面罩及漏气实时检测方法

专利名称：面罩及漏气实时检测方法
技术领域：
本发明涉及一种面罩，特别是关于一种可通过肉眼实时判断漏气情况之面罩及其漏气检测方法。
背景技术：
人们有时需要在空气污染比较严重的地方工作，如粉尘环境或受生化污染的地方活动。为了保障人们的正常呼吸，在所述空气受污染的环境下工作，人们一般需要带呼吸装置或面罩，已使人们免于吸入受污染的空气而发生中毒等事故。
一个有效的面罩或呼吸装置必须具备两个基本条件。其一是过滤媒介必须把空气中的有害微粒有效隔除，容许空气通过；其二，面罩或呼吸装置必须与使用者面部充分配合贴紧，以排除有害微粒绕过过滤媒介而进入使用者呼吸系统的可能。然而，同一型号的面罩一般为规模生产，各面罩形状大小基本相同，但是，由于每个人之脸形大小总有不同，总会存在差异，因此，很难保证大量生产的面罩能够与人们脸部紧密配合，满足使用者之脸形要求，故而可能出现漏气情形。另外，所述面罩漏气时，由于一般漏气较少，很难得到及时发现，故容易出现意外事故。
特别地，在一些高危环境下工作的，如医院、石棉作坊及一些有毒气体环境下，人们对面罩与脸型配合有更严格的规定。在所述高危环境下工作的相关工作人员需接受每年至少一次的，由专人操作的面罩贴面测验fit-test，以确定面罩使用者所佩戴的面罩与脸部紧密结合，避免出现面罩漏气的情况。然而由于测验过程繁杂，且需配合昂贵测试器材及必须由相关合格专人操作，因此成本较高，并非一般小型工厂或一个人所能安排实施。另外，所述贴面测验只有指示性参考作用，而无法确定实际使用时，所述面罩是否存在漏气情况。因此即使通过面罩贴面测验的面罩，由于使用时间与测验时间相异，所述面罩仍可能存在漏气的情形，从而会给高危环境下工作人员的健康和生命带来的隐患和危险。

发明内容本发明所要解决的技术问题是为克服现有技术之面罩密封不严及无法实时指示漏气的问题，有必要提供一种可通过肉眼实时判断其密封状况之面罩及面罩的漏气实时检测方法。
本发明所提出的技术方案是一种面罩，其包括一至少包覆使用者口鼻之罩体，所述罩体上设有可供使用者佩戴之头圈或耳圈，且还设有至少一固定或可替换之过滤装置，其特征在于所述罩体由内罩和接于该内罩周边之透明外围构成，固定或可替换之过滤装置置于内罩上，所述透明外围与使用者脸部贴合后，形成一环绕于整个罩体外侧之密封边。
所述透明外围为排水性材料构成，透明外围背面内侧具有细致磨沙纹，外侧为光滑表面。
在所述透明外围背面，设有可透过透明外围显示实时变化之覆盖层，所述覆盖层与使用者脸部贴合后，形成一环绕于整个罩体外侧之密封边。
所述覆盖层为可根据温度高低而改变颜色之热敏变色材料构成，附着于透明外围背面之与使用者脸部贴合的面上。
或者，所述覆盖层为可根据受压状况而改变颜色之压敏材料或微浆材料构成，附着于透明外围背面之与使用者脸部贴合的面上。
所述过滤装置包括依次层叠设置的一过滤媒介层、一单向阀薄膜层和若干片状单向阀；为配合不同的使用者脸形要求，所述透明外围边缘部分设有若干易于剪裁的线条。
根据上述面罩设计，本发明所提出的漏气实时检测方法是一种面罩漏气实时检测方法，其特征在于将易生泡沫的液体涂抹于所述面罩之透明外围背面上，让使用者佩戴面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆佩戴者的口鼻，然后使透明外围背面与脸部皮肤相触，当其与脸部相触所形成的密封边未完全贴合于使用者脸部时，所述液体会在漏气处产生泡沫，其泡沫的位置和多少即实时显示出漏气的位置及程度。
或者，让使用者佩戴透明外围背面由磨沙纹排水性材料构成之面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆佩戴者的口鼻，然后使透明外围背面与脸部皮肤相触，当其与脸部相触所形成的密封边为连续的全透明状时，则表示密封边与脸部贴合紧密；若密封边中存在半透明磨沙纹缺口时，则表示有泄漏之处，即从密封边透明程度变化判断面罩密封性。
或者，让使用者佩戴透明外围背面由热敏变色材料，或压敏材料，或微浆材料构成覆盖层之面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆佩戴者的口鼻，然后使覆盖层与脸部皮肤相触，若覆盖层与脸部相触所形成的密封边颜色改变，则为密封边与脸部贴合紧密；若密封边原有颜色保持不变，则为漏气之处，即从密封边部分的颜色变化判断面罩密封性。
有别于现有技术，本发明将面罩罩体分为内罩和透明的外围，且透明外围背面贴脸部分可实时显出贴脸部分漏气状况，而且，透明外围上还设置有覆盖层，该覆盖层采用可显示其变化之显漏材料构成，可实时显示出所述面罩贴脸部分的周边与面部结合的紧密程度，然后通过透明的外围，即可用肉眼观测其形态或颜色所发生的变化，从而可实时检测面罩漏气的情况。因此所述面罩能实时发现存在漏气的不良情形，可避免由于面罩漏气而对使用者带来的伤害，其安全性好，实用性强，使用非常方便，且不需要专门的检测仪器。另外，本发明还提供了所述面罩漏气实时检测的方法。

图1为本发明第一实施方式结构侧面视图；图2为本发明第一实施方式结构正面视图；图3为本发明第二实施方式结构侧面视图；图4为本发明第二实施方式结构正面视图；图5本发明透明外围可裁剪之结构侧面视图；图6本发明透明外围可裁剪之结构正面视图；图7为本发明过滤装置结构示意图；图8为本发明断面图；图9为本发明透明外围背面加工有磨沙纹之断面图。
图中20-内罩；21-固定过滤装置；22-透明外围； 23-耳圈；24-密封边； 25-外漏气泡； 26-内漏气泡；27-活动过滤装置；28-头圈； 29-裁剪线；30-连接点； 31-过滤层；32-单向阀层；33-接缝；34-片状单向阀；35-固定孔；36-卡圈；37-覆盖层；38-磨沙纹。
具体实施方式图1至图9，示范性展示了本发明面罩之多种实施方式。
本发明面罩根据包覆面可为全面式，即可包覆脸部眼、口、鼻，也可为半面式，可包覆口、鼻，还可为1/4面式，可包覆口和鼻。其具体结构可设计为杯式，或可折成直向的扁平式，或可折成横向的扁平式，还可以为其它的多种折叠方式，便于包装和收藏。所述罩体上，固定有可容使用者佩戴之耳圈23，使得罩体包覆于佩戴者的面部。本发明为提供漏气实时检测的方法，将罩体上包覆于脸部的面设计成两个部分——内罩20和接于该内罩20周边之透明外围22，其中所述内罩20上至少设有一固定过滤装置21或可替换之过滤装置27，上述过滤装置可直接与透明外围22相连，充当内罩20，也可以作为内罩20的一部分，通过卡圈36固定在内罩之上。所述透明外围22可为不透气之排水性材料构成，如聚丙烯，聚氯乙烯，Low DensityPolyethylene(LDPE)、Polypropylene(PP)、Ethylene Vinyl Acetate(EVA)、硅胶(silicon rubber)等材料，当与使用者脸部贴合时，可形成一环绕于整个罩体外侧之密封边24。由于采用透明外围22，则与脸部贴合的密封边24同样也非常透明，使用者的呼出的气体可产生一定的水汽，因而其与脸部结合的紧密程度可直接通过肉眼观察到，故而可即时知晓面罩的漏气情况。这样，当人们戴上所述面罩时，空气经过固定过滤装置21进入进行过滤，可吸附有害物质的颗粒，可对流经通内罩20之空气进行净化处理，使得进入人们口鼻的空气为清新空气。
所述透明外围22背面可加工有如图9所示之细致磨沙纹38，正面为光滑表面。未佩戴时，其透明外围22呈现半透明磨沙状；当戴上面罩，与脸部贴合，经数度呼吸周期后，呼吸中的水气逐渐增加，并有部分被困于罩内密封边24位置。由于水之光学作用，本来呈半透明磨沙状部分，贴脸时会变成全透明状态。此全透明部分若沿着密封边24形成连续一圈，则表示贴脸密封良好；若呈现半透明磨沙状缺口则表示有漏气之处。
如图8所示，作为本发明的进一步，其透明外围22背面与使用者脸部之贴合面可设有一层可实时显示变化之覆盖层37，该覆盖层37可采用涂刷方式使其附着于透明外围22与脸部相触的面上，或在透明外围22加工时直接附着于透明外围22背面。同时，由于透明外围22上覆盖层37采用显示其变化之材料，当与脸部贴合时，其密封边24上之漏气位置会产生明显的变化，这样通过透明外围22就可以用肉眼发现，从而及时知晓面罩的漏气情形，实现了实时检测之功能。
图1、图2展示了本发明之一种实施方式。
请参阅图1、图2，其是本发明面罩第一实施方式的结构示意图。在该实施例中，所述内罩20上至少设有一固定过滤装置21，该固定过滤装置21可直接与透明外围22相连，充当内罩20，也可以作为内罩20的一部分固定在其上。所述透明外围22为透明材料构成，该透明外围22背面，涂刷有一层如图8所示之可实时显示变化的覆盖层37，该覆盖层37与使用者脸部贴合后，可形成一环绕于整个罩体外侧之密封边24，所述覆盖层37沿透明外围22之横向宽度应大于与使用者脸部接触的密封边24宽度，以便可准确、清楚、明了地显示出变化的情形。
所述覆盖层37为可为热敏变色材料构成，所述热敏变色材料是指具有热致变色性能的材料。目前，热敏变色材料主要有无机类热敏变色材料，液晶类热敏变色材料、有机类热敏变色材料。本发明一般采用液晶类热敏变色材料，这类材料具有独特的光学性质，可以随外界温度变化引起颜色的改变，产生不同的视觉效果。本发明采用的热敏材料接近并低于体温时会迅速变色其温度改变值在皮肤表面临界温度～摄氏33-35度，从而可从密封边24之颜色变化确定是否有漏气的存在。
所述覆盖层37也可为含有压敏材料或微浆材料之透明覆盖层，其中压敏材料可为薄膜传感器(PressureX，由美国Sensorproducts Inc出品)，这是一种接触性压力指示传感胶片，使用时放置在互相接触或压挤的表面之间，将随着接触、压挤的动作瞬间改变颜色，并永久保持。显示的颜色代表了接触压挤的强度，和表面压力大小成一定比例。微浆材料可采用软硅胶(Softsilicon rubber)，聚氨酯橡胶(Polyurethane rubber)等，上述材料在受到一定的压力时，具有可迅速从一种颜色转至另一种颜色。使用者只需佩戴面罩并保持正常呼吸，即可从透明外围22上密封边24部分之颜色判断密封是否良好，可通过肉眼及时发现泄漏之处，非常方便。
图7展示了本发明改进过滤装置结构示意图，实施例一为固定过滤装置21，其包括依次层叠设置的一过滤媒介层31、一薄膜层32和于该薄膜上切出之若干片状单向阀34。薄膜层32可利用热焊接或超音波焊接与过滤媒介层31缝接以保持近距离，接缝33为热焊接或超音波焊接接缝。
当吸入空气时，在气流压力下，所述薄膜层32上片状单向阀34会自动张开；当呼出空气时，则会受阻于过滤媒介层31而自动关闭，因此所述薄膜层32和片状单向阀34可减少呼吸时水汽大量聚集在过滤媒介层31上，从而提高过滤媒介层31的使用寿命。本发明面罩的过滤装置21不限于一个，可为若干个，其与透明边围22也可为固定连接，即为一次性使用。
图3、图4展示了本发明之另一种实施方式。
请参阅图3、图4，其是本发明面罩第二实施方式的结构示意图。
本实施例与实施例一基本相似，所不同的是，其过滤装置为活动过滤装置27，其是一种可拆卸方式装于罩体上，在罩体上开设一固定孔35，卡圈36可套合于固定孔35上，为一弹性件，可用手将其放入或取出，活动过滤装置27焊接固定于卡圈36上。当环境污染大或时间长时，可替换过滤装置，延长面罩使用寿命，且可提高使用的安全性。所述过滤装置的结构也可采用图7所示的结构，还可以采用别的设计，以具有同样的效果。
同样地，本发明面罩的过滤装置27不限于一个，可为若干个，其与透明边围22也可为固定连接，即为一次性使用。
如图5、图6所示，由于使用者脸形各异，本发明面罩也可做如下改进所述透明外围22边缘部分设有若干裁剪线29，可制成若干易于剪裁的外环，以更好的配合脸型较小的使用者，更进一步保证密封效果。
根据上述设计，本发明提供了下述面罩之漏气的实时检测方法。
一般地，将易生泡沫的液体如肥皂液涂抹于所述面罩透明外围22之内侧，让使用者佩戴面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆佩戴者的口鼻，然后使透明外围22背面与脸部皮肤相触，当与脸部相触所形成的密封边24未完全贴合于使用者脸部时，透明外围22上有漏气的地方将由于空气泄漏而产生肉眼容易识别的气泡，其中位于密封边24内侧为该注意的内漏气泡26。而其中位于密封边24外侧为无害的外漏气泡25，其气泡的位置和多少可实时显示漏气的位置及程度。
本发明面罩由于只需在透明外围22内侧涂布一液体，就能有效发现罩体的不良漏气情况，因此结构简单，安全性高，实用性强。
当所述透明外围22为排水性、其背面内侧有细致磨沙纹38时，其面罩的漏气实时检测方法如下让使用者佩戴面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆佩戴者的口鼻，然后使透明外围22背面与脸部皮肤相触，形成密封边24。由于呼吸作用，使得面罩内部水汽逐渐增加，并使部分水汽聚集在所述透明外围22背面内侧贴脸部分，这时，水汽和透明外围22在光的折射作用下，使得贴脸内侧原为半透明的细致磨沙纹部分逐渐成为全透明状态。此时全透明部分若沿密封边24贴脸部分成连续的一圈，则表示所述面罩贴脸密封性好；如果所述透明外围22仍存在若干半透明的磨沙纹缺口，则表示磨沙纹缺口处漏气，即所述面罩气密性欠佳，故而可从密封边24透明程度变化实时判断面罩密封性。
当所述覆盖层37为热敏变色材料时，如液晶类材料，其透明外围22背面覆盖层贴合于面部皮肤温度时会迅速变色，设所述热敏材料温度低于皮肤温度时颜色为C，处于皮肤温度时颜色为H。
其面罩的漏气实时检测方法如下让使用者佩戴面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆使用者的口鼻，然后使透明外围22背面覆盖层37与脸部皮肤相触，形成密封边24。密封边24与脸部贴合紧密时，温度与面部皮肤温度一致，因此所显示的颜色为H。当密封边24颜色H为连续不断分布时，则所述面罩的气密性好。而当密封边24颜色H为不连续分布，并有颜色C的缺口，则所述面罩的气密性不好。所述颜色为C的缺口越大，则其漏气越严重。因此所述罩体透明外围22所显示的颜色分布能实时检测漏气的情况。
同样，当所述覆盖层37为压敏变色材料，其透明外围22背面覆盖层37上贴脸部分根据受压不同而改变颜色。设所述压敏变色材料处于大气压力时颜色为N，受压大于大气压力时颜色为M。受压时，贴脸面所形成的密封边24可迅速从N色转变成M色。因此使用者使用所述面罩并正常呼吸时，透明外围22贴脸部分的密封边24由于受到压力会转变成M色；而不贴脸部分则由于与面部之间存在空隙处于大气压力，故保持原有N色。
其面罩的漏气实时检测方法如下让使用者佩戴面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆使用者者的口鼻，然后使透明外围22上覆盖层37与与脸部皮肤相触，形成密封边24。由于使用者吸气时面罩内会产生负压，因而贴脸部分的密封边24受压大于大气压力并由N色转变成M色；而密封边24中非贴脸部分，由于其与脸部没有紧密结合，两者间存在空隙，则吸气时，面罩内产生的负压对此局部并无作用，使得所述透明外围22颜色保持不变，仍为N色。因此，如果吸气时透明外围22密封边24颜色为连续分布的M色圈时，表示其气密性佳；如果，密封边24存在N色缺口，则说明该处密封性欠佳，可能存在漏气的现象。因此可通过密封边24颜色的分布来判断所述面罩的气密性，该方法简单，安全且实用性较高。
相应地，覆盖层37也可用微浆材料代替压敏材料。所述微浆材料正常处于大气压力时为N色，受压大于大气压时迅速变为M色。因此类似压敏材料，所述覆盖层37内的微浆材料在吸气所产生的负压作用下，其与脸部紧密贴合之密封边24为M色，贴合不紧密处为N色，因此可以根据透明外围22M色分布的连续性来判断该面罩的漏气情况。
本发明的面罩通过在罩体四周透明外围24贴脸部分附着又漏气指示材料构成的覆盖层37，其漏气指示材料为易生泡沫的液体、排水性材料、热敏材料、压敏材料或微浆材料等，可通过显漏材料在透明外围22之密封边24与漏气处的所表现的不同显示来判断和指示面罩的漏气情况。所述具有漏气指示作用的面罩能有效发现面罩漏气的不良情形，可防止面罩由于漏气，而使使用者吸入有害气体的危险，因此安全性高，实用性好。
权利要求
1.一种面罩，其包括一至少包覆使用者口鼻之罩体，所述罩体上设有可供使用者佩戴之头圈或耳圈，且还设有至少一固定或可替换之过滤装置，其特征在于所述罩体由内罩和接于该内罩周边之透明外围构成，固定或可替换之过滤装置置于内罩上，所述透明外围与使用者脸部贴合后，形成一环绕于整个罩体外侧之密封边。
2.根据权利要求1所述的面罩，其特征在于所述透明外围为排水性材料构成，透明外围背面内侧具有细致磨沙纹，外侧为光滑表面。
3.根据权利要求1所述的面罩，其特征在于所述透明外围背面，设有可透过透明外围显示其实时变化之覆盖层，所述覆盖层与使用者脸部贴合后，形成一环绕于整个罩体外侧之密封边。
4.根据权利要求3所述的面罩，其特征在于所述覆盖层为可根据温度高低而改变颜色之热敏变色材料构成，附着于透明外围背面之与使用者脸部贴合的面上。
5.根据权利要求3所述的面罩，其特征在于所述覆盖层为可根据受压状况而改变颜色之压敏材料或微浆材料构成，附着于透明外围背面之与使用者脸部贴合的面上。
6.根据权利要求1～5任一项所述的面罩，其特征在于所述过滤装置包括依次层叠设置的一过滤媒介层、一单向阀薄膜层和若干片状单向阀。
7.根据权利要求1～5所述的面罩，其特征在于所述透明外围设有若干易于剪裁的线条。
8.根据权利要求6所述的面罩，其特征在于所述透明外围设有若干易于剪裁的线条。
9.一种面罩漏气实时检测方法，其特征在于将易生泡沫的液体涂抹于所述面罩之透明外围背面上，让使用者佩戴面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆佩戴者的口鼻，然后使透明外围背面与脸部皮肤相触，当其与脸部相触所形成的密封边未完全贴合于使用者脸部时，所述液体会在漏气处产生泡沫，其泡沫的位置和多少即实时显示出漏气的位置及程度。
10.一种面罩漏气实时检测方法，其特征在于让使用者佩戴透明外围背面由磨沙纹排水性材料构成之面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆佩戴者的口鼻，然后使透明外围背面与脸部皮肤相触，当透明外围背面与脸部相触所形成的密封边为连续的全透明状时，则表示密封边与脸部贴合紧密；若密封边中存在半透明磨沙纹缺口时，则表示有泄漏之处，即从密封边透明程度变化判断面罩密封性。
11.一种面罩漏气实时检测方法，其特征在于让使用者佩戴透明外围背面由热敏变色材料，或压敏材料，或微浆材料构成覆盖层之面罩，正常呼吸，其罩体至少包覆佩戴者的口鼻，然后使覆盖层与脸部皮肤相触，若覆盖层与脸部相触所形成的密封边颜色改变，则为密封边与脸部贴合紧密；若密封边原有颜色保持不变，则为漏气之处，即从密封边部分的颜色变化判断面罩密封性。
全文摘要
一种面罩，其包括罩体，所述罩体上设有可供使用者佩戴之头圈或耳圈，且还设有至少一固定或可替换之过滤装置，其特征在于所述罩体由内罩和接于该内罩周边之透明外围构成，过滤装置置于内罩上，透明外围与使用者脸部贴合后，形成一环绕于整个罩体外侧之密封边。所述透明外围背面内侧可具有细致磨沙纹，外侧为光滑表面；或其背面设有可显示实时变化之覆盖层。本发明透明外围贴脸部分可实时显出所述面罩贴脸部分的周边与面部结合的紧密程度，通过肉眼即可观测其形态或颜色所发生的变化，从而可实时检测面罩漏气的情况，可避免由于面罩漏气对使用者带来的伤害，使用方便，且不需要专门的检测仪器。另外，本发明还提供了所述面罩漏气实时检测的方法。
文档编号A62B27/00GK1919376SQ20061006266
公开日2007年2月28日 申请日期2006年9月18日 优先权日2006年9月18日
发明者朱桦 申请人:朱桦