专利名称：个人空气净化器的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及空气过滤领域，且更明确地说，涉及一种插入用户鼻孔中以过滤空气的半球形顶端大体上圆柱形的互连网状泡沫管塞组。
背景技术：
人体受到很多空气传播的污染物的危害，包括过敏源、动物皮屑、屋尘、螨虫、建造工程尘埃、豕草花粉、黑麦草花粉和其它环境污染物质。(美国)国家过敏症和传染病研究所(The National Institute of Allergy and Infectious Diseases)估计有35,000,000美国人受上呼吸道症状困扰，所述上呼吸道症状在很多情况下为对每天呼吸的空气传播污染物的过敏反应。此为一个全球性问题，欧洲呼吸道杂志(European Respiratory Journal)中最近公布的一项研究提出，工作场地暴露可导致所有慢性阻塞性肺疾病的病例中的多达31％，所述慢性阻塞性肺疾病每年夺去多于100,000个美国人的生命。
人体的呼吸系统是例如尘埃和花粉的污染物进入的主要路由。呼吸系统包括鼻子和嘴、气管、支气管(分支气道)和肺泡(肺的内表面)。人体解剖学设计为通过鼻子来处理空气传播的杂质，以使得空气在到达肺之前被净化、加温并湿润。鼻子内侧的毛和粘膜通常收集较大颗粒的污物和过敏源。被收集的污物微粒最终吹出鼻子或咳出。被粘膜收集的过敏源有时导致一反应，其中组胺和其它化学物被释放，从而导致肿胀和鼻塞。
在通常条件下，绕开鼻毛的微粒由气管和支气管的粘膜中产生的流体收集并由纤毛(一致移动的毛状突出物)移动到嘴。微粒和尘埃在那里被咳出并吐出和咽下。
如果超过了人体呼吸系统处理空气传播杂质的能力，那么其就会被击败。假定健康的肺在超负荷之后要花两到三天来清理自己，那么显然个人空气净化器帮助移除吸入的过敏源和微粒具有巨大的公共价值。
个人空气净化器通常分成两类类型1——覆盖鼻子和嘴的个人空气净化器，和类型2——覆盖鼻子的一部分或可插入鼻孔中的个人空气净化器。
就类型1而言，那些覆盖鼻子和嘴的个人空气净化器不太舒适，因为它们收集热量并导致脸部出汗，尤其是在大量用力期间。它们还使进餐和饮食成为不可能；使说话困难并使眼镜的使用由于蒙上水汽而变得不舒适且危险。
就类型2而言，现有技术教示了各种可插入鼻孔的过滤器或部分鼻子覆盖套(partialnose covering glove)，例如，美国专利第4,030,491号、第4,220,150号、第4,573,461号、第5,117,820号、第5,568,808号、第5,636,629号、第5,740,798号、第5,890,491号、第6,216,694B1号和第D451,193S号中所揭示的。
美国专利第4,030,491号(Mattila)教示一对具有分开的过滤器和覆盖物的容器的使用。与本发明不同，所述容器中具有7个较小、难以用手握住的零件，塑料外壳使鼻子内侧感到不舒适，且所述外壳较难适合不同大小的鼻孔。由于难以建立合适的密合，所以容易产生漏气，未过滤空气在外壳的外侧与鼻子的内侧之间通过。Mattila还教示所述外壳可重复使用，其可能引起可出现在鼻子中的生物污染，包括鼻病毒、腺病毒、(其引起呼吸道感染)、副流感病毒和细菌。
颁布给King的美国专利第4,220,150号教示一种夹具的使用，所述夹具夹住内中隔膜，作为支撑两个塑料植球过滤杯的结构。与本发明不同，隔膜夹具的使用不舒适且可能无法用于隔膜偏斜或其它生理特征的情况。
King教示，将过滤杯旋转以密合鼻子的内侧。如果所述杯不是面向引入空气严密对准，那么它们就不会有效地过滤。如果不是合适地位于适当位置，那么可能发生漏气，从而急剧降低过滤效率。King教示的所有装配(包括保持隔膜夹具和过滤外壳所必需的结构)急剧减小鼻孔空气流动区域，从而造成更高呼吸阻力。
美国专利第4,573,461号(Lake)教示使用一种长椭圆形固体材料以将鼻腔封闭一特定时间，且接着使用多孔材料以起过滤器的作用。与本发明不同，固体插入物使用30分钟或更长的周期来封闭通过鼻子的气流，且接着移除固体形状并插入多孔材料形状。固体插入物的使用不允许空气进入肺，且因此不提供空气净化作用。
美国专利第5,117,820号(Robitaille)教示两个圆柱人造海绵状材料的使用，在每个圆柱体上有一个黑端，所述圆柱体在插入鼻孔中之前应用真空来加以压缩。与本发明不同，在插入之前需要一真空源来压缩材料，所述海绵状材料未被标识，没有物理约束来防止过度或不足插入鼻孔中且没有特征来确定其应该放置在鼻孔内的何处。
颁布给Rimkus的美国专利第5,568,808号教示两个分开外壳的使用，所述分开外壳每个都含有一过滤材料。所述外壳插入每一鼻孔中，且一翼形阀与鼻孔的下部形成一封口。意图为迫使吸入空气通过过滤介质而不是漏出外壳，同时呼出空气绕过外壳并通过翼形阀逸出。与本发明不同，很难安置外壳以在鼻孔的外边缘上密封，有四个较小、难以用手握住的零件，外壳使鼻子内侧感到不适，且外壳很难密合不同大小的鼻孔，从而容易产生漏气。Rimkus还教示所述外壳可重复使用，其可能引起可出现在鼻子中的污染，包括鼻病毒、腺病毒、副流感病毒、花粉和细菌。
颁布给Patterson，Jr.的美国专利第5,636,629号教示一种鼻套(nasal glove)的使用，所述鼻套包括以一柔性材料限定的过滤材料，所述柔性材料弯曲以与鼻子的外部形状一致，以便将所述套固定在适当位置。与在内部鼻前庭周围密封的本发明不同，所述鼻套在鼻孔与上唇的接合点处没有密封，从而允许空气绕过过滤介质。所述专利没有充分描述所述过滤介质和功效，且外壳很难密合不同大小的鼻子，从而容易导致鼻子上部和侧面处漏气。
颁布给McKinney的美国专利第5,740,798号教示一种戴在鼻子末端上的空气过滤器，其包括一过滤元件，所述过滤元件优选由保暖羊毛和保暖内衣材料制成，其由弹性绳和粘合条的组合固定到鼻子。与密封在鼻前庭内侧的本发明不同，所述空气过滤器非常难以用弹性带密封到外部鼻子的气流，从而容易产生漏气。McKinney还教示保暖内衣材料为合适过滤材料，但是没有确定这类内衣材料对于过滤应用的功效。
颁布给Rimkus的美国专利第5,890,491号教示美国专利第5,568,808号的挡板阀不是有效的，且鼻子过滤器外壳和凸缘通过一粘性成分而变得固定地附着在鼻孔的内部。与本发明不同，在鼻子的敏感粘膜上使用粘合剂可形成刺激，并且在移除外壳时会引起疼痛。Rimkus还教示过滤元件密合外壳的内部且可为一次性的。与本发明不同，所述外壳使鼻子内侧感到不适，外壳难以配合不同大小的鼻孔，从而容易导致空气在外壳的外侧与鼻子的内侧之间通过。Rimkus还教示，尽管过滤介质为一次性的，但是外壳可重复使用，其可能引起可出现在鼻子中的污染，包括鼻病毒、腺病毒、副流感病毒、花粉和细菌。
颁布给Chen的美国专利第6,216,694B1号教示一种可插入的、圆锥形、中空鼻塞，其在每一圆锥形中空管的近(外)端中具有两个分开的活性炭空气过滤器。与本发明不同，过滤介质仅放置在中空圆锥的近端处，因此体积较小，且因此污染物处理能力较小。两个分开的过滤器必须按照所述中空圆锥的近端定尺寸，且过滤介质的描述不清楚。Chen还教示圆锥形管的远(内)端可具有一倾斜平面和一锥形的圆锥形状。可能很难将所述平面与鼻梁对准，因为所述平面在插入鼻子中时为不可见。尖锐平面可碰撞鼻子内侧的敏感区域，导致刺激和不适，同时锥形的远端可限制气流，引起呼吸阻力增加。
颁布给McCormick的美国专利第D451,193S号教示一种用于可插入式鼻过滤器的形状，藉此过滤元件被插入外壳中。与本发明不同，塑料外壳使鼻子内侧感到不适，外壳很难密合不同大小的鼻孔，从而容易导致空气在外壳的外侧与鼻子的内侧之间通过。McCormick教示在所述外壳的远(内)端上具有孔。外壳远侧中的孔的总面积与近侧相比要小得多，从而导致空气流速降低，且相应地增加绕过过滤器的空气。此外，可重复使用的过滤器外壳可引起可出现在鼻子中的包括鼻病毒、腺病毒、副流感病毒、花粉和细菌在内的污染。
可看出，以上的参考发明均未单独地和共同地描述并解释本发明。
个人空气净化器的一所期望方面是提供一种用于通过提供网状泡沫过滤器来净化通过鼻子吸入的空气的方法，所述网状泡沫定形为松软且对鼻子的内部轻柔，同时有效地防止空气传播的污染物(例如过敏源、动物皮屑、屋尘、螨虫、建造工程尘埃、豕草和黑麦草花粉和很多环境污染物质)进入呼吸系统。
与前述发明(其中，过滤介质为固定到总成或插入一外壳中的一分开片)不同，需要净化器包括一模制在一形状中的单独过滤材料，所述形状可容易地并安全地插入鼻子和鼻孔的内部并从其移除。单一设计为最大气流和过滤功效提供最大表面积和体积。
新颖并改进的个人空气净化器的另一所要特点在于，当完全位于鼻孔中时，其外观在美学观点上会令人愉快。
进一步需要提供一种个人空气净化器，其在进餐、饮食、说话和大量用力期间会保留在适当位置，但在爆发性喷嚏的情况下可排出。
此外，需要提供一种个人空气净化器，其容易制造，且为日常使用而设计，从而将被病毒、细菌和过敏源污染的单元重新插入鼻子中的可能性最小化。
还需要提供一种简单、低成本、一次性、便携式空气净化器，其可由所有的社会成员经济地使用。
还需要利用泡沫的本能来扩展、填充并形成鼻孔区域，从而将净化器密封在鼻孔内，排除漏气并提供最大过滤区域。
另外，需要利用泡沫的内在能力来施加轻柔的压力以从隔膜结构扩展外鼻壁组织，从而提供鼻扩张、增加的空气流速和随后的过滤功效。
另外，需要提供一种深度过滤类型的个人空气净化器，其将通过在气流通过过滤介质时为所述气流提供曲折路径以跟随来俘获并保持污染物。
发明内容
本发明包括两个由介电网状泡沫过滤介质组成的半圆柱体，其在远(内鼻)端上具有一球形且在近端上具有一平整表面，所述两个半圆柱体在近端处通过一薄柔性带相互连接。所述薄柔性带与所述半圆柱体整体模制，且由与半圆柱体相同的材料并在相同时间制成。
希望每一半圆柱体的远、球形端插入鼻孔中并刚好位于鼻前庭的内侧并位于鼻前庭内部。球形端引导空气净化器进入适当位置并防止对脆弱的鼻粘膜造成损害。近端塞入鼻前庭内，刚好在鼻孔的鼻翼变窄的地方后面。柔性带防止所述半圆柱体中的一个或两个过度插入并充当把手以从鼻子移除空气净化器。
网状泡沫为介电材料，其在暴露于在将空气吸入鼻孔期间形成的气流后将产生静电荷，所述静电荷能够吸引微小尺寸的微粒和过敏源并将其保持在过滤材料的泡沫错综物内。
参看结合附图考虑的以下详细描述，将更好地了解本发明的这些和其它特点和优势，在附图中图1是本发明的个人空气净化器的顶、前、左侧透视图；图2是图1的空气净化器的前正视图，后视图为其镜像；图3是图1的空气净化器的右侧正视图，左侧正视图为其镜像；图4是图1的空气净化器的俯视图；图5是插入鼻孔中的本发明的个人空气净化器的视图；和图6是插入鼻孔中的本发明的个人空气净化器的正视剖面图。
具体实施例方式
参看附图，图1展示本发明的一实施例，其包括两个具有相同公称直径的半圆柱体10，所述半圆柱体10在每一远端处都具有一球形12以与公称半圆柱直径匹配并融合，且在每一相对近端处都具有一基底14，其具有一平整表面，所述平整表面的平面垂直于圆柱轴。一由与所述半圆柱相同的材料制成的薄、牢固、柔性带16连接所述半圆柱体。整个总成由相同介电材料(聚氨酯或硅酮化学族的网状泡沫和聚醚或聚酯类的网状泡沫)制成。
本发明的制造过程包括首先通过化学反应过程产生泡沫，接着通过热或化学过程将所述泡沫内的泡壁移除从而产生网状泡沫。所述网状泡沫包括一个三维矩阵，其在一骨架结构内具有空隙和错综物。
网状形成过程移除泡壁，仅留下一由骨架链和空隙组成的结构。此使得所述网状泡沫格外多孔且可穿透，但在空隙空间内具有很多微粒捕获链和较大的污染物容纳能力。
网状泡沫制造过程为所属领域的技术人员所熟知，例如Foamex Inc.、Linwood、PA和Lendell Manufacturing Inc.、St.Charles、MI，且产生具有一致特性(包括密度、抗张强度、抗扯强度、伸长率、压缩形变、孔径尺寸(ppi-孔每英寸)和介电性质)的泡沫。
孔每英寸规格直接涉及空气净化有效性，更高数字直接涉及更大过滤能力和更大呼吸阻力。通过使用从40ppi到130ppi的网状泡沫来模制本发明的当前实施例，以使得用户可基于个别需要来选择最好的过滤特征。
网状泡沫是以近似于六英尺乘以四英尺乘以一英尺厚的大切片制造，且接着供应给所属领域中有经验的泡沫制造者，例如Illbruck Inc.、Minneapolis、MN。对于当前实施例，制造者将泡沫切割成约0.65英寸的合适厚度、48英寸乘以72英寸的薄片，将所述薄片锯成约12英寸的处理块，且接着冲切所述处理块以制成1英寸乘以2英寸乘以0.65英寸的单独前驱块，接着将其进一步冲切为适合作为模制过程的预制坯的近似于半圆柱和连接带的形状。接着将所述预制坯放入一模子中，且利用热量和压力制成纳含本发明的所述产品的最终形状，其中包括一压缩所述连接带的毡合步骤。当所述产品从模子中出来时即可供使用，无需二级制造程序。
参看图2和图3，半圆柱体从近端或基底14到球形12的起点稍成锥形，以提供一截头圆锥形部分。此锥形和球形12的远端顶点处的圆化允许在插入期间通过引导且轻柔地扩展并形成鼻孔来更容易地插入鼻子中。
参看图2和图4，薄柔性带16整体地模制于半圆柱体的近端14，且与中心线18重合，所述中心线18接合两个半圆柱体10近端的基底14处的面的中心。所述薄柔性带16具有一与半圆柱体的基底14的平整表面处在相同平面内的表面，及在一离近端平面有较小距离的平行平面内的另一表面。
参看图2、图4和图6，薄柔性带16大体上比半圆柱体更薄且更窄，从而允许与鼻隔膜20的末端外部具有较大一致性。此一致性允许将半圆柱体的近端的基底14放入鼻前庭内，刚好在鼻孔变窄处——鼻翼22的后面。此约束个人空气净化器，以使得其不会因正常的活动(例如说话和进餐)而移位，且在爆发性喷嚏的压力下仍可释放。
参看图3，从基底的平整表面到远端球形12的顶点的距离约为平均半圆柱直径的110％，且代表过滤介质的总长。在一示范性实施例中，公称直径为0.56英寸，且典型长度为0.62英寸。此长度乘以半圆柱体面积提供过滤介质的非常大的体积以收集并保持微粒和过敏源。
参看图4，半圆柱体在所有的四个侧面上都具有一稍平表面30以更好地匹配鼻孔的卵圆形形状。圆柱体的所述稍平侧环绕截头圆锥形半圆柱体沿圆周间隔，且与球形12平滑地融合以在鼻孔内确保较轻柔的但夹持的密合。
参看图5，当被安装时，个人空气净化器使鼻子26的鼻孔24中的空气通道扩张以达到与固定到鼻子外部的附着扩张器类似的效果。泡沫扩展呈现更大过滤表面积，且因此，降低了越过过滤器的面速度并因此提高了过滤效率。
参看图6，两个半圆柱体的近端扩展鼻孔以与形状一致，将个人空气净化器固定到鼻孔并确保所有的吸入空气都穿过网状空气过滤器。泡沫的适应性、柔软性和轻柔的扩展能力使公称尺寸适合很多人。应了解，个人空气净化器的尺寸可改变以适应其它形状和大小的鼻子。
现在已经按照专利法的要求详细描述了本发明，所属领域的技术人员将承认对本文所揭示的特定实施例的修改和代替。所述修改属于随附权利要求书中所定义的本发明的范畴和意图内。
权利要求
1.一种用于插入一用户鼻子中的个人空气净化器，其包含两个由自承式多孔网状泡沫过滤介质组成的半圆柱体(10)，其每一个都具有一带有一平整表面的基底(14)和一位于远离所述平整表面的一末端上的球形(12)；和一薄柔性带(16)，其与所述半圆柱体整体模制且在所述基底之间延伸；所述半圆柱体的尺寸定为在插入一鼻孔后，每一半圆柱体的所述远、球形端位于鼻前庭内侧，且每一半圆柱体的所述基底被塞入所述鼻孔内，刚好在鼻翼后，所述柔性带延伸至所述鼻子的隔膜的末端上以防止所述半圆柱体中的一个或两个过度插入并充当一把手以从所述鼻子中移除所述空气净化器。
2.根据权利要求1所述的个人空气净化器，其中所述半圆柱体从所述基底向所述远端成锥形。
3.根据权利要求1所述的个人空气净化器，其中所述半圆柱体在所述基底与所述远端中间具有复数个沿圆周间隔开的变平表面(30)。
4.根据权利要求1所述的个人空气净化器，其中所述泡沫过滤介质为一电介质。
5.根据权利要求1所述的个人空气净化器，其中所述网状泡沫选自聚氨酯或硅酮化学族择且为聚醚或聚酯类。
6.根据权利要求1所述的个人空气净化器，其中所述网状泡沫每英寸中具有约40个到约130个孔。
7.一种用于插入一用户鼻子中的个人空气净化器，其包含两个由泡沫过滤介质组成的半圆柱体，其每一个都具有一带有一平整表面的基底和一位于远离所述平整表面的一末端上的球形，所述半圆柱体从所述基底向所述远端成锥形，且在所述基底与所述远端中间具有复数个沿圆周间隔开的变平表面；和一薄柔性带，其与所述半圆柱体整体模制且在所述基底之间延伸；所述半圆柱体的尺寸定为在插入一鼻孔后，每一半圆柱体的所述远、球形端刚好位于所述鼻前庭内侧并位于所述鼻前庭内，且每一半圆柱体的所述基底都塞入所述鼻孔内，刚好在所述鼻翼后，所述柔性带延伸至所述鼻子的所述隔膜的所述末端上，以防止所述半圆柱体中的一个或两个过度插入并充当一把手以从所述鼻子中移除所述空气净化器。
8.根据权利要求7所述的个人空气净化器，其中所述泡沫过滤介质为网状泡沫。
9.根据权利要求7所述的个人空气净化器，其中所述泡沫过滤介质为一电介质。
10.一种用于插入一用户鼻子中的个人空气净化器，其包含两个由介电网状泡沫过滤介质组成的半圆柱体，其每一个都具有一有一平整表面的基底和一位于远离所述平整表面的一末端上的球形，所述半圆柱体在所述基底与所述远端中间具有复数个沿圆周间隔开的变平表面；和一薄柔性带，其与所述半圆柱体整体模制且在所述基底之间延伸；所述半圆柱体的尺寸定为在插入一鼻孔后，每一半圆柱体的所述远、球形端刚好位于所述鼻前庭内侧并位于所述鼻前庭内，且每一半圆柱体的所述基底塞入所述鼻孔内，刚好在所述鼻翼后，所述柔性带延伸至所述鼻子的所述隔膜的所述末端上，以防止所述半圆柱体中的一个或两个过度插入并充当一把手以从所述鼻子中移除所述空气净化器。
11.根据权利要求10所述的个人空气净化器，其中所述半圆柱体从所述基底向所述远端成锥形。
12.根据权利要求10所述的个人空气净化器，其中所述网状泡沫选自聚氨酯或硅酮化学族且为聚醚或聚酯类。
13.根据权利要求10所述的个人空气净化器，其中所述网状泡沫每英寸中具有约40个到约130个孔。
14.一种用于制作一个人空气净化器的方法，其包含以下步骤选择薄片形式的网状泡沫；将所述泡沫切割成一预定厚度；将所述泡沫锯成一预定尺寸；冲切所述泡沫以制成一适于一模制过程的预制坯；利用热量和压力将所述预制坯模制成一最终形状，其具有两个由介电网状泡沫过滤介质组成的半圆柱体，所述半圆柱体中的每一个都具有一带有一平整表面的基底和一位于远离所述平整表面的一末端上的球形；和使一薄柔性带与所述半圆柱体整体模制并使其在所述基底之间延伸。
15.根据权利要求14所述的用于制作一个人空气净化器的方法，其中选择网状泡沫的所述步骤包含从所述聚氨酯或硅酮化学族中选择泡沫且为所述聚醚或聚酯类的泡沫。
16.根据权利要求14所述的用于制作一个人空气净化器的方法，其中选择网状泡沫的所述步骤进一步包含选择每英寸具有约40个到约130个孔的泡沫。
全文摘要
一种个人空气净化器，所述个人空气净化器利用锥形网状泡沫半圆柱体(10)，其大小定为通过稍微扩展一用户的鼻孔而严密地容纳在所述鼻孔内。所述半圆柱体包括一平整基底(14)和一在一远端的球形表面(12)，其中为了在所述鼻孔内增强密合，变平表面(30)沿圆周绕所述半圆柱体间隔开。所述两个半圆柱体的所述平整基底由一整体柔性带(16)连接，所述整体柔性带(16)延伸越过所述用户的鼻隔膜的末端以避免过度插入且帮助移除。
文档编号A62B23/02GK1852750SQ200480026634
公开日2006年10月25日 申请日期2004年8月31日 优先权日2003年9月19日
发明者罗伯特·C·迈克尔斯 申请人:圣芭芭拉梅德科公司