具体实施方式

本发明是一种可重复使用的透明柔性面罩，它不具有耳朵松紧带或在头后周围的系带，而是直接粘附在佩戴者的脸上。面罩可防止呼吸病原体，例如COVID-19、SARS和其他空气传播病毒。在下面就覆盖佩戴者面部的下半部的半面版本、覆盖佩戴者面部的上半部的半面版本(护目镜)和覆盖佩戴者面部从前额到下巴的大部分区域的全脸版本来讨论面罩。

基于用于烧伤患者的疤痕愈合胶带，围绕面罩边缘的粘性边界可促进皮肤健康和愈合，并消除皮炎。常规面罩会产生机械压力以将面罩固定在佩戴者的脸部，从而导致皮炎。本面罩使用水凝胶吸引力将面罩固定在佩戴者的脸部，而无需耳套圈或头带。

本面罩使用包括空气过滤器和空气过滤器支撑件的可拆卸空气滤芯。空气滤芯的类型包括但不限于：(a)可水洗空气过滤器，其使用约10-15小时后应清洗，并且至少可承受100次洗涤；(b)通常用于真空吸尘器和空气净化器的HEPA类材料制成的空气过滤器；(c)由常规N95材料制成的空气过滤器；(d)使用天然材料的非传统过滤材料，包括PLA熔喷纤维、竹、丝和/或棉的复合过滤材料。

由于本面罩的面部防护罩完全透明，因此允许唇读、微笑等表情的面部交流，并且佩戴者看起来不像是袭击者。由于其对佩戴者面部的气密密封，眼镜不会起雾。粘合剂对于运动员等出汗的佩戴者(当在潮湿环境中使用时)以及面部毛发具有足够的粘性。

本面罩的护目镜版本可包括以下一项或多项：

·用于减少面罩内部的湿气和热量的可拆卸空气滤芯，

·用于照亮佩戴者正在看的东西的头灯，

·用于将佩戴者佩戴的眼镜容纳在面罩下方的眼镜门，即，使眼镜臂可以像往常一样延伸到佩戴者的耳朵上方，以及

·用于即使在面罩没有固定到面部时，也将面罩保持在佩戴者的身体上的头带。

佩戴者面部的下半部的半脸式面罩可包括以下一项或多项：

·至少一个可拆卸空气滤芯，用于减少面罩内的湿气和热量并使佩戴者能够在含有空气传播病原体的环境中安全地吸气和呼气，

·在呼气期间打开且在吸气期间关闭的呼吸阀，

·用于即使在面罩没有固定到面部时，也将面罩保持在佩戴者的身体上的头带。

本面罩的全脸版本可包括以下一项或多项：

·可拆卸空气滤芯，用于减少面罩内的湿气和热量并使佩戴者能够在含有空气传播病原体的环境中安全地吸气和呼气，

·在呼气期间打开且在吸气期间关闭的呼吸阀，

·用于照亮佩戴者正在看的东西的头灯，

·用于将佩戴者佩戴的眼镜容纳在面罩下方的眼镜门，即，使眼镜臂可以像往常一样延伸到佩戴者的耳朵上方，以及

·用于即使在面罩没有固定到面部时，也将面罩保持在佩戴者的身体上的头带。

本面罩的废弃处理是环境友好型的。常规的N95面罩过滤器在降解过程中会释放毒素，特别是对海洋有害的毒素。每年有数十亿个常规面罩被添加到垃圾填埋场。目前的N95过滤器由聚乳酸(PLA)制成—一种源自玉米的聚合物，FDA认为这种聚合物可安全用于餐具—竹子、棉花和丝绸；这些过滤器在降解时不会释放毒素。本面罩由硅胶制成，在炊具中的使用证明其坚固耐用，并且易于清洁和重复使用，减少了新的垃圾填埋场。

本面罩使用简单，增加了使用的可能性，而且成本相对较低。

本发明的面罩对于与患者或顾客互动的服务提供者(例如警察、医务人员)和公众有用。

半脸式面罩

面罩100是具有实施例100A、100B和100C的覆盖佩戴者面部的下半部的半脸式面罩。面罩100A具有硅胶防护罩110A、空气滤芯36和呼吸阀133。面罩100B包括面罩100A和可选的可拆卸头带180。面罩100C具有与面罩100A不同的空气滤芯以及将空气滤芯连接到硅胶防护罩的不同方式。

图1是面罩100A被佩戴时的正视图；图2是面罩100A未被佩戴时的正视图；图3A是面罩100A被佩戴时的侧视图；图3B是面罩100B被佩戴时的侧视图；图3C示出了面罩100B的头带180；图4A-4D是在面罩100A中使用的脸侧面空气滤芯的视图；图4E是在面罩100A中使用的脸底部空气滤芯的视图；图5A-5B是在面罩100C中使用的脸侧面空气滤芯的视图；以及图6A-6C是在面罩100A中使用的呼吸阀的视图。

面罩100A包括：

·透明的柔性半面防护罩110A包括：

o底面170(最接近用户皮肤的面)，

o硬化区域111，

o空气滤芯开口37B、37L、37R，

o周边边界120包括顶部边界120T和底部边界120B，

·周边边界120中的透明的可移除粘合剂99；

·脸底部空气滤芯36B包括空气过滤器130B和空气过滤器支撑件160B；

·脸侧面空气滤芯36L、36R分别包括空气过滤器130L、130R以及空气过滤器支撑件160L、160R；以及

·呼吸阀133。

防护罩110A覆盖佩戴者的嘴和鼻孔。防护罩110A由透明且视觉上清澈的硅胶形成，也称为聚硅氧烷。在其他变型中，防护罩110A可以略微着色，只要这种着色不妨碍第三方对佩戴者下面部位置的感知。当佩戴者移动她/他的下巴时，面罩100A会弯曲。

当用于成人时，防护罩110A的尺寸约为4.5英寸×6英寸(11cm×15cm)，厚度约为1mm-2mm，周界窄至0.5mm-1.5mm(约0.05英寸)。当供儿童使用时，防护罩110A的尺寸比供成人使用时小约20％至50％。

防护罩110A通常通过以添加剂方式成型硅树脂制成。然而，所使用的具体技术不是关键的，并且产生如本文所述的防护罩110A的任何工艺都是可接受的。

在一个实施例中，防护罩110A是用石膏模具制成的，该模具用砂纸打磨成正确的形状，然后将一层树脂和硬化剂倒在石膏的顶部以密封模具的表面。硅树脂材料与硬化剂结合，使硅树脂材料在大约一小时内保持流动状态。在这一个小时的时间内，将厚度约为0.1mm的第一层硅树脂倒在硬化树脂层的顶部。在第一层硅树脂固化后，再在上面浇上4-5层硅树脂，随着每一层的固化，创建总厚度为0.5mm-2.0mm的硅树脂。

模具具有用于每个空气滤芯开口37B、37L、37R的腔(参见图2)。开口37B、37L、37R的尺寸被设定成使得空气滤芯36B、36L、36R的外部紧密地装配到开口37B、37L、37R中。

为了创建硬化区域111，将额外的硅树脂层浇注在固化的4-5层之上以使区域111更加坚硬，因此区域111不会压在佩戴者的面部，并且将能够在防护罩110A和佩戴者的面部之间封闭气泡112(参见图3A)。区域111的尺寸约为4cm-6cm乘7cm-8cm。气泡112具有约5cm-6cm乘7cm的尺寸。

在另一个实施例中，模具由数字3D模型和3D打印机制成。模具成形为使得区域111自动创建为防护罩110A的更坚硬的部分。使用注塑机将硅树脂注射到模具中，以形成防护罩110A。3D模型和3D打印模具具有用于每个开口37B、37L、37R的腔，这些腔集成到模具的铸件中。

防护罩110A的底面170的周边边界120涂有透明粘合剂99，该粘合剂相对于底面170是永久性的并且相对于佩戴者的皮肤是可移除的。当佩戴时，周边边界120中的粘合剂99与佩戴者的皮肤形成气密密封150(见图3B)。周边边界120的宽度约为2cm-3cm。周边边界120中的粘合剂99的厚度约为0.1mm-0.2mm。粘合剂99通过水凝胶粘合剂将面罩100A的防护罩110A固定到佩戴者的面部。

透明粘合剂99是水凝胶或任何类型的、无毒且可安全地用于皮肤的乳状粘合剂。水凝胶是由亲水性交联聚合物链组成的网络。水凝胶的特性很容易根据分子的骨架和交联剂结构的选择和/或通过添加纳米颗粒和微粒进行“调整”。Polymer Science公司生产用于固定在身体上的P-DERM水凝胶粘合剂，可以装载药妆品、药物或抗菌剂并且可以佩戴长达7天。它们可以很容易地去除而没有残留，暴露在汗水下时仍能保持粘附力，高度柔韧且低过敏性。水凝胶适用于湿润的伤口敷料、水泡预防、可佩戴设备和一般固定。水凝胶可以传递皮肤的热量，使其穿着更舒适。

透明粘合剂99由医用级硅胶水凝胶或乳状粘合剂制成，例如作为去除疤痕凝胶胶带出售的硅胶，例如，用于去除疤痕的AWD Medical Soft Silicone Gel Tape，可在www.amazon.com和awdmed.com/products上获得。AWD Medical将其产品描述为由柔软、无刺激性的医用级硅胶制成。硅胶凝胶层确保轻柔涂抹和移除。它专为固定医疗设备而设计，例如排水管、管道、探针、电极等。它牢牢固定，可拆卸而不会拉扯皮肤。它对敏感和脆弱的皮肤友好。它符合人体工程学—柔软、灵活，并具有出色的适应性。它牢固地贴在人体上，形成一个封闭的、湿润的愈合环境，使疤痕软化和变平。它易于涂抹和移除。它可以切割成所需的长度，并可以与其他敷料一起使用。它可以重复使用。它透气、防水，移除后不留残留物。它不含乳胶和聚四氟乙烯，对儿童和成人都是安全的。

在其他实施例中，粘合剂99由注入了药用愈合血清或治疗性润肤剂的甲壳素制成，其功能与上述硅胶胶带类似。适合输液的成分包括但不限于聚(乙酰氨基葡萄糖)、N-乙酰基-D-氨基葡萄糖(壳聚糖)或甲壳素120以及硅胶或聚硅氧烷。www.amazon.com上提供的示例包括：

a.美容除皱疗法，硅胶胶带。TOPNaturePlus面部皱纹贴片、面部抗皱垫、面部皱纹垫和硅胶护理前额和可重复使用的眼垫

b.美容除皱疗法，硅胶胶带。TOPNaturePlus面部皱纹贴片-可重复使用的面部除皱条-修复平滑胶带面部线条填充物，其适用于上唇、眼部、前额、嘴巴、细纹

c.疤痕愈合硅胶胶带。Aroamas专业硅胶除疤片，适用于剖腹产、手术、烧伤、瘢痕疙瘩、痤疮等引起的疤痕，以及更多，软胶布条，不含药物，5.7英寸×1.57英寸，

d.疤痕愈合硅胶胶带：ScarAway硅胶疤痕片，收缩、压平和淡化疤痕。

通过吸气消除面罩100A中的湿气积聚或雾气凝结，以便新空气进入，如果湿气聚集在下侧面170上，则空气流将湿气蒸发。在一些实施例中，防雾材料，例如由EmeryOleochemicals出售的LOXIOL、EDENOL或EMEROX，被添加到防护罩110A的硅胶中以额外防止雾化。

如果面罩100A的佩戴者也戴眼镜，则由于防护罩110A的薄度和面罩100A相对于气密密封件150的稳定性，所以眼镜可以戴在面罩100A上。

气密密封件150形成在粘合剂周边120和佩戴者的表皮之间。气密密封件150阻止吸入剂泄漏到用户的呼吸系统中。气密密封件150由透明粘合剂99和佩戴者皮肤之间的水凝胶粘合剂形成。因此，佩戴者的皮肤不会因使用面罩100A而受到伤害。相反，由于在粘合剂99中嵌入了愈合材料，佩戴者的皮肤健康通过使用面罩100得到改善。相比之下，常规面罩通过机械压力紧贴用户的皮肤，从而发生擦伤；这种擦伤甚至可以在几个小时后发展成伤口，称为“皮炎”。使用面罩100A不会引起皮炎，因为不会因佩戴者皮肤的机械压力而引起擦伤。

粘合剂周边120是面罩100A的一个重要特征，因为：(a)粘合剂周边120足够坚固以将面罩100A保持在佩戴者的脸上，无需佩戴不舒服的耳套环或头带即可佩戴100A面罩，(b)粘合剂99与佩戴者的面部形成气密密封件150，保护佩戴者免受空气传播的病原体的侵害，(c)粘合剂99嵌入可治愈和滋润佩戴者皮肤的材料，避免擦伤，以及(d)粘合剂99嵌入了有助于去除雾气的凝胶，使面罩100A对佩戴者更有用和更舒适。

D形空气滤芯36B、36L、36R(统称为36)分别可拆卸地插入防护罩110A的D形开口37B、37L、37R(统称为37)。当空气滤芯36在外表面上弄脏时应更换空气滤芯36，因为弄脏可能会阻止空气流过空气过滤器。可水洗的基础(非N95)空气滤芯应在使用约10-15小时后用肥皂和水或酒精清洗，并且最多可洗涤100次。N95空气滤芯可使用12-16周，具体取决于环境。

空气过滤器130L、130R、130B(统称为130)分别位于空气过滤器支撑件160L、160R、160B(统称为160)中。在面罩100A的其他实施例中，仅使用一个或两个空气滤芯，或多于三个空气滤芯。空气过滤器130用于过滤吸入(进入)和呼出(排出)的空气，并允许面罩100A外部的空气与面罩100A内部的气泡112之间进行热和湿气交换。

空气滤芯36包括空气过滤器130和空气过滤器支撑件160。脸侧面滤芯36L、36R各自具有约3.5英寸-4英寸(9cm-10cm)乘0.5英寸(10cm-15cm)乘2mm-3mm的尺寸(适合小成人)。脸底部滤芯36B具有大约0.5mm-1.0mm乘2.5mm-3.0mm的尺寸(适于小成人)。面罩100A通常有不同的尺寸(大成人、小成人、小孩)，空气滤芯的尺寸因面罩尺寸而异。空气过滤器130通过声波焊接或其他合适的工艺永久地固定到空气过滤器支撑件160。在其他实施例中，空气过滤器可从空气过滤器支撑件移除。

图3A以剖面图示出空气滤芯36R如何装配在防护罩110A的开口37R(被封闭)中。转到图4A，示出了通过脸侧面的空气滤芯36R的双向气流，对应于面罩100A的佩戴者的吸气和呼气。图4E对应于图4A，不同之处在于它示出了脸底部的空气滤芯36B。除了尺寸之外，不同之处在于滤芯36L、36R具有细长的D形，而滤芯36B具有对称的D形。滤芯36L、36R促进空气水平穿过佩戴者的面部，而滤芯36B促进空气沿与佩戴者的嘴和鼻子正交的方向流动。

图4B是空气滤芯36R的分解图。空气过滤器支撑件160包括左面板161、中心面板162和右面板163。左右面板161、163是D形环，而中心面板162是内部带有U形部件的D形环，以增加稳定性。左右面板161、163卡在中心面板162的任一侧，形成坚固的D形空气过滤器支撑件160。为了贴合佩戴者的脸，D形在一侧(靠近佩戴者的嘴)被挤压以及在另一侧(靠近佩戴者的眼睛)被拉长，形成流线型的D形，其中空气过滤器支撑件160的U形内部开口靠近佩戴者的嘴部。

图4C是防护罩110A的局部截面图，防护罩110A具有插入防护罩110A的开口37中的空气滤芯36。开口37紧密地安装在滤芯36的外侧周围。开口37具有形成在其中心的通道，以容纳中心面板顶部162T。开口37中通道的顶部边缘形成硅胶尖齿110a、110b；尖齿110a安装在左面板顶部161T和中心面板顶部162T之间，而尖齿110b安装在中心面板顶部162T和右面板顶部163T之间。开口37中通道的底部边缘形成硅胶尖齿110c、110d；尖齿110c安装在左面板底部161B和中心面板底部162B之间，而尖齿110d安装在中心面板底部162B和右面板底部163B之间。尖齿110a和110c围绕开口37的一侧形成连续的尖齿，而尖齿110b和110d形成围绕开口37的另一侧形成连续的尖齿。形成在开口37内的尖齿用于将空气滤芯36限制在开口37内。

图4D是对应于图4C的三维剖视图。

为了将空气滤芯36插入开口37，使用具有小钝尖的工具将防护罩110A的尖齿110a-d小心地塞入滤芯36的面板之间。为了从开口37移除滤芯36，使用具有小钝尖的工具轻轻地将尖齿110a-d推离滤芯36。

空气过滤器支撑件160由透明的聚乳酸(PLA)制成。PLA是一种基于植物的可降解的、可生物堆肥的和可生物降解的塑料。PLA是石油基聚合物的可持续替代品，因为它减少了对石油的依赖，并为使用石油基塑料的环境问题提供了解决方案。PLA表现出与基于石油的同类产品相当或更好的许多性能。它具有优异的刚度、合理的强度、优异的风味和香气阻隔性，以及良好的耐油脂性和抗油性。与回收木浆等其他材料相比，PLA的生物负载较低。这种低生物负载特性排除了破坏微生物所需的任何加热干燥，与常规替代品(如木浆)相比，制造方法“更清洁”且工艺密集度更低。PLA具有非常有吸引力的生物相容性特性，与合成纤维相比，在细胞毒性方面是可吸收的和安全的。由于较高压力和挤出温度的加工参数，PLA非织造布的结晶动力学与石油基聚合物相比是不同的。

空气过滤器支撑件160可以被着色为如黑色、白色、银色或金色的颜色，以使得空气滤芯类似于用于面罩100的饰品并且可以与佩戴者的服装相协调。或者，空气过滤器支撑件160的颜色可指示过滤材料130的类型。在其他实施例中，支撑件160由硅树脂或刚性有机材料制成，例如经处理的竹子，以抵抗病原体。

在左面板161和中心面板162之间，有D形空气过滤器130和可选的D形活性炭过滤器131。空气过滤器130、131的尺寸设计为紧贴在空气过滤器支撑件160内。

空气过滤器130由适合佩戴者期望的保护类型的材料形成。预期在预定量的使用之后，空气过滤器130将在功能上退化，从而需要更换空气滤芯36。空气过滤器130的材料可以根据在特定设定或环境中应避免使用的吸入剂的类型和毒性来选择，至少选自以下材料：(a)提供基础(非N95)保护的可水洗物质，应在使用约10-15小时后清洗，并且至少可承受100次洗涤；(b)通常用于真空吸尘器和空气净化器中的HEPA类材料；(c)常规N95材料；(d)非聚丙烯基础过滤材料，也可用于其他应用，如常规面罩和真空吸尘器过滤器。空气过滤器130的尺寸设计为紧贴在空气过滤器支撑件160内。

在一实施例中，空气过滤器130由HEPA类空气过滤材料形成。高效微粒空气(HEPA)过滤器从通过过滤器的空气中去除至少99.97％的直径至少为0.3微米(0.0003mm)的微粒。HEPA过滤器广泛用于高端真空吸尘器和空气过滤器，因为它们使患有疾病的人可以轻松呼吸经过处理的环境空气，而不是需要来自氧气罐的空气。空气过滤器130的材料为直径小于1μm(1微米为0.00004英寸或0.001mm)的气纺聚极细玻璃丝，或集成了丝、竹或棉纤维的非聚丙烯PLA丝纤维。将细玻璃丝或非聚丙烯PLA丝纤维与丝、竹或棉纤维相结合，缠结压缩形成滤垫。因为单根丝非常微小，所以大部分垫子都由空气组成。垫子上的开口非常小，通常小于0.5μm(0.00002英寸，0.0005mm)。当这种材料的厚度为0.10英寸(2.5mm)时，它会在面罩100A的内部和外部之间插入2500层玻璃丝。空气过滤器130具有约0.13mm-0.35mm的厚度。空气过滤器130的材料可选地包括杀菌剂和/或精油，例如樟脑和肉桂，以帮助过滤和消除空气病原体并使空气气味更好。

空气过滤器130可以制成多种颜色以与空气过滤器支撑件160的颜色相协调，或指示空气滤芯的过滤强度。不同的过滤器将在不同条件下提供更好的保护。例如，防止花粉的家庭用户可使用没有活性炭过滤器131的可清洗的基础空气过滤器130，而医院工作人使用与活性炭过滤器131结合的HEPA类空气过滤器130。

活性炭过滤器131包括活性炭层、由包括但不限于天然羊毛、丝绸、棉和/或竹纤维的材料制成的无纺层，其尺寸与空气过滤器130相似并紧贴在空气过滤器支撑件160内。活性炭过滤器是众所周知的；它们的主要目的是中和难闻的气味和挥发性有机化合物(VOC)。VOC使空气更难呼吸并危害健康。多孔活性炭层能够吸附气体分子和大空气颗粒。吸附是指分子粘附在碳表面，而不是浸泡在碳中。活性炭非常强大，可以捕获香烟烟雾。一旦卡在碳中，气味就会被中和。碳是木炭的一种形式，可以是椰子、木材或煤。碳是在晶格中连接在一起的碳原子并通过一个过程被激活。该过程使碳更加多孔，因此能够捕获更多的分子。也可以对碳进行化学处理，以提高其过滤某些空气污染物的能力。一克活性炭的表面积可以超过500平方米。当活性炭空气过滤器需要更换或清洁时，它会散发出难闻的气味。

图6A-6C是可选的呼吸阀133的视图，其包括与防护罩110A中的开口135L、135R共同操作的透明翼片134和紧固件139。呼吸阀133的尺寸约为1英寸×0.6英寸(2cm×1.5cm)。可选的呼吸阀133位于周边120内、佩戴者的下巴附近。优选地，呼吸阀133在吸气期间自动关闭且在呼气期间自动打开，有助于减少气泡112中的热量和水分，并减少雾化。空气通过空气过滤器130流入气泡112，并通过呼吸阀133和空气过滤器130流出气泡112。

如图6A所示，面罩100的防护罩110在佩戴者的中下巴区域附近具有左开口135L和右开口135R，形成桥136。即，桥136是开口135L和135R之间的防护罩110的一部分。开口135L、135R显示为舌形，但其他形状也是合适的。翼片134被放置成使其延伸穿过开口135L、135R。翼片134的尺寸略大于由开口135L、135R和桥136形成的区域。翼片示出为具有椭圆形状，但其他形状也是合适的。透明翼片134由在压力下弯曲的材料制成，例如硅树脂。翼片134在防护罩110的外侧，即防护罩110面向外部环境的一侧，而不是面向佩戴者的面部的一侧。

紧固件139位于桥136的中心，并用于将翼片134固定在防护罩110上。紧固件139可以是配对的公母按扣，或每一端具有固定头的尖齿，或其他合适的设备。紧固件139由如塑料或金属的刚性材料制成，并且具有大约0.5英寸(10mm-12mm)的直径。

图6B和6C示出了呼吸阀133的操作。如图6B所示，当面罩100A的佩戴者吸气时，空气压力将翼片134保持在其默认的平坦位置，覆盖开口135L、135R，使得空气不通过阀133。如图6C所示，当面罩100A的佩戴者呼气时，空气压力迫使翼片134进入弯曲位置，从而暴露开口135L、135R，使得排出的空气通过阀133。在呼气之后和吸气之前的间隔中，翼片134返回其优选的平坦(未弯曲)位置，保护面罩100A的佩戴者免受环境空气中的病原体的侵害。虽然空气过滤器130在吸气和呼气期间工作，但应理解它们在吸气期间最有效，因为大部分呼出的空气通过呼吸阀133排出。

在其他实施例中，呼吸阀133被不同地构造，同时用于在吸气期间阻止空气流动并在呼气期间允许空气流动。

现在将讨论佩戴面罩100A。

佩戴者在佩戴面罩100A之前必须洗手，或使用无菌手套，以防止病原体污染防护罩110A的底面170。在一个变型中，佩戴者可以省略洗手但必须确保面罩100A的内表面在佩戴前不被污染。佩戴者应在将面罩100A贴在面部皮肤上之前立即清洁面部皮肤。周边120中的粘合剂99是低过敏性的。面罩100A通常在周边120中的粘合剂99上具有保护层(未示出)，并且必须在第一次使用面罩100A之前去除该保护层。

佩戴者通过将面罩100A的鼻梁与佩戴者自己的鼻梁和下巴对齐来定位面罩100A。佩戴者通过将防护罩110A的外部制成杯状并将防护罩110A的底面170放置在佩戴者的面部皮肤上，并沿着防护罩110A的周边轻轻而牢固地按压以形成气密密封件150来保持面罩100A。

面罩100A每天可佩戴8-12小时而不会引起擦伤或刺激。

现在将讨论清洁面罩100A。

面罩100A的内外表面可以通过以下任何一种方式清洁：

a.在取出空气滤芯36或小心地保持它们干燥后，用酒精或任何其他表面清洁剂清洗和消毒面罩100A，以去除可能残留在表面上的潜在病原体；

b.取出空气滤芯36后，放入高压灭菌器进行灭菌；

c.取出空气滤芯36后，放入微波炉高火3分钟，对面罩100A进行消毒，以备重复使用。。

医院的医务人员应至少每天更换空气滤芯36，最好每次在无菌手术室使用面罩100A时更换一次空气滤芯36。家庭用户最好在使用两天后更换空气滤芯36，但在使用一周后一定要更换空气滤芯36。

面罩100A的优点包括但不限于以下几点：

1.不干扰面部社交和面部交流。因为面罩100A是透明的，它使(a)聋人能够唇读面罩100A的佩戴者，(b)从面罩100A的佩戴者的下面部感知社会暗示，例如幽默(微笑)、怀疑(嘴微张)、震惊(嘴巴大开)、不适(嘴巴张到裸露的牙齿)或愤怒(嘴巴冷笑或咆哮)以及(c)通过面部识别口罩100A的佩戴者。

2.舒适。面罩100A的粘合剂周边与其重量轻和柔性相结合，消除了对耳套环或头后系带的需要，从而消除了来自此该种耳套环或系带的擦伤或不适。

3.健康提升。因为面罩100A周边中的粘合剂用于皮肤保护和愈合，佩戴者的皮肤可以通过面罩100A的延长佩戴而得到改善。

4.保护佩戴者免受空气传播的病原体的侵害。面罩100A作为空气屏障，保护佩戴者的鼻子和嘴巴，从而保护呼吸系统免受灰尘、污染、细菌、病毒、花粉等空气传播病原体的侵害，从而防止疾病，例如Covid-19、埃博拉、霍乱、大肠杆菌和寨卡病毒。

5.保护第三方免受来自面罩100A佩戴者的空气传播病原体的侵害。首先，就面罩100A佩戴者呼出的空气通过空气过滤器130进入环境而言，佩戴者的呼出气体被自动过滤，使环境对其他人更安全。第二，即使佩戴者呼出的空气通过呼吸阀133进入环境，呼出的空气的方向也不是直接面对面罩100A佩戴者的第三方，使得来自佩戴者的病原体更难到达第三方。

6.易于应用。使用面罩100A不需要特殊的技能或培训。面罩100A可以通过肢体动作来应用，只需用手指绕周边移动即可确保整个密封。面罩100A可以通过佩戴者在镜子中检查他们的外观而在视觉上应用。第三方可以将面罩100A应用于佩戴者。

7.拆卸方便。摘除面罩100A不需要特殊的技能或培训。佩戴者或第三方在一个或多个点轻轻地打破周边密封，然后轻轻地从佩戴者的脸上提起周边的其余部分。

8.可重复使用。面罩100A具有弹性、可重复使用和可回收。

9.易于清洗。清洗面罩100A不需要特殊设备或准备。面罩100A可以用肥皂和水清洗或擦拭，或在微波炉或高压灭菌器中消毒。

10.持续效力。当根据推荐的时间表更换空气滤芯36时，面罩100A总是有效对抗病原体。

11.多功能。因为可以选择空气过滤器130以最好地匹配用户预期的条件，所以面罩100A很容易针对各种情况进行优化。

12.经久耐用。因为防护罩110A是不透水的，第三方的飞溅或吐痰不会伤害面罩100A(如布或纸面罩发生的情况)，并且佩戴者不需要立即更换新面罩而是可以继续他们的活动。

表1是将面罩100A与其他防护面罩进行比较的图表。没有耳套环或头带，任何其他口罩都无法佩戴。聚丙烯是一种被认为可安全用于过滤器的热塑性聚合物，但在处理后会缓慢降解。双酚A(BPA)是一种模拟雌激素的化学物质，可以干扰身体生长、细胞修复、胎儿发育、人体能量水平和生殖，被添加到许多容器、用于罐头食品和卫生产品的罐中；它的使用在欧盟、加拿大、中国和马来西亚受到限制，但没有美国联邦限制。面罩需要电力的问题包括发电会导致二氧化碳排放，污染环境。

表1

面罩100B(未示出)包括面罩100A和可选的可拆卸头带180。图3B是佩戴面罩100B的轮廓图，图3C示出面罩100B的头带180。

如果佩戴者破坏气密密封件150(例如吃或喝或在他们的脸上抓痒)，头带180用于将面罩100B保持在佩戴者的头顶上，省去了佩戴者在摘下面罩后要想起他/她把面罩放在哪里的麻烦。或者，头带180使面罩100A能够被下拉到佩戴者的颈部并靠在佩戴者的上胸部，面罩100A折叠以保持底面170清洁和无菌。头带180不需要通过机械压力将面罩100B保持在佩戴者的脸上，因为粘合剂周边120将面罩110C保持在佩戴者的脸上，所以头带180应该稍微松一些，减少佩戴头带时疼痛的可能性。

面罩100B具有与面罩110A对应的面部防护罩110B，不同的是面部防护罩110B具有左上开口188L和右上开口188R(统称为上开口188)。开口188的边缘可以形成为稍厚的硅树脂以提高开口188的坚固性。

头带180是一条松紧带，其长度选择为适合佩戴者的头部，宽度约为0.25英寸-0.5英寸(5mm-12mm)。头带180的末端各有公扣183和几个母扣182(显示了两个母扣182A和182B)。为了附接头带180，头带180的端部分别穿过面罩100B的上开口188，然后将公扣183推入母扣182之一中，并将滑动盖181推到由公扣183和母扣182形成的扣上。为了移除头带180，在头带180的每一端部分开公扣和母扣，然后头带180的端部通过面罩100B的上部开口188轻轻地松开。

代替头带180或除头带180之外，面罩100B可以可选地设置有耳套环(未示出)以使得面罩100B能够在佩戴者不佩戴面罩时松散地悬挂在佩戴者的耳朵上，例如在佩戴面罩100B期间的休息时间。

面罩100C(未示出)类似于面罩100A，具有与面罩100A不同的空气滤芯以及将空气滤芯连接到硅树脂防护罩的不同方式。为简洁起见，仅讨论差异。图5A-5B是面罩100C中使用的D形空气滤芯38的视图。空气滤芯38与面罩100A的空气滤芯36的尺寸大致相同。

图5A示出了装配到面罩100C的防护罩110C的开口39中的空气滤芯38的分解图。开口39略大于空气滤芯38的外侧。可去除的柔性透明粘合剂98位于开口39的内侧。粘合剂98永久地附接到开口39。粘合剂98可移除地附接到空气滤芯38的外周边。粘合剂98可以是与用于面罩100A中的粘合剂99的材料相同的材料。空气滤芯38包括空气过滤器支撑件168(其具有顶部168T和底部168B)和空气过滤器130，并且可以包括可选的活性炭过滤器131。空气过滤器支撑件168类似于面罩100A的空气滤芯36的中心面板162。

图5B示出了当空气滤芯38已插入开口39时穿过防护罩110C的横截面。条带98的厚度约0.5-1.0mm，占据空气滤芯38的外周边和开口39之间的尺寸差。空气过滤器支撑件168的外周边可形成有U形通道，以提高粘合剂条98和滤芯38之间的粘合。如焊缝W1和W2所表示的，空气过滤器130的周边被声波焊接到空气过滤器支撑件168的内周边。

为了将空气滤芯38插入开口39，粘合剂98被压靠在空气过滤器支撑件168的外周边上。为了从开口39中移除滤芯38，轻轻地将粘合剂98推离空气过滤器支撑件168的外周边直到它们被分开。

全脸式面罩

面罩200是具有实施例200A和200B的全脸式面罩。面罩200A类似于面罩100A，除了面罩200A是全脸的并且具有前额空气滤芯36F、头灯250和眼镜门240。面罩200B类似于面罩200A，但其眼镜门有不同的实施例。为简洁起见，将仅讨论实施例之间的差异。面罩200仅通过嵌入愈合材料的透明柔性粘合剂而不是通过头带或耳套环固定在佩戴者的脸上。

图7A是戴上面罩200A的正面图；图7B是面罩200A未被佩戴时的正面图；图8是面罩200A被佩戴时的侧面图；图9A-9C是面罩200A的眼镜门240的视图；图9D是面罩200B未被佩戴时的正面图；图9E-9F是面罩200B的眼镜门440的视图；以及图10A-10C是头灯250的视图。

面罩200A包括：

·透明、柔性的全脸式面罩210具有

o底面270(最靠近佩戴者皮肤的一侧)，

o硬化区域211；

o空气滤芯开口37F、37B、37L、37R；

o周边边界220，

·周边边界220中的透明可移除粘合剂99；

·前额空气滤芯36F，包括空气过滤器130F和空气过滤器支撑件160F；

·脸的底部的空气滤芯36B，包括空气过滤器130B和空气过滤器支撑件160B；

·脸的侧面的空气滤芯36L、36R，分别包括空气过滤器130L、130R和空气过滤器支撑件160L、160R；

·呼吸阀133；

·眼镜门240L、240R；以及

·头灯250。

除了防护罩210是椭圆形之外，防护罩210类似于防护罩110A，并且防护罩210起到覆盖佩戴者的眼睛、鼻子和嘴的作用。当供成人使用时，防护罩210的尺寸约为(4英寸-5.5英寸)乘(6英寸-7英寸)，厚度约为0.5mm-2.0mm。当供儿童使用时，防护罩210的尺寸比供成人使用时小约20％至50％。防护罩210具有分别用于接收空气滤芯36F、36B、36L、36R的空气滤芯开口37F、37B、37L、37R。空气滤芯36F是D形的并且类似于上面讨论的空气滤芯36B。

面罩200A的区域211类似于面罩100A的区域111A，不同之处在于区域211刚好在粘合剂周边区域220内部开始。区域211具有大约4cm-6cm乘7cm-8cm的尺寸。气泡212在粘合剂周边220内覆盖佩戴者的整个面部，其他的类似于气泡112。

眼镜门240L、240R彼此是镜像的。在图7A中，面罩200A的佩戴者被示为佩戴眼镜77。眼镜77被封闭在气泡212中。眼镜77的左臂和右臂分别穿过位于防护罩210边缘的眼镜门240L和240R。如下所述，眼镜门240L和240R统称为眼镜门240。

图9A-9C不是按比例绘制的，并且为了理解清楚起见分开绘制。

图9A示出了未使用时的眼镜门240R，即，当面罩200A的佩戴者未佩戴眼镜时。示出了佩戴者右太阳穴区域中的防护罩210的侧视图。防护罩210在眼镜门240R区域的厚度对应于其在图9A中的高度，约为1.0mm-1.5mm。

当佩戴者不戴眼镜时，通道241R本质上用于隐藏眼镜门240R。

通道241R形成在防护罩210的边缘处，具有约0.3mm-0.4mm的厚度(图9A中的垂直尺寸)、约3cm-4cm的长度(图9A中的水平尺寸)和大约等于面罩200A的粘合剂周边220的宽度的宽度(穿过佩戴者面部延伸的尺寸，与图9A的纸面正交)。

通道241R在通道241R的边缘具有永久性粘合剂区域242A、242B，并且在通道241R的中间具有可重复使用的粘合剂区域243。区域243中的可重复使用的粘合剂永久地粘附到通道241R。永久性的和可重复使用的粘合剂是柔性且透明的；可重复使用的粘合剂可以是上面讨论的粘合剂99，而永久性粘合剂是类似的。粘合剂区域242A、242B、243具有大约0.1mm-0.25mm的高度(厚度)和大约等于面罩200A的粘合剂周边220的宽度的宽度。粘合剂区域242A、242B各自约为通道241R长度的15％，而粘合剂区域243约为通道241R长度的70％。

带244R由与面罩200A相同的透明柔性硅树脂形成，并且具有约0.1mm-0.2mm的厚度(图9A中的垂直尺寸)和大约等于通道241R的长度和宽度的长度(图9A中的水平尺寸)和宽度(延伸穿过佩戴者面部的尺寸，与图9A的纸面正交)。注意带244R的厚度加上粘合剂区域243的厚度大约等于通道241R的厚度。

带244R的紧靠佩戴者皮肤的一侧覆盖有在周边220中使用的粘合剂221。粘合剂221永久性地粘附到防护罩210和带244R，并且可移除地粘附到佩戴者的面部。粘合剂221可以与面罩100A的粘合剂99相同。粘合剂221具有约0.1mm-0.2mm的厚度(图9A中的垂直尺寸)。

带244R的与佩戴者皮肤相对且邻接防护罩210的一侧通过通道241R中的区域242A、242B中的粘合剂永久地保持在其外边缘上，并且通过通道241R中的区域243中的粘合剂可移除地保持。

当面罩200A的佩戴者不戴眼镜时，透明眼镜门240R完全包含在通道241R中，有效地被隐藏。

当面罩200A的佩戴者佩戴眼镜77时，他/她轻轻地将带244R与形成开口245的防护罩210分开，然后将眼镜77的臂穿过开口245，将面罩200A放在他/她的脸上以相对于眼镜77定位，然后轻轻捏住防护罩210和带244R以在眼镜臂77周围形成气密密封。眼镜门240L也发生了类似的活动。最后，佩戴者通过沿周边220按压将面罩200A密封到佩戴者的面部。

为了从面罩200A上取下眼镜77，佩戴者从他们的脸上取下面罩200A，并且轻轻地将带244R从形成开口245的防护罩210分离，通过开口245松开眼镜77的臂，然后轻轻地将护罩210和带244R捏回到它们的图9A的平坦状态，有效地隐藏眼镜门240R。眼镜门240L也发生了类似的活动。

图9B示出了眼镜门240R分开以形成开口245的情形。带244R被拉伸以形成开口245的周边的一半，并且防护罩210被推离带244R以形成开口245的周边的另一半。凸起246在通道241R的中间、开口245的顶部产生。防护罩210向外变形，大致平行于凸起246。

图9C示出了当眼镜77的臂已经穿过门240R并且臂已经密封在眼镜门240R内时的眼镜门240R。眼镜臂77通常具有约0.5mm-2.0mm的厚度(图9C中的垂直尺寸)。注意，通道241R的中部由于眼镜臂77的厚度向上变形，因此图9B中的凸起246尽管高度较小但仍然存在；凸起246在与图9C的纸面正交的方向上终止于区域211，在该区域防护罩210从佩戴者的面部向上抬起，从而产生气泡212。重要的是，眼镜门240R的底部大部分是平的，避免不舒服的突出和/或压力进入佩戴者的太阳穴。

头灯250位于面罩200A的前额区域的中心。

图10A示出了头灯250的前视图，如当面罩佩戴者佩戴面罩200时观看面罩200的第三方所看到的。头灯250具有大约2cm×3cm×1cm的尺寸。头灯250包括具有按钮255A和外壳255B的通断开关(统称为通断开关255)，以及发光二极管(LED)257A、257B。在其他实施例中，使用1到8个LED。当通断开关255处于其断开位置时，LED不提供照明。当通断开关255处于其接通位置时，LED 257A、257B提供照明。

图10B是在其断开位置插入防护罩210中的前灯250的侧视图。当形成防护罩210时，它包括用于接收头灯250的通道251。透明的永久性粘合剂252放置在通道251中，然后将头灯250压入通道251中以便永久地固定在通道251内。

LED 257A、257B、通断开关255和锂离子电池256以及它们各自的电线固定到印刷电路板(PCB)254。PCB 254卡扣装配到外壳253中。透明的柔性屏障258在LED和开关上方连接到外壳253，以为头灯250提供防水屏障，以便它可以在高压灭菌器中使用，并有助于从头灯250擦拭流体，例如患者的唾液。柔性屏障258由硅树脂形成。

按钮255A处于其断开位置，因此从按钮255A底部延伸的电连接器255C无法到达LED 257A、257B和电池256的电线。

图10C是前灯250在其接通位置的侧视图。按钮255A在外壳255B内被按下，导致屏障258稍微塌陷，并且使得电连接器255C与用于LED 257A、257B和电池256的电线电连通，形成使电流流动的电路259，使得LEDS 257A,、257B提供照明。

在一些实施例中(未示出)，电路259中使用了如电阻器和电容器之类的其他组件。

在其他实施例中，前灯250包括“远程外延”类微电路，通过在相同材料的大而厚的晶片上生长半导体材料薄膜来创建，该晶片被石墨烯中间层覆盖，从而实现与硅树脂层、具有用于照亮用户正在观看的区域的嵌入式LED的用于照明的集成柔性多功能电子设备或传感器集成的柔性电路。

在其他实施例(未示出)中，面罩200A包括听力设备，例如蓝牙耳听设备和/或麦克风，用于通过启用蓝牙的通信与使用相同设备和面罩的另一用户和/或其他人进行通信。

面罩200B类似于面罩200A，但其眼镜门的实施例不同。为简洁起见，仅讨论差异。

图9D示出了具有眼镜门440L和440R(统称为440)的面罩200B，而不是面罩200A的240L和240R。眼镜门440L、440R中的每一个只是粘合剂周边420内的防护罩410中的狭缝。防护罩410在眼镜门440周围稍薄，并且周边420沿眼镜门440加宽。区域211沿眼镜门440向内缩进。

眼镜门440的狭缝具有永久地附接到其内周的可去除透明柔性粘合剂。当佩戴者不戴眼镜时，在佩戴者的太阳穴的周边420中只有轻微的凸起。为了在面罩200B下戴眼镜，打开眼镜门，将眼镜的臂穿过开口，将面罩和眼镜定位在佩戴者的脸上，然后将周边420压在佩戴者的脸上并在眼镜臂周围捏在一起，形成气密密封。为了移除，通过轻轻地将周边420从表皮分离，然后轻轻地打开眼镜门440L、440R并且从眼镜门中的开口中松开眼镜的臂部来从佩戴者的面部移除面罩和眼镜。

图9E示出了打开的眼镜门440。可去除粘合剂99在周边区域420中永久地固定到面罩200B的底面。眼镜门440具有左侧441A和右侧441B，当分开时形成开口443。可去除粘合剂99的条442A永久地固定到左侧441A，并且可去除粘合剂99的条442B永久地固定到右侧441B。左侧441A和右侧441B具有大约2-3cm的长度。带442A、442B具有约0.1mm-0.2mm的厚度(图9E中的水平尺寸)。沿眼镜门440的周边区域420的宽度从约2cm扩大到约3cm(图9E中的水平尺寸)。

图9F示出了围绕眼镜臂77封闭的眼镜门440。由于在眼镜门440周围的防护罩410的薄度以及防护罩410的柔性和粘合剂99的强度，防护罩410被弯曲成在眼镜臂77周围形成气密密封所需的构造，根据佩戴者的需要个性化面罩200B。

面罩200的优点包括但不限于上面讨论的面罩100的优点，并且进一步：

·保护得到改善，因为佩戴者的眼睛有物理屏障，防护罩210将它们与周围环境分开，隔离佩戴者的眼睛；以及

·头灯250在面罩200的佩戴者进行细节工作时提供额外的光，例如牙医或卫生员在患者口中工作。

护目镜和半脸式面罩

护目镜300是具有实施例300A和300B的上半脸式面罩，类似于半脸式面罩100A。为简洁起见，仅讨论差异。

护目镜300显示为与半脸式面罩100一起佩戴，但是护目镜300也可以在没有半脸式面罩100的情况下单独佩戴。半脸式面罩100D类似于半脸式面罩100A；不同之处在于面罩100D具有比面罩100A的硬化区域111A更大的硬化区域111D，引起更大的气泡112D。

图11是同时佩戴护目镜300A和半脸式面罩100D的正面图；图12是同时佩戴护目镜300A和半脸式面罩100D的侧面图；图13是护目镜300B和半脸式面罩100D未被佩戴时的正面图。

护目镜300A具有防护罩310，除了防护罩310的功能是覆盖佩戴者的眼睛，其他的类似于护罩110A。根据上述尺寸，防护罩310的尺寸适合佩戴者的面部。护目镜300A还具有与区域111A相似的硬化区域311，不同之处在于当戴在佩戴者的眼睛上时其形状形成为产生气泡312；具有粘合剂97的粘合剂周边320，类似于具有粘合剂99的粘合剂周边120；以及头灯250。硬化区域311可以与常规护目镜中使用的塑料一样坚硬，从而保护佩戴者的眼睛免受例如建筑碎片的伤害。为了戴上护目镜300A，佩戴者将周边区域320中的粘合剂97压到她/他的脸上。为了取下护目镜300A，佩戴者从她/他的脸上轻轻地分离粘合剂97。

护目镜300B类似于护目镜300A，并且还包括可移除地插入开口37F中的前额空气滤芯36F，以及类似于上述头带180的头带380。空气滤芯36F用于将热量和水分从气泡312传递到护目镜300B外部的环境中，并保护佩戴者的眼睛免受空气传播的病原体的侵害。

在一些实施例中，护目镜300具有如上所述的眼镜门。

与常规塑料护目镜相比，护目镜300的优点包括但不限于：

1.舒适。护目镜300的粘合剂周边与其重量轻和柔性相结合，消除了对耳套环或头后系带的需要，从而消除了此类耳套环或系带的擦伤或不适。

2.健康提升。因为护目镜300周边的粘合剂用于皮肤保护和愈合，佩戴者的皮肤可以通过护目镜300的延长佩戴而得到改善。

3.保护佩戴者免受空气传播的病原体的侵害。护目镜300作为空气屏障，保护佩戴者的眼睛免受空气传播的病原体的侵害。

4.易于应用。使用护目镜300不需要特殊的技能或培训。使用护目镜300不需要特殊的技能或培训。面护目镜300可以通过肢体动作来应用，只需用手指绕周边移动即可确保整个密封。护目镜300可以通过佩戴者在镜子中检查他们的外观而在视觉上应用。第三方可以将护目镜300应用于佩戴者。

5.拆卸方便。摘除护目镜300不需要特殊的技能或培训。佩戴者或第三方在一个或多个点轻轻地打破周边密封，然后轻轻地从佩戴者的脸上提起周边的其余部分。

6.可重复使用。护目镜具有弹性、可重复使用和可回收。

7.易于清洗。清洗护目镜300不需要特殊设备或准备。护目镜300可以用肥皂和水清洗或擦拭，或在微波炉或高压灭菌器中消毒。

8.经久耐用。因为护目镜300是不透水的，第三方的飞溅或吐痰不会伤害护目镜300，并且佩戴者不需要立即更换新护目镜而是可以继续他们的活动。

9.适当的保护。护目镜300A的区域311比面罩100A的区域111A更硬，因为佩戴者的眼睛比佩戴者的下脸更容易受到爆炸力和小边缘射弹，例如建筑碎片的影响。与面罩100A相比，护目镜300A的柔性不那么重要，因为下脸具有下颌活动性和微笑时的大肌肉运动，而上脸只能进行较小的肌肉运动，例如眨眼。

尽管这里已经参考附图详细描述了本发明的说明性实施例及其各种修改，但是应当理解，本发明不限于这个精确的实施例和所描述的修改，并且各种变化在不脱离所附权利要求所限定的本发明的范围或精神的情况下，本领域技术人员可以在其中进行进一步的修改。

相关申请的交叉参考

本申请要求2020年6月12日提交的、同此具有共同发明人的美国专利申请63/038,744的优先权；并且该优先权申请在此以其整体并入本申请中。