内嵌式鼻腔过滤器的制作方法

内嵌式鼻腔过滤器
一、技术领域
1.本发明目为弥补普通口罩气密性、舒适性较差，过滤效果不理想的不足，主要用于阻断病毒性呼吸疾病的大范围传播，还可以用来配合各种呼吸疾病的治疗。专利主要涉及医学和材料学。
二、

背景技术：

2.目前市场流通的口罩普遍存在气密性、舒适性较差，过滤效果不理想。受限于口罩自己的设计结构，很难在此基础上加以改进。例如口罩边缘的气密性，如果只考虑良好的气密性，就势必要提高材料的透气性，这将会显著降低口罩的过滤效果。口罩的过滤效果也受限于自身的厚度，在仅有零点几毫米的尺度上，凭借目前的科学技术是很难提高过滤效果的。如果仅考虑过滤效果，那么材料的透气性就很难保障。
3.一个佩戴几分钟就会导致呼吸困难的口罩，是没有实际防护意义的。当佩戴者不得不打开口罩换气时，所有的防护都无效了。为解决气密性和透气性之间的矛盾，只有另辟蹊径，设计全新的防护方式。本发明内嵌式鼻腔过滤器所用材料的选取和制备，涉及到粉尘含量检测、有毒物质检测、病毒载量检测。模型开发阶段涉及3d打印，滤芯结构设计。临床实验阶段涉及到临床医学，材料实验学。这些技术手段都已非常成熟，有现成的设备可以利用，本发明不存在技术障碍。
4.相对于四面漏风的外挂式口罩，内嵌式鼻腔过滤器不仅具有天然良好的气密性，还拥有十几毫米的过滤纵深。这比普通口罩的厚度扩展了几十倍，可以充分发挥已有材料的过滤性能。本发明有望解决普通口罩存在的不足，有效阻断病毒性呼吸疾病的大范围传播。
三、

技术实现要素：

5.置于鼻腔内的过滤器，相对于常见的口罩，具有良好的气密性，不仅能减小呼吸阻力，还能显著增强过滤效果。该鼻腔过滤器采用分层设计结构，最外层解决与与鼻腔内侧的贴合问题，确保良好的气密性和舒适性，可以采用富有弹性的亲肤材料。中间层起支持固定作用，可以采用韧性较高的薄层设计，尽量不占用过滤空间。内层过滤芯采用圆柱形结构，既保障了内层空间的有效利用，也有利于工业批量生产。
6.设计的核心部件过滤芯，可以依据不同的使用环境多用途设计。例如比较简单的粉尘环境，可以设计成一定密度的纤毛结构。纤毛的密度可根据实验测试确定，还可以混合抑菌杀毒的材料。对于化学污染的有毒环境，可以采用吸附性较强的材料设计滤芯。针对大流行的呼吸传染疾病，可以混合对病毒有较强抑制杀灭效果的材料。注意到用于摄入人体的抗病毒药物存在滞后性和副作用，对不同类型病毒的效果也不够理想。而体外杀毒就相对简单很多，置于鼻腔内的过滤器不仅具有良好的气密性，还可以达到非常好的体外杀毒效果，从而起到阻断病毒传播的作用。
四、附图说明
8.图1.内嵌式鼻腔过滤器结构示意图。
9.如图1所示，鼻腔过滤器主体分为三层结构。最外层为包裹层2，由柔软富有弹性的亲肤材料组成，主要功能是保障与鼻腔内壁的紧密贴合，确保良好的气密性。中间层为包裹层1，由坚固并且韧性较好的材料组成，主要功能是固定过虑芯的形状，不被外力挤压变形。内层为过虑芯，依据不同使用场景分别设计，主要功能是过虑周围空气中的粉尘、有毒物理，病毒等。过虑器底部边缘设计有易拉栓，方便取出过虑器，佩戴后可隐藏于鼻翼外侧的折叠处。包裹层2的尾部设计有可修剪部分，可根据不同的外鼻腔深度，自行修剪合适长度。考虑到过滤器与内鼻腔的连接口并不在同一直线上(如图1-3)，过滤器有突出的尾翼设计，以避免过滤器堵住内鼻腔。
五、具体实施方式
10.该专利设计具有很好的应用前景，在医学界早已存在大量亲皮肤的弹性材料和韧性较好的支撑材料，此外可采用的滤芯材料也有广泛的市场。关键的技术问题是找到滤芯的透气性和过滤效果的平衡点，确保长期佩戴不会引起身体不适。具体实施方式可以分为以下几个阶段：
11.1.材料制备阶段
12.依据当前医学和材料学的发展现状，可以找到多种适用包裹层的原材料。对于滤芯材料的选取，可以结合相关试验展开。例如应用于常见粉尘和有毒环境的材料，实验比较容易展开，相关的检测设备都有现成的。对于通过呼吸传染的病毒，滤芯材料相对复杂一些。目前仍没有能检测空气病毒载量的专业设备，相关的实验可以实际的感染率作为过滤效果的参考量。此外，还可以在不断的实验过程中，寻找更理想的检测方式。
13.2.模型开发阶段
14.对于包裹层2，结合鼻腔的结构数据可以结合3d打印技术制备。对于包裹层1和过滤芯，可采用标准的圆柱体结构，便于后期工业化生产。滤芯材料可采用抑菌杀毒效果好的材料或按比例混合抑菌杀毒药物。滤芯结构可参考密集纤毛结构或多孔吸附模型，并结合实验测试寻找合理参数。该阶段拟与浙江理工大学材料学院、浙江大学附属医院合作进行，并联合申请相关科学基金的资助。
15.3.临床实验阶段
16.临床阶段主要对长期佩戴的舒适性，安全性，以及过滤效果展开测试。测试染性呼吸疾病的阻断效果将是本阶段的重点。拟争取更多支持，在多家传染病医院同时展开实验，加快研究进展，研制最佳的滤芯材料。平衡滤芯的透气性和过滤效果可在临床阶段完成。
17.4.推广普及阶段
18.该阶段针对不同年龄、体型的人群，持续优化模型参数，提高佩戴舒适性和过滤效果，充分发挥产品气密性好，过滤效果好，佩戴舒适的优势。在人群大范围使用的情况下，有望大幅度降低环境中呼吸病毒的载量，彻底阻断传染性呼吸疾病的大范围传播。本产品还可以混合不同的药物，用于辅助各种呼吸疾病的治疗。


技术特征：
1.内嵌式鼻腔过滤器的名称及全部设计结构，包括但不限于分层结构、过滤芯圆柱体可拆分结构、前端藏于鼻翼外侧的易拉栓设计，防内鼻腔堵塞尾翼设计、尾翼可修剪设计，过滤芯的密集纤毛结构设计，过滤芯的多孔吸附结构设计。

技术总结
本发明涉及医学和材料学，用于弥补普通口罩舒适性、气密性较差，过滤效果不理想的不足，主要用于阻断病毒性呼吸疾病的大范围传播，还可以用来辅助各种呼吸疾病的治疗。发明采用分层设计，外部包裹层可选取亲皮肤医学材料，依据鼻腔结构数据3D打印制备。内层过滤芯材料可采用抑菌杀毒效果好的材料或按比例混合的抑菌杀毒药物，其结构可选择密集纤毛或多孔吸附模型。该发明可通过临床实验优化过滤效果、透气性以及长时间佩带的舒适性。在推广过程中，可以针对不同年龄、体型的人群，持续优化产品参数。该发明采用体外杀毒机制，不仅避免了摄入药物杀毒的副作用和滞后性，还能大幅降低空气病毒载量，有望彻底阻断传染性呼吸疾病的传播。播。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：王韩奎
技术研发日：2023.02.15
技术公布日：2023/7/31