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. Российский патент 2016 года по МПК C12M1/26 B01D45/12 

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.

Группа изобретений относится к области фармацевтической и пищевой промышленности, в частности к оборудованию, используемому в медицинской сфере деятельности, ветеринарных служб, служб контроля производственных объектов и обеспечивающему возможность улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, их подсчета и идентификации. Портативное устройство (7) для улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, содержит циклоническую камеру (8) центрифугирования с устройством (16) подачи внешнего воздуха и устройством выпуска воздуха из циклонической камеры (8). Причем циклоническая камера выполнена составной. Портативное устройство снабжено устройством соединения (19), выполненным в виде Т-образной формы, одно из ответвлений которого связано с устройством выпуска. Два других его ответвления выполнены в виде изогнутых трубок (20), с возможностью подключения через цилиндрические насадки (21) к приборам выпуска воздуха в индивидуальный механизированный аппарат защиты органов дыхания (А). Последний включает маску с трубкой, устройство подачи воздуха через фильтр (4). Фильтр (4) выполнен с возможностью монтирования на него портативного устройства (7). В способе улавливания частиц и микроорганизмов из окружающего воздуха, включающем засасывание окружающего воздуха посредством портативной аппаратуры и последующее отделение частиц и микроорганизмов и их сбор, используют индивидуальный аппарат защиты органов дыхания (А), содержащий портативное устройство (7) улавливания частиц и микроорганизмов. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности эксплуатации, за счет расширения технологических возможностей, и улавливания, отделения и сбора частиц и микроорганизмов из окружающего воздуха при одновременном обеспечении защиты органов дыхания человека от облучения, воздействия биологических и/или химических рисков. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Портативное устройство (7) для улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, состоящее из циклонической камеры (8) центрифугирования воздуха в форме конуса или усеченного конуса, содержащее устройство (16) подачи внешнего воздуха в циклоническую камеру (8), устройство (14) выпуска воздуха из циклонической камеры (8), отличающееся тем, что циклоническая камера выполнена составной, состоящей из конической первой детали (9), верхний конец которой имеет кольцеобразную закраину (11) с резьбой, и второй детали (12), имеющей цилиндрическую внешнюю стенку (13) с наружной резьбой, причем первая и вторая детали крепятся друг к другу посредством кольца (17), устройство (14) выпуска воздуха из циклонической камеры (8) образовано размещенной внутри цилиндрической стенки (13) осевой трубкой (14), а устройство подачи внешнего воздуха (16) образовано выполненным в цилиндрической стенке (13) входным отверстием (16), выходящим в циклоническую камеру (8) по касательной, в кольцевой канал (15), образованный цилиндрической стенкой (13) и расположенной внутри нее осевой трубкой (14) и снабжено устройством соединения (19), выполненного Т-образной формы, одно из ответвлений которого связано с осевой трубкой 14, а два других его ответвления выполнены в виде изогнутых трубок (20), с возможностью подключения через цилиндрические насадки (21), выполненные в виде кожухов, к приборам выпуска воздуха в индивидуальный механизированный аппарат защиты органов дыхания (А), при этом Т-образное соединение (19) выполнено с возможностью крепления на второй детали (12) циклонической камеры (8).

2. Портативное устройство (7) по п. 1, отличающееся тем, что устройство соединения выпуска воздуха из камеры содержит цилиндрические насадки (21), по меньшей мере, на один входной фильтр (4) индивидуального аппарата защиты органов дыхания (А).

3. Портативное устройство (7) по п. 2, отличающееся тем, что устройство соединения имеет, по меньшей мере, одну цилиндрическую насадку (21) для фиксации, посредством раструбного соединения, на входном фильтре (4) индивидуального аппарата защиты органов дыхания (А).

4. Портативное устройство (7) по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя поверхность (10) циклонической камеры (8) состоит из или покрыта электростатическим веществом или веществом на основе нановолокон, предназначенных для улавливания частиц или микроорганизмов.

5. Портативное устройство (7) по п. 1, отличающееся тем, что устройства (16) подачи внешнего воздуха выходят по касательной в верхнюю часть второй детали (12), циклонической камеры (8), а осевая трубка (14) устройства подачи внешнего воздуха выходит по оси в верхнюю часть второй детали (12) циклонической камеры (8).

6. Портативное устройство (7) по п. 1, отличающееся тем, что верхняя часть циклонической камеры (8) имеет диаметр, лежащий в диапазоне от 10 до 50 мм.

7. Портативное устройство (7) по п. 5 или 6, отличающееся тем, что высота или осевой диаметр циклонической камеры (8) лежит в диапазоне от 10 до 100 мм.

8. Портативное устройство (7) по п. 1, отличающееся тем, что устройство выпуска воздуха из циклонической выполнено с возможностью подсоединения к устройству подачи внешнего воздуха нагнетательной центрифуги, оснащенной двигателем, питающимся от батарей, причем весь комплекс предназначен для применения одним человеком и для функционирования в течение периода, составляющего несколько часов.

9. Индивидуальный аппарат защиты органов дыхания (А), состоящий из маски с трубкой, предназначенной для ношения пользователем и из механизированных устройств подачи внешнего воздуха (3), например посредством центрифуги, обеспечивающей подачу внешнего воздуха через, по меньшей мере, один фильтр (4), предназначенный для удержания частиц или микроорганизмов, присутствующих в воздухе, отличающийся тем, что по меньше мере, один фильтр (4) выполнен с возможностью монтирования на него портативного устройства (7) по любому из пп. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7 для улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе и присутствующих до фильтра (4), в направлении нагнетания внешнего воздуха.

10. Индивидуальный аппарат по п. 9, отличающийся тем, что устройство подачи воздуха (3), по меньшей мере, один фильтр (4) и портативное устройство (7) для улавливания выполнены таким образом, чтобы непрерывно подавать пользователю минимальный объем воздуха, равный 100 л/мин.

11. Индивидуальный аппарат по п. 9 или 10, отличающийся тем, что аппарат защиты органов дыхания выполнен с возможностью непрерывной работы в течение 8-10 ч, в течение которого осуществляется на непрерывное улавливание в режиме «на сухую» частиц и микроорганизмов внешнего воздуха в циклонической камере (8) портативного устройства (7).

12. Способ улавливания частиц и микроорганизмов, присутствующих в окружающем воздухе, включающий засасывание внешнего воздуха, содержащего частицы и микроорганизмы, посредством портативной аппаратуры, с последующим отделением и микроорганизмов из воздуха и сбор их в емкости, отличающийся тем, что в качестве портативной аппаратуры используют индивидуальный аппарат защиты органов дыхания (А) по п. 9, содержащий портативное устройство (7) улавливания с циклонической камерой (8), после использования индивидуального аппарата защиты органов дыхания (А) осуществляют демонтаж циклонической камеры (8), затем промывку ее внутренней поверхности (10), используя подходящую жидкость, для того чтобы собрать частицы и/или микроорганизмы, уловленные на этой поверхности, с получением их пробы для последующего анализа и/или определения количественного состава содержимого.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что демонтированную циклоническую камеру (8) подвергают воздействию ультразвука, после промывания или же в процессе промывания, что способствует лучшему отслаиванию частиц и/или микроорганизмов от внутренней поверхности камеры (10).