SI26100A - Sestavljena modulna obrazna maska z zamenljivim in večfunkcijskim razkuževanjem - Google Patents

Abstract

Z izumom sestavljena modulna obrazna maska z zamenljivim in večfunkcijskim razkuževanjem, ki ima integrirane 100 odstotne biocidne vložke, bomo pomagali rešiti probleme virusnih epidemij. Zamenljivi moduli bodo z dodatki absorpcijskih in elektrostatskih lovilcev, elektro-predenih vlaken in poroznih membran preprečili vnos virusov, z večfunkcijskimi virucidi pa nevtralizirali viruse in tudi odstranili nesnago s fotokatalitskim učinkom že na mreži na vhodnih odprtinah. Nano- dodatki, kot je nano-cinkov oksid (nZnO) nudijo biocidne funkcije s hierarhično strukturo, kisikovimi radikali, kovinskimi ioni, z električnim potencialom ali kot galvanski člen. Viruse lovimo z elektrostatsko-pozitivno površino nZnO in tudi s sloji filtra z različnim nabojem, imenovanim elektret, in z lepljivo površino superabsorberjev z biocidno kvartarno skupino N+, ki tvori biocidni film na absorberju.

Description

SESTAVLJENA MODULNA OBRAZNA MASKA Z ZAMENLJIVIM IN VEČFUNKCIJSKIM RAZKUŽEVANJEM

Predmet izuma je maska, nameščena na uporabnikovem dihalnem organu za preprečevanje vnosa virusov in bakterij, ki vključuje zračno prepustno telo z odprtinami, prekritimi s kovinsko mrežo, razkužilnimi vložki, trakom za pritrditev maske na obraz uporabnika in po želji z dispenzerjem za dodajanje razkužila in učinkovin. Zračno prepustni razkužilni vložek je pritrjen na notranjo površino telesa in po vdihu uporabnika razkuži zrak, ki kontrolirano priteka v ohišje maske. Prednostno je predvidenih več komponent razkužilnega vložka, pri čemer vsaka razkužilna komponenta predstavlja drugačen želeni razkužilni učinek. V skladu z več izvedbami, ki jih prikaže izum, so komponente za razkuževanje zamenljive, da se prilagodita stopnja in raznolikost vnesene razkužilne učinkovine.

Opis izuma

A: Področje tehnike, na katerega se izum nanaša, so zaščitne maske za obraz in natančneje, maske z zamenljivimi razkužilnimi vložki za preprečevanje vnosa virusov in bakterij.

B: Prikaz problema, ki ga rešuje izum • COVID-19 (CoV-2) se je bliskovito razširil, okužil že 42 milijonov ljudi, povzročil 2,7 % smrtnosti in preko 10 % gospodarske izgube. Funkcionalna integracija in inženiring zaščitnih naprav sta trenutno nesistematična. Za boj proti virusu njemu obupno potrebujemo učinkovita nova sredstva z biocidnim večstranskim učinkovanjem.

• Učinkovitost filtriranja običajnih mask lahko doseže le 85 % tudi pri popolnem tesnjenju. Industrijski standard maske N95 ali K95 iz vlaken premera 27 μ, tolikšne so tudi odprtine, ne more neposredno mehansko filtrirati virusa s premerom 50-200 nm. Učinkovitost filtriranja povečamo, a ne do 100 % zanesljivosti, z gostoto in debelino tekstilnih slojev, vendar na račun slabše prepustnosti. Rešitev je tanek sloj elektro-predenih vlaken ali porozne submikronske polimerne membrane na tekstilu. Za zagotovitev zanesljivega razkuženja je nujna uporaba večfunkcijskih virucidov, fizikalnih metod filtriranja, kot so super-absorpcijski (SAP) lepljivi dodatki z nizko površinsko napetostjo, ali elektrostatski učinki. Vsi virus pritegnejo in zalepijo na vlakna, kjer ga aktivno dopiran SAP z biocidno kvartarno spojino N+, ki tvori biocidni film na absorberju, razgradi.

• Običajne maske so enostavne, za enkratno uporabo, brez biocidov in fizikalnih učinkov filtriranja, ponovno nameščanje lahko pomeni okužbo. Trajne maske zahtevajo obnavljanje učinkovin, kar lahko dosežemo z menjavo filtrnih vložkov in dispenzerji biocidov. Zahtevajo tudi samočistilnost filtra, kar lahko dosežemo s foto-oksidacijo na oksidirani cinkovi mreži na vstopni odprtini, ter s samočistilno in biocidno površino celotne maske.

• Težave pri uporabi protimikrobnih sredstev so še: verjeten vdor bakterij v vneta dihala, razvoj odpornih mikroorganizmov, toksičnost, kratkotrajna aktivnost in okužba z biofilmi. To lahko preprečimo s protimikrobnimi polimeri in biocidnimi nano-dodatki, z mnogokratnimi funkcijami, npr. s hierarhično strukturo, kisikovimi radikali, kovinskimi ioni, kot galvanski člen, z električnim potencialom in absorberji z biocidnimi organskimi skupinami.

• Blizu okuženih je vdor virusov ob ali skozi filter mogoče preprečiti le z večkratnim lovljenjem na za viruse privlačne biocidne površine. Vhodna mreža s hierarhičnim nano-cinkovim oksidom, je površinsko pozitivna in elektrostatsko privlači negativno nabite viruse, nabiti jo je mogoče dodatno z baterijo. Isto velja za zamenljivi filtrni sloj, ki mu lahko poleg elektronabitih slojev z različnim nabojem (elektret) dodamo za viruse privlačni superabsorber.

• Običajne maske so izdelane v enotni velikosti brez upoštevanja oblik obraza in udobnosti. Zaradi slabe zračnosti in prepustnosti uporabnik pri telesnih aktivnostih ne more gladko dihati, kar mu povzroča neprijeten občutek. Včasih maske ob bogatih pričeskah izgledajo grozljivo, orošena očala in pritisk na pokrita usta otežkočijo komunikacijo, zato jih mnogi ne marajo uporabljati, kar povzroča epidemijo CoV-2. Lepe, udobne in trajne maske, brez rosenja, uporabne tudi za druge namene, bodo uporabniki manj odklanjali, predstavljajo pa tudi poslovno priložnost.

• Globalna škoda zaradi CoV-2 je ocenjena na med 60 in 350 milijardami $. Enkratna uporaba mask je velik, nov vir onesnaževanja morij. Skupna gospodarska škoda v svetovnem morskem ekosistemu, ki jo povzroča plastika, znaša najmanj 13 milijard $. Predvidena sprememba svetovnega BDP, indeks 2019/4 = 100; EU 10 %, vsaj 2 leti se ne bomo vrnili (OECD). Direktiva (EU) 2019/904 prepoveduje / zmanjšuje uporabo plastike za enkratno uporabo. Gospodarska škoda v morskem ekosistemu, ki jo povzroča plastika, je 13 milijard $. Maska je nov odpadek. Trajne maske, z možnostjo obnavljanja in reciklaže, pa predstavljajo ekološko rešitev.

• Svetovno prebivalstvo, starejše od 60 let, presega 1 milijardo in bo v EU kmalu doseglo 35 % prebivalstva (OZN). Glavne rizične skupine za CoV-2 so starejši, pogosto debeli, z boleznimi srca in ožilja, dihal, hipertenzijo, s sladkorno boleznijo in rakom. Vse te rizične skupine praviloma kažejo tudi pomanjkanje cinka; močna je povezava med starostjo, boleznimi, in pomanjkanjem cinka. Cink je torej gotovo vključen tudi v imunost proti CoV-2. Uporaba zdravil vsebnost cinka v telesu dodatno znižuje. Nujna je torej ciljna uporaba dodatkov cinka za rizične skupine. Dodatki ovlaženega nano-cinkovega oksida na maski in na koži, npr. preko dispenzerja, omogočajo prenos cinkovega iona v telo. Raztopljeni ioni ali nanodelci v tekočih razkužilih lahko povzročijo zdravstvene in okoljske težave ali odpor do uporabe. Biocidni polimerni kompoziti z Zn/Ag ioni ali oksidiran Zn niso strupeni in kažejo odlično biocidnost (log>3) in so lahko ciljni dispenzer ionov Zn.

Cink je eden redkih varnih virucidov, predvsem pa neizogiben za imunski sistem. Dokazano je tudi njegovo neposredno protibakterijsko in protivirusno delovanje proti številnim virusom, tudi CoV-2. Akutni respiratorni sindrom CoV-2 in odsotnost cepiva sta povzročila nujno potrebo po odpravi pomanjkanja imunske funkcije za zmanjšanje okužb in smrtnih žrtev. Literatura ugotavlja, da je status cinka ključen za protivirusno imunost. Izčrpanje cinka je razširjeno v razvitih državah in povečuje dovzetnost za CoV-2.

Hipotenzivi, statini, diuretiki, zaviralci ACE in ARB in posebej kombinacija teh zdravil za bolezni srca, vnetja, sladkorno in mnoge druge bolezni s sinergijskim učinkom znižujejo raven cinka in povečajo dovzetnost za CoV2. To je nujno popraviti s prehrano ali dodatki. Cink izboljša antibakterijski imunski odziv na S. Pneumoniae, ki povzroči sočasno okužbo pri virusni pljučnici in omeji poškodbe pljuč in sepso. WHO priporoča cink proti gastroenteritisu in driski. Cink ustvarja prirojen in pridobljen protivirusni imunski odziv. Zaradi antioksidativnega in protivnetnega delovanja ohranja pred virusi barierno funkcijo epitelija sluznice, uravnava rast in delovanje levkocitov, interferona a in limfocitov, ureja znotrajcelične signalne poti v imunskih celicah, potreben je za proizvodnjo reaktivnih kisikovih vrst (ROS) in citokinov, ter za mnoge druge obrambne funkcije. Uravnoteženost je ključna, presežek cinka namreč zavira delovanje limfocitov ali povzroči preobremenitev regulatornih T-celic. Prebivalci s pomanjkanjem cinka pogosto zbolijo za pljučnico in virusnimi okužbami. Pomanjkanje cinka opazimo s staranjem in pri kroničnem vnetju in vodi do disregulacije imunskega sistema in nastajanja vnetnih citokinov. Dodatek cinka delno obnovi te spremembe. Pri CoV-2 obstajajo močni znaki znižanja imunskega odziva. Cinkovi ionofori, ki se testirajo za zdravljenje CoV-2, prenašajo cinkove ione iz zunajcelične matrike v celico. Brez cinka ionofor ne zavira replikacije virusov. Cink zavira tudi delovanje proteina, ki je bistven za virulenco CoV-2. Človeškemu telesu je na voljo le majhna rezerva cinka za le nekaj dni. Izguba okusa in vonja je najpogostejši simptom tako pri pomanjkanju cinka kot pri bolnikih s CoV-2. Beljakovinska živila so bogata s cinkom, vlaknine, kalcij, železo, antibiotiki motijo absorpcijo. Priporočeni dodatek RDA cinka je 11 mg/dan.

C: Podatki o stanju tehnike

V stroki so znane različne vrste obraznih mask in aparatov za inhaliranje, med katerimi je najpogostejša bolnišnična kirurška maska, ki se uporablja v operacijski sobi za vzdrževanje sterilnega prostora in za preprečevanje peroralnega širjenja mikrobov. Standardne kirurške maske pa niso primerne za preprečevanje vnosa virusov in bakterij. Patenti za maske za obraz so razdeljeni v sledeče razrede (Cl): prehodni patenti (Cl. 128 / 206.12); pritrjena na uho (Cl. 128 / 206.13); z lepili pritrjena na obraz (CI.128 / 206.14); z regulacijskim ventilom za pretok plina (CI.128 / 206.15); z okvirjem, oblikovalnimi dodatki, ojačitvijo ali filtrom iz žice (CI.128 / 206,16); z ločenim elementom, ki obkroža filter, ali ohišjem s pritrjenim filtrom (CI.128 / 206.17) ; samo za nos (CI.128 / 206.18); telo maske je izdelano iz poroznega filtrirnega materiala (CI.128 / 206.19).

Patenti US20040078860A1, US20060130214A1, W02007094583A1,

10779596, 10561181, 10463091, 10434341, 10292441, 10219557, 10039333 , 9802017, 9802017, 9032554, 9032554, 8973167, 8864629, 8621668, 8562384, 8549662, 8540445, 8513323, 20130186785, 20130067626, 8387163, 20130047315, 8359669, 8261375, 20120102621, 20120031413, 20120031413, 20110296584 , 20110152795, 20110113537, 20110055998, 20110152795, 20110030123, 20100218304. 20100212065 opisujejo maske za več- ali enkratno uporabo s spreminjanjem: a) oblik, kot so konkavne vzgibane in zložljive iz tekstila, podaljšane čez vrat ali oči, tip vizira, porozne, napihljive, dekorativno sestavljene, dvoslojne, podložene, z utori za očala; b) tehnologij, kot so šivane / varjene / lepljene, 2K brizgane iz plastike trdo/mehko, 3D tiskane po meri ali termično preoblikovane po obrazu z nizkotaljivimi termoplasti.

Patenti US2281744A, US4802473A, US20100239625A1, CN107613800A, WO2018057491A1, TWI558436B, DE69731559T2, CN107454856A,

KR20120055440A, 20130007945, 20120144556, 20120124720, 20120027972, 20110154557, 7707655, 7490359, 7395554, 20080141437, 6996846, 5607798 in 4674133 opisujejo za udobnost izboljševalne funkcije, ki pa za zaščito pred mikrobi niso bistvene: ogrevane z žico, s samoogrevnim eksotermnim vložkom, ali s prenosom toplote r vratu, z dodanimi dišavami, absorberji vonjav ali superabsorberjev kot poliakrilamid za vlažen lepljiv film, s senzorji, s spremenljivo prepustnostjo in ventiliranjem, z obdelavo transparentne površine v protirosilne, protirefleksne, hidrofobne, samočistilne, za UV zaščito in z filtrirnim poroznim ali sintranim ali elektropredenim prekritjem platna.

Patenti US5094236A, US6941949B2, US6763835B1, US5080094A,

US20040128748A1, US20090211581A1, US10368601B2, US7636955B2,

20120060258, 20110154557, 0110296584, 5664262, 20110154557 in 20110296584 opisujejo razkužilne maske iz blaga oz. netkanega tekstila za enkratno uporabo, oblikovano z zunanjo ukrivljenostjo čez usta in nos uporabnika. Razkužilna učinkovina ali absorber se nanaša neposredno na notranjo površino maske na območje okrog dihala, in manj na druga področja maske. Pomanjkljivost mask je, da jih ni mogoče ponovno uporabiti in da ni mogoče prilagoditi vrste in količine razkužil, ki se nanašajo na masko. Trajne maske se opisujejo kot del inhalacijskega aparata za dovajanje dihalnih plinov pacientu, ki je zgrajen iz elastomernega telesa maske in ima vgrajen sklop inhalacijskega ventila za pokrivanje pacientovih ust in nosu. Razkužilna učinkovina se med postopkom oblikovanja kombinira s termoplastičnim materialom. Fiksni razkužilni sistemi, nanešeni na telo, ne dajejo možnosti zamenjav ali selektivnega vnašanja več kot enega razkužilnega sistema.

D: Opis nove rešitve

Predloženi izum je sestavljena modulna maska z zamenljivimi in večfunkcijskimi razkužilnimi sredstvi za preprečevanje vnosa virusov in bakterij. Maska vključuje ciljno zračno prepustno telo, oblikovano tako, da se prilega nosu in ustom uporabnika, prepušča zrak in ima notranjo in zunanjo površino ter izboklino, ki je oblikovana tako, da je odmaknjena od dihalnih organov uporabnika, z odprtinami, prekritimi z oksidirano cinkovo kovinsko mrežo, razkužilne vložke in trak, ki se razteza z nasprotnih strani telesa, in ga tako pritrdi na obraz uporabnika. Zamenljivi vložki za razkuževanje vključujejo več različno funkcionirajočih razkužilnih komponent, ki so pritrdljive na notranjo površino telesa in zagotavljajo katerega koli izmed več različnih razkužilnih učinkov.

Metoda izdelave obrazne maske obsega: (a) oblikovanje večplastne strukture, ki obsega telo, ki tvori zračno komoro v tridimenzionalni obliki nad nosom in usti uporabnika. Telo ima odprtine, prekrite z razkužilno foto-oksidacijsko cinkovo pokrivno mrežo; b) izdelava filtracijske plasti, ki obsega sloj, ki vsebuje električno nabita mikrovlakna in drugo pokrivno mrežo; c) prilagoditev večplastne strukture tako, da je osrednja plast ločena od prve in druge pokrivne plasti na zunanji strani filtracijske plasti, vsaj ena od pokrivnih plasti pa vsebuje elektro-predena vlakna ali tudi sloj ekspandiranih ali sintranih termoplastov, proizvedenih po znanih postopkih, ki dajejo množico mrežastih submikronskih odprtih por za zagotavljan prezračevalni učinek in za ločevanje virusov od plinov pri vstopu v to tanko plast,.

Maska se lahko zloži na razmejitvenih črtah za shranjevanje, lahko ima tudi vizualni kazalnik aktivnosti, npr. LED diodo. Telo maske je izdelano iz 2K brizganega termoplasta mehko/trdo z odprtinami, v katere je vgrajena deformabilna žična mreža iz cinka, prevlečena s hierarhično strukturo zvezdaste oblike cinkovega oksida, dopiranega z drugimi kovinami kot srebro ali baker, z večkratnimi razkužilnimi učinki, kot so razgradnja s fotokatalizo, s hierarhično strukturo, z reaktivnimi kisikovimi radikali, s cinkovimi in srebrovimi ioni, z nastalim galvanskim členom v prisotnosti vlage in elektrostatskim privlačevanjem, dodatno naelektrenje lahko dosežemo s priključitvijo anode baterije na kovinsko mrežo, katoda je električno izolirana in nameščena na nasprotni strani.

V nadaljnjih prednostnih izvedbah so zamenljivi vložki in njihove funkcije za zanesljivo razkuževanje zagotovljene z več snemljivimi deli in vstavljivimi deli z žepki in razkužilnimi vložki, ki so nameščeni v ustrezno oblikovanih odprtinah na notranji površini telesa maske preko odprtin. Vložek je lahko tudi zgiban iz tankega netkanega tekstila kot napihljiva manšeta, tako da se pri vdihu zaradi s tem ustvarjenega podtlaka raztegne in bistveno poveča filtrirno površino.

Deli za pritrjevanje, kot drseče zadrge (slider zipper), zaskočni spoji, jezički, reže, ježki, samolepni magnetni ali drugi pritrdilni sistemi, se lahko uporabijo za pritrjevanje razkužilnih vložkov in sredstev, da se prepreči nekontrolirana pot zraka in, da bi se razkužilni vložki nenamerno sprostili znotraj telesa maske. Ločevanje izvedemo na enega od treh mehanizmov: a) mehansko z gostoto tkane ali netkane koprene iz bombaža, poliestra ali poliamida, npr. za filtriranje delcev nad 2 μ, b) električno z naelektrenimi vlakni ali kovinami in c) kemično z absorpcijo in oksidacijo. Zamenljivi vložek ima lahko tudi obliko zračno prepustnega predala v obliki žepa iz zračno prepustne pene ali netkanega tekstila ali tkanine, in je prišit ali drugače pritrjen na notranjo površino maske, v katerega je vstavljen razkužilni vložek. Ohišje žepa omogoča enostavno vstavljanje in izvlečenje katerega koli izmed vrst razkužilnih vložkov. Predal ima več odprtin, ki olajšajo gibanje zraka znotraj maske.

Modulna maska se sestavi iz zamenljivih komponent na telesu maske t. j. polimerni lupini, ki lahko tudi simulira videz brade in ima vhodne in izhodne odprtine, vgrajena vrzel omogoča zlaganje in shranjevanje. Modulni so: a) notranji zamenljivi filtrni vložki in blazine, ki so lahko oblikovane po meri iz skeniranih podatkov uporabnika na mediju za shranjevanje s tehnologijo 3D tisk ali uporabo termo-oblikovanja, prednostno, a ne omejeno na PCL mešanice; b) kovinske mreže za elektrostatski privlek delcev in njihovo fotokatalitsko razgradnjo; c) tesnila in okvirji za oblikovanje dihalnih kanalov in komor, komponente za spajanje, lepilne mešanice silikona za povezovanje s kožo in podlago ter možni dodatki za udobnost, hlajenje in ergonomske funkcije kot pritrditev za očala, ohišje nosilca vonja, eksotermna toplotna blazinica, protirosilni in samočistilni dodatki na površinah. V telesu maske so oblikovane vdihovalne in izdihovalne odprtine, ki se delno zaprejo z razkuževalnim filtrom, ki služi kot ventil in vgrajeni ali dodani vložki za usmerjene prehode pretoka zraka, prednostno je to prilagodljivo krilo, pritrjeno na telo maske vzdolž šiva, ki obsega odprtine za nos in usta in tvori zračni kanal, ki usmerja iztisnjeni zrak navzdol.

Filtrirni sloj v eni od elektro-ionskih izvedb vsebuje elektrostatsko zajemanje delcev. Naelektrenje dosežemo s trenjem med vlakni z različno elektropozitivnostjo, ki ga ustvarimo z vibracijami, lahko pa tudi s plazmo, korono ali obdelavo s polarnimi tekočinami. Vlaknasta plast filtra je po možnosti negativno naelektrena, prekrita s kationskim polimerom s pozitivnim neto nabojem. Tekstilna vlakna imajo premer vlaken in luknje med vlakni več mikronov, kar je bistveno preveč za mehansko filtracijo virusov premera do 0,2 mikrona. Z manjšim premerom vlaken se izboljša učinkovitost filtriranja, a je zračna prepustnost slabša zaradi izgube tlaka in zamašitev. Zajem delcev v filtru iz netkanih materialov se zato zgodi zaradi fizičnih pojavov Brownove difuzije, prestrezanja udarcev ali elektrostatskih sil. Učinek močno povečajo elektreti, dielektrični polimeri z upornostjo nad 1014 Ω, ki imajo navidezno trajni električni naboj in dipolno polarizacijo, ki ustvarja električno polje in s tem privlači nasprotno nabite delce. Plast netkanega tekstila, nabita s polarno tekočino in triboelektrično nabit sloj netkanega materiala, ki se nabije s trenjem vlaken različnih polarnosti, dodatki aminov, fluora, soli ali polimerov maščobnih kislin in njih amidi, močno povečajo količino električnega naboja. Trenje, ultrazvok, korona, plazma ali polarne tekočine ali njih pare, kot voda ali alkohol, močno povečajo naboj na elektretu oz. filtrnemu sloju in s tem povečajo učinkovitost filtracije teh mask z ustvarjanjem elektrostatičnega polja, ki privlači in zajema nasprotno nabita onesnaževala in odbija podobno nabita onesnaževala. Prikazana je izvedba s triboelektrično naelektrenim slojem netkanega tekstila z zelo veliko količino naboja, ki lahko kompenzira upad sposobnosti mehanskega filtriranja z električnim s povečanjem sposobnosti elektrostatičnega zajemanja delcev. Naboji se zaradi trenja med polimeri, različnimi v napetostni vrsti, ustvarjajo tudi znotraj tkanine po celotni tkanini, in ne samo na površini, kot je to pri postopku polnjenja s plazmo, korono ali drugimi površinskimi naelektritvami. Za običajne tkanine N95 in K95 je učinkovitost filtracije zagotovljena z gostoto dipolnega naboja nad 12 pC / m2 pri padcu pritiska pod 9.2 mm H2O. Dodatno naelektrenje v eni od izvedb lahko dosežemo s priključitvijo anode baterije na zunanjo površino delno elektroprevodnega filtra ali kovinske mreže, katoda je električno izolirana in nameščena na nasprotni strani.

Izum prikazuje več izvedb za pripenjanje zamenljivega filtrnega dela za ustvarjanje razkužilnega učinka na masko, v skladu z izumom so tudi druge izvedbe za snemljivo pritrditev zamenljivih razkužljivih delov. Dodatne izvedbe so očitne ekspertom ob pregledu priloženih zahtevkov.

• Prva prednostna izvedba pričujočega izuma je sestavljena maska z zamenljivim razkuževalnim vložkom. Sestavljena je iz zrakoprepustnega izbočenega telesa, kot je lupina iz poroznega elastičnega termoplasta ali elastomera in bombažnega, poliamidnega, poliestrskega ali drugega netkanega tekstila ali podobnega materiala, ki je raztegnjen čez lupino in pritrjen z mehanskim spojem ali lepilom na notranjo površino telesa. Telo z notranjo in zunanjo površino je oblikovano po uporabnikovem obrazu z izboklino, ki obkroža nos in usta po njihovi konturi, ali tudi v dekorativni obliki kateregakoli geometrijskega telesa. Telo maske je izdelano iz 2K brizganega termoplasta mehko/trdo z odprtinami, v katero je vgrajena deformabilna žična mreža iz cinka, prevlečena z nano-cinkovim oksidom, ki hkrati omogoča, da se telo maske tesno prilega obrazu uporabnika, pri čemer so vložene mreže iz pocinkane kovine ali cinka, prevlečene s hierarhično strukturo zvezdaste oblike cinkovega oksida, dopiranega z drugimi kovinami kot srebro ali baker, z večkratnimi razkužilnimi učinki, kot so razgradnja s fotokatalizo, s hierarhično strukturo, z reaktivnimi kisikovimi radikali, s cinkovi in srebrovi ioni, z nastalim galvanskim členom v prisotnosti vlage in elektrostatskim privlačevanjem. Elastični trak je prednostno neprekinjen, in se razteza od nasprotnih strani telesa maske in objema uporabnikovo glavo tako, da telo maske tesno pritrdi na predvideno mesto na obrazu uporabnika. Trak je mogoče prilagoditi obrazu uporabnika, lahko pa je tudi dvodelen s kavljem, sponko ali drugimi običajnimi pritrdilnimi sredstvi. Obloga je pritrjena na notranjo površino telesa, na obodu izbokline, tako da se dotika kože uporabnikovega obraza, tesni in naredi masko bolj udobno za nošenje. Na notranji površini telesa maske je nameščen zračno prepustni razkužilni vložek na obrobju stene telesa. V skladu s prvo prednostno izvedbo je razkužilni vložek sestavljen iz osnovnega dela, ki je snemljivo pritrjen bodisi s drsečimi zadrgami, pritrdilnimi mehanskimi, zaskočnimi in podobnimi spoji ali z lepilom na površino maske in iz razkužilnega dela, to je filtra z biocidi v obliki tesno zložene večslojne manšete. Razkužilni filter je lahko pri vdihu bolj raztegnjen, tako da je zelo zrakoprepusten in nudi veliko prostornino za vdihan zrak in veliko površino filtrnega materiala, ki poveča razkužilni učinek. Pri izdihu pa se filter delno zapre in preusmeri tok zraka na odprtino za izpust, prekrito s fleksibilno loputo, ki kot ventil z zunanje smeri pri vdihu zapira pot zraka, s filtrnim materialom pa je zaščitena pred vnosom virusov. Razkužilni vložek je sposoben ustvariti katerega koli izmed opisanih razkužilnih učinkov v ohišju maske, dodatno z razkužilnimi učinki, ki obstajajo na zunanji strani telesa maske in hkrati preprečujejo onesnaženje filtra z mikrobnimi ali prašnimi delci. Maska lahko vključuje tudi oznake, ki označujejo kakšen tip razkužilnega delovanja se uporablja. Za nevarne bolezni se zagotovi več razkužilih učinkov, ki lahko skupaj zagotovijo 100 % učinkovitost. Za ostale namene se lahko uporablja razkužilni vložek s samo eno vrsto učinka. Razkužilni vložek se lahko loči in nadomesti z drugim vložkom, ko količina razkužilnih učinkovin, ki zagotavlja zadostno učinkovitost, pade pod sprejemljivo vrednost ali kadar je zaradi situacije zaželeno, da se vstavi še dodatni razkužilni učinek. Vložek lahko ima več različnih dodatnih vložkov in komponent, ki se enostavno vključijo v komplet, ki je priložen maski.

• Druga prednostna izvedba pričujočega izuma z usmerjenimi prehodi pretoka zraka uporablja enako telo maske, kot prva prednostna izvedba in vključuje zamenljiv razkužilni vložek, snemljivo pritrjen na notranjo površino telesa maske z zrakotesno zadrgo, s sponkami, s tankoplastnim lepilom ali podobnimi običajnimi spajanimi in varovalnimi sredstvi. Osnovni odsek ima dve usklajeni skupini odprtin za vodenje zraka na izbranih mestih na površini telesa maske in na snemljivem razkužilnem vložku. Odprtine so dovolj prostorne za pretok zraka v želeni smeri od vstopnih do izstopnih odprtin na telesu. Zrak, ki ga uporabnik vdihne v masko, tako ciljno, brez bližnjic in s podaljšanim kontaktom z razkužili, potuje znotraj maske in se razkuži. Tako kot pri prvi prednostni izvedbi je na voljo več različnih razkužilnih komponent, ki so po želji zamenljive, da se prilagodi količina in vrsta uporabljene razkužilne učinkovine. Filtrni vložek v obliki zadrževalne priponke je pritrjen na notranjo stran telesa maske in je izdelan iz osnovnega filtrnega materiala in odmične lopute, ki je pritrjena na osnovni del vzdolž skupnega veznega robnega dela. Priponka je pritrjena s spenjali ali zadrgo v obliki drsne zadrge na vrečkah »slider zipper«, oblikovana vzdolž zgornje plošče in površine razkužljivega vložka, obrnjena sta drug proti drugemu tako, da se po nastavitvi vložka s stiskanjem postopoma v eni smeri zadrga zrakotesno zapre in hkrati preprečuje nenamerno odklopitev razkužilnega dela znotraj zadrge. Razkužilni vložek iz katerega koli lahkega zračno prepustnega materiala omogoča kroženje znotraj razkužilnega vložka in ohišja maske. Zamenljivi vložek je lahko tudi v obliki zračno prepustnega predala v obliki žepa, v katerega je vstavljen razkužilni vložek. Predal v obliki žepa je izdelan iz zračno prepustne pene ali netkanega tekstila ali tkanine, in je prišit ali drugače pritrjen na notranjo površino maske. Ohišje žepa omogoča enostavno vstavljanje in izvlečenje katerega koli izmed vrst razkužilnih vložkov. Predal ima več odprtin, ki olajšajo gibanje zraka znotraj maske.

• Tretja prednostna izvedba pričujočega izuma opisuje triboelektrično napolnjen sloj netkanega materiala z zelo veliko količino naboja, ki lahko kompenzira upad sposobnosti mehanskega filtriranja z električnim s povečanjem sposobnosti elektrostatičnega zajemanja delcev. Naelektrenje dosežemo s trenjem med vlakni z različno elektropozitivnostjo, ki ga ustvarimo z vibracijami, lahko pa tudi s plazmo, korono ali obdelavo s polarnimi tekočinami. Naboji se zaradi trenja med polimeri, različnimi v napetostni vrsti, ustvarjajo tudi znotraj tkanine po celotni tkanini, in ne samo na površini, kot je to pri postopku polnjenja s plazmo, korono ali drugimi površinskimi naelektritvami. Vlaknasta plast, negativno naelektrena, je prekrita s kationskim polimerom s pozitivnim neto nabojem. Z zmanjševanjem por se izboljša učinkovitost filtriranja, a je zračna prepustnost slabša zaradi izgube tlaka in zamašitev. Zajem delcev v filtru iz netkanih materialov je zaradi fizičnih pojavov, predvsem elektrostatike. Učinek močno povečajo elektreti, dielektrični polimeri z visoko upornostjo, ki imajo navidezno trajni električni naboj in dipolno polarizacijo, ki ustvarja električno polje. Plast netkanega tekstila nabita triboelektrično s trenjem vlaken različne polarnosti, dodatki aminov, fluora, soli ali polimeri z maščobnimi kislinami in njihovimi amidi močno povečajo količino električnega naboja in učinkovitost filtracije teh mask z ustvarjanjem elektrostatičnega polja, ki privlači in zajema nasprotno nabita onesnaževala. Prikazana je izvedba z triboelektrično naelektrenim slojem netkanega tekstila z zelo veliko količino naboja, ki lahko kompenzira upad sposobnosti mehanskega filtriranja z električnim filtriranjem s povečanjem sposobnosti elektrostatičnega zajemanja delcev. Naboji se zaradi trenja med polimeri, različnimi v napetostni vrsti, ustvarjajo tudi znotraj tkanine po celotni tkanini, in ne samo na površini, kot je to pri postopku polnjenja s plazmo, korono ali drugimi površinskimi naelektritvami. Dodatno naelektrenje v eni od izvedb lahko dosežemo z priključitvijo anode baterije na zunanjo površino delno elektroprevodnega filtra, katoda je električno izolirana in nameščena na nasprotni strani. Telo maske pa lahko vsebuje tudi dispenzer za dodajanje učinkovin z dodatnimi funkcijami, kot so razkuževanje kože, prenos odmerjenih količin prepotrebnega cinkovega iona v telo uporabnika, za hlajenje, vlaženje ali odišavljanje vdihanega zraka, za vizualni kazalnik aktivnosti kot svetlobna dioda in podobne funkcije.

E: Funkcionalnost postopka in izdelkov, kijih omogoča

Izdelki so namenjeni reševanju problemov, omenjenih v poglavju B. Gre za tri različne izvedbe, vsaka od njih predstavlja komplet, ki zagotavlja večkratno uporabo maske z menjavo filtrnih vložkov in dispenzerjev biocidov, integracijo učinkovitega filtriranja z biocidnim večstranskim učinkovanjem. Elektrostatsko lovljenje virusov ali drugih mikrobov je zagotovljeno na oksidirani cinkovi mreži, v eni izvedbi dodatno nabiti z baterijo. Mikrobe dodatno lovimo s superabsorberji z ekstremno nizko površinsko napetostjo, ki imajo hkrati vgrajene biocidne organske skupine. Tudi tekstilni filtrni sloj s pozitivnim nabojem vgrajenega nano-cinkovega oksida elektrostatsko privlači negativno nabite viruse, dodaten elektrostatski naboj pa dosežemo z dvema slojema z različnim nabojem (elektret). Varnost in netoksičnost biocidnih nano-dodatkov je zagotovljena z njihovo vgradnjo v protimikrobne polimere.

Z delnim prenosom cinkovega iona v telo, ki ima ob boleznih majhno rezervo cinka za le nekaj dni, povečamo imunsko funkcijo telesa, antioksidativni in protivnetni učinek z razvojem reaktivnih kisikovih vrst (ROS) in drugih obrambnih funkcij telesa.

F: Način industrijske ali obrtne uporabe izuma

Izum se bo lahko realiziral tako v manjšem obrtniškem, a visoko serijskem obsegu, kot tudi v velikem, visoko produktivnem industrijskem merilu. Telo z dodatnimi deli se bo proizvajalo s tehnologijo brizganja, ki že z eno-gnezdnim orodjem omogoča produktivnost do 180 kosov/h oz. preko 1 milijona letno, tudi obrtniki pa imajo po več deset takih strojev. Tekstilni deli so izdelani z varjenjem z izsekavanjem, ki je še več stokrat produktivnejša tehnologija. Za industrializacijo je potrebna sorazmerno enostavna robotska celica, ki mrežo vlaga v orodje, ostale dele pa zloži in pakira.

Claims (8)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Sestavljena modulna obrazna maska z zamenljivim in večfunkcijskim razkuževanjem, označena s tem, da omenjena maska vsebuje prvič telo, ki prepušča zrak, ima notranjo in zunanjo površino ter izboklino, ki je oblikovana tako, da je odmaknjena od dihalnih organov uporabnika, drugič zamenljiv razkužilni vložek, ki omogoča več možnih razkužilnih učinkov in je snemljivo zrakotesno pritrjen na omenjeno telo maske z uporabo plastičnih drsnih zadrg, zaskočnih spojev, ježkov, samolepnih, magnetnih in drugih pritrdilnih načinov, in tretjič trak, ki se razteza od nasprotnih strani omenjene telesa maske in služi za pritrditev maske na obraz uporabnika.
2. 2. Maska po zahtevku 1 označena s tem, da omenjeni zamenljiv razkužilni vložek nadalje obsega vsaj en zračno prepustni razkužilni filter iz netkanega tekstila, in omenjeni razkužilni filter obsega snemljiv osnovni del in razkužilni del, pri čemer se omenjeni osnovni del pritrdi na omenjeno notranjo površino stene telesa, omenjeni razkužilni del pa je pritrjen na omenjeni osnovni del, lahko pa mu je kot sendvič vgrajena ali laminirana tanka membranska plast, prednostno iz elektro-predenega ali tudi sloja ekspandiranih in sintranih termoplastov po znanih postopkih, z množico mrežastih submikronskih odprtih por za zagotavljan prezračevalni učinek in za ločevanje virusov od plinov pri vstopu v to tanko plast, medtem ko je zunanji sloj platna vodoodbojen in ima vgrajen dodatek fotokatalizatorja in biocida, prednostno nano-cinkovega oksida z dodatkom srebra.
3. 3. Maska po zahtevku 1 označena s tem, da je omenjeno telo maske izdelano iz 2K brizganega termoplasta mehko/trdo z odprtinami, v katere so vgrajene deformabilne nosilne žične mreže za oblikovanje, da se telo maske tesno prilega obrazu uporabnika, pri čemer so vložene mreže iz pocinkane kovine ali cinka, prevlečene s hierarhično strukturo zvezdaste oblike cinkovega oksida, dopiranega z drugimi kovinami kot srebro ali baker, z večkratnimi razkužilnimi učinki, kot so razgradnja s fotokatalizo, s hierarhično strukturo, z reaktivnimi kisikovimi radikali, s cinkovi in srebrovi ioni, z nastalim galvanskim členom v prisotnosti vlage in elektrostatskim privlačevanjem, dodatno naelektrenje lahko dosežemo s priključitvijo anode baterije na kovinsko mrežo, katoda je električno izolirana in nameščena na nasprotni strani.
4. 4. Maska po zahtevku 1 označena s tem, da omenjeni snemljivi razkužilni del obsega več komponent, ki so vgrajene ali zamenljivo pritrjene na omenjeni osnovni del, pri čemer vsak snemljiv razkužilni del omenjenih komponent predstavlja drugačen razkužilni učinek, fotooksidacijski, učinek kisikovih radikalov, cinkovih in srebrovih ionov in organskih biocidov, notranji sloj omenjenega filtra pa ima vgrajen superabsorber, prednostno akrilamid, ki z zelo lepljivim površinskim filmom z nizko površinsko napetostjo ovira prehod virusa nano-dimenzij skozi mikronske luknje v platnu, hkrati nudi protimikrobni učinek z vgrajeno kvartarno aminsko skupino, ujeta vlaga in število slojev filtra pa stabilizira vlažnost in temperaturo vdihanega zraka.
5. 5. Maska po zahtevku 1 označena s tem, da je omenjeni razkužilni filter z vlaknasto plastjo negativno naelektren in da je vlaknasta plast razkužilnega filtra negativno naelektrena, prekrit s kationskim polimerom s pozitivnim neto nabojem za izboljšanje učinkovitosti filtriranja pri manjši izguba tlaka, učinek po potrebi povečamo z elektreti, to je dielektrični polimeri z navidezno trajnim električnim nabojem, kar dosežemo z več sloji tkanin različnih po elektronaboju prednostno, a ne omejeno na dodatke aminov, polimerov ali soli z maščobnih kislinami in njihovimi amidi, in nato s triboelektričnim naelektrenjem s trenjem vlaken, uporabo plazme, korone ali polarnih tekočin, dodatno naelektrenje pa lahko dosežemo z priključitvijo anode baterije na zunanjo površino delno elektroprevodnega filtra, katoda je električno izolirana in nameščena na nasprotni strani.
6. 6. Maska po zahtevku 1 označena s tem, da ima omenjeni osnovni del vhodne odprtine na vnaprej določenih mestih in po potrebi prilagodljivo krilo, pritrjeno na telo maske vzdolž šiva, ki obsega odprtine za nos in usta in tvori zračni kanal, ki usmerja iztisnjeni zrak navzdol, omenjeni snemljivi razkužilni del pa ima na vnaprej določenih mestih odprtine ali pa zračno prepustni predal v obliki žepa, pritrjen na notranjost omenjenega telesa maske, pri čemer je vsaj en razkužilni vložek vstavljiv v odprtino predala, tako da zrak kontrolirano teče skozi omenjeno prepustno telo maske in omenjene snemljive dele.
7. 7. Maska po zahtevku 1 označena s tem, da je omenjeni zamenljiv razkužilni vložek, pritrjen na omenjeno notranjo površino telesa maske preko odprtin in zgiban iz tankega netkanega tekstila kot napihljiva manšeta - meh, tako da se pri vdihu zaradi podtlaka raztegne in bistveno poveča filtrirno površino, pri izdihu pa zapre izhod zraka kot loputa preko vstopne odprtine, na izstopnih odprtinah pa filter v obliki elastične lopute ventila zavira vstop zraka pri vdihu, omenjena osnovna dela vložka pa sta prednostno pritrjena z drsno zadrgo, uporabljeno na embalažnih vrečkah, da se doseže zrakotesnost in prepreči nenamerna sprostitev omenjenega vložka.
8. 8. Maska po zahtevku 1 označena s tem, da omenjena maska obsega oblogo, pritrjeno na omenjeno telo okoli omenjene izbokline na telesu v stiku z obrazom uporabnika, pri čemer trden oprijem vlaknaste obloge na telo maske in prožni oprijem na kožo zagotovimo z mešanico omnifobnega in lepilnega silikona, omenjeno telo maske pa lahko vsebuje tudi dispenzer za učinkovine z dodatnimi funkcijami, kot so razkuževanje kože, prenos odmerjenih količin prepotrebnega cinkovega iona v telo uporabnika, za hlajenje, vlaženje ali odišavljanje vdihanega zraka, vizualni kazalnik aktivnosti kot svetlobna dioda in podobne funkcije.