呼吸器設備的製作方法

2023-10-06 06:08:49

專利名稱：呼吸器設備的製作方法
技術領域：
本發明總得涉及個人環境防護系統，並且更特別是，涉及一種個人在需要控制過
濾空氣並且防護顆粒物質的環境中佩帶的頭套結構。
背景技術：
在現有技術中已知有幾種類型的氣流、過濾和防護系統。當前可從市場上獲得的幾種所述系統用於外科手術場所、"清潔室"環境或危險/汙染環境中。 —些現有的系統包括防護罩、外罩、過濾器等。在某些情況中，空氣過濾器被做成頭盔結構並且製造成相當拙劣、笨重的頭套單元。已知的單元通常包括外部氣源，例如汽缸、風管等，所述氣源通過管子、軟管等連接到頭盔結構上。所述軟管連接的系統和長外罩或防護罩會 變得極其笨重而限制了穿戴者在作業期間的移動和靈活性。 當前可用的透鏡/面部密封組合件(有時通稱為松配合的防護罩)製造起來很昂貴，由於需要用於將面部密封件連接到透鏡上的幾何形狀，該透鏡在垂直於佩帶者面部/頭部的密封件的平面內彎曲。 在現有技術中已知的許多系統中，防護罩和/或外罩被用做必須頻繁更換的過濾
器具。因此，由於一次性的過濾器具是非常昂貴的，所以該結構會變得很昂貴。 此外，所述系統會相當昂貴，特別是考慮到系統的一次性部分。 在現有技術中已知了許多這樣的產品。在R. 0. Bare等的名稱為"個人空氣過濾和
控制系統"的美國專利號5， 054， 480中描述了一個合適的和功能性系統。 在L. J. Green等的名稱為"包括頭套的空氣過濾和控制系統"的美國專利號
5， 711， 033和Lawrence J. Green等的名稱為"防護頭套系統"的美國專利號6， 918， 141中
描述了其它這樣的系統。 在L. J. Green於2006年5月30日提交的名稱為"有過濾防護的防護頭套系統"的在審申請S. N. 11/442,402中描述了另一種相關的現有技術。

發明內容
該發明涉及一種外科手術中的外科醫生、裝配工藝中的技術人員、有毒廢物處理
中的工人等佩帶的防護頭套系統。 當使用某些類型的呼吸器時，需要防護透鏡和面部密封件。本設備提供了包括便宜的一次性透鏡和面部密封組合件的面罩，以與合適的(PAPR)呼吸器使用。所述系統包括相對輕質的、實質上剛性的支撐頭套結構。 將可調整的頭帶連接到頭套結構上以用於將組裝好的結構支撐在佩帶者的頭上。可以提供外部的、相對輕質的、實質上剛性的過濾器保護器。 所述系統還包括一個或多個可移除的和一次性的過濾器，該過濾器適合於被容易地並且緊貼地連接到頭套結構上並且由頭套結構來支撐，以有效地覆蓋住頭套結構的外表面。
包括封套(cuff)或面部密封件和柔性透鏡的透明的面罩適合於容易地連接到頭
套結構上，以便覆蓋佩帶者的面部，以為佩帶者保持無菌、無汙染的狀態。 本設備使用具有獨特結構的密封件或封套，其被平展地連接到透鏡上，以當透鏡
圍繞呼吸器的前面被彎曲並且封套被拉動到與佩帶者的面部並置時允許面罩來保護佩帶
者的面部和頭部。 特別是，柔性的包容封套被連接到透鏡的下邊緣上，以便封閉並形成在佩帶者頭部附近的密閉的空間。所述面罩(透鏡和封套)可以被製造成便於生產工藝的扁平的、層疊的器具，並且因此降低了製造成本，由此該面罩可以是一次性的物品。 如果希望，可以將風扇機構結合到頭盔系統內以在頭套結構處提供空氣流動，並且可以使用合適的電源來選擇性地為風扇供電。


圖1是其上安裝有透鏡和封套附件的頭盔設備的分解視圖。 圖2是在佩帶者頭部的示意圖上的圖1中所示的設備的後視圖。 圖3是圖1和2中的設備沒有示意性頭部的斜視圖。 圖3A是圖3中所示的設備的一部分的放大視圖。 圖4是在佩帶者頭部的示意圖上的該設備的前視圖。 圖5是圖4中所示的被成形為與佩帶者頭部一致的透鏡和封套附件的彎曲的後視圖。 圖6是圖5中所示的透鏡和封套附件的彎曲透視圖，而沒有表示出佩帶者。 圖7包括圖7A、7B和7C，其是僅有透鏡和封套附件的附加實施例的前視圖。 圖8包括圖8A和8B，其中圖8A是具有彈性封套的透鏡和封套附件的附加實施例的視圖；以及 圖8B是表示封套與透鏡附件和防護罩的組合。 圖9是具有整體支撐結構的封套和透鏡附件的另一實施例。
具體實施例方式
現在參考圖1到3A，其顯示了本發明的優選實施例的不同視圖。
特別是，在圖1中顯示了本發明的頭盔和面罩組件10的一個實施例的分解視圖。頭盔組件10包括頭盔殼600、襯墊100、外部過濾保護器500、過濾器蓋支撐件300、頭帶組件175和包括透鏡401與封套(或密封件)450的面罩400。 使用頭帶175將頭盔10設置在佩帶者500的頭上。頭帶175是相當傳統的，並且也是可選的。也就是說，可以使用不同的頭部接合支撐機構，或者如果希望的話，可以省略它。 在該說明性實施例中，頭帶175包括繞頭帶176，該繞頭帶是可調整的以舒適地配合單個佩帶者的頭部尺寸。調節鎖存器177允許按傳統方式來縮短或伸長帶176。
帶176包括用於通過合適的緊固件180連接到頭盔襯墊100上的合適的連接臂179 ，所述緊固件可以是螺釘、鎖環等。 頭盔襯墊100 —般是由輕質材料形成的，例如，聚丙烯或者低密度聚乙烯(LDPE)。頭盔襯墊100被構造成大致符合佩帶者頭部的上部分的形狀，但是頭盔襯墊100由合適的 空間101和102(參見圖3)與佩帶者的頭頂間隔開，該合適的空間101和102可以被形成 在頭盔、泡沫墊等中。 襯墊的前面部分設計來橫跨佩帶者前額部分之間的區域，其中表面120用作頭帶 175的前面部分或者處於足夠緊密地並置以最小化它們之間的空氣流動。表面130延伸到 襯墊的外邊緣140，如果希望，該外邊緣可以連接到頭盔600的下部周邊上。如果希望，也可 以通過泡沫插入件來完全或部分地實現該橫跨效果。 多個孔150 (最好參見圖3和3A)向上延伸通過襯墊100的表面130，以提供通過 那裡並且朝著在面部或佩帶者附近的容納體積的氣流。 襯墊100具有摺疊狀區域110(最好參見圖3A)，其允許襯墊100伸縮並更好地適 應佩帶者的頭部。 另外，如果希望，襯墊100是足夠堅固的以支撐冷卻或空氣移動機構，例如現有技 術中已知的呼吸器頭盔600等。呼吸器頭盔可以通過處於圍繞襯墊周邊的凹槽195中的卡 扣或者任何其它傳統裝置而被連接到襯墊上。 風扇蓋(未圖示)可以被連接成或者整體地形成為向任何傳統類型的風扇機構提 供防護和造型的蓋子，例如，美國專利號D460， 584和6， 792， 944中所描述的。因此，可以圍 繞頭盔組件10來限定和維修氣流通道，從而可選的風扇機構可以向頭盔組件10的佩帶者 提供冷卻和過濾過的氣流。 過濾器700被配置成符合頭盔殼600的外部形狀並且適合於相當緊貼地裝配在其 上，該過濾器一般(但並不限於)是由帶靜電的纖維塑性材料(例如，熔化吹制的聚丙烯) 製成的。美國專利號6，918，141(上文指出的)中描述的零件支撐該過濾器並且在其下面 形成了空氣通道。可替換地，過濾器可以被設計成自支撐的。可以通過適當地選擇過濾器 700的材料來控制進入或離開頭盔殼600的空氣的過濾水平或程度。 —般地，可以利用摩擦力裝配並且通過圍繞頭盔周邊的卡扣(如所圖解的，通過 側面和後面的卡扣710和711)來將過濾器700安裝到頭盔殼600上。當然，可以使用任何 合適的緊固件。如在以下將要描述的，透鏡400的頂邊緣被連接到頭盔殼600、襯墊100或 過濾器蓋的支架300的周邊上，如果這樣裝備的話。 在該實施例中，設置過濾器保護器500來覆蓋過濾器700。如果希望的話，過濾器
保護器500可以由和頭盔襯墊100相同(或類似)的材料來製造。過濾器保護器500防止
損壞過濾器700，並且同樣防止人們(包括頭盔佩帶者)觸碰過濾器700可能被汙染過的表
面。過濾器保護器500 —般通過力配合或者任何其它方法連接到頭盔殼100上。 頭盔襯墊100的後板(尾部)接合到頭盔600的後邊緣並且為該設備提供額外的
穩定性。 由如聚碳酸酯等不滲透、柔性和透明材料所製成的面部透鏡401適合於安裝到並 支承在如下文所描述的過濾器蓋支撐件的外部前表面上。透鏡401的內表面和過濾器蓋支 撐件的外表面的並置在它們之間提供了密封。可以提供如以下所描述的密封裝置410或者 其它合適的裝置來增強密封。 封套450是由如人造纖維或者薄塑料或者熔化吹制的聚丙烯的易彎片材所製成 的。封套450還用作防護隔片以防止顆粒物質被從外界輸送到佩帶者或者從佩帶者輸送到
6外界。 封套450沿接縫425被連接到透鏡401上。封套450的中間部分適合於在佩帶者 的下顎下褶起來。 現在參見圖3A，其顯示了圖3中所示的設備的一部分的放大視圖。該放大視圖顯 示了孔150的布置和摺疊狀區域110。 此外，更詳細地顯示了面罩400、襯墊100和支撐片451與452的相互作用。
特別是，支撐片452和453的上邊緣456和457分別被保持成緊靠著襯墊表面130 的延伸部。同樣，支撐片保持封套自由邊緣451的上延伸部461和462緊靠著佩帶者的頭 部，如在圖5中更好地看到的。 因此，設想將包括透鏡401和防護封套450的面罩400連接在一起成為子配件並 且被放置在頭盔殼600上，其和襯墊100或者橫跨裝置一起在佩帶者的面部附近限定出了 封閉的體積，從而提供或增強了所描述的過濾和防護作用。 M形的封套450包括在其中間部分處的擴大部分460。設置該"隆起"或"鼻狀"部 分以便在頭盔的佩帶者的下顎下面並與該下顎形成可靠的接合。 可以在透鏡401的上邊緣402附近應用合適的連接件(附件)403、404與405，如
鉤環材料段、用於接合卡扣柱的孔或者粘合帶。所述連接件(或粘合帶)可以用來將透鏡 401的上邊緣402連接到頭盔襯墊100、頭盔600或者過濾器保護器的支撐件300的前部 (參見圖l和4)。 在一些實施例中，可能希望具有能夠接合襯墊100或者頭盔600前部的密封材料 的條帶410來在其上提供增強的密封，該密封材料為例如泡沫、橡膠管或其它可壓縮條帶。
在優選實施例中，密封件是預張緊的彈性細條帶410，該細條帶410被平展地施加 到透鏡401上並且沿一個邊被粘合以產生固定邊緣412和自由邊緣411，從而當透鏡401 被彎曲時，自由邊緣411的彎曲半徑比固定邊緣412的小，其有更接近於其未張緊時的弧長 度。這使得表面413傾向於垂直於透鏡401的表面。因此，生產出了橫跨能力相當於表面 413的寬度的便宜的密封墊。 現在參照圖4、5和6，圖示了透鏡/封套組件的典型的應用。(為了清楚說明的緣 故在圖5和6中省略了頭盔10。此外，面罩400可以用於結合有合適的連接件或者連接機 構的許多類型和形狀的頭盔。) 如所看到的，封套450是與透鏡401分開的(除了在結合邊緣425處)。同時，透 鏡401被彎曲成大致半圓形結構以圍繞佩帶者的頭部。 連接件403和404(在圖6中看到的相似的連接405)被連接到過濾器蓋支撐件 300的前部對應的連接件(未顯示)上。因此，透鏡401在頭盔佩帶者590的臉前面呈現出 曲線結構。 同時，封套450，特別是鼻狀部460(參見圖7A、7B和7C)被放置在佩帶者590的下 顎下面以通過封套來增強下顎的夾緊和由此提供的防護。另外，封套450的邊緣451接合 佩帶者590的脖子和咽喉區域，最好參見圖5。封套450還接合佩帶者590頭部的側面並且 圍繞其形成保護面。 布置柔性的支撐片452和453來使封套保持圍繞佩帶者590頭部的優選形狀，如 上文所描述的。特別是，它們與沿邊緣451產生的張力相互作用，所述張力是通過佩帶者面部的插入以拉動自由邊緣462的上部延伸部(圖6中類似地顯示為461)接觸或緊靠佩帶 者頭部的鬢角區域，從而遠離連接邊緣425而延伸到與佩帶者590頭部的上部或太陽穴部 分相抵靠所產生的。 如果希望，設置可選的狹槽454和455來接受和接合頭盔襯墊100的邊緣的一部 分。 在圖6中，顯示了與前面圖1、2和3中所示的頭盔殼100使用的透鏡和封套附件 的透視圖。 如上文所描述的，透鏡401是由透明的聚碳酸酯(或類似)塑料的薄片製成的。雖 然可以使用更厚或更薄的材料，但是合適的厚度為大約0. 01英寸厚。 封套450是由如(但不限於)人造纖維、熔化吹制的聚丙烯、膠乳橡膠等適當地柔 軟的材料製成的並且根據材料的特性為大約0. 01英寸厚。 透鏡401和封套450在彎曲的邊緣425處通過如膠粘、縫合等合適的方法連接在一起。 透鏡401的自由邊緣402被成形為完全與頭盔襯墊100的前邊緣和/或過濾器保 護器的支撐件300匹配，如上文中所描述的。 在優選實施例中，封套451的自由邊緣形成為具有鼻狀部460的波浪狀的大致M 形，最好參見圖7A、7B和7C。 可以在封套450的上端處鄰近彎曲端425的相應端處設置支撐片452和453。支 撐片允許封套方便地裝配到頭盔上。 一般地，片452和453關於平行於該片的平坦表面的 軸線是可彎曲的，但是在其它方向上很難彎曲。 在一些實施例中，希望提供用於接合頭盔襯墊100的邊緣的狹縫454和455。
現在同時參見圖7，並且特別是參見圖7A、7B和7C，顯示了透鏡401和封套450的 面罩組合件400的另外的實施例。圖7A、7B和7C顯示了所述器具按平面或者二維結構制 造的能力，所述結構更易於利用自動生產裝備來獲得。 在圖7A中，透鏡401包括在其上邊緣處連接的粘合帶408。粘合帶408替代用來 幫助對齊的鉤環連接件402、403和405、孔402A、403A和405A或者其他零件。如果希望，粘 合帶408可以是用於將面罩重新粘合到頭盔上的多次使用的粘合劑。 一般地，粘合帶408 是粘性材料，從而可以將面罩400從頭盔上移除並且在使用過後丟棄。
在該實施例中，柔性支撐件452和453其中包括有槽454和455。另外，在封套450 的端部和支撐件452與452之間分別包括柔性三角形區域406和407。該柔性三角形區域 允許封套450的結構中有一些伸展性或彈性。所述三角形區域可以由如斯潘德克斯彈性纖 維或者膠乳橡膠的任何適合的可延伸材料製成。 在圖7B中，顯示了面罩400的另一個實施例。在該實施例中，透鏡401類似於圖 7A中的透鏡401，包括在其邊緣處的粘合帶408和/或連接零件402、403和405。沿封套 450的自由邊緣451設置有鼻狀部460。 在圖7B所示的實施例中，封套450A具有伸長的的端部分470和471，端部分470 和471延伸超過透鏡401的邊緣402和帶408。以任何合適的方式將彈性帶(或繩)480附 著到端部470和471上。 彈性帶480可以被拉伸過頭盔、佩帶者的頭部和/或頸項的後部並且然後收縮，以形成封套450A在佩帶者上的相當緊貼但是舒適的佩帶。該結構允許整個封套是由如SMS 聚丙烯或無紡纖維素的價格比較低廉的不可拉伸的材料製成的。可替換地，可以使帶子、細 繩或者其他緊固裝置來將頭盔/面罩設備固定到佩帶者上。因此，透鏡401和封套450為 佩帶者的臉部提供了保護屏障。 在圖7C中，顯示了面罩400的另一個實施例。在該實施例中，透鏡401和粘合帶 408類似於圖7B中所示的。同樣，顯示了具有伸長端部470和471的封套450A。
然而，在該實施例中，端部470和471分別包括通過其中的開口 490和491。
在該情況中，開口 (或孔)490和491可以被用來接合合適的安裝器具，例如圖3 中所示的頭盔襯墊100上的突起(knob) 115。 可替換地，也可以使用連接到頭盔襯墊100上的繩索、彈性帶或者其它合適的緊 固部件。 現在參見圖8，特別是圖8A中所示的實施例，整個封套450B可以由彈性超過 300%的非常易拉伸的材料製成，例如乳膠或者矽橡膠。在該結構中，封套450B的自由邊緣 可以呈現為任何形狀。支撐片452和453或者類似於612和613或者610、611和620的零 件將使該自由邊緣與佩帶者的頭部接觸。當所述材料比較昂貴或者靠在佩帶者臉上不舒服 時，則這被認為是不合乎要求的。 參見圖8B，透鏡和封套組件400可以被連接到防護罩800上，如在上文中提到的 Bare等的美國專利號5， 054， 480中所描述的。防護罩800設計來用於與前述相似的頭盔結 構。在防護罩800內，封套450在佩帶者的臉部附近限定出了更小的空間體積，其更易於限 制汙染物的進入。 在該結構中，省略了如上文中所述的過濾器保護器300，並且防護罩800包住佩帶
者的頭部以及頭盔。防護罩的至少一部分810是由如開放式泡沫、粘結的或熔化吹制的聚
丙烯的可滲透材料構成的，以便供氣流通過並進入到過濾器600內(參見圖1)。 如果希望，可滲透的部分810可以由帶靜電的熔化吹制聚丙烯或者其它過濾介質
來構成，從而起用於過濾器600的前濾器的作用，或者在某些情況中作為代替過濾器600的
過濾器。 現在參見圖9，透鏡和封套組件400可以被連接到支撐結構上，以允許其形成在佩 帶者面部附近的容納體積而不需要隆起的支撐結構或頭盔。 在該結構中，透鏡400類似於前述結構，其中封套450C關於邊緣425被連接到透 鏡401上，封套450C的自由邊緣451包括鼻狀部460，如果希望，可以包括支撐片452與453 和可拉伸的三角塊406與407。 封套450C的延伸部941具有從邊緣451延伸的自由邊緣947，以形成圍繞佩帶者 頭部的封閉輪廓。通過縫合或其它傳統的方法在結合點946和947處將頭帶920連接到自 由邊緣947上。該布置使得頭帶靠在佩帶者的前額上，從而將防護罩穩定在佩帶者的頭上。 如果希望，安裝第二條帶925以延伸跨過佩帶者的頭頂。 材料的第二層940被連接到透鏡401的上邊緣402上。如果希望，通過縫合或其 它傳統方法將第二層沿邊緣945連接到封套延伸部941上，以在佩帶者臉部和頭部附近形 成容納的體積。 在封套延伸部942中設置開口 950以用於連接供氣裝置。
再分別參見圖7A、7B、7C和9，鄰近封套450的自由邊緣451的區域470A可以被切 割成聯鎖線(或條帶)的型式，這將允許在如上文所述的SMS熔化吹制的聚丙烯、無紡纖維 素等的通常不可伸展的材料中具有一些彈力或伸展。如果希望的話，可以通過熱熔粘合劑 等彈性纖維的粘附力來提高該型式區域的彈性回復能力。 因此，顯示並描述了呼吸器設備的獨特設計和原理。雖然該描述涉及特定的實施 例，但是很清楚，本領域的技術人員可以考慮到此處所顯示和描述的特定實施例的改進和/ 或變形。該描述範圍內的任何所述改進和變形同樣被認為包括在其中。可以理解，此處的 描述僅是圖解性的而非限制性的。當然，此處所描述的本發明的範圍僅由權利要求來限制。
權利要求
一種防護頭套設備，包括面罩，其包括不滲透的、柔性的且透明的第一片材，易彎曲的第二片材，所述第一和第二片材各具有實質上相同結構的其周邊的第一部分，所述第一和第二片材的所述第一部分連接在一起，以便所述面罩能夠平放。
2. 如權利要求l所述的設備，其中，所述第一和第二片材各具有可相互分開的其周邊的第二部分。
3. 如權利要求2所述的設備，其中， 所述第一片材的周邊的所述第二部分為實質上直邊緣。
4. 如權利要求l所述的設備，其中， 所述第二片材的周邊的所述第二部分為彎曲邊緣。
5. 如權利要求l所述的設備，包括，用於在其上支撐所述面罩的支撐結構。
6. 如權利要求5所述的設備，包括，用於將所述面罩連接到所述支撐結構的至少一段上的連接裝置。
7. 如權利要求5所述的設備，其中， 所述支撐結構包括頭盔結構。
8. 如權利要求5所述的設備，其中，所述第二片材的所述第二部分形成為波浪狀的大致"M"形。
9. 如權利要求2所述的設備，其中，所述第二片材具有與其自由邊緣並置的第三部分，該第三部分關於平行於其平面的軸 線更易彎曲。
10. 如權利要求9所述的設備，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 保持並置在佩帶者頭部附近。
11. 如權利要求9所述的設備，包括，沿所述第二片材的自由邊緣設置張緊裝置，以使所述第三片材的所述表面的一部分於 是接近垂直於所述第一片材的平面。
12. 如權利要求2所述的設備，其中，所述第二片材鄰近自由邊緣的一部分被切割成聯鎖的人字形型式，以允許切割部分伸長。
13. 如權利要求12所述的設備，其中， 將彈性纖維粘結到所述切割部分上以增強其彈性回復。
14. 如權利要求2所述的設備，其中， 所述第二片材的一部分是彈性的。
15. 如權利要求2所述的設備，其中，所述第二片材的所述第二部分延伸超過所述第一片材的所述第二部分。
16. 如權利要求15所述的設備，其中， 所述第二片材具有通過其中的孔。
17. —種用於頭盔的支持性頭套設備，包括成形結構，其中所述結構的一部分包括褶皺以提高其柔韌性。
18. 如權利要求17所述的設備，其中，所述結構與透鏡和封套連通以在佩帶者的臉部附近限定出封閉區域。
19. 一種具有連接的預張緊帶的透鏡，當彎曲時，其允許透鏡的自由邊緣呈現較小的半徑並且促使該帶的表面趨向於垂直於該透鏡。
全文摘要
本發明涉及一種呼吸器設備，其包括改進的頭盔或者具有獨特面罩的頭套結構，該面罩包括透鏡和連接到其上的封套。所述透鏡是設計來用做呼吸器的鏡片(PAPR)的薄透明塑料板，並且封套是設計來形成圍繞佩帶者的密封件的附裝織物或者類似材料。
文檔編號A62B18/04GK101732807SQ20091022500
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月24日 優先權日2008年11月24日
發明者L·J·格林 申請人:巴拜恩發展公司