KR20190073624A - Active Personal Anti-Virus Air Purifier - Google Patents

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KR20190073624A
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전수진
권준범
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주식회사 머티리얼스앤머시너리스퀘어
권준범
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전수진
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Abstract

The present invention relates to an anti-virus air purifier using an active blade capable of removing viruses and bacteria in a place such as a ward wherein personal hygiene is important. The anti-virus air purifier can efficiently remove the bacteria and the viruses by sensing light of a wavelength close to visible light and generating photocatalysis. Moreover, air is introduced by a magnetic force by using a blade-type impeller to generate layer air currents. In addition, the layered air currents can respond to a photocatalyst coated on multi-layered partition walls to remove the viruses and bacteria.

Description

능동형 개인용 안티바이러스 공기정화기 {Active Personal Anti-Virus Air Purifier}Active Personal Anti-Virus Air Purifier < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 가시광촉매(Photocatalyst)분말을 활용하여 의료기관에서 사용이 가능한 개인용 안티바이러스 공기정화기이다. 기존 광촉매용 필터의 교체가 거의 필요없고 가시광에 근접한 파장의 빛을 감응하여 병실등의 바이러스 및 세균을 제거할 수 있는 효율적인 장치에 대해 고안된 것이다. 구체적으로는 블레이드형 임펠러를 이용하여 자력으로 공기를 유입하여 층기류를 생성시키고 층기류가 다층의 격벽에 코팅되어 있는 광촉매와 반응하여 바이러스 및 세균을 제거하는 장치에 관한 것이다.The present invention is a personalized antivirus air purifier that can be used in a medical institution utilizing a photocatalyst powder. It is designed to be an efficient device which can eliminate viruses and germs in a room by responding to light of a wavelength close to visible light, without requiring replacement of a conventional photocatalytic filter. More specifically, the present invention relates to a device for removing airborne viruses and bacteria by reacting with a photocatalyst in which a layer airflow is generated by introducing air by a magnetic force using a blade-type impeller and a layer airflow is coated on a multi-

광촉매를 활용한 공기 정화기는 강한 산화력으로 인해 의료기관의 개인용침상 혹은 병실, 화장실등에서 사용이 적합한 것으로 알려져 있다. 환경친화적인 시대의 요구에 맞게 개인중심적인 소형 디바이스의 출시 등이 지속되고 있고 특히 자외선 대신 광원을 값싸고 에너지 이용이 효율적인 LED나, 친환경적인 자연광 가시광선을 활용하려고 하고 있다. The air purifier using the photocatalyst is known to be suitable for use in a private bed, a sickroom, a toilet, etc. of a medical institution due to strong oxidizing power. The company is continuing to introduce personal-oriented compact devices to meet the needs of the environmentally friendly age. In particular, it is trying to utilize LEDs that are cheaper and energy-efficient, and environment-friendly natural light visible rays instead of ultraviolet rays.

일반적인 투과형 필터형 공기청정기는 공기 중의 먼지나 세균 등을 걸러 내어 공기를 깨끗하게 하는 장치로, 통상 외관을 이루는 본체 내부에 실내공기를 흡입하여 강제 송풍시키는 송풍장치와, 이 송풍장치의 동작에 의해 본체 내를 순환시키는 공기 중의 먼지나 세균을 걸러 내는 필터장치를 구비하여, 송풍장치에 의해 실내공기가 본체 내를 순환하게 하고, 필터장치에 의해 본체 내를 순환하는 공기를 정화할 수 있게 되어 있다.BACKGROUND ART [0002] A general air filtering type air cleaner is a device for filtering dust and germs in the air to clean the air. The air purifier filters air by forcibly blowing indoor air into the inside of the main body. And a filter device for filtering dust and germs in the air to circulate the air, so that indoor air can circulate in the main body by the air blowing device, and the air circulating in the main body can be purified by the filter device.

이러한 투과형 필터형 공기청정기의 경우 필터의 교체 및 실제 오염원인 기류가 필터에서 머무를 수 있는 시간이 매우 적어 세균 및 바이러스를 제거하는 확률이 제한적일 수 있다. 특히 필터를 주기적으로 교체해야 하고 필터내에서 바이러스 및 세균이 번식할 수 있으며, 필터자체에 원하지 않는 오염물이 퇴적되어 다 오히려 바이러스나 세균의 번식장소로 활용될 가능성이 크다. In the case of such a permeable filter type air cleaner, the replacement time of the filter and the time it takes for the actual air flow, which is a source of contamination, to stay in the filter is very small, and the probability of removing bacteria and viruses may be limited. In particular, filters must be replaced periodically, viruses and germs can propagate within the filter, undesirable contaminants accumulate in the filter itself, and there is a greater likelihood of being used as a breeding ground for viruses or germs.

본 발명에서 상기 문제점으로 제시되는 필터의 교체문제 및 세균, 바이러스 의 짧은 제거시간을 제안되는 능동형 블레이드를 활용하여 문제점을 해결코자 한다. 본 발명의 광촉매 공기정화기는 필터의 교체가 거의 불필요하고, 필터의 수세와 반영구적인 수명의 부여가 가능함과 동시에 바이러스나 세균을 효과적으로 제거할 수 있는 시간을 부여함으로써 개인 의료형으로 적합하게 설계되었다. 특히 인체에 유해한 자외선을 활용하지 않는 가시광응답 광촉매를 활용하고 상대적으로 효율적이며 저렴한 LED를 광원으로 활용하여 제작될 수 있다. In the present invention, the problem of replacement of the filter and the short removal time of bacteria and virus, which are presented as the above problems, are solved by using the active blade proposed. The photocatalytic air purifier of the present invention is designed to be suitable for a personal medical type by virtue of the fact that replacement of the filter is almost unnecessary and the filter can be washed and given a semi-permanent lifetime and at the same time giving a time for effectively removing viruses and bacteria. Especially, it can be manufactured by using visible light response photocatalyst which does not utilize ultraviolet ray harmful to the human body and utilizing relatively efficient and cheap LED as a light source.

본 발명은, 의료기관의 실내에서 자외선 대신 광원을 값싸고 에너지 이용이 효율적인 LED 등을 활용하여 공기중의 바이러스나 세균을 제거하고자 하는 장치이다. 특히 개인용 침상 혹은 병실, 화장실등에서 사용이 적합하다.The present invention is an apparatus for removing viruses and germs in the air by using an LED that is low in cost and low in energy use in place of ultraviolet rays in a room of a medical institution. Especially, it is suitable for use in a private bed, a bed room, a toilet, and the like.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명을 도1에 보였고 각 장치의 구성에 대해 설명한다.The present invention for solving the above problems is shown in Fig. 1, and the configuration of each device will be described.

의료형 개인용 공기정화 장치의 구성은 능동형으로 주변의 공기를 빨아들여 주변의 오염된 공기를 유입시키는 블레이드(200); 그 앞부위에 설치된 먼지의 유입을 방지하는 플라스틱 메쉬 보호벽(100);The configuration of the medical personal air cleaning apparatus includes a blade 200 that actively sucks in the surrounding air and introduces polluted air around the surrounding air; A plastic mesh protecting wall 100 for preventing inflow of dust installed in the front portion thereof;

블레이드(200)를 회전시킬 수 있는 모터와 그 모터에 전원을 공급하는 축전 혹은 일반 배터리(600); 그리고 USB장치로 전원을 공급할 수 있는 전원장치(700)으로 구성된다. 이 때 전원을 공급하여 블레이드가 회전하면 화살표의 방향으로 기류가 유입되고 유입된 기류는 양쪽 측벽으로 기류가 갈라지면서 가시광촉매가 코팅되어 있는 필터부(400)내부로 유입된다.A motor capable of rotating the blade 200 and a power storage or general battery 600 for supplying power to the motor; And a power supply 700 capable of supplying power to the USB device. At this time, when the blade is rotated by supplying power, the airflow flows in the direction of the arrow, and the flow of air flows into the filter unit 400 coated with the visible photocatalyst as the airflow is split into both side walls.

필터부(400)는 가시광촉매로 이산화티타늄을 기본으로 아나타제 혹은 아나타제-루틸 복합체이며, 양이온 Ti자리에 Fe, Zn, Cr, W, Mo, Mn, Ni, In, Ga, Al, Sb, Sn등이 일부 치환 혹 은 담지된 형태이며, 음이온 O자리에 C, S, N, O, F, P등이 치환되거나, 양, 음이온이 동시에 혹은 다종의 도핑종이 도핑되어 가시광에 응답성을 지니고 있는 광촉매이다. 이 때 가시광촉매는 (300)과 (500)으로 표시된 푸른계열의 LED 램프로부터 빛을 받아 산화-환원 반응을 일으켜 오염원을 제거하게 되고, 굴곡이 있는 플라스틱 소재의 필터(400)는 기류를 와류화 하여 필터(400)에 붙어있는 광촉매 특성을 최대화 할 수 있도록 설계되었다. 이 때 필터의 격벽은 수개 ~ 수백개로 증가시킬수록 광촉매특성을 우수해지며, 격벽자체에 미세한 구멍이 뚫려있거나 격벽에 음이온을 발생시키는 성분을 첨가할 수 있는 형태로 구성될 수 있다. The filter unit 400 is an anatase or anatase-rutile complex based on titanium dioxide as a visible photocatalyst. The filter unit 400 is made of an Fe-Zn-Cr alloy, Is a partially substituted or supported form and the photocatalyst having a response to visible light is doped with C, S, N, O, F, P, to be. In this case, the visible photocatalyst receives the light from the blue LED lamps indicated by (300) and (500) to cause the oxidation-reduction reaction to remove the contaminants. The plastic filter 400 having a curved shape generates vortex So as to maximize the photocatalytic property of the filter 400. In this case, as the number of the barrier ribs of the filter increases from several to several hundreds, the characteristics of the photocatalyst may be improved, and the barrier rib itself may have a structure in which fine holes are formed or components capable of generating negative ions are added to the barrier ribs.

이 때 필터부(400)은 원통형으로 카트리지화 하여 아래 방향으로 쉽게 빼서 수세가 가능할 수 있고, 수세가 완료되면 건조 후 자체 LED 빛으로 광촉매를 이용해 자체 살균기능을 부여한 것을 특징으로 한다.  At this time, the filter unit 400 can be flush with the filter unit 400 in a cylindrical shape and can be flushed downward easily. When the flushing is completed, the filter unit 400 is self-sterilized using a photocatalyst as its own LED light after drying.

본 발명은 일반적인 관통형 필터에서 발생되는 각종 문제점, 즉 세균, 바이러스를 제거하는 유효시간이 짧은 점 및 필터가 소모성이 점을 해결하기 위해 짧은 본 발명에서 제안되는 능동형 블레이드를 활용하여 문제점을 해결 할 수 있다. 본 발명으로 제조된 능동형 블레이드 광촉매 공기정화기는 필터의 교체가 거의 불필요하고, 필터의 수세와 반영구적인 수명의 부여가 가능함과 동시에 바이러스나 세균을 효과적으로 제거할 수 있는 시간을 부여함으로써 개인 의료형에 적합한 효과를 갖는다.The present invention solves the problem by utilizing the active blade proposed in the present invention in order to solve various problems occurring in general through type filters, that is, short effective time to remove bacteria and viruses and to solve the problem that the filter is consumable . The active blade photocatalytic air purifier manufactured by the present invention is substantially free of the need for replacement of the filter, and can be provided with a period of time to effectively remove viruses and germs, Effect.

도 1은 본 발명이 제안하는 능동형 개인용 안티바이러스 공기정화기의 단면을 나타내는 장치도이다.
도 2는 본 발명에 사용된 블레이드의 예이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a device diagram showing a cross section of an active personal anti-virus air purifier proposed by the present invention. FIG.
Figure 2 is an example of a blade used in the present invention.

본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.It is to be understood that each of the features of the various embodiments of the present invention may be combined or combined with each other, partially or wholly, technically various interlocking and driving, and that the embodiments may be practiced independently of each other, It is possible.

가시광 촉매용 이산화티타늄 나노분말은 자외선이나 자연광을 받으면 음의 전하를 가진 전자와 양의 전하를 가진 정공의 쌍을 형성하게 되며 전자는 산소를 산소이온으로 만들어 과산화물을 통한 물합성 반응을 일으키게 되며, 정공은 수산화물, 즉 -OH 라디칼을 형성하여 강력한 산화작용을 일으키게 된다. Titanium dioxide nanoparticles for visible light catalysts form a pair of electrons having a negative charge and holes having a positive charge when exposed to ultraviolet rays or natural light. The electrons make oxygen into oxygen ions to cause a water synthesis reaction through peroxide, The holes form hydroxides, ie, -OH radicals, resulting in a strong oxidizing action.

오염된 공기중의 유기물이 촉매에 흡착될 때, 이러한 산화-환원 반응은 공기정화, 살균, 냄새를 효율적으로 제거할 수 있으며, 특히 병동 혹은 요양원등의 개인위생이 필수적인 곳에서 광범위하게 응용될 수 있다. 광촉매 자체는 그 효과가 반영구적이나, 일반적인 광촉매를 활용한 공기정화기는 기류를 투과형으로 설계하고 필터에 광촉매를 부착시켜 필터의 교체를 주기적으로 해주어야 하는 단점이 있다.When the organic matter in the contaminated air is adsorbed to the catalyst, such oxidation-reduction reaction can effectively remove air purification, sterilization, and odor, and can be widely applied where personal hygiene such as a ward or a nursing home is indispensable have. Although the effect of the photocatalyst itself is semi-permanent, the air purifier using the ordinary photocatalyst has a disadvantage that the air flow is designed to be a transmissive type and the photocatalyst is attached to the filter to periodically replace the filter.

본 발명의 능동형 블레이드를 활용하 공기정화기는 유입된 오염기류를 공기정화기 측벽쪽으로 압축하여 밀어냄으로써 격벽형 필터를 지나갈 때 상기 산화-환원반응이 일어날 수 있게 설계되어 필터의 교체가 거의 필요없으며 필요시 섬유가 아니므로 수세하고 광촉매 자체 살균기능을 이용하여 반영구적으로 사용할 수 있다.By using the active blade of the present invention, the air purifier is designed to push the inflowing pollutant stream toward the sidewalls of the air purifier and push it so that the oxidation-reduction reaction occurs when passing through the septum type filter, Since it is not a fiber, it can be washed and used semi-permanently by using the photocatalytic self-sterilizing function.

다음은 능동형 개인용 안티바이러스 공기정화기의 동작상태 설명이다.The following is a description of the operating state of the active personal antivirus air purifier.

첨부된 도면1을 참조하여 상세히 설명하면 가시광촉매 소재를 이용한 개인용 공기정화 장치는 공기유입필터(100), 블레이드(200), LED(300, 500), 광촉매 코팅 필터부(400), 회전모터 및 배터리부(600), USB 보조전원장치(700) 및 하우징을 포함한다.The personal air purification apparatus using the visible photocatalyst material includes an air inflow filter 100, a blade 200, LEDs 300 and 500, a photocatalytic coating filter unit 400, a rotation motor, A battery unit 600, a USB auxiliary power supply 700, and a housing.

공기유입필터(100)는 원형 혹은 다각형의 모양을 포함하여 플라스틱 소재 혹은 플라스틱 및 금속 소재의 프레임에 탄소가 포함된 직물필터 혹은 플라스틱 메쉬로 구성되어 오염된 기류의 먼지를 일부 제거할 수 있게 이루어져 있다.The air inlet filter 100 is formed of a plastic filter or a plastic mesh containing carbon in a frame made of plastic material or plastic material including a circular or polygonal shape so as to partially remove dust from the polluted air stream .

블레이드(200)은 공기를 유입시키기 위해 회전모터 및 배터리부(600)으로 부터 동력을 전달받아 수평회전운동을 하며, 외부의 오염된 공기를 정화기내로 유입시킨다. 이때 다량의 기류를 측벽으로 이동시켜 광촉매 나노분말이 코팅된 필터부(400)의 유입구로 방향을 전환시킨다.The blade 200 receives the power from the rotating motor and the battery unit 600 to introduce air and horizontally rotationally moves the contaminated air from the outside into the purifier. At this time, a large amount of airflow is moved to the side wall to change the direction to the inlet of the filter unit 400 coated with the photocatalyst nano powder.

도2는 본 발명으로 구성된 플라스틱 소재의 블레이드형 임펠러이며 블레이드가 7개로 구성되어 있다. 이 때, 블레이드의 개수는 2~11개까지 변형시킬수 있으며 이는 개인용 공기정화기의 처리량과 필터부의 용량을 고려하여 변형시킬 수 있다. 블레이드의 재질은 금속과 열경화성 수지, 나일론, PE, 세라믹등 다양한 재료를 사용하여도 무방하다. Fig. 2 is a blade-type impeller of a plastic material constituted by the present invention and has seven blades. At this time, the number of blades can be changed from 2 to 11, which can be modified in consideration of the throughput of the personal air purifier and the capacity of the filter portion. The material of the blade may be made of various materials such as metal, thermosetting resin, nylon, PE, and ceramic.

광촉매 코팅 필터부(400)의 안쪽벽은 유입된 기류가 다시 바깥으로 역류하지 않게 각도를 주어 내부에 가둘 수 있게 하고 진행방향의 수평격벽은 와류를 일부 형성시켜 광촉매반응이 일어나는 유효비표면적을 증대시킨다. 이때 격벽의 표면은 울퉁불퉁하게 설계하여 광촉매가 탈락되지 않도록 하고 기류와의 접촉면적을 최대화 하여 광촉매 효율을 보다 증대시키도록 설계되었다. 또한 격벽의 일부 혹은 전체는 다수 미세기공으로 이루어진 메쉬형태의 날개로 대체될 수 있는데, 이는 유효광촉매 면적을 극대화 할 수 있는 형태로 구성하기 위함이다. 광촉매 필터부(400)은 원통형 카트리지 형태로 아래 배터리부와 하우징을 제거할 경우 수세를 위해 탈착이 가능하도록 클립으로 고정되어 있다.The inner wall of the photocatalytic coating filter unit 400 allows an angle to be applied to the inner side of the filter unit 400 so that the introduced airflow does not flow back to the outer side, and the horizontal partition wall in the traveling direction partially forms a vortex to increase the effective specific surface area . In this case, the surface of the barrier rib is designed to be rugged so that the photocatalyst is prevented from falling off and the contact area with the airflow is maximized to further increase the photocatalytic efficiency. Also, part or all of the barrier ribs can be replaced with mesh-shaped wings made up of a plurality of fine holes, in order to maximize the effective photocatalyst area. The photocatalytic filter unit 400 is fixed by a clip so as to be detachable for washing when the lower battery unit and the housing are removed in the form of a cylindrical cartridge.

LED(300, 500)는 격벽의 개수를 고려하여 하우징 측벽에 설치한다. 양이온이나 음이온이 치환된 광촉매의 흡수파장에 따라 자외선 혹은 가시광을 내는 LED를 설치할 수 있다. 주의할 점은 LED 광이 격벽에 모두 조사될 수 있는 위치에 장착되어야 하며 가장 효율적으로는 격벽의 개수에 맞추어 LED의 개수를 정하고 장착함이 바람직하다. 이 LED를 제어하는 스위치등은 축전기 밑의 하우징에 프린트 기판으로 모듈화하여 장착한다.The LEDs 300 and 500 are installed on the side wall of the housing in consideration of the number of the partition walls. An LED emitting ultraviolet rays or visible light can be provided depending on the absorption wavelength of the photocatalyst in which the cation or the anion is substituted. It should be noted that the LED light should be mounted at a position where all of the partitions can be irradiated, and it is most preferable to set the number of the LEDs according to the number of the partitions. The switch that controls this LED is modularized and mounted on a printed board in the housing under the capacitor.

회전모터 및 배터리부(600)는 USB 보조전원장치(700)에 의해 전기를 축전할 수 있고 직접 USB로부터 전원을 공급받을 수 있도록 이루어져 있다. 이 때 USB는 세로 혹은 가로로 구성될 수 있으며, 정화된 공기가 나오는 측벽에 간섭이 없도록 설치될 수 있다. The rotating motor and the battery unit 600 can store electricity by the USB auxiliary power supply 700 and can receive power directly from the USB. In this case, the USB may be configured as vertical or horizontal, and may be installed so as not to interfere with the sidewalls from which purified air flows.

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.    It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. , Separation, substitution, and alteration of the invention will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (3)

의료기관 혹은 개인용 능동형 공기정화기에 있어,
외부의 오염된 공기를 블레이드(임펠러)를 활용하여 공기정화기 내부로 끌어오는 형태의 공기정화기;
이 때 발생된 기류는 측벽으로 압축되고 광촉매의 필터부로 유입시키는 기류 를 형성하는 형태의 공기정화기;
이 때, 블레이드의 날개가 2~11개로 구성됨을 특징으로 하는 블레이드;
In medical institutions or personal active air purifiers,
An air purifier in which contaminated air from the outside is drawn into the air purifier by utilizing a blade (impeller);
An air purifier in which the generated air stream is compressed into a sidewall and forms a flow of air into the filter portion of the photocatalyst;
Wherein the blade has 2 to 11 blades;
청구항 1의 방법으로 바이러스, 세균을 제거할 목적인 공기정화기에 있어,
가시광응답을 유도하기 위해 양이온 혹은 음이온에 이종 혹은 다종의 이온이 각각 혹은 동시에 도핑된 이산화티타늄이 코팅된 필터;
이 때 카트리지 형태로 구성되어 탈착이 손쉽고 물로 세정이 가능한 형태의 필터;
In the air purifier for purifying viruses and germs by the method of claim 1,
A filter coated with titanium dioxide in which a cation or anion is doped with different or different ions individually or simultaneously to induce a visible light response;
At this time, a filter of a cartridge type, which can be easily detached and cleaned with water,
청구항 2에 있어 바이러스 및 세균제거를 최대화 하기 위해,
이산화티타늄외에 음이온을 발생시킬 목적의 은등의 물질을 추가 코팅한 필터;
격벽의 부분에 메쉬(mesh)형태로 제조되어 광촉매 유효비표면적을 최대화한 필터;
In order to maximize virus and germ removal in claim 2,
A filter further coated with a substance such as silver for the purpose of generating anion in addition to titanium dioxide;
A filter which is manufactured in the form of a mesh on the part of the partition to maximize the effective specific surface area of the photocatalyst;
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112923497A (en) * 2021-02-09 2021-06-08 山东大学齐鲁医院(青岛) Air purification device and method for intensive care unit

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