特開 2022-74499 逆流防止部材を備えるマスク補助具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022074499

(43)【公開日】2022-05-18

(54)【発明の名称】逆流防止部材を備えるマスク補助具

(51)【国際特許分類】

   A41D 13/11 20060101AFI20220511BHJP

   A62B 18/08 20060101ALI20220511BHJP

【ＦＩ】

A41D13/11 Z

A62B18/08 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020184590

(22)【出願日】2020-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】390000804

【氏名又は名称】白山工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100138519

【弁理士】

【氏名又は名称】奥谷 雅子

(72)【発明者】

【氏名】広瀬 茂男

(72)【発明者】

【氏名】吉田 稔

【テーマコード（参考）】

2E185

【Ｆターム（参考）】

2E185AA07

2E185CC32

(57)【要約】

【課題】
マスク内の呼気の流れを一方向に導くことで、マスク装着時の呼吸を楽にすることができるマスク補助具を提供することを目的とする。
【解決手段】
装着者の顔面の鼻と口を覆うマスクの内側に装着するマスク補助具において、前記装着者の鼻孔下に保持され、鼻孔からの排気を下方のみに向けるための逆流防止部を備えた仕切り部材およびこれを備えたマスク補助具を提供する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

装着者の顔面の鼻と口を覆うマスクの内側に装着するマスク補助具において、前記装着者の鼻孔下に保持され、鼻孔からの排気を主として下方に向ける逆流防止部を備える仕切り部材。

【請求項2】

前記仕切り部材が、前記装着者の鼻孔と上唇の間を隔て、顔の曲面に沿った略Ｕ字の板部材であり、板部材の顔面に対向する端部のうち鼻孔のある上側が顔面より離れ、口がある下側が顔面に近づくように端部勾配を逆流防止部として設けてなる、あるいは下からの空気の流れの一部を分流し、180度その流れの方向を変えて元の流れに当てることで流れを阻止するための通路を有する、請求項１に記載の仕切り部材。

【請求項3】

前記逆流防止部が、逆止弁または羽根を備える回転部材である、請求項１に記載の仕切り部材。

【請求項4】

前記逆止弁が、複数の弁部材とフレームとで構成される逆止弁であって、前記弁部材の一端が、鼻孔の下で、鼻孔からの呼気によってお互いに離反して開くが、吸気による逆向きの流れに対しては、複数の弁部材の一端がお互いに接触するように閉じる逆流防止部を備える、請求項１に記載の仕切り部材。

【請求項5】

通気孔や隙間の開口部の上部を広くし、下部を狭くなるように傾斜させた通路を備え、鼻孔からの空気を下方に誘導する逆流防止部を備える、請求項１に記載の仕切り部材。

【請求項6】

前記弁部材が四角形であり、側部部材が少なくとも一対の二等辺三角形の形状であり、前記二等辺三角形の底辺が基体に定着されており、前記逆止弁が前記四角形の一辺を等辺と共有するように前記基体に定着されている逆流防止部を備える、請求項３または４に記載の仕切り部材。

【請求項7】

前記回転部材の羽根が回転軸に対して１０°～４５°になるように取り付けられている逆流防止部を備える、請求項２に記載の仕切り部材。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の仕切り部材を備えたマスク補助具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鼻と口を覆うマスクの内側に装着するマスク補助具およびこれに用いる逆流防止部材に関する。

【背景技術】

【0002】

マスクを着用する習慣が定着しつつある中、マスクを長時間着用する場合が増えている。また、日常生活の中で、運動中や作業中でも着用が必要になっている。その中で、マスク着用時の快適性を求めた発明はこれまでなされている（特許文献１および２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５８１８１９１号

【特許文献2】実用新案登録第３２１０６９２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

日常的にマスクの装着時間が長くなると、マスクの中に残った自分の排気を最初に吸い込むことが繰り返される。そのため、特にジョギングや、自転車の運転などをする際にマスクを装着すると、マスク内の残留排気中の二酸化炭素を過剰に吸うことで不快となり、マスクの一部を浮かしたりマスクそのものを外してしまったりして感染防止の効果をなくしてしまうことも多い。このような問題を鑑みて本願発明者らは、マスクの本来の機能と快適性を両立させるためのマスクまたはマスク補助具を発明した（ＰＣＴ／ＪＰ２０２０－０３３１５４）。本願発明はこのようなマスク補助具において、さらに鼻孔からの排気をマスク下部に効率的に誘導して、快適に呼吸を行うことが可能なマスク補助具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

かかる目的を達成するために、第１の態様の発明は、装着者の顔面の鼻と口を覆うマスクの内側に装着するマスク補助具において、装着者の鼻孔下に保持され、鼻孔からの排気を主として下方に向けるための逆流防止部を備える仕切り部材、を提供する。

【0006】

この構成をとることにより、装着者はマスクの中に残留した呼気を再度吸気の際に吸うことを避けることができる。

【0007】

また、第２の態様の発明は、仕切り部材が装着者の鼻孔と上唇の間を隔て、顔面の曲面に沿った略Ｕ字の板部材であり、板部材の顔面に対向する端部のうち鼻孔のある上側が顔面より離れ、口がある下側が顔面に近づくように端部勾配を設けてなる、逆流防止部を備える仕切り部材、である。

【0008】

このような構成を取ることにより、呼気により生じた下向きの空気の流れがこの仕切り部材と顔面との間を通過するとき、上記逆流防止部により、上から下に流れる空気の流れは流れが絞られながら楽に流れ、下から上に流れるときは流れの幅が広がるため乱流が生じて流れ難くなるというテスラ・バルブ（Ｔｅｓｌａ ｖａｌｖｅ）の効果を発揮して、吸気により戻される空気の流れを制限して、呼気が主として下向きに流れるようにできる。

【0009】

また、第３の態様の発明は、仕切り部材の鼻孔の下側に設けられる鼻孔下孔に、逆止弁または羽根を備える回転部材を備える仕切り部材である。

【0010】

この構成をとることにより、仕切り部材の鼻孔の下側に設けられる鼻孔下孔からの排気をより効率的にマスク下部に送ることができる。

【0011】

また、第４の態様の発明は、逆止弁が、複数の弁部材とフレームとで構成される逆止弁であって、複数の弁部材の一端が鼻孔の下で、鼻孔からの呼気によってお互いに離反して開くが、吸気による逆向きの流れに対しては、複数の弁部材の一端がお互いに接触するように閉じる逆流防止部を備える仕切り部材である。

【0012】

この構成は、たとえば一対の逆止弁の弁部材がＶ字で下側に尖ったように構成され、尖った先端部が自由端で鼻腔からの呼気が弁部材に当たると、その弁部材を開きながら、弁部材から反射した呼気が対向する弁部材に当たってその対向する弁部材をも開くというように、一対の弁部材を弱い呼気の流れで微小な流体抵抗で効率的に開くと同時に、逆の流れは弁部材が、その下側に置かれたＶ字型のフレームに押されて確実に閉じられる、というように開状態の流体抵抗の少ない逆止弁が構成される。

【0013】

また、第５の態様の発明は、鼻孔からの空気を下方に誘導するために空気が流れる孔や隙間の開口部が、上は広く下が狭くなるように傾斜した通路を有する、あるいは下からの空気の流れの一部を分流し、180度その流れの方向を変えて元の流れに当てることで流れを阻止するための通路を有する、逆流防止部を備える仕切り部材である。

【0014】

この構成を取ることにより、上から下に流れる空気の流れは流れが絞られながら楽に流れ、下から上に流れるときは流れの幅が広がるため乱流が生じて流れ難くなる、あるいは分流した流れが180度その流れの方向を変えて元の流れに当たることで流れ難くなる、というテスラ・バルブ（Ｔｅｓｌａ ｖａｌｖｅ）の効果を発揮して、上向きの流れを流れ難くする逆流防止部材としての働きが生ずる。

【0015】

また、第６の態様の発明は、弁部材が四角形であり、側部部材が少なくとも一対の二等辺三角形の形状であり、二等辺三角形の底辺が基体に定着されており、逆止弁が四角形の一辺を等辺と共有するように基体に定着されている、逆流防止部を備える仕切り部材である。

【0016】

この構成を取ることにより、鼻腔からの呼気によって、弱い呼気であっても対向する弁部材が開くことができる少ない流体抵抗の通路となり、逆の流れは確実に弁部材を閉じる逆流防止部材を効率的に作ることができる。

【0017】

また、第７の態様の発明は、回転部材の羽根が回転軸に対して１０°～４５°になるように取り付けられている、逆流防止部を備える仕切り部材である。

【0018】

この構成を取ることにより、回転体の羽根が鼻孔からの下向きの呼気を受けて回転させられ、この回転体の羽根の回転は慣性運動により一定時間呼気が止まっても維持されるため、その回転によって上の鼻孔まわりに残された残留呼気が強制的に下方に流されて外部の新鮮な空気が吸い込まれ、次に吸気を始めるときには初めから新鮮な空気を吸い込むことができる。

【0019】

また、第８の態様の発明は、本願にて開示される仕切り部材を備えたマスク補助具である。

【0020】

本願発明において、「マスク補助具」とは、装着者がマスクを着用したときに、装着者の鼻孔下と上唇との間に位置するようにマスク内に設けられる部材である。また、本願発明において、「仕切り部材」とは、マスク補助具の全部または一部を構成し、鼻孔の下に（呼気の）流入孔がもうけられており、この流入孔に本願発明に係る逆流防止部を設けることができる部材を意味する。「仕切り部材」の素材は本願発明において特に重要ではない。具体的には、木材、合成樹脂が考えられる。形状は顔面の曲面に沿った略Ｕ字型の薄板が好ましく、軽量化の観点から中空または肉抜きとすることが更に望ましい。本発明のマスク補助具は、装着者の顔面の所定の位置に前記補助具を固定するためのさらなる補助具（頬あて、クリップ、マスク下部を顔面から浮かして呼吸を楽にする部材等）を備えてもよい。好ましくは、「マスク補助具」は、樹脂のモールド加工、３Ｄプリンターなどで作成することができる。

【0021】

本願発明において、「逆流防止部」とは、マスク補助具を構成する鼻腔からの下向きの空気の流れを逆流させないように構成された仕切り部材の開口部に設けられる気体の流れを一方向的にする構造または装置を意味する。このような「仕切り部材」の開口部に設置する逆流防止部の例としては、顔面に向かって上から下にかけて設けられる傾斜構造、いろいろな形状の逆止弁、空気を一定方向に送る回転体がある。また、これらの構成に鼻孔下から空気の流れを効率よく導くような構造（整流板、テーパー）を設けてもよい。本願発明における仕切り部材は、日常的使用の観点からは、簡単で軽量な板材が好ましく、また、マスクに装着しやすいようにその両端にクリップ等の構造を有していてもよい。

【0022】

本願発明において、「逆止弁」とは、たとえば弁部材とフレームから構成された、一方の空気の流れを通しやすく、他方からの空気の流れを通し難くする構造を有するものを意味する。本願発明において、特に好ましい弁部材は、一対の逆流防止部の弁部材がＶ字で下側に尖ったように構成され、尖った先端部が自由端で鼻腔からの呼気がある弁部材に当たるとその弁部材を開きながら、反射した呼気が対向する弁部材に当たってその対向する弁部材をも開くというように、一対の弁部材を弱い呼気の流れと微小な流体抵抗で効率的に開くと同時に、逆の流れは弁部材がＶ字型のフレームに押されて確実に閉じられる、というように開状態の流体抵抗の少ない逆止弁が構成される。

【0023】

本願発明において、逆止弁の弁部材は樹脂フィルムや金属薄膜で構成することができる。弁部材は鼻孔からの呼気を通す程度の柔軟性でなければならないため、樹脂フィルムの場合は通常１０μｍ～１００μｍの薄膜であることが好ましい。また、弁部材はフレームに任意の手段で接着させることができなければならない。また、フレームは、上記弁部材を通過する空気を鼻孔から下方向に通過させるように保持できればよく、素材は特に重要ではないが、軽量で耐湿性のあることが必要とされ、テフロン（登録商標）などの合成樹脂から構成することが好ましい。本発明の好ましい態様において、フレームは、量産がしやすい樹脂モールドで作ることができ、弁部材は樹脂フィルムでよく、溶着や接着剤でフレームに定着させることができる。

【0024】

本発明において、「羽根を備えた回転体」とは、回転軸の周りに複数枚の羽根と取り付けたものである。羽根は鼻孔からの呼気を受けて回転して空気を下に流すような角度で軸に取り付けられていることが好ましい。このような角度は通常１０°～４５°が好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は通常のマスク内における呼吸を図示したものである。

【図2A】図２Ａは本発明のマスク補助具における逆流防止部の一例を示すものである。鼻孔下から上唇の間を中心にして、左右に延びる略Ｕ字型の板部材において、顔に近い端部に勾配を設けることにより、マスク内の空気を上から下には通しやすく、下から上には通しにくい構造を有する。

【図2B】図２Ｂは図２ＡのＸ－Ｘ断面とその付近の空気の流れを示す図である。(a)のように、上からの空気は楽に流れるが、(b)のように下からの空気は膨張した空気が流れを乱し流れが阻止される効果が、この仕切り板端部の傾斜面で生成される。

【図2C】図２Ｃは図２ＡのＹ－Ｙ断面とその付近の空気の流れを示す図である。ここでも、仕切り板端部の傾斜面で逆流防止効果が生まれる。

【図3】図３は本発明のマスク補助具における逆止弁を用いた態様を示すものである。

【図4】図４は図３のマスク補助具における本発明の逆止弁の構造を示す図である。

【図5】図５は図４のマスク補助具における空気の流れを説明する図である。

【図6】図６は図３のマスク補助具におけるマスク内の空気の流れを示す図である。

【図7】図７は本発明のマスク補助具における羽根つき回転体を用いた態様を示す図である。

【図8】図８は図７のマスク補助具におけるマスク内の空気の流れを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0027】

図１を参照して、一般的なマスクを装着したときの空気の流れを説明する。マスク１０を装着した場合に、息を吐くと酸素レベルが下がり生温かい呼気がマスク１０内に充満する（図１（１））。その状態で吸気を開始すると、マスク１０内に残留した呼気を始めに吸うことになる（図１（２））。その後にマスク１０内に導かれた外気を吸うことができる（図１（３））。

【0028】

次に図２Ａ、ＢおよびＣを参照して本願発明に係る逆流防止部を備える仕切り部材について説明する。本実施態様では、逆流防止部は、マスク１０の内側に置かれる仕切り部材２０の開口部端部に設けられる。図示していないが、仕切り部材２０はクリップ等の構成を備えておりマスク１０に固定することができる。仕切り部材２０は樹脂成型品であり、厚さは５ｍｍ程度で軽量化のために中空、あるいは下部から肉抜きした部材であり、素材により厚さをコントロールすることができる。

【0029】

本実施態様において、仕切り部材２０は略Ｕ字型で顔の曲面にそってマスク内に保持することができる。鼻孔下はその鼻孔の出口形状に沿った形状に切り取られた開口部をしていてもよい。本実施態様において、仕切り部材２０の顔に近い断面は、鼻孔からの空気を下方に誘導するために空気が流れる孔や隙間の開口部が、上は広く下が狭くなるように傾斜した通路を有する。

【0030】

このことにより、図２Ｂに示すように、鼻孔からの呼気、あるいはマスク上に溜まった空気が下側に流れる空気は、下向きに流れやすくなる。また、勾配により顔表面と逆流防止部材の隙間が狭くなるに従い下向きの空気流れが圧縮されて流れに勢いがつくため、下向きの空気の流れを一層促進させることができる。また、下側からの空気流れは空気が狭い入り口であるため、入り口の外側に広く拡散されて流れが逆向きになるような乱流が生成して流れにくく鼻孔付近に戻ることを抑制する。

【0031】

図２Ｃを参照して、本実施態様における鼻孔下の流れを記載する。この部分のテーパの角度や弁材の厚さを調整することにより呼気を楽にすることもできる。

【0032】

次に図３を参照して、本願発明の他の実施態様について説明する。仕切り部材２０は逆止弁４０および姿勢保持フレーム５０を備える。逆止弁４０の構成は図４にて詳述する。仕切り部材２０、逆止弁４０、姿勢保持フレーム５０は樹脂成型品であることが好ましい。樹脂成型品であることにより耐湿性があり、また装着者の顔にあったサイズの製品を樹脂モールドで高精度で、必要に応じて大量に製造することが可能である。

【0033】

図３に示す実施態様において、逆止弁４０は仕切り部材２０の鼻孔下の開口部で溶着や接着剤、あるいは一体成型により結合されている。姿勢保持フレーム５０はマスクを押してその反力でマスク補助具２０を顔に軽く押し付けるようにして固定するものである。場合によっては、この姿勢保持フレーム５０を上に上げることによって、マスクの下側を浮かせて、呼気を直接排出できるようにして呼吸をしやすくする用途にも使用する。

【0034】

次に図４を参照して、図３の実施態様における逆止弁４０を詳述する。逆止弁４０は、弁部材４１ａおよび４１ｂが四角い樹脂フィルムで構成されており、フレーム４３の上部で自由端が近接するように固定されている。本実施態様において、弁部材４１は樹脂フィルムで構成されているが、必要に応じて紙などの他の素材を用いてもよい。フレーム４３は弁部材を取り付け鼻孔からの呼気を誘導するように、４３ａ、４３ｂ、４３ｃのような側部部材を構成してもよい。図４において９０ａおよび９０ｂは四角い孔になっており、このことによりマスク補助具２０の鼻孔下の穴と連通して呼気をマスク下方に逃す構成となっている。

【0035】

次に図５を参照して、図３に記載の弁部材４０における呼気と吸気を行う場合の空気の流れを説明する。図５の（Ａ）は４０の中心部を通る呼気が自由端を通過して排気されるときの弁部材４１ａおよび弁部材４１ｂの動きを示す。（Ｂ）では弁部材４１aと４１ｂが斜めに対向しておかれ配置される構造であるため、呼気が弁部材に当たると、反射した空気が対向する弁部材に当たってその弁部材を開くように作用しながら流れるため、弁部材が開きやすいことを図示している。このようにして呼気は容易に弁を通過できる。しかしながら、吸気を行う場合、つまり外気が図で右から侵入しようとする場合には、自由端が閉じ空気の逆流を阻止するが起こりえない。このため、マスク内において空気の流れ方向を制御する逆止弁として機能することができる。

【0036】

次に図６を参照して、図３における実施態様における空気の流れを説明する。息を吐いたときに、呼気のほとんどは鼻孔の下にある逆流防止部を通過してマスク１０の下部に流れる。この呼気は逆流防止部の効果でほとんどマスク上部に戻らず、マスク１０の下部で浄化されて外部に排出される（図６（１））。次に吸気を開始するときには、マスク１０の上部に残された少しの呼気を吸うが（図６（２））、マスク下部からの吸気は逆流防止部である逆止弁４０により戻らないため、マスク１０の上部からマスクを通過した浄化空気を吸うことになる（図６（３））。これを繰り返すことによりマスク上部はマスクを通過した浄化空気で満たされ、マスク１０の下部は呼気で満たされた状態となり、装着者は呼気を吸うことが極力少なくなる。

【0037】

次に図７を参照して、本願発明に係る仕切り部材のさらなる態様について説明する。本願態様では、逆流防止部として鼻孔下に羽根車６０を装着している。マスク補助具は２０ａ、２０ｂ、および２０ｃのように回転軸で連結されたパーツにより構成されていてもよく（図７においてこれらに対応する反対側のパーツ部分の番号は省略する。）、顔の形状の異なる装着者の顔形状に合ってマスクの上下空間を分離することが可能である。また、鼻孔下と上唇の間にマスク補助具を固定するため、マスク補助具の両端にクリップ８０ａおよび８０ｂを備えていてもよい。さらに、顔で望みの位置を保つために頬あて８１ａおよび８１ｂを備えていてもよい。本実施態様では、羽根車６０に上唇やマスクが接触することを防ぐためのフレーム７３aおよび７３ｂを備えていてもよい。これは、羽根の外周を囲む円筒形でもよい。

【0038】

次に図８を参照して、図７の実施態様におけるマスク内の空気の流れを説明する。呼気は図７の鼻孔下の穴９０を通ってマスク１０の下部に入りマスク１０の下部でマスク１０を通ってマスク外にでる（図８（１））。同時に、呼気の風圧で羽根車６０が回転を始め呼気が止まった後も羽根車６０は惰性で回転を続ける。この回転で生じる下向きの空気の流れでマスク１０の上部に残された呼気と外気がマスク１０の下部に送られることにより、マスク１０の上部はマスクを通過して浄化された外気のみとなる（図８（２））。吸気を開始すると、羽根車６０の回転の惰性が続くことによりマスク１０の上部は上部のマスクを通過して浄化された空気で満たされているために、装着者はこの浄化された空気を吸うことが出来る。なお、呼気に比較して吸気時のタービンに働く空気の上向き流れは圧倒的に弱いため、特にラチェットなどの反転防止機構を用いなくても、羽根車６０は逆回転しないか、してもその回転は弱い（図８（３））。

【符号の説明】

【0039】

１０：マスク
２０：仕切り部材
４０：逆止弁
４１：弁部材
４３、７３：フレーム
５０：姿勢保持フレーム
６０：羽根車
８０：クリップ
８１：頬あて
９０：穴

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】