一种利用湿度来判断防护用品污染可能性的装置和方法

技术名称

一种利用湿度来判断防护用品污染可能性的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种利用无水氯化亚钴结合水分子后颜色改变的方式来快速判断个人防护 用品表面上病毒或细菌污染程度的方法，属于病毒快速侦检领域。

背景技术

随着人们自我保护意识的日益增强，人们对个体防护用品的依赖程度和需求也越来越 高，个人防护用品的种类和功能也随之在不断发展。在个人防护用品的使用过程中，判断其是否受到病毒或细菌污染和是否需要及时更换具有重要的意义。如何判断个人 防护用品纤维层表面是否被病毒污染以及是否需要及时被更换，对此一直没有标准普 适的判断标准和方法。因此，需要寻找一种能够快速有效的鉴定个人防护用品纤维层 表面是否被污染的方法。

发明内容

为解决上述背景技术中的问题，本发明提供如下技术方案:

一种利用湿度来判断防护用品污染可能性的装置，其特征是，所述装置由吸水材料和 粘性底板构成；所述吸水材料覆盖在粘性底板上；所述吸水材料上固化有氯化亚钴；所述粘性底板为中部镂空结构。

进一步的，所述吸水材料上的氯化亚钴浓度为100-200mg/ml，以0.1-0.2毫升/平方 厘米的用量固化在吸水材料上。

进一步的，所述吸水材料为滤纸或玻璃纤维膜。

进一步的，所述装置有配套的比色标准系列。

一种利用湿度来判断防护用品污染可能性的方法，其特征在于：将该装置粘贴或嵌入 在口罩口鼻呼吸部位，呼吸的气体通过粘性底板上的镂空部分，在呼吸过程中产生的湿气会被带到吸水材料上，并与吸水材料上的氯化亚钴混合，使吸水材料的湿度持续 增加，随着湿度的增加，吸水材料的颜色会发生变化，将吸水材料的显色颜色与比色 标准系列进行比较，采用目视比色法鉴定吸水材料的湿度，并进一步判断口罩是否受 到污染需要更换。

进一步的，所述比色标准系列的制备方法为：

(1)将固化有氯化亚钴的吸水材料放置于不同的湿度环境当中，放置同样时间；

(2)采用紫外-可见分光光度计在最大吸收波长处，测定变色后的吸水材料的吸光度；

(3)以吸光度作为纵坐标，环境湿度作为横坐标，绘制标准曲线；

(4)根据标准曲线制作可以指示不同环境湿度的比色标准系列。

本发明的核心技术实现要素是基于氯化亚钴的物理化学特性。

氯化亚钴，化学式为CoCl2，无水的氯化亚钴呈蓝色，它的水合物很多，常见者为粉红色的六水合氯化亚钴CoCl2·6H2O。无水物具吸湿性，水合物具潮解性。固态六水 物中，四个水分子是配位水，两个水分子是结晶水，即[CoCl2(H2O)4]·2H2O。有水 物溶于水和乙醇，无水氯化亚钴结合不同数的水分子会显示不同的颜色。氯化亚钴水 合物系列颜色如下：

无水氯化亚钴：蓝色

二水氯化亚钴：蓝紫色

四水氯化亚钴：紫红色

六水氯化亚钴：粉红色

所以，可以根据氯化亚钴的颜色改变来判断其吸水容量，并进一步判断环境的湿度。

在个人防护用品的佩戴过程中，由于呼吸和活动导致的皮肤出汗会增加个人防护用品 的湿度，而病毒和细菌的存活与生长和湿度有直接关系。如图1所示，当相对湿度在较长时间内高于60％时，会非常有助于细菌和病毒的存活和繁殖，病毒存活率会显著 上升。当细菌或病毒凝结于个人防护用品表面时，继续使用被污染的个人防护用品会 对佩戴者的健康构成危害，因此监测湿度可以作为鉴定细菌或病毒在个人防护用品表 面凝结的一个重要和简便易行的方法，提醒佩戴者在个人防护用品过湿冷凝并形成滞 水时及时更换。换言之，可以将个人防护用品的湿度作为一个判定个人防护用品是否 受到病毒或者细菌污染的指标。图1中数据表明，当湿度超过60％时，细菌和病毒的 繁殖生长活动显著增加，病毒存活率显著上升，即意味着应该及时更换个人防护用 品，因此可以将60％-70％作为湿度界值。

将本发明粘贴或嵌入在口罩口鼻呼吸部位，呼吸的气体通过粘性底板上的镂空部分， 在呼吸过程中产生的湿气会被带到吸水材料上。随着佩戴时间的增加，口罩上的湿气会逐渐冷凝，湿度会不断上升。因吸水材料上固化有一定浓度的氯化亚钴，冷凝的湿 气与吸水材料上的氯化亚钴结合，随着吸水材料的湿度持续增加，吸水材料的颜色会 发生变化，颜色从蓝色逐渐过渡到粉红色。可以通过肉眼观察到吸水材料的颜色改变 来初步判断其吸水容量，并进一步判断环境的湿度及口罩是否受到污染需要更换，也 可以将吸水材料的显色颜色与比色标准系列进行比较，采用目视比色法鉴定吸水材料 的湿度，并进一步判断口罩是否受到污染需要更换。

有益效果

与现有技术相比，本发明所能达到的有益效果是：

1.本发明通过无水氯化亚钴结合水分子后颜色改变的方式来快速预测个人防护用品表 面上病毒或细菌污染程度，无需仪器设备，无需专业检测人员来进行，操作非常简单。

2.本发明可作为一种新型的初筛型检测试纸，将其粘贴或嵌入在口罩口鼻呼吸部位， 在呼吸的过程中即可通过检测试纸颜色变化来判断其湿度状况，并进一步判断口罩有无受到病毒或细菌污染，有助于快速的帮助判断口罩的防护效率以及是否需要更换。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在一个具体的实施例中，制备并检验本发明效果的大致步骤为：

步骤一:制备试纸

(1)将氯化亚钴粉末溶解在无水乙醇中得到了蓝色的氯化亚钴的醇溶液，其中氯化亚 钴在醇溶液中的质量百分比浓度为20％(浓度范围为

(2)此实施例中吸水材料选用PH为7.1的滤纸，剪裁至约为2X2厘米大小，将滤 纸浸泡在氯化亚钴的醇溶液中，浸泡时间为

(3)将滤纸取出，烘干，得到试纸。氯化亚钴由于所带结晶水含量不同而呈现不同的 颜色，粉色的氯化亚钴含有六个结晶水，蓝色的氯化亚钴含有两个结晶水，而本专利 所提供的试纸之所以呈现蓝色是因为含有蓝色的二水合氯化亚钴。采用该试纸进行水 分检测时，蓝色的二水合氯化亚钴遇到水变成了粉红色的六水合氯化亚钴，通过明显 的变色就能检测出水分是否超过了规定值。因此，为了得到蓝色试纸，既保证烘干速 度又使试纸不受到损伤，烘干温度优选为80℃-100℃，烘干时间为20-30min。

步骤二：

本实施例中粘性底板选用撕拉式贴膜纸，剪裁至约为2X2厘米大小，并在中部镂空，镂空大小约为1.5X1.5厘米；将滤纸和撕拉式贴膜纸叠加，滤纸在上面，撕拉式 贴膜纸在底部且有粘性的一面朝下，采用热加压模式，让滤纸和撕拉式贴膜纸在边缘 部位黏贴衔接；

步骤三：将上述试纸与口罩结合

将上述组合试纸粘贴或嵌入在口罩口鼻呼吸部位，撕拉式贴膜纸朝口鼻一侧，镂空部 分让呼吸通过。

为检测环境湿度和试纸颜色变化之间的关系，我们设计了以下两个实验；

(1)将4个粘贴有组合试纸的口罩分别放入相对湿度为(％RH)0-10％，30％，60％，90％的实验箱内，温度为室温条件，放置1小时，表1为肉眼观察到的试纸的颜色改 变。从表中可以看出随着相对湿度的增加，试纸的颜色从蓝色逐渐过渡到粉红色。

表1.溶液颜色与吸收光颜色和波长的关系

因为红色和蓝色的最大吸收波长分别是OD495和OD590，应用这两个波长检测上述试纸 相对湿度(％RH)和颜色改变之间的关系，以吸光度作为纵坐标，相对湿度作为横坐标，得到图2的关系图。进一步的，根据图中吸光度和湿度之间的关系制作可以指示不 同环境湿度的比色标准系列，既可以是颜色渐变的色带，也可以是其他的比色标准系 列。

(2)将4个粘贴有组合试纸的口罩分别被健康成年人持续佩戴1小时，2小时，3小时和4小时，温度为室温条件，从肉眼观察到的试纸的颜色改变，可以看出随着湿度 的增加，试纸的颜色从蓝色逐渐过渡到粉红色。

因为红色和蓝色的最大吸收波长分别是OD495和OD590，应用这两个波长检测上述试纸 相对湿度(％RH)和颜色改变之间的关系，以吸光度作为纵坐标，相对湿度作为横坐标，得到图3的关系图。进一步的，根据图中吸光度和湿度之间的关系制作可以指示不 同环境湿度的比色标准系列，既可以是颜色渐变的色带，也可以是其他的比色标准系 列。

将上述组合试纸粘贴或嵌入在口罩口鼻呼吸部位，撕拉式贴膜纸朝口鼻一侧，镂空部 分让呼吸通过。在呼吸过程中产生的湿气和唾液会被带到吸水材料上，并与吸水材料上的氯化亚钴混合，使吸水材料的湿度持续增加，随着吸水材料的湿度持续增加，吸 水材料的颜色会发生变化，颜色从蓝色逐渐过渡到粉红色。可以通过肉眼观察到吸水 材料的颜色改变来初步判断其吸水容量，并进一步判断环境的湿度及口罩是否受到污 染需要更换，也可以将吸水材料的显色颜色与比色标准系列进行比较，采用目视比色 法鉴定吸水材料的湿度，并进一步判断口罩是否受到污染需要更换。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者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之内。

附图说明

图1为相对湿度和病毒存活率的关系

图2为不同环境湿度和试纸颜色吸收波长的关系

图3为不同佩戴时长和试纸颜色吸收波长的关系。