JP4767248B2 - 変形可能な頬部分を有する非エラストマー呼吸用マスク - Google Patents

Description

本発明は、頬のところが内側に容易に撓むことによって人の顔面上で良好なフィットを維持するマスク本体を有する呼吸用保護具に関する。

呼吸用保護具の面体は、着用者の顔面に当接して静止し、着用者の顔の皮膚に当接してシールを形成する軟質で追従性のある材料（通常は、ゴム）から製造されてきた。ゴムは、典型的には、フィルタおよび排気弁を支持できるように厚い。例えば、特許文献１（マッソン（Ｍａｔｈｅｓｏｎ））および特許文献２（マカリスター（ＭｃＡｌｉｓｔｅｒ）ら）を参照されたい。しかし、厚いゴム面体によって、呼吸用保護具は重く装着感の悪いものになり得る。更に、厚いゴムでは、材料および製造コストが増大する。しかし、ゴムを薄くすると、特に、呼吸用保護具を装着しながらハーネスを締め付けるとき、マスクは、使用者の顔面上に崩壊する傾向を有する場合がある。

構造的一体性が低減するという犠牲を払わずに面体をより軽くするため、面体に薄い剛性構造部品が組み込まれてきた。これらの剛性構造部品は、通常、射出成形で製造され、「剛性インサート」と称されることが多い。剛性インサートは、フィルタカートリッジおよび弁を支持するのに十分な構造を提供する。マスクが着用者の鼻および口を覆ってぴったりフィットすることを可能にするために、人の顔面に追従する軟質で追従性のある材料が剛性インサート上又は剛性インサートの周囲に配置される。剛性インサートを軟質で追従性のある部分と共に使用すると、特に、本質的にマスク本体全体に厚いゴムを使用してフィルタカートリッジと弁を支持した以前のマスクと比較して、マスクはより軽く、装着感のよいものになる傾向がある。剛性インサートを追従性のある接顔部材と共に使用するマスクが、特許文献３（グリーソン（Ｇｌｅａｓｏｎ）ら）、特許文献４（フロイント（Ｆｒｅｕｎｄ））、特許文献５（バーンズ（Ｂｕｒｎｓ）ら）、および、２００３年１１月２１日に出願され、「呼吸用保護具の面体、および別々の金型を使用して面体を製造する方法（“Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ Ｆａｃｅｐｉｅｃｅ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ａ Ｆａｃｅｐｉｅｃｅ Ｕｓｉｎｇ Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｍｏｌｄｓ”）」と題された特許文献６に示されている。

剛性インサートを軟質で追従性のある部分と共に使用するマスクの方が軽く、装着感のよい傾向があるが、それにもかかわらず、それらは製造が幾分複雑になる可能性がある。剛性インサートを使用するマスクは、複数の部品、および、インサートを軟質で追従性のある接顔部に気密に接合する追加の工程を必要とする。これらの追加の部品および組立工程の必要性によって製造コストが増大し得る。
米国特許第２，６５２，８２８号明細書 米国特許第４，１５５，３５８号明細書 米国特許第６，０１６，８０４号明細書 米国特許第５，５９２，９３７号明細書 米国特許第５，０６２，４２１号明細書 米国特許出願第１０／７１９，９５９号明細書

本発明は、マスク本体を作り出すための厚い面体、複数の部品、および、複数の製造工程の必要性を克服できる、新規な呼吸用マスクを提供する。カートリッジを十分に支持することを可能にするために厚いゴム面体を使用した既知の呼吸用保護具とは異なり、マスクがフィルタカートリッジを十分に支持でき、しかも、マスクが人の鼻を覆って頬部分および顎部分でぴったりと快適にフィットすることを可能にするのに十分な可撓性を有することができるように、本発明は、十分な剛性があって、しかも頬のところに変形可能な、より薄い材料を使用してもよい。剛性インサートと軟質で追従性のある部分を使用したマスクとは異なり、本発明は、複数の面体部品および複数の製造工程を使用することなく、着用者の顔面に良好に接触することができる。

簡潔に要約すると、本発明は、剛性インサートがなく、非エラストマーであり、人の鼻および口を覆ってフィットするように構成されているマスク本体を備える呼吸用マスクを提供する。マスク本体は、鼻部分、顎部分、第１および第２の頬部分、並びに、鼻部分から顎部分まで延びる軸を有する。マスク本体が静止状態に保持され、鼻部分と顎部分に力が及ぼされると、第１および第２の頬部分が軸を中心として互いの方に動くことができるように、マスク本体は変形するように構成されている。呼吸用マスクは、また、着用者の顔面でマスクを支持することを助けるハーネスも備える。

指摘したように、既知のマスクは、厚いエラストマーゴムを使用するか、又は、剛性インサートをエラストマータイプのフェースシールと共に使用することにより、鼻を覆って頬および顎の周囲で良好なフィットを達成した。対照的に、本発明は、フィルタ要素および弁をマスク本体に十分に取り付けることを可能にする剛性構造インサートを有していないが、それにもかかわらず、着用者の顔面の頬部位で、並びに、鼻を覆って顎の周囲で良好なフィットを提供することができる。本発明のマスク本体は、マスクの鼻部分から頬部分まで延びる軸を中心としてかなりの撓みを示す。マスクが着用されているときに起こるように、着用者の顔面上でマスク本体を支持するストラップに張力が加わり、鼻部分および顎部分に反力が及ぼされると、頬部分は互いの方に内側に撓む。このたわみの形態によって、着用者の顔面上で良好なフィットを達成することが可能になる。着用者の顎が動いている時、このフィットを維持することができる。例えば、マスクを着用している時、マスク使用者が話をしても、マスクと頬部分の間に、まだ十分な接触を達成することができる。本発明のマスクを使用するとき、顎の伸張は頬部分を互いの方に引き寄せるため、ぴったりしたフィットがまだ維持される。

本発明の前記および他の利点を本発明の図面および詳細な説明において、より完全に図示し、説明するが、ここで、同様の参照番号は類似の部品を示すのに使用される。しかし、図面および説明は、例示を目的とするに過ぎず、本発明の範囲を不当に限定するように解釈すべきではないことを理解されたい。

用語集
本文献に使用される用語は、以下に記載する意味を有する：
「キャリッジ」は、ストラップおよびマスク本体に取り付けられ、使用時に着用者の顔面上でマスク本体を支持することを助ける構造部品（および／又は、部品の組み合わせ）を意味し；
「中心部分」は、マスク本体の鼻部分、顎部分、および頬部分の略中心に位置するマスク本体の部分を意味し；
「頬部分」は、マスク本体が着用されているとき、着用者の顔面の頬領域を覆って配置され、頬領域と接触していてもよいマスク本体の部分を意味し；
「顎部分」は、マスク本体が着用されているとき、着用者の顔面の顎領域を覆って配置され、顎領域と接触していてもよいマスク本体の部分を意味し；
「弾性限界」は、材料が受け、且つ、応力から解放されたとき、まだその元の形態に戻ることができる歪の限界を意味し；
「外部気体空間」は、人に着用されているときマスク本体を取り囲み、呼気がマスクの内部気体空間を出た後、それを最終的に受け入れる周囲大気気体空間を意味し、
「曲げ弾性率」は、ＡＳＴＭ７９０−０３、「無補強および補強プラスチックおよび電気絶縁材料の曲げ特性の標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｆｌｅｘｕｒａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｕｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ａｎｄ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」に準拠して決定される曲げ弾性率を意味し、
「ハーネス」は、呼吸マスクの一部を形成し、人の顔面上でマスクを支持する役割をするデバイスを意味し、
「一体」は、後で一緒に接合される２つ以上の別々に製造された部品ではなく、同時に１個のものとして製造されていることを意味し、
「内部気体空間」は、マスクが着用されているとき、マスク本体と人の顔面との間に存在する空間を意味し、
「マスク本体」は、人の鼻および口を覆ってフィットするように形成され、外部気体空間から分離した内部気体空間を画定することを助ける構造部材を意味し、
「非エラストマー」は、弾性限界における伸びが約１０％未満である材料を意味し、
「鼻部分」は、マスクが着用されているとき、人の鼻の鼻梁を覆って延びるマスク本体の部分を意味し、
「呼吸用マスク」は、人の顔面に着用され、その人に濾過された清浄な空気を供給するように構成されているデバイスを意味し、
「剛性インサート」は、着用者の顔面と接触し、着用者の顔面に概ね適合する追従性のより大きい部分に接合されるのと同時に、フィルタカートリッジおよび排気弁などの流体連通構成要素を取り付けるのに十分な構造を提供するために、呼吸用マスクに使用されてきた比較的堅い構造部材を指し、
「ストラップ」は、曲げ易い材料の細長く狭い細片又はコードを意味する。

本発明の実施において、軽量な可能性があり、組立が容易な可能性があり、比較的少数の部品しか必要としない可能性があり、着用者の顔面に対して良好な顔面接触を維持できる可能性がある新規な呼吸用マスクを提供する。

図１は、それぞれ、鼻部分１４、顎部分１６、並びに、第１および第２の頬部分１８および２０を備えるマスク本体１２を有する呼吸用マスク１０を示す。マスク１０は、人の着用者の鼻および口を覆ってフィットするが目は覆わず、そのため、「半面マスク」と称されることが多い。キャリッジ２２を備えるハーネス２１は、マスク本体１２に中心開口部（図示せず）の位置で取り付けられている。呼気をマスク内部から排出することを可能にするため、中心開口部に排気弁（同様に、図示せず）が配置されている。ハーネス２１は、また、使用中、着用者の顔面上でマスク本体１２を支持することを助けるため、キャリッジ２２に取り付けられる少なくとも１つのストラップ２４も備える。ストラップ２４は、人の鼻および口を覆って適切なフィットを維持するため、ストラップの開放端を一緒に固定することを可能にするバックル２６に係合してもよい。ストラップ２４は、それに応じて長さを調節できるように、キャリッジ２２の案内面に摺動可能に挿通されてもよい。必要に応じて、ストラップを永久的に取り付けることもできる。呼吸用マスク１０は、また、着用者が空気を吸入する前に空気を濾過するため第１および第２のフィルタカートリッジ２８および３０も備える。フィルタカートリッジ２８および３０は、蒸気をおよび／又は空気によって運ばれる粒子をそれぞれ除去する、粒子フィルタ媒体および／又は気体フィルタ媒体を備えてもよい。着用者の肺を使用して、呼吸に適した空気をフィルタカートリッジを通して吸い込むため、マスク１０は「陰圧」半面マスクと称される。

図２は、どのようにしてマスク本体１２の第１および第２の頬部分１８および２０が内側に撓み、マスク着用者によるフィットの改善の達成を可能にすることができるかを示す。図２（および図３）では、実線表示は撓んでいない状態のマスクを示し、想像線表示は撓んだ状態のマスク形状を示す。マスク本体１２の鼻部分および顎部分１４および１６に反力が加えられると、頬部分１８および２０は矢印の方向に撓む。マスクが着用者の顔面に装着され、ストラップ２４から張力が加えられると、鼻部分１４および顎部分１６に及ぼされる力が起こり得る。ストラップが頬部分１８および２０を直接「強く引」かなくても、撓みが起こり得る。頬部分１８および２０の内側への撓みは、マスク本体１２が着用者の顔面への適切なフィットを維持することを確実にするのに役立つ。この特徴は、マスクが着用されているとき、汚染物質がマスクの内部気体空間に偶発的に入らないようにすることができる。

キャリッジ２２は、マスク本体１２の中心に取り付けられているため、ストラップ２４の張力からの力は、マスク本体１２の中心に作用し、そのため、それを着用者の顔面の方に略均一に押圧する。ストラップがマスク本体の非中心（マスク本体の側部など）に作用する力を及ぼすように、本発明によりキャリッジ２２を作ることができるが、それにもかかわらず、本発明のマスク本体は、このような取り付けがなくても頬部分１８および２８を内側に引き寄せる能力を有する。本発明では他のキャリッジも検討され、他の位置に取り付けられてもよい。好適な場合がある他のキャリッジの例は、例えば、米国特許第５，０６２，４２１号明細書（バーンズ（Ｂｕｒｎｓ）ら）、米国特許第５，５９２，９３７号明細書（フロイント（Ｆｒｅｕｎｄ））、米国特許第６，５９１，８３７号明細書（バイラム（Ｂｙｒａｍ））、および、米国特許第６，４５７，４７３号明細書（ブロストロム（Ｂｒｏｓｔｒｏｍ）ら）に記載されている。或いは、頬部分を着用者の頬に当接するように引き寄せるために、頬部分にストラップを接続することができる（例えば、米国特許第６，０１６，８０４号明細書（グリーソン（Ｇｌｅａｓｏｎ）ら）を参照されたい）が、本発明では必ずしもその必要はない。

図３は、鼻部分１４から顎部分１６まで延びる軸３２を中心とする頬部分１８および２０の撓みを示す。図示されるように、頬部分１８および２０は、頬部分が撓んだ位置にあるとき、互いの方に軸を中心として回動する。マスク本体の頬部分１８および２０に取り付けられる第１および第２のフィルタカートリッジ２８および３０も同様に、それぞれ頬部分１８および２０と一緒に内側に動く。撓みは、それぞれ鼻部分と顎部分１８および２０に及ぼされる力の結果として起こる。図示されているこの実施形態では、これは、ストラップ２４からの張力がキャリッジ２２に伝達されてマスクの中心部分で作用する力を作り出し、着用者の顔面の鼻部分と顎部分にマスク本体１２が押し当てられ、ここで反力が作用する結果として起こる。

呼吸用マスク構成で典型的なように、フィルタカートリッジは、マスク本体の両側に接合されており、フィルタカートリッジがマスク本体に固定されるところに位置する吸気弁３４を有する。呼吸用マスク１０を使用するとき、着用者の肺は、周囲環境からフィルタカートリッジ２８および３０、および従って吸気弁３４を通して空気を吸い込み、そのため空気は内部気体空間に入ることができる。この濾過された空気は、後で、着用者に吸入される。次いで、呼気は排気弁（図示せず）を通過して外に出て、外部気体空間に入る。排気弁は、キャリッジ２２の後ろのマスク本体１２の中心に配置されている。着用者が吸い込む前に吸気が全て濾過されることを確実にするため、マスク本体が着用者の顔面にぴったりした、又は略気密のフィットを維持することが重要である。本発明は、―図２および図３に示されるように頬部分を内側に撓ませる能力を有するため―このようなフィットの達成を可能にすることができ、そのためマスク本体の周縁部での空気の漏れがほとんど又は全く起こらない。図３に示すように、マスク本体は、快適で確実なフィットの達成を更に可能にするため、エラストマー又は薄い熱可塑性フィルムなどの軟質で変形可能な材料から製造される周縁部フェースシール３６を備えてもよい。更に快適になるように、且つ、着用者の鼻を覆うシールを改善するため、更に、マスク本体内部の鼻部分１４に発泡材料（図示せず）を適用してもよい。また、マスクが着用されているとき、発泡体は、使用者によってはその顔面の凹状領域にフェースシールを押し込むこともできる。

本発明を、第１および第２のフィルタカートリッジを有する半面マスクとして説明してきたが、呼吸用マスクは他の形態であってもよい。例えば、マスクは、例えば、米国特許第６，２７７，１７８号明細書（ホルムキスト−ブラウン（Ｈｏｌｍｑｕｉｓｔ−Ｂｒｏｗｎ））に示されているように、中心に取り付けられる単一のフィルタカートリッジを有することができる。更に、本発明は、清浄空気ホースがフィルタカートリッジではなくマスク本体に取り付けられる電動空気供給源に関連して使用することができる―例えば、米国特許第６，５７５，１６５号明細書（クック（Ｃｏｏｋ）ら）を参照されたい。この場合、マスク本体に、電動空気供給源の取り付けを可能にする機構が設けられ、その機構は、例えば、任意選択的なフィルタカートリッジの取り付けも可能にし得る差し込み嵌合とすることができる。

本発明に使用されるマスク本体は、非エラストマーである。好ましくは、マスク本体の製造に使用される材料の弾性限界（即ち、応力を完全に解放した時、材料が永久歪の残留なく維持できる最大の応力）における伸びは約５％未満、更に好ましくは約２％未満、更により好ましくは約１％未満である。荷重が塑性変形又は回復不可能な変形を開始するのに十分なとき、材料はその弾性限界を超えたと言われる。好ましくは、マスク本体を製造する材料の曲げ弾性率は約５０メガパスカル（ＭＰａ）より大きく、更に好ましくは約５００ＭＰａより大きく、更により好ましくは約１０００ＭＰａより大きい。上限では、マスク本体の曲げ弾性率は約４０００ＭＰａ未満である。呼吸用マスクを着用しているとき、ストラップは、典型的には約１０〜２０ニュートン（Ｎ）の力を加え、マスクが人の鼻および口を覆って十分にフィットすることを可能にする。後述のマスク本体撓み計試験（Ｍａｓｋ Ｂｏｄｙ Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ Ｔｅｓｔ）に準拠して試験するとき、マスク本体に５Ｎの力を加えると、マスク本体は、好ましくは、少なくとも５ミリメートル（ｍｍ）の撓みを示す。更に好ましくは、後述のマスク本体撓み試験（Ｍａｓｋ Ｂｏｄｙ Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ）に準拠して、マスクに５Ｎの力を加えると、本発明のマスクは、少なくとも１０ｍｍの撓みを示す。本発明に使用されるマスク本体（弁、カートリッジ、ハーネス、フェースシールおよび発泡体、並びにガスケットなどの付属部品が全くない―本明細書では「裸のマスク本体（ｎａｋｅｄ ｍａｓｋ ｂｏｄｙ）」と称される）は、好ましくは軽量であり、重量が約３５グラム以下であり、更に好ましくは３０グラム以下であり、更により好ましくは２５グラム以下である。典型的には、裸のマスク本体の重量は、１０グラムより大きい。更に、マスク本体は、好ましくは比較的薄く、好ましくは平均厚さが約２ｍｍ未満、更に好ましくは１．６ｍｍ未満、および更により好ましくは１．２ｍｍ未満である。下限では、マスク本体の厚さは、典型的には約０．５ｍｍより大きい。

マスク本体は、所望の形状の雄型で成形される熱成形可能なポリプロピレンのようなポリマー材料などのプラスチックから構成することができる。「ポリマー」の用語は、本明細書では、ポリマーの含有を意味するのに使用される。使用され得る他のポリマーの例には、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、スチレン樹脂、ポリウレタン、フルオロポリマー、セルロース系材料、および、このようなポリマーの組み合わせ、および、おそらくはブレンドが挙げられる。熱成形の他に、他のプラスチック成形法（射出成形など）でマスク本体を製造することができる。熱成形されたマスク本体に平面状で円形の開口部を設けることができ、その中心のものは、マスク本体の中心部分から突出し、円筒状の「直立部（ｕｐ−ｓｔａｎｄ）」又は隆起を作り出す。残りの２つの平坦な開口部は、マスク本体の両側の頬部分に位置する。マスク本体を一体の本体又はカップとして形成することができ、これは、全体として、人の顔面の輪郭に概ねフィットするように好適に付形される表面から成形されてもよい。このカップに副次的操作（穿孔）を施してマスク本体から材料を除去し、排気弁および吸気弁、並びに、フィルタカートリッジ取り付けのための開口部を作り出してもよい。

取り付けが行われる領域に構造的補強を付与するようにマスク本体を成形することができる。例えば、カップが内側に、又は、さもなければフィルタカートリッジ若しくはキャリッジの重量（若しくは、おそらくは衝突）に応答して崩壊しないように又は逸れないように、開口部が位置する領域の周りに同心状の環又は隆起を形成し、マスク本体がこれらの位置で、より堅くなるようにしてもよい。

汚染された環境でマスク本体が適切に使用されることを可能にするため、および、このような用途に必要なフィット試験および性能試験に合格するように、吸気弁、ハーネス又は頭部懸架装置、フェースシール、ガスケット、およびフィルタカートリッジなどの構成要素をマスク本体に取り付けることができる。前述のように、ハーネスキャリッジをマスク本体の中心に取り付けることができる。キャリッジは、排気弁に保護カバーを提供すると同時に、頬部位の２つの略平面状の円形開口部を露出したままにすることができる。マスク本体に形成される円筒状の直立部の下側に配置される円形の構造により、キャリッジをマスク本体に接続することができる。例えば、射出成形品とすることができる排気弁ベースを、直立部によって画定される中心開口部に挿入することにより、キャリッジを所定の位置に保持することができる。排気弁ベースをマスク本体の内側から、直立部によって画定される円筒状の開口部に挿入することができる。排気弁ベースは、同様に円筒状で、円筒状の直立部によって画定されるスリーブ内にぴったりと嵌合することができる。マスク本体にぴったり当接するようにキャリッジを引き寄せることを助けるため、半径方向に延びるフランジをベースに設けることができる。排気弁ベースは、マスク本体の内側から直立部の中に延び、マスク本体はその２つの間に挟み込まれる。排気弁ベースは、更に、排気弁ダイアフラムのための密封面を保持し、提供するように設計されてもよく、このダイアフラムは、ダイアフラムの穴に挿通される、成形された中心支柱によってベース上に保持される。噛み合い作用が起こるように、部品を付形することができる。

取り付けられたハーネスは、例えば、キャリッジの案内面に挿通される弾性ストラップを備えてもよい。ストラップは、例えば、編組されたもの、編成されたもの、ゴム、又は皮革などとすることができ、人の顔面上でマスク本体を支持することを助ける、本質的にどのような形態をとってもよい。ストラップは、好ましくは弾性があり、頭頂部（ｃｒｏｗｎ）部材、頭部離被架、又はパッドに更に接合されてもよい。

フィルタカートリッジは、２００２年９月２３日に出願され、「フィルタ材料の周囲に熱成形されたハウジングを有するフィルタ要素（Ｆｉｌｔｅｒ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｔｈａｔ Ｈａｓ Ａ Ｔｈｅｒｍｏｆｏｒｍｅｄ Ｈｏｕｓｉｎｇ Ａｒｏｕｎｄ Ａ Ｆｉｌｔｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ）」と題された米国特許出願第１０／２５２，６２３号明細書に記載されるように構成することができる。マスク本体の両側の頬部位に位置する２つの平坦な円形部分にフィルタカートリッジを熱融着させることができる。マスク本体とフィルタカートリッジハウジングの両方の合わせ面を同時に加熱し、所望の温度のときに熱源を取り外し、冷却されるまで部品を一緒に合わせておくことにより、この中心接続を達成することができる。本発明では、例えば、化学的、機械的、又は他の好適な手段を使用してカートリッジをマスク本体に取り付ける、本質的にどのような方法も検討される。取り付けは永久的であってもよく、又は、カートリッジは取り替えが可能となるように、取り外し可能とすることができる。フィルタカートリッジは、気体および／又は粒子フィルタ媒体を含んでもよい。気体フィルタ媒体の例には、米国特許第６，３９１，４２９号明細書（センクス（Ｓｅｎｋｕｓ）ら）、米国特許第６，３４４，０７１号明細書（サイモン（Ｓｉｍｏｎ）ら）、および、米国特許第５，４９６，７８５号明細書（アブラー（Ａｂｌｅｒ））に記載されるような活性粒子の吸着床を挙げることができる。米国特許第６，６２７，５６３号明細書（ヒューバティ（Ｈｕｂｅｒｔｙ））、米国特許第６，５６２，１１２号明細書（ジョーンズ（Ｊｏｎｅｓ）ら）、米国特許第６，４９２，２８６号明細書（ベリガン（Ｂｅｒｒｉｇａｎ）ら）、並びに、米国特許第６，４５４，９８６号明細書および米国特許第６，４０６，６５７号明細書（アイツマン（Ｅｉｔｚｍａｎ）ら）は、フィルタカートリッジに使用できる粒子フィルタ媒体の例（例えば、メルトブローン極細繊維の不織布繊維ウェブエレクトレット）を開示している。

マスク本体撓み試験
着用時にフェースマスクに掛かる載荷力（ｌｏａｄｉｎｇ ｆｏｒｃｅｓ）を模倣する荷重をマスクに加えることにより、マスク本体の撓みを決定した。本体が外向きのマスク外部上で支持されている時の、鼻部分および顎部分に加えられる荷重に応答するマスク本体の横方向の撓みを測定した。荷重を合計の力としてＮで記録し、撓みをｍｍで記録した。頬部分の外周縁部の２点間のマスク本体の顔面にフィットする開口部に対応する、本体における位置でマスク本体の撓み測定を行った。鼻部分と顎部分によって画定される軸に沿ってマスク本体に荷重を加えた。

上クロスヘッドに取り付けられる２５００Ｎのロードセルが装備された、改良された引張試験機（英国、フェアハムのロイド・インスツルメンツＬＲＸ５Ｋ（ＬＬＯＹＤ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＬＲＸ５Ｋ， Ｆａｒｅｈａｍ， Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ））を使用して試験を行った。下方に延びるＴ形の延長プローブをロードセルに嵌めた。長さ１６０ｍｍのプローブの底部の中心に円筒状の棒（外径１２．５ｍｍ）が取り付けられ、その棒は、クロスヘッドの移動方向に垂直な向きに配置された。棒は、長さがマスク本体の鼻部分と顎部分の間の距離より大きく、マスク本体が引張試験機の下固定具に取り付けられたとき、鼻部分および顎部分と整列していた。引張試験機の下固定具は、プレートの面が上クロスヘッド上の延長プローブの棒に平行になるように固定された、直径１０センチメートル（ｃｍ）の丸いプレートであった。

マスク本体の開口部が上クロスヘッドに面するようにして、試験するマスク本体の外面を底部固定プレートの中心に配置した。更に、クロスヘッドが下方を指し示すとき、ロードセルプローブ上の棒がマスク本体の鼻部分および顎部分と整列するような向きにマスク本体を配置した。試験中ずっとその向きを維持することを確実にするため、パテ又はホットメルト接着剤を使用して、マスク本体を底部プレートに取り付けた。撓み測定を行うため、垂直な棒がマスク本体の鼻部分および顎部分とちょうど接触するまで上クロスヘッドを下げた。マスク本体の最外縁と垂直棒取り付け部との距離を測定した；これを撓みゼロと見なした。クロスヘッドを更に下げて（ヘッド速度１０ｍｍ／分）、マスク本体の最外縁の間の距離の変化を測定した。幾つかの荷重レベルについて、撓み対荷重のプロファイルが決定されるまで、この手順を繰り返した。

以下の実施例は、本発明の特徴、利点、および他の詳細を更に例示するために選択されたに過ぎない。しかし、実施例はこの目的に役立つが、使用される特定の成分および量、並びに、他の条件および詳細は、本発明の範囲を不当に限定するように解釈されるべきではないことを明確に理解されたい。

非エラストマーマスク本体、エラストマーフェースシールリング、弁体、弁カバー、キャリッジ、発泡体鼻梁、フィルタカートリッジ、およびハーネスを使用して、図面に示されている呼吸用マスクを組み立てた。マスク本体は、真空成形装置（英国ハーペンデンのフォーメック・インターナショナル社（Ｆｏｒｍｅｃｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｔｄ Ｈａｒｐｅｎｄｅｎ ＵＫ）から入手可能）を使用して、熱成形可能なポリプロピレン（ＰＰ）の厚さ１．５ｍｍのシート（オランダ、ホーフドロープのバーゼル・ポリオレフィンズ社（Ｂａｓｅｌｌ Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｈｏｏｆｄｄｏｒｐ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）製の「アドフレックス（Ａｄｆｌｅｘ）」Ｑ１００Ｆ）から形成された。マスク本体の成形に使用した材料は、曲げ弾性率１１７２ＭＰａ、軟化点１７０℃であった。マスク本体を成形するため、熱成形可能なＰＰシートの３０ｃｍ×２７ｃｍセクションを枠固定具内に位置決めし、約１７０℃（材料の軟化点）に加熱し、成形型（ｍｏｌｄ ｆｏｒｍ）に被せた。その後、枠固定具の内寸に近似する平坦な表面に取り付けられた成形型を上昇させて軟化したシートに入れ、シートが金型上に引き下げられて金型とシートがぴったりとフィットするように、ポートを通して金型および支持体表面に真空を提供した。冷却後、シートを金型から分離し、フィルタカートリッジの取り付け用に設ける直径２１ｍｍのポートをマスク本体に切り込んだ。更に、排気弁およびキャリッジアセンブリの取り付けを可能にするため、カップの前面の３８ｍｍのポートをマスク本体に切り込んだ。余剰の材料をマスク本体の周縁部から切り取り、そこから３〜１０ｍｍの周縁部縁又はフランジが突出するようにした。マスク本体は、最大外幅約１４０ｍｍ、深さ６０ｍｍの、顔面にフィットする略平面状の開口部を有した。完成したマスク本体の厚さは、平均約１．２ｍｍ、裸のマスク本体の重量は約２０ｇであった。周縁部の周囲のフランジにエラストマーフェースシールリングを取り付けた。環状のフェースシールリングは、０．３ｍｍの熱可塑性エラストマーのシート（イタリア、フォルリ（Ｆｏｒｌｉ， Ｉｔａｌｙ）のＳｏＦｔｒ ＳｐＡ製の「ラプレーン（Ｌａｐｒｅｎｅ）」８３Ｆ０００７４６）から切り取り、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）シートでエラストマー表面を保護し、圧力と熱を加えることによってカップの縁に熱融着させた。シールリング幅は公称３０ｍｍであり、これは約７０ｍｍのマスク本体内部への開口部を提供した。排気弁カバーおよびヘッドバンド取り付け要素を備えるキャリッジがマスクの中心部分に取り付けられ、張力が加えられるときのヘッドバンドアセンブリの載荷点の役割をした。３Ｍ ６０００シリーズ気体および蒸気呼吸用保護具（３Ｍ ６０００ ｓｅｒｉｅｓ Ｇａｓ ＆ Ｖａｐｏｒ ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒ）に使用されているもののような弁を、円筒状の接続特徴を使用して、マスク本体の中心部分に取り付けた。弁およびダイアフラムアセンブリをマスク本体の内側を通して、中心に配置されている円形の直立部に嵌合させた。射出成形品（オランダ、シッタードのユーロ・ペトロケミカルズＢ．Ｖ．、スタミーランＰ４８Ｍ１０ ＰＰ サビック（Ｓｔａｍｙｌａｎ Ｐ４８Ｍ１０ ＰＰ ＳＡＢＩＣ， ＥｕｒｏＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｂ．Ｖ．， Ｓｉｔｔａｒｄ， Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）から製造）を、直立部を覆うように挿着することによってアセンブリを所定の位置に保持した。弁カバーがその下側に、マスク本体の中心部分の直立部を覆って嵌設される円筒状の要素を有するように弁カバーを付形し、マスク本体材料をそれと、弁およびダイアフラムアセンブリとの間に挟み込んだ。フィルタ、および、ヘッドバンドを保持する案内面特徴を収容するため、側部に凹状の要素を有する略垂直な構造をこの円筒状要素の頂部に取り付けた。シリコーンダイアフラム弁のための密封面を保持し、提供するように、弁構成要素を設計した。

マスク本体の弁アセンブリ点にキャリッジを固定した。懸架システムは、１２本のストランドを編組した幅１２ｍｍの綿／ポリエステル／ＰＩＰ弾性体（米国ポータケットのプロビデンス・ブレイド社（Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｅ Ｂｒａｉｄ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｐａｗｔｕｃｋｅｔ， ＵＳＡ））、長さ１ｍからなったが、それを射出成形されたキャリッジ／弁カバー内の案内面に挿通させ、各端部において、３Ｍ ６０００シリーズ気体および蒸気呼吸用保護具（３Ｍ ６０００ ｓｅｒｉｅｓ Ｇａｓ ＆ Ｖａｐｏｒ ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒ）に使用されているバックルで端部を保持した。次いで、これらのバックルを射出成形された頭部離被架／パッド内の好適な特徴に嵌合させる。

マスクの組立を完成させるため、２００３年１１月２１日に出願され、「呼吸用保護具面体、および、別々の金型を使用して面体を製造する方法（Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ Ｆａｃｅｐｉｅｃｅ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ａ Ｆａｃｅｐｉｅｃｅ Ｕｓｉｎｇ Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｍｏｌｄｓ）」と題された米国特許出願第１０／７１９，９５９号明細書に全般に記載されているもののようなフィルタを、カップの内側からフィルタベースに挿入される３つのローブのある差し込み接続を使用してマスク本体に取り付けた。これらのフィルタは、活性炭を含有し、公称１００ｍｍ×７０ｍｍで形状が横長形（ｏｂｌｏｉｄ）であった。また、発泡体鼻梁要素をマスク本体の狭い鼻部位に対称的に位置決めした。連続気泡ポリエーテルポリウレタンフォーム（英国ウェリングバラのフォーム・テクニクス、ＦＴ−４０Ｓ（ＦＴ−４０Ｓ Ｆｏａｍ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， Ｗｅｌｌｉｎｇｂｒｏｕｇｈ， ＵＫ））は、長さ１２０ｍｍ、幅２０ｍｍ、厚さ７ｍｍであり、接着剤でカップの内面に取り付けられた。

欧州規格ＥＮ４０５：２００１に準拠し、運動している被験者で呼吸用マスクの顔面漏れを成功裏に試験した。組み立てられたマスクのフィットは、着用者の顔面に装着されたとき、マスク本体の締め付け作用により有利であった。マスクが着用されているときに期待され得る、載荷時の３つのマスクの平均結果についての撓み測定値を図４に示す。図示されるように、本発明のマスクは締め付けるように撓み、これは着用者にとって有利である。マスク本体は、更に、慣用的なエラストマーマスクよりも質量が軽く、簡単に、即ち、真空成形プロセスにより、単純で誰にでもフィットする（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ−ｆｉｔｔｉｎｇ）形状を有するように製造できる。

本発明は、本明細書に具体的に開示されていない要素がなくても好適に実施され得る。

背景技術の項のものを含む、前記に引用された全ての特許および特許出願は、参照によりその内容全体が本明細書に援用される。

本発明は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を取り得る。従って、本発明は、前述に限定されるのではなく、冒頭の特許請求の範囲に記載される限定およびその均等物によって調整されることを理解されたい。

本発明による呼吸用マスク１０の正面図である。 第１および第２の頬部分１８および２０の撓みを示す、本発明による呼吸用マスク１０の上面図である。 同様に、第１および第２の頬部分１８および２０の撓みを示す、本発明による呼吸用マスク１０の背面斜視図である。 マスクの鼻領域および顎領域に加えられる力に応答する、頬部分の撓みをミリメートル（ｍｍ）で示すグラフである。

Claims (3)

1. （ａ）剛性インサートがなく、非エラストマーであり、人の鼻および口を覆ってフィットするように構成されたマスク本体であって、鼻部分、顎部分、第１および第２の頬部分、並びに、前記鼻部分から前記顎部分まで延びる軸を有するマスク本体であり、マスク本体が静止状態に保持され、前記鼻部分と顎部分に力が及ぼされると、前記第１および第２の頬部分が前記軸を中心として互いの方に動くことができるように、変形するように構成されているマスク本体、および
   （ｂ）着用者の顔面上で前記マスクを支持することを助けるハーネス、
   を備える呼吸用マスク。
2. （ｃ）前記マスク本体に取り付けられる１つ以上のフィルタカートリッジ、
   を更に備える、請求項１に記載の呼吸用マスク。
3. 前記マスク本体の中心部分に位置する排気弁を更に備え、前記ハーネスがキャリッジおよび少なくとも１つのストラップを備え、前記キャリッジが排気弁を覆い、前記マスク本体の中心部分に固定されている、請求項２に記載の呼吸用マスク。

Images