可适形面罩的制作方法

本申请是pct国际申请日为2013年2月25日，pct国际申请号为pct/us2013/027665、国家申请号为201380035077.6并且发明名称为“可适形面罩”的申请的分案申请。

本发明涉及保护性面罩领域，具体地，涉及一种可适形面罩。

背景技术：

保护性面罩可用于多个领域中。在保健领域，面罩可用于保护患者和提供空中传播病原体的保健或用于预防驻留在体液或其他液体中的病原体的传播。佩戴保护性面罩在多种工业环境中也是有用的。

多种保护性面罩被构造为具有前面板和固定装置(如，人工系带)，所述前面板覆盖使用者的鼻部和口部，所述固定装置可将此前面板固定地附接至使用者头部。通常，前面板和系带在单独的过程中独立地形成并且随后彼此附接在一起(如，使用粘合剂、缝钉、或其他机械扣紧件)。由必须接合在一起的单独的部件构成的面罩具有一些缺点。前面板与系带之间的附接点可能被弄坏，例如通过牵拉所述系带被弄坏。另外，单独部件的独立制造工艺和后续的接合步骤会导致相对昂贵和耗时的过程。另外，附接点可能是面罩中的薄弱部位。例如，两个部件的附接可能导致在面罩中出现孔口，这些孔口允许病原体传递给面罩的佩戴者，或者允许从面罩的佩戴者传递病原体。

已知的是所谓的单片式面罩。在这种类型的面罩中，前面板与侧面板整体形成，所述侧面板以其他方式提供用于将面罩附接至佩戴者的开口。所述前面板和侧面板可以从幅材材料冲切并可以同时形成。这些面罩中的一些是可拉伸的，从而实现了与佩戴者面部的更好贴合。然而，可拉伸的单片面罩不一定具有一些应用所期望的过滤效能。此外，往往需要另外的部件(例如，金属鼻梁架)来实现与特定佩戴者的面部的期望贴合。作为基准点，鼻根(或鼻梁)的形状和尺寸在人与人之间有很大不同。许多现有外科面罩需要另外的医学鼻梁架部件，以便贴合特定佩戴者的鼻根。

继续需要的是可靠的面罩和用于制备面罩的便利制造工艺。

技术实现要素：

本公开的一些方面涉及一种包括弹性片材和过滤幅材的面罩。该弹性片材限定内表面、外表面和伸长形状。伸长形状形成中心部分以及相对的第一侧端部分和第二侧端部分，所述相对的第一侧端部分和第二侧端部分分别从所述中心部分的相对侧面延伸。孔口在第一侧端部分和第二侧端部分中的每个侧端部分中形成。最后，至少一个切口在中心部分处穿过弹性片材的厚度形成。过滤幅材形成至少一个褶绉并沿周边胶层粘结到弹性片材的外表面。周边胶层界定至少部分地由过滤幅材建立的腔室区域，其中至少一个切口向该腔室区域以流体方式开放。通过这种构造，面罩被构造成提供其中内表面紧贴使用者面部放置并且使用者的鼻部的一部分和嘴部穿过至少一个切口的佩戴状态。在该佩戴状态下，弹性片材的内表面的各部分接触使用者面部以形成限制腔室区域的基本上连续的接合线，从而有效地密封与使用者呼吸通道相关的腔室区域，其中所述折叠过滤幅材能够经由在使用者呼气时的一个或多个褶绉而在形状上展开。在一些实施例中，过滤幅材形成位于面罩的中心线的相对侧面的两个竖直褶绉。当面罩被扣紧至使用者时，两个竖直褶绉有利于面罩与使用者鼻根的贴合。在其它实施例中，切口是相对大的，并且具有泪滴状的形状，使用者的鼻部的一部分和嘴部容易通过所述切口。在其它实施例中，穿孔的狭缝或细纹被用作切口。在另一个实施例中，提升与使用者面部解剖结构的密封或贴合性的一个或多个翼片由面罩提供。无论如何，形成用于佩戴者的嘴部和鼻部的保护腔室。

当如本公开中所使用的术语“非织造”指的是片材或幅材时，意味着具有被交叉绞捻的单独纤维或丝线的结构，但不可证明是针织物。非织造织物或幅材可由各种工艺诸如熔吹工艺、纺粘法处理、水刺工艺和粘合梳理成网幅材工艺形成。

如本公开中所使用的术语“弹性的”指的是包括膜、纤维、非织造幅材或它们组合的任何材料，所述材料能够从拉伸或变形恢复。

附图说明

图1是根据本公开原理的面罩的平面图，该平面图是面罩面向外的侧面的平面图；

图2是图1的面罩面向佩戴者侧的平面图；

图3是图1的面罩的剖面图；

图4是图1的面罩的弹性片材部的平面图；

图5a是可用于本公开面罩的另一种弹性片材的平面图；

图5b是可用于本公开面罩的另一种弹性片材的平面图；

图5c是可用于本公开面罩的另一种弹性片材的平面图；

图5d是可用于本公开面罩的另一种弹性片材的平面图；

图6a是根据本公开原理的另一种面罩的平面图，该平面图是面罩面向外的侧面并示出过滤幅材构造的平面图；

图6b是根据本公开原理的另一种面罩的平面图，该平面图是面罩面向外的侧面并示出另一种过滤幅材构造的平面图；

图7a是根据本公开原理的另一种面罩的剖面图；

图7b是根据本公开原理的另一种面罩的剖面图；

图8a是被扣紧至使用者处于佩戴状态的图5a的面罩的透视图；

图8b是被扣紧至使用者处于佩戴状态的图8a的面罩的弹性片材部的透视图；

图8c是图8a的面罩在佩戴状态下的侧视图并示出面罩的横截面；

图8d是使用者面部的简化前视图并指示本公开的面罩与使用者头部之间的接触位置；

图9是根据本公开原理的另一种面罩的平面图，该平面图是面向内的侧面的平面图；

图10a是根据本公开原理的另一种面罩的平面图，该平面图是面向内的侧面的平面图；

图10b是图10a的面罩的平面图并示出设有面罩的翼片的向内折叠；

图11是根据本公开原理的另一种面罩的平面图，该平面图是面向外的侧面的平面图；

图12是根据本公开原理制备面罩的示例性方法的示意图；

图13a是由图1的面罩的连续分层幅材形成的卷的透视图；

图13b是由图1的面罩的连续分层幅材形成的另一种卷的透视图；

图14a是根据本公开原理的另一种面罩的平面图，该平面图是面向内的侧面的平面图；

图14b是图14a的面罩的面向外的侧面的平面图；

图15是根据本公开原理的另一种面罩的平面图，该平面图是面向外的侧面的平面图；并且

图16是根据本公开原理的另一种面罩的平面图，该平面图是面向内的侧面的平面图。

具体实施方式

根据本公开原理的面罩20的一个实施例在图1-图3中示出。作为基准点，图1示出从面罩20面向外的侧面观察时的变平形式(即，在被紧扣至使用者头部之前)的面罩20，而图2反映面向内侧或面向佩戴者侧的面罩20。面罩20包括弹性片材22和过滤幅材24。面罩20的这些部件和其他可选部件在下面更详细描述。但是一般而言，弹性片材22被构造成以包围佩戴者的鼻部的至少一部分和嘴部的方式扣紧至使用者。过滤幅材24以建立腔室区域26(图3)的方式粘结到弹性片材22。至少一个切口28穿过弹性片材22的厚度形成，并且便于佩戴者的呼吸通道在腔室区域26内的安置。就这一点而言，过滤幅材24和/或弹性片材22的可选特征结构提升面罩20与使用者面部轮廓包括鼻根的贴合，导致弹性片材22与使用者面部之间的多点接触。一旦被扣紧至使用者，过滤幅材24过滤流至使用者的气流和从使用者流出的气流。

弹性片材22

通过另外参考图4(该图以其他方式示出分离的弹性片材22)，弹性片材22限定外表面40(图1和图4)和内表面42(图2)。如图所示，在使用面罩20时，内表面42紧贴佩戴者面部放置。

在一些实施例中，弹性片材22具有伸长形状，其大体限定中心部分50以及分别在相对侧面与中心部分50侧接的第一侧端部分52和第二侧端部分54。中心部分50被构造成用于佩戴在人的鼻部的至少一部分和嘴部上方，并且第一侧端部分52和第二侧端部分54各自被构造成以便于接合人耳部的方式围绕人面部的相对侧面至少部分地延伸。在例示的实施例中，第一侧端部分52可被构造成围绕人面部的左侧延伸，并且第二侧端部分54可被构造成围绕人面部的右侧延伸。在一些实施例中，第一侧端部分52形成可用于接合人耳部的孔口60，并且第二侧端部分54具有接合人另一个耳部的孔口62。在一些实施例中，穿孔构件可被用于替代孔口60、62，并且穿孔构件的插孔部可被去除以形成对应的孔口。在下面描述的又一个实施例中，侧端部分52、54可被省略，并提供其他使用者接合的特征结构。

作为基准点，弹性片材22的周边(以及由此的面罩20的周边)可内在地限定供使用者佩戴的预期方向。例如，通过特定参考图4可看到，弹性片材22的周边p以及由此面罩20的周边(图1)大体限定下边缘70、上边缘72以及相对侧边缘74、76。弹性片材22的伸长形状限定横向t和纵向l。横向t与侧端部分52、54从中心部分50延伸的共同方向是相称的，并且纵向l垂直于横向t。在一些实施例中，纵向l也可被定义为平行于将中心部分50二等分的中心线c，其中弹性片材22围绕中心线c是对称的。在其它实施例中，纵向l与如下描述的制造面罩20时的弹性片材22的纵向相对应。记住这些指定，周边p的下边缘70总共由中心部分50和侧端部分52、54限定，并且在一些实施例中可被表征为朝上边缘72连续延伸，所述上边缘72从中心线c朝对应的侧边缘74、76延伸。相反地，虽然上边缘72可表现出朝下边缘70的曲率，下边缘70沿中心部分50从中心线c朝对应的侧边缘74、76延伸，但沿对应的侧端部分52、54的上边缘72的至少一个片段延伸远离朝对应的侧边缘74、76延伸的下边缘70。利用这种形状，则使用者将容易理解面罩20在佩戴者面部的扣紧使得下边缘70定位在佩戴者下巴附近，并且上边缘72定位在佩戴者鼻根附近。另选地，周边p可假设可以或可以不向使用者传达特定佩戴取向的多种其他形状。在又一实施例中，周边p可限定如下所述的一个或多个翼片。无论如何，在佩戴状态下，面罩20的观察者或佩戴者将容易察觉或理解纵向l是竖直的(即，当佩戴者直立时，上面识别的纵向l相对于地面看起来是竖直的)，并且横向t是水平的。面罩20的其他特征结构在下面相对于以此限定的竖直和水平方向进行描述。

记住面罩20被佩戴时的预期取向，切口28穿过弹性片材22的整个厚度形成并被定位在中心部分50中。通过这种布置，切口28以流体方式向腔室区域26(图3)开放。另外，切口28的尺寸和形状被设定成允许佩戴者鼻部的一部分和嘴部穿过其中。例如，通过图4的一个实施例，切口28具有长方形或泪滴状的形状。此外，切口28的尺寸和形状被设定成大体对应于人的面部解剖结构。例如，切口28可被观察为具有下部区域80和上部区域82。虽然切口28在整个区域80、82是连续或开放的，但切口28的尺寸或形状在横向t上展开，横向t从上部区域82向下部区域80延伸。该构造仅是一个合格构造，通过该构造，下部区域80被大体成形用于便于放置在佩戴者下巴处或其下方，而上部区域82更易于与佩戴者鼻部区域(例如，在鼻梁处或鼻梁下面)的期望形状相对应。

相对于图4的切口28说明和描述的形状相关特征结构是根据本公开原理的一个合格实施例。切口28可具有有利于人的鼻部的至少一部分和人的嘴部通过的各种形状。在其它实施例中，弹性片材22可在中心部分50中形成多个切口。例如，图5a示出将第一切口28a’和第二切口28b’限定为狭缝形式的替代弹性片材22’。狭缝28a’、28b’被布置成彼此相交，从而形成x形状并产生若干翼片90。当翼片90被压贴人的下巴、嘴部和/或鼻部时，翼片90彼此分开以允许佩戴者的面部解剖结构通过。

在另一个实施例中，弹性片材22”并入多个切口28”，如图5b所示。切口28”采用竖直布置狭缝的形式。在其它相关的实施例中，切口/狭缝28”中的一个或多个或全部可被布置在水平方向上，如图5c所示。

在又一个实施例中，并如图5d弹性片材22”’所示，多个切口28”’各自为穿孔线的形式。在弹性片材22”’被压贴人的面部时，穿孔线28”’内部撕裂或破裂，从而允许佩戴者的相应面部解剖结构通过。在其它实施例中，穿孔线28”’中的一个或多个或全部可如图所示在除了竖直方向之外的方向上延伸。甚至，根据本公开原理的面罩构造可如上所述并入切口28-28’中的一个或多个的组合。

返回图1-图4，弹性片材22任选地包括在局部或全部弹性片材22上方设置的微孔(未示出)，所述弹性片材22包括中心部分50和/或侧端部分52、54。虽然弹性片材22可由通常具有某种程度孔隙率的弹性非织造材料形成，但是可选的微孔可被有意赋予到弹性片材22中并可具有在约0.5mm到约1.5mm范围内的直径。所述微孔对于例如增加面罩20的透气性、伸长或舒适度中的至少一种可能是有用的。例如，如果在热和/或潮湿环境中佩戴面罩20时，则设置在所述弹性片材22中的微孔可以允许空气通过以提高舒适度。在第一侧端部分52和第二侧端部分54中并以其他方式与中心部分50隔开的微孔可平衡透气性、伸长或舒适度的期望以及面罩20在佩戴者鼻部和嘴部周围良好接触的期望。无论如何，当设置微孔时，所述微孔可以是小于切口28和/或不通过弹性片材22的整个厚度的量级。在其它实施例中，所述微孔可以被省略。

弹性片材22可具有不同于白色的颜色或可具有多种颜色的图案。在其它实施例中，弹性片材22可被赋予图形。术语“图形”指的是在面罩20上可见的任何设计、形状、图案或图片，并具体包括文字(例如，包括一个或多个字母数字符号)、包括一个或多个图片的图示图像以及它们的组合。例如，当佩戴者为儿童时，彩色图案和/或图形可为佩戴者提供乐趣。

在一些实施例中，中心部分50以及第一侧端部分52和第二侧端部分54由相同材料形成并形成一体结构。换句话讲，中心部分50以及第一侧端部分52和第二侧端部分54不是作为随后被接合在一起的三个独立工件形成。相反，中心部分50以及第一侧端部分52和第二侧端部分54形成连续结构。因此，虽然中心部分50可以不在弹性片材22中被明确限定为独立结构，但过滤幅材24的粘结可被看成是有效限定中心部分50的区域。另外，根据本发明的和/或根据本发明制备的面罩在其没有被佩戴时通常具有平坦(即，平面)形状。术语“平坦的”指的是多个部分中的任意部分基本上平行(即，在10、7.5或5平行度以内)于由弹性片材22限定的平面。术语“平坦的”还指的是本文公开的面罩通常不具有迫使作为整体的面罩处于弯曲或持久弯曲或折叠位置的装置(例如，密封、接缝或粘结)。

弹性片材22被构造成在一个或多个方向拉伸。在一些实施例中，弹性片材22在至少一个方向上具有至少5％(在一些实施例中，至少10、25、40、50、75或100)最高至大约150、200、250、300、350或500％的伸长。以百分比拉伸的伸长是[(延伸长度-初始长度)/初始长度]乘以100。例如，如果具有1cm初始长度的材料可被拉伸0.50cm，即延伸长度是1.50cm，所述材料可以说具有50％的伸长。在一些实施例中，弹性片材22既可在横向t拉伸又可在纵向l拉伸。在一些实施例中，中心部分50和侧端部分52、54均可在一个或多个方向上拉伸。弹性片材22在横向t或纵向l中的至少一个方向的拉伸能力通常允许佩戴者面部的更充分覆盖并提供适应潜在使用者的各种尺寸面部的更多灵活性。具体地，中心部分50的水平和竖直拉伸通常允许在面部的更好贴合。

弹性片材22还呈现拉伸后的恢复。恢复指的是通过施加偏置力在拉伸材料后，所述偏置力终止时拉伸材料的收缩。例如，如果具有1.0cm的松弛、非偏置长度的材料通过被拉伸到长度为1.5cm而伸长50％，并随后在释放拉伸力后收缩到1.1cm的长度，那么该材料将从其伸长长度恢复80％(0.4cm)。弹性片材22可具有例如至少25、50、60、70、75或80％的恢复。

在一些实施例中，中心部分50的不同片段可以在相同方向具有不同的伸长。例如，在沿中心部分50的下部边缘70和上部边缘72处，在横向t的伸长可以最高至5(在一些实施例中，4、3、2或1)％，而在下部边缘70与上部边缘72之间，在横向t的伸长可以大于5％和最高至15(在一些实施例中，14、13、12、11或10)％。在其它实施例中，在沿中心部分50的下部边缘70和上部边缘72处，在纵向l的伸长可以最高至5(在一些实施例中，4、3、2或1)％，而在下部边缘70与上部边缘72之间，在横向t的伸长可以至少是70(在一些实施例中，至少75、80或85)％。在下部边缘和上部边缘70、72处减少的伸长可以对例如提供紧贴使用者面部的良好密封有用。在一些实施例中，中心部分50在横向t具有少于10(在一些实施例中，最高至7.5、5、2.5或2或1)％的伸长。在一些实施例中，第一侧端部分52和第二侧端部分54各自在纵向l或横向t中的至少一个方向具有至少15(在一些实施例中，至少20、25、30、40、50、75或90或100)％并最高至大约500(在一些实施例中，最高至350、300、250或200)％的伸长。中心部分50的伸长量可通过例如材料的选择、过滤幅材24到中心部分50的附接程度以及过滤幅材24提供的其他特征结构而被控制。限制中心部分50的伸长可以允许更好的过滤特性。

各种材料可用于弹性片材22。例如，在一些构造中，弹性片材22是弹性非织造幅材。在一些实施例中，弹性非织造幅材或其部分包括纺粘、熔喷、或水刺非织造物。术语“纺粘”指的是通过从喷丝头的多个细小通常圆形毛细管挤出作为细丝的熔融热塑性材料并接着被快速减小到纤维所形成的细径纤维，所述多个细小通常圆形毛细管具有挤出细丝的直径。纺粘纤维通常为连续的并且具有通常大于约7微米且更具体地讲在约10微米和约20微米之间的直径。术语“熔喷”指的是通过多个细小通常圆形冲模毛细管将作为熔融细线或细丝的熔融热塑性材料挤出为汇合高速通常是热的气(例如，空气)流而形成的纤维，这使熔融热塑性材料的细丝变细以减小其直径，所述直径可以是微纤维直径。然后，熔喷纤维被高速气流携带并被沉积在收集面上，以形成随机分散的熔喷纤维幅材。熔喷纤维通常为可连续的或不连续的微纤维，并且具有通常小于10微米的直径。水刺法使用高速度水射流撞击幅材以使幅材的纤维混合。水刺法也称为水缠绕法，并且可在例如利用梳理成网和气纺成网制备的纤维幅材上来实施。

用于制备弹性非织造幅材或其部分(如，片材)的示例性可用材料包括热塑性弹性体，例如aba嵌段共聚物、聚氨酯弹性体、聚烯烃弹性体(如，茂金属聚烯烃弹性体)、聚酰胺弹性体、乙烯-醋酸乙烯弹性体、和聚酯弹性体。aba嵌段共聚物弹性体通常为这样的弹性体，其中a嵌段为聚苯乙烯系，并且b嵌段为共轭双烯(例如，低级亚烷基双烯)。a嵌段通常主要由取代(例如，烷基化)或未取代苯乙烯系部分(例如，聚苯乙烯，聚(α-甲基苯乙烯)，或聚(t-丁基苯乙烯))形成，并具有从大约4,000到50,000克每摩尔的平均分子量。一个或多个b嵌段通常主要由共轭双烯(例如，异戊二烯，1，3-丁二烯，或乙烯-丁烯单体)形成，所述共轭双烯可以是被取代或未取代的，并具有从大约5,000到500,000克每摩尔的平均分子量。a嵌段和b嵌段可以采用，例如，线性、放射状或者星状构型构造。aba嵌段共聚物可以包含多个a和/或b嵌段，所述嵌段可由相同或不同的单体制成。典型的嵌段共聚物为线性aba嵌段共聚物，其中a嵌段可相同或不同，或者为具有三个以上嵌段且主要由a嵌段封端的嵌段共聚物。多嵌段共聚物可含有，例如，一定比例的ab双嵌段共聚物，其趋于形成更为发粘的弹性体膜区段。在一些实施例中，可用于实施本发明的弹性非织造片材由多种可用材料(如，聚丙烯、聚丙烯-聚乙烯共聚物、和热塑性聚氨酯)制成。在一些实施例中，弹性非织造幅材由例如多组分(如，诸如皮芯之类的双组分)纤维制成。在一些实施例中，弹性非织造幅材为各层中具有不同材料(如，上述材料)的多层层合物。例如，弹性非织造幅材可包括两层纺粘纤维之间的熔喷纤维层。

可例如取决于皮肤对材料的感觉来选择用于弹性非织造部分或片材的材料。弹性非织造片材可由靠着皮肤感觉柔软的材料制成。弹性非织造片材也可由具有橡胶感的材料制成以使得其保持在适当位置。

可用于制备弹性非织造片材的若干材料为市售的，例如以商品名“vistamaxx”得自得克萨斯州休斯敦的埃克森美孚公司(exxonmobil，houston，texas)的聚烯烃和以商品名“irogran”得自德克萨斯州伍德兰德的亨斯迈(huntsman，thewoodlands，texas)的热塑性聚氨酯弹性体。在一些实施例中，弹性非织造片材包括矩阵非织造材料。在一些实施例中，弹性非织造片材包括以商品名“straflex”得自日本东京的出光兴产株式会社(idemitsukosanco.，ltd.，tokyo，japan)的纺粘非织造物。在其它实施例中，弹性片材是采用苯乙烯嵌段共聚物芯材料和护套材料的双组分弹性非织造幅材。例如，(以商品名g1643，md6705，或md6717)得自得克萨斯州休斯敦的科腾聚合物有限责任公(polymersllc，houston，texas)的苯乙烯嵌段共聚物芯和聚丙烯护套的双组分弹性非织造幅材。芯∶护套比可以是例如85∶15或80∶20。

过滤幅材24

过滤幅材24粘结到中心部分50，如下面更详细所述。本文相对于过滤幅材24所述的术语“过滤”指的是将面罩佩戴者的一部分呼气或将面罩佩戴者遇到的一部分吸入分离或去除。过滤幅材24通常能够提供到佩戴者或来自佩戴者的病原性微生物传送屏障、捕获过敏原(例如，花粉)、捕获颗粒、捕获或掩盖气味、捕获或提供对液体的屏障、去除冷空气(即，提供保温)或减少病毒或细菌污染中的至少一种。

如图1和图3所示，过滤幅材24形成至少一个褶绉100。在一些实施例中，褶绉100是通过例如图3所示将过滤幅材24第一次折回其自身并接着第二次折回其自身产生折叠线102、104而制备的平坦褶绉。虽然如图3所示的褶绉100是单个褶绉，但是双褶绉或其他多重褶绉也可用于本公开的面罩。对于双褶绉，通常以相同折叠方向重复上述的折叠图案两次。对于多褶绉，通常重复这种折叠图案多次。在平坦的折叠材料中，大多数折叠材料基本上平行于(即，10、7.5或5平行度内)由弹性片材22限定的平面。如图3中所示的平坦褶绉可用于允许紧凑堆叠或卷起本文所公开的面罩。相比之下，如果过滤幅材24通过拉伸粘结叠层被附接至弹性片材22，则过滤幅材24中存在的褶皱会妨碍本文所公开的面罩的紧凑堆叠或卷起。

褶绉100被布置在过滤幅材24中，使得在过滤幅材24最终组装到弹性片材22时，褶绉100(或折叠线102、104)基本上平行于(即，在10平行度以内)纵向l延伸，并因此可被称为竖直褶绉(即，当面罩20由使用者佩戴时，褶绉100(由折叠线102、104的方向限定)具有竖直取向)。虽然单个竖直褶绉100被示出，但是在其它实施例中，可设置两个竖直褶绉。例如，利用图6a的替代面罩20′，第一竖直褶绉110和第二竖直褶绉112通过过滤幅材24′形成并可位于中心线c的相对侧。如下所述，利用该合格构造，在面罩20′被施加于使用者面部时竖直褶绉110、112的伸展提升了面罩20′相对于使用者鼻根形状的贴合。

在又一个实施例中，并参考图6b，本公开的面罩可包括一个或多个水平褶绉120。在又一个实施例中，过滤幅材24可包括一个或多个竖直褶绉和一个或多个水平褶绉的组合。

返回图1-图3，多种材料可用于制备过滤幅材24。在一些实施例中，过滤幅材24是非织造材料(例如，聚丙烯非织造材料)。另选地，过滤幅材24可以是微复制型的穿孔膜。过滤幅材24还可以包括多层非织造材料或微复制型的穿孔膜。在一些实施例中，过滤幅材24是带电荷的。带电荷的过滤介质通常通过下述方式来提高过滤效率：将有待过滤的粒子借助其电荷朝过滤器吸引。在一些实施例中，过滤幅材24是驻极体。驻极体处理可以通过多种技术(例如，在美国专利5,401,446；4,215,862；4,375,718；4,592,815；以及4,874,659中描述的技术，上述专利公开的全部内容以引用方式并入本文)执行。在一些实施例中，过滤幅材24具有至少99(在一些实施例中，98、97、96或95)％的过滤效率。

在一些实施例中，过滤幅材24可用于例如保护面罩佩戴者免受难闻气味的侵袭。在这些实施例中的一些实施例中，过滤幅材24用活性炭或其他颗粒加载。在相关实施例中，过滤幅材24可以包括两层或更多层材料，例如以垫的形式。过滤幅材24还可以是使用常规技术将颗粒均衡分散在整个非织造幅材上的非织造幅材。或过滤幅材24可以用嵌入在非织造物中的颗粒形成，例如可得自日本大阪可乐丽化学公司(kuraraychemicalco.，osaka，japan)的活性炭纤维非织造物。在其它实施例中，过滤幅材24提供有芳香剂(例如，用于掩盖难闻气味)。

在一些实施例中，过滤幅材24或其一部分是绝热的微纤维非织造幅材。例如，过滤幅材24可以包括如美国专利4，118,531所述的微纤维和卷曲短纤维的混合物，该专利公开的全部内容以引用方式被并入本文。在这些实施例中一些实施例中，过滤幅材24可包括两层或更多层材料，例如以垫的形式。

在其它实施例中，过滤幅材24包括抗病毒、抗细菌、抗真菌剂。这种类型的合适试剂包括柠檬酸、硼酸和氧化银。在所述实施例中的一些实施例中，过滤幅材24包括抗病毒、抗细菌或抗真菌剂被施加在其上面的非织造幅材(例如，通过例如在美国专利4,856,509中所述的轧制或喷涂)。抗病毒、抗细菌或抗真菌剂可以被用于杀死空气中的病原体和体液或与面罩接触的其他液体中的病原体。

在其它实施例中，过滤幅材24或其一部分是以商品名“thinsulate”可得自明尼苏达州圣保罗市3m公司(3mcompany，st.paul，minnesota)的微纤维绝缘。

在一些实施例中，过滤幅材24或其一部分提供对液体的屏障，例如借助至少一个表面上具有低表面能涂层或嵌入在幅材中的低表面能材料。低表面能涂层或材料可设有例如蜡、硅树脂、或含氟化合物添加剂。合适的含氟化合物添加剂包括在美国专利5,025,052；5,099,026；5,706,804；和6,127,485中描述的那些。提供液体屏障(即，抗液体性)的过滤幅材可用于例如外科面罩。虽然某些过滤幅材构造可被设计表现出多种功能，但是根据本公开的面罩可以包括两种不同过滤幅材部分，每种过滤幅材部分具有相同或不同功能。例如，所述面罩可以包括被充电以去除颗粒的第一过滤幅材部分和被设计提供绝热的第二过滤幅材部分。所述功能中的任一种的组合可以被采用。为了制备根据这些实施例的面罩，使用具有预期功能的两种不同过滤幅材部分并将其组合以限定过滤幅材24。

弹性片材22/过滤幅材24粘结

无论用于弹性片材22和过滤幅材24的材料如何，过滤幅材24均沿周边胶层122被直接或间接粘结到弹性片材22的外表面40。最佳如图1所示，周边胶层122是连续的，从而形成腔室区域26的闭合边界。在一些实施例中，周边胶层122跟随过滤幅材24外边缘的形状和轮廓，虽然在其它实施例中周边胶层122可在各个位置偏离过滤幅材24。另外，周边胶层122可横跨一个或多个褶绉100的端部中的一者或两者延伸并且涵盖该一个或多个褶绉100的端部中的一者或两者。在一些构造中，周边胶层122是超声形成的粘结。另选地，其它粘结形式也是合格的，例如粘合剂、热熔融、热熔、针刺等。

通过参考图3，周边胶层122被示出为包括在过滤幅材24与弹性片材22之间的直接粘结(即，过滤幅材24接触弹性片材22的外表面40)。在其它实施例中，一种或多种附加层或材料可被包括在过滤幅材24与弹性片材22之间。例如，并如图7a所示，根据本公开原理的替代面罩130包括粘结到弹性片材22的中心部分50的第二幅材部分132。弹性片材22、过滤幅材24和第二幅材部分132可以以任何构型布置。在例示的实施例中，第二幅材部分132被设置在过滤幅材24上，使得第二幅材部分132被夹在弹性片材22与过滤幅材24之间(即，过滤幅材24被间接粘结到弹性片材22)。第二幅材部分132可以是聚合物膜或被选择提供期望过滤、支撑或其他功能特征的其他材料。图7b示出根据本公开原理的另一种面罩140并包括被层合至弹性片材22的外表面40的聚合物膜142(例如，多烯属膜)。过滤幅材24被粘结到聚合物膜142(并因此被间接粘结到弹性片材22)。

使用方法

返回图1-图4，在使用期间，面罩20被施加并被扣紧到佩戴者的头部，其中弹性片材22的内表面42面向佩戴者。具体地，中心部分50与佩戴者的嘴部和鼻部大致对齐，并且第一侧端部分52和第二侧端部分54被扣紧到佩戴者的耳部。这种布置自然地将中心部分50引向佩戴者鼻部的至少一部分和嘴部上方。图8a示出被扣紧至人150的面罩20’。沿中心部分50的上边缘72大体沿佩戴者鼻根区域152的轮廓延伸，而下边缘70自然嵌套在佩戴者下巴区域154的下方或附近。与这种布置相称的是，佩戴者鼻部的至少鼻孔区域和佩戴者的嘴部穿过切口28(图2)。作为基准点，图8b示出被施加或扣紧至佩戴者150的面罩20’的弹性片材22(即，为了便于说明，过滤幅材24’(图6a)被从面罩20’去除)，并反映佩戴者鼻部162的一部分和嘴部160穿过切口28。因此，嘴部160和鼻孔164(即，佩戴者呼吸通道)与腔室区域26流体连接，大体如图8c所示。值的注意的是，在腔室区域26内的嘴部160和鼻孔164与使用者的环境有效隔离，这是由于弹性片材22在有效生成基本上连续的接触区域的不同位置处与使用者面部166的贴合。更具体地，在弹性片材22被拉伸以便在佩戴者耳部与下巴区域154下面之间延伸时，使得弹性片材22在各个位置或点处与佩戴者面部166直接接触，所述各个位置或点共同形成界定腔室区域26(以及使用者头部160和鼻孔164)的在弹性片材22与使用者面部166之间的基本上连续的(例如，10％以内的实际连续)接合线。在弹性片材22的内表面42与使用者面部166之间形成的接触“线”不一定是规则或均匀的形状；相反，如图8d大体所示，沿使用者面部166的接触线170可以在过多不同位置实现，这是由于佩戴者面部166的解剖结构轮廓。无论如何，并另外参考图8a，图8a示出其中面罩20’包括在面罩中心线c的相对侧(图4)的两个竖直褶绉110、112的实施例，竖直褶绉110、112可随着弹性片材22的拉伸稍微展开，这更确保弹性片材22将在鼻根区域152适形并接触使用者面部166，无论鼻根区域152的特定形状或尺寸如何。更具体地，在弹性片材22被朝使用者耳部牵拉或拉伸时，面罩20’在鼻根区域152处经受张力；竖直褶绉110、112的面向内折叠线被朝使用者面部拖曳来响应该张力，从而适形鼻根区域152的形状。作为基准点，鼻根区域152的刚度可导致弹性片材22与鼻根区域152之间的不完全接触并因此导致腔室区域26周围的不完全密封。

一旦面罩20’被施加于佩戴者，褶绉110、112(或上述其他褶绉构型中的任一个)可在必要时自由展开，以适应使用者面部166的轮廓以及吸入和呼出气息。

增强接触

根据本公开原理的另一个实施例面罩180在图9中示出(在图9中被示出为面向内或面向佩戴者侧)。面罩180包括弹性片材182和过滤幅材184。弹性片材182可由上述材料中的任一种(及其表现出上述特性中的任一种)形成，并提供中心部分186，其中至少一个切口188在所述中心部分186内形成。切口188可呈现上述形式中的任一种并穿过弹性片材182的厚度。过滤幅材184还可呈现先前描述形式中的任一种，并且包括一个或多个褶绉(在图9中被隐藏)。周边胶层190将过滤幅材184固定至弹性片材182。虽然面罩180因此非常类似于面罩20，但是周边p的形状被更改。具体地，弹性片材182、过滤幅材184中的至少一者或两者被切割以限定在上边缘196处或从上边缘196延伸的第一翼片192和第二翼片194。翼片192、194可如图所示相对于面罩中心线c对称布置，或可具有相异的形状。甚至，可以仅提供一个翼片或两个以上的翼片。无论如何，翼片192、194相对于上边缘196是可折叠的。利用这种构造，当面罩180被施加于使用者头部时，翼片192、194可如图9中的箭头所表示被手动向内折叠(朝使用者面部)。向内折叠的翼片192、194将直接接触使用者面部以形成面罩180与使用者面部的上部之间的更好或更完全接触。

根据本公开原理的另一个实施例面罩200在图10a中示出(在图10a中被示出为面向内或面向佩戴者侧)。面罩200类似于上述的面罩20(图1-3)，并且包括弹性片材202和过滤幅材24(主要被隐藏在图10a的视图中)。弹性片材202可具有上述形式中的任一种，并形成切口204。利用图10a的构型，切口204包括在中心部分206中穿过弹性片材202厚度的若干切口，其组合以限定第一翼片208和第二翼片210。翼片208、210分别连接至在对应折叠线212、214处的中心部分206的其余部分。在其它实施例中，可只提供一个翼片或两个以上的翼片。当面罩200被施加于使用者头部时，翼片208、210可如图10b所示被手动向内折叠(朝使用者面部)。向内折叠的翼片208、210将直接接触使用者面部以形成面罩200与使用者面部对应部分之间的增强的接触。

根据本公开原理的另一个实施例面罩220在图11中示出(在图11中被示出为面向外的侧面)。面罩220可以非常类似于上述的面罩(例如，图1-图3的面罩20，图6a的面罩20’等)中的任一个，并包括弹性片材22和过滤幅材24。弹性片材22可具有上述形式中的任一种，并形成如先前描述的切口(在图11的视图中被隐藏，但类似于例如图2的切口28)。过滤幅材24也可具有上述形式中的任一种，并可被形成以限定一个或多个褶绉。此外，面罩220包括可成形鼻梁架222。鼻梁架222可以是现有技术中已知类型的鼻梁架，并且任选地是能够被佩戴者手动适应或操纵以贴合佩戴者鼻部轮廓的软金属条带、柔韧极软金属或塑料。鼻梁架222可如图所示被施加于(例如，粘合、粘结等)与上边缘72相邻的过滤幅材24的外面(面向外的侧面)。另选地，鼻梁架222可沿弹性片材22的面向内的侧面等被保持在弹性片材22与过滤幅材24之间。

制备方法

根据本公开制备面罩的一些方法包括将过滤幅材以及可选第二幅材粘结到弹性幅材(例如，弹性非织造幅材)的中心通道以形成层合幅材，并随后将面罩压印到分层幅材中。利用这些可选技术，多个面罩可在连续的基础上进行制造，并可以卷筒形式彼此临时保持在一起。所述分层幅材可以是任何尺寸，并且所述面罩可以借此以任何数量、形状或尺寸从其被压印。

根据本公开制备面罩的方法的实施例的示意图在图12中示出，并可类似于在pct专利公布wo2011/0109327a2中所述的制备方法，该专利申请的全部教导内容以引用方法并入本文。在例示的实施例中，过滤幅材230和可选第二幅材232一起被馈送至打褶工位236，所述过滤幅材和可选第二幅材在所述打褶工位被提供为期望的打褶构型。在其它实施例中，可选的第二幅材232可在与过滤幅材230合并之前被馈送穿过切割或压印工位，并且一个或多个切口、狭缝、孔或穿孔可在所述切割或压印工位处形成。无论如何，弹性幅材234被连续馈送穿过形成一个或多个切口(例如，切口28(图2))的切割或压印工位238。然后弹性幅材234在粘结工位240处被接合到过滤幅材230(以及可选的第二幅材232)，在该粘结工位240处执行适当的粘结方法(例如，超声焊接、热粘结(例如，热点粘结)、粘合剂粘结、层合、缝粘结、熔融粘结、针刺和水力缠结)。在粘结后，接合的幅材通过冲模切割工位242以提供各个面罩244，所述各个面罩可以在堆放或包装工位246处如所期望的被包装。利用包括可选鼻梁架222(图11)的实施例，鼻梁架222可在冲模切割工位242处的处理之后被施加(例如，胶粘、焊接等)于所述各个面罩244。

对于根据本公开和/或根据本公开制备的面罩，第一侧端部分、第二侧端部分以及弹性片材的中心部分均可以彼此一体化形成并在一个工件中从连续弹性幅材压印而成。压印包括切割例如具有连续切口或不连续切口(如，穿孔)的分层幅材。可例如利用冲模切割(如，旋转冲模切割)或激光切割来制备切口(如，连续或不连续的切口)。再参考图2，在一些实施例中，中心部分50、第一侧端部分52以及第二侧端部分54可以各自分别用穿孔构件压印变成切口28和孔口60、62。穿孔构件的去除可以在使用者已获得面罩20后完成，或在最后由使用者购买和使用之前的较晚制造阶段完成。上述的可选微孔可以与面罩20的压印(例如，冲模切割)一起同时在弹性幅材22的一部分中形成。另选地，分层幅材或弹性幅材可以用微复制型切割工具处理，以在弹性幅材粘结到过滤幅材和可选第二幅材之前在所述幅材的至少一部分中形成微孔。

上述多个面罩的连续幅材制造的有利之处在于，减少或消除单独的制造步骤。连续幅材制造是可能的，这是因为中心部分50以及第一侧端部分52和第二侧端部分54可在压印过程期间同时形成。此外，这样的面罩构型使得在纵向是连续的过滤幅材和弹性非织造幅材以及可选第二幅材可以被使用。

根据本公开的多个面罩和/或根据本公开制备的多个面罩可以被形成或提供为如图13a和图13b所示的面罩300的卷。卷300包括在由连续弹性材料幅材306(例如，上述的弹性片材22(图1))和过滤幅材308(例如，上述的过滤幅材24(图1))限定的连续多层幅材304中形成的多个面罩302。在例示实施例中，连续幅材304包括在纵向上连续设置的多个面罩302，连续幅材304具有第一纵向边缘320和第二纵向边缘322(例如由弹性幅材306限定)。每个面罩302的第一侧端部分324(例如，上述第一侧端部分52(图1))延伸到连续分层幅材304的第一纵向边缘320，并且第二侧端部分326(例如，上述的第二侧端部分54(图1))延伸到其第二纵向边缘322。过滤幅材308沿弹性幅材306的中心通道328被粘结。在类似实施例中，过滤幅材308以使得中心通道328的至少一部分在相对于第一侧端部分324和第二侧端部分326的至少一个方向具有减少伸长的方式粘结到中心通道328。在一些实施例中，中心通道328在纵向(图4中的纵向l)上具有最高至5(在一些实施例中，最高至4、3、2或1)％的伸长。中心通道328的伸长可以通过例如上述的材料选择、过滤幅材308粘结的程度以及在过滤幅材308中褶绉的数量进行控制。

在例示的实施例中，卷300围绕芯形成。在一些实施例中，连续分层幅材在没有芯的卷中形成，并且所述面罩可从所述卷的内侧例如从罐的一般形式的分配器分散。对于根据本公开的连续分层幅材，多个面罩可以被压印到连续幅材304中，但是不从连续幅材304去除，使得所述幅材可以形成例如卷或以其他方式被分散在连续幅材304中。在图13a和图13b中示出的实线表示实心切口，并且未被包括在多个面罩302中的剩余幅材部分可被去除。多个面罩可以通过打孔连接被彼此连接。所述穿孔可具有根据分配器类型的长度和间隔。例如，面罩302可以仅在两个或三个间隔点处被彼此连接用于分散卷300的中心部分。幅材304上的面罩302可以是如图13a所示的邻接关系，或如图13b所示在面罩302之间存在间隔330。

无论多个面罩是否被临时保持在卷中，在一些实施例中，图13a和图13b进一步反映弹性幅材306和过滤幅材308在纵向上通常均为连续的。连续弹性幅材306的中心通道328具有小于整个弹性幅材306的幅材横向宽度的幅材横向宽度(即，中心通道328的幅材横向宽度小于纵向边缘320、322之间的幅材横向距离)。中心通道328不与第一纵向边缘320或第二纵向边缘322对齐，并且在一些实施例中，其中心位于弹性幅材306的纵向中心线周围。中心通道328的幅材横向宽度可以最高至弹性幅材306幅材横向宽度的大约50％或大约60％，并且通常是至少大约30％或35％。过滤幅材308通常具有与中心通道328的幅材横向宽度基本相同(例如，在大约10、7.5或5％)的幅材横向宽度。

替代固定特征结构

根据本公开原理的另一个实施例面罩400在图14a和图14b中示出(在图14a中被示出为面向内或面向佩戴者侧)。面罩400类似于上述的面罩(例如，图1-图3的面罩20)，并且包括弹性片材402、过滤幅材24和环状物404、406。弹性幅材402可以由上述材料中的任一种、所述材料、层等的组合形成。利用图14a和图14b的实施例，弹性片材402的形状类似于与上述几个实施例相关联的中心部分(例如，图1-图3的中心部分50)，并且不形成或提供侧端部分(例如，图1-图3的侧端部分52、54被省略)。除非另有说明，否则弹性片材402在相对侧边缘408、410处终止并且不提供耳部接合孔口。切口412穿过弹性片材402的整个厚度形成，并且可具有上述形式中的任一种。

过滤幅材24可具有上述形式中的任一种，并如先前上述被组装到弹性片材402。环状物404、406可以是可适形材料的条带(例如，弹性带、织物等)，并附接至侧边缘408、410中的对应一个侧边缘。例如，第一环状物404在相对端部414、416之间延伸。端部414、416以间隔开的方式在第一侧边缘408处或与其相邻地附接到(例如，粘结、焊接、机械扣紧等)弹性片材402和过滤幅材24中的至少一者。类似地，第二环状物406在第二侧边缘410处或与其相邻地附接到弹性片材402和过滤幅材24中的至少一者。利用这种构造，环状物404、406可用于接合佩戴者的耳部并因此充当耳挂。

相关的实施例面罩400’在图15中示出(在图15中被示出为面向外的侧面)。面罩400’非常类似于面罩400(图14a-图14b)，并且包括弹性片材402(在图15中被隐藏，但在图14a中被示出)、过滤幅材24以及如上所述的环状物404、406。但是通过利用图15的构造，环状物404、406各自在相对侧边缘408、410之间延伸。例如，第一环状物404的第一端部414在第一侧边缘408处或与其相邻地附接(例如，粘结、焊接、机械扣紧等)到弹性片材402和过滤幅材24中的至少一者，并且第二端部416类似地在第二侧边缘410处或与其相邻地附接。第二环状物406类似地在侧边缘408、410处或与其相邻地附接至弹性片材402和过滤幅材24中的至少一者，如图所示，所述侧边缘408、410在与第一环状物404间隔开的位置。因此环状物404、406可用于围绕佩戴者头部放置，将面罩400′固定到佩戴者。

根据本公开原理的另一个实施例面罩450在图16中示出(在图16中波示出为面向外的侧面)。面罩450非常类似于上述的面罩400(图14a-图14b)，并且包括弹性片材402、过滤幅材24和系带452-458。第一系带452和第二系带454在第一侧边缘408处或与其相邻地附接到并以彼此间隔开的方式延伸至弹性片材402和过滤幅材24中的至少一者。第三系带456和第四系带458在第二侧边缘410处或与其相邻地附接到并以彼此间隔开的方式延伸至弹性片材402和过滤幅材24中的至少一者。系带452-458可由柔软而具有弹性的材料形成(例如，上述可用于弹性幅材20(图1-图3)的材料中的任一种)，并且可使用已知的技术(例如，粘结、焊接、机械扣紧件等)附接至弹性片材402、过滤幅材24或两者。利用这种构造，系带452-458可用于将面罩450固定到佩戴者面部(例如，第一系带452和第三系带456围绕佩戴者头部的相对侧面缠绕并且彼此被系在一起)。

本公开的面罩以及相关的使用和制备方法相比于先前的设计提供显著的改善。利用以高性价比制造的构造，与折叠面向外侧的过滤幅材结合的单片、弹性片材有利地适形或贴合佩戴者面部的轮廓。在弹性片材中形成的一个或多个切口促进佩戴者呼吸通道与面罩腔室区域的直正向放置，其中可选的竖直褶绉增强了对各种不同形状鼻根的贴合。

虽然本发明已参考优选实施例进行了描述，但是本领域的技术人员应当认识到可在不偏离本发明的实质和范围的情况下进行形式和细节的改变。