具有优化的面部过滤器定位的过滤面部呼吸器制造技术

一种呼吸器面罩具有过滤器元件，过滤器元件关于过滤器的尺寸和形状相对于穿戴者的鼻部和口部的吸入和呼出优化定位，从而允许在穿戴者的鼻部和嘴部至过滤器之间具有气流的直接通路。包含在过滤器元件中的不可渗透的区段、过滤结构和密封区域或其组合用于引导以及通过通道引导鼻腔流和口腔流的外扩散边界到过滤器元件。优化定位过滤器结合通过过滤器元件的边界流的通道作用缩短了呼出气体在面罩中停留的时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年4月28日提交的美国临时专利申请No.61/985,291的优先权，该美国临时专利申请的内容并入本文中以作为参考。
本专利技术涉及呼吸器效率和呼吸器用户(还称作“穿戴者”)的舒适度。
技术介绍
在工作者暴露于气体、蒸汽和/或气溶胶(包括灰尘、雾和生物制剂)的许多职业中，呼吸防护至关重要。呼吸器具有各种类型和尺寸，从便宜的一次性面罩到价格更高的具有可更换过滤盒的可重复使用的面具。大多数呼吸装置的基本部件包括过滤结构、密封区域(作为过滤器结构的一部分或者作为多个半面罩和全面具呼吸器上的可重复使用的单独模制构件)和将呼吸器保持在用户面部上的某些类型的装具。常见的抱怨以及造成用户无法忍受穿戴呼吸器的原因皆为用户不舒适。人类的呼出呼气自然较热、潮湿并且包含高浓度的二氧化碳，在穿戴期间呼气或者部分地由呼吸器包封、或者没有被有效排放而被再次吸入到呼吸器中。呼吸器的微气候内的高温(例如，高于大约95℉)以及高二氧化碳含量(例如，含量高于2％)(环境水平的含量为0.04％)会对用户的舒适度以及忍耐度产生不利影响，特别是在重复穿戴以及长期使用期间。已经公布了对于呼吸和谈话的气流的动力学的其它研究，例如在Gupta,J.K.,Lin,C.-H.和Chen,Q.的“呼吸和讲话的呼出气流的特征化(Characterizingexhaledairflowfrombreathingandtalking)”,IndoorAir，20,31-39,2010中例举的那样。
技术实现思路
呼吸面罩具有过滤器元件，过滤器元件关于过滤器的尺寸和形状相对于穿戴者的鼻部和嘴部的吸入和呼出优化定位，从而允许在穿戴者的鼻部和嘴部至过滤器之间存在气流的直接通路。呼吸器面罩还包括：不可渗透的区段，所述不可渗透的区段并入作为成形模制底部，所述成形模制底部由硅橡胶、热塑弹性体(TPR)或其组合构成并且模制形成面部密封件；成形支撑结构，其容纳过滤器介质或其组合，其中，不可渗透的区段将鼻腔和口腔流的最靠外边界引导/用通道引导至过滤器元件。优化定位过滤器结合流经过滤器元件的边界流的通道作用减小了呼气在面罩内的停留时间，提高了将呼气完全排出面罩的效率并且减小了再次吸入到呼吸器中的呼气量。附图说明包含在本说明书中并且组成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的示例性实施例，并且与上述描述一起用于解释本专利技术的其它特征。图1A示出了吸入和呼出鼻腔流的侧面呼吸图；图1B示出了吸入和呼出鼻腔流的正面呼吸图；图1C示出了吸入和呼出口腔流的侧面呼吸图；图2A示出了侧头部视图，其示出了将过滤器放置在面罩内，以基本上覆盖吸入到穿戴者鼻腔和口腔的气流以及从穿戴者鼻腔和口腔呼出的气流的区域；图2B示出了侧头部视图，其示出了过滤器与面部相距的理想水平和竖直距离，距离参照由平均终端用户人口统计来限定的常规面部参考物；图3示出了面罩和过滤器的前头部视图，面罩放置在穿戴者的头部上，过滤器适当地放置并且与穿戴者的鼻腔和口腔呼吸流对准；图4A至图4C示出了面具相对于穿戴者的头部视图并且示出了用于优化在呼吸区域中的放置位置的过滤结构和形状的不同变体类型；图5A至图5B示出了支撑结构和过滤结构的一个实施例，过滤结构包含支撑结构的铰接外框架，铰接外框架允许仅仅通过打开和闭合铰接外框架而容易地移除及替换过滤结构；和图6示出了用户向下观察时的视野，其中，过滤结构或支撑结构很少乃至没有突出到穿戴者的视线中。具体实施方式人类呼吸包括从嘴部和鼻部呼吸，其中气流在吸入和呼出动作中沿着分离的空气路径。适当地放置面罩的过滤器元件允许针对嘴部和鼻部尽量减小通过过滤器的扰乱气流。如图1A所示，其示出了吸入和呼出鼻腔流的侧面呼吸视图，该呼吸气流可以部分地因鼻部通路而限定为逐渐扩张的圆锥状空气路径，所述鼻部通路具有从鼻部的鼻孔开始延伸增大的半径。来自鼻孔的气流的外边界(示出为n1和n2)由源自鼻部的空气路径锥体(其中心为Φc)的外包迹的两个或更多个入射角(表示为Φ1和Φ2)的差表示。参照图1B，其示出了图1A的吸入和呼出鼻腔流的正面呼吸图，通过示出来自鼻孔(正视图)的气流的外边界以与图1A偏移90度地限定了三维立体图，由来自鼻部的空气路径锥体(其中心为Ψc)的外包迹的两个角Ψ1和Ψ2之间的差限定所述外边界。通过实验设施测量并且依照这种测量统计地判定图1A-1B中的鼻腔边界气流角度的值，如例如在Gupta,J.K.,Lin,C.-H.和Chen,Q.的“呼吸和讲话的呼出气流的特征化(Characterizingexhaledairflowfrombreathingandtalking)”,IndoorAir，20,31-39,2010中所述那样，该文献的内容援引并入本文中以用于这种测量判定。鼻腔边界的角的代表性角度值如下：Φ1＝48.5°+/﹣14°、Φ2＝71.5°+/﹣14°、Φc＝60°+/﹣6°、Ψ1＝58.5°+/﹣10°、Ψ2＝10.5°+/﹣10°、Ψc＝69°+/﹣8°。参照示出了吸入和呼出口腔流的侧面呼吸视图的图1C，由m1和m2限定来自嘴部的气流的外边界，可以由两个或更多个入射角(未示出)来限定所述m1和m2。与鼻腔气流边界状况类似，通过实验设施测量并且依照这种测量统计地判定图1C中的口腔边界气流角度的值，如例如在Gupta,J.K.,Lin,C.-H.和Chen,Q.的“呼吸和讲话的呼出气流的特征化(Characterizingexhaledairflowfrombreathingandtalking)”,IndoorAir，20,31-39,2010中所述的那样。例如，以m1和m2为边界的口腔气流的扩散角度可以为约30.25°+/﹣5°。参照图2-6，本专利技术包括面罩100，所述面罩具有与成形支撑结构12一起形成面部密封件14的成形模制底部10，所述成形支撑结构附接到成形模制底部10。面部密封件14容纳过滤器介质20并且将过滤器介质20定位在口腔呼出流m1、m2以及鼻腔呼出流n1、n2二者的大体包封区域内，可以根据Gupta,J.K.,Lin,C.-H.和Chen,Q.的“呼吸和讲话的呼出气流的特征化(Characterizingexhaledairflowfrombreathingandtalking)”,IndoorAir，20,31-39,2010通过实验数据和/或理论计算而计算得出m1、m2、n1、n2，该文献的内容援引并入本文中以用于此目的。成形模制底部10优选由硅橡胶、热塑弹性体(TPR)或其组合构成、并且与成形支撑结构12一起模制形成面部密封件14，所述成形支撑结构附接到成形模制底部10而且容纳过滤器介质20、并且位于口腔和鼻腔呼出流的直接路径中。如图2B所示，过滤器介质被适当地放置成与面部间隔开一距离，以便适应各种不同的面部类型。使用常规测量的人体测量面部特征，下巴CH的底部和鼻部突出部的最远点NP用作过滤器位置的优化平面的基准点。顶角a1和底角a2用作过滤器位置的顶部和底部的边界，所述顶角介于大约45度至大约95度之间，更优选地介于大约60度至大约95度之间，更进一步优选地介于大约70度至大约90度之间，最优选为大约80度；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种呼吸器面罩，包括：过滤器介质，过滤器介质关于过滤器的尺寸和形状相对于穿戴者的鼻部和口部的吸入和呼出优化定位，从而允许在穿戴者的鼻部和嘴部至过滤器之间具有气流的直接通路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.28 US 61/985,2911.一种呼吸器面罩，包括：过滤器介质，过滤器介质关于过滤器的尺寸和形状相对于穿戴者的鼻部和口部的吸入和呼出优化定位，从而允许在穿戴者的鼻部和嘴部至过滤器之间具有气流的直接通路。2.根据权利要求1所述的呼吸器面罩，其中，过滤器介质定位成沿着水平轴线不接触穿戴者的面部。3.根据权利要求1所述的呼吸器面罩，其中，过滤器介质大于或等于穿戴者的鼻腔气流和口腔气流二者的影响面积的75％。4.根据权利要求3所述的呼吸器面罩，其中，过滤器介质大于或等于穿戴者的鼻腔气流和口腔气流二者的影响面积的85％。5.根据权利要求4所述的呼吸器面罩，其中，过滤器介质大于或等于穿戴者的鼻腔气流和口腔气流二者的影响面积的95...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·帕哈姆，A·W·萨博里斯，E·D·佛斯，C·瓦德，G·P·威尔逊，
申请(专利权)人：斯科特科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US