專利名稱：具有可變形的面頰部分的非彈性體呼吸面具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種呼吸器，其有一個(gè)面具體，所述面具體通過(guò)在面頰處易于向內(nèi)撓曲而保持很好地貼在人的臉部上。
背景技術(shù)：
呼吸器的面部構(gòu)件是用一種柔軟的易變形材料，通常是橡膠制成的，其緊靠在佩戴者的臉部上，與佩戴者的臉部皮膚形成密封。橡膠的一般具有一定厚度，所以其能支承過(guò)濾器和呼氣閥。例如，可參見(jiàn)Matheson的2652828號(hào)美國(guó)專利，McAlister等的4155358號(hào)美國(guó)專利。然而，厚橡膠的臉部構(gòu)件會(huì)使呼吸器變得沉重，并且戴著不舒服。另外，厚橡膠增加了材料成本和制造成本。但是，如果把橡膠做得薄一些，那么面具就會(huì)塌陷，貼在佩戴者的臉部上，特別是當(dāng)戴上呼吸器拉緊吊具時(shí)。
為了使臉部構(gòu)件更輕，但又不以降低結(jié)構(gòu)的整體性為代價(jià)，曾經(jīng)在臉部構(gòu)件中結(jié)合一種薄而剛性的結(jié)構(gòu)件。這些剛性的結(jié)構(gòu)件通常是通過(guò)注塑模壓制成的，并常常稱之為“剛性插入物”。所述剛性插入物形成了適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，用來(lái)支承筒式過(guò)濾器和閥門。一種能與佩戴者臉部相符的、柔軟的易變形材料設(shè)置在剛性插入物上或其周圍，以使得面具緊貼在佩戴者的鼻子和嘴巴上。剛性插入物與軟的易變形部分結(jié)合起來(lái)使用，使得面具更輕，戴起來(lái)更舒服，特別是與以前的面具來(lái)比較時(shí)，以前的面具基本上整個(gè)面具體都使用厚橡膠，來(lái)支撐筒式過(guò)濾器和閥門。采用剛性插入物與易變形的臉部接觸構(gòu)件相結(jié)合的面具，公開在Gleason等的6016804號(hào)美國(guó)專利，F(xiàn)reund的5592937號(hào)美國(guó)專利，Burns等的5062421號(hào)美國(guó)專利中，以及在2003年11月21日申請(qǐng)的、美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?0/719959、名稱為“RespiratoryFacepiece And Method Of Making A Facepiece Using Separate Molds(呼吸器臉部部件和用分模制作臉部部件的方法)”的申請(qǐng)文件中。
雖然采用了與柔軟的易變形部分相結(jié)合的剛性插入物的面具變輕了，并且戴著更舒服，然而制造起來(lái)卻更復(fù)雜了。采用剛性插入物的面具需要許多零件，并且還要增加將剛性插入物與軟的易變形的與臉部接觸部分密封連接的額外步驟。增加這些附加的零件和組裝步驟會(huì)增加制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新型呼吸面具，其克服了需要厚重的面部構(gòu)件、多個(gè)零件以及多個(gè)制造步驟以形成面具體的缺點(diǎn)。與使用厚橡膠面部構(gòu)件以足夠地支承筒式過(guò)濾器的公知的呼吸器不同，本發(fā)明可以使用較薄的材料，該材料有足夠的剛性并且在面頰處又可以變形，因此所述面具既能足夠地支承筒式過(guò)濾器，又能使面具很舒服地緊貼在人的鼻子部分、面頰及下巴部分上。而且，與使用剛性插入物和柔軟的能變形的部分的面具不同，本發(fā)明無(wú)須使用多個(gè)面部構(gòu)件和多個(gè)加工步驟，便能使面具與佩戴者的臉部接觸得很好。
總之，本發(fā)明提供了一種呼吸面具，其具有一個(gè)面具體，該面具體沒(méi)有剛性插入物，不是非彈性體的，并且適合于貼合在佩戴者的鼻子部分和嘴上。面具體有鼻子部分、下巴部分、第一和第二面頰部分，和一根從鼻子部分延伸到下巴部分的軸線。面具體做成能夠變形的，使得當(dāng)面具體被保持固定不動(dòng)，而且在鼻子部分和下巴部分上施力時(shí)，第一和第二面頰部分繞著軸線相向移動(dòng)。所述呼吸面具還有一個(gè)吊具，其有助于把面具支承在佩戴者臉上。
如上所述，原先公知的面具是使用厚彈性橡膠或者結(jié)合彈性體型面部密封件使用剛性插入物，來(lái)達(dá)到使面具很好地貼合在鼻子上、面頰和下巴周圍的目的。相反，本發(fā)明沒(méi)有剛性的結(jié)構(gòu)插入物，以使過(guò)濾部件和閥門能足夠地連接在面具體上，但卻仍能使面具體很好地貼合在佩戴者的臉的面頰部分處、鼻子上和下巴周圍。本發(fā)明的面具體顯示了繞著從面具的鼻子部分延伸到面具的面頰部分的軸線的良好的撓性。當(dāng)對(duì)把面具體支承在佩戴者臉上的帶子施加張力，并且在鼻子部分和下巴部分上作用相反的力時(shí)(當(dāng)戴上面具時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生所述力)，面頰部分就會(huì)向內(nèi)相向撓曲。所述形式的撓曲能使面具與佩戴者的臉部密切貼合。在佩戴者顎部活動(dòng)的過(guò)程中，仍能維持所述貼合。例如，如果面具的佩戴者戴著面具說(shuō)話，面具和面頰部分之間仍能充分接觸。當(dāng)使用本發(fā)明的面具時(shí)，張開顎部時(shí)會(huì)把兩個(gè)面頰部分互相拉近，從而仍能保持緊密的貼合。
在本發(fā)明的附圖和詳細(xì)說(shuō)明中，充分顯示和描述了本發(fā)明的上述各種優(yōu)點(diǎn)及其他優(yōu)點(diǎn)。在附圖和說(shuō)明中，同樣的附圖標(biāo)記用來(lái)表示同一個(gè)零件。但是，應(yīng)該理解，附圖和說(shuō)明書只是為了說(shuō)明，而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
術(shù)語(yǔ)表本文中所使用的術(shù)語(yǔ)的具體含義規(guī)定如下“托架”指連接在帶子和面具體上的結(jié)構(gòu)零件(和/或幾個(gè)零件的組合)，并在使用時(shí)幫助把面具體支承在佩戴者的臉部；“中央部分”指基本上位于面具體的鼻子部分、下巴部分和面頰部分之間中央的面具體部分；“面頰部分”指佩戴上面具體時(shí)，設(shè)置在佩戴者臉部的面頰部分上方，并且可能與面頰部分接觸的面具體部分；“下巴部分”指佩戴上面具體時(shí)，設(shè)置在佩戴者臉部的下巴部分上方，并且可能與下巴部分接觸的面具體部分；“彈性極限”指一種材料能夠承受，而且當(dāng)應(yīng)力消失后仍然能恢復(fù)原狀的變形極限；“外部氣體空間”指當(dāng)人佩戴面具體時(shí)圍繞著面具體、并且當(dāng)呼出的氣體從面具的內(nèi)部氣體空間排出來(lái)后最終接收該呼出的氣體的周圍大氣空間；“彎曲模量(撓曲模量)”指根據(jù)ASTM790-03，Standard TestMethodsforFlexural Properties of Unreinforced and ReinforcePlastics and Electrical Insulating Mateirals(為加強(qiáng)的和加強(qiáng)的塑料及電子絕緣材料撓性測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn))確定的撓曲模量；“吊具”指形成呼吸面具的一部分并用來(lái)將面具支承在佩戴者臉上的裝置；“整體的”指同時(shí)作為一個(gè)零件制成的，而非隨后連接在一起的兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)制成的零件；“內(nèi)部氣體空間”指戴上面具體時(shí)，處于人的臉部與面具體之間的空間；“面具體”指構(gòu)造成貼合在人的鼻子和嘴上的構(gòu)件，其可用來(lái)幫助限定與外部氣體空間隔開的內(nèi)部氣體空間；“非彈性體的”指在彈性極限延伸率小于10％的材料；“鼻子部分”指戴上面具體時(shí)，在佩戴者鼻梁上方延伸的面具體部分；“呼吸面具”指適合于佩戴在人的臉部、為人提供過(guò)濾后的清潔空氣的裝置；“剛性插入物”指呼吸面具上所使用的相對(duì)剛硬的構(gòu)件，用于為連接流體連通部件(如筒式過(guò)濾器)和呼氣閥提供適用的結(jié)構(gòu)，同時(shí)與和佩戴者的臉部接觸并且基本上符合佩戴者的臉部的更柔軟的部分連接；“帶子”指柔軟的材料制成的長(zhǎng)而狹窄的帶狀物或者繩子。


圖1是按照本發(fā)明的呼吸面具10的正視圖；圖2是按照本發(fā)明的呼吸面具10的俯視圖，示出了第一面頰部分18和第二面頰部分20的撓度；圖3是按照本發(fā)明的呼吸面具10的后透視圖，也示出了第一面頰部分18和第二面頰部分20的撓度；圖4是以毫米顯示面頰部分響應(yīng)作用在面具的鼻子區(qū)域和下巴區(qū)域的外力而產(chǎn)生的撓度曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種輕巧、易組裝、所需要的零件少，并且能與佩戴者的臉部保持良好的面接觸的新型呼吸面具。
圖1表示具有面具體12的呼吸面具10，面具體12包含鼻子部分14，下巴部分16，第一面頰部分18和第二面頰部分20。面具10貼合在佩戴者的鼻子和嘴部上，但不貼合在他的眼睛上，因此，常常被稱為“半面具”。包括托架22的吊具21安裝在面具體12的中央孔(圖中未示出)的位置上。一個(gè)呼氣閥(圖中也未示出)安裝在該中央孔中，以使呼出的氣體能從面具內(nèi)部排出來(lái)。上述吊具21至少還有一條連接在托架22上的帶子24，以便在使用時(shí)，用來(lái)協(xié)助將面具體12支承在佩戴者的面部上。帶子24可與扣環(huán)26接合，扣環(huán)26能把帶子的兩個(gè)自由端固定在一起，從而使面具能保持很合適地貼合在佩戴者的鼻子和嘴部上。帶子24可以滑動(dòng)的方式穿過(guò)托架22中的導(dǎo)向槽，于是，就能相應(yīng)地調(diào)節(jié)其的長(zhǎng)度。如有必要，帶子24也可以固定不動(dòng)地連接。呼吸面具10還包括第一筒式過(guò)濾器28和第二筒式過(guò)濾器30，用來(lái)過(guò)濾被佩戴者吸入之前的空氣。筒式過(guò)濾器28和30中含有顆粒過(guò)濾介質(zhì)和/或氣體過(guò)濾介質(zhì)，分別用于除去水蒸汽和/或空氣中的顆粒。由于佩戴者都是用肺部通過(guò)筒式過(guò)濾器吸入可呼吸的空氣，所以面具10常常被稱為“負(fù)壓”半面具。
圖2說(shuō)明面具體12的兩個(gè)面頰部分18和20如何向內(nèi)撓曲，以使面具佩戴者獲得更好的貼合。在圖2(及圖3)中，實(shí)線所表示的是沒(méi)有撓曲狀態(tài)下的面具，而假想線表示的是處于撓曲狀態(tài)下的面具構(gòu)造。當(dāng)面具體12的鼻子部分14和下巴部分16受到相反的力時(shí)，面頰部分18和20便向箭頭方向撓曲。當(dāng)把面具戴在佩戴者的臉上，并對(duì)帶子24施加張力時(shí)，力就會(huì)作用在鼻子部分14和下巴部分16上。即使帶子沒(méi)有直接“拉”面頰部分18和20，也會(huì)發(fā)生撓曲。面頰部分18和20向內(nèi)撓曲，有助于保證面具體12保持與佩戴者的臉適當(dāng)貼合。在戴上面具時(shí)，這個(gè)特征可防止污染物意外地進(jìn)入面具的內(nèi)部氣體空間。
由于托架22安裝在面具體12的中央，因此拉緊帶子24所產(chǎn)生的力作用于面具體12的中央，從而以基本均勻的方式將面具體推向佩戴者的臉部。雖然按照本發(fā)明所述托架22可做成帶子向面具體施加非中央作用的力(比如，作用在面具體的兩側(cè))，但本發(fā)明的面具體仍然能夠向內(nèi)拉面頰部分18和28，盡管沒(méi)有所述裝置。本發(fā)明也可考慮其他類型的托架，托架也可以安裝在其他位置上?？赡苓m合的其他類型的托架的例子，可參見(jiàn)例如Burns等的5,062,421號(hào)美國(guó)專利、Freund的5,592,937號(hào)美國(guó)專利、Byram的6,591,837號(hào)美國(guó)專利，以及Brostrom等的6,457,473號(hào)美國(guó)專利?；蛘?，上述帶子也可以連接到面頰部分上(見(jiàn)例如Gleason等的6,016,804號(hào)美國(guó)專利)－但在本專利中沒(méi)有必要使面頰部分緊靠在佩戴者的面頰上。
圖3說(shuō)明面頰部分18和20繞著一根從鼻子部分14延伸到下巴部分16的軸線32的撓曲。如圖所示，當(dāng)兩個(gè)面頰部分處于其們的撓曲后的位置上時(shí)，面頰部分18和20便圍繞著這根軸線相向轉(zhuǎn)動(dòng)。裝在面具體的面頰部分18和20上的第一和第二筒式過(guò)濾器28和30，也同樣分別與面頰部分18和20一起向內(nèi)移動(dòng)。由于力分別作用在鼻子部分18和下巴部分20上，結(jié)果就發(fā)生了撓曲。在本實(shí)施例中，撓曲是由于下列情況而產(chǎn)生的，即張力從帶子24傳遞給托架22，產(chǎn)生了作用在面具中央部分上的力，在有相反的力作用的鼻子部分和下巴部分把面具體12推壓在佩戴者臉上。
如在呼吸面具結(jié)構(gòu)中所常見(jiàn)的，上述筒式過(guò)濾器裝在面具體的相反的兩側(cè)，并且在筒式過(guò)濾器固定在面具體上的位置上還有一個(gè)吸氣閥34。當(dāng)使用呼吸面具10時(shí)，佩戴者的肺部通過(guò)筒式過(guò)濾器28和30，因而也通過(guò)吸氣閥34，從外部環(huán)境吸入空氣，結(jié)果，空氣就能進(jìn)入內(nèi)部的氣體空間中。隨后，所述經(jīng)過(guò)過(guò)濾的空氣就被佩戴者吸入肺部。然后，呼出的空氣經(jīng)過(guò)呼氣閥(圖中未表示)，進(jìn)入外部氣體空間。所述呼氣閥設(shè)置在面具體12的中央，在托架22后面。為保證所有吸入的空氣在由佩戴者吸入之前都經(jīng)過(guò)過(guò)濾，讓面具體保持緊密地或者基本上密封地貼合在佩戴者臉上是非常重要的。本發(fā)明的面具—由于其能如圖2和3所示，讓面頰部分向內(nèi)撓曲—能實(shí)現(xiàn)所述貼合，結(jié)果在面具體周圍沒(méi)有空氣泄露或者空氣泄露很少。如圖3所示，面具體還可以包括一個(gè)面部周邊密封件36，這個(gè)密封件用柔軟的可變形材料制成，例如彈性體或者薄的熱塑性薄膜，以便進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)舒適可靠的貼合。除此以外，為了更加舒適，并改善對(duì)佩戴者的鼻子部分的密封性能，可以在面具體內(nèi)部的鼻子部分14處，敷設(shè)一層泡沫材料(圖中未表示)。在戴上面具時(shí)，所述泡沫材料還能把面部密封件推到某些佩戴者臉部的凹進(jìn)部分中去。
雖然以上所描述的本發(fā)明是具有第一和第二筒式過(guò)濾器的半面具，但所述呼吸面具也可以做成其他形狀。例如，如Holmquist-Brown的6,277,178號(hào)美國(guó)專利的附圖中所示，面具可以只有一個(gè)安裝在中央的筒式過(guò)濾器。另外，本發(fā)明也可以與一個(gè)動(dòng)力空氣供應(yīng)源結(jié)合起來(lái)使用，所述結(jié)構(gòu)中，安裝在面具體上的是一根干凈空氣軟管，而不是筒式過(guò)濾器，例如，參見(jiàn)Cook等的6,575,165號(hào)美國(guó)專利。在所述情況下，面具體上將設(shè)置一種能用來(lái)安裝動(dòng)力空氣供應(yīng)源的機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)可以是例如卡口式裝配方式，所述裝配方式也能安裝可供選擇的筒式過(guò)濾器。
本發(fā)明中所使用的面具體是非彈性體的。優(yōu)選的是，用于制造面具體的材料在彈性極限(即，當(dāng)應(yīng)力完全消失時(shí)，一種材料在不產(chǎn)生永久殘余變形的前提下所能承受的最大應(yīng)力)的延伸率小于5％，小于2％更好，最好小于1％。當(dāng)載荷大到使材料產(chǎn)生塑性變形，或者不可恢復(fù)的變形時(shí)，就認(rèn)為材料已經(jīng)超過(guò)了其的彈性極限。優(yōu)選的是，制造面具體的材料的彎曲模量應(yīng)大于約50兆帕(MPa)，大于500MPa更好，最好大于1000MPa。面具體最大撓曲模量應(yīng)小于約4000MPa。當(dāng)佩戴呼吸面具時(shí)，帶子通常施加的力大約為10～20牛頓(N)，以便面具能充分貼合在佩戴者的鼻子和嘴上。當(dāng)按照下面介紹的MaskBody Deflector Test(面具體撓曲測(cè)試)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，在面具體受到的力為5N時(shí)，面具體優(yōu)選的撓曲應(yīng)至少為5毫米。更優(yōu)選的是，根據(jù)下述的Mask Body Deflector Test(面具體撓曲測(cè)試)，當(dāng)施加在面具上的力為5N時(shí)，其撓曲至少為10毫米。本發(fā)明中使用的面具體(指不含任何附件，例如閥門、筒式過(guò)濾器、吊具、面部密封件和泡沫，以及密封墊，即，這里稱為裸面具體)優(yōu)選是輕型的，其重量不超過(guò)35克，低于30克更好，最好低于25克。通常，裸面具體的重量大于10克。另外，面具體最好薄一些，其平均厚度優(yōu)選應(yīng)小于約2毫米，小于1.6毫米更好，最好小于1.2毫米。面具體厚度的下限一般大于約0.5毫米。
面具體可以用塑料制成，例如聚合材料，如在所要求形狀的陽(yáng)模上成形的可熱成形的聚丙烯。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“聚合”含義是含有一種聚合物?？梢允褂玫钠渌酆衔锇ň垡蚁?、.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯氯化物、苯乙烯樹脂、聚氨脂、含氟聚合物、纖維素，以及這些聚合物的組合物或者混合物。除了采用熱成形之外，面具體也可使用其他塑料成形技術(shù)制造，例如注射成形。熱成形的面具體可以設(shè)置平面的環(huán)形開口，其中的中央環(huán)形開口從面具體的中央部分凸出來(lái)，形成一圓筒形的“立柱”或者凸脊。其余兩個(gè)扁平的開口位于面具體兩側(cè)相對(duì)的面頰部分。面具體可塑造成一個(gè)整體或者杯，所述整體或杯整體上可從一個(gè)表面模制出來(lái)，所述表面適當(dāng)成形為符合人類臉部的輪廓。所述杯可以經(jīng)過(guò)輔助工序(穿孔)，以從面具體上去除一些材料，為安裝吸氣閥、呼氣閥和筒式過(guò)濾器形成開口。
面具體可以在連接區(qū)域上模制出結(jié)構(gòu)加強(qiáng)部分。例如，可以繞著開口的周圍形成同心圓環(huán)或凸脊，使得面具體在這些部位上更加堅(jiān)固，使得在受到筒式過(guò)濾器或者托架的重力(或者可能碰撞)時(shí)，杯子就不會(huì)向內(nèi)塌陷或者歪斜或發(fā)生類似的情況。
為了使面具體能在污染的環(huán)境中正常使用，并通過(guò)為所述使用所必需的貼合和性能測(cè)試，可以在面具體上安裝下列各種部件，例如吸氣閥、吊具或頭部懸掛裝置、臉部密封件、密封墊和筒式過(guò)濾器。如上所述，吊具托架可以安裝在面具體中央。托架可以為呼氣閥形成一個(gè)保護(hù)蓋，而讓面頰區(qū)域中的兩個(gè)基本平面環(huán)形開口露出來(lái)。托架也可以用環(huán)形構(gòu)件連接在面具體上，這個(gè)環(huán)形構(gòu)件設(shè)置在面具體中圓柱形“立柱”的下側(cè)。上述托架也可以通過(guò)把一個(gè)例如呼氣閥底座插入由“立柱”所限定的中央開口中而保持在其位置上，其中所述呼氣閥底座可以是用注塑成形的零件。呼氣閥底座可以從面具體的內(nèi)側(cè)插入由上述立柱所限定的圓筒形開口中。同樣，呼氣閥底座也可以是圓筒形，并用緊配合安裝在由圓柱形立柱所限定的套筒中。在上述底座上還可以加上一個(gè)沿著徑向延伸的凸緣，以便協(xié)助使托架緊靠在面具體上。呼氣閥底座從面具體內(nèi)部延伸到立柱內(nèi)，包圍二者之間的面具體。呼氣閥底座還可以設(shè)計(jì)成保持呼氣閥膜片，并為其提供一個(gè)密封表面，所述膜片借助于通過(guò)膜片上的孔插入的模制的中央柱子，保持在底座上。這些零件可以做成產(chǎn)生互鎖作用的形狀。
上述連接的吊具還可以有，例如，一根穿過(guò)托架中的導(dǎo)向槽的彈性帶子。這根帶子，例如，可以是編織的、針織的、橡膠的、皮革的或其他材料的，而且可具有能輔助將面具體支承在佩戴者臉上的任何形狀。
帶子最好是有彈性的，而且還可以連接在頭項(xiàng)構(gòu)件、頭部支架或襯墊上。
可根據(jù)2002年9月23號(hào)申請(qǐng)的，申請(qǐng)?zhí)枮?0/252,623，名稱為“Filter Element That Has A Thermoformed Housing Around AFilter Material(帶有圍繞著過(guò)濾材料的熱成形外殼的過(guò)濾器元件)”美國(guó)專利申請(qǐng)中所描述的方法來(lái)制造筒式過(guò)濾器。兩個(gè)筒式過(guò)濾器可以熱粘接在面具體的相對(duì)面頰部分的兩個(gè)平坦的環(huán)形部分上。通過(guò)同時(shí)加熱面具體和筒式過(guò)濾器殼體的配合表面，當(dāng)加熱到所需的溫度時(shí)，移開熱源并將兩個(gè)部件壓在一起，直到冷卻，就實(shí)現(xiàn)了該中心連接。本發(fā)明基本上可以使用將筒式過(guò)濾器安裝在面具體上的任何其他方法，例如，化學(xué)的、機(jī)械的、或其他適當(dāng)?shù)姆椒?。連接可以是永久性的，或者筒式過(guò)濾器是可以拆卸以進(jìn)行更換的。筒式過(guò)濾器中可以裝有氣體過(guò)濾介質(zhì)和/或顆粒過(guò)濾介質(zhì)。氣體過(guò)濾介質(zhì)的例子包括活性顆粒床，例如，如Senkus等的6,391,429號(hào)美國(guó)專利，Simon等的6,344,071號(hào)美國(guó)專利和Abler的5,496,785號(hào)美國(guó)專利中所述。而在Huberty的6,627,563號(hào)美國(guó)專利，Jones等的6,562,112號(hào)美國(guó)專利，Berrigan等的6,492,286號(hào)美國(guó)專利，以及Eitzman等的6,454,986號(hào)和6,406,657號(hào)美國(guó)專利中，都公開了可以在筒式過(guò)濾器中使用的顆粒過(guò)濾介質(zhì)的實(shí)例(例如，熔噴微纖維制成的非編織纖維布駐極體)。
面具體的撓曲測(cè)試通過(guò)在面具體上施加模仿面具使用時(shí)所受到的載荷的載荷，確定面具體的撓曲。當(dāng)面具體支承在面具的朝向外部的表面上時(shí)，測(cè)量面具體由于施加在其鼻子部分和面頰部分上的負(fù)荷而引起的橫向撓曲。記錄用N度量的合力，以及用mm度量的撓曲。面具體撓曲的測(cè)量是在面具體的一個(gè)部位上進(jìn)行的，該部位對(duì)應(yīng)在兩個(gè)面頰部分的外周邊的兩點(diǎn)之間的與臉部貼合的面具體開口。負(fù)荷沿著由鼻子部分和面頰部分限定的軸線施加在面具體上。
使用經(jīng)過(guò)改進(jìn)的、在上十字頭上裝有2500N的測(cè)力傳感器的張力測(cè)試機(jī)(LLOYD Instruments LRX5K，F(xiàn)areham，United Kingdom)進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)力傳感器上裝有向下延伸的T型伸長(zhǎng)量測(cè)頭。160毫米長(zhǎng)的測(cè)頭的底部在其中央裝有一根圓柱形的桿(外直徑為12.5mm)，這根桿的方向與十字頭的移動(dòng)方向垂直。這根拉桿的長(zhǎng)度大于面具體鼻子部分與面頰部分之間的距離，并且當(dāng)把面具體安裝在張力測(cè)試機(jī)的下部夾具上時(shí)，這根桿與鼻子部分和面頰部分排在一條直線上。張力測(cè)試機(jī)的下部夾具是一塊圓形的、直徑為10厘米(cm)的固定的平板，所以這塊平板的平面與上十字頭上的伸長(zhǎng)量測(cè)頭的桿平行。
被測(cè)試的面具體的外表面放置在下部夾具平板的中央，而面具體的開口朝向上十字頭。進(jìn)一步調(diào)整面具體的方向，使得當(dāng)十字頭轉(zhuǎn)向下方時(shí)，測(cè)力傳感器測(cè)頭上的桿與面具體的鼻子部分和面頰部處于一條直線上。用油灰或者熱熔性粘接劑將面具體固定在下部平板上，以確保面具體在整個(gè)測(cè)試中保持其方向不變。為進(jìn)行撓曲測(cè)試，使上十字頭下降，直到垂直桿剛好接觸面具體的鼻子部分和面頰部分為止。測(cè)量面具體最外部邊緣與垂直桿座架之間的距離；以此距離為零撓曲。繼續(xù)降低十字頭(速度為每分鐘10毫米)，并測(cè)量其與面具體最外部邊緣之間距離的變化。重復(fù)所述程序，直到對(duì)若干不同大小的載荷確定了撓曲對(duì)負(fù)荷的曲線圖為止。
選用下面的例子只是為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)以及其他細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)該理解，盡管該例子用于這一目的，但其中所使用的具體的成份和數(shù)量，以及其他條件和細(xì)節(jié)不能成為限制本發(fā)明的保護(hù)范圍的因素。
例子附圖中所示的呼吸面具是用一個(gè)非彈性體面具體、一個(gè)彈性體的面部密封環(huán)、一個(gè)閥體、一個(gè)閥蓋、一個(gè)托架、一個(gè)泡沫鼻梁、筒式過(guò)濾器，和一個(gè)吊具構(gòu)成的。面具體是使用真空成形裝置(可從Formech International Ltd Harpenden UK獲得)用1.5毫米厚的可進(jìn)行熱成形的聚丙烯(PP)(Baseball Polyolefins CompanyHoofddorp Netherlands生產(chǎn)的“Adflex”Q100F)薄板制成的。面具體所使用的材料的撓曲模量為1172MPa，軟化點(diǎn)為170℃。為模制面具體，將一塊可熱成形的PP薄板(30cm X 27cm)置于機(jī)架夾具中，加熱到大約170℃(該材料的軟化點(diǎn))，再放在模腔上。此模腔安裝在一個(gè)尺寸大約為機(jī)架夾具的內(nèi)部尺寸的平坦表面上，上升進(jìn)入軟化的薄板內(nèi)，并通過(guò)模具和支承表面上的開口形成真空，于是薄板被向下拉到模具上，使模具和薄板之間緊密地貼合。冷卻后，把薄板從模具上分離出來(lái)，在面具體上切割出直徑為21毫米的開口，用以安裝筒式過(guò)濾器。另外，在面具體杯狀部分的前面切割一個(gè)38毫米的開口，用來(lái)安裝呼氣閥和托架。切除面具體周邊的多余材料，但留一圈3毫米到10毫米的外圍邊緣或凸緣。面具體的基本為平面的臉部貼合開口的最大外圍寬度大約為140毫米，深度為60毫米。形成的面具體厚度平均約為1.2毫米，面具體的裸重約為20克。彈性的面部密封環(huán)連接在圍繞著周邊的凸緣上。環(huán)形的面部密封環(huán)是從0.3毫米的熱塑性彈性體薄板(Softr SpA，F(xiàn)orli，Italy生產(chǎn)的“Laprene”83F000746)上切下來(lái)的，并通過(guò)用聚四氟乙烯(PTFE)薄板來(lái)保護(hù)彈性體的表面和加熱及施壓來(lái)粘接在杯狀部分的邊緣上。密封環(huán)的名義寬度為30毫米，其為面具體的內(nèi)部形成了大約70毫米的開口。包含呼氣閥蓋和頭帶固定構(gòu)件的托架連接在面具的中央部分上，其作用是當(dāng)施加張力時(shí)，作為頭部組件的加載點(diǎn)。一個(gè)類似于在3M 6000系列的氣體和蒸汽呼吸器中使用的閥門，用一個(gè)圓筒形結(jié)合件連接在面具體的中央部分上。閥門及膜片組件通過(guò)面具體內(nèi)部安裝在設(shè)置在中心的環(huán)形立柱中。這個(gè)組件通過(guò)在立柱上方插入一個(gè)注塑模制件(Stamylan P 48M10 PP SABIC，EuroPetrochemicals B.V.，Sittard，Nether lands)來(lái)固定其位置。閥蓋形狀做成在下側(cè)具有圓筒形的元件，該元件貼合在面具體中央部分的立柱上，包圍該元件與閥門和膜片組件之間的面具體材料?；敬怪钡慕Y(jié)構(gòu)安裝在這個(gè)圓筒形元件的頂部上，這個(gè)結(jié)構(gòu)在其側(cè)面有若干凹進(jìn)的元件，用來(lái)容納過(guò)濾器和保持頭帶的導(dǎo)向槽件。閥門部件設(shè)計(jì)成用來(lái)保持硅樹脂膜片閥門和為其提供一個(gè)密封表面。
將托架固定在面具體的閥門組件位置上。懸掛系統(tǒng)由一條長(zhǎng)1米、寬12毫米的，由12股編織成的棉線/聚酯/PIP松緊帶(Providence Braid Company，Pawtucket，USA)，這條松緊帶穿過(guò)注塑模制成的托架/閥蓋中的導(dǎo)向槽，其兩端分別用在3M 6000系列的氣體和蒸汽呼吸器中所使用的扣環(huán)固定。然后，將這些扣環(huán)連接在注塑模制的頭部支架/襯墊中適當(dāng)?shù)牟考稀?br> 為組裝面具，借助于使用3瓣式的，從杯狀部分內(nèi)部插入過(guò)濾器底部的卡口連接器，把過(guò)濾器安裝在面具體上，所述過(guò)濾器類似于在2003年11月21日申請(qǐng)的、系列號(hào)為10/719,959的、名稱為“Respiratory Facepiece And Method Of Making A Facepiece UsingSeparate Molds(呼吸器面部件和使用單獨(dú)模具制造該面部件的方法)”的美國(guó)專利申請(qǐng)中介紹的過(guò)濾器。在這些過(guò)濾器中含有活性碳，標(biāo)稱尺寸為100毫米×70，形狀為扁圓形。泡沫鼻梁元件也是對(duì)稱安裝在面具體狹窄的鼻子區(qū)域中。開放式聚醚-聚氨酯泡沫(FT-40S Foam Techniques，Wellingbrough，UK)長(zhǎng)為120毫米，寬為20毫米，厚為7毫米，用粘接劑粘接在杯狀部分的內(nèi)表面上。
按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 4052001，本發(fā)明的呼吸面具在運(yùn)動(dòng)的受實(shí)驗(yàn)者上成功地通過(guò)了的面部泄露檢測(cè)。當(dāng)把組裝好的面具佩戴在佩戴者的面部上時(shí)，面具體的夾緊作用有利于面具更好地與面部貼合。在面具戴上時(shí)可能受到的負(fù)荷下，三個(gè)面具的撓性測(cè)量結(jié)果的平均值示于圖4中。如圖4所示，本發(fā)明面具的夾緊撓性對(duì)于佩戴者很有利。另外，所述面具體的重量比普通的彈性體面具輕，并可簡(jiǎn)單地，即通過(guò)真空成形工序，做成具有簡(jiǎn)單的萬(wàn)能配合形狀。
本發(fā)明在缺少?zèng)]有在說(shuō)明書中專門描述過(guò)的任何一種元件的情況下，都能夠很好地實(shí)施。
以上提到過(guò)的專利和專利申請(qǐng)，包括在背景技術(shù)中提到的專利和專利申請(qǐng)，都通過(guò)參考并入本文。
在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的前提下，本發(fā)明可以有各種改進(jìn)型和替換型。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不是僅限于以上所描述的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由本申請(qǐng)的權(quán)利要求書及其等同物來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種呼吸面具，包括(a)面具體，其沒(méi)有剛性插入物，是非彈性體的，適合于與人的鼻子和嘴貼合，所述面具體包括鼻子部分、下巴部分、第一和第二面頰部分，以及從鼻子部分延伸到下巴部分的軸線，所述面具體做成能夠變形，使得當(dāng)面具體保持固定不動(dòng)，并向鼻子部分和兩個(gè)面頰部分施加力時(shí)，上述第一和第二面頰部分能圍繞軸線相向移動(dòng)；以及(b)吊具，其幫助把面具支承在佩戴者的臉上。
2.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，還包括(c)一個(gè)或多個(gè)裝在面具體上的筒式過(guò)濾器。
3.如權(quán)利要求2所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具具有分別固定在第一和第二面頰部分上的第一和第二筒式過(guò)濾器。
4.如權(quán)利要求3所述的呼吸面具，還包括位于面具體的中央部分上的呼氣閥，并且，上述吊具有托架和至少一根帶子，上述托架蓋住上述呼氣閥，并固定在面具體的中央部分。
5.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，在佩戴者的顎部正常運(yùn)動(dòng)時(shí)，上述第一和第二面頰部分能夠向內(nèi)撓曲。
6.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述吊具具有托架和至少一根帶子，上述帶子連接在上述托架上，并且上述托架安裝在面具體的中央，當(dāng)戴上面具時(shí)，響應(yīng)上述帶子的拉緊，上述面具體的第一和第二面頰部分能夠向內(nèi)向佩戴者的各面頰方向撓曲。
7.如權(quán)利要求6所述的呼吸面具，還包括固定在上述面具體的第一和第二面頰部分上的第一和第二筒式過(guò)濾器，其中，在佩戴上面具時(shí)，拉緊所述至少一根帶子會(huì)產(chǎn)生作用在鼻子部分和下巴部分上的力，從而導(dǎo)致出現(xiàn)撓曲，此時(shí)上述第一和第二筒式過(guò)濾器便與第一和第二面頰部分一起向內(nèi)移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體還用柔軟的可變形材料作為臉部的密封件，所述柔軟的可變形材料固定在面具體的周邊上，以使面具體更好地貼在人的臉上。
9.如權(quán)利要求8所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體還有在鼻子部分固定在面具體內(nèi)部的泡沫材料。
10.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體還有用于安裝動(dòng)力式空氣供應(yīng)源的機(jī)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體在其彈性極限具有低于5％的延伸率。
12.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體在其彈性極限具有低于2％的延伸率。
13.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體在其彈性極限具有低于1％的延伸率。
14.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，用于制造面具體的材料具有大于50MPa的彎曲模量。
15.如權(quán)利要求14所述的呼吸面具，其特征在于，用于制造面具體的材料具有大于500MPa的彎曲模量。
16.如權(quán)利要求15所述的呼吸面具，其特征在于，用于制造面具體的材料具有大于1000MPa的彎曲模量。
17.如權(quán)利要求16所述的呼吸面具，其特征在于，用于制造面具體的材料具有小于約4000MPa的彎曲模量。
18.如權(quán)利要求6所述的呼吸面具，其特征在于，當(dāng)上述面具佩戴在佩戴者的臉上時(shí)，上述帶子能施加大約10～20N的力。
19.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，根據(jù)上述面具體的撓曲測(cè)試，當(dāng)施加在面具體上的平均力為5N時(shí)，上述面具體能撓曲至少5mm。
20.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，根據(jù)上述面具體的撓曲測(cè)試，當(dāng)施加在面具體上的平均力為5N時(shí)，上述面具體能撓曲至少10mm。
21.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體的裸重不超過(guò)約35克。
22.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體的裸重不超過(guò)30克。
23.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體的裸重不超過(guò)25克。
24.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體的裸重不超過(guò)10克。
25.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體的平均厚度小于約2mm。
26.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體的平均厚度小于1.6mm。
27.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體的平均厚度小于1.2mm。
28.如權(quán)利要求27所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體的平均厚度大于約0.5mm。
29.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體是用熱成形塑料制成的。
30.如權(quán)利要求29所述的呼吸面具，其特征在于，上述熱成形塑料包括聚丙烯。
31.如權(quán)利要求1所述的呼吸面具，其特征在于，上述面具體的裸重不超過(guò)35克，平均厚度小于2mm，并且彎曲模量大于500MPa。
32.一種面具體，其沒(méi)有剛性插入物，是非彈性體的，適合于與人的鼻子和嘴貼合，所述面具體包括鼻子部分、下巴部分、第一和第二面頰部分，以及從鼻子部分延伸到下巴部分的軸線，所述面具體做成能夠變形，使得當(dāng)施加力時(shí)，上述第一和第二面頰部分能圍繞軸線相向移動(dòng)。
33.一種制造呼吸面具的方法，所述方法包括用彎曲模量大于500MPa的非彈性體的塑料制成重量不超過(guò)35g的面具體，所述面具體做成杯形，其平均厚度小于2mm，適合于貼合在人的鼻子和嘴上，而且，所述面具體不具有剛性插入物，但卻具有整體形成的鼻子部分、下巴部分、中央部分，以及第一和第二面頰部分；以及，把吊具固定在上述面具體上。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，當(dāng)按照面具體撓曲測(cè)試進(jìn)行測(cè)試，把5N的力施加在面具體上時(shí)，上述面具體的撓曲至少為5mm。
全文摘要
一種呼吸面具(10)，其具有面具體(12)和吊具(21)，吊具又具有托架(22)和帶子(24)。面具體(12)沒(méi)有剛性的插入物，是非彈性體的，適合于與人的鼻子和嘴貼合。面具體(12)有鼻子部分(14)、下巴部分(16)、第一和第二面頰部分(18和20)，以及一根從鼻子部分(14)延伸到下巴部分(16)的軸線(32)。面具體(12)做成能夠變形，從而使第一和第二面頰部分(18和20)能繞軸線(32)相向移動(dòng)。托架(22)連接在面具體(12)上，而帶子(24)連接在托架(22)上，以便把面具體(12)支承在佩戴者的鼻子和嘴巴上。當(dāng)把張力施加到帶子(24)上，并且相反的力作用在面具體的鼻子和下巴部分上時(shí)，第一和第二面頰部分(18和20)將會(huì)繞軸線相向運(yùn)動(dòng)。所述呼吸面具的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，制造容易，并且易于保持與人的臉部良好的貼合。
文檔編號(hào)A62B18/02GK1938064SQ200580009691
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者克里斯托弗·P·亨德森, 奧德拉·A·威爾遜 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司