WO2022130181A2 - Лицевая маска для защиты органов дыхания и воздушный фильтр для индивидуальных средств защиты органов дыхания - Google Patents

Лицевая маска для защиты органов дыхания и воздушный фильтр для индивидуальных средств защиты органов дыхания Download PDF

Info

Publication number
WO2022130181A2
WO2022130181A2 PCT/IB2021/061660 IB2021061660W WO2022130181A2 WO 2022130181 A2 WO2022130181 A2 WO 2022130181A2 IB 2021061660 W IB2021061660 W IB 2021061660W WO 2022130181 A2 WO2022130181 A2 WO 2022130181A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
filter
wall
walls
arcuate
Prior art date
Application number
PCT/IB2021/061660
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2022130181A3 (ru
Inventor
Семен ЛИТВИН
Алекс ЛЮБОМИРСКИЙ
Михаель ГЕРШМАН
Игорь Владимирович КАЧКО
Марк Нахимович БАХРАХ
Original Assignee
Джен Триз, Ллс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джен Триз, Ллс filed Critical Джен Триз, Ллс
Publication of WO2022130181A2 publication Critical patent/WO2022130181A2/ru
Publication of WO2022130181A3 publication Critical patent/WO2022130181A3/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/02—Masks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators

Definitions

  • the present invention relates to means for protecting the respiratory organs of a person, in particular to face masks with filter elements, and can be used as an individual means of protecting the respiratory organs of a person when he is in conditions of dust, virus-bacterial and other pollution of the surrounding air.
  • face masks which have a variety of designs and are made from various materials. Such masks, in particular, can cover the entire face of a person or only the mouth and nose. Conventionally, face masks can be divided into three types:
  • the first type is the cheapest, mass disposable masks that fold into a flat configuration and can be used for a short time
  • the third is the most expensive masks designed to work in especially difficult conditions.
  • Masks of the second type - with a built-in air filter - are a compromise "price-quality", however, due to the built-in filter, they have significantly larger overall dimensions than masks of the first type, and, as a rule, unlike masks of the third type, they have a fundamental disadvantage associated with the fact that the filter creates a certain aerodynamic resistance to the inhaled air flow, which makes it difficult for the user to breathe.
  • a medical anti-influenza mask is known (application CN 111165938 A, published date 05/19/2020), made of a three-layer material, the inner filter layer being made of nanofiber, and the outer covering layers having holes regularly distributed over the surface for the passage of air, as in forward as well as in the opposite direction.
  • the direct passage of air through all layers is excluded.
  • the air, passing through the holes of one cover layer then passes along the filter layer and exits through the holes of the second cover layer.
  • Such a mask is disposable, however, the protective properties, as well as the comfort and duration of its use, can be higher than that of conventional masks, which is achieved due to the mask material that is more expensive and difficult to manufacture.
  • Patent CN 211983906 II (published date 11/24/2020) describes a protective mask with a multi-layer filter, including a first layer of polyurethane, a second layer of non-woven material, a third layer of their cotton and a fourth layer 24 of non-woven material.
  • the use of a polyurethane layer prevents the passage of air in the form of an aerosol, which reduces the likelihood of airborne viral infection.
  • Patent CN 202078810 II (publ. date 12/21/2011) describes an air filter that can be provided with a protective mask.
  • Filter is an assembly consisting of two types of truncated cones: one with its large open base faces the outside of the mask, the other with its large open base faces the inside of the mask, while the material of the walls of the cones is the filter element.
  • This design makes it possible to significantly increase the area of the filter material, however, in general, the disadvantages of the masks of the first and second types associated with the passage of inhaled air through the filter material remain.
  • an exhalation valve for example, as described in WO 2017/058880 A1 (published on 04/06/2017).
  • WO 2017/058880 A1 published on 04/06/2017.
  • Such a valve is unidirectional: when the user inhales, the valve is in the closed position, and when the user exhales, it opens.
  • the use of such a valve not only removes warm and humid exhaled air from the interior of the mask, but also makes it easier for the user to wear the mask in general, this does not solve the problem of aerodynamic resistance of the filters for inhalation air.
  • a filter for a face mask is described, made in the form of a plurality of parallel air channels separated by an inorganic film, while adjacent channels are open at one end and closed at the other end.
  • Such a filter has a large filtering surface area, which reduces its aerodynamic resistance, but significantly increases the dimensions of the mask when using it.
  • the filter element is made in the form of a bag filled with porous ceramic particles made of foamed ceramics impregnated with sodium hydroxide solution and potassium permanganate solution.
  • a filter which operates essentially as a sorbent, has a low aerodynamic resistance, but significantly increases the dimensions of the mask when it is used.
  • One of the effective ways to reduce the aerodynamic resistance of filters for inhaled air is the use of filter elements through which the air passes freely, and the air is filtered from the particles of pollution contained in it due to the fact that the air flow is given a swirl using a special channel configuration, as a result of which the particles contained in it scatter along the periphery of the flow due to centrifugal force and are retained on the walls of the channel or other means specially provided for this, including due to the adhesive or sorption properties of the surface.
  • the filter is made in the form of a truncated cone, at the bases of which holes are made - inlet in the large base, outlet in the small one - through which the inhaled air passes.
  • the direction of the inlet has a tangential component, due to which the air entering the filter is twisted, and particles of dust and allergens, flying apart, stick to the inner surface of the cone, covered with a sticky substance.
  • the filter is also made in the form of a truncated cone with open bases. Inside the cone, two groups of longitudinal ribs are installed, four in a group, one group - from the side of the small base of the cone, the other - from the side of the large base of the cone, while one group of ribs is turned relative to the other by 45°. Due to the ribs and their configuration, a swirl occurs in the air inhaled through such a filter, while particles of pollution are retained on the surface of the ribs and the inner surface of the cone, covered with a sorbent substance.
  • a similar nasal filter device is described in the international application WO 2017/089912 A1 (published date 06/01/2017).
  • the filter is made in the form of a truncated cone with open bases, inside which blades are installed in the form of an axial fan, and the filtration principle is the same as in two previous solutions, - a swirl of the inhaled air flow, in which particles of pollution are retained on the surface of the blades and the inner surface of the cone, covered with a sorbent substance.
  • the well-known face mask includes a base configured to be placed on a person's face and forming a breathing space separated by the mask from the outer space, and an air filter configured to be installed in the mask base so that the breathing space and the outer space are separated by the filter.
  • the air filter includes a hollow body that has an external thread for screwing into a corresponding hole in the mask base when it is installed. Inside the hollow filter housing, spiral ribs are made, the coating, like the inner surface of the housing, is covered with sticky biogel.
  • Spiral-shaped fins cause the inhaled air flow to swirl, as a result of which particles of pollution move towards the inner wall of the filter under the action of centrifugal forces and stick both to the fins themselves and to the inner wall of the housing.
  • Known face mask has low aerodynamic resistance for both inhaled air and exhaled air, however, the design of the filter determines the large overall dimensions of the mask in a direction essentially normal to its surface. This is due to the fact that for effective operation of the filter, it must have sufficient length in the axial direction. As a result, with such a filter, it is not possible to obtain a mask of a flat configuration - compact and easy to carry, for example, in a pocket.
  • a group of inventions including a face mask for respiratory protection and intended for use in individual respiratory protection equipment, in particular in such a face mask, an air filter.
  • the face mask for respiratory protection includes a base that can be placed on the face of a person and form a breathing space separated by the mask from the outside space, and at least one air filter that can be installed in the mask base so that that the breathing space and the outer space are separated by a filter.
  • the filter contains a hollow housing having first and second walls opposite each other and releasably connected, in which a plurality of paired holes are made, while the axis of the first hole made in the first wall of the housing does not coincide with the axis of the paired second hole made in the second wall of the housing .
  • arcuate channels are formed, each of which is connected with the corresponding paired holes, while the end walls of the arcuate channel are formed by the inner surfaces of the mentioned first and second walls of the housing, and at least the outer side wall of the arcuate channel is formed by an insert placed between the first and second walls of the housing material with sorption properties, wherein said first hole made in the first wall of the housing is connected to one end of the arcuate channel, and the second hole paired with it, made in the second wall of the housing, is connected to the other end of the arcuate channel.
  • the inhaled air from the external atmospheric space passes through the first hole made in the first wall of the filter housing and enters the space of an arcuate channel formed at the ends by the inner surfaces of the first and second walls of the filter housing. Since the second hole for the release of this air, made in the second wall of the housing, is located at the other end of the arcuate channel, the air passing through the channel is swirled, while the particles of dust, allergens, bacteria and viruses carrying bacteria and viruses, the liquid droplets scatter to the outside due to centrifugal force. the side wall of the arcuate channel, formed by an insert made of a material with sorption properties, and due to the specified properties settle on its surface.
  • the air purified in this way exits through a second hole made in the second wall of the filter housing, eventually passing from the first inlet hole on one side of the filter to its second outlet hole on the other side of the filter.
  • the filter works in the opposite direction, while the moisture droplets contained in the exhaled air also settle on the surface of the liner, which is especially important when a mask is worn by a person infected with an airborne virus.
  • the filter in accordance with the present invention has good filtering properties, low aerodynamic resistance, and due to the fact that the arcuate channel is made between two walls, that is, essentially in the plane of the filter housing, it has a flat configuration, and when used as part of the front masks practically does not increase its overall dimensions.
  • the inner side wall of the arcuate channel of the filter may be formed by part of the same insert that forms the outer side wall of the arcuate channel.
  • this can be provided by an arcuate channel formed in the body of the liner.
  • the inner side wall of the arcuate channel of the filter can be formed by a separating protrusion between the first and second walls of the housing, made on the inner surface of the first or second wall of the housing.
  • a substantially round hole is made in the body of the liner, and an arcuate channel is formed by placing said protrusion in this hole adjacent to the side surface of the hole in the liner.
  • a material with hydrophilic properties can be used as the liner material.
  • all filter inserts can be made in one piece to form a single block of inserts, which provides additional convenience when replacing the inserts.
  • the face mask base may have an appropriate number of openings (or cutouts), while in the assembled state of the device, the edges of the openings along the perimeter are placed between the connected first and second walls of the filter housing.
  • the detachable connection of the first and second walls of the filter housing can be made using split rivets distributed around the perimeter from the inner sides of the walls of the filter housing, and the edges of the openings can have flanging with holes through which the mentioned split rivets pass.
  • the filter element in accordance with the invention includes a hollow body having opposite and releasably connected first and second walls, in which a plurality of paired holes are made, while the axis of the first hole made in the first wall of the body does not coincide with the axis of the paired second hole, made in the second wall of the housing.
  • arcuate channels are formed, each of which is connected with the corresponding paired holes, while the end walls of the arcuate channel are formed by the inner surfaces of the mentioned first and second walls of the housing, and at least the outer side wall of the arcuate channel is formed by an insert placed between the first and second walls of the housing material with sorption properties, wherein said first hole made in the first wall of the housing is connected to one end of the arcuate channel, and the second hole paired with it, made in the second wall of the housing, is connected to the other end of the arcuate channel.
  • the claimed air filter works in the same way as the filter included in the claimed face mask.
  • the inhaled air from the external atmospheric space passes through the first hole made in the first wall of the filter housing and enters the space of an arcuate channel formed at the ends by the inner surfaces of the first and second walls of the filter housing. Since the second hole for the release of this air, made in the second wall of the housing, is located at the other end of the arcuate channel, the air passing through the channel is swirled, while the particles of dust, allergens, bacteria and viruses that carry bacteria and viruses, the liquid droplets scatter due to centrifugal force to the outer side wall of the arcuate channel, formed by an insert made of material with sorption properties, and due to these properties are deposited on its surface.
  • the air purified in this way exits through a second hole made in the second wall of the filter housing, eventually passing from the first inlet hole on one side of the filter to its second outlet hole on the other side of the filter.
  • the filter works in the opposite direction, while the moisture droplets contained in the exhaled air also settle on the surface of the insert, which is important when a person infected with a virus that spreads by airborne droplets wears personal respiratory protection, in particular a mask. way.
  • the filter in accordance with the present invention has good filtering properties, low aerodynamic resistance, and due to the fact that the arcuate channel is made between two walls, that is, essentially in the plane of the filter housing, it has a flat configuration and when used, for example, as part of a facial mask, practically does not increase its overall dimensions.
  • the inner side wall of the arcuate channel may be formed by part of the same insert that forms the outer side wall of the arcuate channel.
  • this can be provided by an arcuate channel formed in the body of the liner.
  • the inner side wall of the arcuate channel can be formed by a dividing protrusion between the first and second walls of the housing, made on the inner surface of the first or second wall of the housing.
  • a substantially round hole is made in the body of the liner, and an arcuate channel is formed by placing in this hole said protrusion adjacent to the side surface of the hole in the liner.
  • a material with hydrophilic properties can be used as the liner material.
  • all filter inserts can be made in one piece to form a single block of inserts, which provides additional convenience when replacing the inserts.
  • FIG. 1 is a perspective view of the construction of a mask and a filter in accordance with the present invention in separate detail.
  • FIG. 2 shows in axonometric view in the form of separate parts the design of one of the filter options, including a housing made of the first and second walls with separating ledges and an insert made of a material with sorption properties.
  • FIG. 3 is a perspective view of the design of the filter shown in FIG. 2 with the insert placed on the inner surface of the first wall of the filter housing to form an arcuate channel.
  • FIG. 4 shows a perspective view of the first housing wall from the inside.
  • FIG. 5 shows an example of one version of one filter element, in which the arcuate channel is formed by the first and second (shown separately) walls of the filter housing, a circular cutout in the liner and a protrusion on the first wall of the housing.
  • FIG. 6 shows an example of another version of one filter element, in which the arcuate channel is formed by the first and second (shown separately) walls of the filter housing and an arcuate cut in the liner.
  • FIG. 7 is a plan view of an exemplary filter design (without the second housing wall) composed of the three separate filter elements shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a plan view of an exemplary filter (without the second housing wall) including a single insert assembly incorporating the six individual filter elements shown in FIG. 6 in the form of a rectangular arrangement.
  • FIG. 9 is a plan view of an exemplary filter (without the second housing wall) including a single insert assembly incorporating the seven individual filter elements shown in FIG. 6 in the form of a hexagonal arrangement.
  • FIG. 1 An example of a face mask for respiratory protection with an air filter in accordance with the present invention is shown in FIG. 1.
  • the face mask 10 includes a mask body 11, straps 12 for attaching the mask 10 to the wearer's head in the usual way, when the straps 12 are wound behind the ears, and the body 1 1 covers the wearer's nose and mouth.
  • the base 11 for installing filters two openings 13 are made, having a flanging 14 along two opposite edges, in which mounting holes 15 are made for attaching filters 20 (see Fig. 2 - 4).
  • the filter 20 has a housing in the form of the first wall 21 and the second wall 22, between which there is an insert 23 made of a material with sorption properties.
  • the first 21 and second 22 walls of the housing have a plurality of paired holes 24 and 25, respectively. Relative to each pair of holes 24 and 25 on the inner surface 26 of the first wall 21 of the housing (see Fig. 4) is made separating ledges 27, and holes 28 are made in the liner in a substantially circular shape.
  • Each separating protrusion 27 and the corresponding hole 28 in the insert 23 are made so that when the insert 23 is placed on the inner surface 26 of the first wall 21 (as shown in Fig.
  • an arcuate channel 29 is formed, the outer side surface of which is formed by the side surface of the hole 28, made in the insert 23, and the inner side surface - the side surface of the separating ledge 27.
  • the end walls of the arcuate channel 29 form the inner surfaces of the first 21 and second 22 walls of the housing when they connecting with each other, for which, along the perimeter of the first 21 and second 22 walls, connecting elements are made in the form of detachable rivets 30.
  • the arrangement of holes 24 in the first wall 21 of the body and holes 25 in the second wall 22 of the body is chosen so that the hole 24 communicates with one end of the arcuate channel 29, and the hole 25 communicates with the other end of the arcuate channel 29.
  • the configuration of the arcuate channel 29 and the location of the holes 24 and 25 are such that the air entering, for example, through the hole 24 in the first wall 21 of the filter housing 20, enters the arcuate channel 29 from one end, and exits through the hole 25 from the other end of the arcuate channel 29.
  • the filter 20 performs its function of filtering air flowing through it.
  • Fig. 5 - 6 show examples of one filter element (or “elementary filter”), related to one pair of holes, respectively, made in the first and second walls of the housing, and the corresponding arcuate channel formed in the liner.
  • FIG. 5 shows one embodiment of a filter element, including a first wall 31 with an opening 34, a second wall 32 with an opening 35, and an insert 33, in the body of which a substantially circular opening 38 is formed, forming an arcuate channel 39.
  • the second wall 32 is shown separately from the first wall 31 and the insert 33 placed thereon.
  • the end walls of the arcuate channel 39 are formed by the inner surfaces of the first wall 31 and the second wall 32
  • the outer side wall of the arcuate channel 39 is formed by the side surface of the hole 38
  • the inner side wall of the arcuate channel 39 is formed side surface of the separating protrusion 37, made on the inner surface walls 31.
  • FIG. 6 shows another embodiment of the filter element, including a first wall 41 with an opening 44, a second wall 42 with an opening 45 and an insert 43, in the body of which an opening 48 is made in the form of an arcuate channel 49.
  • the second wall 42 is shown separately from the first wall 41 and the insert 43 placed on it.
  • the end walls of the arcuate channel 49 are formed by the inner surfaces of the first wall 41 and the second wall 42
  • the side walls of the arcuate channel 49 are formed directly by the side wall of the hole 48.
  • arrows show the direction of air flow through such a filter element.
  • FIG. 7 shows an exemplary air filter 50 composed of the three separate filter elements shown in FIG. 6 (shown without second housing wall).
  • all the first walls are made in the form of a single first wall 51 of the housing, having the first holes 54 for the passage of air, and the liners 53 are made in the form of separate elements.
  • Each insert 53 has a shaped opening 58 defining an arcuate channel 59.
  • the filter 50 operates as described with reference to FIG. 6.
  • FIG. 8 shows an exemplary air filter 60 including a single first housing wall 61 with first openings 64 and a single insert 63 integrating in a rectangular arrangement the six individual filter elements shown in FIG. 6.
  • Filter 60 is shown without the second housing wall.
  • the insert 63 has shaped openings 68 defining arcuate channels 69. In all other respects, the filter 60 operates as described with reference to FIG. 6.
  • FIG. 9 shows an exemplary air filter 70 including a single first housing wall 71 with first openings 74 and a single insert 73 combining seven separate filter elements in a hexagonal arrangement.
  • Filter 70 is shown without the second housing wall.
  • the insert 73 has shaped openings 78 defining arcuate channels 79.
  • the filter 60 operates as described with reference to FIG. 6.
  • the hexagonal arrangement allows either to reduce the filter area for a given number of individual filter elements, or to increase the number of individual filter elements within a given area.
  • the specialist will understand that other configurations of the air filter, composed of individual elements, are possible, depending on the specific forms of the face mask or other respiratory protection.
  • the implementation of the filter is detachable, having (see Fig. 2) detachable connectable first 21 and second 22 walls, as well as a removable insert 23 that can be washed and disinfected, allows you to create reusable personal respiratory protection.
  • the base 11 can be made, for example, from silicone rubber grades SILPURAN®, ELASTOSIL® (Shore hardness 25-40) manufactured by Wacker Chemie AG (Germany), widely used in the production of medical masks.
  • SILPURAN® silicone rubber grades
  • ELASTOSIL® Shore hardness 25-40
  • Wacker Chemie AG Germany
  • any plastic material suitable from the point of view of safe contact with human skin can be used, for example, TESAREEK MT natural, TECAFORM AN MT, TECAPRO MT, TECASON R MT manufactured by Ensinger Group (Germany).
  • Airlaid materials Airlaid
  • non-woven materials obtained by forming a web of polymer fibers in an aerodynamic way. Airlaid fabrics have proven to be excellent hydrophilic materials for absorbent applications in diapers and sanitary napkins. Similar materials are produced, in particular, by Dan-Web (Denmark), McAirlaid's (Germany), Geksa - Nonwoven Materials LLC ( Russian).
  • Dan-Web Danmark
  • McAirlaid's Germany
  • Geksa - Nonwoven Materials LLC Russian.
  • a material with a thickness of about 4-5 mm is required, in which the corresponding holes are cut.
  • the mask used two filters, each with six elements, as shown in Fig. one .
  • the present invention makes it possible to provide face masks and filters for personal respiratory protection having high air filtration efficiency, low aerodynamic drag and having a substantially flat configuration, which can significantly reduce the size of these respiratory protective equipment.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)

Abstract

Маска 10 включает по меньшей мере один воздушный фильтр, содержащий полый корпус, образованный разъемно соединяемыми стенками (21, 22) с множеством парных отверстий, а внутри корпуса образованы дугообразные каналы, каждый из которых связан с соответствующими парными отверстиями, при этом по меньшей мере внешняя боковая стенка дугообразного канала образована размещаемым между первой (21) и второй (22) стенками корпуса вкладышем (23) из материала с сорбционными свойствами, Результат: высокая эффективность фильтрации воздуха, низкое аэродинамическое сопротивление и по существу плоская конфигурация фильтра.

Description

ЛИЦЕВАЯ МАСКА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ И ВОЗДУШНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к средствам для защиты органов дыхания человека, в частности к лицевым маскам с фильтрующими элементами, и может быть использовано в качестве индивидуального средства защиты органов дыхания человека при его нахождении в условиях пылевого, вирусно-бактериального и иного загрязнения окружающего воздуха.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Наиболее распространенными средствами индивидуальной защиты органов дыхания человека являются лицевые маски, имеющие разнообразные конструкции и изготавливаемые из различных материалов. Такие маски, в частности, могут закрывать полностью лицо человека или только рот и нос. Условно лицевые маски можно разделить на три вида:
- маски, изготовленные целиком из фильтрующих материалов;
- маски, имеющие встроенный воздушный фильтр, через который проходит атмосферный воздух за счет разряжения, создаваемого под маской при вдохе пользователя (например, см. С N 206659180 II, дата публ. 24.11.2017);
- маски с принудительной подачей чистого воздуха, включающие вентилятор и воздушный фильтр, через который пропускается атмосферный воздух (например, см. WO 2017/065853, дата публ. 20.04.2017)
Очевидно, что первый вид - это самые дешевые, массовые одноразовые маски, складывающиеся в плоскую конфигурацию и которые можно использовать непродолжительное время, а третий - наиболее дорогие маски, предназначенные для работы в особо тяжелых условиях. Маски второго вида - со встроенным воздушным фильтром - представляют собой компромиссный вариант «цены-качества», однако за счет встроенного фильтра они имеют существенно большие габаритные размеры, чем маски первого вида, и, как правило, в отличие от масок третьего вида, имеют принципиальный недостаток, связанный с тем, что фильтр создает определенное аэродинамическое сопротивление вдыхаемому потоку воздуха, что затрудняет дыхание пользователя.
Так, известна медицинская противогриппозная маска (заявка CN 111165938 А, дата публ. 19.05.2020), изготовленная из трехслойного материала, причем внутренний - фильтрующий слой выполнен из нановолокна, а наружные - покровные слои имеют регулярно распределенные по поверхности отверстия для прохождения воздуха как в прямом, так и в обратном направлении. При этом за счет расположения отверстий в шахматном порядке исключается прямое прохождение воздуха через все слои. В итоге воздух, проходя отверстия одного покровного слоя, далее проходит вдоль фильтрующего слоя и выходит через отверстия второго покровного слоя. Такая маска является одноразовой, однако защитные свойства, а также комфортность и длительность ее использования могут быть выше, чем у обычных масок, что достигается за счет более дорогого и сложного в изготовлении материала маски.
Известны конструкции лицевых масок со сменными фильтрующими картриджами, например, описанные в международных заявках WO 2015/073414 А1 (дата публ. 21.05.2015) или WO 2015/047745 А1 (дата публ. 02.04.2015), в которых фильтрующие картриджи содержат фильтрующий материал, через который проходит вдыхаемый пользователем воздух. Подобные решения позволяет добиваться высокой степени очистки вдыхаемого воздуха, однако фильтры создают достаточно высокое аэродинамическое сопротивление и существенно увеличивают габаритные размеры маски.
В патенте CN 211983906 II (дата публ. 24.11.2020) описана защитная маска с многослойным фильтром, включающим первый слой из полиуретана, второй слой из нетканого материала, третий слой их хлопка и четвертый слой 24 из нетканого материала. Использование полиуретанового слоя препятствует прохождению воздуха в форме аэрозоля, что снижает вероятность воздушно-капельного вирусного заражения.
В патенте CN 202078810 II (дата публ. 21.12.2011 ) описан воздушный фильтр, которым может быть снабжена защитная маска. Фильтр представляет собой сборку, состоящую из двух видов усеченных конусов: одни своим большим открытым основанием обращены наружу маски, другие своим большим открытым основанием обращены внутрь маски, при этом фильтрующим элементом является материал стенок конусов. Такая конструкция позволяет значительно увеличить площадь фильтрующего материала, однако в целом сохраняются недостатки масок первого и второго вида, связанные с прохождением вдыхаемого воздуха через фильтрующий материал.
Для более эффективного отведения теплого и влажного воздуха из внутреннего пространства маски она может дополнительно содержать клапан выдоха, например, как это описано в WO 2017/058880 А1 (дата публ. 06.04.2017). Такой клапан является однонаправленным: когда пользователь совершает вдох, клапан находится в закрытом положении, а при выдохе - открывается. Хотя использование такого клапана позволяет не только удалять теплый и влажный выдыхаемый воздух из внутреннего пространства маски, но и в целом облегчает нахождение пользователя в маске, это не решает проблему аэродинамического сопротивления фильтров для вдыхаемого воздуха.
В заявке CN 111346448 А (дата публ. 30.06.2020) описан фильтр для лицевой маски, выполненных в виде множества параллельных воздушных каналов, разделенных неорганической пленкой, при этом смежные каналы открыты с одного конца и закрыты с другого конца. Такой фильтр имеет большую площадь фильтрующей поверхности, что снижает его аэродинамическое сопротивление, однако существенно увеличивает габариты маски при его использовании.
Другое решение, направленное на уменьшение аэродинамического сопротивление фильтрующего элемента описано в патенте CN 211631872 II (дата публ. 09.10.2020). Фильтрующий элемент выполнен в виде мешка, заполненного пористыми керамическими частицами из вспененной керамики, пропитанными раствором гидроксида натрия и раствором перманганата калия. Такой фильтр, работающий, по существу, как сорбирующий, имеет низкое аэродинамическое сопротивление, однако существенно увеличивает габариты маски при его использовании. Одним из эффективных приемов уменьшения аэродинамического сопротивления фильтров для вдыхаемого воздуха является использование фильтрующих элементов, через которые воздух проходит свободно, а фильтрация воздуха от находящихся в нем частиц загрязнения происходит за счет того, что воздушному потоку с помощью специальной конфигурации канала придается завихрение, в результате чего содержащиеся в нем частички за счет центробежной силы разлетаются по периферии потока и удерживаются на стенках канала или иных специально предусмотренных для этого средствах, в том числе за счет адгезивных или сорбционных свойств поверхности.
Такой прием был применен в дыхательном фильтре, описанном в международной заявке WO 01/41629 А2 (дата публ. 14.06.2001 ). Фильтр выполнен в виде усеченного конуса, в основаниях которого выполнены отверстия, - входное в большом основании, выходное в малом, - через которые проходит вдыхаемый воздух. При этом направление входного отверстия имеет тангенциальную составляющую, благодаря чему поступающий в фильтр воздух закручивается, и частички пыли и аллергенов, разлетаясь, прилипают к внутренней поверхности конуса, покрытой липким веществом.
Несколько иная конструкция с аналогичным результатом использована в носовом фильтре, описанном в заявке US 2010/0147307 А1 (дата публ. 17.06.2010). Фильтр также выполнен в виде усеченного конуса с открытыми основаниями. Внутри конуса установлены две группы продольных ребер, по четыре в группе, одна группа - со стороны малого основания конуса, другая - со стороны большого основания конуса, при этом одна группа ребер развернута относительно другой на 45°. Благодаря ребрам и их конфигурации возникает завихрение вдыхаемого через такой фильтр воздуха, при этом частички загрязнения задерживаются на поверхности ребер и внутренней поверхности конуса, покрытых сорбирующим веществом.
Аналогичное устройство носового фильтра описано в международной заявке WO 2017/089912 А1 (дата публ. 01.06.2017). Фильтр выполнен в виде усеченного конуса с открытыми основаниями, внутри которого установлены лопатки в форме осевого вентилятора, а принцип фильтрации такой же, как в двух предыдущих решениях, - завихрение вдыхаемого потока воздуха, при котором частички загрязнения задерживаются на поверхности лопаток и внутренней поверхности конуса, покрытых сорбирующим веществом.
Подобный технический прием реализован в лицевой маске для защиты органов дыхания, описанной в патенте CN 105533856 В (дата публ. 31.01.2020) и принятой в качестве прототипа заявляемого изобретения. Известная лицевая маска включает основу, выполненную с возможностью размещения на лице человека и образования пространства для дыхания, отделенного маской от внешнего пространства, и воздушный фильтр, выполненный с возможностью его установки в основе маски так, что пространство для дыхания и внешнее пространство разделены фильтром. Воздушный фильтр включает полый корпус, который имеет наружную резьбу для вворачивания в соответствующее отверстие основы маски при его установке. Внутри полого корпуса фильтра выполнены спиралеобразные ребра, покрытие, как и внутренняя поверхность корпуса, липким биогелем. Спиралеобразные ребра вызывают завихрение вдыхаемого потока воздуха, в результате чего частички загрязнения под действием центробежных сил перемещаются в направлении внутренней стенки фильтра и прилипают как к самим ребрам, так и к внутренней стенке корпуса. Известная лицевая маска обладает низким аэродинамическим сопротивлением как для вдыхаемого воздуха, так и для выдыхаемого воздуха, однако конструктивное выполнение фильтра определяет большие габаритные размеры маски в направлении по существу нормальном к ее поверхности. Это связано с тем, что для эффективной работы фильтра он должен иметь достаточную длину в осевом направлении. В итоге с таким фильтром не удается получить маску плоской конфигурации - компактной и удобной для ношения, например в кармане.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание лицевой маски для защиты органов дыхания, обладающей хорошими фильтрующими характеристиками, низким аэродинамическим сопротивлением и имеющей по существу плоскую конфигурацию.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявлена группа изобретений, включающая лицевую маску для защиты органов дыхания и предназначенный для использования в индивидуальных средствах защиты органов дыхания, в частности в такой лицевой маске, воздушный фильтр.
Лицевая маска для защиты органов дыхания в соответствии с изобретением включает основу, выполненную с возможностью размещения на лице человека и образования пространства для дыхания, отделенного маской от внешнего пространства, и по меньшей мере один воздушный фильтр, выполненный с возможностью его установки в основе маски так, что пространство для дыхания и внешнее пространство разделены фильтром. Фильтр содержит полый корпус, имеющий противолежащие друг другу и разъемно соединяемые первую и вторую стенки, в которых выполнено множество парных отверстий, при этом ось первого отверстия, выполненного в первой стенке корпуса, не совпадает с осью парного ему второго отверстия, выполненного во второй стенке корпуса. Внутри корпуса образованы дугообразные каналы, каждый из которых связан с соответствующими парными отверстиями, при этом торцевые стенки дугообразного канала образованы внутренними поверхностями упомянутых первой и второй стенок корпуса, а по меньшей мере внешняя боковая стенка дугообразного канала образована размещаемым между первой и второй стенками корпуса вкладышем из материала с сорбционными свойствами, причем упомянутое первое отверстие, выполненное в первой стенке корпуса, связано с одним концом дугообразного канала, а парное ему второе отверстие, выполненное во второй стенке корпуса, связано с другим концом дугообразного канала.
При использовании такого фильтра в составе лицевой маски, вдыхаемый воздух из внешнего атмосферного пространства проходит сквозь первое отверстие, выполненное в первой стенке корпуса фильтра, и попадает в пространство дугообразного канала, образованного с торцов внутренними поверхностями первой и второй стенок корпуса фильтра. Поскольку второе отверстие для выпуска этого воздуха, выполненное во второй стенке корпуса, находится в другом конце дугообразного канала, проходящий через канал воздух завихряется, при этом содержащиеся в нем частички пыли, аллергенов, несущие бактерии и вирусы капельки жидкости за счет центробежной силы разлетаются к внешней боковой стенке дугообразного канала, образованной вкладышем из материала с сорбционными свойствами, и благодаря указанным свойствам оседают на ее поверхности. Очищенный таким образом воздух выходит через второе отверстие, выполненное во второй стенке корпуса фильтра, проходя в итоге от первого отверстия на входе с одной стороны фильтра до его второго отверстия на выходе с другой стороны фильтра. Во время выдоха фильтр работает в обратную сторону, при этом капельки влаги, содержащиеся в выдыхаемом воздухе, также оседают на поверхности вкладыша, что особенно важно в случае, когда маску носит человек инфицированный вирусом, распространяющимся воздушнокапельным путем.
Таким образом, фильтр в соответствии с настоящим изобретением обладает хорошими фильтрующими свойствами, низким аэродинамическим сопротивлением, а за счет того, что дугообразный канал выполнен между двумя стенками, то есть по существу в плоскости корпуса фильтра, он имеет плоскую конфигурацию и при использовании в составе лицевой маски практически не увеличивает ее габаритные размеры.
В частном случае выполнения внутренняя боковая стенка дугообразного канала фильтра может быть образована частью того же вкладыша, который образует внешнюю боковую стенку дугообразного канала. Например, это может быть обеспечено за счет дугообразного канала, выполненного в теле вкладыша.
В другом частном случае внутренняя боковая стенка дугообразного канала фильтра может быть образована разделительным выступом между первой и второй стенками корпуса, выполненным на внутренней поверхности первой или второй стенки корпуса. В этом случае, например, в теле вкладыша выполняется по существу круглое отверстие, а дугообразный канал образуется за счет размещения в этом отверстии упомянутого выступа, прилегающего к боковой поверхности отверстия во вкладыше.
Для защиты от вирусов, распространяющихся воздушно-капельным путем, в качестве материала вкладыша может быть использован материал с гидрофильными свойствами.
В частном случае все вкладыши фильтра могут быть выполнены заодно целое с образованием единого блока вкладышей, что обеспечивает дополнительное удобство при замене вкладышей. Для установки одного или нескольких фильтров основа лицевой маски может иметь соответствующее число проемов (или вырезов), при этом в собранном состоянии устройства края проемов по периметру размещены между соединенными первой и второй стенками корпуса фильтра. При этом в частном случае разъемное соединение первой и второй стенок корпуса фильтра может быть выполнено с помощью разъемных заклепок, распределенных по периметру с внутренних сторон стенок корпуса фильтра, а края проемов могут иметь отбортовку с отверстиями, через которые проходят упомянутые разъемные заклепки.
Другим изобретением группы является воздушный фильтр для индивидуальных средств защиты органов дыхания, в частности лицевой маски. Фильтрующий элемент в соответствии с изобретением включает полый корпус, имеющий противолежащие друг другу и разъемно соединяемые первую и вторую стенки, в которых выполнено множество парных отверстий, при этом ось первого отверстия, выполненного в первой стенке корпуса, не совпадает с осью парного ему второго отверстия, выполненного во второй стенке корпуса. Внутри корпуса образованы дугообразные каналы, каждый из которых связан с соответствующими парными отверстиями, при этом торцевые стенки дугообразного канала образованы внутренними поверхностями упомянутых первой и второй стенок корпуса, а по меньшей мере внешняя боковая стенка дугообразного канала образована размещаемым между первой и второй стенками корпуса вкладышем из материала с сорбционными свойствами, причем упомянутое первое отверстие, выполненное в первой стенке корпуса, связано с одним концом дугообразного канала, а парное ему второе отверстие, выполненное во второй стенке корпуса, связано с другим концом дугообразного канала.
Заявленный воздушный фильтр работает так же, как и фильтр, входящий в состав заявленной лицевой маски. При использовании такого фильтра вдыхаемый воздух из внешнего атмосферного пространства проходит сквозь первое отверстие, выполненное в первой стенке корпуса фильтра, и попадает в пространство дугообразного канала, образованного с торцов внутренними поверхностями первой и второй стенок корпуса фильтра. Поскольку второе отверстие для выпуска этого воздуха, выполненное во второй стенке корпуса, находится в другом конце дугообразного канала, проходящий через канал воздух завихряется, при этом содержащиеся в нем частички пыли, аллергенов, несущие бактерии и вирусы капельки жидкости за счет центробежной силы разлетаются к внешней боковой стенке дугообразного канала, образованной вкладышем из материала с сорбционными свойствами, и благодаря указанным свойствам оседают на ее поверхности. Очищенный таким образом воздух выходит через второе отверстие, выполненное во второй стенке корпуса фильтра, проходя в итоге от первого отверстия на входе с одной стороны фильтра до его второго отверстия на выходе с другой стороны фильтра. Во время выдоха фильтр работает в обратную сторону, при этом капельки влаги, содержащиеся в выдыхаемом воздухе, также оседают на поверхности вкладыша, что важно в случае, когда индивидуальное средство защиты органов дыхания, в частности маску, носит человек инфицированный вирусом, распространяющимся воздушно-капельным путем.
Таким образом, фильтр в соответствии с настоящим изобретением обладает хорошими фильтрующими свойствами, низким аэродинамическим сопротивлением, а за счет того, что дугообразный канал выполнен между двумя стенками, то есть по существу в плоскости корпуса фильтра, он имеет плоскую конфигурацию и при использовании, например, в составе лицевой маски, практически не увеличивает ее габаритные размеры.
В частном случае выполнения фильтра внутренняя боковая стенка дугообразного канала может быть образована частью того же вкладыша, который образует внешнюю боковую стенку дугообразного канала. Например, это может быть обеспечено за счет дугообразного канала, выполненного в теле вкладыша.
В другом частном случае выполнения фильтра внутренняя боковая стенка дугообразного канала может быть образована разделительным выступом между первой и второй стенками корпуса, выполненным на внутренней поверхности первой или второй стенки корпуса. В этом случае, например, в теле вкладыша выполняется по существу круглое отверстие, а дугообразный канал образуется за счет размещения в этом отверстии упомянутого выступа, прилегающего к боковой поверхности отверстия во вкладыше.
Для защиты от вирусов, распространяющихся воздушно-капельным путем, в качестве материала вкладыша может быть использован материал с гидрофильными свойствами.
В частном случае все вкладыши фильтра могут быть выполнены заодно целое с образованием единого блока вкладышей, что обеспечивает дополнительное удобство при замене вкладышей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 представлена в аксонометрии в виде отдельных деталей конструкция маски и фильтра в соответствии с настоящим изобретением.
На Фиг. 2 представлена в аксонометрии в виде отдельных деталей конструкция одного из вариантов фильтра, включающего корпус из первой и второй стенки с разделительными выступами и вкладыша из материала с сорбционными свойствами.
На Фиг. 3 представлена в аксонометрии конструкция фильтра, показанного на Фиг. 2, с вкладышем, размещенным на внутренней поверхности первой стенки корпуса фильтра с образованием дугообразного канала.
На Фиг. 4 показан в аксонометрии вид первой стенки корпуса с внутренней стороны.
На Фиг. 5 показан пример выполнения одного варианта одного элемента фильтра, в котором дугообразный канал образован первой и второй (показана отдельно) стенками корпуса фильтра, круглым вырезом во вкладыше и выступом на первой стенке корпуса.
На Фиг. 6 показан пример выполнения другого варианта одного элемента фильтра, в котором дугообразный канал образован первой и второй (показана отдельно) стенками корпуса фильтра и дугообразным вырезом во вкладыше.
На Фиг. 7 показан вид сверху примерного выполнения фильтра (без второй стенки корпуса), составленного из трех отдельных элементов фильтра, показанных на Фиг. 6. На Фиг. 8 показан вид сверху примерного выполнения фильтра (без второй стенки корпуса), включающего единый блок вкладышей, объединяющий шесть отдельных элементов фильтра, показанных на Фиг. 6, в форме прямоугольной компоновки.
На Фиг. 9 показан вид сверху примерного выполнения фильтра (без второй стенки корпуса), включающего единый блок вкладышей, объединяющий семь отдельных элементов фильтра, показанных на Фиг. 6, в форме гексагональной компоновки.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример выполнения лицевой маски для защиты органов дыхания с воздушным фильтром в соответствии с настоящим изобретением представлен на Фиг. 1. Лицевая маска 10 включает основу 11 маски, ремешки 12 для крепления маски 10 на голове пользователя обычным образом, когда ремешки 12 заводятся за ушные раковины, а основа 1 1 закрывает нос и рот пользователя. В основе 11 для установки фильтров выполнены два проема 13, имеющих вдоль двух противолежащих краев отбортовку 14, в которой выполнены крепежные отверстия 15 для крепления фильтров 20 (см. Фиг. 2 - 4).
В общем виде фильтр 20 имеет корпус в виде первой стенки 21 и второй стенки 22, между которыми размещен вкладыш 23 из материала с сорбционными свойствами. Первая 21 и вторая 22 стенки корпуса имеют множество парных отверстий 24 и 25 соответственно. Относительно каждой пары отверстий 24 и 25 на внутренней поверхности 26 первой стенки 21 корпуса (см. Фиг. 4) выполнены разделительные выступы 27, а во вкладыше выполнены отверстия 28 по существу круглой формы. Каждый разделительный выступ 27 и соответствующее отверстие 28 во вкладыше 23 выполнены так, чтобы при размещении вкладыша 23 на внутренней поверхности 26 первой стенки 21 (как это показано на Фиг. 3) сформировать дугообразный канал 29, наружная боковая поверхность которого образована боковой поверхностью отверстия 28, выполненного во вкладыше 23, а внутренняя боковая поверхность - боковой поверхностью разделительного выступа 27. При этом торцевые стенки дугообразного канала 29 образуют внутренние поверхности первой 21 и второй 22 стенок корпуса при их соединении между собой, для чего по периметру первой 21 и второй 22 стенок выполнены соединительные элементы в виде разъемных заклепок 30.
Расположение отверстий 24 в первой стенке 21 корпуса и отверстий 25 во второй стенке 22 корпуса выбрано так, чтобы отверстие 24 сообщалось с одним концом дугообразного канала 29, а отверстие 25 сообщалось с другим концом дугообразного канала 29. В итоге конфигурация дугообразного канала 29 и расположение отверстий 24 и 25 таковы, что воздух, входящий, например, через отверстие 24 в первой стенке 21 корпуса фильтра 20, попадает в дугообразный канал 29 с одного его конца, а выходит через отверстие 25 с другого конца дугообразного канала 29. За счет дугообразной формы канала 29, проходящий по нему воздушный поток завихряется, а содержащиеся в нем частички загрязнения (пыль, аллергены, капельки влаги, несущие вирусы и бактерии и т. п.) под действие центробежных сил разлетаются в направлении внешней боковой стенки дугообразного канала 29 и остаются на ней благодаря сорбционным свойствам материала, из которого изготовлен вкладыш 23. Таким образом фильтр 20 выполняет свою функцию фильтрации проходящего через него воздуха.
Принцип работы фильтра иллюстрируют Фиг. 5 - 6, на которых представлены примеры выполнения одного элемента фильтра (или - «элементарного фильтра»), относящегося к одной паре отверстий, выполненных соответственно в первой и второй стенках корпуса, и соответствующему дугообразному каналу, образованному во вкладыше.
На Фиг. 5 показан один вариант выполнения элемента фильтра, включающего первую стенку 31 с отверстием 34, вторую стенку 32 с отверстием 35 и вкладыш 33, в теле которого выполнено по существу круглое отверстие 38, формирующее дугообразный канал 39. Для удобства восприятия вторая стенка 32 показана отдельно от первой стенки 31 и размещенного на ней вкладыша 33. В данном варианте выполнения торцевые стенки дугообразного канала 39 образованы внутренними поверхностями первой стенки 31 и второй стенки 32, внешняя боковая стенка дугообразного канала 39 образована боковой поверхностью отверстия 38, а внутренняя боковая стенка дугообразного канала 39 образована боковой поверхностью разделительного выступа 37, выполненного на внутренней поверхности стенки 31. Также на Фиг. 5 стрелками показано направление потока воздуха, проходящего через такой элемент фильтра. Наружный воздух проходит через отверстие 34 в первой стенке 31 и попадает в дугообразный канал 39 с одного его конца, и пройдя его, выходит через отверстие 35 во второй стенке 32. За счет дугообразной формы канала 39, проходящий по нему воздушный поток завихряется, а содержащиеся в нем частички загрязнения (пыль, аллергены, капельки влаги, несущие вирусы и бактерии и т. п.) под действие центробежных сил разлетаются в направлении внешней боковой стенки дугообразного канала 39 и остаются на ней благодаря сорбционным свойствам материала, из которого изготовлен вкладыш 33.
На Фиг. 6 показан другой вариант выполнения элемента фильтра, включающего первую стенку 41 с отверстием 44, вторую стенку 42 с отверстием 45 и вкладыш 43, в теле которого выполнено отверстие 48 в форме дугообразного канала 49. Для удобства восприятия вторая стенка 42 показана отдельно от первой стенки 41 и размещенного на ней вкладыша 43. В данном варианте выполнения торцевые стенки дугообразного канала 49 образованы внутренними поверхностями первой стенки 41 и второй стенки 42, боковые стенки дугообразного канала 49 - непосредственно боковой стенкой отверстия 48. Также на Фиг. 6 стрелками показано направление потока воздуха, проходящего через такой элемент фильтра. Наружный воздух проходит через отверстие 44 в первой стенке 41 и попадает в дугообразный канал 49 с одного его конца, и пройдя его, выходит через отверстие 45 во второй стенке 42. За счет дугообразной формы канала 49, проходящий по нему воздушный поток завихряется, а содержащиеся в нем частички загрязнения (пыль, аллергены, капельки влаги, несущие вирусы и бактерии и т. п.) под действие центробежных сил разлетаются в направлении внешней боковой стенки дугообразного канала 49 и остаются на ней благодаря сорбционным свойствам материала, из которого изготовлен вкладыш 43.
На Фиг. 7 показан пример выполнения воздушного фильтра 50, составленного из трех отдельных элементов фильтра, показанных на Фиг. 6 (показано без второй стенки корпуса). При этом все первые стенки выполнены в виде единой первой стенки 51 корпуса, имеющей первые отверстия 54 для прохода воздуха, а вкладыши 53 выполнены в виде отдельных элементов. Каждый вкладыш 53 имеет фигурное отверстие 58, образующее дугообразный канал 59. Во всем остальном фильтр 50 работает так, как это описано со ссылкой на Фиг. 6.
На Фиг. 8 показан пример выполнения воздушного фильтра 60, включающего единую первую стенку 61 корпуса с первыми отверстиями 64 и единый вкладыш 63, объединяющие в форме прямоугольной компоновки шесть отдельных элементов фильтра, показанных на Фиг. 6. Фильтр 60 показан без второй стенки корпуса. Вкладыш 63 имеет фигурные отверстия 68, образующие дугообразные каналы 69. Во всем остальном фильтр 60 работает так, как это описано со ссылкой на Фиг. 6.
На Фиг. 9 показан пример выполнения воздушного фильтра 70, включающего единую первую стенку 71 корпуса с первыми отверстиями 74 и единый вкладыш 73, объединяющие в форме гексагональной компоновки семь отдельных элементов фильтра. Фильтр 70 показан без второй стенки корпуса. Вкладыш 73 имеет фигурные отверстия 78, образующие дугообразные каналы 79. Во всем остальном фильтр 60 работает так, как это описано со ссылкой на Фиг. 6. Гексагональная компоновка позволяет либо уменьшить площадь фильтра при заданном числе отдельных элементов фильтра, либо увеличить число отдельных элементов фильтра в пределах заданной площади. Специалисту понятно, что возможны иные конфигурации воздушного фильтра, составленного из отдельных элементов, в зависимости от конкретных форм лицевой маски или иных средств защиты органов дыхания.
Наконец, выполнение фильтра разъемным, имеющим (см. Фиг. 2) разъемно соединяемые первую 21 и вторую 22 стенки, а также извлекаемый вкладыш 23, которые можно мыть и обеззараживать, позволяет создавать многоразовые индивидуальные средства защиты органов дыхания.
При изготовлении маски 10 (Фиг. 1 - 4) включая основу 11 и фильтр 20, могут быть использованы следующие материалы. Основа 11 может быть изготовлена, например, из силиконовой резины марок SILPURAN®, ELASTOSIL® (твердость по Шору 25-40) производства компании Wacker Chemie AG (Германия), широко распространенной в производстве медицинских масок. В качестве материала стенок 21 , 22 корпуса фильтра 20 можно использовать любой подходящий с точки зрения безопасного контакта с кожей человека пластмассовый материал, например, марки ТЕСАРЕЕК МТ natural, TECAFORM АН МТ, TECAPRO МТ, TECASON Р МТ производства компании Ensinger Group (Германия). Для изготовления вкладыша 23 фильтра могут быть использованы, например, так называемые Айрлейд-материалы (Airlaid) - нетканые материалы, полученные путем формирования полотна из полимерных волокон аэродинамическим способом. Материалы, произведенные по технологии айрлейд, прекрасно зарекомендовали себя в качестве материалов с гидрофильными свойствами при создании впитывающего слоя для подгузников и гигиенических прокладок. Подобные материалы выпускают, в частности, компании Dan-Web (Дания), McAirlaid’s (Германия), ООО «Гекса - нетканые материалы» (Россия). Для изготовления вкладыша 23 потребуется материал толщиной порядка 4-5 мм, в котором вырубаются соответствующие отверстия.
Экспериментальная проверка воздушного фильтра и лицевой маски в соответствии с настоящим изобретением показала высокую эффективность устройства в части фильтрации воздуха (задержано 90-95 % частиц размером 1-20 р) при низком аэродинамическом сопротивлении на вдохе и выдохе, а также подтвердила достижение указанного результата в отношении уменьшения габаритов. Были испытаны фильтры со следующими параметрами:
- габаритные размеры вкладыша в длину, ширину и толщину: 44 х 26 х 4,5 (мм);
- габаритные размеры корпуса фильтра в длину, ширину и толщину: 50 х 32 х 5,5 (мм);
- диаметр парных отверстий в первой и второй стенке корпуса - 3 мм;
- угловое расстояние между парными отверстиями относительно оси дугообразного канала - 240°;
- длина дугообразного канала по срединной линии - 12,7 мм;
В маске было использовано два фильтра, каждый из которых включал шесть элементов, как это показано на Фиг. 1 .
Как показали испытания, такая конструкция при перепаде давления порядка 100 кПа, что соответствует свободному дыханию человека, способна обеспечить расход воздуха около 15 л/мин (при требуемых 8 л/мин), т. е. при таком низком аэродинамическом сопротивлении человек не испытывает затруднений дыхания при обычной физической нагрузке.
Таким образом, настоящее изобретение позволяет создавать лицевые маски и фильтры для индивидуальных средств защиты органов дыхания, обладающие высокой эффективностью фильтрации воздуха, низким аэродинамическим сопротивлением и имеющие по существу плоскую конфигурацию, благодаря которой можно существенно уменьшить габариты указанных средств защиты органов дыхания.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 . Лицевая маска для защиты органов дыхания, включающая основу, выполненную с возможностью размещения на лице человека и образования пространства для дыхания, отделенного маской от внешнего пространства, и по меньшей мере один воздушный фильтр, выполненный с возможностью его установки в основе маски так, что пространство для дыхания и внешнее пространство разделены фильтром, при этом фильтр содержит полый корпус, имеющий противолежащие друг другу и разъемно соединяемые первую и вторую стенки, в которых выполнено множество парных отверстий, при этом ось первого отверстия, выполненного в первой стенке корпуса, не совпадает с осью парного ему второго отверстия, выполненного во второй стенке корпуса, а внутри корпуса образованы дугообразные каналы, каждый из которых связан с соответствующими парными отверстиями, при этом торцевые стенки дугообразного канала образованы внутренними поверхностями упомянутых первой и второй стенок корпуса, а по меньшей мере внешняя боковая стенка дугообразного канала образована размещаемым между первой и второй стенками корпуса вкладышем из материала с сорбционными свойствами, причем упомянутое первое отверстие, выполненное в первой стенке корпуса, связано с одним концом дугообразного канала, а парное ему второе отверстие, выполненное во второй стенке корпуса, связано с другим концом дугообразного канала.
2. Лицевая маска по п. 1 , в которой внутренняя боковая стенка дугообразного канала фильтра образована частью вкладыша.
3. Лицевая маска по п. 1 , в которой внутренняя боковая стенка дугообразного канала фильтра образована разделительным выступом между первой и второй стенками корпуса, выполненным на внутренней поверхности первой или второй стенки корпуса.
4. Лицевая маска по п. 1 , в которой вкладыши фильтра выполнены из материала с гидрофильными свойствами.
5. Лицевая маска по п. 1 , в которой все вкладыши фильтра выполнены заодно целое с образованием единого блока вкладышей.
6. Лицевая маска по п. 1 , основа которой имеет проемы по числу устанавливаемых в них фильтров, при этом в собранном состоянии устройства края проемов по периметру размещены между соединенными первой и второй стенками корпуса фильтра.
7. Лицевая маска по п. 6, в которой разъемное соединение первой и второй стенок корпуса фильтра выполнено с помощью разъемных заклепок, распределенных по периметру с внутренних сторон стенок корпуса фильтра, а края проемов имеют отбортовку с отверстиями, через которые проходят упомянутые разъемные заклепки.
8. Воздушный фильтр для индивидуальных средств защиты органов дыхания, включающий полый корпус, имеющий противолежащие друг другу и разъемно соединяемые первую и вторую стенки, в которых выполнено множество парных отверстий, при этом ось первого отверстия, выполненного в первой стенке корпуса, не совпадает с осью парного ему второго отверстия, выполненного во второй стенке корпуса, а внутри корпуса образованы дугообразные каналы, каждый из которых связан с соответствующими парными отверстиями, при этом торцевые стенки дугообразного канала образованы внутренними поверхностями упомянутых первой и второй стенок корпуса, а по меньшей мере внешняя боковая стенка дугообразного канала образована размещаемым между первой и второй стенками корпуса вкладышем из материала с сорбционными свойствами, причем упомянутое первое отверстие, выполненное в первой стенке корпуса, связано с одним концом дугообразного канала, а парное ему второе отверстие, выполненное во второй стенке корпуса, связано с другим концом дугообразного канала.
9. Воздушный фильтр по п. 8, в котором внутренняя боковая стенка дугообразного канала образована частью вкладыша. 19
10. Воздушный фильтр по п. 8, в котором внутренняя боковая стенка дугообразного канала образована разделительным выступом между первой и второй стенками корпуса, выполненным на внутренней поверхности первой или второй стенки корпуса.
11. Воздушный фильтр по п. 8, в котором вкладыши выполнены из материала с гидрофильными свойствами.
12. Воздушный фильтр по п. 8, в котором все вкладыши выполнены заодно целое с образованием единого блока вкладышей.
PCT/IB2021/061660 2020-12-14 2021-12-13 Лицевая маска для защиты органов дыхания и воздушный фильтр для индивидуальных средств защиты органов дыхания WO2022130181A2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141161 2020-12-14
RU2020141161A RU2744888C1 (ru) 2020-12-14 2020-12-14 Лицевая маска для защиты органов дыхания и воздушный фильтр для индивидуальных средств защиты органов дыхания

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2022130181A2 true WO2022130181A2 (ru) 2022-06-23
WO2022130181A3 WO2022130181A3 (ru) 2022-09-01

Family

ID=74874398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2021/061660 WO2022130181A2 (ru) 2020-12-14 2021-12-13 Лицевая маска для защиты органов дыхания и воздушный фильтр для индивидуальных средств защиты органов дыхания

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2744888C1 (ru)
WO (1) WO2022130181A2 (ru)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU685296A1 (ru) * 1976-01-19 1979-09-18 Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства Противопылевой респиратор
RU154233U1 (ru) * 2014-12-08 2015-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Уралспецзащита" Респиратор складной
CN106666871A (zh) * 2017-03-15 2017-05-17 韦宁 防尘过滤式口罩
CN208541713U (zh) * 2018-06-04 2019-02-26 无锡商业职业技术学院 一种可穿戴新风设备
RU201305U1 (ru) * 2020-08-29 2020-12-08 Евгений Николаевич Коптяев Профессиональная медицинская маска

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022130181A3 (ru) 2022-09-01
RU2744888C1 (ru) 2021-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
GB2323049A (en) Respirator filtration device
KR101434255B1 (ko) 착용감이 향상된 코 마스크
WO1999011326A1 (en) Improved nose filter
JP3231052U (ja) 負圧式防護システム
KR100642287B1 (ko) 안면 마스크
KR20180017589A (ko) 마스크
KR20150146350A (ko) 마스크
KR102114655B1 (ko) 배기구가 설치된 필터 교체형 안면 마스크
KR102210712B1 (ko) 필터 마스크
RU2744888C1 (ru) Лицевая маска для защиты органов дыхания и воздушный фильтр для индивидуальных средств защиты органов дыхания
KR102065578B1 (ko) 이필름 필터를 구비한 마스크
KR102328657B1 (ko) 밀착형 마스크
KR102365565B1 (ko) 실용성을 향상시킨 마스크
KR102390122B1 (ko) 원활한 호흡이 가능하고 정화 및 항균기능이 뛰어난 기능성 마스크
US20210220679A1 (en) Filter-type respiratory protective device
CN111450435A (zh) 一种隔离病毒及灰尘的防护面罩
KR20200144883A (ko) 미세먼지 차단용 마스크
CN212998014U (zh) 一种隔离病毒及灰尘的防护面罩
KR102214442B1 (ko) 보조 흡기구조를 갖는 마스크
CN216315726U (zh) 气溶胶专用防护口罩
KR102328660B1 (ko) 밀착형 마스크용 필터
CN212233214U (zh) 具有进出单向气流通道和气体净化结构的口罩
US20240075323A1 (en) Facepiece including airflow baffle with an antipathogen surface
KR20210107789A (ko) 유체 통로 및 교환가능한 하우징을 갖는 모조젖꼭지
PL238257B1 (pl) Opaska nadmuchowa

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21905931

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2