JP5739664B2

JP5739664B2 - マスク本体支持構造と一体化したバックルを有するフィルタ式顔面装着呼吸マスク

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Publication number: JP5739664B2
Application number: JP2010525868A
Authority: JP
Inventors: ダニエル・ジェイ・ステパン; フィリップ・ジー・マーティン; ヨナス・ジェブルウォルド; フランチェスコ・ロヴォ; ダン・マッターノ; クラウディオ・ポンツィオ
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
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Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2015-06-24
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Description

本発明は、ストラップ調製バックルをマスク本体支持構造と一体的に製造することを可能にしたマスク本体を有するフィルタ式顔面装着呼吸マスクに関する。

呼吸マスクは、２つの一般的目的のうちの１つ、即ち（１）不純物若しくは汚染物質が着用者の呼吸器系に入るのを防ぐため、又は（２）他の人若しくは物体が、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ために、人の呼吸経路を覆って着用される。第１の状況では、呼吸マスクは、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の状況において、呼吸マスクは、他の人間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。

数種の呼吸マスクは、マスク本体自体が濾過機構として機能するため「フィルタ式顔面装着具（filtering face-piece）」として分類される。ゴム又はエラストマーのマスク本体を、フィルタカートリッジ（例えば、ユスチャク（Yuschak）ら所有の米国再発行特許第３９，４９３号参照）又はインサート成型されたフィルタ要素（例えば、ブロウン（Braun）所有の米国特許第４，７９０，３０６号参照）と共に使用する呼吸マスクとは異なり、フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、マスク本体全体の殆どに及ぶフィルタ媒体を有しているため、フィルタカートリッジを取り付けたり、又は交換したりする必要がない。そのようなものとして、フィルタ式顔面装着呼吸マスクは比較的軽量であり、使用が容易である。フィルタ式顔面装着呼吸マスクを開示している特許の例は、クロンザー（Kronzer）ら所有の米国特許第７，１３１，４４２号、アンガジュバンド（Angadjivand）ら所有の同第６，９２３，１８２号及び同第６，０４１，７８２号、ボストック（Bostock）ら所有の同第６，５６８，３９２号及び同第６，４８４，７２２号、チャン（Chen）ら所有の同第６，３９４，０９０号、マジッドソン（Magidson）ら所有の同第４，８７３，９７２号、スコーブ（Skov）所有の同第４，８５０，３４７号、デュールード（Dyrud）ら所有の同第４，８０７，６１９号、バーグ（Berg）所有の同第４，５３６，４４０号、並びにフーバー（Huber）ら所有の米国意匠特許第２８５，３７４号を含む。

永久的なカップ状構造を有するフィルタ式顔面装着呼吸マスクを提供するには、マスク本体には通常、型で作られた成形層が設けられている。型で作られた成形層は、熱的に結合された繊維のウェブ、又はオープンワーク型単繊維プラスチックメッシュから形成されており、これらのウェブ及びメッシュはカップ状構造に成型される。これらの成形層は濾過構造の支持に使用され、この濾過構造は、通常、帯電したマイクロファイバーの不織布を含む。

一般に、１つ以上の弾性ストラップが使用されて、フィルタ式顔面装着呼吸マスクを着用者の顔面に対してしっかりと装着する。これらのストラップは通常、マスク本体に直接接着され、溶着され又はステープルで留められる。しかしながら数種のフィルタ式顔面装着呼吸マスクは、バックルを使用して、ストラップの長さの調整をができるようにする。バックルもマスク本体に接着され、溶着され又はステープルで留められる。例えば、３Ｍ８２１２及び８２９３フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、ステープルを使用してバックルをマスク本体に取り付けている。

カナダ特許第１，２９６，４８７号英国特許第９７０，６１１号欧州特許第１，４９５，７８５Ａ１号国際公開第９６／２８２１６Ａ号米国意匠特許第２８５，３７４号米国意匠特許第４１２，５７３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４，１７１，５５５号米国特許第４，２１５，６８２号米国特許第４，３９５，８０３号米国特許第４，５２５，９０１号米国特許第４，５３６，４４０号米国特許第４，５７１，７８３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４，８４３，６８９号米国特許第４，８５０，３４７号米国特許第４，８７３，９７２号米国特許第５，２３７，９８６号米国特許第５，３２５，８９２号米国特許第５，４９６，５０７号米国特許第５，５５８，０８９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６，０６２，２２１号米国特許第６，１２３，０７７号米国特許第６，２４７，２１０Ｂ１号米国特許第６，３３２，４６５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６，３９７，４５８Ｂ１号米国特許第６，３９８，８４７Ｂ１号米国特許第６，４０６，６５７号米国特許第６，４０９，８０６Ｂ１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６，７４３，４６４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７，０１３，８９５号米国特許第７，０２８，６８９号米国特許第７，１１７，８６８号米国特許第７，１３１，４４２号米国特許第７，１５５，７８６Ｂ２号米国特許第７，１８５，６５３Ｂ２号米国特許第７，１８８，６２２号

従来のフィルタ式顔面装着呼吸マスクが示す特定の欠点の一つは、バックルがマスク本体の成形層及びフィルタ媒体と別々に製造する必要があることである。更に、バックルを呼吸マスクに固定する付加的な製造工程が必要である。

本発明は、ストラップ調整バックルを、マスク本体の他の部分から分離して提供する欠点を克服する。上記に示したように、従来のフィルタ式顔面装着呼吸マスクは、成形層として、熱的に結合された繊維のウェブ、又はオープンワーク型単繊維プラスチックメッシュを使用して、フィルタ媒体を支持していた。しかしながら、これら現存する支持構造は、ストラップ調整バックルを成形層と同時に製造するのに適していなかった。それ故従来のフィルタ式顔面装着呼吸マスクでは、バックルを成形層とは別々に製造する必要があり、かつバックルをマスク本体に固定するための製造工程、例えば接着、溶着、又はステープル留め等が必要であった。

本発明は、ストラップ調整バックルがマスク本体支持構造と同時に製造されることを可能にする、新しいマスク本体構造を提供する。本発明は、（ａ）（ｉ）濾過構造と、（ｉｉ）第一のバックルを一体的に結合可能な寸法を有する周辺部材とを含む支持構造と、（ｉｉｉ）前記第一のバックルに挿通される第一のストラップとを含むマスク本体を備えるフィルタ式顔面装着呼吸マスクを提供する。

本発明は、（ａ）一体的に結合された少なくとも１つのバックルを有する支持構造を備えたマスク本体を提供する工程と、（ｂ）前記濾過構造をマスク本体内にて支持する工程と、（ｃ）前記バックルに挿通可能で、かつ長さを調整可能であるストラップを提供する工程とを含み、フィルタ式顔面装着呼吸マスクの新しい作製方法を提供する。

従来のフィルタ式顔面装着呼吸マスクは、接着、ステープル又は溶着の使用を介して、マスク本体の繊維性及びオープンワーク形プラスチック支持構造に固定されるバックルを有していた。これら公知のマスク本体構成技術は、呼吸マスクハーネスの組立を完了するための付加的な部品及びプロセス工程を必要としていた。従来のフィルタ式顔面装着マスク本体は、熱的に結合された繊維の不織布又はオープンワーク型単繊維メッシュを含む成形層を通常使用して、マスク本体に構造的一体性を提供していたため、一体的な調整バックルを提供する能力に欠けていた。本発明は、マスク本体支持構造に一体化されたバックルを使用することにより、これらの付加的な部品及び製造工程の必要性を排除する。

用語
以下に詳述された用語は、定義された意味を有することになる。

「二分する」は、ほぼ同一の２つの部分に分割することを意味する。

「バックル」は、ハーネスストラップを挿通することができて、ストラップの長さの調整を可能にする部品を意味する。

「中央で離間された」は、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されていることを意味し、
「備える（又は備えている）」は、特許専門用語において標準であるその定義を意味し、「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。「備える」、「含む」、「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」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、空気中に懸濁されることがある他の物質を意味する。

「横断方向寸法」は、呼吸マスクを前方から見た場合、呼吸マスクを横切って側部から側部へ側方に延びる寸法である。

「弾性」は、その最初の長さの１００％又はそれ以上に伸張された後、その最初の形態又は状態に戻る能力を有することを意味する。

「吸気弁」は、開放して、濾過マスクの内部気体空間から流体が退出できるようにする弁を意味する。

「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。

「フィルタ式顔面装着具」は、マスク本体自体が、マスク本体を通過する空気を濾過するように構成され、この目的を達成するためにマスク本体に取り付けられた又は成型された別個の識別可能なフィルタカートリッジ又はインサート成型フィルタ要素がないことを意味し、
「フィルタ」又は「フィルタ層」は、空気透過性材料の１つ以上の層であって、その層を通過する空気流から汚染物質（粒子等）を除去することを主な目的とするように適合されている層を意味する。

「濾過構造」は、主に空気を濾過するよう構成されている構造を意味する。

「第一の側部」は、マスクを垂直方向に二分する平面から側方に離間し、呼吸マスクがつけられた際に、着用者の頬及び／又は顎の領域内に存在するであろうマスク本体の範囲を意味する。

「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。

「一体的（integral）」は、同時に一緒に製造されていること、即ち一部分として一緒に作製され、後に一緒に結合される別個に製造された２つの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」は、部材又はヒンジ連結部に有意な損害を与えない容易さで、同ヒンジから延びる部材が、ヒンジの周囲を回転するように略枢動できるようにする機構を意味する。

「マスク本体」は、少なくとも人間の鼻及び口を覆うようにフィットし、外部気体空間から隔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。

「部材」は、支持構造に関連して、個別にかつ容易に識別可能な、支持構造の全構造及び形態に有意に寄与する寸法の中実部分を意味する。

「周縁部」は、呼吸マスクが人によりつけられた際に、概して着用者の顔面に隣接して配置されるであろうマスク本体の外側端部を意味する。

「高分子」及び「プラスチック」はそれぞれ、１種以上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」は、２つ以上を意味し、
「呼吸マスク」は、人により着用されて、呼吸するのに清浄な空気を着用者に提供する空気濾過装置を意味し、
「剛性」は、単なる人の指からの圧力に応答して、実質的にかつ容易にたやすく変形しないことを意味する。

「第二の側部」は、マスクを垂直方向に二分する平面から離間し（第二の側部は、第一の側部の反対側である）、呼吸マスクがつけられた際に、着用者の頬及び／又は顎の領域内に存在するであろうマスク本体の範囲を意味し、
「支持構造」は、通常の取り扱い下でその所望の形状を維持し、またその支持構造により支持される濾過構造の意図される形状を維持することを助けるに十分な、構造的一体性を有するように構成された構造体を意味する。

「離間された」は、物理的に分離された、又はその間に測定可能な距離を有することを意味する。

「横方向に延びる」は、ほぼ横断方向に延びることを意味する。

人の顔面に着用された、本発明によるフィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の正面斜視図。本発明によるフィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の側面図。フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の正面図。バックル／ストラップの組み合わせの拡大正面図及び拡大背面図。バックル／ストラップの組み合わせの拡大正面図及び拡大背面図。本発明のマスク本体に使用し得る濾過構造１８の断面図。

本発明の実施の際には、マスク本体の支持構造に取り付けられた一体的なバックルを有するフィルタ式顔面装着呼吸マスクが提供される。本発明は、呼気弁を支持するために、熱的に結合された繊維又はオープンワーク型プラスチックメッシュを含む従来の成形層を使用するのではなく、その目的のために異なる構造を備えている。新しい支持構造は、その上に調整バックルが一体的に結合できる中実表面を提供する点で特に有利である。一体的なバックルの使用により、バックルを別個に製造し、その後バックルを接着、溶着、又はステープル留めにてマスク本体に結合する必要性が排除される。一体的なバックルにより、ストラップの長さを調整して、張力を変更して着用者に適したものにし得る。

図１〜図３に、本発明に従って使用し得る、フィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の実施例を示す。図示するように、フィルタ式顔面装着呼吸マスク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１６及び濾過構造１８を有する。支持構造１６は、周縁部２０、第一の側部２２、及び反対側の第二の側部２４を含む。支持構造１６の周縁部２０は、呼吸マスク１０がつけられている際に着用者の顔面と接触し得るが、必ずしも接触しなくてもよい。周縁部２０は、マスク本体１２の周縁部の周囲をその周縁部に隣接して３６０°連続的に延びる部材、又は部材の組み合わせを含んでもよい。一般に、着用者の顔面は、濾過構造１８の周縁部の内側表面、又は追加の顔面シール材料のみに接触するであろう。従って、濾過構造１８の周囲端部は、支持構造１６の周縁部２０を越えて径方向に突き出し得る。支持構造１６は、横方向に延びる部材２６、２８及び３０も含み得る。横方向に延びる部材２６、２８及び３０は、マスク本体１２の第一の側部２２から第二の側部２４へ延びる。しかしながら、本発明は、横方向に延びる部材が、マスク本体１２を完全に横切って延びる必要のない実施形態も想定している。１つ以上の部材が、頂部周辺部材３２と底部周辺部材３４との間で長手方向の寸法に延びてもよい。呼吸マスクを前方から平面上に投影して見ると（図３）、横方向は、呼吸マスクをほぼ「ｘ」方向に横切って延びる方向であり、長手方向は、呼吸マスク１０の底部と頂部との間でほぼ「ｙ」方向に延びる寸法である。横方向に延びる部材及び／又は周辺部材の１つ以上は、長手方向に拡張又は収縮して、着用者の顎の移動、及び様々な寸法の顔面をより良好に収容し得る−拡張可能なマスク本体を有するフィルタ式顔面装着呼吸マスク（Filtering Face-Piece Respirator that Has Expandable Mask Body）と題された、本願と同一日に出願の米国特許出願第６０／９７４，０２５号（代理人整理番号６３１６５ＵＳ００２）を参照すべきである。横方向に延びる部材、長手方向に延びる部材、及び周辺部材は、約２〜１２ｍｍ^２の寸法、より一般的には約４〜８ｍｍ^２の寸法の断面積を有するよう形成され得る。呼吸マスク１０は、第一ストラップ３６かつ第二ストラップ３８を含むハーネス１４により、着用者の顔面上に支持されてもよい。これらのストラップ３６、３８は、１つ以上のバックル４０により、長さを調整し得る。バックル４０は、マスク本体１２の第一の側部２２及び第二の側部２４に、ハーネス固定フランジ部材４２ａ、４２ｂにおいて一体的に固定されている。図面にはマスク本体に固定された４つのバックルを有する呼吸マスク１０が示されているが、より少数のバックルを使用することも可能であり得る。例えば、１つのみのストラップを使用することが可能な場合があり、それにより、ストラップはマスク本体の片側に直接搭載され、他方の側に位置する１つのバックルを通してマスク本体に結合される。そのような場合、ストラップの長さは、マスク本体の両側ではなく、片側のみで調整されるであろう。代替的に、単一のストラップ構造を使用してもよく、ここでマスク本体の第一の側部及び第二の側部に単一のバックルが配置される。別の実施形態において、マスク本体上に２つのストラップと共に２つのバックル４０を使用してもよく、それにより各ストラップは呼吸マスクの片側に直接固定され、バックル４０を通して呼吸マスクの他方の側に固定される。又は図面に示すように、４つのバックルを使用して、２つのストラップ間で４つの調整地点を提供してもよい。

図４ａ及び図４ｂに、第一のスロット４４及び第二のスロット４６にストラップ３６を挿通する方法をより良好に示す、バックルの拡大形態を示す。バックルは締め棒（cinch bar）４８も含み、この棒はストラップが着用者の手の後方から引っ張られた際に、ストラップ３６をしっかり把持し得る。この張力が除去された際に、ストラップはスロットを通して押されて、所望の長さを達成し得る。図４ａ及び図４ｂは、スロット４４及びスロット４６のそれぞれがどのように好ましい寸法を有し、かつ締め棒に対して好ましい位置に配置され、それによりストラップの長さが短縮されるようにストラップが自由端４７上で比較的容易に引かれ得ることを示す。マスク本体１２の第一の側部２２と第二の側部２４との間でストラップが把握されることにより、ストラップが他方の方向に引かれる際、ストラップが締め棒を摩擦把握して、それによりストラップの長さが保存され、所望の張力が適用されて呼吸マスク１０を着用者の顔面に対して心地よく支持することができる。マスク本体の各側部の間でストラップの長さを増大させることにより張力を低下させるには、第一スロット４４と第二スロット４６との間でストラップを引いて輪を形成した後、この輪をスロット４９を通して供給し得る。代替的に、バックル４０を、マスク本体の第一の側部と第二の側部との間に延びるストラップ部分３６から離れる方向へ強制的に移動してもよい。呼吸マスク１０が着用される際、ストラップ３６は通常バックル４０と平行である。しかしながら、バックル４０が約３０°〜９０°の角度で移動する場合、ストラップ３６は、スロット４６及びスロット４４を通して引かれて、ストラップの長さは、マスク本体の第一の側部と第二の側部との間で増大し得る。バックルは１つ以上のリビングヒンジ４９において周辺部材（１つ又は複数）２０（図３）に結合し、このリビングヒンジはバックル４０をヒンジの周囲で回転させるため、バックルは、呼吸マスクがつけられた際に、着用者の顔面に向かって屈曲し得る。リビングヒンジ４９は、バックル４０をマスク本体から離れる方向へ突き出すこともでき、それにより着用者は所望のストラップ長の調整を容易に行うことができる。本発明と共に使用し得る様々なバックルの例は、以下の特許に記載されているバックルを含む。リー（Lee）所有の米国特許第７，１８５，６５３Ｂ２号、グリム（Grimm）所有の同第７，１５５，７８６Ｂ２号、ハミルトン（Hamilton）所有の同第６，２４７，２１０Ｂ１号、フィルダン（Fildan）所有の同第４，８４３，６８９号、カサイ（Kasai）所有の同第４，５７１，７８３号、クラウス（Krauss）所有の同第４，５２５，９０１号及び同第４，３９５，８０３号、バッカー（Bakker）ら所有の同第４，１７１，５５５号、ウィルソン（Wilson）所有の英国特許第９７０，６１１号。

バックル及び／又は支持構造は、射出成型等の公知の技術により作製されてもよい。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）を含むオレフィン等の公知のプラスチック；プラストマー；熱可塑性物質；熱可塑性エラストマー；並びにそれらのブレンドを使用して、バックル及び／又は支持構造を形成し得る。バックル及び／又は支持構造を形成する組成物に顔料、紫外線安定剤、ブロッキング防止剤、核形成剤、殺真菌剤及び殺菌剤等の添加剤も加え得る。プラスチックは、一般に約７５〜３００メガパスカル（ＭＰａ）、より一般的には約１００〜２５０ＭＰａ、尚一般的には約１７５〜２２５ＭＰａの曲げ弾性率を示す。支持構造に使用されるプラスチックは、弾性、形状記憶、及び曲げ疲労に対する抵抗を示すように選択されてもよく、それにより支持構造とバックルとの取り付け部が変形して、適切なフィットとストラップの張力とに対応することができる。支持構造部材は、断面で見た場合、矩形、円形、三角形、長円形、台形等であってもよい。バックル及び／又は支持構造の構成には、プラスチックの代わりに金属又はセラミックス材料も使用し得るが、廃棄／コストの理由によりプラスチックが好ましいであろう。支持構造は、濾過構造と一体化（又は濾過構造と共に形成）されていない部分又はアセンブリであり、また、濾過構造で使用されている繊維製品よりも大きい寸法の部材を含む。

ハーネス内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、組成（braided）又は編成した紡ぎ糸／ゴムの組み合わせ、非弾性の組成構成要素から形成され得る。ストラップは、弾性材料、例えば弾性の組成材料から形成されてもよい。ストラップは、好ましくはその全長の２倍より大きく拡張され、その弛緩状態に戻り得る。より望ましくは、ストラップは、その弛緩状態の３又は４倍に増大され、その引張力が除去された際に全く損傷なく元の状態に戻り得る。従って弾性限度は、弛緩状態にあるときのストラップの長さの２、３又は４倍が望ましい。一般に、ストラップは、約２５〜６０ｃｍの長さ、５〜１０ｍｍの幅、及び０．９〜１．５ｍｍの厚さを有する。ストラップは、マスク本体の反対側にて第一のバックルから第二のバックルに連続ストラップとして延びてもよく、又はストラップは、更なる締結具又はバックルにより一緒に結合され得る複数の部分を有してもよい。例えば、ストラップは、マスク本体を顔面から除去する際に、着用者により迅速に分離され得る締結具により一緒に結合された第一及び第二の部分を有してもよい。本発明に関連して使用し得るストラップの例は、シュエ（Xue）ら所有の米国特許第６，３３２，４６５号に示されている。ストラップの１つ以上の部分を一緒に結合するのに使用し得る締結機構又留め金機構の例は、例えば以下のブロストロム（Brostrom）ら所有の米国特許第６，０６２，２２１号、セッパラ（Seppala）所有の同第５，２３７，９８６号、及びチエン（Chien）所有の欧州特許第１，４９５，７８５Ａ１号に示されている。

図４に、濾過構造１８の断面を示す。図示するように、濾過構造１８は、１つ以上のカバーウェブ５０ａ及び５０ｂ、並びにフィルタ層５２を含んでもよい。カバーウェブ５０ａ及び５０ｂは、フィルタ層５２の反対側に位置して、フィルタ層から解け得る任意の繊維を捕捉してもよい。典型的には、カバーウェブ５０ａ及び５０ｂは、特に着用者の顔面と接触する濾過構造１８の側で心地よい感覚を提供する繊維の選択物から形成されている。本発明の支持構造と共に使用し得る様々なフィルタ層及びカバーウェブの構造は、以下により詳細に記載されている。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濾過構造１８の周辺部に固定してもよい。そのような顔面シールは、呼吸マスクがつけられている際に、着用者の顔面と接触するよう径方向内側に延びていてもよい。顔面シールの例は、ボストック（Bostock）ら所有の米国特許第６，５６８，３９２号、スプリンゲット（Springett）ら所有の同第５，６１７，８４９号及びマリアネク（Maryyanek）ら所有の同第４，６００，００２号、並びにヤード（Yard）所有のカナダ特許第１，２９６，４８７号に記載されている。

濾過構造は、様々な異なる形状及び構成をとることができる。濾過構造は、典型的には支持構造に対して又は支持構造内に適切に嵌るよう適合される。一般に、濾過構造の形状及び構成は、支持構造の略形状に一致する。濾過構造は、支持構造から径方向内側に配置されてもよく、支持構造から径方向外側に配置されるか、又は支持構造を構成する様々な部材の間に配置されてもよい。濾過構造は、フィルタ層及び２つのカバーウェブを含む多層にて図示されているが、濾過構造はフィルタ層又はフィルタ層の組み合わせのみから構成されてもよい。例えば、プレフィルタはより精製され、選択された下流のフィルタ層の上流に配置してもよい。加えて、活性炭等の吸着材料を、濾過構造を構成する繊維及び／又は様々な層の間に配置してもよい。更に、別個の微粒子フィルタ層を吸着層と共に使用して、微粒子と蒸気の両方の濾過を提供してもよい。濾過構造は、このようなカップ状構造を維持できる１つ以上の硬化層を含んでもよい。代替的に、濾過構造は、その構造的一体性に寄与して、カップ状構造を維持することを助ける１つ以上の水平及び／又は垂直境界線を有してもよい。

本発明のマスク本体に使用される濾過構造は、粒子捕捉型又は気体及び蒸気型のフィルタであってもよい。濾過構造はまた、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。用途に応じて、本発明の濾過構造の構築には、類似の又は異なるフィルタ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効に使用できるフィルタは、マスク着用者の呼吸労力を最小限に抑えるために、一般に圧力低下が少ない（例えば、面速度１３．８ｃｍ／秒で約１９５〜２９５パスカル未満）。フィルタ層は更に、予想される使用条件下でそれらの構造を維持するように、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。吸着剤は、接着剤、結合剤、又は繊維性構造によりフィルター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。吸着剤材料としては、活性炭（化学処理済み、又は未処理）、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。様々な構造に適合し得る吸着剤フィルタ構造の例は、センカス（Senkus）ら所有の米国特許第６，３９１，４２９号に記載されている。

ろ過層は通常、求めるフィルタ効果を達成するように選択され、かつ一般に、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。繊維性フィルタ層については、通常は、成型作業中に接着し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。指摘したように、フィルタ層は様々な形状及び構成で提供されることができ、一般に約０．２ミリメートル（ｍｍ）〜１センチメートル（ｃｍ）、より一般的には約０．３ｍｍ〜０．５ｃｍの厚さを有し、また略平面状のウェブであっても、又は波形を付けて、拡張された表面積を提供してもよく、これは例えば、ブロウン（Braun）ら所有の米国特許第５，８０４，２９５号及び同第５，６５６，３６８号を参照されたい。フィルタ層はまた、接着剤又は任意の他の手段により一緒に結合された複数のフィルタ層を含んでもよい。基本的に、フィルタ層の形成に知られている（又は後に開発された）好適な任意の材料を、濾過材料として使用することができる。ウェンテ、バンＡ（Wente, Van A.）、超微細熱可塑性繊維（Superfine Thermoplastic Fibers）、インダストリアルアンドエンジニアリングケミストリー（Indus.Engn.Chem.）、第４８巻、１３４２項及び次項参照（１９５６年）に教示されているようなメルトブローン繊維のウェブは、特に永久帯電された（エレクトロレット）形態の場合、特に有用である（例えば、キュービット（Kubik）らの所有する米国特許第４，２１５，６８２号参照）。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）、一般に約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、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てもよい。特に望ましいのは、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。電荷は、エイツマン（Eitzman）ら所有の米国特許第６，８２４，７１８号、アンガジュバンド（Angadjivand）ら所有の同第６，７８３，５７４号、インスレイ（Insley）ら所有の同第６，７４３，４６４号、エイツマン（Eitzman）ら所有の同第６，４５４，９８６号及び同第６，４０６，６５７号、並びにアンガジュバンド（Angadjivand）ら所有の同第６，３７５，８８６号及び同第５，４９６，５０７号に開示されているように、繊維を水と接触させることにより繊維に付与することができる。電荷はまたクラッセ（Klasse）ら所有の米国特許第４，５８８，５３７号に開示されているようなコロナ帯電、又はブラウン（Brown）所有の米国特許第４，７９８，８５０号に開示されているような摩擦帯電により、繊維に付与することができる。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、フッ素原子をフィルタ層の繊維表面に配置することにより、油性ミスト環境での濾過性能を改善することができる（ジョーンズ（Jones）ら所有の米国特許第６，３９８，８４７Ｂ１号、同第６，３９７，４５８Ｂ１号、同第６，４０９，８０６Ｂ１号を参照）。エレクトレットＢＭＦフィルタ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。

内側カバーウェブは、着用者の顔面に接触するための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られることができる。カバーウェブは、一般に濾過構造に濾過効果を全く提供しないが、フィルタ層の外部（又は上流）に配置された際に、プレフィルタとして作用させることができる。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坪量を有し、比較的細い繊維から形成される。より具体的には、カバーウェブの坪量は約５〜５０ｇ／ｍ^２（一般に１０〜３０ｇ／ｍ^２）、繊維は３．５デニール未満（一般に２デニール未満、より一般的には１デニール未満であるが、０．１より大きい）であるように形成されてもよい。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、一般的には約７〜１８マイクロメートル、より一般的には約８〜１２マイクロメートルである。カバーウェブ材料は、ある程度の弾性を有してもよく（通常、破断点にて１００〜２００％であるが、必ずしもこれとは限らない）、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。カバーウェブのＢＭＦ材質の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使用することができる。

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、着用者に程度の高い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）製のポリプロピレン樹脂「エスコレーン（Escorene）３５０５Ｇ」から作製したポリプロピレンＢＭＦがあり、これは約２５ｇ／ｍ^２の坪量を提供し、繊維の範囲は０．２〜３．１デニール（平均、約０．８デニールの繊維１００本を束ねて測定）である。他の好適な繊維は、ポリプロピレン／ポリエチレンＢＭＦ（８５パーセントの樹脂「エスコレーン（Escorene）３５０５Ｇ」と、同様にエクソン社（Exxon Corporation）製の１５パーセントのエチレン／α−オレフィンコポリマー「エグザクト（Exact）４０２３」を含む混合物から製造）であり、これは約２５ｇ／ｍ^２の坪量を提供し、繊維の平均は約０．８デニールである。好適なスパンボンド材料は、ドイツのペイネのコロビン社（Corovin GmbH）から商品名「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」の下で入手可能であり、またフィンランドのナキラのＪＷスオミネン社（J.W. Suominen OY）から商品名「３７０／１５」の下で毛羽立ちポリプロピレン／ビスコース材料が入手可能である。

本発明で使用されるカバーウェブは、好ましくは、プロセス後に非常に僅かな繊維がウェブ表面から突出し、それ故滑らかな外側表面を有している。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。

鼻クリップをマスク本体に取り付けて、着用者の鼻梁の上のフィットを改善し得る。カスティリオーネ（Castiglione）所有の米国特許第５，５５８，０８９号及び米国意匠特許４１２，５７３号を参照されたい。

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にする。呼気弁の使用は、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。例えばマーティン（Martin）ら所有の米国特許第７，１８８，６２２号、同第７，０２８，６８９号及び同第７，０１３，８９５号；ジャプンチック（Japuntich）ら所有の同第７，１１７，８６８号、同第６，８５４，４６３号、同第６，８４３，２４８号及び同第５，３２５，８９２号；ミッテルスタッド（Mittelstadt）ら所有の同第６，８８３，５１８号；並びにバウアース（Bowers）所有の米国再発行特許第３７，９７４号を参照されたい。基本的に、好適な圧力低下を提供し、また、フレームに適切に固定することができる任意の呼気弁を、本発明に関連して使用することができる。

呼吸マスク支持構造の製造
呼吸マスク支持構造のサンプルを、標準的な射出成型プロセスを用いて作製した。図１〜図３に示した支持構造の形状に一致する単一キャビティの雄型及び雌型の金型を、工作機械メーカーにて製造した。弛緩した状態で、又は支持構造が金型上に尚存在する間、支持構造は、頂部から底部まで約１１５ｍｍ、側部から側部まで約１２０ｍｍと測定された。測定は、呼吸マスクが応力を受けない状態にある間、それぞれ、周縁部の最高地点と最低地点との間、及び側部周辺部材の外側端部の間の直線に沿って行った。支持構造を構成する部材の目標とされた厚さは、２．５ミリメートルであった。横方向に延びる部材に台形の断面を付与して、支持構造がより容易に金型から除去されるようにした。横方向に延びる部材の断面積は、約２〜５ｍｍ^２の範囲であった。フランジ及びバックルは、本願と同日出願の、可撓性ストラップ取り付け部材を有するバックル、及びそのようなバックルを使用した呼吸マスク（Buckle Having A Flexural Strap Attachment Member And Respirator Using Such Buckle）と題された米国特許出願第６０／９９４，６４４号（代理人整理番号６３５７７ＵＳ００２）における形状及び構成を有する。ポリプロピレン／熱可塑性エラストマー混合物を、白色顔料と共に押出成形機内に供給した。トータル（Total）製のプロピレン５７２４を５８重量％、クラレ（Kuraray）製のＳｅｐｔｏｎ（商標）２０６３を４０重量％、及びＴｉＯ_２顔料を２重量％で使用した。

呼吸マスク濾過構造の製造
呼吸マスク濾過構造を、５０グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の一つの白色不織布繊維性スパンボンド材料の外側層と、同一の幅を有する２２ｇｓｍの一つの白色不織布繊維性スパンボンド材料の内側層との間に積層した、２５４ｍｍ幅の不織布繊維性エレクトロレットフィルタ材料の２つの層から形成した。不織布繊維性スパンボンド材料の両方の層は、ポリプロピレンで形成した。エレクトロレットフィルタ材料は、３Ｍ８５１１Ｎ９５呼吸マスクに使用されている標準的なフィルタ材料であった。積層されたウェブブランクを長さ２５４ｍｍの部分に切って四角形を形成した後、カップ形態に形成し、これを支持構造と合わせた。

他の呼吸マスク構成要素
顔面シール：標準的な３Ｍ４０００シリーズ呼吸マスク顔面シール。
鼻クリップ：標準的な３Ｍ８２１０ＰｌｕｓＮ９５呼吸マスクの鼻クリップ。
ヘッドバンド：標準的な３Ｍ８２１０ＰｌｕｓＮ９５呼吸マスクのヘッドバンド材料であるが、色は白色である。３Ｍ８２１０Ｐｌｕｓ呼吸マスクのヘッドバンド用の黄色顔料を除去した。

顔面シールを濾過構造に超音波溶着し、鼻クリップを支持構造内にインサート成型した。２つのヘッドバンドをバックルに摩擦挿通して適切な長さにした。

本発明は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変形及び変更を加えられてもよい。従って、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、上記明細書が優先される。

Claims

（ｉ）濾過構造と、
（ｉｉ）前記濾過構造を支持する支持構造と、
（ｉｉｉ）第一のバックルに挿通される第一ストラップと、を含むマスク本体を備え、
前記マスク本体は、少なくとも人間の鼻及び口を覆うようにフィットし、外部気体空間から隔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であって、
前記マスク本体自体が、当該マスク本体を通過する空気を濾過するように構成され、
前記マスク本体は、当該マスク本体に取り付けられた別個の識別可能なフィルタカートリッジ、及び当該マスク本体に成型された別個の識別可能なインサート成型フィルタ要素のいずれも伴わず、
前記支持構造は、中実表面を有し、
前記支持構造は、前記マスク本体の外側端部である周縁部材を含み、
前記周縁部材と前記第一のバックルとは、同時に一体的に製造されていることを特徴とする、フィルタ式顔面装着呼吸マスク。
前記周縁部材が少なくとも１つの第一のフランジを含み、前記第一のバックルと前記第一のフランジとは、同時に一体的に製造されている、請求項１に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
前記周縁部材が、前記第一のフランジから支持構造の反対側の第二のフランジを更に含み、
前記第二のフランジ上に固定された第二のバックルと、前記第二のフランジとは、同時に一体的に製造されている、請求項２に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。