CN107223026A - 具有显著颜色变化的时间控制的使用寿命结束指示器 - Google Patents

Abstract

本发明的方法和系统可提供用于检测并指示可弃置过滤面罩（200）的使用寿命的结束。该面罩（200）包括内表面、外表面、过滤性的非织造纤维材料和使用寿命结束指示器（210），该使用寿命结束指示器包括透明的框体（211）和保持在框体（211）内的多个硅胶珠（214）。硅胶珠（214）与使用者经由在框体（211）中的开口（213）呼出的呼吸空气发生反应而改变颜色。硅胶珠（214）的颜色改变可指示使用者面罩的使用寿命已被耗尽。

Description

具有显著颜色变化的时间控制的使用寿命结束指示器

相关申请的交叉引用

无。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

不适用。

对缩微胶片的引用

不适用。

背景技术

个人防护设备（PPE）（具体为可弃置面罩）在设计和制造期间可能被要求符合某些规定。使用者在佩戴面罩时的呼吸能力和容易程度以及可能佩戴面罩的使用者的匹配性和舒适感会被考虑在内。例如可弃置面罩或者可重复使用滤筒的PPE可包括可由熔喷纤维和/或微玻璃材料（micro glass material）所制成的过滤介质。当空气中的颗粒被限制在面罩过滤介质中所包含的纤维基质中时，实现面罩的过滤。

发明内容

本公开的各方面可包括可弃置（disposable）面罩的实施方式，该面罩包括：定位成靠近使用者面部的内表面、定位成与内表面相对的外表面、过滤性的非织造纤维材料和使用寿命结束指示器，该使用寿命结束指示器包括透明的框体（casing）和保持在该框体内的多个硅胶珠；其中硅胶珠改变颜色以便指示面罩使用寿命的结束，并且其中硅胶珠与使用者经由框体中的开口所呼出的呼吸空气发生反应而改变颜色。

在一些实施方式中，框体中的开口是在使用面罩前由使用者形成的。在一些实施方式中，框体中的开口是通过切割框体的一部分而产生的。在一些实施方式中，框体中的开口是通过去除框体的一部分而产生的。在一些实施方式中，硅胶珠与在使用者的呼吸空气中所呼出的水发生反应。在一些实施方式中，通过编织（webbing）、粘附、胶粘和焊接中的一种方法将硅胶珠在框体内保持就位，并且其中防止硅胶珠经过开口离开框体。在一些实施方式中，透明的框体附接到面罩的内表面，并且其中开口在面罩的内表面上。在一些实施方式中，通过焊接、粘附、粘合、加热和切割中的一种方法，将透明的框体附接到面罩的内表面。在一些实施方式中，可从面罩的内表面和外表面两者看见透明的框体。

本公开的其它方面可包括用于可弃置面罩的使用寿命结束指示器（ESLI）的实施方式；该ESLI包括透明的框体和保持在该框体内的多个硅胶珠；其中硅胶珠改变颜色以便指示面罩使用寿命的结束，并且其中硅胶珠与使用者经由框体中的开口所呼出的呼吸空气发生反应而改变颜色。

在一些实施方式中，通过编织、粘附、胶粘和焊接中的一种方法将硅胶珠在框体内保持就位，并且其中防止硅胶珠经过开口离开框体。在一些实施方式中，在框体中的开口是在使用面罩前由使用者形成的。在一些实施方式中，框体中的开口是通过切割框体的一部分和去除框体的一部分中的一种方法而产生的。

本公开的其它方面可包括用于制造用于可弃置面罩的使用寿命结束指示器（ESLI）的方法的实施方式，该方法包括：确定在来自使用者的呼气与面罩的使用寿命之间的相互关系；由透明的气密材料形成框体；将硅胶珠插入框体，其中硅胶珠将与使用者的呼气发生反应而改变颜色；将框体加以密封以使其是气密的，由此防止在面罩被使用者佩戴之前硅胶珠与周围空气发生反应；将透明的框体附接到面罩的内表面。在一些实施方式中，还包括使框体材料的一部分形成为能够被使用者去除，其中该部分的去除在框体中产生开口，从而允许使用者的呼吸空气流入框体并与硅胶珠发生反应。

附图说明

为了更全面地理解本公开，现在结合附图和详细描述而参考以下的简要说明，其中类似的附图标记代表类似的部件。

图1示出了一个示例性可弃置面罩；

图2示出了包括使用寿命结束指示器的可弃置面罩的一个实施方式；

图3示出了包括使用寿命结束指示器的可弃置面罩的另一个实施方式；

图4A-图4D示出了使用寿命结束指示器的一个示例性实施方式；

图5A-图5D示出了使用寿命结束指示器的另一个示例性实施方式。

具体实施方式

首先应当理解的是，尽管下面揭示了一个或多个实施方式的说明性实施例，但所公开的系统和方法可利用任意数量的技术而实施，无论是目前已知的或者尚不存在的。本公开绝不应局限于下面所揭示的说明性实施例、附图和技术，而是可在所附权利要求以及它们的完整范围的等同物的范围内作出修改。

以下对术语的简要定义应当适用于整个的本申请：

术语“包括”表示包括但不限于，并且应以在本发明上下文中通常采用的方式进行解释；

短语“在一个实施方式中”、“根据一个实施方式”等通常表示在接在该短语之后的特定的特征、结构或特性可包括在本发明的至少一个实施方式中，并且可包括在本发明的多于一个的实施方式中（重要地，这种短语未必针对相同的实施方式）；

如果本说明书将某物描述为“示例性”或“示范性”，应当理解的是这是指非排他性的例子；

术语“约”或“大约”等，当使用于数字时可表示该特定的数字，或者可替代地表示接近正如本领域技术人员所理解的该特定数字的范围；并且

如果本说明书陈述一个部件或特征“可”、“可以”、“能够”、“应当”、“将会”、“优选地”、“可能”、“通常”、“任选地”、“例如”、“经常”或“有可能”（或其它用语）包括或具有一个特性，那么该特定的部件或特征无需包括或具有该特性。这种部件或特征可任选地包括在一些实施方式中，或者可将其排除。

实施方式总体上涉及包括使用寿命结束指示器的可弃置过滤面罩。典型的可弃置和/或可重复使用的用于呼吸器的过滤器可由非织造纤维材料构成，并且可操作地对在使用者或佩戴者吸气和呼气期间在两个方向上移动的空气中的颗粒进行过滤。在一定的佩戴时间或使用寿命之后，可弃置面罩的过滤能力可被耗尽，这可能是由于经过滤的颗粒在非织造纤维中的积聚所致。

申请人已提出了通过将颜色变化的化学物质加入面罩中而检测并指示可弃置面罩的使用寿命结束的方法。指示性的化学物质可包括可操作地与来自使用者呼吸空气的水蒸气发生反应的硅胶珠。此外，可将硅胶珠容纳于气密性框体内，在使用面罩时可（由使用者）将该框体打开。指示性的化学物质的颜色变化可向使用者指示该面罩的使用寿命已被耗尽。

参照图1，图中示出了示例性的面罩100。该面罩100可包括外表面102和内表面104。在一些实施方式中，面罩100可包括用于将面罩保持到使用者面部的元件，例如带子108和鼻夹106。在一些实施方式中，面罩可包含非织造纤维材料。

图2示出了包括使用寿命结束指示器（ESLI）210的面罩200的一个示例性实施方式。面罩200可包括非织造纤维材料205、内表面204和外表面202。在图2的实施方式中，ESLI210可定位于面罩200的内表面204上。在一些实施方式中，ESLI 210可通过与使用者所呼出的呼吸空气（例如由使用者呼出的水和/或二氧化碳）发生反应而指示面罩200的使用寿命结束。尽管面罩200可用于从空气中过滤掉有害的化学物质从而保护使用者，但由使用者所呼出二氧化碳和/或水的量可与面罩的使用寿命相关。例如，呼出的呼吸空气的量可与面罩已被使用者佩戴的时间相关并因此与面罩已被用于从空气中过滤颗粒的时间相关。因此，通过与可例如改变颜色的指示器化学物质发生反应，可利用ESLI 210来测量二氧化碳和/或水，从而指示面罩200的使用寿命结束。在一些实施方式中，可弃置面罩200的所确定的使用寿命可基于使用者的具体需要而加以定制，包括什么颗粒将被面罩所过滤、使用者佩戴面罩时的位置，等。

在一些实施方式中，ESLI 210可包括一种或多种化学物质，包含例如变色硅胶的硅胶化合物。在一些实施方式中，ESLI 210可包括透明的框体211和保持于框体211内的多个硅胶珠214，其中框体211可附接到面罩200的内表面204。在一些实施方式中，可通过编织、粘附、胶粘和焊接中的一种将硅胶珠214保持在框体211内，其中防止硅胶珠214经过开口213而离开框体211。在一些实施方式中，可经过透明的框体211看见硅胶珠214，因此使用者能够看到硅胶珠214的颜色变化。在一些实施方式中，可在使用者佩戴面罩200之前在框体211中产生开口213，其中开口213可允许空气、水蒸气和/或二氧化碳进入框体211。例如，可指导使用者在开始佩戴面罩200之前切割框体211的一部分或者以其它方式产生开口213。在一些实施方式中，可通过去除框体材料的一部分或框体材料条而产生开口213，其中可将该条预先切入框体材料中，从而使产生开口213的过程对于使用者而言更加容易。开口213可包括可基于用途和使用环境而变化的任意尺寸、形状或位置。在产生开口213之前，框体211可保持完好且气密的状态，从而防止硅胶珠214与空气中的水蒸气发生反应，直到面罩200被使用者使用/佩戴。通过防止ESLI 210在被使用者佩戴之前与空气、水蒸气和/或二氧化碳发生反应，硅胶214可更精确地指示面罩200的使用寿命的结束。在一些实施方式中，可在框体211的边缘212附近将框体211加以密封，从而产生气密的密封。

在一些实施方式中，可通过超声波焊接、加热、粘附、胶粘、粘合或切割将框体211附接到面罩200。在一些实施方式中，框体211可被定位成以便可从面罩200的内表面204看见硅胶珠214，其中面罩200的材料205可能阻止使用者从面罩200的外表面202看到硅胶珠214。在其它实施方式中，可在面罩200的织物205中产生窗口，以便可从面罩200的两侧都可以看见ESLI 210的硅胶珠214。在框体211中的开口213可定位于面罩200的内表面204上，从而允许硅胶珠214与使用者所呼出的呼吸空气（即，由使用者呼出的水蒸气）发生反应。此外，ESLI 210可定位于使用者的嘴附近或面罩200的中心附近，其中ESLI 210可更容易地与使用者呼出的呼吸空气发生相互作用。然而，在其它实施方式中，ESLI 210可相对于使用者的嘴被定位于在面罩上的不同位置，其中可基于面罩200的设计参数来选择ESLI 210的位置，并且其中定位于更靠近使用者嘴位置的ESLI 210可更快地与使用者呼出的呼吸空气发生反应而定位于更远离使用者嘴位置的ESLI 210可更慢地与使用者呼出的呼吸空气发生反应。

在一些实施方式中，ESLI 210的框体211可具有矩形或方形形状，如图2中所示，而在其它实施方式中，ELSI 210可包括可操作地附接到面罩200的内表面204的任意形状（例如圆形、滚圆形、矩形、方形、半圆形等）的框体211。此外，图2的ESLI 210的框体211可包括相对于面罩200的尺寸而言较小的形状，但包括实现相同目的硅胶珠214的任意尺寸的框体211可用于ESLI 210。在一些实施方式中，面罩200可包括用于附接带子（类似于带子108）的元件209以及用于附接鼻带（类似于鼻带106）的元件206。

图3示出了包括颜色变化ESLI 310的可弃置面罩300的另一个示例性实施方式。ESLI 310和面罩300可类似于上面在图2中所描述的ESLI 210和面罩200。面罩300可包括非织造纤维材料305、内表面304和外表面302。在图3的实施方式中，可将ESLI 310的硅胶珠314以线性序列布置在框体311内，其中框体311的边缘312的形状可设计成将硅胶珠314在框体311保持就位。可替代地，通过编织、焊接、胶粘或以其它方式将硅胶珠314附接到框体311的一部分，而以线性序列将硅胶珠314保持就位。在一些实施方式中，框体311的开口313可定位于硅胶珠314的线性序列的一端。硅胶珠314的线性序列以及开口313的位置可允许硅胶珠与由使用者所呼出水蒸气的逐步或逐个的反应。换句话说，当硅胶珠314以线性序列布置时，其可以按照每次一个的方式与经由开口313进入框体311的空气（使用者呼出的呼吸空气）发生反应，从而逐渐地反应并彻底地（down the line）改变颜色。

在图3中所示的实施方式中，当使用者佩戴面罩200时，可将硅胶珠314以竖直线性方式布置在面罩200上的框体311内。然而，在其它实施方式中，可将硅胶珠314水平地或斜对角地布置在面罩200上。此外，硅胶珠314也能够以螺旋形而布置，其中可利用框体311将螺旋形的各层彼此密封。在图3中所示的实施方式中，ESLI 310可定位于使用者的嘴附近或者面罩300的中心附近，其中ESLI 310会更容易地与使用者呼出的呼吸空气发生相互作用。然而，在其它实施方式中，ESLI 310可相对于使用者的嘴被定位于在面罩上的不同位置，其中可基于面罩300的设计参数来选择ESLI 310的位置，并且其中定位于更靠近使用者嘴位置的ESLI 310可更快地与使用者呼出的呼吸空气发生反应而定位于更远离使用者嘴位置的ESLI 310可更慢地与使用者呼出的呼吸空气发生反应。

图4A-图4D示出了如图2中所示的ESLI 210的一个示例性实施方式，这些附图中揭示了ESLI 210的硅胶珠214如何与使用者呼出的呼吸空气（水蒸气）发生反应而改变颜色，从而指示使用寿命的结束。如图4A中所示，可在框体211中产生开口213，并且硅胶珠214可以是不反应的并且具有初始的颜色。当使用者佩戴面罩200（未图示）时，使用者呼出的呼吸空气可经由开口213进入框体211，硅胶珠214可开始反应并由此改变颜色。如图4B中所示，然后ESLI 210可包括未反应的珠215和反应的（或颜色变化的）珠216。如图4C中所示，随着使用者佩戴面罩200（未图示）的时间变长，反应的珠216的数量会增加，从而改变硅胶珠214的颜色。在一个示例性实施方式中，图4D可示出了具有显著颜色变化（大部分的颜色已经变化或已经反应的珠216）因此指示面罩使用寿命结束的ESLI 210。

图5A-图5D示出了如图3中所示的ESLI 310的一个示例性实施方式，揭示了ESLI310的硅胶珠314如何与使用者呼出的呼吸空气（水蒸气）发生反应而改变颜色，从而指示使用寿命的结束。如图5A中所示，可在框体311中产生开口313，硅胶珠314可以是未反应的并且具有初始的颜色。当使用者佩戴面罩300（未图示）时，使用者呼出的呼吸空气会经由开口313进入框体311，珠314可开始反应并由此改变颜色。如图5B中所示，然后ESLI 310可包括未反应的珠315和反应的（或颜色变化的）珠316。如图5C中所示，随着使用者佩戴面罩300（未图示）的时间变长，反应的珠316的数量会增加，从而改变珠314的颜色。在图5A-图5D中所示的实施方式中，硅胶珠314可基于它们在框体311内的位置以逐步或线性的方式改变颜色。这可帮助使用者正确地认识ESLI 310并且给出对在面罩（未图示）使用寿命中的剩余时间的估计。在一个示例性实施方式中，图5D可示出了具有显著的颜色变化（大部分或所有的颜色已经变化或已经反应的珠316）因此指示面罩使用寿命的结束的ESLI 310。

本公开的一些实施方式可包括一种用于确定可弃置面罩的使用寿命结束的方法。在一些实施方式中，可确定在来自使用者的呼气与面罩使用寿命之间的相互关系。在一些实施方式中，框体可由透明的气密材料构成。在一些实施方式中，可将硅胶珠插入框体，其中硅胶珠将与使用者的呼气发生反应而改变颜色。在一些实施方式中，然后可将框体加以密封使其是气密的，由此防止在使用者佩戴面罩之前硅胶珠与周围空气发生反应。在一些实施方式中，透明的框体可附接到面罩的内表面。在一些实施方式中，可将框体材料的一部分形成为可被使用者去除，其中该部分的去除在框体中产生开口，从而允许使用者的呼吸空气流入框体并与硅胶珠发生反应。在一些实施方式中，将透明的框体附接到面罩的内表面可包括在面罩中产生开口，以便可从面罩的内表面和外表面两者看见在框体内的硅胶珠。在一些实施方式中，将硅胶珠插入框体还可包括将硅胶珠以线性序列布置在框体内。

虽然上面已揭示并描述了根据本文中所公开原理的各种实施方式，但本领域技术人员可在不背离本公开精神和教示的前提下作出其修改。本文中所描述的实施方式只是代表性的而并非意图是是限制性的。许多变型、组合和修改是可行的并且是在本公开的范围内。通过将（多个）实施方式的各特征加以组合、合并和/或省略所形成的替代实施方式也是在公开的范围内。因此，保护范围不受上面所陈述的描述的限制，而是由所附权利要求所限定，权利要求的范围包括权利要求的主题的所有等同物。各项和每个权利要求作为进一步的公开被并入本说明书中，并且权利要求是（多个）本发明的（多个）实施方式。此外，上面所描述的任何优点和特征可与具体实施方式有关，但不应将这种授权的权利要求的应用限制于实现任何或全部上述优点或者具有任何或全部上述特征的过程和结构。

此外，文中所使用的段落标题是为了与依照37 C.F.R. 1. 77的建议保持一致而提供或者以其它方式提供组织线索。这些标题不应限制或表征在可由本公开所产生的任何权利要求中所陈述的发明。具体地并且通过举例，尽管标题可能指代“技术领域”，但权利要求不应受到用于描述所谓技术领域的在此标题下所选择用语的限制。此外，在“背景技术”中对技术的描述不应被理解成承认每个技术是本公开中的任何（多个）发明的先前技术。“发明内容”也不应被视为在授权权利要求中所陈述（多个）发明的限制性特征。此外，在本公开中以单数形式对“发明”的任何引述不应被用于证明在本公开中只存在单个新颖点。根据由本公开所产生的多项权利要求的限制可陈述多个发明，因此这种权利要求限定由此得到保护的（多个）发明及它们的等同物。在所有情况下，根据本公开权利要求的范围应当基于它们自身的优点而考虑，而不应受到本文中所陈述标题的限制。

更广泛用语（例如包括、包含和具有）的使用应当被理解成为较狭窄用语（例如由组成、基本上由构成和基本上由组成）提供支持。关于一个实施方式的任何元件的术语“任选地”、“可”、“可能”、“也许”等的使用表示该元件不是必需的，或者可替代地该元件是必需的，这两个替代都是在实施方式的范围内。另外，对实例的引述仅仅是为了说明的目的而提供，而并非意图是排他的。

虽然在本公开中已提供了若干实施方式，但应当理解的是在不背离本公开的精神和范围的前提下所公开的系统和方法可具体化为许多其它具体形态。本发明的实例应被认为是说明性而不是限制性的，而且并非意图局限于本文中所给出的细节。例如，可将各种元件或部件组合或并入另一个系统中，或者某些特征可被省略或不实施。

另外，在不背离本公开的范围的前提下，在各种实施方式中所描述并揭示为分立或独立的技术、系统、子系统和方法可与其它系统、模块、技术或方法组合或合并。被图示或描述为彼此直接地联接或连通的其它物件可经由一些接口、装置或中间部件而间接地联接或连通（无论是电性地、机械地还是以其它方式）。变更、替换和变更的其它例子可由本领域技术人员确认，并且能够在不背离本公开的精神和范围的前提下作出这些变更、替换和变更。

Claims (15)

1.一种可弃置面罩（200），包括：

定位成靠近使用者的面部的内表面（204）；

定位成与所述内表面（204）相对的外表面（202）；

过滤性的非织造纤维材料（205）；和

使用寿命结束指示器（210），所述使用寿命结束指示器（210）包括透明的框体（211）和保持在所述框体（211）内的多个硅胶珠（214），其中，

所述硅胶珠（214）改变颜色以指示所述面罩（200）的使用寿命结束；并且

所述硅胶珠（214）与使用者经由在所述框体（211）中的开口（213）呼出的呼吸空气发生反应而改变颜色。

2.如权利要求1所述的面罩，其中，在所述框体（211）中的所述开口（213）是在使用所述面罩（200）之前由使用者形成的。

3.如权利要求1所述的面罩，其中，在所述框体（211）中的所述开口（213）是通过切割所述框体（211）的一部分产生的。

4.如权利要求1所述的面罩，其中，在所述框体（211）中的所述开口（213）是通过去除所述框体（211）的一部分产生的。

5.如权利要求1所述的面罩，其中，所述硅胶珠（214）与使用者的呼吸空气中的所呼出的水发生反应。

6.如权利要求1所述的面罩，其中，通过编织、粘附、胶粘和焊接中的一种方法将所述硅胶珠（214）在所述框体（211）内保持就位，并且其中防止所述硅胶珠（214）经过所述开口（213）离开所述框体（211）。

7.如权利要求1所述的面罩，其中，所述透明的框体（211）附接到所述面罩（200）的所述内表面（204），并且其中，所述开口（213）在所述面罩（200）的所述内表面（204）上。

8.如权利要求7所述的面罩，其中，通过焊接、粘附、粘合、加热和切割中的一种方法将所述透明的框体（211）附接到所述面罩（200）的内表面（204）。

9.如权利要求7所述的面罩，其中，能够从所述面罩（200）的内表面（204）和外表面（205）两者看见所述透明的框体（211）。

10.一种用于可弃置面罩（200）的使用寿命结束指示器（ESLI）（210），所述使用寿命结束指示器（210）包括：

透明的框体（211）；和

保持在所述框体（211）内的多个硅胶珠（214），其中，

所述硅胶珠（214）改变颜色以指示所述面罩（200）的使用寿命结束；并且

所述硅胶珠（214）经由在所述框体（211）中的开口（213）与使用者呼出的呼吸空气发生反应而改变颜色。

11.如权利要求10所述的使用寿命结束指示器，其中，通过编织、粘附、胶粘和焊接中的一种方法将所述硅胶珠（214）在所述框体（211）内保持就位，并且其中防止所述硅胶珠（214）经过所述开口（213）离开所述框体（211）。

12.如权利要求10所述的面罩，其中，在所述框体（211）中的所述开口（213）是在使用所述面罩（200）之前由使用者形成的。

13.如权利要求10所述的面罩，其中，在所述框体（211）中的所述开口（213）是通过切割所述框体（211）的一部分和去除所述框体（211）的一部分中的一种方法产生的。

14.一种用于制造与可弃置面罩一起使用的使用寿命结束指示器（ESLI）的方法，所述方法包括：

确定来自使用者的呼气与所述面罩的使用寿命之间的相互关系；

由透明的气密材料形成框体；

将硅胶珠插入所述框体，其中所述硅胶珠将与使用者的呼气发生反应以改变颜色；

将所述框体加以密封以使其是气密的，由此防止在使用者佩戴所述面罩之前所述硅胶珠与周围空气发生反应；

将所述透明的框体附接到所述面罩的内表面。

15.如权利要求14所述的方法，还包括使框体材料的一部分形成为能够由使用者去除，其中所述部分的去除在所述框体中产生开口，从而允许使用者的呼吸空气流入所述框体并与所述硅胶珠发生反应。