JP2002541880A - 親水性ナイロンを含む湿熱交換器およびその使用方法 - Google Patents

親水性ナイロンを含む湿熱交換器およびその使用方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、繊維質媒体で作られたガス透過性要素（９６２）を含む湿熱交換器（９６０）に関し、前記ガス透過要素は、患者の呼息から熱および水分をトラップし、患者が吸息する際に熱、水分を吸息に付与し、患者の肺の熱および水分を維持する。前記媒質は親水性ナイロンポリマーで作られる。ガス透過性要素（９６２）は、親水性ポリマーの単成分繊維のみで形成することもできるし、あるいは親水性ポリマーのシースを熱可塑性樹脂、例えばポリプロピレン、のコアと共に有する２成分繊維とすることもできる。繊維は、それらの相互の接触点において、結合剤、例えばポリエステル、により一緒に保持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の背景 １．技術分野 本発明は、合成繊維の押し出しすなわち紡糸方法および装置に関し、より詳細
には、ポリマー繊維の均質なウェブであって、ウェブ中の少なくともいくつかの
繊維がウェブ中の他の繊維とは異なる特性を有しているウェブの製造ならびにそ
のような繊維から製造し得る独特な製品に関する。説明されたタイプの均質混合
された繊維質ウェブの製造がとりわけ重要であって、繊維の少なくともいくつか
が、シース／コア２成分繊維のような多成分ポリマー繊維であり、さらに、所望
であれば、２つ以上の多成分繊維が繊維のウェブ全体に均一に分散され、少なく
ともそのような多成分繊維のシースが異なるポリマー材料で成形されているもの
である。
【０００２】 本発明は、多様な用途を有する独特な繊維製品にも関し、より詳細には、上記
で言及した、進歩した均質混合繊維技術を用いて作られたときのそのような製品
に関する。
【０００３】 本発明は、湿熱交換器にも関し、より詳細には、好ましくは繊維質媒体から構
成されるガス透過性要素に関し、前記媒体は上記で論じた改良された混合繊維技
術で製造することができ、さらにこの媒体は、呼息時に加温して患者の呼気から
水分をトラップし、また吸息時に冷却してトラップされた水分を患者に戻すよう
にし、それにより、人工気道を介して体外ガス源との連絡を必要とする患者の処
置中における患者の気道の湿度と体熱とを維持できるようになっている。本発明
の湿熱交換器は、ガス中に含まれる微粒子汚染物質の除去にも有効であり、その
ような汚染物の吸引から患者を保護し、患者の呼息中の汚染物質から大気を保護
する。
【０００４】 人工気道は様々な医療処置において用いられ、多様な形状を取る。呼吸困難患
者が空気を呼吸できるようにする気管内チューブの挿入は簡単な例である。患者
が呼吸支援を必要とする際の機械呼吸装置への短期および長期接続は、人工気道
利用を必要とする状況の別の例である。集中治療室において一般的であるように
、または外科手術室における麻酔のように、患者に酸素を供給する場合にも、人
工気道は必要である。
【０００５】 特定の状況に関係なく、人工気道の使用は共通した一連の問題を生じる。人が
正常に息を吐く時、口、鼻および咽頭は、熱および水分を保持し、入ってくる空
気を次の息の間に暖めかつ加湿し、それによって空気を体温において実質的に飽
和させる傾向が有る。上で論じたタイプの呼吸回路中の人工気道は、自然な加湿
システムを迂回し、酸素または麻酔ガスなどの比較的低温かつ乾燥したガスを修
正なしに気管および肺に送ってしまい、気管の正常な機能を阻害する。乾燥した
麻酔ガスは、細胞の形態、毛様体機能に損傷を与え、かつ患者の感染感受性を高
め得る。湿度不足は、気管粘膜からの水の蒸発を引き起こす。さらに、低温ガス
が吸入されと、熱が失われて、粘膜が乾燥し、分泌物が濃くなる。その結果とし
て気管の浄化が困難になることにより、自然気道の閉塞を引き起こし得る。
【０００６】 従って、加湿が不十分なガスの吸入は、患者に不快感を引き起こすだけでなく
、肺損傷のリスクも増大させ得る。さらに、その結果として気管を介しての熱損
失により、術後患者に悪寒を引き起こし、また回復の間に患者に不要な再加温も
必要となり得る。
【０００７】 人工気道を介して患者を体外ガス源と接続することにより生じる別の合併症は
、吸入されたガス中に存在する細菌性、ウイルス性またはその他の汚染物による
感染の可能性である。同様に、人工気道を介して環境に出る汚染物は大気を汚染
し得る。感染患者または免疫無防備状態患者の処置の際、あるいは処置中の患者
およびそのエリアの他の患者が病原性生物の空気伝播に対して特に敏感である集
中治療室中において、これらの問題はとりわけ重要である。
【０００８】 ２．先行技術の考察 様々な形態の単成分繊維および多成分繊維を含む、ポリマー繊維の製造につい
て様々な先行技術が公知である。そのような多成分繊維の中でも、１つのポリマ
ーのコアおよび別のポリマーの被覆すなわちシースから構成される２成分繊維は
、多くの用途にとってとりわけ好ましい。
【０００９】 例えば、参照によりその主題全体がここに組み込まれている、本発明者の先行
特許第５，５０９，４３０号（１９９６年４月２３日発行）には、低価格、高強
度の熱可塑性ポリマー、好ましくはポリプロピレン製のコアと酢酸セルロース、
エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、またはエチレンビニルア
ルコール共重合体とし得る材料製の結合可能なシースとから構成される独特なポ
リマー２成分繊維が、特に煙草フィルタの製造について開示されている。’４３
０号特許の技術により製造された２成分繊維は、強化された濾過性を得るため、
メルトブローにより直径約１０ミクロン以下の非常に微細な繊維にし得る。その
ような製品は、煙草煙濾過能力が改良され、味も満足できるものであることが明
らかにされ、また酢酸セルロースだけから構成される従来の煙草フィルタよりも
実質的に低コストで製造し得る。
【００１０】 参照によりその主題全体がここに組み込まれている、本発明者の後続米国特許
第５,６０７,７６６号（１９９７年３月４日発行）、第５,６２０,６４１号（１
９９７年４月１５日発行）、および第５,６３３,０８２号（１９９７年５月２７
日発行）には、ポリエチレンテレフタレートのシースで被覆された熱可塑性材料
のコアから構成されるメルトブローされた独特な２成分繊維およびこれを製造す
る方法が、多くの用途を有する、伸長された非常に多孔質な要素の製造に特に有
用なものとして開示されている。例えば、そのような製品は、マーキングおよび
筆記用具用のウィックリザーバ要素、すなわちインキリザーバのように液体を吸
い上げ、かつ後にそれを制御可能に放出するように設計された材料として有用で
ある。さらに、毛管作用が高いため、そのような材料は、ある種のマーキングお
よび筆記用具に見られる繊維質ペン先の製造におけるような、液体を１つの場所
から他の場所へ移すための簡単なウィックの製造において効果的に機能する。こ
の種のウィックは、様々な医療用途、例えば診断装置中の試験箇所へ毛管作用に
より体液を運ぶ場合などに有用である。
【００１１】 '７６６号特許、'６４１号特許および'０８２号特許の２成分繊維から作られ
た製品も、吸収リザーバ、すなわちおむつまたは失禁パッドにおけるように液体
を吸収し単に保持するメンブレンとして有用であることが明らかにされている。
吸収リザーバは、医療用途においても有用である。例えば、そのような材料の層
またはパッドは、酵素イムノアッセイ試験装置に用いることができ、そこでは、
体液中の抗原と相互作用するモノクローナル抗体が例えばコートされた薄膜の細
孔を介して体液をこの材料が吸い上げ、体液は膜を介して引き付けられ、次に吸
収リザーバ中に保持される。そのような材料は、煙修正または風味修正材の添加
が可能な煙草フィルタへの利用も提案されている。
【００１２】 ポリマー繊維は一般に、ポリマー自身または得られる繊維の要求特性および用
途によりしばしば決定される多くの一般的な技術により製造され得る。そのよう
な技術の中に、溶融ポリマーが圧力下で紡糸ヘッドへポンプ送りされ、紡糸口金
開口部から多数の連続繊維に押し出される従来の溶融紡糸方法がある。溶融紡糸
は、ナイロン、ポリプロピレン等の融点がその分解温度未満であるポリマーにつ
いてのみ利用可能であり、それによりポリマー材料は分解することなく溶融され
繊維形状に押し出される。アクリルなどのその他のポリマーは、黒化および分解
することなく溶融できない。そのようなポリマーは、適当な溶媒（例えば、アセ
トン中のアセテート）中に、典型的にはポリマー２０％および溶媒８０％で溶解
し得る。湿式溶融紡糸方法においては、溶液は室温で、液体（例えば、水）浴中
に静められた紡糸口金を通してポンプ送りされ、この液体には溶媒が可溶であり
、ポリマー繊維を凝固させる。液体浴ではなくて、溶媒を蒸発させて凝固するス
キンを成形するために熱空気中へ繊維を乾式紡糸することも可能である。他の一
般的な紡糸技術は周知であり、本発明の概念の重要部分を成形するものではない
。
【００１３】 紡糸後、一般に、紡糸装置から繊維を押し出し速度よりも速い速度で引くこと
により繊維は繊細化され、それによってより細く、かつポリマーによっては、よ
り結晶性が高く、それによりより強い繊維が製造される。繊維を回転ニップロー
ルにかけたり、繊維をメルトブロー、すなわち、繊維が紡糸口金開口部から出た
時に圧力下の流体、例えば空気に接触させてその繊維を微細な繊維に引き伸ばす
ことによって繊細化することができ、通常はからみ合った繊維のウェブとして、
コンベヤベルトまたはドラム表面のような連続的に移動する表面上で以降の処理
のために回収される。
【００１４】 本発明者の上記特許において説明されているように、押し出された繊維ウェブ
は集めてシート形状にすることができ、これはある種の濾過用途のために、表面
積を増大させるためにプリーツ加工し得る。あるいは、繊維ウェブを集め、スチ
ーム処理のような成形ステーションおよび冷却ステーションを通すことができ、
これは繊維をその接触点で結合することにより、流動材料が通る曲がりくねった
通路を画成する連続的なロッド状多孔質要素を成形し得る。
【００１５】 より以前の紡糸技術および装置が一般に１種類以上のポリマー材料を紡糸口金
開口部のアレイを通して直接押し出して単成分繊維ウェブまたは多成分繊維ウェ
ブを製造していたのに対し、近年の開発には、互いに近接して並べられた使い捨
て式の分配または紡糸プレートパックが含まれ、このプレートの上流および／ま
たは下流表面に分配通路がエッチングされており、１種類以上のポリマー材料の
流れを、紡糸システムの遠心端にある紡糸口金開口部に導きその中を通す。これ
らの技術は、例えば、参照によりここに完全に組み入れられるＨｉｌｌｓの米国
特許第５，１６２，０７４号（１９９２年１１月１０日発行）において具体化さ
れており、高度に洗練された紡糸装置をかなり安価に製造する方法と２種類以上
のポリマー材料で成形された高密度の連続繊維を製造する方法を提供している。
Ｈｉｌｌｓは、成分が互いに永続的に接着するか、あるいは接着性が乏しくて成
分が分離して、各紡糸口金吐出口からの有効繊維収率を向上させ、かつより細い
繊維を個々の成分から製造する、２成分繊維などの多成分繊維の製造を認めてい
る。
【００１６】 Ｈｉｌｌｓらは、同一の繊維を高密度で紡糸できる比較的安価で使い捨て可能
でさえある分配プレートを提供しており、これらは異なるポリマー材料の分離可
能なセグメントおよび、混合繊維、すなわち異なる物理的および／または化学的
特性を有する繊維のウェブの製造を含み得るもので、文献中で広く参照されてい
るが、本発明者の知る限りでは、同じ要素のいくつかの紡糸口金開口部から押し
出された繊維が、その要素の他の紡糸口金開口部から押し出された繊維とは異な
る特性を有するような紡糸装置から均質または均一な繊維混合物を直接紡糸する
ことの利点を先行技術は確認できないでいる。さらに、現在商業的に利用可能な
技術および装置は、そのような混合繊維の均質なウェブ、特に均一分配された単
成分および多成分繊維の混合物、あるいは種々の多成分繊維、例えば共通のコア
成形ポリマーおよび異なるシース成形ポリマーを有する交互の２成分繊維のよう
にウェブ中の隣接する繊維の製造に適合されていない。
【００１７】 上で論じた本発明者の'４３０号特許、'７６６号特許、'６４１号特許および'
０８２号特許の独特なメルトブローされた２成分繊維を含む繊維製品はかなりの
商業的用途を有しているけれども、先行技術では化学的および／または物理的特
性が異なる繊維の均一かつ一貫したウェブを製造することができないために、利
用可能な製品の機能上の特性は限定される。先行技術が混合繊維ウェブを製造で
きる程度には、そうするための装置および技術は一般に商業的用途には不十分お
よび／または再現可能で高度に均質な種々の繊維混合物を同じ紡糸口金開口部セ
ットから製造することができない。
【００１８】 実質的に完全に均一な混合繊維ウェブを製造する改良された能力により、種々
の繊維製品に、その繊維製品が、電気集塵装置および発電所で必要とされるよう
な高性能フィルタ、航空燃料からの水分分離に用いられるコアレッシング型フィ
ルタ、マーキングおよび筆記用具におけるインク移送または同様な液体保持およ
び移送用途、あるいはその他の種々の分野において用いられるウィック製品用に
用いられることを意図したものであっても、改良された機能特性を持たせ得る。
【００１９】 本発明の改良された技術の特定用途、すなわち人工気道を必要とする呼吸回路
に用いられる湿熱交換器および高効率微粒子エアフィルタの製造に関し、様々な
先行技術の装置が商業的に利用可能である。しかしながら、患者の気道の湿度お
よび体熱を維持するため、および患者が吸入しているガス、またはそのような処
置の間に患者が吐き出している息から望ましくない成分を濾過するために別個の
装置が必要になることがしばしばある。これらすべての機能を実行し得る媒体を
含む装置がいくつか利用可能であるが、他の特性を強化すため、特定の特性が損
なわれるということはそのような装置において珍しいことではない。湿熱交換お
よび濾過の両方が経済的に最大限活用可能な装置が利用できることが最も望まれ
ている。
【００２０】 患者の気道を加湿し、それによって短期または長期の機械呼吸等の間の熱損失
を減少しようとする初期の試みでは、気道に水蒸気を送るのに電気加熱式の水充
填加湿器が用いられた。この方法は、それが解決したのとほとんど同じくらい多
くの問題を引き起こした。水位および水蒸気温度は、絶えず監視する必要があっ
た。さらに、子供または幼児用に少量の水分供給を制御する際に特有の困難が見
られた。水蒸気の凝縮により小さい気道が詰まることがあり、極端な状況では溺
死を引き起こすことさえある。加えて、加湿器リザーバ中の沈積物の発生は、し
ばしば水分を汚染し、それにより装置を損い、時には患者を傷つけることがあっ
た。そのような汚染物質の存在は効果的な濾過の必要性を疑いなく増大させた。
【００２１】 より最近になり、再生加湿器すなわち「人工鼻」が、加熱浴式加湿器に伴う上
記の問題の多くを克服する、安全かつ効果的な選択肢として開発されてきた。そ
のようなユニットは通常、湿熱交換器（ＨＭＥ）と呼ばれる。なぜならば、それ
らは患者が本来持っているものと同様に機能、すなわち患者が息を吐く際に水分
および熱を捕獲し、次の息の間にそれらを患者に返すからである。
【００２２】 ＨＭＥは受動的であって、水分またはパワーの外部供給源を全く必要としない
。これらは人工気道と共にライン中に設置され、湿熱交換のための大きな表面性
を生み出す媒体を備えている。ＨＭＥ媒体は、患者の息中の湿気が呼息の間に凝
縮する際に加温され、吸息の間に熱および水蒸気を戻す際に冷却され、このプロ
セスは患者が息を吸いまた吐く際に繰り返される。
【００２３】 ＨＭＥ媒体の吸湿性を増大させ、それによって吐き出されたガスから水分を直
接吸収し、それによって媒体が、凝縮のみにより回収されるよりも多くの水分を
保持し、それによりＨＭＥ出力を改良する試みがなされてきた。さらに、吸湿性
媒体により保持された水分は吸収されて、濃縮されないので、吸息の間にこの水
分が解放される時のＨＭＥの蒸発冷却は限定される。
【００２４】 この着想は技術的には適切であるが、商業的に利用可能な特定の吸湿性材料は
、ＨＭＥ媒体としての使用には、不十分または不適当である。例えば塩化リチウ
ムなどの塩、またはグリセリンなどの添加物は、有利な吸湿性をＨＭＥ媒体に付
与するが、患者の吸息の間にそのような媒体を通過するガスを汚染またはそれと
相互作用さえしかねない。外来の化学薬品を必要とせずに、呼息の間に患者の息
から付加的な水分を引き付けかつ保持することができるＨＭＥ媒体を提供するこ
とは、補助呼吸装置におけるＨＭＥの安全かつ効果的な操作に重要である。
【００２５】 医療用ＨＭＥの設計には多数の基準が特に重要である。湿熱交換媒体の熱伝導
率が低いと、ＨＭＥの両端の温度差が増大し、その効率が改良される。ＨＭＥの
両端間の圧力低下が小さいことは、正常呼吸または機械呼吸中の労力を最小限に
するために必須である。ＨＭＥはまた比較的軽量でなければならない。なぜなら
ば、ＨＭＥは大半の用途において、気管切開、気管内または経鼻部位で支持され
ることになるからである。呼吸回路の維持コストを最小限にするため、ＨＭＥ媒
体は使い捨て式か消毒容易なものであるべきである。最後に、処理されたガスに
影響し得る化学的添加物なしでＨＭＥ媒体は効果を有するべきであり、媒体はど
のような微粒物質も放出すべきでなく、それによって、汚染対策にＨＭＥが接続
されている装置だけでなく患者および環境も汚染から保護する。
【００２６】 要するに、ＨＭＥは、好ましくは、単一のユニットが患者の気道の湿度および
体熱を効果的に保存できるように、またもし可能であれば、それを通過する微粒
子状汚染物質を付随的に除去し、それにより余分なユニットを必要としなくなる
ように、十分な熱および水分を効率的、安価かつ安全に提供しなければならない
【００２７】発明の目的および要約 従って、独特な繊維紡糸方法およびそれを使用するための装置を提供すること
は本発明の主たる目的であり、前記装置は、ポリマー材料を独立した供給源から
相互に分離された分配通路を介して紡糸口金開口部アレイへ供給し，選択された
紡糸口金開口部から押し出された繊維は他の紡糸口金開口部から押し出された繊
維とは異なる特性を有するというものである。
【００２８】 上記の目的に合致して、隣接する繊維は同じまたは異なるポリマーで成形でき
、異なる色、形またはテキスチャを有することができおよび／または異なるデニ
ールを有することができる。さらに本発明の好ましい特徴によれば、ウェブ中の
繊維のいくつかを単成分とし、他を多成分とすることができる。従って、本発明
により、単成分繊維を、単成分ポリマー材料製コアと別のポリマー材料製シース
とを有する２成分繊維と同時平行で押し出すことが可能になる。代わりに、通常
のコア形成ポリマー材料と別のシース形成ポリマー材料とを有する２成分繊維を
平行して形成し、ウェブが押し出される際に同じ繊維のウェブ全体にわたって均
一に分配することができる。
【００２９】 本発明の別の目的は、複数の独立した供給源からポリマー材料を受け入れ、そ
のような材料の各々を紡糸口金開口部アレイの選択された紡糸口金開口部へ分配
して個々の紡糸口金開口部からの異なる特性を有する繊維の均一なブレンド物を
製造するための分離された分配通路を画成する分配または紡糸プレートのパック
を備える紡糸装置の供給である。
【００３０】 本発明のさらなる目的は分配プレートのパックの提供であって、独立した分配
通路が比較的安価に一方または両方の面に、エッチング、フライス削りまたは放
電加工を含む種々の技術のいずれによっても成形でき、それによりプレートが再
利用またはその時々に交換できるものである，
【００３１】 本発明のさらなる目的は、説明されたタイプの紡糸プレートのパックの提供で
あって、紡糸口金開口部列が単一のプレート中にプレート面と平行な貫通孔とし
て画成され、それにより繊維は押し出される際に継ぎ目のない形成表面により完
全に包囲され、ポリマー漏洩および得られた繊維の不均一性をそれによって防止
するものである。
【００３２】 本発明のさらなる目的は、ポリマー成分の混合物および／または繊維のウェブ
中の異なる特性の繊維の独特な均質な性質にあり、そこから作られる製品に特異
な化学的および／または物理的特性を有することを可能にする性質である。この
目的に一致し、例えば繊維のウェブは、異なる繊維を結合して流動性物質が通る
曲がりくねった通路を画成する自己支持性の多孔質マトリクスにすることができ
る選択された繊維を含み得る。混合物中のある種の繊維により強度が増した製品
が得られる一方で、他の成分により、吸上げ作用、吸収、コアレッシング、濾過
、熱および／または水分交換などの特別な特性を提供し得る。
【００３３】 本発明の概念のさらなる目的は、混合繊維の独特のウェブを取り入れた製品を
提供することであって、例えばインクリザーバおよびそのインクリザーバを組み
込んだマーキングおよび筆記用器具を含むウィックリザーバ、煙草フィルターお
よびそれを用いて形成されたフィルター付き紙巻き煙草を含む濾過材料、マーキ
ングおよび筆記用器具用の繊維質ペン先そして体液を診断装置中の試験箇所に移
送するように設計された医療用途における毛管ウィックを含む毛管作用によりあ
る場所から他の場所に液体を移送するウィック、おむつや失禁パッドにおけるよ
うに、あるいはそのような材料が薄いメンブランを通して体液を吸引し、吸引し
た流体を保持する酵素イムノアッセイ診断試験装置のような医療用途におけるよ
うな、液体を吸収および保持するためのメンブランである。
【００３４】 本発明のさらに別の重要な目的は、人工気道で使用するように設計された先行
技術のＨＭＥの前述およびその他の欠点を克服する湿熱交換器を提供することで
ある。最も重要なことは、患者が吸入するガス、ＨＭＥを通して大気に吐き出さ
れる患者の息、気道チューブ、弁または呼吸回路を形成しているその他の装置を
汚染しかねない化学的添加物を必要とせずに、非常に効率的なＨＭＥ媒体が本発
明により提供されることである。
【００３５】 本発明のさらなる目的は、比較的軽量であり、ＨＭＥの効率を向上させかつ人
工気道でＨＭＥを用いる際の困難を軽減するため、熱伝導率と圧力低下が小さい
ＨＭＥを提供することである
【００３６】 これらの目的に合致し、本発明により、酸素注入、麻酔、換気その他の医療用
途向けの吸気用および呼気用気道両方に置けるようにしたＨＭＥが提供され、こ
れはガス透過性要素、好ましくは親水性ナイロンから構成される繊維性媒体を含
み、この媒体は驚くべきことに、現在入手可能な吸湿性媒体を含む他のＨＭＥ媒
体よりも、化学的添加物を必要とせず、呼息の間の熱および水分の捕獲ならびに
吸息の間に患者に戻すためのトラップした水分の冷却および放出において効率が
高いことが見出された。
【００３７】 本発明の別の目的は、接触点で結合して３次元多孔質要素になっている親水性
ナイロン繊維、特に微細繊維、から構成されるＨＭＥであって、多孔質要素は、
湿熱効率を向上し、加えてそれを通過するガスから望ましくない粒子状汚染物質
を除去するための曲がりくねった通路を画成し、それによって患者および医療従
事者を交差汚染から保護し、呼吸回路を患者から分離し、さらに機械呼吸装置の
耐用寿命を延ばす。本発明によるＨＭＥの濾過有効性は、望ましくない汚染物質
の環境中への放出を防止するために呼気ライン中に、および入ってくるガスを濾
過するためにメインライン上で特に用いられる。
【００３８】 本発明のさらに別の目的は、フィルタ媒体が、親水性ナイロンポリマー製シー
スと別のより安価なポリマー、例えばポリプロピレン、製のコアとから構成され
、使用の間に媒体を高い費用効果で容易に交換できるようにした、２成分繊維を
含むＨＭＥを提供することである。
【００３９】 最も好ましくは、媒体が本発明の改良された混合繊維技術を用いて実質的に均
一な２成分繊維から形成され、この２成分繊維のいくつかは親水性ナイロン製シ
ースから構成され、他のものは親水性ナイロンの融点より低い融点を有する熱可
塑性ポリマー、例えばポリエステル、製のシースから構成され、それによって親
水性ナイロンポリマー繊維に効果的な結合剤を提供し、すべての２成分繊維は一
般的かつ比較的安価なコア形成ポリマーを有する、ＨＭＥを提供することは本発
明の重要な目的である。
【００４０】 明細書および付随する特許請求の範囲をさらに検討することにより、本発明の
他の目的および利点は当業者には直ちに明らかになるであろう。
【００４１】 本発明の他の目的、特徴および利点だけでなく、本発明のより一層の理解は、
以下に、同様の番号が同様の部分を示す添付図面を参照しながら詳細な説明を検
討することにより、明らかになるであろう。
【００４２】 図面および以下の好ましい実施態様の詳細な説明における「上流」および「下
流」への言及は、ダイ装置への繊維形成ポリマーの初期の流れの方向に関連する
。
【００４３】 図面のいくつかの図を通じて、同様の参照番号は同様な部材を指す。
【００４４】好適な実施態様の詳細な説明 簡略にするため、本発明の改良された混合繊維形成装置の説明においては、個
別の開口部または分配通路は、必ずしも図面中の各要素のすべての図において繰
り返されるわけではない。いずれにせよ、図面に示される要素の相対的なサイズ
、種々の繊維形成ポリマーの通路を形成する開口部および／またはカットアウト
の数および形状ならびに紡糸口金開口部の数は例示のためのものであって、本発
明の概念を制限するものでないことは理解されるべきである。
【００４５】 ここに開示される技術および装置は、溶融紡糸、溶液紡糸およびその他の従来
の紡糸技術に等しく適用可能であるが、理解を容易にするため、好ましい実施態
様の以下の説明は、主に溶融紡糸ポリマーの利用に向けられる。
【００４６】 図面、特に図１〜図３３を参照すると、共通のコア形成ポリマーを共有しかつ
異なるシース形成ポリマーから構成される２成分繊維の均質混合物を製造するよ
うにした、本発明の概念による紡糸装置用の好ましいダイ装置の主たる要素は、
上流側端部（図１の右側）から、取付けブロック１００と、右側ノズル２００と
、第２の右側分配プレート３００、右側分配プレート４００、左側分配プレート
５００および第２の左側分配プレート６００を有する分配プレートシステムと、
さらに左側ノズル７００と、下流側端部にあるクランプブロック８００と、を含
んでいる。特に、図１および図２に注目されたい。明らかに、例示された要素は
使用中、どのような従来の様式でもポリマー漏洩がないように、ボルト等（図示
せず）により共に固定される。
【００４７】 コア形成ポリマーおよび２つのシース形成ポリマーは、独立した供給源から、
メルトポンプ（図示せず）を介して供給され、取付けブロック１００内の入口開
口部を通ってダイ装置に入る。図１においては、コア形成ポリマーは矢印１０４
の方向に開口部１０２を通って取付けブロック１００に入り、第１のシース形成
ポリマーは矢印１０８の方向に開口部１０６を通って取付けブロック１００に入
り、さらに、第２のシース形成ポリマーは矢印１１２の方向に開口部１１０を通
って取付けブロック１００に入る。
【００４８】 次に、ダイ装置を通るコア形成ポリマーの通過を詳細に述べる。コア形成ポリ
マーは、取付けブロック１００から、１つの断続的な流れとなって、クランプブ
ロック８００の孔８０２に入るまで、すべてのダイプレートの位置合わせされた
開口部を通って直進する。コア形成ポリマーは、次に、クランプブロック８００
（図示せず）内部で方向を反転し、開口部８０４を通ってクランプブロック８０
０の上流側のカットアウト８０６内に集まる。図１を参照のこと。
【００４９】 コア形成ポリマーは次に、４つのスクリーンパック（図示せず）を通り、左側
ノズル７００の下流側面の、（カットアウト８０６に連結された）カットアウト
７０２に入り（図２参照）、そこからコア形成ポリマーは、左側ノズル７００を
完全に通過し、左側ノズル７００の上流側面の多数の小さい溝すなわち分配通路
７０４に入り込み、図１に見られるように、この通路がコア形成ポリマーをより
広いカットアウト７０６内に供給する。ここから、コア形成ポリマーは分配プレ
ートシステムに供給される。
【００５０】 コア形成ポリマーが左側ノズル７００のカットアウト７０６を出ると、ポリマ
ーは、第２の左側分配プレート６００の分配孔６０２およびこれに連結された左
側分配プレート５００の分配孔５０２を通り、左側分配プレートの上流側面上の
三角形のカットアウト５０４を満たす。
【００５１】 この時点で、コア形成ポリマーは文字どおり、後述の第１および第２のシース
形成ポリマー分配開口部５１０、５１２を取り囲むボス５０６および５０８の周
囲を移動し、さらに図２４に最もよく示されるように、直ちに紡糸口金開口部５
１４、５１６の各々の入口端部内に入り込む。紡糸口金開口部５１４、５１６は
、左側分配プレート５００の平面に平行に交互に間隔をおいて配置された孔であ
り、左側分配プレート５００の出口エッジに沿う厚肉のリップ部５１７を通過し
て形成されている。
【００５２】 以降でより詳細に述べられるように、コア形成ポリマーが紡糸口金開口部５１
４、５１６に入りこれを通過すると、コア形成ポリマーは第１および第２のシー
ス形成ポリマーによってそれぞれ包み込まれ、同じコア形成ポリマーを共有しか
つ異なるシース形成ポリマーから構成される交互の２成分繊維の均一または均質
な混合物が押し出される。
【００５３】 ここで第１のシース形成ポリマーの分配通路について述べると、取付けブロッ
ク１００の開口部１０６を通過した後、第１のシース形成ポリマーは取付けブロ
ック１００の下流側のカットアウト１１４内に集まる。図２を参照のこと。第１
のシース形成ポリマーは次に、４つのスクリーンパック（図示せず）を通って進
み、右側ノズル２００の上流側の（カットアウト１１４に連結された）カットア
ウト２０２内に入り、右手側ノズル２００を通過し、右側ノズル２００の下流側
のより広いカットアウト２０６と連通している分配通路２０４内に入る。ここか
ら、第１シース成形ポリマーは分配プレートシステムに供給される。
【００５４】 第１のシース形成ポリマーは、右側ノズル２００のカットアウト２０６を出て
、第２の右側分配プレート３００のスロット３０２に入り、右側分配プレート４
００の上流側の三角形カットアウト４０２を満たす。このポイントから、第１の
シース形成ポリマーは分割されて２つの別個の分配通路に入り、第１のシース形
成ポリマーがコア形成ポリマーを両側から包み込むことができるようになり、こ
れらの繊維形成ポリマーが１つおきに設けられた紡糸口金開口部５１４を通過す
る際に、第１のシース／コア２成分繊維中のコア形成ポリマーを被覆する完全な
シースが提供される。
【００５５】 カットアウト４０２内の第１のシース形成ポリマーの半分は、右側分配プレー
ト４００を通過して分配孔４０４に入る。第１のシース形成ポリマーの残り半分
は、後に述べるように、第２のシース形成ポリマーのための分配開口部４０８を
取囲むボス４０６の周囲を通る。分配プレート間、特にダイ装置におけるカット
アウト４０２のような実質的なカットアウト領域における圧力に耐えるのを助け
るため、半月型スペーサー４０９が分配開口部４０４のどちらの側にも設けてあ
る。第１のシース形成ポリマーのこの部分は、右側分配プレート４００のエッジ
の波形にされた厚肉のリップ４１２に１つおきに形成されたスロット４１０を通
り（図１６および図１７を参照）、これに連結された左側分配プレート５００の
スロット５１８に入り、１つおきに設けられた紡糸口金開口部５１４に入るコア
形成材料の一方の側を包み込む。
【００５６】 第１のシース形成材料の部分は、分配プレート５００の上流側面で先に述べた
分配開口部５１０と連結する分配開口部４０４を通過する。第１のシース形成ポ
リマーのこの部分は、分配開口部５１０を通過し、左側分配プレート５００の下
流側の短い三角形のカットアウト５２０に入る。このポイントで、第１のシース
形成ポリマーのこの部分は、リップ５１７の波形側部の１つおきのスロット５２
２に入り、コア形成ポリマーの反対側を包み込む。
【００５７】 コア形成ポリマーが第１のシース形成ポリマーによって両側を包まれると、第
１のシース／コア２成分繊維が左側分配プレート５００の１つおきに設けられた
紡糸口金開口部５１４から押し出される。
【００５８】 ここでメルトポンプを出た第２のシース形成ポリマー用の分配通路について述
べると、このポリマーは、外部のスクリーンパック（図示せず）を通され、取付
けブロック１００の開口部１１０に供給され、その中で、下流側面の出口開口部
に導かれる。図２を参照。開口部１１６は、右側ノズル２００を通り下流側の拡
張されたカットアウト２１０に入る開口部２０８に連結している。図２を参照。
【００５９】 右側ノズル２００のカットアウト２１０から、第２のシース形成ポリマーは、
第２の右側分配プレート３００の上流側面の三角形のカットアウト３０４に入る
。この時点で、第２のシース形成ポリマーは分割されて２つの別個の分配通路に
入り、第２のシース形成ポリマーが交互の紡糸口金開口部中でコア形成ポリマー
を両側から包み込んで、コア形成ポリマーを被覆する完全なシースが提供され、
それによってそれらの紡糸口金開口部を通して第２のシース／コア２成分繊維を
押し出すことができるようになる。
【００６０】 第２のシース形成ポリマーの半分は第２の右側分配プレート３００中の分配開
口部３０６を通過するが、他の半分はカットアウト３０４から第２の右側分配プ
レート３００の１つのエッジに並置されたスロット３０８に直接入る。ダイ装置
の要素間の適切な間隔を維持するため、スペーサー３１０が再び設けてある。
【００６１】 第２の右側分配プレート３００のスロット３０８を通って行く第２のシース形
成ポリマーの半分は、右側分配プレート４００の上流側の波形エッジ部分４１２
内に形成された（スロット３０８に連結された）スロット４１４を通り（図１６
および図１９を参照）、左側分配プレート５００の高くされたリップ５１７内の
（スロット４１４に連結された）スロット５１８内に入り、ここから第２のシー
ス形成ポリマーがコア形成ポリマーのその側面を包み込む。
【００６２】 第２の右側分配プレート３００の分配孔３０６に入る第２のシース形成ポリマ
ーの半分は、右側分配プレート４００内の結合孔４０８、左側分配プレート５０
０の結合孔５１２および第２の左側分配プレート６００の結合孔６０４を通って
進み、その下流側の小さい三角形のポケット６０６を満たす。第２のシース形成
材料のその部分は次に、第２の左側分配プレート６００内のスロット６０８を通
って戻り、このスロットは左側分配プレートのリップ５１７の波型側面中のスロ
ット５２４と連結しており、そこから前記材料は、交互の紡糸口金開口部５１６
を通るコア形成ポリマーの反対側を包み込む。このように、第２のシース形成ポ
リマーは、１つおきに設けられた紡糸口金開口部５１６中でコア形成ポリマーの
両側を包み込み、１つ置きの紡糸口金開口部から第２のシース／コア２成分繊維
を押し出す。
【００６３】 前述の説明を念頭に置くことにより、あらゆる繊維が同じコア形成材料を有し
、１つ置きに繊維が別のシース形成材料を有する混合繊維の均質または均一な分
配をもたらすのに、図１〜図３３の紡糸装置が適合していることが理解できるで
あろう。このようにして交互のシース／コア２成分繊維を形成する能力は、右側
および左側の第２の分配プレートの存在なくしては無理であろう。これらのプレ
ートは、異なるシース形成ポリマーを別個の分配通路中に保持しかつ分割して、
各シース形成ポリマーの一部が、交互の紡糸口金開口部を通過するコア形成材料
の一方の側に分与され、かつ各シース形成ポリマーの残りが分配プレートのパッ
クを通され、コア形成ポリマーの反対側に返されて、交互のコア形成ポリマーの
流れを異なるシース形成ポリマーで完全に包み込むものである。
【００６４】 第２の分配プレート３００および５００により、第２のシース形成ポリマーが
、第１のシース形成ポリマーと全く接触することなくシステムを通過でき、第２
のシース形成ポリマーがこのように第２の分配プレート中にあって移動するため
に分配通路が必要になる。第１のシース形成ポリマーが右側分配プレート４００
の三角形のカットアウト４０２に入ると、円形ボス４０６が、第１のシース形成
ポリマーが開口部４０８を通過する第２のシース形成ポリマーと混じらないよう
にする。波形のボス４１２は同じ目的に役立つ。第１のシース形成ポリマーが三
角形のカットアウト４０２を下ってスロット４１０に進むと、波形のボス４１２
により、第１のシース形成ポリマーは、第２のシース形成ポリマーを受け入れる
ためのスロット４１４には入ることができない。
【００６５】 同様に、左側分配プレート５００上の円形ボス５０６および５０８により、コ
ア形成ポリマーは、どちらのシース形成ポリマーとも混ざることができず、逆も
同様であり、左側分配プレート５００のリップ５１７上の波形構成により、シー
ス形成ポリマーが相互に分離される。
【００６６】 繊維のウェブ中のこれらの２つの異なる繊維の均一な分配は、分配プレートの
一方、この場合は左側分配プレート５００、のエッジ部分における一列の紡糸口
金開口部を用いることにより強化される。もし複数のプレート内の紡糸口金開口
部アレイが用いられれば、繊維の均一な分配に異なる特徴を与える能力が複雑に
なる。以下で論じるように、繊維が紡糸口金開口部から放出される際に、ポリマ
ーがまだ溶融しているうちに繊維を細くするために加圧空気のような流体が紡糸
口金開口部を横切って導かれるメルトブロー操作においてこのことは特にあては
まる。２つ以上の繊維の流れの場合は、メルトブロー流体は、繊維のいくつかを
裏返してしまう傾向があり、それにより、得られたウェブの繊維混合物の均質性
が低下する。
【００６７】 本発明のこの実施態様の紡糸装置により製造された個々の繊維の均一性は、先
行技術におけるように、並置された分配プレートの結合面により各紡糸口金開口
部の半分を形成するのではなく、左側分配プレート５００の高くしたリップ５１
７を横方向に通して紡糸口金開口部を形成することによりさらに強化される。こ
こに開示された紡糸口金開口部の構造では、繊維形成表面は連続的で継目がなく
、紡糸口金開口部を成形している継目表面の不完全な結合の結果生じ得るどのよ
うな損失も防止する。
【００６８】 当然のことながら、紡糸口金開口部の形状は、押し出される繊維の所望の断面
に適応させるように選択し得る。円形の紡糸口金開口部が一般的に用いられるが
、他の非円形断面を特別な用途に提供できる。多葉形状繊維、すなわちＸ字型、
Ｙ字型、またはその他のそのような断面（図示せず）が可能である。本発明の概
念によって、交互の紡糸口金開口部は、異なる断面を有する繊維の均一混合物を
提供するために異なる形態を有することができる。
【００６９】 ここで図３４〜図３８に言及すると、上で説明した紡糸装置の単純化した形の
分配プレートが例示してある。この実施態様においては、ポリマー材料の独立し
た供給源が２つだけ設けてあり、繊維の均質なウェブ中の交互の繊維は一方の供
給源のみからのポリマーで成形される。図１〜図３３の実施態様に関して説明さ
れたように、図３４〜図３８の実施態様は、前の図面に示される、取付けブロッ
ク１００のような取付けブロック、右側ノズル２００のような右側ノズル、左側
ノズル７００のような左側ノズル、およびクランプブロック８００のようなクラ
ンプブロックを含むものと理解されるべきであるが、これらの要素は例示を簡便
にするために図３４〜図３８には含まれていない。しかしながら、この場合には
、図３４〜図３８中で右側分配プレート６０および左側分配プレート７０として
識別される２つの分配プレートのみが必要であり、２つのポリマーのみがこのシ
ステム中で処理されるので、第２の左右の分配プレートは不要である。
【００７０】 第１のポリマーは、右側分配プレート６０の上流側で、その中に画成された三
角形のカットアウト６１を満たしつつ、分配プレートシステムに入る。右側分配
プレート６０と右側ノズル（これらの図中には示されない）との間の適当な距離
を維持するため、半月型スペーサー６２および円形スペーサー６３が三角形のカ
ットアウト６１中に設けてある。この時点で、第１のポリマーは２つの部分に分
割され、一方の部分は分配孔６４を通過し、残りの部分はスロット６５内に入る
。
【００７１】 分配孔６４に入る第１のポリマーは、左側分配プレート７０内の（分配孔６４
に連結された）分配孔７１を通る。分配孔７１は、左側分配プレート７０の上流
側面に形成された三角形カットアウト７５中のボス７２により取り囲まれている
。スペーサー７４と協働するボス７２は、左側分配プレート７０を歪みから保護
する。
【００７２】 第１のポリマーのこの部分は、同様に左側分配プレート７０の下流側面にスペ
ーサー７４が設けられた三角形のカットアウト７５に入る。第１のポリマーのこ
の部分は次に、左側分配プレート７０中の交互の紡糸口金開口部７９の基部にお
いて、拡張された部分の一方の側７８と連通しているスロット７７に直接入る。
【００７３】 右側分配プレート６０中のスロット６５を通過する第１のポリマーの部分は、
紡糸口金開口部６７の拡張された部分の反対側６６に直接受け入れられ、第１の
ポリマーの２つの部分はそれによって合わせられ、溝６７、７９により形成され
た交互に配置された紡糸口金開口部を通して押し出され、第１ポリマーの間隔を
おいて配置された単成分繊維を成形する。
【００７４】 以前の実施態様のように、第２のポリマーは右側ノズルから受け入れられ、右
側および左側分配プレート６０、７０を通って、クランプブロックに至り、これ
が第２のポリマーを左側ノズルを介して左側分配プレート７０の下流側面の分配
開口部７８に戻す。第２のポリマーが分配開口部７８を通過すると、これは左側
分配プレート７０の上流側面の三角形のカットアウト７３に受け入れられる。カ
ットアウト７３中の第２のポリマーの一部は、ボス７２およびスペーサー７４の
周りを流れ下り、左側分配プレート７０中の紡糸口金開口部の部分を形成してい
る溝７６へ至る。左側分配プレート７０の上流側面のカットアウト７３中の第２
のポリマーの残りは、右側分配プレート６０の下流側の三角形のカットアウト６
８内へ流れ、そこから第２のポリマー材料用の１つおきの紡糸口金開口部の反対
部分６９を通って流れる。
【００７５】 従って、この実施態様においては、２つの独立した供給源からの溶融ポリマー
はダイ装置を通して供給され、２つの分配プレートが各供給源からのポリマーを
交互に設けられた紡糸口金開口部を介して押し出し、それにより単成分繊維の均
質な混合物を形成し、一方のポリマーの繊維はウェブ中の他方のポリマーの繊維
と並んでいる。
【００７６】 ここで図３９〜図４３ついて述べると、本発明の概念による紡糸装置のさらに
別の実施態様の分配プレートが例示してあり、この実施態様は繊維のウェブを紡
糸するものであって、選択された繊維がシース／コア２成分繊維から構成され、
この繊維がコア形成ポリマーで形成された単成分繊維と交互になっているもので
ある。この場合もやはり、このシステムでは２つの繊維形成ポリマーのみが処理
されるので、２つの分配プレートのみが必要とされ、図１〜図３３における実施
態様の第２の右側および左側分配プレートは省かれる。
【００７７】 この実施態様の分配プレートから押し出される２成分繊維のシース形成ポリマ
ーおよびコア形成ポリマーは、独立したポリマー供給源から、取付けブロック１
００のような取付けブロック、右側ノズル２００のような右側ノズル、この場合
は右側分配プレート８０と左側分配プレート９０とから構成され、左側ノズル７
００のような左側ノズルおよびクランプブロック８００のようなクランプブロッ
ク８００と共にダイ装置を構成している分配プレートシステムを通って受け入れ
られるが、これらは図３９〜図４３には示してないが理解されるであろう。
【００７８】 このシステムにおける単成分繊維および２成分繊維のコアを形成するポリマー
は、１つの断続的な流れとなって全てのダイプレートを直進してクランプブロッ
クに入り、ここでポリマーは反転され、左側ノズルを通って戻され、左側分配プ
レート９０の下流側面の開口部９１に受け入れられ、それを通って上流側面の三
角形のカットアウト９２に入る。コア形成ポリマーの一部は、カットアウト９２
から、各々単成分繊維および２成分繊維用の紡糸口金開口部を形成している交互
に設けられた溝９３、９４内へ直接流れる。
【００７９】 カットアウト９３からのコア形成ポリマーの残りは、右側分配プレート８０の
下流側面の結合三角形カットアウト８１に入り、紡糸口金開口部の反対側部分を
形成する溝８２、８３の入口部に入る。
【００８０】 結合溝８２、９３に受け入れられた材料は、コア形成ポリマーで成形された単
成分繊維として交互に設けられた紡糸口金開口部から押し出される。結合溝８３
、９４に受け入れられた材料は、以下で論じられるように交互の紡糸口金開口部
から押し出されるシース／コア２成分繊維の中心コアを形成する。
【００８１】 シース形成ポリマーは右側ノズルから受け入れられ、右側分配プレート８０の
上流側面の三角形のカットアウト８４を満たし、ここで２つの部分に分割される
。一方の部分は右側分配プレート８０の分配開口部８５と左側分配プレート９０
の下流側面の整列された開口部９５を直接通り、下流側面の三角形のカットアウ
ト９６に至る。シース形成ポリマーのその部分は、スロット９７を通って拡張さ
れた開口部９８に入り、溝９４により部分的に画成された紡糸口金開口部からコ
ア形成ポリマーが押し出される際にその一方の側面を包み込む。
【００８２】 シース形成ポリマーのもう一方の部分は、三角形のカットアウト８４からスロ
ット８７を通り、コア形成材料の他方の面を包み込むために、右側分配プレート
８０内の溝８３の拡張された部分８８に受け入れられ、それによって、シース／
コア２成分繊維を交互の紡糸口金開口部から押し出す。
【００８３】 個々の分配プレートが、分配プレートのこれらの薄肉部内の溶融ポリマーの圧
力によって変形されないことを保証するため、より広いカットアウト領域のうち
のそれぞれにボスとスペーサーが適宜設けてある。
【００８４】 今明らかになるように、図３９〜図４３の実施態様により、単成分繊維が２成
分繊維のコア形成ポリマーで形成されている、２成分および単成分繊維の均質混
合物の製造が可能になる。
【００８５】 本発明の紡糸装置のいずれかの実施態様から押し出された均質または均一に分
配された繊維のウェブは、引き続いて従来技術で処理して独特の特性の製品を製
造し得る。例えば、図３４〜図３８の混合単成分システムと同程度に単純な実施
態様では、同じまたは異なるポリマーをダイ装置９００に異なる圧力または異な
る速度で供給でき、それにより交互の紡糸口金開口部を通るポリマー材料の押し
出し速度は異なる。もしこの方式で形成された繊維のウェブ９０２が、図４４に
示すような単独の１対のニップロール９０４で引き取られれば、交互の繊維は異
なって繊細化されるであろう。もしニップロールの回転速度が、一方のポリマー
の押出速度と同じであるが、他方のポリマーの押出速度よりも大きければ、一方
のポリマーから形成された繊維はまったく繊細化されず、また他方のポリマーか
ら形成された繊維は繊細化され、同じまたは異なるポリマーであるがデニールが
異なる繊維の混合ウェブが得られるであろう。この均一分配型の混合繊維は引き
続き、どのような従来方法ででも加工でき、おそらく濾過効率向上に有利なより
細い繊維と混じられた、製品に強度を寄与する比較的太い繊維を有する製品が提
供される。
【００８６】 上で論じた本発明の概念の様々な実施態様による混合繊維のウェブの別の用途
は、市販の加工装置では容易に結合可能にできない繊維と共に結合可能な表面を
含む繊維を交互に押し出すことである。この状況においては、他の方法では結合
困難であるが、最終製品にとり重要な化学的または物理的特性を有する材料を経
済的な方法で効率的に結合できる。
【００８７】 例えば、図４５および図４６に関しては、連続した細長い多孔質ロッドを製造
するための加工ラインの１形態が９１０に概略的に例示してあり、そこではその
ような混合繊維のウェブ９１２を間隔を置いた接触点で相互に結合することがで
き、流体が通過するための曲がりくねった通路が作られ、煙草フィルタの製造に
おけるように、おそらくそこから好ましくない成分を濾過する。ウェブ中の隣接
する繊維の表面で露出される特定のポリマーに応じて、そこから得られる結合さ
れた多孔質要素は、コアレッシングフィルタ、医療用フィルタ、湿熱交換器、ウ
ィック部材、吸収性要素等、上述の一般的用途のいずれかおよびその他多くの用
途に有効なものとなり得る。
【００８８】 図４５および図４６に例示される加工ライン９１０は代表的なものにすぎない
が、本発明の紡糸装置により製造された混合繊維のウェブは、９１４で概略が示
されるエアプレートを通して供給されるような高速空気流を通して、繊維を繊細
化および固化して、１０ミクロン未満のオーダーの超微細繊維の製造が可能にな
る。そのような処理により、ランダムに分散および絡み合った繊維のウェブ９１
６が得られ、これはその後の繊細化またはクリンプ誘導加工なしで直ちに加工す
るのに適した形態である。
【００８９】 所望であれば、９１８で概略的に示されるように、粒状活性炭のような粒状添
加物の層をウェブまたは粗糸９１６表面に設け得る。代わりに、着香剤などの液
状添加物等をトウ９１６表面に９１８で噴霧し得る。繊維ウェブまたは粗糸９０
６を連行空気から分離してその後の処理を容易にするため、スクリーンで覆った
真空収集ドラム（図示せず）または同様な装置を使用し得る。
【００９０】 図４５に見られるような加工ライン９１０の残りの部分は従来のものであり、
特定の繊維混合物の熱結合を容易にするために個別の要素について修正が必要と
なることもあるが、本発明者の前述の’４３０号特許および本発明者のその他の
先行特許において説明されている。
【００９１】 例示した熱結合技術では、メルトブロー技術で製造された混合繊維のウェブま
たは粗糸９１６が９２０でエアジェットにかけられ、９２２でブルーム処理され
、加熱空気またはスチームダイ９２４中で１本のロッド状にまとめられ、ここで
ウェブのすくなくともいくつかの繊維中の結合可能な材料が活性化されてそれが
接着剤になる。得られた材料は、ダイ９２６中で空気等で冷却し、比較的安定で
自己支持性のロッド状繊維構造体９２８を製造し得る。
【００９２】 ロッド９２８の最終的用途に応じて、従来方法で紙等９３０で包み、連続的に
包まれた繊維ロッド９３２を製造することができる。連続的に製造された繊維ロ
ッド９３２は、包まれているかどうかにかかわらず、標準のカッターヘッド９３
４を通すことができ、ここでロッドを所定の長さに切断して次の処理または他の
装置に投入するためにベルトコンベヤ９３６に載せ得る。
【００９３】 明らかに、ウェブ中の特定の繊維およびそれらの個別の化学的および物理的特
性に応じて、繊維ウェブの押し出し後加工は、所望の製品を製造するため、必要
に応じて修正し得る。
【００９４】 ポリマー成分の選択に関係なく、異なるシース形成ポリマー被覆を有する２成
分繊維を含みさえする、特性が異なる繊維の均質で均一分配された混合物を製造
することの利点は容易に認められる。比較的安価なコア材料を用いてより高価な
シース形成ポリマー量を制限したり、あるいは最終製品に特定の属性を与えるた
めの２つの異なるシース形成ポリマーの使用によってさえ、かなりのコスト低減
がなし得る。
【００９５】 ここに開示された実施態様のそれぞれにおいて、繊維のウェブは交互に押し出
された異なる特性の繊維を有するものとして示される。そのような配置は大半の
用途にとり望ましいが、比較的小さい修正によって、１種類の繊維を３つ置きの
紡糸開口部、４つ置きの紡糸開口部等から押し、それにより均質に混合された繊
維のウェブがもたらされるが、異なる繊維は必ずしも５０／５０の比率で存在し
ているわけではない。
【００９６】 ここで、上で述べた改良された混合繊維技術の様々な用途に言及する。そのよ
うな特定の利用の１つは、電気集塵器およびそのような要求の厳しい環境用の高
性能濾過製品の供給であって、煙道ガスを濾過するために発電所で用いられるバ
ッグハウスフィルタを含む。フルオロカーボンポリマーないし塩素化フルオロカ
ーボンポリマーのホモポリマーまたはコポリマーとナイロン繊維との独自の均質
混合物から構成されるフィルタは、いずれかのポリマーのもで形成されたフィル
タと比べ濾過効率がかなり改良されることが見出されている。
【００９７】 フルオロカーボンおよび塩素化フルオロカーボンポリマーならびにそれらのコ
ポリマーは本来負電荷を帯び、ナイロンは本来正電荷を帯びる。以下で本発明の
ＨＭＥの概念について詳細に論じられる親水性ナイロンは、その高い親水性のた
め特に望ましい。しかしながら、この用途には他の形態のナイロンポリマーも有
効である。
【００９８】 用いられるフルオロカーボンないし塩素化フルオロカーボンポリマーおよびコ
ポリマーの性質は、一般的にそれらの紡糸特性により決定される。ＨＡＬＡＲ（
登録商標）ＥＣＴＦＥフルオロポリマー（Ｍｏｎｔｅｄｉｓｏｎ社の小会社であ
るＡｕｓｉｍｏｎｔＵＳＡ社から市販〉は、この用途に対し好ましい材料である
。その他のフルオロカーボンポリマーないし塩素化フルオロカーボンポリマーま
たはそれらのポリマーのコポリマーは、本発明の概念のいくつかの用途に用いる
ことができるが、簡略化のため、以下の議論ではそのような材料の例としてＨＡ
ＬＡＲ（登録商標）に言及する。
【００９９】 これらのポリマーの表面を有している繊維の均質混合物により、材料重量を減
らしてさえも、改良された濾過特性が思いがけなくもたらされる。ＨＡＬＡＲ（
登録商標）が非常に高価なので、ナイロンコア上に１０〜２０重量％のオーダー
のＨＡＬＡＲ（登録商標）シースを被覆した２成分繊維とナイロンで形成された
単成分繊維との均質混合物によりコストはかなり低下する。図３９〜図４３に例
示される装置は、そのような繊維混合物の製造に有利に使用し得る。これらの繊
維の５０／５０混合物は多くの用途に特に適しているが、結合剤として働くナイ
ロン繊維は、４０％以下のレベルで存在し得る。
【０１００】 代わりに、図１〜図３３の装置を用いて、最終製品のコストさらに一層低減す
るために、ポリプロピレンなどの比較的安価な共通コア材料の上にＨＡＬＡＲ（
登録商標）およびナイロンのシースを交互に被覆した２成分繊維の均質混合が製
造できる。
【０１０１】 好ましくは、ＨＡＬＡＲ（登録商標）およびナイロン含有繊維の均質混合物か
らの濾過材料の形成においては、１０ミクロン以下のオーダーの非常に微細な繊
維を製造するため、繊維のウェブは、図４５および図４６に示されるように、メ
ルトブローおよび加工される。
【０１０２】 フィルタ自身は、その特定の用途に応じて様々な形態を取り得るであろう。カ
レンダー加工した単純な不織シートは、医学的試験からのアッセイのようないく
つかの用途に適している。代わりに、そのシート材料を標準の技術を用いてプリ
ーツ加工して表面積を増大させることができ、その技術のいくつかは本発明者の
先行特許中に示されている。
【０１０３】 他の用途については、図４５および図４６に示される技術により、混合繊維を
連続した多孔質の要素に形成し、フィルタ材料のプラグを製造することができる
。フィルタが取り得る別の形態は中空のチューブであり、これは円環を作るため
の中心マンドレルを通常含むどのような従来の製造技術によっても、混合繊維の
均質なウェブから形成される。
【０１０４】 以下の表１には、５０／５０ＨＡＬＡＲ（登録商標）／ナイロン繊維混合物で
形成された２７ミリメートルプラグが、ナイロン繊維１００％ナイロンおよびＨ
ＡＬＡＲ（登録商標）繊維１００％で形成されたプラグと比較してある。
【０１０５】
【表１】
【０１０６】 上記の表から、同様な圧力低下で、本発明の概念によりＨＡＬＡＲ（登録商標
）繊維とナイロン繊維との均質混合物から形成されたプラグの保持力は、本発明
のプラグ中の材料重量がより少ないにもかかわらず、ナイロン１００％およびＨ
ＡＬＡＲ（登録商標）１００％で形成された対応するプラグよりもかなり高い濾
過効率（保持パーセント）を有していることが認められるであろう。
【０１０７】 表２では、本発明によるＨＡＬＡＲ（登録商標）／ナイロン混合繊維ウェブか
ら形成されたフラット表面要素〈Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ濾過パッドとして切断〉を
、ナイロン１００％およびＨＡＬＡＲ（登録商標）１００％で形成された要素と
比較してある。
【０１０８】
【表２】
【０１０９】 ここでも、濾過効率が改良されていることが分かる。
【０１１０】 本発明の改良された混合繊維技術の別の用途は、航空燃料から水を分離するた
めに用いられるような、コアレセントタイプフィルタの製造である。水が保持さ
れ、繊維に沿って広がらないようにするため、このタイプのフィルタには疎水性
繊維が必要とされる。現在、そのような製品は、シリコン被覆ガラス繊維で作ら
れている。
【０１１１】 ＨＡＬＡＲ（登録商標）の低表面張力と、小滴の水の収集に役立つ、メルトブ
ロー技術を用いての微小繊維を作る能力を利用することにより、ＨＡＬＡＲ（登
録商標）繊維と結合繊維から構成される混合繊維ウェブを紡糸することによって
、ＨＡＬＡＲ（登録商標）繊維を、高効率のコアレセントフィルタに結合できる
ことが見出された。ポリプロピレンやポリエチレンなどの他の結合繊維も用い得
るが、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル繊維を用いるのが好まし
い。なぜならば、そのような材料は非常に不活性であり、かつ非結質状態でスチ
ームの存在下でＨＡＬＡＲ（登録商標）繊維に優れた結合性を与えるからである
。さらに、ポリエチレンテレフタレートは、ポリプロピレンおよび／またはポリ
エチレンに伴う共通の問題である装置への付着がない。
【０１１２】 上記で高濾過性能製品について論じたように、ＨＡＬＡＲ（登録商標）繊維は
、図３９〜図４３の技術によりポリエチレンテレフタレート単成分繊維と並んで
押し出されるポリエチレンテレフタレートのコアと共に形成するか、あるいはコ
ストを低減しかつ最終製品の強度を向上するため、ＨＡＬＡＲ（登録商標）とポ
リエチレンテレフタレートポリマーをそれぞれポリプロピレン等のコアと共に２
成分繊維として押し出すことにより、２成分繊維として成形できる。
【０１１３】 言及したように、コアレセント用途については、繊維は確実に約１０ミクロン
未満と非常に微細であることが好ましい。これらの疎水性繊維の表面積が大きい
ので、水は球状となり、それによって航空燃料などの石油製品と水との混合物か
ら水を分離するのが容易になる。
【０１１４】 本発明によるコアレセントタイプフィルタは、従来技術を用いて、種々の形態
、例えば据付けウェブ、好ましくはプリーツ加工パッド、プラグ、および多くの
用途向けにチューブに成形できる。
【０１１５】 本発明の概念の第３の用途は、マーキングおよび筆記用具中のインクの移動に
おけるリザーバとしての使用、あるいは医療用ウィックまたは液体の保持および
移送用に設計されたその他の製品用のウィック製品を作るためのナイロンおよび
ポリエチレンテレフタレート繊維の均質混合物の製造であり、それらの製品の多
くは、本出願人の先行特許第’０８２号中で詳細に論じてある。ポリエチレンテ
レフタレートは、上記で論じた同じ理由から、コアレセントフィルタの製造にお
けるその選択について他の結合繊維よりも好まれる。さらに、ポリエチレンテレ
フタレートは、ポリオレフィンよりも高い表面エネルギーを有しており、これに
よってより多くの液体を吸上げることができる。
【０１１６】 ３〜７ミクロンオーダーの非常に微細な繊維を用いることにより、予期される
ように吸収効率が向上する。
【０１１７】 表３を参照すると、マーキングおよび筆記用具に現在使用され、かつ本出願の
譲受人から商標名ＴＲＡＮＳＯＲＢ（登録商標）で市販されているインクリザー
バ製品が、ポリエチレンテレフタレートおよびナイロンから構成される、本発明
によるメルトブローした混合繊維製品と比較されている。
【０１１８】
【表３】
【０１１９】 上記の表には、市販のＴＲＡＮＳＯＲＢ（登録商標）製品と比較して、驚くべ
き吸収性の向上が混合ポリエチレンテレフタレート／ナイロン製品のプラグに見
られる。
【０１２０】 本発明のポリエチレンテレフタレート／ナイロン混合繊維製品は、ナイロンの
吸湿性により筆記用具において特に有用である。そのような製品は、標準的なオ
レフィンおよびポリエチレンテレフタレートの試料に比べ、それらが界面活性剤
を含んでいるものであっても、それらに優る改良された吸収性を示す。表４を参
照。
【０１２１】
【表４】
【０１２２】 上記の用途に関する１つのバリエーションは、ナイロンがアッセイまたは化学
物質と相互作用し得る、特に筆記用および医療用製品向けの親水性の不溶性樹脂
の製造である。そのような例では、ポリビニルアルコールとポリエチレンテレフ
タレート繊維の均一混合されたウェブから形成された製品を製造することができ
、ポリエチレンテレフタレートは、その不活性および耐高温性だけでなくその独
特な結合能力により望ましい。ポリビニルアルコールは、種々の温度で可溶性を
示す数少ない吸湿性繊維の１つなので有利である。ポリエチレン繊維と混合した
ポリビニルアルコール繊維は、必要とされる特性が過大ではない、より安価なフ
ィルタの製造に使用し得る。
【０１２３】 上記から、本発明の混合繊維技術により、少なくともかなりの部分、ウェブ中
の種々の繊維が例を見ないほど均一かつ均質に分配されていることに起因する、
思いがけなく改善された特性を有する多様な製品の製造が可能になる。さらに、
本発明の技術を用いることにより、先行技術製品ならびにそのような製品を作る
ための方法および装置における多くの欠点を克服して、非常に効率的で商業的に
望ましいやり方でそのような製品の製造が可能になる。
【０１２４】 最後に、本発明の概念の独特な１つの用途は、斬新な湿熱交換器（ＨＭＥ）の
製造であって、これは製品の機能面をさらに改良し、さらにより安価かつより効
率的な製造を可能にするために、本発明の混合繊維技術を用いて作ることができ
る。これに関しては、最初に図４７と図４８を参照する。図４７には挿管された
患者９５０が例示してあり、本発明の概念によるＨＭＥ９６０が人工気道９７０
中に配置され、この人工気道は患者の気道を矢印９８０で図式的に示される大気
および／または矢印９９０で図式的に示される酸素もしくは麻酔剤のような入っ
て来るガスの供給源と連通している。
【０１２５】 人工気道９７０は、気管切開におけるように、患者の気道と大気とをＨＭＥを
介して直接連通できる。代わりに、人工気道９７０はＨＭＥを介して、市販の標
準的な短期または長期の機械的呼吸装置（図示せず）、あるいは手術室における
麻酔剤、または集中治療室ないし患者病室に見られる酸素のようなガスの供給源
と連通し得る。必要もしくは所望であれば、点線で示される「Ｙ」字型コネクタ
９７２により、９７４で示されるいかなる従来のバルブを介しても、ＨＭＥを人
工気道９７０と接続し、呼吸回路が吸息と呼息との間で反復できるようにするこ
とができる
【０１２６】 ＨＭＥ９６０はどのような従来形態も取り得るが、デザインに関わらず、図４
７中で９６２に点線で示された湿熱交換器要素をハウジング９６４内部に含んで
いる。本発明の概念によるその要素９６２は、加温されると、呼息の間に患者の
息から水分をトラップし、冷却されると、トラップした水分を吸息の間に患者へ
戻すようになっているガス透過性媒体であって、患者の気道の湿度および体熱を
効果的に維持するため、少なくとも部分的に、十分な量の親水性ナイロンポリマ
ーで形成されている。
【０１２７】 親水性ナイロンポリマーは公知であり、本発明の概念によるＨＭＥの製造にお
いてこれらの材料のいずれもが使用可能であると信じられる。そのような材料は
、様々な用途、主に衣服製造に従来使われてきた。他の用途としては、フェース
マスク、身体の湿気に起因する擦れによる不快感から敏感な皮膚を保護するため
の人工補装具用裏当て、失禁用衣類、およびその他の人体保護装置が含まれる。
【０１２８】 とりわけ望ましい親水性ナイロンは、Ｈｙｄｒｏｆｉｌ（登録商標）の商標名
でＡｌｌｉｅｄ Ｆｉｂｅｒｓ社から市販されており、これはナイロン６とポリ
エチレンオキシドジアミン（ＰＥＯＤ）とのブロックコポリマーである。分子量
比は、ナイロン６が約８５％でＰＥＯＤが約１５％である。Ｈｙｄｒｏｆｉｌ（
登録商標）ナイロン樹脂は繊維押出用に設計されているが、上記およびその他の
分野向け不織布製造において、メルトブローおよびスパンボンドがうまく行なえ
た。このポリマーで製造された繊維は、従来のナイロンよりも伸び率が高くかつ
テナシティーが低く、融点はナイロン６よりもわずか約１〜２度低く、軟化点は
約４０°低いと言われている。この親水性ポリマーは、ナイロンよりもより非晶
質で、ずっと柔らかくかつはるかに吸収性が高いと言われている。
【０１２９】 ガス透過性要素９６２は種々の方法で形成できる。この要素は、上流側端部と
下流側端部とを連通する通路を備えた、単に親水性ナイロンポリマーの成型部材
とすることができ、それによりあるガスが、それが患者の吸い込んだ息または吐
き出した息、あるいは酸素または麻酔剤などの外部のガスであるかどうかにかか
わらず、必要に応じてその要素を容易に通過できる。
【０１３０】 しかしながら、好ましくは、本発明のガス透過性要素９６２は、少なくとも親
水性ナイロンポリマー表面を有している複数の繊維から構成される繊維状媒体で
ある。もちろん、その繊維は、完全に親水性ナイロンポリマーで形成し、それら
の接触点で結合して一方の端部から他方の端部への相互接続通路を形成すること
ができる。例えば、どのような従来方法ででも、複数の親水性ナイロンポリマー
繊維を紡糸口金から、連続的に動いている表面上に押し出して絡み合った繊維素
材を形成することができ、この繊維素材をカレンダー加工して繊維同士を結合し
、それにより、ＨＭＥ９６０のハウジング９６４内に、必要に応じて交換できる
ように取り外し可能に保持されている多孔質のシートまたはパッドを成形できる
。
【０１３１】 その代わりに、そして好ましくは、親水性ナイロンポリマーから構成される繊
維素材中に結合剤をどのような従来の方法ででも配合することができ、親水性ナ
イロン繊維をそれらの接触点で相互に結合して、ガス通過用通路を画成する３次
元の多孔質要素を得る。結合剤も、好ましくは、例えばポリエチレンテレフタレ
ートなどのポリエステルのように、親水性ナイロンよりも低い融点を有している
ポリマーの表面から少なくとも成っている複数の繊維として提供される。
【０１３２】 そのような混合繊維は、どのような従来方法ででも処理してガス透過性要素９
６２を成形し得る。例えば、繊維をロッド形状に集め、連続的なスチーム処理お
よび冷却ゾーンを通して３次元の多孔質の要素とすることができ、その部分９６
２は、ガス通過のための曲がりくねった通路を提供するためにＨＭＥハウジング
９６４内にプラグとして組み込むことができる。
【０１３３】 比較的高価な親水性ナイロンポリマーのコストを最小限にするため、２成分繊
維は、どのような従来の方法ででも、親水性ナイロンポリマー製シースおよび例
えばポリプロピレンのようなより安価な熱可塑性ポリマー製コアから構成される
ものとして形成し得る。そのような２成分繊維は次に、前に論じたように結合し
、本発明の概念によるＨＭＥとして使用するためのガス透過性要素を製造する。
そのようなコア形成ポリマーは、より安価であるだけではなく、ＨＭＥの有効寿
命を延長するために、増大した強度も繊維媒体にもたらす。
【０１３４】 最後に、そして最も好ましくは、親水性ナイロンポリマー繊維および結合剤繊
維の両方とも、好ましくはポリプロピレンなどの共通のコア形成熱可塑性ポリマ
ーを備えた２成分繊維として形成し得る。この方式においては、ＨＭＥに対して
コスト低減および強度向上が、親水性ナイロン繊維と結合剤繊維の両方からもた
らされる。
【０１３５】 本発明によるＨＭＥを製造するための異なるポリマー材料から形成された繊維
の均質混合物から構成される繊維のウェブの好ましい製造は、特に図１〜図４６
に関して上で説明されている。図３４〜図３８で開示されている技術を利用して
、いくらかは完全に親水性ナイロンで形成され、かつその他は結合剤ポリマーで
完全に形成されている単成分繊維の均一に分配された混合物を、図４５および図
４６に例示されるように、押し出し、メルトブローし、その後に加工して連続的
なロッド状多孔質要素にすることが容易に行なえる。代わりに、図３９〜図４３
で開示されているように、単成分結合剤繊維を、この単成分繊維が作られている
ポリマー、例えばポリエステル、のコアと親水性ナイロンポリマーのシースとを
有する２成分繊維と平行して押し出すことができる。最後に、図１〜図３３の技
術を利用して、いくらかが親水性ナイロンポリマーのシースを有し、その他がポ
リエチレンテレフタレートのような結合剤ポリマーのシースを有しており、２成
分繊維のすべてがポリプロピレンのような熱可塑性材料のコアを有している、２
成分繊維の均一なウェブを押し出しかつ多孔質のロッド状要素に簡単かつ安価に
成形することができる。
【０１３６】 従って、本発明のＨＭＥ媒体は様々な方法で形成し得るが、好ましい構成は、
ここに開示された改良された混合繊維技術により製造された親水性ナイロンおよ
びポリエステルのシースをそれぞれ有している２成分繊維の均質混合物で形成さ
れたガス透過性要素から構成され、その２成分繊維は接触点で結合され、その中
を通るガスの曲がりくねった通路を画成している。
【０１３７】 本発明によるＨＭＥの製造に用いられる繊維は好ましくは非常に微細で、直径
が平均で１０ミクロン以下である。そのような繊維は、それが単成分繊維である
か２成分繊維であるか、または単成分繊維と２成分繊維との混合物であるか、あ
るいは異なる２成分繊維の混合物であるかにかかわらず、従来のメルトブロー技
術を利用して容易に製造できる。そのような微細繊維から形成されたＨＭＥの利
点は２重である。第１に、繊維によりもたらされる表面積の増加によって、より
効率的な湿熱交換特性が提供される。さらに、この性質の微細繊維の使用によっ
ても、それを通過するガスから細菌やウイルスやその他の粒子などの望ましくな
い汚染物質を濾過するための表面積の増加および隙間空間の減少がもたらされる
。
【０１３８】 高性能微粒子除去（ＨＥＰＡ）フィルタとしての本発明のＨＭＥの付随的な使
用については、ガスの粒子がフィルタ媒体によって補足される少なくとも３つの
公知の物理的メカニズムがある。第１には、そしてとりわけより大きい粒子につ
いては、粒子が大きすぎて隙間の気孔を通過できないために、フィルタ媒体の上
流側表面で物理的に除去される、粒子の直接妨害が最も重要である。しかしなが
ら、より小さい粒子については、粒子の慣性のためにフィルタ媒体内でのガス流
方向の変化に対する慣性にって粒子がフィルタ媒体に衝突する、慣性嵌入がより
重要になり得る。最後に、非常に小さい粒子は、それらがかなりのブラウン運動
を受け、フィルタ媒体によるそれらの粒子の効率的な捕獲の可能性が増大する、
拡散妨害によって捕獲され得る。すべての実用的な目的については、本発明の概
念による人工気道において親水性ナイロンＨＭＥを使用する際に、これらの機構
の各々が作用し得ると信じられている。
【０１３９】 親水性ナイロンの有利な特性のいくつかが無関係な用途について認められてき
たが、吸湿性を強化するための外部の化学物質を必要とせずに、ＨＭＥの有効性
の増大におけるそのような材料の有効性は驚くべきものである。さらに、本出願
の混合繊維技術により同時に押し出された親水性ナイロン繊維と結合剤繊維との
独特な均質混合物から形成されたＨＭＥの改善された機能上の有効性はいっそう
予期しないものである。さらに、上記で指摘したように、混合繊維ウェブ中の親
水性ナイロンポリマーと結合剤ポリマー双方の量を最小限にする能力により、Ｈ
ＭＥ媒体のコストがかなり低減する一方で、延長使用に耐えるようにこれを強化
し、本発明によるＨＭＥを安価に製造することを可能にし、さらに費用効率の高
いシステムにおいて、使用の間に容易に設置および交換が可能になっている。最
後に、医療装置の人工気道におけるＨＥＰＡフィルタとして有効に機能するとい
う、メルトブロー親水性ナイロンＨＭＥの能力により、本発明の概念によりもた
らされる利点が強化される。
【０１４０】 ここで図４８ａ〜図４８ｃに言及すると、本発明によるＨＭＥの利用が概略的
に例示されている。親水性ナイロン含有ＨＭＥ媒体のプラグは、これらの各図中
で参照番号９６２で一般に指定される。図４８ａで矢印９８０で示されるように
患者が息を吐き出すと、媒体９６２は患者の呼息から熱と水分を捕獲する。図４
８ｂの矢印９９０で示されるように患者が息を吸い込むと、媒体９６２表面の凝
縮液が蒸発されて水分が放出され、それにより到来するガスが患者に戻されると
きに加温および加湿される。図４８ｃは、患者が次に息を吐き出すときの図４８
ａのプロセスの繰返しを説明するもので、ガスが媒体９６２へ行きかつ媒体を通
ると、湿熱交換は一方の方向に次に反対方向に、逐次的かつ連続的に生じる。
【０１４１】 上記で論じた本発明の概念の様々な好ましい実施態様は互いに独立したもので
ないことは理解されるべきである。例えば、デニールが異なる混合繊維は、本発
明により同じポリマーまたは異なるポリマーで形成できる。さらに、デニールが
異なる混合繊維は単成分繊維と２成分繊維とで、あるいは異なる２成分繊維で形
成し得る。例えば図３４〜図３８の装置によって製造された２つのポリマーの繊
維の均質混合物で形成されたものとして上記で説明されているいずれの製品も、
図３９〜図４３に示されるような装置を用いて、１つのポリマーの単成分繊維と
、第２のポリマーのシースおよび単成分繊維のコアとから構成される２成分繊維
との混合物を利用するように修正し得る。最後に、そのような製品は、図１〜図
３３に示すような装置により、共通の第３のポリマーのコアを有する２つの主要
ポリマーのシースで形成し得る。本発明の概念の様々な特徴のその他の明白な組
み合せは、当業者にとり容易に明らかになるであろう。
【０１４２】 本発明を説明してきたが、本発明に対する多くの修正は、添付の特許請求の範
囲により定義されるような本発明の精神から逸脱することなく、本発明が属する
分野の当業者にとり明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シース／コア２成分繊維の均質なウェブを製造するためにデザインされ、すべ
ての繊維が、同じコア形成ポリマーを共有しかつ交互の繊維が異なるシース形成
ポリマーを有している、本発明の概念による紡糸装置の主要要素の分解斜視図で
ある。
【図２】 反対方向に見た図１と同様な斜視図である。
【図３】 説明のため一部を切り欠いた、図１に示される要素の部分の組み立て斜視図で
ある。
【図４】 図３に示される要素の組立分解図である。
【図５】 図３の円Ａ内の部分の拡大詳細図である。
【図６】 図３と同様であるが、別の角度から見た斜視図である。
【図７】 図６の円Ｂ内の部分の拡大詳細図である。
【図８】 図３と同様であるが、アセンブリを反対側から見た時の斜視図である。
【図９】 図８に示される要素の分解組立図である。
【図１０】 図８の円Ｃ内の部分の拡大詳細図である。
【図１１】 第２の右側分配プレートの一部の上流側平面図である。
【図１２】 その下流側平面図である。
【図１３】 隠れた部材を点線で示したその側面図である。
【図１４】 第２の右側分配プレートの一部の上流側斜視図である。
【図１５】 その下流側斜視図である。
【図１６】 右側分配プレートの一部の上流側平面図である。
【図１７】 その下流側平面図である。
【図１８】 隠れた部材を点線で示したその側面図である。
【図１９】 右側分配プレートの一部の上流側斜視図である。
【図２０】 その下流側斜視図である。
【図２１】 左側分配プレートの一部の上流側平面図である。
【図２２】 その下流側平面図である。
【図２３】 隠れた部材を点線で示したその側面図である。
【図２４】 左側分配プレートの一部の上流側斜視図である。
【図２５】 その下流側斜視図である。
【図２６】 第２の左側分配プレートの一部の上流側平面図である。
【図２７】 その下流側平面図である。
【図２８】 隠れた部材を点線で示したその側面図である。
【図２９】 第２の左側分配プレートの一部の上流側斜視図である。
【図３０】 その下流側斜視図である。
【図３１】 説明を明瞭にするため隠れた部材を点線で示した、本発明のこの実施態様の
紡糸装置の分配プレートアセンブリの上流側部分平面図である。
【図３２】 図３１の線３２−３２に沿って切り、この実施態様による同じコア形成ポリマ
ーおよび異なるシース形成ポリマーを有する交互のシース／コア２成分繊維の製
造におけるコア形成ポリマーおよび第１のシース形成ポリマーの通路を説明する
拡大断面図である。
【図３３】 図３２と同様であるが、図３１の線３３−３３に沿って切り、コア形成ポリマ
ーおよび第２のシース形成ポリマーの通路を説明する断面図である。
【図３４】 ２つの独立したポリマー源から異なる単成分繊維の均質なウェブを製造するよ
うにされた本発明の概念による紡糸装置の別の実施態様の分配プレートのみを上
流側から見た分解斜視図である。
【図３５】 図３４に示される要素を下流側から見た斜視図である。
【図３６】 隠れた部材を説明のために点線で示した、図３４に示される分配プレートの上
流側組立平面図である。
【図３７】 図３６の線３７−３７に沿って切った、分配プレートを通る一方のポリマーの
通路を示す断面図である。
【図３８】 図３６の線３８−３８に沿って切った、分配プレートを通る他方のポリマーの
通路を示す断面図である。
【図３９】 ２成分シース／コア繊維および２成分繊維のコア形成ポリマーで形成された単
成分繊維の均質なウェブを製造するようにされた本発明の概念による紡糸装置の
さらに別の実施態様の分配プレートのみを上流側から見た分解斜視図である。
【図４０】 図３９で説明された要素を下流側から見た斜視図である。
【図４１】 隠れた部材を説明のために点線で示した、図３９に示される分配プレートの上
流側組立平面図である。
【図４２】 図４１の線４２−４２に沿って切った、シース／コア２成分繊維を形成するた
めの分配プレートを通るコア形成ポリマーおよびシース形成ポリマーの通路を示
す断面図である。
【図４３】 図４１の線４３−４３に沿って切った、単成分繊維を形成するための分配プレ
ートを通るコア形成ポリマーの通路を示す断面図である。
【図４４】 本発明による紡糸装置から押し出され、１対の回転する引取ロールのニップへ
供給される繊維のウェブの略図である。
【図４５】 本発明による混合繊維のウェブから、多孔質ロッドを製造する加工ラインの１
形態の略図である。
【図４６】 図４５の加工ラインで使用され得るメルトブローダイ部分の拡大された概略図
である。
【図４７】 本発明の概念によるＨＭＥが人工気道内に置かれ、人工気道を入ってくるおよ
び／または出て行くラインとの接続のための「Ｙ」型接続が点線で示してある、
呼吸回路の略図である
【図４８ａ】 正常な１呼吸サイクルの間に、本発明の概念よるＨＭＥの媒体を通るガスの通
過を示す略図である。
【図４８ｂ】 正常な１呼吸サイクルの間に、本発明の概念よるＨＭＥの媒体を通るガスの通
過を示す略図である。
【図４８ｃ】 正常な１呼吸サイクルの間に、本発明の概念よるＨＭＥの媒体を通るガスの通
過を示す略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ０１Ｆ 8/12 Ｄ０１Ｆ 8/12 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4J001 DA02 DB05 DC05 EA06 EA15 EC83 FA03 FB01 FC03 JA10 JB00 JB17 4L035 BB31 EE04 FF01 4L041 AA07 BA02 BA05 BD06 BD20 CA27 CA38 DD01 DD03 DD14 4L045 AA05 AA06 BA03 BA06 BA18 CB08 CB21

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 呼吸回路の人工気道中で用いられる湿熱交換器であって、呼息中に加温されて
    患者の息から水分をトラップし、また吸息中に冷却されてトラップされていた水
    分を患者に戻すようにされたガス透過性要素を含み、前記要素は、患者の気道の
    湿度および体熱を効果的に維持するのに十分な量の親水性ナイロンポリマーによ
    り、少なくとも部分的に、形成されている、湿熱交換器。
  2. 【請求項２】 前記親水性ナイロンポリマーは、ナイロン６とポリエチレンオキシドジアミン
    とのコポリマーである、請求項１に記載の湿熱交換器。
  3. 【請求項３】 前記要素は、少なくとも前記親水性ナイロンの表面を有する繊維から成る繊維
    質媒質である、請求項１に記載の湿熱交換器。
  4. 【請求項４】 前記繊維は、平均して、約１０ミクロン以下の直径を有する、請求項３に記載
    の湿熱交換器。
  5. 【請求項５】 前記繊維質媒体は、呼吸回路を通るガス中の粒子状汚染物質のフィルタ媒質と
    してさらに機能する、請求項４に記載の湿熱交換器。
  6. 【請求項６】 前記繊維質媒体は、結合剤からさらに成り、親水性ナイロン繊維は前記結合剤
    により接触点において結合され、中を通るガスの曲がりくねった通過経路を画成
    する３次元多孔質要素になっている、請求項３に記載の湿熱交換器。
  7. 【請求項７】 前記結合剤は、親水性ナイロンポリマーの融点より低い融点を有する熱可塑性
    ポリマーから成る繊維を含む、請求項６に記載の湿熱交換器。
  8. 【請求項８】 前記結合剤の前記熱可塑性ポリマーはポリエステルである、請求項７に記載の
    湿熱交換器。
  9. 【請求項９】 前記ポリエステルはポリエチレンテレフタレートである、請求項８に記載の湿
    熱交換器。
  10. 【請求項１０】 親水性ナイロン繊維は、前記親水性ナイロンポリマーのシースおよび別のポリ
    マーのコアから成る２成分繊維である、請求項３に記載の湿熱交換器。
  11. 【請求項１１】 コア形成ポリマーはポリプロピレンから成る、請求項１０に記載の湿熱交換器
    。
  12. 【請求項１２】 前記繊維質媒体は結合剤からさらに成り、前記２成分繊維はその接触点におい
    て前記結合剤により結合され、中を通るガスの曲がりくねった通過経路を画成す
    る３次元多孔質要素になっている、請求項１０に記載の湿熱交換器。
  13. 【請求項１３】 前記結合剤は、親水性ナイロンポリマーの融点より低い融点を有する熱可塑性
    ポリマーから成る繊維を含む、請求項１２に記載の湿熱交換器。
  14. 【請求項１４】 前記結合剤の前記熱可塑性ポリマーはポリエステルである、請求項１３に記載
    の湿熱交換器。
  15. 【請求項１５】 前記ポリエステルはポリエチレンテレフタレートである、請求項１４に記載の
    湿熱交換器。
  16. 【請求項１６】 前記結合剤繊維は、前記熱可塑性ポリマーのシースおよび親水性ナイロン２成
    分繊維のコアと同じポリマーのコアから成る２成分繊維である、請求項１３に記
    載の湿熱交換器。
  17. 【請求項１７】 患者の気道を周囲空気源と連通させるための気道を画成する気管内チューブと
    、前記気道内に挿入された請求項１に記載の湿熱交換器との組合せ。
  18. 【請求項１８】 患者の気道を機械呼吸装置に連通するための気道を含む呼吸装置と、前記気道
    内に挿入された請求項１に記載の湿熱交換器との組合せ。
  19. 【請求項１９】 酸素供給源を備える呼吸装置、前記酸素供給源を患者の気道に接続するための
    気道、および該気道内に挿入された請求項１に記載の湿熱交換器の組合せ。
  20. 【請求項２０】 麻酔剤供給源を備える呼吸装置、前記麻酔剤供給源を患者の気道に接続するた
    めの気道、および該気道内に挿入された請求項１に記載の湿熱交換器の組合せ。
  21. 【請求項２１】 気道を介して外部のガス源に患者を接続する必要がある患者の処置中に患者の
    気道の湿度および体熱を維持する方法において、気道内に、少なくとも部分的に
    、親水性ナイロンポリマーで形成されたガス透過性要素を含む湿熱交換器を挿入
    し、前記要素は、呼息中に加温されて患者の息から水分をトラップし、また吸息
    中に冷却されてトラップされていた水分を患者に戻す、方法。
  22. 【請求項２２】 前記親水性ナイロンポリマーは、ナイロン６とポリエチレンオキシドジアミン
    とのコポリマーである、請求項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記要素は、少なくとも前記親水性ナイロンの表面を有する繊維から成る繊維
    質媒体である請求項２１に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記繊維は、平均して、約１０ミクロン以下の直径を有する請求項２３に記載
    の方法。
  25. 【請求項２５】 前記繊維質媒体は、中を通るガスの曲がりくねった通過経路を画成し、それに
    よりガス中に含まれている粒子状汚染物質を捕獲する、請求項２４に記載の方法
    。
  26. 【請求項２６】 前記繊維質媒体は結合剤からさらに成り、親水性ナイロン繊維はその接触点に
    おいて前記結合剤により結合され、中を通るガスの曲がりくねった通過経路を画
    成する３次元多孔質要素になっている、請求項２３に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記結合剤は、親水性ナイロンポリマーの融点より低い融点を有する熱可塑性
    ポリマーから成る繊維を含む、請求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記結合剤の前記熱可塑性ポリマーはポリエステルである、請求項２７に記載
    の方法。
  29. 【請求項２９】 親水性ナイロン繊維は、前記親水性ナイロンポリマーのシースおよび別のポリ
    マーのコアとから成る２成分繊維である、請求項２３に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 コア形成ポリマーはポリプロピレンから成る、請求項２９に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記繊維質媒体は結合剤からさらに成り、前記２成分繊維はその接触点におい
    て前記結合剤により結合され、中を通るガスの曲がりくねった通過経路を画成す
    る3次元多孔質要素になっている、請求項２９に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記結合剤繊維は、親水性ナイロンポリマーの融点より低い融点を有する熱可
    塑性ポリマーから成る繊維を含む、請求項３１に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記結合剤の前記熱可塑性ポリマーはポリエステルである、請求項３２に記載
    の方法。
  34. 【請求項３４】 前記ポリエステルはポリエチレンテレフタレートである、請求項３３に記載の
    方法。
  35. 【請求項３５】 前記結合剤繊維は、前記熱可塑性ポリマーのシースと、親水性ナイロン２成分
    繊維のコアと同じポリマーのコアとからなる２成分繊維である、請求項３２に記
    載の方法。
  36. 【請求項３６】 気道は、患者の気道を周囲空気と連通させる気管内チューブにより画成される
    、請求項２１に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 気道は、患者の気道を機械呼吸装置に接続する、請求項２１に記載の方法。
  38. 【請求項３８】 気道は、患者の気道を酸素供給源に接続する、請求項２１に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 気道は、患者の気道を麻酔剤供給源に接続する、請求項２１に記載の方法。
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