(57)【要約】本明細書で説明するレスピレータ・フィット・モニタは、ユーザが継続して着用し、それによって、自身のマスクが使用の最中にいかに十分にフィットしているかについての指標を提供することができるようになっており、その結果、実生活の場面で継続使用に利用することの可能な定量的なウェアラブル・フィット・テスタを実現している。マスクの内側および外側の粒子濃度を比較することによってマスク・フィット・テストを実施するために、モニタは、低コストの光学式粒子センサ組立体、およびコントローラ・ユニットを含む。このフィット・テスト・モニタは、低コストかつウェアラブルであり、デュアル・サンプリングが可能であり、１００を十分に上回るフィット・ファクタ比が可能であり、電池式であり、マスクのフィットを示すための手段を用いたほぼリアル・タイムの測定を実現している。システムは、データ・ロギング、解析、および表示機能のための、有線通信またはワイヤレス通信を含む。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル試料中の粒子濃度を測定するように適合された第１および第２の光学式粒子センサであって、該第１の光学式センサが、第１のエアロゾル試料を受領するための吸気口を有し、該第２の光学式センサが、第２のエアロゾル試料を受領するための吸気口を有する、第１および第２の光学式粒子センサと、
該第１および第２の光学式センサの各々から受領した該第１および第２のエアロゾル試料の各々中の粒子濃度に対応する第１および第２の入力信号を受領するように適合されたコントローラ・ユニットであって、該第１の光学式センサから受領した該第１の入力信号と該第２の光学式センサから受領した該第２の入力信号の比に対応する粒子濃度パラメータを生成する、コントローラ・ユニットと、
該コントローラ・ユニットおよび該光学式粒子センサに給電するための電源と
を備える、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタ。
【請求項２】
前記第１および第２の光学式センサの排気口に、前記センサを通る連続空気流を促進するために結合された、補助ポンプをさらに備える、請求項１記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタ。
【請求項３】
前記コントローラ・ユニットが、ユーザにフィットしているマスクの定量的有効性に対応する防護係数パラメータを生成する、請求項２記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタ。
【請求項４】
防護係数パラメータが予め定められたレベルを超過するとそれに応答するユーザ警告デバイスであって、該防護係数パラメータが超過したという信号を前記ユーザに対して開始する、ユーザ警告デバイスをさらに備える、請求項３記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタ。
【請求項５】
前記ユーザ警告デバイスが、ＬＥＤ、振動スピーカまたはトランスデューサ、および音声インジケータからなる群から選択される、請求項４記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・モニタ。
【請求項６】
粒子収集データをディスプレイ・デバイスに送信するための、前記コントローラ・ユニットに通信可能に結合された通信ポートをさらに備える、請求項１記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・モニタ。
【請求項７】
前記コントローラ・ユニットが、粒子収集データをディスプレイ・デバイスにワイヤレスに送信するための通信デバイスをさらに備える、請求項１記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・モニタ。
【請求項８】
前記コントローラ・ユニットが、粒子収集データを外部通信ネットワークにワイヤレスに送信するための通信デバイスをさらに備える、請求項１記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・モニタ。
【請求項９】
請求項１記載のフィット・テスト・モニタを含む、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト監視システムであって、
前記第１のエアロゾル試料を前記第１の光学式センサの吸気口に供給するように構成された、ユーザ用のウェアラブル・マスクと、
前記第２のエアロゾル試料を収集し、該第２のエアロゾル試料を前記第２の光学式センサに誘導するためのデバイスと、
前記コントローラ・ユニットに動作可能に結合されたスマート・デバイスであって、該ユーザにデータを表示するように、かつデータのデータ・ロギングおよび記憶ができるように構成された、スマート・デバイスと
をさらに備え、前記コントローラ・ユニットが、該ユーザにフィットしている該マスクの定量的有効性に対応するフィット・ファクタ・パラメータを生成する、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト監視システム。
【請求項１０】
エアロゾル試料中の粒子濃度を測定するように適合された光学式粒子センサであって、エアロゾル試料を受領するための吸気口を有する、光学式粒子センサと、
該光学式粒子センサから受領した第１および第２のエアロゾル試料の各々中の粒子濃度に対応する第１および第２の入力信号を受領するように適合されたコントローラ・ユニットであって、該光学式センサから受領した該第１の入力信号と該第２の入力信号の比に対応する粒子濃度パラメータを生成する、コントローラ・ユニットと、
該光学式センサに結合され、該光学式粒子センサを使用した第１のエアロゾル試料および第２のエアロゾル試料のサンプリングを促進するように適合された、切換弁デバイスであって、該光学式センサからの該第１および第２の入力信号を生成するために、該コントローラ・ユニットが該切換弁を作動させる、切換弁デバイスと、
該コントローラ・ユニットおよび該光学式粒子センサに給電するための電源と
を備える、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタ。
【請求項１１】
前記光学式センサの排気口に、前記センサを通る連続空気流を促進するために結合された、補助ポンプをさらに備える、請求項１０記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタ。
【請求項１２】
前記コントローラ・ユニットが、ユーザにフィットしているマスクの定量的有効性に対応する防護係数パラメータを生成する、請求項１１記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタ。
【請求項１３】
防護係数パラメータが予め定められたレベルを超過するとそれに応答するユーザ警告デバイスであって、該防護係数パラメータが超過したという信号を前記ユーザに対して開始する、ユーザ警告デバイスをさらに備える、請求項１２記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタ。
【請求項１４】
前記コントローラ・ユニットが、粒子収集データをディスプレイ・デバイス、または外部通信ネットワークのいずれかにワイヤレスで送信するための通信デバイスをさらに備える、請求項１０記載のウェアラブル・レスピレータ・フィット・モニタ。
【請求項１５】
請求項１０記載のフィット・テスト・モニタを含む、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト監視システムであって、
前記第１のエアロゾル試料を前記光学式センサの吸気口に供給するように構成された、ユーザ用のウェアラブル・マスクと、
前記コントローラ・ユニットに動作可能に結合されたスマート・デバイスであって、該ユーザにデータを表示するように、かつデータのデータ・ロギングおよび記憶ができるように構成された、スマート・デバイスと
をさらに備え、前記コントローラ・ユニットが、該ユーザにフィットしている該マスクの定量的有効性に対応するフィット・ファクタ・パラメータを生成する、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１６年１月８日に出願された「ＷＥＡＲＡＢＬＥ  ＭＡＳＫ  ＦＩＴ  ＭＯＮＩＴＯＲ」という名称の米国仮特許出願第６２／２７６５７９号の優先権および利益を主張する。
【０００２】
本発明は、防護ガス・マスクおよびレスピレータ用のテスト機器に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＯＳＨＡは、米国全域の１３０万の仕事場において各労働日に５００万人の労働者が自身の環境の危険から自身を防護するためにレスピレータを着用しなければならない、と推定している。これらの労働者に、自身がマスクを適切に身に着けられるということを明らかにすべくフィット・テストを毎年受けるように求める規制はあるが、労働者が自身のマスクを使用している間にマスクがいかに十分にフィットしているかを知る定量的な方途はない。
【０００４】
安価な使い捨てマスクからハーフ・フェースおよびフル・フェースの再使用可能なモデルにわたるレスピレータは、着用者を、有害な粉塵、煙霧、蒸気、またはガスを吸入しないように防護する。大多数のレスピレータは、レスピレータ自体でユーザの顔に対してしっかりとした密閉を形成することによって機能し、したがってレスピレータは、十分にフィットしなければならず、そうでなければ漏れることがある。マスクの縁部と着用者の顔との間に隙間があってはならない。このフィットの有効性をテストするための、定性的および定量的な２タイプの測定がある。定性的テストは、マスクの外側にエアロゾルを噴霧して、ユーザにマスクの内側でそのにおいをかがせ、またはそれを味わわせるものである。定量的テストは、マスクの内側および外側の微粒子の比に基づく「フィット・ファクタ」に焦点が当てられる。最低限必要なフィット・ファクタは、従来の「Ｎ９５」使い捨てマスクの場合の１００から、フル・フェース・レスピレータの場合の５００以上にわたる。定性的テストはそれほど高価ではないが、定量的テストのほうがより正確である。これらのテストを米国規制によって求められているように毎年実施するのに利用することの可能な、高価で嵩張る機器はあるが、実生活の場面で継続使用に利用することの可能な定量的なウェアラブル・フィット・テスタは１つもないようである。
【０００５】
フィット・テストにおいて今日使用されている２つの主たる方法が、「フォトメトリック・エアロゾル測定」および「凝縮粒子計数（ＣＰＣ）」である。フォトメトリック法は、光度計を使用して、レスピレータの内側および外側のエアロゾルを検出するものである。典型的には、一定濃度のエアロゾルがレスピレータの外側に維持されるが、最近では、エンクロージャを使用することなく単にマスクの外側の自然環境のエアロゾルを測定する、市販のフィット・テスタが導入されている。光度計は、粒子の流動流からの光散乱を使用して、粒子の、そのサイズの関数としての個数濃度を測定する。粒子質量は、この測定から、粒子の幾何形状および密度についての仮定に基づいて推定することができる。フォトメトリック法は光学的な技法であるので、フォトメトリック法では、可視光波長以上の、すなわち約０．３ミクロン以上の径をもつ粒子を測定する。
【０００６】
一方、凝縮粒子計数法では、光度計が測定するものの１０分の１から１００分の１の、例えば約０．０３ミクロン以上の径をもつ粒子を計数する。通常の環境下では、小さい粒子のほうが、大きい粒子よりもずっと多量にある。ＣＰＣでは、流動流中の小さい粒子がまず、蒸気凝縮によってより大きいサイズに成長し、次いで、フォトメトリック光散乱または単一粒子光学式計数によって検出される。この２つの測定およびフィット・テスト技法においては、異なる粒子サイズが使用されるが、どちらの場合にも、粒子は、マスク・リークを貫通し得るのに十分なほど小さい。両方法を用いたテストによれば、特に１０００を下回るフィット・ファクタについて、テストは妥当に等価である。フィット・ファクタは、マスクの外側とマスクの内側の粒子の比のみならず、一連の１５秒から１分の長さの顔のエクササイズ中に測定される比を複合したものであることに留意されたい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
産業衛生および職業衛生の適用分野では、労働者が、マスク・フィット・テストを定期的に受け、労働している間は防護マスクを規則的に使用する、という要件がある。しかし、労働者によるマスク順守、およびマスクを使用した継続的かつ効果的な労働者の防護は、今日、高価な機器を使用せずには、または要員による、マスク順守の徹底した調査なしでは、容易に測定されない。したがって、労働者防護のための、またマスク使用順守の点での管理のための、低コストで、実装が容易であり、遠隔からアクセスすることのできる、定量的解決策が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で説明するさまざまな実施形態は、防護マスク・ユーザについての防護係数（ＰＦ）を容易に生成するという概念に基づいている。防護係数は、マスクの外側で測定される粒子濃度と内側で測定される粒子濃度の比である。したがって、ＰＦ＝（マスクの外側の粒子濃度）／（マスクの内側の粒子濃度）である。最適なゴールは、危険な環境下にある間、所定のしきい値を上回るＰＦ比を達成することである。ＰＦの目的は、漏れを軽減すること、および粒子密度の正確な測定を確実なものにすることである。したがって、本明細書で説明するさまざまな実施形態では、レスピレータ／マスク、使用される光学式センサ、補助ポンプ、および密閉可能ハウジングが、健全なＰＦに達するのを助ける。１００（Ｎ９５防護能力）より大きい防護係数を測定することのできる能力を有しながら、マスク・フィット性能の「良好」範囲内の広いマージンの範囲を提供するためには、少なくとも１０００まであれば好ましい。これは、有害な粒子がマスク内に漏れるのを低減させることの可能な、密なマスク・フィットを意味する。本明細書で説明するさまざまな実施形態は、リアル・タイムに防護係数をユーザに、Ｎ９５タイプのマスクとともに使用することができ、データをＷｉＦｉまたは他のワイヤレス手段を介して（最終的にはＰＣまたはスマートフォンに）送信するか、内蔵メモリによってデータを収集して、ユーザに、環境上の危険の、またはマスク防護システムが働かないか防護が十分ではないという、視覚による（ＬＥＤなどの）、触覚による（例えば触覚バイブレータ）、および／または聴覚によるインジケータ（例えばビーパー）または警報を提供することの可能な、軽量フォーム・ファクタの形で提供する。関連する一実施形態では、ウェアラブル・ユニット上に、リアル・タイム・フィット・ファクタ、もしくは良い−ぎりぎり−悪いを表す緑色−黄色−赤色など、フィットの有効性を示す光を表示するディスプレイが含められ、またはセル式電話などの受信デバイス上の遠隔ディスプレイが含められる。
【０００９】
一実施形態例では、ユーザが継続して着用することのできるマスクまたはレスピレータ・フィット・モニタと、マスク・フィット・テスト監視デバイスをこの提案するフォーム・ファクタに収まるように最適な粒子検出技法を使用して小型化する方法とが提供される。この実施形態例では、光学式検出を２つの光散乱式粒子計数器と協同して使用して、マスクの内側および外側の粒子濃度を比較することによってフィット・テストを実施する。関連する一実施形態では、１つの光散乱式粒子計数器を切換え弁とともに使用して、（マスクの内側および外側の）２つのエアロゾル試料を受領し、２つのエアロゾル試料に対応する２つの信号を生成する。光学式検出（フォトメトリックまたは粒子計数）は、低電力かつ軽量になり得るとともにＣＰＣよりもずっと安価である、低コストの小型粒子センサという利点をもたらす。本明細書で説明するモニタは、粒子を計数すること、ならびに異なるサイズ間を区別して質量を推定することができ、検知に使用する可能性のあるさまざまな測定を可能にしている。具体的には、このモニタは、ウェアラブルであり、デュアル・サンプリングを実現し、１００を十分に上回るフィット・ファクタ比の達成が可能であり、電池式であり、マスクのフィットを示すための手段を提供する。システムは、スマート・デバイスまたはスマートフォンのディスプレイ、およびモニタから受信したデータのデータ・ロギングを含む。データ・ロギングまたはデータ通信を追加することによって、雇用主は、労働者が安全性の向上のために自身のマスクを適切に（またはともかく）使用していると確信することが可能である。
【００１０】
別の実施形態例では、エアロゾル試料中の粒子濃度を測定するように適合された第１および第２の光学式粒子センサであって、第１の光学式センサが、第１のエアロゾル試料を受領するための吸気口を有し、第２の光学式センサが、第２のエアロゾル試料を受領するための吸気口を有する、第１および第２の光学式粒子センサを含む、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタが提供される。モニタは、第１および第２の光学式センサの各々から受領した第１および第２のエアロゾル試料の各々中の粒子濃度に対応する第１および第２の入力信号を受領するように適合されたコントローラ・ユニットであって、第１の光学式センサから受領した第１の入力信号と第２の光学式センサから受領した第２の入力信号の比に対応する粒子濃度パラメータを生成する、コントローラ・ユニットをさらに含む。コントローラ・ユニットおよび光学式粒子センサに給電するための電源も含められる。関連する一実施形態では、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタは、第１および第２の光学式センサの排気口に、センサを通る連続空気流を促進するために結合された、補助ポンプをさらに含む。ウェアラブル・モニタのコントローラ・ユニットは、この実施形態例では、ユーザにフィットしているマスクの定量的有効性に対応する防護係数パラメータを生成し、かつユーザ警告デバイスとともに動作するように構成され、ユーザ警告デバイスは、コントローラ・ユニットに応答するとともに、防護係数パラメータが予め定められたレベルを超過するとそれに応答し、それによって、防護係数パラメータが超過したという信号をユーザに対して開始するようになっている。これらの実施形態では、ユーザ警告デバイスは、ＬＥＤ、振動スピーカまたはトランスデューサ、および音声インジケータからなる群から選択される。これらの実施形態では、コントローラ・ユニットは、粒子収集データをディスプレイ・デバイスまたは外部通信ネットワークのいずれかに、ワイヤレスで送信するための通信デバイスをさらに備える。
【００１１】
関連する一実施形態例では、上で説明したウェアラブル・モニタと、第１のエアロゾル試料を第１の光学式センサの吸気口に供給するように構成された、ユーザ用のウェアラブル・マスクとを含む、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト監視システムが提供される。システムはまた、第２のエアロゾル試料を収集し、それを第２の光学式センサに誘導するためのデバイスと、コントローラ・ユニットに動作可能に結合されたスマート・デバイスであって、ユーザにデータを表示するように、かつデータのデータ・ロギングおよび記憶ができるように構成された、スマート・デバイスとを含み、コントローラ・ユニットが、ユーザにフィットしているマスクの定量的有効性に対応するフィット・ファクタ・パラメータを生成する。
【００１２】
さらに別の実施形態例では、エアロゾル試料中の粒子濃度を測定するように適合された光学式粒子センサであって、エアロゾル試料を受領するための吸気口を有する、光学式粒子センサを備えた、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタが提供される。モニタは、光学式粒子センサから受領した第１および第２のエアロゾル試料の各々中の粒子濃度に対応する第１および第２の入力信号を受領するように適合されたコントローラ・ユニットであって、光学式センサから受領した第１の入力信号と第２の入力信号の比に対応する粒子濃度パラメータを生成する、コントローラ・ユニットも含む。モニタは、光学式センサに結合され、光学式粒子センサを使用した第１のエアロゾル試料および第２のエアロゾル試料のサンプリングを促進するように適合された、切換弁デバイスであって、光学式センサからの第１および第２の入力信号を生成するために、コントローラ・ユニットが切換弁を作動させる、切換弁デバイスと、コントローラ・ユニットおよび光学式粒子センサに給電するための電源とをさらに含む。関連する一実施形態では、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト・モニタは、光学式センサの排気口に、センサを通る連続空気流を促進するために結合された、補助ポンプをさらに含む。この実施形態例では、コントローラ・ユニットが、ユーザにフィットしているマスクの定量的有効性に対応する防護係数パラメータを生成する。
【００１３】
関連する一実施形態では、上で説明したウェアラブル・レスピレータ・フィット・モニタが、粒子収集データをディスプレイ・デバイスおよび外部通信ネットワークのうちの少なくとも一方にワイヤレスに送信するための通信デバイスを有する、コントローラ・ユニットを含む。上で説明したテスト・モニタと、第１のエアロゾル試料を光学式センサの吸気口に供給するように構成された、ユーザ用のウェアラブル・マスクとを含む、ウェアラブル・レスピレータ・フィット・テスト監視システムも提供される。システムは、コントローラ・ユニット動作可能に結合されたスマート・デバイスであって、ユーザにデータを表示するように、かつデータのデータ・ロギングおよび記憶ができるように構成された、スマート・デバイスをさらに含み、コントローラ・ユニットが、ユーザにフィットしているマスクの定量的有効性に対応するフィット・ファクタ・パラメータを生成する。
【００１４】
本発明の実施形態は、さまざまな実施形態についての以下の詳しい説明を添付の図面と関連付けて考慮して、より完全に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】低コスト光学式センサおよびその関連構成要素の一般的な動作原理を示す図である。
【００１６】
【図２】Ａｒｄｕｉｎｏデバイスに接続された光学式センサを示す図である。
【００１７】
【図３】チューブ組立体への光学式センサの結合を容易にするためのセンサ・アダプタを示す図である。
【００１８】
【図４Ａ−４Ｂ】それぞれ、ラップトップ・コンピュータおよびスマートフォン上に結果を表示する、実生活マスク・フィット・テスト・システムを示す図である。
【００１９】
【図５Ａ−５Ｂ】それぞれ、マッチ擦過に応答した、図４に示すシステムの２センサ・テストおよびフィット・ファクタ・テスト結果を示す図である。
【００２０】
【図６】本明細書における教示によるセンサ・アダプタ組立体を備えた光学式センサを示す図である。
【００２１】
【図７】本明細書における教示によるウェアラブル・マスク・フィット・センサ組立体の一実施形態例のブロック図である。
【００２２】
【図８Ａ−８Ｃ】それぞれ、図７のウェアラブル・マスク・フィット・センサ組立体の、呼吸口付きＮ９５タイプ・マスク、従来のＮ−９５マスク、およびＮ９５認定されていない標準的な防塵マスクに対するテスト結果を示す図である。
【００２３】
【図９】本明細書における教示によるウェアラブル防護係数モニタの一実施形態例を示す図である。
【００２４】
【図１０】本明細書における教示によるウェアラブル防護係数モニタの別の実施形態例を示す図である。
【００２５】
【図１１】ダッシュボード・タイプのディスプレイおよびクラウドへの通信機能を備えた、ユーザ用のウェアラブル防護係数監視システムのシステム・レイアウトを示す図である。
【００２６】
【図１２Ａ−１２Ｃ】それぞれ、良好環境、Ｎ９５マスク防護ありの不良環境、およびマスク防護が不十分な不良環境についてのフィット・ファクタ結果の、クラウド・ダッシュボード・ディスプレイの一例を示す図である。
【００２７】
【図１３】本明細書で教示するウェアラブル防護係数監視システムを使用した、いくつかの職場シミュレーション適用例のプロセス・フローを示す図である。
【００２８】
【図１４】防護係数監視を実施する前に行われたセンサ確認プロセスおよびセンサ較正プロセスを示す図である。
【００２９】
【図１５Ａ−１５Ｂ】それぞれ、リアル・タイムＯＳＨＡマスク・フィットの例において、どのように防護モニタ・システムを使用して、マスクの内側および外側の粒子読取り値を生成するか、また防護係数を生成するか、について示す図である。
【００３０】
【図１６Ａ−１６Ｃ】それぞれ、職場検出の例において、どのように防護モニタ・システムを使用して、マスクの内側および外側の粒子読取り値を生成するか、マスク使用順守の合図となる防護係数を生成するか、またさまざまな試行にわたるマスク使用順守を実証するか、について示す図である。
【００３１】
【図１７】本明細書で教示する防護モニタ・システムが、模擬的な焼灼処置中の、医療労働者に対するサージカル・フェース・マスク防護とＮ９５マスク防護の関係をどのように測定するか、について示す図である。
【００３２】
【図１８Ａ−１８Ｃ】それぞれ、模擬的な軍事演習の例において、どのように防護モニタ・システムを使用して、防護マスクの内側の粒子読取り値を生成するか、防護マスクの外側の粒子読取り値を生成するか、また演習の実施の際のさまざまな時点の間の軍人に対するマスク防護の合図となる防護係数を生成するか、について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明には、さまざまな修正形態および代替形態を適用可能であるが、その詳細については、図面に例によって示してあり、また詳しく説明していく。しかし、その意図は、本発明を、説明する特定の実施形態に限定することではない、ということを理解されたい。それとは反対に、その意図は、本発明の趣旨および範囲内に含まれるあらゆる修正形態、等価物、および代替手段を包含することである。
【００３４】
以下は、本開示による方法および装置に関するさまざまな関連概念についての、また本開示による方法および装置の実施形態についての、より詳しい説明である。上で紹介し、下でより詳しく論じる主題のさまざまな態様は、主題がどんな特定の実施様式にも限定されないので、多数の方途のうちのいずれかで実施され得ることを理解されたい。具体的な実装形態および適用分野の例は、主として、例示を目的として提供される。
【００３５】
本明細書で説明するさまざまな実施形態例では、インドア（またはマスクの内側）およびアウトドア（またはマスクの外側）の粒子濃度を同時に測定するために、少なくとも２つの光学式粒子センサが利用され、それらの粒子濃度は次いで、ワイヤレスに通信され、グラフィカル・ユーザ・ダッシュボード上に表示され得る。ワイヤレス機能により、ユーザを防護するための防護係数を、ケーブル接続という障害物なく継続して監視することが可能になる。関連する一実施形態例では、単一の光学式粒子センサが、防護係数を計算するための粒子濃度データを収集すべくマスクの内側からマスクの外側への切換えを可能にするための切換え弁とともに使用される。さらに別の実施形態例では、データの解析および表示のための、ウェアラブル防護モニタからの接続を、モニタからラップトップまたはスマートフォンへのハード・ワイヤ・ケーブルとすることができる。
【００３６】
さらに別の実施形態例では、ウェアラブル防護モニタが、流量を増大させ、さらには粒子センサまたは複数のセンサを通る空気流を外に出すための、補助ポンプを含む。ポンプを含めると、確実に、流が「逆流」せず、汚染物質が環境から再びユーザのマスクに引き込まれないようにもなる。一般に、本明細書で説明する防護監視システムはそれぞれ、動的システム、データ処理システム、およびユーザ・インターフェースを含む。これらの要素が合わさって、ユーザの呼吸ゾーンから空気を効果的にサンプリングし、粒子の濃度を計算し、オペレータまたはユーザにウェブ・ベースのダッシュボードまたは他のディスプレイの形で結果を表示することが可能になっている。
【００３７】
ここで図を参照すると、図１には、本明細書で教示するウェアラブル防護モニタの主要構成要素のうちの１つである低コスト光学式（レーザ）センサ１０、およびその関連構成要素の一般的な動作原理が示されている。これらのタイプのセンサは、他のセンサのパルス幅変調（ＰＷＭ）またはアナログ出力より使用が容易である、シリアル・データ出力を使用しており、パッシブ・デバイスより応答が速くパッシブ・デバイスより安定している、アクティブ・ファン駆動測定を含む。加えて、レーザ・ベースのセンサは、より高感度であり、粒子のカウントと質量をどちらも提供して、選ぶべきより多くの測定オプションをもたらしている。これらの実施形態例では、Ｇ１およびＧ５光学式センサ・デバイスは、Ｐｌａｎｔｏｗｅｒ（中国）によって製造されたものである。低コスト粒子センサ１０は、レーザ源２０を含み、それが空気チャネル３０を通るレーザ・ビーム２２を放出し、空気チャネル３０では、空気３１が光散乱測定チャンバ３２を通過できるようになっている。チャネル３０から、チャネル３０を通過する粒子の指標である電気信号３４が放出され、それがフィルタ増幅器回路４０を通過し、フィルタ増幅器回路４０は、電気信号４２を生成する。信号４２は、ＭＣＵ５０（マイクロコントローラ）を通過してから、デジタル信号５２として退出する。下の表１は、本明細書で説明する実施形態での使用に利用することの可能な光学式センサの例を示す。
【００３８】
【表１】
2019507332.tif 000003
【００３９】
次に図２を参照すると、光学式センサ１０を含み、それが出力部６０およびケーブルまたはシリアル・コネクタ１４０から、センサ１０または２つ以上のセンサを読み取りかつ制御するためのＡｒｄｕｉｎｏユニット１１０へと電気的に結合されている、Ａｒｄｕｉｎｏ／光学式センサ組立体１００が示されている。センサ組立体１００は、センサ・アダプタ１３０を介して光学式センサ１０と結合するための、１組の接続１２０を含む。センサ１０は、Ａｒｄｕｉｎｏボード１１０から５Ｖで給電され、センサ（Ｔｘ）によって送出されたシリアル出力が、Ａｒｄｕｉｎｏのシリアル・レシーバ（Ｒｘ）によって読み取られる。センサは、３２バイトのデータ・ストリームを、ほぼ毎秒出力する。データ・パケットの準備が整うと、Ａｒｄｕｉｎｏは、３２バイト単位で読み取り、バイトの各々をＰＣのシリアル・モニタに印字し、各上位バイトに２５６を乗算して対応する下位バイトを加算することによって決まる変換後の濃度およびカウント値も印字する。
【表２】
2019507332.tif 000004
【００４０】
次に図３を参照すると、内側マスク粒子収集のためまたは外側粒子データ収集のために最終的にはマスクに接続されるチューブ組立体への、光学式センサの結合を容易にするためのセンサ・ホース・アダプタ２００が示されている。センサ・アダプタ２００は、ホース・アダプタを含み、このホース・アダプタは、一方の端部２１２にプラグ２２０があり、他方の端部２１４にホース・レシーバ２３８が取り付けられた、黄銅管ねじ付きカプラ２１０を使用して設計され、１組の穴２１６がカプラ２１０内に、光学式センサに開いた１組の吸気穴と整合するように形成または穴あけされている。
【００４１】
図４Ａおよび図４Ｂはそれぞれ、ラップトップ・コンピュータ３４０およびスマートフォン３５０上に結果を表示する、ユーザ３０２の身に着けた実生活マスク・フィット・テスト・システム３００を示す。具体的には、システム３００は、ラップトップ３４０へのデータ出力３１２またはスマートフォン３５０への出力３１２Ａを有するＡｒｄｕｉｎｏユニットを含んだ、コントローラ・ボード３１０を含む。光学式センサ３２０および３２２は、一方の端部で、ケーブル３１４を介してコントローラ・ボード３１０に結合される。光学式センサ３２０は、ホース・レシーバが装着されたＮ９５マスク３３０に結合され、１対のホースが、２つのセンサからマスクまで延び、一方のホースがマスクの内側の粒子を検知し、他方が、マスクの付近の粒子を検知し、それによって外側の環境を検知する。システム３００によって、ほぼリアル・タイムの防護係数がユーザ３０２について定期的に生成され、外側粒子レベルとマスクの内側の粒子レベルの比をとることによって、ラップトップとスマートフォンのどちらか上に表示される。
【００４２】
次に図５および図４Ａのセット・アップを参照すると、ユーザ３０２が、ホースが取り付けられたマスク３３０を身に着ける。ユーザが、データを取得しながらほとんど動かずに座っている間、マッチ擦過がｔ＝１３０秒、４９０秒、および８５０秒のところで行われる。実験は、図５Ａに示すように、数回反復される。この例では、各マッチが擦過されるときと、マスクの外側のセンサによって粒子が検出されるときとの間に、約４５秒の遅延が常にある。マスクの内側用の光学式センサ３２０も、それよりずっと長い８９秒〜１１２秒という遅延の後であるが、マッチ擦過に応答する。第１のマッチ擦過についてのこのフィット・ファクタ比は、かなり良好なフィットを意味する約４５であるが、フィット・ファクタ比は、第２および第３のマッチ擦過についてのほうがずっと低く、というのも、マスクの内側のセンサによって測定されるバックグラウンド・レベルが、次第に上昇するためである。
【００４３】
図６は、光学式センサ４０２およびセンサ・アダプタ組立体４１０を備えた、光学式センサ組立体４００を示す。センサ組立体４００は、センサ４０２をコントローラ・ボードに接続するためのケーブル・コネクタ４０４を含む。センサ・アダプタ４１０は、光学式センサ４０２内への粒子のより直接的な流路を提供し、光学式センサ排気口４０６のための空間を収容している。
【００４４】
図７は、本明細書における教示によるウェアラブル・マスク・フィット・センサ組立体５００の一実施形態例のブロック図を示す。ウェアラブル防護モニタ・ユニット５００の構成要素は、それぞれアダプタ５２２および５３２がそこに取り付けられ、（オプションの）ベルト・クリップ５０４を有するハウジング５０２内に収容された、２つの光学式センサ５２０および５３０を含む。一実施形態例では、ハウジング５０２は、ＢＵＤ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓによって製作されたエンクロージャ（＃ＡＮ−１３０４）である。組立体５００はさらに、Ａｒｄｕｉｎｏボードの形をとるコントローラ・ボード５１０（Ａｍａｚｏｎ経由のＭｅｄｏｇ  ＵＮＯ  Ｒ３  Ｂｏａｒｄ）を含み、コントローラ・ボード５１０は、電力接続５５０およびシリアル・コネクタ５６０をサポートし、オン／オフ・スイッチ５７０（ロータリ・スイッチ（Ｃｏｏｐｅｒ  ｒｏｔａｒｙ  ｓｗｉｔｃｈ））に結合される。組立体５００はさらに、５−ＡＡ電池ホルダ（Ｐａｒａｌｌａｘ  ＃７５３−００００７）からなる電源５４０を含む。マスクおよび外側環境に向かうホースへの接続を容易にするために、光学式センサ５２０および５３０はそれぞれ、それぞれ受領用ホースまたは吸気口５２４および５３４を備えたセンサ・アダプタ５２２および５３２を含む。加えて、これらのセンサはそれぞれ、マスクおよび外側環境からの粒子空気流を外へ排気するための、排気口５２６および５３６を含む。この実施形態例では、各光学式センサについての最大電流引き込みを１２０ｍＡとし、Ａｒｄｕｉｎｏボードについて５０ｍＡの引き込みであると仮定すると、最小電池寿命は、典型的なＡＡ電池容量が２５００ｍＡ−ｈであると仮定して、８時間を超過することが期待できる。
【００４５】
図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃはそれぞれ、図７のウェアラブル・マスク・フィット・センサ組立体の、呼吸口付きＮ９５タイプ・マスク、従来のＮ−９５マスク、およびＮ９５認定されていない標準的な防塵マスクに対するテスト結果を示す。各マスクが、清浄な環境下でテスト被験者によって適切に着用され、次いで、被験者が、煙粒子源としての香が活発に燃焼している部屋（約１０’×約１０’）の中に静かに座った。ＰＭ１０質量濃度を、静止しているテスト被験者によって着用されたマスクの外側（図８Ａ−センサ１）およびマスクの内側（図８Ｂ−センサ２）で測定した。図８Ｃは、各センサ読取り値による瞬間的マスク・フィット比を示す。図中の時点Ａ〜Ｈについて、次のように説明する。
【００４６】
図８Ａ〜図８Ｃをより詳しく参照すると、ユーザがマスクを着用し、時点Ａにおいて香（煙粒子源）を点火し、センサ１が、期待通りに約４５秒後に応答した。約１０というほぼ一定のフィット比が、マスクが外されて、ウェアラブル・モニタからチューブが取り外された時点Ｂまで維持された。センサ２は、ＰＭ濃度の上昇を示して、期待通りに応答した。時点Ｃにおいて、煙を炊いた部屋からモニタを取り出すと、ＰＭ値が両センサにおいて期待通りに急速に減少して、フィット比が１に近づいた。時点Ｄにおいて、プロセスをマスク２について反復した。このマスクの場合、３０に近づく初期のフィット比が達成されたが、比は、マスクが外されて、ユニットからチューブがやはり取り外された時点Ｅまで、時間が経つにつれて次第に減少した。この時点で、センサ２によって測定されたＰＭ濃度は、期待通りに上昇した。時点Ｆにおいて、モニタを清浄な環境に運ぶと、時点Ｃと全く同様に、ＰＭ値が両センサにおいて減少した。時点Ｇにおいて、被験者が、マスク３を着用して、煙を炊いた環境に入った。初期には、約３０というフィット比が達成されたが、これが約１０に減少した。テスト被験者は、マスク２および３について、最初の、煙を炊いた環境への暴露の間中、マスクを自身の鼻の周りにその指を使用して押し付けなければならなかったことを指摘した。これにより、これらの２つのケースにおけるフィット比の増大の説明がつく。最後に、時点Ｈにおいて、マスクおよびチューブが取り外され、煙を炊いた部屋にモニタを残した。
【００４７】
図９は、図７に示すウェアラブル防護係数モニタ６００の一実施形態例を示す。データは、シリアル・コネクタを介してＰＣに読み出すことができる（図４Ａ参照）が、持ち運びできるように、データは、電話画面をデータを表示するための端末エミュレータに変えるアプリケーションＵＳＢ端子を使用して、セル式電話またはスマートフォンに読み出すことができる（図４Ｂ参照）。セル式電話データ出力が、図４Ｂに示されている。ウェアラブル・モニタからのセル式電話データ出力は、測定の開始からの経過時間、外部環境状態、および瞬間的フィット・ファクタ比を報告する。
【００４８】
図１０は、本明細書における教示によるウェアラブル防護係数モニタ７００の別の実施形態例を示す。具体的には、モニタ７００は、底部７０１および上部７０２からなるハウジングを含み、ハウジングは、構成要素の大多数をその中に支持し、ねじ７１３で封じられる。オプションのベルト・クリップ７０９およびスタッド・トライポッド・マウント７１０。加えて、モニタ７００は、電池パック７０３（例えばリチウム・イオン、３．７Ｖ  ２５００ｍＡｈ）を含み、電池パック７０３は、コントローラ・ボード７０４（ＡｄａＦｒｕｉｔ  Ｆｅａｔｈｅｒ  ＡＴＷＩＮＣ  １５００）および回路ボード７０５に給電する。ボード７０５は、モニタ７００内で組立体を安定させるために、トライポッド・ナット７０７に結合される。２つの光学式センサ７０６Ａおよび７０６Ｂ（Ｐｌａｎｔｏｗｅｒ  Ｇ１０）が、回路ボード７０５およびコントローラ・ボード７０４に電気的に結合され、２つの光学式センサ７０６Ａおよび７０６Ｂはそれぞれ、マスクへの接続用および外側環境空気の収集用のホース・レシーバ組立体を含み、２つの光学式センサ７０６Ａおよび７０６Ｂはまた、相互に接続されるとともにモニタ７００を通る一定した空気流を生み出すための計器ポンプ７０８に接続される、排気組立体を含む。視覚警報として、モニタは、上部７０２付近に取り付けられた３色ＬＥＤ７１１を含み、ユーザへの触覚または振動による警報として、ブザー７１２も上部７０２付近に取り付けられている。ＵＳＢプラグ７１４が、ハウジング上に、スイッチ・スライド７１５およびチューブ・フィッティング７１６とともに含まれる。
【００４９】
図１１は、ダッシュボード・タイプのディスプレイおよびクラウドへの通信機能を含む、モニタ７００を使用した１人または複数のマスク・ユーザ用のウェアラブル防護係数監視システム７５０のシステム・レイアウトを示す。このシステムは、ウェアラブル・モニタが適切に機能することを可能にするための動的システムと、生データ結果を適切に明確化して、意味のある情報にすること、およびユーザのデバイスに瞬間的指標を提供することを可能にする、データ処理システムと、処理されたデータを受領し、（ＰＦ、粒子密度、および粒子カウント・ゲージなどの）ユーザにとって決定的に重要なパラメータを表示する、ユーザ・インターフェースとを含むという、防護係数監視システムの主要概念を具現化するものである。
【００５０】
この実施形態例では、光学式センサ７０６Ａは、マスク７３０に結合され、一方、光学式センサ７０６Ｂは、マスク７３０の付近ではあるがその外側の空気試料を収集する。両センサの排気口が、ｔカプラ７１７（またはｙカプラ）を用いて結合され、ｔカプラ７１７はポンプ７０８に、これまでの実施形態の応答より速い、粒子測定用の連続した定常空気流を生み出すために、またセンサへのどんな逆流もなくすために、結合される。ポンプ７０８のもう１つのポートは、周囲空気に向けられる。システム７５０は、マスク・ユーザについてのフィット・ファクタを解析および表示するための、Ａｒｄｕｉｎｏコントローラ７０４（例えばＷｉＦｉ付きＡｄａｆｒｕｉｔ  Ｆｅａｔｈｅｒ  Ｍ０ボード）からクラウド７４０への直接的な、またはデスクトップ７６０、スマートフォン７７０、もしくはラップトップ７８０のうちのいずれか１つへの、ワイヤレス接続も含む。さまざまなコンピューティング・デバイスのディスプレイでは、使い易いように、ダッシュボード・タイプの画像を提供する。この実施形態例では、データ処理モジュールの主要構成要素が、Ａｄａｆｒｕｉｔ  Ａｒｄｕｉｎｏ、光学式センサ、ＰＣＢボード、電子ブザー、多色ＬＥＤ、および触覚振動モータである。センサによって収集されたデータは、Ａｒｄｕｉｎｏに送信され、そのシリアル・レシーバ（Ａｄａｆｒｕｉｔモジュールは、８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ標準規格との互換性がある）によって処理される。Ａｒｄｕｉｎｏは、センサ・データを読み取っている間、粒子濃度またはＰＦが安全値を超過すると警報構成要素のうちの１つ、またはその全てがアクティブになるように、警報システム（ＬＥＤ、ブザーなど）を制御している。ＰＣＢボードは、データ処理構成要素の全てを接続する。
【００５１】
この実施形態例では、ＷｉＦｉ付きＡｄａｆｒｕｉｔボードにより、リアル・タイム・データを表示および監視することが可能になり、また複数のデバイスを同時に調べることが可能になる。このとき、１人の人物が、中央位置に位置付けられ、複数の労働者のＰＦを追跡することが可能である。配備された労働者が個々の労働者に、個々の労働者が安全でない環境に暴露されているときを知らせることができるので、これは警報システムとしても利用することができる。こうすることにより、労働者が、状況に応じて自身のフィット・テスト・モニタをいつも注視するのではなく、自身の仕事に集中することが可能になり、または、こうすることが、全体的な職場所在地におけるマスク使用順守を追跡するのに役立ち得る。
【００５２】
ＬＥＤインジケータおよび音声インジケータも、特に危険な状況においてリアル・タイム警報を提供するのに有用な、個々の労働者のための警報である。音声インジケータは、労働者に音によって、または触覚によっても、即時の警報を提供するための、（約６０〜８５ｄｂで動作する）音声ブザーおよび／または（約８０００ｒｐｍで動作する）触覚振動モータを含むことができる。最後に、別の実施形態では、（特に一部の、障害のある労働者を扱っているときに）ユーザによって検出可能であるエステルをレスピレータ・マスクにポンプ注入することによるものなどの嗅覚警報も、警報システムに組み込むことができる。
【００５３】
図１２Ａ〜図１２Ｃはそれぞれ、良好環境、Ｎ９５マスク防護ありの不良環境、およびマスク防護が不十分な不良環境についてのフィット・ファクタ結果の、クラウド・ダッシュボード・ディスプレイの一例を示す。具体的には、さまざまなディスプレイでは、マスクの内側の空気の質（センサ１）、マスクの外側の空気の質（センサ２）、およびフィット・ファクタ（センサ２／センサ１）の、時間トレース（プロット）および現在値（ゲージ）を報告している。読取り値は５秒ごとに更新され、複数データ・フィードが可能である。タイム・スタンプの付されたデータが、オンラインで記憶され、解析のためにダウンロードされる。
【００５４】
図１３は、本明細書で教示するウェアラブル防護係数監視システムを使用した、いくつかの職場シミュレーション適用例のプロセス・フローを示す。具体的には、リアル・タイムＯＳＨＡフィット・テストのエクササイズ・セットは、１／２フェース・マスクを用いて実施され、順守検出エクササイズは、Ｎ９５マスクおよび煙の充満する部屋を用いて、マスク・オン／オフ・エクササイズを反復して実施され、サージカル・マスクとＮ９５マスクとを対比して使用しての、哺乳動物の組織の模擬的な焼灼からの医療労働者に対する煙暴露の測定、ならびに煙の充満する部屋を使用した、模擬的な軍隊様式の掘削演習。以下の図は、各適用例について連続的に得られた、マスクの内側の結果、およびフィット・ファクタまたは防護係数のさまざまな形態を、より具体的に示す。
【００５５】
図１４は、防護係数監視を実施する前に行われたセンサ確認プロセスおよびセンサ較正プロセスを示す。本明細書で説明する防護モニタのうちのいずれかを実施する際の第１のステップは、各センサを煙試料に晒し、次いで各々の動作がどれだけ類似していたかを判定することによって、確認およびセンサ較正を実施することである。センサは、最大２０００μｇ／ｃｍ３までのＰＭ１．０（１μｍ径未満の粒子の質量濃度）の測定について較正される。各センサは、５秒以内に、（１秒未満の）短い一吹きの人工煙に応答し、次いで、４０秒以内に粒子を一掃する。センサ間にクロス・トークはなく、センサは、煙の充満する部屋に出入りすることに対するそれらの応答の点で、ＰＭ１．０濃度の１００Ｘを上回る変化にわたって、非常に良く合致している。
【００５６】
図１５Ａおよび図１５Ｂはそれぞれ、リアル・タイムＯＳＨＡマスク・フィットの例において、どのように防護モニタ・システムを使用して、マスクの内側および外側の粒子読取り値を生成するか、また防護係数を生成するか、について示す。現在の手法では非常に嵩張るＣＰＣベースのデバイスを使用しているので、一般に、作業活動中のレスピレータ・フィットを測定して、どの活動がマスクの漏れを引き起こすかを調べる必要がある。この例では、被験者は、煙の充満する部屋の中で１／２フェース・レスピレータを使用して、ＯＳＨＡの８エクササイズ・シーケンスを実施するように求められる（図１５Ａ）。１００を超過する防護係数が達成されているが、深呼吸、会話、および屈み込みには、防護係数（ＰＦ）が許容できるレベルにない期間がある（図１５Ｂ）。このエクササイズはユーザに、ＰＦが許容できないレベルにある時間／事象を確実に提示し、そのような情報はユーザに、ユーザを防護するために即時にかつ継続して提供され、そのような情報は、例えば、監視およびトレーニングの目的に有用である。
【００５７】
図１６Ａ、図１６Ｂ、および図１６Ｃはそれぞれ、職場検出の例において、どのように防護モニタ・システムを使用して、マスクの内側および外側の粒子読取り値を生成するか、マスク使用順守の合図となる防護係数を生成するか、またさまざまな試行にわたるマスク使用順守を実証するか、について示す。この例では、順守が、空気の質の悪い環境下で監督者が安全マスクの使用を監視し、守らせようとしているときのゴールである。このエクササイズでは、被験者が、Ｎ９５マスクを着けて煙の充満する部屋に入り、次いで、Ｎ９５マスクを約２分間取り外し、次いで、Ｎ９５マスクを約２分間元に戻す。このエクササイズは、数回反復される。マスクの使用は、フル・フェースのマスクではない可能性のあるマスクであっても、図１６Ｂおよび図１６Ｃに示されたさまざまなＰＦピークから容易に見分けることができる。したがって、リアル・タイムの順守と暴露が起こり得ること、およびそれらが、使用されるワイヤレス・データ送信システムに応じて、遠隔から特定され得ることを、データは示している。
【００５８】
図１７は、本明細書で教示する防護モニタ・システムがどのように、模擬的な焼灼処置中の、医療労働者に対するサージカル・フェース・マスク防護とＮ９５マスク防護の関係を測定するか、について示す。毎年５０万人を超えるヘルスケア従事者が、数々の健康影響を招くおそれのある、組織／外科手術による焼灼煙に暴露されている。主として患者のための液体および粒子状物質の防護についての標準的な慣行であるサージカル・マスクは、労働者を保護するのに十分ではないと思われる。この例では、はんだごておよびデリ・ミートを使用して、清浄な環境（バックグラウンドはおよそＰＭ１．０−約０μｇ／ｃｍ３）下で、煙発生を２分の休止期間相互間に５回、交互に行って、焼灼体験を模擬した。グラフから、防護係数がサージカル・マスクについては約１であり、Ｎ９５マスクについては約１５であるので、サージカル・マスクは、煙粒子からの防護を行わず、一方、Ｎ９５マスクは、いくらかの防護を行うことが明白である。
【００５９】
図１８Ａ、図１８Ｂ、および図１８Ｃはそれぞれ、軍事演習の例において、どのように防護モニタ・システムを使用して、防護マスクの内側の粒子読取り値を生成するか、防護マスクの外側の粒子読取り値を生成するか、また演習の実施の際のさまざまな時点の間の軍人に対するマスク防護の合図となる防護係数を生成するか、について示す。具体的には、軍事要員が現在の軍事用マスクから受ける防護についての不確実性が存在している。システム容積が５００ｃｍ３未満であること、システムがＷｉＦｉ通信を提供していること、システムが４時間の電池寿命を有すること、かつ５０Ｋより大きいフィット・ファクタの測定が可能であることを求めるＤＯＤの仕様を満たすアセスメント・システムを使用して、さまざまなマスクを評価した。マスクを掘削演習にかけると、マスクの結果または性能が、その定常性能に比べて変化した。煙の充満する環境下で、１／２フェース・レスピレータを着用している被験者が、２分の休止期間と、荒い呼吸を伴う２分の模擬的な掘削期間を、５回交互に行った。図１８Ａは、マスクの内側で測定された粒子を示し、図１８Ｂは、マスクの外側の測定された粒子を示し、結果として得られる防護係数が、図１８Ｃに示されている。掘削している間、マスクが著しく漏れ、防護係数も著しく低下するようである。掘削が停止し、いくらか正常な呼吸が戻るとすぐに、マスクは許容できるレベルに戻る。
【００６０】
関連する一実施形態では、組み込みのＳＤカードなど、ソフトウェア・アプリケーションおよびハードウェアを使用して、データ・ロギングを簡単なものにすることができる。加えて、スマートフォンとのワイヤレス通信も、スマートフォンへのケーブルなしでの動作可能な結合を容易にし、またはＷｉＦｉを介してクラウドにブロードキャスティングすると、複数のユニットを同時に監視することが可能になる。別の実施形態では、不十分なフィット状態を伝えるための光や聴覚アラームなどのインジケータを追加することも、有利となる。さらに他の関連する実施形態では、チューブがマスクを引き寄せないように、チューブをユーザに留める、またはより軽量のチューブを使用すると、性能が高まる。チューブ内に時折生じる凝縮を、加熱手段を使用して、または、より速いもしくはより制御されたセンサ応答という付加的な利点のある、増加流量もしくは可変流量の付与によってなくすと、性能が高まる。さらに他の実施形態例では、マスクをウェアラブル・モニタに接続するチューブが、モニタを直接マスクに取り付けることによってなくなり、または肩もしくはヘルメット構成を設けることによっても、必要とされるチューブ長が低減する。そのようなウェアラブル・モニタは、上で企図された１つまたは複数の光学式センサを含んでもよく、明らかに、薄膜バルク音響共振器、小型ＣＰＣ（凝縮粒子計数器）デバイス、または類似の粒子計数デバイスもしくは粒子検知デバイスなど、他のどんな、粒子または粒子質量の検知用の検出器を含んでもよい。
【００６１】
他の関連する実施形態では、ウェアラブル・モニタの精度を、マスクまたはセンサ内への逆流を防ぎながら、センサがサンプリングできるように空気をマスクから抽出するための方法、ならびにマスク内およびマスクの周囲の湿度を考慮に入れる方法を用いて、改善することができる。
【００６２】
次の特許は、その全体が参照により組み込まれる：米国特許第８３１２７６１号、米国特許第８７０８７０８号、および米国特許第６１２５８４５号。
【００６３】
前述の説明は、本発明のさまざまな実施形態の完全な理解をもたらす多数の具体的詳細を提示している。本明細書で開示してきたさまざまな実施形態は、これらの具体的詳細のうちのいくつか、またはその全てがなくても実行できることが、当業者には明らかであろう。他の例では、本発明を不必要に曖昧にしないようにするために、当業者に知られる構成要素については、本明細書で詳しく説明していない。さまざまな実施形態の多数の特徴および利点が、前述の説明中に、さまざまな実施形態の構造および機能の詳細とともに記載されているが、本開示は例示にすぎないことを理解されたい。他の、とはいえ本発明の原理および趣旨を用いる実施形態が、案出されてよい。したがって、本出願は、本発明のいかなる適合形態または変形形態も包含するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
2019507332.tif 000031
【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月12日(2018.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2019507332.tif 000034
【国際調査報告】
2019507332.tif 000035
2019507332.tif 000036