RU2741284C1 - Антибактериальная маска - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания и может применяться для фильтрации воздуха от взвешенных в воздухе микрочастиц, бактерий и вирусов. Антибактериальная маска для индивидуальной защиты органов дыхания содержит распределитель фильтрованного воздуха вокруг рта и носа пользователя с возможностью создания замкнутого изолятора из фильтрованного воздуха и с возможностью установки дополнительного фильтра тонкой очистки, два радиальных вентилятора с фильтрами и средство крепления. Технический результат - изоляция вдыхаемого фильтрованного воздуха от окружающего нефильтрованного воздуха замкнутым изолятором из фильтрованного воздуха и избирательность работы и применения маски в зависимости от инфицированности или неинфицированности пользователя. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания и может применяться для фильтрации воздуха от взвешенных в воздухе микрочастиц, бактерий и вирусов.

Известны медицинские маски, www.ardl.ru Как выбрать медицинскую маску, а также патенты RU 182435 U1, патент US 2014076334, содержащие корпус маски, выполняющий одновременно две функции: функцию замкнутого механического изолятора из трехслойного нетканого материала для фильтрованного вдыхаемого воздуха от не фильтрованного окружающего воздуха и функцию трехслойного фильтра для трех разных по размеру микрочастиц: крупных, средних и минимальных - бактерий и вирусов (фильтр тонкой очистки).

Достоинством является простота конструкции.

Недостатком является не избирательность фильтра, так как вдох и выдох производится через один и тот же трехслойный фильтр с одинаковым сопротивлением движению воздуха (величина Delta-P, www.ardl.ru Как выбрать медицинскую маску, Раздел «Что такое величина Delta-P в медицинской маске», оптимально 1,7…1,9 мм H2O/см2).

При этом, в выдыхаемом воздухе бактерии и вирусы могут быть, а могут и не быть в зависимости от инфицированности пользователя.

Следовательно, если пользователь инфицирован или предположительно инфицирован, то для предупреждения распространения бактерий и вирусов на выдохе достаточно только однослойного фильтра тонкой очистки. Если пользователь не инфицирован, а таких большинство, то необходимости в фильтре даже тонкой очистки на выдохе нет.

Эти различия в составе воздуха не учитываются в конструкции медицинских масок, что влечет за собой:

- запотевание лица и корпуса маски, следовательно, маску нужно через 2 часа менять.

- запотевание очков.

Причиной недостатков является замкнутый механический изолятор в виде корпуса маски.

Наиболее близкими техническими решениями к заявленному изобретению по назначению и существенным признакам являются антибактериальная маска XIAOMI, www.ru.c.mi.com Антибактериальная маска Hootim от XIAOMI - Новости - Mi Communitu - XIAOMI и антибактериальная маска Anti Virus Valve Fan, www.alibaba.com Завод эксклюзивный продукт Dc 3v/5v Mini USB - зарядка смарт - воздуходувка для №95 Anti Virus Valve Fan, содержащие замкнутый механический изолятор фильтрованного воздуха от окружающего воздуха, фильтр, вентилятор как источник воздуха высокого давления и средство крепления к голове пользователя.

Достоинством их является:

- не требуется преодолевать сопротивление фильтра движению воздуха при вдохе и выдохе за счет работы вентилятора.

- отсутствие запотевания лица и корпуса маски за счет работы вентилятора.

- отсутствие запотевания очков.

Недостатками являются:

- не избирательность масок, так как для инфицированных и для не инфицированных пользователей используется один и тот же замкнутый механический изолятор вдыхаемого фильтрованного воздуха от не фильтрованного окружающего воздуха.

- увеличенные габариты маски перед лицом пользователя, в результате вентилятором перекрыто нижнее поле зрения, например, перекрыта клавиатура компьютера, документы на столе для чтения и написания.

- невозможность принятия пищи и напитков без снятия маски.

- ухудшение слышимости разговора для собеседника, например, слабослышащего, так как на пути звуковых волн расположен вентилятор.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в следующем.

Вдыхаемый фильтрованный воздух и окружающий не фильтрованный воздух должны быть изолированы друг от друга. Проблема изоляции всех масок заключается в том, что изолятор - механический, выполнен из нетканых или любых других материалов, поэтому создает существенные недостатки: не избирательность, так как используются и для инфицированных и для не инфицированных пользователей; вентилятор, расположенный на механическом изоляторе, увеличивает габариты маски, уменьшает поле зрения, препятствует возможности приема пищи и напитков без снятия маски, ухудшает слышимость разговора для собеседника.

Недостатки механического изолятора устраняет решение конкретной задачи - изоляция вдыхаемого фильтрованного воздуха от окружающего не фильтрованного воздуха не механическим изолятором.

Технические результаты, которые будут достигнуты при решении задачи, заключаются в следующем:

- изоляция вдыхаемого фильтрованного воздуха от окружающего не фильтрованного воздуха замкнутым изолятором из фильтрованного воздуха.

- избирательность работы и применения антибактериальной маски в зависимости от инфицированности или не инфицированности пользователя.

Дополнительные технические результаты:

- расширение поля зрения пользователя, так как нижнее поле зрения не перекрыто вентилятором, например, не перекрыты клавиатура компьютера, документы на столе для чтения и написания.

- возможность принятия пищи и напитков не инфицированным пользователем, например, в кафе, не снимая маску с включенным вентилятором.

- не ухудшается слышимость для собеседника, например, слабослышащего.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в известной антибактериальной маске, содержащей замкнутый изолятор от окружающего воздуха, фильтр, источник воздуха высокого давления и средство крепления, особенность заключается в том, что снабжена распределителем фильтрованного воздуха вокруг рта и носа пользователя с возможностью создания замкнутого изолятора из фильтрованного воздуха, при этом воздух из отверстий и/или пазов распределителя фильтрованного воздуха направлен в вершину образуемого замкнутого купола изоляции и с возможностью установки дополнительного фильтра тонкой очистки.

Кроме того, распределитель фильтрованного воздуха выполнен трубчатого сечения с одним непрерывным пазом по периметру или с двумя рядами смещенных относительно друг друга коротких пазов.

При этом, наружный периметр распределителя фильтрованного воздуха снабжен направляющей для воздушных потоков.

При этом, вершина замкнутого купола изоляции расположена перед распределителем фильтрованного воздуха на расстоянии предпочтительно 30…60 мм.

При этом, распределитель фильтрованного воздуха по периметру с внутренней стороны снабжен отверстиями для увеличения избыточного давления по линии герметизации.

При этом, распределитель фильтрованного воздуха соединен воздуховодами из гибкого материала с источником воздуха высокого давления в виде двух радиальных вентиляторов.

Кроме того, вентиляторы расположены на средстве крепления в области задней поверхности головы или в области щек.

Кроме того, аккумуляторы расположены на средстве крепления в области задней поверхности головы.

Кроме того, дополнительный фильтр тонкой очистки выполнен быстросъемным.

Существенный признак «распределитель фильтрованного воздуха вокруг рта и носа пользователя с возможностью создания замкнутого изолятора из фильтрованного воздуха» выражен в общем виде, так как возможно выполнение с одним непрерывным пазом по периметру или с двумя рядами смещенных относительно друг друга коротких пазов. Возможно также выполнение двух рядов непрерывных пазов, или двух или трех рядов смещенных круглых отверстий по периметру, а также различные комбинации, далее не рассматриваются. Во всех формах достигаются указанные технические результаты, в том числе «изоляция вдыхаемого фильтрованного воздуха от окружающего не фильтрованного воздуха замкнутым изолятором из фильтрованного воздуха».

Существенный признак «источник воздуха высокого давления» выражен в общем виде, так как может включать два вентилятора с двух сторон головы, предпочтительно радиального типа, как развивающих увеличенное давление. Возможна установка одного вентилятора с одной стороны, но потребуется более производительный и габаритный вентилятор, на фиг. не показан.

Существенный признак «с возможностью установки дополнительного фильтра тонкой очистки» конструктивными элементами создает возможность установки или не установки пользователем дополнительного фильтра тонкой очистки в зависимости от инфицированности или не инфицированности пользователя, а так же от желания пользователя или как страховка на случай внезапной разрядки аккумуляторов 16 или остановки одного или обоих вентиляторов 10. При этом, в случае остановки вентиляторов дополнительный фильтр тонкой очистки существенно быстрее потеряет способность фильтрации, так как микроотверстия будут интенсивно закрываться крупными и средними микрочастицами при вдохе.

Существенный признак «снабжена распределителем фильтрованного воздуха вокруг рта и носа пользователя с возможностью создания замкнутого изолятора из фильтрованного воздуха» находится в причинно-следственной связи с техническими результатами, так как воздушные потоки из паза или пазов, расположенных по периметру распределителя фильтрованного воздуха:

- создают замкнутый купол изоляции из фильтрованного воздуха от не фильтрованного окружающего воздуха.

- создают избирательность работы и применения маски, так как позволяют не инфицированному пользователю не устанавливать дополнительный фильтр тонкой очистки на выдохе и инфицированному или предположительно инфицированному пользователю устанавливать дополнительный фильтр тонкой очистки на выдохе.

При этом, дополнительный фильтр тонкой очистки по желанию может установить на выдохе и не инфицированный пользователь.

Причинно-следственная связь с дополнительными техническими результатами заключается в том, что:

- расширяется поле зрения пользователя, так как нижнее поле зрения не перекрыто вентилятором.

- создается возможность принятия пищи и напитков не инфицированным пользователем, например, в кафе, не снимая маску с включенными вентиляторами.

- не ухудшается слышимость для собеседника, например, слабослышащего.

На фиг. 1 изображена антибактериальная маска, вид спереди, в условиях недостатка места два ряда коротких смещенных пазов изображены секторами.

На фиг. 2 то же, вид сбоку, вентиляторы расположены на задней поверхности головы.

На фиг. 3 то же, вид сбоку, вентиляторы расположены на щеках.

На фиг. 4 тоже, вид спереди, с установленным дополнительным фильтром тонкой очистки, материал фильтра условно изображен решеткой.

На фиг. 5 изображено сечение антибактериальной маски вдоль средства крепления, вид сверху, М1:1.

Антибактериальная маска содержит распределитель 1 фильтрованного воздуха, выполненный полым с площадью сечения предпочтительно 60…70 мм2 из, например, медицинской резины, wvvrw.ecspb.com Медицинская силиконовая резина, пищевая силиконовая резина (пищевой силикон) - «Евро Кемикалс СПБ» или медицинской пластмассы, www.polimer1.ru Пластики для медицинских технологий, методом литья под давлением, например, www.domrezin.ru Литье резины под давлением, мир РТИ.

Распределитель 1 фильтрованного воздуха выполнен с одним непрерывным пазом, на фиг. не показано, или двумя рядами смещенных относительно друг друга коротких пазов 2, фиг. 1, 5, шириной 1…1,2 мм, и длиной 8…10 мм для создания двойного слоя изоляции.

При этом, фильтрованный воздух из каждого паза направлен в сторону вершины образованного воздушными потоками купола изоляции 3, фиг. 5, расположенной перед распределителем 1 фильтрованного воздуха на расстоянии предпочтительно 30…60 мм

Направляющая 4, фиг. 5, выполняет функцию конфузора и сужает потоки фильтрованного воздуха в направлении вершины купола изоляции 3.

Распределитель 1 фильтрованного воздуха по периметру с внутренней стороны снабжен отверстиями 5, фиг. 5, диаметром 0,5…0,6 мм через 10…20 мм для увеличения избыточного давления по линии герметизации.

Распределитель 1 фильтрованного воздуха закреплен, например, приклеиванием на основании 6, фиг. 5, выполненном из плоской медицинской пластмассы.

Основание 6 из пластмассы соединено со средством крепления 7 и препятствует деформации распределителя 1 фильтрованного воздуха под действием растягивающих сил средства крепления 7 к голове пользователя.

К основанию 6 закреплена опора 8 из воздухонепроницаемого нетканого мягкого, но упругого материала, плотно и герметично прилегающего к поверхности лица по линии контакта аналогично прототипам, при этом размер опоры 8 в районе подбородка увеличен вниз для создания возможности двигаться подбородку при разговоре или приеме пищи без нарушения герметичности.

Распределитель 1 фильтрованного воздуха с противоположных сторон снабжен отводами, соединен с основанием 6, например, приклеиванием, и вместе они соединены с двумя воздуховодами 9 прямоугольного сечения 5 мм×50 мм каждый, выполненными из гибкой медицинской пластмассы и соединяющими распределитель 1 фильтрованного воздуха с вентиляторами 10. Воздуховоды 9 соединены с выходными отверстиями вентиляторов 10, закрепленных на средстве крепления 7.

Типоразмер, производительность и давление вентиляторов 10 определяют из следующих условий:

- один вдох пользователя = 1 л = 1 дм3×30 вдохов и выдохов/мин = 30 дм3/мин = 1,8 м3/час.

- сопротивление фильтра на входе в вентилятор 10 уменьшает пропускную способность приблизительно до 2 раз, следовательно, производительность одного вентилятора 10 должна быть 1,8 м3/час×2=3,6 м3/час.

- для обеспечения высокой степени непроницаемости купола изоляции 3 необходимо увеличить количество подаваемого фильтрованного воздуха приблизительно в три раза по сравнению с объемом вдыхаемого воздуха, то есть производительность одного вентилятора 10 должна быть 3,6 м3/час×3=10,8 м3/час.

- так как использованы два вентилятора 10, то производительность каждого вентилятора 10 должна быть 10,8 м3/час/2=5,4 м3/час=3,2 CFM (1 CFM=1,7 м3/час).

- длина одного ряда пазов 2 равна приблизительно 250 мм, длина двух рядов пазов 2 равна 500 мм. При ширине паза в 1 мм суммарная площадь пазов 2, через которую будет выходить фильтрованный воздух, равна 500 мм×1 мм=500 мм2. Площадь сечения каждого из двух воздуховодов 9 при соединении с распределителем 1 фильтрованного воздуха 5 мм×50 мм=250 мм2. То есть, площадь сечения от выхода вентиляторов 10 до пазов 2 постепенно уменьшается, поэтому скорость воздуха внутри распределителя 1 фильтрованного воздуха больше, чем на выходе из вентиляторов 10, что увеличивает непроницаемость купола изоляции 3.

Таким образом, маска должна содержать два радиальных вентилятора 10 с производительностью 3,2 CFM каждый.

Этим требованиям с суммарным превышением (запасом) производительности в два раза для двух вентиляторов 10 соответствует радиальный вентилятор Sunon GB1205PKV3-8AY производительностью 4,8 CFM, размеры 50×50×20 мм с размером выходного отверстия 26,8 мм×20 мм=536 мм2, шум 30 дб (соответствует шепоту, тиканью часов, www.kakras.ru Шкала громкости, силы, уровня звука и шума в децибелах), вес 33 гр., www.cqham.ru Современные компьютерные вентиляторы для любительской аппаратуры.

Вентиляторы 10 могут быть выполнены трехскоростными для регулировки скорости фильтрованного воздуха в куполе изоляции 3 для, например, для улицы при ветре, для помещения, для приема пищи с включенными вентиляторами.

Вентиляторы 50×50×20 мм могут быть расположены на задней поверхности головы или на щеках пользователя. Вентиляторы большего типоразмера предпочтительно расположить на задней поверхности головы для уменьшения звукового воздействия на слух пользователя, а также могут быть расположены на поясе пользователя и соединены с распределителем 1 фильтрованного воздуха длинными воздуховодами 9, на фиг. не показано.

Степень проницаемости не фильтрованного окружающего воздуха внутрь замкнутого купола изоляции 3 проверяется контрольными замерами состава фильтрованного воздуха после вентиляторов 10 (на испытаниях через дополнительные отверстия в воздуховодах 9, на фиг. не показаны) с закрепленными на них стандартными фильтрами 11 и в замкнутом куполе изоляции 3 в условиях, например, задымленности.

По результату определяется соответствие решаемой задаче всех элементов маски: размер и количество рядов пазов 2, площадь сечения распределителя 1 фильтрованного воздуха, типоразмер вентиляторов 10, площадь сечений воздуховодов 9, форма купола изоляции 3 и расстояние от вершины купола изоляции 3 до распределителя 1 фильтрованного воздуха, конструкции фильтров и другие характеристики.

При необходимости производят корректировки.

При этом, даже если микрочастица или вирус проникнут около распределителя 1 фильтрованного воздуха внутрь купола изоляции 3, они будут захвачены потоком фильтрованного воздуха и будут двигаться от рта и носа в сторону вершины купола изоляции 3. При этом, скорость движения микрочастицы в потоке больше скорости вдыхаемого воздуха, поэтому она будет двигаться от рта и носа даже при вдохе.

Дополнительный фильтр 12 тонкой очистки, фиг. 4, для выдыхаемого воздуха выполнен, например, из тонковолокнистого материала, www.alternativa-sar.ru НПО «Альтернатива» - 9.11.3. Фильтрующие материалы тонкой очистки воздуха. Мембранные фильтры, по форме совмещен с распределителем 1 фильтрованного воздуха, по периметру снабжен пластмассовым кольцом 13 для прижатия к распределителю 1 фильтрованного воздуха с обеспечением герметичности и содержит элементы крепления в виде четырех круглых резинок 14 диаметром 1,5…2 мм для соединения с четырьмя выступами 15, например, приклеенными на распределителе 1 фильтрованного воздуха для удержания и обеспечения герметичности.

При установке дополнительного фильтра 12 тонкой очистки форма купола изоляции 3 изменится, вершина купола изоляции приблизится к распределителю 1 фильтрованного воздуха, но и в этом случае обеспечивается изоляция вдыхаемого воздуха от окружающего воздуха, а также фильтрация выдыхаемого воздуха.

Аккумуляторы 16 для электропитания вентиляторов 10 расположены в корпусе на средстве крепления 7 в районе задней поверхности головы для равномерного распределения веса маски и соединены с вентиляторами 10 скрытыми в средстве крепления 7 проводами.

Кнопки управления вентилятором, на фиг. не показаны, расположены на средстве крепления 7.

Средство крепления 7 маски к голове выполнены аналогично прототипам.

Антибактериальная маска работает следующим образом.

При необходимости защиты органов дыхания пользователь включает вентиляторы 10, распределитель 1 фильтрованного воздуха создает вокруг рта и носа купол изоляции 3 вдыхаемого фильтрованного воздуха от окружающего нефильтрованного воздуха.

Если пользователь не инфицирован, например, продавец или кассир в магазине, или посетитель кафе, то он может не устанавливать дополнительный фильтр 12 тонкой очистки на выдох.

Если пользователь инфицирован или предположительно инфицирован, то он должен установить дополнительный фильтр 12 тонкой очистки на выдох.

Установка дополнительного фильтра 12 тонкой очистки создает недостаток в виде замкнутого механического изолятора фильтрованного воздуха от окружающего воздуха, но, и в этом случае достигаются все основные технические результаты:

- создание измененного по форме, но функционально полноценного купола изоляции 3 из фильтрованного воздуха для вдоха, предотвращающего для уже инфицированного пользователя дополнительное заражение извне и заражение окружающих, а также предотвращающего для не инфицированного пользователя первичное заражение.

- избирательность применения, так как не инфицированный пользователь может не применять фильтр 12 тонкой очистки на выдохе.

Достигаются также дополнительные технические результаты:

- расширение поля зрения пользователя, так как нижнее поле зрения не перекрыто вентилятором, например, не перекрыты клавиатура компьютера, документы на столе для чтения и написания.

- не ухудшается слышимость для собеседника, например, слабослышащего.

В частном случае установки фильтра 12 тонкой очистки инфицированным пользователем не достигается дополнительный технический результат «возможность принятия пищи и напитков не инфицированным пользователем, например, в кафе, не снимая маску с включенными вентиляторами», но этот технический результат дополнительный для не инфицированных пользователей.

Таким образом, вышеизложенные сведения подтверждают назначение заявленного изобретения для защиты органов дыхания во всех формах выполнения, подтверждают его осуществимость и работоспособность с достижением указанных технических результатов.

Claims (9)

1. Антибактериальная маска для индивидуальной защиты органов дыхания, содержащая замкнутый изолятор от окружающего воздуха, источник воздуха высокого давления, фильтр и средство крепления, отличающаяся тем, что снабжена распределителем фильтрованного воздуха вокруг рта и носа пользователя с возможностью создания замкнутого изолятора из фильтрованного воздуха, при этом воздух из отверстий и/или пазов распределителя фильтрованного воздуха направлен в вершину образуемого замкнутого купола изоляции, и с возможностью установки дополнительного фильтра тонкой очистки.

2. Антибактериальная маска по п. 1, отличающаяся тем, что распределитель фильтрованного воздуха выполнен трубчатого сечения с одним непрерывным пазом по периметру или с двумя рядами смещенных относительно друг друга коротких пазов.

3. Антибактериальная маска по п. 2, отличающаяся тем, что наружный периметр распределителя фильтрованного воздуха снабжен направляющей для воздушных потоков.

4. Антибактериальная маска по п. 3, отличающаяся тем, что вершина замкнутого купола изоляции расположена перед распределителем фильтрованного воздуха на расстоянии предпочтительно 30…60 мм.

5. Антибактериальная маска по п. 4, отличающаяся тем, что распределитель фильтрованного воздуха по периметру с внутренней стороны снабжен отверстиями для увеличения избыточного давления по линии герметизации.

6. Антибактериальная маска по п. 5, отличающаяся тем, что распределитель фильтрованного воздуха соединен воздуховодами из гибкого материала с источником воздуха высокого давления в виде двух радиальных вентиляторов.

7. Антибактериальная маска по п. 6, отличающаяся тем, что вентиляторы расположены на средстве крепления в области задней поверхности головы или в области щек.

8. Антибактериальная маска по п. 7, отличающаяся тем, что аккумуляторы расположены на средстве крепления в области задней поверхности головы.

9. Антибактериальная маска по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный фильтр тонкой очистки выполнен быстросъемным.

Images