JP2016525174A - 光学活性呼気弁を有する呼吸マスク - Google Patents
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Abstract
Description
以下に記載される用語は、定義される通りの意味を有する。
「帯域シフト」は、異なる角度から見た時に人間の目に顕著に異なる色彩を示すことを意味し、帯域シフトは、本明細書で記載される帯域シフト試験に従って評価され得る。
「清浄な空気」は、汚染物質を取り除くために濾過された、一定量の大気周囲空気を意味する。
「備える」は、特許専門用語において標準であるその定義を意味し、「含む」、「有する」、又は「含有する」とほぼ同義である制約のない用語である。「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、本開示は、「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されることもでき、これは、用語が関連する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。
「二色性」は、入射光の2つの直交偏光のうちの一方を他方よりも強く吸収することが可能であることを意味する。
「呼気弁」は、呼吸マスクの内部気体空間から呼気が排出されるように開放する弁を意味する。
「呼気」は、呼吸マスクの着用者によって吐き出される空気である。
「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て越えた後に侵入する、周囲大気中の気体空間を意味する。
「フィルタ」又は「フィルタ層」は、材料の1つ又は複数の層を意味し、その層は、層を通過する空気流から汚染物質(粒子など)を除去する主目的に適合している。
「フィルム」は、薄シート状構造体を意味する。
「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。
「フラップ」は、弁の動作時に開閉するように設計されたシート状の物品を意味する。
「フラッシュ」は、容易に人間の目につき得るように、過渡的に急速に起きる可視光線の変化を意味し、フラッシュは以下に記載するフラッシュ試験に従って特性決定される。
「可撓性フラップ」は、吐かれた気体流によって加えられる力に応答して曲がる又は屈曲することが可能なシート状物品を意味する。
「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、少なくとも人の鼻及び口を覆ってフィットすることができ、外部気体空間から隔てら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。
「主表面」は、物品又は本体のその他の表面(しかし全ての表面ではない)よりも実質的に大きい表面積を有する表面を意味する。
「多数」とは、5超を意味する。
「光学フィルム」は、いくつかの観察角度において可視スペクトルの一部分を正反射するフィルムを意味する。
フラップに関する「外側表面」は、フラップが弁座と係合する時に封止面の反対側に面する主表面を意味する。
「複数」は、2つ以上を意味する。
「呼吸マスク」は、着用者が呼吸するための清浄な空気を提供するための、人が着用する装置を意味する。
「透明」とは、「透明」という語で修飾される構造体(弁カバー)の反対側の所望の画像を見るのに可視光線が十分に通過できることを意味する。
「薄い」とは、200マイクロメートル未満の厚さを意味する。
「弁座」又は「弁ベース」は、流体が通過する開口部を有し、かつこれらが取り付けられる基材又は物品に隣接又は接触して配置される弁の中実部品を意味する。
図示したように、弁カバー40は、弁カバー40によって画定された内部チャンバから呼気を逃がすための複数の開口部27を有し得る。開口部27を通って内部チャンバから出る空気は、例えば、着用者の眼鏡類から遠ざかるように下向きに外部気体空間に入る。弁カバー40は、摩擦、締付、グルーイング、粘着接合、溶接などを含む様々な技術を用いて弁座に固定することがきできる。1つ又は複数の実施形態では、弁カバーは、内部でフラッシュするフラップをより容易に見ることができるように、少なくともその上部表面42が透明である。
反射スペクトル及び透過スペクトルの両方が、AST、DIN、及びCIEガイドラインに従う、150mm積分球を有するO/D形状を用いたPerkin−Elmer(Waltham,MA)Lambda 950分光光度計で測定される。透過測定の場合、可撓性フラップ試料を積分球の開口部の前に配置する。透過測定を実施する前に、試料を配置しない状態で透過率100%になるように装置を較正し、光線を遮断した状態で透過率0%になるように再び装置を較正する。近い入射角(即ち8°)で反射測定する場合、プラグを取り外した積分球の後部ポートに試料を配置する。反射率測定の前に、後部ポートの試料位置に搭載した研磨アルミニウム反射率NIST標準(NBS 2024−裏面鏡正分光反射率)を用いて装置を較正し、光線が遮断された第2の較正も適用する。全反射率はこのように測定される。続いて同じ試料上で、試料から反射する正反射光線のポートを取り除くことによって、第2の測定を行う。したがって、正反射光の約8°の反射角度が+/−6oの光トラップに置き換わる、反射性を取り除いたこの形状によって反射の拡散成分が測定される。スペクトル全体にわたる反射の拡散成分は、これらの全体と拡散成分測定値との間の差として取られる。
非垂直正反射率測定は、Universal Reflectance Accessoryを装備したPerkin−Elmer(Waltham,MA)Lambda 950分光光度計を用いて達成できる。この絶対反射法により、分光光度計の光学素子又は試料の位置に対するいかなる手動の調整も行わずに、最大で約60°非垂直な様々な入射角での再現可能な測定が可能となる。
呼気弁の効率は、呼吸マスクの使用者が体験する快適度において重要な役割を果たす。弁を通過する全空気流量率が、正弦波の呼吸周期間におけるこの効率度の測定値となる。
ここで、47.12389はピーク流量=π×呼吸数(15L/分)であり、tは秒単位での時間である。0.79秒における正弦曲線のピークに至るまで、0.01秒刻みで、時間の関数としての流量の表が生成される。流量の関数としての空気の率は多項式に適合し、この式は、正弦方程式の0.01秒間隔のそれぞれに対応する流量を、流量の多項式の関数としての空気の率に入力することによって、時間の関数としての弁を通過する空気の率を算定するのに用いられる。ここで、時間と弁を流れる空気の率との間には1対1の対応が存在する。0.01秒の各時間的間隔で、正弦方程式によって与えられた全空気流が、弁を通過する空気の率で乗じられて、弁を通過する空気の量がL/分単位で得られる。時間×2の関数としての、空気の1/2正弦曲線の積分により、1回の呼気サイクル中にシステム(QT)を通過した空気の合計量がもたらされる。時間対弁を通過する空気流×2の積分により、同じ呼気サイクルにおいて弁を通過した空気の合計量(Qv)が得られる。これから、
実施例1及び1Cでは、米国特許第5,325,892号(Japuntichら)に記載される同じ弁本体を用いて、2つの異なる可撓性フラップを試験した。実施例1の可撓性フラップは、PETとcoPMMAとの層ペアを112個含む、35.6マイクロメートル(μm)の多層光学フィルムである。35.6μmの厚さのうち、厚さが等しいPETの2つのスキン部がそれぞれ6.1μmを寄与し、一方で23.4μmを寄与する224個の光学層がフィルムに含まれていた。比較実施例1Cは、厚さ457μmで、特許第‘892号で報告したものと同じ材料である、従来型のイソプレン製可撓性フラップを用いた。弁呼吸効率試験を用いて、実施例1及び実施例1Cの両方に関して、弁を通過した空気の率を決定した。弁はまた、フラッシュ及び帯域シフトに関しても試験された。結果を以下の表1で報告する。
米国特許第7,188,622号(Martinら)で説明される弾性封止面を有した弁座を用いた。封止面30の硬度はショアAであった。弁座は、側面から観察した時に、スプラインの曲面によって生じる、わずかに湾曲した封止面の形状を有しており、これは封止面の載置台から最も遠い端である遠端と、載置台と同じ高さにある載置台に最も近い端との間に、高さ254μmの差をもたらした。弁は可撓性フラップに厚さ58.42μmの多層光学フィルムを用い、また米国特許第8,365,771号及び同第D676,527S号に説明される通りの弁カバーを有していた。弁を、フラッシュ、帯域シフト、及び呼吸効率に関して試験した。表2は、実施例2で取られた測定結果を示す。
本開示の可撓性フラップとして機能し得る、空間的な調整が可能な光学フィルムを、本明細書でフィルムDと称される赤色に反射する多層光学フィルムから、PCT国際公開第2010/075357号(Merrillら)に概して説明される通りに作製した。フィルムDを、一方が、選択された濃度の赤外線吸収染料を含む2つのポリマー材料からなる約300の交互層を共押出し、押出品を急冷したウェブへとキャスティングして、次にこのキャストウェブを二軸延伸して、赤色に反射するフィルムDを形成することによって形成した。
Claims (20)
- ハーネスと、
マスク本体と、
呼気弁と、を備える呼吸マスクであって、
前記呼気弁は、
弁座、及び、前記弁座と係合した可撓性フラップを有し、
前記可撓性フラップは、閉鎖位置から開放位置に移動した時又は開放位置から閉鎖位置に移動した時に、前記フラップにフラッシュを起こさせる1つ又は複数の材料を含む、呼吸マスク。 - 前記呼気弁が弁カバーを更に含み、前記弁カバーは、前記弁カバーの中実部分を通して前記フラッシュを見ることができるほど十分に透明である、請求項1に記載の呼吸マスク。
- 前記可撓性フラップが、帯域シフトを示す、請求項1に記載の呼吸マスク。
- 前記可撓性フラップが、正反射性フィルムを含む、請求項1に記載の呼吸マスク。
- 前記可撓性フラップが、その上に表示を有し、前記表示は、前記可撓性フラップを歪ませる又は反らせることなく、選択された領域で前記可撓性フラップの正反射を変化させることによって生成される、請求項1に記載の呼吸マスク。
- 前記可撓性フラップが、帯域シフトフィルムを含む、請求項1に記載の呼吸マスク。
- 前記帯域シフトフィルムが、前記可撓性フラップの外側表面に取り付けられる、請求項6に記載の呼吸マスク。
- 前記帯域シフトフィルムが、多層ポリマーフィルムを含む、請求項6に記載の呼吸マスク。
- 前記多層ポリマーフィルムが、着色されたミラーを含む、請求項8に記載の呼吸マスク。
- 前記多層ポリマーフィルムが、偏光子を含む、請求項8に記載の呼吸マスク。
- 前記可撓性フラップが、拡散反射光学フィルムを含む、請求項1に記載の呼吸マスク。
- マスク本体と、
前記マスク本体に取り付けられたハーネスと、
弁座、及び前記弁座と係合した可撓性フラップを含む呼気弁と、を備える呼吸マスクであって、前記可撓性フラップが、帯域シフトフィルムを含む、呼吸マスク。 - 前記帯域シフトフィルムが、前記可撓性フラップの外側表面に取り付けられる、請求項12に記載の呼吸マスク。
- 前記帯域シフトフィルムが、第1及び第2のポリマーの交互層を含む多層ポリマーフィルムを含む、請求項12に記載の呼吸マスク。
- 前記多層ポリマーフィルムが、着色されたミラーを含む、請求項14に記載の呼吸マスク。
- 前記多層ポリマーフィルムが、偏光子を含む、請求項14に記載の呼吸マスク。
- 前記帯域シフトフィルムが、可視表示をもたらすように調整される、請求項12に記載の呼吸マスク。
- 前記表示が、前記フィルムを歪ませる又は反らせることなく、選択された領域で前記帯域シフトフィルムの正反射を変化させることによって生成される、請求項17に記載の呼吸マスク。
- 前記帯域シフトフィルムが、複屈折性の連続相及び分散相を含む拡散反射光学フィルムを含む、請求項12に記載の呼吸マスク。
- 前記帯域シフトフィルムが第1のゾーン及び第2のゾーンを含み、前記第2のゾーンが可視表示を含み、また更に、前記第2のゾーンの複屈折率が前記第1のゾーンの複屈折率未満である、請求項19に記載の呼吸マスク。
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