[發(fā)明專(zhuān)利]內(nèi)置呼吸傳感系統(tǒng)的納米纖維口罩

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710711433.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107373820A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李從舉;汪濱;楊威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京納米能源與系統(tǒng)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): A41D13/11
• 分類(lèi)號(hào): A41D13/11
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)屬于口罩技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種內(nèi)置呼吸傳感系統(tǒng)的納米纖維口罩。

背景技術(shù)

人類(lèi)的生活離不開(kāi)空氣，但隨著科技進(jìn)步和工業(yè)發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)所造成的污染已經(jīng)嚴(yán)重危害到人類(lèi)的身體健康。近年來(lái)，我國(guó)霧霾污染問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的身體健康水平，空氣中PM 2.5(Fine Particulate Matter，細(xì)顆粒物)等污染物的濃度逐年升高，對(duì)其進(jìn)行有效防護(hù)已迫在眉睫。防霧霾口罩是防止PM 2.5等有毒有害物質(zhì)侵入人體的有效途徑，但目前防霧霾口罩存在佩戴舒適性不高、功能單一等問(wèn)題。

為了增強(qiáng)口罩佩戴的舒適度，目前利用靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維材料由于具有纖維直徑小、孔徑小、孔隙率高、柔性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為制造高效低阻、高舒適性專(zhuān)業(yè)防霧霾口罩的理想材料。但是現(xiàn)有技術(shù)中將靜電紡納米纖維材料應(yīng)用于防霧霾口罩的制備技術(shù)中獲得的口罩只具有防止PM2.5等顆粒侵入人體的功能，由于缺少對(duì)佩戴情況下用戶(hù)呼吸力學(xué)信號(hào)的采集和處理功能，使得用戶(hù)難以掌握自身的呼吸情況，無(wú)法實(shí)現(xiàn)通過(guò)呼吸頻率及呼吸強(qiáng)度來(lái)判斷人體的健康狀況。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本公開(kāi)提供了一種內(nèi)置呼吸傳感系統(tǒng)的納米纖維口罩，以至少部分解決以上所提出的技術(shù)問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種內(nèi)置呼吸傳感系統(tǒng)的納米纖維口罩，包括：口罩本體；呼吸閥，設(shè)置于口罩本體上；傳感器，設(shè)置于口罩本體上，位于呼吸閥所在位置的內(nèi)側(cè)，包括：上電極層、聚合物納米纖維膜介電層以及下電極層，利用通過(guò)呼吸閥的氣流而獲取呼吸狀態(tài)信息；以及信號(hào)處理模塊，設(shè)置于口罩本體上，包括：信號(hào)放大器和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；該信號(hào)處理模塊將傳感器獲取的呼吸狀態(tài)信息通過(guò)信號(hào)放大器進(jìn)行放大，并將傳感器獲取的呼吸狀態(tài)信息通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成需要格式或編碼類(lèi)型的信號(hào)模式。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，該內(nèi)置呼吸傳感系統(tǒng)的納米纖維口罩還包括：信號(hào)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，設(shè)置于口罩本體上，傳輸信號(hào)處理模塊處理后的信息。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，該內(nèi)置呼吸傳感系統(tǒng)的納米纖維口罩還包括：電源管理模塊，向所述信號(hào)處理模塊和所述信號(hào)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊提供電能。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，口罩本體為層狀結(jié)構(gòu)，包括：外表面層、聚合物過(guò)濾膜層和內(nèi)表面層，聚合物過(guò)濾膜層位于外表面層和內(nèi)表面層之間。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，外表面層和內(nèi)表面層為多孔性無(wú)紡布；和/或聚合物過(guò)濾膜層為聚合物納米纖維薄膜層，該聚合物納米纖維薄膜層的孔徑介于30nm～80nm之間，厚度介于0.1μm～50μm之間。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，上電極層和下電極層包括：表面印刷有導(dǎo)電涂層的聚合物納米纖維膜；聚合物納米纖維膜包含以下材料中的一種：熱塑性聚氨酯彈性體、聚偏氟乙烯和聚丙烯腈。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，聚合物納米纖維膜介電層、上電極層和下電極層的厚度均介于20μm～80μm之間。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，聚合物納米纖維薄膜層的材料為以下材料中的一種：聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯和尼龍6。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，需要格式或編碼類(lèi)型的信號(hào)模式包括wifi信號(hào)或藍(lán)牙信號(hào)；信號(hào)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊內(nèi)設(shè)有wifi信號(hào)發(fā)射器或藍(lán)牙模塊。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，電源管理模塊設(shè)有可更換的鋰離子電池；和/或電源管理模塊還設(shè)有低電量報(bào)警功能的電量提示器。

在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，該內(nèi)置呼吸傳感系統(tǒng)的納米纖維口罩還包括：配合使用的信號(hào)無(wú)線(xiàn)接收模塊，該信號(hào)無(wú)線(xiàn)接收模塊接收信號(hào)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊傳輸?shù)男畔ⅲ撔盘?hào)無(wú)線(xiàn)接收模塊包括以下設(shè)備中的一種或幾種：智能手機(jī)、智能手表、智能手環(huán)、平板電腦和筆記本電腦。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本公開(kāi)提供的內(nèi)置呼吸傳感系統(tǒng)的納米纖維口罩，具有以下有益效果：

通過(guò)將呼吸壓力傳感器、信號(hào)處理及無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與納米纖維口罩結(jié)合，既滿(mǎn)足高效低阻的過(guò)濾性能要求，同時(shí)還具有采集并上傳用戶(hù)呼吸狀態(tài)，通過(guò)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行顯示的功能，可讓用戶(hù)實(shí)時(shí)掌握自己的呼吸頻率、呼吸強(qiáng)度以及健康狀況，并通過(guò)呼吸狀態(tài)指數(shù)反應(yīng)所處環(huán)境的污染狀況。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例內(nèi)置呼吸傳感系統(tǒng)的納米纖維口罩的結(jié)構(gòu)示意圖。

【符號(hào)說(shuō)明】

100-口罩本體；

200-呼吸閥；

210-呼吸閥上蓋；220-呼吸閥下蓋；