具有預載鼻夾的呼吸器的製作方法

2023-04-23 09:12:11 5

專利名稱：：具有預載鼻夾的呼吸器的製作方法具有預載鼻夾的呼吸器本發明涉及一種具有鼻夾的呼吸面罩，該鼻夾位於面罩主體上，使得當面罩被佩戴時，鼻夾在佩戴者的鼻子的相對側上施加擠壓力。這種力由為鼻夾提供的預定形狀產生。
背景技術：
：出於以下兩個常用目的，呼吸器(有時被稱為"過濾面罩"或"過濾面具")被佩戴在人的呼吸通道上(l)防止雜質或汙染物進入佩戴者的呼吸道；(2)防止其他人員或事物暴露於由佩戴者呼出的病原體和其它汙染物。在第一種情況下，在空氣中含有對佩戴者有害的顆粒的環境中，例如在汽車車身修理店中佩戴呼吸器。在第二種情況下，在存在對其他人員或事物造成汙染的危險的環境，例如在操作間或潔淨室中佩戴呼吸器。為達到以上目的，當呼吸器佩戴在佩戴者的面部上時，其必須能夠保持緊密貼合。已知的呼吸器基本上能與人臉的面頰和下巴的輪廓匹配。然而，由於鼻部區域的輪廓突變，所以呼吸器難以與佩戴者面部的鼻部區域緊密貼合。如果不能實現緊密貼合，空氣將能夠在不經過濾介質的情況下進出呼吸器內部。在此情況下，汙染物可能進入佩戴者的呼吸道，並且其他人員或事物可能暴露於佩戴者呼出的汙染物。此外，當呼出物在面罩的鼻部區域上方從呼吸器排出時，佩戴者的眼鏡會被霧氣遮蓋。被霧氣遮蓋的眼鏡肯定會更加影響佩戴者的視野，並對使用者和他人造成不安全的條件。通常在呼吸器上使用鼻夾來實現呼吸器與佩戴者鼻子的緊密貼合。常規的鼻夾是具有延展性的直線鋁條形式的——例如，參見美國專利5，307，796、4，600，002、3，603，315;還可參見英國專利申請GB2，103，491A。一種更新的產品採用"M"形狀的延展性金屬帶來改進鼻部區域的貼合性--參見美國專利5，558，089和Des.412,573(授予Castiglione)。雖然金屬鼻夾提供了與佩戴者鼻子的緊密貼合，但必須對它們單個地進行調整以適合每個使用者鼻子的形狀。為了實現合適的貼合，使用者通常需要指導和/或培訓以保證實現合適的貼合。如果使用過程中鼻夾偏離其已調整好的形狀，則使用者應意識到這一變化並重新調整鼻夾的形狀，使得在使用過程中佩戴者鼻子周圍無洩漏(也稱作"漏氣")。
發明內容本發明提供了一種新型的呼吸器，包括(a)面罩主體，其具有過濾介質層；和(b)鼻夾，其設置在所述面罩主體上，並且在面罩被佩戴時在佩戴者鼻梁上延伸。所述鼻夾具有帶彈性的預定形狀，所述形狀包括第一翼部和第二翼部，並在面罩被佩戴時在佩戴者鼻子的每一側施加力。在所述第一翼部和第二翼部至少向內朝向佩戴者的鼻子施加所述力。本發明還提供一種製作呼吸器的新方法，該方法包括(a)提供面罩主體；(b)將鼻夾設置在所述面罩主體上，使得當面罩被佩戴時鼻夾在佩戴者的鼻梁上延伸；以及(c)使鼻夾形成預定的形狀，該預定形狀具有半剛性的彈性特性。可按任意順序或同時執行以上步驟。例如，可在步驟(c)之前進行步驟(b)，或者步驟(b)之前進行步驟(c)，或者大致上同時進行以上所有步驟。與已知的呼吸器不同，本發明的呼吸器不需要每個使用者單獨調整鼻夾形狀以實現合適的貼合。因為鼻夾具有的預定形狀，並且在面罩被佩戴時該形狀能夠向佩戴者鼻子的每一側施加力，所以使用者不必調整鼻夾形狀以實現良好的密封。此外，預定形狀以及由第一和第二翼部向內施加在鼻子每一側的力防止鼻夾偏離其預期形狀，因而不需要重新調整鼻夾的形狀以防止洩漏。因此，本發明需要佩戴者花費更少的精力和維護就可以實現良好貼合。本發明的另一個優點是，鼻夾可以容易地由已知塑料材料製作，因此當呼吸器到達其使用壽命時，鼻夾可方便地與面罩主體一起焚化。在本發明的附圖和詳細描述中更加充分地展示和描述了本發明的這些及其它優點，其中，相似的附圖標記一般用來代表類似部件。然而，應當理解，附圖和描述只是出於說明的目的，而不應理解為是對本發明範圍的不當限制。術語表下文所述術語的含義如下"氣溶膠"是指包含固態和/或液態懸浮顆粒的氣體；"潔淨空氣"是指已經濾除了汙染物的一定體積的周圍大氣；"包含(或含有)"同專利術語中的標準定義一致，是一個開放性的術語，通常與"包括"、"具有"或"含有"同義。儘管"包含"、"包括"、"具有"和"含有"都是常用的開放性術語，但是也可採用諸如"基本上由...組成"等含義較窄的術語描述本發明，這類術語是半開放性的，因為它僅排除那些在鼻夾實現其預期功能時對鼻夾性能具有有害影響的東西或元件；"汙染物"表示通常可能不會被視為顆粒但可能懸浮在空氣(包括呼出氣流中的氣體)中的顆粒和/或其它物質(例如有機蒸汽等)；"有效半徑"表示從所定義的圓心到圍繞所定義形狀的圓弧線的距離；"呼出闊"表示設計為用在呼吸器上以響應呼出氣體的壓力單向打開的閥門；"呼出氣體"是呼吸器佩戴者呼出的氣體；"外部氣體空間"表示周圍大氣氣體空間，呼出氣體在穿過和越過面罩主體和/或呼出閥後進入該空間；"過濾介質"表示可透氣的結構，該結構能夠去除從中經過的空氣中的汙染物；"帶具"表示輔助將面罩主體支承在佩戴者面部上的結構或零件組合."內部氣體空間"表示面罩主體與人面部之間的空間；"面罩主體"表示與人的鼻子和嘴貼合、幫助限定與外部氣體空間分開的內部氣體空間的結構；"中間部分"表示鼻夾的中間部分，其在佩戴者的鼻梁或鼻尖上方延伸並且沿著鼻梁或鼻尖每側的至少一部分向下延伸；"鼻夾"表示一種機械裝置(與鼻部泡沫不同)，該裝置適於用在過濾面罩上以提高至少佩戴者鼻子周圍的密封性；"鼻部泡沫"表示一種可壓縮的多孔材料，這種材料適於放置在面罩主體內部，以便提高鼻部的貼合性和/或舒適性；"顆粒"表示能懸浮在空氣中的任何液體和/或固體物質，例如塵、霧、煙、病原體、細菌、病毒、粘液、唾液和血液等；"聚合物"表示包含以規則或不規則方式排列的重複化學單元的材料；"聚合物的和塑料的"表示材料主要包含一種或多種聚合物，同時也可能包含其它成分；"多孔結構"表示一定體積的固體材料和一定體積的空隙共同構成的混合體，該混合體限定了具有氣體可通過的有空隙的曲折通道的三維繫"部分"表示較大東西的一部分；"預定的"和"預定形狀"表示在無外力作用下，製造者提供的預期形狀；"預成形件"表示尚未成為預定形狀前的具有所需尺寸的鼻夾材料的坯料；"彈性的"表示受力時能夠彎曲，力消失後又能恢復到其初始的形狀；當彈性材料受力作用而彎曲時，它會克服所施加力回推以試圖恢復到其初始位置(在使用該定義時，所涉及的"力"的大小應與呼吸器正常使用時所用的力相符，也就是說，與正常使用時將呼吸器有效地密封在佩戴者的鼻部區域所需的力(例如在佩戴面罩時，由正常手動壓力或呼吸器帶具的帶產生的力)相符，並且不包括與這種使用不符的過大的力)；"呼吸器"是指覆蓋至少佩戴者的鼻子和嘴、並且能夠向佩戴者提供潔淨空氣的面罩；"半剛性的"是指鼻夾有足夠的剛性來保持其形狀不受重力影響，但是當用在面罩上時，鼻夾仍能在受到通常遇到的力的作用下彎曲；"緊密貼合"或"緊密地貼合"指在面罩主體和佩戴者面部之間提供基本上氣密的貼合；"翼部"指鼻夾的從其中間部分延伸出來的元件。圖1是現有技術的呼吸面罩10的前視圖；圖2是根據本發明的呼吸器20的前視圖；圖3是根據本發明的鼻夾22的側視圖，該鼻夾具有預定形狀，圖3還用虛線示出鼻夾22的撓曲；圖3a-3d是鼻夾的側視圖，這些鼻夾分別具有由點37、39或直線部分40、41分開的凸出部分32和凹陷部分33、35;圖4是根據本發明的呼吸器20的第二實施例的前視圖；圖5是根據本發明的呼吸器20的第三實施例的俯視圖；圖6是沿圖2的線6-6截取的剖視圖；圖7是根據本發明的適用於製作鼻夾54(圖5)的預成形件70的平面圖；圖8是根據本發明的適用於製作鼻夾49(圖4)的另一個預成形件72的平面圖；圖9是適用於將預成形件變形為本發明的鼻夾的工具74的前視圖；圖10是適用於將預成形件變形為本發明的鼻夾的工具76的前視圖；以及圖11示出在執行下面提及的機械測試程序時鼻夾撓曲的實例。具體實施方式在描述本發明的優選實施例時，為清楚起見，將使用特定的術語。但是，本發明並不限於所選的特定術語，並且應當理解，所選的每個術語都包括操作方式類似的所有技術等同物。圖1示出現有技術的呼吸面罩10的前視圖，該面罩具有設置在面罩主體14上的鼻夾12。在變形前，鼻夾12通常預定為具有與幾乎所有預期的佩戴者鼻子一樣寬(或更寬)的形狀。現有技術的鼻夾12通常由具有延展性的金屬(例如鋁)形成，僅用手指施加壓力就可改變其形狀。所使用的金屬都通常稱為是"極軟的"，因為在佩戴者將其重新調整或改變前，這類金屬將保持其適合需要的位置。已知的呼吸面罩還包括帶具(如帶16)，帶16具有適當的尺寸以繞至佩戴者頭部的後方，從而輔助提供面罩與佩戴者面部的緊密貼合。帶16的長度是可調整的，並且這些帶可以具有彈性，以便在呼吸器10被佩戴時將面罩主體的周邊17拉向佩戴者的面部。圖2示出本發明的呼吸面罩20，該面罩具有預定形狀的鼻夾22。當面罩20被佩戴時，鼻夾22能夠在佩戴者鼻子的每側施加輕微壓力，從而確保過濾面罩20緊密貼合在佩戴者面部的這個區域上。如果與圖1所示的現有技術的面罩主體14進行比較，這種設置有鼻夾22的新型面罩20在鼻部區域中採用了不同的形狀。現有技術面罩10不使用具有預定形狀的鼻夾，因此不像圖2中所示的面罩20那樣具有更加向下凹陷的輪廓。與圖1中所示的現有技術面罩不同，本發明的面罩具有鼻夾，該鼻夾預先確定為具有小於幾乎所有預期佩戴者的鼻子的形狀。在比較圖1所示的已知呼吸器10和圖2中的本發明的呼吸器20時，與面罩10的周邊17相比，在相同的區域中，本發明的面罩20的周邊25在鼻部區域上採用了更明顯或更顯著的彎曲路徑。更緊湊的彎曲是因為面罩主體24在面罩的鼻部區域具有鼻夾22的預定形狀。也就是說，鼻夾22的預定形狀，加上其半剛性的彈性特性，可以規定或限定面罩主體24在鼻部區域中的形狀。更緊湊的預定彎曲部分使得鼻夾22在鼻部區域大致"夾緊"杯狀面罩主體24。這將使面罩主體在鼻部區域的相對內表面彼此更為靠近。當佩戴者佩戴面罩主體24時，將帶具26置於佩戴者頭部的後方，以便將面罩主體24的周邊25拉向佩戴者面部。在此拉力作用下，第一翼部28和第二翼部30通常彼此遠離，同時向佩戴者鼻部的相對側施加輕微的壓力。在本發明的呼吸面罩中，預定的鼻夾形狀使面罩主體在佩戴者的鼻梁上更窄。一般來講，可以這樣塑造鼻夾，即使面罩主體比幾乎所有預期使用者鼻子的寬度更窄。作為選擇，可將鼻夾塑造成各種不同的尺寸，例如小號(S)、中號(M)或大號(L)，以適合不同寬度的鼻梁。這樣，鼻夾22的預定形狀會在佩戴者鼻子的每一側施加力，以在佩戴者面部的此區域上提供緊密貼合。由此在佩戴面罩時，本發明將在佩戴者鼻部的每一側上施加力，因此不需要調整鼻夾以適應使用者鼻子的形狀；也無需將鼻夾重新變形為預期的形狀。呼吸器主體24可以是彎曲的、半球狀的或杯狀的(如圖2所示)——還可參見美國專利4,536,440(授予Berg)和美國專利4，807，619(授予Dyrud等人)。根據需要，呼吸器主體也可採用其它形狀。例如，面罩主體可以是具有美國專利4，827，924(授予J即untich)中所示構造的杯狀面罩。面罩主體也可以是平折產品，例如在美國專利6,722,366和6,715,489(授予Bostock)、D459，471和D458，364(授予Curran等人)以及D448，472和D443，927(授予Chen)中所公開的產品。還可參見美國專利4，419，993、4,419,994、4，300，549、4，802，473和Re.28，102。面罩主體可能包括一個或多個過濾介質層。通常，將帶電微纖維(即，有效直徑約為25微米(pm)或更小(通常約為1到15)im)的纖維)的非紡織纖維網用作過濾介質層。可以根據美國專利6，119，691(授予Angadjivand等人)來使過濾介質帶電。呼吸器還可具有位於其上的呼出閥，例如美國專利6，854，463(授予Japuntich等人)或美國專利RE37，974(授予Bowers)中公開的單向流體閥。基本上任何現在已知(或稍後開發)的透氣的並且包括過濾介質層的面罩主體均可與本發明結合使用。帶具的帶26可由彈性材料製成，以使得面罩主體24向佩戴者面部施加輕微的壓力。多種不同的材料均適合用作帶26。例如，帶26可由超聲焊接到呼吸器主體上的熱塑性彈性體製成。此外，編織的鬆緊帶、橡膠繩或股線(例如聚異戊二烯橡膠)以及非彈性可調式帶也可用於製造面罩帶具，例如，參見美國專利6，705,317(授予Castiglione)和美國專利6，332，465(授予Xue等人)。此外，還可使用耳環帶，參見美國專利6,095,143(授予Dyrud等人)。基本上，構造成用於將呼吸面罩支撐在佩戴者頭部上的任何帶系統(現在已為人們所知的或稍後開發的)均可用作與本發明結合使用的帶具。帶具還可包括一個頭部護架，其與一條或多條帶結合以支承面罩。如圖2和圖3所示，鼻夾22具有彎曲的凸出中間部分32，該部分居中位於相對的端部34和36之間。如圖3所示，當從側視圖或邊緣視圖觀看鼻夾22時，中間部分32的凸出彎曲部分最為明顯。鼻夾22的側視圖彎曲部分還存在兩個凹陷部分33和35。中央凸出部分相對側上的預定的、對稱設置的凹陷部分的組合有助於鼻夾22在本發明的面罩與佩戴者鼻子之間提供緊密貼合。中央凸出部分32使面罩貼合佩戴者的鼻梁上，同時凹陷部分33和35使面罩在佩戴者鼻子的側面貼合在佩戴者的面部上，並且如果凹陷部分夠長的話，還會讓面罩在鼻子側面和面頰之間的結合處貼合在佩戴者的面部上，如果長度更長，還會讓面罩貼合在眼窩下方的面頰骨上。如上所述，鼻夾既有半剛性，又有彈性。因此，鼻夾趨向於保持其初始形狀鼻夾具有抗變形性，並且在將鼻夾推開為張開形狀的力消失時恢復至初始結構。由於具有彈性，所以鼻夾可從其初始長度(如圖11所示)伸展至少10%、優選地伸展20%以及更優選地伸展30%至40%、50%或更多，並且仍然能夠恢復到其初始形狀。可通過單個點或直線段將鼻夾的凸出中央部分32與兩個凹陷部分33和35分開。特別如圖3a所示，鼻夾22的彎曲可以是連續的，使得通過點37和39將凹陷部分33、35與凸出部分32分開。作為選擇，如圖3b所示，直線段40和41可位於凸出部分32與凹陷部分33、35之間。圖3c和3d表明，有效曲率半徑r可定義為圍繞鼻夾的中央凸出部分32的半圓的半徑。半徑r從所定義的圓心42延伸。如圖3c所示，對於通過拐點37和39將凹陷部分33和35與中央凸出部分32分開的鼻夾，點42定義為連接拐點37和39的線段的中點。如圖3d所示，對於通過直線段40和41將凹陷部分33和35與中央凸出部分32分開的鼻夾，點42定義連接直線段40和41中點的線段的中點。一般地，本發明的面罩20配備有鼻夾22，該鼻夾在鼻梁上方的有效半徑r約為0.3釐米(cm)到約1.2釐米(cm)，更優選地是約0.5cm到約0.9cm。再次參見圖3，鼻夾22在凸出中間部分32圍繞中點38大致發生180°的對稱變向。當從側面觀看時，鼻夾大致有三個明顯的變向第一個變向開始於第一凹陷部分33，並且大致結束於第一凹陷部分33與中間部分32的連接處；第二個變向主要出現在中間部分32的中點38的相對側上；而第三個變向出現在中間部分32與第二凹陷部分35的連接處。當從圖3所示的側面觀看時，第一和第三彎曲一般是小於90°的變向，通常約30。到約80°,更為普遍地約45°到約75°。在使用時，鼻夾22從圖3中以實線表示的第一位置偏轉到以虛線表示的第二位置。當發生這種撓曲時，角度a的大小如圖3所示增加。在其非撓曲位置，角度a—般約15°到約75°，優選約3(T到約60°。撓曲狀況下的角度oi—般比其非撓曲狀況下的角度大約15°到約30°。如圖所示，角度a定義為中心線44分別與第一或第三彎曲46或48的切線之間的夾角。這些線相交於所定義的中心點42。當第一翼部28和第二翼部30如圖3所示偏轉時，它們在使得翼部可恢復至實線所標註的預定位置的方向上施加反作用力。中間部分32也可以有助於向內朝向佩戴者鼻部的施加力。第一翼部28和第二翼部30可與中間部分32"—體"地形成。在本文所用術語"一體"表示同時形成為單個部件。從這個意義上說，整個鼻夾可以形成為由模製聚合物材料製成的單個一體的整體。圖4示出鼻夾49的另一個實施例。在該實施例中，第一翼部28和第二翼部30具有從其延伸出的第一支腳50和第二支腳52。在面罩被佩戴時，支腳50和52使得鼻夾49可以在佩戴者眼部下方進一步向外伸出，並朝向佩戴者面頰延伸。該特性可提供進一步的保護並改善與佩戴者眼部下方的面頰的貼合性。與圖2中示出的實施例不同，鼻夾49具有基本不變的寬度。圖5示出鼻夾54的第三個實施例。如圖所示，該鼻夾更寬，並且當從頂部觀看時具有大致M形形狀，以提供第一彎曲56、第二彎曲58和第三彎曲60。如美國專利5，558，089(授予Castiglione)中所公開，具有這種形狀的鼻夾有利於貼合。圖6示出其上具有鼻夾22的面罩主體24的剖視圖。所示面罩主體24包括三個層。第一層62可能是一個外覆蓋網，用於保護(多個)第二過濾介質層64。過濾介質可以是一層或多層帶電纖維(例如微纖維)，參見美國專禾ij6，824，718和6，454，986(授予Eitzman等人)以及6，783，574、6，375，886和6，119，691(授予Angadjivand等人)。第三層66可以是內部成形層，該層為構成面罩主體的多層結構提供結構形狀和完整性，參見美國專利5,307,796(授予Kronzer等人)。然而，成形層可位於過濾層的內部和/或外部，並且例如可由模製成杯狀構造的熱粘合纖維的非紡織纖維網製成。還可以用內部覆蓋網為佩戴者面部提供柔軟舒適的貼合性，參見美國專利6,041,782(授予Angadjivand等人)。在鼻部區域，還可提供鼻部泡沬68以提高佩戴者面部在該區域的舒適性和貼合性。鼻夾優選地由薄的條形材料形成，該材料優選地為聚合物，尤其是這種聚合物材料，即在約-30'C到35°C、優選地在-50'C到5(TC的溫度下為半剛性的彈性固體製品。如果採用熱塑性聚合物材料，則聚合物的玻璃化轉變溫度L優選為至少35°C，更優選為至少5(TC。Tg優選為遠遠高於呼吸面罩的工作環境的使用溫度，並且其軟化溫度為9(TC到25(TC。作為選擇，可使用熱固性聚合物，只要其在固化之後可以形成預成形的鼻夾並保持彈性即可，熱固性聚合物的熱成形溫度為約9(TC到約25(TC。可用於形成鼻夾的聚合物實例包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醚醚酮(PEEK)、聚醯胺(例如聚醯胺6和聚醯胺66)以及適當的共聚物、共混物和它們的組合。除了一種或多種聚合物外，聚合物鼻夾還可以包含其它成分，例如顏料、染料以及熱、光穩定劑。還可在鼻夾上施加彩色塗層，尤其施加在其外部的可見表面上。如前所述，鼻夾優選具有彈性或半剛性的預定形狀。橡膠帶型的材料趨向於過於鬆弛，並且常規的金屬鼻的延展性過大，而本發明的鼻夾可在正常使用過程中變形，但能夠抵抗受到的變形力。優選的是，在根據下述機械測試程序進行測試時，當向鼻夾施加1.5牛頓(N)或更小、更為優選地1N或更小、甚至更為優選地0.1N到0.6N的載荷時，鼻夾產生30%的變形或應變。這些載荷值一般小於將常規的延展性鋁製鼻夾變形為用於佩戴的預期形狀所需的載荷值。因此，本發明的鼻夾可具有更高的柔韌性以滿足本發明的呼吸器的自貼合特性。鼻夾優選由彈性模量(楊氏模量)為0.5到25千兆帕斯卡(GPa)、更優選為1到15GPa的材料構成。作為聚合物材料的替代物，鼻夾也可以由彈性、半剛性金屬製成。鼻夾可以是單片材料，或者可以是多個相同或不同材料的層壓物。鼻夾可具有平滑的表面，或者具有一個或兩個圖案化表面(也就是說，暴露的表面或朝向面罩主體的表面)。可在模製步驟獲得圖案，或者在形成鼻夾前的片材上已存在圖案。在鼻夾的外表面上優選具有平而無反射的表面，以使得光線基本上不會反射到佩戴者的視野中。在鼻夾上可以印有諸如型號或製造商商標之類的標記。可在鼻夾中添加將染料和顏料使其呈現所需的顏色，以及在鼻夾中添加穩定劑(例如，抗紫外光的穩定劑)以延長其使用壽命。如上所述，在面罩被佩戴時在佩戴者鼻梁上方延伸的區域中，鼻夾具有預定的彎曲。鼻夾可具有寬度(在佩戴呼吸器時，寬度是與佩戴者鼻子長度基本上處於相同方向的尺寸；而鼻夾長度通常是指鼻夾的最長尺寸，並且橫跨面罩主體延伸以橫過佩戴者的鼻子)，該寬度在鼻梁處最寬，並朝向其末端逐漸變細(如圖2所示)。在另一個實施例中，寬度可以是基本上恆定的並帶有可選的圓角。在一些優選實施例中，鼻夾的寬度至少超過其長度(約0.5到約2釐米(cm))的70%。在一些實施例中，形成鼻夾的材料的厚度優選地為約3毫米(mm)或更小，更為優選地為約2mm或更小，甚至更為優選地為小於約l麗。在下端，鼻夾b厚度通常大於約0.2mm。在一些實施例中，鼻夾具有一個較窄的彎曲部分，其周長(沿著朝向面罩主體的表面測量)在3cm或更短(更優選的為2cm或更短)的路徑距離上方向變化至少約130°(優選約150°)，其中，路徑距離的中點是平分鼻夾的線44，如圖3所示。術語"彎曲部分"不應被理解為一定意味著半圓形形狀或甚至平滑的彎曲，因為鼻夾可具有其它形狀一例如，一連串的三個60°角。第一翼部28和第二翼部30(圖2和圖3)幫助形成良好的密封，每個翼部的長度優選為約0.5cm到3cm，在一些實施例中為lcm到2cm。可將鼻夾模製為所需的形狀，然後應用到面罩主體上。作為選擇，可將聚合物材料應用到面罩主體上，並在面罩主體上形成所需的形狀。通過在模具(例如，圖9中所示的砧)中加熱並擠壓熱塑性聚合物片材，可將鼻夾模製為所需的形狀。模塑成形可僅在薄片上進行，或者在帶有其它組分的片材上進行，並且可以包括與面罩主體一起模製熱塑性或熱固性樹脂。此外，也可先成形面罩主體，然後將聚合物材料應用到成形的面罩主體上。在本實施例中，聚合物材料可以在被應用到面罩主體(例如作為一個預成形件或通過噴塗)上之前是未成形的。可通過粘接或焊接(例如，超聲焊接或加熱)將鼻夾連接到面罩主體。由於鼻夾和面罩主體兩者中的一個或二個包含聚合物，所以熔融或軟化材料可形成良好的粘結。鼻夾可在末端、中間部分、各個選定的位置或沿著其整個長度粘結到面罩主體上。除了固體的預成形件外，還可以液體形式施加鼻夾材料並隨後進行硬化。隨後成形以形成鼻夾的預成形件可以為直而薄的片。在其它實施例中，預成形件可以是彎曲的或形成一定角度的、平而薄的帶。例如，如圖7所示，預成形件70可具有直的中心部分L2和彎曲的端部e。在此實施例中，沿著外邊緣測量，中心部分L2優選為4到8cm長，彎曲的端部P優選為0.5到2cm長。在圖8所示的實施例中，預成形件72可具有平行的中心部分和端部，這些部分由彎曲的中間部分分隔。在此實施例中，沿著外邊緣A測量，中心部分L4優選為3到7cm長，彎曲的中間部分優選為0.5到2cm長；而沿外邊緣(圖8中的2)測量的端部34、36優選為0.4到2cm長。以下所選實例僅僅是為了進一步說明本發明的特徵、優點和其它細節。儘管這些實例出於上述目的，但是所用的具體成分和數量以及其它條件與細節不應被解釋為對本發明範圍的不當限制。實施例鼻夾製造概述通過從材料薄片上切割出所需構造的預成形件來製成本發明的鼻夾。本發明的實例使用的0.76mm厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，類型為P—1202，可貝勾自LavergneGroup，Montreal，Canada白勺PetcoDivision。通過使用具有所需構造輪廓的衝模從薄膜上切割出預成形件。採用了兩種預成形件構造，分別為圖7和圖8所示的預成形件A和預成形件B。預成形件A的Ll、L2、P、6和e的尺寸大小分別等於81.4rnrn、63腦、13mm、9mm禾卩45°;預成形件B的L3、L4、A、2、O和入的尺寸大小分別等於89mm、56mm、llmm、7mm、9mm禾n60°。這些實例中所用的呼吸器為可商購獲得的某特定類型的呼吸器，其可由3M公司(St.Paul,Minnesota)製造。對於呼吸器的唯一修改是去除了其原有的鼻夾。預成形件被放置在呼吸器原先安放鼻夾的位置，並在特定的點使用粘合劑或熱粘結方法(例如超聲焊接)固定到呼吸器上。在使用超聲焊接時，採用的是Branson(Danbury，Connecticut)的E-150型超聲焊接設備。焊接設備安裝有一個平坦表面的超聲變幅杆，該超聲變幅杆將能量導向固定的砧，該砧置於面罩內部，位於預期連接點下方。該手持焊接設備運行時的功率、大致壓力和保壓時間分別為80%、20N禾ni秒。所得焊接區域位於預成形件邊緣處的中心線(例如圖8中的縱向)上，面積約為8mmx8mm。如單個實例所示，預成形件可在面罩上成形，或者可單獨成形並然後在附加步驟中連接到面罩上。使用帶有凸凹夾緊部件的模製工具來使預成形件成形，從而產生所需的最終鼻夾彎曲部分。在預成形件的成形中使用下面兩種成形工具中的一種分別如圖9和圖10所示的工具A74或工具B76(分別具有凹凸部件78和80)。可在將預成形件固定到呼吸面罩前完成預成形件的成形，或者作為選擇，可在將預成形件固定到面罩上後進行成形。在指定的保壓時間內，在熱和壓力的作用下進行成形。在保持所需形狀的情況下將所得鼻夾冷卻，從而形成其輪廓。按照本文前述步驟製造出本發明的鼻夾，更為詳細的細節及特殊性將在下面的單個實例中給出。測試程序機械測試程序通過使用張力測試機器對本發明的實例進行機械測試，該張力測試機器購自工nstron(Canton，Massachusetts),型號為554302，類型為4302並配有一個100N的測壓元件。為了在測試過程中最大程度地降低鼻夾的不必要撓曲，將兩根柔韌的繩索在鼻夾與呼吸面罩的連接點附近連接到鼻夾上。所用的柔韌繩索為150mm長、2mm寬的一段Scotch牌細絲帶(FilamentTape)，類型為893，由3MCo.，St.Paul,Minnesota製造。每根繩索在距離鼻夾的每個末端約4毫米(mm)的地方連接到鼻夾的末端上，連接位置處於鼻夾寬度的中央。將連接到鼻夾的繩索置於測試設備的夾具中，使得在鼻夾和每個夾具之間延伸30mm的等長繩索。然後以50mm/分鐘的試驗速度拉伸樣本，直到達到所需的延伸長度為止。必須小心以確保不預載鼻夾。記錄拉伸距離達到未加載鼻夾的初始長度的30%時的載荷。圖11示出在機械測試中長度延伸的鼻夾的實例。貼合性測試貼合性測試評價穿過面部密封件的氣溶膠洩漏量。按照在UnitedStatesCodeofFederalRegulations，Title29，AppendixAto§1910.134:FitTestingProcedures(Mandatory),PartI，C，2(美國聯邦法規第29篇，附錄A的S1910.134:貼合性測試程序(強制性)，第I，C，2)部分中概述的程序來執行貼合性測試。以貼合性因子報告測試結果。貼合性因子為面罩外與面罩內的測試氣溶膠濃度之比。貼合性因子的數值越高，表明貼合性越好。總內向洩漏率總內向洩漏率測試測量通過過濾面罩和面部密封件的氣溶膠滲透的總百分比。按照JapaneseMinistryofHealth,Labor,andWelfareOrdinance,NotificationNo.19ofMarch30，1988，Article7，Paragraph3.2(日本厚生勞動省1988年3月30日第19號公告第7條第3.2節)概述的程序來執行本發明實例的總內向洩漏率(TIL)測試，其中，鼻夾安裝在呼吸器上並且貼合在人的鼻子上。以NaCl顆粒物測試的百分比報告測試結果。對於給定的呼吸器設計，TIL數值越低表明性能越好，也就是說洩漏更少。實施例1按照上文提及的"鼻夾製造程序"部分中所述內容形成本發明的鼻夾。從聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜切割出具有圖7構造的預成形件。使用壓敏帶將預成形件連接到3M8210tm呼吸面罩主體(沒有標準金屬鼻夾)上，壓敏帶為Scotch300LSEHighStrength,購自3M公司，St.Paul,麗。在預成形件的整個下側應用該壓敏帶，以將其固定到面罩上。在把預成形件連接到面罩之後，在預成形件安裝在面罩主體上時將其模製為預定形狀。利用圖9中所示的成形工具將預成形件成形為鼻夾。在約88'C的溫度下，施加約5到6秒的約10牛頓的夾緊力來模製預成形件。在工具上成形時，將鼻夾冷卻至約6(TC，持續5到6分鐘。按此方式製造二十個面罩。取其中十個面罩進行貼合性測試。平均貼合性因子為154。實施例2按照上文提及的"鼻夾製造程序"部分中所述內容形成本發明的鼻夾。從PET膜切割出具有圖7形狀的預成形件。使用超聲焊接把預成形件連接到3M8511tm呼吸面罩主體上。如圖7中所示，將預成形件在從末端34和36沿著f3尺寸向內延伸出的點處焊接到面罩上。在將預成形件連接到面罩後，使用如圖9所示的模製工具74把預成形件模製為預定形狀。在約88"C的溫度下，施加5到6秒的約10牛頓的夾緊力進行模製。當鼻夾在工具中時，將其冷卻至約6(TC，持續5到6分鐘。評價以此方式製成的三個面罩的TIL。分別佩戴在三個人上的三個面罩所得的TIL分別為l.6%、0.2%和6.6%。實施例3按照以上提及的"鼻夾製造程序"部分中所述內容形成本發明的鼻夾。從PET膜切割出具有圖IO所示構造的預成形件。使用超聲焊接把預成形件連接到3MS5ir呼吸面罩主體上(沒有標準金屬鼻夾)。如圖8所示，將預成形件在從末端34和36沿著2尺寸向內延伸出的點處焊接到面罩上。在將預成形件連接到面罩後，使用圖10的模製工具76，在約93°C的溫度、約10牛頓的夾緊力以及3到4秒的保壓時間下將預成形件模製在面罩上。當鼻夾在工具中時，將鼻夾冷卻至約60。C，持續5到6分鐘。本實例的面罩具有良好的面部貼合特性。實施例4按照上文提及的"鼻夾製造程序"部分中所述內容形成本發明的鼻夾，不同的是沒有使用面罩。從PET膜切割出具有圖8構造的預成形件。使用圖10的工具模製預成形件。在約93。C的溫度、約1牛頓的夾緊力以及約3到4秒的保壓時間下進行模製。然後將成形的預成形件轉移到第二個未加熱的具有圖10構造的工具。施加l牛頓的夾緊力，並且允許夾具冷卻到約60°C，持續1到2分鐘。根據"機械測試程序"測試鼻夾。鼻夾在30%的拉伸時顯示0.53N的力。以類似的方式測試另外兩個鼻夾，結果歸入下表tableseeoriginaldocumentpage18實施例5按照上文提及的"鼻夾製造程序"部分中所述內容形成本發明的鼻夾。從PET膜切割出具有圖8構造的預成形件。在約93"C的溫度下，使用模製工具進行預成形件的模製。施加約3到4秒的約10牛頓的夾緊力。在預成形件成形後，將其轉移到第二個未加熱的具有圖10構造的工具，以約10N的力夾緊，並且冷卻至約6(TC，持續約1到2分鐘。使用超聲焊接將所得的鼻夾連接到3M8511tm呼吸面罩主體上。在末端34和36沿著2尺寸內側(圖8)將鼻夾焊接到面罩上。如美國專利6，332，465B1(授予Xue等人)所述，連接可焊接的頭帶。此面罩具有良好的面部貼合特性。實施例6使用具有圖10所示形狀的工具鑄造塑料鼻夾。將環氧樹脂(3MScotchWeld1838-L，A和B)灌注到模具中，以鑄造成形的鼻夾。稱取每種環氧樹脂原料組分約2g，並在塑料樣本稱重機中充分混合。用塑料薄膜包裹工具部件，以便在固化後易於脫模。模具之間的間隙被設定為1.6mm，並且在注入環氧樹脂混合物之前將模具預熱到6(TC。在注入混合物後，將模具保持在室溫並過夜(大於12小時)，以使得完全固化。固化後，去除模具和塑料襯。獲得具有大致如圖4所示的形狀並且寬度為12mm(但不具有支腳46和48)的鼻夾。用3MScotch牌雙面膠帶將鼻夾連接到已去除原有鋁製鼻夾的3M85lr呼吸面罩主體上。從而得到具有非金屬預應力鼻夾的呼吸器。在不脫離本發明的精神和範圍的前提下，可對本發明進行各種修改和更改。因此，本發明並不限於以上所述，而是受以下權利要求及其任何等同物限定。本發明可在缺少未在本文中具體描述的任何一種元件的情況下適當地實施。以上引用的所有專利和專利申請，包括在"
背景技術：
"部分提及的那些專利和專利申請，均以引用的方式全文併入本文。權利要求1.一種呼吸器，包括(a)面罩主體，其具有過濾介質層；和(b)鼻夾，其設置在所述面罩主體上，並且在面罩被佩戴時在佩戴者鼻梁上延伸，所述鼻夾具有帶彈性的預定形狀，所述形狀包括第一翼部和第二翼部，在呼吸器被佩戴時，所述鼻夾在佩戴者鼻子的每一側施加力，至少在所述第一翼部和第二翼部向內朝向佩戴者的鼻子施加所述力。2.根據權利要求1的呼吸器，其中，在呼吸器被佩戴時，所述力還施加在佩戴者眼部下方的面頰上。3.根據權利要求1的呼吸器，還包括帶具。4.根據權利要求1的呼吸器，其中，所述鼻夾在鼻梁上具有約0.3到1.2釐米的預定半徑。5.根據權利要求1的呼吸器，其中，所述鼻夾在鼻梁上具有約0.5到0.9釐米的預定半徑。6.根據權利要求1的呼吸器，其中，所述鼻夾包括一體模製的聚合物材料，該材料具有約1到15GPa的彈性模量。7.根據權利要求1的呼吸器，其中，如機械測試程序中所述，施加在所述鼻夾上的1N或更小的載荷產生30%的應變。8.根據權利要求2的呼吸器，其中，所述鼻夾具有2mm或更小的厚度。9.根據權利要求8的呼吸器，其具有相對於所述第一翼部和第二翼部居中設置的中間部分，其中，所述第一翼部和第二翼部從所述中間部分延伸，並且每個翼部具有約為0.5到3cm的長度。10.根據權利要求9的呼吸器，其中，所述鼻夾在3cm或更短的路徑距離上方向改變至少130°，所述路徑長度的中點是平分鼻夾的線。11.根據權利要求1的呼吸器，其中，當從側面觀看時，所述鼻夾具有居中位於第一凹陷部分和第二凹陷部分之間的凸出中間部分，所述中間部分也有助於施加向內的力。12.根據權利要求11的呼吸器，其中，當按照機械測試程序向所述鼻夾施加力時，鼻夾的長度可伸長至少30%，並且可以在力消失後立刻恢復到其初始形狀。13.根據權利要求11的呼吸器，其中，當從側面觀看時，所述鼻夾在凹陷中間部分中圍繞平分鼻夾的線發生大致180°的對稱變向。14.根據權利要求1的呼吸器，其中，所述第一翼部和第二翼部能夠從其預定位置彈性地偏轉15°或更大的角度。15.一種製造呼吸器的方法，該方法包括(a)提供面罩主體和聚合物鼻夾；(b)將鼻夾置於所述面罩主體上，使得當面罩被佩戴時鼻夾在佩戴者鼻梁上延伸；以及(c)將鼻夾設定為具有半剛性、彈性特性的預定形狀。16.根據權利要求15的方法，其中，在步驟(c)前進行步驟(b)。17.根據權利要求15的方法，其中，在步驟(b)前進行步驟(c)。18.根據權利要求15的方法，其中，所述鼻夾主要由聚合物組成。19.根據權利要求16的方法，其中，採用至少超聲焊接步驟將所述鼻夾置於所述面罩主體上。20.根據權利要求17的方法，其中，所述鼻夾包含熱塑性聚合物，並且所述方法還包括以下步驟在將熱塑性聚合物置於面罩主體上之前，在約90。C到約25(TC範圍內的某一溫度下將所述熱塑性聚合物模製為預定形狀。全文摘要本發明公開了一種包括面罩主體和鼻夾的呼吸器。面罩主體適合貼在人的鼻子和嘴上，並且鼻夾位於面罩主體上，使得在面罩被佩戴時鼻夾在佩戴者的鼻梁上延伸。鼻夾具有預定形狀，該形狀包括第一和第二翼部。在佩戴面罩時，這些翼部向內在佩戴者鼻部的每一側彈性施加力。本發明消除了佩戴者單獨地調整鼻夾形狀以適應佩戴者鼻子的需要。文檔編號A62B23/02GK101247858SQ200680030819公開日2008年8月20日申請日期2006年8月22日優先權日2005年8月25日發明者託馬斯·J·薛,約納斯·加布雷沃爾德申請人:3M創新有限公司