CN203169858U - 便携式正压自适应呼吸过滤器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携式正压自适应呼吸过滤器，包括口罩本体，其特征在于，该口罩本体外表面上设置有与之连为一体的连接器，而其外部则设置有通过空气导管与该连接器连通的空气过滤器。所述空气过滤器包括外壳，设置于该外壳内部的带有空气滤膜的空气空腔，以及用于控制空气空腔内外空气运动状态的控制系统；所述空气空腔通过空气导管与所述连接器连通。通过上述方案，本实用新型在防护PM2.5的同时保证了口罩的透气性，具有很高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种人体呼吸用的过滤器，具体地说，是涉及一种便携式正压自适应呼吸过滤器。
背景技术
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物；它是地球大气成分中含量很少的组分，但对空气质量和能见度却有重要的影响。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响很大。
气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物，会被挡在人的鼻子外面；粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物，能够进入上呼吸道，但部分可通过痰液等排出体外，另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡，对人体的危害相对较小；而粒径在2.5微米以下的细颗粒物，直径不到人的头发丝的1/20大小，不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。
每个人每天平均要吸入约1万升的空气，进入肺泡的微尘可迅速被吸收、不经过肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身；其次，会损害血红蛋白输送氧的能力，甚至丧失血液，这对于贫血和血液循环障碍的病人来说，可能产生严重后果。例如可以加重呼吸系统疾病，甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液，其中的有害气体、重金属等溶解在血液中，对人体健康的伤害更大。人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而且PM2.5还可成为病毒和细菌的载体，为呼吸道传染病的传播推波助澜。
目前，常见的防尘防菌设备主要是口罩，而市面上常见的口罩类型主要有以下几中：
外科手术口罩：用三层“不织布(non-woven)”制造，手术室环境适合使用，可阻隔直径约4微米以上微粒。
活性碳医用口罩：加入活性碳用料，最主要的作用是隔味，而非防菌、防毒，而且呼吸阻力会加大，不适合长时间使用。
防尘口罩：主要防尘，防菌功能一般。
普通纸口罩：阻挡较大微粒时有用，而直径少于5微米的病毒，可轻易通过，隔菌功能有限。
N95标准的口罩：合符美国国家职业安全及健康协会标准(NIOSH)，通过N95认可，隔滤的微粒，直径可小至0.3微米，可用于PM2.5的防护。虽然这种口罩确实有阻挡PM2.5的功效，但是，过滤功效越强的口罩，其密闭性就必然越强，相应的透气性就越差，长时间佩戴会感到不舒服、胸闷，对身体反而有害，而且，进行室外运动更不能戴N95口罩，老人与小孩也不应当长时间戴这种口罩。
综上所述，现有的口罩很难在PM2.5防护和透气性两方面实现兼顾，这给人们的工作与生活带来了不少麻烦，也使得该技术成为了科学研究的重点之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种便携式正压自适应呼吸过滤器，主要解决现有口罩难以实现PM2.5防护和透气性两方面兼顾的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
便携式正压自适应呼吸过滤器，包括口罩本体，该口罩本体外表面上设置有与之连为一体的连接器，而其外部则设置有通过空气导管与该连接器连通的空气过滤器。
进一步地，所述空气过滤器包括外壳，设置于该外壳内部的带有空气滤膜的空气空腔，以及用于控制空气空腔内外空气运动状态的控制系统；所述空气空腔通过空气导管与所述连接器连通。
为了实现空气的自适应调节功能，所述控制系统包括用于为空气提供动力的风扇，位于空气空腔内部用于检测其气压的压力传感器，以及用于处理该压力传感器采集的数据并控制所述风扇工作状态的控制电路；所述风扇自带电源。
具体地说，所述控制电路包括与所述压力传感器连接的放大电路，与该放大电路连接的单片机，以及分别与该单片机和风扇的电机连接的驱动电路。
所述电源为充电电池。
为了便于携带，提高使用的方便性，所述外壳上设置有用于将整个空气过滤器安置于人体肩、臂膀、背部、腰间、头部、脸部上的卡槽、绑带或/和固定孔。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型以现有的N95标准口罩为基础，再增加一套提高空气进出量的空气过滤器，从而使N95标准口罩在实现PM2.5防护的同时，其透气性也得到了保证，解决了长期佩戴N95标准口罩容易出现胸闷不舒服的问题；
(2)本实用新型通过对空气过滤器的巧妙设计，利用自动检测人体呼吸时的压力状态来实现外界空气进出的自动调节，从而使整个口罩在透气性方面实现了自适应功能；
(3)本实用新型对空气过滤器的外壳进行设计，使其能够方便地安置于人体之上，如：通过卡槽固定在肩部、头盔内，或者配合固定孔将空气过滤器固定在肩上、胸前、腰间或背后，使用时十分方便；
(4)本实用新型为空气过滤器内的风扇配置了充电电池作为电源，如此不仅成本低廉，可以循环使用，而且不占空间，保证了整个空气过滤器的体积小型化，进一步为其便携式携带提供了实现基础。
附图说明
图1为本实用新型的示意图。
上述附图中，附图标记对应的结构名称如下：
1-空气导管，2-外壳，3-空气滤膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，便携式正压自适应呼吸过滤器，主要包括三部分：口罩本体、空气导管和空气过滤器。
其中，为了确保来自空气过滤器的空气顺利进入N95标准的口罩本体内部，在口罩本体外表面上还设置有一个连接器，利用该连接器与空气导管对接，将空气过滤器内的空气引入口罩本体内部，供人体呼吸使用，以确保口罩的透气性良好。该连接器与口罩本体为一体设计。
空气过滤器是本实用新型的设计要点，其主要包括空气滤膜、风扇、空气空腔、压力传感器和控制电路，空气滤膜用于对大气中的空气进行过滤；而风扇则用于为大气中的空气提供动力，在需要时使空气更快地穿过空气滤膜，进入空气空腔；而压力传感器设置于空气空腔内部，实时地采集空气空腔的内部压力，给控制电路提供控制风扇工作的依据；风扇采用充电电池提供电源，简单方便；而控制电路则包括与所述压力传感器连接的放大电路，与该放大电路连接的单片机，以及分别与该单片机和风扇的电机连接的驱动电路。本实用新型涉及的控制电路并无高深的技术设计点，因此直接采用常规的电路，如常见的放大电路，能够实现信号放大功能即可，驱动电路也采用常规的电机驱动电路。各电路自身均属于现有技术，本文不作详细描述。
为了便于携带，上述空气滤膜、风扇、空气空腔、压力传感器和控制电路均设置于一个外壳之内，并在该外壳上设置卡槽、固定孔，并配合绑带，以便根据不同的需要，可以轻易地将整个空气过滤器固定在人体上，如肩部、腰间、胸前或头盔内。例如，直接使用绑带将整个呼吸过滤器戴在耳朵上，如同现有的口罩佩带一样，也可以仅仅将空气过滤器固定在人体的肩上、腰部，或其他部位，而口罩本体仍然采用现有的口罩佩带方式。本实用新型对于空气过滤器的佩带方式不做限制，使用时可以灵活选择。
本实用新型的工作过程和原理如下：
当使用者佩戴上本呼吸过滤器后，口罩本体按照其原有的工作方式进行工作，实现对PM2.5及其他空气颗粒的过滤、防护；而压力传感器则实时检测空气空腔内的压力，当使用者呼气时，呼出的气体通过空气导管进入空气空腔内，使空气空腔内的压力增大，压力传感器将这边压力变化数据传输给控制电路，控制电路则根据压力变化控制风扇停止工作，气体顺利从空气滤膜排出；而当使用者吸气时，空气空腔内的气体从空气导管进入口罩本体内部，进而进入人体，此时，空气空腔内的压力减小，压力传感器则将这种压力变化数据传输给控制电路，控制电路控制风扇启动，使大气中的空气穿过空气滤膜而进入空气空腔，为人体吸气提供足够的新鲜空气。
整个工作过程中，口罩本体内部都处于正压状态，其外部的空气无法自由进入，只有在风扇的动力作用下才能从空气导管进入，而从空气导管进入连接器的空气则需要经过口罩本体的过滤之后，才能进入口罩本体内部，进入人体。如此，既保证了对PM2.5的防护，又提高了空气流通能力，透气性大大增强。
按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。
Claims (6)
1.便携式正压自适应呼吸过滤器，包括口罩本体，其特征在于，该口罩本体外表面上设置有与之连为一体的连接器，而其外部则设置有通过空气导管与该连接器连通的空气过滤器。
2.根据权利要求1所述的便携式正压自适应呼吸过滤器，其特征在于，所述空气过滤器包括外壳，设置于该外壳内部的带有空气滤膜的空气空腔，以及用于控制空气空腔内外空气运动状态的控制系统；所述空气空腔通过空气导管与所述连接器连通。
3.根据权利要求2所述的便携式正压自适应呼吸过滤器，其特征在于，所述控制系统包括用于为空气提供动力的风扇，位于空气空腔内部用于检测其气压的压力传感器，以及用于处理该压力传感器采集的数据并控制所述风扇工作状态的控制电路；所述风扇自带电源。
4.根据权利要求3所述的便携式正压自适应呼吸过滤器，其特征在于，所述控制电路包括与所述压力传感器连接的放大电路，与该放大电路连接的单片机，以及分别与该单片机和风扇的电机连接的驱动电路。
5.根据权利要求4所述的便携式正压自适应呼吸过滤器，其特征在于，所述电源为充电电池。
6.根据权利要求2～5中任意一项所述的便携式正压自适应呼吸过滤器，其特征在于，所述外壳上设置有用于将整个空气过滤器安置于人体肩、臂膀、背部、腰间、头部、脸部上的卡槽、绑带或/和固定孔。
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|---|---|---|---|---|
| CN103801037A (zh) * | 2014-01-24 | 2014-05-21 | 深圳市安保科技有限公司 | 一种便携式呼吸装置 |
| CN104922822A (zh) * | 2015-04-08 | 2015-09-23 | 杨海丹 | 一种口罩 |
| CN105536169A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-04 | 沈震新 | 蛙式呼吸器 |
| CN111420319A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-17 | 北京航天新风机械设备有限责任公司 | 一种基于蓝牙传输的正压防护头罩智能监控系统 |
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