CN105169580A - 用于贴附主动排放系统的具有单方向阀的呼吸罩装置 - Google Patents

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CN105169580A CN201410765348.XA CN201410765348A CN105169580A CN 105169580 A CN105169580 A CN 105169580A CN 201410765348 A CN201410765348 A CN 201410765348A CN 105169580 A CN105169580 A CN 105169580A
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Abstract

公开一种呼吸罩(respiratory)装置,包括:面罩,位于穿戴者的口及鼻的周围,以形成与周遭空气隔离(seal)的相对封闭范围；至少一个单方向(unidirectional)阀,用于装设主动排放系统,安装在面罩上以从呼吸罩的内部空间排出温暖、潮湿的呼出气体；以及至少一个主动排放系统,贴附在该阀上,并在呼气周期期间运作。单方向阀的顶部壳体具有一贴附组件以将主动排放系统贴附于其上。主动排放系统可贴附在阀上或从阀上拆下。贴附了主动排放系统的阀有效且快速地在呼气周期期间从面罩的内部更换空气。当AVS并未贴附在阀上时,可改以简单的阀帽贴附上去,以求美观。

Description

用于贴附主动排放系统的具有单方向阀的呼吸罩装置
技术领域
本发明有关于呼吸罩装置。公开的实施方式特别是有关于具有能使主动排放系统贴附于其上的特征的单方向阀,用以使用于面罩或呼吸罩。
背景技术
过滤面罩(filteringfacemasks)或呼吸罩(respirator)基于其过滤器特性与认证(certification),被广泛地用于保护用户免于吸入(inhale)灰尘或化学粒子。然而,由于在呼吸罩内的热空气、湿气、与二氧化碳的积聚,长期间的穿戴呼吸罩会造成用户的不适。随着时间的过去,湿气积聚也会阻塞过滤材料,造成用户的呼吸困难。
为了减轻这些问题,单方向阀(unidirectionalvalves)一般安装至呼吸罩。用于呼吸罩的有不同形式的阀概念、与膜或活盖(flap)。基本的概念是,当活盖在呼气时打开时,允许从呼吸罩的内部空间释出温暖、潮湿的呼出气体(exhaledair)。相反地,活盖在吸气时关闭,以避免周遭空气与粒子进入呼吸罩的内部。然而,这些阀的效果有限,并且无法足够快速地清除(purge)呼出气体。若呼吸罩的内部空间很大而导致更多的死角,或者若穿戴者的呼吸很浅而不够强劲到充分地打开膜或活盖,上述的这种情况会更加明显。
许多呼吸罩安装一种动力空气净化呼吸罩(poweredairpurifyingrespirator,PAPR),PAPR包含了一送风机(blower)用以从呼吸罩的外部提供空气进入呼吸罩。这样的送风机提供强制气流(air-flow)或提供空气给穿戴者。一些呼吸罩装置使用主动排放系统(activeventingsystem,AVS),AVS例如包含位于塑料壳体的中的送风机与电子组件,用以从呼吸罩内部空间吸出温暖、潮湿的空气。AVS的运作不同于PAPR,因其不能提供空气进入呼吸罩,而是从呼吸罩内部吸出空气以提供空气交换。
因此,呼吸罩通常安装单方向阀或者AVS或PAPR系统,以允许呼吸罩内部的空气交换。在长期间的使用下,AVS是很舒适的,且比起PAPR系统适合用于一般大众。仅是具有单方向阀的呼吸罩并不能允许呼出气体足够快速地被清除。并且,当AVS耗尽电池及/或停止运作时,仅是安装AVS的呼吸罩不能避免周遭空气流入。
所以,对于改良的单方向阀存在需求,此阀具有能使一电子送风机贴附至其上的特征,以克服上述缺点。
发明内容
以下本发明内容用于帮助理解所公开的实施方式所独具的一些新颖特征,而非完整实施方式的说明。此处所公开的实施方式的各方面的完整说明请整体地参照整份说明书、权利要求书、附图、及摘要等。
因此,在所公开的实施方式的一个目的在于提供一种呼吸罩(respiratory)装置,包括:面罩,位于穿戴者的口及鼻的周围,以形成与周遭空气隔离(seal)的相对封闭范围；至少一个单方向(unidirectional)阀,用于装设(mount)主动排放系统,安装在面罩上以从呼吸罩的内部空间排出温暖、潮湿的呼出气体；以及至少一个主动排放系统,贴附在该单方向阀上,并在呼气周期期间运作。单方向阀具有顶部壳体、底部壳体、膜座(membraneseat)、固定(pin)在该膜座上的膜、及第一贴附组件。
根据本发明的一个实施方式,主动排放系统由电子送风机(blower)、电源、第二贴附组件所组成。主动排放系统藉由将该第二贴附组件在固定该第一贴附组件上而可贴附(attachable)在该单方向阀的该顶部壳体上。
因此,所公开的实施方式的一个目的是提供一种呼吸罩装置,其中主动排放系统藉由从该第一贴附组件拆下(unfix)该第二贴附组件,而可从该单方向阀的该顶部壳体拆下(detachable)。
因此,所公开的实施方式的一个目的是提供一种呼吸罩装置,其中单方向阀的底部与顶部壳体被注射成型(injectionmolded)、熔接(fuse)在一起、然后安装在该呼吸罩上。
因此,所公开的实施方式的另一目的是提供一种呼吸罩装置,其中单方向阀的顶部壳体具有多个支持柱,从该顶部壳体的周围朝一中心柱延伸。中心柱从该顶部壳体的下部中心延伸至该底部壳体的中心。
因此,所公开的实施方式的另一目的是提供一种呼吸罩装置,其中该膜放置在单方向阀的顶部与底部壳体之间,以使该膜被固定在该中心柱与该膜座之间的中心。当阀内的膜被打开时,该主动排放系统主动地吸出空气。
因此,所公开的实施方式的另一目的是提供一种呼吸罩装置,其中该膜避免周遭空气回流至该面罩中。
因此,所公开的实施方式的另一目的是提供一种呼吸罩装置,其中例如当该主动排放系统耗尽电池及/或停止运作时,该膜避免周遭空气回流至该面罩中。
因此,所公开的实施方式的一目的是提供一种呼吸罩装置,其中当主动排放系统并未贴附至阀上时,该单方向阀的该顶部壳体被覆盖以一阀帽(cap),以求美观。
因此,所公开的实施方式的另一目的是提供一种呼吸罩装置,其中单方向阀的膜拴(peg)在中间。在呼气周期期间该膜沿该阀的周围而全开,以从该呼吸罩的内部空间排出温暖、潮湿的呼出气体。
因此,所公开的实施方式的另一目的是提供一种呼吸罩装置,其中在固定主动排放系统时,AVS的贴附组件具有至少一个锁齿(lockingteeth),而单方向阀的贴附组件具有至少一个沟槽(groove)以接收该至少一个锁齿。
因此,所公开的实施方式的另一目的是提供一种呼吸罩装置,其中该主动排放系统藉由将该单方向阀的锁齿插入至AVS的沟槽中并顺时针地旋转该主动排放系统,从而被固定至该单方向阀。该主动排放系统藉由逆时针地旋转该主动排放系统,以从该单方向阀被解开。
因此,所公开的实施方式的另一目的是提供一种呼吸罩装置,其中贴附组件包含磁铁及/或卡扣(snap-fits),而呼吸罩装置为一次性的(disposable)或非一次性的。
因此,所公开的实施方式的另一目的是提供一种呼吸罩装置,其中若呼吸罩的内部空间很大而导致更多死角(deadspace)、或穿戴者的呼吸很浅而不够强劲至充分地打开膜或活盖的情况下,阀以及主动排放系统可有效地并快速地移除呼出气体。
本发明的上述及其他方面可由以举例方式说明本发明原则的下文的详细描述以及附图而更加明确。
附图说明
上述发明内容与下文例举的实施方式的发明详细说明在配合附图时可被更好地理解。为了说明本公开内容,公开内容的示例性结构显示在附图中。然而,本公开内容并不限于此处所公开的特定方法与设备。再者,本领域技术人员应理解附图并非按比例的。若可能,相似的组件以相同的数字来表示。
图1为本公开实施方式的单方向阀的立体图。
图2为本公开实施方式的图1的单方向阀的俯视图。
图3为本公开实施方式的图1的单方向阀的侧视图。
图4为本公开实施方式的图3的单方向阀的剖面图。
图5为本公开实施方式的主动排放系统的立体图。
图6为本公开实施方式的图1的单方向阀贴附了图5的主动排放系统的侧视图。
图7为本公开实施方式的图1的单方向阀贴附一阀帽的侧视图。
图8为本公开实施方式的可折叠一次性呼吸罩的侧视图,此呼吸罩示出一个用于贴附单方向阀的洞。
图9为本公开实施方式的可折叠一次性呼吸罩的侧视图,呼吸罩具有安装至图8的洞的图1的单方向阀。
图10为本公开实施方式的可折叠一次性呼吸罩的侧视图,呼吸罩具有贴附至单方向阀的主动排放系统。
图11为本公开实施方式的可折叠一次性呼吸罩的侧视图,呼吸罩具有贴附在单方向阀上的图7的阀帽。
符号说明：
100：单方向阀
102：第一贴附组件
104：支持柱
106：中心柱
108：顶部壳体
110：底部壳体
112：间隙
114：膜
116：膜座
118：部位
200：主动排放系统
202：阀帽
204：第二贴附组件
210：送风机出口
300：呼吸罩
302：闩件
304：洞
310：面罩
具体实施方式
此处的非限定实施例所述及的特定数值与结构是可以改变的,并仅用于解释至少一实施方式,而非用于限制其范围。
一种呼吸罩(respiratory)装置,包括:面罩,位于穿戴者的口及鼻的周围,以形成与周遭空气隔离(seal)的相对封闭范围；至少一个单方向(unidirectional)阀,安装在面罩上以从呼吸罩的内部空间排出温暖、潮湿的呼出气体；以及至少一个主动排放系统,贴附在该阀上,并在呼气周期期间运作。单方向阀的顶部壳体具有一贴附组件以贴附主动排放系统。主动排放系统可贴附在阀上或从阀上拆下。贴附了主动排放系统的阀有效且快速地在呼气周期期间从面罩的内部更换空气。当AVS并未贴附在阀上时,可改以简单的阀帽贴附上去,以求美观。
参照图1-4,公开了用于呼吸罩装置的单方向阀100。阀100具有顶部壳体108、底部壳体110、膜114、至少一个第一贴附组件102、膜座116、中心柱106、及至少一个支持柱104,支持柱104从阀100的周围朝中心柱106延伸。单方向阀100的作用如同二合一(two-in-one)阀。阀100的一个目的在于发挥如同单方向阀的作用，以经由膜114(未在图4中示出)从呼吸罩的内部空间排出温暖、潮湿的空气。阀100的其他目的在于允许主动排放系统(activeventingsystem,AVS)贴附在其上,以有效且快速地从呼吸罩的内部空间移除温暖、潮湿的空气。
图3-4显示阀100的一个实施方式,阀100具有顶部壳体108与底部壳体110。顶部壳体108具有一个或多个第一贴附组件102,例如一个或多个锁齿(lockingteeth)及一个或多个从顶部壳体108的周围朝中心柱106延伸的支持柱104。顶部壳体108及底部壳体110可为注射成型(injectionmolded)并经由各种方式安装在呼吸罩上。安装壳体至呼吸罩上的最普遍的方法为超声波热熔接(fuse),但其他熔接方法也可使用，但不作为限制。应注意的是,最理想的阀形状为圆形(circular),但也可以是其他形状,例如长方形、椭圆形等,而并非限定在圆形。贴附组件102的形状与种类适于贴附AVS,且可依据阀100的形状而改变。
顶部壳体108特别地设计以使AVS可贴附在其上。第一贴附组件102例如可以是两个至四个锁齿或其他用于将AVS贴附在阀100上的手段,例如是磁铁或卡扣(snap-fits)等，但不作为限制。AVS可包含位于塑料壳体中的送风机与电子组件。AVS可被贴附至阀100,以经由单方向阀100从呼吸罩的内部空间有效且快速地吸出温暖、潮湿的空气。
中心柱106从顶部壳体108的下部中心延伸至底部壳体110的中心。膜114放置在顶部壳体108与底部壳体110之间,并固定(pin)在中心柱106与膜座116之间的中心,如图4所示。当AVS(如图5所示)贴附在阀100上时,主动排放系统在膜114被打开时主动地吸出空气。在本发明一个实施方式中,膜114避免周遭空气回流至面罩中,故而具有与单方向阀100相同的作用。在本发明其他实施方式中,膜114例如在主动排放系统耗尽电池及/或停止运作时避免周遭空气回流至面罩中。
应注意的是,单方向阀100的膜114拴(peg)在中间。在呼气周期期间,膜114沿阀100的周围而全开(opensallaroundthecircumferenceofthevalve),以从呼吸罩的内部空间排出温暖、潮湿的呼出气体。底部和顶部壳体108与110为注射成型、并于一部位118熔接在一起、然后安装在呼吸罩上,如图4所示。图4所示的间隙112用于贴附阀与呼吸罩/面罩。
AVS具有电风扇,用于从面罩吸取呼出气体。AVS200也具有至少一个第二贴附组件204,用于将AVS200固定在阀100的第一贴附组件102上,或从阀100的第一贴附组件102上拆下(unfix)。在将主动排放系统200固定至阀100上时,例如具有至少一个沟槽(groove)的第二贴附组件204接收例如包含至少一个锁齿(lockingteeth)的至少一个第一贴附组件102。
图5显示具有第二贴附组件204的AVS200,第二贴附组件204具有至少一个沟槽以贴附在阀100上。图6显示主动排放系统200固定在如图1-4所示的阀100上。主动排放系统200藉由插入单方向阀100的锁齿并顺时针地旋转主动排放系统200而被固定至单方向阀100。应注意的是,AVS200内的送风机在膜114被打开时吸取面罩内的空气,并经由送风机出口210将空气传送至外界大气。主动排放系统200藉由逆时针地旋转主动排放系统200而从单方向阀100拆下。如图7所示,当主动排放系统200并未被贴附在阀100上时,图1-4中的单方向阀100的顶部壳体108被一阀帽(valvecap)202覆盖,以求美观。
图8为本公开实施方式的可折叠一次性呼吸罩300的侧视图,此呼吸罩300示出一个用于安装单方向阀100的洞304。图9示出图1所示的圆形阀100安装至图8所示的呼吸罩300的洞304中。图3所示的阀100的底部壳体110可为注射成型并经由各种方式安装在呼吸罩300的洞304上,例如超声波热熔接。最理想的阀形状为圆形,但也可以是其他形状如长方形,而并非限定在圆形。应注意的是洞304和底部壳体110可以是任何形状,为了简便,图8-9示出用于圆形阀100的圆形孔304。
图5所示的AVS200可被贴附至阀100的顶部壳体108,如图10所示。阀100的第一贴附组件102固定于AVS200的第二贴附组件204。在呼气周期期间,具有AVS200的单方向阀100有效且快速地吸取面罩310内部的温暖空气。电子送风机吸取面罩310内的温暖空气,并经由送风机出口210将空气传送至外界大气,如图5所示。膜114为单方向的,因此仅允许空气从面罩310内部通往大气,并仅在呼气周期期间运作。在吸气周期期间,膜114对于空气而言为不可穿透的(impermeable),并且不允许空气进入面罩310内部。一种常规的贴附机制使用两个至四个锁齿。这允许AVS200藉由对齐锁齿并以顺时针或逆时针方向转动而轻易地被贴附或被拆下。对于本领域技术人员而言,也可以使用其他形式的贴附及锁固机制,例如使用磁铁或卡扣。
参照图11,当AVS200并未贴附至阀100上时,可改由简单的阀帽202贴附以求美观。举例来说,当主动排放系统200耗尽电池及/或停止运作时,可藉由将其逆时针旋转而从单方向阀100将其拆下。然后,阀帽202可被贴附在阀100上。阀帽202可具有阀100的形状,例如如图8及11所示,阀帽202与阀100的形状为圆形。呼吸罩300可以是一次性的、或者是非一次性的,例如可折叠一次性呼吸罩、或全脸部过滤呼吸罩,但不限于此。图8-11用于解释可折叠一次性的呼吸罩300。再者,如图8-11所示,穿戴者可使用一对闩件(latch)302以稳固地(firmly)将呼吸罩装置300穿戴在他/她的脸部上。闩件302可以是可被用作固定物(fastener)的任何适合材质。闩件302也可以是可调整的形式以适用各种脸部特征的用户。
应注意的是,呼吸罩可伴随或不伴随AVS使用。在两种情况下,呼吸罩可以允许来自呼吸罩的内部空间的单方向气流,从而符合美国国家职业安全卫生研究(NationalInstituteforOccupationalSafetyandHealth,NIOSH)的认证标准,如N95。当AVS运作时,呼吸罩经由阀内开启的膜主动地吸出空气。在穿戴者吸气太过强劲的情况下、或当AVS耗尽电池及/或停止运作时,膜避免周遭空气回流至呼吸罩中。
经由上述说明可了解,具有可贴附在阀上的主动排气系统的呼吸罩装置能有效并快速地在每个呼吸周期中排放呼出气体,并排出面罩。由于面罩内的主动空气交换,所有的这些特征能让穿戴者拥有改善的呼吸经历。相较于单独使用单方向阀或AVS,单方向阀伴随AVS有效并快速地改善空气交换。
可理解的是，上述所公开的变化方案及其他特征与功能或其替代方案可按需要地被整合至许多其他不同的系统或应用。再者,由本领域技术人员后续可实现的各种目前未知(presentlyunforeseen)或未被预见(unanticipated)的替代方案、修改、变化或改良也将视为被后附的权利要求所涵盖。
虽然本发明实施方式以大量细节公开如上以覆盖可能的方面,然而本领域技术人员可认识到也可存在其他变化方案。

Claims (17)

1.一种呼吸罩装置,包括:
面罩,位于穿戴者的口及鼻的周围,以形成与周遭空气隔离的相对封闭范围；
至少一个单方向阀,用于将一个排放系统固定，装设在面罩上以从该呼吸罩的内部空间排出温暖、潮湿的呼出气体,其中该单方向阀具有顶部壳体、底部壳体、膜座、固定在该膜座的膜、及第一贴附组件。
2.如权利要求1所述的呼吸罩装置,其中该排放系统为主动排放系统,固定在该单方向阀上并在呼气周期期间运作,该主动排放系统由电子送风机、电源、第二贴附组件所组成,其中该主动排放系统藉由将该第二贴附组件固定在该第一贴附组件上而可贴附在该单方向阀的该顶部壳体上,以有效且快速地将呼出气体从该面罩释出。
3.如权利要求2所述的呼吸罩装置,其中该排放系统藉由从该第一贴附组件拆下该第二贴附组件,而可从该单方向阀的该顶部壳体拆下。
4.如上述权利要求任一项所述的呼吸罩装置,其中该底部与该顶部壳体被注射成型、熔接在一起、然后安装在该呼吸罩上。
5.如上述权利要求任一项所述的呼吸罩装置,其中该顶部壳体具有多个支持柱,从该顶部壳体的周围朝一中心柱延伸。
6.如权利要求5所述的呼吸罩装置,其中该中心柱从该顶部壳体的下部中心延伸至该底部壳体的中心。
7.如权利要求5所述的呼吸罩装置,其中该膜放置在该顶部与该底部壳体之间,以使该膜被固定在该中心柱与该膜座之间的中心。
8.如上述权利要求任一项所述的呼吸罩装置,其中在呼气周期期间该膜沿该阀的周围而全开,以从该呼吸罩的内部空间排出温暖、潮湿的呼出气体。
9.如权利要求1所述的呼吸罩装置,其中当该膜被打开时,该排放系统主动地吸出空气。
10.如权利要求1所述的呼吸罩装置,其中该膜避免周遭空气回流至该面罩中。
11.如权利要求1所述的呼吸罩装置,其中当该排放系统耗尽电源及/或停止运作时,该膜避免周遭空气回流至该面罩中。
12.如权利要求1所述的呼吸罩装置,其中该单方向阀的该顶部壳体被覆盖以一阀帽,以求美观。
13.如权利要求2所述的呼吸罩装置,其中该第一贴附组件具有至少一个锁齿,而该第二贴附组件具有至少一个沟槽以接收该至少一个锁齿。
14.如权利要求13所述的呼吸罩装置,其中该排放系统藉由将该单方向阀的该锁齿插入该沟槽中并顺时针地旋转该主动排放系统,而被固定至该单方向阀。
15.如权利要求13所述的呼吸罩装置,其中该排放系统藉由逆时针地旋转该主动排放系统,以从该单方向阀被拆下。
16.如权利要求2所述的呼吸罩装置,其中该第一及该第二贴附组件包含磁铁及/或卡扣。
17.如权利要求1所述的呼吸罩装置,为一次性的或非一次性的。
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