JP2019088793A - 紫外線発光ダイオードを用いる呼吸装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】紫外線発光ダイオードを使用して、空気媒介病原からのリスクを低減させる、呼吸装置を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態による呼吸装置は、装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分を含む。フェイスマスク部分は、流動チャンバを含む。流動チャンバは、流動チャンバの第1の端部の近傍に配置される、第1の開口部と、流動チャンバの第2の端部の近傍に配置される、第2の開口部と、第1の開口部と第2の開口部との間に配置される、蛇行通路とを含む。紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードが、蛇行通路内に配置される。少なくとも1つの発光ダイオードは、蛇行通路を通る空気流動の方向に沿って配向される中心線に対して中心からずれて配置される。【選択図】なし
Description
本発明は、紫外線発光ダイオードを使用して、空気媒介病原からのリスクを低減させる、呼吸装置に関する。
急性呼吸器感染症(ARI)は、毎年、数百万の死亡例を生じさせており、発展途上国における死因の第1位であって、世界中では、死因の第3位である。ARIパンデミックまたは重症急性呼吸器症候群(SARS)等の他の新興呼吸器疾患の場合、標的ワクチンまたは抗ウイルス薬が開発されるのを待機するよりも、感染率を低減させるために、迅速な措置が講じられることが好ましい。フェイスマスクの装着は、呼吸器感染症のリスクを低減させるための広く認められている非薬理学的方法である。
一般的フェイスマスクの実施例として、使い捨て外科手術用フェイスマスクおよびN95人工呼吸器が挙げられる。本タイプのフェイスマスクは、人がその鼻および口を汚れた手で直接触れることを防止し、大きな液滴がくしゃみまたは咳の間に排出されることを阻止することによって、空気媒介病原の伝達を低減させる。本タイプのフェイスマスクは、吸気または呼気される空気を消毒することは不可能であって、典型的には、大部分が0.3ミクロンより小さく、本タイプのフェイスマスクの布地内の細孔を通る通過し得る、空気媒介ウイルスを遮断することができない。加えて、フェイスマスクの主要空気通路は、布地の1つまたはそれを上回る層によって遮断されるため、本タイプのフェイスマスクは、概して、装着が不快であって、人々のフェイスマスクの使用を妨げ得る。さらに、マスクが顔に嵌合しない場合、有意な量の空気が、マスクの周縁を通って漏出し、マスクの有効性を有意に低減させ、冷たい天候下における眼鏡装着者にとっては、湿気の多い空気の漏出からレンズの曇り等の他の不便さにもつながり得る。
図1は、第US2010/0132715号により詳細に説明される化学および生物学的保護マスクを図示する。ガスマスクアセンブリ2は、概して、正面の一方向呼気弁20と、1つまたはそれを上回る隣接する吸気開口12とを含有する、成形されたマスク部分10を備える。吸気開口12は、押し回し式レセプタクル14を装備する。UV照明管50が、吸気開口12とフィルタアセンブリ40との間に介在され、HEPAタイプまたは木炭フィルタ等の機械的濾過能力を提供し得る。UV照明管50は、約2〜5インチの短い複数部品から成る円筒であって、フィルタアセンブリ40を着座させ、マスク10のレセプタクル14の中に挿入するために、噛合する押し回し式レセプタクル/座部を各端部に伴う。UV照明管50はさらに、円筒形のアルミニウム製外側シェルと、それぞれ、管50の中心線に向かって内向きに配置される複数の表面搭載式LEDUV光を搬送する、複数の伸長の軸方向に整合された回路基板を着座させる、円筒形プラスチックインサートとを備える。UV照明管50は、中心は遮られておらず、フィルタアセンブリ40からの流入空気は、マスク10の吸気開口12の中に自由に通過する状態のままである。管の長さを通過しながら、空気は、LEDからの高強度短波紫外線光で照明され、それによって、組み合わせられた化学および生物学的保護のために、完全に濾過ならびに照射される。LEDのための電力は、UV照明管50またはマスク10の中に内蔵され得る、オンボードバッテリから(管50の辺縁に沿ってスライドコネクタを要求する)、および/またはUV照明管50もしくはマスク10上に同様に搭載される、太陽電池から導出される。好ましくは、LEDのためのオン/オフ戻り止めスイッチ52も同様に、管50上に提供される。
本発明の実施形態による呼吸装置は、装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分を含む。フェイスマスク部分は、流動チャンバの第1の端部の近傍に配置される、第1の開口部と、流動チャンバの第2の端部の近傍に配置される、第2の開口部とを含む、流動チャンバを含む。紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードが、流動チャンバ内の第1の開口部と第2の開口部との間に配置される。流動チャンバは、80cm3以下の体積を有する。
本発明の実施形態による呼吸装置は、装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分を含む。フェイスマスク部分は、流動チャンバを含む。流動チャンバは、流動チャンバの第1の端部の近傍に配置される、第1の開口部と、流動チャンバの第2の端部の近傍に配置される、第2の開口部と、第1の開口部と第2の開口部との間に配置される、蛇行通路とを含む。紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードが、蛇行通路内に配置される。少なくとも1つの発光ダイオードは、蛇行通路を通る空気流動の方向に沿って配向される中心線に対して中心からずれて配置される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
前記流動チャンバの第1の端部の近傍に配置される、第1の開口部と、前記流動チャンバの第2の端部の近傍に配置される、第2の開口部とを備える、流動チャンバと、
前記流動チャンバ内の前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備え、前記流動チャンバは、80cm3以下の体積を有する、呼吸装置。
(項目2)
前記少なくとも1つの発光ダイオードの表面強度は、少なくとも6×106μW/cm2である、項目1に記載の呼吸装置。
(項目3)
前記流動チャンバは、8グラム以下の重さである、項目1に記載の呼吸装置。
(項目4)
前記流動チャンバの厚さは、1.5cm以下である、項目1に記載の呼吸装置。
(項目5)
前記流動チャンバは、前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置される、蛇行通路を備える、項目1に記載の呼吸装置。
(項目6)
前記蛇行通路は、前記蛇行通路を通る空気流動の方向に配向される中心線を備え、
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記中心線からずれて前記蛇行通路内に位置付けられる、
項目5に記載の呼吸装置。
(項目7)
熱センサであって、前記熱センサは、前記流動チャンバを通る空気の流率を検出するように構成される、熱センサと、
前記熱センサおよび前記少なくとも1つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記熱センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも1つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、項目1に記載の呼吸装置。
(項目8)
前記熱センサは、MEMsセンサである、項目7に記載の呼吸装置。
(項目9)
データ収集モジュールと、
前記データ収集モジュールによって収集されるデータを伝送するためのトランスポンダモジュールと、
をさらに備える、項目1に記載の呼吸装置。
(項目10)
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
流動チャンバであって、
前記流動チャンバの第1の端部の近傍に配置される、第1の開口部と、
前記流動チャンバの第2の端部の近傍に配置される、第2の開口部と、
前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置される、蛇行通路と、
を備える、流動チャンバと、
前記蛇行通路内に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードであって、前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記蛇行通路を通る空気流動の方向に沿って配向される中心線に対して中心からずれて配置される、少なくとも1つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備える、呼吸装置
(項目11)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記蛇行通路内の最大空気乱流またはエアロゾル密度の領域内に配置される、項目10に記載の呼吸装置。
(項目12)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記蛇行通路を形成する側壁上に配置される、項目10に記載の呼吸装置。
(項目13)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記流動チャンバの床上に配置される、項目10に記載の呼吸装置。
(項目14)
熱センサであって、前記熱センサは、前記蛇行通路を通る空気の流率を検出するように構成される、熱センサと、
前記熱センサおよび前記少なくとも1つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記熱センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも1つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、項目10に記載の呼吸装置。
(項目15)
前記熱センサは、MEMsセンサである、項目14に記載の呼吸装置。
(項目16)
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
内側シェルと外側シェルとの間に配置される、消毒チャンバであって、前記内側シェルおよび前記外側シェルはそれぞれ、少なくとも1つの開口部を有する、消毒チャンバと、
複数の光抽出特徴を備える、膜と、
前記膜に光学的に結合される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードであって、前記少なくとも1つの発光ダイオードによって放出される光は、前記膜内で導波され、前記複数の光抽出特徴によって前記膜から抽出される、少なくとも1つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備える、呼吸装置。
(項目17)
前記複数の光抽出特徴は、前記膜の第1の主要表面上に配置され、反射材料が、前記膜の第2の主要表面の少なくとも一部上に配置される、項目16に記載の呼吸装置。
(項目18)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記膜の縁上に配置される、項目16に記載の呼吸装置。
(項目19)
前記膜は、可撓性である、項目16に記載の呼吸装置。
(項目20)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記複数の光抽出特徴と反対の前記膜の表面内に形成される空洞内に配置される、項目16に記載の呼吸装置。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
前記流動チャンバの第1の端部の近傍に配置される、第1の開口部と、前記流動チャンバの第2の端部の近傍に配置される、第2の開口部とを備える、流動チャンバと、
前記流動チャンバ内の前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備え、前記流動チャンバは、80cm3以下の体積を有する、呼吸装置。
(項目2)
前記少なくとも1つの発光ダイオードの表面強度は、少なくとも6×106μW/cm2である、項目1に記載の呼吸装置。
(項目3)
前記流動チャンバは、8グラム以下の重さである、項目1に記載の呼吸装置。
(項目4)
前記流動チャンバの厚さは、1.5cm以下である、項目1に記載の呼吸装置。
(項目5)
前記流動チャンバは、前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置される、蛇行通路を備える、項目1に記載の呼吸装置。
(項目6)
前記蛇行通路は、前記蛇行通路を通る空気流動の方向に配向される中心線を備え、
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記中心線からずれて前記蛇行通路内に位置付けられる、
項目5に記載の呼吸装置。
(項目7)
熱センサであって、前記熱センサは、前記流動チャンバを通る空気の流率を検出するように構成される、熱センサと、
前記熱センサおよび前記少なくとも1つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記熱センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも1つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、項目1に記載の呼吸装置。
(項目8)
前記熱センサは、MEMsセンサである、項目7に記載の呼吸装置。
(項目9)
データ収集モジュールと、
前記データ収集モジュールによって収集されるデータを伝送するためのトランスポンダモジュールと、
をさらに備える、項目1に記載の呼吸装置。
(項目10)
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
流動チャンバであって、
前記流動チャンバの第1の端部の近傍に配置される、第1の開口部と、
前記流動チャンバの第2の端部の近傍に配置される、第2の開口部と、
前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置される、蛇行通路と、
を備える、流動チャンバと、
前記蛇行通路内に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードであって、前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記蛇行通路を通る空気流動の方向に沿って配向される中心線に対して中心からずれて配置される、少なくとも1つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備える、呼吸装置
(項目11)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記蛇行通路内の最大空気乱流またはエアロゾル密度の領域内に配置される、項目10に記載の呼吸装置。
(項目12)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記蛇行通路を形成する側壁上に配置される、項目10に記載の呼吸装置。
(項目13)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記流動チャンバの床上に配置される、項目10に記載の呼吸装置。
(項目14)
熱センサであって、前記熱センサは、前記蛇行通路を通る空気の流率を検出するように構成される、熱センサと、
前記熱センサおよび前記少なくとも1つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記熱センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも1つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、項目10に記載の呼吸装置。
(項目15)
前記熱センサは、MEMsセンサである、項目14に記載の呼吸装置。
(項目16)
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
内側シェルと外側シェルとの間に配置される、消毒チャンバであって、前記内側シェルおよび前記外側シェルはそれぞれ、少なくとも1つの開口部を有する、消毒チャンバと、
複数の光抽出特徴を備える、膜と、
前記膜に光学的に結合される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードであって、前記少なくとも1つの発光ダイオードによって放出される光は、前記膜内で導波され、前記複数の光抽出特徴によって前記膜から抽出される、少なくとも1つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備える、呼吸装置。
(項目17)
前記複数の光抽出特徴は、前記膜の第1の主要表面上に配置され、反射材料が、前記膜の第2の主要表面の少なくとも一部上に配置される、項目16に記載の呼吸装置。
(項目18)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記膜の縁上に配置される、項目16に記載の呼吸装置。
(項目19)
前記膜は、可撓性である、項目16に記載の呼吸装置。
(項目20)
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記複数の光抽出特徴と反対の前記膜の表面内に形成される空洞内に配置される、項目16に記載の呼吸装置。
図2は、本発明の実施形態による呼吸装置を図示する。呼吸装置25は、人の顔を覆って嵌合し、装着者の口および/または鼻を被覆するように定寸ならびに成形される、フェイスマスク30を含む。フェイスマスク30は、剛性または可撓性であってもよく、可撓性密閉リング34を外側の周囲に含み、装着者の顔と部分的または完全密閉を形成してもよい。フェイスマスク30の少なくとも片側の開口部32は、装着者が吸気するとき、周囲空気がフェイスマスクの中に流動することを可能にし、装着者が呼気するとき、呼気される空気がフェイスマスクから流動することを可能にする。紐36または他の好適な構造は、フェイスマスクを装着者の顔上に保持する。いくつかの実施形態では、紐36は、電源コードを含み、フェイスマスク30内の紫外線(UV)LEDを、紐36に取り付けられ、装着者の頭部の背後、上腕、または腰部に到着される、再充電可能または使い捨てバッテリパック38等の電源に接続する。
図3は、図2のフェイスマスク30の分解側面図である。フェイスマスク30内の流動チャンバは、支持層42と、外側シェル49とによって形成される。支持層42の一実施例は、図4の平面図に図示される。支持層42は、例えば、剛性または可撓性回路基板であってもよく、その上に、1つまたはそれを上回るUV LED44が、搭載される。配線54は、支持層42上に形成され、UV LED44を相互およびバッテリパック等の電源に電気的に接続してもよい。支持層42は、装着者の鼻および/または口の近位に位置する開口部37を有し、それを通して、装着者は、吸気および呼気する。流動チャンバの壁を形成する、支持層42の表面は、任意の好適なUV反射材料46でコーティングまたは被覆されてもよい。好適なUV反射材料の実施例として、限定ではないが、アルミニウムもしくはパラジウム等の金属もしくは金属合金;SiO2もしくはAl2O3等の酸化物;金属酸化物ハイブリッド;硫酸コーティング;またはTeflon等のUV反射プラスチックが挙げられる。反射コーティング46は、直接、支持層42上にめっき、スパッタリング、もしくは蒸着されてもよく、または反射コーティングは、流動チャンバの壁を形成する支持層42の表面に取り付けられる、箔もしくはフィルムであってもよい。
流動チャンバの外側シェル49は、プラスチックもしくはゴムカバー等の剛性または可撓性カバーであってもよい。流動チャンバの壁を形成する、外側シェル49の表面は、支持層42上の反射コーティング46を参照して前述の方法によって形成される材料のいずれかであり得る、UV反射材料48でコーティングまたは被覆されてもよい。
装着者の顔に触れるフェイスマスク30の表面は、随意の布地層41で被覆されてもよい。同一または異なる随意の布地層は、開口部32を被覆し、例えば、汚れた環境中の空気を機械的に濾過してもよい。同一または異なる随意の布地層は、開口部37を被覆し、例えば、唾液または鼻水等の液体を阻止してもよい。随意の布地層のいずれかは、使い捨てまたは洗浄可能であってもよい。
1つまたはそれを上回るUV LED44が、流動チャンバ内に位置する。UV LED44は、流動チャンバを通る空気流動を消毒可能な波長における放射を放出する、任意の好適なデバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、UV LED44は、300nm未満のピーク波長を伴う放射を放出する。いくつかの実施形態では、UV LED44は、UVC LEDであって、例えば、いくつかの実施形態では、190nmを上回る波長で、いくつかの実施形態では、280nm未満の波長で、光を放出する。いくつかの実施形態では、UV LED44は、UV放射が可能な限り流動チャンバ内の多くの体積中に放出されるように、広角にわたって、例えば、少なくとも120°の円錐において光を放出するように構成される。放出パターンは、UV LED44のデバイス構造に接続されるか、またはUV LED44のデバイス構造が当技術分野において公知のように配置されるパッケージに接続される、光学、レンズ、または反射体を通して制御されてもよい。UV LED44は、UV放射が殆どまたは全く流動チャンバから逃散不能であるように、流動チャンバ内に配置され、反射材料46および48によって囲繞される。呼吸装置の装着者および公衆は、したがって、フェイスマスク30からのUV放射に殆どまたは全く暴露されない。
図4は、流動チャンバの内側を通る空気流動を図示する。装着者が吸気するとき、周囲空気60は、装着者の鼻および口から離れたフェイスマスク30の一部上に位置する、開口部32を通して流動チャンバの中に引き込まれる。例えば、開口部32は、図4に図示されるように、フェイスマスク30の下側部分の片側もしくは両側に、および/またはフェイスマスク30の底部に位置してもよい。2つの開口部32が図4に図示されるが、開口部32の形状、数、およびサイズは、重要ではない。開口部32がより大きいほど、呼吸装置25を通した呼吸はより容易となる。開口部32は、支持層42内、外側シェル49内に形成されてもよく、または支持層42と外側シェル49との間の縫い目に位置付けられてもよい。
開口部32を通して引き込まれる空気60は、装着者の呼吸によって、装着者の鼻および口の近位に位置する1つまたはそれを上回る開口部37に向かって引き込まれる。空気は、外側への開口部32と装着者の鼻および口への開口部37との間に設置される、UV
LED44にわたって流動する。空気中のいかなる病原も、空気がUV LED44によって放出される放射によって消毒されるように、UV LED44によって放出される放射への暴露によって死滅される。UV LED44によって放出される放射は、流動チャンバの全部またはほぼ全部がUV放射で充填されるように、反射材料46および48によって反射される。故に、UV放射に暴露されずに、流動チャンバを通して通過する空気は、殆どまたは全くない。
LED44にわたって流動する。空気中のいかなる病原も、空気がUV LED44によって放出される放射によって消毒されるように、UV LED44によって放出される放射への暴露によって死滅される。UV LED44によって放出される放射は、流動チャンバの全部またはほぼ全部がUV放射で充填されるように、反射材料46および48によって反射される。故に、UV放射に暴露されずに、流動チャンバを通して通過する空気は、殆どまたは全くない。
いくつかの実施形態では、乱流を生成するための1つまたはそれを上回る随意の羽根または他の構造56が、流動チャンバ内、例えば、図4に図示されるように、開口部32近傍に配置される。構造56は、流入空気60を混合し、空気の層流を防止し、(1)流動チャンバ内の空気の軌道を効果的に延長させ、(2)空気が、放射が最高強度を有するLEDの表面のより近くを通過し、より強力なUV放射へのより多くの暴露を生じさせることを可能にし得、これは、より純粋な空気をもたらし得る。代替として、流動チャンバは、いくつかの蛇行通路に分割され、空気が開口部37に到達する前に進行しなければならない距離を延長させ、UV放射へのより多くの暴露を生じさせることができ、これは、より純粋な空気をもたらし得る。蛇行通路は、支持層42および外側シェル49がともに圧接され、フェイスマスク30を形成するとき、密閉されたまたはほぼ密閉された通路が形成されるように、支持層42および外側シェル49の一方または両方上に通路壁を形成することによって形成されてもよい。
図5Aは、代替支持層42を図示する。UV LED44が、図4におけるように支持層42上に直接搭載される代わりに、UV LED44は、個々の反射チャンバ66内に配置される。個々の反射チャンバは、図5Bに図示される。装着者が吸気するとき、周囲空気は、外側から、図4に図示されるような2つの大開口部32を通過せず、各反射チャンバ66と関連付けられた小開口部32を通して引き込まれる。反射チャンバ66の壁は、図3および4に示される支持層42ならびに外側シェル49を参照して前述のように、反射材料でコーティングされてもよい。浄化された空気は、それを通して周囲空気60が各チャンバに進入する、開口部32の反対の各チャンバ66の側の開口部64を通して各反射チャンバ66から退出する。浄化された空気62は、装着者の呼吸によって、開口部37に向かって引き込まれる。
いくつかの実施形態では、圧力センサ、流動センサ、または弁等の随意のセンサが、空気流動の方向を感知し、したがって、呼吸周期の段階を区別する。1つまたはそれを上回るセンサが、例えば、開口部32の近傍、開口部37の近傍、または両開口部32および37の近傍に設置されてもよい。好適な随意のセンサの実施例として、市販され、肺活量計および人工肺等のデバイス内で使用される、空気流量計または圧力センサが挙げられる。UV LED44は、呼吸周期の段階に応じて、オンまたはオフにされることができる。例えば、健康な装着者に関しては、UV LED44は、随意に、吸気される空気のみ浄化されるように、呼吸周期の吸気部分の間のみ、オンにされることができる。病気の装着者に関しては、UV LED44は、随意に、呼気される空気のみ浄化されるように、呼吸周期の呼気部分の間のみ、オンにされることができる。呼吸周期の一部のみの間、UV LED44をアクティブ化することは、呼吸装置25のバッテリ消費を低減させ得る。
いくつかの実施形態では、差圧センサまたは流量センサ等の同一もしくは付加的随意のセンサが、流動チャンバの一端に、例えば、開口部32または開口部37を覆って配置される。随意のセンサは、流動チャンバを通って通過する空気の圧力または流率を感知する。UV LED44の駆動電流は、随意のセンサによって検出された情報に応答して調節されてもよい。例えば、装着者が、物理的に疲労している(例えば、走り回っている救急医療隊員)とき等、呼吸が速くかつ苦しいとき、UV LED44に供給される電流は、空気流動と比例して増加され、UV LED44によって放出される電力を増加させ、消毒反応の有効性を維持することができる。装着者は、穏やかに安静にしているとき(例えば、机に向かっている医師)、UV LED44に供給される電流は、低減され、バッテリ消費を削減させ、潜在的に、UV LED44の寿命を延長させることができる。いくつかの実施形態では、随意のセンサが、フル電力が必要とされないことを示すとき、いくつかのUV LED44のみまたは各UV LED44の一部のみ、アクティブ化されてもよい。
図6は、呼吸装置25のための制御システムの電気構成要素の実施例を図示する。随意のモードセレクタ70は、UV LED44が、常時オンであって、呼吸周期の吸気部分の間のみアクティブ化されるか、または呼吸周期の呼気部分の間のみアクティブ化されるかどうかを判定する。モードセレクタ70は、例えば、ユーザアクティブ化スイッチであってもよい。圧力センサ、流量計、または弁等の随意のセンサ72は、装着者が吸気または呼気しているかどうかを判定してもよく、および/または流動チャンバを通る空気の圧力および/または流率を判定してもよい。モードセレクタ70およびセンサ72からの情報は、情報に基づいて、電流をUV LED44のアレイに供給する、電流/電圧コントローラ74に提供されてもよい。電力は、例えば、図2に図示されるバッテリパックであり得る、電源38によってコントローラ74に供給される。随意のUVセンサ76は、コントローラ74に、放射がUV LED44から放出される量、および/またはUV LED44が正常運転中であるかどうかを示してもよい。UVセンサ76は、UV LED44によって放出される放射がプリセット閾値を超えて低下するとき、アラートを提供してもよい。電流/電圧コントローラ回路74は、コントローラ74が空気の流動に事実上干渉しないことを前提として、マスク内に配置される材料の付加的随意の層内またはUV
LED44と同一層内に埋め込まれてもよい。モードセレクタスイッチ70は、マスクの外側シェル上の便宜的である任意の場所に位置してもよい。
LED44と同一層内に埋め込まれてもよい。モードセレクタスイッチ70は、マスクの外側シェル上の便宜的である任意の場所に位置してもよい。
図7は、図6に図示される制御システムの可能性として考えられる動作の一実施例を図示する。図7における上のグラフは、正常呼吸の間の時間の関数としての空気圧のプロットである。2つの吸気80および1つの呼気82が、図7に図示される。下のグラフは、時間の関数としてのUV LED44に供給される駆動電流を図示する。下のグラフから明白であるように、駆動電流は、呼気82の間、UV LED44に供給されず、モードセレクタ70が、呼吸周期の吸気部分の間のみ、UV LED44をアクティブにするように設定されることを示す。センサ72における空気圧が、装着者が吸気していることを示すとき、コントローラ74は、流動チャンバ内のUV LED44の一部または全部をアクティブ化してもよい。図7に図示される動作では、コントローラ74は、空気圧に比例する駆動電流を供給する。装着者の吸気の間、空気圧がピーク84に到達すると、UV
LED44に供給される駆動電流もまた、ピーク86に到達する。回路の比例電流/電圧出力は、電子機器産業において一般に使用される電流または電圧増幅器の使用により、圧力センサ信号(電流または電圧のいずれか)を増幅させることによって達成されることができる。
LED44に供給される駆動電流もまた、ピーク86に到達する。回路の比例電流/電圧出力は、電子機器産業において一般に使用される電流または電圧増幅器の使用により、圧力センサ信号(電流または電圧のいずれか)を増幅させることによって達成されることができる。
いくつかの実施形態では、圧力センサ/流量計72、電流/電圧コントローラ74、および光センサ76は、随意に、データ収集モジュールに接続される。モジュールは、呼吸体積、呼吸数等の呼吸データ、ならびにLED強度および電気ドライバステータス等のチップ性能データを収集かつ記憶する。データは、次いで、随意に、コンパクトBluetooth(登録商標)送受信機を備えるもの等のトランスポンダモジュールを介して、携帯電話または他のモバイルもしくは定常追跡デバイス上等、フェイスマスク自体内に含有されない別の送受信機モジュールに伝送されてもよい。モバイル追跡デバイス上のソフトウェアは、医療、保守、または修理目的のための分析用にそのようなデータを表示してもよく、故障または構成要素交換警告を発報してもよく、および/またはフェイスマスク上の種々の電子構成要素の性能を調節するためのコマンドを送信してもよい。
デジタル記録再生能力、装飾構成要素、インジケータ、または布地等の他の機能が、呼吸装置に追加されてもよい。
前述の実施例は、図1に図示される従来のフェイスマスクおよび保護マスクに優る利点をもたらし得る。本発明の実施形態は、直接空気消毒を提供し、これは、従来のフェイスマスクと比較して、呼吸器感染症のリスクを低減させる際により効果的であり得る。本発明の実施形態では、流動チャンバは、機械的空気フィルタのような布地の1つまたはそれを上回る層を用いて遮断されない。また、図1に図示される保護マスクと異なり、本発明の実施形態は、効果的であるために、完全に密閉された顔への密嵌合を要求しない。故に、本発明の実施形態は、装着者にとってより快適となり得、これは、高温多湿の天候の間でも、呼吸装置の使用を促し得る。
例えば、0.35×0.35×1.5mm(L×W×H)のサイズを伴う、最新のUVC LEDは、40mAで約2〜4mWのUVC電力を放出し得る。加えて、これらのLEDは、パルスまたは「フラッシュ」モードで動作され、より高い電流が供給されるとき、さらにより高い強度に到達することができる。故に、消毒の間、UV LEDの表面強度は、いくつかの実施形態では、少なくとも6×106μW/cm2、いくつかの実施形態では、少なくとも107μW/cm2(例えば、チップあたり25mWで0.5×0.5mm2チップ面積)、いくつかの実施形態では、少なくとも5×107μW/cm2(例えば、チップあたり80mWで1.2×1.2mm2チップ面積)となり得る。表面強度は、現代のUV水銀灯の表面強度を200倍上回り得る。いくつかの実施形態では、表面強度は、ダイオードのp−側放出面積における強度を指す。
そのような高強度では、1ミリ秒の暴露時間は、典型的A型インフルエンザウイルスの99%、すなわち、2対数減少値を達成するために十分であり得る。消毒率はさらに、複数のUV LEDを、例えば、クラスタまたは任意の好適な配列において使用することによって、より大きい面積の単一UV LEDを使用することによって、またはより高いパルス駆動電流を使用することによって、改良され得る。
加えて、UV LEDは、オンにされると、1マイクロ秒未満のうちにピーク電力に到達することができる。故に、本質的に、滅菌を開始するために遅延は存在しない。対照的に、水銀灯は、ピーク出力に到達するために、数秒またはより長く要求し得る。
いくつかの実施形態では、流動チャンバは、各LEDに直接隣接する表面空間の利用を最大限にするように設計される。流動チャンバは、空気の全部または大部分を、UV光の強度が最高であるLEDに直接隣接する空間の中に押進させるように設計されてもよい。
図8および9は、流動チャンバ100の2つの実施例を図示する。各流動チャンバ内には、周囲空気への1つまたはそれを上回る開口部32が、各図の上に図示され、装着者の近位の1つまたはそれを上回る開口部37が、各図の下に図示される。1つの開口部32および1つの開口部37が、言語の経済性のために図示および説明される。複数の開口部32および複数の開口部37が存在してもよいことを理解されたい。矢印106および108は、フェイスマスクの装着者が吸気するときの空気の流動を図示する。
本明細書に説明されるフェイスマスクが広く採用されるために、流動チャンバは、理想的には、フェイスマスクの装着が快適であるように、消毒機能を損なわずに、可能な限りコンパクトかつ軽量に作製される。流動チャンバ100の総体積および/または寸法102×寸法104×流動チャンバ100の厚さ(厚さは、図に図示される平面から延在する)の体積は、いくつかの実施形態では、80cm3以下、いくつかの実施形態では、50cm3以下、いくつかの実施形態では、30cm3以下、いくつかの実施形態では、20cm3以下、いくつかの実施形態では、10cm3以下、いくつかの実施形態では、少なくとも0.5cm3であってもよい。
流動チャンバ100の寸法102は、いくつかの実施形態では、10cm以下の長さ、いくつかの実施形態では、8cm以下の長さ、いくつかの実施形態では、6cm以下の長さ、いくつかの実施形態では、4cm以下の長さ、いくつかの実施形態では、少なくとも0.5cm長である。流動チャンバ100の寸法104は、いくつかの実施形態では、10cm以下の長さ、いくつかの実施形態では、8cm以下の長さ、いくつかの実施形態では、6cm以下の長さ、いくつかの実施形態では、4cm以下の長さ、いくつかの実施形態では、少なくとも0.5cm長である。流動チャンバ100の厚さは、いくつかの実施形態では、2cm以下、いくつかの実施形態では、1.5cm以下、いくつかの実施形態では、1cm以下、いくつかの実施形態では、少なくとも0.2cmである。
流動チャンバ100は、いくつかの実施形態では、10グラム以下、いくつかの実施形態では、8グラム以下、いくつかの実施形態では、6グラム以下、いくつかの実施形態では、少なくとも2グラムの重さであってもよい。
流動チャンバ100は、蛇行通路114を形成するために、内壁を有する。2つの内壁110および112が、図8ならびに9に図示される。より多いまたはより少ない内壁が、例えば、UVCエミッタの輝度に応じて、使用されてもよい。内壁110および112によって形成される蛇行通路114の幅は、例えば、いくつかの実施形態では、20mm以下、いくつかの実施形態では、15mm以下、いくつかの実施形態では、少なくとも5mmであってもよい。蛇行通路114の高さは、いくつかの実施形態では、15mm以下、いくつかの実施形態では、10mm以下、いくつかの実施形態では、少なくとも2mmであってもよい。一実施例では、蛇行通路144は、14mm幅および8mm高さである。各UV LED44は、UV LEDが配置されるマウントおよび約0.35×0.35mm2の実際の放出面積を含め、面積約2mm×1.5mmを有する。
1つまたはそれを上回るLED44が、蛇行通路114内に配置される。14個のLED44が、図8に図示され、18個のLED44が、図9に図示されるが、より多いまたはより少ないLEDが、使用されてもよい。蛇行通路114は、空気の全部または大部分を、UV光の強度が最高であるLEDに直接隣接する空間の中に押進させる。
装着者が吸気および呼気するにつれて、空気は、吸気圧力によって、非常に小さい蛇行通路の中に押進される。蛇行通路は、全空気をUV光の中に押進させるために狭い。故に、流動速度は、高速である。経路長さは、十分に長い暴露時間を確実にするように選択される。一実施例では、総蛇行経路長さは、断面積100mm2を伴う蛇行通路において、少なくとも8cmである。
蛇行通路114の形状は、非常に乱流の領域を生成し得る。非常に高乱流を伴う5つの面積である、面積140、142、144、146、および148が、図8に図示される。例えば、空気流動が矢印106および108によって示される方向である、少なくとも35リットル/分の流率(安静時のヒト呼吸の典型的ピーク瞬間流率)では、これらの面積は、いくつかの実施形態では、5000を上回る、いくつかの実施形態では、4000を上回る、いくつかの実施形態では、3000を上回る、いくつかの実施形態では、12000以下のレイノルズ数を有し得る。1つまたはそれを上回るLED44が、高乱流の領域内に配置されてもよい。空気流動が乱流である、例えば、4000を上回るレイノルズ数にあるとき、空気は、これらの領域内で、空気の大部分または全部が、十分に長時間の間、LED44の表面近傍を通過し、空気中のいかなる病原も死滅させるであろうほど十分に混合される。前述のように、1ミリ秒の暴露時間は、典型的A型インフルエンザウイルスの99%を死滅させるために十分である。蛇行通路114は、例えば、蛇行通路の側壁上のバッフル等の人工乱流発生器を使用せずに、効率的消毒のために十分に乱流である、空気流動を生成する。蛇行通路の側壁は、平滑であってもよいが、これは、要求されない。
図8に図示される流動チャンバ110内では、蛇行通路114は、3つの区分、すなわち、120、122、および124を含む。各区分の中心線126、128、および130が、図8に図示される。各区分内の最大乱流および/またはエアロゾル密度を伴う領域は、空気が矢印106および108によって示される方向に流動するとき、中心線の下方にある、言い換えると、空気がその区分に進入する側壁から中心線を横断する。(エアロゾル密度は、単位体積あたりのウイルス粒子の数である。空気媒介細菌/ウイルスは、エアロゾルと見なされ、数時間の間、空気中に懸濁し得、非常に伝染性である。3μm直径を伴う液滴は、約1.8メートル(ヒト身長)に沈下するまでに約40分かかる。0.3μmを下回る直径を伴う液滴は、ほぼ無限に空中に留まり得る。)特に、区分120内の最大乱流領域140および142は、中心線126の下方にある、すなわち、空気が流動チャンバ110に進入する開口部32から中心線126を横断する。区分122内の最大乱流領域144および146は、中心線128の下方にある、すなわち、空気が区分122に進入する区分120および122の合流点から中心線128を横断する。区分124内の最大乱流領域148は、中心線130の下方にある、すなわち、空気が区分124に進入する区分122および124の合流点から中心線130を横断する。LED44は、最大乱流領域140、142、144、146、および148内に設置される。図8におけるLED44は、蛇行通路114内の中心にはない。むしろ、中心からずれて設置され、部分的にまたは全体的に、蛇行通路114の各区分中心線の片側にある。
図8に図示される実施形態におけるLED44は、LED44の上部が図8に図示される図において可視であるように、流動チャンバの上部または底部表面上に配置される。UVC LEDは、有意な側方放出(例えば、総放出電力の約30%)を有するため、いくつかの実施形態では、LEDは、通路の中に隆起される。隆起したLEDを伴うデバイスでは、側方光は、LEDがカップの中に埋没されるデバイス(側方光を抽出するための反射体の使用を要求し、光学損失につながり得る)と比較して、直接、消毒のために使用されてもよい。通路の中に隆起するLEDの追加利点は、そうすることによって、より均一消毒のための付加的乱流を発生され得ることである。LEDは、LEDを流動チャンバの上部または底部表面上に配置されるサブマウント上に配置することによって隆起されてもよい。LEDが搭載されるサブマウントは、例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも10μm高さ、いくつかの実施形態では、5mm以下の高さであってもよい。
いくつかの実施形態では、LEDは、流動チャンバ壁に対するx、y、またはz−軸のうちの1つまたはそれを上回るものにおけるツイストとともに搭載され、さらに乱流を増進させてもよい。(図14Aおよび14Bに図示される配向では、x−およびy−軸は、区分の底部表面の平面内に配置され、z−軸は、x−およびy−軸に垂直である。)
図14Aは、x−またはy−軸にツイストを伴って搭載されるLEDを図示する。図14Aは、空気流動方向242に対して角度240で搭載される正方形LEDの上面図である。LED44は、区分122内に配置されて示されるが、LED44は、任意の区分内にあり得る。区分122の一部の側壁252および254は、図14Aの上部および底部に図示される。
図14Bは、z−軸にツイストを伴って搭載されるLEDを図示する。図14Bは、区分122内に搭載されるLED44の側面図である(但し、図14Bに図示されるLEDは、任意の区分内に搭載され得る)。区分122の一部の上部246および底部244は、図14Bの側面図に図示される。LED44は、空気流動方向242に対して角度付け250されたマウント248上に搭載される。
図14Aおよび14Bは両方とも、空気流動方向に対して鋭角に曲げられたLEDを図示するが、LEDは、任意の好適な角度で搭載されてもよい。
図9に図示される実施形態におけるLED44もまた、蛇行通路114の区分120、122、および124の中心線126、128、および130を横断して配置される。図9に図示される実施形態におけるLED44は、内壁110および112の側壁ならびに流動チャンバ100の1つの縁を形成する壁150の側壁上に配置される。LED44の側面は、図9に図示される図では可視である。LED44は、図8におけるように、流動チャンバの「床」上ではなく、流動チャンバの壁上に配置され、したがって、空気の流動に面する。
図8および9に図示される実施形態の両方では、LEDは、フェイスマスクの装着者によって吸気される空気に対して最大乱流を伴う領域内に設置される。装着者によって呼気される空気もまた、LED44にわたって通過し、したがって、消毒されるであろうが、消毒は、呼気される空気ではなく、吸気される空気に最適化される。図8および9に図示される実施形態は、したがって、装着者が環境から保護されるべき用途に最も好適である。
いくつかの実施形態では、LED44は、フェイスマスクの装着者によって呼気される空気に対して最大乱流を伴う領域内において流動チャンバ内に設置される。例えば、LEDは、中心線126、128、および130の両側に設置されてもよい。そのような実施形態は、環境が装着者から保護されるべき用途に最も好適である。
いくつかの実施形態では、流動センサが、蛇行通路114内に配置される。流動センサは、例えば、蛇行通路の側壁または「屋根」内の開口部内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、流動センサは、1つまたはそれを上回る微小電気機械(MEMs)センサである。MEMsセンサは、以下のように動作する。MEMsセンサにわたって空気流動がないとき、またはMEMsセンサにわたる空気流動が減少されるとき、センサは、加熱する。MEMsセンサにわたる空気流動が増加されると、センサは、冷却する。MEMsセンサは、したがって、熱センサである。対照的に、先行技術圧力センサは、多くの場合、機械的である。MEMsセンサは、流動チャンバ110内に配置され、風誘発読み誤りを防止してもよい。MEMsセンサは、正確な読取を与えるために、空気流動が安定化されること、または層流となることを要求しない。
図10は、フェイスマスクのための可撓性波誘導膜を図示する。図11および12は、可撓性波誘導膜の2つの実施例の一部の断面である。図13は、可撓性波誘導膜を含む、フェイスマスクを図示する。
図10の可撓性膜170は、図13を参照して説明されるように、フェイスマスク内に嵌合するように定寸されてもよい。可撓性膜170は、例えば、ポリ塩化ビニルまたはシリコーン、特に、UV伝送増進を伴うシリコーン等のプラスチック等の任意の好適な材料であってもよい。1つまたはそれを上回るUV LED44は、光がUV LED44から膜170の中に抽出されるように、膜170に光学的に結合される。UV LED44は、図10に図示されるように、膜170の縁上、または任意の他の好適な場所に配置されてもよい。膜170は、UV光のための光学導波管としての役割を果たす。LEDは、図11に図示されるように、光学結合を増進させるために、特に、側方光のより優れた捕捉のために、膜の縁に対して角度(例えば、図14Aおよび14Bに図示される角度の一方または両方等)を伴って、または伴わずに、膜内の空洞の内側に搭載されてもよい。
複数の表面放出特徴174が、膜170の表面上、またはその中に形成される。例えば、表面放出特徴174が、レーザ穿孔、成形、印刷、圧刻、または任意の他の好適な技法によって形成される、孔または突出部であってもよい。孔および/または突出部の形状は、ピラミッド形、ファセット、または任意の他の好適な形状であることができる。表面放出特徴174の最適サイズ、深度または高さ、および間隔は、使用される波長および/または所望の強度によって判定されてもよい。特徴は、いくつかの実施形態では、少なくとも50nm幅、いくつかの実施形態では、10μm以下の幅、いくつかの実施形態では、少なくとも10μm幅、いくつかの実施形態では、50μm以下の幅であってもよい。特徴は、いくつかの実施形態では、少なくとも50nm高さまたは深さ、いくつかの実施形態では、10μm以下の高さまたは深さ、いくつかの実施形態では、少なくとも5μm高さまたは深さ、いくつかの実施形態では、50μm以下の高さまたは深さであってもよい。特徴は、いくつかの実施形態では、最近傍近隣から少なくとも20nm、いくつかの実施形態では、最近傍近隣から150μm以下、いくつかの実施形態では、最近傍近隣から少なくとも20μm、いくつかの実施形態では、最近傍近隣から50μm以下であってもよい。一実施例では、特徴174は、最近傍近隣中心間隔10μmを伴う、30μm直径の半球に印刷される。特徴174は、正方形、六角形、三角形、アルキメデス、フラクタル、または任意の他の好適なアレイ、図10に図示されるように線形アレイ、ランダムまたは準ランダム配列、または任意の他の好適な配列を含む、任意の好適な配列で配列されてもよい。特徴174は、UV光が膜から抽出されることになる可撓性膜上の面積内に設置される。
図11および12は、可撓性膜170の2つの実施例の部分的断面である。1つまたはそれを上回るUV LED44は、図12に図示されるように、膜170の1つまたはそれを上回る端部196に位置付けられる、または図11に図示されるように、膜170の1つまたはそれを上回る主要表面180内に形成される空洞178内に埋め込まれる。UV LED44は、回路基板176または任意の他の好適な構造に電気的におよび機械的に接続されてもよい。UV LED44は、シリコーンまたは任意の他の好適な材料であり得る、屈折率整合材料194を通して波誘導膜170に光学的に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、屈折率整合材料194は、280nmで屈折率n>1.3を有する。膜の厚さ172は、放出される光のより優れた捕捉を可能にするために、UV LED44の放出面積に類似すべきである。膜170の厚さ172は、いくつかの実施形態では、1mm、いくつかの実施形態では、少なくとも0.5mm、いくつかの実施形態では、1.5mm以下、いくつかの実施形態では、少なくとも0.2mm、いくつかの実施形態では、8mm以下である。
図11および12に図示される膜では、光抽出特徴174は、膜170の1つの主要表面上に形成される。図11および12は、膜170の表面から膜の中心に向かって膜の中に延在する孔184である、特徴を図示する。図11は、膜の表面の上部に形成される突出部186である、特徴を図示する。光線188は、光が膜170内でどのように導波されるかを図示する。光線190は、光が突出部特徴174によって膜からどのように抽出されるかを図示する。光線192は、光が孔特徴174によって膜からどのように抽出されるかを図示する。
いくつかの実施形態では、反射層182が、膜170の他の主要表面の全部または一部上に配置される。反射層182は、金属、反射塗料、または任意の他の好適な反射材料等の反射コーティングであってもよい。いくつかの実施形態では、光抽出特徴174は、膜170の両主要表面上に形成される。UV光は、特徴174が形成されるどこでも膜170から抽出される。
図13は、前述のように、可撓性膜を組み込む、フェイスマスクを図示する。フェイスマスクは、少なくとも1つの開口部または部分的空気透過性面積206を伴う外側シェル202と、少なくとも1つの開口部または部分的空気透過性面積208を伴う内側シェル204(顔により近い)とを含む。外側および内側シェルは、布地、プラスチック、または任意の他の好適な材料であってもよい。外側および内側シェルは、同一材料であってもよいが、これは、必要ではない。内側および外側シェルは、消毒エンクロージャ209を形成し、周縁212は、不織布の布地の圧刻もしくは溶接またはプラスチックのための他のプロセスによって密閉される。
消毒チャンバ209内側の内側および外側シェル202と204との間に挟入されるのは、前述のように、可撓性波誘導膜170である。膜170は、例えば、膜上の可撓性プラスチック足場210または突出部等の任意の好適な手段によって、定位置に保持されてもよい。可撓性膜170は、外側シェル202の内壁から、いくつかの実施形態では、約1mm、いくつかの実施形態では、少なくとも0.1mm、いくつかの実施形態では、5mm以下分離される220。可撓性膜と内側シェル204の内壁との間の間隔は、外側シェル202と同一であってもよいが、これは、要求されない。いくつかの実施形態では、可撓性膜と内側および外側シェルとの間の間隔は、より多い流率に対応するために、子供用に意図されるマスクより成人用に意図されるマスクにおいて大きくなる。
光抽出特徴174は、UV光が膜170から、外側シェル202と膜170との間にある領域214の中に漏出するように、可撓性膜170上に形成されてもよい。外側シェル202の空気浸透性面積206を通して吸気される空気215は、UV光領域214に遭遇し、消毒される。空気は、マスク装着者の吸気によって、膜170の周囲に引っ張られ216、内側シェル204の空気浸透性面積208を通して退出する218。
上記に図示および説明されるようなフェイスマスク200は、主に、フェイスマスク装着者によって吸気される空気を消毒するように配列される。可撓性膜170上の光抽出特徴は、UV光が、膜170から、可撓性膜170と内側シェル204との間にある領域222の中に漏出するように形成されてもよい。そのようなフェイスマスクは、主に、フェイスマスク装着者によって呼気される空気を消毒する。可撓性膜170は、フェイスマスクが吸気および呼気される空気の両方を消毒するように、UV光が領域214および222の両方の中に漏出されるように構成されることができる。前述のように、付加的センサ、コントローラ、ならびにデータ収集および伝送モジュールもまた、図13に図示され、付随の文章に説明される実施形態において使用されてもよい。
本発明が詳細に説明されたが、当業者は、本開示を前提として、修正が、本明細書に説明される本発明の概念の精神から逸脱することなく、本発明に行われてもよいことを理解されるであろう。特に、本明細書に説明される異なるデバイスの異なる特徴および構成要素は、他のデバイスのいずれかにおいて使用されてもよく、または特徴および構成要素は、デバイスのいずれかから省略されてもよい。したがって、本発明の範囲が図示および説明される具体的実施形態に限定されることは意図されない。
Claims (14)
- 呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
流動チャンバであって、前記流動チャンバの第1の端部の近傍に配置される第1の開口部と、前記流動チャンバの第2の端部の近傍に配置される第2の開口部と、前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置される蛇行通路とを備え、前記蛇行通路は、少なくとも、前記第1の開口部と連通している第1の区分と、第1のU字形曲部によって前記第1の区分に接続されている第2の区分と、第2のU字形曲部によって前記第2の区分に接続されている第3の区分とを含み、前記第3の区分は、前記第2の開口部と連通している、流動チャンバと、
前記蛇行通路の前記第1の区分、前記第2の区分、および前記第3の区分のうちの少なくとも1つ内に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備え、前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記少なくとも1つの発光ダイオードが配置される前記蛇行通路の前記第1の区分、前記第2の区分、および前記第3の区分のうちの前記少なくとも1つの中心線に対して中心からずれて配置され、前記流動チャンバは、80cm3に等しいまたはそれより小さい体積を有する、呼吸装置。 - 前記少なくとも1つの発光ダイオードの表面強度は、少なくとも6×106μW/cm2である、請求項1に記載の呼吸装置。
- 前記流動チャンバは、8グラムに等しいまたはそれより軽い重さである、請求項1に記載の呼吸装置。
- 前記流動チャンバの厚さは、1.5cmに等しいまたはそれより小さい、請求項1に記載の呼吸装置。
- 前記蛇行通路は、前記蛇行通路を通して空気流動の方向に配向される中心線を備え、
前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記中心線からずれて前記蛇行通路内に位置付けられる、
請求項1に記載の呼吸装置。 - 流動センサであって、前記流動センサは、前記流動チャンバを通る空気の流率を感知するように構成される、流動センサと、
前記流動センサおよび前記少なくとも1つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記流動センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも1つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、請求項1に記載の呼吸装置。 - 前記流動センサは、微小電気機械(MEMs)センサである、請求項6に記載の呼吸装置。
- データ収集モジュールと、
前記データ収集モジュールによって収集されるデータを伝送するためのトランスポンダモジュールと、
をさらに備える、請求項1に記載の呼吸装置。 - 呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
流動チャンバであって、
前記流動チャンバの第1の端部の近傍に配置される、第1の開口部と、
前記流動チャンバの第2の端部の近傍に配置される、第2の開口部と、
前記第1の開口部と前記第2の開口部との間に配置される、蛇行通路であって、前記蛇行通路は、少なくとも、前記第1の開口部と連通している第1の区分と、第1のU字形曲部によって前記第1の区分に接続されている第2の区分と、第2のU字形曲部によって前記第2の区分に接続されている第3の区分とを含み、前記第3の区分は、前記第2の開口部と連通している、蛇行通路と、
を備える、流動チャンバと、
前記蛇行通路の前記第1の区分、前記第2の区分、および前記第3の区分のうちの少なくとも1つ内に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも1つの発光ダイオードであって、前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記少なくとも1つの発光ダイオードが配置される前記蛇行通路の前記第1の区分、前記第2の区分、および前記第3の区分のうちの前記少なくとも1つの中心線に対して中心からずれて配置され、前記中心線は、前記蛇行通路を通して空気流動の方向に沿って配向される、少なくとも1つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備える、呼吸装置 - 前記少なくとも1つの発光ダイオードは、(i)前記蛇行通路内の他の領域に比べて最も空気の乱流を伴う領域、または、(ii)前記蛇行経路内の他の領域に比べて最も多い数のウイルス粒子を伴う領域内に配置される、請求項9に記載の呼吸装置。
- 前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記蛇行通路を形成する側壁上に配置される、請求項10に記載の呼吸装置。
- 前記少なくとも1つの発光ダイオードは、前記流動チャンバの床上に配置される、請求項10に記載の呼吸装置。
- 流動センサであって、前記流動センサは、前記蛇行通路を通る空気の流率を感知するように構成される、流動センサと、
前記流動センサおよび前記少なくとも1つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記流動センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも1つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、請求項10に記載の呼吸装置。 - 前記流動センサは、微小電気機械(MEMs)センサである、請求項13に記載の呼吸装置。
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