KR20150041088A

KR20150041088A - 리필 안면부 여과식 호흡기

Info

Publication number: KR20150041088A
Application number: KR20157005950A
Authority: KR
Inventors: 니라지 쿠마르; 티야가라잔 쿠푸스와미; 압히짓 에이 사운기카르
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2015-04-15
Also published as: AU2013299769B2; CN104540553B; JP2015530489A; AU2013299769A1; RU2600907C2; BR112015002951A2; US20140041671A1; CN104540553A; RU2015105522A; KR102083557B1; EP2882502B1; WO2014025776A1; EP2882502A4; EP2882502A1

Abstract

안면부 여과식 호흡기(10)는 재사용가능 하니스(19), 재사용가능 프레임(16), 및 교체가능 여과 구조물(18)을 포함한다. 상기 재사용가능 프레임(16)은 이에 고정된 재사용가능 하니스(14)를 가지며, 슬롯(38)을 형성하는 제1 및 제2 대향하는 패널(28a, 28b)을 가지며, 상기 슬롯 내로 교체가능 여과 구조물(18)이 제거가능 방식으로 재사용가능 프레임(16)에 결합되도록 수동 삽입될 수 있다. 교체가능 여과 구조물(18)은 또한 슬롯(38)으로부터 수동으로 빼냄으로써 재사용가능 프레임(16)으로부터 분리될 수 있다. 호흡기는 오염물에 대한 노출로부터 재사용가능 부분을 보호하면서 모두 호흡기 포트이지만 여과 구조물을 재사용하기 위한 편리한 방법을 제공한다.

Description

리필 안면부 여과식 호흡기{REFILL FILTERING FACE-PIECE RESPIRATOR}

본 발명은 리필 안면부 여과식 호흡기에 관한 것이다.

안면부 여과식 호흡기는 사람이 주변 환경에 존재하는 오염물을 흡인하는 것을 보호하기 위한 대중적 장치가 되어져 왔다. 이들 호흡기는 청정 공기가 존재하는 마스크의 내부로부터 오염된 주변 공기를 분리하기 위하여 착용자의 코와 입 위에 착용된다. 사용 중에 본질적으로 전체 마스크 본체는 이를 통과하는 공기를 여과하기 위해 이용될 수 있다. 안면부 여과식 호흡기가 경량이고 공기를 여과하는데 매우 효율적이기 때문에, 이 호흡기는 건설, 제조, 자동 도장 및 수리, 의약품 제조, 수술 등을 포함하는 많은 산업에서 사용된다.

안면부 여과식 호흡기는 일반적으로 2가지 카테고리, 즉 편평 절첩식(flat-fold) 호흡기 및 성형된 호흡기 중 하나에 속한다. 편평 절첩식 호흡기들은 납작하게 보관되지만, 마스크가 사용을 위해 컵-형상 구성으로 펼쳐질 수 있게 하는 이음매, 주름, 및/또는 절첩부(fold)를 포함한다. 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기의 예가 보스톡(Bostock) 등의 미국 특허 제6,568,392호 및 제6,484,722호와 첸(Chen)의 제6,394,090호에 제시되어 있다. 대조적으로, 성형된 호흡기는 원하는 안면-맞춤(face-fitting) 구성으로 다소 영구적으로 형성되며, 일반적으로 보관 및 사용 중에 그 구성을 유지한다. 여과 층을 지지하기 위한 성형 층을 개시하는 특허의 예는 크론저(Kronzer) 등의 미국 특허 제7,131,442호, 스코브(Skov)의 미국 특허 제4,850,347호, 다이루드(Dyrud) 등의 미국 특허 제4,807,619호, 및 베르그(Berg)의 미국 특허 제4,536,440호를 포함한다.

안면부 여과식 호흡기는 전형적으로 마스크 본체의 일체 부분으로서 필터 매체를 갖도록 구성된다. 이와 같이, 필터 매체는 호흡기를 상당히 파괴하지 않고 마스크 본체로부터 교체될 수 없다. 필터 매체가 이의 수명이 끝나면 호흡기의 유용한 부분을 보존하기 위하여, 이에 따라 호흡기는 마스크 본체 내에 포함되거나 또는 이에 부착된 교체가능 필터 매체 또는 교체가능 필터 카트리지를 갖도록 설계된다 - 홀름퀴스트-브라운(Holmquist-Brown) 등의 미국 특허 제6,277,178호, 웨스트버그(Westberg)의 미국 특허 제3,521,630호, 일본 특허 제2005-304,635호, 및 대한민국 특허 출원 제2008-0088708호 참조 -. 그러나, 호흡기 분야에서의 조사자는 여과 구조물이 재사용가능 프레임 내에 삽입되는 안면부 여과식 호흡기를 제조하지 못하였다(여기서, 여과 구조물이 재사용가능 프레임에 용이하게 부착될 수 있고 이로부터 제거될 수 있음). 공지된 안면부 여과식 호흡기는 또한 추가 사용 중에 호흡기의 재사용가능 부분을 청정 상태로 유지시키기 위하여 이 부분을 덮는 교체가능 여과 구조물이 제공되지 못하였다. 교체가능 필터를 사용하는 통상적인 호흡기는 일반적으로 교체가능 필터 카트리지를 갖는 몰딩된 마스크 본체를 사용하였다. 재사용되는 몰딩된 마스크 본체는 사용 중에 착용자의 안면과 접촉하고, 이에 따라 각각의 사용 후에 세척 및 소독되어야 한다.

본 발명은 개선된 안면부 여과식 호흡기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 재사용가능 하니스, 교체가능 여과 구조물, 및 재사용가능 프레임을 포함하는 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기를 제공한다. 재사용가능 프레임은 이에 고정된 재사용가능 하니스를 가지며, 슬롯을 형성하는 제1 및 제2 대향하는 패널을 포함하고, 상기 슬롯 내로 교체가능 여과 구조물이 제거가능 방식으로 재사용가능 프레임에 결합되도록 수동 삽입될 수 있다. 이 조립체는 오염물을 여과하기 위해 사용 시에 사람의 코와 입 위에 배치되도록 컵-형상 구성으로 펼쳐질 수 있는 편평 절첩식 마스크 본체를 제공한다. 본 발명은 또한 재사용가능 프레임의 슬롯 내에 교체가능 여과 구조물을 삽입하는 단계; 및 프레임 상에서 패널의 외부 표면에 여과 구조물의 플랩을 고정하는 단계를 포함하는 호흡기를 제조하는 신규한 방법을 제공한다. 교체가능 여과 구조물은 또한 슬롯으로부터 빼냄으로써 재사용가능 프레임으로부터 수동 분리될 수 있다. 수동 분리되는 이 능력은 다 쓴 여과 구조물이 용이하게 교체되도록 허용하며, 이에 따라 마스크 본체는 새로운 여과 구조물로 리필될 수 있다. 따라서, 본 발명은 많은 부분으로 이루어진 호흡기를 착용할 필요가 있는 작업자의 기관에 대해 호흡 보호의 전체적인 비용을 절감시키는 데 유리하다. 구성요소, 즉 이와는 달리 폐기되는 코 클립, 탄성 헤드밴드, 및 지지 구조물은 새로운 여과 구조물로 재사용될 수 있다. 본 발명은 또한 전체 폐기물 발생이 더 작다는 점에서 생태학적으로 선호된다. 본 발명의 리필 호흡기는 이에 따라 사용하기에 편리하고 적은 개수의 부분을 가지며, 경량이고, 용이한 필터 교체를 가능하게 하며, 비용 및 환경적 이점을 제공한다.

용어 해설

이하에 기술되는 용어들은 다음과 같이 정의된 의미를 가질 것이다:

"포함하다(또는 포함하는)"는 특허 용어에서 표준인 것과 같은 그의 정의를 의미하는데, "구비하다", "갖는", 또는 "함유하는"과 일반적으로 동의어인 개방형 용어이다. "포함하다", "구비하다", "갖는", "함유하는" 및 이들의 변형이 통상적으로 사용되는 개방형 용어이지만, 본 발명은 또한 본 발명의 호흡기의 그의 의도된 기능을 제공하는 데 있어서의 성능에 대해 악영향을 미치는 것 또는 요소만을 배제한다는 점에서 반개방형 용어인 "본질적으로 ~로 이루어진"과 같은 더 좁은 용어를 사용하여 적합하게 기재될 수도 있고;

"청정 공기"는 여과되어 오염물을 제거한 다량의 대기 중의 주위 공기를 의미하고;

"동일 공간에 걸쳐서"는 이에 평행하게 연장되는 것을 의미하고;

"오염물"은 일반적으로 입자(예를 들어, 유기 증기 등)인 것으로 여겨지지 않을 수 있지만 호기 유동 스트림 내의 공기를 포함하는 공기 내에 현탁될 수 있는 입자(먼지, 안개 및 연무를 포함함) 및/또는 다른 물질을 의미하고;

"커버 웨브"는 주요 여과 층이 아니거나 또는 주요하게 오염물을 여과하도록 설계되지 않은 부직포 섬유질 층을 의미하고;

"외부 기체 공간"은 호기된 기체가 마스크 본체 및/또는 호기 밸브를 통해 이를 지나 통과한 후에 들어가는 주위 대기 기체 공간을 의미하고;

"안면부 여과식"은 마스크 본체 자체가 그를 통과하는 공기를 여과하도록 설계되어, 비-유체 투과식 마스크 본체에 부착되거나 또는 그 내에 몰딩되는 별도의 식별가능한 필터 카트리지, 필터 라이너 또는 삽입-몰딩된 필터 요소가 존재하지 않는 것을 의미하고;

"에어 필터", "여과 층", 또는 "일차 여과 층"은 공기 투과성 재료의 하나 이상의 층을 의미하며, 층(들)은 그를 통과하는 공기 스트림으로부터 (입자와 같은) 오염물을 제거하는 주된 목적을 위해 구성되고;

"여과 구조물"은 여과 층을 포함하며 주요하게 공기를 여과하도록 설계되는 구성을 의미하고;

"편평 절첩식"은 비-사용 중에 일반적으로 편평한 구성으로 배치 또는 접히는 능력을 갖도록 설계되는 것을 의미하고;

"프레임"은 여과 구조물에 지지부를 제공하고, 이 여과 구조물의 부착을 허용하는 개구를 갖는 구조물을 의미하고;

"하니스"는 마스크 본체를 착용자의 안면 상에 지지하는 것을 보조하는 구조물 또는 부분들의 조합을 의미하고;

"일체로"는 당해 부분들이 전체적으로 구조물을 손상시키거나 또는 파괴하지 않고 분리될 수 없는 것을 의미하고;

"병치된" 또는 "나란히 배치된"은 적어도 서로 접촉한 주 표면들을 갖는 것을 의미하고;

"내부 기체 공간"은 마스크 본체와 사람의 안면 사이의 공간을 의미하고;

"마스크 본체"는 사람의 코 및 입 위에 맞도록 설계되어 있고, 그를 통과하는 공기를 여과하며, 외부 기체 공간으로부터 분리된 내부 기체 공간을 형성하는 데 도움을 주는 구조물 또는 부분들의 조합을 의미하고;

"마이크로섬유"는 유효 섬유 직경이 1 내지 20 마이크로미터인 섬유를 의미하고;

"코 클립"은 적어도 착용자의 코 주위에서 밀봉을 개선하기 위해 마스크 본체 상에 사용하도록 구성된 기계 장치(코 발포체와는 상이함)를 의미하고;

"부직포"는 섬유들이 위빙(weaving) 이외의 수단에 의해 서로 고정되는 구조물 또는 구조물의 일부를 의미하고;

"패널"은 일반적으로 편평한 구성으로 배열될 수 있는 부분을 의미하며;

"평행한"은 일반적으로 등거리인 것을 의미하며;

"주연부"는 사람이 호흡기를 착용하고 있을 때 착용자의 안면에 일반적으로 근접하여 배치될 마스크 본체의 외부 에지를 의미하고;

"다공성"은 공기-투과성을 의미하고;

"중합체"는 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열된, 반복되는 화학 단위를 함유하는 재료를 의미하고;

"중합체성" 및 "가소성"은 각각 주로 하나 이상의 중합체를 포함하고 또한 다른 성분을 함유할 수 있는 재료를 의미하고;

"복수의"는 2개 이상을 의미하고;

"제거가능"은 수동 수단을 통하여 물리적으로 분리될 수 있는 것을 의미하고;

"교체가능"은 수동 제거될 수 있어서 동일한 구성의 또 다른 부분이 동일한 위치에 놓여질 수 있는 것을 의미하며;

"호흡기"는 호흡하는 착용자에 대해 청정 공기를 제공하기 위하여 코와 입에 걸쳐 안면에 사람이 착용하는 공기 여과 장치를 의미하고;

"재사용가능 프레임"은 재차 또 다른 여과 구조물과 함께 사용될 수 있는 프레임을 의미하고;

"재사용가능 하니스"는 재차 또 다른 여과 구조물과 함께 사용될 수 있는 하니스를 의미하고;

"슬롯"은 2개의 부분들 사이의 기다란 간격을 의미하고;

"고형성(solidity)"은 웨브에서의 고체 비율(percent solid)을 의미하고;

"스테이플 섬유"는 유한 길이를 갖는 섬유를 의미하고;

"열 접합 (또는 접합가능한) 섬유"는 이의 용융점 초과의 온도로 가열하고 그 후에 냉각된 뒤에 인접한 플라스틱 용품에 접합되는 섬유를 의미하고;

"상류"는 유체 스트림을 이동시킬 때의 시점 이전에 위치된 것을 의미하고; 그리고

"웨브"는 3차원적으로보다 2차원으로 상당히 더 크며 공기 투과성인 구조물을 의미한다.

도 1은 사람의 안면 상에 펼쳐져 사용 중인 상태에서, 본 발명에 따른 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기(10)의 사시도이고;
도 2는 재사용가능 하니스(18) 및 재사용가능 프레임(16)으로부터 분리된 교체가능 여과 구조물(18)을 도시하는, 도 1의 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기(10)의 상면도이고;
도 3은 재사용가능 하니스(14) 및 재사용가능 프레임(16)으로부터 분리된 교체가능 여과 구조물(18)의 정면도이고;
도 4는 재사용가능 프레임(16) 내에 삽입되는 교체가능 여과 구조물(18)의 상면도이고;
도 5는 접힌 상태의 조립된 안면부 여과식 호흡기(10)의 상면도이고;
도 6은 재사용가능 프레임(16)으로부터 분리되는 교체가능 여과 구조물(18)을 도시하는, 교체가능 여과 구조물(18)의 정면도이고; 그리고
도 7은 본 발명의 호흡기(10)와 함께 사용될 수 있는 여과 구조물(18)의 단면도이다.

본 발명의 실시에 있어서, 재사용가능 하니스, 교체가능 여과 구조물, 및 재사용가능 프레임을 포함하는 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기가 제공된다. 프레임은 이에 고정된 재사용가능 하니스를 가지며, 슬롯을 형성하는 제1 및 제2 대향하는 패널을 포함하며, 상기 슬롯 내로 교체가능 여과 구조물이 제거가능 방식으로 상기 재사용가능 프레임에 결합되도록 수동 삽입되어서, 사용 시에 사람의 코와 입 위에 배치되도록 컵-형상 구성으로 펼쳐질 수 있는 편평 절첩식 마스크 본체를 제공할 수 있다. 교체가능 여과 구조물은 또한 슬롯으로부터 수동으로 빼냄으로써 재사용가능 프레임으로부터 분리될 수 있다.

재사용가능 프레임은 사용자가 여과 구조물을 재사용가능 프레임에 용이하게 삽입하고 정렬하도록 허용하는 실질적으로 큰 삽입 개구 또는 슬롯을 포함할 수 있다. 교체가능 여과 구조물은 2개의 커버-웨브들 사이에 개재되는 필터 매체를 포함할 수 있고, 상기 2개의 커버-웨브들 중 하나는 누출 방지 조립체가 형성되도록 허용하기 위하여 재사용가능 프레임의 외부 재료에 대한 상보적 특성을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 교체가능 여과 구조물은 슬롯 내로 여과 구조물의 용이한 삽입을 돕는 가요성 및 지속적 표면에 의해 배킹된 3M 미세 복제 시트를 포함할 수 있는 리필가능 프레임 내에 용이하게 삽입된다. 프레임은 이에 부착된 헤드밴드를 가지며, 프레임은 또한 2개의 층들 사이에 배치된 조절가능 코 클립을 가질 수 있다. 리필 안면부 여과식 호흡기는 구성요소/구조물의 경제성, 조립의 용이성, 및 오염물에 대한 재사용가능 구성요소 노출의 보호를 특징으로 한다.

도 1은 착용자가 호흡할 청정 공기를 제공하기 위해 본 발명에 따라 사용될 수 있는 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기(10)의 예를 도시한다. 안면부 여과식 호흡기(10)는 마스크 본체(12) 및 재사용가능 하니스(14)를 포함한다. 마스크 본체(12)는 마스크 본체에 구조적 무결성을 제공하고 이를 부착하는 교체가능 여과 구조물(18)을 위한 지지부를 제공하는 재사용가능 프레임(16)을 갖는다. 여과 구조물(18)은 호흡기(10)의 착용자가 흡기할 때 주위 공기로부터 오염물을 제거한다. 여과 구조물(18)은 마스크 본체 주연부(20)에서 재사용가능 프레임(16)에 고정될 수 있다. 주연부(20)에서 프레임(16)에 대한 여과 구조물(18)의 부착은 후술된 바와 같이 다양한 기계식 수단을 통해 달성될 수 있다. 마스크 본체(12) 내에서 교체가능 여과 구조물(18)은 멜트-블로운 섬유, 스펀 본드 섬유 및/또는 스테이플 섬유의 부직포 웨브를 포함하는 외부 커버 웨브를 가질 수 있다. 섬유의 웨브는 프레임(16)의 외부 표면에 기계적으로 체결될 수 있다. 재사용가능 하니스(14)는 마스크 본체(12)가 착용자의 코와 입 위에서 지지되도록 허용하는 하나 이상의 스트랩(22)을 포함할 수 있다. 조절가능 버클은 스트랩(22)의 길이가 조절되도록 허용하기 위해 재사용가능 하니스(14) 상에 제공될 수 있다. 호흡기(10)를 착용자의 안면으로부터 제거할 때 하니스(14)가 해체될 수 있게 하기 위해 그리고 호흡기(10)를 사람의 안면 상에 착용할 때 재조립될 수 있게 하기 위해 체결 또는 파지(clasping) 메커니즘들이 또한 스트랩(22)에 부착될 수 있다.

도 2는 교체가능 여과 구조물(18)이 프레임(16)으로부터 분리되는 2-부분 형태인 호흡기(10)를 도시한다. 교체가능 여과 구조물(18)은 제1 플랩(24a) 및 유체 투과성 주요 부분(26)을 포함한다. 제1 플랩(24a)은 유체 투과성이거나 또는 유체 투과성이 아닐 수 있지만 주요 부분은 이를 통해 흡인된 주위 공기가 여과되도록 허용하기 위하여 공기에 대해 투과성이다. 여과 구조물(18)이 조립된 유닛 또는 호흡기(10)와 같이 프레임(16)에 결합될 때(도 1 및 도 5), 플랩(24a)은 이 플랩이 착용자가 흡기할 때 주위 공기로부터 오염물을 제거하는 역할을 하지 않는 프레임(16)의 외측에 배열된다. 제1 플랩(24a)의 내부 표면(25a)(도 3 및 도 4)은 프레임(16) 상에서 제1 패널(28a)의 외부 표면 또는 층(27a)에 기계적으로 부착되는 섬유질 표면이 제공될 수 있다. 프레임(16)은 각각 제1 및 제2 단부(30, 32)에 위치된 탭(29)에서 이에 결합된 하니스(14)를 가질 수 있다. 하니스(14)를 포함하는 스트랩(들)(22)은 스테이플(34)과 같은 임의의 적합한 기계적 또는 물리적 부착 수단에 의해 프레임(16)의 단부(30, 32)에 고정될 수 있다. 대안으로, 스트랩(들)(22)은 프레임(16)에 부착 접합 또는 용접될 수 있다. 또 다른 부착 수단의 예는 카스티그리온(Castiglione)의 미국 특허 제6,729,332호에 기재된 보유 조립체 및 가압 요소이다. 프레임(16)은 또한 에지(36)에 인접한 프레임(16) 상에서 중심에 위치되는 코 클립(35)을 포함할 수 있고, 상기 에지(36)는 조립된 호흡기(10)가 착용될 때 착용자의 안면에 근접하게 배치될 수 있다. 수동-적응형 코 클립(35)은 호흡기(10)가 착용자의 코 위에 밀착 맞춤되도록 허용하고, 이에 따라 착용자가 흡기 시의 그 위치에서 누출되지 않는다. 코 클립(35)은 제1 패널(28a)의 외부 표면 또는 층(27a) 상에 위치될 수 있거나, 또는 패널(28a)의 외부 층(27a) 아래에 위치될 수 있다.

도 3은 또한 여과 구조물(18)로부터 분리된 프레임(16)을 도시한다. 이 도면에서, 그러나 프레임(16) 및 여과 구조물(18)은 도 2에 도시된 바와 같이 상부 이외에 전방(도 2에서 화살표 a의 방향)으로부터 각각 도시되어 있다. 재사용가능 프레임(16)은 제1 및 제2 패널(28a, 28b)을 포함하고, 여과 구조물은 제1 및 제2 플랩(24a, 24b)을 포함한다. 제1 및 제2 패널(28a, 28b)은 프레임(16)의 제1 및 제2 단부(30, 32)에서 서로 결합된다. 이들 패널(28a, 28b)과 결합된 단부(30, 32)는 슬롯(38)을 형성하고, 상기 슬롯을 통하여 여과 구조물(18)이 삽입될 수 있다. 플랩(24a, 24b)은 섬유의 부직포 웨브를 포함할 수 있다. 패널(28a, 28b) 상의 외부 층(27a, 27b)은 각각의 플랩(24a, 24b)의 내부 표면(25a, 25b) 상에 위치된 섬유질 재료를 결합할 수 있는 후크 타입 재료를 포함할 수 있다. 패널(28a, 28b)은 또한 프레임(16)을 포함하는 패널(28a, 28b)의 내부 표면 상에 위치된 매끄러운 직물(smooth fabric)일 수 있는 내부 층(39)을 포함할 수 있다. 매끄러운 직물은 여과 구조물(18)이 프레임(16) 내의 슬롯(38) 내로 용이하게 인입되거나 또는 이로부터 제거되도록 허용한다. 여과 구조물(18)은 주위 공기 내에 존재하는 오염물을 제거하기 위한 하나 이상의 필터 매체 층을 포함할 수 있다. 추가로, 여과 구조물(18)은 마스크 본체(12)를 안면 상에서 사용을 위해 펼쳐진 상태로 배치 시에 팽창되도록 허용하기 위하여 여과 부분(26) 내에 하나 이상의 주름(40)(도 1)을 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 호흡기(10)가 프레임(16) 및 여과 구조물(18)로부터 조립될 수 있는 방법을 도시한다. 여과 구조물(18)의 유체-투과성 여과 부분(26)이 프레임(16)의 슬롯(38)(도 3) 내에 배치된다. 패널(28a, 28b)(도 3)들은 다소 분리되어 여과 구조물(18)의 유체-투과성 여과 부분(26)이 이들 사이에서 미끄러질 수 있어서 프레임(16)이 여과 구조물(18)에 대해 화살표(b)의 방향으로 이동한다. 호흡기(10)의 2개의 부분(16, 18)은 플랩(24a)이 여과 구조물(18)의 여과 부분(26)과 만나는 주연부 절첩부 및/또는 용접 선(42)에 대해 프레임(16)의 주연부 에지(36)가 평행하고 이와 일치될 때까지 서로에 대해 이동한다. 여과 부분(26)은 주연부 선(42)으로부터 여과 구조물(18)의 대향하는 에지(43)로 전방으로 연장된다. 에지(36)가 이에 따라 접는 선(42)에 대해 배치되면, 플랩(24a)이 도 5에 도시된 바와 같이 제1 패널(28a)의 외부 표면(27a)에 대해 동일 공간에 걸쳐서(coextensively) 나란히 배치되도록 접혀질 수 있다. 플랩(24a)의 내부 표면은 플랩(24a)이 프레임 패널(28a)에 고정되도록 허용하는 수단이 제공될 수 있다. 이러한 고정 수단은 여과 구조물(18) 상에 포함되는 커버 웨브의 섬유질 속성을 포함할 수 있다. 부직포 섬유질 커버 웨브는 플랩(24a)의 내부 표면(25a) 상에서 부직포 재료와 기계적으로 정합되는 다수의 후크를 포함한 텍스쳐 표면에 결합될 수 있다 - 예를 들어, 밀러(Miller) 등의 미국 특허 제6,054,091호 참조 -. 후크 및 루프 타입 기계식 체결구 대신에, 플랩(24a, 24b)은 각각의 패널(28a, 28b)(도 3)의 외부 표면(27)에 플랩(24a, 24b)의 내부 표면(25a, 25b)이 부착되도록 허용할 수 있는 접착제가 제공될 수 있다. 이형 라이너가 접착제 재료 위에 배치될 수 있어서 이는 조기에 또 다른 표면에 부착되지 않는다. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 접착제 타입 시스템의 예는 하기 공보: 고브란(Gobran)의 미국 특허 제5,629,063호 및 제5,571,586호, 밀러 등의 미국 특허 제5,300,057호, 폴스키(Polski)의 미국 특허 제5,066,289호 및 반데르자덴(Vanderzanden) 등의 미국 특허 제US 2009/202772호 중 하나 이상의 공보에 기재된다.

도 5는 플랩이 패널의 외부 표면의 상당한 부분(모두는 아닐지라도)을 덮을 수 있는 것을 도시한다. 주연부 선(42) 주위에서 접혀 지고 프레임 패널(28a)의 외부 표면에 대해 가압될 때, 플랩(24a)은 이에 대해 제거가능하게 고정되고 주위 환경에 존재할 수 있는 오염물에 대한 노출로부터 재사용가능한 프레임(16)을 보호한다. 접힌 마스트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 사람의 코와 입 위에 배치하기 위하여 컵-형상 구성으로 펼쳐질 수 있다.

도 6은 착용자가 새로운 여과 구조물로 호흡기를 리필하기를 원할 때 교체가능 여과 구조물(18)이 재사용가능 프레임(16)으로부터 분리될 수 있는 방법을 도시한다. 이를 수행하기 위하여, 플랩(24a, 24b)은 패널(28a, 28b)의 외부 표면(27a, 27b)으로부터 플랩(24a, 24b)을 벗겨냄으로써 패널(28a, 28b)로부터 수동 분리될 수 있다. 여과 구조물(18)의 플랩(24a, 24b)이 프레임(16)의 패널(28a, 28b)로부터 완전히 분리되면, 여과 구조물(18)의 여과 부분(26)은 슬롯(38)으로부터 미끄러질 수 있어서(도 3), 또 다른 여과 구조물이 프레임(16)에 고정되는 동일한 슬롯 내에 삽입될 수 있다. 교체가능 여과 구조물은 적어도 0.08 kgf(kilograms force), 더욱 전형적으로 0.1 kgf, 및 더욱 더 전형적으로 적어도 0.2 kgf의 로킹 기구 강도(Locking Mechanism Strength)를 나타낼 수 있다. 상부 단부에서, 로킹 기구 강도는 전형적으로 0.25 kgf 미만이다. 로킹 기구 강도는 후술된 로킹 기구 강도 시험을 이용하여 측정될 수 있다.

도 7은 여과 구조물(18)이 하나 이상의 커버 웨브(44, 46) 및 여과 층(50)을 포함할 수 있는 것을 도시한다. 커버 웨브(44, 46)는 여과 층으로부터 풀려 나올 수 있는 임의의 섬유를 포획하기 위해 여과 층(50)의 대향하는 측면들 상에 위치될 수 있다. 전형적으로, 내부 커버 웨브(44)는 착용자의 안면과 접촉하는 여과 구조물(18)의 측면 상에 편안한 느낌을 제공하는 섬유 선택으로부터 제조될 수 있다. 커버 웨브(44, 46) 및 여과 층(50)의 조합은 여과 구조물(18)의 여과 부분(26) 전체에 걸쳐 배열될 수 있다. 커버 웨브(44, 46)는 여과 구조물(18)을 프레임(16)에 결합하는 플랩(24)(24a 또는 24b)을 형성하기 위하여 여과 구조물(18)의 여과 부분(26)의 단부로부터 연장될 수 있다. 여과 구조물(18)의 여과 층(50)은 프레임 패널(28a, 28b)(도 3)이 유체 투과성이 아닐 때 여과 구조물(18)의 플랩 부분(24) 내로 연장될 필요가 없다.

커버 웨브:

커버 웨브는 오염물에 대한 노출로부터 프레임 패널을 보호하고 여과 층으로부터 풀려 나올 수 있는 섬유를 포획하기 위해 사용될 수 있다. 커버 웨브는, 비록 여과 층의 외부(또는 상류)에 배치될 때 프리-필터로서 작용할 수 있지만, 전형적으로는 여과 구조물에 임의의 실질적인 여과 이득을 제공하지 않는다. 커버 웨브는 바람직하게는 비교적으로 낮은 평량을 가지며, 비교적 미세한 섬유로부터 형성된다. 더 구체적으로, 커버 웨브는 약 5 내지 50 g/m²(전형적으로 10 내지 30 g/m²)의 평량을 갖도록 형성될 수 있으며, 섬유는 3.5 데니어 미만(전형적으로 2 데니어 미만, 및 더욱 전형적으로는 1 데니어 미만이지만 0.1 데니어를 초과함)일 수 있다. 커버 웨브에 사용된 섬유는 종종 약 5 내지 24 마이크로미터, 전형적으로 약 7 내지 18 마이크로미터, 및 더욱 전형적으로는 약 8 내지 12 마이크로미터의 평균 섬유 직경을 갖는다. 커버 웨브 재료는 일정 정도의 탄성도(반드시 그렇지는 않지만, 전형적으로, 100 내지 200%의 파단 탄성도)를 가질 수 있고, 소성적으로 변형될 수도 있다.

커버 웨브용으로 적합한 재료는 블로운 마이크로섬유(BMF) 재료, 특히 폴리올레핀 BMF 재료, 예를 들어 폴리프로필렌 BMF 재료(폴리프로필렌 블렌드 및 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 블렌드 또한 포함)일 수 있다. 커버 웨브는 전술된 바와 같이 성형 챔버 내로 느슨한 커버 웨브 섬유를 도입함으로써 제조될 수 있다. 대안으로, 커버 웨브는 사비(Sabee) 등의 미국 특허 제4,013,816호에 기재된 바와 같이 미리-제조될 수 있다. 후자의 경우, 미리-제조된 웨브는 매끄러운 표면, 전형적으로 매끄러운 표면의 드럼 또는 회전 수집기 상에 섬유를 수집함으로써 형성될 수 있다 - 베리건(Berrigan) 등의 미국 특허 제6,492,286호를 참조 -. 스펀-본드 섬유가 또한 본 발명에 따라 커버 웨브들을 조립함으로써 느슨한 섬유로서 사용될 수 있다.

전형적인 커버 웨브는 폴리프로필렌 또는 50 중량% 이상의 폴리프로필렌을 함유하는 폴리프로필렌/폴리올레핀 블렌드로 제조될 수 있다. 이들 재료는 착용자에게 고도의 부드러움과 편안함을 제공하고 또한 필터 재료가 폴리프로필렌 BMF 재료일 때 층들 사이에 접착제를 필요로 하지 않고서 필터 재료에 고정되어 유지되는 것으로 밝혀졌다. 커버 웨브에 사용하기 적합한 폴리올레핀 재료는, 예를 들어 단일 폴리프로필렌, 2개의 폴리프로필렌의 블렌드, 및 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 블렌드, 폴리프로필렌과 폴리(4-메틸-1-펜텐)의 블렌드, 및/또는 폴리프로필렌과 폴리부틸렌의 블렌드를 포함할 수 있다. 커버 웨브용 섬유의 일례는 약 25 g/m²의 평량을 제공하고 0.2 내지 3.1 범위의 섬유 데니어(100개의 섬유에 대한 평균이 약 0.8로 측정됨)를 갖는, 엑손 코포레이션(Exxon Corporation)으로부터의 폴리프로필렌 수지 "에스코린(Escorene) 3505G"로부터 제조되는 폴리프로필렌 BMF이다. 다른 적합한 섬유는 약 25 g/m²의 평량을 제공하고 약 0.8의 평균 섬유 데니어를 갖는 폴리프로필렌/폴리에틸렌 BMF (역시 엑손 코포레이션으로부터의 85%의 수지 "에스코린 3505G" 및 15%의 에틸렌/알파-올레핀 공중합체인 "이그잭트(Exact) 4023"을 포함하는 혼합물로부터 제조됨)이다. 적합한 스펀본드 재료는 독일 파이네 소재의 코로빈 게엠베하(Corovin GmbH)로부터 상표명 "코로소프트 플러스(Corosoft Plus) 20", "코로소프트 클래식(Corosoft Classic) 20" 및 "코로빈(Corovin) PP-S-14"로 입수가능하고, 카디드(carded) 폴리프로필렌/비스코스 재료는 핀란드 나킬라 소재의 제이.더블유. 수오미넨 오와이(J.W. Suominen OY)로부터 상표명 "370/15"로 입수가능하다.

본 발명에 사용되는 커버 웨브는 일반적으로 처리 이후에 웨브 표면으로부터 돌출되는 매우 적은 개수의 섬유를 가져서 매끄러운 외부 표면을 제공한다 - 앙가지반트의 미국 특허 제6,041,782호, 보스톡 등의 미국 특허 제6,123,077호, 및 보스톡 등의 국제 출원 공개 WO 96/28216A호 참조 -.

커버 웨브는 멜트-블로운 섬유의 망상구조 전체에 걸쳐 분포되고 이 내에서 섞이는 스테이플 섬유와 같은 다른 섬유를 포함할 수 있다. 스테이플 섬유는 전형적으로 고화된 형태의 부직포 웨브에 부가된다. 종종, 이들은 섬유 직경이 섬유가 압출되는 오리피스의 크기와 아주 비슷하도록 공정들에 의해 제조된다. 그 제조 공정 또는 조성에 관계없이, 스테이플 섬유는 전형적으로 특정한 미리설정되거나 식별가능한 길이로 기계 절단된다. 스테이플 섬유의 길이는 전형적으로 멜트-블로운 섬유의 길이보다 훨씬 더 작고, 0.6 미터 미만 또는 약 0.3 미터 미만일 수 있다. 스테이플 섬유는 약 1 내지 8 센티미터(cm), 더욱 전형적으로는 약 2.5 cm 내지 6 cm의 길이를 가질 수 있다. 스페이플 섬유에 대한 평균 기하학적 섬유 직경은 일반적으로 평균 약 15 μm 초과이고, 다양한 실시 형태에서 20, 30, 40, 또는 50 μm 초과일 수 있다. 스테이플 섬유는 일반적으로 약 3 그램/9000 미터(g/9,000 m) 초과, 그리고 약 4 g/9,000 m 이상의 데니어를 가진다. 상한에서, 데니어는 전형적으로 약 50 g/9,000 m 미만, 더 일반적으로 약 20 g/9000 m 미만 내지 15 g/9000 m이다. 외부 커버 웨브는 적어도 약 10 중량%의 스테이플 섬유 및 90 중량%의 멜트-블로운 섬유를 포함할 수 있다. 적합한 스테이플 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 코폴리에스테르, 폴리아미드, 또는 전술한 것들의 조합으로부터 제조될 수 있다. 스테이플 섬유는 하우저(Hauser)의 미국 특허 제4,118,531호에 기재되어 있는 섬유처럼 크림핑된(crimped) 섬유일 수 있다. 크림핑된 섬유는 그 길이를 따라 연속적인 물결 형태(wavy), 말린 형태(curly) 또는 톱날 형태(jagged)의 프로파일을 가질 수 있다. 스테이플 섬유는 cm당 약 10 내지 30개의 크림프를 포함하는 크림핑된 섬유를 포함할 수 있다. 스테이플 섬유는 단일 성분 섬유 또는 다중 성분 섬유일 수 있다.

멜트-블로운 섬유는, 예를 들어 큐빅(Kubik) 등의 미국 특허 제4,215,682호에 기재되어 있는 바와 같이 멜트-블로잉 공정에 의해 제조될 수 있다. 전형적으로, 멜트-블로운 섬유는 스테이플 섬유에 비해 매우 길다. 전형적으로 특정한 또는 식별가능한 길이를 갖는 스테이플 섬유와 달리, 멜트-블로운 섬유는 전형적으로 부정의(indeterminate) 길이를 갖는다. 멜트-블로운 섬유가 때때로 불연속적인 것으로 보고되고 있지만, 이 섬유는 일반적으로 하나의 완전한 멜트-블로운 섬유를 이러한 섬유들의 덩어리로부터 제거하거나 하나의 멜트-블로운 섬유를 처음부터 끝까지 추적하는 것이 보통 가능하지 않을 정도로 충분히 길고 엉켜있다. 그에 부가하여, 고화된 멜트-블로운 섬유의 직경이 용융된 섬유 전구체가 생성된 소스 오리피스의 크기와 상당히 다를 수 있다(예컨대, 그보다 훨씬 더 작을 수 있음). 주 여과 층에 대해 상류에 있는 프리필터로서 작용하는 외부 커버 웨브를 제공하기 위하여, 외부 커버 웨브 내의 멜트-블로운 섬유는, 예를 들어, 상기 '682(큐빅) 등의 특허에 기재된 방법을 사용하여 전기적으로 대전될 수 있다. 대안으로, 하나 이상의 외부 커버 웨브 내에 섬유를 대전하기 위하여 필터 층과 관련된 섹션에서 후술된 바와 같이 코로나 대전 및 하이드로대전 방법이 사용될 수 있다.

여과 층(들):

본 발명의 여과 구조물에 사용되는 여과 층은 입자 포획 또는 기체 및 증기 유형일 수 있다. 여과 층은, 예를 들어 액상 에어로졸 또는 액상 파편(splash)이 여과 층을 통과하는 것을 방지하기 위해, 여과 층의 하나의 측면으로부터 또 다른 측면으로의 액체의 전달을 방지하는 장벽 층일 수도 있다. 유사하거나 유사하지 않은 필터 유형의 다중층이 본 출원이 요구하는 바와 같은 본 발명의 여과 층을 구성하도록 사용될 수 있다. 본 발명의 마스크 본체에 유익하게 채용되는 필터 층은 마스크 착용자의 호흡을 최소화하기 위해 압력 강하가 일반적으로 낮고, 예를 들어, 초당 13.8 센티미터의 면속도에서 약 20 내지 30 mm 미만의 H₂O이다. 여과 층들은 그에 부가하여 통상 연성이고, 예상된 사용 조건들 하에서 부서지지 않도록 충분한 구조적 무결성을 가진다. 입자 포획 필터의 예에는 미세 무기 섬유(예를 들어, 섬유 유리) 또는 중합체성 합성 섬유의 하나 이상의 웨브가 포함된다. 합성 섬유 웨브는 멜트 블로잉과 같은 공정들로부터 제조되는 일렉트릿 대전된 중합체성 마이크로섬유를 포함할 수 있다. 비극성 포획 전하(non-polarized trapped charge)를 생성하기 위해 일렉트릿 대전되고 표면 불소화된 폴리프로필렌으로부터 형성되는 폴리올레핀 마이크로섬유는 미립자 포획 응용에 대한 특정 용도를 제공한다. 대안적인 여과 층은 호흡 공기로부터 유해하거나 냄새나는 기체를 제거하기 위한 흡착제 성분을 포함할 수 있다. 흡수제 및/또는 흡착제는 접착제, 결합제 또는 섬유질 구조물에 의해 필터 층에 구속되어 있는 분말 또는 과립을 포함할 수 있다 - 브라운의 미국 특허 제3,971,373호 참조 -. 화학적으로 처리되어 있거나 그렇지 않은 활성탄, 다공성 알루미나-실리카 촉매 기재, 및 알루미나 입자와 같은 흡착제 물질은 본 발명의 응용들에서 유용한 흡착제의 예들이다. 브레이(Brey) 등의 미국 특허 제7,309,513호 및 미국 특허 제7,004,990호, 및 아브러(Abler)의 미국 특허 제5,344,626호는 적합할 수 있는 활성 탄소의 예를 개시한다.

여과 층은 전형적으로 요구되는 여과 효과를 달성하도록 선택되며, 일반적으로, 여과 층을 통과하는 기체 스트림으로부터 입자 또는 다른 오염물의 높은 비율을 제거한다. 섬유질 여과 층에 대해, 선택된 섬유는 여과될 물질의 종류에 따르며, 전형적으로 이들 섬유가 성형 작업 동안 서로 접합되지 않도록 선택된다. 지적된 바와 같이, 여과 층은 다양한 형상 및 형태일 수 있다. 여과 층은 전형적으로 약 0.2 밀리미터(mm) 내지 1 센티미터(cm), 더욱 전형적으로는 약 0.3 밀리미터 내지 1 cm의 두께를 가지며, 성형 층에 대해 확장된 표면적을 갖는 주름진 웨브일 수 있다 - 예를 들어, 브라운 등의 미국 특허 제5,804,295호 및 제5,656,368호 참조 -. 여과 층은 또한 접착제 성분에 의해 함께 결합되는 필터 매체의 다중 층을 포함할 수 있다 - 예를 들어, 앙가지반트 등의 미국 특허 제6,923,182호 참조 -.

여과 층을 형성하기 위해 공지된(또는 이후 개발될) 임의의 적합한 재료가 본질적으로 여과 재료로서 사용될 수 있다. 문헌[Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem., 1342 et seq. (1956)]에 교시된 것들과 같은 멜트-블로운 섬유의 웨브는, 특히 지속적으로 전기적으로 대전된(일렉트릿) 형태인 경우에 특히 유용하다(예를 들어, 미국 특허 제4,215,682호(큐빅 등) 참조). 이들 멜트-블로운 섬유는 약 20 마이크로미터(mm) 미만, 전형적으로 약 1 내지 12 mm의 유효 섬유 직경을 갖는 마이크로섬유일 수 있다("블로운 마이크로섬유"에 대해 BMF로 지칭함). 유효 섬유 직경은 문헌[Davies, C. N., The Separation Of Airborne Dust Particles, Institution Of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952]에 따라 결정될 수 있다. 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐), 및 이들의 조합으로부터 형성된 섬유를 포함하는 BMF 웨브가 특히 선호된다. 멜트-블로운 웨브는 미국 특허 제7,690,902호, 제6,861,025호, 제6,846,450호, 및 제6,824,733호(에릭슨(Erickson) 등)에 기재된 장치 및 다이를 사용하여 제조될 수 있다. 반 턴호트(van Turnhout)의 미국 특허 제RE 31,285호에 개시된 것과 같은 전기적으로 대전된 피브릴화된 필름 섬유들은 물론, 특히 마이크로섬유 형태로 된, 로진 울(rosin-wool) 섬유질 웨브 및 유리 섬유 또는 용액 블로운(solution-blown) 또는 정전기적으로 스프레이된 섬유들의 웨브가 또한 적당할 수 있다. 나노섬유 웨브가 또한 여과 층으로서 사용될 수 있다 - 폭스(Fox) 등의 미국 특허 제7,691,168호 참조 -. 세바스챤(Sebastian) 등의 미국 특허 제7,765,698호, 아이츠만(Eitzman) 등의 미국 특허 제6,824,718호, 앙가지반트 등의 제6,783,574호, 인슬리(Insley) 등의 제6,743,464호, 아이츠만 등의 제6,454,986호 및 제6,406,657호, 및 앙가지반트 등의 제6,375,886호 및 제5,496,507호에 개시된 것과 같이 섬유를 물과 접촉시킴으로써 전하가 섬유에 부가될 수 있다. 전하는 또한 클라쎄(Klasse) 등의 미국 특허 제4,588,537호에 개시된 바와 같은 코로나 대전 또는 브라운의 미국 특허 제4,798,850호에 개시된 바와 같은 트라이보대전(tribocharging)에 의해 섬유에 부가될 수 있다. 또한, 하이드로 대전(hydro-charging) 공정을 통해 생성되는 웨브의 여과 성능을 향상시키기 위해 첨가제가 섬유에 포함될 수 있다 - 루쏘(Rousseau) 등의 미국 특허 제5,908,598호 참조 -. 특히, 불소 원자가 여과 층의 섬유 표면에 배치되어 유성 안개(oily mist) 환경에서 여과 성능을 개선시킬 수 있다 - 크래터(Crater) 등의 미국 특허 제5,025,052호 및 제5,099,026호, 존스(Jones) 등의 미국 특허 제6,398,847 B1호, 제6,397,458 B1호 및 제6,409,806 B1호 및 커크(Kirk) 등의 미국 특허 제7,244,292호, 및 스파츠(Spartz) 등의 미국 특허 제7,244,291호 참조 -. 일렉트릿 BMF 여과 층을 위한 전형적인 평량은 약 10 내지 100 g/m²이다. 전술된 바와 같이 전기적으로 대전되고 임의로 불소화될 경우, 평량은 각각 약 30 내지 200 g/m² 및 약 40 내지 80 g/m²일 수 있다.

호흡기 구성요소:

하니스에 사용되는 스트랩(들)은 다양한 재료, 예컨대 열경화성 고무, 열가소성 탄성중합체, 편조된(braided) 또는 편직된(knitted) 얀(yarn)/고무 조합, 비탄성의 편조된 구성요소 등으로부터 제조될 수 있다. 스트랩(들)은 탄성 재료, 예컨대 탄성의 편조된 재료로부터 제조될 수 있다. 스트랩은 바람직하게는 그의 총 길이의 2배 초과로 확장될 수 있으며, 그의 이완된 상태로 복원될 수 있다. 스트랩(들)이 또한 아마도 그의 완화 상태 길이보다 3 또는 4배로 증가될 수 있고, 인장력이 제거될 때 그에 대한 어떤 손상도 없이 그의 원래의 조건으로 되돌아갈 수 있다. 따라서, 탄성 한계는 일반적으로 그의 이완된 상태일 때의 스트랩의 길이의 2배, 3배 또는 4배 이상이다. 전형적으로, 스트랩(들)은 길이가 약 20 내지 30 cm이고, 폭이 3 내지 10 mm이며, 두께가 약 0.9 내지 1.5 mm이다. 본 발명과 함께 사용될 수 있는 스트랩의 예가 슈(Xue) 등의 미국 특허 제6,332,465호에 기재되어 있다. 스트랩의 하나 이상의 부분을 함께 결합하는데 사용될 수 있는 체결 또는 고정 기구의 예가 예를 들어 브로스트롬(Brostrom) 등의 다음의 미국 특허 제6,062,221호, 세팔라(Seppala)의 미국 특허 제5,237,986호 및 치엔(Chien)의 제EP1,495,785A1호 및 게브레울드(Gebrewold) 등의 미국 특허 공보 제2009/0193628A1호 및 스테판(Stepan) 등의 국제 공보 제WO2009/038956A2호에 도시된다.

내부 기체 공간으로부터 호기된 공기를 정화시키는 것을 용이하게 하기 위해 호기 밸브가 마스크 본체에 부착될 수 있다. 호기 밸브는 따뜻한 습기 있는 호기된 공기를 마스크 내부로부터 신속하게 제거함으로써 착용자 쾌적함을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제7,188,622호, 제7,028,689호, 및 제7,013,895호(마틴(Martin) 등); 제7,493,900호, 제7,428,903호, 제7,311,104호, 제7,117,868호, 제6,854,463호, 제6,843,248호, 및 제5,325,892호(자푼티츠(Japuntich) 등); 제7,849,856호 및 제6,883,518호(미텔스타츠(Mittelstadt) 등); 및 제RE 37,974호 및 제RE43,289호(바우어스(Bowers))를 참조하기 바란다. 내쉰 공기를 내부 기체 공간으로부터 외부 기체 공간으로 신속하게 전달하기 위해, 적합한 압력 강하를 제공하고 마스크 본체에 적절하게 고정될 수 있는 본질적으로 임의의 호기 밸브가 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다. 호기 밸브는 예를 들어, 쿨란(Curran) 등의 미국 특허 제7,069,931호 또는 윌리암스(Williams) 등의 미국 특허 제6,125,849호에 기재된 기술을 사용하여 마스크 본체에 부착될 수 있다.

착용감 및 착용자 쾌적함을 향상시키기 위해, 탄성중합성 안면 시일(face seal)이 여과 구조물의 주연부에 고정될 수 있다. 이러한 안면 시일은 호흡기가 착용 중일 때 착용자의 안면과 접촉하도록 반경방향 내향으로 연장할 수 있다. 안면 시일의 예는 보스톡 등의 미국 특허 제6,568,392호, 스프링겟(Springett) 등의 제5,617,849호, 및 매리야넥(Maryyanek) 등의 제4,600,002호와, 야드(Yard)의 캐나다 특허 제1,296,487호에 기재되어 있다.

재사용가능 프레임에 부착되는 코 클립은 알루미늄과 같은 가단성 금속의 스트립의 형태를 취할 수 있다. 적합한 코 클립의 예는 카스티그리온의 미국 특허 제5,558,089호 및 제Des. 412,573호 및 다우가드(Daugaard) 등의 미국 특허 제8,066,066호에 도시 및 기재된다 - 또한 칼라투르(Kalatoor)의 미국 특허 출원 제2007/0068529A1호 참조 -.

실시예

로킹 기구 강도 및 박리 강도

여과 구조물의 플랩 재료가 프레임의 체결구 구성요소와 완전히 결합된 상태에서 프레임과 여과 구조물 사이에서 로킹 기구 강도를 측정하였다. 시험을 ASTM D3330 (2010), 180° 박리 강도 절차에 따라 수행하였다. 인스트론(Instron) 33R 4467 유니버셜 시험 기구를 시험을 수행하기 위해 사용하였다. 여과 구조물 커버 웨브를 기구의 상부 조우에 부착된 체결구 구조물의 일 에지 및 기구의 하부 조우 상에 부착된 커버 웨브의 에지와 함께 프레임 패널 상의 체결구 구조물의 표면에 부착하였고, 이에 따라 체결구와 여과 구조물 커버 웨브의 결합된 패널이 이들의 박리 지점에서 180°의 각도로 형성되었다. 샘플 폭 및 길이는 각각 25.5 밀리미터(mm) 및 150 mm이었고, 크로스 헤드 속도(cross head speed)와 게이지 길이는 각각 300 mm/분 및 40 mm이었다. 박리 강도를 ASTM D638 하에서 측정하였다. 박리 강도를 측정 시에, 플랩과 프레임이 상반된 방향으로 서로 평행하게 끌어 당겨진다. 로킹 기구 강도를 측정하는 목적은 분리 지점에서의 각도가 180°인 위치에서 양 조우가 일정한 속도로 이동할 때 플랩으로부터 프레임을 분리하기 위하여 필요한 힘을 알기 위함이다. 박리 강도를 측정하는 목적은 분리 지점에서의 각도가 0°인 위치에서 양 조우가 일정한 속도로 이동할 때 플랩으로부터 프레임을 분리하기 위하여 필요한 힘을 알기 위함이다. 재료의 층들은 분리되고 최대 로킹 기구 강도 및 박리 강도력이 킬로그램-힘(kgf)으로 기록된다.

맞춤 시험

맞춤 시험을 29 CFR 1910.134 (N95)에서 설명된 맞춤 시험 절차에 따라 호흡기에서 수행하였다. 포트어카운트(PORTACOUNT) 호흡기 맞춤 시험기, 모델 8030 및 염화나트륨 에어로졸 발생기, 모델 8026(둘 모두가 미국 미네소타 쇼어부 소재의 TSI 인코포레이티드(Incorporated)로부터 입수됨)을 맞춤을 평가하기 위하여 사용하였다. 맞춤 인자(fit factor)는 숫자 40이 통과를 나타내고 숫자 200이 최대 또는 최상의 맞춤을 나타내는 수치 범위로 제시된다.

마스크 재사용성 시험

마스크를 다수회 쓰고 벗을 때 겪는 작업 조건을 모사하기 위하여 안면 형태를 갖는 마네킹 머리를 사용하여 마스크 재사용성을 평가하였다. 일련의 쓰고 벗음의 효과를 개인에게 맞춤 시험을 수행함으로써 평가하였다. 재사용성 프로토콜을 15일에 걸쳐 수행하였다. 15일 동안에, 마스크를 총 8시간 동안 마네킹 머리에 착용하였다. 이 기간 동안에, 마스크는 가능한 작업장 사용을 모사하기 위하여 4회 쓰고 벗겨질 수 있다. 모사된 작업일이 종료 시에, 호흡기를 개인이 착용하였고 맞춤 시험을 전술된 맞춤 시험 절차에 따라 수행하였다. 쓰는 단계 동안에, 마스크의 재사용가능 프레임의 코 클립을 바르게 펴고, 그 뒤에 마네킹의 안면에 맞춤되도록 재-만곡하였고, 이는 착용자가 마스크를 재사용할 때 할 필요가 있는 것을 모사하기 위해 수행되었다. 시험 결과를 1일, 5일, 및 15일에 기록하였다.

실시예 1

본 발명의 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기는 2개의 요소: 재사용가능 프레임 및 하니스 조립체, 및 교체가능 여과 구조물을 사용하여 조립되었다. 재사용가능 프레임 및 하니스 조립체는 우선 프레임 요소를 형성함으로써 제조되었다. 프레임 요소는 초음파 용접에 의해 이들의 단부에서 고정되는 재료의 2개의 패널로부터 형성되었다. 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임에 마스크의 하니스를 고정하기 위하여 스테이플(34)이 사용되었다. 제1 프레임 요소는 커버 웨브의 24 센티미터(cm) × 4 cm 섹션과 동일한 크기의 기계식 체결구 시트를 적층함으로써 구성되었고, 기계식 체결구의 후크는 외측을 대향한다. 커버 웨브는 제곱미터당 150 그램(gsm)의 평량을 갖는 니들 펀칭되고 캘린더링된 폴리에스테르 부직포이었다. 기계식 체결구는 폴리프로필렌으로 제조되고 다수의 상이한 부직포 재료를 보유하고 이에 대해 정합되도록 의도된 작은 후크의 어레이를 갖는 평평한 필름으로 구성되었다. 내부 웨브 및 기계식 체결구의 층형 섹션은 그 뒤에 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같은 형상으로 이들의 주연부 주위에서 서로 초음파 용접되었고 상기 형상은 탭(29)을 갖는다. 용접은 핀들 사이의 간격이 2.5 mm인, 2.5 mm × 2.5 mm 인-라인 핀-패턴화된 앤빌(anvil)을 가진 플러그 타입 초음파 용접기를 사용하여 수행되었다. 정합 혼(mating horn)은 인도 뭄바이 앤드헤리 소재의 에머슨 인더스트리얼 오토메이션(Emerson Industrial Automation)에 의해 제조되었다. 용접기는 AB 릴레이 타임 0.25초 및 AB 릴레이 셋팅 1.25와 2.5초의 체류 시간 및 2 뉴턴의 트리거력에 따라 60 헤르츠의 주파수에서 작동되었다. 용접 단계 이후에, 용접부를 넘는 초과 재료가 절단되었다. 제2 프레임 패널은 가단성 알루미늄 스트립(9 cm 길이 × 0.5 cm 폭 × 1 mm 두께)이 용접 이전에 커버 웨브와 기계식 체결구 사이에 삽입되는 것을 제외하고 제1 프레임 패널과 같이 형성되었다. 알루미늄 스트립은 패널에 대해 세로로 배향되고 패널 단부-대-단부의 중간에서 중심에 배치되었다. 알루미늄 스트립의 길이를 따라 배향된 알루미늄 스트립의 중심 선은 도 2에 도시된 바와 같이 패널의 주연부 에지(36)로부터 7 mm에 배치되었다. 알루미늄 스트립 주위의 추가 용접 점은 용접 단계 중에 알루미늄 스트립을 제 위치에 고정하였다. 이 방식으로 제 위치에 용접된 알루미늄 스트립은 도 2에서 35로 도시된 코 클립으로서 기능을 하였다. 프레임 패널을 사용하여 프레임 및 하니스 조립체가 구성되었다.

프레임 및 하니스 조립체는 프레임 패널, 내부 웨브에 대해 내부 웨브를 대향 및 정렬시키고 단부 탭들을 서로 용접함으로써 형성되었다. 하니스는 스테이플을 이용하여 단부 탭에서 프레임 조립체에 부착되었고, 하니스 단부는 프레임 단부로부터 10 mm에 고정되었다. 직사각형 프로파일 스테이플은 폭이 1.5 mm이고 두께가 0.43 mm인, 17 게이지 무-카드뮴 아연도금된 와이어이었다. 탄성화된 하니스는 2개의 25 cm 길이의 편조된 폴리아이소프렌 탄성 및 폴리에스테르 섬유 스트랜드로 구성되었다. 5개의 스트랜드형 블레이디드 탄성체(stranded braded elastic)는 폭이 5 mm이었다. 하니스가 부착되면, 재사용가능 프레임 및 하니스 조립체가 완성되었다. 완성된 프레임은 교체가능 여과 구조물을 수용하기 위해 개방될 수 있는 21 cm의 슬롯 길이를 가졌다.

교체가능 여과 구조물은 우선 필터 프리-폼을 형성하고 그 뒤에 프리-폼을 이용하여 여과 구조물을 조립함으로써 제조되었다. 필터 프리-폼은 스펀본드 부직포, 마이크로섬유 필터 매체, 및 스펀본드 부직포의 23 cm × 24 cm 웨브 섹션들을 함께 적층함으로써 제조되었다. 채용된 스펀본드 부직포는 폴리프로필렌으로 제조되었고 제곱미터당 30 그램(gsm)의 평량을 가졌다. 마이크로섬유 필터 매체는 큐빅 등의 미국 특허 제4,215,682호에 일반적으로 기재된 방법에 의해 제조된, 7.5 mm의 유효 섬유 크기를 가진 65 gsm, 일렉트릿 대전된 폴리프로필렌 웨브이었다. 층형 웨브는 57 mm 반경의 원호 패턴으로 모두 4개의 모서리에서 초음파 용접되었다. 2개의 직선은 그 뒤에 에지로부터 50 mm인 프리-폼의 길이를 따라 용접되었다. 고딕 윈도우 패턴 아웃라인(gothic window pattern outline)이 양 에지로부터 33 mm의 위치에서 프리-폼의 더 짧은 에지의 중심 선을 따라 용접되었다. 웨브의 용접된 층은 그 뒤에 프리-폼의 긴 길이를 따라 "W" 패턴으로 접혀져서 구획부의 이미 용접된 선이 여과 구조물의 개방 단부로부터 이격되어 접힌 형태의 에지에 배치되었다. "W" 패턴의 각각의 윙은 프리-폼의 길이를 따라 더 짧은 측면의 중심 선으로부터 35 mm의 위치에서 성형된 시트를 접음으로써 형성되었다. "W" 패턴화된 프리-폼의 용접은 접힌 선의 중심으로 연장되는 57 mm 반경의 원호에서 수행되었다. 용접 점은 기울어진 측면이 각각 넓고 긴 에지에 대해 30° 및 150°이고, 폭이 1.5 mm이고 길이가 2.4 mm로 각각 측정된 평행 사변형 형상을 가졌다. 용접 점의 간격은 1.5 mm이었다. 연속적인 0.5 mm 폭의 용접 선은 트리밍 및 피니싱을 돕기 위해 프리-폼의 외부 에지에 형성되었다. 여과 구조물의 개구에서 프리-폼의 4 cm 길이가 용접되지 않은 상태로 유지되었다. 프리-폼의 이들 부분은 조립된 마스크의 프레임에 여과 구조물을 고정하기 위하여 프레임 조립체 상에서 후방으로 접힐 수 있는 플랩으로서 제공되었다. 형성된 용접된 여과 구조물은 전방에서 폭이 22 cm이었고, 깊이가 4 cm인 전방에서 중심 접힌 섹션과 함께 개구에서 폭이 21 cm이었다. 개구의 어느 하나의 측면에서 플랩은 길이가 21 cm 및 폭이 1 cm이었다. 교체가능 여과 구조물의 조립이 완료됨에 따라 여과 구조물은 프레임에 정합되어 마스크를 형성하였다.

완성된 마스크의 구조는 도 3에서 38로 도시된 프레임 슬롯의 상부 에지에 필터의 플랩 섹션이 도달될 때까지 프레임 및 하니스 조립체의 슬롯을 통하여 여과 구조물의 전방 밀폐된 단부의 맞춤을 수반하였다. 그 뒤에, 플랩은 아래로 접혀 지고 프레임의 미세복제된 기계식 체결구 표면에 고정되어 교체가능 필터가 프레임에 정합되었다.

형성된 호흡기는 로킹 기계식 강도, 맞춤 시험 및 마스크 재사용성에 대해 시험되었다. 시험의 결과들이 하기 표 1에서 제시된다.

[표 1]

표 1의 데이터는, 본 발명의 마스크를 다수회 쓰고 벗은 이후에도 5일, 10일 및 15일 동안의 모사 사용에 걸쳐 착용자에게 여전히 보호 기능을 제공하고, 프레임과 여과 구조물 간의 부착부는 사용 기간에 걸쳐 마스크를 손상되지 않은 상태로 유지하기에 충분한 무결성을 갖는 것으로 나타내진다.

본 발명은 그의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서 여러 변형 및 변경을 취할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 것에 의해 제한되는 것이 아니라, 하기의 청구의 범위 및 이의 임의의 균등물에 기술된 한계에 의해 좌우되어야 한다.

본 발명은 또한 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소가 없을 경우에 적합하게 실시될 수 있다.

배경기술 단락에 인용된 것을 비롯하여 상기 인용된 모든 특허 및 특허 출원은 전체적으로 본 명세서에서 참고로 포함된다. 상기 명세서와 이러한 포함된 문헌의 개시 내용 간의 상충 또는 모순이 존재하는 경우에는, 상기 명세서가 우선할 것이다.

Claims

(a) 재사용가능 하니스;
(b) 교체가능 여과 구조물; 및
(c) 상기 재사용가능 하니스가 고정된 재사용가능 프레임을 포함하며, 상기 재사용가능 프레임은, 슬롯을 형성하는 제1 및 제2 대향하는 패널을 포함하며, 상기 슬롯 내로 상기 교체가능 여과 구조물이 제거가능 방식으로 상기 재사용가능 프레임에 결합되도록 수동 삽입되어서, 사용 시에 사람의 코와 입 위에 배치되도록 컵-형상 구성으로 펼쳐질 수 있는 편평 절첩식 마스크 본체를 제공할 수 있고, 상기 교체가능 여과 구조물은 또한 상기 슬롯으로부터 수동으로 빼냄으로써 상기 재사용가능 프레임으로부터 분리될 수 있는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제1항에 있어서, 상기 교체가능 여과 구조물은 각각 제1 및 제2 패널의 제1 및 제2 외부 면에서 상기 재사용가능 프레임에 결합될 수 있는 제1 및 제2 플랩을 포함하는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플랩은 각각 상기 제1 및 제2 외부 표면을 덮는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플랩은 감압 접착제 또는 기계식 체결구를 통하여 상기 제1 및 제2 외부 면에서 상기 재사용가능 프레임에 결합될 수 있는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플랩은 상기 재사용가능 프레임에 결합 시에 0.08 kgf의 로킹 기구 강도로 상기 재사용가능 프레임에 결합되는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플랩은 상기 재사용가능 프레임에 결합 시에 0.1 kgf 내지 2.2 kgf의 로킹 기구 강도로 상기 재사용가능 프레임에 결합되는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플랩은 후크 및 루프 기계식 체결구를 통하여 상기 제1 및 제2 면에서 상기 재사용가능 프레임에 결합될 수 있는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 플랩은 상기 체결구의 루프 부분으로서 기능을 하는 부직포 섬유질 웨브를 각각 포함하고, 상기 제1 및 제2 대향하는 패널은 외부 표면 상에 후크 재료를 각각 포함하는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제8항에 있어서, 상기 부직포 섬유질 웨브는 커버 웨브인, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제2항에 있어서, 상기 호흡기가 사람의 안면에 착용되었을 때 상기 프레임이 착용자의 안면과 접촉하지 않도록 상기 교체가능 여과 구조물은 상기 프레임의 상기 슬롯 내에 배치되는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제10항에 있어서, 상기 호흡기의 사용 시에 상기 여과 구조물이 상기 여과 구조물의 주연부에서 상기 착용자의 안면과 접촉하도록 상기 교체가능 여과 구조물은 상기 프레임의 상기 슬롯 내에 배치되는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제11항에 있어서, 상기 주연부는 상기 제1 및 제2 플랩에서 절첩부에 의해 형성되는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제1항에 있어서, 상기 교체가능 여과 구조물은 하나 이상의 주름을 포함하는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제13항에 있어서, 상기 교체가능 여과 구조물은 상기 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기가 접힌 상태일 때 서로 접촉하는 제1 및 제2 면을 갖는 중심 주름을 포함하는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 패널은 상기 호흡기가 접힌 상태로 배치될 때 상기 여과 구조물의 제1 및 제2 표면을 접촉시키는 제1 및 제2 내부 표면을 포함하는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제1항에 있어서, 상기 하니스는 상기 프레임의 제1 및 제2 단부에 위치되는 제1 및 제2 탭에서 상기 프레임에 고정되는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제1항에 있어서, 상기 여과 구조물은 제1 및 제2 플랩 및 여과 부분을 포함하고, 상기 여과 부분은 내부 및 외부 커버 웨브 및 여과 층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 플랩은 상기 제1 및 제2 커버 웨브를 포함하는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
제17항에 있어서, 상기 여과 부분은 하나 이상의 주름을 갖는, 편평 절첩식 안면부 여과식 호흡기.
재사용가능 프레임의 슬롯 내에 교체가능 여과 구조물을 삽입하는 단계; 및
프레임 상에서 패널의 외부 표면에 여과 구조물의 플랩을 고정하는 단계
를 포함하는, 호흡기 제조 방법.
제19항에 있어서, 상기 플랩은 선 주위로 상기 플랩을 접고 상기 패널의 상기 외부 표면에 대해 상기 플랩을 가압함으로써 상기 외부 표면에 고정되는, 호흡기 제조 방법.