УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
RESPIRATORY PROTECTION DEVICE

Изобретение 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 использовано в качестве носовых фильтров в респираторах и т.п. Также изобретение может быть использовано в качестве ингалятора при лечении и профилактике респираторных заболеваний.
Из уровня техники известны различные технические решения индивидуальных средств защиты органов дыхания человека от вредных воздействий окружающей среды.
Чаще всего в качестве аналогичного решения используют ватные тампоны, пропитанные антибактерицидным веществом, размещаемые в носовых пазухах. Такой вариант сильно затрудняет дыхание, является неудобным при эксплуатации.
В частности, известен дыхательный фильтр (Заявка РСТ N 86/04249, 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 N 5117820, 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 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.
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: A61G 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.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является 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 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. Поверхность входных каналов и/или внешняя поверхность большого основания корпуса покрыты упомянутым липким веществом.
Однако конструктивное решение канала в известном дыхательном фильтре не обеспечивает качества очистки вдыхаемого воздуха.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание размещаемого в носовой полости индивидуального эффективного средства защиты органов дыхания от воздействия вредных факторов окружающей среды: пыли, газа, болезнетворных бактерий и вирусов, несущих аллергены.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении эффективности улавливания вредных компонентов, содержащихся в окружающей атмосфере, при обеспечении более свободного дыхания через заявляемое устройство. Кроме того, изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства, так как конструктивные особенности устройства позволяют использовать его, например, в качестве ингалятора при лечении и/или профилактике респираторных заболеваний, а отдельные элементы конструкции могут быть использованы в качестве украшений.
Поставленная задача решается тем, что устройство для защиты органов дыхания, включающее два корпуса, выполненные с возможностью размещения в носовых пазухах, каждый из которых имеет входное и выходное отверстия, при этом внутренняя поверхность корпуса покрыта слоем липкого вещества, согласно техническому решению снабжено элементом перенаправления воздушного потока, закрепленным в полости корпуса на оси, фиксатором, соединяющим два корпуса со стороны входных отверстий, при этом корпус снабжен сетчатым элементом, размещенным со стороны выходного отверстия. Устройство также может быть снабжено уплотнительным кольцом (по одному кольцу для одного корпуса), размещенным по кромке корпуса вокруг входного отверстия, при этом корпус выполнен цилиндрической формы. Цилиндрическая форма корпуса является оптимальной с учетом строения пазух носа, а уплотнительное кольцо обеспечивает герметизацию пространства, образованного стенкой корпуса и стенкой носовой пазухи. Элемент перенаправления воздушного потока выполнен в виде лопастей пропеллера с возможностью свободного вращения под действием набегающего воздушного потока, при этом лопасти закреплены на оси и размещены в плоскости, перпендикулярной плоскости осевого сечения корпуса. Поверхности лопастей пропеллера покрыты слоем липкого вещества. Также элемент перенаправления воздушного потока может быть выполнен в виде жестко закрепленных на оси участков объемной ленточной спирали. Поверхности участков объемной ленточной спирали покрыты слоем липкого вещества. Фиксатор выполнен в виде скобообразной детали с держателями, снабженными наконечниками, выполненными с возможностью фиксации к корпусу устройства.
Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 представлено схематичное изображение заявляемого устройства (вид сбоку).
На фиг.2 представлено продольное сечение корпуса устройства с пропеллером.
На фиг.3 представлен вид снизу на корпус устройства, выполненного по фиг.2.
На фиг.4 представлено изображение фиксатора (вид сбоку).
На фиг.5 представлено изображение фиксатора (вид снизу).
На фиг.6 представлено продольное сечение корпуса устройства с элементом перенаправления воздушного потока, представляющим собой участки объемных спиралей, закрепленные на оси.
На фиг.7 представлен вид снизу на корпус устройства, выполненного по фиг.6.
На фиг.8 представлен вид снизу на корпус устройства с двумя элементами перенаправления потока.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - корпус,
2 - боковая стенка,
3 - входное отверстие,
4 - выходное отверстие,
5 - уплотнительное кольцо,
6 - сетка,
7 - фиксатор,
8 - ячейка сетки,
9 - лопасти пропеллера,
10 - участок ленточной спирали,
11 - ось,
12 - слой липкого вещества,
13 - поперечная перемычка,
14 - скоба,
15 - держатель,
16 - наконечник,
17 - фиксирующее кольцо.
Заявляемое устройство является средством индивидуальной защиты. Устройство может быть реализовано в виде набора различных типоразмеров. Заявляемое устройство представляет собой два корпуса 1 со сквозными полостями, имеющие форму, обеспечивающую удобство размещения в носовой полости человека, при этом корпусы соединены между собой посредством фиксатора 7. Каждый корпус 1 выполнен в виде цилиндра с боковой стенкой 2 и сквозными основаниями (входное 3 и выходное 4 отверстия), вокруг одного из которых (входного) расположено уплотнительное кольцо 5. Основание цилиндрического корпуса может представлять собой круг или овал для более удобного размещения в носовой пазухе. В качестве материала изготовления корпуса может быть использован любой безвредный при контакте со слизистой оболочкой материал - полимер, керамика, дерево и др. Уплотнительное кольцо 5 выполнено в виде валика (функционально предназначенного для обеспечения жесткости конструкции и исключения проникновения воздуха между стенками корпуса и стенками носа), расположенного по внешней поверхности корпуса 1 вдоль кромки корпуса вокруг входного отверстия 3. Уплотнительное кольцо 5 выполнено из аналогичного материала, что и корпус, и может представлять единую с корпусом 1 деталь. При выполнении уплотнительного кольца 5 и наружной поверхности боковой стенки 2 корпуса 1 из адсорбирующих материалов обеспечивается впитывание мокроты слизистой носа.
Выходное отверстие 4 каждого корпуса закрыто сеткой 6, изогнутой с образованием куполообразной поверхности и прикрепленной к кромке корпуса вокруг выходного отверстия. Перфорация сетки выполнена достаточно мелкой, обеспечивающей, вместе с тем, свободное дыхание. Ячейки 8 сетки представляют собой микроворонки, расширяющиеся в направлении полости корпуса, что позволяет удерживать остаточные частицы пыли. Минимальный размер ячейки составляет 10 микрон.
Внутри каждого корпуса закреплен элемент перенаправления воздушного потока, который может быть выполнен как вращающимся, в виде, например, трех лопастей пропеллера 9, закрепленных на оси 11, так и статичным, выполненным в виде нескольких участков объемной ленточной спирали 10, также закрепленных на оси 11. Лопасти пропеллера 9 или поверхности участков объемной спирали 10, а также внутренняя поверхность стенок корпуса и сетки покрыты слоем липкого вещества 12.
В качестве липкого вещества используют незатвердевающие вещества, не вызывающие аллергической реакции, жжения, ожогов и зуда. К таким веществам можно отнести смолы растений и деревьев, отвары злаков. В состав липких веществ могут входить ароматические, ингаляционные смолы, антибактерицидные вещества и лекарственные средства. При таком использовании создается ароматерапевтический эффект.
Лопасти пропеллера 9 закреплены на оси 11, сонаправленной с осью цилиндра корпуса 1, с возможностью свободного вращения при набегании воздушного потока. Конструктивно лопасти пропеллера выполнены с такой кривизной, что воздушный поток, при попадании на поверхность лопасти, перераспределяется в сторону боковой стенки корпуса.
Участки объемной спирали 10 закреплены на оси 11, сонаправленной с осью цилиндра корпуса, статично, без возможности дополнительного вращения. Кривизна ленточной спирали подобрана таким образом, что воздушный поток при набегании на поверхность такой спирали закручивается по направлению к боковой стенке корпуса.
При выполнении корпуса цилиндрической формы с основанием в виде овала, внутри может быть размещено два элемента перенаправления воздушного потока, закрепленных соответственно на двух осях.
Детали элемента перенаправления потока расположены в корпусе с зазором относительно его стенок. Величина зазора с учетом наличия слоя липкого вещества составляет не менее 1 мм в самой узкой (для овальной формы основания) части корпуса для обеспечения возможности свободного вращения лопастей пропеллера.
Оси 10, на которых закреплены элементы перенаправления потока, зафиксированы в корпусе жестко посредством поперечных перемычек 13.
Таким образом, устройство содержит два размещаемых в носовых пазухах идентичных корпуса, снабженных элементами перенаправления воздушного потока. Корпусы соединены между собой фиксатором 7, представляющим собой скобообразную деталь 14, на концах которой закреплены держатели 15 с наконечниками 16. Скоба 14 может быть изогнута в виде части кольца с утолщенными шарообразными концами. Форма изгиба скобы фиксатора определяется анатомическими особенностями носа человека или животного, а также декоративными свойствами, так как он расположен с наружной стороны и функционально может представлять собой часть украшения (например, ювелирного), расположенного вокруг перегородки носа. Фиксатор 7 может быть выполнен полым для заполнения его полости ингаляционными или ароматическими средствами. В качестве материалов для изготовления фиксатора используют, в основном, металлы, например серебро, золото.
Фиксатор 7 держится за счет анатомической особенности носа, то есть за счет наличия перегородки, разделяющей нос на два канала и имеющей утолщения в нижней части. Шарообразные концы скобы 14 фиксируются на этом утолщении, тем самым обеспечивается статичное положение устройства. Держатели с одной стороны закреплены на скобообразной детали, а с другой стороны снабжены наконечниками, посредством которых осуществляют крепление фиксатора к корпусам. Форма наконечника может быть любой, например куполообразной, или плоской, или раздвоенной, обеспечивающей надежное зацепление наконечника к корпусу и, в то же время, легкое высвобождение для смены корпусов устройства. В нижней части корпуса выполнено фиксирующее кольцо 17 с поперечными перемычками 12 и ответным под наконечник 16 отверстием. При размещении в отверстии наконечника корпус оказывается надежно закреплен к фиксатору.
Таким образом, в заявляемом устройстве корпусы со слоем липкого вещества и элементом перенаправления воздушного потока являются сменными фильтрующими элементами, подлежащими смене по мере загрязнения. Частота смены таких фильтрующих элементов определяется пользователем и зависит от степени загрязненности окружающей среды или, при проведении терапии или профилактики, от необходимой длительности процедуры.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Пару сменных фильтрующих элементов необходимого типоразмера закрепляют посредством наконечников на фиксаторе. Собранное таким образом устройство размещают в носу с обеспечением плотного прилегания уплотнительного кольца к стенкам пазух носа и жесткой фиксацией шарообразных концов скобы на утолщении носовой перегородки. При вдыхании атмосферного воздуха приводятся во вращение лопасти пропеллера в случае выполнения элемента перенаправления воздушного потока в виде вращающейся конструкции. Воздух по лопастям пропеллера закручивается в направлении стенок корпуса, а наличие липкого слоя способствует более быстрому оседанию на нем загрязняющих частиц. Под действием центробежной силы, возникающей при таком характере движения воздушного потока, частицы пыли смещаются к периферии потока, сталкиваются со стенками корпуса и оседают на липком слое. Осаждение частиц происходит по всей высоте стенки корпуса. В случае выполнения элемента перенаправления воздушного потока в виде статичной конструкции поток воздуха также закручивается, протекая по участкам объемной ленточной спирали, в сторону стенок корпуса. В результате столкновения воздушного потока со стенками корпуса происходит отбивание загрязняющих частиц, после чего очищенный воздушный поток направляется в сторону сетки, через которую и попадает в органы дыхания. Так как сетка также покрыта липким слоем, то здесь происходит дополнительная фильтрация.
Перед изготовлением опытного образца была проведена серия сравнительных экспериментов по установлению степени фильтрации предлагаемого устройства. Использовали две стеклянные трубки, в которых разместили марлевые тампоны. В одну трубку кроме тампона на входном отверстии помещали корпус заявляемого устройства с размещенным внутри него элементом перенаправления воздушного потока в виде лопастей пропеллера, при этом стенки корпуса и лопасти пропеллера покрывали слоем липкого вещества. Затем обеспечивали нагнетание воздушного потока через входные отверстия обеих трубок (аналог вдоха человека) в течение 5 минут. Воздушный поток при этом содержал частицы кофе (кофе взят из соображений наглядности эксперимента). По окончании нагнетания воздушного потока сравнивали степень загрязненности марлевых тампонов из обеих трубок. Эксперимент показал, что марлевый тампон из трубки с размещенным в ней заявляемым устройством загрязнен на 80-90% меньше, чем тампон из второй трубки.
Пример конкретного выполнения.
Изготовлен опытный образец заявляемого устройства, представляющий собой два идентичных корпуса, выполненных из пластика в форме круговых цилиндров с диаметром 15 мм, высотой 10 мм. Выходные отверстия закрыты куполообразно расположенной сеткой из латуни. В качестве слоя липкого вещества использован мед. Внутри каждого корпуса расположено по одному пропеллеру с тремя лопастями. Фиксатор выполнен в виде серебряного кольца.
Заявляемое устройство воздействует на органы дыхания непрерывно, без принудительной силы, является достаточно простым в изготовлении и использовании, отвечает эстетическим требованиям, не доставляя при этом неудобств при использовании.
По предварительным подсчетам стоимость предлагаемого устройства в силу дешевизны исходных материалов и простоты сборки достаточно низкая.