專利名稱：呼吸面罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于保護(hù)佩戴者在有害環(huán)境中免于吸入污染物的呼吸面罩。具體來(lái)說(shuō)，它提供一種低成本的、尺寸確定的面罩用密封襯里。本發(fā)明的面罩密封襯里能將單一尺寸的過(guò)濾殼層與具有顯然不同形狀的呼吸開(kāi)口的各種各樣的軟的、柔性的面罩密封襯里加以結(jié)合，以獲得適合于一個(gè)以上佩戴者面部尺寸并為其提供有效密封的面罩。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的一共同作者在美國(guó)專利號(hào)4856508和5419318中給出了現(xiàn)有技術(shù)的呼吸器面罩的有關(guān)具體背景。
在美國(guó)專利號(hào)5419318中揭示了一種呼吸面罩，其特點(diǎn)是由一軟的、柔性的面部接觸件和固定在其上的外過(guò)濾殼層件形成一面罩。該面部接觸件為具有一個(gè)杯的三維拱形，該杯系支撐在面罩佩戴者的下巴上，以防止面罩滑到佩戴者下巴下面。該外過(guò)濾殼層件為透氣過(guò)濾材料或在其上安裝空氣過(guò)濾件以過(guò)濾呼吸空氣的剛性不透氣材料。呼吸改進(jìn)股份有限公司(Better Breathing,Inc.)的實(shí)踐表明，如

圖1所示，美國(guó)專利號(hào)5419318所揭示的內(nèi)容使得制造這樣一種面罩成為可能，即通過(guò)將單一尺寸的過(guò)濾殼層與形成一個(gè)以上尺寸的拱形的、一個(gè)以上尺寸的軟的、柔性的面部接觸件結(jié)合而以一個(gè)以上尺寸的下巴杯為特點(diǎn)、并具有一個(gè)以上尺寸的內(nèi)呼吸開(kāi)口、且在同一外周處與上述單一尺寸的過(guò)濾殼層固定而適合于一個(gè)以上尺寸的佩戴者并為其提供有效密封的面罩。如圖1所示，架設(shè)在小尺寸佩戴者的面部101-a(以實(shí)線表示)上的面罩100系將過(guò)濾殼層102與形成小尺寸拱形104-a并具有小尺寸下巴杯105-a和小尺寸內(nèi)呼吸開(kāi)口106-a的小尺寸面部接觸件103-a相結(jié)合。小尺寸面部接觸件103-a與過(guò)濾殼層102從外周107處相互固定。還如圖1所示，架設(shè)在大尺寸佩戴者的面部101-b(以虛線表示)上的面罩100系將相同尺寸的過(guò)濾殼層102與形成大尺寸拱形104-b并具有大尺寸下巴杯105-b和大尺寸內(nèi)呼吸開(kāi)口106-b的大尺寸面部接觸件103-b相結(jié)合。大尺寸面部接觸件103-b與相同尺寸的過(guò)濾殼層102在相同的外周107處相互固定。
另一個(gè)有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)面罩是由美國(guó)明尼蘇達(dá)州的3M公司制造的(型號(hào)9970)，如圖2和2A所示，其特點(diǎn)是將一單一尺寸過(guò)濾殼層202裝在軟的柔性平面面部接觸件203上。在各種尺寸的面部面罩200中，可以看出其平面面部接觸件203具有大致相同尺寸的內(nèi)呼吸開(kāi)口206并似乎在大致相同的外周207處與過(guò)濾殼層202固定。內(nèi)呼吸開(kāi)口206為橢圓形并相對(duì)于軸線X-X和Y-Y對(duì)稱，指出這一點(diǎn)對(duì)本發(fā)明有很重要的相關(guān)關(guān)系。因此，為了使面部接觸件203與佩戴者的面部形狀相一致，將一可變形條料(鼻夾)208裝在過(guò)濾殼層202上?？勺冃螚l料208系由佩戴者成形以與他/她的鼻梁適配而提供一密封。面罩200的特點(diǎn)是還有呼氣閥209和頭箍長(zhǎng)度調(diào)節(jié)支架210。
第三個(gè)有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)面罩是由美國(guó)馬里蘭州的Racal Health and Safety,Inc制造的(型號(hào)Delta3)，如圖3和3A所示，其特點(diǎn)是將一過(guò)濾殼層302裝在軟的柔性平面面部接觸件303上。在各種尺寸的面部面罩300中，將各種尺寸的過(guò)濾殼層302在尺寸明顯不同的外周307處裝在具有一個(gè)以上尺寸的內(nèi)呼吸開(kāi)口306的各種尺寸的軟的柔性面部接觸件303上。內(nèi)呼吸開(kāi)口306為跑道形并相對(duì)于軸線X-X和Y-Y對(duì)稱，重復(fù)一遍，指出這一點(diǎn)對(duì)本發(fā)明有很重要的相關(guān)關(guān)系。因此，為了使面部接觸件303與佩戴者的面部形狀相一致，將一可變形鼻夾308裝在過(guò)濾殼層302上并如上所述加以成形。面罩300的特點(diǎn)是還有一呼氣閥309。
現(xiàn)有技術(shù)的面罩存在許多限制、缺點(diǎn)和/或設(shè)計(jì)上的不合理性，包括(1)生產(chǎn)針對(duì)每種佩戴者尺寸的一特定形狀/尺寸的拱形面部接觸件成本昂貴；(2)由于在小尺寸面罩中過(guò)濾面積更小，針對(duì)每種佩戴者尺寸生產(chǎn)特定尺寸的過(guò)濾殼層和特定尺寸的面部接觸件不僅成本昂貴，而且會(huì)在小尺寸面罩中引起更高的呼吸阻力和更低的過(guò)濾效率；(3)將單一尺寸的過(guò)濾殼層在大致相同的外周處裝到具有大致相同尺寸的呼吸開(kāi)口的面部接觸件上產(chǎn)生的面罩具有名義上不同的尺寸但實(shí)際上配合特性很差。這種配合特性差的問(wèn)題是以前曾在國(guó)家職業(yè)安全和健康研究所(NIOSH)工作的Helson Leidel博士于1994年出版的一份報(bào)告的主題；以及(4)采用一相對(duì)于軸線X-X對(duì)稱的內(nèi)呼吸開(kāi)口(如圖2和3所示)與其面部的鼻子區(qū)域比嘴和下巴區(qū)域本來(lái)科多么小且窄很不協(xié)調(diào)。
本發(fā)明通過(guò)提供在相同外周處將一單一尺寸的過(guò)濾殼層裝在一單一尺寸面部接觸件上的不同尺寸的面罩，克服了現(xiàn)有技術(shù)的限制、缺點(diǎn)和設(shè)計(jì)上的不合理性。其特點(diǎn)是該單一尺寸面部接觸件具有一個(gè)以上尺寸的內(nèi)呼吸開(kāi)口中的一個(gè)，該內(nèi)呼吸開(kāi)口在鼻子區(qū)域具有一比在嘴和下巴區(qū)域更窄的被截去的輪廓。這些不同尺寸的面罩將適合于一個(gè)以上佩戴者尺寸并為其提供有效的密封。一具有上述特點(diǎn)的面罩不僅將消除所有上述限制、缺點(diǎn)和設(shè)計(jì)上的不合理性，而且還具有重大的成本控制和生產(chǎn)編號(hào)管理的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還提供一種面罩，這種面罩另外還通過(guò)使柔性面部襯里變形以形成一下巴杯并向佩戴者的面部提供一有效密封而消除相對(duì)于佩戴者面部的滑動(dòng)，佩戴者面部與過(guò)濾殼層之間不接觸，從而保證用于過(guò)濾空氣流動(dòng)的最大區(qū)域，并因此使呼吸阻力為最小，而不管佩戴者的面部尺寸如何。
附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明結(jié)合附圖通讀以下的具體描述，將更好地理解本發(fā)明，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)呼吸面罩的側(cè)視圖；圖2和2A分別為現(xiàn)有技術(shù)呼吸面罩的正視圖和側(cè)視圖；圖3和3A分別為現(xiàn)有技術(shù)呼吸面罩的正視圖和側(cè)視圖；圖4為按照本發(fā)明的呼吸面罩的正視圖；圖4A為圖4所示呼吸面罩的側(cè)視圖；圖4B為圖4所示呼吸面罩架設(shè)在佩戴者面部上的側(cè)視圖；圖5為本發(fā)明的一尺寸確定的面罩密封襯里的正視圖；圖6示出將一本發(fā)明小尺寸面罩架設(shè)在一小尺寸佩戴者面部和一大尺寸面罩架設(shè)在一大尺寸佩戴者面部的截取的側(cè)面疊加圖；圖7為本發(fā)明的一可供替代的、尺寸確定的面罩密封襯里的正視圖；圖8為本發(fā)明的另一可供替代的、尺寸確定的面罩密封襯里的正視圖；圖9為本發(fā)明的又一可供替代的、尺寸確定的面罩密封襯里的正視圖。
具體描述按照本發(fā)明，一尺寸確定的面罩密封襯里為一具有一內(nèi)呼吸開(kāi)口的柔性面部接觸件，該內(nèi)呼吸開(kāi)口被成形為提供一具有窄的上部和寬的下部以圍繞和適應(yīng)佩戴者的鼻子和嘴。該上部配合并圍繞該佩戴者的鼻梁和兩側(cè)。該下部配合并圍繞該佩戴者的嘴。
如圖4所示，在其最簡(jiǎn)單的形式中，面部接觸件400系由柔性片材制成并具有一外緣輪廓407、一被該外緣輪廓407圍繞的外周區(qū)401、一被該外周區(qū)401圍繞的面部接觸區(qū)402以及一位于該面部接觸件402內(nèi)的內(nèi)呼吸截去開(kāi)口403。該開(kāi)口403具有一窄的上部404和一寬的下部405。該面部接觸件400在佩戴者的面部408上被架設(shè)成內(nèi)呼吸截去開(kāi)口403的內(nèi)緣輪廓409圍繞佩戴者的鼻子和嘴，并在面部接觸區(qū)402與佩戴者的面部408之間提供一有效的密封。
圖4A示出一通過(guò)將面部接觸件400在外周區(qū)401處裝在過(guò)濾殼層406上裝配成的面罩410的側(cè)視圖。圖4B示出將面罩410架設(shè)在佩戴者面部的側(cè)視圖。如圖所示，面部接觸件400作變形以符合和適應(yīng)佩戴者的鼻子并提供一符合和適應(yīng)佩戴者的下巴的下巴杯411，從而在面部接觸區(qū)402與佩戴者的面部之間提供一有效的密封。
按照本發(fā)明，可將過(guò)濾殼層406制成現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種形狀；例如可以是三維的雙曲率形狀或一折疊或打褶形狀。折疊表面和褶可以是水平、垂直或任何其它朝向。同樣，面部接觸件400可以是一大致上平的或一折疊形狀以符合于過(guò)濾殼層406的形狀。圖5示出本發(fā)明的一尺寸確定的面罩密封襯里的正視圖，其中，一單一尺寸面部接觸件400具有內(nèi)呼吸開(kāi)口403S、403M、403L或其它任何尺寸開(kāi)口，以能通過(guò)在外周區(qū)401處將過(guò)濾殼層406裝在面部接觸件400上而獲得分別與小、中、大或任何其它佩戴者面部尺寸配合并提供一有效密封的面罩。如圖所示，截去開(kāi)口403S、403M和403L系分別通過(guò)內(nèi)緣輪廓409S、409M和409L加以限定。
圖6示出在外周區(qū)401處將一本發(fā)明小尺寸面罩410架設(shè)在一小尺寸佩戴者面部408S(如虛線所示)上和在相同外周區(qū)401處將一大尺寸面罩410架設(shè)在一大尺寸佩戴者面部408L(如實(shí)線所示)上的截取的側(cè)面疊加圖，該小尺寸面罩410包括裝在面部接觸件400S上的過(guò)濾殼層406，該面部接觸件400S具有一通過(guò)輪廓409S(如虛線所示)限定的小尺寸內(nèi)呼吸截去開(kāi)口403S；該大尺寸面罩410包括裝在另一面部接觸件400L上的相同的殼層406，該面部接觸件400L具有一通過(guò)輪廓409L(如實(shí)線所示)限定的大尺寸內(nèi)呼吸截去開(kāi)口403L。如圖所示，柔性面部接觸件400S和400L作撓曲、變形并形成小尺寸和大尺寸下巴杯，以便分別符合和適應(yīng)小尺寸和大尺寸面部輪廓408S和408L的鼻子和下巴，從而在接觸區(qū)402與一個(gè)以上尺寸的佩戴者面部之間提供一有效的不透氣密封。截去線601和過(guò)濾殼層406對(duì)小尺寸和大尺寸面罩以及所有佩戴者面部通用。
可通過(guò)至少一個(gè)頭箍412或現(xiàn)有技術(shù)中已知的一些其它裝置將過(guò)濾面罩410牢固地架設(shè)在佩戴者的面部上。通過(guò)提供一如美國(guó)專利號(hào)5419318中所揭示的樞支點(diǎn)，下巴杯411和411L的形成還提供了一具有很低頭箍張力的有效密封。
過(guò)濾殼層406可由一具有一定或所需過(guò)濾效率的透氣過(guò)濾材料制成。在這方面，現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種材料或這些材料的任何多層組合均可采用。另外，過(guò)濾殼層406也可由一至少具有一個(gè)呼吸開(kāi)口602的不透氣材料制成，該開(kāi)口602上裝有一過(guò)濾元件603，以對(duì)所有通過(guò)呼吸開(kāi)口602的所有呼吸空氣進(jìn)行過(guò)濾。
可在過(guò)濾殼層406的另一開(kāi)口605中最好是靠近殼層406的底部安裝一單通呼氣閥604，以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中已知的方式和結(jié)構(gòu)將呼出的空氣排出。過(guò)濾元件603和呼氣閥604在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的，因此本說(shuō)明書(shū)中不再具體描述。
面部接觸件400最簡(jiǎn)單的形式通常為平面，可進(jìn)行模壓、熱成形、加工成凹部或在圍繞鼻子、佩戴者的頰部和/或下巴的區(qū)域成形，以在其面部接觸區(qū)與佩戴者面部之間提供一更有效的密封。
如圖4B和6所示，為使呼吸阻力為最小并使面罩410的過(guò)濾效率為最大，最好具有面部接觸區(qū)402以與過(guò)濾殼層406保持隔開(kāi)。
面部接觸件400可由軟而柔性的不透氣材料、材料組合或多層層壓材料制成，包括合成橡膠和封閉單元泡沫材料；或可替換地由透氣材料制成，這些透氣材料最好具有與過(guò)濾殼層406的過(guò)濾效率和特性一致的過(guò)濾效率和特性。
按照本發(fā)明，內(nèi)呼吸截去開(kāi)口可為各種形狀。其內(nèi)緣輪廓在性質(zhì)上也可是顯式或隱式的，而均不脫離本發(fā)明的精神和范圍。不管其形狀和內(nèi)緣輪廓的性質(zhì)如何，內(nèi)呼吸截去開(kāi)口所起的功能作用總是相同的，即提供一圍繞佩戴者面部的鼻子和嘴的小孔，并由此而在面部接觸區(qū)402與佩戴者面部408之間提供一有效的不透氣密封。
圖4和5示出顯式內(nèi)緣輪廓409的一些例子。圖7示出顯式內(nèi)緣輪廓409的又一例子。圖8示出隱式內(nèi)緣輪廓409的一個(gè)例子。如圖所示，根據(jù)佩戴者的面部尺寸，從面部接觸件400的中央?yún)^(qū)起源的開(kāi)縫線801基本上徑向地延伸到假想的內(nèi)緣輪廓409S、409M和409L以用于小、中和大尺寸的佩戴者面部。開(kāi)縫線801在被佩戴者面部推動(dòng)時(shí)產(chǎn)生楔形部，這些楔形部撓曲進(jìn)入過(guò)濾殼層406的內(nèi)部空間并提供一所需尺寸的隱式內(nèi)緣輪廓。如圖9所示，可采用截去孔和直線及曲線開(kāi)縫線的組合來(lái)制作各種尺寸的內(nèi)呼吸截去開(kāi)口。如圖所示，一圓孔901是根據(jù)佩戴者的面部尺寸徑向延伸到假想或印刷/模壓的內(nèi)緣輪廓線409S、409M和409L的開(kāi)縫線801的起始區(qū)域。
另外，該內(nèi)呼吸截去開(kāi)口也可按客戶要求定制并由佩戴者切割至與他/她自己的面部造型相適配。坯料或小尺寸內(nèi)呼吸截去開(kāi)口面部接觸區(qū)402上的印刷或模壓線不僅可用于引導(dǎo)佩戴者將面部接觸件定制到他/她精確的面部造型和尺寸，并可將內(nèi)呼吸截去開(kāi)口的尺寸轉(zhuǎn)換到一較大尺寸?，F(xiàn)有技術(shù)所沒(méi)有的這些特點(diǎn)是本發(fā)明的額外的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使本發(fā)明的最終用戶有可能通過(guò)定制內(nèi)呼吸截去開(kāi)口的尺寸以與特定佩戴者的面部尺寸適配而只需攜帶編號(hào)中很少或甚至一種尺寸的面罩即可滿足所有的尺寸要求。為幫助佩戴者實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可對(duì)各種內(nèi)緣輪廓線例如409S、409M和409L加以印制或加重模壓以作為指點(diǎn)使用者跟隨一選定尺寸的內(nèi)呼吸截去開(kāi)口去撕開(kāi)的撕去刻印線。
雖然以上描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的人員顯然可以進(jìn)行各種改變而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1．一種用于對(duì)使用者呼吸的空氣進(jìn)行過(guò)濾的呼吸面罩，所述呼吸面罩包括一面部接觸襯里，所述面部接觸襯里由柔性材料制成并具有一外周區(qū)和一面部接觸區(qū)，所述面部接觸區(qū)由所述外周區(qū)圍繞并具有一內(nèi)呼吸開(kāi)口，所述內(nèi)呼吸開(kāi)口為繞一垂直軸線對(duì)稱并包括一上部和一下部，所述上部小于所述下部，所述內(nèi)呼吸開(kāi)口具有足以圍繞具有某個(gè)面部尺寸的佩戴者的鼻子和嘴的某個(gè)尺寸和輪廓，并在所述面部接觸區(qū)與所述佩戴者的面部之間提供一有效密封，所述面部接觸襯里裝在過(guò)濾殼層上，籍以通過(guò)已呼吸空氣，所述過(guò)濾殼層具有一外周區(qū)，所述面部接觸襯里的所述外周區(qū)裝在所述過(guò)濾殼層的所述外周區(qū)上，以使所述過(guò)濾殼層基本上完全罩復(fù)所述面部接觸襯里。
全文摘要
本發(fā)明提供不同尺寸的呼吸面罩,其中單一尺寸的過(guò)濾殼層在相同外周處裝在一單一尺寸的面部接觸件上。一單一尺寸的面部接觸件具有一個(gè)或一個(gè)以上尺寸的、在鼻子區(qū)域帶有比嘴和下巴區(qū)域更窄的截去輪廓的內(nèi)呼吸開(kāi)口。這些不同尺寸的呼吸面罩將與一個(gè)以上尺寸的佩戴者適配并提供一有效密封。
文檔編號(hào)A62B18/08GK1214617SQ97193357
公開(kāi)日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1997年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月26日
發(fā)明者阿馬德·塔伊比, 阿希什·K·米特奧, 丹娘·A·基斯羅斯基, 喬治·S·薩蒂, 斯科特·W·科爾爾 申請(qǐng)人:呼吸改進(jìn)股份有限公司