JP2015530489A - 差し替えフィルタ顔面装着呼吸マスク - Google Patents

Abstract

フィルタ顔面装着呼吸マスク１０は、再利用可能なハーネス１９と、再利用可能なフレーム１６と、交換可能なフィルタ構造体１８と、を含む。再利用可能なフレーム１６は、再利用可能なハーネス１４を再利用可能なフレーム１６に固定させており、第１及び第２の対向するパネル２８ａ、２８ｂを有し、第１及び第２の対向するパネル２８ａ、２８ｂは、溝部３８を形成し、溝部の内部には、交換可能なフィルタ構造体１８が、再利用可能なフレームに取り外し可能な形態で結合されるように手動で挿入され得る。交換可能なフィルタ構造体はまた、溝部３８から手動で引き抜かれることにより再利用可能なフレーム１６から分離可能である。呼吸マスクは、フィルタ構造体以外の呼吸マスクの全てのポートが再利用し、一方で、汚染物質への暴露から再利用可能な部品を保護する、便利な方法を提供する。【選択図】図１

Description

フィルタ顔面装着呼吸マスクは、人々が周囲環境に存在する汚染物質を吸い込むことから守る装置として普及してきた。これらの呼吸マスクは、清浄な空気が存在するマスク内部から、汚染された周囲空気を分離するために、着用者の鼻及び口を覆って装着される。使用中、本質的にマスク本体全体は、マスクを通過する空気を濾過するのに利用できる。フィルタ顔面装着呼吸マスクは、軽量で、かつ空気を濾過するのに非常に効率的なので、これらは、建設業、製造業、自動車塗装及び修理、薬剤調製、手術など多くの産業で使用されている。

フィルタ顔面装着呼吸マスクは、概ね２つのカテゴリ、すなわち、折り畳み式呼吸マスク及び成形された呼吸マスクのうちの一方に分類される。折り畳み式呼吸マスクは、折り畳まれて保管されるが、マスクの使用時、カップ形状の構成へと開かれることを可能にするシーム、プリーツ及び／又は折り目を含む。折り畳み式フィルタ顔面装着レスピレータの例は、米国特許第６，５６８，３９２号及び同第６，４８４，７２２号（Ｂｏｓｔｏｃｋら）並びに同第６，３９４，０９０号（Ｃｈｅｎ）に示されている。反対に、成形された呼吸マスクは、所望の顔面装着構成におおよそ恒久的に形成され、その構成を一般に保管及び使用中に保持する。フィルタ層を支持するための成形層を開示する特許の例には、米国特許第７，１３１，４４２号（Ｋｒｏｎｚｅｒら）、同第４，８５０，３４７号（Ｓｋｏｖ），同第４，８０７，６１９号（Ｄｙｒｕｄら）、及び同第４，５３６，４４０号（Ｂｅｒｇ）が挙げられる。

フィルタ顔面装着呼吸マスクは、典型的にマスク本体の一体化部分として濾材を有するように構成される。そのため、濾材は、マスク本体から呼吸マスクの大半を破壊することなく交換することができない。一旦濾材が耐用年数の終わりに到達した呼吸マスクの有用な部分を保存するために、呼吸マスクは、マスク本体に取り付けられる又は内部に含まれる、交換可能なフィルタカートリッジ若しくは交換可能な濾材が設計されている。米国特許第６，２７７，１７８号（Ｈｏｌｍｑｕｉｓｔ−Ｂｒｏｗｎら）、同第３，５２１，６３０号（Ｗｅｓｔｂｅｒｇ），日本国特許第２００５−３０４，６３５号、及び韓国特許出願第２００８−００８８７０８号を参照されたい。しかしながら、呼吸器マスク技術の研究者たちは、フィルタ構造体が再利用可能なフレーム内に容易に装着され得、及びそこから取り外し得る、再利用可能なフレーム内に挿入されるフィルタ顔面装着呼吸マスクを製造していない。既知のフィルタ顔面装着呼吸マスクにはまた、更なる使用のための清潔さを保つために、呼吸マスクの再利用可能な部分を覆う交換可能なフィルタ構造体が提供されていない。交換可能なフィルタを使用する従来の呼吸マスクは一般に、交換可能なフィルタカートリッジを有する成形済みマスク本体を使用してきた。再利用される成形済みマスク本体は、使用中、着用者の顔面に触れるので、各使用後に清浄され、消毒されなければならない。

本発明は、再利用可能なハーネスと、交換可能なフィルタ構造体と、再利用可能なフレームと、を含む、折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスクを提供する。再利用可能なフレームは、再利用可能なハーネスを再利用可能なフレームに固定させており、第１及び第２の対向するパネルを含み、第１及び第２の対向するパネルは、溝部を形成し、溝部の内部には、交換可能なフィルタ構造体が、再利用可能なフレームに取り外し可能な形態で結合されるように手動で挿入され得る。このアセンブリは、汚染物質を濾過するために、使用時に人の鼻及び口を覆って配置されるカップ形状の構成に開かれ得る折り畳み式マスク本体を提供する。本発明はまた、呼吸マスクの新しい製造方法を提供し、この方法は、交換可能なフィルタ構造体を再利用可能なフレームの溝部内に挿入することと、フィルタ構造体のフラップをフレーム上のパネルの外側層に固定することと、を含む。交換可能なフィルタ構造体はまた、溝部から引き抜かれることにより、再利用可能なフレームから手動で分離可能である。手動で分離できることにより、マスク本体を未使用のフィルタ構造体で差し替え得るように、使用済みフィルタ構造体を容易に交換することができる。したがって、本発明は、複数の呼吸マスクを装着する必要がある作業者を有する組織にとって、呼吸保護の全体のコストを下げるという点において有用である。構成要素、すなわち、元来廃棄される、ノーズクリップ、弾性ヘッドバンド、及び支持体は、新しいフィルタ構造体と共に再利用することができる。本発明はまた、全体の廃棄物発生が少ないという点でも生態学的にも有利である。したがって、本発明の補充呼吸マスクは、使いやすく、部品が少なく、軽量であり、容易なフィルタ交換が可能であり、並びに費用及び環境面の利点を有する。

用語
下記に説明する用語は以下に定義された意味を有するものとする。
「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。「含む」、「備える」、「有する」、及び「含有する」、並びにこれらの変形は、一般的に使用される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であろう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。
「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。
「同一の広がりを持つ」は、平行に延びることを意味する。
「汚染物質」は、粒子（粉塵、ミスト、及び煙気を含む）、並びに／又は一般に粒子と見なされないことがあるが（例えば、有機蒸気等）、呼気流中の空気を含む、空気中に懸濁されていることがある他の物質を意味する。
「カバーウェブ」は、主に汚染物質を濾過するために設計されていない、又は主要フィルタ層ではない不織布繊維層を意味する。
「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。
「フィルタ顔面装着物」は、マスク本体自体がマスク本体を通る空気を濾過するために設計されていることを意味し、これは、個別に識別できないフィルタカートリッジ、フィルタライナ、又は液体不透過性マスク本体に取り付けられた又はこれに成形されたインサート成形済みフィルタ構成要素が存在しない。
「空気フィルタ」、「フィルタ層」、又は「主要フィルタ層」は、空気透過性材料のうちの１つ以上の層を意味し、この層は、層を通過する気流から汚染物質（粒子など）を除去する主要目的に適している。
「フィルタ構造体」は、主に空気を濾過するために設計されている、及びフィルタ層を収容する構成体を意味する。
「折り畳み式」は、非使用時、概ね平坦な構成に配置される、及び畳まれる能力を有するように設計されていることを意味する。
「フレーム」は、フィルタ構造体の取り付けを可能にする開口部を有し、フィルタ構造体を支持する構造体を意味する。
「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。
「一体化」は、構造体を全体として破損又は破壊せずに分離することができない当部品を意味する。
「並列」又は「並列位置にある」は、少なくとも互いに接触している主表面を有することを意味する。
「内部気体空間」は、マスク本体と人の顔面との間の空間を意味する。
「マスク本体」は、人の鼻又は口を覆って装着するように設計され、マスク本体を通過する空気を濾過し、及び外部気体空間から内部気体空間を形成するのに役立つ構造体又は部品の組み合わせを意味する。
「マイクロファイバー」は、１〜２０μｍの有効繊維直径を有する繊維を意味する。
「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。
「不繊布」とは、繊維が、織る以外の手段で一緒に保持される構造の構造体又は部分を意味する。
「パネル」は、概ね平坦な構成に配置され得る部品を意味する。
「平行」は、全体的に等距離であることを意味する。
「周辺部」は、マスク本体の外側縁部を意味し、呼吸マスクを人が着用したときに、この外側縁部は、着用者の顔に一般に近く配置される。
「多孔性」は、空気透過性を意味する。
「ポリマー」は、規則的に又は不規則的に配置された、繰り返し化学単位を含む材料を意味する。
「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、同様に他の成分を含有し得る材料を意味する。
「複数」は、２つ以上を意味する。
「取り外し可能な」は、手動の手段によって物理的に分離され得ることを意味する。
「交換可能な」は、同じ構成の他の部品が同じ場所に配置され得るように、手動で取り外され得ることを意味する。
「呼吸マスク」は、着用者が呼吸する清浄な空気を提供するための、鼻及び口を覆って顔面に人によって装着される空気濾過装置を意味する。
「再利用可能なフレーム」は、別のフィルタ構造体と共に再度使用することができるフレームを意味する。
「再利用可能なハーネス」は、別のフィルタ構造体と共に再度使用することができるハーネスを意味する。
「溝部」は、２つの部品間の細長い間隙を意味する。
「固体性」は、ウェブ内の固体％を意味する。
「短繊維」は、既定の長さを有する繊維を意味する。
「熱接合（又は接合可能な）繊維」は、それらの融点以上で加熱された後に隣接する可塑性品目に接合され、その後、冷却される繊維を意味する。
「上流」は、移動する流体において、ある時点より前に位置することを意味する。
「ウェブ」は、三次元（高さ）寸法よりも、二次元（平面）寸法において著しく大きく、かつ通気性である構造体を意味する。

人の顔の上で開かれた使用時の状態にある、本発明による折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク１０の斜視図。 交換可能なフィルタ構造体１８が、再利用可能なフレーム１６及び再利用可能なハーネス１８から分離しているのを示す、図１の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク１０の平面図。 再利用可能なフレーム１６及び再利用可能なハーネス１４から分離した交換可能なフィルタ構造体１８の正面図。 再利用可能なフレーム１６に挿入されている、交換可能なフィルタ構造体１８の平面図。 畳まれた状態の組み立てられたフィルタ顔面装着呼吸マスク１０の平面図。 交換可能なフィルタ構造体１８が再利用可能なフレーム１６から分離されているのを示している、交換可能なフィルタ構造体１８の正面図。 本発明の呼吸マスク１０と接続して使用され得るフィルタ構造体１８の断面図。

本発明の実施において、再利用可能なハーネスと、交換可能なフィルタ構造体と、再利用可能なフレームと、を含む、折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスクが提供される。このフレームは、再利用可能なハーネスをフレームに固定させており、第１及び第２の対向するパネルを含み、第１及び第２の対向するパネルは、溝部を形成し、溝部の内部には、交換可能なフィルタ構造体は、使用時に人の鼻及び口を覆って配置されるカップ形状の構成に開かれ得る折り畳み式マスク本体を提供するために、再利用可能なフレームに取り外し可能な状態で結合されるように手動で挿入され得る。交換可能なフィルタ構造体はまた、溝部から手動で引き抜かれることにより再利用可能なフレームから分離可能である。

再利用可能なフレームは、ユーザがフィルタ構造体を再利用可能なフレームに容易に挿入及び位置合わせできる、実質的に大きな挿入開口部又は溝部を含んでもよい。交換可能なフィルタ構造体は、２つのカバーウェブの間に挟まれる濾材を含んでもよく、これらのうちの一方のカバーウェブは、漏れ防止アセンブリを作ることが可能なような、再利用可能なフレームの外側材料に対し補足的特性を有する材料を含んでもよい。交換可能なフィルタ構造体は、差し替え可能なフレーム内に容易に挿入され、この差し替え可能なフレームは、フィルタ構造体を溝部に容易に挿入することを促進する、可撓性及び持続性表面によって裏打ちされた３Ｍの微細複製シートを含み得る。フレームは、フレームに取り付けられたヘッドバンドを有し、及びまた２つの層間に配設された調整可能なノーズクリップを有してもよい。差し替えフィルタ顔面装着呼吸マスクは、構成要素／構造体の経済性、組み立ての容易さ、及び汚染物質に対する再利用可能な構成要素の露出の保護によって特徴付けられる。

図１は、着用者に呼吸するための清浄な空気を提供ために、本発明に従って使用され得る折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク１０の例を示す。フィルタ顔面装着呼吸マスク１０は、マスク本体１２及び再利用可能なハーネス１４を含む。マスク本体１２は、マスク本体に構造的一体性を提供し、及び取り付けられる交換可能なフィルタ構造体１８に支持を提供する、再利用可能なフレーム１６を有する。フィルタ構造体１８は、呼吸マスク１０の着用者が吸入するときに周囲空気から汚染物質を取り除く。フィルタ構造体１８は、マスク本体周辺部２０において再利用可能なフレーム１６に固定されてもよい。周辺部２０におけるフレーム１６へのフィルタ構造体１８の取り付けは、以下に説明するような多様な機械的手段によって実現されてもよい。マスク本体１２内の交換可能なフィルタ構造体１８は、メルトブローン繊維、スパンボンド繊維、及び／又は短繊維の不織布ウェブを含む外側カバーウェブを有してもよい。繊維ウェブは、フレーム１６の外側表面に機械的に締結されてもよい。再利用可能なハーネス１４は、マスク本体１２が着用者の鼻及び口の上に支持されるのを可能にする１つ以上のストラップ２２を含んでもよい調節可能なバックルを、再利用可能なハーネス１４上に提供しストラップ２２の長さを調節可能にしてもよい。また締結又は留め金で留める機構がストラップ２２に取り付けられて、呼吸マスク１０を着用者の顔から取り除くときにハーネス１４が分解され、及び着用者の顔に呼吸マスク１０を装着するときに再び組み立てられるようにしてもよい。

図２は、交換可能なフィルタ構造体１８がフレーム１６から分離された、２部品の形態の呼吸マスク１０を示す。交換可能なフィルタ構造体１８は、第１のフラップ２４ａ及び流体透過性主要部分２６を含む。第１のフラップ２４ａは流体透過性であってもよく、又は流体透過性でなくてもよいが、主要部分は、主要部分を通る引き込まれる周囲空気を濾過することが可能なように空気に対して透過性である。フィルタ構造体１８が組み立てられた単体又は呼吸マスク１０（図１及び５）としてフレーム１６に結合されたとき、フラップ２４ａはフレーム１６の外側に存在し、ここでは着用者が吸入するとき周辺空気から汚染物質を取り除く役割をしない。第２のフラップ２４ａの内側表面２５ａ（図３及び４）は、フレーム１６上の第１のパネル２８ａの外側表面又は層２７ａ機械的に接着される繊維状表面を備えてもよい。フレーム１６は、第１の端部３０及び第２の端部３２それぞれに配置されたタブ２９によってフレーム１６に結合したハーネス１４を有してもよい。ハーネス１４を含むストラップ２２は、ステープル３４などの任意の適した機械的又は物理的取り付け手段によって、フレーム１６の端部３０及び３２に固定されてもよい。別の方法としては、ストラップ２２は、フレーム１６に接着剤で接合又は溶接されてもよい。他の取り付け手段の例は、米国特許第６，７２９，３３２号（Ｃａｓｔｉｇｌｉｏｎｅ）に記載の保持アセンブリ及び圧縮要素である。フレーム１６はまた、縁部３６に近接するフレーム１６の中心に配置されているノーズクリップ３５を含んでもよく、この縁部３６は、組み立てられた呼吸マスク１０が装着されたとき、着用者の顔の近位に存在する。手動で調整可能なノーズクリップ３５は、呼吸マスク１０を着用者の鼻にぴったりフィットさせ、これにより、着用者が吸入するときのノーズクリップ３５の位置から漏れがなくなる。ノーズクリップ３５は、第１のパネル２８ａの外側表面又は外側層２７ａ上に位置してもよく、パネル２８ａの外側層２７ａの下に位置してもよい。

図３はまた、フィルタ構造体１８から分離されているフレーム１６を示す。しかしながら、この図において、フレーム１６及びフィルタ構造体１８はそれぞれ、図２に示されたように頂部からではなく前側から見ている（図２の矢印ａの方向）。再利用可能なフレーム１６は、第１のパネル２８ａ及び第２のパネル２８ｂを含み、フィルタ構造体は、第１のフラップ２４ａ及び第２のフラップ２４ｂを含む。第１のパネル２８ａ及び第２のパネル２８ｂは、フレーム１６の第１の端部３０及び第２の端部３２において、共に結合される。第１のパネル２８ａ及び第２のパネル２８ｂ、並びに結合された端部３０、３２は、そこからフィルタ構造体１８が挿入され得る溝部３８を形成する。フラップ２４ａ及び２４ｂは、繊維の不織布ウェブを含んでもよい。パネル２８ａ及び２８ｂの外側層２７ａ及び２７ｂは、対応するフラップ２４ａ及び２４ｂの内側表面２５ａ及び２５ｂ上に配置された繊維性材料と係合可能なフック式材料を含んでもよい。パネル２８ａ、２８ｂはまた、フレーム１６を含むパネル２８ａ、２８ｂの内側表面上に配置された平滑な布地であり得る、内側層３９を収容してもよい。平滑な布地は、フィルタ構造体１８をフレーム１６内の溝部３８の内部に容易に引き込ませ、又は溝部３８から容易に取り除かせることができる。フィルタ構造体１８は、周囲空気に存在する汚染物質を取り除く１つ以上の濾材層を含んでもよい。加えて、フィルタ構造体１８は、顔で使用するために折り畳まれていない状態のとき、マスク本体１２を拡張させる１つ以上のプリーツ４０（図１）をフィルタ部分２６に有してもよい。

図４は、どのように本発明の呼吸マスク１０が、フレーム１６及びフィルタ構造体１８から組み立てられ得るのかを示す。フィルタ構造体１８の流体透過性フィルタ部分２６は、フレーム１６の溝部３８（図３）の内部に置かれる。パネル２８ａ、２８ｂ（図３）が僅かに分離されることにより、フィルタ構造体１８の流体透過性フィルタ部分２６は、パネル２８ａ、２８ｂの間に滑り込み、フレーム１６をフィルタ構造体１８に対して矢印ｂの方向に動かす。呼吸マスク１０の２つの部品１６、１８は、フレーム１６の周辺縁部３６が、周辺縁部折り目及び／又は溶接線４２に平行かつ一致するまで、互いに対して動き、ここでフラップ２４ａはフィルタ構造体１８のフィルタ部分２６と接する。フィルタ部分２６は、周辺部線４２からフィルタ構造体１８の対向する縁部４３まで前方に延びる。一旦、縁部３６が、そのように折り目線４２対して位置付けられると、フラップ２４ａは、図５に示すように、第１のパネル２８ａの外側表面２７ａと同一の広がりを持つように並置されるように折り畳まれてもよい。フラップ２４ａの内側表面には、フラップ２４ａをフレームパネル２８ａに固定できるようにする手段が設けられていてもよい。このような固定手段は、フィルタ構造体１８に含まれるカバーウェブの繊維質を含んでもよい。不織布繊維カバーウェブは、フラップ２４ａの内側表面２５ａ上の不織布材料と機械的に嵌合する複数のフックを含む非平滑化表面に結合されてもよい。例えば、米国特許第６，０５４，０９１号（Ｍｉｌｌｅｒら）を参照されたい。面ファスナータイプ機械的締結具の代わりに、フラップ２４ａ、２４ｂには、フラップ２４ａ、２４ｂの内側表面２５ａ、２５ｂを対応するパネル２８ａ、２８ｂの外側表面２７に接着させる接着剤が提供されてもよい（図３）。剥離ライナは、予想よりも早い時期に他の表面に付着しないように、接着剤材料上に置かれてもよい。本発明と関連して使用され得る接着剤タイプのシステムの例、以下の出版物のうちの１つ以上に記述がある：米国特許第５，６２９，０６３号、及び同第５，５７１，５８６号（Ｇｏｂｒａｎ）、同第５，３００，０５７号（Ｍｉｌｌｅｒら）、同第５，０６６，２８９号（Ｐｏｌｓｋｉ）、並びに米国特許出願第２００９／２０２７７２号（Ｖａｎｄｅｒｚａｎｄｅｎら）。

図５は、フラップは、全てではないが、パネルの外側表面のかなりの部分をカバーしてもよいことを示す。周辺部線４２を中心として折り畳まれ、フレームパネル２８ａの外側表面に対して押し付けられたとき、フラップ２４ａは、フレームパネル２８ａに取り外し可能に固定され、再利用可能なフレーム１６の周囲空気に存在し得る汚染物質への暴露を防ぐ。折り畳まれたマスク１０は、図１に示されるように、人の鼻及び口を覆うように配置するためにカップ形状構成に開かれてもよい。

図６は、交換可能なフィルタ構造体１８が、着用者が新しいフィルタ構造体で呼吸マスクを差し替えたいと望むときに、どのように再利用可能なフレーム１６から分離され得るかを示す。そうすることにより、フラップ２４ａ、２４ｂは、パネル２８ａ、２８ｂの外側表面２７ａ、２７ｂから離れるようにフラップ２４ａ、２４ｂを剥がすことにより、パネル２８ａ、２８ｂから手動により分離されてもよい。一旦、フィルタ構造体１８のフラップ２４ａ、２４ｂが、フレーム１６のパネル２８ａ、２８ｂから完全に分離すると、フィルタ構造体１８のフィルタ部分２６は、溝部３８から摺動し（図３）、これにより、他のフィルタ構造体が、同じ溝部に挿入され、フレーム１６に固定され得る。交換可能フィルタ構造体は、少なくとも０．０８重量ｋｇ（ｋｇｆ）（０．８Ｎ）、より典型的には、０．１ｋｇｆ（１Ｎ）、及び更により典型的には少なくとも０．２ｋｇｆ（２Ｎ）のロック機構強度を呈してもよい。上端部において、典型的にロック機構強度は、０．２５ｋｇｆ（２．５Ｎ）未満である。ロック機構強度は、以下に記載するロック機構強度試験を使用して測定されてもよい。

図７は、フィルタ構造体１８が、１つ以上のカバーウェブ４４及び４６、並びにフィルタ層５０を含んでもよいことを示す。カバーウェブ４４及び４６は、フィルタ層５０の対向する側上に配置され、そこからほどけ得るあらゆる繊維を捕捉してもよい。典型的に、内側カバーウェブ４４は、着用者の顔に接触するフィルタ構造体１８の側部上に心地よい感触を提供する繊維選択から作製されてもよいカバーウェブ４４、４６及びフィルタ層５０の組み合わせは、フィルタ構造体１８のフィルタ部分２６全体に配置されてもよい。カバーウェブ４４、４６は、フィルタ構造体１８のフィルタ部分２６の端部から延びて、フィルタ構造体１８をフレーム１６に結合するフラップ２４（２４ａ又は２４ｂ）を形成してもよいフィルタ構造体１８のフィルタ層５０は、フレームパネル２８ａ、２８ｂ（図３）が流体透過性でないとき、フィルタ構造体１８のフラップ部２４内に延びることは必要としない。

カバーウェブ
カバーウェブは、フィルタ構造体から解け得る繊維を捉え、及び汚染物質からフレームパネルを保護するために使用されてもよいカバーウェブは、典型的には、重大な濾過の利点を濾過構造体に何も提供しないが、フィルタ層の外側（又は上流）に配置されると、前処理フィルタとして機能することができる。カバーウェブは坪量が比較的低く、比較的細い繊維から形成されることが好ましい。より詳細には、カバーウェブは約５〜５０ｇ／ｍ^２（典型的には１０〜３０ｇ／ｍ^２）の坪量を有するように形成されてよく、繊維は３．５デニール未満（典型的には２デニール未満、より典型的には１デニール未満であるが０．１デニールを超える）であってよい。カバーウェブに用いられる繊維は、平均繊維直径が約５〜２４マイクロメートル、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マイクロメートルであることが多い。カバーウェブ材料は、ある程度の弾性を有してもよく（典型的には、破断点にて１００〜２００％であるが、必ずしもこれでなくてもよい）、可塑的に変形可能であってもよい。

カバーウェブに好適な材料としては、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（ポリプロピレンブレンド、及びポリプロピレンとポリエチレンとのブレンドも含む）が挙げられる。上記のとおり、遊離カバーウェブ繊維を形成チャンバに導入することにより、カバーウェブを作製することができる。あるいは、カバーウェブは、米国特許第４，０１３，８１６号（Ｓａｂｅｅら）に記載のような予め作製されているものであってもよい。後者の例の場合、予め作製されたウェブは、平滑表面上、典型的な平滑表面ドラム又は回転コレクタで繊維を集めることにより形成されてもよい。米国特許第６，４９２，２８６号（Ｂｅｒｒｉｇａｎら）を参照されたい。本発明によるカバーウェブを組み立てるとき、スパンボンド繊維を遊離繊維として使用してもよい。

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有するポリプロピレン／ポリオレフィンブレンドから作製してもよい。これらの材料は、着用者にハイレベルの柔らかさ及び心地よさを提供し、またフィルタ材料がポリプロピレンＢＭＦ材料である場合、層間に接着剤を必要とすることなく、フィルタ材料を固定された状態に保つことが判明している。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ブレンド、ポリプロピレンとポリエチレンのブレンド、ポリプロピレンとポリ（４−メチル−１−ペンテン）のブレンド、及び／又はポリプロピレンとポリブチレンのブレンド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／ｍ^２であり、０．２〜３．１の範囲の繊維デニールを有する（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％を含む混合物から作製される）であり、これも坪量が約２５ｇ／ｍ^２であり、繊維は平均約０．８デニールである。好適なスパンボンド材料は、Ｃｏｒｏｖｉｎ ＧｍｂＨ（Ｐｅｉｎｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ Ｐｌｕｓ ２０」、「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ Ｃｌａｓｓｉｃ ２０」、及び「Ｃｏｒｏｖｉｎ ＰＰ−Ｓ−１４」の商品名で入手可能であり、カードポリプロピレン／ビスコース材料は、Ｊ．Ｗ．Ｓｕｏｍｉｎｅｎ ＯＹ（Ｎａｋｉｌａ，Ｆｉｎｌａｎｄ）から商品名「３７０／１５」で入手可能である。

本発明において使用されるカバーウェブは、一般的に、処理後のウェブ表面から飛び出す繊維はごくわずかであるため、外面は滑らかであるーＡｎｇａｄｊｉｖａｎｄ所有の米国特許第６，０４１，７８２号、Ｂｏｓｔｏｃｋら所有の米国特許第６，１２３，０７７号、及びＢｏｓｔｏｃｋら所有の国際公開第９６／２８２１６（Ａ）号を参照。

カバーウェブは、メルトブローン繊維の網状組織全体に分配される、及びこれと混ざり合う短繊維のような他の繊維を収容してもよい。短繊維は、典型的には、固化した不織布ウェブに追加される。多くの場合、これらは、繊維が押出されるオリフィスの大きさに繊維直径がより近くなるようなプロセスによって作製される。製造プロセス又は組成物に関わらず、短繊維は通常、特定の所定の長さ又は識別可能な長さに機械切断される。短繊維の長さは、典型的にメルトブローン繊維の長さよりかなり短い、及び０．６ｍ未満、又は約０．３ｍである。短繊維は、約１〜８センチメートル（ｃｍ）、より典型的には約２．５ｃｍ〜６ｃｍの長さを有してもよく。短繊維の平均形状繊維直径は一般に、平均約１５μｍ超、及び様々な実施形態では、２０、３０、４０、５０μｍである。短繊維は、デニールは一般に約３ｇ／９，０００ｍ（ｇ／９，０００ｍ）超、約４ｇ／９，０００ｍ以上を有する。上限で、デニールは通常、約５０ｇ／９，０００ｍ未満であり、より一般的には、約２０ｇ／９，０００ｍ〜１５ｇ／９，０００ｍである。外側カバーウェブは、少なくとも約１０重量％の短繊維及び９０重量％のメルトブローン繊維を含んでもよい。好適な短繊維は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、コポリエステル、ポリアミド、又はこれらの１つの組み合せから作製することができる。短繊維は、米国特許第４，１１８，５３１号（Ｈａｕｓｅｒ）に記載の繊維のような捲縮繊維であってもよい。捲縮繊維は、連続的な波状で縮れた、又はギザギザの形状を長さに沿って有し得る。この短繊維は、約１０〜３０捲縮／ｃｍを含む捲縮された繊維を含んでもよい。短繊維は、単成分繊維又はマルチ成分繊維であってもよい。

メルトブローン繊維は、例えば、米国特許第４，２１５，６８２号（Ｋｕｂｉｋら）に記載のメルトブローンプロセスによって作製されてもよい。典型的には、メルトブローン繊維は、短繊維と比べてとても長い。典型的に特定の又は識別可能な長さを有する短繊維と異なり、メルトブローン繊維は典型的に、確定できない長さを有する。メルトブロー繊維は不連続であると報告されている場合もあるが、この繊維は一般に長くかつ十分に絡み合っており、このような繊維の塊から１本の完全なメルトブロー繊維を取り出すこと、又はメルトブロー繊維を始めから終りまでたどることは不可能である。更に、固化したメルトブロー繊維の直径は、溶融繊維前駆体が生成される発生源となるオリフィスの寸法とかなり異なっても（例えば、かなり小さくても）よい。主要フィルタ層に対して上流の前置フィルタの機能を果たす外側カバーウェブを提供するために、例えば、米国特許第４，２１５，６８２号（Ｋｕｂｉｋら）に記載の方法によって、外側カバーウェブのメルトブローン繊維は、帯電されてもよい。あるいは、以下に記載するフィルタ層に関連する節のように、コロナ帯電及びハイドロチャージ方法が、１つ以上の外側カバーウェブ内の繊維に帯電するために使用されてもよい。

フィルタ層
本発明のフィルタ構造体に使用されたフィルタ層は、粒子捕捉タイプ又は気体及び蒸気タイプであってもよい。フィルタ層はまた、例えば液体エアゾール又は液体のしぶきがフィルタ層に浸透することを防ぐために、液体がフィルタ層の片側から別の側へ移動するのを防ぐバリア層であってもよい。類似した又は異なるフィルタ型の複数の層を用いて、その用途で必要とされるような、本発明のフィルタ層を構築してもよい。本発明のマスク本体に有効に使用されているフィルタ層は、マスク着用者の呼吸労力を最小限に抑えるため、一般に、圧力低下が少ない（例えば、面速度１３．８ｃｍ／秒で約２０〜３０ｍｍ Ｈ_２Ｏ（１９６〜２９４Ｐａ）未満）。フィルタ層はまた、一般に可撓性であり、予想される使用条件下で壊れないような十分な構造的一体性を有する。粒子捕捉フィルタの例としては、（ガラス繊維等の）微細無機繊維又はポリマー合成繊維の１つ以上のウェブが挙げられる。合成繊維ウェブは、メルトブローンなどのプロセスから作製されるエレクトレット帯電ポリマーのマイクロファイバーを含んでもよい。非極性捕集電荷を生成するために表面フッ素化を行いエレクトレット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、微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。吸収剤及び／又は吸着剤は、接着剤、結合剤、又は繊維構造体によりフィルタ層で結合させる粉末又は細粒を含んでいてもよい。米国特許第３，９７１，３７３号を参照。化学的に処理された又は処理されていない活性炭などの収着材料、多孔質アルミナシリカ触媒担体、及びアルミナ粒子は、本発明の適用において有用な吸着剤の例である。Ｂｒｅｙら所有の米国特許第７，３０９，５１３号及び同第７，００４，９９０号、並びにＡｂｌｅｒ所有の同第５，３４４，６２６号は、好適であり得る活性炭の例を開示している。

フィルタ層は、典型的には、所望の濾過効果を実現するよう選択され、一般に、それを通過する気体流から高い割合の粒子又は他の汚染物質を除去する。繊維質フィルタ層では、選択される繊維は濾過される物質の種類に依存し、典型的には、それらが成形操作中に共に結合しないように選択される。提示のとおり、フィルタ層は種々の形状及び形態で供給されてもよい。典型的には、約０．２ミリメートル（ｍｍ）〜約１センチメートル（ｃｍ）、より典型的には約０．３ｍｍ〜１ｃｍの厚さを有し、及び成形層に比べて拡大された表面積を有する波形化ウェブであってもよい。例えば、米国特許第５，８０４，２９５号及び同第５，６５６，３６８号（Ｂｒａｕｎら）を参照されたい。濾過層はまた、接着成分により共に結合された複数の層の濾材を含んでもよい。米国特許第６，９２３，１８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）を参照されたい。

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）好適な任意の材料を、フィルタ材料として使用することができる。Ｗｅｎｔｅ，Ｖａｎ Ａ．著「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ」４８ ｉｎｄｕｓ．Ｅｎｇｎ．Ｃｈｅｍ．，１３４２ ｅｔ ｓｅｑ．（１９５６）において教示されているものなどのメルトブローン繊維のウェブは、特に持続性帯電（エレクトレット）形態である場合、特に有用である（例えば、所有の米国特許第４，２１５，６８２号（Ｋｕｂｉｋら）を参照されたい）。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、Ｄａｖｉｅｓ，Ｃ．Ｎ．著「Ｔｈｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｏｆ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｄｕｓｔ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ」Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ Ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｌｏｎｄｏｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ １Ｂ，１９５２に従って決定され得る。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有するＢＭＦウェブである。米国特許第７，６９０，９０２号、同第６，８６１，０２５号，同第６，８４６，４５０号，及び同第６，８２４，７３３号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載の装置及びダイを使用してメルトブローンウェブを作製してもよい。米国再発行特許第３１，２８５号（ｖａｎ Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）に教示されている帯電解繊繊維も、特にマイクロファイバー形態のロジンウール（rosin-wool）繊維ウェブ及びガラス繊維若しくは溶液ブロー（solution-blown）のウェブ、又は静電噴霧繊維のウェブと同様、好適であり得る。ナノ繊維ウェブも濾過層として使用することができる。米国特許第７，６９１，１６８号（Ｆｏｘら）を参照されたい。電荷は、米国特許第７，７６５，６９８号（Ｓｅｂａｓｔｉａｎら）、同第６，８２４，７１８号（Ｅｉｔｚｍａｎら）、同第６，７８３，５７４号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）、同第６，７４３，４６４号（Ｉｎｓｌｅｙら）、同第６，４５４，９８６号、及び同第６，４０６，６５７号（Ｅｉｔｚｍａｎら）、同第６，３７５，８８６号、及び同第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）に記載されるように、繊維と水を接触させることにより付与されてもよく、並びに電荷は、米国特許第４，５８８，５３７号（Ｋｌａｓｓｅら）に記載のコロナ帯電によって、又は米国特許第４，７９８，８５０号（Ｂｒｏｗｎ）に記載の摩擦帯電（tribocharging）によって繊維に付与されてもよい。また、水帯電（hydro-charging）プロセスを通して作製されるウェブの濾過性能を高めるために、添加剤を繊維に含めることができる（Ｒｏｕｓｓｅａｕらの米国特許第５，９０８，５９８号を参照されたい）。オイルミスト環境における濾過性能を改善するために、特にフッ素原子を、フィルタ層の繊維の表面に配置してもよい。米国特許第５，０２５，０５２号、及び同第５，０９９，０２６号（Ｃｒａｔｅｒら）；米国特許第６，３９８，８４７号 Ｂ１、同第６，３９７，４５８号 Ｂ１、及び同第６，４０９，８０６号 Ｂ１（Ｊｏｎｅｓら）；米国特許第７，２４４，２９２号（Ｋｉｒｋら）、並びに同第７，２４４，２９１号（Ｓｐａｒｔｚら）を参照されたい。典型的なエレクトレットＢＭＦフィルタ層の坪量は、約１０〜１００ｇ／平方メートル（ｇ／ｍ^２）である。上記のように帯電され、任意でフッ素化されている場合、坪量は、それぞれ約３０〜２００ｇ／ｍ^２、及び約４０〜８０ｇ／ｍ^２である。

呼吸マスク構成要素
ハーネスに使用されるストラップは、様々な材料、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等から作製され得る。ストラップは弾性材料、例えば、弾性の編組み材料から作製されてもよい。ストラップは、その全長の２倍より大きく拡張することができ、その弛緩状態に戻り得ることが好ましい。ストラップはまた、その弛緩状態の長さの３倍又は４倍まで伸びることが可能であり、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、一般に、弛緩状態にあるときのストラップの少なくとも２、３、又は４倍の長さである。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。本発明に関して使用することができるストラップの例が、米国特許第６，３３２，４６５号（Ｘｕｅら）に示されている。ストラップの１つ以上の部品を接合するのに使用することができる締結又は留め金機構の例は、例えば次の、米国特許第６，０６２，２２１号（Ｂｒｏｓｔｒｏｍら）、同第５，２３７，９８６号（Ｓｅｐｐａｌａ）、及び欧州特許第１，４９５，７８５（Ａ１）号（Ｃｈｉｅｎ）、並びに米国特許出願公開第２００９／０１９３６２８（Ａ１）号（Ｇｅｂｒｅｗｏｌｄら）及び国際公開第２００９／０３８９５６（Ａ２）号（Ｓｐｅｐａｎら）に示されている。

呼気弁は、マスク本体に取り付けられて内部気体空間からの呼気の一掃を促進し得る。呼気弁を使用することで、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ら）、同第７，４９３，９００、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（Ｊａｐｕｎｔｉｃｈら）、同第７，８４９，８５６号、同第６，８８３，５１８号（Ｍｉｔｔｅｌｓｔａｄｔら）、及び米国再発行特許３７，９７４号、及び同第４３，２８９号（Ｂｏｗｅｒｓ）を参照されたい。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送るために、好適な圧力低下を提供し、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。呼吸弁は、例えば、米国特許第７，０６９，９３１号（Ｃｕｒｒａｎら）、又は米国特許第６，１２５，８４９号（Ｗｉｌｌｉａｍｓら）に記載の技術によって、マスク本体に取り付けられてもよい。

フィット及び着用者の心地よさを改善するため、エラストマーの顔面シールをフィルタ構造体１８の周辺部に固定してもよい。このようなフェースシールは、呼吸マスクを装着したときに、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。フェースシールの例は、米国特許第６，５６８，３９２号（Ｂｏｓｔｏｃｋら）、同第５，６１７，８４９号（Ｓｐｒｉｎｇｅｔｔら）、及び同第４，６００，００２号（Ｍａｒｙｙａｎｅｋら）、並びにカナダ特許第１，２９６，４８７号（Ｙａｒｄ）に記載される。

再利用可能なフレームに取り付けられたノーズクリップは、アルミニウムなどの展性金属の形態をとってもよい。適したノーズクリップの例は、米国特許第５，５５８，０８９号及びドイツ特許第４１２，５７３号（Ｃａｓｔｉｇｌｉｏｎｅ）及び米国特許第８，０６６，０６６号（Ｄａｕｇａａｒｄら）に示され記載されている。また米国特許出願第２００７／００６８５２９（Ａ１）号（Ｋａｌａｔｏｏｒ）を参照されたい。

ロック機構強度及び剥離強度
ロック機構強度は、フィルタ構造体のフラップ材料がフレームの締結構成要素と完全に係合している状態で、フィルタ構造体及びフレーム間で測定された。試験は、ＡＳＴＭ Ｄ３３３０（２０１０）の１８０°剥離強度手順に従って行われた。Ｉｎｓｔｒｏｎ ３３Ｒ ４４６７ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔを使用して試験を行った。フィルタ構造体カバーウェブと締結具の結合されたパネルが剥離部分において１８０°の角度になるように、フィルタ構造体カバーウェブは、締結構造の１つの縁部が試験機の上部ジョーに、及びカバーウェブの縁部が試験機の下部ジョーに取り付けられるように、結合パネルフレームパネルの締結構造の表面に取り付けられた。試料の幅及び長さはそれぞれ、２５．５ミリメートル（ｍｍ）及び１５０ｍｍ、クロスヘッド速度及びゲージ長はそれぞれ、３００ｍｍ／分及び４０ｍｍであった。剥離強度は、ＡＳＴＭ Ｄ６３８に従って測定された。剥離強度の測定時、フラップ及びフレームは平行にそれぞれ反対の方向に引っ張られる。ロック機構強度測定の目的は、引き離し点の角度が１８０°であり、両方のジョーが一定の速度で移動するときの、フラップからフレームを引き離すのに必要な力を知ることである。剥離強度測定の目的は、引き離し点の角度が０°であり、両方のジョーが一定の速度で移動するときの、フラップからフレームを引き離すのに必要な力を知ることである。材料の層は、引き離され、最大ロック機構強度及び剥離強度力はキログラム力（ｋｇｆ）で記録された。

密着性試験
密着性試験は、２９ ＣＦＲ １９１０．１３４（Ｎ９５）に概説される密着性試験手順に従って呼吸マスク上で実施された。共にＴＳＩ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｓｈｏｒｅｖｉｅｗ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，Ｕ．Ｓ．Ａ）からのＰＯＲＴＡＣＯＵＮＴ呼吸マスク密着性試験機、モデル８０３０、及び塩化ナトリウム煙霧質発生器、モデル８０２６を使用して密着性を評価した。密着性係数は、数値４０は合格、数値２００は最大又は最良適合を表す数値の範囲で記載される。

マスク再利用可能性試験
マスク再利用可能性は、マスクが複数回着脱される作業条件を再現した顔の形態を備えたマネキンの頭部を使用して評価された。密着性試験を個人に実施することにより、一連の着脱の影響が評価された。再利用可能性の実験は、１５日間にわたって実施された。１５日間の間、マスクはマネキンの頭部上に合計８時間装着された。この期間、作業場での使用を模倣するためにマスクは４回着脱された。模倣された作業日の終わりに、呼吸マスクは個人に装着され、密着性試験は、上記に概説する密着性試験手順に従って実施された。装着する工程の間、マスクの再利用可能なフレームのノーズクリップは真っ直ぐにされ、次にマネキンの顔にフィットさせるために再び曲げられ、これは着用者がマスクを再び使用するために何をしなければいけないかを再現するために行われた。試験の結果は、１日目、５日目、及び１５日目に記録した。

マスク再利用可能は、マスクが複数回着脱される作業条件を再現した顔の形態を備えたマネキンの頭部を使用して評価された。密着性試験を個人に実施することにより、一連の着脱の影響が評価された。再利用可能性の実験は、１５日間にわたって実施された。１５日間の間、マスクはマネキンの頭部上に合計８時間装着された。この期間、作業場での使用を模倣するためにマスクは４回着脱された。シミュレーションされた作業備の終わりに、呼吸マスクは個人に装着され、密着性試験は、上記に概説する密着性試験手順に従って実施された。装着する工程の間、マスクの再利用可能なフレームのノーズクリップは真っ直ぐにされ、次にマネキンの顔にフィットさせるために再び曲げられ、これは着用者がマスクを再び使用するために必要とされ得ることを再現するために行われた。試験の結果は、１日目、５日目、及び１５日目に記録した。

（実施例１）
本発明の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスクは、２つの要素を使用して組み立てられた：再利用可能なフレーム及びハーネスアセンブリ、並びに交換可能なフィルタ構造体。再利用可能なフレーム及びハーネスアセンブリは、最初にフレーム要素を形成することにより作製された。フレーム要素は、その端部を超音波溶接することにより固定された２つのパネル材料から形成された。図２に概ね図示されるように、ステープル３４を使用してマスクのハーネスがフレームに固定された。第１のフレーム要素は、２４センチメートル（ｃｍ）×４ｃｍのカバーウェブ区分と、同じサイズの機械的締結具とを、機械的締結具のフックを外側に面するように積層することにより構成された。カバーウェブは、坪量１５０ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）のニードルパンチ加工済み及びカレンダー加工済みのポリエステル不織布であった。機械的締結具は、ポリプロピレンから作製され、様々な異なる不織布材料に対して嵌合し維持する傾向にある小さいフック配列を有する平坦なフィルムからなっていた。内側ウェブの積層された区分及び機械的締結具は、次にその周辺部を図２に概ね示されるような、タブ２９を有する形状に共に超音波溶接された。溶接は、ピン間に２．５ｍｍ間隔の２．５ｍｍ×２．５ｍｍの直列ピンパターン付きアンビルを有するプランジタイプの超音波溶接機を使用して実行された。嵌合ホーンは、Ｅｍｅｒｓｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（Ａｎｄｈｅｒｉ，Ｍｕｍｂａｉ，Ｉｎｄｉａ）によって製造された。溶接機は、２ニュートンのトリガ力で周波数６０ヘルツ、２．５秒の滞留時間と１．２５のＡＢリレー設定及び０．２５秒のＡＢリレー時間で操作された。溶接する工程の後、溶接を超える余剰材料は切り取られた第２のフレームパネルは、９ｃｍ長×０．５ｃｍ幅及び１ｍｍ厚の展性アルミニウムストリップが、溶接の前にカバーウェブ及び機械的締結具の間に挿入されたこと以外は、第１のパネルと同様に形成された。アルミニウムストリップは、パネルの長さ方向に配向され、パネルの端部間の中間の中心に置かれた。その長さに沿って配向されたアルミニウムストリップの中心線は、図２に示すように、パネルの周辺縁部３６から７ｍｍのところに位置付けられた。アルミニウムストリップの周りの追加の溶接点は、溶接工程中に、適所に固定された。この方法によって適所に溶接されたアルミニウムストリップは、図２の３５として示されるノーズクリップとして機能した。フレームパネルを使用して、フレーム及びハーネスアセンブリは構成された。

フレーム及びハーネスアセンブリは、フレームパネル、内側ウェブを内側ウェブに向けて位置合わせし、端部のタブを共に溶接することにより形成された。ハーネスは、ステープルで端部タブにおいてフレームアセンブリに取り付けられ、ハーネス端部はフレーム端部から１０ｍｍのところに固定された。矩形外形のステープルは、１．５ｍｍ幅×０．４３ｍｍ厚の１７ゲージのカドミウムフリーの亜鉛めっきされたワイヤである。伸縮性ハーネスは、２つの２５ｃｍ長の網状のポリイソプレン弾性体とポリエステル繊維ストランドで構成された。５つのストランド網状の弾性体は５ｍｍ幅だった。ハーネスが取り付けられた状態で、再利用可能なフレーム及びハーネスアセンブは完成された。完成したフレームは、開かれて、交換可能なフィルタ構造体を受容することができる２１ｃｍの溝部を有した。

交換可能なフィルタ構造体は、最初にフィルタのプリフォームを形成し、次にこのプリフォームを使用してフィルタ構造体を組み立てることにより作製された。フィルタプリフォームは、２３ｃｍ×２４ｃｍの、スパンボンド不織布、超極細繊維濾材、及びスパンボンド不織布のウェブ区分を積層することにより作製された。使用されたスパンボンド不織布は、ポリプロピレンから作製され、坪量３０ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）を有した。超極細繊維濾材は、７．５μｍの有効繊維寸法を有し、米国特許第４，２１５，６８２号（Ｋｕｂｉｋら）に概ね記載の方法によって作製された６５ｇｓｍのエレクトレット帯電ポリプロピレンウェブであった。この積層ウェブは、５７ｍｍ半径の円弧パターンで４つの角を超音波溶接された。次にプリフォームの長さに沿って、縁部から５０ｍｍのところで、２つの直線が溶接された。プリフォームの短い方の縁部の中心線に沿って、ゴシック様式窓パターンの輪郭が、両縁部から３３ｍｍの位置に溶接された。ウェブの溶接された層は、次に、プリフォームの長い方の長さに沿って「Ｗ」パターンに折り畳まれ、これにより、既に溶接された境界線は、フィルタ構造体の溶接されていない端部から離れており、折り畳まれた形態の縁部になるように位置付けられた。「Ｗ」パターンの各翼部は、プリフォームの長さに沿って、形成されたシートを短い方の側部の中心線から３５ｍｍの位置で折り畳まれることにより、作製された。プリフォームを、折り畳まれた線の中心まで延びる５７ｍｍ半径の円弧の「Ｗ」パターンで溶接した。溶接点は、幅端部と長さ端部の間の角度のある側部がそれぞれ３０°及び１５０°であり、１．５ｍｍ幅及び２．４ｍｍ長さの平行四辺形の形状を有した。溶接点の間隔は、１．５ｍｍである。連続する０．５ｍｍ幅の溶接線が、トリミング及び仕上げ加工の補助としてプリフォームの外側縁部上に作製された。フィルタ構造体の開口部において、４ｃｍ長さのプリフォームが溶接されずに残った。プリフォームのこれらの部分は、フィルタ構造体を組み立てられたマスクのフレームに固定するために、フレームアセンブリ上に折り返して折り畳まれることができるフラップの役割をした。得られた溶接済みフィルタ構造体は、前部は２２ｃｍ幅及び開口部は２１ｃｍ幅であり、前部の中心の折り畳まれた区分が４ｃｍの奥行きであった。開口部の両側部のフラップは、２１ｃｍ長さ及び１ｃｍ幅であった。交換可能なフィルタ構造体が完全に組み立てられた状態で、フィルタ構造体がフレームに嵌合され、マスクを形成した。

完成したマスクの構造にするには、フィルタのフラップ部を、図３の３８として示されているフレームの溝部の上縁部に達するまで、フィルタ構造体の閉じられた前端部をフレームの溝部及びハーネスアセンブリを通して嵌合しなければならなかった。次にフラップは折り畳まれ、再利用可能なフィルタをフレームと嵌合する、フレームの微細複製化機械的締結具表面に固定された。

得られた呼吸マスクは、ロック機構強度、密着性試験、及びマスク再利用可能性を試験された。試験の結果は、以下の表１に記載される。

表１のデータは、多くの着脱の後でさえも、本発明のマスクは、模擬的５日、１０日、及び１５日にわたる使用の間、着用者を保護し続け、フィルタ構造体とフレームの間の取り付けは、試用期間にわたってマスクをそのままに維持する十分な一体性があることを示している。

本発明には、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な改変及び変更を行うことができる。したがって本発明は上記の記載によって限定されるものではないが、以下の「特許請求の範囲」及びそのあらゆる均等物において記載される限定条件によって規制されるものである。

本発明には、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な改変及び変更を行うことができる。したがって本発明は上記の記載によって限定されるものではないが、以下の「特許請求の範囲」及びそのあらゆる均等物において記載される限定条件によって規制されるものである。

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。

上記に引用した全ての特許及び特許出願を、「背景技術」の項において引用したものを含め、その全容にわたって本文書に援用するものである。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。

Claims (20)

1. （ａ）再利用可能なハーネスと、
   （ｂ）交換可能なフィルタ構造体と、
   （ｃ）再利用可能なフレームであって、前記再利用可能なハーネスを前記再利用可能なフレームに固定させており、第１及び第２の対向するパネルを含み、前記第１及び第２の対向するパネルは、溝部を形成し、前記溝部の内部には、前記交換可能なフィルタ構造体が、使用時に人の鼻及び口を覆って配置されるカップ形状の構成に開かれ得る折り畳み式マスク本体を提供するために、前記再利用可能なフレームに取り外し可能な形態で結合されるように手動で挿入され得、前記交換可能なフィルタ構造体はまた、前記溝部から手動で引き抜かれることにより、前記再利用可能なフレームから分離され得る、再利用可能なフレームと、
   を備える、折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
2. 前記交換可能なフィルタ構造体は、第１及び第２のパネルの第１及び第２の外側表面で前記再利用可能なフレームにそれぞれ結合され得る第１及び第２のフラップを含む、請求項１に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
3. 前記第１及び第２のフラップは、前記第１及び第２の外側表面をそれぞれ覆う、請求項２に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
4. 前記第１及び第２のフラップは、感圧接着剤又は機械的締結具によって、前記第１及び第２の外側表面で前記再利用可能なフレームに結合可能である、請求項３に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
5. 前記第１及び第２のフラップが、前記再利用可能なフレームに結合されるとき、０．０８ｋｇｆ（０．８Ｎ）のロック機構強度で、前記再利用可能なフレームに結合される、請求項４に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
6. 前記第１及び第２のフラップが、前記再利用可能なフレームに結合されるとき、０．１〜２．２ｋｇｆ（１〜２２Ｎ）のロック機構強度で、前記再利用可能なフレームに結合される、請求項４に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
7. 前記第１及び第２のフラップは、面ファスナー式機械的締結具によって、前記第１及び第２の外側表面で前記再利用可能なフレームに結合可能である、請求項４に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
8. 前記第１及び第２のフラップはそれぞれ、前記面ファスナー式機械的締結具のループ部分の機能を果たす不織布繊維ウェブを含み、前記第１及び第２の対向するパネルがそれぞれ、前記パネルの外側表面にフック材料を含む、請求項７に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
9. 前記不織布繊維ウェブは、カバーウェブである、請求項８に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
10. 前記交換可能なフィルタ構造体は、前記折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスクが人の顔に装着されるときに前記フレームが着用者の顔に接触しないように、前記フレーム内の前記溝部の内部に位置付けられる、請求項２に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
11. 前記交換可能なフィルタ構造体は、前記折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスクが使用されるときに前記フィルタ構造体が前記フィルタ構造体の周辺部において前記着用者の顔に接触するように、前記フレーム内の前記溝部に位置付けられる、請求項１０に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
12. 前記周辺部は、前記第１及び第２のフラップの折り目によって形成される、請求項１１に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
13. 前記交換可能なフィルタ構造体は、１つ以上のプリーツを含む、請求項１に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
14. 前記交換可能なフィルタ構造体は、中央のプリーツを含み、前記中央のプリーツは、前記折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスクが折り畳まれた状態にあるときに互いに接触する第１及び第２の表面を有する、請求項１３に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
15. 前記第１及び第２のパネルは、前記折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスクが折り畳まれた状態で配置されたときに前記フィルタ構造体の第１及び第２の表面と接触する第１及び第２の内側表面を含む、請求項１に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
16. 前記ハーネスは、前記フレームの第１及び第２の端部に配置された第１及び第２のタブにおいて前記フレームに固定されている、請求項１に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
17. フィルタ構造体は、第１及び第２のフラップ並びにフィルタ部分を含み、前記フィルタ部分は、内側及び外側カバーウェブ並びにフィルタ層を含み、前記第１及び第２のフラップは、前記第１及び第２のカバーウェブを含む、請求項１に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
18. 前記フィルタ部分は、少なくとも１つのプリーツを有する、請求項１７に記載の折り畳み式フィルタ顔面装着呼吸マスク。
19. 呼吸マスクの製造方法であって、
    交換可能なフィルタ構造体を、再利用可能なフレームの溝部内に挿入することと、
    前記フィルタ構造体のフラップをフレームのパネルの外側表面に固定することと、
    を含む、方法。
20. 前記フラップは、線を中心として前記フラップを折り畳み、前記フラップを前記パネルの前記外側表面に対して押し付けることにより、前記外側表面に固定される、請求項１９に記載の方法。

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