CN111165934A - 一种口罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种口罩，包括罩体、采用弹性织物和防水涂层复合而成的环形密封部，所述密封部外缘与罩体边缘密封贴合形成呼吸腔体，所述呼吸腔体内设有支撑骨架，所述支撑骨架在外力的作用下可发生贴合面部的适应性形变从而使口罩的密封部保持与面部贴合；与现有技术相比，本发明所提供的口罩适用于多种人群实用，其支撑骨架在外力的作用下可发生适应性形变，使罩体和密封部也随之发生适应面部的形变，达到口罩密封部根据佩戴者的面部轮廓自动调整贴合程度的效果，降低了由于口罩罩体与佩戴者面部由于尺寸问题造成佩戴时泄漏的问题，具有同一尺寸的口罩同时满足儿童和成人使用的显著优势。

Description

一种口罩

技术领域

本发明涉及日常佩戴的过滤设备技术领域，特别是口罩。

背景技术

近年来随着国内环境污染造成的空气质量问题日益凸显，很多城市已经大面积出现雾霾天气，为此，国内一线城市特别是重度雾霾城市的出行人群都被迫形成了佩戴口罩出行的习惯。

在这种形势下，2016年应势推行的新国标GB/T 32610-2016对日常防护型口罩做出了更为明确和系统的规定，包括泄漏率、PM2.5颗粒物的过滤效率、呼吸阻力三大指标在内的一系列指标；对于过滤效率以及呼吸阻力这两项指标，各大厂家主要是从口罩罩体的过滤层材料来着手突破；对于泄漏率，由于不同年龄、性别的个体面部轮廓存在较大差异，特别是儿童的面部和成人的面部轮廓，差异性更大，因此目前并未有可以兼顾的处理方法，这一点，也是新国标GB\T 32610-2016并未将儿童的佩戴测试泄漏率纳入性能考察指标的原因之一。

以图1为例，人体头部佩戴口罩时，其面部与口罩间接触部位包括鼻梁和下巴，以及两侧脸颊，其中，鼻梁处由于凸起，一般需要对这一位置进行特殊处理，现有技术会使用软金属夹和适应性的塑料凹陷部来使口罩罩体贴合面部，而对于下巴和两颊则主要是通过设置在口罩体两侧的牵拉线牵拉从而贴合面部。

因此在实际应用中，考虑到不同年龄个体的差异性，现有技术对于儿童和成人一般厂家都会设计不同大小的口罩来满足佩戴需求。

发明内容

基于前述的技术问题，本发明的目的在于提供一种贴附性好、能够既适合成人又适合儿童佩戴的低泄露率普通防护口罩。

具体的，本发明所采用的技术方案是：一种口罩，包括罩体和环形密封部，所述密封部外缘与罩体边缘密封贴合形成呼吸腔体，所述呼吸腔体内设有支撑骨架，所述支撑骨架在外力的作用下可发生贴合面部的适应性形变从而使口罩的密封部与面部贴合。

优选的，所述环形密封部采用弹性织物、不透气的材料复合而成。

当然，为了确保口罩罩体时刻贴合佩戴者的脸颊，在所述罩体两侧还设计了绑扎牵引带。

具体的，按照常规罩体设计，发明人将罩体设计成呈半球形，其支撑骨架包括椭圆形的贴合环和连接在椭圆形贴合环边缘之间的拱形肋条，从而支撑整个罩体保持半球形状，将密封部尺寸特别是上下缘的尺寸设计成小于罩体外缘尺寸从而使支撑骨架放入口罩呼吸腔体后支撑骨架的上下缘发生压缩形变。

为了更进一步地使支撑骨架获得更大的变形幅度和更为贴合面部的变形方式，所述贴合环内还设有容纳肋条末端的通孔，所述肋条末端插放在所述通孔内，当所述贴合环在外力作用发生形变时，所述肋条随之在通孔内适应性的伸缩。

优选的，所述贴合环边缘向密封部延伸并支撑密封部形成以两侧为边缘的密封平面，所述贴合环中部凹陷使密封平面中部与贴合环中部形成间隙。

优选的，所述罩体包括上、下两个弧形的曲面，夹在弧形曲面两侧、可压缩的褶皱部以及贴合在褶皱部和弧形的曲面边缘的密封部；所述支撑骨架包括可压缩折叠的放射状支杆组、以及连接两放射状支杆组的横梁，所述放射状支杆组包括多根顶部连接在一起的支杆。

再进一步的，所述支撑骨架与罩体接触的一侧设有三角形棱条，所述棱条的顶端顶靠在口罩罩体内侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所提供的口罩，其支撑骨架在外力的作用下可发生适应性形变，进而使罩体和密封部也随之发生适应面部的形变，间接地实现根据佩戴者的面部轮廓自动调整密封部与面部间贴合程度的效果，大大降低由于口罩罩体的尺寸原因造成佩戴时泄漏的问题，具备满足一口罩跨年龄段使用的显著优势。

附图说明

图1是口罩佩戴部位示意图；

图2是本发明的实施例一的整体示意图；

图3是本发明的实施例一的骨架示意图；

图4是本发明的实施例一的另一种骨架示意图；

图5是本发明的实施例二的整体示意图；

图6是本发明的实施例二的骨架示意图；

图7是本发明的基于实施例一和实施例二的支撑骨架改进示意图；

图8是本发明的基于实施例一和实施例二具有薄边的支撑骨架示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术中所言，在2016年发布的新国标GB\T 32610-2016-日常防护型口罩技术规范中，增加了多项评价口罩的指标，其中，用于评价日常防护型口罩性能的主要指标是防护效果，而影响防护效果的主要因素除了过滤层之外还包括泄漏率，因此随着该技术规范的推行，一众厂家都穷尽其浑身解数着力提高滤材的过滤性能，由于该技术规范测试泄漏率的方法是将口罩佩戴在假体头模上进行，导致厂家在进行口罩版型和密封性能设计的时候几乎一致的参照假体头模的形状来提高泄漏率的测试值，而口罩在真人佩戴时由于个体差异造成佩戴的实际效果并不尽如人意；其次，由于新国标仅仅是针对成人使用的普通防护口罩，对于儿童，由于儿童个体差异较大，加之佩戴口罩对于儿童成长发育例如呼气阻力对于儿童成长的影响尚且没有足够的理论研究支撑，因此新国标依旧没有将儿童防护口罩纳入规范的要求；第三，由于现有技术规范并没有对口罩的总体性能采取加权评分的方法，其测试的步骤和评估的方法还存在诸多不科学的因素，因此，依照GB\T 32610-2016进行研发仅仅算是获得了一个满足实际成人佩戴使用的低标准产品。

因此，在国内严峻的空气质量问题和相关规范和标准缺失的背景下，开发一种真正能够适用多种年龄段人群的面部轮廓而降低泄露率并兼顾成本的普通防护口罩就具有很大的实用价值。

此前已经提到，口罩厂商在口罩滤材方面已经做了很多深入的研究，基本单独测试口罩罩体过滤材料都能达到规范要求，而为了降低口罩的泄漏率，常规的想法和做法就是尽可能的口罩罩体尽应可能的贴合使用者的面部，而口罩罩体的形状是固定的版型设计，因此为了实现对不同人面部的良好密封，现有技术提供的方案就是在脸部和口罩罩体间填充如软硅胶衬垫、软橡胶衬垫、充气密封部件、金属鼻夹等等材料，有的虽然能够获得很好的密封效果，但其结构往往过于复杂、造成成本显著提升，例如充气密封，对于一次性口罩来说就不够经济；有的就过于简单粗暴，使用了之后泄漏率还是太大，如金属鼻夹；另一方面，即便雾霾气候在国内越来越严重、PM2.5值常常爆表，人们还是倾向于使用一些结构简单、轻巧便携、成本不高的高性能普通口罩来出行，很少有人佩戴工业用防尘口罩出现，毕竟那样显得过于另类，成本也是让普通民众难以接受。

再进一步地，在面对如何设计和制造一款能够适合多年龄段人群使用和佩戴的口罩时，业界也没能提供出一种成本低廉的、通用性强的解决方案，因此，本发明着重要解决的问题就是提供成本低廉、低泄漏率并且同时能够跨越和适应多年龄段人群使用的口罩，具体的说，主要解决两个问题：一是如何使口罩的密封部位更好的与人体面部贴合，第二就是如何使得口罩的罩体和密封部件能够适应不同年龄段的用户，也就是说比如既要满足儿童佩戴，同时也需要满足成人佩戴，单就这一点，目前尚没有一家口罩厂家较好的解决了这一问题。

基于这些问题的陈述，对发明人接下来所进行的创造性劳动的初衷和背景有了更为深刻的了解，接下来我们就实施例来对发明人的发明进行具体的阐述。

首先，结合附图对本发明中重要的几个技术名称进行规范和清晰的解释，帮助对权利要求进行理解，避免引起歧义。

<罩体>

采用滤材制作而成的具有特定形状的遮罩结构，用于包裹住人体的口鼻部位，防止环境中的空气直接通过口、鼻进入人体的呼吸道，其形状首要考虑能够包裹住人体口、鼻处。

<支撑骨架>

支撑口罩罩体并使之成为立体形状的空间框架，形状根据罩体的形状设计，其独特的结构设计，具备受到外力作用能够发生适应性变形的能力。

<贴合环>

支撑骨架的一部分，其边缘支撑起弹性织物形成特定的密封面，并使口罩罩体边缘形成特定的形状，确保使密封部与人体的面部贴合。

<肋条>

架设在贴合环上的支撑骨材，支撑起罩体内表面使之形成腔体，增加罩体与空气的交换面积。

<密封部>

其边缘与口罩罩体边缘结合，采用弹性织物表面涂覆防水层形成，可以设计成多种形状，中间被掏空的方形、菱形或者椭圆形，具体根据口罩罩体的形状进行相应的设计。

<弹性织物>

组成密封部的基础材料，具备适当的弹性，能够随人体面部轮廓发生局部形变。

<不透气材料>

涂覆在弹性织物层一侧的不透气的特殊涂层，起到阻挡空气和水分通过弹性织物层的作用。

实施例

实施例一

图2示出了一种基于发明人发明构思的口罩，该口罩包括多层滤材制成的口罩罩体，以及采用弹性织物和防水层复合而成的密封部，罩体呈半球形，密封部呈圆环形，圆环形的密封部的外边缘与罩体的外边缘采用超声波焊接，密封部外缘与口罩罩体间形成呼吸腔体，呼吸腔体内设有支撑骨架；所述支撑骨架如图3所示，包括椭圆形的贴合环和连接在椭圆形贴合环上下边缘的拱形主肋条（也可以称为主肋条），主肋条与贴合环间设置有若干斜拉的支肋条，罩体在支撑骨架的支撑下保持半球形状，增加了罩体的滤材与空气的交换面积，为了使口罩的上部（鼻翼处）与口罩的下部（下颌处）间的间距缩短，所述密封部被裁切焊接前预先沿纵向张紧，那么裁切后的密封部尺寸就小于口罩罩体的外缘尺寸了，进而就能实现焊接后的口罩罩体的上部和下部间存在一定的预收缩力，支撑骨架放入口罩呼吸腔体后便发生鼻梁-下颌方向的压缩形变。

显然这一设计的口罩佩戴在鼻梁-下颌高度较小的人面部时，其密封部内侧的织物层贴紧佩戴者的面部并发生适应佩戴者面部轮廓的形变，这一情况下与佩戴者面部的贴合主要靠密封部的弹性织物层贴合佩戴者面部；而对于鼻梁-下颌高度较大的人来说，佩戴时口罩的支撑骨架上缘和下缘被鼻梁和下颌推挤，支撑骨架发生适应性形变，形变的过程中贴合环两侧向内收缩，口罩支撑骨架两侧发生夹紧佩戴者面部的效果，确保密封效果。

对于这种设计，支撑骨架的肋条布置直接影响口罩的密封性能，图3是一种依照该形状和要求设计的支撑骨架，支撑骨架的主肋条呈弧形，连接在贴合环的上部和下部中线上，在主肋条和贴合环间还斜拉有至少一根支肋条，这样，按压支撑骨架贴合环的上部和下部时，贴合环两侧就会被肋条推挤从而向脸部两侧贴合，在口罩牵引带的牵引下，口罩罩体以及支撑骨架都和贴合使用者的面部，从而使密封部与使用者面部良好贴合而获得很好的密封效果。

图4示出了另一种设计的支撑骨架，包括圆环状的贴合环，贴合环上部和下部设有若干中空的插入通道，贴合环上部和下部间设有一拱型主肋条，主肋条两端设置有分叉，分叉分别插入贴合环两侧的插入通道内，另外，还可以根据需要下主肋条两侧设置支肋条，支肋条的根部插入贴合环，这样，一旦贴合环发生形变，主肋条和支肋条都能够根据需要发生适应性的伸长或者收缩。

实施例二

图5示出了一种形状与实施例一不同的口罩，该口罩的罩体呈压缩风琴箱结构，包括上、下两个弧形的曲面、夹在弧形曲面两侧的褶皱以及贴合在褶皱和弧形的曲面边缘的密封部，密封部的中部掏空成椭圆形，其支撑骨架呈图6所示，支撑骨架包括可压缩折叠的放射状支杆组，以及连接两支杆组间的横梁，支杆组包括多根顶部连接在一起的支杆，支杆顶端采用弹性软垫嵌夹在支杆的间隙间，这种结构的好处是，口罩罩体以及支撑骨架在纵向(也就是鼻梁同下颌方向)的变形量特别大，也就能够更大范围的适应儿童和成人的脸部。

结合实施例一的支撑骨架的特征，我们还可以对实施例二中的口罩进行进一步改进，如图7所示，我们在将贴合环设置成可以局部伸缩的结构，这样，支撑骨架在收到外力的作用时，肋条、贴合环都能够发生适应性的变化，配合罩体上牵拉的口罩的牵引带，口罩的贴合环能够几乎完美的与人体面部轮廓贴合。

对于普通口罩来说，其结构一般不会具有类似工业口罩那样结构复杂的密封边，因此现有技术基本上都是采用在口罩罩体内侧焊接或者缝制蓬松发泡的海绵，或者在鼻梁处设置硅胶软垫，这样在使用者佩戴的过程中就能够尽可能的通过海绵或者硅胶软垫填充在用户面部和口罩罩体间的缝隙，从而减少从这些缝隙流进去的空气。发明人并没有采用上述方法，发明人在设计该口罩时，构思的是将口罩罩体设置成能够完全贴合使用者的面部，同时还能够根据用户的面部轮廓做适应性的变形，因此，发明人设计的口罩包括过滤材料制成的罩体，连接在罩体边缘的弹力布密封部，由于采用了弹力布，因此密封部在于使用者面部接触的时候能够随面部发生适应性形变，这也就使得口罩具备了很好的密封效果，这一点，主要解决的也是适应人体面部的轮廓曲线的变化，降低佩戴时的泄露问题。

而第二点，发明人则是要解决如何使口罩能够适应不同年龄段的人群，这主要时从儿童和成人面部轮廓和口鼻等器官的大小不同出发，由于儿童和成人的面部器官差异较大，发明人特意选区并测量了一些实验数据，为了说明发明人的发明构思所带来的实际效果，发明人针对市售的口罩和发明人按照实施例一试产的样品进行了对比试验，我们选取了成人、青少年和儿童三组人群，分别佩戴不同尺寸的成人口罩，表1是发明人购买市售的口罩进行泄漏测试的结论。

表1 口罩泄漏率测试结果

测试人群	性别	鼻梁根部与下颌间高度	本产品漏气率（%）	对比产品A漏气率（%）	对比产品B漏气率（%）
						成人1	男	15.3	0	11.3	32.3
成人2	女	13.7	0	12.8	37.7
						成人3	男	13.5	0	12.9	37.4
成人4	女	13.3	0	12.4	39.2
						成人5	男	12.7	0	13.7	38.1
成人6	女	12.1	0	13.3	41.9
						成人7	男	11.9	0	15.8	41.7
成人8	女	11.7	2.1	15.5	42.2
						成人9	男	14.8	0	11.7	32.1
成人10	女	13.7	0	11.3	32.7
						青少年1	男	13.3	0	12.2	34.1
青少年2	女	12.4	0	12.1	35.9
						青少年3	男	12.9	0	12.6	32.6
青少年4	女	12.1	0	12.3	24.8
						青少年5	男	12.3	0	12.3	26.7
青少年6	女	11.5	2.7	13.2	24.8
						儿童1	男	11.3	3.2	13.6	23.9
儿童2	女	10.7	4.1	17.4	46.1
						儿童3	男	9.3	5.1	22.2	49.1
儿童4	女	8.7	6.9	31.7	50.3

从上表中可以看出，对比产品A、B款口罩佩戴时均存在不同程度的泄漏，特别是佩戴在儿童面部时，泄漏率非常之高。

为了使口罩支撑骨架发生预变形来适应儿童佩戴，发明人预先将密封部的材料-弹力布进行横向和竖向拉伸，而且竖向（也就是佩戴者的鼻子和下巴的连线方向）的拉伸率大于横向拉伸率，然后再将拉伸后的材料进行裁切，再与口罩罩体焊接或者缝合，这样，在口罩的呼吸腔体内安放的支撑骨架就会相应的随密封部的预应力发生相应的变形，口罩的上下缘高度和左右侧宽度都会被压缩，特别是采用图7所示的支撑骨架，口罩罩体再预应力的作用下就变得比设计尺寸小了一些，在儿童佩戴的时候，其尺寸就恰好包括住其口鼻位置，配合牵引带牵引贴合其面部，就达到了很低的泄露率；而当成人佩戴的时候，口罩的唤醒密封部在成人嘴型鼻梁的扩张下，会发生弹性变形，口罩的罩体也会随之发生变形。

作为前述实施例一和实施例二基础上的改进，发明人设计所述贴合环上部和贴合环下部均沿上下边缘的中线向主肋条一侧凹陷形成更为贴合人体面部轮廓的弧线。

当然，为了使贴合环贴合面部时更加服帖，同时避免产生不适感，我们将贴合环用软性材质制作，并在其边缘按照图8设计了蝉翼状薄边，蝉翼状薄边间间隔一定距离，作为整个贴合环形变的缓冲间距。

在实施例一和实施例二的基础上，为了保证密封部在与面部接触时具有足够的形变空间，从而使口罩保持与佩戴者面部贴合，所述贴合环边缘向密封部延伸并支撑密封部形成以两侧为边缘的密封平面，所述密封平面中部与贴合环中部存在弹性间隙。

为了进一步的降低吸气和呼气阻力，发明人在所述支撑骨架的贴合环和肋条与口罩罩体贴合的一侧设有三角形棱条，所述棱条的顶端顶靠在口罩罩体内侧；这样，口罩的支撑骨架与罩体间的接触部分面积就减少了，也就是说，更多的口罩罩体参与了空气的过滤，这必然能够减少呼吸的阻力。

结合上述实施例，我们可以很清晰的理解发明人实际上所提供的技术方案重中之重就是如何让口罩的罩体、支撑骨架、密封部能够根据人体面部轮廓进行适应性的形变，从而确保在不降低口罩过滤性能的情况下保持口罩佩戴时低泄漏率。

需要特别强调的时，可适应性变形的支撑骨架、弹性织物层与不透气涂层复合而成的密封部以及支撑骨架的贴合环与密封部间的位置布置，形成了一个完整的技术方案，共同的实现了可以根据佩戴者面部轮廓及面部大小来调整口罩密封部位的形状和大小的效果，从而确保良好的防泄漏性能，故而不应单独拆分这些技术特征来判断整个发明的创造性。

尽管前述说明及附图已经示出和描述了本发明的实施例和发明构思，但对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此本发明的保护范围应由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种口罩，包括罩体和环形密封部，所述环形密封部外缘与罩体边缘贴合形成呼吸腔体，所述呼吸腔体内设有支撑骨架，所述支撑骨架在外力的作用下可发生贴合面部的适应性形变，从而使环形密封部与佩戴者面部贴合。

2.根据权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述环形密封部采用弹性织物和不透气的弹性材料复合而成的。

3.根据权利要求2所述的口罩，其特征在于：所述罩体两侧还设有绑扎牵引带。

4.根据权利要求1-3所述的任意一种口罩，其特征在于：所述罩体呈半球形，所述支撑骨架包括椭圆形的贴合环和设置在椭圆形贴合环上的拱形肋条，所述密封部上下缘尺寸小于罩体上下缘尺寸从而使支撑骨架放入呼吸腔体后支撑骨架的上下缘发生压缩形变。

5.根据权利要求4所述的口罩，其特征在于：所述贴合环内还设有容纳肋条末端的通道，所述肋条末端插放在所述通道内，当所述贴合环在外力作用发生形变时，所述肋条随之在通道内适应性的移动。

6.根据权利要求5所述的口罩，其特征在于：所述贴合环边缘向密封部延伸并支撑密封部形成以两侧为边缘的密封平面，所述贴合环中部凹陷使密封平面中部与贴合环中部形成间隙。

7.根据权利要求1或2或3所述的口罩，其特征在于：所述罩体包括上、下两个弧形的曲面，夹在弧形曲面两侧、可压缩的褶皱部以及贴合在褶皱部和弧形的曲面边缘的密封部；所述支撑骨架包括可压缩折叠的放射状支杆组、以及连接两放射状支杆组的横梁，所述放射状支杆组包括多根顶部连接在一起的支杆。

8.根据权利要求7所述的口罩，其特征在于：所述支撑骨架与罩体接触的一侧设有三角形棱条，所述棱条的顶端顶靠在口罩罩体内侧。

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