專利名稱：：具有活動(dòng)樞紐的過濾式面罩呼吸器支承結(jié)構(gòu)的制作方法具有活動(dòng)樞紐的過濾式面罩呼吸器支承結(jié)構(gòu)本發(fā)明涉及具有面罩主體的呼吸器，其中面罩主體在其支承結(jié)構(gòu)的每個(gè)側(cè)面上均包括活動(dòng)樞紐?；顒?dòng)樞紐使得呼吸器面罩主體能更好地適應(yīng)佩戴者的頌部運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)樞紐還可以使單個(gè)面罩主體能更好地適應(yīng)各種面部尺寸。
背景技術(shù)：
：呼吸器通常佩戴在使用者呼吸道的上方，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)常見目的中的至少一個(gè)(1)防止雜質(zhì)或污染物進(jìn)入佩戴者的呼吸道；和(2)保護(hù)其他人或物不接觸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“過濾式面罩”，因?yàn)槊嬲种黧w自身用作過濾機(jī)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，過濾式面罩呼吸器具有構(gòu)成面罩主體本身大部分的過濾介質(zhì)，使得沒有必要安裝或更換濾筒。因此，過濾式面罩呼吸器重量相對較輕并且易于使用。過濾式面罩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形呼吸器。折疊放平呼吸器是放平存放的，但其包括接縫、褶縐和/或折痕，使得面罩主體在打開后呈適合使用的杯狀構(gòu)型。折疊放平過濾式面罩呼吸器的例子示于授予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。相比之下，成形呼吸器差不多被永久性成形為所需的面部貼合構(gòu)型，并且在存儲和使用期間通常保持這種構(gòu)型。成形過濾式面罩呼吸器通常包括模制的支承性外殼結(jié)構(gòu)(通常被稱為“成形層”)，該結(jié)構(gòu)一般由熱粘合纖維或多孔塑料網(wǎng)制成。成形層主要被設(shè)計(jì)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(shí)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)造用于成形呼吸器的面罩主體時(shí)，通常將過濾層相對于至少一個(gè)成形層并置，并讓組裝層經(jīng)受模制操作，方法是例如將組裝層放置在加熱的陽模部件與陰模部件之間(參見，例如授予Berg的美國專利4，536，440)，或使處于疊加關(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)。在已知的成形過濾式面罩呼吸器中，無論是通過上述哪一種技術(shù)組裝成面罩主體，過濾層一般都通過在層之間的界面處纏結(jié)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(gè)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罩呼吸器，以將組裝層結(jié)合到一起。
發(fā)明內(nèi)容如上所述，設(shè)計(jì)過濾式面罩呼吸器領(lǐng)域的技術(shù)人員已開發(fā)出在成形的面罩主體中支承過濾層的多種方法。然而，目前設(shè)計(jì)的面罩主體通常為無法適應(yīng)佩戴者頌部運(yùn)動(dòng)的非動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。呼吸器佩戴者在工作時(shí)通常需要與其同事交談。在交談時(shí)發(fā)生的頌部運(yùn)動(dòng)能導(dǎo)致面罩主體在佩戴者面部上發(fā)生位移。當(dāng)呼吸器在佩戴者面部上從其所需位置發(fā)生位移時(shí)，可能為污染空氣未經(jīng)過濾地進(jìn)入面罩內(nèi)部創(chuàng)造機(jī)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(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)可能對佩戴者產(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(yùn)動(dòng)的過濾式面罩呼吸器，使得呼吸器在交談中可保持對佩戴者面部合適而舒適的貼合。為此，本發(fā)明提供了一種過濾式面罩呼吸器，其包括(a)帶具；(b)面罩主體，其包括(i)過濾層；(ii)具有第一和第二相對側(cè)部的支承結(jié)構(gòu)，每個(gè)側(cè)部均具有活動(dòng)樞紐。如上所述，常規(guī)過濾式面罩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(dòng)態(tài)響應(yīng)佩戴者的頌部運(yùn)動(dòng)。在過濾式面罩呼吸器支承結(jié)構(gòu)中應(yīng)用活動(dòng)樞紐，使得支承結(jié)構(gòu)能更好地適應(yīng)佩戴者的頌部運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明適應(yīng)佩戴者頌部運(yùn)動(dòng)的能力可使面罩主體能在使用時(shí)在佩戴者面部上更好地保持其所需位置?；顒?dòng)樞紐的應(yīng)用還能使一個(gè)呼吸器能適合更大范圍的面部大小，并且可以緩解呼吸器對鼻部的夾持行為。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(gè)基本相等的部分；“中心線”是指從正面觀察時(shí)垂直對分面罩的線(圖7)；“中央分隔的”是指從正面觀察時(shí)沿垂直對分面罩主體的線或平面明顯彼此分離；“包含”是指其在專利術(shù)語中的標(biāo)準(zhǔn)定義，是通常與“包括”、“具有”或“含有”同義的開放式術(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(dāng)描述，例如“基本由…組成”，其為半開放式術(shù)語，因?yàn)槠鋬H排除在用于其要達(dá)到的功能時(shí)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(jī)蒸氣等)；“橫跨維度”為當(dāng)從正面觀察呼吸器時(shí)，在整個(gè)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(jìn)入的環(huán)境大氣空間；“過濾式面罩”是指面罩主體自身被設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)此目的的獨(dú)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(gè)或多個(gè)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(jì)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(gè)區(qū)域，該區(qū)域在橫向上遠(yuǎn)離垂直對分呼吸器的平面，并且在戴上呼吸器時(shí)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；“阻礙運(yùn)動(dòng)”是指當(dāng)暴露于在正常使用條件下存在的力時(shí)，妨礙、限制或阻止運(yùn)動(dòng)；“成一整體”是指作為一個(gè)部件同時(shí)制成的部件，而不是隨后接合在一起的兩個(gè)獨(dú)立制造的部件；“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(dòng)樞紐”是指允許構(gòu)件從其整體延伸，以旋轉(zhuǎn)方式大體上圍繞其樞轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，這樣在正常使用條件下可避免對構(gòu)件或樞紐接頭造成損壞；“可縱向移動(dòng)”是指能夠響應(yīng)微小的手指壓力而在縱向移動(dòng)；“面罩主體”是指透氣的結(jié)構(gòu)，其被設(shè)計(jì)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(shí)是指可單獨(dú)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(dāng)某人戴上呼吸器時(shí)，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(jì)成自身向后折疊的部分；“打褶的”是指自身被向后折疊；“聚合物的”和“塑料的”均是指材料主要包括一種或多種聚合物，并且也可以包含其他成分；“多個(gè)”是指兩個(gè)或更多個(gè)；“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(gè)區(qū)域，該區(qū)域遠(yuǎn)離垂直對分面罩的平面線(第二側(cè)面與第一側(cè)面相對)，并且在戴上呼吸器時(shí)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(jì)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)明的過濾式面罩呼吸器10的正面透視圖；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(dòng)的橫向延伸構(gòu)件26以非伸展?fàn)顟B(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(dòng)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4為過濾結(jié)構(gòu)18的透視圖；圖5為活動(dòng)樞紐64a、64b的替代實(shí)施例的側(cè)視圖，活動(dòng)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(dòng)；圖5E1為圖5中虛線圈5E1的內(nèi)部區(qū)域的放大視圖；圖5E2至5E5示出了可與本發(fā)明結(jié)合使用的活動(dòng)樞紐的替代實(shí)施例；圖6a和圖6b為呼吸器10"的另一個(gè)實(shí)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)明的過濾式面罩呼吸器和Moldex2200過濾式面罩呼吸器的拉伸應(yīng)變與負(fù)荷的曲線圖；以及圖10為分離本發(fā)明的面罩主體中兩個(gè)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(shí)施例方式在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，提供了過濾式面罩呼吸器，其在面罩主體的相對側(cè)上具有活動(dòng)樞紐，使得面罩主體可配合人頌部的運(yùn)動(dòng)而伸展和收縮。在工作中，工人時(shí)常需要彼此交流。然而，常規(guī)的過濾式面罩呼吸器未使用能夠配合佩戴者的頌部運(yùn)動(dòng)而發(fā)生明顯動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的面罩主體。因此，當(dāng)佩戴者說話時(shí)，常規(guī)呼吸器表現(xiàn)出在佩戴者面部上發(fā)生位移的可能。當(dāng)頌部朝下移動(dòng)時(shí)，呼吸器的鼻部被下拉，從而壓緊在佩戴者的鼻上。本發(fā)明通過在面罩主體的每個(gè)側(cè)面上提供一個(gè)或多個(gè)活動(dòng)樞紐來解決這些弊端。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)戴著呼吸面罩的佩戴者張嘴或閉嘴時(shí)，樞紐使面罩主體能夠根據(jù)具體情況縱向伸展和收縮。圖1示出了佩戴在人鼻部和嘴部上方的成形過濾式面罩呼吸器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包括周邊構(gòu)件20、第一側(cè)面22以及相對的第二側(cè)面24。戴上呼吸器10時(shí)，支承結(jié)構(gòu)16的周邊構(gòu)件20可以(但不必一定)接觸佩戴者的面部。周邊構(gòu)件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20還可以是分段的或不連續(xù)的。通常，佩戴者的面部只會接觸過濾結(jié)構(gòu)18(或附加的面部密封件材料)的內(nèi)表面或周邊，從而實(shí)現(xiàn)舒適的貼合。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(dòng)的橫向延伸構(gòu)件26。此可縱向移動(dòng)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(yùn)動(dòng)的任何縱向延伸構(gòu)件在側(cè)面22與24之間接合在一起。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(dāng)佩戴者張開頌部或嘴部時(shí)，若存在這種結(jié)構(gòu)件會限制構(gòu)件26從構(gòu)件28移開。有利地根據(jù)圖示實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的縱向運(yùn)動(dòng)沿中心線29尤為突出。當(dāng)從前面將呼吸器投射到平面上進(jìn)行觀察時(shí)，橫向是指以通常的“X”方向橫穿呼吸器延伸的方向，縱向是指以通常的“y”方向在呼吸器10的底部與頂部之間延伸的維度。當(dāng)通過此類平面投影觀察時(shí)，橫向延伸構(gòu)件26能夠在通?！皔”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(gè)或多個(gè)扣環(huán)34調(diào)節(jié)長度的第一帶30和第二帶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處將扣環(huán)34固定到面罩主體12上?？郗h(huán)還可以一體地模制到支承結(jié)構(gòu)16中；參見與本專利申請同一天提交的名稱為FilteringFace-PieceRespiratorHavingBucklesIntegraltotheMaskBodySupportStructure(具有與面罩主體成一整體的扣環(huán)的過濾式面罩呼吸器)的美國專利申請似.90/974，031(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的可選框架36?？蚣?6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移動(dòng)而伸展。因此，一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件(2、3、4、5個(gè)等)可能夠具有彼此相向或相背縱向移動(dòng)的能力。具有一個(gè)或多個(gè)可縱向移動(dòng)的橫向延伸構(gòu)件示于與本專利申請同一天提交的名禾爾為FilteringFace-PieceRespiratorThatHasExpandableMaskBody(具有可伸展面罩主體的過濾式面罩呼吸器)的美國專利申請No.90/974，025(代理人檔案號63165US002)?？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。可以通過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(jī)械夾持等。閥座可被設(shè)計(jì)成包括穿過開口38并且本身向后折疊成與框架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等人的歐洲專利EPl,030,721。還可將閥蓋附接到閥座上以形成包圍閥門隔膜的室。閥蓋設(shè)計(jì)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包括位于可移動(dòng)橫向延伸構(gòu)件26與構(gòu)件28相遇的區(qū)域中的活動(dòng)樞紐44。活動(dòng)樞紐44使橫向延伸構(gòu)件26和28可更容易地彼此相向或相背運(yùn)動(dòng)。如圖所示，活動(dòng)樞紐44可以呈陷凹形。與傳統(tǒng)的樞紐不同，活動(dòng)樞紐往往具有從其中延伸成并與通常發(fā)生旋轉(zhuǎn)的點(diǎn)成一整體的構(gòu)件。因此，活動(dòng)樞紐可能在可移動(dòng)構(gòu)件和/或樞紐接頭上經(jīng)受輕微的彎曲或應(yīng)力和/或應(yīng)變，但盡管如此，活動(dòng)樞紐仍能在其預(yù)期使用壽命期間承受這種應(yīng)力和/或應(yīng)變。當(dāng)面罩主體12如圖2a和圖2b所示從側(cè)面觀察并以豎式構(gòu)型取向時(shí)，活動(dòng)樞紐44可在“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。戴上呼吸器時(shí)，在帶具14(圖1)對面罩主體施力的點(diǎn)(在本例中位于凸緣35a和35b處)之間可設(shè)置一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)活動(dòng)樞紐。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(dòng)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(dòng)，因?yàn)榍罢卟痪哂形挥谒鼈冊诘谝粋?cè)面部分22和第二側(cè)面部分24接合處的陷凹形活動(dòng)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(gè)此類活動(dòng)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)件之間使用此類活動(dòng)樞紐。活動(dòng)樞紐可用在橫向延伸構(gòu)件相遇的地方。優(yōu)選不存在任何附接到旨在縱向上彼此相向或相背移動(dòng)的橫向延伸構(gòu)件的縱向延伸構(gòu)件。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以接近最大的距離彼此中央分隔開。將圖2a的面罩主體構(gòu)型與圖2b的構(gòu)型進(jìn)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(fēng)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)各種大小面部的頌部運(yùn)動(dòng)?？蓪⑦^濾結(jié)構(gòu)18在多個(gè)接觸點(diǎn)連接到面罩主體12的支承結(jié)構(gòu)16上。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和50與過濾結(jié)構(gòu)18相遇的各個(gè)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。還可以使用臨時(shí)接合機(jī)構(gòu)，這樣當(dāng)過濾結(jié)構(gòu)18達(dá)到其使用壽命時(shí)可再次使用支承結(jié)構(gòu)16。在此情況下，佩戴者可更換過濾結(jié)構(gòu)18而保留支承結(jié)構(gòu)16，以使得過濾器達(dá)到其使用壽命時(shí)只需要丟棄過濾結(jié)構(gòu)18。橫向延伸構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選地能夠響應(yīng)單純來自人手指的壓力而縱向移動(dòng)。也就是說，僅通過縱向推動(dòng)橫向延伸構(gòu)件，就能輕易將其偏斜。下文所述的橫向延伸構(gòu)件移動(dòng)測試(TEMMT)將進(jìn)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(dāng)經(jīng)受僅為0.2N的力時(shí)，橫向延伸構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)就可發(fā)生5mm以上的移動(dòng)。更優(yōu)選地，在TEMMT下，當(dāng)經(jīng)受僅為0.3N的力時(shí)，一個(gè)或多個(gè)橫向延伸構(gòu)件可發(fā)生至少IOmm的移動(dòng)。可縱向移動(dòng)的橫向延伸構(gòu)件能夠沿中心線29(圖1)移動(dòng)的距離將比在面罩主體的側(cè)面22和24移動(dòng)的距離更大。通常，當(dāng)以僅為約0.7N或更小的力執(zhí)行橫向延伸構(gòu)件移動(dòng)測試時(shí)，中央分隔的橫向延伸構(gòu)件中的至少一個(gè)能夠在中心線29處縱向移動(dòng)約5、10、15、20或甚至35mm的距離，而不會對橫向延伸構(gòu)件或活動(dòng)樞紐造成顯著的結(jié)構(gòu)損傷。通常，當(dāng)按照下文所述方法對呼吸器執(zhí)行呼吸器伸展測試時(shí)，面罩主體能夠在中心線處伸展最多約20至35mm(或縱向上的30%)而不會對其造成損壞。可通過注模等已知技術(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；以及它們的混合物或組合。還可以在形成支承結(jié)構(gòu)的組合物中添加添加劑，例如顏料、UV穩(wěn)定劑、防結(jié)塊劑、成核劑、殺真菌劑以及殺菌劑。所用的塑料優(yōu)選地能夠表現(xiàn)出彈性、形狀記憶以及抗彎曲疲勞性，以使得支承結(jié)構(gòu)可多次變形(即大于100次)，尤其是在任何樞紐點(diǎn)處，并且能回到其初始位置。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)選用的材料可以是彎曲挺度為約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。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)是不與過濾結(jié)構(gòu)成一整體(或同時(shí)形成)的部件或組件。支承結(jié)構(gòu)件的尺寸通常大于過濾結(jié)構(gòu)所用的纖維或細(xì)絲。從橫截面進(jìn)行觀察時(shí)，這些構(gòu)件可以是矩形、圓形、三角形、橢圓形、梯形等。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(gè)或多個(gè)覆蓋網(wǎng)51a和51b以及過濾層52。覆蓋網(wǎng)51a和51b可以位于過濾層52的相對面上，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的纖維制成，尤其是在過濾結(jié)構(gòu)18與佩戴者面部接觸的一面上。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(xì)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53a、53b可以在過濾結(jié)構(gòu)18中部彼此間隔較大的距離，但可以朝側(cè)面54和56橫向移動(dòng)而彼此會聚。分界線53a、53b可以包括折線、焊線、縫合線、粘結(jié)線、鉸合線或它們的組合。一般來講，當(dāng)過濾結(jié)構(gòu)附接到支承結(jié)構(gòu)上時(shí)，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(dāng)?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(shí)，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(dòng)的橫向延伸構(gòu)件26和28上，從而允許過濾結(jié)構(gòu)以類似于手風(fēng)琴的方式在位于這些構(gòu)件間的褶縐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)。此垂直取向的分界線60可能是制造過濾結(jié)構(gòu)18的方法所引起的。一般來講，此分界線用于除去多余材料，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(gè)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(gè)或更多個(gè)此類褶縐。因此，可以存在多個(gè)褶縐(3、4、5個(gè)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，優(yōu)選的是提供在支承結(jié)構(gòu)的每個(gè)側(cè)面上均具有多個(gè)活動(dòng)樞紐的支承結(jié)構(gòu)。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63。當(dāng)戴上呼吸器時(shí)，此類面部密封件可徑向向內(nèi)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(dòng)式支承結(jié)構(gòu)使用的褶縐過濾結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步說明可見于禾1J申i青胃白勺$禾爾力“RespiratorHavingDynamicSupportStructureAndPleatedFilteringStructure”(具有動(dòng)態(tài)支承結(jié)構(gòu)和褶縐過濾結(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(dāng)?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)的大致形狀。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(gè)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，可將諸如活性炭等吸附材料設(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(dú)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(jìn)一步詳述。圖5示出了支承結(jié)構(gòu)16’的實(shí)施例，其具有多個(gè)活動(dòng)樞紐64a和64b，其中每個(gè)活動(dòng)樞紐均具有大致U形構(gòu)型?；顒?dòng)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(diǎn)的旋轉(zhuǎn)。如圖所示，活動(dòng)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(diǎn)彼此相隔不遠(yuǎn)。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(yùn)動(dòng)。當(dāng)根據(jù)下文所述的呼吸器伸展測試進(jìn)行測試時(shí)，結(jié)合本發(fā)明使用的活動(dòng)樞紐優(yōu)選地使呼吸器面罩主體顯示出在30%的拉伸伸展時(shí)具有小于約8牛頓(N)、7N以及甚至小于6N的最大負(fù)荷。當(dāng)在相同測試下測試時(shí)，本發(fā)明的呼吸器還表現(xiàn)出小于8%、7%以及甚至小于6%的平均滯后。如圖所示的活動(dòng)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(dòng)，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(yùn)動(dòng)對呼吸器下半部的影響一般要大于對上半部的影響，因此活動(dòng)樞紐的位置優(yōu)選地使得橫向延伸構(gòu)件設(shè)置在面罩的下半部，以更為容易地進(jìn)行移動(dòng)。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，橫截面積可以為約2至12mm2，典型地為約4至8mm2。帶具凸緣35a、35b的厚度典型地可以為約2至4mm。圖5E為圖5的環(huán)形區(qū)域5E的展開視圖。如圖5E所示，活動(dòng)樞紐可以為U形，并且可以包括頂點(diǎn)63和基部65。樞紐頂點(diǎn)63與樞紐基部65之間的最短距離以寬度W表示。頂點(diǎn)63典型地由具有約0.5至10mm(更典型地為約1至4mm)半徑的曲率限定?；顒?dòng)樞紐的寬度W典型地為約0.3至5mm，更典型地為約0.5至2.5mm。各種活動(dòng)樞紐構(gòu)型示于圖5E2至5E5中。如圖所示，活動(dòng)樞紐可以具有大致S形構(gòu)型、W形構(gòu)型或其他合適的構(gòu)型?；顒?dòng)樞紐不必一定要在從其延伸的每個(gè)構(gòu)件之間具有一個(gè)連接。圖5E2和5E3示出了到每個(gè)構(gòu)件都有一個(gè)連接的活動(dòng)樞紐，而圖5E4和5E5示出了到一個(gè)或全部兩個(gè)從其延伸的構(gòu)件的多個(gè)連接點(diǎn)。顯然，根據(jù)本發(fā)明有多種方法可構(gòu)造活動(dòng)樞紐。因此，本發(fā)明設(shè)想出多種方法來實(shí)現(xiàn)圍繞樞紐的旋轉(zhuǎn)式移動(dòng)，使得面罩主體能夠伸展或收縮以適應(yīng)佩戴者的頌部運(yùn)動(dòng)等。圖6a和圖6b示出了呼吸面罩10"的另一個(gè)實(shí)施例。如本實(shí)施例所示，支承結(jié)構(gòu)16"的鼻部66可以具有更開放的構(gòu)型，以使佩戴者在戴上面罩后，面部的該區(qū)域更為涼爽。因此，支承結(jié)構(gòu)16"在該區(qū)域中并非是完全實(shí)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對用戶可見，并且易于觸及以便調(diào)節(jié)。鼻夾72使過濾結(jié)構(gòu)18能夠適合佩戴者鼻子的大小和形狀。鼻夾72可以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(shí)施例還示出了設(shè)置在面罩主體16〃上構(gòu)件28與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)還可以使用延伸自活動(dòng)樞紐或數(shù)量較少的橫向延伸構(gòu)件的不同構(gòu)型構(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)。延伸自活動(dòng)樞紐的構(gòu)件可以呈網(wǎng)片或網(wǎng)狀或其他開放式結(jié)構(gòu)的形式。如圖所示，構(gòu)件可為結(jié)構(gòu)相對較薄的構(gòu)件，這種構(gòu)件不顯著妨礙氣流穿過面罩主體。優(yōu)選地，存在至少一個(gè)能夠相對于另一個(gè)橫向延伸構(gòu)件縱向移動(dòng)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(gè)實(shí)施例中示為具有包括多個(gè)橫向延伸構(gòu)件的支承結(jié)構(gòu)，但可以將面罩設(shè)計(jì)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。當(dāng)延伸自活動(dòng)樞紐的構(gòu)件為面罩主體的僅有周邊構(gòu)件時(shí)，可能僅需要在面罩主體的每個(gè)側(cè)面上僅設(shè)置一個(gè)活動(dòng)樞紐。在此類實(shí)施例中，可能有利的是將過濾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)或多個(gè)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)。可以在本發(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(qiáng)度，使得它們在預(yù)期的使用條件下一般都會保持其結(jié)構(gòu)。顆粒捕集過濾器的例子包括一個(gè)或多個(gè)精細(xì)無機(jī)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結(jié)劑、膠合劑或纖維結(jié)構(gòu)粘在過濾層中的粉末或顆粒，參見授予Braim的美國專利3，971，373。吸附劑層可以通過涂覆基底(例如纖維或網(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(xué)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(shí)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(jìn)行選擇使得在模制操作中它們不粘合在一起。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(gè)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WenteJanA.的SuperfineThermoplasticFibers,48Indus.Engn.Chem.(超細(xì)熱塑性纖維，工業(yè)與工程化學(xué))，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(shí)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(μm)(稱為BMF，S卩“吹塑微纖維”的簡稱)，典型地為約1至12μm的微纖維?？梢愿鶕?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)，特別是以微薄膜的形式。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。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，或者如授予Brown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(qiáng)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6，398，847Bl、6，397，458Bl和6，409，806Bi。駐極體BMF過濾層的典型基重為約10-100克/平方米。當(dāng)根據(jù)(例如)，507專利中所述的技術(shù)充電時(shí)，以及當(dāng)包括在授予Jones等人的專利中提到的氟原子時(shí)，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)通常不對過濾結(jié)構(gòu)提供任何實(shí)質(zhì)的過濾有益效果，但是當(dāng)設(shè)置在過濾層的外部(或上游)時(shí)，其可用作預(yù)過濾器。為了獲得適當(dāng)程度的舒適性，內(nèi)覆蓋網(wǎng)優(yōu)選地具有相對較小的基重，并由相對精細(xì)的纖維形成。更具體地講，可以將覆蓋網(wǎng)形成為具有約5至50g/m2(典型地為10至30g/m2)的基重，并且纖維的纖度小于3.5旦尼爾(典型地為小于2旦尼爾、更典型地為小于1旦尼爾，但大于0.1旦尼爾)。在覆蓋網(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，典型地為約7微米至18微米，更典型地為約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(shí)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(dāng)材料為吹塑微纖維(BMF)材料，尤其是聚烯烴BMF材料，例如聚丙烯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(dāng)工藝見述于授予Sabee等人的美國專利4，013，816。可以通過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，并且當(dāng)過濾材料為聚丙烯BMF材料時(shí)，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(gè)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(由同樣得自ExxonCorporation的包括85%的“Escorene3505G”樹脂和15%的“Exact4023”乙烯/α-烯烴共聚物的混合物制成)，其具有約25g/m2的基重和約0.8的平均纖度。合適的紡粘型材料可以商品名“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)。本發(fā)明中使用的覆蓋網(wǎng)優(yōu)選地在處理之后具有很少的從纖維網(wǎng)表面伸出的纖維，因此具有平滑的外表面。可以在本發(fā)明中使用的覆蓋網(wǎng)的例子公開于例如授予Angadjivand的美國專利6，041，782、授予Bostock等人的美國專利6，123，077和授予Bostock等人的國際專利96/28216A中。鍾測試方法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(gè)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。記錄測試結(jié)束時(shí)設(shè)備顯示器上的Taber挺度讀數(shù)，使用以下公式計(jì)算彎曲挺度彎曲挺度(Pa)=7，492^1fXt6^f31M2{寬度*厚度3JTaber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(qiáng)度。寬度=以cm表示的膜試件寬度，其為2.54cm。厚度=使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)顯卡尺沿著材料的長度在五個(gè)等距隔開的位置測量的以cm表示的試件平均厚度。取這六個(gè)樣品的彎曲挺度的平均值，得到彎曲挺度。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(fù)荷及其滯后。這些參數(shù)表征呼吸器支承結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能。30%拉伸伸展下的最大負(fù)荷度量動(dòng)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(fù)荷值越低表明呼吸器伸展越容易。滯后是當(dāng)導(dǎo)致形狀或狀態(tài)變化的力已撤去時(shí)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(fù)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(biāo)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(biāo)距設(shè)定為114mm。對于市售的Moldex2200N95呼吸器，標(biāo)距設(shè)定為127mm。將對各試件的三個(gè)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(fù)荷和滯后數(shù)據(jù)，以及拉伸應(yīng)變(％)與負(fù)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，3132WestDaleRoad，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(dòng)凸片76實(shí)現(xiàn)拉伸伸展。為實(shí)現(xiàn)30%的伸展，將拉伸應(yīng)變從呼吸器靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的距離D增至1.3D。3.橫向延伸構(gòu)件移動(dòng)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(dòng)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(gè)氣動(dòng)把手之間的標(biāo)距設(shè)定為114mm。首先，將兩個(gè)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(gè)橫向延伸構(gòu)件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(diǎn)或“靜止?fàn)顟B(tài)”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?fàn)顟B(tài)的5mm間隙設(shè)定為本測試的零基準(zhǔn)點(diǎn)。靜止?fàn)顟B(tài)是橫向延伸構(gòu)件在沒有受力時(shí)所處的位置。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.彎曲挺度測試試件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)的聚合物組合物。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(jī)(得自C.W.BrabenderinstrumentsInc.,50EastWesleyStreet,P.0.Box2127,SouthHackensack，NJ，07606)。以75轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)的速度和185°C的溫度運(yùn)行密煉機(jī)。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。用設(shè)置為149°C的熱壓板進(jìn)行壓制。熱壓板為Genesis30噸壓力成型機(jī)(得自WABASHEquipments1569MorrisStreet,P.0.Box298，Wabash,IN46992)。進(jìn)行彎曲挺度測試前，將膜切成所需的尺寸為25.4mm寬X70mm長的試件。2.呼吸器支承結(jié)構(gòu)的制造使用標(biāo)準(zhǔn)注模工藝制備呼吸器支承結(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(dāng)支承結(jié)構(gòu)還在模具上時(shí)，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(shí)，分別沿著周邊上最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之間的直線以及兩個(gè)活動(dòng)樞紐點(diǎn)之間的直線進(jìn)行測量。構(gòu)成支承結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的目標(biāo)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)件的橫截面積在約4至12mm2.的范圍內(nèi)。以表1所示的條件和設(shè)定點(diǎn)，在注模工藝中使用110噸ToshibaVIS-6模壓機(jī)制造支承結(jié)構(gòu)^1呼吸器支承結(jié)構(gòu)注模條件<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>以指定重量百分比將列于下表2的聚合物組合混合，以獲得支承結(jié)構(gòu)的所需物理特性。表2支承結(jié)構(gòu)組合物<table>tableseeoriginaldocumentpage16</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)的制造呼吸器過濾結(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(gè)50克每平方米(gsm)的白色非織造纖維紡粘材料外層和一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)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，實(shí)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)雜的3D褶縐(42，圖2a和圖2b)。各曲線上最高點(diǎn)之間的距離為40mm，曲線的兩端在左右端點(diǎn)(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)而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。此步驟可除去任何多余的材料并形成恰當(dāng)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(jìn)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.其他呼吸器組件面密封件標(biāo)準(zhǔn)3M4000系列呼吸器的面密封件。鼻夾標(biāo)準(zhǔn)3M8210PlusN95呼吸器鼻夾。頭帶標(biāo)準(zhǔn)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?？郗h(huán)與背包扣環(huán)相似的扣環(huán)，具有允許對頭帶材料進(jìn)行舒適調(diào)節(jié)的柔性鉸鏈。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(shí)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(diǎn)。在活動(dòng)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(gè)頭帶扣環(huán)縫到帶具凸緣35上。將450mm長的編織頭帶材料穿過扣環(huán)，從而完成呼吸器的組裝過程。為進(jìn)行比較，還根據(jù)上述呼吸器伸展測試對五個(gè)可從MoldexMetricInc.,10111W.JeffersonBoulevard,CulverCity,CA90232商購獲得的Moldex2200N95呼吸器樣品進(jìn)行測試。Moldex2200系列呼吸器具有Dura-Mesh外殼，該外殼經(jīng)設(shè)計(jì)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(jì)算的支承結(jié)構(gòu)材料的彎曲挺度列于下表3中表3呼吸器支承結(jié)構(gòu)材料彎曲挺度<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表3中所列的數(shù)據(jù)表明支承結(jié)構(gòu)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(fù)荷通過記錄各循環(huán)所用的最大力，測量伸展呼吸器30%所需的最大負(fù)荷。最大力數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>表4中所示的數(shù)據(jù)表明，與Moldex2200呼吸器相比，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的面罩主體發(fā)生30%的拉伸伸展所需的力要小得多。ii.30%豎盲伸展后的滯后^5滯后數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage19</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。也就是說，具有在面罩的每個(gè)側(cè)面上均使用活動(dòng)樞紐的支承結(jié)構(gòu)的呼吸器表現(xiàn)出在伸展力停止時(shí)明顯更大的返回其初始狀態(tài)的能力。iii.拉伸應(yīng)變百分比與負(fù)荷的關(guān)系將“拉伸應(yīng)變(％)與負(fù)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(fù)荷明顯更小。iv.橫向延伸構(gòu)件移動(dòng)測量根據(jù)上文樣品制備章節(jié)所述，制備五個(gè)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從靜止?fàn)顟B(tài)縱向移動(dòng)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>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表6中所列的數(shù)據(jù)顯示僅需很小的力即可將通過活動(dòng)樞紐接合在一起的橫向延伸構(gòu)件分離開來。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(jìn)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(dāng)?shù)貙?shí)施。以上引用的所有專利和專利申請，包括在
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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(zhǔn)。權(quán)利要求一種過濾式面罩呼吸器，包括(a)帶具；(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)包括位于所述支承結(jié)構(gòu)的相對的第一側(cè)面部分和第二側(cè)面部分上的第一活動(dòng)樞紐和第二活動(dòng)樞紐。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐有助于所述面罩主體縱向伸展的能力。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐均具有能夠響應(yīng)呼吸器正常使用期間產(chǎn)生的力而彼此遠(yuǎn)離的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐均具有間隔開并且能夠至少部分地通過圍繞所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐旋轉(zhuǎn)而彼此相向或相背運(yùn)動(dòng)的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)此類運(yùn)動(dòng)時(shí)不會對所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件、或所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐造成顯著損壞。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過濾式面罩呼吸器，其中，當(dāng)經(jīng)受僅0.2牛頓的力時(shí)，所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件能夠從靜止位置移動(dòng)超過5毫米的距離。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中，當(dāng)經(jīng)受呼吸器伸展測試時(shí)，所述支承結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出小于7%的滯后。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中，所述支承結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)從所述第一活動(dòng)樞紐延伸至所述第二活動(dòng)樞紐的構(gòu)件，當(dāng)經(jīng)受僅為0.7牛頓或更小的力的橫向延伸構(gòu)件移動(dòng)測試時(shí)，所述構(gòu)件能在中心線處縱向移動(dòng)約5至35毫米的距離而不會對所述構(gòu)件或?qū)λ龅谝换顒?dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐的任一個(gè)造成顯著結(jié)構(gòu)損壞。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中，當(dāng)所述呼吸器經(jīng)受呼吸器伸展測試時(shí)，所述面罩主體能夠在中心線處伸展多達(dá)20毫米而不會對任一活動(dòng)樞紐造成損壞。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、以及它們的混合物或組合，并且所述支承結(jié)構(gòu)是由彎曲挺度為約75至約300兆帕的材料制成。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)是由彎曲挺度為約100至約250兆帕的材料制成。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)是由彎曲挺度為約175至約225兆帕的材料制成。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐均具有大致U形構(gòu)型。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐均具有陷凹形構(gòu)型。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述支承結(jié)構(gòu)在所述面罩主體的每個(gè)側(cè)面上包括至少兩個(gè)活動(dòng)樞紐。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述面罩主體包括位于所述面罩主體的每個(gè)側(cè)面上的第一帶具凸緣和第二帶具凸緣以允許將帶具固定到所述帶具凸緣上，并且當(dāng)從所述側(cè)面觀察所述面罩主體時(shí)，所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐均設(shè)置于所述第一帶具凸緣與所述第二帶具凸緣之間。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐具有S形構(gòu)型。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過濾式面罩呼吸器，其中所述第一活動(dòng)樞紐和所述第二活動(dòng)樞紐的每一個(gè)在3個(gè)或更多個(gè)位置處連接到第一構(gòu)件和第二構(gòu)件。18.一種制備過濾式面罩呼吸器的方法，所述方法包括(a)提供支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)包括位于所述支承結(jié)構(gòu)的相對的第一側(cè)面和第二側(cè)面上的第一活動(dòng)樞紐和第二活動(dòng)樞紐；(b)將過濾結(jié)構(gòu)接合到所述支承結(jié)構(gòu)上以形成面罩主體；以及(c)將帶具固定到所述面罩主體上。全文摘要本發(fā)明描述了包括帶具14和面罩主體12的過濾式面罩呼吸器10。面罩主體16包括過濾結(jié)構(gòu)18和支承結(jié)構(gòu)16。所述支承結(jié)構(gòu)16具有第一相對側(cè)面部分22和第二相對側(cè)面部分24，所述每個(gè)側(cè)面部分均包括活動(dòng)樞紐44?；顒?dòng)樞紐的使用使得所述面罩主體能夠動(dòng)態(tài)響應(yīng)佩戴者的頜部運(yùn)動(dòng)。文檔編號A62B7/10GK101835511SQ200880112364公開日2010年9月15日申請日期2008年8月27日優(yōu)先權(quán)日2007年9月20日發(fā)明者丹尼爾·J·斯特潘,蘭斯·E·貝伊枚爾,埃里克·J·約翰遜,德韋恩·D·道高,托馬斯·G·斯庫雷,約納斯·加布雷沃爾德,菲利普·G·馬丁申請人:3M創(chuàng)新有限公司