具有动态支承结构和褶状过滤结构的呼吸器的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是2008年7月14日提交、发明名称为"具有动态支承结构和褶状过滤结构 的呼吸器"、申请号为200880111714. 2 (国际申请号为PCT/US2008/069928)的发明专利申 请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及过滤式面罩呼吸器，该呼吸器能在纵向上伸展或收缩以适应佩戴者颌 部的运动。该呼吸器的伸展是通过在面罩主体中采用可移动的支承结构结合褶状过滤结构 实现的。
【背景技术】
[0003] 呼吸器通常佩戴于人的呼吸通道上，用于实现以下两个常见目的中的至少一个： (1)防止杂质或污染物进入佩戴者的呼吸道；以及（2)保护其他人或物不暴露于佩戴者呼 出的病原体和其他污染物。在第一种情况下，在空气中存在对佩戴者有害的颗粒的环境中 佩戴呼吸器，例如汽车车身修理店。在第二种情况下，在对其他人或物可能造成污染的环境 中佩戴呼吸器，例如手术室或洁净室。
[0004] 一些呼吸器被归为"过滤式面罩"，因为其面罩主体本身可用作过滤装置。与使用 结合了可连接的滤筒（参见（例如）授予Yuschak等人的美国专利RE39,493)或嵌件成型 过滤元件（参见（例如）授予Braun的美国专利4, 790, 306)的橡胶或弹性体面罩主体的 呼吸器不同，过滤式面罩呼吸器的整个面罩主体的大部分由过滤介质构成，使得无需安装 或更换滤筒。因此，过滤式面罩呼吸器重量相对较轻并且易于使用。
[0005] 过滤式面罩呼吸器通常属于以下两类呼吸器的一类，即成形呼吸器和折叠放平呼 吸器。
[0006] 成形呼吸器差不多被永久性成型为所需的适应面部的构型，并且在存储和使用 期间通常保持这种构型。成形过滤式面罩呼吸器通常包括模制的支承性外壳结构（通常 称为"成形层"），该支承性外壳结构一般是由热粘合纤维或多孔塑料网制成。成形层主要 被设计成为过滤层提供支承。相对于过滤层，成形层可存在于面罩的内部上（靠近佩戴者 的面部），或者可存在于面罩的外部上，或同时存在于内部和外部上。公开了支承过滤层 的成形层的专利例子包括授予Berg的美国专利4, 536, 440、授予Dyrud等人的美国专利 4, 807, 619、授予Skov的美国专利4, 850, 347和授予Huber等人的美国专利Des. 285, 374。
[0007] 在已知的成形过滤式面罩呼吸器中，过滤层一般都通过缠结在层之间界面处的纤 维或通过将纤维粘合到成形层而连接到成形层。作为另外一种选择，可以使用合适的粘合 剂（参见授予Angadjivand等人的美国专利6, 923, 182和6, 041，782)将过滤层粘合到成 形层外壳的整个内表面上。还可以在面罩主体的周边焊接已知的过滤式面罩呼吸器，以将 组装层结合到一起。
[0008] 与成形呼吸器不同，折叠放平呼吸器是放平存放，但其包括接缝、褶绉和/或折 线，使得其面罩主体在打开后呈适合使用的杯状构型。折叠放平过滤式面罩呼吸器的例 子在授予Bostock等人的美国专利6, 568, 392和6, 484, 722以及授予Chen的美国专利 6, 394, 090中示出。一些市售的褶状呼吸器被设计为具有褶状结构，当把这种呼吸器放置在 佩戴者的面部上时，其褶状结构可以打开或扩展。这些已知的褶状产品通常不使用支承结 构来限定呼吸器面罩主体的形状。另外，已知的市售褶状呼吸器一般没有针对佩戴者的面 部采用分隔式佩戴设计，并且无法沿其周边与佩戴者的脸部紧密贴合。这类褶状呼吸器主 要用在可能对其他人或物造成污染的环境中。在这些工作环境中，佩戴者可能接触到的杂 质或污染物实际上往往是很短暂的，例如飞溅的液体。因此，呼吸器构造时不再采用能沿其 周边提供与佩戴者面部紧密贴合，并且提供与佩戴者面部分隔的杯状气室的支承结构。褶 状过滤式面罩的例子在以下美国专利文档中示出：授予Jensen的7, 036, 507、授予Wolfe 的 6, 474, 336、授予White的 4, 248, 220、授予Parker的 4, 300, 549、授予Spence等人的 2006/0130841 以及授予Chang的 2005/0096524。
【发明内容】
[0009] 如上所述，设计过滤式面罩呼吸器领域的技术人员已开发了在预成形面罩主体中 支承过滤层的多种方法。然而，目前设计的面罩主体通常为无法适应佩戴者颌部运动的非 动态结构。呼吸器佩戴者在工作时通常需要与其同事交谈。在交谈时发生的颌部运动能导 致面罩主体在佩戴者面部上发生位移。当呼吸器在佩戴者面部上从其所需位置发生位移 时，可能为污染空气未经过滤地进入面罩内部创造机会。此外，张开颌部往往会把面罩主体 向下拉，从而夹紧鼻部。因此，常规呼吸器的非动态结构可能会对佩戴者产生不舒适感。
[0010] 本发明解决了以下需求：提供可动态适应佩戴者颌部运动的成形过滤式面罩呼吸 器，使得呼吸器在使用期间可保持对佩戴者面部相称而舒适的贴合。在这种情况下，本发明 可提供过滤式面罩呼吸器，其包括的面罩主体由以下部分构成：(a)支承结构，其包括能够 在纵向上彼此相向或相背运动的第一和第二横向延伸构件；(b)过滤结构，其包括：（i)过 滤层；和（ii)褶绉；其中，褶绉使该过滤结构能够在第一和第二横向延伸构件彼此相向或 相背运动时分别进行收缩和伸展。
[0011] 如上所述，常规成形过滤式面罩呼吸器的面罩主体通常使用包括热粘合纤维的非 织造纤维网或多孔塑料网的支承结构来支承过滤层。这些常规支承结构无法动态响应佩戴 者的颌部运动。采用包括第一和第二横向延伸构件的支承结构以及包括褶绉（当支承结构 的第一和第二横向延伸构件彼此相背运动时，其能够进行伸展）的过滤结构后，面罩主体 便能沿纵向伸展，从而更好地适应佩戴者颌部的张口运动。该面罩主体还可以在颌部闭合 时收缩。根据本发明适应佩戴者颌部运动的能力可使面罩主体能在使用时在佩戴者面部上 更好地保持其所需位置。面罩主体的可伸展性还可以允许单个呼吸器适应更广泛的面部尺 寸，并可以缓解鼻部上的夹紧作用。
[0012] 术语表
[0013] 下文示出的术语具有如下所定义的含义：
[0014] "对分"是指划分成两个基本相等的部分；
[0015] "中心线"是指从正面观察时垂直对分面罩的线（图7);
[0016] "中央分隔的"是指从正面观察时沿垂直对分面罩主体的线或平面明显彼此分离；
[0017] "包含"是指其在专利术语中的标准定义，是一个通常与"包括"、"具有"或"含有" 的意义大致相同的开放式术语。虽然"包含"、"包括"、"具有"和"含有"以及它们的变形 为常用的开放式术语，但本发明还可以使用较封闭的术语来适当描述，例如"基本由...组 成"，其为半开放式术语，因为其仅排除在用于其要达到的功能时那些可能对本发明呼吸器 的性能具有有害作用的物或元件；
[0018] "洁净空气"是指已滤除了污染物的一定体积的大气环境空气；
[0019] "污染物"是指颗粒（包括粉尘、薄雾和烟雾）和/或通常不会被视为颗粒但可悬 浮在空气（包括呼出气流中的气体）中的其他物质（例如有机蒸气等）；
[0020] "横跨维度"为当从正面观察呼吸器时，在整个呼吸器上从一侧到另一侧横向延伸 的维度；
[0021] "外部气体空间"是指呼出的气体在穿过且离开面罩主体和/或呼气阀后进入的环 境大气空间；
[0022] "过滤式面罩"是指面罩主体自身被设计成过滤通过其的空气；不存在连接到面罩 主体上或模制成面罩主体来实现此目的的独立可识别的滤筒或嵌件成型过滤元件；
[0023] "过滤器"或"过滤层"是指一个或多个透气材料层，所述层主要适用于从通过其的 空气流中除去污染物（例如颗粒）；
[0024] "过滤结构"是指设计成主要用于过滤空气的构造；
[0025] "第一侧面"是指面罩主体的一个区域，该区域在横向上远离垂直对分呼吸器的平 面，并当戴上呼吸器时，将位于佩戴者的颊和/或颌区域；
[0026] "带具"是指帮助将面罩主体支承在佩戴者面部上的结构或部件组合；
[0027] "阻碍运动"是指当暴露于在正常使用条件下存在的力时，妨碍、限制或阻止运动；
[0028] "整体的"是指所考虑的部件以单个部件同时制成，而不是两个单独的随后被接合 在一起的部件；
[0029] "内部气体空间"是指面罩主体与人面部之间的空间；
[0030] "分界线"是指折线、接缝、焊线、粘结