專利名稱：具有單向閥的面罩的制作方法
具有單向閥的面罩本發(fā)明提供具有用于在面罩內(nèi)部與面罩外部之間移動空氣的單向閥的面罩。在污染環(huán)境中工作的人通常都會佩戴面罩保護(hù)自己，以免吸入空氣中的污染物。 為了提高將溫暖潮濕的呼出空氣從面罩內(nèi)部空間排出的效果，制造商通常會安裝呼氣閥來 訊速清除面罩內(nèi)部溫暖潮濕的呼出空氣。迅速移除呼出的空氣使面罩內(nèi)部更加涼爽，繼而 有益于工人的安全，因?yàn)槊嬲峙宕髡卟惶赡軓哪樕先∠旅嬲謥砣コ嬲謨?nèi)濕熱空氣。多年來，商用面罩使用“按鈕式”呼氣閥來清除面罩內(nèi)部的呼出空氣。按鈕式閥 通常采用薄的、圓形的柔性閥瓣作為動態(tài)機(jī)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(shí)例示于美國專利No. 2，072，516、 2，230，770,2, 895，472和4，630，604中。人呼氣時，閥瓣的周邊部分從閥座升起，以允許空 氣從面罩內(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(jìn)步，但是研究人員已做出其他 改進(jìn)，其中一個實(shí)例示于授予Braim的美國專利No. 4，934，362中。該專利中描述的閥使用 拋物面形的閥座和細(xì)長的柔性閥瓣。與按鈕式閥相似，所述的Braim閥也有中心安裝的閥 瓣，并且具有閥瓣邊緣部分，在呼氣時，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。繼Braim之后，Japuntich等人對呼氣閥技術(shù)進(jìn)行了另一項(xiàng)創(chuàng)新，參見美國專利 No. 5，325，892和5，509, 436。Japuntich等人的閥使用一個以懸臂方式偏心安裝的柔性閥 瓣，以將打開閥所需的呼氣壓力降至最低。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(fèi)力地將呼出的空氣排出面罩內(nèi)部。在Japuntich等人的閥后引入的其他閥也使用了非中心裝配的懸臂式柔性閥瓣， 參見美國專利No. 5，687，767 (再發(fā)布為美國再公告專利RE37, 974E)和6，047，698。具有這 種構(gòu)造的懸臂式閥有時稱為“瓣式”呼氣閥。涉及結(jié)合呼吸性面罩使用的單向閥的其他改 進(jìn)也在美國專利No. 7，013，895,7, 028，689和7，188，622 (所有這些專利均授予Martin等 人)以及美國專利申請公開No. 2007/0144524 (Martin)中有所描述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供包括單向閥的面罩。單向閥允許由面罩和佩戴者限定的內(nèi)部氣體空間 和面罩外的外部氣體空間流體連通。在一些實(shí)施例中，結(jié)合本發(fā)明使用的單向閥可以包括隔膜，該隔膜包括在同一隔 膜上形成的兩個或多個閥瓣，并且每個閥瓣設(shè)置在閥基座上形成的開口上方。每個閥瓣包 括自由邊緣和與自由邊緣大致相對的鉸鏈。閥瓣可以描述為沿著鉸鏈附接到隔膜上。在其他實(shí)施例中，結(jié)合本發(fā)明使用的單向閥可以包括兩個或更多個閥瓣，這些閥 瓣被布置成使得兩個或多個閥瓣在同一方向打開，因此經(jīng)過此閥瓣組的空氣(或其他氣 體)易于在一個方向上流動。在此類布置中，閥瓣可以描述為在同一方向上取向，使得一個 閥瓣的自由邊緣與另一個閥瓣的鉸鏈鄰接，并且兩個或更多個閥瓣的鉸鏈大致彼此平行。在另一些其他實(shí)施例中，結(jié)合本發(fā)明使用的單向閥可以包括位于開口上方的閥瓣，其中閥瓣包括附接到閥基座的靜止部分和可移動部分，鉸鏈位于靜止部分與可移動部 分之間。閥瓣具有關(guān)閉位置，在該位置閥瓣接觸密封表面以關(guān)閉開口 ；閥瓣還具有打開位 置，在該位置閥瓣的可移動部分從密封表面升起，使得氣體能夠在面罩的內(nèi)部氣體空間與 外部氣體空間之間穿過。閥瓣的鉸鏈優(yōu)選地包括一個或多個穿透閥瓣形成的鉸鏈槽以及一 個或多個?？坎糠?，通過?？坎糠謱㈤y瓣的可移動部分連接到閥瓣的靜止部分，其中閥瓣 處于關(guān)閉位置時，一個或多個鉸鏈槽位于密封表面外。
在使用中，結(jié)合本發(fā)明使用的單向閥的每個閥瓣包括關(guān)閉位置，在該位置閥瓣接 觸環(huán)繞開口周邊的密封表面以逆流方向關(guān)閉開口 ；和打開位置，在該位置閥瓣的至少一部 分從密封表面升起，使得氣體(如空氣)能沿著相反方向流過開口。本發(fā)明至少一些實(shí)施例的一個潛在優(yōu)點(diǎn)是使用多個閥瓣(即兩個或更多個閥瓣， 可任選地位于一個隔膜上)可提供具有相對薄型且不會表現(xiàn)出不可接受的壓降的單向閥。 相比之下，傳統(tǒng)的“瓣式”閥通常包括位于空氣通過的單個孔上方的單個閥瓣。因此，單個 閥瓣必須打開到相當(dāng)大的程度才能使足夠的空氣通過閥門且不導(dǎo)致整個閥門上產(chǎn)生不可 接受的壓降。本發(fā)明的單向閥可以優(yōu)選地具有這樣的閥門高度(即高出周圍面罩主體表面 的高度)，即為傳統(tǒng)瓣式閥的閥門高度的一半或略低一些(以便在占有面罩主體表面相等 面積的閥門中獲得相等的壓降)。可能與本發(fā)明的至少一些薄型單向閥相關(guān)的潛在優(yōu)點(diǎn)包括不易受到損壞的影 響，因?yàn)楸⌒烷y不易因意外接觸物體而受到損壞，等等；改善了佩戴者的可視性，因?yàn)檎麄€ 面罩上的視野得到改善；改善了對由例如磨削或其他產(chǎn)生能夠向上穿過開放閥門的顆粒的 方法產(chǎn)生的顆粒的抗侵入性，原因例如閥瓣的開放空間較?。坏鹊?。由于本發(fā)明一些實(shí)施例的單向閥可以包括多個閥瓣，因此閥門的外形可以通過彎 曲基座、隔膜和蓋子來進(jìn)一步減小，以使得整個閥門更接近于面罩主體的輪廓形狀。盡管如 此彎曲，但每個閥瓣的功能可以通過沿著閥門的彎曲在不同方向上取向密封表面來得以維 持。單向閥的另一個潛在優(yōu)點(diǎn)是可以簡化制造過程，因?yàn)樵谄渖闲纬砷y瓣的一個或多 個隔膜可以只需要被適當(dāng)?shù)乇Ａ粼陂_口上方而不要求隔膜物理附接到基座上(通過例如 焊接、柱子上方裝配、粘合劑等)。在一個方面，本發(fā)明提供包括適于貼合在人的至少鼻部和口部上方以幫助在佩戴 時限定內(nèi)部氣體空間的面罩主體的面罩。面罩還包括允許內(nèi)部氣體空間和外部氣體空間流 體連通的單向閥。單向閥包括附接到面罩主體的基座，基座具有兩個或更多個開口，通過這 些開口氣體能夠在內(nèi)部氣體空間與外部氣體空間之間穿過。兩個或更多個開口中的每一個 開口均由環(huán)繞開口延伸的密封表面包圍。靜止隔膜設(shè)置在基座上，并且隔膜在兩個或更多 個開口及其相應(yīng)的密封表面上方延伸。兩個或更多個閥瓣在隔膜內(nèi)形成，其中兩個或更多 個閥瓣中的一個閥瓣位于兩個或更多個開口中的每個開口上方。兩個或更多個閥瓣中的每 個閥瓣均包括鉸鏈和穿透隔膜形成的邊界槽，閥瓣沿著鉸鏈附接到隔膜。邊界槽限定了閥 瓣的自由邊緣，并且邊界槽從第一末端延伸至第二末端。鉸鏈在閥瓣自由邊緣的第一末端 與第二末端之間延伸。兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣均具有關(guān)閉位置，在該位置閥瓣接 觸環(huán)繞開口延伸的密封表面，閥瓣位于開口上方以關(guān)閉開口。每個閥瓣還具有打開位置，在 該位置閥瓣的至少一部分從密封表面升起，使得氣體能夠從內(nèi)部氣體空間與外部氣體空間
6之間穿過。在多個實(shí)施例中，上述面罩還可以包括下列一個或多個特征兩個或更多個閥瓣 中的每個閥瓣的自由邊緣可以由邊界槽限定，該邊界槽具有的槽寬使得閥瓣的所述自由邊 緣與隔膜的越過邊界槽的相對邊緣間隔開；鉸鏈可以包括形成于隔膜中的劃線；每個鉸鏈 可以包括一個或多個穿透隔膜形成的鉸鏈槽，以及一個或多個連接閥瓣和隔膜的?？坎?分；位于兩個或更多個開口上方的兩個或更多個閥瓣可以在同一方向上取向，使得一個閥 瓣的自由邊緣與另一個閥瓣的鉸鏈鄰接，并且閥瓣的鉸鏈大致彼此平行；每個密封表面可 以為平坦的密封表面，并且環(huán)繞兩個或更多個開口中的每個開口延伸的平坦的密封表面可 以位于同一平面或不同平面內(nèi)；處于關(guān)閉位置時，兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣可以與 其密封表面偏置或非偏置；環(huán)繞兩個或更多個開口中的每個開口延伸的密封表面可以為回 彈性密封表面；面罩主體可以為過濾式面罩主體；單向閥可以為呼氣閥；等等。單向閥還可以包括附接到基座的蓋子，隔膜位于蓋子與基座之間。任何此類蓋子 均可包括針對兩個或更多個開口中每個開口的排氣結(jié)構(gòu)，每個排氣結(jié)構(gòu)限定了穿過蓋子的 不同流體通道，以便氣體通過兩個或更多個開口中的每個開口。針對隔膜中的每個閥瓣，排 氣結(jié)構(gòu)可以包括具有設(shè)置為保持隔膜靠近基座的邊緣的放氣窗。每個排氣結(jié)構(gòu)可以包括位 于開口對面的主排氣口和位于開口一側(cè)的側(cè)排氣口。在另一方面，本發(fā)明可以提供面罩，該面罩包括面罩主體，其適于貼合在至少人 的鼻部和口部上方，以有助于在佩戴時限定內(nèi)部氣體空間；和單向閥，其允許內(nèi)部氣體空間 和外部氣體空間流體連通。單向閥可以包括附接到面罩主體的基座。基座可包括兩個或更 多個開口，通過這些開口氣體能夠在內(nèi)部氣體空間與外部氣體空間之間穿過，并且兩個或 更多個開口中的每個開口可以由環(huán)繞開口延伸的密封表面包圍。閥瓣可以位于兩個或更多 個開口中每個開口的上方。每個閥瓣可以包括靜止部分和可移動部分，鉸鏈位于靜止部分 與可移動部分之間。每個閥瓣具有在鉸鏈外環(huán)繞閥瓣可移動部分延伸的自由邊緣。每個閥 瓣具有關(guān)閉位置，在該關(guān)閉位置閥瓣的可移動部分接觸環(huán)繞開口延伸的密封表面，閥瓣位 于開口上方以關(guān)閉開口 ；并且每個閥瓣還具有打開位置，在該位置閥瓣的可移動部分從密 封表面升起，使得氣體能夠在內(nèi)部氣體空間與外部氣體空間之間穿過。位于兩個或更多個 開口上方的閥瓣可以在同一方向上取向，使得一個閥瓣的自由邊緣與另一個閥瓣的鉸鏈鄰 接，其中閥瓣的鉸鏈大致彼此平行。在多個實(shí)施例中，上述面罩可以包括下列一個或多個特征鉸鏈可以包括形成于 隔膜中的劃線；閥瓣的鉸鏈可以包括一個或多個穿透閥瓣形成的鉸鏈槽以及一個或多個停 靠部分，通過?？坎糠謱㈤y瓣的可移動部分連接到閥瓣的靜止部分；每個密封表面可以為 平坦的密封表面，并且環(huán)繞兩個或更多個開口中的每個開口延伸的平坦的密封表面可以位 于同一平面或不同平面內(nèi)；處于關(guān)閉位置時，兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣可以與其密 封表面偏置或非偏置；環(huán)繞兩個或更多個開口中的每個開口延伸的密封表面可以為回彈性 密封表面；面罩主體可以為過濾式面罩主體；單向閥可以為呼氣閥；等等。單向閥可以包括附接到基座的蓋子，其中閥瓣位于蓋子與基座之間，蓋子可以包 括針對兩個或更多個開口中每個開口的排氣結(jié)構(gòu)，并且每個排氣結(jié)構(gòu)還可以限定穿過蓋子 的不同流體通道，以便氣體通過兩個或更多個開口中的每個開口。針對每個閥瓣，排氣結(jié)構(gòu) 可以包括具有設(shè)置為保持閥瓣靠近基座的邊緣的放氣窗。每個排氣結(jié)構(gòu)還可以包括位于開口對面的主排氣口和位于開口 一側(cè)的側(cè)排氣口。在另一方面，本發(fā)明可以提供面罩，該面罩包括面罩主體，其適于貼合在至少人 的鼻部和口部上方，以有助于在佩戴時限定內(nèi)部氣體空間；和單向閥，其允許內(nèi)部氣體空間 和外部氣體空間流體連通。單向閥可以包括附接到面罩主體的基座?；梢园ㄩ_口，通 過該開口氣體能夠在內(nèi)部氣體空間與外部氣體空間之間穿過。開口可以由環(huán)繞開口延伸的 密封表面包圍。閥瓣位于開口上方，并且閥瓣可以包括靜止部分和可移動部分，鉸鏈位于靜 止部分與移動部分之間。閥瓣具有關(guān)閉位置，在該位置閥瓣接觸密封表面以關(guān)閉開口。閥 瓣還具有打開位置，在該位置閥瓣的可移動部分從密封表面升起，使得氣體能夠在內(nèi)部氣 體空間與外部氣體空間之間穿過。鉸鏈包括一個或多個穿透閥瓣形成的鉸鏈槽以及一個或 多個?？坎糠?，通過停靠部分將閥瓣的可移動部分連接到閥瓣的靜止部分；閥瓣處于關(guān)閉 位置時，鉸鏈槽位于密封表面外。在多個實(shí)施例中，上述面罩可以包括下列一個或多個特征鉸鏈槽可以沿直線布 置；密封表面可以為平坦的密封表面；處于關(guān)閉位置時，閥瓣可以與其密封表面偏置或非 偏置；密封表面可以為回彈性密封表面；面罩主體可以為過濾式面罩主體，單向閥可以為 呼氣閥；等等。術(shù)語表用于描述本發(fā)明的術(shù)語有以下意義“一”、“一個”、“該”、“至少一個”以及“一個或多個”可互換使用(因此，例如包括
隔膜的單向閥可包括一個或多個隔膜)；“和/或”是指所列元素中的一個或全部或者所列元素中任何兩個或更多個的組 合；“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他方式處理從而可安全吸入的一定 體積的空氣或氧氣?！瓣P(guān)閉位置”是指閥瓣與密封表面完全接觸的位置；“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他物質(zhì)(例如 有機(jī)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”是指打開以允許流體流出面罩內(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(jìn)入的周圍環(huán)境氣體空間；“面罩”是指至少包覆佩戴者的鼻部和口部并且能夠通過過濾空氣或提供潔凈空 氣來向佩戴者提供潔凈空氣的裝置(包括半面罩、全面罩和頭罩)；“閥瓣”是指一種元件，其能響應(yīng)流動流體所施加的力而彎曲或撓曲，對于呼氣閥 來說，流動流體為呼出氣流，而對于吸氣閥來說，流動流體為吸入氣流；“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(jìn)入過濾面罩內(nèi)部氣體空間的閥；“內(nèi)部氣體空間”是指面罩主體與人面部之間的空間；
“面罩主體”是指至少能與人的鼻部和口部貼合、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(jī)對試件施加軸向載荷同時測量載荷和變形；“單層”用于閥瓣時是指閥瓣結(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?！笔侵溉魏文軌驊腋∮诳諝庵械牧黧w和/或固體物質(zhì)，例如病原體、細(xì)菌、病 毒、粘液、唾液、血液等；“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”是指在某些情況下可提供某些有益效果的本發(fā)明實(shí)施例(在 相同或其他情況下，其他實(shí)施例也可以是優(yōu)選的，并且一個或多個優(yōu)選實(shí)施例的表述并不 意味其他實(shí)施例不可用，并且并非意圖將其他實(shí)施例排除在本發(fā)明的范圍外)；“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”用于描述密封表面時是指硬度大于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他結(jié)構(gòu)件的支 承、并受到重力作用時，抵抗撓曲的能力。較硬挺的閥瓣不會象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；以及“非偏置”用于閥瓣時是指閥瓣沒有由施加在柔性閥瓣上的機(jī)械力或內(nèi)應(yīng)力壓向 或壓在密封表面上。上述發(fā)明內(nèi)容并非旨在描述本發(fā)明的每個實(shí)施例或每種實(shí)施方式。相反，根據(jù)附 圖，參考如下本發(fā)明示例性實(shí)施例的描述和權(quán)利要求書，對本發(fā)明更完整的理解將變得明 顯而易于認(rèn)識。


結(jié)合以下簡短描述的附圖看法將進(jìn)一步描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖1是可以結(jié)合本發(fā)明使用的一個示例性面罩10的正視圖。圖2是本發(fā)明的一個示例性單向閥的放大透視圖。圖3是圖2中單向閥基座在蓋子和隔膜被移去而露出閥基座的情況下的放大透視 圖。圖4是圖2中單向閥在蓋子被移去而露出基座上隔膜的情況下的放大透視圖，其 中閥瓣處于關(guān)閉位置。圖5是圖4中閥瓣處于打開位置的視圖。圖6是從閥下側(cè)截取的圖2中單向閥蓋子的透視圖。圖7是沿圖2中線條7-7截取的圖2至圖6中單向閥一部分的剖視圖，其中閥瓣 處于關(guān)閉位置。圖8是圖7中閥瓣處于打開位置的視圖。圖9A是隔膜上一個可供選擇的閥瓣的平面圖。
圖9B是可以用于閥瓣鉸鏈的劃線的剖視圖。圖10是可供選擇的隔膜及在不同方向上取向的各種形狀閥瓣的平面圖。圖11是偏置閥瓣及其倚靠的彎曲密封表面的剖視圖。圖12是可供選擇的實(shí)施例的側(cè)剖視圖，其中基座被彎曲并且平坦密封表面位于 不同平面上。圖13是結(jié)合本發(fā)明使用的單向閥的可供選擇的實(shí)施例的一部分的透視圖。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明的示例性實(shí)施例的如下具體描述中，將參考附圖，這些附圖構(gòu)成其一部分，并且在這些附圖中，以舉例說明的方式示出了可實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解， 可以利用其他實(shí)施例并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)改變而不脫離本發(fā)明的范圍。雖然面罩以及結(jié)合其使用的單向閥可以在本文中描述為控制空氣運(yùn)動的操作，但 是面罩和單向閥可以可供選擇地與除空氣以外的氣體一起使用。然而，為了簡單起見，本文 所討論的示例性實(shí)施例將結(jié)合空氣加以描述。圖1示出了可以結(jié)合本發(fā)明使用的半面罩10的一個實(shí)例。面罩10具有杯形面 罩主體12，面罩主體12上連接有單向閥20。閥門可以通過任何適宜的技術(shù)附接到面罩 主體12，包括例如授予Williams等人的美國專利No. 6，125，849或授予Curran等人的WO 01/28634中描述的技術(shù)。本發(fā)明的單向閥具有控制氣體流入和流出內(nèi)部氣體空間的流速的能力，內(nèi)部氣體 空間是面罩10貼合在佩戴者鼻部和口部上時限定的空間。示例性單向閥可以在本文中描 述為主要呼氣閥，但應(yīng)當(dāng)理解相同的結(jié)構(gòu)也可起到吸氣閥的作用。如果用作呼氣閥，閥門20 優(yōu)選地打開以響應(yīng)面罩10(內(nèi)部氣體空間中)內(nèi)部的增大壓力，這樣，當(dāng)佩戴者呼氣時壓力 增大。優(yōu)選的是，呼氣閥20在呼吸之間和吸氣期間保持關(guān)閉。如果用作吸氣閥，閥門20優(yōu) 選地在佩戴者吸氣時打開(從在內(nèi)部氣體空間中產(chǎn)生低壓條件)。如果用作吸氣閥，則閥門 20優(yōu)選地在呼吸之間和呼氣期間關(guān)閉。面罩10上閥門20的一個實(shí)施例在圖2至圖4中有更詳細(xì)的描述，其中圖2是移 去面罩10的單向閥20的放大透視圖，該單向閥包括基座30、靜止隔膜40和附接到基座30 的蓋子50。圖3是單向閥20的基座30的放大透視圖，其中移去了隔膜40和蓋子50以露 出閥門20的基座30。圖4是單向閥20的放大透視圖，其中移去了蓋子50以露出隔膜40 及其位于閥門20的基座30與蓋子50之間的相關(guān)閥瓣42?；?0和蓋子50可以優(yōu)選地 由相對輕的塑料制成，并且可以優(yōu)選地模制成一體式閥體。閥門20的基座30包括表面38上的三個開口 32，通過這些開口空氣在由面罩10 限定的內(nèi)部氣體空間與外部氣體空間之間穿過。表面38可以優(yōu)選由唇緣39包圍，使得表 面38和唇緣39在隔膜(見下文)所處位置形成凹陷。三個開口 32優(yōu)選地彼此分開并且 各不相同，盡管基座30本身可以位于面罩主體12所具有的單一開口(未示出)上方。或 者，面罩主體12可以包括對應(yīng)于在基座30上形成的開口 32的單獨(dú)且明顯不同的開口。雖 然未在圖3的實(shí)施例中描述，但開口 32可任選地包括一個或多個橫構(gòu)件，以穩(wěn)定開口形狀， 防止閥瓣穿過開口等。雖然所述閥門20包括三個閥瓣42及相關(guān)開口 32，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的單向閥的隔膜包括多個在其上形成的閥瓣，隔膜可以包括少至兩個閥瓣或四個或更多個閥瓣，結(jié)合 閥門20所述的三個閥瓣42是僅為一個示例性實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的閥門可 以包括兩個或更多個單獨(dú)的隔膜。每個開口 32優(yōu)選圍繞著單獨(dú)且明顯不同的密封表面34，密封表面環(huán)繞開口 32的 周邊。密封表面34提供閥瓣密封抵靠的表面，如本文所述?；?0也可以優(yōu)選包括圍繞 密封表面34的凹陷36，凹陷36低于基座30的圍繞表面38的水平面。如圖3所示從正面觀察時，每個開口 32及其密封表面34可大致呈任何形狀。例如 密封表面34和開口 32可以為正方形、矩形、圓形、橢圓形等。密封表面34的形狀不必與對 應(yīng)于開口 32的形狀，反之亦然。例如，開口 32可以為正方形，而密封表面34可以為圓形。 然而，從流體流動的相反方向觀察時，密封表面34和開口 32可以優(yōu)選具有大致矩形的橫截如圖4和圖5中所示的靜止隔膜40包括在其上形成的一組單獨(dú)且明顯不同的閥 瓣42，其中閥瓣42中的一個位于基座30的每個開口 32上方。每個閥瓣42包括穿透隔膜 40的厚度形成的自由邊緣44。在所述實(shí)施例中，自由邊緣44由通過隔膜40形成的邊界槽 45限定。每個閥瓣42還包括位于自由邊緣44對面的鉸鏈46。鉸鏈46可以描述為位于隔 膜40的區(qū)域內(nèi)，在該區(qū)域，閥瓣42被附接到隔膜40的其他部分。在一些實(shí)施例中，隔膜40可以比圖4中所示的在其上形成的閥瓣42大。具體地 講，閥瓣42可以包括與隔膜40上相對邊緣43相背的自由邊緣44。此外，應(yīng)該指出的是邊 界槽45 (在所述實(shí)施例中用于限定閥瓣42的自由邊緣44和隔膜40的相對邊緣43)可以 具有任何合適的寬度。例如，在一些實(shí)施例中邊界槽45可以事實(shí)上無寬度，在其他實(shí)施例 中邊界槽45可以形成顯著大于圖4中所示寬度的寬度。在圖4的視圖中，顯示每個閥瓣42處于關(guān)閉位置，其中閥瓣42接觸圍繞其各自開 口 32周邊的密封表面34。這樣，(自由邊緣44和鉸鏈46所限定的)閥瓣42優(yōu)選大于環(huán) 繞每個開口 32周邊延伸的密封表面34。在圖5中，顯示閥瓣42處于打開位置。在打開位 置，每個閥瓣42的至少一部分(包括自由邊緣44)從密封表面34升起，使得空氣可以穿過 開32和位于閥瓣42與密封表面34之間的空隙從內(nèi)部氣體空間到達(dá)外部氣體空間?？赡?優(yōu)選的是，當(dāng)閥瓣42處于打開位置時，鉸鏈46 —側(cè)的閥瓣42的至少一部分仍然與基座30 接觸。在表征閥瓣42的特性的另一種方式中，它們可以描述為具有靜止部分和可移動 部分，其中閥瓣42的靜止部分在使用中保持固定或靜止(相對于基座30)而可移動部分移 動以使得空氣穿過閥門。在至少一些實(shí)施例中，一般來講，鉸鏈46可以設(shè)置在至少將閥瓣 42的靜止部分與閥瓣42的移動部分分隔開來的位置處。與閥瓣42接觸的密封表面34優(yōu)選設(shè)計為基本上一致光滑，以確保密封表面34與 閥瓣42之間密封良好。密封表面34可以優(yōu)選地與圍繞密封表面34的基座表面38的其 余部分平面對齊(即位于同一平面)。密封表面34優(yōu)選具有足以與閥瓣42形成密封的較 大寬度，但不能寬到由例如凝結(jié)的水氣或排出的唾液而導(dǎo)致的粘附力使閥瓣42更難打開。 一些可能合適的密封表面幾何形狀在授予Japuntich等人的美國專利No. 5，509，436和 5，325,892中有所描述。在表征閥瓣42特性的一種方式中，邊界槽45 (以及對應(yīng)的閥瓣42的自由邊緣44)
11可以描述為具有第一末端和第二末端，并且鉸鏈46位于邊界槽45 (以及對應(yīng)的自由邊緣 44)的第一末端與第二末端之間。邊界槽45 (以及對應(yīng)的閥瓣自由邊緣44)也可以描述為 在整個隔膜40的主表面上二維延伸。因此，邊界槽45 (以及對應(yīng)的閥瓣自由邊緣44)限定 了閥瓣42連同鉸鏈46的形狀。雖然并非必須，但是鉸鏈46可以包括在整個閥瓣42的背面延伸的鉸鏈槽47。鉸 鏈槽47優(yōu)選地穿透隔膜40的厚度形成，并且可以優(yōu)選在整個閥瓣42的寬度上延伸，一直 附接到閥瓣42且保持閥瓣42與隔膜40附接的?？坎糠?8除外?？梢哉{(diào)整鉸鏈槽47與 停靠部分48的長度比，以增大或減小打開閥瓣42所需的力?？梢酝ㄟ^合適的技術(shù)或技術(shù)組合將隔膜40保持在基座30的靜止位置上，同時閥 瓣42位于開口 32的上方。在所述實(shí)施例中，隔膜40由蓋子50和基座30固定在適當(dāng)位置。 具體地講，可能優(yōu)選的是基座30包括基座表面38和圍繞基座表面38的唇緣39，使得隔膜 40位于由表面38和唇緣39所限定的凹陷內(nèi)。作為另外一種選擇或除此之外，隔膜40可以 焊接、粘結(jié)、附接到柱子上，或被夾持住等?？赡苓m用于隔膜和閥瓣的材料的一個實(shí)例為36微米厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)薄膜片，其具有3790MPa的彈性模量，其中使用激光形成邊界槽45和鉸鏈槽47。邊 界槽45和鉸鏈槽47可以具有例如約0. 1至約0. 3毫米的寬度。由于這樣形成，?？坎糠?48可以優(yōu)選地占有邊界槽45的末端之間大約17%的距離，并且鉸鏈槽47占有鉸鏈46的 其余寬度。圖6是蓋子50下側(cè)的透視圖，其中蓋子與如圖2所示的基座組裝在一起時下側(cè)是 朝向基座的那側(cè)。蓋子50優(yōu)選包括從蓋子50的主排氣口 55朝下向基座30以及位于兩者 之間的隔膜40延伸的放氣窗52。蓋子50還包括沿蓋子50的兩個相對側(cè)延伸的可選側(cè)排 氣口 56，側(cè)排氣口 56為空氣提供了額外的流體通道，以便從閥門20中逸出。蓋子50可以通過任何合適的技術(shù)或技術(shù)組合附接到基座30 (參見圖2)?？梢圆?用焊接連接、粘結(jié)、機(jī)械互鎖連接(如凸塊、狹槽、柱子等)、摩擦配合連接等將蓋子50附接 到基座30。雖然圖6中所示的蓋子50是與基座30分開的單獨(dú)制品，但作為另一種選擇，蓋 子50可通過例如活動鉸鏈或其他結(jié)構(gòu)附接到基座30。在這種構(gòu)造中，可能優(yōu)選的是，基座 30和蓋子50形成蛤殼結(jié)構(gòu)，其中先布置隔膜40，然后將蓋子50裝配到基座30以形成閥門 20?，F(xiàn)在將結(jié)合如圖7和圖8所示閥門20的一部分的放大剖視圖來描述閥瓣的其他 特征和操作。如圖7所示的閥瓣42處于關(guān)閉位置，在該位置閥瓣42的表面41與密封表 面34接觸。隔膜40的其余部分與基座30的圍繞表面38相對。如圖8所示，閥瓣42處于 打開位置，在該位置閥瓣42的表面41的一部分從密封表面34升起，使得空氣能穿過開口 32 (按圖8中箭頭21的大致方向)。如圖7和圖8中所示，放氣窗52可以優(yōu)選地通過沿其邊緣53作用于隔膜來將隔 膜40保持在本文所述基座30的適當(dāng)位置?？赡軆?yōu)選的是，放氣窗52具有如此構(gòu)造，使得 放氣窗52的邊緣53與基座表面38隔開大致等于隔膜40的厚度的距離。可能優(yōu)選的是， 放氣窗52的邊緣53與基座表面38之間的間隙使得隔膜40不會在邊緣53與基座表面38 之間被大力壓縮，因而它可以變形。這種變形可阻礙密封表面上閥瓣的適當(dāng)就位。如圖7所示，閥瓣42的自由邊緣44由邊界 45限定。邊界槽45可以優(yōu)選地具有可提供間隙的槽寬，使得閥瓣42的自由邊緣44與隔膜40的相對邊緣43間隔開。邊界 槽45的槽寬可以優(yōu)選地足夠?qū)?，使得?dāng)閥瓣42在打開位置與關(guān)閉位置之間移動時，閥瓣42 的自由邊緣44不會接觸隔膜40的相對邊緣43 (如圖7和圖8所示)。由于邊界槽45優(yōu)選地具有限制自由邊緣44與相對邊緣43之間干涉作用的槽寬， 因此可能優(yōu)選的是，閥瓣42通過能夠提供該間隙的任何技術(shù)在隔膜40上形成。一些可能 合適的技術(shù)的實(shí)例包括在形成隔膜時將閥瓣模制或澆鑄在隔膜上。在其他可供選擇的實(shí)施 例中，可以采用諸如激光切害I]、模切、水射流切害IJ、放電加工等技術(shù)在隔膜上形成閥瓣。圖7還示出了鉸鏈槽47和隔膜40之間的關(guān)系。鉸鏈槽47也可以優(yōu)選地具有可 提供間隙的槽寬，使得閥瓣42的鉸鏈邊緣48與隔膜40的相對邊緣49間隔開。鉸鏈槽45 的槽寬可以優(yōu)選地足夠?qū)挘沟卯?dāng)閥瓣42在打開位置和關(guān)閉位置之間移動時，閥瓣42的鉸 鏈邊緣48不會接觸隔膜40的相對邊緣49。可以通過適用于邊界槽45 (如模制、澆鑄、激光 切割、模切、水射流切割、放電加工等)的任何技術(shù)來形成鉸鏈槽47。本發(fā)明的單向閥可以采用任何合適的形狀或尺寸，這取決于各種因素，例如可接 受的壓降、空氣流動速率等。圖1至8所示的大致矩形閥門的一些示例性尺寸如下。蓋子 50和基座30可以占據(jù)面罩主體12上約10mm至約100mm寬的區(qū)域。面罩主體12上閥門 所占區(qū)域的長度可以為約10mm至約100mm。蓋子上的開口 55也可以采用任何可接受的形 狀或尺寸，例如開口 55可以為具有約5mm至約90mm寬度和約1mm至約20mm長度的矩形。 基座30中的開口 32也可以為具有約4mm至約80mm寬度和約1mm至約30mm長度的大致矩 形。如本文所述，用來包覆開口的閥瓣略大于它們包覆的開口，以便正確封閉開口。如圖2至8閥門中所示的鉸鏈46僅為可以結(jié)合本發(fā)明使用的鉸鏈的一個示例性 實(shí)施例。根據(jù)用來構(gòu)造隔膜的材料的物理特性，鉸鏈可以在限定閥瓣自由邊緣的邊界槽末 端之間自然形成，而無需額外的結(jié)構(gòu)來限定鉸鏈。例如，如果隔膜由更柔性的材料(如彈性 體聚合物等)制成，對閥瓣來說則無需額外的鉸鏈結(jié)構(gòu)來在足夠低的開啟壓力下從關(guān)閉位 置移動到打開位置。換句話講，在一些材料中，可以沿限定閥瓣形狀的自由邊緣/邊界槽末 端之間延伸的線條形成閥瓣鉸鏈。在其他(通常較硬挺)材料中，可能有利的是在隔膜上提供一些結(jié)構(gòu)來限定可減 小將閥瓣從關(guān)閉位置移動到打開位置所需的力的鉸鏈。雖然圖4至圖7中示出了一些可能 適合鉸鏈結(jié)構(gòu)的實(shí)例，但是也可以采用其他結(jié)構(gòu)。圖9A中示出了一個可能的替代形式，其 中閥瓣142a包括一對鉸鏈槽147a，這對鉸鏈槽與邊界槽145a —起限定了三個將閥瓣142a 連接到圍繞隔膜140a的?？坎糠?48a。圖9B示出了另一個可供選擇的鉸鏈結(jié)構(gòu)，其為橫過鉸鏈截取的剖視圖。圖9B中 示出的鉸鏈結(jié)構(gòu)采用形成隔膜140b的劃線147b的形式。劃線147b減少了隔膜140b的厚 度，但不會穿透隔膜140b完全延伸。此類劃線可以或不可以在用來形成閥瓣的自由邊緣/ 邊界槽末端之間的整個距離上延伸。換句話講，可以調(diào)整劃線的長度、深度和/或?qū)挾?，?為相關(guān)閥瓣提供所需的開口特性。此外，可以根據(jù)需要使用一條或多條劃線和/或一條或 多條劃線可以用于停靠部分，以控制閥瓣的開啟力。返回圖7和圖8的剖視圖，其中還示出與蓋子50相關(guān)的多個特征。例如，圖7和 圖8所示構(gòu)造中，放氣窗52的邊緣53與隔膜40相背，以優(yōu)選地幫助保持隔膜40與基座30 的表面38接觸。在一些實(shí)施例中，放氣窗52可以在與基座30的表面38結(jié)合的隔膜40上提供壓縮力。然而，在其他實(shí)施例中，放氣窗52可以實(shí)際上不提供此類壓縮力，但可以只抑制隔膜40從基座30的表面38顯著升起。此外，可能優(yōu)選的是，放氣窗52的邊緣53作用 于鉸鏈槽47外側(cè)的隔膜40上，使得放氣窗52在打開過程中不會阻止閥瓣42移動。還可能優(yōu)選的是，用于本發(fā)明閥門中的蓋子包括排氣結(jié)構(gòu)，該排氣結(jié)構(gòu)限定了穿 過蓋子50的不同流體通道，以使空氣可通過開口 32。在圖7和圖8所示實(shí)施例中，例如不 同流體通道由放氣窗52限定，該放氣窗將流過每個開口 32的流體和流過任何相鄰開口的 流體有效地隔離開(圖7和圖8中未示出)。放氣窗52和上表面54迫使流過開口 32的流 體穿過主排氣口 55或可選的側(cè)排氣口 56。如圖7和圖8所見，蓋子50的上表面54可以優(yōu)選地在閥瓣42的大部分上方延伸， 以限制主排氣口 55的尺寸。閥瓣處于打開位置時，閥瓣42和主排氣口 55之間的關(guān)系可以 有利于操作以阻擋顆粒穿過開口 32朝上游(與氣流相反)移動?？梢酝ㄟ^沖擊放氣窗52、 蓋子50的上表面54和/或閥瓣42的上表面或自由邊緣來有效地阻擋此類顆粒。雖然圖2至圖8中示出的閥門20的閥瓣42在同一方向上取向(參見例如圖4)， 使得閥瓣鉸鏈彼此大致平行，但此類構(gòu)造并非必需。使閥瓣在同一方向上取向的一個潛在 優(yōu)點(diǎn)是，打開時，所有閥瓣開口朝向同一方向，使得穿過打開閥瓣的空氣大致在同一方向通 過，例如遠(yuǎn)離佩戴者的眼睛。圖10示出了一個可供選擇的構(gòu)造，其中可以使用具有不同形狀的閥瓣和在不同 方向上取向的閥瓣。圖10中所示的隔膜240包括三個閥瓣242a、242b、242c。閥瓣242a為 大致三角形并且由鉸鏈邊界槽245a和鉸鏈246a限定。所示的鉸鏈246a采用在隔膜240 是形成的狹槽形式，雖然可以使用任何其他鉸鏈結(jié)構(gòu)(或在一些實(shí)施例中根本沒有具體的 鉸鏈結(jié)構(gòu))來代替狹槽。根據(jù)相對于閥瓣242a的鉸鏈246a的結(jié)構(gòu)，大部分穿過閥瓣242a 的空氣可以大致按箭頭221a的方向通過。閥瓣242b和242c具有不同于閥瓣242a的三角形形狀的大致矩形形狀。此外，閥 瓣242b和242c是沿著鉸鏈246b和246c附接到隔膜240上的，鉸鏈246b和246c不彼此 大致平行，也不與閥瓣242a的鉸鏈246a大致平行。閥瓣242b和242c的自由邊緣分別由 邊界槽245b和245c限定。因此，當(dāng)閥瓣242b和242c移入到打開位置時，大部分穿過閥瓣 242b和242c的空氣可以分別大致按箭頭221b和221c的方向通過。雖然圖10示出了可以結(jié)合本發(fā)明使用的閥瓣的一個示例性可供選擇的集合，但 許多其他變型也是可能的，并且本發(fā)明不應(yīng)只局限于本文所示出的那些具體示例性構(gòu)造。 另外，雖然閥門可以描述為包括隔膜，但應(yīng)當(dāng)理解閥門可以具有不止一個隔膜，其中至少一 個包括兩個或更多個本文所述的閥瓣。在本發(fā)明隔膜上形成的閥瓣可以或可以不偏置在圍繞閥門基座上開口的密封表 面上。在結(jié)合圖2至圖8所述的閥門20中，圍繞基座30上開口 32的密封表面34可以描 述為具有平坦的外形。換句話講，當(dāng)處于關(guān)閉位置時，閥瓣42抵靠的密封表面34的表面位 于平面上(閥瓣42的對應(yīng)表面41也通常位于平面上)。為了給具有平坦密封表面的閥門 提供合格的密封，可以能優(yōu)選的是閥瓣和密封表面中的一個或兩個包括本文所討論的回彈 性材料。使閥瓣偏置在密封表面上的潛在優(yōu)點(diǎn)的實(shí)例和論述可以見于例如授予Japimtich 等人的美國專利No. 5，509，436和5，325，892中。通常，將閥瓣偏置在密封表面上更通常涉及由能夠適形于密封表面形狀的更具柔性的材料制成的閥瓣(和隔膜)。圖11所示的實(shí)例 為當(dāng)閥瓣342形成于隔膜340上時可能利于使用的非平坦密封表面334，通過迫使閥瓣342 成形為對應(yīng)于密封表面334的形狀的非平坦(如彎曲)構(gòu)型來與密封表面334偏置接觸。 作為對按箭頭321方向穿過開332的氣流的響應(yīng)，閥瓣342優(yōu)選地按箭頭321的方向從密 封表面334上移開。如果沒有這種氣流，閥瓣342優(yōu)選返回到圖11所示的閥瓣342密封在 密封表面334上的位置。圖12的剖視圖示出了本發(fā)明單向閥的另一個可能變型，其中多個平坦密封表面 434設(shè)置在基座430上，使得平坦密封表面434不位于同一平面上。這與例如圖3中所示基 座30上的平坦密封表面34不同，在圖3中所有表面均位于同一平面上。提供不位于同一 平面上的平坦密封表面的一個潛在優(yōu)點(diǎn)是承載平坦密封表面的基座430可彎曲，彎曲使得 基座430(及與其一起形成的對應(yīng)閥門)更準(zhǔn)確地適形于使用單向閥的面罩形狀。這種更 易適形的形狀可幫助進(jìn)一步減小面罩上單向閥的體積?？梢越Y(jié)合本發(fā)明使用的單向閥的其他實(shí)施例可參照圖13加以描述，圖13為透視 圖，示出了其上設(shè)置有兩個分開的閥瓣542a和542b的基座530。閥瓣542a和542b中的每 一個位于基座530的開口 532上方，基座包括圍繞密封表面534 (圖13的虛線所示)以密 封本文所述的開口。在圖13所示的單向閥構(gòu)造與上文所述的閥門構(gòu)造的差異中，閥瓣542a 和542b中的每一個是分開的并且彼此明顯不同。換句話講，存在連接閥瓣542a和542b的 共用隔膜。雖然圖13中未示出，但包括多個閥瓣的單向閥也可以包括附接到基座的蓋子(如 結(jié)合上述實(shí)施例所示和所述)。閥瓣可以優(yōu)選地位于蓋子與基座之間。任何此類蓋子均可以 優(yōu)選地針對兩個或更多個開口中的每個開口包括排氣結(jié)構(gòu)，其中每個排氣結(jié)構(gòu)限定了穿過 蓋子的不同流體通道，以用于氣體通過上文所述兩個或更多個開口中的每個開口。此外，對 于閥門中的每個閥瓣，排氣結(jié)構(gòu)可以包括具有設(shè)置為保持閥瓣靠近基座的邊緣的放氣窗。 每個排氣結(jié)構(gòu)還可以包括位于開口對面的主排氣口和位于開口一側(cè)對面的側(cè)排氣口。閥瓣542a和542b均包括將閥瓣的靜止部分和閥瓣的可移動部分分隔開來的鉸鏈 546。閥瓣542a和542b的靜止部分優(yōu)選地位于密封表面的邊界外，而閥瓣542a和542b的 可移動部分優(yōu)選地為位于密封表面534上方的部分，以便在閥門使用過程中關(guān)閉或密封開 □ 532。如圖所示，每個鉸鏈546包括以穿透閥瓣形成的一個或多個狹槽形式的可選結(jié)構(gòu) 和一個或更多個?？坎糠郑ㄟ^?？坎糠謱㈤y瓣的可移動部分連接到閥瓣的靜止部分。如 圖所示，可能優(yōu)選的是，一個或多個鉸鏈槽位于密封表面的邊界外，密封表面在閥瓣處于關(guān) 閉位置時圍繞開口。圖13示出的另一特征是，閥瓣542a和542b在同一方向上取向，使得閥瓣彼此大 致平行(其中大致平行不需要絕對平行)，并且至少一個閥瓣的自由邊緣與另一個閥瓣的 鉸鏈鄰接(在圖13所示的實(shí)施例中，這是指閥瓣542a的自由邊緣544a與另一閥瓣542b 的鉸鏈546鄰接)。使閥瓣在同一方向上取向的一個潛在優(yōu)點(diǎn)是，打開時，所有閥瓣開口朝 向同一方向，使得穿過打開閥瓣的空氣大致在同一方向通過，例如遠(yuǎn)離佩戴者的眼睛。另外，雖然圖13所示的閥門結(jié)構(gòu)包括兩個閥瓣，但在一些實(shí)施例中本發(fā)明的單向 閥可以包括僅一個閥瓣。
下列討論涉及可任選地包括在本發(fā)明面罩中的材料和其他特征。糊表鵬鋪工頁根據(jù)多種因素，結(jié)合本發(fā)明使用的密封表面可以是剛性的或有回彈性的，具體取 決于單向閥的整體設(shè)計。剛性密封表面的一些實(shí)例、適合剛性密封表面的材料以及一些可能合適的閥瓣考 慮事項(xiàng)在美國專利申請公開No. US 2007/0144524A1 (Martin)中有所描述。然而，簡而言之，用來形成本發(fā)明單向閥中的剛性密封表面可以優(yōu)選地具有大于 0.02GPa的硬度。可能優(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。剛性密封表面可以作為基座的一體式部分形成。或者，滿足本文所討論的硬度要 求的剛性密封表面可基本上采用任何適合如此操作的技術(shù)附接到基座上，例如粘附、粘結(jié)、 焊接、摩擦接合、雙色注模等。密封表面可以例如以涂層、薄膜、環(huán)等形式存在。可能優(yōu)選的是，基座和剛性密封表面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，并且剛性密封表面可與基座接合。密封表面 的接觸區(qū)域優(yōu)選具有足以與閥瓣形成密封的較大寬度，但不能寬到由例如凝結(jié)的水氣或排 出的唾液而導(dǎo)致的粘附力使閥瓣更難打開。剛性密封或接觸表面的寬度在一些實(shí)施例中可 以為至少約0. 2mm,并且可能為約0. 25mm至約0. 5mm。一些可能適用于形成剛性密封表面的材料的實(shí)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。也 可以使用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、云杉等木材。 也可以使用這些材料的共混物、混和物和復(fù)合物。一些可能適用于密封表面的市售材料實(shí) 例包括美國專利申請公開No. US2007/0144524 (Martin)的表1中所述的那些材料。作為具有剛性密封表面的單向閥的替代形式，在一些實(shí)施例中本發(fā)明的單向閥可 以具有回彈性密封表面。具有回彈性密封表面的單向閥和可與回彈性密封表面一起有利地 使用的閥瓣在例如美國專利No. 7，188，622 (Martin等人)中有所描述。結(jié)合本發(fā)明面罩中單向閥使用的回彈性密封表面如果在使用過程中變形可以優(yōu) 選地恢復(fù)，并且具有小于約0. 02GPa的硬度。優(yōu)選的是，回彈性密封表面可以具有小于約 0. 015GPa的硬度，更優(yōu)選地具有小于約0. 013GPa的硬度，還更優(yōu)選地具有小于約0. OlGPa 的硬度。在一些實(shí)施例中，回彈性密封表面可以具有約0. 006GPa至約0. OOlGPa的硬度。只 要表面能在變形時恢復(fù)，硬度可甚至小于0. OOlGPa0硬度可根據(jù)下面提到的“納米壓痕技 術(shù)”測定?；貜椥悦芊獗砻婵梢曰旧喜捎眠m合如此操作的任何技術(shù)固定到閥門的基座上， 例如粘附、粘結(jié)、焊接、摩擦接合等?；蛘?，密封表面可設(shè)計為基座的“一體式”部分，即，基 座和回彈性密封表面可以 計為單個部件而不是隨后接合在一起的兩個分開部分(雙色注?？梢岳缣峁┯刹煌牧现瞥苫突貜椥悦芊獗砻娴膶?shí)用方法)。密封表面可以采 用例如涂層、薄膜、環(huán)(如0形環(huán))或泡沫(如蜂窩狀的閉孔泡沫)的形式。然而，可能優(yōu) 選的是，閥門基座的主要部分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 主體形成，并且回彈性密封表面可與該基座接合?？梢灾瞥苫貜椥悦芊獗砻娴牟牧系膶?shí)例包括那些促進(jìn)閥瓣與密封表面之間密封 良好的材料。一般來講，這些材料可以包括既具有熱固性又具有熱塑性的彈性體，和熱塑性
/塑性體。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。也可以使用這些 材料的共混物或混合物。一些可能可用于回彈性密封表面的市售聚合物材料實(shí)例包括美國 專利No. 7，028，689 (Martin等人)的表1中所述的那些材料。隔膜/閥瓣考虎事項(xiàng)本發(fā)明單向閥中使用的隔膜(以及在其上形成的閥瓣)可以采用多種材料制成各 式各樣的形式。無論具體情況如何，在用于本發(fā)明單向閥的隔膜上形成的閥瓣優(yōu)選動態(tài)彎 曲或變形，以便在對一個方向上的壓力作出響應(yīng)時打開并且當(dāng)壓力降至所選水平以下時易 于返回關(guān)閉位置。閥瓣優(yōu)選如此構(gòu)造，除非對空氣壓力作出響應(yīng)時打開，否則不論閥門取向如何，閥 瓣均保持在關(guān)閉位置。即使閥瓣低于密封表面，閥瓣優(yōu)選地不會從密封表面上拉起，使得作 用于閥瓣的重力將其從密封表面上拉走。例如，當(dāng)佩戴者頭部朝下彎向地面時等，閥瓣優(yōu)選 地能夠仍保持在關(guān)閉位置(除非閥門為呼氣閥時佩戴者正在呼氣)。在物理形式方面，可能優(yōu)選的是，隔膜和閥瓣由具有兩個相對主表面以及在主表 面之間測得的厚度相對較薄的片材制成。這些片材可由任何合適的技術(shù)制成，例如擠出、電 鍍、注模、澆鑄、溶劑性涂布、氣相沉積等。閥瓣通常可以由例如激光切割、水射流切割、放電 加工、模切等多種技術(shù)在此類隔膜片材中形成。隔膜和閥瓣可以可供選擇地提供為不以片材形式形成的制品。閥瓣可以在制成 隔膜本身的同時在此隔膜上形成，閥瓣也可以在隔膜制成后形成(與由基于片材的隔膜一 樣)。不是由片材形成的隔膜和閥瓣可以由任何合適的技術(shù)制成，例如電鍍、注模、澆鑄、溶 劑性涂布、氣相沉積、沖壓等。與物理形式一樣，隔膜也可以由表現(xiàn)出多種物理特性的材料制成。如本文所討論， 閥瓣可以偏置在密封表面上或非偏置在密封表面上。如果閥門包括偏置閥瓣，隔膜材料可以優(yōu)選更柔軟或回彈性更好的材料。可能適 用于偏置閥瓣的材料和構(gòu)造的實(shí)例在例如授予Japuntich等人的美國專利No. 5，509，436 和5，325，892以及授予Martin等人的美國專利No. 7，028，689中有所描述。如果閥瓣將偏置在密封表面上，可能優(yōu)選的是閥瓣比結(jié)合偏置閥瓣使用的閥瓣更硬挺。非偏置閥瓣中增大的硬挺性優(yōu)選足以實(shí)現(xiàn)在沒有作用于密封表面的任何大量預(yù)定應(yīng) 力或偏置的情況下與密封表面良好密封。閥瓣上沒有大量預(yù)定應(yīng)力或力可確保中性條件下 在閥門關(guān)閉過程中將閥瓣壓貼在密封表面上，從而可能使閥瓣能夠更容易地打開，并且因 此可減小呼吸時操作閥門所需的力。另外，隔膜/閥瓣的材料雖然硬挺，但優(yōu)選在閥瓣的啟動范圍內(nèi)可彈性變形。 閥瓣可以為單層構(gòu)造，也可以為將兩層或更多層結(jié)合起來以為所得復(fù)合結(jié)構(gòu)提供所需 物理特性的多層構(gòu)造?？赡苓m用于提供非偏置閥瓣的材料和閥瓣構(gòu)造在例如美國專利 No. 7，188，622 (Martin等人)、美國專利No. 7，013, 895 (Martin等人)、和美國專利申請公開 No. US2007/0144524 (Martin)中有所描述。在結(jié)合本發(fā)明的隔膜和閥瓣表征硬挺性的一種方式中，硬挺性可以描述為隔膜和 閥瓣所用材料的彈性模量的函數(shù)?！皬椥阅Ａ俊笔菓?yīng)力_應(yīng)變曲線的直線部分的應(yīng)力和應(yīng)變 之比，通過向試件施加軸向載荷并同時測量載荷與變形而得到該曲線。通常，以步進(jìn)方式或 連續(xù)方式對試件施加單軸載荷并測量載荷和應(yīng)變。本發(fā)明中所采用材料的彈性模量可以利 用標(biāo)準(zhǔn)化ASTM試驗(yàn)測得。用于測量彈性模量或楊氏模量的ASTM試驗(yàn)由要在標(biāo)準(zhǔn)條件下分 析的材料的類型或類別確定。ASTM E111-97包含用于結(jié)構(gòu)材料的通用試驗(yàn)，該試驗(yàn)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)變相比以及與回彈性性能相比，蠕變可忽 略。用于測量塑料的拉伸特性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法在ASTM D638-01中有所描述，其可以用于評 估未增強(qiáng)和增強(qiáng)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(yàn)方法ASTM D412-98a,該方法涵蓋了用于評估這些材料的拉伸特性的過程。撓曲模量是可以用于限定柔性閥瓣的層所用材料的另一種性能。對于塑料，可以 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)ASTM D747-99確定撓曲模量。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(yàn)。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，針對塑料的ASTM試驗(yàn)可能是更適合的測試方法?？梢愿鶕?jù)彈性模量選擇閥瓣的厚度，以便為閥瓣提供足夠的硬挺性。例如，如果 用來構(gòu)造隔膜的材料(以及在其上形成的閥瓣)具有較高的彈性模量，則隔膜可以較薄， 使得打開閥瓣所需的力在可接受的范圍內(nèi)。反之，如果用來構(gòu)造隔膜的材料具有較低的彈 性模量，可能有利的是提供較厚的隔膜，以確保非偏置閥瓣在所有方向上形成合格的密封。 例如，在一些實(shí)施例中，對于隔膜和閥瓣材料，可能合格的彈性模量下端可以優(yōu)選地為約 0. 7MPa(兆帕)或更高、或約0. 8MPa或更高、或約2MPa或更高。在該范圍的上端，一些可能 適合的隔膜和閥瓣材料的彈性模量可以為約1. lX106MPa或更低，或約ll，000MPa或更低， 或甚至5，000MPa或更低。在彈性模量范圍下端的一些可能合適的隔膜和閥瓣材料可以包括回彈性聚合物 材料。本文所用術(shù)語“聚合”是指包含聚合物，所述聚合物是包含有規(guī)或無規(guī)排列的重復(fù)單 元的分子。聚合物可以是天然的或合成的，優(yōu)選為有機(jī)的?；貜椥跃酆喜牧峡梢园◤椥?體、熱固性塑料和熱塑性塑料、塑性體或它們的共混物。隔膜和閥瓣所用的聚合材料的全部 或一部分可以是經(jīng)取向的，也可以是未經(jīng)取向的?？赡芎线m的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
18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。也可以使 用這些材料的共混物或混合物。可以與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)定劑等等。處于彈性模量范圍下端的一些可能合適的隔膜和閥瓣材料的實(shí) 例在美國專利申請公開No. US 2007/0144524 (Martin)的表2中有所描述。處于彈性模量范圍較高端的一些可能合適的隔膜和閥瓣材料可以包括諸如陶瓷、 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?？赡芎线m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。也可使用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、 云杉等木材。也可以使用這些或其他材料的共混物、混合物和復(fù)合物?？赡苓m用于第二較 硬挺層的一些市售材料實(shí)例在美國專利No. 7，013，895 (Martin等人)的表2中有所描述?？梢杂脕肀碚鞲裟ず烷y瓣材料的另一種方式是懸臂彎曲率值，可根據(jù)下文所述的 懸臂彎曲率試驗(yàn)來測定該值。如果用于隔膜的材料是片料，這種表征可能是更為合適，這樣 可得到合適的試件來測定懸臂彎曲率。隔膜和非偏置閥瓣所用材料的彈性模量和厚度的組 合可以優(yōu)選地導(dǎo)致相對小的懸臂彎曲率?？赡軆?yōu)選的是，隔膜和閥瓣材料盡管是柔性的，但 顯示出的懸臂彎曲率為約0. 0050或更小，更優(yōu)選地為約0. 0025或更小，并且可能更優(yōu)選地 為約0. 0015或更小。如上面所討論，可以對隔膜和閥瓣的厚度進(jìn)行選擇，以獲得所需的物理特性，從而 導(dǎo)致正確操作單向閥。僅作為示例性值，隔膜和閥瓣的厚度可以為約10微米(ym)至約 2000 u m,優(yōu)選地為約20 ii m至約700 u m,更優(yōu)選地為約25 y m至約600 u m,但應(yīng)當(dāng)理解厚 度在這些范圍之外的隔膜和閥瓣也可以仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。面罩構(gòu)造包括本發(fā)明單向閥的面罩可以采用多種形式，包括例如半面罩、全面罩和頭罩。如 本文所討論，單向閥可以結(jié)合面罩用作吸氣閥或呼氣閥。圖1示出了一個示例性面罩，本文所述的單向閥可以與其一起使用。在所示實(shí)施 例中，面罩主體12適于貼合在人的鼻部和口部上方并與佩戴者面部隔開，以在佩戴者面部 與面罩主體內(nèi)表面之間形成內(nèi)部氣體空間或空隙。在一些實(shí)施例中，面罩主體12可以為 過濾式面罩主體，即其本身是流體可滲透的并且通過面罩主體本身過濾進(jìn)入內(nèi)部氣體空間 的空氣。過濾式面罩主體可能通常設(shè)置有開口(未示出)，開口位于單向呼氣閥20附接到 面罩主體12的地方，從而使得呼出的空氣可通過閥門20逸出內(nèi)部氣體空間而不必穿過面 罩主體12。如果面罩主體12是流體可滲透的，則可由例如授予Martin等人的美國專利
19No. 7，028，689中所述的多層材料構(gòu)造而成。面罩主體12上呼氣閥的一個可能優(yōu)選位置是恰好位于戴上面罩時佩戴者口部所 處位置的前方。如此設(shè)置開口以及隨后如此設(shè)置閥門20使得閥門更易打開，從而對面罩10 的佩戴者產(chǎn)生的呼氣壓力作出響應(yīng)。對于圖1所示類型的面罩主體12，面罩主體12的基本 上整個暴露表面對吸入空氣是流體可滲透的。面罩主體12可具有如圖1所示的彎曲半球形(還可參見授予Dyrud等人的美國 專利No. 4，807，619)，或它可以呈現(xiàn)其他所需要的形狀。例如，面罩主體可為杯形面罩，具 有類似于授予Japuntich的美國專利No. 4，827，924中所公開的面罩結(jié)構(gòu)。面罩也可具有 三褶構(gòu)型，其在不使用時可以折疊平坦，但在使用時可打開成杯狀構(gòu)型，參見授予Bostock 等人的美國專利No. 6，123，077、以及授予Henderson等人的美國專利Des. 431，647和授予 Bryant等人的Des. 424，688。本發(fā)明的面罩也可以具有許多其他構(gòu)型，例如授予Chen的美 國專利Des. 443，927中公開的平面雙褶面罩。面罩主體也可為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No. 5，062，421中所示的面罩。此外，面罩主體還可改造為用于正壓空氣吸入，這與剛才所述的負(fù)壓面罩相反。 正壓面罩的實(shí)例在授予Grarmis等人的美國專利No. 5，924，420和授予Braun等人的 4，790，306中示出。過濾式面罩的面罩主體也可連接到為佩戴者供應(yīng)潔凈空氣的自給式呼 吸器，如例如美國專利No. 5，035，239和4，971，052中所公開的呼吸器。面罩主體可以被構(gòu)造為不僅包覆佩戴者的鼻部和口部(稱為“半面罩”)，還也可 包覆眼睛(稱為“全面罩”)，以便為佩戴者的視線以及佩戴者的呼吸系統(tǒng)提供保護(hù)，參見例 如授予Reischel等人的美國專利No. 5，924，420。面罩主體可以與佩戴者面部隔開，也可 以緊貼或緊鄰佩戴者面部。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。面罩主體也可在其周邊具 有熱致變色的貼合性指示密封物，以使佩戴者易于確定是否形成了良好的貼合，參見授予 Springett 等人的美國專利 No. 5，617，849。為了使面罩在佩戴者面部保持很好的貼合，面罩主體可配備帶具，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。適用的面罩帶具實(shí)例在授 予Brostrom等人的美國專利No. 5，394，568和6，062，221以及授予Byram的美國專利 No. 5，464，010 中示出。面罩主體12上可布置包括極軟的柔性金屬(如鋁)帶的鼻夾16，從而使得其成形 為使面罩在佩戴者鼻子上保持期望的貼合關(guān)系。一種合適的鼻夾實(shí)例在授予Castiglione 的美國專利No. 5，558，089和Des. 412，573中示出。測試設(shè)備和方法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 試用于密封表面應(yīng)用的原料樣品，也可以測試結(jié)合為閥組件一部分時的密封表面。這種 測試通過采用微壓痕裝置MTS Nano XP微機(jī)械測試儀(得自MTS Systems Corp. , Nano Instruments Innovation Center lOOlLarson Drive, Oak Ridge Tenn. , 37839)進(jìn)行。使 用此裝置，測得Berkovich型錐形金剛石壓頭(半錐夾角為65度)的滲透深度為所施加力 的函數(shù)，所施加的最大力為最大載荷。標(biāo)稱加載速率為10納米/秒(nm/s)，表面接近靈敏度為40 %，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(shí)驗(yàn) 至深度為5，OOOnm，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-1、 45赫茲和0.4。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100倍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?，即沒有空隙、內(nèi)含物或碎片。在測 試過程中，對每一輪實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(jìn)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(jìn)行誤差校正。測試系統(tǒng)在連續(xù)硬挺性測量(CSM) 模式下工作。以兆帕(MPa)或千兆帕(GPa)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 =載荷A =接觸面積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征材料薄帶的 硬挺性。切下0.794cm寬、約5cm長的材料薄帶，制成試樣。試樣平行于其長度的方向、在 水平面邊緣90°處滑動。在1.5cm(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即得到懸臂 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)表明柔性更好。本文引用的專利公開說明書、專利文獻(xiàn)和出版物的全部內(nèi)容均以引用的方式全文 并入本文，如同每個文件都單獨(dú)引用一樣。本文討論了本發(fā)明的示例性實(shí)施例并且提及了本發(fā)明范圍內(nèi)的可能變型。在不脫 離本發(fā)明范圍的前提下，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說，本發(fā)明中以上和其他變型和修改 形式將顯而易見，并且應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并不限于本文所述的示例性實(shí)施例。因此，本發(fā)明僅 受以下所提供的權(quán)利要求書及其等同形式限制。
權(quán)利要求
一種面罩，包括面罩主體，其適于至少貼合在人的鼻部和口部上，以幫助在佩戴時限定內(nèi)部氣體空間；以及單向閥，其允許所述內(nèi)部氣體空間和外部氣體空間流體連通，所述單向閥包括附接到所述面罩主體的基座，所述基座包括兩個或更多個開口，氣體能夠通過所述開口在所述內(nèi)部氣體空間與所述外部氣體空間之間穿過，所述兩個或更多個開口中的每個開口被環(huán)繞所述開口延伸的密封表面包圍；設(shè)置在所述基座上的靜止隔膜，所述隔膜在所述兩個或更多個開口及其相應(yīng)的密封表面上方延伸；在所述隔膜里形成的兩個或更多個閥瓣，所述兩個或更多個閥瓣中的一個閥瓣位于所述兩個或更多個開口中的每個開口上方，并且所述兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣包括鉸鏈和穿透所述隔膜形成的邊界槽，所述閥瓣沿著所述鉸鏈附接到所述隔膜，所述邊界槽限定了所述閥瓣的自由邊緣，所述自由邊緣從第一末端延伸至第二末端，并且所述鉸鏈在所述閥瓣的所述自由邊緣的所述第一末端和所述第二末端之間延伸；以及其中所述兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣包括關(guān)閉位置，在所述關(guān)閉位置所述閥瓣接觸環(huán)繞所述開口延伸的所述密封表面，所述閥瓣位于所述開口上方以關(guān)閉所述開口，并且所述閥瓣還包括打開位置，在所述打開位置所述閥瓣的至少一部分從所述密封表面升起，使得氣體能夠在所述內(nèi)部氣體空間與所述外部氣體空間之間穿過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中所述兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣的所述邊界 槽具有的槽寬使得所述閥瓣的所述自由邊緣與所述隔膜的越過所述邊界槽的相對邊緣間 隔開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中所述閥瓣中至少一個閥瓣的所述鉸鏈包括形成于 所述隔膜中的劃線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中所述閥瓣中至少一個閥瓣的所述鉸鏈包括一個或 多個穿透所述隔膜形成的鉸鏈槽和一個或多個將所述閥瓣連接到所述隔膜的?？坎糠?。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中位于所述兩個或更多個開口上方的所述兩個或 更多個閥瓣在同一方向上取向，使得一個閥瓣的所述自由邊緣與另一個閥瓣的所述鉸鏈鄰 接，并且所述閥瓣的所述鉸鏈彼此大致平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中每個密封表面包括平坦的密封表面，并且環(huán)繞所 述兩個或更多個開口中的每個開口延伸的所述平坦的密封表面位于同一平面內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中每個密封表面包括平坦的密封表面，并且環(huán)繞所 述兩個或更多個開口中的每個開口延伸的所述平坦的密封表面位于不同平面內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中所述兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣在處于所述 關(guān)閉位置時不偏置在其密封表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中所述兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣在處于所述 關(guān)閉位置時偏置在其密封表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中環(huán)繞所述兩個或更多個開口中的每個開口延伸 的所述密封表面包括回彈性密封表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中所述面罩主體包括過濾式面罩主體，并且所述單向閥包括呼氣閥。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面罩，其中所述單向閥還包括附接到所述基座的蓋子，所述 隔膜位于所述蓋子與所述基座之間，所述蓋子包括針對所述兩個或更多個開口中每個開口 的排氣結(jié)構(gòu)，每個排氣結(jié)構(gòu)限定了穿過所述蓋子的明顯不同的流體通道，以便氣體通過所 述兩個或更多個開口中的每個開口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的面罩，其中對所述隔膜上的每個閥瓣來說，所述排氣結(jié)構(gòu) 包括放氣窗，所述放氣窗具有設(shè)置為保持所述隔膜靠近所述基座的邊緣。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的面罩，其中每個排氣結(jié)構(gòu)包括位于所述開口對面的主排氣口和 位于所述開口一側(cè)的側(cè)排氣口。
15.一種面罩，包括面罩主體，其適于至少貼合在人的鼻部和口部上，以幫助在佩戴時限定內(nèi)部氣體空間；以及單向閥，其允許所述內(nèi)部氣體空間和外部氣體空間流體連通，所述單向閥包括 附接到所述面罩主體的基座，所述基座包括兩個或更多個開口，氣體能夠通過所述開 口在所述內(nèi)部氣體空間與所述外部氣體空間之間穿過，所述兩個或更多個開口中的每個開 口被環(huán)繞所述開口延伸的密封表面包圍；位于所述兩個或更多個開口中每個開口上方的閥瓣，并且每個閥瓣包括靜止部分和可 移動部分，鉸鏈位于所述靜止部分與所述可移動部分之間，并且每個閥瓣包括在所述鉸鏈 外環(huán)繞所述閥瓣的所述可移動部分延伸的自由邊緣；其中每個閥瓣包括關(guān)閉位置，在所述關(guān)閉位置所述閥瓣的所述可移動部分接觸環(huán)繞所 述開口延伸的所述密封表面，所述閥瓣位于所述開口上方以關(guān)閉所述開口，并且所述閥瓣 還包括打開位置，在所述打開位置所述閥瓣的所述可移動部分從所述密封表面升起，使得 氣體能夠在所述內(nèi)部氣體空間與所述外部氣體空間之間穿過；以及此外，位于所述兩個或更多個開口上方的所述閥瓣在同一方向上取向，使得一個閥瓣 的所述自由邊緣與另一個閥瓣的所述鉸鏈鄰接，并且所述閥瓣的所述鉸鏈彼此大致平行。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的面罩，其中所述閥瓣中至少一個閥瓣的所述鉸鏈包括劃線。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的面罩，其中所述閥瓣中至少一個閥瓣的所述鉸鏈包括穿透 所述閥瓣形成的一個或多個鉸鏈槽、以及一個或多個?？坎糠郑ㄟ^所述停靠部分將所述 閥瓣的所述可移動部分連接到所述閥瓣的所述靜止部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的面罩，其中每個密封表面包括平坦的密封表面，并且環(huán)繞 所述兩個或更多個開口中的每個開口延伸的所述平坦的密封表面位于同一平面內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的面罩，其中每個密封表面包括平坦的密封表面，并且環(huán)繞 所述兩個或更多個開口中的每個開口延伸的所述平坦的密封表面位于不同平面內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的面罩，其中所述兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣在處于所 述關(guān)閉位置時不偏置在其密封表面上。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的面罩，其中所述兩個或更多個閥瓣中的每個閥瓣在處于所 述關(guān)閉位置時偏置在其密封表面上。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的面罩，其中環(huán)繞所述兩個或更多個開口中的每個開口延伸的所述密封表面包括回彈性密封表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的面罩，其中所述面罩主體包括過濾式面罩主體，并且所述 單向閥包括呼氣閥。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的面罩，其中所述單向閥還包括附接到所述基座的蓋子，所 述閥瓣位于所述蓋子與所述基座之間，所述蓋子包括針對所述兩個或更多個開口中每個開 口的排氣結(jié)構(gòu)，每個排氣結(jié)構(gòu)限定了穿過所述蓋子的明顯不同的流體通道，以便氣體穿過 所述兩個或更多個開口中的每個開口。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的面罩，其中對于每個閥瓣，所述排氣結(jié)構(gòu)包括放氣窗，所述 放氣窗具有設(shè)置為保持所述閥瓣靠近所述基座的邊緣。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的面罩，其中每個排氣結(jié)構(gòu)包括位于所述開口對面的主排氣 口和位于所述開口一側(cè)的側(cè)排氣口。
27.一種面罩，包括面罩主體，其適于至少貼合在人的鼻部和口部上，以幫助在佩戴時限定內(nèi)部氣體空間；以及單向閥，其允許所述內(nèi)部氣體空間和外部氣體空間流體連通，所述單向閥包括附接到所述面罩主體的基座，所述基座包括開口，氣體能夠通過所述開口在所述內(nèi)部 氣體空間與所述外部氣體空間之間穿過，所述開口被環(huán)繞所述開口延伸的密封表面包圍；位于所述開口上方的閥瓣，所述閥瓣包括靜止部分和可移動部分，鉸鏈位于所述靜止 部分與所述可移動部分之間；其中所述閥瓣包括關(guān)閉位置，在所述關(guān)閉位置所述閥瓣接觸所述密封表面以關(guān)閉所述 開口，并且所述閥瓣還包括打開位置，在所述打開位置所述閥瓣的所述可移動部分從所述 密封表面升起，使得氣體能夠在所述內(nèi)部氣體空間與所述外部氣體空間之間穿過；此外，所述鉸鏈包括一個或多個穿透所述閥瓣形成的鉸鏈槽、以及一個或多個?？坎?分，通過所述?？坎糠謱⑺鲩y瓣的所述可移動部分連接到所述閥瓣的所述靜止部分，當(dāng) 所述閥瓣處于所述關(guān)閉位置時，所述一個或多個鉸鏈槽位于所述密封表面外。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的面罩，其中所述鉸鏈槽沿直線布置。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的面罩，其中所述密封表面包括平坦的密封表面。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的面罩，其中所述閥瓣在處于所述關(guān)閉位置時不偏置在其密 封表面上。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的面罩，其中當(dāng)所述閥瓣處于所述關(guān)閉位置時，所述閥瓣偏 置在其密封表面上。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的面罩，其中所述密封表面包括回彈性密封表面。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的面罩，其中所述面罩主體包括過濾式面罩主體，并且所述 單向閥包括呼氣閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了包括單向閥的面罩。所述單向閥使得由所述面罩和佩戴者限定的內(nèi)部氣體空間與所述面罩外的外部氣體空間流體連通。所述單向閥包括一個或多個閥瓣，所述閥瓣設(shè)置在所述閥門的所述基座上形成的開口上方。每個所述閥瓣包括自由邊緣和與所述自由邊緣大致相對的鉸鏈。
文檔編號A62B23/02GK101878055SQ200880117995
公開日2010年11月3日 申請日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者菲利普·G·馬丁, 邁克爾·K·多姆勒澤 申請人:3M創(chuàng)新有限公司