专利名称：：纳米纤维过滤面罩和舱室过滤器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及纳米纤维过滤面罩和舱室过滤器，特别是涉及一种过滤介质和制造该过滤介质的方法。
背景技术：
：气流经常携带包括重金属、有毒的有机化学药品以及诸如病毒的选定微生物分子的微粒物质。常规的过滤介质包括含有诸如玻璃纤维、金属、陶瓷和聚合组分的物质的纤维的层状材料。所述过滤介质通常在过滤亚微(超微)微粒时无效并且可能很容易地承载限制流体流动的积聚微粒。因为需要非常频繁地更换，它们通常也不经济。此外，即使过滤介质具有致密的开孔尺寸，如在使用无纺(非纺织)微米尺寸纤维的过滤介质、例如HEPA过滤器(高效性能空气过滤器)的情况下，可能仍存在着显著的缺陷。这些过滤器趋向于不耐用。此外，由于横穿过滤介质的巨大压降，只有纤维的最初几层能够有效地过滤微粒。因此，希望研发一种具有改善的过滤微米和亚微米尺寸微粒的能力的过滤介质。还希望研发一种具有通过降低横穿介质的压降而获得的改善的过滤能力的过滤介质。还希望提供一种能够过滤诸如病毒的微生物分子的过滤介质。此外，希望研发一种具有抗微生物性能以及具有释放诸如药物的物质的能力的过滤介质
发明内容根据一个方面，一种过滤介质包括具有多个纳米纤维的精滤层和附着于所述精滤层上并具有多个微纤维的粗滤层。所述粗滤层定位于流体流动方向的近侧，并且所述精滤层定位于流体流动方向的远侧。根据另一个方面，一种制造过滤介质的方法包括提供具有多个纳米纤维的精滤层、提供具有多个微纤维的粗滤层以及将所述精滤层附着到所述粗滤层上。所述粗滤层定位于流体流动方向的近侧，并且所述精滤层定位于流体流动方向的远侧。图l示出了过滤介质的一实施例的剖视图。图2示出了图1的过滤介质的另一实施例的剖视图。图3示出了用于图1的过滤介质中的纳米纤维的放大图。图4示出了与图3的纳米纤维结合的吸附微粒的分解视图。图5示出了与图3的纳米纤维结合的解吸物质的分解视图。图6示出了包含有捕获的来自发动机排出物的纳米尺寸污染物的图1的过滤介质的纳米纤维的光学图像。图7示出了吸入器中的药物剂量释放的大致分布图。图8示出了使用图5的解吸物质的药物剂量释放的大致分布图。图9示出了具有混合纳米纤维和微纤维的过滤介质的另一实施例。具体实施例方式图1示出了过滤介质10的一实例，该过滤介质10包括具有多个纳米纤维的精滤层22、具有多个微纤维的粗滤层32、分别位于所述过滤层22和32的两侧的两个可选覆盖层80、可选的疏水涂层90和至少一个可选的保护层95。所述粗滤层32定位于流体流动方向的近侧，并且所述精滤层22定位于流体流动方向的远侧。图3示出了过滤介质的一实例，该过滤介质包括纳米纤维20、微纤维30、可选的抗微生物基体(基质)50以及可选的吸附微粒60。精滤层22的纳米纤维可以包括纳米纤维20，并且粗滤层32的微纤维可以包括微纤维30。过滤介质10可以包括多个纳米纤维20和多个基体纳米微粒，以形成精滤层22。如图6中所示，精滤层22可以被构造成过滤来自流体流的纳米尺寸或亚微米微粒。过滤介质10还可以包括多个微纤维30，以形成粗滤层32。粗滤层32可以被构造成过滤来自流体流的微米级微粒。如图1中所示，过滤介质10的精滤层22和粗滤层32可以彼此粘附，以形成具有充分粘结的层状结构的双层单元。术语"过滤"意味着拦截、阻碍、阻止或干涉流体流中的微粒的通道。术语"流体"意味着液体、气体或它们的组合。可以通过不同的方式获得精滤层22中的纳米纤维20。例如，可以通过静电纺丝(电纺)聚合物溶液来生产纳米纤维。在另一个实例中，可以通过熔喷聚合物来获得纳米纤维。可用聚合物的实例可以包括聚烯烃、聚縮醛、聚酰胺、聚酯、纤维素醚和酯、聚硫醚(聚亚烷基硫)、聚亚芳基氧(polyaryleneoxide)、聚砜、改性的聚砜聚合物、尼龙、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯和它们的混合物。在一个实例中，纳米纤维20可以通过从98%的蚁酸溶液中静电纺丝尼龙6(锦纶)聚合物而形成。在另一个实例中，纳米纤维20可以通过从四氢呋喃(THF)溶液静电纺丝聚苯乙烯或聚氯乙烯而形成。在另一个实例中，纳米纤维20可以通过静电纺丝溶于水中的聚环氧乙垸(PEO)而形成。在又一个实例中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)可以从它们的聚合物熔体中直接静电纺丝或纺丝-熔融到纳米纤维20中。只要所产生的溶液或聚合物熔体具有类似于蜂蜜的粘性(在25°〇时具有至少2000-3000cP的粘度)，则所述溶液、熔体或适宜的备选材料因此可以被纺成纳米纤维。也可以利用本领域的技术人员已知的其他工艺来形成纳米纤维20。纳米纤维20可以具有大约5纳米到大约500纳米、优选大约100纳米到大约300纳米、并且更优选大约150纳米到大约200纳米的平均直径。例如，当聚合物溶液中的尼龙6的重量百分比在从大约18%到大约24%的范围并且在25千伏电极电压和尖端到集电极的距离为14厘米的静电纺丝条件的情况下，静电纺丝尼龙6纳米纤维可以具有大约147纳米到大约249纳米的平均纤维直径。可以通过拍摄SEM(扫描电子显微镜)图像并且从所述图像中任意选取和测量30个纳米纤维20的直径来表征平均纤维直径。通过减小尖端到集电极之间的距离(例如，5厘米)，纤维直径可以增加到600-800纳米。关于该直径减小的一种可能的解释是纤维来不及通过沉积于纤维表面上的类似电荷的电荷排斥力拉伸而变得更细(直径更小)。精滤层22中的纳米纤维20可以是多孔的。例如，通过静电纺丝聚苯乙烯获得的纳米纤维20可以具有纳米纤维20中的大约90到大约150纳米的平均开孔尺寸。溶于二氯甲垸中的静电纺丝聚-L-丙交酯(PLLA)可以提供具有纳米纤维中的宽度为大约100纳米、沿纤维轴线长度为250纳米的开孔尺寸的纳米纤维20。还可允许更大的微米级开孔。纳米纤维20的开孔尺寸可以为预计可能被纳米纤维20捕获的流体流中的微粒的尺寸的有用特征，而不是通过建立在逐一尺寸基础上的直接筛选工艺来确定该参数。纳米纤维20可以具有大约1.3><107/米到大约4><108/米的表面积与体积之比。大的表面积与体积之比可以提供用于捕获的更大表面积以及用于增强通过纤维的分子扩散。尽管不受理论的限制，纳米纤维20的表面积与体积之比(A/V)被认为可以通过如下公式由纤维直径估算^_;rD丄_474具体地说，当最小的纳米纤维直径D为大约IOnm时，估算的最大A/V为大约4xl()S/m。当额定的纳米纤维直径D为大约150nm时，估算的额定A/V为大约2.7xl08/111。当最大的纳米纤维的直径D为大约300nm时，估算的最小A/V为大约1.3xl()7/m。精滤层22可以具有大约10微米到大约1000微米的厚度。纳米纤维20的充填密度可以变化。充填密度和层厚的组合度量为过滤器的单位表面积上的纤维质量。优选地，精滤层在每平方米上包含从大约0.1克到大约1克的纳米纤维。因此，当微粒通过精滤层22时，纳米纤维20可以用于拦截纳米尺寸范围内的微粒。不受理论的限制，相信由于纳米纤维20的尺寸接近流体分子的分子平均自由路径，存在着纳米纤维表面上的空气动力学滑动。这可能导致粘滞曳力的减小，从而导致横穿精滤层22的较小压降，尽管其具有增强的捕获微粒的能力。纳米纤维20还可以携带电荷。具有电荷的纳米纤维20可以用于进一步拦截流体流中可能携带相反电荷的微粒。可以按照现有技术中已知的方法、例如静电纺丝将电荷施加到纳米纤维20上。例如，当在静电纺丝工艺的最8后阶段随着聚合物溶液或聚合物熔体从电极上排出，纳米纤维20可能变得带电。添加诸如羊毛的不良电导体材料(即，优良的电绝缘体)可以有助于保持与纳米纤维20有关的静电电荷很长一段时间。例如通过处理由纳米纤维形成的过滤层可以在纳米纤维上感应出附加电荷。在一个实例中，在过滤器被修整到其最终尺寸之前，可以将电晕放电施加到位于支承垫上的包含纳米纤维20的过滤器上。纳米纤维20可以在电晕放电的电场中被处理，其中带正电荷的微粒移动到阴极，且带负电荷的微粒移动到纤维表面。离子可以在表面下方的若干分子层的深度处被捕获，且电子可以透过聚合物的大部分。纳米纤维20可以包括例如呈微粒、纤维、晶须或粉末形式的一种或多种添加物。精滤层22还可以包括在纳米纤维20之间随机散布的多个基体纳米微粒，如图3所示。基体纳米微粒的实例可以包括抗微生物基体50和吸附微粒60。精滤层22中的基体纳米微粒的含量以重量百分比计(wt%)优选为大约O.lwt。/。到大约10wtM。基体纳米微粒可以是有机的或无机的。基体纳米微粒可以是多孔的或无孔的。优选地，基体纳米微粒可以具有例如大约40%到大约80%的高孔隙率和例如每克纳米微粒大约10平方米到大约104平方米的大表面积。因此，当纳米尺寸的微粒通过精滤层22时，基体纳米微粒还可用于将纳米尺寸的微粒分离到其表面上或分离到其纳米小孔(l-100nm)的内部。可以通过如上所述的同样静电纺丝工艺获得基体纳米微粒，因而聚合物和基体纳米微粒可以被顺序地添加和静电纺丝，以形成精滤层22，该精滤层22包括多个纳米纤维20和多个随机混合的基体纳米微粒。基体纳米微粒还可以按照本领域的技术人员已知的其他方法结合到精滤层22中。基体纳米微粒可以包括抗微生物基体50。术语"抗微生物基体"指可以用来杀死微生物、病毒或细菌或者使其不能独立生存的任何化学制品或微粒。抗微生物基体50的实例可以包括由氧化镁(MgO)、包括硝酸银的银(Ag)化合物、二氧化钛纳米微粒、氯化N-苄基-4-乙烯基吡啶聚合物[Poly(N-benzyl-4-vinylpyridiniumchloride)]或它们的组合制成的纳米微粒。氧化镁可能为抵抗革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、例如大肠杆菌(E.coli)和巨大芽孢杆菌以及抵抗细菌芽孢、例如枯草芽孢杆菌的有效生物杀灭剂。银纳米微粒可能为用于诸如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、肺炎克氏杆菌和绿脓杆菌的革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的有效生物杀灭剂。在一个实例中，硝酸银可以与醋酸纤维素一起静电纺丝。在光致还原后，银纳米微粒可以归属于纤维素纳米纤维20。MgO和Ag可以适于侵蚀到细菌的膜中并使细菌死亡。在纳米微粒被紫外线激活以产生很强的氧化反应后，还可以使用二氧化钛纳米微粒，以杀死细菌和病毒。二氧化钛纳米微粒可以与聚合物一起静电纺丝，以形成附着到聚合物纳米纤维20上的微粒。当被处于可见光谱中的紫外线激活时，二氧化钛纳米微粒可以杀死可能通过精滤层22捕获的截留病毒和细菌。可为抗微生物基体的有机化合物的实例包括氯4^-节基-4-乙烯基吡啶聚合物，其具有对病毒噬菌体T4的很强亲合性和大约14.7微米的平均开孔尺寸。抗微生物基体50可以按照现有技术中已知的任何方法与纳米纤维20结合。在一个实例中，首先将无纺布浸泡在包含4-乙烯基吡啶的单体混合物中，然后分别通过顶部和底部的两片玻璃板将其夹持在它们之间。然后，可以将所述夹持布放入水槽中，并在压力锅中加热。在无纺布中可能发生聚合作用，伴随着4-乙烯基吡啶聚合物组织附着到支撑无纺布上。在另一个实例中，可以通过在织物表面上共价接枝抗微生物聚合物来应用非浸渍抗微生物处理。可以通过不同方式将聚合物接枝到纳米纤维20上，例如通过从初始表面开始的原子转移自由基聚合形成抗微生物聚合物，从而导致抗微生物剂共价连接到聚合物表面上。在抗微生物基体50与纳米纤维20结合的又一个实例中，称为iCVD(激发冷凝蒸汽沉积)的技术可以用于通过跟随无纺纤维的轮廓但不阻塞纤维之间的开孔的方式将抗微生物基体50涂敷在纤维的表面上。在沉积过程期间，无纺布可以维持在室温。另一个实例可以包括将抗微生物微粒、聚合物溶液和少量粘着剂混合到用于进行静电纺丝的混合物中。所述粘着剂可以允许抗微生物微粒嵌入或附着到纳米纤维20上。优选地，抗微生物微粒在尺寸上可以比纳米纤维20小。精滤层22的基体纳米微粒还可以包括吸附微粒60。术语"吸附微粒"指具有从大约0.5纳米到大约100纳米的分子尺寸的纳米尺寸吸附剂，其可以在物理上将来自流体流的微粒和挥发性有机化合物(VOCs)吸引和吸附到所述吸附微粒的表面上，如图4所示。所述吸引可以包含静电或化学相互作用。因此，除了纳米纤维20和可选的抗微生物基体50之外，吸附微粒60可以用于从流体流中去除微粒和VOCs。精滤层22中的吸附微粒60的含量优选为大约0.1wt。/。到大约10wt%。吸附微粒60的使用量可以取决于过滤介质10的特定应用。吸附微粒60可以通过将微粒与聚合物熔体或聚合物溶液结合并接着利用如上所述的静电纺丝工艺形成纳米纤维而引入。吸附微粒60的实例可以包括活性碳、硅胶、活性氧化铝、沸石、多孔粘土矿物、分子筛或它们的组合。由氧化锌、氧化钙、氧化铜、氧化镁、二氧化锰、氧化锰、氧化铝和沸石制成的纳米尺寸的吸收剂也可以被使用，以过滤如硫化氢的特定分子。在一个实例中，具有大约10平方米到大约104平方米/克(m2/g)的表面积和40-90%的微粒孔隙率的活性碳纳米微粒可以用于过滤或捕获异味和/或烟尘微粒。获得这些细小碳纳米微粒的一种工艺是对大微米尺寸的活性碳微粒进行自磨或半自磨。在该工艺中，微粒被磨削成10到100纳米量级的尺寸。以下的表l示出了吸附在每克该活性碳中的蒸汽形式的不同化学物质(VOC)的克数，其以g/g表示。表l每克活性碳所吸附蒸汽的蒸汽克数<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>精滤层22的基体纳米微粒还可以包括多个解吸物质70。术语"解吸物质"指可以远离基体纳米微粒的表面或开孔扩散的微粒或蒸汽，如图5所示。例如，解吸物质70可以包括药物或芳香微粒或蒸汽。解吸物质70可以随时间逐步扩散，而不是以单一剂量或以多次剂量释放。图7和8中分别示出了传统吸入器(inhaler)和具有解吸物质70的过滤介质10、例如面罩的总释放分布图。因此，解吸物质70可能对可能患呼吸道疾病如哮喘或可能对环境中的污染物如烟雾或难闻气味敏感的用户特别有益。精滤层22中的解吸物质70的含量优选为大约0.01wt。/o到大约lwt%。解吸物质70的使用量可以取决于过滤介质10的特定应用。如上所述用于吸附的基体纳米微粒也可以用于解吸纳米微粒如香味或药物的释放。用于将解吸物质70附着到基体纳米微粒上的方法可以包括现有技术中已知的任何方法。例如，可以通过将纳米微粒放入处于低温和高压下的腔室中来制备具有药物或香味释放能力的基体纳米微粒，以允许香味和药物顺利地吸附到基体纳米微粒的表面上。用于治疗哮喘和呼吸道疾病的解吸物质70可以用于医学应用中。解吸物质70的实例可以包括用于慢性阻塞性肺病的类固醇；用于治疗哮喘的沙丁胺醇(albuterol)粉末；用于稀释与特定疾病相关的信使核糖核酸(mRNAs)的可吸入反义寡核苷酸(RASONs);用于治疗与慢性阻塞性肺病有关的支气管痉挛的SpirivaHandiHaler(可以从勃林格殷格翰公司(BoehringerIngelheim)获得的噻托溴铵(tio加piumbromide));用于治疗哮喘的Qva,(可以从艾瓦克斯公司(Ivax)获得的丙酸倍氯米松(belomethasoneipropionate));作为用于治疗可逆型阻塞性气道疾病的吸入溶液的Xopenex(可以从塞普拉柯公司(Sepmcor)获得)；用于治疗与慢性阻塞性肺病(COPD)有关的支气管痉挛的DuoNeb②(可以从戴实验室(DeyLaboratories)获得的硫酸沙丁胺醇和异丙托溴铵(albuterolsulfateandipratropiumbromide));作为用于慢性阻塞性肺病(COPD)、哮喘和支气管痉挛的支气管扩张剂的ForadilAerolize,(可以从诺华公司(Novartis)获得的富马酸福莫特罗吸入粉末(fomioterol&mamteinhalationpowder));用于治疗或预防支气管痉挛的VentolinHFA(可以从葛兰素史克公司(GlaxoSm池Kline)获得的硫酸沙丁胺醇吸入雾剂(albuterolsulfateinhalationaerosol));用于成年人和年龄为12岁或更大的儿童的过敏性鼻炎的鼻症状的治疗的Tri-NasalSpray(可以从穆若药品公司(MuroPharmaceutical)获得的曲安奈德喷雾剂(triamcinoloneacetonidespray));用于、台疗或予页卩方支气管痉挛的ProventilHFAInhalationAerosol(可以从3M药品公司获得)；用于含有布地奈德(budesonide)的鼻喷雾剂的RhinocortAquaNasalSpray(可以从阿斯利康公司(AstraZeneca)获得)；或它们的组合。解吸物质70还可以用于家庭用品、化妆品或工业应用中，以调节紧邻的周围环境。在一个实例中，由阿斯利康公司制造的8711113^(^@和由08^葛兰素史克公司)制造的8^^6加@可以用于吸附和释放微粒。其可以呈粉末形式或可吸附在基体纳米微粒上的液态气雾形式。包含所述药剂的基体纳米微粒可以与用于过滤介质10的纳米纤维20—起静电纺丝。在另一个实例中，诸如不需要医生处方的药物的不同提神香料(其中的一些可以用于放松治疗)-Eucalyptus油(例如，可以从伯希斯托公司(Bosisto)获得)可以吸附在基体纳米微粒上。在使用期间，这些解吸物质可以随后被释放。过滤介质10还可以包括多个微纤维30，以形成粗滤层32。微纤维的实例可以包括聚乙烯、玻璃、醋酸纤维素、活化碳纤维或它们的组合。微纤维30可以具有大约1微米到大约30微米的平均直径，其可以包括具有大约l微米到大约20微米的平均直径的较细纤维和具有大约10微米到30微米的平均直径的较粗微纤维，如活化碳纤维。因此，当包含微粒的流体通过粗滤层32时，微纤维30可以用于过滤处于微米尺寸范围的微粒。在一个实例中，纳米纤维20可以直接静电纺丝在一张无纺微纤维30的表面上。在另一个实例中，微纤维30可放置在液体中，并且纳米纤维20可以被静电纺丝在它们上。然后，液体悬浮物可以被空气循环，并且可以在真空下除去液体。随后，可以机械地将微纤维30和纳米纤维20与少量的相容粘着剂压縮在一起，以形成刚性结构。例如，对于面罩应用而言，粗滤层32可以具有大约0.1毫米到大约2毫米的厚度，并且对于通风应用而言，其可以具有大约1毫米到20毫米的厚度。过滤介质10中微纤维30的含量可以从每平方米过滤面积为大约100克到大约600克变化。粗滤层32还可以提供用于支撑过滤介质10所需的机械强度，而不需要具有衬底层。过滤介质10的精滤层22和粗滤层32可以彼此粘附在一起，以形成双层单元，如图1所示。该双层单元可以呈充分粘结的层状结构。术语"充分粘结的层状结构"指多层过滤介质IO，其中没有一层是波纹状或起皱的。使用具有小厚度的层可以便于充分粘结的层状结构的形成。过滤介质10可以被分成两个串联的过滤层。粗滤层32包括微纤维30，并且可以具有可用于捕获较大微粒和固体的大固体保持容积和空隙。精滤层22包括紧邻地位于粗滤层的下游的纳米纤维20，并且具有较小的空隙和较小的固体保持容积，并且可以用于捕获较小微粒。优选地，粗滤层32定位于流体流动方向的近侧，而精滤层22定位于所述方向的远侧。术语"流体流动方向"指流体从一个上游位置流动到另一下游位置的方向。微纤维30可以用于首先过滤最初进入过滤介质10的流体流中的微米尺寸粗微粒和一些亚微米微粒，使得相对未占用的纳米纤维20主要过滤可能已经逃过流体流上游的粗滤层32的压微米尺寸细小微粒。该结构可以通过降低横跨过滤介质10的压降来提供更高的过滤效率。该构造还可以使过滤介质10更耐用和更经济。虽然不受理论的限制，相信微粒将选择限制最少的通道。因此，因为纳米纤维20不象传统过滤介质那样经常被粗微粒阻塞，具有该构造的过滤介质10可以具有更长的使用寿命。在另一个实施例中，过滤介质100可以具有多个层，如图2所示。该多层过滤介质100可以包括以一系列平行和重复的双层层压单元布置的一个以上的双层单元，从而使得过滤介质100在精滤层22和粗滤层32之间交替地变化。过滤介质100中的双层的数量可以由包括所需的总介质厚度、各层的厚度和允许的最高压降的因素确定。相对于过滤介质IO，过滤介质100的过滤效率可以提高。多层过滤介质100可以包括利用各层之间的牢固连接已经结合成一整体单元的两层或更多层纤维。术语"整体单元"指具有彼此粘附在一起并以单一单元作用的多个层的单元。优选地，可以在不使用适配剂的情况下获得层之间的连接，尽管适配剂可以被使用，以用于使多层过滤介质100的性能最优化。在另一个实施例中，过滤介质110可以呈包含纳米纤维20、多孔纳米微粒、微纤维30、吸附微粒60的混合物的单个过滤单元的形式，而没有如图9所示的分层。该构造可以允许更多和更大的抗微生物化学制品被直接粘附在纳米纤维20和微纤维30上。仅基于纤维的重量来计算，纳米纤维20与微纤维30的比例可以从1%:99%到15%:85%，优选为10%:90%。可以添加微量的粘着剂，以便于纳米纤维20粘附到微纤维30上。制造具有单个过滤单元的过滤介质110的方法包括静电纺丝包含如上所述的纳米纤维20、基体纳米微粒60、抗微生物微粒50和微纤维30的混合物。过滤介质IO、100或110还可以包括粘结到层压件上的一个或多个覆盖层80，如图1和图2所示。例如，该覆盖层80可以包括纺织材料。优选地，覆盖层80被定位于精滤层22附近和流体流动方向的远侧，以及被定位于粗滤层32附近和流体流动方向的近侧。覆盖层80用于在上游处保护过滤器，以避免环境(面向流)的污染，以及在下游处保护过滤器，以防止佩戴面罩的人员吸入来自过滤器的松散分离纤维材料。过滤介质IO、100或110还可以包括粘结到覆盖层80之一上的疏水层90，如图1和2所示。优选地，疏水层90粘结到粗滤层32附近的覆盖层80上。疏水层90可以被构造成允许在整个过滤介质10、100或110上进行自由气体交换，并防止水以及其它含水液体进入。因此，疏水层90可以防止带有病毒的水滴弄湿并穿过覆盖层80。疏水层90可以为无极性的。无极性聚合物的实例包括聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃合成物和尼龙。聚醚砜(PES)和丙烯酸共聚物也可以被使用，以使过滤介质IO、100或110呈现疏水性，其可以15使薄膜变得不可被多数低表面张力液体润湿。还可以使用可生物降解的聚合物，其可以包括诸如聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯和它们的共聚物的脂肪族聚酯。过滤介质IO、100或110可以在过滤介质10、100或110的前面和背面覆盖两个保护层95。优选地，一个保护层95被定位于流体流动方向的近侧，而另一保护层95被定位于流体流动方向的远侧，如图1和2所示。或者，过滤介质IO、100或110被放置于一密封袋96(未示出)中。保护层95和保护袋96可以包括不可渗透的塑料封套，例如SARAN聚偏二氯乙烯(PVDC)，以便解吸物质70可以被保护起来直到使用时。保护层95和保护袋96可以被构造成在过滤介质IO、100或110准备就绪以待使用之前防止精滤层22暴露给外界环境。此外，保护层95和保护袋96可以被用于防止解吸微粒从精滤层22中扩散出来并进入外界环境中，直到过滤介质IO、100或110准备就绪以待使用为止。保护层95和保护袋96还可以防止紫外线辐射，所述紫外线辐射可以激活过滤器中的二氧化钛。将过滤介质10存储在冷区域中也可以有助于解吸物质70保持吸附在过滤介质10内。过滤介质IO、100或110可以用在包括过滤面罩、呼吸器过滤器和病房过滤、汽车、火车和飞机的舱室过滤的保健应用中，以及用在如真空过滤器的家庭应用中和如空气循环过滤器的工业应用中。过滤制品可以包括本体和附着到本体上的过滤介质。例如，本体可以为过滤介质提供框架或支撑。可以优化过滤介质的准确厚度和充填密度，以最小化压降，同时按照本领域的技术人员的实际需要仍然过滤在10nm和10微米之间的微粒。在一个实例中，过滤介质IO、100或110可以适于形成一面罩。具有微纤维30的面罩的粗过滤层可以具有大约0.1毫米到1毫米的厚度，微纤维30的充填密度为每平方米过滤面积大约100克到大约500克。具有纳米纤维20的精过滤层可以具有大约0.01毫米到0.2毫米的厚度，纳米纤维20的充填密度为每平方米过滤面积大约0.1克到大约1克。在另一个实例中，过滤介质IO、100或110可以适于形成一通风装置。具有微纤维30的面罩的粗过滤层可以具有5毫米到20毫米的厚度，微纤维30的充填密度为每平方米过滤面积300克到3000克。具有纳米纤维20的精过滤层可以具有大约0.2毫米到0.5毫米的厚度，纳米纤维20的充填密度为每平方米过滤面积大约0.3克到2克。例如，过滤介质10可以捕获从大约10微米到大约10纳米的微粒。现在将详细参照本发明的优选实施例，在下面的描述中还提供了其中的一些实例。本发明的示例性实施例被详细描述，尽管对于本领域的技术人员来说很明显，为清楚起见，对理解本发明不是特别重要的一些特征可能未不出。此外，应当理解，过滤介质并不限于如下所述的准确实施例，而且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以由本领域的技术人员进行各种变化和改进。例如，在该公开和后附权利要求的范围内，不同的例举实施例的元件和/或特征可以彼此结合和/或彼此替换。进一步通过以下实例来说明过滤介质，无论如何，所述实例不应理解为对本发明的保护范围进行限制。相反，可以清楚地理解，在不脱离本说明书的精神和/或权利要求的范围的情况下，可以采用其他替代手段，在阅读此处的说明后，所述其他替代手段对于本领域的技术人员而言是不言而喻的。实例实例i:生产纳米纤维的静电纺丝工艺的方法和条件按适当的比例将尼龙6的丸粒添加到98%的蚁酸中(即，15、18、21和24wt。/。的N6对98。/o的蚁酸)并放入静电纺丝机(可以从KES加腾技术有限公司(日本)NEU-010纳米纤维中获得)中，以进行混合。该机器具有25千伏的电极电压、14厘米的尖端到收集极的距离以及0.72mmVs到1.45mmVs的喷射进给速率。在聚合物混合物从机器中收集之后，允许在室温下过夜或直到形成蜂蜜状粘性液体。可选地，可以使用超声发生器，以混合聚合物的悬浮体和溶剂。实例2:生产纳米纤维的熔喷工艺的方法熔喷(MB)技术用于利用高速气流或其它适当的力直接由聚合物或树脂生产出纳米纤维。该MB工艺使用五种元件挤压机、计量泵、模具组件、成网和巻绕。挤压机由内部具有旋转螺杆的加热筒组成，以熔化聚合物并将其泵送到模具组件中。模具组件具有模具喷嘴(鼻状件)，该模具喷嘴是沿着其宽度方向具有几百个孔口的宽而中空的金属锥形件。聚合物熔体从所述孔口中挤出，以形成细丝束，所述细丝束随后通过高速热空气变细，从模具喷嘴的顶部和底部侧排出，以形成精细的纤维。高速热空气利用空气压縮机产生并通过热交换装置。在速度为0.5到0.8倍声速时，典型的气体温度为230。C到36(TC。然后，纳米纤维被随机地铺设在收集丝网上并形成自粘结无纺网。尽管已经描述了过滤介质的一些实例，应当理解，过滤介质并不局限于此，而且可以进行变化。过滤介质的范围由后附权利要求限定，并且字面上或等同意义上落在权利要求的含义内的所有装置均应包含在其中。权利要求1.一种过滤介质，包括包括多个纳米纤维的精滤层；以及包括多个微纤维的粗滤层，所述粗滤层附着于所述精滤层上，其中，所述粗滤层定位于流体流动方向的近侧，并且所述精滤层定位于所述流体流动方向的远侧。2.如权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述纳米纤维包括静电纺丝聚合物纤维。3.如权禾腰求1所述的过滤介质，其特征在于，所述纳米纤维包括熔喷聚合物纤维。4.如权禾腰求1所述的过滤介质，其特征在于，所述纳米纤维具有大约5纳米到大约500纳米的平均直径。5.如权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述纳米纤维具有大约Uxl07/米到大约4xl0V米的表面积与体积之比。6.如权禾腰求1戶腿的过滤介质，其特征在于，戶脱纳米纤维包括电荷。7.如权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述精滤层还包括多个基体纳米微粒。8.如权利要求7所述的过滤介质，其特征在于，所述精滤层中的所述基体纳米微粒的含量为大约0.1wtT。到大约10wt%。9.如权利要求7所述的过滤介质，其特征在于，所述基体纳米微粒包括抗微生物基体。10.如权利要求9所述的过滤介质，其特征在于，所述抗微生物基体是多孔的。11.如权利要求9戶脱的过滤介质，其特征在于，所述抗微生物基体包摘化镁、银纳米微粒、硝酸银、二氧化钛纳米微粒、氯化N-节基-4-乙烯基吡啶聚合物、或它们的组合。12.如权利要求7所述的过滤介质，其特征在于，所述基体纳米微粒包括吸附微粒。13.如权利要求12所述的过滤介质，其特征在于，所述吸附微粒包括活性碳、硅胶、活性氧化铝、沸石、多孔粘土矿物、分子筛、氧化锌、氧化钙、氧化铜、氧化镁、二氧化锰、氧化锰、氧化铝或它们的组合。14.如权利要求12所述的过滤介质，其特征在于，所述吸附微粒包括碳纳米微粒。15.如权利要求7戶腿的过滤介质，其特征在于，戶舰基体纳米微粒包J刮军吸物质。16.如权利要求15戶脱的过滤介质，其特征在于，戶脱解吸物质包括类固醇、沙丁胺醇粉末、可吸入反义寡核苷酸、噻托溴铵、丙酸倍氯米松、硫酸沙丁胺醇和异丙托溴铵、富马酸福莫特罗吸入粉末、硫酸沙丁胺醇吸入雾剂、曲安奈德喷雾剂或它们的组合。17.如权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述精滤层具有大约10微米到大约1000微米的厚度。18.如权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述精滤层具有每平方米过滤面积上含有大约0.1克到大约2克的纳米纤维的充填密度。19.如权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述微纤维包括聚乙烯、玻璃、醋酸纤维素、活性碳或它们的组合。20.如权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述微纤维具有大约1微米到大约30微米的平均直径。21.如权利要求1戶脱的过滤介质，其特征在于，所述粗滤层具有大约0.1毫米到大约20毫米的厚度。22.如禾又利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述精滤层和所述粗滤层形成一个呈充分粘结的层状结构的双层单元。23.如权利要求1所述的过滤介质，其特征在于，所述精滤层和所述粗滤层形成一双层单元，臓过滤介质还包括多个所述双层单元。24.如权利要求1戶舰的过滤介质，其特征在于，还包括位于所述精滤层上的覆盖层。25.如权利要求24戶脱的过滤介质，其特征在于，还包括位于戶脱覆盖层上的傲户层。26.如权利要求1戶服的过滤介质，其特征在于，还包括位于所述粗滤层上的覆盖层。27.如权利要求26戶皿的过滤介质，其特征在于，还包括位于所述覆盖层上的疏水层。28.如权利要求27戶;M的过滤介质，其特征在于，还包刮立于所述疏水层上的保护层。29.—种过滤制品，包括本体和附着于戶腿本体上的如权利要求1所述的过滤介质。30.如权利要求29所述的过滤制品，其特征在于，所述过滤制品选自于过滤面罩、病房球滤器、通风过滤器、糊过滤器、真空过滤器和呼吸器过滤器。31.—种制造过滤介质的方法，包括提供包括多个纳米纤维的精滤层；提供包括多个微纤维的粗滤层；以及将所述精滤层附着到戶鹏且滤层上，其中，所述粗滤层定位于流体流动方向的近侧，并且所述精滤层定位于所述流体流动方向的远侧。32.如权利要求310M的方法，其特征在于，还包括将多个基体纳米微粒提供到所述精滤层中。33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括Jif共精滤层和粗滤层的交替层。还包括在所述精滤层上掛共覆还包括在所述覆盖层上劍共保还包括在所述粗滤层上掛共覆还包括在所述覆盖层上掛共疏还包括在所述疏冰层上衝共保34.如权利要求31所述的方法，其特征在于,全戸35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，护层。36.如权利要求31戶皿的方法，其特征在于，兰戸皿乂石。37.如权利要求36BW的方法，其特征在于，水层。38.如权利要求37戶脱的方法，其特征在于，护层。全文摘要本发明涉及一种纳米纤维过滤面罩和舱室过滤器，特别是涉及一种过滤介质，其包括具有多个纳米纤维的精滤层和附着于所述精滤层上并具有多个微纤维的粗滤层。所述粗滤层定位于流体流动方向的近侧，并且所述精滤层定位于流体流动方向的远侧。文档编号B01D46/30GK101318090SQ20081009593公开日2008年12月10日申请日期2008年4月25日优先权日2007年4月26日发明者梁焕方申请人:香港理工大学