JP2012511987A - ろ過媒体を有する呼吸インターフェース機器 - Google Patents

Abstract

本発明は、１つ又はそれより多くの開口部（２０）を有する第一部（１２）と、使用者の顔に係合するよう構成される第二部（１８）と、前記第一部及び前記第二部の間に配置されるろ過エレメント（３６）と、を含む呼吸インターフェース機器（１０）を供する。前記第一部及び前記ろ過エレメントは第一キャビティ（４４）を画成し、少なくとも前記第二部及び前記ろ過エレメントは、当該呼吸インターフェース機器が使用される場合に、顔のキャビティ（４６）を画成するように構成される。前記ろ過エレメントは、前記第一キャビティから前記第二キャビティに及び前記第二キャビティから前記第一キャビティに通過するガスをろ過するよう構成される。

Description

本発明は、一般的に、使用者の気道へ及び／又は気道から、ガスを輸送するための呼吸インターフェース機器に関し、より具体的には、マスクのような、ろ過媒体を含む呼吸インターフェース機器に関する。

本出願は、２００８年１２月１７日に出願された米国仮出願第６１／１３８，２２１号の３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１９条（ｅ）の下で優先権を主張するものであり、その内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。

人間の使用者の鼻及び／又は口の周囲の領域を覆う種々の呼吸マスクが知られており、それらは、使用者の顔に対して優れた適合を付与するよう設計されている。通常、使用者の消費に際し、ガスが、マスクの内側に正圧で供され得る。さらに、そのようなマスクは、呼気ガスの取扱のために、排気システムを有して供され得る。

これらのマスク、例えば医療用呼吸マスク、の多くにおける１つの必要条件は、二次汚染から最大限の保護を得るために、吸入ガス及び呼気ガスの両方のろ過を供することである。多数のパーツを利用した非常に複雑なマスクデザインは、使用者の快適さを増加させるものの、通常、そのような二次汚染に関する場所及び機会を増加させる傾向にある。

上述した利用タイプに関して、いくつかのタイプの呼吸マスクが知られている。そのようなマスクは、一般的に、通常のガス流路に配置され、マスク自身から隔たる、多数のフィルターを利用する。そのような設計は、ある程度のろ過を供するが、そのような設計は、結合部における潜在的な漏れ、高い流れ抵抗、といった、多くの否定的な特性を依然有しており、かつ、いくつかのフィルターが必要となる。

したがって、マスク及び同様の呼吸インターフェース機器の分野において、特に、吸入ガス及び呼気ガスのろ過の分野において、改良の余地がある。

一実施様態において、本発明は、１つ又はそれより多くの開口部を有する第一部、使用者の顔に係合するように構成される第二部、並びに、前記第一部及び前記第二部の間に配置されるろ過エレメントを含む呼吸インターフェース機器を供する。前記第一部及び前記ろ過エレメントは、第一キャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を画成し、少なくとも前記第二部及び前記ろ過エレメントは、当該呼吸インターフェース機器が使用される場合に、顔のキャビティ（第二キャビティ）を画成するよう構成される。前記ろ過エレメントは、前記第一キャビティから前記第二キャビティに、及び、前記第二キャビティから前記第一キャビティに、通過するガスをろ過するよう構成される。前記呼吸インターフェース機器は、シェル（ｓｈｅｌｌ）であって、前記第一部が当該シェルの一部であり、前記第二部は当該シェルに結合される封止要素を含む、シェルを有しても良い。前記１つ又はそれより多くの開口部は、ガス吸気口、排気機構及びエントレインメントバルブ（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ ｖａｌｖｅ）の１つ又はそれより多くを含んでも良い。前記ろ過エレメントは、前記第一部を封止するよう保証する、周辺シール（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｓｅａｌ）を含んでも良い。前記ろ過エレメントは、前記第二キャビティから、前記第一キャビティ及び前記１つ又はそれより多くの開口部を、区分けしても良い。流体結合機器を、前記１つ又はそれより多くの開口部の１つと結合しても良く、前記ろ過エレメントは、前記第二キャビティから、前記流体結合機器を、区分けしても良い。前記ろ過エレメントは、前記第一部に、外せるように結合されても良い。前記ろ過エレメントは、ろ過面積を有するろ過表面を含む。そこでは、前記シェルは投射野を有し、前記ろ過面積は、前記投射野よりも広い。前記ろ過エレメントは、凹形状を有しても良い。前記第二部は、使用者の鼻孔穴及び口腔穴の少なくとも一方を覆うよう構成されても良い。前記ろ過エレメントは、高効率、低抵抗、細菌ろ過器を含んでも良い。前記ろ過エレメントは、該ろ過エレメントを交換する必要があるという、示唆を供するインジケーターを有しても良い。前記ろ過エレメントの少なくとも一部は、該ろ過エレメントを交換する必要がある場合、色が変わるように構成されても良い。前記ろ過エレメントは、該ろ過エレメントの少なくとも一部における水分レベルが、しきい値に達する場合、色が変わるように構成されても良い。

他の実施様態において、本発明は、ガスろ過方法を供する。前記ガスろ過方法は、１つ又はそれより多くの開口部をその中に供される第一部と、使用者の顔に係合するよう構成される第二部と、を有するマスクを供する段階；前記第一部及び前記第二部の間で、前記マスクの内部の、ろ過エレメントを供することにより、前記第二部から前記１つ又はそれより多くの開口部を区分けする段階であって、当該段階では、前記第一部及び前記ろ過エレメントが前記マスクの中の第一キャビティを画成する；前記使用者の顔に前記マスクを着ける段階であって、当該段階では、少なくとも、前記第二部、前記ろ過エレメント、及び前記使用者の顔は、第二キャビティを画成する；前記第一キャビティから前記第二キャビティへと通過する流入ガスを前記ろ過エレメントでろ過する段階；及び前記第二キャビティから前記第一キャビティへと通過する流出ガスを前記ろ過エレメントでろ過する段階；を含む。前記１つ又はそれより多くの開口部は、ガス吸気口、排気機構及びエントレインメントバルブの１つ又はそれより多くを含んでも良い。前記ろ過エレメントは、ろ過面積を有するろ過表面を含む。そこでは、前記シェルは投射野を有し、前記ろ過面積は、前記投射野よりも広い。前記ろ過エレメントは、凹形状を有しても良い。前記第二部は、使用者の鼻孔穴及び口腔穴の少なくとも一方を覆うよう構成されても良い。

図１は、本発明の一実施形態に基づく呼吸マスクの正面図である。 図２は、本発明の一実施形態に基づいて内部配置を示す、線２−２に沿ってとられた図１の呼吸マスクの断面図である。 図３は、本発明の別の実施形態に基づいて内部配置を示す、線２−２に沿ってとられた図１の呼吸マスクの断面図である。

本発明のこれら及び他の目的、特徴及び特性、さらに、構造の関連する構成要素に関する動作方法及び機能、そして、各部分と製造の経済性との連係は、すべてが本明細書の一部を構成する添付の各図面を参照して、以下の説明及び請求項を考察することにより、より明らかになるであろう。ここで、同様の参照符号は種々の図における対応する部分を表している。しかしながら、ただし、各図は例示および説明のためにのみ提供されるものであり、本発明の制限を定義するためのものではないことを明確に理解されたい。本明細書及び特許請求の範囲で使用される単数形“ａ”“ａｎ”および“ｔｈｅ”は、そうでないことを文脈が明確に示さない限り、複数形も含むことが意図される。

ここで使用される、例えば及び制限なしで、トップ、底、左、右、上方、下方、前方、後方及びその派生語のような方向用語は、図面で使用される構成要素の方向に関し、明確に記載している場合を除いて、特許請求の範囲を制限するものではない。

ここで用いられるような、“呼吸インターフェース機器”なる用語は、使用者の気道へ及び／又はから、ガスを輸送するための、如何なる適切な機構も参照し、マスク（例えば、制限なく、額サポート及び頬パッドのようなサポート要素を含むマスクや、フルフェイスマスク）、鼻用マスク及び鼻／口用マスクの組み合わせ、のような非侵襲の患者用インターフェースを明確に含み、しかしながら制限されない。また、ここで用いられるような、２つ又はそれより多くの部品又は構成要素が共に“結合される”という記載は、前記部品が、直接又は１つ又はそれより多くの中間部品又は構成要素を通じて、お互いに結ばれる又は作動するということを意味する。最後に、ここで用いられるような、“数”なる用語は、１つ又は１つより大きい整数（即ち、複数）を意味する。

図１及び図２は各々、本発明の一実施形態による呼吸マスク１０の背面図及び断面図である。呼吸マスク１０は、外表面１４と、封止要素１８（時々、緩衝材として参照される）を封止するように固定する、概ね環状の（ａｎｎｕｌａｒ）表面１６を画成する、内表面１５と、を有するボディ又はシェル１２を含む。マスクシェル１２は、好ましくは、必ずしも必要ではないが、通常堅く、一方で封止要素１８は好ましくは、例えば、プラスチック、ゴム、シリコーン、ビニール又は発砲体のようなエラストマーから成る、可撓性を有し、弾性を有する、単一の部材である。

マスクシェル１２はまた、マスク１０と、送風器または他の適切な機器のような、外部ガス源（図不示）と、により画成される、チャンバー間で、呼吸ガスのような流体を運搬するための、スイベル型導管（ｓｗｉｖｅｌ ｃｏｎｄｕｉｔ）２１（図２）のような、流体結合機器が取り付けられる開口部２０を画成する。本発明は、マスク１０により画成されるチャンバーに（供給ガス２２により示されるように）又はチャンバーから（排出ガス２４により示されるように）流体を運搬するよう、開口部２０に恒久的に又は選択的に、取り付けることができる、種々様々な流体結合機器を検討するということが理解され得る。図１及び図２で描かれる実施形態においては、シェル１２内に１つの開口部２０が示されているが、本発明の目的から逸脱することなく、シェルに複数の開口部が使用できる（即ち、制限なく、排気弁、エントレインメントバルブ）ということが、さらに理解され得る。

図１及び図２で示されるマスク１０は、使用者の顔の鼻及び口の領域の両方に対応する鼻／口用マスクの組み合わせである。しかしながら、本発明は、制限なく、鼻用マスク及び口用マスクのような、他の呼吸インターフェース機器も検討するということが理解され得る。従来のように、マスクのボディ１２はまた、マスクを使用者の顔に対して保持するために、つまみ（ｔａｂｓ）２５（図１）又はそれと同様のものといった、締結装置を好ましく含む。２つのそのような締結装置が図１に記され、通常、マスク１０の選択された隅部に配置されているが、本発明の本質から逸脱することなく、他の構成、配置、数（無しも含む）及び配置の締結装置が供され得るということが理解され得る。記されていないが、本発明は、使用者により周囲雰囲気に吐き出される排出ガス２４に対して、マスクシェル１２の中、コンジット２１の中又はこれらの構成要素の間の接合部（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）で、のような、（複数の）位置で、１つ又はそれより多くの排出部又は排気機構を供することを検討する。

封止要素１８は、取り付けられる環状の表面１６により画成され、シェル１２の開口部と十分合致するよう構成される、概ね環状土台又は内側端３０を有する、周壁部２８を含む、固体、しかしながら高弾性を有し、自己圧縮可能（ｓｅｌｆ−ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ）の、概ね環状の部材２７を好ましく含む。周壁部２８はさらに、通常、内端３０の向かい側に、外側端３２を設置する。外側端３２は、概ね環状に形成される表面３４を画成する。表面３４の外形は、使用者の顔の造りの表面外形に、概ね近似するよう決定される。特に、鼻梁、鼻及び口に隣接する頬、下唇及び顎の間の空間、並びに、これらに近接する介在域、の領域において。

表面３４の外形は、封止要素１８が取り付けられるマスクの種類に依存して、代替構造を有し得るということが理解され得る。鼻用マスクに関して、例えば（図不示）、表面３４は、下唇及び顎の間の空間の代わりに、鼻及び上唇の間の領域を収納できるよう構成しても良い。どちらの場合においても、使用者の顔の造り、特に鼻梁の領域における、変化は、例えば、封止要素１８の優れた可撓性を、対面しそうである多くの異なる顔の輪郭に望ましく適合させる。

図２を参照すると、マスク１０は、マスクシェル１２の内表面１５を封止して係合する、周囲封止部４０により通常囲まれる、中心部の媒体部３８を有する、好ましくは取り外し可能なフィルターエレメント３６をさらに含む。下記でさらに議論されるように、フィルターエレメント３６は、マスク１０の内部を、開口部２０を含む第一キャビティ４４と、マスクが使用者の顔に係合する場合に、使用者の口及び鼻の通気孔（図不示）を含むであろう第二キャビティ４６と、に区分する。

例示する実施形態において、フィルターエレメント３６は、例えば、シェル１２の内表面１５から伸びる、１つまたはそれより多くのつまみ４２のような、いくつかの保持機構により、取り外し可能で一定の場所に保持される。しかし、他の適切な保持機構を、本発明の目的を変えることなく用いることができる。例えば、本発明は、フィルターエレメントを適所に保つようシェルに封止要素を取り付ける、ガスケットと同種の形状で、シェル１２及び封止要素１８の間のフィルターエレメントを供するよう検討する。本発明はまた、フィルターエレメント３６が挿入される、シェル１２内の溝（ｓｌｏｔ）を供することを検討する。

フィルターエレメント３６の媒体部３８は、高効率、低抵抗、細菌ろ過器を好ましく含む。本発明の例示する実施形態において、フィルターエレメント３６は、直径で０．３マイクロメータ（μｍ）の浮遊微小粒子の少なくとも９９．９７％を除去する、高性能エアーフィルター（ＨＥＰＡ）フィルターある。本発明では、フィルターエレメントは、不規則に配列された繊維のマットの形状であり、繊維密度及び繊維径に依存する厚みであるということを検討する。特定型式のフィルターエレメントは、マスクの実際の使用に依存するということが理解され得る。本発明は、例えば、ろ材が存在する環境の温度が、どのような種類のフィルターエレメントを使用するかを決定する時に考慮されるということを、検討する。例えば、低温度環境では、低温度媒体が使用される。そのような媒体は、通常、ポリエステル系フェルト又はポリプロピレン系フェルトから成る繊維を使用する。高温度環境に関して、高温度媒体が使用され、ホモポリマーアクリル系フェルトのような、高い熱抵抗材料から成る繊維を通常使用する。

フィルターエレメント３６はまた、ろ過媒体の効果的なろ過値が満足されておらず、そのため、交換されるべきであるという、示唆を供する、インジケーター（図不示）が供されても良い。本発明は、インジケーターの使用は、例えば、フィルター内で湿度が増大する場合に色が変化する感湿添加物、フィルターが曝されるＣＯ_２の継続時間により色が変化するＣＯ_２感受性化学物質、若しくは、他の適切なインジケーター又はインジケーターの組み合わせ、を含むということを検討する。

マスク１０の封止要素１８が使用者の顔に置かれる場合（図不示）、使用者の顔とフィルターエレメント３６との間に、通常、呼吸キャビティ（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ ｃａｖｉｔｙ）が形成される。フィルターエレメント３６の封止部４０により、２つのキャビティ４４、４６が、事実上（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ）、互いに区分けされる。結果、呼吸キャビティ４６から第一キャビティに、又はその逆に、通過するあらゆるガスは、フィルターエレメント３６の媒体部３８を通過し、それにより、ろ過されるはずである。使用者に近接近してフィルターエレメント３６を設置することにより、バルブ、スイベル、又は他の接合ポイントにおける潜在的なガスリークに対する懸念が緩和されるということが理解され得る。使用者により吐き出される、潜在的に汚染された空気は、心配である、あらゆるそのようなポイントに届く前に、ろ過されるので。さらに、フィルターエレメント３６のそのような配置により、フィルターエレメントの迅速かつ単純な交換が供される。

図３は、本発明の他の実施形態による、マスク１０’の他の例の断面図を示す。マスク１０’は、図３で示されるマスク１０’のフィルターエレメント３６’は、使用者の顔から離れてカーブする、概ね凹形状であるという点で、上述のマスク１０とは異なる。そのような屈曲により、より大きい媒体部３８’及びそれに伴う、以前に議論された媒体部３８により供されるよりも、より高い効率のろ過面積（番号付けされない）が供される。そのような屈曲構造を通じて、シェル１２の保護領域よりも広い、効率的なろ過面積が容易に達成し得るということを、容易に理解することができる。より広いろ過面積により、低圧力損失、又はより一般的に受け取られる、フィルターエレメント３６’を横断する流動抵抗、が供される点で、そのような配置は有利である。さらに、フィルターエレメント３６、３６’に関する凹形状又は曲形状において、本発明では、フィルターの有効表面積を増大するために、フィルターエレメントが、ひだ、折り目、又は他の形態を含む、種々様々な形状を有し、一方で、フィルターを呼吸インターフェース機器の中に適合するに十分なサイズに維持するということを、検討する。

本発明は、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられることに基づく図のために、詳細に説明されてきたが、そのような詳細は、単に、その目的のためであり、本発明は、開示される実施形態に制限されず、しかしながら、それどころか、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲の中で、変更及び同等のアレンジを含めることを意図する、ということが理解され得る。例えば、本発明は、可能な程度で、如何なる実施形態の１つ又はそれより多くの特徴が、他の如何なるの１つ又はそれより多くの特徴と組み合わせ得るということを検討する、ということが理解され得る。

Claims (19)

1. 呼吸インターフェース機器であって：
   １つ又はそれより多くの開口部を有する第一部；
   使用者の顔に係合するよう構成される第二部；及び
   前記第一部と前記第二部との間に配置されるろ過エレメント；
   を含む、呼吸インターフェース機器であって、
   前記第一部及び前記ろ過エレメントは第一キャビティを画成し、
   少なくとも前記第二部及び前記ろ過エレメントは、当該呼吸インターフェース機器が使用されるとき、第二キャビティを画成するように構成され、
   前記ろ過エレメントは、前記第一キャビティから前記第二キャビティに及び前記第二キャビティから前記第一キャビティに通過するガスをろ過するよう構成される、
   呼吸インターフェース機器。
2. 前記呼吸インターフェース機器はシェルを含み、
   前記第一部は前記シェルの一部であり、かつ、前記第二部は前記シェルに結合される封止要素を含む、
   請求項１に記載の呼吸インターフェース機器。
3. 前記１つ又はそれより多くの開口部は、１つ又はそれより多くのガス吸気口、排気機構及びエントレインメントバルブを含む、請求項１に記載の呼吸インターフェース機器。
4. 前記ろ過エレメントは、前記第一部に封止して係合する周辺シールを含む、請求項１に記載の呼吸インターフェース機器。
5. 前記ろ過エレメントは、前記第二キャビティから、前記第一キャビティ及び前記１つ又はそれより多くの開口部を区分けする、請求項４に記載の呼吸インターフェース機器。
6. 流体結合機器が、前記１つ又はそれより多くの開口部の１つに結合され、
   前記ろ過要素は、前記第二キャビティから前記流体結合器器を区分けする、
   請求項５に記載の呼吸インターフェース機器。
7. 前記ろ過エレメントは、前記第一部に、外せるように結合される、請求項４に記載の呼吸インターフェース機器。
8. 前記ろ過エレメントは、ろ過面積を有するろ過表面を含み、
   前記シェルは投射野を有し、かつ、
   前記ろ過面積は、前記投射野よりも広い、
   請求項２に記載の呼吸インターフェース機器。
9. 前記ろ過エレメントは、凹形状を有する、請求項１に記載の呼吸インターフェース機器。
10. 前記第二部は、使用者の鼻孔穴及び口腔の少なくとも一方を覆うよう構成される、請求項１に記載の呼吸インターフェース機器。
11. 前記ろ過媒体は、高効率、低抵抗細菌ろ過器を含む、請求項１に記載の呼吸インターフェース機器。
12. 前記ろ過エレメントは、該ろ過エレメントが交換される必要があるという示唆を供するインジケーターを含む、請求項１に記載の呼吸インターフェース。
13. 前記ろ過エレメントの少なくとも一部は、該ろ過エレメントが交換される必要がある場合に、色が変わるよう構成される、請求項１２に記載の呼吸インターフェース機器。
14. 前記ろ過エレメントは、該ろ過エレメントの少なくとも一部における水分レベルが、しきい値に達する場合、色が変わるよう構成される、請求項１３に記載の呼吸インターフェース機器。
15. １つ又はそれより多くの開口部がその中に供される第一部と、使用者の顔に係合するよう構成される第二部と、を有するマスクを供する段階；
    前記第一部と前記第二部との間で、前記マスクの中にろ過エレメントを供することにより、前記第二部から前記１つ又はそれより多くの開口部を区分けする段階であって、該段階では、前記第一部及び前記ろ過エレメントは、前記マスクの中の第一キャビティを画成する；
    前記使用者の前記顔にマスクを着ける段階であって、該段階では、少なくとも、前記第二部、前記ろ過エレメント及び前記使用者の前記顔は、第二キャビティを画成する；
    前記ろ過エレメントで、前記第一キャビティから前記第二キャビティへと通過する吸入ガスをろ過する段階；及び
    前記ろ過エレメントで、前記第二キャビティから前記第一キャビティへと通過する排出ガスをろ過する段階；
    を含む、ガスろ過方法。
16. 前記１つ又はそれより多くの開口部は、ガス吸気口、排気機構及びエントレインメントバルブの１つ又はそれより多くを含む、請求項１５に記載のガスろ過方法。
17. 前記ろ過エレメントは、ろ過面積を有するろ過表面を含み、
    前記シェルは投射野を有し、かつ、
    前記ろ過面積は、前記投射野よりも広い、
    請求項１５に記載のガスろ過方法。
18. 前記ろ過エレメントは、凹形状を有する、請求項１５に記載のガスろ過方法。
19. 前記第二部は、前記使用者の鼻孔穴及び口腔穴の少なくとも一方を覆うよう構成される、請求項１５に記載のガスろ過方法。

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