構造溶接パターンを有する平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク
【課題】長期にわたる使用又は乱暴な取り扱いが原因となるマスクの形状変形を最小限にする耐圧潰特性を有する、平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクを提供する。
【解決手段】横方向に延びる境界線２２と縦軸３４とを有するマスク本体１２を含む平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０。第１及び第２の溶接パターン３２ａ、３２ｂは、上方で境界線を横切らないように縦軸３４の両側にそれぞれ配置される。第３及び第４の溶接パターン３２ｃ、３２ｄは、下方で境界線を越えないように縦軸３４の両側にそれぞれ配置される。第１、第２、第３、及び第４の溶接パターン３２ａ〜３２ｄのそれぞれは二次元の閉鎖パターンである。組み合わされた溶接パターンは、濾過構造体全体に大きな圧力低下をもたらす可能性のある追加層又はより重い層の必要はない。
【解決手段】横方向に延びる境界線２２と縦軸３４とを有するマスク本体１２を含む平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０。第１及び第２の溶接パターン３２ａ、３２ｂは、上方で境界線を横切らないように縦軸３４の両側にそれぞれ配置される。第３及び第４の溶接パターン３２ｃ、３２ｄは、下方で境界線を越えないように縦軸３４の両側にそれぞれ配置される。第１、第２、第３、及び第４の溶接パターン３２ａ〜３２ｄのそれぞれは二次元の閉鎖パターンである。組み合わされた溶接パターンは、濾過構造体全体に大きな圧力低下をもたらす可能性のある追加層又はより重い層の必要はない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクの前面に配置されて、マスク本体に圧潰抵抗構造を提供する助けとなる溶接パターンを有する平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸マスクは一般に、（１）不純物又は汚染物質が着用者の呼吸器系に入るのを防ぐこと、並びに（２）他の人又は他の物が、着用者によって吐き出された病原体及び他の汚染物質にさらされることから守ること、の２つの一般的目的の少なくとも１つのために、人の呼吸経路を覆って着用されるものである。第１の状況では、呼吸マスクは、空気が着用者にとって有害な粒子を含んでいる環境、例えば、自動車車体修理工場において着用される。第２の状況では、呼吸マスクは、他の人又は他の物に対する汚染の危険性がある環境、例えば、手術室又はクリーンルームにおいて着用される。
【０００３】
これらの目的のいずれか（又は両方）を満たすためのさまざまな呼吸マスクが設計されてきた。これら呼吸マスクの一部は、マスク本体自体がフィルタ機構として機能するため、「フィルタ式顔面装着」として分類されてきた。取り付け可能なフィルタカートリッジと共にゴム又はエラストマーのマスク本体を使用する呼吸マスク（例えば、米国再発行特許第３９，４９３号（Ｙｕｓｃｈａｋ ｅｔ ａｌ．）を参照のこと）又はインサート成形されたフィルタ要素（例えば、米国特許第４，７９０，３０６号（Ｂｒａｕｎ）を参照のこと）とは異なり、フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、フィルタカートリッジを取り付ける又は交換する必要がないように、濾材がマスク本体のほぼ全体を覆うように設計される。フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、一般に、２種類の構造、即ち、成型呼吸マスク及び平坦折り畳み式呼吸マスクの一方の形式を取る。
【０００４】
成型フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、マスク本体にカップ状の構造を与えるために、熱接着繊維の不織ウェブ又は透かし編目のプラスチックメッシュを通常含んできた。成型呼吸マスクは、使用中及び保管時の双方で同一の形状を維持する傾向がある。成型フィルタ式顔面装着呼吸マスクを開示している特許の例には、米国特許第７，１３１，４４２号（Ｋｒｏｎｚｅｒ ｅｔ ａｌ．）、同第６，９２３，１８２号、同第６，０４１，７８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）、同第４，８５０，３４７号（Ｓｋｏｖ）、同第４，８０７，６１９号（Ｄｙｒｕｄ ｅｔ ａｌ．）、同第４，５３６，４４０号（Ｂｅｒｇ）、及び米国意匠特許第２８５，３７４号（Ｈｕｂｅｒ ｅｔ ａｌ．）が挙げられる。平坦折り畳み式呼吸マスクは、その名前が暗に示しているように、出荷及び保管のために折り畳まれることができる。平坦折り畳み式呼吸マスクの例は、米国特許第６，５６８，３９２号及び同第６，４８４，７２２号（Ｂｏｓｔｏｃｋ ｅｔ ａｌ．）並びに同第６，３９４，０９０号（Ｃｈｅｎ）に示されている。
【０００５】
使用中、フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、それらの意図されるカップ状の構造を維持しなければならない。人の顔に着用されている間にマスクが他の物体に衝突するのと共に、何度も着用されて着用者の呼気からの多量の水分に晒された後、既知のマスクは、圧潰又はシェルに押し込まれた窪みを有し易くなり得る。着用者は、マスクを顔からずらしてマスクの内側から窪みを押すことによって、この窪みを取り除くことができる。使用中にマスクが圧潰するのを妨げるために、マスク本体構造に付加的な層を追加してマスクの構造的完全性を改善してきた。例えば、米国特許第６，９２３，１８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）は、フィルタ層と第１及び第２の成形層との間の第１及び第２の接着剤層を使用して、耐圧潰性成型フィルタ式フェイスマスクを提供している。平坦折り畳み式呼吸マスクの構造的完全性を保つために、米国特許第６，３９４，０９０号（Ｃｈｅｎ）は、使用中の圧潰を防ぐのを補助するための第１及び第２の境界線をマスク本体に設けている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、使用中のマスク本体の圧潰を防止するのに役立つ、新しい平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク構成体を提供する。本発明の呼吸マスクは、マスク本体とハーネスとを備える。マスク本体は、横方向に延びる境界線と、縦軸と、上方で境界線を横切らないように縦軸の両側にそれぞれ配置された第１及び第２の溶接パターンと、を有する。第３及び第４の溶接パターンは、下方で境界線を越えないように縦軸の両側にそれぞれ配置される。第１、第２、第３、及び第４の溶接パターンのそれぞれは、二次元の閉鎖パターンである。
【０００７】
本発明は、長期にわたる使用又は乱暴な乗り扱いが原因となるマスクの形状変形を最小限にする耐圧潰特性を有する、平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクを提供することを目的とする。呼吸マスクはまた、粒子負荷及び／又は水分の蓄積によってその構造的完全性を損なう可能性が低い。フィルタ式顔面装着呼吸マスクは使用中に圧潰する可能性が低いので、その結果、着用者の快適さ及び利便性を改善するという利点を提供する。更に、耐圧潰性を提供するための追加層又はより重い層の必要がなくなる。追加層の使用は、呼吸抵抗及び製品原価の増加をもたらし得る。したがって、本発明は、追加層又はより重い層の付加コストなしに、着用者の快適さを改善させると共にマスク本体の意図される使用中形状を保つという利益を提供する。
【０００８】
用語
以下に記載される用語は、定義されるような意味を持つ。
【０００９】
「二分する」は、ほぼ等しい２つの部分に分けることを意味する。
【００１０】
「含む（又は、含んでいる）」は、特許専門用語において標準であるその定義を意味し、「備える」、「有する」、又は「含有する」とほぼ同義であるオープンエンド型の用語である。「備える」、「含む」、「有する」及び「含有する」、並びにこれらの変形は、一般的にオープンエンド型の用語であるが、本発明は、「本質的に〜からなる」等のより狭義の用語を使用して適切に記載することもでき、これは、本発明の呼吸マスクがその意図される機能を果たす際の性能に対して悪影響を及ぼす物体又は要素のみを除外するという点で、オープンエンド型の用語に準ずる用語である。
【００１１】
「清浄な空気」は、汚染物質を取り除くために濾過された、ある体積の大気中の周囲空気を意味する。
【００１２】
「汚染物質」は、粒子（粉塵、ミスト及びフュームを含む）及び／又は一般には粒子とみなされない場合もあるが（例えば、有機蒸気等）、空気中に浮遊していることがある他の物質を意味する。
【００１３】
「横断寸法」は、呼吸マスクを正面から見たときに、呼吸マスクの側方から側方まで横方向に延びる寸法を意味する。
【００１４】
「カップ状の構造」は、人の鼻及び口を適切に覆うことが可能な任意の容器型の形状を意味する。
【００１５】
「外部気体空間」は、吐き出された気体が、マスク本体及び／又は呼気弁を通過し、それらを越えた後に入る、周囲大気中の気体空間を意味する。
【００１６】
「フィルタ式顔面装着」は、マスク本体自体が、マスク本体を通過する空気を濾過するように設計され、マスク本体にこの目的を達成するための別個の識別可能なフィルタカートリッジ又はインサート成型されたフィルタ要素が取り付けられていない、又は成型されていないことを意味する。
【００１７】
「フィルタ」又は「フィルタ層」は、通気性材質の１つ以上の層を意味し、その層は、それを通り抜ける空気流から汚染物質（粒子など）を除去するという主目的に適している。
【００１８】
「濾材」は、それを通過した空気から汚染物質を取り除くために設計された通気性構造体を意味する。
【００１９】
「濾過構造体」は、濾材又はフィルタ層を含む構成体を意味する。
【００２０】
「第１側部」は、マスク本体を横断寸法に対して垂直に二分する平面の一方の側に位置するマスク本体の領域を意味する。
【００２１】
「適合」は、マスク本体を着用する、取り外す、又は調整するのうちの１つ又はこれらの組み合わせを意味する。
【００２２】
「フランジ」は、人が把持するのに十分な表面積を有する突出部を意味する。
【００２３】
「正面方向に」は、マスク本体が折り畳まれた状態のときに、マスク本体周辺部から離れて延びることを意味する。
【００２４】
「ハーネス」は、マスク本体を着用者の顔面上で支持する助けとなる構造体又は部品の組み合わせを意味する。
【００２５】
「しるし」は、識別マーク、パターン、画像、開口部、又はこれらの組み合わせを意味する。
【００２６】
「一体的（integral）」は、同時に一緒に製造されていること、即ち、一部分として一緒に作製され、後に一緒に接合される別個に製造された２つの部分ではないことを意味する。
【００２７】
「内部気体空間」は、マスク本体と人の顔との間の空間を意味する。
【００２８】
「横方向に」は、マスク本体が折り畳まれた状態のときに、マスク本体を横断寸法に対して垂直に二分する平面から離れて延びることを意味する。
【００２９】
「境界線」は、折り目、継ぎ目、溶着線、接着線、ステッチ線、ヒンジ線及び／又はこれらの任意の組み合わせを意味する。
【００３０】
「縦軸」は、マスク本体を横断寸法に対して垂直に二分する線を意味する。
【００３１】
「マスク本体」は、人の口及び鼻を覆って適合し、外部気体空間から内部気体空間を分離して画定する助けとなる通気性の構造体（層及び部品を互いに接合させる継ぎ目及び結合部を含む）を意味する。
【００３２】
「ノーズクリップ」は、少なくとも着用者の鼻の周りの密封性を高めるために、マスク本体上で使用するように適応した（ノーズフォーム以外の）機械的装置を意味する。
【００３３】
「周辺部」は、マスク本体の外側縁部を意味し、人が呼吸マスクを着用したときに、この外側縁部は、一般に着用者の顔に隣接して配置される。
【００３４】
「プリーツ」とは、それ自体の上に折り返しできるように設計された、又は折り返されている部分を意味する。
【００３５】
「ポリマー」及び「プラスチック」はそれぞれ、１つ以上のポリマーを主に含み、同様に他の成分も含有してよい材料を意味する。
【００３６】
「複数」は、２つ以上を意味する。
【００３７】
「呼吸マスク」は、呼吸するための清浄な空気を着用者に提供するための、人が着用する空気濾過装置を意味する。
【００３８】
「第２側部」は、マスク本体を横断寸法に対して垂直に二分する平面の一方の側に位置するマスク本体の領域を意味する（第２側部は第１側部に対向している）。
【００３９】
「密着適合」又は「密着して適合する」とは、本質的に気密な（又は実質的に漏れのない）適合が（マスク本体と着用者の顔面との間に）もたらされることを意味する。
【００４０】
「タブ」は、別の構成要素に取り付けるための十分な表面積を呈する部位を意味する。
【００４１】
「横断方向に延びている」は、ほぼ横断寸法方向に延びていることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の斜視図。
【図２】図１に示される平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の正面図。
【図３】折り畳まれた状態にある図１のフィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の平面図。
【図４】図２の線４−４に沿った溶接パターン３２ｂの溶着線３２’の拡大断面図。
【図５】図３の線５−５に沿った呼吸マスクのマスク本体１２の断面図。
【図６】図５の線６−６に沿った濾過構造体１６の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明を実用化すると、圧潰抵抗性の改善に役立つ溶接パターンがマスク本体に配置された平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクが提供される。
【００４４】
図１は、着用者の顔面上で開いた状態にある平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の一例を示す。呼吸マスク１０は、着用者が呼吸するための清浄な空気を提供するために、本発明に従って使用されてもよい。図示するように、フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０は、マスク本体１２及びハーネス１４を含む。マスク本体１２は、吸気が着用者の呼吸器系に入る前に通過する必要がある濾過構造体１６を有する。濾過構造体１６は、着用者が清浄な空気を吸い込むことができるように、周囲環境から汚染物質を取り除く。マスク本体１２は、頂部１８及び底部２０を含む。頂部１８及び底部２０は、境界線２２により隔てられている。この特定の実施形態では、境界線２２は、マスク本体の中央部の両端間を横断方向に延びるプリーツである。マスク本体１２は、上部セグメント２４ａ及び下部セグメント２４ｂを含む周辺部も含む。ハーネス１４は、タブ２８ａにステープル留めされたストラップ２６を有する。ノーズクリップ３０は、マスク本体１２の頂部１８の、マスク本体１２の外側表面上又はカバーウェブの下において、マスク本体１２に定置されてもよい。
【００４５】
図２は、平坦折り畳み式呼吸マスク１０が、上方で境界線２２を横切らないように配置された第１及び第２の溶接パターン３２ａ、３２ｂを有するところを示している。第１及び第２の溶接パターン３２ａ、３２ｂは、縦軸３４の両側に位置付けられる。第３及び第４の溶接パターン３２ｃ及び３２ｄは、下方で境界線２２を越えないように配置される。溶接パターン３２ｃ及び３２ｄはまた、縦軸３４の両側に位置付けられる。第１、第２、第３、及び第４の溶接パターン３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのそれぞれは、二次元の閉鎖パターンを画定する溶着線３２’を包含する。各溶接パターンは、例えば、丸みのあるコーナーを有し、かつその内側に位置付けられた一対の三角形３６及び３８を有する、大きな三角形を包含するトラス型形状を呈してもよい。三角形３６、３８のそれぞれは、三角形３６、３８のそれぞれの２辺が三角形３２ａ〜３２ｄのそれぞれの部分辺も形成するように、大きな三角形３２ａ〜３２ｄ内に入れ子となっている。丸みのあるコーナーの最小半径は、典型的には、約０．５ミリメートル（ｍｍ）である。図２に示されるように、溶接パターン３２ａ〜３２ｄは、縦軸３４の両側に、又は境界線２２及び縦軸３４の両側に対称性が存在するようにマスク本体１２に設けられる。本図面においては、本発明は三角形内の三角パターンとして示されているが、二次元の閉鎖パターンは、マスク本体に溶着される、矩形、台形、ひし形等である四辺形を含むその他のトラス型形状を呈してもよい。各二次元の閉鎖溶接パターンは、約５〜３０平方センチメートル（ｃｍ２）、より一般的には約１０〜１６ｃｍ２の表面積を占めてもよい。
【００４６】
図３は、水平に折り畳まれた状態のマスク本体１２を示し、この状態は、出荷及び顔から外した状態での保管に特に有益である。マスク本体１２は、水平の境界線２２に沿って折り畳まれることができる。呼吸マスクは、第１及び第２のタブ２８ａ、２８ｂに取り付けられる１つ以上のストラップ２６を含んでもよく、各タブ２８ａ、２８ｂ上には、着用者がマスクを着用する、取り外す、及び適合を調整するためにマスク本体を把持してもよい場所の目安を提供するしるし３９がつけられてもよい。フランジのそれぞれに設けられてもよいしるし３９は、本特許出願と同日に出願された、「Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ Ｆａｃｅ Ｐｉｅｃｅ Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒ Ｈａｖｉｎｇ Ｇｒａｓｐｉｎｇ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ」（代理人整理番号６５６５７ＵＳ００２）と題された同時係属中の特許出願に更に記載されている。
【００４７】
図４は、溶接パターン３２ｂ内の溶着線３２’の断面図を示す。溶接パターン３２ａ、３２ｃ、及び３２ｄ内の溶着線は、同様の断面形状を有していてもよい。溶着線３２’は、繊維の大部分が無孔の中実タイプの固着状態へと凝固するように、繊維を固めて濾過構造体にする。溶着線３２’は、幅約２〜７ｍｍ、より一般的には幅約４〜５ｍｍであってもよい。濾過構造体１６が２層以上を含む場合、これらの層は、本質的に、溶着線３２’の底面３９において結合する。
【００４８】
図５は、本発明によるマスク本体１２のプリーツ状構造の一例を示す。図示のように、マスク本体１２は、既に図１〜図３を参照して説明したプリーツ２２を含んでいる。マスク本体１２の上部又はパネル１８はまた、プリーツ４０及び４２を含んでいる。マスク本体１２の下部又はパネル２０は、プリーツ４４、４６、４８、及び５０を含んでいる。マスク本体１２の下部２０は、上部１８より広い濾材表面積を含んでもよい。マスク本体１２はまた、マスク本体の周辺部に沿って固定される周辺ウェブ５４を含んでいる。周辺ウェブ５４は、周辺部２４ａ、２４ｂでマスク本体の上に折り重ねてもよい。周辺ウェブ５４はまた、縁部２４ａ及び２４ｂの周囲で折り畳まれて固定される内側カバーウェブ５８の延出部分であってもよい。ノーズクリップ３０は、マスク本体の上部１８の中央で、濾過構造体１６と周辺ウェブ５４との間の周辺部２４ａに隣接して配置されてもよい。ノーズクリップ３０は、着用者の鼻の輪郭に適合するように着用者の手作業で適応させることが可能となる柔軟な極軟金属又はプラスチックで作製されてもよい。ノーズクリップはアルミニウムで作製されてもよく、図３のように線状であってもよく、又は、例えば米国特許第５，５５８，０８９号及び米国意匠特許第４１２，５７３号（Ｃａｓｔｉｇｌｉｏｎｅ）に示されているＭ字型のノーズクリップなど、上部から見たときに他の形状であってもよい。
【００４９】
図６は、濾過構造体１６が、内側カバーウェブ５８、外側カバーウェブ６０、及びフィルタ層６２のような１つ以上の層を含み得ることを図示している。内側及び外側カバーウェブ５８及び６０は、フィルタ層６２を保護し、フィルタ層６２からの繊維が緩んでマスク内側に入り込むのを防ぐために備えられてよい。呼吸マスクの使用中、空気はマスク内側に入り込む前に層６０、６２、及び５８を順次通過する。マスクの内部気体空間内に配置された空気は、その後、着用者により吸引されてよい。着用者が息を吐くと、空気は逆方向に層５８、６２、及び６０を順次通過する。あるいは、吐き出された空気が濾過構造体１６を通過せずに、内部気体空間から急速に排除され外部気体空間に入ることを可能にする呼気弁（図示せず）をマスク本体に備えてもよい。典型的には、カバーウェブ５８及び６０は、濾過構造体の、特に着用者の顔面と接触する側で、心地よい感覚をもたらす不織布材を選択肢として作製されている。本発明の支持構造体に使用可能なさまざまなフィルタ層及びカバーウェブの構成体の詳細を以下に記述する。着用者への適合及び快適性を向上させるために、エラストマーのフェースシール材を、濾過構造体１６の周辺部に固定することができる。このようなフェースシール材は、呼吸マスクを着用したときに、内側に向かって放射状に延び、着用者の顔に接触することができる。フェースシール材の例は、米国特許第６，５６８，３９２号（Ｂｏｓｔｏｃｋ ｅｔ ａｌ．）、同第５，６１７，８４９号（Ｓｐｒｉｎｇｅｔｔ ｅｔ ａｌ．）、及び同第４，６００，００２号（Ｍａｒｙｙａｎｅｋ ｅｔ ａｌ．）、並びにカナダ特許第１，２９６，４８７号（Ｙａｒｄ）に記載されている。濾過構造体はまた、少なくとも１つ以上の層５８、６０、又は６２に対して、典型的には外側カバーウェブ６０の外側表面に対して、構造的な網又はメッシュを並置してもよい。そのようなメッシュの使用は、２００８年１２月１８日出願の「Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ Ｆａｃｅ Ｍａｓｋ ｗｉｔｈ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ Ｎｅｔｔｉｎｇ」と題される米国特許出願第１２／３３８，０９１号に記載されている。
【００５０】
本発明に関連して使用されるマスク本体は、さまざまな異なる形状及び構造を呈してもよい。通常、濾過構造体の形状及び構造は、マスク本体の全般的形状に対応する。濾過構造体は、フィルタ層及び２つのカバーウェブを含む多層にて図示されているが、濾過構造体は、フィルタ層又はフィルタ層の組み合わせのみから構成されてもよい。例えば、プレフィルタを上流側に配置して、より微細かつ選択的なフィルタ層を下流側に配置することができる。加えて、活性炭などの収着剤材料を、濾過構造体を構成している繊維及び／又はさまざまな層の間に配置することができる。更に、収着層と共に別の粒子フィルタ層を使用して、粒子と蒸気の両方に対するフィルタリングを提供することができる。濾過構造体は、カップ状の構造を提供する補助となる１つ以上の補強層を含んでもよい。濾過構造体はまた、その構造的完全性に貢献する１つ以上の水平及び／又は垂直の境界線を有する場合もある。しかしながら、本発明による第１及び第２フランジの使用が、そうした補強層及び境界線への不必要な要求を生じさせる場合がある。
【００５１】
本発明のマスク本体に使用される濾過構造体は、粒子捕捉タイプ又はガス及び蒸気タイプのフィルタであり得る。濾過構造体はまた、例えば、液体エアロゾル又は液体の飛沫（例えば、血液）がフィルタ層を貫通するのを防ぐために、フィルタ層の一方の側から他方へと液体が移動するのを防止するバリア層であってもよい。用途に応じて、本発明の濾過構造体の構築には、類似の又は異なる濾材の複数の層を使用することができる。本発明の層状マスク本体に有効に使用できるフィルタは、マスク着用者の呼吸労力を最小限に抑えるために、一般に圧力低下が小さい（例えば、面速度毎秒１３．８センチメートルで約１９５〜２９５パスカル）。フィルタ層は更に、予想される使用条件においてそれらの構造を通常維持するよう、可撓性及び十分な剪断強さを有する。粒子捕捉フィルタの例としては、微細な無機繊維（グラスファイバーなど）又はポリマー合成繊維の１枚又はそれより多くのウェブが含まれる。合成繊維ウェブには、メルトブローン法などのプロセスによって製造されるエレクトレット帯電ポリマーマイクロファイバーが含まれる。帯電したポリプロピレンから形成されたポリオレフィンマイクロファイバーは、粒子捕捉用途に特に有用である。別のフィルタ層は、呼吸空気中の有害な又は悪臭のある気体を除去するための吸着剤成分を含んでもよい。吸着剤は、接着剤、結合剤、又は線維構造によりフィルタ層内に拘束される粉末又は顆粒を含んでもよい（米国特許第６，３３４，６７１号（Ｓｐｒｉｎｇｅｔｔ ｅｔ ａｌ．）、及び同第３，９７１，３７３号（Ｂｒａｕｎ）を参照のこと）。吸着剤層は、繊維性フォーム又は網状発泡体などの基材にコーティングすることにより、薄く密着した層を形成することができる。吸着剤材料としては、活性炭（化学処理済み、又は未処理）、多孔質アルミナ−シリカ触媒基材、及びアルミナ粒子を挙げることができる。さまざまな構造に適合可能な収着性濾過構造体の一例が、米国特許第６，３９１，４２９号（Ｓｅｎｋｕｓ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。
【００５２】
フィルタ層は、典型的には、所望の濾過効果を達成するように選択される。フィルタ層は、通常、粒子及び／又はその他の汚染物質を、フィルタ層を通過する気体流から高い割合で除去する。繊維性フィルタ層については、通常は、成型作業中に互いに結合してしまわないように、濾過する物質の種類に基づいて選択された繊維が選ばれる。指摘したように、フィルタ層はさまざまな形状及び形態で提供されることができ、一般に約０．２ミリメートル（ｍｍ）〜１センチメートル（ｃｍ）、より一般的には約０．３ｍｍ〜０．５ｃｍの厚さを有し、また略平面状のウェブであっても、又は波形を付けて、拡張された表面積を提供してもよく、これは例えば、米国特許第５，８０４，２９５号及び同第５，６５６，３６８号（Ｂｒａｕｎ ｅｔ ａｌ．）を参照されたい。フィルタ層はまた、接着剤又は任意の他の手段により一緒に接合された複数のフィルタ層を含んでもよい。基本的に、フィルタ層の形成用として知られている（又は後に開発される）任意の好適な材料を、フィルタ材料として使用することができる。Ｗｅｎｔｅ，Ｖａｎ Ａ．の「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」（４８ Ｉｎｄｕｓ．Ｅｎｇｎ．Ｃｈｅｍ．，１３４２ ｅｔ ｓｅｑ．（１９５６））に教示されているようなメルトブローン繊維ウェブ、特に、持続的帯電（エレクトレット）型のメルトブローン繊維ウェブは、特に有用である（例えば、米国特許第４，２１５，６８２号（Ｋｕｂｉｋ ｅｔ ａｌ．）を参照のこと）。これらのメルトブローン繊維は、約２０マイクロメートル（μｍ）未満（「ブローンマイクロファイバー」をＢＭＦと称する）、一般に約１〜１２μｍの有効繊維直径を有するマイクロファイバーであってもよい。有効繊維直径は、Ｄａｖｉｅｓ，Ｃ．Ｎ．、「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、ロンドン、会報１Ｂ、１９５２年に従って測定され得る。特に好ましいのは、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）及びこれらの組み合わせから形成される繊維を含むＢＭＦウェブである。米国再特許第３１，２８５号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）に教示されている帯電小繊維化フィルム繊維も適している場合があり、またロジン−ウール繊維ウェブ、及びグラスファイバー若しくは溶液ブローンのウェブ、又は静電スプレー繊維、特にマイクロフィルム形態のものも適している場合がある。電荷は、米国特許第６，８２４，７１８号（Ｅｉｔｚｍａｎ ｅｔ ａｌ．）、同第６，７８３，５７４号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）、同第６，７４３，４６４号（Ｉｎｓｌｅｙ ｅｔ ａｌ．）、同第６，４５４，９８６号及び同第６，４０６，６５７号（Ｅｉｔｚｍａｎ ｅｔ ａｌ．）、並びに同第６，３７５，８８６号及び同第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）に開示されているように、繊維を水と接触させることにより、繊維に付与することができる。電荷はまた、米国特許第４，５８８，５３７号（Ｋｌａｓｓｅ ｅｔ ａｌ．）に開示されているようなコロナ帯電により、又は、同第４，７９８，８５０号（Ｂｒｏｗｎ）に開示されているような摩擦帯電（tribocharging）により、繊維に付与されてもよい。更に、ハイドロ帯電プロセスにより製造されたウェブの濾過性能強化のため、添加剤を繊維に含めることができる（米国特許第５，９０８，５９８号（Ｒｏｕｓｓｅａｕ ｅｔ ａｌ．）を参照）。特に、フッ素原子をフィルタ層の繊維表面に配置することにより、油性ミスト環境での濾過性能を改善することができる（米国特許第６，３９８，８４７Ｂ１号、同第６，３９７，４５８Ｂ１号、同第６，４０９，８０６Ｂ１号（Ｊｏｎｅｓ ｅｔ ａｌ．）を参照）。エレクトレットＢＭＦフィルタ層の典型的な坪量は、１平方メートルあたり約１０〜１００グラムである。例えば、‘５０７号特許（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）に記載されている技法によって帯電させた場合、またＪｏｎｅｓ ｅｔ ａｌ．の特許に記載されるようにフッ素原子を含む場合、坪量はそれぞれ、約２０〜４０ｇ／ｍ２及び約１０〜３０ｇ／ｍ２となる。
【００５３】
内側カバーウェブは、着用者の顔に接触するために滑らかな表面を提供するのに用いられることができ、また外側カバーウェブは、マスク本体内の遊離繊維を封入するため、又は審美的理由から用いられることができる。カバーウェブは、フィルタ層の外側（又は上流側）に配置されたときにプレフィルタとして機能することができるが、典型的には、濾過構造体に対して何らかの実質的なフィルタ効果を提供するものではない。好適な程度の快適性を得るために、内側カバーウェブは好ましくは比較的低い坪量を有し、比較的細い繊維から形成される。より詳細には、カバーウェブは、坪量約５〜５０ｇ／ｍ２（典型的には１０〜３０ｇ／ｍ２）を有するように作られてもよく、繊維は、０．３８９ｇ／ｋｍ（３．５デニール）未満（典型的には０．２２２ｇ／ｋｍ（２デニール）未満）、より典型的には０．１１１ｇ／ｋｍ（１デニール）未満、ただし０．０１１１ｇ／ｋｍ（０．１））超過であってもよい。カバーウェブに用いられる繊維はしばしば、約５〜２４マイクロメートルで、典型的には約７〜１８マイクロメートル、より典型的には約８〜１２マイクロメートルの平均繊維直径を有する。カバーウェブ材料はある程度の弾性（典型的には破断時に１００〜２００％であるが、必ずしもそうではなくてよい）を有し、可塑的に変形可能であり得る。
【００５４】
カバーウェブに適した材料としては、ブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）材料、特にポリオレフィンＢＭＦ材料、例えば、ポリプロピレンＢＭＦ材料（ポリプロピレン混合物、及びポリプロピレンとポリエチレンとの混合物も含む）が挙げられる。カバーウェブ用のＢＭＦ材料の好適な製造プロセスは、米国特許第４，０１３，８１６号（Ｓａｂｅｅ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。ウェブは、繊維を滑らかな表面、典型的には滑らかな表面のドラム又は回転型コレクタの上に収集して形成してもよい（米国特許第６，４９２，２８６号（Ｂｅｒｒｉｇａｎ ｅｔ ａｌ．）を参照のこと）。スパンボンド繊維を使用することもできる。
【００５５】
典型的なカバーウェブは、ポリプロピレン、又は５０重量％以上のポリプロピレンを含むポリプロピレン／ポリオレフィン混合物から作製され得る。これらの材料は、着用者に程度の高い柔らかさ及び快適性を提供し、またフィルタ材料がポリプロピレンＢＭＦ材料であるとき、層間に接着剤を必要とすることなく、フィルタ材料に固定された状態に保つことが見出されている。カバーウェブで使用するのに好適なポリオレフィン材料としては、例えば、単一のポリプロピレン、２種のポリプロピレンの混合物、ポリプロピレンとポリエチレンの混合物、ポリプロピレンとポリ（４−メチル−１−ペンテン）の混合物、及び／又はポリプロピレンとポリブチレンの混合物を挙げることができる。カバーウェブ用の繊維の一例としては、ポリプロピレン樹脂から作製されたＥｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のポリプロピレンＢＭＦ「Ｅｓｃｏｒｅｎｅ ３５０５Ｇ」があり、これは坪量が約２５ｇ／ｍ２、及び繊維デニールが０．２〜３．１の範囲である（約０．８の繊維１００本超で測定の平均）。他の好適な繊維は、ポリプロピレン／ポリエチレンＢＭＦ（樹脂「Ｅｓｃｏｒｅｎｅ ３５０５Ｇ」８５パーセントと、エチレン／α−オレフィンコポリマー「Ｅｘａｃｔ ４０２３」（これもＥｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）１５パーセントを含む混合物から製造される）であり、これは坪量が約２５ｇ／ｍ２であり、平均繊維デニールが約０．８である。好適なスパンボンド材料は、Ｃｏｒｏｖｉｎ ＧｍｂＨ（Ｐｅｉｎｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から商品名「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ Ｐｌｕｓ ２０」、「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ Ｃｌａｓｓｉｃ ２０」、及び「Ｃｏｒｏｖｉｎ ＰＰ−Ｓ−１４」で入手可能であり、カードポリプロピレン／ビスコースは、Ｊ．Ｗ．Ｓｕｏｍｉｎｅｎ ＯＹ（Ｎａｋｉｌａ，Ｆｉｎｌａｎｄ）から商品名「３７０／１５」で入手可能である。
【００５６】
本発明で使用されるカバーウェブは好ましくは、処理後にウェブ表面からの繊維の突出が非常に少なく、よって滑らかな外側表面を有する。本発明で用いてもよいカバーウェブの例は、例えば、米国特許第６，０４１，７８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ）、同第６，１２３，０７７号（Ｂｏｓｔｏｃｋ ｅｔ ａｌ．）及び国際公開第９６／２８２１６Ａ号（Ｂｏｓｔｏｃｋ ｅｔ ａｌ．）に開示されている。
【００５７】
ハーネスに使用されるストラップは、さまざまな材料、例えば、熱硬化性ゴム、熱可塑性エラストマー、編組み又は編込みされた織糸／ゴムの組み合わせ、非弾性の編組み構成要素、及びその他から作製され得る。ストラップは、弾性材料、例えば弾性の編組み材料から形成されてもよい。ストラップは、好ましくはその全長の２倍より大きく拡張され、その弛緩状態に戻り得る。ストラップはまた、その弛緩状態の長さの３倍又は４倍まで延びることが可能であり、かつ張力が取り除かれると、なんら損傷を受けずにその元の状態に戻ることができる。したがって、弾性限度は、ストラップの弛緩状態における長さの２倍、３倍、又は４倍以上であるのが好ましい。典型的には、ストラップは、長さ約２０〜３０ｃｍ、幅３〜１０ｍｍ、厚さ約０．９〜１．５ｍｍである。ストラップは、連続ストラップとして第１タブから第２タブまで延びてもよく、又はストラップは、更なる締結具又はバックルにより互いに接合され得る複数の部品を有してもよい。例えば、ストラップは、マスク本体を顔面から除去する際に、着用者に迅速に分離され得る締結具により一緒に接合された第一及び第二の部品を有してもよい。本発明に関連して使用し得るストラップの例は、米国特許第６，３３２，４６５号（Ｘｕｅ ｅｔ ａｌ．）に示されている。ストラップの１つ以上の部分を一緒に接合するのに使用し得る締結機構又留め金機構の例は、例えば以下の米国特許第６，０６２，２２１号（Ｂｒｏｓｔｒｏｍ ｅｔ ａｌ．）、同第５，２３７，９８６号（Ｓｅｐｐａｌａ）、及び欧州特許第１，４９５，７８５Ａ１号（Ｃｈｉｅｎ）に示されている。
【００５８】
図のように、内部気体空間から呼気を排除し易くするために、マスク本体に呼気弁を取り付けてもよい。呼気弁の使用は、マスク内部からの暖かい湿った呼気を急速に除去することにより、着用者の心地よさを改善し得る。例えば、米国特許第７，１８８，６２２号、同第７，０２８，６８９号、及び同第７，０１３，８９５号（Ｍａｒｔｉｎ ｅｔ ａｌ．）、同第７，４２８，９０３号、同第７，３１１，１０４号、同第７，１１７，８６８号、同第６，８５４，４６３号、同第６，８４３，２４８号、及び同第５，３２５，８９２号（Ｊａｐｕｎｔｉｃｈ ｅｔ ａｌ．）、同第６，８８３，５１８号（Ｍｉｔｔｅｌｓｔａｄｔ ｅｔ ａｌ．）、及び同再特許第３７，９７４号（Ｂｏｗｅｒｓ）を参照。本質的に、呼気を内部気体空間から外部気体空間へと迅速に運搬するために、好適な圧力低下を提供し、かつマスク本体に適切に固定され得る任意の呼気弁を、本発明に関連して使用してもよい。
【００５９】
本発明は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変形及び変更を加えられてもよい。したがって、本発明は、上記に限定されず、添付された請求項及びすべてのその等価物に記述する制限によって規制される。
【００６０】
更に本発明は、ここに具体的に開示されていない要素がなくとも適切に実施可能であり得る。
【００６１】
上記の全ての特許及び特許出願は、「背景技術」部分のものを含め、全体的に参考として本明細書に組み込まれる。そのような組み込まれる文献の開示と上記明細書との間に不一致又は矛盾がある限りにおいては、上記明細書が優先する。
【実施例】
【００６２】
マスク製造の基本手順
呼吸マスクの濾過構造体は、３層の不織布材及び他の呼吸マスク構成要素から形成した。本発明のマスクを、予備成形品製造工程、及びマスク仕上げ工程の２つの作業工程で組み立てた。予備成形品製造の段階には、不織繊維ウェブの積層及び固定工程、プリーツ折り目線形成工程、並びに周辺ウェブ材料及びノーズクリップ取り付け工程が含まれていた。マスク仕上げ工程の作業には、エンボス加工された折り目線に沿ってプリーツを折る工程、マスク側縁部及び補強されたフランジ材料の双方を融着する工程、最終形態に切り出す工程、及びヘッドバンドを取り付ける工程が含まれていた。
【００６３】
予備成形品製造の段階
予備成形品製造の段階では、３層の不織布材を向かい合わせの配向で重ね合わせた。本実施例では、層を形成する個々の材料を以下の順序で組み立てた。
１．外側スクリム
２．フィルタ材料
３．内側カバーウェブ
【００６４】
外側スクリム（図６の６０として示す）は、１７グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の、Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｋａｎｇｊｉｅ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ．（Ｊｉｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）から入手可能なポリプロピレンスパンボンド不織布であった。内側カバーウェブは外側スクリムと同じ材料であった。予備成形品に使用したフィルタ材料（図６の６２として示す）は、エレクトレット帯電したブローンマイクロファイバーポリプロピレンのウェブであり、坪量３５ｇｍｓ、硬度８％、及び有効繊維寸法４．７５マイクロメートルであった。内側カバーウェブ（図６の５８として示す）は、外側スクリムと同じ材料であった。予備成形品は、それぞれの材料の層を所望の順に重ね合わせ、次に２０ｃｍ×３３ｃｍのシートに切り出し、点結合のパターンを用いて互いに超音波溶着して作製した。所望により、予備成形品の本体内に強化溶接パターンが形成された。本発明のマスクの溶接パターンは、横方向に延びる境界線及び縦軸に対して配向された。Ｂｒａｎｓｏｎ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手の超音波溶着装置２０００Ｘ型を使用し、ホーン振幅、周波数、及び加圧保持時間をそれぞれ、１００％、２０ｋＨｚ、及び０．５秒としてラム圧４４８ｋＰａで操作して超音波溶着を行って、パターンを形成した。超音波ホーンは、所与のパターンのアンビルに対して特定の接触面積で動作した。超音波溶着は、Ｂｒａｎｓｏｎ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手の２０００型超音波溶着装置を使用し、ホーン振幅、周波数、及び加圧保持時間をそれぞれ、１００％、２０ｋＨｚ、及び０．７秒としてラム圧４８３キロパスカル（ｋＰａ）で操作して行った。超音波ホーンはアンビルに対して平頂角型ペグのフィールドで動作し、この平頂角型ペグは１．６平方ミリメートルの個々のフェース面積を有し、ペグの中心から中心まで約１センチメートルの間隔を置いてグリッドパターンに配列されていた。溶着装置の平坦なフェースのホーンを、このアンビルに対して約６ＭＰａの接触圧で作動させた。不織布の層を固定し、プリーツの位置を画定する折り目線を、固定した不織布の層にエンボス加工した。折り目線のエンボス加工は、ＵＳＭ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈａｖｅｒｈｉｌｌ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから入手のダイ打抜き機、Ｈｙｔｒｏｎｉｃ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｍｏｄｅｌ Ｂを１４９０００Ｎ（１５トン）の力でルールダイと共に使用して行なった。そのダイは、予備成形品の全長を横断する、縁部にアールが付いた９本のバーを有しており、予備成形品にプレスすると、不織布層に線を作り出した。これらエンボス加工された線は、ウェブを相互に接触点で圧縮したが、材料を融着、又は貫通することはなかった。予備成形品製造作業の最終工程として、５１グラム／平方メートル（ｇｓｍ）のスパンボンドポリプロピレンのスクリムであるＢＢＡ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓの幅４ｃｍ、長さ３６ｃｍを周辺ウェブのバンドとして、予備成形品の頂部及び底部の縁部に巻き付けて所定の位置に超音波溶着した。超音波溶着は、Ｂｒａｎｓｏｎ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手の超音波溶着装置２０００Ｘ型を使用し、ホーン振幅、周波数、及び加圧保持時間をそれぞれ、１００％、２０ｋＨｚ、及び０．５秒としてラム圧４４８ｋＰａで操作して行った。ホ−ンは接触面積４．１平方センチメートルでアンビルに対して動作し、結果的に８．５ＭＰａの接触圧で予備成形品の材料を結合した。周辺ウェブ材料の結合に使用したアンビルの区域は、個々のフェース面積が１．６平方ミリメートルの平頂角型ペグで構成された。溶着装置の平坦なフェースのホーンをこのアンビルに対して作動させ、周辺ウェブを予備成形品に固定した。この工程を使用して、ノーズクリップを予備成形品の頂部に取り付け、予備成形品と周辺ウェブとの間に封入した。ノーズクリップは、可鍛性で、可塑的に変形可能な、図２に示す形状のアルミニウムの帯で、長さ９ｃｍ、幅０．５ｃｍ、厚さ１ｍｍであった。
【００６５】
マスク仕上げ作業
マスク仕上げ工程の作業では、図５に示すように、折り目線に沿ってプリーツが折られた。マスクの中央の折り目より上に位置するプリーツは、マスクを開くと折り目の外側が下方に向くように折られたが、これは着用時にマスクの折り目にごみ等が溜まることを防ぐ助けとなるために行った。予備成形品に適正なプリーツ処理をして中央の折り目を中心に折り、マスクの側縁部を融着するため、そして補強フランジ（図３の２８ａ及び２８ｂ）の結合層を作り出すために、予備成形品を超音波溶着した。超音波溶着は、Ｂｒａｎｓｏｎ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手の超音波溶着装置２０００ａｅ型を使用し、ホーン振幅、周波数、及び加圧保持時間をそれぞれ、１００％、２０ｋＨｚ、及び２．０秒としてラム圧４８３ｋＰａで操作して行った。ホ−ンは接触面積２２．４平方センチメートルでアンビルに対して動作し、結果的に１．５ＭＰａの接触圧で予備成形品の材料を結合した。フランジ材料を結合するためのアンビルの接触区域は、平頂角型ペグで構成されており、それらペグは１．６平方ミリメートルの個々のフェース面積を有し、それらの平坦側面から１．２７ミリメートルの間隔を置いて配列され、その結果として得られた結合パターンは図１のタブ２８ａで示される。マスクの側縁部の結合を形成するアンビルのバーは、長さ９５．２５ミリメートル、幅９．５２５ミリメートルであり、結果として得られた結合パターンは図１の２８ａで示される。アンビルの傾斜バー要素がマスクの側縁部を封止し、ピン溶着表面がフランジ材料を融着させて堅固化した。マスク仕上げ作業の最終工程として、この補強フランジを所望の形状に切り出し、ヘッドバンドをタブにステープル留めした。フランジは幅１．０ｃｍ、長さ５．０ｃｍで、ヘッドバンドを取り付けるタブ部分に位置決めされる０．５ｃｍのアールが付いたヘッド部を備えていた。ヘッドバンドは、Ｓｔａｎｌｅｙ Ｂｏｓｔｉｔｃｈ，Ｅａｓｔ Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ，Ｒｈｏｄｅ Ｉｓｌａｎｄから入手の手持ちホチキスＰ６Ｃ−８型、及び亜鉛めっきのホッチキス針Ｎｏ．ＳＴＨ５０１９ ０．６３５ｃｍ（１／４インチ）を使用してタブのアールが付いたヘッド部に取り付けた。
【００６６】
ヘッドフォーム
さまざまな人体計測学の着用者範囲に対して最適に適合しかつ快適度の最も高い平坦折り畳み式呼吸マスクの設計は、模擬呼吸負荷を受けた呼吸マスクの圧潰を測定するように適合されたヘッドフォームを使用して増強され得る。この方法は、呼吸マスクとヘッドフォームとの間の相互作用をシミュレーションした。ヘッドストラップの抵抗力、ヘッドフォームの形状、マスクの位置、呼吸の周期換気量及び回数は、平坦折り畳み式呼吸マスクの耐圧潰性能の判定に影響を及ぼす。
【００６７】
この試験方法で使用されたヘッドフォームは、呼吸用開口部と、ヘッドフォームの顔の上に位置決めされた接触負荷パッドとを備えて適合された。ヘッドフォームの人体測定学的特徴寸法は表１に示されており、これらの特徴は、「Ａ ＨＥＡＤ−ＡＮＤ−ＦＡＣＥ ＡＮＴＨＲＯＰＯＭＥＴＲＩＣＳＵＲＶＥＹ ＯＦ Ｕ．Ｓ．ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲ ＵＳＥＲＳ」（Ｍａｙ ２００４）と題された国立労働安全衛生研究所（ＮＩＯＳＨ）の研究論文に記載の呼吸マスク性能分析において頭と顔の寸法を特徴付けるために概説されたものである。ヘッドフォームの顔の上に直径１３ｍｍの円形排気口を有する模擬呼吸用開口部は、正中矢状面（顎の底部）の下顎の下位点である、人間の類似物の顎（Menton）の位置の上を中心にして、その上方１５．９ｍｍに位置付けられた。接触活性化閾値が６．９ｋＰａの接触負荷パッドは、模擬呼吸用開口部の周囲に位置決めされた楕円形アニュラリングの形状であった。パッドは、模擬呼吸用開口部の縁部から放射状に延び、厚さは５ｍｍであった。接触負荷パッドは、楕円主軸がヘッドフォームを横断するように配向され、主軸長は６６ｍｍ、短軸長は４８ｍｍであった。試験中、マスクと接触負荷パッドとの間で接触が生じると、光が点灯してマスクの圧潰を示すようにした。
【００６８】
評価用マスクは、１本目は耳の上方でヘッドフォームの後部の概ね耳珠間鼻下弧長をたどり、２本目は耳の下でヘッドフォームの後部を横断する、２本のゴムバンドを使用してヘッドフォームに適合された。４つの取り付け点のそれぞれから延びるマストに加えられた力は、名目上２ニュートン（Ｎ）であった。中央の折り目である横方向に延びる境界線と縦軸との間の交点が、呼吸用開口部の中心と位置合わせされるように、マスクをヘッドフォーム上に位置決めした。マスクが評価用に適切に位置決めされた状態で、試験装置の呼吸周期を開始した。
【００６９】
表１
【表１】
【００７０】
模擬呼吸装置及び耐圧潰性試験
Ｗａｒｗｉｃｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ（Ｗａｒｗｉｃｋ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ）のＤｙｎａｍｉｃ Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅを、前述のヘッドフォームと共に使用して、人間の呼吸が呼吸マスクに届けられるように人間の呼吸をシュミレーションした。試験装置は、長さ３０ｃｍ、内径２．５４ｃｍのホースを介して空気が人工呼吸器からヘッドフォームの後部に供給されるように構成された。人工呼吸器は呼吸の正弦波波形をもたらし、リットル／分（Ｌ／ｍｉｎ）で示された流量は、試験の持続時間にわたって変化した。人工呼吸器は、呼吸頻度２０サイクル／分で操作され、１回換気量は１リットル、室内条件は２５℃及び相対湿度は５０％であった。
【００７１】
ヘッドフォームの項で記載された通りにヘッドフォーム上に呼吸マスクを定置し、呼吸装置を流量２０Ｌ／分で開始して、呼吸マスク評価を行った。次に、ロードセルがトリガされるまで、３分毎に５Ｌ／分ずつの増分で流量を徐々に増加させた。ロードセルのトリガは呼吸マスクの圧潰を示し、試験を終了した。呼吸マスクが圧潰した時点の流量を、耐圧潰性の測定値としてＬ／分で記録した。
【００７２】
（実施例１）
Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍａｓｋ Ｍａｋｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅに詳述された手順により、概ね図２及び図３に３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、及び３２ｄとして描かれているような、大きな三角形の等しい長さの辺の反対側のコーナーに位置付けられた２つの入れ子になった二等辺三角形を有する二等辺三角形の形状の強化溶接パターンを用いて、呼吸マスクを構成した。小さな三角形のそれぞれと大きな三角形とは、等しい長さの辺及び残りの辺を共有した。大きな三角形の等しい長さの辺は５２ｍｍ、入れ子になった三角形の等しい長さの辺は１７ｍｍであった。呼吸マスクの面上の、横方向に延びる境界線と縦軸とによって画定された４つの四分円内に、パターンを配置した。横方向に延びる境界線は、マスクの上部から９３．５ｍｍ下方に位置付けられ、縦軸はマスクの中央線に沿って位置付けられた。四分円１、２、３、及び４はそれぞれ、時計回りの位置、即ち、９：００〜１２：００、１２：００〜３：００、３：００〜６：００、及び６：００〜９：００によって画定された。大きな三角形の幾何学的重心は各四分円と心合わせされ、横方向に延びる境界線と縦軸の交点から放射状の直線に沿って４４ｍｍに置かれた。四分円１及び２の中の大きな三角形の頂点はマスクの上部の方向に向き、底辺は横方向に延びる境界線と平行であった。四分円３及び４の中の大きな三角形の頂点はマスクの底部の方向に向き、底辺は横方向に延びる境界線と平行であった。強化パターンの溶接幅は３ｍｍであり、各四分円に対して６５１平方ｍｍを占めた。溶接は全層を通じて予備成形品を融合させた。
【００７３】
（比較例１）
強化パターンを使用しなかったことを除いては、実施例１に記載の通りにマスクを形成して試験した。結果を表２に示す。
【００７４】
（実施例２）
Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｋａｎｇｊｉｅ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ．（Ｊｉｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）から入手可能なポリプロピレンスパンボンド不織布製の、３４ｇｓｍの内側カバーウェブ及び外側スクリムを予備成形品製造の段階で使用したことを除いては、実施例１に記載の通りにマスクを形成して試験した。結果を表２に示す。
【００７５】
（比較例２）
３４ｇｓｍの内側カバーウェブ及び外側スクリムを予備成形品製造の段階で使用したことを除いては、比較例１に記載の通りにマスクを形成して試験した。結果を表２に示す。
模擬呼吸装置及び耐圧潰性試験プロトコルに従ってマスクを試験した。試験結果及び試験パラメータを表２に示す。
【００７６】
表２
【表２】
【００７７】
試験結果は、溶接強化パターンが形成されたマスクの耐圧潰性は、重い構成体よりも軽量化された構成体により大きな影響を与えたことを示した。溶接パターンを備えない軽量化された構成体のマスクと比較して、トラス型の溶接パターンは、軽量化された構成体に耐圧潰性の改善をもたらした。
【００７８】
本発明は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変形及び変更を加えられてもよい。したがって、本発明は、上記に限定されず、添付された請求項及びすべてのその等価物に記述する制限によって規制される。
【００７９】
更に本発明は、ここに具体的に開示されていない要素がなくとも適切に実施可能であり得る。
【００８０】
上記の全ての特許及び特許出願は、「背景技術」部分のものを含め、全体的に参考として本明細書に組み込まれる。そのような組み込まれる文献の開示と上記明細書との間に不一致又は矛盾がある限りにおいては、上記明細書が優先する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクの前面に配置されて、マスク本体に圧潰抵抗構造を提供する助けとなる溶接パターンを有する平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸マスクは一般に、（１）不純物又は汚染物質が着用者の呼吸器系に入るのを防ぐこと、並びに（２）他の人又は他の物が、着用者によって吐き出された病原体及び他の汚染物質にさらされることから守ること、の２つの一般的目的の少なくとも１つのために、人の呼吸経路を覆って着用されるものである。第１の状況では、呼吸マスクは、空気が着用者にとって有害な粒子を含んでいる環境、例えば、自動車車体修理工場において着用される。第２の状況では、呼吸マスクは、他の人又は他の物に対する汚染の危険性がある環境、例えば、手術室又はクリーンルームにおいて着用される。
【０００３】
これらの目的のいずれか（又は両方）を満たすためのさまざまな呼吸マスクが設計されてきた。これら呼吸マスクの一部は、マスク本体自体がフィルタ機構として機能するため、「フィルタ式顔面装着」として分類されてきた。取り付け可能なフィルタカートリッジと共にゴム又はエラストマーのマスク本体を使用する呼吸マスク（例えば、米国再発行特許第３９，４９３号（Ｙｕｓｃｈａｋ ｅｔ ａｌ．）を参照のこと）又はインサート成形されたフィルタ要素（例えば、米国特許第４，７９０，３０６号（Ｂｒａｕｎ）を参照のこと）とは異なり、フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、フィルタカートリッジを取り付ける又は交換する必要がないように、濾材がマスク本体のほぼ全体を覆うように設計される。フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、一般に、２種類の構造、即ち、成型呼吸マスク及び平坦折り畳み式呼吸マスクの一方の形式を取る。
【０００４】
成型フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、マスク本体にカップ状の構造を与えるために、熱接着繊維の不織ウェブ又は透かし編目のプラスチックメッシュを通常含んできた。成型呼吸マスクは、使用中及び保管時の双方で同一の形状を維持する傾向がある。成型フィルタ式顔面装着呼吸マスクを開示している特許の例には、米国特許第７，１３１，４４２号（Ｋｒｏｎｚｅｒ ｅｔ ａｌ．）、同第６，９２３，１８２号、同第６，０４１，７８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）、同第４，８５０，３４７号（Ｓｋｏｖ）、同第４，８０７，６１９号（Ｄｙｒｕｄ ｅｔ ａｌ．）、同第４，５３６，４４０号（Ｂｅｒｇ）、及び米国意匠特許第２８５，３７４号（Ｈｕｂｅｒ ｅｔ ａｌ．）が挙げられる。平坦折り畳み式呼吸マスクは、その名前が暗に示しているように、出荷及び保管のために折り畳まれることができる。平坦折り畳み式呼吸マスクの例は、米国特許第６，５６８，３９２号及び同第６，４８４，７２２号（Ｂｏｓｔｏｃｋ ｅｔ ａｌ．）並びに同第６，３９４，０９０号（Ｃｈｅｎ）に示されている。
【０００５】
使用中、フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、それらの意図されるカップ状の構造を維持しなければならない。人の顔に着用されている間にマスクが他の物体に衝突するのと共に、何度も着用されて着用者の呼気からの多量の水分に晒された後、既知のマスクは、圧潰又はシェルに押し込まれた窪みを有し易くなり得る。着用者は、マスクを顔からずらしてマスクの内側から窪みを押すことによって、この窪みを取り除くことができる。使用中にマスクが圧潰するのを妨げるために、マスク本体構造に付加的な層を追加してマスクの構造的完全性を改善してきた。例えば、米国特許第６，９２３，１８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）は、フィルタ層と第１及び第２の成形層との間の第１及び第２の接着剤層を使用して、耐圧潰性成型フィルタ式フェイスマスクを提供している。平坦折り畳み式呼吸マスクの構造的完全性を保つために、米国特許第６，３９４，０９０号（Ｃｈｅｎ）は、使用中の圧潰を防ぐのを補助するための第１及び第２の境界線をマスク本体に設けている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、使用中のマスク本体の圧潰を防止するのに役立つ、新しい平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク構成体を提供する。本発明の呼吸マスクは、マスク本体とハーネスとを備える。マスク本体は、横方向に延びる境界線と、縦軸と、上方で境界線を横切らないように縦軸の両側にそれぞれ配置された第１及び第２の溶接パターンと、を有する。第３及び第４の溶接パターンは、下方で境界線を越えないように縦軸の両側にそれぞれ配置される。第１、第２、第３、及び第４の溶接パターンのそれぞれは、二次元の閉鎖パターンである。
【０００７】
本発明は、長期にわたる使用又は乱暴な乗り扱いが原因となるマスクの形状変形を最小限にする耐圧潰特性を有する、平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクを提供することを目的とする。呼吸マスクはまた、粒子負荷及び／又は水分の蓄積によってその構造的完全性を損なう可能性が低い。フィルタ式顔面装着呼吸マスクは使用中に圧潰する可能性が低いので、その結果、着用者の快適さ及び利便性を改善するという利点を提供する。更に、耐圧潰性を提供するための追加層又はより重い層の必要がなくなる。追加層の使用は、呼吸抵抗及び製品原価の増加をもたらし得る。したがって、本発明は、追加層又はより重い層の付加コストなしに、着用者の快適さを改善させると共にマスク本体の意図される使用中形状を保つという利益を提供する。
【０００８】
用語
以下に記載される用語は、定義されるような意味を持つ。
【０００９】
「二分する」は、ほぼ等しい２つの部分に分けることを意味する。
【００１０】
「含む（又は、含んでいる）」は、特許専門用語において標準であるその定義を意味し、「備える」、「有する」、又は「含有する」とほぼ同義であるオープンエンド型の用語である。「備える」、「含む」、「有する」及び「含有する」、並びにこれらの変形は、一般的にオープンエンド型の用語であるが、本発明は、「本質的に〜からなる」等のより狭義の用語を使用して適切に記載することもでき、これは、本発明の呼吸マスクがその意図される機能を果たす際の性能に対して悪影響を及ぼす物体又は要素のみを除外するという点で、オープンエンド型の用語に準ずる用語である。
【００１１】
「清浄な空気」は、汚染物質を取り除くために濾過された、ある体積の大気中の周囲空気を意味する。
【００１２】
「汚染物質」は、粒子（粉塵、ミスト及びフュームを含む）及び／又は一般には粒子とみなされない場合もあるが（例えば、有機蒸気等）、空気中に浮遊していることがある他の物質を意味する。
【００１３】
「横断寸法」は、呼吸マスクを正面から見たときに、呼吸マスクの側方から側方まで横方向に延びる寸法を意味する。
【００１４】
「カップ状の構造」は、人の鼻及び口を適切に覆うことが可能な任意の容器型の形状を意味する。
【００１５】
「外部気体空間」は、吐き出された気体が、マスク本体及び／又は呼気弁を通過し、それらを越えた後に入る、周囲大気中の気体空間を意味する。
【００１６】
「フィルタ式顔面装着」は、マスク本体自体が、マスク本体を通過する空気を濾過するように設計され、マスク本体にこの目的を達成するための別個の識別可能なフィルタカートリッジ又はインサート成型されたフィルタ要素が取り付けられていない、又は成型されていないことを意味する。
【００１７】
「フィルタ」又は「フィルタ層」は、通気性材質の１つ以上の層を意味し、その層は、それを通り抜ける空気流から汚染物質（粒子など）を除去するという主目的に適している。
【００１８】
「濾材」は、それを通過した空気から汚染物質を取り除くために設計された通気性構造体を意味する。
【００１９】
「濾過構造体」は、濾材又はフィルタ層を含む構成体を意味する。
【００２０】
「第１側部」は、マスク本体を横断寸法に対して垂直に二分する平面の一方の側に位置するマスク本体の領域を意味する。
【００２１】
「適合」は、マスク本体を着用する、取り外す、又は調整するのうちの１つ又はこれらの組み合わせを意味する。
【００２２】
「フランジ」は、人が把持するのに十分な表面積を有する突出部を意味する。
【００２３】
「正面方向に」は、マスク本体が折り畳まれた状態のときに、マスク本体周辺部から離れて延びることを意味する。
【００２４】
「ハーネス」は、マスク本体を着用者の顔面上で支持する助けとなる構造体又は部品の組み合わせを意味する。
【００２５】
「しるし」は、識別マーク、パターン、画像、開口部、又はこれらの組み合わせを意味する。
【００２６】
「一体的（integral）」は、同時に一緒に製造されていること、即ち、一部分として一緒に作製され、後に一緒に接合される別個に製造された２つの部分ではないことを意味する。
【００２７】
「内部気体空間」は、マスク本体と人の顔との間の空間を意味する。
【００２８】
「横方向に」は、マスク本体が折り畳まれた状態のときに、マスク本体を横断寸法に対して垂直に二分する平面から離れて延びることを意味する。
【００２９】
「境界線」は、折り目、継ぎ目、溶着線、接着線、ステッチ線、ヒンジ線及び／又はこれらの任意の組み合わせを意味する。
【００３０】
「縦軸」は、マスク本体を横断寸法に対して垂直に二分する線を意味する。
【００３１】
「マスク本体」は、人の口及び鼻を覆って適合し、外部気体空間から内部気体空間を分離して画定する助けとなる通気性の構造体（層及び部品を互いに接合させる継ぎ目及び結合部を含む）を意味する。
【００３２】
「ノーズクリップ」は、少なくとも着用者の鼻の周りの密封性を高めるために、マスク本体上で使用するように適応した（ノーズフォーム以外の）機械的装置を意味する。
【００３３】
「周辺部」は、マスク本体の外側縁部を意味し、人が呼吸マスクを着用したときに、この外側縁部は、一般に着用者の顔に隣接して配置される。
【００３４】
「プリーツ」とは、それ自体の上に折り返しできるように設計された、又は折り返されている部分を意味する。
【００３５】
「ポリマー」及び「プラスチック」はそれぞれ、１つ以上のポリマーを主に含み、同様に他の成分も含有してよい材料を意味する。
【００３６】
「複数」は、２つ以上を意味する。
【００３７】
「呼吸マスク」は、呼吸するための清浄な空気を着用者に提供するための、人が着用する空気濾過装置を意味する。
【００３８】
「第２側部」は、マスク本体を横断寸法に対して垂直に二分する平面の一方の側に位置するマスク本体の領域を意味する（第２側部は第１側部に対向している）。
【００３９】
「密着適合」又は「密着して適合する」とは、本質的に気密な（又は実質的に漏れのない）適合が（マスク本体と着用者の顔面との間に）もたらされることを意味する。
【００４０】
「タブ」は、別の構成要素に取り付けるための十分な表面積を呈する部位を意味する。
【００４１】
「横断方向に延びている」は、ほぼ横断寸法方向に延びていることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の斜視図。
【図２】図１に示される平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の正面図。
【図３】折り畳まれた状態にある図１のフィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の平面図。
【図４】図２の線４−４に沿った溶接パターン３２ｂの溶着線３２’の拡大断面図。
【図５】図３の線５−５に沿った呼吸マスクのマスク本体１２の断面図。
【図６】図５の線６−６に沿った濾過構造体１６の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明を実用化すると、圧潰抵抗性の改善に役立つ溶接パターンがマスク本体に配置された平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクが提供される。
【００４４】
図１は、着用者の顔面上で開いた状態にある平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の一例を示す。呼吸マスク１０は、着用者が呼吸するための清浄な空気を提供するために、本発明に従って使用されてもよい。図示するように、フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０は、マスク本体１２及びハーネス１４を含む。マスク本体１２は、吸気が着用者の呼吸器系に入る前に通過する必要がある濾過構造体１６を有する。濾過構造体１６は、着用者が清浄な空気を吸い込むことができるように、周囲環境から汚染物質を取り除く。マスク本体１２は、頂部１８及び底部２０を含む。頂部１８及び底部２０は、境界線２２により隔てられている。この特定の実施形態では、境界線２２は、マスク本体の中央部の両端間を横断方向に延びるプリーツである。マスク本体１２は、上部セグメント２４ａ及び下部セグメント２４ｂを含む周辺部も含む。ハーネス１４は、タブ２８ａにステープル留めされたストラップ２６を有する。ノーズクリップ３０は、マスク本体１２の頂部１８の、マスク本体１２の外側表面上又はカバーウェブの下において、マスク本体１２に定置されてもよい。
【００４５】
図２は、平坦折り畳み式呼吸マスク１０が、上方で境界線２２を横切らないように配置された第１及び第２の溶接パターン３２ａ、３２ｂを有するところを示している。第１及び第２の溶接パターン３２ａ、３２ｂは、縦軸３４の両側に位置付けられる。第３及び第４の溶接パターン３２ｃ及び３２ｄは、下方で境界線２２を越えないように配置される。溶接パターン３２ｃ及び３２ｄはまた、縦軸３４の両側に位置付けられる。第１、第２、第３、及び第４の溶接パターン３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのそれぞれは、二次元の閉鎖パターンを画定する溶着線３２’を包含する。各溶接パターンは、例えば、丸みのあるコーナーを有し、かつその内側に位置付けられた一対の三角形３６及び３８を有する、大きな三角形を包含するトラス型形状を呈してもよい。三角形３６、３８のそれぞれは、三角形３６、３８のそれぞれの２辺が三角形３２ａ〜３２ｄのそれぞれの部分辺も形成するように、大きな三角形３２ａ〜３２ｄ内に入れ子となっている。丸みのあるコーナーの最小半径は、典型的には、約０．５ミリメートル（ｍｍ）である。図２に示されるように、溶接パターン３２ａ〜３２ｄは、縦軸３４の両側に、又は境界線２２及び縦軸３４の両側に対称性が存在するようにマスク本体１２に設けられる。本図面においては、本発明は三角形内の三角パターンとして示されているが、二次元の閉鎖パターンは、マスク本体に溶着される、矩形、台形、ひし形等である四辺形を含むその他のトラス型形状を呈してもよい。各二次元の閉鎖溶接パターンは、約５〜３０平方センチメートル（ｃｍ２）、より一般的には約１０〜１６ｃｍ２の表面積を占めてもよい。
【００４６】
図３は、水平に折り畳まれた状態のマスク本体１２を示し、この状態は、出荷及び顔から外した状態での保管に特に有益である。マスク本体１２は、水平の境界線２２に沿って折り畳まれることができる。呼吸マスクは、第１及び第２のタブ２８ａ、２８ｂに取り付けられる１つ以上のストラップ２６を含んでもよく、各タブ２８ａ、２８ｂ上には、着用者がマスクを着用する、取り外す、及び適合を調整するためにマスク本体を把持してもよい場所の目安を提供するしるし３９がつけられてもよい。フランジのそれぞれに設けられてもよいしるし３９は、本特許出願と同日に出願された、「Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ Ｆａｃｅ Ｐｉｅｃｅ Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒ Ｈａｖｉｎｇ Ｇｒａｓｐｉｎｇ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ」（代理人整理番号６５６５７ＵＳ００２）と題された同時係属中の特許出願に更に記載されている。
【００４７】
図４は、溶接パターン３２ｂ内の溶着線３２’の断面図を示す。溶接パターン３２ａ、３２ｃ、及び３２ｄ内の溶着線は、同様の断面形状を有していてもよい。溶着線３２’は、繊維の大部分が無孔の中実タイプの固着状態へと凝固するように、繊維を固めて濾過構造体にする。溶着線３２’は、幅約２〜７ｍｍ、より一般的には幅約４〜５ｍｍであってもよい。濾過構造体１６が２層以上を含む場合、これらの層は、本質的に、溶着線３２’の底面３９において結合する。
【００４８】
図５は、本発明によるマスク本体１２のプリーツ状構造の一例を示す。図示のように、マスク本体１２は、既に図１〜図３を参照して説明したプリーツ２２を含んでいる。マスク本体１２の上部又はパネル１８はまた、プリーツ４０及び４２を含んでいる。マスク本体１２の下部又はパネル２０は、プリーツ４４、４６、４８、及び５０を含んでいる。マスク本体１２の下部２０は、上部１８より広い濾材表面積を含んでもよい。マスク本体１２はまた、マスク本体の周辺部に沿って固定される周辺ウェブ５４を含んでいる。周辺ウェブ５４は、周辺部２４ａ、２４ｂでマスク本体の上に折り重ねてもよい。周辺ウェブ５４はまた、縁部２４ａ及び２４ｂの周囲で折り畳まれて固定される内側カバーウェブ５８の延出部分であってもよい。ノーズクリップ３０は、マスク本体の上部１８の中央で、濾過構造体１６と周辺ウェブ５４との間の周辺部２４ａに隣接して配置されてもよい。ノーズクリップ３０は、着用者の鼻の輪郭に適合するように着用者の手作業で適応させることが可能となる柔軟な極軟金属又はプラスチックで作製されてもよい。ノーズクリップはアルミニウムで作製されてもよく、図３のように線状であってもよく、又は、例えば米国特許第５，５５８，０８９号及び米国意匠特許第４１２，５７３号（Ｃａｓｔｉｇｌｉｏｎｅ）に示されているＭ字型のノーズクリップなど、上部から見たときに他の形状であってもよい。
【００４９】
図６は、濾過構造体１６が、内側カバーウェブ５８、外側カバーウェブ６０、及びフィルタ層６２のような１つ以上の層を含み得ることを図示している。内側及び外側カバーウェブ５８及び６０は、フィルタ層６２を保護し、フィルタ層６２からの繊維が緩んでマスク内側に入り込むのを防ぐために備えられてよい。呼吸マスクの使用中、空気はマスク内側に入り込む前に層６０、６２、及び５８を順次通過する。マスクの内部気体空間内に配置された空気は、その後、着用者により吸引されてよい。着用者が息を吐くと、空気は逆方向に層５８、６２、及び６０を順次通過する。あるいは、吐き出された空気が濾過構造体１６を通過せずに、内部気体空間から急速に排除され外部気体空間に入ることを可能にする呼気弁（図示せず）をマスク本体に備えてもよい。典型的には、カバーウェブ５８及び６０は、濾過構造体の、特に着用者の顔面と接触する側で、心地よい感覚をもたらす不織布材を選択肢として作製されている。本発明の支持構造体に使用可能なさまざまなフィルタ層及びカバーウェブの構成体の詳細を以下に記述する。着用者への適合及び快適性を向上させるために、エラストマーのフェースシール材を、濾過構造体１６の周辺部に固定することができる。このようなフェースシール材は、呼吸マスクを着用したときに、内側に向かって放射状に延び、着用者の顔に接触することができる。フェースシール材の例は、米国特許第６，５６８，３９２号（Ｂｏｓｔｏｃｋ ｅｔ ａｌ．）、同第５，６１７，８４９号（Ｓｐｒｉｎｇｅｔｔ ｅｔ ａｌ．）、及び同第４，６００，００２号（Ｍａｒｙｙａｎｅｋ ｅｔ ａｌ．）、並びにカナダ特許第１，２９６，４８７号（Ｙａｒｄ）に記載されている。濾過構造体はまた、少なくとも１つ以上の層５８、６０、又は６２に対して、典型的には外側カバーウェブ６０の外側表面に対して、構造的な網又はメッシュを並置してもよい。そのようなメッシュの使用は、２００８年１２月１８日出願の「Ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ Ｆａｃｅ Ｍａｓｋ ｗｉｔｈ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ Ｎｅｔｔｉｎｇ」と題される米国特許出願第１２／３３８，０９１号に記載されている。
【００５０】
本発明に関連して使用されるマスク本体は、さまざまな異なる形状及び構造を呈してもよい。通常、濾過構造体の形状及び構造は、マスク本体の全般的形状に対応する。濾過構造体は、フィルタ層及び２つのカバーウェブを含む多層にて図示されているが、濾過構造体は、フィルタ層又はフィルタ層の組み合わせのみから構成されてもよい。例えば、プレフィルタを上流側に配置して、より微細かつ選択的なフィルタ層を下流側に配置することができる。加えて、活性炭などの収着剤材料を、濾過構造体を構成している繊維及び／又はさまざまな層の間に配置することができる。更に、収着層と共に別の粒子フィルタ層を使用して、粒子と蒸気の両方に対するフィルタリングを提供することができる。濾過構造体は、カップ状の構造を提供する補助となる１つ以上の補強層を含んでもよい。濾過構造体はまた、その構造的完全性に貢献する１つ以上の水平及び／又は垂直の境界線を有する場合もある。しかしながら、本発明による第１及び第２フランジの使用が、そうした補強層及び境界線への不必要な要求を生じさせる場合がある。
【００５１】
本発明のマスク本体に使用される濾過構造体は、粒子捕捉タイプ又はガス及び蒸気タイプのフィルタであり得る。濾過構造体はまた、例えば、液体エアロゾル又は液体の飛沫（例えば、血液）がフィルタ層を貫通するのを防ぐために、フィルタ層の一方の側から他方へと液体が移動するのを防止するバリア層であってもよい。用途に応じて、本発明の濾過構造体の構築には、類似の又は異なる濾材の複数の層を使用することができる。本発明の層状マスク本体に有効に使用できるフィルタは、マスク着用者の呼吸労力を最小限に抑えるために、一般に圧力低下が小さい（例えば、面速度毎秒１３．８センチメートルで約１９５〜２９５パスカル）。フィルタ層は更に、予想される使用条件においてそれらの構造を通常維持するよう、可撓性及び十分な剪断強さを有する。粒子捕捉フィルタの例としては、微細な無機繊維（グラスファイバーなど）又はポリマー合成繊維の１枚又はそれより多くのウェブが含まれる。合成繊維ウェブには、メルトブローン法などのプロセスによって製造されるエレクトレット帯電ポリマーマイクロファイバーが含まれる。帯電したポリプロピレンから形成されたポリオレフィンマイクロファイバーは、粒子捕捉用途に特に有用である。別のフィルタ層は、呼吸空気中の有害な又は悪臭のある気体を除去するための吸着剤成分を含んでもよい。吸着剤は、接着剤、結合剤、又は線維構造によりフィルタ層内に拘束される粉末又は顆粒を含んでもよい（米国特許第６，３３４，６７１号（Ｓｐｒｉｎｇｅｔｔ ｅｔ ａｌ．）、及び同第３，９７１，３７３号（Ｂｒａｕｎ）を参照のこと）。吸着剤層は、繊維性フォーム又は網状発泡体などの基材にコーティングすることにより、薄く密着した層を形成することができる。吸着剤材料としては、活性炭（化学処理済み、又は未処理）、多孔質アルミナ−シリカ触媒基材、及びアルミナ粒子を挙げることができる。さまざまな構造に適合可能な収着性濾過構造体の一例が、米国特許第６，３９１，４２９号（Ｓｅｎｋｕｓ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。
【００５２】
フィルタ層は、典型的には、所望の濾過効果を達成するように選択される。フィルタ層は、通常、粒子及び／又はその他の汚染物質を、フィルタ層を通過する気体流から高い割合で除去する。繊維性フィルタ層については、通常は、成型作業中に互いに結合してしまわないように、濾過する物質の種類に基づいて選択された繊維が選ばれる。指摘したように、フィルタ層はさまざまな形状及び形態で提供されることができ、一般に約０．２ミリメートル（ｍｍ）〜１センチメートル（ｃｍ）、より一般的には約０．３ｍｍ〜０．５ｃｍの厚さを有し、また略平面状のウェブであっても、又は波形を付けて、拡張された表面積を提供してもよく、これは例えば、米国特許第５，８０４，２９５号及び同第５，６５６，３６８号（Ｂｒａｕｎ ｅｔ ａｌ．）を参照されたい。フィルタ層はまた、接着剤又は任意の他の手段により一緒に接合された複数のフィルタ層を含んでもよい。基本的に、フィルタ層の形成用として知られている（又は後に開発される）任意の好適な材料を、フィルタ材料として使用することができる。Ｗｅｎｔｅ，Ｖａｎ Ａ．の「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」（４８ Ｉｎｄｕｓ．Ｅｎｇｎ．Ｃｈｅｍ．，１３４２ ｅｔ ｓｅｑ．（１９５６））に教示されているようなメルトブローン繊維ウェブ、特に、持続的帯電（エレクトレット）型のメルトブローン繊維ウェブは、特に有用である（例えば、米国特許第４，２１５，６８２号（Ｋｕｂｉｋ ｅｔ ａｌ．）を参照のこと）。これらのメルトブローン繊維は、約２０マイクロメートル（μｍ）未満（「ブローンマイクロファイバー」をＢＭＦと称する）、一般に約１〜１２μｍの有効繊維直径を有するマイクロファイバーであってもよい。有効繊維直径は、Ｄａｖｉｅｓ，Ｃ．Ｎ．、「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、ロンドン、会報１Ｂ、１９５２年に従って測定され得る。特に好ましいのは、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）及びこれらの組み合わせから形成される繊維を含むＢＭＦウェブである。米国再特許第３１，２８５号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）に教示されている帯電小繊維化フィルム繊維も適している場合があり、またロジン−ウール繊維ウェブ、及びグラスファイバー若しくは溶液ブローンのウェブ、又は静電スプレー繊維、特にマイクロフィルム形態のものも適している場合がある。電荷は、米国特許第６，８２４，７１８号（Ｅｉｔｚｍａｎ ｅｔ ａｌ．）、同第６，７８３，５７４号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）、同第６，７４３，４６４号（Ｉｎｓｌｅｙ ｅｔ ａｌ．）、同第６，４５４，９８６号及び同第６，４０６，６５７号（Ｅｉｔｚｍａｎ ｅｔ ａｌ．）、並びに同第６，３７５，８８６号及び同第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）に開示されているように、繊維を水と接触させることにより、繊維に付与することができる。電荷はまた、米国特許第４，５８８，５３７号（Ｋｌａｓｓｅ ｅｔ ａｌ．）に開示されているようなコロナ帯電により、又は、同第４，７９８，８５０号（Ｂｒｏｗｎ）に開示されているような摩擦帯電（tribocharging）により、繊維に付与されてもよい。更に、ハイドロ帯電プロセスにより製造されたウェブの濾過性能強化のため、添加剤を繊維に含めることができる（米国特許第５，９０８，５９８号（Ｒｏｕｓｓｅａｕ ｅｔ ａｌ．）を参照）。特に、フッ素原子をフィルタ層の繊維表面に配置することにより、油性ミスト環境での濾過性能を改善することができる（米国特許第６，３９８，８４７Ｂ１号、同第６，３９７，４５８Ｂ１号、同第６，４０９，８０６Ｂ１号（Ｊｏｎｅｓ ｅｔ ａｌ．）を参照）。エレクトレットＢＭＦフィルタ層の典型的な坪量は、１平方メートルあたり約１０〜１００グラムである。例えば、‘５０７号特許（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ ｅｔ ａｌ．）に記載されている技法によって帯電させた場合、またＪｏｎｅｓ ｅｔ ａｌ．の特許に記載されるようにフッ素原子を含む場合、坪量はそれぞれ、約２０〜４０ｇ／ｍ２及び約１０〜３０ｇ／ｍ２となる。
【００５３】
内側カバーウェブは、着用者の顔に接触するために滑らかな表面を提供するのに用いられることができ、また外側カバーウェブは、マスク本体内の遊離繊維を封入するため、又は審美的理由から用いられることができる。カバーウェブは、フィルタ層の外側（又は上流側）に配置されたときにプレフィルタとして機能することができるが、典型的には、濾過構造体に対して何らかの実質的なフィルタ効果を提供するものではない。好適な程度の快適性を得るために、内側カバーウェブは好ましくは比較的低い坪量を有し、比較的細い繊維から形成される。より詳細には、カバーウェブは、坪量約５〜５０ｇ／ｍ２（典型的には１０〜３０ｇ／ｍ２）を有するように作られてもよく、繊維は、０．３８９ｇ／ｋｍ（３．５デニール）未満（典型的には０．２２２ｇ／ｋｍ（２デニール）未満）、より典型的には０．１１１ｇ／ｋｍ（１デニール）未満、ただし０．０１１１ｇ／ｋｍ（０．１））超過であってもよい。カバーウェブに用いられる繊維はしばしば、約５〜２４マイクロメートルで、典型的には約７〜１８マイクロメートル、より典型的には約８〜１２マイクロメートルの平均繊維直径を有する。カバーウェブ材料はある程度の弾性（典型的には破断時に１００〜２００％であるが、必ずしもそうではなくてよい）を有し、可塑的に変形可能であり得る。
【００５４】
カバーウェブに適した材料としては、ブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）材料、特にポリオレフィンＢＭＦ材料、例えば、ポリプロピレンＢＭＦ材料（ポリプロピレン混合物、及びポリプロピレンとポリエチレンとの混合物も含む）が挙げられる。カバーウェブ用のＢＭＦ材料の好適な製造プロセスは、米国特許第４，０１３，８１６号（Ｓａｂｅｅ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。ウェブは、繊維を滑らかな表面、典型的には滑らかな表面のドラム又は回転型コレクタの上に収集して形成してもよい（米国特許第６，４９２，２８６号（Ｂｅｒｒｉｇａｎ ｅｔ ａｌ．）を参照のこと）。スパンボンド繊維を使用することもできる。
【００５５】
典型的なカバーウェブは、ポリプロピレン、又は５０重量％以上のポリプロピレンを含むポリプロピレン／ポリオレフィン混合物から作製され得る。これらの材料は、着用者に程度の高い柔らかさ及び快適性を提供し、またフィルタ材料がポリプロピレンＢＭＦ材料であるとき、層間に接着剤を必要とすることなく、フィルタ材料に固定された状態に保つことが見出されている。カバーウェブで使用するのに好適なポリオレフィン材料としては、例えば、単一のポリプロピレン、２種のポリプロピレンの混合物、ポリプロピレンとポリエチレンの混合物、ポリプロピレンとポリ（４−メチル−１−ペンテン）の混合物、及び／又はポリプロピレンとポリブチレンの混合物を挙げることができる。カバーウェブ用の繊維の一例としては、ポリプロピレン樹脂から作製されたＥｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のポリプロピレンＢＭＦ「Ｅｓｃｏｒｅｎｅ ３５０５Ｇ」があり、これは坪量が約２５ｇ／ｍ２、及び繊維デニールが０．２〜３．１の範囲である（約０．８の繊維１００本超で測定の平均）。他の好適な繊維は、ポリプロピレン／ポリエチレンＢＭＦ（樹脂「Ｅｓｃｏｒｅｎｅ ３５０５Ｇ」８５パーセントと、エチレン／α−オレフィンコポリマー「Ｅｘａｃｔ ４０２３」（これもＥｘｘｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）１５パーセントを含む混合物から製造される）であり、これは坪量が約２５ｇ／ｍ２であり、平均繊維デニールが約０．８である。好適なスパンボンド材料は、Ｃｏｒｏｖｉｎ ＧｍｂＨ（Ｐｅｉｎｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から商品名「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ Ｐｌｕｓ ２０」、「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ Ｃｌａｓｓｉｃ ２０」、及び「Ｃｏｒｏｖｉｎ ＰＰ−Ｓ−１４」で入手可能であり、カードポリプロピレン／ビスコースは、Ｊ．Ｗ．Ｓｕｏｍｉｎｅｎ ＯＹ（Ｎａｋｉｌａ，Ｆｉｎｌａｎｄ）から商品名「３７０／１５」で入手可能である。
【００５６】
本発明で使用されるカバーウェブは好ましくは、処理後にウェブ表面からの繊維の突出が非常に少なく、よって滑らかな外側表面を有する。本発明で用いてもよいカバーウェブの例は、例えば、米国特許第６，０４１，７８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ）、同第６，１２３，０７７号（Ｂｏｓｔｏｃｋ ｅｔ ａｌ．）及び国際公開第９６／２８２１６Ａ号（Ｂｏｓｔｏｃｋ ｅｔ ａｌ．）に開示されている。
【００５７】
ハーネスに使用されるストラップは、さまざまな材料、例えば、熱硬化性ゴム、熱可塑性エラストマー、編組み又は編込みされた織糸／ゴムの組み合わせ、非弾性の編組み構成要素、及びその他から作製され得る。ストラップは、弾性材料、例えば弾性の編組み材料から形成されてもよい。ストラップは、好ましくはその全長の２倍より大きく拡張され、その弛緩状態に戻り得る。ストラップはまた、その弛緩状態の長さの３倍又は４倍まで延びることが可能であり、かつ張力が取り除かれると、なんら損傷を受けずにその元の状態に戻ることができる。したがって、弾性限度は、ストラップの弛緩状態における長さの２倍、３倍、又は４倍以上であるのが好ましい。典型的には、ストラップは、長さ約２０〜３０ｃｍ、幅３〜１０ｍｍ、厚さ約０．９〜１．５ｍｍである。ストラップは、連続ストラップとして第１タブから第２タブまで延びてもよく、又はストラップは、更なる締結具又はバックルにより互いに接合され得る複数の部品を有してもよい。例えば、ストラップは、マスク本体を顔面から除去する際に、着用者に迅速に分離され得る締結具により一緒に接合された第一及び第二の部品を有してもよい。本発明に関連して使用し得るストラップの例は、米国特許第６，３３２，４６５号（Ｘｕｅ ｅｔ ａｌ．）に示されている。ストラップの１つ以上の部分を一緒に接合するのに使用し得る締結機構又留め金機構の例は、例えば以下の米国特許第６，０６２，２２１号（Ｂｒｏｓｔｒｏｍ ｅｔ ａｌ．）、同第５，２３７，９８６号（Ｓｅｐｐａｌａ）、及び欧州特許第１，４９５，７８５Ａ１号（Ｃｈｉｅｎ）に示されている。
【００５８】
図のように、内部気体空間から呼気を排除し易くするために、マスク本体に呼気弁を取り付けてもよい。呼気弁の使用は、マスク内部からの暖かい湿った呼気を急速に除去することにより、着用者の心地よさを改善し得る。例えば、米国特許第７，１８８，６２２号、同第７，０２８，６８９号、及び同第７，０１３，８９５号（Ｍａｒｔｉｎ ｅｔ ａｌ．）、同第７，４２８，９０３号、同第７，３１１，１０４号、同第７，１１７，８６８号、同第６，８５４，４６３号、同第６，８４３，２４８号、及び同第５，３２５，８９２号（Ｊａｐｕｎｔｉｃｈ ｅｔ ａｌ．）、同第６，８８３，５１８号（Ｍｉｔｔｅｌｓｔａｄｔ ｅｔ ａｌ．）、及び同再特許第３７，９７４号（Ｂｏｗｅｒｓ）を参照。本質的に、呼気を内部気体空間から外部気体空間へと迅速に運搬するために、好適な圧力低下を提供し、かつマスク本体に適切に固定され得る任意の呼気弁を、本発明に関連して使用してもよい。
【００５９】
本発明は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変形及び変更を加えられてもよい。したがって、本発明は、上記に限定されず、添付された請求項及びすべてのその等価物に記述する制限によって規制される。
【００６０】
更に本発明は、ここに具体的に開示されていない要素がなくとも適切に実施可能であり得る。
【００６１】
上記の全ての特許及び特許出願は、「背景技術」部分のものを含め、全体的に参考として本明細書に組み込まれる。そのような組み込まれる文献の開示と上記明細書との間に不一致又は矛盾がある限りにおいては、上記明細書が優先する。
【実施例】
【００６２】
マスク製造の基本手順
呼吸マスクの濾過構造体は、３層の不織布材及び他の呼吸マスク構成要素から形成した。本発明のマスクを、予備成形品製造工程、及びマスク仕上げ工程の２つの作業工程で組み立てた。予備成形品製造の段階には、不織繊維ウェブの積層及び固定工程、プリーツ折り目線形成工程、並びに周辺ウェブ材料及びノーズクリップ取り付け工程が含まれていた。マスク仕上げ工程の作業には、エンボス加工された折り目線に沿ってプリーツを折る工程、マスク側縁部及び補強されたフランジ材料の双方を融着する工程、最終形態に切り出す工程、及びヘッドバンドを取り付ける工程が含まれていた。
【００６３】
予備成形品製造の段階
予備成形品製造の段階では、３層の不織布材を向かい合わせの配向で重ね合わせた。本実施例では、層を形成する個々の材料を以下の順序で組み立てた。
１．外側スクリム
２．フィルタ材料
３．内側カバーウェブ
【００６４】
外側スクリム（図６の６０として示す）は、１７グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の、Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｋａｎｇｊｉｅ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ．（Ｊｉｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）から入手可能なポリプロピレンスパンボンド不織布であった。内側カバーウェブは外側スクリムと同じ材料であった。予備成形品に使用したフィルタ材料（図６の６２として示す）は、エレクトレット帯電したブローンマイクロファイバーポリプロピレンのウェブであり、坪量３５ｇｍｓ、硬度８％、及び有効繊維寸法４．７５マイクロメートルであった。内側カバーウェブ（図６の５８として示す）は、外側スクリムと同じ材料であった。予備成形品は、それぞれの材料の層を所望の順に重ね合わせ、次に２０ｃｍ×３３ｃｍのシートに切り出し、点結合のパターンを用いて互いに超音波溶着して作製した。所望により、予備成形品の本体内に強化溶接パターンが形成された。本発明のマスクの溶接パターンは、横方向に延びる境界線及び縦軸に対して配向された。Ｂｒａｎｓｏｎ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手の超音波溶着装置２０００Ｘ型を使用し、ホーン振幅、周波数、及び加圧保持時間をそれぞれ、１００％、２０ｋＨｚ、及び０．５秒としてラム圧４４８ｋＰａで操作して超音波溶着を行って、パターンを形成した。超音波ホーンは、所与のパターンのアンビルに対して特定の接触面積で動作した。超音波溶着は、Ｂｒａｎｓｏｎ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手の２０００型超音波溶着装置を使用し、ホーン振幅、周波数、及び加圧保持時間をそれぞれ、１００％、２０ｋＨｚ、及び０．７秒としてラム圧４８３キロパスカル（ｋＰａ）で操作して行った。超音波ホーンはアンビルに対して平頂角型ペグのフィールドで動作し、この平頂角型ペグは１．６平方ミリメートルの個々のフェース面積を有し、ペグの中心から中心まで約１センチメートルの間隔を置いてグリッドパターンに配列されていた。溶着装置の平坦なフェースのホーンを、このアンビルに対して約６ＭＰａの接触圧で作動させた。不織布の層を固定し、プリーツの位置を画定する折り目線を、固定した不織布の層にエンボス加工した。折り目線のエンボス加工は、ＵＳＭ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈａｖｅｒｈｉｌｌ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから入手のダイ打抜き機、Ｈｙｔｒｏｎｉｃ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｍｏｄｅｌ Ｂを１４９０００Ｎ（１５トン）の力でルールダイと共に使用して行なった。そのダイは、予備成形品の全長を横断する、縁部にアールが付いた９本のバーを有しており、予備成形品にプレスすると、不織布層に線を作り出した。これらエンボス加工された線は、ウェブを相互に接触点で圧縮したが、材料を融着、又は貫通することはなかった。予備成形品製造作業の最終工程として、５１グラム／平方メートル（ｇｓｍ）のスパンボンドポリプロピレンのスクリムであるＢＢＡ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓの幅４ｃｍ、長さ３６ｃｍを周辺ウェブのバンドとして、予備成形品の頂部及び底部の縁部に巻き付けて所定の位置に超音波溶着した。超音波溶着は、Ｂｒａｎｓｏｎ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手の超音波溶着装置２０００Ｘ型を使用し、ホーン振幅、周波数、及び加圧保持時間をそれぞれ、１００％、２０ｋＨｚ、及び０．５秒としてラム圧４４８ｋＰａで操作して行った。ホ−ンは接触面積４．１平方センチメートルでアンビルに対して動作し、結果的に８．５ＭＰａの接触圧で予備成形品の材料を結合した。周辺ウェブ材料の結合に使用したアンビルの区域は、個々のフェース面積が１．６平方ミリメートルの平頂角型ペグで構成された。溶着装置の平坦なフェースのホーンをこのアンビルに対して作動させ、周辺ウェブを予備成形品に固定した。この工程を使用して、ノーズクリップを予備成形品の頂部に取り付け、予備成形品と周辺ウェブとの間に封入した。ノーズクリップは、可鍛性で、可塑的に変形可能な、図２に示す形状のアルミニウムの帯で、長さ９ｃｍ、幅０．５ｃｍ、厚さ１ｍｍであった。
【００６５】
マスク仕上げ作業
マスク仕上げ工程の作業では、図５に示すように、折り目線に沿ってプリーツが折られた。マスクの中央の折り目より上に位置するプリーツは、マスクを開くと折り目の外側が下方に向くように折られたが、これは着用時にマスクの折り目にごみ等が溜まることを防ぐ助けとなるために行った。予備成形品に適正なプリーツ処理をして中央の折り目を中心に折り、マスクの側縁部を融着するため、そして補強フランジ（図３の２８ａ及び２８ｂ）の結合層を作り出すために、予備成形品を超音波溶着した。超音波溶着は、Ｂｒａｎｓｏｎ，Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手の超音波溶着装置２０００ａｅ型を使用し、ホーン振幅、周波数、及び加圧保持時間をそれぞれ、１００％、２０ｋＨｚ、及び２．０秒としてラム圧４８３ｋＰａで操作して行った。ホ−ンは接触面積２２．４平方センチメートルでアンビルに対して動作し、結果的に１．５ＭＰａの接触圧で予備成形品の材料を結合した。フランジ材料を結合するためのアンビルの接触区域は、平頂角型ペグで構成されており、それらペグは１．６平方ミリメートルの個々のフェース面積を有し、それらの平坦側面から１．２７ミリメートルの間隔を置いて配列され、その結果として得られた結合パターンは図１のタブ２８ａで示される。マスクの側縁部の結合を形成するアンビルのバーは、長さ９５．２５ミリメートル、幅９．５２５ミリメートルであり、結果として得られた結合パターンは図１の２８ａで示される。アンビルの傾斜バー要素がマスクの側縁部を封止し、ピン溶着表面がフランジ材料を融着させて堅固化した。マスク仕上げ作業の最終工程として、この補強フランジを所望の形状に切り出し、ヘッドバンドをタブにステープル留めした。フランジは幅１．０ｃｍ、長さ５．０ｃｍで、ヘッドバンドを取り付けるタブ部分に位置決めされる０．５ｃｍのアールが付いたヘッド部を備えていた。ヘッドバンドは、Ｓｔａｎｌｅｙ Ｂｏｓｔｉｔｃｈ，Ｅａｓｔ Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ，Ｒｈｏｄｅ Ｉｓｌａｎｄから入手の手持ちホチキスＰ６Ｃ−８型、及び亜鉛めっきのホッチキス針Ｎｏ．ＳＴＨ５０１９ ０．６３５ｃｍ（１／４インチ）を使用してタブのアールが付いたヘッド部に取り付けた。
【００６６】
ヘッドフォーム
さまざまな人体計測学の着用者範囲に対して最適に適合しかつ快適度の最も高い平坦折り畳み式呼吸マスクの設計は、模擬呼吸負荷を受けた呼吸マスクの圧潰を測定するように適合されたヘッドフォームを使用して増強され得る。この方法は、呼吸マスクとヘッドフォームとの間の相互作用をシミュレーションした。ヘッドストラップの抵抗力、ヘッドフォームの形状、マスクの位置、呼吸の周期換気量及び回数は、平坦折り畳み式呼吸マスクの耐圧潰性能の判定に影響を及ぼす。
【００６７】
この試験方法で使用されたヘッドフォームは、呼吸用開口部と、ヘッドフォームの顔の上に位置決めされた接触負荷パッドとを備えて適合された。ヘッドフォームの人体測定学的特徴寸法は表１に示されており、これらの特徴は、「Ａ ＨＥＡＤ−ＡＮＤ−ＦＡＣＥ ＡＮＴＨＲＯＰＯＭＥＴＲＩＣＳＵＲＶＥＹ ＯＦ Ｕ．Ｓ．ＲＥＳＰＩＲＡＴＯＲ ＵＳＥＲＳ」（Ｍａｙ ２００４）と題された国立労働安全衛生研究所（ＮＩＯＳＨ）の研究論文に記載の呼吸マスク性能分析において頭と顔の寸法を特徴付けるために概説されたものである。ヘッドフォームの顔の上に直径１３ｍｍの円形排気口を有する模擬呼吸用開口部は、正中矢状面（顎の底部）の下顎の下位点である、人間の類似物の顎（Menton）の位置の上を中心にして、その上方１５．９ｍｍに位置付けられた。接触活性化閾値が６．９ｋＰａの接触負荷パッドは、模擬呼吸用開口部の周囲に位置決めされた楕円形アニュラリングの形状であった。パッドは、模擬呼吸用開口部の縁部から放射状に延び、厚さは５ｍｍであった。接触負荷パッドは、楕円主軸がヘッドフォームを横断するように配向され、主軸長は６６ｍｍ、短軸長は４８ｍｍであった。試験中、マスクと接触負荷パッドとの間で接触が生じると、光が点灯してマスクの圧潰を示すようにした。
【００６８】
評価用マスクは、１本目は耳の上方でヘッドフォームの後部の概ね耳珠間鼻下弧長をたどり、２本目は耳の下でヘッドフォームの後部を横断する、２本のゴムバンドを使用してヘッドフォームに適合された。４つの取り付け点のそれぞれから延びるマストに加えられた力は、名目上２ニュートン（Ｎ）であった。中央の折り目である横方向に延びる境界線と縦軸との間の交点が、呼吸用開口部の中心と位置合わせされるように、マスクをヘッドフォーム上に位置決めした。マスクが評価用に適切に位置決めされた状態で、試験装置の呼吸周期を開始した。
【００６９】
表１
【表１】
【００７０】
模擬呼吸装置及び耐圧潰性試験
Ｗａｒｗｉｃｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ（Ｗａｒｗｉｃｋ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ）のＤｙｎａｍｉｃ Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅを、前述のヘッドフォームと共に使用して、人間の呼吸が呼吸マスクに届けられるように人間の呼吸をシュミレーションした。試験装置は、長さ３０ｃｍ、内径２．５４ｃｍのホースを介して空気が人工呼吸器からヘッドフォームの後部に供給されるように構成された。人工呼吸器は呼吸の正弦波波形をもたらし、リットル／分（Ｌ／ｍｉｎ）で示された流量は、試験の持続時間にわたって変化した。人工呼吸器は、呼吸頻度２０サイクル／分で操作され、１回換気量は１リットル、室内条件は２５℃及び相対湿度は５０％であった。
【００７１】
ヘッドフォームの項で記載された通りにヘッドフォーム上に呼吸マスクを定置し、呼吸装置を流量２０Ｌ／分で開始して、呼吸マスク評価を行った。次に、ロードセルがトリガされるまで、３分毎に５Ｌ／分ずつの増分で流量を徐々に増加させた。ロードセルのトリガは呼吸マスクの圧潰を示し、試験を終了した。呼吸マスクが圧潰した時点の流量を、耐圧潰性の測定値としてＬ／分で記録した。
【００７２】
（実施例１）
Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍａｓｋ Ｍａｋｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅに詳述された手順により、概ね図２及び図３に３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、及び３２ｄとして描かれているような、大きな三角形の等しい長さの辺の反対側のコーナーに位置付けられた２つの入れ子になった二等辺三角形を有する二等辺三角形の形状の強化溶接パターンを用いて、呼吸マスクを構成した。小さな三角形のそれぞれと大きな三角形とは、等しい長さの辺及び残りの辺を共有した。大きな三角形の等しい長さの辺は５２ｍｍ、入れ子になった三角形の等しい長さの辺は１７ｍｍであった。呼吸マスクの面上の、横方向に延びる境界線と縦軸とによって画定された４つの四分円内に、パターンを配置した。横方向に延びる境界線は、マスクの上部から９３．５ｍｍ下方に位置付けられ、縦軸はマスクの中央線に沿って位置付けられた。四分円１、２、３、及び４はそれぞれ、時計回りの位置、即ち、９：００〜１２：００、１２：００〜３：００、３：００〜６：００、及び６：００〜９：００によって画定された。大きな三角形の幾何学的重心は各四分円と心合わせされ、横方向に延びる境界線と縦軸の交点から放射状の直線に沿って４４ｍｍに置かれた。四分円１及び２の中の大きな三角形の頂点はマスクの上部の方向に向き、底辺は横方向に延びる境界線と平行であった。四分円３及び４の中の大きな三角形の頂点はマスクの底部の方向に向き、底辺は横方向に延びる境界線と平行であった。強化パターンの溶接幅は３ｍｍであり、各四分円に対して６５１平方ｍｍを占めた。溶接は全層を通じて予備成形品を融合させた。
【００７３】
（比較例１）
強化パターンを使用しなかったことを除いては、実施例１に記載の通りにマスクを形成して試験した。結果を表２に示す。
【００７４】
（実施例２）
Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｋａｎｇｊｉｅ Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ．（Ｊｉｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）から入手可能なポリプロピレンスパンボンド不織布製の、３４ｇｓｍの内側カバーウェブ及び外側スクリムを予備成形品製造の段階で使用したことを除いては、実施例１に記載の通りにマスクを形成して試験した。結果を表２に示す。
【００７５】
（比較例２）
３４ｇｓｍの内側カバーウェブ及び外側スクリムを予備成形品製造の段階で使用したことを除いては、比較例１に記載の通りにマスクを形成して試験した。結果を表２に示す。
模擬呼吸装置及び耐圧潰性試験プロトコルに従ってマスクを試験した。試験結果及び試験パラメータを表２に示す。
【００７６】
表２
【表２】
【００７７】
試験結果は、溶接強化パターンが形成されたマスクの耐圧潰性は、重い構成体よりも軽量化された構成体により大きな影響を与えたことを示した。溶接パターンを備えない軽量化された構成体のマスクと比較して、トラス型の溶接パターンは、軽量化された構成体に耐圧潰性の改善をもたらした。
【００７８】
本発明は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変形及び変更を加えられてもよい。したがって、本発明は、上記に限定されず、添付された請求項及びすべてのその等価物に記述する制限によって規制される。
【００７９】
更に本発明は、ここに具体的に開示されていない要素がなくとも適切に実施可能であり得る。
【００８０】
上記の全ての特許及び特許出願は、「背景技術」部分のものを含め、全体的に参考として本明細書に組み込まれる。そのような組み込まれる文献の開示と上記明細書との間に不一致又は矛盾がある限りにおいては、上記明細書が優先する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクであって、
（ａ）横方向に延びる境界線と、縦軸と、上方で前記境界線を横切らないように前記縦軸の両側にそれぞれ配置された第１及び第２の溶接パターンと、下方で前記境界線を越えないように前記縦軸の両側にそれぞれ配置された第３及び第４の溶接パターンと、を有し、前記第１、第２、第３、及び第４の溶接パターンのそれぞれが二次元の閉鎖パターンである、マスク本体と、
（ｂ）前記マスク本体に固定されたハーネスと、
を備える、平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項２】
各溶接パターンがトラス型形状を有する、請求項１に記載の平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１】
平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスクであって、
（ａ）横方向に延びる境界線と、縦軸と、上方で前記境界線を横切らないように前記縦軸の両側にそれぞれ配置された第１及び第２の溶接パターンと、下方で前記境界線を越えないように前記縦軸の両側にそれぞれ配置された第３及び第４の溶接パターンと、を有し、前記第１、第２、第３、及び第４の溶接パターンのそれぞれが二次元の閉鎖パターンである、マスク本体と、
（ｂ）前記マスク本体に固定されたハーネスと、
を備える、平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項２】
各溶接パターンがトラス型形状を有する、請求項１に記載の平坦折り畳み式フィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−６２５２５（Ｐ２０１１−６２５２５Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２０９６３９（Ｐ２０１０−２０９６３９）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０９６３９（Ｐ２０１０−２０９６３９）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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