Фильтрующая лицевая респираторная маска с канавкой в носовой области - RU2639071C2
Код документа: RU2639071C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к фильтрующей лицевой респираторной маске, которая включает область с канавкой, расположенной в непосредственной близости к носовой области респиратора, что обеспечивает более плотное прилегание респиратора к лицу и повышает комфортность его ношения.
Уровень техники
Респираторы носят поверх отверстий дыхательных путей, как правило, по меньшей мере с одной из двух целей: (1) предотвращение попадания примесей или загрязнителей воздуха в органы дыхания носящего; и (2) защита окружающих людей или предметов от патогенов или загрязнителей воздуха, выдыхаемых носящим респиратор. В первом случае респиратор носят в среде, воздух которой содержит частицы, вредные для здоровья носящего, что, например, имеет место в автомастерской. Во втором случае респиратор носят в среде, в которой имеется угроза заражения других лиц или загрязнения окружающих предметов, например, в операционной или в чистом помещении.
Разработано множество типов респираторов, предназначенных для одной или обеих из данных целей. Некоторые респираторы именуются «фильтрующими лицевыми респираторными масками», потому что основа такой маски сама по себе работает, как фильтрующий механизм. В отличие от респираторов, в которых используются резиновые или эластомерные основы маски с прикрепляемыми к ним фильтрующими картриджами (смотри, например, патент США RE 39,493 (Yuschak et al.)) или заплавленными фильтрующими элементами (см., например, патент США 4,790,306 (Braun)), в фильтрующих лицевых респираторных масках фильтрующая среда покрывает основную часть основы маски, в результате чего отпадает необходимость в установке или замене фильтрующего картриджа. Фильтрующие лицевые респираторные маски, как правило, изготавливаются двух типов: формованные респираторы и респираторы, складываемые до плоского состояния.
Формованные респираторы, как правило, содержат нетканые полотна из термически скрепленных волокон или ажурные сетки из пластических материалов, придающие основе маски чашеобразную форму. Формованные респираторы, как правило, имеют одну и ту же форму при использовании и хранении. Такие респираторы не могут быть сложены до плоского состояния для хранения и транспортировки. Примеры патентов, в которых описаны формованные фильтрующие лицевые респираторные маски готовой формы, 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).
Складываемые до плоского состояния респираторы, как и подразумевает их название, могут быть сложены до плоского состояния для их хранения и транспортировки. Для их использования они могут быть раскрыты до чашеобразной формы. Примеры складываемых до плоского состояния респираторов описаны в патентах США 6,568,392 и 6,484,722 (Bostock et al.), а также 6,394,090 (Chen). Некоторые складываемые до плоского состояния респираторы имеют линии сварки, швы и складки, которые способствуют сохранению такими респираторами чашеобразной формы при их использовании. Предложено также включить в конструкцию основы маски элементы жесткости (смотри патентные заявки США 2001/0067700 (Duffy et al.), 2010/0154805 (Duffy et al.), а также промышленный образец США 659,821 (Spoo et al.)).
В настоящем изобретении, описание которого приводится ниже, предлагается складываемый до плоского состояния респиратор с улучшенным прилеганием к лицу и более удобный для ношения.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении предлагается фильтрующая лицевая респираторная маска, содержащая основу маски и область, в которой отсутствует материал периметра и которая находится в непосредственной близости к носовой области основы маски. Основа маски содержит фильтрующий конструктивный элемент, который содержит один или более слоев фильтрующей среды, расположенных между наружным покровным полотном и внутренним покровным полотном.
Канавка в носовой области улучшает эстетический вид респиратора, повышает комфорт его ношения и прилегание респиратора к лицу носящего, и кроме того, она обеспечивает функциональное улучшение фильтрующей лицевой респираторной маски, а именно, уменьшается, а предпочтительно полностью устраняется образование складок материала в носовой области, когда респиратор находится в рабочем состоянии, то есть, раскрыт до чашеобразной формы. Канавка образует область приема носа, которая, как седло, садится на нос пользователя и обжимает его, что повышает комфорт ношения респиратора и делает его посадку на лице носящего более устойчивой. Канавка в носовой области повышает также плотность прилегания респиратора к лицу носящего.
Глоссарий
Используемые в настоящем документе термины имеют следующее значение.
Термины "содержит" и "содержащий" имеют значение, стандартное для патентной терминологии, и являются терминами, подразумевающими открытое множество, в целом синонимичными терминам "включает" и "имеет". В дополнение к терминам "содержит", "включает" и "имеет", и их производным, которые являются общепринятыми терминами, означающими открытое множество, в настоящем документе может также использоваться сужающий термин "состоит в сущности из", который подразумевает полуоткрытое множество, в том смысле, что он исключает только те элементы, которые могут ухудшать работу предлагаемого респиратора при выполнении им своих основных функций.
Термин "чистый воздух" означает порцию атмосферного воздуха, профильтрованную для удаления из нее загрязнителей.
Термин "загрязнители" означает частицы (включая пыль, туманы и дымы) и/или прочие вещества, обычно не считаемые частицами (например, пары органических веществ), но которые могут находиться в воздухе во взвешенном состоянии.
Термин "поперечное направление" означает направление, проходящее от одной боковой стороне к другой боковой стороне респиратора, на виде респиратора спереди;
Термин "чашеобразная форма", а также его производные и аналоги означают любую форму, напоминающую сосуд, которая может надежно закрывать нос и рот носящего.
Термин "наружное газовое пространство" означает атмосферное газовое пространство, в которое попадает выдыхаемый газ после прохождения через основу маски и/или клапан выдоха и выхода за их пределы.
Термин "фильтрующая лицевая респираторная маска" означает респиратор, в котором основа маски сама по себе предназначена для фильтрации проходящего через нее воздуха, и в котором нет четко определяемых фильтрующих картриджей, прикрепляемых к основе маски, или фильтрующих элементов, заплавленных в основу маски для данной цели.
Термины "фильтр" и "фильтрующий слой" означают один или более слоев воздухопроницаемых материалов, основным назначением которых является удаление загрязнителей (например, частиц) из потока проходящего через них воздуха.
Термин "фильтрующая среда" означает воздухопроницаемую конструкцию, предназначенную для удаления загрязнителей из проходящего через нее воздуха.
Термин "фильтрующий конструктивный элемент" в целом означает воздухопроницаемый конструктивный элемент, фильтрующий воздух.
Термин "сложенный вовнутрь" означает, что элемент, к которому он относится, пригнут обратно к той части, от которой он является протяженным.
Термин "система крепления" означает конструктивный элемент или набор частей, способствующих удержанию основы маски на лице носящего.
Термин "внутреннее газовое пространство" означает пространство между основой маски и лицом носящего.
Термин "разделительная линия" означает линию сложения, шва, сварки, стежка, иного скрепления, шарнирного соединения и/или любые их комбинации.
Термин "основа маски" означает воздухопроницаемый конструктивный элемент, надеваемый пользователем поверх носа и рта и отделяющий внутреннее газовое пространство от наружного газового пространства (и включающий швы и скрепления, посредством которых соединены вместе слои и части основы маски).
Термин "носовой зажим" означает механическое устройство (отличное от пенистого элемента для носа), устанавливаемое на основе маски и используемое для обеспечения более плотной посадки основы маски по меньшей мере вокруг носа носящего.
Термин "периметр" означает наружный край основы маски, располагающийся в целом в непосредственной близости к лицу носящего при надевании маски на лицо; под "сегментом периметра" понимается часть периметра.
Термин "складка" означает место, по которому части элемента сложены или могут быть сложены друг с другом.
Термины "полимерный" и "пластический" означают материал, который в основном включает один или более полимеров, но который может также содержать и другие ингредиенты.
Термин "респиратор" означает устройство для фильтрации воздуха, носимое пользователем для обеспечения себя чистым воздухом для дыхания.
Термин "протяженный в поперечном направлении" означает, что элемент, к которому он относится, является протяженным в целом в поперечном направлении.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Аксонометрический вид спереди складываемой до плоского состояния фильтрующей лицевой респираторной маски 10, надетой на лицо пользователя.
Фиг. 2. Вид спереди основы 12 маски респиратора 10, изображенного на фиг. 1.
Фиг. 3а. Вид снизу основы 12 маски до ее раскрытия (в сложенном виде), с фланцами 30а, 30b в не сложенном положении.
Фиг. 3b. Вид снизу основы 12 маски до ее раскрытия (в сложенном виде), но с фланцами 30а, 30b, приложенными к фильтрующему конструктивному элементу 16.
Фиг. 4. Сечение фильтрующего конструктивного элемента 16, подходящего для использования в основе 12 маски, изображенной на фиг. 2.
Фиг. 5. Вид снизу основы 50 маски, имеющей носовую канавку 52 в соответствии с первым воплощением, при этом основа маски находится в частично раскрытом состоянии.
Фиг. 6. Вид сзади основы 50 маски, изображенной на фиг. 5, в раскрытом состоянии.
Фиг. 7. Сечение верхнего сегмента 24а внутреннего периметра и носовой канавки 52 плоскостью 7-7, отмеченной на фиг. 5.
Фиг. 8. Вид снизу основы 60 маски, имеющей носовую канавку 62 в соответствии со вторым воплощением, при этом основа маски находится в частично раскрытом состоянии.
Фиг. 9. Вид сзади основы 60 маски, изображенной на фиг. 8, в раскрытом состоянии.
Фиг. 10. Сечение верхнего сегмента 24а внутреннего периметра и носовой канавки 62 плоскостью 10-10, отмеченной на фиг. 8.
Фиг. 11А-11G. Возможные формы и размеры носовых канавок.
Фиг. 12. Схема процесса изготовления складываемой до плоского состояния фильтрующей лицевой респираторной маски, имеющей основу 50 маски и носовую канавку 52, изображенной на фиг. 5 и 6.
Фиг. 13. Схема процесса изготовления складываемой до плоского состояния фильтрующей лицевой респираторной маски, имеющей основу 60 маски и носовую канавку 62, изображенной на фиг. 8 и 9.
Подробное описание предпочтительных воплощений изобретения
В настоящем изобретении предлагается фильтрующая лицевая респираторная маска, имеющая область с канавкой, то есть область, в которой отсутствует материал, расположенную в непосредственной близости к носу носящего, когда маска надета на лицо. Область с канавкой повышает комфортность ношения респиратора и обеспечивает более плотное прилегание респиратора к лицу носящего.
В нижеследующем описании делаются ссылки на прилагаемые чертежи, которые составляют неотъемлемую часть настоящего описания, и на которых, в качестве примеров, показаны отдельные воплощения изобретения. Если не указано иное, то одинаковые или аналогичные элементы различных воплощений обозначены одинаковыми или аналогичными номерами позиций. При этом подразумевается также, что настоящее изобретение допускает и другие воплощения без отхода от его идеи и без выхода за пределы объема настоящего изобретения. Поэтому нижеследующее описание не следует понимать в ограничивающем смысле. Возможные прочие воплощения настоящего изобретения будут более понятны из описания примеров воплощений настоящего изобретения, приводимого ниже.
На фиг. 1 показан пример фильтрующей лицевой респираторной маски 10, которая может использоваться для обеспечения носящего чистым воздухом для дыхания, и которая может быть изготовлена в соответствии с принципами настоящего изобретения. Фильтрующая лицевая респираторная маска 10 включает основу 12 маски и систему 14 крепления. Для большей наглядности на фиг. 2 основа 12 маски показана без системы 14 крепления. Основа 12 маски имеет фильтрующий конструктивный элемент 16, через который должен пройти вдыхаемый воздух до того, как он войдет в систему дыхания носящего. Фильтрующий конструктивный элемент 16 удаляет из атмосферного воздуха загрязнители и благодаря этому носящий дышит чистым воздухом. Фильтрующий конструктивный элемент 16 может иметь различные формы и конфигурации, и как правило, ему придают форму, при которой он мог бы плотно прилегать к лицу носящего или плотно вставлялся в опорный конструктивный элемент. В целом форма и конфигурация фильтрующего конструктивного элемента 16 соответствуют общей форме основы 12 маски.
Основа 12 маски включает верхнюю часть 18 и нижнюю часть 20, отделенные друг от друга разделительной линией 22. В данном воплощении разделительной линией 22 является складка, протяженная в поперечном направлении через центральную часть основы маски, от одной ее боковой стороны к другой боковой стороне. Основа 12 маски включает также складку 45 по периметру, протяженную по меньшей мере вокруг части основы 12 маски. Часть фильтрующего конструктивного элемента 16, подвернутая на внутреннюю сторону маски по данной складке и располагающаяся в непосредственной близости к лицу носящего при надетом респираторе 10, включает верхний сегмент 24а внутреннего периметра (Фиг. 5) в верхней части 18 основы 12 маски и нижний сегмент 24b внутреннего периметра (Фиг. 6) в нижней части 20 основы 12 маски. Верхний сегмент 24а внутреннего периметра и нижний сегмент 24b внутреннего периметра, и возможно, складка 45, образуют уплотнение между основой 12 маски и лицом носящего.
Система 14 крепления (фиг. 1) имеет первый (верхний) ремешок 26, прикрепленный к верхней части 18 основы 12 маски скобой 29, и второй (нижний) ремешок 27. Ремешки 26, 27 могут быть изготовлены из самых различных материалов, таких, как термоотверждаемые резины, термопластические эластомеры, сплетенные или вязаные эластичные и/или неэластичные материалы и им подобные материалы. Ремешки 26, 27 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 ремешки 26, 27 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. Ремешки 26, 27 могут быть сплошными полосами материала, или могут содержать множество частей, соединенных друг с другом застежками или пряжками. В качестве альтернативы, из ремешков может быть сформирована петля, располагаемая за ушами носящего.
На фиг. 2 показана основа 12 маски, имеющая первый и второй фланцы 30а и 30b, расположенные на противоположных боковых сторонах 31а, 31b основы 12 маски. Ремешки 26, 27 (фиг. 1) являются протяженными от боковой стороны 31а к боковой стороне 31b. Конец второго ремешка 27 прикреплен к каждому из фланцев 30а, 30b скобой 29.
Фланцы 30а, 30b сложены вовнутрь к фильтрующему конструктивному элементу 16 до контакта с ним. Дополнительные подробности, касающиеся фланцев 30а и 30b, а также прочих элементов респиратора 10 и основы 12 маски, приводятся в патентной заявке США 13/727,923 "Filtering Face-Piece Respirator Having Folded Flange", поданной 27 декабря 2012 года и включаемой в настоящую заявку целиком посредством ссылки.
Носовой зажим 35 (фиг. 2) расположен в верхней части 18 основы маски, в непосредственной близости к сегменту 24а внутреннего периметра, по центру между боковыми краями основы маски, и такой зажим способствует более плотной посадке маски поверх носа, а также вокруг носа и верхних скуловых костей. Носовой зажим 35 может быть изготовлен из мягкого и легко поддающегося деформации металла или пластического материала, который пользователь может легко согнуть, чтобы подогнать его под форму своего носа. Носовой зажим 35 может содержать, например, полоску из мягкого и податливого металла, такого, как алюминий, которой можно легко придать форму, обеспечивающую удержание маски в требуемом положении плотной посадки поверх носа носящего и области сопряжения носа со щеками.
На фиг. 3а и 3b показана основа 12 маски, сложенная до плоского состояния (такое ее состояние именуется также в настоящем документе «состоянием до раскрытия»). На данных чертежах показаны также прочие элементы и особенности конструкции респиратора 10 и основы 12 маски.
Плоскость 32 условно разбивает основу 12 маски на первую и вторую боковые стороны 31а, 31b. Как это наиболее наглядно показано на фиг. 3а, на противоположных боковых сторонах 31а и 31b основы 12 маски расположены соответственно первый и второй фланцы 30а и 30b. Фланцы 30а, 30b, как правило, являются протяженными от основы 12 маски и могут составлять или не составлять единое целое с основой 12 маски, будучи при этом связаны с основной частью основы 12 маски. И хотя фланцы 30а, 30b могут содержать один или более слоев, или даже все слои, которые содержит фильтрующий конструктивный элемент 16, фланцы 30а, 30b не являются частью основной фильтрующей области основы 12 маски. В отличие от фильтрующего конструктивного элемента 16, слои, которые содержат фланцы 30а, 30, могут быть сжаты, что делает их в сущности непроницаемыми для газообразной среды. Фланцы 30а, 30b могут быть продолжениями материала, из которого изготовлен фильтрующий конструктивный элемент 16 основы 12 маски, или они могут быть сделаны из отдельного материала, например, из жесткой или полужесткой пластмассы. Фланцы 30а, 30b могут иметь выполненные на них швы или скрепления 34, повышающие жесткость фланцев, и сегмент 24b внутреннего периметра основы 12 маски также может иметь набор скреплений или швов 34, соединяющих вместе различные слои основы 12 маски. За счет этого сегмент 24b внутреннего периметра может иметь небольшую проницаемость для газовых сред. Сегмент 24а внутреннего периметра (фиг. 5 и 6) также может иметь набор скреплений или швов, соединяющих вместе различные слои основы 12 маски и способствующих также поддержанию требуемого положения носового зажима 35. Остальная часть фильтрующего конструктивного элемента 16, то есть, расположенная внутри ее периметра, может быть полностью проницаемой для газообразной среды (например, воздуха) в большей части своей поверхности, возможно, за исключением областей, в которых расположены скрепления, сварные швы или линии сложения.
Основа 12 маски включает также первую и вторую разделительные линии 36а, 36b, расположенные соответственно на первой и второй боковых сторонах основы 12 маски. Первый и второй фланцы 30а, 30b присоединены к основе 12 маски по первой и второй разделительным линиям 36а, 36b и могут быть повернуты или сложены относительно данных разделительных линий 36а, 36b вокруг осей или линий складок, в целом параллельных, или практически параллельных соответствующим разделительным линиям 36а, 36b, или расположенных под углом не более, чем примерно 30° к соответствующим разделительным линиям 36а, 36b, для перевода их в положение, показанное на фиг. 3b. Нижняя часть 20 может включать одну или более линий складок, протяженных в поперечном направлении от первой разделительной линии 36а ко второй разделительной линии 36b.
Фильтрующий конструктивный элемент 16, используемый в основе 12 маски, может быть фильтром типа, предназначенного для улавливания твердых частиц или фильтром, предназначенным для улавливания газов или паров. Фильтрующий конструктивный элемент 16 может быть также барьерным слоем, предотвращающим перенос жидкости с одной стороны фильтрующего слоя на другую сторону, например, предотвращающим прохождение аэрозолей или брызг жидкости (например, крови) через фильтрующий слой. В соответствии с потребностями приложения, для изготовления фильтрующего конструктивного элемента 16 может использоваться множество одинаковых или различных слоев фильтрующих сред. Фильтрующие слои, которые могут использоваться составе многослойной основы маски, как правило, являются слоями, обеспечивающими 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.
На фиг. 4 показан пример фильтрующего конструктивного элемента 16, имеющего множество слоев, в частности, внутреннее покровное полотно 38, наружное покровное полотно 40 и фильтрующий слой 42. Фильтрующий конструктивный элемент 16 может также иметь структурообразующую сетку, наложенную по меньшей мере на один слой, или даже на большее число слоев из слоев 38, 40 или 42, как правило, на наружную поверхность наружного покровного полотна 40, и способствующих приданию ему чашеобразной формы. Фильтрующий конструктивный элемент 16 может также иметь одну или более горизонтальных и/или вертикальных разделительных линий (например, складок или ребер), усиливающих его структурную прочность.
Внутреннее покровное полотно 38 может использоваться для обеспечения гладкой поверхности, контактирующей с лицом пользователя, а наружное покровное полотно 40 может использоваться для удержания волокон, отделяющихся от основы маски, или в эстетических целях. Оба покровных полотна: внутреннее 38 и наружное 40 - защищают фильтрующий слой 42. Покровные полотна 38, 40, как правило, не усиливают сколько-нибудь значительным образом фильтрующее действие фильтрующего конструктивного элемента 16, хотя наружное покровное полотно 40 может работать, как предварительный фильтр по отношению к фильтрующему слою 42. Для обеспечения достаточного уровня комфорта при ношении маски внутреннее покровное полотно 38 предпочтительно имеет более низкую массу на единицу площади и сформировано из более тонких волокон, как правило, более тонких, чем волокна наружного покровного полотна 40. Любое из покровных полотен, или оба покровных полотна 38, 40 могут иметь массу на единицу площади, составляющую от примерно 5 до примерно 70 г/м2 (как правило, примерно от 17 до 51 г/м2, и в некоторых воплощениях - от 34 до 51 г/м2), и волокна могут быть менее, чем 3,5 денье (как правило, менее, чем 2 денье, и более типично - менее, чем 1 денье), но более, чем 0,1 денье. Волокна, используемые для формирования покровных полотен 38, 40, обычно имеют средний диаметр, составляющий примерно от 5 до 24 мкм, как правило, примерно от 7 до 18 мкм, и более типично - примерно от 8 до 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.
Как правило, покровные полотна 38, 40 изготавливают из нетканых материалов, обеспечивающих комфортность ощущений при контакте с кожей, особенно на стороне фильтрующего конструктивного элемента, который вступает в контакт с лицом носящего, то есть, особенно это касается внутреннего покровного полотна 38. Подходящими материалами для изготовления покровного полотна могут быть материалы из микроволокон, выдуваемых из расплава (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). Могут также использоваться волокна «спанбонд».
Подходящее покровное полотно может быть изготовлено из полипропилена или смеси полипропилена с другим полиолефином, в которой содержание полипропилена составляет 50 весовых % или более. Полиолефиновые материалы, подходящие для использования в составе покровного полотна, могут включать, например, одиночный полипропилен, смеси двух полипропиленов, смеси полипропилена и полиэтилена, смеси полипропилена и поли(4-метил-1-пентен)а, и/или смеси полипропилена и полибутилена. Покровные полотна 38, 40 после их обработки предпочтительно имеют очень малое количество волокон, выступающих с их поверхности, то есть, имеют гладкую и приятную на ощупь наружную поверхность.
Фильтрующий слой 42, как правило, подбирается таким образом, чтобы он обеспечивал требуемый фильтрующий эффект. Фильтрующий слой 42, 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.
Фильтрующий слой 42 может иметь самые различные формы, и как правило, имеет толщину от 0,2 мм до 5 мм, более типичную - от примерно 0,3 мм до 3 мм (например, примерно 0,5 мм), и может быть в целом плоским полотном или гофрированным для увеличения площади поверхности. Фильтрующий слой 42 может также включать множество фильтрующих слоев, скрепленных вместе 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). Подходящими волокнами являются также электростатически заряженные волокна из фибриллированных пленок, а также волокна из шерсти, натертые канифолью, стекловолокна, волокна, выдуваемые из раствора и волокна электростатического распыления, особенно в форме микропленок. 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. В частности, на поверхность волокон фильтрующего слоя могут быть нанесены атомы фтора, что повышает эффективность фильтрации воздуха таким полотном в условиях масляного тумана.
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 электростатический заряд. В качестве альтернативы, фильтрующий слой может содержать 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. Слой сорбента может быть сформирован путем нанесения покрытия на основу, такую, как, например, волокнистая или сетчатая пена, в результате чего может быть получен тонкий, связанный с ней слой. Сорбирующие материалы могут включать активированные угли, химически обработанные или не обработанные, пористые глиноземно-кремнеземные каталитические субстраты, а также частицы глинозема.
И хотя на фиг. 4 показан фильтрующий конструктивный элемент 16, имеющий один фильтрующий слой 42 и два покровных полотна 38, 40, в альтернативных воплощениях фильтрующий конструктивный элемент 16 может содержать множество фильтрующих слоев 42 (или комбинацию из таких слоев). Так, например, по ходу вдыхаемого воздуха сначала может быть установлен фильтр предварительной (грубой) очистки, а далее может быть расположен фильтрующий слой более тонкой и избирательной очистки. В дополнение к этому, между волокнистыми и/или иными слоями, составляющими фильтрующий конструктивный элемент, могут быть расположены сорбционные материалы, например, активированный уголь. Кроме того, совместно с сорбционными слоями могут использоваться отдельные слои для фильтрации частиц, и такой фильтрующий конструктивный элемент может улавливать как частицы, так и газы.
При использовании респиратора входящий в него воздух, прежде чем попасть во внутреннее пространство маски, последовательно проходит через слои 40, 42 и 38. После этого воздух, находящийся во внутреннем газовом пространстве маски, вдыхается пользователем. При совершении пользователем выдоха воздух проходит в обратном направлении последовательно через слои 38, 42, и 40. В качестве альтернативы, на основе 12 маски может иметься клапан выдоха (не показан), позволяющий быстро вывести выдыхаемый воздух из внутреннего газового пространства маски во внешнее газовое пространство, без прохождения через фильтрующий конструктивный элемент 16. Наличие клапана выдоха может повышать комфорт пользователя за счет того, что из внутреннего пространства маски будет быстро выводиться теплый и влажный выдыхаемый воздух. В соответствии с настоящим изобретением, для быстрого выведения выдыхаемого воздуха из внутреннего газового пространства маски во внешнее газовое пространство маски может использоваться в сущности любой клапан выдоха, который обеспечивает подходящее падение давления и может быть надежно закреплен на основе маски.
В соответствии с настоящим изобретением, фильтрующая лицевая респираторная маска 10 включает область с удаленным материалом периметра, расположенную в области, находящейся в непосредственной близости к носу носящего, когда респиратор 10 надет на лицо. На фиг. 5, 6 и 7 показана основа маски респиратора, в которой используется первое воплощение носовой канавки, а на фиг. 8, 9 и 10 показана основа маски респиратора, в которой используется второе воплощение носовой канавки. Носовая канавка, изображенная на фиг. 5, 6 и 7, может рассматриваться, как «мелкая» носовая канавка, поскольку она расположена только в пределах сегмента 24а внутреннего периметра, в то время как канавка, изображенная на фиг. 8, 9 и 10, может рассматриваться, как «глубокая» носовая канавка, поскольку она захватывает не только сегмент 24а внутреннего периметра, но также и фильтрующий конструктивный элемент 16, будучи протяженной через складку 45.
Основа 50 маски, изображенная на фиг. 5 и 6, подобно основе 12 маски, изображенной на фиг.2 и 3, имеет верхнюю часть 18 и нижнюю часть 20, отделенные друг от друга разделительной линией 22, роль которой может выполнять, например, складка или линия сложения, протяженной через центральную часть основы маски от боковой стороны 31а к боковой стороне 31b. Основа 50 маски также включает периметр 24, который в свою очередь включает верхний сегмент 24а внутреннего периметра в верхней части 18 и нижний сегмент 24b внутреннего периметра в нижней части 20. Как верхний сегмент 24а внутреннего периметра, так и нижний сегмент 24b внутреннего периметра могут иметь скрепления или швы 34, соединяющие вместе различные слои фильтрующего конструктивного элемента 16. В верхнем сегменте 24а внутреннего периметра имеется носовая канавка 52, представляющая собой незаполненное пространство в различных слоях фильтрующего конструктивного элемента 16. То есть, носовая канавка 52 выполняется путем удаления части материала верхнего сегмента 24а внутреннего периметра фильтрующего конструктивного элемента 16.
Как было указано выше, в данном воплощении носовая канавка 52 является «мелкой» носовой канавкой, расположенной только в пределах верхнего сегмента 24а внутреннего периметра. Как показано на фиг. 7, верхний сегмент 24а внутреннего периметра примыкает к фактически используемой, как фильтр, части фильтрующего конструктивного элемента 16 по складке 45. Носовая канавка 52 расположена только в пределах верхнего сегмента 24а внутреннего периметра, не доходит до складки 45 и не выходит за нее в фильтрующий конструктивный элемент 16.
В воплощении, показанном на фиг. 8 и 9, основа 60 маски, подобно основе 50 маски на фиг. 5 и 6, имеет верхнюю часть 18 и нижнюю часть 20, отделенные друг от друга разделительной линией 22, роль которой может выполнять, например, складка или линия сложения, протяженной через центральную часть основы маски от боковой стороны 31а к боковой стороне 31b. Основа 60 маски также включает периметр 24, который в свою очередь включает верхний сегмент 24а внутреннего периметра в верхней части 18 и нижний сегмент 24b внутреннего периметра в нижней части 20. Как верхний сегмент 24а внутреннего периметра, так и нижний сегмент 24b внутреннего периметра могут иметь скрепления или швы 34, соединяющие вместе различные слои основы 60 маски. В верхнем сегменте внутреннего периметра имеется носовая канавка 62, представляющая собой незаполненное пространство в различных слоях фильтрующего конструктивного элемента 16. То есть, носовая канавка 62 выполняется путем удаления части материала верхнего сегмента 24а внутреннего периметра фильтрующего конструктивного элемента 16. В отличие от носовой канавки 52, в воплощении, изображенном на фиг. 5, 6 и 7, носовая канавка 62 является «глубокой» носовой канавкой, а именно, расположенной в верхнем сегменте 24а внутреннего периметра, проходящей через складку 45 и захватывающей фильтрующий конструктивный элемент 16 (смотри фиг. 10).
Канавки 52, 62, будучи областями, в которых удален материал верхнего сегмента 24а внутреннего периметра, улучшают эстетический вид респиратора, а также обеспечивают функциональные преимущества, в частности, они уменьшают, а предпочтительно, полностью устраняют образование нежелательных сборок верхнего сегмента 24а внутреннего периметра в рабочем состоянии основы 50, 60 маски, то есть, когда основа маски раскрыта до чашеобразной формы, как показано на фиг. 6 и 9. Носовые канавки 52, 62 образуют область приема носа, которая, как седло, садится на нос пользователя и обжимает его, что повышает комфорт ношения респиратора и делает его посадку на лице носящего более устойчивой, и кроме того, носовая канавка повышает также плотность прилегания респиратора к лицу носящего.
Носовые канавки 52, 62, выполняемые для различных целей, могут иметь различные формы и размеры (ширину, глубину). Так, например, носовая канавка, имеющая малую ширину, может делать положение маски на лице носящего более устойчивым, уменьшая амплитуду колебаний маски на поверхности носа. В некоторых воплощениях может быть желательно включение в конструкцию маски элемента, выполняющего роль подушки для носа, например, изготовленного из пены с открытыми ячейками, расположенного в непосредственной близости к носовой канавке 52, 62, а также носового зажима 35 (фиг. 2), с целью дополнительного повышения комфорта ношения маски.
Носовая канавка 52, 62 может иметь максимальную ширину, измеренную вдоль верхнего сегмента 24а внутреннего периметра, составляющую не более, чем 50 мм, а в большинстве воплощений - не более, чем 40 мм. Максимальная ширина носовой канавки 52, 62, может составлять, например, от 30 мм до 40 мм, или от 10 мм до 25 мм. В большинстве воплощений максимальную ширину носовая канавка имеет на краю верхнего сегмента 24а внутреннего периметра, наиболее удаленном от складки 45. В некоторых воплощениях ширина носовой канавки 52, 62 является постоянной по ее глубине, в то время как в других воплощениях ее ширина может уменьшаться по глубине. Минимальная ширина носовой канавки 52, 62 не устанавливается; кроме того, в некоторых воплощениях достаточным может быть даже простой разрез. Однако в большинстве воплощений ширина носовой канавки 52, 62 составляет по меньшей мере 3 мм.
Носовая канавка 52, 62 может иметь глубину, измеренную от края верхнего сегмента 24а внутреннего периметра (наиболее удаленного от складки 45), составляющую по меньшей мере 5 мм и не более, чем 30 мм (3 см). Глубина носовой канавки 52 может составлять, например, от 10 мм до 25 мм, или от 12 мм до 20 мм. В воплощениях, в которых носовая канавка является глубокой носовой канавкой, подобной носовой канавке 62, протяженной до складки 45, и возможно, за пределы складки 45, такая носовая канавка 62 является протяженной не более, чем на 10 мм за пределы складки 45, и в некоторых воплощениях - не более, чем на 5 мм.
На фиг. 11А-11G показаны семь различных типов носовых канавок. Все из показанных канавок могут быть «мелкими» или «глубокими», в зависимости от расстояния от края верхнего сегмента 24а внутреннего периметра до складки 45. Носовая канавка, показанная на фиг. 11А, имеет глубину D, составляющую 13,2 мм, ширину W, составляющую 20 мм, ширину WT при вершине, составляющую 2,31 мм, первый радиус R1 закругления (при вершине), составляющий 4 мм, и второй радиус R2, составляющий 10,5 мм. Носовая канавка, показанная на фиг. 11В, имеет глубину D, составляющую 13,2 мм, ширину W, составляющую 24,2 мм, первый радиус R1 закругления, составляющий 3,5 мм, и второй радиус R2, составляющий 6 мм. Носовая канавка, показанная на фиг. 11С, имеет глубину D, составляющую 13 мм, ширину W, составляющую 17,8 мм, первый радиус R1 закругления, составляющий 2,25 мм, и второй радиус R2, составляющий 7,5 мм. Носовая канавка, показанная на фиг. 11D, имеет ширину W, составляющую 20 мм, ширину WT при вершине, составляющую 6,75 мм, первый радиус R1 закругления, составляющий 2,25 мм, и второй радиус R2, составляющий 7,5 мм. Носовая канавка, показанная на фиг. 11Е, имеет ширину W, составляющую 20 мм, ширину WT при вершине, составляющую 7 мм, первый радиус R1 закругления, составляющий 0,7 мм, и второй радиус R2, составляющий 7,5 мм. Носовая канавка, показанная на фиг. 11F, имеет ширину W, составляющую 30 мм, первый радиус R1 закругления, составляющий 4 мм, второй радиус R2, составляющий 7,5 мм, и третий радиус R3, составляющий 12 мм. Носовая канавка, показанная на фиг. 11G, имеет ширину W, составляющую 38 мм, первый радиус R1 закругления, составляющий 4 мм, второй радиус R2, составляющий 7,5 мм, и третий радиус R3, составляющий 12 мм. Несмотря на то, что в данных примерах показаны носовые канавки, в целом имеющие параболическую форму и скругленную вершину, подразумевается, что могут использоваться канавки и других форм. Так, например, носовая канавка может быть треугольной, имеющей острую вершину, или она может быть квадратной, прямоугольной или трапециевидной, то есть, имеющей тупую вершину.
На фиг. 12 показано воплощение способа изготовления фильтрующей лицевой респираторной маски 10, имеющей основу 50 с носовой канавкой 52, как показано на фиг. 5, 6 и 7. Сборка респиратора 10 включает две стадии: стадию изготовления основы маски и заключительную стадию сборки. Стадия изготовления основы маски включает этапы: (а) ламинирования и фиксации нетканых волокнистых полотен (на фиг.12 не показан), (b) формирования линий изгиба для складок, (с) формирования носовой канавки, (d) подворачивания материала для формирования сегментов внутреннего периметра, (е) уплотнения латеральных краев маски, и (f) окончательной обрезки маски по форме, причем упомянутые этапы могут выполняться в любой последовательности и в любых комбинациях. Заключительная стадия сборки маски включает этапы: (а) придания маске чашеобразной формы, (b) сложения фланцев и приведения их в контакт с фильтрующим конструктивным элементом, и (с) присоединения к маске системы крепления (например, ремешков). По меньшей мере часть данного способа может быть организована, как непрерывный процесс, скорее, чем периодический процесс; так, например, этапы изготовления основы маски могут быть объединены в процесс, при котором маска непрерывно продвигается в направлении движения в машине.
И хотя на фиг. 12 это не показано, сначала три отдельных листа материала: внутреннее покровное полотно 38, наружное покровное полотно 40 и фильтрующий слой 42 - собирают вместе и накладывают друг на друга слоями для формирования материала фильтрующего конструктивного элемента 16. После этого данные материалы ламинируют друг с другом, например, с использованием адгезива, сварки под воздействием тепла или ультразвуковой сварки. Полученный в результате материал нарезают на лоскуты требуемого размера, как правило, на отрезки, подходящие для изготовления из каждого них одной маски.
К данному лоскуту прикрепляют носовой зажим 35, в частности, возможно его крепление в карман, сформированный между наружным покровным полотном 40 и фильтрующим слоем 42. На краю фильтрующего конструктивного элемента 16 формируют носовую канавку 52 путем удаления части материала фильтрующего конструктивного элемента. После этого полученный ламинат складывают требуемым образом и выполняют необходимые уплотнения и скрепления, включая складку 45. В данном воплощении с мелкой носовой канавкой вся носовая канавка 52 расположена между краем фильтрующего конструктивного элемента 16 и складкой 45; то есть, никакая часть носовой канавки 52 не достигает складки 45 и не выходит за пределы складки 45.
В некоторых воплощениях материал нарезают на отрезки требуемой длины, как правило, достаточной для изготовления одной маски, после формирования носовой канавки 52, складки 45 и/или прочих складок, гофр, уплотнений и скреплений.
После этого в сложенном материале ламината выполняют дополнительные складки, уплотнения и прочие элементы, такие, как фланцы 30а, 30b, и лоскут обрезают по форме для получения сложенной до плоского состояния основы маски.
Сложенную до плоского состояния основу маски раскрывают до чашеобразной формы и отворачивают вниз фланцы 30а, 30b, в результате чего получается фильтрующая лицевая респираторная маска 10 с носовой канавкой 52 в верхнем сегменте 24а внутреннего периметра фильтрующей лицевой респираторной маски 10. После этого добавляют ремешки 26, 27.
На фиг. 13 показано воплощение способа изготовления фильтрующей лицевой респираторной маски 10, имеющей основу 60 с носовой канавкой 62, как показано на фиг.8, 9 и 10. Подобно основе 50 лицевой маски с новой канавкой 52, способ изготовления которой показан на фиг. 12, сборка фильтрующей лицевой респираторной маски с основой 60 и носовой канавкой 62 включает две стадии: стадию изготовления основы маски и заключительную стадию сборки. Однако «глубокую» носовую канавку 62, как правило, формируют на краю фильтрующего конструктивного элемента 16 путем удаления большего количества (например, в глубину) материала фильтрующего конструктивного элемента 16. После этого полученный ламинат складывают требуемым образом и выполняют необходимые уплотнения и скрепления, включая складку 45. В данном воплощении с глубокой носовой канавкой такая носовая канавка 62 является протяженной от края фильтрующего конструктивного элемента 16 за пределы складки 45, в фильтрующий конструктивный элемент 16. После этого в сложенном материале ламината выполняют дополнительные складки, уплотнения и прочие элементы, такие, как фланцы 30а, 30b. Добавляют ремешки 26, 27, и сложенную до плоского состояния основу маски раскрывают до чашеобразной формы и отворачивают вниз фланцы 30а, 30b, в результате чего получается фильтрующая лицевая респираторная маска 10 с носовой канавкой 62 в верхнем сегменте 24а внутреннего периметра и фильтрующем конструктивном элементе 16 фильтрующей лицевой респираторной маски 10.
Настоящее изобретение допускает различные изменения и модификации без отхода от его идеи и в пределах его объема. Соответственно, настоящее изобретение не ограничено воплощениями, описанными выше, а его объем ограничивается воплощениями, изложенными в приведенной ниже формуле изобретения, а также их эквивалентами. Так, например, носовая канавка в соответствии с настоящим изобретением может быть включена в конструкцию так называемой «плоской» лицевой маски, подобной часто используемым в медицине.
Настоящее изобретение может быть успешно реализовано без использования любого элемента, не описанного явно в настоящем документе.
Все патенты и патентные заявки, цитируемые в настоящем документе, включая упоминаемые в разделе «Уровень техники», включены в настоящий документ целиком посредством ссылки. Если сведения, приводимые в настоящем документе, не совпадают с соответствующими сведениями документа, включенного в настоящую заявку посредством ссылки, следует руководствоваться сведениями, содержащимися в настоящем документе.
Реферат
Фильтрующая лицевая респираторная маска содержит систему крепления и основу маски, содержащую верхнюю часть и нижнюю часть, отделенные друг от друга разделительной линией, протяженной в поперечном направлении через центральную часть основы маски, фильтрующий конструктивный элемент, верхний сегмент внутреннего периметра в упомянутой верхней части, образуемый складкой фильтрующего конструктивного элемента, нижний сегмент внутреннего периметра в упомянутой нижней части, образуемый складкой фильтрующего конструктивного элемента и носовую канавку в верхнем сегменте внутреннего периметра упомянутой верхней части основы маски, протяженную от края верхнего сегмента внутреннего периметра и представляющую собой пространство, не содержащее материала. 14 з.п. ф-лы, 20 ил.
