基于霧霾背景下的兒童防霾口罩設計

黃思怡 HUANG Siyi

武漢理工大學，武漢430070（Wuhan University of Technology , Wuhan 430070）

隨著我國國民經濟的快速增長和城市化建設進程的不斷加快，多次大范圍爆發的霧霾事件引起了全社會的廣泛關注。目前，我國已經成為全球PM2.5污染最嚴重的地區之一。霧霾對人的健康構成嚴重威脅，尤其是對兒童的健康和成長非常不利。市場上的兒童口罩琳瑯滿目，但存在著諸多缺陷，要么防霾效果差，要么佩戴不舒適，要么形式丑陋，讓孩子心生抵觸。在此背景下探討一種既符合兒童身體尺度，又具有良好防霾效果及美學效果的兒童防霾口罩的理論與實踐。

一、霧霾天氣對兒童口罩設計的要求

防霾口罩不同于日常生活中的防塵口罩和醫用口罩，它的主要作用是防止霧霾顆粒侵入人體的呼吸系統。因此，防塵的效率是其重要的設計指標，而要達到防塵效率，除了吸附材料的選擇與功能設計外，還須著重考慮其密合程度。在現有的一些防霾口罩中，密合性往往成為設計的一大難題。密合性不強導致防霾效果大打折扣；密合太嚴實或材料選擇不當，則可能給佩戴帶來麻煩，尤其是兒童防霾口罩，這種矛盾更為嚴重。因此，兒童防霾口罩首先須克服阻塵效率同密合性之間的矛盾。

1.阻塵效率

防霾口罩設計中阻塵效率的高低取決于其對微細粉塵的阻隔能力，尤其對 2.5微米以下的呼吸性粉塵。霧霾環境下，選擇有效地阻擋有害氣體并且最大程度上阻擋PM2.5細微顆粒的濾材是口罩設計中最重要的要求。從濾材上分析，普通的紗布口罩是機械式過濾，小于2.5微米的粉塵顆粒會從紗布的網眼中穿透進去，進入呼吸系統。因此，對于防霾口罩的濾材就有更高的要求。阻隔率高的防塵口罩，由具有靜電吸引功能的超細纖維組成，那些粉塵在穿過這種濾料的過程中，會被靜電吸附在濾料上，真正起到阻塵作用。為了達到更好的防霾效果，活性炭、無紡布材料甚至納米材料都是很好的選擇。

2.密合程度

選擇合適的材料，只是保證防霾口罩質量的第一步。如果口罩與人臉的接觸面能很好地吻合，那么防護效果就會更加明顯。如果口罩的外沿與人臉密合性不好而造成縫隙，那么無論濾料的阻塵效率有多高,有害顆粒還是會進入人的呼吸系統，對人體造成傷害。霧霾天氣下，想要更好的防護效果，設計符合人體尺度的口罩顯得尤為重要。

口罩的密合性除了要考慮兒童臉型的尺度外，還應該考慮過強的密合性可能帶來的不適感。那么有兩種解決思路：一是在口罩與人體接觸的物理材料選擇上，要求其具有一定的可變形性，即它可根據兒童臉型的差異進行一定程度的改變，以達到符合兒童身體尺度的作用。二是采用一種心理補償機制，以轉移或補償高強密合性所帶來的不適感。還可根據兒童的特點，在口罩設計上利用一些流行元素使佩戴口罩成為一種時尚或者文化現象，以補償密合性問題給兒童帶來的困擾。

二、兒童防霾口罩的設計要素

兒童是社會組成中最為脆弱也是最有希望的一個群體，兒童的成長問題關乎國家的興盛?！皳鞘械恼{查，我國的兒童占總人口的30%左右，兒童在家庭消費中約占40%”［1］。由此可見，兒童的健康成長已經成為家庭乃至整個社會最為關注的焦點。尤其在我國國情下，兒童這一群體在家庭和社會上有著特殊的地位。市場上兒童產品多不勝數，但產品質量也是良莠不齊。如許多兒童口罩往往只是將成人產品尺寸改小，并沒有從兒童生理和心理上設計真正符合兒童人性化需求的產品。因此，深度發掘以兒童為設計對象的產品是十分必要的。要實現這個目的，人性化設計為人們提供了一種以使用者為研究對象的設計理念，它通過分析用戶的需求、能力和行為方式，然后用設計來滿足用戶。什么樣的產品更適合被兒童用戶接受，怎樣的形態和功能可以最大程度上滿足兒童以及監護人對產品的要求，這些問題都是值得研究的。

兒童作為自我保護意識較差的一類群體，身體發育正處于生理功能不斷成長完善的階段，在各個方面都有別于成人。生理上，兒童身體和器官的生長還不成熟，自我保護能力相對較弱；幼嫩的皮膚容易被劃破和刮傷，身體里缺乏自然抗體容易受到環境中有害物質的侵害；呼吸道細且短，粘膜容易受損從而引發呼吸道疾病等。心理上，兒童時期的心理、腦部結構和機能都還未發育成熟，對周圍事物的陌生感會讓兒童產生強烈的好奇心。這會促使他們對新鮮的事物產生濃厚的興趣，對身邊的事物主動觀察、研究、動手拆卸。唐納德·A·諾曼說過：“我曾經是個工程師，專注于實現技術要求，根本忽略了人的要求”［2］，從唐納德·A·諾曼的話我們不難發現產品設計本質上就是為人服務的。人是設計的主體，不同的主體需要不同的關懷。兒童產品不能只是縮小成人產品的尺寸，只有將兒童視為具有一定審美能力和鑒賞能力的個體，才可能從根本上做好兒童防霾口罩設計。

1.造型要素

在產品設計中，造型是吸引消費者注意力的重要因素之一。好的造型對于一個成功的產品來說十分重要。不同形態之間存在大小、高低、厚薄等因素的區別，細微的區別都會給用戶生理和心理感受帶來微妙的變化。兒童用品的設計亦然。

兒童防霾口罩的造型建立在防霾功能以及人體工程學的基礎之上，形式必須同其功能保持一致，但對于兒童防霾口罩而言，應該適當考慮造型的藝術性，以此補償口罩給兒童生活所帶來的不便。

2.色彩要素

色彩依附于造型存在，在產品設計中具有強大的精神影響。色彩是最能表現情感的手段之一，兒童對色彩的感覺尤其敏銳。嬰兒在出生2～3個月后就有了識別色彩的能力，他們最喜歡的顏色是黃色，其次是白色、粉色、紅色和橙色等［3］。溫暖的顏色、柔和的造型都是兒童產品設計中應當關注的重點。因此，在設計防霾口罩時，要考慮兒童所偏愛的色彩，要設計多種色彩方案供兒童選擇。

尤其重要的是，防霾口罩作為一種防霾手段，亦可以通過設計的創意使其成為一種時尚元素或者文化符號，化被動防霾為主動防霾。因此，在色彩的設計上可考慮一些兒童時尚元素，比如利用流行卡通形象或者流行色彩塑造兒童防霾口罩的色彩體系，打造一定的防霾口罩經典形象。

3.材料要素

材料是產品設計的物質基礎。任何產品的設計，只有選用的材料性能和產品功能相吻合，才真正實現了產品設計的目的與價值。在兒童產品設計中，質地柔軟、不易碎、輕便、環保安全的材料成為大多數設計者的選擇。兒童成長周期長，為了減少資源浪費的問題，環保材料一定是設計者的首選。

三、兒童防霾口罩的設計實踐

近兩年來，霧霾侵擾不斷。兒童身體發育不完全，灰塵、顆粒會通過呼吸道直接侵害其健康，容易引起呼吸道疾病，如感冒、咳嗽、鼻炎、支氣管炎、哮喘等。市場上很難尋覓兒童專用口罩，兒童出行使用成人口罩無法阻擋PM2.5的危害。填補兒童專用口罩市場的空白具有深刻的現實意義。兒童作為弱勢群體，身體正處于發育階段，自身缺乏保護意識，還不夠完善的身體機能難以抵抗霧霾中有害物質的嚴重危害。因此，兒童口罩的人性化設計對保障兒童身體健康免受傷害起到了至關重要的作用。

1.缺陷研究

目前，專門針對兒童設計的口罩還非常少。根據中國現有的產品標準，符合普遍性用戶的口罩標準還沒有完全統一。比如市面上很多口罩成人和兒童可以通用，可事實上，兒童與成人的口罩設計在尺寸還有材質等方面存在較大差異。兒童使用尺寸不合理的口罩，對抵御惡劣環境毫無作用。要針對這一問題進行兒童專用防霾口罩的設計與研究。在產品設計之前，通過對兒童（用戶群體）的調研和觀察，了解這一特殊群體的真實需求，從而對用戶群體進行最細致地分析，尋求滿足兒童生理和心理的人性化設計方案，使口罩發揮兒童啟蒙教育、行為指導、個性塑造、精神伴隨等重要的作用。

（1）要仔細觀察和分析作為使用者的兒童的行為及其需求。從兒童心理上來看，佩戴口罩時的呼吸不暢容易導致兒童抗拒，口罩也容易讓兒童聯想到醫院、醫生等懼怕因素，如何讓兒童主動佩戴口罩顯得尤為困難。設計心理學表明視覺對心理現象起到最基本、最直接的作用。色彩鮮艷的產品更吸引兒童的注意，能夠自己動手拆卸拼裝的產品更能激發兒童的主觀能動性。從兒童臉部的人機工程學來看，容易遭到設計者忽視的兒童需求處于被動狀態，造成了許多產品滿意度低的尷尬局面。符合兒童人體尺寸的口罩更能確保兒童佩戴時的安全性和舒適感（見表1）。

表1 未成年男子和未成年女子頭面部尺寸①（單位：mm）

（2）從現有市場上來看，口罩無法真正有效地阻擋PM2.5顆粒以及其它有害氣體。價格最低廉的紗布口罩為植物或化學纖維口罩，它的工作原理就是通過這一層層的機械阻擋，過濾大的粉塵顆粒，可是直徑小于5微米的顆粒物就無法阻擋了，對于防護PM2.5顆粒的作用更是微乎其微。目前，防護作用最好的當屬進口的3M公司生產的幾款口罩，每一款都有著超強防霾作用。這種口罩為棉布，內有夾層，可以將PM2.5濾芯塞進去?？墒峭笟庑圆?，不適合老人兒童長時間佩戴，25～35元之間不親民的價格也導致產品不受歡迎。

（3）現有的口罩都不能反復使用。市場常見的防塵口罩，其過濾材料都為熔噴無紡布、材質多為聚丙烯，是一種超細靜電纖維布，可捕捉粉塵。但粉塵被這種材料捕捉住后極不易因清洗而脫離，而且水洗亦會破壞靜電的吸塵能力。如何讓口罩可以循環利用值得設計者深入思考。實際上，各大藥店都能買到的一次性醫用口罩在理想狀態下，對大顆粒物的攔截效率的確較高。但是鼻翼漏氣，一部分的顆粒物還是會穿透口罩進入鼻腔，實際效率則變得很低。有的由于佩戴不正確，阻隔污染顆粒的作用更是微乎其微?，F有的口罩無一例外地沒有專為兒童臉部尺寸設計款式，兒童在佩戴時，無法很好地貼合鼻梁，導致口罩保護效果不明顯，形同虛設。

（4）表面上兒童是產品的消費者，但實際上家長才是決定產品發展的關鍵因素。針對毫無購買能力的兒童群體，滿足家長對兒童產品的期望顯得尤為重要。一個好的兒童產品的誕生不僅要獲得兒童的認同，同時也需要滿足家長的心理需求。因此，兒童防霾口罩要盡力簡化其設計結構和步驟，做到結構簡潔、耐用實用，對其關鍵部件如過濾材料，在設計時要盡量考慮其使用壽命及其可拆卸性，以便更換濾芯，以降低購買及使用成本。要注意的是，兒童防霾口罩的設計本身可以使其成為一個時尚符號，但不能使其成為區分孩子家庭貧富及社會地位的符號?？傊?，設計應該考慮到一般家庭的購買能力。

2.設計實例

通過人性化設計的觀察、調研的研究方法，了解到消費者以及潛在消費者的心理需求，他們希望兒童口罩在滿足功能的情況下更關注兒童這個群體的特殊要求。安全性、簡潔性、益智性、情感關懷等都是兒童和家長的需求?；诖?，兒童專用防霾口罩設計如下（圖1-圖4）。

口罩包括寬162mm的主體以及環狀系扣于主體兩側的兩根橡皮繩，包括立面層、上遮面層以及下遮面層。立面層的兩側分別設置有貫穿橡皮繩的上下兩個連接孔，并且兩根橡皮繩在連接孔外側系扣打結，上遮面層與下遮面層呈115mm等腰三角狀且等腰錐度邊分別呈90度縫制于立面層內側上下對稱部位，兩面可繞縫合處轉動折疊。在使用時，打開上遮面層以及下遮面層使其與立面層呈90度夾角時，整個口罩呈一面開口的腔室狀（見圖5）。

圖5 兒童專用口罩展開狀態效果圖

作為一種改進，兒童口罩采用四層復合布料。竹炭纖維層跟活性炭層可以有效的吸收空氣中的PM2.5顆粒以及其他有害成分。弱酸性無紡布層在貼合兒童面部時可以吸濕，不刺激皮膚，更有效地保護兒童面部肌膚。與空氣接觸的立面層使用PET材料，其優良的耐熱、耐寒性和良好的耐化學藥品性和耐油性使得口罩表面具備繪畫寫字的功能，在益智性和趣味性上更大地滿足兒童心理需求。另外的三層材料起到過濾吸附污染顆粒的作用，從本質功能上滿足消費者對產品的需求。佩戴時采用系扣式的橡膠繩，可以根據不同頭徑的兒童適時調節橡膠繩系扣的位置直到適合位置。上遮面層設置有鼻梁缺口可以很好地架在兒童鼻梁處，同時可以將長條狀鋅鋁片折成貼合于兒童面部的形狀，可以更好地將上遮面層貼合于兒童面部，以達到上遮面層與兒童鼻梁處無縫銜接，防止粉塵進入呼吸道。不使用時，可將上下兩遮面沿縫合線處折疊與立面層重疊、對折（見圖3、圖4），便于收納保存。

四、結語

兒童是這個社會不可或缺的組成部分，兒童群體作為特殊的、易被忽略的研究對象，在生活中更需要得到設計者的關懷。通過對兒童防霾口罩設計的研究不難發現，在人性化設計中，通過對研究對象深入地理解和溝通，設計者才能以飽含人道主義精神的設計去打動每一位用戶，創造出真正以人為本、為人服務的產品設計。

注釋：

① 數據來源于GB/T26160-2010，未成年男子和未成年女子頭面部尺寸.

[1]李彬彬.設計心理學[M].北京：中國輕工業出版社，2001：161.

[2]唐納德?A?諾曼.設計心理學[M].小柯，譯.北京：中信出版社，2015：5-7.

[3]野村順一.色彩心理學[M].?？冢耗虾３霭嫔?，2014：31-34.