JP2011504398A - 電動式空気浄化呼吸器モジュール - Google Patents

Abstract

一つのハウジング内に装着されたファン、モータ、スクロール及び電源から成ると共に、従来型のフィルタ又はコンフォーマルなフィルタのいずれにも応じる、電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。モータへの直接接続によって駆動されるファンによって、周囲空気が、取り付けられたフィルタを通ってＰＡＰＲモジュールに引き込まれる。次いで、加圧された空気が最適化スクロールによってＰＡＰＲハウジングの出口に向けて加速される。ＰＡＰＲモジュールは複数の使用構成に用いることができる。

Description

本発明は電動式空気浄化呼吸器（powered air purifying respirators：電動ファン付き呼吸用保護具）に関する。本発明の１つの態様では、本発明は、呼吸マスク及びフィルタキャニスタに着脱可能に装着されるようになっている電動式空気浄化呼吸器モジュールに関する。本発明の別の態様では、本発明は、呼吸マスクに接続されるホースに着脱可能に装着されるようになっている電動式空気浄化呼吸器モジュールに関する。本発明のさらに別の態様では、本発明は、充電式ポータブル電源を有する電動式空気浄化呼吸器モジュールに関する。本発明のさらに別の態様では、本発明は、交換式ポータブル電源を有する密閉型電動式空気浄化呼吸器モジュールに関する。本発明のさらに別の態様では、本発明は、フィルタが部分的に詰まった場合に一定流の浄化空気を呼吸器に送る電動式空気浄化呼吸器モジュールに関する。

［関連出願の相互参照］
本願は、２００７年１１月２０日に出願の米国仮特許出願第６０／９８９，２２３号（その全体が参照により本明細書に援用される）の利益を主張する。

電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）は、正の空気圧を呼吸器に連続供給することで呼吸器内に正圧を維持する。ＰＡＰＲは一般に軍事的、工業的又は危険な環境において用いられて、周囲空気がユーザのマスク、ヘルメット又はフードに入るのを防ぐことによって個人の呼吸保護を行う。呼吸器系の有害物として、粒子状物質、有害ガス又は蒸気が挙げられ得るが、これらは周囲空気をフィルタに通すことによって除去される。典型的に、電動式空気浄化呼吸器は、周囲空気を強制的に１つ又は複数のフィルタに通して呼吸器の入口開口部に送る電動ファンを備える。ファン及びフィルタはフェイスマスクに装着されてもよく、又は、場合よってはベルト若しくはバックパックに装着されてホース及びファンを介してフェイスマスクに接続されてもよい。ファン用の電源は典型的にフェイスマスクから離して装着されるが、マスク自体に装着されることもできる。

Simpsonの米国特許第４，８８６，０５６号明細書は、外側マスクと口鼻用（orinasal）内側マスクを含むフルフェイスマスクに装着される正圧フィルタ呼吸器を開示している。外側マスクは、フィルタキャニスタが螺着される空気入口（air inlet：吸気口）を有している。フィルタキャニスタ内のすぐ近くに遠心ファンが位置し、この遠心ファンは、周囲空気をフィルタキャニスタに通して外側マスクの内部に引き込むように電動モータによって駆動されるように配置されている。

Hoの米国特許第６，４３５，１８４号明細書は、フィルタ体の正面に別のフィルタ体が配置されているＰＡＰＲガスマスクを開示している。このガスマスク構造は後部カップ体、２つのバッテリシート及び前部カップ体を有している。バッテリシートは後部カップ体の底部の２つの側面にそれぞれ配置され、ファンを駆動するモータ用の電力を供給するバッテリを内部に収容するようになっている。フィルタ体は前部カップ体の固定シートに位置付けされている。カバー体が固定シートに螺合することで、フィルタ体を内部に固定すると共にフィルタ体の正面に別のフィルタ体をしっかりと保持するようになっている。ファンが空気流を発生させるように働き、その空気流が別のフィルタ体及びフィルタ体により濾過され、次いで後部カップ体のガイドウェイに導かれる。バッテリは充電器に差し込むことによって充電可能である。

Hebrank他の米国特許出願公開第２００７／０１６３５８８号明細書は、エアムーバと、粒子フィルタと、ベルトに装着される供給手段とを含む、個人用の呼吸器及び清浄空気システムを開示している。この呼吸器は、供給ホースによってフェースマスクに操作可能に接続され、ＰＡＰＲハウジングに供給ホースの端部に対向する端部が取り付けられている。このシステムは典型的には、カートリッジに配置される少なくとも１つのバッテリ若しくは複数のバッテリ、又はハウジング内のコンパートメントに収容できる充電可能なバッテリパックの形態をとることができる電源を有している。それの代わりに又はそれに加えてこのシステムは、所定の最終用途に対して、ＡＣアダプタを含み、これにより、システムはＡＣコンセントからの電力供給が可能となり又はバッテリの充電が容易となる。ＡＣアダプタは、ハウジング内に配置することができる。

本発明によれば、電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュールが、ハウジングと、ファンと、モータと、ハウジング内に装着されるポータブル電源と、ハウジング内の入口開口部であって、該入口開口部に引き込まれる空気を濾過するフィルタキャニスタを選択的に装着するようになっている、入口開口部と、ハウジング内に形成される出口開口部と、呼吸器マスクの面体に、又は呼吸器マスク内の面体入口開口部と流体接続される導管に、ハウジングを装着するようになっている取り外し可能な装着コネクタとを備える。したがって、該ＰＡＰＲモジュールは、軸流の空気をフィルタを通して引き込み、濾過された空気をマスクに送るために、フィルタキャニスタと呼吸器マスクとの間、又はフィルタキャニスタと呼吸器マスクに接続される導管との間に位置付けされることができる。

一実施の形態では、ハウジングは上部円筒部及び下部円筒部によって形成される。別の実施の形態では、電源は、ハウジングの上部円筒部内に装着され、少なくとも１つのバッテリを含む。好ましくは、少なくとも１つのバッテリは充電式である。典型的には、ハウジングの中心軸の周りに環状に離間した複数のバッテリがある。

別の実施の形態では、ハウジングは、モータに給電するように該モータに電気的に接続されるコンセント（receptacle）をさらに有する。さらに、コンセントは、電源を充電するように該電源に電気的に接続される。さらに、（ＰＡＰＲ）モジュールは、モータへの電力を制御するようにモータ及び電源に電気的に接続される制御回路を有することができる。

好ましい実施の形態では、スクロールが、呼吸器への空気流を最適化するようにファンと出口開口部との間に装着される。

別の実施の形態では、入口開口部は雌ねじ付きスリーブによって形成される。さらに、出口開口部は雌ねじ付きスリーブによって形成されることができる。

さらに別の実施の形態では、入口開口部はバヨネット型コネクタによって形成される。さらに、出口開口部は、バヨネット型コネクタによって形成されることができる。

使用の際、モータのシャフトへの直接接続によって駆動される遠心ファンによって、周囲空気が、取り付けられたフィルタを通って入口開口部に引き込まれる。次いで、この空気が最適化スクロールによって加速され、加圧された空気が出口開口部を通って呼吸マスクに入る。

ＰＡＰＲモジュールは複数の使用構成で用いることができる。例えば、ＰＡＰＲモジュールは空気ホース及びベルトと共に使用するように構成することもでき、腰、背中又は任意の離れた箇所に着用することもできる。

本発明の第１の実施形態によるＰＡＰＲモジュールの斜視図である。 図１のライン２−２に沿ったＰＡＰＲモジュールの横断面図である。 図２のライン３−３に沿ったＰＡＰＲモジュールの断面図である。 図１のＰＡＰＲモジュール、及びフィルタの分解図である。 フィルタに連結された、図１のＰＡＰＲモジュールの斜視図である。 空気流路を示す、図１のＰＡＰＲモジュールの横断面図である。 本発明の第２の実施形態によるＰＡＰＲモジュールの斜視図である。 本発明の第３の実施形態によるＰＡＰＲモジュールの斜視図である。 本発明の第４の実施形態による、図１のＰＡＰＲモジュールの詳細図であり、任意選択のリモートスイッチを示す。 マスク装着型使用構成を示す、図１のＰＡＰＲモジュールの斜視図である。 リモート型使用構成を示す、図１のＰＡＰＲモジュールの斜視図である。 プレナムベルト（plenum belt）を用いるリモート型使用構成を示す、図１のＰＡＰＲモジュールの斜視図である。 送信器及びマスクを用いるワイヤレスヘッドアップディスプレイ機構（feature：特徴部）を示す、図１のＰＡＰＲモジュールの詳細図である。 微粒子フィルタモジュール及び低プロファイル型（（low profile：薄型）ホースアセンブリと組み合わされる、図１〜図３又は図６〜図８のＰＡＰＲモジュールの分解斜視図である。 組み立てられた、図１３のＰＡＰＲモジュール、微粒子フィルタモジュール及び低プロファイル型ホースアセンブリの側面図である。 ベルトに装着されユーザによって携帯された、図１３及び図１４のＰＡＰＲ組立体の絵図である。 ＣＢＲＮフィルタモジュール及び低プロファイル型ホースアセンブリと組み合わされる、図１〜図３又は図６〜図８のＰＡＰＲモジュールの分解斜視図である。 組み立てられた、図１６のＰＡＰＲモジュール、ＣＢＲＮフィルタモジュール及び低プロファイル型ホースアセンブリの側面図である。

図１及び図２を参照すると、本発明による電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール１０の第１の実施形態が示されている。ＰＡＰＲモジュール１０は、内蔵型コンパクトユニットであり、包括的にモータ２４、ファン２６、スクロール２８及び電源２２を全て、一つのハウジング１２内に備える。ＰＡＰＲモジュール１０は、空気濾過手段に取り付けることができる入口１８と、ユーザが着用可能な呼吸保護装置に取り付けることができる出口２０とを有する。ＰＡＰＲモジュール１０は「インライン型（in-line：直列型）」ＰＡＰＲと見なすことができ、ここでは、入口１８及び出口２０が同軸方向に整列していることで、入口及び出口の空気流の方向がＰＡＰＲの中心軸に実質的に平行となっている。

ＰＡＰＲモジュール１０のハウジング１２は２つの円筒部、すなわち上部体１４と下部体１６から成る。下部体１６は、横断面形状が円形であるが、他の横断面形状も可能であり、２つの一続きのセグメント、すなわち主要な下部体６２と雄ねじ付きマスクスリーブ６０から成る。出口２０はねじ付きマスクスリーブ６０によって画定され、有利にはこのスリーブ６０を用いて、下記のように、ユーザが着用可能な呼吸保護装置にＰＡＰＲモジュール１０を連結する。

下部体１６の開口端を覆うように下部体カバー３２が位置付けされる。下部体カバー３２は溶接又は任意の他の適した手段によって下部体１６に気密にシールされる。下部体１６及び下部体カバー３２は共に、入口１８及び出口２０と流体連通する密閉呼吸ゾーン３６を形成する包囲スペースを形成する。したがって、入口１８に取り付けられた空気フィルタキャニスタを通った空気だけが出口２０を通って呼吸器に入ることができる。

雌ねじ付きフィルタスリーブ６４が、密閉呼吸ゾーン３６に対向する下部体カバー３２の面６８から上方に延びている。ねじ付きフィルタスリーブ６４はＰＡＰＲモジュール１０の入口１８を画定し、このフィルタスリーブ６４を用いて空気濾過キャニスタをＰＡＰＲモジュール１０に連結することができる。

上部体１４は下部体１６に下部体カバー３２にて固定される。上部体１４は典型的に、内蔵型コンパクトユニットの美的外観を形成するように下部体１６と同じ横断面形状を有する。上部体１４の頂面の垂下フランジ５０によって形成される円形開口部５２が、ねじ付きフィルタスリーブ６４を受け入れる。垂下フランジ５０とスリーブ６４の間のＯリングシール３４が、スリーブ６４を垂下フランジに対し気密にシールする。上部体１４は一体型電源スイッチ６６も有し、このスイッチ６６は上部体１４の外側に位置する。上部体１４は下部体カバー３２に着脱可能又は固定的に取り付けることができる。

Ｏリングシール３４は、下部体カバー３２の面６８のリブ４８の、上部体１４と下部体カバー３２の間の接続面に位置付けされることで、これら２つの部品（上部体１４と下部体カバー３２）を一緒にシールする。Ｏリングシール３４は円形であり、任意の適した弾性材料から作製することができる。

割りリングすなわち蓋保持用クリップ３８が上部体１４の溝内に位置付けされ、上部体１４をねじ付きフィルタスリーブ６４に保持するようにスリーブ６４の外側の溝５４にスナップ嵌めされる。

遠心ファン２６、スクロール２８及びモータ２４は密閉呼吸ゾーン３６内に位置付けされる。遠心ファン２６及びモータ２４は同軸であり、遠心ファン２６はモータ２４のシャフト３０への直接接続によって駆動される。スクロール２８は遠心ファン２６を包囲し、該ファンと下部体１６との間に位置する。遠心ファン２６は空気を入口１８を通じて引き込んで放射状に推進させる。次いで、スクロール２８が加圧された空気を出口２０に向けて螺旋状に導く。モータ２４の向きはハウジングの中心軸と軸方向に整列した状態にすることが好ましい。

図３を参照すると、コントローラ４２が下部体カバー３２の面６８に位置している。コントローラ４２は遠心ファン２６の速度を監視し、監視したファン速度に応じてモータ２４の速度を制御することで、ＰＡＰＲモジュール１０を流れる実質的に一定の流量を確実にする。この方法によるモータ２４の制御により、入口１８と一列に並んだ空気フィルタが部分的に詰まった場合であっても入口１８及び出口２０の開口部間に最低限の流量を維持することができる。コントローラは速度センサ（図示せず）に接続され、この速度センサがモータシャフトの回転速度を検知し、検知した速度を、コントローラに設定した所定の速度と比較し、検知した速度が所定の速度と一致するようにモータへの電力を調整する。このため、コントローラは、モータに供給される電流を制御するように、バッテリに接続されると共にモータにも接続される電源回路を有する。電源スイッチ６６は、コントローラ４２にバッテリによって供給される電力を制御するように開位置及び閉位置間で摺動可能である。

コントローラ４２はさらに、単純な限られた量のデータを格納するように構成することができ、モータ２４及び電源２２からの入力が可能な限り受け取られる。電源２２の電圧等の動作データを測定及び監視することができる。

図２及び図３を参照すると、上部体１４及び下部体カバー３２が共に、電源２２を配置することができる包囲空間９０を形成している。電源は少なくともモータ２４及びコントローラ４２に電力を供給する。

電源２２は典型的に、１つ又は複数の充電式バッテリ２２である。バッテリ２２は、下部体カバー３２の面６８に形成されていると共にねじ付きフィルタコネクタ６４の周りに環状に離間したクレードル９２内に収容される。上部体１４は、クレードル内に配置されているバッテリ２２を密閉する蓋として働き、バッテリ２２の出し入れがなされるように任意に取り外し可能とすることができる。バッテリ２２は、最大８時間の連続稼動時間、モータ２４に電力を供給するように構成することができる。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ＰＡＰＲモジュール１０はキャニスタフィルタ５８等の空気濾過手段に連結することができる。この取付けは、雄ねじ付きキャニスタフィルタ５８をＰＡＰＲモジュール１０の入口１８の雌ねじ付きフィルタスリーブ６４にねじ込むことによって行われる。キャニスタフィルタ５８は典型的に、粒子状物質及び／又はガス状物質を濾過する濾床を含み、ユーザの意図する環境に応じて様々な濾材を含むように選択することができる。適したフィルタ床は米国特許第７，２１３，５９５号明細書（参照により本明細書に援用される）に開示されている。ＰＡＰＲモジュール１０は従来型であると共にコンフォーマルなキャニスタフィルタと連結するように選択的に構成することができ、それらのキャニスタフィルタの一タイプが２００２年４月２６日出願の米国特許出願公開第２００５／０１６１９１１号明細書に開示されている。ＰＡＰＲモジュール１０は４０ｍｍの標準ねじ又は他の標準ねじを有するフィルタキャニスタと連結するように構成することができる。

図５を参照すると、ＰＡＰＲモジュール１０の空気流路が示されている。上述したように、ＰＡＰＲモジュール１０への電力を電源スイッチ６６によってオン／オフにすることができる。オンになると、濾過されていない周囲空気が空気フィルタ５８を介して、遠心ファン２６によってＰＡＰＲモジュール１０の入口１８に引き込まれる。遠心ファン２６がその空気を放射状に推進し、次いでスクロール２８が加圧された空気をＰＡＰＲモジュール１０の出口２０に向けて、ユーザが着用可能な呼吸保護装置に螺旋状に導く。

図６を参照すると、本発明によるＰＡＰＲモジュール１０の第２の実施形態が示されており、ここでは、第１の実施形態による要素と同様の要素が同じ参照符号を付されている。この実施形態では、ＰＡＰＲモジュール１０は、上部体１４の外側に位置する一体型電源スイッチ６６を含む。下部体カバー３２上の上部体１４を回転させることによって、電源スイッチ６６の向きを任意に右利きユーザ用又は左利きユーザ用にすることができる。上部体１４の回転中にシール３４が接触を維持すると同時に蓋保持用クリップ３８が上部体１４をＰＡＰＲモジュール１０に保持した状態にする。回転の間中、電気的接触がスイッチ接点トラック４０によって維持され、このトラック４０は導電性材料から作製されると共に下部体カバー３２の円周に沿って位置する。スイッチ接点トラック４０が円周全体に一続きになっていることで、どの程度の回転でも電源スイッチ６６に電気的接触を維持させることができる。代替的に、電源スイッチ６６及び上部体１４の限られた回転を、ワイヤ接続によって電気的接触を維持する等、他の適切な方法により達成することができる。

図７を参照すると、本発明によるＰＡＰＲモジュール１０の第３の実施形態が示されており、ここでは、第１の実施形態による要素と同様の要素が同じ参照符号を付されている。この実施形態では、ＰＡＰＲモジュール１０は、ユーザにＰＡＰＲモジュール１０の動作状態を示すのに用いる、ライト７０及び／又は可聴アラーム７２から成るユーザ警告システムを備える。コントローラ（図示せず）が格納データを用い、ライト７０をオンに切替える、且つ／又は、例えば空気流が少ない状態及び／又はバッテリ電力が低い状態を示すように可聴アラーム７２を作動させることができる。任意選択的なライト７０は、ユーザに見えるようにＰＡＰＲモジュールのどこにでも位置付けすることができる。ライト７０の意図される場所の一つ（図７に示す）は上部体１４の外表面上である。ライト７０の意図される別の場所（同じく図７に示す）はＰＡＰＲモジュール１０の円周に及ぶ。意図される後者の場所の場合、下部体カバー３２のうち上部体１４と下部体１６の間に露呈する部分が、ライト７０として働く一体型ライトパイプを含むことができる。この場所は、ライト７０がより多くの方向から見えるため好ましいであろう。

図８を参照すると、本発明によるＰＡＰＲモジュール１０の第４の実施形態が示されており、ここでは、第１の実施形態による要素と同様の要素が同じ参照符号を付されている。この実施形態では、ＰＡＰＲモジュール１０はケーブル管理機構及びインタフェースポート７４を備え、これによって、充電式密閉型バッテリ２２を充電することができる。バッテリ２２の充電は、インタフェースポート７４のソケットにＡＣ充電器７６の相補的なプラグ７８を挿入する（affix）ことによって達成される。さらに、ＰＡＰＲモジュール１０用の電源を提供するのにＡＣ充電器７６をインタフェースポート７４のソケット及びＡＣコンセントに取り付けることができる。任意選択的に、外部バッテリパック８０を、インタフェースポート７４を介してＰＡＰＲモジュール１０に接続することができる。外部バッテリパック８０は、長時間使用、例えば最大１２時間以上の稼働時間のために、ＰＡＰＲモジュール１０に電力を供給することができる。外部バッテリパック８０がインタフェースポート７４にプラグ接続されると、ＰＡＰＲモジュール１０は先にバッテリパック８０によって給電され、バッテリパック８０が消耗すると、システムが「活線挿抜（hot-swaps：ホットスワップ）」してさらなる時間稼動させ、次に内部バッテリ２２によって給電される。警告ライト７０はバッテリパック８０が消耗に近いことをユーザに知らせ、バッテリパック８０の消耗がまさしく生じると、ＰＡＰＲモジュール１０が内部バッテリ２２に自動的に切り替わる。バッテリパック８０が消耗に近いこと及び「活線挿抜」が行われようとしていることをユーザにさらに知らせるようにアラームが音を発することもできる。ＡＣ充電器７６及び外部バッテリパック８０は２つの別個のコンポーネントとすることができるか、又は組み合わせて１つの多目的コンポーネントにすることができる。

さらに、インタフェースポート７４がＰＡＰＲモジュール１０に対し多目的通信ポートとして機能することができる。インタフェースポート７４は、例えば所望の状況下で可聴アラームを無効にする入力を与えるように構成することができる。コントローラ４２によって格納されたデータを、例えば稼働時間又は警告システム起動の情報を提供するようにインタフェースポート７４を介してリモートコンピュータにアップロードすることもできる。

ケーブル管理機能がプラグ穴４４及び三日月形の溝４６によって提供される。インタフェースポート７４はプラグ穴４４のおよそ中心に位置するため、プラグ７８をプラグ穴４４に沿って２つの方向のいずれにもインタフェースポート７４に挿入することができる。このように、プラグ穴４４は右手方向又は左手方向のいずれにも用いることができる。三日月形の溝４６は下部体１６の周縁の表面上に形成され、プラグ穴４４から離間している。三日月形の溝４６は、プラグ７８から延びるケーブル８８を収容及び保持するように形成されている。ケーブル８８が三日月形の溝４６に挿入されることで、プラグ７８がインタフェースポート７４から外れないようにする。下部体１６の表面上には複数の三日月形の溝４６があり、右利きユーザ又は左利きユーザのいずれの場合にもプラグ７８の向きを選択的に決める際にさらに役立つようになっている。

ＰＡＰＲモジュール１０は、長時間使用又は使い捨て用に設計することができ、使用後、期待使用の経済性に応じて廃棄してもよい。長時間使用モデルの場合、ＰＡＰＲ１０は、使用寿命がより長いコンポーネントを用いることができるが、貴金属製のブラシモータ２４、及び電源２２用に充電式リチウムイオン電池等、コストがより高いコンポーネントとなるであろう。使い捨てモデルの場合、ＰＡＰＲモジュール１０は２回以上使用される必要のないコンポーネントを用いることができるため、寿命又は耐久性がより低く費用のあまりかからないモータ２４、及び電源２２用にアルカリ電池等、コストがより低いコンポーネントとなるであろう。また、使い捨てモデルは、フィルタ５８がＰＡＰＲモジュール１０に付いており必要時にユーザによって開けられる密封パッケージ内にパッケージされている状態で消費者に利用可能にすることもできる。

ＰＡＰＲモジュール１０は、複数の異なる使用構成において用いることができる。図９〜Ｄを参照すると、４つの例示的な使用構成が示されている。図９は、マスク面体５６に装着されるＰＡＰＲモジュール１０を示す。フィルタキャニスタ５８は上述したようにＰＡＰＲモジュール１０に取り付けることができ、ＰＡＰＲモジュール１０はマスク面体５６に、例えば米国特許第７，２１３，５９５号明細書に開示されているような吸入弁９６にて取り付けることができる。マスク面体５６への取付けは、ＰＡＰＲモジュール１０の出口２０の雄ねじ付きマスクスリーブ６０をマスク面体５６の雌ねじ付き入口（図示せず）にねじ込むことによってなされる。代替的に、ＰＡＰＲモジュールは米国特許第７，２１３，５９５号明細書に開示されているようなバヨネット型付属品を有することができ、マスク面体は迅速な取付けのために相補的なバヨネット型付属品９４を有することができる。同様にして、ＰＡＰＲモジュールの入口開口部１８及びフィルタキャニスタ５８の出口開口部が、ＰＡＰＲモジュール１０に対するフィルタキャニスタ５８の迅速な取付け及び取外しのために相補的なバヨネット型固定具を有することができる。

別の構成では、図１０に示すように、ＰＡＰＲモジュール１０は、該ＰＡＰＲモジュール１０及びマスク面体５６間に空気ホース８２を用いて使用する場合にユーザの腰、背中又は他の身体箇所に着用されるベルト８６に装着されて示されている。ホース８２の一端は、上述した相互接続するねじを用いてＰＡＰＲモジュール１０に固定的に取り付けられ、他端はユーザのマスク面体５６又はフードに延びる。フィルタ５８は上述したようにＰＡＰＲモジュール１０の入口１８に取り付けられる。

さらに別の構成では、図１１に示すように、ＰＡＰＲモジュール１０は、該ＰＡＰＲモジュール１０及びマスク面体５６間に空気ホース８２を用いて使用する場合にユーザの腰、背中又は他の身体箇所に着用されるプレナムベルト９８に装着されて示されている。プレナムベルト９８は可撓性中空プレナム１０２及び２つのベルトストラップ１００を有し、複数のねじ付き開口部１０８、例えば２つのねじ付き開口部と、ねじ付きスリーブ１１０によって形成される第３の開口部とを含む。ＰＡＰＲモジュール１０の入口１８は、ねじ付きスリーブ１１０を介してプレナムベルト９８に取り付けることができ、出口２０は、ユーザのマスク面体５６と流体連通した状態でねじ付きスリーブ６０を介してホース８２に取り付けることができる。プレナムベルト９８へのＰＡＰＲモジュール１０の取付けは、ＰＡＰＲモジュール１０の入口１８の雌ねじ付きフィルタスリーブ６４をプレナムベルト９８の雄ねじ付きスリーブ１１０にねじ込むことによってなすことができる。ホース８２は、上述したようにＰＡＰＲモジュール１０及びユーザのマスク面体５６又はフードに取り付けられる。入口開口部５９を有する少なくとも１つのフィルタキャニスタ５８は、雄ねじ付きフィルタキャニスタ５８をプレナムベルト９８の雌ねじ付き開口部１０８にねじ込むことによってプレナムベルト９８に取り付けることができる。上述の付属品は代替的に、米国特許第７，２１３，５９５号明細書に開示されているようなバヨネット型付属品を有することができる。

上記の構成では、図１１に示すように、空気がＰＡＰＲモジュール１０によってキャニスタフィルタ５８の開口部５９を通ってプレナムベルト９８に引き込まれる。次いで、濾過された空気がプレナムベルト９８からＰＡＰＲモジュール１０に入り、ＰＡＰＲモジュール１０を通ってホース８２に入る。重工業／感染管理及びＣＢＲＮ等、特定の条件を満たすフィルタがベルトに取り付けられる。ベルトはＳＣＢＡタンクにストラップで固定するか又は弾薬帯として着用することができる。従来型のフィルタ及びコンフォーマルなフィルタをベルトに装着することができる。そのため、ベルトは、ＣＢＲＮフィルタを用いることによってＣＢＲＮ（化学、生物、放射性物質及び核）の危険から保護するように多くの種々の状況に対する融通性をユーザに与える。プレナムベルト９８は、薬剤抵抗性に対するブチル材料、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム又は任意の他の適した材料等、熱可塑性エラストマーから作製することができる。

図１０及び図１１に示すリモート型構成又はベルト着用型構成ではいずれも、リモートスイッチ１１２は有利には、図８Ａに示したようにＰＡＰＲモジュール１０が背中又は他の箇所に着用されている場合にＰＡＰＲモジュール１０をリモートでオン／オフにするのに用いることができる。リモートスイッチ１１２は上述したのと同様の仕方でインタフェースポート７４にプラグ接続し、例えば稼働時間又はバッテリ寿命表示等の情報をユーザに提供するように構成することもできる。リモートスイッチ１１２はユーザのベルト又は他の物体にクリップで固定することができ、ユーザのポケットに入れて、又は任意の他の適した手段若しくは方法によって携帯することができる。リモートスイッチ１１２は有利には、ＰＡＰＲモジュール１０がユーザの背中等の達しにくい箇所に位置している場合にＰＡＰＲモジュール１０をオン又はオフにするのにベルトを外す必要なくユーザが容易にアクセスすることを可能にする。

図１２を参照すると、第４のユーザ構成が示されており、ここでは、ＰＡＰＲモジュール１０をワイヤレス送信器１１４と共に用いることができ、この送信器１１４は、ユーザの面体５６又はフードに配置されるヘッドアップディスプレイモジュール１１６へのワイヤレス通信のためにインタフェースポート７４に挿入することができる。ヘッドアップディスプレイは面体５６内に装着され、例えば面体５６の内側にユーザによって明示される稼働時間又はバッテリ電力レベル等の動作情報を表示することができる。ヘッドアップワイヤレス送信器１１４及びディスプレイモジュール１１６は、マスク装着型ＰＡＰＲモジュール１０及びベルト型又はリモート装着型ＰＡＰＲモジュール１０の双方と使用することができる。

ＰＡＰＲモジュール１０が提供する最も有意な利益の１つは、呼吸器システムをモジュール化することができることである。保護すべき危険又は期待使用の経済性等、いくつかの変数に応じて、ＰＡＰＲモジュール１０をいくつかの異なる構成において様々な危険に抗して用いることができる。ＣＢＲＮの危険から有利に保護するのに同じＰＡＰＲモジュール１０をユーザのフェイスマスクに装着するか又はプレナムベルト９８に装着することができる。このモジュール性は開示の本発明に固有のものである。

このため、ＰＡＰＲモジュール１０は様々なキットで消費者に利用可能に作製されることができる。これらのキットは、ＰＡＰＲモジュール１０と、ホース８２、マスク５６、フード、外部バッテリパック８０、ベルト若しくはハーネス、ワイヤレスヘッドアップディスプレイ１１４、１１６、バッテリ充電器７６又はフィルタ５８等の付属部品の複数の組合せとから成ることができる。キット内の部品の様々な組合せは、典型的な使用構成及び把握されたユーザニーズに基づいて消費者に提供することができる。

次に図１３及び図１４を参照すると、ここでは、同様の符号が同様の部品を特定するのに用いられており、インライン型ＰＡＰＲ１０が微粒子フィルタ１２６及び低プロファイル型ホースアセンブリと共に分解図で示されている。低プロファイル型ホースアセンブリは、ＰＡＰＲモジュール１０のねじ付きスリーブ６０をねじ込み可能に受け入れるねじ付き入口開口部１２２を有する比較的平らなプレナム１２０を備える。低プロファイル型ホース１２４がプレナム１２０に接続され、ねじ付き入口開口部１２２と流体連通する。環状の微粒子フィルタモジュール１２６は、内部に微粒子フィルタ材を有する環状のハウジングを有し、ＰＡＰＲ１０の電源スイッチ６６が出るスロット開口部１３０を有する。微粒子フィルタ材は、粒子フィルタに一般的に用いるプリーツフィルタ材を含む任意の適した粒子フィルタとすることができる。入口開口部１３２は環状のハウジング１２８内の粒子フィルタと流体連通する。フィルタモジュール１２６はさらに、ＰＡＰＲモジュール１０のねじ付きスリーブ６０と同様の、ＰＡＰＲモジュール１０のねじ付き入口内にねじ込み可能に受け入れられるねじ付き出口スリーブ（図示せず）を有する。図１４に示すように、環状の微粒子フィルタモジュール１２６はＰＡＰＲ１０を包囲し、プロファイルが非常に低い。

組み立てられた、低プロファイル型微粒子フィルタモジュール１２６、ＰＡＰＲモジュール１０及び低プロファイル型ホースアセンブリは、複数の種々の用途、例えば粉塵の場（dust markets：粉塵に関する業界）等、高流動性の工業用途に対する薬剤／感染管理環境において、感染管理環境のために用いることができる。図１５を参照すると、微粒子フィルタモジュール１２６がインライン型ＰＡＰＲ１０及び低プロファイル型モジュールと共に、薬剤／感染管理作業者１３４がフード１３６（低プロファイル型ホース１２４を介してＰＡＰＲ１０／微粒子フィルタモジュール１２６に接続されている）を被った状態で示されている。

ここで、図１６及び図１７を参照すると、ＣＢＲＮ実施形態が、ＣＢＲＮフィルタモジュール１３８と、ＰＡＰＲ１０と、プレナム固定具４２、低プロファイル型ホース１４６及びねじ付き入口開口部１４４を有するホースモジュールと共に示されている。ＰＡＰＲ１０のねじ付きスリーブ６０が、低プロファイル型ホース１４６と開通しているねじ付き開口部１４４内にねじ込み可能に受け入れられる。ＣＢＲＮフィルタモジュールは通常のＣＢＲＮフィルタ材を有し、このフィルタ材は粒子フィルタ及び微粒子カーボンフィルタを有し得る。ＣＢＲＮモジュール１３８は、この種のフィルタキャニスタの場合に慣例的である入口開口部１４０を有する。適したフィルタモジュール１３８の一例は、米国特許出願公開第２００５／０１６０９１１８１号明細書（その全体が参照により本明細書に援用される）に開示されている。典型的に、プレナム固定具１４２はプレナム固定具１２０と同様に、ユーザが着用するベルトにプレナム固定具を装着するベルトクリップ又はベルトマウントにフィットすることができる。

本発明は複数の異なる用途に適用可能であり、ＰＡＰＲモジュール１０は特定用途に合うように多くの種々の形態に製造することができる。ＰＡＰＲは、マスク領域のフィルタの外部マウントとして又はマスク領域から離して（例えば空軍マスクにおいて必要とされ得る場合のように）用いることができる。ＰＡＰＲはさらに、クリーンアップ／軽工業用途のための全身防護服（suit）に一体化することができる。さらに、ＰＡＰＲは呼吸管理ユニットを有するように製造することができ、この呼吸管理ユニットがＰＡＰＲを流れる所定の空気流を維持するか、又は代替的にＰＡＰＲを流れる流量を制御する調整可能な制御を行うことができる。さらに、ＰＡＰＲはスイッチを有するように製造することができ、このスイッチがユーザの必要に応じてＰＡＰＲモジュールの電力をオン／オフにする。

本発明はまた、様々な種々の状況に用いることができる様々な付属品と共にＰＡＰＲモジュールをパッケージすることも意図する。例えば、１つ又は複数のＰＡＰＲモジュールは、図１３及び図１４に示すような粒子フィルタ、ＣＢＲＮフィルタモジュール（毒性ガス及び毒性粒子を濾過するのに用いる）、並びにＴＩＭガスでの使用の場合にＣＢＲＮモジュールのフィルタ能力を高めるための補助的なＴＩＭフィルタを含むフィルタモジュール等、異なる環境条件に対して用いることができる様々なフィルタモジュールと共に、例えば図１１に示すようなベルトに装着されることができる。ＣＢＲＮフィルタモジュールと共に用いる補助的なＴＩＭフィルタモジュールは、ＰＣＴ国際公開第２００１／７８８３９号パンフレット（その開示が参照により本明細書される）に開示されている。

モジュールキットはさらに、モジュール制御ユニット又はデータ回収ユニット（これらのユニットはインタフェースポート４７４を介してＰＡＰＲモジュールにプラグ接続することができる）、図８に示すような充電モジュール（これもまたインタフェースポート７４にプラグ接続することができる）、及び補助的なバッテリユニット（同様に図８に示す）を有し得る。

本発明は、濾過された空気をマスク、フード又は同様の呼吸用装置に供給する、プロファイルが非常に低いが生産性が高く軽量で適合性が高いモジュールを提供する。このモジュールは、従来型の呼吸マスクとの使用のためにユーザが選択することができる、様々な種々の環境に対し複数の異なる変化を持たせてパッケージすることができる。このモジュールは、内部バッテリによって、外部バッテリのみで、又はその２つ（内部バッテリ及び外部バッテリ）を活線挿抜回路と組み合わせることで長時間にわたって動作することができる、非常に効果的且つ軽量のモジュールを提供する。

本発明をその特定の実施形態に関して特に説明してきたが、これは例示としてであって限定するものではないことを理解されたい。添付の特許請求の範囲内に定義される本発明の精神から逸脱しない限り、妥当な変形及び変更が先の開示及び図面の範囲内で可能である。

Claims (31)

1. 電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール（１０）であって、
   ハウジング（１２）と、
   前記ハウジングに装着されると共に、ファン入口及びファン出口を有する、ファン（２６）と、前記ハウジングに装着されると共に、前記ファン（２６）を駆動するように該ファン（２６）に動作可能に接続される、モータ（２４）と、前記ハウジング（１２）内に装着されると共に、前記モータ（２４）に給電するように該モータ（２４）に動作可能に接続される、電源（２２）と、
   前記ハウジング（１２）内の入口開口部（１８）であって、前記ファン入口と流体連通すると共に、該入口開口部（１８）に引き込まれる空気を濾過するフィルタキャニスタ（５８）を選択的に装着するようになっている、入口開口部（１８）と、
   前記ハウジング（１２）内に形成されると共に、前記ファン出口と流体連通する、出口開口部（２０）であって、呼吸器マスクの面体（５６）に、又は該呼吸器マスク内の面体入口開口部（９６）と流体接続される導管（８２）に、前記ハウジング（１２）を装着するようになっている取り外し可能な装着コネクタ（６０）を有する、出口開口部（２０）と、
   を備え、
   該ＰＡＰＲモジュール（１０）は、前記フィルタキャニスタ（５８）と前記呼吸器マスクとの間、又は前記フィルタキャニスタ（５８）と前記呼吸器マスクに接続される前記導管（８２）との間に位置付けされることができる、電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
2. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
   前記ハウジング（１２）は上部円筒部（１４）及び下部円筒部（１６）によって形成される、請求項１に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
3. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
   前記電源（２２）は前記ハウジング（１２）の前記上部円筒部（１４）内に装着される、請求項２に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
4. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
   前記電源（２２）は少なくとも１つのバッテリを含む、請求項３に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
5. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
   前記少なくとも１つのバッテリは充電式である、請求項４に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
6. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
   前記ハウジング（１２）の中心軸の周りに環状に離間した複数のバッテリがある、請求項４に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
7. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
   前記ハウジング（１２）は、前記モータ（２４）に給電するように該モータ（２４）に電気的に接続されるコンセント（７８）をさらに有する、請求項１に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
8. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
   前記電源（２２）は充電式であり、前記ハウジング（１２）は、該電源（２２）を充電するように該電源（２２）に電気的に接続される前記コンセント（７８）をさらに有する、請求項７に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
9. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
   前記モータ（２４）への電力を制御するように前記モータ（２４）及び前記電源（２２）に電気的に接続されるコントローラ（４２）をさらに備える、請求項８に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
10. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記呼吸器への空気流を最適化するように前記ファン出口と前記ハウジングの前記出口開口部（２０）との間に装着されるスクロール（２８）をさらに備える、請求項９に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
11. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記入口開口部（１８）は雌ねじ付きスリーブ（６４）によって形成される、請求項１０に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
12. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記出口開口部（２０）は雄ねじ付きスリーブ（６０）によって形成される、請求項１１に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
13. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記入口開口部（１８）はバヨネット型コネクタによって形成される、請求項１１に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
14. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記出口開口部（２０）は前記バヨネット型コネクタによって形成される、請求項１３に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
15. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    ユーザに前記ＰＡＰＲ（１０）の状態を知らせるインジケータ（７０、７２）をさらに含む、請求項１に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
16. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記状態は前記ＰＡＰＲモジュール（１０）内の任意のバッテリ（２２）の寿命である、請求項１５に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
17. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記状態は前記ＰＡＰＲモジュール（１０）を流れる少ない空気流である、請求項１５に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
18. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記インジケータ（７２）は可聴信号である、請求項１５に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
19. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記インジケータ（７０）は視覚信号である、請求項１５に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
20. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記視覚信号は、任意の角度から見えるように前記ＰＡＰＲモジュール（１０）の周囲に及ぶ、請求項１９に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
21. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記モータ（２４）への電力を制御するように前記ハウジング（１２）の外側部分に装着されるアクチュエータを有するスイッチ（６６）をさらに備え、該スイッチ（６６）が装着される、前記ハウジング（１２）の前記外側部分は、該ハウジング（１２）の他の部品に対して回転可能であり、そのため、前記スイッチのアクチュエータの向きを前記ユーザの右手操作又は左手操作用にすることができる、請求項１０に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
22. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記ハウジング（１２）は、前記コンセント（７８）の片側から該コンセント（７８）に通じるワイヤ（８８）を収容するように該コンセント（７８）に隣接したワイヤ管理溝路（４６）をさらに有する、請求項７に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
23. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記コントローラ（４２）は、前記ＰＡＰＲ（１０）の状態又はその動作状態に関する情報を提供するようにインタフェースポート（７４）を介してリモートコンピュータにアップロードされることもできるデータを格納するようになっている、請求項９に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
24. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記コントローラ（４２）は、前記ＰＡＰＲモジュール（１０）を制御するようにリモートソースから入力を受け取るようになっている、請求項２３に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
25. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記インタフェースポート（７４）はワイヤレスである、請求項２４に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
26. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記インタフェースポート（７４）は、前記コントローラ（４２）にハードワイヤードされている前記コンセント（７８）を前記ハウジング（１２）に有する、請求項２４に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
27. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記コントローラ（４２）は、前記ファン（２６）の速度を監視するようになっていると共に、該監視したファン（２６）の速度に応じて、前記ＰＡＰＲモジュール（１０）を流れる実質的に一定の流量に対し前記ファン（２６）の速度を調整するように前記モータ（２４）を制御するようになっている、請求項９に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
28. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記コントローラ（４２）は内部バッテリ（２２）の寿命を監視するようになっていると共に、該内部バッテリ（２２）の寿命が所定のレベルを下回ると前記モータ（２４）を外部電源（８０）に接続するようになっている、請求項９に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
29. 電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記電源（２２、８０）を有効又は無効にするように、前記ＰＡＰＲモジュール（１０）から離隔し前記電源（２２、８０）に接続されるリモートスイッチ（１１２）をさらに備える、請求項２８に記載の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
30. 請求項２９に記載の電動式空気浄化呼吸器モジュール（１０）であって、
    前記ＰＡＰＲ（１０）の状態を示すように、マスク（５６）又はユーザに見える他の構造部に装着されるようになっていると共に前記ＰＡＰＲモジュール（１０）に接続されるリモートヘッドアップディスプレイ（１１６）をさらに備える、電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール。
31. マスク（５６）又はフード（１３６）と共に使用する空気浄化キットであって、
    請求項１に記載の１つ又は複数の電動式空気浄化呼吸器（ＰＡＰＲ）モジュール（１０）と、
    前記ＰＡＰＲモジュール（１０）に装着されるようになっていると共に、ＣＢＮ、ＮＢＣ、ＣＢＲＮ、ＴＩＭ及び大気中の粒子状物質を濾過するようになっている、１つ又は複数の濾過モジュール（５８）と、
    任意選択的に、前記ＰＡＰＲ（１０）に接続されると共に内部の前記モータ（２４）に電力を供給するようになっている、ワイヤ（８８）を有する補助的な電源（８０）と、
    任意選択的に、バッテリ充電器と、
    前記ＰＡＰＲモジュール（１０）の１つ又は複数をユーザの身体にリモート（remote）装着するベルト（８６）と、
    前記リモート装着型ＰＡＰＲモジュール（１０）の１つ又は複数を前記マスク（５６）又は前記フード（１３６）に接続するホース（８２）キットと、
    任意選択的に、前記ユーザの前記マスク（５６）又は前記フード（１３６）に装着するヘッドアップディスプレイ（１１６）と、
    を備える、空気浄化キット。

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