Breathing mask having a thermochromic mounted status display seal

【発明の詳細な説明】 熱変色性装着状態表示シールを有する呼吸マスク 本発明は、熱変色性装着状態表示フェイスシールを有する呼吸マスクに関する。 呼吸マスク（「フェイスマスク」及び「濾過フェイスマスク」とも称する）は、次の２つの理由により、人の呼吸路上に装着される。 （１）汚染物質が着用者の呼吸路に入るのを防止する。 （２）着用者によって吐き出された病原菌及び他の汚染物質にさらされることから他人を保護する。 第１ の状況では、呼吸マスクは、例えば、車体作業場等、空気が着用者にとって有害な物質を含む環境で着用される。 第２の状況では、呼吸マスクは、例えば手術室等の感染の危険が高い環境で着用される。 これらの目的を達成するために、呼吸マスクは漏れがなく着用者の顔に滑り嵌めを維持できるものでなければならない。 さもなければ、着用者または着用者の近傍にいる人が有害な汚染物質にさらされる。 例えば、負圧呼吸マスク、すなわち、フィルタを有して着用者の肺がフィルタを介して空気を吸い込むような呼吸マスクを使用したときに、漏れのない装着を得られなかった場合、空気は濾過材を通らずに呼吸マスク内部に入り、また出ていく。 濾過されずに呼吸マスク内部に吸い込まれた空気は、着用者の呼吸路に入り込み、濾過されずに吐き出される空気は、着用者によって吐き出された汚染物質に他人をさらす。 正圧呼吸マスク、すなわち、加圧容器から着用者へ汚染されていない酸素または空気が供給される呼吸マスクにおいて、装着が不十分であると、着用者及びその他の人を汚染物質にさらすだけでなく、純粋な酸素または空気が未使用のまま周囲環境へ出てしまうため、無駄である。 漏れのない装着を達成することができるよう適切に設計された多くの呼吸マスクは存在するが、着用者は適切に装着しているか否か判断に迷うことが多い。 呼吸マスクの着用後、着用者は適切に装着するように期待して調節することが多いが、正確な検査がなければ安全かどうかははっきりとはわからない。 着用者が安心できるように、研究者らは、負圧及び正圧呼吸マスクの両方で漏れがないかどうかを判断するのに有効な数多くの検査手順を開発した。 公知の検査手順を定性であるか定量であるかで分類し、下記に各タイプの例を簡単に記載した。 定性装着状態検査負圧呼吸マスクは一般に、マスクを着用し、空気入口を掌で覆って、マスクがわずかにつぶれるまで吸い込むことによって装着状態が検査される。 この位置でおよそ１０秒間保持して漏れが観察されなければ、装着状態は適切であるとみなされる。 正圧呼吸マスクの装着状態も、同様にマスクを着用し、空気出口を掌で覆って、マスクがわずかに膨張するまで息を吐くことによって検査される。 この状態を約１０秒間保持して漏れが観察されなければ、装着状態は適切であるとみなされる。 米国特許第５,２９９,４４８号には、噴気弁を有するフェイスピース呼吸マスクの装着状態を検査するための正圧検査装置が記載されている。 この装置は噴気弁の上に取り付けられ、噴気弁はプランジャを押すことによって封止される。 着用者が息を吐き、その状態を保持して、外へ向かう空気の漏れが検出されるか否かと、フェイスピースが適切に膨張するか否かとを判断する。 呼吸マスクの装着状態は、呼吸マスク着用者を蒸気または霧形態の検出可能材料にさらすことによっても定性的に検査することができる。 この検査を行うときは、呼吸マスクは検査材料を濾過することができ、マスクと着用者の顔との間で漏れが起こるときのみ着用者が検査材料を検出できるものでなけらばならない。 通常の検査材料は、イソアミルアセテート蒸気（バナナ油）、サッカリン及び塩酸を含む刺激煙である。 定性検査には数多くの欠点がある。 第１の欠点は、検査が使用者の主観的解釈に大いによっているという点である。 ある人によって検出された検査材料のレベルが別の人では検出されないこともあり、また検査者の嗅覚が検査中に鈍くなったり劣化したりすることもある。 同様に、ある人によって検出された内向きまたは外向きの空気の漏れが別の人では検出されないこともある。 別の欠点は、手で押して空気の入口または出口をふさぐと、実際の使用時よりも呼吸マスクが顔に良好に接触するという点である。 また、手には手袋をはめるため入口または出口の被覆を干渉することもあり、あるいは手袋自体が汚染されることもある。 更に、静止して行う適正定性検査では、通常動き回り呼吸が激しくなる作業条件下での適正装着状態を決定することはできない。 定量装着状態検査定量検査は、実際に漏れの量を測定するかまたは圧力の差を測定する試みがあるという点で、定性検査とは異なる。 米国特許第３,５８０,０５１号には、マスクの口の領域に流量計を気密封止することによってマスクの漏れを検査する定量方法が記載されている。 流量計は、 マスク着用者が呼吸をしている間の外圧による漏れをモニターする。 米国特許第４,１４６,０２５号には、呼吸マスク及び着用者の頭の上に置かれる袋状の被り物を使用する装着状態検査のための装置が記載されている。 被り物は呼吸に適した検査気体で満たされ、吐き出された空気中の検査気体を測定することによって漏れが評価される。 米国特許第４,７６５,３２５号には、呼吸マスクの装着状態を判断するための装置及び方法が記載されている。 この方法は、呼吸マスクを着用者の顔の上に置いて、フェイスピースに部分的に排気しながら、被験者は息を止めて鼻孔を締めることを含む。 フェイスピース内に漏れる空気を測定するが、その装置は真空源と並んだ位置にある大量流量計である。 米国特許第４,８３２,０１１号には、個人用保護呼吸マスクの装着状態を検査をするための付属品が記載されている。 この付属品は呼吸マスクの噴気弁に固定され、この位置で、付属品内部を外部の気体分析装置に接続する管を受けるポートが設けられる。 米国特許第４,８４６,１６６号には、呼吸マスクの装着状態検査をする装置及び方法が記載されている。 この方法を実行する際には、着用者は呼吸マスクを鼻及び口の上にのせ、息を吸い込み息を止め、時間に対する呼吸マスクの圧力を記録する。 この方法は、公知の寸法の漏れ穴を設け、上記手順を繰り返し、結果を検量線と比較することによって、定量的でありうる。 米国特許第４,９１４,９５７号には、呼吸マスクの装着状態検査を容易にするための漏れ検査アダプターが記載されている。 このアダプターは圧力応答気体流れ調整手段と、フェイス呼吸マスクの漏れ検査を容易にするための気体抜き取りポートとを有する。 定量検査は不利な場合もある。 なぜならば、着用される実際の呼吸マスクに類似しているが同一ではない特別な呼吸マスクが必要であり、あるいは検査で使用される手順及び機器により頻繁に検査したり、作業環境で再検査したりすることが困難だからである。 定性検査同様、静止時の適正装着状態では、作業条件下での適正装着状態を決定することはできない。 熱変色性液晶技術熱変色性液晶は、温度変化を可視的に表示するために通常使用される。 結晶は異なる温度で異なる色を表示することができ、この能力により、例えば、医療分野で温度に関連した生理的変化を検出する等、数多くの隙間的有用性がある。 熱変色性材料に関する背景情報はDr.M.Parsley著The Hallcrest Handbook of Ther mochromic Liquid Crystal Technology(1991)に見られる。 皮膚の温度範囲で有効な熱変色性液晶は生産されているが、呼吸マスクが着用者の顔に適切に装着しているか否かを判断するためには使用されていないと信じる。 下記は、特許文献に開示された液晶製品の概略である。 米国特許第４,５０１,５０３号には、温度によって色が変化するコレステロール液晶を含む塗料が開示されている。 色変化により、人体表面に接触したときに熱画像を提供することができる。 米国特許第４,３０２,９７１号には、人の体温を測定する液晶温度表示器が記載されている。 この表示器は、各々が異なる温度で活性可能な数多くの液晶堆積物を有し、液晶堆積物が活性化すると目に見える温度表示数字の陰に配置される。 この表示器は、表示器自体を額等の人体表面に貼り付けるための接着剤を有することが好ましい。 米国特許第３,８３０,２２４号には、皮膚温度の変化または勾配を表示する液晶装置が記載されている。 温度感知手段を戦略的に配置することによって、液晶表示を見ると排卵その他の生理的変化を可視的に認めることができる。 米国特許第３,９５１,１３３号には、目に見える色変化を表示することによって皮膚温度変化が検出される液晶装置が開示されている。 液晶熱フィルムストリップは異なる温度で色が変化し、並んで組み立てられ、指の周りに巻かれる。 この装置は、患者または医者に色変化を示し、皮膚温度の関数として、張力を評価することができる。 米国特許第４,４３７,４７１号には、皮膚温度を測定するための器具が開示されている。 使用者が器具に触れると、液晶はその人の温度を表示し、従って器具は使用者が気を鎮めることを知る助けとなるという。 本発明は、着用者の少なくとも鼻及び口に装着する形状の呼吸マスク本体上に熱変色性材料を有する。 本明細書中に使用される「熱変色性」という用語は、比較的小さな温度変化にさらされても有意に色が変化できることを意味する。 「呼吸マスク」という用語は、その装置を着用している人へ空気を供給し及び／または空気を純化する装置を意味する。 熱変色性材料は呼吸マスク本体に配置されるため、呼吸マスクを着用すると着用者の顔に熱接触する。 熱変色性材料は、着用者の顔に熱接触すると色が変わり、皮膚接触が起こる場所と起こらない場所とを可視的に表示する。 熱接触が起こらない場所では漏れがある。 従って、色変化により、着用者は適切な装着状態であるか否かを判断することができる。 本発明は、着用者が漏れのない装着状態を得られたかどうかを迅速に判断することができるという点で有利である。 本発明は、適切に装着するフェイスマスクを選択するために使用されるか、あるいは、着用者が呼吸マスクを顔に正しく装着するよういかに調節するかを知る一助として使用される。 先行技術の検査手順とは異なり、本発明は漏れの正確な位置を着用者に教示するため、正しい調節をすることができる。 定性方法と比較して、本発明は使用者の主観的な評価にあまり依存せず、封止状態をより完全に表示することができ、着用者に更に安全感を与えることができる。 本発明は検査気体を必要とせず、定量方法と比較して、早く、複雑さが少なく、類似物ではなく使用者が実際に着用する呼吸マスクを使用することができる。 これらの利点により、着用者は自分の呼吸マスクを検査して適切な装着状態が最初から得られ、その後の維持を確実にすることができる。 熱変色性材料の高度に可視的な特性により、漏れを検査する標準的な注意の役目を果たし、良好な装着状態を得るための必要性を補強する。 検査の認識と頻度を上げることによって、本発明は着用者及びその他の人にとってより安全な環境を提供する。 図１は、人の顔の上に置いた本発明の呼吸マスク１０の正面図を示す。 図２は、本発明の呼吸マスク１０の背面図を示す。 図３は、本発明に従って正しく装着されているか否かを評価する人の側面図を示す。 図１は、カップ型呼吸マスク本体１１を有する負圧呼吸マスク１０を着用する人を示す。 呼吸マスク１０は一般に、呼吸マスク１０の全周１２の周りで着用者の顔と合致する。 しかし、鼻の領域において、人の顔の輪郭は甚だしく変化し、 この領域で漏れがときおり起こる。 漏れを防止するために、調節可能なノーズクリップ１４が呼吸マスク１０に設けられることが多い。 ノーズクリップ１４は一般に直線的なアルミニウム製の極めて柔らかいバンドであり、手で圧力を加えることによって容易に順応させることができる。 別のノーズクリップは、例えば、Castiglioneが出願した米国特許出願第０８／３２２, ５７６号及びＤ−２９／０２９,７５０号に示されている。 噴気弁１６がしばしば備えられ、呼吸マスク１０の内部から空気を一掃することが容易になり、これも漏れを防止する一助となる。 例えば、米国特許第５,３２５,８９２号を参照のこと(その内容を本願明細書に引用したものとする)。 図２は、呼吸マスクのフェイスシール２０上に置かれた熱変色性材料１８を示す。 図示のように、熱変色性材料１８を、呼吸マスク本体の全周（３６０度）の周りのフェイスシール２０上に置くことが好ましい。 しかし、ある実施態様では、単に鼻の領域等漏れが起こりやすい場所及びマスクが顎に接触する場所に熱変色性材料１８を置くことも可能である。 フェイスシールが着用者の顔に熱接触すると、皮膚からの熱によって熱変色性材料は色が変わる。 通常の熱変色性配合物を使用すると、フェイスシールは最初は赤になり、着用者の皮膚によって更に暖められると、可視スペクトルの他の色に変わる。 熱変色性材料の下にあるフェイスシール材料は、色変化が容易にわかるように黒であることが好ましい。 フェイスシールは、熱可塑性エラストマー（例えば、 Shell Oil Company社が販売のKraton ^TM ）、塩化ビニルフォーム、ポリエチレン／エチレンビニルアセテートフォームまたはウレタンフォーム等の柔らかいゴム製材料から製造される。 例えば、米国特許第４,８２７,９２４号、第４カラム、 第３３〜４０行を参照のこと。 熱変色性材料は、本発明が作用するために着用者の顔に熱接触するだけでよい。 熱変色性材料は必ずしも実際に着用者の皮膚に接触する必要はない。 実際には、例えば薄いプラスチックフィルム等の保護層が熱変色性材料の上にあることが好ましい。 薄いフィルムが熱変色性材料を保護して、有効な実用寿命を延ばすことができる。 図３は、呼吸マスク１０が顔に正しく装着しているか否かを着用者がいかに容易に判断できるかを示す。 着用者は単に、呼吸マスク１０を顔から外して熱変色性材料１８の色を即座に一瞥するだけである。 皮膚が熱変色性材料に適切に接触しなかった領域２２では色の変化は観察されない。 フェイスシール２０は、通常は黒である本来の色を維持する。 領域２２において、着用者はノーズクリップを曲げるかヘッドバンド２４を締めるかして、マスクの形を更に調節する必要がある。 図面に示された呼吸マスク１０は負圧、カップ状、半マスクの呼吸マスクであるが、本発明は、例えば正圧呼吸マスクまたはフルフェイス呼吸マスク（鼻、口及び目を覆う）等の実質的に他のいずれの呼吸マスクに使用することもできるとみなされる。 呼吸マスクは、活性化した炭素フィルターを含む着脱可能なカートリッジを有する。 本発明はまた、パイロットが着用するマスク（飛行操縦士フェイスマスクとして知られている）及びスキューバマスク等の呼吸マスクとともに使用され、代理マスク、すなわち、単に装着状態を評価するために着用者によって使用される呼吸マスクにも使用される。 本発明に使用することができる熱変色性材料は、実質的に現在公知のいずれのものでもよく、または、人の皮膚に熱接触すると色を変えることのできる今後開発される熱変色性材料でもよい。 熱変色性材料は液晶の形態である。 公知の熱変色性液晶は実質的に２つのカテゴリー、コレステロールネマティックとカイラルネマティックとに分割される。 これら２つの型の液晶及びそれらの組み合わせを本発明に使用することができる。 熱変色性液晶は、入射白光を選択的に反射することによって色を示す。 熱変色性液晶は、一般に、定められた温度で透明から赤に変わり、温度が上昇するにつれて可視スペクトルの他の色、すなわちオレンジ、黄色、緑、青及び紫に順番に変わり、更に高温になると再び透明になる。 熱変色性材料は、最もよく色の変化が見られるように、黒の非反射背景を背にすると最もよく見える。 色変化は可逆的または非可逆的である。 可逆的熱変色性材料が本発明には好ましく、ディスプレイを冷却すると、可逆的に色が変化する。 剪断感受性または透明点とも呼ばれることもある「温度不感受性」配合物も、 本発明に使用することができる。 これらの混合物は、一定の転移温度（透明点と呼ばれる）未満で一色のみを反射して、それを超えると透明になる。 本発明の好適な熱変色性材料は、２７℃で赤色になり、１７℃の帯域幅を有する。 更に好適な材料は、３０℃で赤色になり、１０℃の帯域幅を有する。 「帯域幅」は、４７０ナノメートルで光が反射する温度（青色になる温度程度）マイナス６５０ナノメートルで光が反射する温度（赤色になる温度程度）と定義される。 好適な温度不感受性熱変色性液晶は、人の平均皮膚温度である約３７℃の赤色透明点を有する。 熱変色性液性混合物は極めて感受性が高く、過程中に変化しがちであるため、 この材料を呼吸マスク本体に適用するときには注意が必要である。 本発明の使用に適した熱変色性材料の例は、ニューヨーク州、ホーソンのEM Industries，Inc ． 販売の液晶ペイント、Licritherm ^TM TCS-1001である。 スクリーン印刷、インクジェット印刷、ロール塗布及びブラッシング等の従来の塗布技術を使用して呼吸マスクのフェイスシール材料にこの液晶ペイントを塗布することができる。 他の熱変色性材料は、イリノイ州、グレンビューのHallcrest Products，Inc． が販売している。 熱変色性材料は室温で乾燥し、その後、温度変化に反応して色が変わる。 熱変色性材料は、熱変色性材料を透明なプラスチックの表面シートと裏材との間に置いたプレコンストラスト（preconstructed）シート材の形態で適用することもできる。 そのような構造物をフェイスシールに接着または積層することができる。 下記の実施例は、本発明の特徴、利点及びその他の詳細を更に例示するためにのみ選択された。 しかし、本実施例はこの目的を果たす一方、特別の成分及び量、更に他の条件及び詳細は、本発明の範囲を不当に制限するものではないと解釈されると明白に理解するものである。 実施例ニューヨーク州、ホーソンのEM Industries，Inc． から得た熱変色性液晶ペイント、Licritherm ^TM TCS-1001を、3M model 9970呼吸マスク（その構造は米国特許第４,８２７,９２４号及び第４,８８３,５４７号に記載されており、その内容を本願明細書に引用したものとする）の黒色フェイスシール材料に塗布して、室温で乾燥した。 乾燥後、塗膜の熱変色性性質は、指接触に対する色反応によって明らかであった。 Licr1therm ^TM TCS-1001ペイントは健常人の体温に近い温度変化に感受性があるように、製造者によって配合された。 ベンダーの測定によると、 赤色になる温度は２７．１℃であり、製品は４３．３℃で再び透明になった。 TCS-1001を塗布された呼吸マスクは数人の人によって着用された。 参加者は、 呼吸マスクを約３０秒間着用して取り外し、フェイスシールの色パターンを観察するよう要請された。 多くの場合、フェイスシールには色の変わらない場所があった。 いくつかの場合には、フェイスシール材料が鼻の両脇に接触したことを意味する２本の黒い縦筋が観察された。 また、あごの両側に接触する領域に斑点または縦筋が観察された。 観察されたパターンに基づいて、参加者は、色が変わらなかった領域で良好な顔接触を得るためにひもまたはノーズクリップを調節した。 呼吸マスクを更に３ ０秒着用し、観察のために取り外すと、多くの場合の色パターンは、均一性が上がり、良好な顔接触、更には良好な装着状態が得られた。 最初は色がなかった領域に今度は色がついた。 調節にも係わらず、数人の参加者はフェイスシールに均一な色パターンを得られなかった。 しかし、これらの人々は、この呼吸マスクはあまり良い装着状態ではなかったと述べた。 本発明は、ここに特に開示されていないいずれの要素がない場合も、適切に実行できると理解される。

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