个人可穿戴空气幕防护罩制造技术

帽形式的装置，用于在穿戴者的面部和环境之间对空气传播的病原体生成隔离屏障。外表面的主要部分包括过滤材料，允许过滤后的空气从环境流到表层下方的腔室中。风扇将空气吸通过过滤器元件并到腔室内。当人穿戴该装置时，水平定向的槽横跨帽结构的遮板部分位于人的前额前方。槽的宽度远小于长度。在腔室中的过滤后的空气流作为人脸前方的幕状过滤后的空气流被引导出槽。安装在槽上方的横流风扇最高效地生成幕流。地生成幕流。地生成幕流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】个人可穿戴空气幕防护罩


[0001]本公开描述了与空气传播病原体防护领域相关的技术，尤其是使用空气幕提供与环境隔离屏障的装置。

技术介绍

[0002]在本领域中已知有多种类型的防护口罩，用于将穿戴者与周围环境的空气隔离，并防止穿戴者污染周围环境。由于由过滤材料制成的口罩不舒适，而且它们的效率在很大程度上取决于它们的穿戴方式，因此已经描述了许多口罩，它们使用高速空气幕在穿戴者和环境之间生成隔离屏障。
[0003]一些这样的空气幕装置在以下专利文件中有所展示：
[0004]授予S.等人的美国专利No.5,048,516的“Respiratory Mask”。
[0005]美国公布了O.I.Osipov等人的专利申请No.2013/0118506，“Method for protecting breathing organs and eyes from aerosols and device for implementing the same”，以及其中引用的其他几个参考文献。
[0006]此外，在A.S.Sakharov等人发表于Physics,2020,No.2,第340
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351页的题为“Study of an Air Curtain in the Context of Individual Protection from Exposure to Coronavirus(SARS
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CoV
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2)Contained in Cough
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Generated Fluid Particles”的文章中，对于目前正在进行的COVID
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19病毒传播，阐述了这种空气幕屏障的要求和效率。
[0007]然而，据信以上引用的公开中的每一个在所建议的解决方案的使用或效率上具有一个或多个不利方面。
[0008]本节和说明书其他部分中提到的公开中的每一个的披露内容均通过引用全部并入本文。

技术实现思路

[0009]本公开试图提供克服现有技术系统和方法的至少一些缺点的新颖系统和方法。本公开描述了头戴式装置，该装置能够生成幕状空气射流，使得空气充当动态屏障，相对于空气传播或雾化病原体(诸如悬浮在装置穿戴者周围的空气中的携带病原体的液体微滴，或者甚至无意中朝向装置穿戴者投射的空气)保护穿戴者，并确保使用者能够吸入基本上不含病原体的过滤空气。可附加地，它朝向地板移动，携带病原体的液体微滴被装置穿戴者从口腔或鼻腔排出，防止它们在穿戴者周围的广阔区域朝外排出，从而防止污染病原体排放者的周围环境。向下定向地板的病原体(其远低于附近其他人的吸入孔和眼睛)将大大降低被其他人吸入的可能性。
[0010]该装置可被称为空气罩生成器(air
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shield generator)，可类似于帽形头饰，其带有风扇，所述风扇能够吸入环境空气并迫使其通过长而窄的矩形槽，或者可替代地任何其他适当形状的槽，以便生产高速空气流。这充当空气幕，该空气幕可防护穿戴者的鼻子、
嘴巴和眼睛免受可悬浮在装置穿戴者周围空气中的飞沫的影响。
[0011]由于用于生成空气幕的空气如上所述途经装置穿戴者的鼻子、嘴巴和眼睛，因此空气幕不包含载有病原体的液滴是很重要的。如果空气幕防护罩中包含受感染的液滴，这些液滴可意外地被引导朝向穿戴者的眼睛、鼻子或嘴巴，或者朝向靠近面部的物体，诸如手机。这可发生在以下情况：如果空气流(air flow)有任何扰动，诸如使用者将物体或手穿通过空气流，这会使空气流沿多个方向偏转。此外，一股空气(诸如开门时)也可引导空气流朝向穿戴者的面部。可附加地，如果空气幕中有受感染的飞沫，即使这些受感染的飞沫被向下引导到不太可能导致感染传播的空间，但由于空气幕失去其动能，它们仍可被投射到空气流幕外，并且因此仍可感染空气幕防护罩穿戴者附近的其他人。因此，设计用于去除此类受感染液滴的过滤器使得由该装置生产的空气幕包括过滤后的未受污染的空气是重要的。
[0012]为了为空气幕防护罩提供有效的空气过滤，需要适当的过滤器以确保载有病原体的流体颗粒尽可能多地被截留在过滤器中。被称为HEPA过滤器(高效微粒空气)的过滤器常常用于此目的，然而也可使用任何其他此类过滤器。这种过滤器的缺点是：为了高效地执行它们的过滤功能，它们必须对空气流具有高阻力。需要高流速来生产本申请的高速空气幕。在那些情况下，流动路径中的高阻力过滤器将限制用于生产高速空气流的风扇的吞吐(throughput)。为了克服这个限制，一般需要大风扇以便生成所需的吞吐。然而，这样的大风扇在头戴式防护面罩中会显得笨重，并且需要更高的功率水平才能操作。这将需要大容量的能源，诸如相对较大的电池，并且会使该装置不适合穿戴或穿戴起来不舒适。可替代地，如果要使用更紧凑的电池，则电池充电的利用率可能无法提供足够有用的操作时间。
[0013]目前描述的装置通过利用尽可能大的过滤面积来克服此问题，使得由增加的过滤面积导致的过滤器对空气流的总阻力被最小化。对所需空气流水平的较低阻力使得能够使用以较低功率水平操作的较小风扇，从而可使用具有较小充电容量并因此物理大小较小的电池。因此，与以前可用的空气幕面罩相比，空气罩生成器可以是重量更轻、功率更低且更易于穿戴的装置。
[0014]这种空气罩生成器可形成为头置式帽形装置(head mounted,cap
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shaped device)，该形状能够在帽的外表面上提供足够大的区域以用于所需的过滤面积。经常，过滤可通过使用嵌入或连接到装置外表面的单个适当形状的过滤器来实现，优选地在过滤器内部具有狭窄的支撑支柱，以便保护过滤器形状免受外部物理冲击和以便确保过滤后的空气腔室中顺畅的空气流所需的空间。可替代地，可在帽形装置的外表面上安装多个大小合适的过滤器。
[0015]由风扇生成的空气流可被引导朝向细长的窄槽，该槽在帽的前部处使得其位于穿戴者的前额区域中并且被引导向下。窄槽具有大致水平的定向，优选地稍微向外倾斜，以防止它太靠近使用者的脸，使得生成高速空气流，引导穿过穿戴者的脸，从而提供所需的保护。
[0016]为了确定在本装置中使用的优选风扇类型，现在考虑不同风扇类型的优点和缺点。因为没有任何类型的风扇可结合高流量、更高输出空气压力的特征并且比其他类型的效率更高，所以必须权衡风扇特性，以便为此应用选择正确的风扇类型。因此，轴向风扇虽然在常用风扇中效率最高，并且能够提供大风量，但其生成的压力低且空气分布面积较大。另一方面，径向或切向或横流风扇生成的空气压力较高，但流量不大。这意味着它们会生成
稳定但更温和的空气流，但可用来瞄准集中区域。因此，尽管此类风扇的效率低于轴向风扇，但它们的高压特征以及能够生成宽范围空气射流的特殊物理特性，而无需过度集中到形状狭窄的流动流(flow stream)中，使其成为在此应用的装置中的优选。横流或切向风扇的附加优点是它们生成的噪音水平显著低于许多其他类型的风扇，并且特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.适配于安装在人头上的装置，用以在人与环境之间生成用于空气传播病原体的隔离屏障，所述装置包括：外表面层，所述外表面层封闭在其自身和人头之间的至少一个腔室；安装在外表面层中的至少一个过滤器元件，所述过滤器元件适配于允许过滤后的空气从环境进入到所述至少一个腔室中的通过；风扇，所述风扇适配于通过所述至少一个过滤器元件生产过滤后的空气流并进入到所述至少一个腔室中；以及位于腔室的下方前部区域中的横向槽，当装置安装在人头上时所述横向槽位于人的前额前方的位置中，槽的长度横向延伸穿过装置，并且槽的宽度小于长度，使得所述至少一个腔室内的过滤后的空气流作为人脸前方的过滤后的空气流被引导出槽，其中，所述至少一个过滤器元件占据外表面层的相当大部分，使得所述至少一个过滤器元件对通过其的空气流的阻力被最小化。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个腔室包括单个腔室，并且所述鼓风机风扇是紧邻槽设置的横流风扇，使得它从所述单个腔室收集过滤后的空气并将其通入到槽中。3.根据权利要求2所述的装置，其中，风扇安装在装置的前端处的遮板中，且所述遮板的最前端作为通向横流风扇的入口导流叶片起作用。4.根据权利要求2所述的装置，其中，风扇安装在遮板的前端中，且入口孔面向内部腔室。5.根据权利要求3所述的装置，其中，入口叶片导向件具有光滑内部轮廓，以帮助空气高效地流入到风扇中。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个过滤器元件包括安装在外表面层中的多个分隔的过滤器元件。7.根据前述权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述至少一个过滤器元件包括覆盖外表面层的至少相当大部分面积的单个过滤器元件。8.根据权利要求7所述的装置，其中，外表面层的相当大部分面积为50％。9.根据权利要求7所述的装置，其中，外表面层的相当大部分面积为75％。10.根据权利要求7所述的装置，其中，外表面层的相当大部分面积为90％。11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，适配于接收至少一个电池用以为风扇供电。12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述至少一个电池是安装在装置的边...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：泰克尼恩研究和发展基金有限公司，
类型：发明
国别省市：