关于口罩闷气问题提出的几项改良方案_洪巧云.pdf

2023年2月第1期因为口罩本身要求的密闭性和防护性，人体长时间佩戴口罩会带来一些不舒适的感觉。人们在运动结束以后戴口罩，在夏天出门时戴口罩，或者具有一定呼吸疾病的患者需长时间戴口罩等，这些情况下人们会因为佩戴口罩时产生的闷热、气体流通不顺畅问题而出现胸闷气短的感觉，更有甚者会出现一些皮肤疾病或者呼吸性疾病，继发性地产生对佩戴口罩的厌恶感和抗拒心理。针对这些问题，我们研究并提出了一些解决口罩闷气问题的办法，运用硅胶口罩支架来改良口罩的内部空间结构，扩大口罩内部空间来增加口罩内部气体循环排出的空间。同时，考虑到口罩与不同脸型佩戴者的匹配适应度，我们研究并增加口罩尺寸分级，减少因口罩呼吸阻力和佩戴不合适给人体带来的不舒适感。1口罩闷气的主要原因1.1口罩材质问题不同的场景需要不一样的功能口罩，我们往往需要根据材质问题来进行选择。普通口罩、医用外科口罩、N95口罩等的材料和质量都不一样1。例如，医用外科口罩主要分为三层：外层是无纺布材料，中层是熔喷过滤材料，内层则是亲肤无纺布2。在使用过程中，口罩内层极易吸收呼出的水蒸气，当口罩内层的吸水量到达一定的限度时，水蒸气会吸附在中间层材料上，导致中间层材料所带的静电大量丢失，中间层丧失静电吸附作用。同时口罩在佩戴过程中接触的微小颗粒不断堆积，使纤维孔隙变狭窄，口罩的透气性降低。口罩作为一种纺织品，生产所用面料的空隙与成品透气性密切相关，空隙越大，其透气性自然越好。选用合适的口罩材质，对于口罩的各项性能有着极其重要的影响。1.2口罩空间结构问题口罩的透气性会随着面料层数的增加而变差，如在两层纺粘无纺布之间增加一层或多层具有颗粒过滤效果的非织造布，会显著影响口罩的透气性，而增加口罩层数，会使佩戴者的呼吸空间不断减少，佩戴者的呼吸难度增加3。口罩在经多次折叠和揉搓后，空间结构会受到影响，熔喷层表面纤维不再平整，甚至出现松散问题，并且纤维表面和缝隙都吸附有大量颗粒物，使口罩的透气性大大降低。在人们对口罩的不断改良中，空间结构的改良是一个重要的方向。1.3口罩佩戴时间过长的影响要想防护到位，口罩必须贴合皮肤，不留缝隙。但口罩遮挡的这部分皮肤一直被闷着，容易带来两个问题：热和潮湿。长时间的呼吸导致鼻腔里产生大量水蒸气，水蒸气吸附在口罩上，使其透气性降低，并使口罩内的空间潮湿且闷热，对口罩封闭空间内部的皮肤造成一定的影响，这很容易导致佩戴者出现皮肤问题。而且劳动者长时间佩戴口罩劳动后，大多会出现劳动效率大大降低的情况，并且危险性大大提高。同时，伴随着使用时间的延长，口罩被污染的风险亦会变高4，因此，大家需要及时对口罩进行更换。2根据日本“清凉口罩”进行的材质改良方案2.1清凉口罩的创新在医学层面上，医用口罩作为一款医疗设备应该具有下面几个特征：优秀的表面抗湿性，较强的抗合成血液穿透能力，良好的过滤颗粒和细菌的效果，气体阻力小，具备阻燃性能以及生物相容性。而医用口罩的“过滤器”则是实现这些功能的核心部分。现如今，关于口罩闷气问题提出的几项改良方案洪巧云，戴朝日，苏隆腾，杨 杰，黄宝文（莆田学院 基础医学院，福建 莆田351100）摘要：尝试从口罩的材质、口罩内部支架结构的改良、根据不同脸型增加口罩尺寸分级等方面来解决口罩闷气及口罩密闭性不足等问题，并进行更为合理的形状设计，使用硅胶材质制作口罩支架来增加口罩的舒适度，降低因为过于闷热和密封不足引起眼镜起雾的可能性，满足当今社会人们对于口罩舒适度的需求。关键词：口罩闷气；清凉口罩；口罩支架改良；尺寸改良Doi：10.3969/j.issn.2095-0101.2023.01.014中图分类号：TS941.724文献标识码：A文章编号：2095-0101（2023）01-0044-03收稿日期：2022-08-16第一作者：洪巧云（2002），女，福建漳州人，莆田学院基础医学院本科学生，研究方向：临床医学。分析与探讨442023年2月第1期口罩过滤器基本由细纤维的扁平非织造垫子制成，因为这类纤维材料具有透气、防潮、不助燃、无毒、无刺激性的优点5。但若能够在口罩材料上进行一定程度的改造，将口罩面料结构等进行一定程度的优化，便能达到清凉解闷的效果。“清凉口罩”通过运用新材料可以实现创新。“清凉口罩”的三层结构使用了多种材料，面体部分可分为内、中、外三层。其每一层采用的材料都不一样，最外层是能够吸收紫外线的特殊防晒（UV）材料，结构为极细的网格状，更加疏松透气，所以“清凉口罩”相较于普通口罩的透气性能更为良好。口罩的中间层面料采用的是高性能抗菌膜材料，它不仅可以阻挡空气中绝大多数的花粉、细菌、病毒等，而且还可以遏制口中的飞沫喷出。口罩最内层采用的是新材料“AIRism”，它是一种高科技纤维材料，具有丝绸般的顺滑手感，可以吸潮除湿，抗菌防臭，具有极高的透气性和淡淡的清凉感，还具有更加优异的伸缩性能。因此，它也被称为“呼吸纤维”。综上，由以上三类新材料构成的口罩面体组成的“清凉口罩”具有防闷、透气、吸湿的效果6。2.2具体改良方法2.2.1口罩内层的AIRism材料AIRism材料是由“异型断面锦纶”和“铜氨纤维”两种材料复合而成的，透气性和速干性极强，若将其作为口罩制作的原材料应用于口罩最内层结构，可以有效地抑制口臭和抑制细菌。首先，聚酯纤维可以起到速干、吸湿的功能，能够将吸收的水分快速向外扩散。其次，铜氨纤维的透气性能较好，能极大减轻长期佩戴口罩引起的闷热感和汗湿黏腻感，并且它也可以利用毛细现象将布料吸收的水分快速排出，不会让水分淤积在口罩内部。最后，AIRism面料不仅拥有超强的透气性和速干性，还能让皮肤感觉到凉爽。当人们佩戴口罩时，面部皮肤的热量会立即转移到口罩上的布料织物上。AIRism材料中的聚酯纤维非常纤细，且编织结构特殊，能让佩戴者感受到如蚕丝般的光滑触感，让面部皮肤在贴合的瞬间即可产生凉爽感。2.2.2中间层的活性炭颗粒口罩的中间层可加入“活性炭颗粒”。防护口罩的中间层是静电层，主要起到吸附微小颗粒和细菌的作用。加入活性炭颗粒的目的是去除苯、烟味和甲醛等各种异味，因为活性炭颗粒具有较为发达的孔隙结构，超强的吸附功能以及巨大的比表面积，而这些被吸附的物质都属于气态，若加入活性炭颗粒，可以有效地增加吸附效果，净化有毒气体，降低呼吸阻力，减少口罩闷气的感觉，让佩戴者感觉更加轻松舒适。2.2.3外层的网格状结构面料从日本“清凉口罩”的外层结构受到启发，在口罩面料的选择上应该注意到，要选择疏松透气、材料结构极细的网格状结构面料。在做到口罩透气效果的同时，也不能疏忽口罩外层结构的作用。将清凉口罩外层的特殊UV材质与普通口罩外层的防水材质进行有机结合，得到真正适合大众使用的口罩外层材质。2.2.4口罩面料中加入中药精华可在口罩面体三层材质中加入清凉醒脑的中药精华，如：薄荷、连翘、金银花等，取其精华加于口罩面料生产流程中，可以提神醒脑，缓解精神疲乏，在一定程度上减轻长期佩戴口罩带来的闷气、湿热症状。3增加口罩支架的改良方案3.1基础型口罩支架随着社会的发展，人们更加注重个人防护，出门在外时大多会佩戴口罩。但是如果长期佩戴口罩，也会引发一系列问题，如感到闷热、呼吸不顺畅等。经研究后采用食品级硅胶材质在口罩内部构建出一个3D立体的可呼吸空间，避免因口罩长期接触脸部而产生闷热、呼吸不畅、过敏等问题。硅胶材质健康安全，可进行折叠和适量拉伸延展，即使紧贴皮肤也不会勒压脸部肌肉。在现有的普通平面口罩的基础上，增加5条由食品级硅胶材料制成的支架（见图1），4条支架以口罩四边中点为连接点，每个连接点处打2个小孔，将口罩支架装订于口罩边缘中点，将鼻口部的可呼吸空间撑大。为保证制作储存过程的便利性，中间的硅胶条采用可折叠的材质。在制作储存过程中，可将中间的硅胶条进行折叠，偏向口罩一边折叠，方便折叠储存，当要使用时再将硅胶条移至鼻梁中央。经过折叠后的硅胶条韧性与可折叠性不受影响。因此，采用硅胶材料制作而成的口罩支架外形美观，方便储存回收，符合现今口罩袋装折叠售卖的需求。而当使用口罩时，使用者可以根据自己的鼻部大小及人中长短进行折叠，根据自己的面部结构特征，将口罩调整至最贴合自身面部的形态，运用这5条支撑条，可以大大增加口罩佩戴者的可呼吸空间，减少因闷气带来的困扰（见图2）。图1基础型口罩支架平面图图2基础型口罩支架立体图3.2根据防雾原则进行的口罩支架改良对于需要佩戴眼镜的人群而言，眼镜起雾是一件分析与探讨452023年2月第1期糟心的事。每到冬天，从人体口鼻呼出的气体因为温度高于外界环境温度，使得口罩内部温度会比周围环境温度高，当口罩内的气体上升从口罩缝隙处排出并接触镜片时会在镜片上形成小水珠，造成眼镜镜片起雾，影响口罩佩戴者的视线，会给佩戴者带来极大的安全隐患7。而眼镜片起雾的主要原因是口罩的密闭性不足，导致人体呼出的气体上升至眼镜处冷凝成雾水，短时间内阻挡佩戴者的视线，对人们的生活造成一定的影响。因此，若能够使用口罩支架来解决闷气起雾的困扰，无疑是需要佩戴眼镜的人群的福音。研究的防雾口罩的改造原理大致与前述普通食品级硅胶口罩支架相同，稍有不同之处是口罩上方的金属鼻梁架要延长至与口罩的长度一致，且鼻梁架的宽度进行适当的增加，这样可以增加口罩上方的密闭性，有效地减少口罩中漏出的气体上升至眼镜高度，防止气体遇到冷眼镜片后冷凝成雾水使眼镜片变浑浊。3.3增加口罩尺寸分级人们目前使用的口罩多为平面口罩，但是市面上口罩的规格基本为17.5cm9.5cm，而每个人的鼻部结构以及面部结构各不相同，会导致部分人群与口罩并不适配。对于佩戴者来说，当口罩较大时，口罩与面部的贴合度不高，密闭性下降，口罩两侧和鼻夹处会与面部形成大小不一的缝隙，人体呼出和吸入的气体容易从缝隙处通过，导致口罩的过滤效果减弱，口罩的安全性能大大降低。对于佩戴眼镜的群体来说，冬季佩戴口罩时，从口罩与鼻部之间的空隙漏出的气体温度较高，遇冷成雾，阻挡佩戴者视线，增添安全隐患。当佩戴者的口罩较小时，口罩又会紧贴面部，给佩戴者带来不适感。这种不适感不仅是因为佩戴者面部被压迫，也是因为空气只会流经口鼻附近的过滤材料，造成过滤效率低，呼吸阻力升高。而一些脸型较大的佩戴者，甚至需要定制口罩8。改良口罩尺寸大小，不仅要经过调研选出更具代表性的头模尺寸，更重要的是要将口罩的分级做得更加细致。在个人防护意识不断提高的社会背景下，人们将口罩看作是生活中的一种日常用品。人有高矮胖瘦，脸也有长短窄圆，口罩尺寸大小自然也要做到像衣服尺寸大小一样可供选择。现参考大众调研情况，将口罩尺寸大致分为如表1所示的几种。表1平面口罩号型尺寸4展望随着各大口罩厂家不断地投入生产，目前的口罩市场已经逐渐趋于饱和。随着社会经济的发展，人们对于口罩的需求必然会有一定变化。在如今的市场条件下，口罩厂家如果想要提高自身的竞争力，还是要从口罩的舒适性、透气性、美观性等方面做文章。这就需要厂家对口罩在实际使用过程中出现的各种问题进行重点思考，不应局限于口罩的皮肤刺激性以及热湿舒适性等问题，对实际出现的其他问题都应设法加以解决，如此才能提高人们的佩戴体验。口罩厂家还应把握住大众的佩戴需求和消费心理，不断改良和创新，才能够不断地发展与进步。5结语通过改良口罩的面布材质、内部空间结构支架和内部空间大小，以及选择合适的头模尺寸等来增加口罩内部气体循环排出的空间，提高口罩的佩戴舒适度，提出了多种改良的方法。具体包括：借鉴日本“清凉口罩”的方法，通过改良口罩的材质和增添口罩内部夹层散热无害的成分，来减轻口罩带来的闷热感；改良口罩内部的支架形态，来改善内部空间的空气循环和减少散热较慢导致的闷热感；增加口罩上方的密闭性，降低眼镜佩戴人群眼镜起雾的可能性，还可以提高抗菌防护作用；根据实际情况增加口罩尺寸分级，能较大程度地满足人们对于口罩舒适度的需求。后续研究应在保证口罩有尽可能高的密封效果前提下，不断进行改良和创新，尽量提高口罩内部的空气流通性，给使用者提供更加舒适的佩戴感。参考文献1日本多家公司推出针对夏季使用的多功能口罩J.中国纤检,2020(7):110.2郭碧莹,王秋.口罩中的化