TWI558436B - 用於貼附主動排放系統之具有單方向閥的呼吸罩裝置 - Google Patents

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Description

用於貼附主動排放系統之具有單方向閥的呼吸罩裝置
本發明是有關於呼吸罩裝置。揭露書的實施例特別是有關於具有能使主動排放系統貼附於其上之特徵的單方向閥，用以使用於臉部面罩或呼吸罩。
過濾臉部面罩(filtering facemasks)或呼吸罩(respirator)基於其過濾器特性與認證(certification)，係被廣泛地使用於保護使用者免於吸入(inhale)灰塵或化學粒子。然而，由於在呼吸罩內的熱空氣、溼氣、與二氧化碳的積聚，長期間的穿戴呼吸罩會造成使用者的不適。隨著時間的過去，所溼氣積聚也會阻擋過濾材料，造成使用者的呼吸困難。
為了減輕這些問題，單方向閥(unidirectional valves)一般係安裝至呼吸罩。有不同形式的閥概念、與膜或封蓋(flap)使用於呼吸罩。基本的概念是，當蓋子在呼氣時打開時，允許從呼吸罩的內部空間釋出溫暖、潮溼的呼出空氣(exhaled air)。相反地，蓋子在吸氣時關閉，以避免周遭空氣與粒子進入呼吸罩的內 部。然而，這些閥的效果有限，並且無法足夠快速地清除(purge)呼氣。若呼吸罩的內部空間很大而導致更多的死角，或者若穿戴者的呼吸很淺而不夠強勁以充分地打開膜或蓋子，上述的這種情況會更加明顯。
許多呼吸罩係安裝一種動力空氣淨化呼吸罩 (powered air purifying respirator,PAPR)，PAPR包含了一送風機(blower)用以從呼吸罩的外部提供空氣進入呼吸罩。這樣的送風機提供正氣流(air-flow)或提供空氣給穿戴者。一些呼吸罩裝置使用主動排放系統(active venting system,AVS)，AVS例如包含位於塑膠殼體之中的送風機與電子元件，用以從呼吸罩內部空間吸出溫暖、潮溼的空氣。AVS的運作不同於PAPR，因其不能提供空氣進入呼吸罩，而是從呼吸罩內部吸出空氣以提供空氣交換。
因此，呼吸罩通常不是安裝單方向閥就是AVS或 PAPR系統，以允許呼吸罩內部之空氣交換。在長期間的使用下，AVS是很舒適的，且比起PAPR系統適合用於一般大眾。僅是具有單方向閥的呼吸罩並不能允許呼氣足夠快速地被清除。並且，當AVS耗盡電源及/或停止運作時，僅是安裝AVS的呼吸罩不能避免周遭空氣流入。
所以，對於改良式的單方向閥存在一種需求，此閥 具有能使一電子送風機貼附至其上的特徵，以克服上述缺點。
以下本發明內容係用於促進對於所揭露的實施例所 獨具之一些新穎特徵有更佳的瞭解，而非被視為是完整實施方式之說明。此處所揭露之實施例之各方面的完整說明請整體地參照整份說明書、申請專利範圍、圖式、及摘要等。
因此，在所揭露的實施例之中的一目的在提供一種呼吸罩(respiratory)裝置，包括：面罩，定位在穿戴者的口及鼻的周圍，以形成與周遭空氣隔離(seal)之相對封閉範圍；至少一單方向(unidirectional)閥，用於裝設(mount)主動排放系統，安裝在面罩上以從呼吸罩的內部空間排出溫暖、潮溼的呼出空氣；以及至少一主動排放系統，貼附在該閥上，並在呼氣周期期間運作。單方向閥具有頂部殼體、一底部殼體、一膜座(membrane seat)、固定(pin)在該膜座的一膜、及一第一貼附元件。
根據本發明之一實施例，主動排放系統由一電子送風機(blower)、一電源、一第二貼附元件所組成。主動排放系統係藉由固定該第二貼附元件在該第一貼附元件上而可貼附(attachable)在該單方向閥的該頂部殼體上。
因此，在所揭露的實施例之中的一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中主動排放系統係藉由從該第一貼附元件拆下(unfix)該第二貼附元件，而可從該單方向閥的該頂部殼體拆下(detachable)。
因此，在所揭露的實施例之中的一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中單方向閥的底部與頂部殼體係射出成型(injection molded)、熔接(fuse)在一起、然後安裝在該呼吸罩上。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中單方向閥的頂部殼體具有複數個支持柱，從該頂部殼體的周圍朝一中心柱延伸。中心柱從該頂部殼體的較低中心延伸至該底部殼體的中心。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中該膜係放置在單方向閥的頂部與底部殼體之間，以使該膜被固定在該中心柱與該膜座之間的中心。當閥內的膜係被打開時，該排放系統主動地吸出空氣。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中該膜避免周遭空氣回流至該面罩之中。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中例如當該主動排放系統耗盡電源及/或停止運作時，該膜避免周遭空氣回流至該面罩之中。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中例如當排放系統耗盡電源及/或停止運作時，該膜避免周遭空氣回流至該面罩之中。
因此，在所揭露的實施例之中的一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中當主動排放系統並未貼附至閥上時，該單方向閥的該頂部殼體係被覆蓋以一閥帽(cap)，以求美觀。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目標在提供一種呼吸罩裝置，其中單方向閥的膜係栓(peg)在中間。在呼氣周期期間該膜沿該閥的周圍而全開，以從該呼吸罩的內部空氣排出溫 暖、潮溼的呼出空氣。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中在固定主動排放系統之時，AVS的貼附元件具有至少一鎖齒(locking teeth)，而單方向閥的貼附元件具有至少一溝槽(groove)以接收該至少一鎖齒。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中該主動排放系統係藉由置入該單方向閥的鎖齒至AVS的溝槽之中並順時鐘地旋轉該主動排放系統，以被固定至該單方向閥。排放系統係藉由逆時鐘地旋轉該主動排放系統，以從該單方向閥被解開。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中貼附元件包含磁鐵及/或卡扣(snap-fits)，而呼吸罩裝置為可拋棄式(disposable)或非拋棄式。
因此，在所揭露的實施例之中的另一目的在提供一種呼吸罩裝置，其中若呼吸罩的內部空間很大而導致更多死角(dead space)、或穿戴者的呼吸很淺而不夠強勁至充分地打開膜或蓋子的情況下，閥以及主動排放系統可有效地並快速快地移除呼出空氣。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
100‧‧‧單方向閥
102‧‧‧第一貼附元件
104‧‧‧支持柱
106‧‧‧中心柱
108‧‧‧頂部殼體
110‧‧‧底部殼體
112‧‧‧間隙
114‧‧‧膜
116‧‧‧膜座
118‧‧‧部位
200‧‧‧主動排放系統
202‧‧‧閥帽
204‧‧‧第二貼附元件
210‧‧‧送風機出口
300‧‧‧呼吸罩
302‧‧‧閂件
304‧‧‧洞
310‧‧‧面罩
因此，上述發明內容與底下範例實施例的發明詳細 說明，將配合圖式作說明。為了說明本揭露書，揭露書之範例性的架構係顯示在圖式之中。然而，本揭露書並不限定在特定的方法與此處所揭露的實施態樣。再者，具有通常知識者應理解圖式並非按比例的。若可能，相仿的元件會以相同的數字來表示。
第1圖繪示依照本揭露實施例之單方向閥的示意圖。
第2圖繪示依照本揭露實施例之第1圖之單方向閥的上視圖。
第3圖繪示依照本揭露實施例之第1圖之單方向閥的側視圖。
第4圖繪示依照本揭露實施例之第3圖之單方向閥的剖面圖。
第5圖繪示依照本揭露實施例之主動排放系統的示意圖。
第6圖繪示依照本揭露實施例之第1圖之單方向閥貼附至第5圖之主動排放系統的側視圖。
第7圖繪示依照本揭露實施例之第1圖之單方向閥貼附一閥帽的側視圖。
第8圖繪示依照本揭露實施例之可折疊可拋棄式呼吸罩的側視圖，此呼吸罩顯示一個用於貼附單方向閥的洞。
第9圖繪示依照本揭露實施例之可折疊可拋棄式呼吸罩的側視圖，呼吸罩具有第1圖的單方向閥安裝至第8圖的洞。
第10圖繪示依照本揭露實施例之可折疊可拋棄式呼吸罩的側視圖，呼吸罩具有主動排放系統貼附至單方向閥。
第11圖繪示依照本揭露實施例之可折疊可拋棄式呼吸罩的 側視圖，呼吸罩具有第7圖之閥帽貼附在單方向閥上。
此處之非限定實施範例所述及之特定數值與架構是可以改變的，並僅用於解釋至少一實施例，而非用於限制其範圍。
一種呼吸罩(respiratory)裝置，包括：面罩，定位在穿戴者的口及鼻的周圍，以形成與周遭空氣隔離(seal)之相對封閉範圍；至少一單方向(unidirectional)閥，安裝在面罩上以從呼吸罩的內部空間排出溫暖、潮溼的呼出空氣；以及至少一主動排放系統，貼附在該閥上，並在呼氣周期期間運作。單方向閥的頂部殼體具有一貼附元件以貼附主動排放系統。主動排放系統可貼附在閥上或從閥上拆下。貼附了主動排放系統的閥一起有效且快速地在呼氣周期期間從面罩的內部更換空氣。當AVS並未貼附在閥上時，可改以簡易的閥帽貼附上去，以求美觀。
請參照第1-4圖’用於呼吸罩裝置的單方向閥100係被揭露。閥100具有頂部殼體108、底部殼體110、膜114、至少一第一貼附元件102、膜座116、中心柱106、及至少一支持柱104，支持柱104從閥100的周圍朝中心柱106延伸。單方向閥100的作用如同二合一(two-in-one)閥。閥100的一目的在於作用如同一單方向閥以經由膜114(未繪示在第4圖)從呼吸罩的內部空間排出溫暖、潮溼的呼出空氣。閥100的其他目的在於允許主動排放系統(active venting system,AVS)貼附在其上，以有效且快 速地從呼吸罩的內部移除溫暖、潮溼的空氣。
第3-4圖顯示閥100的一實施例，閥100具有頂部殼體108與底部殼體110。頂部殼體108具有一個或多個第一貼附元件102，例如一個或多個鎖齒(locking teeth)及一個或多個從頂部殼體108的周圍朝中心柱106延伸的支持柱104。頂部殼體108及底部殼體110可為射出成型(injection molded)並經由各種方式安裝在呼吸罩上。安裝殼體至呼吸罩上的最普遍的方法為超音波加熱熔接(fuse)，然其他熔接方法也可使用，並不在此限。應注意的是，最理想的閥形狀為圓形(circular)，但也可以是其他形狀，例如長方形、橢圓形等，而並非限定在圓形。貼附元件102的形狀與形式可適用於貼附AVS，且可依據閥100的形狀而改變。
頂部殼體108係特別地設計以使其可貼附AVS在其上。第一貼附元件102例如是兩個至四個鎖齒或其他用於貼附AVS在閥100上的手段，例如是磁鐵或卡扣(snap-fits)等，並不限於此。AVS可包含位於塑膠殼體之中的送風機與電子元件。AVS可被貼附至閥100，以經由單方向閥100從呼吸罩的內部空間有效且快速地吸出溫暖、潮溼的空氣。
中心柱106從頂部殼體108的較低中心延伸至底部殼體110的中心。膜114係放置在頂部殼體108與底部殼體110之間，並固定(pin)在位於中心柱106與膜座116之間的中心，如第4圖所示。當AVS(如第5圖所示)係貼附在閥100之上時，主動排放系統在膜114被打開時主動地吸出空氣。在本發明一實施 例中，膜114避免周遭空氣回流至面罩之中，故而作用如同一單方向閥100。在本發明其他實施例中，膜114例如在主動排放系統耗盡電源及/或停止運作時避免周遭空氣回流至面罩之中。
應注意的是，單方向閥100的膜114係栓(peg)在中間。在呼氣周期期間，膜114沿閥100的周圍而全開(opens all around the circumference of the valve)，以從呼吸罩的內部空氣排出溫暖、潮溼的呼出空氣。底部和頂部殼體108與110係射出成型、於一部位118熔接在一起、然後安裝在呼吸罩上，如第4圖所示。於第4圖所示的間隙112係用於貼附閥與呼吸罩/面罩。
AVS具有電子風扇，用於從面罩吸取呼出空氣。AVS 200也具有至少一第二貼附元件204，用於固定AVS 200在閥100的第一貼附元件102上，或從閥100的第一貼附元件102上拆下(unfix)。在固定主動排放系統200至閥100上之時，例如具有至少一溝槽(groove)的第二貼附元件204接收例如包含至少一鎖齒(locking teeth)的至少一第一貼附元件102。
第5圖顯示具有第二貼附元件204之AVS 200，第二貼附元件204具有至少一溝槽以貼附在閥100之上。第6圖顯示主動排放系統200固定在如第1-4圖所示的閥100之上。主動排放系統200係藉由置入單方向閥100的鎖齒並順時鐘地旋轉主動排放系統200，以被固定至單方向閥100。應注意的是，AVS 200內的送風機在膜114被打開時吸取面罩內的空氣，並經由送風機出口210將空氣傳送至外界大氣之中。主動排放系統200藉由逆 時鐘地旋轉主動排放系統200，以從單方向閥100拆下。如第7圖所示，當主動排放系統200並未被貼附在閥100之上時，第1-4圖中的單方向閥100的頂部殼體108係被覆蓋一閥帽(valve cap)202，以求美觀。
第8圖繪示依照本揭露實施例之可折疊可拋棄式呼吸罩300的側視圖，此呼吸罩300顯示一個用於安裝單方向閥100的洞304。第9圖繪示第1圖所示之圓形閥100安裝至第8圖所示之呼吸罩300的洞304之中。第3圖所示之閥100的底部殼體110可為射出成型並經由各種方式安裝在呼吸罩300的洞304上，例如是超音波加熱熔接。最理想的閥形狀為圓形，但也可以是其他形狀如長方形，而並非限定在圓形。應注意的是底部殼體110的洞304可以是任何形狀，而為了簡便，用於圓形閥100的圓形孔304係顯示在第8-9圖之中。
第5圖所示的AVS 200可被貼附至閥100的頂部殼體108，如第10圖所示。閥100的第一貼附元件102係固定於AVS 200的第二貼附元件204。在呼氣周期期間，具有AVS 200的單方向閥100有效且快速地吸取面罩310內部的溫暖空氣。電子送風機吸取面罩310內的空氣，並經由送風機出口210將空氣傳送至外界大氣之中，如第5圖所示。膜114係單方向的，因此僅允許空氣從面罩310內部往大氣，並僅在呼氣周期期間運作。在吸氣周期期間，膜114對於空氣而言係不可穿透的(impermeable)，並且不允許空氣進入面罩310內部。一般的貼附 機制係使用兩個至四個鎖齒。這允許AVS 200可藉由對齊鎖齒並以順時鐘或逆時鐘方向轉動而輕易地被貼附或被拆下。對於本領域具有通常知識者而言，也可以其他形式的貼附及鎖固機制，例如是使用磁鐵或卡扣。
請參照第11圖，當AVS 200並未貼附至閥100上時，可改由簡易的閥帽202貼附以求美觀。舉例來說，當主動排放系統200耗盡電源及/或停止運作時，可藉由將其逆時鐘旋轉而從單方向閥100將其拆下。然後，閥帽202可被貼附在閥100上。 閥帽202可具有閥100的形狀，例如如第8及11圖所示，閥帽202與閥100的形狀為圓形。呼吸罩300可以是可拋棄式的、或者是非拋棄式的，例如可折疊可拋棄式呼吸罩、或全臉部過濾呼吸罩，然亦不限於此。第8-11圖用於解釋可折疊可拋棄式的呼吸罩300。再者，如第8-11圖所示，穿戴者可使用一對閂件(latch)302以穩固地(firmly)將呼吸罩裝置300穿戴在他/她的臉部上。閂件302可以是可被用作固定物(fastener)的任何適合材質。閂件302也可以是可調整的形式以適用各種臉部特徵的使用者。
應注意的是，呼吸罩可伴隨或不伴隨AVS使用。在兩種情況下，呼吸罩可以允許來自呼吸罩的內部空間的單方向氣流，從而符合美國國家職業安全衛生研究(National Institute for Occupational Safety and Health,NIOSH)的認證標準，如N95。當AVS運作時，呼吸罩經由閥內開啟的膜主動地吸出空氣。在穿戴者吸氣太過強勁的情況下、或當AVS耗盡電源及/或停止運作時， 膜避免周遭空氣回流至呼吸罩之中。
經由上述說明可了解，具有可貼附在閥上之主動排氣系統的呼吸罩裝置，能有效並快速地在每個呼吸周期中排放呼出空氣，並排出面罩。由於面罩內的主動空氣交換，所有的這些特徵能讓穿戴者擁有改善的呼吸經驗。相較於單獨使用單方向閥或AVS，單方向閥伴隨AVS有效並快速地改善空氣交換空氣。
請瞭解上述所揭露之變化作法及其他特徵與功能或其替代作法，可依照所想要地被整合至許多其他不同的系統或應用例。再者，若可由本領域具有通常知識者後續所實現的各種目前未知(presently unforeseen)或未被預見(unanticipated)的替代作法、修飾作法、變化作法或其中的改良，也將視為後附的申請專利範圍所涵蓋的範圍。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
300‧‧‧呼吸罩
302‧‧‧閂件
304‧‧‧洞
310‧‧‧面罩

Claims (17)

  1. 一種呼吸罩(respiratory)裝置，包括：一面罩，定位在一穿戴者的口及鼻的周圍，以形成與周遭空氣隔離(seal)之一相對封閉範圍；至少一單方向(unidirectional)閥，用於從該呼吸罩的內部空間排出呼出的空氣，該排放系統安裝在該面罩上，其中該單方向閥具有一頂部殼體、一底部殼體、一膜座(membrane seat)、固定(pin)在該膜座的一膜、及一第一貼附元件；及一可拆卸排放系统，該可拆卸排放系统包括一電子送風機(blower)，一電源和一第二貼附元件；其中，該可拆卸排放系统可與該單方向閥的第一貼附元件連接或者分離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸罩裝置，其中該可拆卸排放系統係一主動排放系統，該主動排放系統在呼氣周期期間運作。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之呼吸罩裝置，在該主動排放系統被連接的狀態下，該具有主動排放系統的呼吸罩可以運作；在該主動排放系統分離的狀態下，該不具有主動排放系統的呼吸罩可以運作。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之呼吸罩裝置，其中該底部與該頂部殼體係射出成型(injection molded)、熔接(fuse)在一起、然後安裝在該呼吸罩上。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之呼吸罩裝置，其中該頂部殼體具有複數個支持柱，從該頂部殼體的周圍朝一中心柱延伸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之呼吸罩裝置，其中該中心柱從該頂部殼體的較低中心延伸至該底部殼體的中心。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之呼吸罩裝置，其中該膜係放置在該頂部與該底部殼體之間，以使該膜被固定在該中心柱與該膜座之間的中心。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之呼吸罩裝置，其中在呼氣周期期間該膜沿該閥的周圍打開，以從該呼吸罩的內部空氣排出溫暖、潮溼的呼出空氣。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸罩裝置，其中當該膜係被打開時，該排放系統主動地吸出空氣。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸罩裝置，其中該膜避免周遭空氣回流至該面罩之中。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸罩裝置，其中當該排放系統耗盡電源及/或停止運作時，該膜避免周遭空氣回流至該面罩之中。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸罩裝置，其中該單方向閥的該頂部殼體係被覆蓋以一閥帽(cap)。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸罩裝置，其中該第一貼附元件具有至少一鎖齒(locking teeth)，而該第二貼附元件具有 至少一溝槽(groove)以接收該至少一閉鎖齒。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之呼吸罩裝置，其中該排放系統係藉由置入該排放系統的溝槽至該單方向閥的該鎖齒之中並順時鐘地旋轉該主動排放系統，以被固定至該單方向閥。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之呼吸罩裝置，其中該排放系統係藉由逆時鐘地旋轉該主動排放系統，以從該單方向閥被拆下。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸罩裝置，其中該第一及該第二貼附元件包含磁鐵及/或卡扣(snap-fits)。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸罩裝置，係為可拋棄式(disposable)或非拋棄式。
TW103134161A 2014-05-26 2014-10-01 用於貼附主動排放系統之具有單方向閥的呼吸罩裝置 TWI558436B (zh)

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