基于多道过滤功能的供排气式口罩
技术领域
本发明涉及防护用品领域，具体涉及基于多道过滤功能的供排气式口罩。
背景技术
2019年底，新型冠状病毒肺炎暴发，席卷全球。各国相继封城或封国，禁止各种大型活动，企业停工、学校停课，服务业全面停业，造成了非常严重的经济损失、社会损失。
在人员流动频繁的当今社会，现有的口罩已无法解决目前的问题。现有的口罩无非存在主要四个方面的问题：一是口罩无法重复使用，不仅导致环境污染，而且致使生产口罩的速度无法满足需求；二是口罩的过滤效率不高，常用的口罩过滤效率能达到95%，可能更高，但仍无法满足人流密集区的过滤效率要求。在现有口罩过滤技术的基础上，即使过滤效率再提高1%，对技术要求将是非常之高，甚至难以达到；三是口罩与人体面部的密合程度较低，外界空气非常容易利用缝隙进入口罩内；四是长时间戴口罩，会呼吸不畅，产生烦闷情绪，不经意间就会口罩歪戴，甚至口罩摘掉，而口罩歪戴或摘掉从而导致口罩的过滤失效。
基于口罩的上述问题，一旦疫情暴发，仍不得不采取传统的隔离方法进行应对，严重影响人员流动，企业无法复工，学校无法开学，造成社会经济发展停滞。
发明内容
针对现有口罩的问题，本发明融合供气式口罩和空气过滤式口罩各自的优点，提出结构简单、技术要求不高、易于使用的基于多道过滤功能的供排气式口罩，不仅能够提供唯一的可信任空气来源及排放出口，而且能够解决口罩的过滤效率不高、密合程度低、呼吸不畅的问题和部分解决口罩无法重复使用的问题，以支持疫情严重情况下的企业复工、学校复课等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于多道过滤功能的供排气式口罩，包括多道过滤功能的供气装置(1)、多道过滤功能的排气装置(2)、检测控制装置(3)和不透气口罩本体(6)。
所述检测控制装置(3)检测所述多道过滤功能的供气装置(1)两侧的气压，进而控制所述多道过滤功能的供气装置(1)内置的风机(9)转速快慢；所述风机(9)抽取经所述多道过滤功能的供气装置(1)内置的多道过滤片(7)过滤的空气，并由供气导管(4)送入所述不透气口罩本体(6)内，以供人呼吸；人呼出的浊气经排气导管(5)送入所述多道过滤功能的排气装置(2)，并经所述多道过滤功能的排气装置(2)内置的多道过滤片(7)过滤，由所述多道过滤功能的排气装置(2)内置的风机(9)排出外界。
优选的，所述多道过滤功能的供气装置(1)与所述供气导管(4)相连，将过滤的空气送入所述不透气口罩本体(6)；多道过滤片(7)内置于所述多道过滤功能的供气装置(1)内，紧密固定于内壁，并紧紧依附于铁丝网(8)上，以防止被撕裂，其过滤面朝向外界，阻止外界空气中的有毒物质进入；所述多道过滤片(7)的任意两道之间设置的风机(9)，接收所述检测控制装置(3)的供电和控制命令，将过滤的空气抽向供气导管(4)，送入所述不透气口罩本体(6)内。
优选的，所述多道过滤功能的排气装置(2)与所述排气导管(5)相连，将所述不透气口罩本体(6)内人呼出的浊气吸入其中；多道过滤片(7)内置于所述多道过滤功能的排气装置内，紧密固定于内壁，并紧紧依附于铁丝网(8)上，以防止被撕裂，其过滤面朝向排气导管，阻止人呼出的浊气中有毒物质进入外界空气；所述多道过滤片(7)的任意两道之间设置的风机(9)，接收所述检测控制装置(3)的供电和控制命令，将过滤的浊气排向外界空气。
优选的，所述过滤片(7)制成材料采用满足国家标准的医用口罩、民用卫生口罩和其他具有同等过滤效果的材料；所述过滤片(7)制成形状满足所述多道过滤功能的供气装置(1)或所述多道过滤功能的排气装置(2)的形状和固定要求；所述过滤片(7)失效后在所述多道过滤功能的供气装置(1)和所述多道过滤功能的排气装置(2)中易于更换。
优选的，所述检测控制装置(3)的控制芯片(31)用电线与所述检测控制装置的电源(32)相连，为所述控制芯片(31)、所述多道过滤功能的供气装置(1)和所述多道过滤功能的排气装置(2)提供电力支持，并对所述电源(32)电量降低到一定程度时进行报警；所述电源(32)可以是使用充电器直接充电的内置固定电源，也可以是能更换的可充电或不可充电的电池；所述检测控制装置(3)的气压检测传感器(33)与所述控制芯片(31)用电线和控制线相连，置于所述多道过滤功能的供气装置(1)靠近外界空气端的所述气压检测传感器(33)用于检测外界空气气压，置于所述多道过滤功能的供气装置(1)最靠近供气导管(4)的过滤片(7)和供气导管(4)之间的所述气压检测传感器(33)用于检测所述不透气口罩本体(6)内的内部空气气压，检测所述不透气口罩本体(6)内部空气气压的所述气压检测传感器(33)也可以置于所述不透气口罩本体(6)中；所述检测控制装置(3)根据气压检测传感器(33)检测到的所述内部空气气压和所述外界空气气压调整所述多道过滤功能的供气装置(1)和所述多道过滤功能的排气装置(2)的风机转速快慢，实现所述内部空气气压略大于或大于所述外界空气气压，以保证外界空气无法通过所述不透气口罩本体(6)与人体面部缝隙进入所述不透气口罩本体(6)内部。
优选的，所述不透气口罩本体(6)的罩面(61)可采用医用口罩的形状和外观设计，也可以制成人体面部形状，但材质需要使用密闭不透气、可重复使用的轻质材料，如结实耐用的皮革、硅胶等材料；所述不透气口罩本体(6)的内侧四周附有宽度和厚度合适的一层密合圈(62)，实现口罩防侧漏设计；所述供气导管(4)贯穿所述密合圈(62)，沿所述罩面(61)内侧进入所述不透气口罩本体(6)内部，分成左、右供气导管，并与所述罩面(61)内壁牢固粘合，从口部的两侧向人供气呼吸，也可以不分，仅从口部的一侧向人供气呼吸；所述排气导管(5)贯穿所述密合圈(62)，沿所述罩面(61)内侧进入所述不透气口罩本体(6)内部，并与罩面(61)内壁牢固粘合，从口部的正前方抽出人呼出的浊气；所述不透气口罩本体(6)两侧内嵌有左、右两个支撑体(63)，使所述罩面(61)与口部保持一定距离，容纳一定量的空气。
优选的，所述密合圈(62)具有合适的宽度和厚度，采用具有弹性好、不透气的轻质材料制作成，附在所述不透气口罩本体(6)的所述罩面(61)内侧四周，使所述不透气口罩本体(6)边缘与人体面部严密接触，不留任何缝隙，防止外界空气通过人体面部进入所述不透气口罩本体(6)内。
优选的，当人呼出的浊气不需要过滤就可以直接排出外界时，可不使用所述的多道过滤功能的排气装置(2)和所述不透气口罩本体(6)内侧的所述排气导管(5)，但需要在口部前方位置的所述不透气口罩本体(6)上增加单向止回阀(64)，使人呼出的浊气通过所述单向止回阀(64)排出到外界，并能阻止外界空气的进入。
与现有口罩相比，本发明的有益效果是：
(1) 极大提高过滤效率，假如采用符合KN95标准（过滤效率为95%）口罩面罩材料制作过滤片，多道过滤功能的供气装置内置三道该过滤片，其过滤效率为1-(1-0.95)*( 1-0.95)*( 1-0.95)= 99.9875%；再假如多道过滤功能的供气装置和多道过滤功能的排气装置均内置三道该过滤片，而且每人均配戴此相同的基于多道过滤功能的供排气式口罩，则相当于有六道过滤防护效果，其过滤效率达到1-(1-0.95)*(1-0.95)*(1-0.95)*(1-0.95)*(1-0.95)*(1-0.95)=99.9999984375%，其过滤效率提升非常显著。
(2) 两层防护措施提高密合程度，一是不透气口罩本体的内侧四周附有的密合圈，其密合程度远好于现有的口罩；二是不透气口罩本体内部气压大于外界空气气压，内部空气只能往外流动，而外界空气不可能进入不透气口罩本体内，提高了密合程度。
(3) 增强呼吸畅通，提升口罩配戴舒适度。多道过滤功能的供气装置使用风机将过滤的空气经供气导管送入不透气口罩本体，降低了用户呼吸困难，保证了呼吸畅通，同时也能有效解决口罩歪戴或摘掉导致口罩过滤失效的问题。
(4) 部分解决口罩无法重复使用的问题，所述不透气口罩本体可以重复使用，而且由于使用了风机，每道过滤片大小可能只需口罩面积的三分之一，甚至更少，即可满足正常呼吸，从而减少了现有口罩的使用材料。
附图说明
图1为多道过滤功能的供气装置、多道过滤功能的排气装置和检测控制装置的结构示意图。
图2为带有供气导管和排气导管的不透气口罩本体的结构示意图。
图3为多道过滤功能的供气装置和检测控制装置的结构示意图。
图4为带有供气导管和止回阀的不透气口罩本体的结构示意图。
图中：1、多道过滤功能的供气装置；2、多道过滤功能的排气装置；3、检测控制装置；31、控制芯片；32、电源；33、气压检测传感器；4、供气导管；5、排气导管；6、不透气口罩本体；61、罩面；62、密合圈；63、支撑体；64、单向止回阀；7、过滤片；8、铁丝网；9、风机；10、气流方向。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，更非对其限制。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1至图2，本发明提供的一种技术方案：所述多道过滤功能的供气装置(1)和所述多道过滤功能的排气装置(2)均内置三道过滤片(7)。可以根据实际情况需要，将内置的过滤片(7)由三道增至五道或八道，将会提供更高的过滤效率和更安全的防护；当然，也可以减少过滤片，但至少保留一道过滤片。所述多道过滤功能的供气装置(1)将经过滤片(7)过滤的空气由风机(9)抽取至供气导管(4)，送至不透气口罩本体(6)，供人呼吸。所述多道过滤功能的排气装置(2)将人呼吸出的浊气经由排气导管(5)抽取至本装置内，经过滤片(7)过滤后，由风机(9)抽送至外界空气中。到此，完成供气、呼吸和排气的整个过程。
为保证不透气口罩本体内(6)的气压要高于但又不能过高于外界大气气压，所述检测控制装置(3)根据气压检测传感器(33)的大小，控制所述多道过滤功能的供气装置(1)的风机(9)转速快慢，以此达到调整不透气口罩本体(6)内的气压。
本实施例中，使用本发明装置的人，不仅保护了自身，而且能够有效保护他人。本实施的发明装置不仅非常适用于人流量大的地方，如大型会议、企业、学校、影院，乘坐公共交通，如公交、飞机、高铁等，而且也适用于普通医院和方舱医院的医护人员使用，保证其自身不被感染。
实施例2
请参阅图3至图4，本发明提供的一种技术方案：鉴于电源和装置的重量及电力的使用时长，在某些场合不需要对人呼出的浊气进行过滤，可以直接排出外界，则不使用所述的多道过滤功能的排气装置(2)和所述不透气口罩本体(6)内侧的所述排气导管(5)，但需要对所述不透气口罩本体(6)进行修改。
如图4所示，在口部前方位置的所述不透气口罩本体(6)上增加单向止回阀(64)，使人呼出的浊气通过单向止回阀(64)排出到外界，并能阻止外界空气的进入。
所述多道过滤功能的供气装置(1)将经过滤片(7)过滤的空气由风机(9)抽取至所述供气导管(4)，送至不透气口罩本体(6)，供人呼吸。将人呼吸出的浊气经单向止回阀(64)排向外界空气。
本实施例中，使用本发明装置的人，只能保护自身，但不能有效保护他人。本实施的发明装置减轻了装置的重量，延长了电力使用时间，可以适用于室外人流量大，但空气流动也好的地方，如自行上下班、公园游玩等。
在实施例中，也可以使用多道过滤片紧凑排列，仅使用一个风机进行一次性抽取过滤后的空气或浊气，但可能致使最靠近风机的过滤片由于吸力过大而率先被撕裂，从而导致过滤效率降低。以上实施例，除不透气口罩本体外，均可以将其余装置做成头盔式、背包式或手提式等形式，通过导管相连。如背包式的基于多道过滤功能的供排气式口罩，适合于学生使用，不会影响后排学生的视线；头盔式的基于多道过滤功能的供排气式口罩，适合建筑工人，既能保证人员物理安全，又能很好防范疫情传播。
