CN116008518A - 一种用于检测的口罩及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可实时无标记、任何场景下检测人体呼吸的病原体等待检测物质并提供警示信息的用于检测的口罩及其检测方法，所述口罩包括检测芯片单元、气体收集装置、蓄水池及开关系统、报警提示模块四个功能模块。本发明的口罩是集成实时无标记的，具有报警提示功能、适用于多种场景，只需佩戴口罩无需取下口罩的情况下完成自我检测，或佩戴口罩直接进入待检测的场所，或在工作的车间等佩戴口罩的情况下完成对周围环境的监控。

Description

一种用于检测的口罩及其检测方法

技术领域

本发明属于检测领域，特别涉及一种可实时无标记、任何场景下检测人体呼吸的病原体等待检测物质并提供警示信息的用于检测的口罩及其检测方法。

背景技术

随着人们防护意识的提高，需要佩戴口罩的场景越来越多，时间越来越长，人们对口罩的防护性、功能性与舒服性要求越来越高，各种生物压电式、智能呼吸、功能预警以及防雾霾等各种口罩应运而生。但目前的口罩的检测不够灵敏，不利于发现特异性待检测物质，不能实时检测待检测物质，进而限制了口罩的场景应用。

现有的检测生物分子等物质的传统手段有PCR、ELISA和试剂盒，其通过传感器检查过程中，通常需要荧光标记，进而带来检测时间长、灵敏度底及设备笨重，移动不变的情形，进而也限制了其应用场景。

发明内容

本发明旨在提供一种用于检测的口罩及其检测方法，具有实时监测及报警提示功能，该口罩使用简单，不需要摘下口罩，不受使用场景的限制，即只要戴上该口罩，就可以完成检测。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种用于检测的口罩，包括：检测芯片单元，气体收集装置，蓄水池及开关系统，其中气体收集装置与检测芯片单元连接，蓄水池通过开关系统与检测芯片单元连接，其中蓄水池、气体收集装置及检测芯片单元可根据具体应用环境及使用情况，可单独更换蓄水池或气体收集装置或检测芯片单元，或整体更换。

作为本发明所述的口罩的优选方案，所述口罩还包括报警提示模块，检测芯片单元与所述报警提示模块电连接或无线连接。

作为本发明所述的口罩的优选方案，所述检测芯片单元的传感器单元表面具有检测待检测物质的敏感膜层。

作为本发明所述的口罩的优选方案，所述敏感膜层通过在传感器单元表面涂覆生化材料形成。

作为本发明所述的口罩的优选方案，所述气体收集装置包括用于使待检测物质富集的毛细管或微流控部件。

作为本发明所述的口罩的优选方案，所述蓄水池及其开关系统包括预设的流体流道，所述的预设的流体流道与检测芯片单元连通。蓄水池中储存检测芯片所需的流体，在收到控制信号时，蓄水池将流体通过预设的流道输送至检测芯片单元。

作为本发明所述的口罩的优选方案，蓄水池中储存的流体为水或检测所需试剂。

作为本发明所述的口罩的优选方案，生化材料检测待检测物质时，将检测信号通过芯片传递至报警提示模块，由报警提示模块发生报警声音或发出颜色变化指示。

为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，提供一种采用上述口罩进行检测的方法，包括：

(1)按下蓄水池开关，液体会按照预设流道传输到检测芯片单元；

(2)气体收集装置实时收集呼出的和空气中游离的目标检测物质；

(3)将目标检测物质和芯片表面含有标记的抗原特异性抗体发生结合；

(4)检测芯片单元将信号传递到报警提示模块。

为适用不同的检测场景，提高具有检测待检物质、提示功能的口罩的适用范围，检测芯片单元的生物材料可以提前制作，或根据不同的场景，更换不同种类的检测芯片单元，其中蓄水池、气体收集装置及检测芯片单元可以单独更换，或者整体更换。

本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种集成实时无标记、报警提示功能、适用于多种场景于一体的用于检测的口罩及其检测方法，该口罩相对于现有技术的口罩，具有实时监测及报警提示功能，相对于现有技术的生物分子等物质的检测，该口罩使用简单，不需要摘下口罩，不受使用场景的限制，即只要佩戴该口罩，就可以完成检测。同时，该口罩还具有根据不同的应用场景，选用含有不同生化材料的检测单元，进而可以对待检测物质实现特异性检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明口罩结构示意图；

图2为本发明传感器检测单元结构示意图；

图3为检测芯片单元检测原理图；

图中，1-挂耳绳，2-报警提示模块，3-开关，4-蓄水池，5-气体收集装置，6-检测芯片单元，7-流道，8-传感器单元，9-敏感膜层，10-待检测物质。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供了一种集成实时无标记、报警提示功能、适用于多种场景于一体的用于检测的口罩，具有如下优势：

(1)将四个功能模块检测芯片单元、气体收集装置、蓄水池及开关系统、报警提示模块集成与口罩上，结构简单，佩戴方便。

(2)通过更换检测芯片单元或者检测芯片单元中传感器表面的敏感膜层，能够实现使口罩适用于不同的场景，可以对待检测物质实现特异性检测。

(3)将检测简单化，使用人员佩戴口罩即可自行监测，或者佩戴口罩进入需要检测的环境即可实现检测。

(4)将防护功能与检测功能集合一体，可以随时随地的检测，不受场所、环境的限制。

(5)更优的是，带着口罩可以随时监控佩戴者所处的周围环境，只需带着口罩，打开开关，即可自行实现对佩戴者或周围环境进行监控。

以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。

实施例1

本实施例的口罩的结构如图1所示，所述口罩为两层口罩，所述两层口罩包括：检测芯片单元6，气体收集装置5，蓄水池及开关系统，报警提示模块2。从结构上看，所述口罩也包括传统的挂耳绳1，报警提示模块2设置在口罩的一边，蓄水池及开关系统包括开关3和蓄水池4，开关3设置在口罩的另一边，气体收集装置5设置在口罩的中间部位，有利于气体的采集，蓄水池4设置在气体收集装置5的一边，检测芯片单元6设置在气体收集装置5的另一边。

待检测时，通过挂耳绳1佩戴好口罩，佩戴稳固且佩戴方便，不需要增加额外成本，打开开关3，通过气体收集装置5捕捉需要检测的生物分子，控制装置自动控制蓄水池4储存的检测所需的试剂输送，然后由检测芯片单元6完成检测，并将信号传递给报警提示模块2，报警提示模块2发生声音或颜色报警。

本实施例中，适用于检测佩戴者自身呼出的生物分子，佩戴者带上口罩自行打开开关，即可自行检测，可以自行控制的检测的时间，地点，时长等等，换而言之，可以作为一种检测设备随身携带，需要检测，自行佩戴口罩即可，大大提升了检测的方便性，尤其是针对一些慢性病，需要不定期，不定时等需要长期监测的情况。

实施例2

本实施例中检测口罩的检测单元结构示意图如图2所示，蓄水池4通过预设的流道与气体收集装置5连通，以方便将检测试剂输送到气体收集装置5或者检测芯片单元6，气体收集装置5设置于检测芯片单元6附近，以方面对气体收集装置5收集的气体进行检测。自动控制蓄水池的开关，自动开始蓄水池检测试剂的输送，或者手动打开开关，将检测所需试剂输送到气体收集装置5或者检测芯片单元6，然后由芯片检测单元6完成检测，继而向报警提示模块2发出报警信号。

本实施例中，需要检测某密闭或开放的环境中是否存在某种生物分子时，例如，某医院的病房或厂房，检测一下是否含有某种特定的细菌或病毒或泄露的某种物质，为适用不同的检测场景，提高具有检测待检物质、提示功能的口罩的适用范围，检测芯片单元的生物材料可以提前制作，或根据不同的场景，更换不同种类的检测芯片单元，其中蓄水池、气体收集装置及检测芯片单元可以单独更换，或者整体更换。

提前更换或安装好与待检测生物分子相适应的芯片，既能够检测达到目标生物质分子能够存在的芯片，生物分子可以是具有某种特征的细菌、病毒等之类的生物分子或其他待检测的成分。佩戴者佩戴好口罩，进入此密闭或开放的环境中，打开开关，通过气体收集装置捕捉需要带检测的生物分子，控制装置自动控制蓄水池储存检测所需的试剂输送，由芯片完成检测，并发出声光报警信号，提示佩戴者周围的环境中存在待检测的生物分子，尤其是在佩戴口罩有防护的情况下，即可实现对密封环境或开放环境的检测，更优选的是，此检测是一种连续的、持续的检测，并且是针对佩戴者所处的周围环境进行的检测，可以检测到开放或密封环境中，局部位置的待检测生物质分子的存在，尤其是这些待检测生物质分子扩散性差的时，具有特别明显的优势。

实施例3

本实施例中检测口罩的检测原理示意图如图3所示，检测单元芯片6包括传感器单元8，在传感器单元表面涂覆有与待检测物质10结合的敏感膜层9，根据待检测物质10的不同，可以预先设置不同的敏感膜层9，在待检测物质10种类不止一种或者多种时，可以在传感器单元8同时设置与待检测物质10种类相匹配的敏感膜层9，进而提高对待检测物质10的特异性检测，也可以通过更换传感器单元8来提高对待检测物质10的特异性检测。

本实施例中的检测单元芯片6可以整体更换，也可以更换传感器单元8表面的敏感膜层9，此更换需取决于需检测的生物分子及应用环境。在确定需要待检测的生物分子时，通过选取相应的检测单元芯片6或采用特定的制备方法更换传感器单元8表面的敏感膜层9，以适用不同的检测需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于检测的口罩，其特征在于：包括：检测芯片单元，气体收集装置，蓄水池及开关系统，其中所述气体收集装置与所述检测芯片单元连接，所述蓄水池通过所述开关系统与所述检测芯片单元连接，所述检测芯片单元可更换。

2.如权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述口罩还包括报警提示模块，检测芯片单元与所述报警提示模块电连接或无线连接。

3.如权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述检测芯片单元的传感器单元表面具有检测待检测物质的敏感膜层。

4.如权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述敏感膜层通过在传感器单元表面涂覆生化材料形成。

5.如权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述气体收集装置包括用于使待检测物质富集的毛细管或微流控部件。

6.如权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述蓄水池及其开关系统包括预设的流体流道，所述的预设的流体流道与检测芯片单元连通。

7.如权利要求1所述的口罩，其特征在于：所述蓄水池中储存检测芯片单元所需的流体，所述流体为水或检测所需试剂。

8.如权利要求2所述的口罩，其特征在于：所述报警提示模块包括声音提示或颜色变化。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述口罩进行检测的方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)按下蓄水池开关，蓄水池中的液体按照预设流道传输到检测芯片单元；

(2)气体收集装置实时收集呼出的和/或空气中游离的目标检测物质；

(3)目标检测物质和检测芯片单元表面含有标记的抗原发生特异性结合；

(4)检测芯片单元将信号传递到报警提示模块。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：检测芯片表面负载预定的生化材料以便检测目标物质。

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