KR20100105624A - 일방향 밸브를 구비한 안면 마스크 - Google Patents

Abstract

일방향 밸브를 포함하는 안면 마스크가 개시된다. 일방향 밸브는 마스크 및 착용자에 의해 형성된 내부 기체 공간과 안면 마스크 외부의 외부 기체 공간 사이에서 유체 연통을 허용한다. 일방향 밸브는 밸브의 기부에 형성된 개구 위에 위치된 하나 이상의 밸브 플랩을 포함한다. 각각의 밸브 플랩은 자유 모서리 및 자유 모서리로부터 대체로 대향하여 위치된 힌지를 포함한다.

Description

일방향 밸브를 구비한 안면 마스크{FACE MASK WITH UNIDIRECTIONAL VALVE}

본 발명은 안면 마스크의 내부와 안면 마스크의 외부 사이에서 공기를 이동시키기 위한 일방향 밸브를 구비한 안면 마스크를 제공한다.

오염된 환경에서 작업하는 사람은 보통 부유 오염물을 흡기하는 것으로부터 자신을 보호하기 위해 안면 마스크를 착용한다. 안면 마스크의 내부 공간으로부터 따뜻하고 습한 호기된 공기의 배출을 개선하기 위해, 제조자들은 종종 따뜻하고 습한 호기된 공기가 마스크 내부로부터 신속하게 배기되게 하도록 호기 밸브를 설치한다. 호기된 공기의 신속한 제거는 마스크 내부를 더 차갑게 만들고, 결국 마스크 착용자가 안면 마스크 내의 고온의 습한 환경을 제거하기 위해 그의 안면으로부터 마스크를 제거하는 경향이 적기 때문에, 작업자 안전에 이롭다.

수년 동안, 상업용 안면 마스크는 호기된 공기를 마스크 내부로부터 배기하기 위해 "버튼식" 호기 밸브를 사용하였다. 버튼식 밸브는 전형적으로 호기된 공기가 마스크 내부로부터 빠져나가게 하는 동적 기계식 요소로서 얇은 원형의 가요성 플랩을 채용하였다. 플랩은 중심 포스트(post)를 통해 밸브 시트에 중심 장착된다. 버튼식 밸브의 예가 미국 특허 제2,072,516호, 제2,230,770호, 제2,895,472호, 및 제4,630,604호에 도시되어 있다. 사람이 호기할 때, 플랩의 원주 부분이 밸브 시트로부터 상승되어 공기가 마스크 내부로부터 빠져나가도록 허용한다.

버튼식 밸브는 착용자 편안함을 개선하기 위한 시도에서 발전을 보였지만, 연구자들은 다른 개선을 이루었고, 그의 예가 미국 특허 제4,934,362호(브라운(Braun))에 도시되어 있다. 이러한 특허에 설명되어 있는 밸브는 포물선형 밸브 시트 및 긴 가요성 플랩을 사용한다. 버튼식 밸브처럼, 브라운의 밸브도 또한 중심 장착된 플랩을 갖고, 호기된 공기가 마스크 내부로부터 빠져나가는 것을 허용하기 위해 호기 중에 밀봉 표면으로부터 상승하는 플랩 모서리 부분을 갖는다.

브라운의 개발 후에, 다른 발전이 자펀티치(Japuntich) 등에 의해 호기 밸브 분야에서 이루어졌다 - 미국 특허 제5,325,892호 및 제5,509,436호 참조. 자펀티치 등의 밸브는 밸브를 개방하기 위해 요구되는 호기 압력을 최소화하기 위해 외팔보 방식으로 탈중심 장착된 단일 가요성 플랩을 사용한다. 밸브 개방 압력이 최소화될 때, 더 낮은 동력이 밸브를 작동시키기 위해 요구되고, 이는 착용자가 호흡 시에 호기된 공기를 마스크 내부로부터 방출하기 위해 힘들일 필요가 없다는 것을 의미한다.

자펀티치 등의 밸브 후에 소개된 다른 밸브도 또한 비중심 장착된 외팔보형 가요성 플랩을 사용한다 - 미국 특허 제5,687,767호(미국 재허여 특허 RE37,974E호로서 재허여됨) 및 제6,047,698호 참조. 이러한 종류의 구성을 갖는 외팔보형 밸브는 때때로 "플래퍼(flapper)식" 호기 밸브로 불린다. 호흡식 안면 마스크와 관련하여 사용되는 일방향 밸브에 관련된 추가의 개선이 미국 특허 제7,013,895호; 제7,028,689호; 및 제7,188,622호(모두 마틴(Martin) 등)와, 미국 특허 출원 공개 제2007/0144524호(마틴)에도 또한 설명되어 있다.

본 발명은 일방향 밸브를 포함하는 안면 마스크를 제공한다. 일방향 밸브는 마스크 및 착용자에 의해 형성된 내부 기체 공간과 안면 마스크 외부의 외부 기체 공간 사이에서 유체 연통을 허용한다.

일부 실시 형태에서, 본 발명과 관련하여 사용되는 일방향 밸브는 동일한 다이어프램에 형성된 둘 이상의 밸브 플랩을 포함하는 다이어프램을 포함할 수 있고, 밸브 플랩의 각각은 밸브의 기부에 형성된 개구 위에 위치된다. 각각의 밸브 플랩은 자유 모서리 및 자유 모서리로부터 대체로 대향하여 위치된 힌지를 포함한다. 밸브 플랩은 힌지를 따라 다이어프램에 부착되는 것으로 설명될 수 있다.

다른 실시 형태에서, 본 발명과 관련하여 사용되는 일방향 밸브는 둘 이상의 밸브 플랩을 포함할 수 있는데, 둘 이상의 밸브 플랩은 이들이 동일한 방향으로 개방되어 그러한 밸브 플랩의 세트를 통과한 공기(또는 임의의 다른 기체)가 공통 방향으로 유동하기 쉽도록 배열된다. 그러한 배열에서, 밸브 플랩은 하나의 밸브 플랩의 자유 모서리가 다른 밸브 플랩의 힌지에 인접하여 위치되도록 동일한 방향으로 배향되는 것으로 설명될 수 있고, 둘 이상의 밸브 플랩의 힌지들은 서로에 대해 대체로 평행하다.

또 다른 실시 형태에서, 본 발명과 관련하여 사용되는 일방향 밸브는 개구 위에 위치된 밸브 플랩을 포함할 수 있고, 밸브 플랩은 밸브 기부에 부착된 고정 부분 및 가동 부분을 포함하고, 힌지가 고정 부분과 가동 부분 사이에 위치된다. 밸브 플랩은 밸브 플랩이 밀봉 표면과 접촉하여 개구를 폐쇄하는 폐쇄 위치를 포함하고, 밸브 플랩은 또한 밸브 플랩의 가동 부분이 밀봉 표면으로부터 상승되어 기체가 안면 마스크의 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이를 통과할 수 있는 개방 위치를 갖는다. 밸브 플랩의 힌지는 바람직하게는 밸브 플랩을 통해 형성된 하나 이상의 힌지 슬롯과, 밸브 플랩의 가동 부분을 밸브 플랩의 고정 부분에 연결하는 하나 이상의 랜드 부분(land portion)을 포함하고, 하나 이상의 힌지 슬롯은 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있을 때 밀봉 표면 외부에 위치된다.

사용 시에, 본 발명과 관련하여 사용되는 일방향 밸브의 밸브 플랩의 각각은 밸브 플랩이 개구의 주연부 둘레의 밀봉 표면과 접촉하여 개구를 일 방향으로 유동에 대해 폐쇄하는 폐쇄 위치와, 밸브 플랩의 적어도 일 부분이 밀봉 표면으로부터 상승되어 기체(예를 들어, 공기)가 개구를 통해 반대 방향으로 통과할 수 있는 개방 위치를 포함한다.

본 발명의 적어도 일부의 실시 형태의 하나의 잠재적인 이점은 (선택적으로, 단일 다이어프램 내의) 복수의, 즉 둘 이상의 밸브 플랩의 사용이 용인할 수 없는 압력 강하를 나타내지 않고서 비교적 낮은 프로파일을 구비한 일방향 밸브를 제공할 수 있는 것이다. 대조적으로, 종래의 "플래퍼식" 밸브는 전형적으로 공기가 통과하는 단일 오리피스 위에 위치된 단일 플랩을 포함한다. 결과적으로, 단일 플랩은 밸브를 가로지른 용인할 수 없는 압력 강하를 생성하지 않고서 충분한 공기가 밸브를 통과하도록 허용하기 위해 상당한 정도로 개방되어야 한다. 본 발명의 일방향 밸브는 바람직하게는 (마스크 본체의 표면 상에서 등가의 면적을 점유하는 밸브에서 등가의 압력 강하를 달성하기 위해) 종래의 플래퍼식 밸브의 밸브 높이의 절반 이하인 밸브 높이(즉, 주변 마스크 본체 표면 위의 높이)를 포함할 수 있다.

본 발명의 적어도 일부의 낮은 프로파일의 일방향 밸브와 관련될 수 있는 잠재적인 이점 중에는, 더 낮은 프로파일의 밸브가 물체 등과의 원치 않는 접촉으로 인해 손상될 가능성이 적음으로 인한 손상에 대한 감소된 감수성; 마스크를 가로지른 시야가 개선될 수 있음으로 인한 착용자에 대한 개선된 가시성; (예컨대, 밸브 플랩의 개방 공간이 더 작음으로 인해) 개방된 밸브를 통해 상류로 통과할 수 있는 입자를 생성하는, 예컨대 연삭 또는 다른 공정으로부터의 입자의 침입에 대한 개선된 저항이 있다.

본 발명의 일부 실시 형태의 일방향 밸브가 복수의 밸브 플랩을 포함할 수 있기 때문에, 밸브의 프로파일은 기부, 다이어프램, 및 커버를 만곡시킴으로써 (적어도 일부 실시 형태에서) 추가로 감소될 수 있어서, 밸브는 전체적으로 마스크 본체의 외형을 더 밀접하게 따른다. 그러나, 그러한 곡률에도 불구하고, 각각의 밸브 플랩의 기능은 밀봉 표면들을 밸브의 곡률을 따라 상이한 방향으로 배향함으로써 유지될 수 있다.

일방향 밸브의 또 다른 잠재적인 이점은 밸브 플랩이 형성되는 다이어프램 또는 다이어프램들이 (예컨대, 용접, 포스트 위에 끼움(fitting over post), 접착 등을 통해) 기부에 대한 다이어프램의 물리적 부착을 요구하지 않고서 개구 위에서 제 위치에 보유될 필요만 있을 수 있기 때문에 제조가 단순화될 수 있다는 것이다.

일 태양에서, 본 발명은 착용 시에 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕기 위해 적어도 사람의 코와 입 위에 착용되도록 구성된 마스크 본체를 포함하는 안면 마스크를 제공한다. 안면 마스크는 또한 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 유체 연통을 허용하는 일방향 밸브를 포함한다. 일방향 밸브는 마스크 본체에 부착되고, 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 기체를 통과시킬 수 있는 둘 이상의 개구를 갖는 기부를 포함한다. 둘 이상의 개구의 각각의 개구는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면에 의해 둘러싸인다. 고정 다이어프램이 기부 상에 위치되고, 다이어프램은 둘 이상의 개구 및 이들 각각의 밀봉 표면 위로 연장한다. 둘 이상의 밸브 플랩이 다이어프램에 형성되고, 둘 이상의 밸브 플랩 중 하나의 밸브 플랩은 둘 이상의 개구의 각각의 개구 위에 위치된다. 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 다이어프램을 통해 형성된 경계 슬롯 및 밸브 플랩을 다이어프램에 부착시키는 힌지를 포함한다. 경계 슬롯은 밸브 플랩의 자유 모서리를 형성하고, 경계 슬롯은 제1 단부로부터 제2 단부로 연장한다. 힌지는 밸브 플랩의 자유 모서리의 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장한다. 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 밸브 플랩이 위에 위치되는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면과 밸브 플랩이 접촉하여 개구를 폐쇄하는 폐쇄 위치를 갖는다. 각각의 밸브 플랩은 또한 밸브 플랩의 적어도 일 부분이 밀봉 표면으로부터 상승되어 기체가 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이를 통과할 수 있는 개방 위치를 갖는다.

다양한 실시 형태에서, 전술한 안면 마스크는 또한 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩의 자유 모서리는 밸브 플랩의 자유 모서리가 경계 슬롯을 가로질러 다이어프램의 대향 모서리로부터 이격되도록 슬롯 폭을 갖는 경계 슬롯에 의해 형성될 수 있음; 힌지는 다이어프램 내로 형성된 스코어 라인(score line)을 포함할 수 있음; 각각의 힌지는 다이어프램을 통해 형성된 하나 이상의 힌지 슬롯과, 밸브 플랩을 다이어프램에 연결하는 하나 이상의 랜드 부분을 포함할 수 있음; 둘 이상의 개구 위에 위치된 둘 이상의 밸브 플랩은 하나의 밸브 플랩의 자유 모서리가 다른 밸브 플랩의 힌지에 인접하여 위치되도록 동일한 방향으로 배향될 수 있고, 밸브 플랩의 힌지들은 서로에 대해 대체로 평행할 수 있음; 각각의 밀봉 표면은 평면 밀봉 표면일 수 있고, 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 평면 밀봉 표면들은 동일한 평면 또는 상이한 평면 내에 위치될 수 있음; 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 폐쇄 위치에 있을 때 그의 밀봉 표면에 대해 편의되거나 편의되지 않을 수 있음; 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면은 탄성 밀봉 표면일 수 있음; 마스크 본체는 여과 마스크 본체일 수 있음; 일방향 밸브는 호기 밸브일 수 있음; 등.

일방향 밸브는 기부에 부착된 커버를 또한 포함할 수 있고, 다이어프램은 커버와 기부 사이에 위치된다. 임의의 그러한 커버는 둘 이상의 개구의 각각의 개구에 대한 통기 구조물을 포함할 수 있고, 각각의 통기 구조물은 둘 이상의 개구의 각각의 개구를 통과하는 기체를 위한 커버를 통한 구분된 유동 경로를 형성한다. 다이어프램 내의 각각의 밸브 플랩에 대해, 통기 구조물은 다이어프램을 기부에 근접하게 보유하도록 위치된 모서리를 구비한 루버(louver)를 포함할 수 있다. 각각의 통기 구조물은 개구에 대향하여 위치된 주 통기부 및 개구의 일 측면에 위치된 측면 통기부를 포함할 수 있다.

다른 태양에서, 본 발명은 착용 시에 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕기 위해 적어도 사람의 코와 입 위에 착용되도록 구성된 마스크 본체와, 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 유체 연통을 허용하는 일방향 밸브를 포함하는 안면 마스크를 제공할 수 있다. 일방향 밸브는 마스크 본체에 부착된 기부를 포함할 수 있다. 기부는 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 기체를 통과시킬 수 있는 둘 이상의 개구를 포함할 수 있고, 둘 이상의 개구의 각각의 개구는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면에 의해 둘러싸일 수 있다. 밸브 플랩이 둘 이상의 개구의 각각의 개구 위에 위치될 수 있다. 각각의 밸브 플랩은 고정 부분 및 가동 부분을 포함할 수 있고, 힌지가 고정 부분과 가동 부분 사이에 위치된다. 각각의 밸브 플랩은 힌지 외부에서 밸브 플랩의 가동 부분 둘레에서 연장하는 자유 모서리를 갖는다. 각각의 밸브 플랩은 밸브 플랩이 위에 위치되는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면과 밸브 플랩의 가동 부분이 접촉하여 개구를 폐쇄하는 폐쇄 위치를 갖고, 각각의 밸브 플랩은 또한 밸브 플랩의 가동 부분이 밀봉 표면으로부터 상승되어 기체가 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이를 통과할 수 있는 개방 위치를 갖는다. 둘 이상의 개구 위에 위치된 밸브 플랩은 하나의 밸브 플랩의 자유 모서리가 다른 밸브 플랩의 힌지에 인접하여 위치되도록 동일한 방향으로 배향될 수 있고, 밸브 플랩의 힌지들은 서로에 대해 대체로 평행하다.

다양한 실시 형태에서, 전술한 안면 마스크는 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 힌지는 다이어프램 내로 형성된 스코어 라인을 포함할 수 있음; 밸브 플랩의 힌지는 밸브 플랩을 통해 형성된 하나 이상의 힌지 슬롯과, 밸브 플랩의 가동 부분을 밸브 플랩의 고정 부분에 연결하는 하나 이상의 랜드 부분을 포함할 수 있음; 각각의 밀봉 표면은 평면 밀봉 표면일 수 있고, 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 평면 밀봉 표면들은 동일한 평면 또는 상이한 평면 내에 위치될 수 있음; 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 폐쇄 위치에 있을 때 그의 밀봉 표면에 대해 편의되거나 편의되지 않을 수 있음; 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면은 탄성 밀봉 표면일 수 있음; 마스크 본체는 여과 마스크 본체일 수 있음; 일방향 밸브는 호기 밸브일 수 있음; 등.

일방향 밸브는 기부에 부착된 커버를 포함할 수 있고, 밸브 플랩은 커버와 기부 사이에 위치되고, 커버는 둘 이상의 개구의 각각의 개구에 대한 통기 구조물을 포함할 수 있고, 추가로, 각각의 통기 구조물은 둘 이상의 개구의 각각의 개구를 통과하는 기체를 위한 커버를 통한 구분된 유동 경로를 형성할 수 있다. 각각의 밸브 플랩에 대해, 통기 구조물은 밸브 플랩을 기부에 근접하게 보유하도록 위치된 모서리를 구비한 루버를 포함할 수 있다. 각각의 통기 구조물은 개구에 대향하여 위치된 주 통기부 및 개구의 일 측면에 위치된 측면 통기부를 또한 포함할 수 있다.

다른 태양에서, 본 발명은 착용 시에 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕기 위해 적어도 사람의 코와 입 위에 착용되도록 구성된 마스크 본체와, 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 유체 연통을 허용하는 일방향 밸브를 포함하는 안면 마스크를 제공할 수 있다. 일방향 밸브는 마스크 본체에 부착된 기부를 포함할 수 있다. 기부는 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 기체를 통과시킬 수 있는 개구를 포함할 수 있다. 개구는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면에 의해 둘러싸일 수 있다. 밸브 플랩이 개구 위에 위치되고, 밸브 플랩은 고정 부분 및 가동 부분을 포함할 수 있고, 힌지가 고정 부분과 가동 부분 사이에 위치된다. 밸브 플랩은 밸브 플랩이 밀봉 표면과 접촉하여 개구를 폐쇄하는 폐쇄 위치를 갖는다. 밸브 플랩은 또한 밸브 플랩의 가동 부분이 밀봉 표면으로부터 상승되어 기체가 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이를 통과할 수 있는 개방 위치를 갖는다. 힌지는 밸브 플랩을 통해 형성된 하나 이상의 힌지 슬롯과, 밸브 플랩의 가동 부분을 밸브 플랩의 고정 부분에 연결하는 하나 이상의 랜드 부분을 포함한다. 힌지 슬롯은 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있을 때, 밀봉 표면의 외부에 위치된다.

다양한 실시 형태에서, 전술한 안면 마스크는 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 즉, 힌지 슬롯들은 직선을 따라 배열될 수 있음; 밀봉 표면은 평탄 밀봉 표면일 수 있음; 밸브 플랩은 폐쇄 위치에 있을 때 그의 밀봉 표면에 대해 편의되거나 편의되지 않을 수 있음; 밀봉 표면은 탄성 밀봉 표면일 수 있음; 마스크 본체는 여과 마스크 본체일 수 있음; 일방향 밸브는 호기 밸브일 수 있음; 등.

용어

본 발명을 설명하기 위해 사용되는 용어들은 다음의 의미를 가질 것이다.

"하나(a, an, the,)", "적어도 하나", 및 "하나 이상"은 상호 교환 가능하게 사용된다(따라서, 예를 들어, 하나의 다이어프램을 포함하는 일방향 밸브는 하나 이상의 다이어프램을 포함할 수 있다).

"및/또는"은 열거된 요소들 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소들 중 임의의 둘 이상의 조합을 의미한다.

"외팔보 굽힘비"는 본 명세서에서 설명되는 외팔보 굽힘비 시험과 관련하여 정의되는 바와 같이 외팔보 길이에 대한 편향의 비율을 의미한다.

"청정 공기"는 오염물을 제거하기 위해 여과되었거나 달리 호흡하기에 안전하게 된 다량의 공기 또는 산소를 의미한다.

"폐쇄 위치"는 밸브 플랩이 밀봉 표면과 완전히 접촉하는 위치를 의미한다.

"오염물"은 입자 및/또는 일반적으로 입자로 간주되지 않을 수 있지만 공기 중에 부유할 수 있는 다른 물질(예를 들어, 유기 증기 등)을 의미한다.

"호기된 공기"는 여과 안면 마스크 착용자에 의해 호기된 공기를 의미한다.

"호기 유동 스트림"은 호기 중에 호기 밸브의 오리피스를 통과하는 공기의 스트림을 의미한다.

"호기 밸브"는 유체가 안면 마스크의 내부 기체 공간에서 배출되게 하도록 개방되는 밸브를 의미한다.

"외부 기체 공간"은 호기된 기체가 호기 밸브를 통과하여 밖으로 배출된 후에 유입되는 주위 대기의 기체 공간을 의미한다.

"안면 마스크"는 착용자의 적어도 코와 입을 덮고 공기를 여과하거나 달리 청정 공기를 제공함으로써 착용자에게 청정 공기를 제공할 수 있는 (반 및 전체 안면 마스크와 후드를 포함하는) 장치를 의미한다.

"밸브 플랩"은, 호기 밸브의 경우 호기 유동 스트림일 것이며 흡기 밸브의 경우에는 흡기 유동 스트림일 이동하는 유체로부터 가해지는 힘에 응답하여 굽힘 또는 굴곡이 가능한 요소를 의미한다.

"굴곡 계수"는 굽힘 모드로 하중을 받는 재료에 대한 응력 대 변형의 비율을 의미한다.

"흡기 유동 스트림"은 흡기 중에 흡기 밸브의 오리피스를 통과하는 공기 또는 산소의 스트림을 의미한다.

"흡기 밸브"는 유체가 여과 안면 마스크의 내부 기체 공간으로 유입되도록 개방되는 밸브를 의미한다

"내부 기체 공간"은 마스크 본체와 사람의 안면 사이의 공간을 의미한다.

"마스크 본체"는 적어도 사람의 코와 입 위에 착용될 수 있으며 외부 기체 공간으로부터 분리된 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕는 구조물을 의미한다.

"탄성 계수"는 시편에 축방향 하중을 인가하고 인장 시험 기계를 사용하여 하중 및 변형을 동시에 측정함으로써 얻어지는 응력/변형 곡선의 직선 부분에 대한 응력 대 변형의 비율을 의미한다.

밸브 플랩과 관련하여 사용되는 "단일층"은 플랩 구조물이 그의 체적 전체에 걸쳐 실질적으로 성분상 균일한 것, 즉 밸브 플랩이 상이한 물리적 특성을 보이는 둘 이상의 층을 포함하지 않는 것을 의미한다.

"입자"는 공기 중에 부유될 수 있는 임의의 액체 및/또는 고체 물질, 예를 들어 병원체, 박테리아, 바이러스, 점액, 타액, 혈액 등을 의미한다.

"바람직한" 및 "바람직하게는"은 소정의 상황 하에서 소정의 이익을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 말한다(다른 실시 형태가 동일하거나 또는 다른 상황 하에서 또한 바람직할 수 있고, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하려는 의도는 아니다).

"탄성"은 굴곡력에 응답하여 변형되면 복원할 수 있으며, 약 15 메가파스칼(MPa) 미만의 인장 계수를 갖는 것을 의미한다.

밀봉 표면을 설명하기 위해 사용되는 "경질"은 0.02 기가파스칼(GPa)을 초과하는 경도를 갖는 밀봉 표면을 의미한다.

"밀봉 표면"은 밸브가 그의 폐쇄 위치에 있을 때 가요성 플랩과 접촉을 이루는 표면을 의미한다.

"강성의 또는 강성"은 다른 구조물로부터의 지지가 없이 자체가 외팔보로서 수평으로 지지되어 중력에 노출될 때 편향에 저항하는 플랩의 능력을 의미한다. 더 강성의 플랩은 강성이 아닌 플랩보다 중력에 응답하여 쉽게 편향하지 않는다.

"일방향 유체 밸브"는 유체가 그를 통해 일방향으로는 통과하도록 하지만 다른 방향으로는 통과하지 못하도록 하는 밸브를 의미한다.

밸브 플랩과 관련하여 사용되는 "편의되지 않는"은 플랩이 가요성 플랩 상에 부여되는 임의의 기계적 힘 또는 내부 응력에 의해 밀봉 표면을 향해 또는 밀봉 표면에 대해 가압되지 않는 것을 의미한다.

상기 요약은 본 발명의 각각의 실시 형태 또는 모든 구현예를 설명하고자 하는 것이 아니다. 오히려, 본 발명의 더 완전한 이해는 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 특허청구범위를 첨부 도면에 비추어 참조함으로써 명백해지고 이해될 것이다.

본 발명의 예시적인 실시 형태가 아래에서 간략하게 설명되는 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 하나의 예시적인 안면 마스크(10)의 정면도.
<도 2>
도 2는 본 발명의 하나의 예시적인 일방향 밸브의 확대 사시도.
<도 3>
도 3은 밸브의 기부를 노출시키기 위해 커버 및 다이어프램이 제거된, 도 2의 일방향 밸브의 기부의 확대 사시도.
<도 4>
도 4는 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있으며, 기부 상의 다이어프램을 노출시키기 위해 커버가 제거된, 도 2의 일방향 밸브의 확대 사시도.
<도 5>
도 5는 밸브 플랩이 개방 위치에 있는, 도 4의 도면.
<도 6>
도 6은 밸브의 저면으로부터 취한 도 2의 일방향 밸브의 커버의 사시도.
<도 7>
도 7은 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있는, 도 2의 선 7-7을 따라 취한 도 2 내지 도 6의 일방향 밸브의 일 부분의 확대 단면도.
<도 8>
도 8은 밸브 플랩이 개방 위치에 있는, 도 7의 도면.
<도 9a>
도 9a는 다이어프램 내의 하나의 대안적인 밸브 플랩의 평면도.
<도 9b>
도 9b는 밸브 플랩의 힌지 내에서 사용될 수 있는 스코어 라인의 단면도.
<도 10>
도 10은 상이한 방향으로 배향된 상이한 형상의 밸브 플랩을 구비한 대안적인 다이어프램의 평면도.
<도 11>
도 11은 편의된 밸브 플랩 및 편의된 밸브 플랩이 놓이는 만곡된 밀봉 표면의 단면도.
<도 12>
도 12는 기부가 만곡되고 평면 밀봉 표면들이 상이한 평면 내에 위치된 대안적인 실시 형태의 측단면도.
<도 13>
도 13은 본 발명과 관련하여 사용하기 위한 일방향 밸브의 대안적인 실시 형태의 일 부분의 사시도.

본 발명의 예시적인 실시 형태의 다음의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하며, 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 실시 형태가 예시적으로 도시되어 있는 첨부된 도면을 참조한다. 다른 실시 형태가 이용될 수 있고 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 구조적 변화가 행해질 수 있음을 이해해야 한다.

안면 마스크 및 그와 관련하여 사용되는 일방향 밸브가 본 명세서에서 공기 이동을 제어하도록 작동하는 것으로 설명될 수 있지만, 안면 마스크 및 일방향 밸브는 대안적으로 공기 이외의 기체와 함께 사용될 수 있다. 그러나, 단순함을 위하여, 본 명세서에서 설명되는 예시적인 실시 형태는 공기와 관련하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 반 안면 마스크(10)의 일 예를 도시한다. 안면 마스크(10)는 일방향 밸브(20)가 부착된 컵형 마스크 본체(12)를 갖는다. 밸브는, 예를 들어 윌리엄스(Williams) 등의 미국 특허 제6,125,849호 또는 큐란(Curran) 등의 WO 01/28634호에 설명되어 있는 기술을 포함한 임의의 적합한 기술을 사용하여 마스크 본체(12)에 부착될 수 있다.

본 발명의 일방향 밸브는 착용자의 코와 입 위에 착용되었을 때 안면 마스크(10)에 의해 형성되는 내부 기체 공간 내외로의 유동을 제어하는 능력을 제공한다. 예시적인 일방향 밸브는 본 명세서에서 1차 호기 밸브로서 설명될 수 있지만, 동일한 구조물은 흡기 밸브로서 또한 기능을 할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 호기 밸브로서 사용되면, 밸브(20)는 바람직하게는 (내부 기체 공간 내의) 마스크(10) 내부의 증가된 압력에 응답하여 개방되고, 증가된 압력은 착용자가 호기할 때 발생한다. 호기 밸브(20)는 바람직하게는 호흡들 사이에 그리고 흡기 중에 폐쇄되어 유지된다. 흡기 밸브로서 사용되면, 밸브(20)는 바람직하게는 착용자가 흡기할 때 (내부 기체 공간 내에서 저압 상태를 생성할 때) 개방된다. 흡기 밸브로서, 밸브(20)는 바람직하게는 호흡들 사이에 그리고 호기 중에 폐쇄될 것이다.

마스크(10) 상의 밸브(20)의 일 실시 형태가 도 2 내지 도 4에 더 상세하게 도시되어 있는데, 도 2는 기부(30), 고정 다이어프램(40) 및 기부(30)에 부착된 커버(50)를 포함하는, 마스크(10)로부터 제거된 일방향 밸브(20)의 확대 사시도이다. 도 3은 밸브(20)의 기부(30)를 노출시키기 위해 다이어프램(40) 및 커버(50)가 제거된, 일방향 밸브(20)의 기부(30)의 확대 사시도이다. 도 4는 밸브(20)의 기부(30)와 커버(50) 사이에 위치된 다이어프램(40) 및 그의 관련 밸브 플랩(42)을 노출시키기 위해 커버(50)가 제거된, 일방향 밸브(20)의 확대 사시도이다. 기부(30) 및 커버(50)는 바람직하게는 단일편의 통합체로 바람직하게 성형될 수 있는 비교적 경량의 플라스틱으로 제조될 수 있다.

밸브(20)의 기부(30)는 표면(38)에 3개의 개구(32)를 포함하고, 이를 통해 공기가 마스크(10)에 의해 형성된 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이를 통과한다. 표면(38)은 바람직하게는 표면(38)과 립(lip)(39)이 다이어프램(하기 참조)이 위치되는 만입부를 형성하도록, 립(39)에 의해 둘러싸일 수 있다. 3개의 개구(32)는 바람직하게는 서로로부터 분리되며 구분되지만, 기부(30) 자체는 마스크 본체(12)에 제공된 하나의 단일 개구(도시되지 않음) 위에 위치될 수 있다. 대안적으로, 마스크 본체(12)는 기부(30)에 형성된 개구(32)에 대응하는 분리되고 구분된 개구를 포함할 수 있다. 도 3의 실시 형태에 도시되지는 않았지만, 개구(32)는 개구 형상을 안정화하고 밸브 플랩이 개구를 통과하는 것을 방지하기 위하는 등의 하나 이상의 횡단 부재를 선택적으로 포함할 수 있다.

도시된 밸브(20)가 3개의 밸브 플랩(42) 및 관련 개구(32)를 포함하지만, 내부에 형성된 복수의 밸브 플랩을 포함하는 본 발명의 일방향 밸브 내의 다이어프램은 2개만큼 적은 밸브 플랩 또는 4개 이상의 밸브 플랩을 포함할 수 있고, 밸브(20)와 관련하여 도시된 3개의 밸브 플랩(42)은 단지 하나의 예시적인 실시 형태라는 것을 이해하여야 한다. 일부 실시 형태에서, 본 발명의 밸브는 둘 이상의 분리된 다이어프램을 포함할 수 있다.

개구(32)의 각각은 바람직하게는 개구(32)의 주연부를 둘러싸는 분리되고 구분된 밀봉 표면(34)에 의해 둘러싸인다. 밀봉 표면(34)은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 밸브 플랩이 밀봉되는 표면을 제공한다. 기부(30)는 또한 바람직하게는 밀봉 표면(34)을 둘러싸는 만입부(36)를 포함할 수 있고, 만입부(36)는 기부(30)의 주변 표면(38)의 수준 아래에 놓인다.

각각의 개구(32) 및 그의 밀봉 표면(34)은 도 3에서 보이는 바와 같이 전방에서 보았을 때 본질적으로 임의의 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 밀봉 표면(34) 및 개구(32)는 정사각형, 직사각형, 원형, 타원형 등일 수 있다. 밀봉 표면(34)의 형상은 개구(32)의 형상에 대응할 필요가 없거나 그 반대도 가능하다. 예를 들어, 개구(32)는 정사각형일 수 있고, 밀봉 표면(34)은 원형일 수 있다. 그러나, 밀봉 표면(34) 및 개구(32)는 바람직하게는 유체 유동의 방향에 대해 보았을 때 대체로 직사각형의 단면을 가질 수 있다.

고정 다이어프램(40)은, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 내부에 형성된 분리되고 구분된 밸브 플랩(42)의 세트를 포함하는데, 밸브 플랩(42) 중 하나는 기부(30)의 각각의 개구(32) 위에 위치된다. 밸브 플랩(42)의 각각은 다이어프램(40)의 두께를 통해 형성된 자유 모서리(44)를 포함한다. 도시된 실시 형태에서, 자유 모서리(44)는 다이어프램(40)을 통해 형성된 경계 슬롯(45)에 의해 형성된다. 밸브 플랩(42)의 각각은 또한 자유 모서리(44)에 대향하여 위치된 힌지(46)를 포함한다. 힌지(46)는 밸브 플랩(42)이 다이어프램(40)의 잔여부에 부착되는 다이어프램(40)의 영역 내에 위치되는 것으로 특성화될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 다이어프램(40)은 도 4에 도시된 바와 같이 내부에 형성된 밸브 플랩(42)보다 더 클 수 있다. 특히, 밸브 플랩(42)은 다이어프램(40) 내의 대향 모서리(43)로부터 대향하여 위치된 자유 모서리(44)를 포함할 수 있다. 또한, (도시된 실시 형태에서, 밸브 플랩(42)의 자유 모서리(44) 및 다이어프램(40)의 대향 모서리(43)를 형성하는) 경계 슬롯(45)은 임의의 적합한 폭을 가질 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 경계 슬롯(45)은 실제로 폭을 갖지 않을 수 있고, 다른 실시 형태에서, 경계 슬롯(45)은 도 4에 도시된 것보다 실질적으로 더 큰 폭을 구비하여 형성될 수 있다.

도 4의 도면에서, 밸브 플랩(42)의 각각은 밸브 플랩(42)이 그의 각각의 개구(32)의 주연부 둘레의 밀봉 표면(34)과 접촉하는 폐쇄 위치에 도시되어 있다. 이와 같이, (자유 모서리(44) 및 힌지(46)에 의해 형성된 바와 같은) 밸브 플랩(42)은 바람직하게는 각각의 개구(32)의 주연부 둘레에서 연장하는 밀봉 표면(34)보다 더 크다. 밸브 플랩(42)은 도 5에서 개방 위치에 도시되어 있다. 개방 위치에서, (자유 모서리(44)를 포함한) 각각의 밸브 플랩(42)의 적어도 일 부분은 밀봉 표면(34)으로부터 상승되어, 공기가 개구(32)를 통해 그리고 밸브 플랩(42)과 밀봉 표면(34) 사이에 위치된 갭을 통해 내부 기체 공간으로부터 외부 기체 공간으로 통과할 수 있다. 힌지(46)의 일 측면 상의 밸브 플랩(42)의 적어도 일 부분은 밸브 플랩(42)이 개방 위치에 있을 때 기부(30)와 접촉하여 유지되는 것이 바람직할 수 있다.

밸브 플랩(42)을 특성화하는 다른 방식에서, 밸브 플랩은 고정 부분 및 가동 부분을 갖는 것으로 설명될 수 있는데, 밸브 플랩(42)의 고정 부분은 사용 중에 (기부(30)에 대해) 정지 또는 고정 유지되고, 가동 부분은 공기가 밸브를 통과하는 것을 허용하도록 이동한다. 적어도 일부 실시 형태에서, 힌지(46)는 적어도 밸브 플랩(42)의 가동 부분으로부터 밸브 플랩(42)의 고정 부분을 분리하는 위치에 대체로 위치될 수 있다.

밸브 플랩(42)과 접촉을 이루는 밀봉 표면(34)은 바람직하게는 양호한 밀봉이 밀봉 표면(34)과 밸브 플랩(42) 사이에서 발생하는 것을 보장하도록 실질적으로 균일하게 매끄럽도록 형성된다. 밀봉 표면(34)은 바람직하게는 밀봉 표면(34)을 둘러싸는 기부 표면(38)의 잔여부와 평면 정렬될 수 있다(즉, 동일한 평면 내에 놓일 수 있다). 밀봉 표면(34)은 바람직하게는 밸브 플랩(42)과 밀봉을 형성하기에 충분히 큰 폭을 갖지만, 예를 들어 응축된 수분 또는 방출된 타액에 의해 야기된 접착력이 밸브 플랩(42)을 개방하기가 상당히 더 어렵게 만드는 것을 허용할 만큼 넓지는 않다. 잠재적으로 적합한 일부 밀봉 표면의 기하학적 형상은 자펀티치 등의 미국 특허 제5,509,436호 및 제5,325,892호에서 설명될 수 있다.

밸브 플랩(42)을 특성화하는 하나의 방식에서, 경계 슬롯(45)(및 밸브 플랩(42)의 대응하는 자유 모서리(44))은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 것으로 설명될 수 있는데, 힌지(46)는 경계 슬롯(45)(및 대응하는 자유 모서리(44))의 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치된다. 경계 슬롯(45)(및 대응하는 밸브 플랩 자유 모서리(44))은 또한 다이어프램(40)의 주 표면을 가로질러 2차원으로 연장하는 것으로 설명될 수 있다. 결과적으로, 경계 슬롯(45)(및 대응하는 밸브 플랩 자유 모서리(44))은 힌지(46)와 관련하여 밸브 플랩(42)의 형상을 형성한다.

반드시 요구되지는 않지만, 힌지(46)는 밸브 플랩(42)의 후방을 가로질러 연장하는 힌지 슬롯(47)을 포함할 수 있다. 힌지 슬롯(47)은 바람직하게는 다이어프램(40)의 두께를 통해 형성되고, 밸브 플랩(42)에 부착되어 유지되며 밸브 플랩(42)을 다이어프램(40)과 부착되도록 보유하는 랜드 부분(48)을 제외하고, 바람직하게는 밸브 플랩(42)의 폭을 가로질러 연장할 수 있다. 랜드 부분(48)에 대한 힌지 슬롯(47)의 길이의 비는 밸브 플랩(42)을 개방하기 위해 요구되는 힘을 증가 또는 감소시키도록 조정될 수 있다.

다이어프램(40)은 임의의 적합한 기술 또는 기술의 조합에 의해 밸브 플랩(42)이 개구(32) 위에 위치된 채로 기부(30) 상의 고정 위치에 보유될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 다이어프램(40)은 커버(50) 및 기부(30)에 의해 제 위치에 유지된다. 특히, 기부(30)는 기부 표면(38) 및 기부 표면(38)을 둘러싸는 립(39)을 포함하여 다이어프램(40)이 표면(38) 및 립(39)에 의해 형성된 만입부 내에 놓이는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로 (또는 추가적으로), 다이어프램(40)은 용접, 접착 부착, 포스트에 부착, 클램핑 등이 될 수 있다.

다이어프램 및 밸브 플랩에 대해 잠재적으로 적합한 재료의 일례는 경계 슬롯(45) 및 힌지 슬롯(47)이 레이저를 사용하여 형성되어 있는, 3790 MPa의 탄성 계수를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름의 36 마이크로미터 두께의 시트이다. 경계 슬롯(45) 및 힌지 슬롯(47)은, 예컨대 약 0.1 내지 약 0.3 밀리미터의 폭을 가질 수 있다. 형성되면, 랜드 부분(48)은 바람직하게는 경계 슬롯(45)의 단부들 사이의 거리의 대략 17%를 점유할 수 있는데, 힌지 슬롯(47)은 힌지(46)의 폭의 잔여부를 점유한다.

도 6은 커버(50)의 저면의 사시도인데, 저면은 도 2에 도시된 바와 같이 커버가 기부와 조립될 때 기부와 대면하는 면이다. 커버(50)는 바람직하게는 커버(50) 내의 주 통기부(55)로부터 기부(30) 및 주 통기부와 기부 사이에 위치된 다이어프램(40)을 향해 하방으로 연장하는 루버(52)를 포함한다. 커버(50)는 또한 커버(50)의 2개의 대향 측면을 따라 연장하는 선택적인 측면 통기부(56)를 포함하고, 측면 통기부(56)는 공기가 밸브(20)로부터 빠져나오기 위한 추가의 유동 경로를 제공한다.

커버(50)는 임의의 적합한 기술 또는 기술의 조합에 의해 기부(30)(도 2 참조)에 부착될 수 있다. 커버(50)는 용접 연결, 접착, 기계식 인터로킹 연결(예컨대, 탭, 슬롯, 포스트 등), 마찰식 끼워맞춤 연결 등을 사용하여 기부(30)에 부착될 수 있다. 도 6에 도시된 커버(50)가 기부(30)로부터 분리된 물품이지만, 커버(50)는 대안적으로, 예컨대 리빙 힌지(living hinge) 또는 다른 구조물에 의해 기부(30)에 부착되어 제공될 수 있다. 그러한 배열에서, 기부(30) 및 커버(50)는 커버(50)를 기부(30)에 조립하여 밸브(20)를 형성하기 전에 다이어프램(40)이 위치되는 조가비 형상의 구조를 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

밸브 플랩의 추가의 특징 및 작동이 이제 도 7 및 8에 도시된 바와 같은 밸브(20)의 일 부분의 확대 단면도와 관련하여 설명될 것이다. 도 7에 도시된 바와 같은 밸브 플랩(42)은 밸브 플랩(42)의 표면(41)이 밀봉 표면(34)과 접촉하는 폐쇄 위치에 있다. 다이어프램(40)의 잔여부는 기부(30)의 주변 표면(38)에 대해 위치된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 밸브 플랩(42)은 밸브 플랩(42)의 표면(41)의 일 부분이 밀봉 표면(34)으로부터 상승되어 공기가 (도 8에서 화살표(21)의 일반적인 방향으로) 개구(32)를 통과할 수 있는 개방 위치에 있다.

도 7 및 8에서 보이는 바와 같이, 루버(52)는 바람직하게는 그의 모서리(53)를 따라 다이어프램 상에 작용함으로써 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 다이어프램(40)을 기부(30) 상의 제 위치에 보유하도록 사용될 수 있다. 루버(52)는 루버(52)의 모서리(53)가 다이어프램(40)의 두께에 실질적으로 상응하는 거리만큼 기부 표면(38)으로부터 이격되도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 기부 표면(38)과 루버(52)의 모서리(53) 사이의 간극은 다이어프램(40)이 모서리(53)와 기부 표면(38) 사이에서 변형될 수 있도록 현저하게 압축되지 않도록 되는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 변형은 밀봉 표면 상에서의 밸브 플랩의 적절한 안착을 방해할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 밸브 플랩(42)의 자유 모서리(44)는 경계 슬롯(45)에 의해 형성된다. 경계 슬롯(45)은 바람직하게는 밸브 플랩(42)의 자유 모서리(44)가 다이어프램(40)의 대향 모서리(43)로부터 이격되도록 간극을 제공하는 슬롯 폭을 가질 수 있다. 경계 슬롯(45)의 슬롯 폭은 바람직하게는 밸브 플랩(42)이 (도 7 및 8에서 보이는) 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동할 때 밸브 플랩(42)의 자유 모서리(44)가 다이어프램(40)의 대향 모서리(43)와 접촉하지 않도록 충분히 클 수 있다.

경계 슬롯(45)이 바람직하게는 자유 모서리(44)와 대향 모서리(43) 사이의 간섭을 제한하기 위한 슬롯 폭을 갖기 때문에, 밸브 플랩(42)이 그러한 간극을 제공할 수 있는 임의의 기술에 의해 다이어프램(40)에 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 일부 잠재적으로 적합한 기술의 예는 형성 시에 플랩을 다이어프램 내로 성형 또는 주조하는 것을 포함한다. 다른 대안에서, 플랩은, 예컨대 레이저 슬리팅(slitting), 다이 커팅, 워터 젯 커팅, 전자 방전 기계가공 등과 같은 기술을 사용하여 다이어프램에 형성될 수 있다.

도 7은 또한 힌지 슬롯(47)과 다이어프램(40) 사이의 관계를 도시한다. 힌지 슬롯(47)은 바람직하게는 밸브 플랩(42)의 힌지 모서리(48)가 다이어프램(40)의 대향 모서리(49)로부터 이격되도록 간극을 제공하는 슬롯 폭을 또한 가질 수 있다. 힌지 슬롯(45)의 슬롯 폭은 바람직하게는 밸브 플랩(42)이 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동할 때 밸브 플랩(42)의 힌지 모서리(48)가 다이어프램(40)의 대향 모서리(49)와 접촉하지 않도록 충분히 클 수 있다. 힌지 슬롯(47)은 경계 슬롯(45)에 대해 사용된 임의의 적합한 기술(예컨대, 성형, 주조, 레이저 슬리팅, 다이 커팅, 워터 젯 커팅, 전자 방전 기계가공 등)에 의해 제공될 수 있다.

본 발명의 일방향 밸브는, 예컨대 허용 가능한 압력 강하, 공기 유량 등과 같은 다양한 인자에 따라 임의의 적합한 형상 또는 크기를 취할 수 있다. 도 1 내지 도 8에 도시된 대체로 직사각형인 밸브에 대한 일부 예시적인 치수는 다음과 같을 수 있다. 커버(50) 및 기부(30)는 약 10 밀리미터 내지 약 100 mm의 폭으로 마스크 본체(12) 상의 영역을 점유할 수 있다. 마스크 본체(12) 상에서 밸브에 의해 점유되는 영역의 길이는 약 10 mm 내지 약 100 mm일 수 있다. 커버 내의 개구(55)는 또한 임의의 허용 가능한 형상 또는 크기를 취할 수 있는데, 예컨대, 개구(55)는 약 5 mm 내지 약 90 mm의 폭 및 약 1 mm 내지 약 20 mm의 길이를 갖는 직사각형일 수 있다. 기부(30) 내의 개구(32)는 또한 폭이 약 4 mm 내지 약 80 mm이고 길이가 약 1 mm 내지 약 30 mm인 범위의 치수를 갖는, 대체로 직사각형일 수 있다. 개구를 덮기 위해 사용되는 밸브 플랩은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 그가 덮는 개구보다 약간 더 커서, 개구의 적절한 폐쇄가 얻어질 수 있다.

도 2 내지 도 8의 밸브에 도시된 힌지(46)는 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 힌지의 단지 하나의 예시적인 실시 형태이다. 다이어프램을 구성하기 위해 사용되는 재료의 물리적 특성에 따라, 힌지는 힌지를 형성하기 위해 구조물을 추가하지 않고서 밸브 플랩의 자유 모서리를 형성하는 경계 슬롯의 단부들 사이에서 자연적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 다이어프램이 더 가요성인 재료(예컨대, 탄성중합체 등)로 제조되면, 밸브 플랩이 충분히 낮은 균열 압력에서 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동하기 위해 추가의 힌지 구조물이 요구되지 않을 수 있다. 바꾸어 말하면, 일부 재료에서, 밸브 플랩 힌지는 밸브 플랩의 형상을 형성하는 자유 모서리/경계 슬롯의 단부들 사이에서 연장하는 선을 따라 형성될 수 있다.

다른 (전형적으로 더 강성인) 재료에서, 밸브 플랩을 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동시키기 위해 요구되는 힘을 감소시키도록 작용할 수 있는 힌지를 형성하기 위해 다이어프램에 일부 구조를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 잠재적으로 적합한 일부 힌지 구조의 일 예가 도 4 및 도 7에 도시되어 있지만, 다른 구조가 또한 사용될 수 있다. 하나의 잠재적인 대안이 도 9a에 도시되어 있는데, 여기서 밸브 플랩(142a)은, 경계 슬롯(145a)과 함께, 밸브 플랩(142a)을 주변 다이어프램(140a)에 연결하는 3개의 랜드 부분(148a)을 형성하는 한 쌍의 힌지 슬롯(147a)을 포함한다.

또 다른 대안적인 힌지 구조가 힌지를 가로질러 취한 단면도인 도 9b에 도시되어 있다. 도 9b에 도시된 힌지 구조는 다이어프램(140b) 내로 형성된 스코어 라인(147b)의 형태이다. 스코어 라인(147b)은 다이어프램(140b)의 두께를 감소시키지만, 다이어프램(140b)을 통해 완전히 연장하지는 않는다. 그러한 스코어 라인은 밸브 플랩을 형성하기 위해 사용되는 자유 모서리/경계 슬롯의 단부들 사이의 전체 거리에 걸쳐 연장하거나 또는 연장하지 않을 수 있다. 바꾸어 말하면, 스코어 라인의 길이, 깊이, 및/또는 폭은 관련 밸브 플랩에 대한 원하는 개방 특징을 제공하도록 조정될 수 있다. 또한, 하나 이상의 스코어 라인이 필요하다면 사용될 수 있고, 그리고/또는 하나 이상의 스코어 라인이 밸브 플랩의 개방력(opening force)을 제어하기 위해 랜드 부분에 사용될 수 있다.

도 7 및 도 8의 단면도로 돌아가면, 커버(50)와 관련된 다양한 특징이 또한 도시되어 있다. 예를 들어, 도 7 및 8은 루버(52)의 모서리(53)가 다이어프램(40)을 기부(30)의 표면(38)과 접촉하도록 보유하는 것을 바람직하게는 보조하기 위해 다이어프램(40)에 대해 작용하는 배열을 도시한다. 일부 실시 형태에서, 루버(52)는 기부(30)의 표면(38)과 관련하여 다이어프램(40) 상에 압축력을 제공할 수 있다. 그러나, 다른 실시 형태에서, 루버(52)는 그러한 압축력을 실제로 제공하지 않을 수 있지만, 단순히 다이어프램(40)이 기부(30)의 표면(38)으로부터 상당히 상승하는 것을 구속할 수 있다. 또한, 루버(52)가 개방 중에 밸브 플랩(42)의 이동을 방해하지 않도록, 루버(52)의 모서리(53)가 힌지 슬롯(47) 외부에서 다이어프램(40) 상에 작용하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 밸브에 사용되는 커버는 개구(32)를 통과하는 공기를 위한 커버(50)를 통한 구분된 유동 경로를 형성하는 통기 구조물을 포함하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 실시 형태에서, 예를 들어, 구분된 유동 경로는 각각의 개구(32)를 통한 유동을 임의의 인접한 개구(도 7 및 도 8에 도시되지 않음)를 통과하는 유동으로부터 효과적으로 격리시키는 루버(52)에 의해 형성된다. 개구(32)를 통한 유동은, 루버(52) 및 상부 표면(54)에 의해, 주 통기부(55) 또는 선택적인 측면 개구(56)를 통과하도록 가압된다.

도 7 및 도 8에서 보이는 바와 같이, 커버(50)의 상부 표면(54)은 바람직하게는 주 통기부(55)가 크기에 있어서 제한되도록 밸브 플랩(42)의 상당한 부분에 걸쳐 연장할 수 있다. 개방 위치에 있을 때의 주 통기부(55)와 밸브 플랩(42) 사이의 관계는 유리하게는 개구(32)를 통해 (공기 유동에 대항하여) 상류로 이동하는 입자를 차단하도록 작동할 수 있다. 그러한 입자는 루버(52), 커버(50)의 상부 표면(54) 및/또는 밸브 플랩(42)의 상부 표면 또는 자유 모서리에 충돌함으로써 효과적으로 차단될 수 있다.

도 2 내지 도 8에 도시된 밸브(20)의 밸브 플랩(42)들이 동일한 방향으로 배향되어 (예를 들어, 도 4 참조) 밸브 플랩 힌지들이 서로에 대해 대체로 평행하지만, 그러한 배열은 요구되지 않는다. 밸브 플랩들을 동일한 방향으로 배향하는 하나의 잠재적인 이점은 개방 시에, 모든 밸브 플랩 개구가 동일한 방향을 향하여, 개방된 밸브 플랩을 통과하는 공기가, 예를 들어 착용자의 눈으로부터 멀리, 동일한 방향으로 대체로 통과되는 것이다.

도 10은 상이한 형상을 갖는 밸브 플랩 및 상이한 방향으로 배향된 밸브 플랩이 사용될 수 있는 하나의 대안적인 배열을 도시한다. 도 10에 도시된 다이어프램(240)은 3개의 밸브 플랩(242a, 242b, 242c)을 포함한다. 밸브 플랩(242a)은 대체로 삼각형 형상이고, 힌지 경계 슬롯(245a) 및 힌지(246a)에 의해 형성된다. 도시된 힌지(246a)는 다이어프램(240)에 형성된 슬롯의 형태이지만, 임의의 다른 힌지 구조가 슬롯 대신에 사용될 수 있다(또는 일부 실시 형태에서, 구체적인 힌지 구조가 전혀 사용되지 않을 수 있다). 밸브 플랩(242a)에 대한 힌지(246a)의 배열에 비추어, 밸브 플랩(242a)을 통과하는 공기의 상당 부분이 대체로 화살표(221a)의 방향으로 지나갈 수 있다.

밸브 플랩(242b, 242c)은 밸브 플랩(242a)의 삼각형 형상과 상이한 대체로 직사각형 형상을 갖는다. 또한, 밸브 플랩(242b, 242c)이 다이어프램(240)에 부착되는 힌지(246b, 246c) 들은 서로 또는 밸브 플랩(242a)의 힌지(246a)와 대체로 평행하지 않다. 밸브 플랩(242b, 242c)의 자유 모서리는 각각 경계 슬롯(245b, 245c)에 의해 형성된다. 이와 같이, 밸브 플랩(242b, 242c)이 개방 위치로 이동할 때, 밸브 플랩(242b, 242c)을 통과하는 공기의 상당 부분이 대체로 각각 화살표(221b, 221c)의 방향으로 지나갈 수 있다.

도 10이 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 밸브 플랩의 하나의 예시적이며 대안적인 컬렉션을 도시하지만, 많은 다른 변형예도 또한 가능할 수 있고, 본 발명은 본 명세서에 도시된 그러한 구체적인 예시적 배열로 제한되지 않아야 한다. 또한, 밸브가 하나의 다이어프램을 포함하는 것으로 설명될 수 있지만, 밸브는 하나 이상의 다이어프램을 구비할 수 있고, 다이어프램 중 적어도 하나는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 둘 이상의 밸브 플랩을 포함한다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명의 다이어프램에 형성된 밸브 플랩은 밸브의 기부 내의 개구를 둘러싸는 밀봉 표면에 대해 편의될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 도 2 내지 도 8과 관련하여 설명된 밸브(20)에서, 기부(30) 내의 개구(32)를 둘러싸는 밀봉 표면(34)은 평면 형상을 갖는 것으로 설명될 수 있다. 바꾸어 말하면, 폐쇄 위치에 있을 때 밸브 플랩(42)이 놓이는 밀봉 표면(34)들의 표면은 일 평면 내에 놓인다(밸브 플랩(42)의 대응 표면(41)도 또한 전형적으로 일 평면 내에 놓임). 평면 밀봉 표면을 구비한 밸브가 허용 가능한 밀봉을 제공하도록, 밸브 플랩 및 밀봉 표면 중 하나 또는 둘 모두가 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 탄성 재료를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

밀봉 표면에 대해 밸브 플랩을 편의시키는 잠재적인 이점의 예와 설명은, 예컨대 자펀티치 등의 미국 특허 제5,509,436호 및 제5,325,892호에서 찾을 수 있다. 대체로, 밀봉 표면에 대해 밸브 플랩을 편의시키는 것은 밀봉 표면의 형상에 일치할 수 있는 더 가요성인 재료로 제조된 밸브 플랩(및 다이어프램)과 더 일반적으로 관련된다. 다이어프램(340)에 형성된 밸브 플랩(342)이 밀봉 표면(334)의 형상에 대응하는 비평면 (예컨대, 만곡된) 구성으로 밸브 플랩(342)을 가압함으로써 밀봉 표면(334)과 접촉하도록 편의될 때 유리하게 사용될 수 있는 비평면 밀봉 표면(334)의 일례가 도 11에 도시되어 있다. 화살표(321)의 방향으로의 개구(332)를 통한 공기 유동에 응답하여, 밸브 플랩(342)은 바람직하게는 화살표(321)의 방향으로 밀봉 표면(334)으로부터 멀리 이동한다. 그러한 공기 유동의 부재 시에, 밸브 플랩(342)은 바람직하게는, 플랩(342)이 밀봉 표면(334)에 대해 밀봉하는 도 11에서 보이는 위치로 복귀한다.

본 발명의 일방향 밸브의 다른 잠재적인 변형예가, 복수의 평면 밀봉 표면(434)들이 동일 평면 내에 놓이지 않도록 평면 밀봉 표면(434)들이 기부(430) 상에 배열된 도 12의 단면도에 도시되어 있다. 이는, 예컨대 모두 동일 평면 내에 위치된 도 3에 도시된 기부(30) 내의 평면 밀봉 표면(34)들과 대조적이다. 동일 평면 내에 놓이지 않는 평면 밀봉 표면을 제공하는 하나의 잠재적인 이점은 평면 밀봉 표면을 유지하는 기부(430)가 기부(430)(및 그와 함께 형성된 대응하는 밸브)가 일방향 밸브를 사용하는 안면 마스크의 형상에 더 밀접하게 일치하도록 할 수 있는 곡률을 가질 수 있는 것이다. 그러한 더 일치하는 형상은 안면 마스크 상의 일방향 밸브의 프로파일을 추가로 감소시키는 것을 도울 수 있다.

본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 일방향 밸브의 또 다른 실시 형태가, 2개의 분리된 밸브 플랩(542a, 542b)이 위치된 기부(530)를 도시하는 사시도인 도 13에 대해 설명될 수 있다. 밸브 플랩(542a, 542b)의 각각은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 개구를 밀봉하기 위해 (도 13에서 점선으로 도시된) 주변 밀봉 표면(534)을 포함하는 기부(530) 내의 개구(532) 위에 위치된다. 도 13에 도시된 일방향 밸브와 전술한 밸브의 구성의 차이점 중에는, 밸브 플랩(542a, 542b)의 각각이 서로로부터 분리되고 구분되는 것이다. 바꾸어 말하면, 밸브 플랩(542a, 542b)의 둘 모두를 연결하는 공통 다이어프램이 있다.

도 13에 도시되지는 않았지만, 복수의 밸브 플랩을 포함하는 일방향 밸브는 (전술한 실시 형태와 관련하여 도시되고 설명된 바와 같이) 기부에 부착된 커버를 또한 포함할 수 있다. 밸브 플랩은 바람직하게는 커버와 기부 사이에 위치될 수 있다. 임의의 그러한 커버는 바람직하게는 둘 이상의 개구의 각각의 개구에 대한 통기 구조물을 포함할 수 있고, 각각의 통기 구조물은 전술한 바와 같이 둘 이상의 개구의 각각의 개구를 통과하는 기체를 위한 커버를 통한 구분된 유동 경로를 형성한다. 또한, 밸브 내의 각각의 밸브 플랩에 대해, 통기 구조물은 밸브 플랩을 기부에 근접하게 보유하도록 위치된 모서리를 포함하는 루버를 포함할 수 있다. 추가로, 각각의 통기 구조물은 개구에 대향하여 위치된 주 통기부 및 개구의 일 측면에 위치된 측면 통기부를 포함할 수 있다.

밸브 플랩(542a, 542b) 각각은 밸브 플랩의 고정 부분을 밸브 플랩의 가동 부분으로부터 분리하는 힌지(546)를 포함한다. 밸브 플랩(542a, 542b)의 고정 부분은 바람직하게는 밀봉 표면의 경계 외부에 위치되는 한편, 밸브 플랩(542a, 542b)의 가동 부분은 바람직하게는 밸브의 사용 중에 개구(532)를 폐쇄 또는 밀봉하기 위해 밀봉 표면(534) 위에 위치되는 부분이다.

도시된 바와 같이, 힌지(546)의 각각은 밸브 플랩을 통해 형성된 하나 이상의 슬롯 형태의 그리고 밸브 플랩의 가동 부분을 밸브 플랩의 고정 부분에 연결하는 하나 이상의 랜드 부분 형태의 선택적인 구조물을 포함한다. 도시된 바와 같이, 하나 이상의 힌지 슬롯은 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있을 때 개구를 둘러싸는 밀봉 표면의 경계 외부에 위치되는 것이 바람직할 수 있다.

도 13에 도시된 다른 특징은 밸브 플랩(542a, 542b)이 동일한 방향으로 배향되어 밸브 플랩 힌지(546)들이 서로에 대해 대체로 평행하고(대체로 평행한 것은 완벽한 평행성을 요구하지 않음) 밸브 플랩 중 적어도 하나의 밸브 플랩의 자유 모서리는 다른 밸브 플랩의 힌지에 인접하여 위치되는 (이는 도 13에 도시된 실시 형태에서, 밸브 플랩(542a)의 자유 모서리(544a)가 다른 밸브 플랩(542b)의 힌지(546)에 인접하여 위치되는 것을 의미함) 것이다. 밸브 플랩들을 동일한 방향으로 배향하는 하나의 잠재적인 이점은 개방 시에, 모든 밸브 플랩 개구가 동일한 방향을 향하여, 개방된 밸브 플랩을 통과하는 공기가, 예를 들어 착용자의 눈으로부터 멀리, 동일한 방향으로 대체로 통과되는 것이다.

또한, 도 13에 도시된 밸브 구조가 2개의 밸브 플랩을 포함하지만, 본 발명의 일방향 밸브는 일부 실시 형태에서 하나의 밸브 플랩만을 포함할 수 있다.

다음의 설명은 본 발명의 안면 마스크에 선택적으로 포함될 수 있는 재료 및 다른 특징을 언급할 것이다.

밀봉 표면 고려 사항:

다양한 인자에 따라, 본 발명과 관련하여 사용되는 밀봉 표면은 일방향 밸브의 전체적인 설계에 따라, 경질 또는 탄성일 수 있다.

경질 밀봉 표면의 일부 예, 그에 대해 적합한 재료, 및 일부 잠재적으로 적합한 플랩 고려 사항이 미국 특허 출원 공개 제2007/0144524 A1호(마틴)에서 설명될 수 있다.

그러나, 간략하게, 본 발명의 일방향 밸브에 경질 밀봉 표면을 형성하기 위해 사용되는 재료는 바람직하게는 0.02 GPa을 초과하는 경도를 가질 수 있다. 경질 밀봉 표면이 0.05 GPa 이상의 경도를 보이는 재료로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 경도는 본 명세서에서 설명되는 "나노압입 기술(Nanoindentation Technique)"에 따라 측정될 수 있다.

경질 밀봉 표면은 기부의 일체형 부분으로서 형성될 수 있다. 대안적으로, 본 명세서에서 설명되는 경도 요건을 충족하는 경질 밀봉 표면이 접착, 접합, 용접, 마찰식 맞물림, 2회 주입 사출 성형 등과 같은, 부착하기 적합한 임의의 기술을 본질적으로 사용하여 기부에 부착될 수 있다. 밀봉 표면은, 예컨대 코팅, 필름, 링 등의 형태일 수 있다.

기부 및 경질 밀봉 표면은, 예를 들어 사출 성형 기술을 사용하여 일체형 단일편 몸체로 성형되는 비교적 경량의 플라스틱으로부터 일체형 유닛으로서 형성되고, 경질 밀봉 표면이 그에 결합될 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 밀봉 표면의 접촉 영역은 바람직하게는 밸브 플랩과의 밀봉을 형성하기에 충분히 큰 폭을 갖지만, 응축된 수분 또는 방출된 타액에 의해 야기된 접착력이 밸브 플랩을 개방하기가 상당히 더 어렵게 만드는 것을 허용할 만큼 넓지는 않다. 경질 밀봉 또는 접촉 표면의 폭은, 일부 실시 형태에서 적어도 약 0.2 mm, 가능하게는 약 0.25 mm 내지 약 0.5 mm일 수 있다.

경질 밀봉 표면을 제조할 수 있는 일부 잠재적으로 적합한 재료의 예는 세라믹, 다이아몬드, 유리, 지르코니아와 같은 고결정성 재료; 붕소, 청동, 마그네슘 합금, 니켈 합금, 스테인리스강, 강철, 티타늄 및 텅스텐과 같은 재료로부터의 금속/포일을 포함한다. 적합할 수 있는 중합체 재료는 코폴리에스테르 에테르, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 중합체, 폴리우레탄, 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌 중합체, 고밀도 폴리에틸렌, 고충격 폴리스티렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 액정 중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 멜라민, 나일론, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드-이미드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌 나프탈렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리비닐리덴 클로라이드, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드와 같은 열가소체를 포함한다. 갈대, 종이, 및 목재, 예를 들어 너도밤나무, 삼나무, 단풍나무 및 가문비나무와 같은 천연에서 유도된 셀룰로오스 재료가 또한 유용할 수 있다. 이들 재료의 블렌드, 혼합물, 및 조합이 또한 사용될 수 있다. 밀봉 표면에 대한 일부 잠재적으로 적합한 구매가능한 재료의 예는 미국 특허 출원 공개 제2007/0144524호(마틴)의 표 1에 설명되어 있는 재료를 포함할 수 있다.

경질 밀봉 표면을 구비한 일방향 밸브에 대한 하나의 대안으로서, 본 발명의 일방향 밸브는 일부 실시 형태에서, 탄성 밀봉 표면을 포함할 수 있다. 탄성 밀봉 표면을 구비한 일방향 밸브 및 탄성 밀봉 표면과 함께 유리하게 사용될 수 있는 플랩이, 예컨대 미국 특허 제7,188,622호(마틴 등)에서 설명될 수 있다.

본 발명의 안면 마스크 내의 일방향 밸브와 관련하여 사용되는 탄성 밀봉 표면은 바람직하게는 사용 중에 변형되면 복원될 수 있고, 약 0.02GPa 미만의 경도를 가질 수 있다. 바람직하게는, 탄성 밀봉 표면은 약 0.015 GPa 미만의 경도, 더 바람직하게는 약 0.013 GPa 미만의 경도, 더 더욱 바람직하게는 약 0.01 GPa 미만의 경도를 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 탄성 밀봉 표면은 약 0.006 GPa 내지 약 0.001 GPa의 경도를 가질 수 있다. 경도는 표면이 변형 시에 복원된다면, 여전히 0.001 GPa 미만일 수 있다. 경도는 하기에서 설명되는 "나노압입 기술"에 따라 측정될 수 있다.

탄성 밀봉 표면은 접착, 접합, 용접, 마찰식 맞물림 등과 같은, 고착하기 적합한 임의의 기술을 본질적으로 사용하여 밸브의 기부에 고정될 수 있다. 대안적으로, 밀봉 표면은 기부의 "일체형" 부분으로서 구성될 수 있고, 즉 기부 및 탄성 밀봉 표면은 단일 유닛으로서 구성될 수 있으며, 이후에 함께 결합되는 2개의 분리된 부품이 아니다(2회 주입 사출 성형이, 예를 들어 상이한 재료로부터 기부 및 탄성 밀봉 표면을 제조하는 유용한 방법을 제공할 수 있음). 밀봉 표면은, 예컨대 코팅, 필름, O-링과 같은 링, 또는 셀형의 폐쇄 셀 발포체와 같은 발포체의 형태일 수 있다. 그러나, 밸브 기부의 대부분은, 예를 들어 사출 성형 기술을 사용하여 일체형 단일편 몸체로 성형되는 비교적 경량의 플라스틱으로부터 제조되고, 탄성 밀봉 표면이 그러한 기부에 결합되는 것이 바람직할 수 있다.

탄성 밀봉 표면을 제조할 수 있는 재료의 예는 밸브 플랩과 밀봉 표면 사이의 양호한 밀봉을 증진시키는 것을 포함한다. 이들 재료는 대체로 열경화성 및 열가소성 둘 모두의 탄성중합체; 및 열가소체/소성중합체를 포함할 수 있다.

열가소성 탄성중합체 또는 가교 결합된 고무일 수 있는 탄성중합체는 폴리아이소프렌, 폴리(스티렌-부타디엔) 고무, 폴리부타디엔, 부틸 고무, 에틸렌-프로필렌-다이엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 니트릴 고무, 폴리클로로프렌 고무, 염소화 폴리에틸렌 고무, 클로로설포네이트 폴리에틸렌 고무, 폴리아크릴레이트 탄성중합체, 에틸렌-아크릴 고무, 불소 함유 탄성중합체, 실리콘 고무, 폴리우레탄, 에피클로로하이드린 고무, 프로필렌 옥사이드 고무, 폴리설파이드 고무, 폴리포스파젠 고무, 및 라텍스 고무와 같은 고무 재료, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합 탄성중합체, 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합 탄성중합체, 스티렌-아이소프렌-스티렌 블록 공중합 탄성중합체, 초저밀도 폴리에틸렌 탄성중합체, 코폴리에스테르 에테르 탄성중합체, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 탄성중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 탄성중합체, 및 폴리알파올레핀 탄성중합체를 포함할 수 있다. 이들 재료의 블렌드 또는 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 탄성 밀봉 표면에 대해 잠재적으로 사용될 수 있는 일부 구매가능한 중합체 재료의 예는 미국 특허 제7,028,689호(마틴 등)의 표 1에 설명되어 있는 재료를 포함한다.

다이어프램/밸브 플랩 고려 사항:

본 발명의 일방향 밸브에 사용되는 다이어프램(및 그에 형성된 밸브 플랩)은 매우 다양한 재료를 사용하여 매우 다양한 형태로 제조될 수 있다. 세부 사항에 관계없이, 본 발명의 일방향 밸브에 사용되는 다이어프램에 형성된 밸브 플랩은 바람직하게는 일 방향으로의 압력에 응답하여 개방되고 그러한 압력이 선택된 수준 아래로 떨어질 때 폐쇄 위치로 쉽게 복귀하도록 동적으로 구부러지거나 변형된다.

밸브 플랩은 바람직하게는, 공기압에 응답하여 개방되지 않으면 밸브 플랩이 밸브의 배향에 관계없이 폐쇄 위치에 유지되도록 구성된다. 밸브 플랩은 바람직하게는 중력이 플랩 상에 작용하여 플랩을 밀봉 표면으로부터 멀리 당기도록 밸브 플랩이 밀봉 표면 아래에 있더라도 밀봉 표면으로부터 멀리 당겨지지 않는다. 예를 들어, 밸브 플랩은 바람직하게는 착용자가 그의 머리를 바닥을 향해 아래로 숙이는 등의 때에도 (밸브가 호기 밸브일 때, 착용자가 호기하지 않으면) 폐쇄 위치에 유지될 수 있다.

물리적인 형태의 측면에서, 다이어프램 및 밸브 플랩은 2개의 대향 주 표면과 주 표면들 사이에서 측정된 비교적 얇은 두께를 갖는 시트 재료로 제조되는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 시트 재료는 임의의 적합한 기술, 예컨대, 압출, 전기 도금, 사출 성형, 주조, 용제 코팅, 증착 등에 의해 제조될 수 있다. 밸브 플랩은 전형적으로, 예컨대 레이저 슬리팅, 워터 젯 커팅, 전자 방전 기계가공, 다이 커팅 등과 같은 다양한 기술에 의해 그러한 다이어프램 시트 재료에 형성될 수 있다.

다이어프램 및 밸브 플랩은 대안적으로 시트로 형성되지 않은 물품으로서 제공될 수 있다. 밸브 플랩은 다이어프램 자체가 제조되는 시점에서 그러한 다이어프램에 형성될 수 있거나, 밸브 플랩은 (시트형 다이어프램에서와 같이) 다이어프램이 제조된 후에 형성될 수 있다. 시트 재료로 형성되지 않은 다이어프램 및 밸브 플랩은 임의의 적합한 기술, 예컨대, 전기 도금, 사출 성형, 주조, 용제 코팅, 증착, 스탬핑 등에 의해 제조될 수 있다.

물리적 형태에서와 같이, 다이어프램은 또한 매우 다양한 물리적 특징을 보이는 재료로 제조될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 밸브 플랩은 밀봉 표면에 대해 편의되거나 밀봉 표면에 대해 편의되지 않을 수 있다.

밸브가 편의식 밸브 플랩을 포함하는 것이면, 다이어프램 재료는 바람직하게는 더 부드럽거나 더 탄성일 수 있다. 편의식 밸브 플랩에 대해 적합할 수 있는 재료 및 구성의 예는, 예컨대 자펀티치 등의 미국 특허 제5,509,436호 및 제5,325,892호와, 마틴 등의 미국 특허 제7,028,689호에서 설명될 수 있다.

밸브 플랩이 밀봉 표면에 대해 편의되지 않는 것이면, 밸브 플랩은 편의식 밸브 플랩과 관련하여 사용되는 것보다 더 강성인 것이 바람직할 수 있다. 비편의식 밸브 플랩 내의 증가된 강성은 바람직하게는 밀봉 표면을 향한 임의의 상당한 예비 응력 또는 편의가 없을 시에 밀봉 표면과의 허용 가능한 밀봉을 달성하기에 충분하다. 중립 상태 하에서 밸브 폐쇄 중에 플랩이 밀봉 표면에 대해 가압되는 것을 보장하기 위한, 플랩 상의 상당한 소정의 응력 또는 힘의 부족은 잠재적으로 플랩이 더 쉽게 개방되는 것을 가능케 할 수 있고, 그에 따라서 호흡 중에 밸브를 작동시키기 위해 필요한 힘을 감소시킬 수 있다.

추가로, 다이어프램/밸브 플랩을 위한 재료는 강성이지만, 바람직하게는 밸브 플랩의 구동 범위에 걸쳐 탄성 변형된다. 다이어프램 및 밸브 플랩은 단일층 구성일 수 있거나, 둘 이상의 층이 조합되어 생성된 복합 구조물에 원하는 물리적 특징을 제공하는 다층 구성일 수 있다. 비편의식 밸브 플랩을 제공하기 위해 사용될 수 있는 잠재적으로 적합한 재료 및 밸브 플랩 구성은, 예컨대 미국 특허 제7,188,622호(마틴 등); 미국 특허 제7,013,895호(마틴 등); 및 미국 특허 출원 공개 제2007/0144524호(마틴)에서 설명될 수 있다.

본 발명의 다이어프램 및 밸브 플랩과 관련하여 강성을 특성화하는 하나의 방식에서, 강성은 다이어프램 및 밸브 플랩에 사용되는 재료의 탄성 계수의 함수로서 설명될 수 있다. "탄성 계수"는 응력-변형 곡선의 직선 부분에 대한 응력 대 변형의 비율이고, 이러한 곡선은 시편에 축방향 하중을 인가하고 하중 및 변형을 동시에 측정함으로써 얻어진다. 전형적으로, 증분식으로 또는 연속적으로, 시편이 단축으로 하중을 받고 하중 및 변형이 측정된다. 본 발명에서 채용되는 재료에 대한 탄성 계수는 표준화된 ASTM 시험을 사용하여 얻어질 수 있다. 탄성 계수 또는 영률을 결정하기 위해 채용되는 ASTM 시험은 표준 조건 하에서 분석되어야 하는 재료의 유형 또는 부류에 의해 정의된다. 구조적 재료에 대한 일반적인 시험이 ASTM E111-97에 포함되고, 부하 시에 즉시 생성되는 변형 및 탄성 거동에 비해, 크리프가 무시할 만한 구조적 재료에 대해 채용될 수 있다. 플라스틱의 인장 특성을 측정하기 위한 표준 시험 방법이 ASTM D638-01에 설명되어 있고, 비강화 및 강화 플라스틱을 평가할 때 채용될 수 있다. 경화된 열경화성 고무 또는 열가소성 탄성중합체가 본 발명에서 사용되도록 선택되면, 이들 재료의 인장 특성을 평가하기 위해 사용되는 절차를 포함하는 표준 시험 방법 ASTM D412-98a가 채용될 수 있다.

굴곡 계수는 가요성 플랩의 층에 사용되는 재료를 정의하기 위해 사용될 수 있는 다른 특성이다. 플라스틱의 경우, 굴곡 계수는 표준화된 시험 ASTM D747-99에 따라 측정될 수 있다.

계수 값은 고유한 재료 특성을 뜻하지만, 정밀하게 비교 가능한 조성물 특성을 뜻하지는 않는다. 이는 유사하지 않은 부류의 재료들이 플랩에 채용될 때 특히 사실이다. 상이한 부류의 재료들이 플랩에 채용되면, 당업자는 재료의 조합에 대해 가장 적절한 시험을 선택할 필요가 있을 것이다. 예를 들어, 플랩이 중합체(연속상 또는 매트릭스)에 세라믹 분말(불연속상)을 함유하면, 플라스틱에 대한 ASTM 시험은 플라스틱 부분이 플랩에서 연속상이면, 대체로 더 적합한 시험 방법일 것이다.

밸브 플랩의 두께는 밸브 플랩에 충분한 강성을 제공하기 위한 탄성 계수에 비추어 선택될 수 있다. 예를 들어, 다이어프램(및 그에 형성되는 밸브 플랩)을 구성하기 위해 사용되는 재료가 더 높은 탄성 계수를 가지면, 다이어프램은 밸브 플랩을 개방하기 위해 요구되는 힘이 허용 가능한 수준이 되도록 더 얇을 수 있다. 역으로, 다이어프램을 구성하기 위해 사용되는 재료가 더 낮은 탄성 계수를 가지면, 비편의식 밸브 플랩이 모든 배향에서 허용 가능한 밀봉을 제공하는 것을 보장하도록 더 두꺼운 다이어프램을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 다이어프램 및 밸브 플랩 재료에 대한 잠재적으로 허용 가능한 탄성 계수의 하한은 바람직하게는 약 0.7 MPa(메가파스칼) 이상, 또는 약 0.8 MPa 이상, 또는 약 2 MPa 이상일 수 있다. 범위의 상한에서, 일부 잠재적으로 적합한 다이어프램 및 밸브 플랩 재료에 대한 탄성 계수는 약 1.1 × 10⁶ MPa 이하, 또는 약 11,000 MPa 이하, 또는 심지어 5,000 MPa 이하일 수 있다.

탄성 계수 범위의 하한에 있을 수 있는 일부 잠재적으로 적합한 다이어프램 및 밸브 플랩 재료는 탄성 중합체 재료를 포함할 수 있다. 용어가 본 문헌에서 사용되는 바와 같이, "중합체"는 규칙적 또는 불규칙적으로 배열된 반복 단위를 포함하는 분자인 중합체를 포함하는 것을 의미한다. 중합체는 천연 또는 합성일 수 있고, 바람직하게는 유기물이다. 탄성 중합체 재료는 탄성중합체, 열경화체 및 열가소체, 및 소성중합체, 또는 이들의 블렌드를 포함할 수 있다. 다이어프램 및 밸브 플랩 내의 중합체 재료는 그의 전체 또는 일부에서, 배향되거나 배향되지 않을 수 있다.

열가소성 탄성중합체 또는 가교 결합된 고무일 수 있는 잠재적으로 적합한 탄성중합체는 폴리아이소프렌, 폴리(스티렌-부타디엔) 고무, 폴리부타디엔, 부틸 고무, 에틸렌-프로필렌-다이엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 니트릴 고무, 폴리클로로프렌 고무, 염소화 폴리에틸렌 고무, 클로로설포네이트 폴리에틸렌 고무, 폴리아크릴레이트 탄성중합체, 에틸렌-아크릴 고무, 불소 함유 탄성중합체, 실리콘 고무, 폴리우레탄, 에피클로로하이드린 고무, 프로필렌 옥사이드 고무, 폴리설파이드 고무, 폴리포스파젠 고무, 및 라텍스 고무와 같은 고무 재료, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합 탄성중합체, 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌 블록 공중합 탄성중합체, 스티렌-아이소프렌-스티렌 블록 공중합 탄성중합체, 초저밀도 폴리에틸렌 탄성중합체, 코폴리에스테르 에테르 탄성중합체, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 탄성중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 탄성중합체, 및 폴리알파올레핀 탄성중합체를 포함할 수 있다. 이들 재료의 블렌드 또는 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 전술한 것들과 블렌딩될 수 있는 재료는, 예를 들어 중합체, 충전제, 첨가제, 안정화제 등을 포함할 수 있다. 탄성 계수 범위의 하한에 있는 다이어프램 및 플랩에 대한 일부 잠재적으로 적합한 재료의 예가 미국 특허 출원 공개 제2007/0144524호(마틴)의 표 2에서 설명될 수 있다.

탄성 계수 범위의 상한에 있을 수 있는 일부 잠재적으로 적합한 다이어프램 및 밸브 플랩 재료는 세라믹, 다이아몬드, 유리, 지르코니아와 같은 고결정성 재료; 붕소, 청동, 마그네슘 합금, 니켈 합금, 스테인리스강, 강철, 티타늄 및 텅스텐과 같은 재료로부터의 금속/포일을 포함할 수 있다. 적합할 수 있는 중합체 재료는 코폴리에스테르 에테르, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 중합체, 폴리우레탄, 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌 중합체, 고밀도 폴리에틸렌, 고충격 폴리스티렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 액정 중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 멜라민, 나일론, 폴리아크릴레이트, 폴리아미드-이미드, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌 나프탈렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리옥시메틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리비닐리덴 클로라이드, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드와 같은 열가소체를 포함한다. 갈대, 종이, 및 목재, 예를 들어 너도밤나무, 삼나무, 단풍나무 및 가문비나무와 같은 천연에서 유도된 셀룰로오스 재료가 또한 유용할 수 있다. 이들 또는 다른 재료의 블렌드, 혼합물 및 조합이 또한 사용될 수 있다. 제2 강성 층에 적합할 수 있는 일부 구매가능한 재료의 예가 미국 특허 제7,013,895호(마틴 등)의 표 2에 설명되어 있다.

다이어프램 및 밸브 플랩 재료가 특성화될 수 있는 또 다른 방식은 후술하는 외팔보 굽힘비(Cantilever Bending Ratio) 시험에 따라 측정될 수 있는 외팔보 굽힘비 값이다. 이러한 특성화는, 다이어프램에 대해 사용되는 재료가 시트 스톡이어서 적절한 시편이 외팔보 굽힘비를 측정하기 위해 얻어질 수 있으면, 더 적절할 수 있다. 다이어프램 및 비편의식 밸브 플랩에 대해 사용되는 재료의 탄성 계수와 두께의 조합은 바람직하게는 비교적 낮은 외팔보 굽힘비를 생성할 수 있다. 다이어프램 및 밸브 플랩 재료는, 가요성이지만, 약 0.0050 이하, 더 바람직하게는 약 0.0025 이하, 그리고 잠재적으로 더 바람직하게는 약 0.0015 이하의 외팔보 굽힘비를 보이는 것이 바람직할 수 있다.

전술한 바와 같이, 다이어프램 및 밸브 플랩의 두께는 일방향 밸브의 적절한 작동을 생성하는 원하는 물리적 특징을 얻도록 선택될 수 있다. 단지 예시적인 값으로서, 다이어프램 및 밸브 플랩의 두께는 약 10 마이크로미터(㎛) 내지 약 2000 ㎛, 바람직하게는 약 20 ㎛ 내지 약 700 ㎛, 및 더 바람직하게는 약 25 ㎛ 내지 약 600 ㎛일 수 있지만, 이러한 범위 밖의 두께를 갖는 다이어프램 및 밸브 플랩도 또한 본 발명의 범주 내에 여전히 들 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

안면 마스크 구성:

본 발명의 일방향 밸브를 포함하는 안면 마스크는, 예컨대 반 및 전체 안면 마스크와 후드를 포함한 다양한 형태를 취할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 일방향 밸브는 안면 마스크와 관련하여 흡기 또는 호기 밸브로서 사용될 수 있다.

도 1은 본 명세서에서 설명되는 일방향 밸브 플랩이 사용될 수 있는 하나의 예시적인 안면 마스크를 도시한다. 도시된 실시 형태에서, 마스크 본체(12)가 착용자의 안면에 대해 이격된 관계로 사람의 코와 입 위에 착용되어서 착용자의 안면과 마스크 본체의 내부 표면 사이에 내부 기체 공간 또는 공극을 생성하도록 구성된다. 마스크 본체(12)는 일부 실시 형태에서, 자체가 유체 투과성이며 마스크 본체 자체를 통해 내부 기체 공간으로 들어오는 공기를 여과하도록 사용되는 여과 마스크 본체일 수 있다. 여과 마스크 본체에는, 호기된 공기가 마스크 본체(12)를 통과할 필요가 없이 밸브(20)를 통해 내부 기체 공간에서 배출될 수 있도록 전형적으로 일방향 호기 밸브(20)가 마스크 본체(12)에 부착되는 곳에 위치된 개구(도시되지 않음)가 구비될 수 있다. 마스크 본체(12)가 유체 투과성이면, 이는 예컨대 미국 특허 제7,028,689호(마틴 등)에 설명되어 있는 바와 같이 재료의 복수의 층으로 구성될 수 있다.

마스크 본체(12) 상의 호기 밸브 개구에 대한 하나의 잠재적으로 바람직한 위치는 마스크가 착용될 때 착용자의 입이 있을 곳의 바로 전방이다. 이러한 위치에서 개구와 그에 따른 밸브(20)의 배치는 마스크(10)의 착용자에 의해 발생되는 호기 압력에 응답하여 밸브가 더 쉽게 개방되도록 한다. 도 1에 도시된 유형의 마스크 본체(12)의 경우, 본질적으로 마스크 본체(12)의 전체 노출 표면이 흡기되는 공기에 대해 유체 투과성일 수 있다.

마스크 본체(12)는 도 1에 도시된 바와 같이 만곡된 반구형 형상을 가질 수 있거나(다이루드(Dyrud) 등의 미국 특허 제4,807,619호 참조), 또는 원하는 대로 다른 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 마스크 본체는 자펀티치의 미국 특허 제4,827,924호에 개시되어 있는 안면 마스크와 같은 구성을 갖는 컵형 마스크일 수 있다. 마스크는 또한 사용 중이 아닐 때 편평하게 절첩될 수 있지만 착용 시에는 컵형 구성으로 펼쳐질 수 있는 3중 절첩 구성을 가질 수 있다 - 보스톡(Bostock) 등의 미국 특허 제6,123,077호와, 헨더슨(Henderson) 등의 미국 디자인 특허 제431,647호 및 브라이언트(Bryant) 등의 미국 디자인 특허 제424,688호 참조. 본 발명의 안면 마스크는 또한 첸(Chen)의 미국 디자인 특허 제443,927호에 개시되어 있는 편평한 2중 절첩 마스크와 같은 많은 다른 구성을 취할 수 있다. 마스크 본체는 또한 유체 불투과성일 수 있으며 마스크 본체에 부착된 필터 카트리지를 가질 수 있는데, 이는 번즈(Burns) 및 라이쉘(Reischel)의 미국 특허 제5,062,421호에 도시되어 있는 마스크와 같다.

더욱이, 마스크 본체는 또한 바로 설명된 음압식 마스크와 반대로 양압 공기 흡입으로 사용하도록 구성될 수 있다. 양압식 마스크의 예가 그래니스(Grannis) 등의 미국 특허 제5,924,420호 및 브라운 등의 미국 특허 제4,790,306호에 도시되어 있다. 여과 안면 마스크의 마스크 본체는 또한, 예를 들어 미국 특허 제5,035,239호 및 제4,971,052호에 개시되어 있는 바와 같이 착용자에게 청정 공기를 공급하는 자급식 호흡 장치에 연결될 수 있다.

마스크 본체는 착용자의 코와 입만을 덮도록 구성될 뿐만 아니라("반 안면 마스크"로 불림), 착용자의 호흡계는 물론 착용자의 시력에 대한 보호를 제공하기 위해 눈도 또한 덮을 수 있다("전체 안면 마스크"로 불림) - 예를 들어, 라이쉘 등의 미국 특허 제5,924,420호 참조. 마스크 본체는 착용자의 안면으로부터 이격될 수 있거나, 그와 동일 평면에 또는 그에 매우 근접하게 있을 수 있다. 어느 경우에서도, 마스크는 호기된 공기가 호기 밸브를 통해 마스크 내부를 떠나기 전에 통과하는 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕는다. 마스크 본체는 또한 착용자가 적절한 착용이 확립되었는지를 쉽게 확인할 수 있도록 그의 주연부에서 열색성 착용 표시 시일(thermochromic fit-indicating seal)을 가질 수 있다 - 스프링겟(Springett) 등의 미국 특허 제5,617,849호 참조.

안면 마스크를 착용자의 안면 상에 꼭 맞게 유지하기 위해, 마스크 본체는 스트랩(15), 조임줄, 또는 착용자의 안면 상에 마스크를 지지하기 위해 마스크 본체에 부착된 임의의 다른 적합한 수단과 같은 하니스를 가질 수 있다. 적합할 수 있는 마스크 하니스의 예가 브로스트롬(Brostrom) 등의 미국 특허 제5,394,568호 및 제6,062,221호 및 바이람(Byram)의 미국 특허 제5,464,010호에 도시되어 있다.

알루미늄과 같은 금속의 유연하고 매우 부드러운 밴드를 포함하는 코 클립(16)이 마스크 본체(12) 상에 제공되어, 마스크 본체가 안면 마스크를 착용자의 코 위에서 원하는 착용 관계로 유지하는 형상이 되게 할 수 있다. 하나의 적합한 코 클립의 예가 카스티글리온(Castiglione)의 미국 특허 제5,558,089호 및 미국 디자인 특허 제412,573호에 도시되어 있다.

시험 장치 및 방법

경도 측정:

밸브 시트에 사용되는 재료의 경도를 측정하기 위해 나노압입 기술을 채용하였다. 나노압입 기술은 밀봉 표면 용도로 사용하기 위한 원재료 시편이나 또는 밸브 조립체의 일부로서 포함된 밀봉 표면의 시험을 가능케 하였다. 이러한 시험은 미국 37839 테네시주 오크 리지 라슨 드라이브 1001 나노 인스트루먼츠 이노베이션 센터 소재의 엠티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corp.)으로부터 입수가능한 MTS 나노 XP 마이크로메카니칼 테스터(MTS Nano XP Micromechanical Tester)인 마이크로압입 장치를 사용하여 수행하였다. 이러한 장치를 사용하여, 65도의 끼인 반원추각을 갖는, 베르코비치(Berkovich) 피라미드형 다이아몬드 압입기의 관통 깊이를 최대 하중까지, 인가된 힘의 함수로서 측정하였다. 공칭 하중 속도는 40%의 표면 접근 감도 및 최대 0.8 nm/s로 설정된 공간 드리프트 설정점(spatial drift setpoint)에서 초당 10 나노미터(10 nm/s)였다. 5,000 nm의 깊이까지의 일정 변형률 실험을 100,000 마이크로 뉴턴의 최종 하중까지의 일정 변형률을 사용한 용융 실리카 보정 방법은 예외로 하고 모든 시험에 대해 사용하였다. 변형률, 조화 변위, 및 포아송비에 대한 목표값은 각각 0.05 sec^-1, 45 Hertz, 및 0.4였다. 시편이 홀더에 고정된 채로, 시험되는 목표 표면을 장치의 비디오 스크린을 통해 상하로 관찰하여 위치시켰다. 시험 영역은, 피시험 영역이 원하는 샘플 재료를 대표하도록, 즉 공극, 봉입물, 또는 파편이 없도록 보장하기 위해 시험 장치의 100배의 시각적 배율로 국소적으로 선택하였다. 시험 절차에서, 하나의 시험이 '증거(witness)'로서 각각의 실험 실행에 대해 용융 석영 표준물에 대해 수행된다. 현미경 광학축과 압입기 축 사이의 축방향 정렬이, 시험 장치 내의 소프트웨어에 의해 제공되는 오류 교정에 의해, 시험 압입부가 용융 석영 표준물 내로 제조되는 반복 공정에 의해 시험 이전에 확인되고 보정된다. 시험 시스템을 연속 강성 측정(CSM: Continuous Stiffness Measurement) 모드로 작동하였다. 메가파스칼(MPa) 또는 기가파스칼(GPa) 단위로 기록된 경도는 시편의 소성 유동의 개시에 대한 임계 접촉 응력으로서 정의되며 다음과 같이 주어진다:

H=경도

P=하중

A=접촉 면적

외팔보굽힘비:

외팔보 굽힘 시험이 시편의 자체 질량 하에서의 시편의 굽힘 길이를 측정함으로써 재료의 얇은 스트립의 강성을 표시하기 위해 사용될 수 있다. 시편은 재료의 0.794 cm 폭의 스트립을 대략 5 cm 길이로 절단함으로써 제조된다. 시편은 그의 긴 치수에 대해 평행한 방향으로, 수평 표면의 90도 모서리 위로 활주된다. 재료의 1.5 cm가 모서리를 지나 연장된 후에(연장된 길이), 시편의 편향이 스트립의 단부에서의 최하부 모서리로부터 수평 표면까지의 수직 거리로서 측정된다. 연장 길이로 나누어진 시편의 편향이 외팔보 굽힘비로서 기록된다. 일(1)에 접근하는 외팔보 굽힘비는 영(0)에 접근하는 외팔보 굽힘비보다 더 높은 수준의 가요성을 나타낸다.

본 명세서에서 인용된 특허, 특허 문헌 및 간행물의 완전한 개시 내용은 마치 각각이 개별적으로 포함된 것처럼 전체적으로 참고로 포함되어 있다.

본 발명의 예시적인 실시예가 논의되었으며, 본 발명의 범주 내에서의 가능한 변경을 참조하였다. 본 발명에서의 이들 및 다른 변경 및 수정은 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백할 것이며, 본 발명은 본 명세서에 기술된 예시적인 실시 형태로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 이하에 제공되는 특허청구범위 및 그 등가물에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (33)

1. 착용 시에 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕기 위해 적어도 사람의 코와 입 위에 착용되도록 구성된 마스크 본체; 및
   내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 유체 연통을 허용하는 일방향 밸브를 포함하고,
   일방향 밸브는, 마스크 본체에 부착되고, 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 기체를 통과시킬 수 있는 둘 이상의 개구를 포함하고, 둘 이상의 개구의 각각의 개구는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면에 의해 둘러싸이는 기부와;
   기부 상에 위치되고, 둘 이상의 개구 및 이들 각각의 밀봉 표면 위로 연장하는 고정 다이어프램과;
   다이어프램에 형성된 둘 이상의 밸브 플랩을 포함하고,
   둘 이상의 밸브 플랩 중 하나의 밸브 플랩은 둘 이상의 개구의 각각의 개구 위에 위치되고, 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 다이어프램을 통해 형성된 경계 슬롯 및 밸브 플랩을 다이어프램에 부착하는 힌지를 포함하고, 경계 슬롯은 제1 단부로부터 제2 단부로 연장하는 밸브 플랩의 자유 모서리를 형성하고, 힌지는 밸브 플랩의 자유 모서리의 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장하고,
   둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 밸브 플랩이 위에 위치되는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면과 밸브 플랩이 접촉하여 개구를 폐쇄하는 폐쇄 위치를 포함하고, 밸브 플랩은 또한 밸브 플랩의 적어도 일 부분이 밀봉 표면으로부터 상승되어 기체가 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이를 통과할 수 있는 개방 위치를 포함하는, 안면 마스크.
2. 제1항에 있어서, 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩에 대한 경계 슬롯은 밸브 플랩의 자유 모서리가 경계 슬롯을 가로질러 다이어프램의 대향 모서리로부터 이격되도록 슬롯 폭을 포함하는 안면 마스크.
3. 제1항에 있어서, 밸브 플랩 중 적어도 하나의 밸브 플랩의 힌지는 다이어프램 내로 형성된 스코어 라인을 포함하는 안면 마스크.
4. 제1항에 있어서, 밸브 플랩 중 적어도 하나의 밸브 플랩의 힌지는 다이어프램을 통해 형성된 하나 이상의 힌지 슬롯과, 밸브 플랩을 다이어프램에 연결하는 하나 이상의 랜드 부분을 포함하는 안면 마스크.
5. 제1항에 있어서, 둘 이상의 개구 위에 위치된 둘 이상의 밸브 플랩은 하나의 밸브 플랩의 자유 모서리가 다른 밸브 플랩의 힌지에 인접하여 위치되도록 동일한 방향으로 배향되고, 밸브 플랩의 힌지들은 서로에 대해 대체로 평행한 안면 마스크.
6. 제1항에 있어서, 각각의 밀봉 표면은 평면 밀봉 표면을 포함하고, 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 평면 밀봉 표면들은 동일한 평면 내에 위치되는 안면 마스크.
7. 제1항에 있어서, 각각의 밀봉 표면은 평면 밀봉 표면을 포함하고, 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 평면 밀봉 표면들은 상이한 평면 내에 위치되는 안면 마스크.
8. 제1항에 있어서, 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 폐쇄 위치에 있을 때 그의 밀봉 표면에 대해 편의되지 않는 안면 마스크.
9. 제1항에 있어서, 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있을 때 그의 밀봉 표면에 대해 편의되는 안면 마스크.
10. 제1항에 있어서, 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면은 탄성 밀봉 표면을 포함하는 안면 마스크.
11. 제1항에 있어서, 마스크 본체는 여과 마스크 본체를 포함하고, 일방향 밸브는 호기 밸브를 포함하는 안면 마스크.
12. 제1항에 있어서, 일방향 밸브는 기부에 부착된 커버를 추가로 포함하고, 다이어프램은 커버와 기부 사이에 위치되고, 커버는 둘 이상의 개구의 각각의 개구에 대한 통기 구조물을 포함하고, 각각의 통기 구조물은 둘 이상의 개구의 각각의 개구를 통과하는 기체를 위한 커버를 통한 구분된 유동 경로를 형성하는 안면 마스크.
13. 제12항에 있어서, 다이어프램 내의 각각의 밸브 플랩에 대해, 통기 구조물은 다이어프램을 기부에 근접하여 보유하도록 위치된 모서리를 포함하는 루버(louver)를 포함하는 안면 마스크.
14. 제12항에 있어서, 각각의 통기 구조물은 개구에 대향하여 위치된 주 통기부 및 개구의 일 측면에 위치된 측면 통기부를 포함하는 안면 마스크.
15. 착용 시에 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕기 위해 적어도 사람의 코와 입 위에 착용되도록 구성된 마스크 본체; 및
    내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 유체 연통을 허용하는 일방향 밸브를 포함하고,
    일방향 밸브는,
    마스크 본체에 부착되고, 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 기체를 통과시킬 수 있는 둘 이상의 개구를 포함하고, 둘 이상의 개구의 각각의 개구는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면에 의해 둘러싸이는 기부와;
    둘 이상의 개구의 각각의 개구 위에 위치된 밸브 플랩을 포함하고,
    각각의 밸브 플랩은 고정 부분 및 가동 부분을 포함하고, 힌지가 고정 부분과 가동 부분 사이에 위치되고, 각각의 밸브 플랩은 힌지의 외부에서 밸브 플랩의 가동 부분 둘레에서 연장하는 자유 모서리를 포함하고,
    각각의 밸브 플랩은 밸브 플랩이 위에 위치되는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면과 밸브 플랩의 가동 부분이 접촉하여 개구를 폐쇄하는 폐쇄 위치를 포함하고, 밸브 플랩은 또한 밸브 플랩의 가동 부분이 밀봉 표면으로부터 상승되어 기체가 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이를 통과할 수 있는 개방 위치를 포함하고,
    추가로, 둘 이상의 개구 위에 위치된 밸브 플랩은 하나의 밸브 플랩의 자유 모서리가 다른 밸브 플랩의 힌지에 인접하여 위치되도록 동일한 방향으로 배향되고, 밸브 플랩의 힌지들은 서로에 대해 대체로 평행한, 안면 마스크.
16. 제15항에 있어서, 밸브 플랩 중 적어도 하나의 밸브 플랩의 힌지는 스코어 라인을 포함하는 안면 마스크.
17. 제15항에 있어서, 밸브 플랩 중 적어도 하나의 밸브 플랩의 힌지는 밸브 플랩을 통해 형성된 하나 이상의 힌지 슬롯과, 밸브 플랩의 가동 부분을 밸브 플랩의 고정 부분에 연결하는 하나 이상의 랜드 부분을 포함하는 안면 마스크.
18. 제15항에 있어서, 각각의 밀봉 표면은 평면 밀봉 표면을 포함하고, 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 평면 밀봉 표면들은 동일한 평면 내에 위치되는 안면 마스크.
19. 제15항에 있어서, 각각의 밀봉 표면은 평면 밀봉 표면을 포함하고, 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 평면 밀봉 표면들은 상이한 평면 내에 위치되는 안면 마스크.
20. 제15항에 있어서, 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 폐쇄 위치에 있을 때 그의 밀봉 표면에 대해 편의되지 않는 안면 마스크.
21. 제15항에 있어서, 둘 이상의 밸브 플랩의 각각의 밸브 플랩은 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있을 때 그의 밀봉 표면에 대해 편의되는 안면 마스크.
22. 제15항에 있어서, 둘 이상의 개구의 각각의 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면은 탄성 밀봉 표면을 포함하는 안면 마스크.
23. 제15항에 있어서, 마스크 본체는 여과 마스크 본체를 포함하고, 일방향 밸브는 호기 밸브를 포함하는 안면 마스크.
24. 제15항에 있어서, 일방향 밸브는 기부에 부착된 커버를 추가로 포함하고, 밸브 플랩은 커버와 기부 사이에 위치되고, 커버는 둘 이상의 개구의 각각의 개구에 대한 통기 구조물을 포함하고, 각각의 통기 구조물은 둘 이상의 개구의 각각의 개구를 통과하는 기체를 위한 커버를 통한 구분된 유동 경로를 형성하는 안면 마스크.
25. 제24항에 있어서, 각각의 밸브 플랩에 대해, 통기 구조물은 밸브 플랩을 기부에 근접하여 보유하도록 위치된 모서리를 포함하는 루버를 포함하는 안면 마스크.
26. 제24항에 있어서, 각각의 통기 구조물은 개구에 대향하여 위치된 주 통기부 및 개구의 일 측면에 위치된 측면 통기부를 포함하는 안면 마스크.
27. 착용 시에 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕기 위해 적어도 사람의 코와 입 위에 착용되도록 구성된 마스크 본체; 및
    내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 유체 연통을 허용하는 일방향 밸브를 포함하고,
    일방향 밸브는,
    마스크 본체에 부착되고, 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이에서 기체를 통과시킬 수 있는 개구를 포함하고, 개구는 개구 둘레에서 연장하는 밀봉 표면에 의해 둘러싸이는 기부와;
    개구 위에 위치된 밸브 플랩을 포함하고, 밸브 플랩은 고정 부분 및 가동 부분을 포함하고, 힌지가 고정 부분과 가동 부분 사이에 위치되고,
    밸브 플랩은 밸브 플랩이 밀봉 표면과 접촉하여 개구를 폐쇄하는 폐쇄 위치를 포함하고, 밸브 플랩은 또한 밸브 플랩의 가동 부분이 밀봉 표면으로부터 상승되어 기체가 내부 기체 공간과 외부 기체 공간 사이를 통과할 수 있는 개방 위치를 포함하고,
    추가로, 힌지는 밸브 플랩을 통해 형성된 하나 이상의 힌지 슬롯과, 밸브 플랩의 가동 부분을 밸브 플랩의 고정 부분에 연결하는 하나 이상의 랜드 부분을 포함하고, 하나 이상의 힌지 슬롯은 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있을 때 밀봉 표면 외부에 위치되는, 안면 마스크.
28. 제27항에 있어서, 힌지 슬롯들은 직선을 따라 배열되는 안면 마스크.
29. 제27항에 있어서, 밀봉 표면은 평면 밀봉 표면을 포함하는 안면 마스크.
30. 제27항에 있어서, 밸브 플랩은 폐쇄 위치에 있을 때 그의 밀봉 표면에 대해 편의되지 않는 안면 마스크.
31. 제27항에 있어서, 밸브 플랩은 밸브 플랩이 폐쇄 위치에 있을 때 그의 밀봉 표면에 대해 편의되는 안면 마스크.
32. 제27항에 있어서, 밀봉 표면은 탄성 밀봉 표면을 포함하는 안면 마스크.
33. 제27항에 있어서, 마스크 본체는 여과 마스크 본체를 포함하고, 일방향 밸브는 호기 밸브를 포함하는 안면 마스크.

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