JP2010525876A5

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Publication number: JP2010525876A5
Application number: JP2010506368A
Authority: JP
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2028-03-26

Description

「境界線」は、折り目、継ぎ目、溶着線、接合線、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。

本発明によるメンテナンスフリーレスピレータ１０の斜視図。本発明によるメンテナンスフリーレスピレータ１０の正面図。本発明によるマスク本体１２の背面図。本発明によるマスク本体１２の上面図。本発明によるマスク本体１２の右側面図。本発明によるメンテナンスフリーレスピレータ１０を人の顔に着用した側面図。本発明によるメンテナンスフリーレスピレータ１０を折りたたんだ状態の背面図。メンテナンスフリーレスピレータ１０の、図７の線分８−８による断面図。図８中の中央及び上部パネル１８及び１６のうち領域９ａ及び領域９ｂを拡大表示した図。図８中の中央及び上部パネル１８及び１６のうち領域９ａ及び領域９ｂを拡大表示した図。本発明によるマスク本体１２の副鼻腔部分４０に用いることができる様々な溶着パターンを示す図。本発明によるマスク本体１２の副鼻腔部分４０に用いることができる様々な溶着パターンを示す図。本発明によるマスク本体１２の副鼻腔部分４０に用いることができる様々な溶着パターンを示す図。本発明によるマスク本体１２の副鼻腔部分４０に用いることができる様々な溶着パターンを示す図。

図１及び図２に、マスク本体１２及びハーネス１４を含む折りたたみレスピレータ１０の例を示す。マスク本体１２は上部パネル１６、中央パネル１８、下部パネル２０を含む複数のパネルを備える。マスク本体１２は、顔に接触する外縁２１で着用者の顔に支えられるようになっている。通常、マスク本体を構成し得るさまざまな層が、溶着、接合、接着、縫合、又はその他の安定した方法で外縁２１において結合されている。

図３〜５は、マスク本体１２及びその複数パネル構造を特に詳しく示している。中央パネル１８は、上部パネル１６及び下部パネル２０から、第１境界線２４及び第２境界線２６により区分されている。マスクを収納のために平らに折りたたむ際は、上部パネル１６及び下部パネル２０を後ろ方向又は中央パネル１８の内側表面２８に向かって内側にそれぞれ折り曲げることができ、着用者の顔に当てる際は外側に開くことができる（図６）。マスク本体１２を開いた形状から閉じた形状にする際、又は閉じた形状から開いた形状にする際は、上部パネル１６及び下部パネル２０がそれぞれ、第１境界線２４及び第２境界線２６を中心に回転する。ここで、第１境界線２４及び第２境界線２６はそれぞれ、上部パネル１６及び下部パネル２０にとってのそれぞれ第１蝶番及び第２蝶番、又はそれぞれの回転軸の役割を果たす。マスク本体１２には第１タブ３０及び第２タブ３２が設けられていてもよく、それをハーネス１４を固定する部分にすることができる。このハーネスはストラップ又は弾力性バンド３４を含んでもよい。このタブの例が、ヘンダーソン（Henderson）ら所有の米国特許Ｄ４４９，３７７号に示されている。ストラップ又はバンド３４は、相対するタブ３０及び３２のそれぞれにステープル固定、溶着、接着、その他の方法でマスク本体１２に固定され、マスク着用時に着用者の顔上でマスク本体１２を保持する。超音波溶着を用いてマスク本体にハーネスを固定するのに用いられ得る圧縮要素の例が、カスティリオーネ（Castiglione）所有の米国特許第６，７２９，３３２号及び同第６，７０５，３１７号に記載されている。このバンドは、別の取り付け要素を使用しなくとも、マスク本体に直接溶着することができる（シュエ（Xue）ら所有の米国特許第６，３３２，４６５号を参照）。他にも使用可能なハーネスの例は、ブロストロム（Brostrom）ら所有の米国特許第５，３９４，５６８号、及びセッパラ（Seppala）ら所有の同第５，２３７，９８６号、及びブロストロム（Brostrom）ら所有のＥＰ第６０８６８４（Ａ）号に記載されている。上部パネル１６はノーズクリップ３６を含むことがあり、これはアルミニウムなどの金属製の曲げられるストリップを含んでもよい。この金属製ストリップは、指の力だけで変形でき、レスピレータを着用者の顔の鼻部分の形状に合わせて適応させることができる。適しているノーズクリップ３６の例は、カスティリオーネ（Castiglione）所有の米国特許第５，５５８，０８９号及び意匠特許第４１２，５７３号に示され、記載されている。他の例は、米国特許公報第２００７／００４４８０３（Ａ１）号及び出願第１１／２３６，２８３号に示されている。鼻の上及び目の下のフィット性を改善するには、本書と同じ日に提出された同時係属の米国特許出願第１１／７４３，７３４号（タイトル「マスク上部セクションの相対する側部に凹部を有するメンテナンスフリーレスピレータ（Maintenance-free Respirator that has Concave Portions on Opposing Sides of Mask Top Section）」）に記載されているように、上部パネルを外縁に沿って立体的に成型することができる。図３に示すように、レスピレータ１０には、上部パネル１６の内側外縁に長く配置されたノーズフォーム３８を含めることができる。このノーズフォーム３８はマスク本体の外縁全周に延在することもでき、かつマスク着用時に着用者の顔に接触する、接触がわかる示温素材を含むこともできる。示温素材は顔との接触による熱で色が変わるため、着用者は適切なフィットが達成されているかどうかを判断することができる（スプリンゲット（Springett）ら所有の米国特許第５，６１７，７４９号を参照）。適しているノーズフォームの例は、米国特許出願シリアル番号第１１／５５３，０８２号及び同第１１／４５９，９４９号に示されている。マスク本体１１は着用者の鼻及び口の周りに閉じた空間を形成し、着用者の顔に対して一定空間をおいて、曲面の突き出した形状をとることができる。本発明の折りたたみメンテナンスフリーレスピレータは、米国特許第６，１２３，０７７号、同第６，４８４，７２２号、同第６，５３６，４３４号、同第６，５６８，３９２号、同第６，７１５，４８９号、同第６，７２２，３６６号、同第６，８８６，５６３号、同第７，０６９，９３０号、並びにボストック（Bostock）ら所有の米国特許公報第２００６／０１８０１５２（Ａ１）号及びＥＰ第０８１４８７１（Ｂ１）号に記載されているプロセスに従って製造することができる。本発明の折りたたみメンテナンスフリーレスピレータはまた、折りたたんだ状態からマスク本体を開くのを支援する１つ又はそれより多くのタブを含むことができる。この詳細は、本書と同じ日に提出された米国特許出願第１１／７４３，７２３号（タイトル「把持可能なタブを含むメンテナンスフリー折りたたみレスピレータ（Maintenance-Free Flat-Fold Respirator That Includes A Graspable Tab）」）を参照。

図１〜７はそれぞれ上部パネル１６にある副鼻腔部分４０を図示している。図に示すように、上部パネル１６は副鼻腔部分４０に本質的構造改変が行われている。この本質的構造改変は例えば、マスク本体構造の接合又は溶着によって達成することができる。ある実施形態において、スポット溶着４２の意図されるパターンを副鼻腔部分４０内に、及び副鼻腔部分４０全体に配置することができる。スポット溶着４２は、上部パネル１６を構成するさまざまな層にわたって行うことができる。すなわち、この溶着により、上部パネル１６を構成する個々の層及び繊維を融合させることができる。個々の層及び繊維が融合した箇所においては、マスク本体１２を構成する不織布繊維ウェブ及び／又はその他の材質を空気が通りにくくなる。この本質的構造改変の結果、マスク本体１２の副鼻腔部分４０における圧力低下は増大し、好ましいことに主要フィルタリング部分４４での圧力低下よりも大きくなる。副鼻腔部分の圧力低下は、典型的には、約１０％〜１００％増大し得る。呼気は最も抵抗の少ない経路を流れるため、マスク本体１２のうち、副鼻腔部分４０よりも、主要フィルタリング部分４４の方を通る傾向が大きくなる。したがって、内部気体空間から外部気体空間へと呼気が逃げることにより着用者の眼鏡が曇る可能性が少なくなる。スポット溶着４２の意図されるパターンは、個々の層を融合又は結合するのに、例えば超音波溶着及び／又はその他の適切な技法（例えば接着剤接合など）によって達成することができる。

図８はマスク本体を折りたたんだ状態を示す断面図である。図示されるように、上部パネル１６及び下部パネル２０は、接合線、継ぎ目、溶着線、及び／又は折り目である２４及び２６のところで中央パネル１８の内側表面２８方向に折り曲げることができる。下部パネル２０は更にそれ自体を折りたたみ、開く際に把持しやすくすることができる。各パネルは、拡大領域９ａ及び９ｂを参照し下記に述べるように、さまざまな構造にすることができる。

図９ａ及び図９ｂに示すように、マスク本体は複数の層を備えることができ、これには内側カバーウェブ４６、硬化層４８、フィルター層５０、及び外側カバーウェブ５２が含まれる。これらの層は接着剤接合及び超音波溶着を含むさまざまな技法を用いて、パネルの外縁に結合させることができる。外縁接合パターンの例は、ヘンダーソン（Henderson）ら所有の米国特許Ｄ４１６，３２３号に示されている。これらさまざまな層の説明及びそれらがいかに構成され得るかについては下記に述べる。

図１０ａ〜１０ｄに、副鼻腔部分に配置できるさまざまなパターンを示す。このパターンはマスク本体の副鼻腔部分に溶着することができ、同じサイズ若しくは異なるサイズのスポット溶着の連続を繰り返し行ったり、商標を１つ溶着したり、又は繰り返される複数の商標の連続を溶着したりすることから構成されることができる。このパターンはまた、マスク本体を二等分する平面に対して対称のデザインにすることもできる。

フィルター層は通常、所望の濾過効果を達成し、また一般に、通り抜けるガス状の流れから粒子又はその他の汚染物質を高率で除去できるものが選択される。繊維性フィルター層については、通常は、成型作業中にくっつき合っ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。すでに述べたように、フィルター層はさまざまな形状及び形態で用いられる。典型的には、厚さ約０．２ミリメートル〜１センチメートルで、より典型的には厚さ約０．３ミリメートル〜０．５ミリメートルであり、成型層又は硬化層と同一面積の平面的ウェブとすることもできれば、成型層よりも広い面積を有する波状ウェブとすることもできる（ブラウン（Braun）ら所有の米国特許第５，８０４，２９５号及び同第５，６５６，３６８号を参照）。フィルター層には、接着剤成分により結合した複数のフィルター媒体の層も含めることができる。本質的に、直接成型呼吸マスクのフィルター層形成用として知られている適切な材料ならば何でも、このマスクフィルター材料として用いることができる。ヴァン・Ａ・ウェンテ（Van A. Wente）著、「極細熱可塑性繊維（Superfine Thermoplastic Fibers）」、４８産業工学化学（Indus. Engn. Chem.,）、１３４２以下（１９５６）に記載されているような、メルトブローン繊維のウェブ、特に持続的帯電（エレクトレット）状態にあるものは特に有用である（例えば、クビック（Kubik）ら所有の米国特許第４，２１５，６８２号を参照）。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）、典型的には約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、デヴィーズ・Ｃ・Ｎ（Davies, C. N.）著、「空気中のダスト粒子の分離（The Separation Of Airborne Dust Particles）」（ロンドン：機械工学研究所（Institution Of Mechanical Engineers）、会報（Proceedings）１Ｂ、１９５２）に従って決定することができる。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）、又はこれらの組み合わせから形成された繊維を含有するＢＭＦウェブである。ヴァン・テュルンハウト（van Turnhout）（米国特許Ｒｅ．３１，２８５号）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、アイツマン（Eitzman）ら所有の米国特許第６，８２４，７１８号、アンガジュバンド（Angadjivand）ら所有の同第６，７８３，５７４号、インスレー（Insley）ら所有の同第６，７４３，４６４号、アイツマン（Eitzman）ら所有の同第６，４５４，９８６号及び同第６，４０６，６５７号、アンガジュバンド（Angadjivand）ら所有の同第６，３７５，８８６号及び同第５，４９６，５０７号に開示されているように、繊維が水に接触することにより繊維に付与することができる。電荷はまた、クラッセ（Klasse）ら所有の米国特許第４，５８８，５３７号に開示されているように、コロナ帯電により繊維に付与することができ、又はブラウン（Brown）所有の米国特許第４，７９８，８５０号に開示されているように、摩擦帯電で付与することができる。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（ルソー（Rousseau）ら所有の米国特許第５，９０８，５９８号を参照）。特に、フッ素原子をフィルター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（ジョーンズ（Jones）ら所有の米国特許第６，３９８，８４７（Ｂ１）号、同第６，３９７，４５８（Ｂ１）号、同第６，４０９，８０６（Ｂ１）号を参照）。エレクトレットＢＭＦフィルター層の典型的な坪量は、１平方メートルあたり約１５〜１００グラムである。例えば’５０７特許に記載されている技法によって帯電させた場合、坪量はそれぞれ、約２０〜４０ｇ／ｍ２及び約１０〜３０ｇ／ｍ２となる。

成型層は、熱を用いて所望の形に成型し、冷めたときにその形状が保持されるようにすることができる少なくとも１層の繊維性材料から形成され得る。形状保持は通常、例えば溶融又は溶着などにより、繊維間の接触点で繊維を互いに接合することにより達成される。マスクシェルを形成するには、直接成型呼吸マスクの形状保持層を作製するのに好適であることが知られている任意の材料を用いることができ、これには例えば、合成短繊維、特に織縮処理されたもの、及びバイコンポーネント短繊維が含まれる。バイコンポーネント繊維とは、２つ以上の異なる繊維材料部分を含む繊維であり、典型的には、異なるポリマー材料部分が含まれている。典型的なバイコンポーネント繊維には、結合コンポーネント及び構造コンポーネントが含まれる。結合コンポーネントでは、形状保持シェルの繊維を、加熱及び冷却したときに、繊維の交点で接合させる。加熱中に結合コンポーネントが流れて、隣接した繊維と接触する。形状保持層は、短繊維及びバイコンポーネント繊維を例えば、０／１００から約７５／２５の重量パーセント比の範囲で含む繊維混合物から生成される。典型的には、少なくとも５０重量パーセントのバイコンポーネント繊維を含む材料が、より多くの交差接合点を生じることになり、これによりシェルの弾力性及び形状保持性が向上する。

レスピレータには、ユーザーによる呼気の置換が容易になる任意の呼気バルブを含めることもできる。呼気中に非常に小さい圧力低下をもたらす呼気バルブについては、マーティン（Martin）ら所有の米国特許第７，１８８，６２２号、同第７，０２８，６８９号、及び同第７，０１３，８９５号、ヤプンティッヒ（Japuntich）ら所有の同第７，１１７，８６８号、同第６，８５４，４６３号、同第６，８４３，２４８号、及び同第５，３２５，８９２号、ミッテルスタッド（Mittelstadt）ら所有の同第６，８８３，５１８号に記載されている。呼気バルブは、超音波溶着（sonic welds）、接着剤接合、機械的締め付けなどのようなさまざまな手段により、好ましくは中央パネルに、また好ましくは中央パネルの真ん中近くに固定される（カラン（Curran）ら所有の米国特許第７，０６９，９３１号、同第７，００７，６９５号、同第６，９５９，７０９号、及び同第６，６０４，５２４号、並びにウィリアムス（Williams）ら所有のＥＰ第１，０３０，７２１号を参照）。

実施例１：
スリー・エム社（3M Company）（ミネソタ州セントポール（St. Paul））から販売されている３Ｍモデル９３２２メンテナンスフリーレスピレータを改変して副鼻腔部分に図１〜７に示すパターンに類似する接合パターンを形成した。このレスピレータの副鼻腔部分総面積は約４，７５０平方ｍｍであった。この接合パターンは次の方法で形成された：
模様付きアンビルを有する超音波溶着プランジプレスを用いて、接合パターンが適用された。副鼻腔部分のパネル構造を模様付きアンビルに当て、６個の位置決めドエルピンを用いて定位置に保持した。プランジプレスを作動させ、溶着ホーンを下げて、アンビルとホーンとの間にある副鼻腔部分パネルを圧縮した。このようにして、接合パターンが副鼻腔部分に適用された。溶着サイクルは、副鼻腔部分に得られる接合パターンが最適になるよう、溶着時間を４００ミリ秒（ｍｓ）に設定して制御した。接合することのできる副鼻腔部分全体のうち３パーセント（％）が、超音波溶着によって本質的構造改変を受けた。

実施例２〜３：
この実施例では、上記の実施例１と同様に準備が行われ、ただし実際に溶着を行う合計面積の割合を、実施例２においては利用できる合計表面積のうち５％へ、実施例３においては合計表面積のうち９％へと拡げた。

Claims

（ａ）ハーネスと、
（ｂ）副鼻腔部分と主要フィルタリング部分とを含み、かつ少なくとも１枚の不織布繊維ウェブを備えるマスク本体であって、前記１枚の不織布繊維ウェブはフィルター層を含み、前記マスク本体の前記副鼻腔部分に対する本質的構造改変によって、厚み方向において前記副鼻腔部分を横切って発生する圧力低下を顕著に増大させ、本質的構造改変はマスク本体を構成する個々の層及び繊維を融合させることであり、前記少なくとも１枚の不織布繊維ウェブの本質的構造改変によって達成された圧力低下の前記増大が、前記マスク本体の前記副鼻腔部分に材料又は物品を追加せずに行われるようにした、マスク本体とを含み、
前記マスク本体の外縁において前記マスク本体を構成する層が結合されており、
前記副鼻腔部分における前記外縁の結合部分よりも内側に、前記本質的構造改変が設けられている、
メンテナンスフリーレスピレータ。
前記本質的構造改変が、多数のスポット溶着を含む、請求項１に記載のメンテナンスフリーレスピレータ。
前記スポット溶着が、前記副鼻腔部分の前記不織布繊維ウェブに対し、熱及び圧力を適用することにより行われる、請求項２に記載のメンテナンスフリーレスピレータ。