CN203303523U - 便携式电动呼吸过滤器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种便携式电动呼吸过滤器,包括织物结构的口罩本体,其特征在于,在该口罩本体内部还设置有过滤结构,而在该过滤结构与所述口罩本体外表面之间则设置有电动通气装置。所述过滤结构包括内部填充有防PM2.5滤膜的过滤盒,以及固定于该过滤盒内的过滤膜。本实用新型通过过滤结构和电动通气装置的配合使用,使整个呼吸过滤器在过滤效果和透气性两方面都得到了兼顾,使口罩的实用价值得到了大大提高。

Description

便携式电动呼吸过滤器
技术领域
本实用新型涉及一种空气过滤器,具体地说,是涉及一种口罩结构的便携式电动呼吸过滤器。
背景技术
PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物;它是地球大气成分中含量很少的组分,但对空气质量和能见度却有重要的影响。PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质,且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响很大。
气象专家和医学专家认为,由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径10微米以上的颗粒物,会被挡在人的鼻子外面;粒径在2.5微米至10微米之间的颗粒物,能够进入上呼吸道,但部分可通过痰液等排出体外,另外也会被鼻腔内部的绒毛阻挡,对人体的危害相对较小;而粒径在2.5微米以下的细颗粒物,直径不到人的头发丝的1/20大小,不易被阻挡。被吸入人体后会直接进入支气管,干扰肺部的气体交换,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。
每个人每天平均要吸入约1万升的空气,进入肺泡的微尘可迅速被吸收、不经过肝脏解毒直接进入血液循环分布到全身;其次,会损害血红蛋白输送氧的能力,甚至丧失血液,这对于贫血和血液循环障碍的病人来说,可能产生严重后果。例如可以加重呼吸***疾病,甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉等心脏疾病。这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液,其中的有害气体、重金属等溶解在血液中,对人体健康的伤害更大。人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力,而且PM2.5还可成为病毒和细菌的载体,为呼吸道传染病的传播推波助澜。
目前,常见的防尘防菌设备主要是口罩,而市面上常见的口罩类型主要有以下几中:
外科手术口罩:用三层“不织布(non-woven)”制造,手术室环境适合使用,可阻隔直径约4微米以上微粒。
活性碳医用口罩:加入活性碳用料,最主要的作用是隔味,而非防菌、防毒,而且呼吸阻力会加大,不适合长时间使用。
防尘口罩:主要防尘,防菌功能一般。
普通纸口罩:阻挡较大微粒时有用,而直径少于5微米的病毒,可轻易通过,隔菌功能有限。
N95标准口罩:合符美国国家职业安全及健康协会标准(NIOSH),通过N95认可,隔滤的微粒,直径可小至0.3微米,可用于PM2.5的防护。虽然这种口罩确实有阻挡PM2.5的功效,但是,过滤功效越强的口罩,其密闭性就必然越强,相应的透气性就越差,长时间佩戴会感到不舒服、胸闷,对身体反而有害,而且,进行室外运动更不能戴N95口罩,老人与小孩也不应当长时间戴这种口罩。
综上所述,现有的口罩很难在PM2.5防护和透气性两方面实现兼顾,这给人们的工作与生活带来了不少麻烦,也使得该技术成为了当前科学研究的重点之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种便携式电动呼吸过滤器,主要解决现有口罩难以在过滤效果和透气性两方面实现兼顾的问题。
为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案如下:
便携式电动呼吸过滤器,包括织物结构的口罩本体,在该口罩本体内部还设置有过滤结构,而在该过滤结构与所述口罩本体之间则设置有电动通气装置。
进一步地,所述过滤结构包括内部填充有防PM2.5滤膜的过滤盒,以及固定于该过滤盒内的过滤膜。
再进一步地,所述电动通气装置包括控制电路,以及用于为穿过所述过滤结构的空气提供动力的微型风扇阵列,和位于所述口罩本体内部并与该控制电路电连接的压力传感器。其中,所述控制电路包括单片机,以及分别与该单片机电连接的放大电路和驱动电路,所述压力传感器与该放大电路连接,而风扇则与该驱动电路连接。而所述微型风扇阵列通过由有金属、ABS或硅胶材料制成的固定部件固定于口罩本体内部。
为了便于安装,所述口罩本体内部设置有由织物构成的密封空腔,而所述电动通气装置则设置于该密封空腔内部。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
(1)本实用新型通过过滤结构实现空气的多层过滤,再利用电动通气装置实现进出空气通气量和气体进出速率的控制,使得整个呼吸过滤器在保证过滤效果的同时也实现了高透气性,进而使其实用价值大大提高,有效地解决了现有口罩存在的过滤效果和透气性难以兼顾的问题。
(2)本实用新型对过滤结构进行了多层设计,除使用常规的过滤棉对空气杂质进行过滤之外,还在过滤盒内部填充有最新研发而成的防PM2.5滤膜,通过该滤膜可以过滤常规过滤棉无法过滤的PM2.5,另外,本实用新型采用的过滤盒中还设置有用于消毒的化学物质,可以对进入过滤盒的空气进行常规消毒,如此,便不仅使得过滤结构的过滤效果大大提高,而且还具有了一定的消毒杀菌功能,使得最终进入人体的空气质量大大提高。
(3)本实用新型利用压力传感器实时采集口罩本体内部的气压,并通过气压变化来控制风扇的工作状态,从而使空气在口罩本体、电动通气装置和过滤结构之间穿透性大大增强,进而达到了提高透气性的目的。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型中防PM2.5滤膜的结构示意图。
图3为本实用新型中电场发生器和电极连接的电路原理图。
上述附图中,附图标记对应的部件名称如下:
1-纤维过滤层,2-活性炭层,3-电极,4-口罩本体,5-过滤结构,6-电动通气装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明,本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1~图3所示,本实用新型提供的便携式电动呼吸过滤器,是在之前研究而成的基于电场吸附的防PM2.5滤膜技术的基础上进行的设计,也可以说是基于电场吸附的防PM2.5滤膜技术的一种应用。
对于上述基于电场吸附的防PM2.5滤膜技术,之前已经申请专利,目前正在审查之中,在此仅作简单介绍,不作详述。
防PM2.5滤膜,包括由至少两层纤维过滤层1组成的滤膜本体,以及位于相邻纤维过滤层1之间的活性炭层2,和设置于该活性炭层2内的电极***。而该电极***包括安装于每一层活性炭层内的电极3,和与所有电极3连接的用于驱动电极工作的电场发生器。所述电场发生器包括电源,电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6,二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5;其中,电容C1、电容C2、电容C3相互串联后,一端与电源的正极连接、另一端与一个电极连接;电容C4、电容C5、电容C6相互串联后,一端与电源的负极连接、另一端与另一个电极连接;二极管D2一端连接于电容C1、电容C2之间,另一端连接于电容C4、电容C5之间;二极管D4一端连接于电容C2、电容C3之间,另一端连接于电容C5、电容C6之间;二极管D1一端与电源的正极连接,另一端连接于电容C4、电容C5之间;二极管D5一端连接于二极管D4与电容C3之间,另一端连接于电容C6与电极之间;二极管D3则连接于二极管D2的输出端与二极管D4的输入端。
通过上述防PM2.5滤膜,利用活性炭的吸附作用,和电场发生器带来的静电吸附作用相互配合,能够有效地对PM2.5进行过滤。本实用新型将该防PM2.5滤膜填充于过滤盒之中,用于对PM2.5的过滤。
当外界空气穿过口罩本体的外表层织物,进入过滤结构5后,首先穿过过滤膜,将常规的空气杂志过滤掉,之后再穿过防PM2.5滤膜,再将空气中的PM2.5过滤掉。同时,过滤盒中设置有消毒用的化学物质,该化学物质与空气中的有毒物质进行化学反应,去掉其中的有毒成分,之后再进入电动通气装置6所在的密封空腔之中。本实用新型对于消毒功能仅在于消除空气中常规、易见的有毒物质,因此,用于消毒的化学物质也很常规,并不局限于某一种物质,使用时可以自行向过滤盒中添加,如果使用者不需要消毒功能,也可以不添加用于消毒的化学物质。
在空气从外界大气进入口罩本体4的过程中,电动通气装置6保持工作状态,微型风扇阵列持续地为空气提供流通的动力,使空气更快、更多地从外界进入口罩本体,最后穿过口罩本体,进入人体。具体地说,电动通气装置6旨在提高整个呼吸过滤器的透气性,它通过压力传感器实时检测口罩本体内部的气压,来判断人体当前的呼吸状态,进而改变微型风扇阵列的工作状态,最终达到提高透气性的目的。当人体吸气时,口罩本体4内部气压降低,压力传感器将采集到的气压变化数据经过放大电路传输给单片机,由单片机控制微型风扇阵列进入工作状态,为穿过过滤结构的空气提供动力,使其更快地穿过密封空腔,而进入人体,从而提高吸气效率和吸气量。而当人体呼气时,口罩本体内部气压上升,压力传感器将采集到的气压变化数据经过放大电路传输给单片机,单片机则控制微型风扇阵列停止工作,此时,由于口罩本体内部的气压大于密封腔体内部的气压,因此,人体呼出的气体将顺利穿过密封腔体,进入过滤结构,穿过过滤膜之后从口罩本体外壁进入外界大气之中,如此,呼气便完成了。
本实用新型最大的优点在于实现了口罩本体4与电动通气装置6和过滤结构5的集成,从外观上看,三者融为一体,不仅小巧,而且实用。为此,本实用新型中使用的风扇为微型风扇,且为多个,形成微型风扇阵列,以减小体积。为了固定微型风扇阵列,本实施例使用硅胶制成的固定部件将微型风扇阵列固定在口罩本体内部,以保证其正常工作。密封空腔采用软质材料制成,如织物、硅胶、橡胶等,而控制电路中的放大电路和驱动电路均采用现有技术,而且电路尽量简单,以保证体积小型化,成本低廉化。
为了便于人脸佩带,本实用新型整体成拱形,既能保证与人脸形状的密合良好又能在口鼻处保留一定的空间,佩带舒适。口罩本体即为现有的普通口罩,佩带方法也和普通口罩相同,在此不再赘述。
按照上述实施例,便可很好地实现本实用新型。

Claims (6)

1.便携式电动呼吸过滤器,包括织物结构的口罩本体,其特征在于,在该口罩本体内部还设置有过滤结构,而在该过滤结构与所述口罩本体之间则设置有电动通气装置。
2.根据权利要求1所述的便携式电动呼吸过滤器,其特征在于,所述过滤结构包括内部填充有防PM2.5滤膜的过滤盒,以及固定于该过滤盒内的过滤膜。
3.根据权利要求2所述的便携式电动呼吸过滤器,其特征在于,所述电动通气装置包括控制电路,以及用于为穿过所述过滤结构的空气提供动力的微型风扇阵列,和位于所述口罩本体内部并与该控制电路电连接的压力传感器。
4.根据权利要求3所述的便携式电动呼吸过滤器,其特征在于,所述控制电路包括单片机,以及分别与该单片机电连接的放大电路和驱动电路,所述压力传感器与该放大电路连接,而风扇则与该驱动电路连接。
5.根据权利要求4所述的便携式电动呼吸过滤器,其特征在于,所述微型风扇阵列通过由有金属、ABS或硅胶材料制成的固定部件固定于口罩本体内部。
6.根据权利要求2或5所述的便携式电动呼吸过滤器,其特征在于,所述口罩本体内部设置有由织物构成的密封空腔,而所述电动通气装置则设置于该密封空腔内部。
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