Респиратор с оптически активным клапаном выдоха

Респиратор с оптически активным клапаном выдоха

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к респиратору, имеющему клапан выдоха, который взблескивает при функционировании.

Уровень техники

Лица, работающие в загрязненных средах, обычно носят респираторы, чтобы защитить себя от вдыхания переносимых воздухом загрязнителей. Респираторы, как правило, имеют волокнистый или абсорбирующий фильтр, который удаляет из воздуха загрязнители в форме твердых частиц или газов. При ношении респиратора в загрязненной среде пользователи испытывают психологический комфорт, осознавая, что их здоровье защищено, но при этом они одновременно испытывают некоторый дискомфорт от того, что вокруг лица собирается теплый и влажный выдыхаемый воздух. Чем больше данный дискомфорт, тем выше вероятность, что пользователь снимет маску с лица, чтобы устранить данное неприятное состояние.

Чтобы уменьшить вероятность того, что пользователь снимет маску с лица в загрязненной среде, производители респираторов часто устанавливают на основу маски клапан выдоха, через который теплый и влажный воздух можно быстро вывести из внутреннего пространства маски. Быстрое выведение выдыхаемого воздуха способствует охлаждению внутреннего пространства маски, что, в свою очередь, повышает безопасность труда рабочего, потому что уменьшается склонность пользователя к снятию маски с лица для удаления горячего и влажного воздуха, собирающегося вокруг носа и рта.

Уже много лет к продаже предлагаются респираторные маски, имеющие клапаны выдоха «кнопочного» типа, предназначенные для выведения выдыхаемого воздуха из внутреннего пространства маски. В клапанах кнопочного типа, как правило, используется тонкая круглая гибкая створка в качестве динамического механического элемента, обеспечивающего выход выдыхаемого воздуха из внутреннего газового пространства маски. Створка расположена по центру седла клапана и прикреплена к центральном штоку. Примеры клапанов кнопочного типа описаны в патентах США 2,072,516, 2,230,770, 2,895,472 и 4,630,604. При выдыхании человеком воздуха периферийная часть створки приподнимается от седла клапана, в результате чего воздух может быстро выходить во внешнее газовое пространство.

Клапаны кнопочного типа в свое время были прорывом в решении проблемы повышения комфорта пользователя, но исследователи создали еще более совершенные конструкции, примером такой конструкции является клапан типа «бабочка», описанный в патенте США 4,934,362 (Braun). В клапане, описанном в данном патенте, используются параболическое седло и удлиненная гибкая створка, закрепленная, как бабочка.

После усовершенствования, предложенного Braun, еще одно усовершенствование клапана выдоха было предложено Japuntich с соавторами (см. патенты США 5,325,892 и 5,509,436). В предложенном ими клапане используется одна гибкая створка, закрепленная консольно со смещением от центра, что позволяет свести к минимуму давление, требующееся для открытия клапана. Сведение к минимуму давления, требующегося для открытия клапана, означает, что требуется меньшее усилие для срабатывания клапана, и соответственно, пользователю не требуется усиленно дышать для выведения воздуха из внутреннего пространства маски (см. также патент США 7,493,900 (Japuntich et al.)).

Консольно установленные створки используются также и в других клапанах, предложенных после Japuntich с соавторами (см., например, патенты США 5,687,767 и 6,047,698). Была также предложена конструкция, в которой уплотнительная поверхность седла клапана изготовлена из эластичного материала, что позволяет использовать более жесткую, но более плотно закрывающуюся створку, что также повышает эффективность работы клапана (см., например, патент США 7,188,622 (Martin et al.)).

Хотя развитие конструкции клапана выдоха шло в основном в направлении структурных изменений, касающихся седла клапана и крепления к нему створки, исследователями были также предложены структурные изменения самой створки, направленные на повышение эффективности работы клапана. Так, например, в патентах США 7,013,895 и 7,028,689 (Martin et al.) предложены многослойные створки, что позволяет использовать более тонкую, но более динамично работающую створку, обеспечивающую более легкое открытие клапана, то есть при меньшем падении давления. Предложены также створки, содержащие ребра, а также имеющие криволинейный профиль с переменной кривизной, что обеспечивает более плотное прижатие створки клапана к поверхности седла при закрытом положении клапана (см. патент США 7,302,951 (Mittelstadt et al.)). В патентной публикации США 2009/0133700 (Martin et al.) описаны пазы в створке клапана в местах ее шарнирного присоединения, улучшающие эффективность работы клапана. В патентной публикации США 2012/0167890 А (Insley et al.) описана створка клапана, содержащая участки поверхности с частично удаленным материалом для получения требуемой эффективности работы клапана.

Независимо от его конструкции, всегда существует вероятность того, что клапан выдоха останется открытым при использовании респиратора. Так, например, на створке клапана и на седле клапана может накапливаться влага из воздуха, выдыхаемого пользователем. Накоплению влаги могут способствовать частицы слюны и прочие субстанции. Наличие таких субстанций может привести к тому, что створка клапана застрянет в открытом или закрытом положении. Застревание клапана в открытом положении может привести к тому, что загрязнители из внешнего воздуха будут попадать во внутреннее газовое пространство респиратора, в то время как застревание клапана в закрытом положении вызовет дополнительное падение давления воздуха на основе маски, что в свою очередь будет вызывать дискомфорт у пользователя. Если пользователь заметит, что клапан стал застревать, следует заменить респиратор при первой же возможности, особенно если клапан застревает в открытом положении. Для этого пользователь, в свою очередь, должен заметить, что клапан не работает должным образом. В настоящем изобретении предлагаются одно или более воплощений клапана, позволяющих решить проблему своевременного оповещения пользователя.

Сущность изобретения

В одном из воплощений настоящего изобретения предлагается респиратор, включающий систему крепления, основу маски и клапан выдоха. Клапан выдоха включает седло клапана и гибкую створку, находящуюся в зацеплении с седлом клапана. Гибкая створка включает один или более материалов, обеспечивающих взблескивание створки при переходе из закрытого положения в открытое или наоборот.

В другом воплощении настоящего изобретения предлагается респиратор, включающий основу маски; систему крепления, прикрепленную к основе маски; и клапан выдоха, включающий седло клапана и гибкую створку, находящуюся в зацеплении с седлом клапана. Гибкая створка содержит пленку, обеспечивающую сдвиг спектральной полосы отраженного света.

Клапаны в соответствии с одним или более воплощениями настоящего изобретения при работе могут подавать сигнал в виде взблескивания. Сигнал может вырабатываться пассивно, от света, попадающего на материалы створки клапана из внешнего пространства. Материалы створки могут быть подобраны так, что наружное освещение отражается от них различным образом под различными углами. Благодаря этому, при движении створка клапана отражает переменное количество света, что воспринимается, как «взблескивание» или «взблескивающее изображение» человеком, смотрящим на створку клапана. Створка клапана может быть также выполнена таким образом, что при ее закрытии и открытии меняется ее цвет, что также может создавать или усиливать эффект взблескивающего изображения. Поскольку клапаны в соответствии с одним или более воплощениями настоящего изобретения могут быть более заметными для пользователя или работающих по соседству с пользователем такого респиратора, легко определить, работает ли клапан должным образом.

Глоссарий

Используемые в настоящем описании термины имеют следующее значение.

"Сдвиг спектральной полосы" означает заметное глазом человека изменение цвета при изменении угла, под которым рассматривается объект; сдвиг полосы спектра отраженного света может быть измерен с помощью метода, описанного в настоящей заявке.

"Чистый воздух" означает порцию атмосферного воздуха, которая была профильтрована для удаления из нее загрязнителей.

"Содержит" (или "содержащий") имеет значение, стандартное для патентной терминологии, и является открытым термином, в целом синонимичным терминам «включает» или «имеет». Несмотря на то, что термины «содержит», «имеет», «включает» и их вариации являются общеиспользуемыми открытыми терминами, в настоящем описании значение термина «содержит» может быть также определено более узким термином «состоит в сущности из», который является полуоткрытым термином, в том смысле, что он исключает только те элементы, которые ухудшали бы функционирование объекта, к которому данный термин относится.

"Дихроичный" означает материал, способный поглощать одну из двух ортогональных поляризаций падающего света эффективнее, чем другую.

"Клапан выдоха" означает клапан, который открывается, позволяя выдыхаемому воздуху выйти из внутреннего газового пространства респиратора.

"Выдыхаемый воздух" означает воздух, выдыхаемый пользователем респиратора.

"Наружное газовое пространство" означает наружное атмосферное газовое пространство, в которое попадает выдыхаемый газ после прохождения через основу маски и/или клапан выдоха и далее за их пределы.

"Фильтр" или "фильтрующий слой" означает один или более слоев материала, главным назначением которых является удаление загрязнителей (таких, как твердые частицы) из потока проходящего через них воздуха.

"Пленка" означает тонколистовой материал.

"Фильтрующая среда" означает воздухопроницаемый структурный компонент, предназначенный для удаления загрязнителей из проходящего через него воздуха.

"Створка" означает структурный компонент, изготовленный из тонколистового материала, который может открываться и закрываться во время работы клапана.

"Взблескивание" означает изменения объекта в диапазоне видимого спектра, происходящие быстро и переменным образом, так, чтобы это было легко заметно для глаза человека; характеристики взблескивания могут быть определены в соответствии со способом оценки взблескивания, описанным в настоящей заявке.

"Гибкая створка" означает элемент из листового материала, который может отгибаться или изгибаться под действием силы, действующей на него со стороны потока выдыхаемого газа.

"Система крепления" означает конструкцию или комбинацию из частей, участвующих в удержании основы маски на лице пользователя.

"Внутреннее газовое пространство" означает пространство между основой маски и лицом пользователя.

"Основа маски" означает воздухопроницаемую конструкцию, которая может быть надета по меньшей мере на нос и рот пользователя, и которая определяет внутреннее газовое пространство, отделяя его от наружного газового пространства.

"Основная поверхность" означает поверхность изделия или объекта, площадь которой существенно больше площади других (возможно, не всех) его поверхностей.

"Множественный" означает количество, превышающее 5.

"Оптическая пленка" означает пленку, зеркально отражающую часть света видимого спектра при некотором угле наблюдения.

"Наружная поверхность" в отношении створки означает основную поверхность, обращенную от поверхности седла клапана, когда створка находится в зацеплении с седлом клапана.

"Множество" означает два или более.

"Респиратор" означает устройство, носимое человеком и обеспечивающее его чистым воздухом для дыхания.

"Прозрачный" означает, что через структурный компонент, к которому данный термин относится (в частности, через крышку клапана), может проходить достаточное количество видимого света, чтобы было видно изображение, расположенное по другую сторону данного объекта.

"Тонкий" означает имеющий толщину менее 200 мкм.

"Седло клапана" или "основание клапана" означает монолитную часть клапана, имеющую отверстие для прохождения газообразной среды, и расположенную в непосредственной близости или в контакте с основой или изделием, на которое она установлена.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1. Аксонометрический вид респиратора 10, взблескивающего в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2. Вид спереди респиратора 10, имеющего основу 12 маски, на которой расположен клапан выдоха 14, имеющий створку 22 с оптической пленкой в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 3. Сечение клапана выдоха 14, изображенного на фиг. 1.

Фиг. 4. Вид спереди седла 20 клапана 14, изображенного на фиг. 2.

Фиг. 5. Сечение альтернативного воплощения клапана выдоха 14' в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 6. Вид спереди седла 20b клапана выдоха «кнопочного» типа.

Фиг. 7. Увеличенный аксонометрический вид крышки 40, используемой с клапаном выдоха в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 8. Схематический аксонометрический вид первого воплощения оптического тела 50, которое может использоваться в гибкой створке в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 9. Схематический аксонометрический вид второго воплощения оптического тела 50, которое может использоваться в гибкой створке в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 10. Схематический вид сбоку фрагмента многослойной оптической пленки 60, подходящей для использования в гибкой створке в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 11. Вид спереди гибкой створки 22, которая может использоваться в настоящем изобретении, и которая имеет индицирующие элементы 70 на передней ее поверхности 72.

Фиг. 12а-12с. Результаты измерения спектральных характеристик пленки, используемой в гибкой створке в примере 3.

Подробное описание предпочтительных воплощений изобретения

На фиг. 1 показан пример фильтрующей лицевой маски 10, которая может использоваться в настоящем изобретении. Фильтрующая лицевая маска 10 является полумаской (поскольку она закрывает нос и рот, но не закрывает глаза), имеющей чашеобразной формы основу 12, к которой прикреплены система 13 крепления и клапан выдоха 14. Клапан выдоха 14 может быть прикреплен к основе 12 маски различными способами, такими, как ультразвуковая сварка, приклеивание, адгезивное скрепление (см. патент США 6,125,849 (Williams et al.)), или механическое крепление зажимами (см. патент США 7,069,931 (Curran et al.)). Основа 12 маски выполнена так, что она садится на лицо пользователя поверх носа и рта пользователя таким образом, что между лицом пользователя и внутренней поверхностью основы маски образуется полость - внутреннее газовое пространство. Показанная основа 12 маски является проницаемой для газообразной среды, и как правило, имеет проем (не показан), расположенный в месте крепления клапана выдоха 14 к основе 12 маски, чтобы выдыхаемый воздух мог выходить из внутреннего газового пространства через клапан 14, не проходя через саму основу маски. Наиболее предпочтительным местом расположения проема в основе 12 маски является место, расположенное непосредственно напротив рта пользователя при ношении маски. Расположение проема, и соответственно клапана выдоха 14 в данном месте обеспечивает более легкое открытие клапана под действием силы или импульса со стороны потока выдыхаемого воздуха. В основе 12 маски, изображенной на фиг. 1, в сущности вся открытая поверхность основы 12 маски является проницаемой для вдыхаемого воздуха. Клапан выдоха 14 открывается в ответ на повышение давления внутри маски 10, что происходит, когда пользователь делает выдох. Между выдохами и во время вдохов клапан выдоха 14 предпочтительно остается закрытым. Для прочного удержания лицевой маски на лице пользователя система 13 крепления может содержать ремешки 16, завязки или любые другие подходящие средства, прикрепленные к основе маски и предназначенные для поддержки основы 12 маски на лице пользователя. Примеры систем крепления маски, которые могут использоваться в настоящем изобретении, описаны в патентах США 6,457,473 В1, 6,062,221 и 5,394,568 (Brostrom et al.), патенте США 6,332,465 В1 (Xue et al.), патентах США 6,119,692 и 5,464,010 (Byram) и патентах США 6,095,143 и 5,819,731 (Dyrud et al.).

На фиг. 2 показано также, что клапан 14 имеет седло 20 клапана, к которому прикреплена створка 22 в неподвижной ее части 24. Створка 22 может быть гибкой створкой, имеющей свободную часть 25, приподнимающуюся от седла 20 клапана во время выдоха. Когда клапан открывается и закрывается, он дает видимые взблескивания 26, которые могут быть видны рабочим, работающими совместно с носящим респиратор, или самому носящему, смотрящему на себя в зеркало. При рассмотрении створки под различными углами она может иметь различные цвета, что может еще более усиливать зрительный эффект. Клапан может, например, иметь синий цвет под первым углом и желтый цвет под вторым углом, или цвет может меняться с красного на зеленый, или наоборот. Когда свободная часть 25 створки 22 не находится в контакте с седлом 20 клапана, выдыхаемый воздух может проходить из внутреннего газового пространства в наружное газовое пространство. В данном положении створка может иметь цвет, отличный от ее цвета в закрытом положении, то есть когда створка находится в контакте с седлом клапана. Выдыхаемый воздух может выходить в наружное газовое пространство непосредственно через отверстия 27 (фиг. 1 и 7) в крышке клапана, когда клапан открыт.Основа 12 маски может иметь криволинейную, близкую к полусферической форму, как показано на фиг. 1 и 2 (см. также патент США 4,807,619 (Dyrud et al.)), или может иметь любую другую требуемую форму. Так, например, основа маски может иметь чашеобразную форму, подобную форме лицевой маски, описанной в патенте США 4,827,924 (Japuntich). Маска может иметь форму, при которой она может быть сложена до плоского состояния в три сложения, когда она не используется, после чего она может быть развернута до чашеобразной формы для ее ношения (см. патенты США 6,484,722 В2 и 6,123,077 (Bostock et al.), а также промышленные образцы США 431,647 (Henderson et al.) и 424,688 (Bryant et al.)). Лицевые маски в соответствии с настоящим изобретением могут иметь и многие другие конфигурации, такие, как, например, складываемая до плоского состояния в два сложения, раскрытая в промышленных образцах США 448,472S и 443,927S (Chen). Основа 12 маски может быть также непроницаема для газообразной среды, и к ней могут прикрепляться фильтрующие картриджи, как описано, например, в патентах США 6,277,178 В1 (Holmquist-Brown et al.) и 5,062,421 (Burns и Reischel). Кроме того, основа маски может быть также выполнена для работы с положительным (избыточным) давлением в воздухозаборнике, в противоположность маскам, упомянутым выше и работающим при отрицательном давлении воздуха в воздухозаборнике. Примеры масок с положительным давлением в воздухозаборнике приведены в патентах США 6,186,140 В1 (Hoague), 5,924,420 (Grannis et al.) и 4,790,306 (Braun et al.). Такие маски могут быть подключены к корпусу воздухоочистительного респиратора с электрическим питанием, носимого пользователем на поясе (см., например, промышленный образец США D464,725 (Petherbridge et al.)). Основа фильтрующей лицевой маски может быть также подключена к автономному дыхательному аппарату, подающему пользователю маски чистый воздух, как описано, например, в патентах США 5,035,239 и 4,971,052. Основа маски может иметь конструкцию, при которой она покрывает не только нос и рот пользователя (называемую обычно «полумаской»), но и глаза пользователя (в этом случае она обычно называется «полнолицевой маской»), то есть может обеспечивать защиту не только органов дыхания, но и органов зрения пользователя (см., например, патент США 5,924,420 (Reischel et al.)).

Основа маски может быть пространственно разнесена с лицом пользователя, или она может ложиться вплотную на лицо, или располагаться в непосредственной близости к лицу пользователя. В любом случае маска определяет внутреннее газовое пространство, в которое попадает выдыхаемый воздух перед тем, как выйти из внутреннего пространства маски через клапан выдоха. Основа маски может также иметь термохромное индицирующее качество посадки уплотнение по периферии, позволяющее пользователю легко определить наличие правильной посадки маски на лицо (см. патент 5,617,849 (Springett et al.)).

На фиг. 3 показана гибкая створка 22 в закрытом положении, когда она покоится на контактной поверхности 29 седла, и в открытом положении, когда она приподнята от поверхности 29, как показано пунктирной линией 22а. Поток выдыхаемого воздуха проходит через клапан 14 в направлении, обозначенном стрелкой 28. Газовая среда, проходящая через проем клапана, прилагает усилие (или придает импульс) гибкой створке 22, приподнимая незакрепленную часть 25 створки 22 от поверхности 29 седла, и клапан 14 открывается. Клапан 14 предпочтительно ориентирован на лицевой маске 10 таким образом, что незакрепленная часть 25 гибкой створки 22 расположена ниже закрепленной части 24, когда маска 10 расположена вертикально, как это показано на фиг. 1. Это позволяет направить выдыхаемый воздух вниз, чтобы предотвратить конденсацию влаги на очках пользователя. Человеком, смотрящим на клапан, такое движение клапана воспринимается, как взблескивание клапана. Гибкая створка 22 имеет по меньшей мере наружную поверхность, которая включает материал, вырабатывающий «взблескивающее» изображение для смотрящего. Когда створка переходит из открытого положения в закрытое, створка меняет ориентацию по отношению к смотрящему на нее. Изменение ориентации вызывает изменение угла отражения падающего на нее наружного освещения. Быстрое изменение угла отражения воспринимается смотрящим, как взблескивание и/или изменение цвета. Для создания такого эффекта взблескивания створка может содержать, например, оптическую пленку или отражающий материал на наружной поверхности створки. Примеры отражающих материалов включают металлизированные поверхности, в частности, металлизированные полимерные пленки, такие, как, например, пленка MYLAR™ производства DuPont. Слой оптически активной пленки может также содержать набор из множества зеркально отражающих слоев пленки с различными показателями преломления. Слои оптический пленки, подходящие для реализации настоящего изобретения, будут более подробно описаны ниже.

На фиг. 4 показан вид спереди седла 20 клапана без прикрепленной к нему створки. Проем 30 клапана является протяженным в радиальном направлении вовнутрь от уплотнительной поверхности 29, и может иметь поперечные элементы 32, стабилизирующие уплотнительную поверхность 29 и, в конечном итоге, клапан 14. Поперечные элементы 32 могут также препятствовать запрокидыванию гибкой створки 22 (фиг. 2) вовнутрь проема 30 при слишком сильном вдохе. Накопление влаги на поперечных элементах 32 может препятствовать открытию створки 22. Поэтому поверхности поперечных элементов 32, обращенные к створке, могут быть немного утоплены по отношению к уплотнительной поверхности 29. Уплотнительная поверхность 29 окружает (охватывает) проем 30 и предназначена для предотвращения прохождения загрязнителей через данный проем, когда клапан закрыт. Уплотнительная поверхность 29 и проем 30 клапана могут иметь в сущности любую форму на виде сверху. Так, например, уплотнительная поверхность 29 и проем 30 могут быть квадратной, прямоугольной, круглой, эллиптической или иной формы. Форма уплотнительной поверхности 29 не обязательно должна совпадать с формой проема 30, и наоборот. Так, например, проем 30 может быть круглым, а уплотнительная поверхность 29 может быть квадратной. Однако уплотнительная поверхность 29 и проем 30 предпочтительно имеют круглую форму на виде в направлении, противоположном направлению потока газообразной среды. Седло 20 клапана может также иметь штифты 36, обеспечивающие должное совмещения створки с седлом клапана при использовании респиратора. Частично светопропускающая вставка из оптической пленки на гибкой створке может отражать свет различных цветов, которые будут зависеть от цвета и близости пленки к поперечным элементам и седлу клапана (при этом поперечные элементы и/или седло клапана могут быть белыми, черными или металлизированными), или лежащего под ней непрозразрачного материала. На основании клапана может быть расположен крепежный фланец 38 для крепления клапана к основе маски. В той части седла 20 клапана, к которой крепится створка, расположена поверхность 39, удерживающая створку.

Основная масса седла 20 клапана предпочтительно изготовлена из относительно легкой пластмассы. Седло предпочтительно сформовано в виде единого целого корпуса, например, способом инжекционного формования, к которому может быть прикреплена эластичная уплотнительная поверхность 29. Уплотнительная поверхность 29, входящая в контакт с гибкой створкой 22, может быть выполнена однородной и гладкой, чтобы обеспечить хорошее уплотнение. Уплотнительная поверхность 29 может опираться на верх уплотнительного гребня 34 (фиг. 3), или она может лежать в одной плоскости с самим седлом клапана. Область контакта уплотнительной поверхности 29 может иметь ширину, достаточно большую, чтобы образовать хорошее уплотнение с гибкой створкой 22, но не слишком большую, поскольку при слишком большой ширине могут возникать адгезивные силы, вызванные конденсацией влаги или попаданием слюны в выдыхаемом воздухе, и которые бы значительно осложнили открывание гибкой створки 22. Область контакта уплотнительной поверхности 29 может иметь выгнутый криволинейный профиль в тех областях, где она касается створки, для лучшего контакта между створкой и уплотнительной поверхностью по всему периметру уплотнительной поверхности. Клапан 14 и его седло 20 более подробно описаны в патентах США 5,509,436 и 5,325,892 (Japuntich et al.). Клапан выдоха, имеющий эластомерную уплотнительную поверхность, описан в патенте США 7,188,622 (Martin et al.). Такая уплотнительная поверхность может быть особенно полезна при использовании относительно жесткого материала для изготовления створки, и такими жесткими материалами являются оптические пленки, описанные в настоящей заявке.

На фиг. 5 показано еще одно воплощение клапана выдоха 14'. В отличие от воплощения, изображенного на фиг. 2, данный клапан выдоха 14' имеет плоскую уплотнительную поверхность 29', которая расположена в одной плоскости с поверхностью 39', удерживающей створку, что видно на данном разрезе. Поэтому створка клапана, изображенная на фиг. 5, не прижата к уплотнительной поверхности 29' какой-либо механической силой, приложенной к гибкой створке 22, или за счет внутреннего напряжения в ней. Поскольку створка 22 не имеет предварительного натяга, или не смещена к уплотнительной поверхности 29' в «нейтральном» положении, то есть, когда через клапан не проходит газообразная среда или к створке не приложены какие-либо другие внешние силы, кроме силы тяжести, створка 22 будет легче открываться во время выдоха. При использовании оптической пленки в соответствии с настоящим изобретением может не требоваться предварительный натяг или смещение створки для приведения ее в контакт с уплотнительной поверхностью 29', хотя в некоторых случаях такая конструкция может быть целесообразна. Поэтому оптические пленки могут позволять использовать гибкую створку, более жесткую, чем створки на изделиях, предлагаемых к продаже в настоящее время. Створка может быть настолько жесткой, что она не будет значительно провисать и отклоняться от уплотнительной поверхности 29', не будучи при этом смещаемой, под действием силы тяжести даже при такой ориентации клапана, при которой створка находится под уплотнительной поверхностью. То есть, клапан выдоха 14', изображенный на фиг. 5, может быть изготовлен таким образом, что створка 22 будет находиться в хорошем контакте с уплотнительной поверхностью при любой ориентации клапана, даже когда пользователь наклоняет голову к полу, и при этом не требуется, чтобы створка была смещаемой (или в сущности смещаемой) к уплотнительной поверхности. То есть, жесткая створка может обеспечивать герметичный контакт с уплотнительной поверхностью 29' в любой ориентации клапана при очень малом предварительном напряжении или очень малой силе, смещающей ее к уплотнительной поверхности седла клапана, или вообще без предварительного напряжения или смещения. Отсутствие значительного предварительного напряжения или значительной смещающей силы, приложенной к створке (для обеспечения хорошего ее прижатия к уплотнительной поверхности при закрытии клапана и в нейтральном положении) обеспечивает более легкое открытие створки при выдохе, и снижает затраты энергии при дыхании, необходимые для работы клапана. Плотность прилегания створки к седлу клапана может быть дополнительно улучшена при использовании эластичной уплотнительной поверхности, (см., например, патент США 7,188,622 (Martin et al.)).

На фиг. 6 показано седло 20b клапана, подходящее для использования в «кнопочных» клапанах в соответствии с настоящим изобретением. В отличие от седла 20 (фиг. 4), предназначенного для использования в клапанах с консольными створками, на седло 20b клапана гибкая створка устанавливается по центру и закрепляется в точке 32'. Благодаря этому при выдохе створка отходит от седла в сущности в любой части своего периметра, в то время как в при консольных створках во время выдоха от уплотнительной поверхности отходит только конец створки, противоположный закрепленному ее концу. В противоположность этому, в клапанах кнопочного типа при выдохе все части периметра створки отходят от уплотнительной поверхности седла клапана. Настоящее изобретение может быть также реализовано с клапанами типа «бабочка» (см., например, патент США 4,934,362 (Braun)).

На фиг. 7 показана крышка 40 клапана, которая может использоваться с клапанами выдоха в соответствии с настоящим изобретением. Крышка 40 клапана образует внутреннюю камеру, в которую может перемещаться гибкая створка при переходе из закрытого положения в открытое положение. Крышка 40 клапана может защищать гибкую створку от повреждений и может способствовать направлению выдыхаемого воздуха вниз и от очков пользователя. Как показано на данном чертеже, крышка 40 клапана может иметь множество отверстий 27, позволяющих выдыхаемому воздуху выходить из внутренней камеры, образуемой крышкой 40 клапана. Воздух, выходящий из внутренней камеры через отверстия 27, попадает в наружное газовое пространство, будучи направлен вниз и в сторону от очков пользователя. Крышка 40 клапана может быть прикреплена к седлу клапана с использованием различных способов, включая посадку с натягом, крепление зажимами, приклеивание, адгезивное скрепление, сварку и прочие. В одном или более воплощениях крышка клапана является прозрачной, благодаря чему по меньшей мере на ее верхней поверхности 42 будут более заметны взблескивания створки, происходящие внутри крышки.

Гибкая створка в соответствии с настоящим изобретением может отражать свет различного цвета или различной интенсивности при рассмотрении ее под различными углами. Когда створка открывается и закрывается, угол, под которым видит ее неподвижный оптический прибор или человек, меняется. Данное изменение угла, под которым человек видит наружную поверхность открывающейся и закрывающейся створки, приводит к тому, что наблюдатель видит изменение цвета или интенсивности отраженного ей света. На наружную поверхность створки могут быть помещены (в виде пленки) один или более материалов, вызывающих «взблескивание» створки при ее переходе из открытого положения в закрытое (или, наоборот, из закрытого в открытое). В качестве альтернативы, вся створка может быть изготовлена из материалов, вызывающих взблескивание створки, или может включать один или более таких материалов. Если материал, вызывающий взблескивание створки клапана, является относительно жестким, то лежащий под ним материал створки может иметь меньший модуль упругости, чем модуль упругости материала, вызывающего взблескивание створки. Лежащим под ним слой будет входить в уплотнительную поверхность седла клапана при закрытии створки. Более низкий модуль упругости может обеспечивать более плотный контакт, исключающий утечки газообразной среды, когда клапан находится в закрытом положении. Модуль упругости слоя, вступающего в контакт с уплотнительной поверхностью, может составлять примерно от 0,15 до 10 МПа, или, что более типично, от 1 до 7 МПа, при изготовлении седла клапана из материалов, жесткость которых находится в обычных для этого диапазонах, в частности, из твердых пластмасс. В патенте США 7,028,689 (Martin et al.) описано применение многослойной створки, у которой слой, вступающий в контакт с уплотнительной поверхностью, имеет более низкий модуль упругости, чем расположенные над ним слои. Если вся створка изготовлена из относительно жестких материалов, то для более плотного контакта между створкой и седлом клапана может использоваться более эластичная уплотнительная поверхность седла (см. патент США 7,188,622 (Martin et al.)). Эластичная уплотнительная поверхность может иметь модуль упругости, составляющий менее, чем 0,015 ГПа, и, более предпочтительно, менее, чем 0,013 ГПа. В одном или более воплощениях взблескивания створки при ее открытии и закрытии могут быть созданы за счет использования пленки, обеспечивающей сдвиг спектральной полосы отраженного света.

Пленка, обеспечивающая сдвиг спектральной полосы отраженного света может включать многослойную полимерную пленку, работающую, как цветное зеркало или поляризатор. Слои пленки могут включать чередующиеся слои первого и второго полимеров, в результате чего получается многослойная двулучепреломляющая пленка, обеспечивающая сдвиг спектральной полосы отраженного света. В частности, могут использоваться многослойные двулучепреломляющие пленки с определенным отношением показателей преломления последовательных слоев для света, поляризованного вдоль взаимно ортогональных осей в плоскости слоя (осей x и y)и света, поляризованного вдоль оси, перпендикулярной плоскости слоя (оси z). В одном или более воплощениях разности показателей преломления вдоль осей x, y и z (Δx, Δy и Δz соответственно) таковы, что абсолютное значение Δz меньше, чем примерно одна десятая абсолютного значения по меньшей мере одной из абсолютных величин Δx, Δy (|Δz|<0,1k, k=max{|Δх|, |Δу|}). Для пленок, обладающих таким свойством, ширина и интенсивность пиков спектров пропускания или отражения p-поляризованного света (как функция частоты или 1/λ.) может оставаться в сущности постоянной в широком диапазоне углов наблюдения. Кроме того, в таких пленках с изменением угла наблюдения спектральные характеристики p-поляризованного света сдвигаются в сторону синей области спектра в большей степени, чем соответствующие характеристики в многослойных конструкциях из тонких изотропных пленок.

Пленки, обеспечивающие сдвиг спектральной полосы отраженного света, которые могут использоваться в настоящем изобретении, могут быть оптически анизотропными многослойными полимерными пленками, изменяющими цвет при изменении угла зрения. Такие пленки могут быть изготовлены таким образом, что они будут отражать свет одной или обеих поляризаций по меньшей мере в одной полосе спектра, причем они могут иметь резкий край полосы по одну или обе стороны от пика полосы спектра отражения, благодаря чему будет обеспечиваться высокая степень насыщенности цвета при отражении под острыми углами. Толщина и показатели преломления слоев многослойных оптических пленок, обеспечивающих сдвиг полосы спектра отраженного света в соответствии с настоящим изобретением могут быть подобраны таким образом, чтобы обеспечивалось отражение определенных длин волн (при определенном угле падения) света по меньшей мере одной поляризации, и прозрачность пленки на других длинах волн. За счет тщательного подбора толщины и показателей преломления слоев для света, поляризованного вдоль различных осей, могут быть изготовлены пленки, работающие, как зеркала или поляризаторы в одной или более областях спектра. Так, например, могут быть изготовлены пленки, отражающие обе поляризации света в инфракрасной области или в видимой области спектра, будучи при этом прозрачными в других частях спектра. Кроме того, что они обладают высокой отражающей способностью, такие многослойные пленки могут иметь ширину полосы и значения коэффициента отражения/пропускания p-поляризованного света, которые являются в сущности постоянными в широ