本發(fā)明涉及醫(yī)療防護(hù)用品領(lǐng)域，具體地，涉及一種口罩。

背景技術(shù)：

由于環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注個(gè)人對(duì)細(xì)菌、病毒、污染物等的防護(hù)，僅通過(guò)過(guò)濾方式來(lái)濾除細(xì)菌或污染物，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的防護(hù)需要?，F(xiàn)有技術(shù)中，出現(xiàn)了通過(guò)在口罩的面層上加入殺菌抗病毒劑的方式來(lái)殺滅細(xì)菌的殺菌口罩。

但是，這種口罩需要有一定的時(shí)效性，隨著殺菌抗病毒劑的揮發(fā)其抗菌效果會(huì)大大降低，并且殺菌抗病毒劑可能會(huì)對(duì)人體造成不良影響(例如過(guò)敏等癥狀)其生物安全性有待商榷。即現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種殺菌效果顯著且對(duì)人體無(wú)害的口罩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的存在的口罩殺菌效果不好且對(duì)人體有不良影響的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種口罩，所述口罩包括由納米抗菌材料制成的納米抗菌層，所述口罩還包括納米發(fā)電單元，所述納米發(fā)電單元與所述納米抗菌層連接，其中所述納米發(fā)電單元用于產(chǎn)生電荷以使在所述納米抗菌層上形成電場(chǎng)。

本發(fā)明所提供的口罩由于采用納米抗菌材料作為抗菌層，因此相比傳統(tǒng)抗菌材料具有更大的比表面積，能夠充分與細(xì)菌接觸，從而具有更高的殺菌效果；此外，本發(fā)明所提供的口罩還包括納米發(fā)電單元，其能夠作為能源供給，無(wú)需外加電源并且其產(chǎn)生的電流能夠在納米抗菌層之間形成強(qiáng)烈變化的 電場(chǎng)，一方面提高納米抗菌材料溶出的效果，使殺菌效果更高；另一方面，在電場(chǎng)的靜電吸附的作用下，增加了細(xì)菌與抗菌材料的接觸幾率，殺菌效果顯著，同時(shí)也能使細(xì)菌發(fā)生電穿孔，進(jìn)一步提高殺菌效果。即本發(fā)明提供的口罩具有很好的殺菌效果和生物相容性，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體安全有效的保護(hù)。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的納米抗菌層的示例結(jié)構(gòu)；

圖2-5是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的口罩的示意圖；以及

圖6-8是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的口罩的示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1 銀納米顆粒 2 氧化鋅納米線 3 碳布基底

4 外表層 5 內(nèi)表層 6 納米抗菌層

7 納米發(fā)電單元 71 第一電極層 72 第一發(fā)電層

73 第二發(fā)電層 74 第二電極層 8 彈性連接部件

9 呼吸閥 91 呼吸閥基底 92 呼吸閥外殼

93 呼吸孔 11 彈性連接 12 固定連接

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是， 此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

為了提供一種殺菌效果好且對(duì)人體無(wú)害的口罩，首先本申請(qǐng)選用納米抗菌材料制成口罩或者作為口罩的一部分，由于這種材料本身就具有一定的殺菌作用(金屬(例如，金、銀、銅等)在納米狀態(tài)下由于小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、強(qiáng)大的比表面積效應(yīng)，使得殺菌效果更好)，因此本申請(qǐng)的由納米抗菌材料制成的納米抗菌層本身就具有一定的殺菌效果。在此基礎(chǔ)上，為了達(dá)到更好的殺菌效果，本申請(qǐng)所提供的口罩還包括納米發(fā)電單元，所述納米發(fā)電單元與所述納米抗菌層連接，其中所述納米發(fā)電單元用于產(chǎn)生電荷以使在所述納米抗菌層上形成電場(chǎng)。佩戴本發(fā)明的口罩呼吸時(shí)，該納米發(fā)電單元產(chǎn)生的電流能夠在納米抗菌層之間形成強(qiáng)烈變化的電場(chǎng)，一方面提高納米抗菌材料溶出的效果，使殺菌效果更高；另一方面，在電場(chǎng)的靜電吸附的作用下，增加了細(xì)菌與抗菌材料的接觸幾率，殺菌效果顯著，同時(shí)也能使細(xì)菌發(fā)生電穿孔，進(jìn)一步提高殺菌效果。

優(yōu)選地，所述納米抗菌材料可以包括一維納米材料，例如由一維納米材料制成?；蛘?，所述納米抗菌材料可以包括以下中的任一者：二氧化鈦納米材料、氧化鋅納米材料、氧化錫納米材料、二氧化鋯納米材料、硫化鎘納米材料等生物相容性良好的納米材料，例如所述納米抗菌材料可以由上述生物相容性良好的納米材料中的一者或多者的組合制成。

更為優(yōu)選地，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明提供的一種實(shí)施方式的納米抗菌層的示例結(jié)構(gòu)，如圖1所示，所述納米抗菌層為在碳布基底3上生長(zhǎng)銀納米顆粒1/氧化鋅納米線2的復(fù)合材料。其制備方法可簡(jiǎn)單的通過(guò)生長(zhǎng)-浸泡-光還原等步驟完成，具有簡(jiǎn)單，快速且綠色合成等優(yōu)點(diǎn)。

具體地，所述納米發(fā)電單元可以包括第一電極層和第二電極層、第一發(fā)電層和第二發(fā)電層，其中所述第一電極層與所述第一發(fā)電層相接觸，所述第 二電極層和所述第二發(fā)電層相接觸；所述第一發(fā)電層和所述第二發(fā)電層分別在摩擦和/或接觸的情況下產(chǎn)生彼此極性相反的電荷，所述第一電極層和所述第二電極層分別用于將所述第一發(fā)電層和所述第二發(fā)電層產(chǎn)生的電荷通過(guò)導(dǎo)線傳遞或直接傳遞到所述納米抗菌層。

優(yōu)選地，所述第一發(fā)電層和第二發(fā)電層為具有摩擦和/或接觸產(chǎn)生靜電荷效應(yīng)的柔性材料，并且經(jīng)過(guò)砂紙打磨處理的所述第一發(fā)電層和第二發(fā)電層的所述表面具有納米或者微米級(jí)的表面粗糙度。更為優(yōu)選地，所述第一發(fā)電層和第二發(fā)電層上可以具有多孔狀結(jié)構(gòu)，例如所述第一發(fā)電層和第二發(fā)電層上可以有多個(gè)透氣孔，以提高使用者在穿戴口罩時(shí)的舒適性。

第一發(fā)電層和第二發(fā)電層的材料需要具有不同的得失電子能力，在互相接觸或者摩擦?xí)r，可以在表面形成相反的表面電荷，從而在互相分離或者錯(cuò)位時(shí)可以在第一電極層和第二電極層之間形成電場(chǎng)。

優(yōu)選地，所述第一發(fā)電層和第二發(fā)電層為柔性材料，可以為下列材料中的一種或幾種：聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯，聚三氟氯乙烯、聚苯丙烷碳酸鹽、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚鄰苯二酸二烯丙酯、聚甲醛。

優(yōu)選地，所述第一電極層和所述第二電極層可以是金、銀、鉑、鋁、鎳、銅、鐵、鉻、硒等金屬，或者上述金屬的合金，或者銦錫金屬氧化物膜涂層電極層。

優(yōu)選地，所述口罩的外表層4處設(shè)有鼻夾，與所述鼻夾位置對(duì)應(yīng)的內(nèi)表層5上設(shè)有彈性密封條，并且在所述口罩的兩側(cè)端頭處分別設(shè)有上下對(duì)應(yīng)的彈性耳掛。

下面提供幾種實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)的發(fā)明構(gòu)思，應(yīng)當(dāng)理解的是這里提供的實(shí)施方式均為示例性非局限性示例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。

圖2-5是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的口罩的示意圖，如圖2所示，考 慮到人體的舒適性，所述口罩還包括外表層4和內(nèi)表層5，所述外表層4和所述內(nèi)表層5可以包括無(wú)紡布和/或密目紗布層等常用于制作口罩的材料層，例如所述外表層4和所述內(nèi)表層5均可以由無(wú)紡布層制成，或者所述外表層4和所述內(nèi)表層5可以選擇由無(wú)紡布層和/或密目紗布層制成。所述納米抗菌層6形成在所述外表層4和所述內(nèi)表層5之間。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)于外表層和內(nèi)表層的材料可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇和配置，不限于無(wú)紡布和密目紗布，本發(fā)明對(duì)此不進(jìn)行限定。

在這種實(shí)施方式中，該口罩可以具有呼吸閥9，如圖3所示，該呼吸閥9設(shè)置在外表層4上。圖4是呼吸閥9的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該呼吸閥9可以包括呼吸閥基底91、呼吸閥外殼92、以及設(shè)置在所述呼吸閥9上納米發(fā)電單元7。

圖5進(jìn)一步示出該呼吸閥9的放大圖，如圖5所示，所述第一發(fā)電層72和所述第一電極層71構(gòu)成所述呼吸閥的彈片，所述彈片的一端固定于所述呼吸孔93頂端，所述第二發(fā)電層73和所述第二電極層74的一端以預(yù)定角度固定于所述呼吸孔頂端，例如該預(yù)定角度可以配置為小于所述彈片能夠彈開(kāi)的最大角度，從而使得第一發(fā)電層72和第二發(fā)電層73能夠摩擦產(chǎn)生彼此極性相反的電荷，所述第一電極層71和所述第二電極層74中的任一者可以通過(guò)導(dǎo)線與所述納米抗菌層6連接。

采用這種實(shí)施方式配置的口罩的具體工作原理如下：

1、當(dāng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述第一發(fā)電層72和所述第一電極層71所構(gòu)成的彈片密封呼吸孔93，此時(shí)第一發(fā)電層72和第二發(fā)電層73未接觸，納米發(fā)電單元7處于電荷平衡狀態(tài)；

2、當(dāng)人體呼氣時(shí)，所述第一發(fā)電層72和所述第一電極層71所構(gòu)成的彈片被氣流吹開(kāi)，此時(shí)第一發(fā)電層72和第二發(fā)電層73接觸并發(fā)生摩擦，由于第一發(fā)電層72和第二發(fā)電層73的電負(fù)性不同，所以此時(shí)第一發(fā)電層72 和第二發(fā)電層73會(huì)產(chǎn)生彼此極性相反的電荷，對(duì)應(yīng)與之相連的第一電極層71和所述第二電極層74將感應(yīng)出電荷，形成電流回路，第一電極層71或所述第二電極層74通過(guò)導(dǎo)線將電能輸出到納米抗菌層6上，當(dāng)呼氣量最大時(shí)，摩擦產(chǎn)生的電荷量最大；

3、呼氣量減緩時(shí)，第一發(fā)電層72和第二發(fā)電層73逐漸分離，由于第一發(fā)電層72和第二發(fā)電層73是非導(dǎo)電有機(jī)薄膜層，所以為了保持電中性，會(huì)在第一電極層71和所述第二電極層74中感應(yīng)出等量異號(hào)電荷，于是在電勢(shì)差的驅(qū)動(dòng)下，電子在外電路中發(fā)生定向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電能再次輸出，殺菌效果得以持續(xù)；

4、當(dāng)呼氣結(jié)束開(kāi)始吸氣時(shí)，所述第一發(fā)電層72和所述第一電極層71所構(gòu)成的彈片與呼吸孔93緊密接觸形成密封，納米發(fā)電單元7恢復(fù)到初始狀態(tài)。

采用這種實(shí)施方式，納米發(fā)電單元7將產(chǎn)生的交流電輸出給納米抗菌層6，在靜電吸附的作用下，細(xì)菌與納米抗菌層6接觸幾率增加，提高殺菌效果。此外，納米發(fā)電單元7的交流電還能在納米抗菌層6之間形成強(qiáng)烈變化的電場(chǎng)，通過(guò)電穿孔效應(yīng)殺死細(xì)菌，即將人體呼出氣體中的細(xì)菌殺死，以防止病菌攜帶者將病菌傳播至空氣中。這種殺菌效果的增強(qiáng)可持續(xù)數(shù)分鐘甚至數(shù)十分鐘以上，呼吸頻率的電能輸出足以滿足正常的殺菌效果。

優(yōu)選地，在這種實(shí)施方式，還可以在第一電極層71或第二電極層74和納米抗菌層6通過(guò)導(dǎo)線所形成的電流回路中串聯(lián)整流單元，從而將第一電極層71和所述第二電極層74輸出的電壓整流后統(tǒng)一輸出給納米抗菌層6，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)殺菌效果的效果。

優(yōu)選地，在這種實(shí)施方中，還可以配置多層納米抗菌層6，每層納米抗菌層6可以分別配置導(dǎo)線與第一電極層71或所述第二電極層74連接，以增強(qiáng)殺菌效果的效果。

圖6-8是根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的口罩的示意圖，如圖6所示，考慮到人體的舒適性，所述口罩還包括外表層4和內(nèi)表層5，所述外表層4和所述內(nèi)表層5可以包括無(wú)紡布和/或密目紗布層等常用于制作口罩的材料層，例如所述外表層4和所述內(nèi)表層5均可以由無(wú)紡布層制成，或者所述外表層4和所述內(nèi)表層5可以選擇由無(wú)紡布層和/或密目紗布層制成。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)于外表層和內(nèi)表層的材料可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇和配置，不限于無(wú)紡布和密目紗布，本發(fā)明對(duì)此不進(jìn)行限定。

所述納米抗菌層6形成在所述外表層4和所述內(nèi)表層5之間。所述納米抗菌層6包括第一納米抗菌層和第二納米抗菌層，所述納米發(fā)電單元7設(shè)置在所述第一納米抗菌層和所述第二納米抗菌層之間。

圖7-8進(jìn)一步示出了納米抗菌層6與納米發(fā)電單元7之間的結(jié)構(gòu)。其中，所述納米發(fā)電單元7的所述第一電極層71和所述第一發(fā)電層72的左端部與所述第一納米抗菌層彈性連接11(例如通過(guò)彈性連接部件8連接)，所述第一電極層71和所述第一發(fā)電層72的右端部與所述第一納米抗菌層固定連接；以及所述納米發(fā)電單元7的所述第二電極層74和所述第二發(fā)電層73的左端部與所述第二納米抗菌層固定連接12，所述第二電極層74和所述第二發(fā)電層73的右端部與所述第二納米抗菌層彈性連接。

采用這種實(shí)施方式配置的口罩的具體工作原理如下：

1、當(dāng)人體呼氣時(shí)，口罩內(nèi)氣壓高于大氣壓，此時(shí)口罩發(fā)生形變，向外鼓出。在口罩牽張力的作用下，第一發(fā)電層72和第二發(fā)電層73向兩側(cè)移動(dòng)，如圖8所示，發(fā)生滑動(dòng)摩擦并產(chǎn)生電荷并繼而在第一電極層71和第二電極層74內(nèi)感應(yīng)出電荷，隨后傳遞給與其直接相連的納米抗菌層6。此時(shí)納米抗菌層6可將人體呼出氣體中的細(xì)菌殺死，以防止病菌攜帶者將病菌傳播至空氣中；

2、當(dāng)人體吸氣時(shí)，口罩內(nèi)的氣壓小于大氣壓，因此口罩將向內(nèi)凹陷。 此時(shí)，第一發(fā)電層72和第二發(fā)電層73在兩側(cè)彈力作用下，向內(nèi)滑動(dòng)摩擦并產(chǎn)生電荷并繼而在第一電極層71和第二電極層74內(nèi)感應(yīng)出電荷，隨后傳遞給與其直接相連的納米抗菌層6，從而提高納米抗菌材料層的殺菌效果。此時(shí)，納米抗菌層6可將外界空氣中的細(xì)菌殺死，防止細(xì)菌進(jìn)入人體。

采用這種實(shí)施方式，納米發(fā)電單元7將產(chǎn)生的交流電輸出給納米抗菌層6，在靜電吸附的作用下，細(xì)菌與納米抗菌層6接觸幾率增加，提高殺菌效果。此外，納米發(fā)電單元7的交流電還能在納米抗菌層6之間形成強(qiáng)烈變化的電場(chǎng)，通過(guò)電穿孔效應(yīng)殺死細(xì)菌，即將人體呼出氣體和吸入氣體中的細(xì)菌殺死，實(shí)現(xiàn)防止病菌攜帶者將病菌傳播至空氣中的同時(shí)，還可以防止細(xì)菌進(jìn)入人體。這種殺菌效果的增強(qiáng)可持續(xù)數(shù)分鐘甚至數(shù)十分鐘以上，呼吸頻率的電能輸出足以滿足正常的殺菌效果。

優(yōu)選地，在這種實(shí)施方中，所述納米發(fā)電單元7的數(shù)量為兩個(gè)，分別安置在對(duì)應(yīng)于使用者臉頰兩側(cè)的位置處，如圖6所示，這主要是考慮到臉頰兩側(cè)在呼吸過(guò)程中運(yùn)動(dòng)幅度最大，在該位置處彈性形變最大，產(chǎn)生的彈性勢(shì)能最多。應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)實(shí)際情況配置納米發(fā)電單元和納米抗菌層6的數(shù)量，例如僅配置一個(gè)納米發(fā)電單元7、或者在圖6的實(shí)施方式的基礎(chǔ)上在其他適當(dāng)?shù)奈恢迷黾右粋€(gè)或多個(gè)納米發(fā)電單元7、或者增加多層納米抗菌層6，以在保證人體感覺(jué)舒適的同時(shí)增強(qiáng)殺菌效果，這些實(shí)施方式都應(yīng)該落入本申請(qǐng)的保護(hù)范圍，因此本發(fā)明對(duì)此不進(jìn)行限定。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的公開(kāi)選擇上述各種實(shí)施方式中的任一者，或者選擇上述各種實(shí)施方式的組合來(lái)配置口罩，并且其他的替換實(shí)施方式也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明所提供的口罩由于采用納米抗菌材料作為抗菌層，因此相比傳統(tǒng)抗菌材料具有更大的表面積，能夠充分與細(xì)菌接觸，從而具有更高的殺菌效果；此外，本發(fā)明所提供的口罩還包括納米發(fā)電單元，其能夠作為能源供給， 無(wú)需外加電源并且其產(chǎn)生的電流能夠在納米抗菌層之間形成強(qiáng)烈變化的電場(chǎng)，一方面提高納米抗菌材料溶出的效果，使殺菌效果更高；另一方面，在電場(chǎng)的靜電吸附的作用下，增加了抗菌材料與細(xì)菌的接觸幾率，殺菌效果顯著，同時(shí)也能使細(xì)菌發(fā)生電穿孔，進(jìn)一步提高殺菌效果。即本發(fā)明提供的口罩具有很好的殺菌效果和生物相容性，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體安全有效的保護(hù)。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。