)境問題一下子的凸顯出來，使得人們由于環(huán)境問題而導(dǎo)致的空氣污染使得人們得呼吸道以及肺部的疾病越來越多，無論是在何種年齡段的人，都逃脫不開被污染的空氣所傷害的噩夢。在2015年，柴靜的《穹頂之下》所表述的霧霾空氣使得人們對霧霾有了一個更加深度的理解，增加了對霧霾空氣的恐懼。在那一段時間里，走在大街上，隨處可見的是人們帶著的口罩，人與人之間隔了一層厚厚的隔膜，在這個層厚厚的隔膜并不能有效的將霧霾阻擋在口罩之外，人們的身體健康仍然在不斷地被侵蝕著。由于霧霾的頻發(fā)，甚至政府部門已經(jīng)成立小組來治理，清華大學(xué)有專門成立了研究院，但是，眾所周知的是，結(jié)果卻收效甚微。

在根源上徹底的解決這個問題是最好的方法，但是，這個方法的周期太長，我們在從根源上解決這個問題的同時，我們必須著手阻止霧霾空氣進(jìn)入到我們口鼻之中，我們要盡可能將被污染的空氣阻擋在身體之外或者在進(jìn)入口鼻之前將其凈化。

本篇文章便是在以上問題的基礎(chǔ)上提出一些關(guān)于能夠解決以上問題的辦法及設(shè)想。

2初步設(shè)想：

霧霾口罩主要看兩點，一個是密封性，一個是過濾性。中心：1，過濾效果好。2，呼吸阻力小。，3，使用者感覺舒適。以下將圍繞兩點三中心進(jìn)行論述。

2.1 密封性：有效的口罩防護(hù)取決于口罩材料的組成、口罩的過濾效率和口罩與臉部的吻合程度。口罩組成材料越致密，其材料空隙就越小，顆粒物越不容易通過，過濾效率越好，但吸氣阻力會越大，佩戴者舒適度較差。因此，需要在過濾效率與吸氣阻力間尋找一個平衡。另外，口罩與臉部的吻合程度對于口罩的防護(hù)效果也很重要，若臉部與口罩間結(jié)合疏松的話，含有害顆粒物的空氣照樣可以輕松進(jìn)入人的呼吸道。

面部與口罩的邊緣相貼合，防止空氣從未貼合處進(jìn)入，影響口罩的效果。性杯形口罩與一次性折疊口罩的貼合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于一次性平板式口罩以及可換濾片式布口罩。因此，可采用折疊口罩或者性杯形口罩來保證密封性。

2.2 過濾性：采用靜電吸附（可行性 可以嘗試，總之目的就是吸附pm2.5，利用負(fù)電壓尖端釋放電子，與空氣中氧離子結(jié)合產(chǎn)生負(fù)離子。）方式，鑒于空氣中的污染物質(zhì)主要為pm2.5（霧霾），顆粒較小，不容易處理，因此，采用靜電吸附的方式，在第一層中將pm2.5聚集，統(tǒng)一處理。（靜電吸附裝置應(yīng)與最內(nèi)層有一定的距離，防止吸附的污染物質(zhì)在口罩內(nèi)對人體造成集中大的危害）。

利用傳感器，實時監(jiān)測口罩周圍的pm2.5與CO2與O2的濃度，切實保障口罩內(nèi)的空氣適應(yīng)人的呼吸，防止出現(xiàn)口罩意外的停止運(yùn)行。內(nèi)部利用智能系統(tǒng)實時監(jiān)測人體應(yīng)該需要的最適的O2氧氣濃度，一旦出現(xiàn)異常，提出警報或者口罩加大對外面空氣的凈化速率，將干凈的空氣吸進(jìn)來，同時將口罩內(nèi)部CO2等濃度不利于人體的氣體加速排出。

容易清洗，可拆卸，在靜電吸附裝置后面應(yīng)該有一個集中污染物質(zhì)的可清洗的棉布之類的東西，方便清洗，提高利用率。在最內(nèi)部采用可換洗的棉布等物質(zhì)，隨時的可以進(jìn)行更換，簡潔方便。防止因呼氣帶出的唾液積累滋生細(xì)菌。不同的情況下可以拆卸部分零部件進(jìn)行簡化化成與普通口罩相差不大的口罩進(jìn)而適應(yīng)不用的環(huán)境，一物多用！

輕量化，將口罩設(shè)計的嬌小，方便攜帶，同時保證安全問題，保證微型的排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音不影響人的正常工作，不會對人造成影響。

3預(yù)計市場應(yīng)用：

3.1 醫(yī)療衛(wèi)生：

該種口罩相比與普通的一次性口罩具有較好的防護(hù)性，因此，倘若可以實現(xiàn)這種口罩的生產(chǎn)以及降低成本的話，這種口罩將會占據(jù)醫(yī)療行業(yè)、

3.2 日常生活：

在目前這種嚴(yán)峻的環(huán)境下，我們?nèi)巳硕际切枰幻犊谡值模苊馐艿届F霾的侵襲。

參考文獻(xiàn)：

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