Фильтрующая респираторная лицевая маска с растяжимой основой маски

Фильтрующая респираторная лицевая маска с растяжимой основой маски

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область применения

Настоящее изобретение относится к фильтрующим респираторным лицевым маскам, имеющим опорную структуру, которая включает движущиеся в продольном направлении протяженные в поперечном направлении элементы. Данные движущиеся элементы опорной структуры позволяют основе респираторной маски лучше приспосабливаться к движению челюсти пользователя при разговоре. Движущиеся элементы опорной структуры обеспечивают также лучшее прилегание основы маски к широкому диапазону размеров и формы лица.

Уровень техники

Респираторы обычно носятся человеком поверх дыхательных путей по меньшей мере для двух наиболее типичных целей: (1) для предотвращения проникновения загрязняющих веществ или частиц в дыхательные пути пользователя; и (2) для защиты других людей или вещей от воздействия патогенов или других типов загрязнений, выдыхаемых пользователем. В первом случае респираторную маску носят в среде, где воздух содержит частицы, вредные для пользователя, например, в автомастерской кузовных работ. Во втором случае респираторную маску носят в среде, где есть риск передачи загрязнения к другим лицам или вещам, например в операционной или в чистой комнате.

Некоторые респираторные маски относят к «фильтрующим лицевым маскам», потому что сама основа маски функционирует как фильтрующий механизм. В отличие от респираторных масок, в которых используются резиновые или эластомерные основы с присоединяемыми съемными фильтрующими картриджами (см., например, патент США RE 39493, авторы Yuschak и др.), или изготовленные инжекционным формованием фильтрующие элементы (см., например, патент США 4970306, автор Braun), фильтрующие респираторные лицевые маски имеют фильтрующие элементы, занимающие большую часть всей основы маски, так что отсутствует необходимость в установке или смене фильтрующего картриджа. Такого типа фильтрующие лицевые респираторные маски относительно легки по весу и просты в использовании.

Фильтрующие лицевые респираторные маски обычно относятся к одной из двух категорий: складывающиеся плоские респираторные маски и респираторные маски готовой формы. Складывающиеся плоские лицевые респираторные маски хранятся в плоском виде, однако они включают швы, сгибы и/или складки, которые позволяют основе раскрываться и принимать форму чашки при использовании. Примеры складывающихся плоских лицевых респираторных масок представлены в патентах США №6568392 и 6484722 (авторы Bostock и др.) и 6394090 (автор Chen).

Респираторные маски готовой формы, наоборот, изготавливаются уже имеющими более или менее постоянную форму, соответствующую форме лица, и обычно сохраняют данную форму во время хранения и использования. Фильтрующие лицевые респираторные маски готовой формы обычно включают формованный опорный каркас, который обычно называется «формообразующим слоем» и чаще всего изготавливается из термически связанных волокон или ажурной пластмассовой сетки. Конфигурация формообразующего слоя в первую очередь обеспечивает поддержку фильтрующего слоя. Формообразующий слой может находиться относительно фильтрующего слоя на внутренней части маски (рядом с лицом пользователя), на внешней части маски, или, как на внешней, так и на внутренней частях маски. Примеры патентов, в которых описан формообразующий слой, поддерживающий фильтрующий слой, включают патент США №4536440 (автор Berg), №4807619 (авторы Dyrud и др.), а также №4850347 (автор Skov).

При изготовлении основы маски для респиратора готовой формы фильтрующий слой обычно накладывается на формооборазующий слой, и собранные слои подвергаются процессу формования путем помещения собранных слоев между нагретыми, заходящими одна в другую формовочными частями (см., например, патент США №4536440 (автор Berg)), или же слои, наложенные друг на друга, проходят этап нагревания, а затем подвергаются холодному формованию для придания им формы лицевой маски (см. патенты США №5307796 (авторы Kronzer и др.) и №4850347 (автор Skov)).

В известных фильтрующих лицевых респираторных масках готовой формы фильтрующий слой, собранный с заготовкой формообразующего слоя в будущую основу маски любым из вышеупомянутых способов, обычно прикрепляется к формообразующему слою путем спутывания волокон на границе слоев или путем привязывания волокон к формообразующему слою. Альтернативным способом крепления является привязка фильтрующего слоя к каркасу формообразующего слоя по всей его внутренней поверхности путем использования подходящего адгезива - см. патенты США №6923182 и 6041782 (авторы Angadjivand и др.). В известных моделях фильтрующих лицевых респираторных масок скрепление собранных друг с другом слоев часто осуществляется путем их сварки по периферии основы маски.

Сущность изобретения

Как было описано выше, специалистами в области производства фильтрующих лицевых респираторных масок разработано множество способов удержания фильтрующего слоя на предварительно сформированной основе маски. Однако основы масок, которые были разработаны, как правило, не являются динамичными структурами и не могут приспосабливаться к движениям челюсти пользователя. Пользователи респираторов часто имеют необходимость разговаривать с коллегами во время работы. Движения челюсти, возникающие во время разговора, могут вызывать изменение положения основы маски на лице пользователя. При смещении респиратора от его оптимального положения на лице пользователя могут создаваться условия для входа нефильтрованного загрязненного воздуха внутрь маски. Кроме того, открытие челюстей пользователя оттягивает основу маски вниз, оказывая зажимающее действие на переносицу. Не динамичная структура обычных респираторов, таким образом, может создавать дискомфорт для пользователя.

Настоящее изобретение направлено на удовлетворение потребности в фильтрующей лицевой респираторной маске, которая может приспосабливаться к движениям челюсти пользователя так, чтобы при этом респиратор оставался удобно и плотно прилегающим к лицу пользователя во время разговора. С этой точки зрения настоящее изобретение относится к фильтрующей лицевой респираторной маске, которая содержит (а) систему крепежных ремней и (b) основу маски, которая в свою очередь содержит (i) фильтрующий элемент, который включает фильтрующий слой, и (ii) опорную структуру, которая содержит множество центрально разделенных, движущихся в продольном направлении протяженных в поперечном направлении элементов, которые являются протяженными от первой стороны ко второй стороне и которые сходятся друг с другом как на первой, так и на второй стороне, и при этом имеется, по меньшей мере, один движущийся в продольном направлении, протяженный в поперечном направлении элемент, протяженный от первой стороны ко второй стороне, не связанный с каким-либо протяженным в продольном направлении элементом (элементами), которые могли бы препятствовать движению протяженного в поперечном направлении элемента в продольном направлении.

Как было сказано выше, основы большинства фильтрующих лицевых респираторных масок обычно имеют опорную структуру, содержащую нетканое полотно из термически связанных волокон или ажурную пластмассовую сетку для крепления фильтрующего слоя. Такие обычные опорные структуры не способны динамически реагировать на движения челюсти пользователя. Наличие протяженных в поперечном направлении элементов, которые сходятся друг с другом по сторонам, и из которых по меньшей мере один является движущимся в продольном направлении протяженным в поперечном направлении элементом, позволяет опорной структуре растягиваться в продольном направлении и тем самым лучше приспосабливаться к движению челюсти человека. Способность приспосабливаться к движению челюсти пользователя в соответствии с настоящим изобретением позволяет основе маски лучше удерживаться в желаемом положении на лице пользователя во время ее использования. Способность опорной структуры к растяжению позволяет также одной и той же респираторной маске подходить к широкому диапазону размеров лица и устранять чрезмерное давление на нос.

Определения

Используемые в нижеприведенном описании термины имеют следующее значение:

«разделять на две равные части» означает разделять на две практически равные части;

«осевая линия» означает линию, разделяющую маску на две равные части, если смотреть спереди (Фиг.7);

«центрально разделенные» означает, что элементы разделены друг от друга по осевой линии или плоскости симметрии, разделяющей основу маски на две равные части, если смотреть спереди;

«содержит (или «содержащий»)» представляет собой определение, употребляемое в стандартном для патентоведения значении, и является, в сущности, термином с неограниченным количеством значений, в целом синонимичным терминам «включает» и «имеет». Хотя термины «содержит», «включает» и «имеет», а также их вариации, являются общеупотребительными терминами с неограниченным количеством значений, в контексте настоящего изобретения наиболее подходящим определением данного понятия, вероятно, будет следующее: «состоящий в сущности из», которое имеет частично ограниченное количество значений, в том смысле, что оно исключает только те элементы или вещи, которые оказали бы негативный эффект на технические характеристики предлагаемого в соответствии с настоящим изобретением респиратора;

«чистый воздух» означает порцию атмосферного воздуха, которая была профильтрована для удаления из нее загрязняющих веществ»;

«загрязняющие вещества» означает частицы (включая пыль, взвеси и запахи) и/или другие вещества, которые обычно не считаются частицами (например, испарения органических веществ и прочие), но которые также могут находиться в воздухе во взвешенном состоянии, включая воздух в выдыхаемом потоке воздуха;

«поперечное направление» означает направление, протяженное через респиратор с одной его стороны к другой его стороне, если смотреть на респиратор спереди;

«внешнее воздушное пространство» означает внешнее (атмосферное) воздушное пространство, в которое выходит выдыхаемый воздух после прохождения через основу маски и/или выдыхательный клапан и за их пределы;

«лицевая маска» означает, что основа маски сама по себе предназначена для фильтрации проходящего через нее воздуха; и при этом нет четко определяемых фильтрующих картриджей, заплавленных, прикрепленных или формованных к маске фильтрующих элементов;

«фильтр» или «фильтрующий слой» означает один или более слоев из воздухопроницаемого материала, и при этом указанные слои предназначены, прежде всего для удаления загрязняющих веществ (например, частиц) из потока воздуха, который через них проходит;

«фильтрующий элемент» означает конструкцию, предназначенную, прежде всего, для фильтрации воздуха;

«первая сторона» означает область основы маски, удаленную в бок от плоскости, разделяющей респиратор вертикально на две равные части, и которая оказалась бы в области щеки и/или челюсти пользователя, когда респиратор надет;

«крепежные ремни» означает структуру или набор частей, способствующих удержанию основы маски на теле пользователя;

«структурно целые» означает, что данные элементы изготавливаются в одно и тоже время как одна часть, а не как две раздельные части, соединяемые впоследствии между собой;

«препятствовать движению» означает препятствовать движению, ограничивать его или делать его невозможным под действием сил, имеющих место в обычных условиях эксплуатации;

«внутреннее воздушное пространство» означает пространство между основой маски и лицом пользователя;

«граничная линия» означает складку, линию спайки, сварной шов, линию связывания (скрепления) стежка, петли и/или их сочетание;

«живые шарниры» означает механизм, позволяющий протяженным из них элементам вращаться вокруг них таким образом, что данные элементы и/или шарниры не разрушаются в обычных условиях эксплуатации;

«продольно движущийся» и «продольно двигаться» означает способность двигаться в продольном направлении при приложении небольшого усилия пальцем;

«основа маски» означает воздухопроницаемую структуру, плотно прилегающую поверх носа и рта пользователя и отделяющую внутреннее воздушное пространство от внешнего воздушного пространства;

«элемент» в отношении опорной структуры означает отдельную и четко определимую твердую часть, имеющую размеры, позволяющие ей вносить значительный вклад в общую конструкцию и конфигурацию опорной структуры;

«периметр» означает внешний край основы маски, и при этом указанный внешний край располагается в целом близко к лицу пользователя при надевании им респиратора;

«складка» означает часть, конструкция которой предполагает ее отгиб назад к самой себе;

«сложенный» означает отогнутый назад к самому себе;

«полимерный» и «пластмассовый» оба данных термина означают материал, который в основном включает один или более полимеров, но может также содержать и прочие ингредиенты;

«множество» означает два или более;

«респиратор» означает устройство для фильтрации воздуха, носимое пользователем и предназначенное для подачи пользователю чистого воздуха для дыхания;

«вторая сторона» означает область основы маски, удаленную в бок от плоскости, разделяющей респиратор вертикально на две равные части, и которая оказалась бы в области щеки и/или челюсти пользователя, когда респиратор надет (и при этом вторая сторона находится напротив первой стороны);

«опорная структура» означает конструкцию, имеющую достаточную структурную целостность для сохранения требуемой формы, а также для сохранения требуемой формы фильтрующего элемента, который она удерживает в обычных условиях эксплуатации;

«разделенные» означает элементы, физически раздельные друга от друга, или между которыми есть измеряемое расстояние;

«поперечно протяженные» означает протяженные в целом в поперечном направлении.

Краткое описание чертежей

Фиг.1. Аксонометрический вид спереди фильтрующей респираторной маски 10 в соответствии с настоящим изобретением, надетой на лицо пользователя.

Фиг.2а. Вид основы 12 маски сбоку в соответствии с настоящим изобретением с движущимся в продольном направлении протяженным в поперечном направлении элементом 26, расположенным рядом с элементом 28 в нерастянутом состоянии.

Фиг.2b. Вид основы 12 маски сбоку с движущимся в продольном направлении, протяженным в поперечном направлении элементом 26.

Фиг.3. Поперечное сечение фильтрующего элемента 18 по плоскости 3-3 Фиг.2b.

Фиг.4. Аксонометрический вид фильтрующего элемента 18.

Фиг.5. Вид сбоку альтернативного воплощения живых шарниров 64а, 64b, которые могут быть использованы в поддерживающей структуре 16', позволяя вращательные движения элементов 26, 28, 40, 46, 48 и 50.

Фиг.5Е. Увеличенный вид области 5Е, обозначенной пунктирной линией на Фиг.5.

Фиг.6а и 6b. Виды сбоку другого воплощения изобретения респиратора 10'', имеющего другую поддерживающую структуру 16'' и включающего носовой зажим и выдыхательный клапан 74.

Фиг.7. Вид спереди основы 12 маски с изображением полоски пленки 76, которая прикрепляется к основе 12 маски для ее удлинения в продольном направлении во время испытаний.

Фиг.8. Вид выкройки для формирования многослойного фильтрующего элемента 18 (Фиг.4) в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.9. График зависимости растяжения от нагрузки для фильтрующих лицевых респираторных масок в соответствии с настоящим изобретением и фильтрующих лицевых респираторных масок Moldex 2200.

Фиг.10. График зависимости силы, необходимой для разведения двух соседних протяженных в поперечном направлении элементов респиратора в соответствии с настоящим изобретением в продольном направлении, от расстояния, на которое они разводятся.

Подробное описание изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается фильтрующая лицевая респираторная маска, которая может растягиваться, как гармошка, в одном или нескольких местах, так что основа маски может расширяться и сокращаться в соответствии с движениями челюсти пользователя. Рабочим при выполнении работы приходится постоянно общаться между собой. Обычные фильтрующие лицевые респираторные маски имеют основу маски, не обладающую достаточной динамичностью, чтобы следовать движениям челюсти пользователя. Поэтому обычные респираторы подвержены смещению относительно лица пользователя, когда пользователь говорит. При движении челюсти вниз носовая часть обычного респиратора стягивается вниз. Поэтому настоящее изобретение направлено на устранение данных недостатков путем введения в конструкцию респиратора одного или более движущихся в продольном направлении протяженных в поперечном направлении элементов, которые могут раздвигаться друг от друга и придвигаться друг к другу соответственно при открытии и закрытия рта пользователем.

На Фиг.1 показан респиратор 10, носимый пользователем поверх носа и рта. Респиратор включает основу 12 маски и крепежные ремни 14. Основа 12 маски имеет опорную структуру 16 и фильтрующий элемент 18. Опорная структура 16 включает периметр 20, первую сторону 22 и находящуюся напротив нее вторую сторону 24. Периметр 20 опорной структуры 16 может, хотя это и необязательно, контактировать с лицом пользователя, когда респиратор 10 надет. Периметр 20 может содержать элемент или набор элементов, непрерывно протяженных на 360° и находящихся рядом с периферией основы 12 маски. Периметр может быть также сегментным или иметь разрывы. Как правило, лицо пользователя контактирует только с внутренней поверхностью периферии фильтрующего элемента 18 (или с внутренней поверхностью материала дополнительного лицевого уплотнения) таким образом, чтобы достигалось комфортное прилегание респиратора к лицу. Поэтому край фильтрующего элемента 18 может быть немного протяженным за пределы периметра 20 опорной структуры 16. Опорная структура 16 включает также движущийся в продольном направлении протяженный в поперечном направлении элемент 26. Данный движущийся в продольном направлении протяженный в поперечном направлении элемент 26 является протяженным от первой стороны 22 основы 12 маски ко второй стороне 24, не будучи связанным между сторонами 22 и 24 с каким-либо протяженным в продольном направлении элементом (или элементами), которые бы препятствовали движению протяженного в поперечном направлении элемента 26 в продольном направлении. То есть нет структурных элементов, которые соединяли бы элемент 26 с элементом 28, ограничивая возможность элемента 26 отодвигаться от элемента 28, когда пользователь выдвигает челюсть или открывает рот. Продольное движение, которое является преимуществом данного воплощения, особенно выражено вдоль осевой линии 29. Протяженные в поперечном направлении элементы 26 и 28 сходятся друг к другу, отодвигаясь от осевой линии 29 к сторонам 22 и 24 опорной структуры 16. Если смотреть спереди и спроецировать респиратор на плоскость, как показано на Фиг.7, поперечное направление является в целом протяженным поперек респиратора в направлении х, а продольное направление является протяженным от низа к верху респиратора 10 в направлении у. При рассмотрении такой проекции на плоскость можно видеть, что протяженный в поперечном направлении элемент 26 может придвигаться к элементу 28 и отодвигаться от него в направлении у. При этом элемент 26 придвигается к элементу 28 и отодвигается от него с большей амплитудой по осевой линии 29, чем на первой стороне 22 и второй стороне 24, где данные протяженные в поперечном направлении элементы сходятся друг с другом. Система крепежных ремней 14 включает первый ремешок 30 и второй ремешок 32, которые подгоняются по длине с помощью одной или нескольких пряжек 34. Система крепежных ремней 14 может крепиться к основе 12 маски по обеим ее сторонам 22 и 24 с помощью фланцевых элементов 35а и 35b крепления ремней. Пряжки 34 могут крепиться к основе 12 маски на фланцевых элементах 35а и 35b с помощью целого ряда способов, включая скобы, адгезивное скрепление, сварка и им подобные. Пряжки могут быть также структурно сформованными в опорной структуре 16 (см. патентную заявку США №60/974,031 (attorney docket number 63355US002) «Фильтрующая респираторная лицевая маска с пряжками, неразъемно соединенными с опорной структурной основой маски», поданная в тот же день, что и настоящая заявка. Основа 12 маски может также включать дополнительную раму 36, имеющую расположенный в ней проем 38. Рама 36 дает место или основание для крепления к основе 12 маски выдыхательного клапана (не показан). Хотя протяженные в поперечном направлении элементы 28 и 40 соединяются друг с другом протяженными в продольном направлении элементами 37 на раме 36, основа 12 маски тем не менее может растягиваться за счет довольно свободных движений элементов 26 и 28 относительно друг друга, а также прочих элементов, не так жестко связанными между собой. И хотя настоящее изобретение предусматривает наличие одного или более (2, 3, 4, 5 и т.д.) элементов, которые могут придвигаться друг к другу и отодвигаться друг от друга в продольном направлении, не все протяженные в поперечном направлении элементы должны обладать такой способностью по отношению к соседним элементам для достижения цели, поставленной настоящим изобретением.

Выдыхательные клапаны, которые могут крепиться на раме 36 опорной структуры 16, могут иметь конструкцию, аналогичную конструкциям однонаправленных клапанов, описанных в патентах США №7188622, 7028689 и 7013895 (авторы Martin и др.); 7117868, 6854463, 6843248 и 5325892 (авторы Japuntich и др.); 6883518 (авторы Mittelstadt и др.) и RE 37974 (автор Bowers). Выдыхательный клапан может быть закреплен на раме 36 рядом способов, включая ультразвуковую сварку, адгезивное крепление, механическое зажатие и им подобные. Седло клапана может включать цилиндр, который проходит через проем 38 и складывается сам к себе, зажимаясь таким образом на раме 36 (см., например, патенты США №7069931, 7007695, 6959709 и 6604524 (авторы Curran и др.) и ЕР 1030721 (авторы Williams и др.). К седлу клапана может быть также прикреплена крышка для защиты клапана и/или направления выдыхаемого воздуха вниз от очков пользователя. Примеры конструкций крышек клапана представлены в патентах США №347298 (авторы Japuntich и др.) и 347299 (авторы Bryant и др.).

На Фиг.2 показан вид основы 12 маски сбоку, из которого видно, что протяженные в поперечном направлении элементы 26 и 28 расположены рядом друг с другом таким образом, что фильтрующий элемент 18 оказывается сложенным между ними в районе складки 42. Опорная структура 16 основы 12 маски может включать также живой шарнир 44, возле которого движущийся протяженный в поперечном направлении элемент 26 соединяется с элементом 28. Преимущество живого шарнира 44 заключается в том, что он позволяет протяженным в поперечном направлении элементам 26 и 28 легко придвигаться друг к другу и отодвигаться друг от друга. Как показано, живой шарнир 44 может иметь форму тупика. Предпочтительно также, чтобы живой шарнир 44 располагался между верхними и нижними фланцами 35а и 35b для крепления ремней по оси у при вертикальной ориентации маски, как показано на Фиг.2а и 2b. Может иметься один, два, три или более живых шарниров, расположенных между точками, где усилия от системы крепежных ремней 14 (Фиг.1) прикладываются к основе 12 маски (в данном случае - между фланцами 35а и 35b). Как показано на Фиг.2а, имеются также прочие протяженные в поперечном направлении элементы 46, 48, 49 и 50, между которыми нет протяженных в продольном направлении элементов, вдали от сторон 22 или 24. Поэтому, в то время как протяженные в поперечном направлении элементы 46 и 48 могут, например, двигаться в продольном направлении, позволяя основе 12 маски растягиваться и сжиматься, не могут двигаться настолько свободно, насколько элемент 26, потому что у них нет складки и живого шарнира в форме тупика в месте их соединения на сторонах 22 и 24. Поэтому на чертеже изображен только один живой шарнир на каждом из концов протяженных в поперечном направлении элементов 26, 28, 46, 48, 49 и 50, и действительно настоящее изобретение не предусматривает использование дополнительных живых шарниров между дополнительными протяженными в поперечном направлении элементами. Живые шарниры могут использоваться, где протяженные в поперечном направлении элементы сходятся друг с другом. Однако не должно быть никаких протяженных в продольном направлении элементов между элементами, которые должны двигаться в продольном направлении друг к другу и друг от друга. Как показано, каждый из протяженных в поперечном направлении элементов 26, 28, 46, 48, 49 и 50 сходятся друг с другом при движении от осевой линии 29 (Фиг.1 и 7) к сторонам 22 и 24. На каждой из сторон протяженные в поперечном направлении элементы в пределах периметра (т.е. элементы 26, 28, 46, 48, 49 и 50) могут сходиться друг с другом таким образов, что все они отстоят друг от друга на расстояние не более 35 мм, если смотреть со стороны; в то время как те же самые элементы могут находиться на максимальном расстоянии друг от друга от примерно 50 до примерно 100 мм по осевой линии 29 (Фиг.1).

На Фиг.2b показана основа 12 маски, когда область 42 складки растянута. В данном состоянии протяженные в поперечном направлении элементы 28 и 28 расходятся друг от друга по осевой линии почти на максимальное расстояние. Если сравнить состояние основы маски, изображенное на Фиг.2а, с состоянием, изображенным на Фиг.2b, становится ясно, что основа 12 маски в соответствии с настоящим изобретением в области 42 складки может работать как гармошка. Данное ее свойство позволяет, как было описано выше, подстраиваться под движения челюстей при различных размерах лица. К опорной структуре 16 основы 12 маски может быть прикреплен фильтрующий элемент 18 в одной, более чем одной или даже многих точках. Их скрепление может быть сделано близко к периметру 20 опорной структуры и вдоль нее и/или в различных местах, где протяженные в поперечном направлении элементы 26, 28, 46, 48, 49 и 50 соприкасаются с фильтрующим элементом 18. Опорная структура 16 и фильтрующий элемент 18 могут быть скреплены друг с другом рядом способов, включая адгезивное скрепление, сварку, формование и им подобные. Может быть также использован механизм временного скрепления, что позволило бы повторно использовать опорную структуру 16 при окончании срока службы фильтрующего элемента 18. При такой конструкции пользователь может заменить фильтрующий элемент 18 и сохранить опорную структуру 16, то есть выбрасывать требуется только фильтрующий элемент 18 при окончании срока службы фильтра. Предпочтительно, чтобы один или более протяженных в поперечном направлении элементов имели возможность продольно двигаться при приложении пользователем небольшого усилия пальцем (пальцами). То есть путем простого нажатия на протяженный в поперечном направлении элемент в продольном направлении можно было бы легко отогнуть протяженный в поперечном направлении элемент. Способность протяженного в поперечном направлении элемента легко отгибаться обсуждается ниже в разделе «Испытание подвижности протяженного в поперечном направлении элемента». По результатам такого испытания один или более протяженных в поперечном направлении элементов должны двигаться более чем на 5 мм при приложении усилия всего лишь 0.2 Н. Более предпочтительным является, чтобы по результатам такого испытания один или более протяженных в поперечном направлении элементов могли двигаться более чем на 10 мм при приложении усилия всего лишь 0.3 Н. Движущиеся в продольном направлении протяженные в поперечном направлении элементы могут двигаться и на большие расстояния по оси симметрии 29 (Фиг.1 и 7), чем по краям 22 и 24 основы маски. Как правило, по меньшей мере один из центрально разделенных элементов может смещаться на оси симметрии 29 на расстояние примерно 5, 10, 15, 20 или даже 35 мм без существенного разрушения структуры данного элемента при приложении усилия всего лишь 0.7 Н или менее, по результатам испытания подвижности протяженного в поперечном направлении элемента. Как правило, вся основа маски может растягиваться на не менее чем от примерно 20 мм до примерно 35 мм без разрушения ее структуры по результатам испытания респиратора на растяжение, как будет описано ниже.

Опорная структура может быть изготовлена известными способами, такими как инжекционное формование. Для изготовления опорной структуры могут быть использованы известные виды пластмасс, такие как олефины, включая полиэтилен, полипропилен, полибутилен и полиметилпентен; эластомеры; термопластики; термопластические эластомеры; термоотверждающиеся пластмассы; их смеси и сочетания. В состав для формирования опорной структуры могут входить добавки, такие как пигменты, УФ-стабилизаторы, антиблокирующие агенты, агенты для образования зародышевых структур, фунгициды и бактерициды. Предпочтительно, чтобы используемые пластмассы обладали упругостью, могли запоминать форму и были устойчивыми против гибкостной усталости, чтобы опорная структура допускала многократную деформацию (то есть более 100 раз), особенно в местах шарниров, и будучи деформированным, возвращалася в исходное состояние. Выбранный тип пластмассы должен выдерживать бесконечное число деформаций так, чтобы опорная структура обладала большим сроком службы, чем фильтрующий элемент. Предпочтительно, чтобы материал, выбранный для изготовления опорной структуры, был пластмассой, имеющей жесткость на изгиб примерно от 75 до 300 МПа, как правило, примерно от 100 до 250 МПа, и даже как правило от 175 до 225 МПа. Жесткость на изгиб может быть определена в соответствии с процедурой испытания жесткости на изгиб, описанной ниже. Для формирования опорной структуры вместо пластмассы может быть использован металл или керамический материал, однако использование пластмассы является более предпочтительным с точки зрения затрат на производство и утилизацию изделия. Опорная структура является частью сборки, не являющейся структурно целой с фильтрующим элементом (то есть изготавливается отдельно от него). Компоненты опорной структуры должны иметь размер, больший чем размер отдельных волокон или нитей фильтрующего элемента. Данные компоненты могут быть прямоугольными, круглыми, треугольными, эллиптическими, трапециевидными и т.д. в поперечном сечении, и площадь их поперечного сечения может составлять примерно от 2 до 12 мм², но как правило, примерно от 4 до 8 мм².

На Фиг.3. показано поперечное сечение фильтрующего элемента 18. Как показано, фильтрующий элемент 18 может включать одно или более покровных полотен 51а и 51b и фильтрующий слой 52. Покровные полотна 51а и 5lb могут быть расположены на противоположных сторонах фильтрующего слоя 52 для удержания волокон, которые могут отделяться от фильтрующего слоя. Обычно покровные полотна 51а и 5lb производятся из таких типов волокон, которые дают пользователю ощущение комфорта, особенно на стороне фильтрующего элемента 18, контактирующей с лицом пользователя. Конструкция различных вариантов фильтрующих слоев и покровных полотен, которые могут использоваться в сочетании с опорной структурой в соответствии с настоящим изобретением, будет подробно описана ниже.

На Фиг.4 представлен аксонометрический вид фильтрующего элемента 18, который может включать первую и вторую протяженные в поперечном направлении граничные линии 53а и 53b. Данные граничные линии могут находиться на существенном расстоянии друг от друга в центральной части фильтрующего элемента 18, но сходятся друг с другом по мере приближения к сторонам 54 и 56. Граничные линии 53а и 53b могут содержать складку, линию сварки, линию стежка, линию скрепления, линию шарнира или их сочетание. В целом первая и вторая граничные линии 53а и 53b соответствуют месту нахождения определенных протяженных в поперечном направлении элементов опорной структуры. Если первая и вторая граничные линии 53а и 53b определяют складку 58, которая может быть сформирована между ними, предпочтительно, чтобы первая и вторая граничные линии 53а и 53b были прикреплены к движущимся в продольном направлении протяженным в поперечном направлении элементам 26 и 28 (Фиг.2а и 2b), позволяя тем самым фильтрующему элементу 18 открываться и закрываться, как гармошка, вокруг складки 58, расположенной между данными элементами. Фильтрующий элемент 18 включает также практически вертикальную граничную линию 60, которая может находиться в носовой области фильтрующего элемента и является протяженной от периметра 61 вниз к центру. Данная вертикально ориентированная граничная линия 60 возникает как результат способа производства фильтрующего элемента 18. В целом такая граничная линия 60 создается, чтобы убрать излишки материала, которые в противном случае скопились бы в носовой области во время процесса производства. Аналогичная вертикальная граничная линия может иметься на фильтрующем элементе 18 в области 62 подбородка. Хотя фильтрующий элемент 18 показан как имеющий только две протяженные в поперечном направлении граничные линии 53а и 53b, определяющие единственную складку 58, фильтрующий элемент 18 может иметь и две, и более таких складок, протяженных в поперечном направлении. Таким образом, может иметься множество складок (3, 4, 5 и т.д.), за счет которых фильтрующий элемент может растягиваться, подстраиваясь под соответствующее растяжение опорной структуры 16 (Фиг.2а и 2b). В данном случае опорная структура может иметь несколько живых шарниров. Для лучшего прилегания и большего комфорта для пользователя по периметру 61 фильтрующего элемента 18 может быть прикреплено эластомерное лицевое уплотнение. Такое лицевое уплотнение может быть протяженным радиально вовнутрь для хорошего контакта с лицом пользователя, когда респиратор надет. Лицевое уплотнение может быть изготовлено из термопластического эластомера. Примеры лицевых уплотнений описаны в патентах США №6568392 (авторы Bostock и др.), 5617849 (авторы Springett и др.) и 4600002 (авторы Maryyanek и др.) и патенте Канады №1296487 (автор Yard). Дополнительное описание складчатых фильтрующих элементов, которые могут быть использованы совместно с подвижной опорной структурой, можно найти в патентной заявке США №60/974022 «Респиратор с динамической опорной структурой и складчатым фильтрующим элементом», поданной в один день с настоящей заявкой (attorney docket №63166US002).

Фильтрующий элемент может иметь различные формы и конфигурации. Предпочтительная такая форма фильтрующего элемента, чтобы он хорошо прилегал к опорной структуре (или хорошо сидел в ней). В целом форма и конфигурация фильтрующего элемента соответствуют общей форме опорной структуры. Фильтрующий элемент может быть расположен радиально внутри опорной структуры, он может быть расположен радиально снаружи опорной структуры, или он может быть расположен между различными элементами, которые составляют опорную структуру. Хотя фильтрующий элемент 18 в соответствии с настоящим изобретением показан как имеющий множество слоев, включая фильтрующий слой 52 и покровные полотна 51а и 51b, фильтрующий элемент может просто содержать фильтрующий слой или сочетание фильтрующих слоев. Например, первым по ходу воздушного потока может стоять предварительный фильтр, после которого по ходу воздуха может находиться более тонкий и избирательный фильтрующий слой. Кроме того, между волокнами и/или различными слоями, образующими фильтрующий элемент, может находиться абсорбирующий материал, такой, как активированный уголь. Кроме того, могут использоваться раздельные слои фильтрации частиц в сочетании с адсорбирующими слоями, в результате чего обеспечивается фильтрация как частиц, так и газов.

Дополнительные подробности, что касается фильтрующего слоя (слоев), которые могут входить в фильтрующий элемент, представлены ниже.

На Фиг.5 представлены воплощения опорной структуры 16', имеющей многочисленные живые шарниры 64а и 64b. Все живые шарниры 64а имеют аналогичную конструкцию и обеспечивают относительно легкое вращение вокруг центральной точки шарнира. Как показано, живые шарниры 64а имеют минимальную толщину и протяженные в поперечном направлении элементы 26, 28, 46, 50, расположенные недалеко друг от друга в местах, где они сходятся друг с другом шарнирами 64а. Поэтому протяженные в поперечном направлении элементы 26, 28, 46, 50 могут двигаться друг к другу и друг от друга при приложении минимального усил