1.本发明涉及一种口罩框架及包含其的多功能口罩。


背景技术：

2.众所周知，佩戴口罩是防止病原体进入人体呼吸道以保护人体不受感染的措施，特别在高危疫情期间，口罩几乎成了人们不可或缺的保证健康生活的护身符。但是，残酷现实提醒大家，佩戴口罩虽然能降低感染风险，但由于口罩本身存在的口罩周边容易泄漏的先天性缺陷，使佩戴口罩的人暴露风险显著增加，口罩并不能达不到所标称的95％或99％的过滤效果。特别对某些高风险高暴露岗位和尚不到全身武装穿隔离服程度的高要求人群，如执行航班的乘务员、机场公路卡口公安值勤人员、医护人员等，单凭口罩坚守岗位，受感染的机率很大。还有令人揪心的是，即使在抗击新冠肺炎第一线的病房和重症监护室里，医护人员长时间佩戴口罩会导致脸部疼痛、红肿、勒痕、皮损和压疮等，严重影响生活和工作。
3.口罩的密合性的弊端由来已久，虽然已引起大家的关注，生产厂家也尽最大努力把口罩从平板型做成立体型，加上鼻夹、鼻梁和海绵条等来改进。这些改进虽然对口罩的密合性有改善，还远没有达到防泄漏的防护要求。
4.通过调查发现，引起口罩周边泄漏的主要原因在于口罩与人脸的密合度不一致，而为了提高口罩与人脸的密合度，佩戴口罩时挂在耳朵上的绳带需要提供较大的收紧压力，而绳带的收紧压力仅作用于口罩的四个角和四条边上，绳带受力后拉直，绳带就作用于面部局部突出部位，造成局部勒伤擦伤甚至轻度切割伤，再继发皮肤炎症，引起脸部疼痛、皮损和压疮。
5.正由于存在上述问题，口罩弊端在高风险疫情中就突显出来了，防止泄露的安全性和佩戴口罩的舒适性光依靠软性材质形状的改进无法根本解决。
6.总而言之，这十几年的防控疫情证实了，传统的口罩难以胜任呼吸道病毒的侵袭，甚至被人误解成聊胜于无。结构简单的传统口罩，要解决高过滤性和低通气阻力之间的矛盾，还要解决口罩佩戴时周边泄漏的高风险和舒适性之间的矛盾，以及解决口罩在各工作场景的多功能性要求；普通口罩难以胜任，更难以满足广大人群面对未来不可知的防范要求。
7.因此，面对口罩存在的实际缺陷和将来面对的实际需要解决的问题，对传统的口罩的细枝未节的补漏洞式改良，是不能从根本上解决口罩存在已久的问题。需要对口罩结构的功能分解开来研究，然后根据存在的弊端逐一改进或强化其功能，然后从整体上重新设计发明一个新的多功能口罩。因为世界上的口罩都面临三个难题：1过滤效率要高而通气阻力要低；2口罩周边的泄漏风险要低和佩戴的舒适性要高；3要具有主动型杀灭病原体等功能；本发明的新一代多功能口罩既能解决当前健康卫生防疫的需要，也为口罩未来发展找到一个突破口。


技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统的口罩的密合性不够的缺陷，提供一种口罩框架及包含其的多功能口罩，可提升市面上普通口罩的整体防护性能。
9.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
10.本发明提供一种口罩框架，所述口罩框架包括框架本体，所述框架本体的内表面与预设的人脸模型面相匹配；所述框架本体的中间形成呼吸区，所述呼吸区与所述人脸模型面的口鼻所在区域相匹配。
11.在本技术方案中，通过在呼吸区放置口罩，可以对进入使用者的口鼻的空气进行过滤；框架本体由轻型硬质材料制成，不仅具有长时间地保持使用者的面部曲面形态不走样的效果，而且使用者在佩戴口罩框架时，框架本体的四个角上的收缩力能充分均匀地传递到口罩上。
12.较佳地，所述口罩框架包括弹性压条，所述弹性压条由弹性材料制成，所述弹性压条环绕所述呼吸区设置。
13.在本技术方案中，通过在框架本体的内表面设置弹性压条，将呼吸区的周边压紧，使呼吸区与使用者的面部之间不产生缝隙，呼吸区的口罩垫或内层口罩的泄漏安全问题得到较好的解决；同时，弹性压条具有弹性，口罩佩配时不会发生脸局部如颧骨、鼻骨、颌骨受力集中的问题，避免勒伤、擦伤等损伤，防止脸部疼痛压疮等问题的发生，以改善使用者佩戴口罩时的舒适度。
14.较佳地，所述弹性压条包括第一弹性压条，所述第一弹性压条环绕所述框架本体的外边缘设置；
15.和/或，所述弹性压条包括第二弹性压条，所述第二弹性压条环绕所述呼吸区的边缘设置。
16.在本技术方案中，第一弹性压条、第二弹性压条使呼吸区形成一密封的空腔。
17.较佳地，所述框架本体的内表面具有鼻托区域，所述鼻托区域与所述人脸模型面的鼻梁区域相匹配。
18.在本技术方案中，当使用者佩戴口罩框架时，鼻托区域与使用者的鼻梁相贴合，使口罩框架能相对于使用者的面部固定，不会从使用者的面部滑落。
19.较佳地，所述框架本体上还设有若干透气孔，所述透气孔从所述框架本体的外表面贯穿至所述框架本体的内表面。
20.在本技术方案中，使用者的脸颊或其它不会呼入空气的区域，不需要对外界空气进行过滤，可以在框架本体对应的区域设置透气孔，令使用者的脸颊或其它不会呼入空气的区域可以与外界空气直接连通，以提高这些区域的透气度，从而提高使用者佩戴口罩框架时面部皮肤的透气度和舒适性。
21.较佳地，所述框架本体的内表面具有侧面区域，所述侧面区域与所述人脸模型面的脸颊区域相匹配，所述透气孔设置于所述侧面区域。
22.在本技术方案中，当透气孔设置于侧面区域，可令使用者的脸颊的透气性更佳。
23.较佳地，所述口罩框架还包括两个固定部，两个所述固定部分别位于所述框架本体的两侧，所述固定部用于与防护罩相固定。
24.在本技术方案中，防护罩可阻挡雨水、灰尘或其他大颗粒物质，通过设置两个固定
部，在口罩框架的外部加上防护罩，使经过口罩框架的呼吸区内的口罩的空气更佳地洁净。
25.较佳地，所述固定部包括：
26.固定磁条，所述固定磁条用于与所述防护罩的磁条相吸合；
27.和/或，固定孔，所述固定孔用于安装锁紧件，所述锁紧件将所述防护罩与所述框架本体相固定。
28.在本技术方案中，通过上述固定部的设置，可实现防护罩的快速安装、拆卸的功能。
29.本发明还提供一种多功能口罩，所述多功能口罩包括口罩框架和防护罩，所述口罩框架如上述技术方案所述，所述防护罩固定在所述口罩框架上，所述防护罩的两端与所述框架本体的两侧相固定，所述防护罩的内表面与所述框架本体的外表面相对设置。
30.在本技术方案中，防护罩可以为防雨水罩、防尘罩、防潮湿罩、防过敏罩、主动型抗菌抗病毒生物防护罩或其他防护罩中的任一种，通过在口罩框架外部设置防护罩，使该多功能口罩可应用于多种场合。
31.较佳地，所述防护罩为第一防护罩，所述第一防护罩的竖向高度高于所述口罩框架的竖向高度；
32.或，所述防护罩为第二防护罩，所述第二防护罩的竖向高度与所述口罩框架的竖向高度相适应；
33.或，所述防护罩为第三防护罩，所述第三防护罩的外表面设有若干凹槽，所述凹槽从所述第三防护罩的一端横向延伸至所述第三防护罩的另一端。
34.在本技术方案中，使用第一防护罩，尽可能地覆盖使用者的面部，达到更佳的防护效果；使用第二防护罩，第二防护罩的防护面积与口罩框架的整体面积相适应，第二防护罩在起到防护作用的同时，还不影响使用者的视线；第三防护罩的外表面形成凹凸不平的曲面，从而使粉尘不易吸附在第三防护罩的外表面，第三防护罩作为防粉尘罩，具有极佳的防粉尘效果。
35.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
36.本发明的积极进步效果在于：
37.该口罩框架及包含其的多功能口罩，口罩框架根据该预设的人脸模型面制成，与该使用者的面部的贴合度可达到最佳，口罩框架的框架本体由轻型硬质材料制成，不仅具有长时间地保持使用者的面部曲面形态不走样的效果，而且使用者在佩戴该多功能口罩时，框架本体的四个角上的收缩力能充分均匀地传递到口罩上，解决了口罩佩戴时与使用者的面部不密合导致的周边泄漏和舒适度差的问题，提高了口罩的面部密合度，降低泄漏率，上述多功能口罩还具有实用的多方位多功能的防护功能，使口罩的整体防护性能提高到一个新的水平，从而提高口罩的整体防护性能。
附图说明
38.图1为本发明实施例1的口罩框架的结构示意图。
39.图2为图1所示的口罩框架的侧视图。
40.图3为本发明实施例2的多功能口罩的结构示意图。
41.图4为本发明实施例3的多功能口罩的结构示意图。
42.图5为本发明实施例4的多功能口罩的结构示意图。
43.附图标记说明
44.口罩框架100
45.框架本体1
46.外边缘11
47.鼻托区域12
48.侧面区域13
49.呼吸区2
50.边缘21
51.透气孔3
52.固定部4
53.固定磁条41
54.固定孔42
55.穿孔5
56.第一防护罩200
57.第二防护罩300
58.第三防护罩400
59.凹槽401
具体实施方式
60.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
61.实施例1
62.如图1至图2所示，本实施例公开了一种口罩框架100，口罩框架100包括框架本体1，框架本体1的内表面与预设的人脸模型面相匹配，框架本体1的中间形成呼吸区2，呼吸区2与人脸模型面的口鼻所在区域相匹配。
63.预设的人脸模型面，根据人体面部的三维扫描数据或者医学图像数据重构的三维模型获得。当该口罩框架100针对于特定的使用者设计时，可以先扫描该使用者的面部，生成三维扫描数据或者医学图像数据，再形成针对该使用者的预设的人脸模型面。这样，根据该预设的人脸模型面制成的口罩框架100，与该使用者的面部的贴合度可达到最佳。
64.呼吸区2与人脸模型面的口鼻所在区域相匹配，口鼻所在区域为根据人体面部解剖和生理功能充分留出的呼吸通气和语言讲话需要的区域。通过在呼吸区2设置口罩，可以对进入使用者的口鼻的空气进行过滤。
65.上述框架本体1可通过3d打印技术制作，先将使用者的面部进行激光3d扫描，建立人脸3d模板数据库，再根据人脸解剖特点，以及眼口鼻生理活动的需要，放宽或减少模板上数据的尺寸，充分考虑各种口罩大小的压条线和外侧磁盘粘贴区的平整要求，生成预设的人脸模型面。最后根据预设的人脸模型面，打出与使用者的面部高度匹配的框架本体1。
66.除3d打印以外，也可使用热塑成形法制作框架本体1。具体而言，用特殊恒定加温
装置将热塑材料加热至70度，热塑材料几分钟后呈半固化状态后，放置于使用者的脸部眼眶以下的口鼻至颏部的需被口罩覆盖的部位，塑制出脸部模板。冷却成型后，根据人脸解剖的特点，在眼口鼻区域，以生理活动需要(比如开口讲话、鼻翼活动等)设置呼吸区2，再进行精细加工，使框架本体1的内表面与预设的人脸模型面相匹配，最终形成与使用者的面部高度匹配的框架本体1。
67.框架本体1由硬质材料制成，不仅具有长时间地保持使用者的面部曲面形态不走样的效果，而且使用者在佩戴口罩框架100时框架本体1的四个角上的收缩力能充分均匀地传递到口罩上。
68.使用时，使用者佩戴好口罩(可以是平板型口罩，或口罩垫等，如软性熔喷非织造布材料的口罩)后，将该口罩框架100完全覆盖在口罩外侧再佩戴固定，使口罩框架100的内表面贴合于口罩的外表面，解决了口罩佩戴时与使用者的面部不密合导致的周边泄漏和舒适度差的问题，提高了口罩的面部密合度，降低泄漏率，从而提高口罩的整体防护性能。
69.该口罩框架100还有另一种使用方法，先将口罩垫或软性平板状口罩粘贴或固定在框架本体1上，覆盖呼吸区2；使用者佩戴该口罩框架100，使口罩框架100的内表面与使用者的面部完全匹配，避免口罩框架100的边缘漏气，提高了过滤效果。
70.上述口罩框架100还包括弹性压条(图中未示出)，弹性压条由弹性材料制成，弹性压条环绕呼吸区2设置。其中，弹性压条包括第一弹性压条和第二弹性压条，第一弹性压条环绕框架本体1的外边缘11设置，第二弹性压条环绕呼吸区2的边缘21设置。在其它的实施例中，也可以将弹性压条设置于其它位置，只要弹性压条环绕呼吸区2设置，使呼吸区2形成一密封的空腔即可。
71.通过在框架本体1的内表面设置弹性压条，将呼吸区2的周边压紧，使呼吸区2与使用者的面部之间不产生缝隙，呼吸区2的口罩垫或内层口罩的泄漏安全问题得到较好的解决；同时，弹性压条具有弹性，口罩佩配时不会发生脸局部如颧骨、鼻骨、颌骨受力集中的问题，避免勒伤、擦伤等损伤，防止脸部疼痛压疮等问题的发生，以改善使用者佩戴口罩时的舒适度。
72.如图1至图2所示，框架本体1的内表面具有鼻托区域12，鼻托区域12与人脸模型面的鼻梁区域相匹配。当使用者佩戴口罩框架100时，鼻托区域12与使用者的鼻梁相贴合，使口罩框架100能相对于使用者的面部固定，不会从使用者的面部滑落。
73.如图1至图2所示，框架本体1上还设有若干透气孔3，透气孔3从框架本体1的外表面贯穿至框架本体1的内表面。当使用者佩戴口罩框架100时，口鼻与呼吸区2相对应，通过呼吸区2的口罩对进入使用者的口鼻的空气进行过滤。而使用者的脸颊或其它不会呼入空气的区域，不需要对外界空气进行过滤，因此，可以在框架本体1对应的区域设置透气孔3，令使用者的脸颊或其它不会呼入空气的区域可以与外界空气直接连通，以提高这些区域的透气度，从而提高使用者佩戴口罩框架100时面部皮肤的透气度和舒适性。
74.框架本体1的内表面具有侧面区域13，侧面区域13与人脸模型面的脸颊区域相匹配；当透气孔3设置于侧面区域13，可令使用者的脸颊的透气性更佳。
75.如图1至图2所示，该口罩框架100还包括两个固定部4，两个固定部4分别位于框架本体1的两侧，固定部4用于与防护罩相固定。防护罩可以为防雨水罩、防尘罩、防潮湿罩、防过敏罩、主动型抗菌抗病毒生物防护罩或其他防护罩中的任一种。
76.防护罩可阻挡雨水、灰尘或其他大颗粒物质。通过设置两个固定部4，在口罩框架100的外部加上防护罩，使经过口罩框架100的呼吸区2内的口罩的空气更佳地洁净。
77.通过在框架本体1的两侧的固定部4，将防护罩固定于口罩框架100上，不需要在头部或额部用额带、海棉条等方式固定防护罩，有利于使用者的脸部的散热、出汗等人体生理调节功能。
78.在本实施例中，固定部4包括固定磁条41和固定孔42，固定磁条41用于与防护罩的磁条相吸合；固定孔42用于安装锁紧件，锁紧件将防护罩与框架本体1相固定。锁紧件可以是公母扣、对扣、铆钉、销钉或其他标准锁紧件中的一种。以锁紧件为公母扣为例，组装时，将母扣依次穿过防护罩的孔、固定孔42，再将子扣从框架本体1的内表面的一侧与母扣扣合，即可将防护罩固定到口罩框架100上。
79.如图1所示，固定孔42的个数为四个，四个固定孔42分别位于框架本体1的两侧。其中，两个固定孔42位于框架本体1的一侧，另两个固定孔42位于框架本体1的另一侧。通过四个固定孔42的布置，可以限制防护罩沿固定孔42的轴线方向的转动。在其它的实施例中，固定孔42的个数可以为三个或四个以上。只要在框架本体1的其中一侧的固定孔42的数量达到两个以上，即可限制防护罩沿固定孔42的轴线方向的转动。
80.而在框架本体1的两侧设置两个固定磁条41，利用固定磁条41与防护罩的磁条之间的吸力，可再次加强防护罩与口罩框架100之间的固定力。同时，在安装防护罩时，也可以先将防护罩的磁条与固定磁条41相吸合，进行预定位，再在固定孔42中安装锁紧件，方便了防护罩与口罩框架100的组装。
81.通过上述固定部4的设置，可实现防护罩的快速安装、拆卸的功能。在其他的实施例中，固定部4也可以单独使用固定磁条41，或单独使用固定孔42，或使用其他本领域技术人员容易想到的固定方式，比如粘贴、卡扣、挂耳等。
82.如图1至图2所示，框架本体1上还设有四个穿孔5，四个穿孔5分散于框架本体1的四个角落。位于框架本体1的上方的两个穿孔5用于连接第一弹性绳(图中未示出)的两端，位于框架本体1的下方的两个穿孔5用于连接第二弹性绳(图中未示出)的两端。第一弹性绳、第二弹性绳可调节长短及松紧度；当使用者佩戴口罩框架100时，第一弹性绳、第二弹性绳环绕在使用者的头部，将口罩框架100贴合于使用者的面部。
83.将该口罩框架100佩戴到使用者的面部后，因框架本体1由轻型硬质材料制成，框架本体1对第一弹性绳、第二弹性绳起到支撑作用，第一弹性绳、第二弹性绳不会完全陷入使用者的面部，从而避免了使用者的面部被弹性绳勒伤，提高了使用者的佩戴舒适度。
84.在其他的实施例中，穿孔5也可以设置为其他数量，穿孔5的数量根据弹性绳的数量、弹性绳与框架本体1的固定位置确定。另外，除使用弹性绳作为口罩框架100的固定件外，其他本领域技术人员容易想到的固定方式均可适用于本实施例的口罩框架100。
85.实施例2
86.图3所示为本发明多功能口罩的一实施例。该多功能口罩包括口罩框架100和第一防护罩200，第一防护罩200固定在口罩框架100上，第一防护罩200的两端与框架本体1的两侧相固定，第一防护罩200的内表面与框架本体1的外表面相对设置。其中，口罩框架100如实施例1所示，第一防护罩200的竖向高度高于口罩框架100的竖向高度。
87.防护罩可阻挡雨水、灰尘或其他大颗粒物质。当防护罩需要防护的面积较大时，可
使用第一防护罩200，尽可能地覆盖使用者的面部，达到更佳的防护效果。
88.实施例3
89.图4所示为本发明多功能口罩的另一实施例。本实施例的大部分结构与实施例2相同，不同之处在于：
90.与口罩框架100固定的防护罩为第二防护罩300，第二防护罩300的竖向高度与口罩框架100的竖向高度相适应。
91.当防护罩仅仅只需要做一些简单防护，防护罩所需的防护面积不需要很大时，可使用第二防护罩300，第二防护罩300的防护面积与口罩框架100的整体面积相适应，第二防护罩300在起到防护作用的同时，还不影响使用者的视线。
92.实施例4
93.图5所示为本发明多功能口罩的另一实施例。本实施例的大部分结构与实施例2相同，不同之处在于：
94.与口罩框架100固定的防护罩为第三防护罩400，第三防护罩400的外表面设有若干凹槽401，凹槽401从第三防护罩400的一端横向延伸至第三防护罩400的另一端。
95.通过在第三防护罩400上设置多个凹槽401，使第三防护罩400的外表面形成凹凸不平的曲面，从而使粉尘不易吸附在第三防护罩400的外表面。第三防护罩400作为防粉尘罩，具有极佳的防粉尘效果。
96.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。