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行呼吸，將口、鼻循環氣體分開，形成各自的呼吸區，減少了口鼻呼吸相互影響和皮膚的影響，過濾掉更多的有害物質，減少傳統口罩的一些弊端。

【關鍵詞】環境；口鼻分離；口罩；結構功能

0 引言

如今環境問題日趨嚴重，大氣環境污染尤其嚴重。城市大氣環境中總懸浮顆粒物濃度普遍超標；二氧化硫污染一直在較高水平；機動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[1]。大氣污染能給已患有慢性心血管系統疾病和呼吸系統疾病的人群帶來不利影響，并可以在健康人群中加速這些慢性疾病的發生。即使一些地區大氣質量有所提高，大氣污染仍會對公共衛生產生重要不良影響，再加上霧霾天氣的影響，隨著人口老齡化加重、慢性病發病率升高和城市化進程加快而加大，很多人出門也選擇戴上了口罩，但傳統的口罩類型已經遠遠不能滿足大氣污染嚴重的環境。

為解決這一問題，本小組通過研究口鼻分離式口罩希望能帶來一些福音。本文將以3M口罩為例，在其基礎上改進和完善其中不足，完成口鼻分離式口罩的理論描述，并從其結構特點和運作功能兩方面介紹本產品。

1 口罩市場調查

我們在不同年齡段的人群中進行了廣泛的搜集資料，從樣式到材料，最后我們制作來了一個調查問卷，通過問卷來發現我們需要做什么。以下是對調查回收的問卷做了分析與整理。

我們一共制作50份問卷，回收49份，通過此次問卷數據分析對我們的設計有很大的幫助。

數據分析。

1.1 從年齡段來看

我們每個年齡段取了12人，圖1如下，分析不同年齡的人戴口罩的頻率

1.2 從價格方面來看大家對口罩的心理價位，圖2如下

1.3 另外統計數據來看，另外統計大家對我們項目的興趣，圖3如下

1.4 數據結論：

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，大家對口口罩得到心里價位在20-50左右。

c.從圖三看大家對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。

2 佩戴口鼻分離式口罩的必要性

目前在市場上的口罩產品魚龍混雜，價格多少不一，防護性能更是令百姓擔憂，沒有國家標準，自然沒有技術監督部門的監管，所以各行其是，讓人們無所適從。且不說口罩是不是功能達到商家所標識的效果，就口罩本身的設計“口鼻一家”，口中呼出的廢氣及濕氣又被循環吸入，本來防護外來污染的，卻又受自身污染。因此，口鼻分離式完全必要的。

2.1 傳統口罩簡介

在防護性能方面，防護等級根據空氣污染情況由高到低分為四級：A級B級C級D級，各級應對的防護效果的標準分別是不低于90%、85%、75%、65%，分別應用于空氣質量指數類別嚴重污染、嚴重及以下污染、重度及以下污染、中度及以下污染等[2]。在消費人群方面，分為普通人群、醫護人群、特種工作人群等，他們需要的口罩級別都是不盡相同的。普通人群主要是以防止顆粒狀物，以及空氣中的細菌等；醫護人員使用的口罩又分為醫用防護、醫用外科等；特種口罩，諸如防非典，防PM2.5口罩等[3]。各級口罩對應的透氣性也不盡相同，長時間佩戴高級別的呼吸阻力大的口罩，對健康也會產生不利影響；佩戴低級別的口罩，又擔心達不到有效阻隔顆粒狀污染的效果。高級別的口罩價格高，性價比不高。

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，口和鼻在兩個不同區域，鼻所在的部分主要是吸進外部空氣，過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，鼻子不在重復吸進本已經排除掉的氣體，這樣更有利于健康，特別是對患病人員更適合。

3 口鼻分離式口罩設計過程

以3M縱向折疊式口罩為例，它屬于顆粒物口罩，主要防護對象是各類顆粒物，口罩本體通常用防顆粒物的過濾材料制成，靠頭帶、耳帶等方式固定在頭部，呼氣閥在吸氣時自動關閉，阻擋有害物質；呼氣時閥片自動打開，排出濕氣和熱氣，降低呼氣阻力，讓呼氣更順暢，佩戴更舒適。通過在人的口、鼻區域形成一個和污染空氣隔離的空間，并靠人吸氣迫使污染空氣經過口罩濾料過濾后才可進入呼吸道。[1]但是這樣的口罩也存在著一些缺陷。設計初步，有三套方案。

方案1

方案1，在圍繞口罩內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立半圓弧形隔離帶，將口罩分為上下兩部分以達到將口與鼻子分開的目的：

方案3

方案3是在口罩內部做出一個倒“S”型隔離帶，將口罩分為左右兩部分從而達到將口與鼻子分開的效果。三種方案的優點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，會影響到正常說話的方式；其次第三種方案中，又考慮到人呼吸時氣流的方向若按照“S”型流動會讓人不適。

在綜合考慮下，決定采取方案2。方案2中，口罩的具體結構是：外觀上和3M口罩無差別，均有耳戴式和頭戴式，可以根據個人喜好進行選擇。口罩兩側都有呼氣閥，其作用在文章前半部分已經介紹；內部用不與皮膚發生過敏反應的材料，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部，可以根據不同人的面部要求作出微小的調整。

4 結語

市場流行的口罩，還停留在傳統意義上的防寒作用，特種行業的防塵口罩在市場上也很少見到，近年來，由于大氣污染，人們需要防霾口罩，但是是否防霾還有待國家檢驗標準出臺，所以人們在選擇口罩時很茫然。口鼻分離式口罩，是在國外防霾口罩基礎上的改進與提高。如上面，佩戴時，人呼出的氣流從半圓弧上部流出，通過與呼氣閥的配合，吸入不含雜質的較潔凈的空氣；口部即半圓弧以下，有足夠的空間，方便說話。這樣既能達到口鼻分離的效果，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行呼吸，將口、鼻循環氣體分開，形成各自的呼吸區，減少了口鼻呼吸相互影響和皮膚的影響，過濾掉更多的有害物質，減少傳統口罩的一些弊端。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】

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

eBLYgK_cbMcVktLe-0xH45jv0NzYxNUUcnXc0HNXkAM5OXli8GkEcBaFURrdzq

#4.

[2]奈文.民用口罩國標年底出臺[J].品牌與標準化，2015（8）.

[3]馬銘遠，陳美玉，等.紡織科技進展[J].口罩的發展及前景，2014.6.

[責任編輯：王楠]