CN109922867A - 带有可拆卸/可更换滤芯的面罩 - Google Patents

带有可拆卸/可更换滤芯的面罩 Download PDF

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Abstract

本发明公开了带有可更换滤芯的微粒过滤面罩，该滤芯价格便宜、易于更换并且安装时能够牢固地保持在面罩内。

Description

带有可拆卸/可更换滤芯的面罩
背景技术
佩戴面罩可以过滤空气中的颗粒及不想要的气体，使得佩戴者能够自由呼吸空气。现有技术中关于过滤颗粒的面罩通常对佩戴者不起作用和/或造成不舒适感。无效的现有面罩通常密封性较差，而且允许空气从例如面罩边缘和佩戴者面部之间或滤芯周围穿过，从而空气能够绕过滤芯，使得佩戴者暴露于污染物中。无效的面罩只能向佩戴者提供有限的保护并会对健康增加负面的影响。
令人不适的面罩会导致用户依从性较低并且还会导致健康问题的增加。令人不适的面罩可能会压入佩戴者脸部的一个或多个区域，且本身过于沉重而不能长期佩戴或导致面罩下方结露以致于佩戴者需移动面罩来蒸发结露，但这会允许未经过滤的空气进入面罩边缘的下方。
有一些过滤微粒的面罩是一次性面罩。一次性面罩往往不合佩戴。同时一次性面罩需要频繁地更换，随着时间的推移成本也会很高。
某些类型的面罩具有可更换的滤芯，但是其滤芯例如是盒或罐，往往难以佩戴或更换，或者滤芯不能很好地密封，从而增加了污染物的另一个进入点。其他过滤面罩具有可更换却不具备罐体的支撑特点的滤芯，无法为滤芯提供足够的支撑或保持以防止滤芯的移位和泄漏，从而会对使用者造成危险。
例如，美国专利2,578,007涉及一种具有可更换滤芯的面罩。然而，为滤芯提供的唯一支撑是在滤芯的边缘处，因此，滤芯可能在使用时移动或移位和泄漏、或者塌陷，导致使用者不舒服或需要频繁地更换滤芯。
美国专利2,845,927涉及一种具有可拆卸滤芯的面罩。然而，与上述面罩一样，它仅被夹持在边缘周围，提供着不足以防止移动和移位的支撑。
美国专利6,817,362涉及一种具有非柔性的、成型加工的呈杯状的滤芯的面罩。虽然其滤芯可能不会像上述的那样移动或移位，但是使用成型加工而成的滤芯会增加滤芯的制造及运输的额外费用。
WO2015/006679涉及一种具有可更换滤芯的过滤面罩。然而，其滤芯必须通过按压在肋螺柱上才可固定。这会存在两个缺点。首先，该过程相对耗时；并且其次，螺柱会产生可能发生泄漏的区域，从而允许颗粒进入面罩。
WO2015/168077涉及一种具有可更换滤芯的过滤面罩。该面罩被设计成用于为相对于使用者的嘴巴和鼻子的滤芯提供一优化角度。然而，该面罩似乎无法为可更换的滤芯提供滤芯支撑或者要求滤芯为刚性的。
WO2010/064862的申请文件是以韩语出版的，涉及一种具有可更换滤芯的面罩。该滤芯容纳在框架中。与没有整体框架的设计相比，这种设计的成本较高。
本领域需要一种佩戴舒适的面罩，其能够有效地过滤，使用成本较低(特别是相对于一次性滤芯而言)，并且佩戴舒适以确保使用者的依从性。
发明内容
本发明解决了与现有技术的颗粒过滤面罩相关的几个问题。本发明的面罩允许大量的空气流向佩戴者，同时重量轻、密封良好、佩戴舒适并且基本上消除了在面罩下积聚的结露。使用廉价且可更换的滤芯也能有效地控制成本。除了其他属性之外，本发明的面罩还具有独特的设计，允许快速地更换廉价的滤芯；这种设计使得使用者在吸气或呼气时，滤芯也能牢固地保持在面罩内且不会在滤芯周围有空气的泄露。此外，面罩的设计消除或基本上消除了面罩中的结露现象以及围绕面罩周边的空气的泄漏。
本发明还涉及一种通过佩戴与使用说明一致的本发明的面罩，以向使用者提供无颗粒的已过滤空气的方法。面罩的说明书可以包括关于面罩的使用和滤芯的更换的指示。在这方面，面罩的前格栅元件是可移除的，用于更换滤芯。在一实施例中，滤芯的更换包括将凸片插入前格栅元件上的凸片槽中以及将滤芯放置在前格栅元件的支撑元件上方。在另一实施例中，滤芯没有设置凸片，并且面罩也没有凸片槽。滤芯位于支撑元件上方的前格栅元件中。在另一实施例中，可以设想，当前格栅连接到面罩主体时，滤芯放置在面罩主体上，并且滤芯夹在前格栅和面罩主体之间。接着可将前格栅元件放置在面罩主体上方的适当位置并固定。前格栅元件可以铰接或系接在面罩主体上。
关于在面罩中使用柔性的可更换滤芯，现有技术中的一个问题是滤芯可能在面罩中发生移动或移位，从而导致泄漏。现有技术研发和使用的滤芯是安装在框架或其他支撑结构中，因此需要更换整体的过滤和支撑单元。这自然会使得更换滤芯的成本变得昂贵。本发明通过将滤芯结合到面罩主体和前格栅元件中间而解决了这个问题。面罩主体的支撑元件与可拆卸前格栅元件的支撑元件对齐，并且具有与可拆卸前格栅元件上的支撑元件相等的宽度和长度。
此外，面罩主体和/或前格栅元件的支撑元件还可包括凸起元件，以将滤芯牢固地保持在适当位置。支撑元件和/或凸起元件还可以进一步包括“精细抓握元件”，以在滤芯上提供高度局部接触。精细抓握元件可以是类似于销、凸块、柱等。面罩主体和/或前格栅元件的支撑元件可包括单个凸起元件，其延伸直到支撑元件的长度。同时还可以预想的是，凸起元件可以比支撑元件短。该面罩的具有支撑元件和/或凸起元件和/或精细抓握元件的设计，能够为滤芯提供其所需的支撑，保持滤芯的位置，同时还提供对空气流动的最小干扰。因此，本发明的面罩是舒适的，其具有易于更换的廉价滤芯并能够提供足够的空气流动，同时不会太大或太笨重以易于使用。
当前格栅元件附接到面罩主体时，柔性滤芯夹持在前格栅元件和面罩主体之间。本发明还设想，该柔性滤芯基本上包括一种材料。柔性滤芯还可包括加固物，以协助例如将滤芯定位并提供刚性。加固物可以是后加工添加剂，例如是浸渍到滤芯的涂层或物质，或者它可以是比位于滤芯表面上或夹在滤芯材料层之间的滤芯材料更刚性的物质。
此外，本发明的面罩具有面部密封件，该面部密封件具有非常规形状，其能够为使用者的面部提供舒适的密封，并且有效地防止在面罩-面部交界处的大部分(如果不是全部)空气泄漏。密封件由柔软、柔韧的材料制成，并且成形为使得使用者感到舒适，如下所述。本发明还设想，当佩戴面罩时，定位在面罩主体上以便在面罩和使用者面部之间形成密封的柔性密封件基本上为V形。本发明还设想，当佩戴面罩时，柔性密封件在面罩主体的邻近于使用者鼻子的位置处设有延伸部。
本发明还设想，面罩主体还包括单向阀以允许释放呼出的空气，并且当佩戴面罩时单向阀定位在使用者嘴巴的前方。
本发明还设想，可选地，面罩还包括用于将面罩固定到使用者头部的装置；用于将面罩固定到使用者头部的该装置与本发明的面罩的前格栅元件或面罩主体相连接。
本说明书中将用于将面罩固定到使用者头部的装置称为“头部装备”(headgear)。在这方面，本发明的面罩的头部装备可以是本领域普通技术人员已知的任何头部装备。在这方面，可以设想本发明的面罩包括有用于将面罩固定到使用者头部的装置，该装置包括第一耳钩和第二耳钩、附接到第一耳钩的第一带元件以及附接到第二耳钩的第二带元件，所述带元件连接到耳钩的前部并且定位在耳朵的从顶部到底部的大约中间位置，所述第一带元件延伸穿过面罩上的第一头部装备连接件，而所述第二带元件延伸穿过面罩上的第二头部装备连接件，并且所述第一带元件和第二带元件通过诸如滑动机构的连接装置连接在一起。当佩戴时，头部装备的定位、带元件附接点的定位以及带元件产生的可调节压力能够使得面罩密封件与使用者的面部保持接触。第一带元件和第二带元件均可以是单独的带或是一条带的其中一部分。
本发明还设想，面罩主体和前格栅元件是由可模塑的聚合物制成的。
本发明还设想，柔性滤芯由非织造纤维材料制成，并且非织造纤维材料可选自聚丙烯(PP)、人造纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。本发明进一步设想，柔性滤芯是颗粒过滤滤芯并带静电，并且可选地，可包括活性炭。此外，如上所述，如果认为优选或必要的话，加固物可以与滤芯一起使用以帮助定位滤芯并有助于防止滤芯在使用期间移动。
本发明设想了具有用于保持可拆卸的柔性滤芯的面罩的套件(kit)，该套件包括用于保持可拆卸的柔性滤芯的面罩及使用说明。面罩包括面向使用者面部的面罩主体，该面罩主体具有位于使用者的嘴巴和鼻子的前方(基本上向前)的开口。该开口包括为柔性滤芯提供支撑的多个支撑元件，以及位于面罩主体上的柔性密封件，该柔性密封件用于当佩戴面罩时在面罩和使用者的面部之间形成密封。前格栅元件能够拆卸和重新连接，并且包括支撑元件。当前格栅元件附接到面罩主体时，该支撑元件基本上与面罩主体的支撑元件对齐。前格栅元件和/或面罩主体的支撑元件均具有一个或多个凸起元件(具有或不具有精细抓握元件，以帮助定位和固定滤芯)。当前格栅元件连接到面罩主体时，面罩主体的支撑元件上的凸起元件和/或精细抓握元件(基本上)面向前格栅元件的支撑元件上的凸起元件和/或精细抓握元件(如果存在的话)。当前格栅元件附接到面罩主体时，柔性滤芯夹在前格栅元件和面罩主体之间，并且面罩主体的支撑元件上的凸起元件和前格栅元件的支撑元件对柔性滤芯施加压力，以防止柔性滤芯平行于柔性滤芯的平面移动。
附图说明
图1A示出了本发明的面罩的一实施例；
图1B显示了本发明的面罩的另一实施例；
图2A-图2C示出了图1A的面罩主体的前面(A)和侧面(B)以及具有凸起元件的支撑元件的横截面(C)；
图2D-图2F示出了图1B的面罩主体的前面(D)和侧面(E)以及具有凸起元件和销的支撑元件的横截面(F)；
图3A示出了图1A的面罩的拆解图；
图3B示出了图1B的面罩的拆解图；
图4A和图4B示出了本发明的面罩的面部密封件，其中(A)示出了密封件，(B)示出了密封件的横截面；
图5A示出了具有头部装备的图1A的面罩；
图5B示出了具有头部装备的图1B的面罩。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明。为了清楚起见，图中的部件的编号在后续附图中对于相同的部件不再重复，但是应从图中显而易见。
参见图1A和图1B，示出了本发明的面罩的实施例。面罩10具有面罩主体12和前格栅元件14。面罩主体具有柔软的柔性面部密封件15。前格栅元件具有支撑元件18a、用于头部装备的连接器20(即，带或类似物)和至少一个排气口格栅16a。可更换的过滤器元件22定位(即，夹在)面罩主体和前格栅元件之间。前格栅元件中存在孔或凹口24a，用于在组装面罩时接收面罩主体上的小块。
从图中可以看出，本发明的面罩的面罩主体的轮廓对应于使用者的面部，并且当使用者佩戴时，面罩主体具有一开口位于使用者面部的前方(即，使用者的嘴巴和鼻子前方)。由前格栅元件共用的开口容纳着滤芯22以及至少一个排气口16a。
本发明的面罩主体和前格栅元件可以由一种或多种可模塑的聚合物制成。任何合适的聚合物皆可使用。本领域已知的示例性聚合物包括但不限于聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚偏二氟乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(PC/ABS)和聚氨酯(PU)。
前格栅元件和相关的滤芯被设计成允许使用者舒适地呼吸所需的空气流。面罩的过滤面积取决于所用过滤材料的性质，但其表面积应为约6平方英寸至约15平方英寸、或者为约7平方英寸至约12平方英寸、或者为约8平方英寸至约10平方英寸。过滤材料应允许每次呼吸的空气流量为约0.5至约0.6升(L)、或约0.3L至约1.2L、或约0.4L至约1.0L、或约0.5L至约0.8L。当有适度运动时，如在工作期间，吸入和呼出的空气量可能增加和/或呼吸速率可能加快。
在优选实施例中，本发明的滤芯是柔性且纤薄的(即是柔性滤芯)。滤芯设计为用于过滤颗粒，以及在某些情况下过滤气味，使吸入的空气对使用者更加安全。本发明的滤芯可包括一种材料或基本上由一种材料组成或由一种材料组成。本发明的滤芯也可以包括一种以上的材料。例如，为了提供一种材料的外观，将多种材料交织在一起。在这方面，每种材料均可以为滤芯提供某些益处。例如，其中一种材料可以提供过滤性能，而另一种材料则可以在提供一定程度的刚性的同时仍然允许滤芯的柔性。还可以设想，滤芯可以由多于一种材料构成，并且这些材料可以彼此区分。例如，本发明的滤芯可以由纤维和活性炭构成，其中纤维提供过滤能力而活性炭则可以提供除臭能力。
用于本发明的过滤元件的合适材料包括但不限于聚丙烯(PP)，人造丝和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，以及本领域技术人员已知的其它材料。过滤元件材料可以是例如熔喷无纺布或纺粘型织物，以提供合适直径和密度的纤维。纤维可以构造成所需厚度的非织造材料并冲切成形。冲切工艺可以包括滤芯边缘的热密封，以防止纤维磨损或者散开。优选地，过滤材料能够带静电以帮助捕获颗粒。来自Superior Felt&Filtration(McHenry，II)的产品或等同物，可用于为过滤材料提供带静电性能。是一种表面带摩擦电的针刺毡，可过滤掉尺寸小至1微米、小至0.5微米或小至0.3微米的颗粒。
在一实施例中，可以设想滤芯的初始电阻应小于或等于在32LPM(100cm2样品)下的16.0mm H2O的电阻。NaCl渗透率在32LPM(100cm2样品)下不超过约1.5％。如本领域普通技术人员已知的，NaCl气溶胶渗透率是用以结合并固定颗粒的材料的静电容量的量度。本发明的滤芯的厚度为约1.0mm至3.0mm、或1.5mm至2.5mm。本发明的滤芯可以例如通过冲切或激光切割片卷的合适材料得到。进一步设想，本发明的滤芯的过滤材料能够捕获至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少98％或至少99％的空气传播颗粒。本发明的过滤材料的密度可以为50-1000g/M2、100-500g/M2、150–400g/M2或者为200–300g/M2。拥有适用于本发明的过滤材料的一个供应商是Superior Felt&Filtration(McHenry，II)。
滤芯优选是由非织造纤维制成的柔性元件。然而，可以设想，滤芯也可以由其他材料制成，例如编织纤维或泡沫(例如，具有恰当孔隙的开孔泡沫，以提供足够的颗粒过滤)。此外，滤芯可以由一种或多种材料构成。其中，基本上由一种材料构成的滤芯是指至少75％、至少85％或至少95％的一种材料组成。这些材料可以适用于颗粒过滤，或者能够提供其它有益效果，例如吸收气味或为滤芯提供强度或刚度。在这方面，滤芯可以具有一定程度的刚性，使得滤芯具有与它在面罩主体和前格栅元件之间占据的位置相同的整体形状和轮廓，同时仍然具有一定程度的柔性。
在这方面，在另一实施例中，可以设想滤芯是刚性的或半刚性的。半刚性在本文中定义为“坚硬且坚固至足以保持形状但可以弯曲”。当前格栅元件和面罩主体连接时，刚性或半刚性滤芯将具有前格栅元件和面罩主体之间的区域的整体形状。虽然制造成本更高，但在某些情况下，刚性或半刚性滤芯可以保护使用者免受可能刺穿柔性滤芯的较大颗粒的影响。在另一实施例中，设想的(柔性、刚性或半刚性的)滤芯包括增强纤维。如果使用的话，增强纤维可以由例如尼龙或其它高拉伸强度的材料构成。换言之，可选地，可以使用加固物以使得滤芯变硬且同时仍然允许一些柔性。
面罩的柔性密封件由柔软的柔性材料制成。Lovell等人的美国专利7,219,669中描述的柔软的柔性材料(其全部内容在此通过引用并入本文)便是适用于本发明的柔性密封件。简而言之，‘669专利中描述的材料是填充具有预定构型的模制材料的囊。以肖氏000级硬度为准，该材料的硬度计值小于约10。密封件通常配置有细长的冠部，以密封靠近于使用者鼻子底部的至少一个鼻孔的外部皮肤。该材料可以是硅树脂(silicone)。也可以使用本领域普通技术人员所知的其他材料，包括泡沫、橡胶和合适的柔性塑料。
本发明的面罩的密封件可具有独特的形状和几何图形(参见图4A和图4B的15)。例如，从横截面中，密封件近似或基本上呈“V”形或呈圆“V”形42。换句话说，代替具有普遍存在的现有技术圆形或圆形冠的密封件；本发明的密封件具有更尖锐、尖锐或尖的冠部。换句话说，本发明的密封件在横截面上不具有相等或基本相等的直径。本发明人已经发现，与现有技术的圆形密封件相比，本发明的密封件的形状能够为使用者的面部提供更好的密封效果。关于本发明的密封件，当佩戴面罩时，“V”的相对锐角(即“V”的尖端)相对于使用者的面部而定位。以另一种方式来描述密封件的形状，密封件呈抛物线形状，其或多或少为“V”形并且不是半圆形。本发明人已经发现，本发明的密封件的形状允许例如，在呼吸、说话或其他运动时，面罩在用户的脸部可以移动却不会破坏用户面部的密封。换言之，由于用户的面部运动，面罩主体可相对于使用者的面部移动，但是密封件将保持在使用者面部的适当位置。这点非常重要，因为每次面罩密封效果被破坏时，颗粒都会从缺口进入，并污染面罩下方区域的空气。
本发明的面罩的密封件还具有其他特征，以帮助将面罩密封到使用者的面部。如图4A中可见，密封件具有两个凸起或凸片40，其定位成使得当佩戴面罩时，其中一个凸起位于使用者鼻梁的任一侧。这些凸起或延伸部能够有效地密封该区域，该区域通常是指由于沿着整个长度具有相同形状的密封件的不完全或不良密封而易于泄漏的区域。尽管不受尺寸的限制，但是凸片通常为约3/4”至约11/4”长，并且从密封件的其余部分的冠部突出约1/8”至约1/4”。换言之，在密封件区域中，该“V”形或冠部比密封件的其余部分自面罩边缘延伸出大约1/8“英寸至大约1/4”英寸。
本发明的面罩还设有至少一个排气口。至少一个排气口优选地位于面罩的下部中心，以在佩戴面罩时定位在使用者的嘴巴和鼻腔的前方。对于用户的舒适度和用户依从性而言，这种定位很重要。排气阀的这种定位允许将呼吸过的空气直接从使用者的口腔和鼻腔排出面罩并进入外部环境。现有技术的面罩通常将排气口设置在面罩的侧面或者期望将作为排气介质的过滤材料翻倍(例如，一次性纸面罩便是以这种方式起作用)。这些现有技术的设计使得使用者呼出气体的水分凝结在面罩内。这使得即使短时间内因为任何理由而穿戴面罩时也会令人不舒服，并且经常导致使用者需要“重新定位”面罩以便未过滤的空气得以进入面罩以冷却和蒸发结露。相反地，本发明的设计则允许显著地减少或消除佩戴时在面罩内部形成的结露，从而使得其用户的依从性高于现有技术设计。本发明的面罩中的排气阀是可更换的(参见图3A和图3B中的标号16c)。
图2A、图2B、图2D和图2E所示的是面罩主体，其中前格栅元件被移除。在排气阀被移除的情况下可以看到排气口16b。在面罩主体的两侧各设有小块(nub)24b，前格栅元件上的孔能够固定在该小块24b之上。
面罩的前格栅元件通过两个或更多个附接点保持在面罩主体上。尽管本发明对于用于将前格栅元件附接到本发明的面罩主体的特定装置不作限定，但是如上所述，附接点可以是例如面罩主体上的凸出的小块或凸块，其适于塞进面罩的前格栅元件上的孔或凹口。本领域普通技术人员已知的其他连接方法，例如钩子、按扣、闩锁和钩子材料、摩擦或压力配件等，均可以结合在本发明中。此外，前格栅元件可以通过前格栅元件上的夹子保持在面罩主体上，夹子夹持在面罩主体中的开口的边缘(或者夹持在夹在前格栅元件上的面罩)。此外，在前格栅元件和面罩主体的顶部、底部或其他位置处可以设置一个或多个“小块和孔(或凹口)”附接点。如果前格栅元件由“小块24b和孔24a”保持，则前格栅元件卡扣到面罩主体上，将滤芯固定(夹持)在前格栅元件和面罩主体之间。其他连接装置的工作方式类似，即把滤芯固定在前格栅元件和面罩主体之间。
面罩主体和前格栅元件设置有多个支撑元件，用于为柔性滤芯提供支撑。当通过将前格栅元件安装在面罩主体上组装起面罩时，面罩主体的支撑元件可与前格栅元件的支撑元件对齐或基本对齐。此外，可以设想，面罩主体的支撑元件与前格栅元件的支撑元件尺寸相同或基本相同。
可选地，前格栅元件和/或面罩主体的支撑元件具有一个或多个凸起元件。当前格栅元件附接到面罩时，设置在面罩主体或前格栅元件的支撑元件上的凸起元件分别(基本上)面向相对的前格栅元件或面罩主体的支撑元件和/或凸起元件。凸起元件延伸至支撑元件的长度或者比支撑元件短。假如凸起元件比支撑元件短，则可以在支撑元件上设置多于一个的凸起元件。进一步设想，凸起元件能够在支撑元件上完全地(连续地)延伸。还可以设想，凸起元件设置在或不在面罩主体和/或前格栅元件围绕滤芯的边缘或周边的区域(参见例如图2A中的33)。凸起元件可以具有与支撑元件相同的宽度、或更宽又或更窄。凸起元件可以位于面罩主体支撑元件、前格栅元件支撑元件或两者均有。如果凸起元件位于面罩主体支撑元件和前格栅元件支撑元件上，则面罩主体上的凸起元件可以与前格栅元件上的凸起元件对齐并定位成彼此相对。还可以设想，凸起元件能够定位成使得当前格栅元件附接到面罩主体时，相应的、对齐的支撑元件上的凸起元件在彼此旁边定位。
凸起元件的边缘可以在一个或两个边缘上呈正方形，或者可以在一个或两个边缘上呈圆形。在任何情况下，本发明的面罩的支撑元件的凸起元件通过将滤芯夹持在(即夹紧)面罩主体的支撑元件和前格栅元件的支撑元件之间而在支撑元件处对滤芯施加压力。由这种设计施加的压力能够有效地防止滤芯的位置在平行于滤芯的平面上有所滑动或移动到任何明显的程度。图2C示出了具有凸起元件的支撑元件的横截面。
面罩主体的支撑元件18b上可以看到凸起元件(用标号32在图2A中示出)。图2B中，从另一角度示出支撑元件和凸起元件。图2C中，示出了其中一个面罩主体支撑元件18b的横截面，其中凸起元件32的示例清晰可见。
凸起元件和/或支撑元件还可包括多个，例如模制和/或附接的突起(protrusion)。突起可以是类似于例如凸块、柱、销等。这些突起在本文中称为“精细抓握元件”(例如，参见图2D和图2E中的34)。顾名思义，精细抓握元件是面罩主体和/或前格栅元件与滤芯局部高度接触的点。如果在面罩主体和前格栅元件上均设有精细抓握元件，则面罩主体的精细抓握元件能够与前格栅元件的精细抓握元件对齐，或者与前格栅元件的精细抓握元件交错(不对齐)。图2F中，示出了其中一个面罩主体支撑元件18b的横截面，其中凸起元件32和精细抓握元件34的示例清晰可见。
在某些情况下，可以设想凸起元件的长度非常短，其中多个凸起元件位于支撑元件。该实施例中，凸起元件用作精细抓握元件。
本发明的面罩的滤芯夹持在面罩主体和面罩的前格栅元件之间。支撑元件向滤芯施加压力并将滤芯保持在面罩中的适当位置并且防止滤芯在基本垂直于滤芯或滤芯平面对角线的方向上移动。如果存在凸起元件和/或精细抓握元件，进一步地将有助于把滤芯保持在适当位置。
可以设想，面罩主体和前格栅元件的支撑元件覆盖或夹持面积不超过滤芯表面积的约50％、40％、30％、20％、15％、10％、5％或2％。虽然不限于任何特定尺寸，但可以设想，面罩主体和前格栅元件的支撑元件不宽于约3/16英寸、1/8英寸、3/32英寸或1/16英寸。宽度被定义为当从正面(即，当面罩被佩戴时面向使用者)观察面罩时可见的支撑元件的侧面。虽然不限于任何特定尺寸，但可以设想，面罩主体的支撑元件约为1/8至1/4英寸深或约3/16英寸深，并且前格栅元件的支撑元件约为3/32至5/32英寸深或约1/8英寸深。
该至少一个排气口(16b)由横向构件与周向支撑件组成，该周向支撑件用于保持排气阀不会折回到面罩中。在一实施例中，在横向构件的中心设有用于固定排气阀的柱，该柱可以具有一个或多个凸起，例如一个或多个倒钩或“T”形凸起，以将该阀保持在适当位置。同样地排气口可以具有两个垂直于横向构件的凸起，并且能够定位在与横向构件相同的平面、或者在排气阀平面的上方，以在呼气期间将阀保持在适当位置。排气阀由柔软、柔性、纤薄的橡胶或橡胶类材料(许多实例是本领域普通技术人员已知的)组成。如果存在的话，排气阀还设有用于装配到柱上的中心孔。在一些实施例中，排气阀(参见图3A和图3B所示的16c)是可更换的。例如，从面罩主体移除前格栅元件之后，排气阀可以从柱上拉出，将新的排气阀安装在柱上，并且如果需要，可以通过拉伸将其放置就位。
面罩和面罩主体的前格栅元件可以通过本领域已知的任何合适的方法可逆地彼此附接。优选的方法是通过将卡扣元件接合在一起而将前格栅元件卡扣到面罩主体上。在一实施例中，卡扣元件包括位于面罩主体上的小块或凸块24a以及位于前格栅元件上的接收孔24b。在本发明的一实施例中，小块和孔分别位于面罩不同部件的侧面。其中，一个小块与一个孔结合在一起构成附接点。使用者可以通过在面罩一侧邻近附接点处或在附接点处从面罩主体提起前格栅元件，进而从面罩主体移除前格栅元件。在一实施例中，前格栅元件设有位于接收孔附近的凸起或凸片。在另一实施例中，带附接点位于附接点附近。使用者能够提起凸片25(或带附接点)以帮助从面罩主体上移除前格栅元件。一旦前格栅元件被移除，便能够更换已使用的滤芯。例如通过将其中一个孔(第一孔)定位在面罩主体上的相应小块(第一小块)，并将前格栅元件按压到面罩主体使得第二孔“扣住”第二小块，从而实现面罩的前格栅元件的更换。在一实施例中，前格栅元件可从面罩主体完全移除。在另一实施例中，前格栅元件通过铰接或系接在面罩主体上而允许部分地从面罩主体上移除。
如上所述，滤芯的更换能够在移除面罩主体的前格栅元件之后实现。可以通过夹取和提起滤芯来移除使用过的滤芯。在一实施例中，新滤芯设有位于滤芯的顶部边缘处的凸片。参见图3A，可以在前格栅元件的顶部看到凸片槽30a。如图3A所示，滤芯上的凸片30b插入凸片槽中。图3B示出了当需要时可以定位凸片槽30a和凸片30b的位置。随后将滤芯定位在前格栅元件上，使得其覆盖支撑元件之间的开口，其中滤芯的孔放置在排气口上方的排气口。随后将前格栅元件固定到面罩主体上以牢固地保持滤芯，如上所述。
头部装备(即，带子等)用于附接到本发明的面罩的前格栅元件。如果用户佩戴面罩，这种设计将有助于把前格栅元件固定到面罩主体。而且带子是可调节的，以方便用户使用。一条或多条带可以由一段或多段弹性柔顺材料制成，并且佩戴时能够形成连续的环。图5A和图5B示出了本发明的面罩的头部装备的实施例。
进一步并且优选地，头部装备可以如图5B所示。图5B中所示的头部装备优于本领域已知的头部装备，因为它可长时间使用且可调节和佩戴舒适。如图5B所示的头部装备的特点是：1)耳钩主要向耳朵后部而不是耳朵顶部施加压力，这对使用者而言佩戴会更加舒适；2)附接带(在此称为第一带元件和第二带元件)可以(优选地)是可拉伸的(即，弹性的)以及3)通过滑动机构或其他调节装置能够容易地调节长度，从而允许用户调节带子以获得最大的舒适感。其他调节装置可包括例如按扣、纽扣、钩环紧固件等等。本发明的头部装备的耳钩的形状是新颖的且并不显而易见(例如，参见图5B所示)。该形状由本发明的发明人设计，以使施加到耳朵的力的中心位于略低于耳朵后部的中点的位置。此外，在耳钩前部的带附接点的位置被设计成定位和保持施加到耳朵的力的中心略低于耳朵后部的中点。当佩戴时，头部装备的定位、带附接点的定位以及带元件产生的可调节压力能够使得面罩密封件与使用者的面部保持接触。第一带元件和第二带元件均可以是单独的带或是一条带的其中一部分。
此外，本发明的头部装备与本发明的面罩密封件结合，并且与本领域普通技术人员已知的现有技术的头部装备形成鲜明对比，在允许使用者不会破坏其面部的面罩密封的情况下，通过使用头部装备的带子的调节装置能够调节施加在使用者面部的面罩压力。
进一步地，本发明涉及了一套件，其包括了一个或多个面罩、替换滤芯以及使用说明。
术语“约”和“大约”既包括所引用的数字也包括浮动的±20％、±10％、±5％或±2％。
即使没有明确说明任何特定值，任何序列或数字范围都包括该序列或范围中的所有值。
本发明在此仅说明性地描述，其可以在缺少本文未具体公开的任何要素或限定的情况下适当地实施。因此，例如，本文中的术语“包括”、“基本上由......组成”和“由......组成”的每个实例均可以用其他两个术语中的任一个替换。同样地，单数形式“一”，“一个”和“所述”包括复数指代关系，除非上下文另有明确规定。因此，例如，文中提及的“所述面罩”可包括一个或多个面罩，其在本文中描述和/或在阅读本公开后对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。
在不脱离所要求保护的本发明的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员将能够想到本文所述内容的变型、修改和其他实施方式。因此，本发明并非由前面的说明性描述所限定，而是由以下所附权利要求的精神和范围限定。

Claims (19)

1.一种用于保持可拆卸柔性滤芯的面罩，所述面罩包括：
a.面罩主体，所述面罩主体的轮廓与使用者的面部相对应，所述面罩主体具有基本上位于使用者的嘴巴和鼻子前方的开口，所述开口具有多个支撑元件，用于为柔性滤芯提供支撑；
b.柔性密封件，所述柔性密封件位于面罩主体上，以便在佩戴面罩时在面罩和使用者面部之间形成密封；
c.可拆卸且可重新连接的前格栅元件，所述前格栅元件包括支撑元件，当所述前格栅元件连接到所述面罩主体时，所述支撑元件基本上与面罩主体的支撑元件对齐，所述前格栅元件和/或面罩主体的支撑元件设有一个或多个凸起元件和/或精细抓握元件，其中当所述前格栅元件连接到所述面罩主体时，面罩主体的所述支撑元件基本上面向所述前格栅元件的支撑元件；
d.当所述前格栅元件附接到面罩主体时可夹持在前格栅元件和面罩主体之间的柔性滤芯，其中面罩主体的支撑元件和/或前格栅元件的支撑元件上的凸起元件和/或精细抓握元件基本上防止柔性滤芯平行于柔性滤芯的平面移动。
2.根据权利要求1所述的面罩，其中，所述柔性滤芯基本上包括一种材料。
3.根据权利要求1所述的面罩，其中，所述柔性密封件位于所述面罩主体，以便在所述面罩佩戴时在所述面罩与使用者面部之间形成大致V形的密封。
4.根据权利要求3所述的面罩，其中，所述柔性材料在面罩主体的邻近于使用者鼻子的位置处设有延伸部。
5.根据权利要求1所述的面罩，其中，所述面罩主体包括单向阀，以允许释放呼出的空气。
6.根据权利要求6所述的面罩，其中，当佩戴面罩时，所述单向阀位于使用者嘴巴的前方。
7.根据权利要求1所述的面罩，其中，所述面罩包括用于将面罩固定到使用者头部的装置。
8.根据权利要求7所述的面罩，其中，用于将面罩固定到使用者头部的所述装置连接到前格栅元件。
9.根据权利要求1所述的面罩，其中，所述面罩主体和所述前格栅元件由可模制的聚合物制成。
10.根据权利要求2所述的面罩，其中，所述柔性滤芯由非织造纤维材料制成。
11.根据权利要求10所述的面罩，其中，所述非织造纤维材料选自聚丙烯、人造纤维和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
12.根据权利要求1所述的面罩，其中，所述柔性滤芯是颗粒过滤芯并带静电。
13.根据权利要求1所述的面罩，其中，所述滤芯还包括活性炭。
14.根据权利要求1所述的面罩，其中，柔性密封件具有位于所述面罩顶部附近的两个凸片或延伸部，使得当由使用者佩戴时，所述两个凸片位于使用者鼻子的相对侧。
15.根据权利要求1所述的面罩，其中，所述支撑元件夹持的面积不大于柔性滤芯表面积的约10％。
16.根据权利要求7所述的面罩，其中，用于将面罩固定到使用者头部的所述装置包括第一耳钩和第二耳钩、附接到所述第一耳钩的第一带元件以及附接到所述第二耳钩的第二带元件，所述第一带元件延伸穿过面罩上的第一头部装备连接件，而所述第二带元件延伸穿过面罩上的第二头部装备连接件，并且所述第一带元件和第二带元件与调节装置连接。
17.根据权利要求1所述的面罩，其中，当所述面罩主体和前格栅元件均包括所述精细抓握元件时，所述面罩主体的精细抓握元件与前格栅元件的相关精细抓握元件对齐。
18.根据权利要求1所述的面罩，其中，当面罩主体和前格栅元件均包括所述精细抓握元件时，面罩主体的精细抓握元件不与前格栅元件的精细抓握元件对齐。
19.一种具有用于保持可拆卸的柔性滤芯的面罩的套件，该套件包括：
a.面罩，所述面罩包括：
i.面罩主体，所述面罩主体的轮廓与使用者的面部相对应，所述面罩主体具有基本上位于使用者的嘴巴和鼻子前方的开口，所述开口具有多个支撑元件，用于为柔性滤芯提供支撑；
ii.柔性密封件，所述柔性密封件位于面罩主体上，以便在佩戴面罩时在面罩和使用者面部之间形成密封；
iii.可拆卸且可重新连接的前格栅元件，所述前格栅元件包括支撑元件，当所述前格栅元件连接到所述面罩主体时，所述支撑元件基本上与面罩主体的支撑元件对齐，所述前格栅元件和/或面罩主体的支撑元件设有一个或多个凸起元件和/或精细抓握元件，其中当所述前格栅元件连接到所述面罩主体时，面罩主体的所述支撑元件基本上面向所述前格栅元件的支撑元件；
iv.当所述前格栅元件附接到面罩主体时可夹持在前格栅元件和面罩主体之间的柔性滤芯，其中面罩主体的支撑元件和/或前格栅元件的支撑元件上的凸起元件和/或精细抓握元件基本上防止柔性滤芯平行于柔性滤芯的平面移动；以及
b.使用说明。
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