JP4667265B2

JP4667265B2 - マスク性能測定装置

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Publication number: JP4667265B2
Application number: JP2006032949A
Authority: JP
Inventors: 尚中野; 寿三角; 健二一ノ戸
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: JP2007212312A

Description

本発明は、マスク性能測定装置に関する。

従来、マスクの性能は、マスク単体で花粉、ハウスダスト、粉塵等といった被検出物の捕集効率又は吸気抵抗等の諸性能が測定されて来た。そして、マスク単体における被検出物の捕集効率は、非常に高い値を有するものの、そのマスクを実際に装着した場合には、被検出物によるアレルギー症状を十分に抑制できない場合があった。この理由として、マスクと装着者の肌との間に隙間が生じ、この隙間から被検出物がマスク内に入ることが考えられる。このように、マスク単体による性能評価では、マスク装着時のフィット性を正しく評価し難い面があった。

そのため、マスクの性能評価には、ヒトがマスクを装着する評価方法を加えることが好ましい。しかし、この評価方法は、被験者の体調による評価結果への影響が大きく、また評価にかかる手間及び費用が一般に大きくなる。更に、ヒトがマスクを装着する評価方法では、様々な環境における評価又は長時間に亘る評価等を行なうことが難しい。

そこで、試験用の人頭模型を用いたマスク性能測定装置を用いて、手軽にマスクの性能を総合的に評価することが考えられている。
例えば、試験用の人頭模型を用いたマスクの防塵性測定装置が提案されている（特許文献１）。

特許文献１には、試験用人頭模型の前面に吸排気を行なう鼻孔を設け、かつ該鼻孔に対応して吸排気部と塵検出部を設け、該鼻孔を覆うマスクを装着することを特徴とする防塵性測定装置が開示されている。

特開昭６２−２６３４４３号公報

特許文献１記載の防塵性測定装置は、マスク内に吸引された花粉等の被検出物の粒子数を測定することはできるものの、マスク装着時の呼吸のし易さ又は眼鏡の曇り易さ等のマスク装着時の快適性を測定することはできない。

従って、本発明の目的は、マスク内に吸引された被検出物数を測定できると共に、マスク内外の差圧及び温湿度を測定できるマスク性能測定装置を提供することにある。

本発明は、人頭模型及び人工呼吸器を備えたマスク性能測定装置であって、該人頭模型は、前記人工呼吸器と繋がっている鼻孔及び／又は口孔をその前面に有しており、マスクが、前記鼻孔及び／又は前記口孔を覆うように装着可能となされており、前記マスクが前記人頭模型に装着された時に、該マスクに対して非人頭模型側の領域であるマスク外側と、該マスクに対して人頭模型側の領域であるマスク内側とに区分され、前記マスク外側及び前記マスク内側それぞれにおける被検出物の数を測定する被検出物数測定器を有しており、前記マスク外側及び前記マスク内側それぞれの圧力を測定する圧力測定器を有しているマスク性能測定装置を提供することにより、上記目的を達成したものである。

また、本発明は、人頭模型及び人工呼吸器を備えたマスク性能測定装置であって、該人頭模型は、前記人工呼吸器と繋がっている鼻孔及び／又は口孔をその前面に有しており、マスクが、前記鼻孔及び／又は前記口孔を覆うように装着可能となされており、前記マスクが前記人頭模型に装着された時に、該マスクに対して非人頭模型側の領域であるマスク外側と、該マスクに対して人頭模型側の領域であるマスク内側とに区分され、前記マスク外側及び前記マスク内側それぞれにおける被検出物の数を測定する被検出物数測定器を有しており、前記マスク外側及び前記マスク内側それぞれにおける温度及び湿度を測定する温度測定器及び湿度測定器を有しているマスク性能測定装置を提供することにより、上記目的を達成したものである。

本発明のマスク性能測定装置によれば、マスク内に吸引された被検出物の数を測定できると共に、マスク内外の差圧及び温湿度を測定でき、マスク装着時の呼吸のし易さ又は眼鏡の曇り易さ等のマスク装着時の快適性も測定することができる。

以下、本発明のマスク性能測定装置の好ましい一実施形態について、被検出物としての花粉の捕集性能等測定（花粉数の測定、マスク内外の差圧測定、温湿度測定等）に関して、図１〜図５を参照しながら説明する。なお、本発明のマスク性能測定装置は花粉の捕集性能等測定に限定されるものではなく、ハウスダスト、その他の捕集性能等測定に関しても使用することができる。

本実施形態のマスク性能測定装置１（以下、本装置１ともいう。）は、図１〜図３に示すように、人頭模型２及び人工呼吸器Ａを備えており、人頭模型２は、人工呼吸器Ａと繋がっている鼻孔２１及び口孔２３をその前面に有しており、マスク８が、鼻孔２１及び口孔２３を覆うように装着可能となされており、マスク８が人頭模型２に装着された時に、該マスク８に対して非人頭模型側の領域であるマスク外側Ｐと、該マスク８に対して人頭模型側の領域であるマスク内側Ｑとに区分される。
また、本装置１は、マスク外側Ｐ及びマスク内側Ｑそれぞれにおける被検出物数（以下、花粉数）を測定する被検出物数測定器（以下、花粉数測定器）を有しており、マスク外側Ｐ及びマスク内側Ｑそれぞれの圧力を測定する圧力測定器を有している。
更に、本装置１は、マスク外側Ｐ及びマスク内側Ｑそれぞれにおける温度及び湿度を測定する温度測定器及び湿度測定器を有している。

以下、便宜上、マスク外側Ｐにおける花粉数を測定する花粉数測定器を花粉数測定器４ａ、マスク内側Ｑにおける花粉数を測定する花粉数測定器を花粉数測定器４ｂという。同様に、マスク外側Ｐにおける圧力を測定する圧力測定器を圧力測定器５ａ、マスク内側Ｑにおける圧力を測定する圧力測定器を圧力測定器５ｂといい、マスク外側Ｐにおける温度を測定する温度測定器を温度測定器６ａ、マスク内側Ｑにおける温度を測定する温度測定器を温度測定器６ｂといい、マスク外側Ｐにおける湿度を測定する湿度測定器を湿度測定器７ａ、マスク内側Ｑにおける湿度を測定する湿度測定器を湿度測定器７ｂという。

本装置１は、マスク８の性能測定をするものである。例えば、マスク８が人頭模型２に装着された時のフィット性を評価することができる。また、マスク８が人頭模型２に装着された状態で、様々な環境におけるマスクの性能評価又は長時間に亘る評価等を、手軽に行なうことができる。

本装置１について、更に説明すると、本装置１は、図１に示すように、人頭模型２、該人頭模型２が内部に納められた密閉ボックス３、人工呼吸器Ａ及び制御部Ｂから構成されている。

本装置１で測定されるマスク８としては、例えば、一体となったフィルター部及び面体、並びにしめひもからなり、かつ、フィルター部によって花粉をろ過した外気を吸入し、呼気はフィルター部から外気中に排出する構成を有しているものが挙げられる。前記しめひもは、耳にかけるか又は後頭部において固定されることが好ましい。このような構成を有するマスクとしては、具体的には、使い捨てのマスクがある。

次に、本装置１における人頭模型２について説明する。
本装置１における人頭模型２は、図２及び図３に示すように、ヒトの人頭の形態を模したものであり、その前面に鼻部２２及び口孔２３を有し、その両側面に一対の耳部２５，２５を有している。
本装置１における人頭模型２は、樹脂製であり、中空である。このような人頭模型２としては、例えば、（有）デジタルヒューマンテクノロジー製の平均人頭模型が挙げられる。

鼻部２２は、鼻孔２１を有している。該鼻孔２１は、図２に示すように、一対の開孔部である。図２には、鼻孔２１及び口孔２３を覆うように装着されたマスク８が、点線で示されている。
鼻孔２１及び口孔２３は、チューブを介して、後述する人工呼吸器Ａと繋がっており、鼻孔２１又は口孔２３から呼気及び吸気をすることができる。

鼻部２２について詳述すると、人頭模型２における鼻孔２１を含む鼻部２２は、交換可能である。鼻部２２は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、人頭模型２の前面における中央部に位置している。鼻部２２は、図５に示すように、ビス２２ａにより脱着自在に人頭模型本体に固定されており、該ビス２２ａを外すことにより、図４（ｃ）に示すように、該人頭模型本体から取り外すことができる。

鼻部２２における鼻孔内部２１ａの部分は、人体におけるいわゆる鼻腔の部分に相当する。鼻部２２は、鼻孔２１としての一対の開孔部を有し、鼻部２２の内部において一対の前記開孔部それぞれから延びる鼻孔内部２１が一つに繋がっている。

本装置１は、鼻部２１を交換することにより、鼻腔の形状又は状態を種々に変えることができる。鼻腔の形状としては、例えば、鼻腔の径を図６（ａ）に示すように、太いものとしたり、鼻腔の径を図６（ｂ）に示すように、途中から狭くなるものとすること等ができる。
また、鼻腔の状態としては、例えば、鼻腔に鼻毛を設けたり、鼻腔が乾燥している状態又は濡れている状態等とすることができる。

マスク８は、例えば、しめひもを一対の耳部２５，２５にかけて、人頭模型２の鼻孔２１及び口孔２３を覆うように、人頭模型２に装着されることが好ましい。マスク８は、一般に、その材質、構造又は形状等により、人頭模型２への装着時のフィット性が異なる。本装置１は、マスク８と人頭模型２との間の隙間の有無又は隙間の程度を観察することができ、マスク装着時のフィット性を調べられる。

本装置１において、マスク内側Ｑは、マスク８と人頭模型２との間の領域Ｑ１（図３参照）、鼻孔内部２１ａ及び口孔内部２３ａから形成されている。領域Ｑ１は、図３に示すように、マスク８の肌当接面側の面と人頭模型２の肌との間の領域である。鼻孔内部２１ａは、鼻孔２１と繋がっているチューブ内部及び、該チューブを介して繋がっている人工呼吸器Ａにおける呼吸経路内部をも含む領域である。同様に、口孔内部２３ａは、口孔２３と繋がっているチューブ内部及び、該チューブを介して繋がっている人工呼吸器Ａにおける呼吸経路内部をも含む領域である。

一方、マスク８に対して非人頭模型側の領域であるマスク外側Ｐは、マスク８の非肌当接面側の面と密閉ボックス３内部の間の領域であり、人頭模型２内部は含まない。

更に、人頭模型２の顎部２４が可動であり、該顎部２４が動くことによるマスクのフィット性を調べることができる。また、顎部２４が動くことによるマスク８の他の諸性能、具体的には、マスク内側Ｑにおける花粉数、温度及び湿度への影響を調べることができる。

顎部２４は、人頭模型２における下唇から顎にかけての部分であり、口が閉じた状態から、口が開いた状態まで動かすことができる。顎部２４は、手動又は自動で動かせることが好ましい。特に、顎部２４が自動で動く場合には、その作動は、制御部Ｂにより制御されることが好ましい。

本装置１は、図１に示すように、密閉ボックス３を有しており、人頭模型２は、図２に示すように、該密閉ボックス３内に配されている。密閉ボックス３内において、人頭模型２は、支持台３４に載置されている。
本装置１の密閉ボックス３は、透明な樹脂製であり、内部の人頭模型２を密閉ボックス３の外から見ることができる。密閉ボックス３は、花粉の飛散状態に対する外部からの影響を排除するために、人頭模型２と外部との間の通気を遮断する。また、本装置１の密閉ボックス３は、その内部の温度及び湿度を、外部とは独立に調節できるようになっている。

次に、本装置１の人工呼吸器Ａについて説明する。
本装置１における人工呼吸器Ａは、図１に示すように、呼吸ポンプＡ１、流量計Ａ２、加湿器Ａ３及び温調器Ａ４から構成されている。各装置間はチューブにより繋がっており、吸気及び呼気が該チューブ内を通る。

吸気は、密閉ボックス３内の空気がマスク８を通過した後、鼻孔２１又は口孔２３から人頭模型２の内部に入り、流量計Ａ２を通って、呼吸ポンプＡ１により吸引される。呼気は、吸引された呼気が呼吸ポンプＡ１から排出されて、加湿器Ａ３及び温調器Ａ４を通り、鼻孔２１又は口孔２３から排気される。呼気は、加湿器Ａ３において、加湿されると共に温調器Ａ４により温度調整が行なわれる。

呼吸ポンプＡ１について、以下に詳述する。呼吸ポンプＡ１は、気体の吸気及び排気を行なうもので、ヒトの呼吸動作をシミュレートできることが好ましい。例えば、大人、子供、男女の呼吸動作をシミュレートできることが好ましい。本装置１において、呼吸ポンプＡ１の作動は、制御部Ｂにより制御されている。

本装置１における呼吸ポンプＡ１は、呼吸数及び呼吸量を調節することができる。具体的には、本装置１の呼吸ポンプＡ１は、呼吸数を５〜６０回／分、呼吸量を０．０５〜１Ｌ／回の範囲で調節することができる。また、呼吸ポンプＡ１は、呼吸のパターンを調節することができ、例えば矩形波、正弦波、三角波等のパターンで呼吸することができる。

このような呼吸ポンプＡ１としては、従来公知の各種ポンプを用いることができ、例えば、このような呼吸ポンプＡ１として、HAVARD APPARATUS製の呼吸装置であるボリュームコントロールレスピレーター（型番Ｍｏｄｅｌ613 55-0715）が挙げられる。

次に、流量計Ａ２について、以下に詳述する。流量計Ａ２は、気体の流量を測定するものであり、鼻孔２１又は口孔２３と呼吸ポンプＡ１との間に位置しており、鼻孔２１又は口孔２３から吸引された吸気量を測定する。流量計Ａ２は、前述した範囲の呼気量を測定できることが好ましい。
また、本装置１において、流量計Ａ２で測定された値は、電気信号として制御部Ｂに送られる。

流量計Ａ２としては、従来公知の各種流量計を用いることができ、このような流量計Ａ２として、例えば、（株）堀場エステック製（型番SEF-51）が挙げられる。

次に、加湿器Ａ３について、以下に詳述する。加湿器Ａ３は、呼気を加湿するものであり、呼吸ポンプＡ１と鼻孔２１又は口孔２３との間に位置している。ヒトの呼気には、吸気よりも多くの水蒸気が含まれている。ヒトの頭に装着されたマスク８は、呼気に含まれる水蒸気を吸湿すると、フィルター性能、呼吸のし易さ、フィルター部と一体となった面体の形状又はマスク内の蒸れの程度等が変化してくる場合がある。また、マスク８の装着者が、眼鏡を着用している場合には、マスク８の上方から呼気が漏れることにより、眼鏡の曇りが生じる場合がある。

本装置１における人工呼吸器Ａは、呼気の加湿手段としての加湿器Ａ３を有しており、マスク８の諸性能への呼気中の水蒸気による影響を調べることができる。
ヒトの呼気における湿度は、一般に、相対湿度として９０〜１００％であり、加湿器Ａ３は、この範囲に湿度を調節できるものであることが好ましい。本装置１において、加湿器Ａ３の作動は、制御部Ｂにより制御される。

加湿器Ａ３としては、従来公知の各種加湿器を用いることができ、特にスチーム式等が好ましく用いることができる。

次に、温調器Ａ４について、以下に詳述する。温調器Ａ４は、呼気の温度を調整するものであり、呼吸ポンプＡ１と鼻孔２１又は口孔２３との間に位置している。本装置１において、温調器Ａ４は、加湿器Ａ３内の呼気に対して、温度調節を行なうようになっている。

ヒトの呼気の温度は外気温度と体温との関係で、吸気の温度よりも体温の方が高ければ、吸気が体温により温められて、吸気の温度よりも増加する。一方、吸気の温度よりも体温の方が低ければ、吸気の温度が体内で奪われて、呼気の温度が、吸気の温度よりも減少する場合もある。呼気の温度は、前述した湿度と共に、マスク８の装着者に対して、マスク内の蒸れの程度、眼鏡の曇り等に影響を与える場合がある。

本装置１における人工呼吸器Ａは、呼気の温調手段としての温調器Ａ４を有しており、マスク８の諸性能への呼気温度による影響を調べることができる。

本装置１において、人頭模型２が配されている密閉ボックス３内の温度は、密閉ボックス３の温調器（図示せず）により所定の温度に調節される。密閉ボックス３内の温度は、０〜３０℃の範囲内に調節することできる。一方、ヒトの呼気における温度は、吸気の温度にもよるが、一般に、３０〜４０℃であり、温調器Ａ４は、呼気の温度を前記範囲内の温度に調節できることが好ましい。本装置１において、温調器Ａ４の作動は、制御部Ｂにより制御される。

温調器Ａ４としては、従来公知の各種温調器を用いることができる。

人工呼吸器Ａから人頭模型２へ向って延びる呼気及び吸気のチューブそれぞれは、図３に示すように、第１切り替えバルブＡ５に繋がっている。第１切り替えバルブＡ５は、３方弁である。本装置１において、第１切り替えバルブＡ５の作動は、制御部Ｂにより制御される。
第１切り替えバルブＡ５により、呼気又は吸気における経路が切り替えられ、吸気の時には、鼻孔２１又は口孔２３と流量計Ａ２とが繋がり、呼気の時には、鼻孔２１又は口孔２３と加湿器Ａ３とが繋がる。

第１切り替えバルブＡ５から鼻孔２１又は口孔２３へ向って一本のチューブが延び、第２切り替えバルブＡ６に繋がっている。更に、第２切り替えバルブＡ６から２本のチューブが延び、それぞれ鼻孔２１又は口孔２３と繋がっている。

本装置１において、第２切り替えバルブＡ６の作動は、制御部Ｂにより制御される。第２切り替えバルブＡ６の切り替えにより、鼻孔２１又は口孔２３の何れか一方を選択して、該一方のみから吸気及び呼気ができるようになっている。

前述した構成を有する本装置１において、鼻孔内部２１ａ及び口孔内部２３ａそれぞれは、第２切り替えバルブＡ６から人工呼吸器Ａにおける呼吸経路内部の領域は同一である。

また、本装置１は、測定器として、花粉数測定器４ａ、４ｂ、圧力測定器５ａ、５ｂ、温度測定器６ａ、６ｂ及び湿度測定器７ａ、７ｂを備えており、マスクの８の諸性能を調べることができる。以下に、各測定器について説明する。

まず、花粉数測定器４ａ、４ｂについて、以下に詳述する。花粉数測定器４ａ、４ｂは、空気中の花粉数を測定するものである。

マスク８の性能として、花粉がマスク外側Ｐからマスク内側Ｑへ侵入することを防止するフィルター性能がある。マスクのフィルター性能が高い程、マスク内側Ｑおける花粉数が少なくなり、マスク装着者のアレルギー症状を抑えることができる。

本装置１は、マスク外側Ｐにおける花粉数を測定する花粉数測定器４ａと、マスク内側Ｑにおける花粉数を測定する花粉数測定器４ｂとを備えている。マスク内側Ｑにおける花粉数を測定する花粉数測定器４ｂは、図２及び図３に示すように、マスク８と人頭模型２との間の領域Ｑ１における花粉数を測定する第１被検出物数測定器（以下第１花粉数測定器）４１と、鼻孔内部２１ａ及び口孔内部２３ａそれぞれの花粉数を測定する第２及び第３被検出物数測定器（以下第２及び第３花粉数測定器）４２、４３とを有している。

第１花粉数測定器４１は、図２に示すように、人頭模型２表面における一方の頬部に配されている。第２花粉数測定器４２及び第３花粉数測定器４３は、図３に示すように、第１切り替えバルブＡ５と流量計Ａ２との間であって、該第１切り替えバルブＡ５近傍の位置に配されている。本装置１において、第２花粉数測定器４２と第３花粉数測定器４３とは直列に配されており、第２花粉数測定器４２が第１切り替えバルブＡ５寄りに位置している。

マスク８と人頭模型２との間の領域Ｑ１における花粉の中には、マスク外側Ｐから侵入してきたものの他に、吸気により鼻孔２１又は口孔２３内部に一度吸引された花粉が排出されたものも含まれている。本装置１は、第１花粉数測定器４１と共に、第２花粉数測定器４２及び第３花粉数測定器４３とを有しているので、一度吸引された後排出された花粉数に関する情報を得ることができる。

マスク外側Ｐにおける花粉数を測定する花粉数測定器４ａは、図２に示すように、マスク外側Ｐに浮遊している花粉数を測定する第４被検出物数測定器（以下第４花粉数測定器）４４と、密閉ボックス３底部に落下した花粉数を測定する第５検出物測定器（以下第５花粉数測定器）４５と有している。

第４花粉数測定器４４は、図２に示すように、支持台３４の一隅から上方へ延びる柱３５における支持台３４近傍に備えられた測定器ボックス３６内に配されている。第５花粉数測定器４５は、密閉ボックス３の底部に配されている。

本装置１は、非接触型及び接触型の浮遊粒子測定器を備えている。非接触型の浮遊粒子測定器としては、被検出物としての浮遊粒子（例えば花粉等）による光散乱光を利用する測定器が好ましく用いられる。この種の測定器は、例えば、環状のセンサー部内を通過した花粉数を測定するものであり、気体の吸引部を特に必要としないことが好ましい。また、花粉と同様に空気中に浮遊している、塵、埃等と花粉とを区別できるものであることが好ましい。

非接触型の浮遊粒子測定器は、花粉数をリアルタイムで測定でき、花粉数の経時変化を調べることができることが好ましい。例えば、マスク８のフィルター性能が、呼気に含まれる水蒸気を吸湿して経時変化する場合には、フィルター性能の変化に伴うマスク内側Ｑにおける花粉数の変化を調べられることが好ましい。

本装置１において、非接触型の浮遊粒子測定器による測定値は、電気信号として制御部Ｂに送られる。このような非接触型の浮遊粒子測定器として、例えば、神栄（株）製（型番ＰＳ−２）が挙げられる。

また、接触型の浮遊粒子測定器としては、花粉を捕集し、捕集した花粉を光学顕微鏡等で観察できるものが好ましい。この種の測定器は、例えば、エアーサンプラーのように濾紙を備え、該濾紙の一方の面から気体を吸引して他方の面に花粉を捕集するもの、又は、粘着部を有するスライドガラスであって、該粘着部に花粉を粘着して捕集するもの等が好ましく用いられる。

接触型の浮遊粒子測定器を用いると、捕集された花粉の種類、数、形状又は粒径等を調べることができるので、複数の種類の花粉を用いたり、粒度分布を有する花粉を用いた場合に対するマスク８のフィルター性能を調べる上で好ましい。

前述した非接触型又は接触型の浮遊粒子測定器は、本装置１における各部位で花粉測定器として用いることができるが、本装置１においては、第１花粉数測定器４１、第２花粉数測定器４２及び第４花粉数測定器４４として、非接触型を用いている。一方、第３花粉数測定器４３及び第５花粉数測定器４５として、接触型を用いている。

次に、圧力測定器５ａ、５ｂについて、以下に詳述する。圧力測定器５ａ、５ｂは、マスク外側Ｐと領域Ｑ１との間の差圧、マスク外側Ｐと鼻孔内部２１ａとの間の差圧、又はマスク外側Ｐと口孔内部２３ａとの間の差圧を測定するものである。

マスク８の性能として、装着時の快適性がある。例えば、装着時におけるいわゆる呼吸のし易さであり、マスク外側Ｐとマスク内側Ｑとの間の差圧が小さい程、息がし易く、装着時の快適性が高くなる。

マスク内側Ｑにおける圧力を測定する圧力測定器５ｂは、図２及び図３に示すように、マスク８と人頭模型２との間の領域Ｑ１における圧力を測定する第１圧力測定器５１ａ、５１ｂ、５１ｃと、鼻孔内部２１ａ及び口孔内部２３ａそれぞれの圧力を測定する第２及び第３圧力測定器５２，５３とを有している。

第１圧力測定器５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、図２に示すように、人頭模型２表面における鼻部２２及び口孔２３の近傍の３箇所に配されている。第２圧力測定器５２は、図３に示すように、鼻孔２１と第２切り替えバルブＡ６との間であって、脱着自在の鼻部２２よりも第２切り替えバルブＡ６寄りの位置における鼻孔内部２１ａに配されている。第３圧力測定器５３は、口孔２３と第２切り替えバルブＡ６との間における口孔内部２３ａに配されている。

マスク外側Ｐにおける圧力を測定する圧力測定器５ａは、図２に示すように、圧力測定器５４である。圧力測定器５４は、支持台３４の一隅から上方へ延びる柱３５における支持台３４近傍に備えられた測定器ボックス３６内に、第４花粉測定器４４と共に配されている。

前述した圧力測定器５ａ、５ｂは、−１〜１ｋＰａの範囲の差圧を測定できることが、種々なマスク及び種々な条件でのマスク性能の測定を行なう上で好ましい。

また、本装置１における圧力測定器５ａ、５ｂは、リアルタイムでの差圧を測定でき、差圧の経時変化を調べることができる。例えば、マスク８のフィルター性能が、呼気に含まれる水蒸気を吸湿して経時変化する場合には、フィルター性能の変化に伴うマスク内側Ｑにおける差圧の変化を調べることができる。

本装置１において、圧力測定器５ａ、５ｂによる測定値は、電気信号として制御部Ｂに送られる。このような圧力測定器５ａ、５ｂとして、例えば、日本電産コパル電子（株）製（型番ＰＡ−１００−１００Ｄ−Ｗ）が挙げられる。

次に、湿度測定器７ａ、７ｂについて、以下に詳述する。湿度測定器７ａ、７ｂは、人頭模型２表面、呼吸経路又は空気の湿度を測定するものである。人頭模型２に装着されたマスク８は、呼気に含まれる水蒸気を吸湿すると、フィルター性能、呼吸のし易さ、フィルター部と一体となった面体の形状又はマスク内の蒸れの程度等が変化してくる場合がある。また、本装置１は、マスク８を装着した人頭模型２に眼鏡をかけ、該マスク８の上方から呼気が漏れることによる該眼鏡の曇りの程度を調べることができる。

本装置１は、湿度測定器７ａ、７ｂを有しているので、前述した諸性能と、湿度との関係を調べることができる。人頭模型２表面又は眼鏡における濡れ又は曇りは、人頭模型２表面又は眼鏡に接している空気における水蒸気の分圧が露点の飽和水蒸気圧と等しくなることにより生じ始める。飽和水蒸気圧は、空気の温度によって変化するので、空気の温度も後述する温度測定器により測定される。

本装置１は、マスク外側Ｐにおける湿度を測定する湿度測定器７ａと、マスク内側Ｑにおける湿度を測定する湿度測定器７ｂとを備えている。マスク内側Ｑにおける湿度を測定する湿度測定器７ｂは、図２及び図３に示すように、マスク８と人頭模型２との間の領域Ｑ１における湿度を測定する第１湿度測定器７１ａ、７１ｂ、７１ｃと、鼻孔内部２１ａ及び口孔内部２３ａそれぞれの湿度を測定する第２及び第３湿度測定器７２，７３とを有している。

第１湿度測定器７１ａは、図２に示すように、人頭模型２表面における他方の頬部であって、口孔２３の横の位置に配されている。第１湿度測定器７１ａは、口孔２３近傍の濡れの程度を調べることができる。また、第１湿度測定器７１ｂ、７１ｃは、図２に示すように、人頭模型２表面における両目の下の位置に配されている。第１湿度測定器７１ｂ、７１ｃは、眼鏡の曇りの程度と湿度との関係を調べることができる。

第２湿度測定器７２は、図３に示すように、鼻孔２１と第２切り替えバルブＡ６との間であって、脱着自在の鼻部２２よりも第２切り替えバルブＡ６寄りの位置における鼻孔内部２１ａに配されている。第３湿度測定器７３は、口孔２３と第２切り替えバルブＡ６との間における口孔内部２３ａに配されている。

マスク外側Ｐにおける湿度を測定する湿度測定器７ａは、人頭模型近傍における湿度を測定する第４湿度測定器７４と、密閉ボックス３上部における湿度を測定する第５湿度測定器７５と有している。

第４湿度測定器７４は、図２に示すように、支持台３４の一隅から上方へ延びる柱３５における支持台３４近傍に備えられた測定器ボックス３６内に、他の測定器と共に配されている。第５湿度測定器７５は、密閉ボックス３内の上部に配されている。

前述した湿度測定器７ａ、７ｂは、相対湿度として０〜９０％または６０〜１００％の範囲の湿度を測定できることが、種々なマスク及び種々な条件でのマスク性能の測定を行なう上で好ましい。

また、本装置１における湿度測定器７ａ、７ｂは、リアルタイムでの湿度を測定でき、湿度の経時変化を調べることができる。例えば、マスク８のフィルター性能が、呼気に含まれる水蒸気を吸湿して経時変化する場合には、フィルター性能とマスク内側Ｑにおける湿度との関係を調べることができる。

本装置１において、湿度測定器７ａ、７ｂによる測定値は、電気信号として制御部Ｂに送られる。このような湿度測定器７ａ、７ｂとして、例えば、北陸電気工業（株）製（型番ＨＤＰ−０７ＳＮ）が挙げられる。

次に、温度測定器６ａ、６ｂについて、以下に詳述する。温度測定器６ａ、６ｂは、人頭模型２表面、呼吸経路又は空気の温度を測定するものである。温度測定器６ａ、６ｂは、測定条件としての温度を測定すると共に、該温度を測定することにより、前述した飽和水蒸気圧を調べるためにも用いられる。そのため、各温度測定器６ａ、６ｂは、湿度測定器７ａ、７ｂに隣接して配されている。

本装置１は、マスク外側Ｐにおける温度を測定する温度測定器６ａと、マスク内側Ｑにおける温度を測定する温度測定器６ｂとを備えている。マスク内側Ｑにおける温度を測定する温度測定器６ｂは、図２及び図３に示すように、マスク８と人頭模型２との間の領域Ｑ１における温度を測定する第１温度測定器６１ａ、６１ｂ、６１ｃと、鼻孔内部２１ａ及び口孔内部２３ａそれぞれの温度を測定する第２及び第３温度測定器６２，６３とを有している。

第１温度測定器６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、図２及び図３に示すように、第１湿度測定器７１ａ、７１ｂ、７１ｃと同じ箇所に隣接して配されている。第２及び第３温度測定器６２，６３も、第２及び第３湿度測定器７２，７３に隣接して配されている。

マスク外側Ｐにおける温度を測定する温度測定器６ａは、人頭模型２近傍における温度を測定する第４温度測定器６４と、密閉ボックス３上部における温度を測定する第５温度測定器６５と有している。
第４及び第５温度測定器６４，６５も、第４及び第５湿度測定器７４，７５に隣接して配されている。

また、本装置１における温度測定器６ａ、６ｂは、リアルタイムでの温度を測定でき、温度の経時変化を調べることができる。例えば、人頭模型２表面の濡れ又は眼鏡の曇りと、湿度との関係を調べると共に、温度を測定することによる飽和蒸気圧との関係を調べることができる。

本装置１において、温度測定器６ａ、６ｂによる測定値は、電気信号として制御部Ｂに送られる。このような温度測定器６ａ、６ｂとして、例えば、ＪＩＳ規格Ｋ型の熱電対が挙げられる。

次に、本装置１の密閉ボックス３について、更に説明する。
密閉ボックス３は、図２に示すように、被検出物供給機（以下、花粉供給機）３１及び被検出物分散器（以下、花粉分散器）３２を備えている。また、本装置１は、該密閉ボックス３内部を洗浄できる被検出物洗浄手段（以下、花粉洗浄手段）３３（図示せず）を有している。

花粉供給機３１について、以下に説明する。花粉供給機３１は、図２に示すように、密閉ボックス３内の上部に配されており、密閉ボックス３内に花粉を散布するものである。散布された花粉は、密閉ボックス３内の空気中に浮遊し、浮遊する該花粉が、人頭模型２における鼻孔２１又は口孔２３からマスク８を介して吸引される。
花粉としては、粒径、形状等の異なる複数の花粉を混合して用いることも好ましい。

花粉供給機３１は、図２に示すように、柱３５の上部に固定されており、人頭模型２の上部に位置している。花粉供給機３１は、バイブレーターにより外部から振動されるメッシュ部を有し、該メッシュ部に花粉が載置されている。前記メッシュ部が振動することにより、メッシュの穴から花粉が落下して、密閉ボックス３内に花粉が散布される。

本装置１の花粉供給機３１の作動は、制御部Ｂにより制御される。花粉供給機３１は、花粉の単位時間当たりの供給量、供給時間又は供給間隔を調節できる。

前述したメッシュ部としては、従来公知のメッシュを用いることができる。特に目開きの大きさが均一な状態のメッシュが好ましい。また、前述したバイブレーターとしては、従来公知のバイブレーターを用いることができ、特に微振動することができるバイブレーター等が好ましく用いることができる。このようなバイブレーターとして、例えば、村田精工（株）製（型番ＨＶ−０１）が挙げられる。

また、花粉供給機３１としては、従来公知のダストフィーダーを用いることもできる。
このようなダストフィーダーとして、例えば、柴田科学（株）製（型番ＤＦ−３）が挙げられる。

次に、花粉分散器３２について、以下に説明する。花粉分散器３２は、図２に示すように、密閉ボックス３の底部に配されており、密閉ボックス３内に空気の流れを与える。花粉分散器３２は、例えば、密閉ボックス３内の底部に落下してきた花粉を、再び上方へ舞い上げることができる。

本装置１の花粉分散器３２は、モーターにより駆動する羽根を有するファンである。本装置１における花粉分散器３２の作動は、制御部Ｂにより制御される。花粉分散器３２は、その風量の調節が可能であり、例えば、風量を一定にしたり、風量を所定のパターンで変化することができる。

前述した花粉分散器３２としては、従来公知の花粉分散器を用いることができる。このような花粉分散器３２として、例えば、オリエンタルモーター（株）製（型番ＭＲＳ１８Ｖ２−Ｂ）が挙げられる。

前述した花粉供給機３１により、密閉ボックス３内に花粉を散布し、マスクについてのある測定が終了した後、別な測定を始める前には、本装置１内部の花粉を洗い流すことが、先の測定に用いた花粉の影響を後の測定に与えることを防ぐ上で好ましい。本装置１には、花粉洗浄手段３３が備えられており、該装置１内部の花粉を洗い流すことができる。

次に、花粉洗浄手段３３について、以下に説明する。本装置１の花粉洗浄手段３３は、密閉ボックス３内部及び人頭模型２表面の花粉を洗い流すことができる。また、本装置１の花粉洗浄手段３３は、鼻孔２１及び該鼻孔２１と第２切り替えバルブＡ６との間における鼻孔内部２１ａの部分の花粉を洗い流すことができる。更に、花粉洗浄手段３３は、口孔２３及び該口孔２３と第２切り替えバルブＡ６との間における口孔内部２３ａの部分の花粉を洗い流すことができる。

密閉ボックス３内の上部には、洗浄シャワー（図示せず）が設けられており、密閉ボックス３内部及び人頭模型２表面の花粉を洗浄水で洗い流すことができる。また、密閉ボックス３の底部には、使用した洗浄水を密閉ボックス３外部に排出するドレイン（図示せず）が設けられている。

また、人頭模型２には、洗浄水供給チューブ（図示せず）の一方の端部が接続されている。前記洗浄水供給チューブの他方の端部は、密閉ボックス３の外部へ延びている。第２切り替えバルブＡ６から、該第２切り替えバルブＡ６と第１切り替えバルブＡ５との間を繋ぐチューブを外し、前記洗浄水供給チューブにおける一方の端部を第２切り替えバルブＡ６に繋ぎ、該洗浄水供給チューブの他方の端部から洗浄水を供給し、第２切り替えバルブＡ６から、鼻孔２１又は口孔２３へ向って洗浄水を流すことにより、鼻孔２１及び該鼻孔２１と第２切り替えバルブＡ６との間における鼻孔内部２１ａの部分、又は口孔２３及び該口孔２３と第２切り替えバルブＡ６との間における口孔内部２３ａの部分における花粉を洗い流すことができる。鼻孔２１又は口孔２３それぞれから流れ出た水は、前記ドレインから密閉ボックス３外部に排出される。

次に、本装置１の制御部Ｂについて、以下に説明する。制御部Ｂは、図１に示すように、制御手段Ｂ１、状態表示手段Ｂ２及び測定結果出力手段Ｂ３から構成されている。制御部Ｂは、前述した人工呼吸器Ａ、各前記測定器、密閉ボックス３及び人頭模型２等を制御する。尚、「制御」の意味には、流量計Ａ２又は各前記測定器からの測定値としての電気信号が入力されることも含まれる。

制御手段Ｂ１について、以下に説明する。制御手段Ｂ１は、演算装置、記憶装置及び電気信号の入出力装置を備えていることが好ましく、例えば、インタフェースを備えたパーソナルコンピュータ等を用いることができる。

制御手段Ｂ１は、各測定条件を手動で設定する手動測定、又は各測定条件を時系列で設定し、該時系列で設定された測定条件通りに自動で測定が行なわれる自動測定を行なえることが好ましい。

状態表示手段Ｂ２について、以下に説明する。状態表示手段Ｂ２は、制御手段Ｂ１から出力された電気信号を入力して、人工呼吸器Ａ、各前記測定器、密閉ボックス３及び人頭模型２等の現在の状態を表示するものである。具体的には、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、プリンター又はプロッター等を用いることができる。また、制御手段Ｂ１は、状態表示部Ｂ２へ出力した情報を前記記憶装置に保存できることが好ましい。

「状態表示」は、測定条件としての、呼吸ポンプＡ１の呼吸数又は呼吸量の設定値、加湿器Ａ３の設定値、温調器Ａ４の設定値、花粉供給機３１の花粉供給量の設定値、花粉分散器３２の風量の設定値等も含まれる意味である。

状態表示手段Ｂ２で表示される各前記測定器等の測定値は、現在の測定値、該測定値を所定の間隔で平均化した平均値又は該所定の間隔における最大値及び最小値として表示されることが好ましい。現在の測定値を表示する場合には、全ての測定値の表示、又は所定の間隔でサンプリングされた測定値の表示がされることが好ましい。前記平均値を算出する所定の間隔、又は前記サンプリングの間隔は、状態表示手段Ｂ２又は制御手段Ｂ１において設定できることが好ましい。

測定結果出力手段Ｂ３について、以下に説明する。測定結果出力手段Ｂ３は、本装置１を用いてマスクについてのある測定の終了後、制御手段Ｂ１から出力された電気信号を入力して、人工呼吸器Ａ、各前記測定器、密閉ボックス３及び人頭模型２等の測定結果を出力するものである。具体的には、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、プリンター又はプロッター等を用いることができる。また、制御手段Ｂ１は、測定結果出力手段Ｂ３へ出力した情報を前記記憶装置に保存できることが好ましい。

「測定結果」は、測定条件としての、呼吸ポンプＡ１の呼吸数又は呼吸量の設定値、加湿器Ａ３の加湿量の設定値、温調器Ａ４の設定温度、花粉供給機３１の花粉供給量の設定値、花粉分散器３２の風量の設定値等も含まれる意味である。

測定結果出力手段Ｂ３は、各測定器等の測定結果について、測定時間に亘る平均値、測定時間内の最大値及び最小値、測定時間に亘る測定値を示す経時変化等を出力できることが好ましい。

本発明のマスク性能測定装置は、前述した実施形態に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。
例えば、本発明のマスク性能測定装置１における人頭模型２は、前述した実施形態においては、鼻孔２１及び口孔２３それぞれを有していたが、何れか一方のみを有していても良い。
また、本装置１は、鼻孔２１及び口孔２３それぞれに対して共通の人工呼吸器Ａを一つ有していたが、鼻孔２１及び口孔２３それぞれに一つずつ人工呼吸器Ａ，Ａ´を有していても良い。また、本装置１において、制御部Ｂにより、その作動を制御されていた呼吸ポンプＡ１、加湿器Ａ３，温調器Ａ４、第１又は第２切り替えバルブＡ５、Ａ６、人頭模型２の顎部２４、花粉供給機３１、花粉分散器３２、各前記測定器等は、何れも手動で作動しても良い。
更に、本装置１は、鼻孔２１内に挿入して装着する鼻栓タイプのマスクを測定することもできる。また、本装置１は、鼻部２２の鼻孔内部２１ａの部分に塗布して、花粉の侵入を防止するクリーム状薬剤によるマスクとしての性能測定も行なうことができる。

図１は、本発明におけるマスク性能測定装置の一実施形態を示す構成図である。図２は、図１の人頭模型及び密閉ボックスの前面を示す模式図である。図３は、図１の人頭模型の側断面を示す模式図である。図４は、図１の人頭模型を示しており、図４（ａ）は側面を示す模式図であり、図４（ｂ）は前面を示す模式図であり、図４（ｃ）は鼻部を取り外した状態を示す模式図である。図５は、図４の要部を拡大して示す模式図である。図６は、図４に示す人頭模型における鼻部の変形例を示す模式図である。

符号の説明

１マスク性能測定装置
２人頭模型
２１鼻孔
２１ａ鼻孔内部
２２鼻部
２３口孔
２３ａ口孔内部
２４顎部
２５耳部
３密閉ボックス
３１花粉供給機（被検出物供給機）
３２花粉分散器（被検出物分散器）
３４支持台
３５柱
３６測定器ボックス
４１，４２，４３マスク内側における花粉数を測定する花粉数測定器（被検出物数測定器）
４４、４５マスク外側における花粉数を測定する花粉数測定器（被検出物数測定器）
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５２、５３マスク内側における圧力を測定する圧力測定器
５４マスク外側における圧力を測定する圧力測定器
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６２、６３マスク内側における温度を測定する温度測定器
６４、６５マスク外側における温度を測定する温度測定器
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７２、７３マスク内側における湿度を測定する湿度測定器
７４，７５マスク外側における湿度を測定する湿度測定器
８マスク
Ａ人工呼吸器
Ａ１呼吸ポンプ
Ａ２流量計
Ａ３加湿器
Ａ４温調器
Ａ５第１切り替えバルブ
Ａ６第２切り替えバルブ
Ｂ制御部
Ｂ１制御手段
Ｂ２状態表示手段
Ｂ３測定結果出力手段
Ｐマスク外側
Ｑマスク内側

Claims

人頭模型及び人工呼吸器を備えたマスク性能測定装置であって、
前記人頭模型は、前記人工呼吸器と繋がっている鼻孔及び／又は口孔をその前面に有しており、マスクが、前記鼻孔及び／又は前記口孔を覆うように装着可能となされており、
前記マスクが前記人頭模型に装着された時に、該マスクに対して非人頭模型側の領域であるマスク外側と、該マスクに対して人頭模型側の領域であるマスク内側とに区分され、
前記マスク外側及び前記マスク内側それぞれにおける被検出物の数を測定する被検出物数測定器を有しており、
前記マスク外側及び前記マスク内側それぞれにおける圧力を測定する圧力測定器を有しており、
前記人工呼吸器は、呼気及び吸気のうち、呼気についてのみ加湿手段及び温調手段を有しているマスク性能測定装置。
人頭模型及び人工呼吸器を備えたマスク性能測定装置であって、
前記人頭模型は、前記人工呼吸器と繋がっている鼻孔及び／又は口孔をその前面に有しており、マスクが、前記鼻孔及び／又は前記口孔を覆うように装着可能となされており、
前記マスクが前記人頭模型に装着された時に、該マスクに対して非人頭模型側の領域であるマスク外側と、該マスクに対して人頭模型側の領域であるマスク内側とに区分され、
前記マスク外側及び前記マスク内側それぞれにおける被検出物の数を測定する被検出物数測定器を有しており、
前記マスク外側及び前記マスク内側それぞれにおける温度及び湿度を測定する温度測定器及び湿度測定器を有しており、
前記人工呼吸器は、呼気及び吸気のうち、呼気についてのみ加湿手段及び温調手段を有しているマスク性能測定装置。
前記マスク外側及び前記マスク内側それぞれにおける温度及び湿度を測定する温度測定器及び湿度測定器を有している請求項１記載のマスク性能測定装置。
前記人頭模型は、前記鼻孔及び前記口孔を有しており、前記マスクが、前記鼻孔及び前記口孔を覆うように装着可能となされている請求項３記載のマスク性能測定装置。
前記鼻孔又は前記口孔の何れか一方を選択して、該一方のみから吸気及び呼気ができる請求項４記載のマスク性能測定装置。
前記マスク内側における被検出物数を測定する前記被検出物数測定器は、前記マスクと前記人頭模型との間の領域における被検出物数を測定する第１被検出物数測定器と、前記鼻孔内部及び前記口孔内部それぞれの被検出物数を測定する第２及び第３被検出物数測定器とを有している請求項４又は５に記載のマスク性能測定装置。
前記マスク内側における圧力を測定する前記圧力測定器は、前記マスクと前記人頭模型との間の領域における圧力を測定する第１圧力測定器と、前記鼻孔内部及び前記口孔内部それぞれの圧力を測定する第２及び第３圧力測定器とを有している請求項４〜６の何れかに記載のマスク性能測定装置。
前記マスク内側における温度を測定する前記温度測定器は、前記マスクと前記人頭模型との間の領域における温度を測定する第１温度測定器と、前記鼻孔内部及び前記口孔内部それぞれの温度を測定する第２及び第３温度測定器とを有している請求項２〜７の何れかに記載のマスク性能測定装置。
前記マスク内側における湿度を測定する前記湿度測定器は、前記マスクと前記人頭模型との間の領域における湿度を測定する第１湿度測定器と、前記鼻孔内部及び前記口孔内部それぞれの湿度を測定する第２及び第３湿度測定器とを有している請求項２〜８の何れかに記載のマスク性能測定装置。
前記人頭模型の顎部が可動である請求項１〜９の何れかに記載のマスク性能測定装置。
前記人頭模型における前記鼻孔を含む鼻部が交換可能である請求項１〜１０の何れかに記載のマスク性能測定装置。
密閉ボックスを有しており、前記人頭模型が前記密閉ボックス内に配されており、前記マスク外側における被検出物数を測定する前記被検出物数測定器は、前記マスク外側に浮遊している被検出物数を測定する第４被検出物数測定器と、前記密閉ボックス底部に落下した被検出物数を測定する第５被検出物数測定器と有している請求項１〜１１の何れかに記載のマスク性能測定装置。
前記密閉ボックス内部を洗浄できる被検出物洗浄手段を有している請求項１２記載のマスク性能測定装置。
前記被検出物が花粉である請求項１〜１３の何れかに記載のマスク性能測定装置。