Респиратор в виде фильтрующей лицевой маски с приваренным индицирующим компонентом, скрытым в складке
FILTERING FACE MASK RESPIRATOR WITH WELDED INDICATING COMPONENT HIDDEN IN FOLD

[0001] Настоящее изобретение относится к респиратору в виде фильтрующей лицевой маски с приваренным индицирующим компонентом, скрытым в складке фильтрующей конструкции. Приваренный индицирующий компонент становится видимым, когда складка открыта в ее конфигурации при использовании.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Респираторы обычно носят поверх дыхательных путей человека по меньшей мере по одной из двух распространенных причин: (1) для недопущения попадания грязи или загрязняющих веществ в дыхательную систему носящего респиратор; и (2) для защиты других людей или объектов от действия патогенных микроорганизмов и других загрязняющих веществ, выдыхаемых носящим респиратор. В первом случае респиратор носят в среде, воздух в которой содержит твердые частицы, являющиеся вредными для пользователя респиратора, например в кузовной мастерской. Во втором случае респиратор носят в среде, в которой есть риск заражения других людей или объектов, например в операционной или чистой комнате.
[0003] Было разработано множество респираторов для каждой (или обеих) из этих целей. Некоторые респираторы были отнесены к категории "фильтрующих лицевых масок", поскольку корпус маски сам действует как фильтрующий механизм. В отличие от респираторов, в которых применяются каучуковые или эластомерные корпуса масок в сочетании с прикрепляемыми фильтрующими картриджами (см., например, патент США RE39,493 (Yuschak et al.)), или с формованными со вставкой фильтрующими элементами (см., например, патент США 4,790,306 (Braun)), в респираторах в виде фильтрующей лицевой маски фильтрующий материал имеет протяженность по большей части всего корпуса маски, обеспечивая таким образом отсутствие необходимости установки или замены фильтрующего картриджа. Эти респираторы в виде фильтрующей лицевой маски обычно бывают одной из двух конфигураций: формованные респираторы и плоские в сложенном виде складные респираторы.
[0004] Формованные респираторы в виде фильтрующей лицевой маски обычно содержат нетканые полотна из связываемых термическим способом волокон или ажурной пластиковой сетки для придания корпусу маски ее чашеобразной конфигурации. Формованные респираторы обычно сохраняют одну и ту же форму при использовании и при хранении. Таким образом, такие респираторы не могут быть сложены в плоское состояние для хранения и транспортировки. Примеры патентов, в которых раскрыты формованные респираторы в виде фильтрующей лицевой маски, включают патенты США 7,131,442 (Kronzer et al.), 6,923,182, 6,041,782 (Angadjivand et al.), 4,807,619 (Dyrud et al.), и 4,536,440 (Berg).
[0005] Плоские в сложенном виде складные респираторы - в соответствии со своим названием - могут быть сложены в плоское состояние для хранения и транспортировки. Они также могут быть раскрыты в чашеобразную конфигурацию для использования. Примеры плоских в сложенном виде складных респираторов показаны в патентах США 6,568,392 и 6,484,722 (Bostock et al.) и 6,394,090 (Chen).
[0006] Несмотря на то что плоские в сложенном виде складные респираторы удобны тем, что они могут быть сложены в плоское состояние для хранения и транспортировки, при использовании таких респираторов пользователи должны следить за тем, чтобы корпус маски должным образом раскрывался в конфигурацию при использовании. Если маска не раскрыта должным образом, например, если некоторые складки остаются неразложенными, тогда для фильтрации не может быть полностью использована доступная площадь поверхности респиратора. Такая ситуация может вызвать увеличение перепада давления или уменьшение срока службы изделия. Корпус маски может быть не полностью пространственно разнесен с лицом пользователя, что приводит к соприкосновению респиратора с лицом пользователя, вызывая таким образом дискомфорт.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Настоящее изобретение обеспечивает респиратор в виде фильтрующей лицевой маски, содержащий крепежный узел и корпус маски, имеющий фильтрующую конструкцию, содержащую одну или более складок. Корпус маски имеет индицирующий компонент, расположенный в одной или более складках в по меньшей мере частично невидимом положении, когда складка сложена. Индицирующий компонент выполнен из сваренной структуры и является полностью видимым при разложенной складке.
[0008] Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что полностью видимый индицирующий компонент обеспечивает индикацию для пользователя, сигнализирующую о том, что корпус маски находится в должным образом разложенном состоянии. Если индицирующий компонент скрыт или невидим, это фактически дает сигнал пользователю о том, что корпус маски не находится в должным образом открытой конфигурации для использования. Таким образом, пользователь может произвести регулировки применительно к корпусу маски для осуществления полного раскрытия складки таким образом, чтобы для фильтрации стала доступна вся площадь поверхности корпуса маски. Поскольку индицирующий компонент вварен в содержащую складки фильтрующую конструкцию, он также способствует поддерживанию складки в ее открытой конфигурации после того, как было произведено ее раскрытие. Сваренная структура может обеспечивать эффект элемента жесткости на складке, который помогает удержанию ее в раскрытом состоянии.
Глоссарий
[0009] Приведенные далее термины имеют следующие определенные значения:
[0010] термин "содержит (или содержащий)" означает его определение как стандартного в патентной терминологии открытого термина, который является, по сути, синонимичным терминам "включает", "имеющий" или "вмещающий". Несмотря на то что термины "содержит", "включает", "имеющий" и "вмещающий", а также их варианты являются широко применимыми открытыми терминами, настоящее изобретение также может быть соответствующим образом описано с применением более узких терминов, таких как "состоит в основном из", которые являются полуоткрытыми терминами, исключая лишь те объекты или элементы, которые оказывают отрицательное воздействие на рабочие характеристики респиратора согласно изобретению при его применении по назначению;
[0011] термин "чистый воздух" означает объем атмосферного окружающего воздуха, который был отфильтрован с целью удаления загрязняющих веществ;
[0012] термин "загрязняющие вещества" означает частицы (в том числе пыль, туман и пары) и/или другие вещества, которые, по сути, могут не рассматриваться в качестве частиц (например, пары органических веществ и т.п.), но которые могут находиться во взвешенном состоянии в воздухе;
[0013] термин "поперечное измерение" означает измерение, проходящее через респиратор в поперечном направлении от одной стороны до другой, если рассматривать респиратор спереди;
[0014] термин "чашеобразная конфигурация" означает любую форму, подобную сосуду, выполненную с возможностью покрывать надлежащим образом нос и рот человека;
[0015] термин "внешнее газовое пространство" означает внешнее пространство атмосферного газа, в которое после прохождения через корпус маски и/или клапан выдоха и за их пределы проникает выдыхаемый газ;
[0016] термин "фильтрующая лицевая маска" означает, что корпус маски сам по себе предназначен для фильтрации проходящего через него воздуха; для достижения этой цели в нем не предусмотрены отдельно идентифицируемые фильтрующие картриджи или формованные со вставкой фильтрующие элементы, прикрепленные к корпусу маски или формованные в нем;
[0017] термин "фильтр" или "фильтрующий слой" означает один или несколько слоев из воздухопроницаемого материала, при этом один или несколько слоев являются пригодными для осуществления основной цели, заключающейся в удалении загрязняющих веществ (таких как частицы) из потока воздуха, проходящего через него;
[0018] термин "фильтрующий материал" означает воздухопроницаемую конструкцию, предусмотренную для удаления загрязняющих веществ из проходящего через нее воздуха;
[0019] термин "фильтрующая конструкция" означает в сущности воздухопроницаемую конструкцию, фильтрующую воздух;
[0020] термин "первая сторона" означает область корпуса маски, расположенную на одной стороне плоскости, разделяющей корпус маски на две равные части перпендикулярно ее поперечному направлению;
[0021] термин "боковая планка" означает выступающую часть, придающую конструктивную целостность или усиливающую корпус, из которого она выступает;
[0022] термин "сложенный вовнутрь" означает загнутый назад к той части, от которой он протяжен;
[0023] термин "фронтально" означает протяженность от периметра корпуса маски;
[0024] термин "крепежное устройство" означает конструкцию или комбинацию деталей, способствующие поддержанию корпуса маски на лице пользователя;
[0025] термин "скрытый" означает невидимый или видимый лишь частично;
[0026] термин "сплошной" означает изготовленный как одно целое за один этап; то есть выполненный совместно в виде единой детали, а не отдельно изготовленных деталей, которые впоследствии соединены друг с другом;
[0027] термин «внутреннее газовое пространство» означает пространство между корпусом маски и лицом человека;
[0028] термин "передняя кромка" означает неприкрепляемую кромку;
[0029] термин "линия разграничения" означает складку, шов, линию сварки, линию скрепления, линию прошивки, линию перегиба и/или любую их комбинацию;
[0030] термин "основная часть" означает чашеобразную часть корпуса маски;
[0031] термин "корпус маски" означает воздухопроницаемую конструкцию, предназначенную для надевания поверх носа и рта человека и способствующую образованию внутреннего газового пространства, отделенного от внешнего газового пространства (включая швы и склейки, соединяющие его слои и части друг с другом);
[0032] термин "совпадать" означает иметь по сути одинаковый контур;
[0033] термин «носовой зажим» означает механическое приспособление (отличное от располагаемого в области носа пеноматериала), при этом приспособление является пригодным для применения на корпусе маски для улучшения уплотнения, по меньшей мере, вокруг носа пользователя;
[0034] термин «периметр» означает внешний край корпуса маски, при этом внешний край расположен в сущности проксимально по отношению к лицу пользователя респиратора, когда респиратор надет на человека;
[0035] термин "складка" означает часть, предусмотренную для загибания или загнутую назад на себя;
[0036] термины "полимерный" и "пластмассовый" оба означают материал, который главным образом включает один или несколько полимеров, но также может содержать другие составляющие;
[0037] термин "множество" означает два или более;
[0038] термин "респиратор" означает устройство для фильтрации воздуха, которое человек носит на лице поверх носа и рта, обеспечивающее пользователя респиратора чистым воздухом для дыхания;
[0039] термин "вторая сторона" означает область корпуса маски, расположенную на одной стороне плоскости, разделяющей корпус маски на две равных части перпендикулярно ее поперечному направлению (при этом вторая сторона расположена напротив первой стороны);
[0040] "плотная посадка" или "плотно сидеть" означает обеспечение в сущности воздухонепроницаемой (или в сущности герметичной) посадки (между корпусом маски и лицом пользователя);
[0041] термин "язычок" означает часть, имеющую достаточную площадь поверхности для прикрепления другого элемента; и
[0042] термин "протяженный в поперечном направлении" означает протяженность в сущности в поперечном измерении.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0043] ФИГ. 1 - вид спереди в перспективе плоского в сложенном виде складного лицевого респиратора 10 согласно настоящему изобретению в надетом на лицо пользователя состоянии;
[0044] ФИГ. 2а - вид сверху респиратора 10, показанного на ФИГ. 1, показывающий верхнюю складку 19 в сложенном состоянии;
[0045] ФИГ. 2b - вид сверху респиратора 10, показанного на ФИГ. 1, показывающий верхнюю складку 19 в раскрытой конфигурации;
[0046] ФИГ. 3 - вид корпуса 12 маски в поперечном сечении, выполненном вдоль линий 3-3 на ФИГ. 2а;
[0047] ФИГ. 4 - вид фильтрующей конструкции 16 в поперечном сечении, выполненном вдоль линий 4-4 на ФИГ. 3; и
[0048] ФИГ. 5 - вид спереди корпуса 12 маски, который может быть использован в связи с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВОПЛОЩЕНИЙ
[0049] При реализации на практике настоящего изобретения может быть обеспечен респиратор в виде фильтрующей лицевой маски, содержащей индицирующий компонент, выполненный из сваренной структуры, который становится полностью видимым при раскрытом состоянии складки. Полностью видимая складка обеспечивает индикацию для пользователя, сигнализирующую о том, что корпус маски находится в должным образом разложенном вокруг носа и рта пользователя состоянии для использования. Приваренный индицирующий компонент также обладает преимуществом в том, что он способствует удерживанию содержащего складки корпуса маски в раскрытой форме при использовании.
[0050] На ФИГ. 1 показан пример респиратора 10 в виде фильтрующей лицевой маски, который может быть использован в связи с настоящим изобретением для обеспечения чистого воздуха для дыхания пользователя. Респиратор 10 в виде фильтрующей лицевой маски содержит корпус 12 маски и крепежный узел 14. Корпус 12 маски имеет фильтрующую конструкцию 16, через которую вдыхаемый воздух должен пройти прежде, чем он попадет в дыхательную систему пользователя. Фильтрующая конструкция 16 удаляет загрязняющие вещества из окружающей среды таким образом, чтобы пользователь вдыхал чистый воздух. Корпус 12 маски содержит верхнюю часть 18 и нижнюю часть 20. Приваренная структура в виде индицирующего компонента 19 (в данном случае она включает заглавную букву "А") видна на верхней части 18, когда корпус маски находится в раскрытой для использования конфигурации. Индицирующий компонент 19 становится видимым, когда складка 21 (ФИГ. 2а и 2b) находится в раскрытом состоянии. Верхняя часть 18 и нижняя часть 20 отделены линией 22 разграничения. В этом конкретном воплощении линия 22 разграничения является сгибом или складкой, протяженными в поперечном направлении через центральную часть корпуса маски от одной стороны до другой. Корпус 12 маски также имеет периметр 24, содержащий верхний участок 24а и нижний участок 24b. Крепежный узел 14 также имеет первый и второй ремни 26 и 27, прикрепленные к первой боковой планке 30а. Каждый из ремней 26, 27 крепежного узла имеет первый и второй концы 29а, 29b, прикрепленные к первой боковой планке 30а, будучи разнесенными друг от друга так, чтобы первый ремень 26 имел первый участок, проходящий над ухом пользователя, а второй ремень 27 имел второй участок, проходящий под ухом пользователя, в надетом состоянии респиратора. Когда респиратор надет, каждому из ремней 26, 27 придано натяжение, и при этом такое натяжение, особенно натяжение ремня 27, приводит к загибанию планок 30а книзу для их вхождения в контакт с основной частью 28 корпуса 12 маски во время использования респиратора.
[0051] На ФИГ. 2а показан корпус 12 маски в состоянии, при котором складка 21 сложена, таким образом скрывая от обзора индицирующий компонент 19 (ФИГ. 1, 2b). Вторая боковая планка 30b показана на противоположной стороне 31b корпуса 12 маски относительно стороны 31а. Плоскость 32 разделяет корпус 12 маски на две равные части, определяя первую и вторую стороны 31а, 31b. Боковые планки 30а, 30b могут иметь сварные швы или клеевые швы 35, выполненные на них для увеличения жесткости боковой планки. Боковые планки 30а, 30b могут быть прикреплены несъемным или съемным образом к основной части корпуса 12 маски и могут содержать один или более, или все из различных слоев, которые содержит фильтрующая конструкция 16 корпуса маски. Периметр 24а корпуса маски также может иметь несколько клеевых или сварных швов 35 для соединения друг с другом различных слоев корпуса 12 маски. Таким образом, периметр может быть не очень проницаемым для текучего вещества. Остальная часть фильтрующей конструкции 16 - по направлению внутрь от периметра - может быть полностью проницаемой для текучего вещества на большей части протяженности своей поверхности, с возможным исключением областей, в которых находятся клеевые швы, сварные швы или линии сгибов. Корпус 12 маски также включает первую и вторую линии 36а, 36b разграничения, расположенные на первой и второй сторонах корпуса 12 маски. Первая и вторая боковые планки 30а, 30b присоединены к корпусу 12 маски на первой и второй линиях 36а, 36b разграничения, и могут быть выполнены с возможностью поворота или сгибания относительно оси, в сущности параллельной указанным линиям разграничения, соответственно. Верхняя часть 18 корпуса 12 маски может содержать одну или более линий складок, протяженных от первой линии 36а разграничения до второй линии 36b разграничения в поперечном направлении.
[0052] На ФИГ. 2b показана складка 21, раскрытая таким образом, чтобы был виден расположенный в ней индицирующий компонент 19 "A1". Когда маска находится в состоянии неиспользования, индицирующий компонент 19, расположенный в сложенной складке 31, не видим снаружи. Однако, как только складка 21 открыта, индицирующий компонент 19 становится видимым, если смотреть спереди корпуса 12 маски. Увидя индицирующий компонент 19, пользователь может убедиться в том, что верхняя часть 18 корпуса 12 маски должным образом раскрыта и готова для использования. Подобный или другой индицирующий компонент может быть использован в других складках верхней и нижней частей 18 и 20 для обеспечения индикации того, что эти складки также находятся в полностью раскрытом положении.
[0053] На ФИГ. 3 показан пример сложенной конфигурации корпуса 12 маски согласно настоящему изобретению. Как показано, верхняя часть или панель 18 корпуса 12 маски может включать внутреннюю складку 21, в которой индицирующий компонент 19 скрыт, когда складка 21 сложена. Верхняя панель 18 также имеет внешнюю складку 38, а также половину внешнего сгиба 22, который отделяет верхнюю часть 18 от нижней части 20. Нижняя часть или панель 20 корпуса 12 маски может содержать складки 42 и 44 и полускладку 22. Складка 22 отделяет верхнюю и нижнюю части 18 и 20 корпуса 12 маски. Нижняя часть 20 корпуса 12 маски может иметь меньшую, большую или такую же площадь поверхности фильтрующего материала в сравнении с верхней частью 18. Корпус 12 маски также может содержать полотно периметра, прикрепленное к корпусу маски вдоль ее периметра. Полотно периметра может быть загнуто поверх корпуса маски по периметру 24а, 24b. Полотно периметра также может быть продолжением внутреннего покровного полотна, загнутого и закрепленного вокруг кромки 24а и 24b. Носовой зажим 56 (ФИГ. 5) может быть расположен на верхней части 18 корпуса маски вблизи центральной части периметра между фильтрующей конструкцией 16 и полотном периметра. Носовой зажим 56 может быть выполнен из гибкого металла или пластика с возможностью ручного регулирования для подгонки к контуру носа пользователя.
[0054] На ФИГ. 4 показано, что фильтрующая конструкция 16 может содержать один или более слоев, таких как внутреннее покровное полотно 58, внешнее покровное полотно 60 и фильтрующий слой 62. Внутреннее и внешнее покровные полотна 58 и 60 могут быть обеспечены для защиты фильтрующего слоя 62 и для предотвращения отделения волокон фильтрующего слоя 62 и их попадания внутрь маски. Во время использования респиратора воздух последовательно проходит через слои 60, 62, и 58 перед попаданием вовнутрь маски. В таком случае использованный воздух во внутреннем газовом пространстве корпуса маски может вдыхаться пользователем. Когда пользователь выдыхает, воздух последовательно проходит через слои 58, 62, и 60 в обратном направлении. Альтернативно, на корпусе маски может быть предусмотрен клапан выдоха (не показан), позволяющий быстро выталкивать выдыхаемый воздух из внутреннего газового пространства во внешнее газовое пространство без прохождения через фильтрующую конструкцию 16. Часто покровные полотна 58 и 60 выполнены из набора нетканых материалов, обеспечивающих комфортное ощущение, особенно в той части фильтрующей конструкции, которая контактирует с лицом пользователя. Конструкция из различных фильтрующих слоев и покровных полотен, которая может быть использована в сочетании с опорной конструкцией согласно настоящему изобретению, более подробно описана ниже. Для улучшения посадки маски, а также комфорта пользователя, по периметру фильтрующей конструкции 16 может быть закреплено эластомерное лицевое уплотнение. Такое лицевое уплотнение может быть протяженно радиально внутрь от периметра корпуса маски для контакта с лицом пользователя в надетом состоянии респиратора. Примеры лицевых уплотнений описаны в патентах США 6,568,392 (Bostock et al.), 5,617,849 (Springett et al.) и 4,600,002 (Maryyanek et al.), и патенте Канады 1,296,487 (Yard). Периметр 24 корпуса маски также может быть согнут на себя в области носа для достижения плотной посадки - см. публикацию заявки на патент США 2011/0315144 A1. На ФИГ. 5 показан корпус 12 маски в конфигурации при использовании. При использовании складка 19 на основной части 28 корпуса 12 маски раскрыта таким образом, чтобы индицирующий компонент "A1" был полностью заметен при обзоре спереди корпуса 12 маски. Индицирующий компонент 19 может включать комбинацию цифр и/или букв или любых других символов, подходящих для обзора человеком, когда складка 19 раскрыта. Индицирующий компонент 19 также может представлять собой торговый знак, например, указатель брэнда производителя респиратора. Таким образом, индицирующий компонент 19 может представлять собой, например, торговый знак "3М", представляющую компанию, которая производит предлагаемый в настоящем изобретении респиратор. Индицирующий компонент 19 изготовлен из сваренной структуры, расположенной на основной части 28 корпуса 12 маски. Сваренная структура изготовлена посредством сваривания различных слоев, содержащих фильтрующую конструкцию 16. Сваривание может быть реализовано с применением, например, ультразвукового сварочного аппарата, который обеспечивает расплавление и скрепление друг с другом полимерных материалов в фильтрующих слоях и покровных полотнах. Линии сваривания могут быть выполнены с применением ультразвукового сваривания или посредством "погружения" сопла сварочного аппарата, или посредством "поворотной" сварки. В общих чертах, вибрационное сопло в ультразвуковом сварочном аппарате обеспечивает сжатие фильтрующей конструкции 16, расплавление и последующее затвердевание в области, находящейся напротив опорного вала, содержащего структуру линий сваривания. При таком способе может быть осуществлено скрепление фильтрующей конструкции 16 с оригинальной толщиной А с толщиной С (толщина С меньше толщины А) в областях контакта сопла с опорным валом. При сварке посредством погружения сопла сварочного аппарата сопло обычно контактирует при движении вверх и вниз с фильтрующей конструкцией 16, находящейся между этих двух деталей; а при поворотной сварке фильтрующая конструкция 16 вращательным образом непрерывно подается между соплом и опорным валом. Для обеспечения линий сваривания на фильтрующей конструкции 16 также возможно применение других средств, например, применение температуры и давления с соответствующими инструментами. Ультразвуковые сварочные аппараты, подходящие для изготовления индицирующих компонентов, периметровых сварных швов и других линий сваривания, включают ультразвуковые сварочные аппараты, продаваемые компанией Emerson Industrial Automation под брэндом Branson™. Индицирующий компонент включает по меньшей мере одну линию 64, протяженную через линию 66 сгиба складки. Указанная по меньшей мере одна линия 64, протяженная через линию 66 сгиба складки 21, может быть перпендикулярна (или по меньшей мере в сущности перпендикулярна) линии сгиба для улучшения сопротивляемости смятию корпуса 12 маски. Указанная по меньшей мере одна линия, протяженная перпендикулярно через линию сгиба складки, имеет длину по меньшей мере один сантиметр, чаще, по меньшей мере два сантиметра. Символы, которые содержит указанный индицирующий компонент, могут быть выполнены с использованием одинарной сплошной линии, или они могут иметь конфигурацию, выполненную с использованием параллельных линий, например линий, раскрытых в патентной заявке США 2011/0094515 A1 (Duffy). Указанные параллельные линии могут быть пространственно разнесены друг с другом на расстояние приблизительно от 0,5 до 5 миллиметров (мм). Более предпочтительно, указанные параллельные линии сваривания пространственно разнесены друг с другом на расстояние приблизительно от 1 до 4 мм, и еще более предпочтительно, они пространственно разнесены друг с другом на расстояние приблизительно от 1,5 до 3 мм. Обычно пространственно разнесенные параллельные линии сваривания имеют длину по меньшей мере 0,5 см, чаще, они имеют длину более 1 см. Индицирующий компонент может иметь высоту приблизительно от 0,5 до 2 сантиметров (см), а ширину до приблизительно от 0,5 до 4 сантиметров (см). Чаще, индицирующий компонент 19 имеет приблизительные размеры от 1 до 2 см по высоте и от 2 до 3 см по ширине. Линии сваривания могут быть выполнены таким образом, что различные слои фильтрующей конструкции сплавляются вместе для их упрочнения на линии сваривания. Три или более параллельных линий сваривания также могут быть использованы в пространственно разнесенном друг относительно друга взаимном расположении для создания двух или более в сущности сплошных областей между указанными линиями сваривания. Линии сваривания, содержащие индицирующий компонент, также могут способствовать удержанию складки в ее раскрытом состоянии для использования с целью повышения сопротивляемости смятию корпуса маски респиратора. Повышенное уплотнение в линиях сваривания, а также в областях, расположенных между замкнутыми областями сваривания, могут увеличить жесткость на изгиб и, таким образом, сопротивляемость смятию основной части 28 корпуса 12 маски. Область между каждой из линий сваривания может быть уплотнена таким образом, чтобы толщина множества слоев нетканого материала между линиями сваривания была меньше толщины слоев за пределами линий сваривания. Толщина одного или более слоев нетканого волокнистого материала, который входит в состав фильтрующей конструкции 16, обычно составляет приблизительно от 0,3 мм до 5 мм, чаще, приблизительно от 0,5 мм до 2,0 мм, и еще чаще, приблизительно от 0,75 мм до 1,5 мм. При использовании параллельных линий сваривания каждая отдельная линия сваривания в параллельном наборе может иметь размер ширины, который может составлять приблизительно от 0,5 до 2 мм, чаще, приблизительно от 0,75 до 1,5 мм. Общая ширина одинарной линии или параллельных линий сваривания (взятых вместе) обычно составляет приблизительно от 1,5 мм до 7,0 мм, чаще, приблизительно от 2,0 мм до 5 мм, еще чаще, приблизительно от 2,5 мм до 4,0 мм.
Фильтрующая конструкция
[0055] Фильтрующая конструкция, используемая в связи с настоящим изобретением, может принимать множество различных форм и конфигураций. Фильтрующая конструкция часто выполнена таким образом, чтобы она должным образом прилегала к опорной конструкции или внутри нее. Обычно форма и
конфигурация фильтрующей конструкции соответствует общей форме корпуса маски.
Хотя фильтрующая конструкция была проиллюстрирована с множеством слоев, включая фильтрующий слой и два покровных полотна, фильтрующая конструкция просто может содержать фильтрующий слой или комбинацию фильтрующих слоев. Например, перед расположенным далее более тонким и избирательным фильтрующим слоем может быть расположен предварительный фильтр. Дополнительно, между волокнами и/или различными слоями, составляющими фильтрующую конструкцию, могут быть расположены сорбционные материалы, такие как активированный уголь. Также, в сочетании с сорбционными слоями могут быть использованы отдельные фильтрующие слои для фильтрации твердых частиц для обеспечения фильтрации, как твердых частиц, так и паров. Фильтрующая конструкция может содержать один или более слоев, придающих жесткость, способствующих обеспечению чашеобразной конфигурации. Фильтрующая конструкция также может иметь одну или более горизонтальных и/или вертикальных линий разграничения, способствующих ее конструктивной целостности. Однако первая и вторая боковые планки при использовании согласно настоящему изобретению могут исключить необходимость в таких придающих жесткость слоях и линиях разграничения.
[0056] Фильтрующая конструкция, используемая в корпусе маски согласно изобретению, может состоять из фильтра для захвата твердых частиц или газа и пара. Фильтрующая конструкция также может быть барьерным слоем, не допускающим перемещение жидкости с одной стороны фильтрующего слоя на другую, например, для предотвращения проникания жидких аэрозолей или брызг жидкости (например, крови) в фильтрующий слой. В соответствие с потребностями применения, для создания фильтрующей конструкции согласно изобретению может быть использовано множество слоев из одинаковых или различных фильтрующих материалов. Фильтры, которые могут быть преимущественно использованы в многослойном корпусе маски согласно изобретению, обычно имеют низкий перепад давления (например, менее чем приблизительно от 195 до 295 паскалей при скорости набегающего потока 13,8 сантиметров в секунду) для сведения к минимуму дыхательной работы пользователя маски. Фильтрующие слои дополнительно могут быть гибкими и могут обладать достаточным пределом прочности при сдвиге, таким образом, чтобы они в сущности сохраняли свою структуру при ожидаемых условиях использования. Примеры фильтров для захвата частиц включают одно или более полотен из тонких неорганических волокон (таких как стекловолокно) или полимерных синтетических волокон. Полотна из синтетических волокон могут содержать заряженные с применением электрета полимерные микроволокна, которые получены с применением такой технологии, как мелтблаун. Полиолефиновые микроволокна, полученные из полипропилена, который был электрически заряжен, показывают особую эффективность в случае применения с целью улавливания твердых частиц. Альтернативный фильтрующий слой может содержать сорбирующий компонент для удаления опасных или сильно пахнущих газов из вдыхаемого воздуха. Сорбенты могут содержать порошки или гранулы, связанные в фильтрующем слое посредством адгезивов, связующих или волокнистых структур - см. патенты США 6,334,671 (Springett et al.) и 3,971,373 (Braun). Слой сорбента может быть сформирован посредством покрывания основы, такой как волокнистый или сетчатый пеноматериал, для формирования когерентного слоя. Сорбирующие материалы могут включать химически обработанные или необработанные активированные углероды, пористые каталитические слои на основе оксида алюминия и двуокиси кремния и частицы оксида алюминия. Пример сорбционной фильтрующей конструкции, которая может быть выполнена в различных конфигурациях, описан в патенте США 6,391,429 (Senkus et al).
[0057] Фильтрующий слой часто выбирают для достижения желаемого фильтрующего эффекта. Фильтрующий слой обычно удаляет высокий процент твердых частиц и/или других загрязняющих веществ из газообразного потока, проходящего через него. Для волокнистых фильтрующих слоев волокна выбирают в зависимости от типа вещества, которое подлежит отфильтровыванию, и часто выбирают таким образом, чтобы они не связывались друг с другом в процессе операции формования. Как указано, фильтрующий слой может иметь различные формы и виды, и часто имеет толщину приблизительно от 0,2 миллиметров (мм) до 1 сантиметра (см), чаще приблизительно от 0,3 мм до 0,5 см, и это может быть в сущности плоское полотно, или оно может быть гофрированным для обеспечения увеличенной площади поверхности - см., например, патенты США 5,804,295 и 5,656,368 (Braun et al.). Фильтрующий слой также может содержать несколько фильтрующих слоев, соединенных друг с другом посредством адгезива или иным способом. По сути, в качестве фильтрующего материала может быть использован любой известный (или полученный впоследствии) материал, подходящий для формирования фильтрующего слоя. Полотна из волокон, выполненных по технологии мелтблаун, такие, как описанные в Wente, Van Α., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem., 1342 et seq. (1956), особенно квазипостоянно электрически заряженной (электретной) формы являются особенно подходящими (см., например, патент США №4,215,682 (Kubik et al.)). Эти волокна, полученные по технологии мелтблаун, могут быть микроволокнами с эффективным диаметром менее приблизительно 20 микрометров (мкм) (именуемые BMF как сокращение от "blown microfiber"), как правило, приблизительно от 1 до 12 мкм. Эффективный диаметр волокна может быть определен согласно Davies, С.N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical
2
2
Engineers, London, Proceedings IB, 1952. Особенно предпочтительными являются полотна BMF, содержащие волокна, образованные из полипропилена, поли(4-метил-1-пентена), и их комбинаций. Электрически заряженные фибриллированные пленочные волокна, согласно патенту США RE 31,285 (van Turnhout), также могут быть пригодными, как и волокнистые полотна из древесной смолы и полотна из стеклянных волокон или волокон, полученных путем раздува из раствора, или электростатически распыленных волокон, особенно в форме микропленок. Электрический заряд может быть сообщен волокнам путем контакта волокон с водой, как описано в патентах США 6,824,718 (Eitzman et al.), 6,783,574 (Angadjivand et al.), 6,743,464 (Insley et al.,) 6,454,986 и 6,406,657 (Eitzman et al.), и 6,375,886 и 5,496,507 (Angadjivand et al.). Электрический заряд также может быть сообщен волокнам коронным разрядом, как описано в патенте США 4,588,537 (Klasse et al.), или трибоэлектризацией, как описано в патенте США 4,798,850 (Brown). Также в волокна могут быть включены добавки для усиления эффекта фильтрации полотен, изготовленных в процессе гидрозарядки (см. патент США 5,908,598 (Rousseau et al.)). В частности, на поверхности волокон в фильтрующем слое для усиления эффекта фильтрации в условиях жиросодержащего тумана могут быть расположены атомы фтора, - см. патенты США 6,398,847 В1, 6,397,458 В1, и 6,409,806 В1 (Jones et al.). Типичный сухой вес для фильтрующих слоев из электрета BMF составляет приблизительно от 10 до 100 грамм на квадратный метр. При электрической зарядке в соответствии с методиками, описанными, например, в патенте '507 (Angadjivand et al.), и при включении атомов фтора, как описано в патентах Jones et al., основная масса может составлять приблизительно от 20 до 40 г/м и приблизительно от 10 до 30 г/м, соответственно.
2
2
[0058] Внутреннее покровное полотно может быть использовано для обеспечения гладкой поверхности для контакта с лицом пользователя, а внешнее покровное полотно может быть использовано для заключения свободных волокон в корпусе маски или из эстетических соображений. Покровное полотно обычно не обеспечивает фильтрующую конструкцию какими-либо значительными фильтрующими преимуществами, однако, оно может действовать в качестве предварительного фильтра, будучи расположенным на внешней части фильтрующего слоя (или перед ним). Для получения подходящей степени комфорта внутреннее покровное полотно предпочтительно имеет сравнительно небольшую основная масса и выполнено из сравнительно тонких волокон. Конкретнее, покровное полотно может быть выполнено таким, основная масса которого составляет приблизительно 5-50 г/м (как правило, 10-30 г/м), и толщина волокон которого может составлять менее чем 3,5 денье (как правило, менее чем 2 денье и зачастую менее чем 1 денье, но более чем 0,1 денье). Волокна, применяемые в покровном полотне, часто имеют средний диаметр приблизительно 5-24 микрометра, обычно приблизительно 7-18 микрометров и зачастую приблизительно 8-12 микрометров. Материал покровного полотна может иметь определенную степень упругости (как правило, но не обязательно от 100 до 200% при разрыве) и может быть способен к пластической деформации.
[0059] Подходящие материалы для покровного полотна могут быть материалами из волокон, выполненных по технологии мелтблаун (BMF), в частности полиолефиновыми материалами BMF, например, полипропиленовыми материалами BMF (включая полипропиленовые смеси, а также смеси из полипропилена и полиэтилена). Подходящим способом для получения материалов на основе выполненных по технологии мелтблаун микроволокон для покровного полотна является способ, описанный в патенте США 4,013,816 (Sabee et al.). Полотно может быть получено путем накапливания волокон на гладкой поверхности, обычно на цилиндре с гладкой поверхностью или на вращающемся накопителе - см. патент США 6,492,286 (Berrigan et al.). Также могут применяться волокна, полученные по технологии спанбонд.
2
2
[0060] Обычное покровное полотно может быть изготовлено из полипропилена или из смеси полипропилена/полиолефина, содержащей 50% по весу или более полипропилена. Было обнаружено, что эти материалы обладают высокой степенью мягкости и комфорта для пользователя, а также возможностью оставаться прикрепленными к фильтрующему материалу без необходимости в адгезиве между слоями, если фильтрующий материал является полипропиленовым материалом BMF. Полиолефиновые материалы, которые подходят для использования в покровном слое могут включать, например, один полипропилен, смеси из двух полипропиленов, смеси из полипропилена и полиэтилена, смеси из полипропилена и поли(4-метил-1-пентена), и/или смеси полипропилена и полибутилена. Одним из примеров волокна для покровного полотна является полипропилен BMF, изготовленный из полипропиленовой смолы "Escorene 3505G" от Exxon Corporation, имеющий основную массу приблизительно 25 г/м и толщину волокна в диапазоне от 0,2 до 3,1 денье (в среднем, около 0,8 при измерении 100 волокон). Другим подходящим волокном является полипропиленовое/полиэтиленовое BMF (изготовленное из смеси, содержащей 85 процентов смолы "Escorene 3505G" и 15 процентов сополимера этилена/альфа-олефина "Exact 4023" также от Exxon Corporation), имеющее основную массу приблизительно 25 г/м и среднюю толщину волокна приблизительно 0,8 денье. Подходящие материалы, выполненные по технологии спанбонд, представлены под торговыми наименованиями "Corosoft Plus 20", "Corosoft Classic 20" и "Corovin PP-S-14", от Corovin GmbH, Пайне, Германия и чесаный материал из смеси полипропилена/вискозы, представленный под торговым наименованием "370/15", от J.W. Suominen ΟΥ, Накила, Финляндия.
[0061] Покровные полотна, применяемые в изобретении, в основном имеют очень мало волокон, выступающих с поверхности полотна после обработки, и, следовательно, обеспечивают гладкую внешнюю поверхность. Примеры покровных полотен, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, раскрыты, например, в патенте США 6,041,782 (Angadjivand), патенте США 6,123,077 (Bostock et al.), и публикации WO 96/28216А (Bostock et al.).
Компоненты респиратора
[0062] Один или несколько ремней, применяемые в системе крепления, могут быть изготовлены из различных материалов, таких, как термоотверждаемые каучуки, термопластичные эластомеры, сплетенные или связанные комбинации пучков нитей/резины, неэластичные связанные компоненты, и т.п. Один или несколько ремней могут быть изготовлены из эластичного материала, такого как эластичный сплетенный материал. Предпочтительно, ремень может растягиваться более чем в два раза относительно своей общей длины и возвращаться в свое исходное состояние. Ремень также может удлиняться в три или четыре раза относительно своей длины в исходном состоянии и может возвращаться в свое начальное состояние без вреда для него, когда растягивающие усилия отсутствуют. Таким образом, предел растяжения обычно составляет не менее чем две, три, или четыре длины ремня в исходном состоянии. Типично, один или несколько ремней имеют длину приблизительно от 20 до 30 см, ширину от 3 до 10 мм и толщину приблизительно от 0,9 до 1,5 мм. Один или несколько ремней могут быть протяженными от первого язычка до второго язычка как непрерывный ремень, или ремень может иметь несколько частей, которые могут быть соединены друг с другом дополнительными застежками или пряжками. Например, ремень может иметь первую и вторую части, соединяемые друг с другом посредством застежки, которая может легко быть разъединена пользователем при снятии корпуса маски с лица. Пример ремня, который может быть использован совместно с настоящим изобретением, раскрыт в патенте США 6,332,465 (Xue et al.). Примеры застежки или крепежного механизма, которые могут быть использованы для соединения одной или нескольких частей ремня между собой, раскрыты, например, в следующих патентах США: 6,062,221 (Brostrom et al.), 5,237,986 (Seppala), и ЕР 1,495,785 A1 (Chien). Крепежный узел также может быть выполнен в виде многоразового устройства или адгезивного слоя, выполненного на внутренней поверхности периметра.
[0063] Как уже отмечалось, для облегчения удаления выдыхаемого воздуха из внутреннего газового пространства к корпусу маски может быть прикреплен клапан выдоха. Применение клапана выдоха может повысить комфорт, ощущаемый пользователем респиратора, путем быстрого удаления теплого, влажного выдыхаемого воздуха из внутренней части маски. См., например, патенты США 7,188,622, 7,028,689 и 7,013,895 (Martin et al.); 7,428,903, 7,311,104, 7,117,868, 6,854,463, 6,843,248 и 5,325,892 (Japuntich et al.); 6,883,518 (Mittelstadt et al.); и RE 37,974 (Bowers). В сущности, в связи с настоящим изобретением для быстрого направления выдыхаемого воздуха из внутреннего газового пространства во внешнее газовое пространство может применяться любой клапан выдоха, который обеспечивает подходящий перепад давления, и который может быть должным образом прикреплен к корпусу маски.
[0064] Зажим для носа, который используется в настоящем изобретении может представлять собой в сущности любую дополнительную деталь, способствующую улучшению прилегания к носу пользователя. Поскольку лицо пользователя выступает вперед в области носа, носовой зажим может быть использован для лучшего способствования в достижении надлежащего прилегания в этой области. Носовой зажим может содержать, например, гибкую и полностью мягкую полоску металла, такого как алюминий, которому может быть придана форма для поддержания маски в желаемом прилегающем состоянии относительно носа пользователя и в области, где нос сходится со щекой. Пример подходящего зажима для носа показан в патенте США 5,558,089 и патенте на промышленный образец 412,573 (Castiglione). Другие зажимы для носа описаны в заявке на патент США 12/238,737 (поданной 26 сентября 2008); публикациях США 2007-0044803 A1 (поданной 25 августа 2005); и 2007-0068529А1 (поданной 27 сентября 2005).
[0065] Данное изобретение может допускать различные модификации и изменения, не выходящие за рамки его объема и сути. Следовательно, данное изобретение не ограничивается вышеописанным, и определяется ограничениями, заявленными в пунктах формулы и любыми их эквивалентами.
[0066] Настоящее изобретение также может быть осуществлено должным образом на практике при отсутствии любого элемента, не раскрытого отдельно в данной заявке.
[0067] Все вышеперечисленные патенты и заявки на патенты, включая указанные в разделе Уровень техники, полностью включены посредством ссылки в настоящий документ. В случае противоречия или разночтения между раскрытием в таком включенном документе и вышеприведенным описанием, вышеприведенное описание должно иметь приоритетное значение.