CN102458585A - 具有用于使用寿命终止指示器(esli)的可见锥区的滤盒 - Google Patents

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CN102458585A CN2010800310489A CN201080031048A CN102458585A CN 102458585 A CN102458585 A CN 102458585A CN 2010800310489 A CN2010800310489 A CN 2010800310489A CN 201080031048 A CN201080031048 A CN 201080031048A CN 102458585 A CN102458585 A CN 102458585A
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Abstract

本发明提供了滤盒(12)，其包括过滤材料(42)、使用寿命终止指示器(40)、滤盒壳体(22)和窗口(38)。过滤材料(42)和使用寿命终止指示器(40)设置在壳体中，并且使用寿命终止指示器(40)可通过窗口(38)进行观察。窗口(38)被构造成使得仅可在由20至70度的角θ限定的锥区内看到使用寿命终止指示器(40)。受限的观察范围可防止在检查使用寿命终止指示器的颜色变化时的误读。

Description

具有用于使用寿命终止指示器(ESLI)的可见锥区的滤盒
技术领域
本发明涉及具有窗口的滤盒，通过所述窗口可观察使用寿命终止指示器。窗口提供可见锥区以使得观察者不能从可能造成误读的角度看到使用寿命终止指示器。
背景技术
滤盒通常附装在呼吸器面罩主体上以在空气被呼吸器佩戴者吸入前过滤空气。呼吸器滤盒的实例示于下述美国专利中：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。
一些滤盒具有给呼吸器佩戴者提供可见变色信号的使用寿命终止指示器或ESLI。该可见信号(有时称为“响应信号”)指示出滤盒何时已达到其使用寿命终点。使用使用寿命终止指示器的滤盒的实例描述于下述美国专利中：No.6,497,756、No.4,530,706、No.4,326,514、和No.4,154,586。在这些产品的每一个中，滤盒设有透明侧壁或外壳，透过所述透明侧壁或外壳可观察使用寿命终止指示器。使用寿命终止指示器比色传感器通常呈现不同颜色，这取决于观察传感器的角度。当不是垂直于使用寿命终止指示器在滤盒上的位置来观察使用寿命终止指示器时，存在观察者误读指示器的可能性。指示器的误读可能造成呼吸器佩戴者过早或过晚地更换滤盒。已知的滤盒允许已观察者从约180°的角度来观看使用寿命终止指示器，因此仍未解决可能误读指示器的问题。
发明内容
本发明提供了新型滤盒，其包括：(a)过滤材料；(b)使用寿命终止指示器(ESLI)；(c)滤盒壳体，其内设有过滤材料和使用寿命终止指示器；(d)观察使用寿命终止指示器的窗口，所述窗口被构造成使得仅可在由20至60度的角θ限定的锥区内透过窗口看到使用寿命终止指示器。
如上指出，已知滤盒已使用通过滤盒壳体侧壁可见的传感器。然而，这些已知滤盒还未提供这样的窗口，其被构造成能够允许仅从选定的角度范围进行观察。本发明认识到已知的内装使用寿命终止指示器的滤盒存在的问题并且提供了解决方案。该解决方案包括设置这样的窗口，其被构造成使得仅可通过由20至60°的角Ω限定的可见锥区来观察使用寿命终止指示器。在此可见范围之外，观察者不能看到使用寿命终止指示器，并且因此不能看到希望在垂直于传感器的平面构造观察传感器时所见的颜色。
术语表
在本文中：
“洁净空气”是指已滤除了污染物的一定体积的大气环境空气；
“污染物”是指气体、蒸气和颗粒(包括包括粉尘、雾霭和烟气)和/或通常不被视为气体、蒸气和颗粒但可存在于空气中并对人体有害的其它物质；
“使用寿命终止指示器”或“ESLI”是指能够为人提供下述信息的装置，所述信息有关于何时过滤器可因过滤能力的部分或完全耗竭而不再适合使用；
“延伸”是指尺寸显著增加至超出通常构造的情况；
“外部气体空间”是指呼出的气体在穿过且离开罩体和/或呼气阀后进入的环境大气空间；
“滤盒”是指主要用来容纳过滤材料或过滤介质并且适于连接至个人呼吸防护装置的面罩主体的装置；
“过滤材料”或“过滤介质”是指适于提供洁净空气的结构或者部件或元件的组合；
“壳体”是指为容纳另一物体而设计的结构或部件组合；
“一体的”是指所考虑的部件被同时一起制备而不是随后组装在一起的两个单独部件；
“内部气体空间”是指罩体与人的面部之间的空间；
“并置的”或“并排的”是指设置成大致相并的关系但不必彼此接触；
“遮蔽”(在不涉及“面罩主体”时)是指具有限制看到被遮蔽的另一侧物体的能力；
“不透明”是指限制可见光通过的能力大大超出透明物体的性质；
“窗格”是指窗口中可透或可不透空气的平面透明区域；
“对准位置”是指提供正确的响应信号所需的窗口位置；
“响应信号”是指告知观察者已到达更换滤盒时间的可视指示；
“吸附剂”是指能够通过吸收、吸附、化学吸附、分解、反应、催化或其他合适方式来捕获、阻隔、或改变污染物的材料；
“透明”是指可见光可充分地穿过由“透明”这个词修饰的结构而看到其对侧的所需图像的性质；以及
“窗口”是指提供让人通过它观看的能力的结构。
附图说明
图1为根据本发明的呼吸器10的透视图。
图2为根据本发明的滤盒12的透视图。
图3为图2所示的滤盒12沿线3-3截取的横截面。
图4为图1-3所示的滤盒12的后视图。
图5为壳体22和盖延伸部36的放大横截面。
图6为使用寿命终止指示器60的横截面。
具体实施方式
图1示出了呼吸器10，其具有可固定在面罩主体14的相对侧面的滤盒12。面罩主体14被设计成可紧密贴合于佩戴者面部。为此，呼吸器10包括用于将面罩主体14牵拉至佩戴者面部的带具16。带具16可包括一个或多个为此而设的带18。带18可接合至面罩主体14并且可用带扣20来调节长度。可通过卡口附件21、螺纹方式或用于将滤盒12固定于面罩主体14的任何其他合适方式来将滤盒12附接到面罩主体14上。滤盒12具有壳体22和盖24，所述滤盒12包括过滤介质以用于过滤透过滤盒12吸入面罩内部的环境空气。使用者呼出的空气通过呼气阀25从内部气体空间传送至外部气体空间。
图2-4示出滤盒12可包括壳体22，所述壳体22具有从第一周边28延伸至第二周边30的侧壁26。盖24可包括空气通过表面32以及沿盖24的周边设置的固定凸缘34。盖24可在壳体周边28处固定于侧壁26。盖24还可包括其中设有窗口38的不透明延伸部36。窗口38可让使用寿命终止指示器(ESLI)40能够被看到。窗口38周围可设有不透明边框39以引起对窗口的注意并且支持相对于指示器的90度的使用寿命终止指示器观察角度。可通过选择盖的构成材料(例如，塑性树脂或染料选择)或者通过在延伸部36的内表面或外表面上印刷不透明介质将延伸部36制成不透明的。为了延伸部36被视为不透明，不必整个延伸部36均不透明。例如，仅需要足以限定窗口的部分为不透明的。因此，延伸部36的至少某些部分为不透明；其他部分可为透明的。延伸部36可从盖24的固定凸缘34延伸出，使其位于整个壳体侧壁26的相当大的深度部分上。作为另外一种选择，延伸部36可从位于凸缘34的仅一个或两个区段37上的固定凸缘34延伸。因此，第一和第二延伸部可设置在壳体侧壁26的相对部分41、41′(图4)上。延伸部36可被构造成约3至6厘米(cm)长×约1至2cm宽(深度)。在设置壳体侧壁26中的窗格时，侧壁可在其整个表面的较大部分上或仅在使用寿命终止指示器40附近为透明的以使得通过窗口38观看的人获得不受阻挡的使用寿命终止指示器40的视域。使用寿命终止指示器可靠着壳体侧壁26的内表面并置。窗口38因而可具有位于不透明延伸部36中的第一窗格和位于壳体侧壁26中的第二窗格。第一窗格可为允许气体传送的开放窗格，而第二窗格可为不可透过气体的固体窗格。此外，可在一个或多个延伸部中使用多个窗口38以允许另外使用多个使用寿命终止指示器，由此各个使用寿命终止指示器指示不同的污染物(例如酸性气体、氨、甲醛和有机蒸气)或者不同的有机蒸气污染物浓度—参见与本专利申请同一日提交的名称为Multilayer Colorimetric Sensor Arrays(多层比色传感器阵列)的美国专利申请号61/180,492(代理人案卷号65359US002)。窗格在沿其法向进行观察时可呈现除圆形之外的多种形状，例如，矩形、椭圆形、三角形、五边形、六边形、七边形、八边形等。
在滤盒使用期间，环境空气穿过位于空气通过表面32中的一系列入口43。此空气然后通过过滤材料42在其中去除存在于环境空气中的污染物。在通过过滤材料42时，空气首先在第一主表面45进入过滤材料42然后在第二主表面47离开过滤材料42。在通过过滤材料42后，空气可进入靠着滤盒12的基底46并置的充气室44。存在于充气室44中的空气随后通过滤盒出口48。过滤空气随后可进入面罩主体14的内部气体空间，在该处空气可被呼吸器佩戴者吸入。当空气通过滤盒时，存在于空气中的污染物与使用寿命终止指示器相互作用。一旦足够浓度的污染物已与使用寿命终止指示器相互作用后，使用寿命终止指示器将改变颜色。颜色变化可具有梯度形式，并且因此可有利地遮蔽掉不需要看到的颜色变化。因此，为此目的提供的窗口38必须沿壳体22的侧壁26适当地设置。窗口38的布置可取决于所用的特定使用寿命终止指示器、活性颗粒、滤盒12内的使用寿命终止指示器和活性颗粒的位置以及政府部门(如NIOSH)的要求。窗口对准位置可在滤盒的y轴方向上位于过滤材料42的第一和第二主表面45、47之间。在一些实施例中，对准位置可设在过滤材料42的第一和第二主表面45、47之间的大致中间处，而在其他实施例中，对准位置可设为在轴向上较靠近第二主表面47(与第一主表面45相比)。
当不是从指示器成90度进行观察时，一些使用寿命终止指示器可看起来具有不同颜色。为了防止这种非法向观察导致的误读并且考虑到指示器的充分可见性，窗口(如图5所示)优选地被构造成使得仅可通过由角Ωθ(约20至70度、通常地约30至60度、并且更通常地约45至55度)限定的可见锥区来观察使用寿命终止指示器。角θ为垂直于窗口延伸的线51和侧向偏离该线51的线53(到此位置不能再通过窗口38看到使用寿命终止指示器)之间的角度。窗口的直径d通常为约2至10毫米(mm)、更通常为3至5mm。窗口的厚度t可为约1.2至12mm、更通常为约3至6mm。窗口厚度t与窗口直径d的比率(纵横比)通常为约0.1至6、更通常为0.5至3、并且更通常为约1至1.5。窗口的表面或开口面积通常为约3至1000mm2、更通常为7至20mm2。盖延伸部36优选地与盖24形成一体以使得可在制造盖24的同时形成遮蔽特征。参考指示器52(形状类似于不透明延伸部36上的窗格的形状)可设置在邻近窗口38的延伸部36上，使佩戴者可辨识使用寿命终止指示器的(指示滤盒需要被更换的)特定颜色、色调和/或反射性。
在制造与本发明有关的滤盒时，可使用现在已知或将来开发的技术来制造滤盒壳体、过滤介质和盖。可使用注塑成型来制造滤盒壳体和盖。第一稀松布54可在引入过滤材料42之前设置在充气室44的顶部。过滤材料42可为这样的过滤材料，其可移除气体或蒸气污染物并且包括能够吸附一种或多种不利污染物的活性颗粒。吸附性介质可包括各种活性颗粒，例如活性炭或氧化铝。Brey等人的美国专利7,309,513、Senkus等人的美国专利5,696,199、Abler等人的美国专利5,496,785和Braun等人的美国专利5,078,132(例如)描述了可结合本发明使用的多种活性颗粒。活性颗粒可呈堆积床或粘合床形式—参见(例如)Braun等人的美国专利5,033,465和Senkus的美国专利6,391,429。可在活性颗粒引入之前靠着壳体侧壁26的内表面设置使用寿命终止指示器40。使用寿命终止指示器需要相对于y维度适当设置，以在过滤器使用寿命已终止时可通过窗口38看到适当的颜色变化。沿y轴定位的微小偏差可导致响应信号的较大差异。第二稀松布56可设置在过滤材料42的上游表面45上。上游稀松布56可包括合适的纤维介质，所述纤维介质有助于将活性颗粒保持在适当位置、达成低的跨越布的压降并且有助于充足地分配穿过其的空气。可用于稀松布54和56的材料实例包括非织造聚酯和非织造聚丙烯(例如纺粘网)。当过滤材料42以及稀松布54和56已适当设置在滤盒壳体22中之后，可将滤盒盖24固定于壳体侧壁26。可在凸缘34处(例如)通过机械、化学或物理方式(包括焊接或粘合剂粘合)或者任何其他合适的方式来实现固定。当盖24设置在壳体22上以使得滤盒12得到适当组装时，窗口38将位于其适当的对准位置。本发明因而允许使用下述制造技术来实现此类对准，所述制造技术在工业中为常见的并且允许窗口的—致可重复定位。
可结合本发明使用的使用寿命终止指示器优选地为吸收或吸附需从空气中滤除的气体蒸气(gas vapors)的无源传感器。使用寿命终止指示器可为基本上任何已知的或将来开发的装置(无源或有源的)，所述装置能够为呼吸器佩戴者提供过滤器已达到其使用寿命终点的适当指示。无源的使用寿命终止指示器的实例已描述于Rakow等人的美国专利公布2008/0063575A1和2008/0063874A1中。可采用的使用寿命终止指示器包括对有机蒸气、反应性气体(例如酸性气体(例如，SO2、Cl2、HCl、HCN、HF、H2S和氮氧化物)和碱性气体(例如，氨、甲胺))、氯化氰和甲醛有响应的那些。
如图6所示，这些使用寿命终止指示器60可包括薄膜多层构造，所述薄膜多层构造可吸收从呼吸器滤盒的气体入口流至气体出口的所关注蒸气。此类无源使用寿命终止指示器通常包括多孔检测层62、半反射层64和反射层66。多孔检测层62的厚度在存在特定蒸气的情况下会改变。半反射层64可从使用寿命终止指示器的外面观察到并且通常不渗透蒸气。反射层66通常可渗透蒸气并且足够靠近过滤介质，使得蒸气可穿过反射层进入检测层62并且充分改变检测层光学厚度，从而在通过半反射层64观察时，导致指示器外观中出现视觉上可辨别的变化。
结合本发明使用的使用寿命终止指示器可为刚性的或柔性的。使用寿命终止指示器可通过各种方式(例如，粘合剂、物理、堆积技术或机械接合)固定于壳体滤盒内部。有利的是，柔性指示器可充分弯曲而无断裂，以使其可利用一个或多个轧制加工步骤来制造。
使用寿命终止指示器可包括可在一个或多个轧制加工步骤中进行处理的任选基底68，例如玻璃或柔性塑料膜。有利地是，基底具有足够低的蒸气渗透性，使得所关注蒸气不会被传送进使用寿命终止指示器检测层或从该层传送出。可将多孔基底设置在反射层和吸附剂介质之间。例如，可允许所关注蒸气从吸附剂介质穿过可渗透的基底和反射层，并由此进入检测层。使用寿命终止指示器的整体厚度(基底除外)可为约0.5至2微米(μm)。
半反射层和反射层可各自由提供漫射或(优选地)镜面光反射的多种材料制成，并且当适当间隔开时可配合以提供易于在视觉上可辨识的指示器外观变化。合适的半反射层和反射层材料包括金属，例如铝、铬、金、镍、硅、银、钯、铂、钛以及包含这些金属的合金；金属氧化物，例如氧化铬、氧化钛和氧化铝；以及描述于美国专利No.5,699,188(Gilbert等人)、No.5,882,774(Jonza等人)和No.6,049,419(Wheatley等人)、以及PCT已公布的专利申请No.WO 97/01778(Ouderkirk等人)中的多层光学膜(包括双折射多层光学膜)。半反射层和反射层可以相同或不同。金属纳米粒子涂层(如，金属纳米粒子油墨)可用于形成反射层，如美国专利申请公布No.2008/0063874A1中所述。
半反射层的反射性不如反射层，并且透射一些入射光。半反射层可(例如)具有约2至约50纳米(nm)的物理厚度，在500nm波长上的透光率为约20至约80％，并且在500nm波长上的反射率为约80至约20％。半反射层本身不透过蒸气(如果这样最好为连续的)，并且可选地将其涂覆在适合的基底上或以其他方式邻接于适合的基底。半反射层也可为可渗透蒸气的(如果这样，例如可为不连续的或半连续的)，并且可将其涂覆在适当地不渗透蒸气的基底上，或以其他方式邻接于这样的基底。有利地，与检测层相邻的半反射层的表面的平整度在约±10nm以内。
反射层可以(例如)具有约1至约500nm的物理厚度，在500nm处的透光率为约0至约80％，并且在500nm处的反射率为约100至约20％。反射层优选地为多孔的、图案化的、不连续的、半连续的或者说是充分可渗透的，以使得蒸汽能够从吸附剂介质穿过反射层进入检测层。
检测层混合物可以为均匀的或不均匀的，并且其可以(例如)由无机组分的混合物、有机组分的混合物或无机和有机组分的混合物制成。由组分混合物制成的检测层可以提供改善的被分析物群组的检测。检测层有利地具有一系列的孔尺寸或表面积，其被选择为提供与所述吸附剂介质的蒸气吸附特性类似的蒸气吸附特性。可使用多孔材料(例如由高内相乳液制成的泡沫)获得合适的孔隙率，例如在美国专利No.6,573,305B1(Thunhorst等人)中所述的那些。也可通过使二氧化碳发泡从而形成微孔材料的方法(参见“Macromolecules(大分子)”，2001，vol.34卷，第8792-8801)来获得孔隙率，或者通过共混聚合物的毫微相分离法(参见“Science(科学)”，1999，vol.283卷，第520)。一般来讲，孔直径优选地为小于所需指示器着色的峰值波长。优选(例如)平均孔尺寸为约0.5至约20nm、0.5至约10nm或0.5至约5nm的纳米尺寸的孔。
代表性的无机检测层材料包括多孔硅、金属氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、以及其他能够形成为具有适当厚度的透明且多孔的层以通过光学干涉作用来产生颜色或色度的变化的无机材料。例如，无机检测层材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氮化钛、氮氧化钛、氧化锡、氧化锆、沸石或及其它们的组合。由于多孔硅的稳健性和与湿蚀刻处理的相容性，因此它是尤为理想的无机检测层材料。
代表性的多孔硅材料在Ogawa等人的Chem.Commun(第1149-1150页(1996))、Kresge等人的Nature(第359卷，第710-712页(1992))、Jia等人的Chemistry Letters(第33(2)卷，第202-203页(2004)以及美国专利No.5,858,457(Brinker等人)中有所描述。也可采用多种有机分子作为有机模板剂。例如，可使用糖(例如葡萄糖和甘露糖)作为有机模板剂以生成多孔硅酸盐，参见Wei等人的Adv.Mater.1998(第10卷，第313页(1998))。
代表性的有机检测层材料包括聚合物、共聚物(包括嵌段共聚物)以及它们的混合物，它们通过以下类别的单体制备或可通过以下类别的单体制备，这些单体包括疏水性丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、双官能单体、乙烯基单体、烃单体(烯烃)、硅烷单体、氟化单体、羟基化单体、丙烯酰胺、酸酐、醛官能化单体、胺或胺盐官能化单体、酸官能化单体、环氧化物官能化单体以及它们的混合物或组合。美国专利申请公布No.US2004/0184948 A1包含此类单体的全面列表。具有固有微孔性(PIM)的上述聚合物可形成尤为理想的检测层。PIM通常是形成微孔固体的非网状聚合物。由于其典型的高度刚性和扭曲的分子结构，使得PIM无法有效地填充空间，从而形成本发明所公开的微孔结构。合适的PIM包括(但不限于)在Budd等人的“Polymers of intrinsic microporosity(PIMs)：robust，solution-processable，organic microporous materials”(Chem.Commun.，2004年，第230-231。其他PIM在Budd等人的J.Mater.Chem.(2005年，15，第1977-1986页)、McKeown等人的Chem.Eur.J.(2005年，11，第9期，第2610-2620页)以及已公布的PCT专利申请No.WO 2005/012397 A2(McKeown等人)中有所公开。
检测层的厚度也可被图案化，例如，如在美国专利No.6,010,751(Shaw等人)中所述。图案可消失(例如，当较薄部分溶胀到与较厚部分的厚度相同时)或出现(例如，当一部分收缩到厚度小于相邻部分时)。当设置允许佩戴者易于辨识何时已达到临界点(trip point)的参考指示器时，可改变检测层厚度以实现与使用寿命终止指示器的临界点一致的外观。作为另外一种选择，使用寿命终止指示器基准(结构上与通过本发明的窗口看到的使用寿命终止指示器相同)可被强制成其响应信号并且保持在该状态。或者，检测层可制得较厚以使得参考使用寿命终止指示器显示所需的响应信号。可将此被保持的使用寿命终止指示器设置在滤盒的外部以作为参考指示器，从而使得可在其和通过窗口看到的图像之间进行比较。当通过窗口看到的使用寿命终止指示器看起来与参考指示器相同时，佩戴者知道滤盒已到达其使用寿命的终点。也可以使用合适的染料或颜料来印刷与传感器的最终状态相配或接近的参考颜色。
使用寿命终止指示器可包括额外的层或元件(如果需要)。例如，可将带吸附剂的复合物的多孔层(如置于原纤化PTFE基质中的活性炭粒子幅材，例如在上述的美国专利No.4,208,194中所述)放置在反射层和吸附剂介质之间，以使渗透进入指示器的蒸气均质化或者以另一种方式调节指示器对吸附剂介质中条件的响应。当使用寿命终止指示器改变成指示应更换滤盒的颜色或色调时，这种外观变化反映出吸附剂消耗的指定程度，所述指定程度强制更换滤盒。换句话讲，滤盒制造商可对特定使用寿命终止指示器的选择以及进入其对准位置的窗口定位加以调整，以能够达到特定程度的吸附剂消耗。吸附剂消耗程度的选择可取决于多种因素，包括提供足够的缓冲剂以使得当滤盒被辨识为需要更换时吸附剂未得到100％消耗。可以(例如)辨识该吸附剂消耗程度以供再多使用一到三小时，这样使得佩戴者具有足够的时间来注意使用寿命终止指示器已发生指示出满足响应信号或需要更换滤盒的颜色变化。
滤盒还可包括被设计用于移除颗粒的一个或多个过滤介质层。可在活性颗粒的上游或下游使用纤维颗粒过滤器以移除来自环境空气的颗粒污染物。多种纤维幅材可适于用作颗粒过滤器。这些幅材通常为可利用下述技术制备的非织造纤维结构，所述技术为(例如)Van A.Wente，SuperfineThermoplastic Fibers，48 Indus.Engn.Chem.1342-46(Van A.Wente，超细热塑性纤维，《工业工程化学》第48卷第1342-1346页)和Van A.Wente等人所著的出版于1954年5月25日的名为Manufacture of Super Fine OrganicFibers(超细有机纤维的制造)的Report No.4364 of the Naval ResearchLaboratories(海军研究实验室第4364号报告)中所述的气纺工艺、湿法成网工艺、水缠结法、纺粘工艺和熔喷工艺。纤维网可使用这些技术的组合和这些纤维的组合制备。微纤维(特别是熔喷微纤维)尤其适用于用作过滤器的纤维网。如本文所用，“微纤维”是指有效直径为约35微米或更小的纤维。有效纤维直径可使用Davies，C.N.，The Separation of Airborne Dustand Particles，Inst.Mech.Engn.，London Proc.1B(1952)(Davies，C.N.，空气传播灰尘和颗粒的分离，《英国机械工程师学会会报；1B》1952年)中的公式号12进行计算。对于过滤应用，微纤维通常具有小于约30微米、更通常地为约1至约15微米的有效纤维直径。还可使用由原纤化膜制成的纤维—参见(例如)Van Turnout的美国专利No.RE30,782、No.RE32,171、No.3,998,916和No.4,178,157。通过本发明的方法制备的非织造网可以具有超过2、2.1、2.2和2.3的品质因数QF。
也可以将短纤维与微纤维混合，以提高纤维网的蓬松度，即降低其密度。减小纤维网密度可降低整个纤维网上的压降，从而使空气更易于通过过滤器。较低的压降在个人呼吸保护装置中尤其可取，因为它使呼吸器的佩戴更为舒适。当压降较低时，驱使空气通过过滤器所需的能量较少。佩戴负压面罩(即需要佩戴者肺部产生的负压驱来通过过滤器抽入空气的呼吸器)的呼吸器佩戴者不必用力呼吸过滤空气。较低的能量要求还有利于降低动力过滤系统中与向风机供能相关的成本，并有利于延长电池供电系统中电池的使用寿命。在典型的非织造纤维过滤器中，存在不超过约90重量％、更典型地不超过约70重量％的短纤维。通常，纤维的其余部分为微纤维。包含短纤维的网的例子在授予Hauser的美国专利4,118,531中有所公开。
尽管用覆盖佩戴者的鼻部、嘴和眼睛的呼吸器全面罩对本发明作了说明，但本发明也可结合仅覆盖佩戴者的鼻部和嘴的半面罩使用。此外，结合本发明使用的滤盒可永久性地或可拆卸地附装在面罩主体上。另外，呼吸器可具有可附装于面罩主体的一个或多个滤盒。带具还可以有各种构成，可包括一些附加部件例如将呼吸器支撑在佩戴者头上的冠部构件。因此，当提供具有设置在滤盒上的使用寿命终止指示器的呼吸器面罩时，通过本发明可以设想出各种各样的实施例。
实例
使用寿命终止指示器的制备
在2.0升(L)的三颈圆底烧瓶中，将33.4357克(g)3，3，3′，3′-四甲基-1，1′-螺双茚-5，5′，6，6′-四醇(四醇)和19.8016克四氟对苯二腈(TFTN)溶于900毫升(mL)的无水N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中。用机械搅拌器搅拌该溶液，并且使氮气鼓泡通过该溶液达一小时。将81.4491g碳酸钾添加到该溶液中。将烧瓶置于68℃的油浴中。在此高温下且在氮气气氛中搅拌混合物65小时。将聚合混合物倾注到9.0L水中。通过真空过滤来分离所形成的沉淀并用600mL的MeOH洗涤。将分离的材料在盘中铺开并让其风干过夜。将固体置于广口瓶中并且在68℃下真空干燥4小时。将所得的黄色粉末溶于450mL的THF中。将此溶液缓慢地倾注到9.0L的甲醇中。通过真空过滤来分离所形成的沉淀。将分离的材料在盘中铺开并让其风干过夜。将固体置于广口瓶中并且在68℃下真空干燥4小时。再次在甲醇中进行沉淀。所得的干燥、亮黄色聚合物经称重为42.80g。通过使用光散射检测的GPC来分析聚合物，表明该材料具有大约30,900的Mn。
通过将10nm厚的Ni金属层蒸发沉积到Melinex ST505透明PET上来制备金属化的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底。制备4重量％的TFTN-PIM的氯苯溶液并且通过旋涂将其以溶液方式沉积到Ni涂布的PET上，达到大约600nm的厚度。用经100克1-甲氧基-2-丙醇稀释的100克原料纳米银悬浮液(得自Advanced Nanoproducts，Korea的DGP-40LT-15C，40重量％的银的甲醇溶液)将银纳米粒子层以溶液方式沉积到TFTN-PIM层上。将银悬浮液旋涂到PIM层上。沉积之后，将整个传感器构造在150℃下加热1小时以烧结银纳米粒子。当通过透明PET基底沿法向进行视觉观察时，所得的薄膜指示器具有绿色外观。
滤盒组件
利用透明苯乙烯(得自Chevron-Phillips的K-树脂)来模制滤盒壳体。将由RemayTM纺粘聚酯(得自英国伦敦的Fiberweb)制成的稀松布结合到壳体底部的适当位置处。使用光学转移粘合剂(得自3M公司的3M光学透明粘合剂8172)在PET和滤盒侧壁之间建立粘结，以此方式将指示器粘附至壳体的透明内壁。然后利用45.8g活性炭吸附剂(得自Kuraray公司的12×20目尺寸的GG炭)来填充剩余的滤盒体积。
利用快速成型ABS塑料来制备如图1-3所示的具有延伸部的滤盒入口盖。将也由RemayTM纺粘聚酯制备的第二稀松布粘附至盖的内表面。然后将盖-稀松布组件超声焊接至壳体，在该过程中压紧炭。窗口具有约5mm的厚度t、约4.2mm的直径d、约13.9mm2的表面积和约50度的可见锥角θ。所得滤盒具有下述使用寿命终止指示器：当在任何暴露之前通过窗口观察时看起来为绿色的。当倾斜滤盒以使观察者的视线超出角度θ时，指示器不在视野之内。
在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种修改和更改。因此，本发明并不限于上述内容，而是受以下权利要求书和其任何等同物提及的限制的控制。
本发明也可以在不存在本文未具体描述的任何元件的情况下适当地实施。
以上引用的所有专利和专利申请，包括在背景技术章节中的那些，均以全文引用方式并入本文。当这些并入的文件中的公开内容与上述说明书之间存在冲突或差异时，应以上述说明书为准。

Claims (20)

1.一种滤盒，包括：
(a)过滤材料；
(b)使用寿命终止指示器(ESLI)；
(c)滤盒壳体，其内设有所述过滤材料和所述使用寿命终止指示器；
(d)可从中观察所述使用寿命终止指示器的窗口，所述窗口被构造成使得仅可在由20至70度的角θ限定的锥区内通过所述窗口看到所述使用寿命终止指示器。
2.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述角θ为30至60度。
3.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述角θ为45至55度。
4.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口为圆形的并且具有2至10mm的直径。
5.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口为圆形的并且具有3至5mm的直径。
6.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口具有1.2至12mm的厚度t。
7.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口具有3至6mm的厚度t。
8.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口具有1至6的纵横比。
9.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口具有0.5至3的纵横比。
10.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口具有1至1.5的纵横比。
11.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口具有约3至100mm2的表面积。
12.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口具有约7至20mm2的表面积。
13.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口具有位于窗格周围的边框。
14.根据权利要求13所述的滤盒，其中所述滤盒壳体具有侧壁，所述侧壁在所述窗口附近为透明的。
15.根据权利要求14所述的滤盒，其中所述窗口具有第一窗格和第二窗格，所述第一窗格设置在所述滤盒壳体的所述侧壁中，并且所述第二窗格设置在附接于所述滤盒壳体的盖的延伸部中。
16.根据权利要求15所述的滤盒，其中设置在所述滤盒壳体的所述侧壁中的所述第一窗格为流体不可透过的，并且其中设置在所述盖的所述延伸部中的所述第二窗格为流体可透过的。
17.根据权利要求1所述的滤盒，其中所述窗口包括位于窗格周围的边框。
18.一种面罩主体，其适于贴合在至少人的鼻部和嘴上，并且具有可与其附接的一个或多个根据权利要求1所述的滤盒。
19.一种呼吸器，其包括根据权利要求18所述的面罩主体。
20.一种呼吸器，包括：面罩主体；附接于所述面罩主体的带具；可附接于所述面罩主体的一个或多个滤盒；所述滤盒包括壳体，所述壳体内设有过滤材料和使用寿命终止指示器。一种壳体，其内设有所述过滤材料，所述壳体具有侧壁，所述使用寿命终止指示器靠着所述侧壁并置。所述壳体还包括盖，空气可穿过所述盖然后通过所述过滤材料进行过滤，窗口设置在所述使用寿命终止指示器附近以使得通过所述窗口可以看到所述使用寿命终止指示器，所述窗口适于为观察者提供由20至70度的角θ限定的可见锥区，所述窗口还具有0.5至3的纵横比、1.2至12mm的厚度和7至20mm2的表面积。
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