CN102256653A - 具有过滤介质的呼吸接口装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种呼吸接口装置(10)，包括具有一个或者多个开口(20)的第一部分(12)，构造成与使用者面部接合的第二部分(18)，以及设置在所述第一部分与所述第二部分之间的过滤元件(36)。第一部分和过滤元件限定第一腔室(44)，当呼吸接口装置使用时至少第二部分和过滤元件构造成限定面部腔室(46)。过滤元件构造成过滤从第一腔室到第二腔室以及从第二腔室到第一腔室的气体。

Description

具有过滤介质的呼吸接口装置
相关申请的交叉引用
本专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求2008年12月17日提交的美国临时申请No.61/138,221的优先权。上述申请的内容在此全部引用作为参考。
技术领域
本发明大体涉及用于输送气体到使用者的气管或者从使用者的气管输送气体的呼吸接口装置，并且更具体地涉及包括过滤介质的呼吸接口装置，例如面罩。
背景技术
公知各种呼吸面罩，其覆盖环绕人类使用者的鼻子和/或嘴的区域，并且其被设计成紧贴使用者面部良好配合。典型地，气体能够在面罩内在正压下被提供，供使用者消耗。另外，这种面罩能够设置有排气系统，用于处理呼出气体。
许多这些面罩(例如)尤其是医用呼吸面罩中的一个必需条件是它们提供吸入和呼出气体的过滤，以便获得最大保护避免交叉污染。利用多个部件的高复杂面罩设计尽管增加使用者舒适性，但通常趋向增加这种交叉感染的部位和机会。
用于上述提及的应用类型的几种类型的面罩是公知的。这种面罩通常利用与面罩自身相隔一定距离地位于总气流路径中的多个过滤器。尽管这种设计提供一定程度的过滤，但这种设计依然具有许多负面特性，例如接合处的潜在泄漏、高流动阻力、并且需要几个过滤器。
因此，在面罩和类似的呼吸接口装置的领域，特别地，在吸入和呼出气体的过滤的领域存在改进的空间。
发明内容
在本发明的一个实施例中，提供了一种呼吸接口装置，包括：具有一个或者多个开口的第一部分、构造成与使用者面部接合的第二部分、以及设置在所述第一部分与所述第二部分之间的过滤元件。第一部分和过滤元件限定第一腔室，至少第二部分和过滤元件构造成当呼吸接口装置使用时限定面部腔室。过滤元件构造成过滤从第一腔室流到第二腔室以及从第二腔室流到第一腔室的气体。呼吸接口装置可以包括壳体，其中第一部分是壳体的一部分，并且其中第二部分包括连接到壳体的密封元件。一个或者多个开口可以包括气体入口、排气机构和输送阀中的一个或者多个。过滤元件可以包括与第一部分密封接合的外围密封部分。过滤元件可以使第一腔室和一个或者多个开口与第二腔室隔离。流体连接装置可以连接到一个或者多个开口中的一个，并且过滤元件可以使流体连接装置与第二腔室隔离。过滤元件可以可释放地连接到第一部分。过滤元件可以包括具有过滤面积的过滤表面，其中壳体具有投影面积，并且其中过滤面积大于投影面积。过滤元件可以具有凹形形状。第二部分可以构造成覆盖使用者的鼻孔和口腔中的至少一个。过滤介质可以包括高效率、低阻力细菌过滤器。过滤元件可以包括指示剂，其提供过滤元件需要被更换的指示。过滤元件的至少一部分可以构造成当过滤元件需要被更换时改变颜色。过滤元件可以构造成当过滤元件的至少一部分中的湿气水平达到阀值时改变颜色。
在另一个实施例中，本发明提供一种气体过滤方法。气体过滤方法包括：提供面罩，所述面罩包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有形成在其上的一个或者多个开口，所述第二部分构造成与使用者面部接合；通过在所述第一部分与所述第二部分之间在所述面罩内设置过滤元件，使所述一个或者多个开口与所述第二部分隔离，所述第一部分和所述过滤元件限定在所述面罩内的第一腔室；将所述面罩附着到使用者的面部，至少所述第二部分、所述过滤元件和所述使用者的面部限定第二腔室；通过所述过滤元件过滤从所述第一腔室流到所述第二腔室的进入气体；以及通过所述过滤元件过滤从所述第二腔室流到所述第一腔室的排出气体。一个或者多个开口可以包括气体入口、排气机构和输送阀中的一个或者多个。过滤元件可以包括具有过滤面积的过滤表面，壳体具有投影面积，并且其中过滤面积大于投影面积。过滤元件可以具有凹形形状。第二部分可以构造成覆盖使用者的鼻孔和口腔中的至少一个。
本发明的这些与其它目的、特征与特性，以及操作方法、相关结构元件与部件组合的功能，以及制造经济性通过以下描述和附属权利要求并参考附图将是明显的，所有这些形成说明书的一部分，其中相同参考序号代表各图中的对应部件。但应明确理解，附图仅用于说明和描述用途，而并非作为本发明限定。如本说明书以及权利要求所述，除非上下文明确指出，单数形式的“一个”与“所述”包括多个。
附图说明
图1是根据本发明实施例的呼吸面罩的示意图；
图2是沿着图1的线2-2的呼吸面罩的横截面图，示出了根据本发明实施例的内部结构；以及
图3是沿着图1的线2-2的呼吸面罩的横截面图，示出了根据本发明另一实施例的内部结构。
具体实施方式
此处表示方向的短语例如但不限于顶部、底部、左、右、上、下、前、后以及其派生词涉及附图中所示元件的定向，除非确切表述，其并非对权利要求进行限定。
在此采用的术语“呼吸接口装置”涉及用于将气体输送至使用者和/或从使用者输送的任意适当机构，并且明确包括但不限于例如面罩(例如，非限制性地包括诸如前额支撑件和面颊垫的支撑件的面罩以及全脸面罩)之类的非侵入性接口装置。如在此采用，两个或更多部分或者组件“联接”或“连接”在一起应意指该部分直接或者经由一个或多个中间部分或者组件而接合在一起或者一起起作用。最后，在此采用的术语“数量”应意指一个或多于一个的整数(也就是说，多个)。
图1和2分别显示了根据本发明实施例的呼吸面罩10的后视图和横截面图。呼吸面罩10包括具有外表面14和内表面15的本体或者壳体12，其限定了大体环形表面16，密封元件18(有时称作衬垫)密封地附着到环形表面16上。尽管不是必须地，面罩壳体12优选地大体是刚性的，然而密封元件18优选是柔韧的、弹性整体元件，例如其由诸如塑料、橡胶、硅树脂、乙烯基或者泡沫的弹性体构成。
面罩壳体12也限定了开口20，诸如旋转导管21(图2)的流体连接装置附着到开口20上，用于在面罩10限定的腔室与诸如鼓风机或者其它合适装置的外部气体源(未示出)之间运送诸如呼吸气体的流体。应理解的是，本发明设想各种不同流体连接装置能够被永久地或者选择性地附着到开口20，以运送流体(例如通过供给气体22示出的)到面罩10限定的腔室，或者从面罩10限定的腔室运送流体(例如通过排出气体24示出的)。应理解，尽管在图1和2中描述的实施例中显示了在壳体12中只有一个开口20，但是能够在壳体中设置多个开口而不脱离本发明的范围(例如不限于排气阀、输送阀)。
在图1和2中示出的面罩10是组合鼻部/口部面罩，容纳了使用者面部的鼻部和口部区域。应理解的是，本发明也设想其它的呼吸接口装置，例如不限于鼻部面罩和口部面罩。如传统地，面罩本体12也优选包括紧固装置，例如突出部25(图1)等，其连接至合适的可调整保持带(未示出)用于相对于使用者面部保持面罩。尽管两个这种装置示出在图1中并且通常布置在面罩10的选定角部，但是应理解的是，固定装置的其它结构、布置、数目(包括没有)和位置能够被提供，而不偏离本发明的原则。尽管未示出，本发明设想在一个或者多个位置诸如在面罩壳体12上、导管21上或者在这些部件之间的连接处提供一个或者多个排气口或者其它通风装置以将使用者呼出的气体24排出到大气中。
密封元件18优选包括固体的、然而高弹性和自保持可压缩的大体环形构件27，其包括具有大体环形基部或者内端30的周壁部分28，大体环形基部或者内端30构造成与其附着的环形表面16限定的壳体12的开口大体匹配。周壁部分28还形成通常与内端30相对的外端32。外端32限定大体环形轮廓的表面34。表面34的轮廓预成型为紧密接近使用者的面部结构的表面轮廓，尤其在鼻梁、邻近鼻子和嘴的面颊、下嘴唇和下巴之间的空间以及邻近这些部分的中间区域的所有区域中。
应理解的是，取决于密封元件18附着其上的面罩的类型，表面34的轮廓能具有可更换的结构。对于鼻部面罩，例如(未示出)，表面34可以轮廓构形为容纳鼻部和上嘴唇之间的区域以代替下嘴唇和下巴之间的空间。在任一情况下，使用者面部结构的变化，特别是例如在鼻梁区域中，使密封元件18的相当大柔韧性理想地适应可能遭遇的许多不同面部轮廓。
参考图2，面罩10还包括优选可移除的过滤元件36，其具有外围密封部分40大体环绕的中心介质部分38，外围密封部分40密封接合面罩壳体12的内表面15。过滤元件36将面罩10的内部分隔为包括开口20的第一腔室44和第二腔室46，当面罩与使用者面部接合时，第二腔室46将包括使用者的口部和鼻部通风孔(未示出)，下面将进一步讨论。
在示例性实施例中，过滤元件36可移除地被多个保持装置保持在位，多个保持装置诸如为从壳体12的内表面15延伸的一个或者多个突出部42，尽管其它适合的保持装置可以被使用而不改变本发明的范围。例如，本发明设想以类似垫圈形式在壳体12和密封元件18之间提供过滤元件，密封元件与壳体的附着也保持过滤元件在位。本发明也设想在壳体12中设置狭槽，过滤元件36插入该狭槽中。
过滤元件36的介质部分38优选包括高效的、低阻力的、细菌过滤介质。在本发明的示例实施例中，过滤元件36是高效微粒空气(HEPA)过滤器，其移除直径是0.3微米(μm)的空气传播微粒的至少99.97％。本发明设想过滤元件为随意布置的纤维的垫子形式，其厚度取决于纤维密度和直径。能够理解到，过滤元件的具体类型取决于面罩的实际用途。本发明设想，例如，过滤介质考虑的环境温度决定将使用的过滤元件类型。例如，在低温环境中，使用低温介质。这种介质，通常使用由聚酯毡制品或者聚丙烯毡制品构成的纤维。对于高温环境，使用高温介质，其典型地使用由高热阻性材料构成的纤维，高热阻性材料例如均聚物丙烯酸毡制品。
过滤元件36也可以设有指示剂(未示出)，其提供过滤介质的有效过滤值不满足并且因此应该被更换的指示。本发明设想使用指示剂包括，例如在过滤器中湿度增大时改变颜色的湿度敏感添加剂、由于暴露于CO2时改变颜色的CO2敏感化学药品、或者任何其它适合的指示剂或者指示剂的组合。
当面罩10的密封元件18抵靠使用者面部(未示出)时，呼吸腔室46大体形成在使用者面部与过滤元件36之间。过滤元件36的密封部分40确保两个腔室44、46有效地彼此隔离，使得从呼吸腔室46流到第一腔室44或从第一腔室44流到呼吸腔室46的任何气体必须通过过滤元件36的介质部分38并且因此被过滤元件36的介质部分38过滤。将意识到，通过靠近使用者设置过滤元件36，可以消除在阀门、旋转接头或者其它连接点处的潜在气体泄漏的担忧，因为使用者呼出的潜在污染空气在达到任何相关点之前被过滤。此外，过滤元件36的这种布置使得过滤元件可以快速且简单地更换。
图3是根据本发明的另一个实施例的面罩10’的另一示例的横截面图。面罩10’与上述面罩10的不同在于，图3中示出的面罩10’的过滤元件36’是远离使用者面部弯曲的大体凹形形状。这种弯曲提供了比前述介质部分38所提供的更大的介质部分38’、以及因此提供了更大有效过滤面积(没有编号)。能容易意识到，通过这种弯曲设计，可以容易地获得比壳体12的投影面积更大的有效过滤面积。这种布置的益处在于，更大过滤面积提供了经过过滤元件36’的更小压力降，或者更常规地感知流动阻力。另外，对于过滤元件36、36’的凹面或者弯曲形状，本发明设想，过滤元件可以具有各种不同形状，包括褶状、折叠部、或者其它构造，以增加过滤器的有效表面面积，同时保持过滤器尺寸足以装配在呼吸接口装置内。
尽管本发明已经以目前认为是最可行的优选实施例为基部以描述为目的加以详细描述，应理解这种详述仅为所述说明目的，本发明不限于所公开的实施例，相反，而是旨在涵盖附属权利要求精神和范围内的更改以及等同布置。例如，应理解本发明在可能范围内，任一实施例一个或多个特征可与任一其它实施例的一个或多个特征加以组合。

Claims (19)

1.一种呼吸接口装置，包括：
具有一个或者多个开口的第一部分；
构造成与使用者面部接合的第二部分；以及
设置在所述第一部分与所述第二部分之间的过滤元件，所述第一部分和所述过滤元件限定第一腔室，至少所述第二部分和所述过滤元件构造成当所述呼吸接口装置使用时限定面部腔室，所述过滤元件构造成过滤从所述第一腔室流到所述第二腔室以及从所述第二腔室流到所述第一腔室的气体。
2.根据权利要求1所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述呼吸接口装置包括壳体，所述第一部分是所述壳体的一部分，所述第二部分包括连接到所述壳体的密封元件。
3.根据权利要求1所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述一个或者多个开口包括气体入口、排气机构和输送阀中的一个或者多个。
4.根据权利要求1所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述过滤元件包括与所述第一部分密封接合的外围密封部分。
5.根据权利要求4所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述过滤元件使所述第一腔室和所述一个或者多个开口与所述第二腔室隔离。
6.根据权利要求5所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述流体连接装置被连接到所述一个或者多个开口中的一个上，并且所述过滤元件使所述流体连接装置与所述第二腔室隔离。
7.根据权利要求4所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述过滤元件被可释放地连接到所述第一部分。
8.根据权利要求2所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述过滤元件包括具有过滤面积的过滤表面，所述壳体具有投影面积，并且所述过滤面积大于所述投影面积。
9.根据权利要求1所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述过滤元件具有凹形形状。
10.根据权利要求1所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述第二部分构造成覆盖所述使用者的鼻孔和口腔中的至少一个。
11.根据权利要求1所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述过滤介质包括高效率、低阻力细菌过滤器[最小效率和阻力的值是多少]。
12.根据权利要求1所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述过滤元件包括指示剂，所述指示剂提供所述过滤元件需要被更换的指示。
13.根据权利要求12所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述过滤元件的至少一部分构造成当所述过滤元件需要被更换时改变颜色。
14.根据权利要求13所述的呼吸接口装置，其特征在于，所述过滤元件构造成当所述过滤元件的至少一部分中的湿气水平达到阀值水平时改变颜色。
15.一种气体过滤方法，包括：
提供面罩，所述面罩包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有形成在其上的一个或者多个开口，所述第二部分构造成与使用者面部接合；
通过在所述第一部分与所述第二部分之间在所述面罩内设置过滤元件，使所述一个或者多个开口与所述第二部分隔离，所述第一部分和所述过滤元件限定在所述面罩内的第一腔室；
将所述面罩附着到使用者的面部，至少所述第二部分、所述过滤元件和所述使用者的面部限定第二腔室；
通过所述过滤元件过滤从所述第一腔室流到所述第二腔室的进入气体；以及
通过所述过滤元件过滤从所述第二腔室流到所述第一腔室的排出气体。
16.根据权利要求15所述的气体过滤方法，其特征在于，所述一个或者多个开口包括气体入口、排气机构和输送阀中的一个或者多个。
17.根据权利要求15所述的气体过滤方法，其特征在于，所述过滤元件包括具有过滤面积的过滤表面，所述壳体具有投影面积，并且所述过滤面积大于所述投影面积。
18.根据权利要求15所述的气体过滤方法，其特征在于，所述过滤元件具有凹形形状。
19.根据权利要求15所述的气体过滤方法，其特征在于，所述第二部分构造成覆盖所述使用者的鼻孔和口腔中的至少一个。
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