[发明专利]一种大气颗粒物隔离装置、隔离套件、方法

说明书

本发明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。本发明还提出了一种大气颗粒物隔离方法及隔离套件。

技术领域

本发明属于空气净化装置技术领域，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。

背景技术

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。

人体呼出气体的成分和空气的成分如下表所示：

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发明所描述的隔离方法实施。

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容