Индивидуальный ультрафиолетовый рециркулятор масочного типа
INDIVIDUAL UV MASK-TYPE RECIRCULATOR

Изобретение относится к области защитных устройств в первую очередь органов дыхания от бактерий и вирусов.
Известен респиратор для защиты от вредных газов, паров и аэрозолей (RU 2165780). Респиратор включает фильтрующе-поглощающую систему из пакета эластичных фильтрующего и сорбирующего материалов. Фильтрующе-поглощающая система выполнена в виде фильтрующей маски, корпус которой соединен с очками, независимым резиновым обтюратором и резиновым подмасочником. На корпусе маски в лобной и подбородочной частях расположены по две симметричные складки, ширина каждой из которых в лобной части составляет 11±1% и в подбородочной 22±1% от периметра корпуса. Изобретение относится к фильтрующим средствам индивидуальной защиты органов дыхания и может быть использовано в области охраны труда рабочих промышленных производств с вредными условиями труда, а также в сельском хозяйстве и в быту при работе с лакокрасочными материалами, ядохимикатами и удобрениями. Недостаток этой маски заключается в ее низкой эффективности при защите от бактерий и вирусов, т.к. в ней присутствуют только фильтрующие элементы, не позволяющие исключить попадание бактерий и вирусов в организм человека.
Известен респиратор (RU 2580997), содержащий корпус маски, гнездовой элемент, выполненный с возможностью приема фильтрующего картриджа и фильтрующий картридж, имеющий первую боковую часть, выполненную с возможностью штепсельного соединения с гнездовым элементом, при этом фильтрующий картридж содержит первую и вторую основные поверхности, и причем одна или обе основные поверхности выполнены проницаемыми для текучей среды для обеспечения поступления воздуха из внешней среды в фильтрующий картридж с целью фильтрации. Картридж содержит первую и вторую основные внешние поверхности, через которые проходит воздух из внешней среды, чтобы войти во внутреннее газовое пространство после прохождения через фильтрующую среду. Фильтрующая среда содержит четыре слоя среды из фильтрующих частиц и четыре слоя газообразной фильтрующей среды. Недостаток этой маски заключается в ее низкой эффективности при защите от бактерий и вирусов т.к. в ней нет элементов, уничтожающих бактерии и вирусы.
Известна фильтрующая лицевая респираторная маска со сменным компонентом (RU 2600906). Изобретение относится к лицевым респираторным маскам. Плоская в сложенном виде фильтрующая респираторная маска включает многократно используемую систему крепления, многократно используемую раму и сменный фильтрующий компонент. Многократно используемая система крепления прикреплена к многократно используемой раме, и рама имеет первую и вторую расположенные друг напротив друга панели, образующие паз, в который может быть вручную вставлен сменный фильтрующий компонент для его присоединения к многократно используемой раме съемным образом. Сменный фильтрующий компонент изготовлен на основе фильтрующей среды на основе волокнистого материала может быть также отделен от многократно используемой рамы путем его ручного извлечения из паза. Предлагаемая маска обеспечивает возможность многократного использования всех его частей, кроме фильтрующего компонента. Маска предназначена для защиты от пыли, но только незначительно снижает поток бактерий и вирусов в дыхательные пути человека.
Это устройство выбрано в качестве прототипа предложенного решения.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности защиты от бактерий и вирусов.
Указанный технический результат достигается тем, что в индивидуальном ультрафиолетовом рециркуляторе масочного типа, включающем маску с первым отверстием и блок очистки, содержащий корпус со вторым отверстием и с внутренней полостью, причем второе отверстие корпуса сопряжено с первым отверстием маски, корпус соединен с крышкой, имеющей третьи отверстия, при этом в полости корпуса установлен первый источник ультрафиолетового излучения, соединенный с блоком питания и управления.
Существует вариант, в котором в качестве первого источника ультрафиолетового излучения используют, по меньшей мере, один светодиод с длиной волны 265 нм.
Существует также вариант, в котором во внутренней полости корпуса между вторым отверстием и первым источником ультрафиолетового излучения установлена первая диафрагма с четвертыми отверстиями и вторая диафрагма с пятыми отверстиями, при этом третьи отверстия в крышке, четвертые отверстия в первой диафрагме и пятые отверстия во второй диафрагме расположены так, что их осевые проекции на плоскость не совпадают друг с другом.
Существует также вариант, в котором на внутреннюю поверхность корпуса, на крышку, на первую диафрагму и на вторую диафрагму нанесен слой алюминия.
Существует также вариант, в котором на внутреннюю поверхность корпуса, на крышку, на первую диафрагму и на вторую диафрагму нанесен слой диоксида титана.
Существует также вариант, в котором в качестве первого источника ультрафиолетового излучения используют, по меньшей мере, один светодиод с длиной волны 365 нм.
Существует также вариант, в котором между первой диафрагмой и второй диафрагмой установлен пьезомодуль, соединенный с блоком питания и управления.
Существует также вариант, в котором образующие четвертых отверстий в первой диафрагме и пятых отверстий во второй диафрагме расположены под углами к плоскостям первой диафрагме и второй диафрагме не равными 90°.
Существует также вариант, в котором между первой диафрагмой второй диафрагмой установлен второй источник ультрафиолетового излучения, соединенный с блоком питания и управления.
Существует также вариант, в котором крышка установлена на корпусе с возможностью съема и юстировочной подвижки.
На фиг. 1 изображена схема фильтрующего элемента индивидуального противовирусного рециркулятора масочного типа.
На фиг. 2 изображен вариант выполнения крышки.
На фиг. 3 изображен вариант выполнения первой диафрагмы.
На фиг. 4 изображен вариант выполнения второй диафрагмы.
На фиг. 5 изображен вариант выполнения отверстий в первой и второй диафрагмах под углами, не равными 90° к их поверхностям.
Индивидуальный ультрафиолетовый рециркулятор масочного типа включает маску 1 (фиг. 1) с первым отверстием 2 и блок очистки 3. Маска может быть выполнена в виде облегающего лицо мягкого пластика. Блок очистки 3 содержит корпус 4 со вторым отверстием 5 и с внутренней полостью 6, причем второе отверстие 5 корпуса 4 сопряжено с первым отверстием 2 маски 1. В качестве материала корпуса 4 можно использовать любую термопластичную пластмассу. А в частном случае можно использовать легкий металл, например алюминий или титан. Корпус 4 может быть соединен с крышкой 7, имеющей третьи отверстия 8. В качестве материала крышки 7 можно использовать такой же материал, что и материал корпуса 4. Соединение корпуса 4 с маской 1, а также соединение крышки 7 с корпусом 4 может быть с помощью винтов, а также в неразборном варианте - клеевым (эти соединения на фиг. 1 не показаны). Установка крышки 7 на корпусе 4 с возможностью съема и юстировочной подвижки вокруг оси симметрии, перпендикулярной плоскости крышки 7, может быть обеспечено резьбовым соединением крышки 7 и корпуса 4 с последующей фиксацией крышки 7 стопорным винтом (не показано).
Во внутренней полости 6 корпуса 4 установлен первый источник ультрафиолетового излучения 9, соединенный с блоком питания и управления 10. В качестве элемента питания можно использовать, по меньшей мере, один аккумулятор, сопряженный с гнездом подзарядки, например, USB портом (не показано). В качестве первого источника ультрафиолетового излучения 9 можно использовать, по меньшей мере, один светодиод с длиной волны 265 нм с мощностью 20 мВт - 50 мВт.
Существует вариант, в котором во внутренней полости 6 корпуса 4 между вторым отверстием 5 и первым источником ультрафиолетового излучения 9 установлена первая диафрагма 11 с четвертыми отверстиями 12 и вторая диафрагма 13 с пятыми отверстиями 14. В качестве материала первой диафрагмы 11 и второй диафрагмы 13 можно использовать такой же материал, что и материал корпуса 4. Первая диафрагма 11 и вторая диафрагма 13 могут быть установлены в корпусе 4 неразъемно (как показано на фиг. 1) либо с возможностью съема, например, по посадке с натягом (не показано). При этом третьи отверстия 8 в крышке 7, четвертые отверстия 12 в первой диафрагме 11 и пятые отверстия 14 во второй диафрагме 13 расположены так, что их осевые проекции на плоскость не совпадают друг с другом. Следует отметить, что третьи отверстия 8, четвертые отверстия 12 и пятые отверстия 14 могут иметь круглую форму и быть расположены на разных диаметрах D1, D2, D3, как указано на фиг.2, фиг. 3, фиг. 4. В одном из вариантов D1 может быть меньше D2, который в свою очередь меньше D3. Но могут быть и другие варианты формы отверстий, и их расположение. Важно, чтобы был исключен прямой поток воздуха через все отверстия. В случае, когда крышка 7 установлена с возможностью подвижки вокруг оси симметрии, перпендикулярной плоскости крышки 7, можно эффективно при малом количестве третьих отверстий 8 и четвертых отверстий 12 (например, двух) увеличивать не прямолинейность потока воздуха между крышкой 7 и первой диафрагмой 11.
Существует также вариант, в котором на внутреннюю поверхность корпуса 4, на крышку 7, на первую диафрагму 11 и на вторую диафрагму 13 нанесен слой алюминия, находящийся в диапазоне 0,05 мкм - 0,5 мкм.
Существует также вариант, в котором на внутреннюю поверхность корпуса 4, на крышку 7, на первую диафрагму 11 и на вторую диафрагму 13 нанесен слой диоксида титана, находящийся в диапазоне 1 мкм - 10 мкм. При этом в качестве первого источника ультрафиолетового излучения 9 можно использовать, по меньшей мере, один светодиод, RC35EO-UBE-AR с длиной волны 365 нм с мощностью 20 мВт - 50 мВт.
Существует также вариант, в котором между первой диафрагмой 11 и второй диафрагмой 13 установлен пьезомодуль 15, соединенный с блоком питания и управления 10. В качестве пьезомодуля 15 можно использовать пьезоизлучатели ЗП-1 или ЗП-3.
Существует также вариант, в котором образующие четвертых отверстий 12 (фиг. 5) в первой диафрагме 11 и пятых отверстий 14 во второй диафрагме 13 расположены под углами к плоскостям первой диафрагмы 11 и второй диафрагмы 13 не равными 90°. Наиболее предпочтительный вариант углов образующих отверстий может находиться в диапазоне 30° - 60°.
Существует также вариант, в котором между первой диафрагмой 11 и второй диафрагмой 13 установлен второй источник ультрафиолетового излучения 16, соединенный с блоком питания и управления 10. В качестве второго источника ультрафиолетового излучения 16 можно использовать, по меньшей мере, один светодиод с длиной волны 265 нм, или, по меньшей мере, один светодиод с длиной волны 365 нм. Эффективным вариантом является использование в качестве первого источника ультрафиолетового излучения 9 и второго источника ультрафиолетового излучения 16 двух источников ультрафиолетового излучения с разными длинами волн: 265 нм и 365 нм, либо 365 нм и 265 нм.
В устройство может быть включен звуковой зуммер 17, сигнализирующий о разрядке аккумуляторов.
Устройство работает следующим образом. При вдыхании (в полной комплектации устройства с двумя диафрагмами) «загрязненный» воздух проходит через третьи отверстия 8, четвертые отверстия 12 пятые отверстия 14 и второе отверстие 5. Внутри блока очистки 3 «загрязненный» воздух взаимодействует с диоксидом титана, активированным ультрафиолетовым излучением (см. подробно «Свет и титан очищают воду и воздух», Новости науки и техники, 09.02.2020, nkj.ru, news 38110), который нанесен на внутреннюю поверхность корпуса 4, крышку 7 и диафрагмы 11 и 13, очищаясь до 90-99% от всех органических соединений, включая бактерии и вирусы. Дополнительный эффект по уничтожению бактерий и вирусов дает применение источников ультрафиолетового излучения 9 и 16, расположенных внутри корпуса 4, которые непосредственно уничтожают бактерии и вирусы.
При выдохе происходит аналогичный процесс очистки воздуха.
Для профилактической чистки устройства можно использовать пьезомодуль 15. При этом можно отсоединить корпус 4 от маски 1, а крышу 7 - от корпуса 4. Далее необходимо включить пьезомодуль 15, а внутрь маски 1 подать поток воздуха, например, от бытового вентилятора. Микрочастицы будут отделяться от поверхностей корпуса 4 и мембран 11 и 13, и выноситься за пределы корпуса 4. Можно ежедневно проводить эту процедуру, например, в течение одной минуты.
То, что в индивидуальном ультрафиолетовом рециркуляторе масочного типа, включающем маску 1 с первым отверстием 2 и блок очистки 3, содержащий корпус 4 со вторым отверстием 5 и с внутренней полостью 6, причем второе отверстие 5 корпуса 4 сопряжено с первым отверстием 2 маски 1, корпус 4 соединен с крышкой 7, имеющей третьи отверстия 8, при этом в полости 6 корпуса 4 установлен первый источник ультрафиолетового излучения 9, соединенный с блоком питания и управления 10 приводит к повышению эффективности защиты от бактерий и вирусов за счет взаимодействия УФ излучения непосредственно с бактериями и вирусами. При этом ультрафиолетовое излучение воздействует на бактерии и вирусы, содержащиеся, как в воздухе, поступающем в блок очистки 3, так и в выдыхаемом воздухе и выходящем из блока очистки 3. Таким образом, помимо защиты человека от бактерий и вирусов внешней среды, предложенное устройство обеззараживает выдыхаемый воздух, который также может содержать болезнетворные бактерии и вирусы.
То, что в качестве первого источника ультрафиолетового излучения 9 используют, по меньшей мере, один светодиод с длиной волны 265 нм приводит к непосредственному уничтожению бактерий и вирусов.
То, что во внутренней полости 6 корпуса 4 между вторым отверстием 5 и первым источником ультрафиолетового излучения 9 установлена первая диафрагма 11 с четвертыми отверстиями 12 и вторая диафрагма 13 с пятыми отверстиями 14, при этом третьи отверстия 8 в крышке 7, четвертые отверстия 12 в первой диафрагме 11 и пятые отверстия 14 во второй диафрагме 13 расположены так, что их осевые проекции на плоскость не совпадают друг с другом, исключают прямой поток воздуха через все отверстия и повышает турбулентность потока. В этом случае увеличивается конвективный массообмен в полости 6 корпуса 4, что приводит к повышению эффективности защиты от бактерий и вирусов за счет более равномерного воздействия ультрафиолетового излучения на потоки воздуха для его обеззараживания.
То, что на внутреннюю поверхность корпуса 4, на крышку 7, на первую диафрагму 11 и на вторую диафрагму 13 нанесен слой алюминия приводит к тому, что увеличивается отражение ультрафиолетового излучения и соответственно увеличивается эффективность воздействия ультрафиолетового излучения на бактерии и вирусы.
То, что на внутреннюю поверхность корпуса 4, на крышку 7, на первую диафрагму 11 и на вторую диафрагму 13 нанесен слой диоксида титана приводит к тому, что увеличивается степень очистки как вдыхаемого, так и выдыхаемого воздуха за счет уничтожения бактерий и вирусов на поверхности диоксида титана.
То, что в качестве первого источника ультрафиолетового излучения 9 используют, по меньшей мере, один светодиод с длиной волны 365 нм приводит к дополнительному уничтожению бактерий и вирусов за счет их взаимодействия с диоксидом титана, стимулированным ультрафиолетовым излучением указанной длины волны.
То, что между первой диафрагмой 11 и второй диафрагмой 13 установлен пьезомодуль 15, соединенный с блоком питания и управления 10 позволяет периодически, например, ежедневно проводить профилактическую чистку устройства, отсоединяя блок очистки 3 от маски 1, включая пьезомодуль 15 и продувая в течение, например одной минуты, полость 6 корпуса 4.
То, что образующие четвертых отверстий 12 в первой диафрагме 11 и пятых отверстий 14 во второй диафрагме 13 расположены под углами к плоскостям первой диафрагме 11 и второй диафрагме 13 не равными 90° увеличивает конвективный массообмен в полости 6 корпуса 4, что приводит к повышению эффективности защиты от бактерий и вирусов за счет более полного и равномерного воздействия ультрафиолетового излучения и поверхностей, покрытых диоксидом титана, на потоки воздуха для его обеззараживания.
То, что между первой диафрагмой 11 второй диафрагмой 13 установлен второй источник ультрафиолетового излучения 16, соединенный с блоком питания и управления 10 приводит к повышению эффективности защиты от бактерий и вирусов за счет более полного и равномерного воздействия ультрафиолетового излучения и поверхностей, покрытых диоксидом титана, на потоки воздуха для его обеззараживания. Данный вариант наиболее эффективен в условиях повышенного содержания бактерий и вирусов в окружающей среде.
То, что крышка 7 установлена на корпусе 4 с возможностью съема и юстировочной подвижки позволяет изменять степень турбулентности потока воздуха внутри блока очистки 3 за счет поворота крышки 7 вокруг оси симметрии, перпендикулярной плоскости крышки 7. При этом увеличивается турбулентность прохода воздуха между крышкой 7 и первой диафрагмой 11. Это повышает эффективность обеззараживания воздуха за счет более полного и равномерного воздействия ультрафиолетового излучения и поверхностей, покрытых диоксидом титана, на потоки воздуха. Возможность съема крышки 7 с корпуса 4 позволяет упростить профилактику устройства.