具有光学活性呼气阀的呼吸器的制造方法
【专利说明】具有光学活性呼气阀的呼吸器
[0001] 本公开涉及一种呼吸器，该呼吸器具有在操作时闪烁的呼气阀。
【背景技术】
[0002] 在污染的环境中工作的人通常都会佩戴呼吸器保护自己，以免吸入空气中的污染 物。呼吸器通常具有能够从空气清除颗粒和/或气态污染物的纤维过滤器或吸附剂过滤器。 在污染的环境中佩戴呼吸器时，佩戴者因知道他们的健康得到了保护而感到舒适，然而同 时，因为呼出的湿热空气在他们脸部周围积聚，他们又会感到不适。面部越不适，佩戴者越 有可能从其面部取下面罩，以缓解不适。
[0003] 为了减少佩戴者在污染的环境中从其面部取下面罩的可能性，呼吸器的制造商经 常将一种呼气阀安装在面罩主体上，使得湿热的空气能快速从面罩内部清除。呼出的空气 的迅速清除使面罩内部更加凉爽，并继而有益于工人的安全，因为面罩佩戴者从其脸部取 下呼吸器来消除位于他们鼻和口周围的湿热环境的可能性降低了。
[0004] 许多年来，市售的呼吸面罩使用"按钮式"呼气阀从面罩内部清除呼出的空气。按 钮式阀通常采用薄的、圆形的柔性阀瓣作为动态机械元件，让呼出的空气从内部气体空间 逸出。阀瓣在其中心处通过中心柱安装在阀座上。按钮式阀的实例在美国专利2，072，516; 2,230,770;2,895,472;和4,630,604中示出。当人呼气时，阀瓣的周边部分从阀座抬起，使 得空气可快速进入外部气体空间。
[0005] 按钮式阀体现了在尝试改善佩戴者舒适度方面的进步，但是研究人员已做出其它 改进，其中一个实例为示于授予Braun的美国专利4，934，362中的"蝴蝶式"阀。该专利中所 述的阀使用抛物线型阀座和以蝴蝶样式安装的细长柔性阀瓣。
[0006] 在Braun的研发工作以后，Japuntich等人在呼气阀技术领域进行了另一创新，参 见美国专利5,325,892和5,509,436。拓?111^1(^等人发明的阀使用以悬臂方式偏心安装的 单个柔性阀瓣，以使得打开阀所需的呼气压力最小化。当使阀打开压力最小化时，操纵阀所 需的力量减小，这意味着佩戴者在呼吸时，可以不费力地将呼出的空气排出面罩内部。还参 见授予Japuntich等人的美国专利7，493，900。
[0007]在Japuntich等人之后推出的其它阀也使用了悬臂式安装的阀瓣。参见美国专利 5，687，767和6，047，698。在又一项研发中，阀座的密封表面由回弹性材料制成，以允许使用 硬性更高而且刚性更高的阀瓣，这改善了阀效率。参见授予Martin等人的美国专利7,188， 622〇
[0008]虽然呼气阀设计的演变主要以相对于阀座的结构变化和将阀瓣安装到阀座为焦 点，但是研究人员也已对阀瓣本身做出了结构变化，以改善阀性能。例如，在授予Mart in等 人的美国专利7，013，895和7，028，689中，将许多个层引入到阀瓣中，以允许使用更薄、更动 态的阀瓣，从而允许阀在较低的压降下更易打开。在阀瓣中还提供了肋条和预弯曲的、不均 匀的构型，以允许阀瓣在处于闭合位置时位于密封表面。参见授予Mittelstadt等人的美国 专利7，302,951。在授予Martin等人的美国专利公布2009/0133700中，在阀瓣中的铰接处提 供了狭槽，以改善阀性能。而且，在授予Insley等人的美国专利公布2012/0167890A中，在所 选择的区域中将阀瓣烧蚀以实现期望的阀性能。
[0009] 无论它们的构造如何，呼气阀具有在使用期间保持打开的风险。来自佩戴者呼气 的湿气可在阀瓣上和对应的阀座上积聚。唾液颗粒和其它物质也可促成此积聚。此类物质 的存在可能致使阀瓣粘滞在打开位置或闭合位置。保持打开的阀可允许污染物进入呼吸器 的内部气体空间，而为闭合状态的阀可致使在面罩主体上产生不舒适的压降。当佩戴者注 意到粘滞的阀时，在方便的情况下尽早，特别是当阀处于打开位置时，更换呼吸器是很重要 的。为了使此情形发生，需要通知佩戴者阀未正确操作。本公开提供解决此通知问题的阀的 一个或多个实施例。
【发明内容】
[0010] 在一个方面，本公开提供一种包括带具、面罩主体和呼气阀的呼吸器。呼气阀包括 阀座和与阀座接合的柔性阀瓣。柔性阀瓣包含在所述柔性阀瓣从闭合位置移动到打开位置 或者从打开位置移动到闭合位置时使所述柔性阀瓣闪烁的一种或多种材料。
[0011] 在另一方面，本公开提供一种呼吸器，该呼吸器包括面罩主体;附接到面罩主体的 带具；以及包括阀座和与阀座接合的柔性阀瓣的呼气阀。柔性阀瓣包括谱带偏移膜。
[0012] 本文所述的阀的一个或多个实施例可在操作时提供闪烁信号。信号可无源地产生 于周围环境中照射阀瓣材料的入射光。阀瓣材料可被成形为在不同角度下以不同方式反射 环境光线。因此，当阀瓣移动时，它向检查阀瓣的人显示出不同程度的光，从而产生"闪烁" 或"闪烁的图像"。阀瓣还可以设计为在打开和闭合时产生不同颜色，从而产生或加强闪烁 型图像。因为在使用呼吸器时佩戴者或佩戴者的同事能够注意到本文所述的阀的一个或多 个实施例，所以可以容易地识别阀的正确工作。
[0013] 术语表
[0014] 下文示出的术语具有如下所限定的含义：
[0015] "谱带偏移"是指在以不同的角度观察时向人眼显示明显不同的颜色;可以根据本 文示出的谱带偏移测试来评估谱带偏移。
[0016] "清洁空气"是指已滤除污染物的一定体积的大气环境空气；
[0017] "包含(或含有)"是指其如专利术语中的标准的定义，通常是与"包括"、"具有"或 "含有"同义的开放式术语。虽然通常使用"包含"、"包括"、"具有"和"含有"及其变型等开放 式术语，也可以使用较封闭的术语来适当描述本公开，诸如"基本上由...组成"，其为半开 放式术语，因为该术语仅仅排除那些将会对术语所属主题的性能具有有害影响的物或元 件；
[0018] "二色性"是指对于两种正交偏振状态的入射光，相对于其中一种，能够更强烈地 吸收另一种；
[0019] "呼气阀"是指可以打开，以使得呼出的空气离开呼吸器的内部气体空间的阀；
[0020] "呼出的空气"是呼吸器佩戴者呼出的空气；
[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/或呼气阀后所进入的 环境大气空间；
[0022] "过滤器"或"过滤层"是指一个或多个材料层，该一个或多个层主要适用于从穿过 它的气流中清除污染物(诸如颗粒）；
[0023] "膜"是指薄的片状结构；
[0024] "过滤介质"是指透气的结构，该结构设计成清除穿过它的空气中的污染物；
[0025] "阀瓣"是指设计为在阀操作期间打开和闭合的片状制品；
[0026] "闪烁"是指人眼可易于注意到的以瞬态方式快速发生的可见光的改变;根据下文 示出的闪烁测试来表征闪烁；
[0027] "柔性阀瓣"是指能够响应于呼出气流所施加的力而弯曲或挠曲的片状制品；
[0028] "带具"是指有助于将面罩主体支撑在佩戴者的面部上的结构或部件组合；
[0029] "内部气体空间"是指面罩主体与人面部之间的空间；
[0030] "面罩主体"是指透气的结构，其至少可贴合在人的鼻部和口部的上方，并有助于 限定与外部气体空间分离的内部气体空间；
[0031] "主表面"是指与制品或主体中的其它表面(但不是所有表面）相比具有基本上较 大的表面积的表面；
[0032] "许多"是指多于5个；
[0033] "光学膜"是指在一些视角下镜面反射可见光谱的一部分光谱的膜；
[0034] 相对于阀瓣的"外表面"是指在阀瓣与阀座接合时背离密封表面的主表面；
[0035] "多个"是指两个或更多个；
[0036] "呼吸器"是指由人佩戴以向佩戴者提供清洁空气来呼吸的设备；
[0037] "透明的"是指可见光可充分地穿过以允许期望的图像在由"透明的"这个词修饰 的结构（阀盖)的相对侧上；
[0038] "薄的"是指小于200微米的厚度;并且
[0039] "阀座"或"阀基部"是指阀的实心部分，其具有用于流体穿过的孔并且被设置为与 所安装的基板或制品相邻或接触。
【附图说明】
[0040] 图1为根据本公开的呼吸器10的透视图，该呼吸器10表现出闪烁；
[0041] 图2为根据本公开的呼吸器10的前视图，该呼吸器10具有面罩主体12,该面罩主体 12上设置有呼气阀14，该呼气阀14具有光学膜阀瓣22;
[0042] 图3为图1的呼气阀14的横截面侧视图；
[0043]图4为图2中所示阀14的阀座20的前视图；
[0044]图5为根据本公开的呼气阀14'的可供选择的实施例的横截面侧视图；
[0045] 图6为按钮式呼气阀的阀座20b的前视图；
[0046] 图7为可与根据本公开的呼气阀一起使用的阀盖40的透视图；
[0047]图8为适用于本公开的柔性阀瓣的光学体50的第一实施例的示意性透视图；
[0048]图9为适用于本公开的柔性阀瓣的光学体50的第二实施例的示意性透视图；
[0049] 图10为适用于本公开的柔性阀瓣的多层光学膜60的一部分的示意性侧视图；
[0050] 图11为柔性阀瓣22的前视图，该柔性阀瓣22可结合本公开使用并且具有设置在其 前表面72上的标记70。
[0051 ]图12a_12c示出了对实例3的柔性阀瓣膜的光谱测量结果。
【具体实施方式】
[0052]图1示出了可结合本公开使用的过滤面罩10的一个实例。过滤面罩10是具有杯形 面罩主体12的半面罩（因为它罩住鼻部和口部而不罩住眼睛），在面罩主体12上附接有带具 13和呼气阀14。可使用多种技术诸如超声焊接、胶合、粘合性粘结（参见授予Williams等人 的美国专利6，125,849)，或机械夹持(参见授予(：11^ &11等人的美国专利7,069,931)将呼气 阀14固定到面罩主体12，。面罩主体12适合与人的鼻部和口部贴合，贴合时与佩戴者的面部 留有空间，以在佩戴者面部和面罩主体内表面之间形成内部气体空间或空隙。所示出的面 罩主体12为流体可渗透的，并且通常设有开口（未示出），该开口位于呼气阀14附接到面罩 主体12的位置处，以使得呼出的空气能通过阀14离开内部气体空间，而不必穿过面罩主体 本身。开口在面罩主体12上的优选位置为:佩戴面罩时，佩戴者的嘴部位置的正前方。将开 口并且进而将呼气阀14放置在这个位置可使得阀响应于来自呼出气流的力或动量而能更 容易地打开。对于图1中所示类型的面罩主体12,基本上整个面罩主体12的暴露表面对吸入 空气都具有流体可渗透性。呼气阀14响应于面罩10内增加的压力而打开，这种增加的压力 出现在佩戴者呼气时。优选的是，呼气阀14在呼吸之间和吸气期间保持闭合。为使面罩紧密 地保持在佩戴者的面部之上，带具13可包括带16、系绳，或任何其它附接到其上以支撑佩戴 者面部上的面罩主体12的合适装置。可结合本公开使用的面罩带具的实例示于授予 Bros