金属纳米颗粒附聚体可以将杀生物活性传递到它们所沉积和粘附的表面，例如各种空气过滤介质。空气过滤介质可包括多个纤维，所述多个纤维粘附有多个金属纳米颗粒附聚体。金属纳米颗粒附聚体可包含在多个纤维的表面上彼此缔合的多个熔合、部分熔合或未熔合的金属纳米颗粒。用于促进针对各种病原体(例如病毒和细菌)的杀生物活性的合适金属纳米颗粒可包括铜纳米颗粒和/或银纳米颗粒。面罩、内联过滤器和空气过滤系统可以集成所述空气过滤介质。空气过滤系统可以集成所述空气过滤介质。空气过滤系统可以集成所述空气过滤介质。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粘附有金属纳米颗粒附聚体的空气过滤介质、其形成及其用途
技术介绍
[0001]世界正面临来自抗生素抗性菌株(即，“超级细菌”)的日益增加的威胁，该抗生素抗性菌株至少部分地由于抗生素的过度使用而无法得以有效治疗。其他类型的抗性微生物可能会存在类似的问题。常见的流感和新兴病毒，例如冠状病毒，也会构成重大健康威胁。人口密度的增加和高效的公共交通基础设施进一步加剧了常见疾病和新兴疾病的局部和全球传播。
[0002]如果不实施有效的感染控制，即使是常见的细菌和病毒感染也可能造成严重的健康风险。由于感染控制不足，包括与当前冠状病毒大规模流行相关的病毒的更具毒性的病原体会构成威胁而使现有的医疗保健结构不堪重负。
[0003]个人防护装备(PPE)，例如面罩，可以用作建立感染控制方案的一部分。特别地，在拥挤的场所(在该场所，人与人之间的疾病传播风险增加)，尤其是在有效的社交距离无法实现的情况下，受感染和健康的个体经常佩戴面罩以限制疾病的传播。在医疗保健环境中，使用面罩和另外的个人防护装备可能更为关键。然而，面罩降低感染发生率的有效性有时是有限的。面罩和类似的个人防护装备通常表征为其“N”等级。例如，N100等级面罩可以过滤出尺寸小至约0.3μm的微粒。流感病毒小于此限度(～0.14μm)，但病毒传播通常通过咳嗽或打喷嚏产生的较大呼吸道飞沫(例如，尺寸为约5μm或更大)进行，这意味着它们能够被N100等级面罩有效过滤，除非呼吸道飞沫在接触时破裂。此外，呼吸道飞沫在从个体身上喷出后可迅速蒸发(即在几秒内)，从而使游离病毒在空气中传播。过滤效率较低的面罩，例如N95等级面罩，即使是这些较大尺寸的颗粒，也允许多达5％的颗粒通过。即使在N100等级的面罩的情况下，口鼻区域周围的密封也往往不足，咳嗽或打喷嚏可能沿着面罩边缘的暴露缝隙，从而使受感染的呼吸道飞沫逸出或进入。作为另外的忧虑，N100和N99等级面罩，甚至N95等级面罩在某种程度上提供了可能使呼吸困难的高流动阻力，特别是对于已经有呼吸困难的感染个体。因此，CDC积极劝阻佩戴N95及更高等级的面罩，尤其是未受过这些面罩使用培训的个体。尽管较低等级的面罩可能更容易佩戴，但它们可能会使佩戴者更容易受到感染。此外，面罩在促进感染控制方面的有效性可取决于可能会遇到容易传播的病原体的个体对面罩的恰当和持续使用。
[0004]面罩的另一种潜在感染途径源于由于在日常使用过程中多次取下并再使用被污染的面罩，或者简单地多次调整面罩而接触受污染的面罩。任何类型的面罩，甚至N100面罩都可能出现这种类型的污染和疾病传播。特别地，鉴于当前的冠状病毒大规模流行导致个人防护装备持续短缺，面罩通常被使用者重复使用多次，有时长达一个月或更长时间。面罩的高表面积和呼出的气体通过面罩所产生的潮湿环境，可以为被面罩捕获到的细菌创造肥沃的温床，从而增加传播疾病的风险。被捕获的病毒，特别是与病原菌或非病原菌结合，同样会在使用过的面罩中造成污染危害。此外，受污染的面罩需要小心处理，以防止在一个区域和另一个区域之间佩戴时的交叉污染。因调整受污染的面罩而引起的病原体转移到各种触摸表面也可能造成重大问题。用过的面罩也可能造成重大的生物危害性废物处理问题。
其他空气过滤介质(例如HEPA过滤器、空调过滤器、HVAC或飞机/汽车机舱过滤器等)在其使用过程中同样可能会积聚病原体，这可能会持续数月或数年，并由于传播已在过滤介质上积累的病原体而导致类似的问题。
附图说明
[0005]包括以下附图以说明本公开的某些方面，并且不应将其视为排他性实施方案。所公开的主题能够在形式和功能上进行相当大的修改、改变、组合和等效，如本领域普通技术人员受益于本公开将想到的。
[0006]图1和图2示出了其上具有表面活性剂涂层的金属纳米颗粒的假定结构图。
[0007]图3示出了基本上单个的铜纳米颗粒的说明性SEM图像。
[0008]图4示出了铜纳米颗粒附聚体(agglomerates)的说明性SEM图像。
[0009]图5示出了在多个铜纳米颗粒彼此熔合之后获得的铜纳米颗粒网络的说明性SEM图像。
[0010]图6A和图6B示出了粘附于纺织纤维的铜纳米颗粒附聚体的说明性SEM图像。
[0011]图7示出了粘附于纤维素/聚酯共混物(55:45)的纤维的铜纳米颗粒附聚体的说明性SEM图像，其中纤维接头熔合在一起。
[0012]图8示出了在制造时(图像左侧)和长时间使用后(图像右侧)粘附有铜纳米颗粒附聚体的织物的说明性照片。
具体实施方式
[0013]本公开总体上涉及空气过滤技术，包括面罩、呼吸器、内联空气过滤器和类似的空气过滤系统，更具体地，涉及空气过滤介质，包括与其相关的系统和方法，其可以限制疾病的二次传播(一旦病原体被捕获在其上并在接触与空气过滤介质相关的试剂时被杀死和/或灭活)。
[0014]如上所述，面罩和相关的空气过滤介质可以提供一些防止病毒、细菌和其他类型病原体传播的保护。然而，二次感染传播的风险仍然很高，因为病原体在空气过滤介质使用后可能保持活性并被隔离在空气过滤介质中或之上。这种被捕获的病原体可能经常传播到各种接触表面并促进二次感染传播。在某些情况下，足够小的病原体也可能通过空气过滤介质。
[0015]本公开提供空气过滤介质，例如面罩、呼吸器和内联过滤器，例如，它们可以减少捕获在其中的病原体二次传播的可能性，以及为佩戴者或使用者提供增强的保护。工业或住宅区空气过滤装置，例如空调过滤器和其他类型的空气处理系统，可以通过应用本文的公开内容而表现出类似的益处。特别地，本公开描述了各种类型的空气过滤介质，其浸渍有对各种类型的病原体具有杀生物活性的金属，例如铜和银。当隔离在空气过滤介质内的病原体(例如病毒和/或细菌)暴露于金属时，金属可以杀死或灭活病原体，从而限制疾病二次传播的可能性并更好地保护佩戴者或使用者。除了减轻病原体的交叉污染或传播并为佩戴者或使用者提供更好的保护外，金属掺入还可以限制处置后的此类病原体危害，在某些情况下可能会降低废物处置成本。例如，掺有合适金属的面罩和其他个人防护装备可以被丢弃在普通垃圾中，而不是作为需要更严格处理方案的生物危险废物而进行隔离。
[0016]尽管可能希望将金属掺入到空气过滤介质中，但是在实践中可能难以用传统的金属掺入方法实现这样做。由于金属银和铜的高熔点，这些金属难以掺入空气过滤介质中。例如，在铜的熔点(1083℃)形成熔融铜，该温度与空气过滤装置和系统中常用的过滤介质完全不相容。银的熔点同样问题很大。可以生产微米尺寸的金属颗粒或薄片并将其作为固体掺入到空气过滤介质中，但是可能难以促进颗粒或薄片充分粘附于空气过滤介质以提供稳健的性能。此外，微米尺寸的金属颗粒或薄片的杀生物活性可能与块状金属表面的杀生物活性没有太大区别。尽管银和铜表面都对一些细菌和病毒具有一定的杀生物活性，在某些情况下甚至对一些抗生素抗性细菌菌株具有一定的杀生物活性，但灭活或杀死病原体的速度可能相当慢。病原体灭活或杀死的缓慢速度可能会造成从触摸表面产生二次感染传播的可能性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种空气过滤介质，包括：多个纤维，所述多个纤维粘附有多个金属纳米颗粒附聚体，所述金属纳米颗粒附聚体包含在所述多个纤维的表面上彼此缔合的多个熔合、部分熔合和/或未熔合的金属纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述金属纳米颗粒附聚体中的所述金属纳米颗粒包括铜纳米颗粒、银纳米颗粒或其任意组合。3.根据权利要求2所述的空气过滤介质，其中所述金属纳米颗粒附聚体还包含NiO、ZnO、TiO2或其任意组合。4.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述多个纤维包括纤维素纤维、棉纤维、聚合物纤维、玻璃纤维或其任意组合。5.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述金属纳米颗粒附聚体中的至少大部分金属纳米颗粒的尺寸范围为约50nm至约250nm。6.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述金属纳米颗粒附聚体的尺寸范围为约0.1μm至约35μm。7.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述金属纳米颗粒是包含金属银和氧化银涂层的银纳米颗粒。8.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述金属纳米颗粒是包含金属铜和涂层的铜纳米颗粒，所述涂层包含Cu2O、CuO或其任意组合。9.根据权利要求8所述的空气过滤介质，其中所述铜纳米颗粒包含约25重量％至约99重量％的金属铜、约0.5重量％至约60重量％的Cu2O和约0.1重量％至约80重量％的CuO。10.根据权利要求8所述的空气过滤介质，其中所述铜纳米颗粒包含约45重量％至约90重量％的金属铜、约0.5重量％至约60重量％的Cu2O和约0.1重量％至约80重量％的CuO。11.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中基于所述空气过滤介质的总重量，所述多个纤维上的金属纳米颗粒的负载量为约0.5wt.％至约20wt.％。12.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述多个纤维共同限定织造织物、非织造织物或其任意组合。13.根据权利要求12所述的空气过滤介质，其中所述织造织物或非织造织物是多层的，并且所述金属纳米颗粒附聚体以浓度梯度分布在多层所述织造织物或非织造织物之间。14.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述金属纳米颗粒在粘附于所述多个纤维之后基本上不含表面活性剂涂层。15.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述金属纳米颗粒附聚体中的至少大部分金属纳米颗粒彼此未熔合。16.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述空气过滤介质是自灭菌的。17.根据权利要求1所述的空气过滤介质，其中所述多个金属纳米颗粒附聚体通过粘合剂层粘附于所述多个纤维。18.一种面罩，包括根据权利要求1所述的空气过滤介质。19.根据权利要求18所述的面罩，其中所述空气过滤介质是多层的，并且所述空气过滤介质的至少一个外表面粘附有金属纳米颗粒附聚体。20.根据权利要求18所述的面罩，其中所述空气过滤介质限定用于所述面罩的可移除
嵌入物。21.一种内联过滤器，包括根据权利要求1所述的空气过滤介质。22.一种空气过滤系统，包括至少一个过滤器，所述过滤器包括根据权利要求1所述的空气过滤介质。23.一种方法，包括：提供包括多个纤维的空气过滤介质；向所述空气过滤介质施加多个金属纳米颗粒附聚体，当被施加于所述多个纤维时，所述多个金属纳米颗粒附聚体包含多个在其上具有表面活性剂涂层的金属纳米颗粒；和使所述多个金属纳米颗粒附聚体粘附于所述多个纤维；其中所述多个金属纳米颗粒附聚体包含在所述多个纤维的表面上彼此缔合的多个熔合、部分熔合和/...
【专利技术属性】
技术研发人员：雅佛地，
申请(专利权)人：库普利昂公司，
类型：发明
国别省市：
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