個人防護口罩設計初探

傅 非 孫 薇（西安工程大學，陜西 西安 710048）

隨著我國霧霾影響時間的延長和影響范圍的擴大，針對個人出行的防霧霾產品已成為霧霾影響區人群的必備產品，其使用的便捷性和舒適性越來越受到消費者的關注。目前，大部分個人防護用品仍為工業用自吸式顆粒物呼吸器，雖然其用于霧霾的防護效果是確定的，但它是一種工業產品，直接用作一些場景的家用產品，對人群有限制。還有些人們選擇佩戴一次性醫用口罩和N95型口罩，但是前者消耗多，商品短缺，后者長時間佩戴會呼吸不暢，因此急需開發新型大眾防疫口罩。本文通過對現有個人防護產品的研究，提出了豐富霧霾天氣出行解決方案的解決方案，為廠家在設計開發新型防護口罩產品時提供了新的思路和解決方案，因此，長時間佩戴舒適并且能有效阻斷病毒的口罩產品就顯得尤為重要。

一、個人防護口罩概述

個人防護口罩屬于醫療器械類用品，也是預防呼吸道類傳染性疾病的用具，口罩不僅可以防止病人噴射飛沫，降低飛沫量和噴射速度，還可以阻擋含病毒的飛沫核，防止佩戴者吸入[4]，個人防護口罩屬于自吸式過濾產品，佩戴口罩成為防止飛沫及飛沫核的主要預防手段，口罩中的纖維結構可以吸附空氣中的顆粒物進而保護口鼻粘膜，降低感染幾率。目前市面上口罩根據標準、制造工藝、防護性能的不同分為以下四類，如表1所示。

表1 口罩數據對比

口罩防護性能優劣的判斷一般情況采用0.3微米氯化鈉顆粒作為判斷依據[5]，雖然飛沫核的直徑84%集中在0.74～2.12微米的范圍內[6]，過濾性能最差的棉紗口罩被10微米顆粒物透過率是20%。也就是說理論上目標受眾選擇市面上任意一款口罩都能達到一定的防護作用，但過濾顆粒大小防透率不同防護效果不同。即使選擇防透性能最佳的N95口罩隨著佩戴時間的增加，過濾效果也會逐漸衰減。以上口罩均無舒適性可言，并且阻礙智能設備的人臉識別。

二、個人防護口罩現存問題分析

1.佩戴方式問題

佩戴方式是保證防御病毒的前提，不正確的佩戴（鼻梁處金屬壓條沒完全貼合面部、正反方向錯誤、上下方向錯誤）也會增加感染風險。掛耳式口罩耳部長時間佩戴造成耳朵不適。

2.替換及環境問題

口罩是一次性用品，當遇到形變、潮濕或長時間使用后導致防護性能降低時需要整體更換，更換掉的口罩會造成二次污染。一般口罩使用3～4小時左右就需要替換，替換時間全憑記憶和經驗，若替換不及時防透率下降則感染概率增加。

3.透氣問題

口罩的層數、密閉性與防護效果成正比，不適合心血管疾病患者，會造成呼吸困難，過于密閉的口罩內會有水氣聚集，使佩戴者悶癢難受。

4.人臉識別問題

現在無論智能手機還是銀行等場所，需要用到人臉識別的地方越來越多，室外需要人臉識別的時候口罩就成為阻礙，但卸掉口罩會增加感染風險，在安全與便捷之間無法做到兩全。

三、個人防護口罩人性化設計設計思路

人性化設計理念旨在滿足目標受眾的生理需求及心理需求。產品的設計，要以人的訴求為出發點，設計過程注重人性化理念，設計產品最終落在人本身。在工業設計發展的當下，口罩類產品不能僅注重生理需求，而忽略目標受眾心理的訴求。在了解了新型冠狀病毒的傳播途徑以及現有各類產品存在的問題的基礎上，找到了受眾目標痛點，作者將從佩戴、替換、透氣、適用環境及受眾四點提出人性化的設計思路。

1.佩戴方式人性化

口罩貼面處有大中小三種可替換尺寸設計，與口罩主體鏈接后滿足口鼻部位貼合；拋棄傳統式掛耳設計采用可伸縮彈力帶配合調節扣，可以緩解長時間佩戴掛耳式口罩對耳部的壓力，增加舒適感。同樣伸縮式可調節設計也滿足不同頭圍目標受眾。

2.可替換設計

首先口罩主體可重復使用，方便目標受眾消毒后繼續佩戴；口罩的過濾芯部分可以替換使用N95口罩五層標準，在保證防透率的前提下節約普通口罩對噴絨布的浪費，能有效緩解生產壓力，減低了生產商和使用者的碳排放。

3.透氣設計

單項進氣口部位加入脈沖式模塊配合風扇工作，使脈沖傳感器在感受到人“吸”的動作時加大進氣量，單向呼氣口保證呼出二氧化碳不集聚在產品內部，并且阻擋外部空氣流入，同時風扇的運轉使內部的空氣流通，提高目標受眾口鼻處的舒適感。同時到達內循環與外循環協同。

4.兼顧不同人群及環境

出行人員和特定行業人員都需要佩戴N95及以上顆粒物防護口罩。產品除了滿足普通受眾的基本防護訴求以外，還能通過提示提醒長時間在外工作的人員及時替換濾芯保證安全，產品內置可充電鋰電池，也保證外出使用續航問題。有了內循環與外循環的結合，解決了通風問題，使得佩戴眼鏡和護目鏡的目標受眾不再受眼鏡起霧的困擾，同時也兼顧了如心血管疾病特殊群體的使用。透明設計也使人臉識別設備的正常運行達到安全與便捷共存。

5.色彩設計重視視覺體驗

在視覺體驗中，我們可以感知五彩繽紛的世界，體會美的內涵。防霾面膜產品的色彩設計是重要的視覺策略之一。單一的顏色會顯得單薄，但是，豐富多彩、相互接近的色彩搭配會使面膜更加系列化。此外，產品設計應注意冷暖感、重量感、進退感和感知感。不同的色彩設計給人不同的心理暗示，柔和的色彩和清新的色彩相結合

四、個人防護口罩設計實踐

圖1 個人防護口罩設計效果圖

基于個人防護口罩設計的思路進行設計實踐。口罩整體采用模塊化設計，方便拆卸消毒以及后期的維修保養。主體部分使用PVC材質可循環使用減小碳排放，內部兩個呼吸閥單項開啟，降低呼吸阻力，避免二次污染。兩側部分可拆卸模塊內置渦輪無刷風機、傳感器、N95級別可替換過濾芯，同時配備鋰電池采用TYP-C接口供電保證續航能力。內部貼面處使用食品級硅膠材質，密閉性好，柔軟舒適，如圖1所示。外觀采用全透明的無色彩，其透明設計可以直觀地看到面部表情以及口型，保證人臉識別不受阻礙的同時減小人與人之間的距離感，可調節頭戴方式摒棄了掛耳式帶來的壓迫感，提升佩戴舒適度，內循環與外循環的結合，提升目標受眾口鼻部位的舒適感，如圖2所示。

圖2 口罩佩戴效果

結語

本產品設計的初衷是發現目前口罩在使用過程中存在諸多不人性化的方面，人性化設計旨在滿足目前口罩目標受眾的生理需求及心理需求。以人的訴求為出發點，設計過程注重人性化理念，設計產品最終落在人本身，本文從人性化角度出發，解決現存口罩的佩戴方式、替換與環境、透氣和人臉識別等問題，通過設計改良嘗試解決以上問題。該款口罩采用的模塊化加透明設計在現有產品中具有一定的創新性，佩戴方式實現縮式可調節設計，顏色采用白色，也是從目標受眾的色彩心理感受出發，迎合受眾喜好；通風口罩設計能解決的問題有限，替換濾芯保證安全、多次使用問題。希望通過該設計思路能為佩戴口罩的受眾降低呼吸道疾病的感染風險并為增加體驗感做出綿薄之力。