头面部医用防护用品适配性设计研究

作     者：王晶晶 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：骆雯;肖文辉

授予年度：2022年

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 

主      题：适配性 头面部 医用防护用品 评价体系 

摘      要：产品适配性设计包含对产品的安全性和舒适性的双重要求。疫情防控期间,头面部医用防护产品造成的器械相关性压力损伤现象显著,暴露了现有防护产品的适配性不足。然而现行的国内外头面部防护用品标准较少涉及产品适配性相关的内容。因此,本文将结合定量研究方法与定性研究方法进行头面部医用防护用品的适配性设计研究。首先,为获取实际佩戴过程中头面部医用防护用品造成的面部压迫情况,以医用防护口罩与护目镜作为实验对象,招募10男性受试者与10女性受试者开展真人佩戴实验。实验结果表明头面部医用防护用品在尺寸结构上存在严重的适配性问题,造成的压痕主要分布在鼻子、颧骨、额头三个区域,对女性受试者较为不友好。同时基于受试者的数字化头部模型与头面部医用防护用品数字化模型进行有限元分析。将人体面部软组织厚度纳入考量,模拟头面部医用防护用品的佩戴过程。通过有限元模型分析获取鼻子、颧骨和额头区域的压力峰值、压强峰值和压强峰值分布面积。其次,通过差异性分析与相关性分析,强调性别、面部区域对头面部医用防护用品适配性设计的影响。根据真人佩戴实验获取的舒适度评分计算各面部区域的权重。应用灰色关联分析法分别构建不同性别下以压力峰值、压强峰值与压强峰值分布面积为自变量的头面部防护用品的适配性评价模型。最终,选取男性与女性典型圆高型头部模型,应用三维投影法设计并制作两款针对不同性别的新型医用防护口罩与护目镜,并通过真人佩戴实验与有限元模型模拟分析验证了优化产品的适配性的改善。总的来说,本文将人体头面部软组织特征纳入头面部医用防护用品的适配性研究中,建立了面向不同性别、不同面部区域的综合压力、压强、受压面积等客观变量与舒适度评分主观变量的适配性评价体系。总结了基于人体头面部特征的产品适配性设计流程。本课题的研究成果对头面部医用防护用品适配性设计分析与评价具有指导意义。