防护型面部口罩 [0001] 相关申请的交叉应用 [0002] 本申请要求于2020年7月17日提交的标题为“Protective Face Mask[防护型面部口罩]”的美国临时申请序列号63/103,125的权益。 背景技术 [0003] 本发明涉及用于保护佩戴者以免暴露于空气传播的细菌和污染物的面部口罩，更具体地涉及一种改进的防护型面部口罩，该防护型面部口罩被配置并构造成在其中具有独立的腔室和空气通路，以控制气流方向，从而使佩戴者能够呼吸到更清洁的空气，同时维持防护。 [0004] 通过确保在低风险环境和高风险环境两者中都防止暴露于空气污染物，口罩对于保护使用者极其有用。根据极端的条件，这些防护型面部口罩采取多级安全措施来制造，这进而可能导致其他问题，比如由于不舒适的贴合而难以佩戴口罩、在口罩太紧或具有高过滤级别的情况下难以呼吸，或者在多层过滤的情况下由于口罩的重量而出现问题。在比如生物实验室或治疗高传染性疾病的患者的医院等高风险环境中，经常有携带病毒的飞沫和气溶胶的排放，这需要医护人员和实验室工作人员佩戴N95或P100呼吸防护口罩。在相对低风险的环境中，普遍使用外科口罩、布口罩或防尘口罩。即使这些低风险口罩由不同的材料构成，它们也不能有效地防止暴露于有害颗粒。外科口罩具有过滤材料，但是它们通常无法提供与面部结构的贴合，从而留下了间隙使细菌可能进入鼻子和嘴。疾病控制中心等政府卫生机构推荐的布口罩没有过滤病毒的更精细的材料编织，而防尘口罩的结构是为了防护较大颗粒而制定的。一些现有技术口罩的示例包括Neil(美国专利号4,419,993)、Shogo Nagao(美国专利号9,386,813)和Victoria(美国专利号8,695,603)。虽然这些和其他的现有技术口罩在过滤、贴合等具体应用中已有效地发挥了作用，但是它们的结构具有操作限制，特别是在提供有效的气流和清洁的呼吸空气方面。 [0005] 在严重的健康紧急情况期间，比如在病毒性疫情期间，一个国家的所有公民和居民可能被要求在公共场合长期且每天佩戴这些防护型面部口罩，直到病毒得到抑制且疫苗被研发出来。然而，如果口罩设计不当而不能使佩戴者能够有足够清洁的呼吸空气，那么长时间佩戴口罩可能会导致健康问题。健康问题的范畴可能从头痛到气道阻力增大、二氧化碳积聚和氧气水平不足，这些都可能导致严重的危及生命的并发症。此外，由于长时间佩戴这些面部口罩时可能发生换气不足，易患呼吸困难或已有健康状况的人可能因佩戴这些口罩而受到不利影响。虽然现有技术口罩被设计为保护佩戴者的屏障，但是它们覆盖了佩戴者的下面部并由于共用的空气通路而限制了他或她吸入清洁氧气和呼出二氧化碳的能力，因此也倾向于改变他或她的正常换气。在当今的典型的柔性外科口罩中，这种屏障形成一体腔室，并迫使佩戴者在吸气时吸入更多二氧化碳，因为随着每次呼气和吸气，二氧化碳被收集并截留在口罩与面部之间的一体腔室内。此外，咳嗽是我们的身体清除外来颗粒、粘液和细菌的一种方式。咳嗽通过在高压下迫使空气排出肺部而试图清除喉咙中的这些外来颗粒。对于现有技术的口罩，咳嗽后立即再次吸入这种颗粒的风险非常高。 [0006] 因此，需要一种新的且改进的防护型口罩，其将在长时间的长期使用期间提供安全且有效的手段来保护佩戴者。 发明内容 [0007] 因此，本发明的总体目标和目的是提供一种改进的防护型口罩，该防护型口罩能够为佩戴者提供对空气污染物和细菌的有效屏障，同时使佩戴者能够在长时间使用期间更好地呼吸到清洁空气。 [0008] 本发明的一个更具体的目的是提供一种改进的防护型面部口罩，该防护型面部口罩被配置并构造成具有独立的腔室和空气通路，以控制气流方向，这将使佩戴者能够在长时间使用时更好地呼吸到空气，同时维持免于暴露于细菌和污染物的屏障防护。 [0009] 本发明的另一个目的是提供一种防护型面部口罩，该防护型面部口罩在佩戴口罩的正常呼吸期间，尤其是在长时间使用期间，为佩戴者提供较安全的定向气流。 [0010] 本发明的再一个目的是提供一种改进的防护型口罩构造，该防护型口罩构造隔成带气流方向控制的独立的腔室，以便更安全地使用，并且能够针对使用者的任何类型的面部轮廓进行合适的调整，从而在佩戴口罩时减小面部与口罩之间的间隙，这可以减少使用者佩戴的眼镜起雾。 [0011] 本发明的又一个目的是提供一种改进的防护型面部口罩，该防护型面部口罩安全且易于长期佩戴，并且大规模构造和制造相对便宜。 [0012] 简而言之，本发明的这些和其他的目的是通过一种防护型面部口罩来实现的，该防护型面部口罩通常由柔性布料构成、具有为鼻子和嘴而形成的独立的腔室，从而为呼吸空气的流动产生独立的空气通路。本发明的防护型面部口罩包括：第一腔室，该第一腔室旨在作为鼻腔室、具有第一空气通路；以及第二腔室，该第二腔室旨在作为口腔室、具有用于引导其中的气流的第二空气通路。该口罩包括：卡紧的分隔装置，该卡紧的分隔装置处于鼻腔室与第二腔室之间，用于使相应腔室的气流分隔；以及倾斜的定向空腔，该倾斜的定向空腔形成在口腔室的突起区段中、从嘴的区域向下并朝向下巴延伸以用于产生引导气流的第二空气通路。鼻腔室被构造成具有两个侧翼片，在这两个侧翼片之间形成有通道，以将鼻子及其软骨卡紧在该腔室内，并产生第一空气通路。鼻腔室包括：顶部接缝，该顶部接缝设置在鼻梁周围；底部接缝，该底部接缝沿着鼻根设置、与卡紧的分隔装置并置；以及竖直前部接缝，该竖直前部接缝处于顶部接缝与底部接缝之间、在鼻尖处将鼻腔室的两侧接合。鼻腔室进一步包括：至少一个弹性装置，该至少一个弹性装置处于鼻腔室的每一侧，以确保其在佩戴者的鼻子上的位置，使得该腔室可以挠曲并符合佩戴者的面部轮廓。口腔室包括两个侧壁，这两个侧壁从每一侧延伸以在中心接合，从而形成突起区段以及从佩戴者的嘴的区域向下且向外延伸的倾斜的定向空腔。该口罩基本上与佩戴者的鼻子、脸颊和下巴齐平地贴合，并通过连接在口罩的相反两侧并形成为环绕佩戴者的耳朵的弹性绳或带元件固持在适当位置。 [0013] 为了更好地理解本发明的这些和其他方面，应参考结合附图进行的以下详细描述，在附图中，相同的附图标记和字母在本发明的附图中表示相同的部分。 附图说明 [0014] 为了更全面地理解本发明的本质和目的，下文阐述的详细描述将参考附图，在附图中： [0015] 图1是被示出为佩戴者佩戴且根据本发明制造的防护型面部口罩的前视立体图； [0016] 图2是图1所示的面部口罩在佩戴者上卡紧到位时的侧视立体图； [0017] 图3是除了佩戴者之外图1和图2所示的本发明防护型面部口罩的内部的布局图； [0018] 图4是除了佩戴者之外图1和图2所示的本发明防护型面部口罩的外部的布局图； [0019] 图5是如图4所示的防护型面部口罩沿着独立的腔室的界面的放大视图，其中取出了用在上腔室的每一侧以使口罩贴合佩戴者的弹性装置；以及 [0020] 图6是根据本发明的防护型面部口罩如图3所示从其内部所见的放大图，其中线材元件缝合在口罩的上腔室内部。 [0021] 发明描述 [0022] 下文用于描述本发明的优选实施例及其生产和实践的当前最佳预期的模式。此描述进一步用于说明本发明的一般性原理，但是不应被理解为限制性的，本发明的范围通过参考任何相关的权利要求来最佳地确定。 [0023] 参考附图，下面是总体表示为10的口罩的元件/零件/部件以及结合本发明使用的所示出的那些相关联的结构元件的列表： [0024] 100 佩戴者佩戴的口罩； [0025] 10 防护型面部口罩； [0026] 12第一腔室(鼻腔室) [0027] 14第二腔室(口腔室)； [0028] 16 卡紧的分隔接缝； [0029] 18 第一空气通路； [0030] 20 第二空气通路； [0031] 22 倾斜的定向空腔； [0032] 24 口腔室的左侧壁； [0033] 26 口腔室的右侧壁； [0034] 28 口腔室的突出区段； [0035] 30 鼻腔室的左侧翼片； [0036] 32 鼻腔室的右侧翼片； [0037] 34 沿着鼻腔室的通道； [0038] 36 鼻腔室的顶部接缝； [0039] 38 鼻腔室的竖直接缝； [0040] 40/42一对弹性绳构件； [0041] 44 第一弹性带构件； [0042] 46 第二弹性带构件； [0043] 48线材构件；以及 [0044] 50排气出口。 [0045] 现在参照附图并且首先参照图1和图2，本发明的防护型面部口罩10被示出为由佩戴者100作为防护装置而佩戴。面部口罩10通常由柔性布料制成，并包括第一腔室12和第二腔室14，这两个腔室由沿着它们之间的界面形成的加强接缝16或其他卡紧的连接装置分开。第一腔室12是鼻腔室，而第二腔室14是口腔室。两腔室配置使口罩的鼻腔室和口腔室的空气通路能够分开，其中第一空气通路18形成为用于佩戴者的鼻气道，而第二空气通路20形成为用于口气道。本发明的防护型口罩10旨在贴合并基本抵靠佩戴者的鼻子、脸颊和下巴，并通过连接在口罩的相反两侧并被配置成环绕佩戴者的耳朵的一对弹性绳或带元件40和42保持就位。 [0046] 第二腔室14包括突起区段28，在该突起区段中形成倾斜的定向空腔22，该倾斜的定向空腔从佩戴者的嘴的区域朝向下巴向下延伸，以用于产生引导第二腔室中的气流的第二空气通路20。第二腔室14包括左侧壁24和右侧壁26，它们各自从每一侧延伸以接合在一起并形成突起区段28和其中所含有的倾斜的定向空腔22，该倾斜的定向空腔从佩戴者的嘴的区域向下且向外延伸。以第二腔室14的突出区段28内的这种形成方式，倾斜的定向空腔 22为空气通过第二空气通路20以定向方式背离嘴空间流动提供了空间。通过向外突出的结构28，第二空气通路20引导气流背离嘴开口并朝向下巴区域。因此，具有特殊配置的倾斜空腔22的突出结构28充当形成在第二腔室14上并在其中居中定位的柔性袋，以使得它可以通气以接收从佩戴者的嘴进入空气通路20的气流。第二腔室14的倾斜空腔22在突出结构28内的大小和形状被确定成在侧向跨越佩戴者两侧脸颊正下方的区域，并且从鼻子正下方的区域(人中)向下延伸并越过佩戴者的嘴和下巴。第二腔室14的倾斜空腔22和由此建立的空气通路20提供在第二腔室14内并背离第一腔室12的定向气流，以使佩戴者能够呼吸到清洁空气，而不会吸入排出的空气。 [0047] 现在参照图3和图4，第一腔室12形成为包括两个表面翼片，一个是左侧翼片30，另一个是右侧翼片32，它们沿着有接缝的界面接合在一起并被配置成具有形成在腔室12的孔口内的通道34，该通道适于容纳佩戴者的鼻尖并卡紧其软骨。在相应的左侧翼片30与右侧翼片32之间形成的通道34以及由此形成的空腔在第一腔室12中建立了第一空气通路18，以提供增强的换气。朝向鼻尖延伸的通道34在第一腔室12中产生空腔，以使得第一腔室12的形状和尺寸被确定成覆盖鼻两侧的下部部分、鼻梁和鼻尖。第一腔室12包括：顶部接缝36，该顶部接缝围绕旨在邻接鼻梁的边缘；底部接缝37，该底部接缝沿着基部边缘、在鼻根处与卡紧的分隔装置(secured separation means)16并置；以及竖直前部接缝38，该竖直前部接缝处于顶部接缝36与底部接缝37之间、在旨在覆盖鼻尖的区域中将第一腔室的两个侧翼片30、32接合。一对狭窄的排气出口50优选维持在第一腔室12的基部的每一侧，并且向外部通气并通气到第二腔室14的外表面上。这样，这些排气出口50可以装配并插入有空气过滤元件(未示出)，比如市面上可购得的鼻筛。 [0048] 现在结合前面的图1至图4参照图5和图6，第一腔室12包括处于左侧翼片30上的第一弹性装置44和处于右侧翼片32上的第二弹性装置46，以将口罩10卡紧到佩戴者上并允许第一腔室挠曲并符合佩戴者的面部轮廓。相应的侧翼片30和32上的弹性装置44和46在卡紧到位时，在覆盖佩戴者的鼻子之后消除了间隙，并对每一侧以及鼻根和脸颊提供了张紧，以便能够针对任何面部轮廓而牢固贴合，使得从鼻子呼出的空气大体上通过第一空气通路18而移动。第一腔室12进一步包括线材构件48，该线材构件被配置成在佩戴口罩时使第一腔室12围绕鼻梁成形为V形形状，以消除间隙并提供牢固贴合。呈这种配置的线材构件48使口罩10能够更好地与面部的鼻子结构贴合，并且基本上封闭鼻梁周围的任何间隙和通过其中的气流，从而即使不能消除也能减少眼镜起雾。线材构件48由相对厚规格的金属线材原料制成，约19号大小，金属线材沿着口罩10的第一腔室12的孔口的顶部缝入第一腔室中，以使口罩紧密围绕鼻子成形，相对厚的线材维持形状和紧密贴合。线材的长度相对短，约为2英寸，以减少由于口罩10的上下移动引起的线材的弯曲及其V形形状的变形。线材构件48的V形形成物提供了较好的贴合，并且不管口罩10移动到鼻子上的什么位置都消除了间隙。由于在第一腔室12的周边贴合周围消除了间隙，因此本发明的防护型口罩10提供了从鼻子到排气出口50的定向气流，这些排气出口设置在第一腔室的基部的每一侧、向外部以及第二腔室14的外部通气。 [0049] 在示例性实施例中，本发明的防护型面部口罩10可以包括过滤装置，该过滤装置放置在第一腔室或第二腔室或两者内部，以用于从进入第一腔室和第二腔室的空气过滤污染物。过滤装置可以是放置在第一腔室和/或第二腔室内部的空气过滤层或抗菌层，或者是被配置成增强包含细菌和病毒的污染物的过滤的任何其他抗病毒或抗菌的部件。过滤层可以是可以定期更换的可更换的过滤部件，以使得口罩能够重复使用较长时间。替代性地，过滤层可以是第一腔室或第二腔室内部的集成过滤器，从而给腔室本身的表面赋予抗菌性能。 [0050] 在替代性实施例中，本发明的防护型面部口罩10可以由任何柔性材料(比如纤维材料、柔性的弹性体材料等)构成，该柔性材料是低致敏性的，并且可以通过缝合、布料成型或甚至塑料成型而连接并组装成防护型面部口罩的零部件。纤维材料的非限制性示例是纤维素纤维、矿物纤维、尼龙纤维、丙烯腈纤维、羊毛或其他天然有机纤维、聚酯纤维等。在本发明的进一步的实施例中，防护型面部口罩10可以由半刚性和更刚性的材料形成，比如，各种类型的塑料，并且可以通过成型来制造，其中可移除的或集成的过滤器由纤维静电聚丙烯材料制成。为了分别在第一腔室12和第二腔室14中维持定向受控的气流(这增强了佩戴者在本发明的口罩10的长期使用期间呼吸到清洁空气)，用半刚性或更刚性的材料制成的用于口罩的分隔装置16通常是柔性的，以实现牢固贴合。 [0051] 因此，显而易见的是，所描述的发明提供了一种改进的防护型面部口罩，该防护型面部口罩能够为佩戴者提供免于空气污染物和细菌的有效的屏障，同时通过利用两腔室构造使佩戴者能够在长时间使用期间较好地呼吸到清洁空气，该两腔室构造由卡紧的分隔装置分隔，从而为腔室中的每一个产生空气通路，以确保清洁的呼吸空气流的较好循环。本发明的防护型面部口罩的隔成独立腔室的构造在佩戴口罩的整个正常呼吸过程期间为佩戴者提供了更安全的定向气流，尤其在长时间使用期间是有益的。本发明的防护型面部口罩及其两腔室构造通过在口腔室中的突出结构形成而得到进一步强化，该口腔室含有倾斜的定向空腔，从而为空气通过第二空气通路流动提供了额外空间。此外，所描述的发明提供了一种改进的防护型面部口罩，该防护型面部口罩能够针对使用者的任何类型的面部轮廓进行贴合调整，并且可以容易地调整其贴合度。前述防护型面部口罩还安全可靠、佩戴舒适，并且在任何规模下构造和制造都相对便宜。 [0052] 显然，受益于前文描述和附图中给出的教导，本领域普通技术人员将容易想到本发明的其他实施例和修改。因此，不同形状和大小的替代性实施例，以及已知材料的替代物或将来可能开发出来以执行与当前描述的实施例相同的功能的那些材料被认为是本发明的一部分。此外，对所描述的实施例进行的、有利于其使用的某些修改也在本发明的范围内。因此，应理解，本发明不限于所描述的具体实施例，而是旨在涵盖在本发明的精神和范围内的修改。