[发明专利]内置呼吸传感系统的纳米纤维口罩

说明书

技术领域

本公开属于口罩技术领域，涉及一种内置呼吸传感系统的纳米纤维口罩。

背景技术

人类的生活离不开空气，但随着科技进步和工业发展，工业生产所造成的污染已经严重危害到人类的身体健康。近年来，我国雾霾污染问题严重阻碍了社会经济的发展和人民的身体健康水平，空气中PM 2.5(Fine Particulate Matter，细颗粒物)等污染物的浓度逐年升高，对其进行有效防护已迫在眉睫。防雾霾口罩是防止PM 2.5等有毒有害物质侵入人体的有效途径，但目前防雾霾口罩存在佩戴舒适性不高、功能单一等问题。

为了增强口罩佩戴的舒适度，目前利用静电纺丝技术制备的纳米纤维材料由于具有纤维直径小、孔径小、孔隙率高、柔性高等优点，已经成为制造高效低阻、高舒适性专业防雾霾口罩的理想材料。但是现有技术中将静电纺纳米纤维材料应用于防雾霾口罩的制备技术中获得的口罩只具有防止PM2.5等颗粒侵入人体的功能，由于缺少对佩戴情况下用户呼吸力学信号的采集和处理功能，使得用户难以掌握自身的呼吸情况，无法实现通过呼吸频率及呼吸强度来判断人体的健康状况。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种内置呼吸传感系统的纳米纤维口罩，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种内置呼吸传感系统的纳米纤维口罩，包括：口罩本体；呼吸阀，设置于口罩本体上；传感器，设置于口罩本体上，位于呼吸阀所在位置的内侧，包括：上电极层、聚合物纳米纤维膜介电层以及下电极层，利用通过呼吸阀的气流而获取呼吸状态信息；以及信号处理模块，设置于口罩本体上，包括：信号放大器和信号转换模块；该信号处理模块将传感器获取的呼吸状态信息通过信号放大器进行放大，并将传感器获取的呼吸状态信息通过信号转换模块转换成需要格式或编码类型的信号模式。

在本公开的一些实施例中，该内置呼吸传感系统的纳米纤维口罩还包括：信号无线传输模块，设置于口罩本体上，传输信号处理模块处理后的信息。

在本公开的一些实施例中，该内置呼吸传感系统的纳米纤维口罩还包括：电源管理模块，向所述信号处理模块和所述信号无线传输模块提供电能。

在本公开的一些实施例中，口罩本体为层状结构，包括：外表面层、聚合物过滤膜层和内表面层，聚合物过滤膜层位于外表面层和内表面层之间。

在本公开的一些实施例中，外表面层和内表面层为多孔性无纺布；和/或聚合物过滤膜层为聚合物纳米纤维薄膜层，该聚合物纳米纤维薄膜层的孔径介于30nm～80nm之间，厚度介于0.1μm～50μm之间。

在本公开的一些实施例中，上电极层和下电极层包括：表面印刷有导电涂层的聚合物纳米纤维膜；聚合物纳米纤维膜包含以下材料中的一种：热塑性聚氨酯弹性体、聚偏氟乙烯和聚丙烯腈。

在本公开的一些实施例中，聚合物纳米纤维膜介电层、上电极层和下电极层的厚度均介于20μm～80μm之间。

在本公开的一些实施例中，聚合物纳米纤维薄膜层的材料为以下材料中的一种：聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏氟乙烯和尼龙6。

在本公开的一些实施例中，需要格式或编码类型的信号模式包括wifi信号或蓝牙信号；信号无线传输模块内设有wifi信号发射器或蓝牙模块。

在本公开的一些实施例中，电源管理模块设有可更换的锂离子电池；和/或电源管理模块还设有低电量报警功能的电量提示器。

在本公开的一些实施例中，该内置呼吸传感系统的纳米纤维口罩还包括：配合使用的信号无线接收模块，该信号无线接收模块接收信号无线传输模块传输的信息，该信号无线接收模块包括以下设备中的一种或几种：智能手机、智能手表、智能手环、平板电脑和笔记本电脑。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开提供的内置呼吸传感系统的纳米纤维口罩，具有以下有益效果：

通过将呼吸压力传感器、信号处理及无线传输模块与纳米纤维口罩结合，既满足高效低阻的过滤性能要求，同时还具有采集并上传用户呼吸状态，通过移动设备进行显示的功能，可让用户实时掌握自己的呼吸频率、呼吸强度以及健康状况，并通过呼吸状态指数反应所处环境的污染状况。

附图说明

图1为根据本公开实施例内置呼吸传感系统的纳米纤维口罩的结构示意图。

【符号说明】

100-口罩本体；

200-呼吸阀；

210-呼吸阀上盖；220-呼吸阀下盖；