JP5658367B2

JP5658367B2 - マスク及びその製造方法

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Publication number: JP5658367B2
Application number: JP2013525805A
Authority: JP
Inventors: ボンワン，ウーン; キュリー，サン; ラクパク，ビュン; ミンリー，サン; パク，ジェ−サン
Original assignee: ポステックアカデミー−インダストリーファンデーション
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2031-07-28
Also published as: JP2013536037A; CN103079646B; WO2012023713A2; KR20120017657A; CN103079646A; WO2012023713A3; KR101201469B1; US20130139830A1; EP2606938A4; EP2606938A2

Description

本発明は、マスク及びその製造方法に関し、より詳しくは、ウイルスを遮断するためのマスク及びその製造方法に関する。

マスク（ｍａｓｋ）は、埃、病原菌などの飛散物質を防止するために、鼻と口など呼吸器を覆う物品であって、一般的なマスクは簡便に携帯できるように、防毒マスクとは異なって簡単な構造のフィルタを内蔵して簡単な構造に形成される。
産業化により環境汚染物質の発生が持続的に増加しており、各種ウイルスの威嚇が高まることによって、さらに高い水準の衛生装備が要求されている。特に、最近、重症急性呼吸器症候群（ｓｅｖｅｒｅａｃｕｔｅｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙｓｙｎｄｒｏｍｅ、ＳＡＲＳ）のコロナウイルス、豚インフルエンザ（ｓｗｉｎｅｉｎｆｌｕｅｎｚａ、ＳＩ）、鳥インフルエンザ（ａｖｉａｎｉｎｆｌｕｅｎｚａ、ＡＩ）などの新種ウイルスが出現して、これらの伝染を防止するためのマスクの需要が増加している。

一方、大部分のウイルスは１０ｎｍ乃至約３００ｎｍの大きさを有し、特に重症急性呼吸器症候群のコロナウイルスの大きさは約１００ｎｍであり、豚インフルエンザは８０ｎｍ乃至１２０ｎｍ程度の大きさを有する。
しかし、世界保健機構（ＷＨＯ）が推奨したＮ９５マスクの場合、遮断できる粒子の大きさが３００ｎｍ程度に過ぎない。また、既に多く使用されていた防塵マスクは、永久静電繊維及び活性炭を利用した吸着方式によってフィルタリングが行われ、このような方式によって約３００ｎｍ程度の物質まで遮断が可能で、新種ウイルスを含むウイルスの完ぺきな遮断が不可能な実情である。

本発明は上記の背景技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は微細な大きさのウイルスを遮断できるマスクを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、簡単な方法でウイルスを遮断できるマスクの製造方法を提供することにある。

本発明の一実施例によるマスクは、マスク本体、前記マスク本体の一面に形成される排気モジュール、及び前記マスク本体の前記一面に形成されて、吸気フィルタを含む吸気モジュールを含む。この時、前記吸気フィルタは、アルミニウムを陽極酸化させて形成され、ナノスケールの複数の孔が形成された酸化アルミニウム膜と、前記酸化アルミニウム膜の両面に配置される防塵用繊維と、前記酸化アルミニウム膜及び前記防塵用繊維の間に配置される網状の隔壁と、を含み、前記ナノスケールの複数の孔は、陽極酸化して複数の孔を形成した後、エッチング工程を通じて前記複数の孔の直径を１８ｎｍ乃至４０ｎｍに調節することによって形成される。

前記酸化アルミニウム膜は、ハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造に形成してもよい。

前記吸気モジュールは、前記吸気フィルタを収容する吸気ハウジングをさらに含んでもよい。

前記排気モジュールは、開閉膜、前記開閉膜の一面に配置される網状の隔壁、及び前記開閉膜及び前記隔壁を収容する排気ハウジングを含んでもよい。

前記吸気モジュール及び前記排気モジュールが形成されない前記マスク本体の他の一面で、前記マスク本体の周縁に沿って形成される接着モジュールをさらに含んでもよい。

前記接着モジュールは両面テープであってもよい。

前記排気モジュールは前記マスク本体の中央部に形成してもよく、前記吸気モジュールは前記排気モジュールに対して対称する一対に形成してもよい。

本発明の一実施例によるマスクの製造方法は、マスク本体を準備して、前記マスク本体に吸気モジュール挿入口及び排気モジュール挿入口を形成し、前記吸気モジュール挿入口及び前記排気モジュール挿入口に、それぞれ吸気フィルタを含む吸気モジュール及び排気モジュールを形成する段階を含む。この時、前記吸気フィルタは、酸化アルミニウム膜を形成し、前記酸化アルミニウム膜の両面に網状の隔壁及び繊維を配置して形成し、前記酸化アルミニウム膜を形成する方法は、アルミニウムを陽極酸化させて複数の孔が形成された酸化アルミニウム層を形成し、前記酸化アルミニウム層の一部をエッチングして前記複数の孔の大きさをナノスケールに調節した後、酸化されていないアルミニウム層を除去する。

前記吸気モジュール及び前記排気モジュールが形成されない前記マスク本体の他の一面の周縁に沿って両面テープをさらに形成してもよい。

本発明の一実施例によれば、数十ｎｍ大きさのウイルスを効果的に遮断することができる。
また、ウイルス遮断効果が高いマスクを簡単な方法で製造して、製造費用を節減し、生産性を向上させることができる。

本発明の一実施例によるマスクの斜視図である。本発明の一実施例によるマスク本体の概略図である。本発明の一実施例によるマスクの吸気モジュールの概略図である。本発明の一実施例によるマスクの排気モジュールの動作を示す概略図である。本発明の一実施例によるマスクの排気モジュールの動作を示す概略図である。本発明の一実施例によるマスクの吸気フィルタの製造方法を順次に説明する図面である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例によるマスクの斜視図であり、図２は、本発明の一実施例によるマスク本体の概略図である。

図１を参照すれば、本実施例によるマスク１００は、マスク本体１０、吸気モジュール２０、及び排気モジュール３０を含む。
吸気モジュール２０は、マスク１００の使用において、息を吸い込むときに外部空気が入る流入通路の役割を果たし、排気モジュール３０は、息を吐き出すときに空気が外部に出る排出通路の役割を果たす。また、マスク本体１０は、吸気モジュール２０及び排気モジュール３０を支持する役割を果たし、所定の曲率を有するように形成されて、マスク１００の使用時に顔に密着することによって、外部空気がマスク１００の周囲に吸入されないようにする。

本実施例によれば、排気モジュール３０はマスク１００の中央部に形成され、吸気モジュール２０は排気モジュール３０を基準にマスク１００の両側に対称するように形成される。このような構成によって、マスク１００を着用するとき、排気モジュール３０が呼吸器、つまり、鼻と口に隣接するように配置されて、息を吐くときに排出空気がマスク１００内に長く留まらずに、マスク１００外部に速かに排出できる。

図２を参照すれば、本実施例によるマスク本体１０には、吸気モジュール２０及び排気モジュール３０がそれぞれ挿入される吸気モジュール挿入口１２及び排気モジュール挿入口１３が形成される。吸気モジュール挿入口１２及び排気モジュール挿入口１３の直径は、それぞれ吸気モジュール２０及び排気モジュール３０の外径と同一に形成されて、これらがごり押し挿入されるようにする。または、吸気モジュール挿入口１２及び排気モジュール挿入口１３の直径をそれぞれ吸気モジュール２０及び排気モジュール３０の外径より大きく形成した後、吸気モジュール２０及び排気モジュール３０を挿入した後に残る空間を接着部材で詰め入れて、吸気モジュール２０及び排気モジュール３０をマスク本体１０に固定させてもよい。

このような構造によって、吸気モジュール２０及び排気モジュール３０はそれぞれ吸気モジュール挿入口１２及び排気モジュール挿入口１３に挿入された後、安定的に固定されるようになる。一方、吸気モジュール２０及び排気モジュール３０がそれぞれ吸気モジュール挿入口１２及び排気モジュール挿入口１３に挿入されて固定された後、吸気モジュール２０、排気モジュール３０またはそれぞれの挿入口１２、１３の公差によって発生しうる微細な隙を埋めるために、シーリング部材を追加的に形成してもよい。

マスク本体１０には、微細な大きさのウイルスはもちろん、空気も流入または排出されないように、気孔が形成されない。このために、マスク本体１０はプラスチック、ゴムなどの素材で形成してもよい。つまり、マスク１００を着用して呼吸する場合、吸い込む息及び吐き出す息はそれぞれ吸気モジュール２０及び排気モジュール３０を通じて流入及び排出され、マスク本体１０を通じては空気が出入りしないので、効果的にウイルスなどを遮断することができる。

マスク本体１０は、マスク本体１０の周縁に沿って形成された接着モジュール１１を含んでもよい。接着モジュール１１は、皮膚に簡単に付着または剥ぎ取りができる両面テープなどで形成してもよく、これによってマスク１００が顔に密着できる。このような接着モジュール１１の構成によって、マスク１００の周囲に外部空気が入ったり出たりしなくなって、吸気モジュール２０及び排気モジュール３０を通じて空気の流入及び排出が行われるようになる。一方、本実施例の接着モジュール１１の代わりに、耳にかけられるひもがマスク本体１０の両側に連結されて、マスク１００を顔に密着させることもできる。または、接着モジュール１１がマスク本体１０に形成されると共に、マスク本体１０の両側にひもが追加的に形成されてもよい。

図３は、本発明の一実施例によるマスクの吸気モジュールの概略図で、これを参照して本実施例による吸気モジュール２０の構成について説明する。

本実施例による吸気モジュール２０は、吸気フィルタ２１及び吸気ハウジング２３を含む。吸気フィルタ２１は、ナノスケールの微細な大きさのウイルスも遮断することができるように形成され、吸気ハウジング２３は、吸気フィルタ２１を収容しながら、マスク本体１０の吸気モジュール挿入口１２に挿入されて固定されるように形成される。

一方、本実施例による吸気モジュール２０は、主に息を吸い込むときに流入する空気をろ過させる機能をするが、排気モジュール３０と共に、息を吐き出すときに吐き出す息が排出される通路の役割も果たすことによって、呼吸が円滑に行われるようにする。

図３の右側部分を参照して、吸気フィルタ２１の構成について具体的に説明する。本実施例による吸気フィルタ２１は、酸化アルミニウム膜２１ａ、酸化アルミニウム膜２１ａの両面に配置される防塵用繊維２１ｃ、及び酸化アルミニウム膜２１ａと防塵用繊維２１ｃとの間に配置される隔壁２１ｂを含む。

酸化アルミニウム膜２１ａは、アルミニウムを陽極酸化させて形成されるものであって、本実施例による酸化アルミニウム膜２１ａにはナノスケールの複数の孔が形成される。酸化アルミニウム膜２１ａに形成されたそれぞれの孔は、重症急性呼吸器症候群のコロナウイルス、豚インフルエンザなどのウイルスが通過しないように、その直径が約１８ｎｍ乃至約４０ｎｍに形成される。この時、酸化アルミニウム膜２１ａはハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）形態、つまり、中間が空いている複数の六角柱からなるハニカム形態に形成されてもよい。このような酸化アルミニウム膜２１ａの具体的な製造方法については後述する。

酸化アルミニウム膜２１ａの両面には防塵用繊維２１ｃが配置される。防塵用繊維２１ｃは織物、編物、不織布などを含んでもよいが、これらを単一素材にして形成するか、または織物または編物の間に不織布層が配列されるなどの構造に形成してもよい。このように、織物、編物、不織布などを含む防塵用繊維２１ｃは、酸化アルミニウム膜２１ａの入口及び出口に配置されて、流入空気及び排出空気に含まれうる埃などをろ過する機能をする。

酸化アルミニウム膜２１ａとその両面に配置される防塵用繊維２１ｃとの間には、それぞれ隔壁２１ｂが配置される。隔壁２１ｂは、酸化アルミニウム膜２１ａが防塵用繊維２１ｃと接触して破損などが発生するのを防止するためのもので、酸化アルミニウム膜２１ａの保護及び強度確保を考慮して、プラスチックなどで形成される。また、防塵用繊維２１ｃ及び酸化アルミニウム膜２１ａを通過した流入空気または排出空気が遮断されないように、十分な大きさの空隙を有する網状に形成される。

上述のように、酸化アルミニウム膜２１ａ、防塵用繊維２１ｃ、及び隔壁２１ｂを含む吸気フィルタ２１は、吸気ハウジング２３に収容されて固定される。吸気ハウジング２３は、吸気フィルタ２１を保護するために、十分な強度を有するようにプラスチックなどで形成される。

本実施例によるマスク１００を着用して呼吸するとき、上述した構成の吸気モジュール２０を通じて吸い込む息が流入することによって、埃はもちろん微細な大きさ、具体的に約５０ｎｍ程度の微細な大きさを有するウイルスまで効果的に遮断することができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施例によるマスクの排気モジュールの動作を示す概略図で、これらを参照して、本発明の一実施例による排気モジュール３０の構成について説明する。

本実施例による排気モジュール３０は、開閉膜３１、隔壁３２、及びこれらを収容する排気ハウジング３３を含む。

開閉膜３１には気孔が形成されなくて、呼吸過程で空気がこれを透過しないように形成される。このために、開閉膜３１はゴムなどの素材で形成してもよい。隔壁３２は、開閉膜３１を支持して呼吸過程、特に息を吐き出す過程で空気がこれを透過するように形成されてもよい。このために、隔壁３２はプラスチックなどの素材を利用して網状に形成されてもよい。排気ハウジング３３は開閉膜３１と隔壁３２を収容し、これらを保護するために、十分な強度を有するようにプラスチックなどで形成され、マスク本体１０の排気モジュール挿入口１３に挿入されて固定されるように形成される。

開閉膜３１は、その一端がハウジング３３に固定され、ハウジング３３に固定されない開閉膜３１の他端は上下方向（図４Ａ基準）に移動できるように形成される。また、隔壁３２は、その周縁に沿ってハウジング３３内に固定されるように形成されることによって、開閉膜３１を支持するようになる。

図４Ａは、息を吸い込む過程での排気モジュールの動作を示す図面であり、これを参照すれば、マスク方向（Ａ方向）に吸入力が加わることによって、開閉膜３１はマスク方向（Ａ方向）に移動するようになる。隔壁３２はハウジング３３内に固定されているので、開閉膜３１は隔壁３２に密着するようになり、気孔が形成されない開閉膜３１によって、排気モジュール３０を通じて空気がマスク方向（Ａ方向）に流入しないようになる。
そのために、マスク１００を着用して息を吸い込むときには、排気モジュール３０によって空気が流入せず、上述した吸気モジュール２０によってのみ空気が流入して、埃はもちろん微細な大きさのウイルスまで効果的に遮断できるようになる。

図４Ｂは、息を吐き出す過程での排気モジュールの動作を示す図面であり、これを参照すれば、マスク方向（Ａ方向）の反対方向に圧力が加わることによって、ハウジング３３に固定されない開閉膜３１の他端がマスク方向（Ａ方向）と反対方向に移動するようになる。つまり、ハウジング３３に固定されない開閉膜３１の他端は、隔壁３２と離隔して、ハウジング３３内で上部（図４Ｂ基準）に移動するようになる。
そのために、マスク１００を着用して息を吐き出すときには、網状の隔壁３２及び開閉膜３１がハウジング３３内で上部に移動しながら生じる隙に吐き出す息が排出されるようになる。

このような排気モジュール３０の構成によって空気が排出でき、特に排気モジュール３０がマスク１００の中央部に形成されることによって空気がマスク１００の外部に円滑に排出できるようになる。また、吸気モジュール２０を通じても空気が排出できて、空気の排出が速かに行われるようになる。

以上のように、本発明の一実施例によるマスク１００によれば、約５０ｎｍ程度の微細な大きさのウイルスまで効果的に遮断できて、外部環境によって制限されずに、安全な活動を保障することができるようになる。

図５は、本発明の一実施例によるマスクの吸気フィルタの製造方法を順次に示す図面であり、以下、図１乃至図５を参照して、本発明の一実施例によるマスクの製造方法について説明する。

本実施例によるマスク１００の製造方法は、マスク本体１０を準備して、マスク本体１０に吸気モジュール挿入口１２及び排気モジュール挿入口１３を形成し、吸気モジュール挿入口１２及び排気モジュール挿入口１３にそれぞれ吸気モジュール２０及び排気モジュール３０を装着する段階を含む。

マスク本体１０は、気孔が形成されないプラスチック、ゴムなどの素材で形成し、吸気モジュール２０及び排気モジュール３０は、ごり押し挿入で合わせてそれぞれ吸気モジュール挿入口１２及び排気モジュール挿入口１３に装着するか、または接着部材を利用して装着する。この時、吸気モジュール２０及び排気モジュール３０と、吸気モジュール挿入口１２及び排気モジュール挿入口１３との間に、公差によって発生しうる微細な隙を埋めるために、シラントを追加的に塗布してもよい。

吸気モジュール２０は、プラスチック素材で形成された吸気ハウジング２３内に吸気フィルタ２１を収容して形成する。吸気フィルタ２１は、酸化アルミニウム膜２１ａの両面に隔壁２１ｂ及び防塵用繊維２１ｃを順次に積層して形成し、これらを吸気ハウジング２３内に固定して吸気モジュール２０を形成する。

図５を参照して、本実施例による酸化アルミニウム膜を形成する方法について具体的に説明する。酸化アルミニウム膜２１ａを形成するためにアルミニウム基板５０を準備して、これを陽極酸化（ａｎｏｄｉｚａｔｉｏｎ）させ、酸化アルミニウム層５１と酸化されないアルミニウム層５２を形成する。
陽極酸化は、金属を電気化学的に酸化させて金属酸化物に作る技術であって、一般にアルミニウムを陽極酸化させれば、整列した多孔性の酸化アルミニウムを得ることができる。本実施例において、陽極酸化によって形成される酸化アルミニウム層５１は、複数の孔が規則的に形成された多孔性構造を有し、これは中間が空いている六角柱の集合体であるハニカム構造に形成されてもよい。

このように、陽極酸化によって酸化アルミニウム層５１を形成した後、酸化アルミニウム層５１に形成された孔の大きさを調節するために、エッチング工程を行ってもよい。酸化アルミニウム層５１の一部をエッチングするようになれば、酸化アルミニウム柱５１ａと酸化アルミニウム下部層５１ｂが形成され、これによってマスク１００の用途などに応じた適切な大きさの孔を形成することができる。

以降、酸化アルミニウム下部層５１ｂの下部に形成されたアルミニウム層５２を選択的にエッチングして除去し、酸化アルミニウム下部層５１ｂもエッチングなどによって除去することによって、両側が開口された酸化アルミニウム膜２１ａを形成するようになる。

このような過程を通して、吸気フィルタ２１に使用される酸化アルミニウム膜２１ａを簡単な方法で形成することができるようになる。また、工程中に酸化アルミニウム膜２１ａに形成される孔の大きさを調節することができて、使用目的及び使用環境によって多様な大きさの埃またはウイルスを遮断できるマスク１００を製造することができるようになる。

一方、排気モジュール３０は、プラスチック素材で形成された排気ハウジング３３に開閉膜３１及び隔壁３２を収容して形成する。この時、隔壁３２はプラスチック素材の網状に形成し、ハウジング３３内で流動しないようにハウジング３３に固定させる。また、開閉膜３１は、気孔が形成されないゴムなどで形成し、その一端をハウジング３３に固定させて、呼吸過程でハウジング３３に固定されない他端が流動できるようにする。

このように、本実施例によるマスク１００の製造方法によれば、埃はもちろん微細な大きさのウイルスを効果的に遮断できるマスク１００を簡単な方法で製造することができて、製造費用を節減し、生産性を向上させることができる。

以上、本発明を好ましい実施例を通して説明したが、本発明がこれら実施例に限定されることではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲の記載によって決定される。つまり、特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない限り、多様な修正及び変形が可能であり、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者はこれを簡単に理解できる。

１００マスク
１０マスク本体
１１接着モジュール
１２吸気モジュール挿入口
１３排気モジュール挿入口
２０吸気モジュール
２１吸気フィルタ
２３吸気ハウジング
２１ａ酸化アルミニウム膜
２１ｂ隔壁
２１ｃ防塵用繊維
３０排気モジュール
３１開閉膜
３２隔壁
３３排気ハウジング

Claims

マスク本体、
前記マスク本体の一面に形成される排気モジュール；及び
前記マスク本体の前記一面に形成されて、吸気フィルタを含む吸気モジュール；
を含み、
前記吸気フィルタは、アルミニウムを陽極酸化させて形成され、ナノスケールの複数の孔が形成された酸化アルミニウム膜と、前記酸化アルミニウム膜の両面に配置される防塵用繊維と、前記酸化アルミニウム膜及び前記防塵用繊維の間に配置される網状の隔壁と、を含み、
前記ナノスケールの複数の孔は、
陽極酸化して複数の孔を形成した後、エッチング工程を通じて前記複数の孔の直径を１８ｎｍ乃至４０ｎｍに調節することによって形成されるマスク。
前記酸化アルミニウム膜はハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）構造に形成される、請求項１に記載のマスク。
前記吸気モジュールは、前記吸気フィルタを収容する吸気ハウジングをさらに含む、請求項１に記載のマスク。
前記排気モジュールは、
開閉膜；
前記開閉膜の一面に配置される網状の隔壁；及び
前記開閉膜及び前記隔壁を収容する排気ハウジング；
を含む、請求項１に記載のマスク。
前記吸気モジュール及び前記排気モジュールが形成されない前記マスク本体の他の一面で、前記マスク本体の周縁に沿って形成される接着モジュールをさらに含む、請求項１に記載のマスク。
前記接着モジュールは両面テープである、請求項５に記載のマスク。
前記排気モジュールは前記マスク本体の中央部に形成され、前記吸気モジュールは前記排気モジュールに対して対称する一対に形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のマスク。
マスク本体を準備して、
前記マスク本体に吸気モジュール挿入口及び排気モジュール挿入口を形成し、
前記吸気モジュール挿入口及び前記排気モジュール挿入口に、それぞれ吸気フィルタを含む吸気モジュール及び排気モジュールを装着する段階を含み、
前記吸気フィルタは、酸化アルミニウム膜を形成し、前記酸化アルミニウム膜の両面に網状の隔壁及び繊維を配置して形成し、
前記酸化アルミニウム膜を形成する方法は、
アルミニウムを陽極酸化させて複数の孔が形成された酸化アルミニウム層を形成し、前記酸化アルミニウム層の一部をエッチングして前記複数の孔の大きさをナノスケールに調節した後、酸化されていないアルミニウム層を除去する、マスクの製造方法。
前記吸気モジュール及び前記排気モジュールが形成されない前記マスク本体の他の一面の周縁に沿って両面テープをさらに形成する、請求項８に記載のマスクの製造方法。
前記排気モジュールは前記マスク本体の中央部に形成し、前記吸気モジュールは前記排気モジュールに対して対称する一対に形成する、請求項８または９に記載のマスクの製造方法。