Горизонтально складывающаяся до плоского состояния фильтрующая лицевая респираторная маска с индицирующим компонентом симметрии

Горизонтально складывающаяся до плоского состояния фильтрующая лицевая респираторная маска с индицирующим компонентом симметрии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область применения

Изобретение относится к горизонтально складывающейся до плоского состояния фильтрующей лицевой респираторной маске, имеющей индицирующий компонент, указывающий пользователю на место расположения оси симметрии гибкого носового зажима.

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.

Разработано множество типов респираторов, предназначенных для одной (или обеих) из данных целей. Некоторые респираторные маски относятся 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 или фильтрующими подкладками (см., например, патент США RE39 493 (Yuschak с соавторами)) или заплавленные фильтрующие элементы (см., например, патент США 4970306 (автор Braun)), фильтрующие лицевые респираторные маски имеют фильтрующие элементы, протяженные по большей части всей основы маски, так что отсутствует необходимость в установке или смене фильтрующего картриджа. Фильтрующие лицевые респираторные маски обычно бывают одного из двух типов: формованные респираторные маски и плоские в сложенном виде респираторные маски.

Формованные фильтрующие лицевые респираторные маски, как правило, содержат нетканое полотно из термически скрепленных волокон или ажурную пластмассовую сетку, скрепленные с основой маски, имеющей чашеобразную форму. Формованные респираторы обычно имеют одну и ту же форму при хранении и использовании. Примеры патентов, в которых представлены формованные фильтрующие лицевые респираторные маски, включают патенты США 7131442 (Kronzer с соавторами), 6923182 и 6041782 (Angadjivand с соавторами), 4850347 (автор Skov), 4807619 (Dyrud с соавторами), 4536440 (автор Berg) и промышленный образец 285374 (Huber с соавторами).

Складывающиеся до плоского состояния респираторные маски, как подсказывает само их название, могут быть сложены до плоского состояния для транспортировки и хранения. При использовании их раскрывают, чтобы они приняли чашеобразную форму.

Складывающиеся до плоского состояния респираторные маски по своей конфигурации, как правило, бывают двух типов. Маски первого типа, называемые обычно «горизонтально складывающимися», - это поперечно складывающиеся маски, имеющие верхнюю и нижнюю часть. Маски второго типа называют «вертикально складывающимися», потому что их основная складка ориентирована вертикально, если смотреть на маску спереди, когда она находится в рабочем положении. Вертикально складывающиеся маски соответственно имеют левую и правую часть, находящиеся по противоположные стороны от вертикальной складки.

Как на горизонтально, так и на вертикально складывающихся до плоского состояния фильтрующих лицевых респираторных масках часто имеются носовые зажимы, для обеспечения плотной посадки маски на нос пользователя. Носовые зажимы, как правило, представляют собой полоски из пластичного и очень мягкого алюминия (см., например, патенты США 5558089, 5307796, 4600002 и 3603315, а также патентную заявку GB 2103491 А (Великобритания)). При использования маски носовой зажим сгибается по форме переносицы, претерпевая наибольший изгиб в центре. В отличие от горизонтально складывающихся масок, вертикально складывающиеся маски до использования уже имеют симметрично V-образно сложенный носовой зажим. Когда «вертикальная» маска раскрывается при использовании, носовой зажим раскрывается одновременно с маской, помогая маске принять симметричную чашеобразную форму для ее последующего надевания. Такая (то есть «вертикальная») конфигурация маски делает ее очень удобной для надевания и позволяет легко подстраивать носовой зажим для обеспечения плотной посадки маски на лицо. «Горизонтальные маски» при хранении также сложены до плоского состояния, но в отличие от «вертикальных» масок, «горизонтальные» маски не поставляются сложенными вдоль продольной оси, вследствие чего у них нет легко определяемой вертикальной (продольной) оси. То есть фактически у горизонтальных масок нет индицирующего компонента симметрии, позволяющего пользователю быстро определить среднюю линию носового зажима, по которой его следует сгибать. Примеры горизонтально складывающихся до плоского состояния лицевых респираторных масок представлены в патентах США 6568392 и 6484722 (Bostock с соавторами). Пример вертикально складывающейся до плоского состояния лицевой респираторной маски представлен в патенте США 6394090 (автор Chen).

Фильтрующие лицевые респираторные маски должны обладать способностью сохранять плотную посадку на лице пользователя, чтобы они могли выполнять поставленные перед ними цели: защищать пользователя и/или других лиц и другие объекты от переносимых воздухом загрязнений. Большинство известных респираторов, как правило, хорошо прилегают к контурам лица пользователя в области щек и подбородка. Однако в носовой области контур респиратора претерпевает наиболее резкий изгиб, что затрудняет обеспечение плотной посадки респиратора на данную область лица пользователя. Отсутствие плотной посадки позволяет воздуху входить и/или выходить из внутреннего пространства респиратора, минуя фильтрующие элементы. В отсутствие фильтрации вдыхаемого или выдыхаемого воздуха в органы дыхания пользователя могут попадать загрязняющие вещества, или наоборот, другие лица или объекты будут подвержены загрязнителям, содержащимся в воздухе, выдыхаемом пользователем. Кроме того, из-за выхода выдыхаемого воздуха за пределы респиратора в области носа будут запотевать очки пользователя, ухудшая видимость.

Чтобы должным образом согнуть носовой зажим по форме переносицы, пользователь должен установить место нахождения средней линии носового зажима. Желательно, чтобы пользователь мог согнуть носовой зажим точно посредине, так чтобы на каждой стороне носа при ношении маски находились равные отрезки зажима. Если респираторная маска не является вертикально складывающейся до плоского состояния, пользователь может испытывать затруднения в определении середины носового зажима для его последующего изгиба. Некоторые пользователи могут неправильно определить положение середины и несимметрично согнуть зажим при надевании маски. Хотя такой несимметричный изгиб можно исправить позже, то есть когда маска будет надета, пользователь должен знать, что это можно сделать и как это сделать. Поэтому лучшим вариантом представляется, чтобы пользователю с самого начало не нужно было делать никаких последующих исправлений.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении предлагается горизонтально складывающаяся до плоского состояния фильтрующая лицевая респираторная маска, содержащая систему крепления, основу маски, носовой зажим и индицирующий компонент. Основа маски может быть сложена до плоского состояния для хранения и затем раскрыта при использовании, в результате чего она принимает чашеобразную форму. Основа маски содержит переднюю поверхность, первый сегмент периметра и продольную ось. Носовой зажим прикреплен к основе маски по центру и рядом с первым сегментом периметра основы маски. Индицирующий компонент виден на передней поверхности основы маски, рядом с носовым зажимом на продольной оси основы маски. Индицирующий компонент помогает пользователю определить место на носовом зажиме, находящееся на продольной оси маски.

Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно позволяет пользователю предварительно определить точку на оси симметрии основы горизонтально сложенной маски, так чтобы предварительно согнуть носовой зажим по плоскости симметрии маски перед ее надеванием. Если пользователь знает, где находится середина зажима, он правильно предварительно согнет зажим перед тем, как надеть маску на лицо. Правильный предварительный изгиб позволяет правильно расположить маску на лице перед тем, как зафиксировать крепежные ремни на голове. После этого могут быть сделаны дополнительные изгибы носового зажима для обеспечения плотной посадки маски на нос пользователя, а также в области, где щеки смыкаются с носом. Использование индицирующих компонентов, указывающих на середину носового зажима, уменьшает вероятность того, что пользователь неправильно согнет носовой зажим или ему придется позже исправлять изгиб носового зажима.

Определения

Используемые в нижеприведенном описании термины имеют следующее значение:

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

«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;

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

«чашеобразная форма» означает форму в виде любой посудины, обеспечивающую хорошее закрытие носа и рта человека;

«внешнее газовое пространство» означает внешнее (атмосферное) газовое 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 или фильтрующих элементов, прикрепленных к основе маски или заплавленых в нее и предназначенных для данной цели;

«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;

«фильтрующая среда» означает воздухопроницаемый элемент, предназначенный для удаления загрязняющих веществ из проходящего через него воздуха;

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

«первая сторона» означает область основы маски, расположенную по одну сторону плоскости, перпендикулярной поперечному направлению и разделяющей основу маски на две части;

«система крепления» означает структуру или набор частей, способствующих удержанию основы маски на лице пользователя;

«горизонтально складывающаяся до плоского состояния лицевая респираторная маска» означает устройство для фильтрации воздуха, складывающееся до плоского состояния для хранения, не образуя при этом существенной складки по своей продольной оси, которое может быть надето человеком, чтобы обеспечить себя чистым воздухом для дыхания;

«индицирующий компонент» означает различаемую отметку (отметки), рисунок (рисунки), узор (узор), отверстие (отверстия), текстуру или их сочетания;

«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;

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

«протяженный в боковом направлении» означает протяженный в сторону от плоскости, перпендикулярной поперечному направлению и разделяющей основу маски на две части, когда основа маски находится в сложенном состоянии;

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

«продольная ось» означает линию, разделяющую основу маски на две части перпендикулярно поперечному направлению;

«основа маски» означает воздухопроницаемую структуру, предназначенную для посадки на нос и рот пользователя и определяющую внутреннее газовое пространство и внешнее газовое пространство, отделяя их друг от друга;

«носовой зажим» означает механическое устройство, предназначенное для установки на основу маски для более плотного прилегания основы маски по меньшей мере к носу пользователя;

«периметр» означает внешний край основы маски, и при этом указанный внешний край располагается в целом близко к лицу пользователя, когда респиратор надет;

«складка» означает часть, которая сложена или должна быть сложена сама к себе;

«полимерный» и «пластмассовый» - оба данных термина означают материалы, которые в основном включают один или более полимеров, но могут также содержать и прочие ингредиенты;

«множество» означает два или более;

«вторая сторона» означает область основы маски, расположенную по одну сторону плоскости, перпендикулярной поперечному направлению и разделяющей основу маски на две части (и при этом вторая сторона находится напротив первой стороны);

«плотно садиться» и «плотная посадка» относятся, как правило, к посадке основы маски на лицо пользователя, и это означает, что такая посадка является практически герметичной (практически не допускающей утечек воздуха);

«лепесток» означает часть, имеющую достаточную площадь поверхности для крепления к ней другой части изделия;

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

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - аксонометрический вид спереди горизонтально складывающейся до плоского состояния фильтрующей респираторной маски 10 в соответствии с настоящим изобретением, надетой на лицо пользователя.

Фиг.2 - вид сверху респираторной маски 10, изображенной на фиг.1, горизонтально сложенной до плоского состояния.

Фиг.3 - вид сверху носового зажима 30', который может использоваться в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.4 - сечение основы маски 12 по плоскости 4-4 (фиг.2).

Фиг.5 - сечение фильтрующего элемента 16 по плоскости 5-5 (фиг.4).

Подробное описание изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается горизонтально складывающаяся до плоского состояния фильтрующая лицевая респираторная маска, имеющая визуальную или механическую черту (индицирующий компонент), позволяющий пользователю легко определить среднюю линию носового зажима растягивающейся лицевой маски, так что пользователь может предварительно согнуть носовой зажим по данной средней линии, придав ему V- или U-образную форму, перед надеванием маски. Данный изгиб носового зажима помогает удерживать основу маски в трехмерном состоянии, что позволяет легче надеть маску и более правильно (более симметрично) расположить ее на лице. Еще одним аспектом изобретения является наличие компонента на носовом зажиме или на основе маски, обеспечивающего симметричное раскрытие маски, сложенной до плоского состояния. Таким компонентом могут быть, например, два пластмассовых элемента, между которыми имеется зазор по продольной оси 34, так что образуется «живой шарнир», обеспечивающий симметричное открытие основы 12 маски. Альтернативным решением является наличие выреза, надреза, линии, отверстия или иного элемента на носовом зажиме, ослабляющего зажим в данной области. Когда основа маски раскрывается, носовой зажим будет склонен к изгибу по ослабленной области, расположенной по его центру, что обеспечивает симметричное раскрытие основы маски.

На фиг.1 представлен пример горизонтально складывающейся фильтрующей лицевой респираторной маски 10 в раскрытом состоянии, надетой на лицо пользователя. Респираторная маска 10 в соответствии с настоящим изобретением может применяться для обеспечения пользователя чистым воздухом для дыхания. Как показано на чертеже, фильтрующая лицевая респираторная маска 10 включает основу 12 маски и систему крепления 14. Основа 12 маски имеет фильтрующий элемент 16, через который проходит вдыхаемый воздух перед тем, как попасть в органы дыхания пользователя. Фильтрующий элемент 16 удаляет из внешнего воздуха, заходящего в маску, загрязняющие вещества, так что пользователь может дышать чистым воздухом. Основа 12 включает верхнюю часть 18 и нижнюю часть 20. Верхняя часть 18 и нижняя часть 20 разделены граничной линией 22. В данном воплощении граничная линия 22 может представлять собой линию складки, протяженную в поперечном направлении по центральной части основы маски. Основа 12 маски включает также периметр, включающий в свою очередь верхний сегмент 24а и нижний сегмент 24b. Система крепления 14 содержит ремень 26, прикрепленный скобой к лепестку 28а. Носовой зажим 30 может быть расположен на верхней части 18 основы 12 маски, на ее внешней поверхности или под покровным полотном. Индицирующий компонент 32 может быть видимо расположен на передней поверхности основы 12 маски рядом с носовым зажимом 30.

На фиг.2 показано, что индицирующий компонент 32 может быть расположен на продольной оси 34 основы 12 маски. Индицирующий компонент может быть напечатанной линией шириной примерно от 1 до 4 мм и длиной примерно от 2 до 8 мм. Контактирующая с лицом периферийная облаасть основы 12 маски в целом находится в пределах области 36, обозначенной на чертеже скобкой. На периметре основы маски может находиться ряд швов 37, обеспечивающих скрепление различных слоев основы 12 маски между собой. Основа 12 маски может также включать линию 38 складки, протяженную в поперечном направлении от первой стороны ко второй стороне. На каждой из сторон основы 12 маски имеются лепестки 28а и 28b, обеспечивающие места для захвата основы 12 маски при ее надевании, настройке ее положения на лице и снятии. На каждом из лепестков может иметься индицирующий компонент 39а и 39b соответственно, напоминающий отпечаток пальца и указывающий пользователю, где нужно браться за основу 12 маски. Применение указателей мест захвата дополнительно описано в патентной заявке США 12/562273 «Фильтрующая лицевая респираторная маска с указателями мест захвата», поданной в один день с настоящей патентной заявкой.

На фиг.3 представлен пример носового зажима 30', который может иметь индицирующий компонент, являющийся структурной частью данного зажима. Носовой зажим 30' имеет небольшой вырез 40, сделанный в первом крае 42 данного носового зажима 30'. Как показано, вырез 40 имеет V-образную форму. Конечно, вырез может иметь и другие формы, например U-образную, прямоугольную или полукруглую. В целях серийного производства на одном крае носового зажима может иметься вырез, а противоположном крае - дополнительный к нему выступ. Кроме того, если носовой зажим 30' имеет достаточную толщину, его центр может быть обозначен небольшим круглым штампованным отверстием на оси симметрии носового зажима 30'. Если индицирующий компонент является структурной частью носового зажима, как показано на фиг.3, носовой зажим предпочтительно должен быть расположен на самом внешнем слое фильтрующего элемента 16. Если носовой зажим может быть виден через достаточно тонкий слой покровного полотна, он может быть помещен под покровным полотном, как показано, например, на фиг.1 и 4. В дополнение к вырезу 40, на носовом зажиме могут также иметься линия надреза или другие индицирующие компоненты.

На фиг.4 представлен пример складчатой конфигурации основы 12 горизонтально складывающейся маски, которая может быть использована в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на чертеже, основа 12 маски включает складки 22 и 38, описанные выше со ссылками на чертежи 1 и 2. Верхняя часть 18 основы 12 маски включает также складку 44. Нижняя часть 20 основы 12 маски включает складки 46, 48, 50, 52 и 54. Нижняя часть 20 основы 12 маски может включать большее (по площади поверхности) количество фильтрующей среды, чем нижняя часть 18. Основа 12 маски включает также полотно 57, прикрепленное к основе маски по ее периметру. Полотно 57 может быть завернуто через края сегментов 24a и 24b периметра. Полотно 57 может также представлять собой продолжение внутреннего покровного полотна 58, завернутого за края сегментов 24а и 24b периметра и прикрепленного к ним. Носовой зажим 30 может быть расположен на верхней части 18 основы маски, по ее центру рядом с периметром, между фильтрующим элементом 16 и полотном 57 периметра. Носовой зажим может быть изготовлен из гибкого и очень мягкого металла или пластмассы, которые пользователь мог бы согнуть руками по форме носа. Носовой зажим может быть изготовлен из алюминия и может иметь форму прямой полоски, как показано на фиг.2 и 3, или же может иметь другую форму, если смотреть сверху, например М-образную форму, как описано в патенте США 5 558 089 и промышленном образце 412573 (автор Castiglione). Пластмассовый носовой зажим описан в патентной заявке США 2007/0068529А1 (автор Kalatoor). Как показано на чертеже, когда основа маски 12 находится в сложенном состоянии для хранения, верхняя часть 18 представляет собой складчатую панель и нижняя часть 20 (в соответствии с фиг.1) также представляет собой складчатую панель.

Как показано на фиг.5, фильтрующий элемент 16 может включать один или более слоев волокнистых материалов, таких как, например, внутреннее покровное полотно 58, внешнее покровное полотно 60 и фильтрующий слой 62. Внутреннее и внешнее покровные полотна 58 и 60 соответственно могут быть предназначены для защиты фильтрующего слоя 62 и для предотвращения выхода из него высвобождающихся волокон и их попадания во внутреннее пространство маски. При использовании респираторной маски воздух последовательно проходит через слои 60, 62 и 58, прежде чем попасть во внутренне пространство респираторной маски. Воздух, имеющийся во внутреннем газовом пространстве маски, вдыхается пользователем. Когда пользователь делает выдох, воздух проходит в обратном направлении, то есть последовательно через слои 58, 62 и 60. В качестве альтернативы в основе 12 маски может быть предусмотрен выдыхательный клапан (не показан), обеспечивающий быстрое выведение выдыхаемого воздуха из внутреннего газового пространства во внешнее газовое пространство, без прохождения через фильтрующий элемент 16. Как правило, покровные полотна 58 и 60 изготавливаются из нетканых материалов, обеспечивающих мягкость ощущения, особенно на стороне фильтрующего элемента, обращенной к лицу пользователя. Различные конструкции фильтрующих слоев и покровных полотен, которые могут использоваться в соответствии с настоящим изобретением, будут подробно описаны ниже. Для лучшего прилегания к лицу пользователя и более комфортного ношения маски по периметру фильтрующего элемента 16 может быть прикреплено эластомерное лицевое уплотнение, протяженное радиально и вовнутрь маски, контактирующее с лицом пользователя, когда респиратор надет. Примеры лицевых уплотнений описаны в патентах США 6568392 (Bostock с соавторами), 5617849 (Springett с соавторами) и 4600002 (Maryyanek с соавторами), а также в патенте Канады 1296487 (автор Yard). Фильтрующий элемент может также иметь в качестве структурного компонента сетку, наложенную по меньшей мере на один из слоев 58, 60 или 62, как правило, на внешнюю поверхность внешнего покровного полотна 60. Использование такой сетки описано в патентной заявке США 12/338091, поданной 18 декабря 2008 под названием «Растягивающаяся лицевая маска с армирующей сеткой».

Основа горизонтально складывающейся маски в соответствии с настоящим изобретением может иметь различные формы и конфигурации. Форма и конфигурация фильтрующего элемента в целом соответствуют общей форме основы маски. Хотя на чертеже показан многослойный фильтрующий элемент, который включает фильтрующий слой и два покровных полотна, фильтрующий элемент может, например, включать только фильтрующий слой или набор фильтрующих слоев. Например, по ходу движения вдыхаемого воздуха может быть сначала расположен предварительный фильтр, после которого располагается фильтрующий слой более тонкой и избирательной очистки. Дополнительно между волокнами и/или различными слоями, образующими фильтрующий элемент, могут располагаться абсорбирующие материалы, такие как активированный уголь. Дополнительно к абсорбирующим слоям могут использоваться слои для улавливания твердых частиц, чтобы респиратор мог обеспечивать фильтрацию как частиц, так и запахов. Фильтрующий элемент может включать один или более слоев для усиления жесткости, помогающих маске сохранять чашеобразную форму. Фильтрующий элемент может содержать одну или более горизонтальных и/или вертикальных граничных линий, представляющих собой линии сварки или скрепления, обеспечивающие его структурную целостность. С другой стороны, при использовании первого и второго фланцев в соответствии с настоящим изобретением необходимость в использовании слоев, усиливающих жесткость, или граничных линий может отпадать.

Фильтрующий элемент, используемый в основе маски в соответствии с настоящим изобретением, может представлять собой фильтр, улавливающий частицы или газы и запахи. Фильтрующий элемент может также представлять собой барьерный слой, предотвращающий перенос жидкостей с одной стороны фильтрующего слоя на другую сторону, например, препятствующий прохождению через него жидких аэрозолей или капель жидкости, например крови. В соответствии с потребностями приложения, в конструкции фильтрующего слоя в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы несколько слоев одного и того же или различного фильтрующего материала. Фильтрующие слои, которые могут быть использованы совместно с основой маски в соответствии с настоящим изобретением, должны в целом характеризоваться низким перепадом давления (например, менее чем примерно от 195 до 295 Па при скорости воздуха в направлении лица, составляющей 13.8 см/с), для максимального уменьшения затрат энергии пользователя на дыхание. Кроме того, фильтрующие слои должны быть достаточно гибкими и обладать достаточной физической прочностью, так чтобы они в целом сохраняли свою структуру в обычных условиях эксплуатации. Примерами фильтров, улавливающих частицы, являются фильтры, состоящие из одного или более слоев полотен из тонких неорганических волокон (например, из стекловолокна) или из полимерных синтетических волокон. Полотна из синтетических волокон могут включать полимерные микроволокна с постоянным зарядом (электретом), изготовленные при помощи таких процессов, как выдувание из расплава. Для ряда приложений особенно подходящими являются полиолефиновые микроволокна, сформированные из полипропилена и электрически заряженные. В качестве альтернативы фильтрующий слой может содержать абсорбирующий компонент для удаления опасных или зловонных газов из вдыхаемого воздуха. Абсорбенты могут включать порошки или гранулы, закрепленные в фильтрующем слое при помощи адгезивов, связующих или волокнистых микроструктур (см. патенты США 6334671 (Springett с соавторами) и 3971373 (автор Braun)). Абсорбирующий слой может быть получен путем нанесения тонкого покрытия на волокнистую, сетчатую или пенистую основу. Абсорбирующие материалы могут включать активированные угли, химически обработанные или необработанные, пористые каталитические материалы из глинозема-кремнезема или частицы алюминия. Пример абсорбирующего фильтрующего элемента, которому могут быть приданы различные формы и конфигурации, описан в патенте США 6391429 (Senkus с соавторами).

Фильтрующий слой, как правило, выбирается исходя из требуемого фильтрующего эффекта. Фильтрующий слой должен обеспечивать удаление большого процента твердых частиц и/или прочих загрязняющих веществ из потока газа, который через него проходит. В случае волокнистых фильтрующих слоев тип волокон выбирается исходя из природы фильтруемых веществ, и кроме того, волокна не должны образовывать между собой связей в процессе формования. Как было сказано выше, фильтрующий слой может иметь самые различные формы и, как правило, имеет толщину примерно от 0.2 мм до 1 см, более типично - от 0.3 мм до 0.5 см; он может представлять собой в целом плоское полотно или быть гофрированным, для увеличения площади поверхности (см., например, патенты США 5804295 и 5656368 (Braun с соавторами)). Фильтрующий слой может также включать многочисленные фильтрующие слои, соединенные между собой адгезивом или скрепленные иными средствами. В сущности, для формирования фильтрующего слоя может быть использован любой подходящий известный материал (или который будет разработан в будущем). Особенно подходящими являются полотна из волокон, выдуваемых из расплава, подобных описанным в публикации Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem., стр.1342 и последующие (1956), особенно в форме, при которой они несут устойчивый электрический заряд (электрет) (см., например, патент США 4215682 (Kubik с соавторами)). Такие волокна, выдуваемые из расплава, могут представлять собой микроволокна с эффективным диаметром волокна менее чем примерно 20 мкм (в англоязычной литературе обычно именуемые BMF, от "blown microfiber"), более типично - от 1 до 12 мкм. Эффективный диаметр волокна может быть определен, как описано в публикации Davies, С.N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952. Особенно предпочтительными являются полотна из волокон типа BMF, сформированных из полипропилена, поли(4-метил-1-пентена) и их сочетаний. Подходящими являются и электрически заряженные волокна для изготовления волокнистых пленок, описанные в патенте США Re. 31,285 (автор van Turnhout), a также полотна из волокон на основе канифоли, стекловолокна, волокна, выдуваемые из раствора, и электростатически распыленные волокна, особенно волокна для микропленок. Электрический заряд может быть придан волокнам путем их контакта с водой, как описано в патентах США 6824718 (Eitzman с соавторами), 6783574 (Angadjivand с соавторами), 6743464 (Insley с соавторами), 6454986 и 6406657 (Eitzman с соавторами) и 6375886 и 5496507 (Angadjivand с соавторами). Электрический заряд может быть также придан волокнам способом коронного заряда, как описано в патенте США 4588537 (Klasse с соавторами) или способом трибозаряжания, как описано в патенте США 4798850 (автор Brown). Дополнительно в волокна, полученные способом гидрозаряжания, могут быть включены добавки, усиливающие эффективность фильтрации изготовленных из них полотен (см. патент США 5908598 (Rousseau с соавторами)). В частности, на поверхности волокон фильтрующего слоя могут находиться атомы фтора, повышающие эффективность фильтрации в атмосфере масляного тумана (см. патенты США 6398847 В1, 6397458 В1 и 6409806 В1 (Jones с соавторами)). Типичная плотность электретных фильтрующих слоев из волокон тип BMF составляет примерно от 10 до 100 г/м². Плотность фильтрующих слоев, электрически заряженных по одному из описанных выше способов (см., например, патент США 5 496 507 (Angadjivand с соавторами)) и дополнительно содержащих атомы фтора (см., например, патенты США 6398847 B1, 6397458 В1 и 6409806 B1 (Jones с соавторами)), может составлять примерно от 20 до 40 г/м² и примерно от 10 до 30 г/м² соответственно.

Для обеспечения гладкой поверхности, контактирующей с лицом пользователя, может быть предусмотрено первое покровное полотно, а для удержания отделяющихся волокон с основы маски или для придания изделию эстетического вида - второе покровное полотно. Покровное полотно, как правило, не придает дополнительного фильтрующего эффекта фильтрующему элементу, хотя и может работать как предварительный фильтр, будучи расположенным на внешней стороне фильтрующего слоя. Для обеспечения достаточного уровня комфорта при ношении маски покровное полотно предпочтительно должно иметь сравнительно низкую поверхностную плотность и быть сформированным из сравнительно тонких волокон. В частности, покровное полотно может иметь поверхностную плотность примерно от 5 до 50 г/м² (как правило, от 10 до 30 г/м²), а волокна могут иметь показатель den менее 3.5 (чаще - менее 2 den и еще чаще - менее 1 den, но более 0.1 den). Волокна, используемые для изготовления покровных полотен, обычно имеют диаметр примерно от 2 до 24 мкм, чаще - примерно от 7 до 18 мкм, и еще чаще - примерно от 8 до 12 мкм. Материал покровного полотна может обладать некоторой эластичностью (как правило, хотя и не обязательно, допускать растяжение на величину от 100% до 200% длины до разрыва) и может также быть пластически деформируемым.

Подходящими материалами для изготовления покровного полотна являются материалы на основе волокон, выдуваемых из расплава (волокон типа BMF), особенно из полиолефиновых волокон типа BMF, например из полипропиленовых волокон типа BMF (включая смеси полипропиленов и смеси полипропилена и полиэтилена). Подходящий процесс получения полотна из волокон типа BMF для последующего изготовления покровного полотна описан в патенте США 4013816 (Sabee с соавторами). Полотно может быть сформировано путем сбора волокон на гладкой поверхности, как правило, на барабане или вращающемся коллекторе с гладкой поверхностью (см. патент США 6492286 (Berrigan с соавторами)). Могут также использоваться волокна типа спанбонд.

Типичное покровное полотно может быть изготовлено из полипропилена или полипропилен/полиолефиновой смеси, содержащей 50% или более полипропилена по весу. Опыт показал, что такие материалы имеют высокую степень мягкости и обеспечивают достаточный комфорт для пользователя, а также, если покровное полотно изготовлено из материала на основе полипропиленовых волокон типа BMF, оно хорошо скрепляется с фильтрующим материалом без необходимости использовать какой-либо адгезив между данными слоями. Полиолефиновые материалы, подходящие для использования в качестве покровных полотен, могут включать, например, один полипропилен, смесь двух полипропиленов, смеси полипропилена и полиэтилена, смеси полипропилена и поли(4-метил-1-пентена) и/или смеси полипропилена и полибутилена. Примером волокна для изготовления покровного полотна является пропиленовое волокно типа BMF, изготовленное из полипропиленовой смолы Escorene 3505G производства Exxon Corporation, имеющее поверхностную плотность около 25 г/м² и показатель den в диапазоне 0.2 до 3.1 (со средним значением около 0.8 den, измеренным для 100 волокон). Другим подходящим волокном является полипропилен/полиэтиленовые волокна типа BMF (изготавливаемые из смеси, содержащей 85% смолы Escorene 3505G и 15% этилен/α-олефинового сополимера Exact 4023 также производства Exxon Corporation), имеющие поверхностную плотность около 25 г/м² и среднее значение показателя den около 0.8. Подходящими материалами типа спанбонд являются материалы, предлагаемые Corovin GmbH (Пайне, Германия) под торговыми названиями "Corosoft Plus 20", "Corosoft Classic 20" и "Corovin PP-S-14", а также кардный пропилен-вискозный материал, предлагаемый J.W. Suominen OY (Накила, Финляндия) под торговым названием 370/15.

Предпочтительно, чтобы покровные полотна, используемые в соответствии с настоящим изобретением, имели как можно меньше выступающих из поверхности полотна волокон, то есть имели гладкую наружную поверхность. Примеры покровных полотен, которые могут использоваться в соответствии с настоящим изобретением, описаны, например, в патентах США 6041782 (автор Angadjivand) и 6123077 (Bostock с соавторами) и патенте WO 96/28216А (Bostock с соавторами).

Используемые для крепления респи