抗菌、消毒室呼吸面罩/防护罩

技术领域

本发明涉及用于防止传染性疾病传播的抗菌面罩/防护面罩。本发明特别适用于诸如面罩和防护面罩的个人防护设备(PPE)，并将结合这种实用性进行描述。

背景技术

外科口罩、呼吸器和防护面罩有助于减缓传染性疾病的传播，所述传染性疾病包括但不限于普通感冒、流感、SARS、H1N1猪流感和最近的COVID-19(即“冠状病毒”或SARS-COV2)。呼吸器、包括外科口罩的口罩和防护面罩设计成通过在连接到用户呼吸道的面部区域和用户周围环境之间提供物理过滤器来减少空气传播疾病的传播。呼吸器通过病原体的空气过滤增加了额外的保护。外科口罩不如呼吸器有效，因为它们主要是飞溅和喷溅的屏障，对病原性气溶胶的保护作用不大或最小。呼吸器可以在鼻子和嘴巴周围提供更紧密的密封和更好的空气过滤。由于外科口罩在减少病毒传播或其他通过雾化颗粒的微生物感染方面也不如呼吸器有效，因此对于应对流感、COVID-19和其他微生物大流行的医疗保健提供者来说，它们可能是一种危险形式的个人防护设备。有效预防空气传播疾病的传播对于经常与感染和未感染患者接触的医疗保健提供者和第一响应者尤为重要。然而，保护一般公众成员免受呼吸道病原体的侵害对于减少传染病的发病率和死亡率以及减轻大流行病期间医院和医疗保健压力也很重要。防护面罩为喷溅提供了物理屏障，但由于通向边缘周围的环境空气，无法防御雾化病毒或小的漂浮液滴。必须将防护面罩封闭起来，以提供对空气中呼吸道病原体的任何真正的防护。

尽管最近研发的COVID疫苗有效，但大量新发现的突变使得人们谨慎选取其他选择，来帮助保护人们免受呼吸道大流行病和减少疾病的传播，同时帮助减轻医疗保健系统的负担。非医疗专业人员使用的常见口罩是纸质或布质口罩，它们只能部分有效地减少通过吸入和呼出的病毒或其他病原体感染的传播。纸口罩不受监管，虽然它们被确定为比没有屏障更有效，但它们的功效是变化的，在某些情况下只有30-50％的屏障功效，这可能会给用户带来错误的安全感，从而导致他们获得或传播感染。这些不受监管的口罩通常不是多层的，并且不提供对雾化病原体的显著呼吸保护。纸口罩主要用于防止用户接触他们的鼻子和嘴巴周围的区域，并为飞沫创造一些屏障。这种普通的纸口罩和布口罩对于防止患者感染或防止感染的患者传播感染的作用不大。然而，对于雾化病毒，研究表明，不受监管的口罩相对于完全不戴口罩来说提供对于病毒病原体的更好的防护。在大流行病期间，个人防护装备可能因需求量大而定量配给，持续供应替换口罩、呼吸器和防护面罩的需求给医疗保健系统带来了财政和医疗压力。

外科口罩是宽松的和一次性的，通常缠绕耳朵，只遮住鼻子和嘴巴。大多数外科口罩是多层的，提供比布口罩或自制口罩更好的过滤。一些外科口罩有额外的防护面罩。与布口罩或纸口罩不同，外科口罩受到监管，并通过过滤掉一定程度的小颗粒(例如病毒)来降低感染或传播感染的风险。医生、外科医生和牙医在医疗程序中使用外科口罩，以在非传染性环境中保持无菌程序，并防止医疗保健提供者和患者之间的流体传播。然而，在呼吸道大流行病期间，仍然存在感染转移的风险，因为这些外科口罩已表现出具有降低的功效(据报道空气过滤约80％的颗粒)，这有助于减少但不能完全阻止病毒病原体经由呼气或吸气的传播。在常规基础上，外科口罩还可以作为包括唾液在内的液体飞溅的屏障。然而，外科口罩不覆盖眼睛以防止雾化病原体的眼部传播。在包括日本在内的东亚文化中，外科口罩经常被佩戴以降低传播感染的风险和作为社会责任的标志，以提醒他人该人可能具有传染性。

呼吸器提供防止感染的双边传播的进一步的保护-防止佩戴者暴露于感染并防止被感染者将感染传播给他人。最常见的呼吸器是一次性N95-N100呼吸器面罩。最佳环境下的呼吸器设计为当附着于皮肤时紧贴在鼻子和嘴巴周围，并过滤掉包括病毒在内的小颗粒，从而在很大程度上净化吸入的空气中的微生物。呼吸器在完美贴合时可以过滤掉95％-100％的小至0.3微米的气载颗粒。呼吸器与其他个人防护设备一起在减少病毒和细菌病原体的传播方面非常有效，并且通常被研究和医疗专业人员使用。但是，包括呼吸器在内的面罩的有效性存在固有的局限性，例如，当有面部毛发、经历面部出汗(限制面罩的闭塞配合)、或者面部形状不允许完美或安全贴合或感到幽闭恐惧症并经常触摸或调整面罩以更好地呼吸的佩戴者使用时，可能会污染面罩或通过允许未经净化的空气吸入面罩的呼吸室而降低功效。此外，即使在最佳贴合的情况下，如果佩戴者被感染，这些选项都不能提供足够的保护来抵御打喷嚏或咳嗽的力量，因为强大的气溶胶可以渗透所有当前类型的口罩和呼吸器屏障。在COVID 19的情况下，该病毒非常小，小于0.2微米，因此在口罩或防护面罩的呼吸室内作抗菌保护的辅助手段是一个理想的目标。此外，目前还没有有效的PPE选项可以让佩戴者在食用食物或液体时保持受到保护，不受限制地进行交流，在不脱下他们自己的PPE的情况下解决自己的感染症状，或者在暴露时可以实际治疗他们。改善防护面罩内呼吸室的抗菌环境首先将通过使其封闭来改善，其次，提供辅助有效的抗菌技术。仍然需要克服不完善的面罩或呼吸器的局限性，并改善封闭式防护面罩型呼吸屏障的抗菌环境，同时提供一种抗菌治疗新模式。

重要的是，包括N95口罩在内的一些呼吸器是一次性的，以消除暴露于感染者或患者时日常污染的机会，并避免在医疗保健提供者之间的可能的感染传播或避免通过交叉污染在患者之间传播感染。人们认为当医生接触受感染的患者、特别是飞沫类型的感染时或者当被感染者佩戴时，呼吸器会被污染。不幸的是，如果出现包括面部口罩、呼吸器和防护面罩等的个人防护设备短缺的情况，医疗保健提供者和第一响应者被迫重复使用一次性PPE，从而增加了自己被感染并将感染传播给他人的可能性。当被感染病毒、细菌或真菌病原体的人正确佩戴时，传统呼吸器可通过将飞沫困在面罩中来减少飞沫的传播。然而，这些设备并不能降低已经存在于皮肤上或感染者鼻腔或口腔的病毒贮主中的传染性病原体的水平。事实上，在某些情况下，感染者戴上的口罩实际上可能会创造可能增加病毒复制的潮湿环境。

防护面罩可提供面罩无法提供的眼部保护。它们还可以让佩戴者脸部在交流过程中具有更加社交的面貌，这可以在大流行病期间使患者更加平静，并且如果他们选择在公共场合佩戴防护装备，则允许公众成员之间进行更多的社交互动，它们还可以在识别一个人是重要的情况下(医院、诊所、银行或其他商业等)提供积极识别一个人的能力。然而，传统的防护面罩不是封闭的，不能过滤空气或保护佩戴者免受诸如COVID19(即SARS-COV2)的雾化病原体的侵害。

动力空气净化呼吸器(PAPR)通常比N95呼吸器更有效，它利用电池驱动的吹风机将空气吹过滤芯，以有效净化各种病原体和颗粒物，并具有至少为25的指定防护因数(APF)。这些设备提供封闭式呼吸器，并可能配备宽松的配帽，例如头罩和头盔，并且可以戴上少量的面部毛发。大多数PAPR组件可以清洁、消毒、重复使用和共享，并且可以提供相较于N95口罩更小的呼吸阻力。然而，在医疗保健环境中使用的限制包括成本、受限的向下垂直视野、吹风机噪音和会削弱佩戴者的听力的头罩、降低使用听诊器的能力、更换电池的需要以及每次使用或接触污染后适当的消毒和清洁的需要。这种系统尽管具有功效，但由于噪音、体积庞大以及在接触污染后需要专门的消毒程序，其仍不能被认为可轻易地用于一般公众使用。此外，在这些和其他类型的防护呼吸器中，这种头戴装置的外观可能会引起患者或其他公众成员的焦虑。此外，所有当前的口罩、呼吸器和防护罩都在某种程度上通过这些覆盖口鼻的PPE形式提供的固有的非预期的声屏障而限制交流。在食用食物、饮料或药物时，所有当前的口罩、呼吸器和防护罩都必须被摘下，使用户在这些活动中无遮蔽。目前，在大流行病紧急情况下，医疗保健工作人员在没有食物或饮料的情况下工作了很多小时，以避免移除稀缺的一次性PPE。此外，在不脱下PPE的情况下，任何口罩、呼吸器或防护罩都不能帮助出现鼻漏或咳嗽的人处理这些问题，这会暴露用户污染他们周围的空气和人。存在对于雾化病原体的便携式呼吸防护的更有效、更舒适、社交有用、视觉上无威胁和个人识别的方法的需求。

已知紫外(UV)光会对微生物病原体的DNA造成损害和破坏，并且可有效对表面进行消毒，使其可用作诸如医院和诊所的医疗保健环境以及实验室、制药洁净室和水净化系统(仅举几个例子)中的局部杀菌方法。紫外光分为三个主要波长范围：UV-A(315nm-400nm)、UV-B(280nm-315nm)和UV-C(100nm-280nm)，均具有一定的杀菌特性；然而，某些波长也已知具有人体细胞毒性。例如，某些波长的紫外光会对眼睛和皮肤造成包括晒伤的伤害以及最终导致皮肤和其他癌症的对人体细胞的DNA损伤累积。然而，最近，UV-C光的一个波长子集，称为远UV-C光(207-222nm)，已被证明可以杀死细菌、病毒和真菌病原体，但甚至不会被皮肤的外层或人眼中的眼泪吸收，避免了对眼睛和皮肤造成伤害的风险，从而提供了利用UV-C光的抗菌特性而没有危险副作用的机会。

研究远UV-C现象的研究人员推测其作为环境杀菌剂的好处，例如，通过在公共建筑中用作头顶抗菌灯，其可用于清洁建筑物中空气中的病原体。科学家们提出的另一个建议是将其在飞机上公共使用，飞机可以在整个飞行过程中定期消毒，或在飞行之间的时间内进行消毒。然而，远UV-C光尚未用作个人防护设备的一部分，作为皮肤或其他组织区域(例如鼻子和喉咙)的直接消毒剂，作为直接预防甚至治疗感染的手段(在这些区域暴露于光有双重目的：为未受感染的用户提供抗微生物保护，以及作为减少病毒负担并充当受感染用户的感染遏制装置的治疗方式)。此外，当在目标(面部/鼻子/嘴)附近使用远UV-C光时，可以使用不含臭氧的光源，例如LED制造或适当衰减以发射远UV-C光波，而不会产生与此范围之外的其他被吸收的UV-C波长相关联的毒性。用远UV-C光照射内面罩和皮肤表面之间的区域是人体组织的安全共振频率。这源于所有物体的固有特性，称为“共振频率”，即物体自然振动的频率。申请人的口罩设备以病毒和其他病原体为目标，远UV-C通过进入病原体、注入会破坏病原体的细胞功能的能量使其无法生长而将结构分开。因此，本发明是一种双因素保护系统，口罩的材料形成过滤屏障，远UV-C光的共振频率破坏通过屏障逃逸的任何环境病原体，从而有效地对呼吸室进行消毒。值得注意的是，在远UV-C光区域，人体组织不受影响，因为H

紫外光在防护面罩中的早期应用是专门设计的，以避免佩戴者直接暴露在光线下，例如Roth的美国专利号8,733,356描述了一种抗菌防护面罩，其具有波长范围为240-270nm的UV-C发光二极管，用于对佩戴者呼吸的空气进行消毒，以去除吸入和呼出的空气的污染。这种配置特别涉及在其设计中创建一个单独的“凹槽”或通道，其创建防护罩以避免佩戴者暴露于UV-C光，描述了紫外线二极管从鼻子和嘴巴“转离”。明显的目的是使空气通过保护性凹槽或通道循环，以达到抗菌空气消毒的目的，以此方式避免佩戴者皮肤暴露在240-270nm波长的UV-C光的毒性下。具体地，预计240-270nm波长的UV-C光会对皮肤、眼睛和其他人体组织造成伤害。Roth的面罩设计反映了这种理解。具体地，空气将穿过或在环绕鼻子和嘴的被照亮的凹槽或“管道”系统之前通过，但不会将佩戴者的皮肤(或可能是眼睛)直接暴露在UV-C光下。此外，Roth没有设计他的面罩来利用紫外光瞄准潜在的病毒储存宿主，例如鼻道或口咽部或眼周区域，以减少这些结构中的病毒和细菌病原体—后者作为一种治疗手段，不仅是保护性的。

因此，需要一种自消毒杀菌面罩、呼吸器或封闭式防护面罩，以产生呼吸室，该呼吸室不仅保护佩戴者免受外部病原体的侵害，而且可选地作为保护和治疗方式可用于减少佩戴者的皮肤上和鼻子和口咽部内部或眼部周围的病原体。鼻腔和嘴包含的结构通常是病毒或其他病原微生物的储存宿主或进入区域。需要一种降低贮存区病毒载量的方法，以减少病原体的获取或传播，同时还可能降低疾病的严重程度。此外，对于这样类型的面罩、呼吸器或封闭的防护面罩存在未被满足的需求，这样类型的面罩、呼吸器或封闭的防护面罩可以自消毒，以减少医疗保健专业人员或公众成员在大流行病期间所需的一次性个人防护设备的总量，以及与有可能增加向公众提供常规抗菌呼吸器口罩的机会，公众相较于布口罩来说将获得更大的保护，防止特别是在大流行病期间暴露于气载和雾化的传染性病原体。

此外，许多面罩佩戴者抱怨由于呼吸器型口罩的有限空气空间而产生幽闭恐惧症，导致不断操作和触摸，从而降低了其作为屏障的效用，并增加了污染风险。对于这些人来说，带有更大呼吸腔的封闭式面罩或防护罩可提供更舒适的使用，使其更有可能提供保护，防止感染疾病或传播疾病。

公众成员、特别是患者会因许多呼吸器型口罩和头饰的外观而感到焦虑。PAPR机器又大又笨重，有时吹风机很吵。需要不那么吓人的外表、有效的病原体保护。此外，看到一个人的脸并积极识别他们的能力对于以下是有利和必要的：个人的适当医疗保健，银行业务情景或可能需要这种能力的各种其他形式的商业中，或一个人的外表是令人舒适和社交有利的但防止呼吸道感染或传播的需求仍然存在的社会环境中。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种面罩、呼吸器、开放式或封闭式防护面罩，包括一个光源、多个光源或光源阵列，光源例如为发光二极管(LED)，其制造或衰减以发射远UV-C范围(目前定义为207-222nm)内的波长，并避免在口罩内侧/面部侧产生臭氧，以在口罩或防护罩的口鼻杯部内形成杀菌呼吸室，减少或有效消除佩戴者吸入包括病毒颗粒和细菌的病原体(这可能在环境空气泄漏到口罩中时发生)，并且还有效地减少了病原体从被感染的佩戴者传播。口罩可以安装在鼻部区域附近，带有LED制造或衰减的、来自LED或其他光源的不产生臭氧的远UV-C发射光，或带有可移动或可连接的“棒”或内部内置或可连接的远UV-C发射发光环，可指向鼻道和口咽部，目的是减少或消除用户皮肤、口咽或鼻道上的病毒或其他病原体负担，并可能包括可以指向病原体储存宿主或眼部区域的可拆卸的远UV-C发射棒或尖端。或者，光源上的透镜也可以将远UV-C光束指向鼻腔和口腔。远UV-C光的自消毒杀菌特性使用户可以重复使用他们的口罩、呼吸器或防护面罩，即使在感染者在场的情况下佩戴也不会有感染或传播感染的风险。添加远UV-C光可以将任何当前的一次性口罩、呼吸器或防护面罩变成可重复使用的PPE，从而缓解当前的短缺。此外，包含远UV-C光的易塑形的鼻环可以内置或制成“附加的”易塑形的鼻部附件，用于任何口罩、呼吸器、防护罩内或与其一起使用或直接连接到鼻孔。

本发明在另一方面提供了一种封闭式防护面罩，包括一个光源或多个光源或光源阵列，光源例如为LED，其制造或衰减以在口罩的内侧的面部侧发射不产生臭氧的远UV-C光(范围207-222nm)，以在防护面罩内部创建一个抗菌呼吸室，以减少或有效消除佩戴者吸入和获取包括病毒颗粒和细菌的病原体，同时也有效减少病原体在呼气过程中从佩戴者传播。封闭式防护面罩可以配置为紧密地沿着佩戴者的前额、太阳穴、侧脸颊、下颌轮廓以及在下巴处或下巴下方具有连续的闭塞配合，并且可以包括分段的下腔室，该下腔室在鼻子和嘴周围具有可移除/可更换的中间部分防护罩，其中可更换的部分中的每个都可以提供各种辅助功能，例如咳嗽打喷嚏防护装置；流鼻涕滚动吸收抗菌垫；可弹性变形的孔或单向阀，以允许吸管或管子进入以饮用液体；或较大的可变形自密封或机械密封孔，用于口服药物或进食；或射频(RF)无线通信麦克风/听觉放大器，其以此方式配置从而可在近距离通信者之间提供隐私，并允许接听固定电话，具有可变音量控制，以解决甚至大量观众或教室的问题，以在保持抗菌保护的同时实现改善的沟通。射频技术可配置为允许蜂窝网络通信，无需在接听手机或参与大型群组通信时移除防护装备。

本发明中的所有远UV-C实施方式提供了相对于现有技术意想不到的结果，因为相关技术试图避免UV-C暴露于皮肤或眼睛的直接损害，因为广谱UV-C光具有已知的DNA毒性，并且众所周知，当靶向皮肤时其会致癌并伤害眼睛。然而，远UV-C光(目前定义为207-222nm)对人体皮肤无害，因为它不会穿透皮肤的最外层，甚至不会穿透人眼的眼泪。因此，本发明对现有相关技术的改进在于，它不仅净化了吸入的空气，而且被设计成减少受感染用户呼出空气中的病毒或其他目标病原体负担，并可用于通过在各种有效剂量下暴露于远UV-C光(目前定义为207-222nm)来减少用户的可能的病原体储存宿主(鼻子和喉咙或口咽和眼部区域)中的病原体。本发明进一步产生了新的结果，即发射远UV-C光而不是广谱UV-C光具有独特有益效果：由于特定范围波长的特性，当在用于个人防护服的这种独特的设计和配置中使用时，安全减少皮肤或其他组织上的病原体。光的已知特性支持远UV-C光源(如LED)靠近目标区域的优势，与之前建议的环境治疗方式相比，允许更准确和一致的剂量。例如，靠近目标允许使用低功率远UV-C光源(例如LED)，这反过来又可以避免臭氧产生，臭氧产生可能是由于高功率下远UV-C波长的氧气光解而产生的。

本发明提供了一种呼吸面罩或封闭式呼吸室防护面罩，其还可以对内部和外部表面进行自消毒，以便重复使用并增强避免交叉污染的能力，通过对准远UV-C光(在口罩或防护罩内)和还为吸入或呼出的空气创建消毒室来减少皮肤上和鼻子和嘴内部或眼部周围的病原体。在本发明的示例性实施方式中，呼吸器、面罩或封闭式防护面罩包括面部表面和外表面、一个光源或多个光源或光源阵列(这些光源被制造或衰减以发射设置在面罩或封闭的防护面罩的面部表面的远UV-C波长)和设置在面罩或防护面罩的外表面上的电池供电的开关，其中开关的激活激活一个光源或多个光源或光源阵列，其被制造或适当衰减以避免臭氧并以连续或脉动模式发射在远UV-C范围内的光。在其他实施方式中，面罩还可包括具有两个发光棒的易塑形的环，其中棒或环上的远UV-C发射光源可根据需要被引导至佩戴者的鼻道或口咽部。如果口罩、呼吸器或防护面罩中内置有远UV-C发射光源，则特定透镜也可用于引导固定光源。此外，通过提供来自诸如二极管的源(其在口罩或防护罩的外表面或内表面上被引导)的远UV-C光，这种照明可以对口罩或防护罩的外表面和内表面进行消毒以重复使用。在其他实施方式中，封闭式防护罩包括来自任何适当减弱的光源(例如LED)的远UV-C、不产生臭氧的光，以对封闭式呼吸器防护罩的空气和更大的呼吸室进行消毒。面罩、呼吸器或防护面罩可以通过在口罩或防护罩的外表面和内表面上使用多个远UV-C光来进行自消毒。然而，在优选实施方式中，防护罩或口罩可以由透明成分制成，允许内部或外部的光照射口罩的两侧并对其表面进行消毒。封闭式防护面罩可以包含可移动或可拆卸的棒或尖端，以将光引导到鼻子和口咽部的贮存区域以及眼部区域，或者可以使用透镜将光引导到目标区域。佩戴者暴露于远UV-C光可以是连续的或脉冲的，功率和剂量可以调整，以实现对特定病原体的最佳杀菌功效。

本发明还涉及一种向皮肤、鼻道和口咽内部或眼部区域周围施用远UV-C光以降低引入病原体情况下感染的风险以及减轻在已经感染的人中的病原体负担的方法，从而可能降低疾病的严重程度和感染的传播。

本发明的另一个优点是能够对面罩、呼吸器或防护面罩/封闭式防护面罩进行自消毒以重复使用，以防止医疗保健提供者和第一响应者的个人防护设备短缺，或改善公众成员获得感染保护的机会，并避免更换或处理受污染的装备的需要。封闭式防护面罩可以完全由透明材料制成，以允许光线透过设备的两侧进行净化。制造或减弱以发射远UV-C光的外部光源或包含它们的尖端的存在允许用户将外部光瞄准其路径中的任何目标(例如，台面、门把手、手)。与目前的口罩和呼吸器相比，封闭式防护面罩具有多种优势，具有总的来说更大更安全的呼吸室，具有2因子呼吸净化，并且还具有可移除/可更换的下部部分，带有各种配件，允许佩戴者具有打喷嚏或流鼻涕防护、引用液体，一种允许用户在摄入食物或饮料之前将远UV-C光对准食物或饮料并消耗食物或口服药物而无需移除个人防护装置的方法，也是一种用于在呼吸屏障(其也可以造成沟通障碍)存在下改善沟通的方式。在医院环境中，防护面罩还可以具有气密开口，用于气管导管或抽吸装置通过，以允许进入呼吸道，同时最大限度地减少与医院人员的接触。没有封闭属性的防护面罩也可以与传统的N95口罩或其他过滤口罩一起使用，具有用于杀菌空气净化的远UV-C光的增加的安全性；或者作为带有抗菌过滤系统的封闭式呼吸室防护面罩，这实际上可以为任何佩戴者的头部提供流动隔离室。

本发明的另一个优点是它在佩戴者可能已被感染、无症状或症状前以及走动和社交活动时提供了一种治疗选择，通过将远UV-C光局部引导到鼻子和口咽部或眼部区域周围的能力，以直接在它们的储存宿主或它们进入人体的地方根除病毒和其他病原体。减少结构上的储存宿主中的病毒载量与减少疾病传播和疾病严重程度相关，同时提高受感染患者的康复率。

封闭式防护面罩前面的可移除部分的机构可能包括机械附件，或使用稀土磁铁，在更换该部分时也可以充当病毒引诱件。然后可以通过远UV-C光灭活被吸引的病毒或其他病原体。附件或防护面罩材料的其他属性可能包括嵌入的颗粒(例如铜)，以增加抗微生物保护。

附图说明

本发明的前述以及其他特征和优点将从以下对本发明的优选实施方式的更具体的描述和附图中变得显而易见，其中相同的数字表示相同的零件，并且其中：

图1-2是根据本发明一个实施方式的面罩的外视图和内视图。

图3是图1和图2的面罩的侧视图，并示出了制造或减弱以在根据本发明的一个实施方式的面罩的面部侧发射不产生臭氧的远UV-C光波的任何光源。

图4和图5是根据本发明一个实施方式的封闭式防护面罩的透视图。

图6和图7是根据本发明另一实施方式的防护面罩的透视图。

图8和图9是根据本发明的又一实施方式的透视图。

具体实施方式

本发明的优选实施方式及其优点可以通过参考附图来理解。下面详细描述本发明的进一步特征和优点以及本发明的各个实施方式的结构和操作。尽管本发明是在面罩、呼吸器或防护面罩的背景下描述的，但本文所述的创造性技术可以实施为任何面罩、呼吸器、防护面罩或封闭式防护面罩，包括外科口罩或布口罩。在开放式面罩中应用远UV-C光的功效不会提供过滤和封闭式防护面罩的双因素保护。

在整个说明书中，对“一个实施方式”、“实施方式”或类似语言的引用意味着结合实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，出现短语“在一个实施方式中”、“在实施方式中”以及贯穿本说明书的类似语言可以但不一定都指代相同的实施方式。

如本文所用，“远UV-C光”是指经认定不会穿透暴露于它的人的皮肤或眼睛并且在某些剂量下对人体暴露无毒的UV光波，具有当前认定在207-222nm范围内的波长。

此外，本发明的所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施方式中。对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改进和变化。因此，本发明旨在覆盖本发明的改进和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。现在将详细参考本发明的优选实施方式。

本发明提供了一种面罩、呼吸器或防护面罩/封闭式防护面罩，其设计呼吸室，呼吸室配备有各种实施方式的光源，这些光源被制造或减弱以发射远UV-C波长，其可以通过将远UV-C光直接照射到呼吸室、皮肤、鼻腔、口咽和眼部区域自消毒并减少或安全地消除包括病毒、藻类、真菌、霉菌、酵母菌或在空气中、皮肤上以及佩戴者鼻子和嘴内部的其他病原体在内的微生物。一方面，呼吸防护面罩或防护面罩包括：内表面和外表面；制造或减弱以将远UV-C光发射到面罩或防护面罩内部的一个或多个光源；可选地，被配置为将远UV-C光引导到面罩或防护面罩的外表面上的一个或多个光源的和优选地设置在面罩或防护面罩的外表面上的开关。开关的激活激活一个或多个远UV-C光源。本发明还涉及一种方法，用于将远UV-C光施用于呼吸室的空气和表面、皮肤、鼻道以及嘴内部或朝向眼部区域以降低病原体水平，从而减少感染或感染的传播，并可选地施用到面罩或开放式或封闭式防护面罩的内表面和外表面上，以消毒这些表面从而继续使用。

光波受环境高度影响，因此，可以使用高度传感器进行过滤器调整，以确保口罩和呼吸器或防护罩中的波长范围保持在远UV-C范围内。

将远UV-C光技术与开放式或封闭式防护面罩或任何面罩或呼吸器相结合，可提供比目前可用的任何口罩、呼吸器或防护面罩更高程度的抗菌保护，并有助于通过提供用于杀菌保护的附加机构来克服这种PPE的某些限制。此外，在口罩、呼吸器或防护面罩内间歇性靶向远UV-C可有助于减少病毒出现时储存宿主中的病毒负担。在透明防护面罩型呼吸室的情况下，为用户保持更社交的外观并改善呼吸舒适度可能会鼓励他们在医院或诊所以外的社交场所使用。透明的防护面罩或呼吸器或口罩允许远UV-C光穿透两侧以针对特定病原体进行自消毒，从而使设备可重复使用。更具社交性的外观鼓励公众采取降低感染疾病或传播有症状或无症状疾病的风险的措施。包括改善沟通、食物、液体或药物消耗或保持个人和环境防护免受呼吸道污染的同时咳嗽或解决流鼻涕的能力的防护面罩配件提供了PPE中以前不具备的功能，这对医疗保健人员和大众都是有利。

图1-3示出了根据本发明实施方式的在面罩外侧具有按钮的呼吸面罩100。呼吸器100包括电源，该电源包括电池和模块110内的电路，模块110包括制造或减弱以发射远UV-C光的光源，并且具有在面罩的外表面上的通断开关(密封按钮开关)111以及环绕头部后部以将面罩固定到用户的柔性带120。模块110可以具有单个或可变功率调制器，以允许低剂量范围，例如但不限于可以消灭流感的来自例如LED的远UV-C光源的0.8-2.0mJ/cm

图3是图1和图2的面罩100的侧视图，并示出了远UV-C光束140路径的示例。

多光谱传感器可用于防护面罩中，以根据皮肤色素和高度变化调整波长，以确保它们是所需的远UV-C波长。

参考图4和图5，图示了根据本发明的另一个实施方式的防护面罩400。防护面罩400包括被配置为基本上与佩戴者的前额一致的弯曲的额部402，以及被配置为覆盖佩戴者的鼻子和嘴的下部面部部分404。为了增加佩戴者的舒适度，额部402和下部面部部分404用柔软的可变形的闭塞填料406填充，允许架子将防护面罩保持在远离面部和皮肤的指定距离，以形成呼吸室，并为通风孔和空气过滤留出足够的空间。提供一对可调节的头带或其他装置408、410，用于将防护面罩400保持到佩戴者的头部。可替代地，防护面罩400可以被配置为附接到头盔、便帽或帽子或其他头部覆盖物，或通过透明的头带或头部辔带或如阅读眼镜或安全眼镜的杆的带子来固定。

防护面罩400由透明塑料或其他透明材料制成，并且包括与上述模块110类似的电池供电模块412，为导向内部和可选地导向防护面罩外部的一个或多个远UV-C光源供电。在优选实施方式中，光源420(参见图6)安装在头罩顶部附近，并向下引导以用远UV-C光照射防护面罩内部。各种透镜也可用于将光导向或聚焦到所需目标。此外，可以使用HEPA或其他抗微生物类型的过滤附件或活性炭过滤器进一步增强防护面罩周围的进气孔开窗布局(fenestration)。防护罩上的单向排气阀424将位于嘴下方、下巴前方，以帮助移除呼出的CO

特别地，参考图6-8，在某些优选实施方式中，防护面罩是封闭的，并且包括可拆卸和可移除/可更换的部分440，该部分440可选地可以包含各种配件，例如可操作的喷嚏/咳嗽防护装置或鼻涕吸收纸巾。特别参考图7和图8，可移除/可更换部分440可包含单向阀或其他类型的气密饮用端口442，允许插入吸管或其他用于液体消耗的装置，或插入用于液体营养的喂食管，同时保持呼吸室的安全，并且无需移除剩余的个人防护元件。可移除部分440可以使用例如配件450机械地可附接/可拆卸，或者在优选实施方式中，可以优选使用稀土磁体460(参见图9)和/或卡扣式夹子磁性附接到防护面罩。使用磁铁的优势在于磁场还可以吸引某些极性病毒。此外，辐射的远UV-C光束462可以沿着附接缝和/或朝向佩戴者的鼻和/或口咽区域瞄准。此外，如果认为有必要，可以提供可弹性变形的自密封端口464，以允许加压空气或氧气流入防护面罩以提高佩戴者的吸入氧气含量。此外，当打开用于食物或药物的孔时，呼吸室中可选的轻微加压空气可以防止空气进入。

此外，制造或减弱以发射远UV-C光的光源阵列480可以位于可移除下部部分的周围，用于在下部部分被移除并且暴露于外部未过滤空气时激活。同样，在移除或更换过程中，稍微加压的空气会限制未过滤空气的进入。

此外，如果需要，可以提供麦克风/放大/手机通信模块485，以及用于近距离或远距离通信的听觉和放大设备，或允许佩戴者听音乐等。

防护面罩可以包括发射远UV-C光的可移除尖端490，其可以使用磁性或夹子附件附接到防护罩的外部。

防护面罩还可以包含机械附件，例如可与其他市售呼吸器过滤器一起使用的卡口固定装置。

本发明仅出于说明的目的使用特定实施方式在此进行了描述，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变。例如，该设备可以包括LED透镜，以将来自远UV-C光源的光束聚焦到佩戴者的鼻部和/或口咽部区域。此外，远UV-C LED光源可以连接到尖端，并配置为瞄准佩戴者的特定治疗或潜在污染目标。或者，远UV-C光源可能有可选的多光谱传感器来识别皮肤色素变化和大气衰减，从而根据目标病原体和大气条件在0.1-3.0mJ/cm

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种面罩、呼吸器、开放式或封闭式防护面罩设备，提供具有内表面和外表面的呼吸室；和

内置或可连接或可拆卸的一个光源或多个光源或光源阵列，其制造或衰减以避免臭氧产生并仅发射杀菌远UV-C波长，配置为将安全局部施用的远UV-C光直接引导到面罩、呼吸器或防护面罩/呼吸室内部或这些设备表面的外部，用于对如COVID-19的呼吸道病原体进行空气和表面消毒。

2.根据权利要求1所述的设备，其中外围空气开窗由HEPA或类似或其他抗微生物或净化空气过滤器覆盖，以提供双重呼吸防护方法。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述一个或多个光源可附接到面罩、呼吸器或防护面罩/可从面罩、呼吸器或防护面罩拆卸，和/或包括具有远UV-C发光棒或尖端的U形或其他形状或易塑形的环，被配置为引导远UV-C光直接进入面罩、呼吸器、防护面罩的内部，或可连接到佩戴者的两个鼻孔之一，以对呼吸室或吸入/呼出的空气提供抗菌和杀菌消毒，或用于照射鼻部或口咽部或其他病原体储库以减少病毒或其他病原体负担，以对抗呼吸道病原体的获得或传播，或治疗佩戴者被所述病毒或病原体感染。

4.根据权利要求1所述的设备，还包括一个或多个远UV-C光源，其被配置为将远UV-C光引导到内部呼吸室中，或引导到面罩、呼吸器、封闭式防护面罩的外部，用于呼吸室的灭菌和设备自我灭菌，产生可重复使用的PPE。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于以下特征中的一个或多个：

（a）其中设备包括布或纸的可连接的面部空气过滤屏障，或者是N95或更高级别的呼吸器或外科口罩；

（b）进一步包括部分围绕设备的内周边布置以扩大呼吸室的易塑形材料的裙部或衬垫或软架子，并且其中设备包括开放式面罩或呼吸器，衬垫或裙部形成围绕开放式防护面罩或呼吸器的周边设置的架子，以形成相对于佩戴者的皮肤闭塞的封闭的呼吸室；

（c）其中设备包括封闭式防护面罩，其包含沿着前额或脸颊架子或裙部的周边的过滤空气开窗，使用HEPA或类似的抗微生物或净化过滤器呼吸保护，并且其中封闭式防护面罩或呼吸器优选地包含用于呼出空气和CO

（d）进一步包括一个或多个透镜，其被配置为将来自光源的光束聚焦，光源被制造或衰减以将远UV-C光发射到佩戴者的鼻和/或口咽或眼部区域，以减少病原体负担，减少病原体的获取和传播以及治疗传染性疾病。

6.根据权利要求1所述的设备，其中光源包括LED，其被制造或衰减以产生远UV-C光，其附接到尖端上，所述尖端在设备外部是可拆卸的并且被配置为针对佩戴者的特定治疗或潜在受污染目标，例如佩戴者的鼻部和/或口咽部或眼部区域，或例如门把手的周围的污染区域，以减少各种目标上的病原体，从而降低获得疾病或传播疾病的风险，和/或，其中光源被制造或适当衰减以发射远UV-C光，并具有可选的多光谱传感器以识别皮肤色素变化和大气衰减，从而根据目标病原体和大气条件在0.1-3.0 mJ/cm

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于以下特征中的一个或多个：

（a）其中防护面罩包括从佩戴者的鼻部区域延伸到嘴下方的可移除/可更换的鼻子和嘴部分，和/或其中防护面罩的下部或下段优选可移除，使用例如稀土磁铁的磁性附件，或使用机械附件、闭塞材料和/或用于气密密封的夹子；

（b）其中面罩、呼吸器或封闭式防护面罩具有单向阀或可弹性变形的气密端口，配置为用于通过吸管、喂食管或类似装置使水合或营养液通过，同时保持佩戴者的抗微生物呼吸保护，无需移除PPE，并且其中面罩、呼吸器或封闭式防护面罩具有手动或电子激活的开口，用于食用食物或药物，其中制造或适当衰减以发射远UV-C光的定向光源配置为在开口关闭后对口腔内容物进行照明和消毒和/或对呼吸室重新消毒；

（c）其中设备包括防护面罩，其包括通信模块，所述通信模块优选地包含以下中的一个或多个：麦克风、扬声器、用于公共或私人谈话的开路或闭路通信、手机通信或用于播放音乐或其他音频广播的改善通信，同时持续保持双重抗菌呼吸保护；

（d）其中设备包括防护面罩，其包括可更换的下部中间部分，所述下部中间部分包含气密开口或孔，以允许气管内导管或抽吸管或其他装置通过或排出，以帮助隔离防护面罩内的呼吸道病原体，并防止医疗保健人员在感染患者的远UV-C治疗或其他治疗期间暴露；

（e）其中设备包括防护面罩，其包括含有咳嗽/打喷嚏防护装置的可更换部分，其中咳嗽/打喷嚏防护装置优选地包含用于鼻涕/鼻分泌物吸收的材料；和

（f）其中设备包括防护面罩，其包括一个或多个机械连接，优选卡口式连接器，用于连接其他市售过滤器或设备，和/或其中防护面罩包括通风口，其可选地包括如HEPA和活性炭过滤器的各种类型的空气过滤器，以及进一步的单向呼气排气止回阀。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括呼吸器，其中光源配置为引导远UV-C杀菌照射，以对呼吸器的呼吸室进行消毒，从而在呼吸废气退出止回阀之前对呼吸废气进行消毒，防止当前呼吸器内的正常止回阀发生的传染性病原体的释放。

9.一种减少病毒、细菌和真菌病原体的空气传播的方法，包括以下步骤：

提供面罩、呼吸器、开放式或封闭式防护面罩设备，其包含一个或多个光源，其制造或适当衰减以仅发射远UV-C光，不产生臭氧，具有目前定义为207-222 nm的波长；

将面罩、呼吸器、开放式防护面罩或封闭式防护面罩设备戴在人的头上，为呼吸道病原体提供屏障保护，

激活制造或适当衰减以产生远UV-C抗菌光的一个或多个光源，以及

将杀菌辐照暴露在空气和呼吸室表面，或暴露在佩戴者的可能进入病毒或其他病原体的皮肤、鼻通道和/或口咽部和眼部区域，以及可选的将面罩或封闭式防护面罩的外部暴露于所述远UV-C抗菌光。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括提供HEPA或其他过滤器以防止微生物进入呼吸室。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于以下特征中的一个或多个：

（a）其中LED被制造或适当衰减，以仅发射远UV-C光，指向面罩、呼吸器或防护面罩/封闭式防护面罩内部或外部的目标治疗区域；

（b）其中光源包括可拆卸的尖端或棒或易塑形的环或可附接的鼻环，其包含制造或衰减为仅发射远UV-C波长的光源，所述远UV-C波长可用于靶向佩戴者的鼻子或口咽部或外部部位中的病毒或其他病原体储库；和

（c）其中光源被制造或衰减为仅发射远UV-C光，通过透镜聚焦到设备内部、设备外部或连接到设备的目标区域。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于以下特征中的一个或多个：

（a）其中设备包括防护面罩，其包括具有可拆卸中间部分的正面呼吸室，所述可拆卸中间部分被配置为使用防水的橡胶处理的、塑料的或其他的材料机械连接，以实现闭塞连接和夹子，或被配置为兼作病毒引诱剂的磁性附件；

（b）其中设备具有可更换部分，其包含用于允许佩戴者饮用液体的气密阀或端口，并且其中所述可更换部分优选地包含用于允许服用药物或食物的自密封孔或开口；

（c）其中设备包括具有可更换部分的防护面罩，其包括喷嚏/咳嗽防护装置，所述喷嚏/咳嗽防护装置包括被配置为吸收佩戴者咳嗽或打喷嚏期间产生的体液的吸收材料，并且其中所述吸收材料优选地包括抗微生物材料；

（d）其中设备具有包含通信系统的可更换部分；和

（e）其中设备具有可更换部分，其包含端口以容纳气管内导管或抽吸装置，同时保持抗微生物围护，以降低病原体传播给医疗保健人员的风险。