口罩的技术演变
疫情期间，口罩是紧缺物资，包括口罩供应商在内，几乎没有人能想到口罩会成为稀缺之物。下面我们通过专利申请一起来看看口罩的技术成长史。
图一
国际专利分类号IPC分类号A41D13/11表达的意思是：保护脸的遮罩，例如用于外科或用于污浊空气。这个分类号基本表达了口罩的含义，使用IPC分类号在IncoPat进行检索，发现较早的、具有过滤进入口鼻空气功能的口罩的专利申请是公开号为US695403A、名称FACE-PROTECTOR的发明专利申请，其申请日为1901年11月14日、申请人是N ANDREW FULLER和MARY LONGDEN，技术方案如下图二所示。
该发明的口罩本体由一块防水布构成，铁丝网制成网架，里面由海绵或其它空气过滤材料填充，该口罩用于矿工等工厂员工，保证吸入的空气无烟、无灰尘。
图二
这之后，关于口罩有代表性的专利申请如下表一展示，它们分别从佩戴便携性、功能扩展性、过滤性能、使用舒适性上进行了改进：
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公开号 |
申请日 |
发明名称 |
主要附图 |
功能及意义 |
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GB191204789A
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19120226 |
Improvements in Respirators |
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采用耳挂式，用于防尘。
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GB191224150A |
19121022 |
Improvements in or Relating to Respirators |
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明确提出避免细菌感染或其他有害气体被吸入。 |
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GB134432A |
19190111
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An Improved Mask for Protection against Infectious Diseases |
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使用呼吸盒，避免病菌吸入肺部，是呼吸阀结构上的发明前身。 |
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US3130722A |
19590908 |
Respirator Mask |
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在口罩内产生负压差或正压差，是呼吸阀功能上的前身发明。 |
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US20030005934A1
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20020812
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Face Mask that Has a Filtered Exhalation Valve |
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呼吸阀的设计，响应于增加的压力而打开，以允许呼出的空气从面罩内部快速吹扫，提升舒适感。 |
对口罩专利申请技术的类型进行划分，分成结构、功能、材料三大类。结构类改进主要侧重将口罩与救生类设备、护目镜、防护服等结合使用时的结构设计。功能类改进主要侧重研究如何在外科诊断鉴定、防尘等特定场景中使用口罩。材料类改进主要侧重口罩中过滤层灭菌、消毒、除臭的材料改进。图三展示了口罩专利申请中结构类、功能类、材料类申请量比重。
图三
涉及结构类改进的口罩专利申请量较多，它们主要是从口罩的外形、佩戴方式等方面提升口罩的防护作用，例如下表二展示的具有代表性的口罩结构类改进方案。
表二
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公开号 |
申请日 |
发明名称 |
主要附图 |
功能及意义 |
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CN204861305U |
20150624 |
口罩 |
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口罩主体和过滤片均采用与面部形状相适配的三维立体式形状。 |
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WO2016025266A1 |
20150805 |
Strapless facemask with skin friendly adhesive perimeter |
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使用皮肤友好的粘合剂，直接将口罩贴于面部，无需带子挂在耳朵上。 |
功能类改进主要强调了为了适应口罩特定的用途、应用场景而做出的改进。表三展示了典型的功能类口罩改进方案。
表三
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公开号 |
申请日 |
发明名称 |
主要附图 |
功能及意义 |
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WO9733652A1 |
19970134 |
Improved Surgical Mask With Adhesive Strip To Improving Breathing |
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口罩主体和过滤片均采用与面部形状相适配的三维立体式形状。 |
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CN209220667U |
20180925 |
鼻部术后冷敷止血湿化口罩 |
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通过冷敷式鼻部术后遮盖保护设计，达到有效冷敷和止血。 |
目前，口罩技术的研发主要在于结构调整，对于过滤材料的研究比较少。这主要是因为医用材料的改进依赖化学、材料、医药等多领域的知识融合和技术支撑，对创新主体的智力、财力基础都要很高要求。表四展示了几种典型的口罩材料类改进的发明。
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公开号 |
申请日 |
发明名称 |
主要附图 |
功能及意义 |
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US4522203A |
19840309 |
Water impervious materials |
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采用防水层压材料，耐用性、强度提升，具有良好的吸收能力。 |
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WO9723246A2 |
19961211 |
High Efficiency Breathing Mask Fabrics |
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采用非织造微纤维，具有较好防护作用。 |
此次抗击疫情中，很多微信、微博文章都介绍了N95、KN95、医用口罩的区别在于过滤性能、过滤针对的对象、达到的认证标准不同。口罩技术的深入发展依赖于过滤材料的升级，此次疫情过后，口罩中过滤层的材料可能会成为我国科研主体、口罩生产商的研究重点，如何使过滤性能更高、制造成本更低会成为研究的目标。
口罩生产出来了，使用过后的处理又成为重点。从目前的检索中，涉及口罩销毁处理的相关技术比较少，因此，口罩使用完毕，如何更环保的销毁、甚至回收再利用是研究蓝海。
古语：福祸相依。新冠肺炎疫情让我们更加深刻认识到生态环境的重要性，更加重视绿色科研的必要性。祈祷我们早日战胜疫情，且行且珍惜。