KR20170090488A

KR20170090488A - 호흡기 노우즈피스

Info

Publication number: KR20170090488A
Application number: KR1020177018348A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 피 헨더슨; 레야드 에이 압둘카데르; 스튜어트 에이 맥글래슨; 제임스 제이 메이; 마크 에이 제이 페르난데스; 데이비드 엔 보이스; 엘리엇 제이 박스터
Original assignee: 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-08-07
Also published as: BR112017011438A2; WO2016090082A1; CN106998833A; EP3226706A1; US20170318875A1; EP3226706B1; GB201421615D0; CN106998833B

Abstract

개인용 호흡 보호 장치는 상부 패널(18), 중앙 패널(16), 및 하부 패널(20)을 포함하고, 중앙 패널(16)은 각각 제1 및 제2 절첩부(36), 시임, 용접부(76) 또는 접합부에 의해 상부 및 하부 패널(18) 각각으로부터 분리되어, 장치는 제1 및 제2 절첩부(36), 시임, 용접부(76) 또는 접합부를 따라 보관을 위해 편평하게 절첩될 수 있고, 사용 중일 때 착용자의 코와 입 위에 컵-형상의 공기 챔버를 형성하도록 펼쳐질 수 있고, 상부 패널(18)은 사용 중일 때 상부 패널(18)의 적어도 일부를 착용자의 코에 정합시키기 위한 코 정합 요소를 갖고, 코 정합 요소는 탄력적인 가요성 중앙 부분(80) 및 중앙 부분(80)으로부터 외향으로 연장되는 제1 및 제2 강성 외측 부분(82)을 갖고, 중앙 부분(80)은 중앙 및 외측 부분(80, 82)이 코의 프로파일에 정합하도록 호흡기(10)의 착용 시에 변형된다.

Description

호흡기 노우즈피스{RESPIRATOR NOSEPIECE}

본 발명은 보관 동안 편평하게 절첩될 수 있고 사용 동안 착용자의 입과 코 위에 컵(cup)-형상의 공기 챔버(air chamber)를 형성할 수 있는, 호흡기(respirator) 또는 안면 마스크(face mask)로 알려진 개인용 호흡 보호 장치(personal respiratory protection device)에 관한 것이다.

여과 호흡기 또는 안면 마스크는 사람의 호흡계를 공기 중에 부유되는 입자로부터 또는 불쾌하거나 유해한 기체로부터 보호하는 것이 요구될 때 매우 다양한 응용에서 사용된다. 일반적으로 그러한 호흡기 또는 안면 마스크는 다수의 형태로 제공될 수 있지만, 2가지의 가장 통상적인 것은 성형된 컵-형상의 형태 또는 편평-절첩된(flat-folded) 형태이다. 편평-절첩된 형태는, 필요할 때까지 착용자의 주머니 내에 보유될 수 있고 착용 간에 내부가 청결하게 유지되도록 편평하게 재-절첩될 수 있다는 점에서 이점을 갖는다.

그러한 호흡 장치는 예를 들어 호흡기, 수술용 마스크(surgical mask), 청정실 마스크(clean room mask), 안면 실드(face shield), 방진 마스크(dust mask), 호흡 가온 마스크(breath warming mask), 및 다양한 다른 안면 커버링(face covering)을 포함한다.

편평-절첩식 호흡기는 전형적으로 사용자에 의한 흡기(inhalation) 전에 공기로부터 부유되는 입자를 제거하는 시트 필터 매체(sheet filter medium)로부터 형성된다. 따라서, 호흡기의 성능은 흡기 전에 필터 매체를 우회하는 공기의 유동을 최소화하는 것에 의존한다. 우회 공기에 대한 주요 경로는 호흡기와 사용자의 안면 사이인 것으로 인식된다. 따라서, 우회 공기유동을 최소화하기 위해 호흡기와 안면 사이의 꼭 맞는 맞춤(close fit)을 제공하는 것이 필수적이다. 이는 안면으로부터의 코의 돌출 및 상이한 사용자의 코의 크기와 형상의 인간공학적 변동을 고려하면 사용자의 코의 영역에서 특히 문제가 된다.

호흡기의 착용 동안 사용자에 의해 변형되는, 통상적으로 변형가능한 금속 스트립(metal strip) 형태의 코 클립(nose clip)을 호흡기에 제공하는 것이 알려져 있다. 클립의 목적은 호흡기의 코 부분을 안면의 프로파일에 더욱 밀접하게 일치시킴으로써 호흡기의 맞춤을 개선하는 것이다. 따라서, 호흡기와 코 사이의 시일(seal)의 완전성은 사용자가 클립을 코의 형상으로 정확하게 변형시키는 것에 의존한다.

코 클립은 호흡기가 그의 원래 위치로부터 또는 재맞춤 동안 이동하는 경우에 조절될 필요가 있을 수 있다. 또한, 착용시 부정확하게 변형되는 경우 또는 사용 동안 호흡기 위치가 이동하는 경우, 호흡기 기능이 손상될 수 있거나, 코 클립이 불편하게 될 수 있다. 코 클립 재료의 특성에 따라, 그것은 반복되는 맞춤 동안 가공 경화될 수 있어, 형성 공정에 추가의 문제를 야기한다.

본 발명의 목적은 착용자의 안면과의 개선된 밀봉 결합 및/또는 착용자에 대한 개선된 편안함을 갖는 호흡기를 제공함으로써 위의 문제를 적어도 완화시키는 것이다.

따라서, 본 발명은 개인용 호흡 보호 장치로서, 상부 패널(panel), 중앙 패널, 및 하부 패널을 포함하고,

중앙 패널은 각각 제1 및 제2 절첩부(fold), 시임(seam), 용접부 또는 접합부에 의해 상부 및 하부 패널 각각으로부터 분리되어, 장치는 제1 및 제2 절첩부, 시임, 용접부 또는 접합부를 따라 보관을 위해 편평하게 절첩될 수 있고, 사용 중일 때 착용자의 코와 입 위에 컵-형상의 공기 챔버를 형성하도록 펼쳐질 수 있고,

상부 패널은 사용 중일 때 상부 패널의 적어도 일부를 착용자의 코에 정합시키기 위한 코 정합 요소(nose conforming element)를 갖고,

코 정합 요소는 가요성 중앙 부분 및 중앙 부분으로부터 외향으로 연장되는 제1 및 제2 강성 외측 부분을 갖고,

중앙 부분은 중앙 및 외측 부분이 코의 프로파일에 정합하도록 호흡기의 착용 시에 변형되는, 개인용 호흡 보호 장치를 제공한다.

유리하게는, 가요성 중앙 부분 및 제1 및 제2 강성 외측 부분을 갖는 코 정합 요소의 제공은 이러한 요소가 착용 동안 코에 자동으로 정합한다는 것을 의미한다. 종래 기술의 코 클립을 형상화하기 위한 호흡기의 사용자에 대한 요건은 제거된다. 중앙 부분의 가요성은 이러한 요소가 착용 동안 콧대(콧등 부분)에 자동으로 정합하는 것, 즉 편평한 형태로부터 컵형 구조로 변형되는 것을 허용한다. 한편, 강성 외측 부분은 코의 측면(측방향 코-벽 부분)에 자동으로 정합한다. 이러한 구성은, 착용 과정과 관계없이 이러한 요소의 조절이 요구되지 않는다는 점에서, 종래 기술에 대한 개선을 제공한다. 추가의 이점은 가요성 중앙 부분에 의해 제공되는 이러한 요소의 유연성의 정도가 안면에 대한 양호한 맞춤을 보장하기에 충분한 탄력성을 여전히 제공하면서도 사용자에게 개선된 편안함을 전달한다는 것이다. 또한, 탄력성은 반복가능하고 종래 기술의 호흡기에서 명백한 가공 경화를 겪지 않게 한다.

바람직하게는, 코 정합 요소의 중앙 부분은 장치가 편평하게 절첩될 때 실질적으로 편평하다.

유리하게는, 이러한 특징은 호흡기가 마스크의 착용 전에 편평하게 절첩된 상태로 보관되는 것을 허용한다. 또한, 편평한 구성은, 편평한 섹션(flat section)의 강직성(stiffness)이 착용 동안 변형을 방지하기에는 불충분하므로, 중앙 부분이 가요성이도록 허용한다.

바람직하게는, 중앙 부분은 5 내지 25 mm, 가장 바람직하게는 20 mm의 폭을 갖는다.

바람직하게는, 코 정합 요소의 외측 부분은 오목하다.

유리하게는, 이러한 특징은 외측 부분이 착용자의 코의 측방향 코-벽 부분 및 코와 볼의 결합부에 정합하는 것을 허용한다. 또한, 오목한 구성은 외측 부분에 강성을 부여한다. (예를 들어, 강직성 재료의 사용보다는) 오목한 구성의 사용에 의해 강성을 제공함으로써, 중앙 부분 및 외측 부분이 동일한 재료로부터 형성되는 것을 허용하여, 이러한 요소의 제조의 용이함을 개선한다.

바람직하게는, 오목한 외측 부분은 외향으로 연장되는 장축(major axis) 및 상향으로 연장되는 단축(minor axis)을 갖는 날개(wing)를 각각 형성한다.

바람직하게는, 날개는 오목한 타원형 보울(bowl)을 형성하도록 장축 및 단축 둘 모두로 만곡된다.

유리하게는, 상향으로 연장되는 단축으로의 만곡부의 제공은 이러한 요소와 안면의 접촉점이 사용자 간에 변화하도록 허용한다. 이는 안면과의 클립의 접촉점에 대해 단지 단일 위치만을 제공할 수 있는 금속의 편평한 스트립으로 형성되는 종래 기술의 코 클립과 구별되는 점이다.

바람직하게는, 각각의 타원형 보울은 코 정합 요소의 중심선과 날개의 외측 에지 사이에서 대략 등거리에 위치되는 최저점(nadir)을 갖고, 최저점은 코 정합 요소의 중심선으로부터 바람직하게는 15 내지 35 mm, 가장 바람직하게는 26 mm에 위치된다.

유리하게는, 이러한 특징은 착용자의 코의 측방향 코-벽 부분과 볼의 교차부와의 최저점의 정렬을 최적화한다. 이는 착용자의 안면과 상부 섹션 사이의 시일을 최적화한다.

바람직하게는, 각각의 타원형 보울의 깊이는 최저점으로부터 날개의 외측 에지를 향해 감소한다.

바람직하게는, 이러한 특징은 상이한 사용자의 안면에 정합하는 이러한 요소의 능력을 개선하는, 날개의 외측 섹션 내의 일정 정도의 가요성을 제공한다.

바람직하게는, 최저점은 5 mm 내지 15 mm, 바람직하게는 9 mm의 깊이를 갖는다.

바람직하게는, 코 정합 요소는 40 mm 내지 70 mm, 바람직하게는 55 mm의 폭을 갖는다.

바람직하게는, 코 정합 요소는 상부 패널의 외측 표면 상에 위치된다.

바람직하게는, 장치는 장치가 착용 중일 때 착용자의 코와 접촉하기 위한 압축가능 요소를 추가로 포함하고, 압축가능 요소는 코 정합 요소 반대편의 위치에서 상부 패널의 내부 표면 상에 배열된다.

바람직하게는, 코 정합 요소는 상부 패널 상에서 중앙에 배열된다.

바람직하게는, 코 정합 요소는 상부 패널의 상부 외측 에지에 근접하게 배열된다.

바람직하게는, 장치는 제1 내측 커버 웨브(cover web), 전기적으로 대전된 미세섬유(electrically-charged microfiber)를 함유하는 웨브를 포함하는 여과 층, 및 제2 외측 커버 웨브를 포함하는 다층형 구조(multi-layered structure)를 갖고, 제1 및 제2 커버 웨브는 각각 여과 층의 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 면 상에 배치되고, 코 정합 요소는 제2 커버 웨브에 부착된다.

바람직하게는, 개인용 호흡 보호 장치는 중앙 입 패널에 고정되는 헤드밴드(headband)를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 개인용 호흡 보호 장치는 중앙 패널 상에 배치되는 호기 밸브(exhalation valve)를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 코 정합 요소는 단일체형 본체(unitary body)를 포함한다.

바람직하게는, 코 정합 요소는 중합체 재료, 바람직하게는 폴리에틸렌으로 형성된다.

바람직하게는, 코 정합 요소는 사용자에 의한 호흡기의 탈거(doffing) 시에 이러한 요소가 편평-절첩 상태로 복귀하도록 탄력적으로 가요성이다.

유리하게는, 이러한 특징은 호흡기가 탈거 시에 호흡기의 편평-절첩 상태로 자동으로 복귀하도록 허용한다. 이는 코 클립을 코 클립의 편평-절첩 상태로 복귀시키기 위해 사용자에 의해 의도적으로 변형되어야 하는 종래 기술의 코 클립에서는 그렇지 않다.

이제 본 발명이 단지 예로서 기술될 것이다.
도 1은 그의 편평-절첩 형태에 있는 본 발명의 개인용 호흡 보호 장치의 정면도.
도 2는 그의 편평-절첩 형태에 있는 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 배면도.
도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 취해진, 도 1에 도시된 개인용 호흡 보호 장치의 단면도.
도 4는 그의 펼쳐진 형태로 도시된 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 정면도.
도 5는 펼쳐진 사용 준비가 된 형태로 도시된 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 측면도.
도 6은 그의 펼쳐진 형태로 도시된 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 배면도.
도 7은 펼쳐진 형태의 비-단면 측면도가 점선으로 도시된, 그의 중간 형태로 도시된 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 단면도.
도 8은 도 1의 호흡기의 보강 패널의 상세한 상부 사시도.
도 9는 사용자의 안면 상에 있고 사용자에 의해 유지되는, 그의 펼쳐진 형태로 도시된 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 전방 사시도.
도 10은 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 밸브의 상세한 전방 사시도.
도 11은 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 밸브의 대안적인 실시예의 상세한 전방 사시도.
도 12는 장치가 그의 편평-절첩 형태에 있는 상태에서 주 본체에 대한 헤드밴드의 부착을 도시하는, 도 2의 선 XI-XI을 따라 취해진 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 일부의 상세한 단면도.
도 13은 장치가 그의 펼쳐진 형태에 있는 상태에서 주 본체에 대한 헤드밴드의 부착을 도시하는, 도 12와 유사하게 취해진 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 일부의 상세한 단면도.
도 14는 도 1의 개인용 호흡 보호 장치의 노우즈피스(nosepiece)의 상세한 전방 사시도.

도 1은 전반적으로 도면 부호 10으로 표시된 호흡기(또한 통상적으로 마스크로 지칭됨) 형태의 개인용 호흡 보호 장치를 도시한다. 호흡기(10)는 도 1 내지 도 3에, 그의 보관된(또한 편평-절첩 또는 편평-절첩된으로 알려짐) 형태로 도시된 편평-절첩식 호흡기이다. 이러한 형태에서, 호흡기는 그것이 사용자의 주머니 내에 용이하게 보관될 수 있도록 실질적으로 편평하다.

호흡기(10)는 전반적으로 도면 부호 12로 표시된 주 본체 및 2개의 섹션(14A, 14B)으로 형성되는 헤드밴드(14)를 갖는다. 주 본체(12)는 중앙 패널(16), 상부 패널(18) 및 하부 패널(20)을 갖는다. 사용 중에, 상부 패널(18) 및 하부 패널(20)은 중앙 패널(16)로부터 외향으로 펼쳐져 컵-형상의 챔버(22)(도 6에 도시됨)를 형성한다. 일단 펼쳐지면, 호흡기는 이어서 곧 추가로 상세히 기술될 바와 같이 안면에 적용된다(도 9에 도시된 바와 같음).

호흡기(10)는 아래에서 추가로 상세히 논의될 바와 같이, 3개의 부분 또는 패널을 형성하도록 다층형 필터 재료의 절첩된 및 용접된 부분으로부터 형성된다. 호흡기(10)는 제1 내측 커버 웨브, 전기적으로 대전된 미세섬유를 함유하는 웨브를 포함하는 여과 층, 및 제2 외측 커버 웨브를 포함하는 다층형 구조를 갖고, 제1 및 제2 커버 웨브는 각각 여과 층의 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 면 상에 배치된다.

필터 재료는 내측 또는 외측 커버 또는 스크림(scrim)을 갖거나 갖지 않고서, 다수의 직물(woven) 및 부직물(nonwoven) 재료의, 단일 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 중앙 패널(16)에는 예를 들어 직물 또는 부직물 스크림, 접착제 바아(adhesive bar), 인쇄 또는 접합과 같은 보강 수단이 제공된다. 적합한 필터 재료의 예는 미세섬유 웨브, 피브릴화된 필름 웨브(fibrillated film web), 직물 또는 부직물 웨브(예컨대, 에어레이드(airlaid) 또는 카디드(carded) 스테이플 섬유(staple fiber)), 용액-블로운(solution-blown) 섬유 웨브, 또는 이들의 조합을 포함한다. 그러한 웨브를 형성하는 데 유용한 섬유는, 예를 들어 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐) 및 이들의 블렌드, 할로겐 치환된 폴리올레핀, 예컨대 하나 이상의 클로로에틸렌 단위 또는 테트라플루오로에틸렌 단위를 함유하고 아크릴로니트릴 단위를 또한 함유할 수 있는 것들, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리우레탄, 로진-울(rosin-wool), 유리, 셀룰로오스 또는 이들의 조합을 포함한다.

여과 층의 섬유는 여과될 미립자의 유형에 따라 선택된다. 섬유의 적절한 선택은 또한 예컨대 부드러움 또는 습기 제어를 제공함으로써, 착용자에 대한 호흡 장치의 편안함에 영향을 미칠 수 있다. 본 발명에 유용한 멜트 블로운(melt blown) 미세섬유의 웨브는 예를 들어 문헌[Wente, Van A., "Superfine Thermoplastic Fibers" in Industrial Engineering Chemistry, Vol. 48, 1342 et seq. (1956)] 및 문헌[Report No. 4364 of the Navel Research Laboratories, published May 25, 1954, entitled "Manufacture of Super Fine Organic Fibers" by Van A. Wente et al.]에 기술된 바와 같이 제조될 수 있다. 본 발명에 유용한 필터 매체 내의 블로운 미세섬유는 문헌[Davies, C.N., "The Separation of Airborne Dust Particles", Institution of Mechanical Engineers, London, Proceedings 1B, 1952]에 기재된 방법에 따라 계산될 때, 바람직하게는 3 내지 30 마이크로미터, 더욱 바람직하게는 약 7 내지 15 마이크로미터의 유효 섬유 직경을 갖는다.

스테이플 섬유가 또한 선택적으로 여과 층 내에 존재할 수 있다. 크림핑된(crimped), 벌킹(bulking) 스테이플 섬유의 존재는 블로운 미세섬유만으로 구성되는 웨브보다 더욱 로프티(lofty)하고 덜 치밀한 웨브를 제공한다. 바람직하게는 90 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 70 중량% 이하의 스테이플 섬유가 매체 내에 존재한다. 스테이플 섬유를 함유하는 그러한 웨브가 미국 특허 제4,118,531호(하우저(Hauser))에 개시되어 있다.

이성분(bicomponent) 스테이플 섬유가 또한 필터 매체의 여과 층 내에 또는 하나 이상의 다른 층 내에 사용될 수 있다. 일반적으로 코어 부분보다 낮은 융점을 가진 외부 층을 갖는 이성분 스테이플 섬유는, 예컨대 이성분 섬유의 외부 층이 유동하여 이성분 또는 다른 스테이플 섬유인 인접한 섬유와 접촉하게 하도록 외부 층을 가열함으로써, 섬유 교차 지점에서 함께 접합된 탄력성 형상화 층(resilient shaping layer)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 형상화 층은 또한 열-유동성(heat-flowable) 폴리에스테르의 결합제 섬유가 스테이플 섬유와 함께 포함된 상태로 제조될 수 있으며, 형상화 층의 가열시, 결합제 섬유가 용융되어 섬유 교차 지점으로 유동하고, 여기서 결합제 섬유는 섬유 교차 지점을 둘러싼다. 냉각시, 섬유의 교차 지점에서 접합이 발생되고, 이 섬유 매스(mass)를 원하는 형상으로 유지시킨다. 또한, 섬유의 접합을 제공하기 위해, 아크릴 라텍스 또는 분말상 열 활성화 접착제 수지와 같은 결합제 재료가 웨브에 적용될 수 있다.

미국 특허 제4,215,682호(쿠빅(Kubik) 등), 미국 특허 제4,588,537호(클라세(Klasse) 등)에 개시되거나, 일렉트릿(electret)을 분극 또는 대전시키는 다른 통상적인 방법에 의한, 예컨대 미국 특허 제4,375,718호(워즈워스(Wadsworth) 등), 또는 미국 특허 제4,592,815호(나카오(Nakao))의 공정에 의한 것과 같은 전기적으로 대전된 섬유가 본 발명에 특히 유용하다. 미국 재발행 특허 제31,285호(반 턴하우트(van Turnhout))에 교시된 바와 같은 전기적으로 대전된 피브릴화된 필름 섬유가 또한 유용하다. 일반적으로, 대전 공정은 재료에 코로나 방전(corona discharge) 또는 펄스형 고전압(pulsed high voltage)을 가하는 것을 수반한다.

흡착 미립자 재료(sorbent particulate material), 예컨대 활성탄 또는 알루미나가 또한 여과 층 내에 포함될 수 있다. 그러한 입자 로딩된(particle-loaded) 웨브는 예를 들어 미국 특허 제3,971,373호(브라운(Braun)), 미국 특허 제4,100,324호(앤더슨(Anderson)) 및 미국 특허 제4,429,001호(콜핀(Kolpin) 등)에 기술되어 있다. 입자 로딩된 필터 층으로부터의 마스크가 기체 물질로부터의 보호에 특히 우수하다.

본 발명의 호흡 장치의 중앙 패널(16), 상부 패널(18) 및 하부 패널(20) 중 적어도 하나가 필터 매체를 포함하여야 한다. 바람직하게는, 중앙 패널(16), 상부 패널(18) 및 하부 패널(20) 중 적어도 2개가 필터 매체를 포함하고, 중앙 패널(16), 상부 패널(18) 및 하부 패널(20) 모두가 필터 매체를 포함할 수 있다. 필터 매체로 형성되지 않는 부분(들)은 다양한 재료로 형성될 수 있다. 상부 패널(18)은 예를 들어 착용자의 안경의 흐림(fogging)을 방지하기 위한 습기 장벽(moisture barrier)을 제공하는 재료로부터 형성될 수 있다. 중앙 패널(16)은 착용자에 의한 입술 움직임이 관찰될 수 있도록 투명한 재료로 형성될 수 있다.

중앙 패널(16)은 중앙 패널(16)과 상부 부분(18) 사이의 상부 접합부(23)와 공존하는 곡선형 상부 주연부 에지(24)를 갖는다. 곡선형 하부 주연부 에지(26)가 중앙 패널(16)과 하부 패널(20) 사이의 하부 접합부(25)와 공존한다. 접합부(23, 25)는 초음파 용접부의 형태를 취하지만, 대안적으로 필터 재료 또는 대안적인 접합 방법에서 절첩부일 수 있다. 그러한 대안적인 접합부는 접착제 접합, 스테이플 고정(stapling), 재봉(sewing), 열기계적 연결, 압력 연결, 또는 다른 적합한 수단의 형태를 취할 수 있고, 단속적이거나 연속적일 수 있다. 이들 용접 또는 접합 기술 중 임의의 것이 어느 정도 강화되거나 강성화된 접합된 영역을 남긴다.

접합부(23, 25)는 각각 중앙 패널(16)과 상부 및 하부 패널(18, 20) 사이의 실질적인 기밀 시일(airtight seal)을 형성하고, 중앙, 상부, 하부 패널(16, 18, 20)이 러그(lug)(31, 33)의 형태로 헤드밴드 부착 부분(headband attachment portion)을 집합적으로 형성하는 호흡기의 종방향 에지(27)까지 연장된다. 중앙 패널(16)은 사용자가 호기할 때 필터 재료를 가로지른 압력 강하를 감소시키는 호기 밸브(28)를 보유한다. 밸브(28)는 추가로 상세히 후술될 바와 같이, 호흡기의 펼침, 착용 및 탈거를 용이하게 하는 그립 부분(grip portion)(29)을 갖는다.

상부 부분(18)은 호흡기(10)와 사용자의 안면 사이에 형성되는 시일을 개선하기 위해 사용자의 안면에 정합하는 노우즈피스(30) 형태의 코 정합 요소를 보유한다. 노우즈피스(30)는 상부 부분(18)의 상부 외측 주연부(38)의 중앙에 배열되고, 도 3에 단면도로 그리고 도 14에 더욱 상세히 도시된다. 노우즈피스는, 노우즈피스(30)에 대해 상부 패널(18)의 반대편 면 상에 위치되는 것으로 도 7에 도시되고 코와 상부 패널(18) 사이의 접촉점을 부드럽게 하는 목적에 유용한 노우즈 패드(nose pad)(35)와 함께 작동한다.

이제 도 3을 참조하면, 그의 보관된 형태에 있는 호흡기(10)의 특징부의 배열이 더욱 상세히 도시된다. 노우즈피스(30)는 상부 부분(18)의 외측 표면 상에 위치되어 도시된다. 상부 부분(18)은 절첩된 호흡기(10)의 후방측에 하부 패널(20)과 중첩되어 도시된다. 하부 패널(20)은 측방향 절첩부(36)(도 2에 긴 점선으로 도시됨)를 중심으로 절첩된다. 측방향 절첩부(36)는 하부 패널(20)을 외측 섹션(40)과 내측 섹션(42)으로 분할한다. 추가로 상세히 후술될 바와 같이, 호흡기의 펼침과 착용을 돕는 탭(32)이 하부 패널(20)에 부착된다. 탭(32)은, 측방향 절첩부(36)에 근접한 위치에서 하부 패널(20)의 외부 표면의 내부 부분(즉 하부 외측 주연부(50)(도 6에 도시된 바와 같음) 및 하부 접합부(25)의 내향으로)에 부착되고 이상적으로는 도 3에 도시된 바와 같이 절첩부(36)에 부착되는 기부를 갖는다. 탭(32)의 위치설정은 측방향 절첩부의 어느 한 측으로 10 mm 내에서 변할 수 있다. 하부 패널(20)에 대한 그의 부착점에서의 탭(32)의 폭은 15 mm이지만, 이러한 폭은 10 mm 내지 40 mm로 변할 수 있다.

도 4, 도 5 및 도 6은 그의 펼쳐진 형태에 있는 호흡기(10)를 도시한다. 중앙 패널(16)은 더 이상 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 편평하지 않으며, 이제는 밸브(28)로부터 러그(31, 33)로 후방으로 만곡된다. 이러한 만곡부의 형상은 사용자의 안면의 입 영역에 대체로 정합한다. 상부 부분(18)은 곡선형 상부 주연부 에지(24)를 중심으로 피봇되고(pivoted), 사용자의 코의 형상에 일치하는 피크(peak)를 형성하도록 만곡된다. 유사하게, 하부 패널(20)은 사용자의 목의 형상에 일치하는 만곡부를 형성하도록 곡선형 하부 주연부 에지(26)를 중심으로 피봇된다.

이제 도 1 내지 도 3에 도시된 절첩된 형태와 도 4 내지 도 6에 도시된 펼쳐진 형태 사이에서의 호흡기(10)의 펼침이 도 7을 참조하여 더욱 상세히 기술될 것이다.

도 7은 도 3과 동일한 선을 따라 절단된 호흡기(10)의 단면도를 도시하지만, 이때 호흡기는 중간 형태로 도시된다. 점선은 비교를 위해 펼쳐진 형태에 있는 호흡기를 도시한다.

호흡기를 펼치고 착용하기 위해, 사용자는 우선 밸브(28)의 그립 부분(29)을 파지한다(도 9 참조). 다른 한 손으로 사용자는 탭(32)을 잡고 탭(32)을 도 7에 표시된 바와 같은 방향(A)으로 당겨 측방향 절첩부(36)의 밸리측(valley side)에 펼침 힘을 인가한다. 탭은 파지를 개선하도록 텍스처화(textured)될 수 있거나, 호흡기의 주 본체와 더욱 잘 구별되도록 착색될 수 있다. 이러한 펼침 힘은 절첩부(36)가 중앙 패널(16)에 대해 후방으로 그리고 하향으로 이동하게 한다. 이는 하부 패널(20)이 곡선형 하부 주연부 에지(26)를 중심으로 피봇되게 한다. 동시에, 하중이 탭(32)의 기부로부터 러그(31, 33)로 전달된다. 이는 러그(31, 33)를 내향으로 당겨 중앙 패널(16)이 만곡되게 한다. 중앙 패널(16)의 곡률은 이어서 상부 부분(18)에 (주로 러그(31, 33)를 통해) 하중을 인가한다. 이는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상부 부분(18)의 종방향 중심이 상승되게 한다.

사용자가 탭(32)을 도 7에 도시된 중간 위치를 지나 계속 당길 때, 중앙 패널(16)이 점점 만곡됨에 따라 러그(31, 33)가 서로 더욱 근접하게 계속 이동한다. 이는 이어서 펼쳐진 위치(도 7의 점선)를 향한 지속적인 상부 부분(18)의 상향 이동 및 하부 패널(20)의 하향 이동을 유발한다. 이러한 방식으로, 호흡기(10)를 펼치기 위해 사용자에 의해 인가되는 하중이 호흡기(10)를 펼치는 데 가장 효과적이고 효율적으로 사용됨을 보장함으로써, 탭(32)이 호흡기의 펼침 메커니즘을 개선한다.

하부 패널(20)은 패널(40)(긴 점선으로 도시됨) 형태의 보강 시트를 포함하는 것으로 도시된다. 보강 패널(40)은 다층형 필터 재료의 일부를 형성하고, 그의 보강 특성에 대해 당업계에 잘 알려진 재료로부터 형성된다. 보강 패널(40)은 대체로 모래시계(hour-glass) 형상이고, 제1 쌍의 날개(42), 허리 부분(waist portion)(44), 제2 쌍의 날개(46) 및 전방 섹션(48)을 포함하는 것으로 도 8에 더욱 상세히 도시된다. 전방 섹션(48)은 하부 패널(20)의 (도 6에 도시된 바와 같은) 하부 외측 주연부(50)와 공존하고, 허리 섹션은 측방향 절첩부(36)와 공존한다. 호흡기(10)가 그의 절첩된 형태에 있을 때, 보강 패널(40)은 선 B-B로 표시된 측방향 접음선을 따라 절첩된다. 호흡기(10)가 전술된 바와 같이 절첩된 위치로부터 펼쳐짐에 따라, 보강 패널(40)이 측방향 접음선 B-B를 중심으로 펼쳐진다. 호흡기가 펼쳐진 형태(도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같음)에 접근함에 따라, 측방향 접음선 B-B를 따른 절첩부가 편평해지고, 보강 패널이 선 C-C로 표시된 종방향 접음선을 중심으로 만곡된다. 종방향 접음선 C-C를 따른 패널(40)의 만곡은 측방향 접음선 B-B를 중심으로 하는 절첩을 방지하며, 이는 보강 패널(40) 및 그에 따라 하부 패널(20)에 추가의 강성을 제공한다. 이러한 추가의 강성은 호흡기(10)가 오목한 외각(external angle)으로부터 볼록한 외각으로 펼쳐짐에 따라 종방향 접음선 C-C를 중심으로 절첩되는 보강 시트(40)에 의해 적어도 부분적으로 부여되는데, 즉 절첩부가 종방향 접음선 C-C를 중심으로 오버센터(overcentre) 상태로 진행할 때 산 모양 절첩부(mountain fold)가 형성된다. 이는 이어서 하부 패널(20)의 붕괴를 방지하는 데 도움을 주며, 따라서 안면의 턱 영역에 대한 하부 패널(20)의 정합성을 개선한다.

일단 호흡기(10)가 펼쳐지면, 사용자는 호흡기의 펼쳐진 컵-형상의 공기 챔버를 안면 위에 위치시키고 도 9에 도시된 바와 같이 헤드밴드를 위치시켜 호흡기를 착용할 수 있다.

호흡기(10)를 더욱 용이하게 착용하고 탈거하기 위해, 호흡기에는 도 10에 더욱 상세히 도시되는 그립 부분(29)을 가진 밸브(28)가 제공된다. 밸브(28)는 상표명 쓰리엠(3M)™ 스카치-웰드(Scotch-Weld)™ 핫 멜트 스프레이 어드히시브(Hot Melt Spray Adhesive) 61113M™으로 구매가능한 것과 같은 접착제를 사용하여 중앙 부분에 접착된다. 밸브(28)는 호기된 공기가 밸브(28)를 통과하도록 허용하기 위한 개구(52)를 포함하는 측벽(51)을 갖는다. 측벽(51)은 내향으로 연장되는 중간-부분 및 외향으로 연장되는 기부(54)와 상부 섹션(56)을 가진 만곡된 형태를 갖는다. 외향으로 연장되는 리브(rib)(62)를 보유하는 상향으로 연장되는 리지(ridge)(60)가 밸브(28)의 상부 표면(58) 상에 배열된다.

만곡된 측벽(51)은 그립 영역(29)으로서의 역할을 하는데, 이는 만곡부가 사용자의 손가락의 곡률에 일치하기 때문이다. 그립 영역의 성능은 그립 영역을 연장시키는 리지(60)의 제공에 의해 개선된다. 성능은 그립 영역(29)을 파지하고 유지하는 것을 더욱 쉽게 하는 리브(62)의 제공에 의해 추가로 개선된다. 만곡된 측벽(51), 리지(60), 리브(62)는 전술된 바와 같이 호흡기를 펼치고 착용하기 위해 그립 영역(29)이 파지되어야 함의 사용자에 대한 표시(indicia)를 개별적으로 그리고 집합적으로 형성한다.

도 11은 그것이 보다 높은 리지(60')를 갖는다는 점에서 밸브(28)와 상이한 밸브(28')의 대안적인 실시예를 도시한다. 다른 형태의 그립 영역, 예를 들어 측벽(50), 리지(60) 및/또는 리브(62)에 대한 텍스처화된 또는 착색된 표면이 사용자에 대한 표시로서의 역할을 할 수 있는 것이 본 발명의 범주 내에서 고려될 수 있다.

그러한 파지가능 밸브(28, 28')가 3개 패널(중앙, 상부 및 하부 패널(20))의 편평-절첩식 호흡기(10)에 관하여 기술되지만, 밸브(28, 28')가 컵 호흡기를 포함하여 다른 호흡기에 동일하게 적용될 수 있는 것이 인식될 것임이 인식될 것이다.

이제 도 12 및 도 13을 참조하면, 헤드밴드 부착 러그(31, 33)에 대한 헤드밴드(14)의 부착이 더욱 상세히 도시된다. 헤드밴드(14)는 전반적으로 도면 부호 70으로 표시된 헤드밴드 모듈(head band module)에 의해 주 본체(12)에 부착된다. 모듈(70)은, 그의 상부 면 상에서 상부 탭(72)에 그리고 그의 하부 면 상에서 하부 탭(74)에 접합되는 헤드밴드(14)를 갖는다. 탭(72, 74)은 전술된 필터 재료를 형성하기 위해 사용되는 부직물 재료로 형성된다. 부직물 재료 탭(72, 74)은 상표명 쓰리엠™ 스카치-웰드™ 핫 멜트 스프레이 어드히시브 6111로 구매가능한 것과 같은 알려진 접착제(78)를 사용하여 헤드밴드(14)에 접합된다.

모듈(70)은 이어서 러그(31, 33)에 초음파 용접되어 하부 탭(74)과 주 본체(12) 사이의 용접부(76)를 형성한다.

도 12에서, 헤드밴드 모듈은 호흡기가 그의 절첩된 위치에 있는 상태로 도시된다. 호흡기(10)가 펼쳐짐에 따라, 헤드밴드가 신장되고, 러그(31, 33)를 외향으로 당긴다.

도 13에서, 헤드밴드 모듈은 호흡기가 그의 펼쳐진 위치에 있는 상태로 도시된다. 헤드밴드(14)의 신장은 모듈(70)이 만곡되게 하며, 이는 하부 탭(74)이 인장 상태로 유지되도록 한다. 이는 높은 하중이 하부 탭(74)과 러그(31, 33)의 교차점(D)에 작용하게 한다. 그러나, 용접부(76)는 박리 모드(peel mode)(즉 헤드밴드의 신장에 의해 점(D)에서 용접부의 에지에 인가되는 과도한 인장 하중)에서 비교적 강하다. 이는 박리 상태에서 접착제보다 훨씬 더 강한 용접부보다는 접착제 접합부를 박리 모드에 배치하는 종래 기술의 부착 기술에 비해 개선을 제공한다.

이제 도 14를 참조하면, 노우즈피스(30)가 탄력적인 가요성 중앙 부분(80) 및 중앙 부분(80)으로부터 외향으로 연장되는 제1 및 제2 강성 외측 부분(82)을 갖는 것으로 더욱 상세히 도시된다. 중앙 부분(80)은 호흡기가 편평 절첩 형태에 있을 때 실질적으로 편평하다. 중앙 부분(80)은 대략 20 mm의 폭 및 8 mm의 깊이이다. 각각의 외측 부분(82)은 외향으로 연장되는 장축(X) 및 상향으로 연장되는 단축(Z)을 갖는 오목한 타원형 보울을 한정하는 날개를 갖는다. 각각의 타원형 보울은, 전반적으로 도면 부호 84로 표시되고 노우즈피스(30)의 중심선과 날개의 외측 에지(86) 사이에서 대략 등거리에 위치되는 최저점을 갖고, 최저점은 노우즈피스(30)의 중심선으로부터 26 mm에 위치된다. 타원형 보울은 외측 부분(82)에 강성을 제공하는 한편, 편평한 중앙 부분(80)은 하중을 받아 휘어질 수 있다. 이는 중앙 부분(80)이 사용자의 콧대 위에서 휘어지도록 허용하는 한편, 외측 부분(82)의 강성 및 강성 부분의 만곡된 프로파일에 의해 제공되는 변화하는 접촉점은 호흡기와 사용자의 볼 사이의 꼭 맞는 맞춤을 제공한다. 따라서, 노우즈피스(30)의 이들 특징부는 종래 기술의 호흡기에 비해 호흡기(10)의 맞춤과 편안함을 개선한다.

노우즈피스(30)는 폴리에틸렌과 같은 중합체 재료를 사용해서 알려진 진공 캐스팅(vacuum casting) 기술을 사용하여 형성된다. 그러한 재료는 중앙 부분(80)에 요구되는 가요성을 제공하면서도, 외측 부분(82)에 요구되는 강성을 제공하기에 충분한 강도를 갖는다. 그러한 재료는 또한 노우즈피스가 그의 편평한 위치로 복귀하도록 허용하며, 이는 노우즈피스를 편평하게 할 필요 없이 호흡기(10)가 제거되어 사용자의 주머니 내에 배치되도록 허용한다.

본 명세서에 기술된 소정 특징이 본 발명의 이익을 위해 별개로 또는 함께 사용될 수 있는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 하기의 특징부 중 임의의 하나 이상이 유리하게 본 발명과 조합될 수 있는 것으로 고려된다:

탭 32

보강 패널 40

파지가능 밸브 28

헤드밴드 부착 모듈 70

Claims

개인용 호흡 보호 장치(personal respiratory protection device)로서,
상부 패널(panel),
중앙 패널, 및
하부 패널
을 포함하고,
상기 중앙 패널은 각각 제1 및 제2 절첩부(fold), 시임(seam), 용접부 또는 접합부에 의해 상기 상부 및 하부 패널 각각으로부터 분리되어, 상기 장치는 상기 제1 및 제2 절첩부, 시임, 용접부 또는 접합부를 따라 보관을 위해 편평하게 절첩될 수 있고, 사용 중일 때 착용자의 코와 입 위에 컵(cup)-형상의 공기 챔버(air chamber)를 형성하도록 펼쳐질 수 있고,
상기 상부 패널은 사용 중일 때 상기 상부 패널의 적어도 일부를 착용자의 코에 정합시키기 위한 코 정합 요소(nose conforming element)를 갖고,
상기 코 정합 요소는 탄력적인 가요성 중앙 부분 및 상기 중앙 부분으로부터 외향으로 연장되는 제1 및 제2 강성 외측 부분을 갖고,
상기 중앙 부분은 상기 중앙 및 외측 부분이 상기 코의 프로파일에 정합하도록 호흡기(respirator)의 착용 시에 변형되는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항에 있어서, 상기 코 정합 요소의 중앙 부분은 상기 장치가 편평하게 절첩될 때 실질적으로 편평한, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 부분은 5 내지 25 mm, 바람직하게는 20 mm의 폭을 갖는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코 정합 요소의 외측 부분은 오목한, 개인용 호흡 보호 장치.
제4항에 있어서, 오목한 외측 부분은 외향으로 연장되는 장축(major axis) 및 상향으로 연장되는 단축(minor axis)을 갖는 날개(wing)를 각각 형성하는, 개인용 호흡 보호 장치.
제5항에 있어서, 상기 날개는 오목한 타원형 보울(bowl)을 형성하도록 상기 장축 및 단축 둘 모두로 만곡되는, 개인용 호흡 보호 장치.
제6항에 있어서, 각각의 타원형 보울은 상기 코 정합 요소의 중심선과 상기 날개의 외측 에지 사이에서 대략 등거리에 위치되는 최저점(nadir)을 갖고, 상기 최저점은 상기 코 정합 요소의 중심선으로부터 바람직하게는 15 내지 25 mm, 가장 바람직하게는 26 mm에 위치되는, 개인용 호흡 보호 장치.
제7항에 있어서, 상기 각각의 타원형 보울의 깊이는 상기 최저점으로부터 상기 날개의 외측 에지를 향해 감소하는, 개인용 호흡 보호 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 최저점은 5 mm 내지 15 mm, 바람직하게는 9 mm의 깊이를 갖는, 개인용 호흡 보호 장치.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코 정합 요소는 40 mm 내지 70 mm, 바람직하게는 55 mm의 폭을 갖는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코 정합 요소는 상기 상부 패널의 외측 표면 상에 위치되는, 개인용 호흡 보호 장치.
제11항에 있어서, 상기 장치는 상기 장치가 착용 중일 때 상기 착용자의 코와 접촉하기 위한 압축가능 요소를 추가로 포함하고,
상기 압축가능 요소는 상기 코 정합 요소 반대편의 위치에서 상기 상부 패널의 내부 표면 상에 배열되는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코 정합 요소는 상기 상부 패널 상에서 중앙에 배열되는, 개인용 호흡 보호 장치.
제13항에 있어서, 상기 코 정합 요소는 상기 상부 패널의 상부 외측 에지에 근접하게 배열되는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 제1 내측 커버 웨브(cover web), 전기적으로 대전된 미세섬유(electrically-charged microfiber)를 함유하는 웨브를 포함하는 여과 층, 및 제2 외측 커버 웨브를 포함하는 다층형 구조(multi-layered structure)를 갖고, 상기 제1 및 제2 커버 웨브는 각각 상기 여과 층의 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 면 상에 배치되고, 상기 코 정합 요소는 상기 제2 커버 웨브에 부착되는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 입 패널에 고정되는 헤드밴드(headband)를 추가로 포함하는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 패널 상에 배치되는 호기 밸브(exhalation valve)를 추가로 포함하는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코 정합 요소는 단일체형 본체(unitary body)를 포함하는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코 정합 요소는 중합체 재료, 바람직하게는 폴리에틸렌으로 형성되는, 개인용 호흡 보호 장치.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코 정합 요소는 사용자에 의한 상기 호흡기의 탈거(doffing) 시에 상기 요소가 편평-절첩 상태로 복귀하도록 탄력적으로 가요성인, 개인용 호흡 보호 장치.