專利名稱：：具有可伸展的面罩主體的過濾式面具呼吸器的制作方法具有可伸展的面罩主體的過濾式面具呼吸器本發(fā)明涉及具有支承結(jié)構(gòu)的過濾式面具呼吸器，所述支承結(jié)構(gòu)包括可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件。這些活動式支承構(gòu)件使呼吸器面罩主體能夠更好地適應(yīng)呼吸器佩戴者說話時發(fā)生的頌部運動?；顒邮街С袠?gòu)件還使得面罩主體能夠更好地適應(yīng)更廣泛的面部尺寸和幾何形狀。
背景技術(shù)：
：呼吸器通常佩戴于人的呼吸通道上，用于實現(xiàn)以下兩個常見目的中的至少一個(1)防止雜質(zhì)或污染物進入佩戴者的呼吸道；以及(2)保護其他人或物不暴露于佩戴者呼出的病原體和其他污染物。在第一種情況下，在空氣中存在對佩戴者有害的顆粒的環(huán)境中佩戴呼吸器，例如汽車車身修理店。在第二種情況下，在對其他人或物可能造成污染的環(huán)境中佩戴呼吸器，例如手術(shù)室或潔凈室。一些呼吸器被歸類為“過濾式面具”，因為面罩主體自身用作過濾機構(gòu)。與結(jié)合可連接的濾筒(參見，例如授予Yuschak等人的美國專利RE39，493)或嵌件成型過濾元件(參見，例如授予Braim的美國專利4，790，306)，使用橡膠或彈性體面罩主體的呼吸器不同，過濾式面具呼吸器具有構(gòu)成整個面罩主體大部分的過濾介質(zhì)，使得沒有必要安裝或更換濾筒。因此，過濾式面具呼吸器重量相對較輕并且易于使用。過濾式面具呼吸器通常屬于以下兩類呼吸器的一類，即折疊放平呼吸器和成型呼吸器。折疊放平呼吸器以平坦狀存放，但包括允許面罩打開成杯狀構(gòu)型以供使用的接縫、褶縐和/或折疊。在授予Bostock等人的美國專利6，568，392和6，484，722以及授予Chen的美國專利6，394，090中示出了折疊放平過濾式面具呼吸器的例子。相比之下，成型呼吸器或多或少地被永久成型為所需的面部貼合構(gòu)型，并且通常在存放和使用期間也保持該構(gòu)型。成型的過濾式面具呼吸器通常包括模制的支承外殼結(jié)構(gòu)(通常被稱為“成形層”)，其通常由熱粘合纖維或多孔塑料網(wǎng)制成。成形層主要被設(shè)計成為過濾層提供支承。相對于過濾層，成形層可存在于面罩的內(nèi)部上(靠近佩戴者的面部)，或者可存在于面罩的外部上，或同時存在于內(nèi)部和外部上。公開了支承過濾層的成形層的專利例子包括授予Berg的美國專利4，536，440、授予Dyrud等人的美國專利4，807，619和授予Skov的美國專利4，850，347。在構(gòu)造用于成型呼吸器的面罩主體時，通常將過濾層相對于成形層并置，并讓組裝層接受模制操作，方法是將組裝層放置在加熱的陽模部件和陰模部件之間(參見，例如授予Berg的美國專利4，536，440)，或使疊加關(guān)系的層通過加熱工位并隨后將疊加層冷塑成面罩的形狀(參見授予Kronzer等人的美國專利5，307，796和授予Skov的美國專利4，850，347)。在已知的成型過濾式面具呼吸器中，無論是通過上述哪一種技術(shù)組裝成面罩主體，過濾層一般都通過纏結(jié)在層之間界面處的纖維或通過將纖維粘合到成形層而連接到成形層。作為另外一種選擇，可以使用合適的粘合劑(參見授予Angadjivand等人的美國專利6，923，182和6，041，782)將過濾層粘合到成形層外殼的整個內(nèi)表面上。還可以在面罩主體的周邊焊接已知的過濾式面具呼吸器，以將組裝層結(jié)合到一起。
發(fā)明內(nèi)容如上所述，設(shè)計過濾式面具呼吸器領(lǐng)域的技術(shù)人員已開發(fā)了在預(yù)成型面罩主體中支承過濾層的多種方法。然而，目前設(shè)計的面罩主體通常為無法適應(yīng)佩戴者頌部運動的非動態(tài)結(jié)構(gòu)。呼吸器佩戴者在工作時通常需要與其同事交談。在交談時發(fā)生的頌部運動會導(dǎo)致面罩主體在佩戴者面部上發(fā)生位移。當呼吸器在佩戴者面部上從其所需位置發(fā)生位移時，可能為污染空氣未經(jīng)過濾地進入面罩內(nèi)部創(chuàng)造機會。此外，張開頌部往往會把面罩主體向下拉，從而夾緊鼻部。因此，常規(guī)呼吸器的非動態(tài)結(jié)構(gòu)可能會對佩戴者產(chǎn)生不舒適感。本發(fā)明解決了以下需求提供一種可適應(yīng)佩戴者頌部運動的過濾式面具呼吸器，使得呼吸器在交談中可保持對佩戴者面部相稱而舒適的貼合。為此，本發(fā)明提供一種過濾式面具呼吸器，其包括(a)帶具，和(b)面罩主體，面罩主體具有(i)包括過濾層的過濾結(jié)構(gòu)；和(ii)包括多個中央分隔的可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件的支承結(jié)構(gòu)，橫向延伸構(gòu)件從第一側(cè)面延伸至第二側(cè)面，并且在第一和第二側(cè)面處均朝彼此會聚，其中存在至少一個下述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件，其從第一側(cè)面延伸至第二側(cè)面而未由任何阻礙該橫向延伸構(gòu)件縱向運動的縱向延伸構(gòu)件接合到一起。如上所述，常規(guī)過濾式面具呼吸器的面罩主體通常使用包括熱粘合纖維的非織造纖維網(wǎng)或多孔塑料網(wǎng)的支承結(jié)構(gòu)來支承過濾層。這些常規(guī)支承結(jié)構(gòu)無法動態(tài)響應(yīng)佩戴者的頌部運動。通過提供在各側(cè)會聚的橫向延伸構(gòu)件，結(jié)合至少一個可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件，可使支承結(jié)構(gòu)縱向伸展以更好地適應(yīng)人的頌部運動。根據(jù)本發(fā)明適應(yīng)佩戴者頌部運動的能力可使面罩主體能在使用時在佩戴者面部上更好地保持其所需位置。支承結(jié)構(gòu)的可伸展性還可以允許單個呼吸器適應(yīng)更廣泛的面部尺寸，并可以緩解鼻部上的夾緊作用。術(shù)語表下文示出的術(shù)語具有如下所定義的含義“對分”是指劃分成兩個基本相等的部分；“中心線”是指從正面觀察時垂直對分面罩的線(圖7)；“中央分隔的”是指從正面觀察時沿垂直對分面罩主體的線或平面彼此分離；“包含”是指其在專利術(shù)語中的標準定義，是一個通常與“包括”、“具有”或“含有”的意義大致相同的開放式術(shù)語。雖然“包含”、“包括”、“具有”和“含有”以及它們的變形為常用的開放式術(shù)語，但本發(fā)明還可以使用較封閉的術(shù)語來適當描述，例如“基本由…組成”，其為半開放式術(shù)語，因為其僅排除在用于其要達到的功能時那些可能對本發(fā)明呼吸器的性能具有有害作用的物或元件；“潔凈空氣”是指已濾除了污染物的一定體積的大氣環(huán)境空氣；“污染物”是指顆粒(包括粉塵、薄霧和煙霧)和/或通常不會被視為顆粒但可懸浮在空氣(包括呼出氣流中的氣體)中的其他物質(zhì)(例如有機蒸氣等)；“橫跨維度”為當從正面觀察呼吸器時，在整個呼吸器上從一側(cè)到另一側(cè)橫向延伸的維度；“外部氣體空間”是指呼出的氣體在穿過且離開面罩主體和/或呼氣閥后進入的環(huán)境大氣空間；“過濾式面具”是指面罩主體自身被設(shè)計成過濾通過其的空氣；不存在連接到面罩主體上或模制成面罩主體來實現(xiàn)此目的的獨立可識別的濾筒或嵌件成型過濾元件；“過濾器”或“過濾層”是指一個或多個透氣材料層，所述層主要適用于從通過其的空氣流中除去污染物(例如顆粒)；“過濾結(jié)構(gòu)”是指設(shè)計成主要用于過濾空氣的構(gòu)造；“第一側(cè)面”是指面罩主體的一個區(qū)域，該區(qū)域在橫向上遠離垂直對分呼吸器的平面，并當戴上呼吸器時，將位于佩戴者的頰和/或頌區(qū)域；“帶具”是指幫助將面罩主體支承在佩戴者面部上的結(jié)構(gòu)或部件組合；“整體的”是指所考慮的部件以單個部件同時制成，而不是兩個單獨的隨后被接合在一起的部件；“阻礙運動”是指當暴露于在正常使用條件下存在的力時，會妨礙、限制或阻止運動；“內(nèi)部氣體空間”是指面罩主體與人面部之間的空間；“分界線”是指折線、接縫、焊線、粘結(jié)線、縫線、樞紐線和/或其任意組合；“活動樞紐”是指一種機構(gòu)，它允許從其延伸的構(gòu)件通常可輕易地以旋轉(zhuǎn)方式繞其樞轉(zhuǎn)，使得在正常使用下不會對構(gòu)件或?qū)屑~關(guān)節(jié)產(chǎn)生損傷；“可縱向移動的”和“縱向移動”是指能夠響應(yīng)單純的指壓而縱向移動；“面罩主體”是指透氣的結(jié)構(gòu)，其被設(shè)計成貼合在人的鼻部和嘴部上，并有助于限定與外部氣體空間分離的內(nèi)部氣體空間；“構(gòu)件”在涉及支承結(jié)構(gòu)時是指可單獨地和容易地識別的固體部件，其尺寸應(yīng)顯著有利于支承結(jié)構(gòu)的總體構(gòu)造和構(gòu)型；“周邊”是指面罩主體的外邊緣，當某人戴上呼吸器時，該外邊緣將通常緊鄰佩戴者的面部設(shè)置；“褶縐”是指被設(shè)計成自身向后折疊的部分；“打褶的”是指自身被向后折疊；“聚合物”和“塑料”均表示主要包含一種或多種聚合物并且也可以包含其他成分的材料；“多個”是指兩個或更多個；“呼吸器”是指由人員佩戴從而為佩戴者提供清潔空氣以供呼吸的空氣過濾裝置；“第二側(cè)面”是指面罩主體的一個區(qū)域，該區(qū)域遠離垂直對分面罩的平面線(第二側(cè)面與第一側(cè)面相對)，并當戴上呼吸器時，將位于佩戴者的頰和/或頌區(qū)域；“支承結(jié)構(gòu)”表示一種構(gòu)造，其被設(shè)計成在正常處理下具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性以保持其所需的形狀，并且有助于保持被其支承的過濾結(jié)構(gòu)的預(yù)期形狀；“間隔”表示物理分離，或在其間具有可測距離；“橫向延伸”表示通常在橫跨維度上延伸；圖1示出了佩戴在人面部上的根據(jù)本發(fā)明的過濾式面具呼吸器10的正面透視圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的面罩主體12的側(cè)視圖，其中可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件26以非伸展狀態(tài)位于構(gòu)件28附近；圖2b示出了面罩主體12，其中可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件26與構(gòu)件28分離，以使面罩主體處于開放式伸展構(gòu)型；圖3為沿圖2b的線3-3截取的過濾結(jié)構(gòu)18的剖視圖；圖4為過濾結(jié)構(gòu)18的透視圖；圖5為活動樞紐64a、64b的可供選擇的實施例的側(cè)視圖，活動樞紐可用于支承結(jié)構(gòu)16，中以允許構(gòu)件26、28、40、46、48和50發(fā)生轉(zhuǎn)動；圖5E為圖5的虛線圈5E的內(nèi)部區(qū)域的放大視圖；圖6a和圖6b為呼吸器10"的另一個實施例的側(cè)視圖，該呼吸器具有不同的支承結(jié)構(gòu)16"并包括鼻夾72和呼氣閥74；圖7為面罩主體12的前視圖，示出了可被固定到面罩主體上的薄膜帶76，以在測試過程中協(xié)助面罩主體12在縱向維度上伸展；圖8為坯料的平面圖，該坯料用于形成根據(jù)本發(fā)明的多層過濾結(jié)構(gòu)18(圖4)；圖9為本發(fā)明的過濾式面具呼吸器和Moldex2200過濾式面具呼吸器的拉伸應(yīng)變與負荷的曲線圖；以及圖10為分離本發(fā)明的呼吸器中兩個相鄰的橫向延伸構(gòu)件所需的力與縱向距離的曲線圖。具體實施例方式在實施本發(fā)明時，提供了過濾式面具呼吸器，其在一個或多個位置能夠以類似于手風琴的方式發(fā)揮功能，使得面罩主體可配合人頌部的運動而伸展和收縮。在工作中，工人時常需要彼此交流。然而，常規(guī)的過濾式面具呼吸器未使用能夠配合佩戴者的頌部運動而發(fā)生明顯動態(tài)運動的面罩主體。因此，當佩戴者說話時，常規(guī)呼吸器可能會在佩戴者面部上發(fā)生位移。當頌朝下移動時，還會將呼吸器的鼻部向下拉，從而壓緊在佩戴者的鼻上。本發(fā)明通過提供一個或多個可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件解決了這些弊端，根據(jù)具體情況，當呼吸器佩戴者張開和閉上他們的嘴時，這些構(gòu)件可彼此相背或相向移動。圖1示出了佩戴在人的鼻和嘴上的呼吸器10。呼吸器10包括面罩主體12和帶具14。面罩主體12具有支承結(jié)構(gòu)16和過濾結(jié)構(gòu)18。支承結(jié)構(gòu)16包括周邊20、第一側(cè)面22以及相對的第二側(cè)面24。當戴上呼吸器10時，支承結(jié)構(gòu)16的周邊20可以(但不必定)接觸佩戴者的面部。周邊20可以具有圍繞(并靠近)面罩主體12的周邊連續(xù)延伸360°的構(gòu)件(或構(gòu)件的組合)。周邊還可以為分割的或不連續(xù)的一般來講，佩戴者的面部將僅接觸過濾結(jié)構(gòu)18的內(nèi)表面或周邊(或附加的面部密封材料的內(nèi)表面)，從而實現(xiàn)舒適的佩戴效果。因此，過濾結(jié)構(gòu)18的周邊邊緣可以稍稍延伸出支承結(jié)構(gòu)16的周邊20。支承結(jié)構(gòu)16還包括可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件26。此可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件26從面罩主體12的第一側(cè)面22延伸到第二側(cè)面24，而未通過可能阻礙橫向延伸構(gòu)件26縱向運動的任何縱向延伸構(gòu)件連接在側(cè)面22與24之間。也就是說，不存在將構(gòu)件26連接到構(gòu)件28的結(jié)構(gòu)件，當佩戴者張開頌部或嘴部時，若存在這種結(jié)構(gòu)件會限制構(gòu)件26遠離構(gòu)件28。有利地根據(jù)圖示實施例實現(xiàn)的縱向運動沿中心線29尤為突出。從中心線29移向支承結(jié)構(gòu)16的各側(cè)22或24，橫向延伸構(gòu)件26、28朝彼此會聚。當從正面觀察投影在平面上的呼吸器時(圖7)，橫向尺寸在通用“X”度上跨越整個呼吸器，縱向尺寸在通用“y”維度上在呼吸器10的底部和頂部之間延伸。當通過此類平面投影觀察時，橫向延伸構(gòu)件26可在通用“y”軸方向上移向和離開構(gòu)件28。如此一來，對于構(gòu)件26移向和離開構(gòu)件28的距離而言，沿著中心線29比在橫向延伸構(gòu)件合并到一起的第一側(cè)面22和第二側(cè)面24處更大。帶具14包括可通過一個或多個帶扣34調(diào)節(jié)長度的第一皮帶30和第二皮帶32。帶具14可以在第一側(cè)面22和第二側(cè)面24的帶具固定凸緣構(gòu)件35a、35b處固定到面罩主體12上?？梢酝ㄟ^包括縫合、粘結(jié)劑粘結(jié)、焊接等在內(nèi)的多種方法在凸緣構(gòu)件35a、35b處將帶扣34固定到面罩主體12上。也可將帶扣整體模制到支承結(jié)構(gòu)16中；參見與本專利申請同日提交的名稱為“FilteringFace-PieceRespiratorHavingIntegralHarnessBuckles，，(具有整體式帶具扣的過濾式面具呼吸器)的美國專利申請似.60/974，031(代理人檔案號63355舊002)。面罩主體12還包括其中設(shè)置有開口38的任選框架36。框架36提供將呼氣閥(未示出)固定到面罩主體12的位置或基座。雖然橫向延伸構(gòu)件28和40通過框架36上的縱向延伸構(gòu)件37接合到一起，但是面罩主體12仍可通過構(gòu)件26和28與其他并未這樣彼此接合的構(gòu)件之間的相對自由的運動而伸展。因此，雖然本發(fā)明設(shè)想一個或多個構(gòu)件(2、3、4、5個等)能夠在縱向上彼此相向或相背運動，但是并非所有橫向延伸構(gòu)件都需要相對于各相鄰構(gòu)件表現(xiàn)出此類行為來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的目的?？稍诳蚣?6處被固定到支承結(jié)構(gòu)16上的呼氣閥可以具有類似于在以下專利中所述的單向閥構(gòu)造授予Martin等人的美國專利7，188，622,7,028，689和7，013，895；授予Japuntich等人的7，117，868,6,854，463,6,843，248和5，325，892；授予Mittelstadt等人的6，883，518；以及授予Bowers的RE37，974?？梢酝ㄟ^多種方法將呼氣閥固定到框架36上，這些方法包括超聲波焊接、粘結(jié)劑粘結(jié)、機械夾持等。閥座可被設(shè)計成包括穿過開口38并且本身被向后折疊成與框架36呈夾持關(guān)系的圓柱體，參見(例如)授予Curran等人的美國專利7,069，931,7,007，695,6,959，709和6，604，524以及授予Williams等人的EP1，030，721。還可將閥蓋連接到閥座上以保護閥瓣和/或?qū)⒑舫龅目諝庀蛳聦?dǎo)離佩戴者的眼鏡。閥蓋設(shè)計的例子示于授予Japuntich等人的美國專利Des.347，298和授予Bryant等人的美國專利DES.347，299。圖2a示出了面罩主體12的側(cè)視圖，其中橫向延伸構(gòu)件26和28被設(shè)置成彼此相鄰，使得過濾結(jié)構(gòu)18在可起褶區(qū)42中于這兩者間形成褶縐。面罩主體12的支承結(jié)構(gòu)16還可以在活動式橫向延伸構(gòu)件26與構(gòu)件28相遇的區(qū)域中包括活動樞紐44?；顒訕屑~44的優(yōu)點在于允許橫向延伸構(gòu)件26和28可更容易地彼此相向或相背運動。如圖所示，活動樞紐44可以具有陷凹形。當面罩12如圖2a和圖2b所示以豎式構(gòu)型取向時，活動樞紐44還優(yōu)選地在“y”維度上位于上部帶具連接凸緣35a與下部帶具連接凸緣35b之間。在帶具14(圖1)對面罩主體12施力的位點(此情況下位于凸緣35a和35b處)之間可以設(shè)置一個、兩個、三個或更多個活動樞紐。如圖2a所示，還存在其他橫向延伸構(gòu)件46、48、49和50，在各側(cè)面22或24之外的區(qū)域它們之間不存在縱向延伸構(gòu)件。因此，雖然橫向延伸構(gòu)件46和48(例如)能夠在縱向維度上移動以允許面罩主體12伸展或收縮，但是這些構(gòu)件不可以像構(gòu)件26那樣自由移動，因為前者不具有褶縐和位于它們在第一側(cè)面部分22和第二側(cè)面部分24結(jié)合處的陷凹形活動樞紐。因此，雖然在橫向延伸構(gòu)件26、28、46、48、49和50的各端僅示出了一個此類活動樞紐44，但本發(fā)明的確也設(shè)想了在附加的橫向延伸構(gòu)件之間使用此類附加的活動樞紐?；顒訕屑~可用在橫向延伸構(gòu)件相遇的地方。然而，旨在在縱向上彼此相向或相背運動的構(gòu)件之間不應(yīng)存在任何縱向延伸構(gòu)件。如圖所示，橫向延伸構(gòu)件26、28、40、46、48、49和50的每一個都以遠離中心線29朝向各側(cè)面22、24的方向朝彼此會聚(圖1和圖7)。在各側(cè)面，周邊內(nèi)的橫向延伸構(gòu)件(即構(gòu)件26、28、40、46和48)可以朝彼此會聚，使得從側(cè)面觀察時，所有構(gòu)件彼此相距在35mm內(nèi)或更??；然而，同樣的構(gòu)件在中心線29處總的中心間隔可以為約50至100mm(圖1)。圖2b示出了可起褶區(qū)42處于伸展構(gòu)型的面罩主體12。在此構(gòu)型中，橫向延伸構(gòu)件26和28在中央處以接近最大的距離彼此間隔開。對圖2a的面罩主體構(gòu)型與圖2b的構(gòu)型進行比較，顯然，本發(fā)明的面罩主體12在可起褶區(qū)42具有以類似于手風琴的方式發(fā)揮作用的能力。如上所述，該能力尤其有利于適應(yīng)各種尺寸面部的頌運動。可將過濾結(jié)構(gòu)18在一個或多個接觸點連接到面罩主體12的支承結(jié)構(gòu)16上。靠近和沿著支承結(jié)構(gòu)的周邊20和/或在橫向延伸構(gòu)件26、28、40、46、48、49以及50與過濾結(jié)構(gòu)18相遇的各個位置可以形成此連接?？赏ㄟ^多種方法將支承結(jié)構(gòu)16和過濾結(jié)構(gòu)18固定到一起，這些方法包括粘結(jié)劑粘結(jié)、焊接、包覆成型等。還可以使用一種臨時性接合機構(gòu)，其允許當過濾結(jié)構(gòu)18已達到其使用壽命時可再次使用支承結(jié)構(gòu)16。在此情況下，佩戴者可以更換過濾結(jié)構(gòu)18而保留支承結(jié)構(gòu)16，以使得過濾器已達到其使用壽命時只需要丟棄過濾結(jié)構(gòu)18。橫向延伸構(gòu)件中的一個或多個優(yōu)選地能夠響應(yīng)單純來自人手指的壓力而縱向移動。也就是說，僅通過縱向推動橫向延伸構(gòu)件，就可以輕易將其偏斜。下文所述的橫向延伸構(gòu)件移動測試(TEMMT)將進一步證明橫向延伸構(gòu)件可被如此輕易偏斜的能力。在此測試下，當經(jīng)受僅為0.2N的力時，橫向延伸構(gòu)件中的一個或多個就可發(fā)生5mm以上的移動。更優(yōu)選地，在TEMMT下，當經(jīng)受僅為0.3的力時，一個或多個橫向延伸構(gòu)件可發(fā)生至少IOmm的移動?？煽v向移動的橫向延伸構(gòu)件沿中心線29(圖1和圖7)移動的距離比在面罩主體的側(cè)面22和24處移動的距離更大。通常，當以僅為約0.7N或更小的力接受橫向延伸構(gòu)件移動測試時，中央分隔的橫向延伸構(gòu)件中的至少一個可在中心線29處縱向移動約5、10、15、20或甚至35mm的距離，而不會對橫向延伸構(gòu)件造成顯著的結(jié)構(gòu)損傷。一般來講，當在下文所述的呼吸器伸展測試(RET)下測試呼吸器時，整個面罩主體可伸展最多約20至35mm，而不會對其造成損傷?？赏ㄟ^諸如注射成型的已知技術(shù)來制造支承結(jié)構(gòu)?？梢允褂靡阎乃芰蟻碇圃熘С薪Y(jié)構(gòu)，例如烯烴，包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和聚甲基(戊烯)；塑性體；熱塑性塑料；熱塑性彈性體；熱固性塑料；以及它們的共混物或組合。還可以將諸如顏料、UV穩(wěn)定劑、防結(jié)塊劑、成核劑、殺真菌劑以及殺菌劑的添加劑添加到形成支承結(jié)構(gòu)的組合物中。所用的塑料優(yōu)選地能夠表現(xiàn)出彈性、形狀記憶性以及抗彎曲疲勞性，以使得支承結(jié)構(gòu)可被多次變形(即大于100次)，尤其是在任何樞紐點處，并能回到其初始位置。所選的塑料應(yīng)能經(jīng)受無數(shù)次的變形，使得支承結(jié)構(gòu)具有比過濾結(jié)構(gòu)更長的使用壽命。支承結(jié)構(gòu)選用的材料優(yōu)選地為彎曲挺度為約75至300兆帕(MPa)、更典型地為約100至250MPa以及還典型地為約175至225MPa的塑料。彎曲挺度可根據(jù)下文所述的彎曲挺度測試測定。雖然可使用金屬或陶瓷材料代替塑料來構(gòu)造支承結(jié)構(gòu)，但是出于處理/成本的原因可優(yōu)選塑料。支承結(jié)構(gòu)是與過濾結(jié)構(gòu)并非一個整體(即，分別制造)的部件或組件。支承結(jié)構(gòu)件的尺寸應(yīng)大于過濾結(jié)構(gòu)所用的纖維或細絲。以橫截面觀察時，構(gòu)件可以為矩形、圓形、三角形、橢圓形、梯形等，并可具有為約2至12mm2或更典型地為約4至Smm2的橫截面積。圖3示出了過濾結(jié)構(gòu)18的橫截面。如圖所示，過濾結(jié)構(gòu)18可以包括一個或多個覆蓋網(wǎng)51a和51b以及過濾層52。覆蓋網(wǎng)51a和51b可位于過濾層52的相對側(cè)上，以捕集任何可能從過濾層上松掉的纖維。一般來講，覆蓋網(wǎng)51a和51b由精選的具有舒適感(尤其是在過濾結(jié)構(gòu)18與佩戴者面部接觸的一側(cè)上)的纖維制成。可結(jié)合本發(fā)明的支承結(jié)構(gòu)使用的多種過濾層和覆蓋網(wǎng)的構(gòu)造將在下文中更詳細地描述。圖4示出了過濾結(jié)構(gòu)18的透視圖，該結(jié)構(gòu)可以包括橫向延伸的第一分界線53a和第二分界線53b。這些分界線可以在過濾結(jié)構(gòu)18的中部彼此充分隔開，但以側(cè)面54和56的方向橫向移動時可以朝彼此會聚。分界線53a、53b可以包括折線、焊線、縫合線、粘結(jié)線、樞紐線或它們的組合。一般來講，第一分界線53a和第二分界線53b對應(yīng)于支承結(jié)構(gòu)上某些橫向延伸構(gòu)件的位置。當?shù)谝环纸缇€53a和第二分界線53b限定可在其間形成的褶縐58時，優(yōu)選地將第一分界線53a和第二分界線53b固定到可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件26和28(圖2a和圖2b)上，從而允許過濾結(jié)構(gòu)以類似于手風琴的方式在位于其間的褶縐58周圍打開和關(guān)閉。過濾結(jié)構(gòu)18還包括通常垂直的分界線60，其可位于過濾結(jié)構(gòu)的鼻區(qū)，遠離周邊61向下和向中央延伸。此垂直取向的分界線60由制造過濾結(jié)構(gòu)18的方法產(chǎn)生。一般來講，此類分界線60用于除去多余材料，否則在制造過程中多余材料將會堆積在鼻區(qū)。過濾結(jié)構(gòu)18的下巴部分62也可以包括類似的通常垂直的分界線。雖然所示的過濾結(jié)構(gòu)18僅具有限定單個褶縐58的兩條橫向延伸分界線53a、53b，但是過濾結(jié)構(gòu)18在橫跨維度上可以包括兩個或更多個此類褶縐。因此，可以存在多個褶縐(3、4、5個等)，其中過濾結(jié)構(gòu)可伸展以適應(yīng)支承結(jié)構(gòu)16的伴隨伸展(圖2a和圖2b)。在此類情況下，支承結(jié)構(gòu)可以具有多個活動樞紐。為改善配合度和佩戴者的舒適度，可將彈性體面部密封件固定到過濾結(jié)構(gòu)18的周邊61。當戴上呼吸器時，此類面部密封件可向內(nèi)徑向延伸以接觸佩戴者的面部。面部密封件可由熱塑性彈性體制成。面部密封件的例子在授予Bostock等人的美國專利6，568，392、授予Springett等人的美國專利5，617，849和授予Maryyanek等人的美國專利4，600,002，以及授予Yard的加拿大專利1，296，487中有所描述?？山Y(jié)合活動式支承結(jié)構(gòu)使用的褶縐過濾結(jié)構(gòu)的進一步說明可見于與本專利申請同日提交的名稱為“RespiratorHavingDynamicSupportStructureAndPleatedFilteringStructure，，(具有動態(tài)支結(jié)構(gòu)禾口裙給過濾結(jié)構(gòu)的呼吸器)的美國專利申請No.60/974，022(代理人檔案號63166US002)。過濾結(jié)構(gòu)可采用多種不同的形狀和構(gòu)型。優(yōu)選地，調(diào)整過濾結(jié)構(gòu)使其妥當?shù)刭N合在支承結(jié)構(gòu)上或支承結(jié)構(gòu)內(nèi)。一般來講，過濾結(jié)構(gòu)的形狀和構(gòu)型對應(yīng)于支承結(jié)構(gòu)的輪廓形狀。過濾結(jié)構(gòu)可從支承結(jié)構(gòu)向內(nèi)徑向設(shè)置，其還可以從支承結(jié)構(gòu)向外徑向設(shè)置，或其可以設(shè)置在構(gòu)成支承結(jié)構(gòu)的多個構(gòu)件之間。雖然所示的本發(fā)明的過濾結(jié)構(gòu)18具有包括過濾層52和覆蓋網(wǎng)51a、51b在內(nèi)的多層，但過濾結(jié)構(gòu)可以僅具有過濾層或過濾層的組合。例如，可在更精選的下游過濾層的上游設(shè)置預(yù)過濾層。另外，可將諸如活性炭的吸附材料設(shè)置在構(gòu)成過濾結(jié)構(gòu)的纖維和/或多層之間。而且，還可將單獨的微粒過濾層結(jié)合吸附層使用，以提供對微粒和蒸汽的過濾。下文提供了有關(guān)可存在于過濾結(jié)構(gòu)中的過濾層的進一步詳述。圖5示出了具有多個活動樞紐64a和64b的支承結(jié)構(gòu)16’的實施例。活動樞紐64a具有類似的構(gòu)造，并可提供相對容易的繞樞紐中心點的旋轉(zhuǎn)。如圖所示，活動樞紐64a具有最小的寬度，并具有橫向延伸構(gòu)件26、28、46和50，這些構(gòu)件在它們與各樞紐64a相遇的點彼此相隔不遠。因此，橫向延伸構(gòu)件26、28、46和50能夠通過最小的力彼此相向或相背運動。當根據(jù)下文所述的呼吸器伸展測試進行試驗時，結(jié)合本發(fā)明使用的活動樞紐優(yōu)選地使呼吸器面罩主體顯示出在30%的拉伸伸展下具有小于約8牛頓(N)、7N以及甚至小于6N的最大負荷。當在相同測試下試驗時，本發(fā)明的呼吸器還表現(xiàn)出小于9%、8%以及甚至小于7%的滯后。如圖所示的活動樞紐64b往往比樞紐64a更寬，并在橫向延伸構(gòu)件28、40、48和49之間具有更大的間隔。因此，這些樞紐雖然能夠提供橫向延伸構(gòu)件的轉(zhuǎn)動，但需要相對更大的力才能使橫向延伸構(gòu)件28、40、48和49彼此分開。由于佩戴者的頌部運動對呼吸器下半部的影響通常比對上半部的影響更大，因此活動樞紐的位置優(yōu)選地應(yīng)使得橫向延伸構(gòu)件設(shè)置在面罩的下半部上以提供更容易的運動。支承結(jié)構(gòu)的橫向延伸構(gòu)件的厚度可以為約0.25至5mm，更典型地為約1至3mm。帶具凸緣35a、35b的厚度通常可以為約2至3mm。圖5E為圖5的環(huán)形區(qū)域5E的擴展視圖。如圖5E所示，活動樞紐可以為U形，并可以包括頂點63和基部65。頂點63和基部65之間的最短距離以寬度W表示。頂點63通常由具有約0.1至10mm(更典型地約1至4mm)半徑的曲率限定。活動樞紐的寬度W通常為約0.3至5mm，更典型地為約0.5至2.5mm。活動樞紐還可以為S形或W形，或可以具有其他形狀，如在與本專利申請同日提交的名稱為“FilteringFace-PieceRespiratorSupportStructureThatHasLivingHinges”(具有活動樞紐的過濾式面具呼吸器支承結(jié)構(gòu))的美國專利申請No.60/974，017(代理人檔案號63167US002)中所示。圖6a和圖6b示出了呼吸面罩10"的另一個實施例。如本實施例所示，鼻部66可以具有更開放的構(gòu)型，以使佩戴者面部區(qū)域中佩戴起來更為涼爽。因此，支承結(jié)構(gòu)16"在該區(qū)域中并非完全為實心的，而是具有由橫向延伸構(gòu)件68和70限定的開口67。開口67使鼻夾72對于使用者可見，并可容易地調(diào)整，以使面罩主體16"適應(yīng)佩戴者鼻子的尺寸和形狀。鼻夾72可由延展性金屬條制成，例如在授予Castiglione的美國專利5，558，089和Des.412,573中所述。鼻夾還可以采取彈簧支承夾的形式，如授予Xue等人的美國專利公布2007-0044803A1中所述，或可以為延展性塑料，如授予Kalatoor等人的美國專利公布2007-0068529A1中所述。圖6a和圖6b中所示的實施例還示出了設(shè)置在面罩主體上構(gòu)件28和40之間的呼氣閥74。用于本發(fā)明面罩主體的支承結(jié)構(gòu)還可以通過較少數(shù)量的橫向延伸構(gòu)件來構(gòu)造，并且如果不需要呼氣閥，則可以不使用框架(36，圖1)。優(yōu)選地，存在至少一個能夠相對于另一個橫向延伸構(gòu)件縱向移動的橫向延伸構(gòu)件，包括限定支承結(jié)構(gòu)周邊的橫向延伸構(gòu)件。雖然本發(fā)明在其各個實施例中示為具有包括多個橫向延伸構(gòu)件的支承結(jié)構(gòu)，但可以將面罩設(shè)計成使得支承結(jié)構(gòu)僅包括周邊橫向延伸構(gòu)件49或70和50。在此類實施例中，可能有利的是將過濾結(jié)構(gòu)設(shè)計成使得能夠維持其杯狀構(gòu)型而不需要另外的橫向延伸構(gòu)件來支承。在此類實施例中，過濾結(jié)構(gòu)可以包括使此類杯狀構(gòu)型得以維持的一個或多個硬化層。作為另外一種選擇，過濾結(jié)構(gòu)可以具有有助于其結(jié)構(gòu)完整性的一條或多條水平和/或垂直分界線來協(xié)助維持杯狀構(gòu)型。用于本發(fā)明面罩主體的過濾結(jié)構(gòu)可為顆粒捕集型過濾器或氣體和蒸汽型過濾器的結(jié)構(gòu)。過濾結(jié)構(gòu)也可以為防止液體從過濾層的一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)的阻擋層，以防止(例如)液體氣溶膠或液體飛濺滲透過濾層。根據(jù)應(yīng)用需求，可以使用多層類似或者不類似的過濾介質(zhì)，以構(gòu)造本發(fā)明的過濾結(jié)構(gòu)?？梢栽诒景l(fā)明的分層面罩主體中有利地利用的過濾器一般來講具有低壓降(例如在13.8厘米每秒的面速度下小于約195至295帕斯卡)，以最小化面罩佩戴者的呼吸工作量。另外，過濾層為柔性的并具有足夠的抗剪強度，使得它們在預(yù)期使用條件下通常可以保持其結(jié)構(gòu)。顆粒捕集過濾器的例子包括一個或多個精細無機纖維(例如玻璃纖維)網(wǎng)或聚合物合成纖維網(wǎng)。合成纖維網(wǎng)可以包括通過例如熔吹法制成的駐極體充電的聚合物微纖維。由已充電的聚丙烯形成的聚烯烴微纖維尤其適用于顆粒捕集應(yīng)用。替代的過濾層可以具有用于從呼吸空氣中除去危害性或有味氣體的吸附劑組分。吸附劑可以包括通過粘接劑、粘合劑或纖維結(jié)構(gòu)粘結(jié)在過濾層中的粉末或顆粒，參見授予Springett等人的美國專利6，102，039和授予Braun的美國專利3，971，373。吸附劑層可以通過涂覆基底比如纖維或網(wǎng)狀泡沫來形成，以形成薄的粘附層。吸附劑材料可以包括經(jīng)過或未經(jīng)過化學處理的活性炭、多孔氧化鋁_二氧化硅催化劑基底和氧化鋁粒子。可適應(yīng)于各種構(gòu)造的吸附性過濾結(jié)構(gòu)的例子在授予Senkus等人的美國專利6，391，429中有所描述。過濾層通常經(jīng)過選擇以實現(xiàn)所需的過濾效果，并且一般來講，從由其經(jīng)過的氣流中除去高比例的顆粒和/或其他污染物。對于纖維過濾層而言，根據(jù)將要過濾掉的物質(zhì)種類選擇纖維，并且通常對纖維進行選擇使得在模制操作中它們不會變得粘合在一起。如上所述，過濾層可以呈多種形狀和形式，并且通常具有為約0.2毫米(mm)至1厘米(cm)(更典型地為約0.3mm至0.5cm)的厚度，其可以為大致成平面的網(wǎng)，或者可以為波紋狀以提供增大的表面積，參見(例如)授予Braun等人的美國專利5，804，295和5，656，368。過濾層還可以包括通過粘合劑或任何其他方法接合到一起的多個過濾層。已知(或后來開發(fā))用于形成過濾層的基本上所有合適的材料均可用于本發(fā)明的過濾材料。熔吹纖維網(wǎng)，例如在WenteλVanΑ.的SuperfineThermoplasticFibers,48Indus.Engn.Chem.(超細熱塑性纖維，工業(yè)與工程化學)，第1342頁及后續(xù)頁等(1956年)中所述，特別是以永久帶電(駐極體)的形式存在時是尤其可用的(參見(例如)授予Kubik等人的美國專利No.4，215，682)。這些熔吹纖維可以為有效纖維直徑小于約20微米(ym)(稱為BMF,即“吹塑微纖維”的簡稱)，典型地為約1-12μm的微纖維。可以根據(jù)Davies，C.N.，“TheSeparationOfAirborneDustParticles",InstitutionOfMechanicalEngineers,London,ProceedingsIB,1952(Davies,C.N.，空浮塵粒的分離，InstitutionOfMechanicalEngineers，London，論文集1B，1952年)確定有效的纖維直徑。特別優(yōu)選的是包含由聚丙烯、聚(4-甲基-1-戊烯)及其組合形成的纖維的BMF網(wǎng)。如在vanTurnhout的美國專利Re.31，285中所教導(dǎo)，帶電荷的原纖化薄膜纖維也可以為合適的，以及松香-羊毛纖維網(wǎng)和玻璃纖維網(wǎng)或溶液吹塑網(wǎng)、或靜電噴涂纖維網(wǎng)，特別是以微縮膠卷的形式。如授予Eitzman等人的美國專利6，824，718、授予Angadjivand等人的美國專利6，783，574、授予Insley等人的美國專利6，743，464、授予Eitzman等人的美國專利6，454，986和6，406,657以及授予Angadjivand等人的美國專利6，375，886和5，496，507所公開的那樣，可以讓纖維接觸水將電荷賦予纖維。正如授予Klasse等人的美國專利4，588，537所公開的那樣，可以通過電暈充電，或者正如授予Braim的美國專利4，798，850所公開的那樣，通過摩擦充電將電荷賦予纖維。此外，可以將添加劑包含在纖維中，以便增強通過水充電法制成的纖維網(wǎng)的過濾性能(參見授予Rousseau等人的美國專利5，908，598)。尤其可以將氟原子設(shè)置在過濾層中的纖維表面上，以改善油霧環(huán)境中的過濾性能，參見授予Jones等人的美國專利6，398，847BU6,397，458B1和6，409，806B1。駐極體BMF過濾層的典型基重為約10-100克/平方米。當根據(jù)(例如)，507專利中所述的技術(shù)充電時，以及當包括在授予Jones等人的專利中提到的氟原子時，基重可以分別為約20至40g/m2以及約10至30g/m2?？梢允褂脙?nèi)覆蓋纖維網(wǎng)，從而得到接觸佩戴者面部的平滑表面，并且可以使用外覆蓋纖維網(wǎng)，以收集面罩主體中的松散纖維或獲得美觀效果。雖然覆蓋網(wǎng)通常不會對過濾結(jié)構(gòu)提供任何實質(zhì)的過濾有益效果，但是當設(shè)置在過濾層的外部(或上游)時，其可用作預(yù)過濾器。為了獲得適當程度的舒適性，內(nèi)覆蓋網(wǎng)優(yōu)選地具有相對較低的基重，并由相對精細的纖維形成。更具體地講，可以將覆蓋纖維網(wǎng)形成為具有約5至50g/m2(通常10至30g/m2)的基重，并且纖維的纖度小于3.5旦尼爾(通常小于2旦尼爾、更通常小于1旦尼爾，但大于0.1旦尼爾)。在覆蓋纖維網(wǎng)中使用的纖維通常具有大約5微米至24微米的平均纖維直徑，通常約7微米至18微米，更通常約8微米至12微米。覆蓋網(wǎng)材料可以具有一定程度的彈性(斷裂時通常但非必須為100至200%)，并且可塑性變形。用于覆蓋網(wǎng)的適當材料為吹塑微纖維(BMF)材料，尤其是聚烯烴BMF材料，比如聚丙烯BMF材料(包括聚丙烯混合物，并且也包括聚丙烯和聚乙烯的混合物)。制造用于覆蓋網(wǎng)的BMF材料的適當工藝見述于授予Sabee等人的美國專利4，013，816?？梢酝ㄟ^將纖維收集在光滑表面(典型地為表面光滑的滾筒上)形成網(wǎng)。還可使用紡粘纖維。典型的覆蓋網(wǎng)可以通過聚丙烯或包含50重量％或更多聚丙烯的聚丙烯/聚烯烴混合物制成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些材料能夠給佩戴者提供高程度的柔軟性和舒適性，并當過濾材料為聚丙烯BMF材料時，能夠在層之間不需要粘合劑的情況下牢固地維持在過濾材料上。適用于覆蓋網(wǎng)的聚烯烴材料可以包括例如單種聚丙烯、兩種聚丙烯的混合物、聚丙烯與聚乙烯的混合物、聚丙烯與聚(4-甲基-1-戊烯)的混合物，和/或聚丙烯與聚丁烯的混合物。用于覆蓋網(wǎng)的纖維的一個例子是由得自ExxonCorporation的聚丙烯樹脂“Escorene3505G”制成的聚丙烯BMF，其提供約25g/m2的基重和在0.2至3.1范圍內(nèi)的纖度(在100根纖維上測量的平均值約0.8)。另一種合適的纖維是聚丙烯/聚乙烯BMF(由包含85%的樹脂“Escorene3505G”和15%的也得自ExxonCorporation的乙烯/α-烯烴共聚物"Exact4023”的混合物制成)，其提供約25g/m2的基重和約0.8的平均纖度。合適的紡粘材料可以商品名“CorosoftPlus20”、“CorosoftClassic20”和“CorovinPP-S-14”得自CorovinGmbH(Peine,Germany)，梳理成網(wǎng)的聚丙烯/粘膠纖維材料可以商品名“370/15”得自J.W.SuominenOY(Nakila,Finland)。用于本發(fā)明的覆蓋網(wǎng)優(yōu)選地在處理后具有極少的纖維從纖維網(wǎng)表面突出，因此具有光滑的外表面?？捎糜诒景l(fā)明的覆蓋網(wǎng)的例子在(例如)授予Angadjivand的美國專利6，041,782、授予Bostock等人的美國專利6，123，077以及授予Bostock等人的WO96/28216A中有所公開。實例測試方法1.彎曲挺度測試(SFT)根據(jù)ASTMD5342-97第12.1節(jié)至12.7節(jié)測量用于制造支承結(jié)構(gòu)的材料的彎曲挺度。為此，從坯料膜切取六個試件，成為約25.4mm寬X約70mm長的矩形件。根據(jù)下文所述制備試件。在Taber挺度單位設(shè)置成10-100的150-E型TaberV-5挺度測試儀(得自TaberCorporation,455BryantStreet，NorthTonawanda,NewYork，14120)中測量試件。在測試結(jié)束時通過設(shè)備顯示器記錄Taber挺度讀數(shù)，并使用以下公式計算彎曲模量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>Taber挺度=記錄的根據(jù)ASTMD5342-97第12.1節(jié)至12.7節(jié)測量的材料抗彎強度。寬度=以cm表示的膜試件寬度，其為2.54cm。厚度=使用標準數(shù)顯卡尺沿著材料的長度在五個等距隔開的位置測量的以cm表示的試件平均厚度。將六個樣品的彎曲挺度求平均值以得到材料的彎曲挺度。2.呼吸器伸展測試(RET)通過該測試測量30%拉伸伸展下呼吸器的最大負荷和滯后。這些參數(shù)表征呼吸器支承結(jié)構(gòu)的動態(tài)性能。30%拉伸伸展下的最大負荷度量動態(tài)伸展下縱向維度上支承結(jié)構(gòu)的柔韌性(或抗伸展性)。最大負荷值越低表明呼吸器伸展越容易。滯后是當導(dǎo)致形狀或狀態(tài)變化的力已撤去時支承結(jié)構(gòu)不能回到其初始形狀或狀態(tài)的量度。因此，對于本發(fā)明來說，較低的滯后是所需的。使用Instron4302萬能材料測試儀(得自InstronCorporation,100RoyallStreet,Canton,Massachusetts,02021)測量30%拉伸伸展滯后下的最大負荷。在該測試中，使用InstronMerlin數(shù)據(jù)采集軟件(也得自InstronCorporation)每1秒采集一次數(shù)據(jù)。在Instron測試設(shè)備中設(shè)定“標距”，使其等于面罩主體在松弛或無應(yīng)力狀態(tài)下的縱向長度(D，圖7)。對于本發(fā)明的呼吸器，標距設(shè)定為114mm。對于市售的Moldex2200N95呼吸器，標距設(shè)定為127mm。將對各試件的三個循環(huán)測試設(shè)定為在254mm每分鐘的十字頭速度下30%的伸展。對于各循環(huán)，數(shù)據(jù)采集軟件生成最大負荷和滯后數(shù)據(jù)，以及拉伸應(yīng)變(％)與負荷的關(guān)系。如圖7所示，在測試前，將51mm長、25.4mm寬、0.76mm厚的高密度聚乙烯(HDPE)薄膜帶76(得自LoosePlasticInc,3132ffestDaleRoad,Beaverton,MI,48612)縫合到面罩主體12的頂部和底部中央。將HDPE薄膜76連接到面罩主體12，使得保持呼吸器的形狀。通過在內(nèi)部放置一片薄膜以及在外部放置一片薄膜，沿對分線29將兩片HDPE薄膜76連接到呼吸器的頂部和底部中央，以使得所施的力通過面罩主體12更均勻地分布(而不是僅施加到內(nèi)部或外部)。使用得自StanleyBostitch,EastGreenwich,RI02818的厚料STANLEY縫線78(12.7mm)將HDPE薄膜76縫到成品呼吸器上。通過在呼吸器上以“y”軸方向拉動凸片76實現(xiàn)拉伸伸展。為實現(xiàn)30%的伸展，將拉伸應(yīng)變從呼吸器靜止狀態(tài)時的距離D增至1.3D。3.橫向延伸構(gòu)件移動測試(TEMMT)通過在橫向延伸構(gòu)件上施加拉伸應(yīng)變來測量移動橫向延伸構(gòu)件所需的最大力。使用在上文的模量測試方法中所述的Instron4302萬能材料測試儀完成該測試。Instron測試設(shè)備的兩個氣動把手之間的標距設(shè)定為114mm。首先，將兩個橫向延伸構(gòu)件設(shè)定在它們的松弛間隔距離下，在這種情況下其為5mm。然后，將兩個橫向延伸構(gòu)件被拉開以在其上施加拉伸應(yīng)變。在構(gòu)件上施加拉伸應(yīng)變，直到它們距基線起點最多約3.5cm。沿中心線測量伸展的距離。以254mm每分鐘的十字頭速度施加拉伸應(yīng)變。將初始靜止狀態(tài)的5mm間隙設(shè)定為本測試的零基準點。然后，通過打開和關(guān)閉兩構(gòu)件之間的間隙對各試件測試三次。收集各循環(huán)的力與距離的關(guān)系數(shù)據(jù)。樣品制備1.彎曲挺度測試使用被混合到一起用于制造呼吸器支承結(jié)構(gòu)的相同復(fù)合聚合物成分制備彎曲挺度測試的試件。參見表2，獲取用于支承結(jié)構(gòu)的聚合物組成。使用四十(40)克化合物制備半徑為114mm、厚為0.51至0.64mm的圓形膜。將第一批40克復(fù)合材料倒入雙螺桿輥刃6型BRABENDER密煉機(得自C.W.BrabenderinstrumentsInc.,50EastWesleyStreet,P.O.Box2127,SouthHackensack，NJ，07606)。以75轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)的速度和185°C的溫度運行密煉機。將熔化的化合物混合約10分鐘后，以44.5千牛(KN)的力擠壓混合物以制成直徑為114mm、厚為0.51至0.64mm的平坦圓形膜。使用設(shè)定為149°C的熱壓板進行壓縮。熱壓板為得自WABASHEquipmentsl569MorrisStreet,P.0.Box298,Wabash,IN46992的Genesis30噸壓縮成型機。在測試彎曲模量前，將膜切成25.4mm寬、70mm長的所需試件。2.呼吸器支承結(jié)構(gòu)制造使用標準注射成型方法制備呼吸器支承結(jié)構(gòu)的樣品。在工具制造商處制造單腔陽模和陰模，使其匹配圖1-2所示的框架的幾何形狀。在松弛狀態(tài)下，或當支承結(jié)構(gòu)還在模具上時，經(jīng)測量支承結(jié)構(gòu)的頂部到底部為114mm，一側(cè)到另一側(cè)為120mm。在呼吸器處于無應(yīng)力狀態(tài)時，分別沿著周邊上最高點和最低點之間的直線以及兩個活動樞紐點之間的直線進行測量。構(gòu)成支承結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的目標厚度為2.5毫米。橫向延伸構(gòu)件具有梯形橫截面，以允許支承結(jié)構(gòu)更容易地從模具上移除。橫向延伸構(gòu)件的橫截面積范圍為約7.5至12mm2。以表1所示的條件和設(shè)定點，在注射成型過程中使用110噸ToshibaVIS-6模壓機制造支承結(jié)構(gòu)^1呼吸器支承結(jié)構(gòu)注射成型條件<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>工藝條件設(shè)定點rm注射壓力276MP^料筒溫度(噴嘴，前部、204攝氏度中部和后部)以指定重量百分比將列于下表2的聚合物混合，以獲取支承結(jié)構(gòu)的所需物理特性。^2支承結(jié)構(gòu)組合物<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>*占總組合物的含量低于1重量％。3.呼吸器過濾結(jié)構(gòu)制造呼吸器過濾結(jié)構(gòu)由兩層254mm寬的非織造纖維駐極體過濾材料形成，它們層合在相同寬度的一個50克每平方米(gsm)的白色非織造纖維紡粘材料外層和一個22gsm的白色非織造纖維紡粘材料內(nèi)層之間。兩層非織造纖維紡粘材料均由聚丙烯制成。駐極體過濾材料為用于3M8511N95呼吸器的標準過濾材料。將層合的纖維網(wǎng)坯料切成254mm長的片材以形成方塊，然后形成具有在整個過濾結(jié)構(gòu)中橫向延伸的三維(3D)褶縐的杯狀形式。如圖8所示，其中虛線代表折線，而實線代表焊線(或圖4中的分界線53a和53b)，通過超聲焊接兩條相同曲率半徑(258.5mm的半徑)的曲線53a、53b形成復(fù)雜3D褶縐(42，圖2a和圖2b)。各曲線上最高點之間的距離為40mm，曲線的兩端在左右端點(相距約202mm)相遇。在距層合纖維網(wǎng)的一條邊緣至少76mm處沿第一折線80折疊層合的過濾介質(zhì)，形成第一曲線53b。通過在第二折線82處(其距第一折線8062mm)折疊層合的纖維網(wǎng)并通過沿著第二曲線焊接形成第二曲線53a。在形成了構(gòu)成3D褶縐的兩條曲線后，除去曲線外部的多余材料。然后，沿垂直中心線84折疊層狀材料并焊接分界線60(圖4)，如圖8所示，該分界線從距離第二曲線的中心51mm處開始。此步驟除去任何多余的材料并形成恰當貼合在呼吸器支承結(jié)構(gòu)內(nèi)的杯形。使用超聲焊接法進行焊接。以峰值功率模式、100%的振幅和483MPa的氣壓使用Branson2000ae超聲焊接設(shè)備和電源。4.其他呼吸器組件面部密封件標準3M4000系列呼吸器面部密封件。鼻夾標準3M8210PlusN95呼吸器鼻夾。頭帶標準3M8210PlusN95呼吸器頭帶材料，但為白色。去掉了3M8210Plus呼吸器頭帶的黃色顏料。帶扣與背包帶扣相似的帶扣，具有允許對頭帶材料進行舒適調(diào)節(jié)的撓性節(jié)。5.呼吸器組件將面部密封件材料切成約140mmX180mm的片材。然后，使用沖切工具在面部密封件中央形成125mmX70mm的橢圓形開口。將具有中央切口的面部密封件連接到如上所述制備的呼吸器過濾結(jié)構(gòu)上。將用于超聲焊接過濾元件結(jié)構(gòu)的相同設(shè)備用于在類似的工藝條件下將面部密封件固定到過濾結(jié)構(gòu)上。焊砧具有約168mm寬、114mm長的橢圓形形狀。在將面部密封件接合到過濾結(jié)構(gòu)后，除去焊線以外的多余材料。將鼻夾橫跨鼻區(qū)貼附到組裝好的過濾結(jié)構(gòu)的外部。然后，將預(yù)組裝的過濾元件以其所需的取向插入支承結(jié)構(gòu)。策略性地將復(fù)雜3D褶縐設(shè)置在圖2a和圖2b所示的橫向延伸構(gòu)件26和28之間。以100%的輸出和1.0秒的焊接時間使用手持式BransonE-150超聲焊接設(shè)備，沿各橫向延伸構(gòu)件以20至25mm的間隔在支承結(jié)構(gòu)和過濾結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生接合點。在活動樞紐44的上方和下方，使用12.7mm厚料STANLEY縫線在支承結(jié)構(gòu)的兩側(cè)上將四個頭帶帶扣縫到帶具凸緣35上。將450mm長的編織頭帶材料穿過帶扣，從而完成呼吸器的組裝過程。為進行比較，還根據(jù)上述呼吸器伸展測試對五個可從MoldexMetricInc.,1011Iff.JeffersonBoulevard,CulverCity,CA90232商購獲得的Moldex2200N95呼吸器樣本進行了測試。Moldex2200系列呼吸器具有Dura-Mesh外殼，該外殼經(jīng)設(shè)計為能在濕熱條件下抗伸縮。使用多孔柔性塑料層作為外殼的Moldex面罩在Moldex的美國專利4，850，347(Skov)中有所描述。測試結(jié)果1.彎曲挺度選擇表2中所列的復(fù)合成分，以匹配支承結(jié)構(gòu)所需的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和柔韌性。計算的支承結(jié)構(gòu)的材料的彎曲挺度列于下表3中表3呼吸器支承結(jié)構(gòu)的材料彎曲挺度<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>表3中所列的數(shù)據(jù)表明支承結(jié)構(gòu)的材料的彎曲挺度為約200MPa。2.成品的物理件能在成品呼吸器面罩上使用上述呼吸器伸展測試，測量使面罩主體發(fā)生30%縱向伸展所需的最大力以及支承結(jié)構(gòu)的滯后。.各循環(huán)的最大負荷通過記錄各循環(huán)所用的最大力，測量伸展呼吸器所需的最大負荷。M430%縱向伸展下的最大力數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表4中所示的數(shù)據(jù)表明，與Moldex2200呼吸器相比，實現(xiàn)本發(fā)明面罩主體在縱向維度上30%的拉伸伸展所需的力要小得多。ii.30%縱向伸展后的滯后^5滯后數(shù)據(jù)產(chǎn)品實例編號胃—滯$帛二㈱€BHiSif^^jg___(%)__(%)___(%)<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表5中的數(shù)據(jù)示出，與市售的Moldex2200呼吸器相比，本發(fā)明的呼吸器表現(xiàn)出明顯更小的滯后。即，具有包括可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件的支承結(jié)構(gòu)的呼吸器表現(xiàn)出在縱向伸展力終止時明顯更大的返回到其初始狀態(tài)的能力。iii.拉伸應(yīng)變百分比與負荷的關(guān)系將“拉伸應(yīng)變(％)與負荷的關(guān)系”數(shù)據(jù)繪于曲線圖上。繪制的數(shù)據(jù)示于圖9。從繪制的數(shù)據(jù)中可以明顯看出，對于將呼吸器拉伸30%而言，本發(fā)明的呼吸器所需的負荷明顯更小。jy.橫向延伸構(gòu)件移動測量根據(jù)上文樣本制備章節(jié)所述，制備五個呼吸器支承結(jié)構(gòu)。為消除來自支承結(jié)構(gòu)其余部分的干擾，使用得自StanleyBostitch的12.7mm厚料STANLEY縫線將上述24.5mm寬、76mm長的HDPE膜連接到橫向延伸構(gòu)件(26和28，圖1、圖2a、圖2b)上。使用上述測試方法測量在垂直中心處縱向移動支承結(jié)構(gòu)的橫向延伸構(gòu)件26和28所需的力。下表6中所列的力代表在縱向上拉伸橫向延伸構(gòu)件所需的力。戲TEMMT數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表6中所列的數(shù)據(jù)示出了在縱向上分離相鄰的橫向延伸構(gòu)件僅需極小的力。圖10示出了該數(shù)據(jù)的曲線圖。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可對本發(fā)明進行各種修改和更改。因此，本發(fā)明并不限于上述方案，而是受以下權(quán)利要求書及其任何等同物提出的限制的控制。本發(fā)明還可以在不存在本文未具體描述的任何元件的情況下適當?shù)貙嵤?。以上引用的所有專利和專利申請，包括?br>背景技術(shù)：
章節(jié)中的那些，均以全文引用方式并入本文。如果在并入文件中的公開內(nèi)容與上述說明書之間存在沖突或不符，以上述說明書為準。權(quán)利要求一種過濾式面具呼吸器，包括(a)帶具；和(b)面罩主體，所述面罩主體包括(i)過濾結(jié)構(gòu)，所述過濾結(jié)構(gòu)包括過濾層；和(ii)支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)包括多個中央分隔的、可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件，所述橫向延伸構(gòu)件從第一側(cè)面延伸至第二側(cè)面并且在所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面處均朝彼此會聚，其中存在至少一個如下的可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件所述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件從第一側(cè)面延伸至第二側(cè)面，并且未通過阻礙所述橫向延伸構(gòu)件縱向運動的任何縱向延伸構(gòu)件接合到一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中未通過阻礙縱向運動的縱向延伸構(gòu)件接合到一起的所述至少一個可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件能在所述中心線處縱向移動至少5mm，而不會對所述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件產(chǎn)生顯著的結(jié)構(gòu)損傷。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾式面具呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)包括多個如下的可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件所述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件可在所述中心線處縱向地彼此相向或相背運動至少10mm，而不會對任何可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件產(chǎn)生顯著的結(jié)構(gòu)損傷。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾式面具呼吸器，其中未通過阻礙縱向運動的縱向延伸構(gòu)件接合到一起的所述至少一個可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件可移動至少10mm，而不會對所述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件產(chǎn)生顯著的結(jié)構(gòu)損傷。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過濾式面具呼吸器，其中未通過阻礙縱向運動的縱向延伸構(gòu)件接合到一起的所述至少一個可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件可移動至少20mm，而不會對所述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件產(chǎn)生顯著的結(jié)構(gòu)損傷。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)包括周邊，所述周邊包括一個或多個圍繞并靠近所述面罩主體的周邊連續(xù)延伸的構(gòu)件。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中所述周邊包括第一橫向延伸構(gòu)件和第二橫向延伸構(gòu)件，所述第一橫向延伸構(gòu)件和所述第二橫向延伸構(gòu)件均能夠在所述面罩主體的中心線處縱向運動至少10毫米的距離而不會對所述第一橫向延伸構(gòu)件和所述第二橫向延伸構(gòu)件產(chǎn)生損傷。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)包括分別在所述支承結(jié)構(gòu)的第一側(cè)面和第二側(cè)面上的第一凸緣構(gòu)件和第二凸緣構(gòu)件。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過濾式面具呼吸器，其中所述帶具被固定到所述面罩主體的各側(cè)上的所述第一凸緣構(gòu)件和所述第二凸緣構(gòu)件。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面具呼吸器，其中當從所述側(cè)面觀察所述面罩主體時，所述至少一個可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件至少部分地設(shè)置在所述帶具連接到所述第一凸緣構(gòu)件和所述第二凸緣構(gòu)件上的位置之間。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中所述過濾結(jié)構(gòu)在所述至少一個橫向延伸構(gòu)件與所述過濾結(jié)構(gòu)相遇的多個位置處被固定到所述支承結(jié)構(gòu)上。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中當以僅為0.3牛頓的力接受橫向延伸構(gòu)件移動測試時，未通過阻礙縱向運動的縱向延伸構(gòu)件接合到一起的所述至少一個橫向延伸構(gòu)件可移動至少10毫米。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的過濾式面具呼吸器，其中未通過阻礙縱向運動的縱向延伸構(gòu)件接合到一起的所述至少一個橫向延伸構(gòu)件沿中心線移動的距離比在所述面罩主體的所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面處移動的距離更大。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中當以僅為約0.7牛頓或更小的力接受橫向延伸構(gòu)件移動測試時，未通過阻礙縱向運動的縱向延伸構(gòu)件接合到一起的所述至少一個可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件可在所述中心線處縱向移動約5至35毫米的距離，而不會對所述橫向延伸構(gòu)件產(chǎn)生顯著的結(jié)構(gòu)損傷。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中當接受呼吸器伸展測試時，整個所述面罩主體可被伸展最多20至35毫米，而不會對所述面罩主體產(chǎn)生損傷。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)由塑料制成并能表現(xiàn)出足夠的彈性、形狀記憶性以及抗彎曲疲勞性，使得所述支承結(jié)構(gòu)可變形許多次并回到其初始位置。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)的材料包括表現(xiàn)出約75至300兆帕的彎曲挺度的塑料。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)的材料包括表現(xiàn)出約100至250兆帕的彎曲挺度的塑料。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)的材料包括表現(xiàn)出約175至225兆帕的彎曲挺度的塑料。20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面具呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)僅包括周邊橫向延伸構(gòu)件，并且所述周邊橫向延伸構(gòu)件使所述面罩主體在呼吸器伸展測試下能夠在所述縱向維度上伸展至少2cm。21.一種過濾式面具呼吸器，包括(a)帶具；和(b)面罩主體，所述面罩主體包括(i)過濾結(jié)構(gòu)；和()支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)包括(1)包括一個或多個構(gòu)件的周邊，和(2)至少一個可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件，所述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件從所述支承結(jié)構(gòu)的第一側(cè)面延伸至第二側(cè)面，并且當從正面觀察所述面罩主體時所述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件設(shè)置在所述周邊內(nèi)，其中在一個或多個位置將所述過濾結(jié)構(gòu)固定到所述支承結(jié)構(gòu)，并且所述過濾結(jié)構(gòu)和所述支承結(jié)構(gòu)適于使所述面罩主體根據(jù)呼吸器伸展測試在10牛頓或更小的力下能夠縱向伸展30%。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的過濾式面具呼吸器，其中以7牛頓或更小的力即可實現(xiàn)所述30%的伸展。23.一種制造過濾式面具呼吸器的方法，所述方法包括(a)提供支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)具有(i)包括一個或多個構(gòu)件的周邊，和()至少一個可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件，所述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件從所述支承結(jié)構(gòu)的第一側(cè)面延伸至第二側(cè)面，并且當從正面觀察所述面罩時所述可縱向移動的橫向延伸構(gòu)件設(shè)置在所述周邊內(nèi)；(b)在一個或多個位置將過濾結(jié)構(gòu)接合到所述支承結(jié)構(gòu)以形成面罩主體，將所述過濾結(jié)構(gòu)和所述支承結(jié)構(gòu)接合到一起并進行調(diào)整，使得當在呼吸器伸展測試下暴露于10牛頓或更小的負荷時，所述面罩主體在所述縱向維度上可表現(xiàn)出30%的拉伸伸展；以及(c)將帶具固定到所述面罩主體上。全文摘要本發(fā)明描述了一種過濾式面具呼吸器10，包括面罩主體12和帶具14。所述面罩主體12包括通過支承結(jié)構(gòu)16保持在所述面罩主體12上的適當位置的過濾結(jié)構(gòu)18，所述支承結(jié)構(gòu)16包括可縱向移動的、中央分隔的橫向延伸構(gòu)件26，所述橫向延伸構(gòu)件26從所述結(jié)構(gòu)16的第一側(cè)面22延伸至第二側(cè)面24，并且未通過阻礙所述橫向延伸構(gòu)件26縱向運動的任何縱向延伸構(gòu)件接合到一起。所述橫向延伸構(gòu)件在所述面罩主體12的各側(cè)面22、24朝彼此會聚。一種此構(gòu)造的過濾式面具呼吸器10，可允許所述面罩主體12容易地適應(yīng)人的頜部運動。使用此過濾式面具呼吸器的工人可以發(fā)現(xiàn)在工作時與他人交談將容易得多。單個面罩尺寸還能夠恰當?shù)刭N合多種尺寸的面部。文檔編號A62B18/08GK101801465SQ200880107907公開日2010年8月11日申請日期2008年8月13日優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日發(fā)明者丹尼爾·J·斯特潘,克勞迪奧·蓬奇奧,克里斯托弗·P·亨德森,埃里克·J·約翰遜,奧德拉·A·威爾遜,弗朗切斯科·洛沃,托馬斯·G·斯庫雷,約納斯·加布雷沃爾德,菲利普·G·馬丁,達恩·馬塔諾申請人:3M創(chuàng)新有限公司