Складная респираторная лицевая маска с клапаном выдоха
FOLDABLE RESPIRATORY FACE MASK WITH EXHALATION VALVE

Ссылка на заявку, имеющую отношение к настоящей
Настоящая заявка признает приоритет патентной заявки России №2015141569 «Складная лицевая респираторная маска с клапаном выдоха», поданной 30 сентября 2015 года и включенной в настоящую заявку посредством ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к складной фильтрующей лицевой респираторной маске, содержащей клапан выдоха.
Уровень техники
Респираторные маски, как правило, надеваются пользователем так, чтобы они закрывали входы в его дыхательные пути, и носятся по меньшей мере с одной из двух наиболее распространенных целей: (1) предотвращение попадания посторонних примесей и загрязнителей воздуха в дыхательные пути носящего; и (2) защита прочих лиц или окружающих предметов от патогенов и других загрязнителей, выдыхаемых носящим. В первом случае респираторные маски носят, когда окружающий воздух содержит частицы, вредные для здоровья носящего, например, в автомастерской кузовного ремонта. Во втором случае респираторные маски носят, когда существует риск загрязнения прочих лиц или окружающих предметов, например, в операционной или в герметизированном помещении с очищаемым воздухом.
Разработано множество типов респираторных масок, служащих для одной или обеих из упомянутых целей. Некоторые респираторные маски относят к категории «фильтрующих лицевых респираторных масок», так как в них основа маски сама по себе функционирует, как фильтрующий механизм. В отличие от респираторных масок, в которых используются резиновые или эластомерные основы маски в сочетании с прикрепляемыми к ним фильтрующими картриджами (смотри, например, патент США RE39,493 (Yuschak et al.)) или заплавленными в них фильтрующими элементами (смотри, например, патент США 4,790,306 (Braun)), фильтрующие лицевые респираторные маски имеют конструкцию, при которой фильтрующая среда покрывает значительную часть основы маски, в результате чего пропадает необходимость в установке фильтрующего картриджа и последующих его заменах. Фильтрующие лицевые респираторные маски, как правило, выпускаются в виде одной из двух конфигураций: формованные респираторные маски и респираторные маски, складываемые до плоского состояния.
Формованные лицевые респираторные маски, как правило, включают нетканые полотна, содержащие термически скрепленные друг с другом волокна или ажурные сетки из пластических материалов, придающие основе маски чашеобразную форму. Формованные респираторные маски, как правило, имеют одну и ту же форму при их хранении и использовании. Примеры патентных публикаций, в которых описаны формованные лицевые респираторные маски, включают патенты США 7,131,442 (Kronzer et al.), 6,923,182 и 6,041,782 (Angadjivand et al.), 4,850,347 (Skov), 4,807,619 (Dyrud et al.), 4,536,440 (Berg), а также патент на промышленный образец Des. 285,374 (Huber et al.).
Респираторные маски, складываемые до плоского состояния, могут быть сложены до более компактной формы для их транспортировки и хранения, и затем могут быть разложены до чашеобразной формы для их использования. Примеры респираторных масок, складываемых до плоского состояния, описаны в патентах США 6,568,392 и 6,484,722 (Bostock et al.), 6,394,090 (Chen), а также в ЕР 2 298 419 (Spoo et al.). Основа маски в таких респираторах, как правило, содержит несколько секций, и обычно это центральная, верхняя и нижняя секции. Верхняя и нижняя секции соединяются с центральной секцией по линиям сложения, и могут быть сложены вовнутрь центральной секции для хранения маски. Прочие типы респираторных масок, складываемых до плоского состояния, включают складывающуюся центральную секцию.
При их использовании фильтрующие лицевые респираторные маски должны сохранять предусмотренную для них чашеобразную форму. После многократного их ношения, и соответственно, под действием большого количества влаги, выдыхаемой пользователем, в сочетании с возможными столкновениями маски, надетой на лицо пользователя, с окружающими предметами, известные маски могут быть склонны к смятию или образованию вмятин на их основе. Пользователь может устранить вмятину, сняв маску с лица и надавив на вмятину с внутренней стороны маски. Однако, данная необходимость снимать маску с лица, чтобы устранить вмятину, нежелательна, и может также вызывать опасность для здоровья носящего.
Для более эффективного выведения теплого и влажного воздуха из внутреннего пространства маски производители часто устанавливают на маску клапан выдоха. Клапаны выдоха являются однонаправленными клапанами. Они позволяют быстро удалить теплый и влажный выдыхаемый воздух из внутреннего пространства маски, но при этом, когда пользователь совершает вдох, клапан находится в закрытом положении.
Однако, введение клапана выдоха в конструкцию респираторной маски, складываемой до плоского состояния, может ухудшать ее структурную целостность и делать маску еще более склонной к смятию, в частности, когда клапан расположен точно напротив рта пользователя или в непосредственной близости ко рту пользователя при использовании маски.
Поэтому существует потребность в респираторных масках, складываемых до плоского состояния, характеризующихся хорошей комфортностью ношения и уменьшенным сопротивлением дыханию. Предпочтительно также, чтобы такая маска имела приемлемую или даже повышенную устойчивость против смятия, обеспечивая при этом повышенный уровень комфорта для носящего.
Сущность изобретения
В первом воплощении настоящего изобретения предлагается складная фильтрующая лицевая респираторная маска, которая включает основу маски, имеющую разделительную линию, разделяющую основу маски на две в сущности равные части, при этом респираторная маска дополнительно имеет клапан выдоха, расположенный на разделительной линии в центральной области основы маски таким образом, что клапан выдоха располагается в сущности напротив рта носящего при использовании маски, и при этом разделительная линия прерывается в месте расположения клапана.
Еще в одном воплощении настоящего изобретения предлагается способ изготовления складной фильтрующей лицевой респираторной маски, содержащий этапы: (а) обеспечения складной фильтрующей лицевой респираторной маски, включающей основу маски, имеющую разделительную линию, разделяющую основу маски на две в сущности равные части; (b) выполнения отверстия для размещения клапана выдоха на разделительной линии в центральной области основы маски таким образом, чтобы клапан выхода располагался в сущности напротив рта носящего при использовании маски; (с) крепления клапана выдоха к основе маски.
Еще в одном воплощении настоящего изобретения предлагается складная фильтрующая лицевая респираторная маска, которая включает основу маски, включающую первую часть и вторую часть, разделенные друг от друга разделительной линией, при этом разделительная линия включает линию сложения основы маски, и оголовье, присоединенное к основе маски. Респираторная маска дополнительно включает клапан выдоха, расположенный на разделительной линии в центральной области основы маски, при этом клапан выдоха включает основание и крышку, прикрепленную к основанию; и опорный элемент, присоединенный к основанию клапана выдоха и протяженный от периметра основания, при этом опорный элемент находится в контакте с основой маски, когда основа маски разложена до чашеобразной формы.
Еще в одном воплощении настоящего изобретения предлагается способ изготовления фильтрующей лицевой респираторной маски, который включает этапы: формирования основы маски; и формирования в основе маски линии сложения основы маски, которая разделяет основу маски на первую часть и вторую часть, при этом первая и вторая части имеют возможность вращения вокруг линии сложения основы маски. Способ дополнительно включает этап присоединения клапана выдоха к центральной области основы маски поверх линии сложения основы маски таким образом, чтобы опорный элемент, присоединенный к основанию клапана выдоха и протяженный от периметра основания, находился в контакте с основой маски.
Респираторные маски в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают повышенный комфорт их ношения по сравнению с аналогичными респираторными масками, в которых клапана выдоха находится выше или ниже разделительной линии. Предлагаемые респираторные маски обеспечивают меньшее сопротивление дыханию по сравнению с аналогичными респираторами без клапанов. Предлагаемые респираторные маски характеризуются повышенным, или по меньшей мере таким же сопротивлением смятию. Еще одним преимуществом респираторной маски в соответствии с настоящим изобретением является то, что она может быть легче и быстрее разложена до чашеобразной конфигурации, особенно в условиях плохой видимости, так как клапан расположен на разделительной линии, по которой по меньшей мере части двух частей основы маски раскладываются до чашеобразной формы. Центральное расположение клапана на разделительной линии также может способствовать сохранению респираторной маской своей чашеобразной формы после ее раскрытия.
Определения
Перечисленные ниже термины имеют следующее значение.
Термины «содержит» и «содержащий» используются в значении, стандартном для патентной терминологии, и являются терминами, означающими открытое множество, в целом синонимичными терминам «включает», «имеющий» или «заключающий в себе». И хотя термины «содержит», «включает», «имеющий» «заключающий в себе», а также их производные, являются общеиспользуемыми терминами, означающими открытое множество, в некоторых случаях при описании настоящего изобретения может использоваться более уместный термин «состоящий в сущности из …», означающий полу-открытое множество, в том смысле, что он исключает только те элементы, которые ухудшали бы эффективность работы респираторной маски, предлагаемой в настоящем изобретении, при ее использовании по предполагаемому ее назначению.
Термин «центральная область» означает область основы респираторной маски, расположенную напротив рта пользователя при ношении маски.
Термин «загрязнители» означает частицы (включая пыль, туманы и дым) и/или другие вещества, которые обычно не считаются частицами (например, органические пары и прочие), но которые могут находиться в воздухе во взвешенном состоянии.
Термин «поперечное направление» означает направление, протяженное по респираторной маске с одной ее боковой стороны на другую ее боковую сторону на виде спереди.
Термин «чашеобразная форма» означает любую форму в виде сосуда, должным образом закрывающую нос и рот носящего.
Термин «наружное газовое пространство» означает окружающее атмосферное пространство, в которое выходит выдыхаемый воздух после прохождения через основу маски и/или клапана выдоха и выхода за их пределы.
Термин «фильтрованный воздух» означает порцию атмосферного (окружающего) воздуха, которая была профильтрована или очищена для удаления из нее загрязнителей или уменьшения их концентрации.
Термин «фильтрующая лицевая респираторная маска» означает респираторную маску, основа которой сама по себе предназначена для фильтрации проходящего через нее воздуха, и в которой нет четко определяемых фильтрующих картриджей или фильтрующих элементов, прикрепленных к основе маски и/или заплавленных в нее для достижения данной цели.
Термины «фильтр» и «фильтрующий слой» означают один или более слоев из воздухопроницаемого материала, основным назначением которых является удаление загрязнителей (например, частиц) из потока проходящего через них воздуха.
Термин «фильтрующая среда» означает воздухопроницаемую стркутуру, предназначенную для удаления загрязнителей из потока проходящего через нее воздуха.
Термин «фильтрующий компонент» означает конструкцию, которая включает фильтрующую среду или фильтрующий слой.
Термин «первая сторона» означает область основы маски, расположенную по одну сторону плоскости, перпендикулярной поперечному направлению и разбивающей маску на две равные части.
Термин «операция с маской» означает надевание, снятие или регулировку положения основы маски, или любую комбинацию из данных операций.
Термин «боковая планка» означает выступающую часть, имеющую достаточную площадь, чтобы за нее мог ухватиться пользователь.
Термин «протяженный во фронтальном направлении» означает протяженный от периметра основы маски, когда основа маски находится в сложенном состоянии.
Термин «оголовье» означает конструкцию или комбинацию из частей, которые способствуют удержанию маски на лице пользователя.
Термин «индицирующие элементы» означает несущие информацию отметки, структуры, изображения, отверстия, или комбинации таких элементов.
Термин «выполненные за единое целое» означает части, выполняемые совместно и одновременно, то есть, он подразумевает, что компоненты, к которым он относится, выполняются, как одна часть, а не как две части, изготавливаемые по отдельности и затем соединяемые друг с другом.
Термин «внутреннее газовое пространство» означает пространство между основой маски и лицом пользователя.
Термин «протяженный в латеральном направлении» означает протяженный от плоскости, перпендикулярной поперечному направлению и разбивающей маску на две равные части, когда основа маски находится в сложенном состоянии.
Термин «разделительная линия» означает складку, шов, сварной шов, линию прострочки, линию оси шарнирного соединения и/или любые их комбинации.
Термин «продольная ось» означает линию, пересекающую основу маски перпендикулярно поперечному направлению.
Термин «основа маски» означает воздухопроницаемую конструкцию, надеваемую пользователем так, чтобы она закрывала его нос и рот, и образующую внутреннее газовое пространство, отделяя его от наружного газового пространства (данная конструкция включает также швы и иные виды скрепления, соединяющие ее слои и части друг с другом);
Термин «носовой зажим» означает механическое устройство (отличное от носового элемента, выполненного из вспененного материала), используемое совместно с основой маски для лучшего ее прилегания к лицу по меньшей мере в области носа пользователя.
Термин «периметр» означает наружный край основы маски, который при надевании маски пользователем должен расположиться в целом в непосредственной близости к поверхности лица носящего.
Термин «складка» означает область материала, на которой материал сложен или может быть сложен сам с собой.
Термины «полимерный» и «пластический» означают материал, который главным образом включает один или более полимеров, но может также содержать и другие ингредиенты.
Термин «множество» означает два или более.
Термины «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к воплощениям настоящего изобретения, которые могут обеспечивать определенные преимущества при определенных обстоятельствах, однако другие воплощения, при тех же или других обстоятельствах, также могут быть предпочтительными. Более того, упоминание одного или нескольких предпочтительных воплощений не означает, что другие воплощения не являются полезными, и не исключает другие воплощения из объема настоящего изобретения.
Термин «респираторная маска» означает устройство для фильтрации воздуха, носимое пользователем для обеспечения себя очищенным воздухом для дыхания.
Термин «вторая сторона» означает область основы маски, расположенную по другую сторону плоскости, перпендикулярной поперечному направлению и разбивающей маску на две равные части (вторая сторона расположена напротив первой стороны);
Термины «плотная посадка» и «плотно садится» означает, что обеспечивается в сущности воздухонепроницаемая посадка основы маски на лицо пользователя (в сущности исключающая утечки воздуха между лицом и основой маски).
Термин «крепежная планка» означает часть, имеющую достаточную площадь для крепления к ней другого компонента.
Термин «протяженный в поперечном направлении» означает протяженный в целом в поперечном направлении.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Схематическое аксонометрическое изображение складной фильтрующей лицевой респираторной маски 10 в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2. Схематический вид спереди респираторной маски 10, изображенной на
фиг. 1.
Фиг. 3. Схематический вид спереди фильтрующей лицевой респираторной маски 10, изображенной на фиг. 1, в сложенном состоянии.
Фиг. 4. Схематическое аксонометрическое изображение складной фильтрующей лицевой респираторной маски 10, содержащей конструктивные структуры.
Фиг. 5. Сечение фильтрующего компонента 16.
Фиг. 6. Схематический вид спереди еще одного воплощения складной фильтрующей лицевой респираторной маски.
Фиг. 7. Схематический вид спереди клапана выдоха респираторной маски, изображенной на фиг. 6.
Фиг. 8. Схематический вид в разрезе клапана выдоха, изображенного на фиг. 7.
Фиг. 9. Схематическое аксонометрическое изображение крышки клапана выдоха, изображенного на фиг. 7.
Фиг. 10. Схематический вид спереди еще одного воплощения складной фильтрующей лицевой респираторной маски.
Фиг. 11. Схематический вид спереди еще одного воплощения складной фильтрующей лицевой респираторной маски.
Фиг. 12. Схематический вид спереди еще одного воплощения складной фильтрующей лицевой респираторной маски.
Фиг. 13. Схематический вид спереди еще одного воплощения складной фильтрующей лицевой респираторной маски.
Фиг. 14. Схематический вид сзади еще одного воплощения складной фильтрующей лицевой респираторной маски.
Фиг. 15. Схема способа изготовления складной фильтрующей лицевой респираторной маски в одном из воплощений настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
В настоящей заявке описаны различные воплощения конструкции складной фильтрующей лицевой респираторной маски. Респираторная маска может быть разложена до чашеобразной формы для ее использования и сложена до более компактной формы для ее хранения или транспортировки. Респираторная маска включает основу маски. Основа маски содержит разделительную линию, которая разделяет основу маски на две в сущности равные части. Это означает, что данные части могут иметь одинаковый размер, то есть, разделительная линия может пересекать основу маски точно посередине, или данные части могут иметь близкие размеры, например, размеры одной части могут не более, чем вдвое превышать размеры второй части, или размеры одной части могут не более, чем в 1,5 раза превышать размеры второй части, или не более, чем в 1,1 раза превышать размеры второй части.
Разделительная линия может быть линией складки, или линией шва, или линией сварки, и может делать основу маски более устойчивой против смятия. В одном или более воплощениях разделительная линия позволяет сложить по ней по меньшей мере некоторые участки двух частей основы маски. В одном из воплощений разделительная линия является линией сложения.
В центральной области основы маски (на виде ее спереди) расположен клапан выдоха, и при таком его расположении при надетой маске клапан выдоха располагается в сущности напротив рта носящего. Расположение в сущности напротив рта носящего в данном контексте означает, что клапан выдоха расположен точно напротив рта пользователя или в окрестности рта пользователя, что в свою очередь подразумевает расположение в области между носом пользователя и его подбородком при надетой респираторной маске. Более того, клапан расположен на разделительной линии. Разделительная линия имеет разрыв. Она прерывается в месте расположения клапана выдоха, чтобы обеспечить выполнение клапаном выдоха своей функции.
Основа маски в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно включать первую и вторую дополнительные секции, присоединенные к основе маски по линии складки или сложения. В таком воплощении основа маски имеет центральную секцию и содержит разделительную линию, на которой расположен клапан выдоха.
Разделительная линия может быть протяженной в поперечном направлении и может разделять основу маски на верхнюю и нижнюю части. Такая основа маски может дополнительно включать верхнюю дополнительную секцию, присоединенную к верхней части основы маски по линии складки или сложения таким образом, что верхняя дополнительная секция может быть вложена по меньшей мере в некоторый участок верхней части основы маски. В качестве альтернативы или в дополнение к этому, такая основа маски может также содержать дополнительную нижнюю секцию, присоединенную к нижней части основы маски по линии складки или сложения таким образом, что нижняя дополнительная секция может быть вложена по меньшей мере в некоторый участок нижней части основы маски.
По меньшей мере одна из двух частей основы маски может содержать одну или более структурообразующих линий. Данные структурообразующие линии придают основе маски дополнительную механическую прочность. Данные линии включают линии сварки и швы. По линиям сварки, как правило, происходит сжатие волокон фильтрующего компонента, в результате чего они, отвердевая, образуют практически сплошную, не имеющую пор линию скрепления. Структурообразующие линии могут иметь толщину примерно от 1 до 7 мм, более типично - примерно от 4 до 5 мм. Если фильтрующий компонент включает один или более слоев, то данные слои в сущности сплавляются друг с другом в окрестности линии сварки.
Одна или более структурообразующих линий могут быть протяженными параллельно, перпендикулярно или диагонально по отношению к разделительной линии. В предпочтительном воплощении структурообразующие линии расположены таким образом, что они образуют конструктивную структуру, предпочтительно расположенную в непосредственной близости к клапану выдоха или даже соединяющуюся с клапаном выдоха. Предпочтительно, чтобы обе части основы маски содержали конструктивную структуру. Клапан может быть расположен внутри конструктивной структуры или между несколькими конструктивными структурами, предпочтительно соединяя эти конструктивные структуры друг с другом. В предпочтительном воплощении обе части маски содержат несколько конструктивных структур, и клапан выдоха размещен в месте стыка двух или более конструктивных структур.
Еще в одном воплощении респираторная маска в соответствии с настоящим изобретением не содержит никаких конструктивных структур, поскольку разделительная линия обеспечивает достаточную структурную прочность, или достаточная структурная прочность обеспечивается разделительной линией и одной, двумя или более дополнительными линиями. Данные линии могут быть расположены параллельно друг другу или не параллельно друг другу.
Респираторные маски в соответствии с настоящим изобретением могут обеспечивать повышенный комфорт их ношения по сравнению с аналогичными респираторными масками, в которых клапан выдоха расположен выше или ниже разделительной линии. Предлагаемые респираторные маски обеспечивают меньшее сопротивление дыханию по сравнению с аналогичными респираторными масками без клапанов. Предлагаемые респираторные маски могут также характеризоваться повышенной или по меньшей мере такой же устойчивостью к смятию, но повышенным комфортом их ношения по сравнению с аналогичными респираторными масками, в которых клапан выдоха расположен выше или ниже разделительной линии. Еще одним преимуществом респираторной маски в соответствии с настоящим изобретением является то, что основа маски может быть быстрее и легче разложена до чашеобразной формы, в частности, в условиях плохой видимости, так как клапан расположен на разделительной линии, по которой сложены по меньшей мере участки двух частей основы маски, и по которой они соответственно могут быть разложены для придания основе маски чашеобразной формы. Взявшись за клапан, который, как правило, является наиболее выступающим наружу элементом респиратора, и соответственно, элементом, который легче всего обнаружить, и ухватившись за упомянутые по меньшей мере две части респиратора, пользователь может легко разложить респираторную маску. Центральное расположение клапана на разделительной линии может также способствовать сохранению респираторной маской ее чашеобразной формы после того, как она была разложена.
Кроме того, это может уменьшать необходимость в дополнительных слоях или в более плотных слоях, обычно используемых для придания маске устойчивости против смятия. Использование дополнительных слоев может приводить к повышенному сопротивлению дыханию и росту себестоимости производства маски. Поэтому настоящее изобретение обеспечивает преимущество в виде сохранения маской своей формы при ее использовании в сочетании с повышенным комфортом ее ношения без повышения ее себестоимости, к которому может привести использование дополнительных или более плотных слоев.
Ниже приводится более подробное описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, но при этом не подразумевается ограничить настоящее изобретение элементами, показанными на чертежах, а также комбинациями таких элементов. Не все из элементов или комбинаций элементов, показанных на чертежах, обязательно являются существенными элементами для реализации настоящего изобретения.
На фиг. 1 показан пример складной фильтрующей лицевой респираторной маски 10 в раскрытом состоянии, надетой на лицо пользователя. Респираторная маска 10 в соответствии с настоящим изобретением может использоваться для обеспечения пользователя чистым воздухом для дыхания. Как показано на данном чертеже, фильтрующая лицевая респираторная маска 10 включает основу маски 12 и дополнительно возможное оголовье 14. Оголовье 14 имеет ремень 26, прикрепленный (в данном случае - скобами) к боковым планкам 28а. В качестве боковых планок могут использоваться, например, планки, описанные в патентной публикации WO 2010/080201.
Основа 12 маски имеет фильтрующий компонент 16, через которую должен проходить вдыхаемый воздух до того, как он войдет в органы дыхания носящего. Фильтрующий компонент 16 фильтрует окружающий воздух, вдыхаемый пользователем, удаляя из него загрязнители, благодаря чему пользователь может дышать очищенным воздухом. Основа 12 маски включает разделительную линию 22, разделяющую основу маски на первую часть 18 (в данном случае показана, как верхняя часть) и вторую часть 20 (в данном случае показана, как нижняя часть). Разделительная линия 22, показанная на фиг. 1, проходит в поперечном направлении через центральную область 19 основы 12 маски. Клапан 100 выдоха размещен в центральной области 19 основы 12 маски на разделительной линии 22. Разделительная линия 22 имеет разрыв в месте расположения клапана 100, так, чтобы воздух мог проходить из внутреннего газового пространства через клапан в наружное пространство. Основа 12 маски включает также периметр 23, который в свою очередь включает верхний сегмент 24а и нижний сегмент 24b.
На основе 12 маски может быть установлен дополнительно возможный носовой зажим 30, например, он может быть установлен на первой части 18 основы 12 маски на ее наружной поверхности или под покровным полотном.
Первая часть 18 основы 12 маски и/или вторая часть 20 могут быть скреплены с дополнительной верхней секцией 161 и дополнительной нижней секцией 162 соответственно, как это имеет место в воплощении, показанном на фиг. 1. Верхняя и нижняя секции 161, 162 могут быть скреплены с центральной секцией (образованной нижней и верхней частями 18, 20) основы маски с возможностью их сложения к центральной секции. В качестве альтернативы или в дополнение к этому, к первой и второй частям 18, 20 основы маски, или к верхней и нижней дополнительным секциям 161, 162 основы маски могут примыкать складки.
Нижняя часть 20 основы 12 маски может иметь большую площадь фильтрующей среды, чем верхняя часть 18. Основа 12 маски может также включать окантовку (не показана), прикрепленную к основе маски по ее периметру 23. Окантовка может быть завернута через край основы маски по ее периметру 23. Окантовка может быть также образована продолжением внутреннего покровного полотна 58 (фиг. 5), завернутого через край основы маски и прикрепленного по ее периметру 23. Носовой зажим 30 может быть симметрично расположен на верхней части 18 основы маски, в непосредственной близости к верхнему сегменту 24а, между фильтрующим компонентом 16 и кантом 54. Носовой зажим 30 может быть изготовлен из мягкого, легко деформируемого металлического или пластического материала, так, чтобы пользователь мог вручную подогнать зажим под профиль своего носа. Носовой зажим 30 может быть изготовлен из алюминия в виде прямой полоски, но он может иметь и другую форму на виде сверху, например, он может иметь М-образную форму, как показано в патенте США 5,558,089 и в патенте на промышленный образец 412,573 (Castiglione).
На фиг. 2 показан вид спереди респираторной маски 10, изображенной на фиг. 1, а на фиг. 3 та же маска показана в сложенном состоянии, которое особенно удобно для транспортировки и хранения снятой с лица маски.
На фиг. 4 показано воплощение настоящего изобретения, в котором основа респираторной маски 10, показанной на фиг. 1, дополнительно имеет конструктивную структуру 31. Конструктивная структура 31 может быть образована линиями, например, линиями швов или линиями сварки. Как правило, такие линии имеют толщину от 1 до 7 мм, более типично - от 4 до 5 мм. Конструктивная структура 31 предпочтительно является структурой, образованной линиями сварки. Конструктивная структура 31, показанная на фиг. 4, образована набором линий, образующих треугольники. Конструктивная структура предпочтительно не пересекает разделительной линии 22. Конструктивная структура 31, показанная на фиг. 4, включает первую и вторую конструктивные структуры 32а, 32 с, предпочтительно образованные линиями сварки, расположенные в первой части 18 основы маски и не пересекающие разделительной линии 22. Она содержит первую и вторую структуры 32а, 32с из линий сварки, расположенные по разные стороны продольной оси 34. Основа 12 маски, показанная на фиг. 4, имеет также третью и четвертую конструктивные структуры 32b и 32d, расположенные в нижней части 20 основы 12 маски, по разные стороны продольной оси 34. Третья и четвертая конструктивные структуры 32b и 32d расположены ниже разделительной линии 22 и не пересекают ее (четвертая конструктивная структура 32d на фиг. 4 не видна). Каждая из структур из линий сварки имеет геометрию типа фермы и включает, например, больший треугольник, имеющий скругленные края, внутри которого расположена пара меньших треугольников. Каждый из данных треугольников может быть вписан в больший треугольник таким образом, что две стороны меньшего треугольника образуют части сторон большего треугольника. Как показано на фиг. 4, структуры 32a-32d из линий сварки предпочтительно выполнены таким образом, что они симметричны относительно разделительной линии 22, а также относительно линии, перпендикулярной разделительной линии, которой в воплощении, показанном на фиг. 4, является продольная ось 34. И хотя на чертежах показана конструктивная структура 31 из треугольников, могут также использоваться двухмерные замкнутые конструктивные структуры в виде ферм других форм, например, включающих четырехугольники, в частности, прямоугольники, трапеции, ромбы и другие фигуры, образованные линиями сварки или строчками на основе маски. Конструктивная структура 31 может быть замкнутой структурой или незамкнутой структурой. Альтернативно возможные структуры включают также, но не ограничены ими, множество прямых или криволинейных линий, параллельных и/или перпендикулярных разделительной линии 22.
2
2
В случае, если конструктивная структура 31 является двумерной замкнутой структурой, она может занимать область, имеющую площадь от примерно 5 до примерно 30 см, более типично - от примерно 10 до примерно 16 см.
Респираторная маска, показанная на фиг. 4, имеет вид спереди, аналогичный виду спереди маски, показанной на фиг. 2, и может быть сложена, как показано на фиг. 3.
Как показано на фиг. 5, фильтрующий компонент 16 респираторных масок в соответствии с настоящим изобретением может включать один или более слоев, например, внутреннее покровное полотно 58, наружное покровное полотно 60 и фильтрующий слой 62. Внутреннее и наружное покровные полотна 58 и 60 могут использоваться для защиты фильтрующего слоя 62, а также для предотвращения выхода волокон из фильтрующего слоя 62 и их попадания во внутреннее пространство маски. При использовании респираторной маски воздух последовательно проходит через слои 60, 62 и 58 перед тем, как он попадает во внутреннее пространство маски. Воздух, находящийся во внутреннем газовом пространстве маски, может быть использован для дыхания носящим маску. При совершении носящим выдоха воздух проходит в обратном направлении, последовательно через слои 58, 62 и 60. В качестве альтернативы, на основе маски может быть установлен клапан выдоха (не показан), позволяющий быстро вывести выдыхаемый воздух из внутреннего газового пространства маски в наружное газовое пространство, минуя фильтрующий компонент 16. Покровные полотна 58 и 60, как правило, изготавливают из нетканых материалов, обеспечивающих комфортные осязательные ощущения, особенно на стороне фильтрующего компонента, которая будет находится в контакте с лицом носящего. Конструкции различных фильтрующих слоев и покровных полотен, которые могут использоваться совместно с опорной конструкцией основы маски в соответствии с настоящим изобретением, будут более подробно описаны ниже. Для улучшения посадки основы маски на лицо носящего и для большего комфорта ее ношения по периметру 23 фильтрующего компонента 16 может быть закреплено эластомерное лицевое уплотнение. Данное лицевое уплотнение может быть протяженным в радиальном направлении вовнутрь, так, чтобы оно расположилось в контакте с лицом пользователя после надевания респираторной маски. Примеры лицевых уплотнений описаны в патентах США 6,568,392 (Bostock et al.), 5,617,849 (Springett et al.), 4,600,002 (Maryyanek et al.), а также в патенте Канады 1,296,487 (Yard). Фильтрующий компонент 16 может также содержать структурообразующую сетку, наложенную на упомянутые один или более слоев 58, 60 и 62, как правило, на наружную поверхность наружного покровного полотна 60. Пример использования такой сетки описан в патентной заявке США 12/338,091 «Растягивающаяся лицевая маска с армирующей сеткой», поданной 18 декабря 2008 года.
Основа маски, используемая в респираторных масках в соответствии с настоящим изобретением, может иметь самые различные формы и конфигурации. В целом форма и конфигурация фильтрующего компонента соответствуют общей форме основы маски. И хотя на чертежах показан фильтрующий компонент из множества слоев, включающих фильтрующий слой и два покровных полотна, в альтернативных воплощениях фильтрующий компонент может просто включать фильтрующий слой или комбинацию из фильтрующих слоев. Так, например, она может включать предварительный фильтр, расположенный перед более избирательным слоем (по ходу газообразной среды), обеспечивающим более тонкую очистку вдыхаемого воздуха. Кроме того, между волокнами и/или различными слоями, образующими фильтрующий компонент, могут быть расположены сорбирующие материалы, например, активированный уголь. И наконец, могут использоваться отдельные фильтрующие слои в сочетании с сорбирующими слоями, и такой фильтрующий компонент будет обеспечивать фильтрацию как частиц, так и паров. Фильтрующий компонент может включать один или более слоев, повышающих его жесткость и способствующих сохранению его чашеобразной формы. Фильтрующий компонент может также иметь одну или более горизонтальных и/или вертикальных разделительных линий, усиливающих его структурную целостность.
Фильтрующий компонент, используемый в основе маски в соответствии с настоящим изобретением, может быть фильтром для улавливания твердых частиц или фильтром, предназначенным для улавливания паров. Фильтрующий компонент может быть также барьерным слоем, предотвращающим перенос жидкости с одной стороны фильтрующего слоя на другую его сторону, например, предотвращающим прохождение аэрозолей или брызг жидкости (например, крови) через фильтрующий слой. В соответствии с потребностями приложения, для изготовления фильтрующего компонента в соответствии с настоящим изобретением может использоваться множество одинаковых или различных слоев фильтрующих сред. Фильтры, которые могут использоваться в составе многослойной основы маски, как правило, обеспечивают малое падение давления (например, менее, чем примерно от 195 до 295 Па при фронтальной скорости потока воздуха 13,8 см/с), что необходимо для обеспечения минимальных дыхательных усилий носящего маску. Кроме того, фильтрующие слои предпочтительно должны быть гибкими и обладать достаточной устойчивостью к сдвиговым нагрузкам, чтобы они сохраняли свою структурную целостность в ожидаемых условиях эксплуатации. Фильтры, улавливающие частицы, могут включать одно или более полотен из тонких неорганических волокон (например, стекловолокон) или полимерных синтетических волокон. Полотна из синтетических волокон могут включать электростатически заряженные (электретные) полимерные микроволокна, получаемые с помощью таких процессов, как, например, выдувание из расплава. Особенно подходящими в приложениях, связанных с улавливанием частиц, являются микроволокна из полиолефинов, в частности, из полипропилена, которым придан электрический заряд. В качестве альтернативы, фильтрующий слой может включать сорбирующий компонент, удаляющий опасные или зловонные газы из вдыхаемого воздуха. Сорбенты могут включать порошки или гранулы, закрепленные в фильтрующем слое адгезивами, связующими или структурами из волокон. Примеры таких сорбентов описаны в патентах США 6,334,671 (Springett et al.) и 3,971,373 (Braun). Слой сорбента может быть сформирован путем нанесения покрытия на основу, например, на волокнистый или сетчатый вспененный материал, в результате чего может быть получен тонкий, связанный с основой слой сорбента. Сорбирующие материалы могут включать активированные угли, химически обработанные или необработанные, пористые глиноземно-кремнеземные каталитические субстраты, а также частицы глинозема. Пример сорбирующего фильтрующего компонента, которому могут быть приданы различные конфигурации, описан в патенте США 6,391,429 (Senkus et al.).
Фильтрующий слой, как правило, подбирается таким образом, чтобы он обеспечивал требуемый фильтрующий эффект. Фильтрующий слой, как правило, удаляет большой процент частиц и/или других загрязнителей из проходящего через него газового потока. Волокна для изготовления волокнистых фильтрующих слоев выбираются в зависимости от природы веществ, которые требуется задерживать, и как правило, таким образом, чтобы они не скреплялись друг с другом в процессе формирования слоя. Как упоминалось выше, фильтрующий слой может иметь самые различные формы, и как правило, имеет толщину от 0,2 мм до 1 см, более типично - от примерно 0,3 мм до 0,5 см, и может быть в целом плоским или гофрированным для увеличения площади поверхности. Примеры подходящих фильтрующих слоев описаны в патентах США 5,804,295 и 5,656,368 (Braun et al.). Фильтрующий слой может также включать множество фильтрующих слоев, скрепленных друг с другом с помощью адгезива или другими средствами. В сущности, в качестве материала для формирования фильтрующего слоя может использоваться любой подходящий материал из известных сегодня и тех, что будут разработаны в будущем. Особенно подходящими являются полотна из волокон, выдуваемых из расплава и несущих устойчивый электростатический заряд (электретных) (см., например, патент США 4,215,682 (Kubik et al.)). Такие волокна, выдуваемые из расплава, могут быть микроволокнами, имеющими эффективный диаметр менее, чем примерно 20 микрометров (мкм) (часто именуемые волокнами BMF, от "blown microfiber" - выдуваемые микроволокна), как правило, примерно от 1 до 12 мкм. Эффективный диаметр волокна может быть определен по методу, описанному в публикации Davies, С.N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical Engineers, London, Proceedings IB, 1952. Особо предпочтительными являются полотна из микроволокон, выдуваемых из расплава, изготовленных из полипропилена, поли(4-метил-1-пентен)а, их комбинаций. Подходящими волокнами являются также электростатически заряженные волокна из фибриллированных пленок, а также могут использоваться полотна из шерстяных волокон, натертых канифолью, стекловолокон, волокон, выдуваемых из раствора, и волокон электростатического распыления, особенно полотна в форме микропленок. Электрический заряд может быть придан волокнам в процессе контакта волокон с водой, как описано, например, 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.), а также 6,375,886 и 5,496,507 (Angadjivand et al.). Электрический заряд может быть также придан волокнам в процессе коронного заряжания, как описано в патенте США 4,588,537 (Klasse et al.), или в процессе трибозаряжания, как описано в патенте США 4,798,850 (Brown). Кроме того, для повышения эффективности фильтрации воздуха получаемыми из них полотнами, волокна могут быть обработаны способом гидрозаряжания, или в их состав могут быть включены добавки (см. патент США 5,908,598 (Rousseau et al.)). В частности, на поверхность волокон фильтрующего слоя могут быть нанесены атомы фтора, что повышает эффективность фильтрации воздуха таким полотном в условиях масляного тумана (см. патенты США 6,398,847 В1, 6,397,458 В1 и 6,409,806 Bl (Jones et al.)).
2
2
Внутреннее покровное полотно может использоваться для обеспечения гладкой поверхности, контактирующей с лицом пользователя, а наружное покровное полотно может использоваться для удержания волокон, отделяющихся от основы маски, или в эстетических целях. Покровные полотна, как правило, не усиливают сколько-нибудь значительным образом фильтрующее действие фильтрующего компонента, хотя наружное покровное полотно может работать, как предварительный фильтр по отношению к фильтрующему слою. Для обеспечения достаточного уровня комфорта при ношении маски внутреннее покровное полотно предпочтительно имеет более низкую массу на единицу площади и сформировано из более тонких волокон. В частности, покровное полотно может иметь массу на единицу площади, составляющую от примерно 5 до примерно 50 г/м (более типично - от примерно 10 до примерно 30 г/м), и волокна могут быть менее, чем 3,5 денье (более типично - менее, чем 2 денье, и еще более типично - менее, чем 1 денье), но более, чем 0,1 денье. Волокна, используемые для формирования покровных полотен, обычно имеют средний диаметр от примерно 5 до примерно 24 мкм, более типично - от примерно 7 до примерно 18 мкм, и еще более типично - от примерно от 8 до примерно 12 мкм. Материал покровного полотна может обладать некоторой эластичностью (как правило, хотя это и не обязательно, может быть упруго растянут на величину, составляющую от 100% до 200% его исходной длины, до наступления разрыва), и может также допускать пластическую деформацию. Подходящими материалами для изготовления покровного полотна могут быть материалы из микроволокон, выдуваемых из расплава (волокна BMF), особенно материалы из полиолефиновых микроволокон, выдуваемых из расплава, например, материалы из полипропиленовых микроволокон, выдуваемых из расплава (включая волокна из смесей полипропиленов и смесей полипропилена и полиэтилена). Подходящий процесс изготовления полотна из микроволокон, выдуваемых из расплава, описан в патенте США 4,013,816 (Sabee et al.). Полотно может быть сформировано путем сбора волокон на гладкую поверхность, как правило, на барабан или вращающийся коллектор с гладкой поверхностью (см. патент США 6,492,286 (Berrigan et al.)). Могут также использоваться полотна «спанбонд».
2
2
Подходящее покровное полотно может быть изготовлено из полипропилена или смеси полипропилена с другим полиолефином, в которой содержание полипропилена составляет 50 весовых % или более. Было определено, что данные материалы обладают высокой степенью мягкостью, и изделия из таких материалов обеспечивают высокий комфорт их ношения, и кроме того, если покровное полотно изготовлено из полипропиленовых микроволокон, выдуваемых из расплава, то оно остается скрепленным с фильтрующим материалом в течение всего срока службы маски, без необходимости использования адгезива между слоями. Полиолефины, которые могут использоваться для изготовления покровных полотен, может включать, например, одиночные полипропилены, смеси двух полипропиленов, смеси полипропиленов с полиэтиленами, смеси полипропилена и поли(4-метил-1-пентен)а, и/или смеси полипропилена с полибутиленом. Одним из примеров подходящего волокна для изготовления покровного полотна является выдуваемое из расплава полипропиленовое микроволокно, изготовленное из полипропиленовой смолы «Escorene 3505G» от Exxon Corporation, имеющее показатель денье в диапазоне от 0,2 до 3,1 (средний показатель равен примерно 0,8, измеренный для 100 волокон), и получаемое из него полотно имеет массу на единицу площади примерно 25 г/м. Еще одним подходящим волокном является полипропилен-полиэтиленовое микроволокно, выдуваемое из расплава (изготавливаемое из смеси, содержащей 85% смолы «Escorene 3505G» и 15% этилен-α-олефинового сополимера «Exact 4023», также от Exxon Corporation), имеющее средний показатель 0,8 денье, и получаемое из него полотно имеет массу на единицу площади примерно 25 г/м. Имеются в продаже и подходящие материалы типа «спанбонд», например, материалы с торговыми наименованиями «Corosoft Plus 20», «Corosoft Classic 20» и «Corovin PP-S-14» от Corovin GmbH (Пайне, Германия), кроме того, подходящим является кардованный материал №370/15 из полипропилен-вискозных волокон от J.W. Suominen OY (Накила, Финляндия).
Покровные полотна, используемые в настоящем изобретении, после их окончательной обработки предпочтительно имеют очень малое количество выступающих с их поверхности волокон, и соответственно, имеют очень гладкую наружную поверхность. Примеры покровных полотен, которые могут использоваться при реализации настоящего изобретения, описаны, например, в патенте США 6,041,782 (Angadjivand), патенте США 6,123,077 (Bostock et al.), а также в публикации WO 96/28216А (Bostock et al.).
Один или более ремней, используемых в оголовье, могут быть изготовлены из самых различных материалов, таких, как термоотверждаемые резины, термопластические эластомеры, сплетенные или вязаные материалы типа пряжа/резина, неэластичные сплетенные материалы и им подобные материалы. Ремни могут быть изготовлены из эластичного материала, например, из сплетенного эластичного материала. Ремни предпочтительно могут быть растянуты до длины, более, чем в два раза превышающей их исходную длину, и после снятия растягивающих усилий могут сократиться до исходной длины. В некоторых воплощениях ремни могут быть растянуты до длины, более, чем в три или даже четыре раза превышающей их исходную длину, и после снятия растягивающих усилий могут сократиться до исходной длины, не претерпевая при этом повреждений. Предел упругого растяжения ремня предпочтительно составляет не менее, чем две, три или четыре исходных длины ремня. Ремни, как правило, имеют длину от примерно 20 до примерно 30 см, ширину от 3 до 10 мм и толщину от примерно 0,9 до примерно 1,5 мм. Ремни могут быть протяженными от первой крепежной планки до второй крепежной планки маски, и могут быть могут быть сплошными полосами материала, или могут содержать множество частей, соединенных друг с другом застежками или пряжками. Так, например, ремень может иметь первую и вторую части, соединенные друг с другом застежкой, которая может быть быстро расстегнута пользователем для снятия основы маски с лица. Пример ремня, который может быть использован при реализации настоящего изобретения, описан в патенте США 6,332,465 (Xue et al.). Примеры застежек или пряжек, которые могут использоваться для соединения двух или более частей ремня друг с другом, описаны в патентах США 6,062,221 (Brostrom et al.), 5,237,986 (Seppala), а также в публикации ЕР 1,495,785 А1 (Chien).
Как упоминалось выше, фильтрующие лицевые респираторные маски могут включать любые подходящие клапаны выдоха. На фиг. 6-9 показаны различные виды фильтрующей лицевой респираторной маски 200 в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения. Респираторная маска 200 включает основу 212 маски, клапан 270 270 выдоха и опорный элемент 276, скрепленный с основанием 272 клапана выдоха. Все соображения по поводу вариантов конструкции респираторной маски 10, изображенной на фиг. 1-5, в равной мере применимы к респираторной маске 200, изображенной на фиг. 6-9. И хотя это не показано, респираторная маска 200 также может включать оголовье, которое может быть присоединено к основе 212 маски в любом подходящем месте с использованием любых подходящих способов или комбинации таких способов.
Как показано на фиг. 6, основа 212 маски включает первую часть 218 и вторую часть 220, разделенные друг от друга разделительной линией 222. Разделительная линия 222 может быть любой подходящей разделительной линией. В одном или более воплощениях разделительная линия 222 включает линию сложения основы маски.
Разделительная линия 222 может быть протяженной по основе 212 маски в поперечном направлении, так, что первая часть будет включать верхнюю часть основы маски, а вторая часть 220 будет включать нижнюю часть основы маски, как показано на фиг. 6. В одном или более воплощениях разделительная линия 222 может быть протяженной в вертикальном направлении от верхнего сегмента периметра до нижнего сегмента периметра, как будет более подробно описано ниже.
Клапан 270 выдоха расположен на разделительной линии 222 в любом подходящем месте. В одном или более воплощениях клапан 270 выдоха расположен на разделительной линии 222 в центральной области 202 основы 212 маски. В контексте настоящего описания термин «центральная область» означает часть основы 212 маски, которая расположена напротив рта пользователя или в непосредственной близости ко рту пользователя при ношении респираторной маски 200. Клапан 270 выдоха может быть любым подходящим клапаном выдоха из описанных в настоящей заявке. В воплощении, показанном на фиг. 6, клапан 270 выдоха включает основание 272 (фиг. 7) и крышку 274 (фиг. 9), которая прикреплена к основанию. Клапан 270 выдоха может также включать створку 280 клапана (фиг. 8).
Как показано на фиг. 7-8, основание 272 клапана 270 выдоха включает седло 273 клапана, имеющее уплотнительную поверхность 282, протяженную от основания, и поверхность 286, удерживающую створку, которая также является протяженной от основания. Основание 272 включает также поверхность 290 зацепления, которая может быть введена в зацепление с крышкой 274 и тем самым обеспечивать соединение крышки с основанием. Поверхность 290 зацепления может иметь любую подходящую форму, в том числе форму, которая является комбинацией подходящих форм, так, чтобы крышка 274 была надежно прикрепленной к основанию 272, но могла быть при необходимости удалена, например, поверхность зацепления может быть поверхностью сопряжения, в которую туго садится крышка.
Створка 280 клапана консольно прикреплена к удерживающей поверхности 286, и когда клапан закрыт, створка 280 клапана прижата к седлу 273 клапана, а именно, к его уплотнительной поверхности 282. Когда при выдохе во внутреннем газовом пространстве респираторной маски 200 достигается значительное давление воздуха, створка 280, а именно, ее свободный конец 281, отрывается от уплотнительной поверхности 282. Уплотнительная поверхность 282 может иметь любую подходящую форму, в том числе форму, которая является комбинацией подходящих форм. В одном или более воплощениях уплотнительная поверхность 282 может иметь кривизну в продольном направлении, что может быть видно на виде клапана сбоку в разрезе (фиг. 8), и может находиться не в одной плоскости с поверхностью 286, удерживающей створку, а таким образом, что в нейтральном положении (когда пользователь не совершает ни вдоха, ни выдоха) створка будет прижата к уплотнительной поверхности. Уплотнительная поверхность 282 может опираться на уплотнительный гребень 289. Створка 280 может также иметь кривизну в поперечном направлении, как описано, например, в патенте США 5,687,767, повторно выданном, как Re 37,974 (Bowers).
Когда пользователь респираторной маски 200 совершает выдох, выдыхаемый им воздух проходит как через основу 212 маски, так и через клапан 270 выдоха. Наибольший комфорт ношения маски обеспечивается, когда максимально высокий процент выдыхаемого воздуха проходит через клапан 270 выдоха, а не через фильтрующую среду, формообразующие и/или покровные слои основы маски. Выдыхаемый воздух отрывает створку 280 клапана от уплотнительной поверхности 282 и выходит из внутреннего газового пространства через отверстие 292 клапана 270.
Часть периметра створки 280, прилегающая к неподвижной (закрепленной) части 285, при выдохе остается в сущности неподвижной, в то время как остальная (свободная) часть периметра створки отходит от уплотнительной поверхности 282.
Створка 280 клапана прикреплена в неподвижной ее части 285 к седлу 273 клапана на поверхности 286, удерживающей створку, и данная поверхность расположена не центрально по отношению к отверстию 292, и может иметь штырьки 287, обеспечивающие установку створки в правильном положении относительно седла клапана. Створка 280 клапана может быть прикреплена к поверхности 286 с использованием, например, ультразвуковой сварки, адгезива, механических зажимов и им подобных средств.
На фиг. 8 сплошными линями показана створка 280 клапана в закрытом положении, в котором она прижата к уплотнительной поверхности 282, и пунктирными линиями 288 - в открытом положении. Газообразная среда проходит через клапан 270 в целом в направлении, обозначенном стрелкой 204. Если клапан 270 используется в фильтрующей лицевой респираторной маске для вывода выдыхаемого воздуха из внутреннего пространства маски, то данная стрелка 204 обозначает направление потока выдыхаемого воздуха. Если клапан 270 используется в качестве клапана вдоха, то стрелка 204 обозначает направление потока вдыхаемого воздуха. Газообразная среда, проходящая через отверстие 292, давит на створку 280 клапана и заставляет свободный конец 283 створки отрываться от уплотнительной поверхности, тем самым переводя клапан в открытое положение. Если клапан 270 используется в качестве клапана выдоха, то он расположен на респираторной маске 200 таким образом, что свободный конец 283 створки 280 клапана находится ниже закрепленного конца, когда респираторная маска ориентирована вертикально, как показано на фиг. 6. Это позволяет направить поток выдыхаемого воздуха вниз, что предотвращает конденсацию влаги на очках пользователя.
На фиг. 7 показан вид спереди основания 272 (створка 280 клапана для наглядности не показана). Отверстие 292 клапана расположено внутри периметра уплотнительной поверхности 282 и может иметь поперечные связи 284, которые повышают механическую прочность уплотнительной поверхности, и в конечном итоге, клапана 270. Поперечные связи 284 могут также предотвращать обратное засасывание створки 280 клапана через отверстие 292 при совершении пользователем вдоха. Влага, накапливающаяся на поперечных связах 284, может препятствовать открытию створки 280, поэтому наружные поверхности поперечных связок 284 могут быть слегка утоплены ниже уплотнительной поверхности 282 на виде клапана сбоку (фиг. 8), чтобы они не мешали открытию клапана.
Уплотнительная поверхность 282 окружает (охватывает) отверстие 292 и тем самым предотвращает нежелательное прохождение через него загрязнителей воздуха при закрытом клапане. Уплотнительная поверхность 282 и отверстие 292 клапана могут иметь в сущности любую форму на виде спереди. Так, например, уплотнительная поверхность 282 и отверстие 292 могут иметь квадратную, прямоугольную, круглую, эллиптическую или другую форму. Форма уплотнительной поверхности 282 не обязательно должна соответствовать форме отверстия 292, и наоборот. Так, например, отверстие 292 может быть круглым, а уплотнительная поверхность 282 может быть прямоугольной. Однако, как уплотнительная поверхность 282, так и отверстие 292 могут иметь круглое поперечное сечение на виде в направлении против потока газообразной среды.
Основание 272 может включать любой подходящий материал или любую подходящую комбинацию материалов. В одном или более воплощениях основание 272 может быть выполнено из относительно легкой пластмассы в виде литого, структурно целого, однокомпонентного корпуса. Основание 272 может быть изготовлено способами на основе инжекционного формования. Уплотнительная поверхность 282, которая находится в плотном контакте со створкой 280 клапана, может быть выполнена в сущности ровной и гладкой, чтобы обеспечить хорошее прилегание створки к данной поверхности, и кроме того, уплотнительная поверхность 282 может опираться на уплотнительный гребень. В одном или более воплощениях уплотнительная поверхность 282 может иметь ширину, достаточную для обеспечения плотного прилегания створки, но не слишком большую, поскольку чрезмерная ширина данной поверхности и конденсирующаяся влага могут привести к слишком сильному прилипанию к ней влажной створки, что существенно затруднит ее открытие. В одном или более воплощениях ширина уплотнительной поверхности 282 может составлять не менее 0,2 мм, но не более, чем 0,5 мм. Клапан 270 и его основание 272, показанные на фиг. 7-8, более подробно описаны, например, в патентах США 5,509,436 и 5,325,892 (Japuntich et al.).
На фиг. 9 показана крышка 274 клапана, которая может использоваться для клапана выдоха, изображенного на фиг. 7-8. Крышка 274 клапана образует внутреннюю камеру, в которую может заходить створка 280 клапана при переходе из закрытого положения в открытое. Крышка 274 клапана может защищать створку 280 клапана от повреждений, и может также способствовать направлению потока выдыхаемого воздуха вниз, то есть, отведению его от очков пользователя маски. Как показано на данном чертеже, крышка 274 клапана может включать одно или более отверстий 275, позволяющих выдыхаемому воздуху выходить из внутренней камеры, образуемой крышкой клапана. При этом воздух, выходящий из внутренней камеры через отверстия 275 в наружное газовое пространство, движется в целом вниз, то есть, от очков пользователя маски.
Как упоминалось выше, клапан 270 выдоха включает опорный элемент 276, связанный с основанием 272 клапана и протяженный от периметра 271 основания. Когда основа маски разложена до чашеобразной формы, показанной на фиг. 6, опорный элемент 276 находится в контакте с основой 212 маски. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 может способствовать сохранению основой 212 маски ее чашеобразной формы в процессе использования респираторной маски. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 может способствовать предотвращению смятия основы 212 маски в процессе использования респираторной маски 200.
Опорный элемент 276 может иметь любую подходящую форму (в том числе в виде комбинации подходящих форм) и любые подходящие размеры. Опорный элемент 276 может быть протяженным от всего периметра 271 основания 272, то есть, опорный элемент может полностью охватывать основание. Так, например, в воплощении, показанном на фиг. 7, опорный элемент 276 полностью охватывает основание 272 клапана 270 выдоха. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 может быть протяженным от части или частей периметра 271 основания 272, как будет более подробно описано ниже.
Основа 212 маски может включать любую подходящую основу маски из описанных в настоящей заявке. В одном или более воплощениях основа 212 маски может включать внутреннее покровное полотно, наружное покровное полотно и фильтрующую среду, расположенную между внутренним покровным полотном и наружным покровным полотном. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 может быть расположен между фильтрующей средой и внутренним покровным полотном основы 212 маски. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 может быть расположен между фильтрующей средой и наружным покровным полотном основы 212 маски. Кроме того, в одном или более воплощениях опорный элемент 276 может быть расположен на наружной поверхности наружного покровного полотна основы 212 маски. Кроме того, в одном или более воплощениях опорный элемент 276 может быть расположен на внутренней поверхности внутреннего покровного полотна основы 212 маски.
Опорный элемент 276 может иметь любые подходящие размеры. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 может быть протяженным на расстояние 201 от периметра 271 основания 272, составляющее по меньшей мере 5 мм, но не более, чем 50 мм.
В одном или более воплощениях опорный элемент 276 выполнен за единое целое с основанием 272. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 изготовлен отдельно и присоединен к основанию 272 с использованием любых подходящих способов или комбинации таких способов.
Опорный элемент 276 может быть изготовлен из любого подходящего материала или из комбинации таких материалов. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 включает те же материалы, что были использованы для изготовления основания 272. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 может включать материалы или комбинации материалов, отличные от материалов, использованных для изготовления основания 272.
Опорный элемент 276 может быть однокомпонентным. В одном или более воплощениях опорный элемент 276 может включать один или несколько воздушных каналов или отверстий, расположенных в опорном элементе таким образом, что они обеспечивают пути прохождения газообразной среды между внутренним газовым пространством респираторной маски 200 и наружным газовым пространством. Данные один или более каналов могут быть выполнены таким образом, что они будут направлять воздух, попадающий на опорный элемент 276, через основу 212 маски. Так, например, в одном или более воплощениях опорный элемент 276 может быть воздухопроницаемым. Для изготовления воздухопроницаемого опорного элемента может использоваться любой подходящий способ или любая комбинация таких способов. Так, например, в одном или более воплощениях в опорном элементе 276 могут быть выполнены одно или более отверстий, в результате чего данный элемент будет воздухопроницаемым. В одном или более воплощениях воздухопроницаемый опорный элемент 276 может иметь конструкцию в виде ажурной сетки. Кроме того, в одном или более воплощениях воздухопроницаемый опорный элемент 276 может включать сетку.
Как упоминалось выше, одно или более воплощений фильтрующей лицевой респираторной маски могут включать вертикальную разделительную линию, протяженную от верхнего сегмента периметра основы маски до нижнего сегмента периметра основы маски. Так, например, на фиг. 10 приведено схематическое аксонометрическое изображение фильтрующей лицевой респираторной маски 300 в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения. Все соображения по вариантам конструкции фильтрующей лицевой респираторной маски 200, изображенной на фиг. 6-9, в равной мере применимы к фильтрующей лицевой респираторной маске 300, показанной на фиг. 10.
Респираторная маска 300 включает основу 312 маски, которая включает первую часть 318 и вторую часть 320, разделенные вертикальной разделительной линией 322. Разделительная линия 322 включает линию сложения основы маски. Респираторная маска 300 включает также оголовье 314, имеющее один или более ремней 326, соединенных с основой 312 маски. На разделительной линии 322 в центральной области 302 основы 312 маски расположен клапан 370 выдоха. Разделительная линия 322 является протяженной в вертикальном направлении от верхнего сегмента 304 до нижнего сегмента 306 периметра 301 основы маски. При такой конструкции первая часть 318 включает правую часть основы 312 маски, а вторая часть 320 включает левую часть основы маски. Клапан 370 выдоха может включать любой подходящий клапан выдоха, например, клапан 270 выдоха, изображенный на фиг. 6-9. Клапан 370 выдоха включает основание 372 и крышку 374, прикрепленную к основанию.
Респираторная маска 300 включает также опорный элемент 376, присоединенный к основанию 372 и протяженный от периметра 371 основания. Когда основа 312 маски разложена до чашеобразной формы, как показано на фиг. 10, опорный элемент 376 находится в контакте с основой 312 маски.
Как упоминалось выше, опорный элемент в одном или более воплощениях клапана выдоха может включать одно или более отверстий, которые позволяют газообразной среде проходить через опорный элемент при совершении пользователем выдоха. Так, например, на фиг. 11 приведено схематическое аксонометрическое изображение респираторной маски 400 в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения. Все соображения по вариантам конструкции фильтрующей лицевой респираторной маски 200, изображенной на фиг. 6-9, в равной мере применимы к фильтрующей лицевой респираторной маске 400, показанной на фиг. 11. Одним из отличий между респираторной маской 400 и респираторной маской 200 является то, что респираторная маска 400 включает опорный элемент 476, который включает сетку и который скреплен с основанием 472 клапана 470 и расположен на наружной поверхности 413 основы 412 маски.
Еще одним отличием между респираторной маской 400 и респираторной маской 200 является то, что опорный элемент 476 может быть расположен или подвернут внутри крепежных планок 414 основы 412 маски респиратора. Подворот опорного элемента 476 внутри крепежных планок 414 способствует тому, что опорный элемент будет усиливать крепежные планки и придавать дополнительную прочность основе 412 респираторной маски.
Как упоминалось выше, опорный элемент может иметь любую подходящую форму, или форму, которая является комбинацией таких форм. В дополнение к этому, опорный элемент 376 может придавать респираторной маске дополнительную функциональность. Так, например, на фиг. 12 приведено схематическое аксонометрическое изображение респираторной маски 500 в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения. Все соображения по вариантам конструкции фильтрующей лицевой респираторной маски 200, изображенной на фиг. 6-9, в равной мере применимы к фильтрующей лицевой респираторной маске 500, показанной на фиг. 12. Респираторная маска 500 включает клапан 570 выдоха, имеющий основание 572 и крышку 574, присоединенную к основанию. Респираторная маска 500 включает также опорный элемент 576, присоединенный к основанию 572 клапана 570 и расположенный на наружной поверхности 513 основы 512 маски. Опорный элемент 576 включает отверстия 577, позволяющие газообразной среде проходить из внутреннего газового пространства основы 512 респираторной маски 500 в наружное газовое пространство. Опорный элемент 576 включает также верхние петли 502 и нижние петли 504, обеспечивающие связь клапана 570 выдоха с оголовьем 514. Ремни оголовья 514 могут быть продеты через петли 502, 504 и прикреплены к опорному элементу 576 с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов.
Все респираторные маски, описанные в настоящей заявке, могут включать одну или более разделительных линий, расположенных на основе маски респиратора. Так, например, на фиг. 13 приведено схематическое аксонометрическое изображение респираторной маски 600 в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения. Все соображения по вариантам конструкции фильтрующей лицевой респираторной маски 200, изображенной на фиг. 6-9, в равной мере применимы к фильтрующей лицевой респираторной маске 600, показанной на фиг. 13. Одним из отличий между респираторной маской 600 и респираторной маской 200 является то, что основа 612 респираторной маски 600 включает первую разделительную линию 622, которая образует линию сложения основы маски, вторую разделительную линию 621 и третью разделительную линию 623. Каждая из разделительных линий 621, 622, 623 является протяженной по основе 612 маски в поперечном направлении. Респираторная маска 600 включает также клапан 670 выдоха, расположенный на первой разделительной линии 622 в центральной области 602 основы 612 маски. В одном или более воплощениях клапан 600 выдоха может быть также расположен на второй разделительной линии 621 и/или на третьей разделительной линии 623. Кроме того, вторая разделительная линия 621 является протяженной в крепежные планки 614, и может образовывать конструкцию типа двойной фермы, которая в свою очередь может дополнительно повышать устойчивость основы 612 маски против ее смятия.
Еще одним отличием между респираторной маской 600 и респираторной маской 200 является то, что клапан 670 не включает опорного элемента. Вместо этого в показанном воплощении роль опоры для основы 612 маски выполняют разделительные линии 621, 622, 623. В одном или более воплощениях респираторная маска может включать один или более опорных элементов, описанных в настоящей заявке.
Как упоминалось выше, опорный элемент, связанный с основанием клапана выдоха, может полностью охватывать данное основание. В одном или более воплощениях опорный элемент 376 может включать два или более элементов, или две или более частей, которые являются протяженными от периметра основания и обеспечивают дополнительную опору для основы маски респиратора. Так, например, на фиг. 14 приведено схематическое аксонометрическое изображение (вид сзади) фильтрующей лицевой респираторной маски 700 в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения. Все соображения по вариантам конструкции фильтрующей лицевой респираторной маски 200, изображенной на фиг. 6-9, в равной мере применимы к фильтрующей лицевой респираторной маске 700, показанной на фиг. 14. Респираторная маска 700 включает основу 712 маски, которая включает разделительную линию 722. В воплощении, показанном на фиг. 14, разделительная линия 722 является вертикальной разделительной линией. Респираторная маска 700 также включает клапан 770 выдоха, расположенный на разделительной линии 722 в центральной области 702 основы 712 маски. Клапан 770 выдоха включает основание 772 и крышку (не показана), прикрепленную к основанию. Респираторная маска 700 включает также опорный элемент 776, связанный с основанием 772 клапана 770 выдоха и протяженный от периметра 771 основания. Респираторная маска 700 включает также второй опорный элемент 777, также связанный с основанием 772 клапана 770 выдоха и протяженный от периметра 771 основания. Опорный элемент 776 связан с основанием 772 посредством первого шарнира 778, а второй опорный элемент 777 связан с основанием посредством второго шарнира 779. И хотя данное воплощение показано, как включающее два опорных элемента, на практике респираторная маска 700 может включать любое подходящее число опорных элементов, связанных с основанием 772 клапана 770.
В одном или более воплощениях один или оба из первого опорного элемента 776 и второго опорного элемента 777 выполнены с возможностью поворота в соответствующих шарнирах 778, 779, при этом, что когда основе 712 маски придана чашеобразная форма, показанная на фиг. 14, они находятся в контакте с основой маски. При переводе маски в положение хранения, то есть, при сложении ее до плоского состояния, опорные элементы поворачиваются в шарнирах 778, 779 и в конечном итоге располагаются поверх основания 772. Такие опорные элементы 776, 777, протяженные от периметра 771 основания 772, могут служить дополнительной опорой для основы 712 маски.
Респираторные маски в соответствии с настоящим изобретением могут быть изготовлены с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов. Респираторные маски с конструктивными структурами могут быть изготовлены, например, как описано в ЕР 2298419 A1 (Spoo et al.). После этого к основе маски крепят клапан выдоха. При этом при реализации настоящего изобретения может использоваться в сущности любой клапан выдоха, который обеспечивает быстрое выведение выдыхаемого воздуха из внутреннего газового пространства маски в наружное газовое пространство. Клапан выдоха, как правило, содержит седло клапана. Седло клапана, как правило, содержит отверстие, закрываемое гибкой створкой клапана. Отверстие, как правило, является круглым или эллиптическим. Створка клапана выполнена таким образом, что она плотно прилегает к седлу клапана и закрывает отверстие клапана, когда пользователь респираторной маски совершает вдох, и приподнимается от седла клапана и открывает отверстие при совершении пользователем выдоха. То есть, вдыхаемый воздух входит в респираторную маску через фильтрующую среду, в то время как выдыхаемый воздух последовательно проходит через выдыхательное отверстие маски, отверстие в седле клапана, и наконец, через отверстия в крышке клапана. Крышка клапана и корпус клапана расположены на наружной стороне маски (стороне, обращенной от пользователя при ношении маски). Крышка клапана может иметь наибольший размер (или диаметр), составляющий от примерно 1 см до примерно 6 см. Она может иметь любую подходящую форму, как правило - прямоугольную, круглую или эллиптическую. Она может быть скреплена, через основу маски, с седлом клапана. В других воплощениях корпус клапана не прикреплен к седлу клапана, а прикреплен непосредственно к основе маски. При этом может использоваться любой из известных клапанов выдоха (смотри, 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 RE37,974 (Bowers)). Клапан выдоха (его корпус и/или седло) может быть прикреплен к респираторной маске любым из известных способов, например, способом ультразвуковой сварки или с использованием адгезивов, как описано, например, в публикации WO 99/24119. До крепления клапана к маске в основе маски может быть выполнено отверстие, например, круглое отверстие для приема седла клапана или створки (диафрагмы) клапана выдоха. Седло клапана может быть прикреплено к внутренней стороне основы маски, а корпус клапана может быть прикреплен к противоположной, то есть, наружной стороне основы маски. На разделительной линии может быть выполнено, например, пробито, отверстие, которое пересекает разделительная линия. В качестве альтернативы, основа маски может быть выкроена и собрана таким образом, что она будет обеспечивать отверстие в требуемом положении, и тем самым устраняется необходимость в отдельном этапе пробивки отверстия.
На фиг. 15 схематически показано воплощение способа 800 изготовления фильтрующей лицевой респираторной маски, включающей клапан выдоха. И хотя ниже описание данного способа приводится в контексте изготовления фильтрующей лицевой респираторной маски 200, показанной на фиг. 6-9, способ 800 может использоваться для изготовления любой подходящей фильтрующей лицевой респираторной маски, включающей клапан выдоха. Первый этап 802 способа 800 включает обеспечение заготовки 213 основы маски. Заготовка 213 основы маски может в своем составе включать любой подходящий материал или комбинацию таких материалов. Способ 800 далее включает этап 804, на котором из заготовки 213 основы маски формируют основу 212 маски. В основе 212 маски может быть сформировано отверстие 201 с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов, например, отверстие может быть пробито оправкой. На этапе 806 может быть сформирована линия 222 сложения основы маски с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов. Как показано на данном чертеже, линию 222 сложения основы маски формируют путем сложения заготовки основы 212 маски, в результате чего основа 212 маски разделяется на первую часть 218 и вторую часть 220. Сформированные таким образом первая и вторая части 218 и 220 поворачиваются вокруг линии 222 сложения основы маски при сложении и раскрытии маски. Кроме того, в одном или более воплощениях до формирования линии 222 сложения основы маски может быть выполнено отверстие 201 в центральной области 202 основы 212 маски, в результате чего формируемая затем линия сложения основы маски будет пересекать отверстие 201.
На этапе 806 могут быть также выполнены дополнительные элементы конструкции респираторной маски 200, например, в основе 212 маски могут быть выполнены дополнительные линии сварки, и к основе маски может быть присоединено оголовье. В одном или более воплощениях оголовье может быть прикреплено к основе 212 маски путем крепления одного или более ремней оголовья к опорному элементу 272, который был описан выше (смотри, например, описание аналогичного опорного элемента 572 респираторной маски 500, изображенной на фиг. 12).
На этапе 808 основу 212 маски раскрывают для придания ей чашеобразной формы, с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов. На этапе 810 к основе 212 маски может быть присоединен клапан 270 выдоха таким образом, чтобы он был расположен в центральной области 202, на линии 222 сложения, и так, чтобы опорный элемент 272 был соединен с основанием 274 клапана выдоха, был протяженным от периметра основания и находился в контакте с основе 212 маски. Клапан 270 выдоха может быть присоединен к основе 212 маски с использованием любого подходящего способа или комбинации таких способов. В одном или более воплощениях клапан 270 выдоха может быть присоединен к центральной области 202 основы 212 маски путем наложения клапана выдоха на отверстие 201 таким образом, чтобы клапан выдоха в сущности закрывал отверстие. В одном или более воплощениях клапан 270 выдоха полностью закрывает отверстие 201.
Пример
На пересечении четырех линий сварки имеющейся в продаже складной фильтрующей лицевой респираторной маски VFLEX от 3М Company (США) пробивали круглое отверстие под клапан выдоха, в результате чего данное отверстие пересекала линия сложения респираторной маски, проходящая через ее центральную секцию. Ультразвуковой сваркой к основе маски приваривали клапан выдоха (клапан СРС от 3М Company). Полученная маска характеризовалась меньшим сопротивлением дыханию по сравнению с исходной маской, не имевшей клапана выдоха. Маску с клапаном, изготовленную таким образом, сравнивали с маской, изготовленной таким же образом, но с тем отличием, что клапан выдоха был установлен выше или ниже складки на центральной секции, а именно, все маски было предложено испытать группе из 25 взрослых добровольцев. Значительное большинство испытующих (15 из 25 человек) нашли маску с расположением клапана точно на складке наиболее комфортной.