JP2005523215A - 呼吸器フィルタキャニスタ及びそれを充填する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[発明の分野]
本発明は、ガスマスク用のフィルタキャニスタに関する。1つの態様では、本発明は、フィルタキャニスタに粒子状フィルタ材料を充填する方法に関する。別の態様では、本発明は、装着者の顔面の曲率に一致した凹状プロフィールを有するフィルタカートリッジの充填に関する。さらに別の態様では、本発明は、ガスマスク用のフィルタキャニスタであって、キャニスタが長円形で、使用者の顔面の形状に一致するように凹状プロフィールを有するフィルタキャニスタに関する。
本出願は、2002年4月25日に出願された米国特許仮出願第60/319,206号の利益を主張し、その出願は全体的に本明細書に援用される。
2001年10月25日に公開されたPCT出願第US01/12545号は、取り外し式フィルタをガスマスクに連結するための差し込み式コネクタを開示している。楕円形を有するフィルタキャニスタも開示されており、これは、外周壁で分離された平行な平面的入口及び出口面を有する。
本発明は、所望の充填密度を有する粒子状フィルタ材料で充填されたフィルタキャニスタであって、フィルタ層の形状が少なくとも部分的にキャニスタ壁によって画定され、またキャニスタは、粒子状材料をキャニスタに導入するための充填開口を有するフィルタキャニスタに関する。本発明によれば、フィルタキャニスタに充填する方法は、充填開口を上向きにしてフィルタキャニスタの向きを定めるステップと、粒子状フィルタ材料を充填開口から導入するステップと、フィルタキャニスタをある周波数及び振幅で、所望の充填密度に達するまでの時間にわたって振動させるステップとを含む。
楕円形の等角フィルタを有するガスマスクアセンブリ10が図1に示されている。ガスマスクアセンブリ10は、ほぼ従来型のガスマスク12と、少なくとも1つの側方延出フィルタアセンブリ14とを備えている。ガスマスク12は、2001年10月25日に公開されて全体的に参照によって本明細書に援用されるPCT出願第US01/12545号に開示されているようなセルフシール機構を有する、ガスマスク12の下部側方部分に設けられた少なくとも1つのフィルタ取り付け部16、及び入口ポート20を有する。図1には、ガスマスク10の第1側部の単一のフィルタ取り付け部16に取り付けられた単一のフィルタアセンブリ14が示されている。代わりに、フィルタアセンブリ14をガスマスク10の第2側部に取り付けることができるか、または1対のフィルタアセンブリを使用することもできる。好適な実施形態では、入口ポート20は、PCT出願第US01/12545号に開示されているように、フィルタアセンブリ14上の差し込み式コネクタ(connection)を受け取ることができるが、図1及び図2のフィルタアセンブリ14に示されているように、ねじ付きフィルタコネクタ30を使用することもできる。ガスマスク12は、会話及び飲食の機能を組み合わせたスピーチモジュール22も有することができる。そのようなスピーチモジュールは、2001年7月18日に出願された米国特許仮出願第60/306,333号に開示されている。
粒子状物質の最適密度を達成するための周波数、振幅、時間及び方向の振動パラメータは、既知の理論に基づく。充填中にフィルタを垂直方向に正弦波形で振動させると、時間、振動振幅及び振動周波数の関数としての有効重量の変化が吸着剤粒子にもたらされるであろう。以下の定義で始めて、運動方程式が立てられる。
A:最大半サイクル移動量、フィート単位(振幅)
a:任意時における瞬間フィルタ加速度、フィート/平方秒単位
f:周波数、サイクル/秒単位
g:重力加速度=32.174フィート/平方秒
n:0〜∞の範囲の任意整数
t:時間、秒単位
v:任意時における瞬間フィルタ速度、フィート/秒単位
z:任意時における瞬間フィルタ垂直位置、フィート単位
1.z=A・sin(2・π・f・t)
2.v=dz/dt=A・2・π・f・cos(2・π・f・t)
3.a=dv/dt=−A・(2・π・f)2・sin(2・π・f・t)
4.da/dt=−A・(2・π・f)3・cos(2・π・f・t)=0
5.0=cos(2・π・f・t)
したがって、
5a.2・π・f・t=0.5π+nπ
6.a=g=32.174ft/s2=−A・(2・π・f)2・sin(0.5π+nπ)
7.32.174ft/s2=−A・(2・π・f)2
振動吸着剤充填の実効可能性を評価し、本方法を最適化する取り組みを示すために実験的試験を行った。
Claims (47)
- フィルタキャニスタに粒子状フィルタ材料を所望の充填密度まで充填する方法において、前記キャニスタが、前記粒子フィルタ材料を前記キャニスタに導入するための充填開口を有する、フィルタキャニスタに充填する方法であって、
前記充填開口を上向きにして前記フィルタキャニスタの向きを定めるステップと、
前記粒子状フィルタ材料を前記充填開口から導入するステップと、
前記フィルタキャニスタをある周波数及び振幅で、所望の充填密度に達するまでの時間にわたって振動させるステップと、
を含む、フィルタキャニスタに充填する方法。 - 前記導入するステップ及び前記振動させるステップは、順次実施される、請求項1に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記導入するステップ及び前記振動させるステップは、同時に実施される、請求項1に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記粒子状フィルタ材料は、活性炭、ゼオライト、モレキュラーシーブ及びアルミナからなる群から選択される、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記粒子状材料は、吸着剤である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動させるステップは、前記フィルタキャニスタを垂直方向に振動させることを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動させるステップは、前記フィルタキャニスタを水平方向に振動させることを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動させるステップは、前記フィルタキャニスタを複数の水平方向に振動させることを含む、請求項7に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 最大正及び負横加速度は、前記フィルタキャニスタの最大下向き垂直加速度に一致する、請求項6〜8のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記横振動周波数は、前記垂直振動周波数と同相であって、その値の半分である、請求項9に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動させるステップは、前記フィルタキャニスタを少なくとも2つの互いに直交する方向に振動させることを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記フィルタキャニスタは、前記2つの互いに直交する方向に順次振動される、請求項11に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記フィルタキャニスタは、湾曲した周方向外壁を有し、前記充填開口は、該周方向外壁に設けられている、請求項1〜12のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記フィルタキャニスタの前記外壁は、楕円形である、請求項13に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記周方向外壁は、不規則な形状を画定する、請求項14に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記キャニスタはさらに、使用者の顔面の曲率に一致するように凹状である出口壁によって画定される、請求項13〜15のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記キャニスタはさらに、凸状の入口壁によって画定され、前記入口壁及び前記出口壁は、互いに離間配置されて、前記周方向外壁によって結合される、請求項16にに記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記粒子状材料は、短い異種親和性繊維と混合される、請求項1〜17のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記異種親和性繊維は、長さが約3〜5mmである、請求項18に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記異種親和性繊維は、芯部及び外装部を有し、該外装部は、溶融温度が前記芯部より低いポリマーで形成される、請求項18または19に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記芯部は、ガラスか、または合成ポリマーで形成される、請求項20に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記合成ポリマーは、ポリアミドである、請求項21に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記外装ポリマーは、エチルビニルアセテートである、請求項20〜22のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- さらに、前記充填フィルタ層を加熱し、それによって前記外装部を溶融する、加熱するステップと、前記フィルタ層を冷却し、それによって前記充填フィルタ層を不動化形状に融着させるステップとを含む、請求項20〜23のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記フィルタ層の形状は、少なくとも部分的には前記キャニスタの壁によって画定される、請求項1〜24のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動は、正弦波成分を有する、請求項1〜25のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記所望充填密度は、少なくとも0.6グラム/立方センチメートルであり、前記粒子状フィルタ材料は、ASZM−TEDA炭素である、請求項1〜26のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記フィルタキャニスタの振動の振幅及び周波数は、図4の曲線70より上にならない、請求項1〜25のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動周波数は、約24.7Hzであり、前記垂直加速度は、約0.35gであり、前記水平加速度は、約1.0gである、請求項28に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動させるステップは、各サイクルで360°旋回する回転ベクトルによって表される合成水平加速度を有する、請求項1に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記フィルタカートリッジは、楕円形であり、前記粒子状フィルタ材料は、20×50ASZM−TEDA炭素粒であり、前記振動の周波数は、垂直方向が約60Hz、水平方向が約29Hzである、請求項1に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 垂直及び水平方向の前記振動加速度は、可変である、請求項31に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 水平方向の前記振動加速度は、約0.48gであり、垂直方向の前記振動加速度は、約0.45gである、請求項31に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記所望充填密度は、0.60〜0.72の間である、請求項31〜34のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動させるステップは、前記フィルタキャニスタを垂直方向に振動させることを含み、振動の前記垂直加速度は、1g未満である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 垂直振動の前記振幅及び周波数は、図4の曲線70より上にならない、請求項35に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記粒子状フィラー材料は、平均直径を有し、振動振幅は、前記粒子状フィラー材料の平均直径にほぼ等しい、請求項1に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動加速度は、1g未満である、請求項37に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 前記振動させるステップは、前記フィルタキャニスタを垂直軸中心に回転させる間、前記フィルタキャニスタを水平方向に振動させることを含む、請求項1に記載のフィルタキャニスタに充填する方法。
- 互いに離間配置されて、湾曲した周方向外壁によって結合された入口壁及び出口壁によって形成されたハウジングであって、前記湾曲した周方向外壁に、プラグで閉鎖された充填開口が設けられ、前記入口及び出口壁は、空気を通すための開口を有する、ハウジングと、
該ハウジング内にあって、前記入口壁から前記出口壁に流れる空気を濾過するために前記ハウジング内にフィルタ部材を形成する粒子状フィルタ材料と、
を有するフィルタキャニスタ。 - 前記周方向外壁は、複雑な形状である、請求項40に記載のフィルタキャニスタ。
- 前記周方向外壁は、長円形である、請求項41に記載のフィルタキャニスタ。
- 前記出口壁は、凹状である、請求項40〜42のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタ。
- 前記入口壁は、凸状である、請求項40〜43のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタ。
- 前記粒子状フィルタ材料は、充填密度が約0.62〜0.72グラム/立方センチメートルの範囲内にある、請求項40〜44のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタ。
- 前記粒子状フィルタ材料は、活性炭、ゼオライト、モレキュラーシーブ及びアルミナからなる群から選択される、請求項40〜45のいずれか1項に記載のフィルタキャニスタ
- 前記粒子状フィルタ材料は、ASZM−TEDA炭素である、請求項46に記載のフィルタキャニスタ。
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