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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schutzhauben und Halsdichtungen
zur Verwendung in Schutzhauben, und insbesondere Schutzhauben mit
Halsdichtungen zur Verwendung darin, in welchen eine Mehrkomponenten-Halsdichtung
an die Kopfabdeckung oder den Haubenabschnitt der Schutzhaube angeschweißt ist.
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Es
gibt eine ständig
zunehmende Bedrohung einer Freisetzung von chemischen und biologischen Kampfstoffen
an öffentlichen
Orten wie beispielsweise Bürogebäuden und
Untergrundbahn-Systemen. Als ein Ergebnis dieser Entwicklung wird
es zunehmend wichtig, die Nutzer dieser Räume mit Notfall-Schutzvorrichtungen
gegen solche Wirkstoffe zu versehen. In diesem Zusammenhang stellen
sogar ein kurzes Einatmen und eine kurze Einwirkung auf die Augen
durch in der Luft befindliche giftige chemische und biologische
Wirkstoffe (beispielsweise in Verbindung mit einer terroristischen
Aktivität
eine ernste Bedrohung für
ungeschützte Individuen
dar. Beispielsweise sind Wirkstoffe wie beispielsweise Sarin in
so geringen Dosen wie 100 mg/m3-Minute tödlich.
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Während es
gut bekannt ist, Gasmasken als Schutz gegen chemische und biologische
Kampfstoffe zu verwenden, wurden Hauben für diesen Zweck typischerweise
nicht verwendet. Von einer Anzahl von Schutzhauben wird jedoch behauptet,
dass sie einen wirksamen Atem- und Augenschutz gegen giftige Substanzen bereitstellen,
welche in Umgebungen mit Rauch und Feuer vorliegen. Eine solcher
Vorrichtungen ist in dem US-Patent Nr. 5,226,409 beschrieben. Wie
man sagt, ist diese Vorrichtung für einen Schutz gegen giftige Dämpfe geeignet
und beinhaltet eine vierlagige geschichtete Kopfabdeckung. Die Kopfabdeckung
ist in ihrem Aufbau röhrenförmig und
weist ein geschlossenes Oberteil und ein unteres Ende mit einer
Halsdichtung mit einer Öffnung
auf, um den Einstieg des Benutzers in die Haube zu ermöglichen.
Die Halsdichtung beinhaltet einen flachen elastomeren (beispielsweise
aus Naturgummi oder Silikongummi) ringförmigen Ring mit einer kreisförmigen Öffnung in
seiner Mitte und einen mittleren Flansch, der sich von der Öffnung senkrecht
zur Oberfläche
des Rings nach oben erstreckt. An dem Umfang erstreckt sich ein
Umfangsflansch nach unten und allgemein senkrecht zu der Oberfläche des
ringförmigen
Rings und ist an die Seitenwand der Kopfabdeckung gebunden. Es ist
jedoch praktisch unmöglich,
ein vernetztes Elastomer mit einem Thermoplast zu verschweißen.
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US-Patent
Nr. 5,146,636 beschreibt eine Hitze- und Rauchschutzhaube mit einer
taschenförmigen Kopfabdeckung,
welche aus einem hitzebeständigen,
gasundurchlässigen
Folienmaterial (das Polyimid ist) gefertigt ist, welche Hitze- und
Rauchschutzhaube dazu ausgebildet ist, lose über den Kopf des Trägers zu passen.
Die Schutzhaube beinhaltet auch einen Filter (Aktivkohle-Gewebe),
welcher in einer Öffnung
der Haubenabdeckung bereitgestellt ist, um giftige Substanzen und
schädliche
Bestandteile von der vom Träger
eingeatmeten Luft zu entfernen. Ein ringförmiger flammhemmender Kragen
(gefertigt aus beispielsweise einem aromatischen Amid) ist an dem
Umfang der Kopfabdeckung angebracht und ein elastischer Halsdichtungsabschnitt (beispielsweise
Latex- oder Neoprenlatexfolie) ist an der Öffnung der Kopfabdeckung angebracht.
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US-Patent
Nr. 4,683,880 offenbart eine Schutz-Kopfabdeckung mit einem transparenten
röhrenförmigen Abschnitt
aus KAPTON von DuPont (einem Polyimidfilm). Die Schutzabdeckung
weist ein geschlossenes oberes Ende und einen unteren Kragenabschnitt
auf, welcher dazu ausgebildet ist, wenigstens über den Kopf des Benutzers
zu passen. Eine nachgiebige, ringförmige Halsdichtung (beispielsweise
Silikonfolie) ist haftend an das Innere der röhrenförmigen Kopfabdeckung gebunden.
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US-Patent
Nr. 5,113,854 offenbart einen Schutzhaubenaufbau als Atemschutz
gegen Rauch und schädliche
Gase. Der Aufbau beinhaltet eine klare Teflonfilm-Haube mit einer
Gaswaschkapsel (scrubber canister) und einem Auslassventil. Eine
Halsdichtung ist mit der unteren Randkante der Haube verbunden.
Eine federartige (spring-like) Umreifung ist ebenfalls mit der unteren
Randkante der Haube verbunden. Ein Latz wird von der federartigen
Umreifung getragen und hält
einen Sauerstofferzeuger. Eine von dem unteren Randabschnitt der
Haube getragene Halsdichtung ist mit dem Hals des Benutzers im Eingriff,
wenn die Haube über
den Kopf des Benutzers gezogen wird.
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Gewisse
der in gegenwärtig
erhältlichen
Hauben verwendeten Materialien sind allgemein nicht geeignet, einen
Schutz gegen chemische und biologische Kampfstoffe bereitzustellen.
Außerdem
sind die Halsdichtungsabschnitte gegenwärtig verfügbarer Schutzhaubenvorrichtungen
unangemessen an der Kopfabdeckung der Schutzhauben angebracht. In
dieser Hinsicht muss die Halsdichtung nicht nur gegenüber giftigen
Wirkstoffen undurchlässig
und hinreichend elastisch sein, um einen weiten Bereich an Kopfgrößen aufzunehmen,
sondern sie muss auch sicher an der Haubenabdeckung befestigt sein.
In vielen aktuellen Schutzhauben, wie beispielsweise oben beschrieben,
wird ein haftendes Binden verwendet, um die Halsdichtung direkt
an der Haube zu befestigen. Bei solch einer Befestigung ist es jedoch
sehr schwierig, eine angemessene chemische Haftbindung (adhesive
Bond) zwischen dem Kopfabdeckungsmaterial (beispielsweise ein Polyimid
oder ein Fluorpolymer) und einem elastischen Halsdichtungmaterial
aufrecht zu erhalten. Im Laufe der Zeit nimmt die Stärke der
Haftbindung mit dem Kopfabdeckungsmaterial ab, wodurch es giftigen
Wirkstoffen möglich
ist, in die Haube einzudringen. Diese Erscheinung wird beschleunigt,
falls die Haube bei einer erhöhten
Temperatur gelagert wird (beispielsweise oberhalb von 105°F).
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Daher
ist es wünschenswert,
Schutzhauben zu entwickeln, welche die obigen Probleme wesentlich
reduzieren oder beheben.
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Gemäß einem
Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Halsdichtung zur Verwendung
in einer Schutzhaube bereit, umfassend: einen inneren Abschnitt
mit einem Durchlass zum Überziehen,
wobei der innere Abschnitt aus einem elastomeren Material gefertigt
ist, um eine Dichtung um den Hals eines Benutzers zu bilden; und
einen äußeren Abschnitt,
welcher getrennt von dem inneren Abschnitt gebildet ist und direkt
an dem inneren Abschnitt anhaftet, wobei der äußere Abschnitt aus einem von
dem Material des inneren Abschnitts unterschiedlichen Material gebildet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des äußeren Abschnitts
ein widerstandsfähiges
Material ist, welches direkt mit einem Hauben-Abdeckungsmaterial
verschweißbar
ist. In einer Ausführungsform
ist das elastomere Material des inneren Abschnitts ein Latexmaterial. Der äußere Abschnitt
kann beispielsweise aus einem thermoplastischen Material gefertigt
sein. In einer Ausführungsform
ist das thermoplastische Material ein Polyurethan, wie beispielsweise
ein Polyurethan auf Polyester-Basis.
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Gemäß einem
anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Schutzhaube
bereit, umfassend: einen Kopfabdeckungs-Haubenabschnitt und eine Halsdichtung,
welche um einen Umfang einer unteren Öffnung in der Kopfabdeckung
herum verschweißt
ist, wobei die Halsdichtung einen inneren Abschnitt mit einem Durchlass
zum Überziehen
umfasst, wobei der innere Abschnitt aus einem elastomeren Material
gefertigt ist, um eine Dichtung um den Hals eines Benutzers zu bilden;
und einen getrennt von dem inneren Abschnitt und aus einem von dem
inneren Abschnitt unterschiedlichen Material gebildeten und direkt
an dem inneren Abschnitt anhaftenden äußeren Abschnitt, dadurch gekennzeichnet,
dass das Material des äußeren Abschnitts direkt
mit dem Kopfabdeckungs-Material verschweißt ist.
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Die
Kopfabdeckung kann beispielsweise aus einem Material gefertigt sein,
welches gegen biologische und chemische Kampstoffe widerstandsfähig ist.
Die Schutzhauben der vorliegenden Erfindung sind jedoch in allgemein
jeder Umgebung verwendbar, in welcher es wünschenswert ist, einen Benutzer
gegen eine Versehrung durch giftige Gase zu schützen. Die Kopfabdeckung kann
beispielsweise ein Laminat-Material sein. In einer Ausführungsform
umfasste die Kopfabdeckung eine Nylonschicht zwischen zwei Polyvinylchloridschichten.
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Die
Kopfabdeckung der Schutzhaube kann auch eine an den Benutzer anzupassende
Optik, einen flexiblen Napf mit Halteriemen, um den Mund-/Nasenbereich
des Benutzers abzudecken, ein direkt an der Haube befestigtes luftreinigendes
Element, um giftige, in der Luft befindliche Substanzen von einem
eingeatmeten Luftstrom zu entfernen, sowie einen an dem Boden der
Haube angebrachten Kragen, um den Benutzer mit zusätzlichem
Schutz vor giftigen Subtanzen zu versehen, umfassen.
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Die
erfindungsgemäße Halsdichtung
ist über
den Kopf eines Benutzers gespannt und bildet eine Dichtung um den
Hals des Benutzers, um zu verhindern, dass giftige Wirkstoffe in
das Innere der Schutzhaube eindringen. Die Halsdichtung ermöglicht es
dem Benutzer, seinen Kopf leicht in das Innere der Schutzhaube hineinzuführen und
bildet auch vorzugsweise eine luft- und gasdichte Dichtung zwischen
der Schutzhaube und dem Kopf des Benutzers. Die erfindungsgemäße Zweikomponenten-Halsdichtung
behebt mittels eines neuartigen Zwischenkragens oder äußeren Abschnitts
aus beispielsweise einem Urethanpolymer auf Polyester-Basis die
Notwendigkeit, die Halsdichtung an ein Kopfabdeckungs-Material (vorzugsweise
ein Material mit einer hohen chemischen Widerstandsfähigkeit)
mittels Heften oder Haftbinden zu verbinden.
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Die
erfindungsgemäßen Schutzhauben
stellen eine robustere Halsdichtung bereit, als sie an aktuellen Schutzhauben
verfügbar
ist. Die erfindungsgemäßen Schutzhauben
stellen einem Einzelnen auch einen ausgezeichneten Atem- und Augenschutz
gegen die giftigen Wirkungen vieler Wirkstoffe bereit, einschließlich chemischer
oder biologischer Kampfstoffe, welche beispielsweise bei einem Terrorangriff
freigesetzt werden können.
Die erfindungsgemäßen Schutzhauben
können
ohne Leistungseinbuße
zusammengelegt über
lange Zeiträume
in unterschiedlichen Umgebungen gelagert werden und in solchen Umgebungen
verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Schutzhauben sind leichtgewichtig,
flexibel und kompakt und ermöglichen
beispielsweise eine Lagerung in der Schreibtischschublade und eine
Verwendung durch Personen innerhalb von Gebäuden und jeglicher anderen
abgeschlossenen Struktur. Desgleichen ermöglicht die Kompaktheit und Tragbarkeit
der Schutzhauben der vorliegenden Erfindung es den Benutzern, die
Schutzhauben mit sich oder in ihren Fahrzeugen zu tragen. Die Halsdichtung
oder die Schutzhauben der vorliegenden Erfindung können überdies
leicht einen breiten Querschnitt der Bevölkerung aufnehmen, einschließlich Bart-
und Brillenträgern. Noch
weiterhin können
die Schutzhauben der vorliegenden Erfindung rasch für eine schnelle
Verwendung in einem Notfall übergezogen
werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird, zusammen mit ihren Merkmalen und einhergehenden
Vorteilen, am besten angesichts der folgenden ausführlichen
Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen gewürdigt und
verstanden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Schutzhauben-Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung.
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2A ist
eine Draufsicht eines äußeren, thermoplastischen
Rings einer Halsdichtung der Schutzhauben-Vorrichtung von 1.
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2B ist
eine seitliche Querschnittsansicht des äußeren Rings von 2A.
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3A ist
eine Draufsicht eines inneren, elastomeren Rings der Halsabdichtung
der Schutzhauben-Vorrichtung
von 1.
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3B ist
eine seitliche Querschnittsansicht des inneren Rings von 3A.
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4A ist
eine Draufsicht der zusammengesetzten Halsdichtung der Schutzhauben-Vorrichtung
von 1.
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4B ist
eine seitliche Querschnittsansicht der zusammengesetzten Halsdichtung
von 4A.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Erfindungsgemäße Schutzhauben-Vorrichtungen
weisen vorzugsweise unter anderem die folgenden Merkmale auf: einwandfreies
Passen für
einen Querschnitt der Gesellschaft; angemessener Schutz beim Verlassen
einer möglicherweise
giftigen Umgebung; ungehinderte Sicht beim Tragen; einwandfreies
Funktionieren nach einem Lagern für lange Zeiträume; und
leichtes und schnelles Überziehen.
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Die
Wirksamkeit solcher Schutzhauben hängt von einer Anzahl Faktoren
ab, einschließlich
der folgenden: der Widerstandsfähigkeit
der Kopfabdeckung und des unteren Kragens gegen Durchdringen und
Eindringen giftiger Wirkstoffe; der Wirksamkeit ihres luftreinigenden
Elements beim Entfernen giftiger Substanzen aus einem eingeatmeten
Luftstrom; und der Fähigkeit
der Halsdichtung der Vorrichtung, eine einwandfreie Dichtung aufrecht
zu erhalten.
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Um
diese Merkmale bereit zu stellen, umfasst die Schutzhaube 10 vorzugsweise
eine Kopfabdeckung 20, welche vorzugsweise aus einem chemisch
widerstandsfähigen
Material, wie beispielsweise einem dreischichtigen Laminat (Polyvinylchlorid-Nylon-Polyvinylchlorid),
gebildet ist, und welche lose über
den Kopf des Trägers
passt. Wie unten beschrieben, stellen solche Materialien einen Schutz
gegen eine Reihe giftiger Wirkstoffe bereit, einschließlich chemischer
und biologischer Kampfstoffe, welche bei einem terroristischen oder militärischen
Angriff freigesetzt werden könnten.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte monolithische Optik 30 (welche
beispielsweise aus gepresstem poliertem Polyvinylchlorid gefertigt
sein kann) von optischer Qualität
ist beispielsweise in dem Sichtbereich der Haube 10 angeschweißt. Ein
flexibler, aus dem Stand der Technik bekannter Nasennapf 40 kann
beispielsweise aus einem Elastomer mit der erforderlichen Form und Flexibilität gebildet
werden, um auf die Mund-/Nasenbereiche
eines breiten Bereiches der Bevölkerung
zu passen.
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Die
Schutzhaube 10 kann auch ein luftreinigendes Element 50 beinhalten,
welches beispielsweise ein Behälter
sein kann, welcher einen Absorptionsfilter (sorbent bed, Sorptionsmittel-Schicht) 60 und
einen hochwirksamen Partikelfilter 70 enthält. In einer
Ausführungsform
beinhaltete der Absorptionsfilter ASZM von der Calgon Corporation
eine mit einem Metallsalz imprägnierte
Kohle, welche in der Lage ist, viele giftige Wirkstoffe und Gase
zu adsorbieren. In dieser Ausführungsform
war der hochwirksame Filter 70 ein hochwirksamer Faltfilter 70,
wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, welcher in der Lage
ist, giftige biologische Wirkstoffe und Partikelmaterial von dem
eingeatmeten Luftstrom zu entfernen. Die Schutzhaube 10 kann,
wie aus dem Stand der Technik bekannt, mehrere reinigende Elemente
beinhalten, um die Arten an Wirkstoffen zu erweitern, gegen welche
ein Schutz bereitgestellt ist.
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Die
Schutzhaube 10 beinhaltet auch einen/eine neuen/neue zweistückigen/zweistückige Halsabschluss
oder -dichtung 100, welcher/welche zwei allgemein konzentrische
Abschnitte, Elemente oder Ringe 110 und 120 beinhaltet,
welche sicher aneinander befestigt sind und danach an einer unteren,
inneren Umfangsöffnung 80 der
Kopfabdeckung 20 befestigt sind. In einer Ausführungsform
wurde der äußere Ring 110 aus
einem thermoplastischen Urethan auf Polyester-Basis mit einer exzellenten Widerstandsfähigkeit
gegen chemische Wirkstoffe gebildet, welcher dennoch an die mehrlagige
Laminat-Kopfabdeckung 14 geschweißt werden kann, welche aus
einer abweichenden Zusammensetzung besteht. Der äußere Ring 110 kann
auch mittels Haftbinden an dem elastomeren inneren konzentrischen
Ring 120 befestigt werden, welcher beispielweise aus einer
gegossenen Naturlatexgummiverbindung gebildet sein kann. Die erfindungsgemäße Halsdichtung 100 vermeidet
die Notwendigkeit für
ein separates Haftmittel oder Haftband, welches oft verwendet wird, um
eine Halsdichtung in aktuell verfügbaren Hauben zu befestigen.
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Anders
als bei Halsdichtungen oder -abschlüssen, welche in aktuellen Schutzhauben
verwendet werden, stellt die erfindungsgemäße zweistückige Halsdichtung 100 eine
sichere Verschweißung
an eine chemisch widerstandsfähige
Haubenabdeckung bereit und stellt eine sichere Haftbindung an einen
elastomeren Gusslatex-Halsring bereit. Diese Vorteile werden durch
eine geeignete Auswahl eines dazwischenliegenden Materials für den äußeren Ring
oder den äußeren Abschnitt
erreicht, welches Material die einzigartigen Merkmale einer hohen
Reißfestigkeit,
einer guten Widerstandsfähigkeit
gegen eine Abtragung und Durchdringung von chemischen Wirkstoffen,
sowie die Fähigkeit
aufweist, mit Materialien unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung
sowohl durch Verschweißen
als auch durch Haftbindung verbunden werden zu können.
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Die
thermoplastische Eigenschaft des äußeren Rings 110 gestattet
es, den äußeren Ring
an die Kopfabdeckung 14 zu schweißen. In dieser Hinsicht hat
der äußere Ring 110 vorzugsweise
einen Erweichungspunkt innerhalb des selben Temperaturbereiches
wie der Erweichungspunkt der Kopfabdeckung 14. Um eine Haftbindung
an den inneren konzentrischen Ring 120 zu ermöglichen,
weist der äußere Ring 110 vorzugsweise
eine geeignete chemische Struktur und Morphologie auf. In dieser
Hinsicht ist das Material des äußeren Rings 110 vorzugsweise
amorph und umfasst reaktive oder funktionelle Gruppen, die sich
mit dem Haftmittel (beispielsweise ein wie aus dem Stand der Technik
bekanntes Polyurethan-Haftmittel) verbinden. Das Material des äußeren Rings 110 weist
vorzugsweise auch eine hohe Oberflächenspannung relativ zu dem
Haftmittel auf, um eine Benetzung der Oberfläche des äußeren Ringes 110 mit
dem Haftmittel zu gestatten.
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Wie
oben beschrieben, ist der innere Ring 120 vorzugsweise
elastomer. Das Material des inneren Ringes 120 weist auch
vorzugsweise eine geeignete chemische Struktur und Morphologie auf,
um eine Haftbindung zu ermöglichen.
Wie oben für
den äußeren Ring 120 beschrieben,
beinhaltet der innere Ring 110 vorzugsweise reaktive oder
funktionelle Gruppen, welche dazu geeignet sind, sich mit dem Haftmittel zu
verbinden. Desgleichen weist das Material des inneren Ringes 120 vorzugsweise
eine hohe Oberflächenspannung relativ
zu dem Haftmittel auf.
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Das
Haftmittel weist vorzugsweise eine geringere Oberflächenspannung
als die Oberflächenspannung
obiger Substrate auf und reagiert chemisch mit den reaktiven oder
funktionellen Gruppen jedes der Substrate, um eine Verbindung dazwischen
zu bilden. Die sich ergebende Haftbindung weist vorzugsweise eine Stärke oder
Zugstärke
(pull strength) auf, welche dazu geeignet ist, eine allgemein abgedichtete
Befestigung zwischen dem äußeren Ring 110 und
dem inneren Ring 120 während
des Gebrauchs der Schutzhaube 10 aufrecht zu erhalten.
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Desgleichen
ist das Material von sowohl dem äußeren Ring 110 als
auch dem inneren Ring 120 vorzugsweise angemessen stark,
um einem Reißen
oder anderem Versagen während
des Gebrauchs der Schutzhaube 10 zu widerstehen. Außerdem sind
der äußere Ring 110,
der innere Ring 120 sowie die Haftbindung dazwischen vorzugsweise
gegen giftige oder schädliche
Substanzen beständig,
welche in der Umgebung vorliegen können, in welcher die Schutzhaube 10 verwendet
wird. Parameter der Widerstandsfähigkeit solch
eines Materials gegen chemische und biologische Kampfstoffe sind
unten dargelegt.
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Die
Komponenten und der Aufbau einer Ausführungsform der Halsdichtung 100 sind
beispielsweise in den 2A bis 4B dargestellt.
Der äußere Ring 110 (siehe
beispielsweise 2A und 2B) ist
vorzugsweise aus einem thermoplastischen Urethan auf Polyester-Basis
gefertigt. In einer Ausführungsform
hatte der äußere Ring 110 einen äußeren Durchmesser
bzw. einen inneren Durchmesser von etwa 12 Zoll (inches), bzw. etwa
8,25 Zoll. Der innere Ring 120 (siehe beispielsweise 3A und 3B)
ist vorzugsweise aus beispielsweise flüssig gegossenem Naturgummilatex
gefertigt, welcher sich leicht über
den Kopf des Benutzers spannt. In einer Ausführungsform hatte der innere
Ring 120 einen äußeren Durchmesser
bzw. einen inneren Durchmesser von etwa 9,25 Zoll bzw. etwa 2,5
Zoll. Der innenseitige Durchmesser oder die Halsöffnung 130 ist vorzugsweise
so bemessen, dass sie zu der 5ten bis 95ten Perzentilen der erwachsenen
Bevölkerung
passt (11,8 bis 16,6 Zoll Halsumfang). Um dabei zu helfen, eine
sichere Dichtung um den Hals eines Benutzers bereitzustellen, kann
der innere Ring 120 einen sich erstreckenden Flanschabschnitt 122 beinhalten,
um den dichtenden Kontakt mit dem Hals des Benutzers zu verbessern.
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Wie
oben beschrieben, wurde das Material des äußeren Ringes 110 wegen
seiner Widerstandsfähigkeit
gegen Durchdringung von giftigen Substanzen, seiner Fähigkeit,
mit dem Laminat der Kopfabdeckung 20 (welches hinsichtlich
seiner Zusammensetzung von dem äußeren Ring 110 abweicht)
verschweißt
zu werden, sowie seiner Fähigkeit,
in einer Haftbindung mit dem inneren elastomeren (beispielsweise
Latex-) Ring 120 verbunden zu werden, ausgewählt. Das
Material des inneren Ringes 110 wurde wegen seiner Widerstandsfähigkeit
gegen Durchdringung von toxischen Substanzen, seiner Fähigkeit, über den
Kopf eines breiten Bereiches der Bevölkerung gespannt werden zu
können
und danach seine ursprünglichen
Abmessungen wieder zu erlangen (um eine geeignete Dichtung um den
Hals herum bereitzustellen) sowie seiner hohen Widerstandsfähigkeit
gegenüber
einem Reißen,
ausgewählt.
Der innere Ring 120 wurde mittels einer Haftbindung an
dem äußeren Ring 110 befestigt,
indem die zwei Ringe konzentrisch überlappt wurden und dann mittels
einem Haftvermittlungsring 140 aus Urethan gebunden wurden.
In der Ausführungsform
der 1 bis 4B überlappte der äußere Ring 110 den
inneren Ring 120 um etwa 0,50 Zoll um den inneren Umfang
des äußeren Rings 110 herum.
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Die
zusammengesetzte zwei-stückige
ringförmige
Halsdichtung 100 (siehe 1, 4A und 4B)
wird danach an dem inneren Umfang des offenen Endes 130 der
Kopfabdeckung 20 durch Schweißen befestigt. Die Halsdichtung 100 kann
beispielsweise in geeigneter Weise an den Seitenwänden der
Kopfabdeckung 20 über
einen Umfangsflansch 112 befestigt werden, wie in 1 gezeigt.
In 1 erstreckt sich der Umfangsflansch 112 in
einer Abwärtsrichtung
und ist allgemein senkrecht zu der Orientierung des inneren Ringes 120.
Der Umfangsflansch 112 kann sich alternativ in einer Aufwärtsrichtung
erstrecken.
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Die
Wirksamkeit von erfindungsgemäßen Schutzhauben 10 wurde
bei einem Testen gegen ein Regiment und Anforderungen demonstriert,
welche von dem Protokoll EA-DTL-2239 des Edgewood Arsenal Military
Research Centers (EDRC) festgelegt wurden (um die Fähigkeit
von Schutzhauben 10 zu messen, einen Benutzer gegen chemische
und biologische Kampfstoffe zu schützen). Die Zulassung durch
das EDRC ist eine notwendige Voraussetzung dafür, dass eine Haube für die Verwendung
durch Regierungspersonal geeignet ist. Die Kriterien der Tests und
der Testprozeduren sind in dem experimentellen Abschnitt dargelegt.
Eine Erfüllung
dieser Kriterien zeigt vermutlich eine Eignung für den Gebrauch durch Zivilpersonal
an.
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Im
allgemeinen wurde die Widerstandsfähigkeit der Schutzhauben 10 gegen
Durchdringung der chemischen Kampfstoffe Sarin/GB (Isopropyl-Methyl-Phosphonofluoridate),
destilliertem Senfgas/HD (β-Dichlorethylsulfid)
sowie CK (Cyanogenchlorid) demonstriert. Die für die Schutzhaube 10 erforderliche Überziehzeit (wie
unten definiert) betrug weniger als 30 Sekunden. Die Widerstandsfähigkeit
der Schutzhauben 10 gegen ein Lagern bei hohen Temperaturen
für 5 Wochen
wurden ebenfalls ermittelt. Jeder einwöchige Zeitabschnitt dieses
Lagerns ist im allgemeinen äquivalent
zu einem Zeitabschnitt einer einjährigen Lagerfähigkeit.
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Experimentelles
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Die
erfindungsgemäßen Schutzhauben
wurden entsprechend dem Edgewood Chemical Biological Center Detail
Purchase Description Document EA-DTL-2239 getestet, dessen Offenbarung
hiermit durch Inbezugnahme aufgenommen ist.
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I. Schutzfaktor (PF)
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Der
Schutzfaktor ist als das Verhältnis
der Konzentration des Probekontaminants (Konzentration außerhalb der Haube) zu derjenigen innerhalb der Atemzone
des Benutzers der Haube definiert; z.B. F=Konzentrationaußen/Konzentrationiinnen. Der Hauben-Schutzfaktor (PF) muss
bei der 95% Bestehensrate wenigstens 500 betragen. Das Testen des
Schutzfaktors (PF) der Schutzhauben der vorliegenden Erfindung wurde
unter dem Einsatz von sechs militärischen Freiwilligen an der
Edgewood Arsenal Research Center Mask Fit Test Facility durchgeführt. Die
Ergebnisse dieser Tests zeigen, dass die Schutzhauben 10 beispielsweise
von militärischem
Personal und/oder einer Zivilbevölkerung
in dem Falle eines chemischen Terrorangriffs zu Rettungszwecken
verwendet werden können.
Bis zu vier Versuche wurden an jedem Probanden un ter Verwendung
einer Maiskeimöl-Probe
durchgeführt.
Maiskeimöl
simuliert mögliche
biologische und chemische Kampfstoffe.
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Schutzfaktortests
wurden unter Verwendung eines quantitativen Anpassungsstestsystems
durchgeführt,
welches einen Aerosolgenerator, ein Luftverdünnungsgebläse-/Aerosolverteilungssystem (umfassend, beispielsweise,
eine Düse
vom Laskin-Typ), eine Testkammer, ein Probennahmesystem, einen Aerosoldetektor
(Vorwärts-Lichtstreuungs-Photomer(Photometer))
sowie ein Messwertaufnahmesystem umfasst.
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Das
Testen wurde unter Verwendung von Maiskeimöl mit einem massenbezogenen
aerodynamischen Durchmesser (mass mean aerodynamic diameter MMAD)
von 0,4 bis 0,6 Mikrometer mit einer geometrischen Standardabweichung
von 2,0 Maximum und einer in der Luft vorliegenden Konzentration
von 20 bis 40 mg/m3 durchgeführt. Die
Größe der Aerosolpartikel
simuliert die Partikelgröße von chemischen
und biologischen Wirkstoffen.
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Jeder
der Freiwilligen wurde zehn Minuten lang für das richtige Überziehen
und den richtigen Gebrauch der Schutzhauben 10 der vorliegenden
Erfindung trainiert. Die Freiwilligen wurden dann angewiesen, die
Maske selber überzuziehen
und die Maiskeimöl-Kammer
zu betreten. Die Messwertaufnahme innerhalb der Maske geschah innerhalb
des Mund-Nase-Bereiches der Probanden, welche die Haube trugen und
die folgende Abfolge von Aufgaben durchführten (jede für eine Minute):
(1) Normales Atmen; (2) Tiefes Atmen; (3) Drehen des Kopfes von
Seite zu Seite; (4) Bewegen des Kopfes nach oben und unten; (5)
Zitieren des "Regenbogenstücks" (siehe unten); (6)
Auf der Stelle Laufen; (7) Überbeugen
(oben und unten erreichen), und (8) Normales Atmen.
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Das
Regenbogenstück
geht wie folgt: "Wenn
das Sonnenlicht auf Regentropfen in der Luft fällt, wirken sie wie ein Prisma
und bilden einen Regenbogen. Der Regenbogen ist eine Aufspaltung
von weißem
Licht in viele schöne
Farben. Diese nehmen ungefähr
die Form eines langen Bogens an, der hoch oben verläuft und dessen
zwei Enden scheinbar jenseits des Horizonts liegen. Nach einer Legende
befindet sich ein Siedetopf voller Gold an einem Ende. Menschen
suchen ihn, aber niemand findet ihn jemals. Wenn jemand etwas außerhalb
seiner Reichweite erstrebt, sagen seine Freunde, dass er nach dem
Goldkessel an dem Ende des Regenbogens sucht."
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Jeder
Freiwillige führte
vier Versuche durch, während
er die Schutzhaube
10 trug. Die PF-Werte wurden für jede Übung durch
ein Laserphotometer (Rücklichtstreuung)
berechnet. Das Instrument maß eine
Undichtheit in die Maske hinein, indem ein Laser über die
Querschnittsfläche
der Probe einstrahlte. Wenn Maiskeimöl vorliegt, wird der Laser
eine Brechung erleiden und einen Spannungspeak registrieren. Dieser
Spannungspeak wird dann mit dem ausgelesenen Messwert der Kammer
verglichen und von dem Instrument in einen PF-Wert umgewandelt.
Die Abschlussanalyse und Bestehensprozentsätze bei jedem PF-Niveau sind
in Tabelle 1 gezeigt. Die Schutzhauben
10 erzielten eine
100% Bestehensrate bei dem PF-Niveau von 500. Tabelle
1
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II. Schutz vor chemischen
Kampfstoffen CK und GB
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Die
Schutzhauben müssen
wenigstens 15 Minuten Schutz gegen Cyanogenchlorid-(CK)-Gas und GB-(Sarin)-Dampf
bereitstellen.
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Die
erfindungsgemäßen Schutzhauben
wurden innerhalb eines Gehäuses
an einer mit einer Atempumpe ausgestatteten Kopfkalotte (beispielsweise
der Simulant Agent Resistant Test Manikin oder SMARTMANTM-Kopfkalotte)
angebracht. Die Halsdichtung der Schutzhaube wurde an die Kopfkalotte
gedichtet, um eine Undichtheit zu verhindern. Der Probewirkstoff
wurde in die Kammer mit einer Rate eingebracht, welche notwendig
war, die geeignete Wirkstoffkonzentration während der 65-minütigen Testperiode
aufrecht zu erhalten. Die durch die Kopfkalotte eingeatmete Luftkonzentration
wurde innerhalb des Halses und unter dem Augenbereich der Kopfkalotte über Analysegeräte wie beispielsweise
einem Gaschromatographen oder dem MINICAMS (continuous air monitoring
System, kontinuierliches Luftüberwachungssystem)
von CMS Field Products Group of Birmingham, Alabama, gemessen. Das
Testen hat bestätigt,
dass die Schutzhauben der vorliegenden Erfindung eine Person gegen
die folgenden Wirkstoffe und Belastungsbedingungen für wenigstens 15
Minuten schützen.
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Cyanogenchlorid (CK)
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- Probenkonzentration: 500 +/– 25 mg/m3
- Vorgeschriebene Durchbruchskonzentration: 2,5 mg/m3
- Luftflussrate: 50 +/– 1
Lpm @ (bei) 35 +/– 2
Zyklen/min
- Lufttemperatur: 25 +/– 3 °C
- Relative Feuchtigkeit: 50 +/– 5 %
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Sarin-Dampf (GB)
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- Probenkonzentration: 1000 +/– 50 mg/m3
- Vorgeschriebene Durchbruchskonzentration: 0,008 mg/m3
- Luftflussrate: 50 +/– 1
Lpm @ 35 +/– 2
Zyklen/min
- Lufttemperatur: 25 +/– 3 °C
- Relative Feuchtigkeit: 50 +/– 5%
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III. Schutz vor dem chemischen
Kampfstoff HD-Dampf und -Flüssigkeit
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Die
Schutzhaube muss wenigstens 15 Minuten Schutz gewähren, wenn
sie gegen Senfgas getestet wird (B-Dichloroethylsulfid) (simultan sowohl
Dampf als auch Flüssigkeitströpfchen).
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Die
erfindungsgemäßen Schutzhauben
wurden innerhalb eines Gehäuses
an einer mit einer Atempumpe ausgestatteten Kopfkalotte (beispielsweise
der SMARTMAN-Kopfkalotte) angebracht. Die Halsdichtung der Schutzhaube
wurde an die Kopfkalotte gedichtet, um eine Undichtheit zu verhindern.
Die Probe-Wirkstofftröpfchen
wurden gleichförmig über die
gesamte Schutzhaube verteilt und der Probedampf wurde in die Kammer
mit einer Rate eingebracht, die erforderlich war, um die geeignete
Wirkstoffkonzentration über
die Dauer der Testperiode aufrecht zu erhalten. Die Konzentration
der durch die Kopfkalotte eingeatmeten Luft wurde innerhalb des
Halses und unter dem Augenbereich der Kopfkalotte mit Analysegeräten wie
beispielsweise einem Gaschromatographen gemessen, wie oben beschrieben.
Das Testen hat bestätigt,
dass die Schutzhauben der vorliegenden Erfindung eine Person für wenigstens
15 Minuten gegen die folgenden Wirkstoffe und Belastungsbedingungen
schützen.
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Senf-(HD)-Dampf
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- Probenkonzentration: 200 +/– 10 mg/m3
- Vorgeschriebene Durchbruchskonzentration: 0,42 mg/m3
- Luftflussrate: 50 +/– 1
Lpm @ 35 +/– 2
Zyklen/min
- Lufttemperatur: 25 +/– 3 °C
- Relative Feuchtigkeit: 50 +/– 5 %
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Senf-(HD)-Flüssigkeitströpfchen
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- Gesamte Probentröpfchenkonzentration:
10 g/m2
- Individuelle Tröpfchengröße/Volumen:
10–15
Mikroliter
Tröpfchen
sind gleichmäßig über die
gesamte Haube zu verteilen
- Vorgeschriebene Durchbruchskonzentration: 0,42 mg/m3
- Luftflussrate: 50 +/– 1
Lpm @ 35 +/– 2
Zyklen/min
- Lufttemperatur: 25 +/– 3°C
- Relative Feuchtigkeit: 50 +/– 5 %
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IV. Maximaler Atemwiderstand
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Die
Schutzhauben müssen
maximale Einatem- und Ausatemwiderstände von 55 bzw. 25 mm Wasser aufweisen,
wenn sie bei einer kontinuierlichen Luftflussrate von 85 Litern
pro Minute getestet werden.
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Die
erfindungsgemäßen Schutzhauben
wurden an einer Kopfkalotte (beispielsweise SMARTMAN) angebracht,
welche mit einer Atempumpe ausgestattet war. Die Halsdichtung der
Schutzhaube 10 wurde an die Kopfkalotte gedichtet, um Undichtheit
zu verhindern. Die Einatem- und Ausatemwiderstände wurden in dem Atembereich
(d.h. Nasennapf) bei einer kontinuierlichen Luftflussrate von 85
Lpm überwacht
und es wurde herausgefunden, dass sie die vorgeschriebenen Atemwiderstandsanforderungen
erfüllen.
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V. Maximal eingeatmete
Kohlendioxid-Gas-Konzentration
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Die
maximale durchschnittliche eingeatmete Kohlendioxid-Gas-Konzentration
in der Rettungs-Schutzhaube darf nicht mehr als 2,5 Volumen-% betragen.
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Der
durchschnittliche Kohlendioxidgehalt von eingeatmeter Luft wurde
an Probanden gemessen, die Schutzhauben trugen, während sie
auf einem Laufband bei Raumtemperatur und -feuchtigkeit trainierten.
Jeder Proband vervollständigte
ein Übungsprogramm,
welches aus einer anfänglichen
5minütigen
Ruhepause, gefolgt von einem 15minütigen Laufbandlauf bei einem
Tempo von 3,5 Meilen pro Stunde auf einer Niveaustufe bestand. Der
durchschnittliche Kohlendioxidgehalt, welcher während der Übungsdauer für jeden
Probanden gemessen wurde, darf 2,5 Volumen-% nicht übersteigen.
Anstelle eines Tests mit einem menschlichen Probanden kann ein Kopfkalotten-Testapparat,
der mit einer Atemmaschine versehen ist, verwendet werden, um die eingeatmete
Kohlendioxidkonzentration zu bestimmen. Ein akzeptables Verfahren,
die Kohlendioxidkonzentration innerhalb der Schutzhaube unter Verwendung
eines automatisierten Tests zu messen, ist in "Test for carbon dioxide in inspired
gas; open- and closed-circuit apparatus" beschrieben; Abschnitt über maximal zulässige Grenzwerte
(maximum allowable limits) von 42 CFR Part 84. Es wurde herausgefunden,
dass die Schutzhauben der vorliegenden Erfindung den geeigneten
Grenzwert für
den durchschnittlichen Kohlendioxidgehalt von eingeatmeter Luft
erfüllen.
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VI. Undichtheit von chemisch-biologischen
Rettungshauben
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Die
Undichtheit von Schutzhauben darf 0,5 cc/min (0,5 cm3/min)(0,003%
Eindringen von Rauch) nicht übersteigen.
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Die
erfindungsgemäßen Schutzhauben
wurden innerhalb eines Gehäuses
an einer mit einer Atempumpe ausgestatteten Kopfkalotte (beispielsweise
SMARTMAN) angebracht. Die Halsdichtung der Schutzhaube wurde an
die Kopfkalotte gedichtet, um eine Undichtheit zu verhindern. Während mit
einer Atemrate von 50 +/– Lpm
@ 35 +/– 2
Zyklen/min gearbeitet wurde, wurde die Undichtheit von Aerosolpartikeln
in die Haube kontinuierlich in dem Mund-Nasen-Bereich der Kopfkalotte unter
Verwendung eines Hamilton Associates Inc TDA-99A Testers überwacht.
Das Testen ergab, dass die Undichtheit ein Eindringen von weniger
als 0,003 aufwies.
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VII. Überzieh-Zeit
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Es
muss möglich
sein, die Schutzhaube – aus
ihrem verpackten Zustand – innerhalb
von 30 Sekunden überzuziehen.
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Die Überziehzeit
ist als die Zeit definiert, ab der der Benutzer der Vorrichtung
beginnt, die Packung zu öffnen,
bis die Vorrichtung richtig an dem Kopf des Benutzers angebracht
ist. Nach dem Empfang von genauen Anweisungen über den Gebrauch und das Überziehen
der Schutzhaube der vorliegenden Erfindung waren die Probanden in
der Lage, die Vorrichtung innerhalb von 30 Sekunden auszupacken
und überzuziehen.
In Studien über
die Schutzhauben der vorliegenden Erfindung beinhalteten drei Stufen
von bewertetem Überziehen: 1)
Zeit ab dem Öffnen
der Packung bis zum Einfügen
des Kinns in die Halsdichtung 100 der Haube; 2) Zeit ab dem Öffnen der
Packung bis zum Bilden einer Dichtung der Schutzhaube 10 mit
dem Hals; und 3) Zeit für
ein vollständiges Überziehen
einschließlich
abschließender
Korrekturen für
das Einpassen des Nasennapfes 40 und Anordnen der Schutzhaube 10.
Die Überziehzeiten
der Schutzhauben wurden mit drei Freiwilligen bewertet. Die durchschnittlichen
Zeiten für
die drei Überziehstufen
waren 6,3 +/– 1,5,
11,3 +/– 2,9
bzw. 21,3 +/– 9,0 Sekunden.
Das Mittel von 21 Sekunden für
ein vollständiges Überziehen
der Schutzhauben 10 der vorliegenden Erfindung erfüllte das
oben dargelegte 30-Sekunden-Kriterium.
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VIII. Maximales Gewicht
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Die
Schutzhaube darf in ihrer verpackten Form nicht mehr als 2,0 Pfund
(lbs.) wiegen.
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Das
Gewicht der Schutzhauben der vorliegenden Erfindung betrug weniger
als 2,0 Pfund, wenn sie gepackt waren.
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IX. Widerstandsfähigkeit
gegenüber
der Umwelt
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Die
Schutzhaube muss nach einem anhaltenden Lagern in ihrem verpackten
Zustand bei 71 +/– 3 °C und < 15% relativer Feuchtigkeit
(RH) korrekt funktionieren.
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In
Studien über
ein Lagern bei hohen Temperaturen wurden drei Schutzhauben/Atemschutzgeräte 10 hohen
Temperaturen von 71 °C
+/– 3 °C und < 15% RH für 1, 3 und
5 aufeinanderfolgende Wochen ausgesetzt. Die Schutzhauben 10 waren
mit einem einzelnen, an der Vorderseite angebrachten Filterkanister
ausgestattet. Die Schutzhauben 10 waren in einer verschweißten Folientasche
verpackt. Die Schutzhauben 10 waren nicht mit Aufklebern,
Hersteller-Lotnummern oder Gebrauchsanweisungen versehen. Jede der
drei Schutzhauben 10 wurde am selben Tag in die Belastungskammer
eingebracht und je eine wurde in 1, 3 und 5 Wochenintervallen entnommen
und für
die Identifikation markiert.
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Nach
der Lagerung bei der hohen Temperatur wurden die Schutzhauben 10 hinsichtlich
physischer Mängel
an der Verpackung, Haube, Visier, Halsabschluss, Nasennapf, Einatem-/Ausatemventilen
sowie Halterungssystem untersucht. An den Schutzhauben 10 der
vorliegenden Erfindung wurden keine Mängel während der Dauer der Messwertaufnahme
festgestellt.
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Die
vorangehende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen legen
die bevorzugten Ausführungsformen
zu dem gegenwärtigen
Zeitpunkt dar. Verschiedene Abwandlungen, Hinzufügungen und alternative Entwürfe werden selbstverständlich dem
Fachmann im Lichte der vorangehenden Lehre offensichtlich werden,
ohne von dem Gebiet der Erfindung abzuweichen. Das Gebiet der Erfindung
ist eher durch die folgenden Ansprüche als durch die vorangehende
Beschreibung angezeigt. Alle Änderungen
und Abwandlungen, die innerhalb des Sinns und des Äquivalenzbereiches
der Ansprüche
fallen, sind innerhalb ihres Schutzumfangs einzuklammern.
