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CN101415467A - 全面式呼吸保护装置 - Google Patents

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CN101415467A
CN101415467A CNA2007800122168A CN200780012216A CN101415467A CN 101415467 A CN101415467 A CN 101415467A CN A2007800122168 A CNA2007800122168 A CN A2007800122168A CN 200780012216 A CN200780012216 A CN 200780012216A CN 101415467 A CN101415467 A CN 101415467A
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詹姆斯·R·贝茨
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

本发明涉及一种全面式呼吸保护装置，包括：面部密封件；用于将洁净空气提供给内部气体空间的一个或多个部件；用于将面罩支撑在佩戴者面部上的带具；以及连接到所述面部密封件并且有助于建立大于95％的有效视野和大于60％的周边视野的镜片。

Description

全面式呼吸保护装置
背景技术
给佩戴者提供可呼吸空气源的呼吸保护装置(也称作呼吸器)被用于多种不同的应用场合。呼吸器可用在空气源可能被污染的火灾、军事行动以及危险的工业应用中。除了向鼻和口提供用于呼吸的洁净空气源外，全面式呼吸器还保护眼睛和面部免受有害的或刺激性的气体以及其他物质的伤害。该装置还可包括用于接纳可拆卸和可替换的过滤元件的安装座或连接到空气源的连接器。
普遍使用的有几种具体类型的呼吸器。已知的全面式呼吸器包括镜片、用于将镜片围绕佩戴者面部装配的面部密封件、以及用于向佩戴者面部提供空气源的一个或多个口。呼吸器的许多部件可能妨碍佩戴者的视野，给作业中的佩戴者带来问题。
发明内容
本发明内容并非意图描述本文所提出的概念的各个公开实施例或每种实施方式。以下的附图和描述更具体地举例说明了示例性实施例。
本发明提供了一种全面式呼吸保护装置，包括：面部密封件；用于向内部气体空间提供洁净空气的一个或多个部件；用于将面罩支撑在佩戴者面部上的带具；以及连接到面部密封件并且有助于建立大于95％的有效视野和大于60％的周边视野的镜片。
术语表
下文提及的术语具有如下定义的含义：
“洁净空气”是指已过滤除去污染物或通过其他方式处理、可安全呼吸的一定体积的空气或氧气。
“污染物”是指颗粒和/或通常不视为颗粒(例如有机蒸汽等)但可以在空气中悬浮的其他物质。
“有效视野”(EFV)是指光到达用于测试的球面的百分比值，如在欧盟标准组织的标准号I.S.EN136呼吸保护装置-全面式面罩-要求、测试、标记；1998版，第7.21部分：视野(RESPIRATORY PROTECTIVEDEVICES-FULL-FACE MASKS-REQUIREMENTS，TESTING，MARKING；Version1998，Part 7.21Field of Vision)中所述。
“呼出的空气”是指面罩佩戴者呼出的空气。
“外部气体空间”是指呼出的气体在穿过且离开全面罩式呼吸面罩后最终进入的环境大气空间。
“全面式呼吸保护装置”是指贴合人的鼻、口和眼的向佩戴者提供洁净空气的装置。
“吸气过滤元件”是指一种流体可渗透结构，空气在被佩戴者吸入之前通过该结构，使得能够从空气中去除污染物和/或颗粒。
“吸气阀”是指打开以让流体进入面罩内部气体空间的阀。
“内部气体空间”是指呼吸面罩与人的面部之间的空间。
“镜片”是指由透光材料制成的装置。
“面罩主体”是指一种结构，该结构至少能与人的鼻、口和眼贴合，并且帮助限定与外部气体空间隔离的内部气体空间。
“周边视野”(PFV)是指光到达在用于测试的测试头部各侧经线60和120以及纬线90和110之间的球面的百分比值，如在欧盟标准组织的标准号I.S.EN 136呼吸保护装置-全面式面罩-要求、测试、标记；1998版，第7.21部分：视野(RESPIRATORY PROTECTIVE DEVICES-FULL-FACEMASKS-REQUIREMENTS，TESTING，MARKING；Version 1998，Part 7.21Field of Vision)中所述。
附图说明
本文将参考附图进一步解释本文提出的概念，其中在几个视图中可以用相同的附图标记来表示相同的结构或系统元件。
图1是由佩戴者佩戴的呼吸保护装置10的轴测图。
图2是呼吸保护装置10的分解轴测图。
图3是测试头部70和球面72的示意性侧视图。
图4是测试头部70和球面72的示意性后视图。
图5是测试头部70和球面72的示意性侧视图，示出周边视野区80。
图6是测试头部70和球面72的示意性后视图，示出两个周边视野区80、82。
尽管上述各图示出了本发明的一个或多个实施例，但正如本文中所提到的，还可以设想到其他的实施例。在所有情况下，本文所提出的概念是用于展示而不是限制本发明的。本领域的技术人员可以设计出许多其他的修改形式和实施例，这些修改形式和实施例也在本发明的原理的精神和范围之内。
具体实施方式
图1是全面式呼吸保护装置10的轴测图，全面式呼吸保护装置10包括面部密封件14和用于将装置10固定在佩戴者头部12上的带具16。单一的主体18形成与面部密封件14交界的交界部，以阻止外部空气和污染物到达佩戴者的面部。鼻杯19连接到单一的主体18，并且包围佩戴者12的鼻和口。提供框架20将单一的主体18夹紧在面部密封件14上。在操作期间，装置10保护佩戴者12免受有害气体、蒸汽和/或颗粒物质的伤害。在单一的主体18中设置至少一个包括吸气阀的口，以提供空气入口和/或出口的连接。在某些情况下，使用独立的吸气口和独立的呼气口。
图2是装置10的分解轴测图。面部密封件14设计为提供与佩戴者面部的流体密封性的密封，以及与多种单一的主体结构(如单一的主体18)交界的交界部。面部密封件14和单一的主体18一起构成面罩主体，面罩主体限定外部气体空间和佩戴者的内部气体空间之间的边界。单一的主体18可支撑并带有用于装置10的多种功能部件。例如，依据装置10使用的情况，佩戴者可选择包括说话口和/或与动力空气源相连的连接部的具体的单一的主体。
为了形成与单一的主体18交界的交界部，面部密封件14包括环形圈22。环形圈22可由弹性体橡胶(如硅橡胶)制成，其大小设计成包围佩戴者的面部，以便不会明显妨碍佩戴者的视野。单一的主体18形成与环形圈22内表面24交界的交界部。框架20包围环形圈22的外表面26以提供夹紧力，从而将内表面24与单一的主体18密封。
单一的主体18包括底座30和与底座30成一整体的镜片32。底座30构成用于支撑呼吸装置10中的功能部件的支撑结构。这些功能部件可包括一个或多个镜片、呼吸部件、说话部件、传感器等。在所示出的实施例中，底座30支撑镜片32、侧滤筒34、排气口36以及说话口38。在其他实施例中，单一的主体18不必包括单独的底座和镜片，而是具有与主体18的构造类似的整体件。
底座30可由耐高温和耐化学试剂的热塑性材料制成。例如，底座30可由工程级热塑性塑料(如尼龙、
Figure A200780012216D0006165431QIETU
树脂和/或其组合)制成。
Figure A200780012216D0006165431QIETU
树脂是半结晶聚酯(例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))和聚碳酸酯的共混物。
Figure A200780012216D0006165431QIETU
树脂可得自马萨诸塞州皮茨菲尔德的通用电气塑料公司(GE Plastics of Pittsfield，Massachusetts)。如果需要，底座30可以是不透明的以阻止光线通过。底座可包括其他所需的物理特性，例如耐磨损、耐冲击和/或耐焊渣。
镜片32由透明的工程级热塑性塑料(如聚碳酸酯)制成，并被固定在底座30上。因此，底座30和镜片32可由类似的或不同的材料制成。镜片32可结合在底座30上以形成整体构造。例如，镜片32可以用化学方式、机械方式或热方式结合在底座30上。例如，镜片32可以模制或用其他方式制成，并且使用如模制或焊接方法固定在底座30上。作为另外一种选择，镜片和底座可同时制造。在任何情况下，在底座30和镜片32之间形成流体密封性的密封。另外，整个镜片32可以是透明的，并且可使用涂覆处理以增加耐化学性和/或抗划伤性。如图所示，单一的主体18包括镜片部分和包含流体连通/附连部件的部分。
对于不同的应用，镜片32可为多种类型，例如带色的、透光的、偏振的、自动颜色变深等。由于底座30包括装置10的功能部件，所以镜片32不必包括这些部件，这可减少镜片32的材料用量并且可降低镜片32的复杂性。因此，对单一的主体18和装置10的整体构造的设计可集中于对视野区域很重要的光学特性，而不会由于支撑其他部件所需的复杂性而影响这些特性。例如，可减少和/或去除可能干扰佩戴者视野的结构性几何形状和/或其他元件。然而，应当维持密封件14和佩戴者12面部之间的适当贴合和密封，用以在危险的情况下提供足够的保护而无需向装置10添加另外的轮廓和/或重量。镜片32可具有圆柱形的横截面，当从侧面轮廓观察呼吸保护装置的合适佩戴者时，圆柱形的横截面可延伸至佩戴者眼睛后面。为达到此目的，面部密封件14以及框架20可延伸至眼睛的后面，以建立如下所述的EFV和PFV。另外，面部密封件14可延伸至合适的佩戴者12的下巴之下。“合适的佩戴者”是其头部大小能合适地贴合面罩的人。在一个实例中，相对于佩戴者12来说，镜片32为绕直立轴线的圆柱形。在一个实施例中，轴线在与竖直方向成+/-30°的范围内。在另一个实施例中，轴线在与竖直方向成0-30°的范围内。在又一个实施例中，轴线在与竖直方向成20-30°的范围内。另外，底座30的底部可倾斜地朝向镜片32，以防止滤筒34和/或其他部件干扰佩戴者的视野。
侧滤筒34可包括含有合适的空气处理介质的吸气过滤元件，使得佩戴者将从装置10的外部呼吸环境空气，然后环境空气通过空气处理介质过滤，或以其他方式处理从而对呼吸和/或与皮肤接触是安全的。作为另外一种选择，空气源软管可连接到流体吸入部件上，以将洁净空气输送给佩戴者。滤筒34是可拆除的，以允许其他滤筒连接到底座30上。一旦佩戴者12呼吸洁净空气，则空气可作为呼出的空气通过排气口36排出。阀盖37设置为盖在排气口36上，以阻止污染物通过排气口36进入。说话口38可放大佩戴者的声音，或者用其它方式将佩戴者的声音传递到装置10的外面。
为了使单一的主体18密封到面部密封件14上，将单一的主体18和环形圈22的内边缘24接触。单一的主体18可包括具有肋的通道，以便为面部密封件14和单一的主体18之间的交界部提供更为可靠的密封。然后，将框架20置于环形圈22的外边缘26周围，其中框架20可以是锁定带或箍。框架20只是可用于将面部密封件14夹紧在单一的主体18上的机构的一个实例。也可使用其他适合的机构。在所示的实施例中，可使用紧固件40提供外表面26周围的夹紧力，使得在面部密封件14和单一的主体18之间形成密封的交界部。框架20包括第一孔42和第二孔44，以接纳紧固件40。第二孔44可以带螺纹，用以与紧固件40上的螺纹配合。
呼吸装置10被配置为建立大于95％的EFV和大于60％的PFV。这通过对镜片形状、流体吸入和排出位置以及面部密封件匹配性的适当选择来实现。对呼吸装置10的评估是在没有侧滤筒34的条件下进行的。因此，仅使用了面部密封件14、带具16、单一的主体18以及框架20，这些在下文中将被称作面罩。单一的主体18包括透明底座30和透明镜片32。使用欧盟标准组织的标准号I.S.EN 136呼吸保护装置-全面式面罩-要求、测试、标记；1998版，第7.21部分：视野(RESPIRATORYPROTECTIVE DEVICES-FULL-FACE MASKS-REQUIREMENTS，TESTING，MARKING；Version 1998，Part 7.21 Field of Vision)所描述的测试方法评估面罩。图3-图4示出测试头部70和球面72。对于这项测试，面罩被装配到测试头部上，测试头部带有放置在眼部位置的光源74。测量通过面罩投射到由经线和纬线标记的半透明球面72上的光，以模拟可能通过面罩的视线范围。标准规定了投影76的周界，其内边界定义为EFV。光投射覆盖全部EFV的面罩被认为是具有100的EFV，而光投射仅仅覆盖0.9EFV区域的面罩被认为是具有90％的EFV。
除测量EFV之外，还要测量PFV。图5-图6示出周边视野区80和周边视野区82。PFV为在测试头部一侧的经线60和120以及纬线90和110之间的球面，以及在测试头部相对侧的经线60和120以及纬线90和110之间的球面。该空间限定了代表面罩佩戴者的侧面或周边视野的投射。
使用EFV和PFV测试方法测试面罩。另外，也测试了市售的其他面罩。测试结果在下面的表1中给出。对该面罩的评估是在该面罩带有附连的鼻杯但没有连接滤筒的情况下进行的。
实例1是与上述呼吸装置10相关的面罩。市售的全面式呼吸面罩的实例包括来自于北卡罗来纳州门罗的斯科特健康安全公司(Scott HealthSafety)的Scott AV 2000(实例2)和Sabre protector(实例3)；来自于乔治亚州劳伦斯维尔的ISI公司的ISI(实例4)；来自于明尼苏达州的圣保罗3M公司的3M 6800(实例5)；以及来自于罗德岛克兰斯顿的北美安全产品公司(North Safety Products)的North 7600(实例6)。
表1
 
实例 面罩 有效视野(EFV) 周边视野(PFV)
1 装置10 99％ 81％
2 Scott AV-2000 85％ 53％
3 Sabre Protector 97％ 57％
4 ISI 91％ 31％
5 3M 6800 92％ 59％
6 North 7600 91％ 95％
正如表1给出的视野数据所示出的，只有与装置10相关的面罩具有大于95％的EFV和大于60％的PFV的组合。这一视野系数组合使得面罩具有比其他实例面罩明显改善的视野范围。
尽管已参考一些可供选择的实施例描述了本发明，但本领域中的技术人员将会认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节方面进行更改。而且，根据需要，关于一个实施例所示和所述的特征可以与其他实施例的特征相结合。

Claims (10)

1.一种全面式呼吸保护装置，包括：
(a)面部密封件；
(b)一个或多个部件，其用于将洁净空气提供给内部气体空间；
(c)带具，其用于将面罩支撑在佩戴者面部上；以及
(d)镜片，其连接到所述面部密封件上，并且有助于建立大于95％的有效视野和大于60％的周边视野。
2.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中所述周边视野大于70％。
3.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中所述周边视野大于80％。
4.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中所述有效视野大于98％。
5.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中所述有效视野大于99％。
6.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中所述有效视野大于98％，并且所述周边视野大于80％。
7.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中所述镜片具有绕竖直轴线的圆柱形横截面。
8.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中所述带具连接到所述面部密封件上。
9.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中当从侧面观察所述佩戴者的轮廓时，所述面部密封件延伸到所述佩戴者眼睛的后面。
10.根据权利要求1所述的呼吸装置，其中当从侧面观察所述佩戴者的轮廓时，所述镜片延伸到所述佩戴者眼睛的后面。
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