口鼻分离式口罩的研究

罗凯君　齐东平　黄炜钰　刘璐琦

【摘 要】口鼻分离式口罩，可以使嘴和鼻子从不同的通道进行呼吸，将口、鼻循环气体分开，形成各自的呼吸区，减少了口鼻呼吸相互影响和皮肤的影响，过滤掉更多的有害物质，减少传统口罩的一些弊端。

【关键词】环境；口鼻分离；口罩；结构功能

0 引言

如今环境问题日趋严重，大气环境污染尤其严重。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染一直在较高水平；机动车尾气污染物排放总量迅速增加；氮氧化物污染呈加重趋势[1]。大气污染能给已患有慢性心血管系统疾病和呼吸系统疾病的人群带来不利影响，并可以在健康人群中加速这些慢性疾病的发生。即使一些地区大气质量有所提高，大气污染仍会对公共卫生产生重要不良影响，再加上雾霾天气的影响，随着人口老龄化加重、慢性病发病率升高和城市化进程加快而加大，很多人出门也选择戴上了口罩，但传统的口罩类型已经远远不能满足大气污染严重的环境。

为解决这一问题，本小组通过研究口鼻分离式口罩希望能带来一些福音。本文将以3M口罩为例，在其基础上改进和完善其中不足，完成口鼻分离式口罩的理论描述，并从其结构特点和运作功能两方面介绍本产品。

1 口罩市场调查

我们在不同年龄段的人群中进行了广泛的搜集资料，从样式到材料，最后我们制作来了一个调查问卷，通过问卷来发现我们需要做什么。以下是对调查回收的问卷做了分析与整理。

我们一共制作50份问卷，回收49份，通过此次问卷数据分析对我们的设计有很大的帮助。

数据分析。

1.1 从年龄段来看

我们每个年龄段取了12人，图1如下，分析不同年龄的人戴口罩的频率

1.2 从价格方面来看大家对口罩的心理价位，图2如下

1.3 另外统计数据来看，另外统计大家对我们项目的兴趣，图3如下

1.4 数据结论：

a.从图一看年轻人一般不喜欢戴口罩，中老年人戴口罩的频率比较多。

b.从图二看，大家对口口罩得到心里价位在20-50左右。

c.从图三看大家对口鼻分离式口罩还是愿意尝试的的，这给了我们极大地鼓励。

2 佩戴口鼻分离式口罩的必要性

目前在市场上的口罩产品鱼龙混杂，价格多少不一，防护性能更是令百姓担忧，没有国家标准，自然没有技术监督部门的监管，所以各行其是，让人们无所适从。且不说口罩是不是功能达到商家所标识的效果，就口罩本身的设计“口鼻一家”，口中呼出的废气及湿气又被循环吸入，本来防护外来污染的，却又受自身污染。因此，口鼻分离式完全必要的。

2.1 传统口罩简介

在防护性能方面，防护等级根据空气污染情况由高到低分为四级：A级B级C级D级，各级应对的防护效果的标准分别是不低于90%、85%、75%、65%，分别应用于空气质量指数类别严重污染、严重及以下污染、重度及以下污染、中度及以下污染等[2]。在消费人群方面，分为普通人群、医护人群、特种工作人群等，他们需要的口罩级别都是不尽相同的。普通人群主要是以防止颗粒状物，以及空气中的细菌等；医护人员使用的口罩又分为医用防护、医用外科等；特种口罩，诸如防非典，防PM2.5口罩等[3]。各级口罩对应的透气性也不尽相同，长时间佩戴高级别的呼吸阻力大的口罩，对健康也会产生不利影响；佩戴低级别的口罩，又担心达不到有效阻隔颗粒状污染的效果。高级别的口罩价格高，性价比不高。

2.2 佩戴口鼻分离口罩的必要性

口鼻分离式口罩，顾名思义，口和鼻在两个不同区域，鼻所在的部分主要是吸进外部空气，过滤掉空气中的有害颗粒状物以及有毒气体；口所在的部分主要是呼出体内的废气。口中呼出的气体，不仅仅是二氧化碳，还有湿气、飞沫等，里面携带很多病毒和细菌。口鼻分离式口罩将鼻子吸入的气体，和口中呼出的气体以及飞沫完全隔离开，鼻子不在重复吸进本已经排除掉的气体，这样更有利于健康，特别是对患病人员更适合。

3 口鼻分离式口罩设计过程

以3M纵向折叠式口罩为例，它属于颗粒物口罩，主要防护对象是各类颗粒物，口罩本体通常用防颗粒物的过滤材料制成，靠头带、耳带等方式固定在头部，呼气阀在吸气时自动关闭，阻挡有害物质；呼气时阀片自动打开，排出湿气和热气，降低呼气阻力，让呼气更顺畅，佩戴更舒适。通过在人的口、鼻区域形成一个和污染空气隔离的空间，并靠人吸气迫使污染空气经过口罩滤料过滤后才可进入呼吸道。[1]但是这样的口罩也存在着一些缺陷。设计初步，有三套方案。

方案1

方案1，在围绕口罩内置一圈较小的圆形隔离带将口部遮挡住，将口与鼻子分开：

方案2

方案2是在口和鼻子之间设立半圆弧形隔离带，将口罩分为上下两部分以达到将口与鼻子分开的目的：

方案3

方案3是在口罩内部做出一个倒“S”型隔离带，将口罩分为左右两部分从而达到将口与鼻子分开的效果。三种方案的优点都是能有效地将口鼻自然分开，但考虑到第一种方案的便携性并不适合，会影响到正常说话的方式；其次第三种方案中，又考虑到人呼吸时气流的方向若按照“S”型流动会让人不适。

在综合考虑下，决定采取方案2。方案2中，口罩的具体结构是：外观上和3M口罩无差别，均有耳戴式和头戴式，可以根据个人喜好进行选择。口罩两侧都有呼气阀，其作用在文章前半部分已经介绍；内部用不与皮肤发生过敏反应的材料，如：棉，丝等制作成较软的条状型，再用粘贴性能较好的材料粘贴在口罩内部，可以根据不同人的面部要求作出微小的调整。

4 结语

市场流行的口罩，还停留在传统意义上的防寒作用，特种行业的防尘口罩在市场上也很少见到，近年来，由于大气污染，人们需要防霾口罩，但是是否防霾还有待国家检验标准出台，所以人们在选择口罩时很茫然。口鼻分离式口罩，是在国外防霾口罩基础上的改进与提高。如上面，佩戴时，人呼出的气流从半圆弧上部流出，通过与呼气阀的配合，吸入不含杂质的较洁净的空气；口部即半圆弧以下，有足够的空间，方便说话。这样既能达到口鼻分离的效果，也能使呼吸道更加洁净。口鼻分离式罩，可以使嘴和鼻子从不同的通道进行呼吸，将口、鼻循环气体分开，形成各自的呼吸区，减少了口鼻呼吸相互影响和皮肤的影响，过滤掉更多的有害物质，减少传统口罩的一些弊端。而使大家的生活更加安全，让大家不再受到雾霾的影响。

【参考文献】

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

eBLYgK_cbMcVktLe-0xH45jv0NzYxNUUcnXc0HNXkAM5OXli8GkEcBaFURrdzq

#4.

[2]奈文.民用口罩国标年底出台[J].品牌与标准化，2015（8）.

[3]马铭远，陈美玉，等.纺织科技进展[J].口罩的发展及前景，2014.6.

[责任编辑：王楠]