TWI771165B - 開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置 - Google Patents

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TWI771165B TW110131351A TW110131351A TWI771165B TW I771165 B TWI771165 B TW I771165B TW 110131351 A TW110131351 A TW 110131351A TW 110131351 A TW110131351 A TW 110131351A TW I771165 B TWI771165 B TW I771165B
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陳志傑
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郭玉梅
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Abstract

本發明捕捉與過濾裝置包含面罩、配戴件、抽氣組件、過濾材及電源供應器，面罩設有分隔部、支撐部以及遮擋部，且遮擋部的上側邊緣與使用者臉部之間形成有開放式的進氣缺口；抽氣組件設有連通於進氣缺口的排氣管路及風扇；過濾材被安裝在抽氣組件的風扇之前；又風扇受到電源供應器帶動而旋轉產生抽氣氣流，使得通過進氣缺口進入的外部空氣以及使用者口鼻所產生的呼出空氣都能被抽吸流經過濾材，再從該排氣組件來排出乾淨空氣，避免使用者所產生的飛沫飄散至空氣中形成傳播源，且開放式缺口設計不但避免口罩負壓造成的額外負擔，同時能減少配戴時的臉部接觸面積來提升使用舒適性。

Description

開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置
本發明有關於一種配戴在使用者口鼻前方收集微粒的呼氣過濾裝置，特別是指一種未將口鼻完全封閉來收集使用者所產生飛沫的捕捉過濾裝置。
近年來空氣汙染日趨嚴重，加上重視公共衛生的因素，每當季節轉換或者流行性感冒或新冠肺炎這類的傳染病等飛沫傳染疾病盛行的情況下，應該適時配戴口罩，以降低與阻擋有害物質入侵鼻口的機會。
然而，市面上提供多種不同功能與不同結構的口罩，依照功能性與特定用途分成外科手術用口罩、活性碳口罩、與N95口罩等等，而多數口罩被形成於具有密閉空間的樣態，且在鼻子的位置設計成具有支撐功能的鼻架，可以根據使用者鼻子的形狀來貼合鼻子來更穩定貼合於臉部，但鼻架多為金屬材質或塑膠材料等可塑性物件所構成，使得使用者必須經常調整鼻架的位置而導致使用者使用時不方便或因為鼻架不貼合來產生疼痛感。
此外，使用者配戴口罩時，會因為微粒負載於濾材，造成空氣阻抗增加，佩戴者需更用力呼吸以攝入足夠的空氣量；而且若在鼻架處有不密合的地方，會造成呼出熱氣洩漏而凝結於眼鏡鏡片，使視線受到影響。
本發明的主要目的在於提供一種開放式氣罩的捕捉過濾裝置，讓得到傳染疾病的患者能夠配戴，藉以讓使用者呼出的飛沫微粒都能被該捕捉過濾裝置收集，並通過過濾材來排出乾淨空氣，避免使用者的飛沫飄散至空氣中形成傳播源。
本發明的次要目的在於開放式面罩僅接觸臉部的下巴位置，並保持外部空氣由鼻子上方缺口進入，改善面罩配戴的舒適性，同時免除傳統封閉式面罩呼吸阻抗過高的缺點。
本發明的另一目的在於開放式面罩的各部位是採用可分離的方式彼此組接，讓使用者能依據不同需求來自行改變支撐部位以及遮擋部位的結構樣態。
本發明的再一目的在於捕捉過濾裝置能在不同構件位置分別組裝過濾材，透過多處的複數次過濾避免排出空氣仍殘留病菌，且所有過濾材皆可被使用者輕易更換，大幅提升實際使用的方便性。
為實現前述目的，本發明開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置包含：一面罩、一配戴件、一抽氣組件、一過濾材以及一電源供應器，其中，該面罩設有一分隔部位於一使用者的嘴巴下方，該分隔部具有一靠近該使用者的第一端以及一遠離該使用者的第二端，該第一端設有一支撐部來接觸該使用者的下巴，該第二端向上延伸出一遮擋部來隔擋在該使用者的鼻子前方，使得該遮擋部的一上側邊緣與該使用者的臉部之間形成有一開放式的進氣缺口，又該分隔部設有一位於該第一端與該第二端之間的排氣開口。
該配戴件則是連接於面罩，使得該面罩能被固定在該使用者的頭部。該抽氣組件是具有一排氣管路來組裝於該分隔部的排氣開口以及一組裝於 該排氣管路的風扇。該過濾材被安裝在該面罩及該抽氣組件的其中一者。該電源供應器電性連接於該抽氣組件來驅使該風扇旋轉，使得一抽氣氣流被產生在該面罩與該排氣管路的兩者內部，讓通過該進氣缺口進入的外部空氣以及該使用者口鼻所產生的一呼出空氣都能經過該過濾材而從該排氣組件排出。
於一較佳實施例中，該分隔部具有一漏斗殼、一第一弧壁以及一第二弧壁，該漏斗殼的一上緣連接該第一弧壁與該第二弧壁，使得該第一弧壁與該第二弧壁之間形成有一收集通道，而該漏斗殼的一下緣形成有該排氣開口，且一漸縮通道被成形在該上緣以及該下緣之間。該過濾材被安裝在該收集通道，且該第二弧壁形成一開口向上的插槽，又該遮擋部具有一插入該插槽定位的插接段以及一外露於該分隔部的隔擋段。
此外，該遮擋部斜向於該分隔部，使得該進氣缺口所構成的一第一上視輪廓小於該分隔部所構成的一第二上視輪廓。該遮擋部的上側邊緣是由一中央位置朝向兩側邊位置漸縮形成一未接觸該使用者的弧曲擋壁。
又該支撐部具有一接觸該下巴前側的第一支撐件以及一接觸該下巴下方的第二支撐件。該分隔部的第一端進一步設有一母連接件，而該第一支撐件連接有一配合該母連接件固定的公連接件，使得該支撐部可選擇性地分離於該分隔部來進行更換。
該排氣管路包含一第一轉接件、一第二轉接件以及一介於該第一轉接件及該第二轉接件之間的安裝殼件，該過濾材被設置在該安裝殼件的內部，而該風扇被安裝在該第二轉接件，又該安裝殼件具有一相鄰該第一轉接件的第一流通截面以及一相鄰於該第二轉接件的第二流通截面，該第二流通截面大於該第一流通截面。該第一流通截面大於該排氣開口的一開口截面，而該第 二流通截面大於該第二轉接件的一出口截面，又該出口截面的尺寸大於該開口截面。
於另一可行實施例中，該捕捉過濾裝置進一步包含一輔助過濾材以及一輔助佩帶件，該輔助過濾材安裝在該面罩及該抽氣組件的其中另一者，使得該呼出空氣能夠通過該過濾材及該輔助過濾材來進行多次過濾；該輔助佩帶件連接於抽氣組件，使得該抽氣組件能被定位在該使用者的一上半身軀幹，減少該使用者頭部所需承受的裝置重量。
再者，針對該配戴件設計，可將該配戴件設有一抵靠在該使用者耳朵24的接觸段以及一介於該面罩以及該接觸段之間的延長段；除此之外，亦可由該面罩與配戴件共同圍繞出一配戴空間，使得該使用者的頭部能進入該配戴空間，且該配戴件是由一可伸縮材料構成而能調整該配戴空間的大小。
本發明的特點在於面罩與使用者的臉部保持間隔來形成開放式的進氣缺口，藉以改善面罩配戴的舒適性，同時克服傳統封閉式面罩呼吸阻抗過高的缺點。此外，抽氣組件的風扇所形成的抽氣氣流，讓面罩內部的空氣都會被收集進入該抽氣組件來接觸過濾材，如此即可讓使用者呼吸與咳嗽所產生的飛沫都能被過濾材過濾，避免使用者的飛沫飄散至空氣中形成傳播源。
1:捕捉過濾裝置
2:使用者
21:鼻子
22:嘴巴
23:下巴
24:耳朵
25:脖子
3:面罩
30:分隔部
301:第一端
301a:第一弧壁
302:第二端
302a:第二弧壁
303:排氣開口
304:收集通道
305:漏斗殼
306:漸縮通道
307:定位件
308:母連接件
309:插槽
31:支撐部
311:第一支撐件
312:第二支撐件
313:公連接件
32:遮擋部
321:插接段
322:隔擋段
33:進氣缺口
4:配戴件
41:彈性繩
411:接觸段
412:延長段
42:耳掛架
421:接觸段
422:延長段
43:繫帶
431:配戴空間
5:抽氣組件
51:風扇
52:排氣管路
53:第一轉接件
531:入口端
532:第一管體
533:擴大管
54:第二轉接件
541:出口端
542:轉接端
55:安裝殼件
551:圓形壁
552:方型壁
6:過濾材
7:輔助過濾材
8:電源供應器
9:輔助佩帶件
C1:第一上視輪廓
C2:第一上視輪廓
F:抽氣氣流
F1:外部空氣
F2:呼出空氣
圖1為本發明開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置的立體圖；圖2為捕捉過濾裝置配戴於一使用者的示意圖；圖3為捕捉過濾裝置的分解圖；圖4為捕捉過濾裝置的斷面示意圖； 圖5為面罩的分解圖；圖6為面罩另一實施例的示意圖；圖7A為圖6收集部輪廓的示意圖；圖7B為圖6進氣缺口輪廓的示意圖；圖8A至圖8B為配戴件不同實施例的立體圖；圖9為本發明捕捉過濾裝置運作形成抽氣氣流的示意圖；圖10A為捕捉過濾裝置單獨使用過濾材的氣流示意圖；圖10B為捕捉過濾裝置使用過濾材及輔助過濾材的氣流示意圖；圖11為本發明捕捉過濾裝置另一實施例的示意圖；以及圖12為本發明捕捉過濾裝置再一實施例的示意圖。
茲為便於更進一步對本發明之構造、使用及其特徵有更深一層明確、詳實的認識與瞭解，爰舉出較佳實施例，配合圖式詳細說明如下：請參閱圖1及圖2所示，本發明開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置1可供一使用者2配戴在頭部20前方的臉部位置，使得該使用者2的鼻子21以及嘴巴22所呼出空氣能被捕捉過濾裝置1抽吸收集，並進行過濾將乾淨空氣排出，避免流行性感冒、腸病毒或新冠肺炎等飛沫傳染的疾病傳染他人。
請參閱圖3至圖5所示，該捕捉過濾裝置1包含：一面罩3、一配戴件4、一抽氣組件5、一過濾材6、一輔助過濾材7以及一電源供應器8，其中，該面罩3能接觸該使用者2的臉部，並能阻隔在該使用者2的嘴巴22以及鼻子21前方；該配戴件4用以將該面罩3保持定位在該使用者2頭部前方的臉部；該抽氣組件5用以產生一抽氣氣流F，使得該面罩3所收集到的空氣由該抽氣組件5的一入 口端531進入後，再由該抽氣組件5的一出口端541排出；該過濾材6以及該輔助過濾材7則是分別安裝在該面罩3以及該抽氣組件5的內部，兩者皆分布在該抽氣氣流F所產生的一氣流路徑上，使得空氣經過該過濾材6以及該輔助過濾材7時受到多重過濾；該電源供應器8則是連接到該抽氣組件5的一風扇51，使得該風扇51能夠持續旋轉來產生該抽氣氣流F。
如圖所示，該面罩3設有一分隔部30位於該使用者2的嘴巴22下方、一支撐部31來接觸該使用者2的下巴23以及一遮擋部32來隔擋在該使用者2的鼻子21前方，該分隔部30具有一靠近該使用者2的第一端301、一遠離該使用者2的第二端302以及一位於該第一端301及該第二端302之間的排氣開口303，該支撐部31可組卸地組裝在該第一端301，而該遮擋部32同樣是可組卸地組裝在該第二端302，藉此可讓該使用者2依據需求來自行更換該支撐部31及該遮擋部32的樣式。
其中，該分隔部30的第一端301被構造成一曲度較小的第一弧壁301a，而該分隔部30的第二端302被構造成一曲度較大的第二弧壁302a，使得該第一弧壁301a與該第二弧壁302a之間形成一呈現新月狀的收集通道304，又該第一弧壁301a與該第二弧壁302a的下方共同連接在一漏斗殼305的一上緣，且該漏斗殼305的一下緣收束成截面較小的該排氣開口303，使得該上緣與該下緣之間形成一漸縮通道306，又該第一弧壁301a與該第二弧壁302a相鄰接的兩側端位置分別設有一定位件307。
此外，該遮擋部32由該第二弧壁302a垂直向上延伸，使得該遮擋部32的一上側邊緣321與該使用者2的臉部之間形成有一開放式的進氣缺口33；且該遮擋部32的上側邊緣321是由一中央位置朝向兩側邊位置漸縮形成一未接 觸該使用者2的弧曲擋壁，當使用者改變該面罩3的配戴角度時，能減少該弧曲擋壁接觸到該使用者2臉頰的機會，增加配戴時的舒適度；然而，此一實施樣態僅舉例說明，該遮檔部32亦可被成形為一高度維持相同的矩形擋壁，使得該面罩3的的封閉性提高，藉以提升捕捉效率。
於圖示第一較佳實施例中，該支撐部31具有一接觸該下巴23前側的第一支撐件311以及一接觸該下巴23下方的第二支撐件312。除此之外，該分隔部30的第一弧壁301a設有一母連接件308，而該第一支撐件311連接有一配合該母連接件38固定的公連接件313，使得該支撐部31可組卸於該分隔部30；又該第二弧壁302a形成一開口向上的插槽309，又該遮擋部32具有一插入該插槽309定位的插接段321以及一外露於該分隔部30的隔擋段322。
請參閱圖6、圖7A及圖7B所示，於第二可行實施例中，該遮擋部32由該第二弧壁302a朝向該使用者2斜向延伸至鼻子21上方；由該使用者2的頭部上方觀看，該使用者2的臉部以及該遮擋部32共同構成的該進氣缺口33具有一第一上視輪廓C1，而該第一弧壁301a與該第二弧壁302a共同構成的該收集通道304具有一第二上視輪廓C2，其中，該第一上視輪廓C1的面積小於該第二上視輪廓C2。
請參閱圖2及4所示，該配戴件4連接於該分隔部30的定位件307，如圖所示，該配戴件4設為兩個能獨立形成圍繞空間的彈性繩41，使得該彈性繩41能夠圍繞在該使用者2的耳朵24周圍，讓該面罩3能夠受到彈力作用而被定位在該使用者2的頭部，該彈性繩41具有一能抵靠在該使用者2耳朵24的接觸段411以及一介於該定位件307以及該接觸段411之間的延長段412。
然而，此僅用為方便舉例說明之用，並非加以限制該配戴件4的結構樣態，亦即，如圖8A所示，該配戴件4可設為一可相對於該定位件307樞轉的耳掛架42，該耳掛架42具有一配合接觸該使用者2耳朵24的接觸段421以及一介於該定位件307與該接觸段421之間的延長段422。或者是如圖8B所示，該配戴件4亦可設為一由可伸縮材料構成的繫帶43來配合該面罩3共同形成一配戴空間431，該配戴空間431可被調整尺寸，使得不同使用者2的頭部都能進入該配戴空間431。
再者，請參閱圖3及4所示，該抽氣組件5具有一排氣管路52來組裝於該分隔部30的排氣開口303，該風扇51被組裝於該排氣管路52的尾端，其中，該排氣管路52包含一構成該入口端531的第一轉接件53、一構成該出口端541的第二轉接件54以及一介於該第一轉接件53及該第二轉接件54之間的安裝殼件55。該第一轉接件53具有一連接在該排氣開口303的第一管體532以及一連接在該第一管體532的擴大管533。
該安裝殼件55的頂部以及底部分別構造有一圓形壁551以及一方型壁552，該圓形壁551相鄰於第一轉接件53的該擴大管533，並構造有一第一流通截面，而該方型壁552相鄰於該第二轉接件54，並構造有一第二流通截面，其中，該第二流通截面大於該第一流通截面，且該第一流通截面大於該排氣開口303的一開口截面。
該第二轉接件54具有一連接該方型壁552的轉接端542以及連接該風扇51的該出口端541，其中，該轉接端542與該出口端541之間形成有一漸縮壁面，使得該第二流通截面大於該第二轉接件54的一出口截面，又該出口截面的尺寸大於該開口截面。
請再參閱圖4所示，該過濾材6是被安裝在該安裝殼件55內部，構造有多數的打摺面來增加過濾的接觸面積；而該輔助過濾材7則是設為一被安裝在該收集通道304中的片體，藉此讓本發明捕捉過濾裝置1能透過複數濾材進行多重過濾。
請參閱圖9所示，該電源供應器8則是電性連接於該風扇51，使得該風扇51能夠持續旋轉來讓該捕捉過濾裝置1內部產生一抽氣氣流F，由於該面罩3內部因為風扇51形成了一壓力差，因此，一外部空氣F1將會通過該進氣缺口33進入面罩3內部，而該使用者2在呼吸或是說話時所產生的一呼出空氣F2，都會被該面罩3收集而隨著該外部空氣F1一併進入該抽氣組件5，最後由該風扇51的另一側排出。過程中，該外部空氣F1以及該呼出空氣F2都會通過該過濾材6以及輔助過濾材7，確保排出氣體的病毒能夠被完全過濾掉。
請參閱圖10A所示，當本發明捕捉過濾裝置1僅在該安裝殼件55內部設置該過濾材6時(圖未示)，由於該排氣開口303位於該收集通道304的中央位置，因此，氣流在從外部進入該收集通道304時，中央區域的氣流強度較強，而兩側位置的氣流強度較弱。
請參閱圖10B所示，當本發明捕捉過濾裝置1在該安裝殼件55以及該收集通道304內部分別設置該過濾材6(圖未示)以及該輔助過濾材7，由於該輔助過濾材7的內部能被設計成具有不同的阻抗，因此，氣流在從外部要進入該漏斗殼305時將受到整流，使得中央區域以及兩側區域的氣流強度維持相同。
請參閱圖11所示，於另一可行實施例中，本發明捕捉過濾裝置1進一步包含一輔助佩帶件9，該輔助佩帶件9主要是連接於抽氣組件5，使得該輔助佩帶件9以及該抽氣組件5之間形成一佩帶空間，讓該使用者2的脖子25穿過該 佩帶空間來支撐整個捕捉過濾裝置1的重量，然而，此僅方便舉例說明之用，亦即該輔助佩帶件9亦可將該捕捉過濾裝置1定位在該使用者2上半身軀幹的一腰部位置(圖未示)。
請參閱圖12所示，於再一可行實施例中，該面罩3是由一可撓性材料構成，且該分隔部30的兩定位件307之間形成有一第一間隔，本發明面罩3能透過該配戴件4的拉引將該分隔部30向內彈性形變(如圖示箭頭方向)，使得該第一間隔被改變成一距離小於該第一間隔的第二間隔，並讓該分隔部30靠近臉頰形成更加封閉的氣罩型式。除此之外，該面罩3亦可直接將分隔部30設計成一呈現圖12形狀的硬質材料，無須透過彈性變形即可讓該面罩3兩側直接接觸臉頰。
2:使用者
21:鼻子
22:嘴巴
23:下巴
3:面罩
30:分隔部
301:第一端
301a:第一弧壁
302:第二端
302a:第二弧壁
303:排氣開口
304:收集通道
305:漏斗殼
306:漸縮通道
307:定位件
308:母連接件
31:支撐部
311:第一支撐件
312:第二支撐件
313:公連接件
32:遮擋部
33:進氣缺口
4:配戴件
41:彈性繩
5:抽氣組件
51:風扇
52:排氣管路
53:第一轉接件
531:入口端
532:第一管體
533:擴大管
54:第二轉接件
541:出口端
542:轉接端
55:安裝殼件
551:圓形壁
552:方型壁
6:過濾材
7:輔助過濾材
8:電源供應器

Claims (9)

  1. 一種開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置，包含：一面罩，設有一分隔部位於一使用者的嘴巴下方，該分隔部具有一靠近使用者的第一端以及一遠離該使用者的第二端，該第一端設有一支撐部來接觸該使用者的下巴，該第二端向上延伸出一遮擋部來隔擋在該使用者的鼻子前方，使得該遮擋部的一上側邊緣與該使用者的臉部之間形成有一開放式的進氣缺口，又該分隔部設有一位於該第一端與該第二端之間的排氣開口，其中，該分隔部具有一漏斗殼、一第一弧壁以及一第二弧壁，該漏斗殼的一上緣連接該第一弧壁與該第二弧壁，使得該第一弧壁與該第二弧壁之間形成有一收集通道，而該漏斗殼的一下緣形成有該排氣開口，且一漸縮通道被成形在該上緣以及該下緣之間；一配戴件，連接於面罩，使得該面罩能被固定在該使用者的頭部；一抽氣組件，具有一排氣管路來組裝於該分隔部的排氣開口以及一組裝於該排氣管路的風扇；一過濾材，安裝在該面罩及該抽氣組件的其中一者；以及一電源供應器，電性連接於該抽氣組件來驅使該風扇旋轉，使得一抽氣氣流被產生在該面罩與該排氣管路的兩者內部，讓通過該進氣缺口進入的外部空氣以及該使用者口鼻所產生的一呼出空氣都能經過該過濾材而從該排氣組件排出。
  2. 如請求項1所述開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置，其中，該過濾材被安裝在該收集通道，且該第二弧壁形成一開口向上的插槽，又該遮擋部具有一插入該插槽定位的插接段以及一外露於該分隔部的隔擋段。
  3. 如請求項1所述開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置，其中，該遮擋部斜向於該分隔部，使得該進氣缺口所構成的一第一上視輪廓小於該分隔部所構成的一第二上視輪廓。
  4. 如請求項1所述開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置，其中，該遮擋部的上側邊緣是由一中央位置朝向兩側邊位置漸縮形成一未接觸該使用者的弧曲擋壁。
  5. 如請求項1所述開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置，其中，該支撐部具有一接觸該下巴前側的第一支撐件以及一接觸該下巴下方的第二支撐件。
  6. 如請求項5所述開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置，其中，該分隔部的第一端進一步設有一母連接件，而該第一支撐件連接有一配合該母連接件固定的公連接件，使得該支撐部可選擇性地分離於該分隔部來進行更換。
  7. 如請求項1所述開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置，其中，該排氣管路包含一第一轉接件、一第二轉接件以及一介於該第一轉接件及該第二轉接件之間的安裝殼件，該過濾材被設置在該安裝殼件的內部，而該風扇被安裝在該第二轉接件，又該安裝殼件具有一相鄰該第一轉接件的第一流通截面以及一相鄰於該第二轉接件的第二流通截面，該第二流通截面大於該第一流通截面。
  8. 如請求項1所述開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置，其中，該捕捉過濾裝置進一步包含一輔助過濾材，安裝在該面罩及該抽氣組件的其中另一者，使得該呼出空氣能夠通過該過濾材及該輔助過濾材來進行多次過濾。
  9. 如請求項1所述開放式呼出微粒的捕捉過濾裝置，其中，該捕捉過濾裝置進一步包含一輔助佩帶件，該輔助佩帶件連接於抽氣組件，使得該抽氣組件能被定位在該使用者的一上半身軀幹。
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