RU2775298C1

RU2775298C1 - Mask with ultraviolet disinfection of the inhaled and exhaled air

Info

Publication number: RU2775298C1
Application number: RU2021106094A
Authority: RU
Inventors: Александр Геннадьевич Михайлов; Ольга Александровна Кушнерова; Светлана Рамос; Алексей Владимирович Кушнеров
Original assignee: Александр Геннадьевич Михайлов; Ольга Александровна Кушнерова; Светлана Рамос; Алексей Владимирович Кушнеров
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2022-06-29

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: mask with ultraviolet disinfection of the inhaled and exhaled air in the form of a filtering and purifying protective face-covering surface comprises a removable unit, the inner surface whereof is covered with a UV emission source with a connectable system for the autonomous power supply thereof. Rows of grids of light guides of the UV emission spectrum with emission branch-offs in each cell of the grid are installed in the filtering and purifying unit, and a source is applied to the grids.

EFFECT: ensured disinfection of breathing air by means of the mask.

1 cl, 4 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к фильтрующе-очищающей лицевой маске для очищения и обеззараживание вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Маски обычно применяют для предохранения дыхательных путей человека по меньшей мере по следующим распространенным причинам: для недопущения попадания взвешенных частиц в дыхательную систему; для зашиты от попадания загрязняющих веществ и патогенных микроорганизмов и для защиты других людей или объектов от выдыхаемых микроорганизмов. Основа маски состоит в фильтрующе-очищающей части, которая включает фильтрующий блок, выполняющий функции очистки либо от механической примеси, либо для обеззараживания вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. К настоящему времени было разработано множество масок и респираторов как для каждой отдельной цели, так и комплексного действия. Большую часть устройств можно отнести к категории фильтрующих лицевых масок, в которых в отличие от классических респираторов применяются синтетические тканевые основы в сочетании с прикрепляемыми к ним фильтрующими картриджами (см., например, патент США RE 39493 (Yuschak et al.)), или с фильтрующими вставками (см., например, патент США №4790306 (Braun)), где часть маски требует эпизодической замены фильтрующего картриджа. Респираторы в виде формованной фильтрующей лицевой маски чашеобразной конфигурации. Формованные респираторы обычно имеют неизменную форму при использовании и при хранении. Примером формованных респираторов в виде фильтрующей лицевой маски могут служить патенты США №7131442 (Kronzer и др.) №№6923182, 6041782 Angajivand and others), №4807619 (Dayrud and others), and №4536440 (Berg). Более близким аналогом служит принцип обеззараживания вдыхаемого воздуха, подвергаемого ультрафиолетовому облучению (см., например, патент (RU №2440147, US №7175814, US №6730265), как правило стационарного типа, которые обеззараживает воздух ультрафиолетовым излучением, в том числе посредством принудительного пропускания воздуха через зону излучения) Кроме того, известен безопасный для кожи человека диапазон спектра ультрафиолетового излучения (https://vc.ru/tribuna/156964). Безопасный диапазон длины волны находится в пределах 220-230 нм. Этот диапазон безопасен для человека, а дезинфекция воздуха проходит наравне со стандартным излучением с длиной волны в 254-280 нм. То есть, таким ультрафиолетом дезинфицируют без риска для людей. Светодиодные источники ультрафиолетового диапазона, в том числе ленточного типа в настоящее время достаточно широко распространены и доступны. Однако они не предназначены для мобильного применения и безопасного индивидуального краткосрочного и длительного использования. Для достижения цели в создании легкой маски (респиратора), обеспечивающей эффективное и качественное обеззараживания вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, а также удобства эксплуатации и продолжительную защиту, Маска с отверстием для вставки фильтрующе-очищающего блока очистки вдыхаемого воздуха, а также оголовье с элементами крепления респиратора на голове пользователя, отличающийся тем, что фильтрующе-очищающий блок выполнен съемным и закрепляемым герметично в отверстии маски, а внутренняя поверхность сменного блока покрыта источником ультрафиолетового излучения с подключаемой системой его автономного питания. Ультрафиолетовое излучение в блоке изолировано от внешней среды. В этом случае может быть применен любой эффективный диапазон спектра ультрафиолетового излучения. Съемный блок, выполненный в виде цилиндра или прямоугольного короба не имеет внутренних препятствий для свободного движения воздуха при вдохе и выдохе. Сама форма воздуховода может быть выполнена в виде лабиринта или спирали для увеличения времени прохождения вдыхаемого и выдыхаемого воздуха для обеспечения повышенного уровня обеззараживания.The present invention relates to a filtering-purifying face mask for purification and disinfection of inhaled and exhaled air. Masks are commonly used to protect the human respiratory tract for at least the following common reasons: to prevent airborne particles from entering the respiratory system; to protect against the ingress of contaminants and pathogens; and to protect other people or objects from exhaled microorganisms. The basis of the mask consists in the filtering and cleaning part, which includes a filtering unit that performs the functions of cleaning either from mechanical impurities or for disinfecting the inhaled and exhaled air. To date, many masks and respirators have been developed both for each individual purpose and for complex action. Most of the devices can be classified as filtering face masks, which, unlike classical respirators, use synthetic fabric bases in combination with filter cartridges attached to them (see, for example, US patent RE 39493 (Yuschak et al.)), or with filter inserts (see, for example, US patent No. 4790306 (Braun)), where part of the mask requires occasional replacement of the filter cartridge. Respirators in the form of a molded filtering face mask in a bowl-shaped configuration. Molded respirators generally have a fixed shape during use and storage. An example of molded respirators in the form of a filtering face mask are US Pat. A closer analogue is the principle of disinfection of inhaled air exposed to ultraviolet radiation (see, for example, patent (RU No. 2440147, US No. 7175814, US No. 6730265), as a rule, of a stationary type, which disinfects air with ultraviolet radiation, including through forced transmission air through the radiation zone) In addition, the range of the ultraviolet radiation spectrum that is safe for human skin is known (https://vc.ru/tribuna/156964). The safe wavelength range is within 220-230 nm. This range is safe for humans, and air disinfection is on a par with standard radiation with a wavelength of 254-280 nm. That is, such ultraviolet is disinfected without risk to people. LED sources of the ultraviolet range, including the tape type, are currently quite widespread and available. However, they are not designed for mobile use and safe individual short and long term use. To achieve the goal of creating a light mask (respirator) that provides effective and high-quality disinfection of inhaled and exhaled air, as well as ease of use and long-term protection, a mask with a hole for inserting a filtering and cleaning unit for cleaning inhaled air, as well as a headband with respirator attachment elements on the user's head, characterized in that the filtering and cleaning unit is made removable and hermetically fixed in the hole of the mask, and the inner surface of the replaceable unit is covered with a source of ultraviolet radiation with a connected system of its autonomous power supply. Ultraviolet radiation in the block is isolated from the external environment. In this case, any effective range of the ultraviolet radiation spectrum can be used. The removable block, made in the form of a cylinder or a rectangular box, has no internal obstacles for the free movement of air during inhalation and exhalation. The shape of the duct itself can be made in the form of a labyrinth or a spiral to increase the time of passage of inhaled and exhaled air to provide an increased level of disinfection.

Маска, отличающаяся тем, что в фильтрующе-очищающем блоке установлены ряды сеток из световодов с ответвлениями излучения в каждой ячее сетки, а к световодам подведен источник ультрафиолетового излучения. Сетка с ультрафиолетовым излучением обеспечивает близкий контакт с проходящим сквозь нее воздухом, что обеспечивает быстрое и качественное обеззараживание вдыхаемых и выдыхаемых объемов воздуха. Может быть установлено несколько рядов сетки в сменном блоке очистки вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Интенсивность и потребляемая мощность излучения может быть невысокой, что позволяет длительное использование.A mask characterized in that rows of grids of light guides with radiation branches in each cell of the grid are installed in the filtering and cleaning unit, and a source of ultraviolet radiation is connected to the light guides. The mesh with ultraviolet radiation provides close contact with the air passing through it, which ensures fast and high-quality disinfection of the inhaled and exhaled air volumes. Several rows of mesh can be installed in the replaceable unit for cleaning inhaled and exhaled air. The intensity and power consumption of the radiation can be low, which allows long-term use.

Маска, отличающаяся тем, что вся поверхность маски выполнена сеткой из световодов, закрепленной на каркасе.The mask, characterized in that the entire surface of the mask is made of a grid of light guides, fixed on the frame.

Маска, отличающаяся тем, что на ободе головного убора закреплена сетка из световодов. Маска в виде ультрафиолетового лицевого щита защищает всю область лица и в этом его достоинство. Излучение контролируют по направленности ультрафиолетового излучения внутрь ячеек для безопасности окружающих, либо применяют в излучении безопасный спектр.A mask, characterized in that a mesh of light guides is fixed on the rim of the headgear. The mask in the form of an ultraviolet face shield protects the entire face area and this is its advantage. Radiation is controlled by the direction of ultraviolet radiation inside the cells for the safety of others, or a safe spectrum is used in radiation.

Маска, отличающаяся тем, что по нижней части обода головного убора уложена лента светодиодного излучения. Такой ультрафиолетовый лицевой щит может быть представлен головным убором, надлицевой участок которого или полный периметр головного убора оснащен светодиодной лентой ультрафиолетового спектра излучения. Маска, отличающаяся тем, что источники светодиодного ультрафиолетового излучения на ободе головного убора имеют регулируемое секторальное направленное излучение Излучение секторально направлено вниз, причем угол сектора излучения регулируемый. Такой вариант ультрафиолетового щита может быть выполнен съемным, что делает его пригодным для присоединения к другому головному убору, к таким, как шапка, шляпа, бейсболка, бандана и др.A mask characterized in that a strip of LED radiation is laid along the lower part of the rim of the headgear. Such an ultraviolet face shield can be represented by a headgear, the supraface portion of which or the full perimeter of the headgear is equipped with an ultraviolet light-emitting diode strip. A mask characterized in that the sources of LED ultraviolet radiation on the rim of the headgear have adjustable sectoral directional radiation. The radiation is sectorally directed downwards, and the angle of the radiation sector is adjustable. This version of the UV shield can be made removable, making it suitable for attaching to other headgear, such as a cap, hat, baseball cap, bandana, etc.

Маска по п. 5, 6 отличающаяся тем, что лента светодиодного ультрафиолетового излучения прикреплена к очкам по периметру оправы.The mask according to claim 5, 6, characterized in that the LED ultraviolet radiation tape is attached to the glasses along the perimeter of the frame.

Пример конкретного исполнения.An example of a specific implementation.

На фиг. 1 представлена маска со сменными обеззараживающими блоками, фиг. 1a - съемный блок с сеткой из световодов; на фиг. 1б - съемный блок очистки с источником по внутреннему периметру, вид спереди; на фиг. 1в - съемный блок с сеткой из световодов, вид спереди; на фиг. 2 представлена маска из ультрафиолетовых свотоводов, на фиг. 3 представлен наголовный обод с ультрафиолетовой «завесой», на фиг. 4 представлены варианты ультрафиолетовой «завесы» (щит) на головных уборах, в том числе: на фиг. 4а - на козырьке бейсболки, на фиг. 4б - на накомарнике. Где 1 - маска, 2 - съемный блок очистки, 3 - источник ультрафиолетового излучения, 4 - сетка из световодов, 5 - направление ультрафиолетового излучения. Респиратор эксплуатируют следующим образом.In FIG. 1 shows a mask with interchangeable disinfecting blocks, Fig. 1a - removable block with a grid of light guides; in fig. 1b - removable cleaning unit with a source along the inner perimeter, front view; in fig. 1c - removable block with a grid of light guides, front view; in fig. 2 shows a mask of UV light guides, FIG. 3 shows a headband with an ultraviolet "veil", in Fig. 4 shows options for an ultraviolet "veil" (shield) on headgear, including: in Fig. 4a - on the visor of a baseball cap, in Fig. 4b - on a mosquito net. Where 1 is a mask, 2 is a removable cleaning unit, 3 is a source of ultraviolet radiation, 4 is a mesh of light guides, 5 is the direction of ultraviolet radiation. The respirator is operated as follows.

В маску 1 вставлен съемный блок очистки 2. В съемном блоке очистки 2 по внутренней поверхности размещен источник ультрафиолетового излучения 3, направление излучения которого направлено от периферии съемного блока очистки 2 к центру. Когда маска 1 закреплена на лице, вдыхаемый и выдыхаемый воздух проходит через съемный блок очистки 2. Воздух, который проходит через съемный блок очистки 2 подвергается волновому облучению ультрафиолетового спектра. При вдохе обеззараженный воздух поступает в дыхательную систему человека. При выдохе воздух из дыхательной системы человека проходит через съемный блок очистки 2 и, также подвергается ультрафиолетовому облучению, что обеззараживает выдыхаемый в окружающую среду воздух.A removable cleaning unit 2 is inserted into the mask 1. A source of ultraviolet radiation 3 is placed on the inner surface of the removable cleaning unit 2, the radiation direction of which is directed from the periphery of the removable cleaning unit 2 to the center. When the mask 1 is fixed on the face, the inhaled and exhaled air passes through the removable cleaning unit 2. The air that passes through the removable cleaning unit 2 is exposed to ultraviolet wave irradiation. When inhaling, disinfected air enters the human respiratory system. When exhaling, the air from the human respiratory system passes through the removable cleaning unit 2 and is also exposed to ultraviolet radiation, which disinfects the air exhaled into the environment.

В системном блоке очистки 2 вместо источника ультрафиолетового излучения 3 может быть применена сетка из световодов 4 в один или несколько слоев перпендикулярно к направлению движения воздуха. В таком случае вдыхаемый и выдыхаемый воздух, проходя через сетку, имеет более близкий контакт с источником ультрафиолетового излучения, поскольку в сетке из световодов 4 в каждой ячее сетки есть боковой отвод излучения внутрь ячеи. Обеззараживание в этом случае может иметь более высокий уровень.In the cleaning system unit 2, instead of the ultraviolet radiation source 3, a grid of light guides 4 can be used in one or more layers perpendicular to the direction of air movement. In this case, the inhaled and exhaled air, passing through the grid, has a closer contact with the source of ultraviolet radiation, since in the grid of light guides 4 in each grid cell there is a lateral radiation outlet into the cell. Disinfection in this case may have a higher level.

Для обеззараживания вдыхаемого и выдыхаемого воздуха можно применять ультрафиолетовую «завесу», закрепляемую на голове (фиг. 3, 4). Конструктивно ультрафиолетовая «завеса» представляет собой обод или его подобие, закрепляемые на голове. От обода вниз направлено распространяется ультрафиолетовое излучение от источника, размещенного по периметру. Также может быть применена сетка из световодов с ультрафиолетовым излучением с боковым свечением в каждой ячее сетки, направленным внутрь ячеи.For disinfection of inhaled and exhaled air, an ultraviolet "veil" can be used, fixed on the head (Fig. 3, 4). Structurally, the ultraviolet "veil" is a rim or its likeness, fixed on the head. From the rim, ultraviolet radiation propagates downwards from a source located along the perimeter. A mesh of ultraviolet light guides can also be used with a side glow in each cell of the mesh directed into the cell.

Также возможен вариант размещения светодиодной ленты по периметру на ободе по всему периметру или только на лицевой части с направлением излучения узким сектором. Вдыхаемый и выдыхаемый воздух проходит через область обработки ультрафиолетом и подвергается обеззараживанию. Вариант со светодиодной лентой повышает мобильность применения такого обеззараживания. Светодиодная лента может быть использована практически на любом головном уборе: шляпа, кепка, бейсболка, накомарник и т.д. Применение светодиодной ленты безопасного для человека спектра ультрафиолетового излучения снижает ограничения по области применения.It is also possible to place the LED strip around the perimeter on the rim around the entire perimeter or only on the front part with the direction of radiation in a narrow sector. Inhaled and exhaled air passes through the UV treatment area and is disinfected. The option with LED strip increases the mobility of the use of such disinfection. LED strip can be used on almost any headgear: hat, cap, baseball cap, mosquito net, etc. The use of an LED strip with a spectrum of ultraviolet radiation that is safe for humans reduces restrictions on the scope.

Claims

A mask with ultraviolet disinfection of inhaled and exhaled air, containing a frame with a hole for inserting a filtering and cleaning block for cleaning inhaled air, as well as elements for attaching the mask to the user's head, characterized in that the filtering and cleaning block is made removable, in the form of a cylinder or a rectangular box, with the possibility of hermetically fastening it in the hole of the mask, in which the shape of the air duct is made in the form of a labyrinth or a spiral, while in the filtering and cleaning unit perpendicular to the direction of air movement, rows of grids of side-glow light guides with ultraviolet radiation are installed, with radiation branches in each grid cell , directed inside the cell, while a source of ultraviolet radiation is connected to the side glow light guides, which is connected to an autonomous power supply system.