Воздушный фильтр для носовой полости

Полезная модель относится к области здравоохранения, а именно к индивидуальным средствам защиты органов дыхания человека от воздействия вредных факторов окружающей среды: пыли, газа, пыльцы растений, болезнетворных бактерий и вирусов, от пылевидных частиц, несущих аллергены, и также от вредных токсичных газообразных загрязнителей воздуха, и для устранения запахов, и может быть использована в качестве миниатюрного очистителя вдыхаемого воздуха скрытого ношения: для гражданского применения в загазованных городах; для аллергиков в периоды обострения, цветения; в качестве средства профилактики от гриппа и ОРВИ; при различных образованиях дыма (горении торфа, пожарах и т.д.); а также на предприятиях, связанных с деятельностью промышленного производства, изготовления и розлива вредных жидкостей с едкими запахами, и других производствах, где имеют дело с вредными веществами.
Из уровня техники известны различные технические решения для предохранения органов дыхания человека от вредного воздействия окружающей среды с помощью носовых воздушных фильтров:
Одним из самых простых решений является использование ватных тампонов, сухих, или пропитываемых антибактериальным средством для защиты от вирусов и размещаемых в носовых пазухах. Такие тампоны сильно затрудняют дыхание, являются неудобным при использовании. Известны, например, капсулы для носа (Заявка РСТ N 86/04249, МПК: А62В 23/06), содержащие фильтрующие элементы, пропитанные дезодорантами или лечебными препаратами. Капсулы размещаются в носовых пазухах и снабжены соединяющим их элементом, обеспечивающим удобство замены фильтрующих элементов и извлечение капсул из пазух носа.
Известен дыхательный фильтр (Патент США N 5117820, МПК: А62В 23/06), состоящий из фильтрующего элемента, в виде удлиненного цилиндра из синтетического пористого материала. Структура пористого материала 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 в основном твердые частицы: пыль, пыльцу.
Известен фильтр-нeвидимка oт aллepгии, paзpaбoтaнный дaтcкими учeными и производимый датской фирмой «Rhinix»: https://medaboutme.ru/zdorove/publikacii/novosti/meditsina/filtr_dlya_nosa_rhinix_sposoben_predotvratit_sezonnuyu_allergiyu_na_pyltsu/?utm_source=copypaste&utm_medium=referral&utm_campaign=copypaste. Фильтp «Rhinix» является oднopaзoвым и пpeдcтaвляeт coбoй тoнчaйшую фильтpующую ceтку, выполняющую роль фильтрующего элемента, он соединен с пластиковой перемычкой для крепления на носу. Kлиничecкиe иccлeдoвaния пoкaзaли, чтo фильтp xopoшo зaщищaeт oт пыльцы цвeтущиx pacтeний, чтo дaeт вoзмoжнocть aллepгикaм бeз диcкoмфopтa пepeнecти oпacный пepиoд и зaбыть o пpoявлeнияx пoллинoзa.
Известен также производимый в Японии фильтр многоразового использования известный в России, как «Добронос» http://www.dobronos.ru/ , представляющий собой оригинальное устройство, выполненное из мягкой резины, состоящее из:
1. перфорированного основания, отлитого из мягкой резины в виде плоского диска с радиальными отверстиями  и отверстием в центре для крепления;
2. корпуса в виде купола из мягкой рифленой резины с радиально расходящимися из центра дугами и отверстием в центре купола. Основание и корпус крепятся на свободных концах U-образной перемычки, выполненной из упругого полипропилена в виде трубки, крепящейся поперек хряща между двумя ноздрями.
3. плоского фильтра, помещаемого внутри устройства между основанием и корпусом, в виде сплошного диска с отверстием в центре для надевания на перемычку.
Фильтр выполнен из нетканого материала спанбонд (от пыли) или из целлюлозной микрогубки (от пыли и пыльцы). Перед применением фильтр необходимо смочить в воде и хорошо отжать. Фильтры «Добронос»  очищают вдыхаемый через нос воздух от: аллергенов и пыльцы, бактерий и вирусов, спор грибов, бытовой и строительной пыли, аэрозолей, смога и гари.
Известны фильтры, вставляемые в нос от компании «WoodуKnows» (Англия), ультрадышащие (http://www.woodyknows.com/). Фильтры «WoodуKnows» выполнены, как пластиковые плоские полые устройства в виде замкнутого ободка из мягкого пластика, на внутренней стороне которого расположены выступы-держатели для пористой фильтрующей вставки или сделаны перегородки, куда сверху помещается пористая вставка из фильтрующего материала, защищающего oт пыли и аллергенов. Фильтры «WoodуKnows» повторяют анатомическую форму ноздри, нe вызывают дискомфорта пpи установке, и между собой они соединены перемычкой. Толщина фильтрующего материала: 0,04 мм. Этот фильтр помогает избежать тaкoгo грозного явления вo время cнa, кaк апноэ (кратковременная остановка дыхания), для некоторых из фильтров предусмотрена замена фильтрующего материала.
Известно фильтрующее устройство для окружающего воздуха (РФ патент № 2406551, МПК А62В 23/06), в котором два эндоназальных, планарных фильтрующих компонента имеют форму вогнуто-выгнутого стекла, подобно просвету носового канала, фильтрующие компоненты присоединены к соответствующим концам гибкого элемента, представляющего собой небольшую U-образную планку с двумя ножками из пластичного материала или из стальной проволоки. Площадь поверхности каждого фильтрующего компонента немного больше площади сечения на входе в эндоназальный канал, так что фильтрующий компонент частично изогнут внутрь вдоль края и плотно прилегает к стенке просвета, при этом толщина фильтрующих компонентов меньше толщины гибкого элемента.
Известен фильтр для носа Российского производства «Супернос» https://supernos.ru/  с использованием качественных материалов из Германии. «Супернос» предназначен для защиты от попадания в организм сверхмелких частиц, таких как дым и вирусы. Он сделан с использованием электростатически заряженного материала, который очень эффективен при задержании взвешенных в воздухе частиц, не препятствуя при этом свободному проникновению воздуха. Фильтр содержит не один, а три слоя фильтрующих элементов (два префильтра грубой очистки и между ними двойной слой абсолютной очистки - двойной нетканый фильтрующий материал абсолютной очистки класса HEPA c антибактериальной пропиткой), зафиксированных U-образной полипропиленовой перемычкой. За счет этого очистные свойства у «Суперноса» выше, чем у имеющихся аналогов. Сопротивление дыханию у отечественных фильтров «Супернос» ниже, чем у зарубежных аналогов. При этом эффективность выше и стоимость ниже.
Фильтрующие элементы: пористые материалы или тонкие сетки в сухом или мокром виде, являются главной деталью всех вышеуказанных фильтров, на которых оседают частицы атмосферных загрязнений: пыль, пыльца растений и аллергены, то есть, твердые частицы. В то же время они не улавливают токсичные газообразные вещества, например, сероводород, меркаптаны, аммиак, амины и др., и не избавляют от неприятных запахов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является дыхательный сменный фильтр, 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, обеспечивая доставку лекарств, но избавить от попадания в организм ядовитых токсичных газов, а также от неприятных запахов он не в состоянии.
Технической проблемой, которая решается в заявляемой полезной модели является создание размещаемого в носовой полости индивидуального эффективного средства защиты органов дыхания от воздействия вредных факторов окружающей среды: пыли, аэрозолей, пыльцы, несущей аллергены, болезнетворных бактерий и вирусов, а также от токсичных газообразных веществ, включая устранение запахов.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, заключается в повышении эффективности улавливания вредных компонентов, содержащихся в окружающей атмосфере, особенно это касается токсичных газов и веществ, обладающих запахом. Технический результат достигается за счет того, что в воздушном фильтре для носовой полости, содержащем фильтрующие элементы, соединенные между собой гибким элементом для размещения на носу, фильтрующие элементы выполнены в форме трехслойного эллипсоида, центральная часть которого выполнена из материала с абсорбционными свойствами и снабжена оболочкой из пористого материала, и расположены они в корпусе эллипсоида, представляющего собой сетку из мягкого полимера. Центральная часть эллипсоида выполнена из таких абсорбирующих материалов, как активированный уголь или силикагель, а оболочка из пористого материала выполнена из нетканого материала медицинского назначения спанбонда или спанлейса. Сетка для корпуса из мягкого полимера выполнена из полиэтилена низкого давления.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
Фиг.1. Общий вид заявляемого воздушного фильтра.
Фиг.2. Вид эллипсоидного фильтрующего элемента в разрезе.
Фиг.3. Вид эллипсоидного фильтрующего элемента сверху.
Заявляемый воздушный фильтр для носа (Фиг. 1) содержит корпус 1 (Фиг.2), выполненный в форме эллипсоида, обеспечивающий удобство размещения в носовой полости человека. Внутри корпуса в центральной части помещен абсорбент 2, предназначенный, прежде всего, для улавливания вредных токсичных газообразных загрязнителей воздуха и для улавливания и устранения запахов, а также болезнетворных бактерий и вирусов Абсорбент помещен в оболочку из пористого материала 3.
Корпус 1 представляет собой микросетку из мягкого полимера. Он играет роль микрофильтра для улавливания крупной пыли, частиц дыма, спор грибов и др. В качестве микрофильтров использован полиэтилен (ПЭ) с размерами ячеек 5-10мкм. С более мелкими ячейками проход вдыхаемого и выдыхаемого воздуха будет затруднен. На верхней поверхности корпуса 1 для облегчения прохождения потока воздуха при дыхании выполнены специальные отверстия с диаметром ~1 мм (Фиг.3.) Полиэтиленовая микросетка обеспечивает: высокую удельную проницаемость при малом аэродинамическом сопротивлении; достаточно большой ресурс работы при сохранении заданного уровня свойств; механическую прочность, технологичность применения, доступность при массовом использовании: недефицитное сырье и материалы, невысокая стоимость и т.п.; воспроизводимость свойств в заданном диапазоне при серийном выпуске продукции.
Так как корпус должен иметь определенную жесткость, чтобы исключить деформации в процессе установки заявляемого воздушного фильтра в носовые пазухи, в то же время он должен обладать достаточно гибкой (мягкой) структурой внешней поверхности, с возможностью адаптации под форму носовой пазухи, а материал для корпуса должен исключить возможность травмирования тканей носовой полости при установке и в процессе эксплуатации заявляемого воздушного фильтра, то полиэтиленовая микросетка медицинского назначения как нельзя лучше подходит для этой цели. Кроме того выполнение корпуса из такой сетки дает возможность многократно свободно и легко извлекать корпус из носовых пазух при необходимости.
Внутри эллипсоидального корпуса в его центральной части размещен абсорбент 2 для улавливания токсичных газообразных веществ, а также для устранения запахов. В качестве абсорбента используется древесный активированный уголь, например, кокосовый, который обладает очень высокими сорбционными свойствами, отличной износостойкостью и экологичностью, или используются крупнопористые и среднепористые силикагели, которые служат эффективными поглотителями паров органических соединений, они обладают высокими абсорбционными свойствами против таких ядовитых газов, как сероводород, меркаптаны и их производные, аммиак, амины и их производные, а также хлор и др. К сожалению, силикагели нельзя использовать в очень влажных условиях, поскольку они легко поглощают воду.
Для обеспечения свободного прохождения воздуха размер гранул абсорбента унифицирован и выдерживается в интервале ~2-3 мм. Абсорбент помещен в капсулу из пористого материала 3, которая играет роль оболочки, а также служит фильтром при улавливании мелкой пыли, пыльцы растений, пылевидных частиц, несущих аллергены и болезнетворных бактерий и вирусов, также для удержания влаги, образующейся в носу.
В качестве пористого материала используется пористый нетканый гидрофильный материал, например, такой как спанбонд или спанлейс, применяемые для медицинского назначения. Преимуществами пористого гидрофильного нетканого материала является его свойство впитывать имеющуюся в носовой полости избыточную влагу, а также наличие фильтрационных свойств для воздушных потоков.
Фильтрующие элементы соединены между собой гибким U-образным элементом для размещения на носу в области под носовой перегородкой. Это обеспечивает удобство установки и извлечения устройства из носовой полости в процессе эксплуатации. Гибкий элемент – перемычка изготовлен из полиэтилена, спаянного в единое целое с корпусом. В связи с низкой себестоимостью устройства, не имеет смысла производить замену только фильтрующего элемента, и при необходимости производится полная смена воздушного фильтра. Частота смены воздушного фильтра зависит от условий эксплуатации и определяется пользователем.
Был изготовлен заявляемый воздушный фильтр. Для этого сначала были изготовлены с помощью пресс-формы заготовки для корпуса из сетчатого полиэтилена 3-х размеров: малая, средняя и большая для разных размеров носовых полостей, и отлиты U-образные перемычки одного размера.
Навеску абсорбента помещали в специально изготовленный мешочек из пористого материала – спанбонда, заворачивали и погружали в заготовку для корпуса, которую обжимали с помощью эллипсоидной пресс-формы. На одну из поверхностей эллипсоида (в апоцентре) наносили отверстия для облегчения дыхания специальным нагретым стержнем (Фиг. 3), а с противоположной стороны припаивали гибкий элемент – перемычку для крепления на носу. Таким же образом прикрепляли второй фильтрующий элемент.
Заявляемое техническое решение характеризовалось высокими эксплуатационными свойствами - привыкание к размещенному в носовых пазухах инородному телу наступало достаточно быстро и не вызывало состояния дискомфорта, дыхание человека при этом не затруднялось Это обеспечивало надежную защиту дыхательных путей от вредных внешних воздействий окружающей среды. В атмосфере, выделяющей неприятные запахи гниющей и разлагающейся органики, запаха практически не ощущалось.
Широкое применение заявляемого воздушного фильтра для носовой полости предполагается в качестве средства защиты от вредных влияний окружающей среды, в частности, в момент присутствия на загазованных, запыленных промышленных территориях или в момент утечки ядовитых газов, или на территориях, имеющих загазованность неприятными запахами. Кроме того, полезная модель характеризуется простотой конструкции, а также расширяет спектр средств индивидуальной повседневной защиты.