具有用於使用壽命終止指示器(esli)的可見錐區的濾盒的製作方法

2023-11-02 08:00:47

專利名稱：具有用於使用壽命終止指示器(esli)的可見錐區的濾盒的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有窗口的濾盒，通過所述窗口可觀察使用壽命終止指示器。窗口提供可見錐區以使得觀察者不能從可能造成誤讀的角度看到使用壽命終止指示器。
背景技術：
濾盒通常附裝在呼吸器面罩主體上以在空氣被呼吸器佩戴者吸入前過濾空氣。呼吸器濾盒的實例示於下述美國專利中=Mittelstadt等人的No. 7，320，722B2,Greer等人的 No. 7，419，526 和 Holmquist-Brown 等人的 No. 6，277，178。一些濾盒具有給呼吸器佩戴者提供可見變色信號的使用壽命終止指示器或ESLI。 該可見信號(有時稱為「響應信號」)指示出濾盒何時已達到其使用壽命終點。使用使用壽命終止指示器的濾盒的實例描述於下述美國專利中No. 6，497，756、No. 4，530，706、 No. 4，326，514、和No. 4，154，586。在這些產品的每一個中，濾盒設有透明側壁或外殼，透過所述透明側壁或外殼可觀察使用壽命終止指示器。使用壽命終止指示器比色傳感器通常呈現不同顏色，這取決於觀察傳感器的角度。當不是垂直於使用壽命終止指示器在濾盒上的位置來觀察使用壽命終止指示器時，存在觀察者誤讀指示器的可能性。指示器的誤讀可能造成呼吸器佩戴者過早或過晚地更換濾盒。已知的濾盒允許已觀察者從約180°的角度來觀看使用壽命終止指示器，因此仍未解決可能誤讀指示器的問題。

發明內容
本發明提供了新型濾盒，其包括(a)過濾材料；(b)使用壽命終止指示器(ESLI)； (c)濾盒殼體，其內設有過濾材料和使用壽命終止指示器；(d)觀察使用壽命終止指示器的窗口，所述窗口被構造成使得僅可在由20至60度的角θ限定的錐區內透過窗口看到使用壽命終止指示器。如上指出，已知濾盒已使用通過濾盒殼體側壁可見的傳感器。然而，這些已知濾盒還未提供這樣的窗口，其被構造成能夠允許僅從選定的角度範圍進行觀察。本發明認識到已知的內裝使用壽命終止指示器的濾盒存在的問題並且提供了解決方案。該解決方案包括設置這樣的窗口，其被構造成使得僅可通過由20至60°的角Ω限定的可見錐區來觀察使用壽命終止指示器。在此可見範圍之外，觀察者不能看到使用壽命終止指示器，並且因此不能看到希望在垂直於傳感器的平面構造觀察傳感器時所見的顏色。術語表在本文中「潔淨空氣」是指已濾除了汙染物的一定體積的大氣環境空氣；「汙染物」是指氣體、蒸氣和顆粒(包括包括粉塵、霧靄和煙氣)和/或通常不被視為氣體、蒸氣和顆粒但可存在於空氣中並對人體有害的其它物質；「使用壽命終止指示器」或「ESLI」是指能夠為人提供下述信息的裝置，所述信息有關於何時過濾器可因過濾能力的部分或完全耗竭而不再適合使用；
「延伸」是指尺寸顯著增加至超出通常構造的情況；「外部氣體空間」是指呼出的氣體在穿過且離開罩體和/或呼氣閥後進入的環境大氣空間；「濾盒」是指主要用來容納過濾材料或過濾介質並且適於連接至個人呼吸防護裝置的面罩主體的裝置；「過濾材料」或「過濾介質」是指適於提供潔淨空氣的結構或者部件或元件的組合；「殼體」是指為容納另一物體而設計的結構或部件組合；「一體的」是指所考慮的部件被同時一起製備而不是隨後組裝在一起的兩個單獨部件；「內部氣體空間」是指罩體與人的面部之間的空間；「並置的」或「並排的」是指設置成大致相併的關係但不必彼此接觸；「遮蔽」(在不涉及「面罩主體」時)是指具有限制看到被遮蔽的另一側物體的能力；「不透明」是指限制可見光通過的能力大大超出透明物體的性質；「窗格」是指窗口中可透或可不透空氣的平面透明區域；「對準位置」是指提供正確的響應信號所需的窗口位置；「響應信號」是指告知觀察者已到達更換濾盒時間的可視指示；「吸附劑」是指能夠通過吸收、吸附、化學吸附、分解、反應、催化或其他合適方式來捕獲、阻隔、或改變汙染物的材料；「透明」是指可見光可充分地穿過由「透明」這個詞修飾的結構而看到其對側的所需圖像的性質；以及「窗口」是指提供讓人通過它觀看的能力的結構。


圖1為根據本發明的呼吸器10的透視圖。圖2為根據本發明的濾盒12的透視圖。圖3為圖2所示的濾盒12沿線3-3截取的橫截面。圖4為圖1-3所示的濾盒12的後視圖。圖5為殼體22和蓋延伸部36的放大橫截面。圖6為使用壽命終止指示器60的橫截面。
具體實施例方式圖1示出了呼吸器10，其具有可固定在面罩主體14的相對側面的濾盒12。面罩主體14被設計成可緊密貼合於佩戴者面部。為此，呼吸器10包括用於將面罩主體14牽拉至佩戴者面部的帶具16。帶具16可包括一個或多個為此而設的帶18。帶18可接合至面罩主體14並且可用帶扣20來調節長度。可通過卡口附件21、螺紋方式或用於將濾盒12固定於面罩主體14的任何其他合適方式來將濾盒12附接到面罩主體14上。濾盒12具有殼體22和蓋M，所述濾盒12包括過濾介質以用於過濾透過濾盒12吸入面罩內部的環境空氣。使用者呼出的空氣通過呼氣閥25從內部氣體空間傳送至外部氣體空間。
圖2-4示出濾盒12可包括殼體22，所述殼體22具有從第一周邊28延伸至第二周邊30的側壁沈。蓋M可包括空氣通過表面32以及沿蓋M的周邊設置的固定凸緣34。 蓋M可在殼體周邊28處固定於側壁沈。蓋M還可包括其中設有窗口 38的不透明延伸部 36。窗口 38可讓使用壽命終止指示器(ESLI)40能夠被看到。窗口 38周圍可設有不透明邊框39以引起對窗口的注意並且支持相對於指示器的90度的使用壽命終止指示器觀察角度。可通過選擇蓋的構成材料(例如，塑性樹脂或染料選擇)或者通過在延伸部36的內表面或外表面上印刷不透明介質將延伸部36製成不透明的。為了延伸部36被視為不透明， 不必整個延伸部36均不透明。例如，僅需要足以限定窗口的部分為不透明的。因此，延伸部36的至少某些部分為不透明；其他部分可為透明的。延伸部36可從蓋M的固定凸緣 34延伸出，使其位於整個殼體側壁沈的相當大的深度部分上。作為另外一種選擇，延伸部 36可從位於凸緣34的僅一個或兩個區段37上的固定凸緣34延伸。因此，第一和第二延伸部可設置在殼體側壁沈的相對部分41、41 『(圖4)上。延伸部36可被構造成約3至6 釐米(cm)長X約1至2cm寬(深度)。在設置殼體側壁沈中的窗格時，側壁可在其整個表面的較大部分上或僅在使用壽命終止指示器40附近為透明的以使得通過窗口 38觀看的人獲得不受阻擋的使用壽命終止指示器40的視域。使用壽命終止指示器可靠著殼體側壁 26的內表面並置。窗口 38因而可具有位於不透明延伸部36中的第一窗格和位於殼體側壁沈中的第二窗格。第一窗格可為允許氣體傳送的開放窗格，而第二窗格可為不可透過氣體的固體窗格。此外，可在一個或多個延伸部中使用多個窗口 38以允許另外使用多個使用壽命終止指示器，由此各個使用壽命終止指示器指示不同的汙染物(例如酸性氣體、氨、甲醛和有機蒸氣)或者不同的有機蒸氣汙染物濃度一參見與本專利申請同一日提交的名稱為Multilayer Colorimetric Sensor Arrays (多層比色傳感器陣列)的美國專利申請號 61/180，492 (代理人案卷號65359US0(^)。窗格在沿其法向進行觀察時可呈現除圓形之外的多種形狀，例如，矩形、橢圓形、三角形、五邊形、六邊形、七邊形、八邊形等。在濾盒使用期間，環境空氣穿過位於空氣通過表面32中的一系列入口 43。此空氣然後通過過濾材料42在其中去除存在於環境空氣中的汙染物。在通過過濾材料42時，空氣首先在第一主表面45進入過濾材料42然後在第二主表面47離開過濾材料42。在通過過濾材料42後，空氣可進入靠著濾盒12的基底46並置的充氣室44。存在於充氣室44中的空氣隨後通過濾盒出口 48。過濾空氣隨後可進入面罩主體14的內部氣體空間，在該處空氣可被呼吸器佩戴者吸入。當空氣通過濾盒時，存在於空氣中的汙染物與使用壽命終止指示器相互作用。一旦足夠濃度的汙染物已與使用壽命終止指示器相互作用後，使用壽命終止指示器將改變顏色。顏色變化可具有梯度形式，並且因此可有利地遮蔽掉不需要看到的顏色變化。因此，為此目的提供的窗口 38必須沿殼體22的側壁沈適當地設置。窗口 38 的布置可取決於所用的特定使用壽命終止指示器、活性顆粒、濾盒12內的使用壽命終止指示器和活性顆粒的位置以及政府部門(如NI0SH)的要求。窗口對準位置可在濾盒的y軸方向上位於過濾材料42的第一和第二主表面45、47之間。在一些實施例中，對準位置可設在過濾材料42的第一和第二主表面45、47之間的大致中間處，而在其他實施例中，對準位置可設為在軸向上較靠近第二主表面47 (與第一主表面45相比)。當不是從指示器成90度進行觀察時，一些使用壽命終止指示器可看起來具有不同顏色。為了防止這種非法向觀察導致的誤讀並且考慮到指示器的充分可見性，窗口(如圖5所示)優選地被構造成使得僅可通過由角Ω θ (約20至70度、通常地約30至60度、 並且更通常地約45至55度)限定的可見錐區來觀察使用壽命終止指示器。角θ為垂直於窗口延伸的線51和側向偏離該線51的線53 (到此位置不能再通過窗口 38看到使用壽命終止指示器)之間的角度。窗口的直徑d通常為約2至10毫米(mm)、更通常為3至5mm。 窗口的厚度t可為約1.2至12mm、更通常為約3至6mm。窗口厚度t與窗口直徑d的比率 (縱橫比)通常為約0. 1至6、更通常為0. 5至3、並且更通常為約1至1. 5。窗口的表面或開口面積通常為約3至1000mm2、更通常為7至20mm2。蓋延伸部36優選地與蓋M形成一體以使得可在製造蓋M的同時形成遮蔽特徵。參考指示器52 (形狀類似於不透明延伸部 36上的窗格的形狀)可設置在鄰近窗口 38的延伸部36上，使佩戴者可辨識使用壽命終止指示器的(指示濾盒需要被更換的)特定顏色、色調和/或反射性。在製造與本發明有關的濾盒時，可使用現在已知或將來開發的技術來製造濾盒殼體、過濾介質和蓋。可使用注塑成型來製造濾盒殼體和蓋。第一稀鬆布M可在引入過濾材料42之前設置在充氣室44的頂部。過濾材料42可為這樣的過濾材料，其可移除氣體或蒸氣汙染物並且包括能夠吸附一種或多種不利汙染物的活性顆粒。吸附性介質可包括各種活性顆粒，例如活性炭或氧化鋁。Brey等人的美國專利7，309，513、Senkus等人的美國專利 5，696，199,Abler等人的美國專利5，496，785和Braun等人的美國專利5，078，132 (例如) 描述了可結合本發明使用的多種活性顆粒。活性顆粒可呈堆積床或粘合床形式一參見(例如)Braun等人的美國專利5，033, 465和Senkus的美國專利6，391，429。可在活性顆粒引入之前靠著殼體側壁26的內表面設置使用壽命終止指示器40。使用壽命終止指示器需要相對於y維度適當設置，以在過濾器使用壽命已終止時可通過窗口 38看到適當的顏色變化。 沿y軸定位的微小偏差可導致響應信號的較大差異。第二稀鬆布56可設置在過濾材料42 的上遊表面45上。上遊稀鬆布56可包括合適的纖維介質，所述纖維介質有助於將活性顆粒保持在適當位置、達成低的跨越布的壓降並且有助於充足地分配穿過其的空氣。可用於稀鬆布M和56的材料實例包括非織造聚酯和非織造聚丙烯(例如紡粘網)。當過濾材料 42以及稀鬆布M和56已適當設置在濾盒殼體22中之後，可將濾盒蓋M固定於殼體側壁 26。可在凸緣34處(例如)通過機械、化學或物理方式(包括焊接或粘合劑粘合)或者任何其他合適的方式來實現固定。當蓋M設置在殼體22上以使得濾盒12得到適當組裝時， 窗口 38將位於其適當的對準位置。本發明因而允許使用下述製造技術來實現此類對準，所述製造技術在工業中為常見的並且允許窗口的一致可重複定位。可結合本發明使用的使用壽命終止指示器優選地為吸收或吸附需從空氣中濾除的氣體蒸氣(gas vapors)的無源傳感器。使用壽命終止指示器可為基本上任何已知的或將來開發的裝置(無源或有源的)，所述裝置能夠為呼吸器佩戴者提供過濾器已達到其使用壽命終點的適當指示。無源的使用壽命終止指示器的實例已描述於Rakow等人的美國專利公布2008/0063575A1和2008/0063874A1中。可採用的使用壽命終止指示器包括對有機蒸氣、反應性氣體(例如酸性氣體(例如，SO2、Cl2、HCl、HCN、HF、H2S和氮氧化物)和鹼性氣體(例如，氨、甲胺))、氯化氰和甲醛有響應的那些。如圖6所示，這些使用壽命終止指示器60可包括薄膜多層構造，所述薄膜多層構造可吸收從呼吸器濾盒的氣體入口流至氣體出口的所關注蒸氣。此類無源使用壽命終止指示器通常包括多孔檢測層62、半反射層64和反射層66。多孔檢測層62的厚度在存在特定
6蒸氣的情況下會改變。半反射層64可從使用壽命終止指示器的外面觀察到並且通常不滲透蒸氣。反射層66通常可滲透蒸氣並且足夠靠近過濾介質，使得蒸氣可穿過反射層進入檢測層62並且充分改變檢測層光學厚度，從而在通過半反射層64觀察時，導致指示器外觀中出現視覺上可辨別的變化。結合本發明使用的使用壽命終止指示器可為剛性的或柔性的。使用壽命終止指示器可通過各種方式(例如，粘合劑、物理、堆積技術或機械接合)固定於殼體濾盒內部。有利的是，柔性指示器可充分彎曲而無斷裂，以使其可利用一個或多個軋制加工步驟來製造。使用壽命終止指示器可包括可在一個或多個軋制加工步驟中進行處理的任選基底68，例如玻璃或柔性塑料膜。有利地是，基底具有足夠低的蒸氣滲透性，使得所關注蒸氣不會被傳送進使用壽命終止指示器檢測層或從該層傳送出。可將多孔基底設置在反射層和吸附劑介質之間。例如，可允許所關注蒸氣從吸附劑介質穿過可滲透的基底和反射層，並由此進入檢測層。使用壽命終止指示器的整體厚度(基底除外)可為約0. 5至2微米(μ m)。半反射層和反射層可各自由提供漫射或(優選地)鏡面光反射的多種材料製成， 並且當適當間隔開時可配合以提供易於在視覺上可辨識的指示器外觀變化。合適的半反射層和反射層材料包括金屬，例如鋁、鉻、金、鎳、矽、銀、鈀、鉬、鈦以及包含這些金屬的合金； 金屬氧化物，例如氧化鉻、氧化鈦和氧化鋁；以及描述於美國專利No. 5，699，188 (Gilbert 等人)、Νο· 5，882，774 (Jonza 等人)和 No. 6，049，419 (Wheatley 等人)、以及 PCT 已公布的專利申請No. WO 97/01778 (Ouderkirk等人)中的多層光學膜(包括雙折射多層光學膜)。 半反射層和反射層可以相同或不同。金屬納米粒子塗層(如，金屬納米粒子油墨)可用於形成反射層，如美國專利申請公布No. 2008/0063874A1中所述。半反射層的反射性不如反射層，並且透射一些入射光。半反射層可(例如)具有約 2至約50納米(nm)的物理厚度，在500nm波長上的透光率為約20至約80%，並且在500nm 波長上的反射率為約80至約20%。半反射層本身不透過蒸氣(如果這樣最好為連續的)， 並且可選地將其塗覆在適合的基底上或以其他方式鄰接於適合的基底。半反射層也可為可滲透蒸氣的(如果這樣，例如可為不連續的或半連續的)，並且可將其塗覆在適當地不滲透蒸氣的基底上，或以其他方式鄰接於這樣的基底。有利地，與檢測層相鄰的半反射層的表面的平整度在約士 IOnm以內。反射層可以(例如)具有約1至約500nm的物理厚度，在500nm處的透光率為約0 至約80%，並且在500nm處的反射率為約100至約20%。反射層優選地為多孔的、圖案化的、不連續的、半連續的或者說是充分可滲透的，以使得蒸汽能夠從吸附劑介質穿過反射層進入檢測層。檢測層混合物可以為均勻的或不均勻的，並且其可以(例如)由無機組分的混合物、有機組分的混合物或無機和有機組分的混合物製成。由組分混合物製成的檢測層可以提供改善的被分析物群組的檢測。檢測層有利地具有一系列的孔尺寸或表面積，其被選擇為提供與所述吸附劑介質的蒸氣吸附特性類似的蒸氣吸附特性。可使用多孔材料(例如由高內相乳液製成的泡沫)獲得合適的孔隙率，例如在美國專利No. 6，573，305B1 (Thunhorst 等人)中所述的那些。也可通過使二氧化碳發泡從而形成微孔材料的方法(參見 「Macromolecules(大分子)」，2001，vol. ；34卷，第8792-8801)來獲得孔隙率，或者通過共混聚合物的毫微相分離法(參見「Science (科學)」，1999，vol. 283卷，第520)。一般來講，孔直徑優選地為小於所需指示器著色的峰值波長。優選(例如)平均孔尺寸為約0. 5至約 20nm、0. 5至約IOnm或0. 5至約5nm的納米尺寸的孔。代表性的無機檢測層材料包括多孔矽、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬氧氮化物、 以及其他能夠形成為具有適當厚度的透明且多孔的層以通過光學幹涉作用來產生顏色或色度的變化的無機材料。例如，無機檢測層材料可以為氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、 氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化錫、氧化鋯、沸石或及其它們的組合。由於多孔矽的穩健性和與溼蝕刻處理的相容性，因此它是尤為理想的無機檢測層材料。代表性的多孔矽材料在Ogawa等人的Chem. Commun(第1149-1150頁(1996))、 Kresge 等人的 Nature (第 359 卷，第 710-712 頁(199 )、Jia 等人的 Chemistry Letters (第 33( 卷，第 202-203 頁(2004)以及美國專利 No. 5，858，457 (Brinker 等人) 中有所描述。也可採用多種有機分子作為有機模板劑。例如，可使用糖(例如葡萄糖和甘露糖)作為有機模板劑以生成多孔矽酸鹽，參見Wei等人的Adv. Mater. 1998(第10卷，第 313 頁(1998))。代表性的有機檢測層材料包括聚合物、共聚物(包括嵌段共聚物)以及它們的混合物，它們通過以下類別的單體製備或可通過以下類別的單體製備，這些單體包括疏水性丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、雙官能單體、乙烯基單體、烴單體(烯烴)、矽烷單體、氟化單體、羥基化單體、丙烯醯胺、酸酐、醛官能化單體、胺或胺鹽官能化單體、酸官能化單體、環氧化物官能化單體以及它們的混合物或組合。美國專利申請公布No. US2004/0184948 Al 包含此類單體的全面列表。具有固有微孔性(PIM)的上述聚合物可形成尤為理想的檢測層。PIM通常是形成微孔固體的非網狀聚合物。由於其典型的高度剛性和扭曲的分子結構，使得PIM無法有效地填充空間，從而形成本發明所公開的微孔結構。合適的PIM包括 (但不限於)在 Budd 等人的"Polymers of intrinsic microporosity (PIMs) :robust， solution-processable, organic microporous materials" (Chem. Commun. ,2004 第 230-231。其他 PIM 在 Budd 等人的 J. Mater. Chem. (2005 年，15，第 1977-1986 頁),McKeown 等人的Chem. Eur. J. (2005年，11，第9期，第沈10_2620頁)以及已公布的PCT專利申請 No. WO 2005/012397 A2 (McKeown 等人)中有所公開。檢測層的厚度也可被圖案化，例如，如在美國專利No. 6，010, 751 (Shaw等人)中所述。圖案可消失(例如，當較薄部分溶脹到與較厚部分的厚度相同時)或出現(例如，當一部分收縮到厚度小於相鄰部分時)。當設置允許佩戴者易於辨識何時已達到臨界點(trip point)的參考指示器時，可改變檢測層厚度以實現與使用壽命終止指示器的臨界點一致的外觀。作為另外一種選擇，使用壽命終止指示器基準(結構上與通過本發明的窗口看到的使用壽命終止指示器相同)可被強制成其響應信號並且保持在該狀態。或者，檢測層可製得較厚以使得參考使用壽命終止指示器顯示所需的響應信號。可將此被保持的使用壽命終止指示器設置在濾盒的外部以作為參考指示器，從而使得可在其和通過窗口看到的圖像之間進行比較。當通過窗口看到的使用壽命終止指示器看起來與參考指示器相同時，佩戴者知道濾盒已到達其使用壽命的終點。也可以使用合適的染料或顏料來印刷與傳感器的最終狀態相配或接近的參考顏色。使用壽命終止指示器可包括額外的層或元件(如果需要)。例如，可將帶吸附劑的複合物的多孔層(如置於原纖化PTFE基質中的活性炭粒子幅材，例如在上述的美國專利No. 4，208，194中所述)放置在反射層和吸附劑介質之間，以使滲透進入指示器的蒸氣均質化或者以另一種方式調節指示器對吸附劑介質中條件的響應。當使用壽命終止指示器改變成指示應更換濾盒的顏色或色調時，這種外觀變化反映出吸附劑消耗的指定程度，所述指定程度強制更換濾盒。換句話講，濾盒製造商可對特定使用壽命終止指示器的選擇以及進入其對準位置的窗口定位加以調整，以能夠達到特定程度的吸附劑消耗。吸附劑消耗程度的選擇可取決於多種因素，包括提供足夠的緩衝劑以使得當濾盒被辨識為需要更換時吸附劑未得到100%消耗。可以(例如)辨識該吸附劑消耗程度以供再多使用一到三小時，這樣使得佩戴者具有足夠的時間來注意使用壽命終止指示器已發生指示出滿足響應信號或需要更換濾盒的顏色變化。濾盒還可包括被設計用於移除顆粒的一個或多個過濾介質層。可在活性顆粒的上遊或下遊使用纖維顆粒過濾器以移除來自環境空氣的顆粒汙染物。多種纖維幅材可適於用作顆粒過濾器。這些幅材通常為可利用下述技術製備的非織造纖維結構，所述技術為(例如)Van A. Wente, Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem. 1342-46 (Van A. flfente，超細熱塑性纖維，《工業工程化學》第48卷第1342-1346頁)和Van A. Wente等人所著的出版於 1954 年 5 月 25 日的名為 Manufacture of Super Fine Organic Fibers (超細有機纖維的製造)W Report No. 4364 of the Naval Research Laboratories (海軍研究實驗室第4364號報告)中所述的氣紡工藝、溼法成網工藝、水纏結法、紡粘工藝和熔噴工藝。纖維網可使用這些技術的組合和這些纖維的組合製備。微纖維(特別是熔噴微纖維) 尤其適用於用作過濾器的纖維網。如本文所用，「微纖維」是指有效直徑為約35微米或更 zj、白勺會千會佳。^"雙會千會Davies， C. N. ， The Separation of Airborne Dust and Particles, Inst. Mech. Engn.，London Proc. IB (1952) (Davies, C. N.，空氣傳播灰塵和顆粒的分離，《英國機械工程師學會會報；1B》1952年)中的公式號12進行計算。對於過濾應用， 微纖維通常具有小於約30微米、更通常地為約1至約15微米的有效纖維直徑。還可使用由原纖化膜製成的纖維一參見(例如)Van Turnout的美國專利No. RE30, 782,No. RE32, 171、 No. 3，998，916和No. 4，178，157。通過本發明的方法製備的非織造網可以具有超過2,2. 1、 2. 2和2. 3的品質因數QF。也可以將短纖維與微纖維混合，以提高纖維網的蓬鬆度，即降低其密度。減小纖維網密度可降低整個纖維網上的壓降，從而使空氣更易於通過過濾器。較低的壓降在個人呼吸保護裝置中尤其可取，因為它使呼吸器的佩戴更為舒適。當壓降較低時，驅使空氣通過過濾器所需的能量較少。佩戴負壓面罩(即需要佩戴者肺部產生的負壓驅來通過過濾器抽入空氣的呼吸器)的呼吸器佩戴者不必用力呼吸過濾空氣。較低的能量要求還有利於降低動力過濾系統中與向風機供能相關的成本，並有利於延長電池供電系統中電池的使用壽命。 在典型的非織造纖維過濾器中，存在不超過約90重量％、更典型地不超過約70重量％的短纖維。通常，纖維的其餘部分為微纖維。包含短纖維的網的例子在授予Hauser的美國專利 4，118，531中有所公開。儘管用覆蓋佩戴者的鼻部、嘴和眼睛的呼吸器全面罩對本發明作了說明，但本發明也可結合僅覆蓋佩戴者的鼻部和嘴的半面罩使用。此外，結合本發明使用的濾盒可永久性地或可拆卸地附裝在面罩主體上。另外，呼吸器可具有可附裝於面罩主體的一個或多個濾盒。帶具還可以有各種構成，可包括一些附加部件例如將呼吸器支撐在佩戴者頭上的冠部構件。因此，當提供具有設置在濾盒上的使用壽命終止指示器的呼吸器面罩時，通過本發明可以設想出各種各樣的實施例。SM使用壽侖終Ih指示器的製備在2.0升仏)的三頸圓底燒瓶中，將33.4357克&)3，3，3'，3'-四甲基-1， 1'-螺雙茚_5，5' ,6,6'-四醇(四醇)和19. 8016克四氟對苯二腈(TFTN)溶於900毫升(mL)的無水N，N-二甲基甲醯胺(DMF)中。用機械攪拌器攪拌該溶液，並且使氮氣鼓泡通過該溶液達一小時。將81.4491g碳酸鉀添加到該溶液中。將燒瓶置於68°C的油浴中。在此高溫下且在氮氣氣氛中攪拌混合物65小時。將聚合混合物傾注到9. OL水中。通過真空過濾來分離所形成的沉澱並用600mL的MeOH洗滌。將分離的材料在盤中鋪開並讓其風乾過夜。將固體置於廣口瓶中並且在68°C下真空乾燥4小時。將所得的黃色粉末溶於450mL 的THF中。將此溶液緩慢地傾注到9. OL的甲醇中。通過真空過濾來分離所形成的沉澱。將分離的材料在盤中鋪開並讓其風乾過夜。將固體置於廣口瓶中並且在68°C下真空乾燥4小時。再次在甲醇中進行沉澱。所得的乾燥、亮黃色聚合物經稱重為42. 80g。通過使用光散射檢測的GPC來分析聚合物，表明該材料具有大約30，900的Mn。通過將IOnm厚的Ni金屬層蒸發沉積到Melinex ST505透明PET上來製備金屬化的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底。製備4重量％的TFTN-PIM的氯苯溶液並且通過旋塗將其以溶液方式沉積到Ni塗布的PET上，達到大約600nm的厚度。用經100克1_甲氧基-2-丙醇稀釋的100克原料納米銀懸浮液(得自Advanced Nanoproducts, Korea的 DGP-40LT-15C, 40重量％的銀的甲醇溶液)將銀納米粒子層以溶液方式沉積到TFTN-PIM層上。將銀懸浮液旋塗到PIM層上。沉積之後，將整個傳感器構造在150°C下加熱1小時以燒結銀納米粒子。當通過透明PET基底沿法向進行視覺觀察時，所得的薄膜指示器具有綠色外觀。濾盒組件利用透明苯乙烯(得自Chevron-Phillips的K-樹脂)來模製濾盒殼體。將由 Remay 紡粘聚酯(得自英國倫敦的Fiberweb)製成的稀鬆布結合到殼體底部的適當位置處。使用光學轉移粘合劑(得自3M公司的3M光學透明粘合劑817 在PET和濾盒側壁之間建立粘結，以此方式將指示器粘附至殼體的透明內壁。然後利用45. 8g活性炭吸附劑(得自Kuraray公司的12X20目尺寸的GG炭)來填充剩餘的濾盒體積。利用快速成型ABS塑料來製備如圖1-3所示的具有延伸部的濾盒入口蓋。將也由 Remay 紡粘聚酯製備的第二稀鬆布粘附至蓋的內表面。然後將蓋-稀鬆布組件超聲焊接至殼體，在該過程中壓緊炭。窗口具有約5mm的厚度t、約4. 2mm的直徑d、約13. 9mm2的表面積和約50度的可見錐角θ。所得濾盒具有下述使用壽命終止指示器當在任何暴露之前通過窗口觀察時看起來為綠色的。當傾斜濾盒以使觀察者的視線超出角度θ時，指示器不在視野之內。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， 本發明並不限於上述內容，而是受以下權利要求書和其任何等同物提及的限制的控制。本發明也可以在不存在本文未具體描述的任何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，包括在背景技術章節中的那些，均以全文引用方式併入本文。當這些併入的文件中的公開內容與上述說明書之間存在衝突或差異時，應以上述說明書為準。
權利要求
1.一種濾盒，包括(a)過濾材料；(b)使用壽命終止指示器(ESLI)；(c)濾盒殼體，其內設有所述過濾材料和所述使用壽命終止指示器；(d)可從中觀察所述使用壽命終止指示器的窗口，所述窗口被構造成使得僅可在由20 至70度的角θ限定的錐區內通過所述窗口看到所述使用壽命終止指示器。
2.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述角θ為30至60度。
3.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述角θ為45至55度。
4.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口為圓形的並且具有2至IOmm的直徑。
5.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口為圓形的並且具有3至5mm的直徑。
6.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口具有1.2至12mm的厚度t。
7.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口具有3至6mm的厚度t。
8.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口具有1至6的縱橫比。
9.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口具有0.5至3的縱橫比。
10.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口具有1至1.5的縱橫比。
11.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口具有約3至IOOmm2的表面積。
12.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口具有約7至20mm2的表面積。
13.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口具有位於窗格周圍的邊框。
14.根據權利要求13所述的濾盒，其中所述濾盒殼體具有側壁，所述側壁在所述窗口附近為透明的。
15.根據權利要求14所述的濾盒，其中所述窗口具有第一窗格和第二窗格，所述第一窗格設置在所述濾盒殼體的所述側壁中，並且所述第二窗格設置在附接於所述濾盒殼體的蓋的延伸部中。
16.根據權利要求15所述的濾盒，其中設置在所述濾盒殼體的所述側壁中的所述第一窗格為流體不可透過的，並且其中設置在所述蓋的所述延伸部中的所述第二窗格為流體可透過的。
17.根據權利要求1所述的濾盒，其中所述窗口包括位於窗格周圍的邊框。
18.—種面罩主體，其適於貼合在至少人的鼻部和嘴上，並且具有可與其附接的一個或多個根據權利要求1所述的濾盒。
19.一種呼吸器，其包括根據權利要求18所述的面罩主體。
20.一種呼吸器，包括面罩主體；附接於所述面罩主體的帶具；可附接於所述面罩主體的一個或多個濾盒；所述濾盒包括殼體，所述殼體內設有過濾材料和使用壽命終止指示器。一種殼體，其內設有所述過濾材料，所述殼體具有側壁，所述使用壽命終止指示器靠著所述側壁並置。所述殼體還包括蓋，空氣可穿過所述蓋然後通過所述過濾材料進行過濾，窗口設置在所述使用壽命終止指示器附近以使得通過所述窗口可以看到所述使用壽命終止指示器，所述窗口適於為觀察者提供由20至70度的角θ限定的可見錐區，所述窗口還具有0. 5至3的縱橫比、1. 2至12mm的厚度和7至20mm2的表面積。
全文摘要
本發明提供了濾盒(12)，其包括過濾材料(42)、使用壽命終止指示器(40)、濾盒殼體(22)和窗口(38)。過濾材料(42)和使用壽命終止指示器(40)設置在殼體中，並且使用壽命終止指示器(40)可通過窗口(38)進行觀察。窗口(38)被構造成使得僅可在由20至70度的角θ限定的錐區內看到使用壽命終止指示器(40)。受限的觀察範圍可防止在檢查使用壽命終止指示器的顏色變化時的誤讀。
文檔編號A62B7/10GK102458585SQ201080031048
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月17日 優先權日2009年5月22日
發明者尼爾·A·拉科, 託馬斯·W·霍姆奎斯特-布朗, 理察·J·波裡爾 申請人:3M創新有限公司