Способ и устройство индивидуальной антивирусной воздушной завесы Российский патент 2025 года по МПК A61M16/10 A61L9/20 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания человека от ингаляционного воздействия патогенных бактерий и вирусов и может найти применение в повседневной жизни при работе в условиях, сопряженных с риском аэрозольного заражения человека патогенными микроорганизмами. Для этих целей обычно применяют маски с функциями обеззараживания вдыхаемого воздуха. Для защиты от попадания загрязняющих газообразных веществ и патогенных микроорганизмов во выдыхаемых человеком патогенных микроорганизмов применяют способы и устройства нейтрализующего действия. Свойство маски заключается в фильтрующе-очищающих действиях. К настоящему времени было разработано множество разных типов масок для обеззараживания вдыхаемого воздуха от патогенных бактерий и вирусов. Большую часть известных устройств можно отнести к категории лицевых масок с фильтрующими картриджами, в том числе постоянными (см., например, патент США RE39493 (Yuschak et al.)) и заменяемыми (см., например, патенты США №4790306 (Braun), №7131442 (Kronzer и др.), №№6923182, 6041782 Angajivand et al), №4807619 (Dayrud and others), and №4536440 (Berg). Находят все более широкое применение защиты от патогенных бактерий и вирусов способами волновой антимикробной обработки воздуха (см/ патент США №US 9480760 В2, (Appeaning et al); патент РФ с бактерицидной лампой №2729629 С1 (Багаева О.Л. и др.) и со светодиодными источниками излучения ультрафиолетового спектра №2775298 С1, (Михайлов А.Г. и др.), №94421 U1 (Марков В.Н.).

Более близким аналогом по обеззараживанию вдыхаемого воздуха служит принцип формирования воздушной завесы с ультрафиолетовой обработкой (см., например, патенты RU 2729629 C1, RU 2284833 C2, US 20030150328), также бактерицидная лампа-рециркулятор для «кварцевания» офиса (ультрафиолетовая лампа FM-1209) (https://zdorovee.com/baktericidnye-lampy/fm-1209/). Эти приборы стационарного типа, применяемые для стационарной бактерицидной обработкой помещений. Обработка воздуха ультрафиолетом может нести опасность для человека при прямом действии ультрафиолета. Из-за вредного воздействия ультрафиолетового спектра излучения на человека обеззараживание воздуха в помещениях проводят без людей. Следует отметить, что к настоящему времени известен безопасный для человека диапазон спектра ультрафиолетового излучения (https://vc.ru/tribuna/156964). Безопасный диапазон длины волны находится в пределах 210-230 нм. Исследованиями установлена безопасность этого спектра излучения для человека, причем его эффективность дезинфицирующих свойств сопоставима со стандартным излучением с длиной волны в 254-280 нм. К настоящему времени производятся светодиодные источники любого ультрафиолетового диапазона, в том числе светодиоды в ленточном исполнении. В настоящее время они достаточно широко распространены и доступны. Для мобильного применения более пригодны именно светодиодные источники ультрафиолетового спектра вследствие малого энергопотребления при высокой интенсивности излучения. Таким образом, они могут быть использованы для мобильного применения и безопасного индивидуального краткосрочного и длительного использования. Следует учитывать, что ультрафиолетовое излучение может способствовать образованию озона в области непосредственной близости от источника излучения. Озон в повышенных концентрациях является токсичным для человека. Целесообразно исключить возможность попадания озона в дыхательные пути человека. Это достаточно просто реализуемо даже для варианта мобильного применения. Сама по себе молекула озона нестабильна и, соответственно, недолговечна. Для ее деструкции применяют достаточно простые каталитические способы (см. Rakitskaya T.L., Ennan А.А. et al. Kinetics and mechanism of low-temperature ozone decomposition by Co-ions adsorbed on silica // Catalysis Today. 1999. V. 53. P. 715-723; Konova P., Stoyanova M., et al. Catalytic oxidation of VOCs and CO by ozone over alumina supported cobalt oxide // Appl. Catal. A: Gen. 2006. V. 298. P. 109-114; Stoyanova M., Konova P, et al. Alumina-supported nickel oxide for ozone decomposition and catalytic ozonation of CO and VOCs // Chemical Engineering Journal 2006. V. 122. P. 41-46). Применение каталитического разложения озона является простым, недорогим и вполне пригодным в индивидуальных устройствах.

Известные варианты формирования воздушной завесы с ультрафиолетовой обработкой, пригодны для стационарного использования и не предназначены для мобильного применения.

Для достижения цели в создании способа и устройства мобильной индивидуальной защиты дыхательных органов пользователя от попадания микроорганизмов с вдыхаемым воздухом предложен способ создания индивидуальной антивирусной воздушной завесы, включающий формирование воздушного потока, бактерицидную обработку воздушного потока и регулирование направлением и формой воздушной завесы, отличающийся тем, что захват воздуха производят вентиляционным блоком с производительностью по воздуху 600 литров/мин через всасывающий патрубок из эластичного материала с фильтром. Воздух из атмосферы всасывают вентилятором в вентиляционном блоке через всасывающий патрубок из окружающего воздушного пространства. Производительность вентиляционного блока по воздуху обеспечивает ≥600 литров/мин, что более чем в 6 раз превышает потребляемый человеком требуемый объем в активном состоянии. Из вентиляционного блока воздух поступает в закрытый блок бактерицидной обработки для обеззараживания. Бактерицидную обработку воздушного потока производят ультрафиолетовой обработкой в блоке бактерицидной обработки при прохождении воздуха по лабиринтному воздуховоду внутри корпуса с входным и выходным отверстиями и размещенными по внутренней поверхности блока бактерицидной обработки светодиодами ультрафиолетового спектра излучения. Воздушную индивидуальную завесу формируют путем подачи обеззараживаемого воздуха по гибкой трубке подачи обеззараженного воздуха с зеркальной внутренней поверхностью в область воздушной индивидуальной завесы и установленной в конце насадкой формирования индивидуальной воздушной завесы с сеткой катализатора на основе кобальта для разрушения молекул озона и распределения выходящего потока обеззараженного воздуха насадкой формирования индивидуальной воздушной завесы. Ультрафиолетовую обработку воздушного потока внутри всей трубки производят как прямым излучением от светодиодов, так и отраженным излучением от зеркальных стенок внутренней поверхности гибкой трубки подачи обеззараженного воздуха. Внутреннюю стенку гибкой трубки делают зеркальной, посредством чего излучаемый ультрафиолет, многократно отражаясь от стенок, усиливает обеззараживающую обработку. Насадка формирования индивидуальной воздушной завесы направленно создает перед дыхательными органами пользователя объем обеззараженного воздуха, который перекрывает область захвата дыхательными органами воздуха при дыхании. Насадка формирования индивидуальной воздушной завесы имеет сетку катализатора на основе кобальта для разрушения молекул озона, которые могут быть образованы ультрафиолетовой обработкой.

Устройство для осуществления способа создания индивидуальной воздушной завесы, включающее всасывающий патрубок из эластичного материала с фильтром, вентиляционный блок с производительностью по воздуху 600 литров/мин, блок бактерицидной обработки в виде лабиринтного воздуховода внутри корпуса с входным и выходным отверстиями и размещенными по внутренней поверхности светодиодами ультрафиолетового спектра излучения, расположенный за вентиляционным блоком, гибкую трубку подачи обеззараженного воздуха в область воздушной индивидуальной завесы с зеркальной внутренней поверхностью и установленной на конце насадки формирования индивидуальной воздушной завесы с сеткой катализатора на основе кобальта для разрушения молекул озона.

Вентиляционный блок через всасывающий патрубок предназначен для захвата воздуха из окружающей атмосферы. Объем захватываемого воздуха кратно (более чем в 6 раз) превосходит потребляемый при активном дыхании объем. Поступающий воздух обеззараживается в блоке бактерицидной обработки посредством обработки ультрафиолетом, излучаемым светодиодами ультрафиолетового спектра излучения, расположенные по внутренней поверхности блока бактерицидной обработки. Внутренняя поверхность трубки подачи обеззараженного воздуха имеет зеркальную поверхность. Многократное отражение ультрафиолетового излучения усиливает интенсивность и продолжительность обеззараживания воздуха, проходящего по гибкой трубке подачи обеззараженного воздуха. Сетка катализатора на основе кобальта, установленная на конце насадки формирования индивидуальной воздушной завесы, разрушает токсичные для человека молекулы озона, вероятность образования которых возможна при ультрафиолетовой обработке.

Работу индивидуальной антивирусной воздушной завесы рассмотрим на примере конкретного исполнения.

На фиг. 1 представлена индивидуальная воздушная завеса, формируемая нагнетаемой струей воздуха перед дыхательными органами пользователя, на фиг. 2 представлено мобильное устройство индивидуальной антивирусной воздушной завесы на пользователе, где 1 - вентиляционный блок, совмещенный с блоком бактерицидной обработки, 2 - всасывающий патрубок, 3 - эластичная трубка, 4 - насадка формирования завесы, 5 - воздушная завеса.

Индивидуальную антивирусную воздушную завесу эксплуатируют следующим образом.

Вентиляционный блок, совмещенный с блоком бактерицидной обработки 1, всасывает вентилятором через всасывающий патрубок 2 воздух из окружающей атмосферы. Для вентиляционного блока, совмещенного с блоком бактерицидной обработки 1, можно применить вентилятор, используемый в ноутбуках, к примеру модель вентилятора «XFAN 80» (фирмы «DEEPCOOL»). Его производительность по воздуху составит ~ 600 литров/мин, что более чем в 6 раз превышает потребляемый человеком требуемый объем в активном состоянии. Двигатель вентилятора потребляет 0,08 А, при питании в 12 В. Это доступный, средний по производительности вентилятор, применяемый в ноутбуках. После вентиляционного блока, совмещенного с блоком бактерицидной обработки 1, воздух поступает по эластичной трубке 3 в насадку формирования завесы 4. Внутри эластичной трубки 3 по всей длине размещены ленточные светодиоды ультрафиолетового спектра излучения. Может быть применена светодиодная лента типа SMD 5050 со световым потоком 3600 лм, напряжение питания 12 В, с потребляемой мощностью 14,4 Вт/метр длины. Насадка формирования завесы 4 создает направленный поток выходящего воздуха перед дыхательными органами пользователя. Насадка формирования завесы 4 имеет сетку катализатора на основе кобальта для разрушения молекул озона. Сформированный насадкой формирования завесы 4 воздушный поток представляет собой воздушную завесу 5 в виде воздушного облака перед дыхательными органами пользователя. Воздушная завеса 5 представляет собой достаточно устойчивое облако обеззараженного воздуха за счет избыточного давления, создаваемого струей из насадки формирования завесы 4. Объем воздуха в воздушной завесе кратно превосходит требуемый для дыхания пользователя. Это обеспечит устойчивое положение воздушной завесы перед пользователем и, соответственно, гарантию потребления только обеззараженного воздуха.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к способу создания индивидуальной воздушной завесы и устройству для его осуществления. В способе захват воздуха производят вентиляционным блоком с производительностью по воздуху 600 литров/мин через всасывающий патрубок из эластичного материала с фильтром. Бактерицидную обработку воздушного потока производят ультрафиолетовой обработкой в блоке бактерицидной обработки в виде лабиринтного воздуховода внутри корпуса с входным и выходным отверстиями и размещенными по внутренней поверхности светодиодами ультрафиолетового спектра излучения, расположенном за вентиляционным блоком. Воздушную индивидуальную завесу формируют путем подачи объема обеззараженного воздуха по гибкой трубке подачи обеззараженного воздуха в область воздушной индивидуальной завесы с зеркальной внутренней поверхностью и установленной на конце насадкой формирования индивидуальной воздушной завесы с сеткой катализатора на основе кобальта для разрушения молекул озона и распределения выходящего потока обеззараженною воздуха насадкой формирования индивидуальной воздушной завесы. Устройство включает всасывающий патрубок из эластичного материала с фильтром, вентиляционный блок с производительностью по воздуху 600 литров/мин, блок бактерицидной обработки в виде лабиринтного воздуховода внутри корпуса с входным и выходным отверстиями и размещенными по внутренней поверхности светодиодами ультрафиолетового спектра излучения, расположенный за вентиляционным блоком, гибкую трубку подачи обеззараженного воздуха в область воздушной индивидуальной завесы с зеркальной внутренней поверхностью и установленной на конце насадки формирования индивидуальной воздушной завесы с сеткой катализатора на основе кобальта для разрушения молекул озона. Техническим результатом является формирование воздушной завесы с ультрафиолетовой обработкой, пригодной для стационарного использования и не предназначеной для мобильного применения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ создания индивидуальной воздушной завесы, в котором захват воздуха производят вентиляционным блоком с производительностью по воздуху 600 литров/мин через всасывающий патрубок из эластичного материала с фильтром, бактерицидную обработку воздушного потока производят ультрафиолетовой обработкой в блоке бактерицидной обработки в виде лабиринтного воздуховода внутри корпуса с входным и выходным отверстиями и размещенными по внутренней поверхности светодиодами ультрафиолетового спектра излучения, расположенном за вентиляционным блоком, воздушную индивидуальную завесу формируют путем подачи объема обеззараженного воздуха по гибкой трубке подачи обеззараженного воздуха в область воздушной индивидуальной завесы с зеркальной внутренней поверхностью и установленной на конце насадкой формирования индивидуальной воздушной завесы с сеткой катализатора на основе кобальта для разрушения молекул озона и распределения выходящего потока обеззараженного воздуха насадкой формирования индивидуальной воздушной завесы.

2. Устройство для осуществления способа создания индивидуальной воздушной завесы по п. 1, включающее всасывающий патрубок из эластичного материала с фильтром, вентиляционный блок с производительностью по воздуху 600 литров/мин, блок бактерицидной обработки в виде лабиринтного воздуховода внутри корпуса с входным и выходным отверстиями и размещенными по внутренней поверхности светодиодами ультрафиолетового спектра излучения, расположенный за вентиляционным блоком, гибкую трубку подачи обеззараженного воздуха в область воздушной индивидуальной завесы с зеркальной внутренней поверхностью и установленной на конце насадки формирования индивидуальной воздушной завесы с сеткой катализатора на основе кобальта для разрушения молекул озона.