專利名稱：防護口罩的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種防護口罩，尤指一種呼吸系統傳染病防護口罩，能夠有效阻止病毒/細菌的穿透。
背景技術：
細菌是造成感染的無處不在的微小生物，有些細菌不易在人體內找到但卻通常引發疾病。
在過去的幾十年中，由于人口的膨脹、貧窮、缺乏疾病預防、環境的破壞，全球不斷出現各種流行性的疾病，一些傳染性病原體能引發目前尚無法根治疾病，諸如愛滋和丙型肝炎已在全球各地成為造成生病和死亡的一種主因。目前的非典型肺炎就可算是其中的一個例子。傳染病的傳播有四條途徑接觸、媒介、空氣和帶菌者。如果沒有正確的防御措施，感染和疾病的擴散就能輕易地侵入人體。
基于傳染病的傳播機制，個人防護設備比如口罩在阻斷疾病的傳播鏈中扮演一個重要的角色。市面上保護性口罩的主要產品包括N95口罩和手術用口罩。N95口罩是用來保護工人以抵御灰塵的，故注重于把空氣中的微粒濾出。本發明人測試了一系列的N95口罩的樣品并發覺其中大部份都是親水性的。手術用口罩是用來防止醫生在手術進行中把疾病傳給病人的，并非以保護醫生為目的。為此本案發明人在美國專利數據庫中進行了廣泛的專利檢索，雖有很多公開了的專利但無一個是兼顧保護和抗菌并設計于切斷傳播鏈的。因此至今缺少一種兼顧防護功能和抗菌機制的設計。
根據微生物學家的報告，病毒是通過病人說話、打噴嚏和/或咳嗽時的飛沬傳播的。當飛沬經過空氣到達一個表面例如是口罩上時，如果該口罩的表層是親水性的就會被口罩所吸附，由于毛細管效應而穿透該口罩，特別是該口罩容易被從口中和/或鼻中呼出的高濕度呼吸所弄濕。這就變得非常危險，因為該口罩就可能變成病毒的收集器了。此外，直接接觸含有病毒的體液，也是疾病傳染的一種重要機理。因此，在設計口罩時，必須考慮下列各點·飛沬到達表面時不能被口罩所吸收；·飛沬到達表面時不能穿透/擴散于該口罩；·口罩不能被口鼻呼出的高溫和潮濕的空氣弄濕；·如果該口罩被口鼻呼出的高溫和潮濕的空氣弄濕，該液體只能從內表面傳向外表面，以保證病毒/細菌不能穿透該口罩從而被吸入肺中。
·當病毒/細菌逗留在口罩上/內時，應該由不同的抗菌材料用不同的機制抵制不同的病毒和細菌，例如物理性接觸滅絕，來殺死/抑制。
現有的專利和市面上的產品并無上述的功能，這就是為什么醫務人員感染率這么高的原因之一了。
發明內容
為了幫助人們從呼吸道傳染病個人防護設備研究者的角度來預防感染，本發明的目的是提供一種廣譜的細菌病毒防御口罩，能夠有效防止病毒穿透，從而有效阻斷傳播鏈。
為了實現上述目的，本發明提供了一種呼吸系統傳染病防護口罩，該口罩由內至外包括如下功能結構層水分單向傳輸層，保證液體只能從內表面傳送出去以保持皮膚干燥和舒適，防止被感染的液體傳到皮膚、口/鼻；網狀結構層，實現過濾功能；防水透氣層，具有保護殼的功能以防止被帶有細菌和/或病毒的飛沬吸收和穿透。
如上所述的防護口罩，其中，所述的水分單向傳輸層、網狀結構層和防水透氣層均可為經過抗菌劑處理過的無紡布、針織物或機織物，所述的抗菌劑包括疏水分散劑、納米級銀的正離子抗菌粉末、具有遠紅外輻射特性的納米粒子以及銳鈦型TiO2粒子。
如上所述的防護口罩，其中，所述的水分單向傳輸層是由兩層纖維組合而成，內層纖維是疏水性材料，外層纖維是親水性材料，按特定的組織結構制成。由此，該二層纖維組合后形成水分只能由內層傳向外層的水分單向傳輸層。
如上所述的防護口罩，其中，所述防護口罩具有一呼吸通道，設置在不與口鼻相應的部位，用于遠離細菌污染區域。
如上所述的防護口罩，其中，所述呼吸通道是位于該口罩的下部的一呼吸區域。
如上所述的防護口罩，其中，所述呼吸通道由該防水透氣層延伸形成下垂的筒形。
如上所述的防護口罩，其中，所述呼吸通道具有一過濾層。
如上所述的防護口罩，其中，所述過濾層的材料中包括活性碳和吸水抗菌材料。
如上所述的防護口罩，其中，所述呼吸通道是位于防護口罩兩側向后的方向的兩個呼吸區域。
如上所述的防護口罩，其中，所述位于口罩兩側的向后方向的呼吸區域具有兩個的過濾層，并被引導通道進一步地向后延伸，并形成一進氣口和一出氣口。
如上所述的防護口罩，其中，所述呼吸區域的進氣口和出氣口分別具有一方向相反的單向閥門，保證氣體的單向流動。
如上所述的防護口罩，其中，該口罩可以按傳統的紡織服裝的制造過程進行制造，也可以模壓的制造過程進行制造。
本發明的有益效果是，根據該口罩的結構，當口罩外層附著有帶有病毒的飛沫時，由于其外層具有防水的特性，飛沫很難滲透進內層，即使有少量進入，由于中間層的過濾作用及其內層具有的單向水分傳輸的特性，飛沫也不可能通過毛細作用到達人的口/鼻。又由于每一層口罩材料均經過特殊的抗菌劑的處理，所以，能有效殺死/抑制飛沫中的病毒/細菌。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
圖1是本發明防菌口罩的第一種實施例；圖2是本發明防菌口罩的第二實施例的側視圖，具有向下的呼吸通道，從而將呼吸通道與正前方容易受微生物污染的區域加以分離；圖3是本發明防菌口罩第二實施例的前視圖，具有向下的呼吸區域；圖4是本發明防菌口罩第三實施例的前視圖，具有頭罩及向下的呼吸區或；圖5是本發明防菌口罩第四實施例的前視圖，具有橢圓外形及向下的呼吸區域；圖6是本發明防菌口罩第五實施例的前視圖，具有位于后側的呼吸區域；圖7是本發明防菌口罩第六實施例，具有位于后側的帶有引導通道的呼吸區域；圖8是本發明防菌口罩的第七實施例，位于后側的呼吸區域帶有閥門和管道以分隔吸入和呼出的空氣；圖9是本發明防菌口罩的第七實施例的左視圖；圖10是圖9中的A部分的局部放大視圖。
具體實施例方式
圖1中示出了本發明防菌口罩的第一種實施例，該口罩自內向外由三層功能面料制成第一層是水分單向傳輸層1，它具有單向傳送液體水的功能，以保證液體只能從內表面傳送出去以保持皮膚干燥和舒適，防止被感染的液體由外傳到皮膚、口/鼻。
第二層是網狀結構層2，能夠實現過濾功能，它可以是毛絨粗松的網狀結構纖維/織物，同時是疏水性的。
第三層是防水透氣層3，此層具有保護殼的功能以防止被帶有細菌和/或病毒的飛沬滲入和穿透。
上述三層的材料均可以選自各種紡織品，包括無紡布、針織物和機織物。所述第三層可以直接選用具有防水透氣功能的面料，例如Gore-tex面料；或者將該第三層分為上下兩部分，由于上部分是含有病毒的飛沫容易聚集的區域，所以選用防水的面料，而下半部可以改用過濾性的纖維使空氣可以透過。
上述所有三層面料所用的纖維都用多功能的抗菌劑處理過，而該抗菌劑包括疏水分散劑、納米級銀的正離子抗菌粉末、具有遠紅外輻射特性的納米粒子以及銳鈦型TiO2粒子。所述的疏水劑可為杜邦的Oleophobol C，美國3M的Scotchgard FC，，杜邦的Zepel或日本大金工業株式會社Unidyne TG；所述納米級銀的正離子抗菌粉末可為中國明日公司產品MFS200；所述具有遠紅外輻射特性的納米粒子可為以鋅鈣鹽為主要抗菌成分的中國明日公司產品STK，或可以Al2O3為主要成分的中國明日公司產品MC2A；所述銳鈦型二氧化鈦粒子可為中國明日公司產品HR3；故該三層均變成疏水的并能殺死/抑制細菌和/或病毒。由于該抗菌劑的形成方法及其面料的處理方法在本案發明人向中國專利局遞交的另一份專利申請“多功能廣譜納米抗菌材料及其制備方法”(申請號03142467.8)中有詳細的描述，在此不再贅述。
所述的水分單向的傳輸層可由多種方法及其面料形成，本案發明人的美國專利申請(申請號09/759,241)“組合織物材料”中公開了一種具有水分管理功能面料，該面料由兩層纖維組合而成，內層纖維是疏水性材料，外層纖維是親水性材料，由此，該二層纖維組合后形成水分只能由內層傳向外層的水分單向傳輸層。而該內層的疏水性材料可選擇聚丙烯(polypropylene)纖維材料，而該親水性材料可選擇聚酯纖維(polyester)或棉。
根據該口罩結構，當口罩外層附著有帶有病毒的飛沫時，由于該外層具有防水的特性，該飛沫很難滲透進內層，即使有少量進入，由于中間層的過濾作用及其內層具有的單向水分傳輸的特性，飛沫也不可能通過毛細作用到達人的口/鼻。又由于每一層口罩材料均經過特殊的抗菌劑的處理過，所以，能有效殺死/抑制飛沫中的病毒/細菌。
實踐中發現，口罩的正面(即與人的口鼻對應的部分)是飛沫最容易附著的區域，同時由于該部分承擔著呼吸通道的作用，所以非常不利于傳播鏈的切斷，本發明的發明人由此將呼吸通道設置在了非正面的區域，即與口鼻的位置不重合，從而遠離該口鼻的位置，可以有效地降低病菌穿透口罩的概率。
如圖2所示，是本發明防菌口罩的第二實施例的側視圖。該第二實施例具有向下的呼吸通道。與圖1類似，該第二實施例同樣具有三層的結構水分單向傳輸層21，網狀結構層22和防水透氣層23，不同之處在于第二實施例中，為了避開病菌污染區域26，在口罩的下端設置了呼吸通道24，該呼吸通道24由最外層的防水透氣層23向下延伸形成下垂的筒形作為呼吸時空氣的通道。
為了達到更好的防菌的效果，在該筒的的下部可以加多一個過濾材料25用來過濾帶有細菌和/或病毒的飛沬。在該過濾材料25(例如N95)中可以加入具有特殊功能的材料例如活性碳和吸水抗菌材料。這對靠空氣來傳播的細菌和/或病毒格外有效。
圖3是本發明防病毒細菌口罩的具有向下的呼吸區域的第二實施例的前視圖。圖3中的許多小白點27表示散播在第三層23外表的病毒。由于第三層23現在不須考慮呼吸，所以可以有更致密的防水性，散落在層23表面的飛沬或水滴就絕對不可能穿透層23，而且由于層23表面涂覆抗菌劑，該些飛沬/水滴中的細菌/病毒會被就地殺死/抑制。
圖4是本發明防病毒細菌口罩的第三實施例，該第三實施例與第二實施例的不同在于，該第三實施例具有一頭罩41。該頭罩與口罩本體密閉連接，可以更加有效地阻斷細菌和病毒附著在人體上。
圖5是本發明防病毒細菌口罩的第四實施例，具有橢圓外形及向下的呼吸區域。圖5中所示口罩的結構是圖2所示的具有下垂的筒形呼吸通道的口罩結構的簡化，將該筒形的呼吸通道縮短到口罩內部，也即在口罩的下部設置一過濾層25，作為呼吸通道，其余部分均為致密的防水層，構成本發明的第四實施例，本實施例的口罩較第二實施例的口罩輕便、美觀，同時能夠達到分離病菌污染區域26和呼吸區域24的功能。
圖6是本發明防菌口罩的第五實施例，該實施例中的呼吸通道位于口罩的后側。圖6中的第五實施例和圖5中的第四實施例的不同在于把呼吸區從向下的方向改為向后的兩側方向。同樣能夠達到將病菌污染區域26和呼吸區域24分離的目的。該實施例同樣是由在兩側的呼吸區域設置過濾層25作為呼吸通道，其余部分的面料選用致密的防水層。
圖7是本發明防菌口罩的第六實施例，該實施例具有位于后側的帶有引導通道的呼吸區域，通過引導通道進一步地向后延伸，從而使空氣的出入口處于更加遠離污染來源。
圖8是本發明防菌口罩的第七實施例的主視圖，圖9是本發明防菌口罩的第七實施例的左視圖，位于后側的呼吸區域的進氣口和出氣口帶有方向相反的單向閥門和管道81以分隔吸入和呼出的空氣，使得口罩內的空氣僅僅單向流通，進一步降低了病菌侵入人體的概率。如圖8所示，標號為82的部件為耳帶，可以調節口罩戴時的松緊程度，標號為83的部件是鼻部壓條，可以根據臉型調節口罩與臉部接觸以保持與口罩主體85的密實接觸狀態。如圖9和圖10所示，該口罩還包括一臉部接觸層84，該臉部接觸層由兩層面料94和95合成，該第一層94可以為富有彈性并具有良好過濾保護抗病毒細菌性能的材料；該第二層95為純棉面料或具有水分管理特性抗病毒細菌的材料，以提供充分密閉的保護與舒適的效果。同樣，由圖10可以看出，本實施例的口罩同樣由三層材料構成水分單向傳輸層93，網狀結構層92和防水透氣層93，功能和組成與第一實施例相同。
本發明的口罩可以按傳統的紡織服裝的制造過程進行制造，也可以模壓的制造過程進行制造。
以上所述，僅是本發明的具體實施方法而已，并非用以限定本發明，所有依本發明說明書和附圖內容所做出的等效結構變換，均包含在本發明的專利范圍內。
權利要求
1.一種呼吸系統傳染病防護口罩，其特征在于，該口罩由內至外包括如下功能結構層水分單向傳輸層，保證液體只能從內表面傳送出去以保持皮膚干燥和舒適，防止被感染的液體由外傳到皮膚、口/鼻；網狀結構層，實現過濾功能；防水透氣層，具有保護殼的功能以防止被帶有細菌和/或病毒的飛沬吸收和穿透。
2.如權利要求1所述的防護口罩，其特征在于，所述的水分單向傳輸層、網狀結構層和防水透氣層均為經過抗菌劑處理過的無紡布、針織物或機織物，所述的抗菌劑包括疏水分散劑、納米級銀的正離子抗菌粉末、具有遠紅外輻射特性的納米粒子以及銳鈦型TiO2粒子。
3.如權利要求1所述的防護口罩，其特征在于，所述的水分單向傳輸層是由兩層纖維組合而成，內層纖維是疏水性材料，外層纖維是親水性材料，借此該二層纖維組合后形成水分只能由內層傳向外層的水分單向傳輸層。
4.如權利要求1或2所述的防護口罩，其特征在于，所述防護口罩具有一呼吸通道，設置在該口罩的遠離口鼻的部位。
5.如權利要求4所述的防護口罩，其特征在于，所述呼吸通道是位于該口罩下部的一呼吸區域。
6.如權利要求4所述的防護口罩，其特征在于，所述呼吸通道由該防水透氣層延伸形成下垂的筒形。
7.如權利要求4或6所述的防護口罩，其特征在于，所述呼吸通道具有一過濾層。
8.如權利要求6所述的防護口罩，其特征在于，所述過濾層的材料中包括活性碳和吸水抗菌材料。
9.如權利要求4所述的防護口罩，其特征在于，所述呼吸通道是位于防護口罩兩側向后方向的兩個呼吸區域。
10.如權利要求9所述的防護口罩，其特征在于，所述位于口罩兩側向后方向的呼吸區域具有兩個過濾層，該呼吸區域與一引導通道相連，在引導通道的末端形成一進氣口和一出氣口。
11.如權利要求10所述的防護口罩，其特征在于，所述進氣口和出氣口分別具有一方向相反的單向閥門，保證氣體的單向流動。
12.如權利要求1、5、6、8、9、10或11所述的防護口罩，其特征在于，該口罩可以按傳統的紡織服裝的制造過程進行制造，也可以模壓的制造過程進行制造。
全文摘要
一種防護口罩，該口罩由內至外包括如下功能結構層水分單向傳輸層，保證該液體只能從內表面傳送出去以保持皮膚干燥和舒適，防止被感染的液體傳到皮膚、口/鼻；網狀結構層，實現過濾功能；防水透氣層，具有保護殼的功能以防止被帶有細菌和/或病毒的飛沬吸收和穿透；上述三層功能層中所用的纖維最好都用多功能的抗菌劑處理過；所以本發明的口罩不但穿戴舒適而且不論細菌/病毒是由外向內，還是由內向外地傳播，都會被所接觸到的各層纖維/織物殺死/抑制；因此可以有效地取代現有的各種保護口罩。
文檔編號A62B9/00GK1569283SQ03145820
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月11日 優先權日2003年7月11日
發明者李毅, 紐德, 胡軍巖, 宋慶文 申請人:香港理工大學