CN107072338A - 一次性面罩的寿命终止指示器 - Google Patents

Abstract

实施方案大体上涉及检测和指示一次性过滤面罩的寿命终止的方法和系统。申请人已经提出将包含变色化学品的寿命终止指示器并入面罩中。该指示化学品可并入面罩的无纺织物材料中，或可附着到面罩的无纺材料上，如通过浸入、喷雾或粘贴。该指示化学品的变色可指示使用者面罩的使用寿命已耗尽。

Description

一次性面罩的寿命终止指示器

相关申请的交叉引用

无。

关于联邦资助的研究或开发的声明

不适用。

对缩微胶片附录的引用

不适用。

背景

个人防护设备（PPE），尤其是一次性面罩在设计和制造过程中可能需要符合某些规章。可以考虑使用者在佩戴面罩时呼吸的能力和容易性以及佩戴面罩的使用者的合适性和舒适性。PPE，如一次性面罩或可重复使用的过滤筒（cartridges）可包含可由熔喷纤维和/或微玻璃材料制成的过滤介质。当空气中的粒子被截留在面罩的过滤介质中所含的纤维基质中时，实现通过面罩过滤。

概述

本公开的方面可包括一次性面罩的实施方案，其包含：靠近使用者面部的内表面；位于内表面的相反面的外表面；过滤无纺织物材料；和寿命终止指示器，其包含并入所述无纺织物材料中的一种或多种指示剂化学品，其中：所述指示剂化学品改变颜色以指示面罩的寿命终止；且所述指示剂化学品与使用者的呼出气反应以改变颜色。

在一些实施方案中，指示剂化学品可位于条带上并且所述条带可通过附着到面罩内表面上而并入无纺织物材料中。在一些实施方案中，可通过将无纺织物材料浸入指示剂化学品中而将指示剂化学品并入无纺织物材料中。在一些实施方案中，可通过将指示剂化学品喷到面罩的至少一个表面上而将指示剂化学品并入无纺织物材料中。在一些实施方案中，可通过在无纺织物材料的形成过程中加入指示剂化学品的纤维而将指示剂化学品并入无纺织物材料中。在一些实施方案中，无纺织物材料的形成法可包括下列之一：纺粘（spinbonding）、静电纺丝或熔喷。在一些实施方案中，该指示剂化学品可包含下列至少一种：pH指示剂、石蕊、溴酚蓝、溴百里酚蓝、甲基紫、甲酚红、百里酚蓝、甲基黄、甲基红、天然红（natural red）、甲基橙、溴甲酚绿、酚酞、氯酚红和变色硅胶。在一些实施方案中，该指示剂化学品可与使用者的呼吸中呼出的二氧化碳反应。在一些实施方案中，该指示剂化学品可与使用者的呼吸中呼出的水反应。在一些实施方案中，该指示剂化学品可与使用者的呼吸中呼出的水和二氧化碳反应。在一些实施方案中，该面罩可进一步包含附着到面罩上的参考颜色条，其中当指示剂化学品的变色与参考颜色条匹配时，指示寿命终止。

本公开的另外的方面可包括一次性面罩的实施方案，其包含：过滤无纺织物材料；和寿命终止指示器，其包含并入所述无纺织物材料中的一种或多种指示剂化学品，其中：所述指示剂化学品改变颜色以指示面罩的寿命终止；所述指示剂化学品与使用者的呼吸中呼出的水和二氧化碳反应；且所述指示剂化学品包含下列至少一种：pH指示剂、石蕊、溴酚蓝、溴百里酚蓝、甲基紫、甲酚红、百里酚蓝、甲基黄、甲基红、天然红、甲基橙、溴甲酚绿、酚酞、氯酚红和变色硅胶。

在一些实施方案中，指示剂化学品可位于条带上并且所述条带通过附着到面罩内表面上而并入无纺织物材料中。在一些实施方案中，可通过将指示剂化学品施加到已形成的无纺织物材料的表面上而将指示剂化学品并入无纺织物材料中。在一些实施方案中，可通过在无纺织物材料的形成过程中加入指示剂化学品的纤维而将指示剂化学品并入无纺织物材料中。在一些实施方案中，无纺织物材料的形成法可包括下列之一：纺粘、静电纺丝或熔喷。

本公开的另一些方面可包括测定一次性面罩的寿命终止的方法的实施方案，所述方法包括：测定使用者的呼气和面罩的使用寿命之间的相关性；将变色指示剂化学品并入一次性面罩中；测定在面罩的使用寿命终止时所述变色指示剂化学品的变色标准；和监测所述变色指示剂化学品与来自使用者的呼气的水和二氧化碳之一的反应以测定寿命终止。

在一些实施方案中，该方法可进一步包括将颜色参考条安装到一次性面罩上，其中该颜色参考条可包含已测定的变色标准。在一些实施方案中，该变色指示剂化学品可包含下列一种或多种：pH指示剂、石蕊、溴酚蓝、溴百里酚蓝、甲基紫、甲酚红、百里酚蓝、甲基黄、甲基红、天然红、甲基橙、溴甲酚绿、酚酞、氯酚红和变色硅胶。在一些实施方案中，将变色指示剂化学品并入一次性面罩中可包括在面罩的形成过程中加入指示剂化学品的纤维。

附图简述

为了更全面理解本公开，现在联系附图对下列简述和详述作出参考，其中类似附图标记代表类似部件。

图1图示说明示例性的一次性面罩；

图2图示说明包含寿命终止指示器的一次性面罩的一个实施方案；

图3图示说明包含寿命终止指示器的一次性面罩的另一实施方案；且

图4图示说明测定一次性面罩的寿命终止的方法。

详述

从一开始应该理解的是，尽管下面举例说明一个或多个实施方案的示例性实施，但可以使用许多技术（无论是目前已知的还是尚未存在的）实施所公开的系统和方法。本公开无论如何不应限于下面举例说明的示例性实施、附图和技术，但可以在所附权利要求书的范围以及它们的完整等同物范围内修改。

下列简要的术语定义应适用于本申请全文：

术语“包含”是指包括但不限于，并且应以它们在专利领域中常用的方式解释；

短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等通常是指该短语后的特定特点、结构或特征可包括在本发明的至少一个实施方案中，并可包括在本发明的多于一个实施方案中（重要地，此类短语不一定指向同一实施方案）；

如果说明书将某物描述为“示例性”或“实例”，应该理解的是，这是指非排他性实例；

如本领域技术人员所理解，当与数字一起使用时，术语“大约”或“大致”等可以指具体数字或接近该具体数字的范围；且

如果说明书规定“可能”、“可以”、“可”、“应该”、“会”、“优选”、“有可能”、“一般”、“任选”、“例如”、“通常”或“或许”（或其它这样的词语）包括组分或特点或具有特征，不是必须包括该特定组分或特点或必须具有该特征。此类组分或特点可任选包括在一些实施方案中，或可能不包括。

实施方案大体上涉及包含寿命终止指示器的一次性过滤面罩。用于面罩（respirator）的典型一次性和/或可重复使用的过滤器可以由无纺织物材料构成并可切实过滤在使用者或佩戴者的吸气和呼气过程中在两个方向上运动的空气中的粒子。在一定的佩戴时间或使用寿命后，可能由于过滤的粒子积聚在无纺织物中，一次性面罩的过滤能力可能耗尽。

申请人已经提出通过将变色化学品并入面罩中而检测和指示一次性面罩的寿命终止的方法。该指示化学品可并入面罩的无纺织物材料中，或可附着到面罩的无纺织物材料上，如通过浸入、喷雾或粘贴。该指示化学品的变色可指示使用者面罩的使用寿命已耗尽。

参照图1，显示示例性的面罩100。面罩100可包含外表面102和内表面104。在一些实施方案中，面罩100可包括用于将面罩固定到使用者面部的元件，如带子108和鼻夹106。在一些实施方案中，该面罩包含无纺织物材料。

图2图示说明包含寿命终止指示器（ESLI）210的面罩200的一个示例性实施方案。面罩200可包含无纺织物材料205。在图2的实施方案中，ESLI 210可位于面罩200的内表面204上。在一些实施方案中，ESLI 210可通过与使用者的呼出气，例如使用者呼出的水和/或二氧化碳反应指示面罩200的寿命终止。尽管面罩200可用于过滤空气中的有害化学品以保护使用者，但使用者呼出的二氧化碳和/或水的量可与面罩的使用寿命相关联。例如，呼出气的量可与该面罩已被使用者佩戴的时间和因此该面罩已用于过滤空气中的粒子的时间有关。因此，可以通过ESLI 210通过与可改变颜色的指示剂化学品的反应以例如指示面罩200的寿命终止来测量二氧化碳和/或水。在一些实施方案中，可基于使用者的特定需求，包括面罩将过滤什么粒子、使用者佩戴面罩时的位置等定制一次性面罩200的确定的使用寿命。

在一些实施方案中，ESLI 210可包含含有指示剂化学品的条带，其中该条带可附着到面罩200的内表面204上。在一些实施方案中， ESLI 210的条带可包含如图2中所示的矩形形状，而在另一些实施方案中，ELSI 210可包含可切实附着到面罩200的内表面204上的任何形状（如环形、圆形、矩形、正方形、半圆形等）的条带。另外，图2的ESLI 210的条带可包含相对于面罩200的尺寸的小形状，但实现相同目的的任何尺寸的条带可用于ESLI 210。该条带可通过缝合（stapling）、钉固定、粘贴、胶粘或任何其它附着方法附着。在一些实施方案中，ESLI 210可包含可切实指示来自使用者的呼气的流过面罩200的空气的pH的石蕊或其它pH指示剂，如溴酚蓝、溴百里酚蓝、甲基紫、甲酚红、百里酚蓝、甲基黄、甲基红、天然红、甲基橙、溴甲酚绿、酚酞和氯酚红。从面罩的内表面204流向外表面202的空气中的二氧化碳和/或水的量可影响该pH指示剂的变色。在一些实施方案中，ESLI 210可包含其它化学品，包括二氧化硅化合物，如变色硅胶。在一些实施方案中，可提供参考颜色条211，其可能附着到面罩上，以指示ESLI 210在寿命终止时将达到的颜色。在一些实施方案中，面罩200可包含用于固定带子（类似于带子108）的元件209以及用于固定鼻夹（类似于鼻夹106）的元件206。

图3图示说明包含变色ESLI 310的一次性面罩300的另一示例性实施方案。面罩300可包含无纺织物材料305。在图3的实施方案中，ESLI 310的指示剂化学品可并入面罩300的材料中。这可通过将指示剂化学品喷到面罩300的内表面304或外表面302的至少一个上或将面罩300浸在指示剂化学品中实现。在一些实施方案中，指示剂化学品可以在例如通过纺粘、静电纺丝或熔喷的面罩材料形成过程中并入面罩材料中。可以在该材料的纤维形成时将指示剂化学品添加到无纺材料中。在一些实施方案中，可以提供参考颜色条311，其可能附着到面罩上，以指示ESLI 310在寿命终止时将达到的颜色。

在一些实施方案中，ESLI 310的指示剂化学品可位于仅一部分内表面304和/或外表面302上。在一些实施方案中，指示剂化学品可覆盖面罩300的表面积的至少1/4。

现在参考图4，本公开的一些实施方案可包括测定一次性面罩的寿命终止的方法400。在步骤402，可以测定使用者的呼气与面罩的使用寿命之间的相关性。在步骤404，变色指示剂化学品可并入一次性面罩中。在步骤406，可以测定在面罩的使用寿命终止时变色指示剂化学品的变色标准。在步骤408，可以监测变色指示剂化学品与来自使用者的呼气的水和二氧化碳之一的反应以测定寿命终止。在一些实施方案中，在步骤410，可以将颜色参考条安装到一次性面罩上，其中该颜色参考条可包含已测定的变色标准。在一些实施方案中，该变色指示剂化学品可包含下列一种或多种：pH指示剂、石蕊、溴酚蓝、溴百里酚蓝、甲基紫、甲酚红、百里酚蓝、甲基黄、甲基红、天然红、甲基橙、溴甲酚绿、酚酞、氯酚红和变色硅胶。在一些实施方案中，将变色指示剂化学品并入一次性面罩中可包括在面罩的形成过程中加入指示剂化学品的纤维。

尽管上文已经显示和描述了根据本文中公开的原理的各种实施方案，但本领域技术人员可以在不背离本公开的精神和教导的情况下对其作出修改。本文中描述的实施方案仅是代表性的并且无意构成限制。可能有许多变动、组合和修改并且在本公开的范围内。由组合、整合和/或省略一个或多个实施方案的特点产生的替代性实施方案也在本公开的范围内。相应地，保护范围不受上文给出的描述限制，而是由下列权利要求限定，其范围包括权利要求的主题的所有等同物。各个权利要求作为进一步的公开并入说明书并且这些权利要求是本发明的一个或多个实施方案。此外，上述任何优点和特点可涉及具体实施方案，但不应将这样的提出的权利要求的应用限于实现任何或所有上述优点或具有任何或所有上述特点的方法和结构。

另外，本文中所用的节标题为了与根据37 C.F.R. 1.77的建议的一致性提出或提供组织线索。这些标题不应限制或表征可由本公开引出的任何权利要求中阐述的发明。具体地和举例而言，尽管标题可能提到“领域”，但权利要求不应受到这一标题下选择的描述所谓领域的词语限制。此外，“背景”中的技术的描述不应被解释为承认某一技术是本公开中的任何发明的现有技术。“概述”也不应被视为提出的权利要求中阐述的发明的限制性特征。此外，本公开中任何以单数形式提到的“发明”不应被用于主张在本公开中只有单个新颖点。可根据由本公开引出的多个权利要求的限制阐述多个发明，且这些权利要求相应地限定由此受到保护的发明和它们的等同物。在所有情况下，应该依据本公开根据它们自身的情况考虑权利要求的范围，但不应受到本文中阐述的标题限制。

广义词如“包含”、“包括”和“具有”的使用应被理解为支持狭义词，如“由...构成”、“基本由...构成”和“基本由...组成”。关于一个实施方案的任何元素的术语“任选”、“可以”、“可能”、“有可能”等的使用意味着该元素不是必须的，或需要该元素，但替代物在一个或多个实施方案的范围内。提到的实例也仅用于举例说明而无意是排他性的。

尽管在本公开中已提供若干实施方案，但应该理解的是，所公开的系统和方法可以具体体现为许多其它具体形式而不背离本公开的精神或范围。本文的实例应被视为示例性的而非限制性的，并且无意限于本文中给出的细节。例如，各种元素或组分可以组合或整合在另一系统中或可以省略或不实施某些特点。

各种实施方案中分开或单独描述和举例说明的技术、系统、子系统和方法也可与其它系统、模块、技术或方法组合或整合而不背离本公开的范围。被显示或论述为彼此直接耦合或相通的其它项目可经由一些界面、器件或中间组件（无论是通过电、机械还是其它）间接耦合或相通。改变、替代和变动的其它实例是本领域技术人员可确定的并可以在不背离本文中公开的精神和范围的情况下作出。

Claims (15)

1.一次性面罩(200)，其包含：

靠近使用者面部的内表面(204)；

位于内表面(204)的相反面的外表面(202)；

过滤无纺织物材料(205)；和

寿命终止指示器(210)，其包含并入所述无纺织物材料(210)中的一种或多种指示剂化学品，

其中：

所述指示剂化学品改变颜色以指示面罩(200)的寿命终止；且

所述指示剂化学品与使用者的呼出气反应以改变颜色。

2.权利要求1的面罩，其中所述指示剂化学品位于条带上并且所述条带通过附着到面罩(200)的内表面(204)上而并入所述无纺织物材料(205)中。

3.权利要求1的面罩，其中通过将无纺织物材料(305)浸在指示剂化学品中而将所述指示剂化学品并入所述无纺织物材料(305)中。

4.权利要求1的面罩，其中通过将指示剂化学品喷到面罩(300)的至少一个表面上而将所述指示剂化学品并入所述无纺织物材料(305)中。

5.权利要求1的面罩，其中通过在无纺织物材料(305)的形成过程中加入指示剂化学品的纤维而将所述指示剂化学品并入所述无纺织物材料(305)中。

6.权利要求1的面罩，其中所述指示剂化学品包含下列至少一种：pH指示剂、石蕊、甲基红、甲基橙、溴甲酚绿、酚(phenol)、变色硅胶。

7.权利要求1的面罩，其中所述指示剂化学品与使用者的呼吸中呼出的二氧化碳反应。

8.权利要求1的面罩，其中所述指示剂化学品与使用者的呼吸中呼出的水反应。

9.权利要求1的面罩，其进一步包含附着到面罩(200)上的参考颜色条(211)，其中当指示剂化学品的变色与参考颜色条(211)匹配时，指示寿命终止。

10.一次性面罩(200)，其包含：

过滤无纺织物材料(205)；和

寿命终止指示器(210)，其包含并入所述无纺织物材料(205)中的一种或多种指示剂化学品，

其中：

所述指示剂化学品改变颜色以指示面罩(200)的寿命终止；

所述指示剂化学品与使用者的呼吸中呼出的水和二氧化碳反应；且

所述指示剂化学品包含下列至少一种：pH指示剂、石蕊、甲基红、甲基橙、溴甲酚绿、酚、变色硅胶。

11.权利要求10的面罩，其中所述指示剂化学品位于条带(210)上并且所述条带(210)通过附着到面罩(200)的内表面(204)上而并入无纺织物材料中。

12.权利要求10的面罩，其中通过将所述指示剂化学品施加到已形成的无纺织物材料(305)的表面上而将所述指示剂化学品并入无纺织物材料(305)中。

13.权利要求10的面罩，其中通过在无纺织物材料(305)的形成过程中加入指示剂化学品的纤维而将所述指示剂化学品并入所述无纺织物材料(305)中。

14.一种测定一次性面罩的寿命终止的方法，所述方法包括：

测定使用者的呼气和面罩的使用寿命之间的相关性；

将变色指示剂化学品并入一次性面罩中；

测定在面罩的使用寿命终止时所述变色指示剂化学品的变色标准；和

监测所述变色指示剂化学品与来自使用者的呼气的水和二氧化碳之一的反应以测定寿命终止。

15.权利要求14的方法，其进一步包括将颜色参考条安装到一次性面罩上，其中所述颜色参考条包含已测定的变色标准。