KR102295559B1 - 광학적 활성 호기 밸브를 갖는 호흡기 - Google Patents

Abstract

하니스(13, 16), 마스크 본체(12), 및 호기 밸브(14)를 포함하는 호흡기(10)의 다양한 실시 형태가 개시된다. 호기 밸브(14)는 밸브 시트(20) 및 상기 밸브 시트와 결합되는 가요성 플랩(22)을 포함할 수 있다. 가요성 플랩은 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 또는 그 역으로 이동할 때 상기 플랩이 플래싱(26)되게 할 수 있는 하나 이상의 재료를 가질 수 있다. 플래싱 밸브는 상기 밸브가 적절히 동작 중인지 여부를 사용자가 확인하는 것을 더 용이하게 할 수 있다.

Description

광학적 활성 호기 밸브를 갖는 호흡기{RESPIRATOR HAVING OPTICALLY ACTIVE EXHALATION VALVE}

본 발명은 동작 중에 있는 동안 플래싱(flashing)되는 호기 밸브(exhalation valve)를 가진 호흡기(respirator)에 관한 것이다.

오염된 환경에서 작업하는 사람은 보통 부유 오염물을 흡기하는 것으로부터 자신을 보호하기 위해 호흡기를 착용한다. 호흡기는 전형적으로, 공기로부터 미립자 및/또는 기체상 오염물을 제거할 수 있는 섬유 또는 흡수제 필터를 갖는다. 오염된 환경에서 호흡기를 착용하는 경우, 착용자는 그들의 건강이 보호되고 있음을 앎으로써 편안하게 되지만, 동시에 그들은 그들의 안면 주위에 축적되는 따뜻하고 습한 호기된 공기에 의해 불편함을 느낀다. 이러한 안면 상의 불편이 클수록, 착용자가 그 또는 그녀의 안면에서 마스크를 제거하여 불쾌한 상태를 완화시킬 확률도 커진다.

착용자가 오염된 환경에서 그 또는 그녀의 안면에서 마스크를 제거할 가능성을 감소시키기 위해, 호흡기 제조업자들은 종종 마스크 본체 상에 호기 밸브를 설치하여 따뜻하고 습한 공기가 마스크 내부로부터 신속하게 배기(purge)될 수 있게 한다. 호기된 공기의 신속한 제거는 마스크 내부를 더 차갑게 만들고, 결국 마스크 착용자가 그들의 코와 입 주위에 있는 고온의 습한 환경을 제거하기 위해 그들의 안면으로부터 호흡기를 제거하는 경향이 적기 때문에, 작업자 안전에 이롭다.

수년 동안, 상업용 호흡 마스크는 호기된 공기를 마스크 내부로부터 배기하기 위해 "버튼식(button-style)" 호기 밸브를 사용하였다. 버튼식 밸브는 전형적으로 호기된 공기가 내부 기체 공간으로부터 빠져나가게 하는 동적 기계식 요소로서 얇은 원형의 가요성 플랩(flap)을 채용하였다. 플랩은 중심 포스트(post)를 통해 밸브 시트(seat)에 중심 장착된다. 버튼식 밸브의 예들이 미국 특허 제2,072,516호; 제2,230,770호; 제2,895,472호; 및 제4,630,604호에 도시되어 있다. 사람이 호기할 때, 플랩의 주연 부분은 밸브 시트로부터 들어 올려져서 공기가 외부 기체 공간으로 신속하게 지나갈 수 있게 한다.

버튼식 밸브는 착용자의 편안함을 개선하기 위한 시도에서 발전을 보였지만, 연구자들은 다른 개선을 이루었고, 그의 예가 브라운(Braun)의 미국 특허 제4,934,362호에 도시된 "나비식(butterfly-style)" 밸브이다. 이러한 특허에 설명되어 있는 밸브는 포물선형 밸브 시트 및 나비 방식으로 장착된 긴 가요성 플랩을 사용한다.

브라운의 개발 이후에, 자펀티치(Japuntich) 등에 의해 호기 밸브 기술 분야에서 또 다른 혁신이 이루어졌다. 미국 특허 제5,325,892호 및 제5,509,436호를 참조한다. 자펀티치 등의 밸브는, 밸브를 개방하는 데 필요한 호기 압력을 최소화하기 위해 외팔보 방식으로 편심 장착되는 단일의 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. 또한, 자펀티치 등의 미국 특허 제7,493,900호를 참조한다.

자펀티치 등의 밸브 이후에 도입된 다른 밸브들이 또한, 외팔보형 장착 플랩들을 사용하였다. 미국 특허 제5,687,767호 및 제6,047,698호를 참조한다. 또 다른 개발에서, 밸브 시트의 밀봉 표면은 탄성 재료로 제조되어 더 경질의 더욱 더 강성인 플랩이 사용될 수 있게 했는데, 이는 밸브 효율을 개선시켰다. 마틴(Martin) 등의 미국 특허 제7,188,622호를 참조한다.

호기 밸브 설계의 발전은 주로 밸브 시트 및 그에 대한 플랩의 장착에 관련한 구조적 변화들을 중심으로 이루어졌지만, 연구자들은 또한 플랩 자체에 대한 구조적 변화들을 행하여 밸브 성능을 개선시켰다. 예를 들어, 마틴 등의 미국 특허 제7,013,895호 및 제7,028,689호에서, 다수의 층들이 플랩 내로 도입되어 더 얇은 더 동적인 플랩이 사용될 수 있게 했는데, 이는 밸브가 적은 압력 강하 하에서 더 용이하게 개방될 수 있게 하였다. 리브 및 사전 만곡된 비균일 구성들이 또한 플랩에 제공되어, 폐쇄 위치에 있을 때 플랩이 밀봉 표면에 안착될 수 있게 하였다. 미텔스테트(Mittelstadt) 등의 미국 특허 제7,302,951호를 참조한다. 마틴 등의 미국 특허 공개 제2009/0133700호에서, 밸브 플랩 내의 힌지에 슬롯들을 제공하여 밸브 성능을 개선시켰다. 또한, 인슬레이(Insley) 등의 미국 특허 공개 제2012/0167890A호에서, 선택된 영역에서 플랩을 절제(ablate)하여 원하는 밸브 성능을 달성하였다.

그들의 구성에 관계없이, 호기 밸브는 사용 동안 개방된 채로 있게 될 위험이 있다. 착용자의 호기된 호흡으로부터의 수분이 밸브 플랩 상에 그리고 대응하는 밸브 시트 상에 축적될 수 있다. 타액 입자 및 다른 물질이 또한 이러한 축적에 기여할 수 있다. 그러한 물질들의 존재는 밸브 플랩이 개방 또는 폐쇄 위치에 고착되게 할 수 있다. 개방된 채로 유지되는 밸브는 오염물이 호흡기의 내부 기체 공간에 유입되게 할 수 있는 한편, 폐쇄된 밸브는 마스크 본체에 걸쳐 불편한 압력 강하를 야기할 수 있다. 착용자가 고착 밸브를 인지할 경우, 기회가 되는 대로, 특히 밸브가 개방 위치에 있을 때 호흡기를 교체하는 것이 중요하다. 이러한 일이 발생할 경우, 착용자는 밸브가 적절히 작동하고 있지 않음을 통지받을 필요가 있다. 본 발명은 이러한 통지 문제를 다루는 밸브의 하나 이상의 실시 형태를 제공한다.

일 태양에서, 본 발명은 하니스(harness), 마스크 본체, 및 호기 밸브를 포함하는 호흡기를 제공한다. 호기 밸브는 밸브 시트 및 밸브 시트와 결합되는 가요성 플랩을 포함한다. 가요성 플랩은 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 또는 그 역으로 이동할 때 상기 플랩이 플래싱되게 할 수 있는 하나 이상의 재료를 포함한다.

다른 태양에서, 본 발명은 마스크 본체; 마스크 본체에 부착된 하니스; 및 밸브 시트 및 밸브 시트와 결합되는 가요성 플랩을 포함하는 호기 밸브를 포함하는 호흡기를 제공한다. 가요성 플랩은 대역 이동 필름(band shifting film)을 포함한다.

본 명세서에 기술된 밸브의 하나 이상의 실시 형태들은 동작 중에 있을 때 플래싱 신호를 제공할 수 있다. 신호는 주위 환경에서 입사광으로부터 수동적으로(passively) 생성되어 밸브 플랩의 재료들에 부딪칠 수 있다. 플랩 재료들은 상이한 각도에서 주위 광을 상이하게 반사시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 밸브 플랩이 이동 중일 때, 밸브 플랩은 상이한 정도의 광을 디스플레이하며, 이는 밸브 플랩을 검사하는 사람에게 "플래시" 또는 "플래싱 이미지"를 생성한다. 밸브 플랩은 또한, 개방 및 폐쇄 시에 상이한 색상들을 생성하도록 조정될 수 있으며, 이들 색상은 플래싱 유형 이미지에 생성 또는 추가된다. 본 명세서에 기술된 밸브의 하나 이상의 실시 형태들은 호흡기가 사용 중인 경우에 착용자 또는 착용자의 동료들에게 통지가능하게 될 수 있기 때문에, 밸브의 적절한 기능을 쉽게 식별할 수 있다.

용어 설명

이하에 기술되는 용어들은 다음과 같이 정의된 의미를 가질 것이다:

"대역 이동"은 상이한 각도에서 보았을 때 인간의 눈에 현저하게 상이한 색상을 디스플레이하는 것을 의미하는데; 대역 이동은 본 명세서에 기술되는 대역 이동 테스트(Band Shifting Test)에 따라 평가될 수 있다.

"청정 공기"는 여과되어 오염물을 제거한 다량의 대기 중의 주위 공기를 의미한다.

"포함하다(또는 포함하는)"는 특허 용어에서 표준인 것과 같은 그의 정의를 의미하는데, "구비하다", "갖는", 또는 "함유하는"과 일반적으로 동의어인 개방형 용어이다. "포함하다", "구비하다", "갖는", "함유하는" 및 이들의 변형이 통상적으로 사용되는 개방형 용어이지만, 본 발명은 또한 그 용어가 속하는 주제의 성능에 대해 악영향을 미치는 것 또는 요소만을 배제한다는 점에서 반개방형 용어인 "본질적으로 ~로 이루어진"과 같은 더 좁은 용어를 사용하여 적합하게 기재될 수도 있다.

"이색성(dichroic)"은 입사광의 두 개의 직교 편광들 중 하나를 다른 것보다 더 강하게 흡수할 수 있는 것을 의미한다.

"호기 밸브"는 호기된 공기가 호흡기의 내부 기체 공간에서 배출되게 하도록 개방되는 밸브를 의미한다.

"호기된 공기"는 호흡기 착용자에 의해 호기된 공기이다.

"외부 기체 공간"은 호기된 기체가 마스크 본체 및/또는 호기 밸브를 통해 이를 지나 통과한 후에 들어가는 주위 대기 기체 공간을 의미한다.

"필터" 또는 "여과층"은 하나 이상의 재료 층을 의미하며, 층(들)은 그를 통과하는 공기 스트림으로부터 (입자와 같은) 오염물을 주로 제거하기 위하여 구성된다.

"필름"은 얇은 시트형(sheet-like) 구조물을 의미한다.

"필터 매체"는 그를 통과하는 공기로부터 오염물을 제거하도록 설계된 공기-투과성 구조물을 의미한다.

"플랩"은 밸브 동작 동안 개폐하도록 설계된 시트형 물품을 의미한다.

"플래싱"은 인간의 눈에 쉽게 띄도록 일시적인 방식으로 신속하게 발생하는 가시광의 변화를 의미하는데; 플래싱은 아래에 기술되는 플래싱 테스트(Flashing Test)에 따라 특징지어진다.

"가요성 플랩"은 호기 기체 스트림으로부터 가해지는 힘에 응답하여 구부려지거나 휘어질 수 있는 시트형 물품을 의미한다.

"하니스"는 마스크 본체를 착용자의 안면 상에 지지하는 것을 보조하는 구조물 또는 부분들의 조합을 의미한다.

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

"마스크 본체"는 적어도 사람의 코 및 입 위에 맞춰질 수 있으며 외부 기체 공간으로부터 분리된 내부 기체 공간을 형성하는 것을 돕는 공기-투과성 구조물을 의미한다.

"주 표면"은 물품 또는 본체에서의 다른 표면들(그렇지만 모든 표면들은 아님)보다 실질적으로 더 큰 표면적을 갖는 표면을 의미한다.

"다수의"는 5 초과를 의미한다.

"광학 필름"은 어떤 시야각에서 가시 스펙트럼의 일부분을 경면 반사하는(specularly reflecting) 필름을 의미한다.

플랩에 대한 "외부 표면"은 플랩이 밸브 시트와 결합 상태에 있을 때 밀봉 표면으로부터 멀리 대면하는 주 표면을 의미한다.

"복수의"는 2개 이상을 의미한다.

"호흡기"는 착용자가 호흡할 청정 공기를 제공하기 위해 사람에 의해 착용되는 기구를 의미한다.

"투명한"은 단어 "투명한"에 의해 수식되는 구조물(밸브 커버)의 반대 측에 원하는 이미지를 가능하게 하기에 충분히 가시광이 통과할 수 있음을 의미한다.

"얇은"은 200 마이크로미터 미만의 두께를 갖는 것을 의미한다.

"밸브 시트" 또는 "밸브 베이스"는 유체가 통과할 오리피스를 갖고 그가 장착되는 기판 또는 물품에 인접하여 배치되거나 그와 접촉하는 밸브의 고체 부분을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 플래시들을 나타내는 호흡기(10)의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광학 필름 플랩(22)을 갖는 호기 밸브(14)가 배치되는 마스크 본체(12)를 구비한 호흡기(10)의 정면도이다.
도 3은 도 1의 호기 밸브(14)의 측단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 밸브(14)를 위한 밸브 시트(20)의 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 호기 밸브(14')의 대안적인 실시 형태의 측단면도이다.
도 6은 버튼식 호기 밸브를 위한 밸브 시트(20b)의 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 호기 밸브와 함께 사용될 수 있는 밸브 커버(40)의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 가요성 플랩에 사용하기 적합한 광학체(50)의 제1 실시 형태의 개략 사시도이다.
도 9는 본 발명의 가요성 플랩에 사용하기 적합한 광학체(50)의 제2 실시 형태의 개략 사시도이다.
도 10은 본 발명의 가요성 플랩에 사용하기 적합한 다층 광학 필름(60)의 일부분의 개략 측면도이다.
도 11은 그 전방 표면(72) 상에 배치된 표식(indicia)(70)을 갖고 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 가요성 플랩(22)의 정면도이다.
도 12a 내지 도 12c는 실시예 3의 가요성 플랩 필름에 대한 스펙트럼 측정치를 예시한다.

도 1은 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 여과 안면 마스크(10)의 일 예를 도시한다. 여과 안면 마스크(10)는 하니스(13) 및 호기 밸브(14)가 부착되는 컵형 마스크 본체(12)를 갖는 반면 마스크(half mask)(이는 코와 입을 덮지만 눈은 덮지 않기 때문임)이다. 호기 밸브(14)는 초음파 용접, 접착, 접착식 접합(윌리엄스(Williams) 등의 미국 특허 제6,125,849호 참조), 또는 기계적 클램핑(쿠란(Curran) 등의 미국 특허 제7,069,931호 참조)과 같은 다양한 기술을 사용하여 마스크 본체(12)에 고정될 수 있다. 마스크 본체(12)는 착용자의 안면과 마스크 본체의 내부 표면 사이에 내부 기체 공간 또는 공극을 생성하도록 착용자의 안면에 대해 이격된 관계로 사람의 코 및 입 위에 착용되도록 구성된다. 도시된 마스크 본체(12)는 유체 투과성이고, 전형적으로, 호기된 공기가 마스크 본체 자체를 통과할 필요 없이 호기 밸브(14)를 통해 내부 기체 공간을 빠져나갈 수 있도록 호기 밸브(14)가 마스크 본체(12)에 부착되는 곳에 위치되는 (도시되지 않은) 개구(opening)를 구비한다. 마스크 본체(12) 상의 개구의 바람직한 위치는 마스크가 착용될 때 착용자의 입이 있게 될 곳의 바로 앞이다. 이러한 위치에 개구 및 그에 따른 호기 밸브(14)를 배치함으로써 밸브가 호기 유동 스트림으로부터의 힘 또는 운동량에 응답하여 더욱 쉽게 개방될 수 있다. 도 1에 도시된 유형의 마스크 본체(12)의 경우, 본질적으로 마스크 본체(12)의 전체 노출 표면은 흡기되는 공기에 대해 유체 투과성이다. 호기 밸브(14)는 마스크(10) 내측의 증가된 압력에 응답하여 개방되며, 이러한 증가된 압력은 착용자가 호기할 때 발생한다. 호기 밸브(14)는 바람직하게는 호흡들 사이에 그리고 흡기 중에 폐쇄되어 유지된다. 안면 마스크를 착용자의 안면 상에 꼭 맞게 유지하기 위해, 하니스(13)는 스트랩(16), 조임줄, 또는 착용자의 안면 상에 마스크 본체(12)를 지지하기 위해 하니스에 부착된 임의의 다른 적합한 수단을 포함할 수 있다. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 마스크 하니스의 예들에는 브로스트롬(Brostrom) 등의 미국 특허 제6,457,473B1호, 제6,062,221호, 및 제5,394,568호;

(Xue) 등의 미국 특허 제6,332,465B1호; 바이람(Byram)의 미국 특허 제6,119,692호 및 제5,464,010호; 및 다이루드(Dyrud) 등의 미국 특허 제6,095,143호 및 제5,819,731호에 도시된 것이 있다.

도 2는 고정 부분(24)에서 플랩(22)이 위에 고정되는 밸브 시트(20)를 밸브(14)가 구비하는 것을 도시한다. 플랩(22)은 호기 중에 밸브 시트(20)로부터 들어 올려지는 자유 부분(25)을 갖는 가요성 플랩일 수 있다. 밸브가 개폐되는 경우, 밸브는 미러로 볼 때 동료 또는 착용자가 볼 수 있는 가시적 플래싱(26)을 디스플레이한다. 플랩을 상이한 각도에서 볼 때 상이한 색상들이 또한 디스플레이될 수 있으며, 이는 가시적 영향에 추가될 수 있다. 밸브는 예를 들어 제1 각도에서 청색을 그리고 제2 각도에서 황색을 디스플레이할 수 있거나, 또는 색 변화가 적색에서 녹색으로 또는 그 역으로 있을 수 있다. 플랩(22)의 자유 부분(25)이 밸브 시트(20)와 접촉하지 않을 때, 호기된 공기는 내부 기체 공간으로부터 외부 기체 공간으로 통과할 수 있다. 플랩은, 플랩이 밸브 시트와 접촉하는 곳인 폐쇄 위치에서보다 이러한 위치에서 상이한 색상을 디스플레이할 수 있다. 호기된 공기는 플랩이 개방되는 경우 밸브 커버 내의 개구(27)(도 1 및 도 7)를 통해 외부 기체 공간 내로 직접 통과할 수 있다. 마스크 본체(12)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 만곡된 반구형 형상을 가질 수 있거나(또한, 다이루드 등의 미국 특허 제4,807,619호 참조), 또는 그렇게 원하는 바대로 다른 형상들을 취할 수도 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 때는 평평하게 접힐 수 있지만 착용했을 때는 컵형 구성으로 개방될 수 있는 3중 절첩 구성(three-fold configuration)을 가질 수 있다. 보스톡(Bostock) 등의 미국 특허 제6,484,722B2호 및 제6,123,077호, 핸더슨(Henderson) 등의 미국 디자인 특허 D431,647호, 및 브라이언트(Bryant) 등의 미국 디자인 특허 D424,688호를 참조한다. 본 발명의 안면 마스크들은 또한, 예를 들어 첸(Chen)의 미국 디자인 특허 D448,472S호 및 D443,927S호에 개시된 평평한 이중 마스크와 같은 많은 다른 구성들을 취할 수도 있다. 마스크 본체는 또한 유체 불투과성일 수 있으며 마스크 본체에 부착된 필터 카트리지를 가질 수 있는데, 이는 예를 들어 홀름퀴스트-브라운(Holmquist-Brown) 등의 미국 특허 제6,277,178B1호 또는 번즈(Burns) 및 라이쉘(Reischel)의 미국 특허 제5,062,421호에 도시되어 있는 마스크와 같다. 더욱이, 마스크 본체는 또한 바로 언급된 음압식 마스크와 반대로 양압 공기 흡입으로 사용하도록 구성될 수 있다. 양압식 마스크의 예들에는 호아규(Hoague)의 미국 특허 제6,186,140B1호, 그라니스(Grannis) 등의 미국 특허 제5,924,420호, 및 브라운 등의 미국 특허 제4,790,306호에 도시된 것이 있다. 이들 마스크는 사용자의 허리 둘레에 착용될 전동식 공기 정화 호흡기 본체에 연결될 수 있다. 예를 들어, 페테르브릿지(Petherbridge) 등의 미국 디자인 특허 D464,725호를 참조한다. 여과 안면 마스크의 마스크 본체는 또한, 예를 들어 미국 특허 제5,035,239호 및 제4,971,052호에 개시된 바와 같이 착용자에게 청정 공기를 공급할 수 있는 자족형(self-contained) 호흡 장치에 연결될 수 있다. 마스크 본체는 착용자의 코와 입을 덮도록 구성될 수 있을 뿐만 아니라("반면 마스크"로 지칭됨), 착용자의 호흡계통 이외에 착용자의 시력에 대한 보호를 제공하기 위해 눈도 역시 덮을 수 있다("전면 마스크"로 지칭됨). 예를 들어, 라이쉘 등의 미국 특허 제5,924,420호를 참조한다.

마스크 본체는 착용자의 안면으로부터 이격될 수 있거나, 또는 착용자의 안면과 동일 평면에 또는 매우 근접하여 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 열변색 착용 표시 시일(seal)을 가질 수 있다. 스프링겟(Springett) 등의 미국 특허 제5,617,849호를 참조한다.

도 3은 폐쇄 위치에서 밀봉 표면(29)상에 놓이고 개방 위치에서 점선(22a)으로 나타낸 바와 같이 표면(29)으로부터 멀리 들어올려진 가요성 플랩(22)을 도시한다. 유체는 호기 유동 스트림을 나타내는 화살표(28)로 표시된 대체적인 방향으로 밸브(14)를 통과한다. 밸브 오리피스를 통과하는 유체는 가요성 플랩(22)에 힘을 가하여(또는 그의 운동량을 가요성 플랩에 전달하여), 플랩(22)의 자유 부분(25)이 밀봉 표면(29)으로부터 들어올려지게 하여 밸브(14)를 개방시킨다. 밸브(14)는 바람직하게는 안면 마스크(10) 상에 지향되어서, 마스크(10)가 도 1에 도시된 바와 같이 수직으로 위치되는 경우 가요성 플랩(22)의 자유 부분(25)이 고정 부분(24) 아래에 위치되게 한다. 이는 호기된 공기가 하향으로 편향되게 하여 착용자의 안경(eyewear)에 수분이 응축되는 것을 방지할 수 있다. 밸브의 운동은 밸브가 밸브를 보는 사람에게 플래싱되게 한다. 가요성 플랩(22)은 적어도, 뷰어(viewer)에게 플래싱 이미지를 생성하는 재료를 포함하는 외부 표면을 갖는다. 플랩이 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동하는 경우, 플랩은 뷰어에 대해 상이한 배향을 취한다. 상이한 배향은 주위 광에 대해 상이한 반사각을 생성한다. 신속하게 변화되는 반사각이 뷰어에게 플래시 및/또는 색상 변화를 생성한다. 플래싱을 야기하기 위해, 플랩은 예를 들어 플랩의 외부 표면 상에 광학 필름 또는 반사 재료를 포함할 수 있다. 반사 재료의 예들에는 금속화 표면, 예컨대 듀폰(DuPont)으로부터 입수가능한 MYLAR™ 필름과 같은 금속화 중합체 필름이 포함된다. 광학 필름 층은 또한 상이한 굴절률을 갖는 많은 층들을 포함하는 경면 반사성 필름 층 세트를 포함할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 광학 필름 층이 본 명세서에 더 상세히 기술되어 있다.

도 4는 플랩이 부착되어 있지 않은 상태의 밸브 시트(20)를 정면도로 도시한다. 밸브 오리피스(30)는 밀봉 표면(29)으로부터 반경방향 내향으로 배치되고, 밀봉 표면(29) 및 궁극적으로는 밸브(14)를 안정화시키는 크로스 부재(32)를 가질 수 있다. 크로스 부재(32)는 또한 가요성 플랩(22)(도 2)이 강한 흡기 동안 오리피스(30) 내로 뒤집히는 것을 방지할 수 있다. 크로스 부재(32) 상의 수분 축적은 플랩(22)의 개방을 방해할 수 있다. 그러므로, 플랩과 대면하는 크로스 부재(32)의 표면은 밀봉 표면(29) 아래에서 약간 오목하게 될 수 있다. 밀봉 표면(29)은 오리피스(30)를 에워싸거나 둘러싸서 밸브가 폐쇄될 때 오리피스를 통한 오염물의 통행을 저지한다. 밀봉 표면(29)과 밸브 오리피스(30)는 정면으로부터 볼 때 본질적으로 임의의 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 밀봉 표면(29)과 오리피스(30)는 정사각형, 직사각형, 원형, 타원형 등일 수 있다. 밀봉 표면(29)의 형상은 오리피스(30)의 형상에 대응할 필요는 없으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 예를 들어, 오리피스(30)는 원형일 수 있고, 밀봉 표면(29)은 직사각형일 수 있다. 그러나, 밀봉 표면(29) 및 오리피스(30)는 유체 유동의 방향에 대해 보았을 때 원형의 단면을 가질 수 있다. 밸브 시트(20)는 또한, 플랩이 사용 중에 밸브 시트 상에 적절히 정렬되는 것을 보장하도록 제공되는 정렬 핀(36)을 가질 수 있다. 부분적으로 광 투과성인 경우의, 가요성 플랩의 광학 필름 부분은 크로스 부재와 밸브 시트(예를 들어, 백색, 검정색, 또는 금속화된 크로스 부재/밸브 시트)에 대한 근접도 및 색상 또는 하부의 비투과성 재료에 기초하여 상이한 색상을 반사할 수 있다. 마스크 본체에 대한 밸브의 장착을 위해 밸브 베이스에 장착 플랜지(38)가 배치될 수 있다. 플랩의 고정 부분이 밸브 시트(20)에 장착되는 곳에 플랩 유지 표면(39)이 위치된다.

밸브 시트(20)의 대부분은 전형적으로, 예를 들어 사출 성형 기술을 사용하여 일체형 단일편 몸체로 성형되는 비교적 경량의 플라스틱으로부터 제조되고, 탄성 밀봉 표면(29)이 그에 결합될 수 있다. 가요성 플랩(22)과 접촉하는 밀봉 표면(29)은 양호한 밀봉이 형성되는 것을 보장하도록 실질적으로 균일하게 매끄럽게 만들어질 수 있다. 밀봉 표면(29)은 밀봉 리지(ridge)(34)(도 3)의 상측에 있을 수 있거나 또는 밸브 시트 자체와 평면 정렬 상태로 될 수 있다. 밀봉 표면(29)의 접촉 영역은 가요성 플랩(22)과의 밀봉을 형성하기에 충분히 큰 폭을 가질 수 있지만, 응축된 수분 또는 방출된 타액에 의해 야기된 접착력이 가요성 플랩(22)을 개방하기가 상당히 더 어렵게 만드는 것을 허용할 만큼 넓지는 않다. 밀봉 표면(29)의 접촉 영역은 플랩(22)이 밀봉 표면과 접촉하는 곳에서 오목한 방식으로 만곡되어, 전체 밀봉 표면 주변부 둘레에서의 플랩과 밀봉 표면의 접촉을 가능하게 할 수 있다. 밸브(14) 및 그의 밸브 시트(20)는 자펀티치 등의 미국 특허 제5,509,436호 및 제5,325,892호에 더 충분히 기재되어 있다. 탄성중합체 밀봉 표면을 갖는 호기 밸브가 마틴 등의 미국 특허 제7,188,622호에 기재되어 있다. 그러한 밀봉 표면은 본 명세서에 기술된 광학 필름과 같은 비교적 강성인 플랩 재료를 사용할 경우 특히 유용할 수 있다.

도 5는 호기 밸브(14')의 다른 실시 형태를 도시한다. 도 2에 도시된 실시 형태와 달리, 이러한 호기 밸브(14')는, 측면도로부터 보았을 때, 플랩 유지 표면(39')과 정렬되는 평면의 밀봉 표면(29')을 갖는다. 따라서, 도 5에 도시된 플랩은 가요성 플랩(22) 상에 부여되는 임의의 기계적 힘 또는 내부 응력에 의해 밀봉 표면(29')을 향해 또는 밀봉 표면에 대해 가압되지 않는다. 플랩(22)이 "중립 상태" 하에서 - 즉, 어떤 유체도 밸브를 통과하지 않고 플랩이 달리 중력 이외의 외부 힘들을 받지 않는 경우 - 밀봉 표면(29')을 향해 사전 로딩되거나 편의되지 않기 때문에, 플랩(22)은 호기 중에 더 용이하게 개방될 수 있다. 본 발명에 따른 광학 필름을 사용할 경우, 플랩이 밀봉 표면(29')과 접촉 상태로 편의되거나 가압되는 것이 필요하지 않을 수 있지만, 그러한 구성이 일부 경우에는 바람직할 수도 있다. 광학 필름은 공지의 상업적 제품 상의 플랩보다 더 강성인 가요성 플랩의 사용을 허용할 수 있다. 플랩은, 중력의 힘이 본질적으로 플랩 상에 가해지고 플랩을 밀봉 표면 아래에 배치하도록 밸브가 배향될 때 편의되지 않은 조건에서 밀봉 표면(29')으로부터 상당히 처져있지 않을 만큼 강성일 수 있다. 그러므로, 도 5에 도시된 호기 밸브(14')는, 플랩이 밀봉 표면을 향해 편의(또는 실질적으로 편의)되지 않고서, 착용자가 바닥을 향해 그의 머리를 하향으로 구부릴 때를 포함하여, 임의의 배향 하에서 플랩(22)이 밀봉 표면과 양호한 접촉을 이루도록 구성될 수 있다. 그러므로, 강성인 플랩은 밸브 시트의 밀봉 표면을 향해 사전-응력 또는 편의력이 거의 없거나 전혀 없는 밸브의 임의의 배향 하에서 밀봉 표면(29')과 기밀형 접촉을 이룰 수 있다. 중립 상태 하에서 밸브 폐쇄 중에 플랩이 밀봉 표면에 대해 가압되는 것을 보장하기 위한, 플랩 상의 상당한 사전정의된 응력 또는 힘의 부족은 호기 중에 플랩이 더 쉽게 개방되는 것을 가능하게 할 수 있고, 그에 따라서 호흡 중에 밸브를 작동시키기 위해 필요한 힘을 감소시킬 수 있다. 밀봉 표면에 대한 밀봉은 탄성 밀봉 표면의 사용을 통해 추가로 개선될 수 있다. 예를 들어, 마틴 등의 미국 특허 제7,188,622호를 참조한다.

도 6은 본 발명의 버튼 밸브와 관련하여 사용하기에 적합한 밸브 시트(20b)를 도시한다. 외팔보형 밸브 플랩과 관련하여 사용하도록 구성된 밸브 시트(20)(도 4)와 달리, 밸브 시트(20b)는 가요성 플랩이 위치(32')에서 중심에 장착되어 있다. 이는 본질적으로 플랩의 주변부의 임의의 부분이 호기 중에 밀봉 표면으로부터 들어 올려질 수 있게 한다. 외팔보형 플랩에서, 고정 부분에 반대편인 플랩의 단부는 호기 중에 밀봉 표면으로부터 들어 올려지는 플랩의 부분이다. 반대로, 버튼형 밸브에서, 그 둘레의 임의의 부분은 호기 중에 밀봉 표면으로부터 들어 올려질 수 있다. 본 발명은 또한 나비형 밸브와 협력하여 마찬가지로 사용될 수 있다. 예를 들어, 브라운의 미국 특허 제4,934,362호를 참조한다.

도 7은 본 명세서에 기술된 호기 밸브와 관련하여 사용하기에 적합할 수 있는 밸브 커버(40)를 도시한다. 밸브 커버(40)는 가요성 플랩이 그의 폐쇄 위치로부터 그의 개방 위치로 이동될 수 있게 되는 내부 챔버를 한정한다. 밸브 커버(40)는 가요성 플랩이 손상되는 것을 보호할 수 있고, 호기된 공기가 착용자의 안경으로부터 하향으로 멀리 지향되는 것을 도울 수 있다. 도시된 바와 같이, 밸브 커버(40)는 호기된 공기가 밸브 커버(40)에 의해 한정된 내부 챔버로부터 벗어나게 할 수 있도록 복수의 개구(27)를 가질 수 있다. 개구(27)를 통해 내부 챔버를 빠져나가는 공기는 예를 들어 착용자의 안경으로부터 멀리 하향으로 외부 기체 공간으로 유입된다. 밸브 커버(40)는 마찰, 클램핑, 접착, 접착식 접합, 용접 등을 비롯한 다양한 기술을 사용하여 밸브 시트에 고정될 수 있다. 하나 이상의 실시 형태에서, 밸브 커버는 적어도 그의 상측 표면(42) 상에서 투명하여, 내부 플래싱 플랩이 더 쉽게 보일 수 있게 한다.

본 발명과 관련하여 사용되는 가요성 플랩은 상이한 각도로부터 보았을 때 상이한 색상 또는 세기의 광을 반사할 수 있다. 플랩이 개폐되는 경우, 고정 물체 또는 사람이 플랩을 보게 되는 각도는 상이하다. 플랩의 외부 표면의 각도 인지에서의 이러한 차이는 상이한 색상 또는 세기의 광이 플랩 개폐를 주시하는 사람에게 보일 수 있게 한다. 플랩이 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 또는 그 역으로 이동할 때 플래싱되게 하는 하나 이상의 재료들은 플랩의 외부 표면 상에 필름으로서 배치될 수 있다. 대안적으로, 전체 플랩은 플랩이 플래싱되게 하는 재료(들)로 제조되거나 또는 이를 포함할 수 있다. 플랩이 플래싱되게 하는 재료가 비교적 강성인 재료이면, 하부의 플랩 재료는 플랩이 플래싱되게 하는 데 원인이 있는 재료보다 더 낮은 탄성계수를 갖는 재료로부터 제조될 수 있다. 하부 층은 플랩이 폐쇄될 때 밸브 시트의 밀봉 표면과 접촉할 것이다. 더 낮은 탄성계수는 밸브가 그의 폐쇄 위치에 있을 때 누설없는 접촉을 제공하는 것을 도울 수 있다. 밀봉 표면과 접촉하는 층의 탄성계수는 단단한 플라스틱과 같은 종래의 경질의 밸브 시트 재료를 사용할 경우, 약 0.15 내지 10 메가 파스칼(MPa), 또는 더 전형적으로는 1 내지 7 MPa일 수 있다. 마틴 등의 미국 특허 제7,028,689호는 밀봉 표면과 접촉하는 층이 그 위에 위치된 층보다 더 낮은 탄성계수를 갖는 다층 플랩의 사용을 기재하고 있다. 전체 플랩이 비교적 강성인 재료로부터 제조되는 경우, 탄성 밀봉 표면 재료가 밸브 시트 상에 사용되어 플랩 밀봉을 개선할 수 있다. 마틴 등의 미국 특허 제7,188,622호를 참조한다. 탄성 밀봉 표면은 0.015 기가 파스칼(GPa) 미만, 또는 더 전형적으로는 0.013 GPa 미만의 경도를 가질 수 있다. 하나 이상의 실시 형태에서, 플랩은 대역 이동 필름의 사용을 통해 개폐 동안에 플래싱될 수 있다.

대역 이동 필름은 착색 미러(colored mirror) 또는 편광기로서 작용하는 다층 중합체 필름을 포함할 수 있다. 필름의 층들은 다층 복굴절성 대역 이동 필름을 제공하는 제1 및 제2 중합체의 교호하는(alternating) 층들을 포함할 수 있다. 상호 직교하는 평면내 축들(x-축 및 y-축)을 따라 그리고 평면내 축들에 수직한 축(z-축)을 따라 편광된 광에 대한 연속 층들의 굴절률들 사이에 특별한 관계를 갖는 다층 복굴절성 대역 이동 필름이 사용될 수 있다. 하나 이상의 실시 형태에서, x-축, y-축, 및 z-축을 따른 굴절률들에서의 차이들(각각, Δx, Δy, 및 Δz)은 Δz의 절대값이 Δx 또는 Δy 중 적어도 하나의 절대값의 약 십분의 일 미만이 되도록 한다(예컨대, (｜Δz｜ < 0.1k, k = max{｜Δx｜, ｜Δy｜}). 이러한 특성을 갖는 필름들은 p-편광된 광에 대한 (주파수 또는 1/λ의 함수로서 묘사했을 때의) 투과 또는 반사 피크의 폭 및 세기가 넓은 범위의 시야각에 걸쳐 본질적으로 일정하게 유지되는 투과 스펙트럼을 나타내도록 제조될 수 있다. 또한, p-편광된 광의 경우, 스펙트럼 특징부는 등방성 박막 스택의 스펙트럼 특징부보다 더 높은 각도 변화율로 스펙트럼의 청색 영역을 향해 이동한다.

본 발명에서 사용하기 적합한 대역 이동 필름은 시야각의 함수로서 색상을 변경하는 광학적-이방성 다층 중합체 필름일 수 있다. 적어도 하나의 대역폭에 걸쳐 광의 한쪽 편광 또는 양쪽 편광을 반사시키도록 설계될 수 있는 이들 필름은 적어도 하나의 반사 대역폭의 한쪽 또는 양쪽에서 예리한 대역 에지를 나타내도록 조정될 수 있으며, 그로써 예각에서 높은 정도의 색상 채도를 제공한다. 본 발명의 대역 이동 필름 내의 광학 스택의 층 두께 및 굴절률은 (특정의 입사각에서) 광의 특정 파장의 적어도 하나의 편광을 반사하면서 다른 파장에 걸쳐 투명하도록 제어될 수 있다. 다양한 필름 축을 따라 이들 층 두께 및 굴절률을 주의깊게 조작함으로써, 필름이 스펙트럼의 하나 이상의 영역에 걸쳐 미러 또는 편광기로서 거동하도록 제조될 수 있다. 그에 따라, 예를 들어, 필름은 스펙트럼의 IR 영역 또는 가시적 부분에서의 광의 양쪽 편광을 반사하면서 스펙트럼의 다른 부분에 걸쳐 투명하도록 조정될 수 있다. 높은 반사율에 더하여, 필름은 또한, 넓은 범위의 입사각에 걸쳐 본질적으로 변화되지 않은 채 유지되는, p-편광된 광에 대한 다층 필름의 광 투과/반사 스펙트럼의 형상(예를 들어, 대역폭 및 반사율 값)을 가질 수 있다. 이러한 특징으로 인해, 예를 들어, 650 nm에서 좁은 투과 대역을 가지는 미러 필름은 직교 입사에서의 투과에서 진홍색으로 보일 수 있으며, 이어서 연속적으로 더 높은 입사각에서 적색, 황색, 녹색 및 청색으로 보일 수 있다. 이러한 거동은 분광 광도계에서 슬릿을 가로질러 색 분산된 광 빔을 이동시키는 것과 유사하다.

임의의 적합한 광학 필름이 본 발명의 값들과 함께 활용될 수 있다. 예를 들어, 도 8 및 도 9는 복굴절성 매트릭스 또는 연속상(continuous phase)(52) 및 불연속 또는 분산상(54)을 포함하는 확산 반사성 광학 필름(50) 또는 다른 광학체를 도시한다. 연속상의 복굴절률(birefringence)은 전형적으로는 적어도 약 0.05, 더 전형적으로는 적어도 약 0.1, 여전히 더 전형적으로는 적어도 약 0.15, 그리고 더욱 더 전형적으로는 적어도 약 0.2이다.

편광 광학 필름의 경우, 연속상 및 분산상의 굴절률은 세 개의 상호 직교하는 축들 중 제1 축을 따라 실질적으로 정합되고(즉, 약 0.05 미만만큼 상이하고), 그리고 세 개의 상호 직교하는 축들 중 제2 축을 따라 실질적으로 부정합된다(즉, 약 0.05 초과 만큼 상이하다). 전형적으로, 연속상 및 분산상의 굴절률은 정합 방향에서 약 0.03 미만만큼, 더 바람직하게는 약 0.02 미만만큼, 그리고 가장 바람직하게는 약 0.01 미만만큼 상이하다. 연속상 및 분산상의 굴절률은 전형적으로 부정합 방향에서 적어도 약 0.07 만큼, 더 전형적으로는 적어도 약 0.1 만큼, 그리고 가장 바람직하게는 적어도 약 0.2 만큼 상이하다.

특정 축을 따른 굴절률에서의 부정합은 그 축을 따라 편광된 입사광이 실질적으로 산란되어 상당한 반사량을 생성하는 효과를 갖는다. 대조적으로, 굴절률이 정합되는 축을 따라 편광된 입사광은 훨씬 더 적은 산란도로 스펙트럼적으로 투과 또는 반사될 것이다. 이러한 효과는 반사성 편광기 및 미러를 포함한 다양한 광학 디바이스를 제조하는 데 활용될 수 있다.

본 발명은 실용적이고 간단한 광학체 및 반사성 편광기의 제조 방법을 제공하며, 또한 본 명세서에 기술된 원리에 따라 연속적인 범위의 광학 특성을 획득하는 수단을 제공한다. 또한, 매우 효율적인 저손실 편광기들이 높은 소광비(extinction ratio)로 획득될 수 있다. 다른 이점은 분산상 및 연속상에 대한 넓은 범위의 실용적인 재료들, 및 일관되고 예측가능한 고품질 성능의 광학체들을 제공함에 있어서의 높은 제어도이다. 연속상 및 분산상 중 적어도 하나의 상의 재료는 배향 시에 굴절률에 변화를 겪는 유형의 것이다. 결과적으로, 필름이 하나 이상의 방향으로 배향됨에 따라, 굴절률 정합 또는 부정합이 하나 이상의 축들을 따라 생성된다. 배향 파라미터 및 다른 처리 조건의 신중한 조작에 의해, 매트릭스의 양 또는 음의 복굴절률은 주어진 축을 따른 광의 일 편광 또는 양 편광의 확산 반사 또는 투과를 유도하도록 사용될 수 있다. 투과와 확산 반사 사이의 상대적인 비는 분산상 함유물의 농도, 필름의 두께, 연속상과 분산상 사이에서의 굴절률 차이의 제곱, 분산상 함유물의 크기 및 기하학적 특성, 및 입사 방사선의 파장 또는 파장 대역에 좌우된다. 특정 축을 따른 굴절률 정합 또는 부정합의 크기는 그 축을 따라 편광되는 광의 산란도에 직접적으로 영향을 준다. 일반적으로, 산란능(scattering power)은 굴절률 부정합의 제곱에 따라 변한다. 따라서, 특정 축을 따른 굴절률 부정합이 클수록, 그 축을 따라 편광되는 광의 산란은 더 강하게 된다. 역으로, 특정 축을 따른 부정합이 작을 때, 그 축을 따라 편광되는 광은 덜 산란되고, 이로써 본체의 체적부을 통해 경면적으로 투과된다.

도 10은 내부 층들을 포함하는 필름의 구조를 밝히기 위해 개략 측면도에서 다층 광학 필름(60)의 일 실시 형태의 일부분을 도시한다. 이 필름은 국소 x-y-z 직교 좌표계로 나타나 있는데, 이 좌표계에서 필름은 x-축 및 y-축에 평행하게 연장하고, z-축은 필름과 그 구성층에 수직하고 필름의 두께 축과 평행하다. 필름(60)은 완전히 평평할 필요는 없지만, 구부러지거나 다르게는 평면으로부터 벗어나게 형성될 수 있으며, 심지어 그러한 경우에서도 필름의 임의적으로 작은 부분 또는 영역은 도시된 국소 직교 좌표계와 연관될 수 있다.

다층 광학 필름은 일부 광이 인접층들 간 계면에서 반사되도록 서로 다른 굴절률을 가진 개별 층들을 포함할 수 있다. 때로는 "미세층"으로 불리는 이들 층들은 충분하게 얇아서, 복수의 계면에서 반사된 광이 다층 광학 필름에 원하는 반사 또는 투과 특성을 제공하기 위해 보강 또는 상쇄 간섭을 겪는다. 자외선, 가시광선, 또는 근적외선 파장에서 광을 반사하도록 설계된 다층 광학 필름들에 대해, 각각의 미세층은 일반적으로 약 1 μm 미만의 광학 두께(물리적 두께에 굴절률을 곱한 것)를 가진다. 그러나, 다층 광학 필름의 외부 표면에 있는 스킨 층들, 또는 미세층들의 일관된 그룹(coherent grouping)('스택" 또는 "패킷"으로 알려짐)들을 분리하도록 다층 광학 필름 내에 배치된 보호 경계 층(protective boundary layer; PBL)들과 같은 더 두꺼운 층들이 또한 포함될 수 있다. 도 10에서, 미세층들에는 도면부호 "A" 또는 "B"가 병기되며, "A" 층은 한 가지 재료로 구성되고, "B" 층은 상이한 재료로 구성되며, 이들 층들은 교호하는 배열로 적층되어 도시된 바와 같이 광학 반복 단위(ORU) 또는 단위 셀 ORU 1, ORU 2, ...ORU 6을 형성한다. 전형적으로, 전적으로 중합체 재료로 구성된 다층 광학 필름은, 높은 반사율이 요망되는 경우, 6개 초과의 많은 광학 반복 단위를 포함할 것이다. "A" 및 "B" 미세층들 모두는, 이러한 예시적인 예에서 상부 표면을 갖는 최상부 "A" 층이 필름(60)의 외부 표면(62)과 일치한다는 점을 제외하고는, 필름(60)의 내부 층들임에 주목한다. 도면의 아래쪽의 실질적으로 더 두꺼운 층(64)은 외측 스킨층, 또는 도면에 도시된 미세층들의 스택을 미세층들의 다른 스택 또는 패킷(도시하지 않음)과 분리하는 PBL을 나타낼 수 있다. 원한다면, 2개 이상의 개별 다층 광학 필름들이 예컨대 하나 이상의 두꺼운 접착제 층들을 이용하거나 압력, 열 또는 다른 기술을 이용하여 함께 라미네이팅되어 라미네이트 또는 복합 필름을 형성할 수 있다.

일부 경우에는, 미세층들은 ¼-파 스택(¼-wave stack)에 대응하는 두께 및 굴절률 값을 가질 수 있는데, 즉 동일한 광학 두께(f-비(f-ratio) = 50%, f-비는 구성층 "A"의 광학 두께 대 완전한 광학 반복 단위의 광학 두께의 비임)의 2개의 인접한 미세층을 각각 갖는 광학 반복 단위로 배열될 수 있으며, 그러한 광학 반복 단위는 그것의 파장 λ가 광학 반복 단위의 전체 광학 두께의 2배인 보강 간섭 광에 의해 반사하는 데 효과적이고, 여기서 물체의 "광학 두께"는 그의 물리적 두께에 그의 굴절률을 곱한 것을 말한다. 다른 경우에는, 광학 반복 단위에서 미세층의 광학 두께가 서로 다를 수 있으며, 그로써 f-비는 50%보다 크거나 작다. 도 10의 실시 형태에서, "A" 층은 일반화를 위해 "B" 층보다 더 얇은 것으로 도시된다. 각 도시된 광학 반복 단위(ORU 1, ORU 2 등)는 그 구성 "A" 및 "B" 층의 광학 두께의 합과 같은 광학 두께(OT₁, OT₂ 등)를 가지며, 각 광학 반복 단위는 파장 λ가 그 총 광학 두께의 2배인 광을 반사한다. 일반적으로 다층 광학 필름에서 그리고 특히 본 명세서에서 논의된 내부적으로 패턴화된 다층 필름에서 사용되는 미세층 스택이나 패킷이 제공하는 반사율은 전형적으로, 미세층들 간의 대체로 매끄러우면서 뚜렷한 계면 및 전형적인 구성에서 이용되는 낮은 탁도의 재료의 결과로서, 성질상 실질적으로 확산성이 아니라 정반사성이다. 그러나, 어떤 경우에는, 최종 물품은, 예컨대, 스킨층(들) 및/또는 PBL 층(들)에 확산 재료를 이용하고/하거나, 예를 들어 하나 이상의 표면 확산 구조물 또는 텍스쳐된(textured) 표면을 이용하여 임의의 원하는 산란도를 포함하도록 조정될 수 있다.

일부 실시 형태에서는, 층 스택에서 광학 반복 단위의 광학 두께는 서로 완전히 같아, 각 광학 반복 단위의 광학 두께의 2배인 파장에 중심을 둔 고반사율의 좁은 반사 대역을 제공할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 광학 반복 단위의 광학 두께는 필름의 z-축 또는 두께 방향에 따른 두께 구배에 따라서 다를 수 있으며, 그에 의해서, 광학 반복 단위의 광학 두께는 증감하거나, 스택의 일면(예컨대, 상면)으로부터 스택의 타면(예컨대, 하면)으로 진행함에 따라 어떤 다른 기능적 관계에 따른다. 그와 같은 두께 구배는 관심 대상의 연장된 파장 대역에 걸쳐 그리고 또한 관심 대상의 모든 각도에 걸쳐 실질적으로 스펙트럼적으로 평평한 광의 투과 및 반사를 제공하는 넓은 반사 대역을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 발명의 명칭이 "예리해진 대역에지를 갖는 광학 필름(Optical Film With Sharpened Bandedge)"인 미국 특허 제6,157,490호(휘틀리(Wheatley) 등)에 논의된 바와 같이, 고 반사와 고 투과 사이의 파장 전이에서의 밴드 에지를 예리하게 하도록 조정된 두께 구배가 또한 사용될 수 있다. 중합체 다층 광학 필름의 경우, 반사 대역은 예리해진 대역 에지는 물론, 반사 특성이 응용의 파장 범위를 가로질러 본질적으로 일정한 "평평한 상부" 반사 대역을 갖도록 설계될 수 있다. 그것의 f-비가 50% 상이한 2-미세층 광학 반복 단위를 갖는 다층 광학 필름 또는 그것의 광학 반복 단위가 2개 초과의 미세층을 포함하는 필름과 같은 다른 층 배열이 또한 고려된다. 이 대안적인 광학 반복 단위 설계들은 원하는 반사 대역이 근적외선 파장에 있거나 거기까지 연장한다면 유용할 수 있는, 특정의 고차(higher-order) 반사를 감소 또는 여기시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 발명의 명칭이 "적외선 반사 광 간섭 필름(Infrared Reflective Optical Interference Film)"인 미국 특허 제5,103,337호(슈렌크(Schrenk) 등), 발명의 명칭이 "2개 성분의 적외선 반사 필름(Two Component Infrared Reflecting Film)인 미국 특허 제5,360,659호(아렌드(Arends) 등), 발명의 명칭이 " 다성분 광학체(Multicomponent Optical Body)"인 미국 특허 제6,207,260호(휘틀리 등), 및 발명의 명칭이 "고차 반사의 억제에 의한 다층 반사기(Multi-layer Reflector With Suppression of High Order Reflections)"인 미국 특허 제7,019,905호(웨버(Weber))를 참조한다.

본 명세서에 언급한 바와 같이, 다층 광학 필름의 인접 미세층들은 굴절률이 상이하여, 인접층들 간의 계면에서 일부 광이 반사된다. 주 x-축, y-축 및 z-축을 따라 편광된 광에 대한 미세층들(예컨대, 도 10에서 "A" 층) 중 하나의 굴절률을 각각 n1x, n1y, 및 n1z라고 한다. x-축, y-축, 및 z-축은 예컨대 재료의 유전체 텐서(dielectric tensor)의 주방향에 대응할 수 있다. 통상적으로, 그리고 논의 목적상, 상이한 재료의 주방향은 일치하나 일반적으로는 그럴 필요는 없다. 동일한 축에 따른 인접 미세층(예컨대, 도 10에서 "B" 층)의 굴절률을 각각 n2x, n2y, 및 n2z라 지칭한다. 이들 층들간의 굴절률 차이를 x-방향을 따라 Δnx (= n1x ― n2x), y-방향을 따라 Δny (= n1y ― n2y), 그리고 z-방향을 따라 Δnz (= n1z ― n2z)라 지칭한다. 이들 굴절률 차이의 특성은, 필름 내의(또는 필름의 주어진 스택 내의) 미세층 개수 및 그들의 두께 분포와 조합하여, 주어진 구역 내의 필름의(또는 필름의 주어진 스택의) 반사 특성과 투과 특성을 제어한다. 예컨대, 인접 미세층들이 일 평면내 방향을 따라 큰 굴절률 부정합(큰 Δnx) 을, 그리고 직교하는 평면내 방향을 따라 작은 굴절률 부정합(Δny

0)을 가진다면, 이 필름 또는 패킷은 수직으로 입사된 광에 대해 반사 편광기로서 거동할 수 있다. 이와 관련하여, 반사 편광기는, 이 개시의 목적 상으로는, 파장이 패킷의 반사 대역 내에 있다면 일 평면내 축("차단축"이라 함)을 따라 편광된 수직 입사광을 강하게 반사시키고, 직교하는 평면내 축("통과축"이라 함)을 따라 편광된 광을 강하게 투과시키는 광학체로서 여겨질 수 있다. "강하게 반사한다" 및 "강하게 투과시킨다"는 의도된 응용 또는 사용 분야에 따라 상이한 의미를 가질 수 있지만, 많은 경우에 반사 편광기는 차단축에 대해 적어도 70, 80, 또는 90% 반사율을, 그리고 통과축에 대해 적어도 70, 80, 또는 90% 투과율을 가질 것이다. 재료가 관심 있는 파장 범위, 예컨대 스펙트럼의 UV, 가시광선, 및/또는 적외선 부분의 선택된 파장 또는 대역에 걸쳐 이방성 유전체 텐서를 갖는 경우, 이 재료는 "복굴절성"인 것으로 간주될 수 있다. 달리 말하자면, 재료의 주 굴절률(예컨대, n1x, n1y, n1z)이 모두 동일하지 않다면 그 재료는 "복굴절성"인 것으로 간주된다. 인접한 미세층들은 평면내 축들 둘 모두를 따른 큰 굴절률 부정합(큰 Δnx 및 큰 Δny)을 가질 수 있으며, 그 경우에 필름 또는 패킷은 축상(on-axis) 미러로서 거동할 수 있다. 이와 관련하여, 미러 또는 미러형 필름은 본 응용의 목적상 파장이 패킷의 반사 대역 내에 있는 경우 임의의 편광의 수직 입사 광을 강하게 반사시키는 광학체로 간주될 수 있다. "강하게 반사시킨다"라는 것은 의도된 응용 또는 이용 분야에 따라서 여러 가지 의미를 가질 수 있지만, 많은 경우에, 미러는 관심 대상의 파장에서 임의의 편광의 수직 입사 광에 대해 적어도 70, 80, 또는 90% 반사율을 가질 것이다. 전술한 실시 형태의 변형으로서, 인접 미세층들은 z-축을 따른 굴절률 정합 또는 부정합(Δnz

0 또는 큰 Δnz)을 보여줄 수 있으며, 이 부정합은 평면내 굴절률 부정합(들)과 동일한 또는 반대의 극성 또는 부호의 것일 수 있다. 그와 같은 Δnz 조정은 경사 입사광의 p-편광 성분의 반사율이 입사각 증가에 따라 증가되거나, 감소되거나, 또는 그대로 유지되는지에 있어서 주요한 역할을 한다. 또 다른 예로서, 인접 미세층들은 양 평면내 축들을 따라서는 실질적인 굴절률 정합(Δnx

Δny

0)을 가질 것이나 z-축을 따라서는 굴절률 부정합(큰 Δnz)을 가질 수 있으며, 그 경우에 필름 또는 패킷은 파장이 패킷의 반사 대역에 있다면 임의의 편광의 수직 입사광은 강하게 투과시키나 증가하는 입사각의 p-편광 광은 점점 더 반사시키는 소위 "p-편광기"로서 행동할 수 있다.

서로 다른 축들을 따른 가능한 굴절률 차이들의 많은 순열 수, 총 층수 및 그 두께 분포(들), 및 다층 광학 필름에 포함된 미세층 패킷들의 수와 형태를 고려하면, 가능한 다층 광학 필름(60)과 그 패킷의 다양성이 매우 크다. 다층 광학 필름의 적어도 하나의 패킷 내의 미세층들 중 일부는 필름의 적어도 하나의 구역에서 복굴절성이다. 따라서, 광학 반복 단위에서 제1 층은 복굴절성(즉, n1x ≠ n1y, 또는 n1x ≠ n1z, 또는 n1y ≠ n1z)일 수 있거나, 또는 광학 반복 단위에서 제2 층은 복굴절성(즉, n2x ≠ n2y, 또는 n2x ≠ n2z, 또는 n2y ≠ n2z)일 수 있거나, 또는 제1 층과 제2 층 둘 다 복굴절성일 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 그와 같은 층의 복굴절률은 적어도 하나의 구역에서 인접 구역에 비해 감소될 수 있다. 어떤 경우에는, 이들 층의 복굴절률은, 이들 층이 구역들 중 하나에서는 광학적으로 등방성(즉, n1x = n1y = n1z, 또는 n2x = n2y = n2z)이지만 인접 구역에서는 복굴절성이도록 0으로 감소될 수 있다. 양 층이 초기에 복굴절성인 경우에는, 재료 선택과 처리 조건에 따라서, 이들 층은 이들 층 중 오직 하나만의 복굴절률이 실질적으로 감소되거나 이들 양 층의 복굴절률이 감소될 수 있도록 하는 방식으로 처리될 수 있다.

본 발명에 사용하기에 적합할 수 있는 다층 광학 필름의 예들이 슈렌크 등의 미국 특허 제5,217,794호 및 제5,486,949호; 오더커크(Ouderkirk) 등의 미국 특허 제5,825,543호; 존자(Jonza) 등의 미국 특허 제5,882,774호, 제6,045,894호, 및 제6,737,154호; 메릴(Merrill) 등의 미국 특허 제6,179,948호, 제6,939,499호, 및 제7,316,558호; 웨버 등의 미국 특허 제6,531,230호; 헤브링크(Hebrink) 등의 미국 특허 제7,256,936호; 및 리우(Liu) 등의 미국 특허 제6,506,480 호에 개시되어 있다. 또한, 메릴 등의 미국 특허 공개 제2011/0255163호; 및 던(Dunn) 등의 미국 특허 공게 제2013/0095435호를 참조한다. 하나 이상의 실시 형태에서, 본 발명의 광학 필름은 지지체 상에 배치된 반사 스택을 포함하는 색상 이동 필름을 포함할 수 있으며, 여기서 스택은, 예를 들어 발명의 명칭이 "아크릴아미드 층을 갖는 간섭 필름 및 그 제조 방법(INTERFERENCE FILMS HAVING ACRYLAMIDE LAYER AND METHOD OF MAKING SAME)"인 엔들(Endle) 등의 미국 특허 제8,120,854호에 기재된 바와 같은, 부분 반사성 제1 층과 반사성 제2 층 사이에 배치된 적어도 부분적으로 투명한 스페이서 층을 포함한다.

본 발명에서 사용하기에 적합한 다층 광학 필름은 본 명세서에 인용된 특허들에서 논의된 기술들에 따라 제조될 수 있다. 광학 필름은 또한 공압출(coextruding), 캐스팅(casting), 및 배향 공정들을 사용하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 발명의 명칭이 "광학 필름(Optical Film)"인 존자 등의 미국 특허 제5,882,774호; 발명의 명칭이 "광학 필름 및 그 제조 방법(Optical Film and Process for Manufacture Thereof)"인 메릴 등의 미국 특허 제6,179,949호; 및 발명의 명칭이 "다층 광학 필름을 제조하기 위한 장치(Apparatus for Making Multilayer Optical Films)"인 니아빈(Neavin) 등의 미국 특허 제6,783,349호를 참조한다. 다층 광학 필름은 전술한 참고 문헌 중 임의의 것에 기재된 바와 같이 중합체들의 공압출로 형성시킬 수 있다. 다양한 층들의 중합체가 유사한 유동학 특성, 예를 들어, 용융 점도를 가져서 상당한 유동 방해 없이 공압출될 수 있도록 선택될 수 있다. 압출 조건은 연속적이고 안정된 방식으로 공급 스트림 또는 용융 스트림으로서 각각의 중합체를 적절히 공급, 용융, 혼합 및 펌핑하도록 선택된다. 용융 스트림 각각을 형성하고 유지하는데 이용되는 온도는 온도 범위의 하한에서 동결, 결정화 또는 과도하게 큰 압력 강하를 피하고, 온도 범위의 상한에서 재료 열화를 피하는 범위 내에 있도록 선택될 수 있다.

도 11은 본 명세서에 기술된 것들과 같은 플래싱 광학 필름으로부터 제조될 수 있는 가요성 플랩(22)을 도시한다. 이 경우에, 광학 필름은 플랩(22)의 자유 부분(25)의 외부 표면(72) 상에 가시적 표식(70)을 제공하도록 조정된다. 표식(70)은 플랩 제조업자의 상표 또는 브랜드나 밸브 자체의 상표 또는 브랜드를 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 표식(70)은 물체 또는 동물, 예를 들어 비행기 또는 독수리의 이미지일 수 있다. 표식(70)은 제품 위조를 용이하게 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. 광학 필름은 교호하는 굴절률 층들의 수백 또는 수천 개의 층들로부터 제조될 수 있다. 외부 표면(72)의 색상과 상이한 색상을 디스플레이하기 위해 표식(70)에서 이들 층들의 변화를 조정할 때, 사전에 특정 변화를 알고 있는 것들만이 최종 제품에서 이를 식별할 수 있도록 조정이 맞춰질 수 있다. 그러므로, 표식(70)의 조정은 위조에 대한 식별자로서 기능할 수 있다. 표식 영역 또는 구역의 고유한 구조에 대한 변경이 제공될 수 있는데, 이는 표식 영역이 표식(70) 및 외부 표면(72) 상의 주위 영역(73) 둘 모두를 보고 있는 사람에게 현저하게 상이한 색상의 광을 반사하게 하거나 디스플레이하게 한다. 가요성 플랩은 상이한 굴절률의 교호하는 층들로부터 제조될 수 있다. 이들 교호하는 층들은 필름의 내부 표면들 사이에 보강 간섭을 생성할 수 있다. 필름은 더 큰 굴절률 재료의 굴절률을 상승시키는 분자 배향을 생성하도록 연신될 수 있으며, 이는 복굴절률의 성장으로 지칭된다. 배향된 재료는 더 큰 굴절률을 가지며, 이는 더 높은 반사율을 야기할 수 있다. 더 높은 굴절률 층이 용융 공정에 의해 더 낮은 굴절률로 복귀될 수 있다. 용융은 레이저의 사용을 통해 달성될 수 있다. 그에 따라, 필름의 고유한 구조에 대한 정밀한 변화가 수행될 수 있는데, 이는 처리되지 않은 층들에 대해 필름의 외부 표면(72)의 색상을 변화시킬 수 있다.

표식(70)을 생성하기 위해 확산 반사성 광학 필름을 내부적으로 패턴화하는 방법이 선택적 압력 인가의 이용없이 그리고 필름의 선택적 박육화(thinning)의 이용없이 수행될 수 있다. 오히려, 패턴화는, 이웃하는 제1 구역 또는 영역(73)에서가 아니라 제2 구역(표식 영역(70))에서, 광학 필름의 블렌딩된 층 내에서 별개의 제1 및 제2 상들로 분리되는 중합체 재료들 중 적어도 하나의 재료의 복굴절률을 선택적으로 감소시킴으로써 수행될 수 있다. 다른 경우에, 내부 패턴화는 처리 조건에 따라서 더 두꺼워지거나 더 얇아지는 실질적인 두께 변화에 의해 달성될 수 있다.

확산 반사성 광학 필름은, 제1 및 제2 상들 중 적어도 하나가 연속상이고 이 연속상과 연관된 제1 및/또는 제2 중합체 재료가 제1 구역에서 복굴절성인 블렌딩된 층을 활용할 수 있다. 내부의 블렌딩된 중합체 재료들 중 적어도 하나를 기존의 광학적 복굴절률을 감소 또는 제거하는 재료의 완화를 생성하기에 충분히 높은 온도로 선택적으로 가열하기 위해 제2 구역에 적당한 양의 에너지를 전달함으로써 선택적 복굴절률 감소가 수행될 수 있다. 일부 경우에, 가열 동안 상승된 온도는 충분히 낮을 수 있고/있거나 충분히 짧은 기간 동안 지속될 수 있어서, 필름 내의 형태학적 블렌드 구조의 물리적 무결성을 유지할 수 있다. 그러한 경우에, 제2 구역의 블렌드 형태는 복굴절률이 감소된다 하더라도 선택적 열 처리에 의해 실질적으로 변화되지 않는다. 복굴절률 감소는 부분적이거나 전체적일 수 있으며, 이 경우에 제1 구역에서 복굴절성인 하나 이상의 중합체 재료는 제2 구역에서 광학적으로 등방성이 된다. 선택적 가열은 적어도 부분적으로 제2 필름 구역으로의 광 또는 다른 방사 에너지의 선택적 전달에 의해 달성될 수 있다. 광은 자외선, 가시광선 또는 적외선 파장, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전달된 광의 적어도 일부는 필름에 의해 흡수되어 원하는 가열을 제공할 수 있는데, 이때 광흡수량은 전달된 광의 세기, 지속기간 및 파장 분포와 필름의 흡수성의 함수이다. 이와 같은 블렌딩된 필름 내부 패턴화 기법은 공지의 고강도 광원 및 전자적으로 처리가능한 빔 조정 시스템과 양립하며, 따라서 이미지 특정 엠보싱 플레이트나 포토마스크와 같은 전용의 하드웨어에 대한 필요 없이 간단히 광빔을 적절하게 조정함으로써 사실상 필름에 임의의 원하는 패턴 또는 이미지를 형성할 수 있다.

가요성 플랩(22)의 외부 표면(72) 상에 제공되는 표식(70)은 밸브 제조업자의 상표 또는 브랜드일 수 있다. 적합한 흡수 염료 또는 안료와 같은 흡수제들이 플랩 필름들 내에 포함되어서, 원하는 파장 또는 파장 대역에서 방사 에너지를 선택적으로 캡처할 수 있으며, 필름을 선택적으로 가열하기 위해 방사 에너지는 그렇게 전달된다. 다수의 층들의 공압출에 의해 필름들이 형성되는 경우, 이들 흡수제들은 특정 층들 내에 선택적으로 포함되어서 가열 공정을 제어할 수 있고, 그에 따라 복굴절률의 두께를 통한 감소를 제어할 수 있다. 다수의 블렌딩된 층들이 공압출되는 경우, 적어도 하나는 흡수제를 포함할 수 있는 한편 적어도 하나는 흡수제를 포함하지 않을 수 있거나, 또는 실질적으로 모든 공압출된 블렌딩된 층이 흡수제를 포함할 수 있다. 내부 촉진 층(internal facilitation layer) 및 스킨층과 같은 추가적인 층들이 또한 그 구성 내에 포함될 수 있다.

본 발명의 가요성 플랩에 사용되는 광학 필름은 주위 영역(73)으로부터 필름의 표식 영역(70)으로 연장되는 블렌딩된 층을 포함할 수 있다. 블렌딩된 층은 별개의 제1 및 제2 상들로 각각 분리되는 제1 및 제2 중합체 재료들을 포함할 수 있고, 블렌딩된 층은 표식 및 비표식 영역들에서 실질적으로 동일한 조성 및 두께를 가질 수 있다. 제1 및 제2 상들 중 적어도 하나는 연속상일 수 있고, 이 연속상과 연관된 제1 및/또는 제2 중합체 재료는 주위 영역 또는 구역에서 복굴절성일 수 있는데, 예컨대, 633 nm와 같은 관심 대상의 파장에서 또는 다른 관심 대상의 파장에서 적어도 0.03, 또는 0.05, 또는 0.10의 복굴절률을 가질 수 있다. 층은 주위 영역(73)에서 제1 확산 반사 특성을, 그리고 표식 영역(70)에서 상이한 제2 확산 반사 특성을 가질 수 있다. 제1 및 제2 확산 반사 특성들 사이의 차이는 제1 및 제2 구역들 사이의 층의 조성 또는 두께의 어떠한 차이에도 실질적으로 기인하지 않을 수 있다. 대신에, 제1 및 제2 확산 반사 특성들 사이의 차이는 제1 및 제2 구역들 사이의 제1 및 제2 중합체 재료들 중 적어도 하나의 재료의 복굴절률의 차이에 실질적으로 기인할 수 있다. 일부 경우에, 블렌딩된 층은 표식 및 비표식 영역들에서 실질적으로 동일한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 표식 및 비표식 영역들에서의 비혼화성 블렌드 형태(예컨대, 블렌딩된 층의 현미경 사진에서 볼 수 있는 바와 같음)는 제조 변경으로 인해 주위 영역 내의 상이한 위치들에서 비혼화성 블렌드 형태의 표준 가변성 이하만큼 상이할 수 있다. 제1 확산 반사 특성, 예컨대 R₁ 및 제2 확산 반사 특성, 예컨대 R₂는 동일한 조명 및 관찰 조건 하에서 비교된다. 예를 들어, 조명 조건은, 수직 입사 비편광 가시 광선 또는 특정 평면내 방향을 따라 편광된 수직 입사 가시 광선과 같이, 입사광을, 예컨대, 특정 방향, 편광, 및 파장을 특정할 수 있다. 관찰 조건은 예를 들어 반구형 반사율을 특정할 수 있다(모든 광은 필름의 입사 광측 상의 반구 내로 반사되었음). R₁ 및 R₂를 백분율로 표현하면, R₂는 적어도 10%만큼, 또는 적어도 20%만큼, 또는 적어도 30%만큼 R₁과 상이할 수 있다. 명확한 예로서, R₁은 70%일 수 있고, R₂는 60%, 50%, 40%, 또는 그 이하일 수 있다. 대안적으로, R₁은 10%일 수 있고, R₂는 20%, 30%, 40%, 또는 그 이상일 수 있다. R₁ 및 R₂는 또한 그들의 비로 비교될 수 있다. 예를 들어, R₂/R₁ 또는 그의 역수(reciprocal)는 적어도 2 또는 적어도 3일 수 있다. 본 발명에서와 같은 표식을 갖는 플랩들을 생성하는 데 사용하기에 적합할 수 있는 광학 필름의 예들에는 메릴 등의 미국 특허 공개 제2011/0255163호, 제2011/0286095호, 제2011/0249332호, 제2011/0255167호, 및 제2013/0094088호에 기재된 것들이 포함된다.

광이 가요성 플랩 위에서 그를 통해 이동함에 따라, 광은 가요성 플랩에서 반사할 수 있거나, 가요성 플랩에 흡수될 수 있거나(예컨대, 에너지가 열로 변환됨), 또는 광은 가요성 플랩을 계속 투과할 수 있다. 반사 퍼센트, 투과 퍼센트 및 흡수 퍼센트의 합은 100%이다. 일반적으로, 이러한 가산성(additivity) 때문에, 반사 피크들은 투과 웰(well)들에 대응한다. 뷰어에 의해 인지된 색상은 가요성 플랩과 뷰어를 둘러싼 환경(예컨대, 장착 및 조명) 조건에 따라 반사 색상 또는 상보적 투과 색상일 수 있다. 그러므로, 투과 및 반사 측정 둘 모두는 가요성 플랩의 광학 거동을 특징짓는데 사용될 수 있다. 각도를 갖는 대역-이동(즉, 색상-이동)을 포함하는 대역 특성화의 경우, 어느 한 쪽의 측정 유형이 적절하다. "플래싱"은 일반적으로, 조명 조건에 따라 어떤 각도에서 뷰어가 가요성 플랩에서의 강한 경면 반사를 인지하기 때문에 발생하지만, 강한 경면 반사는 다른 시야각에서는 존재하지 않는다. 반사율의 경면 성분의 측정은 "플래싱"할 능력을 특징지을 수 있다. "플래싱", 즉, 시야각의 증가와 함께 가요성 플랩 표면으로부터의 광 세기의 신속한 증가는 가요성 플랩에서의 경면 반사량을 증가시킨다. 대부분의 확산 반사 표면은 그 표면이 광원으로부터 멀리 기울어짐(tip)에 따라 대부분 암화(darkening)를 나타낼 것이다. 매우 낮은 레벨의 플래싱은 낮은 레벨의 경면도(specularity)(예컨대, 반사율 약 5 내지 10%의 경면 성분)에서 눈에 띌 수 있지만, 적어도 20%의 경면 반사율이 적절한 또는 더 나은 플래싱을 달성하기 위해 바람직할 수 있다. 강한 플래싱의 경우, 적어도 40%의 경면 반사율이 바람직할 수 있고, 적어도 60%의 경면 반사율이 더욱 더 바람직할 수 있다. 이들 경우들 각각에서, 경면 반사율은 가시 대역의 적어도 일부분에서 (즉, 400 nm 내지 750 nm 범위의 일부분에서) 발생해야 한다.

실시예

플래싱 테스트

반사 및 투과 스펙트럼 둘 모두를 AST, DIN 및 CIE 가이드라인들을 준수하는 150 mm 적분구를 갖는 O/D 기하학을 이용하여 퍼킨-엘머(Perkin-Elmer)(미국 매사추세츠주 월섬 소재)의 람다(Lambda) 950 분광 광도계에서 측정한다. 투과 측정의 경우, 가요성 플랩 샘플을 적분구의 개구(aperture) 전방에 배치한다. 투과 측정을 수행하기 전에, 디바이스를 샘플이 제위치에 없이 100% 투과율에 대해 교정하고 다시 빔이 차단된 상태인 0% 투과율에 대해 교정한다. 근접-입사각(즉, 8도)에서의 반사 측정의 경우, 샘플을 플러그가 제거된 상태의 적분구의 후방 포트에 배치한다. 반사율 측정에 앞서, 디바이스를 후방 포트에서 샘플 위치에 장착된 연마된 알루미늄 반사율 NIST 표준(NBS 2024 - 제2 표면 미러 경면 스펙트럼 반사율(Second Surface Mirror Specular Spectral Reflectance))으로 교정하고, 차단된 빔에 의한 제2 교정을 또한 적용한다. 그에 따라, 총 반사율을 측정한다. 이어서, 샘플로부터 반사되는 경면 빔에 대한 포트를 제거함으로써 동일한 샘플에 대해 제2 측정을 수행한다. 따라서, 경면 빔의 8° 반사각에 관해 +/- 6° 광 트랩을 대체하는 이러한 경면 제외 기하학에 의해 반사율의 확산 성분을 결정한다. 스펙트럼을 가로지르는 반사율의 경면 성분을 이들 총 측정치와 확산 성분 측정치 사이의 차이로서 취한다.

대역 이동 테스트

범용 반사율 액세서리(Universal Reflectance Accessory)를 갖춘 퍼킨-엘머(미국 매사추세츠주 월섬 소재)의 람다 950 분광 광도계에 의해 수직외(off-normal) 경면 반사율 측정이 달성될 수 있다. 이러한 절대 반사율 기술은 분광 광도계 광학장치 또는 샘플 위치에 대한 어떠한 수동 조정 없이도 수직외 약 60도 이하의 다양한 입사각에서 재현가능한 측정을 허용한다.

플랩이 움직이고 있는 동안 대역 이동이 또한 측정될 수 있다. 광원과 검출기 사이의 다양한 각도에서 가요성 플랩을 보유하기 위해 회전 샘플 스테이지를 갖는 커스텀 시스템(custom system)을 활용할 수 있다. 커스텀 시스템에는, 안정화된 공급원에 의해 전력이 공급되고 D/O 기하학을 이용하여 샘플 투과율을 측정하기 위한 광원으로서 커스텀 4 인치 스펙트랄론™ 구(custom 4 inch Spectralon™sphere)(미국 뉴햄프셔주 노스 써튼 소재, 랩스피어, 인크.(Labsphere, Inc.))를 가진 석영 텅스텐 할로겐 램프(Quartz Tungsten Halogen lamp)가 갖추어져 있다. 두 개의 검출기들, 즉, 가시광선 및 근적외선(NIR)을 위한 규소 전하 결합 소자(CCD) 및 NIR의 나머지를 위한 InGaAs 다이오드 어레이를 사용하였다. 체르니-터너(Czerny-Turner) 광학적 레이아웃 및 단일 격자를 가진 간단한 스펙트로그래프를 각 검출기 상의 광 분산에 대해 이용한다. 이것은 380 nm 내지 1700 nm의 파장 범위에 걸쳐 0도 내지 60도에서 변하는 입사 측정 각에 의해 플랩 샘플의 광학 투과율 측정을 허용한다. 특정된 가요성 플랩 배향 방향들을 따라 s-편광 및 p-편광 측정치들을 획득하기 위해 글랜-톰슨 편광기(Glan-Thompson polarizer)를 사용한다. 회전축을 따라(0도) 그리고 그 축에 수직으로(90도) 주 연신 방향들(소위, "x" 및 "y" 방향들)이 정렬되도록 가요성 플랩 필름을 장착하였다. 이러한 방식으로, 가요성 플랩 필름을 통한 s-편광된 광의 투과율을 필름의 y-방향을 따라 측정하고, 가요성 플랩 필름을 통한 p-편광된 광의 투과율을 필름의 x-방향을 따라 측정한다. 이 예들에서의 가요성 플랩 필름은 거의 평면내 등방성이었고, 따라서 다양한 측정치들이 일반적으로 가요성 플랩 필름을 통한 s-편광 및 p-편광 투과율을 나타냈다. 마찬가지로, 이들 결과치들의 평균은 정상적인 환경 조건 하에서 전형적인 관찰자에 의해 일반적으로 보게 되는 것처럼 필름을 통한 비편광된 광의 투과율을 제공할 것이다.

대역 이동이 가시 스펙트럼 내의 대역 에지에서의 퍼센트 변화로서 기록된다. 전형적으로, 사람이 선명한(clear) 색상 이동을 인지하도록 하기 위해서는 일부 이용가능한 시야각에서 가시 스펙트럼 내의 대역 에지에서의 적어도 4% 상대 이동이 필요하다. 예를 들어, 대역 에지가 수직 시야에서 561 nm이고 30도 시야에서 532 nm이면, 시야각에서의 이러한 30도 변화에 의해 5.1% 상대 이동이 있게 된다. 일부 경우에, 가시 스펙트럼에서의 대역 형상, 깊이(베이스라인으로부터의 색상 대역의 % 투과율 또는 반사율 변화) 또는 대역 에지 위치에 따라, 일부 이용가능한 시야각(예컨대, 45도 또는 60도)에서 10% 또는 심지어 15% 상대 이동이 바람직할 수 있다.

밸브 호흡 효율 테스트

호기 밸브 효율은 호흡기 사용자들이 경험하는 편안한 레벨에 핵심적인 역할을 한다. 밸브를 통과하는 총 공기 유동량의 백분율이 정현파 호흡 사이클 동안 이러한 효율을 측정한다.

압력 강하의 함수로서 유속의 플롯(plot)을 생성하도록 폐쇄되는 밸브를 갖는 3M™8511 호흡기의 압력 강하 성능을 측정하는 것으로 측정을 개시한다. 이러한 데이터를 이용하면, 미국, 매사추세츠주 02202, 이. 월폴, 워싱턴 스트리트 112 소재의 홀링스워쓰 앤드 보스(Hollingsworth & Vose)로부터 입수가능하며 직경이 13.97 센티미터(cm)이고 깊이가 3.81 cm인 수직 배향 챔버의 홀더에 배치되는 13.97 cm 직경의 노출된 영역 HD-2583 유리섬유 필터를 사용하여 압력 강하에 대한 대용물(proxy)을 생성한다. 이러한 챔버에 대해, 이러한 챔버를 T 교차점(intersection)을 거쳐 높이가 7.62 cm이고 직경이 10.16 cm인 제2 챔버에 공압식으로 연결하는 내경이 3.81 cm이고 길이가 8.9 cm인 파이프를 동심으로 배치한다. 이러한 제2 챔버의 상측 표면은 지면과 같은 높이에 있고 디스크의 중심에 직경이 21 mm인 포트를 가져서, 제2 챔버의 상측 표면을 형성한다. 제2 챔버의 베이스는 길이가 13.34 cm이고 내경이 5.08 cm인 파이프에 동심으로 연결된다. 파이프 길이 내에는 육각형 변간 거리가 3 mm이고 길이가 5 cm인 육각형 알루미늄 메시가 있다. 이러한 육각형 메시는 공기 유동이 제2 챔버에 유입됨에 따라 이러한 파이프를 통한 공기 유동을 시준(collimate)한다. 이러한 공기 입구 파이프의 상측은 5 cm 아래에 있고, 같은 높이에 있는 상측 표면 상의 21 mm 직경 포트와 동심이 된다. 테스트 방법은 정확히 동일한 필터 매체에 대해 각각의 밸브를 테스트하여, 바로 그 밸브로 테스트 변수를 제한한다.

밸브를 21 mm 포트에 장착하고, 베이스를 밸브 베이스 둘레에 어떠한 누설도 발생하지 않도록 밀봉한다. 시준된 공기가 입구 파이프를 통과하고, 밸브 및/또는 필터 매체를 통해 빠져나간다. 시스템을 통해, 압력 강하(ΔP)를 설정하고 최종적인 공기 유동량(Q)을 L/min 단위로 측정함으로써 측정이 이루어진다. 임의의 주어진 압력 강하에서의 공기 유동량(

)은 필터 매체 하나에 대해 알려져 있다:

여기서, x는 H₂O의 mm 단위의 압력 강하이다. 임의의 주어진 압력 강하에서의 공기 유동량(

)은 밸브 플러스 필터 시스템에 대해 측정되고, 두 개의 측정치들 사이의 차이는 주어진 압력 강하에서 밸브를 통과한 총 공기 유동량(Q _v )의 퍼센트의 결정을 허용한다.

밸브를 통과한 공기의 총량의 퍼센트를 다음과 같이 결정할 수 있다: 밸브를 통한 %총 공기 =

.

고정물 상의 밸브에 의해 수집된 데이터를 이용하여, L/min 단위의 유속 및 그 유속으로 밸브를 통과한 %공기를 포함하는 표를 생성한다. EPA, EPA/600/R-06/129F(2009년 5월, 페이지 4-3 및 4-4)에 의해 준비된 보고서는 남성 및 여성의 평균 일일 환기 속도에 대한 데이터를 제시한다. 이러한 데이터 세트로부터의 최대 평균 일일 값은 연령이 41 내지 <51 세인 남성의 경우 14.54 L/min이다. 이러한 데이터 세트에서, 모든 다른 평균값은 하한 값을 알려준다. 이는 비교 분석을 위해 15 L/min로 반올림하였다. 문헌[Gupta, J. K., Lin, C.-H., and Chen, Q. 2010, "Characterizing exhaled airflow from breathing and talking," Indoor Air, 20, 31-39]이 공개한 참조 문헌을 이용하면, 분당 15 리터(15 L/min)에서 호흡 속도는 분당 19 호흡인 것을 결정하였다. 15 L/min 및 분당 19 호흡을 이용하면, 15 L/min에서 남성 호흡에 대한 시간의 함수로서 유속을 생성하기 위해 다음의 방정식이 사용되었다: 유속(L/min) = 47.12389

여기서, 47.12389는 피크 유속 = π×breathing rate(15 L/min)이고 t는 초 단위의 시간이다. 0.79 초에서의 사인 곡선의 피크까지 0.01 초 단계들을 사용하여, 시간의 함수로서 유속의 표를 생성한다. 유속의 함수로서의 %공기는 다항 방정식에 적합하고, 이러한 방정식을 사용하여 사인 방정식의 각각의 0.01 초 시간 간격에 대응하는 유속을 유속 다항식의 함수로서 %공기에 입력함으로써 시간의 함수로서 밸브를 통과하는 %공기를 계산한다. 이제, 시간과 밸브를 통과하는 %공기 사이에는 일대일 대응이 있다. 각각의 시간 간격, 0.01 초에서, 사인 방정식에 의해 주어지는 총 공기 유동량을 밸브를 통과하는 %공기로 곱하여, 밸브를 통과하는 공기량을 L/min 단위로 산출한다. 시간의 함수로서 공기의 1/2 사인 곡선의 적분 x 2는, 하나의 호기 사이클 동안 시스템을 통과한 총 공기량(

)을 제공한다. 시간 대 밸브를 통과한 공기 유동량의 적분 x 2는 이러한 동일한 호기 사이클에서 밸브를 통과한 총 공기량, (

)을 산출한다. 이로부터, 밸브를 통과한 총 공기량의 퍼센트는 밸브를 통한 %총 공기 =

를 이용하여 결정할 수 있다.

실시예 1 및 비교예 1C

실시예 1 및 비교예 1C는 자펀티치 등의 미국 특허 제5,325,892호에 기재된 동일한 밸브 본체를 사용하여 두 개의 상이한 가요성 플랩들을 테스트하였다. 실시예 1의 가요성 플랩은 PET 및 coPMMA의 112개의 층 쌍들이 포함된 35.6 마이크로미터(μm) 다층 광학 필름이다. 35.6 μm 두께 중에서, 동일한 두께의 PET의 두 개의 스킨들이 각각 6.1 μm에 기여되는 한편, 23.4 μm에 기여된 224개의 광학 층들을 필름에 포함시켰다. 비교예 1C는 '892 특허에서 알려진 바와 같은 동일한 재료인, 457 μm 두께의 종래의 아이소프렌 가요성 플랩을 이용하였다. 밸브 호흡 효율 테스트를 이용하여, 실시예 1 및 실시예 1C 둘 모두에 대해, 밸브를 통과한 %공기를 결정하였다. 또한, 플래싱 및 대역 이동에 대해 밸브를 테스트하였다. 결과들이 표 1에 아래에 기록되어 있다.

[표 1]

범용 반사율 액세서리를 갖춘 퍼킨-엘머(미국 매사추세츠주 월섬 소재)의 람다 950 분광 광도계를 사용하여 수직외 경면 반사율 측정을 행하였다. 8도의 근접 수직 입사각에서, 실시예 1의 가요성 플랩은 각각 599 nm 및 697 nm에서 54% 경면 반사를 갖는 단파장 및 장파장 대역 에지들을 가졌다. 이들 대역 에지들 사이에서, 경면 반사율은 최대 97% 경면 반사로 증가하였다. 이러한 대역 밖에서, 경면 반사율은 약 10%로 떨어졌다. 대역 에지들 둘 모두는 수직외 각도가 증가함에 따라 더 낮게 이동하였다. 단파장 대역 에지는 30°, 45°, 및 60°에서 각각 561 nm, 524 nm 및 489 nm로 강하하였다. 따라서, 대역 에지에서의 최종적인 상대 강하는 30°, 45°, 및 60°에서 각각 6.3%, 12.5% 및 18.3%였다. 비교예 1C의 가요성 플랩에 대해, 경면 반사는 가시 범위에 걸쳐 2% 이하였고; 따라서, 경면 반사에서의 어떠한 식별가능한 대역 에지도 또한 존재하지 않았다.

실시예 2

마틴 등의 미국 특허 제7,188,622호에 기재된 바와 같은 탄성중합체 밀봉 표면을 갖는 밸브 시트를 사용하였다. 밀봉 표면의 경도는 30 쇼어 A였다. 밸브 시트는 측면에서 보았을 때 스플라인 곡선에 의해 생성된 약간 만곡된 밀봉 표면 형상을 가졌으며, 이는 밀봉 표면의 먼 에지, 장착 플랫폼에서 가장 먼 에지 및 장착 플랫폼과 동일 높이에 있는 장착 플랫폼에 가장 근접한 에지 사이에 254 μm의 높이 차이를 야기시켰다. 밸브는, 가요성 플랩에 대해 58.42 μm 두께의 다층 광학 필름을 사용하였고, 미국 특허 제8,365,771호 및 D676,527 S호에 기재된 바와 같은 밸브 커버를 가졌다. 밸브를 플래싱, 대역 이동, 및 호흡 효율에 대해 테스트하였다. 표 2는 실시예 2에 대해 취한 측정의 결과들을 제시한다.

[표 2]

실시예 3

본 발명을 위한 가요성 플랩으로서 기능할 수 있는 공간적으로 조정가능한 광학 필름은, 대체로 WO 2010/075357호(메릴 등)에 기재된 바와 같이 여기서 필름 D로 지칭되는 적색-반사 다층 광학 필름으로부터 제조하였다. 필름 D는, 하나가 선택된 농도의 적외선 흡수 염료를 함유하는 두 개의 중합체 재료들로 된 대략 300개의 교호하는 층들을 공압출하고 그 압출물을 켄칭된 웨브로 캐스팅하고 적색-반사 필름 D를 형성하도록 이 캐스팅된 웨브를 이축 연신함으로써 형성하였다.

필름 D를 제조하기 위해, 90/10 몰%의 제1 공중합체, 소위 PEN 및 PET 서브-유닛의 "90/10 coPEN"(미국 특허 제6,352,761호(헤브링크 등)의 실시예 1의 카르복실레이트와 같이 90 몰%의 나프탈렌 다이카르복실레이트, 10 몰%의 테레프탈레이트를 포함함)을 고굴절률의 광학 층들에 대해 사용하였다. 제2 공중합체, 이스트만™ 코폴리에스테르(Eastman™Copolyester) SA115B(미국 테네시주 킹스포트 소재의 이스트만 케미칼즈(Eastman Chemicals)로부터 입수가능함)를 저굴절률의 광학 층들에 대해 사용하였다. 90/10 coPEN 중합체 염료-로딩된 마스터 배치(master batch)를 제조하기 위해, 에틸렌 글리콜 내의 아마플라스트(Amaplast)의 현탁액을 솔플러스(Solplus) R730 계면활성제(미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 루브리졸(Lubrizol)로부터 입수가능함)로 밀링하고 이 현탁액을 반응기 용기에 첨가함으로써, 1 중량%의 아마플라스트 IR-1050 적외선 흡수 염료(미국 조지아주 애틀랜타 소재의 칼라켐(ColorChem)으로부터 입수가능함)가 포함된 마스터 배치를 형성하였다. 공압출 공정을 위해 순수한 공중합체에 대해 1:3의 중량비로 마스터 배치를 고굴절률 광학물 90/10 coPEN 수지 이송 스트림 내로 도입하였다. coPEN을 조합하여 대략 150개의 고굴절률 층들이 저굴절률 층들 내에서 SA115B의 70%/30% 혼합물의 대략 150개의 다른 층들과 교호하게 하여, 이들 광학 층들이 약 9:10의 중량비로 고굴절률 재료 및 저굴절률 재료를 포함한다. 이송 블록 내의 공압출된 층들의 외부 층들은 SA115B를 또한 포함하는 보호 경계 층(PBL)들이었다. 이들 대략 300개의 층들이 광학 패킷(packet)을 형성하였다. PBL들은 이러한 광학 패킷의 총 유동량의 약 15 중량%였다. 90/10 coPEN을 포함한 스킨층들의 최종 공압출된 쌍을 광학 패킷에 대해 약 6:5의 총 중량비로 공압출하였다. 압출한 웨브를 켄칭하고, 제1 공중합체의 유리 전이 온도 이상으로 가열하고, 약 3.9의 인발비(draw ratio)로 길이 배향기 내의 롤러들 위에서 연신한 다음, 대략 125℃로 가열하고, 약 4의 인발비로 텐터(tenter)에서 횡방향으로 연신하였다. 필름을 연신 후에 약 238℃에서 열 세팅(heat set)하고 필름 롤로 감았다. 최종적인 광학 필름 D는 대략 53 마이크로미터 두께였다.

필름 D는 대체적으로, 수직 시야각에서 시안(cyan) (투과형) 색상을 나타내고, 보라색(purple)으로 이동하여, 궁극적으로는 가장 높은 수직외 시야각에서 마젠타(magenta)로 이동하였다. 조명에 따라, 필름은 소정 각도에서 금속 구리빛의 적색 색상(반사 색상)으로 플래싱될 것이다. 필름 D의 경면 반사는 전술한 바와 같이 람다 950(미국 매사추세츠주 월섬 소재의 퍼킨-엘머로부터 입수가능함)을 사용하여 측정하였다. 총 반사율, 확산 성분 반사율 및 경면 성분 반사율에 대한 전형적인 스펙트럼이 도 12a의 곡선(9001, 9002 및 9003)으로서 가시 대역에서 제공된다. 반사율 측정치들은 필름의 양 측면들 상에서 매우 유사한 결과로 취하였다. 도 12a에 제시된 결과들은 광원에 가장 가까운 광학 스택의 가장 두꺼운 층들에서의 것이다. 도 12a는 이러한 재료로부터의 반사가 대부분 경면형임을 도시한다. 그 대역 내에서의 반사는 60% 경면에 대해 적절하여, 가시 스펙트럼의 일부분에서 90%를 초과한다.

도 12b 및 도 12c에 제시된 바와 같이, p-편광된 광 및 s-편광된 광 둘 모두에 대해 전술한 대역 이동 테스트를 이용하여 수직으로부터 0도, 30도, 및 60도에서의 투과율 측정치들을 각각 취하였다. 도 12b에서, 곡선(9004)은 0도에서의 투과율을 나타내고, 곡선(9005)은 30도에서의 투과율을 나타내고, 곡선(9006)은 60도에서의 투과율을 나타낸다. 그리고 도 12c에서, 곡선(9007)은 0도에서의 투과율을 나타내고, 곡선(9008)은 30도에서의 투과율을 나타내고, 곡선(9009)은 60도에서의 투과율을 나타낸다. 이러한 특정 필름에 대해, 각도를 갖는 대역 위치들은 양 편광 상태들에 대해 매우 유사하다. 대역 에지들은, 하나의 전형적인 측정에서, 베이스라인 값과 관련 중심 부분에 걸친 평균 대역 잔여 수직 투과율 사이의 차이의 50%로서 전형적으로 취해지는 반사 피크(투과 웰)의 에지들로서 정의될 수 있다. s-편광 데이터를 이용하여, 이러한 대역(580 nm와 660 nm 사이)의 중심 부분을 통한 잔여 투과율은 약 6%였다. 따라서, 필름 D의 단파장 및 장파장 대역 에지들(각각 λ1 및 λ2)은 각각 대략 554 nm 및 725 nm였다. 대안적으로, %투과율이 베이스라인으로부터 적어도 50%만큼 변하는 강한 반사 대역의 경우에, 특정의 주어진 필름에 대해 상이한 시야각의 조건들 사이를 비교하기 위한 대역 차단(band cut off)으로서 편리한 고정 %투과율 값이 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 대역 차단 투과율은 20% 투과율로 선택하였다. 그에 따라, s-편광 데이터 및 p-편광 데이터 둘 모두를 이용하여 대략적인 대역 에지들을 561 nm 및 701 nm로서 취하였다.

p-편광 데이터를 이용하면, 단파장 및 장파장 대역 에지들이 이들 필름들에 대해 20% 대역 투과율을 사용하여, 0도의 시야각의 경우에 561 nm 및 701 nm이고, 30도의 시야각의 경우에 532 nm 및 673 nm이고, 그리고 60도의 시야각의 경우에 473 nm 및 609 nm인 것으로 밝혀졌다. 따라서, 또한, 예를 들어, 30도에서, 단파장 대역 에지의 %이동은 5.1%였다.

필름 D를 독립형의 비적층 필름으로서 레이저 패턴화하였다. 처리 동안의 주름(wrinkling)을 감소시키고 또한 적층 코팅에 의해 달리 제공될 수도 있는 열 씽크(heat sink)를 제공하기 위해, 미러-완성 금속 플레이트 상에 필름을 배치하였고, 미국 뉴저지주 뉴턴 소재의 토어랩스-인크.(Thorlabs-Inc.)로부터 입수가능한 진공 스테이지 상에 플레이트 및 필름 D 둘 모두를 위치시켜, 플레이트 표면에 대해 적층체(Lamination) D를 팽팽하게 고정시켰다. 이어서, 필름의 상측 상에 유리 플레이트(예컨대, 현미경 슬라이드)를 배치하여 주름을 추가로 감소시켰다. 이어서, 필름 D를, 허리스캔(hurrySCAN) //14 갈바노미터 스캐너(독일 푸크하임 소재의 스캔랩 아게(SCANLAB AG))에 의해 선택적으로 패턴화되도록 그리고 1064 nm용으로 설계된 f-세타 렌즈(독일 벤델스타인 소재의 실 옵틱스 게엠베하(Sill Optics GmbH))에 의해 포커싱되도록 1064 nm의 파장을 갖는 20W 펄스형 섬유 레이저(영국 사우스햄턴 소재의 에스피아이 레이저(SPI Lasers)에 의해 제작됨)로부터의 방사선에 노출시켰다. 노출 패턴은 원하는 표식, 이 경우에는, 연속 라인들로 기록된 "3M" 및 "N95"에 대응하였다. 패턴들은 래스터-스캔된(rastor-scanned) 이미지들이어서, 레이저의 빔이 패턴의 상부 좌측 코너에서 시작하게 하였고; 이는 패턴의 가장 먼 우측 에지까지 선형 경로 내에서 진행하였고; 스캐너가 마지막 스캔 바로 아래의 좌측 에지로 다시 설정될 때까지 레이저 전력을 영(0)으로 설정하였고; 이어서, 전체 패턴이 완성될 때까지 동일한 방식으로 계속 진행하도록 레이저 전력을 다시 턴온하였다. 스캔 동안의 최대 평균 레이저 전력 값은 써모파일 센서(thermopile sensor)(랩맥스-톱(LabMax-TOP), 코히어런트 인크.(Coherent, Inc.), 미국 캘리포니아주 산타 클라라 소재)에 의해 측정된 바와 같이 3.5 W로 설정하였다. 추가 처리 조건들은 500,000 ㎐의 펄스 반복 레이트, 9 ns의 펄스 지속기간, 및 250 mm/s의 선형 스캔 속도였다. 탄화(charring) 및 박리(delamination)와 같은 표면 결함들로 향하는 경향을 감소시키기 위해, 금속 플레이트 및 필름 D의 접촉 표면이 f-세타 렌즈의 초점 전방 약 5.5 mm에 있게 하여, 대략 130 마이크로미터의 효율적인 레이저 빔 직경을 제공하도록 스테이지를 설정하였다.

레이저 처리의 결과, 패턴화된 부분들은 단지 일부 잔류 색상을 갖고 대부분 선명하였다. 특히, 패턴화된 부분들은 패턴화되지 않은 필름의 더 짙은 시안 색상에 비해 약간의 잔류 시안 색조로 표식 패턴 "3M N95"를 나타낸다.

본 발명은 그의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경을 취할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술된 것으로 제한되지 않고, 하기 청구범위 및 그의 임의의 등가물에 기재된 제한에 의해 한정된다.

본 발명은 또한 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소의 부존재 하에서 적합하게 실시될 수 있다.

배경기술 단락에서 인용된 것을 포함해 상기에 인용된 모든 특허 및 특허 출원은 전체적으로 본 명세서에서 참고로 포함된다. 상기 명세서와 이러한 포함된 문헌의 개시 내용 간의 상충 또는 모순이 존재하는 경우에는, 상기 명세서가 우선할 것이다.

Claims (20)

1. 마스크 본체;
   상기 마스크 본체에 부착된 하니스; 및
   밸브 시트 및 상기 밸브 시트와 결합되는 가요성 플랩을 포함하는 호기 밸브
   를 포함하고, 이때 상기 가요성 플랩은 대역 이동(band shifting) 필름을 포함하는, 호흡기.
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