CN107349536B - 一种带有呼吸阀的智能口罩 - Google Patents

一种带有呼吸阀的智能口罩 Download PDF

Info

Publication number
CN107349536B
CN107349536B CN201710568883.XA CN201710568883A CN107349536B CN 107349536 B CN107349536 B CN 107349536B CN 201710568883 A CN201710568883 A CN 201710568883A CN 107349536 B CN107349536 B CN 107349536B
Authority
CN
China
Prior art keywords
silver
sodium alginate
alginic acid
nanofibers
filter valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710568883.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107349536A (zh
Inventor
龙云泽
张斌
王晓雄
张俊
罗维玲
胡伟鹏
张志广
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University
Original Assignee
Qingdao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University filed Critical Qingdao University
Priority to CN201710568883.XA priority Critical patent/CN107349536B/zh
Publication of CN107349536A publication Critical patent/CN107349536A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107349536B publication Critical patent/CN107349536B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B7/00—Respiratory apparatus
    • A62B7/10—Respiratory apparatus with filter elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B9/00—Component parts for respiratory or breathing apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B9/00—Component parts for respiratory or breathing apparatus
    • A62B9/02—Valves
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0092—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the electrical field, e.g. combined with a magnetic fields, using biased or alternating fields
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4382—Stretched reticular film fibres; Composite fibres; Mixed fibres; Ultrafine fibres; Fibres for artificial leather
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种带有呼吸阀的智能口罩，包括口罩本体和安装于口罩本体上的呼吸阀，所述的呼吸阀的过滤阀片为载银海藻酸纳米纤维膜，组成所述的载银海藻酸纳米纤维膜的纤维为海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维，所述的海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维是由静电纺丝法制得的海藻酸钠纳米纤维，经离子交换制得海藻酸银纳米纤维，再还原银离子制得的，所述的过滤阀片的两端分别连接导线，所述的导线自上盖的通气孔穿出，所述的过滤阀片通过导线电连接电源和电流表，所述的过滤阀片对湿度敏感。该口罩的呼吸阀滤片不易滋生细菌，可以更好的保障呼吸系统健康，可以通过检查呼吸过程中过滤阀片的湿度变化，实现对呼吸状态的检测，具有很好的应用前景。

Description

一种带有呼吸阀的智能口罩
技术领域
本发明属于医疗卫生防护用品领域，具体涉及一种带有呼吸阀的智能口罩。该口罩除了能够起到过滤空气的作用外还能够起到监测呼吸状态的作用。
背景技术
口罩是为了人们的健康而设计的，为了阻止一些对人体有害的可见或不可见的物质进行过滤，从而不回给人体来不必要的影响。使用具有呼吸阀的口罩可使呼气时更感舒适。呼吸阀的作用原理是呼气时排出气体的正压将阀片吹开，以迅速将体内废气排除，降低使用口罩时的闷热感，而吸气时的负压会自动将阀片回位，以遮挡阀门，避免从阀门吸入外界环境的污染物。现有的呼吸阀的阀片材料、结构过于简单在使用过程中容易滋生细菌，进而危害人体健康，同时，检测呼吸对于预防睡眠呼吸障碍具有巨大的应用价值，现有的过滤型口罩虽然与人体的呼吸系统接触，但其功能单一，无法对人体的生理状态变化如呼吸等进行测试监控。而现有的呼吸状态检测方法主要基于压力传感器和温度传感器，分别通过检测胸腔的伸缩和呼吸气体的温度变化来判断呼吸频率。然而，基于压力传感器的呼吸检测设备需要紧贴人体，给人体带来不适，温度传感器则灵敏度不高。因此，研发一种制备佩戴舒适、灵敏度高的呼吸检测设备具有重要的意义。
由于现代社会对于健康检测、人机交流、检测压力分布等方面的迫切需求，基于压力传感器工作原理的柔性压力传感器成为新兴的研究热点。目前，压力传感器的应用不仅局限于水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、船舶、机床、管道等工业生产方面。在体育保健，即检测运动状态，呼吸状况，健康指标等方面也有很大需求。随着社会的发展，将电子器件小型化成为了新的研究热点，传统电子器件用于人体皮肤可能割伤甚至感染细菌，有害身体健康。所以柔性成为我们关注的热点。但是受到材料性质以及制备工艺的限制，基于压力传感器的柔性电子器件研究较少，而用于皮肤上同时具备柔性与抗菌性的电子皮肤还是空白。采用静电纺丝法制备的高分子材料微纳米纤维膜具有较好的柔性，将导电材料掺杂粒子到电纺前驱液中制备的复合纳米纤维具有一定的导电性能，在柔性传感器方面具有潜在的应用前景，尤其是具有抗菌和导电双重作用的纳米银颗粒，将纳米银颗粒作为掺杂剂所得的复合纤维理论上可以具备导电性和抗菌性，拥有较好的应用前景，然而，现有静电纺丝制备载银纳米纤维方面存在诸多不足之处，直接混纺过程中，银纳米颗粒的掺杂量严重受到可纺性的制约；且纳米颗粒易团聚，不易获得均匀的纺丝前驱液，导致银纳米颗粒在材料中分布不均匀，且制备的纳米纤维直径不均匀，影响材料的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术缺陷，提供一种带有呼吸阀的智能口罩，该口罩能够过滤空气中的污染物，且呼吸阀滤片不易滋生细菌，可以更好的保障呼吸系统健康，同时该口罩还可以通过检查呼吸过程中过滤阀片的湿度变化，实现对呼吸状态的检测，该检测装置方便佩戴，灵敏度高，且不易使患者产生不适，具有很好的应用前景。
为了解决上述问题，本发明提供了一种带有呼吸阀的智能口罩，包括口罩本体和安装于口罩本体上的呼吸阀，所述的呼吸阀包括基座、过滤阀片和上盖，所述基座安装在口罩本体上，上盖扣合在基座上，过滤阀片安装于基座内，所述的过滤阀片为载银海藻酸纳米纤维膜，组成所述的载银海藻酸纳米纤维膜的纤维为海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维，所述的海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维是由静电纺丝法制得的海藻酸钠纳米纤维，经离子交换制得海藻酸银纳米纤维，再还原银离子制得的，所述的海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维的内部和外表面都均匀分布有纳米银颗粒，所述的过滤阀片的两端分别连接导线，所述的导线自上盖的通气孔穿出，所述的过滤阀片通过导线电连接电源和电流表，所述的过滤阀片对湿度敏感，其电阻随环境湿度增大而减小。
本发明的口罩的过滤阀片采用负载有纳米银颗粒的纳米纤维膜作为阀片材料，纳米银具有很好的抗菌作用，在使用过程中可以有效的抑制过滤阀片滋生细菌，更好的保障呼吸道健康，同时，发明人发现本发明的过滤阀片的电阻会随湿度的变化而变化，过滤阀片所处的环境湿度越大，阀片的电阻越小，发明人认为该过滤阀片具有这一性质的原因是纤维内部和表面的纳米银颗粒使得该纤维具有较好的电学性能，在环境湿度发生变化时，湿气中的导电离子被吸附到过滤阀片的载银海藻酸纳米纤维上，连接了临近的银纳米颗粒，使材料的电阻变小。由于呼气的过程会引起过滤阀片周围的湿度变化，呼气过程会增大过滤阀片周围的环境湿度，因此可利用过滤阀片的湿敏性质检测呼吸变化，通过与过滤阀片电连接的电流表示数的变化分析判断过滤阀片周围的湿度变化，进而可监测判断呼吸频率、湿度等情况变化，且由于该过滤垫片由纳米级直接的纤维组成，具有较高的比表面积，纤维表面的银纳米颗粒可充分与周围的空气接触，使得其在探测湿度变化时灵敏度极高，可快速反应呼吸深度、频率的变化。相较于现有的呼吸探测装置，该口罩更易佩戴、使用方便、灵敏度高，具有很好的应用前景。
优选的，所述的海藻酸钠纳米纤维为海藻酸钠和水溶性高分子材料复合纳米纤维。
静电纺丝法制备纯的海藻酸钠纤维存在一定的难度，加入水溶性高分子可以增强海藻酸钠的可纺性，更容易制得的海藻酸钠复合纤维，且海藻酸钠复合纤维中的水溶性高分子材料在后续的浸于反应液中进行离子交换负载银离子的过程中会溶于反应液中，不会影响最终所得的载银海藻酸纳米纤维的组成成分和纤维的结构性能。
优选的，所述的水溶性材料为聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇的一种或多种。
优选的，所述的过滤阀片由以下方法制得：
(1)电纺海藻酸钠纳米纤维：配制含有海藻酸钠的纺丝前驱液，用静电纺丝法制备海藻酸钠纳米纤维膜；
(2)负载银离子：将步骤(1)制得的海藻酸钠纳米纤维浸于硝酸银溶液中，使纤维表面和内部的钠离子与银离子进行离子交换，在海藻酸钠纳米纤维表面和内部负载银离子后，将样品取出，用去离子水清洗样品；
(3)还原银离子：将步骤(2)所得的样品浸于还原剂溶液中还原纤维表面和内部的银离子，得到海藻酸/纳米银颗粒复合材料，用去离子水清洗样品，干燥样品即得载银海藻酸纳米纤维膜，将所得载银海藻酸纳米纤维膜裁剪至适宜安装于呼吸阀基座的阀片大小即得过滤阀片。
采用静电纺丝法制备的高分子材料微纳米纤维膜具有较好的柔性，将导电材料掺杂粒子到电纺前驱液中制备的复合纳米纤维具有一定的导电性能，在柔性传感器方面具有潜在的应用前景，尤其是具有抗菌和导电双重作用的纳米银颗粒，将纳米银颗粒作为掺杂剂所得的复合纤维理论上可以具备导电性和抗菌性，拥有较好的应用前景，然而，现有静电纺丝制备载银纳米纤维方面存在诸多不足之处，直接混纺过程中，银纳米颗粒的掺杂量严重受到可纺性的制约；且纳米颗粒易团聚，不易获得均匀的纺丝前驱液，导致银纳米颗粒在材料中分布不均匀，且制备的纳米纤维直径不均匀，影响材料的性能。本发明的过滤阀片在制备过程中，采用静电纺丝首先制备海藻酸钠纳米纤维，再结合离子交换与原位还原自组装，该方法成功克服了可纺性对纳米银颗粒掺杂量的限制，避免了电纺过程中纳米银颗粒团聚的问题，该方法可以实现含有纳米银的复合纤维的规模化生产，电纺所得的海藻酸钠纳米纤维比表面积大可与硝酸银溶液充分接触进行离子交换，在纤维的内部和表面充分负载银离子，所负载的银离子进一步还原为银纳米颗粒，使得所得载银海藻酸纳米纤维的银纳米颗粒含量高，纳米银颗粒在纤维的内部和表面分布均匀，且复合纤维的直接仍然为纳米级，也具有较大的比表面积使得纤维间具有更多的接触位点，使材料具有优越的电学性能。此外，可以通过调整步骤(2)负载银离子和步骤(3)还原银离子的试验参数的调整控制载银海藻酸纳米纤维的纳米银颗粒的粒径，从而灵活调整材料的性能和形貌。
优选的，所述的步骤(1)电纺海藻酸钠纳米纤维：在常温下，称取海藻酸钠粉末0.5～2g，加入容器中，再加入0.3～0.5g聚乙烯吡咯烷酮，0.4～0.5g曲拉通，3～5g二甲基亚砜，30～40g去离子水，在常温下搅拌至溶液均匀透明得纺丝前驱液，将纺丝前驱液注入静电纺丝装置中，用静电纺丝法制备海藻酸钠纳米纤维，纺丝电压10～15kV，纺丝距离10～15cm，纺丝时间20～30min，电纺所得海藻酸钠纳米纤维置于烘箱中置于40～60℃烘箱中干燥1～3h。
优选的，所述的步骤(1)电纺海藻酸钠纳米纤维：在常温下，称取海藻酸钠粉末1～2g，加入容器中，再加入0.5～1g聚乙烯醇，0.4～0.5g曲拉通，2～3g二甲基亚砜，30～40g去离子水，在常温下搅拌至溶液均匀透明得纺丝前驱液，将纺丝前驱液注入静电纺丝装置中，用静电纺丝法制备海藻酸钠纳米纤维，纺丝电压12～18kV，纺丝距离10～15cm，纺丝时间20～30min，电纺所得海藻酸钠纳米纤维置于烘箱中置于40～60℃烘箱中干燥1～3h
优选的，所述的步骤(2)负载银离子：配置硝酸银水溶液，所述的硝酸银水溶液中硝酸银的含量为20～30wt％，将步骤(1)制得的海藻酸钠纳米纤维浸于硝酸银水溶液中，浸泡20～30分钟，取出后用去离子水冲洗2～3次。
优选的，所述的步骤(3)还原银离子：将步骤(2)所得的样品浸于二甲胺基硼烷水溶液中还原纤维表面的银离子，所述的甲胺基硼烷水溶液中甲胺基硼烷的含量为5×10- 2wt％，浸泡10～20分钟，取出后用去离子水冲洗3～4次并置于50℃烘箱中干燥2～5h，即得即得载银海藻酸纳米纤维膜，将所得载银海藻酸纳米纤维膜裁剪至适宜安装于呼吸阀基座的阀片大小即得过滤阀片。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种带有呼吸阀的智能口罩，该口罩能够过滤空气中的污染物，且呼吸阀滤片不易滋生细菌，可以更好的保障呼吸系统健康，同时该口罩还可以通过检查呼吸过程中过滤阀片的湿度变化，实现对呼吸状态的检测，该检测装置方便佩戴，灵敏度高，且不易使患者产生不适，具有很好的应用前景。具体而言：
(1)本发明的口罩的过滤阀片采用负载有纳米银颗粒的纳米纤维膜作为阀片材料，纳米银具有很好的抗菌作用，在使用过程中可以有效的抑制过滤阀片滋生细菌，更好的保障呼吸道健康，同时，发明人发现本发明的过滤阀片的电阻会随湿度的变化而变化，过滤阀片所处的环境湿度越大，阀片的电阻越小，发明人认为该过滤阀片具有这一性质的原因是纤维内部和表面的纳米银颗粒使得该纤维具有较好的电学性能，在环境湿度发生变化时，湿气中的导电离子被吸附到过滤阀片的载银海藻酸纳米纤维上，连接了临近的银纳米颗粒，使材料的电阻变小。由于呼气的过程会引起过滤阀片周围的湿度变化，呼气过程会增大过滤阀片周围的环境湿度，因此可利用过滤阀片的湿敏性质检测呼吸变化，通过与过滤阀片电连接的电流表示数的变化分析判断过滤阀片周围的湿度变化，进而可监测判断呼吸频率、湿度等情况变化，且由于该过滤垫片由纳米级直接的纤维组成，具有较高的比表面积，纤维表面的银纳米颗粒可充分与周围的空气接触，使得其在探测湿度变化时灵敏度极高，可快速反应呼吸深度、频率的变化。相较于现有的呼吸探测装置，该口罩更易佩戴、使用方便、灵敏度高，具有很好的应用前景。
(2)静电纺丝法制备纯的海藻酸钠纤维存在一定的难度，发明人在制备海藻酸钠纳米纤维时，加入水溶性高分子可以增强海藻酸钠的可纺性，更容易制得的海藻酸钠复合纤维，且海藻酸钠复合纤维中的水溶性高分子材料在后续的浸于反应液中进行离子交换负载银离子的过程中会溶于反应液中，不会影响最终所得的载银海藻酸纳米纤维的组成成分和纤维的结构性能。
(3)采用静电纺丝法制备的高分子材料微纳米纤维膜具有较好的柔性，将导电材料掺杂粒子到电纺前驱液中制备的复合纳米纤维具有一定的导电性能，在柔性传感器方面具有潜在的应用前景，尤其是具有抗菌和导电双重作用的纳米银颗粒，将纳米银颗粒作为掺杂剂所得的复合纤维理论上可以具备导电性和抗菌性，拥有较好的应用前景，然而，现有静电纺丝制备载银纳米纤维方面存在诸多不足之处，直接混纺过程中，银纳米颗粒的掺杂量严重受到可纺性的制约；且纳米颗粒易团聚，不易获得均匀的纺丝前驱液，导致银纳米颗粒在材料中分布不均匀，且制备的纳米纤维直径不均匀，影响材料的性能。
本发明的过滤阀片在制备过程中，采用静电纺丝首先制备海藻酸钠纳米纤维，再结合离子交换与原位还原自组装，该方法成功克服了可纺性对纳米银颗粒掺杂量的限制，避免了电纺过程中纳米银颗粒团聚的问题，该方法可以实现含有纳米银的复合纤维的规模化生产，电纺所得的海藻酸钠纳米纤维比表面积大可与硝酸银溶液充分接触进行离子交换，纤维的内部和表面充分负载银离子，所负载的银离子进一步还原为银纳米颗粒，使得所得载银海藻酸纳米纤维的银纳米颗粒含量高，纳米银颗粒在纤维的内部和表面分布均匀，且复合纤维的直接仍然为纳米级，也具有较大的比表面积使得纤维间具有更多的接触位点，使材料具有优越的电学性能。
(4)可以通过调整步骤(2)负载银离子和步骤(3)还原银离子的试验参数的调整控制载银海藻酸纳米纤维的纳米银颗粒的粒径，从而灵活调整材料的性能和形貌。
附图说明
图1：实施例1的过滤阀片的扫描电镜照片；
图2：实施例1的口罩对不同湿度的响应图；
图3：实施例1的口罩检测正常呼吸状态的电流变化曲线；
图4：实施例1的口罩检测跑步时呼吸状态的电流变化曲线；
图5：实施例1的口罩检测悲伤时呼吸状态的电流变化曲线；
图6：实施例1的口罩检测喜悦时呼吸状态的电流变化曲线。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过实施方式对本方案进行阐述。
实施例1
一种带有呼吸阀的智能口罩，包括口罩本体和安装于口罩本体上的呼吸阀，所述的呼吸阀包括基座、过滤阀片和上盖，所述基座安装在口罩本体上，上盖扣合在基座上，过滤阀片安装于基座内，所述的过滤阀片为载银海藻酸纳米纤维膜，组成所述的载银海藻酸纳米纤维膜的纤维为海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维，所述的海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维是由静电纺丝法制得的海藻酸钠纳米纤维，经离子交换制得海藻酸银纳米纤维，再还原银离子制得的，所述的海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维的内部和外表面均均匀分布有纳米银颗粒，所述的过滤阀片的两端分别连接导线，所述的导线自上盖的通气孔穿出，所述的过滤阀片通过导线电连接电源和电流表，所述的过滤阀片对湿度敏感，其电阻随环境湿度增大而减小。所述的过滤阀片由以下方法制得：
(1)电纺海藻酸钠纳米纤维：在常温下，称取海藻酸钠粉末1.5g，加入容器中，再加入0.33g聚乙烯吡咯烷酮，0.45g曲拉通，4g二甲基亚砜，37g去离子水，在常温下搅拌至溶液均匀透明得纺丝前驱液，将纺丝前驱液注入静电纺丝装置中，用静电纺丝法制备海藻酸钠纳米纤维，纺丝电压13kV，纺丝距离11cm，纺丝时间30min，电纺所得海藻酸钠纳米纤维置于烘箱中置于40℃烘箱中干燥1h；
(2)负载银离子：配置硝酸银水溶液，所述的硝酸银水溶液中硝酸银的含量为20wt％，将步骤(1)制得的海藻酸钠纳米纤维浸于硝酸银水溶液中，浸泡30分钟，取出后用去离子水冲洗2次；
(3)还原银离子：将步骤(2)所得的样品浸于二甲胺基硼烷水溶液中还原纤维表面的银离子，所述的甲胺基硼烷水溶液中甲胺基硼烷的含量为5×10-2wt％，浸泡20分钟，取出后用去离子水冲洗3次并置于50℃烘箱中干燥2h，即得即得载银海藻酸纳米纤维膜，将所得载银海藻酸纳米纤维膜裁剪至适宜安装于呼吸阀基座的阀片大小即得过滤阀片，所得过滤阀片的形貌特征如图1所示。
湿敏性能测试：对本发明所用的过滤阀片进行湿敏性能测试，测试其在不同湿度下的电阻变化，所得电流响应曲线如图2所示，由图2可以看出实施例1的过滤阀片的电阻随湿度的增加而减小，该过滤阀片具有湿敏性能。
应用性能测试：将实施例1的口罩的过滤阀片连接恒定电压源和电流表，受试者佩戴口罩，检测记录受试者在不同运动状态和情绪下呼吸引起的电流变化，所得试验结果如图3至图6所示，试验结果表明，由于人在不同的运动状态和情绪下呼吸频率和深度不同，对过滤阀片周围环境湿度的影响也不同，该过滤阀片可以灵敏感应湿度变化，因此可以通过该口罩观察呼吸状态引起的电流变化来检测人的情绪、运动状态变化。
实施例2
实施例2的口罩的结构与实施例1基本相同，区别在于，过滤阀片的内芯纤维海藻酸钠纳米纤维是海藻酸钠/聚乙烯醇复合纳米纤维，制备过滤阀片的过程：
(1)电纺海藻酸钠纳米纤维：在常温下，称取海藻酸钠粉末1.2g，加入容器中，再加入0.6g聚乙烯醇，0.4g曲拉通，2g二甲基亚砜，33g去离子水，在常温下搅拌至溶液均匀透明得纺丝前驱液，将纺丝前驱液注入静电纺丝装置中，用静电纺丝法制备海藻酸钠纳米纤维，纺丝电压15kV，纺丝距离12cm，纺丝时间20min，电纺所得海藻酸钠纳米纤维置于烘箱中置于60℃烘箱中干燥3h；
(2)负载银离子：配置硝酸银水溶液，所述的硝酸银水溶液中硝酸银的含量为30wt％，将步骤(1)制得的海藻酸钠纳米纤维浸于硝酸银水溶液中，浸泡20分钟，取出后用去离子水冲洗3次；
(3)还原银离子：将步骤(2)所得的样品浸于二甲胺基硼烷水溶液中还原纤维表面的银离子，所述的甲胺基硼烷水溶液中甲胺基硼烷的含量为5×10-2wt％，浸泡10分钟，取出后用去离子水冲洗4次并置于50℃烘箱中干燥5h，即得即得载银海藻酸纳米纤维膜，将所得载银海藻酸纳米纤维膜裁剪至适宜安装于呼吸阀基座的阀片大小即得过滤阀片。
本发明所列举的实施方式仅供理解本发明之用，并非是对本发明所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种带有呼吸阀的智能口罩，包括口罩本体和安装于口罩本体上的呼吸阀，其特征在于，所述的呼吸阀包括基座、过滤阀片和上盖，所述基座安装在口罩本体上，上盖扣合在基座上，过滤阀片安装于基座内，所述的过滤阀片为载银海藻酸纳米纤维膜，组成所述的载银海藻酸纳米纤维膜的纤维为海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维，所述的海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维是由静电纺丝法制得的海藻酸钠纳米纤维，经离子交换制得海藻酸银纳米纤维，再还原银离子制得的，所述的海藻酸/银纳米颗粒复合纳米纤维的内部和外表面都均匀分布有纳米银颗粒，所述的过滤阀片的两端分别连接导线，所述的导线自上盖的通气孔穿出，所述的过滤阀片通过导线电连接电源和电流表，所述的过滤阀片对湿度敏感，其电阻随环境湿度增大而减小；所述的海藻酸钠纳米纤维为海藻酸钠和水溶性高分子材料复合纳米纤维；
所述的过滤阀片由以下方法制得：
(1)电纺海藻酸钠纳米纤维：配制含有海藻酸钠的纺丝前驱液，用静电纺丝法制备海藻酸钠纳米纤维膜；
(2)负载银离子：将步骤(1)制得的海藻酸钠纳米纤维浸于硝酸银溶液中，使纤维表面和内部的钠离子与银离子进行离子交换，在海藻酸钠纳米纤维表面和内部负载银离子后，将样品取出，用去离子水清洗样品；
(3)还原银离子：将步骤(2)所得的样品浸于还原剂溶液中还原纤维表面和内部的银离子，得到海藻酸/纳米银颗粒复合材料，用去离子水清洗样品，干燥样品即得载银海藻酸纳米纤维膜，将所得载银海藻酸纳米纤维膜裁剪至适宜安装于呼吸阀基座的阀片大小即得过滤阀片；
所述的步骤(1)电纺海藻酸钠纳米纤维：在常温下，称取海藻酸钠粉末0.5～2g，加入容器中，再加入0.3～0.5g聚乙烯吡咯烷酮，0.4～0.5g曲拉通，3～5g二甲基亚砜，30～40g去离子水，在常温下搅拌至溶液均匀透明得纺丝前驱液，将纺丝前驱液注入静电纺丝装置中，用静电纺丝法制备海藻酸钠纳米纤维，纺丝电压10～15kV，纺丝距离10～15cm，纺丝时间20～30min，电纺所得海藻酸钠纳米纤维置于烘箱中置于40～60℃烘箱中干燥1～3h；
所述的步骤(2)负载银离子：配置硝酸银水溶液，所述的硝酸银水溶液中硝酸银的含量为20～30wt％，将步骤(1)制得的海藻酸钠纳米纤维浸于硝酸银水溶液中，浸泡20～30分钟，取出后用去离子水冲洗2～3次；
所述的步骤(3)还原银离子：将步骤(2)所得的样品浸于二甲胺基硼烷水溶液中还原纤维表面的银离子，所述的甲胺基硼烷水溶液中甲胺基硼烷的含量为5×10-2wt％，浸泡10～20分钟，取出后用去离子水冲洗3～4次并置于50℃烘箱中干燥2～5h，即得即得载银海藻酸纳米纤维膜，将所得载银海藻酸纳米纤维膜裁剪至适宜安装于呼吸阀基座的阀片大小即得过滤阀片。
CN201710568883.XA 2017-07-13 2017-07-13 一种带有呼吸阀的智能口罩 Active CN107349536B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710568883.XA CN107349536B (zh) 2017-07-13 2017-07-13 一种带有呼吸阀的智能口罩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710568883.XA CN107349536B (zh) 2017-07-13 2017-07-13 一种带有呼吸阀的智能口罩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107349536A CN107349536A (zh) 2017-11-17
CN107349536B true CN107349536B (zh) 2020-07-21

Family

ID=60293279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710568883.XA Active CN107349536B (zh) 2017-07-13 2017-07-13 一种带有呼吸阀的智能口罩

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107349536B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111151073B (zh) * 2020-01-06 2021-10-22 四川中科友成科技有限公司 一种具有呼吸功能的干燥过滤装置及其使用方法
CN111150140A (zh) * 2020-02-19 2020-05-15 广州欧黛拉生物科技有限公司 银离子应用于口罩的用途
CN111380917B (zh) * 2020-03-23 2022-11-04 艾感科技(广东)有限公司 基于纳米纤维膜的空气质量监测传感器及监测系统
CN116254615B (zh) * 2023-05-15 2023-08-04 诺一迈尔（苏州）医学科技有限公司 子宫内膜修复膜的制备方法及其制备的子宫内膜修复膜

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102031590A (zh) * 2011-01-12 2011-04-27 武汉理工大学 新型海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法
CN203523849U (zh) * 2013-11-04 2014-04-09 陈华锋 一种口罩
CN104069536A (zh) * 2014-07-11 2014-10-01 江苏开源康达医疗器械有限公司 一种制备海藻酸钠-壳聚糖纳米级医用敷料的制备方法
CN104147719A (zh) * 2014-08-12 2014-11-19 广州拜费尔空气净化材料有限公司 带有新型呼吸阀的口罩
CN105455254A (zh) * 2016-01-08 2016-04-06 清华大学 一种有效阻隔pm0.3且富含纳米抗菌成分的纳米纤维口罩
CN106049036A (zh) * 2016-06-23 2016-10-26 青岛大学 一种纳米银海藻酸盐短纤维的原位合成方法
CN106730464A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 北京丽源博瑞环境科技有限公司 空气净化装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102031590A (zh) * 2011-01-12 2011-04-27 武汉理工大学 新型海藻酸钠/羟丙基壳聚糖抗菌共混纤维的制备方法
CN203523849U (zh) * 2013-11-04 2014-04-09 陈华锋 一种口罩
CN104069536A (zh) * 2014-07-11 2014-10-01 江苏开源康达医疗器械有限公司 一种制备海藻酸钠-壳聚糖纳米级医用敷料的制备方法
CN104147719A (zh) * 2014-08-12 2014-11-19 广州拜费尔空气净化材料有限公司 带有新型呼吸阀的口罩
CN105455254A (zh) * 2016-01-08 2016-04-06 清华大学 一种有效阻隔pm0.3且富含纳米抗菌成分的纳米纤维口罩
CN106049036A (zh) * 2016-06-23 2016-10-26 青岛大学 一种纳米银海藻酸盐短纤维的原位合成方法
CN106730464A (zh) * 2016-12-05 2017-05-31 北京丽源博瑞环境科技有限公司 空气净化装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107349536A (zh) 2017-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107349536B (zh) 一种带有呼吸阀的智能口罩
CN107345840B (zh) 一种基于载银纳米纤维的柔性力敏传感器的制备方法
CN111519341B (zh) 一种复方抗病毒抗菌多功能pp，pe，pet无纺布及制备与应用
Ma et al. Permeable superelastic liquid-metal fibre mat enables biocompatible and monolithic stretchable electronics
Cui et al. Flexible and breathable all-nanofiber iontronic pressure sensors with ultraviolet shielding and antibacterial performances for wearable electronics
Ali et al. Electrical conductivity and physiological comfort of silver coated cotton fabrics
Yue et al. Skin-inspired wearable self-powered electronic skin with tunable sensitivity for real-time monitoring of sleep quality
CN111155186B (zh) 一种石墨烯多功能粘胶纤维及其制备方法
Yang et al. Toward a new generation of permeable skin electronics
CN110075815A (zh) 新型雾霾高效过滤银纳米线网与MOFs复合多孔纤维薄膜材料及其制备方法
Hu et al. Rubber composite fibers containing silver nanoparticles prepared by electrospinning and in-situ chemical crosslinking.
CN107981441B (zh) 一种医用高效杀菌口罩
CN107367528A (zh) 一种基于ZnO复合纤维的乙醇气体传感器
Ma et al. A capacitive humidity sensor based on all-protein embedded with gold nanoparticles@ carbon composite for human respiration detection
Zhao et al. Facile fabrication of poly (diallyldimethyl ammonium chloride)/Ti3C2Tx/poly (vinylidene fluoride) 3D hollow fiber membrane flexible humidity sensor and its application in the monitoring of health-related physiological activity
CN113604923A (zh) 石墨烯/银复合弹性包芯纱及其制备方法与应用
CN112107046A (zh) 一种基于静电吸附过滤的口罩及其制备方法
Jiang et al. Electroactive and breathable protective membranes by surface engineering of dielectric nanohybrids at poly (lactic acid) nanofibers with excellent self-sterilization and photothermal properties
Li et al. A skin-conformal and breathable humidity sensor for emotional mode recognition and non-contact human-machine interface
CN111501199A (zh) 用于n95口罩的梯度静电纺丝复合纤维材料
Li et al. A Washable, Permeable, and Ultrasensitive Sn-Based Textile Pressure Sensor for Health Monitoring
Chai et al. Progress in Research and Application of Modified Silk Fibroin Fibers
Ding et al. Gas sensor preparation based on green biological template: A review
Li et al. Polyacrylonitrile/CoCl2 nanofibers based humidity sensor for human breath and ambient humidity monitoring
Lan et al. High-efficient and intelligent antibacterial face mask integrated with airflow-temperature dual-function sensors for respiratory monitoring and disease prevention

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant