JP5345147B2 - リビングヒンジを有する濾過フェースピースレスピレータ支持構造体 - Google Patents

Description

本発明は、その支持構造体の各側にリビングヒンジを含む、マスク本体を有するレスピレータに関する。リビングヒンジは、レスピレータのマスク本体が着用者の顎の動きによりよく適合することを可能にする。リビングヒンジはまた、単一のマスク本体が、様々な顔の大きさにより良く適合することを可能にすることがある。

レスピレータは、（１）不純物又は汚染物質が着用者の呼吸器系に入ることを防ぐこと、及び（２）他の人又は物体が、着用者によって吐き出された病原体及び他の汚染物質に曝されることから守ること、という２つの一般的目的の一方のために、人の呼吸経路を覆って一般的に着用される。第１の状況では、レスピレータは、空気が着用者にとって有害な粒子を含んでいる環境、例えば自動車車体修理工場で着用される。第２の状況では、レスピレータは、他の人又は物体に対する汚染の危険性がある環境で、例えば手術室又はクリーンルームで着用される。

いくつかのレスピレータは、マスク本体そのものが濾過機構として機能するために、「濾過フェースピース」として分類される。取り付け可能な濾過カートリッジ（例えば、米国再発行特許第３９，４９３号（Ｙｕｓｃｈａｋら）参照）又は、インサート成形された濾過要素（例えば、米国特許第４，７９０，３０６号（ブラウン（Braun））参照）と組み合わせたゴム、又はエラストマーのマスク本体を使用するレスピレータとは異なり、濾過フェースピースレスピレータは、マスク本体自体の大部分から成る濾過媒体を有し、そのため、濾過カートリッジを組み込む、又は交換する必要がない。そのため、濾過フェースピースレスピレータは、重量が比較的軽く、使い易い。

濾過フェースピースレスピレータは一般的に、２つのカテゴリー、即ち、折り畳み式レスピレータ及び成形されたレスピレータの一方に分類される。折り畳み式レスピレータは折り畳まれて保管されるが、マスクが使用のために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。折りたたみ式濾過フェースピース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（ボストック（Bostock）ら）、並びに同第６，３９４，０９０号（チェン（Chen））に示される。

対照的に、成形されたレスピレータは、顔にフィットする所望の構成へと、多少なりとも恒久的に形成され、保管及び使用中にこの構成をほぼ維持する。形成された濾過フェースピースレスピレータは通常、一般的に「形成層」と称される成形された支持シェル構造を含み、これは通常、熱結合繊維、又は透かし細工のプラスチックメッシュから作製される。形成層は主に、濾過層のための支持を提供するように設計される。濾過層に対し、形成層はマスク（着用者の顔に隣接する）の内部に存在してもよく、又はこれはマスクの外部に存在してもよく、又は内部及び外部の両方に存在してもよい。濾過層を支持するための形成層を開示する特許の例としては、米国特許第４，５３６，４４０号（バーグ（Berg））、同４，８０７，６１９号（ダイラッド（Dyrud）ら）、及び同４，８５０，３４７号（スコブ（Skov））が挙げられる。

形成されたレスピレータのマスク本体を構成する際に、濾過層は典型的には少なくとも１つの形成層に対して並置され、組み立てられた層は、例えば組み立てられた層を加熱された雄型及び雌型金型部分の間に配置することによって（例えば、米国特許第４，５３６，４４０号（バーグ（Berg））参照）、又は層を重ね合わせた関係で加熱ステージを通過させ、その後、重ね合わせた層をフェースマスクの形状へと冷間成形することによって（米国特許第５，３０７，７９６号（クロンザー（Kronzer）ら、及び米国特許第４，８５０，３４７号（スコブ（Skov））参照）、成形作業に晒される。

既知の成形された濾過フェースピースレスピレータでは、濾過層は、上記の技術のいずれによってマスク本体に組み立てられようとも、層間の境界面での繊維の交絡によって、又は繊維を成形層に結合することによって、典型的に形成層に取り付けられる。あるいは濾過層は、適切な接着剤の使用によって、その内部表面全体にわたって形成層シェルに結合されてもよい（米国特許第６，９２３，１８２号、及び同第６，０４１，７８２号（アンガドジバンド（Angadjivand）ら）参照）。既知の濾過フェースピースレスピレータはまた、マスク本体の周辺部で溶接されて、組み立てられた層を互いに接合し得る。

カナダ特許第１，２９６，４８７号 欧州特許第１，０３０，７２１号 国際公開第９６／２８２１６Ａ号 米国意匠特許第３４７，２９８号 米国意匠特許第３４７，２９９号 米国再発行特許第３１，２８５号 米国再発行特許第３７，９７４号 米国再発行特許第３９，４９３号 米国特許第３，９７１，３７３号 米国特許第４，２１５，６８２号 米国特許第４，５３６，４４０号 米国特許第４，５８８，５３７号 米国特許第４，６００，００２号 米国特許第４，７９０，３０６号 米国特許第４，７９８，８５０号 米国特許第４，８０７，６１９号 米国特許第４，８５０，３４７号 米国特許第５，３０７，７９６号 米国特許第５，３２５，８９２号 米国特許第５，４９６，５０７号 米国特許第５，６１７，８４９号 米国特許第５，６５６，３６８号 米国特許第５，８０４，２９５号 米国特許第５，９０８，５９８号 米国特許第６，０４１，７８２号 米国特許第６，１２３，０７７号 米国特許第６，３７５，８８６号 米国特許第６，３９１，４２９号 米国特許第６，３９４，０９０号 米国特許第６，３９７，４５８（Ｂ１）号 米国特許第６，３９８，８４７（Ｂ１）号 米国特許第６，４０６，６５７号 米国特許第６，４０９，８０６（Ｂ１）号 米国特許第６，４５４，９８６号 米国特許第６，４８４，７２２号 米国特許第６，５６８，３９２号 米国特許第６，６０４，５２４号 米国特許第６，７４３，４６４号 米国特許第６，７８３，５７４号 米国特許第６，８２４，７１８号 米国特許第６，８４３，２４８号 米国特許第６，８５４，４６３号 米国特許第６，８８３，５１８号 米国特許第６，９２３，１８２号 米国特許第６，９５９，７０９号 米国特許第７，００７，６９５号 米国特許第７，０１３，８９５号 米国特許第７，０２８，６８９号 米国特許第７，０６９，９３１号 米国特許第７，１１７，８６８号 米国特許第７，１８８，６２２号

上記のように、濾過フェースピースレスピレータの設計における当業者らは、成形されるマスク本体の濾過層の支持のための様々な方法を開発してきた。設計されたマスク本体は、しかしながら、一般的に、着用者の顎の動きに適合しない、動的でない構造であった。レスピレータの着用者らは、多くの場合、作業中にその同僚と話す必要がある。話しているときに生じる顎の動きにより、マスク本体の着用者の顔における位置が移動する場合がある。レスピレータが、着用者の顔におけるその望ましい位置から移動する場合、汚染した空気が未濾過のままマスク内部に入る可能性が生じ得る。加えて、顎が開くことによって、マスク本体が下方に引かれる傾向があり、鼻の上でクランピング作用を生じる。従来のレスピレータの、動的でない構造はしたがって、着用者にとって不快な状態を生じ得る。

本発明は、レスピレータが会話中に、着用者の顔に好適、かつ快適にフィットした状態に留まるように、着用者の顎の動きに適合することのできる、濾過フェースピースレスピレータを提供する必要性に対処する。この目的のために、本発明は（ａ）ハーネスと、（ｂ）（ｉ）濾過層、及び（ｉｉ）それぞれリビングヒンジを含む、第１及び第２の相対する側部を含む支持構造体、から成る、マスク本体と、を有する、濾過フェースピースレスピレータを提供する。

上記のように、従来の濾過フェースピースレスピレータのマスク本体は、通常、濾過層を支持するために、熱接着された繊維又は透かし細工のプラスチックメッシュから成る支持構造体を使用してきた。これらの従来の支持構造体は、着用者の顎の動きに動的に反応する能力を欠いていた。濾過フェースピースレスピレータの支持構造体におけるリビングヒンジの提供は、支持構造体が人の顎の動きにより良く適合することを可能にする。本発明による着用者の顎の動きに適合する能力は、マスク本体が、使用中に着用者の顔におけるその望ましい位置に、より良く留まることを可能にする場合がある。リビングヒンジの提供はまた、単一のレスピレータがより広範な顔の大きさにフィットすることを可能にする場合があり、鼻におけるクランピング作用を軽減し得る。

用語
以下に記載される用語は、定義されるような意味を有する。

「二分する」とは、２つのほぼ同等の部分に分割することを意味する。

「中心線」とは、前部（図７）から見た際に、マスクを垂直に二分する線を意味する。

「中央で分離した」とは、前部から見た際に、マスク本体を垂直に二分する線又は平面に沿って、互いに有意に分離していることを意味する。

「から成る」は、特許専門用語において標準であるその定義を意味し、「含む」、「有する」、又は「含有する」とほぼ同義である制約のない用語である。「から成る（comprises）」、「含む（includes）」、「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制約のない用語であるが、本発明は、「本質的に〜から成る」などのより狭義の用語を使用して適切に記載されることもでき、これは、本発明のレスピレータ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物体又は要素のみを除外するという点で、制約のない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、ある量の大気周囲空気を意味する。

「汚染物質」は、粒子（粉じん、ミスト、及びフュームを含む）、及び／又は、一般に粒子と見なされないことがあるが（例えば有機蒸気など）、呼気流の中の空気を含む、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。

「横断方向寸法」とは、レスピレータを前部から見た際に、レスピレータを側部から側部へと横方向に横断して延びる寸法である。

「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。

「濾過フェースピース」とは、マスク本体自体が、それを通過する空気を濾過するように設計されており、この目的を達成するために、マスク本体に取り付けるか又は成形される別個に特定可能な濾過カートリッジ又はインサート成型された濾過要素が存在しないことを意味する。

「フィルター」又は「濾過層」とは、通気性材料の１つ以上の層を意味し、この層（１つ又は複数）は、これを通過する空気流から汚染物質（粒子など）を除去するという主目的に適合される。

「濾過構造体」とは、主に空気を濾過するために設計される構造体を意味する。

「第１側部」とは、レスピレータを垂直に二分する平面から横方向に離間し、レスピレータが着用された際に着用者の頬及び／又は顎の区域に存在する、マスク本体の領域を意味する。

「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。

「妨害運動」とは、通常の使用条件下で存在する力に暴露された際に、移動を妨げる、制限する、又は奪うことを意味する。

「一体の」とは、部分（複数）が同時に単一の部分として作製され、後に互いに接合される、２つの別個に製造される部分ではないことを意味する。

「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。

「境界線」は、折り目、継ぎ目、溶接線、接合線、ステッチ線、ヒンジ線、及び／又はこれらの任意の組み合わせを意味する。

「リビングヒンジ」とは、それから一体的に延びる部材が一般的にその周囲において回転式の方法で容易に旋回することを可能にし、その結果、通常使用において部材又はヒンジジョイントに損傷を生じないような機構を意味する。

「長手方向に可動」とは、単なる指の圧力に反応して長手方向に動くことができることを意味する。

「マスク本体」とは、人の鼻及び口を覆ってフィットするように設計され、かつ外部気体空間から離てられた内部気体空間を画定するのを助ける通気性構造体を意味する。

支持構造体との関連において「部材」とは、支持構造体の構造及び構成全体に対して大きく寄与するような大きさの、個別に、かつ容易に特定可能な中実部分を意味する。

「周辺部」は、マスク本体の外側縁部を意味し、この外側縁部は、レスピレータが人によって着用された際に、着用者の顔の一般的に近位に配置される。

「プリーツ」とは、それ自体の上に折り返されるように設計された部分を意味する。

「プリーツ化された」とは、それ自体の上に折り返されていることを意味する。

「高分子」及び「プラスチック」はそれぞれ、１種又はそれより多くのポリマーを主に含み、その他の成分も含有することがある材料を意味する。

「複数の」とは、２つ以上を意味する。

「レスピレータ」とは、人によって着用され、着用者に呼吸するための清浄な空気を提供する、空気濾過装置を意味する。

「第２側部」とは、マスクを垂直方向に二分する平面、又は線から離間し（第２側部は、第１側部の反対側である）、レスピレータが着用された際に着用者の頬及び／又は顎の区域に存在する、マスク本体の領域を意味する。

「支持構造体」とは、通常の取り扱いにおいて、その望ましい形状を維持するために十分な構造的一体性を有し、これによって支持される濾過構造体の意図される形状を維持することを助けるように設計される、構造体を意味する。

「離間した」とは、物理的に分離するか、又はその間に測定可能な間隔を有することを意味する。

「横方向に延びる」とは、ほぼ横断方向の寸法に延びることを意味する。

人の顔に着用された、本発明による濾過フェースピースレスピレータ１０の正面斜視図を図示する。 広げられていない状態の、長手方向に可動の、横方向に延びる部材２６が部材２８の近傍に位置する、本発明によるマスク本体１２の側面図を例示する。 長手方向に可動の、横方向に延びる部材２６が、部材２８から離れてマスク本体を開いて広がった構成にする、マスク本体１２を例示する。 図２ｂの線３−３に沿って取られた、濾過構造体１８の断面図。 濾過構造体１８の斜視図。 部材２６、２８、４０、４６、４８、及び５０の回転移動を可能にするように、支持構造体１６’で使用され得るリビングヒンジ６４ａ、６４ｂ、の別の実施形態の側面図。 図５の５Ｅ１の内部の領域の拡大図。 本発明と共に使用され得るリビングヒンジの別の実施形態を例示する。 本発明と共に使用され得るリビングヒンジの別の実施形態を例示する。 本発明と共に使用され得るリビングヒンジの別の実施形態を例示する。 本発明と共に使用され得るリビングヒンジの別の実施形態を例示する。 異なる支持構造体１６”を有し、ノーズクリップ７２及び呼気弁７４を含むレスピレータ１０”の別の実施形態の側面図。 異なる支持構造体１６”を有し、ノーズクリップ７２及び呼気弁７４を含むレスピレータ１０”の別の実施形態の側面図。 試験中に長手方向寸法においてマスク本体１２を広げることを補助するために、これに固定され得るフィルムストリップ７６を例示する、マスク本体１２の正面図。 本発明による多層濾過構造体１８（図４）を形成するために使用されるブランクの平面図。 本発明の濾過フェースピースレスピレータ及びモルデックス（Moldex）２２００濾過フェースピースレスピレータの、負荷対引張歪みをプロットするグラフ。 本発明のマスク本体の２つの隣接する、横方向に延びる部材を、長手方向の距離にわたって分離させるために必要とされる力をプロットするグラフ。

本発明の実施において、人の顎の動きに対応してマスク本体が拡張及び収縮することを可能にする、マスク本体の相対する側部にリビングヒンジを有する濾過フェースピースレスピレータが提供される。労働者は通常、仕事上、互いに連絡を取る必要がある。しかしながら、従来の濾過フェースピースレスピレータは、着用者の顎の動きに対応する、非常に動的な運動を可能にするマスク本体を使用してこなかった。したがって、従来のレスピレータは、着用者が話しているときに、着用者の顔における位置がずれる可能性をもたらした。レスピレータの鼻部分もまた、顎が下方向へ動いた際に、着用者の鼻に対して引き下げられた。本発明は、マスク本体の各側部に１つ以上のリビングヒンジを提供することにより、これらの欠点に対処する。一実施形態において、ヒンジは、マスク本体が、呼吸マスクを着用しているときに着用者がその口を開閉する際に、場合によって、長手方向に拡張及び収縮することを可能にする。

図１は、着用者の鼻及び口を覆って着用される、成形された濾過フェースピースレスピレータ１０を図示する。レスピレータ１０は、マスク本体１２及びハーネス１４を含む。マスク本体１２は、支持構造体１６、及び濾過構造体１８を有する。支持構造体１６は、周辺部材２０、第１側部２２、及び反対側の第２側部２４を含む。支持構造体１６の透過性材料２０は、レスピレータ１０が着用された際に着用者の顔に接してもよいが、これは必須ではない。周辺部材２０は、マスク本体１２の周辺部の周囲で３６０°連続的に延び、これに隣接する、部材又は部材の組み合わせから成り得る。周辺部２０はまた、セグメント化されるか、又は不連続であってもよい。典型的に、着用者の顔は、濾過構造体１８の内側表面又は周辺部（又は追加の顔密封材料）にのみ接触し、それによって快適なフィットが達成される。したがって、濾過構造体１８の周辺縁部は、支持構造体１６の周辺部２０を僅かに超えて延びてもよい。支持構造体１６はまた、長手方向に可動な、横方向に延びる部材２６を含む。この長手方向に可動な横方向に延びる部材２６は、横方向に延びる部材２６の長手方向寸法への動きを妨害し得る、いずれかの長手方向に延びる部材（１つ又は複数）によって、側部２２と側部２４との間で共に接合されることなく、マスク本体１２の第１側部２２から第２側部２４まで延びる。即ち、部材２６を部材２８に接合して、それによって着用者がその顎を広げるか又はその口を開いた際に部材２６が部材２８から動いて離れることを制限するような構造部材が存在しない。例示される実施形態に従って有益に達成される長手方向の動きは、中心線２９に沿って特に顕著である。レスピレータを、前部から平面上に投影されたものとして見た場合、横方向の寸法は、ほぼ「ｘ」方向でレスピレータを横断して延びる方向であり、長手方向寸法は、ほぼ「ｙ」方向でレスピレータ１０の底部と頂部との間に延びる寸法である。このような平面投影を通じて見た場合、横方向に延びる部材２６は、ほぼ「ｙ」方向で、部材２８に向って及びこれから離れるように移動することができる。このようにして、部材２６は、中心線２９に沿って、横方向に延びる部材が互いに一体化する第１側部２２及び第２側部２４におけるよりも、より大きな距離にわたって部材２８に向って、及びこれから離れるように移動する。ハーネス１４は、第１ストラップ３０及び第２ストラップ３２を含み、これらは１つ以上のバックル３４によって長さを調節されてもよい。ハーネス１４は、第１側部２２及び第２側部２４において、ハーネス固定フランジ部材３５ａ、３５ｂで、マスク本体１２に固定され得る。バックル３４は、フランジ部材３５ａ、３５ｂで、ステープリング、接着剤結合、溶接などを含む、様々な方法によってマスク本体１２に固定されてもよい。バックルはまた、支持構造体１６に一体的に成形されてもよい（米国特許出願米国特許番号第９０／９７４，０３１号（代理人事件整理番号６３３５５ＵＳ００２）、名称「マスク本体支持構造体と一体のバックルを有する濾過フェースピースレスピレータ」（本特許出願と同日に出願）を参照）。マスク本体１２はまた、内部に位置する開口部３８を有する任意のフレーム３６を含む。フレーム３６は、呼気弁（図示されない）をマスク本体１２に固定するための、場所又は基部を提供する。横方向に延びる部材２８及び４０は、フレーム３６の長手方向に延びる部材３７によって互いに接合されるが、マスク本体１２はそれでも尚、部材２６と２８と、そのように互いに対して接合されていない他の部材との間の比較的自由な動きによって、拡張され得る。したがって、１つ以上の部材（２、３、４、５など）が、長手方向で、互いに向って又は互いから離れるように動く能力を呈しうる。１つ以上の長手方向に可動の横方向に延びる部材を有する濾過フェースピースレスピレータは、米国特許出願、名称「拡張可能なマスク本体を有する濾過フェースピースレスピレータ」（本出願と同日に、米国特許番号第９０／９７４，０２５号（代理人事件整理番号６３１６５ＵＳ００２）として出願）に示される。

フレーム３６で支持構造体１６に固定され得る呼気弁は、米国特許第７，１８８，６２２号、同第７，０２８，６８９号、及び同第７，０１３，８９５号（マーティン（Martin）ら）、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号（ジャプンティッチ（Japuntich）ら）、同第６，８８３，５１８号（ミッテルシュタット（Mittelstadt）ら）、並びに米国再発行特許第３７，９７４号（ボウワーズ（Bowers））に記載される一方向弁と同様の構造を有し得る。呼気弁は、音波溶接、接着剤結合、機械的クランピングなどを含む、様々な手段によって、フレーム３６に固定され得る。弁座が、開口部３８を通過し、フレーム３６とクランピングする関係でそれ自体の上に折り返される円筒を含むようにつくられてもよい（例えば、米国特許第７，０６９，９３１号、同第７，００７，６９５号、同第６，９５９，７０９号、及び同第６，６０４，５２４号（カラン（Curran）ら）、並びに欧州特許第ＥＰ１，０３０，７２１号（ウイリアムス（Williams）ら）参照）。弁カバーがまた弁座に取り付けられて、弁隔膜を囲むチャンバをつくることができる。弁カバーの設計の例は、米国意匠特許第３４７，２９８号（ジャプンティッチ（Japuntich）ら）、及び米国意匠特許第３４７，２９９号（ブライアント（Bryant）ら）に示される。

図２ａは、マスク本体１２の側面図を図示し、ここで横方向に延びる部材２６及び２８は互いに隣接して位置付けられ、それによって、それらの間の、プリーツ化可能な区域４２内で、濾過構造体１８がプリーツ化される。マスク本体１２の支持構造体１６は、可動の横方向に延びる部材２６が部材２８と合一する区域に位置するリビングヒンジ４４を含む。リビングヒンジ４４は、横方向に延びる部材２６及び２８が、より容易に互いに向かって動くか、又は互いから離れるように動くことを可能にする。例示されるように、リビングヒンジ４４は円形終端部の形状を有してもよい。従来のヒンジとは異なり、リビングヒンジは、そこから回転が一般に生じる点まで一体で延びる部材を有する傾向にある。リビングヒンジはしたがって、可動部材、及び／又はヒンジジョイントへの僅かな曲げ、応力、及び／又は歪みを生じ得るが、それにも拘わらず、意図されるヒンジの耐用期間にわたって、このような応力及び／又は歪みに耐えることができる。図２ａ及び図２ｂに図示されるように、マスク本体１２が側部から観察され、直立構成で配置された際に、リビングヒンジ４４は、上部ハーネス取り付けフランジ３５ａ、及び下部ハーネス取り付けフランジ３５ｂの間において「ｙ」寸法で配置され得る。レスピレータが着用された際に、マスク本体においてハーネス１４（図１）がその力を（この場合はフランジ３５ａ及び３５ｂ）働かせる点の間に、２、３、４、又はそれ以上のリビングヒンジが配置され得る。各側部２２又は２４から離れ、間に位置する長手方向に延びる部材を有さない、他の横方向に延びる部材４６、４８、４９、及び５０もまた存在し得る。したがって、横方向に延びる部材４６及び４８は、例えば、長手方向寸法に動くことができ、マスク本体１２が拡張又は収縮することを可能にし得るが、これらの部材は部材２６ほど自由に可動ではないことがあり、これは、前者が第１側部２２及び第２側部２４においてこれらが一体となる場所に円形終端部の形状のリビングヒンジを有さないためである。したがって、横方向に延びる部材２６、２８、４６、４８、４９、及び５０の各端部において、このようなリビングヒンジ４４が１つのみ例示されているが、本発明は実際に、更なる横方向に延びる部材の間のこのようなリビングヒンジの使用を考案する。リビングヒンジは、横方向に延びる部材が合一する場所で使用され得る。好ましくは、互いに向って又は互いから離れるように長手方向に動くことを意図される横方向に延びる部材に取り付けられる、いかなる長手方向に延びる部材も存在しない。

図２ｂは、プリーツ化可能な区域４２が広げられた構成の、マスク本体１２を図示する。この構成では、横方向に延びる部材２６及び２８は、中央においてほぼ最大限の距離で互いに離間している。図２ａのマスク本体の構成と、図２ｂの構成とを比較すると、本発明のマスク本体１２が、プリーツ化可能な区域４２においてアコーディオン様の方式で機能する能力を有することが明らかである。先に示されたように、この能力は、様々な大きさの顔の顎の動きに適合するために特に有益である。濾過構造体１８は、複数の接触点において、マスク本体１２の支持構造体１６に取り付けられてよい。この接続部は、支持構造体の周辺部２０に沿って、並びに／又は横方向に延びる部材２６、２８、４０、４６、４８、４９及び５０が濾過構造１８と合一する様々な位置に作製されてもよい。支持構造体１６及び濾過構造体１８は、接着剤結合、溶接、オーバーモルディングなどを含む様々な手段で互いに固定され得る。一時的な接合機構もまた使用されてよく、これは支持構造体１６が、濾過構造体１８がその耐用期限に達した際に、再利用されることを可能にする。このような場合、着用者は濾過構造体１８を交換して支持構造体１６を維持することができ、これによって濾過がその耐用期限に達した際に濾過構造体１８のみが廃棄されることを必要とする。横方向に延びる部材の１つ以上が、好ましくは、単なる人の指（１本、又は複数）からの圧力に反応して長手方向に動く能力を有する。即ち、横方向に延びる部材を長手方向に単純に押すことによって、横方向に延びる部材は容易に変位され得る。横方向に延びる部材の、このように容易に変位され得る能力は、以下で説明される横方向に延びる部材の移動試験（Transversely-Extending Member Movement Test）（ＴＥＭＭＴ）によって更に明示される。この試験では、横方向に延びる部材の１つ以上は、僅か０．２Ｎの力に晒された場合に、５ｍｍ超動くことができる。より好ましくは、ＴＥＭＭＴにおいて、１つ以上の横方向に延びる部材が、僅か０．３Ｎの力に晒された場合に少なくとも１０ｍｍ動くことができる。長手方向に可動の、横方向に延びる部材は、中心線２９（図１）に沿って、マスク本体の側部２２及び２４におけるよりも大きな距離にわたって動くことができる。典型的には、中央で離間する横方向に延びる部材の少なくとも１つは、僅か約０．７Ｎ以下の力で横方向に延びる部材の移動試験にかけられたときに、横方向に延びる部材、又はリビングヒンジに顕著な構造的損傷を生じることなく、中心線２９において、約５、１０、１５、２０、又は更に３５ｍｍの距離にわたって長手方向に動くことができる。通常、レスピレータを以下で説明されるレスピレータ拡張試験（Respirator Expansion Test）にかけた場合、マスク本体は、これを損傷を生じることなく、中心線において約２０〜３５ｍｍ（又は３０％長手方向）まで拡張され得る。

支持構造体は、射出成形などの、既知の技術によって作製され得る。既知のプラスチック、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、及びポリメチル（ペンテン）を含むオレフィン、プラストマー、熱可塑性物質、熱可塑性エラストマー、並びにこれらのブレンド又は組み合わせが、支持構造体を作製するために使用され得る。添加物、例えば、顔料、紫外線安定剤、粘着防止剤、核形成剤、防カビ剤、及び殺菌剤がまた、支持構造体を形成する組成物に添加され得る。使用されるプラスチックは、好ましくは弾力、形状記憶、曲げ疲労への抵抗を呈することができ、それによって支持構造体は、特に任意のヒンジ点で、何度も（即ち、１００回を超えて）変形させることができ、その元の位置に戻る。選択されるプラスチックは、不定回数の変形に耐えることができ、その結果、支持構造体は、濾過構造体よりも長い耐用期間を呈するべきである。支持構造体のために選択される材料は、約７５〜３００メガパスカル（ＭＰａ）、より典型的には約１００〜２５０ＭＰａ、及び更により典型的には約１７５〜２２５ＭＰａの、曲げ剛性を呈するプラスチックであり得る。支持構造体を構成するために、プラスチックの代わりに金属又はセラミック材料が使用されてもよいが、廃棄／費用の理由から、プラスチックが好ましいことがある。支持構造体は、濾過構造体と一体ではない（又は同時に作製されない）部分又はアセンブリである。支持構造体部材は、典型的には、濾過構造体で使用される単なる繊維又はフィラメントよりも大きな寸法を有する。部材は、断面図で見たときに、矩形、円形、三角形、楕円形、台形などであってよい。

図３は、濾過構造体１８の断面図を図示する。例示されるように、濾過構造体１８は、１つ以上のカバーウェブ５１ａ及び５１ｂ、並びに濾過層５２を含み得る。カバーウェブ５１ａ及び５１ｂは、濾過層５２の相対する側面上に位置して、これから遊離することのある、いずれかの繊維を捕捉してもよい。典型的には、カバーウェブ５１ａ及び５１ｂは、特に濾過構造体１８の着用者の顔と接触する面上に、快適な感触を提供する繊維から選択されるものによって作製される。本発明の支持構造体と共に使用され得る様々な濾過層及びカバーウェブの構造が、以下でより詳細に説明される。

図４は、濾過構造体１８の斜視図を図示し、これは第１の横方向に延びる境界線５３ａ、及び第２の横方向に延びる境界線５３ｂを含み得る。これらの境界線５３ａ、５３ｂは、濾過構造体１８の中央部分で実質的に互いに離間していてもよいが、側部５４及び５６の方向に横方向に走り、互いに向かって収束してもよい。境界線５３ａ、５３ｂは、折り畳み線、溶接線、縫い目線、結合線、ヒンジ線、又はこれらの組み合わせから成ってもよい。一般的に、第１の境界線５３ａ及び第２の境界線５３ｂは、支持構造体上の一定の横方向に延びる部材の位置と、濾過構造体がこれに取り付けられた際に、一致する。第１の境界線５３ａ及び第２の境界線５３ｂが、その間に形成され得るプリーツ５８を画定する場合、第１の境界線５３ａ及び第２の境界線５３ｂは、好ましくは長手方向に可動の、横方向に延びる部材２６及び２８に固定され、これによって、濾過構造体が、部材の間に位置するプリーツ５８の周囲で、アコーディオン様の方式で開閉することを可能にする。濾過構造体１８はまた、濾過構造体の鼻区域に提供され得るほぼ垂直の境界線６０を含む。この垂直に配置される境界線６０は、濾過構造体１８を作製する方法から得られることがある。一般的にこのような境界線は、そうしなければ製造プロセス中に鼻区域に蓄積するであろう、余分な材料を排除するために利用される。同様のほぼ垂直な境界線はまた、濾過構造体１８の顎部分６２に含まれ得る。濾過構造体１８は、単一のプリーツ５８を画定する２つの横方向に延びる境界線５３ａ及び５３ｂのみを有するものとして例示されたが、濾過構造体１８は、２つ以上のこのようなプリーツを横断寸法において含んでもよい。このように、多数のプリーツ（３つ、４つ、５つなど）が存在してもよく、濾過構造体は拡張して、相伴う支持構造体１６（図２ａ及び２ｂ）の拡張に適合することができる。このような状況においては、支持構造体の各側部に多数のリビングヒンジを有する支持構造体を提供することが好ましい。フィット、及び着用者の快適性を改善するために、エラストマーのフェースシールが、濾過構造体１８の周辺部６３に固定され得る。このようなフェースシールは半径方向内側に延び、レスピレータが着用された際に着用者の顔に接触してもよい。フェースシールは、熱可塑性エラストマーから作製されてもよい。フェースシールの例は、米国特許第６，５６８，３９２号（ボストック（Bostock）ら）、同第５，６１７，８４９号（スプリンゲット（Springett）ら）、及び同第４，６００，００２号（メリヤネック（Maryyanek）ら）、並びにカナダ特許第１，２９６，４８７号（ヤード（Yard））に記載される。可動支持構造体と共に使用され得るプリーツ化された濾過構造体の更なる記載は、米国特許出願番号第６０／９７４，０２２号、名称「動的な支持構造体及びプリーツ化された濾過構造体を有するレスピレータ」（本出願と同日に出願）（代理人事件整理番号６３１６６ＵＳ００２）に見出され得る。

濾過構造体は、様々な異なる形状及び構成をとり得る。好ましくは、濾過構造体は、これが支持構造体に接して、又はその内部で、適切にフィットするように適合される。一般的に、濾過構造体の形状及び構成は、支持構造体の一般的な形状に対応する。濾過構造体は支持構造体から半径方向内側に配置されてもよく、これは支持構造体から半径方向外側に配置されてもよく、又はこれは支持構造体から成る様々な部材の間に配置されてもよい。本濾過構造体１８は、濾過層５２、及びカバーウェブ５１ａ、５１ｂを含む、多層を有するものとして例示されたが、濾過構造体は、単純に濾過層又は濾過層の組み合わせから成ってもよい。例えば、プレフィルターが、より精密で選択的な下流濾過層よりも上流に配置されてもよい。加えて、活性炭などの吸着性材料が、濾過構造から成る繊維及び／又は様々な層の間に配置されてもよい。更に、別個の微粒子濾過層が、吸着性層と共に使用されて、微粒子と蒸気の両方の濾過を提供してもよい。濾過構造体で使用され得る濾過層（１つ又は複数）に関する更なる詳細は、以下に提供される。

図５は、支持構造体１６’の実施形態を図示し、これは複数のリビングヒンジ６４ａ及び６４ｂを有し、これらはそれぞれほぼＵ字型の構成を有する。リビングヒンジ６４ａは、同様の構造を有し、ヒンジの中心点周囲での、比較的容易な回転を提供する。図示されるように、リビングヒンジ６４ａは最小限の幅を有し、各ヒンジ６４ａと合一する点において互いに遠く離れない横方向に延びる部材２６、２８、４６、及び５０を有する。横方向に延びる部材２６、２８、４６、及び５０はしたがって、最小限の力を使用し、互いに向って、又互いから離れるように動くことができる。本発明と共に使用されるリビングヒンジにより、好ましくは、レスピレータのマスク本体は、以下に記載されるレスピレータ拡張試験に従って試験した際に、３０％の引張拡張において、約８ニュートン（Ｎ）未満、７Ｎ、及び更に６Ｎ未満の最大負荷を呈する。本発明のレスピレータはまた、同試験において試験した際に、８％未満、７％、及び更に６％未満の平均ヒステリシスを呈する。図示されるように、リビングヒンジ６４ｂは、ヒンジ６４ａよりも広く、横方向に延びる部材２８、４０、４８、及び４９の間により広い間隔を有する傾向がある。そのため、これらのヒンジは、横方向に延びる部材の回転移動を提供することができる一方で、横方向に延びる部材２８、４０、４８、及び４９が、互いに離れるように動くことを可能にするために、相対的により大きな力を必要とする。着用者の顎からの動きは一般的に、レスピレータの下半分に、上半分よりもより大きく影響するために、リビングヒンジ（１つ又は複数）は、好ましくは横方向に延びる部材がマスクの下半分に配置されるように位置し、より容易な移動を提供する。支持構造体の横方向に延びる部材の厚さは、約０．２５〜５ｍｍ、より典型的には約１〜３ｍｍであってよく、約２〜１２ｍｍ^２、典型的には約４〜８ｍｍ^２の断面積を有してもよい。ハーネスフランジ３５ａ、３５ｂの厚さは典型的には約２〜４ｍｍであってよい。

図５Ｅは、図５の円で囲まれた領域５Ｅの拡大図である。図５Ｅに図示されるように、リビングヒンジは、Ｕ字型であってもよく、頂点６３及び基部６５を含み得る。ヒンジ頂点６３とヒンジ基部６５との間の最も近い距離は、幅Ｗとして示される。頂点６３は、典型的には、約０．５〜１０ｍｍ、より典型的には１〜４ｍｍの範囲である半径を有する湾曲によって画定される。リビングヒンジの幅Ｗは、典型的には約０．３〜５ｍｍ、より典型的には約０．５〜２．５ｍｍである。

様々なリビングヒンジの構成は、図５Ｅ２〜５Ｅ５に図示される。例示されるように、リビングヒンジは、一般的なＳ字型構成、Ｗ字型構成、又は他の好適な構成を有し得る。リビングヒンジは、これから延びる部材それぞれの間に、１つの接続部を必ずしも有する必要はない。図５Ｅ２及び５Ｅ３は、各部材への１つの接続部を有するリビングヒンジを例示し、一方で、５Ｅ４及び５Ｅ５は、ここから延びる部材の一方又は両方への複数の接続点を例示する。明らかであるように、本発明に従ってリビングヒンジが構成され得る様々な方法が存在する。本発明はしたがって、マスク本体が着用者の顎の動きなどに適合するために拡張又は収縮することができるように、ヒンジの周囲の回転式の移動を達成する様々な方法を考案する。

図６ａ及び６ｂは、レスピレータマスク１０”の別の実施形態を図示する。この実施形態が例示するように、支持構造体１６”の鼻部分６６は、着用者の顔のこの領域において、着用した際にマスクをより冷たいものとするため、より開いた構成を備えてもよい。そのため、支持構造体１６”は、この領域において完全に中実ではなく、横方向に延びる部材６８及び７０によって画定される開口部６７を有する。開口部６７は、ノーズクリップ７２を、ユーザーにとって可視にし、調節のために容易にアクセス可能にする。ノーズクリップ７２は、濾過構造体１８が着用者の鼻の大きさ及び形状に適合することを可能にする。ノーズクリップ７２は、米国特許第５，５５８，０８９号、及び米国意匠特許第４１２，５７３号（カスティグリオン（Castiglione））に記載されるアルミニウムなどの金属の可鍛性ストリップから作製され得る。ノーズクリップはまた、米国特許出願第２００７−００４４８０３（Ａ１）号（シュエ（Xue）ら）に記載されるバネ仕掛けのクリップの形をとることができ、又は米国特許出願第２００７−００６８５２９（Ａ１）号（カラトゥール（Kalatoor）ら）に記載される可鍛性プラスチックであり得る。図６ａ及び６ｂに図示される実施形態はまた、マスク本体１６”上の、部材２８と４０との間に配置される呼気弁７４を例示する。

本発明のマスク本体で使用される支持構造体はまた、リビングヒンジからから延びる異なる構成の部材を使用して、又はより少ない数の横方向に延びる部材から構成されてもよく、呼気弁が所望されない場合はフレーム（図１の３６）の使用を排除してもよい。リビングヒンジから延びる部材は、メッシュ若しくはネット、又は他の開いた構造の形態であり得る。例示されるように、部材は、マスク本体を通る空気流を著しく阻害しない、比較的薄い構造の部材であり得る。好ましくは、支持構造体の周辺部を確定する横方向に延びる部材を含めて、別の横方向に延びる部材に対して長手方向に動くことのできる、少なくとも１つの横方向に延びる部材が存在する。本発明は、その様々な実施形態において、複数の横方向に延びる部材を含む支持構造体を有するものとして例示されてきたが、支持構造体が周辺の横方向に延びる部材４９又は７０及び５０のみを含むようにマスクをつくることも可能であり得る。リビングヒンジから延びる部材が、マスク本体の唯一の周辺部材である場合、マスク本体の各側部に１つのリビングヒンジが存在することのみが必要である場合がある。このような実施形態では、更なる横方向に延びる部材による支持を必要とせずに、そのカップ型の構成を維持することができるような、濾過構造体をつくることが望ましい場合がある。このような実施形態では、濾過構造は１つ以上の硬化層を含んでもよく、これは、このようなカップ型の構成が維持されることを可能にする。あるいは、濾過構造体は１つ以上の水平及び／又は垂直の境界線を有することができ、これはその構造的な一体性に寄与し、カップ型の構成を維持することを助ける。

本発明のマスク本体で使用される濾過構造体は、粒子捕集、又は気体及び蒸気型フィルターであり得る。濾過構造体はまた、例えば液体エアゾール又は液体のしぶきが濾過層に浸透することを防ぐために、液体が濾過層の片側から別の側へ移動することを防ぐバリア層であってもよい。用途に応じて、本発明の濾過構造体を構成するために、同様の又は異なる濾過媒体の複数の層を使用することができる。本発明の層状マスク本体に有益に利用できるフィルターは、マスク着用者の呼吸労力を最小限に抑えるために、一般に圧力低下が小さい（例えば、面速度１３．８センチメートル／秒で約１９５〜２９５パスカル未満）。濾過層は更に、予想される使用条件においてそれらの構造を維持するよう、可撓性及び十分な剪断強さを有する。粒子捕捉フィルターの例としては、微細な無機繊維（グラスファイバーなど）又はポリマー合成繊維の１枚又はそれより多くのウェブが含まれる。合成繊維ウェブには、メルトブローン法などのプロセスによって製造されるエレクトレット帯電ポリマーマイクロファイバーが含まれる。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、粒子捕集用途に特に有用性をもたらす。別の濾過層は、呼吸する空気から有害な又は悪臭のある気体を除去するための吸着成分から成ってもよい。吸着剤は、接着剤、結合剤、又は繊維性構造により濾過層に結合させた粉末又は顆粒を含んでもよい（ブラウン（Braun）所有の米国特許第３，９７１，３７３号を参照）。吸着剤層は、繊維性フォーム又は網状発泡体などの基材にコーティングすることにより、薄く密着した層を形成することができる。吸着材料としては、化学処理した又は未処理の活性炭、多孔質アルミナ−シリカ触媒基材、及びアルミナ粒子を挙げることができる。様々な構成に適合され得る吸着性濾過構造体の例は、米国特許第６，３９１，４２９号（センカス（Senkus）ら）に記載される。

濾過層は通常、求める濾過効果を達成するように選択され、一般に、通り抜ける気体流から粒子及び／又はその他の汚染物質を高率で除去する。繊維性濾過層については、通常は、成型作業中にくっつき合ってしまわないように、濾過する物質の種類に基づいて選択された繊維が選ばれる。示されるように、濾過層は様々な形状及び形態であってよく、典型的には約０．２ミリメートル（ｍｍ）〜１センチメートル（ｃｍ）の厚さを有し、より典型的には約０．３ｍｍ〜０．５ｃｍの厚さを有し、これはほぼ平坦なウェブであり得、又はこれは波形化されて拡張された表面積をもたらし得る（例えば、米国特許第５，８０４，２９５号、及び５，６５６，３６８号（ブラウン（Braun）ら）参照）。濾過層はまた、接着剤又は他の任意の手段によって互いに接合される、複数の濾過層を含み得る。濾過層を形成することが既知である（又は後に作製される）本質的にあらゆる好適な材料が、濾材に使用され得る。ヴァン・Ａ・ウェンテ（Van A. Wente）著、「極細熱可塑性繊維（Superfine Thermoplastic Fibers）」、４８、産業工学化学（Indus.Engn.Chem.）１３４２以下参照（１９５６年）の教示のように、特に持続性帯電（エレクトレット）形では、メルトブローン繊維のウェブが特に有用である（例えば、米国特許第４，２１５，６８２号（クビック（Kubik）ら）を参照のこと）。これらのメルトブロー繊維は、約２０マイクロメートル（ｍｍ）未満、典型的には約１〜１２μｍ有効繊維直径を有するマイクロファイバー（「ブローンマイクロファイバー」はＢＭＦと略）であることができる。有効繊維直径は、デービスＣ．Ｎ．（Davies, C. N.）、浮遊粉塵粒子の分離（The Separation Of Airborne Dust Particles）、機械技術者協会（Institution Of Mechanical Engineers）、ロンドン、会報１Ｂ、１９５２年に従って測定される。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。ヴァン・テュルンハウト（van Turnhout）（米国特許Ｒｅ．３１，２８５号）に教示されている帯電小繊維化フィルム繊維も適している場合があり、またロジン−ウール繊維ウェブ、及びグラスファイバー若しくは溶液ブローンのウェブ、又は静電スプレー繊維、特にマイクロフィルム形態のものも適している場合がある。米国特許第６，８２４，７１８号（エイツマン（Eitzman）ら）、同第６，７８３，５７４号（アンガドジバンド（Angadjivand）ら）、同第６，７４３，４６４号（インスレイ（Insley）ら）、同第６，４５４，９８６号及び同第６，４０６，６５７号（エイツマン（Eitzman）ら）、並びに同第６，３７５，８８６号及び同第５，４９６，５０７号（アンガドジバンド（Angadjivand）ら）で開示されるように、繊維を水に接触させることによって、繊維に電化を付与することができる。電荷はまた、米国特許第４，５８８，５３７号（クラッセ（Klasse）ら）に開示されるようにコロナ帯電によって、又は米国特許第４，７９８，８５０号（ブラウン（Brown））に開示されるように摩擦帯電によって、繊維に付与されてもよい。更に、ハイドロ帯電プロセスにより製造されたウェブの濾過性能強化のため、添加剤を繊維に含めることができる（ルソー（Rousseau）ら所有の米国特許第５，９０８，５９８号を参照）。特に、フッ素原子を濾過層の繊維表面に配置して、油性ミスト環境での濾過性能を改善することができる（米国特許第６，３９８，８４７（Ｂ１）号、同第６，３９７，４５８（Ｂ１）号、同第６，４０９，８０６（Ｂ１）号（ジョーンズ（Jones）ら）を参照）。エレクトレットＢＭＦ濾過層の典型的な坪量は、１平方メートルあたり約１０〜１００グラムである。例えば特許’５０７号に記載されている技法によって帯電させた場合、また、ジョーンズ（Jones）らの特許に記載されるようにフッ素原子を含む場合、坪量はそれぞれ、約２０〜４０ｇ／ｍ^２及び約１０〜３０ｇ／ｍ^２となる。

内側のカバーウェブは、着用者の顔に接触するために滑らかな表面を提供するために用いることができ、また外側のカバーウェブは、マスク本体内の遊離繊維を封入するため、又は審美的理由から用いることができる。カバーウェブは典型的には濾過構造に、いかなる実質的な濾過利益も提供しないが、濾過層の外側（又は上流）に配置された際に、プレフィルターとして機能し得る。好適な程度の快適性を得るために、内側カバーウェブは好ましくは比較的低い基本重量を有し、比較的細い繊維から形成される。より具体的には、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つくられてよく、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、０．１デニール超）である。カバーウェブに用いられる繊維はしばしば、平均繊維直径が約５〜２４マイクロメートルで、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。カバーウェブ材料は、一定の弾性（典型的には、１００〜２００％（破断時）であるが、必須ではない）を有してもよく、可塑的に変形可能であってよい。

カバーウェブに好適な材料は、ブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）材料、具体的にはポリオレフィン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のブレンドも含む）である。カバーウェブ用のＢＭＦ材料製造に適したプロセスは、サビー（Sabee）ら所有の米国特許第４，０１３，８１６号に記載されている。このウェブは、滑らかな表面上、典型的には滑らかな表面のドラム上で繊維を集めて形成することができる。スパンボンド繊維もまた使用されてよい。

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むポリプロピレン／ポリオレフィン混合から作製される。これらの材料は、着用者に高度な柔軟性及び快適性を提供し、また濾材がポリプロピレンＢＭＦ材料であるとき、層間に接着剤を必要とすることなく、濾材に固定されたままに留まることが見出されている。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。カバーウェブの繊維の一例としては、エクソン社（Exxon Corporation）からの、ポリプロピレン樹脂から作製したポリプロピレンＢＭＦ「エスコレーン（Escorene）３５０５Ｇ」があり、約２５ｇ／ｍ^２の坪量をもたらし、０．２〜３．１の範囲の繊維デニールを有する（１００本の繊維にわたり測定して、平均約０．８）。別の好適な繊維は、２５ｇ／ｍ^２の坪量をもたらし、約０．８の平均繊維デニールを有する、ポリプロピレン／ポリエチレンＢＭＦ（やはりエクソン（Exxon）社からの、８５％の樹脂「エスコレン（scorene）３５０５Ｇ」及び１５パーセントのアルファオレフィンコポリマー「エクザクト（Exact）４０２３」を含む混合物から製造される）である。好適なスパンボンド材料は、独国、ペイネ（Peine）のコロビン（Corovin）社から「コロソフト・プラス（Corosoft Plus）２０、「コロソフト・クラシック（Corosoft Classic）２０」、及び「コロビン（Corovin）ＰＰ−Ｓ−１４の商標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、フィンランド、ナキラ（Nakila）のＪ．Ｗ．スオミネン社（Suominen OY）から商標名「３７０／１５」で入手可能である。

本発明で用いられるカバーウェブは、好ましくは、加工後にウェブ表面から突出する繊維が非常に少なく、したがって平滑な外表面を有する。本発明で使用することができるカバーウェブの例は、例えば、アンガジュバンド（Angadjivand）所有の米国特許第６，０４１，７８２号、ボストック（Bostock）ら所有の同第６，１２３，０７７号、ボストック（Bostock）ら所有の国際公開第９６／２８２１６Ａ号に開示されている。

試験方法
１．曲げ剛性試験（ＳＦＴ）
支持構造体を作製するために使用される材料の曲げ剛性が、ＡＳＴＭ Ｄ ５３４２−９７、１２．１〜１２．７節に従って測定された。このようにして、６枚の試験見本が、未使用のフィルムから長方形の断片として切り取られ、これは約２５．４ｍｍ幅×約７０ｍｍ長であった。見本は以下に記載されるように調製された。試験見本を測定するために、テーバー（Taber）Ｖ−５剛性試験機モデル１５０−Ｅ（１４１２０、ニューヨーク州、ノース・トナワンダ（North Tonawanda）、４５５ブライアント・ストリートのテーバー（Taber）社から）が、１０〜１００テーバー剛性ユニット構成で使用された。試験の最後に、機器表示部からテーバー剛性の読み取り値が記録され、以下の等式を使用して曲げ剛性が算出された。

テーバー剛性＝ＡＳＴＭ Ｄ５３４２−９７の１２．１〜１２．７節によって測定される、曲げに対する記録された材料の耐性
幅＝ｃｍによる、試験フィルム見本の幅（これは２．５４ｃｍであった）
厚さ＝材料の長さに沿った５つの等間隔な位置で、標準的なデジタルキャリパーを使用して測定した、試験見本の平均厚さ（ｃｍ）
６つのサンプルの曲げ剛性の平均を取り、曲げ剛性を算出した。

２．レスピレータ拡張試験（ＲＥＴ）
３０％引張拡張におけるレスピレータの最大負荷、及びそのヒステリシスが、この試験において測定された。これらのパラメーターは、レスピレータ支持構造体の動的性能の指標である。３０％の引張拡張における最大負荷は、動的拡張下での、長手方向寸法における、支持構造体の可撓性（又は拡張への抵抗）を測定する。より低い最大負荷値は、レスピレータ拡張のより高い容易性の指標である。ヒステリシスは、形状又は状態の変化を生じる力が取り除かれた際の、支持構造体の、その元の形状又は状態に復帰する不能性を測定する。したがって、本発明の目的のために、より低いヒステリシスが望ましい。３０％の引張拡張ヒステリシスにおける最大負荷が、インストロン、４３０２万能材料試験機（０２０２１、マサチューセッツ州、カントン（Canton）、１００ロイオールストリートのインストロン（Instron）社から）を使用して測定された。試験中、データは、やはりインストロン（Instron）社から入手可能である、インストロン・マーリン・データ収集ソフトウェア（Instron Merlin Data acquisition software）を使用して、１秒ごとに収集された。インストロン試験機において、「標点距離」は、これがマスク本体の、その弛緩状態又は応力を受けない状態における長手方向長さ（図７のＤ）と同等であるように、設定された。本発明のレスピレータでは、標点距離は１１４ｍｍに設定された。市販のモルデックス（Moldex）２２００Ｎ９５レスピレータでは、標点距離は、１２７ｍｍに設定された。各見本に対する３サイクルの試験は、毎分２５４ｍｍのクロスヘッド速度、３０％拡張に設定された。各サイクルにおいて、データ収集ソフトウェアは、最大負荷及びヒステリシスデータ、加えて％引張歪み対負荷を生成した。

試験の前に、５１ｍｍ長さ、及び２５．４ｍｍ幅であった、０．７６ｍｍ厚さの高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）フィルムストリップ７６（４８６１２、ミシガン州、ビーバートン（Beaverton）、３１３２ウエスト・デール・ロード（West Dale Road）のルーズ・プラスチック（Loose Plastic）社から）が、図７に図示されるように、マスク本体１２の頂部及び底部に中央でステープリングされた。ＨＤＰＥフィルム７６は、レスピレータの形状が維持されるように、マスク本体１２に取り付けられた。ＨＤＰＥフィルム７６の２つの断片が、フィルムの一片を内側に、一片を外側に配置することによって、レスピレータの頂部及び底部に、二分線２９に沿って真ん中で取り付けられ、それによって、適用される力が、マスク本体１２全体にわたって（内側又は外側にのみ適用されるよりも）より均等に分配される。０２８１８、ロードアイランド州、イーストグリーンウィッチ（East Greenwich）、スタンレー・ボスティッチ（Stanley Bostitch）からの、ヘビー・デューティー・スタンレー・ステープラーワイヤー７８（１２．７ｍｍ）を使用して、ＨＤＰＥフィルム７６を完成したレスピレータにステープリングした。タブ７６で、レスピレータを「ｙ」寸法に引くことによって、引張拡張が達成された。３０％の拡張を達成するために、引張歪みが、間隔Ｄのレスピレータ弛緩状態から、１．３Ｄの間隔まで増加された。

３．横方向に延びる部材の移動試験（ＴＥＭＭＴ）
横方向に延びる部材を動かすために必要とされる最大の力が、横方向に延びる部材に引張歪みをかけることによって測定された。試験は、先の弾性率試験方法に記載された、インストロン４３０２万能材料試験機を使用して行われた。インストロン試験機の２つの空気グリップの間の標点距離は、１１４ｍｍに設定された。２つの横方向に延びる部材はまず、これらの弛緩した分離間隔で定置され、これはこの場合５ｍｍであった。この２つの横方向に延びる部材は次に引き離されて、引張歪みをかけられた。部材が、基準開始点又は「弛緩状態」を最大約３．５ｃｍ越えて離間するまで、部材に引張歪みがかけられた。拡張された間隔は、中心線に沿って測定された。引張歪みは、毎分２５４ｍｍのクロスヘッド速度でかけられた。初期弛緩状態の５ｍｍ間隔は、この試験のゼロ基準点として設定された。弛緩状態は、力がそこに加えられないときに、横方向に延びる部材が存在する位置である。各見本は次に、２つの部材の間の間隔を広げ、狭めて、３回試験された。次に、各サイクルに関する力対距離のデータが収集された。

試料の調製
１．曲げ剛性試験見本
曲げ剛性試験の試験見本は、レスピレータ支持構造体を作製するために、共にブレンドされた同じ混合ポリマー成分から調製された。表２の支持構造体のポリマー組成物を参照されたい。半径１１４ｍｍ、厚さ０．５１〜０．６４ｍｍの円形フィルムを作製するために、４０グラムの化合物が使用された。最初の４０グラムの混合材料が、ツインスクリューローラーブレード、タイプ６ブラベンダー（BRABENDER）ミキサー（０７６０６、ニュージャージー州、サウスハッケンサック（South Hackensack）、私書箱２１２７、５０イーストウェスレーストリート（East Wesley Street）のＣ．Ｗ．ブラベンダー・インストラメンツ（Brabender instruments）社から）に注がれた。ミキサーは、毎分７５回転（ＲＰＭ）、及び１８５°の温度で動作した。溶融化合物を約１０分間ブレンドした後、混合物は４４．５キロニュートン（ＫＮ）の力で圧迫されて、直径１１４ｍｍの、０．５１〜０．６４ｍｍ厚さの平坦な円形フィルムを作製した。圧縮は、１４９℃に設定された熱盤を使用して行われた。熱盤は、４６９９２インディアナ州、ウォバッシュ、私書箱２９８、１５６９モーリスストリート（Morris Street）のウォバッシュ・イクイップメンツ（WABASH Equipments）からの、ジェネシス・３０トン・圧縮成形機（Genesis 30 ton Compression molding press）であった。曲げ剛性を試験する前に、フィルムは、必要な試験見本の大きさ、２５．４ｍｍ幅×７０ｍｍ長さに切断された。

２．レスピレータ支持構造体の製造
レスピレータ支持構造体のサンプルは、標準的な射出成形プロセスを使用して作製された。図１〜２に図示されるフレームの形状に適合する、単一空洞の雄型及び雌型が、工具メーカーで製造された。弛緩状態において、又は支持構造体がまだ金型にあったときに、支持構造体は、頂部から底部まで１１４ｍｍ、側部から側部まで１２０ｍｍであった。測定は、周辺部の最も高い点と最も低い点との間、及び２つのリビングヒンジ点の間の直線に沿って、それぞれレスピレータが応力を受けていない状態にあるときに行われた。支持構造体から成る部材の目的の厚さは２．５ミリメートルであった。横方向に延びる部材は、台形の横断面を有し、支持構造体がより容易に金型から取り除かれることを可能にする。横方向に延びる部材の断面積は約４〜１２ｍｍ^２。の範囲である。

１１０トン東芝ＶＩＳ−６圧縮成形機は、支持構造体を作製するための射出成形プロセス中、表１に示される状態及び設定点で使用された。

表１ レスピレータ支持構造体射出成形条件

特定の重量％における、以下の表２に記載される配合のポリマーが、支持構造体の望ましい物理的特性を得るために混合された。

表２ 支持構造体組成物
^＊全組成物の１重量％未満から成る。

３．レスピレータ濾過構造体の製造
レスピレータ濾過構造体は、白い不織布繊維スパンボンド材料の平方メートル当たり５０グラム（ｇｓｍ）の１つの外側層と、白い不織布繊維スパンボンド材料の１つの２２ｇｓｍ内側層と（繊維エレクトレット濾材の２つの層と同じ幅を有する）の間に積層される、２５４ｍｍ幅である不織布繊維エレクトレット濾材の２つの層から形成された。不織布繊維スパンボンド材料の層は双方とも、ポリプロピレンから作製された。エレクトレット濾材は、３Ｍ ８５１１ Ｎ９５レスピレータで使用される、標準的な濾材であった。積層されたウェブのブランクが、濾過構造体にわたって横方向に延びる三次元（３Ｄ）プリーツを有するカップ形状へと形成される前に、正方形を形成する２５４ｍｍ長さの断片に切断された。

図８（ここで点線は折り畳み線を表し、実線は溶接部（又は図４の境界線５３ａ及び５３ｂ）を表す）に図示されるように、複合３Ｄプリーツ（図２ａ及び図２ｂの４２）が、同じ曲率半径（２５８．５ｍｍ半径）の２つの曲線５３ａ、５３ｂを超音波で溶接することによって形成された。各曲線の最も高い点の間の距離は４０ｍｍであり、曲線の２つ端部は右の終点及び左の終点で合一し、これは約２０２ｍｍ離間していた。第１の曲線５３ｂは、積層されたウェブの一方の縁部から少なくとも７６ｍｍ離れた第１折り畳み線８０に沿って、積層された濾過媒体を折り畳むことによってつくられた。第２曲線５３ａは、第１折り畳み線８０から６２ｍｍ離れて位置する第２折り畳み線８２で、積層されたウェブを折り畳んで二次曲線に沿って溶接することによって形成された。３Ｄプリーツをつくる２つの曲線が一度形成されると、曲線の外側の余分な材料が取り除かれた。層状の材料は次に、図８に図示されるように、垂直の中心線８４に沿って折り畳まれ、第２曲線の中心から５１ｍｍ離れたところから、境界線６０（図４）が溶接された。この工程は、あらゆる余分な材料を取り除き、レスピレータ支持構造体に適切にフィットするカップを形成する。溶接部を作製するために、超音波溶接プロセスが使用された。ブランソン（Branson）２０００ａｅ超音波溶接機、及び電源が、ピークパワーモード、１００％振幅、及び４８３ＭＰａの空気圧で使用された。

４．他のレスピレータ構成要素
フェースシール：標準的な３Ｍ ４０００シリーズ、レスピレータフェースシール
ノーズクリップ：標準的な３Ｍ ８２１０プラスＮ ９５レスピレータノーズクリップ
ヘッドバンド：標準的な３Ｍ ８２１０プラスＮ ９５レスピレータヘッドバンド材料（ただし、白色）３Ｍ ８２１０プラスレスピレータヘッドバンドの黄色顔料は取り除かれた。

バックル：ヘッドバンド材料の快適な調節を可能にするための、柔軟なヒンジを有するバックパックバックルと同様のバックル
５．レスピレータの組立て
フェースシール材料が約１４０ｍｍ×１８０ｍｍである断片に切断された。次にダイカットツールを使用して、１２５ｍｍ×７０ｍｍの楕円形の開口部をつくり、これはフェースシールの中央に位置した。中央に開口部を切り込まれたフェースシールは、上記のように作製されたレスピレータ濾過構造体に取り付けられた。濾過要素構造体を超音波で溶接するために使用された、同じ装置が、フェースシールを濾過構造体に固定するために同様のプロセス条件で使用された。溶接アンビルは、約１６８ｍｍ幅及び１１４ｍｍ長さの楕円形状を有した。フェースシールが濾過構造体に接合された後、溶接線の外側の余分な材料が取り除かれた。ノーズクリップは、組み立てられた濾過構造体の外側で、鼻領域の横断方向にわたって接着された。次に、事前に組み立てられた濾過要素が、その望ましい配置で支持構造体に挿入された。複合３Ｄプリーツが、図２ａ及び図２ｂに図示される、横方向に延びる部材２６と２８との間に、計画的に配置された。手持ち式ブランソン（Branson）Ｅ−１５０超音波溶接機を、１００％出力、及び１．０秒溶接時間で使用し、支持構造体と濾過構造体との間に、各横方向に延びる部材に沿って、２０〜２５ｍｍの間隔で取り付け点をつくった。１２．７ｍｍのヘビー・デューティー・スタンレー（Heavy Duty STANLEY）ステープルワイヤーを使用して、リビングヒンジ４４の上下の支持構造体の両側部で、４つのヘッドバンドバックルがハーネスフランジ３５にステープリングされた。４５０ｍｍ長さの編んだヘッドバンド材料が、バックルによって装着され、レスピレータ組立てプロセスを完成した。

比較の目的のため、９０２３２カリフォルニア州、カルバー・シティ（Culver City）、ジェファーソン通り（Jefferson Boulevard）１０１１１Ｗのモルデックス・メトリック（Moldex Metric）社から市販されているモルデックス（Moldex）２２００ Ｎ ９５レスピレータの５つのサンプルがまた、上記のレスピレータ拡張試験に従って試験された。モルデックス（Moldex）２２００シリーズレスピレータは、熱及び湿度での故障に抵抗するように設計された、デューラ−メッシュ（商標）シェルを有する。シェルとして透かし細工の可撓性プラスチック層を使用するモルデックスフェースマスクは、モルデックス（Moldex）の米国特許第４，８５０，３４７（スコブ（Skov））に記載されている。

試験結果
１．曲げ剛性
表２に記載された混合成分が、支持構造体に必要な、望ましい構造的及び柔軟性特性に適合するように選択された。支持構造体材料の、算出された曲げ剛性が、以下の表３に記載される。

表３ レスピレータ支持構造体材料の曲げ剛性

表３で説明されるデータは、支持構造体材料の曲げ剛性が約２００ＭＰａであることを示す。

２．完成製品の物理的特性
上記のレスピレータ拡張試験を使用し、マスク本体の３０％の長手方向の拡張を生じるために必要な最大の力、及び支持構造体のヒステリシスが、完成した呼吸マスクに関して測定された。

ｉ．各サイクルにおける最大負荷
レスピレータを３０％拡張するために必要な最大負荷が、各サイクルで使用された最大の力を記録することによって測定された。

表４ 最大の力のデータ

表４に図示されるデータは、モルデックス（Moldex）２２００レスピレータと比較した場合、発明のマスク本体の３０％引張拡張を達成するために必要とされる力が著しく小さいことを例証する。

ｉｉ．３０％垂直拡張の後のヒステリシス

表５ ヒステリシスデータ

表５のデータは、発明のレスピレータが、市販のモルデックス（Moldex）２２００レスピレータと比較した場合に、実質的により小さいヒステリシスを呈することを示す。即ち、マスクの各側部にリビングヒンジを使用する支持構造体を有するレスピレータは、拡張力が取り除かれた際にそれらのもとの状態に戻るための、実質的により小さい不能性を呈する。

ｉｉｉ．％引張歪み対負荷
「％引張歪み対負荷」データがグラフにプロットされた。プロットされたデータが図９に示される。プロットされたデータから明らかであるように、発明のレスピレータは、レスピレータを３０％歪ませるために、実質的により少ない負荷を必要とする。

ｉｖ．横方向に延びる部材の移動の測定
５つのレスピレータ支持構造体が、先のサンプル調製の節で記載されたように作製された。支持構造体の残部からの妨害を排除するために、上記の２４．５ｍｍ幅及び７６ｍｍ長さのＨＤＰＥフィルムが、スタンレー・ボスティッチ（Stanley Bostitch）からの１２．７ｍｍヘビー・デューティー・スタンレー（Heavy Duty STANLEY）ステープラーワイヤーを使用して、横方向に延びる部材（図１、２ａ、２ｂの２６及び２８）に取り付けられた。

上記の試験方法を使用して、支持構造体の横方向に延びる部材２６及び２８を長手方向に動かすために必要とされる力が弛緩状態から測定された。以下表６で記載される力は、横方向に延びる部材を、長手方向に延ばすために必要とされる力を表す。

表６ ＴＥＭＭＴデータ

表６に記載されるデータは、リビングヒンジによって共に接合されている横方向に延びる部材を分離するために必要とされる力が非常に僅かであることを示している。このデータのグラフは図１０に記載されている。

本発明は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変形及び変更を加えられてもよい。したがって、本発明は、上記に限定されないが、以下の請求項及び全てのその等価物に詳述する制限によって規制される。

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。

上記の全ての特許及び特許出願は、「背景技術」部分のものを含め、全体的に参考として本明細書に組み込まれる。組み込まれた文書と上記明細書との間に、開示内容の矛盾又は不一致がある限りにおいては、上記明細書が優先される。

Claims (2)

1. 濾過フェースピースレスピレータであって、
   （ａ）ハーネスと、
   （ｂ）マスク本体であって、
   （ｉ）濾過層を含む濾過構造体と、
   （ｉｉ）支持構造体であって、該支持構造体の相対する第１側部及び第２側部に位置する、第１リビングヒンジ及び第２リビングヒンジを含む支持構造体と、を有する、マスク本体と、を有し、
   前記第１リビングヒンジ及び前記第２のリビングヒンジのそれぞれが、第１部材及び第２部材の合一する領域に位置するとともに、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれが、互いに隣接して位置し、互いから離れて動くことができる、濾過フェースピースレスピレータ。
2. 前記第１及び第２のリビングヒンジが、前記マスク本体の長手方向に拡張する能力に寄与する、請求項１に記載の濾過フェースピースレスピレータ。

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