RU214058U1 - Устройство защиты органов дыхания - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам защиты органов дыхания и предназначена для предотвращения попадания вредных аэрозолей, таких как бактерии, вирусы, аллергены в различной форме, в том числе в виде капель жидкости, а также разнообразных видов пыли в органы дыхания. Технический результат заключается в повышении щадящего режима при пользовании устройством. Достижение технического результата возможно благодаря тому, что в устройстве защиты органов дыхания, содержащем маску с открытым верхом, источник питания и сумку для переноски, в которую установлены вирусо-бактериальный фильтр, соединенный с воздушным насосом и присоединенное к нему через воздушные магистрали сопло, предложено использовать сопло цилиндрической формы, ось которого направлена перпендикулярно по отношению к зоне отражающей поверхности (это ограниченная зона между верхней губой и носом пользователя, которую называют бороздка фильтрума). При этом маска с открытым верхом может быть фильтрующего, барьерно-отводящего типа или в виде защитного лицевого щитка. Устройство содержит регулятор скорости потока. Крепление сопла осуществляется непосредственно к маске, для чего она снабжена каркасом, или на лицевой щиток.

Description

Полезная модель относится к устройствам защиты органов дыхания и предназначена для предотвращения попадания вредных аэрозолей, таких как бактерии, вирусы, аллергены в различной форме, в том числе в виде капель жидкости, а также разнообразных видов пыли в органы дыхания.

Известны устройства для защиты органов дыхания в виде различных видов противогазов (патент РФ №2030191, патент США №4055173), включающих маску, герметично надеваемую на лицо, а также воздушные магистрали и насос для подачи чистого воздуха под маску для дыхания. В указанных устройствах обязательным элементом является герметичная маска, которая создает гигиенические проблемы и дискомфорт для пользователя, а именно: раздражение кожи лица и повышенное выделение пота в местах контакта с маской, ограничения по визуальному наблюдению окружающей обстановки и звуковым коммуникациям. Особенно ясно указанные недостатки проявляются при длительном (несколько часов) ношении.

Известны также различные варианты защитного шлема (патенты РФ №2022579, РФ №2030191, РФ №2065738 патенты США №3736927, 6250299), включающие прозрачный щиток, закрывающий лицо, а также фильтры для очистки воздуха, вентилятор с носимым источником питания и воздушные магистрали для подачи очищенного от аэрозолей воздуха под щиток в область лица. Недостатками указанных устройств является ограничение визуального обзора и звуковых коммуникаций за счет щитка. Наличие защитного щитка приводит к конденсации влаги на его поверхности и потере прозрачности.

Известно так же техническое решение, включающее маску барьерно-отводящего типа с возможностью фильтрации воздушных потоков. К недостатку указанного технического решения относится наличие пассивных фильтрующих элементов, которые создают сопротивление дыханию, повышение уровня влажности, температуры и CO2 в подмасочном пространстве в процессе эксплуатации (см. патент РФ №2652975, дата публ. 24.11.2017, A61B 90/40, A41D 13/11).

Известно так же устройство защиты органов дыхания от попадания в них аэрозольных частиц окружающего воздуха, содержащее маску, в которой формируются потоки очищенного воздуха, однако движение потоков воздуха под маской осуществляется с отводом преимущественно “назад” и “вниз” по узкому зазору между лицом и маской, что должно приводить к высокому сопротивлению потока и требовать насоса соответствующей производительности. Отвод потока вверх не предусмотрен конструкцией, поскольку блокируется несущим анатомическим элементом (KR102166281B1 опубл. 2020-10-15).

Известны так же RU 204179 U1, RU 2407567 C1, RU 2734757 C1, WO 2017192497 A1. В указанных патентах используется иная схема направления подачи потока очищенного воздуха. В частности, из описания к патенту RU 204179 U1 видно, что поток подается непосредственно вверх к носу, или под маску в WO 2017192497, а в качестве маски использована маска закрытого типа, продувка которой происходит за счет не плотности прилегания маски, то есть через сечение малой площади, что требует использования соответствующего насоса. Согласно описаниям к патентам RU 2407567 C1 и RU 2734757 C1 использована схема встречных потоков без маски. Принципиальным отличием предлагаемой полезной модели является иная схема создания потоков очищенного воздуха под маской с открытым верхом, что обеспечивает более щадящую ингаляцию (комфортность использования), снижает сопротивление потока.

Наиболее близким к предлагаемому решению является дыхательная маска, описанная в патентной заявке ЕР 0368916. Маска содержит лицевой щиток, закрывающий часть лица пользователя, первый воздушный шланг, отходящий от внешнего источника воздуха и проходящий через одну часть лицевого щитка и второй воздушный шланг, соединенный с указанным первым воздушным шлангом. Второй воздушный шланг имеет периферийную поверхность, изогнутую в форме буквы U, герметично захватывающую лицо пользователя вблизи и непосредственно под нижней губой пользователя, и множество отверстий в указанной поверхности для распределения воздуха внутри указанного лицевого щитка. Нижняя часть лицевого щитка прикреплена к периферийной поверхности второго воздушного шланга для предотвращения выхода воздуха из указанной нижней части.

Устройство обеспечивает защиту органов дыхания с помощью потока предварительно очищенного воздуха, подаваемого под маску с открытым верхом с формированием множества потоков, направленных вверх к носу пользователя и в сторону направляющей поверхности, роль которой выполняет стенка маски с образованием широкой воздушной завесы ограниченной периметром маски.

Недостатком указанного технического решения является то, что для формирования воздушных потоков используется перфорированный U-образный шланг, прижимаемый к подбородку пользователя, что конструктивно определяет возможное направление потоков вверх в направлении маски, что создает гигиенические проблемы для пользователя, связанные с возникновением потоотделения под шлангом или возникновения местных аллергических реакций на коже из-за прямого направленного потока воздуха в нос и большой площади его воздействия.

Для защиты органов дыхания в предлагаемом решении используют потоки очищенного воздуха, подаваемые под маску с открытым верхом, так же как в прототипе. Однако задачей настоящей полезной модели является обеспечение щадящей ингаляции для повышения комфортности использования устройства.

При решении указанной задачи и при использовании полезной модели достигается технический результат, заключающийся в повышении щадящего режима при пользовании устройством.

Суть заявленной полезной модели в том, что в предлагаемом устройстве ингаляция осуществляется в отличие от прототипа не прямым потоком воздуха, направляемым в органы дыхания пользователя (в нос), а отраженным потоком воздуха в зону ниже носа, но не в рот, а над верхней губой, что обеспечивает щадящую, более комфортную ингаляцию, при которой ограничивается максимально возможное число раздражителей, значительно сокращаются гигиенические проблемы, легче вдыхается рассеиваемый (отраженный) поток. Для наглядности приведена иллюстрация (фиг. 4) с принципом работы прототипа и предлагаемого решения.

Достижение технического результата возможно благодаря тому, что в устройстве защиты органов дыхания, содержащем маску с открытым верхом, источник питания и сумку для переноски, в которую установлены вирусо-бактериальный фильтр, соединенный с воздушным насосом и присоединенное к нему через по крайней мере одну воздушную магистраль сопла, предложено использовать сопло цилиндрической формы, ось которого направлена перпендикулярно по отношению к зоне отражающей поверхности (это ограниченная зона между верхней губой и носом пользователя, которую называют бороздка фильтрума). При этом маска с открытым верхом может быть фильтрующего, барьерно-отводящего типа или в виде защитного лицевого щитка. Устройство содержит регулятор скорости потока. Крепление сопла осуществляется непосредственно к маске, для чего она снабжена каркасом или на лицевой щиток.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - показано устройство защиты органов дыхания с указанием преимущественного направления воздушных потоков, формируемых устройством;

на фиг.2 - показана зона направления воздушных потоков, формируемых соплом;

на фиг.3 - показаны возможные направления воздушных потоков, формируемых в местах неплотного прилегания маски, не влияющие на работу устройства (при взгляде на пользователя сверху);

на фиг. 4 - отличие принципа действия заявленного решения от прототипа.

Устройство защиты органов дыхания содержит сумку 1, вирусо-бактериальный фильтр 2, воздушный насос 4, воздушные магистрали 5 (а, б), регулятор скорости потока 6, носимый источник питания 7, кабель питания с выключателем 8, сопло 11, маску с открытым верхом 9.

Маска с открытым верхом 9 конструктивно имеет зазор сверху и снизу, что обеспечивает отвод воздушных потоков преимущественно вверх и вниз. При этом по бокам в местах прилегания маски к лицу человека (у щек) зазор минимален или отсутствует. Маска 9 может быть фильтрующего или барьерно-отводящего типа, маски для ингалятора (небулайзера), для цели настоящей заявки под маской также понимается защитный лицевой щиток. Маска может содержать каркас для крепления сопла 11.

Вирусо-бактериальный фильтр 2 крепится к воздушному насосу 4 при помощи хомутов 3.Указанные элементы собираются в сумке для переноски 1 при помощи крепежных элементов, предусмотренных в конструкции сумки, что обеспечивает фиксацию рационального расположения элементов между собой, причем сумка для переноски имеет отверстие для беспрепятственного доступа наружного воздуха к фильтру 2.

В зависимости от модели применяемого фильтра 2 степень фильтрации воздушного потока составляет до 99,99%. В качестве фильтра, может использоваться, например, фильтр фирмы GVS модель ECO MAXI 4222/701 со следующими характеристиками: размеры не более 67х69 мм и сопротивление не более 99 Па при расходе 30 литров в минуту. Бактериальная степень фильтрации согласно данным производителя равна 99,9995%, а вирусная степень фильтрации равна 99,9985%. (Источник https://gvshealthcare.ru/MedicalAirFiltration/Filtersformechanicalventilation/Bacterial-ViralFiltersElectrostatic).

Сопло 11 создает поток очищенного воздуха 12 под маской с открытым верхом 9. Отличительной особенностью предлагаемого решения является использование для этой цели не перфорированного U образного шланга, а сопло цилиндрической формы. Как известно из общих сведений, любой воздушный поток, выходящий из цилиндрического сопла под давлением, распространяется в форме конуса. Причем указанный поток воздуха, подаваемый в сопло 11 за счет прокачки его воздушным насосом 4 через вирусо-бактериальный фильтр 2, направлен в ограниченную зону между верхней губой и носом человека (фиг. 2, поз. 13), эта зона используется в качестве отражающей поверхности. Причем ось конусообразного потока перпендикулярна этой зоне. В точке отражения воздух растекается по поверхности маски и отражающей поверхности, распределяясь вверх и вниз (у прототипа только вверх). Маска с открытым верхом 9 обеспечивает дальнейший отвод потоков отфильтрованного воздуха.

В качестве сопла 11 формирующего воздушные потоки очищенного воздуха к зоне, ограниченной верхней губой и носом человека применено в экспериментальном образце сопло с выходным диаметром 0,7 мм, хотя на достижение технического результата оказывает влияние не выходной диаметр сопла, а его цилиндрическая форма.

Сопло 11 в вариантах выполнения может прикрепляться к маске с открытым верхом посредством каркаса либо к защитному лицевому щитку.

Использование в конструкции вирусо-бактериального фильтра 2 и сопла 11 при таком сопротивлении воздушному потоку позволяет применять в устройстве воздушные насосы 4 с малой производительностью, например, насос фирмы AJK-B3201 (Китай), который имеет производительность 3 литра в минуту и размеры не более Ф33х55 мм. (см. источник: https://barnspb.ru).

В качестве основного источника питания 7 используется преимущественно, но, не ограничиваясь, батарея Power Bank, что позволяет производить зарядку или работу через любой USB порт со стандартными характеристиками.

Регулятор скорости потока 6 обеспечивает возможность регулировки скорости потока под конкретного пользователя (взрослый, ребенок), что также направлено на повышение комфортности конкретного пользователя. Данный признак является опционным.

Устройство работает следующим образом.

Пользователь подключает источник питания 7 к воздушному насосу 4 и надевает маску с открытым верхом 9 с прикрепленным к нему соплом 11. В сумке 1 расположены воздушный насос 4 и присоединенный к нему при помощи хомутов 3 вирусо-бактериальный фильтр 2.

Включив питание, пользователь запускает устройство. Воздушный насос 4 прокачивает окружающий воздух через вирусо-бактериальный фильтр 2, который осуществляет его очистку и через воздушные магистрали 5 и регулятор скорости потока 6 подает его в сопло 11 цилиндрической формы. Сопло 11 создает потоки очищенного воздуха направленные в форме конуса с вершиной у сопла к зоне ограниченной верхней губой и носом человека 13, используя эту зону в качестве отражающей поверхности, причем ось конуса перпендикулярна этой зоне, маска с открытым верхом обеспечивает дальнейший отвод потоков преимущественно вверх и вниз через конструктивные зазоры маски 15, навстречу частицам аэрозоля 14 осуществляя, таким образом, защиту от попадания вредных аэрозолей 14 (бактерий, вирусов, аллергенов в различной форме, в том числе в виде капель жидкости, а также разнообразных видов пыли) в органы дыхания. Дополнительная защита от крупных капель вредных аэрозолей осуществляется маской с открытым верхом 9, причем она так же является средством защиты в случае разряда источника питания.

Далее показан пример реализации полезной модели. Устройство защиты органов дыхания содержит сумку, вирусо-бактериальный фильтр фирмы GVS модель ECO MAXI 4222/701, воздушный насос модели AJK-B3201, воздушные магистрали, регулятор скорости потока, источник питания, сопло цилиндрической формы и маску фильтрующего типа с открытым верхом 9. После включения питания, воздушный поток прокачивается через фильтр и по магистрали поступает вверх через регулятор скорости, который позволяет регулировать скорость потока воздуха. Поток воздуха, поступивший в цилиндрическое сопло на выходе, принимает форму конуса и направляется в зону не в органы дыхания (нос), а ограниченную зону между носом и верхней губой (бороздка фильтрума).

Частицы аэрозоля имеют скорость потоков воздуха, в котором они находятся. В неподвижном воздухе скоростью частиц аэрозоля можно пренебречь. Экспериментально измеренная скорость потока отфильтрованного воздуха, формируемого устройством в зоне отражения на расстоянии 30 мм от сопла, составляет 6 м/с. Отражаясь, далее поток рассеивается и отводится под маской вверх и вниз.

Таким образом, заявленное устройство обеспечивает комфортную щадящую защиту органов дыхания за счет формирования отфильтрованного воздушного потока, направления этих потоков навстречу частицам аэрозоля в зону бороздки фильтрума, а не непосредственно в органы дыхания, что стало возможным благодаря использованию цилиндрического сопла, направленного перпендикулярно зоне отражающей поверхности при использовании маски с открытым верхом, что обеспечивает дальнейший отвод потоков преимущественно вверх и вниз, а фильтрация воздуха, подаваемого в сопло и маску, происходит за счет прокачки его воздушным насосом через вирусо-бактериальный фильтр.

Claims (7)

1. Устройство защиты органов дыхания, включающее маску с открытым верхом, источник питания и сумку для переноски, в которую установлены вирусо-бактериальный фильтр, соединенный с воздушным насосом и присоединенное к нему через воздушную магистраль сопло, отличающееся тем, что сопло выполнено цилиндрической формы, а его ось направлена перпендикулярно по отношению к зоне отражающей поверхности.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что маска с открытым верхом изготовлена в виде маски фильтрующего, барьерно-отводящего типа или в виде защитного лицевого щитка.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство содержит регулятор скорости потока.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зона отражающей поверхности представляет собой место, ограниченное верхней губой и носом человека.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что маска с открытым верхом содержит каркас для крепления сопла.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сопло прикрепляют к маске с открытым верхом или сопло прикрепляют к защитному лицевому щитку.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сумка для переноски имеет отверстие для доступа к фильтру.

Images