JP3230579U - マスク - Google Patents

Abstract

【課題】装着時に不快感や行動の制約を与えずにウイルスの移動を適切に遮断することの可能なマスクを提供する。【解決手段】マスク１０は、装着者の頭部よりも上の空間より空気を取り込む第１の空気吸入口１４２を有する第１の部材１４と、装着者の顔面の前方に位置し空気を吹き出すことが可能な第１の空気吹出口１１１を有するとともに第１の空気吸入口１４２で取り込んだ空気を第１の空気吹出口１１１に供給する第１の気道を有する第２の部材１１と、装着者の顔面の下部前方に位置し空気を吸入することが可能な第２の空気吸入口１２１を有するとともに第２の空気吸入口１２１で吸入した空気を排出する第２の気道を有する第３の部材１２と、を有し、第１の空気吹出口１１１と第２の空気吸入口１２１とを結んだ面が少なくとも装着者の口の前方を覆うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、マスクに関する。本発明の一実施形態は、特に、ウイルスの移動を適切に遮断することの可能なマスクに関する。

令和２年（２０２０年）初頭以降、世界各地で新型コロナウイルス（ＳＡＲＳ−ＣｏＶ−２）による感染症（ＣＯＶＩＤ−１９）の罹患者が増加している。新型コロナウイルスに感染すると、発熱や呼吸器症状が１週間前後持続することが多く、強いだるさ（倦怠感）を訴える人が多いことが報告されている。罹患しても約８割は軽症で経過し、治癒する例も多いことが報告されているが、他方で、季節性インフルエンザと比べて死亡リスクが高いことが報告されている。しかしながら、現時点では、有効性が確認された特異的な抗ウイルス薬やワクチンは存在せず、治療方法としては対症療法が中心である。なお、本件特許出願の時点ではワクチンも存在しない。

新型コロナウイルス感染症の感染経路の中心は飛沫感染及び接触感染であるが、閉鎖空間において近距離で多くの人と会話する等の一定の環境下であれば、咳やくしゃみ等の症状がなくても感染を拡大させるリスクがあるとされている。集団感染が生じた場の共通点を踏まえると、特に（１）密閉空間（換気の悪い密閉空間である）、（２）密集場所（多くの人が密集している）、（３）密接場面（互いに手を伸ばしたら届く距離での会話や発声が行われる）という３つの条件が同時に重なる場では、感染を拡大させるリスクが高いと考えられている。

新型コロナウイルスは、患者が咳やくしゃみをした時のしぶきに含まれるウイルスを周囲の人が吸い込むなどにより、体内に取り込むことで感染が広がっていく。そこで、感染の広がりを予防する方法として、ウイルスの移動経路を遮断することが必要である。

ウイルスの移動経路を遮断する方法として布又は紙を用いたマスクが、一般用途及び医療用途ともに用いられてきた。マスクは、装着者がウイルスを取り込まないこと及び装着者がウイルスを撒き散らさないことの２点で効果が期待されてきた。

しかしながら、布又は紙を用いたマスクがウイルスの移動経路を遮断する効果はそれほど高くない。新型コロナウイルスは１〜３μｍの飛沫核や５〜１０μｍの飛沫によって移動するところ、この大きさの飛沫核や飛沫は空気中に極めて長時間滞留し、布又は紙を用いたマスクの隙間を経由して容易に装着者に吸入され、速やかに気道や肺胞に達する。湿気の高い密室では数メートル離れていても、くしゃみや咳だけでなく、呼気に含まれる１μｍ程度の飛沫核さえ感染性を保持して浮遊し、マスクを介した吸気によって気道や肺胞で感染する。布又は紙を用いたマスクではウイルスの移動経路を遮断する効果は十分ではない。

さらに、布又は紙を用いたマスクは、顔面表面を圧迫し装着者に不快感を与えるとともに、メガネが水蒸気を含んだ呼気によって曇る原因にもなる。また、布又は紙を用いたマスクを装着したままでは食事や飲み物の摂取が不可能である。マスクを一時的に外す際やマスクの位置ずれを調整する際には隙間から飛沫核や飛沫を吸引する可能性もある。近時はスマートフォンに顔認証機能が搭載されることがあるが、マスクをしたままでは顔認証をすることができない。

特開平６−１７０００７号公報 特開２００５−１６５２４２号公報 特開２０１０−１９６２３２号公報

本発明の目的の１つは、装着者に不快感や行動の制約を与えず、ウイルスの移動遮断の効果が高いマスクを提供することである。

本発明の一実施形態によると、装着者の頭部よりも上の空間より空気を取り込む第１の空気吸入口を有する第１の部材と、装着者の顔面の前方に位置し空気を吹き出すことが可能な第１の空気吹出口を有するとともに第１の空気吸入口で取り込んだ空気を第１の空気吹出口に供給する第１の気道を有する第２の部材と、装着者の顔面の下部前方に位置し空気を吸入することが可能な第２の空気吸入口を有するとともに第２の空気吸入口で吸入した空気を排出する第２の気道を有する第３の部材と、を有し、第１の空気吹出口と第２の空気吸入口とを結んだ面が少なくとも装着者の口の前方を覆うことができるように構成したことを特徴とするマスクが提供される。

第１の空気吹出口と第２の空気吸入口との距離が調整可能であり、第１の装着状態では第１の空気吹出口は装着者の目よりも下の位置にあって第１の空気吹出口と第２の空気吸入口とを結んだ面は装着者の口の前方を覆い、第２の装着状態では第１の空気吹出口は装着者の目よりも上の位置にあって第１の空気吹出口と第２の空気吸入口とを結んだ面は装着者の目、鼻及び口の前方を覆ってもよい。

第１の空気吸入口で取り込んだ空気を第１の気道に向けて加圧して供給する加圧手段と、第２の気道を減圧して第２の空気吸入口で取り込んだ空気を排出する減圧手段と、を有してもよい。

第２の部材と装着者の顔面又は第３の部材と装着者の顔面との間の領域の全部又は一部に形成され空気の移動を制限する膜部材と、を有してもよい。

第１の部材、第２の部材及び第３の部材を装着者の両耳にて固定する固定部材を有してもよい。また、第１の部材、第２の部材及び第３の部材を装着者の頭部にて固定する頭部固定部材を有してもよい。また、第１の部材及び第２の部材を装着者の頭部にて固定する固定部材を有し、第３の部材を装着者の首まわりに固定してもよい。

第１の空気吹出口は装着者の左右方向に延在してもよい。

加圧手段及び減圧手段を収納するケースと、このケースを装着者に固定するケース固定部材を有してもよい。

さらに、加圧手段は動作を制御可能であり、加圧手段が動作中であることを示す表示手段を有してもよい。また、加圧手段は第１の空気吹出口から吹き出される空気の流速を調整可能であり、第１の空気吹出口から吹き出される空気の流速に応じてその状態を表示する表示手段を有してもよい。

本発明の一実施形態によると、装着者に不快感や行動の制約を与えず、ウイルスの移動遮断の効果が高いマスクが提供される。

本発明の一実施形態に係るマスクの装着者を左斜め前方から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスクの装着者を左側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスクの装着者が上方を見上げた状態で右側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（拡散防止状態）の装着者を左斜め前方から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（拡散防止状態）の装着者を左側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスクの装着者を背後から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスクの外観図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の装着者を背後から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の外観図である。 本発明の一実施形態に係るマスクの制御部の内部構成を示した図である。 本発明の一実施形態に係るマスクの装着者を左斜め後方から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスクの装着者を右斜め前方から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスクの装着者を左側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の装着者を右斜め前方から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の外観図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の外観図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の装着者を左斜め前方から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の装着者を左側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の装着者を左斜め前方から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の装着者を左側から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマスク（変形例）の空気吹出口の拡大図である。 本発明の変形例に係るマスク（変形例）の空気吹出口の拡大断面図である。

本明細書を通じて、「上」及び「下」はマスクの装着者が直立した状態における上及び下を意味し、「上方」及び「下方」並びに「上部」及び「下部」はマスクの装着者が直立した状態における上方及び下方並びに上部及び下部を意味するものとして用いる。また、本明細書を通じて、「Ｕ字状」とは直線でない一定の曲線状の経路をいい、コの字状や半円状を含むものとして用いる。

図１〜図５は本発明の一実施形態に係るマスク１０を装着したときの図である。マスク１０は上方から下方に向かう空気の流れを装着者の頭部前方に形成することで感染予防機能や拡散防止機能を果たす。

（新型コロナウイルス（ＳＡＲＳ−ＣｏＶ−２）の特徴）
新型コロナウイルス（ＳＡＲＳ−ＣｏＶ−２）による感染症（ＣＯＶＩＤ−１９）の感染経路の中心は飛沫感染及び接触感染である。新型コロナウイルスは１〜３μｍの飛沫核や５〜１０μｍの飛沫によって移動するところ、この大きさの飛沫核や飛沫は空気中に極めて長時間滞留する。飛沫核や飛沫は主としてくしゃみや咳とともに罹患者の口から吐き出されて空気中に放出される。そして飛沫核や飛沫は数分から数時間かけて地面に到達する。このような飛沫核や飛沫の挙動から、平均的な人の口の位置である地面から高さ１５０ｃｍから低い位置に飛沫核や飛沫核が多く滞留し、他方で、平均的な人の口の位置である地面から高さ１５０ｃｍより高い位置で飛沫や飛沫核の数が極端に減少する。したがって、人が頭部より高い位置の空間にある空気を吸引することで新型コロナウイルスを取り込む可能性を著しく減らすことができる。

（本発明の一実施形態に係るマスクの構造）
マスク１０は、装着者の頭部よりも上の空間より空気を取り込む空気吸入口１４２を有する部材１４を有する。部材１４は煙突状に上部に突出した円筒状の部材であり、内部は取り込んだ空気を運搬する気道（管）になっている。

マスク１０は、さらに、Ｕ字状の部材１１とＵ字状の部材１２を含む。Ｕ字状の部材１１とＵ字状の部材１２はヒンジ１３で回動可能に接続され、装着者の耳に引っ掛けて固定する固定部材（先セル）１６と回動可能に接続されている。

Ｕ字状の部材１１は内部に気道（管）を有するとともに、装着者の顔面の上部前方である眉の近傍に位置し空気を吹き出すことが可能な空気吹出口１１１を有する。空気吹出口１１１は図１に示すとおり、多数の開口列によって形成される。空気吹出口１１１は、Ｕ字状の部材１１の長軸に沿って下方（装着者の顔面の下方向）に配置される。Ｕ字状の部材１１の内部の気道（管）は部材１４の空気吸入口１４２で取り込んだ空気を空気吹出口１１１に供給する。

Ｕ字状の部材１２は内部に気道（管）を有するとともに、装着者の顔面の下部前方である下唇の近傍に位置し、空気を吸入することが可能な空気吸入口１２１を有する。空気吸入口１２１は図１に示すとおり、多数の開口列によって形成される。空気吸入口１２１は、Ｕ字状の部材１２の長軸に沿って上方（装着者の顔面の上方向）に配置される。すなわち、空気吹出口１１１と空気吸入口１２１とは対向するように配置される。Ｕ字状の部材１２の内部の気道（管）は、空気吸入口１２１で吸入した空気を後述する排出口２０８から排出する。

部材１１、１２、１４はポリアクリルやポリエチレンテレフタート等の樹脂で形成してもよいしガラスや金属で形成してもよいが、人が装着するものである以上できるだけ軽量な樹脂材料を用いることが望ましい。

（感染予防を目的としたマスクの使用形態）
マスク１０は、装着者が未だウイルス感染をしていない状況における感染予防の機能と、既にウイルス感染をしている装着者が口から飛沫等を放出し拡散することを防止する拡散防止の機能とを併有する。感染予防の機能を奏するためには、ウイルスを運ぶ飛沫等が人体に侵入する経路である目（眼窩は鼻腔と接続されている。）、鼻（鼻腔はウイルス感染がおこりやすい上下気道や肺胞と接続されている。）及び口（口も上下気道や肺胞と接続されている。）をガードする必要がある。そこで、マスク１０を装着するときには、空気吹出口１１１が目よりも上（例えば、眉の位置）、かつ空気吸入口１２１が口よりも下（例えば、下顎の位置）に位置するように部材１１を固定する。

（感染予防に必要な風速）
空気吹出口１１１と空気吸入口１２１とを結んだ曲面は目、鼻及び口を含む装着者の顔面の前面を覆う。空気吹出口１１１と空気吸入口１２１との間には空気の層流が形成され、その流速は０．１ｍ／ｓ以上であればよいが、０．５ｍ／ｓ以上であることが望ましい。１〜１０μｍ程度の飛沫や飛沫核は極めて軽いため、０．１ｍ／ｓ程度の弱い層流さえ横切って通過することができない。しかし、飛沫や飛沫核の量が多い場合に備えて０．５ｍ／ｓ以上であればより厳重にガードが可能である。その結果、空気吹出口１１１と空気吸入口１２１との間に形成される空気の層流の外の飛沫や飛沫核を装着者が口を通じて取り込むことがない。つまり、層流によるシールドが形成可能である。空気吹出口１１１と空気吸入口１２１との間に形成される空気の層流で目、鼻及び口をガードすることができる。

（層流によるシールドの内部）
空気吹出口１１１と空気吸入口１２１とで構成される曲面（層流によるシールド）の内部は、部材１４の空気吸入口１４２から取り込んだ空気で充満される。前述したとおり、新型コロナウイルスは１〜３μｍの飛沫核や５〜１０μｍの飛沫によって移動するところ、この大きさの飛沫核や飛沫は平均的な人の口の位置である地面から高さ１５０ｃｍより高い位置で飛沫や飛沫核の数が極端に減少する。したがって、人の頭部より高い位置の空間にある空気を空気吸入口１４２によって吸引することで新型コロナウイルスを取り込む可能性を著しく減らすことができる。

（膜による飛沫等の侵入遮断）
図１及び図３に示すとおり、部材１１及び部材１２と装着者の顔面との間の領域に膜１１２及び膜１２２が張られている。膜１１２は空気吹出口１１１から空気吸入口１２１へと流れる空気の層流によって部材１１直上の空気が巻き込まれてシールド内に移動するのを制限する。膜１２２は装着者が強く呼吸するときにマスク１０の下方から空気を吸い上げるのを防ぐ。このように、膜１１２及び膜１２２を張架することによって飛沫等の侵入遮断の効果を高めることが可能となる。膜１１２及び膜１２２はいずれか一方のみを具備しても良い。

膜１１２及び膜１２２は装着者の顔面と接する可能性があるため柔軟性を有する材料、例えばポリエチレン、ポリビニール等であることが望ましい。もちろん、一定の剛性を有するアクリル、ポリエチレンテレフタレート、ガラス等であってもよい。膜１１２及び膜１２２は光の遮断を防ぐために透光性を有することが望ましい。サンバイザーのように直射日光の侵入を防ぐ効果を得るために半透光性を有してもよいし、紫外線除去能を有する膜を用いても良い。

（拡散防止を目的としたマスクの使用形態）
前述したとおり、感染予防の機能とともに拡散防止の機能も期待されている。拡散防止の機能を奏するためには、装着者が咳やくしゃみをしたときに口からでる飛沫等を効果的に遮断する必要がある。この目的からすれば、マスク１０を装着するときに、空気吹出口１１１が口よりも上（例えば、鼻や上唇）に位置するように部材１１を固定する。このように固定した状態を図４及び図５に示す。

（拡散防止に必要な風速）
空気吹出口１１１と空気吸入口１２１とで構成される曲面は少なくとも口を含む装着者の顔面の前面を覆う。図１、２及び３に示すように目より上部に空気吹出口１１１を位置させる場合には、強い圧力で空気を吹き出す必要があるが、図４及び５に示すように上唇の上部に空気吹出口１１１を位置させる場合には、弱い圧力で空気を吹き出すことで足りる。空気吹出口１１１と空気吸入口１２１との間には空気の層流が形成される。くしゃみや咳によって移動する飛沫の秒速は１〜１００ｍ／ｓ程度である。この飛沫の移動速度を拡散を防止する程度まで低下させるには層流の流速は０．５ｍ／ｓ以上であればよいが、２ｍ／ｓ以上であることが望ましい。他方で、層流の流速が１００ｍ／ｓを超えると層流に巻き込まれて循環対流する空気を顔面の皮膚で感じることがある。これはマスク装着による不快感につながる。

（本発明の一実施形態に係るマスクの外観）
図６は本発明の一実施形態のマスク１０の装着者を後部から見た図である。図７は本発明の一実施形態に係るマスク１０の外観を示した図である。部材１１、部材１２、部材１４、膜１１２、膜１２２、ヒンジ１３、固定部材１６等は既に説明したとおりである。さらに、図７に示すとおり、部材１４の空気吸入口１４２を減圧状態にして空気を吸引し、空気吹出口１１１を加圧状態にして空気を吹き出し、空気吸入口１２１を減圧状態にして空気を吸引するのを制御する制御ユニット２０が追加されている。マスク１０は、さらに、制御ユニット２０に部材１４の気道（管）を通じて移動してきた空気をさらに移動させるチューブ１５と、制御ユニット２０を装着者の後頭部に固定するバンド２１を有する。部材１４は複数の円筒状部材を層状に設けることによって、長さを伸縮自在に調整することができるように構成する。例えば、床や椅子に着座しているときには、部材１４を長く伸ばし、直立しているときには、部材１４を頭と同じ高さ程度まで短くする、という使い方が可能である。

（本発明の一実施形態（変形例）に係るマスクの外観）
図８は本発明の一実施形態（変形例）のマスク１０の装着者を後部から見た図である。図９は本発明の一実施形態（変形例）に係るマスク１０の外観を示した図である。図６及び図７で示した本発明の一実施形態との違いは、制御ユニット２０の位置である。図８及び図９の例においては、装着者は制御ユニット２０を、リュックサックのように背負って保持する。制御ユニット２０を装着者の後背部に固定するバンド１７も装着者の肩から掛けられるように一定の長さを有している。なお、制御ユニット２０の位置は特に限定されない。装着者とともに移動可能であればよい。

（制御ユニットの構成）
図１０は制御ユニット２０の構成を示した図である。吸入口２０４はチューブ１５を介して部材１４に接続され、空気吸入口１４２で吸入された空気が供給される。ファン２０１（加圧装置）は吸入口２０４に減圧状態を作り出すとともに、排気口２０３に加圧状態を作り出す。排気口２０３はチューブ１５を介して部材１１と接続され、空気吹出口１１１を加圧状態とする。ファン２０１では十分な加圧が行われない場合は、小型のタービンや小型のコンプレッサを用いてもよい。ファン、タービン、コンプレッサ等の数は特に限定しない。また、ファン２０１の代わりに吸入口２０４から直接、酸素ボンベやドライアイス、二酸化炭素等を用いて加圧してもよい。吸入口２０４と排気口２０３との間には、必要に応じて、フィルタ２０２や消毒装置２１０を挿入してもよい。フィルタ２０２は例えば目の粗いメッシュにより構成しホコリや粉塵等を捕獲するように構成してもよいし、さらに進んで、静電気によってウイルスを吸着する高圧メッシュや、抗菌、抗カビ、ウイルスの不活性化・除去作用のある活性炭フィルタなどを配置してもよい。消毒装置２１０は、微量の次亜塩素酸ナトリウムを含有する雰囲気に空気を通過させるもの、紫外線を照射するもの、静電気を利用するもの、マイナスイオン（陰イオン）を利用するもの等であってもよい。消毒装置２１０と排気口２０３との間には、噴霧装置などを配置してもよい。噴霧装置などは、例えば、アロマなどの香料、ミスト、イオン、粒子を捕獲するような機能を有する物質などを噴霧してもよい。

制御ユニット２０は、さらに、部材１２にチューブ１５を介して接続された吸入口２０７と排出口２０８を有する。ファン２１１（減圧装置）は吸入口２０７に減圧状態を作り出すことによって、空気吸入口１２１を減圧状態とする。ファン２１１では十分な減圧が行われない場合は、小型のタービンや小型のコンプレッサを用いてもよい。ファン、タービン、コンプレッサ等の数は特に限定しない。吸入口２０７と排出口２０８との間には、必要に応じて、フィルタ２０５を挿入してもよい。フィルタ２０５は例えばウイルスを被着させ破壊するようにアルコールを含有したポーラス状のブロックで構成する。さらに、図示しない消毒装置を挿入してもよい。なお、図には示していないが、部材１１、１２、１４に接続されるチューブ１５はそれぞれ独立している。チューブ１５は、３本であってもよいし、３重であってもよい。

制御ユニット２０にはファン２０１及びファン２１１の動作を制御する制御回路２０９及び制御回路２０９、ファン２０１及びファン２１１に電力を供給する蓄電池２０６（例えば、リチウムイオン電池）が備えられている。制御回路２０９は、例えば、マイクロコンピュータ及びメモリが構成され、ファン２０１及びファン２１１の動作を制御する。ファン２０１及びファン２１１のオン・オフを制御してもよいし、回転速度（加圧／減圧の程度）を制御するようにしてもよい。制御回路はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線通信ユニットを具備していてもよい。マスク１０はスマートフォン等と無線通信を介して接続され、スマートフォン等の操作によって動作制御することが可能となる。

制御ユニット２０は、さらに、図示しない圧縮空気ボンベを搭載しても良い。常に圧縮空気ボンベからの空気を空気吹出口１１１に供給してもよい。

（流速の切り替え）
例えば、感染予防モードのときにはマスク１０の前面に流れる層流の流速を０．１ｍ／ｓ以上の一定の値（例えば０．５ｍ／ｓ）に、拡散防止モードのときにはこの流速を０．５ｍ／ｓ以上の一定の値（例えば５ｍ／ｓ）とするように、ファン２０１及びファン２１１の回転数を制御してもよい。このような流速の切り替えスイッチはマスクのどこか、例えば、ヒンジ１３の位置に設けても良い。人がくしゃみや咳をする際は、まず自分自身がくしゃみや咳をするということを認識し、ついで、現実にくしゃみや咳をする。つまり、くしゃみや咳をするまでに数秒の余裕がある（その間、くしゃみや咳を意識的に止めることができる）。したがって、人がくしゃみや咳を予測した場合に、感染予防モードであったところ、スイッチを切り替えて拡散防止モードに切り替えることができる。また、この制御回路２０９は、図示しない、マイクやジャイロセンサと接続されてもよく、くしゃみや咳をする直前の独特の音や身体の動きに反応して感染予防モードから拡散防止モードに切り替えてもよい。

制御ユニット２０が、さらに、図示しない圧縮空気ボンベを搭載する場合において、感染予防モードにおいてはファン２０１によって生成される加圧状態によって空気吹出口１１１から空気が吹き出すところ、拡散防止モードにおいては圧縮空気ボンベの力を借りて加圧状態が生成されるようにしてもよい。

（動作状態の表示）
紙や布のマスクの場合は着用しているかどうかがすぐに分かるが、本発明の一実施形態によるマスク１０は、動作の有無を容易に確認することができない。そこで、マスク１０の目立つ位置（例えば部材１１の中心部や部材１４の先端）にＬＥＤ等の発光素子を備え、発光の有無で動作状態を示すことが望ましい。具体的には、２色発光のＬＥＤを設け、感染予防モードのときは緑発光をし、拡散防止モードのときは赤発光をする。発光の制御は、制御回路２０９によって行う。

さらに、空気吹出口１１１から吹き出す空気に微量のカラーパウダーや染色した水飛沫を混ぜて動作状態を示しても良い。また、空気吹出口１１１から吹き出す空気に水飛沫を含ませ、さらに、発光素子からの光（赤、青といった着色光であることが望ましい）を乱反射させて層流による面自体を発光させても良い。この場合、カラーカーテンのような美的効果を奏することが可能となる。

（本発明の一実施形態に係るマスクの変形例）
図１１、図１２及び図１３は本発明の一実施形態に係るマスクの変形例を示した図である。本発明の一実施形態に係るマスク１０はヒンジ１３によって部材１１及び部材１２が回動可能である。図１１、図１２及び図１３は本発明の一実施形態に係るマスクの変形例において、部材１２に空気吸入口１２１とは別に下向きに空気吹出口１２１が設けられている。この場合、部材１２には空気吹出口１２１に連通するチューブ１５が設けられていて、制御ユニット２０の排気口２０３と接続されている。部材１１及び部材１２は、いずれも装着者の顔面の上部前方に回動させて空気吹出口１１１及び空気吹出口１２１を眉の近くに位置するようにする。その結果、顔面の前方に二重のエアシールドが形成される。

（本発明の一実施形態に係るマスクの変形例（帽子／制御ユニット収納型））
図１４及び図１５は本発明の一実施形態に係るマスクのさらに別の変形例を示した図である。マスク３０は帽子形状をしており、頭を覆うクラウン部３６とプリム（ツバ）部３５を有する。プリム部３５の周縁にはＵ字状の部材３１を具備する。さらに、マスク３０はＵ字状の部材３２を含む。Ｕ字状の部材３１とＵ字状の部材３２はヒンジ３３で回動可能に接続され、クラウン部３６によって装着者の頭に固定されている。

Ｕ字状の部材３１は内部に気道（管）を有するとともに、装着者の顔面の上部前方に位置し、空気を吹き出すことが可能な空気吹出口３１１を有する。空気吹出口３１１は図１４に示すとおり、多数の開口列によって形成される。空気吹出口３１１は、Ｕ字状の部材３１の長軸に沿って下方（装着者の顔面の下方向）に配置される。Ｕ字状の部材３１の内部の気道（管）は部材３４の空気吸入口３４２で取り込んだ空気を空気吹出口３１１に供給する。

Ｕ字状の部材３２は内部に気道（管）を有するとともに、装着者の顔面の下部前方である下唇の近傍に位置し空気を吸入することが可能な空気吸入口３２１を有する。空気吸入口３２１は図１４に示すとおり、多数の開口列によって形成される。空気吸入口３２１は、Ｕ字状の部材３２の長軸に沿って上方（装着者の顔面の上方向）に配置される。すなわち、空気吹出口３１１と空気吸入口３２１とは対向するように配置される。Ｕ字状の部材３２の内部の気道（管）は、空気吸入口３２１で吸入した空気を排出口２０８から排出する。

部材３１、３２、３４はポリアクリルやポリエチレンテレフタート等の樹脂で形成してもよいしガラスや金属で形成してもよいが、人が装着するものである以上できるだけ軽量な樹脂材料を用いることが望ましい。

（層流によるシールドの内部）
空気吹出口３１１と空気吸入口３２１とで構成される曲面（層流によるシールド）の内部は、部材３４の空気吸入口３４２から取り込んだ空気で充満される。前述したとおり、新型コロナウイルスは１〜３μｍの飛沫核や５〜１０μｍの飛沫によって移動するところ、この大きさの飛沫核や飛沫は平均の人の口の位置である地面から高さ１５０ｃｍより高い位置で飛沫や飛沫核の数が極端に減少する。したがって、人の頭部より高い位置の空間にある空気を空気吸入口３４２によって吸引することで新型コロナウイルスを取り込む可能性を著しく減らすことができる。

制御ユニット２０はクラウン部３６の内部（装着者の頭頂部直上）に設置される。この位置に設置されることによって、制御ユニット２０が装着者にとって邪魔にならないという効果がある。

（膜による飛沫等の侵入遮断）
図１４及び図１５に示すとおり、部材３２と装着者の顔面との間の領域に膜３２２が張られている。膜３２２は装着者が強く呼吸するときにマスク３０の下方から空気を吸い上げるのを防ぐ。このように、膜３２２を張架することによって飛沫等の侵入遮断の効果を高めることが可能となる。

膜３２２は装着者の顔面と接する可能性があるため柔軟性を有する材料、例えばポリエチレン、ポリビニール等であることが望ましい。もちろん、一定の剛性を有するアクリル、ポリエチレンテレフタレート、ガラス等であってもよい。

（本発明の一実施形態に係るマスクの変形例（帽子／制御ユニット背負型））
図１６は、図１４及び図１５に示した本発明の一実施形態に係るマスクのさらに別の変形例を示した図である。装着者は制御ユニット２０を、リュックサックのように背負って保持する。制御ユニット２０を装着者の背部に固定するバンド１７は装着者の肩から掛けられるように一定の長さを有している。なお、制御ユニット２０の位置は特に限定されない。装着者とともに移動可能であればよい。

（本発明の一実施形態に係るマスクの変形例（カチューシャとネックレス））
図１７及び図１８は本発明の一実施形態に係るマスクのさらに別の変形例を示した図である。マスク４０はカチューシャとネックレス形状をしており、Ｕ字状の部材４１と連結部材４２と、固定部材４３と、Ｕ字状の部材４５とを含む。Ｕ字状の部材４１は、連結部材４２を介して固定部材４３に固定される。固定部材４３は、弾性を有するＣ字状のヘッドバンドで、頭頂部の上を介して両耳の後ろを挟んで装着者の頭に固定されている。Ｕ字状の部材４５は、装着者の首まわりまたは肩に固定されている。マスク４０は、さらに、制御ユニット２０に部材４４の気道（管）を通じて移動してきた空気をさらに移動させるチューブ１５を有する。

Ｕ字状の部材４１は内部に気道（管）を有するとともに、装着者の頭部の上部前方に位置し、空気を吹き出すことが可能な空気吹出口４１１を有する。空気吹出口４１１は図１７に示すとおり、多数の開口列によって形成される。空気吹出口４１１は、Ｕ字状の部材４１の長軸に沿って下方（装着者の顔面の下方向）に配置される。Ｕ字状の部材４１の内部の気道（管）は部材４４の空気吸入口４４２で取り込んだ空気を、制御ユニット２０を介して空気吹出口４１１に供給する。

連結部材４２および固定部材４３は内部に気道（管）を有するとともにＵ字状の部材４１に空気を提供する。部材４３には空気吹出口４１１に連通するチューブ１５が設けられていて、制御ユニット２０の排気口２０３と接続されている。図１７では８本の連結部材４２がＵ字状の部材４１を固定部材４３に連結している場合を示したが、連結部材４２の数は特に限定しない。連結部材４２の数が多いほど、Ｕ字状の部材４１に空気を分散して供給することができ、空気吹出口４１１に均等に空気を供給することができる。

Ｕ字状の部材４５は内部に気道（管）を有するとともに、装着者の胸部の上部前方である鎖骨の近傍に位置し空気を吸入することが可能な空気吸入口４５１を有する。空気吸入口４５１は図１７に示すとおり、多数の開口列によって形成される。空気吸入口４５１は、Ｕ字状の部材４５の長軸に沿って上方（装着者の顔面の上方向）に配置される。すなわち、空気吹出口４１１と空気吸入口４５１とは対向するように配置される。部材４５は、制御ユニット２０の吸入口２０７と接続されている。Ｕ字状の部材４５の内部の気道（管）は、空気吸入口４５１で吸入した空気を、制御ユニット２０を介して排出口２０８から排出する。

部材４１、４４、４５はポリアクリルやポリエチレンテレフタート等の樹脂で形成してもよいしガラスや金属で形成してもよいが、人が装着するものである以上できるだけ軽量な樹脂材料を用いることが望ましい。

（層流によるシールドの内部）
空気吹出口４１１と空気吸入口４５１とで構成される曲面（層流によるシールド）の内部は、部材４４の空気吸入口４４２から取り込んだ空気で充満される。前述したとおり、新型コロナウイルスは１〜４μｍの飛沫核や５〜１０μｍの飛沫によって移動するところ、この大きさの飛沫核や飛沫は平均の人の口の位置である地面から高さ１５０ｃｍより高い位置で飛沫や飛沫核の数が極端に減少する。したがって、人の頭部より高い位置の空間にある空気を空気吸入口４４２によって吸引することで新型コロナウイルスを取り込む可能性を著しく減らすことができる。

制御ユニット２０はＵ字状の部材４５の一端または両端（装着者の首後）に設置される。この位置に設置されることによって、制御ユニット２０が装着者にとって邪魔にならないという効果がある。しかしながら、制御ユニット２０の位置は特に限定されない。装着者は制御ユニット２０を、リュックサックのように背負って保持してもよい。装着者とともに移動可能であればよい。

４２および４５は装着者の体と接することから柔軟性を有する材料、例えばポリエチレン、ポリビニール等であることが望ましい。もちろん、一定の剛性を有するアクリル、ポリエチレンテレフタレート、金属等であってもよい。

（感染予防と拡散防止を目的としたマスクの使用形態の変形例）
マスク４０は、装着者が未だウイルス感染をしていない状況における感染予防の機能と、既にウイルス感染をしている装着者が口から飛沫等を放出し拡散することを防止する拡散防止の機能とを併有する。拡散防止の機能を奏するためには、装着者が咳やくしゃみをしたときに口からでる飛沫等を効果的に遮断する必要がある。この目的からすれば、Ｕ字状の部材４５はあったほうがよい。一方で、感染予防の機能を奏するためには、Ｕ字状の部材４５はなくてもよい。

（拡散防止に必要な風速）
空気吹出口４１１と空気吸入口４５１とで構成される曲面は少なくとも口を含む装着者の顔面の前面を覆う。図１７及１８に示すように頭部に空気吹出口４１１を位置させる場合には、より強い圧力で空気を吹き出す必要がある。空気吹出口４１１と空気吸入口４５１との間には空気の層流が形成される。くしゃみや咳によって移動する飛沫の秒速は１〜１００ｍ／ｓ程度である。この飛沫の移動速度を拡散を防止する程度まで低下させるには層流の流速は０．５ｍ／ｓ以上であればよいが、２ｍ／ｓ以上であることが望ましい。他方で、層流の流速が１００ｍ／ｓを超えると層流に巻き込まれて循環対流する空気を顔面の皮膚で感じることがある。これはマスク装着による不快感につながる。

（感染予防に必要な風速）
空気吹出口４１１から吹き出す空気の層流（層流によるシールド）は目、鼻及び口を含む装着者の顔面の前面を覆う。空気吹出口４１１から吹き出す空気の層流の流速は０．１ｍ／ｓ以上であればよいが、０．５ｍ／ｓ以上であることが望ましい。１〜１０μｍ程度の飛沫や飛沫核は極めて軽いため、０．１ｍ／ｓ程度の弱い層流さえ横切って通過することができない。しかし、飛沫や飛沫核の量が多い場合に備えて０．５ｍ／ｓ以上であればより厳重にガードが可能である。その結果、空気吹出口４１１から吹き出す空気の層流の外の飛沫や飛沫核を装着者が口を通じて取り込むことがない。つまり、層流によるシールドが形成可能である。空気吹出口４１１から吹き出す空気の層流で目、鼻及び口をガードすることができる。

（本発明の一実施形態に係るマスクの変形例（カチューシャとネックレスの変形例））
図１９及び図２０は、図１７及び図１８に示した本発明の一実施形態に係るマスクのさらに別の変形例を示した図である。マスク５０はカチューシャとネックレス形状をしており、送気部材５２と、固定部材５３と、Ｕ字状の部材５５とを含む。すなわち、頭部におけるＵ字状の部材を含まない。マスク５０は、さらに、制御ユニット２０に部材５４の気道（管）を通じて移動してきた空気をさらに移動させるチューブ１５を有する。

送気部材５２は内部に気道（管）を有するとともに、空気を吹き出すことが可能な空気吹出口５２２が装着者の頭部の上部前方に位置する。空気吹出口５２２は、下方（装着者の顔面の下方向）に向けて配置される。送気部材５２の内部の気道（管）は部材５４の空気吸入口５４２で取り込んだ空気を、制御ユニット２０を介して空気吹出口５２２に供給する。

固定部材５３は内部に気道（管）を有するとともに送気部材５２に空気を提供する。部材５３には送気部材５２に連通するチューブ１５が設けられていて、制御ユニット２０の排気口２０３と接続されている。図１９では８本の送気部材５２が固定部材５３に接続している場合を示したが、送気部材５２の数は特に限定しない。送気部材５２の数が多いほど、空気吹出口５２２と空気吸入口５５１とで構成される曲面（層流によるシールド）に均一に空気を供給することができる。

図２１は、図１９及び図２０に示した本発明の一実施形態に係るマスクの空気吹出口５２２の拡大図である。図２１（ａ）において、送気部材５２ａの空気吹出口５２２ａは円筒型である。このため、空気は空気吹出口５２２ａから直線的に吹き出す。図２１（ｂ）において、送気部材５２ｂの空気吹出口５２２ｂは円筒の先が拉げている。空気吹出口５２２ｂは、装着者の顔面に対して垂直方向に押しつぶされている。さらに、空気吹出口５２２ｂは、装着者の顔面に対して横（左右）方向に広げられている。このため、空気は空気吹出口５２２ｂから装着者の顔面に対して横（左右）方向に広がりながら面状に吹き出し、より確実な空気の層流によるシールドを形成することができる。

（空気吹出口・空気吸入口の変形例）
空気吹出口１１１、空気吸入口１２１、空気吹出口１２１、空気吹出口３１１、空気吸入口３２１、空気吹出口４１１、空気吸入口４５１、空気吸入口５５１は、長軸沿いに並ぶ多数の開口列を設ける例を説明した。さらに、空気吹出口１１１、空気吸入口１２１、空気吹出口１２１、空気吹出口３１１、空気吸入口３２１、空気吹出口４１１、空気吸入口４５１、空気吸入口５５１は、長軸方向に延在する１つまたは複数のスリットであってもよい。

図２２に本発明の一変形例に係る空気吹出口の形状を示す。図２２は、例えば、図１７のＵ字状の部材４１の断面図である。図２２（Ａ）において、部材４１の断面（気道の断面）は円形である。空気吹出口４１１ａは、Ｕ字状の部材４１の下端に長軸方向（円弧方向）に延在し、連続する１つのスリットである。空気吹出口４１１ａの開口は下方（装着者の顔面の下方向）にむけて配置される。空気吹出口４１１ａがこのように構成されることによって、開口同士の間隙を減らす、又はなくすことができ、より確実な空気の層流によるシールドを形成することができる。

図２２（Ｂ）において、部材４１の断面（気道の断面）は、円形が下方（装着者の顔面の下方向）に延びている。部材４１の断面（気道の断面）が下方に延びていることで、制御ユニット２０から送られる空気圧の差を部材４１内で緩和することができる。空気吹出口４１１ｂは、Ｕ字状の部材４１の内側（顔側）上部に長軸方向（円弧方向）に延在し、連続する１つのスリットである。空気吹出口４１１ｂは、部材４１の内側壁上部４１ａが内側壁下部４１ｂに被さるように構成される。したがって空気吹出口４１１ｂは、内側壁上部４１ａと内側壁下部４１ｂとに挟まれた隙間を介して下方（装着者の顔面の下方向）にむけて配置される。空気吹出口４１１ｂがこのように構成されることによって、空気吹出口４１１ｂから吹出す空気の分散を抑制することができる。空気吹出口４１１ｂから吹出す空気は、Ｕ字状の部材４１の内側壁下部４１ｂに沿って延長する下方に向かって層流によるシールドを形成することができる。

空気吹出口４１１ｂの幅（内側壁上部４１ａと内側壁下部４１ｂとに挟まれた隙間）は、例えば約１．３ｍｍであってもよい。このように狭い空気吹出口４１１ｂから高速で空気を送り出すことで、層流によるシールドはコアンダ効果によってさらに周囲の空気の対流を生み出す。このようにして巻き込まれた周囲の空気は、部材４１のＵ字の内側に上方から下方に向けて流れ込む。すなわち、層流によるシールドの内側には部材４１の上方の空気が下方に向けて流れ込む。しかしながらこれに限定されず、例えばＵ字状の部材の内側に膜を張ったり、帽子形状である場合、空気の対流を制限することもできる。

（その他の変形例）
以上、Ｕ字状の部材を単体で用いる例、帽子のプリム（ツバ）部の周辺に設ける例、及びカチューシャとネックレス型の例を説明した。さらに、頭部のＵ字状の部材を王冠やティアラのように頭上に載置してもよい。このように構成すれば装着にかかる負担が少なく装飾効果も期待できる。

本発明は上記の実施形態および変形例に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、各実施形態および変形例は適宜組み合わせることが可能である。

１０ マスク
１１、１２、１４ 部材
１３ ヒンジ
１６ 固定部材

Claims (8)

1. 複数の開口が列状に並ぶ空気吹出口を有し、前記空気吹出口と接続する気道を有する部材と、
   前記気道に接続するチューブと、
   前記チューブに接続する排気口と、前記排気口に接続する吸入口と有し、前記吸入口と前記排気口の間の流路に配置されるフィルタおよび加圧装置と、前記加圧装置を制御する制御回路と、前記加圧装置および前記制御回路を駆動する蓄電池と、を含む制御ユニットと、
   前記部材を装着者に固定する固定部材と、
   を有するマスク。
2. 前記蓄電池はリチウムイオン電池である、請求項１記載のマスク。
3. 前記加圧装置はファンである、請求項１記載のマスク。
4. 前記フィルタは、静電気によってウイルスを吸着する、請求項１記載のマスク。
5. 前記空気吹出口から吹き出す空気の流速は調整できる、請求項１記載のマスク。
6. 前記制御部は、前記吸入口と前記排気口の間に配置される消毒装置をさらに含む、請求項１記載のマスク。
7. 前記制御ユニットを前記装着者の肩から掛けられるように一定の長さを有するバンドをさらに含む、請求項１記載のマスク。
8. 前記固定部材は前記部材の位置を調整できる、請求項１記載のマスク。

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