ПОЛНОЛИЦЕВАЯ МАСКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОГО ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬНОГО РЕСПИРАТОРА (PAPR) Российский патент 2015 года по МПК A62B18/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к электроприводным воздухоочистительным респираторам (PAPR - Powered Air Purifying Respirator) и, в частности, к полнолицевой маске для PAPR, которая обязательна к применению во вредных для здоровья окружающих средах, таких как места пожара, строительные площадки, вирусосодержащие окружающие среды и т.п.

Уровень техники

Для индивидуальной защиты мойка вручную, конечно, является существенной, но для медицинского обеспечения, характерного для данного лица и других, подвергшихся вирусосодержащим окружающим средам, существуют маски и респираторы. Лицевые маски или хирургические маски являются преимущественно неплотно прилегающими масками одноразового использования, останавливающими мелкие капли и частицы кожи и волос, и не допускают контакта брызг с лицом носящего респиратор, но они являются бесполезными для противовирусной защиты, например, из-за проблем изолирования лица носящего респиратор и отрицательного давления внутри маски во время вдоха. Респираторы, а в данном контексте воздухоочистительные респираторы являются фильтрующими воздух устройствами, которые защищают от вдыхания как больших, так и малых частиц удалением загрязнений фильтрацией или абсорбцией. Они могут быть пассивными - воздухоочистительный респиратор (ARP), или с силовым приводом (PARP).

PAPRs сегодняшнего дня имеют большое преимущество перед APRs, потому что они требуют только простой проверки плотности прилегания и не затрудняют работу дыхания. Однако из-за роста бороды, морщин, и т.п. трудно получить совершенную изоляцию лица. Данные проблемы устраняются обеспечением положительного давления внутри лицевой маски. Однако имеется также ряд недостатков, связанных с сегодняшними PAPRs, они требуют специальной подготовки по надеванию, безопасному пользованию и снятию; затруднительно использовать стетоскоп. Они могут вызывать клаустрофобию.

Изготовленные из толстой резины или другого ограничивающего звук материала, они затрудняют переговоры и, таким образом, требуют специальных усилителей звука или речевых мембран, а телефонный разговор является виртуально невозможным.

Другим большим недостатком является то, что пользователю очень трудно видеть положение своих ступней из-за ограниченного поля зрения при взгляде вниз, особенно, при движении по лестнице.

Еще одним недостатком является значительный вес существующих PAPRs, создающий большую нагрузку на шею, и поэтому они являются совершенно дискомфортными для обычного человека, например, медсестер, врачей и т.д.

Таким образом, существует серьезная необходимость усовершенствования существующих PAPRs. Также в других областях всегда существует необходимость в удобном, простом в обращении, безопасном оборудовании с улучшенными показателями.

Сущность изобретения

Первой задачей изобретения является обеспечение полнолицевой маски для электроприводного воздухоочистительного респиратора (PAPR), которая является простой в применении и не служит препятствием при использовании другой техники.

Другой задачей изобретения является обеспечение способа изготовления полнолицевой маски для PAPR с совершенно ясным полем зрения.

Дополнительной задачей изобретения является обеспечение одноразовой полнолицевой маски для PAPR.

Дополнительной задачей изобретения является обеспечение воздуходувного устройства, сводящего до минимума шум вентилятора, обладающего способностью управлять давлением внутри полнолицевой маски и предпочтительно поддерживать положительное давление внутри маски.

Дополнительной задачей изобретения является обеспечение полнолицевой маски для PAPR, допускающей размещение воздуходувного устройства внутри полнолицевой маски, с защитой от окружающей среды, исключением запыления и потерь потока, и при этом пригодного для повторного использования, с собственным перезаряжаемым аккумулятором, но с возможностью использования подключенного посредством провода внешнего аккумулятора.

Дополнительной задачей изобретения является обеспечение полнолицевой маски с встроенным фильтром, предпочтительно электростатическим фильтром, для минимизации сопротивления потоку.

Данные и другие задачи изобретения решены в PAPR согласно данному изобретению, как определено в п.1 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более подробно раскрыто в последующем описании вариантов осуществления изобретения, представленных на чертежах, на которых:

фиг.1 схематично представляет в разобранном виде PAPR согласно изобретению,

фиг.2 схематично представляет вид сзади лицевой маски с отделенным от нее воздуходувным устройством,

фиг.3 представляет вид, соответствующий фиг.2, с установленным в лицевую маску воздуходувным устройством,

фиг.4 схематично представляет в разобранном виде воздуходувное устройство в увеличенном масштабе,

фиг.5 представляет альтернативный вариант уплотнительного кольца полнолицевой маски, содержащей внутреннюю маску,

фиг.6 представляет дополнительный вариант лицевой маски, согласно изобретению, с неотъемлемым изолирующим ободком и отдельным крепежным приспособлением,

фиг.6а представляет вид в разрезе неотъемлемого ободка в увеличенном масштабе, и

фиг.7 представляет вид, соответствующий фиг.6, с введенной в крепежное приспособление полнолицевой маской.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

На фиг.1 представлен схематичный вид в разобранном виде PAPR, включающего в себя один вариант полнолицевой маски согласно изобретению. Полнолицевая маска 1 показана справа, а воздуходувное устройство 2 - слева. Согласно данному варианту для изоляции внутреннего пространства полнолицевой маски от лица обеспечена лицевая изоляция 3.

Полнолицевая маска 1 изготовлена в виде одной детали, предпочтительно, из полиэтилентерефталата (РЕТ) вакуумным формованием. Несмотря на то, что РЕТ является предпочтительно пластическим материалом благодаря своим свойствам, могут быть также применены другие пластические материалы. Поле зрения 4 представляет собой развертывающуюся на плоскость поверхность, передняя часть которой обозначена линией 4а.

Согласно изобретению, поле зрения является прозрачным и лишенным каких-либо искаженных участков, при этом его выполняют изготовлением полнолицевой маски из прозрачного пластического материала в виде одной детали в процессе вакуумного формования, по которому пленку или лист пластического материала нагревают, при этом не допускают, чтобы нагрев достиг области, соответствующей полю зрения полнолицевой маски. Во время процесса вакуумного формования поле зрения задают с развертывающейся на плоскости формой с помощью пониженного давления в направлении формующей поверхности, и когда нагретые, отформованные вакуумом части пластического материала охладились, они будут сохранять заданную форму поля зрения, которое будет совершенно прозрачным, с отличной видимостью, без каких-либо искажений.

В передней части находится отделение 5 для размещения воздуходувного устройства 2, причем отделение открыто во внутреннее пространство лицевой маски, что ясно показано на фиг.2. Данное отделение 5 образует выступ с верхней стенкой 6, продолжающейся по существу перпендикулярно лицевой маске. В верхней стенке отделения (фиг.1) выполнены два отверстия 7, 8, назначение которых будет разъяснено ниже. Дополнительно, верхняя стенка сконструирована с обечайкой 9. Фильтрующий блок выполнен с наружным стеновым элементом 10, подлежащим соединению с упомянутой обечайкой. В образовавшуюся камеру помещают фильтрующий элемент 11. Для работы фильтра между фильтром и верхней стенкой отделения воздуходувного устройства установлено, в качестве разделителя, крепление 12. Как представлено на фиг.1, с креплением может быть объединено седло 13 клапана.

В настоящее время размещение воздуходувного устройства в передней части полнолицевой маски является предпочтительным, но, как видно, отделение для воздуходувного устройства можно было бы разместить в другой части полнолицевой маски.

Наружный стеновой элемент 10 имеет отверстия 14 впуска воздуха, которые должны быть сконструированы для недопущения входа загрязнений в фильтрующее отделение. Например, при ношении лицевой маски может быть необходимо орошение или, при применении снаружи, дождевание.

Фильтрующим элементом 11 является предпочтительно электростатический фильтр, который имеет низкое сопротивление потоку. Соответствующим материалом электростатического фильтра является MES (Munktell Filter AB, Швеция). Однако фильтрующим элементом может также быть высокоэффективный сухой фильтр для воздуха (HEPA), угольный фильтр или любое сочетание фильтра HEPA и угольного фильтра.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, в отверстии 7 между отделением воздуходувного устройства и фильтрующим блоком с гибкой диафрагмой 15, изготовленной, например, из резины или материала, имеющего свойства, соответствующие резине, установлен клапан одностороннего действия. Это является надежным и недорогим решением. Если желательна более линеаризованная работа, то может быть применен клапан, работающий с пружиной, наполненной уплотнительным элементом.

В зоне лицевой маски, в области рта, выполнен выпуск 16 воздуха. В иллюстрируемом варианте осуществления клапан выдоха смонтирован в выпуске воздуха в виде клапана одностороннего действия, имеющего клапанное седло 17, и гибкой или нагруженной пружиной диафрагмы 18, открывающейся во время выдоха и закрывающейся во время вдоха. Кожух 19 с отверстиями для выпуска воздуха смонтирован на наружной стороне клапана. Объем кожуха должен быть достаточным для создания объема выдоха воздуха наружу из входа клапана, который не допустит входа окружающего воздуха за время, необходимое для его закрытия, когда человек, пользующийся PAPR, прекращает выдох и начинает вдох.

Изоляция 3, изолирующая полнолицевую маску 1 от лица носителя, предпочтительно также является вакуумной, выполненной в виде одной детали. Затем ее вырезают или высекают, чтобы иметь отверстие 20, подогнанное к полнолицевой маске. Изоляция сконструирована в форме, подогнанной под форму лицевой маски, имеющей ободок 21, лежащий рядом с внутренними сторонами полнолицевой маски, а также имеющий складку 22, чтобы опереть обод 23 полнолицевой маски, создавая тем самым сдвоенные изолирующие поверхности для лица носителя. Изоляция выполнена предпочтительно из полиэтилена.

Для закрепления лицевой маски поверх лица ремешками, сходящимися по бокам головы носителя, по периметру лицевой маски выполнены уши 24. Как обычно, носитель имеет возможность регулировать ремешки, чтобы чувствовать себя комфортно при ношении лицевой маски, и в то же время создать достаточное давление на изоляцию с получением эффекта изоляции между внутренним пространством полнолицевой маски и окружающей средой. Конечно, возможны также другие устройства.

На фиг.2 для изоляции от воздуходувного устройства, вокруг отверстий в верхней стенке отделения 5, установлено изолирующее кольцо 25, а воздуходувное устройство показано в собранном состоянии. На одной стороне воздуходувного устройства установлен карабин 26, который закрепляет воздуходувное устройство, с возможностью освобождения, в соответствующем гнезде 27 лицевой маски. Величина захода карабина предусмотрена такой, что когда воздуходувное устройство закреплено в полнолицевой маске, на изолирующее кольцо 25 действует давление, достаточное для обеспечения заданного изолирующего эффекта вокруг отверстий в верхней стенке отделения воздуходувного устройства.

Фиг.3 представляет воздуходувное устройство 2, установленное в отделении 5 в полнолицевой маске, и при этом изоляция 3 лицевой маски предпочтительно постоянно соединена с лицевой маской.

На фиг.4 представлено воздуходувное устройство согласно изобретению в разобранном виде. Оно содержит корпус в составе нижней части 28 и верхней части 29. Электронные компоненты смонтированы на печатной плате 30, которая, когда воздуходувное устройство собрано, находится в средней части корпуса, образованного нижней и верхней частями корпуса, создающими два отделения.

В нижнем отделении 31 под печатной платой имеется пространство для перезаряжаемого аккумулятора, а также для дополнительных рабочих функций. Как схематично показано, на переднем конце нижней части корпуса, в стенке, смонтирована нажимная кнопка 32 диафрагмы, а также контактные элементы 33, которые должны подключаться к печатной плате. Данные нажимные кнопки могут включаться продавливанием их через стенку нижнего отделения воздуходувного устройства лицевой маски. В предпочтительном варианте осуществления изобретения одна нажимная кнопка выполняет функцию пуск/стоп воздуходувного электродвигателя, другая кнопка управляет светом светодиода, смонтированного в переднем конце воздуходувного устройства. Дополнительно, хотя на фиг.4 не показано, в нижней стенке корпуса предпочтительно установлены лампочки светодиодного индикатора, показывающего, например, что вентилятор работает, остаточную емкость перезаряжаемого аккумулятора, что в лицевой маске превалирует предварительно заданное давление, и т.д. Дополнительно в стенке отделения может быть установлен соединитель для подключения внешнего аккумулятора, позволяя заменять аккумуляторы без снятия лицевой маски.

В верхней части корпуса смонтированы функциональные части воздуходувного устройства. При этом электронные схемы, как таковые известные, не будут рассматриваться подробно. Снабженный энергией аккумулятора электродвигатель 34 запускает колесо 35 вентилятора. В представленном на чертежах варианте осуществления колесо вентилятора имеет осевой впуск 36 и радиальные выпуски 37, однако возможны другие конструкции. Профильтрованный воздух подают колесом вентилятора через отверстие 38 во внутреннюю часть корпуса воздуходувного устройства и по отверстию в верхней стенке отделения воздуходувного устройства из фильтрующего блока.

Для поддержания заданного повышенного давления внутри полнолицевой маски воздуходувное устройство содержит дифференциальный манометр. В представленном на фиг.1 и 4 варианте осуществления дифференциальный датчик давления 39 с гибкой диафрагмой 40 применен вместе с сочетанием 41 из источника ИК-излучения и приемника отраженного ИК-излучения для отраженного от поверхности диафрагмы ИК-излучения. Датчик содержит упомянутую гибкую диафрагму 40, установленную на расстоянии над печатной платой 30, ограниченном разделителем 42 и крышкой 43, прикрепленной к печатной плате и имеющей канал 44, обеспечивающий связь с окружающей средой по фильтрующему блоку через отдельное отверстие 8 (фиг.1) в верхней стенке отделения 5 воздуходувного устройства. Диафрагма 40 имеет диаметр, превышающий диаметр, образованный разделителем, или гнездом для диафрагмы в разделителе или в крышке, и свободным пространством ниже и выше диафрагмы.

Когда давление снаружи фильтрующего блока превышает давление в полнолицевой маске, диафрагма будет "перекидываться" вниз, а когда давление в полнолицевой маске превышает давление снаружи фильтрующего блока, диафрагма будет "перекидываться" вверх. При этом датчик улавливает отраженное ИК-излучение, и будут посланы сигналы в микропроцессор на печатной плате, который соответствующей схемой будет регулировать воздуходувный электродвигатель, соответственно, для поддержания заданного повышенного давления в полнолицевой маске.

Электродвигатель 34 представляет собой небольшой электродвигатель с датчиками, управляемыми микропроцессором. Микропроцессор также принимает сигналы, касающиеся, например, давления и уровня зарядки аккумулятора. На основании данных принятых сигналов микропроцессор выдает звуковые и/или визуальные предупреждающие сигналы и указания по работе электродвигателя.

На фиг.5 представлен дополнительный вариант осуществления изоляции полнолицевой маски. Изоляция 50 имеет неотъемлемую часть 51, образующую внутреннюю маску, изолирующую верхний объем в полнолицевой маске от нижнего объема. Передний край 52 части 51 герметично примыкает к внутренней поверхности полнолицевой маски выше ее выпуска воздуха. Как представлено на фиг.5, верхний и нижний объемы осуществляют связь через отверстия 53, 54. В упомянутых отверстиях могут быть установлены клапаны одностороннего действия. В альтернативном варианте передний край 52 выполнен гибким для изоляции с внутренней стороны полнолицевой маски во время выдоха и открытия во время вдоха.

Задачей внутренней маски является снижение объема воздуха выдоха и недопущение накопления СО₂ внутри полнолицевой маски в случае прекращения работы воздуходувного устройства. В то же время она допускает применение полнолицевой маски в режиме воздухоочистительного респиратора (APR (Air Purifying Respirator) mode).

Согласно изобретению, для изготовления более гибкой полнолицевой маски для PAPR возможно обеспечение внутренней маски, и в случае, когда она нежелательна, ее можно удалить. Для упрощения данного варианта могут быть выполнены линии 55 ослабления на участках, где внутренняя маска соединена с изоляцией 50 полнолицевой маски.

Второй вариант полнолицевой маски согласно изобретению представлен схематично. Будут обсуждены только отличия данного варианта от варианта согласно фиг.1-5.

Полнолицевая маска 60 отличается от полнолицевой маски предыдущего варианта тем, что она сконструирована с неотъемлемым изолирующим ободком 61. Данный ободок 61 также образует гнездо под крепежное приспособление 62, содержащее замкнутый ремень 63, приспособленный для плотного прилегания по периметру полнолицевой маски и, соответственно, опирания ободка 61. Закрепленные на ремне 63 ремешки 64 предназначены для затягивания полнолицевой маски на лице носителя.

Соответствующий вариант изолирующего ободка 61 полнолицевой маски представлен на фиг.6а. Ободок изготовлен со складками 65 и свободной концевой частью 66, приблизительно перпендикулярной продолжению примыкающей части полнолицевой маски. При данном варианте изолирующий ободок будет работать в качестве сильфонного уплотнения, которое приспосабливается под лицо носителя, показанное позицией 67.

Само собой разумеется, ободок может быть выполнен с разными формами, дающими тот же самый эффект, но, как показано, он должен быть упругим и, конечно, должна быть возможность изготовления полнолицевой маски, включая ободок, в процессе одноступенчатого вакуумного формования.

На фиг.7 показана полнолицевая маска 60, введенная в крепежное приспособление 62.

Одним большим преимуществом при варианте осуществления согласно фиг.6 и 7 является то, что полнолицевая маска изготовлена в виде одной детали и нет необходимости в экстраизолирующем средстве. При необходимости замены лицевой маски крепежное приспособление может быть использовано повторно.

Полнолицевая маска для электроприводного воздухоочистительного респиратора (PAPR), которая должна использоваться во вредных для здоровья окружающих средах.

Маска имеет впуск воздуха и выпуск воздуха. Согласно изобретению, она изготовлена в виде одной детали из прозрачного пластического материала в процессе одноступенчатого вакуумного формования, с развернутым на плоскость полем зрения, свободным от искажений, и тем, что она содержит отделение внутри полнолицевой маски для размещения воздуходувного устройства, причем упомянутое отделение размещено в зоне передней части полнолицевой маски и открыто во внутреннее пространство полнолицевой маски. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Полнолицевая маска для электроприводного воздухоочистительного респиратора (PAPR), которая должна использоваться во вредных для здоровья окружающих средах, имеющая впуск (7, 8) воздуха и выпуск (16) воздуха, отличающаяся тем, что она изготовлена в виде одной детали из прозрачного пластического материала в процессе одноступенчатого вакуумного формования, с развернутым на плоскость полем (4) зрения, свободным от искажений, и тем, что она содержит отделение (5) внутри полнолицевой маски для размещения воздуходувного устройства (2), причем упомянутое отделение размещено в зоне передней части полнолицевой маски и открыто во внутреннее пространство полнолицевой маски.

2. Полнолицевая маска по п.1, дополнительно содержащая фильтрующий блок (10-12) в качестве неотъемлемой части полнолицевой маски (1).

3. Полнолицевая маска по п.2, причем упомянутая полнолицевая маска (1; 60) с фильтрующим блоком (10-12) является одноразовой.

4. Полнолицевая маска по любому из предыдущих пунктов, в которой фильтрующий блок (10-12) содержит электростатический фильтр, высокоэффективный сухой фильтр для воздуха (HEPA), угольный фильтр или любое сочетание из них.

5. Полнолицевая маска по п.1, причем полнолицевая маска (1; 60) изготовлена из полиэтилентерефталата (РЕТ).

6. Полнолицевая маска по п.1, дополнительно содержащая лицевую изоляцию (3), изготовленную в виде отдельной детали и соединенную с полнолицевой маской (1).

7. Полнолицевая маска по п.6, в которой упомянутая лицевая изоляция (3) содержит неотъемлемый участок (51), служащий в качестве внутренней маски, уплотняющей внутреннюю сторону полнолицевой маски (1), для минимизации объема выдоха внутри полнолицевой маски.

8. Полнолицевая маска по п.7, в которой упомянутая внутренняя маска (51) имеет отверстия (53, 54) для впуска воздуха.

9. Полнолицевая маска по п.8, в которой в упомянутых отверстиях (53, 54) установлены клапаны одностороннего действия.

10. Полнолицевая маска по п.7 или 8, в которой упомянутая внутренняя маска (51) плотно прилегает к внутренней стороне полнолицевой маски (1) при выдохе, но позволяет воздуху проходить, когда давление над упомянутой внутренней маской превышает давление под упомянутой внутренней маской.

11. Полнолицевая маска по п.1, причем упомянутая полнолицевая маска (60) содержит неотъемлемый упругий изолирующий ободок (61), образованный в упомянутом процессе одноступенчатого вакуумного формования.

12. Способ изготовления полнолицевой маски по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что полнолицевую маску изготавливают из прозрачного материала в виде одной детали в процессе одноступенчатого вакуумного формования, причем пленку или лист пластического материала нагревают, при этом не допускают, чтобы нагрев достиг области, соответствующей полю зрения полнолицевой маски, и при этом полю зрения придают развертывающуюся на плоскость форму в отношении формующей поверхности, и, после охлаждения нагретых частей, данные части сохраняют форму развертывающегося на плоскость, свободного от искажения, поля зрения.

13. Электроприводной воздухоочистительный респиратор (PAPR), содержащий полнолицевую маску (1; 60) по любому из пп.1-11, изготовленную способом по п.12, содержащую впуск (7, 8) воздуха, выпуск (16) воздуха и воздуходувное устройство (2).

14. Респиратор по п.13, в котором в упомянутый выпуск (16) воздуха установлен клапан (17,18) одностороннего действия с кожухом (19), окружающим упомянутый выпуск воздуха с наружной стороны упомянутой полнолицевой маски, вмещающей в себя объем, достаточный для недопущения входа окружающего воздуха в лицевую маску, пока клапан не закроется при вдохе.

15. Респиратор по п.13 или 14, в котором во впуске (7, 8) воздуха установлен клапан (13, 15) одностороннего действия.

16. Респиратор по п.13, содержащий полнолицевую маску (60) с неотъемлемым изолирующим ободком (61), образованным в упомянутом способе одноступенчатого вакуумного формования, и крепежное приспособление (62), приспособленное для съемного крепления вокруг полнолицевой маски (60) и соединения впритык упомянутого ободка (61), когда полнолицевая маска и крепежное приспособление собраны.

17. Респиратор по п.13, в котором воздуходувное устройство (2) содержит дифференциальный датчик (39) давления.

18. Респиратор по п.17, в котором упомянутый дифференциальный датчик (39) давления содержит источник ИК-излучения, приемник отраженного ИК-излучения и отражающую ИК-излучение поверхность, реагирующую на разность давления снаружи и внутри полнолицевой маски.

19. Респиратор по п.18, в котором упомянутая отражающая ИК-излучение поверхность представляет собой поверхность гибкой диафрагмы (40), установленной в воздуходувном устройстве (2) и осуществляющей связь, с одной стороны, с окружающим давлением и, с другой стороны, с давлением, существующим внутри полнолицевой маски (1).