RU2814196C1

RU2814196C1 - Bioindicator medical mask

Info

Publication number: RU2814196C1
Application number: RU2023110351A
Authority: RU
Inventors: Александра Сергеевна Галиева; Наталия Валерьевна Давидович; Наталья Николаевна Кукалевская; Елена Николаевна Башилова; Надежда Геннадьевна Давыдова; Константин Романович Рюмин
Filing date: 2023-04-21
Publication date: 2024-02-26

Abstract

FIELD: medical equipment.

SUBSTANCE: invention relates to a bioindicator medical mask. The mask is a filtering surface made of non-woven material with a folded structure designed to increase the area of the filtering surface when put on the face. The mask has indicators applied to the filtering surface, means for attaching the mask to the face, made in the form of elastic ear loops, and a metal retainer to fit to the face. The non-woven material is a meltblown material. As an indicator, two reagents were used, applied to the adjacent but not intersecting surfaces of the non-woven material in the area of the corners of the mouth, having different initial colours in relation to each other and designed to change the initial colour as pathogens accumulate in the non-woven material to signal the need to replace a medical mask.

EFFECT: creation of a disposable medical mask, which allows for objective control of the time of its use by changing the colour of a special indicator capable of detecting a wide range of pathogens being viruses, bacteria and moulds.

1 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и медицине, представляет собой медицинскую маску - средство индивидуальной защиты человека от бактериальных и вирусных патогенов, обладающее возможностью контроля за длительностью использования. Маска также может быть использована для защиты органов дыхания во время эпидемий.The invention relates to the pharmaceutical industry and medicine, is a medical mask - a means of personal protection against bacterial and viral pathogens, which has the ability to control the duration of use. The mask can also be used to protect the respiratory system during epidemics.

Медицинские маски удовлетворяют следующим требованиям: состоят из фильтрующего слоя, помещенного (связанного или спрессованного) между слоями ткани (покровного материала). Медицинские маски не должны расслаиваться, распадаться или разрываться во время использования. Медицинские маски должны иметь средства фиксации, с помощью которых могут плотно облегать нос, рот и подбородок пользователя и обеспечивать плотное прилегание маски к лицу и по бокам.Medical masks meet the following requirements: they consist of a filter layer placed (bonded or compressed) between layers of fabric (covering material). Medical masks should not peel, fall apart or tear during use. Medical masks must have a fastening device that can fit snugly around the wearer's nose, mouth and chin and ensure that the mask fits snugly to the face and sides.

Медицинские маски представляют собой одноразовые нетканые трехслойные маски, в качестве нетканого материала используется спанбонд или мельтблаун. Используется носовой зажим и заушные резинки. Бактериальная фильтрация составляет ≥ 95*8%. Эффективность аэрозольной фильтрации масок максимальна у медицинских масок и воздухопроницаемость составляет 209,28 ± 8,75 дм3/м2 с, по данным исследователей.Medical masks are disposable non-woven three-layer masks; spunbond or meltblown is used as non-woven material. A nose clip and ear bands are used. Bacterial filtration is ≥ 95*8%. The aerosol filtration efficiency of masks is highest for medical masks and the air permeability is 209.28 ± 8.75 dm3/m2 s, according to the researchers.

На рынке широко представлены хлопчато-бумажные маски. Многоразовые немедицинские хлопчатобумажные двухслойные маски, без носового зажима, но с заушными резинками. Бактериальная фильтрация составляет ≥ 50*9%. Воздухопроницаемость 397,85±22,99 дм3/м2 с.Cotton masks are widely available on the market. Reusable non-medical cotton two-layer masks, without nose clip, but with ear bands. Bacterial filtration is ≥ 50*9%. Air permeability 397.85±22.99 dm3/m2 s.

Известны неопреновые маски. Многоразовые немедицинские однослойные маски без носового зажима, с заушными резинками. Бактериальная фильтрация составляет ≥ 70*5%. Воздухопроницаемость 248,69±52,73 дм3 /м2 с.Neoprene masks are known. Reusable non-medical single-layer masks without nose clip, with ear bands. Bacterial filtration is ≥ 70*5%. Air permeability 248.69±52.73 dm3/m2 s.

Однако у всех перечисленных масок отсутствует возможность индикации контроля использования, в связи с чем достаточно сложно отследить тот момент, когда маска становится непригодной.However, all of the listed masks do not have the ability to indicate use control, which makes it quite difficult to track the moment when the mask becomes unusable.

Известна медицинская маска, включающая в себя лицевую часть и элементы крепления ее на лице, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности ее, соприкасающейся с лицом человека, наносится пятнами слой из несмываемой краски яркого цвета (заявка на изобретение RU 2020133255). Слой из несмываемой краски наносится по периметру лицевой части маски и имеет срок службы продолжительностью карантина. Недостатком изобретения является то, что индикатор годности маски настроен фиксированным и определяется продолжительностью карантина.A medical mask is known, which includes a front part and elements for fastening it on the face, characterized in that on its inner surface in contact with the person’s face, a layer of indelible paint of bright color is applied in spots (invention application RU 2020133255). A layer of indelible paint is applied around the perimeter of the front part of the mask and has a service life of quarantine duration. The disadvantage of the invention is that the mask validity indicator is set to fixed and is determined by the duration of quarantine.

Известна маска медицинская одноразовая с функцией индикации повышенной температуры выдыхаемого воздуха с наружным слоем из материала с невозвратными термохромными свойствами, которая изменяет цвет в случае повышения температуры выдыхаемого человеком воздуха выше порогового значения (заявка на изобретение RU 2020132968). Недостатком заявленного решения является отсутствие контроля над содержанием микроорганизмов и вирусов в защитном слое маски.There is a known disposable medical mask with the function of indicating an increased temperature of exhaled air with an outer layer made of a material with irreversible thermochromic properties, which changes color if the temperature of the air exhaled by a person increases above a threshold value (invention application RU 2020132968). The disadvantage of the stated solution is the lack of control over the content of microorganisms and viruses in the protective layer of the mask.

Известна одноразовая медицинская маска, обеспечивающая максимальную защиту органов дыхания от содержащихся в воздухе микроорганизмов и вирусов посредством индикатора, сигнализирующего об ее замене (полезная модель RU 149019). Это достигается тем, что медицинская маска, содержащая фильтрующую поверхность и средства для крепления на лице, содержит индикатор, состоящий из гибкого полого корпуса с перехватом, причем корпус заключает в себе резервуар с реагентом. К недостаткам полезной модели можно отнести то обстоятельство, что индикатор маски используется в роли таймера - по истечении 2-х часов (временной интервал химической реакции между реагентом и индикатором) он меняет цвет, сигнализируя, таким образом, о необходимости смены маски. Индикатор не отражает степень ее инфицированности.A disposable medical mask is known that provides maximum protection of the respiratory system from airborne microorganisms and viruses through an indicator signaling its replacement (utility model RU 149019). This is achieved by the fact that a medical mask containing a filter surface and means for fastening on the face contains an indicator consisting of a flexible hollow body with an interception, and the body contains a reservoir with a reagent. The disadvantages of the utility model include the fact that the mask indicator is used as a timer - after 2 hours (the time interval of the chemical reaction between the reagent and the indicator), it changes color, thus signaling the need to change the mask. The indicator does not reflect the degree of infection.

Наиболее близким решением является фильтрующая лицевая респираторная маска (заявка на изобретение RU 2017101314), содержащая основу маски и систему ее крепления, при этом основа маски содержит: наружное покровное полотно; внутреннее покровное полотно; фильтрующий слой, расположенный между наружным покровным полотном и внутренним покровным полотном. Маска также содержит контрастный слой, расположенный между наружным и внутренним покровными полотнами в покрывающей носовые пазухи области основы маски, при этом часть контрастного слоя выполнена видимой через наружную поверхность наружного покровного полотна для формирования контрастной области основы маски, при этом наружная поверхность наружного покровного полотна обращена от фильтрующего слоя. В силу внутреннего расположения контрастного слоя (под наружным покровным полотном) констатировать изменение цвета этого слоя представляется довольно затруднительным. К тому же из формулы изобретения не ясно, на какие виды патогенов способен реагировать контрастный слой.The closest solution is a filtering face respiratory mask (invention application RU 2017101314), containing a mask base and a system for its fastening, wherein the mask base contains: an outer covering fabric; inner cover fabric; a filter layer located between the outer cover fabric and the inner cover fabric. The mask also includes a contrast layer located between the outer and inner covering fabrics in the sinus-covering region of the mask body, wherein a portion of the contrast layer is made visible through the outer surface of the outer covering fabric to form a contrast region of the mask body, with the outer surface of the outer covering fabric facing away from filter layer. Due to the internal location of the contrast layer (under the outer covering fabric), it is quite difficult to state a change in the color of this layer. In addition, it is not clear from the claims what types of pathogens the contrast layer is capable of reacting to.

Целью технического решения является создание одноразовой медицинской маски, которая позволяет осуществлять объективный контроль времени ее использования посредством изменения цвета специального индикатора, способного выявлять широкий спектр патогенов - вирусов, бактерий и плесневых грибов.The purpose of the technical solution is to create a disposable medical mask that allows for objective control of the time of its use by changing the color of a special indicator capable of detecting a wide range of pathogens - viruses, bacteria and molds.

Технический результат достигается тем, что маска состоит из фильтрующей поверхности 1, имеющей складчатое строение, увеличивающее ее площадь при надевании на лицо, индикатор 2, расположенный в области угла рта и представляющий собой клапан с встроенными индикаторами, а также средства для крепления 3, выполненные в виде эластичных ушных петель (фиг.1). Маска выполнена из нетканого полотна и высокотехнологичной фильтрующей ткани материала мельтблаун. Маска полностью закрывает рот, подбородок и нос пользователя, с помощью металлического фиксатора 4 плотно прилегает к лицу (фиг.1). Маска обеспечивает барьерную защиту для сведения к минимуму возможной передачи бактерий и вирусов среди популяции.The technical result is achieved by the fact that the mask consists of a filter surface 1 having a folded structure, increasing its area when put on the face, an indicator 2 located in the area of the corner of the mouth and representing a valve with built-in indicators, as well as means for fastening 3, made in in the form of elastic ear loops (Fig. 1). The mask is made of non-woven fabric and high-tech meltblown filter fabric. The mask completely covers the mouth, chin and nose of the user, with the help of a metal retainer 4 it fits tightly to the face (Fig. 1). The mask provides barrier protection to minimize the possible transmission of bacteria and viruses within the population.

В конструкции использованы два спектральных индикатора - хромазурол S и краситель Рейхардта, нанесенные раздельно. Выбранные индикаторы обеспечивают реакцию на присутствие широкого спектра бактерий и вирусов в выдыхаемом воздухе. В процессе эксплуатации окраска зоны, пропитанной красителем Рейхардта, меняется с синего на бесцветный, а зона с Хромазуролом S - с розового на желтый в течение определенного времени в зависимости от общего содержания бактерий и вирусов в выдыхаемом воздухе. Индикаторы с помощью пропитки наносятся на область, защищенную клапаном.The design uses two spectral indicators - chromazurol S and Reichardt dye, applied separately. The selected indicators provide a response to the presence of a wide range of bacteria and viruses in exhaled air. During operation, the color of the zone impregnated with Reichardt dye changes from blue to colorless, and the zone with Chromazurol S changes from pink to yellow over a certain period of time, depending on the total content of bacteria and viruses in the exhaled air. The indicators are applied using impregnation to the area protected by the valve.

При использовании медицинской маски ее закрепляют на лице при помощи средств крепления 3, при этом зона индикации 2 плотно прилегает в области выдыхаемого воздуха, а металлический фиксатор 4 перегибается в области спинки носа, чем обеспечивается герметичность прилегания маски к лицу (фиг.1). В процессе эксплуатации изменение цвета зоны индикации сигнализирует о необходимости замены маски. Маска подлежит замене при изменении цвета хотя бы одного из спектральных индикаторов.When using a medical mask, it is fixed on the face using fastening means 3, while the indication zone 2 fits tightly in the area of exhaled air, and the metal retainer 4 bends in the area of the back of the nose, which ensures a tight fit of the mask to the face (Fig. 1). During operation, a change in the color of the indication zone indicates the need to replace the mask. The mask must be replaced if the color of at least one of the spectral indicators changes.

Нанесение данных индикаторов на медицинскую маску позволяет контролировать время использования средств индивидуальной защиты. Индикаторы меняют цвет по мере накопления патогенов, сигнализируя о необходимости замены медицинской маски.Applying these indicators to a medical mask allows you to control the time of use of personal protective equipment. The indicators change color as pathogens accumulate, signaling the need to replace the medical mask.

Входящие в конструкцию тестовые спектральные индикаторы показывают реакцию на присутствие бактерий или вирусов в выдыхаемом воздухе. Тестовый индикатор хромазурол S обеспечивает реакцию на присутствие вирусов в выдыхаемом воздухе и будет изменять свое окрашивание с розового на желтый цвет через 2-3 часа, если вирусы не выделяются, и через 40 минут при активном выделении вир ионов. Второй тестовый спектральный индикатор - краситель Рейхардта направлен на выявление бактерий и плесневых грибов в порциях выдыхаемого воздуха, он обесцвечивается с синего цвета через 2-3 часа в нормальных условиях и через 40 минут при активном бактерионосительстве и выделении патогенов в окружающую среду.The test spectral indicators included in the design show the reaction to the presence of bacteria or viruses in the exhaled air. The test indicator Chromazurol S provides a reaction to the presence of viruses in the exhaled air and will change its color from pink to yellow after 2-3 hours if viruses are not released, and after 40 minutes if virus ions are actively released. The second test spectral indicator - Reichardt dye is aimed at identifying bacteria and mold fungi in portions of exhaled air; it discolors from blue after 2-3 hours under normal conditions and after 40 minutes with active bacterial carriage and release of pathogens into the environment.

Изменение цветности спектральных индикаторов в зависимости от количества накопленных патогенных культур в фильтрующем материале маски исследовали следующим образом. Индикатор «краситель Рейхардта» пипеткой наносили на фильтровальную бумагу и высушивали при комнатной температуре. Наносили чистые культуры S. aureus, E.coli и грибы рода Candida. Изменение исходного цвета индикатора (синий) фиксировали для каждого тестируемого образца. Амплитуду изменения цвета замеряли при высыхании образцов по индикационной шкале. В качестве пороговой концентрации бактериальных агентов экспериментальным путем была выбрана концентрация 10 КОЕ/мл, такое количество бактерий обесцвечивали индикатор за 3 часа.The change in the color of spectral indicators depending on the amount of accumulated pathogenic cultures in the filter material of the mask was studied as follows. The Reichardt dye indicator was pipetted onto filter paper and dried at room temperature. Pure cultures of S. aureus, E. coli and Candida fungi were applied. The change in the initial color of the indicator (blue) was recorded for each tested sample. The amplitude of the color change was measured when the samples dried using an indication scale. A concentration of 10 CFU/ml was experimentally chosen as the threshold concentration of bacterial agents; this amount of bacteria was decolorized by the indicator in 3 hours.

Хромазурол S капали на фильтровальную бумагу и высушивали при комнатной температуре. Для тестирования 50 мкл аликвоты носоглоточного смыва, содержащего вирусы герпеса, аденовирус типа 2 и 5 и др. наносили на образец. В ходе эксперимента индикатор изменил цвет с розового на различные оттенки желтого за тот же период времени.Chromazurol S was dropped onto filter paper and dried at room temperature. For testing, a 50 μl aliquot of a nasopharyngeal wash containing herpes viruses, adenovirus types 2 and 5, etc. was applied to the sample. During the experiment, the indicator changed color from pink to various shades of yellow over the same period of time.

Результаты испытаний приведены в таблице 1.The test results are shown in Table 1.

Биоиндикаторная медицинская маска может быть использована также и в пищевой промышленности, в торговле.The bioindicator medical mask can also be used in the food industry and trade.

Claims

A bioindicator medical mask, which is a filtering surface made of non-woven material, having a folded structure, designed to increase the area of the filtering surface when put on the face, indicators applied to the filtering surface, means for attaching the mask to the face, made in the form of elastic ear loops, and metal a retainer for fitting the face, characterized in that the non-woven material is a meltblown material; two reagents applied to the adjacent but non-intersecting surfaces of the non-woven material in the area of the corners of the mouth, having different initial colors and colors, are used as an indicator. designed to change the original color as pathogens accumulate in the non-woven material to signal the need to replace the medical mask.