专利名称：民用防生物危害面具的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于防生物危害面具的过滤介质。
背景技术：
近来，抗菌呼吸器不断发展，采用了过滤呼出气体和过滤吸入气体的方法(美国专利No.6 584 976 B2，授予Japuntich等人；申请417，由Freriks等人申请；均在此处作为引用)。通过过滤呼出气体，使用者可以防止把如细菌或病毒之类的生物体呼出到周围环境中，因为，这些细菌或病毒会造成其周围环境污染并感染他人。此外，还可以防止使用者呼出气体的微粒妨害或污染要求特别洁净的环境，如药品工厂或纳米产品工厂等。
不幸的是，用这种方法过滤需要克服一些问题。尤其是过滤呼出气体可能会导致过滤材料上积聚湿汽，使得呼吸压力降(阻力)变得非常高，造成呼吸困难。这就导致需要频繁更换呼吸器或过滤器，把使用者和其他人置于有害的污染中。尤其是当过滤介质是由无纺纤维构成的典型的HEPA过滤材料制成时，这种情况尤为突出。这些介质会与使用者呼出气体中的水汽饱和，需要不断更换。
因此，需要一种呼吸器或面具，该面具具有呼出气体过滤结构，它能保持较低压力降(即较低的呼出阻力)，并且具有较高的湿汽传输率，同时会把细菌和病菌限制在过滤器内部。
现代的膜技术已经可以制出具有低阻力特性的HEPA层过滤网，但还没有一种专门设计用于过滤人类呼出气体或用在呼吸器上来完成上述目的的过滤网。由Gore和其他人(如美国专利4 187 390，此处作为引用)完成的膜技术的进步表明使用现代膜制造技术已经可达到相当高的湿汽传输速度。但是，在本发明之前，这种湿汽传输(MVT)能力还没有和涉及抗菌过滤HEPA(高效微粒过滤)层过滤结合起来，尤其是没有与人类呼出气体的过滤结合起来。
制造具有定制的均匀孔径尺寸的多孔PTFE膜的过程是已知的(如授予Ishino等人的美国专利5 910 277，此处作为引用)，使用PTFE膜制成吸入过滤装置也是已知的(如授予Kanno等人的美国专利6 309 438，此处作为引用)。现有技术中所没有的是使用满足呼出过滤器的特殊需要的PTFE膜，其具有低压力降和高传输率(MVT)，即细菌和病毒HEPA层过滤网。
过滤材料本身不是用于呼出的要求特殊设计考虑的过滤器的唯一特征，呼出过滤器的物理结构也需要关注。在民用防生物危害面具(或其他要求过滤的面具)中，过滤装置应该易于替换，在替换过程中只能给使用者带来最小的不舒适的感觉，但在隔离条件下会给使用者带来最大的安全。
发明内容
本发明通过一系列的设计特征来完成上述目标，这些设计特征将会体现在下面所述的实施例及与所附的权利要求的结合中。总的来说，本发明涉及一种过滤器，其中通过使用明确孔径的多孔PTFE膜提高了湿汽传输效率。还可通过使用覆层或涂层来提高湿汽传输效率。该覆层或涂层可提高PTFE材料的芯吸和/或蒸发质量，或者过滤器的防菌和/或防病毒特性(例如，使用生物杀灭剂)。
在另外一个实施例中，本发明还考虑了一对马蹄形过滤筒，恰好位于面具的鼻部下方。这些筒插入面具表面中，但是在阀装置(该阀装置集成在面具上)的外面。一个马蹄形过滤筒用于吸入，另一个过滤筒用于呼出。滤筒是卡着的(snap-fit)(以任何现有技术已知的方式)，并且可以通过按按键或其他任何适合的机械驱动器来弹出(跳出)。
具体实施例方式
本发明的一个实施例(实施例1)是在两层纺粘型的无纺聚烯烃间的聚四氟乙烯(apolytetrafiuoroeten)多孔膜，该无纺聚烯烃在过滤装置的内侧添加了抗菌化学物。加入抗菌添加物的目的在于为限制在介质中的生物体提供致命的环境。因此，该实施例包括三层。中间层是PTEF。它被纺粘在一起的层夹在中间，纺粘层在现有技术中已知是增加PTEF层的结实度(刚性)。在面具朝向脸一侧的层(用于呼出)或面具的外界侧(用于吸入)上，加入了足够剂量的防菌化学物，例如，如REPUTEX的媒剂，它在纺粘的材料中起作用，控制微生物的生长。在该实施例和本申请其他的实施例中，PTFE孔径最好在0.1到0.4微米之间，最好是0.2微米，以使细菌或病毒穿越的机会最小，使水汽传输率最大。
本发明的另外一个实施例(实施例2)同实施例1，包含三层结构，但不加抗菌涂层，而是在呼出过滤器的外界侧上的纺粘层中加入芯吸材料(wicking material)。这种芯吸材料可以包括DP-988合成纤维吸水性整理剂(DP-988 Synthetic-Fiber Hydrophilic Finishing Agent)，由Zhangjiagang Duplus Chemical Co.制造，或者由日本Daiwa Corporation制造的同类化学药品。这些化学药品具有提高水汽离开过滤装置的透射率的功效。
另外一个实施例(实施例3)把实施例1和2结合成一个完整的呼出过滤器，其中膜的一侧具有注入芯吸材料的纺粘层，膜的另一侧具有注入抗菌材料的纺粘层。
另外一个实施例(实施例4)依照实施例1到3各自的内容，包括四或五层过滤介质。在该实施例中，一层或几层夹着PTFE膜的纺粘层为惰性的或非涂层的。如果需要，由实施例1到3描述的相应的芯吸和抗菌功能可通过加入一全新层来完成，。例如，呼出过滤器可以是五层过滤介质，顶层(暴露在外部环境中)包含芯吸(毛细作用)材料，接下来一层是纺粘层，再接下来一层是PTFE膜，然后接下来一层是另一层纺粘层，最后的底层(暴露于使用者的呼出气体)包含抗菌材料。这些附加层自身可作为纺粘层的基础，或者可以是任何其他适于保留所用化学药物的材料，而显现出低压力降，以使呼吸容易畅通。前面所述的全部实施例均可包含在一过滤筒结构中，该滤筒设计为容易替换。最好，该过滤筒结构为马蹄状，具有一包含适当的过滤介质的内部空间(约1Y2英寸厚)。滤筒的外表面包含一网格。滤筒位于面具表面上，恰好位于鼻部下方。一个滤筒用于吸入气体，其可移动地置于面具上。一个滤筒用于呼出气体，其可移动地置于面具上。它们的放置方式最好是搭扣配合(snap-it)，面具上的按键可使每个滤筒弹出(pop out)取下。也可以考虑使用其他的机械驱动装置，如啮合装置(catch release)，滑槽(slide)等。
过滤筒的弹出与搭扣配合允许快速更换。在隔离条件下这点尤其重要，不仅关系到舒适问题，还关系到自身和他人的安全。
在不偏离本发明概念的情况下，本领域的技术人员可以应用上述具体实施例或对其进行修改。上述实施例和所附的权利要求中引用的特征和特点不是旨在限制发明，而是旨在示范，它们的等同物同样属于专利权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种呼出气体过滤介质，包含一聚四氟乙烯(PTFE)膜和一或两层芯吸材料层或抗菌材料层。
2.一种用于防生物危害面具的可移动和可替换的呼出气体过滤筒。
3.一种用于防生物危害面具的可移动和可替换的吸入气体过滤筒。
4.一种防生物危害的面具，设计为可接纳一或两个如权利要求2或3所述的过滤筒。
5.一种防生物危害的面具，包含权利要求1所述的呼出气体过滤介质。
全文摘要
一种用于防生物危害面具的呼出气体过滤介质，由芯吸材料层和抗菌材料层包裹聚四氟乙烯(PTFE)制成。该呼出气体过滤器可包含在可移动和可替换的筒中，所述筒与防生物危害面具的表面搭扣配合。
文档编号A62B18/02GK1980711SQ200580017848
公开日2007年6月13日 申请日期2005年6月3日 优先权日2004年6月3日
发明者大卫·R·弗雷里克斯 申请人:大卫·R·弗雷里克斯