(57)【要約】  フィルタ構造１６で形成されるマスク本体１２を有する、フィルタ式フェースピースレスピレータ１０。マスク本体１２は、溶着などにより恒久的に接続された、ｓ字型、又は三つ折のプリーツで形成される、少なくとも１つの横方向に延びる補強部材５０を有する。少なくとも１つの補強部材５０は、開いたカップ状の構造にあるときに、マスク本体１２の一体性を増加させ、汚れた又は湿った空気による、マスク本体１２における圧力低下の増大によって、マスク本体が潰れることを抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ハーネスと、
（ｂ）マスク本体であって、前記マスク本体は、フィルタ構造、及び前記マスク本体にわたり横方向に延びる少なくとも１つの補強部材を含み、前記フィルタ構造によって形成される前記補強部材は、前記フィルタ構造の３つの層が一緒に接合されるように、ｓ字型に折り畳まれ、接続領域において一緒に溶着される、マスク本体と、
を備える、フィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項２】
前記補強部材は、断面図で見たときに、前記接続領域の各側において、前記フィルタ構造の２つの並置された層を有し、前記２つの層は、前記接続領域から距離（Ｌ）だけ延び、前記接続領域から少なくとも１ｍｍにわたり並置されている、請求項１に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項３】
前記接続領域の各側における、前記フィルタ構造の前記２つの並置された層が互いに溶着されていない、請求項２に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項４】
前記フィルタ構造は厚さ（Ｔ）を有し、前記接続領域が、前記厚さ（Ｔ）以下の厚さを有し、前記接続領域の各側における前記フィルタ構造の前記２つの並置された層が、１（Ｔ）〜２（Ｔ）の範囲の厚さを有する、請求項３に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項５】
前記補強部材が、前記マスク本体の第１側部から前記マスク本体の相対する第２側部まで、前記マスク本体にわたって横方向に延びる、請求項１に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項６】
前記マスク本体は、相対する第１及び第２の側部に位置する、第１及び第２フランジを更に含み、前記第１及び第２フランジはそれぞれ、前記マスク本体が使用構成にあるときに、前記フィルタ構造に接触するように内側に折られる、請求項１に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項７】
前記補強部材は、前記マスク本体にわたり、前記第１及び第２フランジに沿って横方向に延びる、請求項６に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項８】
前記補強部材は、底辺並びに第１側辺及び第２側辺を有する、３辺を備える台形を形成する、請求項７に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項９】
前記フィルタ構造の３つの層が一緒に接合されるように、ｓ字型に折り畳まれ、接続領域において一緒に溶着される、前記フィルタ構造によって形成される第２の補強部材を更に備える、請求項１に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項１０】
（ａ）ハーネスと、
（ｂ）内面及び外面を有するマスク本体であって、フィルタ構造、及び前記フィルタ構造によって形成される少なくとも１つの補強部材を含み、前記補強部材は、接続領域、並びに前記内面付近の内側リブ、及び前記外面付近の外側リブを有する、マスク本体と、
を備える、フィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項１１】
前記接続領域が溶着領域を含む、請求項１０に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項１２】
前記接続領域が多数の接続領域部分を含む、請求項１０に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項１３】
前記マスク本体は境界線によって分離される上部及び下部を含み、前記補強部材は前記境界線に位置付けられる、請求項１０に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項１４】
前記上部は上方周辺区分を含み、前記下部は下方周辺区分を含む、請求項１２に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項１５】
前記内側リブは、前記外側リブよりも前記上方周辺区分に近く位置付けられる、請求項１４に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項１６】
前記フィルタ構造によって形成される第２補強部材を更に備え、前記第２補強部材は、接続領域、並びに前記内面付近の内側リブ、及び前記外面付近の外側リブを有する、請求項９に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項１７】
前記内側リブ及び前記外側リブはそれぞれ、前記接続領域から前記リブの先端部まで測定した長さ（Ｌ）を有し、各リブの前記長さ（Ｌ）が１ｍｍ〜５ｍｍの範囲である、請求項９に記載のフィルタ式フェースピースレスピレータ。
【請求項１８】
フィルタ式フェースピースレスピレータを製造する方法であって、
（ａ）内面及び外面を有するマスク本体を形成する工程であって、前記マスク本体はフィルタ構造を含む、工程と、
（ｂ）
（ｉ）前記フィルタ構造をｓ字型に折り畳むこと、及び
（ｉｉ）前記フィルタ構造を一緒に接続して、接続領域、並びに前記マスク本体の前記内面付近の内側リブ、及び前記マスクの前記外面付近の外側リブを形成すること、
によって、前記マスク本体内に少なくとも１つの補強部材を形成する工程とを含む、方法。
【請求項１９】
接続する前記工程が、溶着する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
マスク本体を形成する前記工程、及び前記マスク本体内に前記少なくとも１つの補強部材を形成する前記工程は、連続的な機械方向のプロセスである、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レスピレータにわたり横方向に延びる、少なくとも１つの補強リブを含む、フィルタ式フェースピースレスピレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
レスピレータは、一般的に、以下の２つの一般的な目的の少なくとも１つのために、人の呼吸経路上で着用される。（１）不純物又は汚染物質が着用者の呼吸器系に入るのを防ぐ、（２）着用者が吐き出す病原体及び他の汚染物質に他の者又は物がさらされることから守る。第１の状況では、レスピレータは、空気が着用者にとって有害な粒子を含んでいる環境、例えば、自動車車体修理工場において着用される。第２の状況では、レスピレータは、他の人又は物に対して汚染の危険性がある環境で、例えば手術室又はクリーンルームにおいて着用される。
【０００３】
これらの目的のいずれか（又は両方）を満たすための様々なレスピレータが設計されてきた。これらレスピレータの一部は、マスク本体自体がフィルタ機構として機能するため、「フィルタ式フェースピース」として分類されてきた。取り付け可能なフィルタカートリッジ（例、米国再特許第３９，４９３号参照（Ｙｕｓｃｈａｋら））又はインサート成型されるフィルタ要素（例、米国特許第４，７９０，３０６号参照（Ｂｒａｕｎ））と共にゴム又はエラストマーのマスク本体を使用するレスピレータとは異なり、フィルタ式フェースピースレスピレータは、フィルタカートリッジの据え付け又は交換の必要がないように、濾材がマスク本体全体の大半を覆うべく設計されている。これらフィルタ式フェースピースレスピレータは、一般に、２種類の構造、すなわち成型レスピレータ及び平坦折り畳み式レスピレータの一方の形式を取る。
【０００４】
成型フィルタ式フェースピースレスピレータは、マスク本体にカップ状の構造を与えるために、熱接着繊維の不織ウェブ又は透かし編目のプラスチックメッシュを通常含んできた。成型されたレスピレータは、使用中及び保管時の双方で同一の形状を維持する傾向がある。そのため、これらのレスピレータは、収納又は輸送のために折り畳むことはできない。成型されたフィルタ式フェースピースレスピレータを開示している特許の例には、米国特許第７，１３１，４４２号（Ｋｒｏｎｚｅｒ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，９２３，１８２号、同第６，０４１，７８２号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ  ｅｔ  ａｌ．）、同第４，８０７，６１９号（Ｄｙｒｕｄ  ｅｔ  ａｌ．）、及び同第４，５３６，４４０号（Ｂｅｒｇ）が挙げられる。
【０００５】
平坦折り畳み式レスピレータは、その名が示すように、輸送及び収納のために平坦に折り畳むことができる。それらはまた、使用の際にカップ状の構造に開くこともできる。平坦折り畳み式レスピレータの例は、米国特許第６，５６８，３９２号及び同第６，４８４，７２２号（Ｂｏｓｔｏｃｋら）並びに同第６，３９４，０９０号（Ｃｈｅｎ）に示されている。一部の平坦折り畳み式レスピレータは、使用中にカップ状の構造を使用中に維持するために役立つ、溶着線、継ぎ目、及び折り目を備えるものとして設計されてきた。マスク本体のパネルには、補強部材が組み込まれてきた（米国特許出願公開第２００１／００６７７００号（Ｄｕｆｆｙ  ｅｔ  ａｌ．）、同第２０１０／０１５４８０５号（２０１０／０１５４８０５）、及び米国意匠特許第６５９，８２１号（Ｓｐｏｏ  ｅｔ  ａｌ．）参照）。
【０００６】
本発明は、以下に記載されるように、補強部材が改善された、平坦折り畳みレスピレータを提示する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、例えば溶着により恒久的に接続されたＳ字型、又は三つ折プリーツにより形成される、少なくとも１つの横方向に延びる補強部材を有するマスク本体を含む、フィルタ式フェースピースレスピレータを提示する。Ｓ字型、又は三つ折プリーツの領域に対する接続領域の位置及び幅により、生じる補強部材は、接続領域のいずれか、又は両方にリブを有してもよい。これらのリブは、マスク本体の内面上にチャネル又は溝を形成してもよい。
【０００８】
少なくとも１つの補強部材は、開いたカップ状の構造にあるときに、マスク本体の一体性を増加させ、汚れた又は湿った空気による、マスク本体における圧力低下の増大によって、マスク本体が潰れることを抑制する。マスク本体がカップ形状に形成されるときに、側部から側部へとマスク本体の横方向に延びる補強部材を有することにより、補強トラス構造が形成され、形成されたマスク本体が潰れるのを更に抑制する。補強部材によって形成されるいずれかのチャネル又は溝は、湿った空気が凝結した、望ましくない液体を着用者の顔面から移送して遠ざけるための、液体管理システムを提供する。
【０００９】
１つの特定の実施形態において、補強部材は、マスク本体を形成するフィルタ構造の３つの層を折り畳み（プリーツを付け）、その後一緒に溶着することによって形成される。生じる補強部材は、フィルタ構造の厚さよりも小さい、溶着位置における厚さ、及びフィルタ構造の厚さの２〜３倍である溶着部の両側における厚さを有する。
【００１０】
用語集
下記に説明する用語は以下に定義された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。「含む」、「備える」、「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オープンエンド型の用語であるが、本発明は、「本質的に〜からなる」等の、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、本発明のレスピレータがその意図される機能を果たす際の性能に対して悪影響を及ぼすであろう物体又は要素のみを除外するという点で、オープンエンド型の用語に準ずる用語である。
「清浄な空気」とは、濾過によって汚染物質が除去された一定量の大気からなる周囲空気を意味する。
「接続領域」とは、フィルタ構造の３つの層が一緒に恒久的に接続される、補強部材の領域を意味する。
「汚染物質」は、粒子（粉塵、ミスト及びフュームを含む）及び／又は一般には粒子とみなされない場合もあるが（例えば、有機蒸気等）、空気中に浮遊していることがある他の物質を意味する。
「横断寸法」は、レスピレータを正面から見たときに、レスピレータの側部から側部まで横方向に延びる寸法を意味する。
「カップ状の構造」、及びその変化形は、人の鼻及び口を適切に覆うことが可能な任意の容器型の形状を意味する。
「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」とは、マスク本体が人の顔面上に位置付けられたときに、周囲雰囲気気体空間に露出される、マスク本体の表面を意味する。
「フィルタ式フェースピース」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、その層（単数又は複数）は、それを通り抜ける空気流から汚染物質（粒子など）を除去するという主目的に適している。
「濾材」とは、それを通過する空気から汚染物質を除去するように設計された通気性の構造を意味する。
「フィルタ構造」及び「通気性フィルタ構造」はそれぞれ、空気を濾過する空気透過性構造を一般的に意味する。
「内側に折られる」とは、そこから伸び始める部分に向けて折り返されることを意味する。
「ハーネス」は、マスク本体を着用者の顔面上に支持する助けとなる構造体又は部品の組合せを意味する。
「一体的」は、一緒に作製されること、即ち、一部分として一緒に作製され、後に一緒に接合される別個に製造された２つの部分ではないことを意味する。
「内部気体空間」とは、マスク本体と人の顔面との間の空間を意味する。
「内側周辺部」とは、レスピレータが着用者の顔面上に位置付けられるときに着用者の顔面と一般的に接触するように配置される、マスク本体の内面における、マスク本体の外縁部を意味する。
「内面」とは、マスク本体が人の顔面上に位置付けられたときに、人の顔面に最も近い、マスク本体の表面を意味する。
「境界線」は、折り目、継ぎ目、溶着線、接合線、ステッチ線、ヒンジ線、及び／又はそれらの任意の組合せを意味する。
「マスク本体」は、人の口及び鼻を覆って適合し、外部気体空間から内部気体空間を分離して画定する助けとなる通気性の構造体（層及び部品を互いに接合させる継ぎ目及び結合部を含む）を意味する。
「ノーズクリップ」は、着用者の鼻の周りの密封性を高めるために、マスク本体上で使用するように適合させた（ノーズフォーム以外の）機械的装置を意味する。
「周辺部」は、マスク本体の外側縁部を意味し、人がレスピレータを着用したときに、この外側縁部は、一般に着用者の顔面に隣接して配置される。「周辺区分」は周辺部の一部である。
「プリーツ」とは、それ自体の上に折り返しできるように設計された、又は折り返されている部分を意味する。
「ポリマー」及び「プラスチック」はそれぞれ、主として１つ以上のポリマーを含み、かつ他の成分をも含有し得る材料を意味する。
「レスピレータ」は、呼吸するための清浄な空気を着用者に提供するための、人が着用する空気濾過装置を意味する。
「補強部材」とは、フィルタ構造、及び補強部材の各側にある通気性フィルタ構造と一体の細長い要素を意味し、これは、補強部材の方向におけるフィルタ構造の剛性を増加させる。
「横方向に延びる」は、一般に横断寸法に延びることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】人の顔面に着用した状態での、平坦折り畳み式フィルタ式フェースピースレスピレータ１０の正面斜視図である。
【図２】図１のレスピレータ１０の側面図である。
【図３】図１のレスピレータ１０のマスク本体１２の正面図である。
【図４ａ】フランジ３０ａ、３０ｂが開いた位置にある、平坦な構成のマスク本体１２の底面図である。
【図４ｂ】フランジ３０ａ、３０ｂがフィルタ構造１６に対して折り畳まれている、予め開かれた構成のマスク本体１２の底面図である。
【図５】図１のマスク本体１２で使用するのに好適なフィルタ構造１６の断面図である。
【図６】３つの補強部材５０を示す、図３の線６−６に沿って取った、マスク本体１２の断面図である。
【図６ａ】図６に示される補強部材５０の拡大図である。
【図７】補強部材５０を形成するために溶着する前に折り畳まれる、フィルタ構造１６の概略平面図である。
【図８】補強部材５０を形成するために折り畳まれ、溶着される、フィルタ構造１６の概略平面図である。
【図９】別の補強部材６０を形成するために折り畳まれ、溶着される、フィルタ構造１６の概略平面図である。
【図１０】補強部材５０を例示する、マスク本体１２の別の実施形態の正面図である。
【図１１】補強部材５０を示す、図１０のマスク本体１２の側面図である。
【図１２】マスク本体１２及び補強部材５０を有する、平坦折り畳みフィルタ式フェースピースレスピレータ１０を形成するためのプロセスを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の際には、レスピレータのマスク本体にわたって横方向に延びる少なくとも１つの補強部材を有する、フィルタ式フェースピースレスピレータが提示される。補強部材は、フィットを向上させ、フェースマスクが着用者の顔面に向かって潰れるのを防ぐ一方で、流体（例えば、湿った空気）が、内部気体空間から外部気体空間へと透過することを可能にする。
【００１３】
以下の説明において、添付の図面を参照するが、それらの図面は本願の一部を成すものであり、また、様々な特定の実施形態を実例として示すものである。本明細書において記載される一実施形態の様々な要素及び参照番号は、別段の指定がない限り、本明細書において記載される別の実施形態の同様の要素及び参照番号と一致し、同じである。本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、他の実施形態が考えられ、実施され得ることを理解すべきである。以下の発明を実施するための形態はしたがって、限定的な意味で解釈されるべきではない。本発明はそれだけには限定されないが、下記で提供する実施例の考察を通じて本発明の様々な態様の理解が得られるはずである。
【００１４】
図面を参照し、図１及び２は、着用者が呼吸するための清浄な空気を提供するために、本発明に従って使用され得るフィルタ式フェースピースレスピレータ１０の例を示す。フィルタ式フェースピースレスピレータ１０は、マスク本体１２及びハーネス１４を含む。
【００１５】
図３は、ハーネス１４のない、レスピレータ１０のマスク本体１２を示し、図４ａ及び図４ｂは、折り畳まれた、又は潰れた構成のマスク本体１２を示し、この構成はまた、予め開かれた構成と称され得る。レスピレータ１０及びマスク本体１２の追加的な特徴及び詳細は、これらの構成に見出すことができる。
【００１６】
マスク本体１２は、吸気が着用者の呼吸器系に入る前に通過する必要があるフィルタ構造１６を有する。フィルタ構造１６は、着用者が清浄な空気を吸い込むことができるように、周囲環境から汚染物質を取り除く。フィルタ構造１６は、様々な異なる形状及び構成を取ることができ、典型的にはこれは、着用者の顔面に接して、又は支持構造体内において適切にフィットするようになっている。通常、フィルタ構造１６の形状及び構造は、マスク本体１２の全体的形状に対応する。
【００１７】
マスク本体１２は、境界線２２によって分離される、上部１８及び下部２０を含む。この特定の実施形態では、境界線２２は、マスク本体の中央部にわたり、側部から側部へと横方向に延びる、折り目又はプリーツである。マスク本体１２はまた、上部１８における上方区分２４ａ及び下部２０における下方区分２４ｂを含む周辺部２４も含む。
【００１８】
ハーネス１４（図１）は、マスク本体１２の上部１８に固定された第１の上方ストラップ２６、及び第２の下方ストラップ２７を有する。ストラップ２６、２７は、ステープル２９によってマスク本体１２に固定されている。ストラップ２６、２７は、熱硬化性ゴム、熱可塑性エラストマー、より合わされた又は編まれた糸及び／又はゴムの組合せ、非弾性のより合わされた構成材などの様々な材料から作製することができる。ストラップ２６、２７は、その全長の２倍より大きく拡張することができ、その弛緩状態に戻ることができることが好ましい。ストラップ２６、２７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、いずれの損傷を受けずにその元の状態に戻ることができる。ストラップ２６、２７は、連続的なストラップであり得、又は更なる締結具若しくはバックルによって一緒に接合することができる、複数の部品を有し得る。あるいは、ストラップは、着用者の耳の周囲に配置されるループを形成してもよい。
【００１９】
図３、４ａ、及び図４ｂは、第１フランジ３０ａ及び第２フランジ３０ｂが、マスク本体１２の相対する側部３１ａ、３１ｂに位置する、マスク本体１２を示す。各ストラップ２６、２７は、側部３１ａから側部３１ｂへと延びている。上記のように、第１の上方ストラップ２６は、周辺部の上方区分２４ａと隣接するマスク本体１２の上部１８に固定されており、第２の下方ストラップ２７は、フランジ３０ａ、３０ｂにステープリングされており、これらは、図４ｂのフィルタ構造１６に向かって内側に折られている。フランジ３０ａ及び３０ｂに関する更なる詳細、並びにレスピレータ１０及びマスク本体１２の他の特徴は、２０１２年１２月２７日に出願された、米国特許出願第１３／７２７，９２３号、表題「Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  Ｆａｃｅ−Ｐｉｅｃｅ  Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｆｏｌｄｅｄ  Ｆｌａｎｇｅ」に見出すことができ、その全開示が本明細書において参照として組み込まれる。
【００２０】
ノーズクリップ３５（図２、３）は、鼻及び上部頬骨で、及びその周囲で適切なフィットを達成するのを補助するため、マスク本体側縁部３１ａと、３１ｂとの間で中央に位置付けられた、上方周辺区分２４ａに隣接する、マスク本体１２の上部１８上に配置されてもよい。ノーズクリップ３５は、着用者の鼻の輪郭に適合するように着用者の手作業で適応させることが可能となる柔軟な金属又はプラスチックで作製されてもよい。ノーズクリップ３５は、着用者の鼻及び鼻と頬が合するところを覆って、所望のフィットした関係でマスクを保持するように形作ることができる、例えば、アルミニウムなどの展性のある、又は柔軟な金属のバンドを含んでもよい。
【００２１】
図４ａ及び図４ｂを参照し、平面３２は、第１側部３１ａ及び第２側部３１ｂを画定するように、マスク本体１２を分割する。マスク本体１２の相対する側部３１ａ及び３１ｂにそれぞれ位置する、第１フランジ３０ａ及び第２フランジ３０ｂは、図４ａに容易に見ることができる。フランジ３０ａ、３０ｂは典型的には、マスク本体１２から離れるように延びて、第１境界線３６ａ及び第２境界線３６ｂにおいて、マスク本体１２の主要部分に一体的に、又は非一体的に接続され得る。フランジ３０ａ、３０ｂは、マスク本体フィルタ構造１６を含む、様々な層の１つ以上、又は全部を含んでもよいが、フランジ３０ａ、３０ｂは、マスク本体１２の主要フィルタ領域の部分ではない。フィルタ構造１６とは異なり、フランジ３０ａ、３０ｂを含む層は、圧縮されて、これらをほぼ流体不透過性としてもよい。フランジ３０ａ、３０ｂは、マスク本体フィルタ構造１６を作製するために使用される材料の延長部であってもよく、又は、硬質若しくは半硬質プラスチックのような別個の材料で作製されてもよい。フランジ３０ａ、３０ｂは、図４ｂの構成を形成するために、これらの境界線３６ａ、３６ｂとほぼ平行である、平行に近い、又は約３０°以下の角度を成す、軸又は折り目を中心として回転されるか、又は折り畳まれてもよい。更に、フランジ３０ａ、３０ｂは、フランジの剛性を増加させるために、その上に結合部又は溶着３４を有する場合があり、マスク本体周辺下方区分２４ｂはまた、マスク本体１２の様々な層を一緒に接合するために、一連の結合部又は溶着部３４を有してもよい。
【００２２】
周辺区分２４ａ（図１、３、６）はまた、様々な層を一緒に接合し、またノーズクリップ３５の位置を維持するために、一連の結合部又は溶着部を有することがある。フィルタ構造１６の残部（周辺部から内側）は、その延長表面の多くにわたり、完全に流体透過性であり得るが、結合部、溶着部、又は折り畳み線が存在する領域を例外とする場合がある。
【００２３】
マスク本体１２に使用されるフィルタ構造１６は、粒子捕捉タイプ又は気体及び蒸気タイプのフィルタであり得る。フィルタ構造１６は更に、フィルタ層の一方の側から他方の側に液体が移動するのを防ぐバリヤ層であり得、これにより、例えば、液体エアゾール又は液体（例えば、血液）の飛沫がフィルタ層に浸透するのを防止できる。用途に応じて、フィルタ構造１６を構成するために、類似の又は異なる濾材の複数の層を使用することができる。層状マスク本体に有効に使用できるフィルタ層は、マスク着用者の呼吸労力を最小限に抑えるために、一般に圧力低下が小さい（例えば、面速度毎秒１３．８センチメートルで約１９５〜２９５パスカル未満）。フィルタ層は更に可撓性であることができ、予想される使用条件においてそれらの構造を概ね維持するよう、十分な剪断強度を有することができる。
【００２４】
図５は、内側カバーウェブ３８、外側カバーウェブ４０、及びフィルタ層４２のような多数の層を有する代表的なフィルタ構造１６を示す。フィルタ構造１６はまた、少なくとも１つ以上の層３８、４０、又は４２に対して、典型的には外側カバーウェブ４０の外面に対して並置された構造的な網又はメッシュを有してもよく、これはカップ状の構造を提供するのを補助する。フィルタ構造１６はまた、その構造的一体性に寄与する１つ以上の水平及び／又は垂直の境界線（例えば、プリーツ、折り目、又はリブ）を有する場合もある。
【００２５】
マスク本体１２の内面を典型的に画定する内側カバーウェブ３８は、着用者の顔面に接触する平滑な表面を提供するために使用することができ、マスク本体１２の外面１２ａ（図２）を典型的に画定する外側カバーウェブ４０は、マスク本体内にばら繊維を閉じ込めるため、又は審美的理由のために使用することができる。カバーウェブ３８、４０は、濾過層４２を保護する。カバーウェブ３８、４０は、典型的にはフィルタ構造１６にいずれの実質的なフィルタ利益ももたらさないが、外側カバー４０は、フィルタ層４２に対するプレフィルタとして機能し得る。
【００２６】
好適な程度の快適性を得るために、内側カバーウェブ３８は好ましくは比較的低い坪量を有し、比較的細い繊維（外側カバー４０のものより細いことが多い）から形成される。カバーウェブ３８、４０のいずれか、又は両方とも、約５〜７０ｇ／ｍ２（典型的には約１７〜５１ｇ／ｍ２、及びいくつかの実施形態においては３４〜５１ｇ／ｍ２）の坪量を有するように作製されてもよく、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）、０．１デニール超であり得る。カバーウェブ３８、４０に用いられる繊維は、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マイクロメートルの平均繊維直径を有することが多い。カバーウェブ材料はある程度の弾性（典型的には破断時に１００〜２００％であるが、必ずしもそうではなくてよい）を有し、可塑的に変形可能であり得る。
【００２７】
典型的には、カバーウェブ３８及び４０は、フィルタ構造の、特に着用者の顔面と接触する側で（すなわち、内側カバーウェブ３８）、心地よい感覚をもたらす不織布材料を選択して作製されている。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（ポリプロピレン混合物、及びポリプロピレンとポリエチレンとの混合物も含む）が挙げられる。スパンボンド繊維を使用することもできる。
【００２８】
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することができる。カバーウェブに使用するのに適したポリオレフィン材料としては、例えば、単独ポリプロピレン、２種のポリプロピレンのブレンド、並びにポリプロピレンとポリエチレンとのブレンド、ポリプロピレンとポリ（４−メチル−１−ペンテン）とのブレンド、及び／又はポリプロピレンとポリブチレンとのブレンドを挙げることができる。カバーウェブ３８、４０は好ましくは、処理後にウェブ表面からの繊維の突出が非常に少なく、よって滑らかな外面を有する。
【００２９】
フィルタ層４２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４２は通常、粒子及び／又はその他の汚染物質を、濾過層を通過する気体流から高い割合で除去する。繊維フィルタ層において、選択される繊維は、濾過される物質の種類に依存する。
【００３０】
フィルタ層４２は、は様々な形状及び構成で提供されることができ、典型的には、約０．２ミリメートル（ｍｍ）〜５ｍｍ、より典型的には約０．３ｍｍ〜３ｍｍ（例えば、約０．５ｍｍ）の厚さを有し、ほぼ平面状のウェブであってもよく、又は波形を付けて、拡張された表面積を提供してもよい。フィルタ層には更に、接着剤又は他の任意の手段によって接合された複数のフィルタ層も含まれ得る。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）任意の好適な材料を、フィルタ材料として使用することができる。メルトブローン繊維のウェブは、特に持続的に帯電している（エレクトレット）形態において、特に有用である。帯電解繊（electrically charged fibrillated-film）繊維、並びに、樹脂ウール繊維ウェブ及びガラス繊維ウェブ、又は、特にマイクロフィルムの形の溶液ブローン若しくは静電噴霧繊維も適切とすることができる。更に、ハイドロ充電プロセスにより製造されたウェブの濾過性能強化のために、添加剤を繊維に含めることができる。特に、フッ素原子をフィルタ層の繊維表面に配置することにより、油性ミスト環境での濾過性能を改善することができる。
【００３１】
粒子捕捉フィルタの例としては、微細な無機繊維（グラスファイバーなど）又はポリマー合成繊維の１つ以上のウェブが含まれる。合成繊維ウェブは、メルトブローン等のプロセスから作製される、エレクトレット帯電ポリマーマイクロファイバーを含んでもよい。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提供する。別のフィルタ層は、呼吸空気から有害な又は悪臭のある気体を除去するための吸着剤成分を含んでもよい。吸着剤は、接着剤、結合剤又は繊維質構造により濾過層に結合される粉末又は顆粒を含んでもよい。吸着剤層は、繊維性フォーム又は網状発泡体等の基材にコーティングすることにより、形成されて、薄く密着した層を形成することができる。吸着材料としては、化学処理した又は未処理の活性炭、多孔質アルミナ−シリカ触媒基材、及びアルミナ粒子を挙げることができる。
【００３２】
フィルタ構造１６は、１つのフィルタ層４２、及び２つのカバーウェブ３８、４０を備えるものとして図５に例示されているが、フィルタ構造１６は、複数のフィルタ層４２、又はフィルタ層４２の組合せを含み得る。例えば、前処理フィルタは、より精製され選択された下流の濾過層の上流に配置してもよい。加えて、活性炭などの吸着剤材料を、フィルタ構造を構成している繊維及び／又は様々な層の間に配置することができる。更に、吸着層と共に別の粒子フィルタ層を使用して、粒子と蒸気の両方に対する濾過を提供することができる。
【００３３】
レスピレータの使用中、空気はマスク内側に入り込む前に層４０、４２、及び３８を順次通過する。マスク本体の内部気体空間内の空気は、次いで、着用者によって吸入され得る。着用者が息を吐くと、空気は逆方向に層３８、４２、及び４０を順次通過する。あるいは、吐き出された空気がフィルタ構造１６を通過せずに、内部気体空間から迅速に排除され外部気体空間に入ることを可能にする呼気弁（図示せず）をマスク本体１２に設けてもよい。呼気弁の使用は、マスク内部からの暖かい湿った呼気を迅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。本質的に、好適な圧力低下を提供し、かつマスク本体に適切に固定することができる任意の呼気弁を、呼気を内部気体空間から外部気体空間へと迅速に送るために、本発明に関連して使用してもよい。
【００３４】
本発明のレスピレータは、マスク本体１２にわたって、側部３１ａから側部３１ｂまで、横方向に延びる少なくとも１つの補強部材を含む。補強部材（単数又は複数）は、フィルタ構造１６の三重層によって形成される。
【００３５】
図６を参照し、マスク本体１２の外面１２ａ、及び反対側の内面１２ｂを含む、マスク本体１２が示されている。少なくとも１つの境界部材５０が、マスク本体１２のフィルタ構造１６と一体的に形成されており、例示されるマスク本体１２は、３つの補強部材５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃを有している。補強部材５０ａは、上部１８に位置付けられ、補強部材５０ｂは境界線２２（図１及び図２）の付近に位置付けられ、かつ補強部材５０ｃは、マスク本体１２の下部２０に位置付けられる。例示される実施形態において、補強部材５０ａ、５０ｃは、補強部材５０ｂから実質的に等距離にあり、すなわち、補強部材５０ａと補強部材５０ｂとの間の距離は、補強部材５０ｂと補強部材５０ｃとの間の距離と実質的に等しい。当然、多数の補強部材５０の異なる間隔が使用され得る。
【００３６】
各補強部材５０は、リブ、支持体、ブレース、ストラット、ビーム、又は他の補強機構を形成するために一緒に接合された、フィルタ構造１６の３つの層により形成されている。各部材５０は、内面１２ｂ付近の、マスク本体１２の内部気体空間内に存在するリブ５２と、外面１２ａ付近の、マスク本体１２の外部気体空間内に存在するリブ５４とを有する。補強部材５０の長さを延長する接続領域５５が、フィルタ構造１６の溶着されていないループである、リブ５２、５４を形成し、すなわち、リブ５２、５４は、フィルタ構造１６の並置された溶着されていない層によって形成される。接続領域５５は、例えば、接着剤、機械的取り付け（例えば、縫うこと、ステープルなど）又は溶着（例えば、超音波及び／又は熱的溶着（熱及び圧力を含む））によって、フィルタ構造１６の３つの層が、一緒に、恒久的に接続されている、領域である。
【００３７】
補強部材（単数又は複数）５０は、マスク本体１２を通じて横方向に延び、好ましくは側部３１ａから側部３１ｂへと連続的な部材を形成する。いくつかの実施形態において、補強部材５０は、側部３１ａから側部３１ｂへと延びる、連続的な、中断されている機構（例えば、破線、又は縫い線）である。補強部材５０は、全体的にマスク本体１２の他の部分に対してより厚いため、及び／又は接続領域５５の剛性のため、マスク本体１２の、着用者の顔面に向かって内側に潰れることに対する抵抗を高める。
【００３８】
図６に例示されるものを含む、いくつかの実施形態において、内側リブ５２は、２つのリブのうち、マスク本体１２が着用者の顔面上に位置付けられた際に、接続領域５５、及び外側リブ５４の上方に位置付けられる、最上部リブである。この実施形態において、内側リブ５２は、チャネル又は溝５８を形成し、フィルタ構造１６は、接続領域５５の上となる。この溝５８は、マスク本体１２の内面１２ｂに到達し、溝５８に流れ出ることのある液体を回収、保持、及び任意により移送することができる。
【００３９】
図７及び図８は、接続領域５５における接続（例えば、溶着）の前、及び後の、補強部材５０を形成する、フィルタ構造１６を示す。図７において、厚さ（Ｔ）を有するフィルタ構造１６の単一部品は、「ｓ」字を形成するように２回折られるか、又はプリーツを付けられる。最終的に接続領域及びリブを形成する、折り畳み構造１６のｓ字型領域は、３（Ｔ）（すなわちフィルタ構造１６の厚さ（Ｔ）の３倍）を有する。図８において接続領域５５が形成された後、接続領域５５は（特に溶着により形成される場合）、３（Ｔ）よりかなり小さい、典型的にはフィルタ構造１６の厚さ（Ｔ）以下である、厚さを有する。しかしながら、接続のメカニズムによって接続領域５５の厚さは、３（Ｔ）未満から３（Ｔ）、又は更に３（Ｔ）超の範囲であり得る。例えば、フィルタ構造１６の３層の間で接着剤が使用される場合、生じる接続領域５５は、３（Ｔ）の厚さを有し得る。リブ５２又はリブ５４のいずれかにおいて測定される補強部材５０の全体的な厚さは、約２（Ｔ）〜３（Ｔ）（例えば、約２．４（Ｔ）、又は２．５（Ｔ））である。リブ５２、５４自体はそれぞれ、約１（Ｔ）〜約２（Ｔ）の厚さを有する。
【００４０】
リブ５２、５４は典型的には、リブ５２、５４それぞれに関して接続領域５５からその先端部まで測定される、約１ｍｍ〜５ｍｍの長さを有し、先端部から先端部までの全体的な間隔は典型的には２ｍｍ〜１ｃｍである。接続領域５５が中央にない場合、形成されるリブ５２、５４の長さは不均一となる。リブ５２と５４との間の接続領域５５の幅は、接続のメカニズムに依存する。一実施例として、溶着された接続領域５５は、約１ｍｍの幅を有し得る。
【００４１】
図９は、補強部材６０の別の構成を示す。図９において、厚さ（Ｔ）を有するフィルタ構造１６は、「ｓ」字を形成するように２回折られるか、又はプリーツを付けられる。ｓプリーツ内には、多数の領域部分５５ａ、５５ｂにより形成される接続領域５５がある。すなわち、補強部材６０は、多数の接続領域（例えば、溶着された接続領域）を有し、この実施形態においては２つである。ｓプリーツの全体的な長さに対する接続領域部分５５ａ、５５ｂの配置及び幅によって、リブ５２、５４は、接続領域５５の外側に存在してもよく、又は接続領域部分５５ａ、５５ｂは、リブ５２、５４が認識できないほど、ｓプリーツの縁部に十分に近くてもよい。
【００４２】
補強部材６０の要素の様々な厚さは、上記と同じであってもよいが、やはり２つの接続領域部分５５ａ、５５ｂの位置及び幅に応じて、リブ５２、５４は、もし測定可能であれば、各リブ５２、５４に関して約０．２ｍｍ〜１ｍｍの長さを有し得る。
【００４３】
補強部材の別の代替的な構成において、接続領域は、ｓプリーツの全領域を占めるのに十分な幅であり得る。このような接続領域は、連続的であってもよく、又は刻み付きパターンなど、パターン付きであってもよい。
【００４４】
少なくとも１つの補強部材５０を有するマスク本体１２の別の実施形態は、図１０及び図１１に例示される。前の実施例と同じ、このマスク本体１２は、本実施形態においては補強部材５０である、境界線２２によって分割される上部１８、及び下部２０を有する。補強部材５０は、側縁部３１ａから側縁部３１ｂへと連続的な方法で延び、フランジ３０ａ及び３０ｂに沿って連続する。図１０において、マスク本体１２は、部分的に開いた構成であり、フランジ３０ａ、３０ｂは、マスク本体１２から延びており、依然としてフィルタ構造１６と接触するように折り畳まれていない。図１１において、フランジ３０ａ、３０ｂは、折り畳み線３７に沿って折り畳まれて、カップ状のマスク本体１２を形成する。フランジ３０ｂ、及びその対応する折り畳み線が図１１に示されるが、マスク本体１２の他方の側は、他のフランジ３０ａの付近に折り畳み線３７を含む。この実施形態において、折り畳み線３７は、境界線３６ｂから離間している。線３７に沿ってフランジ３０ｂを折り畳み、フィルタ構造１６と接触させることにより、補強部材５０は１つの底辺５１ａ及び２つの側辺５１ｂを有する３辺を有する台形様の形状を形成する。上記のように、横方向に延びる底辺５１ａは、マスク本体１２が着用者の顔面に向かって内側に潰れることへの抵抗を増加させる。側辺５１ｂは、マスク本体１２の剛性を垂直方向に増加させ、着用者の顔面上に位置付けられるときに下方に潰れるのを抑制する。
【００４５】
図１２は、マスク本体１２にわたって横方向に延びる少なくとも１つの補強部材５０を備える、マスク本体１２を有するフィルタ式フェースピースレスピレータ１０を形成するための代表的な方法を例示する。特にこの方法は、図１０及び図１１のマスク本体１２を形成する。
【００４６】
レスピレータ１０は、マスク本体製造、及びマスク仕上げの２つの操作により組み立てられる。マスク本体製造段階は（ａ）不織布繊維ウェブを積層及び固定してフィルタ構造を形成する工程、（ｂ）様々なプリーツ折り目線を形成する工程、（ｃ）フィルタ構造中に補強部材（単数又は複数）を形成する工程、（ｄ）横方向マスク縁部を封止する工程、及び（ｅ）最終的な形状を切り取る工程を含み、様々な順序（単数又は複数）又は組合せ（単数又は複数）により行うことができる。マスク仕上げ操作は（ａ）カップ形状の構造を形成する工程、（ｂ）フランジを折り畳んでフィルタ構造と接触させる工程、及び（ｃ）ハーネス（例えば、ストラップ）を取り付ける工程を含む。この方法の少なくとも一部は、バッチプロセスではなく、連続的なプロセスとしてみなすことができ、例えば、マスク本体は、補強部材（単数又は複数）の形成を含む、機械方向に連続的なプロセスによって作製され得る。
【００４７】
図１２を参照し、３つの個別の材料シート、内側カバーウェブ３８、外側カバーウェブ４０、フィルタ層４２は、一緒にされて、かつ向かい合わせにされて、フィルタ構造１６の延長された長さを形成する。これらの材料は例えば、接着剤、熱溶着、又は超音波溶着により一緒に積層される。生じるフィルタ構造１６は、所望の大きさ、典型的には単一のマスクに好適な長さに切り取られる。
【００４８】
ノーズクリップ３５は、フィルタ構造１６に、任意により外側カバーウェブ４０と、フィルタ層４２との間に形成されるポケット内に、取り付けられてもよい。
【００４９】
フィルタ構造１６は、フィルタ構造１６にわたって横方向に延びる様々なプリーツを形成するように操作される（例えば、折り畳まれる、プリーツを付けられる）。ｓ字型のプリーツはまた、フィルタ構造１６の長さで形成され、補強部材５０を形成するように溶着される（例えば、熱及び超音波を使用して）。ｓ字型プリーツは、フィルタ構造１６がその長さまで切り取られる前に、余分な長さのフィルタ構造１６に形成されてもよく、又はその長さまで切り取られた後に形成されてもよい。
【００５０】
フィルタ構造１６はその後、折り畳まれ、及び／又はプリーツを付けられ、様々な特徴（例えば、平坦なマスク本体上の、境界線２２、及びフランジ３０ａ、３０ｂなど）を形成するために様々な封止部及び結合部が作製される。この例示される方法において、境界線２２は、補強部材５０上、又はその付近に位置付けられる。
【００５１】
いくつかの実施形態において、材料は、所望の大きさ、典型的には、境界線２２、補強部材５０、並びに／又は他の折り目、プリーツ、並びに様々な封止部及び結合部の形成後に、単一のマスクに好適な長さに切り取られる。
【００５２】
平坦なマスク本体１２は、カップ形状に延ばされ、フランジ３０ａ、３０ｂは折り畳まれて、底辺５１ａ及び２つの側辺５１ｂを有する、３辺を有する台形状の補強部材５０を備える、平坦に畳まれたフィルタ式フェースピースレスピレータ１０のマスク本体１２を生じる。ストラップ２６、２７が追加され、例えば、フランジ３０ａ、３０ｂにステープリングされてもよい。
【００５３】
本発明は、その趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正形態及び変更形態を取り得る。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。一実施例として、本発明の補強部材は、医療において一般的に使用されるものなどの、「平坦な」フェースマスク、又は例えば、米国特許第６，３９４，０９０号（Ｃｈｅｎ  ｅｔ  ａｌ）において記載されるような、垂直折り畳みフェースマスクに組み込まれることがある。
【００５４】
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される場合がある。
【００５５】
上記に引用されている全ての特許及び特許出願は、「背景技術」の項に引用されているものを含めて、その全体が本明細書において参照により援用されている。そのような組み込まれる文書と上記の明細書との間に矛盾又は不一致が存在する限りにおいて、上記の明細書が優先される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図６ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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