ПОРТАТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ЧАСТИЦ И МИКРООРГАНИЗМОВ, ПРИСУТСТВУЮЩИХ В ОКРУЖАЮЩЕМ ВОЗДУХЕ, ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ АППАРАТ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОРТАТИВНОГО УСТРОЙСТВА УЛАВЛИВАНИЯ ЧАСТИЦ И МИКРООРГАНИЗМОВ И СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ ЧАСТИЦ И МИКРООРГАНИЗМОВ, ПРИСУТ СТВУЮЩИХ В ОКРУЖАЮЩЕМ ВОЗДУХЕ.
PORTABLE DEVICE FOR TRAPPING PARTICLES AND MICROORGANISMS IN AMBIENT AIR, INDIVIDUAL RESPIRATORY PROTECTION APPARATUS USING PORTABLE DEVICE FOR TRAPPING PARTICLES AND MICROORGANISMS AND METHOD OF TRAPPING PARTICLES AND MICROORGANISMS, PRESENT IN AMBIENT AIR

Настоящее изобретение представляет собой портативное устройство для улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, в целях идентификации и подсчета этих частиц и микроорганизмов.
Такие идентификация и подсчет имеют большое значение для многих сфер деятельности, в частности для фармацевтической промышленности, пищевой промышленности, медицинской сферы, области гигиенических услуг, ветеринарных служб, служб контроля производственных объектов и т.д., размеры улавливаемых частиц и микроорганизмов находятся в диапазоне от 0,5 мкм до нескольких десятков микрон.
На основании документа FR-A-2 855 831 или документа FR 2 905 379, выданного на имя Заявителя, известны устройства подобного типа, включающие в себя съемную камеру для центрифугирования, содержащую улавливающую жидкость, и соединенную с устройствами нагнетания воздуха. Камера включает в себя устройство впуска и выпуска воздуха и образует приемник для подачи жидкой пробы, содержащей уловленные частицы и микроорганизмы.
Речь идет об автономных приборах, которые, хотя и являются переносными, имеют относительно большие габаритные размеры. При запуске в работу мы получаем относительно большой поток воздуха, проходящий через камеру, то есть объем данного потока превышает 100 литров в минуту. Количество поступающего воздуха зависит от сферы применения и, как правило, оно является заданным заранее с тем, чтобы выполнять надежные и информативные отборы проб за несколько минут.
Лица, которые должны осуществлять какие-либо действия в зараженной атмосфере или же лица, сталкивающиеся с опасностью облучения, с биологическими и/или химическими рисками, обязаны использовать устройства защиты органов дыхания, которые могут оснащаться фильтрующими приборами, очищающими воздушную среду посредством фильтрации.
Эти устройства могут функционировать при свободной вентиляции, когда воздух проходит через фильтры только в процессе дыхания пользователя, или же при принудительной вентиляции, когда окружающий воздух нагнетается через фильтры при помощи механизированных средств.
Известные дыхательные аппараты не позволяют анализировать атмосферу, окружающую пользователей. Если есть необходимость в проведении подобного анализа, пользователь должен иметь при себе специальное устройство улавливания, по типу тех, которые описаны в упомянутых выше документах FR-A-2 855 831 и FR 2 905 379, и активировать их на месте, что не представляется возможным в определенных ситуациях.
Изобретение, в частности, имеет целью дать простое, эффективное и экономичное решение данной задачи.
С этой целью заявитель предлагает портативное устройство для улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, включающее в свой состав циклоническую камеру центрифугирования воздуха в форме конуса или усеченного конуса, устройства подачи внешнего воздуха в камеру и устройства выпуска воздуха из камеры. При этом данный прибор отличается от прочих устройств тем, что он содержит устройства подсоединения устройств выпуска воздуха из камеры к устройствам забора воздуха механизированного индивидуального аппарата для защиты органов дыхания.
Согласно изобретению, улавливающее устройство может подсоединяться к аппарату защиты органов дыхания таким образом, что оно будет обеспечивать непрерывное улавливание частиц и микроорганизмов в течение всего времени, пока пользователь выполняет определенную задачу, и в течение всего периода функционирования аппарата для защиты органов дыхания.
Преимущество заключается в том, что устройства соединения выпуска воздуха из камеры включают в себя средства подключения как минимум к одному входному фильтру на аппарате защиты органов дыхания.
Средства подключения могут включать в свой состав как минимум один наконечник для раструбного соединения с входным фильтром на аппарате.
Благодаря этому, улавливающее устройство может легко монтироваться на фильтр и также легко демонтироваться с него.
Согласно другой характеристике изобретения, внутренняя поверхность циклонической камеры состоит из электростатического материала или покрыта им, также она может иметь покрытие из материала на основе нановолокон. Данный материал предназначен для улавливания частиц и микроорганизмов.
В качестве данного материала можно использовать, например, «электрет», являющийся диэлектриком, обладающим практически постоянной степенью поляризации.
При классической методике средства подачи наружного воздуха ведут по касательной в верхнюю часть камеры, а устройства выпуска воздуха ведут в верхнюю часть камеры по оси.
При варианте исполнения, примененном в изобретении, верхняя часть камеры имеет диаметр от 10 до 50 мм, а высота или осевой размер камеры составляет от 10 до 100 мм.
Кроме того, изобретение затрагивает механизированный индивидуальный аппарат защиты органов дыхания, состоящий из маски, предназначенной для ношения пользователем, и из механизированных устройств подачи воздуха, например, центрифугой, что позволяет нагнетать внешний воздух через как минимум один фильтр, предназначенный для удержания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе. При этом, изобретение характеризуется тем, что вышеупомянутое улавливающее устройство монтируется на фильтр, до фильтра, в направлении нагнетания внешнего воздуха.
Преимущество заключается в том, что средства подачи воздуха, фильтр и улавливающее устройство рассчитаны таким образом, чтобы обеспечивать пользователю минимальный постоянный объем воздуха 100 литров в минуту, соответствующий его дыхательным потребностям.
Предпочтительно аппарат предназначен для ношения и использования в течение непрерывных периодов, продолжительность которых может достигать примерно 8-10 ч, улавливание частиц и микроорганизмов наружного воздуха осуществляется непрерывно, сухим способом, в циклонической камере вышеупомянутого прибора в течение всего времени использования аппарата для защиты органов дыхания.
Как вариант, улавливающее устройство, описанное в изобретении, может подсоединяться к месту входа воздуха на нагнетательной центрифуге с двигателем, питающимся от электрических батарей. Весь комплекс предназначается для использования одним человеком, и данный комплекс непрерывно функционирует в течение нескольких часов, например, около половины дня.
Также изобретение позволяет реализовать на практике способ улавливания и количественного анализа частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе. Причем данный способ характеризуется тем, что после использования вышеупомянутого аппарата защиты органов дыхания снимается циклоническая камера, внутренняя поверхность промывается с использованием соответствующей жидкости с тем, чтобы собрать частицы и/или микроорганизмы, уловленные на этой поверхности, и анализировать и/или определять количественное содержание содержимого полученной подобным образом жидкой пробы.
Данный способ может также заключаться в том, чтобы подвергать камеру действию ультразвука, после ее промывания или в ходе такой процедуры, таким образом, чтобы отделить частицы и/или микроорганизмы от внутренней поверхности камеры.
В целях лучшего понимания, изобретение и прочие детали, характеристики и преимущества изобретения будут представлены ниже, в рамках описания, составленного в качестве неограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
фиг. 1 - схематический вид человека, носящего индивидуальный механизированный аппарат защиты органов дыхания предыдущего типа;
фиг. 2 - изображение в перспективе аппарата защиты органов дыхания согласно изобретению,
фиг. 3 - изображение в перспективе улавливающего устройства согласно изобретению,
фиг. 4 - осевой поперечный разрез циклонической камеры для центрифугирования воздуха.
фиг. 5 - изображение в перспективе варианта исполнения изобретения.
На фиг. 1 представлен человек в жилете 1, спинка которого оснащена механизированным индивидуальным аппаратом для защиты органов дыхания «А», состоящим из маски (невидна), соединенной посредством трубки 2 с механизированными средствами подачи воздуха 3, например, с центрифугой, позволяющими нагнетать наружный воздух через два фильтра 4, предназначенных для удержания частиц или микроорганизмов, присутствующих в окружающей атмосфере.
Каждый фильтр 4, как правило, имеет цилиндрическую форму и включает в себя центральную точку подачи воздуха 5, расположенную на его задней части.
Аппарат «А» оснащен органами управления 6, позволяющими запустить или остановить механизированные средства 3 подачи воздуха, и отрегулировать объем воздуха, питающего маску.
Как показано на фигуре 2, изобретение предлагает оснастить подобный аппарат устройством 7 для улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе.
Данное устройство 7 состоит из циклонической камеры 8 центрифугирования воздуха конической формы или в форме усеченного конуса. Структура данного устройства лучше видна на фигуре 4.
Данная камера 8 ограничена в нижней части первой деталью 9, как правило, в форме конуса или усеченного конуса, внутренняя поверхность 10 которой покрыта электростатическим веществом, например, по типу «электрет», или же веществом на основе нановолокон. Данное вещество предназначено для улавливания частиц или микроорганизмов. Верхний диаметр первой детали 9 лежит в диапазоне от 10 до 50 мм, его высота лежит в диапазоне от 10 до 100 мм. Верхний конец первой детали 9 оснащен кольцеобразной закраиной 11, лучеобразно расходящейся наружу.
Камера 8 также ограничена в верхней части второй деталью 12, возвышающейся над первой деталью. При этом она включает в себя цилиндрическую внешнюю стенку 13 и осевую трубку 14, ограничивая при помощи внешней стенки кольцевой канал впуска воздуха 15, выходящий в камеру. Внешняя стенка 13 включает в свой состав как минимум одно отверстие 16, выходящее по касательной в кольцевой канал 15, образуя, таким образом, место впуска воздуха в верхней части камеры 8. Нижний конец второй детали 12 имеет наружную резьбу.
Обе детали 9, 12 крепятся одна к другой посредством кольца 17, устанавливаемого посредством оправки или защелкивания на закраину 11 первой детали 9 и навинчивающегося на резьбу второй детали 12.
Осевая трубка 14 образует место выпуска воздуха, выходящее нижним концом в камеру и связанное верхним концом с соединением, видимым на фиг. 2 и 3. Данное соединение 19, как правило, имеет Т-образную форму, при этом одно его ответвление связано с местом выпуска воздуха 14 камеры 8, а два других ответвления соединены с двумя фильтрами 4 посредством изогнутых трубок 20 и монтажных насадок 21. Соединение 19 крепится (например, навинчиванием) на вторую деталь 12 циклонической камеры 8.
Насадки 21 имеют цилиндрическую форму и образуют кожухи, надеваемые прямо на фильтры 4. В частности, каждая насадка 21 может изготовляться из эластомера и включать в себя один центральный выпуск воздуха 22 (фигура 3), расположенный напротив центрального впуска воздуха 5 фильтров 4.
В ходе функционирования дыхательного аппарата «А», воздух, всасываемый механизированными средствами 3, заходит через впуск 16 циклонической камеры 8 и кружится вихрем в этой камере, так что частицы и микроорганизмы, присутствующие в окружающем воздухе, попадают в процессе центрифугирования на электростатический материал или на материал на основе нановолокон, покрывающий внутреннюю поверхность 10 детали 9.
В противоположность указанному выше предыдущему исполнению, камера 8 функционирует "на сухую", то есть камера не заполнена жидкостью, также в камеру не нагнетается какая-либо жидкость.
Как вариант, хотя это и менее эффективно, улавливание может осуществляться в камере 8, не покрытой электростатическим материалом по своей внутренней поверхности 10.
Затем воздух выходит из камеры через выходное отверстие 14 и пересекает систему трубок 20, затем фильтры 4 с целью очищения, перед тем как попадет в маску. Объем воздуха, необходимый для обеспечения пользователя необходимым объемом воздуха, составляет менее 100 литров в минуту, даже в случае относительно напряженной физической нагрузки. Механизированные средства подачи воздуха 3 и циклоническая камера 8 рассчитаны на обеспечение поступления данного объема.
После выполнения поставленной перед ним задачи, пользователь останавливает механизированные средства подачи воздуха 3 аппарата защиты органов дыхания и после этого можно демонтировать камеру 8. Первая деталь 9 промывается при помощи специальной жидкости с целью сбора частиц и/или микроорганизмов, уловленных на внутренней поверхности 10, присутствующих на ней в форме жидкой пробы, которую можно проанализировать и/или можно определить количественное содержание, используя классические методики. Таким образом, можно идентифицировать и подсчитать частицы или микроорганизмы, присутствующие в образце.
Для того чтобы улучшить отслаивание частиц или микроорганизмов, первую деталь 9 можно подвергнуть действию ультразвука, применяя его после или во время промывания детали.
Изобретение позволяет улавливать частицы или микроорганизмы непрерывным и эффективным способом на протяжении всего времени выполнения задачи, причем данный период может достигать 10 ч.
Улавливающее устройство 7 и, в частности, циклоническая камера 8, могут быть разработаны таким образом, чтобы обеспечивать функционирование аппарата защиты органов дыхания 2 даже в случае остановки механизированных средств подачи воздуха 3. При этом пользователь будет самостоятельно вдыхать воздух. Следовательно, потери напора, создаваемые улавливающим устройством 7, должны быть для этой цели довольно незначительными. В противном случае, улавливающее устройство 7, описанное в изобретении, может оснащаться устройствами быстрого отсоединения, позволяющими окружающему воздуху нагнетаться напрямую через фильтры 4, не проходя через циклоническую камеру 8. Фильтры 4 в действительности спроектированы таким образом, что они приводят к довольно незначительным потерям нагрузки, обеспечивая функционирование аппарата 2 в случае отказа механизированных средств подачи воздуха 3.
Устройство 7 для улавливания частиц и микроорганизмов, согласно варианту исполнения изобретения, представлено на фигуре 5. В этом устройстве 7, отверстие выпуска воздуха из камеры 8 подсоединено к отверстию впуска воздуха нагнетающей центрифуги с электродвигателем, установленной в корпусе 23 и питающейся от батарей, при этом батареи располагаются в корпусе 24. Корпуса 23 и 24 могут быть смежными или находиться на расстоянии друг от друга. Отверстие выпуска воздуха центрифуги выходит в точке 25 наружу, в верхней части корпуса 24.
Устройство 7 предназначено для использования одним человеком и для функционирования в непрерывном режиме в течение периода, составляющего несколько часов.