專利名稱：緊急逃生面罩的制作方法
近幾年在世界各地的恐怖活動愈演愈烈，恐怖分子使用的武器也越來越尖端。特別是在2001年9月11日，紐約的世貿中心雙子塔倒塌之后，人們更擔心恐怖襲擊會采用生化武器。因此需要給人們提供一種簡單而方便的緊急裝置以防突然的生化恐怖襲擊。本發明提供一種個人的、簡單的、可折疊的防護面罩，用于阻隔空氣中妨礙正常呼吸的不明微粒或微生物。
背景技術：
市場上有很多種不同類型的防護面罩，它們包含永久的或可置換的過濾器。這類面罩可以是防塵口罩或者防毒面具。危險的污染物可能是煙塵或煙霧、化學物質、細菌性或病菌性的微生物。關于這一類面罩的詳細信息可以在呼吸防護裝置的歐洲標準(EN-132-1991～EN-141)中找到。很多面罩都有一個嚴重的缺點，就是他們大而且笨，而且大多數是泡狀的(2.2.1.2 EN-1341990)以便適合人臉。它們不能很輕便地放在口袋或手袋中，而是運送或存放在特殊設計的盒子或袋子中。市場上還有一些面罩是平的而且可折疊的，但是它們不能氣密地密封，空氣不僅從過濾器，還從面罩和臉部皮膚之間的空隙進入，特別是在鼻子的區域。因為通過過濾器吸氣和呼氣是很困難的，這些面罩通常只防護一種特別的危險元素，例如微粒、特殊的化學物質或微生物。當面罩是套在胡須、非規則形狀或尺寸的臉上時，大部分面罩的功效就大大地降低了。如果面罩不是很合適地貼在臉上的話，空氣就會通過開口處或空隙處進入，而不是通過過濾器滲入。
許多面罩配備有呼氣閥，這是一種單向閥以便呼出空氣而穿過面罩。現有的大部分的呼氣閥通常都是剛性的，這會增加面罩的尺寸，使得面罩大而且笨，不方便攜帶。
現有技術美國專利4038979公開了一種頭罩型面罩，它有一個可拆卸的框架式過濾器。
美國專利4643182公開了一種防護面罩，它由多孔的非織物玻璃過濾器以及包括氣體吸收物質的粘合劑制成。其中一個實施例公開了一個頭罩型面罩，在其底部有一摺邊，穿入一根拉繩以便沿著頸部拉緊頭罩。
美國專利5140980講述了一種包括多層過濾組件的頭罩型面罩，多層過濾組件裝配在一個剛性的支撐架上，密封裝置縛在頭罩的底部。
美國專利6158429公開了一種由彈性織物制成的呼吸頭罩，該彈性織物可以阻止液體和空氣中微粒污染物的滲入，卻允許濕氣滲透和熱傳遞。該頭罩還包括至少一個HEPA(高效空氣微粒過濾器)，至少一個透明鏡頭和一個呼吸氣流閥。
WO 01/62344公開了一種暴露在生物戰用毒劑中的表面防污方法。該方法是將污染的空氣通過一個采用季銨化合物的過濾系統。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種簡單的、便宜的個人面罩，該面罩在各種各樣的污染空氣中能保護人體呼吸，不管污染物是煙塵、不明微粒、化學或生物用劑，還是它們的混合物。
本發明的另一個目的是提供一種能適應任何使用者臉部尺寸或形狀的面罩，它保護整個頭部和所有腔道，包括眼睛和耳朵，而且只允許空氣通過過濾器從外面進入。
本發明的另外一個目的是提供一種頭罩，該頭罩可以折疊成口袋大小，例如手帕，該頭罩可以隨時放在口袋或錢包里攜帶，以便在緊急時取出使用。
本發明的又一個目的是提供一種便宜的、每個人都買得起的頭罩。
為了完成以上目的，根據本發明提供一種在包含煙塵、不明微粒、化學和/或生物用劑或這些混合物的污染空氣的情況下能讓人呼吸過濾后的空氣的面罩，所述面罩包括a.一個可折疊成口袋大小的能覆蓋整個頭部的頭罩，所述頭罩包括1.一個由不透氣的透明塑膠膜材料制成的袋子；
2.一個多層過濾組件，所述多層過濾組件包括至少一層含有有效抵抗微生物的抗菌劑的過濾層和至少一層含活性碳的過濾層；3.一個嵌入在過濾組件內的呼氣閥；和b.不和頭罩連接的、分離的密封裝置，所述密封裝置圍繞著頸部密封頭罩，能調節袋子覆蓋在任何尺寸的頭部，減少頭罩內部的空氣空間，并調整呼氣閥對準嘴唇。
面罩通過過濾器由嘴或鼻子吸入過濾后的空氣，將吸入含有化學物或微生物的污染空氣的危險性降低到最小。呼氣閥使得呼氣更容易并減少面罩內部蒙霧和濕氣的累積。而且，也減少了面罩內部二氧化碳的累積，空氣也不允許進入面罩。因為袋子是塑膠的，袋子由薄的塑膠膜制成，它可以容易地折疊并放在口袋中或者錢包里，準備隨時使用。
同時，因為害怕窒息人們通常不愿意將塑膠袋子罩在腦袋上，這是可以理解的，本發明的頭罩由透明材料制成，并結合過濾器組件和呼氣閥，使人們可以看見外部并舒適地吸氣和呼氣。因此，該頭罩可以安全地套在頭上并覆蓋住臉。袋子/頭罩的底部延伸到頸部區域，并在此處密封，在下文會有進一步描述。
袋子/頭罩可以由任意透明的塑膠膜制成，例如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯等。也可以是不同的透明塑膠膜迭層在一起制成袋子。最好是使用已知的能阻擋氣體滲入的塑膠，如聚酯、聚酰胺等，或者是包含其中一種的迭層。
在本發明最佳實施例中，袋子是由迭層膜制成的，其中至少有一外層是熱封膜，如聚乙烯，和一層聚酰胺或其他阻氣膜層。這樣的迭層膜可以將膜和過濾器組件熱封在一起，阻止污染空氣通過密封口滲入。三明治似的迭層是最優選的，外層膜是熱封層，內膜是阻氣層，如聚酰胺。這樣的迭層膜還可以在外層聚乙烯層和聚酰胺層之間插入與聚乙烯和聚酰胺相容的膜層，構成五層迭層膜。這樣的迭層膜的一大優點就是在震動或碰撞的時候不會裂開或發出響聲，兩層迭層膜則有可能會裂開或起皺。另一大優點是，這種“三明治”式迭層膜，外兩邊是同種膜，可以避免雙金屬效應，不會很容易起皺或有折痕，使得非常方便地套在頭上。
盡管最佳的頭罩是完全透明的，當然袋子的后部和沒有對著眼睛的其他部分，不一定非要透明的。
在過濾組件中，過濾層可以由織物或者人造的非織物材料制成，還有紙或者其他任意用于制造防毒面具中過濾器的材料。過濾層可以是圓的、方的、長方形的或者其他不規則形狀。
過濾組件最好包含多層過濾層。一層用于預過濾，將大顆粒濾出，并不阻止空氣到達更敏銳更精密的下一層。下一層將一微米或更小的微細顆粒濾出。還有一層還有活性碳，能將氣味、化學物質、煙塵等濾出。至少還有一層過濾層含有抵抗微生物的活性物質，例如抗菌材料雙氯苯雙胍己烷(Chlorhexidine)或氯化十六烷基吡碇(Cetylpyridinium Chloride，CPC)。這一層將通過的微生物消滅。實際上，里層的位置安排并不重要，因為每一層都履行自己的過濾功能，但是，用于濾出更大顆粒的預過濾層最好放在過濾較小顆粒的那一層之前。也有可能將兩層的特征合并在一層上，甚至將所有過濾層功能都合并集中在一層上，它同時含有活性碳、防止微細顆粒通過的阻抗性，甚至含有抗菌劑。
一個最佳的過濾組件是四層過濾層。它有兩層相似的非織物粘膠聚酯纖維構成的外層，用于濾出超過2微米的物質。在它們上面吸附有抗菌材料。還有一層含有活性碳的里層，和一微細粒子過濾層，用于濾出超過0.3微米的物質。這四層過濾層的結合在防止微生物侵入方面是特別有效的。基于這四層過濾組件，有研究表明，這四層有協同增強效應，能防止12種微生物的侵入，有效率達到99％至100％。在同一體系下若使用單獨的每一層，微生物的侵入增加40％，僅僅阻止了60％的微生物侵入。
附圖描述
圖1是本發明頭罩型面罩的示意圖；圖2-4是頭罩型面罩的不同實施例示意圖；圖5是過濾組件的橫截面示意圖；圖6是帶有呼氣閥的過濾器的俯視圖；圖7是呼氣閥的橫截面示意圖；
圖8是呼氣閥的另一個實施例的示意圖；圖9是圖8所示的呼氣閥帶有一保護蓋的示意圖；圖10是呼氣閥保護蓋的俯視圖。
實施例描述參見圖1至圖4，所示為本發明的頭罩型面罩10。袋子形狀的頭罩10在頂部12密封，在底部14開口。頂部12可以是方形的(如圖1)，微弧形的(如圖2)或者是多邊形的(如圖3)。圖中所示的一對彈性帶15和17是用來在頸部收緊頭罩底部14的。在打開或者帶上頭罩的時候，實際上只需要一根彈性帶就可以了，另外一根是作為貯備以防第一根斷裂或者丟失。彈性帶15和17是和折疊好的頭罩10在同一個包裝里一起提供的。
當頭罩10套在頭上后，將彈性帶15張開，在頭罩10外從頭往下朝頸部位置拉。然后松開彈性帶15，固定在袋子的底部，并圍繞著頸部密封住塑膠頭罩。彈性帶可以由橡膠制成。除了因為簡單和功能之外，彈性帶15無需和袋子相連接，也無需在袋子的底部，這樣可以允許彈性帶的靈活放置。對于特別的用戶，袋子可能比實際需要稍長，即使如此，彈性帶也可以將頭罩密封，在袋子和頭部之間留有最小的空隙。如果扎緊裝置附在頭罩的底部，如現有技術，那么面罩的封口或扎緊就在袋子的底部，那么對于特別的用戶如果袋子過長，即使在頸部位置扎緊密封，也會留有空間積存呼氣。而在本發明，袋子的邊緣被拉下，彈性帶束緊在袋子邊緣以上數厘米，和其他現有技術相比，大大減少了頭罩內的積存空氣。單獨的彈性帶可以使面罩最適宜地吻合頭部并密封住頭罩。另外，由于不同的頭部尺寸，呼氣過濾器并不能總是對準嘴和鼻子。圓形的袋子便能很方便地調整/放置過濾器的位置，如果需要，通過上下拉拽袋子的前層以便大致對準嘴和鼻子。當過濾器對準嘴和鼻子后，在頸部需要重新調整彈性帶，以便將積存空氣量減到最少，因為在頭部周圍多余材料造成的松垮會積存空氣。如果第一根彈性帶丟失或者斷裂，第二根彈性帶可以使用，也可以一起使用，因為它可以給頭罩更進一步的密封。為了很好地密封又避免使用者窒息，彈性帶15和17具有同一尺寸和強度。由天然乳膠制成的彈性圓周帶，其直徑85～100毫米，寬4～6毫米，厚0.8～1.8毫米，非常適合此用途。
和剛性面罩相比，本發明的另外一個優點是，當袋子從頭上取下來的時候，袋子可以從里面翻到外面，只觸摸到沒有污染的那一面。一旦使用者確信可以安全地取下面罩時，只要拿袋子的里面便可以取下，因此避免觸摸到可能已經被污染的外層。最終的結果是被污染的表面朝內，袋子可以安全地丟棄。
面罩大致的尺寸如下高460毫米，寬365毫米。面罩可以折疊到最小尺寸大約10～12.5厘米×9～11厘米×1～2厘米。因此它可以放入錢包。折疊的面罩也可以被真空密封并放入“易開”型小袋中。
如圖4所示的最佳實施例，方形頂部的兩個上半角16被熱封13封閉，而形成一個拱頂形的上部。此實施例在生產制造上可以簡化成，生產出連續的具有袋子直徑的套袖，然后切割成袋子大小，并在一個步驟中完成密封頂部12和上半角16。上半角16是多余的，但也不需要切除。在袋子的一面，距離頂部12并靠近中心的位置，即大致是一般人們嘴的位置處，是一個過濾組件18，在下文中會有介紹。一個呼氣閥20嵌入在過濾組件18中。最佳實施例中，頭罩型面罩10由五層迭層膜制成聚乙烯、多乙酸乙烯酯、聚酰胺、多乙酸乙烯酯、聚乙烯。聚乙烯和聚酰胺通常是不相容的，多乙酸乙烯酯將聚乙烯和聚酰胺結合在一起，而形成一層容易熱封的膜，因為聚乙烯在最外層。
參見圖5和圖6，所示為過濾組件18，其包括四層過濾層22、24、26和28。過濾層22和28是一樣的，它們都是粘膠聚酯纖維襯質，將大于2微米的顆粒濾出。過濾層22和28還都浸透有抗菌材料，最好是0.3％～0.7％雙氯苯雙胍己烷鹽或者0.3％～0.7％氯化十六烷基吡啶。過濾層24是一個非織物聚酯墊子，用于過濾大于0.3微米的微粒。過濾層26是一含有活性碳(200克/平方米)和114克/平方米碳的非織物聚酯墊子。過濾層22和28置于外層，過濾層24和26可以交替放在其中。圖6所示的過濾組件18大致106毫米長(x)和90毫米高(y)，呼氣閥20的直徑大致32毫米。
參見圖7，呼氣閥20的托架32插入過濾組件18的孔中，穿過所有的過濾層并從過濾組件18的一端伸出。閉合環41在過濾組件的另一端夾緊在托架32上。一個彈性的蘑菇形隔板36恰好地按扣在托架32中，并由托架32中的凸出物33握住，正好嚙合在蘑菇柄38的槽隙里。因此，當呼出的空氣通過呼氣閥20，蘑菇形隔板36的彈性端35被抬起，空氣便流出呼氣閥20。只要一停止呼氣，彈性端35又重新壓下來，密封住空氣進入過濾器的入口。呼氣閥的托架34周圍都是剛性的而且遠遠厚過面罩的其余部分。這個附加的不靈活性防止閥20在呼吸或面部運動過程中彎曲或扭曲。圓頂形隔板36一直保持彈性，而托架34則穩固在一個合適的地方。
圖8所示為另一個實施例的呼氣閥20a，彈性隔板50不是圓頂形的而是平的，并有加強筋52。對于這個較小剛性的平板狀隔板50來說，更容易回到閉合位置而密封空氣的入口。
參見圖9和圖10，圖8所示的呼氣閥20a加有一保護蓋60，防止隔板50擦傷或其他變形。保護蓋60是一個剛性的平環62(如圖10)，有三個等距的十字桿64穿過環62的中心66。在十字桿64的末端有管腳68，它正好和閥的卡箍69嚙合并固定住。保護蓋60是重要的部件，因為在將彈性帶從頭上往下拉拽箍緊在頸部的過程中，隔板50很可能被手指或彈性帶刮傷或受損。
可以理解地，以上描述的形狀和尺寸僅僅是示范作用，其他形狀和尺寸也可以被認為在本發明的范圍之內。
為匹配本發明，還可以采用一種不同的過濾系統。除了本發明建議的吸氣過濾層，面罩還可以配備有常用的“螺旋式”或“卡口式”連接器，它們可以附在如1991年標準EN-132和EN-135定義的復合過濾器上。過濾組件可以單獨提供以連接在面罩上，也可以和面罩形成一個整體。連接器還可以用于連接面罩和新鮮空氣供給管，如標準EN-135-1991定義。和傳統的面罩相比，如標準EN-132-1991到EN-405，本發明的優點是，相對于EN標準的面罩，本發明的面罩簡易而且便宜。其簡易性在于“一個尺寸適合所有”，可以保護整個頭部及其腔道。即使標準EN-132-1991到EN-405所描述的頭罩型面罩完全不同而且不建議本發明面罩。
呼氣閥最好對準嘴和鼻子，這樣呼出的氣體就可以直接從面罩中排除，而不會和留存在袋子中的吸入的空氣混合。因為要排除的氣體不是很容易能穿過袋子內的過濾器，所以呼氣閥是必要的。如果沒有呼氣閥，呼出的氣體要經過過濾器而離開面罩，這會降低活性炭過濾層的功效，因為呼出氣體中的濕氣會被活性炭部分吸收。呼氣閥允許空氣單方向通過，并且阻止空氣從外面滲入面罩。在面罩內呼氣閥是圓形或者長方形的。
面罩/袋子的底部箍緊在頸部周圍，也阻止了外面的空氣進入面罩。在頸部有數種方法密封袋子/頭罩，但是如果要在緊急情況下戴上袋子/頭罩，只有快速的方法可以接受。
一種方法是在后層中心部位，增加兩根帶子15和17(圖1)在袋子/頭罩的底部，繞過袋子/頭罩的外層圍繞頸部綁緊，帶子可以是彈性的。
另一種方法是，將袋子/頭罩的下底部摺起，并沿著底部一圈縫上縫線，將細帶或細繩穿入縫邊內。將袋子/頭罩戴上頭部后，拉緊細帶或細繩，塑膠便聚集在頸部周圍。
還有一種方法是，增加一個粘貼帶，將袋子/頭罩底部邊緣粘貼在頸部。
有研究表明在外層過濾層增加0.03％的CPC，會消滅各種細菌和細菌孢子，不管它們是從過濾器外還是從里面(靠近嘴和鼻子處)滋生的。
表1顯示不同的被測微生物的尺寸大小(平均值和標準差)；球形細菌的直徑；桿菌或孢子的長度和寬度。
表1微生物種類尺寸(微米)科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii)0.70±0.08化膿鏈球菌(Streptococcus pyogenes) 0.80±0.16熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens) 1.50±0.49×0.51±0.03粘質沙雷菌(Serratia marcescens)1.10±0.60×0.37±0.04嗜熱脂肪桿菌芽胞(Bacillus stearothermophilus spores) 0.86±0.13×0.53±0.04克氏桿菌孢子(Bacillus clausii spores) 1.01±0.13×0.57±0.05枯草桿菌芽孢(Bacillus subtilis spores) 1.25±0.15×0.58±0.07表2顯示負增長或可忽略的增長的結果。
表2外層過濾層上產生的生長抑制暈環微生物種類樣本1樣本2大腸桿菌(Escherichia coli)0mm 0mm腸炎沙門氏菌(Salmonella enteritidis) 0mm 0mm粘質沙雷氏桿菌(Serratia marcescens) 0mm 0mm奇異變形桿菌(Proteus mirabilis) 1mm 1mm熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens) 0mm 0mm科氏葡萄球菌(Staphylococcus cohnii) 2mm 2mm金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus) 3mm 2,9mm化膿鏈球菌(Streptococcus pyogenes)2mm 2mm海氏腸球菌(Enterococcus hirae)10mm 11mm枯草桿菌(Bacillus subtilis) 2mm 2mm克氏桿菌(Bacillus clausii)8mm 8mm嗜熱脂肪桿菌(Bacillus stearothermophilus) 8mm 9mm以上公開的內容涉及本發明最佳實施例，為了公開本發明，本發明選擇的例子意欲包括所有變化和更改，其中的更改并沒有偏離本發明創造的范圍。
權利要求
1.一種逃生面罩，用于在含有煙塵、不明顆粒、化學物質和/或生物用劑或這些的混合物的污染空氣中人們可以呼吸過濾后的空氣，所述面罩包括A.一個可折疊成口袋大小的能覆蓋整個頭部的頭罩，所述頭罩包括1.一個由不透氣的透明塑膠膜材料制成的袋子；2.一個多層過濾組件，所述多層過濾組件包括至少一層含有有效抵抗微生物的抗菌劑的過濾層和至少一層含活性碳的過濾層，所述過濾組件固定在袋子上的一個孔上，位于佩戴面罩的人的嘴巴和鼻子所在區域；3.一個嵌入在過濾組件內的呼氣閥；和B.不能和頭罩連接的、分離的密封裝置，所述密封裝置圍繞著頸部密封袋子，能調節袋子覆蓋在頭上，減少頭罩內的自由空間，并調整呼吸閥對準嘴唇。
2.如權利要求1所述的面罩，其特征在于，所述透明塑膠膜材料是由一層以上的塑膠材料的迭層制成。
3.如權利要求2所述的面罩，其特征在于，所述透明塑膠膜材料是由不透氣聚合物膜夾在聚乙烯膜層之間的迭層制成。
4.如權利要求3所述的面罩，其特征在于，所述不透氣聚合物膜是聚酰胺聚合物膜。
5.如權利要求3或4所述的面罩，其特征在于，在聚乙烯層和聚酰胺膜層之間還包括粘合劑膜。
6.如權利要求1～5中任一所述的面罩，其特征在于，所述頭罩僅僅在戴上后對準眼睛、嘴和鼻子的部位是透明的。
7.如權利要求1所述的面罩，其特征在于，所述分離的密封裝置是一個彈性帶。
8.如權利要求7所述的面罩，其特征在于，所述彈性帶具有同一尺寸和強度，當將彈性帶套在頸部時，所述彈性帶可以很好地密封住又防止使用者窒息。
9.如權利要求1～6或8中任一所述的面罩，其特征在于，所述分離的密封裝置是兩個彈性帶。
10.如權利要求1～9任一所述的面罩，其特征在于，所述過濾組件包括一層活性碳過濾層，其夾在兩層浸透有消除微生物的抗菌劑的過濾層之間。
11.如權利要求10所述的面罩，其特征在于，所述浸透抗菌劑的過濾層能夠濾出大于2微米的微粒。
12.如權利要求1～11任一所述的面罩，其特征在于，還包括能阻止大于0.3微米的微粒通過的過濾層。
13.如權利要求1～12任一所述的面罩，其特征在于，所述呼氣閥位于過濾組件的中間。
14.如權利要求1～13任一所述的面罩，其特征在于，所述過濾組件是熱封在袋子上的。
15.如權利要求1～14任一所述的面罩，其特征在于，所述呼氣閥包括一個具有彈性圓周端的彈性隔板，所述隔板恰好扣在框架的托架中，允許呼出的氣體抬起所述圓周端并讓呼出的氣體通過，當呼出的氣體停止流動時，所述圓周端回復到原始位置，防止外面的空氣通過閥。
16.如權利要求1～5任一所述的面罩，其特征在于，當所述面罩沒有使用時，所述面罩可以折疊成一只折疊的手帕大小。
17.如權利要求1所述的面罩，其特征在于，從頭上取下面罩后，所述面罩從里面向外翻地形成一個袋子，從而被污染的外表面朝里。
18.如權利要求1～17任一所述的面罩，其特征在于，所述抗菌材料可以是雙氯苯雙胍己烷或氯化十六烷基吡啶。
全文摘要
一種讓人能呼吸過濾后空氣的逃生面罩，包括A.一個可折疊成口袋大小的、能套在整個頭上的頭罩，包括1.一個由不透氣的透明塑膠膜材料制成的袋子，2.包括至少一層有效抵抗微生物的抗菌過濾層和至少一層活性碳過濾層的多層過濾組件，所述過濾組件通過袋子上的孔粘附在袋子上，戴上面罩后孔的位置正好在嘴和鼻子處，3.一個嵌入在過濾組件內的呼氣閥；和B.不和袋子連接的、分離的密封裝置，在頸部密封頭罩，并能在頭部調節袋子以便減少頭罩內的空隙空間，并調節呼氣閥對準嘴唇。
文檔編號A62B17/04GK1684739SQ03823222
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月29日 優先權日2002年10月2日
發明者邁克爾·庖瑞特 申請人:邁克爾·庖瑞特