黑龙江省技术创新方法研究会

无论是冬夏，室内还是室外，佩戴护目镜时，其内壁总会起雾出霜甚至凝结成细小水珠，严重影响佩戴者的视线，一般需要经常取下护目镜擦拭干净，但如果是执行防疫任务的医务人员，在隔离区是不能取下护目镜的，由此给正常工作带来了极大不便和安全隐患。在疫情期间，各类防疫防护用品的使用安全受到了大家的关注，其中护目镜起雾出霜是重要的一环。

一、运用TRIZ工具开展分析

1、因果链分析

通过因果链分析逐级推导，可知护目镜内产生高湿度起雾结露凝水（11）的原因是其内部的空气湿度过高（21），继而导出眼部的泪腺分泌和蒸发的水分多（31）、但是护目镜内的水分蒸发排出慢（32），护目镜下部排气孔小（41）、护目镜内水分蒸发量超过排放量（42）等因素。最终确认需要解决根因3条：

a.护目镜内无循环气流（52）;

b.护目镜内无专用进气孔（61）;

c.护目镜需要防止污染物进入（51）。

得到功能缺陷识别关键信息：护目镜内没有循环气流是水雾排不出的原因，需要再造循环体系，增加进气口，即可解决湿气排出问题，同时还要满足防止污染物进入的限制条件。

获得方案1：增设进气口，形成循环;

方案2：进气孔增加空气过滤措施;

2、技术矛盾分析

（1）如果加大了护目镜内的循环气流（通风口），则护目镜就不会起雾结露，但是有安全风险;

（2）如果消除了护目镜内的循环气流（通风口），则没有安全风险隐患，但是护目镜就会起雾结露;

基于矛盾1论述提取参数，其中改善的参数是物体产生的有害因素31、运动物体的作用时间15、物体外部有害因素作用的敏感性30、（湿度），恶化参数是运动物体的能量损失19;

通过矛盾矩阵获得相关发明原理信息：动态原理;预先作用原理;局部质量原理等;

获得方案3：非自然状态无法平衡循环关系，需要辅助强行排风;对护目镜加装可控的通风装置;

3、物场分析：

护目镜内的空气不足以阻挡水（湿气）对镜片的沾染，属于场效应不足的物场，需要引入F2镜外空气稀释镜内的水（湿气）。

结论可验证方案3。

4、确定改进操作区域/时间

（1）确定改进模板：采用市场保有量最大的某品牌护目镜，检查和分析其结构，寻找可作业空间，其内部上方前侧空间、外部空间利用率较低，可安装配套设备。

获得方案4：在护目镜的内部上方前侧空间安装设备;

（2）确定操作时间：护目镜佩戴后至结束，可人为控制（方案5）或自动控制（方案6）;

5、SFR分析

（1）系统内资源：镜片、塑胶外套、呼吸孔、松紧带;

（2）超系统资源：一切较轻的材料、廉价的材料;

依据完备性法则，需要建立循环系统，但可用资源不足，需要引入新的资源：

方案7：在护目镜内安装较小的风机系统，为护目镜内送风;

方案8：在护目镜外安装风机系统，为护目镜内送风;

6、最终理想解

使用风机系统将新风送入护目镜内，使镜内的水（湿气）被替出护目镜，避免湿气在镜片内结露，新风无污染符合洁净标准，新风装置具备空气自净化能力（方案9）。原有的镜片、塑胶外套、呼吸孔、松紧带结构不变，新增装置依托现有结构安装固定。

7、限制条件

（1）安全性不变（设定KN95标准）;（2）不影响护目镜佩戴舒适性;（3）重量不增大过多;（4）不影响视线;（5）符合完备性法则。

二、方案实施与改进

1、方案整合

在方案1-9的基础上，实现设计需求的整合，形成综合方案10：

（1）在护目镜内上部正前方空间安装微型风机，向内部吸入新风推动镜内空气向外流通，同时形成正压效应避免内部空气污染;

（2）护目镜塑胶外套上部开孔安装过滤盒，形成风机进气吸入口;吸入的新风推动护目镜内的湿气由4个排气阀排出护目镜;

（3）过滤盒内填充空气过滤材料，推荐方案为复合KN95标准的无纺布+熔喷布形成连续交错复合层结构，也可使用其它过滤材料方案;

（4）为防止操作污染，电池设计在镜内空间;

（5）风机控制系统安装在护目镜内顶部风机的一侧，在护目镜上边框外侧开孔露出操作键。

其中：方案10-1为手动控制;

方案 10-2為手动/自动湿度控制;

方案10-3为手动/自动湿度/调速控制;

2、方案实施的加工制作：

方案10-1：手动控制信号方式（测试用途），两粒电池重量对佩戴舒适性有影响，故减重后保留一粒并放入护目镜内。外置过滤盒内按照KN95标准采用无纺布1/熔喷布2/无纺布1结构填充。使用2*2cm轴流风机，工作电流≤0.3A， 配备3.7V/350mA电池条件下，连续工作时间大于3h。

方案10-2：自动控制信号（测试用途）相对方案A1增加了湿度控制模式;由于电路展示不能批量加工，试验状态下的电路体积较大，但量产后可缩减2/3体积。经过验证本方案具备可操作性。系统增加选择按钮，红绿交替闪烁，红色闪一下，代表湿度值十位是一，换挡时按下按钮，红灯长亮表示进入下一个高转速档位，绿灯代表进入下一个自动高比例调节档位，总共6档位，手动3档、自动3档。

方案10-3为手动/自动湿度/调速控制;在方案10-2的基础上，采用3D打印护目镜外壳设计，集成全部操作需求，实现功能最全。由于特殊时期限制，重新开发周期过长，暂时搁置进一步研发。

3、改进完善

通过对上述成果的试用，结合医护人员需求，对产品做进一步优化改进。

（1）改进1针对舒适性问题，减轻新型护目镜的重量。（采用充电宝方案时护目镜全重仅44g）

（2）改进2针对电池使用时间问题，改进供电方式，延长工作时间。

（3）改进3针对空气过滤问题，采用标准过滤组件，延长新型护目镜的使用寿命。

（4）改进4针对极端防疫环境，增加一次性护目镜抛弃性设计。（外挂普通无汞碱性电池，用完即可抛弃）

（5）简化实施方案，以标准化组件设计满足各种需求，研制标准化的微型空气净化泵，借鉴KN95标准采用无纺布1/熔喷布2/无纺布1结构填充过滤筒，过滤筒与底座和微型轴流风机可分离和更换;微型空气净化泵为标准件，对不同需求的护目镜进行标准化组件下的差别设计，同时可解决其它医疗器械的通风问题。

4、应用效果

在短短的8天时间里，团队成员克服物资短缺等无数困难，依靠TRIZ创新方法的正确指导，实现了新型防雾护目镜从设计到样品加工测试定型过程的快速完成，极大提高了研发效率，相关产品经过大量测试已经满足了设计要求，可投入推广应用。

经过各方人员的试用，最终采用搭载微型空气净化泵、过滤器组件的标准化基本型防雾护目镜方案。此次项目研发中完成了“一种自排水雾式系列多用途正压护目镜”和“一种医用微型空气净化泵”2项专利设计申报工作。下一步将根据防疫形势变化，继续推出新的优化产品。

责编/杨鑫