基于逆向工程的呼吸面罩设计

　　1　呼吸面罩个性化设计

　　面罩给氧可以吸氧、湿化及雾化同时进行,操作简便,便于临床的使用与推广.但鼻面罩通气的并发症常常会造成鼻梁上或鼻面罩周围组织皮肤溃疡.对于发生溃疡的情况,一般减低鼻面罩的压力,在溃疡区放置保护材料.当发生鼻面罩周围过多漏气时,通过绑紧头带等方法解决.但对面罩不适合人脸曲面的情况没有从根本上解决.对于那些存在多年呼吸衰竭或各种呼吸障碍疾病的病人来说,更需要根据病人面部特点进行鼻面罩的设计,才能保证戴上后舒适并且基本不漏气.

　　有很多场合需要高性能的防护面罩,如对飞行员使用供氧面罩情况的调查表明[1],现在使用的面罩基本根据国外面罩仿制而成.由于不同国家、民族和人种的飞行员的面形特征有很大差异,因而面罩体的造型不符合我国飞行员的三维面型特征.有90%左右的飞行员反映配戴面罩不舒适,91%的飞行员认为有必要根据自己的面形特征定做面罩.所以,本文将以口鼻面罩为例进行造型设计.

　　2　逆向工程的原理与面部测量技术的结合

　　传统的产品设计一般是正向工程(或顺向工程).即从概念设计到图样,再制造出产品.而产品逆向工程(reverse engineering,简称RE)设计是根据零件(或原型)生成图样,再制造产品,也称反求工程、反向工程等[2].

　　逆向工程一般以先进产品设备的实物、样件、软件(包括图样、程序、技术文件等)或影像(图像、照片等)作为研究对象,应用现代设计方法学、生产工程学、材料学和有关专业知识进行系统分析和研究,探索掌握其关键技术,进而开发出同类更为先进的产品.逆向工程法是针对消化吸收先进技术而采取的一系列分析方法和应用技术的结合.广义的逆向工程包括形状(几何)逆向、工艺逆向和材料逆向等诸多方面,是一个复杂的系统工程.逆向工程中的关键技术主要在于测量技术及产品建模技术等[3].

　　人体测量技术从技术发展看,主要有传统的人体测量技术和三维人体测量技术.传统技术主要以软尺、人体测高仪、角度计及可变式人体截面测量仪等为主要工具,用来测量体表长度和横截面形状,由于方法简单而被服装业等采用,但由于是接触式测量,被测者容易疲劳而测量技术会直接影响测量的误差.目前获得的人体数据主要是人体躯干、四肢的测量数据,而由于面部生理特征的复杂性,可借鉴的数据较少,没有我国标准人体面部数据库.王兴伟等[4]研制了探针式面形数据测量仪,结合直角规测量工具.对我国飞行员面部面罩密封区域的面形仅进行了24个特征点的数据测量和特征分析[5],根据测量获得的特征点连线成人脸部特征二维曲线,再进行三维曲线与曲面的设计.