專利名稱：：單向閥具有硬挺的非偏置柔性閥瓣的過濾面罩的制作方法單向閥具有硬挺的非偏置柔性閥瓣的過濾面罩本發(fā)明涉及一種采用硬挺的非偏置柔性閥瓣作為呼氣閥和/或吸氣閥中的動態(tài)機械元件的過濾面罩。在污染環(huán)境中工作的人通常都會佩戴過濾面罩保護自己，以免吸入空氣傳播的污染物。過濾面罩通常具有能夠從空氣中除去微粒和/或氣態(tài)污染物的纖維過濾器或吸附劑過濾器。在污染環(huán)境中佩戴面罩時，佩戴者因知道他們的健康得到了保護而感到暢快，然而同時，因為呼出的濕熱空氣在他們臉部周圍積聚，他們又會感到不適。面部越不適，佩戴者越有可能從臉上取下面罩，以緩解不適。為了減少佩戴者在污染環(huán)境中從面部取下面罩的可能性，過濾面罩的制造商經(jīng)常將一種呼氣閥安裝在面罩主體上，使得濕熱的空氣能快速從面罩內(nèi)部清除。呼出空氣的迅速清除使面罩內(nèi)部更加涼爽，并繼而有益于工人的安全，因為面罩佩戴者從臉上取下面罩來去除他們鼻、口附近濕熱空氣的可能性降低了。許多年來，市售的呼吸面罩使用"按鈕式"呼氣閥從面罩內(nèi)部清除呼出的空氣。按鈕式呼氣閥通常采用薄的、圓形的柔性閥瓣作為動態(tài)機械元件，讓呼出的空氣從面罩內(nèi)部逸出。所述閥瓣在其中心處通過中心柱安裝在閥座上。按鈕式閥的實例在美國專利2，072，516、2，230，770、2，895，472和4，630，604中示出。當(dāng)佩戴者呼氣時，所述閥瓣的周邊部分從閥座上升起，讓空氣從面罩的內(nèi)部逸出。按鈕式閥體現(xiàn)了在嘗試改善佩戴者舒適度方面的進步，但是研究人員已做出了其它改進，其中一個實例在授予Braun的美國專利4，934，362中示出。該專利中描述的閥使用一種拋物面形的閥座和一種細(xì)長的柔性閥瓣。與按鈕式閥相似，所述的Braun閥也有中心安裝的閥瓣，并且有閥瓣邊緣部分，在呼氣時，該閥瓣邊緣部分從密封表面升起，讓呼出的空氣從面罩內(nèi)部逸出。在Bmun的研發(fā)工作以后，Japuntich等人在呼氣閥
技術(shù)領(lǐng)域：
進行了另一創(chuàng)新-參見美國專利5,325,892和5,509,436。Japuntich等人發(fā)明的閥使用以懸臂方式偏心裝配的單個柔性閥瓣，以使得打開閥所需的呼氣壓力最小化。當(dāng)使開閥壓力最小化時，操縱閥所需的力量減小，這意味著佩戴者在呼吸時，可以不費力地將呼出的空氣排出面罩內(nèi)部。在Japuntich等人的閥之后推出的其它閥也使用了非中心安裝的懸臂式柔性閥瓣-參見美國專利5，687，767(已再頒布為美國再頒專利RE37，974E)和6,047,698。具有此類構(gòu)造的懸臂閥有時稱為"瓣式"呼氣閥。單向閥組件，例如上述那些，通常使用密封到剛性閥座上的偏置或預(yù)加載荷的彈性膜片。然而，使閥瓣偏置，會產(chǎn)生永久變形或者蠕變。蠕變(由于隨著時間發(fā)生變形而出現(xiàn)的永久變形)在要較長時間(例如多年)存貯的呼吸面罩的閥中可能更為顯著。雖然很多設(shè)計用于工業(yè)用途的呼吸面罩會在其制成之后相對短的時間內(nèi)得以使用，但是一些呼吸面罩在購買后可能會存貯較長的時間。例如，呼吸面罩可能會在購買后存貯以供急救人員(有時稱為"第一出動人員")使用。為這樣的第一出動人員購買的呼吸面罩在使用之前可能會被存貯多年。如果這種呼吸面罩中的閥瓣偏置，則蠕變會使閥瓣施加在閥的密封表面上的力減小。如美國專利申請公開US2004/0255947中所討論，某些呼吸面罩的閥可包括回彈性密封表面，從而提高它密封閥開口的能力(甚至當(dāng)用于非偏置的閥瓣時也是如此)。在另一種與呼吸面罩結(jié)合使用的閥中，美國專利申請公開No.2005/0061327描述了多層閥瓣，所述閥瓣在面對閥密封表面的閥瓣表面上結(jié)合有回彈性材料，從而提高了閥的關(guān)閉能力。然而，如果存貝t時間很長(第一出動人員使用的呼吸面罩就可能出現(xiàn)這種情況)，用在那些呼吸面罩的閥座和閥瓣上的回彈性材料會硬化，以至于失去回彈力。如果呼吸面罩存貯在比較惡劣的條件下，例如在救急車輛中等等，其中的溫度變化可能超過受控程度更好的環(huán)境(例如有人居住的建筑物)中通常經(jīng)歷的溫度變化，則那種硬化或者彈性喪失情況會加速。那種硬化會降低閥使用時的密封能力。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種新的過濾面罩，簡單概括而言，其包括(a)面罩主體，其適于至少與佩戴者的鼻和嘴貼合，以在佩戴時形成內(nèi)部氣體空間；以及(b)呼氣閥，該呼氣閥與所述內(nèi)部氣體空間流體連通。所述呼氣閥包括(i)包括剛性密封表面和孔的閥座，呼出的氣體可以通過所述孔離開內(nèi)部氣體空間；以及(ii)柔性閥瓣，該閥瓣裝配于閥座上，使得在閥處于關(guān)閉位置時所述閥瓣和密封表面接觸，并且使得所述閥瓣在呼氣時可以撓曲離開所述密封表面，以允許呼出的氣體通過所述孔。所述閥瓣在處于其關(guān)閉位置時是非偏置的，并且可以優(yōu)選顯示具有約0.0050或者更小的懸臂彎曲率。本發(fā)明的過濾面罩不同于已知的呼吸面罩，不同之處是給其呼氣閥提供有與剛性閥座組合的、相對硬挺的非偏置閥瓣。該閥瓣的硬挺性有利地防止閥瓣在(例如)重力作用下墜離閥座和發(fā)生滲漏。與具有由相同材料制成的、朝著閥座偏置的閥瓣的閥相比，因為本發(fā)明的閥瓣是非偏置的，所以有利地減小了啟動力，即在呼氣時打開閥所需的力。在懸臂、瓣式閥的某些實施例中，可以選擇懸臂距離，用以降低打開閥所需的啟動力。例如，可以選擇懸臂邊緣(沿該邊緣支承著閥瓣)和閥座中的孔之間的距離，用以增加流體壓力打開閥時的杠桿臂。流體壓力的降低可以減少佩戴者呼吸時打開閥所需的努力，從而潛在地減少佩戴者的疲勞。新呼氣閥的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點也可適用于通過閥的流動方式同樣為單向的吸氣閥。在一個方面，本發(fā)明可以提供一種過濾面罩，該面罩包括過濾面罩主體，其適于至少與佩戴者的鼻和口貼合，以在佩戴時形成內(nèi)部氣體空間。所述過濾面罩還包括與所述內(nèi)部氣體空間流體連通的呼氣閥。該呼氣閥包括具有密封表面和孔的閥座，呼出的空氣通過所述孔離開內(nèi)部氣體空間，其中所述密封表面顯示具有0.05Gpa或更高的硬度。所述呼氣闊還可以包括單層柔性閥瓣，該閥瓣裝配于閥座上，使得當(dāng)閥處于關(guān)閉位置時，閥瓣的第一主表面接觸密封表面，并且使得在呼氣時閥瓣可以撓曲離開密封表面，以讓呼出空氣通過所述孔，最終進入外部氣體空間，其中，在處于關(guān)閉位置時，所述柔性閥瓣是非偏置的，并且其中，所述柔性閥瓣顯示出具有0.0050或者更小的懸臂彎曲率。在另一個方面，本發(fā)明可以提供一種包括過濾面罩主體的過濾面罩，所述面罩主體適于至少與佩戴者的鼻和口貼合，以在佩戴時形成內(nèi)部氣體空間。所述過濾面罩還包括和所述內(nèi)部氣體空間流體連通的呼氣閥。所述呼氣閥包括閥座和閥瓣。所述閥座有剛性密封表面和孔，呼出的氣體可以通過所述孔離開內(nèi)部氣體空間。柔性閥瓣裝配在閥座上，使得當(dāng)閥處于其關(guān)閉位置時，閥瓣的第一主表面和密封表面接觸，并且使得所述閥瓣在呼氣時可以撓曲離開剛性密封表面，以讓呼出的氣體通過所述孔而最終進入外部氣體空間，其中，柔性閥瓣是單層結(jié)構(gòu)的形式并且處于關(guān)閉位置時是非偏置的，并且，其中柔性閥瓣顯示具有0.0050或者更小的懸臂彎曲術(shù)語表用于描述本發(fā)明的術(shù)語有以下意義"懸臂彎曲率"是指撓度與懸臂長度的比率，按本文描述的懸臂彎曲率測試定義；"潔凈空氣"是指已過濾除去污染物或通過其它方式處理從而可安全吸入的一定體積的空氣或氧氣。"關(guān)閉位置"是指柔性閥瓣和密封表面完全接觸時的位置；"污染物"是指微粒和/或通常不視為微粒但可以在空氣中懸浮的其它物質(zhì)(例如有機蒸氣等)；"呼出的空氣"是指過濾面罩佩戴者呼出的空氣；"呼出氣流"是指在呼氣時通過呼氣閥孔的空氣流；"呼氣閥"是指可以打開以讓流體離開過濾面罩內(nèi)部氣體空間的閥；"外部氣體空間"是指呼出氣體通過呼氣閥逸出后進入的周圍環(huán)境氣體空間；"過濾面罩"是指至少能罩住佩戴者的鼻和嘴、并能為佩戴者提供潔凈空氣的呼吸保護裝置(包括半面罩、全面罩和防護頭罩)；"柔性閥瓣"是指一種片狀制品，所述制品能響應(yīng)流動流體施加的力而彎曲或撓曲，對于呼氣閥來說，這種流動流體是呼出氣流，而對于吸氣閥來說，這種流動流體是吸入氣流；"撓曲模量"是指在彎曲模式下加有載荷的材料的應(yīng)力和應(yīng)變之比；"吸氣過濾元件"是指一種流體可滲透結(jié)構(gòu)，空氣在被過濾面罩佩戴者吸入之前通過該結(jié)構(gòu)從而可將污染物和/或微粒從空氣中清除；"吸入氣流"是指在吸氣時通過吸氣閥孔的空氣流或氧氣流；"吸氣閥"是指可以打開以讓流體進入過濾面罩內(nèi)部氣體空間的閥；"內(nèi)部氣體空間"是指面罩主體與人的面部之間的空間；"并置的"是指并排放置但不一定相互接觸；"面罩主體"是指至少能與人的鼻和口貼合、并且有助于限定與外部氣體空間隔離的內(nèi)部氣體空間的結(jié)構(gòu)體；"彈性模量"是指應(yīng)力/應(yīng)變曲線的直線部分的應(yīng)力和應(yīng)變之比，該應(yīng)力/應(yīng)變曲線的獲得方法是使用拉伸測試機對試件施加軸向載荷同時測量載荷和變形；"單層"用于閥瓣，表示閥瓣結(jié)構(gòu)在其整個體積中基本上具有一致的組成，也就是說，閥瓣不包含表現(xiàn)出不同物理特性的兩層或更多層；"微粒"是指任何能夠懸浮于空氣中的流體和/或固體物質(zhì)，例如，病原體、細(xì)菌、病毒、粘液、唾液、血液等；"回彈性"是指，如果響應(yīng)撓曲力而變形時能夠恢復(fù)形狀，并且具有小于約15兆帕(MPa)的拉伸模量；"剛性"用來描述密封表面，指硬度大于0.02千兆帕斯卡(GPa)的密封表面；"密封表面"是指閥處于關(guān)閉位置時與柔性閥瓣接觸的表面；"硬挺或硬挺性"是指閥瓣在作為懸臂由其自身水平支承而沒有其它結(jié)構(gòu)件的支承、并受到重力作用時，抵抗撓曲的能力。較硬挺的閥瓣不會像不硬挺的閥瓣那樣容易因重力而變形；"單向流體閥"是指允許流體沿某一方向通過但不能沿其他方向通過的閥；"非偏置的"用于閥瓣，指閥瓣沒有由施加在柔性閥瓣上的機械力或內(nèi)應(yīng)力壓向或壓在密封表面上。圖1是可以結(jié)合本發(fā)明使用的過濾面罩10的正視圖。圖2是圖1中面罩主體12的部分截面。圖3是沿圖1的線3-3截取的呼氣閥14的剖視圖。圖4是可以結(jié)合本發(fā)明使用的閥座20的正視圖。圖5是可以用來保護呼氣閥的閥罩50的透視圖。本發(fā)明示例性實施例的描述在本發(fā)明的實施中，提供了一種新型過濾面罩，其可以改善佩戴者的舒適度并同時讓佩戴者更加能在污染的環(huán)境中連續(xù)配戴其面罩。因此，本發(fā)明可以改善工人的安全狀況并對工人及其他佩戴個人呼吸保護裝置的人員提供長期的有益健康的效果。圖1示出了可以結(jié)合本發(fā)明使用的過濾面罩10的一個實例。過濾面罩10具有杯形面罩主體12，面罩主體12上連接有呼氣閥14。該閥可以用任何適用的技術(shù)連接在面罩主體上，例如，授予Williams等人的美國專利6，125，849或Curran等人的W001/28634中所述的技術(shù)。呼氣閥14響應(yīng)面罩10內(nèi)增加的壓力而打開，這種壓力增加出現(xiàn)在佩戴者呼氣時。優(yōu)選的是，呼氣閥14在呼吸之間和吸氣期間保持關(guān)閉。圖1示出移除了閥罩50(參見圖5)的閥14。面罩主體12適合與人的鼻和口貼合，貼合時與佩戴者的面部留有空間，以在佩戴者的臉和面罩主體內(nèi)表面之間形成內(nèi)部氣體空間或空隙。面罩主體12是流體可滲透的，并且通常有開口(未示出)，所述開口位于呼氣閥14連接到面罩主體12的位置處，以使得呼出空氣能通過闊14離開內(nèi)部氣體空間，而不必穿過面罩主體12。開口在面罩主體12上的優(yōu)選位置為佩戴面罩時，佩戴者的嘴部位置的正前方。通過在此位置處設(shè)置開口以及配套的呼氣閥14，使得閥在面罩10的佩戴者所產(chǎn)生的呼氣壓力的作用下更易于打開。對于圖1所示類型的面罩主體12，基本上，面罩主體12的整個外露表面對于吸入空氣都是流體可滲透的。面罩主體12上可以布置包括極軟的柔韌性金屬(例如鋁)帶的鼻夾16，以允許其成形為使面罩在佩戴者鼻子上保持期望的貼合關(guān)系。適用的鼻夾的實例在美國專利5，558，089和Des.412,573(Castiglione)中示出。面罩主體12可以呈彎曲的半球形狀，如圖1所示(還可參見授予Dyrud等人的美國專利4,807,619)，或者，它還可以采取期望的其它形狀。例如，面罩主體可以是杯形面罩，具有類似于美國專利4，827，924(Japuntich)中所公開的面罩結(jié)構(gòu)。面罩還可以具有三褶構(gòu)型，當(dāng)未使用時，可以折成平的，但在佩戴時，可以打開為杯形構(gòu)型-參見美國專利6,123,077(授予Bostock等人)和美國專利Des.431,647(授予Henderson等人)、Des.424,688(授予Bryant等人)。本發(fā)明的面罩還可以采用多種其它構(gòu)型，例如授予Chen的美國專利Des.443,927中所公開的平面雙褶面罩。所述面罩主體也可以是流體不可滲透的并具有與其連接的濾筒，類似于授予Burns和Reischel的美國專利5，062，421中所示的面罩。此外，所述面罩主體還可以經(jīng)過改造，用于正壓空氣吸入，這與剛才所述的負(fù)壓面罩相反。正壓面罩的實例在美國專利5,924,420(授予Grannis等人)和4，790，306(授予Braun等人)中示出。所述過濾面罩的面罩主體也可以和自備式呼吸器連接，所述自備式呼吸器可為佩戴者供給潔凈空氣，例如，如美國專利5，035，239和4，971，052中所公開。所述面罩主體可以被構(gòu)造為不但能罩住佩戴者的鼻和嘴(稱為"半面罩")，還可以罩住佩戴者的眼睛(稱為"全面罩")，以對佩戴者的視力和佩戴者的呼吸系統(tǒng)提供保護-參見(例如)授予Reischel等人的美國專利5，924，420。面罩主體既可與佩戴者面部有一定間隔，也可與其緊貼或接近。在任一種情況中，所述面罩有助于限定內(nèi)部氣體空間，呼出空氣在通過呼氣閥離開面罩內(nèi)部之前會經(jīng)過所述內(nèi)部氣體空間。面罩主體也可以在其周邊具有熱致變色的貼合為了使面罩在佩戴者面部保持很好的貼合，面罩主體可以裝有帶具，例如帶子15、綁帶或任何其他合適的裝置，用以支承佩戴者面部上的面罩。適用的面罩帶具的實例在授予Brostrom等人的美國專利5，394，568和6，062，221和授予Byram的美國專利5，464，010中示出。圖2示出，面罩主體12可以包含多層，例如內(nèi)部的成形層17和外部的過濾層18。成形層17為面罩主體12提供結(jié)構(gòu)并支承過濾層18。成形層17可位于過濾層18的內(nèi)面和/或外面(或在內(nèi)外兩面)，并且可以用例如模制為杯形構(gòu)型的熱粘結(jié)纖維的非織造纖維網(wǎng)制成_參見授予Dyrud等人的美國專利4，807，619和授予Berg的美國專利4，536，440。它還可以從多孔層或"魚網(wǎng)"型的柔性透孔塑料網(wǎng)制成，類似授予Skov的美國專利4，850，347中所公開的成形層。所述成形層可以根據(jù)已知的工序進行模制，例如Skov描述的或授予Kronzer等人的美國專利5,307,796中描述的那些。雖然設(shè)計成形層17的主要目的是為面罩提供結(jié)構(gòu)和為過濾層提供支承，但成形層17也可以發(fā)揮過濾器的作用，其通常用于捕捉較大的微粒。層17和層18共同作為吸氣過濾元件而工作。佩戴者吸氣時，空氣通過面罩主體吸入，而空氣中的微粒則被捕集到纖維(特別是過濾層18中的纖維)間的空隙中。在圖2所示的面罩中，過濾層18和面罩主體12為一體式-也就是說，它形成所述面罩主體的一部分，而不是類似濾筒那樣是隨后連接到所述面罩主體(或從中移除)的物件。經(jīng)常用于負(fù)壓半面罩呼吸器-類似于圖1所示的面罩10-的過濾材料常常含有帶電微纖維(尤其是熔噴微纖維(BMF))的纏結(jié)纖維網(wǎng)。微纖維典型的平均有效纖維直徑為約20微米(nm)或者更小，但通常為約1到約15pm，更常見的直徑為約3到10pm。有效纖維直徑可以如Davies，C.N.，TheSeparationofAirborneDustandParticles,InstitutionofMechanicalEngineers,London,ProceedingsIB.1952中描述的方法計算。BMF纖維網(wǎng)可以如下述文章中所述的方法進行成形Wente，VanA.，SuperfineThermoplasticFibersinIndustrialEngineeringChemistry,vol.48，pages1342etseq.(1956);或者NavalResearchLaboratories的R印ortNo.4364，出版于1954年5月25日，Wente，VanA.、Boone，C.D.禾BFluharty，E.L著，題為ManufactureofSuperfineOrganicFibers。當(dāng)無規(guī)纏結(jié)為纖維網(wǎng)日寸，BMF纖維網(wǎng)有足夠的整體性，可作為墊來處理。可使用各種技術(shù)將電荷賦予纖維網(wǎng)，例如，在授予Angadjivand等人的美國專利5,496,507、授予Kubik等人的美國專利4，215，682和授予Nakao等人的美國專利4，592,815中描述的技術(shù)?？梢栽诿嬲种黧w中用作過濾器的纖維材料的實例公開在授予Baumann等人的美國專利No.5，706，804、授予Peterson的美國專利No.4,419,993、授予Mayhew的美國再頒專利No.Re28，102、授予Jones等人的美國專利5，472，481和5，411，576以及授予Rousseau等人的美國專利5，908，598中。所述纖維可以包含聚合物，例如聚丙烯和/或聚-4-甲基-l-戊烯(參見授予Jones等人的美國專利4，874，399和授予Dyrud等人的美國專利6,057,256)，還可以包含氟原子和/或其它添加劑，以增強過濾性能_參見美國專利申請09/109,497，名稱為FluorinatedElectret(氟化駐極體)(還公布為PCTW000/01737)，和授予Crater等人的美國專利5,025,052和5，099，026;并且還可以有低含量的可提取的碳?xì)浠衔镆愿纳菩阅?，例如，參見授予Rousseau等人的美國專利6，213，122。纖維網(wǎng)也可以加工成具有增強的抗油霧性，如授予Reed等人的美國專利4，874，399和均是授予Rousseau等人的美國專利6,238,466和6,068,799中所述。面罩主體12也可以包含內(nèi)覆蓋織網(wǎng)和/或外覆蓋織網(wǎng)(未示出)，所述覆蓋織網(wǎng)可以使過濾層18不受研磨力損壞，并可保留從過濾層18禾口/或成形層17松開的任何纖維。覆蓋織網(wǎng)還可以有過濾能力(盡管通常無法和過濾層18相比)，和/或可以起到使面罩的佩戴更為舒適的作用。覆蓋織網(wǎng)可以由非織造纖維材料制成，例如包含(例如)聚烯烴和聚酯的紡粘纖維(參見，例如授予Angadjivand等人的美國專利6,041,782、授予Dyrud等人的美國專利4，807，619和授予Berg的美國專利4，536，440)。圖3顯示，柔性閥瓣22在該閥瓣關(guān)閉時停留在密封表面24上，并且還以懸臂方式被支撐于閥座20的閥瓣固定表面25上。呼氣過程中，當(dāng)內(nèi)部氣體空間達(dá)到有效的壓力時，閥瓣22的自由端26從密封表面24抬起。密封表面24可以在一個平面內(nèi)，以使得在中性條件下-也就是說，佩戴者既不吸氣，又不呼氣時，平坦的柔性閥瓣22可以停留在平面形式的密封表面24上，而不朝著密封表面24偏置。過濾面罩10的佩戴者呼氣時，呼出的氣體通常要通過面罩主體和呼氣閥14這兩者。當(dāng)最高百分比的呼出空氣通過呼氣閥14，而不是面罩主體中的過濾介質(zhì)和/或成形層和覆蓋層時，將獲得最佳的舒適度。通過呼出空氣將柔性闊瓣22從密封表面24抬起，呼出空氣通過閥14中的孔28從內(nèi)部氣體空間排出。在呼氣過程中，和閥瓣22的固定或靜止部分30相連的閥瓣22的周部或周邊邊緣保持基本靜止，而柔性閥瓣22的其余自由周部邊緣在呼氣過程中從閥座20抬起。柔性閥瓣22的靜止部分30被固定在閥座20的閥瓣固定表面25上，相對于孔28，表面25為非中心設(shè)置的，并可以用銷軸36來幫助將閥瓣22裝配和定位在閥座20上。柔性閥瓣22可以用聲波焊接、粘合劑和機械夾緊等方法固定到面25上。閥瓣夾板21幫助將閥瓣22錨定在表面25上以及限定閥瓣22的靜止部分30。閥座20還具有凸緣38，該凸緣從閥座20基部側(cè)向延伸，以提供可以讓呼氣閥14固定到面罩主體12上的表面。圖3顯示了處于關(guān)閉位置的柔性閥瓣22停留在密封表面24上，并且用虛線22a畫出了處于打開位置的柔性閥瓣。流體沿箭頭34表明的總體方向通過閥14。如果閥14用于過濾面罩以從面罩內(nèi)部清除呼出空氣，則流體流34表示呼出的氣流。如果閥14用作吸氣閥，則流體流34表示吸入的氣流。通過孔28的流體對柔性閥瓣22施加力，導(dǎo)致閥瓣22的自由端26從密封表面24上抬起，使閥14打開。當(dāng)閥14用作呼氣閥時，該閥在面罩10上的取向優(yōu)選使得當(dāng)面罩10如圖1所示豎直設(shè)置時，柔性闊瓣22的自由端26位于固定端下方。這能使呼出的空氣向下偏轉(zhuǎn)，以防止?jié)駳饽Y(jié)在佩戴者的眼鏡上。本發(fā)明的閥的特征在于它們的懸臂特征。閥瓣22保持連接在閥座20的表面25上的固定或靜止部分30(在所描繪的實施例中由閥瓣夾板21保持在其位置上)可以限定懸臂邊緣40(還可參見圖1)，越過所述懸臂邊緣，閥瓣22能夠撓曲離開閥的密封表面24，如圖3所示。懸臂邊緣40可以優(yōu)選為直線的形狀，以減少打開閥瓣22所需的力(與彎曲形狀的懸臂邊緣相比)。例如，如果使用銷軸36將閥瓣22固定在閥座20上，則懸臂邊緣40可以由夾板21的邊緣限定，如圖1和圖3所示。將閥瓣22連接到閥座20上的其它技術(shù)可能導(dǎo)致懸臂邊緣40相對于閥座20位于不同位置。柔性閥瓣22有大致垂直于懸臂邊緣40延伸的梁長L。沿梁長L的處于近側(cè)邊緣27和懸臂邊緣40之間的距離小于沿梁長L的處于遠(yuǎn)側(cè)邊緣29和懸臂邊緣40之間的距離。可優(yōu)選的是，沿梁長L的處于近側(cè)邊緣27和懸臂邊緣40之間的距離與沿梁長L的處于遠(yuǎn)側(cè)邊緣29和懸臂邊緣40之間的距離之比為1:5或者更大，在某些實施例中為2:5或者更大。隨著懸臂邊緣40與近側(cè)邊緣27之間的距離和懸臂邊緣40與遠(yuǎn)側(cè)邊緣29之間的距離之比增加，打開閥瓣22所需的流體壓力可能會由于杠桿臂更大而降低。流體壓力的這種降低可以使佩戴者呼吸時打開閥更省力，從而可能減少佩戴者的疲勞。圖4顯示了其上未連接閥瓣的閥座20的前視圖。閥孔28布置于密封表面24的徑向內(nèi)側(cè)，并可具有十字形構(gòu)件35，該構(gòu)件可以穩(wěn)定密封表面24并最終穩(wěn)定閥14。十字形構(gòu)件35還能防止閥瓣22(圖3)在吸氣時進到孔28中。十字形構(gòu)件35上積聚的水分可能妨礙閥瓣22的打開。因此，從側(cè)面看，十字形構(gòu)件35面朝閥瓣的表面優(yōu)選稍稍凹陷而在密封表面24以下，從而不阻礙閥打開。密封表面24限制或圍繞孔28，以避免不希望的污染物從該孔通過。從前面看時，密封表面24和閥孔28實際上可以呈任意形狀。例如，密封表面24和閥孔28可以是正方形、長方形、圓形、橢圓形等，或是這些形狀的組合，參見(例如)美國專利5，325，892和5，509，436(Japuntich等人)以及序列號為09/888,943和09/888,732的美國專利申請(MiUelstadt等人)中所述的形狀。密封表面24的形狀不必與孔28的形狀一致，反之亦然。例如，孔28可以為圓形而密封表面24的是，當(dāng)對著流體流的方向觀看時，密封表面24和孔28具有圓形的橫截面。閥座20可優(yōu)選地由相對輕的塑料制成，該塑料被模制成整體的一體式主體。閥座20可采用注塑成型技術(shù)制造。與柔性閥瓣22接觸的密封表面24優(yōu)選被制成基本上均勻的平滑表面，以確?？尚纬闪己玫拿芊?，密封表面24可存在于密封脊的頂部。接觸表面24優(yōu)選具有足夠的寬度來與柔性閥瓣22形成密封，但是不能寬到由凝結(jié)的水分產(chǎn)生的粘合力使得柔性閥瓣22明顯難以打開。密封表面或接觸表面的寬度優(yōu)選至少為0.2mm，并且優(yōu)選為約0.25mm至0.5mm。圖1、圖3和圖4所示的閥14及其閥座20在美國專利5，509，436和5，325，892(Japuntich等人)中進行了更詳細(xì)地描述。與本發(fā)明的過濾面罩中的閥結(jié)合使用的密封表面優(yōu)選是剛性的，也就是說，其優(yōu)選具有高于0.02GPa的硬度。可優(yōu)選的是，構(gòu)成剛性密封表面的材料表現(xiàn)出0.05GPa或更高的硬度。硬度可根據(jù)本文提到的"納米壓痕技術(shù)"測定。剛性密封表面可形成為閥座的一體部分。作為選擇，滿足本文討論的硬度要求的剛性閥座基本上可以使用任何適用的技術(shù)連接到閥座上，例如粘合、粘結(jié)、焊接、摩擦接合等等。密封表面可以是涂層、薄膜、環(huán)等形式?？蓛?yōu)選的是，閥座20和密封表面24由相對輕的塑料通過(例如)注塑成型方法模制成整體的一體式主體，從而形成為一體式單元，并且回彈性密封表面可與其接合。與柔性閥瓣22接觸的密封表面24優(yōu)選制成基本上均勻的平滑表面，以確保形成良好的密封。密封表面24可存在于密封脊29的頂部，或者它可以與閥座本身在平面上對齊。密封表面24的接觸區(qū)域優(yōu)選具有足夠的寬度來與柔性閥瓣22形成密封，但是不能寬到粘合力_由凝結(jié)的水分或排出的唾液產(chǎn)生-使得柔性閥瓣22明顯難以打開。密封表面24可優(yōu)選以凹陷的方式彎曲，這樣，閥瓣與密封表面接觸，有利于閥瓣與密封表面的整個周邊相接觸。圖5顯示了可適用于其它附圖中示出的呼氣閥的閥罩50。閥罩50限定了內(nèi)室，在其中，柔性闊瓣可從關(guān)閉位置移動到打開位置。閥罩50可保護柔性閥瓣不受損壞，并有助于使呼出的氣體向下而遠(yuǎn)離佩戴者的眼鏡。如圖所示，閥罩50可具有多個開口52，以允許呼出的空氣從閥罩界定的內(nèi)室中逸出。通過開口52離開內(nèi)室的空氣進入外部氣體空間，并以向下的方式遠(yuǎn)離佩戴者的眼鏡。除了用作呼氣閥外，本發(fā)明同樣適用于與吸氣閥聯(lián)用。類似于呼氣闊，吸氣閥也是一種用于在外部氣體空間和內(nèi)部氣體空間之間傳送流體的單向流體閥。然而，不同于呼氣閥，吸氣閥允許氣體進入面罩主體的內(nèi)部。因此，在吸氣時，吸氣闊允許空氣從外部氣體空間進入內(nèi)部氣體空間。吸氣閥通常與連接有濾筒的過濾面罩聯(lián)用。該閥可位于濾筒或面罩主體的后面。在任何情況下，吸氣閥優(yōu)選設(shè)置在吸入流路中，在該吸入流路下游氣體已經(jīng)得以過濾，或換句話講已處理為安全的呼吸氣體。市售的包括吸氣閥的面罩實例為3MCo即any出售的500(T和600(T系列呼吸器。已獲專利權(quán)的使用吸氣閥的過濾面罩實例在美國專利5,062,421(Burns和Reischel)、美國專利6,216,693(Rekow等人)和美國專利5，924，420(Reischel等人)中公開，還可參見美國專利6,158,429、6，055，983和5，579，761。吸氣閥可采取例如按鈕式閥的形式，作為選擇，還可以為類似于圖1、圖3、圖4和圖5中所示的瓣式閥。要將這些附圖中所示的閥用作吸氣閥，僅需要以反向的方式將其安裝到面罩主體上，這樣，在吸氣時而不是在呼氣時，柔性閥瓣22從密封表面24上抬起。因此，閥瓣22會在呼氣時而不是在吸氣時壓在密封表面24上。通過減少呼吸時操縱吸氣閥所需的力，本發(fā)明的吸氣閥可同樣改善佩戴者的舒適度。如本文所討論的，被構(gòu)造成在本發(fā)明的流體閥中使用的柔性閥瓣包括適于連接到流體閥的閥座上的薄片。柔性閥瓣可響應(yīng)來自移動氣流的力而動態(tài)地彎曲，并且可在該力移除時容易地返回其初始位置。可優(yōu)選的是，本發(fā)明的柔性閥瓣至少部分是平片形式，以使得跨越密封表面的閥瓣的主表面也是平的。本文所用術(shù)語"平片"不包括具有在閥瓣主表面的其余部分上面延伸的結(jié)構(gòu)特征(例如，凸出的肋)的閥瓣。更優(yōu)選地，整個閥瓣構(gòu)造成平的材料片，包括位于密封表面外側(cè)的閥瓣部分。如本文所討論的，根據(jù)本發(fā)明的閥的柔性閥瓣是非偏置的，也就是說，閥瓣沒有由施加在柔性閥瓣上的任何機械力或內(nèi)應(yīng)力壓向或壓在密封表面上。因為閥瓣在中性條件下(也就是說，在沒有流體流經(jīng)閥或閥瓣也沒有受到外力作用時)沒有朝著密封表面偏置，因此在呼氣時，與閥瓣偏置在密封表面上的閥相比，本發(fā)明的閥更容易打開。非偏置的闊瓣有利地在較長的存貯時間后沒有經(jīng)歷蠕變。為了有助于在呼氣過程中未受到流體壓力時將閥瓣保持在關(guān)閉位置(也就是說，靠在密封表面上)，本發(fā)明的柔性閥瓣優(yōu)選由比偏置閥通常所用材料更硬挺的材料構(gòu)成。得到的更硬挺的(但仍然是柔性的)閥瓣優(yōu)選在閥瓣的重力作用下(并且沒有流體壓力來打開閥瓣)不會明顯地松垂而偏離密封表面。因此，該單向閥可在闊瓣不朝密封表面偏置的情況下，使得在任何方向閥瓣都能與密封表面良好接觸，包括佩戴者朝著地面向下低頭時。因此，不管閥處于任何方位，本發(fā)明的柔性閥瓣都能在沒有顯著的朝著閥座密封表面的預(yù)應(yīng)力或偏置作用的條件下與密封表面密封接觸。閥瓣上沒有受到顯著的預(yù)定應(yīng)力或力，可使得在呼氣時能更容易打開閥瓣，因此可減小呼吸時操縱閥所需的力。用于制造本發(fā)明的閥瓣的材料優(yōu)選為具有硬挺性并且在柔性閥瓣的啟動范圍可彈性變形的材料。閥瓣為單層結(jié)構(gòu)形式，其中整個閥瓣結(jié)構(gòu)的組成基本上是一致的，也就是說，閥瓣不包括表現(xiàn)出不同物理特性的兩層或多層。單層閥瓣可只用一種材料構(gòu)成，使得閥瓣基本上僅由一種材料構(gòu)成。作為選擇，閥瓣可包含兩種或多種不同的分散于閥瓣結(jié)構(gòu)本體中的材料，使得閥瓣的組成是均勻的(除了由于制造的原因有較小的組成變化)。這種單層閥瓣可不同于(例如)美國專利申請公開No.US2005/0061327所描述的多層閥瓣結(jié)構(gòu)。用于柔性閥瓣的材料的彈性模量可能是設(shè)計根據(jù)本發(fā)明的柔性閥瓣的一個因素。如上指出的，"彈性模量"是應(yīng)力-應(yīng)變曲線的直線部分的應(yīng)力和應(yīng)變之比，該曲線通過向試件施加軸向載荷并同時測量載荷與變形而得到。通常，對試件施加單軸載荷并測量載荷和應(yīng)變，這是以步進方式或以連續(xù)方式進行的。本發(fā)明中采用的材料的彈性模量可以利用標(biāo)準(zhǔn)化ASTM試驗測得。用于測量彈性模量或楊氏模量的ASTM試驗由要在標(biāo)準(zhǔn)條件下分析的材料的類型或類別確定。用于結(jié)構(gòu)材料的通用試驗由ASTMElll-97所涵蓋，該試驗可用于下述結(jié)構(gòu)材料其中與施加載荷后立即產(chǎn)生的應(yīng)變相比以及與彈性性能相比，蠕變可忽略。用于測量塑料的拉伸特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法在ASTMD638-01中有所描述，可用于評估未增強和增強塑料。如果選擇經(jīng)硫化處理的熱固性橡膠或熱塑性彈性體用于本發(fā)明，則可采用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法ASTMD412-98a，該方法涵蓋了用于評估這些材料的拉伸特性的過程。撓曲模量是另一種性能，可用于限定柔性閥瓣的層所用的材料。對于塑料，撓曲模量可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化試驗ASTMD747-99確定。模量值傳達(dá)固有的材料特性和不能精確比較的組成特性。當(dāng)閥瓣使用不同類別的材料時尤其如此。如果閥瓣采用不同類別的材料，則技術(shù)人員需要選擇最適合于這種材料組合的試驗。例如，如果閥瓣含有在聚合物(連續(xù)相或基質(zhì))中的陶瓷粉(不連續(xù)相)，則在閥瓣的塑料部分是連續(xù)相的情況下，塑料的ASTM試驗可能是更適合的測試方法。柔性閥瓣可優(yōu)選由具有以下彈性模量的材料制造該彈性模量優(yōu)選為約0.7MPa或更高，更優(yōu)選為約0.8MPa或者更高，并且可更優(yōu)選為約0.9MPa或更高。就彈性模量范圍的上限而言，可優(yōu)選的是，用于閥瓣的材料的彈性模量為約20MPa或更低，更優(yōu)選為約15MPa或更低，可能更優(yōu)選為約13MPa或更低。柔性閥瓣的整體厚度通?？蔀榧s250微米(pm)或更厚，更優(yōu)選為約500)nm或更厚，并且可更優(yōu)選為約600jim或更厚。就厚度范圍的上限而言，可能優(yōu)選的是，閥瓣厚度為約3500pm或更薄，更優(yōu)選為約300(Vm或更薄，并且更優(yōu)選為約2800]um或更薄。閥瓣的彈性模量及其厚度的組合可以優(yōu)選地提供用于本發(fā)明的閥瓣，其具有相對低的懸臂彎曲率(參見本文中關(guān)于懸臂彎曲率試驗的論述)?？蓛?yōu)選的是，本發(fā)明的閥瓣盡管是柔性的，但顯示出的懸臂彎曲率為約0.0050或更小，更優(yōu)選約0.0025或更小，并且可更優(yōu)選約0.0015或更小。美國專利5，325，892和5，509，436(Japuntich等人)中描述的呼氣閥據(jù)信是市售的、用于過濾面罩的非常好的呼氣閥。然而，本發(fā)明的閥能超越關(guān)于漏率、閥開口壓降和閥在各種流量下的壓降的可接受的性能標(biāo)準(zhǔn)。這些參數(shù)可使用下面所描述的漏率試驗和壓降測試進行測量。漏率是衡量閥在中性條件下保持關(guān)閉的能力的參數(shù)。下面將詳細(xì)描述漏率試驗，但是該試驗總體上測量在空氣壓力差為1英寸水柱(249Pa)下可通過閥的空氣量。在249Pa壓力下，漏率的范圍為0至30立方厘米/分鐘(cm7min)，數(shù)值越低表示密封性越好。使用本發(fā)明的過濾面罩，根據(jù)本發(fā)明可達(dá)到漏率低于或等于30cm7min。優(yōu)選地，還可達(dá)到漏率低于10cmVmin。一些可能適用于制造密封表面的材料的實例包括諸如陶瓷、金剛石、玻璃、氧化鋯等高度結(jié)晶的材料；由諸如硼、黃銅、鎂合金、鎳合金、不銹鋼、鋼、鈦和鎢等材料制成的金屬/箔。可能合適的聚合材料包括熱塑性塑料，例如共聚酯醚、乙烯-丙烯酸甲酯聚合物、聚氨酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、高密度聚乙烯、高抗沖聚苯乙烯、線性低密度聚乙烯、聚碳酸酯、液晶聚合物、低密度聚乙烯、三聚氰胺樹脂、尼龍、聚丙烯酸酯、聚酰胺酰亞胺、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚甲醛、聚丙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯。源于天然的纖維素材料，例如蘆葦、紙、以及諸如山毛櫸、雪松、楓樹、云杉之類的木材也可使用。也可使用這些材料的共混物、混和物和復(fù)合物。一些市售的、可適用于密封表面的材料的實例可包括表1<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>聚對苯二甲酸乙二醇酯E.I.DupontCo.(Wilmington,DE)Mylar50CL3790聚丙烯Atofina(Deerpark,TX)聚丙烯3576可優(yōu)選的是，柔性閥瓣由回彈性聚合材料制成。本文用作形容詞的術(shù)語"聚合"是指包含聚合物，所述的聚合物是包含有規(guī)或無規(guī)排列的重復(fù)單元的分子。所述的聚合物可以是天然的或者是合成的，優(yōu)選為有機的?；貜椥跃酆喜牧峡砂◤椥泽w、熱固性塑料和熱塑性塑料、塑性體或是它們的共混物。柔性閥瓣使用的聚合材料的全部或者一部分可以是經(jīng)取向的，或者未經(jīng)取向。彈性體可以是熱塑性彈性體或交聯(lián)橡膠，可包括橡膠材料，例如，聚異戊二烯、聚(苯乙烯-丁二烯)橡膠、聚丁二烯、丁基橡膠、三元乙丙橡膠、乙丙橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、氯化聚乙烯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、聚丙烯酸酯彈性體、乙烯-丙烯酸橡膠、含氟彈性體、硅橡膠、聚氨酯、氯醚橡膠、環(huán)氧丙烷橡膠、聚硫橡膠、聚磷嗪橡膠、膠乳橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物彈性體、超低密度聚乙烯彈性體、共聚酯醚彈性體、乙烯-丙烯酸甲酯彈性體、乙烯-醋酸乙烯彈性體和聚a-烯烴彈性體。這些材料的共混物或混合物也可以使用?？梢耘c上面討論的材料共混的材料可包括(例如)聚合物、填充劑、添加劑、穩(wěn)定、一些市售的、可適用于本發(fā)明的柔性閥瓣的彈性體聚合材料的實例有表2<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>聚乙烯Dupont/DowElastomers(Wilmington,DE)Engage8200100%伸長率時為2.76聚乙烯Dupont/DowElastomers(Wilmington,DE)Engage8550苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物Atofina(Houston,TX)Fin鄰rene502苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物KratonElastomers(Belpre，Ohio)KratonG1657300%伸長率時為2.41熱塑性彈性體QSTInc.(St,Albans,VT)Mo叩rene1504300%伸長率時為2.76熱塑性彈性體AdvancedElastomers(Akron，Ohio)Santoprene121-58W175100%伸長率時為2.1離聚物樹脂E.I.DupontCo.(Wilmington,DE)Surlyn1650熱塑性彈性體AdvancedElastomers(Akron，Ohio)Vistaflex641100%伸長率時為1.6選擇伸長率百分比以與給定材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的平坦部分最佳匹配。用于本發(fā)明的柔性閥瓣可使用任何適當(dāng)?shù)墓に囍瞥桑?，擠出、電鍍、注塑成型、澆鑄、溶劑涂覆、氣相沉積等。選擇下列實例在此進行描述僅為了進一步說明本發(fā)明的具體特征和細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)該清楚地理解，盡管實例用于此目的，但是具體細(xì)節(jié)、成分和其它特征不應(yīng)理解為不當(dāng)?shù)叵拗票景l(fā)明的范圍。測試裝置、測試方法和實例流量測試裝置借助于流量測試裝置對閥進行壓降測試。流量測試裝置以規(guī)定的流量通過鋁安裝板和附連的風(fēng)室向閥提供空氣。測試時安裝板容納閥座并牢固地保持該閥座。鋁安裝板在容納閩基部的頂部表面有較淺的凹槽。凹槽的中心有19.3毫米(腿)的圓形開口，空氣可以通過該開口流入閥中。經(jīng)粘合劑覆面的泡沫材料可以連接到凹槽內(nèi)的凸緣，以在閥和安裝板之間形成氣密密封。已加載荷的夾具用于夾住閥座的左右邊緣并將其固定在鋁安裝板上。將空氣通過半球形的風(fēng)室提供給安裝板。安裝板固定在風(fēng)室的半球頂部或頂點上，以模擬呼吸面罩的腔體形狀和體積。半球形風(fēng)室的深度為約30ram，基部直徑為80匪。將來自供氣管的空氣接到風(fēng)室的基部，并調(diào)節(jié)以提供所需的流量經(jīng)過流量測試裝置流入閥。對于建立的空氣流，測量風(fēng)室內(nèi)的空氣壓力以確定所測試閥的壓降。懸臂彎曲率通過測量試樣在其自身重量下的彎曲長度，懸臂彎曲測試可用于表明材料薄帶的硬挺性。切下0.794cm寬、約5cm長的材料薄帶，制成試樣。使試樣沿平行于其長度的方向滑過水平面的90°邊緣。在L5cm(伸出的長度)的材料超出邊緣后，測量試樣帶末端的最低邊緣至水平面的豎向距離，即為試樣的撓度。試樣的撓度除以其伸出的長度得到懸臂彎曲率。與趨近為零的懸臂彎曲率相比，懸臂彎曲率趨近于一(1)表明柔性程度更漏率測試呼氣閥的漏率測試通常按42CFR§82.204中的描述進行。這種漏率測試適用于在閥座上安裝有柔性閥瓣的閥。進行漏率測試時，將閥座密封于兩個有孔氣室的開口之間。兩個氣室被構(gòu)造為導(dǎo)入下室的壓縮空氣通過閥向上流入上室。下氣室的配置使其內(nèi)壓在測試時可被監(jiān)控。連接到上室出口的氣流計用來測定通過氣室的氣流量。測試時，將閥密封于兩個氣室之間，使閥處于水平方向，閥瓣面朝下室。供氣管向下室加壓，以在兩個氣室之間產(chǎn)生249Pa(25mmH20;1英寸H20)的壓力差。整個測試過程中都保持這一壓力差。從上室流出的空氣量記錄為測試閥的漏率。漏率記錄為流速，以升/分鐘為單位，在將249Pa的空氣壓力差施加于閥時得出該結(jié)果。硬度測量采用納米壓痕技術(shù)測定閥座中所用材料的硬度。采用納米壓痕技術(shù)既可以測試用于閥座應(yīng)用的原料樣品，也可以測試組裝為閥組件一部分時的閥座。此測試使用可得自MTSSystemsCorp.(NanoInstrumentsInnovationCenter1001LarsonDrive,OakRidgeTN，37839)的微壓痕裝置MTSNanoXPMicromechanicalTester進行。j吏用這種裝置，測量具有65度半錐角的Berkovich錐體金剛石壓頭的穿透深度隨所施加的力的變化情況，直到達(dá)到最大載荷。標(biāo)稱加載速率為10納米/秒(nm/s)，表面接近靈敏度為40%,并且空間漂移給定值設(shè)置為0.8nm/s(最大)。對所有測試均使用恒定應(yīng)變速率實驗至深度為5，000nrn，但熔融硅石校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)物除外，在這種例外情況下，采用恒定應(yīng)變速率至最終載荷為100，000微牛頓。應(yīng)變速率、諧波位移和泊松比的目標(biāo)值分別為0.05秒—\45Hertz禾n0.4。將試樣固定于固定器中后，通過測試設(shè)備的視頻屏幕從頂部朝下的視圖方向確定要測試的目標(biāo)表面的位置。采用測試設(shè)備的100X視頻放大倍率來局部選擇測試區(qū)域，以確保測試區(qū)域?qū)τ谒铇悠凡牧隙跃哂写硇裕?，沒有空隙、內(nèi)含物或碎片。在試驗過程中，對每一輪實驗進行一次熔融石英標(biāo)準(zhǔn)物測試，作為"證明"。測試前，通過迭代過程對顯微鏡光軸和壓頭軸之間的軸對齊進行檢查和校準(zhǔn)，在迭代過程中，在熔融石英標(biāo)準(zhǔn)物中產(chǎn)生測試壓痕，由測試設(shè)備中的軟件進行誤差校正。測試系統(tǒng)在連續(xù)剛度測量(CSM)模式下工作。以兆帕(MPa)為單位記錄的硬度定義為試樣開始塑性流動的接觸應(yīng)力閾值，并由下式給出H=硬度P二載荷A=接觸面積實例1用丁腈橡膠(1.969誦厚，肖氏A硬度為60)，通過對該橡膠片進行沖切以產(chǎn)生具有半圓端的矩形部分而形成柔性閥瓣(參見圖1、物件22)。沖切的閥瓣總長(包括半圓端)為約3.lcm，閥瓣的寬度為約2.3cm。在平面截面中，閥瓣的半圓端的半徑為1.27cm。當(dāng)根據(jù)本文描述的懸臂彎曲率測試進行測量時，該閥瓣顯示具有25.4微米的撓度(d)，伸出的長度(L)為2.14cm，d/L比值為0.0011。為了評估組裝了該閥瓣的閥的漏率性能，用閥瓣夾板將所述閥瓣的矩形端固定到閥主體中的閥座上，所述閥瓣夾板的長度為0.955cm，寬度與閥瓣寬度共延。所述閥主體具有從側(cè)面看來是平坦的或平面的閥座。閥座的構(gòu)型為授予Japuntich等人的美國專利5，325，892和5,509，436中所大致描述的閥座的改進形式。它類似于一種市售面罩Model8511所采用的閥主體所用的那種閥座，所述面罩可得自3MCompany(St.Paul,MN)，不同的是，從側(cè)面觀察時，本發(fā)明的閥座是平坦的，不是彎曲的。閥主體具有設(shè)置在閥座內(nèi)的3.0平方厘米(cm2)的圓孔，開口面積為2.64cm2。要裝配用于評估的閥，使用閥瓣夾板將所述閥瓣夾在約5.65毫米(mm)長的閥瓣固定面上，所述閥瓣夾板從閥瓣后部向其自由端延伸0.955cm的距離，并且橫越閥座達(dá)到約25mm的距離。彎曲的密封脊的寬度為約0.51mrn。無論閥如何取向，柔性閥瓣在中性條件下均和密封脊保持抵靠關(guān)系。沒有閥罩連接到閥座上。根據(jù)本文所述的漏率測試進行測試時，所述閥顯示具有7.5立方厘米/分鐘(cc/min)的漏率。以上引用的所有專利、專利申請和其它文獻，包括
背景技術(shù)：
部分中引用的那些，全部以引用方式并入本文?？梢院线m地在缺少未在本文中具體描述的任何元件的情況下實踐本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種過濾面罩，包括(a)過濾面罩主體，所述過濾面罩主體適于貼合到至少佩戴者的鼻和嘴上，以在佩戴時形成內(nèi)部氣體空間；以及(b)與所述內(nèi)部氣體空間流體連通的呼氣閥，所述呼氣閥包括(i)閥座，所述閥座包括密封表面和孔，呼出的空氣可以通過所述孔離開所述內(nèi)部氣體空間，其中所述密封表面顯示具有0.05Gpa或更高的硬度；以及(ii)單層柔性閥瓣，所述柔性閥瓣裝配于所述閥座上，使得當(dāng)所述閥處于關(guān)閉位置時，所述閥瓣的第一主表面接觸所述密封表面，并使得所述閥瓣在呼氣時可以撓曲離開所述密封表面，以讓呼出的空氣通過所述孔而最終進入外部氣體空間，其中，當(dāng)處于關(guān)閉位置時所述柔性閥瓣是非偏置的，并且，其中，所述柔性閥瓣顯示具有0.0050或更小的懸臂彎曲率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾面罩，其中所述柔性閥瓣顯示具有0.004或更小的懸臂彎曲率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾面罩，其中所述柔性閥瓣沿著懸臂邊緣連接到所述閥座上，所述柔性閥瓣有大致垂直于所述懸臂邊緣延伸的梁長，并且其中所述孔包括位置沿著所述梁長的遠(yuǎn)側(cè)邊緣和近側(cè)邊緣，其中，沿所述梁長的處于所述近側(cè)邊緣和所述懸臂邊緣之間的第一距離小于沿所述梁長的處于所述遠(yuǎn)側(cè)邊緣和所述懸臂邊緣之間的第二距離，此外，其中所述第一距離與所述第二距離之比為1:5或更大。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過濾面罩，其中所述的第一距離和第二距離之比為2:5或更大。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾面罩，其中所述柔性閥瓣基本上由一種材料組成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過濾面罩，其中所述材料的彈性模量為約0.7到約20兆帕。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾面罩，其中所述柔性閥瓣位于所述密封表面和所述孔上方的部分為平片的形式。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾面罩，其中，所述呼氣閥裝配在所述面罩主體上。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾面罩，其中所述過濾面罩是負(fù)壓半面罩，其包括流體可滲透的面罩主體，所述面罩主體包括過濾材料層。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾面罩，其中所述密封表面包括平的密封表面。11.一種過濾面罩，包括(a)過濾面罩主體，所述過濾面罩主體適于貼合到至少佩戴者的鼻和口上，以在佩戴時形成內(nèi)部氣體空間；以及(b)與所述內(nèi)部氣體空間流體連通的呼氣閥，所述呼氣閥包括(i)閥座，所述閥座包括剛性密封表面和孔，呼出的空氣可以通過所述孔離開所述內(nèi)部氣體空間；以及(ii)柔性閥瓣，所述柔性閥瓣裝配于所述閥座上，使得當(dāng)所述閥處于關(guān)閉位置時，所述闊瓣的第一主表面接觸所述密封表面，并且使得所述閥瓣在呼氣時可以撓曲離開所述剛性密封表面，以讓呼出的空氣通過所述孔而最終進入外部氣體空間，其中，所述柔性閥瓣為單層結(jié)構(gòu)的形式并且當(dāng)處于關(guān)閉位置時是非偏置的，并且，其中，所述柔性閥瓣顯示具有0.0050或更小的懸臂彎曲率。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾面罩，其中所述柔性閥瓣顯示具有0.004或更小的懸臂彎曲率。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾面罩，其中所述密封表面顯示具有0.05Gpa或更高的硬度。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾面罩，其中所述柔性閥瓣沿著懸臂邊緣連接到所述閥座上，所述柔性閥瓣具有大致垂直于所述懸臂邊緣延伸的梁長，并且其中所述孔包括位置沿著所述梁長的遠(yuǎn)側(cè)邊緣和近側(cè)邊緣，其中，沿所述梁長的處于所述近側(cè)邊緣和所述懸臂邊緣之間的第一距離小于沿所述梁長的處于所述遠(yuǎn)側(cè)邊緣和所述懸臂邊緣之間的第二距離，此外，其中所述第一距離和所述第二距離的比值為1:5或更大。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的過濾面罩，其中所述第一距離和所述第二距離的比值為2:5或更大。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾面罩，其中所述柔性閥瓣基本上由一種材料組成。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的過濾面罩，其中所述材料的彈性模量為約0.7到約20兆帕。18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾面罩，其中所述柔性閥瓣位于所述密封表面和所述孔上方的部分為平片的形式。19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾面罩，其中所述呼氣閥裝配到所述面罩主體上。20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾面罩，其中所述過濾面罩是負(fù)壓半面罩，其包括流體可滲透的面罩主體，所述面罩主體包括過濾材料層。21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的過濾面罩，其中所述密封表面包括平的密封表面。全文摘要一種過濾面罩，包括面罩主體，所述面罩主體適于貼合到至少佩戴者的鼻和嘴上，以在佩戴時形成內(nèi)部氣體空間；以及與所述內(nèi)部氣體空間流體連通的呼氣閥。所述呼氣閥包括具有密封表面和孔的閥座，呼出的空氣可以通過所述孔離開內(nèi)部氣體空間；以及裝配到所述閥座上的柔性閥瓣，其裝配方式使得當(dāng)所述閥處于其關(guān)閉位置時，所述閥瓣與所述密封表面接觸，并使得所述閥瓣在呼氣時可以撓曲離開所述密封表面，以讓呼出空氣通過所述孔。所述閥瓣在處于其關(guān)閉位置時是非偏置的，并且顯示具有0.0050或更小的懸臂彎曲率。文檔編號A62B7/10GK101330945SQ200680047499公開日2008年12月24日申請日期2006年12月19日優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日發(fā)明者菲利普·G·馬丁申請人:3M創(chuàng)新有限公司