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JPH05504717A - 外科用およびクリーン・ルーム用マスクに使用する新フィルター材 - Google Patents

外科用およびクリーン・ルーム用マスクに使用する新フィルター材

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JPH05504717A
JPH05504717A JP91502825A JP50282591A JPH05504717A JP H05504717 A JPH05504717 A JP H05504717A JP 91502825 A JP91502825 A JP 91502825A JP 50282591 A JP50282591 A JP 50282591A JP H05504717 A JPH05504717 A JP H05504717A
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delta
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JP91502825A
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ベンソン,ハドソン エム.,ザ サード
シーグフリード,キャロル エー.
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ダブリュ.エル.ゴア アンド アソシエーツ,インコーポレイティド
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 外科用およびクリーン・ルーム用マスクに使用する新フィルター材 吸光公立 本発明は、外科用マスクおよびクリーン・ルーム用マスクに使用する新規なフィ ルター材に関するものである。この新規フィルター材は、保護性不織布、または 不織布と高度の透過性を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン積層体の積層体 にマスクの周辺部のみにおいて、支持構造不要の微孔性延伸ポリテトラフルオロ エチレン・フィルター膜結合させたものを用いたものである。本フィルター材は 、高度の濾過能および低い気流抵抗性を有する構造を有する。また該積層体を含 むフィルター材では、糸屑の発生は少ない。
宜1致歪 歴史的には、呼吸用マスクおよび即用マスクは、有毒もしくは不愉快なほこり、 煙、または細菌の吸入を防ぐために着用されてきた。外科用マスクは、手術室の スタッフなどによる汚染から愚者を守るためのものである。半導体およびコンピ ューター業界、および宇宙空間での使用のための物質に関連した業界でクリーン ・ルームにおける作業量が増大するに゛つれ、あるいはまた後天性免疫不全症候 群(ATDS)の出現により、即用マスクの性能が重大視されるようになってき た。半導体、コンピューターなどの業界では、半導体チップの非常に微細なパタ ーン、および宇宙空間に接触するほぼすべての装置の表面の汚染を防ぐ必要があ る。また、医学/外科の分野では、AIDSまたは肝炎にががっている患者の体 液に医療スタッフが接触するのを防ぐことの必要性が叫ばれている。しかしいず れの場合も、より高い濾過性能を持つ、着用性の高いマスクがめられている。ク リーン・ルームでの使用に際してはさらに、マスクの着用によって糸屑が発生し ない必要がある。いずれの場合でも、衛生上および費用の点からも、マスクはデ ィスポーザブルであるのが望ましい。
クリーン・ルームが改良されるにつれて、クラス100やクラス10のクリーン ・ルームが、クラス1000のクリーン・ルームに替わって使用されるようにな ってきた。クラスlのクリーン・ルームも、現在使用中である。このクラスの数 値が小さいほど、許容総粒子数とともに許容最大粒子径が小さくなる。半導体業 界では、クリーン度が直接、基準に合格した製品の住産量と相関している。
想像されるとおり、クリーン度の非常に高い施設は、このように低い粒子数を可 能とするようなエア・フィルター、空気交換器、層流フード、建築資材を用いて 設計されている。
しかし、オペレーターである人間についても、このレベル内であることが要求さ れているが、人体は、粒子による主要な汚染源であることが明らかである0毛髪 、皮膚の粒子、衣類の糸屑、衣類に吸着していたほこりの飛散などいずれも、主 要な汚染原因物質である。これらの物質は、糸屑を出さない衣服(リントレス・ スーツ)、ヘッドギア、ブーツ、ハウ・カバーなどの保護衣の開発によってコン トロールできるようになってきた。まだ解決されていない問題は、呼気による汚 染である。
咳またはくしゃみ、および喫煙家の口や気管内の残留物によって、呼気による汚 染が生じる。喫煙家の息には、喫煙10分後でさえも、粒子径0.2〜0.4μ mの粒子が、非喫煙家の30〜約500倍も含まれている。通常非喫煙家は、は とんど粒子を吐き出していない(Hoenig、 Daniels、 J、 o fEnvironmental 5ciences、 4B−52,March /April 1984)。
さらに、クリーン・ルーム用マスクは、糸屑を出すものであってはならない、現 在利用されているマスクの多くが持つ最大の欠点は、糸屑の発生である。
クリーン・ルームのオペレーターは、常時マスクを着用しているため、従来のマ スクを越えた着用性の高いマスクが、非常に望まれている。
医学/外科用マスクでは、安全のために、エーロゾルならびに細菌の濾過能の高 さが要求されており、また呼吸し易いように、空気透過抵抗の低いことも要求さ れている。
空気通過抵抗は、米軍規格MIL−M−36954C1試験法4.4.1.2. に基づいて測定する。この透過抵抗は、「デルタP」という値で示す。「デルタ P」とは、ある量の空気を、フィルターの特定部分を透過させたときに、フィル ター材に生した圧力差のことである。デルタP止は、フィルターを通過した気流 の圧力に対応した水柱ミリメートルに換算して示したものである。
デルタPの値は、フィルターを通過する気流を測定したものであるため、本フィ ルター材からできた即用マスクを通して呼吸する際に感じるマスクの着用性とも 相関する。デルタP値が高いほど、フェースマスクを着用している人が、つけ心 地の悪さを感じるのである。
呼吸しやすいためには、デルタP値が低いことが必須である。一方、フィルター 孔が小さいほど、濾過能は上がるが、デルタP値も上昇する傾向にある。
本発明の目的は、これらの問題を解決することである。
主豆立腹!星R所 本発明は、微孔性透過性フィルター膜、望ましくは、微孔性延伸ポリテトラフル オロエチレン膜を、1)保護布、または2)布と高度な透過性を有する微孔性延 伸ポリテトラフルオロエチレンとの保護積層物とを組み合わせて即用マスクとし て、気流抵抗性が低い、つまりデルタP値が低く、非常に濾過能の高いフィルタ ー材を供給し、さらに呼吸し易さの改善されたフィルター材を供給することにあ る。数種類の構造の膜を選択し、デルタP値を有意に増大させないフィルター膜 に保護層を結合させる方法を選択することによって、高気流、低デルタP値、高 濾過能が可能となった。保護布層もしくは積層物とフィルター膜を結合する手段 としては、従来のam技術によらず、フィルター・マスク大のサンプルの周辺部 でのみ結合させるのが望ましい。この結果、全体でのデルタP値の増大を最小限 にとどめた支持構造不要のフィルター膜が得られた。フィルター膜を保護するた めに、不織布と高度の透過性を有する微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン膜 との積層物を用いる場合、積層物の高度の透過性を有する多孔性延伸ポリテトラ フルオロエチレン部は、PTFEより選択する。PTFEは、透過性が高いため 、外科用マスクに使用した場合、着用し易さという要求は満たされる。高度な透 過性を有する多孔性延伸ポリテトラフルオロエチレンを、複合体の両表面に配置 し、支持構造不要の濾過用微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を両積層体 の内側に配置することによって、デルタP値が小さく、糸屑を発生しない、クリ ーン・ルームでの使用に適した、高度に有用な複合体が得られる。
図ff帽」吸 図1は、本発明の実施例の断面図である。積層複合体(20)は、支持構造不要 の微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン・フィルター膜(1)と、2層の布( 2)を、フィルター材の周辺部で、縫製、溶接、接着、あるいは融解接着(3) によって付着させたものである。
図2は、本発明の第2の実施例であり、支持構造不要の微孔性延伸ポリテトラフ ルオロエチレン・フィルター膜(5)2層が、外側の2層の布(6)と、その周 辺部(7)で融解接着されて、複合体(21)を形成している。
図3は、本発明のまた別の実施例であり、支持構造不要の微孔性延伸ポリテトラ フルオロエチレン・フィルター膜(8)が、非常に高度の透過性を有する多孔性 延伸PTFE膜(10)および不織布(11)からなる積層体(9)2層と、不 織布面が膜(8)と接するように結合されている。積層複合体(22)は、縫い 目(12)7層1mよって、その周辺部を結合されている。
図4は、本発明の別の実施例であり、微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン・ フィルター膜(13)が、不織布(15)および非常に高度の透過性を有する延 伸ポリテトラフルオロエチレン膜(16)からなる積層体(14)2層と、コア 膜(13)と接する積層体のうち1層では不織布面がコア膜の一方の面と接し、 別の1層では微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン層が、コア膜(13)のも う一方の面と接するように結合されている。これらの層は、周辺部(17)及び 点(18)において、縫製、溶接、接着、あるいは融解接着によって結合されて 、複合体(23)を形成している。
主皿五旧豊星五皿 着用性とデルタPとのバランスを決めるのは、フィルター材の粒子を除去する効 率であり、このバランスは、その大きさが、ミクロン以下のレベルである粒子や エーロゾル、細菌を除去する効率と大きく関連している0本発明の新規フィルタ ー材では、このバランスを必要に応じて変えることが可能であり、つまり効率と 着用性とを、必要に応じて変えることが可能である。
外科用マスクの評価については、米軍規格MIL−M−36954Cによって定 義された基準は、試験細菌数の最低95%の除去、つまり、同規格4.4.1. 1.1.記載の試験法によって定められたように、細菌濾過率が95%以上とい うことである。粒子を除去するほか、飛散血液や他の体液などの液体も撲く物で なければならない。
クリーン・ルーム用のフィルター材について、このように明確に定義した規格は ないが、ミクロン以上のレベルの粒子イルター材の有効性を判定するために、ミ クロン以下のレベルの塩化ナトリウムのエーロゾルを用い、この範囲の粒子径の 粒子の濾過性の試験を行った。また、糸N(リント)発生試験(ヘルムケ・ドラ ム試験)を行って、いずれの複合体構造で糸屑発生がもっとも少ないかを判定し た。マスク用フィルター材の開発は、Il、 L、 Gore and As5 ociates、 Elkton。
MD、製造の、デルタP値カ月、34■HzOから3.32閣H20の範囲のフ ィルター膜として、微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を選択することか ら始まった。該膜自体の細菌濾過能は高く、通常はゆうに90%を越える。しか し、微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン膜のみを使用するのは、非常に薄い 膜であって破損し易く、また厚みに欠けるために、扱いにくいとの理由から、実 用的ではない。そこで、膜の保護及び支持構造とが必要であるが、これによって デルタPが有意に増大してはならない。
開口構造を有する連続フィラメントポリプロピレン、ポリエステルもしくはポリ アミド不織布の使用は、デルタPを過度に増大させずに、微孔性延伸ポリテトラ フルオロエチレン濾過膜を保護するのに有効であることが判明している。1平方 ヤードあたりの重量が1.0オンスから1.5オンスで、Hanes Conv esting Company、 Conovec、 NCから発売されており 、それぞれ「エリート21ホワイト(Elite 20 White) Jおよ び「エリート45ホワイト(Elite 45 White) Jとして知られ ている連続フィラメントポリプロピレン不織布が望ましい。
ポリプロピレンなどの疎水性布には、撲水性、つまり使用中に濡れないという利 点、及び熱可塑性であるという利点がある。熱可塑性であると、疎水性布を、微 孔性延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルター膜と、熱接着あるいは溶接によ って接着することができる。
本複合体でのデルタP値を、約5〜6腫Hよ0以下、望ましくは4■HzO以下 とするには、フィルター膜を外側の布地層と結合させるための従来の貼り合わせ 法は避ける必要がある。従来の熱接着法あるいは接着法を用いた場合、デルタP 値は高くなる0例えば、デルタPgiが1.9■L Oのフィルター膜を、デル タP値が0.18■H,Oのポリプロピレン不織布と持続的熱接着により結合さ せたところ、デルタP値が3.3m)lzoの積層体が得られた。同し微孔性延 伸ポリテトラフルオロエチレン濾過膜を、同じ不織布2層と、&1製あるいは熱 接着により、大きさが4インチスフインチのマスク大のサンプルの周囲で結合さ せたところ、デルタP値は2.4■H,Oであり、これは、両成分のデルタP値 を加算することによって得られるデルタP値の理論値よりわずかに大きいだけで あった。従って、本発明の特性は、保護布と積層体とを、マスク大のサンプルの 周辺部においてのみ結合させたフィルター膜の支持構造不要の構造物である。こ のような構造によって、本発明のフィルター材の高い濾過性と非常に良好な着用 性とが一つになったのである。
支持構造不要のフィルター膜と、連続フィラメント不織布、もしくは該布と高度 な透過性を有する延伸ポリテトラフルオロエチレンとの積層体とを、縫製、熱接 着、接着あるいは融着によって、マスク大のサンプルの周辺部で結合させること が可能である0本方法によって製造された複合体は、マスクを本来の位置に保持 するための弾性バンド、帯の取付を支持するのに十分堅固である。該複合体を結 合させるための方法としては、不織布の熱可塑性を利用して結合させる熱接着が 望ましい。
クリーン・ルーム用マスクに、糸屑を出さない特性を与えるためには、米国特許 出願第305.839号明細書に記載されているような、高度な透過性を有する 延伸ポリテトラフルオロエチレン膜と連続フィラメント不織布とを結合した積層 体が使用されてきた。これらの膜自体のデルタP値は、0.45〜06フインチ H,Oのレベルであり、「エリート45ホワイト(Ililite 45 Wh ite) J不織ポリプロピレンとの積層体のデルタP値は、l、5インチH2 0以下であった。これらの積層体の濾過能は低いものであったが、その本来の使 用口裏 1 的は、糸屑の発生を防ぐことである。
糸屑発生の少ないフィルター組成物は、該積層体の層からなり、積層体の高度の 透過性を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン層は外側に面し、積層体の内側 のポリプロピレン布面ば、支持構造不要の微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレ ン・フィルター膜の一面に隣接している。該フィルター膜のもう一方の面には、 同様のもう一組の積層体が、積層体のポリプロピレン面が、該フィルター膜と隣 接し、積層体の高度の透過性を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン層が、外 側に面するように設置されている。
外科用マスクに使用する複合体については、クリーン・ルーム用のこれらの複合 体のマスク大サンプルの層を、サンプルの周辺部に沿って、熱接着もしくは溶接 によって結合させる。
外科用及びクリーン・ルーム用フィルター材は、上記の原則に従って製造し、そ の細菌濾過能及びデルタPについて試験を行った。結果を表1に示す。
試鰺を行−だいずれのサンプルも、米軍規格(同上)によ各種フィルター材の細 菌濾過能及びデルタP値サンプル 複合体a i[l菌濾過能 デルタP値、b 構造 構成 (%) (b) mmHz。
A、 1/2/1 端部のみを熱接着 99.9111 1.85B、 1/2 /3 同上 99.95 3.0C,1/4/1 同上 99.95 2.24 D、 1/4/3 同上 99.99 2.98E、 3/2/3 同上 99 .99 3.56a、資材リスト 1、 1.0オンス連続フイラメントポリプロピレン不織布。
Z 微孔性送伸PTFE膜、デルタP値は1.51sH,O03,1,5オンス 連続フイラメントポリプロピレン不織布および微孔性延伸ポリテトラフルオロエ チレン膜(デルタP値は0.74mmHz O)の積層体で、膜は外側に配置。
4、微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン(耐気流性は1.90m*Hz O ) 。
b、細菌濾過能およびデルタPについては、米軍規格MIL−M−36954C に従って試験を行った。
C,ウィルス濾過能については、b、の変法に従って試験を行った。
って定められた細菌濾過能基I$(95%以上)に容易に達し、デルタP値はい ずれも4mmH,O以下であった。
次に、塩化ナトリウム・エーロゾルを用いて、試験を行った。これらの試験結果 を、表2に示す。
表2の結果で示されるように、濾過能は、異なる透過性を有する微孔性延伸ポリ テトラフルオロエチレン濾過膜を選択することによって、調整可能であり、外側 の保護布によっても、多少は調整可能である。
サンプルの糸屑発生試験は、ヘルムケ・ドラム(HelmkeDru層)試験に より行った。結果は、表3に示す。
表2 粒子径(b) サンプル 構成(a) 0.10−0.12 0.25−0.35 0.45− 0.60A、 1/2/1 71.3 82.2 92.7B、 l/2/3  72.9 92.7 97.8C,1/4/1 80.0 87.5 96.3 D、 1/4/3 85.8 94.5 99.OE、 3/2/3 84.9  95.3 99.3a、資材リスト 1.1.0オンス連続フイラメント・ポリプロピレン不織布。
2、微孔性延伸PTFE膜、デルタP値は1.51mH,O03,1,5オンス 連続フイラメント・ポリプロピレン不織布および微孔性延伸ポリテトラフルオロ エチレン膜(デルタP値は0.74mHz O)の積層体で、膜は外側に配置。
4、微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン(デルタP値は1.9 Qa+)( z o)。
b、塩化ナトリウム・エーロゾル濾過能は、実験の部に記載した通り。
表3 粒子 0.3 u 7分 サンプル 構成(a) E 3/2/3 42.3 a、材質リスト 1、 1.0オンス連続フイラメント・ポリプロピレン不織布。
λ 微孔性延伸PTFE膜、デルタP値は1.51閣H20゜3.1.5オンス 連続フイラメント・ポリプロピレン不織布および微孔性延伸ポリテトラフルオロ エチレン膜(デルタP値は0.74■H20)の積層体、膜は外側に配置。
4、 微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン(デルタP値は、1.90■H, O)。
表3に示された通り、サンプルEのように高度の透過性を有する多孔性延伸ポリ テトラフルオロエチレン層を外側に置くことによって、高度な多孔性を有する膜 による保護作用を受けない比較複合体(A)と比べて、糸屑発生が67%低下し た。
エーロゾルの°パ 濾過材の有効性について、米軍規格MIL−M−36954C5ection  4.4.1.ll法Iに記載された方法で試験を行った。試験手順を以下に述べ る。
ウィルスエーロゾルの゛ 寒天平板には特定の被験ウィルスのホスト用細菌を含有させた以外は、上記の細 菌濾過と同様の試験を行った6通常使用されるウィルスは、T7あるいはPh1 −X−174である。
ゲJ乞4尺 耐通気性であるデルタPについて、米軍規格MIL−M〜36954C5ect ion 4.4.1.2.に記載された方法で試験を行った。
4、4.1.2.空気交換圧ご定の通気速度下で、測定表面積内を空気を通過さ せるのに必要な気圧差を測定する装置を用いて、各種素材の空気交換圧を測定す る(図5を参照)。圧力差を測定するには、水を満たしたマノメーター(mlお よびm2)を用いる。空気流量の測定には、ロジャー・ギルモント・インストル メン゛ン社(Roger Gilmont Instrument) (R,G 、 1.)の流量計もしくは、それと同等の精度を持つ流量計を用いる。
流速を調整するには、電気真空ポンプで、装置を通してニードル弁を用いて空気 を吸引する。被験物質を、直径2.5CI+のオリフィスに縦にいれ、被験物質 が空気流に対して一列に、かつ空気流を遮るように固定する。ポンプを作動させ 、空気流量を1分あたり8リツトルに調整する。マノメーターの値m1およびm 2を読み、記録する。マスクの異なる5カ所でこの操作を行い、測定値の平均を める。空気交換圧は、次式に従って、算出する。
式中、¥1は、被験物質の低圧部の5カ所でマノメーター胤1を用いてめた測定 値の平均値を表す(閣H20)。
Xstは、被験物質の高圧部の5カ所でマノメーターに2を用いてめた測定値の 平均値を表す(mHzo)。
4.9は、被験物質の表面積(C1l”)である。
デルタPは、被験物質ICI”あたりの気圧差を、mH,0で表したものである 。
、 に るヘルムケ・ドーム− 環境科学推奨基準研究所(IES−RP−CC−003−87−T、1989年 10月)記載の、分離可能な粒子径0.3μmの粒子の量を測定するためのヘル ムケ・ドラム試験について、以下に述べる。
ヒナトリウム・エーロゾルパ 上記の装置と同様に、フィルター材を固定密閉し、サンプルを通過する空気の速 度を3.2m/分に設定した装置を用いて、塩化ナトリウム・エーロゾル濾過能 を測定した。該流速の気流中に塩化ナトリウム・エーロゾルをよく混合し、それ を空気フィルター材のサンプル中を通過させる。サンプルの小片を、試験気流及 び貫通気流より採り、サンプルを、各気流中の塩化ナトリウム粒子の正確な数を 測定する二重レーザー粒子カウンターにかける。貫通値とは、貫通気流中の、狭 い範囲の粒子径を有する粒子の数を、試験気流中の同範囲の粒子径の粒子の数と 比較した値にすぎない。濾過値(%)は、100−(100x貫通粒子率)であ る。
要 約 舎 外科およびクリーン・ルームのマスク用フィルター材であり、イ〕保護不織布又 は口)不織布と高度の透過性を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を結合 した保護積層体と、INまたは2層以上の微孔性フィルター膜とからなる。
r@ 腔 槓 喜 親 台 国際調査報告

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.イ.保護不織布、あるいは ロ.不織布と高度の透過性を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を結合し た保護積層体を、1層もしくは2層以上の支持構造不要の微孔性フィルター膜に 結合させた複合体からなる、外科用及びクリーン・ルーム用マスクに使用するフ ィル外一材であって、イおよびロのいずれの場合も、保護不織布あるいは積層体 の不織布面が、該フィルター膜の両面と接しており、該複合体の細菌濾過能が9 5%以上であり、該フィルター腹がフィルター材の周辺部においてのみイあるい はロと結合している、外科用及びクリーン・ルーム用マスクに使用するフィルタ ー材。
  2. 2.組成物のデルタP値が5mm以下である、請求の範囲第1項記載のフィルタ ー材。
  3. 3.組成物のデル外P値が4mm以下である、請求の範囲第1項記載のフィルタ ー材。
  4. 4.フィルター膜が、デルタP値が1.34mmH2Oと3.32mmH2Oの 間である微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレンである、請求の範囲第1項記載 のフィルター材。
  5. 5.布が、連続フィラメントポリアミド、ポリエステルもしくはポリオレフィン の不織布である、請求の範囲第1項記載のフィルター材。
  6. 6.布が、連続フィラメントポリプロピレン不織布である、請求の範囲第1項記 載のフィルター材。
  7. 7.保護積層体が、高度の透過性を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン膜と 結合した連続フィラメントポリプロピレン不織布よりなり、複合体全体が、支持 構造不要の微孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン・フィルター膜と該保護積層 体とが、該積層体の両布面が該フィル外一膜の一面と接するように結合した積層 体の2層よりなる、請求の範囲第1項記載のフィルター材。
  8. 8.連続フィラメント不織保護布が微礼性延伸ポリテトラフルオロエチレンフィ ルター膜の一面に結合してなる2層からなる同様の複合体と比較して、該フィル ター材の糸屑発生量が35%以下である、請求の範囲第5項記載のフィルター材 。
  9. 9.周辺部が縫製によって結合されている、請求の範囲第8項記載のフィルター 材。
  10. 10.周辺部が接着剤によって結合されている、請求の範囲第8項記載のフィル ター材。
  11. 11.周辺部が熱接着あるいは溶接によって結合されている、請求の範囲第8項 記載のフィルター材。
JP3-502825A 1989-12-18 1990-12-12 外科用およびクリーン・ルーム用マスクに使用する新フィルター材 Expired - Lifetime JP3004715B2 (ja)

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US45253189A 1989-12-18 1989-12-18
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JPH05504717A true JPH05504717A (ja) 1993-07-22
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