CN112121323A - 一种动态密封呼吸防护面罩 - Google Patents

Abstract

一种动态密封呼吸防护面罩，包括主壳体(1)、过滤单元(2)、密封单元(3)，还包括至少一个可接触到密封单元口区(33)的弹力单元(4)；弹力单元(4)一端与主壳体(1)连接，另一端与密封单元(3)连接，使用者闭口时下颌关节闭合，因系带(B)拉力，面部口区皮肤与主壳体密封单元口区(33)紧密接触，弹力单元(4)受到密封单元口区(33)相应部分的压迫发生形变和或位移并弹性储能；而开口时下颌关节开启，带动面部口区皮肤向下向后移动，部分解除了对弹力单元(4)的压迫，弹性势能释放，弹力单元(4)发生反向的形变和或位移从而驱动密封单元口区(33)同步的向下向后移动，实现了与面部口区皮肤的动态密封。

Description

一种动态密封呼吸防护面罩

技术领域

本发明涉及一种动态密封呼吸防护面罩,具体涉及一种能过滤空气中颗粒物的装置,属于医疗卫生及日常防护用品技术领域。

背景技术

为应对空气中的有害颗粒物，佩戴各种呼吸防护面罩已经是人类常规选择；除了过滤单元本身的过滤效果外，密封性是呼吸防护面罩品质保证的关键；现有技术中较好的呼吸防护面罩其密封单元可与使用者面部皮肤充分静态贴合，实现了理想的适形密封效果，而当使用者开口说话或开口吸气时下颌骨运动带动口区皮肤向下向后移动，局部脱离了密封单元口区从而形成缝隙，此缝隙虽可随闭口而随即消除，但呼吸风险因此而生；开口说话或开口吸气期间形成的缝隙可使外部环境大量的气体连带其中的致病颗粒物不经过滤而吸入人体。

为解决现有呼吸防护面罩无法与面部皮肤动态贴合的缺陷，彻底消除说话或开口吸气时吸入空气中致病颗粒物的风险，急需开发出一种动态密封呼吸防护面罩，切实保障呼吸安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态密封呼吸防护面罩，包括主壳体、过滤单元、密封单元，密封单元至少周边与面部皮肤适形贴合，密封单元与皮肤接触的部分由连为一体的鼻区、口区及口鼻过渡区组成；面罩扣盖在面部后可将呼吸道开口与外部隔离，形成过渡的呼吸外腔，过滤单元与主壳体密封连接，使过滤后的外部空气先流入呼吸外腔后再进入呼吸道；主壳体直接或间接连有系带，所述间接连有系带是指通过与主壳体连接的面壳体上设有系带，使用时系带固定于头部产生拉力，使密封单元压向面部皮肤并密封贴合；为了实现动态密封，还包括至少一个可接触到密封单元口区的弹力单元；弹力单元由扭簧、压簧、簧片等弹力部件驱动，弹力单元一端与主壳体连接，另一端与密封单元连接，所述连接可以是直接连接也可间接连接，使用者闭口时下颌关节闭合，因系带拉力，面部口区皮肤与主壳体密封单元口区紧密接触，弹力单元受到密封单元口区相应部分的压迫发生形变和或位移并弹性储能；而开口时下颌关节开启，带动面部口区皮肤向下向后移动，部分解除了对弹力单元的压迫，弹性势能释放，弹力单元发生反向的形变和或位移从而驱动密封单元口区同步的向下向后移动，实现了与面部口区皮肤的动态密封；本发明中所述的主壳体、过滤单元等结构均可由一个或多个部件构成；主壳体也可与密封单元融合为一个部件，通常主壳体的硬度至少大于密封单元与皮肤接触的柔性部分，当密封单元与使用者面部轮廓极为适形时硬质的密封单元也可实现密封贴合；弹力单元也可以不是独立的组件，而是密封单元上一个局部可以定向释放弹力的结构，如局部被压缩后可以复原的皱褶。

过滤单元呈单个的叶片状与主壳体密封连接，也可将呈叶片状的前叶与后叶密封连接而成组件后再与主壳体密封连接。

弹力单元作用目标区域位于与下唇下皮肤相接触的密封单元口区部分或位于与两侧面颊皮肤相接触的密封单元口区部分；弹力单元可直接或间接作用于目标区域，间接作用是指弹力单元直接作用于与皮肤不直接接触的密封单元再将力传递到与皮肤相接触的密封单元口区部分。

为了弹力单元能够顺利移动，更好的释放弹力，主壳体上与弹力单元连接的区域设有开口或容纳腔，从而增加弹力单元活动空间。

为了更好的弹力传导，避免过于柔性的密封单元将弹力部分吸收而损失，弹力单元通过一硬质的连接座与密封单元口区相连。

为增加活动自由度，便于调节，更好的实现动态密封，弹力单元为关节型弹力单元，可以是一节也可多节，包括球窝关节、滑车关节、椭圆关节、鞍状关节等；弹力单元与主壳体或密封单元之间也可以是便于安装和调节的插拔式的连接。

考虑密封单元在使用者开口时同步位移的力学平衡，对称的方案是设计左右两组弹力单元分别作用于密封单元接触使用者左右面颊的区域。

为了更好的发挥弹力单元的作用，密封单元口区设有至少一道与边缘平行的皱褶，使得密封单元口区更易于在弹力单元驱动下而紧贴皮肤，同步移动。

为了便于密封单元在使用者开口时顺利移动，密封单元上部与主壳体紧密连接，而密封单元下部与主壳体游离，从而使密封单元口区易于被弹力单元驱动。

进一步的，密封单元上部与下部过渡的区域设有至少一道横向的皱褶进一步便于密封单元口区的移动。

为了充分利用空气负离子尤其是负氧离子，呼吸外腔还连有负离子单元，至少负离子单元的负离子发生端如碳刷、金属片尖端等暴露于呼吸外腔，近距离释放负离子且周边均为过滤后的空气，负离子产出及人体利用率最高。

为了充分湿化及温化吸入的干冷空气，还设置有水凝胶单元，至少水凝胶单元中的水凝胶部件直接暴露于呼吸外腔或设置在呼吸外腔外邻近过滤单元处，使用者每次呼出的湿热气体中的部分水蒸汽会在水凝胶表面凝聚，部分热量会被水凝胶吸收，吸气时水分再蒸发热量再释放混入干燥气流中。

考虑解决使用者面部封闭可能出现的闷热不适，还包括含有空气过滤部件的风机单元，风机单元的开口与呼吸外腔连通，感觉闷热时启动该单元，外部凉空气被送入呼吸外腔带走部分热量后经由呼吸外腔周边区域的透气口和或过滤单元流出面罩，透气口设有空气过滤部件。

进一步的，风机单元通过密封单元口区延伸出的波纹连接管与呼吸外腔连通。

为了美观，还包括使用时扣盖于主壳体之上薄片状的面壳体，弹力单元和系带可连接在主壳体或面壳体之上。

本发明的有益效果在于：面罩密封单元在与使用者面部皮肤充分静态贴合的基础上，通过弹力部件的弹力释放驱动密封单元口区在使用者开口时随下颌骨同步的向下向后移动，移动期间密封单元始终与皮肤贴合，实现了理想的呼吸防护面罩与面部皮肤动态密封的效果，彻底消除现有各类面罩在说话或张口时吸入空气中致病颗粒物的风险，保障了呼吸安全；同时可在过滤后的空气中生成负离子；可温化、湿化吸入气体，也可主动散热。

附图说明

并不局限本发明的附图如下：

图1A：剖面示意现有技术的面罩闭口时状态

图1B：剖面示意现有技术的面罩开口时状态

图1C：示意现有技术的面罩

图1D：实施例1剖面示意闭口状态

图1E：实施例1剖面示意图开口状态

图2A：实施例2示意图

图2B：实施例2示意图

图3A：实施例3示意图

图3B：实施例3示意图

图4A：实施例4示意图

图4B：实施例4示意图

图5：实施例5示意图

图6A：实施例6示意图

图6B：实施例6示意图

图7A：实施例7示意图

图7B：实施例7示意图

图7C：实施例7示意图

具体实施方式：

图1A示意现有技术的呼吸防护面罩闭口时状态，面罩M由主壳体1、过滤单元2、密封单元3构成，过滤单元2由过滤膜片22经过滤单元支架21与整体凹向使用者面部的薄壁的主壳体1密封连接，主壳体1周边连有密封单元3，密封单元3通常为柔性材料如硅橡胶、热塑性弹性体等制成，至少周边翻折与面部皮肤适形贴合，如图1C所示，密封单元3与皮肤接触的部分由连为一体的鼻区31、口区33及口鼻过渡区32组成；面罩M扣盖在面部后可将呼吸道开口与外部隔离，形成过渡的呼吸外腔0，过滤单元2与主壳体1密封连接，使过滤后的外部空气先流入呼吸外腔0后再进入呼吸道；主壳体1通过连接扣结构1B连有系带B，挂耳或套接与头部固定面罩M，使用时系带固定于头部产生拉力，使密封单元3周边压向面部皮肤并密封贴合；图1A中闭口状态，下颌骨旋转中心点Ha与下颌骨前下方对应下唇下皮肤固定的标记点Hb之间的连线Hc与水平线L存有夹角α，以密封单元3作用于下唇下方的A点为例，密封单元口区33的密封点A1与下唇下皮肤对应点A2重合，标记点Hb与皮肤对应点A2相对位置不变；而当使用者开口时，如图1B所示，下颌骨以旋转中心点Ha为中心旋转，标记点Hb及皮肤对应点A2向下向后移动，水平线L与连线Hc之间的夹角α增大为夹角β，密封单元口区33的密封点A1与下唇下皮肤对应点A2分离，形成局部的缝隙G，吸气时面罩M的呼吸外腔0与外部环境空气之间形成相对负压，可驱动一部分空气不经过滤单元2而直接由间隙G进入呼吸外腔0再进入呼吸道，即使是非气溶胶性质的飞沫也易于被这种吸气负压吸入，产生呼吸风险；密封单元3与皮肤接触的部分也可以是气囊或液囊结构。

实施例1：

图1D：本发明实施例1示意闭口状态，为了实现动态密封，面罩M设有一个可驱动密封单元口区33的弹力单元4；本例中弹力单元4作用于密封单元口区33对应下唇下的区域33a，弹力单元4为密封单元口区33的一部分皱褶状结构的弹力单元4a，本例的弹力单元4a不是独立的部件或组件，而是弹性材料制作的密封单元3的局部结构改变，皱褶状结构的弹力单元4a在系带B(图略)作用下被一定程度压缩并弹性储能，而使用者开口时如图1E，下颌关节开启，带动面部口区皮肤向下向后移动，部分解除了对皱褶状结构的弹力单元4a的压迫，弹性势能释放，弹力单元4a发生反向的形变和位移从而驱动密封单元口区33对应下唇下的区域33a同步的向下向后移动，密封单元口区33的密封点A1与下唇下皮肤对应点A2在开口过程中始终重合，实现了与面部口区皮肤的动态密封，保证了呼吸防护效果。

实施例2：

如图2A、2B所示，本例主壳体1上连接左右两组可更替的过滤单元2，每组过滤单元2由具有空气过滤作用的呈叶片状的前叶221与后叶222密封连接而成，前叶221与后叶222间设有内支架23，由前叶221与后叶222围合成的过滤单元2内部空间20通过内支架23筒状延伸而成的连通口24与呼吸外腔相连，叶片可由纺粘无纺布、熔喷无纺布、纺粘无纺布三层复合而成，前叶221与后叶222也可预先制成向一侧弯曲的立体叶片状，两个叶片在边缘密封连接二者因固有形状而不会或不易贴合；本例的弹力单元4由可进行类似关节转动的组件构成，朝向使用者左右面颊各一，对称或接近对称的发挥作用；弹力单元4一端固定于主壳体1之上，一端连于密封单元口区33外侧面，关节型弹力单元4的第一节4b与主壳体1连接，弹力单元第二节4c具体通过一硬质的连接座43与密封单元口区33外侧面连接，可以是固定一体的连接也可是可转动的连接，硬质的连接座43可更好的将力传递，第一节4b与主壳体1之间、第一节4b和第二节4c之间设有扭簧E，主壳体1上与弹力单元4连接的区域设有开口104，从而增加弹力单元4活动空间，如图2B，使用者闭口时下颌关节闭合，因系带(图略)拉力，面部口区皮肤与主壳体密封单元口区33紧密接触，弹力单元4受到密封单元口区33相应部分的压迫而是第一节4b和第二节4c靠近，扭簧E收紧储能，当使用者开口时，下颌关节开启，带动面部口区皮肤向下向后移动，部分解除了对关节型弹力单元4的压迫，扭簧E弹性势能释放，使弹力单元4第一节4b和第二节4c展开，通过弹力单元4第二节4c驱动密封单元口区33对应下唇下的区域33a同步的向下向后移动，密封单元口区33的密封点A1与下唇下皮肤对应点A2在开口过程中始终重合，实现了与面部口区皮肤的动态密封，为了减少阻力更好的发挥弹力单元4的作用，密封单元3鼻区31与口区33之间的口鼻过渡区域32设有横向的皱褶321便于密封单元3口区33的移动；密封单元鼻区31对应部分与主壳体1紧密连接，而密封单元口区33对应部分与主壳体1游离；密封单元口区33设有数道与边缘平行的皱褶331，使得密封单元口区33更易于在弹力单元4驱动下而紧贴皮肤同步移动。

实施例3：

如图3A、3B所示，与实施例2最大的不同是弹力单元4由球窝关节组件构成，具体是弹力单元4一端固定于于主壳体1之上，一端通过一硬质的连接座43连于密封单元口区33外侧面，弹力单元第二节4c末端为一球头44嵌入硬质的连接座43上的球窝430内，球头44可在球窝430内一定范围转动更好的调节受力方向；关节型弹力单元4的第一节4b与主壳体1连接也可以是球窝连接(图略)，本例中主壳体1设有容纳腔100便于关节型弹力单元4在其内活动；当然，关节型弹力单元4也可以是一节关节，通过球窝连接调节受力角度。

实施例4：

如图4A、4B所示，与前述实施例的最大不同是还包括扣设于主壳体1之上的面壳5，由可压缩簧E1制成的弹力单元4一端与面壳5连接，一端与密封单元口部33连接。

实施例5：

如图5所示，为了充分利用空气负离子尤其是负氧离子，与前述实施例的最大不同是呼吸外腔0还连有负离子单元N，负离子单元N由发生器N2、连线N3、负离子发生端N1组成，负离子单元N的负离子发生端N1如碳刷、金属片尖端等暴露于呼吸外腔0，近距离释放负离子且周边均为过滤后的空气，负离子产出及人体利用率最高。

实施例6：

如图6A、6B所示，为了充分湿化及温化吸入的干冷空气，与前述实施例的最大不同是，还包括水凝胶单元W，由水凝胶壳体W2及其内的水凝胶部件W1组成，本例图示水凝胶单元W设置在呼吸外腔0外，左右两组过滤单元2之间，图6A所示呼出的气流如箭头所示经水凝胶壳体W2上的多个开口W3流经水凝胶部件W1表面，使用者每次呼出的湿热气体中的部分水蒸汽会在水凝胶表面凝聚，部分热量会被水凝胶吸收，图6B局部剖视显示箭头所示吸气时空气流向，吸气时水凝胶部件W1表面的水分再蒸发热量再释放混入干燥气流中从而起到温化及湿化空气作用；也可将水凝胶单元W中的水凝胶部件W1直接暴露于呼吸外腔0。

实施例7：

如图7A、7B、7C所示，考虑解决使用者面部封闭可能出现的闷热不适，还包括含有空气过滤部件F1、风机F2的风机单元F，风机单元F的开口F0与呼吸外腔连通，圆柱状的风机单元F固定并穿越主壳体1，如图7B所示通过密封单元口区33延伸出的波纹连接管332与呼吸外腔0连通，波纹连接管332易于压缩和展开，从而不会影响弹力单元4驱动的密封单元口区33的移动，图7C示出张口状态，波纹连接管332同步延伸展开。

当使用者感觉闷热时启动该单元(按键图略)，外部凉空气被送入呼吸外腔0带走部分热量后经由呼吸外腔0周边区域的透气口01也可经过滤单元2流出面罩M，透气口01设有透气口空气过滤部件011。

Claims (16)

1.一种动态密封呼吸防护面罩，包括主壳体(1)、过滤单元(2)、密封单元(3)，密封单元至少周边与面部皮肤适形贴合，密封单元(3)与皮肤接触的部分由连为一体的鼻区(31)、口区(33)及口鼻过渡区(32)组成；面罩(M)扣盖在面部后可将呼吸道开口与外部隔离，形成过渡的呼吸外腔(0)，过滤单元(2)与主壳体(1)密封连接，使过滤后的外部空气先流入呼吸外腔(0)后再进入呼吸道；主壳体(1)直接或间接连有系带(B)，使用时系带(B)固定于头部产生拉力，使密封单元(3)压向面部皮肤并密封贴合；其特征在于,还包括至少一个可接触到密封单元口区(33)的弹力单元(4)；弹力单元(4)一端与主壳体(1)连接，另一端与密封单元(3)连接，使用者闭口时下颌关节闭合，因系带(B)拉力，面部口区皮肤与主壳体密封单元口区(33)紧密接触，弹力单元(4)受到密封单元口区(33)相应部分的压迫发生形变和或位移并弹性储能；而开口时下颌关节开启，带动面部口区皮肤向下向后移动，部分解除了对弹力单元(4)的压迫，弹性势能释放，弹力单元(4)发生反向的形变和或位移从而驱动密封单元口区(33)同步的向下向后移动，实现了与面部口区皮肤的动态密封。

2.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，过滤单元(2)呈单个的叶片状与主壳体(1)密封连接，或由呈叶片状的前叶(221)与后叶(222)密封连接而成后再与主壳体(1)密封连接。

3.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，弹力单元(4)作用目标区域位于与下唇下皮肤相接触的密封单元口区部分或位于与两侧面颊皮肤相接触的密封单元口区部分。

4.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，主壳体(1)上与弹力单元(4)连接的区域设有开口(104)或容纳腔(100)，从而增加弹力单元(4)活动空间。

5.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，弹力单元(4)通过一硬质的连接座(43)与密封单元口区(33)相连。

6.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，弹力单元(4)为关节型弹力单元。

7.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，弹力单元(4)为左右两组分别作用于密封单元(3)接触使用者左右面颊的区域。

8.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，密封单元(3)口区(33)设有至少一道与边缘平行的皱褶(331)，使得密封单元(3)口区(33)更易于在弹力单元(4)驱动下贴紧皮肤同步移动。

9.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，密封单元(3)鼻区(31)与主壳体(1)紧密连接，而密封单元(3)口区(33)与主壳体(1)游离，从而使密封单元(3)口区(33)易于被弹力单元(4)驱动。

10.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，密封单元(3)鼻区(31)与主壳体(1)紧密连接，密封单元(3)鼻区(31)与口区(33)之间的口鼻过渡区(32)设有横向的皱褶(321)便于密封单元(3)口区(33)的移动。

11.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，呼吸外腔(0)还连有负离子单元(N)，至少负离子单元(N)的负离子发生端(N1)暴露于呼吸外腔(0)。

12.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，还包括水凝胶单元(W)，至少水凝胶单元(W)中的水凝胶部件(W1)直接暴露于呼吸外腔(0)或设置在呼吸外腔(0)外邻近过滤单元(2)处。

13.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，还包括含有空气过滤部件(F1)的风机单元(F)，风机单元(F)的开口(F0)与呼吸外腔(0)连通。

14.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，还包括含有空气过滤部件(F1)的风机单元(F)，风机单元(F)通过密封单元口区(33)延伸出的波纹连接管(332)与呼吸外腔(0)连通。

15.根据权利要求1所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，呼吸外腔(0)周边区域设有至少一个透气口(01)，透气口(01)设有透气口空气过滤部件(011)。

16.根据权利要求1-15任意一项所述的动态密封呼吸防护面罩,其特征在于，还包括使用时扣盖于主壳体(1)之上薄片状的面壳体(5)，弹力单元(4)和系带(B)可连接在主壳体(1)或面壳体(5)之上。

Images