JP2022116653A - マスクおよびフィルタパッケージ - Google Patents
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Abstract
【課題】飛沫感染の確率を低減でき、かつ、着用時にユーザが呼吸しやすいマスクを提供すること。【解決手段】マスクは、ユーザの口と鼻を覆うように構成されるマスク本体、および両端がマスク本体に取り付けられた弾性紐を備える。マスク本体は、内部フィルタとフェンスを有する。内部フィルタは少なくとも一つのスリットを有する。フェンスは内部フィルタに隣接し、内部フィルタに接し、複数の開口を有し、内部フィルタよりも可撓性が低い。【選択図】図5
Description
本発明の実施形態の一つは、マスクおよびフィルタパッケージに関する。
感染症の飛沫感染を防ぐための防具の代表的な例としてマスクが挙げられる。マスクは、通常、ユーザの口や鼻を覆うマスク本体、およびマスク本体を装着するための固定具によって構成される。マスク本体を口と鼻を覆った状態で固定具を耳や後頭部に掛けることでマスクを着用することができる。マスク本体のフィルタ機能によってユーザの吸気や呼気に含まれるエアロゾルの少なくとも一部を遮断することができ、これにより飛沫感染の確率を低減することができる(特許文献1、2参照)。
本発明の実施形態の一つは、飛沫感染を抑制でき、かつ、着用時にユーザが呼吸しやすいマスクを提供することを課題の一つとする。例えば、本発明の実施形態の一つは、着用時の吸気抵抗または呼気抵抗が低減されたマスクを提供することを課題の一つとする。あるいは、マスク着用時の吸気抵抗または呼気抵抗を低減するためのフィルタパッケージを提供することを課題の一つとする。
本発明の実施形態の一つは、マスクである。このマスクは、ユーザの口と鼻を覆うように構成されるマスク本体、およびマスク本体に取り付けられた弾性紐を備える。マスク本体は、内部フィルタとフェンスを有する。内部フィルタは少なくとも一つのスリットを有する。フェンスは内部フィルタに隣接し、内部フィルタに接し、複数の開口を有し、内部フィルタよりも可撓性が低い。
本発明の実施形態の一つは、フィルタパッケージである。このフィルタパッケージは、内部フィルタとフェンスを有する。内部フィルタは少なくとも一つのスリットを有する。フェンスは内部フィルタに隣接し、内部フィルタに接し、複数の開口を有し、内部フィルタよりも可撓性が低い。
以下、本発明の各実施形態について、図面などを参照しつつ説明する。ただし、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状などについて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
本明細書および請求項において、複数の要素が一体化されるとは、複数の要素は互いに異なる機能を有するものの、これらは一つの部材から形成されて連続的な構成を有することを意味する。したがって一体化された複数の要素は、互いに同一の材料を含み、同一の組成を有する。
本明細書および請求項において、「ある構造体が他の構造体から露出する」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。
<第1実施形態>
本実施形態では、本発明の実施形態の一つに係るマスク100の構造、およびその機能を発現するメカニズムについて説明する。
本実施形態では、本発明の実施形態の一つに係るマスク100の構造、およびその機能を発現するメカニズムについて説明する。
1.全体構成
マスク100の模式的斜視図を図1(A)と図1(B)に示す。これらの図中の一点鎖線は立体形状を表現するための補助線である。マスク100は、使用するユーザの口と鼻を覆うように構成されるマスク本体120、およびマスク本体120に取り付けられた弾性を有する掛け紐(弾性紐)110を有する。図1(A)に示すマスク100は、マスク本体120が高い可撓性を有し、一対の掛け紐110をユーザの耳の後ろに掛けて着用される。高い可撓性に起因し、マスク本体120はユーザの顔面形状に合致するように自由に変形することができる。このため、この形状を維持するため、マスク100は針金などの塑性変形可能なノーズフィット140を備えてもよい。一方、図1(B)に例示されるマスク100は、マスク本体120が比較的剛直であり、ユーザの口や鼻を覆い、ユーザの顔面にフィットするような初期立体形状を有する。図1(B)のマスクは、一対の掛け紐110をユーザの後頭部に掛けることで着用される。以下の説明では、マスク100を装着した際にユーザ側に位置する側を内側、ユーザと反対側に位置する側を外側と定義する。
マスク100の模式的斜視図を図1(A)と図1(B)に示す。これらの図中の一点鎖線は立体形状を表現するための補助線である。マスク100は、使用するユーザの口と鼻を覆うように構成されるマスク本体120、およびマスク本体120に取り付けられた弾性を有する掛け紐(弾性紐)110を有する。図1(A)に示すマスク100は、マスク本体120が高い可撓性を有し、一対の掛け紐110をユーザの耳の後ろに掛けて着用される。高い可撓性に起因し、マスク本体120はユーザの顔面形状に合致するように自由に変形することができる。このため、この形状を維持するため、マスク100は針金などの塑性変形可能なノーズフィット140を備えてもよい。一方、図1(B)に例示されるマスク100は、マスク本体120が比較的剛直であり、ユーザの口や鼻を覆い、ユーザの顔面にフィットするような初期立体形状を有する。図1(B)のマスクは、一対の掛け紐110をユーザの後頭部に掛けることで着用される。以下の説明では、マスク100を装着した際にユーザ側に位置する側を内側、ユーザと反対側に位置する側を外側と定義する。
本発明の実施形態に係るマスク100は、マスク本体120が任意の形状に変形できてもよく、自立性を有してもよい。なお、ここで「自立性を有する形状」や「自立できる形状」とは、その形状の一部のみを固定しても重力によって形状が全くまたは実質的に変化しない形状を意味する。
図2に示すように、マスク100は顔面の一部、すなわち口や鼻、顎などを選択的に覆う形状ではなく、頭や肩、腕を覆うように構成され、マスク本体120が口や鼻を覆うように構成されていてもよい。この場合には、マスク100を頭から被って装着するため、掛け紐110は無くてもよい。また、マスク100はさらに腕や上半身を覆うように構成されていてもよく、図示しないが、さらに腰から足首までを覆うように構成されていてもい。以下、図1(A)に示される、口や鼻を選択的に覆い、高い可撓性を有するマスク本体120を備えるマスク100を代表例として説明を続ける。
2.マスク本体の構造
図3(A)にマスク100の模式的上面図を、図3(A)中の鎖線A-A´とB-B´に沿った端面の模式図をそれぞれ図3(B)と図3(C)に示す。これらの図に示すように、マスク本体120は、内部フィルタ124とフェンス126を有する。任意の構成として、マスク本体120はさらに、内部フィルタ124とフェンス126を挟持する一対の外層フィルタ122、128を有することができる。さらにマスク本体120は、内部フィルタ124やフェンス126、外層フィルタ122、128を挟持し、マスク本体120の短辺と長辺をそれぞれ覆うサイドカバー130、132を備えることができる。また、マスク本体120はノーズフィット140を含んでもよい。図3(A)に示す例では、内部フィルタ124、フェンス126、および一対の外層フィルタ122、128は折りたたまれておらず、略平面状に延伸するが、図4に示すように、これらの一つまたは複数はひだ折りされていてもよい。ひだ折りされた内部フィルタ124、フェンス126、または一対の外層フィルタ122、128を用いることで、ひだに垂直な方向(図4の矢印の方向)にマスク本体120を展開して広げることができ、口や鼻を十分に覆うようにマスク本体120を変形することができる(図1(A)参照)。なお、マスク100は外層フィルタ122、128の一方または両方を含まなくてもよい。
図3(A)にマスク100の模式的上面図を、図3(A)中の鎖線A-A´とB-B´に沿った端面の模式図をそれぞれ図3(B)と図3(C)に示す。これらの図に示すように、マスク本体120は、内部フィルタ124とフェンス126を有する。任意の構成として、マスク本体120はさらに、内部フィルタ124とフェンス126を挟持する一対の外層フィルタ122、128を有することができる。さらにマスク本体120は、内部フィルタ124やフェンス126、外層フィルタ122、128を挟持し、マスク本体120の短辺と長辺をそれぞれ覆うサイドカバー130、132を備えることができる。また、マスク本体120はノーズフィット140を含んでもよい。図3(A)に示す例では、内部フィルタ124、フェンス126、および一対の外層フィルタ122、128は折りたたまれておらず、略平面状に延伸するが、図4に示すように、これらの一つまたは複数はひだ折りされていてもよい。ひだ折りされた内部フィルタ124、フェンス126、または一対の外層フィルタ122、128を用いることで、ひだに垂直な方向(図4の矢印の方向)にマスク本体120を展開して広げることができ、口や鼻を十分に覆うようにマスク本体120を変形することができる(図1(A)参照)。なお、マスク100は外層フィルタ122、128の一方または両方を含まなくてもよい。
2-1.内部フィルタ
内部フィルタ124は、花粉や砂埃に例示される固体微粒子、液体の微粒子、あるいはこれらの混合物であるエアロゾルを遮断する機能を有し、木綿やウールなどの天然繊維、または人工高分子の繊維を含む。人工高分子としては、ポリプロピレンやポリエチレンに例示されるポリオレフィン、ポリ(エチレンテレフタレート)などのポリエステル、ポリウレタン、ナイロンなどのポリアミドなどが挙げられる。綿を用いる場合には、綿繊維を平織りして作製されるガーゼを内部フィルタ124として用いてもよい。一方、人工高分子を用いる場合には、不織布と呼ばれる、繊維状の高分子を熱的、機械的、または化学的に接着して絡み合わせることで作製される布を用いてもよい。内部フィルタ124には、含まれる繊維によって形成されるミクロンオーダーの細孔が存在するが、細孔のサイズに限定はなく、例えば米国労働安全研究所の規格であるN95規格(直径が0.3μm試験粒子を95%以上捕集できる規格)満たすように内部フィルタ124を構成してもよい。あるいは、内部フィルタ124に含まれる繊維は、帯電されていてもよい。帯電した繊維を内部フィルタ124が備えることで、微粒子をより効率よく吸着・捕捉することができる。
内部フィルタ124は、花粉や砂埃に例示される固体微粒子、液体の微粒子、あるいはこれらの混合物であるエアロゾルを遮断する機能を有し、木綿やウールなどの天然繊維、または人工高分子の繊維を含む。人工高分子としては、ポリプロピレンやポリエチレンに例示されるポリオレフィン、ポリ(エチレンテレフタレート)などのポリエステル、ポリウレタン、ナイロンなどのポリアミドなどが挙げられる。綿を用いる場合には、綿繊維を平織りして作製されるガーゼを内部フィルタ124として用いてもよい。一方、人工高分子を用いる場合には、不織布と呼ばれる、繊維状の高分子を熱的、機械的、または化学的に接着して絡み合わせることで作製される布を用いてもよい。内部フィルタ124には、含まれる繊維によって形成されるミクロンオーダーの細孔が存在するが、細孔のサイズに限定はなく、例えば米国労働安全研究所の規格であるN95規格(直径が0.3μm試験粒子を95%以上捕集できる規格)満たすように内部フィルタ124を構成してもよい。あるいは、内部フィルタ124に含まれる繊維は、帯電されていてもよい。帯電した繊維を内部フィルタ124が備えることで、微粒子をより効率よく吸着・捕捉することができる。
図3(A)や図3(B)に示す例では、内部フィルタ124は単層構造を有するが、マスク本体120は複数の内部フィルタ124を用いてもよく、あるいは単一の内部フィルタ124を折りたたむことで複数の層を形成してもよい。
内部フィルタ124には、少なくとも一つのスリット(切込み)または開口(切り欠き)が設けられる。例えば、図5(A)の模式的上面図および鎖線C-C´、D-D´に沿った端面の模式図(図5(B)、図5(C))に示すように、内部フィルタ124には、少なくとも一つのスリット124aを設けることができる。少なくとも一つのスリットは複数のスリット124aを含んでもよい。スリット124aを設けることで、スリット124aの両端を結ぶ直線124bとスリット124aで囲まれる領域がフラップとして機能する。図5(D)に示すように、フラップが可逆的に開閉することで、内部フィルタ124に隙間124cを形成することができる。後述するように、フラップを開閉して隙間124cを可逆的に形成することにより、呼気抵抗と吸気抵抗に大きな差を作り出すことができる。なお、スリット124aの両端を結ぶ直線124b上において内部フィルタ124の厚さを他の部分の厚さよりも小さくなるように内部フィルタ124を構成してもよい。このような構造は、例えば上記直線124b上に物理的に圧力を加えることで形成することができ、フラップの開閉に必要な力を低減することができる。
各スリット124aの形状(内部フィルタ124を平面状に配置した際の形状)に限定はなく、開いた形状であればよい。例えば図5(A)に示すようにU字形状でもよく、図示しないが直線形状、S字形状やL字形状、C字形状、H字形状、J字形状、T字形状、V字形状、Y字形状、Z字形状、X字形状(図6(B)参照)でもよい。各スリット124aは一つまたは複数の直線または曲線で構成することができ、複数の直線または曲線が交差した形状でもよい(図6(B)参照)。内部フィルタ124が一つの直線形状を有する場合、その直線を挟む領域がフラップとして機能する。互いに直交するスリット124aを有する場合には、各スリット124aによって四つのフラップが形成される。スリット124aの長さにも限定はなく、スリット124aの全長は、例えば1mm以上10mm以下または1mm以上5mm以下でもよい。
スリット124aの配置にも制約はなく、図5(A)や図6(B)に示すように格子状に配列してもよく、あるいは全てのスリット124aを一行または一列に配置してもよい(図6(A))。あるいは図7(A)に示すように、配置密度が不均一になるようにスリット124aを設けてもよい。例えば着用時に鼻や口に当たる部分またはマスク本体120の中心付近に高い密度でスリット124aを設け、これ以外の領域ではスリット124aの配置密度を低くしてもよい。
あるいは、図7(B)と鎖線E-E´に沿った端面の模式図(図7(C))に示すように、スリット124aに替わって開口124dを設けてもよい。開口124dの形状に制約はなく、閉じた形状であればよい。例えば開口124dは円、楕円、または多角形の形状を有していてもよく、輪郭が直線と曲線で構成されていてもよい。スリット124aと同様、開口124dの配置も任意であり、複数行と複数列の格子状に設けてもよく、図示しないが、全ての開口124dを一行または一列に配置してもよい。また、開口124dの配置密度も不均一でもよい。
なお、開口124dを内部フィルタ124に設ける場合、各開口124dを覆うカバー124eが内部フィルタ124に取り付けられる。カバー124eは内部フィルタ124で使用可能な材料を含むことができ、その厚さも内部フィルタ124と同一でも異なっていてもよい。カバー124eの一部は内部フィルタ124に固定され、他の部分は内部フィルタ124に固定されない。このため、図7(C)に示すように、カバー124eがフラップとして機能し、カバー124e(すなわちフラップ)の開閉によって内部フィルタ124に隙間124cを形成することができる。後述するように、カバー124eを開閉して隙間124cを可逆的に形成することにより、呼気抵抗と吸気抵抗に大きな差を作り出すことができる。
2-2.フェンス
フェンス126は、スリット124aまたは開口124dとカバー124eを設けることで形成されるフラップの開閉を制御する。フェンス126は内部フィルタ124に隣接し、内部フィルタ124と接するように内部フィルタ124の一方の側に設けられる。例えば、内部フィルタ124に対し、フェンス126を内側(ユーザ側)に配置してもよく、外側(ユーザと反対側)に配置してもよい。フェンス126は、内部フィルタ124の開口124dの全てと重なる大きさと形状を有していれば、その大きさや形状に制約はない。
フェンス126は、スリット124aまたは開口124dとカバー124eを設けることで形成されるフラップの開閉を制御する。フェンス126は内部フィルタ124に隣接し、内部フィルタ124と接するように内部フィルタ124の一方の側に設けられる。例えば、内部フィルタ124に対し、フェンス126を内側(ユーザ側)に配置してもよく、外側(ユーザと反対側)に配置してもよい。フェンス126は、内部フィルタ124の開口124dの全てと重なる大きさと形状を有していれば、その大きさや形状に制約はない。
フェンス126も内部フィルタ124で使用可能な材料のほか、銅やアルミニウム、真鍮、鉄などの金属、ポリプロピレンやポリエチレンに例示されるポリオレフィン、ポリスチレンやその誘導体、ポリ塩化ビニル、ポリ乳酸やポリラクトンに例示される生分解性高分子、ポリ(エチレンテレフタレート)に例示されるポリエステル、ポリカーボネート、ポリ(テトラフルオロエチレン)に例示されるフッ素含有ポリオレフィン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの高分子を含んでもよい。高分子を含む場合には、フェンス126も不織布でもよい。フェンス126は、内部フィルタ124よりも高い硬度を有するように材料や厚さが選択される。換言すると、フェンス126は内部フィルタ124よりも可撓性が低い。
図8(A)に示すように、フェンス126は平坦な形状を有していてもよく、あるいは図8(B)に示すように、ユーザの口や鼻を覆い、顔面にフィットする立体形状立体形状を有してもよい。また、フェンス126は自立性を有していてもよく、自立性を持たなくてもよい。自立性を有する立体形状を備えることで、ユーザの呼吸に伴うマスク本体120の変形が抑制され、吸気時にマスク本体120が鼻や口に密着すること、あるいは呼気時にマスク本体120と顔面の間の隙間が過剰に拡大することを防止することができる。
図3(A)や図3(B)に示す例では、フェンス126は単層構造を有するが、内部フィルタ124と同様、マスク本体120に複数のフェンス126を設けてもよく、あるいは単一のフェンス126を折りたたんで複数の層を形成してもよい。複数のフェンス126を用いる場合、積層されるフェンス126のうちの少なくとも一つが内部フィルタ124と接する。あるいは、図9(A)に示すように、フェンス126もひだ折りされていてもよい。内部フィルタ124や外層フィルタ122、128をひだ折りする場合、フェンス126もひだ折りすることで、内部フィルタ124や外層フィルタ122、128の展開に追従してフェンス126を展開することができる。なお、フェンス126がひだ折りできない程度の硬度を有する場合には、内部フィルタ124の折りたたみ構造に合致するよう、部分的に重なり合う複数のフェンス126を配置してもよい(図9(B))。この場合には、隣接するフェンス126の間では内部フィルタ124にスリット124aや開口124dを設けず、展開時にフェンス126と重なる領域に選択的にスリット124aまたは開口124dを設けることが好ましい。
図8(A)、図8(B)に示すように、フェンス126には複数の開口126aが設けられ、隣接する開口126aの間の部分、すなわち、格子部分がフラップのストッパとして機能する。したがって、フェンス126は、格子部分が内部フィルタ124のスリット124aまたはカバー124eと重なるように設けられる。好ましくは、全てのスリット124aまたはカバー124eが格子部分と重なるようにフェンス126と内部フィルタ124を構成する。また、各開口126aは、内部フィルタ124のフラップよりも小さいことが好ましい。換言すると、開口126aは、スリット124aの両端を結ぶ直線124bとスリット124aで囲まれる領域、およびカバー124eよりも小さいことが好ましい。
フェンス126を設けることで、内部フィルタ124のフラップがフェンス126側に開くことが防止される。特に、開口126aがフラップとして機能する部分よりも小さくなるように形成することで、確実にフラップが開くことを防止することができる。一方、フェンス126は内部フィルタ124の一方の側に設けられるため、フラップはフェンス126に対して反対の方向には開くことができる。このため、フェンス126側からフィルタ側へ向かう気流は、内部フィルタ124の細孔のみならずフラップが開くことで形成される隙間124cを通過することができる。一方、フィルタ側からフェンス126側へ向かう気流は、フェンス126によってフラップはフェンス126側へ曲がることができないため、気流の全てまたは大部分は内部フィルタ124の細孔を通過する。このため、気流は内部フィルタ124によって大きな抵抗を受ける。
このメカニズムを利用することで、マスク100の着用時における吸気と呼気に必要な力、すなわち、吸気抵抗と呼気抵抗に間に大きな差を産み出すことができる。例えば、図10(A)に示すように内部フィルタ124に対してフェンス126をユーザとは反対側(外側)に配置する場合、ユーザが吸気する際には外気は隙間124cを通過することができる。このため、吸気抵抗は小さく、ユーザは吸気時に大きな力を要求されない。一方、呼気する際には、内部フィルタ124のフラップはフェンス126によってブロックされるため、呼気の大部分は内部フィルタ124の細孔を通過する。その結果、呼気抵抗は大きくなる。したがって、吸気時には固体微粒子や液体微粒子、エアロゾルを遮断する効果は低下するものの、ユーザから吐き出される呼気に含まれるエアロゾルなどは効果的に遮断することができる。このようなメカニズムにより、仮にマスク100を着用しているユーザが感染症に感染している場合でも、このユーザからの感染症伝播を抑制または防止することができる。
一般に、吸気と比較して呼気は容易であり、比較的高い呼気抵抗がある場合でも、ユーザは大きな負担を強いられること無く強く呼気することができる。これに対し、吸気のために大きな力を使うことは比較的難しく、吸気時に大きな抵抗があると、息苦しさを感じることが多い。このようなヒトの特性を考えると、内部フィルタ124に対してフェンス126を外側に配置しても、ユーザに大きな負担を強いることなく容易に呼吸することができる。したがって、例えば運動時など呼吸が激しくなる状態でマスク100を着用しても、外気に含まれる固体微粒子や液体微粒子、エアロゾルは効果的に遮断することはできないものの、吸気が著しく困難になることは無く、かつ、ユーザからのエアロゾルの排出を抑制することができる。このことは、ユーザにとって楽な呼吸が確保できるとともに、感染症の広がりを抑制することに寄与する。
一方、図10(B)に示すように内部フィルタ124に対してフェンス126をユーザ側(内側)に配置する場合、ユーザの呼気は隙間124cを通過することができる。このため、呼気抵抗は小さく、ユーザは呼気時には大きな力を要求されない。一方、吸気する際には、内部フィルタ124のフラップはフェンス126によってブロックされるため、外気の大部分は内部フィルタ124の細孔を通過する。この結果、吸気抵抗と呼気抵抗に差が生まれる。呼気時にはユーザが排出するエアロゾルを遮断することはできないものの、吸気時には外気に含まれる固体微粒子や液体微粒子、エアロゾルは効果的に遮断することができる。
内部フィルタ124をフェンス126に対して外側に配置する場合(図10(B))では、ユーザは固体微粒子や液体微粒子、エアロゾルを効果的に遮断するという恩恵を受けることができるとともに、呼気をマスク100の外に速やかに排出することができる。このため、マスク100に覆われた部分の蒸れを防止することができ、ユーザに不快感を与えることが無い。また、マスク100着用時に眼鏡を装着する場合、呼気はマスク100と顔面の間の隙間から排出されるだけでなく、内部フィルタ124に設けられるスリット124aまたは開口124dによって形成される隙間124cからも排出できるため、眼鏡の曇りを防止することもできる。なお、この配置では吸気抵抗は呼気抵抗よりも増大するが、フェンス126に自立性のある立体形状を付与することで、吸気時に内部フィルタ124が顔面に密着することを防ぐことができ、息苦しさを感じることを避けることができる。
2-3.その他の構成
外層フィルタ122、128は、内部フィルタ124とフェンス126を挟持し、内部フィルタ124またはフェンス126がユーザに直接触れることを防止しつつ、内部フィルタ124とフェンス126を保護するために設けられる(図3(A)から図3(C)参照)。各外層フィルタ122、128も内部フィルタ124で使用可能な材料を含むことができる。内部フィルタ124と同様、各外層フィルタ122、128も単層構造を有してもよく、複数の層が積層された構造を有してもよい。あるいは、単一の外層フィルタ122または128を折りたたむことで複数の層を形成してもよい。
外層フィルタ122、128は、内部フィルタ124とフェンス126を挟持し、内部フィルタ124またはフェンス126がユーザに直接触れることを防止しつつ、内部フィルタ124とフェンス126を保護するために設けられる(図3(A)から図3(C)参照)。各外層フィルタ122、128も内部フィルタ124で使用可能な材料を含むことができる。内部フィルタ124と同様、各外層フィルタ122、128も単層構造を有してもよく、複数の層が積層された構造を有してもよい。あるいは、単一の外層フィルタ122または128を折りたたむことで複数の層を形成してもよい。
サイドカバー130、132は、マスク本体120の側面、内側の一部、および外側の一部を覆う(図3(A)から図3(C)参照)。サイドカバー130、132も内部フィルタ124で使用可能な材料を含むことができ、外層フィルタ122、128、フェンス126またはフェンス126に固定される。固定は接着剤を用いて行ってもよく、圧着することで行ってもよい。サイドカバー130、132を設けることで、外層フィルタ122、128、フェンス126、およびフェンス126が互いに分離することを防ぐことができる。
ノーズフィット140は、塑性変形可能なパーツであり、アルミニウムや銅、真鍮などの金属を含むことができる。ノーズフィットはマスク本体120の長辺の一つに沿って設けられ、例えばサイドカバー130と外層フィルタ122との間、またはサイドカバー130と外層フィルタ128の間に設けることができる(図3(A)、図3(C)参照)。ノーズフィット140を設けることで、顔面形状に合わせてマスク本体120の長辺の立体形状を固定することができるため、マスク本体120と顔面との間の隙間を低減することができる。
図11(A)とその鎖線F-F´に沿った端面の模式図(図11(B))に示すように、マスク本体120はさらにブリッジ142を備えてもよい。ブリッジ142は、外層フィルタ122よりも内側に設けてもよいが、マスク本体120に含まれる二つの層の間に設けることで、ユーザが直接ブリッジ142に触れることを防止することができる。例えば、ブリッジ142は、外層フィルタ128とフェンス126の間、または外層フィルタ122と内部フィルタ124の間に設ければよい。
ブリッジ142は自立性を有する立体形状を有し、ユーザの鼻や口を覆うように構成される。これにより、内部フィルタ124やフェンス126が自立性を持たない場合でも、ユーザの呼吸に伴う変形を防止し、マスク本体120がユーザの鼻や口を塞ぐことを防止することができる。ブリッジ142もフェンス126で使用可能な材料を含むことができるが、自立性を付与するためには、金属、あるいはポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などに例示される比較的ガラス転移温度の高い高分子を含むことが好ましい。これらの高分子のガラス転移温度は、室温以上(例えば25℃以上、30℃以上、または35℃以上)であることが好ましい。
ブリッジ142も複数の開口142aを有する。この開口142aの大きさはフェンス126の開口142aや内部フィルタ124に形成されるフラップよりも大きくてもよい。
上述したように、本発明の実施形態の一つに係るマスク100は、スリット124aまたは開口124dを備える内部フィルタ124およびフェンス126を有するため、吸気抵抗と呼気抵抗に差を設けることができる。このため、運動時などの呼吸が激しくなる場合でも、快適な呼吸を確保しつつ感染症の感染原因となるエアロゾルの排出を抑制することができる。あるいは、吸気する際に固体微粒子や液体微粒子、エアロゾルを効果的に遮断するとともに、呼気をマスク100の外に速やかに排出することでマスク着用に起因する不快感を大幅に低減することが可能である。
<第2実施形態>
本実施形態では、第1実施形態で述べたマスク100の変形例について説明する。第1実施形態で述べた構成と同様または類似する構成については説明を割愛することがある。
本実施形態では、第1実施形態で述べたマスク100の変形例について説明する。第1実施形態で述べた構成と同様または類似する構成については説明を割愛することがある。
第2実施形態のマスク100は、フェンス126を設けず、内部フィルタ124がスペーサ144を有する点で第1実施形態で述べたマスク100と異なる。具体的には、図12(A)に示す上面模式図と鎖線G-G´に沿った端面の模式図(図12(B)、図12(C))に示すように、内部フィルタ124に接するスペーサ144がフェンス126に替わって設けられる。スペーサ144は内部フィルタ124よりも高い硬度、すなわち低い可撓性を備え、フェンス126で使用可能な材料を含むことができる。スペーサ144も不織布でもよい。スペーサ144の高さ(内部フィルタ124の上面からの距離)は任意に設定することができ、例えば100μm以上から5mm以下または100μm以上2mm以下の範囲から選択することができる。
スペーサ144は、例えば内部フィルタ124と外層フィルタ122の間、または内部フィルタ124と外層フィルタ128の間に設けることができ、前者の場合、スペーサ144と外層フィルタ122は互いに接し、後者の場合にはスペーサ144と外層フィルタ128が互いに接する。第1実施形態と同様、本実施形態においても内部フィルタ124には少なくとも一つのスリット124aが設けられる(図12(B))。図示しないが、スリット124aに替わって少なくとも一つの開口124dとそれを覆うカバー124eを設けてもよい。スリット124aとスペーサ144の配置も任意であり、各スリット124aの全体がスペーサ144と重ならいように配置すればよい。すなわち、少なくとも一つのスリット124aの一部はスペーサ144と重ならず、スペーサ144から露出する。図12(A)に示すように、スペーサ144はストライプ状に設けてもよく、あるいは図13(A)に示すように格子状に配列してもよい。あるいは図13(B)に示すように島状に形成してもよい。
スペーサ144を内部フィルタ124に接するように設けることで、内部フィルタ124のスペーサ144側に空間を形成することができる。このため、例えばスペーサ144を内部フィルタ124よりも内側に配置した場合、吸気時には内部フィルタ124の一部がフラップとしてこの空間側に開き、外気を隙間124cを通して導入することができる。一方、呼気時にはフラップは外層フィルタ128と接するため、隙間124cは完全にまたは略閉じられる(図12(C))。図示しないが、スペーサ144を内部フィルタ124よりも外側に配置した場合も同様であり、呼気時には内部フィルタ124の一部がフラップとしてこの空間側に開き、ユーザから吐き出されるエアロゾルなどを隙間124cを通して排出することができる。一方、吸気時にはフラップは外層フィルタ122と接するため、隙間124cは完全にまたは略閉じられる。これにより、吸気抵抗と呼気抵抗に差を設けることができる。したがって、本実施形態に係る構造を有するマスク100も第1実施形態で述べた効果と同様の効果を奏することができる。
図示しないが、内部フィルタ124を多層構造として形成してもよい。この場合、スペーサ144が設けられる側に配置される一つまたは複数の内部フィルタ124にスリット124aまたは開口124dとカバー124eを設け、他の内部フィルタ124にはスリット124aや開口124dを設けなくてもよい。この場合でも、吸気または呼気の際に内部フィルタ124の一部がフラップとして開閉できるため、吸気抵抗と呼気抵抗に差を設けることができる。
<第3実施形態>
本実施形態では、本発明の実施形態の一つであるフィルタパッケージ134について説明する。第1、第2実施形態で述べた構成と同様または類似する構成については説明を割愛することがある。
本実施形態では、本発明の実施形態の一つであるフィルタパッケージ134について説明する。第1、第2実施形態で述べた構成と同様または類似する構成については説明を割愛することがある。
図14に示すように、フィルタパッケージ134は、第1実施形態で述べた内部フィルタ124とフェンス126を含む。任意の構成として、フィルタパッケージ134は内部フィルタ124とフェンス126を挟持する一対の外層フィルタ122、128を備えてもよい。あるいは図示しないが、フィルタパッケージ134は、フェンス126に替わり、スペーサ144が形成された内部フィルタ124を有してもよい。また、第1実施形態のマスク100のマスク本体120と同様、サイドカバー130、132やノーズフィット140を備えてもよい。さらに、フィルタパッケージ134はブリッジ142を備えてもよい。
図14に示すように、フィルタパッケージ134は、例えば綿や不織布などで形成されて袋状の形状を有するマスク本体104を備えるマスク102のポケット104aに着脱することができる。したがって、その形状はポケット104aに収容できるように調整される。フィルタパッケージ134はマスク102から独立しているため、その挿入方向もユーザが任意に決定することができる。例えば、内部フィルタ124に対してフェンス126を内側に配置するか、または外側に配置するかはユーザによって決定することができる。このため、マスク102の構造に依存せず、吸気抵抗を呼気抵抗よりも大きくするか、あるいはその逆にするかという選択をユーザが決定することができる。
図示しないが、フィルタパッケージ134は、ポケット104aに収容せず、マスク本体104の一方の面または両方の面(内側および/または外側)に配置してもよい。この場合には、フィルタパッケージ134を接着剤、または粘着性を有するテープや両面テープを用いてマスク本体104に固定してもよい。
あるいは、接着剤やテープを用いず、図15に例示される補助固定具106を用いてフィルタパッケージ134を顔面に固定してもよい。補助固定具106はシリコーンゴムや天然ゴム、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、フッ素ゴムなどの弾性体を含み、弾性変形するように構成される。補助固定具106は、例えばユーザの耳の後ろに掛けて装着するための一対の開口106bを有するとともに、装着時に少なくともユーザの口と鼻の一部を露出するための開口106aを有する。開口106aと重なるようにフィルタパッケージ134を顔面と補助固定具106の間に配置することで、フィルタパッケージ134を顔面に固定して確実の口や鼻を覆うことができる。また、補助固定具106が有する弾性に起因し、顔面とフィルタパッケージ134との間の隙間を小さくすることができる。このため、内部フィルタ124に対してフェンス126をユーザと反対側(外側)に配置する場合には(図10(A))、ユーザの呼気が漏れること無く確実に内部フィルタ124を通過する。一方、内部フィルタ124に対してフェンス126をユーザ側(内側)に配置する場合には(図10(B)、ユーザの吸気時に外気が確実に内部フィルタ124を通過する。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
100:マスク、102:マスク、104:マスク本体、104a:ポケット、106:補助固定具、106a:開口、106b:開口、110:掛け紐、120:マスク本体、122:外層フィルタ、124:内部フィルタ、124a:スリット、124b:直線、124c:隙間、124d:開口、124e:カバー、126:フェンス、126a:開口、128:外層フィルタ、130:サイドカバー、132:サイドカバー、134:フィルタパッケージ、140:ノーズフィット、142:ブリッジ、142a:開口、144:スペーサ
Claims (15)
- ユーザの口と鼻を覆うように構成されるマスク本体、および
前記マスク本体に取り付けられた弾性紐を備え、
前記マスク本体は、
少なくとも一つのスリットを有する内部フィルタ、および
前記内部フィルタに隣接し、前記内部フィルタに接し、複数の開口を有し、前記内部フィルタよりも可撓性が低いフェンスを有する、マスク。 - 前記内部フィルタは、前記フェンスに対して前記ユーザ側に位置する、請求項1に記載のマスク。
- 前記前記フェンスは、前記内部フィルタに対して前記ユーザ側に位置する、請求項1に記載のマスク。
- 前記少なくとも一つのスリットは、前記フェンスの隣接する二つの開口の間と重なるように設けられる、請求項1に記載のマスク。
- 前記少なくとも一つのスリットは、前記少なくとも一つのスリットの両端を結ぶ直線と前記少なくとも一つのスリットによって囲まれる領域がフラップとして機能するように設けられる、請求項1に記載のマスク。
- 前記内部フィルタと前記マスクを挟む一対の外層フィルタをさらに備える、請求項1に記載のマスク。
- 前記内部フィルタは不織布を含む、請求項1に記載のマスク。
- 前記不織布は帯電されている、請求項7に記載のマスク。
- 前記フェンスは、前記ユーザの前記口と前記鼻の少なくとも一部を覆うように自立した形状を有する、請求項1に記載のマスク。
- 少なくとも一つのスリットを有する内部フィルタ、および
前記内部フィルタに隣接し、前記内部フィルタに接し、複数の開口を有し、前記内部フィルタよりも可撓性が低いフェンスを有する、マスクに装着するためのフィルタパッケージ。 - 少なくとも一つのスリットは、前記フェンスの隣接する二つの開口の間と重なるように設けられる、請求項10に記載のフィルタパッケージ。
- 前記少なくとも一つのスリットは、前記少なくとも一つのスリットの両端を結ぶ直線と前記少なくとも一つのスリットによって囲まれる領域がフラップとして機能するように設けられる、請求項10に記載のフィルタパッケージ。
- 前記内部フィルタは不織布を含む、請求項10に記載のフィルタパッケージ。
- 前記不織布は帯電されている、請求項13に記載のフィルタパッケージ。
- 前記フェンスは、ユーザの口と鼻の少なくとも一部を覆うように自立した形状を有する、請求項10に記載のフィルタパッケージ。
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