(57)【要約】【課題】紫外線発光ダイオードを使用して、空気媒介病原からのリスクを低減させる、呼吸装置を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態による呼吸装置は、装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分を含む。フェイスマスク部分は、流動チャンバを含む。流動チャンバは、流動チャンバの第１の端部の近傍に配置される、第１の開口部と、流動チャンバの第２の端部の近傍に配置される、第２の開口部と、第１の開口部と第２の開口部との間に配置される、蛇行通路とを含む。紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも１つの発光ダイオードが、蛇行通路内に配置される。少なくとも１つの発光ダイオードは、蛇行通路を通る空気流動の方向に沿って配向される中心線に対して中心からずれて配置される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
流動チャンバであって、前記流動チャンバの第１の端部の近傍に配置される第１の開口部と、前記流動チャンバの第２の端部の近傍に配置される第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に配置される蛇行通路とを備え、前記蛇行通路は、少なくとも、前記第１の開口部と連通している第１の区分と、第１のＵ字形曲部によって前記第１の区分に接続されている第２の区分と、第２のＵ字形曲部によって前記第２の区分に接続されている第３の区分とを含み、前記第３の区分は、前記第２の開口部と連通している、流動チャンバと、
前記蛇行通路の前記第１の区分、前記第２の区分、および前記第３の区分のうちの少なくとも１つ内に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも１つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備え、前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記少なくとも１つの発光ダイオードが配置される前記蛇行通路の前記第１の区分、前記第２の区分、および前記第３の区分のうちの前記少なくとも１つの中心線に対して中心からずれて配置され、前記流動チャンバは、８０ｃｍ３に等しいまたはそれより小さい体積を有する、呼吸装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの発光ダイオードの表面強度は、少なくとも６×１０６μＷ／ｃｍ２である、請求項１に記載の呼吸装置。
【請求項３】
前記流動チャンバは、８グラムに等しいまたはそれより軽い重さである、請求項１に記載の呼吸装置。
【請求項４】
前記流動チャンバの厚さは、１．５ｃｍに等しいまたはそれより小さい、請求項１に記載の呼吸装置。
【請求項５】
前記蛇行通路は、前記蛇行通路を通して空気流動の方向に配向される中心線を備え、
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記中心線からずれて前記蛇行通路内に位置付けられる、
請求項１に記載の呼吸装置。
【請求項６】
流動センサであって、前記流動センサは、前記流動チャンバを通る空気の流率を感知するように構成される、流動センサと、
前記流動センサおよび前記少なくとも１つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記流動センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも１つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、請求項１に記載の呼吸装置。
【請求項７】
前記流動センサは、微小電気機械（ＭＥＭｓ）センサである、請求項６に記載の呼吸装置。
【請求項８】
データ収集モジュールと、
前記データ収集モジュールによって収集されるデータを伝送するためのトランスポンダモジュールと、
をさらに備える、請求項１に記載の呼吸装置。
【請求項９】
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
流動チャンバであって、
前記流動チャンバの第１の端部の近傍に配置される、第１の開口部と、
前記流動チャンバの第２の端部の近傍に配置される、第２の開口部と、
前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に配置される、蛇行通路であって、前記蛇行通路は、少なくとも、前記第１の開口部と連通している第１の区分と、第１のＵ字形曲部によって前記第１の区分に接続されている第２の区分と、第２のＵ字形曲部によって前記第２の区分に接続されている第３の区分とを含み、前記第３の区分は、前記第２の開口部と連通している、蛇行通路と、
を備える、流動チャンバと、
前記蛇行通路の前記第１の区分、前記第２の区分、および前記第３の区分のうちの少なくとも１つ内に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも１つの発光ダイオードであって、前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記少なくとも１つの発光ダイオードが配置される前記蛇行通路の前記第１の区分、前記第２の区分、および前記第３の区分のうちの前記少なくとも１つの中心線に対して中心からずれて配置され、前記中心線は、前記蛇行通路を通して空気流動の方向に沿って配向される、少なくとも１つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備える、呼吸装置
【請求項１０】
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、（ｉ）前記蛇行通路内の他の領域に比べて最も空気の乱流を伴う領域、または、（ｉｉ）前記蛇行経路内の他の領域に比べて最も多い数のウイルス粒子を伴う領域内に配置される、請求項９に記載の呼吸装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記蛇行通路を形成する側壁上に配置される、請求項１０に記載の呼吸装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記流動チャンバの床上に配置される、請求項１０に記載の呼吸装置。
【請求項１３】
流動センサであって、前記流動センサは、前記蛇行通路を通る空気の流率を感知するように構成される、流動センサと、
前記流動センサおよび前記少なくとも１つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記流動センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも１つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、請求項１０に記載の呼吸装置。
【請求項１４】
前記流動センサは、微小電気機械（ＭＥＭｓ）センサである、請求項１３に記載の呼吸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線発光ダイオードを使用して、空気媒介病原からのリスクを低減させる、呼吸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
急性呼吸器感染症（ＡＲＩ）は、毎年、数百万の死亡例を生じさせており、発展途上国における死因の第１位であって、世界中では、死因の第３位である。ＡＲＩパンデミックまたは重症急性呼吸器症候群（ＳＡＲＳ）等の他の新興呼吸器疾患の場合、標的ワクチンまたは抗ウイルス薬が開発されるのを待機するよりも、感染率を低減させるために、迅速な措置が講じられることが好ましい。フェイスマスクの装着は、呼吸器感染症のリスクを低減させるための広く認められている非薬理学的方法である。
【０００３】
一般的フェイスマスクの実施例として、使い捨て外科手術用フェイスマスクおよびＮ９５人工呼吸器が挙げられる。本タイプのフェイスマスクは、人がその鼻および口を汚れた手で直接触れることを防止し、大きな液滴がくしゃみまたは咳の間に排出されることを阻止することによって、空気媒介病原の伝達を低減させる。本タイプのフェイスマスクは、吸気または呼気される空気を消毒することは不可能であって、典型的には、大部分が０．３ミクロンより小さく、本タイプのフェイスマスクの布地内の細孔を通る通過し得る、空気媒介ウイルスを遮断することができない。加えて、フェイスマスクの主要空気通路は、布地の１つまたはそれを上回る層によって遮断されるため、本タイプのフェイスマスクは、概して、装着が不快であって、人々のフェイスマスクの使用を妨げ得る。さらに、マスクが顔に嵌合しない場合、有意な量の空気が、マスクの周縁を通って漏出し、マスクの有効性を有意に低減させ、冷たい天候下における眼鏡装着者にとっては、湿気の多い空気の漏出からレンズの曇り等の他の不便さにもつながり得る。
【０００４】
図１は、第ＵＳ２０１０／０１３２７１５号により詳細に説明される化学および生物学的保護マスクを図示する。ガスマスクアセンブリ２は、概して、正面の一方向呼気弁２０と、１つまたはそれを上回る隣接する吸気開口１２とを含有する、成形されたマスク部分１０を備える。吸気開口１２は、押し回し式レセプタクル１４を装備する。ＵＶ照明管５０が、吸気開口１２とフィルタアセンブリ４０との間に介在され、ＨＥＰＡタイプまたは木炭フィルタ等の機械的濾過能力を提供し得る。ＵＶ照明管５０は、約２〜５インチの短い複数部品から成る円筒であって、フィルタアセンブリ４０を着座させ、マスク１０のレセプタクル１４の中に挿入するために、噛合する押し回し式レセプタクル／座部を各端部に伴う。ＵＶ照明管５０はさらに、円筒形のアルミニウム製外側シェルと、それぞれ、管５０の中心線に向かって内向きに配置される複数の表面搭載式ＬＥＤＵＶ光を搬送する、複数の伸長の軸方向に整合された回路基板を着座させる、円筒形プラスチックインサートとを備える。ＵＶ照明管５０は、中心は遮られておらず、フィルタアセンブリ４０からの流入空気は、マスク１０の吸気開口１２の中に自由に通過する状態のままである。管の長さを通過しながら、空気は、ＬＥＤからの高強度短波紫外線光で照明され、それによって、組み合わせられた化学および生物学的保護のために、完全に濾過ならびに照射される。ＬＥＤのための電力は、ＵＶ照明管５０またはマスク１０の中に内蔵され得る、オンボードバッテリから（管５０の辺縁に沿ってスライドコネクタを要求する）、および／またはＵＶ照明管５０もしくはマスク１０上に同様に搭載される、太陽電池から導出される。好ましくは、ＬＥＤのためのオン／オフ戻り止めスイッチ５２も同様に、管５０上に提供される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１３２７１５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態による呼吸装置は、装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分を含む。フェイスマスク部分は、流動チャンバの第１の端部の近傍に配置される、第１の開口部と、流動チャンバの第２の端部の近傍に配置される、第２の開口部とを含む、流動チャンバを含む。紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも１つの発光ダイオードが、流動チャンバ内の第１の開口部と第２の開口部との間に配置される。流動チャンバは、８０ｃｍ３以下の体積を有する。
【０００７】
本発明の実施形態による呼吸装置は、装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分を含む。フェイスマスク部分は、流動チャンバを含む。流動チャンバは、流動チャンバの第１の端部の近傍に配置される、第１の開口部と、流動チャンバの第２の端部の近傍に配置される、第２の開口部と、第１の開口部と第２の開口部との間に配置される、蛇行通路とを含む。紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも１つの発光ダイオードが、蛇行通路内に配置される。少なくとも１つの発光ダイオードは、蛇行通路を通る空気流動の方向に沿って配向される中心線に対して中心からずれて配置される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
前記流動チャンバの第１の端部の近傍に配置される、第１の開口部と、前記流動チャンバの第２の端部の近傍に配置される、第２の開口部とを備える、流動チャンバと、
前記流動チャンバ内の前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも１つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備え、前記流動チャンバは、８０ｃｍ３以下の体積を有する、呼吸装置。
（項目２）
前記少なくとも１つの発光ダイオードの表面強度は、少なくとも６×１０６μＷ／ｃｍ２である、項目１に記載の呼吸装置。
（項目３）
前記流動チャンバは、８グラム以下の重さである、項目１に記載の呼吸装置。
（項目４）
前記流動チャンバの厚さは、１．５ｃｍ以下である、項目１に記載の呼吸装置。
（項目５）
前記流動チャンバは、前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に配置される、蛇行通路を備える、項目１に記載の呼吸装置。
（項目６）
前記蛇行通路は、前記蛇行通路を通る空気流動の方向に配向される中心線を備え、
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記中心線からずれて前記蛇行通路内に位置付けられる、
項目５に記載の呼吸装置。
（項目７）
熱センサであって、前記熱センサは、前記流動チャンバを通る空気の流率を検出するように構成される、熱センサと、
前記熱センサおよび前記少なくとも１つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記熱センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも１つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、項目１に記載の呼吸装置。
（項目８）
前記熱センサは、ＭＥＭｓセンサである、項目７に記載の呼吸装置。
（項目９）
データ収集モジュールと、
前記データ収集モジュールによって収集されるデータを伝送するためのトランスポンダモジュールと、
をさらに備える、項目１に記載の呼吸装置。
（項目１０）
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
流動チャンバであって、
前記流動チャンバの第１の端部の近傍に配置される、第１の開口部と、
前記流動チャンバの第２の端部の近傍に配置される、第２の開口部と、
前記第１の開口部と前記第２の開口部との間に配置される、蛇行通路と、
を備える、流動チャンバと、
前記蛇行通路内に配置される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも１つの発光ダイオードであって、前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記蛇行通路を通る空気流動の方向に沿って配向される中心線に対して中心からずれて配置される、少なくとも１つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備える、呼吸装置
（項目１１）
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記蛇行通路内の最大空気乱流またはエアロゾル密度の領域内に配置される、項目１０に記載の呼吸装置。
（項目１２）
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記蛇行通路を形成する側壁上に配置される、項目１０に記載の呼吸装置。
（項目１３）
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記流動チャンバの床上に配置される、項目１０に記載の呼吸装置。
（項目１４）
熱センサであって、前記熱センサは、前記蛇行通路を通る空気の流率を検出するように構成される、熱センサと、
前記熱センサおよび前記少なくとも１つの発光ダイオードに結合される、コントローラであって、前記コントローラは、前記熱センサから受信される情報に基づいて、電流を前記少なくとも１つの発光ダイオードに供給するように構成される、コントローラと、
をさらに備える、項目１０に記載の呼吸装置。
（項目１５）
前記熱センサは、ＭＥＭｓセンサである、項目１４に記載の呼吸装置。
（項目１６）
呼吸装置であって、
装着者の顔の下側部分を被覆するように定寸される、フェイスマスク部分であって、前記フェイスマスク部分は、
内側シェルと外側シェルとの間に配置される、消毒チャンバであって、前記内側シェルおよび前記外側シェルはそれぞれ、少なくとも１つの開口部を有する、消毒チャンバと、
複数の光抽出特徴を備える、膜と、
前記膜に光学的に結合される、紫外線範囲内にピーク波長を有する光を放出するように構成される、少なくとも１つの発光ダイオードであって、前記少なくとも１つの発光ダイオードによって放出される光は、前記膜内で導波され、前記複数の光抽出特徴によって前記膜から抽出される、少なくとも１つの発光ダイオードと、
を備える、フェイスマスク部分
を備える、呼吸装置。
（項目１７）
前記複数の光抽出特徴は、前記膜の第１の主要表面上に配置され、反射材料が、前記膜の第２の主要表面の少なくとも一部上に配置される、項目１６に記載の呼吸装置。
（項目１８）
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記膜の縁上に配置される、項目１６に記載の呼吸装置。
（項目１９）
前記膜は、可撓性である、項目１６に記載の呼吸装置。
（項目２０）
前記少なくとも１つの発光ダイオードは、前記複数の光抽出特徴と反対の前記膜の表面内に形成される空洞内に配置される、項目１６に記載の呼吸装置。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、先行技術の化学および生物学的保護マスクを図示する。
【０００９】
【図２】図２は、本発明の実施形態による呼吸装置を図示する。
【００１０】
【図３】図３は、図２に図示されるフェイスマスクの分解側面図である。
【００１１】
【図４】図４は、支持層の実施例と、図２に図示されるフェイスマスク内の流動チャンバを通る空気流動とを図示する。
【００１２】
【図５】図５Ａは、支持層の代替実施例と、図２に図示されるフェイスマスク内の流動チャンバを通る空気流動とを図示する。図５Ｂは、個々の反射チャンバを図示する。
【００１３】
【図６】図６は、図２に図示される呼吸装置内のＵＶ  ＬＥＤを制御するために好適な電気構成要素を図示する。
【００１４】
【図７】図７は、図２の呼吸装置の動作の一実施例を図示する。図７は、時間の関数としての空気圧およびＵＶ  ＬＥＤ駆動電流のプロットである。
【００１５】
【図８】図８および９は、蛇行通路を含む流動チャンバの実施例を図示する。
【図９】図８および９は、蛇行通路を含む流動チャンバの実施例を図示する。
【００１６】
【図１０】図１０は、可撓性波誘導膜を図示する。
【００１７】
【図１１】図１１および１２は、可撓性波誘導膜の一部の断面である。
【図１２】図１１および１２は、可撓性波誘導膜の一部の断面である。
【００１８】
【図１３】図１３は、可撓性波誘導膜を組み込むフェイスマスクの横断面図である。
【００１９】
【図１４】図１４Ａおよび１４Ｂは、空気流動の方向に対してある角度で搭載されるＬＥＤを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図２は、本発明の実施形態による呼吸装置を図示する。呼吸装置２５は、人の顔を覆って嵌合し、装着者の口および／または鼻を被覆するように定寸ならびに成形される、フェイスマスク３０を含む。フェイスマスク３０は、剛性または可撓性であってもよく、可撓性密閉リング３４を外側の周囲に含み、装着者の顔と部分的または完全密閉を形成してもよい。フェイスマスク３０の少なくとも片側の開口部３２は、装着者が吸気するとき、周囲空気がフェイスマスクの中に流動することを可能にし、装着者が呼気するとき、呼気される空気がフェイスマスクから流動することを可能にする。紐３６または他の好適な構造は、フェイスマスクを装着者の顔上に保持する。いくつかの実施形態では、紐３６は、電源コードを含み、フェイスマスク３０内の紫外線（ＵＶ）ＬＥＤを、紐３６に取り付けられ、装着者の頭部の背後、上腕、または腰部に到着される、再充電可能または使い捨てバッテリパック３８等の電源に接続する。
【００２１】
図３は、図２のフェイスマスク３０の分解側面図である。フェイスマスク３０内の流動チャンバは、支持層４２と、外側シェル４９とによって形成される。支持層４２の一実施例は、図４の平面図に図示される。支持層４２は、例えば、剛性または可撓性回路基板であってもよく、その上に、１つまたはそれを上回るＵＶ  ＬＥＤ４４が、搭載される。配線５４は、支持層４２上に形成され、ＵＶ  ＬＥＤ４４を相互およびバッテリパック等の電源に電気的に接続してもよい。支持層４２は、装着者の鼻および／または口の近位に位置する開口部３７を有し、それを通して、装着者は、吸気および呼気する。流動チャンバの壁を形成する、支持層４２の表面は、任意の好適なＵＶ反射材料４６でコーティングまたは被覆されてもよい。好適なＵＶ反射材料の実施例として、限定ではないが、アルミニウムもしくはパラジウム等の金属もしくは金属合金；ＳｉＯ２もしくはＡｌ２Ｏ３等の酸化物；金属酸化物ハイブリッド；硫酸コーティング；またはＴｅｆｌｏｎ等のＵＶ反射プラスチックが挙げられる。反射コーティング４６は、直接、支持層４２上にめっき、スパッタリング、もしくは蒸着されてもよく、または反射コーティングは、流動チャンバの壁を形成する支持層４２の表面に取り付けられる、箔もしくはフィルムであってもよい。
【００２２】
流動チャンバの外側シェル４９は、プラスチックもしくはゴムカバー等の剛性または可撓性カバーであってもよい。流動チャンバの壁を形成する、外側シェル４９の表面は、支持層４２上の反射コーティング４６を参照して前述の方法によって形成される材料のいずれかであり得る、ＵＶ反射材料４８でコーティングまたは被覆されてもよい。
【００２３】
装着者の顔に触れるフェイスマスク３０の表面は、随意の布地層４１で被覆されてもよい。同一または異なる随意の布地層は、開口部３２を被覆し、例えば、汚れた環境中の空気を機械的に濾過してもよい。同一または異なる随意の布地層は、開口部３７を被覆し、例えば、唾液または鼻水等の液体を阻止してもよい。随意の布地層のいずれかは、使い捨てまたは洗浄可能であってもよい。
【００２４】
１つまたはそれを上回るＵＶ  ＬＥＤ４４が、流動チャンバ内に位置する。ＵＶ  ＬＥＤ４４は、流動チャンバを通る空気流動を消毒可能な波長における放射を放出する、任意の好適なデバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、ＵＶ  ＬＥＤ４４は、３００ｎｍ未満のピーク波長を伴う放射を放出する。いくつかの実施形態では、ＵＶ  ＬＥＤ４４は、ＵＶＣ  ＬＥＤであって、例えば、いくつかの実施形態では、１９０ｎｍを上回る波長で、いくつかの実施形態では、２８０ｎｍ未満の波長で、光を放出する。いくつかの実施形態では、ＵＶ  ＬＥＤ４４は、ＵＶ放射が可能な限り流動チャンバ内の多くの体積中に放出されるように、広角にわたって、例えば、少なくとも１２０°の円錐において光を放出するように構成される。放出パターンは、ＵＶ  ＬＥＤ４４のデバイス構造に接続されるか、またはＵＶ  ＬＥＤ４４のデバイス構造が当技術分野において公知のように配置されるパッケージに接続される、光学、レンズ、または反射体を通して制御されてもよい。ＵＶ  ＬＥＤ４４は、ＵＶ放射が殆どまたは全く流動チャンバから逃散不能であるように、流動チャンバ内に配置され、反射材料４６および４８によって囲繞される。呼吸装置の装着者および公衆は、したがって、フェイスマスク３０からのＵＶ放射に殆どまたは全く暴露されない。
【００２５】
図４は、流動チャンバの内側を通る空気流動を図示する。装着者が吸気するとき、周囲空気６０は、装着者の鼻および口から離れたフェイスマスク３０の一部上に位置する、開口部３２を通して流動チャンバの中に引き込まれる。例えば、開口部３２は、図４に図示されるように、フェイスマスク３０の下側部分の片側もしくは両側に、および／またはフェイスマスク３０の底部に位置してもよい。２つの開口部３２が図４に図示されるが、開口部３２の形状、数、およびサイズは、重要ではない。開口部３２がより大きいほど、呼吸装置２５を通した呼吸はより容易となる。開口部３２は、支持層４２内、外側シェル４９内に形成されてもよく、または支持層４２と外側シェル４９との間の縫い目に位置付けられてもよい。
【００２６】
開口部３２を通して引き込まれる空気６０は、装着者の呼吸によって、装着者の鼻および口の近位に位置する１つまたはそれを上回る開口部３７に向かって引き込まれる。空気は、外側への開口部３２と装着者の鼻および口への開口部３７との間に設置される、ＵＶ
ＬＥＤ４４にわたって流動する。空気中のいかなる病原も、空気がＵＶ  ＬＥＤ４４によって放出される放射によって消毒されるように、ＵＶ  ＬＥＤ４４によって放出される放射への暴露によって死滅される。ＵＶ  ＬＥＤ４４によって放出される放射は、流動チャンバの全部またはほぼ全部がＵＶ放射で充填されるように、反射材料４６および４８によって反射される。故に、ＵＶ放射に暴露されずに、流動チャンバを通して通過する空気は、殆どまたは全くない。
【００２７】
いくつかの実施形態では、乱流を生成するための１つまたはそれを上回る随意の羽根または他の構造５６が、流動チャンバ内、例えば、図４に図示されるように、開口部３２近傍に配置される。構造５６は、流入空気６０を混合し、空気の層流を防止し、（１）流動チャンバ内の空気の軌道を効果的に延長させ、（２）空気が、放射が最高強度を有するＬＥＤの表面のより近くを通過し、より強力なＵＶ放射へのより多くの暴露を生じさせることを可能にし得、これは、より純粋な空気をもたらし得る。代替として、流動チャンバは、いくつかの蛇行通路に分割され、空気が開口部３７に到達する前に進行しなければならない距離を延長させ、ＵＶ放射へのより多くの暴露を生じさせることができ、これは、より純粋な空気をもたらし得る。蛇行通路は、支持層４２および外側シェル４９がともに圧接され、フェイスマスク３０を形成するとき、密閉されたまたはほぼ密閉された通路が形成されるように、支持層４２および外側シェル４９の一方または両方上に通路壁を形成することによって形成されてもよい。
【００２８】
図５Ａは、代替支持層４２を図示する。ＵＶ  ＬＥＤ４４が、図４におけるように支持層４２上に直接搭載される代わりに、ＵＶ  ＬＥＤ４４は、個々の反射チャンバ６６内に配置される。個々の反射チャンバは、図５Ｂに図示される。装着者が吸気するとき、周囲空気は、外側から、図４に図示されるような２つの大開口部３２を通過せず、各反射チャンバ６６と関連付けられた小開口部３２を通して引き込まれる。反射チャンバ６６の壁は、図３および４に示される支持層４２ならびに外側シェル４９を参照して前述のように、反射材料でコーティングされてもよい。浄化された空気は、それを通して周囲空気６０が各チャンバに進入する、開口部３２の反対の各チャンバ６６の側の開口部６４を通して各反射チャンバ６６から退出する。浄化された空気６２は、装着者の呼吸によって、開口部３７に向かって引き込まれる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、圧力センサ、流動センサ、または弁等の随意のセンサが、空気流動の方向を感知し、したがって、呼吸周期の段階を区別する。１つまたはそれを上回るセンサが、例えば、開口部３２の近傍、開口部３７の近傍、または両開口部３２および３７の近傍に設置されてもよい。好適な随意のセンサの実施例として、市販され、肺活量計および人工肺等のデバイス内で使用される、空気流量計または圧力センサが挙げられる。ＵＶ  ＬＥＤ４４は、呼吸周期の段階に応じて、オンまたはオフにされることができる。例えば、健康な装着者に関しては、ＵＶ  ＬＥＤ４４は、随意に、吸気される空気のみ浄化されるように、呼吸周期の吸気部分の間のみ、オンにされることができる。病気の装着者に関しては、ＵＶ  ＬＥＤ４４は、随意に、呼気される空気のみ浄化されるように、呼吸周期の呼気部分の間のみ、オンにされることができる。呼吸周期の一部のみの間、ＵＶ  ＬＥＤ４４をアクティブ化することは、呼吸装置２５のバッテリ消費を低減させ得る。
【００３０】
いくつかの実施形態では、差圧センサまたは流量センサ等の同一もしくは付加的随意のセンサが、流動チャンバの一端に、例えば、開口部３２または開口部３７を覆って配置される。随意のセンサは、流動チャンバを通って通過する空気の圧力または流率を感知する。ＵＶ  ＬＥＤ４４の駆動電流は、随意のセンサによって検出された情報に応答して調節されてもよい。例えば、装着者が、物理的に疲労している（例えば、走り回っている救急医療隊員）とき等、呼吸が速くかつ苦しいとき、ＵＶ  ＬＥＤ４４に供給される電流は、空気流動と比例して増加され、ＵＶ  ＬＥＤ４４によって放出される電力を増加させ、消毒反応の有効性を維持することができる。装着者は、穏やかに安静にしているとき（例えば、机に向かっている医師）、ＵＶ  ＬＥＤ４４に供給される電流は、低減され、バッテリ消費を削減させ、潜在的に、ＵＶ  ＬＥＤ４４の寿命を延長させることができる。いくつかの実施形態では、随意のセンサが、フル電力が必要とされないことを示すとき、いくつかのＵＶ  ＬＥＤ４４のみまたは各ＵＶ  ＬＥＤ４４の一部のみ、アクティブ化されてもよい。
【００３１】
図６は、呼吸装置２５のための制御システムの電気構成要素の実施例を図示する。随意のモードセレクタ７０は、ＵＶ  ＬＥＤ４４が、常時オンであって、呼吸周期の吸気部分の間のみアクティブ化されるか、または呼吸周期の呼気部分の間のみアクティブ化されるかどうかを判定する。モードセレクタ７０は、例えば、ユーザアクティブ化スイッチであってもよい。圧力センサ、流量計、または弁等の随意のセンサ７２は、装着者が吸気または呼気しているかどうかを判定してもよく、および／または流動チャンバを通る空気の圧力および／または流率を判定してもよい。モードセレクタ７０およびセンサ７２からの情報は、情報に基づいて、電流をＵＶ  ＬＥＤ４４のアレイに供給する、電流／電圧コントローラ７４に提供されてもよい。電力は、例えば、図２に図示されるバッテリパックであり得る、電源３８によってコントローラ７４に供給される。随意のＵＶセンサ７６は、コントローラ７４に、放射がＵＶ  ＬＥＤ４４から放出される量、および／またはＵＶ  ＬＥＤ４４が正常運転中であるかどうかを示してもよい。ＵＶセンサ７６は、ＵＶ  ＬＥＤ４４によって放出される放射がプリセット閾値を超えて低下するとき、アラートを提供してもよい。電流／電圧コントローラ回路７４は、コントローラ７４が空気の流動に事実上干渉しないことを前提として、マスク内に配置される材料の付加的随意の層内またはＵＶ
ＬＥＤ４４と同一層内に埋め込まれてもよい。モードセレクタスイッチ７０は、マスクの外側シェル上の便宜的である任意の場所に位置してもよい。
【００３２】
図７は、図６に図示される制御システムの可能性として考えられる動作の一実施例を図示する。図７における上のグラフは、正常呼吸の間の時間の関数としての空気圧のプロットである。２つの吸気８０および１つの呼気８２が、図７に図示される。下のグラフは、時間の関数としてのＵＶ  ＬＥＤ４４に供給される駆動電流を図示する。下のグラフから明白であるように、駆動電流は、呼気８２の間、ＵＶ  ＬＥＤ４４に供給されず、モードセレクタ７０が、呼吸周期の吸気部分の間のみ、ＵＶ  ＬＥＤ４４をアクティブにするように設定されることを示す。センサ７２における空気圧が、装着者が吸気していることを示すとき、コントローラ７４は、流動チャンバ内のＵＶ  ＬＥＤ４４の一部または全部をアクティブ化してもよい。図７に図示される動作では、コントローラ７４は、空気圧に比例する駆動電流を供給する。装着者の吸気の間、空気圧がピーク８４に到達すると、ＵＶ
ＬＥＤ４４に供給される駆動電流もまた、ピーク８６に到達する。回路の比例電流／電圧出力は、電子機器産業において一般に使用される電流または電圧増幅器の使用により、圧力センサ信号（電流または電圧のいずれか）を増幅させることによって達成されることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態では、圧力センサ／流量計７２、電流／電圧コントローラ７４、および光センサ７６は、随意に、データ収集モジュールに接続される。モジュールは、呼吸体積、呼吸数等の呼吸データ、ならびにＬＥＤ強度および電気ドライバステータス等のチップ性能データを収集かつ記憶する。データは、次いで、随意に、コンパクトＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）送受信機を備えるもの等のトランスポンダモジュールを介して、携帯電話または他のモバイルもしくは定常追跡デバイス上等、フェイスマスク自体内に含有されない別の送受信機モジュールに伝送されてもよい。モバイル追跡デバイス上のソフトウェアは、医療、保守、または修理目的のための分析用にそのようなデータを表示してもよく、故障または構成要素交換警告を発報してもよく、および／またはフェイスマスク上の種々の電子構成要素の性能を調節するためのコマンドを送信してもよい。
【００３４】
デジタル記録再生能力、装飾構成要素、インジケータ、または布地等の他の機能が、呼吸装置に追加されてもよい。
【００３５】
前述の実施例は、図１に図示される従来のフェイスマスクおよび保護マスクに優る利点をもたらし得る。本発明の実施形態は、直接空気消毒を提供し、これは、従来のフェイスマスクと比較して、呼吸器感染症のリスクを低減させる際により効果的であり得る。本発明の実施形態では、流動チャンバは、機械的空気フィルタのような布地の１つまたはそれを上回る層を用いて遮断されない。また、図１に図示される保護マスクと異なり、本発明の実施形態は、効果的であるために、完全に密閉された顔への密嵌合を要求しない。故に、本発明の実施形態は、装着者にとってより快適となり得、これは、高温多湿の天候の間でも、呼吸装置の使用を促し得る。
【００３６】
例えば、０．３５×０．３５×１．５ｍｍ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）のサイズを伴う、最新のＵＶＣ  ＬＥＤは、４０ｍＡで約２〜４ｍＷのＵＶＣ電力を放出し得る。加えて、これらのＬＥＤは、パルスまたは「フラッシュ」モードで動作され、より高い電流が供給されるとき、さらにより高い強度に到達することができる。故に、消毒の間、ＵＶ  ＬＥＤの表面強度は、いくつかの実施形態では、少なくとも６×１０６μＷ／ｃｍ２、いくつかの実施形態では、少なくとも１０７μＷ／ｃｍ２（例えば、チップあたり２５ｍＷで０．５×０．５ｍｍ２チップ面積）、いくつかの実施形態では、少なくとも５×１０７μＷ／ｃｍ２（例えば、チップあたり８０ｍＷで１．２×１．２ｍｍ２チップ面積）となり得る。表面強度は、現代のＵＶ水銀灯の表面強度を２００倍上回り得る。いくつかの実施形態では、表面強度は、ダイオードのｐ−側放出面積における強度を指す。
【００３７】
そのような高強度では、１ミリ秒の暴露時間は、典型的Ａ型インフルエンザウイルスの９９％、すなわち、２対数減少値を達成するために十分であり得る。消毒率はさらに、複数のＵＶ  ＬＥＤを、例えば、クラスタまたは任意の好適な配列において使用することによって、より大きい面積の単一ＵＶ  ＬＥＤを使用することによって、またはより高いパルス駆動電流を使用することによって、改良され得る。
【００３８】
加えて、ＵＶ  ＬＥＤは、オンにされると、１マイクロ秒未満のうちにピーク電力に到達することができる。故に、本質的に、滅菌を開始するために遅延は存在しない。対照的に、水銀灯は、ピーク出力に到達するために、数秒またはより長く要求し得る。
【００３９】
いくつかの実施形態では、流動チャンバは、各ＬＥＤに直接隣接する表面空間の利用を最大限にするように設計される。流動チャンバは、空気の全部または大部分を、ＵＶ光の強度が最高であるＬＥＤに直接隣接する空間の中に押進させるように設計されてもよい。
【００４０】
図８および９は、流動チャンバ１００の２つの実施例を図示する。各流動チャンバ内には、周囲空気への１つまたはそれを上回る開口部３２が、各図の上に図示され、装着者の近位の１つまたはそれを上回る開口部３７が、各図の下に図示される。１つの開口部３２および１つの開口部３７が、言語の経済性のために図示および説明される。複数の開口部３２および複数の開口部３７が存在してもよいことを理解されたい。矢印１０６および１０８は、フェイスマスクの装着者が吸気するときの空気の流動を図示する。
【００４１】
本明細書に説明されるフェイスマスクが広く採用されるために、流動チャンバは、理想的には、フェイスマスクの装着が快適であるように、消毒機能を損なわずに、可能な限りコンパクトかつ軽量に作製される。流動チャンバ１００の総体積および／または寸法１０２×寸法１０４×流動チャンバ１００の厚さ（厚さは、図に図示される平面から延在する）の体積は、いくつかの実施形態では、８０ｃｍ３以下、いくつかの実施形態では、５０ｃｍ３以下、いくつかの実施形態では、３０ｃｍ３以下、いくつかの実施形態では、２０ｃｍ３以下、いくつかの実施形態では、１０ｃｍ３以下、いくつかの実施形態では、少なくとも０．５ｃｍ３であってもよい。
【００４２】
流動チャンバ１００の寸法１０２は、いくつかの実施形態では、１０ｃｍ以下の長さ、いくつかの実施形態では、８ｃｍ以下の長さ、いくつかの実施形態では、６ｃｍ以下の長さ、いくつかの実施形態では、４ｃｍ以下の長さ、いくつかの実施形態では、少なくとも０．５ｃｍ長である。流動チャンバ１００の寸法１０４は、いくつかの実施形態では、１０ｃｍ以下の長さ、いくつかの実施形態では、８ｃｍ以下の長さ、いくつかの実施形態では、６ｃｍ以下の長さ、いくつかの実施形態では、４ｃｍ以下の長さ、いくつかの実施形態では、少なくとも０．５ｃｍ長である。流動チャンバ１００の厚さは、いくつかの実施形態では、２ｃｍ以下、いくつかの実施形態では、１．５ｃｍ以下、いくつかの実施形態では、１ｃｍ以下、いくつかの実施形態では、少なくとも０．２ｃｍである。
【００４３】
流動チャンバ１００は、いくつかの実施形態では、１０グラム以下、いくつかの実施形態では、８グラム以下、いくつかの実施形態では、６グラム以下、いくつかの実施形態では、少なくとも２グラムの重さであってもよい。
【００４４】
流動チャンバ１００は、蛇行通路１１４を形成するために、内壁を有する。２つの内壁１１０および１１２が、図８ならびに９に図示される。より多いまたはより少ない内壁が、例えば、ＵＶＣエミッタの輝度に応じて、使用されてもよい。内壁１１０および１１２によって形成される蛇行通路１１４の幅は、例えば、いくつかの実施形態では、２０ｍｍ以下、いくつかの実施形態では、１５ｍｍ以下、いくつかの実施形態では、少なくとも５ｍｍであってもよい。蛇行通路１１４の高さは、いくつかの実施形態では、１５ｍｍ以下、いくつかの実施形態では、１０ｍｍ以下、いくつかの実施形態では、少なくとも２ｍｍであってもよい。一実施例では、蛇行通路１４４は、１４ｍｍ幅および８ｍｍ高さである。各ＵＶ  ＬＥＤ４４は、ＵＶ  ＬＥＤが配置されるマウントおよび約０．３５×０．３５ｍｍ２の実際の放出面積を含め、面積約２ｍｍ×１．５ｍｍを有する。
【００４５】
１つまたはそれを上回るＬＥＤ４４が、蛇行通路１１４内に配置される。１４個のＬＥＤ４４が、図８に図示され、１８個のＬＥＤ４４が、図９に図示されるが、より多いまたはより少ないＬＥＤが、使用されてもよい。蛇行通路１１４は、空気の全部または大部分を、ＵＶ光の強度が最高であるＬＥＤに直接隣接する空間の中に押進させる。
【００４６】
装着者が吸気および呼気するにつれて、空気は、吸気圧力によって、非常に小さい蛇行通路の中に押進される。蛇行通路は、全空気をＵＶ光の中に押進させるために狭い。故に、流動速度は、高速である。経路長さは、十分に長い暴露時間を確実にするように選択される。一実施例では、総蛇行経路長さは、断面積１００ｍｍ２を伴う蛇行通路において、少なくとも８ｃｍである。
【００４７】
蛇行通路１１４の形状は、非常に乱流の領域を生成し得る。非常に高乱流を伴う５つの面積である、面積１４０、１４２、１４４、１４６、および１４８が、図８に図示される。例えば、空気流動が矢印１０６および１０８によって示される方向である、少なくとも３５リットル／分の流率（安静時のヒト呼吸の典型的ピーク瞬間流率）では、これらの面積は、いくつかの実施形態では、５０００を上回る、いくつかの実施形態では、４０００を上回る、いくつかの実施形態では、３０００を上回る、いくつかの実施形態では、１２０００以下のレイノルズ数を有し得る。１つまたはそれを上回るＬＥＤ４４が、高乱流の領域内に配置されてもよい。空気流動が乱流である、例えば、４０００を上回るレイノルズ数にあるとき、空気は、これらの領域内で、空気の大部分または全部が、十分に長時間の間、ＬＥＤ４４の表面近傍を通過し、空気中のいかなる病原も死滅させるであろうほど十分に混合される。前述のように、１ミリ秒の暴露時間は、典型的Ａ型インフルエンザウイルスの９９％を死滅させるために十分である。蛇行通路１１４は、例えば、蛇行通路の側壁上のバッフル等の人工乱流発生器を使用せずに、効率的消毒のために十分に乱流である、空気流動を生成する。蛇行通路の側壁は、平滑であってもよいが、これは、要求されない。
【００４８】
図８に図示される流動チャンバ１１０内では、蛇行通路１１４は、３つの区分、すなわち、１２０、１２２、および１２４を含む。各区分の中心線１２６、１２８、および１３０が、図８に図示される。各区分内の最大乱流および／またはエアロゾル密度を伴う領域は、空気が矢印１０６および１０８によって示される方向に流動するとき、中心線の下方にある、言い換えると、空気がその区分に進入する側壁から中心線を横断する。（エアロゾル密度は、単位体積あたりのウイルス粒子の数である。空気媒介細菌／ウイルスは、エアロゾルと見なされ、数時間の間、空気中に懸濁し得、非常に伝染性である。３μｍ直径を伴う液滴は、約１．８メートル（ヒト身長）に沈下するまでに約４０分かかる。０．３μｍを下回る直径を伴う液滴は、ほぼ無限に空中に留まり得る。）特に、区分１２０内の最大乱流領域１４０および１４２は、中心線１２６の下方にある、すなわち、空気が流動チャンバ１１０に進入する開口部３２から中心線１２６を横断する。区分１２２内の最大乱流領域１４４および１４６は、中心線１２８の下方にある、すなわち、空気が区分１２２に進入する区分１２０および１２２の合流点から中心線１２８を横断する。区分１２４内の最大乱流領域１４８は、中心線１３０の下方にある、すなわち、空気が区分１２４に進入する区分１２２および１２４の合流点から中心線１３０を横断する。ＬＥＤ４４は、最大乱流領域１４０、１４２、１４４、１４６、および１４８内に設置される。図８におけるＬＥＤ４４は、蛇行通路１１４内の中心にはない。むしろ、中心からずれて設置され、部分的にまたは全体的に、蛇行通路１１４の各区分中心線の片側にある。
【００４９】
図８に図示される実施形態におけるＬＥＤ４４は、ＬＥＤ４４の上部が図８に図示される図において可視であるように、流動チャンバの上部または底部表面上に配置される。ＵＶＣ  ＬＥＤは、有意な側方放出（例えば、総放出電力の約３０％）を有するため、いくつかの実施形態では、ＬＥＤは、通路の中に隆起される。隆起したＬＥＤを伴うデバイスでは、側方光は、ＬＥＤがカップの中に埋没されるデバイス（側方光を抽出するための反射体の使用を要求し、光学損失につながり得る）と比較して、直接、消毒のために使用されてもよい。通路の中に隆起するＬＥＤの追加利点は、そうすることによって、より均一消毒のための付加的乱流を発生され得ることである。ＬＥＤは、ＬＥＤを流動チャンバの上部または底部表面上に配置されるサブマウント上に配置することによって隆起されてもよい。ＬＥＤが搭載されるサブマウントは、例えば、いくつかの実施形態では、少なくとも１０μｍ高さ、いくつかの実施形態では、５ｍｍ以下の高さであってもよい。
【００５０】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤは、流動チャンバ壁に対するｘ、ｙ、またはｚ−軸のうちの１つまたはそれを上回るものにおけるツイストとともに搭載され、さらに乱流を増進させてもよい。（図１４Ａおよび１４Ｂに図示される配向では、ｘ−およびｙ−軸は、区分の底部表面の平面内に配置され、ｚ−軸は、ｘ−およびｙ−軸に垂直である。）
【００５１】
図１４Ａは、ｘ−またはｙ−軸にツイストを伴って搭載されるＬＥＤを図示する。図１４Ａは、空気流動方向２４２に対して角度２４０で搭載される正方形ＬＥＤの上面図である。ＬＥＤ４４は、区分１２２内に配置されて示されるが、ＬＥＤ４４は、任意の区分内にあり得る。区分１２２の一部の側壁２５２および２５４は、図１４Ａの上部および底部に図示される。
【００５２】
図１４Ｂは、ｚ−軸にツイストを伴って搭載されるＬＥＤを図示する。図１４Ｂは、区分１２２内に搭載されるＬＥＤ４４の側面図である（但し、図１４Ｂに図示されるＬＥＤは、任意の区分内に搭載され得る）。区分１２２の一部の上部２４６および底部２４４は、図１４Ｂの側面図に図示される。ＬＥＤ４４は、空気流動方向２４２に対して角度付け２５０されたマウント２４８上に搭載される。
【００５３】
図１４Ａおよび１４Ｂは両方とも、空気流動方向に対して鋭角に曲げられたＬＥＤを図示するが、ＬＥＤは、任意の好適な角度で搭載されてもよい。
【００５４】
図９に図示される実施形態におけるＬＥＤ４４もまた、蛇行通路１１４の区分１２０、１２２、および１２４の中心線１２６、１２８、および１３０を横断して配置される。図９に図示される実施形態におけるＬＥＤ４４は、内壁１１０および１１２の側壁ならびに流動チャンバ１００の１つの縁を形成する壁１５０の側壁上に配置される。ＬＥＤ４４の側面は、図９に図示される図では可視である。ＬＥＤ４４は、図８におけるように、流動チャンバの「床」上ではなく、流動チャンバの壁上に配置され、したがって、空気の流動に面する。
【００５５】
図８および９に図示される実施形態の両方では、ＬＥＤは、フェイスマスクの装着者によって吸気される空気に対して最大乱流を伴う領域内に設置される。装着者によって呼気される空気もまた、ＬＥＤ４４にわたって通過し、したがって、消毒されるであろうが、消毒は、呼気される空気ではなく、吸気される空気に最適化される。図８および９に図示される実施形態は、したがって、装着者が環境から保護されるべき用途に最も好適である。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤ４４は、フェイスマスクの装着者によって呼気される空気に対して最大乱流を伴う領域内において流動チャンバ内に設置される。例えば、ＬＥＤは、中心線１２６、１２８、および１３０の両側に設置されてもよい。そのような実施形態は、環境が装着者から保護されるべき用途に最も好適である。
【００５７】
いくつかの実施形態では、流動センサが、蛇行通路１１４内に配置される。流動センサは、例えば、蛇行通路の側壁または「屋根」内の開口部内に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、流動センサは、１つまたはそれを上回る微小電気機械（ＭＥＭｓ）センサである。ＭＥＭｓセンサは、以下のように動作する。ＭＥＭｓセンサにわたって空気流動がないとき、またはＭＥＭｓセンサにわたる空気流動が減少されるとき、センサは、加熱する。ＭＥＭｓセンサにわたる空気流動が増加されると、センサは、冷却する。ＭＥＭｓセンサは、したがって、熱センサである。対照的に、先行技術圧力センサは、多くの場合、機械的である。ＭＥＭｓセンサは、流動チャンバ１１０内に配置され、風誘発読み誤りを防止してもよい。ＭＥＭｓセンサは、正確な読取を与えるために、空気流動が安定化されること、または層流となることを要求しない。
【００５８】
図１０は、フェイスマスクのための可撓性波誘導膜を図示する。図１１および１２は、可撓性波誘導膜の２つの実施例の一部の断面である。図１３は、可撓性波誘導膜を含む、フェイスマスクを図示する。
【００５９】
図１０の可撓性膜１７０は、図１３を参照して説明されるように、フェイスマスク内に嵌合するように定寸されてもよい。可撓性膜１７０は、例えば、ポリ塩化ビニルまたはシリコーン、特に、ＵＶ伝送増進を伴うシリコーン等のプラスチック等の任意の好適な材料であってもよい。１つまたはそれを上回るＵＶ  ＬＥＤ４４は、光がＵＶ  ＬＥＤ４４から膜１７０の中に抽出されるように、膜１７０に光学的に結合される。ＵＶ  ＬＥＤ４４は、図１０に図示されるように、膜１７０の縁上、または任意の他の好適な場所に配置されてもよい。膜１７０は、ＵＶ光のための光学導波管としての役割を果たす。ＬＥＤは、図１１に図示されるように、光学結合を増進させるために、特に、側方光のより優れた捕捉のために、膜の縁に対して角度（例えば、図１４Ａおよび１４Ｂに図示される角度の一方または両方等）を伴って、または伴わずに、膜内の空洞の内側に搭載されてもよい。
【００６０】
複数の表面放出特徴１７４が、膜１７０の表面上、またはその中に形成される。例えば、表面放出特徴１７４が、レーザ穿孔、成形、印刷、圧刻、または任意の他の好適な技法によって形成される、孔または突出部であってもよい。孔および／または突出部の形状は、ピラミッド形、ファセット、または任意の他の好適な形状であることができる。表面放出特徴１７４の最適サイズ、深度または高さ、および間隔は、使用される波長および／または所望の強度によって判定されてもよい。特徴は、いくつかの実施形態では、少なくとも５０ｎｍ幅、いくつかの実施形態では、１０μｍ以下の幅、いくつかの実施形態では、少なくとも１０μｍ幅、いくつかの実施形態では、５０μｍ以下の幅であってもよい。特徴は、いくつかの実施形態では、少なくとも５０ｎｍ高さまたは深さ、いくつかの実施形態では、１０μｍ以下の高さまたは深さ、いくつかの実施形態では、少なくとも５μｍ高さまたは深さ、いくつかの実施形態では、５０μｍ以下の高さまたは深さであってもよい。特徴は、いくつかの実施形態では、最近傍近隣から少なくとも２０ｎｍ、いくつかの実施形態では、最近傍近隣から１５０μｍ以下、いくつかの実施形態では、最近傍近隣から少なくとも２０μｍ、いくつかの実施形態では、最近傍近隣から５０μｍ以下であってもよい。一実施例では、特徴１７４は、最近傍近隣中心間隔１０μｍを伴う、３０μｍ直径の半球に印刷される。特徴１７４は、正方形、六角形、三角形、アルキメデス、フラクタル、または任意の他の好適なアレイ、図１０に図示されるように線形アレイ、ランダムまたは準ランダム配列、または任意の他の好適な配列を含む、任意の好適な配列で配列されてもよい。特徴１７４は、ＵＶ光が膜から抽出されることになる可撓性膜上の面積内に設置される。
【００６１】
図１１および１２は、可撓性膜１７０の２つの実施例の部分的断面である。１つまたはそれを上回るＵＶ  ＬＥＤ４４は、図１２に図示されるように、膜１７０の１つまたはそれを上回る端部１９６に位置付けられる、または図１１に図示されるように、膜１７０の１つまたはそれを上回る主要表面１８０内に形成される空洞１７８内に埋め込まれる。ＵＶ  ＬＥＤ４４は、回路基板１７６または任意の他の好適な構造に電気的におよび機械的に接続されてもよい。ＵＶ  ＬＥＤ４４は、シリコーンまたは任意の他の好適な材料であり得る、屈折率整合材料１９４を通して波誘導膜１７０に光学的に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、屈折率整合材料１９４は、２８０ｎｍで屈折率ｎ＞１．３を有する。膜の厚さ１７２は、放出される光のより優れた捕捉を可能にするために、ＵＶ  ＬＥＤ４４の放出面積に類似すべきである。膜１７０の厚さ１７２は、いくつかの実施形態では、１ｍｍ、いくつかの実施形態では、少なくとも０．５ｍｍ、いくつかの実施形態では、１．５ｍｍ以下、いくつかの実施形態では、少なくとも０．２ｍｍ、いくつかの実施形態では、８ｍｍ以下である。
【００６２】
図１１および１２に図示される膜では、光抽出特徴１７４は、膜１７０の１つの主要表面上に形成される。図１１および１２は、膜１７０の表面から膜の中心に向かって膜の中に延在する孔１８４である、特徴を図示する。図１１は、膜の表面の上部に形成される突出部１８６である、特徴を図示する。光線１８８は、光が膜１７０内でどのように導波されるかを図示する。光線１９０は、光が突出部特徴１７４によって膜からどのように抽出されるかを図示する。光線１９２は、光が孔特徴１７４によって膜からどのように抽出されるかを図示する。
【００６３】
いくつかの実施形態では、反射層１８２が、膜１７０の他の主要表面の全部または一部上に配置される。反射層１８２は、金属、反射塗料、または任意の他の好適な反射材料等の反射コーティングであってもよい。いくつかの実施形態では、光抽出特徴１７４は、膜１７０の両主要表面上に形成される。ＵＶ光は、特徴１７４が形成されるどこでも膜１７０から抽出される。
【００６４】
図１３は、前述のように、可撓性膜を組み込む、フェイスマスクを図示する。フェイスマスクは、少なくとも１つの開口部または部分的空気透過性面積２０６を伴う外側シェル２０２と、少なくとも１つの開口部または部分的空気透過性面積２０８を伴う内側シェル２０４（顔により近い）とを含む。外側および内側シェルは、布地、プラスチック、または任意の他の好適な材料であってもよい。外側および内側シェルは、同一材料であってもよいが、これは、必要ではない。内側および外側シェルは、消毒エンクロージャ２０９を形成し、周縁２１２は、不織布の布地の圧刻もしくは溶接またはプラスチックのための他のプロセスによって密閉される。
【００６５】
消毒チャンバ２０９内側の内側および外側シェル２０２と２０４との間に挟入されるのは、前述のように、可撓性波誘導膜１７０である。膜１７０は、例えば、膜上の可撓性プラスチック足場２１０または突出部等の任意の好適な手段によって、定位置に保持されてもよい。可撓性膜１７０は、外側シェル２０２の内壁から、いくつかの実施形態では、約１ｍｍ、いくつかの実施形態では、少なくとも０．１ｍｍ、いくつかの実施形態では、５ｍｍ以下分離される２２０。可撓性膜と内側シェル２０４の内壁との間の間隔は、外側シェル２０２と同一であってもよいが、これは、要求されない。いくつかの実施形態では、可撓性膜と内側および外側シェルとの間の間隔は、より多い流率に対応するために、子供用に意図されるマスクより成人用に意図されるマスクにおいて大きくなる。
【００６６】
光抽出特徴１７４は、ＵＶ光が膜１７０から、外側シェル２０２と膜１７０との間にある領域２１４の中に漏出するように、可撓性膜１７０上に形成されてもよい。外側シェル２０２の空気浸透性面積２０６を通して吸気される空気２１５は、ＵＶ光領域２１４に遭遇し、消毒される。空気は、マスク装着者の吸気によって、膜１７０の周囲に引っ張られ２１６、内側シェル２０４の空気浸透性面積２０８を通して退出する２１８。
【００６７】
上記に図示および説明されるようなフェイスマスク２００は、主に、フェイスマスク装着者によって吸気される空気を消毒するように配列される。可撓性膜１７０上の光抽出特徴は、ＵＶ光が、膜１７０から、可撓性膜１７０と内側シェル２０４との間にある領域２２２の中に漏出するように形成されてもよい。そのようなフェイスマスクは、主に、フェイスマスク装着者によって呼気される空気を消毒する。可撓性膜１７０は、フェイスマスクが吸気および呼気される空気の両方を消毒するように、ＵＶ光が領域２１４および２２２の両方の中に漏出されるように構成されることができる。前述のように、付加的センサ、コントローラ、ならびにデータ収集および伝送モジュールもまた、図１３に図示され、付随の文章に説明される実施形態において使用されてもよい。
【００６８】
本発明が詳細に説明されたが、当業者は、本開示を前提として、修正が、本明細書に説明される本発明の概念の精神から逸脱することなく、本発明に行われてもよいことを理解されるであろう。特に、本明細書に説明される異なるデバイスの異なる特徴および構成要素は、他のデバイスのいずれかにおいて使用されてもよく、または特徴および構成要素は、デバイスのいずれかから省略されてもよい。したがって、本発明の範囲が図示および説明される具体的実施形態に限定されることは意図されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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