KR20170115607A - 안면부 여과식 호흡기 및 이의 형성 방법 - Google Patents

안면부 여과식 호흡기 및 이의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

안면부 여과식 호흡기 및 그러한 호흡기의 제조 방법의 각종 실시예가 개시된다. 하나 이상의 실시예에서, 안면부 여과식 호흡기는 마스크 본체를 포함할 수 있다. 마스크 본체는 내측 커버 웨브, 외측 커버 웨브, 및 마스크 본체의 에지까지 연장되지 않도록 내측 커버 웨브와 외측 커버 웨브 사이에 봉입되는 필터 매체를 포함할 수 있다.

Description

안면부 여과식 호흡기 및 이의 형성 방법
본 발명은 안면부 여과식 호흡기 및 이의 형성 방법에 관한 것이다.
호흡기는 통상적으로 2가지 상황, 즉 (1) 불순물 또는 오염물이 착용자의 호흡기 계통에 진입하는 것을 방지하는 것; 및 (2) 다른 사람 또는 물건이 착용자가 내쉬는 병원균 및 다른 오염물에 노출되는 것을 방지하는 것 중 적어도 하나의 상황에서 사람의 호흡 경로에 걸쳐 착용된다. 첫 번째 상황에서, 호흡기는 공기가 착용자에게 유해할 수 있는 입자를 함유한 환경에서, 예를 들어 자동차 정비소에서 착용된다. 두 번째 상황에서, 호흡기는 다른 사람 또는 물건에 대한 오염의 위험이 있는 환경에서, 예를 들어 수술실 또는 청정실에서 착용된다.
다양한 호흡기가 이들 상황 중 어느 하나 또는 두 상황 모두에서 사용되도록 설계되었다. 이들 호흡기 중 일부는 마스크 본체 자체가 여과 메커니즘으로서 기능하기 때문에, "안면부 여과식(filtering face-piece)"으로서 분류되었다. 부착가능한 필터 카트리지(예를 들어, 유샤크(Yuschak) 등의 미국 재발행 특허 제39,493호 참조) 또는 삽입-성형된(insert-molded) 필터 요소(예컨대, 브라운(Braun) 등의 미국 특허 제4,790,306호 참조)와 함께 고무 또는 탄성중합체 마스크 본체를 사용하는 호흡기와는 달리, 안면부 여과식 호흡기는 필터 카트리지를 설치하거나 교체할 필요가 없도록 필터 매체가 마스크 본체의 대부분을 덮도록 설계된다. 이들 안면부 여과식 호흡기는 흔히 2가지 구성(configuration), 즉 성형된 호흡기 및 편평-절첩식(flat-fold) 호흡기 중 하나에 속한다.
성형된 안면부 여과식 호흡기는 마스크 본체에 그의 컵형 형상을 제공하기 위해 열-접합 섬유의 부직 웨브(web) 또는 투각 플라스틱 메시(open-work plastic mesh)를 종종 포함한다. 성형된 호흡기는 사용 및 저장 둘 모두의 동안에 동일한 형상을 유지하는 경향이 있다. 따라서, 이들 호흡기는 저장 및 운송을 위해 편평하게 절첩될 수 없다. 성형된 안면부 여과식 호흡기를 개시하는 특허의 예는 크론저(Kronzer) 등의 미국 특허 제7,131,442호; 앙가드지반트(Angadjivand) 등의 미국 특허 제6,923,182호 및 제6,041,782호; 다이러드(Dyrud) 등의 미국 특허 제4,807,619호; 및 버그(Berg)의 미국 특허 제4,536,440호를 포함한다.
편평-절첩식 호흡기는 그 명칭이 암시하듯이 운송 및 저장을 위해 편평하게 절첩될 수 있다. 그러한 호흡기는 사용을 위해 컵형 형상으로 펼쳐질 수 있다. 편평 절첩식 호흡기의 예가 보스톡(Bostock) 등의 미국 특허 제6,568,392호 및 제6,484,722호; 및 첸(Chen)의 미국 특허 제6,394,090호에 기술되어 있다. 몇몇 편평 절첩식 호흡기는 사용 동안에 그의 컵형 형상을 유지하는 데 도움을 주기 위해 용접선(weld line), 시임(seam), 및 절첩부(fold)를 갖도록 설계되었다. 보강 부재(stiffening member)가 또한 마스크 본체의 패널에 도입되어 있다. 예를 들어, 더피(Duffy) 등의 미국 특허 공개 제2011/0067700호 및 제2010/0154805호; 및 스푸(Spoo) 등의 미국 디자인 특허 제659,821호를 참조한다.
편평-절첩식 호흡기는 저장을 위해 편평하게 접은 경우 두 개의 일반적인 배향을 갖는다. 일 구성 - 때때로 "수평" 편평-절첩식 호흡기로서 지칭됨 - 에서, 마스크 본체는 상부 부분 및 하부 부분을 갖도록 가로방향(crosswise)으로 접힌다. 호흡기의 제2 유형은 "수직" 편평-절첩식 호흡기로서 지칭되는데, 그 이유는 호흡기를 직립 위치에서 전방으로부터 볼 때 주 절첩부가 수직으로 배향되기 때문이다. 수직 편평-절첩식 호흡기는 수직 절첩부의 대향 측들에서 또는 마스크 본체의 중심선에서 좌측 및 우측 부분들을 갖는다.
일반적으로, 본 발명은 안면부 여과식 호흡기 및 안면부 여과식 호흡기의 형성 방법의 다양한 실시예를 제공한다. 하나 이상의 실시예에서, 호흡기는 마스크 본체를 포함할 수 있고, 마스크 본체는 마스크 본체의 에지까지 연장되지 않도록 내측 커버 웨브(cover web)와 외측 커버 웨브 사이에 봉입되는 필터 매체를 포함한다.
일 태양에서, 본 발명은 마스크 본체를 포함하는 안면부 여과식 호흡기를 제공한다. 마스크 본체는 내측 커버 웨브, 외측 커버 웨브, 및 마스크 본체의 필터 영역에서 내측 커버 웨브와 외측 커버 웨브 사이에 배치되는 필터 매체를 포함한다. 마스크 본체는 또한 마스크 본체의 주연부의 적어도 일부분을 형성하는 밀봉 영역을 포함하며, 여기서 내측 커버 웨브는 밀봉 영역에서 외측 커버 웨브에 부착되고, 또한 필터 매체는 밀봉 영역의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는다.
다른 태양에서, 본 발명은 마스크 본체를 포함하는 안면부 여과식 호흡기를 제공한다. 마스크 본체는 내측 커버 웨브, 외측 커버 웨브, 및 마스크 본체의 에지까지 연장되지 않도록 내측 커버 웨브와 외측 커버 웨브 사이에 봉입되는 필터 매체를 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 마스크 본체를 포함하는 안면부 여과식 호흡기의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 마스크 본체의 주연부를 형성하는 밀봉 영역을 형성하도록 내측 커버 웨브를 외측 커버 웨브에 부착하는 단계를 포함한다. 필터 매체는 내측 커버 웨브와 외측 커버 웨브 사이에 배치되고, 필터 매체는 밀봉 영역의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는다.
본 명세서에 제공된 모든 표제는, 그렇게 명시되지 않는 한, 독자의 편의를 위한 것이고, 표제 다음에 이어지는 임의의 문장의 의미를 제한하는 데 사용되어서는 안된다.
용어 "포함한다" 및 그의 변형은 이들 용어가 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용' 및 '청구범위'에서 나타날 경우 제한적 의미를 갖지 않는다. 그러한 용어는 언급된 단계 또는 요소 또는 단계들 또는 요소들의 그룹을 포함하지만, 임의의 다른 단계 또는 요소 또는 단계들 또는 요소들의 그룹을 배제하지 않음을 암시하는 것으로 이해될 것이다.
단어 "바람직한" 및 "바람직하게"는 소정의 상황 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시예를 지칭한다. 그러나, 동일한 상황 또는 다른 상황 하에서, 다른 실시예가 또한 바람직할 수 있다. 나아가, 하나 이상의 바람직한 실시예의 언급은 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 암시하지 않으며, 다른 실시예를 본 발명의 범주로부터 배제하도록 의도되지 않는다.
본 출원에서, 부정관사("a", "an") 및 정관사("the")와 같은 용어는 단수 엔티티(entity)만을 지칭하도록 의도되는 것이 아니라, 일반적인 부류를 포함하며, 그의 구체적인 예가 예시를 위해 사용될 수 있다. 용어 부정관사("a", "an") 및 정관사("the")는 용어 "적어도 하나"와 상호교환적으로 사용된다. 목록에 뒤따르는 어구 "~ 중 적어도 하나" 및 "~ 중 적어도 하나를 포함한다"는 목록 내의 항목들 중 임의의 하나, 및 목록 내의 2개 이상의 항목들의 임의의 조합을 지칭한다.
목록에 뒤따르는 어구 "~ 중 적어도 하나" 및 "~ 중 적어도 하나를 포함한다"는 목록 내의 항목들 중 임의의 하나, 및 목록 내의 2개 이상의 항목들의 임의의 조합을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은, 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 일반적으로 "및/또는"을 포함하는 그의 통상적인 의미로 사용된다. 본 발명의 소정 부분에서의 용어 "및/또는"의 사용은 다른 부분에서의 "또는"의 사용이 "및/또는"을 의미할 수 없음을 의미하도록 의도되지 않는다.
용어 "및/또는"은 열거된 요소들 중 하나 또는 모두, 또는 열거된 요소들 중 임의의 2개 이상 요소의 조합을 의미한다.
측정량과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 측정을 실시하고 그 측정의 목적 및 사용되는 측정 장비의 정확도에 상응하여 소정 수준의 주의를 기울이는 당업자에 의해 예측될 바와 같은 측정량에 있어서의 변동을 지칭한다. 본 명세서에서, "최대" 숫자(예를 들어, 최대 50)는 그 숫자(예를 들어, 50)를 포함한다.
또한 본 명세서에서, 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 종점뿐만 아니라 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함한다(예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5 등을 포함한다).
용어
아래에 기재된 용어는 다음과 같이 정의된 의미를 가질 것이다:
"상부 주연부 세그먼트에 인접한"은 요소 또는 장치가 마스크 본체의 중심 패널, 영역, 또는 부분보다 마스크 본체의 주연부의 상부 주연부 세그먼트의 적어도 일부에 더 가깝게 배치된 것을 의미하고;
"호흡 가능한 영역"은 공기가 외부 기체 공간으로부터 내부 기체 공간으로 이동하는 것을 허용하거나 그 역을 허용하는 호흡기의 영역을 의미하고;
"청정 공기"는 여과되어 오염물을 제거한 다량의 대기 중의 주위 공기를 의미하고;
"오염물"은 입자(먼지, 안개 및 연무를 포함함), 및/또는 일반적으로 입자인 것으로 간주되지 않을 수 있지만 (예를 들어, 유기 증기 등) 공기 중에 현탁될 수 있는 다른 물질을 의미하고;
"가로방향 치수"는 호흡기를 전방에서 볼 때 좌우로 호흡기를 가로질러 측방향으로 연장되는 치수이고;
"컵형 형상" 및 그의 변형은 착용자의 코 및 입을 적절히 덮을 수 있는 임의의 용기 유형 형상을 의미하고;
하니스(harness) 또는 이어루프(earloop)의 스트랩의 언급에서 "탄성"은 스트랩에 손상을 주지 않고서 적어도 100% 연신되고 본질적으로 원래 치수로 복원될 수 있는 것을 의미하고;
"외측 기체 공간"은 호기된 기체가 마스크 본체 및/또는 호기 밸브를 통해 이를 지나 통과한 후에 들어가는 주위 대기 기체 공간을 의미하고;
"외부 표면"은 마스크 본체가 사람의 안면 상에 위치될 때 주위 대기 기체 공간에 노출되는 마스크 본체의 표면을 의미하고;
"안면 시일(face seal)"은 마스크 본체가 안면을 접촉하지 않았을 하나 이상의 위치에서 마스크 본체와 착용자의 안면 사이에 위치된 부품(들)을 의미하고;
"안면부 여과식"은 마스크 본체 자체가 그를 통과하는 공기를 여과하도록 설계되어, 이러한 목적을 달성하기 위해 마스크 본체에 부착되거나 그에 성형되는 별도의 식별가능한 필터 카트리지 또는 삽입 성형된 필터 요소가 존재하지 않는 것을 의미한다.
"필터" 또는 "여과 층"은 공기 투과성 재료의 하나 이상의 층을 의미하고, 이러한 층(들)은 이를 통과하는 공기 스트림으로부터 (입자와 같은) 오염물을 제거하는 주된 목적을 위해 구성되며;
"필터 매체"는 이를 통과하는 공기로부터 오염물을 제거하도록 설계된 공기 투과성 구조물을 의미하고;
"여과 구조물"은 공기를 여과하는 일반적으로 공기 투과성인 구조체를 의미하고;
"편평 형태"는 호흡기가 도 1에 도시된 바와 같이 편평하도록 중심선을 따라서 절첩된 것을 의미하고;
"편평 절첩식"은 호흡기가 저장을 위해서 편평하게 절첩되고, 사용을 위해서 펼쳐질 수 있는 것을 의미하고;
"내향으로 절첩된(folded inwardly)"은 그것이 연장되는 부품을 향해 다시 구부러지는 것을 의미하고;
"하니스"는 마스크 본체를 착용자의 안면 상에 지지하는 것을 보조하는 구조물 또는 부품들의 조합을 의미하고;
"일체형"은 동시에 함께 제조되는, 즉 후속하여 함께 결합되는 2개의 별개로 제조되는 부품들이 아니라 단일 부품으로서 함께 제조되는 것을 의미하고;
"내부 기체 공간"은 마스크 본체와 착용자의 안면 사이의 공간을 의미하고;
"내부 표면"은 마스크 본체가 착용자의 안면 상에 위치될 때 착용자의 안면에 가장 가까운 마스크 본체의 표면을 의미하고;
"~에 결합되는"은 직접적으로 또는 간접적으로 고정되는 것을 의미하고;
"경계선"은 절첩부, 시임, 용접선, 접합선, 봉제선, 힌지선 및/또는 그들의 임의의 조합을 의미하고;
"마스크 본체"는, 착용자의 코 및 입 위에 맞춰지도록 설계되고, 외부 기체 공간으로부터 분리된 내부 기체 공간을 한정하는 데 도움을 주는 공기 투과성 구조물을 의미하고 (층들 및 그의 부품들을 함께 결합하는 시임(seam) 및 접합부를 포함함);
"코 클립"은 적어도 착용자의 코 주위에서 밀봉을 개선하기 위해 마스크 본체 상에 사용하도록 구성된 (코 폼(foam) 이외의) 기계적 장치를 의미하고;
"코 영역"은 호흡기가 착용된 때 착용자의 코 위에 있게 되는 마스크 본체의 부분을 의미하고;
"주연부"는 사람이 호흡기를 착용하고 있을 때 착용자의 안면에 일반적으로 근접하게 배치될 마스크 본체의 외부 에지를 의미하고; "주연부 세그먼트"는 주연부의 일부분이고;
"주름부(pleat)"는 그 자체 상에 다시 절첩되도록 설계되거나 그렇게 절첩된 부분을 의미하고;
"중합체성" 및 "플라스틱"은 각각 주로 하나 이상의 중합체를 포함하고, 또한 다른 성분을 함유할 수 있는 재료를 의미하고;
"호흡기"는 착용자가 호흡할 청정 공기를 제공받도록 사람에 의해 착용되는 공기 여과 장치를 의미하고;
"측부"는 마스크 본체가 직립 위치로 배향되고, 전방으로부터 볼 때 마스크 본체를 중심에서 그리고 수직으로 양분하는 평면으로부터 떨어진 마스크 본체 상의 면적을 의미하고;
"부비강(sinus) 영역"은, 호흡기를 적절한 구성으로 착용할 때 착용자의 눈 및/또는 안와(eye orbital) 아래에 있는 마스크 본체의 부분 또는 영역과 코 영역을 의미하며;
"꼭 맞는 맞춤" 또는 "꼭 맞게 맞춰지다"는 본질적으로 기밀(air-tight) (또는 실질적으로 누설이 없는) 맞춤이 (마스크 본체와 착용자의 안면 사이에) 제공되는 것을 의미하고;
"스트랩"은 대체로 평평한 긴 구조물을 의미하고;
"횡방향으로 연장된"은 일반적으로 가로방향 치수로 연장되는 것을 의미하고;
"수직 편평 절첩식 호흡기"는 마스크를 직립 위치에서 전방으로부터 볼 때 수직으로 배향된 주 절첩부를 갖는 호흡기를 위미한다.
본 발명의 이들 및 기타 태양은 하기의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도, 상기의 개요는 청구된 주제에 대한 제한으로서 해석되어서는 안되며, 그 주제는 절차 수행 동안 보정될 수 있는 바와 같은 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
명세서 전체에 걸쳐, 첨부 도면을 참조하며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은 안면부 여과식 호흡기의 일 실시예의 개략 우측면도.
도 2는 도 1의 안면부 여과식 호흡기의 개략 정면도.
도 3은 도 1의 안면부 여과식 호흡기의 개략 배면도.
도 4는 도 1의 안면부 여과식 호흡기의 마스크 본체의 일부분의 개략 단면도.
일반적으로, 본 발명은 안면부 여과식 호흡기 및 안면부 여과식 호흡기의 형성 방법의 다양한 실시예를 제공한다. 하나 이상의 실시예에서, 호흡기는 마스크 본체를 포함할 수 있고, 마스크 본체는 마스크 본체의 에지까지 연장되지 않도록 내측 커버 웨브와 외측 커버 웨브 사이에 봉입되는 필터 매체를 포함한다. 임의의 적합한 안면부 여과식 호흡기가 본 명세서에 추가로 기술되는 바와 같이 마스크 본체의 에지까지 연장되지 않는 필터 매체를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 필터 매체는, 또한 본 명세서에 추가로 기술되는 바와 같이 탄소 층을 포함할 수 있다. 탄소 층을 포함하는 기존의 호흡기는 몇몇 상황에서 탄소 층으로부터의 탄소 입자가 호흡기의 마스크 본체의 에지 밖으로 누출되게 할 수 있다. 그러한 누출은, 예컨대 마스크 본체의 에지에서의 탄소 층과 커버 웨브들 사이의 약한 또는 불완전한 용접부에 의해 야기될 수 있다. 예를 들어, 호흡기의 다양한 층들의 초음파 용접에 의해 형성되는 용접부들이, 예를 들어 층들이 상이한 융점을 가지면, 호흡기의 마스크 본체의 에지를 밀봉하지 못할 수 있다. 또한, 예를 들어, 탄소 입자가 웨브의 융점과 상이한 융점을 가질 수 있다. 이러한 융점의 차이가 마스크 본체의 에지를 따라 약한 용접부를 초래함으로써, 탄소 입자가 호흡기로부터 누출되게 할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 예컨대 탄소 층을 포함할 수 있는 필터 매체는 탄소 층이 마스크 본체의 에지까지 연장되지 않도록 내측 커버 웨브와 외측 커버 웨브 사이에 봉입될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 탄소 층의 이러한 포획은 호흡기로부터의 탄소 층의 탄소 입자의 누출을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 안면부 여과식 호흡기(10)의 일 실시예의 다양한 개략도이다. 호흡기(10)는 에지(13)를 갖는 마스크 본체(12)를 포함한다. 안면부 여과식 호흡기(10)는 임의의 적합한 호흡기, 예컨대 편평-절첩식 안면부 여과식 호흡기, 성형된 안면부 여과식 호흡기 등을 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서, 호흡기(10)는 편평-절첩식 호흡기이다.
마스크 본체(12)는 우측 부분(2)과 좌측 부분(4)(착용자의 관점에서 용어 "좌측", "우측", "상부", 및 "하부"를 사용함)을 포함한다. 우측 부분(2) 및 좌측 부분(4)들은 중심선(50)의 각각의 측부에 있다. 우측 부분(2) 및 좌측 부분(4)은 마스크 본체(12)의 주연부(17)에 의해 경계가 이루어진다. 마스크 본체(12)는 임의의 적합한 형상 또는 형상들의 조합을 취할 수 있다.
마스크 본체(12)는 임의의 적합한 층 또는 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 4는 마스크 본체(12)의 일부분의 개략 단면도이다. 마스크 본체(12)는 내측 커버 웨브(70), 외측 커버 웨브(72), 및 마스크 본체의 필터 영역(15)(즉, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 필터 영역(15))에서 내측 커버 웨브와 외측 커버 웨브 사이에 배치되는 필터 매체(74)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 내측 커버 웨브(70)는 밀봉 영역(18)에서 외측 커버 웨브(72)에 부착된다. 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 밀봉 영역(18)은 하나 이상의 실시예에서 필터 영역(15)으로부터 마스크 본체(12)의 에지(13)까지 연장되고, 마스크 본체(12)의 주연부(17)를 형성할 수 있다. 밀봉 영역(18)은 임의의 적합한 형상 또는 형상들의 조합을 포함할 수 있다. 밀봉 영역(18)은 또한 임의의 적합한 치수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 밀봉 영역(18)은 임의의 적합한 폭을 가질 수 있다. 밀봉 영역(18)은 마스크 본체(12)의 주연부(17)의 임의의 적합한 부분을 따라 연장될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 밀봉 영역(18)은 마스크 본체(12)의 전체 주연부(17)를 따라 연장될 수 있는데, 즉 밀봉 영역이 마스크 본체의 전체 주연부를 한정한다. 하나 이상의 실시예에서, 밀봉 영역(18)은 마스크 본체(12)의 주연부(17)의 적어도 일부분을 형성한다.
밀봉 영역(18)은 착용자의 안면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 밀봉 영역(18)은 착용자의 안면에 대한 밀봉을 제공하도록 구성된다. 또한, 하나 이상의 실시예에서, 착용자의 안면에 대한 시일을 제공하기 위해 별개의 시일 또는 개스킷이 밀봉 영역(18) 및/또는 마스크 본체(12)에 부착될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 필터 매체가 마스크 본체(12)의 에지(13)까지 연장되지 않도록 내측 커버 웨브(70)와 외측 커버 웨브(72) 사이에 봉입될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 밀봉 영역(18)은 필터 매체(74)와 마스크 본체의 에지(13) 사이에 배치되고, 필터 매체가 에지(13)까지 연장되지 않도록 필터 매체를 내측 커버 웨브(70)와 외측 커버 웨브(72) 사이에 봉입한다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)의 일부분이 밀봉 영역(18) 내로 연장되지만 마스크 본체(12)의 에지(13)까지 연장되지 않을 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 밀봉 영역이 필터 매체를 포함하지 않도록 밀봉 영역(18)의 임의의 부분 내로 연장되지 않는다.
임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합이 밀봉 영역(18)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 밀봉 영역(18)은 초음파 용접, 열 접합, 접착 부착, 기계적 부착, 및 이들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다.
마스크 본체(12)는 필터 매체(74), 내측 커버 웨브(70), 및 외측 커버 웨브(72)를 비롯한 임의의 적합한 층 또는 층들을 포함할 수 있다. 호흡기(10)가 성형된 마스크일 때, 마스크 본체는 또한 선택적인 형상화 층(shaping layer)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 예컨대, 앙가드지반트 등의 미국 특허 제6,923,182호; 크론저 등의 제7,131,442호; 앙가드지반트 등의 미국 특허 제6,923,182호 및 제6,041,782호; 다이러드 등의 미국 특허 제4,807,619호; 및 버그의 미국 특허 제4,536,440호를 참조한다.
일반적으로, 마스크 본체(12)의 필터 영역(15)은 주위 공기로부터 오염물을 제거하고, 또한 액체 비산물이 마스크 내부에 들어가지 못하게 하는 장벽 층으로서 작용할 수 있다. 외측 커버 웨브(72)는 임의의 액체 비산물을 정지시키거나 느리게 하도록 작용할 수 있고, 필터 매체(74)는 이어서 다른 층을 지난 침투가 있으면 이들을 함유할 수 있다. 마스크 본체(12)의 필터 영역(15)은 입자 포획 또는 기체 및 증기 유형 필터를 포함할 수 있다. 필터 영역(15)은 응용이 요구하는 대로 유사하거나 유사하지 않은 필터 매체 및 하나 이상의 커버 웨브의 다수의 층을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 호흡기(10)는 그에 부착된 하나 이상의 필터 카트리지를 갖는 액체 투과성 마스크 본체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비너(Viner) 등의 미국 특허 제6,874,499호; 홀름퀴스트-브라운(Holmquist-Brown) 등의 미국 특허 제6,277,178호 및 미국 디자인 특허 제613,850호; 유샤크 등의 미국 재발행 특허 제39,493호; 미텔슈타트(Mittelstadt) 등의 미국 디자인 특허 제652,507호, 제471,627호, 및 제467,656호; 및 마틴(Martin)의 미국 디자인 특허 제518,571호를 참조한다.
내측 커버 웨브(70) 및 외측 커버 웨브(72)는 필터 영역(15)으로부터 풀릴 수 있는 임의의 섬유를 포획하도록 필터 영역(15)의 외측 면 상에 위치될 수 있다. 전형적으로, 커버 웨브(70, 72)들은 특히 착용자의 안면과 접촉하는 필터 영역(15)의 면(71) 상에 편안한 감촉을 제공하는 섬유를 선택하여 제조된다. 호흡기(10)에 사용되는 마스크 본체와 함께 사용될 수 있는 다양한 필터 층, 형상화 층, 및 커버 웨브의 구성이 본 명세서에 더욱 상세히 기술된다.
호흡기(10)에 유리하게 채용될 수 있는 필터 매체(74)는 마스크 착용자의 호흡 작업을 최소화시키기 위해 압력 강하가 대체로 낮다(예를 들어, 초당 13.8 센티미터의 면 속도(face velocity)에서 약 195 내지 295 파스칼 미만). 필터 매체(74)는 또한 가요성일 수 있고, 필터 매체가 예상되는 사용 조건 하에서 그의 구조를 대체적으로 유지하도록 충분한 전단 강도를 갖는다. 입자 포획 필터의 예는 미세 무기 섬유(예컨대, 유리 섬유) 또는 중합체 합성 섬유의 하나 이상의 웨브를 포함한다. 합성 섬유 웨브는 멜트블로잉(meltblowing)과 같은 공정으로부터 생성되는 일렉트릿-대전된(electret-charged) 중합체 미세섬유를 포함할 수 있다. 전기 대전된 폴리프로필렌으로부터 형성된 폴리올레핀 미세섬유는 미립자 포획 응용에 대한 유용성을 제공할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 하나 이상의 여과 층을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 여과 층 또는 층들이 필터 매체(74) 내에 포함될 수 있다. 여과 층은 일반적으로 여과 층을 통과하는 기체 스트림으로부터 입자 및/또는 다른 오염물을 높은 비율로 제거할 것이다. 섬유질 필터 층의 경우, 선택되는 섬유는 여과될 물질의 종류에 좌우되며, 전형적으로 섬유가 제조 작업 동안 함께 접합되지 않도록 선택된다. 지시된 바와 같이, 여과 층은 다양한 형상 및 형태로 형성될 수 있고, 전형적으로 약 0.2 밀리미터(mm) 내지 1 센티미터(cm), 더 전형적으로 약 0.3 mm 내지 0.5 cm의 두께를 가지며, 이는 대체로 평탄한 웨브일 수 있거나, 이는 확장된 표면적을 제공하도록 파형화될 수 있다. 예컨대, 브라운 등의 미국 특허 제5,804,295호 및 제5,656,368호를 참조한다. 매체(74)는 또한 다수의 여과 층을 포함할 수 있다.
본질적으로 여과 층을 형성하는 데 알려진 (또는 이후 개발된) 임의의 적합한 재료가 여과 재료로서 사용될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 멜트블로운 섬유의 웨브, 예컨대 문헌[Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Eng. Chem., 1342 et seq. (1956)]에 교시된 것이 특히 지속적인 전기 대전된 (일렉트릿) 형태일 때 사용될 수 있다(예컨대, 큐빅(Kubik) 등의 미국 특허 제4,215,682호 참조). 이들 멜트블로운 섬유는 약 20 마이크로미터(μm) 미만, 전형적으로 약 1 내지 12 μm의 유효 섬유 직경을 갖는 미세섬유일 수 있다("블로운 미세섬유"를 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. 하나 이상의 실시예에서, 여과 층은 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐), 및 이들의 조합으로부터 형성된 섬유를 함유하는 하나 이상의 BMF 웨브를 포함할 수 있다. 특히 미세섬유 형태의, 로진-울(rosin-wool) 섬유상 웨브 및 유리 섬유의 웨브 또는 용액-블로운 또는 정전기적으로 분무된 섬유뿐만 아니라, 반 턴하우트(van Turnhout)의 미국 재발행 특허 제31,285호에 교시된 바와 같은 전기 대전된 피브릴화-필름(fibrillated-film) 섬유가 또한 적합할 수 있다. 에이츠만(Eitzman) 등의 미국 특허 제6,824,718호; 앙가드지반트 등의 미국 특허 제6,783,574호; 인슬리(Insley) 등의 미국 특허 제6,743,464호; 에이츠만 등의 미국 특허 제6,454,986호 및 제6,406,657호; 및 앙가드지반트 등의 미국 특허 제6,375,886호 및 제5,496,507호에 개시된 바와 같이, 섬유를 물과 접촉시킴으로써 전하가 섬유에 부가될 수 있다. 전하는 또한 클라쎄(Klasse) 등의 미국 특허 제4,588,537호에 개시된 바와 같은 코로나 대전(corona charging)에 의해 또는 브라운의 미국 특허 제4,798,850호에 개시된 바와 같은 마찰대전(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 유성 미스트(oily mist) 환경에서의 여과 성능을 개선하기 위해 필터 층 내의 섬유의 표면에 배치될 수 있다. 예컨대, 존스(Jones) 등의 미국 특허 제6,398,847 B1호, 제6,397,458 B1호, 및 제6,409,806 B1호를 참조한다. 일렉트릿 BMF 여과 층에 대한 전형적인 평량(basis weight)은 제곱미터당 약 10 내지 100 그램(g/m2)이다. 예를 들어, '507 앙가드지반트 등의 특허에 설명된 기술에 따라 전기 대전될 때, 그리고 존스 등의 특허에 언급된 바와 같이 불소 원자를 포함할 때, 평량은 각각 약 20 내지 40 g/m2 및 약 10 내지 30 g/m2일 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 여과 구조물을 포함하는 다양한 층들 및/또는 섬유들 사이에 배치될 수 있는 활성탄과 같은 흡수흡착(sorptive) 재료를 포함하는 층을 포함할 수 있다. 또한, 미립자 및 증기 둘 모두에 대한 여과를 제공하기 위해 별개의 미립자 여과 층이 흡수흡착 층과 함께 사용될 수 있다. 흡수흡착제 성분이 호흡 공기로부터 유해하거나 냄새나는 기체를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 흡수흡착제는 접착제, 결합제, 또는 섬유상 구조물에 의해 필터 층 내에 구속된 분말 또는 과립(granule)을 포함할 수 있다. 스프링겟(Springett) 등의 미국 특허 제6,234,171호 및 브라운의 제3,971,373호를 참조한다.
예를 들어, 다양한 입자가 흡수흡착제로서 채용될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 입자는 의도된 사용 조건 하에서 존재할 것으로 예상되는 기체, 에어로졸 또는 액체를 흡수하거나 흡착할 수 있다. 입자는 비드(bead), 플레이크(flake), 과립, 섬유, 또는 응집체(agglomerate)를 비롯한 임의의 유용한 형태일 수 있다. 예시적인 입자는 활성탄, 알루미나 및 다른 금속 산화물, 점토, 호프칼라이트(hopcalite) 및 다른 촉매, 이온 교환 수지, 분자체(molecular sieve) 및 다른 제올라이트, 실리카, 중탄산나트륨, 살생제, 살진균제 및 바이러스 살균제를 포함한다. 입자의 혼합물이 예컨대 기체의 혼합물을 흡수하기 위해 채용될 수 있다.
흡수흡착제 층은, 얇은 응집 층(coherent layer)을 형성하기 위해, 섬유상 또는 망상 폼과 같은 기재(substrate)를 코팅함으로써 형성될 수 있다. 흡수흡착제 재료는 화학적으로 처리되거나 처리되지 않은 활성탄, 다공성 알루미나-실리카 촉매 기재, 및 알루미나 입자를 포함할 수 있다. 다양한 구성으로 맞추어질 수 있는 흡수흡착 여과 구조물의 일례가 센쿠스(Senkus) 등의 미국 특허 제6,391,429호에 기술되어 있다.
도 1 내지 도 4에 예시된 실시예에서, 필터 매체(74)는 탄소 층(76)을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 개수의 탄소 층이 필터 매체(74) 내에 포함될 수 있다. 임의의 적합한 탄소 층 또는 층들이 필터 매체(74)에 사용될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 탄소 층(76)은 예컨대 트렌드(Trend) 등의 미국 특허 공개 제2006/0254427호에 기재된 바와 같이 탄소 입자가 침투한 부직 웨브를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 또한 하나 이상의 미립자 필터 층(78, 79)을 포함할 수 있다. 필터 매체(74)가 2개의 미립자 필터 층(78, 79)을 포함하는 것으로 예시되지만, 필터 매체는 임의의 적합한 개수의 미립자 필터 층, 예컨대 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 또는 그 초과의 미립자 필터 층을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 미립자 필터 층 또는 층들, 예컨대 본 명세서에 기술된 바와 같은 BMF 웨브를 포함하는 여과 층이 필터 매체(74)에 사용될 수 있다. 미립자 필터 층(78, 79)들은 동일한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 미립자 필터 층(78)은 미립자 필터 층(79)의 재료 또는 재료들의 조합과 상이한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 미립자 필터 층(78, 79)들은 동일한 특성, 예컨대 다공성, 압력 강하 등을 가질 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 미립자 필터 층(78)은 미립자 필터 층(79)의 하나 이상의 특성과 상이한 하나 이상의 특성을 포함할 수 있다. 탄소 층(76)과 미립자 층(78, 79)들은 임의의 적합한 관계로 배치될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 탄소 층(76)은 미립자 필터 층(78, 79)들 사이에 배치될 수 있다.
필터 매체(74)의 층은 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합을 사용하여 부착될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)의 층들은 부착되지 않은 상태로 유지될 수 있다.
커버 웨브(70, 72)들은 또한 여과 능력을 가질 수 있다. 커버 웨브(70, 72)들 중 하나 또는 둘 모두가 또한 호흡기(10)를 착용하기에 더욱 편안하게 만드는 역할을 할 수 있다. 커버 웨브는 예를 들어 폴리올레핀과 폴리에스테르를 함유하는 스펀 본디드(spun bonded) 섬유와 같은 부직 섬유상 재료로부터 제조될 수 있다. 예컨대, 앙가드지반트 등의 미국 특허 제6,041,782호; 다이러드 등의 미국 특허 제4,807,619호; 및 버그의 미국 특허 제4,536,440호를 참조한다. 착용자가 흡기할 때, 공기는 마스크 본체를 통해 흡인되고, 부유 입자는 섬유들, 특히 필터 층 내의 섬유들 사이의 간극(interstice) 내에 포집된다.
내측 커버 웨브(70)를 사용하여 착용자의 안면과 접촉하기 위한 매끄러운 표면을 제공할 수 있다. 또한, 외측 커버 웨브(72)는 유체 비산물 보호를 제공하는 것에 더하여, 마스크 본체에서 풀리는 섬유를 포착하고 미관상 이유를 위해 사용될 수 있다. 외측 커버 웨브(72)는 필터 매체(74)의 외부(또는 상류)에 배치될 때 전처리-필터(pre-filter)로서 작용할 수 있지만, 전형적으로는 마스크 본체(12)에 임의의 실질적인 여과 이득을 제공하지 않는다. 적합한 정도의 편안함을 얻기 위해, 내측 커버 웨브(70)는 비교적 낮은 평량을 가질 수 있으며, 비교적 미세한 섬유로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 내측 커버 웨브(70)는 약 5 내지 70 g/m2 (전형적으로 10 내지 30 g/m2)의 평량을 갖도록 형성될 수 있고, 섬유는 3.5 데니어(denier) 미만(전형적으로 2 데니어 미만, 및 더 전형적으로는 1 데니어 미만이지만 0.1 데니어를 초과함)일 수 있다. 커버 웨브(70, 72)에 사용되는 섬유는 종종 약 5 내지 24 마이크로미터, 전형적으로 약 7 내지 18 마이크로미터, 그리고 보다 전형적으로 약 8 내지 12 마이크로미터의 평균 섬유 직경을 갖는다. 커버 웨브 재료는 일정 정도의 탄성(전형적으로, 반드시 그렇지는 않지만, 100 내지 200%의 파단 탄성)을 가질 수 있고, 소성적으로 변형가능할 수 있다.
커버 웨브(70, 72)에 적합한 재료는 블로운 미세섬유(BMF) 재료, 예를 들어 폴리올레핀 BMF 재료, 예를 들어 폴리프로필렌 BMF 재료(폴리프로필렌 블렌드, 및 또한 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 블렌드를 포함)일 수 있다. 그리고, 커버 웨브를 위한 BMF 재료를 생성하기 위한 예시적인 공정이 사비(Sabee) 등의 미국 특허 제4,013,816호에 기술되어 있다. 웨브는 매끄러운 표면, 전형적으로 매끄러운 표면의 드럼 또는 회전 수집기 상에 섬유를 수집함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 베리건(Berrigan) 등의 미국 특허 제6,492,286호를 참조한다. 스펀본드 섬유가 또한 사용될 수 있다.
전형적인 커버 웨브는 폴리프로필렌, 또는 50 중량% 이상의 폴리프로필렌을 함유하는 폴리프로필렌/폴리올레핀 블렌드로부터 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 사용하기에 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 웨브를 위한 섬유의 일례는 약 25 g/m2의 평량을 제공하고 0.2 내지 3.1 범위 내의 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 공중합체 "이그잭트(Exact) 4023"을 포함하는 혼합물로부터 생성됨)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 S14"로 입수가능하고, 카디드 폴리프로필렌/비스코스 재료는 핀란드 나킬라 소재의 J.W. 수오미넨(Suominen) OY로부터 상표명 "370/15"로 입수가능하다. 커버 웨브는 전형적으로 가공 후에 웨브 표면으로부터 돌출되는 매우 적은 수의 섬유를 갖고, 따라서 매끄러운 외측 표면을 갖는다. 본 발명의 호흡기에 사용될 수 있는 커버 웨브의 예가 예컨대 앙가드지반트의 미국 특허 제6,041,782호; 보스톡 등의 미국 특허 제6,123,077호; 및 보스톡 등의 PCT 공개 WO 96/28216A호에 기술되어 있다.
하나 이상의 실시예에서, 내측 커버 웨브(70) 및 외측 커버 웨브(72) 중 하나 또는 둘 모두는 중합체 망(netting)을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 중합체 망이 하나 또는 둘 모두의 커버 웨브에 이용될 수 있다. 망은 다양한 중합체 재료로 제조될 수 있다. 망 형성에 적합한 중합체는 열가소성 재료이다. 본 발명의 중합체 망을 형성하는 데 사용될 수 있는 열가소성 중합체의 예는 폴리올레핀(예를 들어, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌), 폴리에틸렌-비닐 아세테이트 (EVA), 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 나일론, 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 및 탄성중합체성 중합체, (예를 들어, ABA 블록 공중합체, 폴리우레탄, 폴리올레핀 탄성중합체, 폴리우레탄 탄성중합체, 메탈로센 폴리올레핀 탄성중합체, 폴리아미드 탄성중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 탄성중합체, 및 폴리에스테르 탄성중합체)를 포함한다. 둘 이상의 재료의 블렌드 또한 망의 제조에 사용될 수 있다. 그러한 블렌드의 예는 폴리프로필렌/EVA 및 폴리에틸렌/EVA를 포함한다. 멜트블로운 섬유는 종종 폴리프로필렌으로부터 제조되기 때문에, 폴리프로필렌은 중합체 망에서의 사용에 바람직할 수 있다. 유사한 중합체의 이용은 지지 구조물의 여과 구조물에 대한 적절한 용접을 가능하게 한다.
마스크 본체(12)는 또한 열을 사용하여 원하는 형상으로 성형될 수 있고 냉각될 때 그의 형상을 유지하는 섬유상 재료의 적어도 하나의 층으로부터 형성될 수 있는 선택적인 형상화 층(들)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 형상 유지력은 전형적으로, 섬유가 예를 들어, 융합 또는 용접에 의해 이들 사이의 접촉점에서 서로에 접합되도록 함으로써 달성된다. 직접-성형된 호흡기 마스크의 형상-유지 층을 제조하기 위한 알려진 임의의 적합한 재료는, 예를 들어 크림핑된(crimped) 합성 스테이플(staple) 섬유 및 2성분 스테이플 섬유의 혼합물을 포함하는 마스크 쉘(shell)을 형성하도록 사용될 수 있다. 2성분 섬유는 섬유상 재료의 둘 이상의 별개 영역, 전형적으로 중합체 재료의 별개의 영역을 포함하는 섬유이다. 전형적인 2성분 섬유는 결합제 성분 및 구조 성분을 포함한다. 결합제 성분은 형상-유지 쉘의 섬유가 가열 및 냉각될 때 섬유 교차점에서 함께 접합될 수 있게 한다. 가열 동안, 결합제 성분이 유동하여 인접한 섬유와 접촉한다. 형상-유지 층은, 예를 들어 0/100 내지 75/25의 범위일 수 있는 중량% 비로 스테이플 섬유와 2성분 섬유를 포함하는 섬유 혼합물로부터 제조될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 이 재료는 보다 많은 개수의 교차 접합점을 생성하도록 50 중량% 이상의 2성분 섬유를 포함하는데, 이는 이어서 쉘의 복원력 및 형상 유지력을 증대시킨다.
형상화 층에 사용될 수 있는 적합한 2성분 섬유는, 예를 들어 나란한 구성, 동심형 시스-코어(sheath-core) 구성 및 타원형 시스-코어 구성을 포함한다. 하나의 적합한 2성분 섬유는 미국 노스캐롤라이나주 샬롯 소재의 코사(Kosa)로부터 상표명 "코사(KOSA) T254"(12 데니어, 길이 38 mm)로 입수가능한 폴리에스테르 2성분 섬유이며, 이는 예를 들어 코사로부터 상표명 "T259"(3 데니어, 길이 38 mm)로 입수가능한 폴리에스테르 스테이플 섬유 및 가능하게는 또한 예를 들어, 코사로부터 상표명 "T295"(15 데니어, 길이 32 mm)로 입수가능한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유의 조합으로 사용될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 2성분 섬유는 아이소프탈레이트 및 테레프탈레이트 에스테르 단량체로부터 형성되는 중합체의 시스에 의해 둘러싸이는 결정 PET의 코어를 갖는 대체로 동심형 시스-코어 구성을 포함할 수 있다. 시스 중합체는 코어 재료보다 낮은 온도에서 열 연화성을 갖는다. 폴리에스테르는 마스크 복원력에 기여할 수 있고 다른 섬유보다 수분을 적게 흡수할 수 있다는 점에서 이점을 갖는다.
하나 이상의 실시예에서, 선택적인 형상화 층은 2성분 섬유 없이 제조될 수 있다. 예를 들어, 웨브 재료의 가열시 결합제 섬유가 용융되고 섬유 교차점으로 유동할 수 있도록, 열-유동성 폴리에스테르의 섬유가 형상화 층 내에 스테이플된 섬유, 크림핑된 섬유와 함께 포함될 수 있는데, 섬유 교차점에서는 결합제 재료의 냉각시 교차점에서 접합부를 형성하는 덩어리(mass)가 형성된다. 암모늄 폴리포스페이트 유형의 팽창성 FR 제제로 사전-처리된 (형상화 구성요소를 위한) 스테이플 섬유가 제제의 분무-적용에 더하여 또는 그 대신에 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다. 스테이플 섬유가 제제를 함유하게 하거나, 달리 제제로 처리한 다음에, (제제를 함께 유지하도록 결합제 섬유를 사용하여) 쉘로 형성시키는 것이 제제를 채용하는 다른 경로일 것이다.
섬유질 웨브가 형상-유지 쉘을 위한 재료로서 사용될 때, 웨브는 "란도 웨버(Rando Webber)" 에어-레잉(air-laying) 기계(미국 뉴욕주 마세돈 소재의 란도 머신 코포레이션(Rando Machine Corporation)으로부터 입수가능함) 또는 카딩(carding) 기계에서 편리하게 제조될 수 있다. 웨브는 그러한 장비에 적합한 통상적인 스테이플 길이로 2성분 섬유 또는 다른 섬유로부터 형성될 수 있다. 필요한 복원력 및 형상-유지력을 갖는 형상-유지 층을 얻기 위해, 비록 더 낮은 평량도 가능하지만, 이 층은 약 100 g/m2 이상의 평량을 가질 수 있다. 예를 들어, 대략 150 또는 200 g/m2 초과의 더 높은 평량이 변형에 대해 더 큰 저항력 및 더 큰 복원력을 제공할 수 있으며, 이는 마스크 본체가 호기 밸브를 지지하는 데 사용되는 경우 더욱 적합할 수 있다. 이들 최소 평량과 함께, 형상화 층은 전형적으로 마스크의 중심 영역에 걸쳐 약 0.2 g/㎠의 최대 밀도를 갖는다. 전형적으로, 형상화 층은 약 0.3 내지 2.0, 더 전형적으로는 약 0.4 내지 0.8 밀리미터의 두께를 가질 것이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 형상화 층의 예가, 예를 들어 크론저 등의 미국 특허 제5,307,796호, 다이러드 등의 미국 특허 제4,807,619호; 및 버그의 미국 특허 제4,536,440호에 기술되어 있다. 암모늄 폴리포스페이트 유형의 팽창성 FR 제제로 사전-처리된 (형상화 구성요소를 위한) 스테이플 섬유가 제제의 분무-적용에 더하여 또는 그 대신에 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다. 스테이플 섬유가 제제를 함유하게 하거나, 달리 제제로 처리한 다음에, (제제를 함께 유지하도록 결합제 섬유를 사용하여) 쉘로 형성시키는 것이 제제를 채용하는 다른 경로일 것이다.
호흡기(10)의 마스크 본체(12)는 또한 하나 이상의 경계선에 의해 분리될 수 있는 하나 이상의 패널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펼쳐진 사용 준비가 된 구성에 있는 호흡기(10)의 외부 표면(14)의 개략 정면도인 도 2에 도시된 바와 같이, 호흡기(10)의 마스크 본체(12)는 6개의 여과 패널을 포함한다. 그들 패널 중 3개가 마스크 본체의 우측 부분(2)의 우측 상부 패널(20), 우측 중심 패널(22), 및 우측 하부 패널(24)로 도 1에 도시된다. 나머지 3개의 패널이 마스크 본체(12)의 좌측 부분(4)의 좌측 상부 패널(30), 좌측 중심 패널(32), 및 좌측 하부 패널(34)로 도 2에 도시된다. 수직 양분선(bisecting line) 또는 중심선(50)이 호흡기(10)의 우측 부분(2) 및 좌측 부분(4)을 분할한다.
하나 이상의 실시예에서, 상부 우측 및 좌측 패널(20, 30)들은 제2 밀봉 영역(42)을 통해 연결되고, 중심 패널(22, 32)들은 제3 밀봉 영역(44)을 통해 연결되며, 하부 패널(24, 34)들은 수직 절첩부(40)를 통해 연결된다. 그 결과, 호흡기(10)가 수직 턱-절첩(chin-fold) 호흡기로 간주될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 호흡기(10)는 우측 및 좌측 중심 패널(22, 32)들을 연결하는 제3 밀봉 영역(44) 대신에 수직 절첩선을 포함할 수 있어서 호흡기는 중심 절첩 호흡기인 것으로 간주될 수 있다. 그러한 실시예에서, 우측 및 좌측 하부 패널(24, 34)들은 추가의 밀봉 영역을 통해 연결될 수 있다. 또한, 하나 이상의 실시예에서, 제2 밀봉 영역(42)은 절첩선으로 대체될 수 있어서, 호흡기가 코 절첩 호흡기로 간주될 수 있다. 그러한 실시예에서, 우측 및 좌측 하부 패널(24, 34)들은 추가의 밀봉 영역을 통해 연결될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 내측 커버 웨브(70)는 제2 밀봉 영역(42)에서 상부 패널(20, 30)들 사이에서 외측 커버 웨브(72)에 부착된다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 제2 밀봉 영역(42)의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)의 어떠한 부분도 제2 밀봉 영역(42) 내로 연장되지 않아, 제2 밀봉 영역은 필터 매체를 포함하지 않는다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)의 일부분이 제2 밀봉 영역(42) 내로 연장되지만, 제2 밀봉 영역의 에지(43)까지 연장되지 않는다. 따라서, 상부 패널(20, 30) 내의 필터 매체(74)는 필터 매체(74)가 에지(43)까지 연장되지 않도록 내측 커버 웨브(70)와 외측 커버 웨브(72) 사이에 봉입된다. 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합, 예컨대 밀봉 영역(18)을 형성하기 위해 사용되는 동일한 기술이 제2 밀봉 영역(42)을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 내측 커버 웨브(70)는 제3 밀봉 영역(44)에서 중심 패널(22, 32)들 사이에서 외측 커버 웨브(72)에 부착된다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 제3 밀봉 영역(44)의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)의 어떠한 부분도 제3 밀봉 영역(44) 내로 연장되지 않아, 제3 밀봉 영역은 필터 매체를 포함하지 않는다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)의 일부분이 제3 밀봉 영역(44) 내로 연장되지만, 제3 밀봉 영역의 에지(45)까지 연장되지 않는다. 따라서, 중심 패널(22, 32)들 내의 필터 매체(74)는 필터 매체가 에지(45)까지 연장되지 않도록 내측 커버 웨브(70)와 외측 커버 웨브(72) 사이에 봉입된다. 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합, 예컨대 밀봉 영역(18)을 형성하기 위해 사용되는 동일한 기술이 제3 밀봉 영역(44)을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 우측 상부 패널(20)과 우측 중심 패널(22)은 제1 경계선(26)에 의해 분리되고, 우측 중심 패널(22)과 우측 하부 패널(24)은 제2 경계선(28)에 의해 분리된다. 유사하게, 하나 이상의 실시예에서, 좌측 상부 패널(30)과 좌측 중심 패널(32)은 제1 경계선(36)에 의해 분리되고, 좌측 중심 패널(32)과 좌측 하부 패널(34)은 제2 경계선(38)에 의해 분리된다. 마스크 본체(12)의 우측 및 좌측 부분(2, 4)들 각각의 제1 및 제2 경계선들은 임의의 적합한 접합선, 용접선, 시임 등을 포함할 수 있다. 또한, 마스크 본체(12)의 우측 및 좌측 부분(2, 4)들 각각의 제1 및 제2 경계선들은 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 패널(20, 22)들은 패널(20, 22)들 사이의 영역의 적어도 일부에 걸쳐 연장되는 용접된 접합선(26)을 통해 연결된다. 유사한 방식으로, 패널(22, 24)들은 용접된 접합선(28)을 통해 연결되고, 패널(30, 32)들은 용접된 접합선(36)을 통해 연결되며, 패널(32, 34)들은 용접된 접합선(38)을 통해 연결된다. 패널(20, 22, 24, 30, 32, 34)들 중 하나 이상은 별개의 구성요소로서 제공될 수 있다. 또한, 호흡기(10)는 이 실시예에서 제3 밀봉 영역(44)에 대응하는 중심선(50)을 따라 (예컨대, 사용 전에 패키지 내에 또는 착용자의 포켓 내에 저장하기 위해) 반으로 절첩될 수 있다.
마스크 본체(12)는 중심 패널(22, 32)들 사이에 추가의 용접선(48)을 포함할 수 있다. 추가의 용접선(48)은 우측 중심 패널(22)의 내측 커버 웨브(70), 필터 매체(74) 및 외측 커버 웨브(72)와, 좌측 중심 패널(32)의 내측 커버 웨브, 필터 매체 및 외측 커버 웨브를 연결할 수 있다. 용접선(48)은 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 용접선(48)은 제3 밀봉 영역(44)에 인접하게 배치될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 어구 "제3 밀봉 영역(44)에 인접한"은 용접선(48)이 제2 밀봉 영역(42)보다 제3 밀봉 영역(44)에 더 가깝게 배치됨을 의미한다. 용접선(48)은 또한 임의의 적합한 치수를 갖고 임의의 적합한 형상을 취할 수 있다. 또한, 용접선(48)은 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 추가의 용접선(48)은 호흡기가 도 2에 도시된 바와 같이 컵-유사 형상으로 펼쳐질 때 상부 패널(20, 30)들이 부착된 상태로 유지되도록 제3 밀봉 영역(44)에 추가된 구조적 완전성을 제공할 수 있다.
또한, 마스크 본체(12)는 상부 패널(20, 30)들 사이에 다른 추가의 용접선(46)을 포함할 수 있다. 용접선(46)은 우측 상부 패널(20)의 내측 커버 웨브(70), 필터 매체(74) 및 외측 커버 웨브(72)와, 좌측 상부 패널(30)의 내측 커버 웨브, 필터 매체 및 외측 커버 웨브를 연결할 수 있다. 용접선(46)은 임의의 적합한 위치에 위치될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 용접선(46)은 제2 밀봉 영역(42)에 인접하게 배치될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 어구 "제2 밀봉 영역(44)에 인접한"은 용접선(46)이 제3 밀봉 영역(44)보다 제2 밀봉 영역(42)에 더 가깝게 배치됨을 의미한다. 용접선(46)은 또한 임의의 적합한 치수를 갖고 임의의 적합한 형상을 취할 수 있다. 또한, 용접선(46)은 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다. 용접선(46)은 호흡기(10)가 컵-유사 형상으로 펼쳐질 때 상부 패널(20, 30)들이 부착된 상태로 유지되도록 제2 밀봉 영역(42)에 추가된 구조적 완전성을 제공할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 내측 커버 웨브(70) 및 외측 커버 웨브(72) 중 하나 또는 둘 모두에 부착될 수 있다. 예를 들어, 호흡기(10)의 내측 표면(16)의 개략 배면도인 도 3에 도시된 바와 같이, 용접선(80)이 내측 커버 웨브(70)를 필터 매체(74)에 부착하도록 형성될 수 있다. 용접선(80)은 밀봉 영역(18)이 용접선(80)과 마스크 본체(12)의 에지(13) 사이에 있도록 형성될 수 있다. 용접선(80)은 임의의 적합한 길이와 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 용접선(80)은 마스크 본체(12)의 임의의 부분 내에, 예컨대 마스크 본체의 우측 및 좌측 부분(2, 4)들 중 하나 또는 둘 모두 내에 형성될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 용접선(80)은 연속적일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 용접선(80)은 불연속적일 수 있는데, 예컨대 점 용접부들일 수 있다. 용접선(80)은 임의의 적합한 형상 또는 형상들의 조합을 취할 수 있다.
또한, 하나 이상의 실시예에서, 내측 커버 웨브(70)를 필터 매체(74)에 부착하는 추가의 용접선(82)이 형성될 수 있다. 추가의 용접선(82)은 용접선(80)의 특성과 유사한 특성을 가질 수 있다. 용접선(80, 82)은 제조 중에 또는 완성된 마스크가 사용 중일 때 필터 매체(74)가 내측 커버 웨브(70)와 외측 커버 웨브(72)에 대해 이동하지 못하도록 방지하는 데 도움을 줄 수 있다. 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합이 필터 매체(74)를 내측 커버 웨브(70) 및 외측 커버 웨브(72) 중 하나 또는 둘 모두에 부착하기 위해 사용될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 호흡기(10)는 하니스(60)를 포함할 수 있다. 하니스(60)는 임의의 적합한 하니스를 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 4에 예시된 실시예에서, 하니스(60)는 부착점(64)에서 마스크 본체(12)에 부착되는 이어 루프(ear loop)(62)를 포함한다. 대체로, 호흡기 하니스에 사용되는 스트랩(들)은 그의 총 길이의 2배 초과로 확장될 수 있고, 호흡기의 사용 수명 전체에 걸쳐 수 회 그의 이완된 상태로 복원될 수 있다. 상기 스트랩은 또한 가능하게는 그의 이완된 상태의 길이의 3배 또는 4배로 늘어날 수 있으며, 인장력이 제거될 때 그에 대한 어떠한 손상도 없이 그의 원래 상태로 복원될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 실시예에서, 탄성 한계는 상기 스트랩(들)의 이완된 상태 길이의 2배, 3배, 또는 4배 이상이다. 전형적으로, 스트랩(들)은 길이가 약 20 내지 32 cm이고, 폭이 3 내지 20 mm이며, 두께가 약 0.3 내지 1 mm이다. 스트랩(들)은 연속적인 스트랩으로서 호흡기의 제1 측부로부터 제2 측부로 연장될 수 있거나, 스트랩은 추가의 체결구 또는 버클에 의해 함께 결합될 수 있는 복수의 부품을 가질 수 있다. 예를 들어, 스트랩은, 마스크 본체를 안면으로부터 제거할 때 착용자에 의해 신속하게 분리될 수 있는 체결구에 의해 함께 결합되는 제1 부품 및 제2 부품을 가질 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 스트랩은 착용자의 귀 둘레에 배치되는 루프를 형성할 수 있다. 예컨대, 첸 등의 미국 특허 제6,394,090호를 참조한다. 스트랩의 하나 이상의 부분을 함께 결합하기 위해 사용될 수 있는 체결 또는 파지(clasping) 메커니즘의 예가 예를 들어 브로스트롬(Brostrom) 등의 미국 특허 제6,062,221호, 세팔라(Seppala) 등의 미국 특허 제5,237,986호; 및 첸의 유럽 특허 공개 제1,495,785A1호에 도시되어 있다. 하니스는 또한 호흡기를 사람의 머리 상에 지지하기 위해 재사용가능한 캐리지(carriage), 하나 이상의 버클, 및/또는 크라운 부재(crown member)를 포함할 수 있다. 예컨대, 브로스트롬 등의 미국 특허 제6,732,733호 및 제6,457,473호; 및 바이램(Byram)의 미국 특허 제6,591,837호 및 제6,715,490호를 참조한다.
안면부 여과식 호흡기가 본 개시 내용에서 예시되었지만, 호흡기는 하나 이상의 필터 카트리지가 부착되는 순응성 고무-유형 마스크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유샤크 등의 미국 재발행 특허 제39,493호 및 플래니건(Flannigan) 등의 미국 특허 제7,650,884호를 참조한다. 또는, 이는 전면 호흡기(full face respirator)일 수 있다. 예컨대, 라카우(Rakow) 등의 미국 특허 제8,067,110호; 베츠(Betz) 등의 미국 특허 제7,594,510호; 및 라이셸(Reischel) 등의 미국 디자인 특허 제421,118호 및 제378,610호를 참조한다.
하나 이상의 실시예에서, 호기된 공기를 내부 기체 공간으로부터 배출시키는 것을 용이하게 하기 위해 호기 밸브(도시되지 않음)가 마스크 본체 (12)에 부착될 수 있다. 호기 밸브의 사용은 마스크 내부로부터의 덥고 습한 호기된 공기를 신속하게 제거함으로써 착용자의 편안함을 개선할 수 있다. 예컨대, 마틴 등의 미국 특허 제7,188,622호, 제7,028,689호, 및 제7,013,895호; 야푼티치(Japuntich) 등의 미국 특허 제7,428,903호; 제7,311,104호; 제7,117,868호; 제6,854,463호; 제6,843,248호, 및 제5,325,892호; 미텔슈타트 등의 미국 특허 제7,302,951호 및 제6,883,518호; 및 바우어스(Bowers)의 미국 재발행 특허 제37,974호를 참조한다. 본질적으로 호기된 공기를 내부 기체 공간으로부터 외부 기체 공간으로 신속하게 전달하기 위해, 적합한 압력 강하를 제공하고 마스크 본체 (12)에 적절하게 고정될 수 있는 임의의 호기 밸브가 본 개시 내용과 관련하여 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 예시된 바와 같이, 호기 밸브를 수용하도록 구성되는 밸브 개구(56)가 마스크 본체(12)를 통해 임의의 적합한 위치에 형성될 수 있다. 우측 중심 패널(22) 내에 형성되는 것으로 도시되지만, 밸브 개구(56)는 예컨대 좌측 중심 패널(32), 우측 또는 좌측 상부 패널(20, 30), 또는 우측 또는 좌측 하부 패널(24, 34) 내에 형성될 수 있다. 또한, 임의의 적합한 개수의 호기 밸브를 수용하기 위해 임의의 적합한 개수의 밸브 개구가 마스크 본체(12)를 통해 형성될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)가 내측 커버 웨브(70)와 외측 커버 웨브(72) 사이에 봉입되고, 필터 매체가 개구(56)의 에지까지 연장되지 않도록, 밀봉 영역(58)이 밸브 개구(56)의 적어도 일부분 주위에 형성될 수 있다. 밀봉 영역(58)은 밸브 개구(56)를 완전히 둘러쌀 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 밀봉 영역(58)의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 밀봉 영역(58)의 임의의 부분 내로 연장되지 않는다. 또한, 하나 이상의 실시예에서, 밀봉 영역(58)은 필터 매체(74)의 입자가 호기 밸브 내에 머무르는 것을 방지할 수 있다. 그러한 입자는 사용자가 마스크 본체(12)를 통해 공기를 흡기할 때 밸브가 완전한 밀봉을 달성하는 것을 못하게 함으로써, 잠재적으로 호흡기(10)의 유효성을 감소시킬 수 있다.
또한, 하나 이상의 실시예에서, 마스크 본체(12)는 코 클립(52)(도 1 및 도 2에 도시된 바와 같음)을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 코 클립(52)이 사용될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 코 클립(52)은 착용자의 코 위에서의 맞춤을 개선하는 데 도움을 주는 본질적으로 임의의 부가적인 부품일 수 있다. 착용자의 안면은 코 영역의 윤곽에서 주로 변화를 나타내기 때문에, 코 클립을 사용하여 이 위치에서의 적절한 맞춤을 성취하는 것을 더 양호하게 보조할 수 있다. 코 클립은 예를 들어 알루미늄과 같은 금속의 유연성 극연질(dead soft) 밴드를 포함할 수 있으며, 이는 착용자의 코 위에서 그리고 코가 볼과 만나는 곳에서 마스크를 원하는 맞춤 관계로 유지하도록 형상화될 수 있다. 코 클립은 그의 절첩된 또는 부분적으로 절첩된 상태에 있을 때 마스크 본체 상으로 투영된 평면으로부터 볼 때 형상이 선형일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 코 클립은 M자형 코 클립일 수 있으며, 이의 일례가 캐스티글리온(Castiglione)의 미국 특허 제5,558,089호 및 디자인 특허 제412,573호에 도시되어 있다. 다른 예시적인 코 클립이 다이가드(Daigard) 등의 미국 특허 제8,066,006호; 수에(Xue) 등의 미국 특허 제8,171,933호; 및 칼라투어(Kalatoor) 등의 미국 특허 공개 제2007-0068529A1호에 기술되어 있다.
코 클립(52)은 마스크 본체(12)의 코 영역(54)에 인접하게 배치될 수 있다. 코 클립(52)은 마스크 본체(12)의 최외측 표면(즉, 외부 표면(14)), 예를 들어 마스크 본체(12)의 여과 구조물의 외측 커버 웨브 상에 배치될 수 있다. 코 클립(52)은 임의의 적합한 기술 또는 기술의 조합을 사용하여 최외측 표면(14) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 코 클립 (52)은 예컨대 접착제 등을 사용하여 최외측 표면(14)에 부착될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 코 클립(52)은 외측 커버 웨브와 내부 층, 예를 들어 필터 매체(74) 사이에 배치될 수 있다. 코 클립 (52)은 임의의 적합한 기술 또는 기술의 조합을 사용하여, 예를 들어, 코 클립이 외측 커버 웨브와 여과 층 사이의 제자리에 고정되도록 코 클립에 인접한 패턴으로 외측 커버 웨브를 여과 층에 용접함으로써, 외측 커버 웨브와 여과 층 사이에 배치될 수 있다.
또한, 하나 이상의 실시예에서, 마스크 본체(12)의 일부분(도시되지 않음)이 마스크 본체의 코 영역(54)에서 절첩되어, 중심선(50)과 교차하는 절첩부를 형성할 수 있다. 절첩된 마스크 본체(12)의 부분은 마스크 본체(12)의 내부 표면(16)에 부착될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 마스크 본체(12)의 일부분은 마스크 본체(12)의 외부 표면(14) 상에 절첩될 수 있다. 절첩된 마스크 본체의 일부분은 임의의 적합한 기술 또는 기술의 조합을 사용하여, 예를 들어, 용접, 접착, 체결 등을 사용하여 마스크 본체(12)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 절첩된 부분의 에지는 예를 들어 에지를 마스크 본체에 용접함으로써 마스크 본체(12)에 부착될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 절첩된 부분은 예를 들어 에이츠만 등의 미국 특허 공개 제2011/0315144호에 기술된 바와 같이 코 클립(52)과 착용자의 안면 사이에 쿠션(cushion)을 제공할 수 있다. 절첩된 부분은 코 폼 대신에 또는 그에 더하여 사용될 수 있고, 코 위에 꼭 맞는 맞춤을 제공하면서 착용자에게 추가의 편안함을 제공할 수 있다.
본 명세서에 기술된 호흡기의 다양한 실시예는 임의의 적합한 기술 또는 기술의 조합을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 브라이언트(Bryant) 등의 미국 특허 제6,148, 817호; 보스톡 등의 미국 특허 제6,722,366호; 첸 등의 미국 특허 제6,394,090호; 및 앙가드지반트 등의 미국 특허 공개 제2008/0011303호를 참조한다. 하나 이상의 실시예에서, 공정은 연속적일 수 있는데, 즉 공정의 완료 전에 라인으로부터 호흡기를 제거할 필요 없이 호흡기가 제조 라인을 따라 제조될 수 있다. 방법이 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같은 호흡기(10)를 참고로 기술되지만, 그 방법은 임의의 편평 절첩식 호흡기를 제조하는 데 사용될 수 있다.
호흡기(10)는 단 하나의 단편(piece)로부터 형성될 수 있지만, 다수의 단편들이 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합, 예를 들어 (예컨대, 플런지 용접(plunge welding)에 의한) 배치 공정(batch process) 또는 연속 공정(예컨대, 회전 용접(rotary welding))을 사용하여 서로 부착될 수 있다. 어느 공정이든, 필터 매체(74)가 형성된 다음에 필터 매체 블랭크(blank)를 형성하도록 절단될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체 블랭크가 이어서 내측 커버 웨브(70)에 부착될 수 있다. 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합이 필터 매체 블랭크를 절단하고 이를 내측 커버 웨브(70)에 부착하기 위해 사용될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체 블랭크는 외측 커버 웨브가 내측 커버 웨브에 부착될 때 밀봉 영역(18)이 형성될 수 있도록 필터 매체 블랭크와 내측 커버 웨브(70)가 부착될 때 필터 매체 블랭크의 에지와 내측 커버 웨브(70)의 에지 사이에 경계 영역이 존재하도록 형성될 수 있다. 외측 커버 웨브(72)가 내측 커버 웨브(70)에 부착되어 마스크 본체 블랭크를 형성할 수 있다. 이러한 블랭크가 외측 형성 에지를 형성하도록 트리밍(trimming)될 수 있다. (열을 가하거나 가하지 않고서) 에지를 형성하기 위한 초음파 용접, 스티칭(stitching), 및 압력의 인가와 같은 다른 기술이 에지를 형성하기 위해 채용될 수 있다.
폼 부분이 선택적으로 내측 커버 웨브(70)와 필터 매체(74) 사이에 위치될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 폼 부분 및/또는 코 클립(52)은 내측 커버 웨브(70) 또는 외측 커버 웨브(72)의 외측 표면 상에 위치될 수 있다. 보강재(reinforcing material)가 선택적으로 필터 매체(74) 상의 중심에 근접하게 위치된다. 코 클립(52)은 선택적으로 코 클립 적용 스테이션에서 보강재에 근접하게 필터 매체(74)의 하나의 에지를 따라 위치된다. 하나 이상의 실시예에서, 코 클립(52)은 상부 주연부 세그먼트에 인접하게 외측 커버 웨브(72) 또는 필터 매체(74) 상에 배치된다. 필터 매체(74), 보강재 및 코 클립(52)은 외측 커버 웨브(72)에 의해 덮여 웨브 조립체를 형성한다. 웨브 조립체는 표면력, 정전기력, 열 접합 또는 접착제에 의해 함께 유지될 수 있다.
호기 밸브가 선택적으로 밸빙 스테이션(valving station)에서 웨브 조립체 내로 삽입된다. 밸빙 스테이션은 웨브 조립체의 중심에 근접한 구멍을 형성할 수 있다. 구멍의 에지는 밀봉되어 밀봉 영역(58)을 형성할 수 있다. 밸브 (736)는 용접, 접착제, 가압 끼워맞춤(pressure fit), 클램핑, 스냅(snap) 조립 또는 일부 다른 적합한 수단에 의해 구멍에 보유될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 내측 커버 웨브(70)가 외측 커버 웨브(72)에 부착되어, 마스크 본체(12)의 주연부를 형성하는 밀봉 영역(18)을 형성한다. 필터 매체(74)가 내측 커버 웨브(70)와 외측 커버 웨브(72) 사이에 배치되어 마스크 본체(12)를 제공한다. 하나 이상의 실시예에서, 필터 매체(74)는 밀봉 영역(18)의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는다. 마스크 본체(12)는 안면 맞춤 스테이션에서 주연부(예컨대, 호흡기(10)의 주연부(17))를 따라 트리밍될 수 있다. 다른 용접부 또는 접합선, 예컨대 제1 경계선(26, 36), 제2 경계선(28, 38), 추가의 용접선(80, 82), 및 절첩된 마스크 본체(12)의 부분을 용접함으로써 형성되는 용접부가 안면 맞춤 스테이션에서 형성될 수 있다. 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합이 이들 및 다른 용접부를 마스크 본체(12) 상에 형성하기 위해 사용될 수 있다.
헤드밴드의 이어 루프(62)를 형성하는 스트랩 재료가 마스크 본체(12) 상에 위치되고 부착 위치(64)에서 마스크 본체(12)에 부착될 수 있다.
절첩 스테이션에서, 마스크 본체(12)가 수직 절첩선(50)(도 1에 도시된 바와 같음)을 따라 절첩되고, 내측 커버 웨브(70)와 외측 커버 웨브(72)를 부착함으로써 우측 및 좌측 상부 패널(20, 30)들이 연결되어 제2 밀봉 영역(42)을 형성한다. 또한, 하나 이상의 실시예에서, 내측 커버 웨브(70)와 외측 커버 웨브(72)를 부착함으로써 우측 및 좌측 중심 패널(22, 32)들이 연결되어 제3 밀봉 영역(44)을 형성할 수 있다. 제2 및 제3 밀봉 영역(42, 44)들은 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 우측 부분(2)의 중심 패널(22) 내의 내측 커버 웨브(70), 필터 매체(74) 및 외측 커버 웨브(72)는 절첩 스테이션 또는 추가 용접 스테이션에서 용접선(48)에 의해 좌측 부분(4)의 중심 패널(32) 내의 내측 커버 웨브, 필터 매체 및 외측 커버 웨브에 연결될 수 있다. 용접선(48)은 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 하나 이상의 실시예에서, 우측 부분(2)의 상부 패널(20) 내의 내측 커버 웨브(70), 필터 매체(74) 및 외측 커버 웨브(72)는 절첩 스테이션 또는 추가 용접 스테이션에서 용접선(46)에 의해 좌측 부분(4)의 상부 패널(30) 내의 내측 커버 웨브, 필터 매체 및 외측 커버 웨브에 연결될 수 있다. 용접선(46)은 임의의 적합한 기술 또는 기술들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다.
본 명세서에 인용된 모든 참고 문헌 및 간행물은, 이들이 본 발명과 직접적으로 모순될 수 있는 경우를 제외하고는, 명백히 본 발명에 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 본 발명의 예시적인 실시예가 논의되며, 본 발명의 범주 내의 가능한 변형에 대해 언급이 되었다. 본 발명에 있어서의 이들 및 다른 변형 및 변경이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이고, 본 발명은 본 명세서에 기재된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 그런 이유로, 본 발명은 이하에 제공되는 청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (20)

  1. 마스크 본체를 포함하는 안면부 여과식 호흡기(filtering face-piece respirator)로서,
    상기 마스크 본체는,
    내측 커버 웨브(cover web);
    외측 커버 웨브;
    상기 마스크 본체의 필터 영역에서 상기 내측 커버 웨브와 상기 외측 커버 웨브 사이에 배치되는 필터 매체; 및
    상기 마스크 본체의 주연부의 적어도 일부분을 형성하는 밀봉 영역을 포함하고,
    상기 내측 커버 웨브는 상기 밀봉 영역에서 상기 외측 커버 웨브에 부착되고, 또한 상기 필터 매체는 상기 밀봉 영역의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는, 안면부 여과식 호흡기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마스크 본체에 부착되는 하니스(harness)를 추가로 포함하는 안면부 여과식 호흡기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마스크 본체는 중심선의 각각의 측부 상에 우측 부분 및 좌측 부분을 추가로 포함하고, 상기 우측 부분 및 상기 좌측 부분은 상기 마스크 본체의 주연부에 의해 경계가 이루어지는, 안면부 여과식 호흡기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 마스크 본체의 우측 부분 및 좌측 부분 각각은 상부 패널, 중심 패널, 및 하부 패널을 포함하고, 상기 상부 패널 및 상기 중심 패널은 제1 경계선에 의해 분리되어 있고, 또한 상기 중심 패널 및 상기 하부 패널은 제2 경계선에 의해 분리되어 있는, 안면부 여과식 호흡기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 경계선 및 상기 제2 경계선 각각은 용접선을 포함하는, 안면부 여과식 호흡기.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 우측 부분의 하부 패널 및 상기 좌측 부분의 하부 패널은 수직 절첩부를 통해 연결되는, 안면부 여과식 호흡기.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 우측 부분의 상부 패널 및 상기 좌측 부분의 상부 패널은 제2 밀봉 영역을 통해 연결되고, 상기 필터 매체는 상기 제2 밀봉 영역의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는, 안면부 여과식 호흡기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 우측 부분의 중심 패널과 상기 좌측 부분의 중심 패널은 제3 밀봉 영역을 통해 연결되고, 상기 필터 매체는 상기 제3 밀봉 영역의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는, 안면부 여과식 호흡기.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 우측 부분의 중심 패널 내의 상기 내측 커버 웨브, 상기 필터 매체 및 상기 외측 커버 웨브는 상기 제3 밀봉 영역에 인접한 용접선에 의해 상기 좌측 부분의 중심 패널 내의 상기 내측 커버 웨브, 상기 필터 매체 및 상기 외측 커버 웨브에 연결되는, 안면부 여과식 호흡기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 우측 부분의 상부 패널 내의 상기 내측 커버 웨브, 상기 필터 매체 및 상기 외측 커버 웨브는 상기 제2 밀봉 영역에 인접한 용접선에 의해 상기 좌측 부분의 상부 패널 내의 상기 내측 커버 웨브, 상기 필터 매체 및 상기 외측 커버 웨브에 연결되는, 안면부 여과식 호흡기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 매체는 탄소 층을 포함하는, 안면부 여과식 호흡기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 탄소 층은 부직 웨브(nonwoven web) 및 상기 웨브에 얽힌 탄소 입자들을 포함하는, 안면부 여과식 호흡기.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 필터 매체는 블로운 미세섬유(blown microfiber) 웨브 층을 추가로 포함하는, 안면부 여과식 호흡기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 매체는 상기 밀봉 영역에 인접한 용접선을 따라 상기 내측 커버 웨브에 부착되는, 안면부 여과식 호흡기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크 본체는 컵형 형상으로 성형되는, 안면부 여과식 호흡기.
  16. 마스크 본체를 포함하는 안면부 여과식 호흡기로서,
    상기 마스크 본체는,
    내측 커버 웨브;
    외측 커버 웨브; 및
    상기 마스크 본체의 에지까지 연장되지 않도록 상기 내측 커버 웨브와 상기 외측 커버 웨브 사이에 봉입되는 필터 매체를 포함하는, 안면부 여과식 호흡기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 필터 매체는 상기 내측 커버 웨브 및 상기 외측 커버 웨브 중 적어도 하나에 부착되는, 안면부 여과식 호흡기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 내측 커버 웨브는 상기 마스크 본체의 에지를 따라 상기 외측 커버 웨브에 부착되는, 안면부 여과식 호흡기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 필터 매체는 부직 웨브 및 상기 부직 웨브에 얽힌 탄소 입자들을 포함하는 탄소 층을 포함하는, 안면부 여과식 호흡기.
  20. 마스크 본체를 포함하는 안면부 여과식 호흡기의 형성 방법으로서,
    필터 매체를 형성하는 단계;
    상기 필터 매체를 내측 커버 웨브에 부착하는 단계; 및
    상기 마스크 본체의 주연부를 형성하는 밀봉 영역을 형성하도록 상기 내측 커버 웨브를 외측 커버 웨브에 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 필터 매체는 상기 내측 커버 웨브와 상기 외측 커버 웨브 사이에 배치되고, 또한 상기 필터 매체는 상기 밀봉 영역의 적어도 일부분 내로 연장되지 않는, 안면부 여과식 호흡기의 형성 방법.
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