ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к индивидуальным средствам защиты органов дыхания человека или животного от воздействия вредных факторов окружающей среды: болезнетворных бактерий и вирусов, пыли, газа, а также от пылевидных частиц, несущих аллергены, и может быть использована в качестве носовых фильтров в респираторах и т.п.
Заявляемое техническое решение представляет собой расположенный в корпусе-держателе фильтрующий элемент, при этом корпус-держатель выполнен с возможностью размещения в пазухах носа. При этом конструкция заявляемого устройства не мешает дыхательному процессу и является удобной в процессе использования (эксплуатации).
Кроме того, заявляемое устройство может быть использовано в медицине, в частности, при лечении заболеваний, при которых используется введение препаратов через органы дыхания, а также для повышения или восстановления иммунной системы, путем пропитки фильтрующего элемента необходимым лекарственным средством.
Из уровня техники известны различные технические решения средств защиты органов дыхания человека от вредных воздействий окружающей среды. При этом известные решения базируются на конструктивном исполнении как непосредственно фильтрующих элементов, так и корпусных элементов (держателей фильтрующих элементов), размещаемых непосредственно в пазухах носа.
В частности, известен дыхательный фильтр (Заявка РСТ N86/04249, МПК: А62В 23/06), выполненный в виде капсул, содержащих фильтрующие элементы, пропитанные дезодорантами или лечебными препаратами. Капсулы выполнены с возможностью их размещения в носовых пазухах и снабжены соединяющим их элементом, обеспечивающим удобство замены фильтрующих элементов и извлечение капсул из пазух носа в процессе эксплуатации. Конструкция известного устройства обеспечивает очистку вдыхаемого воздуха от всевозможных загрязнителей.
Известен дыхательный фильтр (Патент США N5117820, МПК: А62В 23/06), состоящий из фильтрующего элемента, представляющего собой удлиненный цилиндр из синтетического пористого материала. Структура материала фильтрующего элемента обеспечивает возможность его сжатия в радиальном направлении для беспрепятственной установки в носовой полости, после чего происходит расширение материала и заполнение носовой полости. При вдохе поры фильтрующего элемента пропускают воздух, задерживая вредные компоненты.
Известен дыхательный фильтр (Заявка Великобритании N2216806, МПК: А62В 23/06), выполненный в виде устройства, содержащего вкладыши, вставляемые в нос, и имеющего полые трубчатые корпусы с внутренним выступом для съемного удерживания фильтрующего элемента. Вкладыши соединены между собой с образованием зажима для зацепления фильтра с носовой перегородкой.
Известен сменный фильтр для дыхательных путей, устанавливаемый в пазухах носа (Патент РФ на изобретение №2217176, МПК: А61М 16/00). Сменный фильтр представляет собой фильтрующий элемент в виде усеченного конуса, выполненный из эластичного пористого материала медицинского назначения. Усеченный конус снабжен круговыми насечками, обеспечивающими надежное удержание сменного фильтра в полости носовой пазухи и его плотное прилегание к стенкам пазух носа, при этом нижнее и верхнее основания конуса имеют вогнутые конусообразные полые воронки. Фильтрующий элемент может быть пропитан лекарственными препаратами.
Очистка воздуха в перечисленных выше фильтрах осуществляется за счет того, что при вдохе воздух проходит через фильтрующие элементы из различных материалов, оставляя в них атмосферные загрязнения и аллергены. Фильтрующие элементы являются главной деталью вышеуказанных фильтров. Однако наличие указанных фильтрующих элементов, перекрывающих свободный доступ воздуха, создает значительное сопротивление вдыхаемому воздушному потоку, что существенно затрудняет дыхание.
Известны решения, в которых отсутствуют фильтрующие элементы, а очистка вдыхаемого воздуха происходит в процессе его прохождения через каналы, выполненные (расположенные) в корпусе. При этом технические решения отличаются конструктивным исполнением каналов.
В частности известен дыхательный фильтр, предназначенный для защиты дыхательных путей от пыли и аллергенов, содержащихся во вдыхаемом воздухе, характеризующийся наличием воздушного канала, свободного от фильтрующих материалов (Патент США №5787884, МПК: А61G 10/00; А61М 16/00; А62В 7/10; А62В 23/02). Данный фильтр представляет собой корпус, выполненный из эластичного материала, форма которого обеспечивает его размещение в носовой полости. Внутри фильтра выполнен криволинейный воздушный канал, имеющий зоны улавливания частиц пыли, покрытые клейким веществом, расположенные в непосредственной близости к местам изменения направления канала. Благодаря указанной форме канала вдыхаемый воздух многократно изменяет направление движения. При этом частицы пыли, содержащиеся во вдыхаемом воздухе, оседают на покрытии из клейкого вещества.
Однако в данном техническом решении для повышения качества очистки вдыхаемого воздуха необходимо выполнение каналов извилистыми с минимальным диаметром, что также оказывает заметное сопротивление потоку воздуха, проходящему через фильтр, которое возрастает по мере загрязнения фильтра.
Известен дыхательный фильтр (Патент РФ на изобретение №2166341, МПК: А62В 23/06) содержащий полый корпус, снабженный, по крайней мере, одним входным каналом, имеющий со стороны внутренней поверхности покрытие из клейкого вещества, способное удерживать содержащиеся во вдыхаемом воздухе частицы пыли и аллергены. При этом внутренняя поверхность корпуса имеет форму усеченного конуса, а упомянутые один или несколько входных каналов выполнены в большом основании конуса с входным отверстием со стороны большего основания, выходным отверстием - со стороны малого основания конуса, при этом направление оси каждого из каналов складывается из тангенциальной и осевой составляющих.
Однако конструктивное решение канала в известном дыхательном фильтре не обеспечивает качества очистки вдыхаемого воздуха.
Наиболее близким к заявляемому является носовое фильтрующее устройство (Патент США №3457917 МПК: A61F 1/18, А61М 15/06), состоящее из корпуса, в котором расположен фильтрующий элемент. Корпус снабжен съемной крышкой, предназначенной для фиксации фильтрующего элемента. Съемная крышка в свою очередь снабжена захватом, обеспечивающим удобство извлечения крышки при замене фильтрующего элемента, а также кронштейнами для размещения крышки в корпусе.
Однако фильтрующий элемент в известном устройстве, как и в представленных ранее технических решениях, занимает весь объем корпуса, перекрывая свободный доступ воздуха. Это создает значительное сопротивление выдыхаемому воздушному потоку, существенно затрудняя дыхание.
Задачей полезной модели является создание индивидуального эффективного средства защиты органов дыхания, а следовательно, в целом организма живого индивидуума от воздействия вредных факторов окружающей среды: пыли, газа, болезнетворных бактерий и вирусов, несущих аллергены, размещаемого в носовой полости.
Техническим результатом является повышение эффективности улавливания вредных компонентов, содержащихся в окружающей атмосфере, при обеспечении более свободного дыхания через заявляемое устройство. Кроме того, полезная модель характеризуется простотой конструкции, а также расширяет спектр применения средств индивидуальной повседневной защиты.
Поставленная задача решается тем, что дыхательный фильтр для защиты органов дыхания человека, размещаемый в носовой полости, включает корпус со сквозной полостью, выполненный с возможностью размещения в носовой пазухе человека, снабженный, по крайней мере, двумя воздушными каналами - впускным и выпускным; фильтрующий элемент, закрепленный во впускном канале; по крайней мере, один обратный клапан, размещенный в выпускном канале с возможностью предотвращения проникновения вдыхаемого потока воздуха в органы дыхания человека через выпускной канал.
Корпус дыхательного фильтра выполнен из пластичного материала, например, силикона, а фильтрующий элемент представляет собой закрепленное в отдельном корпусе нановолокно. Закрепление фильтрующего элемента может быть выполнено посредством держателя, выполненного, например, в виде штыря. Закрепление во впускном канале фильтрующего элемента, выполненного в виде таблетки, может быть реализовано посредством резьбового соединения, при этом корпус дыхательного фильтра со стороны впускного канала и корпус фильтрующего элемента снабжены резьбой. Обратный клапан, размещенный в выпускном канале, может быть выполнен в виде шарика, при этом канал снабжен упорами, выполненными в выпускном канале корпуса с противоположных сторон от шарика. Заявляемое устройство может быть снабжено дополнительным обратным клапаном, размещенным во впускном канале корпуса. Кроме того, заявляемое устройство снабжено фиксатором, расположенным на корпусе с его внешней стороны, выполненным, например, в виде кольцеобразного элемента с возможностью закрепления корпуса в носовой пазухе в процессе эксплуатации. Заявляемое устройство может содержать второй корпус со всеми размещенными в нем конструктивными элементами, при этом корпусы соединены между собой перемычкой.
Полезная модель поясняется чертежом (Фиг.), на котором схематично представлено заявляемое устройство. Позициями на чертеже обозначены:
1. Корпус,
2. Канал впускной,
3. Канал выпускной,
4. Продольная перегородка,
5. Поперечная перегородка,
6. Фильтрующий элемент,
7. Держатель фильтрующего элемента,
8. Обратный клапан впускного канала,
9. Обратный клапан выпускного канала,
10. Упоры,
11. Фиксатор,
12. Соединительный элемент (перемычка).
Заявляемое устройство представляет собой корпус 1 со сквозной полостью, имеющий форму, обеспечивающую удобство размещения в носовой полости человека. Форма корпуса может быть представлена в виде усеченного конуса, либо, по крайней мере, двух цилиндрических деталей, имеющих различные диаметры, соединенные между собой посредством переходного участка, либо иметь изогнутую в продольном направлении и округлую в поперечном сечении форму. Корпус также может быть выполнен в виде тела вращения, имеющего отверстие большего диаметра на входе и меньшего на выходе. Корпус может иметь и иное исполнение, обеспечивающее форму, максимально приближенную к форме носовой пазухи в месте размещения заявляемого устройства. В качестве материала изготовления корпуса может быть использован эластичный (или пластичный), полимерный материал (например, силоксановый эластомер, силиконакриловый латекс, широко используемые для изделий медицинского назначения), пористый материал (пористый гидрофильный материал, например, пенополиуретан) обеспечивающие удобство установки заявляемого устройства в носовые пазухи, с одной стороны, а также плотное прилегание к стенкам носовых пазух и удобство в процессе эксплуатации, с другой стороны. Т.е., корпус должен иметь определенную жесткость с целью исключения деформации в процессе установки заявляемого устройства в носовые пазухи, в то же время иметь достаточно гибкую (мягкую) структуру со стороны внешней поверхности, имеющую возможность адаптации под форму носовой пазухи. Указанная жесткость может быть достигнута изготовлением корпуса (основы) из твердого материала (металлического или полимерного), снабженного внешней оболочкой из эластичного (пластичного) материала, например, силикона. При этом основа корпуса может иметь цилиндрическую форму, а внешняя оболочка повторять форму носовой пазухи. Корпус дыхательного фильтра или его оболочка (равно как и заявляемое устройство в целом) могут быть выполнены из материала, обеспечивающего их одноразовое или многоразовое применение. Кроме того, форма и материал изготовления корпуса (или оболочки корпуса) исключают возможность травмирования тканей носовой полости при установке и в процессе эксплуатации заявляемого устройства, а также обеспечивают возможность многократного свободного (легкого) извлечения из носовых пазух при необходимости, в т.ч. для гигиенической обработки или смены фильтрующего элемента. Преимуществами выполнения корпуса или оболочки корпуса из пористого гидрофильного материала является его свойство впитывать имеющуюся в носовой полости избыточную влагу.
В полости корпуса 1 сформированы, по крайней мере, два канала, один из которых 2 является впускным, другой 3 - выпускным. Впускной канал обеспечивает проход воздуха во время вдоха, выпускной канал 3 - во время выдоха. Каналы могут быть организованы введением продольной плоской перегородки 4, делящей полость корпуса на два параллельно расположенных канала. Другим вариантом выполнения каналов является размещение в эластичном корпусе двух металлических или полимерных трубок. Каналы могут быть также образованы и продольно размещенным в корпусе трубчатым элементом, делящим полость корпуса, например, на два соосно размещенных канала - один в полости трубки, второй между внутренней стенкой корпуса и внешней поверхностью трубчатого элемента. При этом каналы 2, 3 в корпусе 1 со стороны, противоположной входу, могут быть ограничены поперечной перегородкой 5, выполненной с отверстиями для прохода воздуха по каналам. В полости впускного канала расположен сменный фильтрующий элемент 6, который может быть выполнен из любого материала, характеризующегося наличием фильтрационных свойств для воздушных потоков. Фильтрующий элемент может быть выполнен в виде таблетки, имеющей корпус (из полимерного материала), заполненный фильтрующим материалом, например, нановолокнистым материалом. Фильтрующий элемент 6 также может быть составлен из набора фильтрующих пластин. При заполнении всей полости впускного канала фильтрующим элементом увеличивается площадь соприкосновения вдыхаемого воздуха с фильтрующим материалом, тем самым обеспечивая более эффективное очищение поступающего потока воздуха. Впускной канал может быть снабжен держателем 7 фильтрующего элемента 6. Держатель может быть выполнен в виде штыря, на который нанизываются сменные фильтрующие элементы. При использовании в качестве фильтрующего элемента фильтрующей таблетки, последняя может крепиться во впускном канале посредством винтового соединении. При этом корпус таблетки и корпус заявляемого устройства со стороны их внешней или внутренней поверхности снабжены резьбой. Безопасность заявляемого устройства (от попадания фильтрующего элемента в дыхательные пути) может обеспечиваться наличием поперечной перегородки 5, или конструктивным сужением впускного (выпускного) канала. Заявляемое устройство содержит обратный клапан 8 (например, лепестковый или шариковый), размещенный во впускном канале, который может быть использован в устройстве как дополнительный элемент, повышающий безопасность в процессе его эксплуатации. Выпускной канал снабжен обратным клапаном 9, например, шариковым, и упорами 10, расположенными с противоположных сторон от клапана 9. В одном из вариантов исполнения упоры могут быть выполнены в виде поперечных выступов со стороны внутренней стенки канала с образованием в центральной части отверстия для прохода выдыхаемого воздуха, при этом на вдохе потоком воздуха шариковый клапан прижимается к упорам, перекрывая отверстие для прохода воздуха, на выдохе шариковый клапан прижимается к упорам, расположенным с противоположной стороны, которые могут быть выполнены в виде пластины с многочисленными отверстиями, обеспечивающими беспрепятственный проход выдыхаемого воздуха.
Корпус снабжен фиксатором 11, выполненным со стороны внешней поверхности корпуса, обеспечивающим его фиксацию в носовой полости при установке заявляемого устройства и эксплуатации. Фиксатор может быть выполнен в виде уплотнительного кольца из эластичного или пластичного материала, которое также обеспечивает уплотнение зазора между корпусом дыхательного фильтра и поверхностью носовой полости.
Заявляемое устройство при определенных условиях может эксплуатироваться в единичном варианте, т.е. в одной из носовых пазух (в частности, при использовании заявляемого устройства в качестве средства, обеспечивающего введение лекарственных препаратов, которыми пропитываются фильтрующие элементы, в организм человека через дыхательные пути). Наиболее массовое использование заявляемого устройства предполагается в качестве средства защиты от вредных влияний окружающей среды, в частности, в период эпидемий вирусных заболеваний или в момент присутствия на запыленных или загазованных территориях. В данном случае дыхательные фильтры устанавливаются в обе носовые пазухи. При этом два устройства могут быть соединены между собой перемычкой, размещаемой в процессе эксплуатации заявляемых устройств в области под носовой перегородкой. Наличие перемычки обеспечивает удобство установки и извлечения устройств из носовой полости в процессе эксплуатации.
Перемычка может быть изготовлена из благородных металлов для придания изделию эстетичного вида. В процессе эксплуатации может производиться замена фильтрующих элементов по мере их загрязнения. Частота смены фильтрующих элементов зависит от условий эксплуатации и определяется пользователем.
Было изготовлено заявляемое устройство. При этом предварительно с носовых пазух человека был сделан слепок, по которому с помощью пресс-формы была изготовлена силиконовая заготовка корпуса, в которой было выполнено отверстие для размещения впускного и выпускного каналов, изготовленных из полимерных трубок с обратными клапанами и приспособлениями для крепления сменных фильтрующих элементов, выполненных в виде таблеток, надеваемых на трубку впускного канала.
Заявляемое техническое решение характеризовалось высокими эксплуатационными свойствами - достаточно быстро наступало привыкание к размещенному в носовых пазухах инородному телу, не вызывая состояния дискомфорта, не затрудняло дыхание человека, обеспечивая надежную защиту дыхательных путей от вредных внешних воздействий окружающей среды. Заявляемое решение является альтернативой защитной маске, особенно в сезон простуд и аллергий.