CN111264937A

CN111264937A - 一种具有预防和检测功能的口罩

Info

Publication number: CN111264937A
Application number: CN202010172903.3A
Authority: CN
Inventors: 傅雄军; 卢继华; 谢民; 杜慧茜
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2020-06-12

Abstract

本发明涉及一种具有预防和检测功能的口罩，属于家居日用品及日常防护技术领域。包括口罩本体、弹性挂颈带及调节搭扣；弹性挂颈项带上均设置有可调控软塑套，大小调节轻松自如；口罩本体包括外层材料、内层材料、过滤片固定层、检测模块以及警示输出单元；内层材料为纺粘层，纺粘层纤维直径在20微米以内；外层材料采用具有纺粘层和熔喷层的多层滤膜结构，熔喷层的纤维直径比较细，其纤维细度范围0.1微米到1微米之间；过滤片固定层薄层材料的直径介于外层材料或内层材料之间；检测模块为嵌入式试纸检测模块，位于口腔侧内层材料的外侧，连接着过滤片固定层。所述口罩具有防护等级高、过滤性能好以及居家检测及警示作用。

Description

一种具有预防和检测功能的口罩

技术领域

本发明涉及一种具有预防和检测功能的口罩，属于家居日用品及日常防护技术领域。

背景技术

口罩是一种日常防护用品，在生活中经常会用到。主要通过滤片过滤空气中的悬浮物，不论飞沫、灰尘、病毒统称气溶胶，均能过滤，进而达到防止细小颗粒物侵害呼吸系统的目的。针对粉尘、雾霾、季节性流感以及病毒蔓延情况，人们需要佩戴特殊防护功能的医用或者非医用的口罩，一定程度上通过阻止微细小颗粒物的附着与入侵，进而保护身体健康。

针对病毒蔓延，佩戴口罩是非常重要的防护手段之一。病毒是一种个体微小、结构简单、必须在活细胞内寄生的生物。病毒的种类非常多，多达几百万种，我们人类几乎防不胜防。然而，即便如此，病毒有些共性特征，我们可以研究其规律，并且采用相应技术手段取规避。毒颗粒一般小于100nm，且最容易穿透的颗粒在100-300纳米之间，该颗粒直径也正是冠状病毒的直径大小，然而携带病毒的飞沫有可能很大，也就是说病毒颗粒在空气中不能独自存在，它必须存在于活细胞之中。典型的，存在于飞沫之中，而飞沫的直径范围，典型值为1毫米到5 毫米之间。因此，目前现有防护口罩，即使不是PM2.5防护级别(pm2.5是能够滤除直径2.5微米以上悬浮颗粒的防护)；佩戴起来，也能成功过滤携带病毒的飞沫。

已知的病毒种类很多，近年来，病毒流传与蔓延开的情况很不乐观，有增加的趋势。这些病毒中，流感性感冒病毒最常见，它主要通过空气中的飞沫、易感者与感染者之间的接触或与被污染物品的接触而传播，被感染人轻则肌肉酸痛，重则高烧并引发其它疾病。需要设计一些简单的预防和检测日常用具，用于防治疫情，更加方便地保护公众健康和控制疫情蔓延。

对于呼吸道系统的病毒，一般采用咽拭子的方式采集，再进行核酸的检测。采集咽拭子，需要很高等级的防护措施，对于医护人员，每天多人的咽拭子采集，会造成很大的感染风险。现在很多的疾病和致病源都可以通过快速试剂盒检测方式完成，方式简单，可迅速出结果，避免去医院排队检测造成交叉感染的风险。

若将口罩与快速检测方式相结合，具体将测试病毒浓度或者疾病的试剂制作成过滤片置于口罩内部，当过滤的病毒达到一定浓度，口罩内置的过滤片外部显示部分会发生颜色变化，表示可能有病毒感染或者已经产生某类疾病。此多功能口罩用于预测病毒感染或者疾病的检测，同时还可以起到过滤空气、保护呼吸系统的作用。

发明内容

本发明的目的在于改造现有口罩，使得口罩不仅能够过滤空气组织细微颗粒进入呼吸系统，起到预防作用，还能用于病毒感染或疾病的检测，提出了一种具有预防和检测功能的口罩。

为了实现上述目的，本发明的方案如下：

一种具有预防和检测功能的口罩，包括口罩本体1、弹性挂颈带2以及调节搭扣3；

其中，弹性挂颈项带2上均设置有可调控软塑套，大小调节轻松自如；

其中，口罩本体1包括外层材料4、内层材料5、过滤片固定层6、检测模块7以及警示输出单元8；

其中，内层材料4为纺粘层，纺粘层纤维直径比较粗，在20微米以内；

内层材料的层数范围为1到5层；

外层材料5采用具有纺粘层和熔喷层的多层滤膜结构，熔喷层的纤维直径比较细，其纤维细度范围0.1微米到1微米之间；

外层材料5中熔喷层的数量范围为3到8层；

过滤片固定层6为固定在外层材料4和内层材料5的薄层过滤材料，该固定层6的材料为针对病毒或者病原检测特制的材料，此材料直径介于外层材料或内层材料之间；

检测模块7是一个嵌入式的试纸检测模块，位于口腔侧内层材料的外侧，连接着过滤片固定层6；检测模块7包括试纸、显示单元和传感单元；传感单元为浓度探测传感器，显示单元为微型显示器；

警示输出单元8包括但不限于变色带、蜂鸣器以及lED灯；

所述多功能口罩中各部件的连接关系如下：

口罩本体1与弹性挂颈带2相连，弹性挂颈带2与调节搭扣3相连；内层材料5和过滤片固定层6相连，过滤片固定层6与外层材料4相连；检测模块7分别与过滤片固定层6以及外层材料4相连；过滤片固定层6与试纸以及传感单元相连，显示单元和传感单元相连；传感单元与警示输出单元相连；警示输出单元 8与检测模块7相连。

所述多功能口罩中各层材料的功能如下：

内层材料4的主要作用是支撑整个无纺布结构，吸湿透气，触感好以及良好的抗紫外线性能；它对病毒或者细菌的附着颗粒的阻隔并没有太大的作用，可以比较容易的穿透；

外层材料5的作用为阻隔防止包裹病毒的飞沫、细菌以及液体渗透；

所述多功能口罩的工作原理如下：

过滤片固定层6的功能是具备粘着力，能吸附外层材料无法通过的微小颗粒，成分中的有油性物质协助该层材料保持相对干燥的环境；

随着人体呼吸次数增加，检测模块7经过滤片固定层6的传导及粘连出来的含病毒飞沫越来越多，进而导致病原颗粒浓度超过阈值T；

超过阈值T的病毒或者病原颗粒浓度被传感单元实时感知到；

与此同时，超过阈值T后，检测模块7的试纸会显示颜色，并进一步通过显示单元的微型显示器对外显示；

传感单元实时显示并记忆当前检测出的病毒或者病原颗粒浓度值，提示人体感染了某种病毒或者疾病，根据情况选择是否尽快就医。

所述具有病毒预防和检测能力的多功能口罩，操作步骤如下：

步骤1：人体佩戴此口罩，过滤片固定层6能够吸附外层材料5无法通过病毒或者病原颗粒；

步骤2：不断的呼吸过程中，过滤片固定层6吸附的病毒或者病原颗粒，积累病毒浓度；

步骤3：检测模块7上的传感单元将测到的浓度通过显示单元显示，实时显示检测出的病毒或者病原颗粒浓度值；

步骤4：若是测试的病毒或者病原颗粒浓度值超过一定的值，警示输出单元 8中发出各种警示。

有益效果

本发明所述的一种具有预防和检测功能的口罩，与现有口罩相比，具有如下有益效果：

1.防护等级高，过滤性能好，病毒多发季度，此口罩能有效对利用飞沫和气溶胶进行传播的呼吸道疾病进行预防；

2.内置有高吸附力的过滤层、高效检测试纸和浓度显示屏，对病毒或者某类病原可以进行实时检测和显示，防止在流感病毒多发季节排队就医检测造成的交叉感染；

3.多功能设计，在弹性耳带上设置可调控软塑套和耳带搭扣，轻松调节口罩耳朵部分的松紧程度，适合不同的人。

附图说明

图1为本发明一种具有预防和检测功能的口罩的结构图；

图2为本发明一种具有预防和检测功能的口罩实施例1的结构图；

图3为本发明一种具有预防和检测功能的口罩中口罩本体1及实施例2的工作流程图；

图示说明：

1-口罩本体、2-弹性挂颈带、2_1弹性耳带绳、2_2耳带搭扣、3-调节搭扣、 4-外层材料、5-内层材料、6-过滤片固定层、7-检测模块、8-警示输出单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明一种具有预防和检测功能的口罩的做进一步说明和详细描述。

实施例1

本发明一种具有预防和检测功能的口罩，在具体实施时，口罩外部佩戴方式有两种，分别如图1和图2所示。具体产品可以两种口罩佩戴绳均配备，以适应不同人群使用。如图1所示，此种实施方式适合耳朵比较小的成人以及医护人员。从图1中可以看出，包括口罩本体1、弹性挂颈带2以及调节搭扣3。

其中，口罩本体1的内部组成及连接关系示意图如图3所示。

图1中的口罩本体1经弹性挂颈带2连接在脑后，经调节搭扣3调节就将口罩本体戴牢。

针对佩戴口罩时间不长的人群，如偶尔外出的老人和孩子，可以采用挂耳式，如图2所示。具体实施时，配合采用弹性耳带固定器，如图2中的弹性耳带绳 2_1和耳带搭扣2_2把口罩固定在耳朵上。其中，耳带搭扣2_2为可调控软塑套用于调节弹性耳带绳2_1的长度，以适应不同的脸型。此种实施方式不适合长时间佩戴场合，长时间佩戴在耳朵上容易产生疼痛感或疲劳感。

口罩本体1在具体实施时，除了发明内容中提到的外层材料4、内层材料5、过滤片固定层6、检测模块7以及警示输出单元8外。口罩本体1上方靠近鼻子的地方内部要有可弯折金属，用于扣在鼻子上，保持密封；口罩本体1下方应多出一块用于密闭的弯槽。

实施例2

以预防和检测2019年下半年出现的新型冠状病毒SARS-CoV-2为例，阐述本发明具有预防和检测功能的口罩的具体实施。

若需要防护和检测冠状病毒，本发明具体实施时的实现步骤如下：

步骤1：疑似患者佩戴此口罩，可过滤SARS-CoV-2的过滤片固定层6可以吸附外层材料无法通过的SARS-CoV-2颗粒；

其中，疑似患者也可以是出差回来或外出归来的有疑似症状的家庭成员；一方面，可以阻断病毒传播途径，另一方面，可以实现无接触快速检测；

其中，过滤片固定层6具备粘着力，从鼻腔和口腔侧相连接内层材料4中吸附SARS-CoV-2颗粒；

步骤2：不断的呼吸过程中，过滤片固定层6吸附的SARS-CoV-2颗粒浓度超过阈值T，与之相连的检测模块7中的试纸产生变化，试纸浓度会及时传递到警示输出单元，提示已经感染病毒，或者发生疾病；

步骤3：检测模块7上传感单元将测到的病毒浓度通过显示单元显示，实时显示检测出的SARS-CoV-2病毒的浓度值；

步骤4：若测试的SARS-CoV-2病毒浓度值超过阈值T，警示输出单元的蜂鸣器会产生蜂鸣，发出警报；

其中，警示输出单元蜂鸣器的音量大小与检测模块7嵌入式检测出来的病毒浓度大小成正比。

具体实施时，警示输出单元的变色带以及lED灯的亮度也与传感单元感知的病毒浓度成正比。依据实施方便程度，选择不同的警示输出方式。

比如白天或者亮度足够的环境种采用变色带警示输出方式；夜间需照明的环境采用蜂鸣器和LED灯方式。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims

1.一种具有预防和检测功能的口罩，其特征在于：包括口罩本体、弹性挂颈带以及调节搭扣；

其中，口罩本体包括外层材料、内层材料、过滤片固定层、检测模块以及警示输出单元；

过滤片固定层为固定在外层材料和内层材料的薄层过滤材料，该固定层的材料为针对病毒或者病原检测特制的材料，此材料直径介于外层材料或内层材料之间；

检测模块是一个嵌入式的试纸检测模块，位于口腔侧内层材料的外侧，连接着过滤片固定层；检测模块包括试纸、显示单元和传感单元；传感单元为浓度探测传感器，显示单元为微型显示器；

警示输出单元包括但不限于变色带、蜂鸣器以及lED灯；

所述多功能口罩中各部件的连接关系如下：

口罩本体与弹性挂颈带相连，弹性挂颈带与调节搭扣相连；内层材料和过滤片固定层相连，过滤片固定层与外层材料相连；检测模块分别与过滤片固定层以及外层材料相连；过滤片固定层与试纸以及传感单元相连，显示单元和传感单元相连；传感单元与警示输出单元相连；警示输出单元与检测模块相连；

所述多功能口罩中各层材料的功能如下：

内层材料的主要作用是支撑整个无纺布结构，吸湿透气，触感好以及良好的抗紫外线性能；它对病毒或者细菌的附着颗粒的阻隔并没有太大的作用，可以比较容易的穿透；

外层材料的作用为阻隔防止包裹病毒的飞沫、细菌以及液体渗透；

过滤片固定层的功能是具备粘着力，能吸附外层材料无法通过的微小颗粒，成分中的有油性物质协助该层材料保持相对干燥的环境；

所述多功能口罩的工作原理如下：

随着人体呼吸次数增加，检测模块经过滤片固定层的传导及粘连出来的含病毒飞沫越来越多，进而导致病原颗粒浓度超过阈值T；

超过阈值T的病毒或者病原颗粒浓度被传感单元实时感知到；

与此同时，超过阈值T后，检测模块的试纸会显示颜色，并进一步通过显示单元的微型显示器对外显示；

2.根据权利要求1所述的一种具有预防和检测功能的口罩，其特征在于：弹性挂颈项带上均设置有可调控软塑套，大小调节轻松自如。

3.根据权利要求1所述的一种具有预防和检测功能的口罩，其特征在于：内层材料为纺粘层，纺粘层纤维直径比较粗，在20微米以内。

4.根据权利要求1所述的一种具有预防和检测功能的口罩，其特征在于：内层材料的层数范围为1到5层。

5.根据权利要求1所述的一种具有预防和检测功能的口罩，其特征在于：外层材料采用具有纺粘层和熔喷层的多层滤膜结构，熔喷层的纤维直径比较细，其纤维细度范围0.1微米到1微米之间。

6.根据权利要求1所述的一种具有预防和检测功能的口罩，其特征在于：外层材料5中熔喷层的数量范围为3到8层。