CN1684739B - 紧急逃生面罩 - Google Patents

Abstract

一种让人能呼吸过滤后空气的逃生面罩，包括：A、一个可折叠成口袋大小的、能套在整个头上的头罩，包括：1、一个由不透气的透明塑胶膜材料制成的袋子，2、包括至少一层有效抵抗微生物的抗菌过滤层和至少一层活性碳过滤层的多层过滤组件，所述过滤组件通过袋子上的孔粘附在袋子上，戴上面罩后孔的位置正好在嘴和鼻子处，3、一个嵌入在过滤组件内的呼气阀；和B、不和袋子连接的、分离的圆周的且具有弹性的密封装置，围绕颈部密封袋子，并能调节头部上的袋子以便减少头罩内的自由空间，并调节呼气阀对准嘴唇。

Description

紧急逃生面罩

近几年在世界各地的恐怖活动愈演愈烈，恐怖分子使用的武器也越来越尖端。特别是在2001年9月11日，纽约的世贸中心双子塔倒塌之后，人们更担心恐怖袭击会采用生化武器。因此需要给人们提供一种简单而方便的紧急装置以防突然的生化恐怖袭击。本发明提供一种个人的、简单的、可折叠的防护面罩，用于阻隔空气中妨碍正常呼吸的不明微粒或微生物。

发明背景

市场上有很多种不同类型的防护面罩，它们包含永久的或可置换的过滤器。这类面罩可以是防尘口罩或者防毒面具。危险的污染物可能是烟尘或烟雾、化学物质、细菌性或病菌性的微生物。关于这一类面罩的详细信息可以在呼吸防护装置的欧洲标准(EN-132-1991～EN-141)中找到。很多面罩都有一个严重的缺点，就是他们大而且笨，而且大多数是泡状的(2.2.1.2EN-134：1990)以便适合人脸。它们不能很轻便地放在口袋或手袋中，而是运送或存放在特殊设计的盒子或袋子中。市场上还有一些面罩是平的而且可折叠的，但是它们不能气密地密封，空气不仅从过滤器，还从面罩和脸部皮肤之间的空隙进入，特别是在鼻子的区域。因为通过过滤器吸气和呼气是很困难的，这些面罩通常只防护一种特别的危险元素，例如微粒、特殊的化学物质或微生物。当面罩是套在胡须、非规则形状或尺寸的脸上时，大部分面罩的功效就大大地降低了。如果面罩不是很合适地贴在脸上的话，空气就会通过开口处或空隙处进入，而不是通过过滤器渗入。

许多面罩配备有呼气阀，这是一种单向阀以便呼出空气而穿过面罩。现有的大部分的呼气阀通常都是刚性的，这会增加面罩的尺寸，使得面罩大而且笨，不方便携带。

现有技术

美国专利4038979公开了一种头罩型面罩，它有一个可拆卸的框架式过滤器。

美国专利4643182公开了一种防护面罩，它由多孔的非织物玻璃过滤器以及包括气体吸收物质的粘合剂制成。其中一个实施例公开了一个头罩型面罩，在其底部有一摺边，穿入一根拉绳以便沿着颈部拉紧头罩。

美国专利5140980讲述了一种包括多层过滤组件的头罩型面罩，多层过滤组件装配在一个刚性的支撑架上，密封装置缚在头罩的底部。

美国专利6158429公开了一种由弹性织物制成的呼吸头罩，该弹性织物可以阻止液体和空气中微粒污染物的渗入，却允许湿气渗透和热传递。该头罩还包括至少一个HEPA(高效空气微粒过滤器)，至少一个透明镜头和一个呼吸气流阀。

WO 01/62344公开了一种暴露在生物战用毒剂中的表面防污方法。该方法是将污染的空气通过一个采用季铵化合物的过滤系统。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种简单的、便宜的个人面罩，该面罩在各种各样的污染空气中能保护人体呼吸，不管污染物是烟尘、不明微粒、化学或生物用剂，还是它们的混合物。

本发明的另一个目的是提供一种能适应任何使用者脸部尺寸或形状的面罩，它保护整个头部和所有腔道，包括眼睛和耳朵，而且只允许空气通过过滤器从外面进入。

本发明的另外一个目的是提供一种头罩，该头罩可以折叠成口袋大小，例如手帕，该头罩可以随时放在口袋或钱包里携带，以便在紧急时取出使用。

本发明的又一个目的是提供一种便宜的、每个人都买得起的头罩。

为了完成以上目的，根据本发明提供一种在包含烟尘、不明微粒、化学和/或生物用剂或这些混合物的污染空气的情况下能让人呼吸过滤后的空气的面罩，所述面罩包括：

a.一个可折叠成口袋大小并在展开时能套住整个头部的头罩，所述头罩包括：

1.一个由不透气的透明塑胶膜材料制成的袋子；

2.一个多层过滤组件，所述多层过滤组件包括至少一层含有效抵抗微生物的抗菌过滤层和至少一层含活性碳的过滤层；

3.一个嵌入在过滤组件内的呼气阀；和

b.分离的圆周的且具有弹性的密封装置，所述密封装置不连接在头罩上，所述密封装置围绕着颈部密封袋子，能调节袋子覆盖在任何尺寸的头部，减少头罩内部的自由空间，并使呼气阀对准嘴唇。

面罩通过过滤器由嘴或鼻子吸入过滤后的空气，将吸入含有化学物或微生物的污染空气的危险性降低到最小。呼气阀使得呼气更容易并减少面罩内部蒙雾和湿气的累积。而且，也减少了面罩内部二氧化碳的累积，空气也不允许进入面罩。因为袋子是弹性的，袋子由薄的塑胶膜制成，它可以容易地折叠并放在口袋中或者钱包里，准备随时使用。

同时，因为害怕窒息人们通常不愿意将塑胶袋子罩在脑袋上，这是可以理解的，本发明的头罩由透明材料制成，并结合过滤器组件和呼气阀，使人们可以看见外部并舒适地吸气和呼气。因此，该头罩可以安全地套在头上并覆盖住脸。袋子/头罩的底部延伸到颈部区域，并在此处密封，在下文会有进一步描述。

袋子/头罩可以由任意透明的塑胶膜制成，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯等。也可以是不同的透明塑胶膜迭层在一起制成袋子。最好是使用已知的能阻挡气体渗入的塑胶，如聚酯、聚酰胺等，或者是包含其中一种的迭层。

在本发明最佳实施例中，袋子是由迭层膜制成的，其中至少有一外层是热封膜，如聚乙烯，和一层聚酰胺或其他阻气膜层。这样的迭层膜可以将膜和过滤器组件热封在一起，阻止污染空气通过密封口渗入。三明治似的迭层是最常使用的，外层膜是热封层，内膜是阻气层，如聚酰胺。这样的迭层膜还可以在外层聚乙烯层和聚酰胺层之间插入与聚乙烯和聚酰胺相容的膜层，构成五层迭层膜。这样的迭层膜的一大优点就是在震动或碰撞的时候不会裂开或发出响声，两层迭层膜则有可能会裂开或起皱。另一大优点是，这种“三明治”式迭层膜，外两边是同种膜，可以避免双金属效应，不会很容易起皱或有折痕，使得非常方便地套在头上。

尽管最佳的头罩是完全透明的，当然袋子的后部和没有对着眼睛的其他部分，不一定非要透明的。

在过滤组件中，过滤层可以由织物或者人造的非织物材料制成，还有纸或者其他任意用于制造防毒面具中过滤器的材料。过滤层可以是圆的、方的、长方形的或者其他不规则形状。

过滤组件最好包含多层过滤层。一层用于预过滤，将大颗粒滤出，并不阻止空气到达更敏锐更精密的下一层。下一层将一微米或更小的微细颗粒滤出。还有一层还有活性碳，能将气味、化学物质、烟尘等滤出。至少还有一层过滤层含有抵抗微生物的活性物质，例如抗菌材料双氯苯双胍己烷(Chlorhexidine)或氯化十六烷基吡碇(Cetylpyridinium Chloride，CPC)。这一层将通过的微生物消灭。实际上，里层的位置安排并不重要，因为每一层都履行自己的过滤功能，但是，用于滤出更大颗粒的预过滤层最好放在过滤较小颗粒的那一层之前。也有可能将两层的特征合并在一层上，甚至将所有过滤层功能都合并集中在一层上，它同时含有活性碳、防止微细颗粒通过的阻抗性，甚至含有抗菌剂。

一个最佳的过滤组件是四层过滤层。它有两层相似的非织物粘胶聚酯纤维构成的外层，用于滤出超过2微米的物质。在它们上面吸附有抗菌材料。还有一层含有活性碳的里层，和一微细粒子过滤层，用于滤出超过0.3微米的物质。这四层过滤层的结合在防止微生物侵入方面是特别有效的。基于这四层过滤组件，有研究表明，这四层有协同增强效应，能防止12种微生物的侵入，有效功效达到99％至100％。在同一体系下若使用单独的每一层，微生物的侵入增加40％，仅仅阻止了60％的微生物侵入。

附图描述

图1是本发明头罩型面罩的示意图；

图2-4是头罩型面罩的不同实施例示意图；

图5是过滤组件的横截面示意图；

图6是带有呼气阀的过滤器的俯视图；

图7是呼气阀的横截面示意图；

图8是呼气阀的另一个实施例的示意图；

图9是图8所示的呼气阀带有一保护盖的示意图；

图10是呼气阀保护盖的俯视图。

实施例描述

参见图1至图4，所示为本发明的头罩型面罩10。袋子形状的头罩10在顶部12密封，在底部14开口。顶部12可以是方形的(如图1)，微弧形的(如图2)或者是多边形的(如图3)。图中所示的一对弹性带15和17是用来在颈部收紧头罩底部14的。在打开或者带上头罩的时候，实际上只需要一根弹性带就可以了，另外一根是作为贮备以防第一根断裂或者丢失。弹性带15和17是和折叠好的头罩10在同一个包装里一起提供的。

当头罩10套在头上后，将弹性带15张开，在头罩10外从头往下朝颈部位置拉。然后松开弹性带15，固定在袋子的底部，并围绕着颈部密封住塑胶头罩。弹性带可以由橡胶制成。除了因为简单和功能之外，弹性带15无需和袋子相连接，也无需在袋子的底部，这样可以允许弹性带的灵活放置。对于特别的用户，袋子可能比实际需要稍长，即使如此，弹性带也可以将头罩密封，在袋子和头部之间留有最小的空隙。如果扎紧装置附在头罩的底部，如现有技术，那么面罩的封口或扎紧就在袋子的底部，那么对于特别的用户如果袋子过长，即使在颈部位置扎紧密封，也会留有空间积存呼气。而在本发明，袋子的边缘被拉下，弹性带束紧在袋子边缘以上数厘米，和其他现有技术相比，大大减少了头罩内的积存空气。单独的弹性带可以使面罩最适宜地吻合头部并密封住头罩。另外，由于不同的头部尺寸，呼气过滤器并不能总是对准嘴和鼻子。圆形的袋子便能很方便地调整/放置过滤器的位置，如果需要，通过上下拉拽袋子的前层以便大致对准嘴和鼻子。当过滤器对准嘴和鼻子后，在颈部需要重新调整弹性带，以便将积存空气量减到最少，因为在头部周围多余材料造成的松垮会积存空气。如果第一根弹性带丢失或者断裂，第二根弹性带17可以使用，也可以一起使用，因为它可以给头罩更进一步的密封。

和刚性面罩相比，本发明的另外一个优点是，当袋子从头上取下来的时候，袋子可以从里面翻到外面，只触摸到没有污染的那一面。一旦使用者确信可以安全地取下面罩时，只要拿袋子的里面便可以取下，因此避免触摸到可能已经被污染的外层。最终的结果是被污染的表面朝内，袋子可以安全地丢弃。

面罩大致的尺寸如下：高460毫米，宽365毫米。

面罩可以折叠到最小尺寸大约10～12.5厘米×9～11厘米×1～2厘米。因此它可以放入钱包。折叠的面罩也可以被真空密封并放入“易开”型小袋中。

如图4所示的最佳实施例，方形顶部的两个上半角16被热封13封闭，而形成一个拱顶形的上部。此实施例在生产制造上可以简化成，生产出连续的具有袋子直径的套袖，然后切割成袋子大小，并在一个步骤中完成密封顶部12和上半角16。上半角16是多余的，但也不需要切除。在袋子的一面，距离顶部12并靠近中心的位置，即大致是一般人们嘴的位置处，是一个过滤组件18，在下文中会有介绍。一个呼气阀20嵌入在过滤组件18中。最佳实施例中，头罩型面罩10由五层迭层膜制成：聚乙烯、多乙酸乙烯酯、聚酰胺、多乙酸乙烯酯、聚乙烯。聚乙烯和聚酰胺通常是不相容的，多乙酸乙烯酯将聚乙烯和聚酰胺结合在一起，而形成一层容易热封的膜，因为聚乙烯在最外层。

参见图5和图6，所示为过滤组件18，其包括四层过滤层22、24、26和28。过滤层22和28是一样的，它们都是粘胶聚酯纤维衬质，将大于2微米的颗粒滤出。过滤层22和28还都浸透有抗菌材料，最好是0.3％～0.7％双氯苯双胍己烷盐或者0.3％～0.7％氯化十六烷基吡啶。过滤层24是一个非织物聚酯垫子，用于过滤大于0.3微米的微粒。过滤层26是一含有活性碳(200克/平方米)和114克/平方米碳的非织物聚酯垫子。过滤层22和28置于外层，过滤层24和26可以交替放在其中。图6所示的过滤组件18大致106毫米长(x)和90毫米高(y)，呼气阀20的直径大致32毫米。

参见图7，呼气阀20的托架32插入过滤组件18的孔中，穿过所有的过滤层并从过滤组件18的一端伸出。闭合环41在过滤组件的另一端夹紧在托架32上。一个弹性的蘑菇形隔板36恰好地按扣在托架32中，并由托架32中的凸出物33握住，正好啮合在蘑菇柄38的槽隙里。因此，当呼出的空气通过呼气阀20，蘑菇形隔板36的弹性端35被抬起，空气便流出呼气阀20。只要一停止呼气，弹性端35又重新压下来，密封住空气进入过滤器的入口。呼气阀的托架34周围都是刚性的而且远远厚过面罩的其余部分。这个附加的不灵活性防止阀20在呼吸或面部运动过程中弯曲或扭曲。圆顶形隔板36一直保持弹性，而托架34则稳固在一个合适的地方。

图8所示为另一个实施例的呼气阀20a，弹性隔板50不是圆顶形的而是平的，并有加强筋52。对于这个较小刚性的平板状隔板50来说，更容易回到闭合位置而密封空气的入口。

参见图9和图10，图8所示的呼气阀20a加有一保护盖60，防止隔板50擦伤或其他变形。保护盖60是一个刚性的平环62(如图10)，有三个等距的十字杆64穿过环62的中心66。在十字杆64的末端有管脚68，它正好和阀的卡箍69啮合并固定住。保护盖60是重要的部件，因为在将弹性带从头上往下拉拽箍紧在颈部的过程中，隔板50很可能被手指或弹性带刮伤或受损。

可以理解地，以上描述的形状和尺寸仅仅是示范作用，其他形状和尺寸也可以被认为在本发明的范围之内。

为匹配本发明，还可以采用一种不同的过滤系统。除了本发明建议的吸气过滤层，面罩还可以配备有常用的“螺旋式”或“卡口式”连接器，它们可以附在如1991年标准EN-132和EN-135定义的复合过滤器上。过滤组件可以单独提供以连接在面罩上，也可以和面罩形成一个整体。连接器还可以用于连接面罩和新鲜空气供给管，如标准EN-135-1991定义。和传统的面罩相比，如标准EN-132-1991到EN-405，本发明的优点是，相对于EN标准的面罩，本发明的面罩简易而且便宜。其简易性在于“一个尺寸适合所有”，可以保护整个头部及其腔道。即使标准EN-132-1991到EN-405所描述的头罩型面罩完全不同而且不建议本发明面罩。

呼气阀最好对准嘴和鼻子，这样呼出的气体就可以直接从面罩中排除，而不会和留存在袋子中的吸入的空气混合。因为要排除的气体不是很容易能穿过袋子内的过滤器，所以呼气阀是必要的。如果没有呼气阀，呼出的气体要经过过滤器而离开面罩，这会降低活性炭过滤层的功效，因为呼出气体中的湿气会被活性炭部分吸收。呼气阀允许空气单方向通过，并且阻止空气从外面渗入面罩。在面罩内呼气阀是圆形或者长方形的。

面罩/袋子的底部箍紧在颈部周围，也阻止了外面的空气进入面罩。在颈部有数种方法密封袋子/头罩，但是如果要在紧急情况下戴上袋子/头罩，只有快速的方法可以接受。

一种方法是在后层中心部位，增加两根带子15和17(图1)在袋子/头罩的底部，绕过袋子/头罩的外层围绕颈部绑紧，带子可以是弹性的。

另一种方法是，将袋子/头罩的下底部摺起，并沿着底部一圈缝上缝线，将细带或细绳穿入缝边内。将袋子/头罩戴上头部后，拉紧细带或细绳，塑胶便聚集在颈部周围。

还有一种方法是，增加一个粘贴带，将袋子/头罩底部边缘粘贴在颈部。

有研究表明在外层过滤层增加0.03％的CPC，会消灭各种细菌和细菌孢子，不管它们是从过滤器外还是从里面(靠近嘴和鼻子处)滋生的。

表1显示不同的被测微生物的尺寸大小(平均值和标准差)；球形细菌的直径；杆菌或孢子的长度和宽度。

表1

微生物种类                                            尺寸(微米)

科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii)                   0.70±0.08

化脓链球菌(Streptococcus pyogenes)                    0.80±0.16

荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)                 1.50±0.49×0.51±0.03

粘质沙雷菌(Serratia marcescens)                       1.10±0.60×0.37±0.04

嗜热脂肪杆菌芽胞(Bacillus stearothermophilus spores)  0.86±0.13×0.53±0.04

克氏杆菌孢子(Bacillus clausii spores)                 1.01±0.13×0.57±0.05

枯草杆菌芽孢(Bacillus subtilis spores)                1.25±0.15×0.58±0.07

表2显示负增长或可忽略的增长的结果。

表2

外层过滤层上产生的生长抑制晕环

微生物种类                                样本1          样本2

大肠杆菌(Escherichia coli)                0mm            0mm

肠炎沙门氏菌(Salmonella enteritidis)      0mm            0mm

粘质沙雷氏杆菌(Serratia marcescens)       0mm            0mm

奇异变形杆菌(Proteus mirabilis)           1mm            1mm

荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)     0mm            0mm

科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii)       2mm            2mm

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)     3mm            2,9mm

化脓链球菌(Streptococcus pyogenes)        2mm            2mm

海氏肠球菌(Enterococcus hirae)            10mm           11mm

枯草杆菌(Bacillus subtilis)               2mm            2mm

克氏杆菌(Bacillus clausii)                8mm            8mm

嗜热脂肪杆菌(Bacillus stearothermophilus) 8mm            9mm

以上公开的内容涉及本发明最佳实施例，为了公开本发明，本发明选择的例子意欲包括所有变化和更改，其中的更改并没有偏离本发明创造的范围。

Claims (26)

1.一种逃生面罩，用于在含有烟尘、不明颗粒、化学物质和/或生物用剂或这些的混合物的污染空气中人们可以呼吸过滤后的空气，所述面罩包括：

A.一个可折叠到口袋大小的展开时能套在整个头上的头罩，所述头罩包括：

1.一个由不透气的透明塑胶膜材料制成的袋子；

2.一个可以过滤污染空气或微粒的过滤组件；

3.一个呼气阀；和

B.分离的圆周的且具有弹性的密封装置，所述密封装置不连接在袋子上，所述密封装置围绕颈部密封袋子，并能调节头部上的袋子以便呼气阀对准嘴唇且同时减少头罩内的空气空间。

2.如权利要求1所述的面罩，其特征在于，所述透明塑胶膜材料是由一层以上的塑胶材料的迭层制成。

3.如权利要求2所述的面罩，其特征在于，所述透明塑胶膜材料是由不透气聚合物膜夹在聚乙烯膜层之间的迭层制成。

4.如权利要求3所述的面罩，其特征在于，所述不透气聚合物膜是聚酰胺膜。

5.如权利要求4所述的面罩，其特征在于，在聚乙烯膜层和聚酰胺膜之间还包括粘合剂膜。

6.如权利要求1～4中任一项所述的面罩，其特征在于，所述头罩仅仅在戴上后对准眼睛、嘴和鼻子的部位是透明的。

7.如权利要求1所述的面罩，其特征在于，所述过滤组件是粘附在袋子上的。

8.如权利要求7所述的面罩，其特征在于，所述过滤组件是热封在袋子上的。

9.如权利要求1所述的面罩，其特征在于，所述过滤组件是多层过滤组件，包含至少一层有效抵抗微生物的抗菌过滤层和至少一层活性碳过滤层。

10.如权利要求9所述的面罩，其特征在于，所述过滤组件包括一层活性碳过滤层并夹在两层消除微生物的抗菌过滤层之间。

11.如权利要求9或10所述的面罩，其特征在于，所述抗菌过滤层的抗菌材料是双氯苯双胍己烷或氯化十六烷基吡啶。

12.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于，当戴上面罩后所述过滤组件位于鼻子和嘴的部位。

13.如权利要求9～10中任一所述的面罩，其特征在于，所述抗菌过滤层能滤出大于2微米的微粒。

14.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于，还包括能阻止大于0.3微米的微粒通过的过滤层。

15.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于，所述呼气阀嵌入在过滤组件内。

16.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于，当戴上面罩后所述呼气阀位于嘴唇的位置。

17.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于，所述呼气阀包括一个具有弹性圆周端的弹性隔板，所述隔板恰好扣在框架的托架中，允许呼出的气体抬起所述圆周端并让呼出的气体通过，当呼出的气体停止流动时，所述圆周端回复到原始位置，防止外面的空气通过阀。

18.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于，所述密封装置是一个弹性带。

19.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于，所述密封装置是两个弹性带。

20.如权利要求18所述的面罩，其特征在于，所述弹性带具有同一尺寸和强度，当将弹性带套在颈部时，所述弹性带可以很好地密封住又防止使用者窒息。

21.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于所述密封装置是胶粘带。

22.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于，当所述面罩没有使用时，所述面罩可以折叠成一只折叠的手帕大小。

23.如权利要求1～4或7～10中任一所述的面罩，其特征在于，从头上取下面罩后，所述面罩从里面向外翻地形成一个袋子，从而被污染的外表面朝里。

24.如权利要求1所述的面罩，其特征在于，所述过滤器由一个过滤器连接元件替代，用于附加到一个复合过滤器心子或者滤毒罐上。

25.如权利要求24所述的面罩，其特征在于，所述过滤器连接元件是螺旋式或“卡口式”连接器。

26.如权利要求1～4、7～10或24～25中任一所述的面罩，其特征在于，还包括一个用于连接新鲜空气供给管的入口，用以代替过滤器或者附加在过滤器上。

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