CN105413082B

CN105413082B - 一种具有螺旋结构的空气过滤装置和螺旋过滤鼻塞

Info

Publication number: CN105413082B
Application number: CN201510975544.4A
Authority: CN
Inventors: 李国祯; 史楷岐; 菲利普·豪尔; 尼克尔·迈尔斯; 董杰; 严洁峰
Original assignee: University of Nottingham Ningbo China
Current assignee: University of Nottingham Ningbo China
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: CN105413082A

Abstract

本发明公开了一种具有螺旋结构的空气过滤装置和螺旋过滤鼻塞，所述装置包括：螺旋结构和粘附介质；所述螺旋结构包括螺旋管壁和安装在所述管壁内部的螺旋肋片；所述螺旋管壁的内壁和螺旋肋片上均涂覆有粘附介质；所述鼻塞包括两个螺旋结构、一个连接带和粘附介质；所述两个螺旋结构分别置于左右鼻腔；所述连接带用于控制鼻塞的放置位置，同时方便佩戴和取用；所述螺旋结构可以诱导流经的气体产生涡旋，促使气体中携带的可吸入颗粒物向螺旋管内壁和螺旋肋片方向运动，并粘附于螺旋管内壁和螺旋肋片上涂覆的可降解的粘附介质上，从而达到过滤掉空气中的可吸入颗粒物的作用，净化了吸入人体的空气，抑制或缓解了有害颗粒物的对人身体的影响。

Description

一种具有螺旋结构的空气过滤装置和螺旋过滤鼻塞

技术领域

本发明涉及一种颗粒物去除装置，特别涉及一种具有螺旋结构的空气过滤装置和螺旋过滤鼻塞。

技术背景

随着空气污染的日益严重，对空气中的颗粒物进行过滤，以避免其进入人体，已经成为了普遍的需求。特别是近年来，PM 2.5等细颗粒物污染受到越来越多的重视，传统的口罩等设备已越来越难以满足需求。

目前，通常采用的是如N95等级别的主要基于静电过滤纯棉或复合材料的口罩，其虽然能达到95％的过滤效果，但是呼吸阻力大，影响佩戴者的使用感受，并且不便在诸如授课、会议等场合使用。也有类似鼻塞式的颗粒物过滤装置，其一般由聚氨酯等高分子材料和植物纤维、无纺布等过滤材料组成，其解决了佩戴场合的问题，但是由于鼻塞式颗粒物过滤装置的过滤部分相对较小，难以制备复杂的过滤组件，因此难以过滤PM 2.5颗粒物；且由于其使用过滤材料，因此无法解决呼吸阻力大的问题。

发明内容

基于此，本发明公开了：

一种具有螺旋形结构的空气过滤装置

所述装置包括：螺旋结构和粘附介质；

所述螺旋结构包括螺旋管壁和安装在所述管壁内部的螺旋肋片；

所述螺旋管壁的内壁和螺旋肋片上均涂覆有粘附介质；

所述螺旋结构用于诱导流经的空气产生涡流，促使空气中的物质随空气向螺旋管壁的内壁和螺旋肋片方向运动过程中被粘附于粘附介质上

一种螺旋过滤鼻塞，

所述鼻塞包括：两个螺旋结构、一个连接带和粘附介质；

所述螺旋结构包括螺旋管壁和螺旋肋片；所述螺旋管壁的内壁和螺旋肋片上涂覆有粘附介质；

所述螺旋结构用于诱导流经的气体产生涡流，促使空气中的物质随空气向螺旋管壁的内壁和螺旋肋片方向运动过程中被粘附于粘附介质上；

所述两个螺旋结构能够分别对应于左、右鼻腔；所述连接带用于控制鼻塞的放置位置，同时方便佩戴和取用。

本发明具有以下技术效果：

1、增加与吸入空气的接触面积，进而增加吸入空气中携带的颗粒物与内表面涂覆的粘性生物凝胶的接触面积，促进粘附效率。

2、诱导颗粒物产生切向速度，从而驱动颗粒物朝向壁面和螺旋肋片运动，促进与粘性生物凝胶的吸附作用。

3、保证呼吸通道的开放和畅通，只产生较小的呼吸阻力，为使用者提供舒适顺畅的呼吸体验。

附图说明

图1为一个实施例中四波瓣螺旋结构的示意图；

图2为一个实施例中螺旋肋片示意图；

图3为一个实施例中螺旋过滤鼻塞的示意图。

具体实施方式

在一个实施例中，本发明公开了一种具有螺旋形结构的空气过滤装置；

所述装置包括：螺旋结构和粘附介质；

所述螺旋管壁的内壁和螺旋肋片上均涂覆有粘附介质；

所述螺旋结构用于诱导流经的空气产生涡流，促使空气中的物质随空气向螺旋管壁的内壁和螺旋肋片方向运动过程中被粘附于粘附介质上。

本实施例所述的装置可制成过滤口罩，过滤鼻塞等空气过滤装置，所述装置的螺旋管壁和内部肋片都可以诱发气体-颗粒流产生涡旋运动，促进内表面涂覆的生物凝胶的诱捕和粘附颗粒效果。

本实施例所述装置可以阻止PM2.5，PM10颗粒，过敏原和花粉等进入人类呼吸系统。可作为可重复使用的个人医用防护设备，净化人体吸入的气体，抑制或缓解有害颗粒物的影响。

在一个实施例中，所述螺旋管壁为四波瓣螺旋管壁，所述空气中的物质包括颗粒物、过敏原、粉尘或其它物质。

本实施例所述的四波瓣螺旋管壁部分是由‘duct with spiral groove’改进变形得到的；诺丁汉大学拥有该原型的知识产权，受专利保护(专利号WO03/091578)。

在一个实施例中，所述螺旋肋片具有能够配合四波瓣螺旋管壁的螺旋结构。

本实施例中，螺旋肋片的作用是为了增进涡旋，增加接触面积，阻止颗粒物直接通过，促进的颗粒物吸附。

所述螺旋肋片的数量与波瓣螺旋管壁的波数有关，一个波数的波瓣螺旋管壁最多只能对应一个螺旋肋片，具体可根据实际情况确定，比如本地的空气质量和实际的经济情况等。

为了充分的增加接触面积和增进涡旋，如图1所示：所述波瓣螺旋管壁为四波瓣螺旋管壁，且所述螺旋肋片的数量等于波瓣螺旋管壁的波数，如图2所示，为四个螺旋肋片结构示意图。

在一个实施例中，所述粘附介质采用可降解的生物凝胶，包括烷基酯(alkylester)，α-氰基丙烯酸正丁酯(alpha cyano n-butyl acrylate)，水性聚氨酯(waterbornepolyurethane)，脲烷预聚物(urea alkanes prepolymer)，含氟芳香族异氰酸酯(fluorinated aromatic isocyanate)，甲苯二异氰酸酯(toluene diisocyanate)，聚丙二醇(poly propylene glycol，PPG)和明胶(gelatin)及其改性物、衍生物中的一种或多种。

本实施例选择现有的可降解的生物凝胶作为粘附介质，所述凝胶具有无毒，不损害人体健康，良好的生物降解性，并且容易清洗去除的特点，以便于当生物凝胶失去效力时，及时去除并更换新凝胶。

更进一步的，可以选择亲水性生物凝胶，所述亲水性凝胶使得其能被清水冲洗或家用清洁产品去除。

在一个实施例中，公开了一种螺旋过滤鼻塞，如图3所示：

所述鼻塞包括：两个螺旋结构、一个连接带和粘附介质；

本实施例所述的鼻塞结构中的螺旋结构，用于产生涡旋，诱导颗粒物向管壁和肋片上运动。本实施例所述的螺旋管壁+内部螺旋肋片构造能够：增加与吸入空气的接触面积，进而增加吸入空气中携带的颗粒物与内表面涂覆的粘性生物凝胶的接触面积，促进粘附效率；诱导颗粒物产生切向速度，从而驱动颗粒物朝向壁面和螺旋肋片运动，促进与粘性生物凝胶的吸附作用；保证呼吸通道的开放和畅通，只产生较小的呼吸阻力，为使用者提供舒适顺畅的呼吸体验；

本鼻塞可根据使用人群性别及年龄的差异，在设计阶段调整两个螺旋结构和连接带的大小，满足不同人群的需求。

本实施例所述的螺旋过滤鼻塞内部壁面涂的生物凝胶可进行降解和重新涂覆，使得本产品可重复使用，具有更高的性价比。

本实施例中所述的螺旋鼻塞能够起到捕获大气中的PM10和PM2.5，过敏原，花粉，病菌等，阻止或减少他们对呼吸系统的伤害。它可以在不能或者不便使用口罩时(例如想解放嘴用于交谈，或出于礼仪需要等)，对呼吸提供尽可能多的保护。相对于口罩，它只有很小的呼吸阻力，给用户舒畅的呼吸体验。它尤其适用于骑车，慢跑，乘车，观赛等场合。对于特殊行业从业者，如交通指挥，矿山开采，纺织，工程施工等作业场所的从业人员能够提供舒舒适和尽可能好的保护。

在一个实施例中，所述鼻塞的几何骨架采用医用热塑弹性体制作；

所述几何骨架包括两个螺旋结构和一个连接带；

所述医用热塑弹性体包括苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TPO、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类的一种或者多种。

本实施例中几何骨架采用的材料对人体组织和体液具有化学惰性，并且具有良好的抗拉强度和延展性，能够温和地贴合鼻腔内壁，同时保持结构的完整性和非形变。

在一个实施例中，所述鼻塞的颜色为透明或者接近皮肤的颜色。

本实施例中鼻塞的透明或接近肤色的设计，小巧的外形，置于鼻腔中几乎隐形，不宜察觉。因此它可以在多种活动中，包括职业场合佩戴，提供可能的最有效保护。需要指出的是，螺旋鼻塞并不能为通过口腔吸入的空气进行过滤。然而，通过口腔进行的呼吸只占一小部分，因为鼻腔为人类天然的呼吸系统。

在一个实施例中，所述粘附介质采用现有的生物凝胶，包括烷基酯(alkylester)，α-氰基丙烯酸正丁酯(alpha cyano n-butyl acrylate)，水性聚氨酯(waterbornepolyurethane)，脲烷预聚物(urea alkanes prepolymer)，含氟芳香族异氰酸酯(fluorinated aromatic isocyanate)，甲苯二异氰酸酯(toluene diisocyanate)，聚丙二醇(poly propylene glycol，PPG)和明胶(gelatin)中的一种或多种。

本实施例选择现有的生物凝胶作为粘附介质，可以达到重复使用螺旋鼻塞基底的目的。所述凝胶具有无毒，不损害人体健康，能够简单易行地喷涂到鼻塞内腔，并且容易清洗去除的特点。以便于当生物凝胶失去效力时，及时去除并更换新凝胶。

更进一步的，可以选择亲水性生物凝胶，所述亲水性凝胶使得其能被清水冲洗或家用清洁产品去除。本发明所述的装置提供瓶装可重复性使用的凝胶以及喷头，便于消费者自行喷涂更换新凝胶。

本发明的实施方式是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims

1.一种具有螺旋形结构的空气过滤装置，其特征在于，

所述装置包括：螺旋结构和粘附介质；

所述螺旋管壁的内壁和螺旋肋片上均涂覆有粘附介质；

所述螺旋结构用于诱导流经的空气产生涡流，促使空气中的物质随空气向螺旋管壁的内壁和螺旋肋片方向运动过程中被粘附于粘附介质上；

所述粘附介质采用可降解的生物凝胶，包括烷基酯(alkyl ester)，α-氰基丙烯酸正丁酯(alpha cyano n-butyl acrylate)，水性聚氨酯(waterborne polyurethane)，脲烷预聚物(urea alkanes prepolymer)，含氟芳香族异氰酸酯(fluorinated aromaticisocyanate)，甲苯二异氰酸酯(toluene diisocyanate)，聚丙二醇(poly propyleneglycol，PPG)和明胶(gelatin)及其改性物、衍生物中的一种或多种；

所述螺旋管壁为四波瓣螺旋管壁；

所述螺旋肋片具有能够配合四波瓣螺旋管壁的螺旋结构，所述螺旋肋片的数量与波瓣螺旋管壁的波数有关，一个波数的波瓣螺旋管壁最多只能对应一个螺旋肋片；

所述螺旋管壁加内部螺旋肋片构造能够：增加与吸入空气的接触面积，进而增加吸入空气中携带的颗粒物与内表面涂覆的粘性生物凝胶的接触面积，促进粘附效率；诱导颗粒物产生切向速度，从而驱动颗粒物朝向壁面和螺旋肋片运动，促进与粘性生物凝胶的吸附作用；保证呼吸通道的开放和畅通，只产生较小的呼吸阻力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述空气中的物质包括颗粒物、过敏原、粉尘或其它物质。

3.一种螺旋过滤鼻塞，其特征在于：

所述鼻塞包括：两个螺旋结构、一个连接带和粘附介质；

所述两个螺旋结构能够分别对应于左、右鼻腔；所述连接带用于控制鼻塞的放置位置，同时方便佩戴和取用；

所述粘附介质采用可降解的亲水性生物凝胶，包括烷基酯(alkyl ester)，α-氰基丙烯酸正丁酯(alpha cyano n-butyl acrylate)，水性聚氨酯(waterborne polyurethane)，脲烷预聚物(urea alkanes prepolymer)，含氟芳香族异氰酸酯(fluorinatedaromaticisocyanate)，甲苯二异氰酸酯(toluene diisocyanate)，聚丙二醇(polypropylene glycol，PPG)和明胶(gelatin)中的一种或多种；

所述螺旋管壁为四波瓣螺旋管壁；

4.根据权利要求3所述的鼻塞，其特征在于：所述空气中的物质包括颗粒物、过敏原、粉尘或其它物质。

5.根据权利要求3所述的鼻塞，其特征在于：所述鼻塞的几何骨架采用医用热塑弹性体制作；

所述几何骨架包括两个螺旋结构和一个连接带；

所述医用热塑弹性体包括苯乙烯类(SBS、SIS、SEBS、SEPS)、烯烃类(TP0、TPV)、双烯类(TPB、TPI)、氯乙烯类(TPVC、TCPE)、氨酯类(TPU)、酯类(TPEE)、酰胺类(TPAE)、有机氟类(TPF)、有机硅类和乙烯类的一种或者多种。

6.根据权利要求3所述的鼻塞，其特征在于：所述鼻塞的颜色为透明或者接近皮肤的颜色。