CN111408081A - 新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩及其检测方法，新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的检测方法，包括步骤S1：空气通过口罩外层的单向呼吸阀进入口罩；步骤S2：与单向呼吸阀连通并且同样位于口罩外层的新冠病毒检测传感器对进入口罩中的空气进行新冠病毒颗粒浓度的检测。本发明公开的新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩及其检测方法，其可以检测新冠病毒的颗粒浓度并且当空气中的新冠病毒的浓度达到阈值时通过无线模块将报警信息发送到用户手机，提醒用户离开。
Description
技术领域
本发明属于个人防护领域和智能可穿戴设备技术领域，具体涉及一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩和一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的检测方法。
背景技术
美国通用电气旗下健康产业GE Healthcare公司将等离子光学 SPR(Surfaceplasmon resonance,表面离子体共振)检测技术列为快速病毒浓度检测的最佳方法之一，和核酸检测相比有着一步式操作简单和全流程总体时间在10分钟之内的多快好省优势。SPR检测方法已经被实验室应用于腺病毒、禽流感和甲乙型流感病毒颗粒浓度的快速高效便捷检测。然而由于传统SPR光学检测设备如GE Biacore设备及芯片价格高昂，长期无法进入临床和家庭环境下的病毒感染检测应用。
公开号为：CN1056150498，主题名称为一种智能防护口罩的发明专利，其技术方案公开了“包括口罩体和口罩带，所述口罩体包括口罩主体片部、内部支撑部、气体补充环、电池、传感器以及控制器；所述口罩主体片部包括层状结构的过滤体，所述过滤体包括外表层、中间聚合物复合膜滤芯和内表面层；所述内部支撑部采用金属丝框架和边部弹性部件构成，所述金属丝框架构建口罩的形状，边部弹性部件与佩戴者脸部贴合；所述气体补充环通过增加穿过过滤体气体流动的压力来环节佩戴者的呼吸强度；所述电池用于给传感器和控制器供电；所述传感器用于记录口罩的佩戴时间、口罩内部压力和内部支撑部边部的气流强度，包括连接模块、压力传感模块和/或触力传感模块；所述控制器用于控制内部支撑部的边部弹性部件与佩戴者脸部的贴合程度，包括集成电路板、连接模块以及执行模块；所述传感器和控制器通过各自的连接模块与智能终端无线连接；当传感器的压力传感模块检测到内部支撑部的边缘部的气流压力超过设定值后，控制器即对边部弹性部件向佩戴者脸部进行调整，从而增加与佩戴者脸部的结合压力；所述中间聚合物复合膜滤芯由亚纳米级多孔聚合物超薄膜层和多孔载体层相互紧密叠加而成，所述亚纳米级多孔聚合物超薄膜层的孔径为66～80nm，厚度为0.05～0.08μm，由聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、丙烯酸共聚物、聚酰胺、聚乙烯对苯二酸酯制成，且五种物质的质量比为 (3.9～5):(1.1～1.6):(1.1～1.6):(0.8～1.6):(0.5～1.1)；所述外表层和内表面层为多孔性无纺布材料，所述多孔性无纺布材料为多孔性聚酯无纺布和多孔性聚砜无纺布的两种结合；所述传感器和控制器的连接模块包括蓝牙模块、红外模块、近距离无线通信NFC模块中的一种或两种以上；
所述智能终端为智能手机或平板电脑”。
以上述发明专利为例，其所解决的技术问题是“如果佩戴普通口罩，则由于防护部位的气流流通压力较大，因此气体优先从贴合部位流入和流出，因此并不能达到对于气体中PM2.5、病毒或病菌这样微小颗粒防护的目的，目前的口罩并不能针对每一个用户独立设计贴合部”，因此现在没有一款口罩是特定针对于新冠病毒的检测和防护，并且在提供报警功能。因此，针对上述问题，予以进一步改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩及其检测方法，其可以检测新冠病毒的颗粒浓度并且当空气中的新冠病毒的浓度达到阈值时通过无线模块将报警信息发送到用户手机，提醒用户离开。
本发明的另一目的在于提供新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩及其检测方法，其通过在光学芯片上设置分子敏感层，分子敏感层上修饰上针对于新冠病毒表面刺突蛋白(S蛋白)的特异性结合物质，使新冠病毒可以很容易吸附在分子敏感层上。
本发明的另一目的在于提供新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩及其检测方法，其通过新冠病毒的颗粒浓度与光学芯片的透光信号之间的线性变化检测得出通过新冠病毒的颗粒浓度。
为达到以上目的，本发明提供一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的检测方法，用于检测空气中新冠病毒(2019新型冠状病毒(2019-nCoV))的颗粒浓度，包括以下步骤：
步骤S1：空气通过口罩外层的单向呼吸阀进入口罩；
步骤S2：与单向呼吸阀连通并且同样位于口罩外层的新冠病毒检测传感器对进入口罩中的空气进行新冠病毒颗粒浓度的检测；
步骤S3：当进入口罩中的空气中的新冠病毒颗粒浓度达到阈值时，新冠病毒检测传感器通过无线通信模块(包括蓝牙模块)将报警信息发送到手机；
步骤S4：进入口罩内层的空气依次通过第一纳米纤维网(双重保险增加对颗粒物的有效拦截)、异性截面纤维网(表面有沟槽，增加了滤材对颗粒物的捕捉能力)、第二纳米纤维网(双重保险增加对颗粒物的有效拦截)和超细纤维层(确保对极细颗粒物的吸附)进行过滤，并且纳米纤维的优势有：
(多层过滤结构确保对空气中的粉尘、油性颗粒物、花粉、细菌、病毒胶体等各种污染源的过滤)(将量产化的纳米纤维直径控制在100纳米以内，从而实现了赋予纳米纤维过滤膜高效低阻的性能，在保持90Pa阻力以内的同时达到对0.075微米的氯化钠气溶胶(GB2626)保持90％以上的过滤效率，对0.3微米油性颗粒物(GB2626-2006) 实现95％以上的过滤效率(油性颗粒物会破坏PP驻极体熔喷棉的静电场，从而降低PP熔喷棉对油性颗粒物的吸附能力))；
(PVD纳米纤维膜与PP驻极体熔喷棉结合使用，可以实现保持阻力在 120Pa以内的同时，保持对0.075微米的氯化钠气溶胶(GB2626)保持99％以上的过滤效率，对0.3微米油性颗粒物(GB2626)实现95％以上的过滤效率, 达到即将实施的新国标的A类标准)
(纳米纤维与载体无纺布的超强结合，可以克服目前纳米纤维与普通无纺布结合牢度过低的问题，不会因为日常的使用造成纳米纤维层的破坏，甚至可以经过洗涤而不造成过滤性能的下降)
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：在安装于新冠病毒检测传感器内部的光学芯片(新型纳米等离子光学Nano SP传感器芯片)的表面(在生产阶段)设有分子敏感层；(本发明采用了一款新型纳米等离子光学Nano SPR传感器芯片进行超快速纳米级别病毒颗粒的光电检测。由于该光学芯片对表面亚波长大小纳米颗粒的沉积非常灵敏，从而不需要标记，就可以快速、实时、原位、无损、动态检测吸附病毒颗粒的浓度，且该项技术的检测系统结构简单，成本低，操作简便，使得对于飞沫和气溶胶中0.1微米左右直径的病毒颗粒的现场实时检测成为可能)(该光学芯片不需要光学耦合器件配合激发且具有更高的表面积与体积比，借助这种光学芯片后甚至仅用常规的光电就可以进行表面吸附病毒颗粒的定量分析测定。检测手段有着无需标记、受背景影响小、高通量、线性浓度范围广和稳定性高的优点。随着时间积累，光学芯片表面特异性结合的病毒颗粒的数目和浓度会不断升高，光学芯片的透光信号会随之发生线性变化，从而被光电检测电路精确的测量到)
步骤S2.2：在分子敏感层修饰上针对于新冠病毒表面刺突蛋白(S蛋白) 的特异性结合物质；
步骤S2.3：光学芯片表面上特异性结合的新冠病毒颗粒的数目和浓度随着时间不断提高(新冠病毒容易附着在表面)使得光学芯片的透光信号发生线性变化；
步骤S2.4：与光学芯片电性连接的光电检测电路对光学芯片的透光信号的线性变化进行检测并且获得空气中新冠病毒的颗粒浓度。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，在步骤S2.4之后还包括：
步骤S2.5：光学芯片对于在表面上结合力相对微弱的非特异性结合进行校正。(光学芯片只对表面特异性结合反应产生明显的光电信号变化，而对于结合力相对微弱的非特异性结合反应只会产生非常微小的基线漂移从而被检测电路所校正)
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，新冠病毒检测传感器还包括 LED灯和感光元件(PD)，LED灯位于光学芯片的上方并且与光学芯片的距离为 8mm-10mm，感光元件位于光学芯片的下方并且与光学芯片接触，LED灯发出的稳定的光源穿过光学芯片照射到感光元件并且感光元件对光源的强度进行检测，当新冠病毒附着在光学芯片的分子敏感层时感光元件接收到的光源的强度会发生线性变化，根据光源强度的线性变化获得新冠病毒的颗粒浓度。
为达到以上目的，本发明还提供一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩，用于检测空气中新冠病毒(2019新型冠状病毒(2019-nCoV))的颗粒浓度，包括：
口罩外层，所述口罩外层包括单向呼吸阀和新冠病毒检测传感器，所述单向呼吸阀和所述新冠病毒检测传感器在所述口罩外层对称设置，所述新冠病毒检测传感器与所述口罩外层的一侧可拆卸连接，所述单向呼吸阀与所述口罩外层的另一侧固定连接；
口罩内层，所述口罩内层包括第一纳米纤维网、异性截面纤维网(表面有沟槽)、第二纳米纤维网和超细纤维层，所述口罩内层设有与所述单向呼吸阀对应的预留口。
(口罩分内外两层，口罩外层面料透气、耐高温、耐紫外线，可以清洗，还可以使用紫外线臭氧、热水、以及蒸汽等手段进行消毒，建议每个用户购买 2～3个外套，清洗替换使用内层为一次性N95滤片，设计工作寿命10小时左右，建议用户每天更换)
(新冠病毒检测传感器可拆卸，可以用酒精擦拭消毒或紫外线消毒；清洗或蒸汽消毒时必须拆下来，在口罩上的固定可以用卡扣，或者使用服装用的按扣)
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述新冠病毒检测传感器包括光学芯片(新型纳米等离子光学Nano SPR传感器芯片)、LED灯、感光元件 (PD)和无线通信模块(包括蓝牙模块)，所述光学芯片的表面(在生产阶段) 设有分子敏感层，在分子敏感层修饰上针对于新冠病毒表面刺突蛋白(S蛋白) 的特异性结合物质(使新冠病毒容易附着在上面)，LED灯位于光学芯片的上方并且与光学芯片的距离为8mm-10mm，感光元件位于光学芯片的下方并且与光学芯片接触，LED灯发出的稳定的光源穿过光学芯片照射到感光元件并且感光元件对光源的强度进行检测，当新冠病毒附着在光学芯片的分子敏感层时感光元件接收到的光源的强度会发生线性变化，根据光源强度的线性变化获得新冠病毒的颗粒浓度。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，当进入口罩中的空气中的新冠病毒颗粒浓度达到阈值时，新冠病毒检测传感器通过无线通信模块(包括蓝牙模块)将报警信息发送到手机。
附图说明
图1A是本发明的新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的口罩外层的结构示意图。
图1B是本发明的新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的口罩内层的结构示意图。
图2是本发明的新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的新冠病毒检测传感器的结构示意图。
附图标记包括：10、口罩外层；11、单向呼吸阀；12、新冠病毒检测传感器；13、光学芯片；14、LED灯；15、感光元件；20、口罩外层；21、预留口。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
参见附图的图1，图1A是本发明的新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的口罩外层的结构示意图，图1B是本发明的新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的口罩内层的结构示意图，图2是本发明的新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的新冠病毒检测传感器的结构示意图。
在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的无线通信模块、LED灯等可被视为现有技术。
第一实施例。
本发明公开了一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的检测方法，用于检测空气中新冠病毒(2019新型冠状病毒(2019-nCoV))的颗粒浓度，包括以下步骤：
步骤S1：空气通过口罩外层10的单向呼吸阀11进入口罩；
步骤S2：与单向呼吸阀11连通并且同样位于口罩外层10的新冠病毒检测传感器12对进入口罩中的空气进行新冠病毒颗粒浓度的检测；
步骤S3：当进入口罩中的空气中的新冠病毒颗粒浓度达到阈值时，新冠病毒检测传感器12通过无线通信模块(包括蓝牙模块)将报警信息发送到手机；
步骤S4：进入口罩内层20的空气依次通过第一纳米纤维网(双重保险增加对颗粒物的有效拦截)、异性截面纤维网(表面有沟槽，增加了滤材对颗粒物的捕捉能力)、第二纳米纤维网(双重保险增加对颗粒物的有效拦截)和超细纤维层(确保对极细颗粒物的吸附)进行过滤，并且纳米纤维的优势有：
(多层过滤结构确保对空气中的粉尘、油性颗粒物、花粉、细菌、病毒胶体等各种污染源的过滤)(将量产化的纳米纤维直径控制在100纳米以内，从而实现了赋予纳米纤维过滤膜高效低阻的性能，在保持90Pa阻力以内的同时达到对0.075微米的氯化钠气溶胶(GB2626)保持90％以上的过滤效率，对0.3 微米油性颗粒物(GB2626-2006)实现95％以上的过滤效率(油性颗粒物会破坏 PP驻极体熔喷棉的静电场，从而降低PP熔喷棉对油性颗粒物的吸附能力))；
(PVD纳米纤维膜与PP驻极体熔喷棉结合使用，可以实现保持阻力在120Pa以内的同时，保持对0.075微米的氯化钠气溶胶(GB2626)保持99％以上的过滤效率，对0.3微米油性颗粒物(GB2626)实现95％以上的过滤效率, 达到即将实施的新国标的A类标准)
(纳米纤维与载体无纺布的超强结合，可以克服目前纳米纤维与普通无纺布结合牢度过低的问题，不会因为日常的使用造成纳米纤维层的破坏，甚至可以经过洗涤而不造成过滤性能的下降)
具体的是，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：在安装于新冠病毒检测传感器12内部的光学芯片13(新型纳米等离子光学Nano SPR传感器芯片)的表面(在生产阶段)设有分子敏感层； (本发明采用了一款新型纳米等离子光学Nano SPR传感器芯片进行超快速纳米级别病毒颗粒的光电检测。由于该光学芯片13对表面亚波长大小纳米颗粒的沉积非常灵敏，从而不需要标记，就可以快速、实时、原位、无损、动态检测吸附病毒颗粒的浓度，且该项技术的检测系统结构简单，成本低，操作简便，使得对于飞沫和气溶胶中0.1微米左右直径的病毒颗粒的现场实时检测成为可能) (该光学芯片13不需要光学耦合器件配合激发且具有更高的表面积与体积比，借助这种光学芯片13后甚至仅用常规的光电就可以进行表面吸附病毒颗粒的定量分析测定。检测手段有着无需标记、受背景影响小、高通量、线性浓度范围广和稳定性高的优点。随着时间积累，光学芯片13表面特异性结合的病毒颗粒的数目和浓度会不断升高，光学芯片13的透光信号会随之发生线性变化，从而被光电检测电路精确的测量到)
步骤S2.2：光学芯片13表面上特异性结合的新冠病毒颗粒的数目和浓度随着时间不断提高使得光学芯片13的透光信号发生线性变化；
步骤S2.3：与光学芯片13电性连接的光电检测电路对光学芯片的透光信号的线性变化进行检测并且获得空气中新冠病毒的颗粒浓度。
进一步的是，新冠病毒检测传感器12还包括LED灯14和感光元件15(PD)， LED灯位于光学芯片13的上方并且与光学芯片13的距离(优选)为8mm-10mm，感光元件15位于光学芯片13的下方并且与光学芯片13接触(紧贴)，LED灯 14发出的稳定的光源穿过光学芯片13照射到感光元件15并且感光元件15对光源的强度进行检测，当新冠病毒附着在光学芯片13的分子敏感层时感光元件接收到的光源的强度会发生线性变化，根据光源强度的线性变化获得新冠病毒的颗粒浓度。
本发明还公开了一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩，用于检测空气中新冠病毒(2019新型冠状病毒(2019-nCoV))的颗粒浓度，包括：
口罩外层10，所述口罩外层10包括单向呼吸阀11和新冠病毒检测传感器 12，所述单向呼吸阀11和所述新冠病毒检测传感器12在所述口罩外层10对称设置，所述新冠病毒检测传感器12与所述口罩外层10的一侧可拆卸连接，所述单向呼吸阀11与所述口罩外层10的另一侧固定连接；
口罩内层20，所述口罩内层20包括第一纳米纤维网、异性截面纤维网(表面有沟槽)、第二纳米纤维网和超细纤维层，所述口罩内层设有与所述单向呼吸阀11对应的预留口21。
(口罩分内外两层，口罩外层10面料透气、耐高温、耐紫外线，可以清洗，还可以使用紫外线臭氧、热水、以及蒸汽等手段进行消毒，建议每个用户购买2～3个外套，清洗替换使用内层为一次性N95滤片，设计工作寿命10小时左右，建议用户每天更换)
(新冠病毒检测传感器12可拆卸，可以用酒精擦拭消毒或紫外线消毒；清洗或蒸汽消毒时必须拆下来，在口罩上的固定可以用卡扣，或者使用服装用的按扣)
优选地，所述新冠病毒检测传感器12包括光学芯片13(新型纳米等离子光学NanoSPR传感器芯片)、LED灯14、感光元件15(PD)和无线通信模块(包括蓝牙模块)，所述光学芯片13的表面(在生产阶段)设有分子敏感层，在分子敏感层修饰上针对于新冠病毒表面刺突蛋白(S蛋白)的特异性结合物质(使新冠病毒容易附着在上面)，LED灯14位于光学芯片13的上方并且与光学芯片 13的距离(优选)为8mm-10mm，感光元件15位于光学芯片13的下方并且与光学芯片13接触(紧贴)，LED灯14发出的稳定的光源穿过光学芯片13照射到感光元件15并且感光元件15对光源的强度进行检测，当新冠病毒附着在光学芯片13的分子敏感层时感光元件接收到的光源的强度会发生线性变化，根据光源强度的线性变化获得新冠病毒的颗粒浓度。
优选地，当进入口罩中的空气中的新冠病毒颗粒浓度达到阈值时，新冠病毒检测传感器12通过无线通信模块(包括蓝牙模块)将报警信息发送到手机。
优选实施例。
本发明公开了一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的检测方法，用于检测空气中新冠病毒(2019新型冠状病毒(2019-nCoV))的颗粒浓度，包括以下步骤：
步骤S1：空气通过口罩外层10的单向呼吸阀11进入口罩；
步骤S2：与单向呼吸阀11连通并且同样位于口罩外层10的新冠病毒检测传感器12对进入口罩中的空气进行新冠病毒颗粒浓度的检测；
步骤S3：当进入口罩中的空气中的新冠病毒颗粒浓度达到阈值时，新冠病毒检测传感器12通过无线通信模块(包括蓝牙模块)将报警信息发送到手机；
步骤S4：进入口罩内层的空气依次通过第一纳米纤维网(双重保险增加对颗粒物的有效拦截)、异性截面纤维网(表面有沟槽，增加了滤材对颗粒物的捕捉能力)、第二纳米纤维网(双重保险增加对颗粒物的有效拦截)和超细纤维层(确保对极细颗粒物的吸附)进行过滤，并且纳米纤维的优势有：
(多层过滤结构确保对空气中的粉尘、油性颗粒物、花粉、细菌、病毒胶体等各种污染源的过滤)(将量产化的纳米纤维直径控制在100纳米以内，从而实现了赋予纳米纤维过滤膜高效低阻的性能，在保持90Pa阻力以内的同时达到对0.075微米的氯化钠气溶胶(GB2626)保持90％以上的过滤效率，对0.3 微米油性颗粒物(GB2626-2006)实现95％以上的过滤效率(油性颗粒物会破坏 PP驻极体熔喷棉的静电场，从而降低PP熔喷棉对油性颗粒物的吸附能力))；
(PVD纳米纤维膜与PP驻极体熔喷棉结合使用，可以实现保持阻力在 120Pa以内的同时，保持对0.075微米的氯化钠气溶胶(GB2626)保持99％以上的过滤效率，对0.3微米油性颗粒物(GB2626)实现95％以上的过滤效率, 达到即将实施的新国标的A类标准)
(纳米纤维与载体无纺布的超强结合，可以克服目前纳米纤维与普通无纺布结合牢度过低的问题，不会因为日常的使用造成纳米纤维层的破坏，甚至可以经过洗涤而不造成过滤性能的下降)
具体的是，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：在安装于新冠病毒检测传感器12内部的光学芯片13(新型纳米等离子光学Nano SPR传感器芯片)的表面(在生产阶段)设有分子敏感层； (本发明采用了一款新型纳米等离子光学Nano SPR传感器芯片进行超快速纳米级别病毒颗粒的光电检测。由于该光学芯片13对表面亚波长大小纳米颗粒的沉积非常灵敏，从而不需要标记，就可以快速、实时、原位、无损、动态检测吸附病毒颗粒的浓度，且该项技术的检测系统结构简单，成本低，操作简便，使得对于飞沫和气溶胶中0.1微米左右直径的病毒颗粒的现场实时检测成为可能) (该光学芯片13不需要光学耦合器件配合激发且具有更高的表面积与体积比，借助这种光学芯片13后甚至仅用常规的光电就可以进行表面吸附病毒颗粒的定量分析测定。检测手段有着无需标记、受背景影响小、高通量、线性浓度范围广和稳定性高的优点。随着时间积累，光学芯片13表面特异性结合的病毒颗粒的数目和浓度会不断升高，光学芯片13的透光信号会随之发生线性变化，从而被光电检测电路精确的测量到)
步骤S2.2：在分子敏感层修饰上针对于新冠病毒表面刺突蛋白(S蛋白) 的特异性结合物质；
步骤S2.3：光学芯片13表面上特异性结合的新冠病毒颗粒的数目和浓度随着时间不断提高(新冠病毒容易附着在表面)使得光学芯片的透光信号发生线性变化；
步骤S2.4：与光学芯片13电性连接的光电检测电路对光学芯片的透光信号的线性变化进行检测并且获得空气中新冠病毒的颗粒浓度。
更具体的是，在步骤S2.4之后还包括：
步骤S2.5：光学芯片13对于在表面上结合力相对微弱的非特异性结合进行校正。(光学芯片13只对表面特异性结合反应产生明显的光电信号变化，而对于结合力相对微弱的非特异性结合反应只会产生非常微小的基线漂移从而被检测电路所校正)
进一步的是，新冠病毒检测传感器12还包括LED灯14和感光元件15(PD)， LED灯位于光学芯片13的上方并且与光学芯片13的距离(优选)为8mm-10mm，感光元件15位于光学芯片13的下方并且与光学芯片13接触(紧贴)，LED灯 14发出的稳定的光源穿过光学芯片13照射到感光元件15并且感光元件15对光源的强度进行检测，当新冠病毒附着在光学芯片13的分子敏感层时感光元件接收到的光源的强度会发生线性变化，根据光源强度的线性变化获得新冠病毒的颗粒浓度。
本发明还公开了一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩，用于检测空气中新冠病毒(2019新型冠状病毒(2019-nCoV))的颗粒浓度，包括：
口罩外层10，所述口罩外层10包括单向呼吸阀11和新冠病毒检测传感器 12，所述单向呼吸阀11和所述新冠病毒检测传感器12在所述口罩外层10对称设置，所述新冠病毒检测传感器12与所述口罩外层10的一侧可拆卸连接，所述单向呼吸阀11与所述口罩外层10的另一侧固定连接；
口罩内层20，所述口罩内层20包括第一纳米纤维网、异性截面纤维网(表面有沟槽)、第二纳米纤维网和超细纤维层，所述口罩内层设有与所述单向呼吸阀11对应的预留口21。
(口罩分内外两层，口罩外层10面料透气、耐高温、耐紫外线，可以清洗，还可以使用紫外线臭氧、热水、以及蒸汽等手段进行消毒，建议每个用户购买2～3个外套，清洗替换使用内层为一次性N95滤片，设计工作寿命10小时左右，建议用户每天更换)
(新冠病毒检测传感器12可拆卸，可以用酒精擦拭消毒或紫外线消毒；清洗或蒸汽消毒时必须拆下来，在口罩上的固定可以用卡扣，或者使用服装用的按扣)
优选地，所述新冠病毒检测传感器12包括光学芯片13(新型纳米等离子光学NanoSPR传感器芯片)、LED灯14、感光元件15(PD)和无线通信模块(包括蓝牙模块)，所述光学芯片13的表面(在生产阶段)设有分子敏感层，在分子敏感层修饰上针对于新冠病毒表面刺突蛋白(S蛋白)的特异性结合物质(使新冠病毒容易附着在上面)，LED灯14位于光学芯片13的上方并且与光学芯片 13的距离(优选)为8mm-10mm，感光元件15位于光学芯片13的下方并且与光学芯片13接触(紧贴)，LED灯14发出的稳定的光源穿过光学芯片13照射到感光元件15并且感光元件15对光源的强度进行检测，当新冠病毒附着在光学芯片13的分子敏感层时感光元件接收到的光源的强度会发生线性变化，根据光源强度的线性变化获得新冠病毒的颗粒浓度。
优选地，当进入口罩中的空气中的新冠病毒颗粒浓度达到阈值时，新冠病毒检测传感器12通过无线通信模块(包括蓝牙模块)将报警信息发送到手机。
优选地，光源发出光线，透过SPR纳米光学材料(光学芯片)，被PD感光元件感应到，然后SPR纳米光学材料(光学芯片)表面做是针对新冠病毒上棘突(S)蛋白的修饰，特别容易和新冠病毒产生反应，新冠病毒特别容易吸附在这个材料表面，然后表面吸附的病毒颗粒浓度就能被PD感光元件感应到，而且呈现一定的线性关系，这就给测量提供了量化依据。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的无线通信模块、LED灯等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的检测方法，用于检测空气中新冠病毒的颗粒浓度，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：空气通过口罩外层的单向呼吸阀进入口罩；
步骤S2：与单向呼吸阀连通并且同样位于口罩外层的新冠病毒检测传感器对进入口罩中的空气进行新冠病毒颗粒浓度的检测；
步骤S3：当进入口罩中的空气中的新冠病毒颗粒浓度达到阈值时，新冠病毒检测传感器通过无线通信模块将报警信息发送到手机；
步骤S4：进入口罩内层的空气依次通过第一纳米纤维网、异性截面纤维网、第二纳米纤维网和超细纤维层进行过滤。
2.根据权利要求1所述的一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的检测方法，其特征在于，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：在安装于新冠病毒检测传感器内部的光学芯片的表面设有分子敏感层；
步骤S2.2：在分子敏感层修饰上针对于新冠病毒表面刺突蛋白的特异性结合物质；
步骤S2.3：光学芯片表面上特异性结合的新冠病毒颗粒的数目和浓度随着时间不断提高使得光学芯片的透光信号发生线性变化；
步骤S2.4：与光学芯片电性连接的光电检测电路对光学芯片的透光信号的线性变化进行检测并且获得空气中新冠病毒的颗粒浓度。
3.根据权利要求2所述的一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的检测方法，其特征在于，在步骤S2.4之后还包括：
步骤S2.5：光学芯片对于在表面上结合力相对微弱的非特异性结合进行校正。
4.根据权利要求3所述的一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩的检测方法，其特征在于，新冠病毒检测传感器还包括LED灯和感光元件，LED灯位于光学芯片的上方并且与光学芯片的距离为8mm-10mm，感光元件位于光学芯片的下方并且与光学芯片接触，LED灯发出的稳定的光源穿过光学芯片照射到感光元件并且感光元件对光源的强度进行检测，当新冠病毒附着在光学芯片的分子敏感层时感光元件接收到的光源的强度会发生线性变化，根据光源强度的线性变化获得新冠病毒的颗粒浓度。
5.一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩，用于检测空气中新冠病毒的颗粒浓度，其特征在于，包括：
口罩外层，所述口罩外层包括单向呼吸阀和新冠病毒检测传感器，所述单向呼吸阀和所述新冠病毒检测传感器在所述口罩外层对称设置，所述新冠病毒检测传感器与所述口罩外层的一侧可拆卸连接，所述单向呼吸阀与所述口罩外层的另一侧固定连接；
口罩内层，所述口罩内层包括第一纳米纤维网、异性截面纤维网、第二纳米纤维网和超细纤维层，所述口罩内层设有与所述单向呼吸阀对应的预留口。
6.根据权利要求5所述的一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩，其特征在于，所述新冠病毒检测传感器包括光学芯片、LED灯、感光元件和无线通信模块，所述光学芯片的表面设有分子敏感层，在分子敏感层修饰上针对于新冠病毒表面刺突蛋白的特异性结合物质，LED灯位于光学芯片的上方并且与光学芯片的距离为8mm-10mm，感光元件位于光学芯片的下方并且与光学芯片接触，LED灯发出的稳定的光源穿过光学芯片照射到感光元件并且感光元件对光源的强度进行检测，当新冠病毒附着在光学芯片的分子敏感层时感光元件接收到的光源的强度会发生线性变化，根据光源强度的线性变化获得新冠病毒的颗粒浓度。
7.根据权利要求6所述的一种新冠病毒颗粒浓度检测智能口罩，其特征在于，当进入口罩中的空气中的新冠病毒颗粒浓度达到阈值时，新冠病毒检测传感器通过无线通信模块将报警信息发送到手机。
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|---|---|
| CN (1) | CN111408081A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112493591A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-03-16 | 苏永盛 | 一种带主动捕捉病毒与细菌的口罩 |
| CN112869259A (zh) * | 2020-08-18 | 2021-06-01 | 天津大学 | 呼吸系统检测病毒用口罩 |
| CN113599513A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-11-05 | 青岛大学 | 一种适用于咽喉部接种的新型冠状病毒疫苗的制备方法及接种方法 |
| CN114431560A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-06 | 广州市赛特检测有限公司 | 一种新冠病毒快速检测口罩及生物探针修饰方法 |
| JP7118323B1 (ja) * | 2022-02-07 | 2022-08-15 | 三菱電機株式会社 | 呼吸器センサ及び呼気吸気検出方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010123993A1 (en) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | Tuan Vo-Dinh | Non-invasive energy upconversion methods and systems for in-situ photobiomodulation |
| CN104155266A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-11-19 | 西安交通大学 | 一种多通道并行检测表面等离子体共振生物传感器及其制备和检测方法 |
| CN204147053U (zh) * | 2014-04-08 | 2015-02-11 | 段涛 | 一种卫生防疫用听诊器 |
| CN107249758A (zh) * | 2014-12-15 | 2017-10-13 | 福莱森斯有限公司 | 表面等离子体检测装置及方法 |
| CN109385678A (zh) * | 2017-08-05 | 2019-02-26 | 扬州永辉纺织科技有限公司 | 一种过滤用异形纤维及其制作方法 |
-
2020
- 2020-03-06 CN CN202010149158.0A patent/CN111408081A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010123993A1 (en) * | 2009-04-21 | 2010-10-28 | Tuan Vo-Dinh | Non-invasive energy upconversion methods and systems for in-situ photobiomodulation |
| CN204147053U (zh) * | 2014-04-08 | 2015-02-11 | 段涛 | 一种卫生防疫用听诊器 |
| CN104155266A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-11-19 | 西安交通大学 | 一种多通道并行检测表面等离子体共振生物传感器及其制备和检测方法 |
| CN107249758A (zh) * | 2014-12-15 | 2017-10-13 | 福莱森斯有限公司 | 表面等离子体检测装置及方法 |
| CN109385678A (zh) * | 2017-08-05 | 2019-02-26 | 扬州永辉纺织科技有限公司 | 一种过滤用异形纤维及其制作方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王一鸣: "《新形势下应用型高校德育和创新创业》", 31 March 2018, 光明日报出版社 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112869259A (zh) * | 2020-08-18 | 2021-06-01 | 天津大学 | 呼吸系统检测病毒用口罩 |
| CN113599513A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-11-05 | 青岛大学 | 一种适用于咽喉部接种的新型冠状病毒疫苗的制备方法及接种方法 |
| CN112493591A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-03-16 | 苏永盛 | 一种带主动捕捉病毒与细菌的口罩 |
| CN114431560A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-05-06 | 广州市赛特检测有限公司 | 一种新冠病毒快速检测口罩及生物探针修饰方法 |
| JP7118323B1 (ja) * | 2022-02-07 | 2022-08-15 | 三菱電機株式会社 | 呼吸器センサ及び呼気吸気検出方法 |
| WO2023148946A1 (ja) * | 2022-02-07 | 2023-08-10 | 三菱電機株式会社 | 呼吸器センサ及び呼気吸気検出方法 |
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