KR102450400B1 - 호흡기 적합성 검사 밀봉 장치 및 방법 - Google Patents

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토마스 더블유 홀름퀴스트-브라운
아담 제이 서노호스
마이클 제이 코웰
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

본 발명은 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 작동가능한 밸브 조립체를 포함하는 호흡 보호 장치를 제공한다. 일부 예시적인 실시예에서, 호흡 보호 장치는 탄성중합체 밀봉부를 포함하고, 밸브 조립체 및 호흡 공기 공급원 구성요소는 밸브 조립체가 폐쇄 구성에 있을 때 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태에 있다.

Description

호흡기 적합성 검사 밀봉 장치 및 방법
본 발명은 적합성 검사 장치(fit check device)를 포함하는 호흡 보호 장치 및 방법, 그리고 일부 실시예에서, 탄성중합체 밀봉부를 포함하는 호흡 보호 장치를 기술한다.
사용자의 코와 입을 덮고, 예를 들어, 호흡가능한 공기를 착용자에게 제공하는 호흡기 보호 장치는 주지되어 있다. 공기는 착용자에 의해 호흡가능한 공기 공급원을 통하여 흡인되거나 또는 착용자가 공기를 흡기할 수 있는 호흡 구역 내로 팬 또는 송풍기에 의해 강제로 보내진다.
착용자에게 호흡가능한 공기를 효과적으로 전달하기 위해, 호흡 보호 장치는 여과되지 않은 공기가 마스크에 진입하는 것을 방지한다. 예를 들어, 호흡 보호 장치의 안면 밀봉부의 완전성을 시험하기 위한 다양한 기법이 제안되었다. 양압 시험(positive pressure test)에서, 착용자가 마스크 내로 호기하는 동안에 호흡 보호 장치의 호기 밸브(exhalation valve)가 차단된다. 누출이 존재하지 않으면 공기가 마스크에서 나갈 수 없음으로 인한 증가된 내부 압력에 의해 적절한 밀봉부가 신호로 알려질 수 있다. 대안적으로, 착용자가 마스크를 착용한 상태에서 흡기하는 동안에 필터 카트리지 포트(port)가 차단되는 음압 시험(negative pressure test)이 제안되었다. 누출이 존재하지 않으면 공기가 마스크에 진입할 수 없음으로 인한 감소된 내부 압력에 의해 적절한 밀봉부가 신호로 알려질 수 있다. 음압 또는 양압 시험을 가능하게 하기 위하여 하나 이상의 포트를 차단하기 위한 다양한 메커니즘이 제공되었다.
본 명세서에 기술된 특정 실시예는 착용자를 위한 호흡가능한 공기 구역을 한정하는 마스크 본체, 제1 탄성중합체 밀봉부, 제1 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태로 마스크 본체에 부착되도록 구성된 제1 호흡 공기 공급원 구성요소, 및 개방 구성과, 제1 호흡 공기 공급원 구성요소를 통한 호흡가능한 공기 구역으로의 유체 연통이 방지되는 폐쇄 구성 사이에서 작동가능한 밸브 조립체를 포함하는 호흡 보호 장치를 제공한다. 밸브 조립체는 폐쇄 구성에서 제1 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태에 있다.
실시예는 다음 특징부 중 임의의 것 또는 전부를 포함할 수 있거나 아무것도 포함하지 않을 수 있다. 밸브 조립체는 액추에이터 및 제1 밀봉 표면을 포함할 수 있고, 제1 밀봉 표면은 밸브 조립체가 폐쇄 구성에 있을 때 제1 탄성중합체 밀봉부와 밀봉식으로 결합된다. 액추에이터는 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 종축을 따라 선형으로 이동하도록 구성될 수 있다. 밀봉 표면은 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 선형으로 이동하도록 구성될 수 있다. 밀봉 표면은 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 선회(pivot)하도록 구성될 수 있다. 밀봉 표면은 밸브 조립체가 폐쇄 구성에 있을 때 탄성중합체 밀봉부의 내부를 향해 연장되는 돌출부를 포함할 수 있다. 탄성중합체 밀봉부는 제1 및 제2 단부 영역들, 외부 표면, 및 제1 호흡 공기 공급원 구성요소를 수용하도록 구성된 채널을 한정하는 내부 표면을 포함할 수 있다. 호흡 공기 공급원 구성요소는 마스크 본체에 부착될 때 탄성중합체 밀봉부의 내부 표면과 밀봉 결합 상태에 있을 수 있다. 탄성중합체 밀봉부의 외부 표면의 적어도 일부는 밸브 조립체가 개방 구성에 있을 때 강성 구성요소와 접촉 상태에 있지 않을 수 있다. 탄성중합체 밀봉부의 제2 단부 영역은 부유(floating) 단부일 수 있다. 밸브 조립체의 제1 밀봉 표면은 밸브 조립체가 폐쇄 구성에 있을 때 탄성중합체 밀봉부의 제2 단부 영역과 밀봉식으로 결합될 수 있다. 탄성중합체 밀봉부의 제2 단부 영역은 내향으로 향하는(inward-turned) 단부를 포함할 수 있다. 폐쇄 구성에서, 밸브 조립체의 제1 밀봉 표면은 내향으로 향하는 단부에서 외부 표면과 접촉할 수 있다. 폐쇄 구성에서, 탄성중합체 밀봉부의 제2 단부 영역은 밸브 조립체의 제1 밀봉 표면에 의해 닫힘 상태로 클램핑(clamping)될 수 있다. 탄성중합체 밀봉부는 제2 단부 영역에서 감소된 재료 두께를 가질 수 있고, 제2 단부 영역은 공기가 제1 단부 영역으로부터 제2 단부 영역을 향해 흐를 때 개방되도록 구성되고 공기 흐름이 제2 단부 영역으로부터 제1 단부 영역을 향하는 것을 방지하기 위해 폐쇄되도록 구성된다. 호흡 보호 장치는 마스크 본체에 부착되도록 구성된 제2 호흡 공기 공급원 구성요소를 포함할 수 있다. 호흡 보호 장치는 마스크 본체에 부착되도록 구성된 제2 호흡 공기 공급원 구성요소 및 제2 탄성중합체 밀봉부를 포함할 수 있고, 제2 호흡 공기 공급원 구성요소는 마스크 본체에 부착될 때 제2 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태에 있고, 밸브 조립체는 폐쇄 구성에서 제2 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태에 있다.
본 명세서에 기술된 특정 실시예는 착용자를 위한 호흡가능한 공기 구역을 한정하고 제1 수용부를 갖는 마스크 본체 - 제1 수용부는, 제1 단부 영역 및 제2 단부 영역을 갖고 제1 호흡 공기 공급원 구성요소를 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 제1 채널을 한정하는 제1 탄성중합체 밀봉부를 포함함 -; 및 개방 구성과, 제1 호흡 공기 공급원 구성요소와 호흡가능한 공기 구역 사이의 유체 연통이 차단되는 폐쇄 구성 사이에서 작동가능한 밸브 조립체를 포함하는 호흡 보호 장치를 제공한다. 밸브 조립체는 밸브 조립체가 폐쇄 위치에 있을 때 호흡 공기 공급원 구성 요소와 호흡가능한 공기 구역 사이의 유체 연통을 방지하도록 탄성중합체 밀봉부의 제2 단부 영역과 결합되고, 탄성중합체 밀봉부는 탄성중합체 밀봉부의 제1 단부 영역에서 호흡 공기 공급원 구성요소와 밀봉식으로 결합되도록 구성된다.
실시예는 다음 특징부 중 임의의 것 또는 전부를 포함할 수 있거나 아무것도 포함하지 않을 수 있다. 제1 수용부는 마스크 본체와 일체일 수 있다. 제1 수용부는 마스크 본체에 의해 한정된 개구 내에 위치될 수 있다. 탄성중합체 밀봉부의 제2 단부 영역은 내향으로 향하는 단부를 포함할 수 있다. 탄성중합체 밀봉부는 탄성중합체 밀봉부를 관통하는 채널을 한정하는 내부 표면, 및 외부 표면을 포함할 수 있다. 외부 표면은 밸브 조립체가 개방 위치에 있을 때 강성 구성요소와 접촉 상태에 있지 않을 수 있다. 제2 단부 영역은 부유 단부일 수 있다. 밸브 조립체는 폐쇄 구성에서 탄성중합체 밀봉부의 외부 표면의 일부와 결합될 수 있다. 마스크 본체는 제2 수용부를 포함할 수 있고, 제2 수용부는, 제1 단부 영역 및 제2 단부 영역을 갖고 제2 호흡 공기 공급원 구성요소를 수용하도록 구성된 제2 채널을 한정하는 제2 탄성중합체 밀봉부를 포함한다. 밸브 조립체는 밸브 조립체가 폐쇄 위치에 있을 때 제2 호흡 공기 공급원 구성 요소와 호흡가능한 공기 구역 사이의 유체 연통을 방지하도록 제2 탄성중합체 밀봉부의 제2 단부 영역과 결합될 수 있고, 탄성중합체 밀봉부는 탄성중합체 밀봉부의 제1 단부 영역에서 제2 호흡 공기 공급원 구성요소와 밀봉식으로 결합되도록 구성될 수 있다. 밸브 조립체는 개방 구성을 향하여 편의(bias)될 수 있다. 액추에이터는 버튼을 포함할 수 있고, 버튼은 밸브 조립체가 폐쇄 구성에 있을 때 눌려질 수 있다.
본 명세서에 기술된 특정 실시예는 호흡 보호 장치를 작동시키는 방법을 제공하는데, 본 방법은, 마스크 본체에 부착된 호흡 공기 공급원 구성요소가 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태에 있고 마스크 본체에 의해 한정된 호흡가능한 공기 구역과 유체 연통 상태에 있는 개방 구성으로부터, 호흡 공기 공급원 구성요소를 통한 유체 연통이 폐쇄되는 폐쇄 구성으로 밸브 조립체를 작동시키는 단계를 포함한다. 밸브 조립체를 폐쇄 구성으로 작동시키는 단계는 밸브 조립체와 탄성중합체 밀봉부 사이에 밀봉 결합을 야기한다. 밸브 조립체는 폐쇄 구성에서 탄성중합체 밀봉부와 결합되는 밀봉 표면을 포함할 수 있다. 밸브 조립체를 폐쇄 구성으로 작동시키는 단계는 탄성중합체 밀봉부에 의해 한정된 채널을 통한 공기 흐름을 방지하기 위해 탄성중합체 밀봉부의 단부 영역을 클램핑하는 단계를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예의 상세사항이 첨부된 도면과 하기의 설명에서 기술된다. 상기의 발명의 내용은 각각의 개시된 실시예 또는 모든 실시예를 설명하고자 하는 것은 아니다. 다른 특징들 및 이점들이 설명 및 도면으로부터 그리고 청구범위로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 설명이 첨부된 도면을 참조하여 추가로 제공되는데, 여기서 동일한 구조물은 여러 도면에 걸쳐 동일한 도면 부호인 것으로 참조된다.
도 1은 예시적인 호흡 보호 장치의 사시도이다.
도 2는 예시적인 탄성중합체 밀봉부의 사시도이다.
도 3은 예시적인 호흡 보호 장치의 부분 단면도이다.
도 4는 제1 및 제2 호흡 공기 공급원 구성요소를 포함하는 도 3의 호흡 보호 장치의 부분 단면도이다.
도 5는 폐쇄 구성 상태에 있는 밸브 조립체를 도시하는 도 3의 호흡 보호 장치의 부분 단면도이다.
도 6은 개방 구성 상태에 있는 밸브 조립체를 도시하는 도 3의 호흡 보호 장치의 확대 단면 사시도이다.
도 7은 폐쇄 구성 상태에 있는 밸브 조립체를 도시하는 도 3의 호흡 보호 장치의 확대 단면 사시도이다.
도 8은 예시적인 호흡 보호 장치의 부분 단면 사시도이다.
도 9는 폐쇄 구성 상태에 있는 밸브 조립체를 도시하는 도 8의 호흡 보호 장치의 부분 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 예시적인 탄성중합체 밀봉부의 사시도들이다.
도 11은 예시적인 호흡 보호 장치의 부분 단면도이다.
도 12는 도 11의 호흡 보호 장치의 부분 단면도이다.
도 13은 폐쇄 구성 상태에 있는 밸브 조립체를 도시하는 도 11의 호흡 보호 장치의 부분 단면도이다.
전술된 도면들이 개시된 발명 요지의 다양한 실시예들을 설명하지만, 다른 실시예들이 또한 고려된다. 모든 경우에, 본 개시내용은 개시된 주제를 제한이 아니라 대표로서 제시한다.
본 발명은, 착용자를 위한 호흡가능한 공기 구역을 한정하고 하나 이상의 호흡 공기 공급원 구성요소를 수용하도록 구성되는 마스크 본체를 포함하는 호흡 보호 장치를 제공한다. 호흡 보호 장치는 호흡가능한 공기가 호흡 공기 공급원 구성요소로부터 호흡가능한 공기 구역 내로 지나갈 수 있는 개방 위치와 공기 흐름이 차단되는 폐쇄 위치 사이에서 선택적으로 작동가능한 밸브 조립체를 포함한다. 일부 예시적인 실시예에서, 호흡 보호기는 탄성중합체 밀봉부를 포함하고, 호흡 공기 공급원 구성요소 및 밸브 조립체는 폐쇄 구성에서 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태에 있다.
도 1을 참조하면, 착용자의 입 및/또는 코를 덮는 예시적인 호흡 보호 장치(100)가 도시되어 있다. 호흡 보호 장치(100)는 하나 이상의 수용부(120)를 갖는 마스크 본체(110)를 포함한다. 하나 이상의 호흡 공기 공급원 구성요소(150)가 하나 이상의 수용부(120)에서 마스크 본체(110)에 부착될 수 있다. 제1 및 제2 호흡 공기 공급원 구성요소(150)는 공기가 마스크 본체의 호흡가능한 공기 구역에 진입하기 전에 외부 환경으로부터 수용된 공기를 여과하는 필터 카트리지를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 호흡 공기 공급원 구성요소(150)는 공기 공급형 구성요소, 예컨대, 튜브 또는 도관, 동력공급형 공기 정화 호흡기 구성요소, 또는 다른 적절한 호흡 공기 공급원 구성요소(150)를 포함할 수 있다.
마스크 본체(110)는 강성 또는 반-강성 부분(110a) 및 유연성 안면 접촉 부분(110b)을 포함할 수 있다. 유연성 안면 접촉 부분(110b)은 마스크 본체(110)가 사람의 코와 입 위에 편안하게 지지되게 하고/하거나 착용자의 안면에 적절한 밀봉부를 제공하게 하는 가요성 재료를 포함한다. 안면 접촉 부재(110b)는 착용자의 코 위에 그리고 착용자의 볼에 맞대어져 편안하고 안락한 맞춤을 용이하게 하도록 하는 내향하는 커프(inturned cuff)를 가질 수 있다. 강성 또는 반-강성 부분(110a)은 마스크 본체(110)에 구조적 완전성을 제공할 수 있다. 다양한 예시적인 실시예에서, 마스크 본체 부분(110a, 110b)은 일체로, 또는 후속하여 영구적인 또는 제거가능한 방식으로 함께 결합되는 하나 이상의 개별적으로 형성된 부분들로서 제공될 수 있다.
마스크 본체(110)는 호기 포트(111)를 포함하는데, 이는 착용자에 의한 호기 동안 공기가 마스크 본체(110) 내의 내부 공간으로부터 배기되게 한다. 예시적인 실시예에서, 호기 밸브는 마스크 본체(110) 상의 중심에 위치된다. 예를 들어, 다이아프램 또는 체크 밸브를 포함하는 호기 밸브는, 외부 공기의 유입을 방지하면서, 마스크 본체(110) 내의 양압으로 인해 공기가 나가는 것을 선택적으로 허용한다. 일부 예시적인 실시예에서, 호기 포트(111)는 마스크 본체의 비교적 하부 부분에, 예를 들어 착용자의 입 아래에, 위치된다.
마스크 본체(110)를 착용자의 입 및/또는 코 위의 제위치에 지지하기 위하여 하니스(harness) 또는 다른 지지 조립체(도 1에 도시되어 있지 않음)가 제공될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 하니스는, 예를 들어 착용자의 머리 뒤를 지나가고/가거나 착용자의 머리 상에 지지되는 크라운 부재(crown member) 또는 헤드웨어 현수부(headwear suspension)에 부착될 수 있는, 하나 이상의 스트랩을 포함한다.
필터 카트리지와 같은 하나 이상의 호흡 공기 공급원 구성요소(150)가 제1 및 제2 수용부(120)에서 마스크 본체(110)에 부착될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 및 제2 수용부(120)는, 예를 들어 마스크 본체(110)의 볼 부분들에 근접한, 마스크 본체(110)의 서로 반대편인 측부들 상에 위치된다. 제1 및 제2 수용부(120)는 필터 카트리지가 마스크 본체(110)에 고정 부착될 수 있도록 상보형 정합 특징부를 포함한다. 정합 특징부는 제1 및 제2 필터 카트리지가 그의 사용 수명의 종료 시에 또는 상이한 호흡 공기 공급원 구성요소의 사용을 원하는 경우에 제거 및 교체될 수 있도록 제거가능한 연결부를 제공할 수 있다. 대안적으로, 연결부는 필터 카트리지가 필터 카트리지에 대한 손상 없이는 제거될 수 없도록 영구적일 수 있다.
호흡 공기 공급원 구성요소(150)가, 예를 들어 하나 이상의 래치(latch), 나사, 커넥터, 또는 상보형 특징부에 의해, 수용부(120)에 고정될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 호흡 보호 장치(100)는 호흡 공기 공급원 구성요소(150)를 마스크 본체(110)의 수용부(120)에 고정시키는 캔틸레버 래치(130)를 포함한다. 캔틸레버 래치(130)는 호흡 공기 공급원 구성요소(150)와 일체일 수 있고, 출구 노즐(155)에 실질적으로 평행하고/하거나 그와 적어도 부분적으로 함께 연장될 수 있다. 수용부(120) 및/또는 마스크 본체(110)는 본체(110)와 호흡 공기 공급원 구성요소(150) 사이에 확실한 연결부를 제공하도록 캔틸레버 래치(130)와 협동하는 하나 이상의 상보형 정합 특징부를 포함할 수 있다. 다양한 예시적인 실시예에서, 수용부(120) 및/또는 마스크 본체(110)는 호흡 공기 공급원 구성요소(150)의 특징부와 협동하는 캔틸레버 래치(130)를 포함할 수 있고, 캔틸레버 래치(130) 및/또는 상보형 정합 특징부는 확실한 결합을 야기하도록 편향될 수 있다.
필터 카트리지(105)와 같은 호흡 공기 공급원 구성요소(150)는, 예를 들어, 공기가 마스크 본체(110)의 내부 공간 내로 지나가기 전에, 주변 공기를 여과할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 필터 카트리지(105)는, 제1 및 제2 주 표면(151, 152)을 포함하는 본체 부분(153)을 포함하고, 제1 주 표면(151)과 제2 주 표면(152) 사이에서 적어도 부분적으로 연장되는 하나 이상의 측벽(154)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 주 표면(151, 152) 및/또는 측벽 중 하나 이상은 공기가 필터 카트리지(105)에 진입하는 것을 허용하도록 적어도 부분적으로 유체 투과성이다. 일부 예시적인 실시예에서, 필터 카트리지(105)는 외부 하우징이 없거나 또는 하우징에 의해 부분적으로 둘러싸인 주 필터 매체를 포함할 수 있다.
필터 카트리지(105)는 유체가 필터 카트리지(105)를 나가서 마스크 본체(110) 내로 들어가는 것을 허용하기 위한 출구 노즐(155)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 출구 노즐(155)은 측벽(154)과 같은 본체 부분(153)으로부터 외향으로 연장되고, 선행 단부(156), 외부 표면(157) 및 출구 노즐(155)을 통하는 공기 흐름 채널을 한정하는 내부 표면을 포함한다. 다양한 예시적인 실시예에서, 출구 노즐(155)은 제1 또는 제2 주 표면(151, 152), 하나 이상의 측벽(154), 또는 이들의 조합 중 임의의 것에 근접하게 위치될 수 있다.
필터 카트리지(105)는 적어도 부분적으로 수용부(120)와 결합함으로써 마스크 본체(110)에 고정된다. 예시적인 실시예에서, 출구 노즐(155)은 탄성중합체 밀봉부(도 1에 도시되어 있지 않음)에 의해 부분적으로 한정되는 수용부(120)의 개구 내로 삽입된다. 강성 외부 부분 또는 수용부(120)는, 예를 들어, 마스크 본체(110)와 필터 카트리지(105) 사이에 주된 구조적 지지 및 안정성을 제공할 수 있고, 탄성중합체 밀봉부는 외부 환경으로부터 오염물 또는 부스러기의 유입을 방지하기 위하여 필터 카트리지(150) 및 출구 노즐(155)의 외부 표면(157) 및/또는 다른 부분과 밀봉식으로 결합될 수 있다.
호흡 보호 장치(100)는 하나 이상의 호흡 공기 공급원 구성요소(150)로부터 마스크 본체(110)의 호흡가능한 공기 구역으로의 공기 흐름을 선택적으로 방지하기 위하여 밸브 조립체(170)를 포함한다. 밸브 조립체(170)는 호흡 공기 공급원 구성요소(150)와의 유체 연통이 차단되는 폐쇄 구성과 호흡가능한 공기가 호흡 공기 공급원 구성요소(150)로부터 마스크 본체(110)의 호흡가능한 공기 구역으로 흐를 수 있는 개방 구성 사이에서 작동가능하고, 이는 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같다.
도 2를 참조하면, 제1 단부 영역(261), 제2 단부 영역(262), 외부 표면(263), 및 채널(265)을 적어도 부분적으로 한정하는 내부 표면(264)을 포함하는 예시적인 탄성중합체 밀봉부(260)가 도시되어 있다. 제1 단부 영역(261)은 수용부(120)(도 1)와 같은 마스크 본체의 강성 구성요소에 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 탄성중합체 밀봉부(260)는 마스크 본체(110)에 부착된 필터 카트리지(150)와 같은 호흡 공기 공급원 구성요소의 외부 표면을 적어도 부분적으로 둘러싸는 탄성중합체 슬리브를 제공하고, 호흡 공기 공급원 구성요소(150)의 적어도 일부가 채널(265) 내에 위치될 수 있도록 하는 제1 단부와 제2 단부 사이의 길이(L)를 갖는다. 일부 예시적인 실시예에서, 길이(L)는 5 mm 내지 100 mm, 10 mm 내지 40 mm, 또는 약 20 mm일 수 있다. 제2 단부 영역(262), 및/또는 탄성중합체 밀봉부(260)의 다양한 위치는 탄성중합체 밀봉부(260)가 마스크 본체(110)의 일부와 적어도 부분적으로 독립적으로 이동 또는 변형될 수 있도록 부유하고 있을 수 있거나 또는 달리 마스크 본체(110)의 강성 구성요소에 고정되지 않을 수 있고, 이는 본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같다.
제2 단부 영역(262)은 탄성중합체 밀봉부(260)를 통한 공기 흐름을 선택적으로 차단하는 밸브 조립체(170)와 같은 밸브 조립체의 구성요소와의 밀봉 결합을 위하여 구성된다. 제2 단부 영역(262)은 밸브 조립체의 구성요소와 밀봉식으로 결합될 수 있는 주연부(267)를 포함한다. 예를 들어, 제2 단부 영역(262)은 주연부(267) 둘레에 적어도 부분적으로 연장된 내향으로 향하는 립(lip)(266)을 포함한다. 제2 단부 영역(262), 및/또는 내향으로 향하는 립(266)은, 밸브 조립체의 일부가 밀봉 결합을 생성하도록 용이하게 접촉할 수 있는 표면을 제공한다. 제2 단부 영역(262) 및/또는 주연부(267)는, 채널(265)을 통하는 공기 흐름을 차단하기 위한 적절한 밀봉을 용이하게 하기 위하여 순응성 및 가요성이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 호흡 보호 장치(300)의 부분 단면도가 도시되어 있다. 호흡 보호 장치(300)는 호흡가능한 공기 구역(311)을 한정하는 마스크 본체(310)(그의 일부가 도 3 내지 도 5에서는 생략되어 있음)를 포함하고, 일부 실시예에서, 전술된 호흡 보호 장치(100)와 유사할 수 있다. 호흡 보호 장치(300)는 사용자가 적합성 시험을 수행할 수 있도록 하나 이상의 호흡 공기 공급원 구성요소로부터의 공기 흐름을 선택적으로 차단하는 밸브 조립체(370)를 포함한다.
밸브 조립체(370)는 액추에이터(371), 및 하나 이상의 밀봉 표면(373)을 갖는 플런저(372)를 포함한다. 액추에이터(371)는 밸브 조립체(370)를 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 이동시키도록 사용자에 의해 작동가능하다. 액추에이터(371)는 플런저(372)를 이동시키도록 내향으로 가압될 수 있거나 또는 달리 작동될 수 있는 버튼, 예컨대, 오버 몰딩된(over-molded) 탄성중합체 푸시 버튼, 슬라이드식 버튼 등일 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(371)는 플런저(372)가 탄성중합체 밀봉부(360)를 향하여 이동하게 하도록 내향으로 가압될 수 있다. 다양한 예시적인 실시예에서, 액추에이터(371)는 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 밸브 조립체를 이동시키도록 작동가능한 트위스트 메커니즘, 레버, 슬라이더, 또는 다른 적절한 액추에이터(371)를 대안적으로 또는 추가적으로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 밸브 조립체는 호흡가능한 공기 구역(311)을 적어도 부분적으로 한정하는 마스크 본체(310)의 후방 부분과 결합되거나 그와 일체인 마스크 본체(310)의 전방 부분(도 3 내지 도 5에는 도시되어 있지 않음) 사이에서 적어도 부분적으로 지지될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 개방 구성에서, 공기는 필터 카트리지(350)로부터, 탄성중합체 밀봉부(360)를 통하여, 예를 들어, 다이아프램 또는 플랩 밸브(381)를 포함하는 하나 이상의 유체 연통 구성요소(380)를 통하여, 그리고 호흡가능한 공기 구역(311) 내로 흐를 수 있다. 도 5에 도시된 폐쇄 구성에서, 밀봉 표면(373)은 탄성중합체 밀봉부(360)의 각각의 제2 단부 영역(362)과 밀봉 결합 상태에 있다. 밀봉 표면(373)과 탄성중합체 밀봉부(362) 사이의 밀봉 결합은 필터 카트리지(350)(도 4)로부터 호흡가능한 공기 구역(311)으로의 공기 흐름을 실질적으로 방지한다. 예를 들어, 플런저(372)는 제1 탄성중합체 밀봉부(360)의 제2 단부 영역(362)과 밀봉식으로 결합될 수 있는 제1 밀봉 표면(373)을 포함한다. 플런저(373)는 제2 탄성중합체 밀봉부(360)의 제2 단부 영역(362)과 밀봉식으로 결합될 수 있는 제2 밀봉 표면(373)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 추가 밀봉 표면이 호흡 공기 공급원 구성요소로부터의 하나 이상의 유체 경로를 선택적으로 차단하기 위하여 플런저(372)에 의해 제공될 수 있다.
밸브 조립체(370)는 사용자에 의한 인가된 힘의 부재 시 원하는 구성으로 복귀하도록 편의될 수 있다. 예를 들어, 밸브 조립체(370)는 사용자에 의해 해제되는 경우 밸브 조립체(370)를 개방 구성(도 3 및 도 4)으로 복귀시키는 하나 이상의 탄성 부재를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 액추에이터(371)는 밀봉 표면(373)이 탄성중합체 밀봉부(360)의 제2 단부 영역(362)과 밀봉 결합 상태에 있지 않는 개방 구성을 향하여 플런저(372)를 편의시키는 탄성 부재로서 작용하는 탄성중합체 버튼이다. 액추에이터(371)는, 마스크 본체(310)의 외벽 또는 다른 강성 구성요소에 부착되어 액추에이터(371)를 지지하고 액추에이터(371)를 개방 구성으로 편의시키는 가요성 웨브(374)를 포함할 수 있다. 웨브(374)는 사용자에 의한 인가된 힘의 부재 시 밸브 조립체(370)를 개방 구성으로 복귀시키도록 작용하면서, 액추에이터가 사용자에 의해 내향으로 가압될 때 탄성 변형할 수 있는 가요성 또는 유연성 재료로 형성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 밸브 조립체(370)는 하나 이상의 탄성 부재를 포함할 수 있다. 다양한 예시적인 실시예에서, 코일 스프링, 판 스프링, 또는 탄성중합체 밴드가, 예를 들어, 밸브 액추에이터(371) 및/또는 플런저(372)를 개방 위치를 향하여 편의시키도록 제공될 수 있다.
액추에이터(371) 및 플런저(372)는 직접적으로 또는 간접적으로 연결되어, 개방 구성과 폐쇄 구성 사이의 작동을 용이하게 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 플런저(372)는 액추에이터(371)와 비교하여 더 큰 강성 또는 강성도를 갖는다. 액추에이터(371) 및 플런저(372)는 플런저(372)의 개구부(376)를 통해 위치된 액추에이터(371)의 스냅 끼워맞춤 커넥터(375)에 의해 결합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액추에이터(371) 및 플런저(372)는 예를 들어, 리벳, 기계적 체결구, 접착제, 또는 하나 이상의 중간 구성요소에 의해 결합될 수 있다. 실질적으로 강성인 플런저(372)는 탄성중합체 밀봉부(360)의 실질적으로 가요성 또는 유연성인 제2 단부 영역(362)과의 강건한 밀봉 결합을 용이하게 할 수 있다.
사용 시, 필터 카트리지(350)와 같은 호흡 공기 공급원 구성요소는 수용부(320)와 결합될 수 있다. 수용부(320)는 필터 카트리지(350)의 출구 노즐(355)이 탄성중합체 밀봉부(360)에 의해 한정된 채널(365) 내로 활주할 수 있도록 구성된다. 출구 노즐(355)의 외부 표면(357)은 탄성중합체 밀봉부(360)의 내부 표면(364)과 접촉하여 필터 카트리지(350)와 수용부(320) 사이의 밀봉 결합을 제공한다. 강성 외부 부분(321)은 마스크 본체(310)와 필터 카트리지(350) 사이에서 실질적인 구조적 지지 및 안정성을 제공할 수 있는 한편, 탄성중합체 밀봉부(360)와 필터 카트리지(350) 사이의 결합은 외부 환경으로부터 원치 않는 오염물 또는 부스러기의 유입을 방지하기 위한 적절한 밀봉부를 제공한다.
예시적인 실시예에서, 출구 노즐(355)의 외부 표면(357)은 내부 표면(364)에 의해 한정된 채널(365)보다 상대적으로 더 클 수 있어서, 출구 노즐(355)과 탄성중합체 밀봉부(360) 사이의 간섭 끼워맞춤 및 안락한 밀봉 결합을 촉진시킨다. 대안적으로 또는 추가적으로, 탄성중합체 밀봉부(360)는 벽 두께가 가변이고/이거나 윤곽 형상을 갖는 섹션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 내부 표면(364)은 출구 노즐(355)의 외부 표면(357)과 접촉하도록 구성된 위치에 위치설정된 하나 이상의 리브(rib)(367)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 리브(367)는 적절한 밀봉부를 제공하도록 출구 노즐의 주연부 둘레에서 연속적인 접촉을 촉진시킨다. 추가로, 하나 이상의 리브(367)는 출구 노즐(355)과 탄성중합체 밀봉부(360) 사이에 집중된 압력 영역을 제공할 수 있으며, 이는 필터 카트리지(350)를 수용부(320)와 결합할 때 사용자에 의한 과도한 힘을 요구하지 않고서 강건한 밀봉을 촉진시킬 수 있다.
탄성중합체 밀봉부(360)의 적어도 일부는 부유하고 있을 수 있거나, 또는 달리 외향 탄성 변형 또는 팽창을 구속할 강성 외부 부분(321)과 같은 마스크 본체(310)의 강성 구성요소와 직접 접촉 상태에 있지 않을 수 있다. 탄성중합체 밀봉부(360)는 출구 노즐(355)이 채널(365) 내에 밀봉식으로 결합되어 있는 동안 휘고/휘거나 관절운동할 수 있고, 출구 노즐(355) 및/또는 필터 카트리지(350)의 이동을 추적 또는 추종할 수 있다. 따라서, 강건한 밀봉부가 마스크 본체(310)와 필터 카트리지(350) 사이의 상대 이동 중에도 유지될 수 있다.
마스크 본체(310)가 사용자의 입 및/또는 코 위의 사용 위치에 있고 마스크 본체(310)에 하나 이상의 필터 카트리지(350)가 결합되면, 밸브 조립체(370)는 적합성 시험을 수행하기 위해 개방 구성으로부터 폐쇄 구성으로 작동될 수 있다. 예를 들어 액추에이터(371)를 내향으로 가압하는 것에 의한 액추에이터(371)의 작동은 플런저(371)가 개방 위치(도 4)로부터 폐쇄 구성(도 5)으로 선형으로 이동하도록 한다. 폐쇄 구성에서, 밀봉 표면(373)의 실질적으로 평면인 접촉 표면은 제2 단부 영역(362)의 주연부(367)와 정렬되고 탄성중합체 밀봉부(360)의 제2 단부 영역(362)과 밀봉 결합 상태에 있다.
개방 구성으로부터 폐쇄 구성으로의 밸브 조립체(370)의 작동은, 사용자가, 예를 들어, 착용자에 의해 관찰될 수 있는 누출의 존재 또는 부재의 표시자를 제공함으로써, 마스크 본체(310)와 사용자의 안면 사이에 적절한 밀봉부가 형성됨을 확인하기 위해 적합성 시험을 수행하게 한다. 밸브 조립체(370)가 폐쇄 구성에 있을 때, 필터 카트리지(350)로부터 호흡가능한 공기 구역(311)으로 공기가 진입하는 것이 방지된다. 따라서, 폐쇄 구성에서의 착용자에 의한 흡기는 마스크 본체(310) 내에 음압을 생성하고, 사용자가 추가로 흡기하기가 점점 더 어려워질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 폐쇄 구성에서의 흡기는 사용자의 안면에 밀봉부가 형성되면 유연성 안면 접촉 부분(310b)이 내향으로 편향되도록 할 수 있다. 적절한 밀봉부가 달성되지 않으면, 음압이 생성되지 않을 수 있고, 적절한 밀봉부의 연관된 표시자들이 존재하지 않을 수 있다. 따라서, 폐쇄 구성으로의 밸브 조립체(370)의 작동, 및 뒤이은 사용자에 의한 흡기는 호흡 보호 장치(300)와 사용자의 안면 사이에 적절한 밀봉부가 형성되는지 여부의 표시를 제공한다.
액추에이터(371) 및/또는 플런저(372)는 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 종축을 따라 선형으로 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(371) 및/또는 플런저(372)는, 액추에이터(371) 및/또는 플런저(372)의 중심을 통해 연장되는 종축(A)을 따라 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 선형으로 이동할 수 있다. 종축(A)은 액추에이터(371)의 외부 표면에 직각으로 연장될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 종축(A)은 실질적으로 액추에이터(371), 플런저(372) 및 유체 연통 구성요소(380)의 중심을 통과한다.
제1 및/또는 제2 밀봉 표면들(373)은 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 이동 축을 따라 유사하게 선형으로 이동할 수 있고, 종축(A)으로부터 경사지고 오프셋될 수 있다. 예를 들어, 제1 밀봉 표면(373)은 종축(A)을 통해 수직으로 연장되는 평면에 실질적으로 수직이 아니거나 그와 평행하지 않은 실질적으로 평면인 주 표면을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제1 밀봉 표면(373)의 이동 축은 제2 단부 영역(362)에서 채널(365)의 중심을 통해 연장되는 탄성중합체 밀봉부(360)의 종축(B)과 비-동축 또는 비-평행일 수 있다. 일부 실시예에서, 종축(A)에 대한 제1 밀봉 표면(373)의 각도는 종축(A)에 대한 제2 단부 영역(362)의 각도와 실질적으로 동일하여, 제2 단부 영역(362)의 주연부(367) 및 제1 밀봉 표면(373)이 폐쇄 구성에서 실질적으로 정렬되게 한다. 이러한 방식으로, 플런저(362) 및/또는 제1 밀봉 표면(373)은 적절한 밀봉을 제공하기 위해 제2 단부 영역(362)의 주연부(367) 둘레에 적절한 접촉을 생성하면서 개방 구성으로부터 폐쇄 구성으로 선형으로 이동할 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이 경사진 제1 밀봉 표면(373)은 탄성중합체 밀봉부(360)의 제2 단부 영역(362)과 제1 밀봉 표면(373) 사이의 적절한 접촉 및 강건한 밀봉 결합을 용이하게 한다.
밸브 조립체(370)는 액추에이터(371) 및/또는 플런저(372)의 선형 이동을 용이하게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(371) 및/또는 플런저(372)는 종축(A)을 따라 위치된 샤프트 또는 레일을 따라 이동할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액추에이터(371) 및/또는 플런저(372)는 종축(A)에 평행하고 그로부터 이격된 샤프트 또는 레일을 따라 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 액추에이터(371) 및/또는 플런저(372)는 "부유"할 수 있거나 또는 액추에이터(371)의 가요성 웨브(374)에 의해 실질적으로 지지될 수 있다. 가요성 웨브(374)는 액추에이터(371) 및/또는 플런저(372)를 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서의 이동 동안 종축(A)과 실질적인 정렬 상태로 유지할 수 있고, 탄성중합체 밀봉부(360)의 제2 단부 영역(362)과의 적절한 정렬을 위해 밀봉 표면(373)을 제자리에 유지할 수 있다.
플런저(372) 및 탄성중합체 밀봉부(360)는 폐쇄 구성에서 일관되고 강건한 밀봉을 촉진시키도록 구성된다. 예를 들어, 상대적으로 더 강성인 밀봉 표면(373)과 탄성중합체 밀봉부(360)의 상대적으로 더 유연한 제2 단부 영역(362) 사이의 접촉은 구성요소들 사이의 잠재적인 상대 이동 및/또는 플런저(372)의 부정확한 이동에도 불구하고 밀봉 결합을 용이하게 한다. 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서의 플런저(372)의 변위는 사용자에 의해 인가된 힘 또는 밸브 조립체(370) 및 호흡 보호 장치(300)의 다른 구성요소의 치수 공차에 기초하여 약간 변할 수 있다. 예를 들어, 플런저(372)는 밀봉 표면(373)이 탄성중합체 밀봉부(360)의 제2 단부 영역(362)과 접촉하도록 하기 위해 미리결정된 최소 거리에 걸쳐 변위될 수 있다. 밀봉 표면(373)의 위치로 휘거나 또는 그에 순응하는 것에 의한 제2 단부 영역(362)의 적절한 컴플라이언스는 밀봉 표면(373)이 미리결정된 거리 초과의 거리를 이동하더라도 일관된 밀봉 결합을 용이하게 한다. 유사하게, 밀봉 표면(373)이 사용자에 의해 인가된 불균일한 힘 또는 구성요소들 사이의 부정확한 이동을 초래할 수 있는 호흡 보호 장치(300)의 구성 요소들의 광범위한 치수 공차로 인해 예상된 축으로부터 측방향으로 또는 멀리 이동하더라도 일관된 밀봉 결합이 유지될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 탄성중합체 밀봉부(360)는 제2 단부 영역(362)이 밀봉 표면(373)을 따라 용이하게 활주하기보다는 오히려 밀봉 표면(373)을 "파지(grip)하거나" 또는 달리 그와 함께 이동하도록 하는 재료 표면 특성을 가져서, 사용자가 액추에이터(371)에 과도한 힘을 가할 필요 없이 일관된 밀봉 결합을 촉진시킬 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 개방 구성(도 6) 및 폐쇄 구성(도 7)에서의 탄성중합체 밀봉부(360)의 제2 단부 영역(363) 및 밀봉 표면(373)을 포함하는 확대 사시도가 도시되어 있다. 제2 단부 영역(362)은 밀봉 표면(373)과의 접촉을 위한 유연성 주연부(367)를 제공하는 내향으로 향하는 립(366)을 포함한다. 내향으로 향하는 립(366)은 테이퍼질 수 있고/있거나 감소된 두께의 하나 이상의 위치를 포함할 수 있다. 상대적으로 더 작은 두께는 일정 영역의 증가된 가요도 또는 컴플라이언스를 제공한다. 예를 들어, 탄성중합체 밀봉부(360)는 주 두께(T) 및 감소된 두께(t)의 하나 이상의 부분을 갖는 하나 이상의 중간 부분을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 주 두께(T)는 감소된 두께(t)의 110% 내지 400%, 150% 내지 300%, 또는 약 200%일 수 있다. 이러한 상대적 두께는 밀봉 표면(373)에 의해 결합될 때 내향으로 향하는 립(366)의 편향을 촉진시키는 컴플라이언스의 집중된 영역을 제공한다.
내향으로 향하는 립(366)은 탄성중합체 밀봉부(360)의 외부 표면(363)과 밀봉 표면(373) 사이의 접촉을 용이하게 하는 형상을 갖는다. 밀봉 표면(363)에 의한 접촉은 내향으로 향하는 립(366)이, 예를 들어, 채널(365) 및/또는 제1 단부(361)를 향해 휘거나 구부러지게 할 수 있다. 예를 들어, 밀봉 표면(373)이 불균일한 압력 또는 각도로 제2 단부 영역(362)과 접촉하면, 내향으로 향하는 립(366)은 제2 단부 영역(362)의 주연부 둘레에서 불균일하게 휘어서 밀봉 표면(373)과의 일관된 밀봉 결합을 용이하게 할 수 있다. 추가로, 적합성 시험 중에 발생된 음압은 내향으로 향하는 립(366)을 당기거나 또는 달리 그에 작용하여 밀봉 표면(373)을 향해 외향으로 휘어지게 하여, 적합성 시험이 수행되는 동안 밀봉 접촉을 촉진시킬 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 탄성중합체 밀봉부(360)는 밀봉 표면(373)과의 일관된 밀봉 결합을 용이하게 하기 위해 그 종방향 길이를 따라 순응하거나 관절운동할 수 있다. 예를 들어, 탄성중합체 밀봉부(360)는 적어도, 부유하고 있거나 또는 달리 제2 단부 영역(362)과 같은 마스크 본체(310)의 강성 구성요소에 의해 구속되지 않는 부분을 포함한다. 제2 단부 영역(362)은 폐쇄 구성에서 밀봉 표면(373)의 다양한 각도 또는 위치에 걸쳐 밀봉 표면(373)과의 밀봉 결합을 용이하게 하기 위해 마스크 본체(310)의 다른 구성요소에 대해 관절운동하거나 구부러질 수 있다. 유사하게, 제1 단부와 제2 단부 사이의 탄성중합체 밀봉부(360)의 길이를 따른 하나 이상의 부분은 밀봉 표면(373)에 의해 접촉될 때 탄성중합체 밀봉부(360)의 컴플라이언스 및/또는 관절운동을 허용하도록 강성 구성요소에 의해 적어도 부분적으로 구속되지 않을 수도 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 탄성중합체 밀봉부(360)는 호흡 공기 공급원 구성요소를 수용하도록 구성된 위치를 지나 연장되는 길이(l)(도 5)를 포함한다. 예를 들어, 탄성중합체 밀봉부(360)는 필터 카트리지(350)가 리테이너(320)에 결합될 때 출구 노즐(355)의 선행 단부(356)보다 종축(A)을 향해 더 멀리 연장된다. 길이(l)를 따른 탄성중합체 밀봉부(360)는 호흡 공기 공급원 구성요소에 의해 구속되지 않으며, 밀봉 표면(373)과의 밀봉 결합을 유지하기 위해 컴플라이언스를 더욱 촉진시키는 탄성중합체 밀봉부(360)의 길이를 제공한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 선회하는 하나 이상의 밀봉 표면(573)을 갖는 밸브 조립체(570)를 포함하는 호흡 보호 장치(500)의 부분 단면도가 도시되어 있다. 호흡 보호 장치(500)는 호흡가능한 공기 구역을 한정하는 마스크 본체(510)(그의 일부가 도 8 및 도 9에서는 생략되어 있음)를 포함하고, 일부 실시예에서, 전술된 호흡 보호 장치(300)와 유사하다. 호흡 보호 장치(500)는 하나 이상의 호흡 공기 공급원 구성요소로부터의 공기 흐름을 선택적으로 차단할 수 있는 밸브 조립체(570)를 포함한다.
밸브 조립체(570)는 액추에이터(571), 플런저(572) 및 하나 이상의 밀봉 표면(573)을 포함한다. 액추에이터(571)는 밸브 조립체(570)를 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 이동시키도록 사용자에 의해 작동가능하고, 탄성중합체 버튼 또는 다른 적절한 액추에이터를 포함할 수 있다. 액추에이터(571), 및/또는 플런저(572)의 적어도 일부는 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 선형으로 이동할 수 있는 한편, 밀봉 표면(573)은 개방 구성(도 8)과 폐쇄 구성(도 9) 사이에서 선회한다.
밀봉 표면(573)은 액추에이터(571) 및/또는 플런저(572)의 일부와 독립적으로 적어도 부분적으로 이동될 수 있다. 밀봉 표면(573) 및 플런저(572)는 보스(577) 및 활주부(578)를 갖는 슬라이더 조인트를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 밀봉 표면(573) 및 플런저(572)는 예를 들어, 캠 및 종동부를 포함할 수 있다. 액추에이터(571), 및/또는 플런저(572)의 적어도 일부의 선형 운동은 활주부(578)가 보스(577)를 따라 이동하게 하여, 밀봉 표면(573)의 선회를 초래한다. 다양한 다른 예시적인 실시예에서, 밸브 조립체(570)는 힌지, 스프링 또는 다른 적절한 구성요소를 포함하여, 밀봉 표면이 탄성중합체 밀봉부(560)의 제2 단부 영역(562)과 밀봉 결합 상태로 선회할 수 있도록 할 수 있다.
밀봉 표면 (573)은 탄성중합체 밀봉부(560)의 제2 단부 영역(562)과 일관된 접촉을 제공하는 주 표면을 포함한다. 예를 들어, 밀봉 표면(573)은 제2 단부 영역(562)의 주연부와 정렬 상태로 위치된 실질적으로 평면인 표면을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 제2 단부 영역(562)에 대항하여 밀봉 표면(573)에 의해 제공되는 힘(F)은 제2 단부 영역(562)에서 채널(565)을 가로지르는 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 작용한다. 예를 들어, 힘(F)은 제2 단부 영역(562)에서 채널(565)의 중심을 통해 연장되는 종축(B)(도 9)과 실질적으로 평행한 방향으로 작용할 수 있다. 이러한 배열에서, 힘(F)의 주 방향은 사용자가 액츄에이터(571) 상에 가해야 하는 요구되는 힘을 제한하면서 탄성중합체 밀봉부(560)와의 일관된 밀봉 결합을 촉진시킨다.
제2 단부 영역(562)은 밀봉 표면(573)과의 접촉을 위한 유연성 주연부를 제공하는 내향으로 향하는 립을 포함할 수 있다. 내향으로 향하는 립은, 일부 실시예에서, 전술된 내향으로 향하는 립(366)과 유사할 수 있다. 내향으로 향하는 립은 컴플라이언스의 집중된 영역을 제공할 수 있으며, 마스크 본체(510) 내의 음압 하에 밀봉 표면(573)과의 밀봉 접촉을 향해 편향되도록 구성될 수 있다.
밀봉 표면(573)은 탄성중합체 밀봉부(560)와의 일관된 밀봉 결합을 촉진시킬 수 있는 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있다. 하나 이상의 돌출부는, 밀봉 표면(573)의 다양한 위치에 걸쳐서도, 제2 단부 영역(562)과의 강건한 밀봉 결합을 촉진시키는 외향 연장 표면을 제공한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 돌출부는 채널(565) 내에서 약간 연장되어 탄성중합체 밀봉부(560)의 내부 표면(564)과 접촉할 수 있고/있거나 제2 단부 영역(562)의 주연부 둘레로 연장되어 탄성중합체 밀봉부(560)의 외부 표면(563)과 접촉할 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 적합성 시험을 용이하게 하고 체크 밸브 능력을 포함할 수 있는 다른 예시적인 탄성중합체 밀봉부(760)가 도시되어 있다. 탄성중합체 밀봉부(760)는 제1 단부 영역(761), 제2 단부 영역(762), 외부 표면(763), 및 제1 단부 영역(761)과 제2 단부 영역(762) 사이에 채널(765)을 적어도 부분적으로 한정하는 내부 표면(764)을 포함한다. 제1 단부 영역(761)은 수용부(120)(도 1)와 같은 마스크 본체의 강성 구성요소에 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 탄성중합체 밀봉부(760)는 호흡 공기 공급원 구성요소의 외부 표면을 적어도 부분적으로 둘러싸는 탄성중합체 슬리브를 제공하고, 적절한 실시예에서, 탄성중합체 밀봉부(260)와 유사한 특징부를 가질 수 있다.
제2 단부 영역(762)은 세장형 및/또는 테이퍼형 단부를 포함한다. 채널(765)의 단면적은, 765를 한정하는 내부 표면(764)의 대향 부분들이 접촉 상태에 있거나 거의 접촉 상태에 이를 때까지 제2 단부 영역(762)을 향해 좁아진다. 일부 실시예에서, 감소된 재료 두께 및 좁은 채널은 탄성중합체 밀봉부(760)에 필수적인 체크 밸브 능력을 제공한다. 예를 들어, 사용자가 흡기할 때와 같이, 공기가 탄성중합체 밀봉부(760)를 통해 제1 단부 영역(761)으로부터 제2 단부 영역(762)으로 흐를 때, 제2 단부 영역(762)은 팽창할 수 있다. 반대로, 제2 단부 영역(762)은 제2 단부 영역(762)으로부터 제1 단부 영역(761)을 향한 공기 흐름으로 인해 폐쇄되거나 수축될 수 있다. 일체형 체크 밸브 능력을 갖는 탄성중합체 밀봉부는, 별도의 체크 밸브 또는 다른 흡기 밸브 구성요소에 대한 필요성을 감소시킴으로써, 추가적인 구성요소의 비용 및 관련 조립 시간을 감소시킴으로써, 그리고 무게를 줄여서 안락감을 향상시킴으로써 호흡 보호 장치를 단순화할 수 있다. 추가로, 이러한 탄성중합체 밀봉부는 호흡 보호 장치의 전체 설계 및 구성에 유연성을 제공할 수 있다.
제2 단부 영역(762)에서의 채널(765)의 개구(768)는, 탄성중합체 밀봉부(760)를 통해 공기가 흐르고 있지 않는 중립 구성에서 개구의 높이(h)보다 실질적으로 더 큰 폭(w)을 갖는다. 다양한 예시적인 실시예에서, 폭(w)은 개구(768)의 높이(h)보다 10 내지 200배, 25 내지 100배, 또는 약 40배 더 크다. 일부 예시적인 실시예에서, 제2 단부 영역(762)은 탄성중합체 밀봉부(760)를 통해 공기가 흐르고 있지 않을 때 실질적으로 폐쇄된다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 탄성중합체 밀봉부(760)를 포함하는 호흡 보호 장치(700)의 부분 단면도가 도시되어 있다. 호흡 보호 장치(700)는 호흡가능한 공기 구역(711)을 한정하는 마스크 본체(710)(그의 일부가 도 11 내지 도 13에서는 생략되어 있음)를 포함하고, 일부 실시예에서, 전술된 호흡 보호 장치(300)와 유사할 수 있다. 호흡 보호 장치(700)는, 사용자가 적합성 시험을 수행할 수 있도록 하나 이상의 호흡 공기 공급원 구성요소로부터의 공기 흐름이 탄성중합체 밀봉부(760)를 클램핑함으로써 선택적으로 차단될 수 있게 하는 밸브 조립체(770)를 포함한다.
밸브 조립체(770)는 액추에이터(771), 및 하나 이상의 밀봉 표면(773)을 갖는 플런저(772)를 포함한다. 액추에이터(771)는 개방 구성(도 11 및 도 12)과 폐쇄 구성(도 13) 사이에서 밸브 조립체(770)를 이동시키도록 사용자에 의해 작동가능하다. 액추에이터(771)는 플런저(772)를 이동시키도록 내향으로 가압될 수 있는 버튼, 예컨대, 오버 몰딩된 탄성중합체 푸시 버튼, 슬라이드식 버튼 등일 수 있다. 예를 들어, 액추에이터(771)는 플런저(772)가 탄성중합체 밀봉부(760)를 향하여 이동하게 하도록 내향으로 가압될 수 있다. 다양한 예시적인 실시예에서, 액추에이터(771)는 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 밸브 조립체를 이동시키도록 작동가능한 트위스트 메커니즘, 레버, 슬라이더, 또는 다른 적절한 액추에이터(771)를 대안적으로 또는 추가적으로 포함할 수 있다.
도 11은 중립 구성 상태에 있는 호흡 보호 장치(700) 및 탄성중합체 밀봉부(760)를 도시한다. 밸브 조립체(770)는 개방 구성 상태에 있고, 탄성중합체 밀봉부(760)의 개구(767)는 탄성중합체 밀봉부(760)를 통해 어떠한 공기도 흐르게 하지 않으면서 실질적으로 폐쇄된다. 호흡 보호 장치(700)는, 예를 들어 사용자의 호흡들 사이에 또는 호흡 보호 장치(700)가 사용자의 입 및/또는 코 위에 위치되지 않을 때 중립 구성 상태에 있을 수 있다.
도 12를 참조하면, 제2 단부 영역(762)에 근접한 채널(765)은 공기가 제1 단부 영역(761)으로부터 제2 단부 영역(762)을 향하는 방향으로 탄성중합체 밀봉부(760)를 통해 흐르는 것을 허용한다. 채널(765), 및 특히 높이(h)는 호흡 공기 공급원 구성요소로부터 전달된 공기 또는 사용자의 흡기에 의해 야기된 공기 흐름으로 인해 제2 단부 영역(762)에 근접하여 팽창될 수 있다. 탄성중합체 밀봉부(760)의 감소된 두께 및 탄성중합체 재료 구성은 비교적 낮은 압력 강하로 팽창을 용이하게 한다. 추가로, 제2 단부 영역(762)에서의 채널(765)의 세장형 또는 비-원형 형상은 비교적 낮은 압력 강하로 제2 단부 영역(762)의 팽창을 용이하게 할 수 있다. 공기 흐름이 중단되거나 공기 흐름의 방향이 반전될 때, 제2 단부 영역(762)은 접히고(collapse)/접히거나 중립 구성으로 복귀할 수 있다(도 11).
도 13을 참조하면, 밸브 조립체(770)가 폐쇄 구성으로 도시되어 있다. 밀봉 표면(773)은 탄성중합체 밀봉부(760)의 외부 표면(763)과 접촉하여 채널(765)을 클램핑하거나 그렇지 않으면 폐쇄한다. 밀봉 표면(773)은 개방 구성(도 11)과 폐쇄 구성(도 12) 사이에서 선형으로 이동하여 제2 단부 영역(762)을 마스크 본체(710)의 하나 이상의 강성 구성요소에 대해 클램핑할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 채널(765)은 서로 접촉 상태에 있는 대향 내부 표면들(764)에 의해 차단될 수 있다. 마스크 본체(710)는, 밀봉 표면(773) 및/또는 탄성중합체 밀봉부(760)와 상호작용하여 제2 단부 영역(762)이 클램핑될 수 있는 표면을 제공하는 하나 이상의 리브 또는 돌출부(717)를 포함할 수 있다. 밀봉 표면(773)은, 유사하게, 탄성중합체 밀봉부(760)와의 강건한 결합을 촉진시키기 위해 제2 단부 영역(762)에 집중된 압력을 생성하는 플랜지형 단부 및/또는 돌출부(773a)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 호흡 보호 장치는 하기 이점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 개방 구성과 폐쇄 구성 사이에서 작동가능한 밸브 조립체는 적합성 시험의 준비된 수행을 용이하게 하고, 2개 이상의 호흡 공기 공급원 구성요소로부터의 공기 흐름을 차단하는 단일 액추에이터의 작동을 용이하게 할 수 있다. 탄성중합체 밀봉부와의 밀봉 결합은 사용자에 의해 인가된 다양한 힘 및 구성요소들의 광범위한 치수 공차를 포함하는 다양한 조건에 걸쳐 일관된 밀봉 결합을 용이하게 한다. 또한, 탄성중합체 밀봉부는 밸브 조립체의 구성요소와의 밀봉을 용이하게 하기 위해 적절한 컴플라이언스를 제공할 수 있고, 탄성중합체 밀봉부, 밸브 조립체, 및/또는 호흡 공기 공급원 구성요소 사이의 상대 이동을 수용하면서 밀봉 결합을 용이하게 하는 하나 이상의 부유 부분을 갖도록 구성될 수 있다. 호흡 공기 공급원 구성요소 및 밸브 조립체와 밀봉식으로 결합할 수 있는 탄성중합체 밀봉부를 갖는 호흡 보호 장치는, 다양한 조건 및 환경 하에서 강건한 밀봉 결합을 제공하면서 구성요소, 복잡도 및 관련 제조 비용을 감소시켜서, 정확한 적합성 시험이 사용자에 의해 용이하게 수행될 수 있도록 한다.
전술한 상세한 설명 및 예들은 단지 이해의 명료성을 위해 제공되었다. 그것으로부터 불필요한 제한이 이해되어서는 안된다. 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 기술된 실시예에서 많은 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 상기 실시예들 중 임의의 실시예에 대해 기술된 임의의 특징 또는 특성이 개별적으로 또는 임의의 다른 특징 또는 특성과 조합되어 포함될 수 있고, 오직 명료성을 위해 상기 순서 및 조합으로 제시된다. 따라서, 본 발명의 범주가 본 명세서에 기재된 정확한 상세사항 및 구조로 제한되어서는 안 된다. 더욱이, 본 명세서에서는 특징부들이 소정의 조합으로 작용하는 것으로서 기술되고/되거나 초기에는 그와 같이 청구될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징부들이 일부 경우에 그 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 하위조합 또는 하위조합의 변형으로 지향될 수 있다.

Claims (37)

  1. 호흡 보호 장치로서,
    착용자를 위한 호흡가능한 공기 구역을 한정하는 마스크 본체;
    제1 탄성중합체 밀봉부;
    상기 제1 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태로 상기 마스크 본체에 부착되도록 구성된 제1 호흡 공기 공급원 구성요소; 및
    개방 구성과, 상기 제1 호흡 공기 공급원 구성요소를 통한 상기 호흡가능한 공기 구역으로의 유체 연통이 방지되는 폐쇄 구성 사이에서 작동가능한 밸브 조립체를 포함하고,
    상기 밸브 조립체는, 밀봉 표면이 상기 제1 탄성중합체 밀봉부를 닫힘 상태로 클램핑하는 것에 의해 상기 폐쇄 구성에서 상기 제1 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태에 있는, 호흡 보호 장치.
  2. 호흡 보호 장치로서,
    착용자를 위한 호흡가능한 공기 구역을 한정하고 제1 수용부를 갖는 마스크 본체 - 상기 제1 수용부는, 제1 단부 영역 및 제2 단부 영역을 갖고 제1 호흡 공기 공급원 구성요소를 제1 채널 내부에 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 상기 제1 채널을 한정하는 제1 탄성중합체 밀봉부를 포함함 -; 및
    개방 구성과, 상기 제1 호흡 공기 공급원 구성요소와 상기 호흡가능한 공기 구역 사이의 유체 연통이 차단되는 폐쇄 구성 사이에서 작동가능한 밸브 조립체를 포함하고,
    상기 밸브 조립체는 상기 밸브 조립체가 폐쇄 위치에 있을 때 상기 호흡 공기 공급원 구성 요소와 상기 호흡가능한 공기 구역 사이의 유체 연통을 방지하도록 상기 탄성중합체 밀봉부의 제2 단부 영역과 결합되고, 상기 탄성중합체 밀봉부는 상기 탄성중합체 밀봉부의 제1 단부 영역에서 상기 호흡 공기 공급원 구성요소와 밀봉식으로 결합되도록 구성되는, 호흡 보호 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 마스크 본체는 제2 수용부를 포함하고, 상기 제2 수용부는, 제1 단부 영역 및 제2 단부 영역을 갖고 제2 호흡 공기 공급원 구성요소를 수용하도록 구성된 제2 채널을 한정하는 제2 탄성중합체 밀봉부를 포함하고,
    상기 밸브 조립체는 상기 밸브 조립체가 폐쇄 위치에 있을 때 상기 제2 호흡 공기 공급원 구성 요소와 상기 호흡가능한 공기 구역 사이의 유체 연통을 방지하도록 상기 제2 탄성중합체 밀봉부의 제2 단부 영역과 결합되고, 상기 탄성중합체 밀봉부는 상기 탄성중합체 밀봉부의 제1 단부 영역에서 상기 제2 호흡 공기 공급원 구성요소와 밀봉식으로 결합되도록 구성되는, 호흡 보호 장치.
  4. 호흡 보호 장치를 작동시키는 방법으로서,
    마스크 본체에 부착된 호흡 공기 공급원 구성요소가 탄성중합체 밀봉부와 밀봉 결합 상태에 있고 상기 마스크 본체에 의해 한정된 호흡가능한 공기 구역과 유체 연통 상태에 있는 개방 구성으로부터, 상기 호흡 공기 공급원 구성요소를 통한 유체 연통이 폐쇄되는 폐쇄 구성으로 밸브 조립체를 작동시키는 단계를 포함하고,
    상기 밸브 조립체를 폐쇄 구성으로 작동시키는 단계는, 밀봉 표면이 상기 탄성중합체 밀봉부를 닫힘 상태로 클램핑하는 것에 의해 상기 밸브 조립체와 상기 탄성중합체 밀봉부 사이에 밀봉 결합을 야기하는, 방법.
  5. 호흡 보호 장치로서,
    착용자를 위한 호흡가능한 공기 구역을 한정하고 제1 수용부를 갖는 마스크 본체를 포함하고, 상기 제1 수용부는, 제1 단부 영역 및 제2 단부 영역을 갖고 제1 호흡 공기 공급원 구성요소를 제1 채널 내부에 적어도 부분적으로 수용하도록 구성된 상기 제1 채널을 한정하는 제1 탄성중합체 밀봉부를 포함하고,
    상기 탄성중합체 밀봉부는 상기 탄성중합체 밀봉부의 제1 단부 영역에서 상기 호흡 공기 공급원 구성요소와 밀봉식으로 결합되도록 구성되고, 상기 제2 단부 영역은 상기 제2 단부 영역으로부터 상기 제1 단부 영역을 향한 공기 흐름을 방지하기 위해 폐쇄되도록 구성되는, 호흡 보호 장치.
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