CN110996833B - 带支撑件的结构化屏障-排出型医用口罩 - Google Patents

Abstract

一种结构化屏障和排出型口罩，其具有支撑件并且涉及个人防护设备，具体地，主要用于医学的口罩。该口罩可以用于通用环境和在进行任何复杂程度的医疗护理、包括延长的外壳手术期间作为外科医生和患者的卫生防护措施，以及为平民提供防止空气传播感染的个人防护。该口罩完全防止呼出的空气在外科医生和患者之间流通，并沿预定的方向排出呼出的空气。口罩是在脸部区域形成口罩空腔的空心框架，其以具有用于空气通过的空气入口和出口的通道的形式设计。结构的内壁和外壁由不透气材料制成，并且在脸部表面和结构的内壁之间有支撑件，这种支撑件采用人体工学衬垫的形式，位于嘴部区域周围，或者是沿上颌或下颌延伸的弧形件。

Description

带支撑件的结构化屏障-排出型医用口罩

技术领域

所要求保护的发明涉及人类的个人防护设备，即主要用于医学中的口罩。

本发明是：

·在执行任何复杂程度的医疗帮助(包括延长的外科手术)时，为医生和患者提供一种通用的环境和卫生保护装置；

·为平民提供个人防护，防止工业环境中包含的灰尘和空气传播的感染。

与医用过滤口罩相反，本发明涉及屏障和排出型的口罩，即，其完全防止呼出的空气在医生和患者之间传递，并沿预期的方向输送呼出的空气。口罩在结构上呈现为空心框架。

背景技术

从背景技术可获得用于屏障型医用口罩设计和框架式口罩设计的各种选择。

从文献(1969年第12期的杂志“外科通讯格列科夫二世”，作者：医学科学院院士，S.M.Kurbangaleyev教授等人)中已知一种屏障型外科口罩，它用硬质塑料制成，作为可以紧贴脸部的带纹理护罩。该口罩在第一列宁格勒研究所(第一圣彼得堡国立医科大学)(I.P.巴甫洛夫院士)的2,000次外科手术中进行了测试，证明了其卓越的无菌特性。

就在手术过程中防止患者呼吸道感染的效率而言，与过滤式(标准医用)口罩相比，屏障型口罩(气密护罩的形式)无争议的优势已在实验和临床上得到证明。

这种特定设计的缺点如下：

-大量的呼出气体留在口罩下区域，从而使脸部变得过度湿润和过热，即发生温室效应，造成总体不适感，并降低了外科医生的工作效率；

-它是一种刚性结构，长时间紧密贴合在脸部区域上。

尽管在外科手术过程中为患者提供了高水平的保护，但上述缺点使外科医生的工作表现降低到不可接受的水平，从而极大地影响了外科医生的工作表现，因此，这种口罩在医学实践中并未使用-仍处于实验研究阶段。

从1994年4月20日公开的文献CN2162260Y中已知一种呼吸口罩，其旨在用于鼻嘴呼吸。它由两个盒状侧框架和在鼻-嘴区域前面、两个侧框架之间的刚性护罩组成，两个侧框架组合成带有通孔的一体结构。该口罩在功能上分为前区段、右区段和左区段，其中左区段和右区段相当于容纳过滤元件的侧容器。经由阀将所有呼出的空气去除(类似于呼吸器)，并过滤吸入的空气。位于侧容器之间的分隔部用作局部屏障(护罩)，以防止湿气从外部渗透到脸部表面。

这种特定设计的缺点如下：

-口罩下区域几乎没有自然通风，从而导致高水平的CO₂和湿气积聚，这会逐渐降低佩戴者的健康状况；

-大量的过滤元件给呼吸提供了高阻力，从而极大地影响了佩戴者的工作表现；

-它是一种刚性结构，长时间紧密贴合在脸部区域上。

这个一般性缺点对于两种类似设计都是固有的。

为了确保必要的封闭性，刚性且非弹性结构与脸部表面的紧密接触导致神经纤维和血管的长时间压迫，从而导致疼痛、局部感觉异常和明显的不适感，使得这种口罩在实践中无法使用。

对于最接近的类似设计，申请人选择了以下信息来源：2004年11月20日第2240160号俄罗斯专利，从该专利中可知一种医用框架式屏障-排出型口罩，即结合了框架式结构、屏障和呼出气体排出特征。

与本申请要求保护的发明类似：

·从结构上讲，该口罩是空心框架；

·它执行屏障和排出功能；

·它几乎没有呼吸阻力；

多个必要特征将这种类似设计的框架与本申请要求保护的发明区分开来：

·它紧贴脸部；

·它由两种异质材料组成：透明塑料和非透明织物；

·它通过束带附接到头部；

这种特定设计的缺点如下：

-在较大的口罩下区域发生湿气的过度聚集，CO₂水平升高，这部分地降低了外科医生的工作表现。

-对脸部区域中的自然通风作出让步；

-该口罩不是通用的，原因是口罩的形式取决于脸部轮廓，这最终会大大削弱其消费者特性；

-戴上口罩会阻碍下颌的运动，从而降低其交流潜力，即，它会阻碍说话；

-异质材料使口罩制造复杂化并增加了成本。

发明内容

过滤式医用口罩中呼吸条件的急剧恶化导致手术过程中外科医生的工作表现能力下降，极大地影响了他/她的工作质量。另外，通常，过滤式医用口罩在使用半小时后，即在最重要的操作时刻，会失去其防护性能。

由于其设计特征，标准的过滤式医用口罩不能保护普通人群免于病毒感染和多种有害细菌，其在流行病期间最为相关。

通过为佩戴者本人(外科医生)和周围的人(患者)两者都建立不透气的屏障以防止空气传播的感染渗透到呼吸器官，给患者和普通人群建议了不同的保护原理。此外，还解决了许多其他的紧迫问题，例如，在整个手术持续过程中的稳定保护。

本申请要求保护的发明的目的是开发一种新的口罩设计，其在使用口罩的整个时间段期间都能改善医务人员的工作条件，同时还提供全面保护以免来自手术场所以及针对患者的感染和任何液体介质渗透。本发明旨在确保全面保护以免在公共场所受到空气传播感染，并保护人类呼吸器官在不同专业活动领域免受侵略性环境的侵害，且不会降低工作效率。

本申请要求保护的发明的技术结果旨在：

·减少或完全消除在面具下区域的二氧化碳和湿气积聚，以及解决其他卫生问题；

·戴口罩时提高舒适度；

·保持佩戴者的交流能力；

·优化口罩的空气动力学特性；

·确保将口罩附接到佩戴者头部的更方便和可靠的措施；

·简化制造技术。

本申请所要求保护的技术结果通过具有附加消费者特性的医用口罩的技术实现而获得。

口罩由不透气材料制成的空心框架构成。口罩框架可以根据条件分为中央部分和侧(左、右)部分。框架的中央部分位于呼吸器官(嘴和/或鼻)的正前方。

通道框架包含用于吸入和呼出期间所形成的气流的开口(入口/出口)，每个开口位于(左和右)侧部分的端部处。

通过由围绕嘴部区域的人体工学圆柱体构成的支撑件，口罩仅借助于其前部(框架的中央部分)与脸部接触。由于其形状，支撑件可以形成闭合线或仅位于下颌或上颌区域内。使用在脑后上面经过的柔性部件或围绕耳朵经过的柔性部件来附接口罩。

口罩可贴合头部使得呼出的空气实际上完全向后排出，从手术室的无菌区(从进行手术的区域)到非无菌区(向旁侧，朝向手术室的墙壁)排出。当由戴着过滤式口罩的外科团队进行外科手术时，呼出的空气(部分经过过滤)被直接传递到无菌区域。在本申请要求保护的口罩中，人员呼出的空气被完全从无菌区域移走，这最终降低了与手术区域的污染(扩散)有关的手术后并发症的风险。

在口罩的民用中，呼出的空气在交流过程中向后排出。

框架中空心空腔的存在允许额外的通风以及调节口罩下的空间。

医用口罩

本发明的口罩是通用的，即旨在供一般人群以及在医疗机构中使用。

口罩的空心框架由聚乙烯或致密材料(具有较高的气流阻力)制成，因此对于由于呼吸而产生的气流完全不透气。框架由透明塑料制成，不会隐藏佩戴者的脸部特征，即保持了他/她的交流能力。

对于脸部表面，框架具有内(脸部)壁和外壁，框架空腔位于内壁和外壁之间。围绕嘴部的框架中央部分的内壁上具有切口，用于通过嘴进行呼吸。框架的侧部分以排气开口结束，该排气开口既用作吸气期间外部新鲜空气的入口，又用作呼出空气的出口。通常，框架的顶部具有开口，以允许已经通过鼻子呼出的空气进入框架空腔。框架可以是双侧式的，即具有右侧部分和左侧部分两者，或者也可以是单侧式的，即仅具有一个部分(右或左)。因此，单侧式框架仅在一侧上具有入口/出口。与双侧式口罩相比，单侧式口罩减少了口罩下的空间，减轻了重量，所覆盖的脸部表面的程度较小，因此卫生性能得到了改善。

口罩通过使用经过脑后的柔性部件或环绕耳朵的柔性部件保持并固定在头部上。

柔性部件可以由金属丝或柔性塑料制成。

支撑件位于脸部表面与框架的内壁之间，这允许口罩保持远离脸部表面一定距离，例如在0.3-1cm之间。支撑件可以采取各种形式。例如，它可以围绕嘴部形成闭合的圆，或者沿着上颌或下颌形成弧形。支撑件可以由例如软弹性材料或矫形聚氨酯记忆泡沫制成，即，支撑件可以是安装(胶合)到框架的内壁的单独的结构部件。在简化形式中，支撑件可以是呈辊形式的框架内壁的简单加厚，即，为框架的一部分。

由于口罩仅在支撑件的区域中与脸部表面接触，因此在脸部表面附近形成了自由空间，这确保了自然对流并且不妨碍脸部血液循环。口罩仅在有限区域(围绕嘴)内与脸部表面接触，即，其形式不取决于脸部轮廓，因此使其更加通用，并且简化制造和降低了制造成本。弹性的支撑件不会在交谈过程中阻碍下颌的活动。

在框架的入口/出口区域，可以添加呈扰流板形式的特殊装置，该装置可以额外地用于控制呼出空气的方向。扰流板可以由与框架相同的材料制成。例如，它可以是框架的延伸，或者也可以是例如由织物制成的单个结构。为了确保更精确地控制从框架排出的气流，扰流板可以具有开槽切口或百叶窗式装置。为了防止生产环境中意外灰尘进入，扰流板可以由过滤织物制成，并完全包围框架的入口/出口。

当在外科手术过程中使用时，它确保在治疗干预条件下为外科医生和患者提供最大的保护，并旨在最大程度地维持医护人员的工作效率和工作表现。当口罩由平民使用时，可防止空气传播的感染在公共区域传播，例如在流感流行期间。在工作场所，它可以防止细小灰尘和碎屑飞向脸部。与过滤式口罩和呼吸器相比，在本发明的口罩的所有应用情况下，都没有呼吸阻力，并且防护更加可靠。

不同于其类似设计，本发明的口罩框架可以完全由塑料制成，从而通过将不同的部件和装置例如通过胶粘到框架的内部部分而允许将它们放置在口罩框架的空腔内部。附加的部件和装置增强了口罩的防护性能，同时扩展了其应用范围，包括扩展到高科技医疗机构。

例如：

·可以在框架通道内的空气通路中安装例如可以用抗菌剂处理的过滤器元件，或者可以部署吸湿部件等。

·口罩框架的通道可以包含用于控制气流的阀。

·考虑到在吸气/呼气过程中通过鼻子呼吸或嘴呼吸形成的气流的不同特性，框架的空腔可以包含分隔部和/或其他通道，以优化和分离气流。

·用于从外部源向呼吸器官强制提供空气混合物和/或用于从口罩下空间强制排出呼出空气的管子可以连接到口罩框架。

·口罩框架的空气通道可以包含紧凑的压缩空气瓶，以在独立模式下或在野外(战斗)条件下改善吸入空气的成分。压缩空气瓶也可以放置在框架的通道的外部。

·口罩框架的通道可以附加地装有风扇。

·口罩框架的通道可以形成为螺旋形，这会使吸入的空气中的异物颗粒以旋转(离心)方式运动并沉淀在框架的壁上。

·口罩框架的通道可以包含零阻力过滤器。

·框架的通道的内表面可以用特殊的粘合剂处理，以促进空气中所含的灰尘和各种生物气溶胶的表面粘附。

·口罩框架还可以附加地进行静电处理，以确保通过的气流中含有的并且具有相反电位等的灰尘和其他异物颗粒的表面沉淀。

附图说明

参照附图的图1至图2给出进一步的描述。附图中的图1、图2示出了结构部件的指定位置，使得本领域技术人员可以更好地理解所要求保护的技术方案的本质公开的所有方面。

医用屏障-排出型口罩的设计如图1-侧视图和图2-俯视图所示。

具体实施方式

图1示出了口罩框架的中央区段的横截面(在单独的窗口中)。两个附图将框架1显示为半透明，由内壁2和外壁3组成。

口罩框架具有入口/出口4(侧开口)，用于呼吸时进行空气交换。用于用嘴呼吸的切口5显示在框架的内壁上。鼻开口6位于框架的上部部分，该鼻开口用于使通过鼻子呼出的空气通到框架空腔。支撑件7位于框架内壁和脸部表面之间。支撑件显示为闭合的圆。柔性部件8沿着框架的内壁延伸。它由弹性材料制成。图1显示了围绕耳朵后侧延伸的弧形形式的柔性部件的选项。图2显示了围绕脑后延伸的弧形形式的柔性部件的选项。

框架的侧开口(入口/出口)具有扰流板9，以迫使呼出空气的方向改变。

在用嘴吸入期间，从外部通过空气开口(入口/出口)4供应的空气穿过并且到达框架空腔。空气通过嘴经由内表面上的切口5到达呼吸器官。

在用嘴呼气期间，空气首先经由切口进入框架空腔，然后经由侧空气供应开口(入口/出口)4排出。由于框架是完全不透气的，因此呼出的空气以及其中含有的水分和二氧化碳完全向后定向。

由于口罩框架可以完全由一种材料制成，因此制造起来更简单，更便宜，同时还提供了以各种方式形成框架的机会，从而使其具有各种空气动力学特性。例如，对于用于框架通道的圆锥形形式，其从呼吸器官向出口孔(入口/出口)延伸。用于框架通道的圆锥形设计可产生定向流动(沿扩散器的流)，同时确保呼气期间产生额外的穿堂风效果，因此，口罩下的空间完全没有多余的水分和二氧化碳。

扰流板可以是框架的外壁的延伸，也可以单独制造，并且可以用其他材料，例如织物或纸制成。

Claims (11)

1.一种框架式屏障-排出型医用口罩，该医用口罩具有空心框架并且形成通道，所述通道包含用作空气入口和出口的侧开口，所述空心框架由不透气的材料所制成的内壁和外壁形成，所述内壁和外壁从嘴部区域沿着朝向使用者头部后方的方向延伸，用于用嘴呼吸的切口在所述嘴部区域形成在空心框架的内壁上，所述医用口罩还包括支撑件，所述支撑件从所述内壁的嘴部区域延伸并且构造成接触使用者脸部，从而允许所述内壁与使用者脸部间隔开，其中：在用嘴吸入期间，空气从外部通过所述侧开口供应、穿过并且到达框架空腔、通过所述切口以便由嘴吸入；在用嘴呼气期间，空气首先经由所述切口进入框架空腔，然后经由所述侧开口排出，其中所述空心框架内的所述通道具有圆锥形，其在呼吸器官与所述侧开口之间变窄以促进定向流动，同时促进呼气期间的穿堂风效果，以限制口罩下的空间内的多余的水分和二氧化碳。

2.根据权利要求1所述的医用口罩，其特征在于，所述支撑件是围绕嘴部区域定位的人体工程学的辊或沿着上颌或下颌延伸的弧形件。

3.根据权利要求1所述的医用口罩，其特征在于，所述空心框架在该空心框架中具有至少一个鼻开口，用于使通过鼻子呼出的空气通过。

4.根据权利要求1所述的医用口罩，其特征在于，所述医用口罩还设置有柔性部件，用于在脸部的中央区域附接和固定所述医用口罩。

5.根据权利要求1所述的医用口罩，其特征在于，所述空心框架包含至少一个装置，该装置分离通过所述通道的气流。

6.根据权利要求1所述的医用口罩，其特征在于，所述空心框架由透明材料制成。

7.根据权利要求1所述的医用口罩，其特征在于，所述内壁和外壁由相同材料形成。

8.根据权利要求1所述的医用口罩，还包括布置在所述通道中的过滤器。

9.根据权利要求8所述的医用口罩，其特征在于，所述过滤器为零阻力过滤器。

10.根据权利要求8所述的医用口罩，还包括布置在所述通道中的阀。

11.根据权利要求1所述的医用口罩，其特征在于，当所述支撑件与使用者脸部接触时，所述内壁与使用者脸部非接触。