JP2022065276A - 鼻孔マスク - Google Patents

Abstract

【課題】従来のマスクの課題は以下である。１）マスクが呼気の水分で湿り通気性を低下させていた。２）マスク内で呼気と清浄空気が混合し、二酸化炭素や水分を同時に吸引するので息苦しかった。３）外気が入り込み濾過性能が低下していた。４）マスクが呼気で湿るので不快であり、雑菌が繁殖し不潔であった。５）呼気でマスク内が臭くなり不快感があった。６）鼻孔に鼻孔管を挿入する方法は、フィルタの容量が小さく息苦しかった。【解決手段】吸気筒と呼気筒と鼻孔ノズルと逆止弁を備えた鼻孔ヘッダにおいて、吸気筒の吸気口は吸気逆止弁と吸気フィルタを備えており、呼気筒の呼気口は呼気フィルタを備えた鼻孔マスクであり、吸息時は吸気筒と呼気筒の両方から吸引し通気抵抗を減じて吸息運動を楽にし、呼息時は吸気筒の逆止弁の作用で呼気筒のみから呼息することにより、鼻孔ヘッダ内に呼気が残留しにくい構造にした。【選択図】図１

Description

本発明は、防臭機能や、花粉、粉塵、ウイルス、細菌などの人体への浸入を防止する濾過機能を有する鼻孔マスクに関する。

マスクは花粉、煤塵、ウイルス、細菌、微粒子、臭気などの体内への侵入防止に使用されている。ウイルスはくしゃみや咳で飛散し、エアロゾルの状態で数時間密閉空間に漂うため従来のマスクでは完全に遮断できなかった。排出した呼気がマスク内に滞留し、呼気の水分や臭いで不快であり二酸化炭素が充満し息苦しかった。呼気排出専用の逆止弁付きマスクは、濾過機能はなく、マスクの中に呼気を滞留させるため臭い、湿気などの改善効果は皆無であった。

実開昭６３－１３００６３号広報において、着脱可能なフィルタと吸気逆止弁と呼気逆止弁を設けた鼻腔マスクが提案されている。この方法においては、鼻孔ノズルでそれぞれの鼻孔をシールせず、鼻孔周辺をパットで覆ってシールしているため、外気が浸入しやすい。又、フィルタの濾過能力が小さく、浮遊物の除去が不十分であり、通気抵抗も大きく息苦しかった。又、装着時の外見に違和感があり、外出時の装着は抵抗があった。

特開平８－２９９４７８号広報において、箱の本体に鼻孔への挿入筒を設け、箱の一面にフィルタを設け、他の２面を排気口とし、逆止弁を設けた鼻孔マスクが提案されている。この方法においては、吸息はフィルタ面だけであり通気抵抗が大きくなり息苦しかった。フィルタの交換ができる構造ではなく長期使用不可であった。装着時の外見に違和感があり外出時の装着は抵抗があった。

特開平３－１９１９６６号広報において、鼻カニューラを隠蔽用マスクで被覆して、呼吸用気体を供給する方法が提案されている。この方法においては、１）呼吸用気体の供給装置が必要であり携行性が悪かった。２）吸気はカニューラから吸引され、呼気はカニューラと鼻孔の隙間から排気されるため、カニューラと鼻孔には必ず隙間が必要であり、この隙間から大気が浸入する問題があった。

特開２００２－２５３６８９号広報において、逆止弁の作用をする可撓性フラップを設けた排気弁付きマスクが提案されている。この方法においては、マスク内の呼気を排気弁で排出しやすいが、１）マスク内に呼気が充満した後フラップが開いて排出されるため、マスク内が水蒸気や熱気で蒸し暑く、吸気時は炭酸ガスを大量に含んだ残留呼気を吸い込むため息苦しかった、２）経時的にマスク内が臭くなり不快であった。

特開２００７－１８１６６１号広報において、使用者の外鼻外周面にドーム状の隔壁を備えたマスクに、吸入用ガス投入手段を備えた吸入用ガス供給用マスクが示されている。この方法においては、マスク内に呼吸用ガスを送り込むので呼吸は楽であるが、吸入用ガスを供給する装置が必要であり、簡便に携行できるものではなかった。

特開２００７－１５１８２３号広報において、携帯型空調装置を首に提げて鼻腔に空気を送る方法が提案されている。この方法においては、１）通気管内のシール性が悪いので外気が浸入する。２）吸入用ガスを供給する装置が必要であり携帯性に問題があった。

韓国公開特許第１０－２００４－０１０７３３３号広報において、吸気口と呼気口と鼻孔ノズルを備えた鼻孔ヘッダが、マスクに取り付けた袋状フィルタに収納されており、吸気口に吸気逆止弁と呼気口に呼気逆止弁を備えたマスクが提案されている。この方法においては、１）袋状フィルタを取り付けて鼻孔ヘッダを挿入するため、装着に複雑な工程が必要である。２）鼻孔ヘッダと袋状フィルタが一体であり着脱できない。３）鼻孔ヘッダが使い捨てでありコスト高である。４）マスクと袋状フィルタに開口部が３箇所有り、加工が複雑でシール性が悪い。５）吸息と呼息の切り替え時に呼気口から外気を吸引するなどの問題があった。

実開昭６３－１３００６３号広報 特開平８－２９９４７８号広報 特開平３－１９１９６６号広報 特開２００２－２５３６８９号広報 特開２００７－１８１６６１号広報 特開２００７－１５１８２３号広報 韓国公開特許第１０－２００４－０１０７３３３号広報

従来の鼻孔ノズルを直接鼻孔に挿入して吸息（吸気運動）・呼息（呼気運動）する方法はフィルタの容量が小さく濾過機能が不十分であった。又、鼻孔ノズルが露出するため外見が悪く外出時に装着するのは抵抗があった。鼻孔周辺を部分的にカバーして空気や酸素を供給する方法は、シール性が不十分でありウイルスなどの微粒子を吸引する問題があった。

従来の布やフェルトを使用したマスクでは、呼息運動により排出された呼気はマスク内に充満し、マスク内の圧力がマスクの通気抵抗まで上昇した後、マスクから外気に排出される。吸息運動では、最初にマスク内で混ざり合った清浄空気と呼気の混合空気を吸気し、マスク内の圧力がマスクの通気抵抗まで低下した後、外気からの清浄空気がマスク内に浸入することになる。従って、マスク内では吸気（外気からの清浄空気）と呼気（鼻孔からの吐出空気）が一旦混ざり合った状態になることを避けることはできない。そのため、吸引開始時は、残存している二酸化炭素や水蒸気を吸引せざるを得ず呼吸効率が悪く息苦しかった。

大気中の二酸化炭素量は０．０４％程度であるが、呼気には４％の二酸化炭素が含まれている。従って、大気中の酸素量は２１%であるが、呼気中では１７%程度に低下するのでマスク呼吸は息苦しくなる。一般に人間の正常な活動における酸素濃度は１８%以上である。マスク装着時の呼吸を快適に保つためにはマスクの改善が望まれる。

米国労働安全衛生局はＮ９５マスクの認定をしている。Ｎ９５とは非耐油性で、0.3μm以上の塩化ナトリウム結晶の捕集効率が95％以上を意味している。日本の国家検定ではＤＳ２クラスがＮ９５と理論上は同様の効果がある。マスクの規格はあくまでも機械的な捕集効率であり重要なのは顔面へのフィット性である。現実には、全ての人の顔面に的確にフィットするマスクを提供するのは困難であり、マスクの周縁からバイパスして浸入するエアロゾル、花粉、ＰＭ２．５などの微小有害物を完全に遮断するのは困難である。くしゃみや咳から生じるエアロゾルは密閉空間では２～３時間空中を漂うとされておりウイルス感染源となっている。

本発明はマスクの問題点を解決し、シール性に優れ、確実にウイルスや粉塵を濾過して清浄化された空気の吸引を可能にすることであり、以下の課題を解決することである。１）吸息時の通気抵抗を小さくする。２）吸気される清浄空気と鼻から呼気される排出空気の混合を最小限にして、マスク内で清浄な吸気と呼気が混合し汚染されるのを防止し、二酸化炭素の少ない清浄な空気を吸引することにより息苦しさを軽減する。３）呼気による湿度の上昇を防止しメガネが曇らないようにする。４）マスク内の臭いや不快感を解消する。５）マスクの湿気による目詰まりや雑菌の繁殖を低減し、マスクを衛生的に使用できる時間を延長せしめる。６）マスクと顔面に空気溜まりとなる空間を形成し、マスクの有効濾過面積を広くして濾過機能と通気性を向上せしめる。７）鼻孔ヘッダをマスクで被覆することにより外見の違和感を解消する。

第１の解決手段は特許請求項１に示すように、鼻孔ヘッダが吸気筒と呼気筒と鼻孔ノズルと逆止弁とフィルタを備えた鼻孔マスクにおいて、前記吸気筒は吸気逆止弁を備えており、前記吸気筒の吸気口は吸気フィルタを備えており、前記呼気筒の呼気口は呼気フィルタを備えていることを特徴とする鼻孔マスクである。

第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記鼻孔マスクはマスクに被覆されており、前記呼気筒の前記呼気口が前記マスクに押し当てられ、前記マスクと前記呼気筒が固定リングで固定されることにより、前記呼気口に前記呼気フィルタが形成されることを特徴とする鼻孔マスクである。

第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記鼻孔マスクは前記マスクに被覆されており、前記呼気筒の前記呼気口は前記マスクの開口部に挿入され、前記呼気筒と前記呼気フィルタが前記マスクの外に突き出していることを特徴とする鼻孔マスクである。

第１の解決手段による効果は、１）吸気時は吸気逆止弁が開となり、吸気は吸気口と呼気口から行なうことができるので通気抵抗が小さくなり呼吸が楽である。２）呼気時は吸気逆止弁が閉となり吸気口側への流れが遮断され、吸気筒内に二酸化炭素や水蒸気を大量に含んだ呼気が滞留せず、呼気は呼気口からのみ集中的に排出される。３）吸気筒は呼気筒に比し容積が大きく、呼気筒内に残留した呼気は十分に希釈され快適な呼吸ができる。

第２の解決手段による効果は、１）マスクで呼気フィルタを形成できる。２）呼気が直接マスクの外に排出されるのでマスク内に呼気が滞留することがない。３）吸息時は、マスクで濾過された清浄空気を吸気口から吸引し、且つ呼気口からマスク外の新鮮な空気を吸引できるので呼吸が楽である。４）固定リングでマスクと呼気筒を固定しているので、マスクが外れることがない。５）顔面に湿気を含んだマスク素材が接触しないので不快感がなく、湿気でメガネが曇ることがない。６）鼻孔ヘッダとマスクの間に空間を形成できるので、顔面とマスクの間に空気溜まりが形成されエアタンクの役割をするので呼吸が楽になり、又、顔面とマスクの接触面積が小さくなり、有効濾過面積が拡大し通気性が向上する。７）くしゃみや咳をした場合に放散されるエアロゾルはマスクで遮断できる。８）鼻孔ヘッダがマスクで被覆されるので外見の違和感を解消できる。

第３の解決手段による効果は、１）呼気フィルタをマスクと異なる仕様に選択できる。例えば、マスクよりもウイルス遮断効果の高いフィルタを使用できるので吸息時の安全性を高めることができる。２）呼気による湿気や粉塵の詰まりを解消するために、マスク全体を取り替える必要は無く、呼気フィルタだけを交換すればよいので快適なマスク呼吸を維持できる。

は顔面に装着された鼻孔マスクの平面断面図。 は顔面に装着された鼻孔マスクの側面断面図。 は顔面に装着された鼻孔マスクの正面断面図。 はマスクで被覆された鼻孔マスクの平面断面図。 は鼻孔マスクの呼気口をマスクに押し付けた側面断面図。 は呼気逆止弁を設けた呼気筒をマスクに押し付けた側面断面図。 は呼気筒の呼気口をマスク開口部から突き出した鼻孔マスク側面断面図。

本発明の実施形態を請求項１～３及び図１～７に基づいて説明する。

第１の解決手段は特許請求項１に示すように、鼻孔ヘッダ２０が吸気筒２１と呼気筒２３と鼻孔ノズル２２と逆止弁３０とフィルタ４０を備えた鼻孔マスク１０において、前記吸気筒２１は吸気逆止弁３１を備えており、前記吸気筒２１の吸気口２１ａは吸気フィルタ４１を備えており、前記呼気筒２３の呼気口２３ａは呼気フィルタ４２を備えていることを特徴とする鼻孔マスク１０である。

図１は顔面に装着された鼻孔マスク１０の平面断面図である。図２は顔面に装着された鼻孔マスク１０の側面断面図である。図３は顔面に装着された鼻孔マスク１０の正面断面図である。鼻孔マスク１０は、鼻孔ヘッダ１０に吸気筒２１と呼気筒２３と鼻孔ノズル２２と逆止弁３０とフィルタ４０を取付けて構成されている。吸気筒２１に設けられたノズル挿入口２１ｂに鼻孔ノズル２２が摺動可能に取付けられている。鼻孔ノズル２２を長手方向に挿入口２１ｂで摺動させることにより、鼻孔ノズル２２の鼻への挿入長さを調整できる。吸気口２１ａには吸気フィルタ４１が取付けられ固定リング５０で固定されている。呼気口２３ａには呼気フィルタ４２が取付けられ固定リング５０で固定されている。吸気筒２１には吸引方向に開となる逆止弁３１が取付けられている。

吸息運動では、吸気筒２１の逆止弁３１が開となり、吸気フィルタ４１と呼気筒２３の呼気フィルタ４２を通過し濾過されながら吸引される。呼息運動では、吸気筒２１の逆止弁３１が閉となり、呼気は呼気筒２３の呼気フィルタ４２のみから排出される。吸息運動では吸気筒２１と呼気筒２３から吸引できるので通気抵抗が小さくなり呼吸が楽になる。呼息運動では、吸気逆止弁３１が閉となり呼気は呼気筒２３のみから排出される。呼気時は吸気逆止弁３１が閉となり吸気口２１ａ側への流れが遮断され、吸気筒２１内に二酸化炭素や水蒸気を大量に含んだ呼気が滞留せず、呼気は呼気口からのみ集中的に排出される。吸気筒２１は呼気筒２３に比し容積が大きく、呼気筒２３内に残留した呼気は十分に希釈されるので快適な呼吸ができる。

鼻孔ノズル２２は可撓性のある柔らかいゴムや樹脂例えば、シリコン、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ／ＯＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ／ＯＰＳ）などを使用できる。望ましくは人体に無害なシリコンが適している。

鼻孔ヘッダ２０の材質は、軽量で剛性があり機械加工性の優れた樹脂類が使用できる。例えば、シリコン、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ／ＯＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ／ＯＰＳ）、アクリル（ＡＣ）などである。鼻孔ヘッダは人間の肌に接触することからシリコンが望ましい。鼻孔ヘッダ２０の外径は１０～４０ｍｍがよい。１０ｍｍより小さいと息苦しい。４０ｍｍより大きいとマスク６０が顔面から大きく突出するので違和感が生じる。

鼻孔ヘッダ２０は軽量であり、鼻孔と鼻孔ノズル２２間の摩擦力による保持力と、紐６１で耳に掛けることにより顔面に保持できる。

吸気逆止弁３１は、フラップ３１ａ、スペーサ３１ｂ、接合部３１ｃなどから構成される。フラップ３１ａは接着剤やピンなどでスペーサ３１ｂに取り付けることができる。逆止弁３０の態様は実施例以外にも多種あり呼吸運動に合わせて開閉できれば使用できる。

フラップ３１ａは可撓性のある柔らかいゴムや樹脂例えば、シリコン、ポリプロピレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ／ＯＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ／ＯＰＳ）などからなる厚み０．１～１．０ｍｍの薄板を使用できる。

第２の解決手段は特許請求項２に示すように、前記鼻孔マスク１０はマスク６０に被覆されており、前記呼気筒２３の前記呼気口２３ａが前記マスク６０に押し当てられ、前記マスク６０と前記呼気筒２３が固定リング５０で固定されることにより、前記呼気口２３ａに前記呼気フィルタ４２が形成されることを特徴とする鼻孔マスク１０である。

図４はマスク６０で被覆された鼻孔マスク１０の平面断面図である。図５は鼻孔マスク１０の呼気口２３ａをマスク６０に押し付けた側面断面図である。呼気筒２３の呼気口２３ａがマスク６０に押し付けられ固定リング５０で固定されている。呼気口２３ａを被覆しているマスク６０部分は呼気フィルタ４２を形成している。呼気フィルタ４２は呼気に含有されるウイルスや菌を清浄化して排出する。固定リング５０で呼気筒２３とマスク６０を固定することにより、鼻孔ヘッダ２０をマスク６０で保持することができる。

吸気筒２１はマスク６０内に収納されており、一旦マスク６０で濾過された空気は更に吸気フィルタ４１で濾過されることにより空気の清浄度を向上させることができる。吸気筒２１は吸気逆止弁３１を備えているので、呼気がマスク６０内に逆流することなく呼気口２３ａのみからマスク６０外に排出される。このため、呼気内の二酸化炭素や水蒸気や臭いがマスク６０内に籠もらないので快適な呼吸ができる。

鼻孔ヘッダ２０内に二酸化炭素や水分を大量に含有した呼気が残留することがなく、呼気の水分で吸気フィルタ４１が湿ることがないので、雑菌や臭いの発生を防止できる。鼻での呼吸を主体にすることで、咳やくしゃみで生じる飛沫やエアロゾルを完全に遮断できる。

図６は呼気逆止弁３２を設けた場合の呼気筒２３をマスク６０に押し付けた側面断面図である。呼気筒２３の中にも呼気逆止弁３２を設けることができる。呼気逆止弁３２は呼気運動のときに開となり、吸息運動のときは閉となる。呼気逆止弁３２を設けることにより吸気と呼気の混合を最小限にし呼気フィルタ４２に付着したウイルスや細菌や花粉が鼻孔ヘッダ２０内に逆流しない。吸気フィルタ４１や呼気フィルタ４２を一方通行にすることにより鼻孔ヘッダ内の清浄度を長く維持することができる。

第３の解決手段は特許請求項３に示すように、前記鼻孔マスク１０は前記マスク６０に被覆されており、前記呼気筒２３の前記呼気口２３ａは前記マスク６０の開口部６０ａに挿入され、前記呼気筒２３と前記呼気フィルタ４２が前記マスク６０の外に突き出していることを特徴とする鼻孔マスク１０である。

図７は鼻孔マスク１０の呼気口２３ａをマスク開口部６０ａから突き出した鼻孔マスク１０の側面断面図である。マスク６０にマスク開口部６０ａを設け、呼気筒２３と呼気フィルタ４２をマスク開口部６０ａから突き出させている。呼気筒２３と呼気フィルタ４２は固定リング５０で固定されている。マスク開口部６０ａは呼気筒２３の外径よりもやや小さく形成して、シール性能を高めるのがよい。マスク素材は布やフェルトや樹脂製なので伸縮性があり、呼気筒２３の外径で押し広げられ密接させることができる。

マスク６０の濾過仕様と呼気フィルタ４２の濾過仕様を異なるものにすることができる。
呼気フィルタ４２の濾過特性を向上せしめるためにマスク６０よりも高性能な材料を使用できる。マスク６０全体を高性能材質で形成するとコスト高になるので、呼気フィルタ４２だけを高性能材質で形成してコスト低減できる。又、ウイルスや花粉などの濾過対象物に応じて呼気フィルタ４２の性能を自在に変えることができる。

１０：鼻孔マスク
２０：鼻孔ヘッダ
２１：吸気筒
２１ａ：吸気口
２１ｂ：ノズル挿入口
２２：鼻孔ノズル
２３：呼気筒
２３ａ：呼気口
３０：逆止弁
３１：吸気逆止弁
３２：呼気逆止弁
４０：フィルタ
４１：吸気フィルタ
４２：呼気フィルタ
５０：固定リング
６０：マスク
６０ａ：マスク開口部
６１：紐

Claims (3)

1. 鼻孔ヘッダが吸気筒と呼気筒と鼻孔ノズルと逆止弁とフィルタを備えた鼻孔マスクにおいて、前記吸気筒は吸気逆止弁を備えており、前記吸気筒の吸気口は吸気フィルタを備えており、前記呼気筒の呼気口は呼気フィルタを備えていることを特徴とする鼻孔マスク。
2. 前記鼻孔マスクはマスクに被覆されており、前記呼気筒の前記呼気口が前記マスクに押し当てられ、前記マスクと前記呼気筒が固定リングで固定されることにより、前記呼気口に前記呼気フィルタが形成されることを特徴とする請求項１記載の鼻孔マスク。
3. 前記鼻孔マスクは前記マスクに被覆されており、前記呼気筒の前記呼気口は前記マスクの開口部に挿入され、前記呼気筒と前記呼気フィルタが前記マスクの外に突き出していることを特徴とする請求項１記載の鼻孔マスク。
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