呼吸器设备的制作方法

专利名称：呼吸器设备的制作方法
技术领域：
本发明总得涉及个人环境防护系统，并且更特别是，涉及一种个人在需要控制过
滤空气并且防护颗粒物质的环境中佩带的头套结构。
背景技术：
在现有技术中已知有几种类型的气流、过滤和防护系统。当前可从市场上获得的几种所述系统用于外科手术场所、"清洁室"环境或危险/污染环境中。 —些现有的系统包括防护罩、外罩、过滤器等。在某些情况中，空气过滤器被做成头盔结构并且制造成相当拙劣、笨重的头套单元。已知的单元通常包括外部气源，例如汽缸、风管等，所述气源通过管子、软管等连接到头盔结构上。所述软管连接的系统和长外罩或防护罩会 变得极其笨重而限制了穿戴者在作业期间的移动和灵活性。 当前可用的透镜/面部密封组合件(有时通称为松配合的防护罩)制造起来很昂贵，由于需要用于将面部密封件连接到透镜上的几何形状，该透镜在垂直于佩带者面部/头部的密封件的平面内弯曲。 在现有技术中已知的许多系统中，防护罩和/或外罩被用做必须频繁更换的过滤
器具。因此，由于一次性的过滤器具是非常昂贵的，所以该结构会变得很昂贵。 此外，所述系统会相当昂贵，特别是考虑到系统的一次性部分。 在现有技术中已知了许多这样的产品。在R. 0. Bare等的名称为"个人空气过滤和
控制系统"的美国专利号5， 054， 480中描述了一个合适的和功能性系统。 在L. J. Green等的名称为"包括头套的空气过滤和控制系统"的美国专利号
5， 711， 033和Lawrence J. Green等的名称为"防护头套系统"的美国专利号6， 918， 141中
描述了其它这样的系统。 在L. J. Green于2006年5月30日提交的名称为"有过滤防护的防护头套系统"的在审申请S. N. 11/442,402中描述了另一种相关的现有技术。

发明内容
该发明涉及一种外科手术中的外科医生、装配工艺中的技术人员、有毒废物处理
中的工人等佩带的防护头套系统。 当使用某些类型的呼吸器时，需要防护透镜和面部密封件。本设备提供了包括便宜的一次性透镜和面部密封组合件的面罩，以与合适的(PAPR)呼吸器使用。所述系统包括相对轻质的、实质上刚性的支撑头套结构。 将可调整的头带连接到头套结构上以用于将组装好的结构支撑在佩带者的头上。可以提供外部的、相对轻质的、实质上刚性的过滤器保护器。 所述系统还包括一个或多个可移除的和一次性的过滤器，该过滤器适合于被容易地并且紧贴地连接到头套结构上并且由头套结构来支撑，以有效地覆盖住头套结构的外表面。
包括封套(cuff)或面部密封件和柔性透镜的透明的面罩适合于容易地连接到头
套结构上，以便覆盖佩带者的面部，以为佩带者保持无菌、无污染的状态。 本设备使用具有独特结构的密封件或封套，其被平展地连接到透镜上，以当透镜
围绕呼吸器的前面被弯曲并且封套被拉动到与佩带者的面部并置时允许面罩来保护佩带
者的面部和头部。 特别是，柔性的包容封套被连接到透镜的下边缘上，以便封闭并形成在佩带者头部附近的密闭的空间。所述面罩(透镜和封套)可以被制造成便于生产工艺的扁平的、层叠的器具，并且因此降低了制造成本，由此该面罩可以是一次性的物品。 如果希望，可以将风扇机构结合到头盔系统内以在头套结构处提供空气流动，并且可以使用合适的电源来选择性地为风扇供电。


图1是其上安装有透镜和封套附件的头盔设备的分解视图。 图2是在佩带者头部的示意图上的图1中所示的设备的后视图。 图3是图1和2中的设备没有示意性头部的斜视图。 图3A是图3中所示的设备的一部分的放大视图。 图4是在佩带者头部的示意图上的该设备的前视图。 图5是图4中所示的被成形为与佩带者头部一致的透镜和封套附件的弯曲的后视图。 图6是图5中所示的透镜和封套附件的弯曲透视图，而没有表示出佩带者。 图7包括图7A、7B和7C，其是仅有透镜和封套附件的附加实施例的前视图。 图8包括图8A和8B，其中图8A是具有弹性封套的透镜和封套附件的附加实施例的视图；以及 图8B是表示封套与透镜附件和防护罩的组合。 图9是具有整体支撑结构的封套和透镜附件的另一实施例。
具体实施例方式
现在参考图1到3A，其显示了本发明的优选实施例的不同视图。
特别是，在图1中显示了本发明的头盔和面罩组件10的一个实施例的分解视图。头盔组件10包括头盔壳600、衬垫100、外部过滤保护器500、过滤器盖支撑件300、头带组件175和包括透镜401与封套(或密封件)450的面罩400。 使用头带175将头盔10设置在佩带者500的头上。头带175是相当传统的，并且也是可选的。也就是说，可以使用不同的头部接合支撑机构，或者如果希望的话，可以省略它。 在该说明性实施例中，头带175包括绕头带176，该绕头带是可调整的以舒适地配合单个佩带者的头部尺寸。调节锁存器177允许按传统方式来縮短或伸长带176。
带176包括用于通过合适的紧固件180连接到头盔衬垫100上的合适的连接臂179 ，所述紧固件可以是螺钉、锁环等。 头盔衬垫100 —般是由轻质材料形成的，例如，聚丙烯或者低密度聚乙烯(LDPE)。头盔衬垫100被构造成大致符合佩带者头部的上部分的形状，但是头盔衬垫100由合适的 空间101和102(参见图3)与佩带者的头顶间隔开，该合适的空间101和102可以被形成 在头盔、泡沫垫等中。 衬垫的前面部分设计来横跨佩带者前额部分之间的区域，其中表面120用作头带 175的前面部分或者处于足够紧密地并置以最小化它们之间的空气流动。表面130延伸到 衬垫的外边缘140，如果希望，该外边缘可以连接到头盔600的下部周边上。如果希望，也可 以通过泡沫插入件来完全或部分地实现该横跨效果。 多个孔150 (最好参见图3和3A)向上延伸通过衬垫100的表面130，以提供通过 那里并且朝着在面部或佩带者附近的容纳体积的气流。 衬垫100具有折叠状区域110(最好参见图3A)，其允许衬垫100伸縮并更好地适 应佩带者的头部。 另外，如果希望，衬垫100是足够坚固的以支撑冷却或空气移动机构，例如现有技 术中已知的呼吸器头盔600等。呼吸器头盔可以通过处于围绕衬垫周边的凹槽195中的卡 扣或者任何其它传统装置而被连接到衬垫上。 风扇盖(未图示)可以被连接成或者整体地形成为向任何传统类型的风扇机构提 供防护和造型的盖子，例如，美国专利号D460， 584和6， 792， 944中所描述的。因此，可以围 绕头盔组件10来限定和维修气流通道，从而可选的风扇机构可以向头盔组件10的佩带者 提供冷却和过滤过的气流。 过滤器700被配置成符合头盔壳600的外部形状并且适合于相当紧贴地装配在其 上，该过滤器一般(但并不限于)是由带静电的纤维塑性材料(例如，熔化吹制的聚丙烯) 制成的。美国专利号6，918，141(上文指出的)中描述的零件支撑该过滤器并且在其下面 形成了空气通道。可替换地，过滤器可以被设计成自支撑的。可以通过适当地选择过滤器 700的材料来控制进入或离开头盔壳600的空气的过滤水平或程度。 —般地，可以利用摩擦力装配并且通过围绕头盔周边的卡扣(如所图解的，通过 侧面和后面的卡扣710和711)来将过滤器700安装到头盔壳600上。当然，可以使用任何 合适的紧固件。如在以下将要描述的，透镜400的顶边缘被连接到头盔壳600、衬垫100或 过滤器盖的支架300的周边上，如果这样装备的话。 在该实施例中，设置过滤器保护器500来覆盖过滤器700。如果希望的话，过滤器
保护器500可以由和头盔衬垫100相同(或类似)的材料来制造。过滤器保护器500防止
损坏过滤器700，并且同样防止人们(包括头盔佩带者)触碰过滤器700可能被污染过的表
面。过滤器保护器500 —般通过力配合或者任何其它方法连接到头盔壳100上。 头盔衬垫100的后板(尾部)接合到头盔600的后边缘并且为该设备提供额外的
稳定性。 由如聚碳酸酯等不渗透、柔性和透明材料所制成的面部透镜401适合于安装到并 支承在如下文所描述的过滤器盖支撑件的外部前表面上。透镜401的内表面和过滤器盖支 撑件的外表面的并置在它们之间提供了密封。可以提供如以下所描述的密封装置410或者 其它合适的装置来增强密封。 封套450是由如人造纤维或者薄塑料或者熔化吹制的聚丙烯的易弯片材所制成 的。封套450还用作防护隔片以防止颗粒物质被从外界输送到佩带者或者从佩带者输送到
6外界。 封套450沿接缝425被连接到透镜401上。封套450的中间部分适合于在佩带者 的下颚下褶起来。 现在参见图3A，其显示了图3中所示的设备的一部分的放大视图。该放大视图显 示了孔150的布置和折叠状区域110。 此外，更详细地显示了面罩400、衬垫100和支撑片451与452的相互作用。
特别是，支撑片452和453的上边缘456和457分别被保持成紧靠着衬垫表面130 的延伸部。同样，支撑片保持封套自由边缘451的上延伸部461和462紧靠着佩带者的头 部，如在图5中更好地看到的。 因此，设想将包括透镜401和防护封套450的面罩400连接在一起成为子配件并 且被放置在头盔壳600上，其和衬垫100或者横跨装置一起在佩带者的面部附近限定出了 封闭的体积，从而提供或增强了所描述的过滤和防护作用。 M形的封套450包括在其中间部分处的扩大部分460。设置该"隆起"或"鼻状"部 分以便在头盔的佩带者的下颚下面并与该下颚形成可靠的接合。 可以在透镜401的上边缘402附近应用合适的连接件(附件)403、404与405，如
钩环材料段、用于接合卡扣柱的孔或者粘合带。所述连接件(或粘合带)可以用来将透镜 401的上边缘402连接到头盔衬垫100、头盔600或者过滤器保护器的支撑件300的前部 (参见图l和4)。 在一些实施例中，可能希望具有能够接合衬垫100或者头盔600前部的密封材料 的条带410来在其上提供增强的密封，该密封材料为例如泡沫、橡胶管或其它可压縮条带。
在优选实施例中，密封件是预张紧的弹性细条带410，该细条带410被平展地施加 到透镜401上并且沿一个边被粘合以产生固定边缘412和自由边缘411，从而当透镜401 被弯曲时，自由边缘411的弯曲半径比固定边缘412的小，其有更接近于其未张紧时的弧长 度。这使得表面413倾向于垂直于透镜401的表面。因此，生产出了横跨能力相当于表面 413的宽度的便宜的密封垫。 现在参照图4、5和6，图示了透镜/封套组件的典型的应用。(为了清楚说明的缘 故在图5和6中省略了头盔10。此外，面罩400可以用于结合有合适的连接件或者连接机 构的许多类型和形状的头盔。) 如所看到的，封套450是与透镜401分开的(除了在结合边缘425处)。同时，透 镜401被弯曲成大致半圆形结构以围绕佩带者的头部。 连接件403和404(在图6中看到的相似的连接405)被连接到过滤器盖支撑件 300的前部对应的连接件(未显示)上。因此，透镜401在头盔佩带者590的脸前面呈现出 曲线结构。 同时，封套450，特别是鼻状部460(参见图7A、7B和7C)被放置在佩带者590的下 颚下面以通过封套来增强下颚的夹紧和由此提供的防护。另外，封套450的边缘451接合 佩带者590的脖子和咽喉区域，最好参见图5。封套450还接合佩带者590头部的侧面并且 围绕其形成保护面。 布置柔性的支撑片452和453来使封套保持围绕佩带者590头部的优选形状，如 上文所描述的。特别是，它们与沿边缘451产生的张力相互作用，所述张力是通过佩带者面部的插入以拉动自由边缘462的上部延伸部(图6中类似地显示为461)接触或紧靠佩带 者头部的鬓角区域，从而远离连接边缘425而延伸到与佩带者590头部的上部或太阳穴部 分相抵靠所产生的。 如果希望，设置可选的狭槽454和455来接受和接合头盔衬垫100的边缘的一部 分。 在图6中，显示了与前面图1、2和3中所示的头盔壳100使用的透镜和封套附件 的透视图。 如上文所描述的，透镜401是由透明的聚碳酸酯(或类似)塑料的薄片制成的。虽 然可以使用更厚或更薄的材料，但是合适的厚度为大约0. 01英寸厚。 封套450是由如(但不限于)人造纤维、熔化吹制的聚丙烯、胶乳橡胶等适当地柔 软的材料制成的并且根据材料的特性为大约0. 01英寸厚。 透镜401和封套450在弯曲的边缘425处通过如胶粘、缝合等合适的方法连接在一起。 透镜401的自由边缘402被成形为完全与头盔衬垫100的前边缘和/或过滤器保 护器的支撑件300匹配，如上文中所描述的。 在优选实施例中，封套451的自由边缘形成为具有鼻状部460的波浪状的大致M 形，最好参见图7A、7B和7C。 可以在封套450的上端处邻近弯曲端425的相应端处设置支撑片452和453。支 撑片允许封套方便地装配到头盔上。 一般地，片452和453关于平行于该片的平坦表面的 轴线是可弯曲的，但是在其它方向上很难弯曲。 在一些实施例中，希望提供用于接合头盔衬垫100的边缘的狭缝454和455。
现在同时参见图7，并且特别是参见图7A、7B和7C，显示了透镜401和封套450的 面罩组合件400的另外的实施例。图7A、7B和7C显示了所述器具按平面或者二维结构制 造的能力，所述结构更易于利用自动生产装备来获得。 在图7A中，透镜401包括在其上边缘处连接的粘合带408。粘合带408替代用来 帮助对齐的钩环连接件402、403和405、孔402A、403A和405A或者其他零件。如果希望，粘 合带408可以是用于将面罩重新粘合到头盔上的多次使用的粘合剂。 一般地，粘合带408 是粘性材料，从而可以将面罩400从头盔上移除并且在使用过后丢弃。
在该实施例中，柔性支撑件452和453其中包括有槽454和455。另外，在封套450 的端部和支撑件452与452之间分别包括柔性三角形区域406和407。该柔性三角形区域 允许封套450的结构中有一些伸展性或弹性。所述三角形区域可以由如斯潘德克斯弹性纤 维或者胶乳橡胶的任何适合的可延伸材料制成。 在图7B中，显示了面罩400的另一个实施例。在该实施例中，透镜401类似于图 7A中的透镜401，包括在其边缘处的粘合带408和/或连接零件402、403和405。沿封套 450的自由边缘451设置有鼻状部460。 在图7B所示的实施例中，封套450A具有伸长的的端部分470和471，端部分470 和471延伸超过透镜401的边缘402和带408。以任何合适的方式将弹性带(或绳)480附 着到端部470和471上。 弹性带480可以被拉伸过头盔、佩带者的头部和/或颈项的后部并且然后收縮，以形成封套450A在佩带者上的相当紧贴但是舒适的佩带。该结构允许整个封套是由如SMS 聚丙烯或无纺纤维素的价格比较低廉的不可拉伸的材料制成的。可替换地，可以使带子、细 绳或者其他紧固装置来将头盔/面罩设备固定到佩带者上。因此，透镜401和封套450为 佩带者的脸部提供了保护屏障。 在图7C中，显示了面罩400的另一个实施例。在该实施例中，透镜401和粘合带 408类似于图7B中所示的。同样，显示了具有伸长端部470和471的封套450A。
然而，在该实施例中，端部470和471分别包括通过其中的开口 490和491。
在该情况中，开口 (或孔)490和491可以被用来接合合适的安装器具，例如图3 中所示的头盔衬垫100上的突起(knob) 115。 可替换地，也可以使用连接到头盔衬垫100上的绳索、弹性带或者其它合适的紧 固部件。 现在参见图8，特别是图8A中所示的实施例，整个封套450B可以由弹性超过 300%的非常易拉伸的材料制成，例如乳胶或者硅橡胶。在该结构中，封套450B的自由边缘 可以呈现为任何形状。支撑片452和453或者类似于612和613或者610、611和620的零 件将使该自由边缘与佩带者的头部接触。当所述材料比较昂贵或者靠在佩带者脸上不舒服 时，则这被认为是不合乎要求的。 参见图8B，透镜和封套组件400可以被连接到防护罩800上，如在上文中提到的 Bare等的美国专利号5， 054， 480中所描述的。防护罩800设计来用于与前述相似的头盔结 构。在防护罩800内，封套450在佩带者的脸部附近限定出了更小的空间体积，其更易于限 制污染物的进入。 在该结构中，省略了如上文中所述的过滤器保护器300，并且防护罩800包住佩带
者的头部以及头盔。防护罩的至少一部分810是由如开放式泡沫、粘结的或熔化吹制的聚
丙烯的可渗透材料构成的，以便供气流通过并进入到过滤器600内(参见图1)。 如果希望，可渗透的部分810可以由带静电的熔化吹制聚丙烯或者其它过滤介质
来构成，从而起用于过滤器600的前滤器的作用，或者在某些情况中作为代替过滤器600的
过滤器。 现在参见图9，透镜和封套组件400可以被连接到支撑结构上，以允许其形成在佩 带者面部附近的容纳体积而不需要隆起的支撑结构或头盔。 在该结构中，透镜400类似于前述结构，其中封套450C关于边缘425被连接到透 镜401上，封套450C的自由边缘451包括鼻状部460，如果希望，可以包括支撑片452与453 和可拉伸的三角块406与407。 封套450C的延伸部941具有从边缘451延伸的自由边缘947，以形成围绕佩带者 头部的封闭轮廓。通过缝合或其它传统的方法在结合点946和947处将头带920连接到自 由边缘947上。该布置使得头带靠在佩带者的前额上，从而将防护罩稳定在佩带者的头上。 如果希望，安装第二条带925以延伸跨过佩带者的头顶。 材料的第二层940被连接到透镜401的上边缘402上。如果希望，通过缝合或其 它传统方法将第二层沿边缘945连接到封套延伸部941上，以在佩带者脸部和头部附近形 成容纳的体积。 在封套延伸部942中设置开口 950以用于连接供气装置。
再分别参见图7A、7B、7C和9，邻近封套450的自由边缘451的区域470A可以被切 割成联锁线(或条带)的型式，这将允许在如上文所述的SMS熔化吹制的聚丙烯、无纺纤维 素等的通常不可伸展的材料中具有一些弹力或伸展。如果希望的话，可以通过热熔粘合剂 等弹性纤维的粘附力来提高该型式区域的弹性回复能力。 因此，显示并描述了呼吸器设备的独特设计和原理。虽然该描述涉及特定的实施 例，但是很清楚，本领域的技术人员可以考虑到此处所显示和描述的特定实施例的改进和/ 或变形。该描述范围内的任何所述改进和变形同样被认为包括在其中。可以理解，此处的 描述仅是图解性的而非限制性的。当然，此处所描述的本发明的范围仅由权利要求来限制。
权利要求
一种防护头套设备，包括面罩，其包括不渗透的、柔性的且透明的第一片材，易弯曲的第二片材，所述第一和第二片材各具有实质上相同结构的其周边的第一部分，所述第一和第二片材的所述第一部分连接在一起，以便所述面罩能够平放。
2. 如权利要求l所述的设备，其中，所述第一和第二片材各具有可相互分开的其周边的第二部分。
3. 如权利要求2所述的设备，其中， 所述第一片材的周边的所述第二部分为实质上直边缘。
4. 如权利要求l所述的设备，其中， 所述第二片材的周边的所述第二部分为弯曲边缘。
5. 如权利要求l所述的设备，包括，用于在其上支撑所述面罩的支撑结构。
6. 如权利要求5所述的设备，包括，用于将所述面罩连接到所述支撑结构的至少一段上的连接装置。
7. 如权利要求5所述的设备，其中， 所述支撑结构包括头盔结构。
8. 如权利要求5所述的设备，其中，所述第二片材的所述第二部分形成为波浪状的大致"M"形。
9. 如权利要求2所述的设备，其中，所述第二片材具有与其自由边缘并置的第三部分，该第三部分关于平行于其平面的轴 线更易弯曲。
10. 如权利要求9所述的设备，其中，所述第三部分支承所述第二片材的所述第二部分的至少一部分，以便所述第二片材被 保持并置在佩带者头部附近。
11. 如权利要求9所述的设备，包括，沿所述第二片材的自由边缘设置张紧装置，以使所述第三片材的所述表面的一部分于 是接近垂直于所述第一片材的平面。
12. 如权利要求2所述的设备，其中，所述第二片材邻近自由边缘的一部分被切割成联锁的人字形型式，以允许切割部分伸长。
13. 如权利要求12所述的设备，其中， 将弹性纤维粘结到所述切割部分上以增强其弹性回复。
14. 如权利要求2所述的设备，其中， 所述第二片材的一部分是弹性的。
15. 如权利要求2所述的设备，其中，所述第二片材的所述第二部分延伸超过所述第一片材的所述第二部分。
16. 如权利要求15所述的设备，其中， 所述第二片材具有通过其中的孔。
17. —种用于头盔的支持性头套设备，包括成形结构，其中所述结构的一部分包括褶皱以提高其柔韧性。
18. 如权利要求17所述的设备，其中，所述结构与透镜和封套连通以在佩带者的脸部附近限定出封闭区域。
19. 一种具有连接的预张紧带的透镜，当弯曲时，其允许透镜的自由边缘呈现较小的半径并且促使该带的表面趋向于垂直于该透镜。
全文摘要
本发明涉及一种呼吸器设备，其包括改进的头盔或者具有独特面罩的头套结构，该面罩包括透镜和连接到其上的封套。所述透镜是设计来用做呼吸器的镜片(PAPR)的薄透明塑料板，并且封套是设计来形成围绕佩带者的密封件的附装织物或者类似材料。
文档编号A62B18/04GK101732807SQ20091022500
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月24日 优先权日2008年11月24日
发明者L·J·格林 申请人:巴拜恩发展公司