本发明专利技术提供了一种大气颗粒物隔离装置，包括适配单元、扩散单元、导向单元以及适配单元与扩散单元之间的呼气管路和吸气管路；其中，所述适配单元包括如下结构的一种：气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；所述扩散单元包括扩散囊袋，或中空纤维膜组件及储气囊，所述扩散囊袋、中空纤维膜含有隔离膜，所述扩散单元还包括声波发生装置；所述导向单元包括单向阀和/或电力气体驱动装置。导向单元控制呼出气体从所述适配单元沿着呼气管路进入所述扩散单元，并且导向单元控制待吸入气体从所述扩散单元沿着吸气管路进入所述适配单元。本发明专利技术还提出了一种大气颗粒物隔离方法及隔离套件。及隔离套件。及隔离套件。
【技术实现步骤摘要】
一种大气颗粒物隔离装置、隔离套件、方法
[0001]本专利技术属于空气净化装置
，涉及一种大气颗粒物隔离装置、隔离方法和套件，用于医疗器械、生活服务范围领域及游泳器材。
技术介绍
[0002]人类等有肺动物，生理活动需要从空气中摄取氧气，呼吸过程中空气随呼吸运动进入肺泡，肺泡中的氧气经扩散进入血液，血液中的氧气被输送到全身的各种细胞中，在细胞内，氧气的氧元素经过氧化还原反应转化为水和二氧化碳中的一部分，其中二氧化碳随血液进入肺泡，随同肺泡中的气体呼出体外；其中氧化还原反应所生成水分进入细胞代谢过程，这部分水分被称为内生水，通常情况下内生水的数量为每天300ml左右；同时人类通过呼吸道损失的水分每天为300ml左右，可以认为吸入的氧气中氧元素与氢元素或碳元素结合后被呼出体外。在呼吸过程中氧元素吸入与呼出保持数量上的动态平衡。
[0003]人体呼出气体的成分和空气的成分如下表所示：
[0004][0005]从上表中可以看出，按照空气体积计算，空气中氧气比例为21％，经过肺部交换后该呼出气体氧气比例变为16％，氮气比例不变，呼出气体中二氧化碳由0.03％提高到4％，水分由0.07％提高到1.1％，由于呼出气体中的氧元素结合了氢元素和碳元素，呼出气体质量有所增加。以上数据是大气成分及呼出气体成分的一个常见数据例子，依据不同的地理位置及不同的身体情况以上数据有可能出现小幅度变化，该小幅度变化不影响本专利技术所描述的隔离方法实施。
[0006]大气颗粒物表示一般空气中的常见颗粒物，大气中污染悬浮颗粒成分多为元素碳、有机碳化合物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐。其它的常见的成分包括各种金属元素，既有钠、镁、钙、铝、铁等地壳中含量丰富的元素，也有铅、锌、砷、镉、铜等主要源自人类污染的重金属元素。二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物等在空气中也可以转化为悬浮颗粒或者吸附于悬浮颗粒。同时悬浮颗粒还可以吸附其他有毒物质及细菌病毒等等。大气颗粒物直径范围包括1nm至1000um之间，随着颗粒物直径的增大，其沉降速度增大。
[0007]为了减少空气污染，对吸入空气进行过滤是通用做法，市场上各种样式的口罩能够对不同大小的颗粒物有一定的阻挡和吸附作用。目前常用的过滤材料包括棉麻纺织品、有机高分子纤维材料、多孔发泡材料、经过拉伸或添加致孔剂加工的微孔膜、有机高分子聚合物驻极体吸附过滤材料等。
[0008]为进一步提高大气颗粒物的阻挡和吸附比率，现有的办法通常有两种，一是增加过滤材料的厚度，二是减小过滤材料的孔径，这些措施都增加了吸气阻力，会产生吸气不适感，甚至感到吸气困难，尤其是在运动强度增加的时候表现更明显，对于有慢性呼吸道疾病的人来说，增加吸气阻力也无法忍受并且危险。
[0009]为了增加使用的舒适度，部分口罩使用了呼气单向阀，该单向阀在呼气过程中打开使得呼气过程阻力减少从而提高呼气舒适度；该单向阀在吸气过程中处于关闭状态，吸气阻力并未因为呼气单向阀的使用而减少。
[0010]在口罩的制作材料种类一定的情况下，口罩对大气中颗粒物的阻挡和吸附比例提高必然会增加吸气阻力，在使用传统口罩的过程中，该吸入气体越清洁，吸气阻力越高，两者之间的矛盾无法通过传统方法得到根本解决。
技术实现思路
[0011]本专利技术要解决的问题是提供一种用于大气颗粒物隔离的日常用品及医疗器械装置、体育用品，该装置尽可能安全、高效、舒适地改善吸入气体的质量，由此避免现有技术中已知的缺点。优选地，所述装置特别适合更微小的颗粒物的去除，尤其对直径小于1um颗粒物的去除具有更高的去除率，并且较少影响佩戴舒适度。
[0012]另外，通过本专利技术提供的颗粒物去除方法，为隔离装置的实施提供了帮助，本专利技术还提出了优选实施方式。通过本专利技术的装置和套件经扩散平衡后的气体的二氧化碳浓度小于0.1％，氧气浓度大于19％。
[0013]通过如说明书中定义的用于大气颗粒物隔离的日常用品、医疗器械装置、体育用品和相应的隔离方法进一步适当地解决了本专利技术潜在的问题。
[0014]本专利技术提供了一种大气颗粒物隔离装置，所述隔离装置包括适配单元、扩散单元、导向单元以及所述适配单元与所述扩散单元之间的呼气管路和吸气管路。其中，所述适配单元包括如下结构的一种：气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔，所述口鼻罩还包括通气窗口鼻罩；所述扩散单元包括扩散囊袋或两个以上扩散囊袋组成的扩散囊袋串，或中空纤维膜组件及储气囊，所述扩散囊袋和中空纤维膜组件包括隔离膜，所述扩散单元还包括声波发生装置；其中，所述扩散囊袋包括支撑物；所述导向单元包括单向阀和/或电力气体驱动装置。所述单向阀包括：鸭嘴阀或膜片式单向阀；所述电力气体驱动装置包括气泵或无创呼吸机机体。
[0015]所述扩散单元包括扩散囊袋或两个以上扩散囊袋组成的扩散囊袋串，或者中空纤维膜组件及储气囊；所述扩散囊袋、中空纤维膜组件两者均包括隔离膜；所述扩散囊袋中的隔离膜的制作材料包括：聚四氟乙烯、硅橡胶、聚氨酯，聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、醋酸纤维素、天然棉麻纤维等中的一种，或至少以上两种材料的组合；所述中空纤维膜组件中的隔离膜制作材料包括：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、硅橡胶、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酰胺、聚芳
醚酮等中的一种，或至少以上两种材料的组合；所述扩散囊袋隔离膜一部分具有折叠结构样式。
[0016]所述隔离膜还包括氨基硅油成分的整理剂涂层，或者一层室温固化硅橡胶涂层，或者一层高温固化硅橡胶涂层。
[0017]所述扩散单元隔离膜外侧包括聚丙烯熔喷布过滤吸附层；所述熔喷布包括驻极体结构和/或电气石粉末。
[0018]此外所述扩散单元还包括声波发生装置，所述声波发生装置安装在所述扩散单元外部或者所述扩散囊袋的内部；所述声波频率包括100Hz至100MHz。所述扩散囊袋或扩散囊袋串的进气口和/或出气口连通储气囊。
[0019]所述扩散囊袋内部或由所述扩散单元到所述适配单元的吸气管路上还设有活性炭吸附装置。
[0020]所述呼气管路设有排水阀门，所述呼气管路包括散热金属管段。
[0021]所述隔离装置还包括安装在吸气管路中的氧气和/或二氧化碳浓度传感器，以及对所述浓度传感器产生的信号进行处理并显示的设备。
[0022]所述口鼻罩包括通气窗口鼻罩。
[0023]本专利技术的指导思想是对呼出的气体进行收集，使之进入扩散单元，不再排出到大气环境，被收集的呼出气体为高二氧化碳高水蒸气气体，通过该扩散单元的隔离膜(一种微孔膜)，该呼出气体与大气环境进行扩散平衡，扩散的动力来源于隔离膜两侧的气体分压差以及气体分子固有的运动。该呼出气体中的二氧化碳和水蒸气通过隔离膜扩散到大气环境中，大气中的氧气通过隔离膜扩散到被收集的呼出气体中，随着时间推移，该呼出气体中氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气、以及其他微量气体与大气成分趋于一致；大气中的颗粒物直径和质量大于氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气、以及本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大气颗粒物隔离装置，其特征在于，所述隔离装置包括适配单元(100)、扩散单元(300)、导向单元(200)以及设置于所述适配单元(100)与所述扩散单元(300)之间的呼气管路(401)和吸气管路(402)；所述扩散单元(300)包括微孔材料隔离膜(301)。2.根据权利要求1所述的大气颗粒物隔离装置，其特征在于，所述适配单元(100)包括如下结构的一种：气管内插管、潜水咬嘴、鼻塞、鼻罩、口鼻罩、面罩、头盔；和/或，所述口鼻罩包括通气窗口鼻罩；和/或，所述导向单元(200)包括单向阀和/或电力气体驱动装置；所述单向阀包括：鸭嘴阀或膜片式单向阀；所述电力气体驱动装置包括气泵或无创呼吸机机体；和/或，所述扩散单元(300)包括扩散囊袋或两个以上扩散囊袋组成的扩散囊袋串，或者中空纤维膜组件及储气囊；所述扩散囊袋、中空纤维膜组件两者均包括隔离膜(301)；所述扩散囊袋中的隔离膜(301)的制作材料包括：聚四氟乙烯、硅橡胶、聚氨酯，聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、纤维素、醋酸纤维素、天然棉麻纤维中的一种，或至少以上两种材料的组合；所述中空纤维膜组件中的隔离膜(301)制作材料包括：聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、硅橡胶、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚酰胺、聚芳醚酮中的一种，或至少以上两种材料的组合；和/或,所述隔离膜上的孔径均小于1000um，或所述隔离膜上超过1000um孔径的孔个数小于总个数的5％；和/或，所述扩散囊袋包括支撑物(302)；和/或，所述隔离膜包括氨基硅油成分的整理剂涂层，或者一层室温固化硅橡胶涂层，或者一层高温固化硅橡胶涂层；和/或，所述扩散囊袋至少一部分隔离膜包括折叠结构样式；和/或，所述扩散单元隔离膜(301)外侧包括聚丙烯熔喷布过滤吸附层；所述熔喷布包括驻极体结构和/或电气石粉末。3.根据权利要求1或2所述的大气颗粒物隔离装置，其特征在于，所述扩散单元(300)还包括声波发生装置，所述声波发生装置安装在所述扩散单元外部或者所述扩散囊袋的内部；所述声波频率包括100Hz至100MHz；和/或，所述扩散单元(300)内部或由所述扩散单元(300)到所述适配单元(100)的吸气管路(402)中设有活性炭吸附装置；和/或，所述呼气管路(401)设有排水阀门，所述呼气管路(401)包括散热金属管段；和/或，所述扩散囊袋或扩散囊袋串的进气口和/或出气口连通储气囊；和/或，所述隔离装置包括安装在吸气管路(402)中的氧气和/或二氧化碳浓度传感器，以及对该浓度传感器产生的信号进行处理并显示的设备。4.一种大气颗粒物隔离套件，其特征在于，所述隔离套件包括如权利要求1
‑
3之任一项所述的大气颗粒物隔离装置和至少如下一个附件，该附件包括无创呼吸机机体、气泵、移动电源、开关电路、所述开关电路的计算机控制程序、所述控制程序的储存执行芯片、固定所述适配单元(100)于头部的束带、固定所述适配单元(100)于耳部的束带。5.一种基于权利要求1或4所述大气颗粒物隔离装置或套件的大气颗粒物隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，通过适配单元(100)收集肺部呼出气体；步骤2，所述呼出气体在导向单元(200)的控制下，沿着呼气管路(401)输送到扩散单元(300)；步骤3，所述呼出气体与大气成分在所述扩散单元(300)中通过隔离膜(301)完成扩散平衡，成为待吸入气体；步骤4，所述待吸入气体在所述导向单元(200)的控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋小平，于奕飞，周晓辉，
申请(专利权)人：于从军，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。