KR101716495B1 - 마스크 상단 섹션의 대향 측면 상에 오목부를 갖는 유지보수 불필요 호흡기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크 하니스 및 마스크 본체(11)를 포함하는 유지보수 불필요 호흡기(10)에 관한 것이다. 마스크 본체(11)는 적어도 하나의 필터 매체 층(56)을 구비하고, 상부 세그먼트(34)를 포함하는 주연부(32)를 구비한다. 상부 세그먼트(34)는 마스크 본체를 평면도로 보았을 때 중심 평면(40)의 제1 및 제2 측면 상에 각각 위치되는 제1 및 제2 오목 세그먼트(36, 38)를 포함한다. 이러한 구성의 유지보수 불필요 호흡기(10)는 착용이 편안하고, 다양한 보안경류와의 양립성을 개선할 수 있음과 동시에, 착용자의 안면, 특히 착용자의 눈 각각의 아래에 대한 밀착 착용을 제공할 수 있다.

마스크, 하니스, 유지보수, 호흡기, 필터, 안경

Description

마스크 상단 섹션의 대향 측면 상에 오목부를 갖는 유지보수 불필요 호흡기{MAINTENANCE-FREE RESPIRATOR THAT HAS CONCAVE PORTIONS ON OPPOSING SIDES OF MASK TOP SECTION}

본 발명은 마스크 본체의 상단 섹션 상에 위치되는 제1 및 제2 오목 세그먼트를 포함하는 주연부를 갖는 유지보수 불필요(maintenance-free) 호흡기에 관한 것이다. 오목 세그먼트는 마스크 본체를 양분하는 중심 평면의 대향 측면 상에 배치된다.

유지보수 불필요 호흡기(때때로, 필터식 안면 마스크 또는 필터식 안면 피스 로 언급됨)는 2가지 통상적인 목적, 즉 (1) 불순물 또는 오염물이 착용자의 호흡 경로로 진입하는 것을 방지하고, (2) 다른 사람 또는 물건이 착용자가 내쉬는 병원균 및 다른 오염물에 노출되는 것을 방지하기 위해, 사람의 호흡 경로에 걸쳐 착용된다. 첫 번째 상황에서, 유지보수 불필요 호흡기는, 예를 들어 자동차 정비소에서, 공기가 착용자에게 유해할 수 있는 입자를 함유하는 환경에서 착용된다. 두 번째 상황에서, 호흡기는 예를 들어 수술실 또는 청정실 내에서와 같이 다른 사람 또는 물건에 대한 오염의 위험이 있는 환경에서 착용된다.

고무 또는 탄성중합체 마스크 본체 및 부착 가능한 필터 카트리지 또는 삽입 성형된 필터 요소(예를 들어, 브라운(Braud)의 미국 특허 제4,790,306호 참조)를 사용하는 호흡기와 달리, 유지보수 불필요 호흡기는 마스크 본체 내에 통합된 필터 매체를 구비하여 필터 카트리지를 설치 또는 교체할 필요가 없다. 이처럼, 유지보수 불필요 호흡기는 상대적으로 경량이며 사용이 용이하다.

전술한 목적 중 어느 하나를 달성하기 위해, 유지보수 불필요 호흡기는 편안해야 하며 착용자의 안면에 위치될 때 밀착 착용(snug fit)을 유지할 수 있어야 한다. 공지된 유지보수 불필요 호흡기는 대부분 볼과 턱 위에 걸쳐 사람의 안면의 윤곽에 일치될 수 있다. 그러나, 코 영역에서는 복잡한 윤곽 변화가 있어, 이는 밀착 착용이, 특히 착용자의 코 위와 양쪽 눈 아래에 걸쳐서, 달성되는 것을 더 어렵게 한다. 착용자의 안면의 이러한 부분에서 밀착 착용이 이루어지지 못하면, 공기가 필터 매체를 통과하지 않고서 호흡기 내부로 들어오거나 호흡기 내부를 빠져나갈 수 있다. 이러한 일이 발생되면, 오염물이 착용자의 호흡 경로로 될 수 있는 한 진입하거나, 다른 사람이나 물건이 착용자가 내쉬는 오염물에 노출될 수 있다. 또한, 착용자의 안경류가 흐리게 될 수 있으며, 이는 당연히 착용자의 시계를 더 악화시키고 사용자 및 다른 이들에게 위험한 상태를 발생시킨다.

종종, 유지보수 불필요 호흡기 사용자는 또한 보안경류를 착용할 필요가 있다. 보안경류와 함께 호흡기를 착용할 때, 때때로 이들 2개의 개인 안전 물품들 사이에 충돌이 있을 수 있다. 호흡기는, 예를 들어 안경류가 착용자의 안면에 적절히 놓이는 것을 방해할 수 있다.

코 클립이 착용자의 코 위에 걸쳐 밀착 착용을 달성하기 위해 호흡기에 통상 사용된다. 종래의 코 클립은 가단성의 선형 알루미늄 스트립을 사용하였다(예를 들어, 미국 특허 제5,307,796호, 제4,600,002호, 제3,603,315호 참조, 또한 영국 특허 출원 제GB 2,103,491A호 참조). 보다 최근의 생산품은 코 영역에서의 착용을 개선하기 위해 "M"자 형상의 가단성 금속의 밴드(카스티글리원(Castiglione)의 미국 특허 제5,558,089호 및 Des. 412,573호 참조), 또는 탄성 부하식 변형 가능한 플라스틱(미국 특허 공개 제2007/0044803A1호 및 미국 특허 출원 제11/236,283호 참조)을 사용하였다. 또한, 착용자의 편안함과 착용감을 개선하기 위해 마스크의 상단 섹션 상에 코 발포체(nose foam)가 사용되었다(미국 특허 출원 제11/553,082호 및 제11/459,949호 참조).

비록 코 클립 및 코 발포체가 편안함을 개선하고 착용자의 코에 걸친 밀착 착용을 제공하는데 일조하긴 하지만, 그럼에도 착용자의 눈 각각의 아래 영역에서의 편안함 및 착용감에 있어서의 개선의 여지는 있을 수 있다. 편안함 및 착용감에 대한 이러한 개선이 마스크 본체의 구조를 변경함으로써 달성될 수 있다면, 호흡기 착용자는 오염된 환경에 있을 때, 마스크를 안면에서 제거하지 않으려 할 것이다. 착용 개선 역시 유지보수 불필요 호흡기와 보안경류 사이의 충돌을 완화하는데 일조할 수 있다.

발명의 개요

본 발명은 착용자의 코와 눈에 걸친 밀착 착용을 달성하면서도, 유지보수 불필요 호흡기와 보안경류 사이의 양립성을 개선하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 유지보수 불필요 호흡기는 적어도 하나의 필터 매체 층을 포함하는 마스크 본체를 포함한다. 마스크 본체는 마스크 본체를 평면도로 보았을 때 중심 평면의 제1 및 제2 측면 상에 각각 위치되는 제1 및 제2 오목 세그먼트를 구비하는 상부 세그먼트를 포함하는 주연부를 또한 구비한다. 하니스가 마스크 본체에 고정되어 착용자의 안면 상에 지지될 수 있다.

본 발명은 마스크 본체가 주연부의 상부 세그먼트를 따라 조각된다는 점에서 종래의 호흡기와 상이하다. 마스크 본체는 마스크의 평면도를 양분하는 중심 평면의 대향 측면 상에 배치되는 제1 및 제2 오목 세그먼트를 포함한다. 오목 세그먼트는 마스크 본체의 상단으로 투사된 평면을 통해 보았을 때 마스크 본체 주연부가 따라가는 경로 측면에서 "오목부" 또는 "절결부"와 닮았다(도 5a 참조). 종래의 유지보수 불필요 호흡기에 있어서, 주연부는 주로 이러한 평면을 통해서 볼 때 대체로 직선만을 나타내거나 가능한 경우 일정한 원호를 나타냈다. 코 영역 위와 눈 아래에 걸쳐서 마스크 본체를 재구성함으로써, 본 발명자는 우수하고 편안한 밀착 착용이 달성될 수 있으면서 또한 착용자의 안경류의 김 서림을 방지하고 유지보수 불필요 호흡기와 보안경류 사이의 양립성을 개선한다는 것을 발견하였다.

용어

본 명세서에 사용된 바와 같이, 다음의 용어들은 이하에서 기술되는 바와 같이 정의된다.

"중심 평면"은 마스크의 가로방향 치수에 대해 수직 또는 직교하여 마스크를 양분하는 평면을 의미한다.

"청정 공기"는 오염물을 제거하기 위해 여과된 다량의 대기 중의 주위 공기를 의미한다.

"포함하다 (또는 포함하는)"은 특허 용어에서 표준인 것과 같은 그의 정의를 의미하는데, "포함하다", "갖는", 또는 "함유하는"과 대체로 동의어인 개방형 용어이다. "포함하다", "구비하다", "갖는", "함유하는" 및 이의 변형이 일반적으로 사용되는 개방형 용어이지만, 본 발명은 또한 유지보수 불필요 호흡기의 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 설명될 수도 있다.

"오목한"은 주연부 세그먼트의 경로에 대해 접하는 선이, "y" 방향으로 좌측에서 우측으로 주연부 경로를 따라 이동할 때, 그 기울기가 감소하다가 증가하는 것을 의미한다(도 5a).

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

"가로방향 치수(crosswise dimension)"는 호흡기가 착용된 때 착용자의 코를 가로질러 연장되는 치수이며, 이는 마스크 본체의 "길이 방향" 치수(도 5a에서 "y" 방향으로 표시)와 같은 의미이다.

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

"필터" 또는 "여과층"은 하나 이상의 재료 층을 의미하며, 층(들)은 그를 통과하는 공기 스트림으로부터 (입자와 같은) 오염물을 주로 제거하기 위하여 구성된 다.

"필터 매체"는 그를 통과하는 공기로부터 오염물을 제거하도록 설계된 공기 투과성 구조물을 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.

"경계선"은 절첩부, 시임(seam), 용접선, 접합선, 봉제선, 힌지선 및/또는 이들의 임의의 조합을 의미한다.

"유지보수 불필요"는 마스크 본체 자체가 그를 통과하는 공기를 여과하도록 설계되어, 이러한 목적을 달성하기 위해 마스크 본체에 부착되거나 그에 성형되는 별도의 식별 가능한 필터 카트리지 또는 삽입 성형된 필터 요소가 존재하지 않는 것을 의미한다.

"마스크 본체"는 적어도 사람의 코와 입 위에 걸쳐 착용될 수 있으며 외부 기체 공간으로부터 분리된 내부 기체 공간을 형성하는 데 도움을 주는 공기 투과성 구조물을 의미한다.

"성형된"은 성형되는 요소(예를 들어, 형상화 층)가 열 및/또는 압력에 노출된 후에 미리 한정된 형태를 취하도록 하는 것을 의미한다.

"코 클립"은 적어도 착용자의 코 주위에서 밀봉을 개선하기 위해 마스크 본체 상에 사용하도록 구성된 장치로서, 코 발포체와는 상이한 기계적 장치를 의미한다.

"코 발포체"는 사람이 호흡기를 착용하고 있을 때 코 위에 걸쳐서 착용자의 편안함 및/또는 착용감을 개선하기 위해 마스크 본체의 내부에 배치되도록 구성된 발포체 유형의 재료를 의미한다.

"코 영역"은 호흡기를 착용할 때 사람의 코 위에 걸쳐 존재하는 부분을 의미한다.

"주연부"는 사람이 호흡기를 착용할 때 착용자의 안면에 근접하여 배치될 마스크 본체의 외측 에지를 의미한다.

"호흡기"는 착용자의 호흡 계통으로 공기가 진입하기 전에 공기를 여과하기 위해 사람이 착용하는 기구를 의미한다.

"형상화 층"은 정상적인 취급에서 원하는 형상(및 형상화 층에 의해 지지되는 다른 층의 형상)을 유지하기에 충분한 구조적 보전성을 갖는 층을 의미한다.

"상단 섹션"은, 마스크 본체의 상측 반부 상에 위치되고 호흡기가 착용될 때, 코 위와 눈 아래에 걸쳐 연장될 부분을 의미한다.

"평면도"는 (도 5a에 도시된 바와 같이) 평면 상으로 투사될 때 마스크 본체의 주연부 또는 후방이 페이지의 상단을 향해 위치되고 전방이 바닥을 향하는 도면을 의미한다.

"상부 세그먼트"는 호흡기를 착용할 때 코 영역 위와 착용자의 눈 아래에 걸쳐 연장되는 주연부의 부분을 의미한다.

"변형된 코 클립에 조금도 강제로 정합되지 않고"는 마스크가 코 클립 변형을 통해 변형되거나 형상화되지 않고 본래의 형상을 갖는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 예시적인 호흡기(10)의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 호흡기(10)의 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 호흡기 마스크 본체(11)의 배면도.

도 4는 본 발명에 따른 호흡기(10)의 우측면도.

도 5a는 본 발명에 따른 마스크 본체(11)의 평면도.

도 5b는 도 5a에 도시된 제1 오목 세그먼트(36) 평면도의 확대도.

도 6은 절첩 상태의 마스크 본체(11)의 배면도.

도 7은 도 6의 선(7-7)을 따라 취해진 마스크 본체(11)의 단면도.

도 8a 및 도 8b는 각각 중심 및 상단 패널의 확대 단면도.

본 발명의 실시에 있어서, 상단 섹션에서의 개선된 편안함과 착용감에 대한 필요성을 다루는 신규한 유지보수 불필요 호흡기 마스크가 제공된다. 그렇게 할 때, 본 발명의 호흡기에는 제1 및 제2 오목 세그먼트를 포함하는 상부 세그먼트를 포함하는 주연부가 주어진다. 이들 오목 세그먼트는 마스크 본체를 평면도로 볼 때 양분하는 중심 평면의 제1 및 제2 측면 상에 각각 위치된다. 제1 및 제2 오목 세그먼트는 쓰리엠 브랜드 9000 시리즈(3M Brand 9000 Series)의 평탄 절첩식 마스크와 같은 종래의 공지된 마스크의 구성에서 절결부(cut-out) 로서 제공될 수 있다.

도 1 내지 도 5는 상단 섹션 또는 상단 패널(12), 중심 패널(14) 및 하단 패널(16)을 갖는 마스크 본체(11)를 포함하는 신규한 평탄 절첩식 유지보수 불필요 호흡기 마스크(10)의 일 예를 도시한다. 패널(12, 14, 16)은 개방 상태, 즉 호흡기(10)를 사람이 착용할 준비가 된 상태로 도시된다. 중심 패널(14)은 제1 및 제2 경계선(18, 20)에 의해 상단 패널(12) 및 하단 패널(16)로부터 분리된다. 상단 및 하단 패널(12, 16) 각각은 마스크가 보관될 때 중심 패널(14)의 배면을 향해 내측으로 절첩될 수 있으며(도 6 내지 도 7) 착용자의 안면에 위치되도록 외측으로 개방될 수 있다(도 1 내지 도 5). 마스크 본체(11)가 개방 형태로부터 폐쇄 형태로 또는 그 반대로 취해질 때, 상단 및 하단 패널(12, 16)은 각각 제1 및 제2 경계선(18, 20)을 중심으로 회전한다. 이러한 점에서, 제1 및 제2 경계선(18, 20)은 각각 상단 및 하단 패널(12, 16)에 대한 제1 및 제2 힌지 또는 축으로서 작용한다. 호흡기(10)에는 또한 스트랩 또는 탄성 밴드(26)를 포함할 수 있는 하니스의 고정을 위한 영역을 제공하는 제1 및 제2 플랜지 또는 탭(22, 24)이 구비될 수 있다. 헨더슨(Henderson) 등의 미국 특허 D449,377호는 스트랩 고정 영역으로서 사용될 수 있는 탭에 대한 일 예를 도시한다. 스트랩 또는 밴드(26)는 착용자의 안면에 마스크 본체(11)를 유지하기 위해 플랜지(22, 24) 각각에서 마스크 본체(11)에 스테이플링(stapling), 접착, 용접되거나 또는 달리 고정될 수 있다. 초음파 용접을 이용하여 마스크 본체에 하니스를 체결하는데 사용될 수 있는 압축 요소의 일 예가 카스티글리원의 미국 특허 제6,729,332호 및 제6,705,317호에서 설명된다. 밴드는 또한 별도의 부착 요소를 사용하지 않고서 마스크 본체에 직접 용접될 수도 있다(휴(Xue) 등의 미국 특허 제6,332,465호 참조). 가능하게 사용될 수 있는 다른 하니스의 예들이 브로스트롬(Brostrom) 등의 미국 특허 제5,394,568호 및 세팔라(Seppala) 등의 제5,237,986호 및 브로스트롬 등의 유럽 특허 EP 608684A호에서 설명된다. 상단 패널(12)은 알루미늄과 같은 금속의 가단성 스트립으로 제조되는 코 클립(28)을 포함할 수 있으며, 금속 스트립은 호흡기를 코 영역의 착용자 안면의 형태에 맞도록 손가락의 힘만으로 정합될 수 있다. 적합한 코 클립은 배경기술 부분에 전술되어 있다. 코 클립은 마스크 외부 또는 내부에 배치될 수 있거나, 마스크 본체를 포함하는 여러 층 사이에 배치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 호흡기(10)는 상단 패널(12)의 마스크 본체 주연부(32)를 따라 내향 배치되는 코 발포체(30)를 또한 포함할 수 있다. 적합한 코 발포체의 예는 또한 본 명세서의 배경기술 부분에 전술되어 있다. 코 발포체는 마스크 본체의 전체 내부 주연부 둘레에 연장될 수 있으며 마스크 착용 시 착용자의 안면과 접촉하는 감온변색 착용 표시 재료(thermochromic fit-indicating material)를 포함할 수 있다. 안면 접촉으로 인한 열은 감온변색 재료가 변색을 일으켜 착용자로 하여금 적합한 착용이 이루어졌는지를 판단할 수 있도록 한다(스프링게트(Springett) 등의 미국 특허 제5,617,749호 참조). 마스크 본체(11)는 또한 본래 구조가 상단 섹션에서 변형되어 마스크 본체의 그 부분에서 압력 강하를 증가시켜 안경류에 김서림이 발생하지 않을 것이다(본 명세서와 동일자로 출원된 발명의 명칭이 유지보수 불필요 김서림 방지 호흡기(Maintenance-Free Anti-Fog Respirator)인 공계류 중인 미국 특허 출원 제11/743,716호 참조).

도 5a 및 도 5b는 마스크 본체 주연부(32)가 상부 세그먼트(34)를 갖고, 상부 세그먼트는 호흡기의 평면도 상에 투사된 평면을 통해 마스크 본체(11)를 관측할 때 중심 평면(40)의 제1 및 제2 측면 상에 각각 위치되는 제1 및 제2 오목 세그먼트(36, 38)를 포함한다. 코 클립(28) 및 주연부의 상부 세그먼트(34)의 길이를 나타내는 화살표 선은 마스크 본체(11)의 가로방향 치수로 연장된다. 마스크 본체 주연부(32)는 콧등 위를 걸쳐, 볼 주위를 가로지르고, 턱 아래에서 착용자의 안면과 접촉하도록 형상화된다. 마스크 본체(11)는 착용자의 코와 입 주위에서 폐쇄 공간을 형성하고, 착용자의 안면과 이격되어 존재하는 곡선형 돌출 형상을 취할 수 있다. 다른 마스크 본체 형상의 예들이 크론저(Kronzer) 등의 미국 특허 제7,131,442호, 앙가드지반트(Angadjivand) 등의 제6,923,182호, 첸(Chen) 등의 제6,394,090호(및 첸의 제D448,472호 및 제D443,927호), 보스톡(Bostock) 등의 제6,722,366호, 바우워스(Bowers)의 제RE37,974호, 자푼티치(Japuntich)의 제4,827,924호 및 스코브(Skov)의 제4,850,347호에 도시된다. 중심 평면(40)은 평면(40)의 각 측면 상에 대칭이 대체로 구비되도록 마스크(11)의 코 영역(41)을 양분한다. 마스크 본체(11)의 좌측에서 우측까지 y 방향으로 주연부 선(32)의 상부 세그먼트(34)를 따른 이동 시, 주연부의 상부 세그먼트에 접하는 선은 제1 오목 세그먼트(36)의 개시부에서 선행 접선에 대해 상대적으로 기울기가 감소하며, 그 후 주연부의 상부 세그먼트를 따라 코 영역(41)을 향해 이동하는 선행 접선에 대해 상대적으로 기울기가 증가하기 시작한다. 평면(40)으로 언급된 마스크의 중간부에서, 주연부(32)의 접선은 y 축선에 대해 중립 또는 평행하다. 중심 평면(40)의 다른 측면 상에서, 주연부의 상부 세그먼트(34)에 접하는 선은 기울기가 감소하고, 그 후에 상부 세그먼트(34)를 따라 우측 단부를 향해 이동하는 선행 접선에 대해 상대적으로 다시 증가한다. 각각의 오목 세그먼트(36, 38)에서, 주연부의 상부 세그먼트에 접하는 선의 기울기는 음의 기울기 및 양의 기울기 모두를 포함하지만 반드시 그럴 필요는 없다. 제1 오목 세그먼트(36)에서, 주연부에 대한 접선의 기울기는 ( y 방향으로 이동시) 양으로 되기 이전에 약간 음일 수 있다. 제2 오목 세그먼트(38)에서, 주연부(32)의 상부 세그먼트(34)에 접하는 선의 기울기는 ( y 방향으로 주연부를 따라 이동 시) 약간의 양으로 되기 이전에 음일 수 있다.

지점(42)에서의 상부 세그먼트(34)의 주연부(32)에서 시작하여 대향 단부 지점(44)까지, 5개의 변곡점이 있다. 제1 변곡점(46)은 주연부(32)에 접하는 선의 기울기가 감소하기 시작하는 부분에 위치되며; 제2 변곡점(48)은 접선의 기울기가 다시 증가하기 시작하는 곳에 생성되고; 제3 변곡점(49)은 대략적으로 평면(40)이 마스크 본체를 양분하는 곳에 위치되며; 제4 변곡점(50)은 접선의 기울기가 다시 증가하기 시작하는 곳에 생성되고; 제5 변곡점(52)은 접선의 기울기가 다시 감소하기 시작하는 곳에 생성된다. 마스크 본체(11)는 변형된 코 클립으로부터 조금도 강제로 정합되지 않고 주연부의 상부 세그먼트(34)를 따라 조각된 형태를 나타낼 수 있다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 각각의 오목 세그먼트(36)(38)는 각각의 변곡점(46)(52)과 중심 평면(40) 사이에서 연장되는 시위선(chord line)(Lc)을 갖는다. 시위선(Lc)은 약 3 내지 7 센티미터(㎝), 바람직하게는 약 4 내지 6 ㎝, 더욱 바람직하게는 약 5 ㎝인 길이를 갖는다. 제1 및 제2 세그먼트(36)(38)의 주연부(32)의 경로 길이(Lp)는 전형적으로 시위선(Lc)보다 약 0.5 내지 5 밀리미터(㎜) 크며, 전형적으로 Lc보다 약 1 내지 3 ㎜ 크다.

오목 세그먼트(36, 38) 각각의 깊이(d)는 약 2 내지 11 밀리미터, 더욱 전형적으로는 약 4 내지 9 ㎜, 더 더욱 전형적으로는 약 5 내지 7 ㎜이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 마스크 본체(11)는 보관을 위해 평탄하게 절첩될 수 있다. 절첩된 상태로 위치될 때, 상단 및 하단 패널(12, 16)은 중심 패널(14)의 후방 표면(53)을 향해 내향 절첩될 수 있다. 전형적으로, 하단 패널(16)은 상단 패널(12)에 앞서 내향 절첩된다. 하부 패널(16)은 도 7에 도시된 바와 같이 자체에 다시 절첩되어, 마스크 본체를 그의 절첩 상태로부터 개방할 때, 더욱 용이하게 파지될 수 있다. 각각의 패널은 추가적인 절첩부, 시임, 주름부, 리브 등을 추가로 포함할 수 있어 마스크에 구조물 및/또는 특유의 외관을 제공하는데 일조할 수 있다. 마스크 본체(11)를 그의 절첩 상태에서부터 그의 개방된 사용 준비 상태로 개방하는 것을 돕기 위해 하나 이상의 탭이 주연부(32)를 따라 포함될 수 있다(본 명세서와 동일자로 출원된 발명의 명칭이 파지 가능한 탭을 포함하는 유지보수 불필요 평탄 절첩식 호흡기(Maintenance-Free Flat-Fold Respirator That Includes A Graspable Tab)인 미국 특허 출원 제11/743,723호 참조).

도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 마스크 본체는 복수의 층을 포함할 수 있다. 이들 층은 내부 및 외부 커버 웨브(54), 여과층(56), 강화층(58) 및 외부 커버 웨브(60)를 포함할 수 있다. 평탄 절첩식 구성의 유지보수 불필요 호흡기는 보스톡 등의 미국 특허 제6,123,077호, 제6,484,722호, 제6,536,434호, 제6,568,392호, 제6,715,489호, 제6,722,366호, 제6,886,563호, 제7,069,930호 및 미국 특허 공개 US2006/0180152A1호 및 EP0814871B1에 설명된 공정을 따라 제조될 수 있다.

마스크 본체가 착용을 위해 그의 요구되는 컵 형상 형태로 성형되는 경우 마스크 본체는 형상화 층(shaping layer)을 포함할 수 있다. 마스크 본체를 포함하는 층은 접착제 접합 및 초음파 용접을 포함하는 다양한 기술을 이용하여 주연부에서 함께 결합될 수 있다. 적합한 접합 패턴의 예들이 헨더슨 등의 미국 특허 D416,323호에 도시된다. 이들 다양한 층들에 대한 설명 및 이들의 구성 방식이 이하에서 기술된다.

강화층

마스크 본체는 선택적으로 하나 이상의 마스크 패널 내에 강화층을 포함할 수 있다. 강화층의 목적은, 그 명칭에서 유추되는 바와 같이, 다른 패널 또는 부품에 대해 상대적으로 마스크 본체의 패널(들) 또는 부품의 강성을 증가시키기 위한 것이다. 보다 강성인 패널은 사용자 안면에서 마스크 본체를 지지하는 것을 도울 수 있다. 강화층은 임의의 패널 조합 내에 위치될 수 있으나, 바람직하게는 마스크 본체의 중심 패널에 위치된다. 마스크의 중심을 지지하는 것은 사용 시 착용자의 안면 밀봉을 돕도록 상단 및 하단 패널이 상대적으로 순응하는 상태로 두면서 마스크 본체가 사용자의 코와 입 위로 접히는 것을 방지하는데 일조한다. 강화층은 패널의 적층 구성 내의 임의의 지점에 위치될 수 있으며, 전형적으로 외부 커버 웨브에 대해 병치된다.

강화층은 임의의 개수의 웨브 기반 재료로 형성될 수 있다. 이들 재료는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등을 포함하는 통상 입수 가능한 임의의 개수의 중합체로 제조되는 개방 메시형 구조물 또는 섬유질 웨브를 포함할 수 있다. 강화층은 또한 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 다시 제조되는 스펀본드(spun bond) 웨브 기반 재료로부터 얻을 수도 있다. 강화층의 두드러진 특성은 마스크 본체 내의 다른 층에 비해 상대적으로 그 강성이 크다는 점이다.

여과층

본 발명의 마스크 본체에 사용되는 여과층은 입자 포획 또는 기체 및 증기 유형일 수 있다. 여과층은, 예를 들어 액상 에어로졸 또는 액상 파편(splash)이 여과층을 통과하는 것을 방지하기 위해, 여과층의 일 측면으로부터 타 측면으로의 액체의 전달을 방지하는 장벽층일 수도 있다. 유사하거나 유사하지 않은 필터 유형의 다중층이 본 출원이 요구하는 바와 같은 본 발명의 여과층을 구성하도록 사용될 수 있다. 본 발명의 적층식 마스크 본체에 유익하게 채용될 수 있는 필터는 마스크 착용자의 호흡을 최소화하기 위해 압력 강하가 대체로 낮다(예를 들어, 초당 13.8센티미터의 면속도에서 약 20 내지 30 ㎜ 미만의 H₂O). 추가적으로, 여과층은 가요성을 갖고, 이들 여과층이 예상되는 사용 조건하에서 그 구조를 대체적으로 유지하기에 충분한 전단 강도를 갖는다. 일반적으로, 전단 강도는 접착 또는 형상화 층의 전단 강도보다 작다. 입자 포획 필터의 예에는 미세 무기 섬유(예를 들어, 섬유 유리) 또는 중합체 합성 섬유의 하나 이상의 웨브가 포함된다. 합성 섬유 웨브는 멜트블로잉(meltblowing)과 같은 공정으로 생산되는 일렉트릿 대전형 중합체 마이크로섬유(electret charged polymeric microfiber)를 포함할 수 있다. 일렉트릿 대전된 폴리프로필렌으로 형성된 폴리올레핀 마이크로섬유는 미립자 포획 적용예에 대한 특정 용도를 제공한다. 대안적인 여과층은 호흡 공기로부터 유해하거나 냄새나는 기체를 제거하기 위한 흡착제 성분을 포함할 수 있다. 흡착제는 접착제, 결합제 또는 섬유질 구조물에 의해 여과층에 구속되어 있는 분말 또는 미립자를 포함할 수 있다(브라운의 미국 특허 제3,971,373호 참조). 흡착제 층은 얇은 밀착층을 형성하기 위해, 섬유질 또는 망상의 발포체와 같은 기재를 코팅함으로써 형성될 수 있다. 흡착제 재료는 화학적으로 처리되거나 처리되지 않은 활성탄, 다공성 알루미나-실리카 촉매 기재, 및 알루미나 입자를 포함할 수 있다.

여과층은 전형적으로 요구되는 여과 효과를 달성하도록 선택되며, 일반적으로, 여과층을 통과하는 기체 스트림으로부터 입자 및/또는 다른 오염물의 높은 비율을 제거한다. 섬유질 여과층에 대해, 선택된 섬유는 여과될 물질의 종류에 따르며, 전형적으로 이들 섬유가 성형 작업 동안 서로 접합되지 않도록 선택된다. 지적된 바와 같이, 여과층은 다양한 형상 및 형태일 수 있다. 여과층은 전형적으로 약 0.2 밀리미터(㎜) 내지 1 센티미터(㎝), 더욱 전형적으로는 약 0.3 밀리미터 내지 0.5 ㎝의 두께를 가지며, 형상화 또는 강화층과 동일 공간에 걸치는 평면 웨브일 수 있거나, 형상화 층에 대해 상대적으로 확장된 표면적을 갖는 주름진 웨브일 수 있다(예를 들어, 브라운 등의 미국 특허 제5,804,295호 및 제5,656,368호 참조). 여과층은 또한 접착제 성분에 의해 함께 결합되는 다중층의 필터 매체를 포함할 수 있다. 직접 성형된 호흡기 마스크의 여과층을 형성하기 위해 공지된 임의의 적합한 재료가 본질적으로 여과 재료에 대해 사용될 수 있다. 문헌[Wente, Van A., Superfine Thermoplastic Fibers, 48 Indus. Engn. Chem., 1342 et seq.(1956)]에 교시된 바와 같은 멜트 블로운 섬유의 웨브가 특히 지속적으로 대전된(일렉트릿) 형태인 경우에 특히 유용하다(예를 들어, 쿠빅(Kubik) 등의 미국 특허 제4,215,682호 참조). 이들 멜트 블로운 섬유는 약 20 마이크로미터(㎛) 미만, 전형적으로 약 1 내지 12 ㎛의 유효 섬유 직경을 갖는 마이크로섬유일 수 있다("블로운 마이크로섬유"는 BMF라 함). 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 이의 조합으로 형성된 섬유를 함유하는 BMF 웨브가 특히 바람직하다. 특히 마이크로필름 형태의 로진-울 섬유질 웨브 및 유리 섬유의 웨브 또는 용액 블로운이나 정전기로 분무된 섬유뿐만 아니라, 반 턴하우트(van Turnhout)의 미국 특허 Re. 31,285호에 교시된 바와 같은 전기 대전된 가는 섬유형 필름 섬유도 또한 적합할 수 있다. 아이츠만(Eitzman) 등의 미국 특허 제6,824,718호, 앙가드지반트 등의 제6,783,574호, 인슬리(Insley) 등의 제6,743,464호, 아이츠만 등의 제6,454,986호 및 제6,406,657호, 및 앙가드지반트 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 것과 같은 트라이보 대전(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 원자는 유성 안개(oily mist) 환경에서의 여과 성능을 개선하기 위해 여과층 내에서 섬유의 표면에 배치될 수 있다(존스(Jones) 등의 미국 특허 제6,398,847B1호, 제6,397,458B1호 및 제6,409,806B1호 참조). 일렉트릿 BMF 여과층에 대한 전형적인 평량(basis weight)은 평방 미터당 약 15 내지 100 그램이다. 예를 들어 '507 특허에 설명된 기술에 따라 전기적으로 대전되는 경우, 그리고 존스 등의 특허에 언급된 것과 같이 불소 원자를 포함하는 경우, 평량은 각각 약 20 내지 40 g/㎡ 및 약 10 내지 30 g/㎡ 일 수 있다.

커버 웨브

내부 커버 웨브는 착용자의 안면과 접촉하기 위한 매끄러운 표면을 제공하도록 사용될 수 있으며, 외부 커버 웨브는 마스크 본체 내의 성긴 섬유를 잡기 위해 또는 심미적인 이유로 사용될 수 있다. 커버 웨브는 전형적으로 마스크 본체에 대한 임의의 상당한 형상 보유력을 제공하지 않는다. 적합한 정도의 편안함을 얻기 위해, 내부 커버 웨브는 바람직하게는 비교적으로 낮은 평량을 가지며, 비교적 미세한 섬유로 형성된다. 보다 구체적으로, 커버 웨브는 약 5 내지 50 g/㎡(전형적으로 10 내지 30 g/㎡)의 평량을 갖도록 형성될 수 있으며, 섬유는 3.5 데니어 미만(전형적으로 2 데니어 미만, 그리고 더욱 전형적으로는 1 데니어 미만)이다. 커버 웨브에 사용된 섬유는 종종 약 5 내지 24 마이크로미터, 전형적으로 약 7 내지 18 마이크로미터, 그리고 더욱 전형적으로는 약 8 내지 12 마이크로미터의 평균 섬유 직경을 갖는다.

커버 웨브 재료는 마스크 본체가 형성되는 성형 과정에 사용하기에 적합할 수 있으며, 그 때문에 유리하게는 (반드시 그런 것은 아니나, 전형적으로 파단시 100 내지 200%의) 탄성도(degree of elasticity)를 갖거나 가소성 있게 변형할 수 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)이다. 커버 웨브용 BMF 재료를 생산하기에 적합한 공정이 사비(Sabee) 등의 미국 특허 제4,013,816호에 개시된다. 웨브는 매끄러운 표면, 전형적으로 매끄러운 표면의 드럼 상에 섬유를 수집함으로써 형성될 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 재료인 경우, 층들 사이에 접착제를 필요로 하지 않고 성형 작업 후에 필터 재료에 고정 유지된다고 알려져 있다. 커버 웨브를 위한 전형적인 재료는 평방 미터당 약 15 내지 35 그램(15 내지 35 (g/㎡))의 평량 및 약 0.1 내지 3.5의 섬유 데니어를 갖는 폴리올레핀 BMF 재료이며, '816 특허에 기술된 것과 유사한 공정에 의해 제조된다. 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 일 예는, 엑손 코포레이션(Exxon Corporation)의 에스코린(Escorene) 3505G 폴리프로필렌 수지로 제조되고 약 25 g/㎡의 평량 및 0.2 내지 3.1 범위의 섬유 데니어(100개의 섬유에 대한 평균이 약 0.8로 측정됨)를 갖는 폴리프로필렌 BMF이다. 다른 적합한 섬유는 25 g/㎡ 의 평량 및 약 0.8의 평균 섬유 데니어를 갖는 폴리프로필렌/폴리에틸렌 BMF(역시 엑손 코포레이션의 85%의 에스코린 3505G 수지 및 15%의 이그젝트(Exact) 4023 에틸렌/알파-올레핀 공중합체를 포함하는 혼합물로 생산됨)이다. 다른 적합한 재료는 독일 파이네 소재의 코로빈 게엠베하(Corovin GmbH)로부터 상표명 코로소프트 플러스 20(Corosoft Plus 20) , 코로소프트 클래식 20(Corosoft Classic 20) 및 코로빈 PP-S-14 로 입수 가능한 스펀본드 재료, 및 핀란드 나킬라 소재의 제이.더블유. 수오미넨 오와이(J.W. Suominen OY)로부터 상표명 370/15 로 입수 가능한 카딩된 폴리프로필렌/비스코스 재료를 포함할 수 있다.

본 발명에 사용되는 커버 웨브는 바람직하게는 처리 후에 웨브의 표면으로부터 돌출하는 섬유가 매우 드물며, 이로써 매끄러운 외부 표면을 갖는다. 본 발명에 사용될 수 있는 커버 웨브의 예들은, 예를 들어 앙가드지반트의 미국 특허 제6,041,782호, 보스톡 등의 미국 특허 제6,123,077호 및 보스톡 등의 국제 출원 공개 WO 96/28216A호에 개시된다.

형상화 층

만약, 마스크 본체가 도시된 평탄 절첩 형태가 아닌 성형된 형태를 취한다면, 마스크 본체는 내부 또는 외부 측면 상에서 여과층을 지지하는 형상화 층을 포함할 수 있다. 제1 형상화 층과 동일한 전반적 형상을 갖는 제2 형상화 층이 여과층의 각 측면 상에 또한 사용될 수도 있다. 형상화 층의 기능은 주로 마스크 본체의 형상을 유지하고 여과층을 지지하는 것이다. 비록 외부 형상화 층이 마스크 내로 인입되는 공기에 대한 성긴 초기 필터로서 또한 기능을 할 수 있지만, 호흡기의 주 여과 작용은 필터 매체에 의해 제공된다.

형상화 층은, 열을 사용하여 원하는 형상으로 성형될 수 있고 냉각 시 그 형상을 유지하는 적어도 하나의 섬유질 재료의 층으로 형성될 수 있다. 형상 유지는 전형적으로, 섬유가 예를 들어, 융합 또는 용접에 의해 이들 사이의 접촉점에서 서로에 접합되도록 함으로써 달성된다. 직접 성형된 호흡기 마스크의 형상 유지층을 제조하기 위한 공지된 임의의 적합한 재료는 바람직하게는 주름진 합성 스테이플 섬유와 2성분 스테이플 섬유의 혼합물을 포함하는 마스크 쉘을 형성하도록 사용될 수 있다. 2성분 섬유는 섬유질 재료의 2개 이상의 별개 영역, 전형적으로 중합체 재료의 별개의 영역을 포함하는 섬유이다. 전형적인 2성분 섬유는 결합제 성분 및 구조적 성분을 포함한다. 결합제 성분은 형상 유지 쉘의 섬유가 가열 및 냉각 시 섬유 교차점에서 함께 접합될 수 있도록 한다. 가열 중에, 결합제 성분은 유동하여 인접한 섬유와 접촉한다. 형상 유지 층은 예를 들어, 0/100 내지 약 75/25의 범위일 수 있는 중량% 비로 스테이플 섬유와 2성분 섬유를 포함하는 섬유 혼합물로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 재료는 적어도 50 중량%의 2성분 섬유를 포함하여, 복수의 교차 접합점을 생성하며, 이로써 쉘의 탄성 및 형상 유지력을 증가시킨다.

형상화 층에 사용될 수 있는 적합한 2성분 섬유는, 예를 들어 나란한 형태, 동심형 시스 코어(sheath-core) 형태 및 타원형 시스 코어 형태를 포함한다. 적합한 2성분 섬유의 하나는 미국 노스캐롤라이나주 샬롯 소재의 코사(Kosa)로부터 상표명 코사 T254 (12 데니어, 길이 38 ㎜)로 입수 가능한 폴리에스테르 2성분 섬유이며, 이는 예를 들어 코사로부터 상표명 T259 (3 데니어, 길이 38 ㎜)로 입수 가능한 폴리에스테르 스테이플 섬유 및 가능한 경우 또한 예컨대 코사로부터 상표명 T259 (15 데니어, 길이 32 ㎜)로 입수 가능한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유의 조합으로 사용될 수 있다. 2성분 섬유는 또한 아이소프탈레이트 및 테레프탈레이트 에스테르 단량체로 형성되는 중합체의 시스에 의해 둘러싸이는 결정 PET의 코어를 갖는 대체로 동심인 시스 코어 구성을 포함할 수 있다. 후자의 중합체는 코어 재료보다 낮은 온도에서 열 연화성을 갖는다. 폴리에스테르는, 마스크 복원력에 기여할 수 있고 다른 섬유보다 수분을 적게 흡수할 수 있다는 점에서 이점을 갖는다.

형상화 층은 또한 2성분 섬유 없이 제조될 수 있다. 예를 들어, 열 유동성 폴리에스테르 섬유는, 웨브 재료의 가열 시 결합제 섬유가 용융되고 웨브 재료가 질량체(mass)를 형성하는 섬유 교차점으로 유동할 수 있도록 형상화 층 내에 스테이플, 바람직하게는 주름진, 섬유와 함께 포함될 수 있는데, 질량체는 결합제 재료의 냉각 시 교차점에서 접합부를 생성한다. 중합체 스트랜드의 메시 또는 네트가 또한 열 접합식 섬유 대신 사용될 수 있다. 이러한 유형의 구조물의 일 예가 스코브의 미국 특허 제4,850,347호에서 설명된다.

섬유질 웨브가 형상 유지 쉘용 재료로서 사용될 때, 웨브는 "란도 웨버(Rando Webber)" 에어 레잉 기계(미국 뉴욕주 마세돈 소재의 란도 머신 코포레이션(Rando Machine Corporation)으로부터 입수 가능함) 또는 카딩 기계(carding machine)로 편리하게 제조될 수 있다. 웨브는 이러한 설비에 적합한 종래의 스테이플 길이로 2성분 섬유 또는 다른 섬유로 형성될 수 있다. 원하는 복원력 및 형상 유지력을 갖는 형상 유지 층을 얻기 위해, 비록 더욱 낮은 평량도 가능하지만, 층은 바람직하게는 적어도 약 100 g/㎡의 평량을 갖는다. 보다 높은 평량, 예를 들어, 대략 150 또는 200 g/㎡ 초과의 평량은 변형에 대한 보다 큰 저항을 제공할 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 ㎜, 더욱 전형적으로는 약 0.4 내지 0.8 ㎜의 두께를 갖는다. 형상화 층을 사용하는 성형된 유지보수 불필요 호흡기의 예가 크론저 등의 미국 특허 제7,131,442호, 앙가드지반트 등의 제6,293,182호, 스코브의 제4,850,347호, 디루드(Dyrud) 등의 제4,807,619호, 및 버그(Berg)의 제4,536,440호에서 설명된다.

성형된 유지보수 불필요 호흡기는 또한 여과층을 지지하기 위해 별도의 형상화 층을 사용하지 않고 제조될 수 있다. 이들 호흡기에서, 여과층은 또한 형상화 층으로서 작용한다(스프링게트 등의 미국 특허 제6,827,764호 및 크뤼거(Krueger) 등의 제6,057,256호 참조).

호흡기는 사용자에 의한 용이한 호기 작용을 허용하는 선택적 호기 밸브를 또한 포함할 수 있다. 호기 작용 동안 현저하게 낮은 압력 강하를 나타내는 호기 밸브가 마틴(Martin) 등의 미국 특허 제7,188,622호, 제7,028,689호 및 제7,013,895호; 자푼티치 등의 제7,117,868호, 제6,854,463호, 제6,843,248호 및 제5,325,892호; 및 미텔스타트(Mittelstadt) 등의 제6,883,518호에서 설명된다. 호기 밸브는 음파 용접, 접착 접합, 기계적 클램핑 등을 포함하는 다양한 수단에 의해, 중심 패널에, 바람직하게는 중심 패널의 중심 근처에 고정될 수 있다(예를 들어, 쿠란(Curran) 등의 미국 특허 제7,069,931호, 제7,007,695호, 제6,959,709호 및 제6,604,524호와 윌리암스(Williams) 등의 EP1,030,721호 참조).

안경류 양립성 연구

본 연구는 유지보수 불필요 호흡기와 보안경류 사이의 물리적으로 중첩되는 양을 결정하고 개인 보호구(personal protective equipment, PPE)인 2가지 물품 사이의 양립성을 평가하기 위해 수행된다. 종래 및 본 발명의 호흡기 모두는 EN149:2001 유럽 표준에서 사용되는 바와 같은 별도의 셰필드 더미 헤드(Sheffield dummy head) 상에 착용된다. 그 후, 다양한 보안경류가 콧등 영역을 가로질러 셰필드 더미 헤드에 착용된다. 그 다음, PPE인 2가지 물품 사이의 중첩을 관찰할 수 있도록, 본 발명의 호흡기와 보안경류뿐만 아니라, 종래의 호흡기 및 보안경류의 각 조합에 대해서 디지털 사진이 촬영된다. 비교 목적으로 사용되었던 종래의 호흡기는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)의 오큐페이셔널 헬쓰 앤드 인바이런먼탈 세이프티 디비전(Occupational Health & Environmental Safety Division)으로부터 입수 가능한 3M 브랜드(Brand) 9322 호흡기였다. 이 호흡기는 헨더슨 등의 미국 특허 D449,377호, 브라이언트(Bryant) 등의 Des.424,688호, 및 헨더슨 등의 Des.416,323호에 개시된 호흡기와 유사한 구성을 갖는다. 본 발명의 유지보수 불필요 호흡기는 이하의 구성을 가졌다.

상단 및 하단 패널:

영국 스코틀랜드 포퍼 소재의 돈 앤 로우 논워번스(Don and Low Nonwovens)로부터 입수 가능한 평방 미터당 50 그램(50 gsm)의 하나의 스펀본드 폴리프로필렌 커버웨브인 타입 105OB1UO0(외부층);

100 g/m의 평량, 7 내지 8 마이크로미터의 유효 섬유 직경 및 약 1 ㎜의 두께를 갖는 2개의 전기 대전 멜트 블로운 폴리프로필렌 마이크로섬유 여과층; 및 매끄러운 멜트 블로운 폴리프로필렌 마이크로섬유(내부층).

중심 패널:

미터당 90 그램(90 gsm)의 하나의 스펀본드 폴리프로필렌 엑사반(Xavan) 5261W 강화층(외부 커버 웨브 바로 아래 삽입됨; 프랑스 룩셈부르크 소재의 이.아이. 듀폰 디 네모아(E.I. DuPont de Nemours)로부터 입수 가능함).

마스크 조립체:

이들 패널 구성의 길이는 5 미터(m) 스트립에 놓여 있으며 3개의 패널 각각에 대해 정확한 형상(대략 350 ㎜ × 300 ㎜)으로 유압 스윙 프레스를 사용하여 다 이 절단된다. 상단, 바닥 및 중심 패널 블랭크가 각각 독립적으로 절단된다.

하단 패널을 패널의 절단된 프로파일 에지가 용접 앤빌 위에 위치되도록 초음파 용접기 내에 위치시켰다. 용접기를 500 밀리세컨드(ms)로 설정된 용접 시간으로 사이클링시켰으며, 하단 패널 용접을 완료하였다.

상부 절단 에지 프로파일에 맞는 용접 앤빌을 갖는 것을 제외하고는 동일한 설정으로 설정된 초음파 용접 프레스를 사용하여 동일한 방식으로 상부 패널을 처리하였다. 그 다음, 폭 25 ㎜의 개방 셀 폴리우레탄 코 발포체의 스트립을 용접된 프로파일 에지에 인접한 내부 웨브의 외부 표면에 맞추도록 추가적인 마무리 작업을 수행하였다. 그 후, 이를 상부 패널 에지의 프로파일과 일치하도록 절단하였다. 5 ㎜ × 0.7 ㎜ × 140 ㎜의 가단성 알루미늄의 스트립을 고온 용융 접착제를 사용하여 외부 커버 웨브의 내부면에 고정시켰다.

중심 패널 블랭크를 초음파 용접기 프레스 상에 위치시켰으며, 밸브 구멍을 절단하였다. 그 후, 호기 밸브를 용접기 내로 삽입하였으며, 600 ms 용접 시간으로 설정된 용접기를 개구에서 밸브를 용접하기 위해 다시 사이클링시켰다.

이제 3개의 패널 모두를 완성하였으며, 호흡기의 마스크 본체를 생산하도록 결합할 준비를 하였다.

주연 용접부와 일치한 프로파일의 용접 앤빌을 구비한 초음파 용접 프레스를 사용하여, 3개 패널 모두를 함께 결합하였다. 먼저 주연부 프로파일에 대해 중심 패널을 위치시키기 위해 위치설정 마크를 이용하여 용접 앤빌을 가로질러 중심 패널을 놓았으며, 이때 밸브는 하방으로 향하고 매끄러운 BMF는 상방을 향했다. 용 접 앤빌을 횡방향 베드 상에 장착하여, 앤빌을 용접 혼(weld horn) 아래에서 전후로 이동시킬 수 있었다. 그 후, 중심 패널을 가로질러 위치설정 마크를 이용하여 하부 패널을 위치시켰으며, 이때 외부 웨브는 상방을 향하였다. 그 다음, 위치설정 마크를 이용하여 중심 패널 및 하부 패널을 가로질러 상부 패널을 위치시켰으며, 이때 외부 웨브는 상방을 향하였다. 그 후, 패널 모두를 하부 패널에서 시작하여 중심 패널까지 함께 결합시켰다. 그 다음, 용접 혼 아래에 앤빌을 위치시킴으로써, 하부 패널을 중심 패널에 용접하기 위해 용접 사이클을 초기화하였다. 이를 상부 패널에 대해서 반복하였다. 도 5b에 도시된 치수 Lc, Lp 및 d는 각각 49 ㎜, 50 ㎜, 및 6 ㎜의 치수를 가졌다.

마스크 본체를 완성하였으며, 하니스 헤드밴드를 부착하였다. 약 21 ㎝ 길이의 2개의 폴리아이소프렌 밴드를 가로방향 치수로 마스크 본체 길이와 일치되도록 절단하였다. 수동 스테이플 건을 사용하고, 스테이플 레그가 마스크 본체를 관통할 때 외부 표면 위에서 절첩될 수 있도록 마스크 본체를 배향시켜, 헤드밴드를 생산품의 어느 말단에서 스테이플 결합하였다. 이러한 작업을 2번 수행하여, 생산품의 후면에 상부 및 하부 헤드밴드를 제공하였다.

본 실시예의 호흡기를 제조함에 있어서, 위에서 인용된 보스톡 등의 특허를 또한 참조할 수 있다.

본 발명의 호흡기를 쓰리엠 컴퍼니에서 수많은 사람들이 착용하였으며, 착용자의 안면에 밀착 착용되는 것으로 확인하였다.

또한, 본 발명의 호흡기는 19개의 상이한 유형의 안경류에 대한 안경류 양립 성에 관한 연구를 거쳤다. 시험 결과는 이하 표 1에서 설명된다.

시험 결과는 시험된 안경류의 절반에서 안경류와 호흡기 마스크 본체 사이에 중첩이 없었다는 것을 보여준다. 안경류의 나머지 절반은 중첩이 감소된 것으로 나타났다. 따라서, PPE인 2가지 물품 사이의 양립성은 19개의 모든 안경류에 걸쳐 PPE 사이에 실질적인 중첩을 나타낸 미변형 호흡기에 비해 향상되었다.

본 발명은 그 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변경을 취할 수도 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 참조로 포함된다. 상기 명세서와 그러한 포함된 문헌의 개시 내용 간의 상충 또는 모순이 존재하는 경우에는, 상기 명세서가 우선할 것이다.

Claims (15)

1. (a) 마스크 하니스; 및

   (b) 적어도 하나의 필터 매체 층을 포함하는 마스크 본체를 포함하고,

   마스크 본체는 마스크 본체를 평면도로 보았을 때, 중심 평면의 제1 및 제2 측면 상에 각각 위치되는 제1 및 제2 오목 세그먼트를 포함하는 상부 세그먼트를 포함하는 주연부를 구비하고,

   주연부는 마스크 본체를 평면도로 보았을 때, 하니스의 부착을 위한 탭을 배제하고, 주연부의 상부 세그먼트 상에 위치되는 5개의 변곡점을 갖고,

   마스크 본체는 상단 패널, 중심 패널 및 하단 패널을 포함하고, 중심 패널은 제1 경계선에 의해 상단 패널로부터 분리되고, 중심 패널은 제2 경계선에 의해 하단 패널로부터 분리되고,

   제1 및 제2 오목 세그먼트 각각을 가로질러 연장하는 시위선은 3 내지 7 센티미터의 길이를 갖고, 제1 및 제2 오목 세그먼트 각각의 깊이는 2 내지 11 밀리미터인 유지보수 불필요 호흡기.
2. 제1항에 있어서, 마스크 본체는 평탄하게 절첩될 수 있고,

   상단 패널은 제1 및 제2 오목 세그먼트를 포함하는 상부 세그먼트를 포함하고,

   호흡기가 착용될 때, 상단 패널은 착용자의 눈 아래와 코 위에 걸쳐 위치하는 유지보수 불필요 호흡기.
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