(57)【要約】  マスク本体１２を含むフィルタ式顔面装着呼吸マスク１０、及びマスク本体１２に接合されるハーネス１４。マスク本体１２は、フィルタ層３０と不織繊維性カバーウェブ１６とを含む。繊維性のカバーウェブ１６は部分的遮蔽を有し、カバーウェブ１６を通過する空気がカバーウェブ１６とフィルタ層３０との間を自由に移動することができ、それによってフィルタ層の表面３２上の本質的に全ての可能な点において空気がフィルタ層３０に入ることができるように、フィルタ層３０に対して略平行に離間して配置される。本発明の呼吸マスクは、非常に良好な流体跳ね及び気中浮遊汚染物質に対する保護を提供することができると同時に、呼吸中にマスク本体全域の驚くべき低圧力損失も示すという点で有益である。【選択図】図２
2014501157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）
（ｉ）フィルタ層と、
（ｉｉ）不織繊維性カバーウェブであって、部分的遮蔽部を有し、前記不織繊維性カバーウェブを通過する空気が該不織繊維性カバーウェブと前記フィルタ層との間を自由に移動することができ、それによって前記フィルタ層の表面上の本質的に全ての可能な点において空気が前記フィルタ層に入ることができるように、前記フィルタ層に対して略平行に離間して配置される、不織繊維性カバーウェブと、を含むマスク本体と、
（ｂ）前記マスク本体に接合されるハーネスと、を含む、フィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項２】
前記部分的遮蔽部が、前記不織繊維性カバーウェブの外側表面にわたって延在するストライプの形態をなす、請求項１に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項３】
前記不織繊維性カバーウェブが、遮蔽領域と非遮蔽領域とを有する外側カバーウェブである、請求項１に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項４】
前記遮蔽領域が、流体不透過性プラスチック材料を含む、請求項３に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項５】
前記遮蔽領域が、前記マスク本体の第１の側部から第２の側部へ延在するストライプを含む、請求項４に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項６】
前記遮蔽領域が、点、楕円形、矩形、又は三角形を含む、請求項４に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項７】
前記部分的遮蔽部が、外側カバーウェブ上の遮蔽領域及び非遮蔽領域を含み、各遮蔽領域が、隣接する非遮蔽領域から１．７５ミリメートル以下で離間する、請求項１に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項８】
前記不織繊維性カバーウェブが、遮蔽領域と非遮蔽領域とを有する外側カバーウェブであり、前記遮蔽領域が、典型的には、前記マスク本体の前記非遮蔽領域に対して最大で約４．４：１．４及び最小で約２．６：３．８の表面積比で前記マスク本体上に存在する、請求項１に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項９】
前記マスク本体が、前記不織繊維性カバーウェブを前記フィルタ層から分離するスペーサ要素を含む、請求項１に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１０】
前記スペーサ要素が、約０．５〜３ｍｍの長さを有する、請求項９に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１１】
前記スペーサ要素が、約１〜２．５ｍｍの長さを有する、請求項１０に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１２】
前記スペーサ要素が、約０．１〜１ｍｍ２の断面積を有する、請求項１１に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１３】
前記スペーサ要素が、約０．１５〜０．２５ｍｍ２の断面積を有する、請求項１２に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１４】
１センチメートル当たり約５〜３０のスペーサ要素が存在する、請求項９に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１５】
前記スペーサ要素が、前記フィルタ層に結合されても又は絡められてもよい末端部を有する、請求項９に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１６】
前記スペーサ要素が、衝突する流体の運動エネルギーを低減する滞留空間を作り出す、請求項９に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１７】
前記スペーサ要素が、前記不織繊維性カバーウェブと前記フィルタ層との間の空気の流れを促進して、該空気を前記フィルタ層の表面全体に分配するのを助ける、請求項９に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１８】
前記スペーサ要素が微細複製によって形成される、請求項９に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項１９】
前記マスク本体が、前記部分的遮蔽部を有さない同じマスク本体全域の圧力損失よりも小さい圧力損失を示す、請求項１に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項２０】
前記マスク本体が、前記遮蔽領域を有さない同じマスク本体全域の圧力損失と同じかそれよりも小さい圧力損失を示す、請求項３に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項２１】
前記マスク本体が、遮蔽領域を有さない同様のマスク本体全域の圧力損失よりも１０％低い圧力損失を示す、請求項３に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【請求項２２】
細長い遮蔽領域の幅にわたって延在する２つ以上のスペーサ要素が存在する、請求項９に記載のフィルタ式顔面装着呼吸マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下位のフィルタ層と空間関係で配置される部分的に遮蔽されたカバーウェブを有するフィルタ式顔面装着呼吸マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、マスク本体自体がフィルタ機構として機能するという点で他の呼吸マスクと区別できる。取り付け可能なフィルタカートリッジと共にゴム又はエラストマーのマスク本体を使用する呼吸マスク（例えば、Ｙｕｓｃｈａｋらに付与された米国再発行特許第３９，４９３号を参照のこと）又はインサート成形されたフィルタ要素（例えば、Ｂｒａｕｎに付与された米国特許第４，７９０，３０６号を参照のこと）とは異なり、フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、フィルタカートリッジを取り付ける又は交換する必要がないように、濾材がマスク本体の表面のほぼ全体を構成するように設計される。したがって、フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、比較的軽量であり、取り扱いが簡単であり、使い捨てである。フィルタ式顔面装着呼吸マスクの例は、米国特許第７，１３１，４４２号（Ｋｒｏｎｚｅｒら）、同第６，９２３，１８２号及び第６，０４１，７８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）、同第６，５６８，３９２号及び第６，４８４，７２２号（Ｂｏｓｔｏｃｋら）、同第６，３９４，０９０号（Ｃｈｅｎ）、同第４，８０７，６１９号（Ｄｙｒｕｄら）、同第４，５３６，４４０号（Ｂｅｒｇ）、並びに米国特許出願公開第２００９／００７８２６５（Ａ１）号（Ｍａｒｔｉｎら）に示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
作業者は、気中浮遊汚染物質の吸入から自身を保護するために、又は着用者が吐き出した病原菌及び他の汚染物質から他の人又は物を保護するために、フィルタ式顔面装着呼吸マスクを着用する。例えば、医者は通常、患者を感染がら守るために、手術室で呼吸マスクを着用する。吸気及び呼気気流から気中浮遊汚染物質を除去することに加えて、フィルタ式顔面装着呼吸マスクは、流体跳ねから着用者を保護するためにも着用される。例えば、緊急治療室で働く人は、切断された動脈から噴出した血液に曝される可能性がある。したがって、一部のフィルタ式顔面装着呼吸マスクは、空気を濾過し、流体跳ねを遮断するという二重機能を適切に果たす必要がある。しかしながら、こうした二重機能は互いに反目し合っている場合がある。速く動いている液体流を遮断することは、一般に、流体不透過性の表面を必要とし、これに対して、空気濾過は、低圧力損失にて流体透過性であることを必要とする。
【０００４】
「圧力損失」は、濾材又はマスク本体の両側の気圧差を指す用語である。空気又は酸素を着用者のシステムに入れるために着用者が努力を払う必要がないように、フィルタ式顔面装着呼吸マスクにおいては低圧力損失が望ましい。フィルタ式顔面装着具を通して周囲空気を引き込むのは着用者の肺であるので、着用者は、圧力損失が少ないと、清浄な空気を吸い込むために努力を払う必要がない。低圧力損失は、フィルタ式顔面装着呼吸マスクを長時間にわたって着用する労働者にとって特に望ましい。
【０００５】
流体跳ねを遮断し、周囲空気から汚染物質を除去するという二重機能は、一般に互いに反目し合うので、研究者は、圧力損失を犠牲にすることなく流体跳ねからの保護及び空気濾過の両方を実現させることができる製品を作る際にジレンマに陥る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、マスク本体と、マスク本体に接合されたハーネスと、を含む、フィルタ式顔面装着呼吸マスクを提供する。マスク本体は、フィルタ層と不織繊維性カバーウェブとを含む。繊維ウェブは部分的に遮蔽され、カバーウェブを通過する空気がカバーウェブとフィルタ層との間を自由に移動することができ、それによってフィルタ層の表面上の本質的に全ての可能な点において空気がフィルタ層に入ることができるように、フィルタ層に対して略平行に離間して配置される。
【０００７】
本発明は、非常に良好な流体跳ねに対する保護を提供すると同時に、呼吸中にマスク本体全域の驚くべき低圧力損失も示すことができるという点で有益である。本発明のマスク本体の構造は、流体跳ねを遮断することができると同時に、本質的に妨げられずに（すなわち、流体跳ねバリアが存在しないかのように）周囲空気がマスク本体を通過可能であるようにする。この改善された結果は、２つの層の間でプレナム様効果（plenum-type effect）が達成され、それによってカバーウェブとフィルタ層との間を吸気が自由に移動し、そうしてフィルタ層の表面上の本質的に全ての可能な点において吸気がフィルタ層に入ることができるように、遮蔽面を有するカバーウェブをフィルタ層から離間することによって達成される。
【０００８】
用語
下に掲げる用語は次の意味を有するものとする。
「含む（又は含んでいる）」は、特許専門用語において標準であるその定義を意味し、「備える」、「有する」、又は「含有する」とほぼ同義であるオープンエンド型の用語である。「備える」、「含む」、「有する」、及び「含有する」、並びにこれらの変形は、一般的に使用される制約のない用語であるが、本発明は、「から本質的になる」などのより狭義の用語を使用して適切に記載することもでき、これは、本発明の主題の性能に対して悪影響を及ぼす物又は要素のみを除外するという点で、制約のない用語に準ずる用語である。
「清浄な空気」は、汚染物質を低減するために濾過された、ある量の大気周囲空気を意味する。
「汚染物質」は、粒子（粉塵、ミスト、及び煙気を含む）、並びに／又は一般に粒子と見なされないことがあるが（例えば、有機蒸気等）、呼気流中の空気を含む、空気中に懸濁されていることがある他の物質を意味する。
「カバーウェブ」は、フィルタ層の片側に存在する不織繊維構造を意味する。
「呼気弁」は、呼吸マスクにおける使用に関して、呼気からの圧力又は力を受けて一方向に開くように設計された弁を意味する。
「呼気」は、呼吸マスクの着用者によって吐き出される空気を意味する。
「外部気体空間」は、吐き出された気体が、マスク本体及び／又は呼気弁を通過し、それらを越えた後に入る周囲大気中の気体空間を意味する。
「外面」は、外側に位置する表面を意味する。
「フィルタ式顔面装着具」は、マスク本体自体が、そこを通過する空気を濾過するように構成され、この目的を達成するためにマスク本体に取り付けられた又は成型された識別可能なフィルタカートリッジ又はインサート成型されたフィルタ要素が別個にないことを意味する。
「フィルタ」又は「フィルタ層」は、通気性材質の１つ以上の層を意味し、層は、それを通り抜ける空気の流れから汚染物質（粒子など）を低減するという主目的に適している。
「濾材」は、それを通過した空気から汚染物質を取り除くために設計された通気性構造体を意味する。
「濾過構造体」とは、主に空気を濾過するために設計される構造体を意味する。
「ハーネス」は、マスク本体を着用者の顔面上で支持する助けとなる構造体又は部品の組み合わせを意味する。
「内部気体空間」は、マスク本体と人の顔面との間の空間を意味する。
「マスク本体」は、人の鼻及び口を覆って適合するよう設計され、かつ外部気体空間から離れた内部気体空間を画定するのを助ける通気性構造体を意味する。
「遮蔽」は、流体が通過するのを防止することを意味する。
「平行」は、等距離で離間していることを意味する。
「部分的に」は、完全でないことを意味する。
「粒子」は、空気中に懸濁されることができる任意の液体及び／又は固体物質、例えば、粉塵、ミスト、フューム、病原体、細菌、ウイルス、粘膜、唾液、血等を意味する。
「外縁」は、マスク本体の外側周縁部分を意味し、その外側部分は、人が呼吸マスクを着用したときに、一般に着用者の顔に隣接して配置される。
「ポリマー」及び「プラスチック」はそれぞれ、１つ又はそれ以上のポリマーを主に含み、同様に他の成分を含有してもよい材料を意味する。
「複数」は、２つ以上を意味する。
「呼吸マスク」とは、人によって着用され、着用者に呼吸するための清浄な空気を提供する、空気濾過装置を意味する。
「間隔を置いて配置」は、物理的に離れているか、又はそれらの間に測定可能な距離を有することを意味する。
「支持構造」は、通常の取り扱い下でその意図する三次元形状を維持するのに十分な構造的一体性を有するように設計され、その支持構造により支持される濾過構造の意図される形状を維持するのを助ける構成体を意味する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明によるフィルタ式顔面装着呼吸マスク１０の斜視図。
【図２】マスク本体１２の図１の線２−２に沿った拡大断面図。
【図３】マスク本体の遮蔽領域２０及び非遮蔽領域１８の写真断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実践すると、マスク本体の全域で圧力損失を犠牲にすることなく跳ねに対する耐性を改善すると同時に、非常に良好な空気濾過をもたらすことができる新しい濾過フェイスマスクが提供される。したがって、本発明は、作業者の安全性を改善し、個人用呼吸保護装置を着用している作業者などに、安全性に関する利益をもたらすことができる。
【００１１】
図１は、本発明と共に使用することができる濾過フェイスマスク１０の一実施例を示す。濾過フェイスマスク１０は、カップ形状のマスク本体１２を有する（鼻及び口を覆うが、目は覆わない）ハーフマスクである。マスク本体１２は、着用者の顔とマスク本体の内面との間に内部気体空間又は間隙を作り出すように、着用者の顔と離間した関係で人の鼻及び口を覆ってフィットするように適合されている。図のマスク本体１２は流体透過性であり、マスク本体に呼気弁を固定するための開口部を有して提供されてもよい。呼気弁は、呼気をマスク本体自体を通過させる必要なしに弁を通して内部気体空間から出すことができるようにするために一般に使用される。マスク本体上における開口部の好ましい位置は、マスクが着用されたときに着用者の口がある場所の直ぐ前方である。図１に示されるタイプのマスク本体１２の場合、本質的にマスク本体１２の露出面全体が、吸気に対して流体透過性がある。フェイスマスクを着用者の顔にぴったり合わせて保持するために、マスク本体は、１つ以上のストラップ１５を含むハーネス１４、結び紐、又はマスク本体１２を着用者の顔の上に支持するためにマスク本体に取り付けられる他の任意の好適な手段を有することができる。マスク本体は、遮蔽領域１８と非遮蔽領域２０とをそれぞれ含む外側カバーウェブ１６を有する。遮蔽領域１８はプラスチックなどの流体不透過性材質を含み、本発明の実施形態では、マスク本体１２の第１の側部２２から第２の側部２４まで延在するストライプとして例示されている。遮蔽領域１８は、点、楕円形、矩形、三角形等などの他の形状を含んでもよい。典型的には、各隣接遮蔽領域は、隣接する非遮蔽領域から１．７５ミリメートル（ｍｍ）以下、より典型的には１．５ｍｍ以下だけ離間して配置される。遮蔽領域は、典型的には、マスク本体の非遮蔽領域に対して最大で約４．４：１．４、最小で約２．６：３．８の表面積比でマスク本体上に存在する。全マスク本体厚さは、典型的には約２〜６ｍｍ、より典型的には３〜５ｍｍである。マスク本体は、着用者の顔から離間していてもよく、又は着用者の顔に対して面一に若しくはごく接近して存在してもよい。いずれの場合も、マスクは、内部気体空間を画定するのを助け、空間の中へは、呼気弁を通ってマスク内部を出る前の呼気が入る。マスク本体はまた、適切なフィットが確立されているか否かを着用者が容易に確認できるようにするために、その周辺部に示温性のフィット表示シールを有し得る（米国特許第５，６１７，８４９号（Ｓｐｒｉｎｇｅｔｔら）を参照のこと）。
【００１２】
図２は、マスク本体１２が、成形層２８及びフィルタ層３０などの多層を含む濾過構造２６を備えているのを示す。成形層２８は、マスク本体１２に対する構造、及びフィルタ層３０の支持を提供する。成形層２８は、フィルタ層３０の内側及び／又は外側（あるいは両側）に位置決めすることができ、例えば、熱接着性繊維の不織布ウェブから製造して、カップ形状の構成に成形することができる（米国特許第４，８０７，６１９号（Ｄｙｒｕｄら）及び米国特許第４，５３６，４４０号（Ｂｅｒｇ）を参照のこと）。多孔質層、又は米国特許第４，８５０，３４７号（Ｓｋｏｖ）に開示されている成形層のような、軟質プラスチックの開口加工が施された「魚網」タイプの網状組織からも作製することができる。成形層は、米国特許第５，３０７，７９６号（Ｋｒｏｎｚｅｒら）に記載されているような既知の手順に従って成形され得る。成形層２８は、マスクに構造を提供し、フィルタ層に対する支持を提供するのを主目的として設計されるが、成形層２８は、典型的には大きな粒子を捕捉するためのフィルタとしても機能し得る。濾過構造２６の外層上には、遮蔽領域１８と非遮蔽領域２０とをそれぞれ含むカバーウェブ１６がある。フィルタ層３０をカバーウェブ１６から分離するスペーサ要素３２が設けられる。スペーサ要素３２は、遮蔽領域１８の一体延長部であってもよい。典型的には、スペーサ要素は、約０．５〜３ｍｍ、より典型的には１〜２．５ｍｍの長さＬを有する。スペーサ要素は、約０．１〜１平方ｍｍ、より典型的には０．１５〜０．２５ｍｍ２の断面積を有する小さな柱の形態であてもよい。遮蔽領域の長さに沿って、典型的には、１センチメートル（ｃｍ）当たり約５〜３０個のスペーサ要素が存在する。スペーサ要素は、末端部３３においてフィルタ層３０と交わる。末端部３３は、フィルタ層３０に結合されてもよく又は絡められてもよい。ポリマー堆積物を用いてスペーサ要素を形成することができる。この工程は、外側カバーウェブ１６の上にポリマーを堆積させることによって達成され得る。スペーサ要素３２は、マスク本体１２に衝突する液体（例えば、血液）の運動エネルギーを低減する滞留空間を作り出す。スペーサ要素３２は更に、層間の空気の流れが空気をフィルタ層の表面３４全体に分配するのを助けることができるようにするか、又はこれを促進する。ポリマーのスペーサは、異形押出成形金型若しくはストランドまで適切な高さを有するストランド金型、米国特許第６，９４２，８９４号に記載のようなポリマー印刷技術、及びクリーン印刷オプション、又は他の既知の方法を用いて形成され得る。ポリマースペーサ要素は、配列されたスペーサ要素を横断して空気を流すことができるピン、柱、ステム及び他の突起物を形成する微細複製によって増強され得る。スペーサ要素は、外側カバーウェブ１６を提供するときに、連続してダウンウェブ若しくはクロスウェブに、又は不連続な部分として作製され得る。マスク本体１２は更に、フィルタ層３０を研磨力から保護することができ、フィルタ層３０及び／又は成形層２８から抜ける可能性があるあらゆる繊維を保持することができる内側カバーウェブ（図示せず）を含み得る。本発明による外側カバーウェブ上の部分的に遮蔽された領域を用いるマスク本体は、遮蔽領域を有さない同じマスク本体全域の圧力損失と同じかより良好なマスク本体全体の圧力損失を示す。この圧力損失は、遮蔽領域を有さない同じマスク本体全域の圧力損失よりも１０％少ない場合がある。
【００１３】
図３は、本発明のマスク本体を通って切断された、遮蔽及び非遮蔽領域の拡大写真断面図を示す。呼吸マスクの使用中、空気は非遮蔽ゾーン２０を通過して、呼吸マスク本体の内部気体空間に入る。遮蔽領域１８は、細長い遮蔽領域１８の幅にわたって延びる２つ以上のスペーサ要素（例えば、２、３、４、又は５）を含み得る。細長い遮蔽領域１８は、マスク本体の第１の側部から第２の側部にわたって延在するストライプの形態であり得る。したがって、一連のストライプは、マスク本体全体に延在し、マスク本体に図２に示されるようなストライプの外観を与える。スペーサ要素の高さ又は長さＬは、遮蔽ゾーン１８の基底部３５から垂直に突出する要素３２の距離として示される。
【００１４】
マスク本体
マスク本体は、図１に示されるように湾曲した半球形状を有するように設計され得る（米国特許第４，８０７，６１９号（Ｄｙｒｕｄら）も参照のこと）、又は所望の場合には他の形状を呈することが可能である。例えば、マスク本体は、米国特許第４，８２７，９２４号（Ｊａｐｕｎｔｉｃｈ）に開示されるフェイスマスクのような構成を有する、カップ形状のマスクであり得る。マスクはまた、使用しないときには折り畳むことができるが、着用時にはカップ形状の構成に開くことができる三つ折り形状を有することができる（米国特許第６，４８４，７２２（Ｂ２）号及び同第６，１２３，０７７号（Ｂｏｓｔｏｃｋら）、並びに米国意匠特許第Ｄｅｓ．４３１，６４７号（Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎら）及び同第Ｄｅｓ．４２４，６８８号（Ｂｒｙａｎｔら）を参照のこと）。本発明のフェイスマスクは更に、米国意匠特許第Ｄｅｓ．４４８，４７２Ｓ号及び同第Ｄｅｓ．４４３，９２７Ｓ号（Ｃｈｅｎ）に開示されている平らな二つ折りマスクなどの多くの他の形状を呈してもよい。
【００１５】
濾過構造体
濾過構造は、周囲空気から汚染物質を除去し、更には液跳ねがマスク内部に入るのを妨げるバリア層の役割を果たすことができる。部分的に遮蔽された外側カバーウェブは、あらゆる液跳ねを遮断するか又は遅らせる役割を果たし、次に内部濾過構造が、外側カバーウェブを通って侵入したものがある場合にはそれらを封じ込める。濾過構造は、粒子捕獲型又は気体及び蒸気型フィルタとすることができる。濾過構造は、用途に応じて、類似又は異種濾材の多層と１つ以上のカバーウェブを含んでもよい。
【００１６】
フィルタ層
本発明の層状マスク本体に有効に使用できるフィルタは、マスク着用者の呼吸労力を最小限に抑えるために、一般に圧力損失が少ない（例えば、面速度１３．８ｃｍ／秒で約１９５〜２９５パスカル未満）。ろ過層は更に、予想される使用条件においてそれらの構造を維持するよう、可撓性及び十分な剪断強さを有する。粒子捕捉フィルタの例としては、微細無機繊維（ガラス繊維のような）又はポリマー合成繊維の１つ又はそれ以上のウェブが挙げられる。合成繊維ウェブには、メルトブローン法などのプロセスによって製造されるエレクトレット帯電ポリマーマイクロファイバーが含まれる。帯電したポリプロピレンから形成されたポリオレフィンマイクロファイバーは、粒子捕集用途に特に有用性をもたらす。
【００１７】
フィルタ層は、典型的には、所望の濾過効果を達成するように選択される。フィルタ層は、通常、粒子及び／又はその他の汚染物質を、フィルタ層を通過する気体流から高い割合で除去する。繊維性フィルタ層については、典型的には、製造作業中に接着してしまわないように、濾過する物質の種類に基づいて選択された繊維が選ばれる。指摘したように、フィルタ層は様々な形状及び構成で提供することができ、一般に約０．２ミリメートル（ｍｍ）〜１センチメートル（ｃｍ）、より一般的には約０．３ｍｍ〜０．５ｃｍの厚さを有する。また略平面状のウェブであっても、又は波形を付けて、拡張された表面積を提供してもよい。例えば、米国特許第５，８０４，２９５号及び同第５，６５６，３６８号（Ｂｒａｕｎら）を参照されたい。フィルタ層はまた、接着剤又は任意の他の手段により一緒に結合された複数のフィルタ層を含んでもよい。基本的に、フィルタ層の形成用として知られている（又は後に開発される）好適な任意の材料を、フィルタ材料として使用することができる。Ｗｅｎｔｅ，Ｖａｎ  Ａ．，Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｆｉｂｅｒｓ，４８  Ｉｎｄｕｓ．Ｅｎｇｎ．Ｃｈｅｍ．，１３４２  ｅｔ  ｓｅｑ．（１９５６）で教示されているような、メルトブロー繊維のウェブ、特に常時帯電（エレクトレット）状態にあるものは特に有用である（例えば、米国特許第４，２１５，６８２号（Ｋｕｂｉｋら）を参照のこと）。これらのメルトブローン繊維は、約２０マイクロメートル（μｍ）未満（「ブローンマイクロファイバー」をＢＭＦと称する）、典型的には約１〜１２μｍの有効繊維直径を有するマイクロファイバーであってもよい。有効繊維直径は、Ｄａｖｉｅｓ，Ｃ．Ｎ．，Ｔｈｅ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ａｉｒｂｏｒｎｅ  Ｄｕｓｔ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｌｏｎｄｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  １Ｂ，１９５２に従って測定されてもよい。特に好ましいのは、ポリプロピレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）及びこれらの組み合わせから形成される繊維を含むＢＭＦウェブである。ロジンウール繊維ウェブ及びガラス繊維又は溶液吹込み若しくは静電噴射された繊維のウェブ（特にマイクロファイバーの形態のもの）に加えて、米国再発行特許第３１，２８５号（ｖａｎ  Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）に教示されるような帯電解繊繊維（Electrically charged fibrillated-film fibers）も好適な場合がある。電荷は、米国特許第６，８２４，７１８号（Ｅｉｔｚｍａｎら）、同第６，７８３，５７４号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）、同第６，７４３，４６４号（Ｉｎｓｌｅｙら）、同第６，４５４，９８６号及び同第６，４０６，６５７号（Ｅｉｔｚｍａｎら）、並びに同第６，３７５，８８６号及び同第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）に開示されているように、繊維を水と接触させることにより、繊維に付与することができる。電荷はまた、米国特許第４，５８８，５３７号（Ｋｌａｓｓｅら）に開示されているようなコロナ帯電により、又は同第４，７９８，８５０号（Ｂｒｏｗｎ）に開示されているような摩擦帯電（tribocharging）により、繊維に付与されてもよい。また、水帯電（hydro-charging）プロセスを通して製造されるウェブの濾過性能を高めるために、添加剤を繊維に含むことができる（米国特許第５，９０８，５９８号（Ｒｏｕｓｓｅａｕら）を参照のこと）。具体的には、油性ミスト環境での濾過性能を高めるために、フッ素原子をフィルタ層の繊維表面に配置することができる（米国特許第６，３９８，８４７（Ｂ１）号、同第６，３９７，４５８（Ｂ１）号、及び同第６，４０９，８０６（Ｂ１）号（Ｊｏｎｅｓら）を参照のこと）。エレクトレットＢＭＦフィルタ層の典型的な基本重量は、約１０〜１００ｇ／平方メートル）（ｇ／ｍ２）である。例えば、’５０７号特許（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）に記載されている技法によって帯電させた場合、また、Ｊｏｎｅｓらの特許に記載されるようにフッ素原子を含む場合、坪量はそれぞれ、約２０〜４０ｇ／ｍ２及び約１０〜３０ｇ／ｍ２となる。
【００１８】
カバーウェブ
カバーウェブも濾過能を有することができるが、典型的には、フィルタ層ほど良好でない、及び／又はマスクをより着心地よくするのに役立ち得る。カバーウェブは、例えば、ポリオレフィン及びポリエステルを含有するスパンボンド繊維などの不織繊維状材料から製造され得る（例えば、米国特許第６，０４１，７８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄら）、同第４，８０７，６１９号（Ｄｙｒｕｄら）、及び同第４，５３６，４４０号（Ｂｅｒｇ）を参照のこと）。着用者が吸気するとき、空気がマスク本体を通って引き込まれ、浮遊粒子が、繊維間、特にフィルタ層の繊維間の隙間の中に捕捉される。
【００１９】
内側カバーウェブを使用して、着用者の顔と接触する滑らかな表面を提供することができ、外側カバーウェブは、流体跳ねからの保護を提供する他に、マスク本体のほつれた繊維を封入するため、及び審美的理由で使用することができる。カバーウェブは、典型的には、任意の重大な濾過の利点を濾過構造体に提供しないが、フィルタ層の外側（又は上流）に配置されると、前処理フィルタとして作用することができる。好適な程度の快適性を得るために、内側カバーウェブは好ましくは比較的低い基本重量を有し、比較的細い繊維から形成される。より具体的には、カバーウェブは約５〜５０ｇ／ｍ２（典型的には１０〜３０ｇ／ｍ２）の坪量を有するように作り上げられてよく、繊維は３．５デニール未満（典型的には２デニール未満、より典型的には１デニール未満であるが０．１デニールを超える）であってよい。カバーウェブに用いられる繊維は、平均繊維直径が約５〜２４マイクロメートル、典型的には７〜１８マイクロメートル、より典型的には８〜１２マイクロメートルであることが多い。カバーウェブ材料は、ある程度の弾性を有してもよく（一般に、破断点にて１００〜２００％であるが、必ずしもこれでなくてもよい）、可塑的に変形可能であってもよい。
【００２０】
カバーウェブに適した材料としては、ブローンマイクロファイバー（ＢＭＦ）材料、特にポリオレフィンＢＭＦ材料、例えば、ポリプロピレンＢＭＦ材料（ポリプロピレンブレンド、及びポリプロピレンとポリエチレンとのブレンドも含む）が挙げられる。カバーウェブ用のＢＭＦ材料の好適な製造プロセスは、米国特許第４，０１３，８１６号（Ｓａｂｅｅら）に記載されている。ウェブは、繊維を滑らかな表面、典型的には滑らかな表面のドラム又は回転型コレクタの上に収集して形成してもよい（米国特許第６，４９２，２８６号（Ｂｅｒｒｉｇａｎら）を参照のこと）。スパンボンド繊維を使用することもできる。
【００２１】
典型的なカバーウェブは、ポリプロピレン、又は５０重量％以上のポリプロピレンを含有するポリプロピレン／ポリオレフィンブレンドから製造してもよい。これらの材料は、着用者に程度の高い柔らかさ及び心地よさを提供し、またフィルタ材料がポリプロピレンＢＭＦ材料である場合、層間に接着剤を必要とすることなく、フィルタ材料を固定された状態に保つことが見出されている。カバーウェブで使用するのに好適なポリオレフィン材料としては、例えば、単一のポリプロピレン、２種のポリプロピレンのブレンド、ポリプロピレンとポリエチレンのブレンド、ポリプロピレンとポリ（４−メチル−１−ペンテン）のブレンド、及び／又はポリプロピレンとポリブチレンのブレンドを挙げることができる。カバーウェブ用の繊維の一例は、約２５ｇ／ｍ２の坪量をもたらし、０．２〜３．１の範囲の繊維デニールを有する（約０．８の繊維１００本超で測定の平均）、Ｅｘｘｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのポリプロピレン樹脂「Ｅｓｃｏｒｅｎｅ  ３５０５Ｇ」から作製されたポリプロピレンＢＭＦである。別の好適な繊維は、２５ｇ／ｍ２の坪量をもたらし、約０．８の平均繊維デニールを有する、ポリプロピレン／ポリエチレンＢＭＦ（やはりＥｘｘｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからの、８５％の樹脂「Ｅｓｃｏｒｅｎｅ  ３５０５Ｇ」及び１５パーセントのアルファオレフィンコポリマー「Ｅｘａｃｔ  ４０２３」を含む混合物から製造される）である。好適なスパンボンド材料は、Ｃｏｒｏｖｉｎ  ＧｍｂＨ（Ｐｅｉｎｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から商品名「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ  Ｐｌｕｓ  ２０」、「Ｃｏｒｏｓｏｆｔ  Ｃｌａｓｓｉｃ  ２０」、及び「Ｃｏｒｏｖｉｎ  ＰＰ−Ｓ−１４」で入手可能であり、カードポリプロピレン／ビスコースは、Ｊ．Ｗ．Ｓｕｏｍｉｎｅｎ  ＯＹ（Ｎａｋｉｌａ，Ｆｉｎｌａｎｄ）から商品名「３７０／１５」で入手可能である。
【００２２】
本発明で使用されるカバーウェブは、好ましくは、プロセス後に非常に僅かな繊維がウェブ表面から突出し、それ故滑らかな外側表面を有している。本発明で用いてもよいカバーウェブの例は、例えば、米国特許第６，０４１，７８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ）、同第６，１２３，０７７号（Ｂｏｓｔｏｃｋら）、及び国際公開第９６／２８２１６（Ａ）号（Ｂｏｓｔｏｃｋら）に開示されている。
【００２３】
成形層
成形層は、熱を用いて所望の形状に成形することができ、冷却されたときにその形状を維持する繊維状材料の少なくとも１つの層から形成され得る。形状維持は、典型的には、例えば溶融又は溶接により、繊維をそれらの間の接触点で互いに接合させることにより達成される。マスクシェルを形成するには、直接成型呼吸マスクの形状保持層を作製するのに好適であることが知られている任意の材料を用いることができ、これには例えば、合成短繊維、特に織縮処理されたもの、及びバイコンポーネント短繊維が含まれる。バイコンポーネント繊維とは、２つ以上の異なる繊維性材質領域、典型的には、異なるポリマー材質領域を含む繊維である。典型的なバイコンポーネント繊維には、結合コンポーネント及び構造コンポーネントが含まれる。結合コンポーネントは、加熱及び冷却されると、形状維持シェルの繊維を繊維の交点で共に接合させる。加熱中に結合コンポーネントが流れて、隣接した繊維と接触する。形状保持層は、短繊維とバイコンポーネント繊維とを、例えば、０／１００〜７５／２５の範囲であり得る重量パーセント比で含む繊維混合物から調製され得る。好ましくは、多数の交差結合点を形成し、ひいてはシェルの復元力及び形状保持を向上させるために、材料は少なくとも５０重量パーセントのバイコンポーネント繊維を含む。
【００２４】
成形層に用いることができる適切なバイコンポーネント繊維には、例えば、並列構成、同心シース・コア構成、及び楕円形シース・コア構成が含まれる。適切なバイコンポーネント繊維の１つに、商品名「ＫＯＳＡ  Ｔ２５４」（１２デニール、長さ３８ｍｍ）（Ｋｏｓａ（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ（Ｎ．Ｃ．，Ｕ．Ｓ．Ａ．）））として入手可能なポリエステルバイコンポーネント繊維があり、これは、ポリエステル短繊維、例えばＫｏｓａから入手可能な商品名「Ｔ２５９」（３デニール、長さ３８ｍｍ）と組み合わせて、またポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、例えばＫｏｓａから入手可能な商品名「Ｔ２９５」（１５デニール、長さ３２ｍｍ）と組み合わせて使用することができる。あるいは、バイコンポーネント繊維は、イソフタレート及びテレフタレートエステルのモノマーから形成されたポリマーのシースで覆われた結晶質ＰＥＴのコアを有する、概ね同心のシース・コア構造を備えることができる。この後者のポリマーは、コア材質よりも低い温度で加熱時に軟化する。ポリエステルは、弾力をマスクにもたらすことができ、他の繊維に比べて水分の吸収が少ないという利点がある。
【００２５】
あるいは、成形層は、バイコンポーネント繊維を有さずに調製され得る。例えば、熱流動性ポリエステルの繊維を、短繊維、好ましくは織縮した繊維と共に成形層に含むことができ、その結果、ウェブ材料を加熱した際に、結合繊維が融けて繊維交点に流れ、そこでかたまりを形成し、結合材料が冷めると、交点で接合が形成される。熱接着性繊維の代りに、ポリマー糸のメッシュ又はネットを使用することもできる。この種の構造の例は、米国特許第４，８５０，３４７号（Ｓｋｏｖ）に記載されている。
【００２６】
形状維持シェルの材質に繊維性ウェブを使用する場合、このウェブは「Ｒａｎｄｏ  Ｗｅｂｂｅｒ」空気集積機（Ｒａｎｄｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍａｃｅｄｏｎ，Ｎ．Ｙ．）から入手可能）、又は毛羽立て機を使って便利に調製することができる。このウェブは、そのような機器に適した従来の短繊維長さのバイコンポーネント繊維又はその他の繊維から形成することができる。必要な弾力性及び形状維持性を有する形状維持層を得るには、この層は、より少ない坪量でも可能ではあるが、少なくとも約１００ｇ／ｍ２の坪量を有するのが好ましい。坪量が高いほど（約１５０又は２００ｇ／ｃｍ２超過）、変形に対するより大きな耐性及びより大きな弾力性をもたらすことができ、呼気弁を支持するためにマスク本体を使用する場合にはより好適であり得る。この最小坪量にすると、成形層は、典型的には、マスクの中央領域での最大密度が約０．２ｇ／ｃｍ２となる。典型的には、成型層の厚さは、約０．３〜２．０、より典型的には約０．４〜０．８ミリメートルとなる。本発明で用いるのに適した成形層の例は、米国特許第５，３０７，７９６号（Ｋｒｏｎｚｅｒら）、同第４，８０７，６１９号（Ｄｙｒｕｄら）、及び同第４，５３６，４４０号（Ｂｅｒｇ）に記載されている。
【００２７】
ストラップは、接着剤、溶接、及びステープルなどの締結具を用いてマスク本体に固定されてもよい（米国特許第６，７０５，３１号（Ｃａｓｔｉｇｌｉｏｎｅ）参照）。本発明と共に使用することができるマスクハーネスの他の例は、米国特許第６，４５７，４７３（Ｂ１）号、同第６，０６２，２２１号、及び同第５，３９４，５６８号（Ｂｒｏｓｔｒｏｍら）、米国特許第６，３３２，４６５（Ｂ１）号（Ｘｕｅら）、米国特許第６，１１９，６９２号及び同第５，４６４，０１０号（Ｂｙｒａｍ）、並びに米国特許第６，０９５，１４３号及び同第５，８１９，７３１号（Ｄｙｒｕｄら）に示されている。
【００２８】
呼吸マスク構成要素
指摘したように、内部気体空間から呼気を排除し易くするために、マスク本体に呼気弁を取り付けてもよい。呼気弁の使用は、マスク内部からの暖かい湿った呼気を急速に除去することにより、着用者の心地よさを改善し得る。例えば、米国特許第７，１８８，６２２号、同第７，０２８，６８９号、及び同第７，０１３，８９５号（Ｍａｒｔｉｎら）、同第７，４２８，９０３号、同第７，３１１，１０４号、同第７，１１７，８６８号、同第６，８５４，４６３号、同第６，８４３，２４８号、及び同第５，３２５，８９２号（Ｊａｐｕｎｔｉｃｈら）、同第６，８８３，５１８号（Ｍｉｔｔｅｌｓｔａｄｔら）、及び同再特許第ＲＥ３７，９７４号（Ｂｏｗｅｒｓ）を参照。本質的に、呼気を内部気体空間から外部気体空間へと迅速に運搬するために、好適な圧力損失を提供し、マスク本体に適切に固定され得る任意の呼気弁を、本発明に関連して使用してもよい。鼻及び目の下を覆う着用者のフィット感を改善するために、マスク本体にノーズクリップが取り付けられてもよい。ノーズクリップは、着用者の鼻の上及び鼻と頬との間の領域でフェイスマスクを所望の適合関係で保持するようにノーズクリップを成形することができる、アルミニウムなどの極めて柔軟で軟らかい帯状の金属を含んでもよい。好適なノーズクリップの例は、米国特許第５，５５８，０８９号及び米国意匠特許第Ｄｅｓ．４１２，５７３号（Ｃａｓｔｉｇｌｉｏｎｅ）に示されている。
【００２９】
ハーネスに使用されるストラップは、様々な材料、例えば、熱硬化性ゴム、熱可塑性エラストマー、編組み又は編込みされた織糸／ゴムの組み合わせ、非弾性の編組み構成要素、及びその他から作製され得る。ストラップは、弾性材料、例えば、弾性の編組み材料から形成されてもよい。ストラップは、好ましくはその全長の２倍より大きく拡張され、その弛緩状態に戻り得る。ストラップはまた、その弛緩状態の長さの３倍又は４倍まで延びることが可能であり、張力が取り除かれると、なんら損傷を受けずにその元の状態に戻ることができる。したがって、弾性限度は、ストラップのリラックス状態における長さの２倍、３倍、又は４倍以上であるのが好ましい。典型的には、ストラップは、長さ約２０〜３０ｃｍ、幅３〜１０ｍｍ、厚さ約０．９〜１．５ｍｍである。ストラップは、連続ストラップとして第１タブから第２タブまで延びてもよく、又はストラップは、更なる締結具又はバックルにより互いに接合され得る複数の部品を有してもよい。例えば、ストラップは、マスク本体を顔面から除去する際に、着用者により迅速に分離され得る締結具により一緒に結合された第１及び第２の部分を有してもよい。本発明に関連して使用し得るストラップの例は、米国特許第６，３３２，４６５号（Ｘｕｅら）に示されている。ストラップの１つ以上の部分を一緒に結合するのに使用し得る締結機構又留め金機構の例は、例えば、以下の米国特許第６，０６２，２２１号（Ｂｒｏｓｔｒｏｍら）、同第５，２３７，９８６号（Ｓｅｐｐａｌａ）、及び欧州特許第１，４９５，７８５（Ａ１）号（Ｃｈｉｅｎ）に示されている。
【実施例】
【００３０】
スペーサ要素の調製：
ポリマースペーサ要素を以下の通りに調製した。不織布基材をキャスティングロールに送り込んだ。成形可能なポリプロピレン（polyprolylene）ホモポリマーであるＴｏｔａｌ  ３８６８（Ｔｏｔａｌ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（ＰＯ  Ｂｏｘ  ６７４４１１，Ｈｏｕｓｔｏｎ  ＴＸ  ７７２６７））を送り、幅１８インチ（４６ｃｍ）の吊り下げられた金型及び２．５インチ（６．４ｃｍ）の一軸スクリュー押出機から押出した。ポリマーは圧縮下で運ばれ、Ｄａｖｉｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄ（１  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｄｒｉｖｅ，Ｐａｗｃａｔｕｃｋ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ  ０６３７９）製のパイナップル型の混合押出機を使用した。柱／ステムを基材上に転写するための微細複製工具を使用して、溶融ポリマーをキャスティングロールの上に堆積させた。チルドロールを使用してウェブを冷却し、ロール形態に巻き上げた。スペーサ要素の形状は次の通りである。
【００３１】
【表１】
2014501157.tif 000003
【００３２】
【表２】
2014501157.tif 000004
【００３３】
マスク本体組立体：
スペーサ要素／外側カバーウェブ層を、成形層とフィルタ層を含む濾過構造に接合し、図２に示される組立体を得た。スペーサ要素の柱は、濾過媒体層に面するように向けられた。Ｂｒａｎｓｏｎ超音波溶接機（Ｂｒａｎｓｏｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ（Ｄａｎｂｕｒｙ，ＣＴ））、モデル２０００ａｅ及び正弦波アンビル（sine wave anvil）を使用して、これらの層を溶接及びトリミングした。
【００３４】
試験方法：
呼吸マスクを、ＡＳＴＭ−１８６２−０７「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｆａｃｅ  Ｍａｓｋｓ  ｔｏ  Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｂｌｏｏｄ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｉｘｅｄ  Ｖｏｌｕｍｅ  ａｔ  ａ  Ｋｎｏｗｎ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）ｐｒｏｔｏｃｏｌ」に従って試験した。圧力損失を、８５リットル／分、２％セール（2% sale）にてＮＩＯＳＨ  ４２  ＣＦＲ基準に従って、瞬時圧力損失に関して測定した。結果を下の表２に記載する。
【００３５】
比較例：
対照サンプルは、同様の材料を使用して調製されたが、本発明のようにスペーサ要素並びに遮蔽及び非遮蔽領域を有さなかった。
【００３６】
【表３】
2014501157.tif 000005
【００３７】
データは、本発明による離間して配置された遮蔽ウェブを用いることにより流体抵抗が最高レベルで改善されること示している。３２の試験サンプルのうち、本発明のサンプルはどれも不合格にならなかった。更に、マスク本体全域の圧力損失は、本発明のプロトタイプにおいて概ね低かった。
【００３８】
本発明には、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な改変及び変更を行うことができる。したがって本発明は上記の記載によって限定されるものではないが、以下の「特許請求の範囲」及びそのあらゆる均等物において記載される限定条件によって規制されるものである。
【００３９】
更に本発明は、ここに具体的に開示されていない要素がなくとも適切に実施可能であり得る。
【００４０】
上記に引用した全ての特許及び特許出願は、「背景技術」の項目において記載されるものを含め、その全容にわたって本文書に援用するものである。そのような組み込まれる文献の開示と上記明細書との間に不一致又は矛盾がある限りにおいては、上記明細書が優先する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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