PL196013B1

PL196013B1 - Respirator podciśnieniowy oraz sposób usuwania zanieczyszczeń z wydychanego strumienia

Info

Publication number: PL196013B1
Application number: PL01360491A
Authority: PL
Inventors: Daniel A. Japuntich; Nicole V. Mccullough
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2001-01-19
Publication date: 2007-11-30
Also published as: EP1322384A1; CA2421180A1; JP4688403B2; AU2001231015B2; KR20030038754A; WO2002024279A1; US6460539B1; CN1251774C; DE60131996T2; AU3101501A; MXPA03002371A; JP2004508908A; CN1462198A; CZ2003795A3; BR0113936A; EP1322384B1; PL360491A1; ZA200303010B; KR100753700B1; DE60131996D1

Abstract

1. Respirator podcisnieniowy zawierajacy (a) korpus maski tworzacy wewnetrzna prze- strzen gazowa i zewnetrzna przestrzen gazowa, zawierajacy integralna wdechowa warstwe filtrujaca do filtrowania wdychanego powietrza przechodzace- go przez ten korpus oraz (b) zawór wydechowy, który jest usytuowany na korpusie maski i ma przepone oraz co najmniej je- den otwór, które sa uksztaltowane i umieszczone tak, ze umozliwiaja przechodzenie wydychanego po- wietrza z wewnetrznej przestrzeni gazowej do ze- wnetrznej przestrzeni gazowej podczas wydychania, znamienny tym, ze na zaworze wydechowym (22), w strumieniu wydychanego powietrza, jest usytu- owany element kierujacy (50), przy czym zawór wydechowy (22) i element kierujacy (50) ma stosu- nek Z n/D j mniejszy niz 5. 39. Sposób usuwania zanieczyszczen z wydy- chanego strumienia, znamienny tym, ze umieszcza sie respirator co najmniej nad nosem i ustami uzyt- kownika i wydycha sie powietrze tak, ze zasadnicza czesc wydychanego powietrza przeplywa przez element kierujacy (50). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest respirator podciśnieniowy oraz sposób usuwania zanieczyszczeń z wydychanego strumienia, który wykorzystuje element filtrujący integralnie umieszczony w korpusie maski oraz element kierujący połączony z zaworem wydechowym. Element kierujący umożliwia respiratorowi usuwanie cząstek zanieczyszczeń z wydychanego strumienia.

Filtrujące maski na twarz zakłada się typowo na drogi oddechowe człowieka z dwóch podstawowych powodów: 1 - aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń do układu oddechowego użytkownika oraz 2- aby chronić inne osoby lub przedmioty przed patogenami i innymi zanieczyszczeniami wydychanymi przez użytkownika. W pierwszej sytuacji maska na twarz jest noszona w środowisku, w którym powietrze zawiera substancje szkodliwe dla użytkownika -np. w warsztacie napraw nadwozi samochodowych. W drugiej sytuacji maskę na twarz zakłada się w środowisku, gdzie jest wysokie ryzyko infekcji lub zanieczyszczenia dla innej osoby lub rzeczy - np. w sali operacyjnej lub w pomieszczeniu wyjałowionym.

Maski na twarz, które spełniają określone kryteria ustanowione przez National Institute for Occupational Safety and Heath (powszechnie znany jako NIOSH) są zwykle nazywane respiratorami, natomiast maski przeznaczone głównie do stosowania w drugiej opcji -a mianowicie do ochrony innych osób i rzeczy -są zwykle nazywane maskami na twarz lub po prostu maskami.

Maska chirurgiczna jest dobrym przykładem maski na twarz, która często nie kwalifikuje się jako respirator. Maski chirurgiczne są typowo luźno pasującymi maskami na twarz, które są przeznaczone głównie do ochrony innych przed zanieczyszczeniami, które są wydychane przez lekarza lub przez inny personel medyczny. Substancje, które są wydychane z ust użytkownika, mają głównie postać aerozolu, który stanowi zawiesiny drobnoziarnistych ciał stałych i/lub cząstek cieczy w gazie. Maski chirurgiczne, pomimo luźnego spasowania do twarzy użytkownika, nadają się dobrze do usuwania takich cząstek. Patent USA nr 3.613.678 (Mayhew) opisuje przykład luźno pasującej maski chirurgicznej.

Luźno pasujące maski typowo nie zawierają zaworu wydechowego przeznaczonego do usuwania wydychanego powietrza z ich wnętrza. Luźne ułożenie pozwala na łatwe usuwanie wydychanego powietrza bokami maski - znane jako przepływ wsteczny -tak, że użytkownik nie odczuwa dyskomfortu, zwłaszcza przy intensywnym oddychaniu. Ponieważ jednak maski te są luźno pasowane, nie mogą one w pełni chronić użytkownika przed wdychaniem zanieczyszczeń oraz przed rozbryzgami płynów. Z punktu widzenia różnych zanieczyszczeń występujących w szpitalach oraz z powodu wielu patogenów obecnych w płynach ustrojowych, cecha luźnego pasowania jest istotną wadą luźno pasowanych masek chirurgicznych.

Niektóre szczelnie dopasowane maski na twarz mają porowaty korpus maski, który jest ukształtowany i przeznaczony do filtrowania wdychanego powietrza. Materiał filtracyjny jest zwykle integralnie umieszczony w korpusie maski i jest wykonany z naładowanych elektrycznie włókien otrzymywanych przez rozdmuchiwanie w stanie roztopionym. Maski te są zwykle nazywane respiratorami i często mają zawór wydechowy, który otwiera się pod zwiększonym wewnętrznym ciśnieniem powietrza, podczas wydechu użytkownika -jak to zostało przykładowo przedstawione np. w patencie US 4.827.924 (Japuntich). Przykłady innych respiratorów, które mają zawory wydechowe, zostały przedstawione w patentach US 5.509.436 i 5.325.892 (Japuntich i inni), US 4.537.189 (Vicenzi), US 4.934.362 (Braun) oraz US 5.505.197 (Scholey).

Znane szczelnie dopasowane respiratory, które posiadają zawór wydechowy, mogą chronić użytkownika przed bezpośrednim wdychaniem szkodliwych cząstek, ale maski te mają pewne ograniczenia w zakresie ochrony innych osób lub rzeczy przed narażeniem na zanieczyszczenia wydychane przez użytkownika. Gdy użytkownik wykonuje wydech, zawór wydechowy zostaje otworzony do powietrza otoczenia, a takie tymczasowe otworzenie powoduje powstanie kanału od ust użytkownika ijego nosa do miejsca na zewnątrz maski. Takie tymczasowe otwarcie może powodować, że rozproszone cząstki, w postaci aerozolu, wytwarzane przez użytkownika maski będą wydostawać się z wnętrza maski na zewnątrz. Cząstki aerozolu, takie jak ślina, śluz, krew, pot, są typowo wytwarzane podczas kichania, kaszlania, śmiania się oraz podczas mówienia użytkownika maski. O ile w takim środowisku jak sala operacyjna unika się kichania i kaszlania - mówienie jako istotne narzędzie komunikowania się, jest konieczne dla skutecznego i właściwego funkcjonowania zespołu operacyjnego. Cząstki śliny zawierają wiele bakterii. Niekorzystnie, cząstki aerozolu, powstające podczas mówienia,

PL 196 013 B1 mogą z pewnym prawdopodobieństwem prowadzić do zainfekowania pacjenta lub do zanieczyszczenia instrumentów.

Cząstki są wytwarzane, gdy ślina pokrywająca powierzchnie oddziela się i tworzy bąbelki w wyniku ciśnienia powietrza pomiędzy tymi powierzchniami, co zwykle ma miejsce, gdy język odrywa się od podniebienia, podczas wymawiania spółgłoski „t lub gdy wargi otwierają się, podczas wymawiania spółgłoski „p. Cząstki mogą być również wytwarzane podczas pękania pęcherzyków śliny oraz podczas świstów w pobliżu zębów, podczas kichania lub podczas wymawiania takich dźwięków jak „sza albo „sss. Takie cząstki są zasadniczo wytwarzane przy wysokim ciśnieniu i mogą być wyrzucane z wyższą prędkością niż prędkość powietrza podczas normalnego oddychania.

Cząstki pochodzące z ust mają duży zakres wielkości, przy czym najmniejsze z nich mają przeciętnie średnicę w granicach 3 do 4 mikrometrów. Jakkolwiek cząstki wyrzucane z ust, które docierają w pobliże osób trzecich, są zasadniczo większe i mają prawdopodobnie wymiar 15 mikrometrów i więcej.

Także obecność tych cząstek, które unoszą się w powietrzu powoduje ich osadzanie się na znajdujących się w pobliżu osobach, na przykład na pacjentach. Ponieważ cząstki mniejsze niż 5 mikrometrów mają tendencję do osadzania się z szybkością mniejszą niż 0,001 m/s, są one ekwiwalentem cząstek unoszących się w powietrzu.

Respiratory, które mają zawory wydechowe nie są obecnie zalecane do stosowania w dziedzinie medycyny, ponieważ otwarty kanał, który tworzy się czasowo poprzez zawór wydechowy, jest uważany jako ryzykowny. Patrz na przykład, Guidelines for Preventing the Transmission of Mycobacterium Tuberculosis in Health Care Facilities, MORBIDITY AND MORTALITY WEEKLY REPORT, U.S. Dept. Health & Human Services, w. 43, n. RR-13, strony. 34 i 98 (28 października 1994). Stowarzyszenie instrumentariuszek zaleciło, aby maski były w 95% skuteczne, w zakresie usuwania wydychanych cząstek żywotnych. Proposed Recommended Practice for OR Wearing Apparel, AORN Journal, w. 33, n.1, s. 100-104, 101 (styczeń 1981); patrz również D. Vesley i inni, Clinical Implications of Surgical Mask Retention Effeciencies for Viable and Total Particles, INFECTIONS IN SURGERY, strony 531-536, 533 (lipiec 1983). Zalecenie to było publikowane na początku lat osiemdziesiątych iod tego czasu zaostrzyły się normy w zakresie zatrzymywania cząstek. Pewne organizmy, takie jak powodujące gruźlicę, są tak wysoce toksyczne, że każde zmniejszenie tych rozsiewanych zanieczyszczeń jest wysoce pożądane.

Produkowane są respiratory, które mogą chronić przed zanieczyszczeniami zarówno użytkownika jak i osoby znajdujące się w pobliżu oraz przedmioty. Patrz na przykład patenty US 5.307.706 (Kronzer i inni), 4.807.619 (Dyrud) oraz 4.536.440 (Berg). Dostępne w handlu produkty obejmują maski gatunków 1860™, 8210™, oferowane przez firmę 3M. Pomimo tego, że respiratory te są dopasowane stosunkowo szczelnie, by gazyi ciekłe zanieczyszczenia nie mogły wchodzić do wnętrza i wychodzić z wnętrza maski przy jej obwodzie, ale respiratory te zwykle nie mają zaworu wydechowego, który umożliwia szybkie usuwanie wydychanego powietrza z wnętrza maski. Mimo tego, że znane respiratory usuwają zanieczyszczenia ze strumienia wdechowego i wydechowego i zapewniają ochronę przed rozbryzgami cieczy, nie mogą one jednak zasadniczo polepszyć wygody użytkownika. Kiedy zaś zawór wydechowy jest umieszczony na respiratorze aby zapewnić poprawienie komfortu, napotyka się na trudności polegające na pozostawaniu zanieczyszczeń wydychanych z wnętrza maski w otaczającej przestrzeni.

Jak wynika z powyższych względów istnieje potrzebna opracowania respiratora, który może (i) powstrzymywać zanieczyszczenia przed przechodzeniem od użytkownika do powietrza otoczenia; (ii) zabezpiecza przed wydostawaniem się zanieczyszczeń z otaczającej przestrzeni do użytkownika; (iii) powstrzymuje rozbryzgi cieczy przed dostaniem się do wnętrza maski i (iv) pozwala na szybkie usuwanie ciepłego, wilgotnego, mającego dużą zawartość CO2 powietrza z wnętrza maski.

Niniejszy wynalazek przedstawia taki respirator, który ma (a) korpus maski tworzący wewnętrzną przestrzeń gazową i zewnętrzną przestrzeń gazową, zawierający integralną wdechową warstwę filtrującą do filtrowania wdychanego powietrza przechodzącego przez ten korpus oraz (b) zawór wydechowy, który jest usytuowany na korpusie maski i ma przeponę oraz co najmniej jeden otwór, które są ukształtowane i umieszczone tak, że umożliwiają przechodzenie wydychanego powietrza z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej podczas wydychania. Rozwiązanie według wynalazku charakteryzuje się tym, że na zaworze wydechowym, w strumieniu wydychanego powietrza, jest usytuowany element kierujący, przy czym zawór wydechowy i element kierujący ma stosunek Zn/Dj mniejszy niż 5.

PL 196 013 B1

Korzystnym jest, że element kierujący jest tak ukształtowany i usytuowany, że zasłania widok zaworowej przepony, a ponadto respirator zawiera środki do mocowania wokół głowy użytkownika oraz ma zacisk dostosowujący się do nosa użytkownika. Wdechowa warstwa filtrująca umieszczona w korpusie maski zawiera warstwę naładowanych elektryczne mikrowłókien rozdmuchiwanych w stanie roztopionym, zaś korpus maski zawiera wewnętrzne i zewnętrzne pokrycie sieciowe, które jest umieszczone po przeciwnych stronach wdechowej warstwy filtrującej. Umieszczony integralnie element wdechowej warstwy filtrującej zawiera splątaną tkaninę naładowanych elektrycznie mikrowłókien rozdmuchiwanych w stanie roztopionym, a korpus maski zawiera warstwę ukształtowaną z nim integralnie. Zawór wydechowy zawiera gniazdo zaworowe oraz przeponę, w postaci pojedynczej giętkiej klapki, zamontowaną wspornikowo do tego gniazda, przy czym giętka klapka ma wolny koniec oddalony i umieszczony poniżej swego zamontowanego końca, w czasie noszenia maski, zaś wolny koniec ma swobodę podnoszenia się z gniazda zaworowego, gdy zostanie osiągnięte znaczące ciśnienie podczas wydechu. Ponadto zawór wydechowy zawiera zaworową pokrywę posiadającą zaworowe szczeliny, przy czym element kierujący pokrywa większość zaworowej pokrywy i zaworowe szczeliny. Korzystnym jest, że co najmniej 99% wszystkich cząstek zawartych w wydychanym strumieniu powietrza jest zabezpieczona przed przejściem z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej, podczas testowania na podstawie badania skuteczności filtracji bakteryjnej. Bardziej korzystnym jest, że co najmniej 99,9% wszystkich cząstek zawartych w wydychanym strumieniu powietrza jest zabezpieczona przed przejściem z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej, podczas testowania na podstawie badania skuteczności filtracji bakteryjnej. Jeszcze bardziej korzystnym jest, że co najmniej 99,99% cząstek zawartych w wydychanym strumieniu powietrza jest zabezpieczona przed przejściem z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej, podczas testowania na podstawie badania skuteczności filtracji bakteryjnej. Element kierujący jest umieszczony na drodze przepływającego strumienia wydechowego i usuwa cząstki ztego strumienia poprzez ostrą zmianę jego kierunku, po przejściu przez otwór zaworowy, przy czym element kierujący odchyla zasadniczo całe powietrze z wydychanego strumienia o co najmniej 90°. Korzystnie element kierujący zmienia kierunek przepływającego wydychanego strumienia od jego ścieżki pierwotnej o kąt równy lub większy niż 100°, korzystniej o kąt równy lub większy niż 135°, zaś jeszcze bardziej korzystnie o kąt równy lub większy niż 165°. Element kierujący jest przezroczysty ijest dostosowany do jego umieszczenia w wydychanym strumieniu, w torze o najniższym oporze, podczas oddychania powietrzem przez człowieka, zaś korpus maski ma wykonany otwór, w którym jest umieszczony zawór wydechowy, przy czym zawór wydechowy zawiera zaworową pokrywę, przy czym element kierujący jest usytuowany na zaworowej pokrywie i jest wymienialny. Element kierujący może stanowić również integralną część z zaworową pokrywą, przy czym element kierujący i zaworowa pokrywa stanowią tę samą część. Korzystnie, co najmniej 100% powietrza, które weszło do wewnętrznej przestrzeni gazowej, przechodzi przez zawór wydechowy i jest odchylane przez element kierujący, podczas badania procentowego przepływu przez zawór, a ponadto respirator spełnia test badania odporności na płyny. Element kierujący zawiera czołową płytę, która jest usytuowana na drodze wydychanego strumienia, a ponadto ma nieckę ułatwiającą utrzymywanie cząstek, które zostały schwytane przez element kierujący oraz ma lewy i prawy deflektor, które są umieszczone po przeciwnych stronach na czołowej płycie. Element kierujący jest wykonany z tworzywa sztucznego i ma wysokość w zakresie około 2,5 do 5 cm oraz rozpiętość około 2,5 do 7,5 cm, oraz jest oddalony około 0,1 do 2 cm od przepony zaworu wydechowego. Ponadto element kierujący jest oddalony mniej niż 1,5 cm od najbliższej części przepony przy normalnym teście wydychania. Stosunek Zn do Dj jest mniejszy niż około 4, korzystnie mniejszy niż około 2 oraz jest większy niż 0,5, bardziej korzystnie jest większy niż 1, a jeszcze bardziej korzystnie jest większy niż 1,2. Element kierujący zwiększa chwytanie cząstek według testu skuteczności filtracji bakteryjnej, o co najmniej około 70% względem takiego samego respiratora nie posiadającego elementu kierującego, bardziej korzystnie, element kierujący zwiększa chwytanie cząstek według testu skuteczności filtracji bakteryjnej, o co najmniej około 75% względem takiego samego respiratora nie posiadającego elementu kierującego, jeszcze bardziej korzystnie, element kierujący zwiększa chwytanie cząstek według testu skuteczności filtracji bakteryjnej, o co najmniej około 80% względem takiego samego respiratora nie posiadającego elementu kierującego.

Sposób usuwania zanieczyszczeń z wydychanego strumienia charakteryzuje się tym, że umieszcza się respirator według wynalazku, co najmniej nad nosem i ustami użytkownika i wydycha się powietrze tak, że zasadnicza część wydychanego powietrza przepływa przez element kierujący.

PL 196 013 B1

Zastosowanie elementu kierującego powoduje powstrzymanie cząsteczek znajdujących się w strumieniu wydechowym przed przechodzeniem z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej, zaś użycie elementu kierującego w połączeniu z zaworem wydechowym pozwala na uzyskanie szczególnych cech respiratora przy stosowaniu w procedurach chirurgicznych lub przy zastosowaniu w pomieszczeniach wyjałowionych. Respirator według wynalazku może usuwać, co najmniej 95%, a korzystnie co najmniej 99% wszystkich cząstek zawieszonych w przepływającym strumieniu wydechowym. Ponadto, element kierujący chroni przed przedostawaniem się rozbryzgiwanych płynów do wewnętrznej przestrzeni gazowej „bez linii prześwitu od zewnętrznej przestrzeni gazowej do wewnętrznej przestrzeni gazowej. Oznacza to, że element kierujący jest zaprojektowany w celu zasłonięcia widoku otwartego otworu, gdy zaworowa przepona jest otwarta podczas wydechu. W odróżnieniu od niektórych wcześniej znanych masek na twarz wynalazek może mieć postać szczelnie dopasowanej maski, która zapewnia dobrą ochronę przed cząsteczkami z powietrza i przed rozbryzgami cieczy. Ponieważ respirator według wynalazku ma zawór wydechowy, może on zapewnić użytkownikowi wygodę dzięki możliwości szybkiego usuwania ciepłego, wilgotnego powietrza o dużej zawartości CO2 z wnętrza maski. W szczególności wynalazek zapewnia dostarczenie użytkownikowi czystego powietrza oraz chroni przed rozbryzgiwanymi płynami, a jednocześnie zapewnia duży komfort noszenia maski przez użytkownika i przed przedostawaniem się potencjalnie szkodliwych cząstek do otaczającego środowiska.

W odniesieniu do wynalazku, następujące określenia mają podane poniżej znaczenia:

„aerozol, oznacza gaz zawierający zawieszone cząstki w postaci stałej i/lub ciekłej;

„czyste powietrze, oznacza objętość powietrza, która została przefiltrowana w celu usunięcia cząstek i/lub innych zanieczyszczeń;

„zanieczyszczenia, oznaczają cząstki i/lub inne substancje, które zasadniczo nie mogą być uważane za cząstki (np. pary organiczne itp.), ale które mogą być zawieszone w powietrzu, łącznie z powietrzem w wydychanym strumieniu;

„zawór wydechowy, oznacza zawór przeznaczony do stosowania w respiratorze, aby otwierał się pod wpływem ciśnienia wydychanego powietrza i pozostawał zamknięty pomiędzy oddechami i w czasie, gdy użytkownik wdycha;

„wydychane powietrze, oznacza powietrze, które jest wydychane przez użytkownika;

„wydychany strumień, oznacza strumień powietrza, który przechodzi przez otwór zaworu wydechowego;

„zewnętrzna przestrzeń gazowa, oznacza przestrzeń otoczenia, do której wydychany gaz wchodzi po przejściu znacznie poza zawór wydechowy i poza element kierujący;

„element kierujący, oznacza strukturę zasadniczo nieprzepuszczalną dla płynów, która zmienia kierunek wydychanego strumienia od jego toru początkowego, w celu usunięcia znacznej ilości zawieszonych cząstek z tego strumienia, w wyniku jego odchylenia;

„element filtru wdechowego, oznacza porowatą strukturę, poprzez którą przechodzi wdychane powietrze przed wdychaniem go przez użytkownika, tak że zanieczyszczenia i/lub cząstki mogą zostać usunięte z tego powietrza;

„integralny oraz „umieszczony integralnie, oznaczają, że element filtrujący nie jest usuwalny w sposób rozłączalny z korpusu maski, bez powodowania znaczących strukturalnych zniszczeń tego korpusu;

„wewnętrzna przestrzeń gazowa, oznacza przestrzeń, w którą czyste powietrze wchodzi przed wdychaniem przez użytkownika, do której wydychane powietrze przedostaje się przed przejściem przez otwór zaworu wydechowego;

„korpus maski, oznacza konstrukcję, która pasuje co najmniej na nos i usta człowieka i która pomaga utworzyć wewnętrzną przestrzeń gazową oddzieloną od zewnętrznej przestrzeni gazowej;

„cząstki, oznaczają substancję ciekłą i/lub stałą, która nadaje się do zawieszenia w powietrzu, na przykład patogeny, bakterie, wirusy, grzyby, śluz, ślinę, krew itd.;

„respirator, oznacza maskę dostarczającą czyste powietrze do użytkownika poprzez korpus maski, który pokrywa co najmniej jego nos i usta, gdy jest noszony wygodnie i szczelnie na twarzy oraz zapewnia, że wdychane powietrze przechodzi przez element filtrujący;

„osłona zaworu, oznacza konstrukcję, która jest wykonana wokół zaworu wydechowego, w celu ochrony tego zaworu przed zniszczeniem i/lub zniekształceniem;

PL 196 013 B1 „zaworowa przepona, oznacza ruchomą konstrukcję zaworu, taką jak klapka, która zasadniczo zapewnia szczelne uszczelnienie powietrza podczas wdychania, i która otwiera się podczas wydychania; oraz „Zn/Dj lub „Zn:Dj oznacza wskaźnik odległości pomiędzy otworem zaworu i elementem kierującym (Zn) do wielkości otworu zaworu wydechowego (Dj) (patrz. fig. 10 oraz jej omówienie).

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym:

pos. 1 jest widokiem perspektywicznym znanej respiratorowej maski, która jest wyposażona w zawór wydechowy;

pos. 2 jest przekrojem zaworu wydechowego wzdłuż linii 2-2 z pos. 1;

pos. 3 jest widokiem z przodu gniazda zaworowego, które jest używane w zaworze;

fig. 4 jest widokiem perspektywicznym respiratora, który jest wyposażony w element kierujący, zgodnie z wynalazkiem;

fig. 5 jest przekrojem zaworu wydechowego przedstawiającym tor przepływającego wydychanego strumienia gdy zmienia kierunek albo jest odchylany poprzez element kierujący według wynalazku;

fig. 6 jest widokiem perspektywicznym elementu kierującego przedstawionego na fig. 5; fig. 7 jest widokiem z przodu elementu kierującego przedstawionego na fig. 6; fig. 8 jest widokiem z boku elementu kierującego przedstawionego na fig. 6;

fig. 9 jest przekrojem poprzecznym drugiego przykładu wykonania elementu kierującego według wynalazku;

fig. 10 jest przekrojem poprzecznym elementu kierującego, który jest usytuowany na zaworze według wynalazku, przy czym przekrój ten ilustruje umiejscowienie wymiarów Zn i Dj;

fig. 11 jest widokiem z przodu elementu kierującego, który ilustruje wymiary wykorzystywane w części dotyczącej przykładów wykonania przedmiotowego rozwiązania; zaś fig. 12 jest schematycznym widokiem ilustrującym przepływ powietrza przy przeprowadzaniu testu procentowego przepływu przez zawór.

Według różnych wykonań wynalazku, element kierujący jest umieszczony za albo na zewnątrz otworu zaworu wydechowego po zewnętrznej stronie maski, przez co cząstki z przepływającego strumienia są zbierane przez element kierujący po przejściu przez zawór wydechowy, ale przed dotarciem do powietrza atmosferycznego albo do zewnętrznej przestrzeni gazowej. Element kierujący może być umieszczony za zaworem wydechowym, tak aby powietrze przechodzące przez ten zawór uderzało następnie w element kierujący i zostało odchylone. Element kierujący jest tak skonstruowany i umieszczony, aby zasłaniać widok otworu zaworowego od strony zewnętrznej i przez to redukować możliwość przedostawania się rozpryskiwanych płynów przez zawór. Element kierujący może pokrywać nie tylko zawór i/lub zaworową pokrywę, ale może również pokryć większą część maski, aby spowodować większe odchylenie przepływającego strumienia wydechowego z cząsteczkami i zanieczyszczeniami oraz aby zwiększyć przeszkodę przedostawania się zanieczyszczeń z zewnątrz.

Pos. 1 przedstawia znaną podciśnieniową respiratorową maskę 20. Podciśnieniowa respiratorową maska filtruje wchodzące powietrze, w wyniku podciśnienia wytworzonego przez płuca użytkownika podczas oddychania. Maska 20 ma zawór wydechowy 22 umieszczony centralnie na korpusie 24 maski, który ma kształt zasadniczo miskowy, aby po założeniu maski był dokładnie dopasowany do nosa i ust człowieka. Respiratorowa maska 20 jest tak uformowana, aby zasadniczo utrzymywać szczelny kontakt z twarzą użytkownika przy swym obwodzie 21. Korpus 24 maski jest dociągany szczelnie do twarzy użytkownika wokół obwodu 21 maski przez elementy mocujące, które mogą zawierać opaski 26. Jak to zostało przedstawione, opaski przebiegają za głową i szyją użytkownika po założeniu maski 20.

Respiratorowa maska 20 tworzy wewnętrzną przestrzeń gazową pomiędzy korpusem 24 maski a twarzą użytkownika. Ta wewnętrzna przestrzeń gazowa jest oddzielona od powietrza otoczenia lub zewnętrznej przestrzeni gazowej przez korpus 24 maski i przez zawór wydechowy 22. Korpus maski może posiadać dopasowywany zacisk nosa (nie przedstawiony na rysunku) zamontowany po wewnętrznej lub zewnętrznej stronie korpusu 24 maski (lub na zewnątrz, albo pomiędzy warstwami korpusu maski), aby zapewnić dokładne pasowanie na nosie i w miejscu gdzie nos spotyka się z kością policzkową. Zacisk nosa może mieć budowę przedstawioną w patencie US 5.558.089 (Castiglione). Maska posiadająca budowę przedstawioną na poz. 1 opisana jest w publikacji WO 96/28217 (Bostock iin.) oraz w kanadyjskich wzorach przemysłowych 83.961 (Henderson i in.), 83.960 (Bryant i in.) i 83.962 (Curran i in.), a także w amerykańskich wzorach przemysłowych US 424.688 (Bryant i in.) i US 416.323 (Henderson i in.). Maski według wynalazku mogą przyjmować wiele innych konfiguracji,

PL 196 013 B1 takich jak maski płaskie lub maski o kształcie maskowym, przedstawione przykładowo w patentach US 4.807.619 (Dyrud i in.) oraz US 4.827.924 (Japuntich). Maska może również mieć pasowanie termochromowe sygnalizujące szczelność na jej obwodzie, aby umożliwić użytkownikowi łatwe stwierdzenie, czy zapewnione jest prawidłowe dopasowanie - patrz patent US 5.617.849 (Springett i in.).

Zawór wydechowy 22, który jest przewidziany na korpusie 24 maski, otwiera się, gdy użytkownik wydycha, pod wpływem zwiększonego ciśnienia wewnątrz maski i powinien pozostawać zamknięty pomiędzy oddechami i podczas wdechu. Zaworowa pokrywa 27 jest umieszczona na zaworze wydechowym 22 i chroni go, a w szczególności zaworową przeponę i klapkę. Zaworowa pokrywa jest przeznaczona do ochrony zaworu wydechowego 22 i przepony przed pociskami i innymi obiektami.

Kiedy użytkownik wykonuje wdech, powietrze przechodzi przez materiał filtrujący, po to, aby zostały usunięte zanieczyszczenia mogące znajdować się w zewnętrznej przestrzeni gazowej. Materiały filtrujące, które są typowo stosowane na podciśnieniowych respiratorach półmaskowych, takich jak maska 20 przedstawiona na pos. 1, często zawierają splątaną tkaninę z mikrowłókien rozdmuchiwanych w stanie roztopionym, naładowanych elektrycznie. Mikrowłókna mają zwykle przeciętną średnicę w granicach w przybliżeniu od 1 do 30 mm, a częściej 2 do 15 mm. Kiedy włókna te są przypadkowo splątane we wstędze, wówczas mają wystarczającą integralność, by były traktowane jako mata. Przykłady materiałów włóknistych, które mogą być używane jako filtry w korpusie maski, opisane są w patencie US 5.706.804 (Baumann i in.), w patencie US 4.419.993 (Peterson), w ponownie wydanym patencie US Re 28.102 (Mayhew) oraz w patentach US 5.472.481 i 5.411.576 (Johnes i in.), a także w patencie US 5.908.598 (Rousseau i in.).

Materiały włókniste mogą zawierać atomy fluoru oraz dodatki zwiększające zdolność filtrowania, włączając dodatki fluorochemiczne opisane w patentach US 5.025.052 i 5.099.026 (Crater i in.). Materiały włókniste mogą również mieć niewielkie zawartości ekstrahowalnych węglowodorów, by polepszyć działanie; patrz przykładowo zgłoszenie patentowe USA 08/941.945 (Rousseau i in.). Mogą być również wytwarzane włókniste wstęgi posiadające zwiększoną odporność na mgłę olejową, jak przedstawiono w patencie US 4.874.399 (Reed i in.) oraz w patentach US 5.472.481 i 5.411.576 (Jones i in.), a także w patencie US 6.068.799 i publikacji WO 99/16532 (oba Rousseau i in.). Ładunki elektryczne mogą być wprowadzane do wstęg włókniny z włókien rozdmuchiwanych w stanie roztopionym sposobami opisanymi przykładowo w patencie US 5.496.507 (Angadjivand i in.), w patencie US 4.215.682 (Kubik i in.) oraz w patencie USA nr 4.592.815 (Nakao), a także w zgłoszeniu patentowym USA 09/109.497 (Jones i in.) pod tytułem „Fluorowy elektret (patrz również publikacja WO 00/01737).

Pos. 2 przedstawia zawór wydechowy 22 uwidoczniony w przekroju, zamontowany na korpusie 24 maski. Korpus 24 ma umieszczony integralnie element filtru wdechowego albo warstwę filtrującą 28, zewnętrzną tkaninę 29 przykrycia i wewnętrzną tkaninę 29' przykrycia. Element filtru wdechowego w postaci warstwy filtrującej 28 jest integralny z korpusem 24 maski. To znaczy, tworzy on część korpusu maski, a nie jest częścią, która jest przymocowana do tego korpusu. Zewnętrzna i wewnętrzna tkanina 29 i 29' pokrycia chroni warstwę filtrującą 28 przed siłami tarcia i zatrzymuje wszelkie włókna, które mogą odłączyć się od warstwy filtrującej 28. Tkaniny 29, 29' przykrycia mogą również wykazywać zdolność filtracji, chociaż zwykle nawet nie zbliżoną do zdolności filtracji warstwy filtrującej 28. Tkaniny przykrywające mogą być wykonane z włóknin zawierających poliolefiny i poliestry (patrz np. patenty US 4.807.619 i 4.536.440 oraz zgłoszenie patentowe USA 08/881.348 z 24 czerwca 1997).

Korpus maski również zawiera typowo podtrzymującą lub kształtującą, zapewniającą integralność strukturalną maski. Typowa warstwa kształtująca zawiera włókna spajane termicznie, takie jak włókna dwuskładnikowe i opcjonalnie włókna staplowe. Przykłady warstw kształtujących, które mogą być używane w respiratorach według wynalazku, są ujawnione przykładowo w patentach US 5.307.796 (Kronzer), US 4.807.619 (Dyrud) oraz US 4.536.440 (Berg). Warstwa kształtująca może być także w formie siatki polimerowej albo tkaniny sieciowej, takiej jak materiały używane przez Moldex Metric w jego produktach respiratorowych o symbolu 2700 N95.

Zawór wydechowy 22, który jest zamontowany do korpusu 24 maski zawiera gniazdo zaworowe 30 i przeponę 32, w postaci giętkiej klapki, zamontowaną do gniazda zaworu w sposób wspornikowy. Ta giętka klapka spoczywa na powierzchni uszczelniającej 33, kiedy klapka jest zamknięta, ale jest uniesiona z powierzchni 33 przy wolnym końcu 34, kiedy osiągnięte zostanie znaczne ciśnienie podczas wydychania. Opór unoszenia nie powinien być zbyt wielki, aby wydychane powietrze zasadniczo przechodziło przez korpus 24 maski, nie zaś przez zawór wydechowy 22. Gdy użytkownik nie wydycha, przepona (32), mająca korzystnie postać klapki, dobrze uszczelnia powierzchnię 33

PL 196 013 B1 (albo pochyla się w jej kierunku), aby zapewnić hermetyczne uszczelnienie w takim położeniu. Powierzchnia uszczelniająca 33 gniazda zaworowego 30 może być krzywoliniowa w zasadniczo wklęsłym przekroju, patrząc z boku.

Pos. 3 przedstawia gniazdo zaworowe 30 w widoku z przodu. Gniazdo zaworowe 30 ma otwór 35, który jest usytuowany promieniowo wewnątrz powierzchni uszczelniającej 33. Otwór 35 może mieć krzyżakowe człony 36, które stabilizują powierzchnię uszczelniającą 33, a w rezultacie zawór wydechowy 22 (pos. 2). Krzyżakowe człony 36 mogą również zapobiegać odwróceniu przepony (32) mającej postać giętkiej klapki 32 (pos. 2) do otworu 35 podczas wdechu. Giętka klapka jest przymocowana przy swej nieruchomej części 38 (pos. 2) do gniazda zaworowego 30 na powierzchni 39 przytrzymywania klapki. Powierzchnia 39 przytrzymywania klapki, jak przedstawiono na rysunku, jest usytuowana poza obszarem objętym przez otwór 35 i może mieć słupki 41, albo inne odpowiednie środki, pomagające w montażu klapki na tej powierzchni. Zaworowa przepona (32), mająca postać giętkiej klapki (pos. 2), może być mocowana do powierzchni 39 przez zgrzewanie ultradźwiękowe, za pomocą kleju, przez mechaniczne zaciskanie itp. Gniazdo zaworowe 30 również ma kołnierz 42, który rozciąga się wbok od gniazda zaworowego 30 przy jego podstawie, by utworzyć powierzchnię umożliwiającą mocowanie zaworu wydechowego 22 (pos. 2) do korpusu 24 maski. Zawór wydechowy 22 pokazany na pos. 2 i 3 jest bardziej dokładnie opisany w patentach US 5.509.436 i US 5.325.892 (Japuntich i in.). Zawór ten i inne zawory opisane przez Japuntich i in., stanowią korzystne rozwiązania zaworowe w przykładach wykonania wynalazku. Mogą być również używane zawory o innej budowie, konstrukcji lub konfiguracji.

Powietrze wydychane przez użytkownika wchodzi w wewnętrzną przestrzeń gazową maski, która na pos. 2 jest usytuowana po lewej stronie korpusu 24 maski. Wydychane powietrze wychodzi z wewnętrznej przestrzeni gazowej przechodząc przez otwór 44 w korpusie 24 maski. Otwór 44 jest otoczony przez zawór wydechowy 22 przy swej podstawie 42. Po przejściu przez otwór 35 zaworu wydychane powietrze przechodzi przez zaworowe szczeliny 46 w zaworowej pokrywie 27, a następnie do zewnętrznej przestrzeni gazowej. Część wydychanego powietrza może opuszczać wewnętrzną przestrzeń gazową bardziej poprzez wydechowy element filtrujący niż przez otwór 35 zaworu. Ilość tego powietrza jest minimalizowana, gdy zmniejsza się opór przepływu przez otwór 35 zaworu.

Figura 4 przedstawia maskę respiratorową 20' podobną do maski pokazanej na pos. 1, za wyjątkiem tego, że na fig. 4 respirator 20' ma część kierującą albo element kierujący 50, który może zbierać i zatrzymywać cząstki obecne w przepływającym wydychanym strumieniu. Element kierujący 50 jest przyłączony do zaworu wydechowego 22 i korzystnie pokrywa większość zaworowej pokrywy 27 i zaworowych szczelin 46 (pos. 1). Element kierujący 50 jest usytuowany w wydychanym strumieniu oraz usuwa cząstki z tego strumienia -na przykład cząstki zawieszone w aerozolu wydychanym przez użytkownika - poprzez ostrą zmianę kierunku przepływu tego strumienia.

Figura 5 przedstawia zmianę kierunku wydychanego przepływającego strumienia 100 poprzez zawór. Po przejściu przez zaworowy otwór 35, wydychany przepływający strumień 100 podnosi przeponę 32 i przepływa przez zaworową szczelinę 46 w zaworowej pokrywie 27. Następnie powietrze wychodzące z zaworowej pokrywy 27 zderza się z elementem kierującym 50 i jest odchylane i rozdzielane jako rozdzielony wydechowy przepływający strumień 101 do jednej lub drugiej strony. Zatem wydychane powietrze, które opuszcza wewnętrzną przestrzeń gazową przez zaworowy otwór 35, przechodzi przez zaworowe szczeliny 46 w zaworowej pokrywie 27, a następnie jest odchylane przez element kierujący 50, po czym dostaje się do zewnętrznej przestrzeni gazowej. Wszystkie cząstki, które nie są zebrane przez element odchylający, są kierowane wzdłuż przepływającego strumienia wydechowego z dala od otaczających ludzi i przedmiotów. Zasadniczo całe wydychane powietrze nie przepływające przez warstwę filtrującą 28 korpusu maski powinno przepływać przez zawór wydechowy i powinno być rozdzielone albo odchylone, aby pozwolić na uderzanie cząstek o element kierujący 50.

Jak przedstawiono, zaworowa pokrywa 27 rozciąga się ponad gniazdem zaworowym 30 i zawiera zaworowe szczeliny 46 na bokach oraz w górnej części zaworowej pokrywy 27. Pokrywa zaworu o takiej konfiguracji jest przedstawiona w amerykańskim opisie wzoru przemysłowego US 349.299 (Bryant i in.). Inne konfiguracje innych zaworów wydechowych i oczywiście zaworowych pokryw, mogą być również używane (patrz na przykład amerykański wzór przemysłowy US 347.298 (Japuntich i in.) dotyczący innej pokrywy zaworowej). Zaworowa pokrywa 27 i zaworowe szczeliny 46 są zaprojektowane dla umożliwienia przepływu całego wydychanego powietrza. Opór lub spadek ciśnienia na zaworowej pokrywie 54 i na zaworowych szczelinach 46 jest zasadniczo żaden. Powietrze powinno

PL 196 013 B1 przepływać swobodnie poza zawór wydechowy 22 oraz przez zaworową pokrywę 27 z minimalną przeszkodą. Element kierujący 50 jest korzystnie osadzony na zaworowej pokrywie 27, tak aby cały przepływ powietrza przez zaworowe szczeliny 46 był przejmowany przez niego.

Opór i spadek ciśnienia w elemencie kierującym oraz za nim, według wynalazku, jest korzystnie niższy niż opór i spadek ciśnienia przy przejściu przez korpus maski. Ponieważ dynamiczne płyny przepływają torem, w którym występuje mniejszy opór, ważnym jest, aby używać układu elementu kierującego, który wykazuje niższy spadek ciśnienia niż korpus maski i korzystnie niższy niż warstwa filtrująca korpusu maski. Zatem większość wydychanego powietrza będzie przepływać przez zawór wydechowy i będzie odchylana w elemencie kierującym, niż przedostawać się na zewnątrz przez materiał filtracyjny korpusu maski. Większość albo zasadniczo całe wydychane powietrze będzie w ten sposób przepływać z wnętrza korpusu maski na zewnątrz, przez zawór wydechowy i będzie uderzać w element kierujący, który odchyli to powietrze. Jeśli opory przepływu powietrza spowodowane elementem kierującym były by zbyt wysokie tak, że powietrze nie przepływałoby z łatwością z wnętrza maski, poziom wilgotności oraz dwutlenku węgla wewnątrz maski może wzrosnąć, co może spowodować zmniejszenie komfortu dla użytkownika.

Figury 6 do fig. 8 przedstawiają element kierujący 50 z różnych punktów widzenia. Element kierujący 50 jest sztywną, samo podtrzymującą konstrukcją, która w pewnych wykonaniach może być mocowana rozłączalnie, to znaczy usuwalnie albo z możliwością zmiany położenia. Element kierujący zawiera nakładkę 52, która korzystnie ustala i łączy zaworową pokrywę 27. W korzystnym wykonaniu, nakładka 52 jest uformowana tak, aby połączyć się zatrzaskowo na zaworowej pokrywie 27. Przy podstawie nakładki 52 znajduje się czołowa płyta 53, która jest przeznaczona do umieszczenia na drodze wydychanego strumienia powietrza. Oznacza to, że czołowa płyta 53 jest przeznaczona do bezpośredniego ustawienia w dokładnym sąsiedztwie zaworowych szczelin 46, przez które wydychany strumień wypływa z zaworu wydechowego 22. Wydychany strumień powietrza przechodzi przez zaworowe szczeliny 46, a następnie zderza się z czołową płytą 53, która zmienia kierunek tego strumienia. Obrzeże płyty 55 nakładki 52 powinno zapewniać dokładne i odporne na przecieki uszczelnienie pomiędzy zaworową pokrywą 27 i elementem kierującym 50 tak, aby całe wydychane powietrze przepływało do dołu i było odchylane przez czołową płytę 53 i aby nie przeciekało wokół nakładki 52.

Wydychane powietrze napiera na czołową płytę 53 w celu zmiany swego toru. Większość powietrza ostro zakręca, korzystnie pod kątem co najmniej 90° względem swego pierwotnego toru. W zależności od wymiarów i gęstości zanieczyszczeń i/lub cząstek występujących w wydychanym strumieniu powietrza, większość tych cząstek nie jest w stanie skręcić razem ze strumieniem powietrza, zatem krzyżują się one z tym strumieniem i zderzają się oraz kierują się na czołową płytę 53, gdzie może być zbierana większość zanieczyszczeń. Warga albo niecka 56 może być stosowana do polepszenia przetrzymywania cząstek schwytanych przez element kierujący 50.

Strumień wydychanego powietrza jest następnie odchylany w którąkolwiek stronę elementu kierującego 50, lewą lub prawą, przez deflektor 58. Korzystnie, rozszczepiająca wypukłość 59 pomaga w rozdziale strumienia wydychanego powietrza, przez co występuje jego właściwe odchylanie. Takie ostre odchylanie strumienia wydychanego powietrza na którąkolwiek stronę, lewą lub prawą, ułatwia zbieranie cząstek i zanieczyszczeń na czołowej płycie 53 i na wardze 56. Cząstki lub zanieczyszczenia nie zatrzymane przez element kierujący 50 są odchylane w którąkolwiek stronę, lewą lub prawą, i wydychane do zewnętrznej przestrzeni gazowej z dala od pacjentów lub innych sąsiadujących przedmiotów.

Element kierujący 50 na zaworowej pokrywie 27 może być usuwalny albo wymienialny. Usuwalny element kierujący może być tak ukształtowany, aby zatrzaskiwał się na zaworowej pokrywie 27 i tworzył szczelne połączenie na obrzeżu płyty 55 (fig. 7) albo element kierujący może być zamocowany do zaworowej pokrywy 27 poprzez przykładowo umieszczanie we właściwym miejscu przyciskanego połączenia klejowego. Wymienialny element kierujący może być usunięty z jednej maski i umieszczony na innej masce, jeśli przykładowo pierwsza maska się zużyła albo gdy na specjalnej masce potrzebny jest element kierujący o różnych właściwościach.

W pewnych przykładach wykonania, element kierujący 50 może stanowić integralną część z zaworową pokrywą 27, oznacza to, że zaworowa pokrywa 27 i element kierujący 50 stanowią jeden zespół. Alternatywnie, element kierujący 50 może spełniać funkcjonalne wymagania zaworowej pokrywy, a zatem może eliminować potrzebę jej stosowania.

Element kierujący 50 jest korzystnie wykonany ze sztywnego, a czasem z elastycznego materiału, który jest zasadniczo nieprzepuszczalny dla płynów. Korzystnie, element kierujący jest ukształ10

PL 196 013 B1 towany z termoplastycznego albo termoutwardzalnego tworzywa sztucznego, ale może być również ukształtowany z zasadniczo każdego materiału, który pozwala na spełnianie jego funkcji. Typowo, element kierujący jest co najmniej półsztywny. Przykładowymi materiałami, które są właściwe do wykonania elementu kierującego, mogą być polistyren, polietylen, żywica poliwęglanowa, papier, drewno, ceramika, materiały spiekane, mikrowłókna, kompozyty i inne materiały. Element kierujący może być odlewany, kształtowany przez rozdmuchiwanie, odlewany wtryskowo, prasowany na gorąco albo wykonany zasadniczo dowolną metodą produkcji elementów kształtowych. W pewnych wykonaniach może być używana warstwa porowatego materiału absorpcyjnego, na przykład papier lub włóknina, którymi wyścielona jest wewnętrzna powierzchnia elementu kierującego. Element kierujący może być nieprzezroczysty tak, aby zebrane cząstki nie były widoczne dla obserwatorów. Alternatywnie, element kierujący może być przezroczysty tak, aby był widoczny zawór (opcjonalna zaworowa pokrywa powinna być również przezroczysta). Chociaż przezroczysty element kierujący nie może dosłownie zasłonić widoku zaworowej przepony, taki element kierujący mieści się również w zakresie ochrony niniejszego wynalazku, jeśli identyczny pod względem kształtu nieprzezroczysty element kierujący zasłoni widok zaworowej przepony. Termin „zasłonić widok dotyczy zatem linii widzenia, nie dotyczy zaś transparentności elementu kierującego i/lub zaworowej pokrywy.

Element kierujący powinien być tak dobrany, aby pokrywał znaczną część zaworu wydechowego i opcjonalnie zaworową pokrywę i w szczególności zaworowe szczeliny, przez które przepływa strumień wydychanego powietrza. Typowo, element kierujący ma wysokość około 2,5 do 5 cm (około 1do 2 cali) od góry, od nakładki 52 do wargi 56 i rozpiętość w granicach około 2,5 do 7,5 cm (około 1 do 3 cali), od jednej strony deflektora do drugiej jego strony. Zasadniczo, element kierujący ma grubość w granicach kilku milimetrów. Warga albo niecka 56, jeśli jest wykonana, ma występ rozciągający się w granicach 1 do 5 mm na czołowej płycie, w celu schwytania i zatrzymania na niej cząstek. W pewnych wykonaniach może być pożądane wykonanie wargi 56 o kształcie wklęsłym. Korzystnie element kierujący 50 ma takie wymiary i kształt, aby zasłonić każdą prostoliniową ścieżkę wychodzącą z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zaworu. Nie powinno być żadnej „linii widzenia z zewnętrznej przestrzeni gazowej przez element kierujący i zaworową przeponę do wewnętrznej przestrzeni gazowej. Oznacza to, że element kierujący 50 zasłania widok zaworowej przepony. Ten zasłonięty widok ścieżki zmniejsza prawdopodobieństwo dostania się do zaworu zanieczyszczeń takich jak odłamki lub kropelki krwi.

Ponownie, w odniesieniu do fig. 5, gdy czołowa płyta 53 elementu kierującego 50 jest umieszczona na zaworowej pokrywie 27, zasadniczo występuje odstęp o wielkości około 0,1 do 2 cm od klapki zaworu wydechowego lub przepony 32, korzystnie 1,5 cm, a bardziej korzystnie mniej niż około 1 cm od najbliższego do przepony 32. Odległość pomiędzy czołową płytą 53 i przeponą 32, którą chroni zaworowa pokrywa 27 może być krytyczna przy działaniu zaworu wydechowego 22 w połączeniu zelementem kierującym 50. Jeśli czołowa płyta 53 jest zbyt blisko przepony 32, element kierujący może ograniczać przepływ powietrza, a zatem zmniejsza sprawność zaworu wydechowego 22. Odwrotnie, jeśli czołowa płyta 53 jest zbyt daleko od przepony, prędkość cząstek może nie być wystarczająco duża, aby cząstki te uderzały w czołową płytę 53. Taki brak uderzeń mógłby pozwolić na przenoszenie cząstek i zanieczyszczeń razem z przepływającym strumieniem, przedostającym się do zewnętrznej przestrzeni gazowej.

Figura 9 przedstawia zawór wydechowy 22, który zawiera zaworową pokrywę 27' wykonany integralnie z elementem kierującym 60. Element kierujący 60 ma ostry zakręt 62, który również może działać jako warga podtrzymująca schwytane cząstki. Strumień 100 wydychanego powietrza jest przedstawiony jako opuszczający zaworową przeponę 32 w określonym kierunku, a następnie zmienia kierunek przy pomocy elementu kierującego 60 (i jest pokazany jako przekierowany strumień powietrza 101). Fig. 10 przedstawia kąt odchylenia o wielkości około 160°.

Element kierujący działa przez utworzenie zagiętej ścieżki przepływu powietrza, co umożliwia uderzanie cząstek o powierzchnię elementu kierującego i usuwanie ich z tego strumienia. Istnieje punkt krytyczny w tym zakrzywionym powietrzu, przy którym cząstki nie pozostają zawieszone w strumieniu powietrza i odchylają się od tego strumienia i się osadzają. Punkt ten jest zależny od masy cząstek (tj. od rozmiarów i gęstości tych cząstek), od prędkości strumienia powietrza oraz od trajektorii strumienia powietrza. Element kierujący jest projektowany zgodnie z teorią zmiany toru strumienia powietrza, w wystarczającym stopniu, aby cząstki nie były w stanie podążać za zmieniającym się torem tego strumienia. Wszystkie cząstki, które nie są w stanie podążać za torem strumienia powietrza, uderzą w niego i zostaną zatrzymane przez element kierujący.

PL 196 013 B1

Każda cząstka ma pewien pęd, który jest iloczynem ich masy i prędkości. Dla każdej cząstki istnieją pewne parametry, dla których pęd cząstki jest zbyt wielki aby była ona przemieszczana i zawracana przez niosący ją strumień powietrza, skutkujące tym, że dana cząstka zderza się z przeszkodą, która odchyla pozostałą część strumienia. Element kierujący zbiera takie cząstki, które nie są w stanie zawrócić aby podążać za strumieniem powietrza. Korzystnie, zasadniczo całe powietrze wydychane przez zawór jest odchylane przez element kierujący, a zatem zasadniczo wszystkie cząstki są powstrzymywane przez ten element.

Aby występowało uderzanie cząstek, cząstki te powinny posiadać tzw. liczbę Stokes'a (która opisuje warunki pędu cząstki), dla normalnego przepływu wydychanego powietrza typowo większą niż około 0,3, gdy jest ona zdefiniowana przez równanie:

_I CcrpDp²u 18m _fDj ’

Gdzie I oznacza liczbę Stokes'a, C_c współczynnik korekcyjny Cunnighama dla przepływu poślizgowego, rp gęstość cząstki, Dp średnica cząstki, Uj prędkość strumienia powietrza opuszczającego otwór zaworu w pełnym otwarciu, Dj wznios otwarcia zaworowej przepony, zaś mf oznacza współczynnik lepkości dynamicznej powietrza.

Sama obecność zaworu w respiratorowej masce filtracyjnej może powodować usunięcie dużego procentu cząstek z wydychanego strumienia powietrza. Jednak zastosowanie elementu kierującego z zaworem zasadniczo zwiększa procent cząstek usuniętych ze strumienia powietrza, które jest wydychane do środowiska, korzystnie do co najmniej 99,99%

Figura 10 ilustruje odległość Zn od przepony 32 do elementu kierującego oraz wznios otwarcia zaworu wydechowego Dj. Odległość Zn jest mierzona od otwartej przepony zaworowej, prostopadle do elementu kierującego w kierunku liniowego rozciągania się zaworowej przepony, od jej zakończenia, gdy zawór jest otwarty i gdy jest on poddany działaniu przepływającego strumienia powietrza zgodnie z Normalnym Testem Wydychania. Wielkość otwarcia zaworu Dj jest mierzona przy największym otwarciu zgodnie z Normalnym Testem Wydychania.

„Normalny Test Wydychania jest testem, który symuluje normalne wydychanie człowieka. Test składa się z montażu filtrującej maski do płaskiej metalowej płyty o grubości 0,5 cm, która ma kolisty ₂ wykonany otwór albo końcówkę wylotową o powierzchni 1,61 cm² (średnica ok. 1,43 cm (9/16 cala)). Maska filtrująca jest zamocowana do płaskiej metalowej płyty na podstawie maski tak, aby strumień powietrza przepływający przez końcówkę wylotową był kierowany do wnętrza korpusu maski, bezpośrednio w kierunku zaworu wydechowego (tzn. strumień powietrza jest kierowany wzdłuż najkrótszej odległości po linii prostej, z punktu płaszczyzny dzielącej na pół podstawę maski, do zaworu wydechowego). Płyta ta jest zamocowana poziomo do kanału skierowanego pionowo. Strumień powietrza wysyłany z kanału przepływa przez końcówkę wylotową i wpada do wnętrza maski twarzowej. Prędkość powietrza przepływającego przez końcówkę wylotową może być określana przez podzielenie wielkości przepływu powietrza (objętość/czas) przez powierzchnię przekroju kołowego otworu. Spadek ciśnienia może być określany przez umieszczenie sondy manometrycznej we wnętrzu maski twarzowej filtracyjnej. Przy pomiarze Dj wielkość przepływu powietrza powinna być ustalona na 79 litrów na minutę. Dla elementu kierującego według wynalazku, stosunek Zn/Dj jest mniejszy niż około 5, korzystnie mniejszy niż około 4, a bardziej korzystnie mniejszy niż około 2, i jest typowo większy niż 0,5, korzystnie większy niż 1, a bardziej korzystnie większy niż 1,2. Normalny Test Wydychania jest również przywołany w patencie US 5,325,892 (Japuntich i in.). Maska, która ma element kierujący mający stosunek Zn/Dj zgodnie z wynalazkiem zapewnia, że taki element kierujący może usuwać większość cząstek opuszczających zawór wydechowy, na którym ten element kierujący jest usytuowany.

We wzorach elementów kierujących używanych w higienie przemysłowej do określania sprawności chwytania cząstek, stosunek Zn/Dj jest zazwyczaj uzależniony od pierwiastka kwadratowego liczby Stokes'a. Streszczenie tej jest zawarte w publikacji: T.T. Mercer, Rozdział 6, dział 6-3, Impaction Methods, Aerosol Technology in Hazard Evaluation, strony 222-239, Academic Press, New York, N.Y., (1973). W publikacji T.T. Mercer (1973), dla 50 procentowej sprawności chwytania cząstek uderzających w płaską powierzchnię z prostokątnie ukształtowanych strumieni, pierwiastek kwadratowy liczby Stokes'a musi być większy niż około 0,75, dla Zn/Dj=1 i około 0,82 dla Zn/Dj=2. Z ekstrapolacji danych zawartych w powyższej publikacji, wynika że dla 95% skuteczności chwytania cząstek uderza12

PL 196 013 B1 jących w płaską powierzchnię z koliście ukształtowanego strumienia, pierwiastek kwadratowy liczby Stokes'a powinien być większy niż około 0,6 dla Zn/Dj=1 i 0,5 dla Zn/Dj=2. Ogólnie, dla schwytania ponad 95% cząstek wydychanych przez zawór w filtrującym respiratorze twarzowym, pierwiastek kwadratowy liczby Stokes'a jest korzystnie większy niż 0,5 dla Zn/Dj=2 i większy niż 0,6 dla Zn/Dj=1.

Element kierujący zapewnia odpowiedni poziom ochrony innych osób albo przedmiotów poprzez zmniejszanie zawartości zanieczyszczeń wydalanych do zewnętrznej przestrzeni gazowej, a jednocześnie zapewnia poprawę komfortu użytkownika, umożliwiając noszenie szczelnie dopasowanej maski. Respirator posiadający element kierujący nie musi koniecznie usuwać wszystkich cząstek z wydychanego strumienia, ale powinien usuwać co najmniej 95%, zwykle co najmniej około 98%, korzystnie, co najmniej 99%, bardziej korzystnie 99,9% i jeszcze bardziej korzystnie 99,99% cząstek, podczas testowania skuteczności usuwania bakterii, jak opisano poniżej. Element kierujący ma zwiększoną skuteczność, co najmniej około 70%, korzystnie co najmniej 75%, a najbardziej korzystnie, co najmniej 80% względem takiego samego respiratora, który nie zawiera elementu kierującego. Zanieczyszczenia, które nie zostały usunięte z wydychanego strumienia, mogą być jednak skierowane przez element kierujący do bardziej bezpiecznego położenia.

Respirator umożliwia korzystnie, aby co najmniej 75% powietrza, które weszło do wewnętrznej przestrzeni gazowej, zostało przepuszczone przez zawór wydechowy i trafiło do elementu kierującego. Bardziej korzystnie, co najmniej 90%, a jeszcze bardziej korzystnie 95% wydychanego powietrza przechodzi przez zawór wydechowy i wpada do elementu kierującego, w przeciwieństwie do przepływu przez środki filtrujące i możliwego ulatniania się przez poprzez obrzeża maski. W przypadku, gdy na przykład używane są zawory opisane w amerykańskich opisach patentowych US 5.509.436 i US 5.325.892 (Japuntich i in.) oraz element kierujący charakteryzujący się niższym spadkiem ciśnienia niż korpus maski, więcej niż 100% wdychanego powietrza może przepływać przez zawór wydechowy i trafiać na element kierujący. Jak przedstawiono w cytowanych patentach może to występować, gdy powietrze wpływa do filtrującej maski twarzowej z dużą prędkością. W pewnych sytuacjach, więcej niż 100% wydychanego powietrza może wypływać na zewnątrz przez zawór. Taki rezultat jest spowodowany przez dodatkowy dopływ powietrza do maski przez środki filtrujące przy wdychaniu.

Respiratory, które mają element kierujący według przedmiotowego wynalazku, spełniają, jak stwierdzono, warunki norm przemysłowych lub przewyższają je na właściwości takie, jak odporność na płyn, skuteczność filtrowania i wygoda użytkownika. W dziedzinie medycyny zwykle oceniana jest w przypadku masek twarzowych skuteczność filtrowania bakterii (BFE), która oznacza zdolność maski do zatrzymywania cząstek, takich jak bakterie, wydychanych przez użytkownika. Badania BFE mają ocenić procent cząstek, które uchodzą z wnętrza maski. Departament Obrony podaje trzy badania dla oceny BFE, które są opublikowane w MIL-M-36954C, Military Specification: Mask, Surgical, Disposable (12 czerwca 1975). Według minimalnego wymagania normy przemysłowej wyrób chirurgiczny powinien mieć skuteczność co najmniej 95% przy ocenie według tych testów.

BFE oblicza się przez odejmowanie procentowej penetracji od 100%. Procentowa penetracja jest to stosunek liczby cząstek za maską do liczby cząstek przed maską. Respiratory, które wykorzystują integralnie umieszczony rozdmuchiwany w stanie roztopienia polipropylenowy materiał z mikrowłókien naładowany elektrycznie jako filtr wydechowy oraz mają element kierujący według przedmiotowego wynalazku, mogą przewyższać minimalne wartości normy przemysłowej.

Respiratory powinny także spełniać warunki badania odporności na płyny, gdzie pięć uderzeń syntetycznej krwi kieruje się na maskę pod ciśnieniem 34 kPa (5 funtów na cal kwadratowy). Jeżeli syntetyczna krew nie przejdzie przez maskę, wynik testu jest pozytywny, a jeśli syntetyczna krew zostanie wykryta, wynik testu jest negatywny. Respiratory, które mają zawór wydechowy i element kierujący według wynalazku, mogą przejść to badanie z wynikiem pozytywnym, kiedy element kierujący jest umieszczony na zewnątrz lub po stronie zaworu kontaktującej się z powietrzem otoczenia. Respiratory według przedmiotowego wynalazku mogą zapewniać zatem dobrą ochronę przed rozbryzgami płynów podczas ich używania.

PRZYKŁADY

Respiratory posiadające zawór wydechowy oraz zaworową pokrywę zostały przygotowane następująco. Zawory wydechowe, które zostały zastosowane są opisane są w patencie US 5.325.892 (Japuntich i inni) i są dostępne w maskach firmy 3M jako zawory wydechowe 3M Cool Flow™. Aby przygotować zaworową maskę twarzową do testowania, w środku respiratora 3M 1860™ wycięto otwór o średnicy 2 cm. Zawór został przymocowany do respiratora za pomocą zgrzewarki ultradźwiękowej dostępnej z firmy Branson (Danbury, Connecticut).

PL 196 013 B1

Zostały wykonane cztery elementy kierujące, zgodnie z przykładem 1 do 4, poprzez formowanie podciśnieniowe z przejrzystego warstwy polistyrenu o grubości 0,05 cm. Wymiary każdego elementu kierującego zgodnie z oznaczeniami z fig. 11, zostały podane poniżej w tabeli 1. Wielkość otwarcia zaworu Dj w tabeli 1 została zmierzona, jak przedstawiono na fig. 10 i reprezentuje odległość na jaką otwiera się zawór pod danym przepływem powietrza i daną prędkością powietrza. Pomiarów dokonano przy zastosowaniu normalnego testu wydychania. W tabeli 1jest także przedstawiona odległość od elementu kierującego Zn. Odległość Zn została zmierzona, jak przedstawiono na fig. 10, jako odległość od wewnętrznej powierzchni elementu kierującego prostopadłej do linii przebiegającej od otwartej przepony do gniazda zaworowego. Dla wielkości otwarcia zaworu o szerokości 2 cm, przy wielkości cząstek wody 3 mikrometry i dla przepływu powietrza 79 litrów na minutę dla pomiarowej wielkości otwarcia zaworu, obliczony pierwiastek kwadratowy liczby Stokes'a jest równy 1,01.

Tabe l a 1

Wymiary elementów kierujących w odniesieniu do fig. 10 i 11

Przykłady	„A [cm]	„B” [cm]	„C [cm]	„D” [cm]	Odległość elementu kierującego Zn [cm]	Wielkość otworu zaworowego Dj [cm]	Zn/Dj przy 79 l/min
1	1,1	3,5	4,6	7,6	0,70	0,42	1,7
2	1,8	4,8	4,5	6,1	1,77	0,42	4,2
3	1,5	3,6	4,5	7,5	0,64	0,42	1,5
4	1,8	3,8	4,2	7,1	0,58	0,42	1,4

Każdy z elementów kierujących został zamocowany w sposób odłączalny do zaworu wydechowego poprzez zatrzaśnięcie tego elementu na zaworowej pokrywie. Każdy respirator został oceniony pod względem oporności płynowej i procentowego przepływu przez zawór, zgodnie z procedurą przedstawioną poniżej.

Porównywanym przykładem był respirator 3M o symbolu 1860™ z zaworem wydechowym, ale bez elementu kierującego zamocowanego do tego zaworu.

Badanie odporności na płyny

Aby symulować rozprysk krwi z uszkodzonej tętnicy pacjenta, można spowodować uderzenie znaną objętością krwi w zawór przy znanej prędkości według normy australijskiej AS 4381-1996 (Załącznik D) na chirurgiczne maski twarzowe, opublikowanej przez Australijskie Normy (Standards Association of Australia), 1 The Crescent, Homebush, NSW 2140, Australia.

Przeprowadzane badanie było podobne do sposobu australijskiego z pewnymi opisanymi poniżej zmianami. Roztwór syntetycznej krwi przygotowano przez zmieszanie 1000 ml zdejonizowanej wody, 25,0 g ACRYSOL G110 (z firmy Rohm and Haas, Filadelfia, PA) i 10,0 g barwnika RED 081 (z firmy Aldrich Chemical Co,. Milwaukee, WI). Napięcie powierzchniowe zmierzono i ustawiono tak, że było ono w zakresie 0,040-0,044 N/m (40-44 dyn/cm), przez dodanie według potrzeb „BRIJ 30™, niejonowego środka powierzchniowo czynnego (z firmy ICI Surfactants, Wilmington, DE).

Maskę z elementem kierującym umieszczonym nad zaworową pokrywą, z przeponą zaworową podpartą w stanie otwartym umieszczono 46 cm (18 cali) od otworu 0,084 cm (0,033 cala) (zawór o numerze 18). Syntetyczną krew wypuszczano z dyszy strugą skierowaną wprost na otwór pomiędzy gniazdem zaworowym a otwartą zaworową przeponą. Zawór został utrzymany jako otwarty poprzez wstawienie małego kawałka pianki pomiędzy gniazdo zaworowe a przeponę. Zostało to ustawione w czasie tak, że 2 ml syntetycznej krwi wypuszczono z dyszy przy ciśnieniu zbiornika 34 kN/m² (5 psi). Kawałek bibuły umieszczono wewnątrz maski bezpośrednio pod gniazdem zaworowym, aby wykryć syntetyczną krew przedostającą się na stronę na twarz korpusu respiratora poprzez zawór. Zawór atakowano syntetyczną krwią pięciokrotnie. Każde wykrycie syntetycznej krwi na bibule lub gdziekolwiek wewnątrz po stronie twarzy po pięciu uderzeniach krwią traktowane jest jako usterka. Wynikiem poprawnym jest brak wykrycia krwi po wewnętrznej stronie respiratora od strony twarzy po pięciu uderzeniach krwią. Przejście syntetycznej krwi przez korpus respiratora nie było przedmiotem oceny.

PL 196 013 B1

Wyniki badania odporności na płyn, sposobem opisanym powyżej, respiratorów posiadających elementy kierujące zostały przedstawione w tabeli 2. Dane zawarte w tabeli 2 przedstawiają elementy kierujące według wynalazku, które nadają się do zapewnienia dobrej ochrony przed rozbryzgiwanymi płynami.

Tabe l a 2

Odporność na płyny zaworów wydechowych 3M™ Cool Flow™ posiadających element kierujący zamontowany na respiratorze 3M 1860™

Przykład	Odporność na płyny Wynik testu
Porównywany	Negatywny
1	Pozytywny
2	Pozytywny
3	Pozytywny
4	Pozytywny

Badanie procentowego przepływu przez zawór

Zawory wydechowe posiadające element kierujący były badane w celu określenia procentu wypływu wydychanego powietrza z respiratora przez zawór wydechowy i element kierujący w odróżnieniu od powietrza wychodzącego przez filtrową część respiratora. Sprawność zaworu wydechowego w oczyszczaniu oddechu jest głównym czynnikiem wpływającym na komfort użytkownika. Stosunek procentowy przepływu przez zawór został oceniony przy zastosowaniu Normalnego Testu Wydychania.

Całkowite procentowe natężenie przepływu określano następującym sposobem opisanym dla lepszego zrozumienia na podstawie fig. 12. W pierwszej kolejności określono liniowe równanie opisujące zależność objętościowego natężenia przepływu (Qf) od spadku ciśnienia (DP) na masce na twarz, przy utrzymaniu zamkniętego zaworu. Następnie zmierzono przy określonym objętościowym natężeniu przepływu (QT) wydechu spadek ciśnienia na masce na twarz, gdy zawór może się otworzyć. Natężenie przepływu Qj przez materiał filtrujący maski na twarz określono przy zmierzonym spadku ciśnienia na podstawie tego równania liniowego. Natężenie przepływu przez sam zawór (Qn) zostało obliczone jako Qn = Q_T - Qj. Procent całego natężenia przepływu wydechu przez zawór został obliczony jako 100 x (Q_T-Qj) / Q_T.

Jeżeli spadek ciśnienia na masce na twarz jest ujemny przy danym QT, natężenie przepływu przez materiał filtrujący maski na twarz do wnętrza maski będzie również ujemny, powodując, że wypływ przez otwór zaworu Qn będzie większy niż przepływ Q_T wydechu. Zatem kiedy Qj jest ujemne, powietrze jest faktycznie wciągane do wewnątrz przez filtr podczas wydychania i przepływa przez zawór, wskutek czego procent całego natężenia przepływu wydechu jest większy niż 100%. Jest to nazywane zasysaniem i zapewnia uzyskanie efektu chłodzącego użytkownikowi. Wyniki badań nad konstrukcjami posiadającymi elementy kierujące zgodne z wynalazkiem przedstawiono poniżej w tabeli 3.

PL 196 013 B1

T ab e l a 3

Procentowe natężenie przepływu przez zawór przy 42 l/min i 79 l/min dla zaworów wydechowych 3M™ Cool Flow™ posiadających elementy kierujące zamontowane na respiratorach 3M 1860™

Przykład	Przepływający strumień powietrza wydychany przez zawór [%]
Porównywany	116%
1	103%
2	101%
3	100%
4	107%

Dane w tabeli 3 przedstawiają, że może być osiągnięte dobre procentowe natężenie przepływu przez zawór wydechowy i element kierujący przy zastosowaniu Normalnego Testu Wydychania.

Niniejsze zgłoszenie powołuje się w całości na wszystkie patenty i zgłoszenia patentowe wymienione powyżej.

Badanie skuteczności filtracji bakteryjnej

Element kierujący był badany w celu określenia zawartości cząstek materiału przechodzącego przez zawór wydechowy, które zostały odchylone albo schwytane przez element odchylający. Badanie skuteczności filtracji bakteryjnej jest badaniem w środowisku sztucznym w celu oceny sprawności filtracyjnej chirurgicznych masek twarzowych. Oznacza to, że skuteczność masek jest badana przy zastosowaniu żywych mikroorganizmów produkowanych przez człowieka podczas używania maski.

Sposób opisany przez V. W. Green i D. Vesley, w Method for Evaluating Effectiveness of Surgical Masks, 83 J. BACT 663-67 (1962 r.) zawiera mówienie określonej liczby słów w określonym okresie czasu w czasie noszenia maski. Kropelki wytwarzane przez usta z mikroorganizmami, które nie zostały schwytane przez maskę są zawarte w komorze testowej i są wyciągane przez podciśnienie do próbnika Andersena (Andersen, A. A., New Sampler for the Collection, Sizing and Enumeration of Viable Particles, 76 J. BACT. 471-84 (1958)), w którym mikroorganizmy są umieszczane na agarowej pożywce bakteryjnej. W celu obliczenia procentowej skuteczności badanej maski, wykonana jest kontrolna próba bez maski na ustach osoby mówiącej (tzw. przykład kontrolny).

Sposób opisany w wyżej wymienionej publikacji (Green i Vesley) ocenia skuteczność elementów masek oraz dopasowanie do twarzy, przez kontrolowanie ilości cząstek nie przechwyconych przez maskę. W obecnym teście, respiratorowa maska używana do testowania, którą jest respirator 3M 1860™, typu N95 posiada wystarczająco wysoką skuteczność i dobre dopasowanie do twarzy takie, że większość zmierzonych mikroorganizmów również wychodzi przez zawór wydechowy. Aby zminimalizować jakiekolwiek przecieki związane z nieszczelnościami, przed poddaniem dalszym testom, respiratory były testowane na dopasowanie, przy użyciu sacharynowego testu na dopasowanie do twarzy (Saccharin Face Fit Test (dostępny w handlu z firmy 3M). Zaworowa przepona mogła się otworzyć na maksymalną odległość 0,65 cm.

Test był wykonywany zgodnie z procedurą Green and Vesley z Nelson Laboratories, Inc., Salt Lake City, Utah. Komora była skonstruowana tak, jak zostało to wyszczególnione przez Green'a i Vasley'a. Składała się ona z komory o wymiarach 40,6 cm x 40,6 cm x 162,6 cm, która była utrzymywana przez metalową ramę. Dolna część komory jest zawężona do 10,2 centymetrowego perforowanego kwadratowego dna przeznaczonego do zamocowania próbnika Andersena. Wszystkie zsumowane żywe cząstki schwytane w sześciu etapach z próbnika Andersena zostały użyte do oceny aerozolu. Przepływ powietrza przez próbnik był utrzymywany na poziomie 28,32 litry/minutę i wszystkie płytki próbnika zawierały warstwę soi w roztworze agaru. Po pobraniu próbek, płytki pokryte mikroorganizmami były przetrzymywane w inkubatorze w temperaturze 37°C +/- 2°C przez 24 godziny.

Po inkubacji, organizmy zawarte na płytce były zliczane i wynik był przekształcany na prawdopodobne odpowiedzi z wykorzystaniem schematu Andersena (1958). Średnia średnica aerodynamicznych cząstek wytwarzanych w ustach wynosiła 3,4 mikrometra i była obliczona według sposobu Andersena (1958). Procent skuteczności filtracji bakteryjnej (The Percent Bacterial Filtration Efficiency (BFE)), został obliczony na podstawie wzoru:

PL 196 013 B1 %BFE= [(A-B)/A] x 100 gdzie: A oznacza ilość kontrolną bez maski (tzn. przykład kontrolny),

B oznacza ilość próbki testowanej (tzn. dla przykładów 1-4).

Badane były dwie próbki z każdego z czterech przykładów zaworów wydechowych z pokrywą elementu kierującego. Średni wynik z dwóch badań tych próbek został przedstawiony poniżej w tabeli 4. Wyniki przedstawione dla porównawczego przykładu stanowiły średnią z dwóch powtórzeń przy braku zainstalowania elementu kierującego na zaworze wydechowym.

Skuteczność zaworów, które miały zainstalowane na sobie elementy kierujące, w porównaniu z zaworami bez elementów kierujących, została przedstawiona w ostatniej kolumnie tabeli 4. Skuteczność elementu kierującego jest obliczana według wzoru:

% Skuteczności elementu kierującego = [(C-D)/C] x 100, gdzie: C stanowi wielkość bez elementu kierującego (tzn. przykład porównawczy),

D stanowi wielkość z elementem kierującym.

T ab e l a 4

Wyniki badania skuteczności filtracji bakteryjnej dla respiratorów 3M 1860™ posiadających zawory wydechowe Cool Flow™ i elementy kierujące zamontowane na tych respiratorach

Przykład	Element kierujący Odległość [cm] przy 79 l/min	Próbnik Andersena Całkowita ilość bakterii	BFE Skuteczność w %	Skuteczność elementu kierującego w %
Sprawdzanie	-	37672	-	-
Porównywany	-	14,0	99,9628	-
1	0,70	3,0	99,9920	78,6
2	1,77	3,5	99,9907	75,0
3	0,64	2,5	99, 9934	82,1
4	0,58	2,5	99,9934	82,1

Przedstawione dane obrazują, że skuteczność filtracji bakteryjnej zwiększa się o około 0,03 procenta, przy zastosowaniu elementu kierującego w połączeniu z filtrującą maską na twarz posiadającą zawór, w porównaniu z maską na twarz nie zawierającą elementu kierującego. Każde zwiększenie skuteczności, nawet o 0,01% stanowi zauważalne usprawnienie, przy którym ilość cząstek, które potencjalnie może wejść w kontakt z pacjentem zostaje zmniejszona. Dane te ponadto pokazują, że użycie elementu kierującego zmniejsza ilość cząstek, które przechodzą przez zawór wydechowy około 75-82%, w tych przykładach, które wykorzystywały respiratorową maskę z zaworem wydechowym, które mają skuteczność filtracji bakteryjnej (BFE) powyżej 99,99%.

Wyniki te również pokazują zwiększenie skuteczności elementu kierującego oraz procentu BFE, gdy odległość pomiędzy elementem kierującym i zaworem wydechowym zmniejszy się, co było przewidywane przy szczegółowym opisie elementu kierującego.

Wszystkie patenty i zgłoszenia patentowe, które były cytowane powyżej, łącznie z opisami cytowanymi w części opisu dotyczącej stanu techniki, stanowią w całości odnośniki literaturowe do niniejszego zgłoszenia. Wynalazek może być właściwie stosowany przy braku innych elementów nie opisanych szczegółowo w niniejszym opisie.

Claims

1. Respirator podciśnieniowy zawierający (a) korpus maski tworzący wewnętrzną przestrzeń gazową i zewnętrzną przestrzeń gazową, zawierający integralną wdechową warstwę filtrującą do filtrowania wdychanego powietrza przechodzącego przez ten korpus oraz (b) zawór wydechowy, który jest usytuowany na korpusie maski i ma przeponę oraz co najmniej jeden otwór, które są ukształtowane i umieszczone tak, że umożliwiają przechodzenie wydychanego

PL 196 013 B1 powietrza z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej podczas wydychania, znamienny tym, żena zaworze wydechowym (22), w strumieniu wydychanego powietrza, jest usytuowany element kierujący (50), przy czym zawór wydechowy (22) i element kierujący (50) ma stosunek Zn/Dj mniejszy niż 5.

2. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) jest tak ukształtowany i usytuowany, że zasłania widok zaworowej przepony (32).

3. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto zawiera środki do mocowania respiratora wokół głowy użytkownika oraz ma zacisk dostosowujący się do nosa użytkownika.

4. Respirator według zastrz. 3, znamienny tym, że wdechowa warstwa filtrująca (28) umieszczona w korpusie maski zawiera warstwę naładowanych elektryczne mikrowłókien rozdmuchiwanych w stanie roztopionym.

5. Respirator według zastrz. 4, znamienny tym, że korpus (24) maski zawiera również wewnętrzne i zewnętrzne pokrycie sieciowe, które jest umieszczone po przeciwnych stronach wdechowej warstwy filtrującej (28).

6. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że umieszczony integralnie element wdechowej warstwy filtrującej (28) zawiera splątaną tkaninę naładowanych elektrycznie mikrowłókien rozdmuchiwanych w stanie roztopionym, a ponadto korpus (24) maski zawiera warstwę ukształtowaną z nim integralnie.

7. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór wydechowy (22) zawiera gniazdo zaworowe (30) oraz przeponę (32), w postaci pojedynczej giętkiej klapki, zamontowaną wspornikowo do tego gniazda, przy czym giętka klapka ma wolny koniec oddalony i umieszczony poniżej swego zamontowanego końca, w czasie noszenia maski, zaś wolny koniec ma swobodę podnoszenia się z gniazda zaworowego (30), gdy zostanie osiągnięte znaczące ciśnienie podczas wydechu.

8. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawór wydechowy (22) zawiera zaworową pokrywę (27) posiadającą zaworowe szczeliny (46), przy czym element kierujący (50) pokrywa większość zaworowej pokrywy (27) i zaworowe szczeliny (46).

9. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej 99% wszystkich cząstek zawartych w wydychanym strumieniu powietrza jest zabezpieczona przed przejściem z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej, podczas testowania na podstawie badania skuteczności filtracji bakteryjnej.

10. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej 99,9% wszystkich cząstek zawartych w wydychanym strumieniu powietrza jest zabezpieczona przed przejściem z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej, podczas testowania na podstawie badania skuteczności filtracji bakteryjnej.

11. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej 99,99% cząstek zawartych w wydychanym strumieniu powietrza jest zabezpieczona przed przejściem z wewnętrznej przestrzeni gazowej do zewnętrznej przestrzeni gazowej, podczas testowania na podstawie badania skuteczności filtracji bakteryjnej.

12. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) jest umieszczony na drodze przepływającego strumienia wydechowego i usuwa cząstki z tego strumienia poprzez ostrą zmianę jego kierunku, po przejściu przez otwór zaworowy.

13. Respirator według zastrz. 12, znamienny tym, że element kierujący (50) odchyla zasadniczo całe powietrze z wydychanego strumienia o co najmniej 90°.

14. Respirator według zastrz. 12, znamienny tym, że element kierujący (50) zmienia kierunek przepływającego wydychanego strumienia od jego ścieżki pierwotnej o kąt równy lub większy niż 100°.

15. Respirator według zastrz. 12, znamienny tym, że element kierujący (50) zmienia kierunek przepływającego wydychanego strumienia od jego ścieżki pierwotnej o kąt równy lub większy niż 135°.

16. Respirator według zastrz. 12, znamienny tym, że element kierujący (50) zmienia kierunek przepływającego wydychanego strumienia od jego ścieżki pierwotnej o kąt równy lub większy niż 165°.

17. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) jest przezroczysty.

18. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) jest dostosowany do jego umieszczenia w wydychanym strumieniu, w torze o najniższym oporze, podczas oddychania powietrzem przez człowieka.

PL 196 013 B1

19. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (24) maski ma wykonany otwór, w którym jest umieszczony zawór wydechowy (22), przy czym zawór wydechowy (22) zawiera zaworową pokrywę (27).

20. Respirator według zastrz. 19, znamienny tym, że element kierujący (50) jest usytuowany na zaworowej pokrywie (27).

21. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) jest wymienialny.

22. Respirator według zastrz. 19, znamienny tym, że element kierujący (50) stanowi integralną część z zaworową pokrywą (27).

23. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) i zaworowa pokrywa (27) stanowią tę samą część.

24. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej 100% powietrza, które weszło do wewnętrznej przestrzeni gazowej, przechodzi przez zawór wydechowy (22) i jest odchylane przez element kierujący (50), podczas badania procentowego przepływu przez zawór.

25. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że spełnia test badania odporności na płyny.

26. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) zawiera czołową płytę (53), która jest usytuowana na drodze wydychanego strumienia.

27. Respirator według zastrz. 26, znamienny tym, że element kierujący (50) zawiera ponadto nieckę (56) ułatwiającą utrzymywanie cząstek, które zostały schwytane przez element kierujący (50).

28. Respirator według zastrz. 26, znamienny tym, że element kierujący (50) zawiera ponadto lewy i prawy deflektor (58), które są umieszczone po przeciwnych stronach na czołowej płycie (53).

29. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) jest ukształtowany z tworzywa sztucznego i ma wysokość w zakresie około 2,5 do 5 cm oraz rozpiętość około 2,5 do 7,5 cm.

30. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) jest oddalony około 0,1 do 2 cm od przepony zaworu wydechowego (22).

31. Respirator według zastrz. 30, znamienny tym, że element kierujący (50) jest oddalony mniej niż 1,5 cm od najbliższej części przepony przy normalnym teście wydychania.

32. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek Zn do Dj jest mniejszy niż około 4.

33. Respirator według zastrz. 32, znamienny tym, że Zn do Dj jest mniejszy niż około 2 oraz jest większy niż 0,5.

34. Respirator według zastrz. 33, znamienny tym, że Zn do Dj jest większy niż 1.

35. Respirator według zastrz. 34, znamienny tym, że Zn do Dj jest większy niż 1,2.

36. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) zwiększa chwytanie cząstek według testu skuteczności filtracji bakteryjnej o co najmniej około 70% względem takiego samego respiratora nie posiadającego elementu kierującego.

37. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) zwiększa chwytanie cząstek według testu skuteczności filtracji bakteryjnej o co najmniej około 75% względem takiego samego respiratora nie posiadającego elementu kierującego.

38. Respirator według zastrz. 1, znamienny tym, że element kierujący (50) zwiększa chwytanie cząstek według testu skuteczności filtracji bakteryjnej o co najmniej około 80% względem takiego samego respiratora nie posiadającego elementu kierującego.

39. Sposób usuwania zanieczyszczeń z wydychanego strumienia, znamienny tym, że umieszcza się respirator co najmniej nad nosem i ustami użytkownika i wydycha się powietrze tak, że zasadnicza część wydychanego powietrza przepływa przez element kierujący (50).