KR20090038881A - 예비형성되어 만곡된 코 발포체를 사용하는 호흡기 - Google Patents

예비형성되어 만곡된 코 발포체를 사용하는 호흡기 Download PDF

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Abstract

본 발명의 호흡기는 마스크 본체 및 코 발포체를 갖고, 마스크 본체는 사람의 코 및 입 위에 밀착 착용되도록 구성되며 마스크 본체의 코 영역에서 하향으로 오목하게 만곡된 내부 표면을 갖는다. 코 발포체는 대향하는 제1 및 제2 주 표면, 및 제1 주 표면으로부터 제2 주 표면으로 연장하는 두께(T)를 갖는다. 코 발포체의 제1 주 표면은 코 영역에서 마스크 본체의 내부 표면에 고정되고, 코 발포체의 대향하는 제2 주 표면은 마스크 본체가 사람의 안면 상에 배치된 때 사람의 코와 실질적인 접촉을 이루도록 이용될 수 있다. 적어도 코 발포체의 제1 주 표면은 예비형성된 하향으로 오목한 곡률을 갖는다. 이러한 방식으로 예비형상화된 코 발포체는 착용자의 안면 상에 배치되기 전에 핀칭되거나 불필요하게 변형될 가능성이 덜하다.
호흡기, 마스크, 발포체, 클립, 곡률

Description

예비형성되어 만곡된 코 발포체를 사용하는 호흡기{RESPIRATOR THAT USES A PREDEFINED CURVED NOSE FOAM}
본 발명은 코 발포체(nose foam)를 갖는 호흡 마스크에 관한 것으로서, 이러한 코 발포체는 코 발포체의 적어도 하나의 주 표면 상에서 만곡된 형상으로 예비형성된다.
호흡기(respirator)(때때로, "여과식 안면 마스크"(filtering face mask) 또는 "여과식 안면 피스"(filtering face piece)로 불림)는 2가지의 통상의 목적, 즉 (1) 불순물 또는 오염물이 착용자의 호흡 계통으로 진입하는 것을 방지하고, (2) 다른 사람 또는 물건을 착용자에 의해 호기되는 병원체 및 기타 오염물에 노출되는 것으로부터 보호하기 위해, 사람의 호흡 경로에 걸쳐 일반적으로 착용된다. 첫 번째 상황에서, 호흡기는, 예를 들어 자동차 정비소에서와 같이, 공기가 착용자에게 유해한 입자를 함유하는 환경에서 착용된다. 두 번째 상황에서, 호흡기는, 예를 들어 수술실 또는 청정실에서와 같이, 다른 사람 또는 물건에 대한 오염의 위험이 있는 환경에서 착용된다.
이들 목적 중 어느 것이든 충족시키기 위해서는, 호흡기의 마스크 본체(mask body)는 착용자의 안면에 대한 꼭 맞는 밀착 착용(snug fit)을 유지할 수 있어야 한다. 공지된 마스크 본체들은 대부분 볼과 턱 위에서 사람의 안면의 윤곽과 정합할 수 있다. 그러나, 코 부위에서, 윤곽의 급격한 변화가 있고, 이는 꼭 맞는 밀착 착용을 달성하기 더욱 어렵게 한다. 꼭 맞는 밀착 착용을 얻지 못하는 것은 공기가 필터 매체를 통과하지 않고서 호흡기 내부로 진입하거나 배출될 수 있다는 점에서 문제가 될 수 있다. 이와 같은 상황이 발생하면, 오염물은 착용자의 호흡 경로로 진입할 수 있고, 다른 사람 또는 물건이 착용자에 의해 호기되는 오염물에 노출될 수 있다. 또한, 착용자의 안경은 호기물이 코 부위 위에서 호흡기 내부로부터 새어 나올 때 부옇게 될 수 있다. 물론, 부옇게 된 안경은 착용자의 시계(visibility)를 더욱 좋지 않게 하여, 사용자 및 타인에 대해 안전하지 못한 상태를 생성한다.
코 발포체는 착용자의 코 위에서의 꼭 맞는 밀착 착용을 달성하는 것을 보조하기 위해 호흡기 상에 사용되어 왔다. 코 발포체는 또한 착용자의 편안함을 개선시킬 수 있다. 종래의 코 발포체는 전형적으로 발포체의 압축성 스트립(compressible strip)의 형태이다 - 예컨대, 미국 특허 제6,923,182호, 제5,765,556호, 및 미국 특허 출원 공개 제2005/0211251호 참조. 코 발포체는 통상적으로 꼭 맞는 밀착 착용을 얻기 위해 순응성 코 클립(conformable nose clip)과 함께 사용된다 - 예컨대, 미국 특허 제5,558,089호, 제5,307,796호, 제4,600,002호, 제3,603,315호, 및 의장 특허 제412,573호와, 영국 특허 제2,103,491호 참조.
공지된 코 발포체가 착용자의 코 위에서의 꼭 맞는 밀착 착용을 제공하는 데 도움을 줄 수 있지만, 코 발포체는 마스크 본체의 내부 윤곽과 정합하도록 절단되 지 않는다. 공지된 코 발포체는 흔히 3차원적으로 선형으로 형상화된 기하학적 형상으로 절단된다. 그러한 것으로서, 코 발포체는 마스크 본체의 만곡된 형상을 수용하도록 굽혀질 때 하나 이상의 위치에서 핀칭될(pinched) 수 있다. 또한, 사람의 코는 급격한 곡률을 나타내기 때문에, 공지된 코 발포체는 흔히 착용자의 코 둘레에 맞춰질 때 양호한 밀봉을 달성하기에 충분하게 두껍도록 설계된다. 그러나, 두꺼운 코 발포체는 마스크 본체에 고정될 때 현저한 핀칭 또는 압착(compaction)을 나타내는 경향이 매우 크다.
발명의 개요
본 발명은 (a) 사람의 코 및 입 위에 밀착 착용되도록 구성되며 코 영역에서 하향으로 오목하게 만곡된 내부 표면을 갖는 마스크 본체; 및 (b) 대향하는 제1 및 제2 주 표면, 및 제1 주 표면으로부터 제2 주 표면으로 연장하는 두께(T)를 갖는 코 발포체를 포함하는 호흡기를 제공한다. 코 발포체의 제1 주 표면은 코 영역에서 마스크 본체의 내부 표면에 고정되고, 코 발포체의 대향하는 제2 주 표면은 마스크 본체가 사람의 안면 상에 배치된 때 사람의 코와 실질적인 접촉을 이루도록 위치된다. 코 발포체의 제1 주 표면은 예비형성된 하향으로 오목한 곡률을 갖는다.
본 발명은 코 발포체가 예비형성된 곡률을 갖는 제1 주 표면을 가진다는 점에서 공지된 호흡기와 상이하다. 바람직하게는, 이러한 예비형성된 곡률은 코 발포체가 마스크 본체에 고정되는 위치에서의 마스크 본체 내부의 곡률과 실질적으로 동일하다. 본 출원인은 코 발포체에 이러한 예비형성된 곡률이 제공되는 경우, 코 발포체가 중앙 또는 그의 길이를 따른 다른 위치에서 핀칭될 가능성이 덜하다는 것을 발견하였다. 바람직하게는, 코 발포체의 제2 주 표면이 또한 예비형성된 하향으로 오목한 곡률을 갖는다. 이러한 방식으로 코 발포체를 예비형상화함으로써, 착용자의 코 위에서의 꼭 맞는 밀착 착용을 달성하기 위한 발포체의 변형 또는 크런칭(crunching)이 덜할 수 있다. 또한, 마스크 본체의 코 영역에서 누설이 일어날 가능성이 덜할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 이점은 동일한 도면 부호가 동일한 부분을 나타내도록 사용되는 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서 더욱 완전하게 설명 및 도시된다. 그러나, 도면 및 설명은 예시의 목적만을 가지며 본 발명의 범주를 부당하게 제한하는 방식으로 읽혀져서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다.
용어
이하에 기술되는 용어는 다음과 같이 정의된 의미를 가질 것이다:
"에어로졸"은 고체 및/또는 액체 형태의 현탁 입자를 함유하는 기체를 의미한다.
"청정 공기"는 오염물을 제거하기 위해 여과된 다량의 대기 중의 주위 공기를 의미한다.
"포함하다(또는 포함하는)"는 특허 용어에서 표준인 것과 같은 그의 정의를 의미하며, "구비하다", "갖는", 또는 "함유하는"과 일반적으로 동의어인 개방형 용어이다. "포함하다", "구비하다", "갖는", 및 "함유하는"이 통상적으로 사용되는 개방형 용어이지만, 본 발명은 또한 코 발포체의 그의 의도된 기능을 제공하는 데 있어서의 성능에 대해 악영향을 미치는 것 또는 요소만을 배제한다는 점에서 반개방형 용어인 "본질적으로 이루어진"과 같은 보다 좁은 용어를 사용하여 설명될 수도 있다.
"오염물"은 입자(먼지, 연무 및 연기를 포함함) 및/또는 일반적으로 입자인 것으로 여겨지지 않을 수 있지만 호기 유동 스트림 내의 공기를 포함하는 공기 중에 현탁될 수 있는 다른 물질(예를 들어, 유기 증기 등)을 의미한다.
"가로방향 치수"(crosswise dimension)는 호흡기가 착용된 때 착용자의 코를 가로질러 연장하는 치수이며, 이는 코 발포체의 "길이" 치수와 동의어이다.
"호기 밸브"는 호기된 공기로부터의 압력 또는 힘에 응답하여 단일 방향으로 개방되도록 호흡기 상에서 사용되기 위해 설계된 밸브를 의미한다.
"호기된 공기"는 호흡기 착용자에 의해 호기된 공기이다.
"외부 기체 공간"은 호기된 기체가 마스크 본체 및/또는 호기 밸브를 통해 이를 지나 통과한 후에 진입하는 주위 대기 중의 기체 공간을 의미한다.
"필터 매체"는 이를 통과하는 공기로부터 오염물을 제거할 수 있는 공기 투과성 구조물을 의미한다.
"제1 주 표면"은 마스크 본체의 내부 표면에 대한 코 발포체의 적절한 고정을 가능하게 하는 충분한 표면적을 갖는 코 발포체의 표면을 의미한다.
"하니스"(harness)는 마스크 본체를 착용자의 안면 상에 지지하는 것을 보조하는 구조물 또는 부품들의 조합을 의미한다.
"내부 기체 공간"은 마스크 본체와 사람의 안면 사이의 공간을 의미한다.
"길이방향 치수"(lengthwise dimension)는 (마스크가 착용된 때 착용자의 코의 콧마루를 가로질러 연장하는) 코 발포체의 길이(장축)의 방향을 의미한다.
"가단성"(malleable)은 단순한 손가락 압력에 응답하는 변형성을 의미한다.
"마스크 본체"는 적어도 사람의 코와 입 위에 밀착 착용될 수 있으며 외부 기체 공간으로부터 분리된 내부 기체 공간을 형성하는 데 도움을 주는 공기 투과성 구조물을 의미한다.
"복원력"은 변형된 부품이 변형력이 없어진 후에 그의 이전의 형상으로 복귀하려는 경향을 갖는 것을 의미한다.
"중간 섹션"(midsection)은 착용자 코의 콧마루 또는 상부에 걸쳐 연장하는 코 발포체의 중앙부이다.
"일체형이 아닌"(non-integral)은 코 발포체와 관련하여 그와 별도로 제조된 것을 의미한다.
"코 클립"은 적어도 착용자의 코 주위에서 밀봉을 개선하기 위해 여과식 안면 마스크 상에 사용하도록 구성된 (코 발포체 이외의) 기계식 기구를 의미한다.
"코 발포체"는 호흡기가 착용된 때 코 위에서의 밀착 착용 및/또는 편안함을 개선하기 위해 마스크 본체의 내부 상에 배치되도록 구성된 다공성 재료를 의미한다.
"코 영역"은 호흡기가 착용된 때 사람의 코 위에 있게 되는 마스크 본체의 부분을 의미한다.
"입자"는 공기 중에 현탁될 수 있는 임의의 액체 및/또는 고체 물질, 예를 들어 먼지, 연무, 연기, 병원체, 박테리아, 바이러스, 점액, 타액, 혈액 등을 의미한다.
"중합체"는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열된, 반복되는 화학 단위를 포함하는 재료를 의미한다.
"중합체성 및 플라스틱제"(polymeric and plastic)는 재료가 하나 이상의 중합체를 주로 포함하며 다른 성분 역시 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
"다공성"은 다량의 고체 재료와 다량의 공극의 혼합을 의미한다.
"부분"은 더 큰 것의 일부를 의미한다.
"예비형성된"은 마스크 본체 상의 그의 배치의 결과가 아닌, 그의 제조의 결과로서 곡률이 코 발포체 상에 배치된다는 것을 의미한다.
"곡률 반경"은 소정 형상의 곡률의 크기이다. 이 용어는 흔히 그 원주가 설명되는 형상과 일치하는 원의 반경을 설명하는 숫자가 뒤따른다.
"호흡기"는 사람의 호흡 계통으로 공기가 진입하기 전에 공기를 여과하기 위해 사람에 의해 착용되는 기구를 의미한다.
"제2 주 표면"은 호흡기가 착용된 때 코 발포체가 착용자의 코와 적절한 접촉을 이룰 수 있게 하기에 충분하게 큰 크기로 된 코 발포체의 표면을 의미한다.
"형상 유지성"은 임의의 변형력이 없어진 후에 형상이 실질적으로 유지되는 것을 의미한다.
"꼭 맞는 밀착 착용" 또는 "꼭 맞게 밀착 착용되다"는 본질적으로 기밀(또는 실질적으로 누설이 없는) 상태의 밀착 착용이 (마스크 본체와 착용자의 안면 사이 에) 제공되는 것을 의미한다.
"열가소성"은 가역적인 물리적 공정에서 가열에 의해 연화되며 냉각에 의해 경화될 수 있는 중합체를 의미한다.
"횡방향 치수"(transverse dimension)는 길이방향 치수에 대해 직각으로(그리고 착용된 때 착용자의 코의 길이를 따라) 연장하는 치수를 의미한다.
도 1은 다수의 코 발포체(12)가 그로부터 예비형성된 아치형 형상으로 절단될 수 있는 방법을 예시하는 발포체 블록(10)의 정면도.
도 2a는 예비형성된 아치형 코 발포체(12)의 정면도.
도 2b는 도 2a에 나타낸 화살표 A의 방향으로 취한 아치형 코 발포체(12)의 평면도.
도 3a 내지 도 3c는 3가지의 상이한 코 발포체 실시 형태(12, 12', 12")의 사시도.
도 4는 코 발포체(12)가 마스크 본체(20)의 내부 표면(18) 상에 위치된 호흡기(24)의 배면도.
도 5는 마스크 본체(20)의 단면도.
본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명함에 있어서, 명확함을 위하여 특정 용어가 사용된다. 그러나, 본 발명은 이와 같이 선택된 특정 용어로 제한하고자 하는 것은 아니며, 이와 같이 선택된 각각의 용어는 유사하게 작동하는 모든 기술적 등가물을 포함한다.
본 발명을 실시함에 있어서, 제1 주 표면 상에 하향으로 오목한 곡률이 예비형성된 코 발포체를 갖는 신규한 호흡기가 제공된다. 코 발포체는 또한 그의 제1 주 표면 상에서 호흡기 마스크 본체의 내부의 하향으로 오목한 곡률과 대체로 정합하는 곡률을 갖도록 구성될 수 있다. 코 발포체가 그러한 예비형성된 형상으로 절단되거나 달리 형성된 때, 발포체는 마스크 본체의 내부 상에 배치된 때 코 발포체의 길이를 따른 하나 이상의 위치에서 핀칭 또는 압착을 나타낼 가능성이 덜하다. 본 발명 이전에, 종래의 코 밀봉 발포체는 흔히 마스크 본체 내부의 곡률과의 관련성을 지니지 않은 대체로 선형인 형상으로 절단되었다. 그러한 것으로서, 코 발포체는 이들이 마스크 본체 내부의 형상을 수용하도록 굽혀질 때 압축되기 쉬웠다. 그러므로, 본 발명은 마스크가 착용된 때 착용자의 코의 형상을 수용하기 위한 코 발포체의 압착성을 남겨 둘 수 있다.
도 1은 복수의 예비형성된 아치형 코 발포체(12)가 절단될 수 있는 코 발포체 블록(10)을 도시한다. 코 발포체를 제조하기 위한 이전의 기술에서, 코 발포체(12)는 코 발포체 블록(10)을 가로질러 연장된 선형 스트립으로서 절단되었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 코 발포체(12)는 하나의 코 발포체의 내부 절단부가 인접한 코 발포체의 외부 절단부를 또한 형성하도록 절단된다. 코 발포체가 이러한 방식으로 전달될 때, 인접한 코 발포체들 사이에서 낭비되는 부분이 생성되지 않는다. 낭비되는 부분은 블록(10)의 측부(13) 상에서 생성될 것이지만, 각각의 인접한 코 발포체(12) 사이에서는 생성되지 않는다. 도 1은 발포체의 단일 블록으로부터 절단되는 다수의 코 발포체를 도시하고 있지만, 코 발포체는 각각의 코 발포체를 적절한 형상으로 개별적으로 성형하는 것과 같은 다른 방식으로 형성될 수도 있다.
도 2a는 코 발포체(12) 및 그의 대향하는 제1 및 제2 주 표면(14, 16)을 각각 상세하게 예시한다. 대향하는 주 표면들(14, 16)은 코 발포체의 두께(T)에 의해 서로로부터 분리된다. 제1 주 표면(14)은 마스크 본체의 코 영역(22, 도 4) 내에서 마스크 본체(20)의 내부 표면(18)에 고정될 것이다. 코 발포체(12)의 제2 주 표면(16)은 호흡기(24, 도 4)가 착용된 때 착용자의 코와 실질적인 접촉을 이루도록 이용될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 코 발포체(12)는 예비형성된 하향으로 오목한 곡률을 갖는다. 곡률은 특히 중앙 영역(23)에서 결정되며, 반경(r1 및 r2)에 의해 한정될 수 있다. 제1 반경(r1)은 코 발포체(12)의 내부 곡률 반경을 한정하며, 제2 반경(r2)은 측면도로부터 볼 때의 코 발포체(12)의 외부 표면의 곡률을 한정한다. 제2 주 표면(16)은 호 길이(A-L)를 가질 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, r1의 치수는 일반적으로 약 1.5 내지 75 밀리미터(㎜), 더 전형적으로는 약 2 내지 50 ㎜ 범위이다. r2의 치수의 범위는 일반적으로 대략 r1에 코 발포체의 두께를 더한 것이다. 내부 표면 상에서의 코 발포체의 경로 길이(A-L)는 전형적으로 약 4 내지 10 센티미터(㎝), 더 전형적으로는 약 7 내지 9 ㎝이다. 코 발포체의 두께(T)는 일반적으로 약 3 ㎜ 초과이며, 최대 약 15 ㎜일 수 있고, 더 전형적으로 약 4 또는 5 ㎜ 초과에서 최대 약 10 ㎜일 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 코 발포체(12)는 총 투영 길이방향 치수(P-L) 및 폭(W)을 갖는다. 투영 길이방향 치수(P-L)는 일반적으로 약 3 내지 9 ㎝, 더 통상적으로는 약 5 내지 8 ㎝이다. 폭(W)은 일반적으로 약 0.5 내지 3 ㎝, 더 전형적으로는 약 0.8 내지 2 ㎝이다. 폭(W)은 코 발포체(12)의 각각 제1 측면(19)과 제2 측면(21) 사이의 거리이다.
코 발포체는 다양한 재료, 예컨대 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌과 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 비닐 아세테이트, 고무(천연 또는 합성), 예컨대 폴리아이소프렌, 또는 이들의 조합으로부터 제조될 수 있다. 코 발포체는 개방형 셀(open cell) 또는 폐쇄형 셀(closed cell) 발포체로부터 제조될 수 있다. 마이크로셀룰러 발포체(microcellular foam)가 또한 사용될 수 있다. 코 발포체는 본질적으로 사람의 코의 형상으로 변형되는 (현재 공지되어 있거나 이후 개발될) 임의의 압축성 재료를 사용할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 코 발포체 요소(12, 12', 12")의 3가지 상이한 실시 형태를 도시한다. 각각의 코 발포체는 제1 주 표면(14, 14', 14"), 및 제2 주 표면(16, 16', 16")을 갖는다. 도 5a에 도시된 실시 형태는 제1 및 제2 주 표면에 걸쳐 대체로 일정한 곡률을 가지며, 테이퍼진 제1 및 제2 단부(15, 17)를 갖는다. 이들 테이퍼진 단부는 또한 도 3b 및 도 3c에 도시된 실시 형태에서 각각 15'와 15", 및 17'과 17"로서 존재한다. 도 3b에 도시된 실시 형태에서, 코 발포체는 제1 및 제2 직선 부분(25', 27')을 가지며, 급하게 만곡된 중앙 부분(23')을 갖는다. 도 3c에서, 중앙 부분(23")은 도 3b에 도시된 중앙 부분(23')만큼 급한 반경을 갖지 않는다. 제1 주 표면(14, 14', 14") 상에 사용되는 특정 호는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 변경될 수 있다. 호의 형상은 마스크 본체의 내부 형상에 따라 변경될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 제1 주 표면은 코 영역에서 마스크 본체의 내부를 더욱 밀접하게 따르는 것이 바람직하지만, 필수적이지는 않다. 제1 주 표면(14, 14', 14")이 코 영역에서 마스크 본체의 내부 표면과 더욱 밀접하게 정합될 때, 코 발포체가 특히 코 발포체(23, 23', 23")의 중앙에서 핀칭되거나 불필요하게 압착될 가능성이 덜할 수 있다.
도 4는 마스크 본체(20) 및 코 발포체(12)를 포함하는 호흡 마스크(24)를 도시한다. 코 발포체(12)는 마스크를 도 4에 도시된 바와 같이 직립 위치에서 볼 때 하향으로 오목한 곡률을 나타낸다. 코 발포체(12)는 코 발포체(12)의 제1 주 표면(14)에, 또는 마스크 본체(20)의 내부에, 또는 이 둘 모두에 접착제를 도포함으로써 마스크 본체(20)에 고정될 수 있다. 접착제는, 예컨대 감압 또는 고온 용융 접착제일 수 있으며, 코팅으로서 또는 분무에 의해 도포될 수 있다. 본질적으로 임의의 접착제 또는 기타 적합한 고정 수단, 예컨대 초음파 용접이 발포체(12)를 마스크 본체(20)의 내부(18)에 체결하는 데 사용될 수 있다. 마스크 본체(20)는 착용자의 안면과 마스크 본체(20)의 내부 표면(18) 사이에 내부 기체 공간 또는 공극을 생성하기 위해 착용자의 안면에 대해 이격된 관계에서 사람의 코 및 입 위에 밀착 착용되도록 구성된다. 마스크 본체(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 만곡된 형상, 반구형, 컵 형상의 것일 수 있다 - 또한, 베르그(Berg)의 미국 특허 제4,536,440호, 다이루드(Dyrud) 등의 미국 특허 제4,807,619호, 및 크론저(Kronzer) 등의 미국 특허 제5,307,796호 참조. 호흡기 본체는 또한 요구되는 바에 따라 다른 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 마스크 본체는 자펀티치(Japuntich)의 미국 특허 제4,827,924호에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 컵 형상의 마스크일 수 있다. 마스크 본체는 또한 보스톡(Bostock)의 미국 특허 제6,722,366호 및 제6,715,489호, 쿠란(Curran) 등의 의장 특허 제459,471호 및 제458,364호, 및 첸(Chen)의 의장 특허 제448,472호 및 제443,927호에 개시된 이중 접힘 및 삼중 접힘 마스크 제품과 유사하게 편평하게 접힌 제품일 수 있다. 또한, 미국 특허 제4,419,993호, 제4,419,994호, 제4,300,549호, 제4,802,473호, 및 재발행 특허 제28,102호를 참조한다. 호흡기(24)는 착용자의 코의 형상에 맞춰질 수 있는 가단성 코 클립을 포함할 수 있다. 코 클립은 손으로 맞춰진 후에 그의 변형된 형상을 유지하는 금속 또는 플라스틱 재료로부터 제조될 수 있다. 코 클립의 예에는 카스틸리오네(Castiglione)의 미국 특허 제5,558,089호 및 의장 특허 제412,573호와, 칼라투르(Kalatoor) 등의 미국 특허 출원 제11/236,283호에 도시된 것이 있다. 코 영역에서 마스크 본체의 형상은 코 클립의 형상에 의해 결정되는 경향이 있기 때문에, 코 발포체의 곡률은 코 클립의 곡률과 대체로 정합하도록 제공될 수 있다. 마스크 본체는 하나 이상의 필터 매체 층을 포함할 수 있다. 통상적으로, 대전된 미세섬유 - 즉, 약 25 마이크로미터(㎛) 이하(전형적으로, 약 1 내지 15 ㎛)의 유효 직경을 갖는 섬유 - 의 부직 웨브가 필터 매체의 층으로서 사용된다. 필터 매체는 앙가드지방드(Angadjivand) 등의 미국 특허 제6,119,691호에 따라 대전될 수 있다. 공기 투과성이며 필터 매체의 층을 포함하는 본질적으로 임의의 현재 공지된(또는 이후 개발될) 마스크 본체가 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 호흡기(24)는 또한 착용자의 안면에 대한 꼭 맞는 밀착 착용을 제공하는 것을 보조하기 위해 착용자의 머리 뒤로 통과하는 크기로 된 스트랩(26)과 같은 하니스를 포함한다. 스트랩(26)은 바람직하게는 마스크 본체(24)가 착용자의 안면 상에 약간의 압력을 가하게 하는 탄성 재료로 제조된다. 많은 상이한 재료가 스트랩(26)으로서 사용하기에 적합할 수 있으며, 예를 들어 스트랩은 호흡기 본체(20)에 초음파 용접되는 열가소성 탄성중합체로부터 형성될 수 있다. 초음파 용접은 금속이 사용되지 않기 때문에 하니스를 마스크 본체에 체결하기 위해 스테이플을 사용하는 것에 비해 유리할 수 있다. 쓰리엠(3M) 8210™ 미립자 호흡기는 초음파 용접된 스트랩을 채용한 여과식 안면 마스크의 일례이다. 직조 면 탄성 밴드, 고무 코드(예컨대, 폴리아이소프렌 고무) 및/또는 스트랜드뿐만 아니라, 비탄성의 조절가능한 스트랩도 사용될 수 있다 - 카스틸리오네의 미국 특허 제6,705,317호 및 쉬에(Xue) 등의 미국 특허 제6,332,465호 참조. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 마스크 하니스의 다른 예에는 브로스트롬(Brostrom) 등의 미국 특허 제6,457,473B1호, 제6,062,221호, 및 제5,394,568호, 바이람(Byram)의 미국 특허 제6,591,837호, 제6,119,692호, 및 제5,464,010호, 및 다이루드 등의 미국 특허 제6,095,143호 및 제5,819,731호에 도시된 것이 있다. 본질적으로 착용자의 머리 상에서 호흡기 안면 피스를 지지하는 데 사용하도록 형성된 (현재 공지되어 있거나 이후 개발될) 임의의 스트랩 시스템이 본 발명과 관련하여 하니스로서 사용될 수 있다. 하니스는 또한 마스크를 지지하기 위해 하나 이상의 스트랩과 함께 헤드 크레이들(head cradle)을 포함할 수 있다. 호흡기는 또한 자펀티치 등의 미국 특허 제6,854,463호에 개시된 단방향성 유체 밸브와 같은 호기 밸브가 그 상에 위치될 수 있다. 호기 밸브는 호기된 공기가 마스크 본체(20) 내의 필터 매체를 통과할 필요 없이 내부 기체 공간으로부터 나오도록 한다. 호기 밸브는 접착제의 사용 - 윌리엄스(Williams) 등의 미국 특허 제6,125,849호 참조 - 을 통해, 또는 기계식 클램핑 - 쿠란 등의 미국 특허 제6,604,524호 참조 - 에 의해 마스크 본체에 고정될 수 있다. 예시된 마스크 본체(20)는 공기 투과성이며, 호기된 공기가 호기 밸브를 통해 내부 기체 공간에서 신속하게 배출될 수 있도록 호기 밸브가 마스크 본체(20)에 부착되는 곳에 위치되는 (도시 안된) 개구를 구비할 수 있다. 마스크 본체(20) 상의 개구의 바람직한 위치는 마스크가 착용된 때 착용자의 입이 있게 될 곳의 바로 앞이다. 이러한 위치에 개구 및 그에 따른 호기 밸브를 배치함으로써 밸브가 호기 유동 스트림으로부터의 힘 또는 운동량에 응답하여 더욱 쉽게 개방될 수 있다. 도1에 도시된 유형의 마스크 본체(20)의 경우, 본질적으로 마스크 본체(20)의 전체 노출 표면은 흡기되는 공기에 대해 공기 투과성이다.
마스크 본체는 착용자의 안면으로부터 이격될 수 있으며, 또는 착용자의 안면과 동일 평면에 또는 매우 근접하여 있을 수 있다. 어느 경우에서도, 마스크 본체는 호기된 공기가 호기 밸브를 통해 마스크 내부를 떠나기 전에 통과하는 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕는다. 마스크 본체는 또한 착용자가 적절한 밀착 착용이 확립되었는지를 쉽게 확인할 수 있도록 그의 주연부에서 열색성(thermochromic) 밀착 착용 표시 시일(seal)을 가질 수 있다 - 스프링겟(Springett) 등의 미국 특허 제5,617,849호 참조.
도 5는 마스크 본체(20)가 내부 보강 또는 형상화 층(28), 여과 층(30), 및 외부 커버 웨브(32)를 포함하는 다수의 층을 포함할 수 있음을 도시한다. 내부 보강 또는 형상화 층(28)은 호흡기 본체(20)에 대한 구조 및 여과 층(30)에 대한 지지를 제공한다. 형상화 층(28)은 여과 층(30)의 내측 및/또는 외측 상에 위치될 수 있으며, 예를 들어 크론저 등의 미국 특허 제5,307,796호에 교시된 방법에 의해, 예컨대 컵 형상의 구성으로 성형된, 예컨대 열접합성 섬유의 부직 웨브로부터 제조될 수 있다. 형상화 층(28)은 또한 성형된 플라스틱 망(plastic net)으로부터 제조될 수 있다 - 스코브(Skov)의 미국 특허 제4,850,347호 참조. 형상화 층은 마스크에 구조를 제공하고 여과 층에 대해 지지를 제공하는 주요 목적으로 설계되지만, 형상화 층은 또한 필터 층의 외측에 배치된 경우 전형적으로 외부 기체 공간 중에 현탁된 보다 큰 입자를 포집하기 위한 필터로서 작용할 수 있다. 형상화 층과 여과 층은 함께 흡기 필터 요소로서 작용할 수 있다. 착용자가 흡기할 때, 공기는 마스크 본체를 통해 흡입되고, 부유 입자는 섬유들, 특히 필터 층 내의 섬유들 사이의 간극 내에 포집된다. 도 4에 도시된 실시 형태에서, 필터 층(30)은 마스크 본체(20)와 "일체형"이다 - 즉, 이는 마스크 본체의 일부를 형성하며, 필터 카트리지와 유사하게 이후에 마스크 본체에 부착(또는 그로부터 제거)되는 물품이 아니다.
부압식 반부 마스크 호흡기(negative pressure half mask respirator) - 도 4에 도시된 여과식 안면 마스크(24)와 유사함 - 에서 통상적인 여과 재료는 흔히 대전된 미세섬유, 특히 멜트블로운(meltblown) 미세섬유(BMF)의 인탱글드 웨브(entangled web)를 포함한다. 미세섬유는 전형적으로 약 20 내지 25 마이크로미터(㎛) 이하의 평균 유효 섬유 직경을 갖지만, 통상적으로는 약 1 내지 약 15 ㎛, 더욱 더 통상적으로는 약 3 내지 10 ㎛의 직경을 갖는다. 유효 섬유 직경은 문헌[Davies, C.N., The Separation of Airborne Dust and Particles, Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B. 1952]에 설명된 바와 같이 계산될 수 있다. BMF 웨브는 문헌[Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers in Industrial Engineering Chemistry, vol. 48, pages 1342 et seq. (1956)] 또는 문헌[Report No. 4364 of the Naval Research Laboratories, published May 25, 1954, entitled Manufacture of Superfine Organic Fibers by Wente, Van A., Boone, C.D., and Fluharty, E.L.]에 설명된 바와 같이 형성될 수 있다. 멜트블로운 섬유질 웨브는 균일하게 제조될 수 있으며, 베리건(Berrigan) 등의 미국 특허 제6,492,286B1호 및 제6,139,308호에 설명된 웨브와 유사하게 다수의 층을 포함할 수 있다. 랜덤 인탱글드 웨브(randomly entangled web)의 형태일 때, BMF 웨브는 매트(mat)로서 취급되기에 충분한 일체성(integrity)을 가질 수 있다. 전하가, 예를 들어 에이츠만(Eitzman) 등의 미국 특허 제6,454,986B1호 및 제6,406,657B1호, 앙가드지방드 등의 미국 특허 제6,375,886B1호, 제6,119,691호 및 제5,496,507호, 큐빅(Kubik) 등의 미국 특허 제4,215,682호, 및 나까오(Nakao)의 미국 특허 제4,592,815호에 설명된 기술을 사용하여 섬유질 웨브에 부여될 수 있다.
마스크 본체 내에서 필터로서 사용될 수 있는 섬유질 재료의 예에는 바우만(Baumann) 등의 미국 특허 제5,706,804호, 피터슨(Peterson)의 미국 특허 제4,419,993호, 메이휴(Mayhew)의 미국 재발행 특허 제28,102호, 존스(Jones) 등의 미국 특허 제5,472,481호 및 제5,411,576호, 및 루소(Rousseau) 등의 미국 특허 제5,908,598호에 개시된 것이 있다. 섬유는 중합체, 예컨대 폴리프로필렌 및/또는 폴리-4-메틸-1-펜텐을 포함할 수 있으며(존스 등의 미국 특허 제4,874,399호 및 다이루드 등의 미국 특허 제6,057,256호 참조), 또한 여과 성능을 향상시키기 위해 불소 원자 및/또는 기타 첨가제를 포함할 수 있고 - 존스 등의 미국 특허 제6,432,175B1호, 제6,409,806B1호, 제6,398,847B1호, 제6,397,458B1호 및 크레이터(Crater) 등의 미국 특허 제5,025,052호 및 제5,099,026호 참조 - , 또한 성능을 개선하기 위해 낮은 수준의 추출가능한 탄화수소를 가질 수 있다 - 루소 등의 미국 특허 제6,213,122호 참조. 섬유질 웨브는 또한 리드(Reed) 등의 미국 특허 제4,874,399호 및 모두 루소 등의 미국 특허 제6,238,466호 및 제6,068,799호에 설명된 바와 같이 증가된 유성 연무 저항성(oily mist resistance)을 갖도록 제조될 수 있다. 여과 층은 선택적으로 브라운(Braun)의 미국 특허 제5,804,295호 및 제5,763,078호에 설명된 바와 같이 주름질 수 있다. 마스크 본체는 또한 여과 층을 보호하기 위한 외부 커버 웨브를 포함할 수 있다. 커버 웨브는 역시 BMF의 부직 웨브로부터, 또는 대안적으로 스펀본드(spunbond) 섬유의 웨브로부터 제조될 수 있다. 내부 커버 웨브가 또한 착용자의 안면에 대해 부드럽고 편안하게 밀착 착용되는 마스크를 제공하기 위해 사용될 수 있다 - 앙가드지방드 등의 미국 특허 제6,041,782호 참조. 커버 웨브가 또한 여과 능력을 가질 수 있지만, 전형적으로 대략 여과 층만큼 양호하지는 않다.
하기의 실시예는 단지 본 발명의 특징, 이점 및 기타 상세 사항을 추가로 설명하기 위하여 선택되었다. 그러나, 이 실시예가 이와 같은 목적을 갖지만, 사용된 특정 성분과 양 및 기타 조건과 상세 사항은 본 발명의 범주를 부당하게 제한하는 방식으로 해석되지 않아야 한다는 것을 명확히 이해하여야 한다.
본 발명의 코 발포체를 구성하여 마스크 본체에 부착하였다. 코 발포체는 미국 펜실베이니아주 린우드 소재의 포우멕스 인터내셔널 인크.(Foamex International Inc.)에 의해 SIF™이라는 상표로 제조된 망상형의 가요성인 폴리에스테르 폴리우레탄 발포체를 포함하였다. 발포체는 ASTM D 3574에 따라 측정할 때 공칭 밀도가 입방 미터당 26 킬로그램(kg/㎥), 인장 강도가 173 킬로파스칼(㎪), 인열 강도가 미터당 525 뉴턴(N/m)이었다. 발포체의 기공 텍스처(pore texture)는 공칭적으로 10 선형 센티미터(lineal centimeter)당 195 셀(cell)이었다. 코 발포체는 감압 접착제가 한 면에 도포된 7.9 ㎜ 두께의 발포체 시트로부터 형성하였다. 접착제는 아크릴계의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)에 의해 제조된 것이었고, 절단된 코 발포체의 한 면에 손으로 도포하였다. 그 후, 발포체 시트를 절단면 상에 배치하여, 강철 자 다이 절단 공구(steel rule die cutting tool)를 사용하여 절단하였다. 이어서, 절단된 코 발포체를 절단 공구로부터 제거하여, 절단 공구의 윤곽을 반영하는 호 형태의 환형 섹션 부분을 형성하였다. 절단된 코 발포체의 형상은 대 체로 도 2 및 도 3a에 도시되어 있다. 환형 섹션의 내부 호는 도 2에 도시된 바와 같은 곡률 반경(r1)이 43.2 ㎜였으며, 대응하는 외부 호의 곡률 반경(r2)은 48.2 ㎜였다. 지점 33으로부터 지점 35까지의 내부 호를 따른 곡률 반경(r1)에서의 경로 길이(A-L)는 90 ㎜ 길이였다. 투영 길이(P-L)는 57.3 ㎜였다. 코 밀봉 발포체의 각각의 단부는 반경이 10 ㎜인 둥근 단부였다.
전술한 코 발포체를 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 제조된 구매가능한 8511™ 미립자 호흡기에 부착하였다. 호흡기에 대한 단 하나의 변형은 원래의 코 발포체 및 코 클립을 제거하고 본 발명의 코 발포체가 원래의 코 발포체를 대체한다는 것이었다. 본 발명의 코 발포체를 코 발포체의 제1 주 표면에 도포된 접착제를 사용하여 호흡기 컵의 내부 표면에 부착하였다. 코 발포체를 원래의 코 발포체와 대체로 동일한 호흡기 컵 상의 위치에 위치시켰다. 곡률 반경(r1)에 의해 형성된 바와 같은 코 발포체의 내부 호를 호흡기 컵의 내부 표면을 향하도록 배향하였다. 코 발포체의 제1 주 표면의 아치형 형상이, 코 발포체의 시각적으로 현저한 변형 또는 핀칭 없이 호흡기 컵의 내부 표면의 호를 따를 수 있었다.
본 발명은 그 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경을 취할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 바에 의해 제한되는 것이 아니라, 하기의 청구의 범위 및 이의 임의의 등가물에 기술된 범위에 의해 좌우되어야 한다.
본 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소의 부재 시에 도 적합하게 실시될 수 있다.
배경기술 부분에 인용된 것을 비롯하여 상기 인용된 모든 특허 및 특허 출원은 전체적으로 본 명세서에서 참고로 포함된다. 상기 명세서와 그러한 포함된 문헌의 개시 내용 간의 상충 또는 모순이 존재하는 경우에는, 상기 명세서가 우선할 것이다.

Claims (19)

  1. (a) 사람의 코 및 입 위에 밀착 착용되도록 구성되며 코 영역에서 하향으로 오목하게 만곡된 내부 표면을 갖는 마스크 본체; 및
    (b) 대향하는 제1 및 제2 주 표면, 및 제1 주 표면으로부터 제2 주 표면으로 연장하는 두께(T)를 갖는 코 발포체를 포함하며,
    상기 코 발포체의 제1 주 표면은 코 영역에서 마스크 본체의 내부 표면에 고정되고, 상기 코 발포체의 대향하는 제2 주 표면은 마스크 본체가 사람의 안면 상에 배치된 때 사람의 코와 실질적인 접촉을 이루도록 위치되며, 적어도 상기 제1 주 표면은 예비형성된 하향으로 오목한 곡률을 갖는 호흡기.
  2. 제1항에 있어서, 두께(T)는 약 3 ㎜ 이상인 호흡기.
  3. 제2항에 있어서, 제1 표면의 예비형성된 곡률은 코 발포체가 고정되는 마스크 본체 내부의 곡률과 실질적으로 동일한 호흡기.
  4. 제2항에 있어서, 코 발포체의 제2 주 표면은 예비형성된 하향으로 오목한 곡률을 갖는 호흡기.
  5. 제2항에 있어서, 코 발포체는 마스크 본체와 일체형이 아닌 호흡기.
  6. 제1항에 있어서, 두께(T)는 약 3 ㎜ 초과이고 약 15 ㎜ 미만인 호흡기.
  7. 제6항에 있어서, 두께(T)는 약 4 ㎜ 초과이고 약 10 ㎜ 미만인 호흡기.
  8. 제6항에 있어서, 폭(W)은 약 0.5 ㎝ 내지 약 3 ㎝인 호흡기.
  9. 제2항에 있어서, 제1 주 표면은 아치형이며, 약 1.5 내지 75 ㎜의 반경(r1)에 의해 형성되는 호흡기.
  10. 제9항에 있어서, 제1 주 표면은 약 2 내지 50 ㎜의 반경(r1)에 의해 형성되는 호흡기.
  11. 제9항에 있어서, 제2 주 표면은 아치형이며, 반경(r1)에 코 발포체의 두께(T)를 더한 반경(r2)을 갖는 호흡기.
  12. 제11항에 있어서, 제2 주 표면은 반경(r1)에 코 발포체의 두께(T)를 더한 반경(r2)을 갖는 호흡기.
  13. 제2항에 있어서, 제2 주 표면은 약 4 내지 10 ㎝의 호 길이(A-L)를 갖는 호흡기.
  14. 제2항에 있어서, 제2 주 표면은 약 7 내지 9 ㎝의 호 길이(A-L)를 갖는 호흡기.
  15. 제2항에 있어서, 코 발포체는 각각 약 3 내지 9 ㎝ 및 0.5 내지 3 ㎝인 총 투영 길이방향 치수(P-L) 및 폭(W)을 갖는 호흡기.
  16. 제2항에 있어서, 코 발포체는 각각 약 5 내지 8 ㎝ 및 0.8 내지 2 ㎝인 총 투영 길이방향 치수(P-L) 및 폭(W)을 갖는 호흡기.
  17. 제2항에 있어서, 코 발포체는 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 비닐 아세테이트, 고무, 또는 그 조합을 포함하는 호흡기.
  18. 제17항에 있어서, 코 발포체는 개방형 셀( open cell) 또는 폐쇄형 셀(closed cell) 발포체이거나, 마이크로셀룰러(microcellular) 발포체인 호흡기.
  19. 제2항에 있어서, 마스크 본체는 복수의 층을 포함하며, 상기 층들 중 적어도 하나는 섬유질 여과 층이고, 마스크 본체는 코 클립(clip) 및 이에 고정된 하니스(harness)를 갖는 호흡기.
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