BG4432U1 - Personal air disinfection device which includes a half-mask with a respiratory chamber - Google Patents
Personal air disinfection device which includes a half-mask with a respiratory chamber Download PDFInfo
- Publication number
- BG4432U1 BG4432U1 BG5711U BG571123U BG4432U1 BG 4432 U1 BG4432 U1 BG 4432U1 BG 5711 U BG5711 U BG 5711U BG 571123 U BG571123 U BG 571123U BG 4432 U1 BG4432 U1 BG 4432U1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- air
- uvc
- disinfection
- mask
- air chamber
- Prior art date
Links
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 title description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 10
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 3
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 10
- 101100269850 Caenorhabditis elegans mask-1 gene Proteins 0.000 description 7
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 4
- 208000025721 COVID-19 Diseases 0.000 description 4
- 241001678559 COVID-19 virus Species 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 4
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 3
- 230000003434 inspiratory effect Effects 0.000 description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 3
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 2
- FEYNFHSRETUBEM-UHFFFAOYSA-N N-[3-(1,1-difluoroethyl)phenyl]-1-(4-methoxyphenyl)-3-methyl-5-oxo-4H-pyrazole-4-carboxamide Chemical compound COc1ccc(cc1)N1N=C(C)C(C(=O)Nc2cccc(c2)C(C)(F)F)C1=O FEYNFHSRETUBEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 1
- 206010013975 Dyspnoeas Diseases 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002911 Salvia sclarea Nutrition 0.000 description 1
- 244000182022 Salvia sclarea Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 231100000824 inhalation exposure Toxicity 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000011012 sanitization Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035900 sweating Effects 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 230000002747 voluntary effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
Abstract
Description
Полезният модел се отнася за персонално устройство за дезинфекция на въздух, включващо полумаска с дихателна камера, което не затруднява дишането и осигурява защита, при вдишване и издишване, от инфекциозни заболявания предавани по въздушно капков път. Полезният модел се използва, по-специално в областта на персоналната защита в медицината, диагностиката и на други места, както на открити, така и на закрити пространства.The utility model relates to a personal air disinfection device comprising a half-mask with a breathing chamber that does not impede breathing and provides protection, upon inhalation and exhalation, from airborne infectious diseases. The utility model is used, in particular, in the field of personal protection in medicine, diagnostics and elsewhere, both in open and closed spaces.
Предшестващо състояние на техникатаPrior art
В случаи на пандемия от инфекциозно заболяване, предавано по въздушно капков път, са необходими различни начини за стерилизиране и дезинфекция, които да намалят разпространението на заразата, и вероятността човек да се зарази. Широко използван метод за дезинфекциране в нивото на техниката е използването на ултравиолетово лъчение, в частност UVC лъчението. Начините на използване на това лъчение са различни, като например, KR 20180067992 A описва решение, което се използва като устройство за стерилизиране на легло, устройство за монтиране на климатик, което да стерилизира преминаващия въздух, устройство за стерилизиране на течност в чаша, устройство за стерилизиране на вещи в гардероб.In cases of an airborne infectious disease pandemic, various methods of sterilization and disinfection are needed to reduce the spread of infection and the likelihood of a person becoming infected. A widely used disinfection method in the prior art is the use of ultraviolet radiation, in particular UVC radiation. The ways of using this radiation are different, such as, for example, KR 20180067992 A describes a solution that is used as a device for sterilizing a bed, a device for mounting an air conditioner to sterilize passing air, a device for sterilizing a liquid in a cup, a device for sterilizing items in a wardrobe.
За персонална защита на вдишвания и издишвания въздух се използват лицеви полумаски, които покриват носа и устата на човек. След изследване на размера на вирусите, Световната здравна организация е направила заключение, че тези лични предпазни средства са подходящи да предпазят ползвателя от заразата по отношение защитата на дихателните пътища. За тях, хармонизираният стандарт, EN 149:2001 + А1:2009 е предвидил възможност на следните три класа на защита:For personal protection of inhaled and exhaled air, half-face masks are used, which cover a person's nose and mouth. After studying the size of the viruses, the World Health Organization concluded that these personal protective equipment are adequate to protect the user from infection in terms of respiratory protection. For them, the harmonized standard, EN 149:2001 + A1:2009 has foreseen the possibility of the following three classes of protection:
- маски от тип FFP1, които филтрират 50% външния въздух,- FFP1 type masks that filter 50% of the outside air,
- маски от тип FFP2, които филтрират 92% външния въздух,- FFP2 masks that filter 92% of outside air,
- маски от тип FFP3, които филтрират 98% външния въздух.- FFP3 masks that filter 98% of outside air.
Забелязва се, че няма 100% филтриране на външния въздух при употребата им и винаги има опасност от тъй нареченото „просмукване“ на външен въздух при вдишване. В общия случай маските са направени от текстил, които са непрозрачни и през тях могат да преминават вируси от околната среда при вдишване, и да се отдават от потребителя при издишване. Освен това, този тип маски предизвикват задъхване, поради повишаване на концентрацията от въглероден диоксид и създаване на микро -среда. Също така, при говорене между лицевата част на човека и контурите на полумаската прониква външен въздух при вдишване и излиза част от издишвания въздух.It is noted that there is no 100% filtration of outside air when using them and there is always a danger of so-called "leakage" of outside air when inhaled. In general, masks are made of textiles that are opaque and allow viruses from the environment to pass through them when inhaled, and be released by the user when exhaled. In addition, this type of mask causes suffocation due to an increase in the concentration of carbon dioxide and the creation of a micro-environment. Also, when speaking, outside air enters between the person's face and the contours of the half mask during inhalation and some of the exhaled air escapes.
От нивото на техниката е известно решение за персонална защита от вируси, представляващо полумаска с основно защитно тяло за херметично поставяне на лице с уплътнителни зони по края, в което въздушно тяло е оформена въздушна кухина за осигуряване на пространство пред уста и нос на потребител, като в уплътнителната зона на полумаската са разположени UV LED диоди за непрекъсната дезинфекция на преминаващия въздушен поток, свързани с източник на електроенергия. Използва се UVC лъчение с висока ефективност. Недостатък на това решение е налагащата се много внимателна експлоатация от страна на потребителя, за да не се облъчи лицето му, както и опасност от неправилен или погрешен монтаж, който води до висока степен на риск за дефектиране на устройството и за здравето на човека. Друг недостатък е, че дезинфекцията се осъществява след филтрите за прахови частици и така не се осигурява унищожаване на бактерии, вируси и други микроорганизми, които се натрупват във филтърната част и водят до замърсяване на системата.From the prior art, a solution for personal protection against viruses is known, which is a half mask with a main protective body for hermetically fitting a face with sealing zones at the end, in which an air body is formed an air cavity to provide a space in front of the mouth and nose of a user, as in the sealing area of the half-mask, UV LED diodes are located for continuous disinfection of the passing air flow, connected to a source of electricity. High efficiency UVC radiation is used. A disadvantage of this solution is the need for very careful operation on the part of the user in order not to irradiate his face, as well as the danger of incorrect or incorrect installation, which leads to a high degree of risk for device failure and human health. Another disadvantage is that the disinfection takes place after the particulate filters and thus does not ensure the destruction of bacteria, viruses and other microorganisms that accumulate in the filter part and lead to contamination of the system.
Техническа същност на полезния моделTechnical nature of the utility model
Задачата на полезния модел е да се предостави иновативна конструкция на персонално устройство за дезинфекция на въздух с полумаска за персонална защита, което да не затруднява дишането и да е с повишени възможности за стерилизиране на преминаващия през него въздух, и да е по-удобно за носене от потребител.The object of the utility model is to provide an innovative design of a personal air disinfection device with a half mask for personal protection, which does not impede breathing and has increased capabilities for sterilizing the air passing through it, and is more comfortable to wear by user.
Тази задача се решава, като се създава персонално устройство за дезинфекция на въздух, включващо полумаска с UVC LED модул за дезинфекция на въздушен поток, съгласно полезния модел. Полумаската има основно защитно тяло за херметично поставяне на лице с уплътнителни зони по края, в което въздушно тяло е оформена въздушна кухина за осигуряване на пространство пред лице и нос на потребител. Полумаската е свързана чрез въздушен канал с UVC LED модула. UVC LED модулът за дезинфекция на въздушен поток включва UVC LED диоди, свързани със захранване и въздушна камера за дезинфекция, в която са оформени вътрешни прегради. Захранването включва UV-LED драйвер за осигуряване на токово захранване и източник на електроенергия, например акумулаторна батерия с куплунг за зареждане или друг тип батерия, например литиево-йонна батерия. Въздушната камера за дезинфекция има поне един входно/изходен отвор за въздух към външна среда и поне един входно/изходен отвор за въздух към кухината на полумаската. Въздушната камера има вътрешни стени, които заедно с преградите са покрити с отразяващ материал с коефициент на отражение в UVC спектъра над 70%. UVC LED модулът за дезинфекция на въздушен поток включва и прозрачна преграда, разположена между UVC LED диодите и въздушната камера, която осигурява преминаването на UVC лъчението от диодите към преминаващия през въздушната камера въздух. Прозрачната преграда заедно с вътрешните прегради образува лабиринтна структура на въздушната камера. Прозрачната преграда може да е демонтируема за улесняване на процеса на сглобяване на UVC LED модула.This task is solved by creating a personal air disinfection device, including a half mask with a UVC LED module for air flow disinfection, according to the utility model. The half mask has a main protective body for hermetically fitting the face with sealing zones at the end, in which an air body is formed an air cavity to provide space in front of the face and nose of a user. The half mask is connected via an air duct to the UVC LED module. The UVC LED Airflow Disinfection Module includes UVC LEDs connected to a power supply and a disinfection air chamber in which internal baffles are formed. The power supply includes a UV-LED driver to provide current and a source of electricity, such as a rechargeable battery with a charging connector or another type of battery, such as a lithium-ion battery. The disinfection air chamber has at least one air inlet/outlet to the outside environment and at least one air inlet/outlet to the half mask cavity. The air chamber has internal walls, which, together with the partitions, are covered with a reflective material with a reflection coefficient in the UVC spectrum of more than 70%. The UVC LED air flow disinfection module also includes a transparent barrier located between the UVC LEDs and the air chamber, which ensures the passage of UVC radiation from the diodes to the air passing through the air chamber. The transparent partition together with the internal partitions forms a labyrinth structure of the air chamber. The transparent baffle may be removable to facilitate the assembly process of the UVC LED module.
В предпочитан вариант на изпълнение на полезния модел, отразяващият материал е магнезиев флуорид (MgF2) или политетрафлуоретилен (PTFE), но алтернативно може да бъде и друг подходящ материал.In a preferred embodiment of the utility model, the reflective material is magnesium fluoride (MgF 2 ) or polytetrafluoroethylene (PTFE), but may alternatively be any other suitable material.
Високото ниво на дезинфекция на въздушния поток се получава, като се използват многократните отражения на UVC лъчистия поток и удължаване пътя и завихряне на вдишвания и издишвания въздух.The high level of disinfection of the air flow is obtained by using the multiple reflections of the UVC radiant flow and lengthening the path and swirling of the inhaled and exhaled air.
В един вариант на изпълнение, полумаската и UVC LED модулът за дезинфекция на въздушния поток са свързани директно едно към друго.In one embodiment, the half mask and the UVC LED airflow disinfection module are connected directly to each other.
В друг вариант на изпълнение, UVC LED модулът за дезинфекция на въздушен поток включва крепежни средства за закрепване към човешко тяло и гъвкав шланг за преминаване на въздух, преминаващ от входно/изходния отвор за въздух към външна среда на UVC LED модула до входно/изходния отвор на полумаската. Крепежните средства могат да са колан и/или презрамки, или друг вид подходящи средства.In another embodiment, the UVC LED airflow disinfection module includes fasteners for attachment to a human body and a flexible air passage hose passing from the air inlet/outlet to an outside environment of the UVC LED module to the inlet/outlet on the half mask. The means of attachment may be a belt and/or straps, or other suitable means.
За предпочитане, полумаската е направена от прозрачен материал, например PVC, който да осигурява визуализация на покритата от полумаската част от лицето на човек.Preferably, the half mask is made of a transparent material, for example PVC, to provide visualization of the part of a person's face covered by the half mask.
За предпочитане, персоналното устройство за дезинфекция на въздух включва средство за включване и изключване на UVC LED модула, осигуряващо възможност за използване на UVC LED модула по избор на потребителя, и съответно икономия на енергия, когато не е необходимо това използване.Preferably, the personal air sanitizing device includes a means for turning the UVC LED module on and off, providing the ability to use the UVC LED module as per the user's choice, and thus save energy when such use is not required.
Предимства на полезния модел са, че има следните функции:Advantages of the utility model are that it has the following features:
- премахване на вируси, бактерии, микроби, в т. ч. и вируси на Ковид19, от вдишвания и издишвания въздух чрез активно облъчване с UVC LED лъчист поток;- removal of viruses, bacteria, microbes, including Covid19 viruses, from inhaled and exhaled air by active irradiation with UVC LED radiant flow;
- регулиране на интензитета на лъчистия поток в зависимост от дебита на вдишвания и издишвания въздух;- regulation of the intensity of the radiant flow depending on the flow rate of inhaled and exhaled air;
- премахване на високата влажност на издишвания въздух и по този начин ограничаване на кондензата по стените на UVC LED камерата;- removing the high humidity of the exhaled air and thus limiting the condensation on the walls of the UVC LED camera;
- ограничаване на възможността за „всмукване“ между полумаската и лицето на индивида при вдишване и „изпускане“ на въздух между полумаската и лицето при издишване;- limiting the possibility of "suction" between the half-mask and the individual's face during inhalation and "exhalation" of air between the half-mask and the face during exhalation;
- чувствително ограничаване на „въздушното“ съпротивление при вдишване и издишване, тоест улесняване на процеса на вдишване и издишване.- sensitive limitation of "air" resistance during inhalation and exhalation, that is, facilitation of the process of inhalation and exhalation.
Пояснение на приложените фигуриExplanation of the attached figures
Фигура 1 представлява предпочитан вариант на изпълнение на полезния модел, в който персоналното устройство за дезинфекция на въздух се използва с прозрачна маска за очите.Figure 1 represents a preferred embodiment of the utility model in which the personal air disinfection device is used with a clear eye mask.
Фигура 2 представлява изглед в разпръснат вид на предпочитан вариант на UVC LED модула.Figure 2 is an exploded view of a preferred embodiment of the UVC LED module.
Фигура 3 представлява изглед в разрез на предпочитан вариант на UVC LED модула.Figure 3 is a sectional view of a preferred embodiment of the UVC LED module.
Списък с референтни номераList of reference numbers
Лицева полумаска;Half face mask;
2. UVC LED модул за дезинфекция на въздушен поток;2. UVC LED air flow disinfection module;
3. UVC светодиоди;3. UVC LEDs;
4. UV-LED драйвер;4. UV-LED driver;
5. Куплунг за зареждане от стационарно захранващо устройство;5. Coupling for charging from a stationary power supply device;
6. Средство за включване и изключване на UVC LED модула;6. Means for turning the UVC LED module on and off;
7. Акумулаторна батерия;7. Accumulator battery;
8. Вътрешни прегради;8. Internal partitions;
9. Входно/изходен отвор за въздух към кухината на полумаската;9. Air inlet/outlet to the half mask cavity;
10. Прозрачна преграда;10. Transparent barrier;
11. Входно/изходен отвор за въздух към външна среда;11. Inlet/outlet for air to the outside environment;
12. Въздушна камера, през която преминава вдишвания и издишвания въздух.12. Air chamber through which the inhaled and exhaled air passes.
Пример за изпълнение на полезния моделExample implementation of the utility model
Персоналното устройство за дезинфекция на въздух, съгласно полезния модел, включва прозрачна полумаска 1, свързана чрез въздушен канал е UVC LED модул 2 за дезинфекция на въздушен поток.The personal air disinfection device, according to the utility model, includes a transparent half mask 1, connected via an air channel is a UVC LED module 2 for air flow disinfection.
Прозрачната полумаска 1 може да е направена от PVC или друг подходящ материал. Тя се поставя върху носа и устата на потребител така, че да осигури свободно движение на долната челюст при говорене, и така, че да не се получава „просмукване“ при вдишване между лицето на човека и полумаската 1, като по този начин не може да премине въздух както при вдишване, така и при издишване. Прозрачният материал премахва възможността полумаската 1 да осигурява в определена степен анонимност на лицето, което я носи. Освен това спомага да бъде по-добре възприет говора, виждайки се движението на устните.The transparent half mask 1 may be made of PVC or other suitable material. It is placed over the user's nose and mouth in such a way as to allow free movement of the lower jaw when speaking, and so that no "leakage" occurs during inhalation between the person's face and the half mask 1, thus preventing pass air both inhaling and exhaling. The transparent material eliminates the possibility that the half mask 1 provides a certain degree of anonymity to the person wearing it. In addition, it helps to better perceive the speech, seeing the movement of the lips.
Въздушният канал се образува от входно/изходния отвор 9 за въздух на UVC LED модула 2, свързан с входно/изходния отвор на полумаската 1 и кухината на полумаската 1.The air channel is formed by the air inlet/outlet 9 of the UVC LED module 2 connected to the inlet/outlet of the half-mask 1 and the cavity of the half-mask 1.
Отпред, в долната част (т. е. под долната челюст на потребителя) на лицевата полумаска 1 се монтира UVC LED модулът 2 за дезинфекция на вдишвания и издишвания въздух, който се дезинфекцира с подходяща доза UVC лъчист поток, в зависимост от дебита на вдишвания и издишвания въздух. UVC LED модулът се състои от PVC въздушна камера 12, имаща прегради, оформящи вълнообразна структура подобна на лабиринт. Въздушната камера 12 има вътрешни стени с покритие с висок коефициент на UVC отражение, като например магнезиев флуорид (MgF2) или политетрафлуоретилен (PTFE) - материали, които осигуряват коефициент на UVC отражение около 90% при дължина на вълната λ = между 260 и 270 nm, например 265 nm. По този начин се осигуряват многократни отражения на UVC лъчистия поток вътре в камерата 12, между нейните стени. В средата на UVC LED модула има демонтируема прозрачна преграда 10 от прозрачно кварцово стъкло, чрез която се удължава пътя на вдишвания и издишвания въздух, и която не пречи на многократните отражения на UVC лъчистия поток между стените на камерата 12, а напротив - пропуска UVC LED лъчистия поток на диоди 3 и отразения лъчист поток и осъществява съвместно с формата на камерата 12 завихряне на вдишвания и издишвания въздух, като вследствие насочването на въздушните потоци и тяхното завихряне, те преминават в непосредствена близост до излъчващата повърхност на диодите 3. По този начин определено количество въздух (вдишван и издишван) се облъчва два пъти от директния UVC лъчист поток, и многократно от лъчистия поток следствие на многократните отражения, като така се получава един „усилвател“ на UVC лъчист поток. Пътят на вдишвания и издишвания въздух се удължава в UVC LED модула 2, като също така въздухът се завихря, от демонтируема прозрачна преграда 10 и лабиринтната форма на въздушната камера 12 за дезинфекция, в която са оформени вътрешните прегради 8, както се вижда на фигура 3. Така въздухът се насочва да премине в непосредствена близост до излъчващата повърхност на UVC LED диодите 3 на UVC LED модула, които са с максимално спектрално излъчване при дължина на вълната λ = между 260 и 270 nm, например 265 nm. Това е дължината на вълната, която се препоръчва за унищожаване на Ковид вируса в технически доклад REPORT № 155:2003 на CIE (международна комисия по осветление). В REPORT № 155:2003 се препоръчва доза от 10^20 mJ/cm2 на лъчистия поток за унищожаване на Ковид 19 при обеззаразяване на въздух, като се осигури 99.9% защита от Ковид 19. Конструкцията на устройството, съгласно полезния модел, осигурява облъчване на въздушния поток за поне една милисекунда, което осигурява високата степен на дезинфекция на въздушния поток. Така се постига и защита от 99.9% от вируса Ковид 19, както на вдишвания, така и на издишвания въздух.At the front, in the lower part (i.e. under the lower jaw of the user) of the face half mask 1, the UVC LED module 2 is installed for the disinfection of inhaled and exhaled air, which is disinfected with an appropriate dose of UVC radiant flux, depending on the flow rate of inhalations and exhaled air. The UVC LED module consists of a PVC air chamber 12 having baffles forming a wavy maze-like structure. The air chamber 12 has inner walls coated with a high UVC reflection coefficient, such as magnesium fluoride (MgF2) or polytetrafluoroethylene (PTFE) - materials that provide a UVC reflection coefficient of about 90% at a wavelength λ = between 260 and 270 nm , for example 265 nm. In this way, multiple reflections of the UVC radiant flux are provided inside the chamber 12, between its walls. In the middle of the UVC LED module there is a removable transparent partition 10 made of transparent quartz glass, through which the path of inhaled and exhaled air is extended, and which does not interfere with the multiple reflections of the UVC radiant flow between the walls of the chamber 12, but on the contrary - passes the UVC LED the radiant flow of diodes 3 and the reflected radiant flow and, together with the shape of the chamber 12, swirls the inhaled and exhaled air, as a result of the direction of the air flows and their swirling, they pass in close proximity to the emitting surface of the diodes 3. In this way, determined an amount of air (breathed and exhaled) is irradiated twice by the direct UVC radiant flux, and repeatedly by the radiant flux resulting from multiple reflections, thus obtaining an "amplifier" of the UVC radiant flux. The path of the inhaled and exhaled air is extended in the UVC LED module 2, and the air is also swirled, by a removable transparent partition 10 and the labyrinth shape of the air chamber 12 for disinfection, in which the internal partitions 8 are formed, as seen in figure 3 Thus, the air is directed to pass in close proximity to the emitting surface of the UVC LED diodes 3 of the UVC LED module, which have a maximum spectral emission at a wavelength λ = between 260 and 270 nm, for example 265 nm. This is the wavelength recommended for the destruction of the Covid virus in technical report REPORT No. 155:2003 of the CIE (International Commission on Illumination). In REPORT No. 155:2003, a dose of 10^20 mJ/cm 2 of the radiant flux is recommended for the destruction of Covid 19 in air decontamination, providing 99.9% protection from Covid 19. The design of the device, according to the utility model, provides irradiation of the air stream for at least one millisecond, which ensures the high degree of disinfection of the air stream. This is how 99.9% protection from the Covid 19 virus is achieved, both on inhalations and on exhaled air.
Полезният модел използва естествената циркулация на вдишвания обем въздух, който носи със себе си бактерии, вируси и други микроорганизми. Въздухът преминава през UVC LED модула 2 за дезинфекция на въздушен поток, където патогенните организми във въздушния поток преминат през силно UVC лъчение, и така те се неутрализират и унищожават. Така се прилага известния ефект на ултравиолетовото UVC лъчение за унищожаване на вируси, микроби, плесени и бактерии с много висока ефективност, приложен към вдишвания въздух.The useful model uses the natural circulation of the volume of inhaled air, which carries with it bacteria, viruses and other microorganisms. The air passes through the UVC LED Airflow Disinfection Unit 2, where pathogenic organisms in the airflow are passed through strong UVC radiation, thus neutralizing and destroying them. Thus, the well-known effect of ultraviolet UVC radiation to destroy viruses, microbes, molds and bacteria with very high efficiency is applied to the inhaled air.
Както e показано на фигура 2, UVC LED модулът включва и:As shown in Figure 2, the UVC LED module also includes:
- UV - LED DC - DC драйвер 4, който осигурява токовото захранване на светодиодите;- UV - LED DC - DC driver 4, which provides the current supply to the LEDs;
- акумулаторна батерия 7, осигуряваща автономно захранване на UVC LED модула с необходимата продължителност на работа, в зависимост от областта на приложение;- rechargeable battery 7, providing autonomous power supply to the UVC LED module with the necessary duration of operation, depending on the field of application;
- куплунг 5, в който се поставя кабел на стационарно захранващо устройство, което осигурява работата на светодиодите 3 и зарежда батерията 7,- connector 5, in which a cable of a stationary power supply device is placed, which ensures the operation of the LEDs 3 and charges the battery 7,
- средство 6 за включване и изключване на UVC LED модула, което може да бъде електрически ключ или сензор. То може да бъде свързано със сигнални светодиоди, като например, при включен модул светва зелен сигнален светодиод, а когато зарядът в батерията 7 спадне под определена граница, светва червен сигнален светодиод.- means 6 for turning on and off the UVC LED module, which can be an electrical switch or a sensor. It can be connected to signal LEDs, for example, when the module is switched on, a green signal LED lights up, and when the charge in the battery 7 falls below a certain limit, a red signal LED lights up.
В случаите, когато UVC LED модулът не е трайно закрепен към полумаската 1, има следните допълнителни елементи: гъвкав шланг, през който преминава вдишваният и издишваният въздух, и колан или презрамки, чрез които UVC LED модулът се закрепва към тялото на човек, и може да се носи на гърба или на гърдите. Това закрепване се налага при маски за индивиди с голям обем на вдишвания въздух > 3000 см3, или други специални изпълнения.In cases where the UVC LED module is not permanently attached to the half-mask 1, there are the following additional elements: a flexible hose through which the inhaled and exhaled air passes, and a belt or straps through which the UVC LED module is attached to a person's body, and can to be carried on the back or on the chest. This fastening is required for masks for individuals with a large volume of inhaled air > 3000 cm 3 , or other special designs.
Възможно е полумаската 1 да се използва в комплект с прозрачна маска, покриваща очите на потребителя, за предпазване от заразяване през очите, както е показано на фигура 1. Двете маски не са свързани помежду си и прилепват отделно една от друга към лицето. По този начин се избягва изпотяването на маската за очите.It is possible for the half mask 1 to be used together with a transparent mask covering the user's eyes to prevent contamination through the eyes, as shown in figure 1. The two masks are not connected to each other and adhere separately from each other to the face. In this way, sweating of the eye mask is avoided.
За да се конструира правилно персоналното устройство за дезинфекция, обект на полезния модел и да се постигне неговата цел, трябва да се подбере подходящия размер на полумаската 1 съобразно размерите и формата на лицето на потребител, и да се определи максималният обем на вдишвания въздух. Полумаските могат да се произвеждат с различни размери (подобно на размерите на дрехите) в зависимост от размерите на човешкото лице (профила и размерите на лицето на индивида) и обема на вдишвания въздух от всеки един индивид. Вдишваният и издишваният въздух „влизат и излизат“ от въздушната камера 12 на UVC LED модула през отвор 11 с напречно сечение > 2 ст2, като по този начин не се затруднява дишането. С този тип полумаска може да се работи непрекъснато в рамките на една работна смяна (8-10 часа), без да има затруднения при дишането, за разлика от полумаски, комбинирани с филтри.In order to properly construct the personal disinfection device that is the object of the utility model and to achieve its purpose, the appropriate size of the half mask 1 must be selected according to the size and shape of the face of a user, and the maximum volume of inhaled air must be determined. Half masks can be produced in different sizes (similar to garment sizes) depending on the dimensions of the human face (the profile and dimensions of the individual's face) and the volume of air inhaled by each individual. The inhaled and exhaled air "enters and leaves" the air chamber 12 of the UVC LED module through an opening 11 with a cross-section > 2 st 2 , thereby not making breathing difficult. This type of half mask can be worked continuously within one work shift (8-10 hours) without breathing difficulties, unlike half masks combined with filters.
Максималният обем на вдишвания въздух варира в широки граници, като се изчислява вдишвания и издишвания обем въздух, инспираторния резервен обем (ИРО), експираторния резервен обем (ЕРО), остатъчния обем (ОО), минутния дихателен обем (МДО), и експозицията Н в дадена точка, намираща се вътре в обема на въздушната камера 12.The maximum volume of inspired air varies widely by calculating inspired and expired air volume, inspiratory reserve volume (IRV), expiratory reserve volume (ERV), residual volume (REV), minute tidal volume (MVR), and H exposure in a given point located inside the volume of the air chamber 12.
В зависимост от условията и промените в обема и капацитетите на белия дроб, човек може да вдиша или издиша различен обем въздух. Вдишаният обем въздух може да варира, например от 200 до 2000 ml, а обемът въздух, който човек издишва, може един път да е 500 ml, друг път 1500 ml и т. н.Depending on conditions and changes in lung volume and capacity, a person can inhale or exhale different volumes of air. The volume of air inhaled can vary, for example, from 200 to 2000 ml, and the volume of air a person exhales can be 500 ml at one time, 1500 ml at another time, and so on.
Дихателен обем (ДО) се нарича обемът въздух, който навлиза в белите дробове при всяко спокойно вдишване или издишване. За възрастен човек, този обем обикновено е 500 ml.Tidal volume (TIV) is the volume of air that enters the lungs during each calm inhalation or exhalation. For an adult, this volume is usually 500 ml.
Инспираторен резервен обем (ИРО) се нарича количеството въздух, което човек може допълнително да поеме след едно обикновено вдишване, при максимално инспираторно усилие. ИРО може да варира между 2 и 3,3 l.Inspiratory reserve volume (IRV) is called the amount of air that a person can additionally absorb after a single breath, with maximum inspiratory effort. IRO can vary between 2 and 3.3 l.
Експираторен резервен обем (ЕРО) се нарича обемът въздух, който човек издишва с максимално експираторно усилие, след едно обикновено издишване. ЕРО може да варира между 0,7 и 1 l.Expiratory reserve volume (ERV) is the volume of air that a person exhales with maximum expiratory effort after a single exhalation. ERO can vary between 0.7 and 1 l.
Остатъчен обем (ОО) се нарича обемът въздух, който остава в белите дробове след максимално издишване. ОО може да варира между 1,1 и 1,2 l.Residual volume (REV) is the volume of air that remains in the lungs after maximal exhalation. OO can vary between 1.1 and 1.2 l.
При здрави, млади хора максималната белодробна (волева) вентилация за 1 min, достига до 15 l/min. По време на покой човек прави 12 до 14 вдишвания в минута. Обемът въздух, който се вдишва за 1 min, се нарича минутен дихателен обем (МДО), който е 6 1. При натоварване броят на вдишванията се увеличава до 18 пъти в минута.In healthy, young people, the maximum pulmonary (voluntary) ventilation in 1 min reaches 15 l/min. At rest, a person takes 12 to 14 breaths per minute. The volume of air that is inhaled in 1 min is called the minute respiratory volume (MIV), which is 6 1. Under stress, the number of breaths increases to 18 times per minute.
За горна граница на честотата на вдишвания се приема 18 броя за минута. Това гарантира, че полумаската ще осигури 99.9% защита и при ускорено дишане.The upper limit of the breath rate is 18 breaths per minute. This ensures that the half mask will provide 99.9% protection even with accelerated breathing.
Съгласно закона на Bousen-Roscoe, описан в технически доклад CIE Report 106-1993, фотохимичната реакция показва реципрочност между облъчването (скорост на експозицията) и продължителността на експозицията. Законът гласи, че за да се получи дадена реакция, независимо от продължителността на експозиция в широк диапазон е необходимо да е налице дадено облъчване mJ/cm2, примери за което са дадени по-долу.According to the Bousen-Roscoe law described in CIE Technical Report 106-1993, the photochemical reaction shows a reciprocity between irradiance (exposure rate) and exposure duration. The law states that a given mJ/cm 2 irradiance must be present to produce a given response regardless of the duration of exposure over a wide range, examples of which are given below.
При използването на устройството за дезинфекция на въздух, съгласно полезния модел, при вдишване, въздухът преминава през въздушната камера 12, в която е осигурена експозиция на UVC с λmax = 265 nm на облъчване на въздуха (Не.о) > 25 mJ/cm2, съгласно технически доклад CIE REPORT 155:2003. Тази доза е гаранция, че вирусът Ковид 19 ще бъде унищожен с вероятност 99.9%. Издишваният въздух, който е в по малко количество от вдишания, също преминава през UVC LED въздушната камера 12 и получава експозиция на облъчване (Не.о) > 30 mJ/cm2. Тази повишена експозиция на облъчване при издишване в определена степен компенсира повишената устойчивост на вируса при повишена влажност, типична за издишвания въздух. Всъщност, с използване на полезния модел, повишената влажност в издишвания въздух се ограничава, като се използва отделената топлина от UVC LED диодите 3. Всичко това води до 99.9% гаранция, че в издишвания от човек-вирусоносител въздух няма да се съдържа вируса Ковид 19. Именно издишаният въздух от вирусоносители е най-честата причина за разпространение на Ковид 19.When using the air disinfection device, according to the utility model, on inhalation, the air passes through the air chamber 12, in which UVC exposure is provided with λ max = 265 nm of air irradiation (N.o) > 25 mJ/cm 2 , according to technical report CIE REPORT 155:2003. This dose is a guarantee that the Covid 19 virus will be destroyed with a probability of 99.9%. Exhaled air, which is in a smaller amount than inhaled air, also passes through the UVC LED air chamber 12 and receives a radiation exposure (N.o) > 30 mJ/cm 2 . This increased exposure to exhalation radiation to some extent compensates for the increased resistance of the virus to the increased humidity typical of exhaled air. In fact, using the useful model, the increased humidity in the exhaled air is limited, using the heat released by the UVC LEDs 3. All this leads to a 99.9% guarantee that the exhaled air of a virus-carrying person will not contain the Covid 19 virus It is the exhaled air from virus carriers that is the most common cause of the spread of Covid 19.
Стойността на експозицията на облъчване (Нео) се получава, като се интегрира сферичното (обемното) облъчване Ее.о по времето, предоставено за облъчване. Сферичното облъчване е общият лъчист поток (от всички посоки) преминаващ през малка прозрачна въображаема сферична цел, съдържаща разглежданата точка, разделен на напречното сечение на тази цел. Съответно, интегрираното произведение на сферичното (обемното) облъчване и продължителността на облъчването t се описва с Не о = J Ее.о х Δt или опростен израз Не о = Ee.o.t, когато скоростта на обемното облъчване е постоянна през разглеждания период от време. Единицата за измерване на експозицията е mJ/cm2.The radiation exposure value (Neo) is obtained by integrating the spherical (volumetric) radiation Ee.o by the time provided for irradiation. Spherical irradiance is the total radiant flux (from all directions) passing through a small transparent imaginary spherical target containing the point of interest divided by the cross section of this target. Accordingly, the integrated product of the spherical (bulk) irradiation and the duration of the irradiation t is described by H e o = J Ee.o x Δt or a simplified expression H e o = Ee.ot, when the volume irradiation rate is constant during the considered period of time. The unit for measuring exposure is mJ/cm 2 .
По долу се представя един вариант на изпълнение на конструкцията на полезния модел:An embodiment of the construction of the utility model is presented below:
При използването на „усилвател“ на лъчист поток с коефициент на отражение на стените на въздушната камера 12 Ruvc = 0.90 и отчитане на нулевото отражение на входящия и изходящия отвор 11 на въздушната камера 12 е обща площ 2 сm2 и коефициенти на отражение на светещите повърхности на светодиодите Rled = 0.7, се получава коефициент на усилване на UVC лъчистия поток във въздушната камера 12 Ку = 3 . При обем на вдишвания въздух Qвд = 1500 cm3 (типичен обем на вдишване на основната част от хората) и обем на въздушната камерата 12 от 20 cm3, количеството на мъртвия въздух е около 15 с m3 (мъртвия въздух е количеството издишан въздух, който отново се вдишва т. е. количеството въздух, което се намира във въздушната камера 12). Приема се брой на вдишванията да е 18 броя/минута, което съответства на интензивно натоварване (работа). Съотношението свеж въздух към мъртъв въздух е 75/1, което е приемливо от практическа гледна точка. Съотношение на електрическата мощност на използваните светодиоди 3 към мощността на излъчения UVC лъчист поток е Pied/ Pled uvc = 30. Съгласно горепосочените изходни условия електрическата мощност на UVC светодиодите 3 за конкретния случай е Pled uvc = 4 W, като чрез тази електрическа мощност се осигурява експозиция при вдишване Не.о вд = 25 mJ/ст2 и експозиция при издишване Н Не.о изд = 30 mJ/ст2 Стойността на експозицията при обеззаразяване на въздух съгласно CIE REPORT 155:2003 е Не.о =10 - 20 mJ/ст2, като при тези стойности на експозицията се постига 99.9% защита от Ковид19. Възможни са множество технически решения, базирани на основата на представения полезен модел.When using a radiant flux "amplifier" with a reflection coefficient of the walls of the air chamber 12 R uvc = 0.90 and taking into account the zero reflection of the inlet and outlet openings 11 of the air chamber 12 is a total area of 2 cm 2 and reflection coefficients of the luminous surfaces of the LEDs R led = 0.7, an amplification factor of the UVC radiant flux in the air chamber is obtained 12 K y = 3 . With volume of inhaled air Q in d = 1500 cm 3 (typical volume of inhalation of the main part of people) and volume of the air chamber 12 of 20 cm 3 , the amount of dead air is about 15 s m 3 (dead air is the amount exhaled air that is rebreathed i.e. the amount of air that is in the air chamber 12). The number of breaths is assumed to be 18 breaths/minute, which corresponds to an intense load (work). The ratio of fresh air to dead air is 75/1, which is acceptable from a practical point of view. Ratio of the electrical power of the used LEDs 3 to the power of the emitted UVC radiant flux is Pied/ Pled uvc = 30. According to the above output conditions, the electrical power of the UVC LEDs 3 for the specific case is Pled uvc = 4 W, and through this electrical power is provided inhalation exposure H is . o vd = 25 mJ/st 2 and exhalation exposure H H e . o ed = 30 mJ/st 2 The value of exposure during air decontamination according to CIE REPORT 155:2003 is Ne.o = 10 - 20 mJ/st 2 , with these exposure values achieving 99.9% protection from Covid19. Numerous technical solutions are possible based on the foundation of the utility model presented.
Капацитетът на батерията 7 Qb във Wh може да варира спрямо нуждите, като се определя от инсталираната мощност на UVC светодиодите 3 плюс загубите на мощност в DC - DC драйвера:The battery capacity 7 Qb in Wh can vary according to the needs, being determined by the installed power of the UVC LEDs 3 plus the power losses in the DC - DC driver:
Pled = Rled uvc+ ΔРдр. [W] и от необходимото време за автономна работа Та в часове:Pled = Rled uvc+ ΔPdr. [W] and from the required time for autonomous operation T a in hours:
Qb = Pled x Та [Wh].Qb = Pled x Ta [Wh].
Многократните отражения от вътрешните стени на въздушната камера 12 на UVC лъченията с λmαх = 265 nm могат да намалят повече от 10 пъти необходимата инсталирана мощност на UVC LED и вследствие на това и капацитета на батерията 7 за автономно захранване.The multiple reflections from the inner walls of the air chamber 12 of UVC radiation with λ mα x = 265 nm can reduce the required installed power of the UVC LED and consequently the capacity of the battery 7 for autonomous power supply by more than 10 times.
Референтните номера на техническите признаци са включени в претенциите единствено е цел да се увеличи разбираемостта на претенциите и, следователно, тези референтни номера нямат никакъв ограничаващ ефект по отношение на интерпретацията на елементите, означени с тези референтни номера.The reference numbers of the technical features are included in the claims only for the purpose of increasing the comprehensibility of the claims and, therefore, these reference numbers do not have any limiting effect on the interpretation of the elements indicated by these reference numbers.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG5711U BG4432U1 (en) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | Personal air disinfection device which includes a half-mask with a respiratory chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BG5711U BG4432U1 (en) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | Personal air disinfection device which includes a half-mask with a respiratory chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BG4432U1 true BG4432U1 (en) | 2023-05-31 |
Family
ID=89033790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BG5711U BG4432U1 (en) | 2023-04-07 | 2023-04-07 | Personal air disinfection device which includes a half-mask with a respiratory chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BG (1) | BG4432U1 (en) |
-
2023
- 2023-04-07 BG BG5711U patent/BG4432U1/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11425945B2 (en) | Anti-microbial, disinfection chamber respiratory face mask/shield | |
US20120279503A1 (en) | Breathing Apparatus With Ultraviolet Light Emitting Diode | |
US11511013B2 (en) | Air purification and disinfection apparatus and methods of use | |
RU2729629C1 (en) | Individual filtering mask with bactericidal treatment of air | |
JP6846726B1 (en) | Air sterilizer for masks by ultraviolet irradiation, masks using it, and full face masks | |
CN111249642A (en) | Epidemic prevention respirator (mask) and use method thereof | |
CN111298316A (en) | Epidemic prevention respirator (mask) and use method thereof | |
CN203060618U (en) | Breath shunting device | |
CN111450431A (en) | Ultraviolet disinfection respirator | |
BG4432U1 (en) | Personal air disinfection device which includes a half-mask with a respiratory chamber | |
US20210308500A1 (en) | Ultraviolet decontaminating mask | |
CN211882272U (en) | Intelligent ultraviolet disinfection constant-temperature protective clothing | |
EP4387681A1 (en) | Air purification and disinfection apparatus and methods of use | |
WO2021217941A1 (en) | Sterile face mask | |
CN211798333U (en) | Photocatalyst sterilization filter mask | |
CN211835867U (en) | Anti-virus-spreading large-ventilation mask | |
WO2021187989A1 (en) | A face mask, an air treatment unit and a protection system comprising the face mask and the air treatment unit | |
JP2022083945A (en) | Uv light mask | |
CN112494835A (en) | Shoulder-carried reusable filter for sterilizing and breathing gas for medical staff | |
CN212416706U (en) | Epidemic prevention gauze mask | |
CN111603697A (en) | Breathing apparatus and breathing management method | |
US11986031B2 (en) | Sanitizing face masks | |
DE202024101506U1 (en) | Personal device for air disinfection, including half mask with breathing camera | |
CN215840670U (en) | Top suction device provided with copper oxide and photocatalyst | |
RU2749123C1 (en) | Protective mask with bactericidal air treatment |