РЕСПИРАТОРНАЯ МАСКА С АВТОНОМНЫМ ОБЛУЧАТЕЛЕМ

Предлагаемая полезная модель сочетает в себе функции автономности и эффективности обеззараживания вдыхаемого и выдыхаемого воздуха человеком, на лицо которого надета Респираторная маска, оснащенная данным Устройством.
Проблема заражения дыхательной системы человека в результате попадания в нее инфекционных агентов (бактерии, грибки, вирусы) является чрезвычайно важной, особенно в период эпидемий таких заболеваний, как грипп, ОРВИ и др.
Наиболее простым способом избежать заражения является предотвращение возможности попадания внутрь дыхательной системы человека живых инфекционных агентов.
В основном, инфекционные агенты перемещаются через воздушную среду, находясь на поверхности пылинок или в мелких каплях воды или слюны.
Широко известно и используется на практике обеззараживающее действие ультрафиолетового (УФ) диапазона оптического спектра излучения (например, Руководство Р3.5.1904-04 Минздрав РФ по использованию ультрафиолетового бактерицидного излучения).
Известно устройство в виде респираторной маски, в которую встроен ультрафиолетовый излучатель (Патент US No.5165395 от 24.11.1992).
Недостатками вышеуказанного устройства являются:
- применение бактерицидной лампы как источника УФ (высокое переменное напряжение питания, вакуумированный стеклянный корпус с парами ртути) в непосредственной близости от тела человека.
- конструктивное расположение источника излучения внутри воздуховода, во-первых, создает теневые зоны, являющиеся «накопителями» живых инфекционных агентов (например, в области крепления цоколей источника внутри воздуховода и мест электрических вводов кабелей), во-вторых, затрудняет очистку и дезинфекцию воздуховода и источника в связи с необходимостью демонтажа источника, в-третьих, создает сложности при замене перегоревшего источника внутри воздуховода (необходима дезинфекция всей внутренней части воздуховода), в-четвертых, затрудняет дыхание из-за перекрытия части сечения воздуховода источником.
Предлагаемая полезная модель Респираторной Маски с Автономным Облучателем (РМАО) лишена этих недостатков и сочетает в себе функции широкого и продолжительного использования всей популяцией в обычных местах пребывания (офисы, транспорт, медучреждения и пр.).
В респираторную маску, защищающую нос и рот человека, (1, фиг. 1) встраивается специальный воздуховод (2, фиг. 1), через который проходит весь вдыхаемый и выдыхаемый человеком воздух. Воздуховод выполняется, как минимум, трехсекционным, в виде патрубков разного диаметра, соединенных между собой.
Крайние (входная и выходная) секции предназначены для защиты самого человека, носящего маску, и окружающих - от вредного воздействия УФ излучения.
Средняя секция (3, фиг. 2) является секцией, проходя через которую воздух обеззараживается в результате бактерицидного воздействия на инфекционные агенты УФ излучения от внешнего, закрепленного снаружи, УФ облучателя (4, фиг. 2) через оптически прозрачную часть этой секции (13, фиг. 2).
УФ облучатель представляет собой оптически прозрачный корпус, с миниатюрным источником УФ спектра излучения - УФ светодиодом, который включен в электрическую схему, и конструктивно размещен в корпусе, содержащем также оптическую формирующую систему. Оптическая ось УФ излучения направлена внутрь средней секции через оптически прозрачное окно в ней таким образом, чтобы вдыхаемый и выдыхаемый через воздуховод воздух облучался проходящими через него прямыми и многократно отраженными УФ лучами за время своего прохождения по этой секции.
Достигаемые при реализации данной полезной модели результаты - повышение автономности и эффективности использования.
Эффективность использования РМАО в рамках популяции - комплексный параметр, который включает в себя:
1) получение инфекционным агентом более высокой дозы УФ излучения, за счет
а) более высокой удельной мощности излучения,
б) более длительного воздействия,
2) невозможность сохранения в каких-то местах внутри воздуховода живых инфекционных агентов для предотвращения их размножения и вторичного заражения (отсутствие теневых зон и зон, недоступных для дезинфекции),
3) безопасность устройства с точки зрения возможности применения самыми широкими слоями населения (в условиях эпидемий).
Автономность РМАО - параметр, включающий в себя
1) время автономной работы устройства без необходимости его подзарядки от стационарного источника тока,
2) в случае внезапного выхода из строя (перегорания) одного источника УФ, возможность его быстрой и безопасной замены или сохранение работоспособности устройства.
3) возможность автономной работы РМАО без подсоединения дополнительных блоков кабелями.
Повышение эффективности РМАО достигается за счет:
- Наличия в средней секции внутреннего покрытия с высоким коэффициентом отражения для УФ излучения. Суперпозиция (наложение в пространстве) прямых и многократно отраженных лучей дает увеличение плотности мощности излучения внутри секции.
- Формирующая оптическая система позволяет собрать более узкий пучок света, таким образом, повышая плотность мощности излучения в средней секции.
- Отсутствие внутри средней секции облучателя - позволяет избежать образования теневых зон и гарантированно облучать весь объем средней секции.
- Возможность простой и быстрой очистки и дезинфекции внутренней поверхности воздуховода химическими средствами без удаления и дезинфекции облучателя.
- Очистка и дезинфекция облучателя и элементов электрической схемы не требуется.
- Возможность быстрой замены излучателя или элементов электрической схемы при их выходе из строя без риска заражения (нет контакта со средой внутри воздуховода).
- Использование светодиодов дает возможность широкого применения в популяции данных масок (малый вес, низкое подводимое постоянное напряжение питания, твердотельная конструкция без опасных веществ).
Для повышения эффективности средняя часть воздуховода может облучаться несколькими УФ облучателями, с разными диапазонами УФ спектра излучения (для более эффективного воздействия в отношении разных инфекционных агентов).
Облучатели могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режиме. Импульсный режим (доступен именно для светодиодов) позволяет повысить мощность излучения (в импульсе).
Наличие стабилизатора тока позволяет сохранять постоянную мощность в зоне облучения, при питании источника от аккумулятора, который постепенно разряжается в ходе работы.
В воздуховод может быть установлен электростатический фильтр (в виде пар электродов, разделенных воздушным зазором) - для повышения эффективности работы устройства, а именно - электростатического задержания электрически заряженных твердых частиц пыли и капель влаги, содержащихся во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Электростатические фильтры могут быть установлены как в среднюю секцию, так и в другие секции воздуховода. Напряжение на электродах поддерживается за счет их подсоединения к разноименным клеммам аккумулятора через блок формирования напряжения.
Заряженные частицы пыли, на которых могут находиться инфекционные агенты, пролетая в потоке вдыхаемого \ выдыхаемого воздуха, рядом с электродами электростатического фильтра, будут прилипать к поверхности электродов, тем самым увеличивая свое время пребывания в средней секции и, соответственно, дозу облучения для переносимых инфекционных агентов.
Для дальнейшего повышения эффективности, за счет увеличения излучаемой в камере мощности УФ, предлагается вынести облучатель за пределы маски (разместив его вместе с элементами электрической схемы в носимом блоке) и подводить излучение от более мощного (соответственно, более тяжелого) облучателя через оптическое волокно, или от группы из нескольких облучателей - через гибкие оптические волокна. При этом, все элементы схемы, кроме корпуса облучателя и формирующей оптической системы выносят из маски и размещают в портативном блоке (или блоках), которые крепятся к одежде или телу человека, на которого одета данная маска.
Повышение автономности РМАО достигается за счет:
- При использовании более, чем одного облучателя, даже при выходе одного из них из строя, РМАО останется работоспособной за счет других облучателей,
- Использование светодиодов позволяет существенно повысить длительность автономной работы облучателя маски и длительность ношения (более низкое потребление тока от аккумулятора, по сравнению с лампой, низковольтный и более легкий аккумулятор и все схемы постоянного тока).
- Возможна установка всех компонентов электрической схемы, включая небольшой аккумулятор, непосредственно в маску, т.е. маска не будет связана с другими блоками какими-либо кабелями.
Длина и площадь сечения средней секции выбираются, исходя из заранее определенной статистически максимальной скорости всасывания воздуха человеком при вдохе, так, чтобы доза УФ излучения, получаемая патогенными биологическими объектами при прохождении через эту секцию, гарантированно превышала минимально необходимую бактерицидную дозу.
Крайние (10 и 11, фиг. 2) секции воздуховода изготавливаются с внутренним покрытием, поглощающим УФ излучение.
Дополнительной защитой служит форма входного и выходного патрубков, которая за счет большой длины и кривизны оси (если воздуховод выполняется из гибких патрубков, с возможностью повторения контуров лица), может значительно удлинять ход УФ лучей и количество их взаимодействий (с поглощением) с внутренним покрытием стенок, чтобы на выходах полностью отсутствовало УФ излучение.
В крайние секции воздуховода встраиваются тканевые противопылевые и противокапельные фильтры. Эти предварительные фильтры не пропускают крупные пылевые частицы и капли воды и слюны, повышая эффективность работы устройства.
Весь воздуховод, как правило, является устройством длительного пользования, и подлежит периодической дезинфекции. Крайние секции, однако, могут выполняться съемными и подлежать утилизации.
Также, весь воздуховод может быть выполнен из недорогих материалов и являться устройством кратковременного пользования и подлежать утилизации (после отсоединения от него облучателя).
Электрическая схема имеет в своем составе последовательно включенные УФ источник (9, фиг. 2), Аккумулятор(5, фиг. 2), Стабилизатор тока (6, фиг. 2), Генератор Импульсов (12, фиг. 2), Выключатель (7, фиг. 2) и Индикатор мощности излучения (8, фиг. 2).
Она может выполняться в едином корпусе с УФ облучателем, или состоять из разнесенных блоков, соединенных электрическими кабелями.
При втором варианте размещения можно использовать дополнительный вынесенный аккумулятор повышенный емкости, который находится в кармане одежды или крепится к ней, соединяясь с остальной частью схемы посредством кабеля и разъемного соединителя.
Воздуховод может выполняться как на основе неразъемного соединения с маской, так и иметь разъемное соединение с маской. Соединение воздуховода и облучателя - разъемное.