CN112891769A - 一种大气颗粒物隔离装置、隔离套件、方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大气颗粒物隔离装置，包括适配单元、扩散单元、导向单元以及适配单元与扩散单元之间的呼气管路和吸气管路；其中，所述适配单元包括如下结构的一种：气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；所述扩散单元包括扩散囊袋，或中空纤维膜组件及储气囊，所述扩散囊袋、中空纤维膜含有隔离膜，所述扩散单元还包括声波发生装置；所述导向单元包括单向阀和/或电力气体驱动装置。导向单元控制呼出气体从所述适配单元沿着呼气管路进入所述扩散单元，并且导向单元控制待吸入气体从所述扩散单元沿着吸气管路进入所述适配单元。本发明还提出了一种大气颗粒物隔离方法及隔离套件。

Description

一种大气颗粒物隔离装置、隔离套件、方法

技术领域

本发明属于空气净化装置技术领域，涉及一种大气颗粒物隔离装置、隔离方法和套件，用于医疗器械、生活服务范围领域及游泳器材。

背景技术

人类等有肺动物，生理活动需要从空气中摄取氧气，呼吸过程中空气随呼吸运动进入肺泡，肺泡中的氧气经扩散进入血液，血液中的氧气被输送到全身的各种细胞中，在细胞内，氧气的氧元素经过氧化还原反应转化为水和二氧化碳中的一部分，其中二氧化碳随血液进入肺泡，随同肺泡中的气体呼出体外；其中氧化还原反应所生成水分进入细胞代谢过程，这部分水分被称为内生水，通常情况下内生水的数量为每天300ml左右；同时人类通过呼吸道损失的水分每天为300ml左右，可以认为吸入的氧气中氧元素与氢元素或碳元素结合后被呼出体外。在呼吸过程中氧元素吸入与呼出保持数量上的动态平衡。

人体呼出气体的成分和空气的成分如下表所示：

从上表中可以看出，按照空气体积计算，空气中氧气比例为21％，经过肺部交换后该呼出气体氧气比例变为16％，氮气比例不变，呼出气体中二氧化碳由0.03％提高到4％，水分由0.07％提高到1.1％，由于呼出气体中的氧元素结合了氢元素和碳元素，呼出气体质量有所增加。以上数据是大气成分及呼出气体成分的一个常见数据例子，依据不同的地理位置及不同的身体情况以上数据有可能出现小幅度变化，该小幅度变化不影响本发明所描述的隔离方法实施。

大气颗粒物表示一般空气中的常见颗粒物，大气中污染悬浮颗粒成分多为元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐。其它的常见的成分包括各种金属元素，既有钠、镁、钙、铝、铁等地壳中含量丰富的元素，也有铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物等在空气中也可以转化为悬浮颗粒或者吸附于悬浮颗粒。同时悬浮颗粒还可以吸附其他有毒物质及细菌病毒等等。大气颗粒物直径范围包括1nm至1000um之间，随着颗粒物直径的增大，其沉降速度增大。

为了减少空气污染，对吸入空气进行过滤是通用做法，市场上各种样式的口罩能够对不同大小的颗粒物有一定的阻挡和吸附作用。目前常用的过滤材料包括棉麻纺织品、有机高分子纤维材料、多孔发泡材料、经过拉伸或添加致孔剂加工的微孔膜、有机高分子聚合物驻极体吸附过滤材料等。

为进一步提高大气颗粒物的阻挡和吸附比率，现有的办法通常有两种，一是增加过滤材料的厚度，二是减小过滤材料的孔径，这些措施都增加了吸气阻力，会产生吸气不适感，甚至感到吸气困难，尤其是在运动强度增加的时候表现更明显，对于有慢性呼吸道疾病的人来说，增加吸气阻力也无法忍受并且危险。

为了增加使用的舒适度，部分口罩使用了呼气单向阀，该单向阀在呼气过程中打开使得呼气过程阻力减少从而提高呼气舒适度；该单向阀在吸气过程中处于关闭状态，吸气阻力并未因为呼气单向阀的使用而减少。

在口罩的制作材料种类一定的情况下，口罩对大气中颗粒物的阻挡和吸附比例提高必然会增加吸气阻力，在使用传统口罩的过程中，该吸入气体越清洁，吸气阻力越高，两者之间的矛盾无法通过传统方法得到根本解决。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种用于大气颗粒物隔离的日常用品及医疗器械装置、体育用品，该装置尽可能安全、高效、舒适地改善吸入气体的质量，由此避免现有技术中已知的缺点。优选地，所述装置特别适合更微小的颗粒物的去除，尤其对直径小于1um颗粒物的去除具有更高的去除率，并且较少影响佩戴舒适度。

另外，通过本发明提供的颗粒物去除方法，为隔离装置的实施提供了帮助，本发明还提出了优选实施方式。通过本发明的装置和套件经扩散平衡后的气体的二氧化碳浓度小于0.1％，氧气浓度大于19％。

通过如说明书中定义的用于大气颗粒物隔离的日常用品、医疗器械装置、体育用品和相应的隔离方法进一步适当地解决了本发明潜在的问题。

本发明提供了一种大气颗粒物隔离装置，所述隔离装置包括适配单元、扩散单元、导向单元以及所述适配单元与所述扩散单元之间的呼气管路和吸气管路。其中，所述适配单元包括如下结构的一种：气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔，所述口鼻罩还包括通气窗口鼻罩；所述扩散单元包括扩散囊袋或两个以上扩散囊袋组成的扩散囊袋串，或中空纤维膜组件及储气囊，所述扩散囊袋和中空纤维膜组件包括隔离膜，所述扩散单元还包括声波发生装置；其中，所述扩散囊袋包括支撑物；所述导向单元包括单向阀和/或电力气体驱动装置。所述单向阀包括：鸭嘴阀或膜片式单向阀；所述电力气体驱动装置包括气泵或无创呼吸机机体。

所述扩散单元包括扩散囊袋或两个以上扩散囊袋组成的扩散囊袋串，或者中空纤维膜组件及储气囊；所述扩散囊袋、中空纤维膜组件两者均包括隔离膜；所述扩散囊袋中的隔离膜的制作材料包括：聚四氟乙烯、硅橡胶、聚氨酯，聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、醋酸纤维素、天然棉麻纤维等中的一种，或至少以上两种材料的组合；所述中空纤维膜组件中的隔离膜制作材料包括：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、硅橡胶、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酰胺、聚芳醚酮等中的一种，或至少以上两种材料的组合；所述扩散囊袋隔离膜一部分具有折叠结构样式。

所述隔离膜还包括氨基硅油成分的整理剂涂层，或者一层室温固化硅橡胶涂层，或者一层高温固化硅橡胶涂层。

所述扩散单元隔离膜外侧包括聚丙烯熔喷布过滤吸附层；所述熔喷布包括驻极体结构和/或电气石粉末。

此外所述扩散单元还包括声波发生装置，所述声波发生装置安装在所述扩散单元外部或者所述扩散囊袋的内部；所述声波频率包括100Hz至100MHz。所述扩散囊袋或扩散囊袋串的进气口和/或出气口连通储气囊。

所述扩散囊袋内部或由所述扩散单元到所述适配单元的吸气管路上还设有活性炭吸附装置。

所述呼气管路设有排水阀门，所述呼气管路包括散热金属管段。

所述隔离装置还包括安装在吸气管路中的氧气和/或二氧化碳浓度传感器，以及对所述浓度传感器产生的信号进行处理并显示的设备。

所述口鼻罩包括通气窗口鼻罩。

本发明的指导思想是对呼出的气体进行收集，使之进入扩散单元，不再排出到大气环境，被收集的呼出气体为高二氧化碳高水蒸气气体，通过该扩散单元的隔离膜(一种微孔膜)，该呼出气体与大气环境进行扩散平衡，扩散的动力来源于隔离膜两侧的气体分压差以及气体分子固有的运动。该呼出气体中的二氧化碳和水蒸气通过隔离膜扩散到大气环境中，大气中的氧气通过隔离膜扩散到被收集的呼出气体中，随着时间推移，该呼出气体中氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气、以及其他微量气体与大气成分趋于一致；大气中的颗粒物直径和质量大于氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气、以及其他微量气体分子，该颗粒物很难通过隔离膜进入到呼出气体中，经过处理的呼出气体被再次吸入，最大程度上避免了大气颗粒物吸入。极少部分特殊情况下，大气中的水蒸气浓度大于扩散单元内部的水蒸气浓度，水蒸气的扩散方向相反，该种情况在日常生活中极其罕见，并且相关试验数据缺乏。大气中的颗粒物被隔离在扩散单元之外的原理包括几个方面：

第一，当大气颗粒物的直径大于隔离膜孔径时，隔离膜限制了大气颗粒物的进入，考虑到大气颗粒物不规则的情况，该大气颗粒物直径表示其以最佳角度所能通过的最小理想圆的直径；隔离膜孔径表示其能够允许通过的最大理想球体的直径，该扩散单元孔隙大小的评判方法包括使用光学显微镜和电子显微镜，电子显微镜包括扫描式和透射式电子显微镜，另外的方式包括氮气和二氧化碳吸附法测量材料的孔径分布曲线；本发明中隔离膜的孔径限制在1000um以下，超过1000um的孔隙的个数小于总个数的5％，另外漏气率和漏气率标准差以及扩散单元出气口氧气和二氧化碳浓度检测均能体现出孔隙分布的特点，从而实现对孔隙分布的控制。

第二，大气颗粒物移动缓慢，大气颗粒物直径小于隔离膜孔径时，大气颗粒物扩散速度与颗粒质量负相关，二氧化碳、氧气、水蒸气的分子质量与绝大部分大气中的大气颗粒物质量相差2个以上数量级。氧气、二氧化碳、水蒸汽可以迅速扩散，而大气中的悬浮颗粒只有质量很小的颗粒扩散进入扩散单元，并且扩散速度远小于气体分子。

第三，大气颗粒物在隔离膜内部受到由内向外方向的冲击更大。氧气与体内的碳及氢元素结合，生成水和二氧化碳。2H₂+O₂＝2H₂O，C+O₂＝CO₂,所以氧气进入细胞后按照转归的不同分成两部分，一部分变成二氧化碳，这部分由分子量32变为44，质量增加，另一部分氧气与细胞内氢元素结合变成水，被称为内生水，每天约300ml，这部分留在人体细胞内；同时由于呼吸道呼出气体时气道粘膜表面水分蒸发并被呼出呼吸道，这部分水量约300ml，单纯从数量上讲相当于内生水被排出体外，由一个氧气分子变为2分子水中的氧元素，质量增大。也就是说同摩尔数的氧原子进来，相同摩尔数氧原子出去，出去的时候还带有C原子及H原子；在对该呼出气体进行收集处理的过程中，向系统外渗透的物质质量明显大于向系统内渗透的物质的质量。有更多质量的分子向外扩散，会形成对大气颗粒物向该扩散单元内部扩散的阻力。另外一个方面，大气中的极少量有害气体浓度大于扩散单元内部有害气体浓度，因此也会由系统外向系统内扩散，形成促使悬浮颗粒向系统内扩散的动力，但是通常情况下，由于有害气体的总的质量与水蒸气、二氧化碳、氧气质量相差几个数量级，可以忽略。

第四，根据热沉降原理，颗粒物通过温度梯度区域，颗粒物向温度更低一侧移动。大部分情况下，呼出气体温度大于环境气体温度。尤其是雾霾严重的季节多为气温偏低的季节，包括在炎热季节的建筑物内部安装有空调的房间，扩散单元内部气体温度大于大气环境温度。

第五，进一步地，与隔离膜复合在一起的多孔材料具有吸附阻挡作用，多孔材料对大气颗粒物的吸附作用远远大于其对气体分子的吸附作用，尤其是含有驻极体结构的熔喷布纤维层的吸附作用更强。

第六，另外地，扩散单元内部的吸附设置对颗粒物及有害气体(如可挥发有机物、苯环类、氨气、硫化氢、二氧化氮、二氧化硫等)具有吸附作用，例如在该隔离装置内部设置活性炭罐具有的吸附作用，该吸附作用包括对颗粒物的吸附。

本发明还提供了一种大气颗粒物隔离套件，所述隔离套件包括前述任意一种大气颗粒物隔离装置和如下至少一个附件，该附件包括无创呼吸机机体、气泵、移动电源、开关电路、所述开关电路的计算机控制程序、所述控制程序的储存执行芯片、固定所述适配单元于头部的束带、固定所述适配单元于耳部的束带。

本发明还提供了一种基于上述大气颗粒物隔离装置或套件的大气颗粒物隔离方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，通过适配单元收集肺部呼出气体；

步骤2，所述呼出气体在导向单元的控制下，沿着呼气管路输送到扩散单元；

步骤3，所述呼出气体与大气成分在所述扩散单元通过隔离膜完成扩散平衡，成为待吸入气体；

步骤4，所述待吸入气体在所述导向单元的控制下沿着吸气管路输送到所述适配单元；

步骤5，所述待吸入气体通过所述适配单元被吸入肺部。

步骤1中，所述的收集肺部呼出气体的收集部位包括气管内、口腔、鼻腔、鼻孔周围、口鼻周围、颜面部周围、头面部周围，与所述收集部位相对应的适配单元分别是气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；所述口鼻罩还包括通气窗口鼻罩。

步骤2中，所述的呼出气体沿着呼气管路输送到扩散单元的过程受到导向单元的控制，所述导向单元的控制方法包括使用单向阀和/或电力气体驱动装置；并且所述呼气管路气体流动方向为由适配单元到扩散单元。

步骤3中，所述的扩散平衡过程中所述呼出气体与大气成份通过隔离膜互相扩散平衡的过程包括：大气中的氧气扩散进入所述扩散单元内部，所述扩散单元内部二氧化碳、水蒸气扩散进入大气环境，随着所述呼出气体在所述扩散单元内部流动，所述呼出气体经过扩散平衡后成为待吸入气体。所述扩散单元设有声波发生器，所述声波频率包括100Hz至100MHz。极个别情况下，会出现大气中水蒸气浓度高于扩散单元内部水蒸气浓度，水蒸气由大气扩散进入扩散单元内部的现象。

步骤4中，所述扩散平衡后的待吸入气体在所述导向单元的控制下沿着所述吸气管路输送到所述适配单元，所述导向单元包括单向阀和/或电力气体驱动装置；并且所述吸气管路的气体流动方向为从所述扩散单元到所述适配单元。

步骤5中，所述待吸入气体通过所述适配单元被输入到肺部，所述适配单元输入气体的部位包括气管内、口腔、鼻腔、鼻孔周围、口鼻周围、颜面部周围、头面部周围，与所述输入部位相适应的所述适配单元分别是气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；所述口鼻罩还包括通气窗口鼻罩。

步骤1-5中，所述隔离装置内部气体流动的动力来源于呼吸器官的吸呼运动和/或电力气体驱动装置驱动。

该扩散单元的结构形式包括数个扩散囊袋串联和/或并联而成的囊袋串，多个并联扩散囊袋或囊袋串的进气端和/或出气端配有单向阀。

在该大气颗粒物隔离装置或套件在被使用状态下，所述扩散单元的进气口在垂直于海平面的高度上高于所述扩散单元出气口。

所述扩散囊袋或扩散囊袋串的进气口和/或出气口连通储气囊用来缓冲储存所述呼出气体和/或所述待吸入气体；在所述呼气管路设有金属管段促进水蒸气凝集；所述呼气管路设有排水阀。

优选地，该隔离方法还包括使用通气窗口鼻罩，设有通气窗口鼻罩隔离装置使用过程中，吸气运动过程中，大气中空气经过通气窗进入到该通气窗口鼻罩内部并进入到肺部，同时还有一部分肺部吸入气体来自吸气管路中的待吸入气体；随着呼气运动该通气窗口鼻罩内呼出气体一部分通过通气窗进入到大气环境，另一部分呼出气体进入呼气管路。吸入气体的清洁度同时依靠过滤机制和渗透平衡隔离机制。

本发明的有益效果包括：克服了传统口罩以下4个方面的不足：1、通气流量与大气悬浮颗粒阻挡率成反比的矛盾。即随着通气流量增大，悬浮颗粒阻挡率下降。2、通气舒适度与悬浮颗粒阻挡率的矛盾，当减小过滤材料孔径时，吸气时需要压力增大，舒适度降低。3、正常人平静状态下每分钟需要8—10升空气，每次吸入500ml气体，例如在呼吸频率为20次/分，在吸呼比为1：2的条件下，则吸气时间为1秒，吸气相平均速度可以计算为500ml/秒，在吸气早期流速更高。在这种情况下，有害气体吸附比率更低。4、一般口罩气体穿过过滤层及吸附层后直接进入肺部空气干冷，对肺部粘膜不利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明大气颗粒物隔离装置的结构示意图。

图2是本发明折叠形式的扩散囊袋及扩散囊袋内部支撑物的示意图。

图3是本发明大气颗粒物隔离装置或套件的大气颗粒物隔离方法的流程示意图。

图中，100-适配单元；101-束带；200-导向单元；300-扩散单元；301-隔离膜；302-支撑物；401-呼气管路；402-吸气管路。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

本发明提供了一种大气颗粒物隔离装置，包括适配单元100、扩散单元300、导向单元200以及所述适配单元100与所述扩散单元300之间的呼气管路401和吸气管路402；所述扩散单元包括微孔材料隔离膜301。

出于本发明的目的，本发明所涉及文件中大气的意义表示大气层及与大气层相连通的空间气体环境，包括室外、室内、矿井、交通工具内部、各种开放的机械装置操作空间的气体环境。

出于本发明的目的，本发明中支撑物、支撑结构所代表的是同一结构。

适配单元100为收集呼出气体和输送待吸入气体共同使用的一段结构。具体地，该适配单元100包括如下结构形式：气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；所述口鼻罩还包括通气窗口鼻罩。适配单元100与气道、口腔、鼻腔、鼻孔周围、口鼻四周、颜面部周围、头面部周围、颈部等部位皮肤或粘膜密封性连接，该密封性连接常为适配单元与适配部位皮肤或粘膜之间相互接触并被施加互相贴紧的外力来实现的。本发明大部分实施例中，适配单元100的材料需要保持一定的刚度避免呼吸时适配单元100变形影响呼吸通路通畅，通常适配单元100佩戴后，适配单元100整体强度需要耐受至少40cm水柱负压或正压而不变形。该适配单元100与适配部位密封性接触之处为适配口；与该适配口相对的另一侧的开口为通气口，该通气口包括两个开口分别与吸气管路402和呼气管路401连通，或者该通气口先与一段公用连接管路连通，然后该公用连接管路再与呼气管路401和吸气管路402连通。出于本发明的目的，对于各种管道相关的描述中连接与连通表示同一意义。

测试适配单元100强度包括如下方法，该方法包括：

步骤1，用胶水涂敷适配单元适配口与人体模型头面颈部、鼻腔、口唇接触的接触面，并使两者密封性接合在一起；如适配单元为气管内插管，则插入该气管内插管，充气密封气囊，气囊内压力至少为40cm水柱；该人体模型由硬塑料、金属、橡胶等制作，该制作材料硬度在邵尔A法60度以上，该模型包括头面部外形结构、上呼吸道及气管隆突、上呼吸道在头面部的开口结构，模型的食道、咽鼓管、泪道均为堵塞状态。

步骤2，密封性封闭该适配单元的进气口，该进气口特指由吸气管路元进入适配单元的通道入口，封闭的办法包括堵塞、夹闭等方法。

步骤3，封闭模型的气管隆突处，在对鼻塞或鼻罩进行测试的时候，还需要封闭模型口部；在对潜水咬嘴进行测试的时候，还需要封闭人体模型的鼻腔。

步骤4，调整该模型的摆放姿态，通过该适配单元出气口充入水并充满整个适配单元直至水溢出该适配单元出气口，此时进入该适配单元的水的体积为V0(包含模型上呼吸道管腔)，继续以40cm水柱压力输入水，此时输入的总的水的体积为V40；在体积为V0的基础上以负40cm水柱的负压抽取适配单元内部所充入的水，此时适配单元及上呼吸道内部水的体积也为V40；V40-V0的绝对值与V0的百分比为变形比，优选地，该变形比小于20％。

另外地，使用在潜水环境中的适配单元的刚度要求更高，参考以上方法，在V0的基础上以-0.08兆帕负压抽取适配单元内部的水，该适配单元体积的变化比率低于20％。

气管内插管通常在危重病人中使用，该插管经鼻或者经口，或者经过颈前的气管切开之处插入气管，通常配有柔性材料的气囊，该气囊被充气后使得气管与气管插管之间的间隙被密封，本发明中的气管插管与市面所销售的气管插管无本质区别，其外侧周经包括12mm至30mm。该气管插管的通气口与呼气管路401及吸气管路402连通。

潜水咬嘴为含在口中的通气部件，其适配口外形与牙齿及口唇结构相吻合，其通气口与呼气管路401及吸气管路402密封性连通。该潜水咬嘴与现在市场可购得的潜水咬嘴无特殊区别。

鼻塞为插入鼻前庭的中空的类球结构，其前端设有适配口，其通气口与呼气管路401和吸气管路402连通；由于鼻孔出口处周长小于前庭部最大截面周长，鼻塞最大横截面周长大于鼻孔出口处周长有利于鼻塞的固定。鼻塞最大横切面外侧缘周长包括10mm至30mm，该横切面垂直于鼻塞内气体流动方向。鼻塞的数目包括两个；每个鼻塞的通气口可以单独连通一个呼气管路401和一个吸气管路402，也可以两个鼻塞的通气口互相连通，然后共同连接一个呼气管路401和一个吸气管路402。

鼻罩的适配口适应鼻孔开口处外形，佩戴好鼻罩后，在与鼻孔相对应的位置留有空隙保证气体在鼻罩内按照设定路线流动。该鼻罩适配口的边缘与鼻梁、鼻唇沟、上唇密切吻合。该鼻罩适配口与目前市面上可以购得的无创呼吸机相配套的鼻罩适配口大同小异，该鼻罩的通气口与呼气管路401和吸气管路402连通。

口鼻罩形式的适配单元的适配口适应口鼻四周的形状，本发明中口鼻罩的适配口与鼻梁、面颊、下颌口周相吻合，该口鼻罩的通气口与呼气管路401和吸气管路402相连通。本发明中该口鼻罩的适配口与目前市面上可以购得的与无创呼吸机配套的口鼻罩(当下一般称为呼吸机面罩)的适配口的适配部位相同。

另外地，潜水面镜也对口鼻周围的呼出气体收集并通过口鼻向呼吸道输入气体，也属于口鼻罩的范围，潜水面镜还包括了独立的眼罩部分，该部分与口鼻密封性隔离，避免了呼出气体结雾的缺点。

特别地，该口鼻罩为通气窗口鼻罩，该通气窗口鼻罩设有微孔材料的通气窗，在原有口鼻罩的基础上，在口鼻罩开设通气窗，该通气窗口的面积占该口鼻罩总面积的比值包括10％至100％，所开窗口覆盖多孔透气材料，该通气窗及该通气窗所覆盖材料属于该口鼻罩的一部分，该呼气管路及吸气管路与适配单元连通的位置包括该通气窗。该多孔透气材料包括聚丙烯熔喷纤维、聚四氟乙烯微孔膜、聚氨酯开孔发泡材料、纤维素类纤维、尼龙纤维、聚丙烯腈纤维、金属丝、棉麻纤维等中的一种，或至少两种的组合，所覆盖透气材料中尤其包括具有驻极体结构的聚丙烯熔喷纤维或布，并且该通气窗的通气过滤效果能够优于GB/T32610-2016民用口罩检测标准中过滤效率Ⅱ级；优选地，该设有通气窗的口鼻罩的刚性要求不再需要达到本发明中普通适配单元的刚度；该通气窗口鼻罩的通气窗口所覆盖材料的刚度与目前市面上普通的民用口罩或一次性使用的医用外科口罩无明显区别，当通气窗口面积所占比例大于95％时，该通气窗口鼻罩与一般普通的民用口罩总体性能无明显区别，尤其是在总体刚度方面；该通气窗口鼻罩的佩戴方式与一般民用口罩相同，主要包括使用束带固定于头部或耳部，优选地，该通气窗口鼻罩与鼻梁相适配的部位配置金属条。优选地，该吸气管路和呼气管路在该通气窗口鼻罩的开口位置接近于该通气窗口鼻罩佩戴时鼻孔所对应位置，更优选地，该通气窗口鼻罩连通呼气管路和吸气管路分叉后多个开口，并且该多个开口的分布范围的中心为该通气窗口鼻罩与两鼻孔最近的位置。该呼气管路和吸气管路可以直接穿过该通气窗口鼻罩并立即与该通气窗口鼻罩内部空间开放，也可以穿过该通气窗口鼻罩后潜行一段距离后再与该通气窗口鼻罩内部空间开通。在该隔离装置使用过程中，该通气窗口鼻罩内气体随着吸气运动过滤空气进入到肺部，同时还有一部分吸入肺部的气体来自吸气管路中的待吸入气体；随着呼气运动该通气窗口鼻罩内呼出气体一部分通过该通气窗进入到大气环境，另一部分呼出气体进入呼气管路。

面罩形式的适配单元包裹范围包括口鼻、眼周区域，可以实现对眼部粘膜的保护，同时避免了鼻根部的复杂结构，有利于密封；优选地，该包裹范围包括眼周区域的面罩需要配备电力气体驱动装置，使得面罩内部的呼出气体随时被输送到面罩以外，避免面罩结雾及面罩内部呼出气体未经扩散平衡被重新吸入。该面罩与市场传统意义上所指的与无创呼吸机相配套的面罩所覆盖的面部范围不同。该面罩在口鼻周围相对应的位置设两个开口(通气口)与呼气管路401及吸气管路402连通。

该头盔形式的适配单元能够实现对整个头部进行包裹，该头盔适配口密封位置在头盔与颈部接触部位，由于头盔空间大，呼出的气体在头面部周围停留，提高了局部二氧化碳浓度，并降低了氧气浓度，使用头盔一类的适配单元需要配备电动气体驱动装置，便于呼出气体随时被流动的气流输送到头盔以外。在头盔开孔(通气口)与呼气管路401和吸气管路402连通。

上述适配单元100一个方面与呼吸道或呼吸道开口之处相适配，另一个方面该适配单元100还与呼气管路401和吸气管路402密封性连通，该连通方式还包括该适配单元100通气口先连接一段连接管路，然后该连接管路再与呼气管路401和吸气管路402密封性连通。

该气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔的制作材料包括：聚酯、聚烯烃、硅橡胶、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸脂、聚甲基丙烯酸甲酯、热塑性弹性体等的一种，或至少两种的组合；特别地，该适配单元中鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔的边缘包括柔软的硅橡胶裙边。

适配单元100中气管插管、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩与使用者呼吸道开口处的固定方法包括：通过束带101固定于耳部，或者通过至少1根束带101或弹性的可拉伸的网状结构固定于头部或头部所佩戴结构。该固定适配单元的束带101结构的成分包括聚氨酯、乳胶、热塑性弹性体、棉麻织物等中的一种，或至少上述两种成分的组合，该束带101与适配单元的锁定方式包括钩丝结构的尼龙搭扣(魔术贴)。

扩散单元300的作用是为呼出的气体提供一个相对密封的保存空间，维持该保存空间与大气相对密封隔离的主要结构包括隔离膜301，并且呼出气体在该保存空间流动过程中，通过该扩散单元隔离膜301与大气环境中的气体成分扩散平衡。一种形式的扩散单元为中空纤维膜组件及储气囊，该组件的中空纤维膜就是隔离膜301。另外一种形式的扩散单元300包括扩散囊袋，该扩散囊袋的囊壁包括隔离膜301。出于本发明的目的，隔离膜的制作材料表示该隔离膜中重量比最大的材料，也可以表示该隔离膜中起主要隔离作用并且孔隙最小一部分膜结构材料。

该中空纤维膜组件中的中空纤维膜与当下可以选购的过滤液体使用的中空纤维超滤膜、中空纤维微滤膜、中空纤维反渗透膜等没有本质区别，尤其是过滤空气使用的中空纤维膜。该中空纤维膜的中央为一连续的管腔，该管腔的侧壁为隔离膜301，该隔离膜设有微孔。

该中空纤维膜通常为连续挤出成型，有些实施例该挤出过程中中空纤维膜管腔含有芯液。该中空纤维膜在被挤出成型之前的母料可以溶解于溶剂中也可以是熔融状态或玻璃状态，或者是加热后的溶解状态。该中空纤维膜的微孔的加工过程包括热致相转化法、拉伸成孔、加入致孔剂、发泡等。

在本发明中主要利用中空纤维膜的表面积大，自身能够维持固有的中空管腔结构，该中空纤维膜中轴线在弯折半径为20cm的情况下其弯折处横截面积在被弯折后该横截面积减少的比例小于80％。

该中空纤维膜主要材质包括:聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、硅橡胶、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酰胺、聚芳醚酮等中的一种，或至少以上两种材料的组合，上述单个成分在中空纤维膜中所占的重量比例范围包括0.1％至100％；多根中空纤维膜并联形成组件，该并联的方式包括多根中空纤维膜并联排列，该并联排列的中空纤维膜包括头尾两端，该头尾两端的中空纤维膜外侧壁被密封性粘结在一起，该中空纤维膜的共同开口分别与呼气管路401和吸气管路402密封性连通；该组件也被称为模块或中空纤维膜模块，该组件的总的中空纤维膜根数包括10根至40000根，长度包括30cm至1000cm；该中空纤维膜的中心管腔内侧面周长包括：50um至500um，500um至3mm，3mm至30mm；该中空纤维膜设有透孔，该透孔的孔径小于1000um，优选地，小于100um；该中空纤维膜形式的隔离膜的孔隙率大于1％(无孔的硅橡胶中空纤维膜除外)，该中空纤维膜厚度与该中空纤维膜中心管腔周长比值为该中空纤维膜厚度比，该厚度比的优选值包括0.01至3。当该中空纤维膜中心管腔周长大于30mm时，该类中空纤维膜属性按照扩散囊袋来设置，其参数参考扩散囊袋的设计。通常中空纤维膜具有一定的刚度，其中心管腔在正负2mm水柱压力下，其体积变化小于50％。该中空纤维膜组件中隔离膜的总面积优选值包括0.1m²至100m²。

优选地，在已经成型的中空纤维膜外侧面或内侧面涂敷一层硅橡胶涂层来减少该中空纤维膜的孔隙，该硅橡胶涂层包括：含有氨基硅油的整理剂涂层、或者涂敷常温固化硅橡胶涂层，该常温固化涂层包括单组份常温固化涂层，包括，α,ω-二羟基聚硅氧烷；或者涂敷高温固化硅橡胶涂层；优选地，该硅橡胶涂层位于该中空纤维膜的内侧和/或外侧。硅橡胶涂层的主要作用在于减少隔离膜表面的孔隙数量、以及缩小该隔离膜孔隙的孔径，同时因为硅橡胶或硅油对气体分子有良好的溶解作用而具有特殊的透气性能，硅橡胶涂层厚度的优选值包括：1nm至20um。

该扩散囊袋通常被设计为扁平囊袋，囊袋的壁包括柔性多孔材料的隔离膜301及该隔离膜的保护层(若有)，该隔离膜的制作材料包括：聚四氟乙烯、硅橡胶、聚氨酯，聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、醋酸纤维素、天然棉麻纤维等中的一种,或至少以上两种材料的组合。该隔离膜的加工过程包括加热后熔融和/或加入溶解剂后溶解状态通过挤出成型、拉伸成型、吹塑成型等加工工艺；隔离膜上的孔隙加工工艺包括：拉伸成孔法、激光打孔的工艺方法，成孔方法中还包括开孔发泡法、使用成孔剂、热致相转化等方法。该隔离膜还包括由腈纶、涤纶、聚氨酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、纤维素、醋酸纤维素、天然棉麻纤维等中的一种，或者至少以上材料中的两种通过纺织、针刺、水刺、热压、粘合等工艺形成薄层纤维结构薄膜。该隔离膜的厚度包括1um至10mm，优选地，10um至1000um；隔离膜孔径小于1000um，优选地，小于100um；该隔离膜的孔隙率大于1％；优选地，在上述柔性薄膜表面涂敷含有氨基硅油的整理剂涂层、或者涂敷常温固化硅橡胶涂层，该常温固化涂层包括单组份常温固化涂层，包括，α,ω-二羟基聚硅氧烷；或者涂敷高温固化硅橡胶涂层；优选地，该硅橡胶涂层位于该扩散囊袋隔离膜的内侧面和/或外侧面。硅橡胶涂层的主要作用在于减少隔离膜表面的孔隙的数量及孔隙的孔径，同时因为硅橡胶或硅油对气体分子有良好的溶解作用而具有特殊的透气性能，硅橡胶涂层厚度的优选值包括：1nm至20um。

以上所述扩散囊袋的加工包括上述多孔片材对折后接合其余非对折边，或者上述多孔片材薄膜两片对合后接合两片片材边缘，或者上述多孔薄膜材料被加工成膜管状，该膜管状结构两端接合；该接合的方法包括粘合、焊接、缝合等。

优选地，在该扩散囊袋隔离膜外侧面和/或内侧面上复合一层有机高分子多孔保护层，该保护层包括尼龙纤维层、聚酯纤维、聚烯烃、聚酰亚胺、芳纶等纤维材料的无纺布或纺织材料。该保护层的平均孔隙孔径与该隔离膜平均孔隙孔径比值包括2至100。隔离膜与保护层的连接方式包括焊接、粘结、以及保护层套装在该隔离膜的外面。

该扩散囊袋柔性性能测试采用压力差柔度测试法，该测试方法可以对扩散囊袋、储气囊、柔性呼气管路进行测试和标示。

步骤1，保留一个被测物件的入口，如有其他通气口则给予封闭，该封闭的方法包括使用塞子、夹子、粘合剂等。将被测物件摆放到洁净水平台面，使得被测物件保持自然平顺且尽可能减少皱褶及扭曲的状态，并且该被测物件与台面保持尽可能大的接触面积，如果被测物件不可避免出现皱褶，则尽可能保持该被测物件与该水平台面接触之处处于平直接触，并且该被测物件被放置好之后，不受其他物体的扶持、牵拉等。

步骤2，对测试物件以一定的恒定的压力进行充注空气，该充气的压力为5mm水柱，测量该被测物件充气前后的体积变化值就是在5mm水柱压力下的充气体积，标记为GV5；该充气前后体积测量办法包括：使用激光对被测物件进行三维扫描的方法测量其体积；测量结束，使该被测物件与气源脱离接触，尽量减少对被测物件的触动，依靠被测物件的重量放出测量时充入的气体，使得该被测物件测量开始及结束时摆放姿态保持一致。

步骤3，如步骤2的方法，使用400mm水柱压力对被测物件进行充注空气，该被测物件充气前后的体积变化值为在400mm水柱压力下的充气体积，标记为GV400，该步骤中体积测量方法与步骤2一致。测量结束，使该被测物件与气源脱离接触，依靠被测物件的重量放出测量时充入的气体，使得测量开始及结束时该被测物件摆放姿态保持一致。

步骤4，重复以上步骤1到步骤3，最少进行三次作为适应训练，测量结果予以放弃，然后重复步骤1到步骤3至少三次，取柔度值R的平均值，该柔度值R为同一次GV5与GV400的比值。

优选地，该扩散囊袋的R值大于0.1，更优选地，该比值大于0.9。

优选地，使用扩散囊袋的扩散单元的GV5的优选值包括500ml至5000ml，GV5大于5000ml超出一般肺活量的数值：GV5小于500ml，满足不了正常成人的呼吸潮气量储存需求。当隔离膜材料硬度增大或隔离膜与扩散囊袋支撑结构连接过度密实等情况下，GV5小于500ml，该类情况下可以加设储气囊。

在使用上述方法进行测试的前提必须是该被测物件为柔性材料制作，需要初步判断该被测物件的手感柔度接近于一般的服装面料，如衬衣、内衣、牛仔裤、西装等面料。因为如果不进行初步判断，就容易导致刚性物件的柔度值也符合本发明的要求。例如自来水管的柔度值R大于0.9。

该扩散囊袋在未受到外界力量的牵拉、重力等影响下，相同体积的扩散囊袋的形状为球形的时候，其表面积最小，通常情况下该扩散囊袋受到重力的作用其形状为扁平囊状结构，当其内部被充入气体的时候，两层囊袋壁之间的空间扩大，气体扩散距离增大，出于减小气体扩散距离的目的，该扩散囊袋的设计尽量避免球形形状或圆管形状；优选地，该扩散囊袋被固定在该囊袋内部的支撑结构上，该支撑结构具有避免两层扩散囊袋壁在负压情况下贴合在一起的作用以及避免该扩散囊袋壁在正压情况下被扩张趋于球形形状，该扩散囊袋壁与该支撑结构的连接固定的方式包括粘贴、焊接、缝合。优选地，单个扩散囊袋的隔离膜面积包括0.1m²至10m²。

本发明中隔离膜301的厚度与分布在该隔离膜301上的微孔平均孔径的比值大于0.1，优选地，大于1。

所述扩散单元300可以是一个单一的囊袋，也可以是几个扩散囊袋的集合，并且几个扩散囊袋通过连接管路串联和/或并连在一起使用，该连接管路包括通用气体输送软管，如聚乙烯、聚氯乙烯、橡胶、聚氨酯、尼龙、热塑性弹性体等有机高分子管，通常情况下该通用气体输送管路的周长包括20mm至80mm，该通用气体输送管路管壁厚度包括0.1mm至2mm，优选地，该通用气体输送软管路内部具有螺旋形强化支撑筋。该管路在负40cm水柱负压下保持外观基本不变形，并且其体积变化小于10％。所述支撑筋为螺旋结构支撑筋，该支撑筋包括尼龙、聚醚酮、聚酯、聚酰亚胺、聚烯烃等有机高分子化合物及不锈钢丝、铝合金丝、记忆合金丝等金属；目前呼吸机上常规使用的螺纹管也能够完全适用本发明中通用气体输送软管的需要。该通用气体输送软管连接于适配单元100和扩散单元300之间，成为呼气管路401和吸气管路402。出于本发明的目的，通用气体输送管路、通用气体输送软管表示相同的意义。

该扩散囊袋与连接管路之间、扩散囊袋与扩散囊袋之间、连接管路与连接管路之间的连接方式包括：依靠两个管路互相套插后依靠其对接面摩擦力进行结合的插接，以及焊接、粘结、捆绑、管道表面环形凹槽与弹性卡环卡压连接等方式。两个以上的扩散囊袋串联或并联在一起称为扩散囊袋串，该扩散囊袋串中扩散囊袋的个数包括2至100个。

扩散单元300里的气体在流动过程中往往形成湍流，该湍流对其流动经过的扩散单元隔离膜301局部会产生正压或负压作用，在该正压或负压作用下，扩散单元300内外气体产生移动，形成跨膜宏观气流，由外向内流动的跨膜宏观气流必然带动小于微孔直径的颗粒物移动。跨膜宏观气流的大小取决于隔离膜301两侧的压差和隔离膜的孔径分布特点。本发明一些实施例中采用柔性微孔膜作为扩散单元隔离膜301，在很大程度上减弱了跨膜宏观气流的强度和出现机会。本发明中跨膜宏观气流指的是由于隔离膜两侧气体压力不同造成隔离膜微孔内部游离气体整体朝向一个方向运动的膜内气体流动形式，该气体流动形式包括孔隙内气体分子自由运动以及建立在分子自由运动基础上的孔隙内部气体整体朝向一个方向的运动方式。本发明主要从如下三个方面实现对跨膜宏观气流进行控制。

a)根据一般物理学原理，努森扩散过程中，分子与微孔壁的碰撞机会大于分子之间的碰撞，微孔膜两侧压力差对扩散速度的影响减小。努森扩散形式的跨越隔离膜的渗透效率主要影响因素包括气体分子量、温度和微孔孔径、孔隙率、膜厚度、孔隙曲折度。根据一般物理学原理，一般情况下，常见气体分子的平均自由程为50nm至100nm之间，当隔离膜孔径大于常见气体分子自由程100倍的时候，扩散的形式为自由扩散，对跨膜宏观气流的影响因素包括隔离膜两侧压差、隔离膜的厚度、孔隙率、孔隙的曲折度及孔隙的孔径；随着隔离膜微孔孔径的减少，努森扩散形式开始出现，在努森扩散形式下影响扩散速度的因素包括：气体分子量、温度和微孔孔径、气体分子自由程、孔隙率、膜厚度、孔隙曲折度，并且随着微孔膜孔径减小，努森扩散所占比例逐渐增多，优选地，该扩散单元的孔径范围在1000um以下。

b)本发明一部分实施例采用柔性微孔薄膜作为扩散囊袋隔离膜，当扩散囊袋内部为正压时，隔离膜整体或一部分向外扩张，缓解了该隔离膜内外两侧压差：当扩散囊袋内部为负压的情况下，该隔离膜向内退缩，缓解了该隔离膜外侧向内的压力的冲击。另一个方面，当外界风力增大，导致扩散囊袋迎风面压力增大时，由于本发明扩散囊袋隔离膜具有变形性能，该扩散囊袋变形，体积减少，扩散囊袋内部压力上升，与外界压强相持平，扩散囊袋内外压力差减少，减少跨膜宏观气流形成的机会。

c)为了增加扩散单元300的顺应性，尤其是以中空纤维膜为隔离膜的扩散单元的顺应性，在扩散单元300气体入口端和/或出口端连接柔性的薄膜制作的储气囊，并且该储气囊的出入口为同一个开口，该开口刚度与通用气体输送软管相近，该开口的作用在于避免储气囊萎陷后堵塞呼气管路或吸气管路；当扩散单元300受到呼出气体冲击时，该储气囊具有轻薄柔软的特点，具有冲击力的气流一部分进入储气囊，缓解了呼出气体对扩散单元隔离膜301的冲击；吸气时，扩散单元受到负压驱动，该扩散单元出气口和/或进气口连通的储气囊的气体随之排出，缓解了吸气负压对扩散单元的冲击。该储气囊材料包括热塑性弹性体、聚氨酯、乳胶、尼龙、硅橡胶、聚酯、聚烯烃等材料的一种或几种的组合。该储气囊在5mm水柱压力下可充气体积包括500ml至5000ml，该储备囊的厚度包括10um至2000um。该储气囊在无充气压力扩张情况下，在自身重力作用下呈萎陷状态，萎陷状态体积小于300ml。优选地，该储气囊囊壁包括硅橡胶、聚氨酯、乳胶等薄膜制作，优选地，乳胶薄膜及聚氨酯薄膜具有弹性拉伸特性，具有更好的气流缓冲作用。优选地，该储气囊的柔度值R大于0.1。另外的储气囊还包括前述扩散囊袋结构，该扩散囊袋GV5包括500ml至5000ml，具体地，该扩散囊袋可以作为中空纤维膜组件的储气囊来使用。

扩散单元300的基本组成形式包括扩散囊袋结构，或者中空纤维膜组件及储气囊；该扩散囊袋结构的形状由其固有尺寸及其内部的支撑物及外部的固定物(悬挂结构)的位置和形状决定，部分扩散囊袋结构在重力以及吸气时负压作用下囊腔的一部分成为潜在腔隙，部分潜在的腔隙在呼出气流的冲击下被扩张开，该处隔离膜的内表面出现气体流动，实现气体成分扩散平衡的目的；吸气时，扩散囊袋内部气压相对下降，该扩散囊袋一部分隔离膜相互贴敷在一起，局部隔离膜表面无气流流动，该处隔离膜丧失了完成扩散平衡的功能，影响了扩散单元的扩散效率。为提高扩散效率，需要尽可能扩大该扩散单元内部气体在隔离膜表面上的接触时间及接触面积，并且该扩散单元内部的气流成薄层状态，减少扩散单元内部气流中心到隔离膜的距离，该扩散单元使用时其内部气流中心到扩散薄膜的垂直距离的优选值包括0.1mm至25mm。为达到以上目的，可以采取的解决的办法包括：

a)扩散囊袋的两层囊壁之间设有扩散囊袋支撑物(支撑结构)，该支撑物包括颗粒物，网状物、开孔的海绵、棉麻织物、高分子纤维编织物及纺织物、熔喷布、往反弯曲的金属丝层、往返弯曲的高分子聚合物纤维粘结层，该支撑物的孔隙平均孔径远大于该隔离膜的孔隙平均孔径，该填充物的孔隙直径包括0.1mm至20mm。较大孔径有利于减少扩散单元内部气体流动的阻力，提高该大气颗粒物隔离装置佩戴使用舒适度。优选地，该支撑物平均孔径与该隔离膜的平均孔径比值包括2至1000。优选地，该支撑物的孔隙率大于30％。该支撑物与隔离膜的固定形式包括：该支撑物为单层结构，该单层结构支撑物的两侧分别与隔离膜连接；或者该单层结构支撑物的一侧面与隔离膜连接，其另一个侧面与隔离膜保持游离状态；该支撑物也可以为双层结构，该双层结构的外侧面与其面对的隔离膜相连接，该双层结构的支撑物两层之间互相游离。

b)该扩散囊袋内部气流流动容易沿着最小阻力路径流动，该最小阻力路径的中心气体流动速度快，影响扩散效果；优选地，该扩散单元由多个较小扩散囊袋替代，并且该多个较小的扩散囊袋互相串联在一起，该串联的方式包括通过一段连接管路。该串联的方式还包括该较小的扩散囊袋通过各自囊壁上的孔互相对接，该互相对接的孔的周长包括20mm至80mm；该对接的方法包括粘结、焊接、缝合等。

c)限制两层扩散囊袋壁之间的距离，或者说限制扩散囊袋填充物的厚度，气体在扩散囊袋中流动的时候，囊袋中心与囊袋外侧面的垂直距离减少，有助于提高囊袋内外扩散平衡效率，该填充物的厚度优选值包括0.2至50mm。优选地，该填充物与扩散囊袋的囊壁之间具有连接，该连接的形式包括点状、线状、网格状等形式，具体的连接办法包括粘结、焊接、缝合等方式；该支撑物与扩散囊袋壁的连接以及重力对扩散囊袋的持续作用限制了该扩散囊袋向外扩张的幅度。该隔离膜未被固定到支撑物上的部分提供了该扩散囊袋的可扩张性能，该可扩张性能来源于该隔离膜的弹性及该隔离膜在局部的冗余配置，该隔离膜在重力及呼吸产生的压力差的共同作用下扩张或萎缩。

d)扩大该扩散囊袋隔离膜的面积能够提高扩散效率。为增大扩散囊袋与气体的接触面积，该扩散囊袋具有折叠结构，该折叠结构包括扩散囊袋以及其内部支撑结构共同折叠。

尽管隔离膜能够通过减少自身微孔孔径来阻挡大气颗粒物进入扩散单元，以及依靠气体扩散速度与大气颗粒物扩散速度差减缓了小于隔离膜微孔孔径的颗粒物的进入数量，还是有极细微的颗粒物扩散进入该扩散单元内部的可能性，为了减少更小的颗粒物进入到扩散单元，优选地，在隔离膜或隔离膜保护层的外周设有颗粒物吸附结构，该颗粒物吸附结构包括：棉麻织品、金属丝网及金属棉、有机高分子纤维无纺布或纺织物。优选地，该颗粒物吸附结构包括含有驻极体结构聚丙烯熔喷布；优选地，该颗粒物吸附结构含有电气石成分，该电气石成分强化了该颗粒物吸附结构的驻极体吸附效应。优选地该驻极体熔喷布可以在使用一段时间后更换。该电气石成分以细颗粒状结构加入到有机高分子纤维材料加工母料中，与有机高分子材料密切稳定结合，避免粉尘二次污染，该聚丙烯熔喷布厚度优选值包括100um至10mm；熔喷布孔经包括1um至2000um；优选地，该聚丙烯熔喷布吸附层的平均孔经与隔离膜的平均孔径的比值包括2至1000。优选地，该聚丙烯熔喷布吸附层的孔隙率大于30％。

更优选地，该扩散囊袋的隔离膜、支撑物以及该扩散囊袋外侧吸附保护层均由聚丙烯熔喷纤维制作，该实施例中的扩散囊袋整体由聚丙烯熔喷纤维材料组成，并且均进行驻极体转化，具有吸附作用，由于聚丙烯材料燃烧后无毒，是环境友好型材料，可在使用一段时间后更换，提高隔离效果。

优选地，在特定工作场所，扩散单元300与环境相对固定，该扩散单元可以被放置到离开适配单元100更远的距离，该扩散单元与适配单元通过延长的呼气管路401和吸气管路402连接，实现减少随身佩戴物的目的，提高舒适性，缺点是限制了使用者的活动范围。该扩散单元的形状和外观设计更自由。其隔离膜面积可以设计的更大，甚至超过100m²，隔离膜的孔径可以更小，达到更高的隔离效果，优选地，该固定式扩散单元的隔离膜微孔孔径小于1000um；优选地，小于1um。

优选地，该呼气管路401与吸气管路402配有电力气体驱动装置作为导向单元200。

优选地，为增加扩散单元周围环境气体流动性，促进扩散速度，在扩散单元表面设有电风扇或气泵等含有可旋转叶片类气体驱动装置，使得由扩散单元扩散到外部的二氧化碳和水蒸气被快速带走，同时提高扩散单元外部的氧气浓度。

声音振动可以在所及范围内诱发局部气体压缩和扩张，优选地，在扩散单元外部或扩散囊袋内部设置声波发生器，该声波发生器的频率包括低频波段，该波段包括：100Hz至20000Hz，优选地，包括200Hz至5000Hz。另外地，该声波发生器的工作频率包括20KHz至100MHz(超声波)。该扩散单元隔离膜局部的声强大于30分贝，优选地，该超声发生器配备在固定式离体设置的扩散单元中，该种情况下，声波发生器的形状、大小、功率的设计自由度更大。一般情况下低频声波有利于扩散单元隔离膜的振动，使其与周围气体产生相对运动，使得隔离膜两侧的气体运动更活跃，有利于气体扩散；超声波能够减少在该隔离膜表面的层流气体的厚度，有利于气体分子的扩散。

随身携带的大气颗粒物隔离装置的扩散单元需要固定在身体的某个部位，通常的固定部位包括躯干部和头部，为美观起见，该扩散单元可以做成相应部位衣着，或者附着在躯干或头部衣物的表面或内侧。另外地，为增加扩散面积，扩散单元的固定部位也可以扩展到四肢及四肢衣物。

温度高的气体会沿着阻力最小的路径向高处运动，温度相对较低的气体容易附在流动通道侧壁缓慢流动，该高速流动的温热气体与大气气体扩散平衡过程受到影响，这个特点在使用扩散囊袋作为扩散单元的实施例中表现得更加明显。优选地，在使用状态下，扩散单元的进气口位于该扩散单元的垂直高度上更接近顶端的位置，该扩散单元出气口位于该扩散单元的垂直高度上更接近底端的位置。由于通常情况下呼出气体的温度大于环境气体温度，温度较高的气体从顶端的进气口向底部的出气口运动的时候能够按照压力差的驱动方向依次运动。本发明中的颗粒物隔离装置所使用的绝大部分环境温度低于恒温动物的体温，尤其是在雾霾天气的室外环境、现代化的病房等。

优选地，在多个扩散囊袋的实施例中，在使用状态下，每个扩散囊袋的入气口的高度高于出气口的高度。

另外地，少数情况下，大气环境温度高于呼出气体的情况下，该扩散囊袋的进气口位于该扩散囊袋的垂直高度上更接近底端的位置，该扩散囊袋出气口位于该扩散囊袋的垂直高度上更接近顶端的位置。

特别地，在使用单个或多个中空纤维膜组件的实施例中，该中空纤维膜组件的入气口的高度高于该中空纤维膜组件出气口的高度，这样的设置还有利于该中空纤维膜中水滴的排出。

导向单元200主要包括单向阀和/或电力气体驱动装置，该单向阀包括：鸭嘴阀或膜片式单向阀，该单向阀最小通气横截面面积优选值包括1平方厘米至15平方厘米。该鸭嘴阀的出气口为柔性膜片材料制作，其固有形状为两片贴合在一起的有机高分子膜片，进气口为刚性材料制作，从进气口到出气口的材料柔软度增加，这与市面上可以购买的气体鸭嘴阀无区别，该鸭嘴阀通常固定在管路内部。该膜片结构单向阀包括膜片及与该膜片相适配的通气口，该膜片及通气口均被包绕固定在管状的阀体中，该膜片与通气口相对固定并保持一定的活动范围，该膜片的固定方法包括：膜片依靠弹力拨片或者弹簧固定在通气口上；或者该膜片边缘的一部分固定在通气口四周管体上，或者该膜片被网笼包绕并限定了该膜片在该通气口的活动范围，该网笼与膜片无结构性连接；或者该膜片依靠重力封堵在通气口上，该通气口处横截面积优选值包括1平方厘米至15平方厘米。该单向阀门可承受的逆向压力(与其导流方向相反的压力)优选值为大于40cm水柱，更优选地大于80cm水柱，为减轻膜片质量提高单向阀反应灵敏度，该膜片式单向阀的通气口覆盖金属或有机高分子材料网格支撑结构，也可以理解为，该通气口被分割成更小的多个通气口，并且以此来提高对逆向气流的耐受性，该种结构使得该膜片可以被设计得更轻更薄，轻而薄的膜片在很小的气压差下就可以将其沿着该单向阀的导流方向吹开，对气体的阻力小，该轻而薄的膜片在很小的逆向气压差的作用下就可以完成对通气口的封堵。潜水用隔离装置中该膜片式单向阀可承受的逆向压力需要大于1000cm压力。

膜片的重量包括0.1g至10g，该膜片的厚度包括0.1mm至2mm，该膜片制作材料包括橡胶、硅胶、热塑性弹性体、聚酯、聚烯烃、聚氨酯、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺等材料的一种，或以上几种材料的组合。该单向阀除膜片以外的阀体结构包括：有机高分子聚合物中的聚烯烃、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酰胺、聚醚酮、有机玻璃、铝合金、不锈钢中的一种，或以上几种材料的组合。

单向阀的数量及安装位置，单向阀至少包括两个，至少其中一个单向阀连接于适配单元与扩散单元进气口之间，该单向阀以及与该单向阀连接的连接管路内部的气体流动方向是从该适配单元到该扩散单元；至少另外一个单向阀连接于适配单元与扩散单元出气口之间，该单向阀以及与该单向阀连接的连接管路内部的气体流动方向是从该扩散单元到该适配单元。该单向阀也可以与气泵联合使用。

尤其是使用面罩和头盔的实施例中，由于呼出气体散布的空间大，使用一般的单向阀作为导向单元必然导致呼出的气体一部分残留在面罩或头盔里面，这部分气体再次被吸入肺部，造成血液二氧化碳浓度升高和氧气浓度降低。在这种情况下，通过电力气体驱动装置中电力驱动的叶轮转动迫使气体从吸气管路经适配单元向呼气管路方向流动，避免了气体的逆向运转，该持续性气流使得吸入的气体为扩散平衡后气体，同时由于气体周转的速度快，为保证到达该适配单元的气体的质量，要求该隔离装置的扩散单元的扩散面积足够大，相应的隔离膜的面积值包括1m²至100m²；或者扩大隔离膜的孔径减小隔离膜的厚度。

该电力气体驱动装置能够克服呼气管路和吸气管路对气流的阻力，尤其是适配单元远离扩散单元的情况下，电力气体驱动装置使用的意义更大。出于本发明的目的，电力空气驱动装置与电力气体驱动装置表示意义相同。

通常情况下，该电力气体驱动装置为气泵，该气泵包括电力驱动电机及该电机旋转带动的叶片，该装置还包括对该叶片进行固定和保护的管体，同时该管体还有约束气体进入和排出该电力气体驱动装置的作用。

该气泵可以安装在呼气管路，也可以安装在吸气管路；更优选地，一些实施例中配备有两套气泵，分别安装在吸气管路和呼气管路中。通过调节两个气泵的工作状态可以控制进出适配单元气体的流速和压力，实现更好的控制。从另外一个角度来看，无创呼吸机机体本身就可以被看作一个气泵，并且该气泵有着更精确的控制方式。为了满足目前无创呼吸机机体所用的气体净化目的，给无创呼吸机机体配备扩散单元在一定的情况下很有必要，例如在空气颗粒物过多的环境中使用该空气颗粒物隔离装置必然起到更高水平的清洁效果，或者使用该呼吸机的病人具有呼吸道传染性病原体或有毒污染物的情况下，可以实现更安全的隔离措施。

该呼气管路401包括引导气体从该适配单元100到该扩散单元300的连接管路，该呼气管路最常见的形式包括一段通用气体输送软管，导向单元可以连接在该通用气体输送软管的任一位置，该导向单元的气体引导方向为由该适配单元到该扩散单元；该呼气管路另外的一种形式还包括扩散单元300与适配单元100相互连接的接口，并且使用气泵或无创呼吸机机体作为导向单元200，并且该导向单元安装在吸气管路中，在呼气过程中，该呼出气体被吹送并穿过该适配单元及该适配单元与扩散单元之间的接口；在吸气过程中，该电力驱动的气泵或无创呼吸机机体对气体的超量推送，阻挡了气体由扩散单元经呼气管路逆向进入适配单元，该超量推送是指超出一般的吸气流量，优选地，大于10L/分钟，更优选地，大于40L/分钟；该呼气管路另外的形式还包括一个单向阀，该单向阀的进气端连通该适配单元，该单向阀的出气端连通该扩散单元，该单向阀本身包括了供气体通过的通路。

吸气管路402包括引导气体从该扩散单元到该适配单元的连接管路，该吸气管路最常见的形式包括一段通用气体输送软管，导向单元被安装在该吸气管路的任一位置中；另外的吸气管路形式还包括一个单向阀，该单向阀的进气端连通该扩散单元，该单向阀的出气端连通该适配单元，该单向阀本身包括了供气体通过的通路；该吸气管路其他的形式还包括扩散单元与适配单元相互连接的接口，气泵作为导向单元并且该气泵安装在呼气管路中向扩散单元超量气体推送，通常该超量气体推送流速大于10L/分钟，优选地，大于40L/分钟，呼气时，呼出气体及一部分待吸入气体在呼气过程中被吸引并吹送进入该扩散单元；在吸气过程中，安装在呼气管路的气泵对呼气管路气体的推送阻挡了气体由扩散单元反流进入该适配单元。

对于使用隔离装置的过程中由于咳嗽、打喷嚏、体位改变、深度呼吸、隔离装置与周围物体碰撞造成的外界气体进入适配单元或扩散单元，必然导致大气颗粒物进入，优选地，在一些实施例中，在扩散囊袋或由扩散单元到适配单元的吸气管路上设置吸附过滤装置，包括驻极体结构的聚丙烯熔喷纤维过滤层或者活性炭罐。

从适配单元输出的气体含有较多水蒸气，该呼出气体在管路中或扩散单元内部随温度降低凝结为水滴，优选地，在呼气管路中设有排水开关；同样的原因在扩散单元的佩戴时低垂部位配有排水开关。优选地，该排水开关先连接一段冷凝水储存管路，该冷凝水储存管路再与该呼气管路或扩散单元相连通；优选地，该冷凝水储存管路为透明管路。优选地，呼气管路包括金属管壁，该金属类型包括不锈钢、铝锌合金、铝镁合金、纯银、纯铜、纯铝，该金属管壁内侧和外侧包括突起结构，例如，该金属管壁向管腔内部延伸出的与气流方向一致的片状金属片，和/或者该金属管壁外部延伸出的片状或环状金属突起，该突起的作用在于有利于散热并促进呼出气体中水蒸气的凝聚。

特殊情况下，环境大气中含有少量硫化氢、二氧化硫、氨气、二氧化氮、可挥发性有机物等有害气体分子，这些物质同样可以扩散进入该隔离装置内部；优选地，在扩散单元内部或者该扩散单元到适配单元的吸气管路上设置活性炭吸附装置，由于活性炭吸附装置位于该隔离装置内部，该隔离装置内部颗粒物浓度低，活性炭的吸附作用保持更久的时间。

优选地，该大气颗粒物隔离装置的吸气管路或者扩散单元出气口设有氧气浓度和/或二氧化碳浓度传感器，该氧气浓度传感器包括含有氧化锆或氧化钛的氧气浓度传感器；所述二氧化碳浓度传感器包括红外线吸收类型传感器。

本发明还提供了一种大气颗粒物隔离套件，包括上述的任意一种大气颗粒物隔离装置和如下至少一个附件，该附件包括无创呼吸机机体、气泵、移动电源、开关电路、所述开关电路的计算机控制程序、所述控制程序的储存执行芯片、固定所述适配单元100于头部的束带、固定所述适配单元100于耳部的束带。

本发明还提供了一种基于上述大气颗粒物隔离装置或套件的大气颗粒物隔离方法，包括：步骤1，适配单元收集肺部呼出气体；步骤2，该呼出气体在导向单元的控制下，沿着呼气管路输送到扩散单元；步骤3，该呼出气体与大气成分通过隔离膜完成扩散平衡，成为待吸入气体；步骤4，该待吸入气体在该导向单元的控制下沿着吸气管路输送到该适配单元；步骤5，该待吸入气体通过该适配单元被吸入肺部。

需要说明的是步骤1到步骤5的过程是一个循环往复的过程，从步骤1开始描述一个循环往复的过程是一种选择。把步骤2、步骤3、步骤4、步骤5作为步骤1来按次序描述的方法与本发明所描述的过程完全相同；另一个方面，呼吸过程中，步骤1描述的收集呼出气体的过程，人的正常呼气时间约1至3秒，这个时间过程中既有气体从肺中进入适配单元，也有气体已经进入到扩散单元并且与大气进行扩散平衡。出于简化空气颗粒物隔离方法描述过程的目的，在肺中进行的气体扩散过程就不再描述。以上步骤1到步骤5可以理想地认为，一小段气体从肺中被呼出后，经过扩散平衡补充氧气排出二氧化碳及水蒸气后再被吸入肺部的过程。尽管扩散单元内外的氮气浓度基本相同，但是氮气分子的扩散过程也是存在的，只是两个相反方向上的扩散速度大体一致。

步骤1，通过该适配单元收集呼出气体的适配部位包括：气管、口腔、鼻腔、鼻孔周围、口鼻周围、颜面部周围、头面部周围。与该适配部位相对应的适配单元的类型包括：气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；所述口鼻罩包括通气窗口鼻罩。被收集的气体小部分留在适配单元中，大部分被收集的气体沿着呼气管路被送至扩散单元及储气囊(若有)。该适配单元边缘与适配部位密封性接触，该密封效果来源于两者所受到的相面对的压力及适配单元材料与皮肤或粘膜的吸附。

步骤2，该呼出气体沿着呼气管路被被输送到扩散单元。该呼出气体受导向单元的控制，该控制方式包括使用单向阀和/或使用电力气体驱动装置，该单向阀包括鸭嘴阀或膜片式单向阀；该电力气体驱动装置包括：气泵或无创呼吸机机体。

电力气体驱动装置驱动气体流过口周，该电力气体驱动装置可以安装在适配单元到扩散单元的呼气管路上，并能够驱动气体由适配单元到扩散单元；也可以安装在由扩散单元到适配单元的吸气管路上，并能够驱动气体由扩散单元进入适配单元，进而推动呼出气体进入该扩散单元；或者在上述两种管路上均设有电力气体驱动装置。

单向阀分别被放置在呼气管路和吸气管路中，或者单向阀与电力气体驱动装置放置在同一个管路中且气体导流方向一致。

步骤3，该扩散单元的扩散平衡过程包括如下；由于扩散单元内部与外部之间设有多孔的隔离膜，该扩散单元的隔离膜孔隙直径小于1000um；优选地，小于100um；一个方面，进入到该扩散单元的呼出气体含有浓度较高的二氧化碳和水蒸气，这两种气体通过该隔离膜孔隙的扩散方式包括努森扩散、自由气体扩散、以及表面扩散等形式扩散到扩散单元以外。另一个方面，进入到扩散单元的呼出气体中氧气含量低于大气氧含量，大气中的氧气通过隔离膜的孔隙扩散进入到扩散单元内部，扩散的方式包括努森扩散、自由气体扩散、以及表面扩散。随着呼出气体在扩散单元内部流动以及时间的推移，扩散单元内外的气体组成比例接近一致，该呼出气体转变为待吸入气体。理想地，呼出气体在扩散单元内部扩散平衡的时候，并无宏观的气流进出扩散单元，大气颗粒物缺乏宏观的气体流动携带，缺乏进入到扩散单元内部的动力基础，所以大气颗粒物被隔离在扩散单元以外。大气颗粒物另外的穿过隔离膜的微孔的方式包括扩散运动，颗粒的质量越大扩散速度越慢，颗粒物直径小于该隔离膜孔隙直径的情况下，该颗粒物缓慢扩散进入扩散单元内部。优选地，有些实施例中扩散单元外周设有多孔结构对颗粒物进行吸附，减少其进入扩散单元的机会，优选地，该多孔结构保护层设有驻极体结构，优选地，该驻极体结构尤其包括驻极体转化的聚丙烯熔喷布，优选地，为强化该熔喷布驻极体性能，该熔喷布掺入电气石成分。

在呼出气体与大气扩散平衡的过程中，当环境温度高于人体温度的时候，呼出气体的水蒸气不易凝结，该呼出气体水蒸气由于分子量小，与氧气、氮气、二氧化碳相比较而言更容易扩散出该扩散单元。当环境温度低于人体温度的时候，呼出气体的水蒸气容易凝结为水，并在在呼气管路及扩散囊袋低垂部位聚集；优选地，该呼气管路和/或扩散囊袋低垂部位设有排水开关，供凝集的水分排出该隔离装置。优选地，在呼气管路中设有金属管段促进散热及水蒸气凝集。大气环境中温度大于体温并且大气环境水蒸气浓度大于呼出气体浓度的情况可能存在，在这种情况下，单纯使用本发明提供的隔离装置无法完成正常的呼吸功能，并且在该环境下的一般动物很快进入中暑的危险状态。

具体地，该扩散单元结构形式包括扩散囊袋或两个以上扩散囊袋组成的扩散囊袋串结构，或者中空纤维膜组件及储气囊，该大气颗粒物隔离方法中扩散囊袋的隔离膜成分包括：聚四氟乙烯、硅橡胶、聚氨酯，聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、醋酸纤维素、天然棉麻纤维中的一种，或至少以上两种材料的组合；所述中空纤维膜组件中的隔离膜制作材料包括：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、硅橡胶、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酰胺、聚芳醚酮中的一种，或以上至少两种材料的组合。优选地，该扩散单元配有储气囊，尤其是中空纤维膜组件形式的扩散单元的可扩张性能差，需要配备储气囊。

进一步的为阻挡颗粒物而且允许气体分子通过，该隔离膜的制作过程中加入含有氨基硅油成分的整理剂涂层，或者复合一层室温固化硅橡胶涂层，或者复合一层高温固化硅橡胶涂层。聚硅氧烷类的物质本身对于水蒸气、氧气、氮气、二氧化碳等气体具有很高的溶解度，气体分子可以穿过聚硅氧烷类薄层，而颗粒物难以穿过该聚硅氧烷类薄层，由于气体在固体和液体内部的扩散速度远低于气体在气体中的扩散速度，所以该聚硅氧烷类薄层的厚度尽可能地减小会有利于气体分子扩散，优选地，扩大该扩散单元的面积有利于提高扩散单元的扩散效率。为扩大该扩散单元与大气的接触面积，增强扩散效果，该扩散囊袋具有折叠结构形状。

优选地，在扩散单元内部或外部安装声波发生装置有利于加快气体成分通过隔离膜扩散速度。

优选地，为保持该扩散囊袋在负压状态下囊袋壁不被压缩在一起，需要在扩散囊袋内部加入多孔、且孔径较隔离膜上孔隙孔径大得多的支撑物。本发明中扩散囊袋填充物、扩散囊袋支撑物及扩散囊袋支撑结构所表示意义相同。

步骤4，呼出气体在扩散单元扩散平衡后成为待吸入气体，该待吸入气体在导向单元的控制下通过吸气管路被输送到适配单元，该过程与此前描述的呼出气体由适配单元到扩散单元的过程近似，只是气体运动方向与之相反。

电力气体驱动装置位于呼气管道一侧有利于保持适配单元更多时间处于负压状态，该负压状态有利于保持该适配单元与口周或面部周围、颈部的密切接触和固定。

该电力气体驱动装置位于吸气管道一侧有利于保持适配单元正压，有利于减少大气颗粒物从该适配单元边缘进入该空气颗粒物隔离装置内部的机会。

优选地，在该颗粒物隔离装置的呼气管路和/或吸气管路设有柔性储气囊，该储气囊内部处于负压状态时，该储气囊相对萎缩；当储气囊内部处于相对正压状态时，该储气囊相对扩张。这有利于保持该隔离系统内外压力平衡。该柔性储气囊与当前医院中麻醉机所配备的储气囊、简易呼吸气囊所配储气囊无本质区别。本发明中该储气囊同时为呼吸活动产生的气体提供一个临时储存的空间，这在中空纤维膜为隔离膜的情况下更有必要。

步骤5，该待吸入气体通过适配单元被吸入肺部。通过适配单元输送该待吸入气体的适配部位包括：气管、口腔、鼻腔、鼻孔周围、口鼻周围、颜面部周围、头面部周围。具体地，与该待吸入气体输送部位相对应的适配单元的类型包括：气管插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；所述口鼻罩包括通气窗口鼻罩。

从步骤1到步骤5的气体流动动力来源于如下几个方面：呼吸运动引发的气体移动动力；电力气体驱动装置的旋转叶片的气体推动力。

步骤3中扩散单元中实现的扩散过程中，随着隔离膜上孔隙的孔径的增大，跨越该隔离膜的宏观气体流的可能性越大，尤其是隔离膜微孔孔径大于空气分子自由程100倍的情况下，空气分子通过隔离膜的扩散的主要方式为自由扩散，出现跨膜宏观气流的机会增大了，在使用隔离膜孔径小于1000um的隔离装置中，实现扩散单元相对密封的机理包括扩散单元内部气体流动阻力小于跨越隔离膜的阻力，随着呼吸运动的进行，气体沿着阻力最小的路径移动；在使用者咳嗽、打喷嚏、快速深度呼吸时、外部风力增大等情况下，跨膜宏观气流出现机会增大，此时隔离装置的颗粒物阻挡作用包括该扩散单元隔离膜及该隔离膜外侧的过滤吸附结构的结构性阻挡，以及该过滤吸附结构的吸附作用，尤其是该过滤吸附结构中的具有驻极体结构的熔喷纤维的吸附作用。

优选地，该口鼻罩包括通气窗口鼻罩，设有通气窗口鼻罩的隔离装置使用过程中，吸气运动过程中，大气空气经过通气窗进入到该通气窗口鼻罩内部并进入到肺部，同时还有一部分吸入到肺部的气体来自吸气管路中的待吸入气体；随着呼气运动该通气窗口鼻罩内呼出气体一部分进入到大气环境，另一部分呼出气体进入呼气管路。过滤机制和渗透隔离机制并存。呼气运动中产生的呼出气体的出路有两条，一条是通过通气窗进入大气环境，另一条是通过扩散单元与大气扩散平衡成为待吸入气体。两者的比例取决于呼气过程中通气窗呼气阻力Fh与呼气时呼气管路及扩散单元产生的阻力之和Fkh的差(Ft-Fkh)；吸气运动中所需的吸入气体的来源有两条，一条是大气通过通气窗进入该适配单元，另一条是通过扩散单元获取待吸入气体。两者的比例取决于吸气过程中通气窗吸气阻力阻力Fx与吸气时吸气管路及扩散单元产生的阻力之和Fkx的差(Fx-Fkx)。当气泵被安装在吸气管路中的时候，该通气窗口鼻罩内部压力相对于单纯使用单向阀导向单元的时候升高，由此带来该系统内部气体更多的排出量；当气泵被安装在呼气管路中的时候，该通气窗口鼻罩内部压力相对于单纯使用单向阀导向单元的时候降低，由此带来该系统内部气体更多的进入量。随着呼吸运动的进行该系统内部气体量维持在相对稳定的数值。该实施方法具有安全、高效的优点，主要表现在当运动量加大，呼吸强度增加的时候，适配单元内外部压力差增大，有更多的气体通过通气窗进行交换，适应呼吸强度改变。更多的优点包括在通气窗口鼻罩的外侧再加盖一层可随时加减的过滤层或者一般民用口罩，此时吸入气体清洁度高，对吸入气体清洁度贡献主要来源于扩散单元的扩散效果；当运动量加大需要更多清洁吸入气体时候，该通气窗口鼻罩外侧的过滤层或者一般民用口罩被去除，更多的气体进出该口鼻罩，提高了舒适度。该通气窗口鼻罩为小巧携带方便的隔离装置的设计提供了方便。

隔离膜总面积小的隔离装置其隔离膜微孔的孔径就要设计得更大，孔隙率更高，隔离效果下降，整个设备更小、携带更方便。在隔离效果与佩戴的舒适性能之间进行平衡是设计的关键点。

优选地，该大气颗粒物隔离装置的吸气管路或者扩散单元出气口设有氧气浓度和/或二氧化碳浓度传感器，该氧气浓度传感器包括含有氧化锆或氧化钛的氧气浓度传感器；该二氧化碳浓度传感器包括依靠二氧化碳对红外线吸收进行浓度探测的传感器。

优选地，该隔离装置在使用前进行扩散功能检测实验，主要是检测该扩散单元对氧气和二氧化碳的扩散能力。检验的方法包括：去除隔离装置的适配单元，通过呼气管路401向扩散单元吹入模拟呼出气体，该呼气管路包括排水阀及金属管段，该模拟呼出气体成分的体积比例包括：氧气16％、氮气79％、二氧化碳4％、水蒸气1％；模拟气体温度：37℃；环境温度：20℃；环境高度为海平面高度；流速每分钟20L。该模拟呼出气体持续输入一分钟后，抽取该吸气管路402出气口的气体，对该气体中氧气、二氧化碳浓度进行检测。优选地，该隔离装置的吸气管路402出气口的气体中氧气体积百分比大于19％，二氧化碳浓度小于0.1％。优选地，该氧气体积百分比大于20％，该二氧化碳体积百分比小于0.05％。该氧气及二氧化碳浓度的检测方法包括使用本发明所提及的氧气及二氧化碳浓度检测方法，还包括使用化学法等方法。

需要特别说明的是该隔离装置扩散单元内部气体的流动需要气压差，这个气压差来源于进气口的正压和/或出气口的负压。这些压力差必然导致一定程度一定范围的跨越隔离膜的跨膜宏观气流可能。本发明中由于扩散单元中的气体从进气口到出气口流动的阻力(流动阻力)小，扩散单元内部或外部气体跨越该隔离膜的跨膜宏观气流流动的阻力(跨膜阻力)大，导致绝大部分扩散单元内部气体沿着扩散单元进气口到出气口方向流动，从而实现该隔离装置最优化设置。通过检测扩散单元气体泄漏比例(漏气率)，依此来反应跨膜阻力与流动阻力之间的阻力差，该阻力差越大，扩散单元漏气率越低，隔离效果越好。具体检测方法如下：

该漏气率检验的方法包括：去除适配单元100及吸气管路402，通过呼气管路401向扩散单元吹入模拟呼出气体，该呼气管路401包括排水阀及金属管段，该模拟呼出气体成分的体积比例包括：氧气16％、氮气79％、二氧化碳4％、水蒸气1％；模拟气体温度：37℃；环境温度：20℃；环境高度为海平面高度；流速每分钟20升。该模拟呼出气体持续输入一分钟后，测量该扩散单元出气口处流速Ve(单位：升/分钟)，20-Ve的差除以20所得百分比就是该隔离装置漏气率，优选地，该漏气率小于50％。在隔离膜的微孔分布均匀且微孔直径一致性好的情况下，该漏气率与隔离膜的面积成正比；优选地，通过使用胶水封闭该扩散单元的不同部位或夹闭该扩散单元的不同部位，对具有未封闭部位(面积占总隔离膜面积的5％)的隔离装置使用上述检测方法进行该隔离装置漏气率检测，所得结果乘以20就是该隔离装置局部漏气率，隔离装置的局部漏气率应当具有良好的一致性。优选地，该局部漏气率的标准偏差小于11％。

实施例1：无电力辅助的颗粒物隔离装置

一种适用于雾霾天气及其他颗粒物污染环境的大气颗粒物隔离装置，尤其适合户外运动时佩戴的大气颗粒物隔离装置，该大气颗粒物隔离装置包括适配单元、扩散单元、导向单元、呼气管路和吸气管路。该大气颗粒物隔离装置的适配单元包括鼻塞、鼻罩、口鼻罩中的一种，该适配单元通过束带或弹性束带与头部或耳部固定：另外地，在使用鼻塞或鼻罩作为适配单元的情况下，该呼气管路和吸气管路先穿过一般民用口罩后再与该适配单元连通，并且该一般民用口罩包裹该鼻塞或鼻罩以及口鼻周围区域，并且该一般民用口罩采用悬挂于头部或耳部的方式固定，这样的设置使得该使用鼻罩或鼻塞的隔离装置使用过程中经口或适配口边缘漏入的颗粒物得到进一步控制，该一般民用口罩过滤效果优于GB/T32610-2016民用口罩检测标准中过滤效率Ⅱ级；优选地，以口鼻罩为适配单元的情况下，该口鼻罩为通气窗口鼻罩，并且该通气窗过滤效率优于GB/T32610-2016民用口罩检测标准中过滤效率Ⅱ级。

该隔离装置的导向单元包括两个单向阀被分别放置在一条吸气管路和一条呼气管路中，并且两个单向阀的导流方向相反，优选地该大气颗粒物隔离装置具有两条吸气管路和两条呼气管路，并且每个吸气管路和呼气管路均配有至少一个单向阀。该单向阀包括鸭嘴阀或膜片式单向阀。该呼气管路和吸气管路由通用气体输送软管组成。

该扩散单元包括扩散囊袋，该扩散囊袋的进气口和出气口分别与该呼气管路和吸气管路连通。该扩散单元的GV5的优选值包括500ml至5000ml；该扩散囊袋的柔度值R大于0.1，非充气状态下该扩散囊袋的长宽比值包括1至100，该扩散囊袋的个数优选值包括1至100个；优选地，该扩散单元的结构形式包括数个扩散囊袋串联和/或并联而成的囊袋串。该扩散囊袋包括隔离膜，优选地，该隔离膜被涂敷或浸渍氨基硅油成分的整理剂涂层，或者表面被涂敷常温固化硅橡胶涂层，或者表面被涂敷高温固化硅橡胶涂层；优选地，该隔离膜的外侧复合有尼龙纤维、或芳纶纤维、或者聚丙烯纤维保护层；优选地，该扩散囊袋内部含有支撑结构；优选地，该扩散囊袋外周设有驻极体吸附纤维层，该纤维层包括聚丙烯熔喷布；优选地，该扩散单元进气口和/或出气口配有储气囊，该储气囊GV5的优选值包括500ml至1000ml。特别地，该隔离装置的支撑结构、隔离膜及隔离膜外侧保护层(若有)以及隔离膜外侧纤维吸附层的主要成分为聚丙烯材料，方便随时更换且环境友好；优选地，该呼气管路设有金属结构管壁，并且该金属管壁朝向管腔内侧和外侧方向设有片状突出部，增加散热功能，促进水蒸气在此处凝结；优选地，在呼气管路和/或扩散囊袋的低垂部位设有排水阀门；优选地，该扩散囊袋之间和/或吸气管路中配有活性炭罐，该活性炭罐与管路之间以插接方式、卡扣方式或螺丝旋接方式连接。优选地，该扩散囊袋、或者串联和/或并联在一起的扩散囊袋串被固定在该隔离装置使用者的身体上部衣着上，优选地，该上部衣着包括网眼面料的夹克，该扩散囊袋布置方案包括：该扩散囊袋、或者串联和/或并联在一起的扩散囊袋串分布在该夹克一侧前襟、腰背部、另一侧的前襟；该扩散单元另外的佩戴形式包括：该扩散囊袋，或串联和/或并连在一起的扩散囊袋串被连接固定在一起，形成一件上衣外套、或者一件头巾、或者一件披肩、或者一件披风、或者一件风衣、或者一件头盔，以及上述佩戴物的组合；该扩散单元的进气口和出气口分别与呼气管路和吸气管路连接，优选地，该扩散单元的进气口位于该扩散单元在佩戴状态下相对高度较高的位置并与呼气管路连接，并且该扩散单元的出气口位于该扩散单元在佩戴状态下相对高度较低的位置并与吸气管路相连接，更优选地，被串联和/或并联的每一个扩散囊袋的入气口位于该扩散囊袋在佩戴状态下相对高度较高的位置，并且该扩散囊袋的出气口位于该扩散囊袋在佩戴状态下相对高度较低的位置；优选地，该吸气管路中设有圆柱状驻极体聚丙烯熔喷纤维团，并且该纤维团可以随时更换。

由于该类实施例中扩散单元为扩散囊袋结构，包括多孔结构的隔离膜和扩散囊袋内支撑结构以及隔离膜外侧的吸附结构均有保暖作用，该类实施例特别适合寒冷季节穿戴。

实施例2：配有电力气体驱动装置为导向单元的大气颗粒物隔离装置

一种大气颗粒物隔离装置，该隔离装置的适配单元包括气管内插管、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔中的一种，所述口鼻罩还包括通气窗口鼻罩，该适配单元通过束带与头部或者耳部相固定：该隔离装置的导向单元包括至少一个气泵以及该气泵的控制电路和电源，优选地该控制电路由计算机及计算机芯片运行程序控制，具体的控制方式包括控制电流大小、方向及频率；一种设置情况，该气泵被密封性放置在吸气管路中，该吸气管路中的气泵输送气体到适配单元，并且在使用时持续保持该适配单元中气体处于流动状态并维持一定的正压，该气泵的气体输送能力不小于每分钟10L，该种模式对于有慢性阻塞性肺病的使用者具有更多的排出二氧化碳的益处。另外一种放置情况，该气泵被放置在呼气管路中，其作用在于从该适配单元输送气体到扩散单元，并且持续保持该适配单元中气体处于流动状态并维持一定的负压，该负压状态有利于促进该适配单元与所适配的部位的密切结合；特别地，该吸气管路和呼气管路分别各安装一个气泵及与该气泵配套的气泵电流控制电路。为避免气泵突然失灵造成的系统运转障碍及危害，优选地，该呼气管路和吸气管路中除了气泵以外还包括至少各1个与该气泵导流方向一致的单向阀，在气泵运转障碍时可以依靠单向阀导向作用进行相对有效运转。

特别地，该配置在吸气管路中的电力气体驱动装置包括一台无创呼吸机机体，无创呼吸机主要的作用机理就是持续或间断式向该无创呼吸机佩戴者提供正压气体，并且能够控制给气的频率、压力、气体流速、气体温度、不同给气压力转化与该转化所需时间的比值、对该呼吸机佩戴者的主动呼吸的感知与协同。

该隔离装置扩散单元包括扩散囊袋，该扩散囊袋的气体进气口和出气口分别与该呼气管路和吸气管路连通。该扩散单元GV5优选值包括500ml至5000ml，该扩散囊袋的柔度值R大于0.1；非充气状态下该扩散囊袋的长宽比值包括1至100，该扩散囊袋的个数优选值包括1至100个；优选地，该扩散单元的结构形式包括数个扩散囊袋串联和/或并联而成的囊袋串。该扩散囊袋包括隔离膜，优选地，该隔离膜被涂敷或浸渍氨基硅油成分的整理剂涂层，或者表面被涂敷常温固化硅橡胶涂层，或者表面被涂敷高温固化硅橡胶涂层。优选地，该隔离囊袋包括支撑结构；该扩散囊袋外周设有驻极体吸附纤维层，该纤维层包括聚丙烯熔喷布，优选地，该聚丙烯熔喷布含有电气石粉末。优选地，该呼气管路设有一段金属结构管壁，并且该金属管壁朝向管腔内侧和/或外侧方向设有片状突出部；在呼气管路和/或扩散囊袋的低垂部位设有排水阀门；优选地，该扩散单元的进气口或出气口与储气囊连通；优选地，该扩散囊袋之间和/或吸气管路中配有活性炭罐，该活性炭罐与吸气管路之间以插接方式、卡扣方式或螺丝旋接方式连接；优选地，该吸气管路设有氧化锆或氧化钛氧气浓度传感器，以及红外线吸收型二氧化碳浓度传感器及相关电源，氧气浓度和二氧化碳浓度信号被输入计算机芯片进行处理并在显示设备上显示。优选地，该扩散囊袋整体或局部成折叠样式。该扩散囊袋、或者串联和/或并联在一起的扩散囊袋串被固定在该隔离装置使用者的身体上部衣着上，优选地，该上部衣着包括网眼面料的夹克，该扩散囊袋布置方案包括：该扩散囊袋、或者串联和/或并联在一起的扩散囊袋串分布在该夹克一侧前襟、腰背部、另一侧的前襟；该扩散单元另外的佩戴形式包括：串联和/或并连在一起的扩散囊袋被连接固定在一起，形成一件上衣外套、或者一件头巾、或者一件披肩、或者一件披风、或者一件风衣、或者一件头盔，以及上述佩戴物的组合。

另外地,该扩散囊袋、或者串联和/或并联在一起的扩散囊袋串被放置在设有电风扇的开窗的箱体内部；优选地，该箱体内设有声波发生器，该声波发生器的工作频率包括低频波段和/或超声波频段，由于该隔离装置含有电力驱动的导向单元，该电动力克服该连接管道和该扩散单元造成的气体流动的阻力，该扩散单元与该隔离装置使用者的距离的优选值包括50cm至10000cm。特别地，该电力驱动的大气颗粒物隔离装置被使用在生物实验室、药物配置室、特殊感染手术操作间、工厂的粉尘操作环境等处，使用时该装置的扩散单元被放置在远离操作范围污染空气环境以外，该大气颗粒物隔离装置的使用具有更高的安全性。

优选地，该扩散单元的入气口位于该扩散单元在佩戴状态下相对高度较高的位置并与呼气管路连接，并且该扩散单元的出气口位于该扩散单元在佩戴状态下相对高度较低的位置并与吸气管路相连接，或者该扩散单元非随身配置的情况下，该扩散单元进气口位于该扩散单元的高处，其出气口位于该扩散单元低处。

实施例3：一种包括中空纤维膜的大气颗粒物隔离装置

一种大气颗粒物隔离装置，该隔离装置的适配单元包括气管内插管、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔中的一种，所述口鼻罩还包括通气窗口鼻罩，该适配单元与适配部位固定的方法包括束带和/或尼龙搭扣：该隔离装置的导向单元包括单向阀和/或者电力气体驱动装置。

该单向阀包括鸭嘴阀或膜片式单向阀，优选地，该单向阀采用膜片式单向阀。该单向阀分别被放置在呼气管路和吸气管路中。

该电力气体驱动装置还包括该与电力气体驱动装置相配套的电源及开关，该开关通过改变电阻和/或半导体电路调节输入电流大小、频率、方向，优选地，以上电路通过储存并运行在计算机芯片上的计算机运行程序来控制；该电力气体驱动装置包括气泵，该气泵的气体输送能力不小于每分钟10L；该气泵被密封性放置在吸气管路中，该吸气管路中的气泵输送气体到适配单元，该适配单元的气体压力相对提高，该种模式对于有慢性阻塞性肺病的使用者具有更多的排出二氧化碳的益处。另外地，气泵被放置在呼气管路中，其作用在于从适配单元输送气体到扩散单元，并且持续保持该适配单元中气体处于流动状态并维持一定的负压，该负压有利于促进适配单元与所适配的部位地密切结合。为避免电力驱动装置突然失灵造成的系统运转障碍，优选地，该呼气管路和吸气管路中除了电力气体驱动装置以外还包括至少各1个与该电力气体驱动装置导流方向一致的单向阀，在气泵运转障碍时可以依靠单向阀导向作用进行相对有效运转。

特别地，该导向单元包括一台无创呼吸机机体，并且被配置在吸气管路中。

该扩散单元的进气口和出气口分别与该呼气管路和吸气管路连通。该呼气管路与吸气管路的周长包括20mm至80mm，优选地，该扩散单元的进气口位于该扩散单元在佩戴状态下相对高度较高的位置并与呼气管路连接，并且该扩散单元的出气口位于该扩散单元在佩戴状态下相对高度较低的位置并与吸气管路相连接，或者该扩散单元为非随身配置设定，该扩散单元进气口位于该扩散单元的高处，其出气口位于该扩散单元低处。优选地，该呼气管路设有金属管段，并且该金属管段具有伸向管腔内部及外部的片状突起。呼气管路及扩散囊袋低垂部位配有排水阀门。

扩散单元包括由中空纤维膜组成的组件及储气囊，该中空纤维膜主要材质类型包括：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、硅橡胶、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酰胺、聚芳醚酮中的一种，或以上材料至少两种的组合；优选地，该中空纤维膜表面涂敷含有氨基硅油的整理剂涂层、或者涂敷常温固化硅橡胶涂层、或者涂敷高温固化硅橡胶涂层。多根中空纤维膜并联形成组件，该组件也被称为模块或中空纤维膜模块，该中空纤维膜管的纤维中心管腔的周长优选值包括50um至30mm，该组件的总的中空纤维膜根数包括10根至40000根，长度包括30cm至1000cm。该中空纤维膜管壁上的孔隙的孔径小于1000um，优选地，小于100um。

该组并联排列的中空纤维膜包括头尾两端，该头尾两端的中空纤维膜外侧壁被密封性粘合在一起，中空纤维膜的头尾两端的共同开口分别与该呼气管路和吸气管路密封性连通，优选地，该组件外周包裹一层含有驻极体结构的聚丙烯熔喷布；优选地，包裹该组件的熔喷布与该组件的连接方式包括通过弹力筋套扎或搭扣式连接，该搭扣式连接包括含有钩丝结构的魔术贴(粘扣带)，或者采用3M^TM牌蘑菇头搭扣固定，在使用过程中该熔喷布可以方便脱卸，随时更换。优选地，在吸气管路上串联活性炭罐。

该中空纤维膜组件的两端连通储气囊，该储气囊的GV5包括500ml至5000ml，该储气囊的GV5与GV400的比值大于0.1。

该组件被固定在该隔离装置使用者的上部衣着，优选地，该上部衣着包括网眼面料的夹克，该组件布置方案包括：该组件分布在该夹克一侧前襟、腰背部、另一侧的前襟；该扩散单元另外的佩戴形式包括：该组件被网状或网眼面料连接固定在一起，形成一件上衣外套、或者一件头巾、或者一件披肩、或者一件披风、或者一件风衣、或者一件头盔，以及上述佩戴物的组合。

该网状或网眼面料包括市面常见的网眼布、渔网状纺织物或编织物、常见的棉麻制品及化纤织物。

优选地，该中空纤维过滤膜组件被放置在设有电风扇的开窗的箱体内部；优选地，该箱体内设有声波发生器，该声波发生器的工作频率包括低频频段和/或超声波频段；优选地，该隔离装置含有电力驱动的导向单元的情况下，电力驱动的动力克服连接管道造成的气体流动的阻力，该扩散单元与该隔离装置使用者的距离的优选值包括50cm至10000cm。该电力气体驱动装置导向单元的大气颗粒物隔离装置被使用在生物实验室、药物配置室、特殊感染手术操作间、工厂的粉尘操作环境、交通工具、设备操作环境等处，使用时该装置的扩散单元被放置在远离操作范围污染空气环境以外，该大气颗粒物隔离装置的使用具有更高的安全性。

实施例4：一种潜水专用颗粒物隔离装置

该隔离装置的适配单元包括潜水咬嘴、鼻罩、潜水面镜中的一种，其中在使用鼻罩或者潜水面镜作为适配单元的情况下，该适配单元与头部固定的设置包括束带。该潜水咬嘴、鼻罩、潜水面镜在水下需要更高的耐压强度，潜水深度决定了该适配单元的强度需要，一般情况下，在潜水所处深度的压力下，该适配单元与适配部位之间体积变化幅度小于20％，其试验方法参考一般适配单元强度实验方法，

该隔离装置的导向单元包括两种形式，其中一种包括：至少一个气泵以及与该气泵相配套的电源及开关；该气泵被密封性放置在吸气管路中，该吸气管路中的气泵输送气体到适配单元，该电力气体驱动装置的气体输送能力不小于每分钟10L。为避免气泵突然失灵造成的系统运转障碍，优选地该呼气管路和吸气管路中除了气泵以外还包括至少各一个与该气泵导流方向一致的单向阀，在气泵运转障碍时可以依靠单向阀导向作用进行相对有效运转；优选地，在呼气管路中近适配单元50cm以内设有一段柔性软管，该软管的GV5与GV400的比值大于0.1，优选地，该比值大于0.9。该段软管在水下被压扁，安装在吸气管路中的气泵必须克服水压对柔性软管的压迫才能完成系统内部气体的流动循环，适配单元内部的气体压力提高到与使用者头部所在深度液体压力相接近的数值，减少了使用者在吸气时需要克服的静水压。该柔性软管的周长与呼气管路相同，其长度大于5cm，壁厚包括0.1mm至2mm，其材质包括乳胶、聚氨酯、热塑性弹性体、硅胶、尼龙等。

导向单元另外一种包括：导向单元包括分别安装在呼气管路和吸气管路中的单向阀。由于缺乏气泵的支撑，该潜水装置特别适合使用在下潜深度较小的范围内使用，随着下潜深度增加吸气阻力增大，适配器受压力度增大，带来佩戴不适感。

该扩散单元的进气口和出气口分别与该呼气管路和吸气管路连通。该呼气管路与吸气管路的周长包括20mm至80mm。该呼气管路和吸气管路需要耐受一定的静水压，该静水压的强度与潜水的深度有关，本实施例中吸气管路和呼气管路的强度要求在10m深的水中，其管腔体积减少幅度小于20％，优选地，在50m深的水中，其管腔体积减少幅度小于20％。优选地采用聚乙烯、尼龙、聚氨酯、热塑性弹性体管材，其内部设有螺旋形钢丝支撑结构。优选地，呼气管路的一段为金属管，并且该金属管向管腔内部伸出片状突起，该突起与该金属管轴向平行；优选地，该呼气管路连通排水阀门；优选地，该排水阀门排水口能够对接常规医用注射器乳头，用来抽取呼气管路中的冷凝水；优选地该排水阀连接一段连接管路作为储存管路，该储存管路具有临时储存呼出气体中的冷凝水的作用，优选地，该储存管路包括柔性管路，优选地，该柔性管路位于近排水阀一段，并且该柔性储存管长度占整个储存管长度的比值包括10％至70％。该柔性储存管的作用在于能够通过挤压排出积在其中的冷凝水。该柔性储存管路性状参考该呼气管路中的柔性软管段。

该隔离装置扩散单元包括由中空纤维膜组成的组件及储气囊，优选地，在中空纤维膜外部或内部涂有硅橡胶涂层，该涂层厚度包括10nm至20um；该中空纤维膜的纤维中心管腔的周长包括50um至30mm，多根中空纤维膜并连形成组件，该组件的总的中空纤维膜根数包括100根至40000根，长度包括30cm至1000cm。该中空纤维膜的孔径小于1000um，优选地，小于100um，该中空纤维膜管壁厚度包括10um至1mm。

该组件包括一组中空纤维膜并联排列，并且该组并联排列的中空纤维膜包括头尾两端，该头尾两端的中空纤维膜外侧壁被密封性粘合在一起，该头尾两端的共同开口分别与该呼气管路和吸气管路密封性连接；优选地该组件外周包裹一层含有驻极体结构聚丙烯熔喷布；优选地该熔喷布与组件的连接方式包括弹力筋套扎固定、搭扣连接固定，尤其是含有钩、丝结构的魔术贴(粘扣带)或者采用3M^TM牌蘑菇头搭扣固定，在使用过程中该熔喷布可以方便脱卸，随时更换。

该中空纤维膜组件的进气口和/或出气口连通储气囊，该储气囊的GV5体积包括500ml至5000ml。

该扩散单元被固定在能够漂浮在水面的漂浮物上、该漂浮物包括聚苯乙烯泡沫、聚氨酯闭孔泡沫，充气高分子管、袋等，并且该扩散单元固定形式包括被包裹在网眼布或渔网状材料内部。该呼气管路与吸气管路的长度优选值包括50cm至10000cm。该潜泳装置具有隔离水面空气污染物、水雾、含盐颗粒的能力。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (10)

1.一种大气颗粒物隔离装置，其特征在于，所述隔离装置包括适配单元(100)、扩散单元(300)、导向单元(200)以及设置于所述适配单元(100)与所述扩散单元(300)之间的呼气管路(401)和吸气管路(402)；

所述扩散单元(300)包括微孔材料隔离膜(301)。

2.根据权利要求1所述的大气颗粒物隔离装置，其特征在于，所述适配单元(100)包括如下结构的一种：气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；和/或，

所述口鼻罩包括通气窗口鼻罩；和/或，

所述导向单元(200)包括单向阀和/或电力气体驱动装置；所述单向阀包括：鸭嘴阀或膜片式单向阀；所述电力气体驱动装置包括气泵或无创呼吸机机体；和/或，

所述扩散单元(300)包括扩散囊袋或两个以上扩散囊袋组成的扩散囊袋串，或者中空纤维膜组件及储气囊；所述扩散囊袋、中空纤维膜组件两者均包括隔离膜(301)；所述扩散囊袋中的隔离膜(301)的制作材料包括：聚四氟乙烯、硅橡胶、聚氨酯，聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、醋酸纤维素、天然棉麻纤维中的一种，或至少以上两种材料的组合；所述中空纤维膜组件中的隔离膜(301)制作材料包括：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、硅橡胶、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酰胺、聚芳醚酮中的一种，或至少以上两种材料的组合；和/或,

所述隔离膜上的孔径均小于1000um，或所述隔离膜上超过1000um孔径的孔个数小于总个数的5％；和/或，

所述扩散囊袋包括支撑物(302)；和/或，

所述隔离膜包括氨基硅油成分的整理剂涂层，或者一层室温固化硅橡胶涂层，或者一层高温固化硅橡胶涂层；和/或，

所述扩散囊袋至少一部分隔离膜包括折叠结构样式；和/或，

所述扩散单元隔离膜(301)外侧包括聚丙烯熔喷布过滤吸附层；所述熔喷布包括驻极体结构和/或电气石粉末。

3.根据权利要求1或2所述的大气颗粒物隔离装置，其特征在于，所述扩散单元(300)还包括声波发生装置，所述声波发生装置安装在所述扩散单元外部或者所述扩散囊袋的内部；所述声波频率包括100Hz至100MHz；和/或，

所述扩散单元(300)内部或由所述扩散单元(300)到所述适配单元(100)的吸气管路(402)中设有活性炭吸附装置；和/或，

所述呼气管路(401)设有排水阀门，所述呼气管路(401)包括散热金属管段；和/或，

所述扩散囊袋或扩散囊袋串的进气口和/或出气口连通储气囊；和/或，

所述隔离装置包括安装在吸气管路(402)中的氧气和/或二氧化碳浓度传感器，以及对该浓度传感器产生的信号进行处理并显示的设备。

4.一种大气颗粒物隔离套件，其特征在于，所述隔离套件包括如权利要求1-3之任一项所述的大气颗粒物隔离装置和至少如下一个附件，该附件包括无创呼吸机机体、气泵、移动电源、开关电路、所述开关电路的计算机控制程序、所述控制程序的储存执行芯片、固定所述适配单元(100)于头部的束带、固定所述适配单元(100)于耳部的束带。

5.一种基于权利要求1或4所述大气颗粒物隔离装置或套件的大气颗粒物隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，通过适配单元(100)收集肺部呼出气体；

步骤2，所述呼出气体在导向单元(200)的控制下，沿着呼气管路(401)输送到扩散单元(300)；

步骤3，所述呼出气体与大气成分在所述扩散单元(300)中通过隔离膜(301)完成扩散平衡，成为待吸入气体；

步骤4，所述待吸入气体在所述导向单元(200)的控制下沿着吸气管路(402)输送到所述适配单元(100)；

步骤5，所述待吸入气体通过所述适配单元(100)被吸入肺部。

6.如权利要求5所述的大气颗粒物隔离方法，其特征在于，步骤1所述的收集肺部呼出气体的收集部位包括气管内、口腔、鼻腔、鼻孔周围、口鼻周围、颜面部周围、头面部周围，与所述收集部位相对应的适配单元分别是气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；和/或，

所述口鼻罩包括通气窗口鼻罩；和/或，

步骤2所述的呼出气体沿着呼气管路(401)输送到扩散单元(300)的过程受到导向单元(200)的控制，所述导向单元(200)的控制方法包括使用单向阀和/或电力气体驱动装置；并且所述呼气管路(401)气体流动方向为由适配单元(100)到扩散单元(300)；

步骤3所述的扩散平衡过程中所述呼出气体与大气成份通过隔离膜(301)互相扩散平衡的过程包括：大气中的氧气扩散进入所述扩散单元(300)内部，所述扩散单元(300)内部二氧化碳、水蒸气扩散进入大气环境，随着所述呼出气体在所述扩散单元(300)内部流动，所述呼出气体经过扩散平衡后成为待吸入气体；所述扩散单元(300)包括扩散囊袋或两个以上扩散囊袋组成的扩散囊袋串，或者中空纤维膜组件及储气囊；所述扩散囊袋、中空纤维膜组件两者均包括隔离膜(301)；所述扩散囊袋中的隔离膜(301)的制作材料包括：聚四氟乙烯、硅橡胶、聚氨酯，聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、醋酸纤维素、天然棉麻纤维中的一种，或至少以上两种材料的组合；所述中空纤维膜组件中的隔离膜(301)制作材料包括：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、硅橡胶、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酰胺、聚芳醚酮中的一种，或至少以上两种材料的组合。

7.如权利要求6所述的大气颗粒物隔离方法，其特征在于，步骤3中，所述扩散单元隔离膜(301)的外侧设有聚丙烯熔喷布吸附过滤层。

8.如权利要求5所述的大气颗粒物隔离方法，其特征在于，步骤3中，所述扩散单元(300)设有声波发生器，所述声波频率包括100Hz至100MHz；和/或，

步骤4中，所述扩散平衡后的待吸入气体在所述导向单元(200)的控制下沿着所述吸气管路(402)输送到所述适配单元(100)，所述导向单元(200)包括单向阀和/或电力气体驱动装置；并且所述吸气管路(402)的气体流动方向为从所述扩散单元(300)到所述适配单元(100)；和/或，

步骤5中，所述待吸入气体通过所述适配单元(100)被输入到肺部，所述适配单元(100)输入气体的部位包括气管内、口腔、鼻腔、鼻孔周围、口鼻周围、颜面部周围、头面部周围，与所述输入部位相适应的所述适配单元(100)分别是气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；所述口鼻罩还包括通气窗口鼻罩。

9.如权利要求5所述的大气颗粒物隔离方法，其特征在于，步骤1-5中，所述隔离装置内部气体流动的动力来源于呼吸器官的吸呼运动和/或电力气体驱动装置的驱动。

10.如权利要求5-9之任一项所述的大气颗粒物隔离方法，其特征在于，所述扩散囊袋或扩散囊袋串的进气口和/或出气口连通储气囊用来缓冲储存所述呼出气体和/或所述待吸入气体；和/或，

所述呼气管路设有金属管段促进水蒸气凝集，所述呼气管路设有排水阀；和/或，

在所述大气颗粒物隔离装置在被使用状态下，所述扩散单元的进气口在垂直于海平面的高度上高于所述扩散单元出气口。

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