JP2022165935A - 周囲環境内で微小環境を生成するためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】周囲環境内に微小環境を生成するためのシステム及び方法が開示される。【解決手段】第１の出口は、周囲環境から微小環境を分離するガスカーテンを生成するのに充分な第１の速度でガスを吐出するために構成されている。第２の出口は、微小環境内に第２の速度でガスを吐出するために構成されている。入口は、第１の出口及び第２の出口から離隔され、吸引ユニットと流体連通している。吸引ユニットは、入口の下流に配置され、入口を介して微小環境からガスを除去するために構成されている。第１の速度は、第２の速度よりも高速である。【選択図】図１Ａ

Description

[0001] 本出願は、周囲環境内で微小環境を生成する分野に関し、更に具体的には、ガスカーテンによって周囲環境から微小環境を分離する分野に関する。

導入
[0002] 以下は、後述されるものが従来技術の一部であること又は当業者の一般的な知識の一部であることの承認ではない。

[0003] 様々なタイプのエアカーテンが既知である。その中には、ある環境を別の環境から分離するための２つの平行な物理的な壁及び２つの平行なエアカーテンで形成されたバリアが含まれる。

[0004] 本開示の一態様によれば、周囲環境内に微小環境を生成するためのシステムは、ガス源並びに第１及び第２の出口を備えている。第１の出口はガスカーテンを生成するためガスを吐出するために構成され、第２の出口は微小環境内にガスを吐出するために構成されている。この設計の１つの利点は、周囲環境から微小環境を分離しながら微小環境内にガス流を提供することで、微小環境が周囲環境とは独立した条件を有し得ることである。

[0005] この態様によれば、ガスを用いて周囲環境内に微小環境を生成するためのシステムが提供される。このシステムは、
周囲環境から微小環境を分離するガスカーテンを生成するのに充分な第１の速度でガスを吐出するために構成された第１の出口と、
微小環境内に第２の速度でガスを吐出するために構成された第２の出口であって、第１の速度は第２の速度よりも高速である、第２の出口と、
第１の出口及び第２の出口から離隔された入口と、
入口並びに第１及び第２の出口と流体連通しており、入口の下流かつ第１及び第２の出口の上流に配置された吸引ユニットであって、入口を介して微小環境からガスを除去すると共に第１及び第２の出口から吐出されるガスの少なくとも一部を供給するために構成されている、吸引ユニットと、
を備える。

[0006] 任意の実施形態において、吸引ユニットは、第１及び第２の出口によって吐出されるガスの全てを供給するように構成され得る。

[0007] 任意の実施形態において、システムは、第１及び第２の出口によって吐出されるガスの残り部分を外部環境から送出するように構成されたガス源を更に備え得る。

[0008] 任意の実施形態において、入口は第１の出口及び第２の出口よりも下方に配置され得る。

[0009] 任意の実施形態において、システムは、第１及び第２の出口の上流に処理ユニットを更に備え得る。

[0010] 任意の実施形態において、処理ユニットはイオン化装置及びエアフィルタのうち少なくとも一方を含み得る。

[0011] 任意の実施形態において、吸引ユニットは、入口を介して除去されたガスを第１及び第２の出口へ再循環させるように構成され得る。

[0012] 任意の実施形態において、システムは、入口に入るガスの方向が第１の出口及び第２の出口によって吐出されたガスの方向に対して実質的に垂直であるように構成され得る。

[0013] 任意の実施形態において、入口は第１の入口及び第２の入口を含み得る。第２の入口は第１の入口と第１の出口との間に位置決めされ、微小環境内のガスは第２の入口を介して除去される。

[0014] 任意の実施形態において、第１の出口は厚さを有するスロットであり、厚さは約１２ｍｍから約１００ｍｍまでの範囲内であり得る。

[0015] 任意の実施形態において、システムは、第１の速度及び第２の速度のうち少なくとも一方を増大させるための送風機を更に備え得る。

[0016] 任意の実施形態において、第１の出口は第２の出口の少なくとも３つの側部を囲み得る。

[0017] 任意の実施形態において、第１の速度は約１ｍ／ｓから約３ｍ／ｓまでの範囲内であり得る。

[0018] 任意の実施形態において、第２の速度は約０．３ｍ／ｓから約１ｍ／ｓまでの範囲内であり得る。

[0019] 任意の実施形態において、微小環境はガス体積を規定し、システムは、１時間当たり少なくとも約２０回のガス交換速度でガス体積を交換するように構成され得る。

[0020] 本開示の別の態様によれば、ガスを用いて周囲環境内に微小環境を生成するためのシステムが提供される。このシステムは、
ガス源と、
ガス源の下流に配置され、ガス源と流体連通している第１の出口であって、周囲環境から微小環境を分離するガスカーテンを生成するのに充分な第１の速度で第１の出口からガスが吐出される、第１の出口と、
ガス源の下流に配置され、ガス源と流体連通している第２の出口であって、第２の出口から微小環境内に第２の速度でガスが吐出され、第１の速度は第２の速度よりも高速である、第２の出口と、
第１の出口及び第２の出口から離隔された入口と、
入口と流体連通しており、入口の下流に配置された吸引ユニットであって、入口を介して微小環境からガスを除去するために構成されている、吸引ユニットと、
を備える。

[0021] 本開示の別の態様によれば、ガスを用いて周囲環境内に微小環境を生成する方法が提供される。この方法は、
第１の出口から第１の速度で吐出されたガスによって与えられ、周囲環境から微小環境を分離するガスカーテンを提供することと、
第２の出口から微小環境内へ第２の速度で吐出されたガスによって与えられる内部ガス流を微小環境内に提供することであって、第１の速度は第２の速度よりも高速であることと、
吸引ユニットと流体連通している入口を介して微小環境からガスを除去することであって、吸引ユニットは第１及び第２の出口から吐出されるガスの少なくとも一部を供給するように構成されていることと、
を含む。

[0022] 以下で、様々な実施形態のこれら及び他の態様及び特徴を更に詳しく記載する。

[0023] 記載されている実施形態をより良く理解するため、また、それらをどのように実施できるかをより明らかに示すため、ここで一例として添付図面を参照する。

[0024] 一実施形態に従ったシステムの正面斜視図である。 [0025] 図１Ａのシステムの後面斜視図である。 [0026] 図１Ａのシステムの上面図である。 [0027] 図１Ａのシステムの後面図である。 [0028] 図１Ａのシステムの正面図である。 [0029] 図１Ａのシステムの側面図である。 [0030] 図２Ｂの線３－３に沿った正面斜視断面図である。 [0031] 図２Ｂの線３－３に沿った側断面図である。 [0032] 図１Ａのシステムの分解組立図である。 [0033] 図１Ａのシステムの別の分解組立図である。 [0034] ガスカーテンが動作中である図１Ａのシステムの正面斜視図である。 [0035] 内部ガス流が動作中である図１Ａのシステムの正面斜視図である。 [0036] ガスカーテン及び内部ガス流が動作中である図１Ａのシステムの正面斜視図である。 [0037] 別の動作モードである図１Ａのシステムの正面斜視図である。 [0038] 図８Ａの動作モードである図１Ａのシステムの後面斜視図である。 [0039] 閉鎖空間内に配置された図１Ａのシステムの正面斜視図である。 [0040] 閉鎖空間内の図１Ａのシステムの上面図である。 [0041] システムが別の位置にある図９Ａの閉鎖空間の正面斜視図である。 [0042] システムが別の位置にある図９Ａの閉鎖空間の正面斜視図である。 [0043] 別の例示的なシステムの正面斜視図である。 [0044] 別の例示的なシステムが閉鎖空間内にあるシミュレーションの正面斜視図である。 [0045] 図１２のシミュレーションにおける図１１のシステムのシミュレーションされた使用の計算流体力学速度図の正面図である。 [0046] 図１２のシミュレーションにおける図１１のシステムのシミュレーションされた使用の計算流体力学温度図の正面図である。 [0047] 図１２のシミュレーションにおける図１１のシステムのシミュレーションされた使用の計算流体力学速度図の側面図である。 [0048] 図１２のシミュレーションにおける図１１のシステムのシミュレーションされた使用の計算流体力学温度図の側面図である。 [0049] 図１２のシミュレーションにおける図１１のシステムで患者によって吐き出されたスカラー質量を例示する計算流体力学速度図の正面図である。 [0050] 図１２のシミュレーションにおける図１１のシステムで患者によって吐き出されたスカラー質量を例示する計算流体力学速度図の側面図である。 [0051] 図１２のシミュレーションにおける図１１のシステムで医療従事者によって吐き出されたスカラー質量を例示する計算流体力学速度図の正面図である。 [0052] 図１２のシミュレーションにおける図１１のシステムで助手によって吐き出されたスカラー質量を例示する計算流体力学速度図の正面図である。 [0053] 図１５Ａにおける患者の呼気の流線を例示する計算流体力学速度図の正面斜視図である。 [0054] 図１６Ｂにおける助手の呼気の流線を例示する計算流体力学速度図の正面斜視図である。 [0055] 図１６Ａにおける医療従事者の呼気の流線を例示する計算流体力学速度図の正面斜視図である。 [0056] 図１２のシミュレーションにおいて、ガスカーテン内へ医療従事者が入り込んだ場合の図１１のシステムのガスカーテンの流線を例示する計算流体力学速度図の正面斜視図である。 [0057] 図１２のシミュレーションにおいて、ガスカーテン内へ医師が入り込んだ場合の図１１のシステムの内部ガス流の流線を例示する計算流体力学速度図の正面斜視図である。 [0058] 医療従事者によって使用されている別の例示的なシステムの図である。 [0059] 別の実施形態に従ったシステムの正面斜視図である。 [0060] 前面パネルが除去された図２３Ａのシステムの正面斜視図である。 [0061] 図２３Ａのシステムの後面斜視図である。 [0062] 図２３Ａのシステムの分解組立図である。 [0063] 図２３Ａの線２５－２５に沿った図２３Ａのシステムのフードの断面図である。 [0064] 図２３Ａの線２５－２５に沿った図２３Ａのシステムのフードの断面斜視図である。 [0065] 図２３Ａの線２６－２６に沿った図２３Ａのシステムのフードの断面正面斜視図である。 [0066] 図２３Ａの線２６－２６に沿った、側面パネルが除去された図２３Ａのシステムの断面側面図である。 [0067] 図２３Ａの線２５－２５及び図２５Ａの線２７－２７に沿った図２３Ａのシステムのフードの断面斜視図である。 [0068] 図２３Ａの線２５－２５及び図２５Ａの線２７－２７に沿った図２３Ａのシステムのフードの断面斜視図である。 [0069] 図２３Ａのシステムのフード内のガス流の概略図である。 [0070] 図２３Ａの線２８Ａ－２８Ａに沿った、前面パネルが除去された図２３Ａのシステムの断面正面斜視図である。 [0071] 図２３Ｂの線２８Ｂ－２８Ｂ及び図２３Ｂの線２８Ｃ－２８Ｃに沿った、前面パネルが除去された図２３Ａのシステムの断面斜視図である。 [0072] 図２３Ａのシステム内のガス流の概略図である。 [0073] 図２３Ａのシステム内のガス流の概略側面図である。

[0074] ここに含まれる図面は、本明細書の教示の物品（article）、方法、及び装置の様々な例を説明するためのものであり、いかなる点においても、教示されるものの範囲を限定することは意図していない。

[0075] 特許請求される各発明の実施形態の一例を与えるため、様々な装置、方法、及び組成物を以下に記載する。以下に記載する実施形態は特許請求される発明を限定せず、また、特許請求される発明はいずれも、以下に記載するものとは異なる装置及び方法を包含し得る。特許請求される発明は、以下に記載するいずれか１つの装置、方法、又は組成物の特徴の全てを有する装置、方法、及び組成物に限定されず、また、以下に記載する装置、方法、又は組成物のうち複数又は全てに共通する特徴にも限定されない。以下に記載する装置、方法、又は組成物は、特許請求される発明の実施形態でない可能性がある。本文書で特許請求されない以下に記載する装置、方法、又は組成物に開示される発明は、例えば継続特許出願のような別の保護文書の主題である可能性があり、１又は複数の出願人、１又は複数の発明者、及び／又は１又は複数の所有者は、本文書における開示によってそのような発明を放棄（abandon）、放棄（disclaim）、又は公衆に提供することは意図しない。

[0076] 「一実施形態」、「実施形態」、「複数の実施形態」、「その実施形態」、「それらの実施形態」、「１つ以上の実施形態」、「いくつかの実施形態」、及び「１つの実施形態」という用語は、明示的に別段の規定がない限り、「１又は複数の発明の１つ以上の（ではあるが全てではない）実施形態」を意味する。

[0077] 「含む」、「備える」という用語、及びそれらの変形は、明示的に別段の規定がない限り、「～を含むがそれらに限定されない」を意味する。アイテムの列挙は、明示的に別段の規定がない限り、それらのアイテムのいずれか又は全てが相互に排他的であることは暗示しない。「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」という用語は、明示的に別段の規定がない限り、「１つ以上の」を意味する。

[0078] 本明細書及び特許請求の範囲において用いられる場合、２つ以上の部分は、直接に又は間接的に（すなわち１つ以上の中間部分を介して）接合されるか又は共に動作し、リンクが発生する場合、「結合される」、「接続される」、「取り付けられる」、又は「留められる」と言われる。本明細書及び特許請求の範囲において用いられる場合、２つ以上の部分は、相互に物理的に接触した状態で接続されている場合、「直接結合される」、「直接接続される」、「直接取り付けられる」、又は「直接留められる」と言われる。「結合される」、「接続される」、「取り付けられる」、及び「留められる」という用語はいずれも、２つ以上の部分が接合される方法を区別しない。

[0079] 更に、説明の簡潔さと明確さのため、適切と考えられる場合、対応する又は類似する要素を示すために図面間で参照番号を繰り返すことがあることは認められよう。更に、本明細書に記載される例示的な実施形態の完全な理解を得るため、多くの具体的な詳細事項を述べる。しかしながら、これらの具体的な詳細事項がなくても本明細書に記載される例示的な実施形態が実施され得ることは、当業者には理解されよう。他の例では、本明細書に記載される例示的な実施形態を曖昧にしないため、周知の方法、手順、及びコンポーネントについては詳しく記載していない。また、本記載は、本明細書に記載される例示的な実施形態の範囲を限定するとは見なされないものとする。

[0080] 本明細書で用いられる場合、「及び／又は」という表現は、包含的論理和（inclusive-or）を表すことが意図される。すなわち、例えば「Ｘ及び／又はＹ」は、Ｘ、又はＹ、又はそれら双方を意味することが意図される。別の例として、「Ｘ、Ｙ、及び／又はＺ」は、Ｘ、又はＹ、又はＺ、又はそれらのいずれかの組み合わせを意味することが意図される。

[0081] 本明細書及び特許請求の範囲において用いられる場合、２つの要素は、平行であってかつ離隔されている場合、又は同一線上にある場合、「平行である」と言える。

周囲環境から微小環境を分離するためのシステム
[0082] 図１から図１０を参照すると、周囲環境から微小環境を分離するためのシステムの例示的な実施形態が全体として１０で示されている。以下は、本明細書で検討される特徴のうちいくつかを理解するための基礎を与えるシステム１０の一般的な考察である。以下で検討するように、各特徴は、本明細書で開示されるこの実施形態又は他の実施形態において、個別に又はいずれかの特定の組み合わせもしくはサブコンビネーション（sub-combination）で使用され得る。

[0083] 図１から図１０を参照すると、周囲環境１４内で微小環境１２を生成するためのシステム１０の例示的な実施形態が示されている。本明細書で用いる場合、微小環境という用語は、周囲環境１４とは異なる環境条件を有し得る周囲環境内の空間体積を意味する。周囲環境１４とは独立して微小環境１２を処理することで、微小環境条件を変動させることができる。例えば、微小環境１２内のガスを処理して、温度、湿度、香り、酸素レベル、汚染レベル、又は他の任意の処理形態を変動させることができる。この設計の１つの利点は、周囲環境１４から微小環境２１を分離しながら微小環境１２内にガス流を提供することで、周囲環境１４とは独立して微小環境１２を調節できることである。

[0084] 次に図７Ａから図７Ｃを参照すると、システム１０はガス源２０を含み、このガス源２０は、ガス源２０と流体連通している第１の出口４０及びガス源２０と流体連通している第２の出口６０にガス２２を供給するためのものである。第１の出口４０は、ガスカーテン４２とも呼ばれる外部ガス流４２を生成するのに充分な第１の速度でガス２２を吐出するために構成されている。第２の出口６０は、微小環境１２内に第２の速度でガス２２を吐出するために構成されている。第２の出口６０によって吐出されたガス２２は、内部ガス流６２とも呼ぶことができる。本明細書に記載される例示的な実施形態では、ガスは空気であるが、他の任意の適切なガス又は複数のガスの組み合わせが使用され得ることは当業者には認められよう。

[0085] 次に図３及び図４を参照すると、システム１０は、第１の出口４０及び第２の出口６０から離隔された入口８０も含む。入口８０は吸引ユニット１００と流体連通している。吸引ユニット１００は、入口８０を介して微小環境１２からガス２２を除去するために構成されている。図１から図１０の例示的な実施形態において、吸引ユニット１００は、微小環境１２から除去されたガス２２を第１の出口４０及び第２の出口６０に供給することによって、第１の出口４０及び第２の出口６０にガス源２０を提供するよう動作する。従って、微小環境１２からのガス２２はシステム１０を介して再循環し、吸引ユニット１００は、第１の出口４０及び第２の出口６０によって吐出されるガス２２の全てを供給するよう構成されている。いくつかの実施形態では、吸引ユニット１００は、第１の出口４０及び第２の出口６０から吐出されるガス２２の一部を供給することができる。他の実施形態では、吸引ユニット１００は、第１の出口４０及び第２の出口６０にガス２２を供給せず、微小環境１２からのガス２２を周囲環境１４の外部の別の位置へ除去することができる。

[0086] 動作中、内部ガス流６２が第２の出口６０から入口８０の方へ吐出されている間、ガスカーテン４２は周囲環境１４から微小環境１２を分離する。吸引ユニット１００が生成する圧力差によって、微小環境１２から入口８０を介してガス２２が除去される。結果として微小環境１２が形成され、周囲環境１４とは異なる環境特性を有することができる。いくつかの実施形態では、微小環境１２内から汚染物質を除去するように微小環境１２を処理することで、汚染物質が周囲環境１４内に入るのを実質的に防止できる。例えば、微小環境１２内で発生した汚染物質を、入口８０を介して除去すること、外部環境に捨てること、及び／又は、ガス２２がシステム１０内で安全に再循環できるようにガス２２から汚染物質をろ過するよう処理することが可能である。

[0087] システム１０は、既存のもしくは新しいＨＶＡＣシステムに内蔵すること、又は個別システムとすることが可能であることは認められよう。例えば、図１から図１０を参照すると、システム１０は、周囲環境１４から微小環境１２内の１人の人間を隔離するためのフード２２０を備えた個別装置２００である。いくつかの実施形態では、システム１０のサイズは、微小環境１２内に複数の人間を収容するのに充分な大きさとすることができる。いくつかの実施形態では、個別装置は移動可能であり得る。

[0088] また、システム１０は任意の周囲環境１４で使用され得ることは認められよう。任意の周囲環境１４は、限定ではないが、廊下、待合室、治療室、衛星運転室、エレベータ、教室、病室、会議室、劇場、集会室、ロビー、食事エリア、洗面所、更衣室、チームベンチ、野戦病院、研究室、製造設備、住宅の部屋、及び／又は会社を含む。

ガスカーテン及び内部ガス流
[0089] 単独で又は１つ以上の他の態様と組み合わせて使用され得るこの態様によれば、ガスカーテン４２及び内部ガス流６２は動的ガス流によって動作する。この設計の１つの利点は、ガスカーテン４２及び内部ガス流６２が周囲環境１４から微小環境１２を分離するよう動的に動作しながら、入口８０へ向かう微小環境１２内のガス流を促進することである。言い換えると、ガスカーテン４２の流れ及び内部ガス流６２は協働して、第１の出口４０及び第２の出口６０から入口８０へ向かうガス２２の動きを促進する。

[0090] 本明細書で用いる場合、動的という用語は、ガスカーテン４２と内部ガス流６２との間で流体交換があることを意味する。例えば、ガスカーテン４２の内壁は、内部ガス流６２の概ね一方向のガス流を促進し、入口８０へ向かう微小環境１２内のガス２２の動きを支援する。ガス２２が第２の出口６０から吐出されると、内部ガス流６２の外周近傍の一部のガス２２はガスカーテン４２と流体接触し得る。ガスカーテン４２内のガス２２の動きによって、内部ガス流６２からの周辺部ガス２２はガスカーテン４２と同一方向に移動し得る。従って、ガスカーテン４２及び内部ガス流６２は、第１の出口４０及び第２の出口６０から吐出されたガス２２を概ね一方向に入口８０の方へ移動させるように協働する。

[0091] この態様によれば、ガスカーテン４２を形成する第１の出口４０から吐出されたガスの速度（この速度は「第１の速度」と称される）は、内部ガス流６２を形成する第２の出口６０から吐出されたガスの速度（この速度は「第２の速度」と称される）よりも高速である。特に記載がない限り、第１及び第２の速度は、それぞれ第１の出口４０及び第２の出口６０から吐出される時のガス２２に関する。ガス２２の速度は、第１の出口４０及び第２の出口６０から離れたら変動することは認められよう。ガスカーテン４２及び内部ガス流６２の相対速度によって、周囲環境１４内に微小環境１２を形成しながら、微小環境１２内の条件を変動させることが可能となる。言い換えると、ガスカーテン４２の高速の第１の速度は、微小環境１２内の内部ガス流６２を少なくとも部分的に閉鎖するガスバリアを形成して、周囲環境１４から微小環境１２を分離すると共に、内部ガス流６２からのガス２２、及び蒸気、粒子、又は汚染物質が微小環境１２から周囲環境１４内へ拡散することを実質的に防止する。

[0092] 例えば、ガスカーテン４２の第１の速度は、第１の出口４０から吐出された時に約１ｍ／ｓ～約３ｍ／ｓの範囲内とすることができ、内部ガス流６２の第２の速度は、第２の出口６０から吐出された時に約０．３ｍ／ｓ～約１ｍ／ｓの範囲内とすることができる。

[0093] ガスカーテン４２及び内部ガス流６２の速度は、システム１０の所望の用途に応じて変動し得ることは認められよう。例えば、第１の出口４０が部屋のような閉鎖空間の天井に位置付けられている場合、第１の出口４０と部屋にいる人間の頭部との距離のような一定の距離をガス２２が進む時までに特定の速度を達成するように、第１の速度を変動させることができる。言い換えると、ガスカーテン４２の第１の速度は、閉鎖空間内の特定の位置で特定の値を有するように選択され得る。例えば第１の速度は、第１の出口４０から吐出される時は２ｍ／ｓであり、ガスカーテン４２のガス２２が微小環境１２内の人間に到達する時までに１ｍ／ｓに低下し得る。

[0094] 上述のように、内部ガス流６２は第２の出口６０から入口８０へガス２２を移動させる。微小環境１２内で、例えば微小環境１２内にいる人間の呼吸によってエアロゾル又は他の汚染物質が発生した場合、内部ガス流６２はこれらの汚染物質を一方向に入口８０の方へ勢いよく流すよう動作する。この結果、汚染物質は入口８０を介して吸引ユニット１００によって除去することができる。

[0095] 第１の出口４０は、システム１０の所望の用途に応じて任意の適切な形状及び／又は大きさを有し得ることは認められよう。図７Ａから図７Ｃ及び図１１に最も明確に示されているように、第１の出口４０は、第１のスロット４４、第２のスロット４６、及び第３のスロット４８で形成されたＵ字形である。図示のように、この第１の出口４０の構成は３つの異なる面でガスカーテン４２を生成する。

[0096] 再び図７Ａから図７Ｃを参照すると、周囲環境１４からの微小環境１２の分離を完成させるために使用される１つの物理的な壁１２０が存在し得る。いくつかの実施形態では、複数の物理的な壁１２０が存在し得る。例えば、２つの物理的な壁１２０が１つのコーナを形成すると共にガスカーテン４２が２つの面を形成して、周囲環境からの微小環境１２の分離を完成させることができる。このシステムの例示的な実施形態はエレベータ内にあり得る。そのような実施形態では、エレベータの各コーナでガスカーテン４２を用いて、周囲環境１４から４つの微小環境１２を分離できる。各微小環境１２は、各ガスカーテン４２及びエレベータの１つのコーナによって形成され得る。従って、各微小環境１２内にいる人間は、それぞれのガスカーテン４２によって他の乗員から分離することができる。更に、各微小環境１２内の内部ガス流６２は、各微小環境１２内のガス２２の体積を交換するよう連続的に動作できる。この設計の１つの利点は、一度エレベータから人が出たら、別の人がエレベータ及び微小環境１２に入ってくるのに間に合うよう迅速に微小環境１２内のガス２２を交換することで、乗員間の交差汚染を回避できることである。

[0097] いくつかの実施形態では、物理的な壁１２０を用いることなく、ガスカーテン４２自体が周囲環境１４から微小環境１２を完全に分離できる。例えば、第１の出口４０が環状であり、円筒形ガスカーテン４２を形成することができる。ガスカーテン４２は、限定ではないが方形、矩形、三角形、楕円形、又はひし形を含む任意の断面形状とすればよいことは認められよう。

[0098] 例示されているように、第１の出口４０は連続的な開口である。いくつかの実施形態では、第１の出口４０を複数の開口としてもよい。例えば、３つのスロット４４、４６、及び４８が別個の開口となるよう、それらを相互に分離させればよい。動作中、各開口から吐出されたガス流は共にガスカーテン４２を形成することができる。

[0099] 図１に示されているように、第２の出口６０は複数の開口６４で形成することができる。複数の開口６４を内部ガス流６２の横断面全体に分散させることで、第２の出口６０から吐出されたガス２２は微小環境１２全体でより均等に分散できる。複数の開口６４の分散は、第２の出口６０から吐出されたガス２２の単一指向性を向上させるので、微小環境１２内のガス移動の一貫性を改善することができる。いくつかの実施形態では、第２の出口６０を単一の開口としてもよい。いくつかの実施形態において、第２の出口６０は、１つ以上の物理的な壁１２０の近傍に位置決めされた壁出口を含み得る。壁出口を用いて、物理的な壁１２０に沿った追加のガス流を提供し、微小環境１２内のガス流の移動を支援することができる。

[00100] 次に図１１を参照すると、第１の出口４０の厚さ５０は、システム１０の所望の用途に応じて変動させて、様々な厚さのガスカーテン４２を生成することができる。例えば、厚さ５０は約１２ｍｍ～約１００ｍｍの範囲内とすればよい。厚さ５０は、第１の出口４０と入口８０との距離に依存し得る。例えば、第１の出口４０と入口８０との距離が長い場合、より厚いガスカーテン４２を用いてガスカーテン４２の有効性を改善することができる。また、第１の出口４０の厚さ５０は、人間及び／又は物体がガスカーテン４２内へ入り込むか否かに依存し得る。例えば図９Ａから図１０Ｂ及び図２２を参照すると、システム１０は、歯科医、歯科衛生士、又は医師等の医療従事者を患者から分離するために医療用途で使用され得る。従って、使用中、医療従事者は患者に対する処置を行うためガスカーテン４２内へ入り込む。例示されているように、第１の出口４０の厚さ５０は３２ｍｍであり、医療従事者はガスカーテン４２内へ入り込むことができるが、医療従事者の腕によってガスカーテン４２が分断されても微小環境１２内から周囲環境１４へガス２２はほとんど又は全く放出されない。

[00101] 代替的に又は追加的に、第１の速度を変動させてガスカーテン４２の有効性を改善することができる。ガスカーテン４２の厚さ及び第１の速度は共にガスカーテン４２の流量に寄与する。従って、ガスカーテン４２が微小環境１２から周囲環境１４への内部ガス流６２の拡散を実質的に防止するように、ガスカーテン４２の流量を変動させることができる。微小環境１２内からほとんど又は全くガス２２を放出させずに医療従事者がガスカーテン４２内へ入り込み続けることができるように、第１の出口４０と入口８０との距離の変化と共にガスカーテン４２の流量を変動させることができる。例えば、医療従事者がガスカーテン４２内へ入り込んだことに起因して微小環境１２から多少のガス２２が放出された場合、放出されたガス２２は入口８０を介してシステム１０へ戻すことができる。ガスカーテン４２に他の中断があると、微小環境１２から放出されるガス２２の体積が増大する可能性があることは認められよう。しかしながら、ガスカーテン４２が中断されても、ガスカーテン４２は依然として微小環境１２からガス２２が出るのを実質的に防止することができる。従って、ガス２２が微小環境１２と周囲環境１４との間で移動するリスクは実質的に低減する。

[00102] 上述のように、システム１０を用いて、汚染物質が微小環境１２から周囲環境１４へ及びその逆に移動するのを実質的に防止することができる。人間の気道から発生した汚染粒子は、０．１～５００μｍという幅広いサイズ分布を有する。最も大きい粒子（１００μｍより大きい）は、空気から迅速に表面へ落ちる。中間サイズの粒子（１０～１００μｍ）は、蒸発して大きさが縮小し、これと共に、直接放出された更に小さい粒子（１０μｍより小さい）は、３０分から最大で数日まで空中に存続する可能性があり、この存続時間は粒径に反比例する。従って、システム１０は、これらの粒子の微小環境１２からの除去を容易にするため使用され得る。動作中、内部ガス流６２は、人間によって発生した小さいサイズ及び中間サイズの粒子を入口８０の方へ勢いよく流す。微小環境１２内の汚染物質の予想粒径に応じて、ガスカーテン４２の流量を変動させることができる。例えば、ガスカーテンの厚さ５０が３２ｍｍであり、第１の速度が２ｍ／ｓである場合、０．１～１００μｍの範囲内のサイズの粒子が微小環境１２に出入りすることを実質的に防止できる。様々なサイズの粒子に対応するように厚さ５０を変動させ得ることは認められよう。上述のように、ガスカーテン４２が中断されると、多少のガス２２が微小環境１２から周囲環境１４内へ放出される可能性がある。しかしながら、ガスカーテン４２及び内部ガス流６２の存在によって、微小環境１２と周囲環境１４との交差汚染のリスクは実質的に低減する。

[00103] また、周囲環境１４の背景条件がシステム１０の動作に影響を及ぼさないようにガスカーテン４２の流量を変動させ得ることは認められよう。例えば、周囲環境が正圧を加えられているか、負圧を加えられているか、及び／又は換気が悪いか否かにかかわらず、ガスカーテン４２は周囲環境１４から微小環境１２を分離するように動作し、同時に微小環境１２からガス２２が出るのを実質的に防止する。同様に、前述の通り、例えば微小環境１２内のガス２２の温度及び／又は湿度を変動させることによって、微小環境１２内のガス２２を処理することができる。従って、微小環境１２からガス２２が出るのを防止することにより、微小環境１２内のガス２２の処理特性を維持することができる。言い換えると、もしガス２２が微小環境１２内へ入る前に加熱されている場合、ガス２２によって保たれる熱は、ガス２２が微小環境内で再循環する際、周囲環境１４への熱損失なしに維持され得る。処理済みのガス２２を保持すると、ガス２２を特定の温度及び／又は湿度に保つために必要なエネルギが少なくて済むので、システム１０の効率を改善することができる。

入口及び吸引ユニット
[00104] 単独で又は１つ以上の他の態様と組み合わせて使用され得る本態様によれば、吸引ユニット１００は、微小環境１２からガス２２を除去するように動作する。この設計の１つの利点は、入口８０及び吸引ユニット１００が、第１の出口４０及び第２の出口６０から吐出されたガス２２の概ね一方向のガス流を促進することである。このような一方向のガス流によって、ガス２２を微小環境１２から除去し、システム１０内で再循環させるか又はシステム１０から除去することができる。

[00105] 本態様によれば、図１に例示されているように、入口８０は第１の出口４０及び第２の出口６０から離隔されている。入口８０は吸引ユニット１００と流体連通している。従って、第１の出口４０及び第２の出口６０から吐出されたガス２２は、吸引ユニット１００によって入口８０を通って微小環境１２から除去される。例示的な実施形態によれば、入口８０は第１の出口４０及び第２の出口６０よりも下方に位置付けられている。入口８０を第１の出口４０及び第２の出口６０よりも下方に位置決めすると、微小環境１２内で入口８０へ向かうガス２２の流れ及び／又は汚染物質を重力によって促進することができる。いくつかの実施形態では、入口８０は、第１の出口４０及び第２の出口６０よりも上方、それらの横、及び／又はそれらに対して角度を付けて位置決めすることができる。

[00106] いくつかの実施形態では、図１から図１０に例示されているように、入口８０は、システム１０が配置されている空間の床から３０ｃｍ以内に位置決めされ得る。この位置の１つの利点は、入口８０が位置決めされている床及び／又は壁を用いるコアンダ効果が発生し、これによって微小環境１２内のガス２２の再飛散（re-entrainment）を低減できることである。

[00107] 図７Ａから図７Ｃで例示されているように、入口８０に入るガスの方向は、第１の出口４０及び第２の出口６０から吐出されたガス２２に対して実質的に垂直である。しかしながら、入口８０に入るガスが吐出ガス２２に対して他の任意の角度であるように入口８０を構成できることは認められよう。例えば、入口８０に入るガス２２の方向は吐出ガス２２の方向に対して実質的に平行としてもよい。

[00108] 図３で例示されているように、システム１０は補助入口８２及び第２の吸引ユニット１０２も含み得る。図示のように、第２の吸引ユニット１０２は、補助入口８２を介してガス２２を微小環境１２から除去するために使用され得る。一度ガス２２が補助入口８２を介して除去されたら、第２の吸引ユニット１０２はガス２２を入口８０の方へ第３の出口９０を介して吐出する。上述のように、ガス２２は次いで入口８０を介して除去される。言い換えると、補助入口８２及び第２の吸引ユニット１０２は、ガス２２を更に迅速に入口８０の方へ移動させるよう動作する。図６で例示されているように、第３の出口９０は複数の開口９２を含み得る。いくつかの実施形態では、第３の出口９０を単一の開口としてもよい。

[00109] 第２の吸引ユニット１０２は、第３の出口９０から吐出されたガス２２が、吸引ユニット１００により入口８０で与えられる吸引力よりも過度に強力である（overpower）ことがないように動作され得る。言い換えると、第３の出口９０から吐出されるガス２２の速度は、第３の出口９０から吐出されたガス２２を微小環境１２から除去するのに入口８０での吸引力が充分であるようなものである。

[00110] 補助入口８２は、微小環境１２内のどこにでも位置決めされ得ることは認められよう。例えば図１から図１０の例示的な実施形態では、システム１０を用いて汚染物質が周囲環境１４に入るのを実質的に防止する。従って、微小環境１２内に患者がいる場合、補助入口８２は呼吸ゾーンの近くに位置決めされる。汚染物質が空気中の汚染物質である場合、汚染物質の最も高い濃度は患者の呼吸ゾーンの近くで発生する。補助入口８２を呼吸ゾーンの近くに位置決めすると、汚染物質の発生時にこれを入口８０の方へいっそう迅速に移動させることによって、汚染物質が周囲環境１４に入るのを防止するシステム１０の効率を向上させることができる。従って汚染物質は、入口８０で除去される前に微小環境１２の残り部分のガス２２内で再飛散する時間が短くなる。例示されているように、入口８０は第３の出口９０よりも下方に位置決めされており、これは前述のように、微小環境１２からのガス２２の除去を促進することができる。いくつかの実施形態では、補助入口８２を必要とすることなく、入口８０を患者の呼吸ゾーンの近くに位置決めしてもよい。

[00111] いくつかの実施形態では、システム１０は補助入口８２を持たない場合がある。他のいくつかの実施形態では、図１１に示されているように、システムは、図１から図８で例示されている入口８０よりも床から高い位置に配置された単一の入口８０を含み得る（すなわち補助入口は存在しない）。

[00112] 吸引ユニット１００は、入口８０を介して微小環境１２からガス２２を移動させることができる任意のデバイスとすればよいことは認められよう。例示されているように、吸引ユニット１００は、ガス２２を噴出することによって入口８０で吸引力を生成するように動作するファンである。同様に、第２の吸引ユニット１０２は、補助入口８２を介してガス２２を移動させると共に第３の出口９０を介してガス２２を吐出させることができる任意のデバイスとすればよい。

ガス源
[00113] 単独で又は１つ以上の他の態様と組み合わせて使用され得る本態様によれば、ガス源２０からのガス２２は、第１の出口４０及び第２の出口６０の上流で処理することができる。例えばガス２２は、ろ過、イオン化、加湿、除湿、加熱、冷却、酸素処理、香り付け（scent）、汚染除去、こすり洗い（scrub）、洗浄（clean）、及び／又は他の任意の処理を行うことができる。この設計の１つの利点は、周囲環境１４の条件とは独立して微小環境１２の条件を変動させ得ることである。更に、微小環境１２を汚染除去するために用いる場合、汚染物質が周囲環境１４へ移動するリスクを低減及び／又は排除することができる。同様に、周囲環境の条件が汚染されている場合、第１の出口４０及び第２の出口６０によって吐出されるガス２２を処理することによって微小環境１２を改善する（remediate）ことができる。

[00114] 本態様によれば、システム１０は処理ユニット１４０を含む。上述のように、処理ユニット１４０を用いて、第１の出口４０及び第２の出口６０の上流でガス２２を処理することができる。図３及び図４で例示されているように、処理ユニット１４０はイオン化装置１４２及びフィルタ１４４を含む。図５で例示されているように、処理ユニット１４０及び吸引ユニット１００は処理ユニット筐体１４１内に収容され得る。フィルタ１４４は、ガスから汚染物質をろ過することができる任意のデバイスとすればよいことは認められよう。例えばフィルタ１４４は、限定ではないが、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡ、レーザ誘起グラフェン、又はＭＥＲＶ９－１６フィルタとすればよい。いくつかの実施形態では、フィルタ１４４はいくつかのフィルタを含み得る。図１から図１０で例示されているように、フィルタ１４４は前置フィルタ１４６及びＨＥＰＡフィルタ１４４を含む。

[00115] イオン化装置１４２は、イオンを放出することができる任意のデバイスとすればよい。例示されているように、イオン化装置１４２はオゾンを発生させない両極性イオン化装置である。イオン化装置１４２はイオンを放出するように動作し、このイオンが空気中の汚染物質と相互作用して汚染物質に電荷を与える。フィルタ１４４に反対の電荷を印加して、荷電された汚染物質をフィルタ１４４に引き付けることで、フィルタ１４４の除去効率を向上させることができる。また、イオン化装置１４２は、荷電された汚染物質の凝固を強化するように動作し得る。汚染物質の凝固によって、汚染物質数が減ると共に平均汚染物質サイズが大きくなるので、より効率的に汚染物質を内部ガス流６２で運ぶことが可能となり、フィルタ１４４の除去効率が向上する。いくつかの実施形態では、イオン化装置１４２を含まなくてもよい。例えば、処理ユニット１４０はフィルタ１４４のみを有し得る。

[00116] いくつかの実施形態では、処理ユニット１４０は紫外線光のような殺菌光を含み得る。紫外線光を用いてウイルス汚染物質を変性させることができる。

[00117] 図７Ａから図７Ｃで例示されているように、ガス源２０は、吸引ユニット１００によって入口８０を介して除去されたガス２２により供給される。従って、吸引ユニット１００は微小環境１２からのガスを再循環させ、第１の出口４０及び第２の出口６０からガス２２を送出及び吐出するための圧力を与える。従って、一度ガス２２が微小環境１２から除去されたら、ガス２２は処理ユニット１４０によって処理され、その後、第１及び第２の出口４０、６０へ再循環されて、それぞれガスカーテン４２及び内部ガス流６２を形成する。言い換えると、例示されているようにガス源２０は、吸引ユニット１００によって送出される、微小環境１２からの再循環されて汚染除去されたガス２２である。

[00118] いくつかの実施形態では、図３で例示されているように、システム１０は１つ以上のダンパ１８０を含み得る。ダンパ１８０を用いて、ガス源２０から第１の出口４０及び第２の出口６０へのガス２２の流れを制御することができる。いくつかの実施形態では、ダンパ１８０を用いて、ガス２２を第１の出口４０及び第２の出口６０に供給する導管の入口点における静圧を変動させ、これによってガスカーテン４２及び／又は内部ガス流６２に供給されるガスの体積を変動させることができる。ガスカーテン４２及び／又は内部ガス流６２に供給されるガス２２の体積の変動を用いて、吐出されるガス２２の速度を制御することができる。ダンパの代わりにシステム１０内のガス流を制御するための代替的なデバイスが使用され得ることは、当業者には認められよう。代替的なデバイスは、限定ではないが、アイリスダンパ、空気流量弁、ベンチュリ弁、ゲートダンパ、制限器（restrictor）、及び／又は径違い継手（reducer）を含む。

[00119] 微小環境１２からの再循環ガス２２によってガス源２０が供給される場合、微小環境１２内のガス２２の体積は、微小環境１２の大きさに応じた速度で完全にリサイクルされ得る。図７Ａから図７Ｃで例示されているように、微小環境１２はガス２２の体積１３を有する。言い換えると、体積１３の交換速度は体積１３の大きさに応じて変動する。本発明者らは、例示的な実施形態では従来技術のシステムよりも多くの１時間当たりのガス交換を実行できることを見出した。例えば、従来技術の研究所は典型的に１時間当たり１０～１２回のガス交換で動作し、薬物製造スペースは典型的に１時間当たり２０回のガス交換で動作し、無菌ワクチン充填に適したクリーンルームは典型的に１時間当たり２４０～３６０回の空気交換で動作する。例えば、図１から図１１及び図２３から図２９に例示されている実施形態では、体積１３は１時間当たり約４５０回のガス交換速度で交換され得る。

[00120] 体積１３が１時間当たり少なくとも２０回のガス交換速度で交換され得ることは認められよう。他の例示的な実施形態では、体積１３は１時間当たり約２０～約１０００回のガス交換速度で交換され得る。

[00121] ガス源２０は、例えば外気を送出する送風機等、微小環境１２から再循環されるものでない別個のガス源としてもよいことは認められよう。あるいはガス源２０は、例えば上述した微小環境１２からの再循環ガス２２、周囲環境１４、及び／又は外部環境等、いくつかのガス供給の組み合わせとしてもよい。周囲環境又は外部環境からのガス供給は、任意の適切な導管（図示せず）を介して第１及び第２の出口へ空気を送出する別個の送風機（これも図示せず）によって送出することができる。このような代替的な実施形態では、入口８０を介して微小環境１２から除去されるガス２２を外部環境へ排出し、第１の出口４０及び第２の出口６０のためのガス源２０を周囲環境１４及び／又は外部環境から供給することができる。代替的に又は追加的に、ガス源２０は、微小環境１２からの汚染除去及び再循環された処理済みガス２２と外部環境からのフレッシュガスの双方を含み得る。システム１０は既存のＨＶＡＣシステムと流体連通した状態であり得ることは認められよう。いくつかの実施形態では、第１の出口４０及び第２の出口６０はそれぞれ別個のガス源を有し得る。いくつかの実施形態では、第１の出口４０及び第２の出口６０の上流に１つ以上の送風機を含ませて第１の速度及び第２の速度を変動させることができる。

パージ出口
[00122] 単独で又は１つ以上の他の態様と組み合わせて使用され得るこの態様によれば、システム１０は閉鎖空間内に提供され、第４の出口を含むことができる。第４の出口を用いて、ガス源２０により供給されたガス２２を吐出し、閉鎖空間全体にわたるガス２２の循環を促進することができる。例えば、ガスカーテン４２及び内部ガス流６２をオフにした後、閉鎖空間内でガス２２を循環させ、吸引ユニット１００によって入口８０を介してガス２２を戻すことにより、第４の出口を用いて閉鎖空間内の残留汚染物質をパージすることができる。この設計の１つの利点は、一度ユーザがガスカーテン４２及び内部ガス流６２を終了させたら、ユーザは閉鎖空間から出ることができ、第４の出口を用いて閉鎖空間内で周囲環境１４から残留汚染物質を除去できることである。

[00123] この様態によれば、図１から図１０で例示されているように、システム１０は２つの第４の出口１６０ａ、１６０ｂを含む。図８Ａ及び図８Ｂに示されているように、第４の出口１６０ａ、１６０ｂはそれぞれ、ガス源２０からのガス２２を吐出するために構成されている。例示されているように、システム１０は第２のダンパ１８２を含む。第２のダンパ１８２を用いて、吸引ユニット１００が吐出したガス２２を、第１の出口４０及び第２の出口６０でなく第４の出口１６０ａ、１６０ｂへと方向転換させることができる。動作中、第２のダンパ１８２を移動させることによりガスカーテン４２及び内部ガス流６２をオフにした後、第４の出口１６０ａ、１６０ｂは、閉鎖空間からの残留汚染物質のパージを支援するため用いられるパージガス流１６２を吐出する。言い換えると、パージガス流１６２が閉鎖空間内のガス２２の循環を促進することで、第４の出口１６０ａ、１６０ｂを用いない場合に比べて高速で周囲環境１４内のガス２２の体積を処理ユニット１４０を介して充分に再循環させることができる。パージガス流１６２は、上述のようにコアンダ効果を利用できる。言い換えると、パージガス流１６２を閉鎖空間の壁及び／又は床の近傍に吐出させて、より効率的に閉鎖空間から汚染物質を除去することができる。

[00124] 第３の出口の大きさ、形状、及び数が閉鎖空間に応じて変動し得ることは認められよう。いくつかの実施形態において、システム１０は、第４の出口１６０ａと第４の出口１６０ｂとの間の流れを調整するための第３のダンパを含み得る。いくつかの実施形態では、単一の第４の出口としてもよい。代替的に又は追加的に、入口８０と組み合わせて既存のＨＶＡＣ入口を用いて、より迅速に閉鎖空間から汚染物質を除去することも可能である。

[00125] その結果、システム１０を用いて、連続した空間占有者の間の休止時間を短縮することができる。例えば、患者に対して処置を行う医療従事者によってシステム１０が用いられ、これらの占有者が周囲環境１４から出て行った場合、システム１０を用いて、より迅速に周囲環境１４から汚染物質をパージすることができる。従って、占有者が周囲環境１４を出て行ってから新しい占有者が安全に周囲環境１４に入れるまでの時間遅延を低減できる。

システムの制御
[00126] 単独で又は１つ以上の他の態様と組み合わせて使用され得るこの態様によれば、システム１０は、システム１０のコンポーネントの動作を制御するためのコントローラ（図示せず）を含み得る。コントローラは、システム１０のディスプレイと通信状態であるか、又は計算デバイスと通信状態であり得る。例えば、コントローラを用いて、吸引ユニット１００、第２の吸引ユニット１０２、処理ユニット１４０、ダンパ１８０、ダンパ１８２、及びシステム１０のモード（例えばガスカーテン４２とパージ動作との切り替え）を制御することができる。

医療用又は歯科用装置の例示的な実施形態
[00127] 次に、医療用又は歯科用装置２００を参照してシステム１０の例示的な実施形態について検討する。医師用装置２００は、本明細書に記載されているシステム１０のコンポーネントを含む個別の装置である。いくつかの実施形態において、医師用装置２００は既存のＨＶＡＣシステムに内蔵され得る及び／又は既存のＨＶＡＣシステムと流体連通し得ることは認められよう。

[00128] 図１から図２Ｄを参照すると、装置２００は筐体２０２を有する。筺体２０２は、前面パネル２０４、後面パネル２０６、第１の側面パネル２０８、第２の側面パネル２１０、及び底面パネル２１２で構成されている。装置２００はフード２２０を含む。第１の側面パネル２０８及び第２の側面パネル２１０は、前面パネル２０４と後面パネル２０６との間に延出している。従って、前面パネル２０４、後面パネル２０６、第１の側面パネル２０８、第２の側面パネル２１０、底面パネル２１２、及びフード２２０の間に、ガス流を受容し促進することができる閉鎖体積２１４が形成される。いくつかの実施形態では、底面パネル２１２が含まれずに、前面パネル２０４、後面パネル２０６、第１の側面パネル２０８、及び第２の側面パネル２１０の底縁が体積２１４を封止するためのシールを有することも可能である。

[00129] 図３で例示されているように、フード２２０は、第１の出口４０と流体連通している第１のプレナム２２２と、第２の出口６０と流体連通している第２のプレナム２２４と、を含む。第１の出口４０及び第２の出口６０はフード２２０に位置付けられている。第１のプレナム２２２及び第２のプレナム２２４は、体積２１４から第１の出口４０及び第２の出口６０までの流体連通をそれぞれ与える。また、フード２２０は、第４の出口１６０と体積２１４との間に流体連通を与える第３のプレナム２２６も含む。

[00130] 図６で例示されているように、フード２２０は、下方プレナムパネル２２８、プレナムコネクタ２３０、及び上方プレナムパネル２３２で構成することができる。プレナムコネクタ２３０は、上方プレナムパネル２３２及び下方プレナムパネル２２８と共にガス流導管を形成する。第１のプレナム２２２及び第２のプレナム２２４は、下方プレナムパネル２２８からプレナムコネクタ２３０を介して上方プレナムパネル２３２まで延出し、これによって、第１の出口４０及び第２の出口６０を吸引ユニット１００に接続するガス流導管を形成する。第３のプレナム２２６は下方プレナムパネル２２８に位置付けられている。

[00131] 例示されているように、下方プレナムパネル２２８は、第１のプレナム２２２から第３のプレナム２２６を分離するためのリブ付きフレーム２３４を含む。リブ付きフレーム２３４は、補助入口８２及び第３の出口９０を含む前面フードパネル２３６によって覆われている。装置２００がディスプレイを含む場合、前面フードパネル２３６上にディスプレイを位置決めすることができる。上方プレナムパネル２３２は、第２のプレナム２２４と第１のプレナム２２２の一部とを覆う上部フードパネル２３８を含む。

[00132] 例示されているように、第１の出口４０は、上方プレナムパネル２３２における第１のスロット４４、第２のスロット４６、及び第３のスロット４８で形成されている。従って微小環境１２は、ガスカーテン４２の３つの面、前面パネル２０４、及びフード２２０の一部（前述した物理的な壁１２０として機能する）によって生成される。例示されているように、第２の出口６０は、上方プレナムパネル２３２の下方に位置決めされると共に上方プレナムパネル２３２と流体連通している内部ガス流プレート２４０における複数の開口６４で形成されている。内部ガス流トリム２４２を用いて、内部ガス流プレート２４０を上方プレナムパネル２３２に固定することができる。いくつかの実施形態では、フード２２０は、下方プレナムパネル２２８、プレナムコネクタ２３０、及び上方プレナムパネル２３２を接続するフードトリム２４４を含む。

[00133] 装置２００は、フロントパネル２０４に位置付けられた入口８０を含む。入口８０は体積２１４を介して吸引ユニット１００に接続されて、ガス２２が入口８０から吸引ユニット１００に到達できるようになっている。例示されているように、吸引ユニット１００はファンである。また、装置２００は、ガス２２をより迅速に入口８０の方へ移動させるように動作する第２の吸引ユニット１０２と連通している補助入口８２も含む。

[00134] また、装置２００は第１のダンパ１８０及び第２のダンパ１８２も含む。第１のダンパ１８０は吸引ユニット１００と流体連通している。前述のように、第１のダンパ１８０及び吸引ユニット１００を用いて、ガスカーテン４２及び内部ガス流６２の流量を制御することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の送風機によって流量を補足してもよい。

[00135] 第２のダンパ１８２は、前述の通りパージモード中に使用され得る。第２のダンパ１８２は、吸引ユニット１００によって吐出されたガス２２を第１の出口４０及び第２の出口６０から第４の出口１６０ａ、１０６ｂへ方向転換させるように制御され得る。言い換えると、第２のダンパ１８２を用いてガスカーテン４２及び内部ガス流６２をオフにし、これによってガス２２を第４の出口１６０ａ、１６０ｂへ方向転換させることができる。

[00136] 装置２００は処理ユニット１４０を含む。例示されているように、処理ユニット１４０は、イオン化装置１４２、フィルタ１４４、及び前置フィルタ１４６を含む。図３で示されているように、イオン化装置１４２は入口８０の近傍に位置決めされている。前置フィルタ１４６はイオン化装置１４２よりも上方に位置決めされ、フィルタ１４４は前置フィルタ１４６よりも上方に位置決めされている。イオン化装置１４２、前置フィルタ１４６、及びフィルタ１４４は、吸引ユニット１００よりも下方に位置決めされている。従って吸引ユニット１００は、入口８０を介してガス２２を取り入れ、イオン化装置１４２を通過させ、前置フィルタ１４６及びフィルタ１４４を通すように構成されている。このプロセスによって、ガス２２が第１の出口４０及び第２の出口６０から吐出される前にこれを処理する。交換及び／又は修理の際に処理ユニット１４０、電子制御パネル、及び／又は吸引ユニット１００にアクセスするため、後面パネル２０６は着脱可能である。

[00137] いくつかの実施形態では、装置２００を可動式とすることができる。例示されているように、装置２００はホイール２５０及び安定装置２５２を含む。図９Ａから図１１で例示されているように、ホイール２５０によって装置２００は周囲環境１４の全体にわたって移動することができる。安定装置２５２は、装置２００が適正な位置まで移動した場合に装置２００に安定性を提供する。例えば、安定装置２５２をブレーキとして用いて装置２００の横方向の移動を防止することができる。

[00138] 例示的な装置２００の動作を開始するためには、吸引ユニット１００をオンにする。吸引ユニット１００は入口８０に吸引力を与え、第２の吸引ユニット１０２は入口８２に吸引力を与え、結果として微小環境１２からガス２２が除去される。補助入口８２を介して除去されたガス２２は、第３の出口９０を介して入口８０の方へ吐出され、その後ガス２２は入口８０を介して除去される。次いで、入口８０を介して除去されたガス２２は、イオン化装置１４２を通り過ぎ、前置フィルタ１４６、フィルタ１４４、及び吸引ユニット１００を通過する。吸引ユニット１００はガス２２に噴出力を与え、ガス２２を上方へ、体積２１４を介して第１の出口４０及び第２の出口６０の方へ吐出する。ダンパ１８０を用いてガス２２の方向及び速度を制御し、その後ガス２２は第１の出口４０に到達する。また、ガス２２はダンパ１８０を通過して第２の出口６０の方へ進む。前述のように、いくつかの実施形態では、１つ以上の補助送風機を用いて、ガス２２が第１の出口４０及び第２の出口６０から吐出される際の速度を更に制御することができる。ガス２２は第１のプレナム２２２及び第２のプレナム２２４を通過して、それぞれ第１の出口４０及び第２の出口６０に到達する。次いで、ガス２２は第１の出口４０及び第２の出口６０から下方へ吐出されて、ガスカーテン４２及び内部ガス流６２を形成する。ガスカーテン４２は周囲環境１４から微小環境１２を分離し、内部ガス流６２は微小環境１２内でガス２２を下方に入口８０の方へ移動させる。次いで、ガス２２は上述したのと同様に繰り返し再循環される。

[00139] 一度動作が完了し、占有者が周囲環境１４から出たら、装置２００を用いて周囲環境１４をパージすることができる。動作は上述したものと同じであるが、ガス２２が第４の出口１６０ａ、１６０ｂから吐出されてパージガス流１６２を形成する点が異なる。パージガス流１６２は、周囲環境１４全体にわたるガスの移動を促進する。吸引ユニット１００は、周囲環境１４からのガスを入口８０を介して除去するための吸引力を提供し続ける。前述のように、コアンダ効果によって周囲環境１４からの汚染物質の除去を支援することができる。

[00140] いくつかの実施形態では、第１のプレナム２２２及び第２のプレナム２２４のガス流構成を逆にして、図２３から図２９で例示されているように、第１のプレナム２２２が第２の出口６０と流体連通すると共に第２のプレナム２２４が第１の出口４０と流体連通するようにしてもよい。例えば図２７Ａ及び図２７Ｂを参照すると、第１のプレナム２２２は、ガス２２が吸引ユニット１００から第２の出口６０に到達する流路を提供し、これによって、ガス２２が第２の出口６０から吐出された場合に内部ガス流６２を形成する。第２のプレナム２２４は、ガス２２が吸引ユニット１００から第１の出口４０に到達する流路を提供し、これによって、ガス２２が第１の出口４０から吐出された場合にガスカーテン４２を形成する。

[00141] いくつかの実施形態では、図２４、図２７Ｂ、及び図２７Ｃで例示されているように、第２のプレナム２２４は少なくとも１つのバッフル２４６を含み得る。バッフル２４６を用いて、第２のプレナム２２４におけるガス２２の分散を向上させ、これによってガスカーテン４２の一貫性を改善することができる。図示のように、複数のバッフル２４６が存在する。バッフル２４６は、ガス２２がプレナム２２４に到達する際にガス２２に方向性を与え、ガス２２をプレナム２２４の領域全体へと広げるのに役立つ。

[00142] いくつかの実施形態では、前述のように、パージガス流１６２を既存のＨＶＡＣシステムと組み合わせて用いて、周囲環境１４からの汚染物質をより迅速にパージすることができる。その結果、休止時間すなわち患者と患者との間の時間が短縮され得る。

実験結果
[00143] 以下は、シミュレーションされた歯科環境で装置２００を使用することによって発生したデータの記載である。流れモデルは、ＲＡＮＳ ｋ－ω ＳＳＴクロージャモデルを用いて乱流をモデル化した定常状態条件下にあると想定した。様々な関心領域に局所メッシュ改良（local mesh refinement）を使用した。歯科用椅子、家具、歯科医、助手、及び患者の簡略化表現を用いた。供給ディフューザ及び戻りディフューザの位置は、この形態の小さい空間内の典型的な条件に設定した。占有者、照明、及びデバイスの全体的な熱負荷を実装した。

[00144] 図９Ａから図２１で例示されているように、システム１０は閉鎖空間３００内に位置付けられている。閉鎖空間３００は周囲環境１４及び微小環境１２を含む。例示されているように、空間３００は、長さ３０５が３．５ｍ、幅３０６が３．５ｍ、高さ３０７が２．８ｍである。空間３００の大きさがシステム１０の用途に応じて変動することは認められよう。空間３００は、ＨＶＡＣ出口３１０及びＨＶＡＶ入口３１２を備えたＨＶＡＣシステムを有する。出口３１０から吐出されたガスのＨＶＡＣ供給は、１．４ｍ／ｓの速度を有する。ＨＶＡＣシステムは、閉鎖空間３００に対して１時間当たり９回のガス交換を行うように設定した。空間３００は、ドア３０２の下部に開口３０４を備えたドア３０２を含む。

[00145] 図示のように、部屋３００は、歯科医３２０、助手３２２、及び患者３２４を含む。実験中、歯科医はガス３２１を吐き出し、助手はガス３２３を吐き出し、患者はガス３２５を吐きだす。歯科医３２０及び助手３２２の呼気速度は０．０６ｍ／ｓであり、患者の呼気速度は０．０５４ｍ／ｓである。エアロゾル及び／又は飛沫核の輸送を追跡するため、３人の占有者の各々の口からパッシブスカラー（例えば無質量粒子のクラウド）が放出された。これらの占有者からの呼気速度は、歯科医及び助手では軽度の活動と同等であり、患者では休息状態と同等であった。

[00146] 実験は、装置２００の体積２１４への唯一の入り口として入口８０を用いて実行した。第１の出口４０の厚さは３２ｍｍであり、第１の出口４０における第１の速度は２．０ｍ／ｓであり、結果として患者における第１の速度は１．０ｍ／ｓである。内部ガス流６２の第２の速度は０．４５７ｍ／ｓである。

[00147] 次に図１３Ａを参照すると、システム１０内のガス流速度を例示する計算流体力学（ＣＦＤ：computation fluid dynamic）図が提供されている。図示のように、歯科医３２０（図１２に示されている）は、患者３２４（図１２に示されている）に対して操作を行うため、腕をガスカーテン４２内へ挿入している。ガスカーテン４２は中断されるが、周囲環境１４から微小環境１２を実質的に分離し続ける。更に、歯科医３２０及び助手３２２（図１２に示されている）からそれぞれ吐き出されたガス３２１及び３２３は周囲環境１４内に維持され、入口８０を介して除去される場合を除いて微小環境１２内に入ることはない。同様に、患者３２４から吐き出されたガス３２５は微小環境１２内に維持され、周囲環境１４へ入ることは実質的に防止される。

[00148] 次に図１４Ａ、図１５Ａ、図１５Ｂ、及び図１７を参照すると、患者３２４によって吐き出されたガス３２５を例示するＣＦＤ図が提供されている。図示のように、ガス３２５は、入口８０を介して除去される前、実質的に微小環境１２内に維持される。

[00149] 次に図１６Ａ及び図１９を参照すると、医師３２０によって吐き出されたガス３２１を例示するＣＦＤ図が提供されている。図示のように、吐き出されたガスは周囲環境１４内に留まり、入口８０を介して除去される場合を除いて微小環境１２内に入ることはない。同様に、図１６Ｂ及び図１８を参照すると、助手３２２によって吐き出されたガス３２３を例示するＣＦＤ図が提供されている。図示のように、吐き出されたガスは周囲環境１４内に留まり、入口８０を介して除去される場合を除いて微小環境１２内に入ることはない。

[00150] 次に図２０を参照すると、ガスカーテン４２の流れを例示するＣＦＤ図が示されている。図示のように、ガスカーテン４２のほとんどは入口８０を介して微小環境１２から除去される。歯科医３２０はガスカーテン４２内へ入り込んでおり、ガス２２の一部が周囲環境１４内へ放出されている。この放出されたガス２２は次いで、入口８０を経由して戻すことができる。同様に、図２１を参照すると、内部ガス流６２の流れを例示するＣＦＤ図が示されている。図示のように、歯科医３２０の腕がガスカーテン４２を貫通することによって、ガス２２の一部は周囲環境１４内へ放出される。

[00151] 図１３から図２１の計算流体力学図は近似的なものであり、歯科医３２０及び助手３２２の移動に応じて変動することは認められよう。また、ＣＦＤ図は、ガスカーテン４２及び内部ガス流６２の流量変動、並びに入口８０及び／又は補助入口８２の位置に応じて変動する。

[00152] 上記の説明は例示的な実施形態の特徴を記載しているが、記載した実施形態のいくつかの特徴及び／又は機能は、記載した実施形態の精神及び動作原理から逸脱することなく変更され得ることは認められよう。例えば、提示した実施形態又は実施例によって記載される様々な特性は、相互に選択的に組み合わせてもよい。従って、上述されたものは、特許請求された概念を例示すること及び非限定的であることが意図される。添付された特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく他の変形及び変更を実施できることは、当業者には理解されよう。特許請求の範囲の範囲は好適な実施形態及び実施例によって限定されるものではなく、全体として本記載に一致する最も広い解釈が与えられるものとする。

Claims (18)

1. ガスを用いて周囲環境内に微小環境を生成するためのシステムであって、
   前記周囲環境から前記微小環境を分離するガスカーテンを生成するのに充分な第１の速度でガスを吐出するために構成された第１の出口と、
   前記微小環境内に第２の速度で前記ガスを吐出するために構成された第２の出口であって、前記第１の速度は前記第２の速度よりも高速である、第２の出口と、
   前記第１の出口及び前記第２の出口から離隔された入口と、
   前記入口並びに前記第１及び第２の出口と流体連通しており、前記入口の下流かつ前記第１及び第２の出口の上流に配置された吸引ユニットであって、前記入口を介して前記微小環境から前記ガスを除去すると共に前記第１及び第２の出口から吐出される前記ガスの少なくとも一部を供給するために構成されている、吸引ユニットと、
   を備える、システム。
2. 前記吸引ユニットは、前記第１及び第２の出口によって吐出される前記ガスの全てを供給するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１及び第２の出口によって吐出される前記ガスの残り部分を外部環境から送出するように構成されたガス源を更に備える、請求項１に記載のシステム。
4. 前記入口は、前記第１の出口及び前記第２の出口よりも下方に配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記第１及び第２の出口の上流に処理ユニットを更に備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記処理ユニットは、イオン化装置及びエアフィルタのうち少なくとも一方を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記吸引ユニットは、前記入口を介して除去された前記ガスを前記第１及び第２の出口へ再循環させるように構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 前記システムは、前記入口に入る前記ガスの前記方向が前記第１の出口及び前記第２の出口によって吐出された前記ガスの前記方向に対して実質的に垂直であるように構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 前記入口は第１の入口及び第２の入口を含み、
   前記第２の入口は、前記第１の入口と前記第１の出口との間に位置決めされ、
   前記微小環境内の前記ガスは、前記第２の入口を介して除去される、請求項１から８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 前記第２の入口と流体連通している第３の出口を更に備え、
    前記第２の入口を介して除去された前記ガスは、前記第３の出口を介して前記第１の入口の方へ吐出される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１の出口は、厚さを有するスロットであり、
    前記厚さは、約１２ｍｍから約１００ｍｍまでの前記範囲内である、請求項１から１０のいずれか１項に記載のシステム。
12. 前記第１の速度及び前記第２の速度のうち少なくとも一方を増大させるための送風機を更に備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 前記第１の出口は、前記第２の出口の少なくとも３つの側部を囲んでいる、請求項１から１２のいずれか１項に記載のシステム。
14. 前記第１の速度は、約１ｍ／ｓから約３ｍ／ｓまでの前記範囲内である、請求項１から１３のいずれか１項に記載のシステム。
15. 前記第２の速度は、約０．３ｍ／ｓから約１ｍ／ｓまでの前記範囲内である、請求項１から１４のいずれか１項に記載のシステム。
16. 前記微小環境は、ガス体積を規定し、
    前記システムは、１時間当たり少なくとも約２０回のガス交換速度で前記ガス体積を交換するように構成されている、請求項１から１５のいずれか１項に記載のシステム。
17. ガスを用いて周囲環境内に微小環境を生成するためのシステムであって、
    ガス源と、
    前記ガス源の下流に配置され、前記ガス源と流体連通している第１の出口であって、前記周囲環境から前記微小環境を分離するガスカーテンを生成するのに充分な第１の速度で前記第１の出口から前記ガスが吐出される、第１の出口と、
    前記ガス源の下流に配置され、前記ガス源と流体連通している第２の出口であって、前記第２の出口から前記微小環境内に第２の速度で前記ガスが吐出され、前記第１の速度は前記第２の速度よりも高速である、第２の出口と、
    前記第１の出口及び前記第２の出口から離隔された入口と、
    前記入口と流体連通しており、前記入口の下流に配置された吸引ユニットであって、前記入口を介して前記微小環境から前記ガスを除去するために構成されている、吸引ユニットと、
    を備える、システム。
18. ガスを用いて周囲環境内に微小環境を生成する方法であって、
    第１の出口から第１の速度で吐出された前記ガスによって提供され、前記周囲環境から前記微小環境を分離するガスカーテンを提供することと、
    第２の出口から前記微小環境内へ第２の速度で吐出された前記ガスによって提供される内部ガス流を前記微小環境内に提供することであって、前記第１の速度は前記第２の速度よりも高速であることと、
    吸引ユニットと流体連通している入口を介して前記微小環境から前記ガスを除去することであって、前記吸引ユニットは前記第１及び第２の出口から吐出される前記ガスの少なくとも一部を供給するように構成されていることと、
    を含む、方法。
    

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