JP2022530695A - Face mask - Google Patents
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Abstract
フェイスマスクは、外側ケース及びフィルタ部材を持つ。ファンモジュールが使用され、それにより、アクティブフェイスマスクを画定する。フェイスマスクがユーザにより着用されるとき、フィルタ部材の内側にマスクキャビティが画定され、外側ケースとフィルタ部材との間にチャンバが画定される。バッテリーモジュールは、チャンバ内に置かれる。The face mask has an outer case and a filter member. A fan module is used, thereby defining the active face mask. When the face mask is worn by the user, a mask cavity is defined inside the filter member and a chamber is defined between the outer case and the filter member. The battery module is placed in the chamber.
Description
本発明は、汚染物質のろ過を提供するためのフェイスマスクに関する。 The present invention relates to a face mask for providing filtration of contaminants.
大気汚染は、世界的な懸念事項である。世界保健機関(WHO)は、毎年400万人が大気汚染を原因に死亡していると推定している。この問題の一部は、都市の外気の質である。スモッグに襲われる約300の都市は、国の大気環境基準を満たすことができない。 Air pollution is a global concern. The World Health Organization (WHO) estimates that 4 million people die each year from air pollution. Part of this problem is the quality of the city's outside air. About 300 cities attacked by smog cannot meet national air quality standards.
公式の屋外の大気環境基準は、粒子状物質の濃度を単位体積当たりの質量(例えば、μg/m3)と定義している。特に懸念されるのは、(「PM2.5」と呼ばれる)2.5μm未満の直径を持つ粒子よる汚染であり、これら粒子は、肺(肺胞)のガス交換領域に入り込むことができるので、非常に小さい粒子(<100nm)は、肺を通り他の器官に影響を及ぼす可能性がある。 Official outdoor environmental quality standards define the concentration of particulate matter as mass per unit volume (eg μg / m 3 ). Of particular concern is contamination by particles with a diameter of less than 2.5 μm (called “PM2.5”), as these particles can enter the gas exchange region of the lungs (alveoli). Very small particles (<100 nm) can pass through the lungs and affect other organs.
この問題は短時間では大きく改善されないので、この問題に対処する一般的な方法は、ろ過によって、きれいな空気を供給するマスクを着用することであり、中国等におけるマスクの市場は、近年、大きく成長している。 Since this problem does not improve significantly in a short time, a common way to deal with this problem is to wear a mask that supplies clean air by filtration, and the mask market in China and other countries has grown significantly in recent years. is doing.
そのようなマスクは、汚染物質粒子のフィルタとして作用する材料から作れられるか、又はマスク表面の一部にのみフィルタを持つかであり、このフィルタは、目詰まりしたとき、交換可能である。 Such masks may be made from a material that acts as a filter for contaminant particles, or may have a filter only on a portion of the mask surface, which filters are replaceable when clogged.
しかしながら、使用中、マスク内の温度及び相対湿度は増大し、外側に対するマスク内の圧力差と相まって、これが呼吸を不快にする。これは、吐き出される空気は、殆を抵抗なくマスクから逃げることを可能にするが、吸い込まれる空気はフィルタを通して吸い込まれる必要がある、出口弁又は逆止弁を設けることにより、一部は軽減されることができる。快適性及び有効性を向上させるために、マスクにファンが追加され、このファンは、フィルタを通して空気を吸い込む及び/又は息を吐くときに補助をする。 However, during use, the temperature and relative humidity inside the mask increase, coupled with the pressure difference inside the mask with respect to the outside, which makes breathing uncomfortable. This allows most of the exhaled air to escape from the mask without resistance, but the inhaled air must be inhaled through a filter, partly mitigated by providing an outlet valve or check valve. Can be. To improve comfort and effectiveness, a fan is added to the mask, which assists in inhaling and / or exhaling air through the filter.
ファン電動マスクを使用する着用者に起こり得る1つの利点は、従来の非電動マスクにおけるフィルタの抵抗に対抗して息を吸うことにより引き起こるわずかな負担から肺が解放されることである。その上、従来の非電動マスクにおいて、吸気は、マスク内にわずかな圧力の低下も引き起こし、この圧力の低下は、汚染物質がマスク内に漏れ入ることにつながり、汚染物質が有毒物質である場合、この漏れは、危険であることが分かる。 One potential advantage for wearers using fan motorized masks is that the lungs are relieved of the slight strain caused by inhaling against the resistance of the filter in conventional non-motorized masks. Moreover, in conventional non-electric masks, intake also causes a slight pressure drop in the mask, which leads to the leakage of contaminants into the mask, if the contaminants are toxic. , This leak turns out to be dangerous.
従って、ファン補助マスクは、温度、湿度及び呼吸抵抗を低下させることにより、呼吸の快適性を向上させることができる。 Therefore, the fan-assisted mask can improve breathing comfort by reducing temperature, humidity and respiratory resistance.
1つの機構において、吸気(すなわち、吸入)ファンは、空気の連続的な取り入れを提供するために使用される。このように、従来の非電動マスクにおけるフィルタの抵抗に対抗して息を吸うことにより引き起こされるわずかな負担から肺が解放される。次いで、安定した空気の流れを顔に供給し、例えば、如何なる漏れも内向きではなく外向きになることを保証するために、僅かな正圧を与える。しかしながら、これは、息を吐くとき、呼吸にさらなる抵抗を与える。 In one mechanism, an intake (ie, intake) fan is used to provide continuous intake of air. Thus, the lungs are relieved of the slight burden caused by inhaling against the resistance of the filter in conventional non-motorized masks. It then supplies a stable air flow to the face, for example, applying a slight positive pressure to ensure that any leak is outward rather than inward. However, this provides additional resistance to breathing when exhaling.
もう1つの機構において、呼気(すなわち、排気)ファンは、空気の連続的な放出を提供するために使用される。これは代わりに、息を吐くとき、呼吸補助を行う。ファンを介してマスクに空気の流れが入らないように、呼気ファンは、直列の逆止弁と組み合わされてもよい。 In another mechanism, an exhalation (ie, exhaust) fan is used to provide a continuous release of air. It instead provides respiratory assistance when exhaling. The exhalation fan may be combined with a series check valve to prevent air flow into the mask through the fan.
前記ファンは再び、マスクを通る空気の連続的な流れを作る。ファンによって又は息を吸うことによって誘発される流れにより、空気は、フィルタを通りマスクキャビティ内に吸い込まれる。これは、着用者の快適性を向上させる。 The fan again creates a continuous flow of air through the mask. Air is drawn through the filter into the mask cavity by a flow induced by a fan or by inhaling. This improves the comfort of the wearer.
もう1つの代替案は、吸気ファンと排気ファンの両方を備えること、及びユーザの呼吸サイクルと同期してファンの時間制御をすることである。呼吸サイクルは、圧力(又は差圧)測定値に基づいて測定される。これは、吸気及び呼気の両方の呼吸に対する抵抗を減らす、並びに温度及び湿度の制御の向上を提供する。 Another alternative is to have both an intake fan and an exhaust fan, and to control the fan time in synchronization with the user's breathing cycle. The respiratory cycle is measured based on pressure (or differential pressure) measurements. This reduces resistance to breathing, both inspiratory and expiratory, and provides improved temperature and humidity control.
従って、パッシブマスク、呼気弁を備えるパッシブマスク及び少なくとも1つのアクティブファンを備えるマスクを含む、大気汚染物質に毎日曝されるのを防ぐための幾つかの種類のマスクが利用可能である。 Therefore, several types of masks are available to prevent daily exposure to air pollutants, including passive masks, passive masks with exhalation valves and masks with at least one active fan.
本発明は、一般にアクティブマスクに関する。これらのマスクはバッテリーで動作する装置であり、バッテリーの寿命は基本的に重要である。特に、所与のバッテリー量から最大のバッテリー寿命を得ることが望ましい。一つの問題は、バッテリーの性能は、温度に依存することである。これは、フェイスマスクが屋外で使用され、それらは一年中求められるので、フェイスマスクにとって特に問題である。 The present invention generally relates to an active mask. These masks are battery-powered devices, and battery life is fundamentally important. In particular, it is desirable to obtain maximum battery life from a given amount of battery. One problem is that battery performance depends on temperature. This is especially problematic for face masks as they are used outdoors and they are sought after all year round.
本発明は、請求項により定義される。 The present invention is defined by the claims.
本発明の態様に従う実施例によれば、フェイスマスクを提供し、このフェイスマスクは、
外側ケース、
前記外側ケースの内側に取り付けられるフィルタ部材であり、前記フェイスマスクがユーザにより着用されるとき、前記フィルタ部材と前記ユーザの顔との間にマスクキャビティが画定され、前記外側ケースと前記フィルタ部材との間にチャンバが画定される、フィルタ部材、
前記マスクキャビティと前記周囲環境との間にフローを生成するためのファンモジュール、及び
前記チャンバ内に置かれるバッテリーモジュール
を有する。
According to an embodiment according to an embodiment of the present invention, a face mask is provided, and the face mask is
Outer case,
A filter member attached to the inside of the outer case, wherein when the face mask is worn by the user, a mask cavity is defined between the filter member and the user's face, and the outer case and the filter member The chamber is defined between the filter members,
It has a fan module for generating a flow between the mask cavity and the ambient environment, and a battery module placed in the chamber.
従って、本発明は、フィルタ部材と外側ケースとからなる2層構造を持つフェイスマスクの設計に関する。フィルタ部材は、(ユーザの顔の輪郭に適合することができるように)可撓性である。 Therefore, the present invention relates to the design of a face mask having a two-layer structure including a filter member and an outer case. The filter member is flexible (so that it can fit the contour of the user's face).
このマスクの設計は、フィルタ部材と外側ケースとの間にチャンバを形成する。着用者が吐き出した息の一部は、このチャンバを通る。結果として、チャンバの空気量は、ユーザの呼吸により連続的に補充されるので、前記チャンバは、寒候期の間、高い温度に維持される。バッテリーモジュールを前記チャンバ内に置くことにより、バッテリーモジュールは、より高い温度に曝され、従って、そのような状況において、より長い寿命を持つ。 This mask design forms a chamber between the filter member and the outer case. Some of the breath exhaled by the wearer passes through this chamber. As a result, the amount of air in the chamber is continuously replenished by the user's breath, so that the chamber is maintained at a high temperature during the cold season. By placing the battery module in said chamber, the battery module is exposed to higher temperatures and therefore has a longer life in such situations.
バッテリーモジュールは、マスクがユーザにより着用されるとき、ユーザが吐き出した空気の経路内に置かれることが好ましい。このように、ユーザの吐き出した息の暖かさは直接、バッテリーモジュールを加熱するために使用される。 The battery module is preferably placed in the path of air exhaled by the user when the mask is worn by the user. Thus, the warmth of the user's exhaled breath is used directly to heat the battery module.
バッテリーモジュールは、例えば、フェイスマスクの前面領域に置かれる。これは、フェイスマスクの頂部、底部又は側部ではなく、口及び鼻の前の一般的な領域であることを意味する。このように、バッテリーモジュールは、ユーザの鼻又は口からの吐き出される空気の経路内にある。 The battery module is placed, for example, in the front area of the face mask. This means that it is not the top, bottom or sides of the face mask, but the general area in front of the mouth and nose. Thus, the battery module is in the path of air expelled from the user's nose or mouth.
バッテリーモジュール及びファンモジュールは、例えば、互いに離れて取り付けられる別個のユニットである。ファンモジュールと(ファンモジュールに給電する)バッテリーモジュールとを分離することにより、重量のある構成要素がフェイスマスクの個別の位置に集中することが避けられる。 The battery module and fan module are, for example, separate units mounted apart from each other. By separating the fan module from the battery module (which feeds the fan module), it is possible to avoid the heavy components from concentrating on the individual positions of the face mask.
マスク本体は、例えば、マスクがユーザにより着用されるとき、少なくとも部分的に横方向外側に向くように適応する向かい合う側部を有し、ファンアセンブリは、前記向かい合う側部の一方に取り付けられ、バッテリーモジュールは、前記向かい合う側部の他方に取り付けられる。 The mask body has, for example, facing sides that adapt at least partially laterally outward when the mask is worn by the user, and the fan assembly is attached to one of the facing sides and the battery. The module is attached to the other of the opposite sides.
ファンモジュール及びバッテリーモジュールを前記向かい合う側部に設けることにより、バランスが改善される。 By providing the fan module and the battery module on the opposite sides, the balance is improved.
ファンモジュールは、マスクキャビティから空気を排出するための排気ファンを有することが好ましい。しかしながら、吐き出される空気の一部だけがファンを通り、他の部分はチャンバを通り、それにより、チャンバの温度を上げる。従って、排気ファンが使用されていたとしても、吐き出される空気は、依然としてバッテリーを加熱するために使用されることができる。 The fan module preferably has an exhaust fan for exhausting air from the mask cavity. However, only part of the exhaled air passes through the fan and the other part through the chamber, thereby raising the temperature of the chamber. Therefore, even if an exhaust fan is used, the exhaled air can still be used to heat the battery.
ファンモジュールは、マスクキャビティの内側と連通している軸方向入口、及びマスクキャビティの外側に半径方向出口を持つ遠心ファンを有する。遠心ファンはコンパクトであり、この半径方向出口は、目に見えないところに簡単に隠され、所望の美的外観を与える。 The fan module has an axial inlet communicating with the inside of the mask cavity and a centrifugal fan with a radial outlet outside the mask cavity. The centrifugal fan is compact and this radial outlet is easily hidden out of sight to give the desired aesthetic appearance.
バッテリーモジュールは、例えば、ファンモジュールのためのファン制御回路をさらに有する制御ユニットの一部である。 The battery module is, for example, part of a control unit further comprising a fan control circuit for the fan module.
電気コネクタは、好ましくは、チャンバ内に置かれる、ファンモジュールとバッテリーモジュールとの間に設けられる。電気コネクタは、例えば、フェイスマスクの両側の間にブリッジを形成する。バッテリモジュール(又は制御ユニット)は、例えば、外側ケースの内面に取り付けられるか、又はフィルタ部材に着脱可能に取り付けられる。 The electrical connector is preferably provided between the fan module and the battery module, which is placed in the chamber. The electrical connector forms, for example, a bridge between both sides of the face mask. The battery module (or control unit) is attached, for example, to the inner surface of the outer case or detachably attached to the filter member.
フィルタ部材は、第1のコネクタ部を有し、ファンモジュールは、第1のコネクタ部に接続するための第2のコネクタ部を有し、これにより、ファンモジュールをフィルタ部材に取り外し可能に固定する。従って、ファンモジュールを交換する必要なく、フィルタ部材が交換又は清掃されるように、ファンモジュールは、フィルタ部材から取り外すことができる。 The filter member has a first connector portion, and the fan module has a second connector portion for connecting to the first connector portion, whereby the fan module is detachably fixed to the filter member. .. Therefore, the fan module can be removed from the filter member so that the filter member can be replaced or cleaned without the need to replace the fan module.
第1及び第2のコネクタ部は、例えば、フィルタ部材がファンモジュールに取り付けられる及びファンモジュールから取り外されることを可能にするために、共に押し込み嵌め型(push fit)である。これは、簡単な組立及び分解を可能にする。 The first and second connector portions are both push fit to allow the filter member to be attached to and removed from the fan module, for example. This allows for easy assembly and disassembly.
外側ケースは、例えば、開口を持ち、ファンモジュールは、チャンバと外側ケースにある開口とを通り延在する。これは、ファンモジュールと外側ケースとを嵌合する1つの方法であり、この外側ケースは、ファンモジュールの上に嵌合している。これは、簡単な組み立て方法を提供する。 The outer case has, for example, an opening, and the fan module extends through the chamber and the opening in the outer case. This is one method of fitting the fan module to the outer case, which is fitted onto the fan module. This provides an easy assembly method.
ファンモジュールは、第3のコネクタ部を有し、外側ケースは、第3のコネクタ部に接続するための第4のコネクタ部を有し、それにより外側ケースをファンモジュールに嵌合し、ファンモジュールは、前記開口を介し突出している。 The fan module has a third connector portion, and the outer case has a fourth connector portion for connecting to the third connector portion, whereby the outer case is fitted to the fan module and the fan module is fitted. Protrudes through the opening.
ファンモジュールと、外側ケース、例えば、外側ケースにある開口の内縁の周りとの間におけるこのさらなる結合は、外側ケースに対する、ファンモジュールの位置の位置的な固定を提供する。従って、ファンモジュールへの、又はファンモジュールからの空気流の特性は、可撓性であるフィルタ部材の如何なる形状の調整とは無関係に、一貫して維持される。一連のコネクタ部は、漏れも防ぎ、ユーザの快適性を向上させる。 This additional coupling between the fan module and the outer case, eg, around the inner edge of the opening in the outer case, provides a positional fixation of the position of the fan module with respect to the outer case. Thus, the properties of airflow to and from the fan module are consistently maintained regardless of any shape adjustment of the flexible filter member. The series of connectors also prevents leaks and improves user comfort.
第3コネクタ部は、第4コネクタ部への押し込み嵌めでもよい。 The third connector portion may be pushed into the fourth connector portion.
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、これを参照して説明される。 These and other aspects of the invention will be apparent from the embodiments described below and will be described with reference to them.
本発明をより理解するため、及び本発明がどのように実施されるかをより明確に示すために、単なる例として、添付の図面を参照する。
本発明は、図面を参照して説明される。 The present invention will be described with reference to the drawings.
詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、これらは単に例示を目的とするものであり、本発明の範囲を限定することを目的とするものではないことを理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様並びに利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面からより良く理解される。図面は単に概略的なものであり、一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。同じ又は類似の部分を示すために、同じ参照番号が図面全体にわたり使用されることも理解されたい。 Detailed descriptions and specific examples show exemplary embodiments of devices, systems and methods, but these are for illustration purposes only and are intended to limit the scope of the invention. Please understand that it is not a thing. These and other features, embodiments and advantages of the devices, systems and methods of the invention are better understood from the following description, the appended claims and the accompanying drawings. It should be understood that the drawings are only schematic and are not drawn to a certain scale. It should also be understood that the same reference numbers are used throughout the drawing to indicate the same or similar parts.
本発明は、外側ケース及びこの外側ケース内に収容されるフィルタ部材を持つフェイスマスクを提供する。ファンモジュールが使用され、それによりアクティブフェイスマスクを画定する。このフェイスマスクがユーザにより着用されるとき、マスクキャビティがフィルタ部材の内側(すなわち、フィルタ部材とユーザの顔との間)に画定され、チャンバが外側ケースとフィルタ部材との間に画定される。バッテリーモジュールは、チャンバ内に置かれる。 The present invention provides a face mask having an outer case and a filter member housed in the outer case. A fan module is used, thereby defining the active face mask. When the face mask is worn by the user, the mask cavity is defined inside the filter member (ie, between the filter member and the user's face) and the chamber is defined between the outer case and the filter member. The battery module is placed in the chamber.
図1は、本発明によるマスクの設計の一例を示す。マスク10は、分解図で示され、マスク本体として機能する外側ケース12、及びこの外側ケースの内側(すなわち、外側ケースのユーザの顔に面する側)に取り付けられるフィルタ部材14を有する。前記外側ケースは、耳ストラップ13を備える剛体又は半剛体であるのに対し、フィルタ部材14は、例えば、織物で形成され、故に、外縁が着用者の顔の形状に一致することができるように簡単に変形する。
FIG. 1 shows an example of mask design according to the present invention. The
外側ケースは、空気がこの外側ケースを通ることができるような多孔性である。この外側ケースは、マスクの外観を改善する。外側ケースは、それ自体が多孔質である材料から作られてもよく、例えば、エアメッシュ(air mesh)、ポリウレタン層、綿ブレンド又は他の多孔質材料でもよい。しかしながら、外側ケースが代わりに、例えばプラスチック材料のような非多孔性材料で作られてもよいが、空気が流れるのを可能にするための開口を有する。それに代わって又はそれに加えて、外側ケースとフィルタ部材との間であり、この外側ケースの縁部の周りにある空隙が、空気が流れるのを可能にするために使用されることができる。 The outer case is porous so that air can pass through this outer case. This outer case improves the appearance of the mask. The outer case may be made of a material that is itself porous and may be, for example, an air mesh, a polyurethane layer, a cotton blend or other porous material. However, the outer case may instead be made of a non-porous material such as a plastic material, but has an opening to allow air to flow. Alternatively or additionally, a gap between the outer case and the filter member and around the edge of the outer case can be used to allow air to flow.
本発明は、外側ケース12とフィルタ部材14との間にチャンバ15が画定され、このチャンバが、特に冬においてバッテリーの温度を上昇させることによりバッテリーを保護するために使用されるという認識に基づいている。チャンバ15は、バッテリーの周囲にある空気チャンバであり、この場所に暖かい空気が一部閉じ込められる。さらに、バッテリーの配置は、バッテリーがユーザの吐き出される空気の経路内にあり、それにより、吐き出される空気によって最も効果的に加熱されるように選択されるのが好ましい。
The present invention is based on the recognition that a
フィルタ部材14は、コネクタモジュール16の周りで封止される。コネクタモジュール16は、ファンモジュール20に接続するためのものであり、特にファンモジュールの対応するコネクタ部17に接続するためのものである。この接続は、ファンモジュール20とフィルタ部材14との間に相対的な回転を可能にするような円形とすることができる。ファンモジュールは、遠心ファンを有する。遠心ファンは、スモールフォームファクタであり、逆止弁の流れ抵抗に打ち勝つことができる。
The
ファンモジュールは、一般に、マスクキャビティと周囲環境、すなわち外側ケース12の外側との間に空気流を生じさせるためのものである。
The fan module is generally intended to create an air flow between the mask cavity and the ambient environment, i.e., the outside of the
この特定の例において、コネクタモジュール16は、逆止弁を有する。コネクタモジュール16及びファンモジュール20が一緒になって、ファンアセンブリを構成すると考えることができ、これら2つのモジュールは、例えば単純な押し込み嵌めで、手によって接続される及び切り離されることができる。例えば、一方の部品の周りにあるリップが、他方の部品の周りにある窪みと協働することができる。
In this particular example, the
制御モジュール18は、フィルタ部材14の外側に結合される。この制御モジュールは、ファンアセンブリのファンモジュール20及び制御ユニット22も含む。この制御ユニットは、バッテリーモジュール及び他の制御回路を含む。制御ユニット22は、外側ケースの内側(すなわち、ユーザの顔に面する側)にあり、フィルタ部材の外側(すなわち、ユーザの顔の側とは反対の側)にあり、故に、制御ユニット22は、これら2つの部品間に画定されるチャンバ15内に置かれる。
The
制御ユニット22及び故にバッテリーモジュールは、マスクがユーザにより着用されるとき、ユーザが吐き出した空気の経路内に置かれる。この目的のために、これらは、フェイスマスクの前面領域に位置決められる。示される設計は、ファンモジュールが一方の側面にオフセットされ、制御ユニットは反対側の側面にオフセットされる。しかしながら、これらは共に、ユーザの口及び/又は鼻の前にあるように概ね位置決められる。フェイスマスクは、ユーザの頬の上にあり、耳ストラップ13に接続する側部領域、ユーザの鼻の上を延在する頂部領域、ユーザの口(及び顎)の下に延在する底部領域、並びにこれら頂部、底部及び側面領域の境界を画定する前面領域を持つ。バッテリーモジュールは、この前面領域内にある。外側ケースの前面領域は、例えば、この外側ケースの全表面領域の50%或いは33%に相当する領域であると考えられる。前面領域は、垂直中心線に対して対称であり、例えば、外側ケースの全幅の60%未満又は50%未満の幅を持つ。前面領域は、例えば、外側ケースの全高の60%未満又は50%未満の高さを持つ。
The
制御ユニット22は、例えば、センサを含む。制御回路が代わりに、ファンモジュール側にあり、ファンモジュールに組み込まれることができることも述べておく。従って、様々な追加の回路素子及びバッテリーモジュールが、色々な方法でファンモジュールと制御ユニットとの間に分配されてもよい。
The
構成要素の全てを組み込んだ単一のモジュールでもよい。示されるより好ましい例において、バッテリーモジュールは、ファンモジュールとは別個であり、ファンモジュールから離れている。これは、別々の場所の間で構成要素の重量が分配され、マスクの良好なバランス及び局所的な負荷の低減を提供できることを意味する。 It may be a single module that incorporates all of the components. In a more preferred example shown, the battery module is separate from the fan module and away from the fan module. This means that the weight of the components is distributed among the different locations, which can provide good balance of the mask and reduction of local load.
これは、バッテリーモジュールが、ファン駆動の排気流(つまり、ファンを通るフロー)に直接曝されないが、フィルタを通った吐き出される空気に曝される領域にあることも意味する。従って、バッテリーモジュールは、少なくとも部分的に絶縁され、それにより、ユーザの吐き出した息により引き起こされる高い温度を維持することができるチャンバ内にある。この空気は、例えば、フィルタ部材の作用の結果として、より低い水分含量を持つ。 This also means that the battery module is in an area that is not directly exposed to the fan-driven exhaust stream (ie, the flow through the fan), but is exposed to the exhaled air that has passed through the filter. Thus, the battery module is at least partially isolated, thereby being in a chamber capable of maintaining the high temperature caused by the user's exhaled breath. This air has a lower moisture content, for example as a result of the action of the filter member.
これにより、制御ユニットのバッテリーモジュールは、外側ケース12により周囲環境から守られ、フィルタ部材の下流でユーザの息に曝される。これは、バッテリーモジュールが周囲環境に対し高い温度で維持されることを可能にする。
As a result, the battery module of the control unit is protected from the surrounding environment by the
コネクタモジュール16は、フィルタを交換するとき、フィルタ部材14と一緒に処分されるように、フィルタ部材14に永久的に固定される。ファンアセンブリのファンモジュール20は、再利用可能であり、(少なくとも)ファン駆動回路及びファンインペラを含む。
The
外側ケース12は、ファンアセンブリのファンモジュール20を受け入れる開口24を持つ。
The
外側ケースの内面は、制御ユニット22のための受入ドック領域を持つこともできる、或いは制御ユニット22を置くための(図1に示される)受入ドック領域26が、フィルタ部材の外面上にあってもよい。制御ユニットは、機械的アライメント機構と同じく又はその代わりに、磁気結合により、フィルタ部材又は外側ケースに接続することができる。
The inner surface of the outer case can also have a receiving dock area for the
ブリッジの形態の電気コネクタ28は、電力及び制御信号の伝達のために、制御ユニット22とファンアセンブリのファンモジュール20との間の電気接続を提供する。
The
ファンアセンブリのファンモジュール20及び制御ユニット22は、マスクの向かい合う側部、すなわち着用者の鼻の両側に1つずつある。これは、重量バランスのとれた分配を提供する。2つのモジュールを持つことにより、各々の個別の部品の重量が減るので、何れか1つの場所における負荷が低減される。
The
好ましい設計において、ファンモジュールは、排気ファンである。最も単純な設計において、ファンモジュールは、(マスクフィルタを介して吸い込まれる空気を用いて)顔に連続的な空気の提供を供給するように連続的に動作する。これは、温度及び湿度の制御を提供する。しかしながら、ファンモジュールは、(適切な呼吸検知を用いて)着用者の呼吸と同期して動作してもよく、ファンモジュールは、双方向に制御されてもよい。その代わりに、例えば、各々の側部に1つずつ、別個の吸気ファン及び排気ファンがあってもよい。 In a preferred design, the fan module is an exhaust fan. In the simplest design, the fan module operates continuously to provide a continuous supply of air to the face (using the air sucked through the mask filter). It provides temperature and humidity control. However, the fan module may operate in synchronization with the wearer's respiration (using appropriate respiration detection) and the fan module may be bidirectionally controlled. Alternatively, for example, there may be separate intake and exhaust fans, one on each side.
排気ファンの使用が好ましい。それは、空気流を減らす、ファンの直前又は直後のフィルタをファンが必要としないことを意味する。ユーザは、顔に吹く空気が不快であることも分かる。吐き出される空気は湿気が多く、この空気の出口及びファンに結露が形成されるので、ファンは、防水加工されるべきである。 The use of an exhaust fan is preferred. That means the fan does not need a filter just before or after the fan to reduce airflow. The user also finds that the air blowing on his face is unpleasant. The fan should be waterproofed as the exhaled air is moist and condensation forms on this air outlet and the fan.
本発明は、特にバッテリーモジュールの位置に関するので、ファンを制御するための様々な既知のオプションの全てが適用されてよい。 Since the present invention relates specifically to the location of the battery module, all of the various known options for controlling the fan may be applied.
図2は、一方の前側から見た、組み立てられた状態の図1の設計を示し、図3は、反対の前側から見た、組み立てられた状態の図1の設計を示す。 FIG. 2 shows the design of FIG. 1 in an assembled state as seen from one front side, and FIG. 3 shows the design of FIG. 1 in an assembled state as seen from the opposite front side.
示されるマスクの設計は、上から見るとV字型である。従って、マスクは、2つの向かい合う側部及びこれら向かい合う側部の間にあるリッジを持つ。 The mask design shown is V-shaped when viewed from above. Therefore, the mask has two opposite sides and a ridge between these opposite sides.
図4は、構成要素が着用者と結合する方法を示すのに使用され、ファンモジュール側に制御回路、及び反対側にバッテリーモジュール23のみを有する代替設計を示す。
FIG. 4 shows an alternative design used to show how the components are coupled to the wearer, with a control circuit on the fan module side and only the
着用者の顔30は、断面で上から示される。
The wearer's
フィルタ部材14は、固定具32を用いて外側ケース12に接続する。これら固定具は、例えば、押し込み嵌め式のスナップ(push fit popper)である。フィルタ部材の外周は、内側に突出するシール34も担持し、フィルタ部材と顔30との間に実質的に閉じた容積を形成する。
The
息を吸うとき、矢印36で示されるように、空気はフィルタ部材14を通り吸いこまれる。この時間中、排気ファンは、動作し、フロー38を提供するか又は電力を節約するためにオフにされてもよい。息を吐くとき、排気ファンはフロー38を作り出すように動作しているが、矢印40で示されるように、フィルタ部材を通る外向きのフローもある。
When inhaling, air is inhaled through the
このフロー40が、フィルタ部材14と外側ケース12との間にあるチャンバ15を加熱する。
This flow 40 heats the
フロー36は、(ファンがどのように動作するかに依存して)続くことも可能であるが、その時は、前記フローは、吸い込まれず、代わりに、ファンを通り外に循環する。ファンが前記吐き出された空気をマスクキャビティから取り除き、従って、前に吐き出した、故に新鮮でない空気を再呼吸(再循環)するのを防ぐので、特に、呼吸の快適さが向上する。
The
ファンモジュールは、例えば、前記ファン、一方向逆止弁及び制御回路を担持するプリント回路基板を有することができる。ファンは前記逆止弁の上にある。 The fan module can have, for example, a printed circuit board carrying the fan, a one-way check valve and a control circuit. The fan is above the check valve.
図4の例において、フィルタ部材は、交換(又は洗浄)されるのに対し、コネクタモジュール16及びファンモジュール20を再使用するように、これらモジュールは再び分離可能である。
In the example of FIG. 4, the filter member is replaced (or cleaned), whereas the
図5は、本発明によるマスク設計に対するバッテリーの温度測定をプロット42として、及び周囲温度をプロット44として経時的に示す。マスクは、-10℃の環境で使用され、そして室内に持ち込まれ、時間t1で外される。
FIG. 5 shows the battery temperature measurements for the mask design according to the invention as
この例において、バッテリーの温度は、周囲温度より15℃から20℃高い温度に維持されていることが分かる。
In this example, it can be seen that the battery temperature is maintained at a
示される好ましい設計において、ファンモジュールは、マスクキャビティの内側に軸方向入口、及びマスクキャビティの外側に半径方向出口を有する遠心ファンを有する。 In the preferred design shown, the fan module has a centrifugal fan with an axial inlet inside the mask cavity and a radial outlet outside the mask cavity.
図6は、マスクの正面図を示し、半径方向出口50を示す。この出口の位置決めは、例えば、出口がマスク本体の前方及び上方から、すなわち、他人の目がありそうな位置から見えないように選択される。例えば、半径方向出口は、下方又は後方(すなわち、ユーザに向かって戻る方)に向いていてもよい。
FIG. 6 shows a front view of the mask and shows a
基本的な設計において、ファンモジュール20は、外側ケースにある開口を介して突出しているが、このファンモジュールは、開口において緩い嵌合である。例えば、前記出口のフローが外側ケースにぶつかり、変化した乱流を生じさせるので、ファンモジュールが動くことが異なる流量特性を生じさせることが分かっている。
In a basic design, the
従って、ファンモジュール20と外側ケース12との間、特に外側ケース12の開口24の内側リムの周囲に、追加の接続が設けられることが好ましい。外側ケースにある開口24の周囲にリムを使用することは、開口の縁部に安定性も与える。
Therefore, it is preferred that additional connections be provided between the
図7は、外側ケースにある開口の周囲における接続構成の設計に対する設計の一例を示す。図8は、ファンモジュールと外側ケースとの間の接続を示すために、線VII-VIIに沿った断面を示す。 FIG. 7 shows an example of a design for the design of the connection configuration around the opening in the outer case. FIG. 8 shows a cross section along line VII-VII to show the connection between the fan module and the outer case.
図7は、メイン構造層60を有する外側ケース12を示す。
FIG. 7 shows an
マスクは、4つのコネクタ部を持つ。 The mask has four connector parts.
フィルタ部材14は、第1のコネクタ部16(すなわち、コネクタモジュール)を有し、ファンモジュール20は、前記第1のコネクタ部に接続し、それによりファンモジュール20をフィルタ部材14に固定するための第2のコネクタ部17を有する。これらのコネクタ部は、図1に示され、さらに図7及び図8にも示される。
The
ファンモジュールは、図8に示される第3のコネクタ部70も持つ。
The fan module also has a
外側ケース12は、ファンモジュールが開口を介して突出した状態で、第3のコネクタ部70に接続し、外側ケース12をファンモジュール20に固定するための第4のコネクタ部72を持つ。
The
従って、ファンモジュールは、既に上述した方法でフィルタに接続され、ファンモジュールと外側ケースとの間に更なる結合が存在する。このようにして、ファンモジュールは、外側ケースに対して位置的に固定される。従って、ファンモジュールへの空気流又はファンモジュールからの空気流の特性は、可撓性のフィルタ部材の如何なるの形状の調整とは関係なく、一貫して保たれる。 Therefore, the fan module is already connected to the filter by the method described above and there is an additional coupling between the fan module and the outer case. In this way, the fan module is positionedly fixed relative to the outer case. Therefore, the characteristics of the airflow to and from the fan module are consistently maintained regardless of any shape adjustment of the flexible filter member.
示される例において、第4のコネクタ部72は、開口24の内縁の周囲にリングを有する。ファンモジュール20は、フェイスマスクの組立中に開口24を介して押し出され、次いで、ファンモジュール20は、固定位置に留められる。
In the example shown, the
フィルタ部材が清掃のために取り外されるとき、ファンモジュール及び外側ケースは取り付けられたままであるため、この接続は、ユーザによって解除されることを目的としていないことに留意されたい。しかしながら、前記接続は、可逆的でもよく、例えば、ユーザは、別の外側ケースの設計を持ってもよい。 Note that this connection is not intended to be broken by the user, as the fan module and outer case remain attached when the filter member is removed for cleaning. However, the connection may be reversible, for example, the user may have another outer case design.
第4のコネクタ部は、単一の構成要素でもよいが、組立を容易にするために、示される例は、外側ケースの外側に第1のリング74を、及び外側ケースの内側に第2のリング76を備える第4のコネクタ部を持つ。構造層60は、第1のリングと第2のリングとの間に挟まれている。従って、第1及び第2のリングは、構造層60の開口24に終端を提供する。構造層60は幾らかの柔軟性を持ってもよいが、フィルタ部材よりは剛性がある。
The fourth connector may be a single component, but for ease of assembly, the examples shown include a
第1及び第2のリング74、76は、機械的にスナップ嵌めされる、又は接着或いは(例えば、超音波で)溶接されてもよい。これらリングはプラスチック部品である。例えば、これらリングは、超音波溶接に適した、例えばABS(acrylonitrile butadiene styrene)のような熱可塑性材料から形成されてもよい。例えば、ポリプロピレン又はポリカーボネートのような他のプラスチックが使用されてもよい。
The first and
第1及び第2のコネクタ部16、17は、上述したように、フィルタ部材がファンモジュールに取り付けられる、及びファンモジュールから取り外されることを可能にするための押し込み嵌め型である。第3のコネクタ部分70も第4のコネクタ部72への押し込み嵌め型である。これは、ファンモジュールを外部ケースに簡単に組み立てることを可能にする。
As described above, the first and
第3のコネクタ部70は、例えば、ファンモジュールの外側の側壁の周りにある窪みであり、第4のコネクタ部72は、その窪みと係合するためのバネ付きタブ78、より好ましくは、一連のバネ付きタブを含む。これがスナップ嵌め接続を提供する。この窪みは、前記外側の側壁の全周囲にあってもよいし、又はバネ付きタブの位置に一連の窪み部だけがあってもよい。
The
図8は、タブ及び窪みの構成をより詳細に示す。バネ付きタブ78は、外側に(すなわち、開口の中心に向かって)付勢される。バネ付きタブ78は、ファンモジュールを挿入することにより押し戻され、次いで、窪み70内に跳ね返る。一連のタブ、例えば3つ以上のタブが開口の周りにあってもよい。しかしながら、連続するタブも可能である。
FIG. 8 shows the configuration of tabs and recesses in more detail. The spring-loaded
(可視である)第1のリング74の外観は一様であるため、タブの設計は、視覚的な外観を損なわない。第2のリング76は、タブが形成される領域を持ち、この領域において、第1のリングと第2のリングとの間の接続が遮断される。示される例において、前記タブは、折り畳まれる脚部の端部にあり、この折り畳まれた脚部は、図8に示されるように、第1のリング74に形成されるキャビティ内に突出する。
Since the appearance of the first ring 74 (visible) is uniform, the tab design does not impair the visual appearance. The
ファンモジュールが所定の位置において開口を介して突出しているとき、半径方向出口50は、外側ケースを越えて位置決められ、例えば、第1のリング74の最外面を越えて外側に延在している。従って、半径方向出口は、この出口のフローに対する妨害を最小限にして位置決められる。しかしながら、代替案は、図6に概略的に示されるように、フロー偏向部材80との所望する位置関係で半径方向出口が位置決められることである。
When the fan module projects through the opening in place, the
第3及び第4のコネクタ部の可能な設計が、上に示される。完全性のために、図9は、第1及び第2のコネクタ部の可能な設計を示す。図9において、第3及び第4のコネクタ部は、単にユニット70、72として概略的に示される。
Possible designs for the third and fourth connectors are shown above. For completeness, FIG. 9 shows possible designs for the first and second connector sections. In FIG. 9, the third and fourth connector portions are shown schematically as
ファンアセンブリのファンモジュール20は、メインハウジング86、外側ハウジング82、ファン制御回路基板84、及びファンモータ88を有する。ファンのインペラ(図示せず)もある。
The
この例において、コネクタモジュール16は、環状チャネル90を有し、ファンモジュールは、バネ付勢式の係合機構92を有する。図9の左図は、分離されたコネクタモジュール16及びファンモジュール20を示し、右図は、結合されたコネクタモジュール及びファンモジュールを示す。結合されるとき、機構92は、環状チャネル90と係合し、それにより、押し込み嵌めによる、コネクタモジュールのファンモジュールへの取り付けを提供する。
In this example, the
コネクタモジュール16は、例えば超音波溶接でフィルタ部材14に接続され、コネクタモジュール16の周囲にシールを作る。この例において、コネクタモジュール16は、例えばゴム製のフラップ弁のような逆止弁94を画定する。
The
環状チャネル90は、このチャネルの上方により大きな直径のリング96をもたらす。コネクタモジュール16をファンモジュール20内に押し込むとき(矢印は、相対的な動きを示すことだけを目的としている)、機構92は、リング96によって半径方向外向きに偏向され、次いでチャネル90内に跳ね返る。
The
前記チャネルは環状であるため、2つのモジュール間において相対的な回転が可能である。従って、正確な角度のアライメントを必要とせずに、前記接続が行われることができる。それは、フィルタ部材に殆ど力が加えられない、例えば、フィルタ材料を破損させる、大きなねじり力が加えられないことも意味する。 Since the channel is annular, relative rotation is possible between the two modules. Therefore, the connection can be made without the need for accurate angular alignment. It also means that little force is applied to the filter member, for example, no large torsional force is applied that damages the filter material.
示される例において、前記機構92はタブを有する。これらタブは、支持アーム及び頭部を有する。頭部は、前記チャンネルに嵌合するように設計され、支持アームは、半径方向内向きのばね付勢を提供する。タブがリング96を乗り越えるとき、メインハウジング86は、結合中にタブが外向きに偏向するための空間を提供するように設計される。
In the example shown, the
直径方向に対向する2つのタブだけがあってもよいし、又はより好ましくは、3つの組があってもよいし、或いは3つより多くてもよい。環状チャネルは、連続的である必要はない。ファンモジュール20には正しい向きがあるように、特に電気コネクタのブリッジ28が正しい位置にある。従って、完全な角度制御ではなく、調整に対しある程度の角度の自由度だけが必要である。従って、環状チャネルは、一連の環状チャネルの部分(各タブに1つ)を有するが、それらが連続チャネルを形成する必要はない。
There may be only two diametrically opposed tabs, or more preferably three sets, or more than three. The annular channel does not have to be continuous. In particular, the
もちろん、ファンモジュールにチャネル及びコネクタモジュールにタブがあるように、チャネルとタブとが逆でもよい。 Of course, the channels and tabs may be reversed, just as the fan module has tabs on the channels and connector modules.
機構92は、プラスチックの機構に比べて増大する弾性及び耐久性を提供するために、金属であることが好ましい。
The
締まり嵌め(interference fit)の代わりにばね付勢による接続を使用することは、定期的なフィルタの交換(又は清掃のための分離)を可能にする。 The use of spring-loaded connections instead of an interference fit allows for periodic filter replacement (or separation for cleaning).
フィルタ部材14は、何れかの適切な方法で外側ケースに接続し、示されるスナップ(popper)は、単なる例である。好ましくは、押し込み嵌め式の接続が使用され、フィルタ部材を外側ケースに簡単に接続する及び外側ケースから簡単に切り離すことを可能にする。
The
上の説明は、特に、外側ケースにある開口を介してフィルタ部材から突出するファンモジュールを備えるフェイスマスクの1つの設計に関する。しかしながら、例えば、ファンモジュールが外側ケースの外側に取り付けられる他の構成も可能である。 The above description specifically relates to one design of a face mask comprising a fan module projecting from a filter member through an opening in the outer case. However, other configurations are possible, for example, where the fan module is mounted on the outside of the outer case.
開示される実施形態に対する変形例は、図面、本開示及び添付の特許請求の範囲の検討から、本明細書に記載される原理及び技術を実施する際に当業者により理解及び実施され得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、要素が複数あることを述べなくても、その要素が複数あることを排除するものではない。ある特定の方法が互いに異なる従属請求項に挙げられているという単なる事実は、これらの方法の組み合わせが有利に使用され得ないことを示さない。「に適応する」という用語が請求項又は明細書に用いられる場合、この「に適応する」という用語は、「ように構成される」と言う用語と同様であることを意味する。請求項における如何なる参照符号も、その範囲を限定すると解釈されるべきではない。 Modifications to the disclosed embodiments may be understood and implemented by one of ordinary skill in the art in practicing the principles and techniques described herein, from the examination of the drawings, the present disclosure and the appended claims. In the claims, the term "having" does not preclude other elements or steps, nor does it preclude that there are multiple elements, even if it does not state that there are multiple elements. The mere fact that certain methods are listed in different dependent claims does not indicate that a combination of these methods cannot be used in an advantageous manner. When the term "adapts to" is used in a claim or specification, the term "adapts to" means that it is similar to the term "consisting to". Any reference code in the claims should not be construed as limiting its scope.
Claims (15)
外側ケース、
前記外側ケースの内側に取り付けるためのフィルタ部材であって、前記フェイスマスクがユーザにより着用されるとき、前記フィルタ部材と前記ユーザの顔との間にマスクキャビティが画定され、前記外側ケースと前記フィルタ部材との間にチャンバが画定されている、前記フィルタ部材、
前記マスクキャビティと周囲環境との間にフローを生成するためのファンモジュール、及び
前記チャンバ内に置かれるバッテリーモジュール
を有するフェイスマスク。 It is a face mask, and the face mask is
Outer case,
A filter member for attaching to the inside of the outer case, wherein when the face mask is worn by the user, a mask cavity is defined between the filter member and the user's face, and the outer case and the filter. The filter member, wherein the chamber is defined between the member and the member.
A face mask having a fan module for generating a flow between the mask cavity and the surrounding environment, and a battery module placed in the chamber.
前記外側ケースの内側に取り付けられる、又は
前記フィルタ部材に取り外し可能に取り付けられる、
請求項8又は9に記載のフェイスマスク。 The battery module is
Attached to the inside of the outer case or removable to the filter member.
The face mask according to claim 8 or 9.
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