Brevet FR3110819A1 — publié le 20211203

La présente invention porte sur un masque de protection respiratoire (10) destiné à être porté par un utilisateur comportant: - un corps (11) destiné à recouvrir au moins la bouche et le nez d'un utilisateur, - des moyens d'attache (12), - ledit masque de protection respiratoire (10) comportant en outre un boîtier de traitement de l'air (13) comprenant: une entrée d'air (15), une sortie d'air (16), des séparateurs (21) disposés à l'intérieur d'un espace interne (22) dudit boîtier de traitement de l'air (13) de façon à définir un chemin de passage d'air (23) entre l'entrée d'air (15) et la sortie d'air (16), et au moins une diode (17) émettrice de rayons ultraviolets disposée le long du chemin de passage d'air (23) de façon à éliminer des germes présents dans l'air circulant suivant le chemin de passage d'air (23). Figure 1 MASQUE DE PROTECTION RESPIRATOIRE MUNI D'UN BOITIER A UV DE TRAITEMENT DE L'AIR La présente invention porte sur un masque de protection respiratoire muni d'un boîtier à ultraviolets (UV) de traitement de l'air, c’est-à-dire un boîtier apte à détruire les germes (bactéries ou virus contenus dans l'air). L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les masques chirurgicaux ou non chirurgicaux. De façon connue en soi, un masque de protection respiratoire est un masque filtrant recouvrant la bouche et le nez de l'utilisateur. Un masque de protection respiratoire vise à se protéger contre d'éventuelles infections, comme lors de la pandémie de Covid-19, et à limiter la propagation dans l'environnement proche des germes (bactéries, virus) depuis la bouche, le nez et les voies respiratoires de la personne qui le porte, en retenant les gouttelettes respiratoires dans un écran filtrant. L'écran filtrant pourra, pour un masque chirurgical, être réalisé dans un matériau non tissé pouvant comporter une couche imperméable. D'autres type de masque sont confectionné avec du textile, généralement des tissus en coton. Il existe également des masques anti-poussières. Toutefois, les performances de filtration des masques varient considérablement notamment en fonction de leur conception, leur forme, de leur ajustement au visage. En outre, l'efficacité de ces masques diminue énormément après un port de quelques heures. Il est alors nécessaire de le jeter ou de le nettoyer. L'invention vise à remédier aux inconvénients précités en proposant un masque de protection respiratoire destiné à être porté par un utilisateur comportant: - un corps destiné à recouvrir au moins la bouche et le nez d'un utilisateur, - des moyens d'attache, - ledit masque de protection respiratoire comportant en outre un boîtier de traitement de l'air comprenant: une entrée d'air, une sortie d'air, des séparateurs disposés à l'intérieur d'un espace interne dudit boîtier de traitement de l'air de façon à définir un chemin de passage d'air entre l'entrée d'air et la sortie d'air, et au moins une diode émettrice de rayons ultraviolets disposée le long du chemin de passage d'air de façon à éliminer des germes présents dans l'air circulant suivant le chemin de passage d'air. L'invention permet ainsi, grâce à la présence du boîtier de traitement de l'air intégrant des diodes ultra-violet, d'éliminer les germes présents dans l'air avant son inspiration par l'utilisateur. Ce masque étant en outre désinfecté par les rayons ultraviolets, il présente une longue durée de vie. Selon un mode de réalisation de l'invention, une première diode émettrice de rayons ultraviolets fonctionnant dans une plage comprise entre 100nm et 220nm est apte à assurer une transformation de dioxygène présent dans l'air en ozone et une deuxième diode émettrice de rayons ultraviolets fonctionnant dans une plage comprise entre 220nm et 315nm est apte à assurer une transformation de l'ozone en dioxygène. Selon un mode de réalisation de l'invention, un filtre est disposé en aval de l'entrée d'air. Selon un mode de réalisation de l'invention, la ou les diodes émettrices de rayons ultraviolets sont montées sur un circuit imprimé flexible. Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit imprimé flexible comporte une couche de matériau métallique, de préférence du cuivre, assurant une fonction de dissipateur thermique d'une chaleur générée par un fonctionnement de la ou des diodes émettrices de rayons ultraviolets ainsi qu'une fonction de germicide. Selon un mode de réalisation de l'invention, le boîtier de traitement de l'air est réalisé en deux parties encliquetées l'une avec l'autre. Selon un mode de réalisation de l'invention, le boîtier présente une section transversale ayant tendance à diminuer lorsque l'on se déplace d'une extrémité longitudinale de grande section vers une extrémité longitudinale de petite section. Selon une réalisation de l'invention, l'entrée d'air est ménagée du côté de l'extrémité longitudinale de grande section destinée à être disposée vers une oreille de l'utilisateur et la sortie d'air est ménagée du côté de l'extrémité longitudinale de petite section destinée à être disposée à proximité du nez de l'utilisateur. Selon une réalisation de l'invention, le masque de protection respiratoire comporte une valve unidirectionnelle pour autoriser l'air à se déplacer uniquement de l'intérieur vers l'extérieur du masque de façon à pouvoir être expulsé du masque. Selon une réalisation de l'invention, le masque de protection respiratoire comporte un variateur de puissance des diodes émettrices de rayons ultraviolets. La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentés à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles: La figure 1 est représentation schématique de côté d'un masque de protection respiratoire selon la présente invention; La figure 2 est une vue en perspective d'un boîtier de traitement de l'air d'un masque de protection respiratoire selon l'invention dont l'intérieur est vu par transparence; La figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un boîtier de traitement de l'air d'un masque de protection respiratoire selon l'invention; La figure 4 est une vue de côté d'un boîtier de traitement de l'air d'un masque de protection respiratoire selon l'invention; La figure 5 est une vue de face d'un circuit imprimé flexible portant des diodes émettrices de rayons ultraviolets destiné à être monté à l'intérieur d'un boîtier de traitement de l'air selon l'invention; La figure 6 est une vue de dos d'un circuit imprimé flexible portant des diodes émettrices de rayons ultraviolets destiné à être monté à l'intérieur d'un boîtier de traitement de l'air selon l'invention; La figure 7 est un schéma électrique de montage des diodes émettrices de rayons ultraviolets sur le circuit imprimé flexible destiné à être monté à l'intérieur d'un boîtier de traitement de l'air selon l'invention; [Fig. 9] Les figures 8 et 9 sont respectivement des vues de dessus et de côté d'une diode émettrice de rayons ultraviolets montée sur le circuit imprimé flexible selon la présente invention; La figure 10 montre la plage de longueurs d'ondes sélectionnée dans le spectre électromagnétique pour une diode émettrice de rayons ultraviolets utilisée avec le circuit imprimé flexible selon la présente invention; La figure 11 est un diagramme schématique de transformation du dioxygène en ozone effectuée par une première diode du boîtier de traitement et de transformation d'ozone en dioxygène effectuée par une deuxième diode du boîtier de traitement; La figure 12 est une représentation graphique du spectre d'émission d'une diode émettrice de rayons ultraviolets utilisée avec le circuit imprimé flexible selon la présente invention; La figure 13 est une représentation graphique du diagramme de directivité d'une diode émettrice de rayons ultraviolets utilisée avec le circuit imprimé flexible selon la présente invention. Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. La figure 1 montre un masque de protection respiratoire 10 destiné à être porté par un utilisateur. Ce masque 10 comporte un corps 11 destiné à recouvrir la bouche et le nez d'un utilisateur. Le corps 11 pourra être réalisé dans un matériau rigide, tel qu'un matériau plastique, un matériau composite, du verre, et/ou un matériau flexible, tel que de la silicone ou un matériau équivalent. Le corps 11 pourra être transparent ou opaque. Des moyens d'attache 12, tels que des liens flexibles, permettent d'attacher le masque 10 à une partie du corps de la personne, notamment aux oreilles de l'utilisateur. En variante, il serait possible d'utiliser une bande destinée à maintenir le masque 10 derrière la tête de l'utilisateur à la façon d'un masque de plongée. En outre, au moins un boîtier de traitement de l'air 13 est solidaire du corps 11 du masque 10. En l'occurrence, on prévoit deux boîtiers 13 situés de part et d'autre du corps 11. Comme on peut le voir plus précisément sur les figures 2 et 3, le boîtier 13 comprend une entrée d'air 15 et une sortie d'air 16 et au moins une diode 17 émettrice de rayons ultraviolets (ou rayons UV). Le boîtier 13 est réalisé dans un matériau opaque, notamment un matériau plastique opaque afin de protéger la peau de l'utilisateur des émissions de rayons UV. L'entrée d'air 15 et la sortie d'air 16 sont chacune constituée respectivement par une ouverture ou plusieurs ouvertures ménagées dans le boîtier 13. L'entrée d'air 15 débouche vers l'extérieur du masque 10, notamment à proximité d'une oreille de l'utilisateur. La sortie d'air 16 débouche à l'intérieur du masque 10, c’est-à-dire dans l'espace délimité par le corps 11 du masque 10 et une partie du visage de l'utilisateur. De préférence, la sortie d'air 16 débouche à proximité du nez de l'utilisateur. Un filtre 20 visible en figure 3 est de préférence disposé en aval de l'entrée d'air 15. Ce filtre 20 est dimensionné pour éviter la pénétration d'insectes, et pourra le cas échéant filtrer des poussières présentes dans l'air. Ce filtre 20 est dimensionné de façon à ne pas freiner l'air pénétrant à l'intérieur du boîtier 13. Des séparateurs 21 sont disposés à l'intérieur de l'espace interne 22 du boîtier de façon à définir un chemin de passage d'air 23 entre l'entrée d'air 15 et la sortie d'air 16. A cet effet, les séparateurs 21 sont disposés en quinconce à l'intérieur du boîtier 13. Les séparateurs 21 pourront ainsi présenter alternativement une extrémité liée à une première paroi latérale du boîtier 13 et une extrémité liée à une deuxième paroi latérale opposée à la première paroi latérale du boîtier 13. Les séparateurs 21 s'étendent suivant toute la hauteur du boîtier 13. En l'occurrence, on utilise trois séparateurs 21 mais on pourra utiliser deux séparateurs ou plus de trois séparateurs afin d'augmenter une longueur du chemin de passage d'air 23 qui serpente entre les séparateurs 21. Au moins une diode 17 émettrice de rayons ultraviolets est disposée le long du chemin de passage d'air 23 de façon à éliminer des germes présents dans l'air circulant suivant le chemin de passage d'air 23. En l'occurrence, on prévoit trois diodes 17 émettrices de rayons ultraviolets. Une diode 17 est de préférence située entre deux séparateurs 21 consécutifs afin d'éviter au maximum la propagation des rayons UV à l'extérieur du boîtier 13. Comme cela est illustré par la figure 5, les diodes 17 sont montées sur un circuit imprimé flexible 24. Les diodes 17 pourront être montées électriquement en parallèle les unes par rapport aux autres, tel que cela est illustré par la figure 7. Le circuit imprimé flexible 24 est de préférence disposé contre la paroi du boîtier 13 la plus éloignée de la joue de l'utilisateur. Suivant un exemple de réalisation préféré, une diode 17 représentée sur les figures 8 et 9 présente un diamètre L1 de l'ordre de 4 mm et une épaisseur L2 de l'ordre de 2 mm. Le circuit imprimé flexible 24 présente une épaisseur de l'ordre de 0.2mm. On obtient ainsi un ensemble compact facilement intégrable à l'intérieur du boîtier 13. Comme on peut le voir sur la figure 6, le circuit imprimé 24 comporte une couche de matériau métallique 26, de préférence une couche de cuivre, assurant une fonction de dissipateur thermique d'une chaleur générée par un fonctionnement de la ou des diodes 17 émettrices de rayons ultraviolets ainsi qu'une fonction germicide. La couche de matériau métallique 26 est disposée du côté opposé aux diodes 17. La dissipation thermique est effectuée grâce à des ponts thermiques 27 traversant le circuit imprimé 24. Le circuit imprimé 24 comporte des bornes d'alimentation B+, B- reliées aux diodes 17 par l'intermédiaire de pistes électriquement conductrices 28 ménagées sur le circuit imprimé 24. Les bornes d'alimentation B+, B- sont destinées à être reliées à une batterie rechargeable embarquée sur le masque 10 ou une batterie externe 29 (cf. figure 1), via un connecteur 30. La figure 11 illustre schématiquement une transformation du dioxygène O 2 présent dans l'air en ozone O 3 effectuée par une première diode 17 fonctionnant dans une plage comprise entre 100nm et 220nm. De préférence, la première diode 17 présente un pic à 185nm. Les rayons UV de la première diode 17 scindent une molécule de dioxygène O 2 en deux atomes d'oxygène O qui se recombinent avec des molécules de dioxygène O 2 pour former de l'ozone O 3 . Les molécules d'ozone O 3 ont ainsi un fort pouvoir germicide. Une deuxième diode 17 assure une transformation de l'ozone O 3 en dioxygène O 2 . La deuxième diode 17 est disposée en aval de la première diode 17. La deuxième diode 17 fonctionne dans une plage comprise entre 220nm et 315nm. De préférence, la deuxième diode 17 présente un pic à 253,7nm. Comme cela est représenté sur la figure 11, la deuxième diode 17 transforme une molécule d'ozone O 3 en dioxygène O 2 et en atome d'oxygène O. Les atomes d'oxygène se recombinent entre eux pour former du dioxygène O 2 . Comme cela est illustré par la figure 10, on pourra utiliser, pour la deuxième diode 17, une diode du commerce ayant une longueur d'onde pic de l'ordre de 280 nm, tel que cela est illustré par la figure 12. Par "de l'ordre de", on entend une variation de plus ou moins 10% autour de la valeur cible. Par ailleurs, comme on peut le voir sur la figure 13, l'angle de radiation des rayons UV pourra être compris principalement entre -70 degrés et +70 degrés. Cet angle de radiation pourra varier en fonction du type de diode 17 utilisé. On pourra également prévoir un variateur de puissance 31 des diodes 17 émettrices de rayons ultraviolets (cf. figure 1). Ainsi, il sera possible d'adapter la puissance des diodes 17 en fonction du débit d'air de l'utilisateur. La puissance des diodes 17 pourra ainsi être maximale lorsque l'utilisateur fait de l'exercice et minimale lorsque l'utilisateur est au repos ou marche à faible allure. Comme cela ressort des figures 1, 2, et 3, le boîtier 13 pourra présenter une section transversale ayant tendance à diminuer lorsque l'on se déplace d'une extrémité longitudinale 33 de grande section vers une extrémité longitudinale de petite section 34. Le boîtier 13 présente ainsi globalement une forme de trapèze en vue de dessus. L'extrémité longitudinale de grande section 33 est destinée à être disposée du côté de l'oreille de l'utilisateur tandis que l'extrémité longitudinale 34 de petite section est destinée à être disposée du côté du nez de l'utilisateur. Comme cela est bien visible sur la figure 4, une paroi 37 du boîtier 13 destinée à être disposée du côté de la joue présente une forme incurvée de façon à épouser une forme du visage de l'utilisateur. L'entrée d'air 15 est ménagée du côté de l'extrémité longitudinale de grande section 33 destinée à être disposée vers une oreille de l'utilisateur et la sortie d'air 16 est ménagée du côté de l'extrémité longitudinale de petite section 34 destinée à être disposée à proximité du nez de l'utilisateur. Suivant un exemple de réalisation montré sur la figure 3, le boîtier 13 pourra être réalisé en deux parties 13.1, 13.2 encliquetées l'une avec l'autre. Une première partie 13.1 comporte des parois latérales 36.1-36.4 et un fond 37 correspondant à la paroi incurvée. Les séparateurs 21 sont issus des deux parois latérales 36.1, 36.3 opposées l'une par rapport à l'autre. La deuxième partie 13.2 comporte un couvercle 39 coopérant par encliquetage avec la première partie 13.1. La deuxième partie 13.2 comporte des parois latérales 38.1-38.4 mais pourrait en variante en être dépourvu. Dans l'exemple représenté, l'entrée d'air 15 est réalisée dans une paroi du couvercle 39. La sortie d'air 16 est réalisée dans la paroi de fond 37 de la première partie 13.1. En variante, la configuration pourrait bien entendu être inversée, c’est-à-dire que l'entrée d'air 15 pourrait être réalisée dans la première partie 13.1, tandis que la sortie d'air 16 pourrait être réalisée dans la deuxième partie 13.2. Une valve unidirectionnelle 42 visible en figure 1 autorise l'air à se déplacer uniquement de l'intérieur vers l'extérieur du masque 10 de façon à être expulsé du masque 10. Cette valve unidirectionnelle 42 est disposée en partie avant du masque 10 à proximité du nez et de la bouche de l'utilisateur. On décrit ci-après le fonctionnement du masque de protection respiratoire 10 selon l'invention porté par un utilisateur. Lors d'une inspiration, l'utilisateur crée une dépression, ce qui a pour effet de faire pénétrer, via l'entrée, de l'air extérieur à l'intérieur du boîtier 13 dans le chemin de passage d'air 23 pour son traitement par les rayons ultraviolets émis par les diodes 17. En outre, une partie de l'air traité est inspirée par l'utilisateur via la sortie du boîtier de traitement de l'air 13. Lors d'une expiration, l’air expiré par l'utilisateur pourra sortir du masque 10 par la valve unidirectionnelle 42. Afin d'optimiser le fonctionnement du masque 10, le boîtier de traitement de l'air 13 présente un volume interne d'au moins 10 cm 3 . En variante, le boîtier de traitement de l'air 13 est monobloc avec le corps 11 du masque 10, c’est-à-dire que le boîtier 13 pourra venir de matière, au moins en partie, avec le corps 11. Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association. Masque de protection respiratoire (10) destiné à être porté par un utilisateur comportant: - un corps (11) destiné à recouvrir au moins la bouche et le nez d'un utilisateur, - des moyens d'attache (12), caractérisé en ce que ledit masque de protection respiratoire (10) comporte en outre un boîtier de traitement de l'air (13) comprenant: une entrée d'air (15), une sortie d'air (16), des séparateurs (21) disposés à l'intérieur d'un espace interne (22) dudit boîtier de traitement de l'air (13) de façon à définir un chemin de passage d'air (23) entre l'entrée d'air (15) et la sortie d'air (16), et au moins une diode (17) émettrice de rayons ultraviolets disposée le long du chemin de passage d'air (23) de façon à éliminer des germes présents dans l'air circulant suivant le chemin de passage d'air (23). Masque de protection respiratoire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première diode émettrice de rayons ultraviolets (17) fonctionnant dans une plage comprise entre 100nm et 220nm est apte à assurer une transformation de dioxygène (O 2 ) présent dans l'air en ozone (O 3 ) et une deuxième diode émettrice de rayons ultraviolets (17) fonctionnant dans une plage comprise entre 220nm et 315nm est apte à assurer une transformation de l'ozone (O 3 ) en dioxygène (O 2 ). Masque de protection respiratoire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un filtre (20) est disposé en aval de l'entrée d'air (15). Masque de protection respiratoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou les diodes (17) émettrices de rayons ultraviolets sont montées sur un circuit imprimé flexible (24). Masque de protection respiratoire selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit imprimé flexible (24) comporte une couche de matériau métallique (26), de préférence du cuivre, assurant une fonction de dissipateur thermique d'une chaleur générée par un fonctionnement de la ou des diodes (17) émettrices de rayons ultraviolets ainsi qu'une fonction de germicide. Masque de protection respiratoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le boîtier de traitement de l'air (13) est réalisé en deux parties encliquetées l'une avec l'autre. Masque de protection respiratoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le boîtier (13) présente une section transversale ayant tendance à diminuer lorsque l'on se déplace d'une extrémité longitudinale de grande section (33) vers une extrémité longitudinale de petite section (34). Masque de protection respiratoire selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'entrée d'air (15) est ménagée du côté de l'extrémité longitudinale de grande section (33) destinée à être disposée vers une oreille de l'utilisateur et la sortie d'air (16) est ménagée du côté de l'extrémité longitudinale de petite section (34) destinée à être disposée à proximité du nez de l'utilisateur. Masque de protection respiratoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une valve unidirectionnelle (42) pour autoriser l'air à se déplacer uniquement de l'intérieur vers l'extérieur du masque (10) de façon à pouvoir être expulsé du masque (10). Masque de protection respiratoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un variateur de puissance (31) des diodes (17) émettrices de rayons ultraviolets.