KR19980701523A - 스넵 결합식 필터 카트리지를 구비하는 인공 호흡기(Respirator Having Snap-Fit Filter Cartridge) - Google Patents

스넵 결합식 필터 카트리지를 구비하는 인공 호흡기(Respirator Having Snap-Fit Filter Cartridge) Download PDF

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그레고리 유샤크
피터 오. 리코우
토마스 더블유. 홀름퀴스트-브라운
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더글라스 부루스 리틀
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 캄파니
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Abstract

본 발명의 인공 호흡기(10)는 안면부(14)와 안면부(14)에 위치된 카트리지 수용 구조체(22)를 포함한다. 안면부(14)는 사람의 코와 입 위에 적절히 착용되도록 하는 크기로 되어 있고, 필터 카트리지(12)는 카트리지 수용 구조체(22)에 수동으로 스넵 결합될 수 있다. 스넵 결합은 필터 카트리지(12)를 회전 이동시키지 않고도 필터 카트리지(12)를 수용 구조체(22)에 대해 가압하기만 하면 순간적으로 이루어진다.

Description

스넵 결합식 필터 카트리지를 구비하는 인공 호흡기
인공 호흡기 기술 분야에 있어서 인공 호흡기에 필터 요소를 부착시키기 위한 많은 기술들이 사용되고 있다. 일반적인 기술은 일례로, 미국 특허 제5,222,488호, 제5,063,926호, 제5,036,844호, 제5,022,901호, 제4,548,626호 및 제4,422,861호를 참고하면 알 수 있는 바와 같이, 필터 요소를 인공 호흡기의 본체 상의 대응하는 나사 형성 체결부에 부착되는 나사 형성 카트리지 내에 배치시키는 것이다. 공지의 필터 카트리지는 통상적으로 필터 카트리지의 나사 형성부를 수용하는 암나사 형성 칼라 또는 소켓과 짝결합되는 헬리컬 또는 전진 나선형 나사를 구비한다. 필터 카트리지를 적절한 방향으로 회전시키게 되면 카트리지를 인공 호흡기에 장착시키거나 혹은 그로부터 제거시킬 수 있게 된다.
일례로, 미국 특허 제5,062,421호, 제4,934,361호 및 제4,850,346호를 참고하면 알 수 있는 바와 같이, 나사 대신에 베이오넷형(bayonet type) 폐쇄 부재를 사용하여 필터 카트리지를 인공 호흡기에 장착시키는 것도 있다. 미국 특허 5,062,421호에 개시된 베이오넷형 폐쇄 부재는 구성 부재를 서로 고정시키기 위한 잠금 탭과 노치를 구비한다. 잠금 탭은 필터 카트리지로부터 돌출하고 인공 호흡기 본체 상의 천공부 내의 노치와 결합된다. 필터 카트리지를 적절한 방향으로 회전시키게 되면 카트리지는 결합부에 스넵 결합된다. 미국 특허 제4,934,361호와 제4,850,346호에 있어서는, 필터 카트리지가 인공 호흡기 안면부에 잘 맞게 결합된 것을 나타내기 위한 가청 장치를 사용하고 있다. 인공 호흡기 안면부 상의 러그에는 카트리지 상의 리브를 점차적으로 변위 또는 변형시키도록 위치된 경사면을 갖는 멈춤쇠(detent) 램프 또는 캠이 마련된다. 카트리지와 안면부가 서로에 대해 회전하여서 잠금 위치로 회전하게 되면, 캠이 리브와 결합되어서 리브와 러그는 리브가 캠의 단부로부터 갑작스럽게 떨어지게 되기까지 변위된다.
미국 특허 제5,148,803호에 개시된 또 다른 기술로는, 필터를 인공 호흡기에 체결시키기 위하여 벨로우즈를 사용하는 것이 있다. 벨로우즈는 리드 밴드와 함께 필터를 수용하는 강성 커프(cuff)를 형성한다. 커프는 필터를 기밀 방식으로 둘러싸는 탄성 슬리브 내에서 연속되어 있다. 필터를 교환하기 위해서는, 우선 슬리브를 커프의 높이로 뒤로 접고, 필터 요소를 커프 안으로 삽입하고, 그리고 나서 슬리브를 필터 요소 위로 다시 접는다.
미국 특허 제5,033,465호와 제5,078,132호는 필터 요소를 인공 호흡기의 탄성 안면부에 고정시키는 데에 가장자리 시일을 사용한 인공 호흡기에 대하여 개시되어 있다. 필터 요소는 점결된 활성탄 입자를 포함하며, 가장자리 시일은 필터 요소와 탄성 안면부 사이에 배치된다. 가장자리 시일은 고온 용융 접착제, 고온 용융 발포 접착제 또는 라텍스 접착제 등과 같은 적절한 접착성 재료로 제조된다.
미국 특허 제4,856,508호에는 필터 카트리지를 수용하기 위한 발포 마스크 셸에 대하여 개시되어 있다. 발포 마스크 셸은 필터 카트리지를 수용하는 개구부를 한정하는 칼라를 구비한다. 필터 카트리지는 외측 치수가 칼라를 관통하는 원통형 통로의 내측 치수와 거의 동일한 연장부를 갖는다. 필터 카트리지를 장착시키기 위해서, 그 연장부를 개구 안으로 삽입시키게 되는데, 이 때 비교적 긴밀한 마찰 끼워 맞춤이 이루어진다. 마스크 셸은 연장부가 개구 안에 삽입되었을 때에 팽창하게 되는 가요성 발포 재료로 제조된다. 필터 요소를 교체하기 위해서는, 필터 요소를 파지하여 이것을 마스크 셸로부터 끌어당기면서 전후로 비틀면 된다.
미국 특허 제4,790,306호에는 점결된 흡수제 필터 요소를 인공 호흡기 안면부에 영구적으로 고정시키기 위해 삽입 성형체를 사용하는 것에 대해 개시되어 있다.
미국 특허 4,771,771호에는 필터 카트리지를 인공 호흡기의 챔버 내에 고정시키기 위한 플러그-인 프레임(plug-in frame)에 대하여 개시되어 있다. 필터 카트리지는 이 카트리지에 대해서 기밀 유지시키는 시일에 의해 챔버 내에 배치되어 제위치에 유지된다. 필터 카트리지는 이것을 플러그-인 프레임 내의 구멍을 관통하여 활주시킴으로써 인공 호흡기에 고정된다.
미국 특허 제4,630,604에 있어서는, 교체 가능한 필터 부재를 인공 호흡기 프레임에 맞닿는 관계로 유지하기 위하여 필터 유지기 상에 잠금 설부를 채용하고 있다. 필터 부재는 필터 유지 부재를 프레임으로부터 스넵 해제시킴으로써 교체될 수 있게 된다.
필터 하우징을 결합시키기 위한 안내 링을 인공 호흡기에 구비시키는 또 다른 기술이 미국 특허 제4,562,837호에 개시되어 있다. 안내 링은 가스가 통과하는 개구를 한정하는 슬리브 부분에 의하여 보유 지지된다. 필터 하우징은 안내 링 상에서 후퇴 준비 위치로부터 연장된 사용 위치까지 활주한다. 필터 하우징과 인공 호흡기 사이에 위치된 벨로우즈는 필터 하우징이 그 후퇴 준비 위치와 연장된 사용 위치 사이에서 이동할 수 있게 한다.
스웨덴 린딘괴 소재 선드스트룀 세이프티 악티에볼라그(Sundstroem Safety AB)는 SR-62라는 명칭의 인공 호흡기를 유럽 및 오스트레일리아에 판매하고 있는데, 이는 필터 카트리지를 수용하기 위한 탄성 고무 필터 유지기를 사용하고 있다. 필터 카트리지는 강성인 사출 성형 플라스틱 카트리지 내에 가스 및 증기 또는 입자 필터를 포함한다. 필터 카트리지를 유지기 안에 삽입하기 위하여, 유지기는 필터 요소의 주변 위에서 연신된다. 2개의 다른 필터가 직렬로 사용되는 경우, 이들 필터는 서로가 스넵 결합되어서 하나의 유니트로서 유지기 안에 삽입된다. 필터를 분리시킬 수 있도록 하기 위해, 필터를 떼어내는 공구가 하니스(harness) 시스템 상에 마련되어 있다.
위에서 설명한 바와 같은 인공 호흡기들은 필터와 필터 카트리지를 인공 호흡기에 고정시키기 위한 여러가지 기술들을 사용하고 있는데, 이들 기술은 많은 결점을 갖고 있다. 일례로, 인공 호흡기에 나사 결합되는 필터 카트리지는 통상적으로 필터 재료가 수용되는 하우징 또는 캐니스터를 포함한다. 카트리지의 원통형 형상에 의해 카트리지는 통상적으로는 외부 부속물로서 사용되어야 하는데, 이는 착용자의 시야를 방해할 수 있다. 또한, 나사 체결형 카트리지는 필터 요소의 총 체적과 인공 호흡기의 총 중량을 추가하게 되는 많은 부품을 사용한다. 미국 특허 제5,078,132호, 미국 특허 제5,033,465호 및 미국 특허 4,790,306호에 개시된 바와 같은 다른 구성에 있어서는, 필터를 쉽게 교체할 수가 없으며 이에 따라 필터 요소의 사용 수명에 제한이 따르게 되고 인공 호흡기 전체를 폐기물로서 폐기하게 된다. 선드스트룀에 의해 판매되고 있는 모델명 SR-62 인공 호흡기에 있어서는, 필터 카트리지를 교체할 수는 있지만, 유지기가 필터 요소에 대응하는 물리적 강도를 갖지 못하므로 이에 따라 필터 요소를 탄성 고무 유지기로 교체하기 위해서는 휘일 상의 고무 타이어를 교체해야 하는 것과 같이 많은 조작이 필요하게 된다. 또한, 탄성 재료는 비교적 비싸고 가공 처리하기도 어렵다. 위에서 설명한 또 다른 인공 호흡기 중 어떤 것은 기밀을 유지하기 위해 가스켓 또는 O링을 사용해야 하는 단점과, 필터 요소를 인공 호흡기에 장착시키기 위해 상당히 복잡한 시스템을 사용해야 하는 단점을 갖고 있다.
본 발명은 스넵 결합식 필터 카트리지를 구비하는 인공 호흡기에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 인공 호흡기(10)의 사시도이다.
도2는 필터 요소(16)를 카트리지(12) 내에 배치시키지 않은 상태에서 도시한 본 발명에 따른 인공 호흡기(10)의 정면도이다.
도3은 도2의 선 3-3을 따라서 도시한 인공 호흡기(10)의 부분 횡단면도이다.
도4는 본 발명에 따른 필터(12)가 안면부(14)에 결합된 상태를 도시하는 확대 횡단면도이다.
도5는 본 발명에 따른 필터 카트리지(12)의 횡단면도이다.
본 발명의 인공 호흡기는 종래 기술의 인공 호흡기가 갖고 있는 많은 단점들을 극복한 것이다. 본 발명의 인공 호흡기는 필터 카트리지를 인공 호흡기 안면부에 고정시키기 위해서 많은 부품들을 사용하지 않으며, 카트리지와 안면부 사이의 기밀 장착을 이루기 위해 가스켓, O링 또는 영구 접착제를 사용하지 않아도 된다. 또한, 필터 카트리지는 비교적 경량이며 과도한 조작이 없이 단 한번의 조작으로도 안면부에 장착시키고 또한 그로부터 분리시킬 수 있다. 본 발명의 인공 호흡기는 제조하기가 비교적 쉬워서 제조 비용이 최소화된다.
간단히 요약하자면, 본 발명의 인공 호흡기는 적어도 사람의 코와 입 위에서 착용되는 크기의 안면부와, 안면부 상에 위치된 카트리지 수용 구조체와, 필터 요소를 안에 수용하는 하우징을 구비하고 카트리지 수용 구조체에 손으로 스넵 결합되게 하여 들을 수 있는 소리가 발생되게 하며 상기 스넵 결합은 필터 카트리지를 수용 구조체에 대하여 회전시키기 않고 누르기만 해도 순간적으로 이루어지도록 구성된 필터 카트리지를 포함한다.
본 발명은 또한 사람이 착용하고 있는 인공 호흡기를 통해서 흡입되는 공기 중에 존재하는 오염물을 여과시키는 데 유용한 필터 카트리지도 포함한다. 필터 카트리지는 순간적으로 부착시킬 수 있고 인공 호흡기의 안면부로부터 순간적으로 제거할 수 있으며 하우징과 필터 요소를 포함한다. 필터 요소는 하우징 내에 수용되며, 하우징은 필터 카트리지를 회전 이동시키지 않고 카트리지 수용 구조체에 대해 누르기만 해도 카트리지 수용 구조체에 손으로 스넵 결합시킬 수 있게 하는 수단을 포함한다.
본 발명은 필터 카트리지를 회전 이동시키지 않아도 인공 호흡기 안면부에 순간적으로 스넵 결합시킬 수 있다는 점에서 종래의 인공 호흡기와 다르다. 이러한 결합은 필터 카트리지를 안면부 상의 대응하는 수용 구조체에 대하여 단지 누르기만 하면 이루어진다. 따라서 본 발명은 필터 카트리지를 인공 호흡기 안면부에 부착시키기 위한 특히 용이한 수단을 제공한다. 들을 수 있는 소리는 견고한 부착이 이루어졌음을 알리기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 또한 필터 카트리지를 인공 호흡기의 안면부로부터 신속하게 분리시킬 수 있게 한다. 이러한 분리는 필터 카트리지를 안면부에 대하여 눌렀던 것과 반대되는 방향으로 당기기만 하면 이루어진다. 필터 카트리지를 인공 호흡기 안면부로부터 분리시키기 위해서 회전 이동시킬 필요도 없다.
본 발명의 실시예에 있어서, 누출의 위험이 없이 손으로 인공 호흡기 안면부에 부착시키고 또한 그로부터 분리시킬 수 있는 필터 카트리지를 구비하는 인공 호흡기가 마련된다. 카트리지와 안면부 사이의 시일은 기밀을 유지하며, 착탈은 순간적으로 이루어진다.
도1, 도2 및 도3은 필터 카트리지(12)와 안면부(14)를 포함하는 인공 호흡기(10)를 나타내는 도면이다. 필터 카트리지(12)는 원통형 필터 요소(16)를 수용하는 원통형 하우징(13)을 포함한다. 필터 요소(16)는 도시된 바와 같이 가스 필터(18)와 입자 필터(20)를 포함한다. 필터 요소(16)에 대해서는 이하에서 보다 상세히 설명한다. 필터 카트리지의 하우징(13)은 필터 요소의 주변부 표면을 둘러싸서 그 주변부의 인입 유동 표면을 덮는다.
필터 카트리지(12)를 안면부(14)에 스넵 결합시키는 것은 기본적으로 필터 카트리지를 안면부에 대해서 안면부에 대체로 수직한 방향(또는 필터 카트리지 축선에 평행한 방향)으로 누르는 것으로 구성되는 단계에 의하여 이루어진다. 카트리지는 카트리지나 혹은 안면부를 회전 이동시키지 않아도 안면부에 고정될 수 있는데, 본 발명은 이러한 이동을 필수적으로 배제하지는 않는다. 카트리지(12)를 안면부로부터 신속하게 분리시키는 것은 기본적으로 필터 카트리지(12)(이곳의 부착물 포함)를 파지하고 안면부(14)에 수직하게 멀어지는 방향에서 축방향으로 당기는 것으로 구성되는 단계에 의하여 이루어진다. 카트리지를 안면부로부터 제거하는 데에도 회전 이동이 필요 없다.
안면부(14)는 적어도 사람의 코와 입 위에 착용될 수 있게 하는 크기로 한다. 또한, 안면부는 사람 얼굴의 다른 부분 즉, 안면 전체 형상 위에 착용될 수 있게 마련하는 것도 생각할 수 있는데, 통상적으로 안면부는 여기에서 예시하는 바와 같이 절반형 마스크 형상 즉, 코와 입의 위에만 장착되는 형상으로 성형된다. 도시된 바와 같이 안면부(14)는 강성 중앙부(17) 둘레에서 밀봉 결합되게 성형된 연성 대응부(15)를 포함한다. 강성 중앙부(17)는 여과된 공기가 관통 통과하여 인공 호흡기 내부로 들어가게 되는 구멍(19)을 포함한다. 필요에 따라서 흡입 밸브를 도면 부호 21 부분에 설치할 수 있다. 연성의 대응 안면부와 필터 카트리지가 위에 장착되는 강성 중심부를 구비하는 인공 호흡기에 대해서는 미국 특허 제5,062,421호에 개시된 바와 같이 당 기술 분야에 공지되어 있다.
도시된 바와 같이, 인공 호흡기(10)는 부압식(negative pressure) 인공 호흡기이다. 즉, 인공 호흡기는 인공 호흡기를 통해 공기를 흡인하는 수단으로서의 착용자의 폐에 의존한다. 이러한 인공 호흡기를 부압식이라고 하는 이유는 흡입 중에 인공 호흡기 내부의 압력은 대기압보다 낮기 때문이다. 이와 반대로, 정압식(positive pressure) 인공 호흡기는 착용자에게 산소를 공급하기 위한 (일례로, 압력 탱크나 혹은 사람에 의하여 실행되는 블라우어로부터 나오는) 강제 공기에 의존하게 되는데, 인공 호흡기 내부의 압력은 대기압보다 높다. 본 발명은 정압식 인공 호흡기에 사용하는 데에도 적합하다.
인공 호흡기(10)를 사용할 때, 착용자의 폐의 팽창에 의하여 발생된 부압은, 카트리지(12) 내의 필터 요소(16)를 통과하여 필터 카트리지(12) 내의 배출 구멍(23, 도3 및 도4)을 빠져나가서 인공 호흡기 안면부(14)의 인입 구멍(19, 도3 및 도4)을 통과하여 흡인되는 공기가 안면부의 내부로 들어오게 하여서 착용자가 공기를 흡입할 수 있게 한다. 따라서, 필터 카트리지는 인공 호흡기의 안면부의 내부와 유체 연통되게 배치된다.
도3 및 도4는 필터 카트리지(12)가 안면부(14)에 어떻게 스넵 장착되는지에 대하여 구조적으로 도시하고 있는 것이다. 안면부(14)는 필터 요소를 포함하고 있지 않지만 필터 요소가 안면부(14)에 고정되게 하기 위한 돌출 플랜지(22) 형태의 구조를 수용하는 카트리지를 포함한다. 도시된 바와 같이, 돌출 플랜지(22)는 스커트(24)를 필터 카트리지(12)에 결합시킨다. 돌출 플랜지(22)는 바람직하기로는 스커트(24) 상의 돌출 표면(28) 안쪽을 향해 반경 방향으로 결합되는 반경 방향 외향의 돌출 표면(26)을 구비한다. 필터 카트리지(12)가 안면부(14)를 향해서 축방향으로 가압되었을 때에, 스커트(24)는 놓여 있는 상태로부터 반경 방향 외향으로 팽창되고, 돌출 플랜지(12)는 반경 방향 내향으로 가압된다. 필터 카트리지(12)가 안면부(14)를 향해서 계속해서 가압됨에 따라 반경 방향 내향으로의 돌출 표면(28)은 반경 방향 외향 돌출 표면(26)의 최대 반경 방향 외향 지점(29)을 지나게 되면서 스커트(24)는 내향으로 수축되고 플랜지(22)는 외향으로 팽창된다. 이어서 필터 카트리지(12)는 안면부(14)에 바로 스넵 결합된다. 스커트(24)는 부착된 상태에서 기본적으로 사전 결합 위치로 이완되지만 돌출 플랜지(22)에 대해서는 약간의 압력을 계속해서 가해서 즉, 스커트와 돌출 플랜지 사이에 간섭을 발생시켜서 구성 부재들 간에 실질적으로 기밀 시일을 제공한다. 이와 같은 간섭을 얻기 위해, 반경 방향 내향 돌출 표면(28)에 원주부를 마련하거나, 혹은 이러한 원형 형상에 있어서의 공칭 직경을 반경 방향 외향 돌출 표면(26)의 원주부 또는 직경보다 작게 한다. 이와 같은 밀봉은 가스켓이나 기타 다른 적절한 밀봉 기구를 사용하지 않고도 달성할 수 있다. 따라서, 사람이 인공 호흡기를 착용한 경우에, 흡입되는 공기는 필터 카트리지(12) 상의 배출 구멍(23)으로부터 안면부(14) 상의 인입 구멍(19)을 실질적으로 강제로 통과하게 함으로써 안면부(14) 내부로 들어오게 된다. 필터 요소 뒤에 덕트(25)를 위치시킴으로써 필터 요소로부터 배출 구멍(23)을 통과하는 공기 유동이 원활해진다. 배출 구멍과 인입 구멍은 필터 요소의 원주부보다 실질적으로 작은 면적을 둘러싸는 것(즉, 실질적으로 보다 작은 원주부를 갖는 것)이 바람직하다. 스넵 결합 기밀 시일은 실질적으로 돌출 플랜지(22)와 스커트(24)로 이루어진다. 배출되는 공기는 배출 포트(31)를 통과하여 안면부의 내부(27)를 빠져나간다.
스커트(24) 내측의 반경 방향 내향 돌출 표면(28)은 다양한 형태를 취할 수 있다. 일례로, 반경 방향 내향 돌출 표면은 도시된 바와 같이 내향으로 약간 각진(적어도 90°미만으로 각진) 표면으로 구성하거나 혹은 리브, 베벨, 캠 또는 기타 다른 내향으로 대면하는 돌출부 형태로 구성할 수 있다. 스커트(24)를 원형 형상으로 하는 경우, 내경은 단부(30)의 방향에서 축방향으로 감소하는 것이 바람직하다. 돌출 플랜지(22) 상의 반경 방향 외향 돌출 표면(26)도 스커트(24)에 대하여 위에서 언급한 것과 같은 다양한 형태로 할 수 있다. 또한 돌출 플랜지(22)에 스커트(24)로부터 대응하는 리브가 안에 결합되는 홈(도시되지 않음)을 구비시키는 것도 고려할 수 있다.
따라서, 본 발명의 인공 호흡기는 수형 부재 또는 돌출 플랜지(22)와 암형 부재 또는 스커트(24)를 포함하는 스넵 결합 수단을 포함하는데, 여기서 필터 카트리지(12)가 카트리지 수용 구조체(22)에 결합되는 동안에 돌출 플랜지(22)는 우선 압축되고 이어서 반경 방향 외향으로 팽창하며 스커트(24)는 우선 팽창되고 이어서 반경 방향 내향으로 팽창된다. 플랜지(22)의 압축과 스커트(24)의 팽창은 실질적으로 동기적으로 발생하고 이에 후속하여 플랜지(22)의 팽창과 스커트(24)의 압축이 동기적으로 발생하는 것이 바람직하다. 스넵 결합은 또한 플랜지 또는 스커트 중 하나만을 팽창 및 수축시키고 나머지 다른 것을 실질적으로 정적으로 유지시킴으로써 달성된다.
반경 방향 외향 및 내향 돌출 표면(26, 28)은 필터 카트리지의 용이한 착탈 또는 이와 반대의 곤란한 착탈에 영향을 미친다. 반경 방향 외향 돌출 표면(26)과 반경 방향 내향 돌출 표면(28)의 크기를 증가시키게 되면 스커트(24)가 반경 방향 외향으로 연신되어 결국은 착탈을 보다 더 곤란하게 하는 정도가 증가된다. 또한 표면(26, 28)의 형상은 필터 카트리지(12)가 제위치에 얼마나 점진적으로 또는 얼마나 급작스럽게 스넵 결합되게 되는지에 영향을 미치기도 한다. 구성 부품의 재료 특성도 구성 부품을 수동으로 착탈시키는 데 필요한 적절한 힘을 유지시키는 것과 관련되는 인자이기도 하다. 수동이라고 하는 용어의 의미는 인공 호흡기와는 별개의 임의의 기계적 근원의 도움이 없이 사람의 손을 사용하는 것만으로도 필터 카트리지를 안면부에 용이하게 부착 및 그로부터 용이하게 분리시킬 수 있다는 것을 의미한다. 필터 카트리지를 안면부에 부착시키고 그로부터 분리시키는 데 있어서는 어떤 외부 공구 또는 도구도 필요 없으며 인공 호흡기를 파괴 또는 분해시킬 필요도 없다. 꼭 맞는 견고한 부착성과 용이한 분리성 간의 바람직한 균형이 이루어지도록 하기 위해 재료 특성과 기타 다른 파라미터를 조정할 수 있다. 10 내지 60 뉴톤(newton)의 힘이면 분리가 용이하게 이루어지며 게다가 견고한 부착도 이루어지며 분리를 위한 힘은 15 내지 25 뉴톤(newton)이 바람직하다는 것을 밝혀냈다.
스커트(24)는 스커트(24)가 돌출 플랜지(22)에 대해 스넵 결합되고 그리고 나서 대략 그것의 이전 치수로 되돌아갈 수 있도록 탄성 변형될 수 있는 탄성 폴리머 수지로 제조되는 것이 바람직하다. 이러한 목적에 부합되는 재료로는 22℃(73℉)에서 2×108내지 30×108파스칼(약 30,000 내지 40,000psi)의 굽힘 계수를 갖는 재료가 적절하다. 굽힘 계수가 이 범위보다 작으면 카트리지와 안면부 사이의 양호한 밀봉이 이루어지게 하는 데에 실질적인 변형 또는 연신이 필요하게 되어서 카트리지를 안면부에 부착시키는 데 있어 부담이 따른다. 굽힘 계수가 위와 같은 범위보다 크게 되면, 재료는 변형되기가 곤란하여 분리하는 데 필요한 힘이 상당히 커지게 되고 제조 공차가 상당히 좁아지게 된다. 스커트 재료는 또한 제조를 용이하게 하기 위하여 열가소성인 것이 바람직하다. 스커트(24)를 형성시키는 데 유용한 재료의 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 열가소성 고무가 있다. 굽힘 계수가 6.6×108파스칼(약 95,000psi)인 다우렉스(상표명: Dowlex) 2553 폴리에틸렌(미국 미시간주 미드랜드 소재, 다우 케미칼 제품)과 같은 저밀도 폴리에틸렌은 특히 적절한 재료이다. 굽힘 계수가 9.5×108파스칼인 다우(상표명: Dow) 8454와 같은 고밀도 폴리에틸렌도 특히 적절한 재료이다. 본 발명의 일 실시예는 저밀도 폴리에틸렌으로 사출 성형하여 제조한 필터 카트리지와, 카트리지 하우징 내에 압축 끼워맞춤된 점결된 필터 요소를 구비하고, 선택적으로 점결된 필터 요소 상에 적층시킨 입자 필터를 구비한다. 점결된 필터 요소는 브라운(Braun)과 리코우(Recow)에 허여된 미국 특허 제5,033,465호와 미국 특허 제5,078,132호에 개시된 내용에 따라 제조될 수 있다. 입자 필터 요소는 일례로, 반 턴하우트(Van Turnhout)에게 허여된 미국 재발행 특허 제Re. 32,171호 또는 미국 재발행 특허 제Re. 30,782호를 참고하면 알 수 있는 바와 같이 전기적으로 대전시킨 섬유 웨브로 구성할 수 있다.
돌출 플랜지(22)는 스커트 재료보다 다소 더 강성인 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 22℃(73℉)에서 6×108파스칼(약 95,000psi)보다 큰 굽힘 계수를 갖는 재료가 플랜지(22)를 형성시키는 데 사용되는 것이 바람직하다. 통상적으로 플랜지(22)는 70×108파스칼(약 1,000,000psi) 미만의 굽힘 계수를 갖는다. 적절한 재료의 예로는 아크릴로니트릴- 부타디엔-스티렌 공중합체(ABS), 아세탈, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등이 있다. 17×108파스칼(245,000psi)의 굽힘 계수를 갖는 것으로 믿어지는 아모코(상표명: Amoco) 3234 폴리프로필렌(미국 일리노이주 시카고 소재, 아모코 케미칼 캄파니 제품)과 같은 폴리프로필렌이 돌출 플랜지(22)를 형성하기 위해 사용하는 데 있어 특히 적절한 재료이다.
상기한 바와 같이, 스커트(24)가 플랜지(22)와 스넵 결합될 때에 찰칵하는 들을 수 있는 소리가 발생한다. 들을 수 있는 소리는 사용자에게 카트리지가 사용 준비 위치에 있음을 경고해 주는 것이다. 찰칵하는 소리는 스커트가 어떤 한계를 초과하여 연신되고 나서 갑자기 이완되었을 때에 제공될 수 있다.
경우에 따라서는, 스넵 체결 이외의 또 다른 고정 수단을 마련하는 것이 필요할 때가 있다. 추가의 고정 수단은 필터 카트리지가 안면부로부터 예기치 않은 측방향 힘 등에 의해서 돌발적으로 해제되는 것을 방지하기 위하여 마련될 수 있다. 추가의 고정 수단은 도3 및 도5에 도시된 바와 같이 스커트(24) 및 카트리지 수용 구조체(22)로부터 측방향으로 배치시킨 후크(34)의 형태를 취할 수 있다. 후크(34)는 안면부(14) 내의 대응하는 슬롯(36) 내로 삽입될 수 있다. 필터 카트리지(12)를 안면부(14)로 부착시키는 것은 우선 후크(34)를 슬롯(36) 안으로 결합시키는 것을 포함한다. 이어서 후크(34)는 힌지 작용을 하게 되는데, 이 주위에서 카트리지(12)는 안면부(14)를 향해서 또는 안면부(14)로부터 멀리 축방향으로 가압됨에 따라 선회하게 된다. 카트리지를 안면부(14)로부터 용이하게 분리시킬 수 있도록 하기 위해 카트리지(12) 상에 탭(38)을 설치할 수 있다.
후크(34)와 슬롯(36)이 필터 카트리지(12) 상에 채택되지 않은 경우, 카트리지의 주변부를 파지하여서 카트리지가 안면부(14)로부터 분리되도록 할 수 있다. 지레 작용은 필터 카트리지의 착탈을 용이하게 하거나 혹은 곤란하게 하는 데 영향을 미치는 또 다른 인자이다. 스커트(24)는 필터(16)보다 작은 영역을 둘러싸도록 하는 크기로 되어 있고 필터 카트리지(16)의 중심과 동심을 이루지 않거나 혹은 그로부터 축방향으로 편심되어 있기 때문에 지레 작용을 활용하여 카트리지(12)를 안면부(14)로부터 분리시킬 수 있다. 도시된 바와 같이, 스커트의 돌출 영역은 필터 요소의 돌출 영역에 의하여 둘러싸이지 않는다. 즉, 필터 요소의 반경은 편심량에 배출 구멍의 반경 크기를 더한 것보다 작다. 도시된 바와 같이, 스커트의 돌출 영역은 필터 요소의 돌출 영역에 의해 둘러싸이지 않는다. 즉, 필터 요소의 반경은 편심량에 배출 구멍의 반경 크기를 더한 것보다 작다. 후크(34)가 풀리거나 혹은 채용되지 않은 경우라도, 필터 카트리지(12)를 파지하고 있는 사람은 스커트(24)에 반대되는 단부(32)로부터 당기기만 해도 카트리지(12)를 안면부(14)로부터 분리할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 돌출 플랜지(22)를 구비하는 안면부(14)와 스커트(24)를 구비하는 필터 카트리지(12)를 구비하는 것으로 예시되었지만, 이와 반대되는 것도 가능하다. 즉, 선택적으로 필터 카트리지에 돌출 플랜지를 마련하고 안면부에 스커트를 포함시킬 수 있다. 본 발명에 따른 스넵 결합을 제공하기 위해 돌출 플랜지와 스커트 대신에 기타 다른 적절한 기구를 마련할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 이상에서 설명한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구의 범위에 정의된 한정 사항 및 그 균등물에 의해서 지배된다. 또한 본 발명은 이상에서 명확하게 설명하지 아니한 임의의 한정 사항이나 물건이 없이도 실행될 수 있다.

Claims (12)

  1. 적어도 사람의 코와 입 위에 착용되는 크기로 이루어진 안면부와,
    안면부 상에 위치된 카트리지 수용 구조체와,
    필터가 안에 수용되는 하우징을 구비하며 상기 카트리지 수용 구조체와 스넵 결합되어 들을 수 있는 소리를 발생시킬 수 있고 상기 스넵 결합은 필터 카트리지를 회전 이동시키지 않고 수용 구조체에 대해 가압하기만 해도 순간적으로 이루어지도록 구성된 필터 카트리지를 포함하는 인공 호흡기.
  2. 제1항에 있어서, 필터 카트리지가 원통형 필터 요소를 수용하는 원통형 하우징을 포함하고, 카트리지 수용 구조체는 원통형 필터 요소의 원주보다 작은 원주를 갖는 구멍을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 필터 카트리지를 안면부에 스넵 결합시키는 것은 필터 카트리지를 안면부에 수직한 방향으로 안면부에 대해 가압하는 것으로 이루어진 단계에 의해 이루어지고, 상기 필터 카트리지를 상기 안면부로부터 분리시키는 것은 필터 카트리지를 파지하여 필터 카트리지를 안면부에 수직한 방향에서 축방향으로 당기는 것으로 이루어진 단계에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 인공 호흡기가 부압식 인공 호흡기인 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 카트리지 수용 구조체가 돌출 플랜지 형태로 구성되고, 필터 카트리지가 돌출 플랜지와 결합되는 스커트를 포함하고, 돌출 플랜지가 스커트 상의 반경 방향 내향 돌출 표면과 결합되는 반경 방향 외향 돌출 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  6. 제5항에 있어서, 필터 카트리지가 안면부를 향해 가압될 때에 상기 스커트는 놓여 있는 상태에서 반경 방향 외향으로 팽창하고 돌출 플랜지는 반경 방향 내향으로 가압되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 스커트는 결합 중에 상기 돌출 플랜지 상에 압력을 가해서 스커트와 플랜지 사이에 기밀 시일을 형성하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 카트리지는 이 필터 카트리지를 카트리지 수용 구조체로부터 제거하는 데에 10 내지 60뉴톤의 힘이 소요되도록 카트리지 수용 구조체에 짝결합되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스커트는 굽힘 계수가 2×108내지 30×108파스칼인 폴리머 수지로 제조되고, 돌출 플랜지는 굽힘 계수가 6×108내지 70×108파스칼인 보다 더 강성인 폴리머 수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  10. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 수형 부재와 암형 부재를 구비하는 스넵 결합 기구를 포함하고, 필터 카트리지가 카트리지 수용 구조체에 결합되는 중에 (i) 수형 부재가 우선 압축되고 이어서 반경 방향 외향으로 팽창하거나 혹은 (ii) 암형 부재가 우선 팽창하고 이어서 반경 방향 내향으로 압축되고 또는 상기 (i)와 (ii)가 조합되어 동기적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 스넵 결합 기구로부터 측방향으로 위치된 제2 결합 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 호흡기.
  12. 사람이 착용하고 있는 인공 호흡기를 통해서 흡입되는 오염물을 여과하고 또한 인공 호흡기의 안면부로부터 순간적으로 착탈 가능하게 한 필터 카트리지에 있어서,
    필터 카트리지가 하우징과 필터 요소를 포함하고, 상기 필터 요소는 하우징 내에 있고, 상기 하우징은 필터 카트리지를 안면부 상의 카트리지 수용 구조체에 대해 회전 이동시키지 않고 가압하기만 해도 필터 카트리지가 카트리지 수용 구조체에 수동으로 스넵 결합되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 카트리지.
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