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以臉的大小及深度尺碼分群設計半面型呼吸面罩

為了解決line群組全體標記的問題，作者吳念國 這樣論述：

本研究的目的在於提出一個以實質3D的頭顱顏面資料來設計半面型呼吸面罩的方法。影響呼吸面罩的效能，除了濾材的過濾能力以外，最主要的兩項因素是氣密性與滯留腔。氣密性是面罩與配戴者顏面之間的密合程度。滯留腔則是面罩與顏面之間所包圍的空間，它會扣留配戴者呼吸的潮汐量，降低通透濾材的有效通透量。為了提升氣密性和降低滯留腔，本研究提出一個以3D的頭顱顏面資料來設計半面型呼吸面罩的方法；更進一步，企求以一組有限尺碼(例如，3個至5個)的呼吸面罩來適用全體使用者(例如，800萬個勞工)，本研究再提出一個以臉的大小及深度的尺碼分群方法。築基在楊宜學的氣密設計概念，本研究進一步提出一個改良的二階段尺碼分群方法。

這個方法先將母體進行臉型大小的分群(例如M群)，以面罩的外圍輪廓線，實質的2D曲線(有別於2個1D尺寸，如臉長與臉寬)，作為分群的標的；接著將2D的外圍輪廓線投影到到3D顏面上，求取3D的面罩與顏面的貼合介面曲線，再以這個3D貼合介面曲線的深度散布程度作為深度深群的標的，將各個臉型大小群組再細分為N群。這種二階段的分群方法在於以有限的尺碼分群，設計一組氣密且低滯留腔的呼吸面罩，以適用全體的配戴者。結果顯示: 臉型大小的2D面罩的外圍輪廓線的分布為臉長在90.04mm ~ 120.08mm之間，全距為30.04mm，而臉型大小的放值約為20mm(±10mm)，所以將臉型大小的分群分為兩個群組，”

尺碼S”臉長90.04mm~105.06mm與”尺碼L”105.06~120.08mm。接著分別就這兩個群組，由3D的貼合介面曲線進行臉深的分群。尺碼S群組的曲線散布的結果得知深度的分布在4.6mm~23.59mm之間，全距為18.99mm，而臉深度寬放值約為14mm(±7mm)，因此將臉長尺碼S群組依臉深度再分為兩個群組，”臉淺尺碼”:4.6mm~14.095mm與”臉深尺碼”:14.095mm~23.59mm。同理，臉長尺碼L群組的曲線散布的深度的分布同在4.6mm~23.59mm之間，所以臉長尺碼L亦同分為兩個群組，”臉淺尺碼”:4.6mm~14.095mm與”臉深尺碼”:14.095m

m~23.59mm之後，我們在每個尺碼中找出一個最接近中間值的人為標準人，依標準人的顱顏資料，以楊宜學的氣密設計概念，擷取其3D貼合曲線，進行罩體的建構，以達到氣密性與低滯留腔的要求。依電腦模擬的結果顯示，在四個尺碼群組皆能達到氣密的要求；電腦模擬的最大滯留腔為192ml，而市售產品實際注水量測的最小滯留腔為237ml，降低至少45ml。當然這個結果將來必須以實際產品驗證。就方法論而言，本研究的呼吸面罩設計是一個實質的3D設計方法。不同於傳統面罩設計，通常只以簡化的1D尺寸作為設計的參考，例如臉長與臉寬等1D尺寸，喪失了複雜的3D資訊。本研究的設計方法是直接在3D的頭顱顏面的曲面資料上直接擷取

3D貼合曲線，實質保留3D的資訊，進行罩體的建構。這個方法應該可以應用在其他的設計上，例如頭盔、眼鏡和鞋子。