一种新型水凝胶静电驻极化防护口罩

文档序号:928232 发布日期:2021-03-05 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 一种新型水凝胶静电驻极化防护口罩 (Novel hydrogel electrostatic electret protective mask ) 是由 赵臣 刘春苗 赵阳 张津豪 黄淑瑜 王喆 赵佳琪 孟桂先 付江山 屈欣月 仝乐欣 于 2020-12-15 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种新型水凝胶静电驻极化防护口罩,包括:口罩本体;柔性骨架支撑部,其沿所述口罩本体内侧设置,且所述骨架支撑部的形状与使用者面部形状相适应;柔性密封条,其沿所述口罩本体的边缘内侧,用于使所述口罩本体与使用者面部紧密贴合;两个挂耳,其在所述口罩本体左右两侧的外侧对称设置。(The invention discloses a novel hydrogel electrostatic electret protective mask, which comprises: a mask body; the flexible framework supporting part is arranged along the inner side of the mask body, and the shape of the framework supporting part is matched with the shape of the face of a user; the flexible sealing strip is arranged along the inner side of the edge of the mask body and is used for enabling the mask body to be tightly attached to the face of a user; and the two hangers are symmetrically arranged on the outer sides of the left side and the right side of the mask body.)

一种新型水凝胶静电驻极化防护口罩

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域,尤其涉及一种新型水凝胶静电驻极化防护口罩。

背景技术

口罩作为一种防护用品,对进入呼吸道的空气具有过滤作用,根据过滤材料的不同,不同类型的口罩可不同程度的过滤灰尘、花粉、雾霾、细菌、病毒飞沫等颗粒物。口罩不仅可用于日常生活的基本防护需求,在各种呼吸道传染性疾病的防护过程中同样有着非常重要的作用。在我国2003年爆发的非典疫情、2004年2009年爆发的禽流感疫情以及2020年的新冠肺炎疫情的防疫过程中,佩戴口罩成为有效阻断病毒传播,保护人们生命安全的最简单、最有效的防护措施。

研究发现,在2020年的新冠肺炎疫情中,一次性医用外科口罩和N95口罩对新冠病毒具有一定的防护作用,在新冠肺炎的防疫过程中发挥了极其重要的作用,但也暴露出两款口罩的一些不足。医用外科口罩的颗粒过滤效率仅仅30%,鼻梁条细且软,贴合度和密闭性较差,容易造成鼻梁两侧漏气,降低了防护效果。N95口罩的颗粒过滤效率则达到了95%,防护效果较好,但由于过滤材料的密闭性过强、透气性差,长时间佩戴会造成缺氧,出现头晕、憋闷等不适的情况。此外,鼻梁部位密封铝条的硬度过大,长期使用会造成皮肤损伤,伤口的暴露也增加了感染的可能。

发明内容

本发明设计开发了一种新型水凝胶静电驻极化防护口罩,本发明的发明目的之一是滤芯采用高效低阻的新型驻极化静电纤维复合材料,在增加过滤防护性能的基础上,增加了透气性和舒适度。

本发明的发明目的之二是在口罩外沿添加高分子水凝胶密封条,使口罩与面部紧密贴合,柔软随型,进一步增强口罩的密闭性和防护作用,也有效缓冲降低对局部的挤压,杜绝了压力性损伤情况的发生。

本发明的发明目的之三是通过连接体连接挂耳,挂耳夹角可灵活调整,进而灵活选择耳朵合适的受力方式,以进一步提高口罩佩戴舒适性,更好地适应具有不同脸型和耳型的用户需求。

本发明提供的技术方案为:

一种新型水凝胶静电驻极化防护口罩,包括:

口罩本体;

柔性骨架支撑部,其沿所述口罩本体内侧设置,且所述骨架支撑部的形状与使用者面部形状相适应;

柔性密封条,其沿所述口罩本体的边缘内侧,用于使所述口罩本体与使用者面部紧密贴合;

两个挂耳,其在所述口罩本体左右两侧的外侧对称设置。

优选的是,所述口罩本体由内向外依次包括熔喷无纺层、驻极化静电层和负氧离子层。

优选的是,所述柔性骨架支撑部包括:

外延部,其沿所述口罩本体内侧设置;

多个柔性第一支撑部,其沿所述外延部横向设置;

多个柔性第二支撑部,其沿所述外延部纵向设置。

优选的是,所述柔性骨架支撑部材质为婴儿奶嘴级硅胶。

优选的是,所述柔性密封条材质为高分子水凝胶。

优选的是,所述口罩本体中心处设置为重叠结构后形成褶皱结构。

优选的是,还包括:连接体,其固定在所述口罩本体外侧,用于固定所述挂耳。

优选的是,所述连接体包括:

第一连接部,其固定在所述口罩本体外侧,且所述第一连接部上设置母扣;

第二连接部,其固定在所述口罩本体外侧,且所述第二连接部上设置公扣,所述公扣能够与所述母扣匹配卡合;

缓冲板,其可折叠的连接在所述第一连接部和所述第二连接部之间。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果:

1、本发明采用新型驻极化静电纤维复合材料作为口罩的过滤材料;此种新型过滤材料由内向外依次为熔喷无纺层,驻极化静电层、负氧离子层;本发明主要依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降等机械阻挡作用来过滤空气中的较大的微粒;利用静电吸附空气中小颗粒物,驻极化的静电纤维依靠静电力直接吸引空气中的带电微粒并将其捕获,或诱导空气中的中性微粒产生极性再将其捕获,从而更有效地过滤空气中的亚微米粒子;纤维结构蓬松、三维立体、孔隙率大于60%,在降低空气阻力的情况下显著提高过滤效率。过滤效率可达到95%以上,同时持续释放的负氧离子浓度可到达15000-25000个/立方厘米,提高了透气性,有效改善长期佩戴口罩的憋闷等不适情况。可以有效防范病毒、花粉侵入、深度净化粉尘、广谱抗菌杀菌抑菌,可过滤花粉、病毒、人群飞沫、汽车尾气、二手烟等空气悬浮颗粒,颗粒过滤效率可达到95%,属于一级医用防护口罩;

2、为解决口罩密封性差,密封铝条损伤皮肤的问题,本发明在口罩外沿设计了高分子水凝胶密封条,独特新颖的结构设计提高了口罩的密闭性,保证口罩面料的高效过滤能力;本设计符合人体工学曲线设计,可与面部完美贴合。减少漏气率,颗粒污染物不容易漏入密封胶条形成的保护层,有效提高面部肌肉运动时的口罩密闭性,舒适的接触面长期佩戴也不会造成皮肤的压力性损伤;

3、新冠肺炎疫情发生之后,N95口罩因其防护效果好、生产困难、价格昂贵,只能用于一线医护人员的防护;本发明采用自动化生产线,生产周期短,生产成本低,对生产设备无特殊性能要求;新型材料的选择使本发明成本大幅度降低,在具有N95口罩防护效果的同时也兼具了医用外科口罩低廉的价格,量化生产之后会进一步减低。

附图说明

图1为本发明所述的新型水凝胶静电驻极化防护口罩的立体结构示意图。

图2为本发明所述的新型水凝胶静电驻极化防护口罩的立体结构示意图。

图3为本发明所述的新型水凝胶静电驻极化防护口罩的主视图。

图4为本发明所述的新型水凝胶静电驻极化防护口罩的后视图。

图5为本发明所述的新型水凝胶静电驻极化防护口罩的左视图。

图6为本发明所述的口罩本体的立体结构示意图。

图7为本发明所述的口罩本体的主视图。

图8为本发明所述的口罩本体的左视图。

图9为本发明所述的柔型密封条的立体结构示意图。

图10为本发明所述的连接体的立体结构示意图。

图11为本发明所述的连接体的左视图。

图12为本发明所述的连接体未卡合时的结构示意图。

图13为本发明所述的连接体未卡合时的结构示意图。

图14为本发明所述的连接体未卡合时的结构示意图。

图15为本发明所述的连接体卡合时的结构示意图。

图16为本发明所述的连接体卡合时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1~9所示,本发明提供了一种新型水凝胶静电驻极化防护口罩,其主体包括口罩本体110、柔性3D骨架支撑部、柔型密封条130、两个挂耳140和连接体150;其中,口罩本体110由内向外依次包括熔喷无纺层、驻极化静电层和负氧离子层,口罩本体110的中心处设置为重叠结构后形成褶皱结构111,柔性3D骨架支撑部沿口罩本体110的内侧设置,柔性3D骨架支撑部的形状与使用者面部形状相适应,柔性3D骨架支撑部包括多个柔性第一支撑部121、多个柔性第二支撑部122和外延部123,外延部123沿口罩本体110的内侧设置,多个柔性第一支撑部121沿口罩本体110的内侧横向设置,多个柔性第二支撑部122沿口罩本体110的纵向设置,通过个柔性第一支撑部121、多个柔性第二支撑部122和外延部123形成的柔性3D骨架支撑部的形状与使用者面部形状相适应;

如图10~16所示,连接体150包括第一连接部151、第二连接部152和缓冲板153;其中,第一连接部151固定在口罩本体110的外侧,第一连接部151上设置公扣154a,第二连接部152固定在口罩本体110的外侧,第二连接部152上设置母扣154b,公扣154a能与母扣154b匹配卡合,缓冲板153可折叠的连接在第一连接部151和第二连接部152之间,挂耳140的一端夹在当第一连接部151和第二连接部152之间,当第一连接部151和第二连接部152折叠后,通过公扣154a与母扣154b匹配卡合,将挂耳140设置在口罩本体110上,并且挂耳140的夹角可调整。

口罩本体110为阻挡微粒的复合口罩面料,是发挥口罩基本功能的基础组成部分,表面也设计了可以调节口罩张开大小的褶皱结构111,并保证了有效的容积;高分子水凝胶密封条130为本发明提供的口罩的特征性设计,此设计可有效固定面罩和增加口罩贴合性,采用高分子水凝胶材质,以其的高分子特性和韧性可以起到密封的作用,并且由于材质较柔软、舒适可以适应长期佩戴,并且在口罩的边沿均进行了设置,可以保证在某些动作导致的口罩变形情况中依旧覆盖大部分鼻部和嘴部,良好的密闭性也保证了面罩的过滤性能;柔性3D骨架支撑部用于支撑和固定面罩材料并在口罩与面部皮肤之间构造了大容量空间,保证口鼻拥有足够的呼吸腔体;挂耳140是牢固的扁形挂耳橡筋挂耳,挂耳不含乳胶,扁带型设计,让耳朵更舒适,无乳胶和无玻璃纤维材质,不易滑脱,过敏性皮肤首选;口罩两侧外缘处均设有连接体150,以使得挂耳140与口罩本体110的夹角可调整,灵活选择耳朵合适的受力方式,以进一步提高口罩佩戴舒适性,更好地适应具有不同脸型和耳型的用户需求。

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的具体说明。

实施例

口罩本体110的罩面料由内向外依次为熔喷无纺层、驻极化静电层、负氧离子层;

熔喷无纺布适用于空气过滤,空气滤材系列由PP/PET双组分复合材料组成,具有三维网状结构,PET材料在其中起到支撑骨架的作用,提供了过滤层的挺度,令该材料在保证效率的同时具有更低的阻力;

驻极静电层利用静电吸附空气中小颗粒,具有过滤效率更高、过滤精度更高、阻力更小、容尘量更大、寿命更长的优点,可以有效过滤花粉粒径百分之一的微粒,能捕获相当于一根发丝直径四十分之一的粒子。

驻极静电层通过选用进口丙纶纤维,经针刺加工后再通过电晕放电,使丙纶纤维上带上电荷形成静电场,使细小尘埃带上电荷,通过异性电荷相互吸引作用,粉尘被吸附到纤维上,从而达到了更高过滤效率与精度的目的;驻极静电层有以下优势:

(1)高过滤效率:依靠静电吸附作用进行粉尘过滤空气中悬浮颗粒;

(2)低过滤阻力:针刺工艺具有蓬松、三维立体结构、孔隙率高,大大降低过滤阻力;

(3)容尘量大:蓬松、大量三维针孔、高孔隙率均有利于口罩容尘。

驻极静电测层采用特种纤维,并经一系列物理与化学处理,不但增加了灰尘与纤维的接触面积,即能够增大过滤面积,提高物理拦截及重力沉降过滤效率;而且增加比表面积,提高纤维表面电荷,增加静电吸附效率。

负氧离子层作为面罩的内层材料,负离子层具有持久释放空气负氧离子远红外线、及高效广谱杀菌除螨功能;负氧离子浓度15000-25000个/立方厘米,本层材料能改变面罩内温度,增加空气湿度,可有效改善长期佩戴口罩的憋闷等不适情况;远红外发射率90%以上,还具有活化细胞,增加免疫改善人体微循环等作用;添加了广谱高效抑菌材料,消毒除螨率99.99%以上,具有净化空气,祛除异味等功能,与此同时具有良好的触感、牢度和舒适透气性。

本发明通过在口罩内部设置柔性3D骨架支撑部,用于支撑和固定面罩材料并在口罩与面部皮肤之间构造了大容量空间,保证口鼻拥有足够的呼吸腔体;传统口罩在佩戴过程中会因为人面部活动而松动,尤其是吸气时口罩紧贴口鼻,气密性无法保障的同时也会影响舒适性,此项设计可以弥补这一不足;隐形骨架宽由两条横向硅胶条与三条纵向硅胶条组成,宽度和厚度为0.2厘米;3D隐形骨架整体呈弧形,并向用户侧弯折、与用户鼻部的两侧形状适配,能够与用户的鼻部及下颌部贴合,可以防止空气从口罩本体与用户鼻部及下颌部贴合位置的缝隙中进入口罩,使口罩本体与用户面部贴合更紧密,以提高口罩的气密性;原材料甄选于特殊的硅胶材料,硅胶具有良好的透气性、抗压性、回弹性等物理性能。

口罩本体110外沿添加的一圈高分子水凝胶密封条130为此专利的独特设计,提高了口罩的密闭性,保证口罩面料的高效过滤能力。通过水凝胶类材料的缓冲降低对局部的挤压,可支撑、固定面罩,采用弹性好可塑性强且对人体组织无刺激皮肤的切合性较好,可有效保护脸部口罩和防护镜接触面的皮肤;

柔软随型,平滑舒适的接触面杜绝了因面部贴合不牢、密闭性差而形成的缝隙,绝不给未经过滤的污浊气体任何渗透进入呼吸道的可乘之机;与此同时,零压力的使用感还有效促进了皮下循环,能防止损伤加深或破皮后引起的继发感染,显著提升了医护人员长时间佩戴医疗护具的舒适性;同时采用超声波焊接技术,避免重金属与化学粘合剂残留对人体的接触或挥发等间接危害,真正做到了环保主义与亲肤工艺;

作为一种优选,在本实施中,水凝胶密封条整体宽度为1cm,面罩内外各0.5cm,厚度可忽略不计。

水凝胶是由亲水性分子或聚合物通过共价键、氢键或范德华力等作用交联形成具有三维网络结构的新型功能高分子材料;高分子材料在水中溶胀,溶解,并形成高黏度凝胶,稳态下呈现出半固体状态,表现为黏弹性。它以含水量高、溶胀快、柔软、具有尺寸可调的多孔结构、橡胶般的粘稠性和优异的生物相容性等特点,水凝胶现已被广泛地用于隐形眼镜、组织工程、诊断学、药物控制释放等生物医用领域。

水凝胶的性质很大程度取决于制备材料的单元结构和其相作用后形成的网络结构。聚合物网络赋予水凝胶类似固体的机械性能,而水相能够快速扩散,赋予水凝胶类似液体的传输性能。

传统的水凝胶由于存在网络结构不均匀、缺乏能量耗散机制等问题,导致传统水凝胶的机械性能较差,从而限制了其在实际生产生活中的应用。本发明采用了高强度韧性的双网络水凝胶,其独特的能量耗散机制使水凝胶的机械性能明显提升。

双网络水凝胶中的壳聚糖物理网络(结晶网络或者链缠结网络)在凝胶拉伸变形的过程中受到破坏,从而耗散能量,通过定向设计达到增强增韧凝胶的效果。同时,一些可逆的非共价键的断裂和重建不仅赋予水凝胶高强度,也使得水凝胶具有一定的可恢复性和自修复特性。

高分子水凝胶还有一个特点是过敏概率比较低,因此特别适合作为头面部压力性损伤的防护和治疗的新型材料,具有优异的生物相容性、卓越的韧性、强大的拉伸性能和舒适柔软,亲肤贴合等特点性。

挂耳140为牢固的扁形挂耳橡筋,挂耳140的挂耳绳不含乳胶,扁带型设计,让耳朵更舒适,无乳胶和无玻璃纤维材质,不易滑脱,过敏性皮肤首选

口罩两侧外缘处均设有连接体150,用于连接口罩主体110与挂耳140;一个口罩含有四个连接体150,每一个连接体150整体长2.2厘米,宽0.8厘米,含两个孔位每个孔的直径为0.6厘米两孔之间的缓冲板153长为0.2厘米,公扣154a和母扣154b扣合时的高度与缓冲板153高度一致,得益于公扣154a和母扣154b良好的扣合效果,挂耳140可以在连接孔位上轻松实现多角度旋转的同时不会脱落于口罩本体110,以使得挂耳140与连接体150的夹角可调整,灵活选择耳朵合适的受力方式,以进一步提高口罩佩戴舒适性,配合调节扣条调节挂耳程度,更好地适应具有不同脸型和耳型的用户需求;此项设计构型符合人体工程学的设计理念使得口罩更加符合绝大多数用户的面部特点,使用户的鼻部、脸颊、下巴等部位受力最小且均匀,使用户整个脸部都能体验到良好的舒适性。

本实施例提供的口罩规格如表1所示;

表1口罩规格

本实施例提供的口罩效果如表2所示;

表2新型口罩效果

因此,本实施中的新型水凝胶静电驻极化防护口罩,滤芯采用高效低阻的新型驻极化静电纤维复合材料,在增加过滤防护性能的基础上,增加了透气性和舒适度,并在口罩外沿添加高分子水凝胶密封条,使口罩与面部紧密贴合,柔软随型,平滑舒适的接触面既保证轻薄舒适的佩戴感受,进一步增强口罩的密闭性和防护作用,也有效缓冲降低对局部的挤压,杜绝了压力性损伤情况的发生,本发明具有了N95口罩防护效果的同时也兼具了医用外科口罩低廉的价格。

尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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