具有光学活性呼气阀的呼吸器的制造方法_2

文档序号:9712709阅读:来源:国知局
trom等人的美国专利6,457,473B1、6,062,221和5,394,568;授予Xue等人的美国专利 6,332,465B1;授予Byram的美国专利6,119,692和5,464,010;以及授予Dyrud等人的美国专 利6,095,143和5,819,731。
[0053]图2示出了阀14具有阀座20,该阀座20在固定部分24处固定有阀瓣22。阀瓣22可为 具有自由部分25的柔性阀瓣,该自由部分25在呼气期间从阀座20上抬起。在阀打开和闭合 时,其显示出可视的闪烁26,该闪烁26可被同事或在看向反射镜时由佩戴者看到。当以不同 角度观察阀瓣时还可以显示出不同的颜色,这可以增加视觉效果。例如,阀在第一角度下可 以显示出蓝色并且在第二角度下显示出黄色,或者颜色可以从红色变化成绿色或者阀在第 一角度下可以显示出黄色并且在第二角度下显示出蓝色,或者颜色可以从绿色变化成红 色。当阀瓣22的自由部分25未与阀座20接触时,呼出的空气可从内部气体空间进入外部气 体空间。阀瓣在此位置可以显示出与在阀瓣与阀座接触时的闭合位置所显示的颜色不同的 颜色。当阀瓣打开时,呼出的空气可以通过阀盖中的开口 27 (图1和图7)直接进入外部气体 空间。面罩主体12可以呈弯曲的半球形状,如图1和2所示(还可参见授予Dyrud等人的美国 专利4,807,619),或者它还可以呈现期望的其它形状。例如,面罩主体可以是杯形面罩,具 有类似于授予Japuntich的美国专利4,827,924中所公开的面罩构造。面罩还可以具有三褶 构型,当未使用时,可以折成平的,但在佩戴时,可以打开为杯形构型。参见授予Bostock等 人的美国专利6,484,722B2和6,123,077;授予Henderson等人的美国设计专利Des. 431, 647;以及授予Bryant等人的美国设计专利Des.424,688。本公开的面罩还可以呈现许多其 它构型,诸如例如授予Chen的美国设计专利Des. 448,472S和Des. 443,927S中所公开的平面 双褶面罩。面罩主体也可为流体不可渗透的,并且可具有附接到其上的过滤器滤筒,像例如 在授予Holmquist-Brown等人的美国专利6,277,178B1或在授予Burns和Reischel的美国专 利5,062,421中示出的面罩。此外,面罩主体还可以适用于正压空气吸入,这与刚才提到的 负压面罩相反。正压面罩的实例在授予Hoague的美国专利6,186,140B1、授予Granni s等人 的美国专利5,924,420、以及授予阶&皿等人的美国专利4,790,306中示出。这些面罩可连接 到将佩戴在使用者的腰部周围的动力空气净化呼吸器主体。参见例如授予Petherbridge等 人的美国设计专利D464,725。过滤面罩的面罩主体也可连接到独立成套呼吸器,该独立成 套呼吸器可为佩戴者供给清洁空气,例如,如美国专利5,035,239和4,971,052中所公开。面 罩主体可以被构造为不但能罩住佩戴者的鼻部和口部(称为"半面罩"),还可以罩住佩戴者 的眼睛(称为"全面罩"),以对佩戴者的视力和佩戴者的呼吸系统提供保护。参见例如授予 Reischel等人的美国专利5,924,420。
[0054] 面罩主体既可与佩戴者面部有一定间隔,也可与其紧贴或接近。在任一情况下,面 罩有助于限定在通过呼气阀离开面罩内部前进入呼出空气的内部气体空间。面罩主体也可 以在其周边具有热致变色的贴合性指示密封物,以使佩戴者易于确定是否形成了正确的贴 合。参见授予Springett等人的美国专利5,617,849。
[0055] 图3示出了置于密封表面29的处于闭合位置的柔性阀瓣22,并且处于打开位置时, 其如虚线22a所示从表面29上抬离。流体沿箭头28所指示的总体方向穿过阀14,该箭头代表 呼出气流。穿过阀孔的流体在柔性阀瓣22上施加力(或将其动量转移到阀瓣上),从而导致 阀瓣22的自由部分25从密封表面29抬起以使得阀14打开。阀14在面罩10上优选取向为使得 当面罩10如图1所示竖直设置时,柔性阀瓣22的自由部分25位于固定部分24下方。这允许呼 出的空气向下偏转,以防止湿气凝结在佩戴者的眼镜上。阀的移动使阀向看阀的人闪烁。柔 性阀瓣22至少具有包含向观察者产生闪烁图像的材料的外表面。当阀瓣从打开位置移动到 闭合位置时,阀瓣向观察者呈现不同的取向。不同的取向产生相对于环境光线的不同反射 角。迅速改变反射角向观察者产生闪烁和/或颜色变化。为了引起闪烁,阀瓣可以包括例如 在阀瓣的外表面上的光学膜或反射材料。反射材料的实例包括金属化表面,诸如金属化聚 合物膜诸如可购自杜邦(DuPont)的MYLAR?膜。光学膜层还可以包括一组镜面反射膜层,该 镜面反射膜层包括许多具有不同折射率的层。本文对适用于本公开的光学膜层进行更详细 的描述。
[0056]图4示出了其上未附接阀瓣的阀座20的前视图。阀孔30设置于密封表面29的径向 内侧,并可具有十字形构件32,该十字形构件32稳定密封表面29并最终稳定阀14。十字形构 件32还能防止柔性阀瓣22(图2)在强吸气时换向进入孔30中。十字形构件32上积聚的水分 可妨碍阀瓣22打开。因此,十字形构件32的面向阀瓣的表面可稍稍凹陷在密封表面29以下。 当阀闭合时,密封表面29包围或围绕孔30以阻止污染物穿过孔。从前面观察时,密封表面29 和阀孔30实际上可以呈现任意形状。例如,密封表面29和孔30可为正方形、长方形、圆形、椭 圆形等。密封表面29的形状不必对应于孔30的形状,或者密封表面29的形状可以对应于孔 30的形状。例如,孔30可以为圆形,而密封表面29可以为长方形。然而,当对着流体流的方向 观察时,密封表面29和孔30可以具有圆形横截面。阀座20还可以具有对齐销36,对齐销36被 设置来确保在使用期间阀瓣在阀座上正确对齐。如果柔性阀瓣的光学膜部分为部分透光 的,则基于十字形构件和阀座(例如,白色、黑色或金属化十字形构件/阀座)或下面的非透 光材料的颜色或其接近度,柔性阀瓣的光学膜部分可以反射不同颜色。可在阀基部处设置 安装用法兰38以用于将阀安装到面罩主体。将阀瓣保持表面39定位在其中阀瓣的固定部分 安装到阀座20的地方。
[0057]阀座20的大部分通常由相对轻的塑料制成,使用例如注塑成型技术模制成整体的 一体式主体,并且回弹性密封表面29将会与其接合。与柔性阀瓣22接触的密封表面29可成 形为基本上均匀的平滑表面,以确保形成良好的密封。密封表面29可存在于密封脊34(图3) 的顶部,或者它可以与阀座本身在平面上对齐。密封表面29的接触区域可具有足够大的宽 度以与柔性阀瓣22形成密封,但是不能宽到允许粘合力(由凝结的水分或排出的唾液产生) 使柔性阀瓣22明显难以打开。密封表面29的接触区域可以凹陷的方式弯曲,在这种情况下, 阀瓣22与密封表面接触,有利于阀瓣绕密封表面的整个周边周围与密封表面接触。阀14及 其阀座20在授予Japuntich等人的美国专利5,509,436和5,325,892中进行了更详细地描 述。具有弹性体密封表面的呼气阀在授予Mart in等人的美国专利7,188,622中有所描述。此 类密封表面可在使用类似本文所述的光学膜的相对刚性的阀瓣材料的情况下特别有用。 [0058]图5示出了呼气阀14 '的另一个实施例。不同于图2所示的实施例,当从侧正视图观 察时,该呼气阀14'具有与阀瓣保持表面39'对齐的平面密封表面29'。从而图5中所示的阀 瓣不会因施加于柔性阀瓣22上的任何机械力或内应力而挤压或抵靠密封表面29'。由于阀 瓣22没有在"中间状态"下预装入或偏置朝向密封表面29',即,当没有流体穿过阀并且阀瓣 未以其它方式经受除重力之外的外力时,阀瓣22可在呼气期间更容易地打开。当使用根据 本公开的光学膜时,可不必偏置或迫使阀瓣与密封表面29'接触,但此类构造可能是某些情 况下所需要的。光学膜可允许使用比已知市售产品上的阀瓣更具刚性的柔性阀瓣。该阀瓣 的刚性可使得当重力本身施加在阀瓣上并且阀被取向为使得阀瓣设置在密封表面下方时, 阀瓣不会显著下垂远离处于非偏置条件下的密封表面29'。图5中所示的呼气阀14'因此可 被成形为使得阀瓣22在任何取向下与密封表面良好接触,包括当佩戴者的头部向下朝地面 弯曲时的情况,而不必使阀瓣偏置(或显著偏置)朝向密封表面。因此,不管阀处于任何取 向,刚性阀瓣都能在具有极少或没有朝向阀座密封表面的预应力或偏置作用的条件下与密 封表面29 '密封接触。阀瓣上没有大量预定应力或力,该应力或力用于确保在中间状态下在 阀闭合过程中将阀瓣压贴在密封表面上,能够允许阀瓣在呼气期间更容易地打开,并且因 此可减小呼吸时操作阀所需的力。通过使用回弹性密封表面可以进一步改善对密封表面的 密封。参见例如授予Martin等人的美国专利7,188,622。
[0059]图6示出了阀座20b,该阀座20b适用于结合本公开的按钮式阀使用。不同于被成形 用于结合悬臂式阀瓣使用的阀座20(图4),阀座20b具有在位置32'处居中安装的柔性阀瓣。 这允许在呼气期间基本上阀瓣周边的任何部分都从密封表面上抬起。在悬臂式阀瓣中,与 固定部分相对的阀瓣的末端是在呼气期间从密封表面上抬起的阀瓣部分。相比之下,在按 钮式阀中,阀瓣周围的任何部分均可在呼气期间从密封表面上抬起。本公开同样还可以与 蝴蝶式阀一起使用。参见例如授予Braun的美国专利4,934,362。
[0060]图7示出了可适用于结合本文所述的呼气阀使用的阀盖40。阀盖40限定了内室,在 其中柔性阀瓣可从其闭合位置移动到其打开位置。阀盖40可保护柔性阀瓣不受损坏,并可 有助于使呼出的空气向下而远离佩戴者的眼镜。如图所示,阀盖40可具有多个开口 27,以允 许呼出的空气从阀盖40限定的内室中逸出。通过开口 27离开内室的空气进入外部气体空 间,例如以向下的方式远离佩戴者的眼镜。可使用多种技术将阀盖40固定到阀座,这些技术 包括摩擦、夹持、胶合、粘合性粘结、焊接等。在一个或多个实施例中,阀盖至少在其顶部表 面42上是透明的,以允许内部闪烁阀瓣更易于被看见。
[0061] 当从不同的角度观察时,结合本公开使用的柔性阀瓣可以反射不同颜色或强度的 光。当阀瓣打开和闭合时,固定物体或人观察阀瓣的角度是不同的。对阀瓣的外表面的角度 感知的差异使得观看阀瓣打开和闭合的人看到不同颜色或强度的光。使阀瓣在从打开位置 移动到闭合位置或者从闭合位置移动到打开位置时使所述柔性阀瓣闪烁的一种或多种材 料可以膜的形式放置在阀瓣的外表面上。另选地,整个阀瓣可以由使阀瓣闪烁的材料制成 或者包含这种材料。如果使阀瓣闪烁的材料为相对刚性的材料,则下面的阀瓣材料可以由 弹性模量比使阀瓣闪烁的材料低的材料制成。下面层在阀瓣闭合时将接触阀座的密封表 面。较低的弹性模量可有助于在阀处于其闭合位置时提供无泄漏接触。当使用常规硬性的 阀座材料诸如硬塑料时,接触密封表面的层的弹性模量可以为约0.15兆帕斯卡至10兆帕斯 卡(MPa),或更通常地IMPa至7MPa。授予Martin等人的美国专利7,028,689描述了对多层阀 瓣的使用,其中接触密封表面的层比位于其上的层具有更低的弹性模量。如果整个阀瓣由 相对刚性的材料制成,那么可以在阀座上使用回弹性密封表面材料以改善阀瓣密封。参见 授予Martin等人的美国专利7,188,622。回弹性密封表面可以具有小
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