(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース・セクション（３２）と、
ユーザの頭上に空間があけられるように前記ベース・セクションの上方に位置し、空気入口（６４）を画定する内側シェル（１８）及び外側シェル（２０）と、
空気を前記空気入口内に引き込むために、前記空気入口の下方に位置し、前記内側シェルと前記外側シェルのうちの少なくとも１つに搭載されるファン（５０）と、
前記ファンから空気を受け取るための空気流路（２６）であって、この空気流路は、前記空気入口からの空気が前記ユーザの顔に向かうように、前記ファンから前方に延び、前記ベース・セクションの前方に位置する前方空気出口（７６）まで配置される前方セクション（３４）と、前記空気入口からの空気が前記ユーザの首に向かうように、前記ファンから後方に延び、前記ベース・セクションの後方に位置する後方空気出口（７７）まで配置される後方セクション（３６）とを有するものである空気流路と、
を備えるヘルメット・アセンブリ（１２）と、
少なくとも前記ヘルメット・アセンブリの一部分を覆うためのフード（９２）であって、前記ユーザが前記フードを通して見ることができるようにするためのフェース・シールド（９６）を備えるフードと、
を含むシステム。
【請求項２】
前記ファンの周りを少なくとも部分的に延びる外側壁（６２）を有する渦巻ハウジング（４８）を備え、前記壁が、前記空気流路の前方セクションに導く空気出口（６６）と、前記空気出口から離間した前記空気流路の後方セクションに導く空気出口（６６）との少なくとも２つの空気出口（６６）を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記外側シェルが、前記空気流路を画定するために前記内側シェルから離間されている請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記内側シェル又は外側シェルに連結したチン・バー（４４）と、前記フードを取り外し可能に保持するために前記チン・バーに取り付けられた固定部材（９８）とを備える請求項１〜３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記後方空気出口が前記ベース・セクション又は後部フェーシング（２４）の上方に配置される請求項１〜４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記ヘルメット・アセンブリに搭載されたモータ・コントロール（１２０、１２２）を備え、ユーザによって前記ファンの速度を制御することが操作可能である請求項１〜５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記フードを前記ファンから離間するために、前記空気入口の上の前記外側シェルに搭載された吸気グリッド（１００）を備える請求項１〜６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記フードが前記ヘルメット・アセンブリを覆う際に、前記フードが、前記吸気グリッドの上に配置されるように構成される濾過媒体を備える請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ヘルメット・アセンブリが取り付け装置（１１２）をさらに備え、前記取り付け装置が前記ヘルメット・アセンブリに対して前記フェース・シールドを自動的に中心合わせし、かつ、前記フェース・シールドが、前記ヘルメット・アセンブリ上に前記フェース・シールドを支持するように構成される取り付け機構（１０８）を備える請求項１〜８のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
１．技術分野
本発明は、一般に、ユーザの頭部および身体とユーザの外部環境との間の空気を濾過する空気濾過システムに関する。空気濾過システムは、外科手術の間に医療従事者に用いられる。本発明は、より詳細には、空気濾過システムで使用されるヘルメット・アセンブリおよびガウンに関する。
【０００２】
２．従来技術の説明
空気濾過システムで使用される空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、従来技術で知られている。上述のように、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、外科医の頭部および身体とクリーン・ルームなどの外部環境との間の空気濾過のために、外科手術の間に外科医などの医療従事者全体のユーザに着用される。
【０００３】
従来の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、なんらかの理由により欠点がある。例えば、Ｔｈｏｍａｓ，Ｊｒ．らへの米国特許第５５９２９３６号は、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリを開示し、この空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、ヘルメット・アセンブリ内のフィルタ媒体を通して、および吸気グリッドを通して空気を引き込み、吸気グリッドで、空気はそれからユーザの顔を覆う空気流路を通して流される。この特許の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリには、空気が、ユーザの頭部の周りに完全に分配されないという欠点がある。すなわち、空気は、ユーザの頭部の後、すなわち首に向かっては分配されない。さらに、吸気グリッドには、グリッドが、フィルタ媒体の有効取り入れ面積を最大化するために、ヘルメット・アセンブリの前方および後方セクションの間に延びないという欠点がある。
【０００４】
従来の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリのさらなる例は、Ｂａｒｅなどへの米国特許第５０５４４８０号に開示されている。この特許は、取り入れファンを介してヘルメット・アセンブリ内に空気を引き込み、ユーザの首から離間されたヘルメット・アセンブリの後方セクションに配置された排出ファンを介して、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリから空気を排出する、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリを開示する。この特許の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリには、これらが、空気を排出するために必要な追加のファンのために非常に重いという欠点がある。さらに、排出ファンは過剰な負荷を作り出し、排出ファンが、ユーザの首から離間されているため、ユーザの首に疲労を作り出す。
【０００５】
Ｇｒｅｅｎらへの米国特許第５７１１０３３号に開示される従来の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、同様に欠点がある。この特許は、ヘルメット・アセンブリの後方セクションに配置された、取り入れファンおよび渦巻ハウジングを通してヘルメット・アセンブリ内に空気を引き込む、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリを開示する。この特許の空気濾過およびヘルメット・アセンブリには、取り入れファンおよび渦巻ハウジングが、ユーザの首から離間しているために欠点がある。さらに、この特許における渦巻ハウジングは、ユーザの首の周りに空気を分配するただ１つの空気出口を含み、ヘルメット・アセンブリ全体にわたって気流がバランスされない。渦巻ハウジングからの空気出口を１つしか含まない、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリなどの追加の短所は、過剰な曇り、およびヘルメット・アセンブリにおける不十分な熱放散が生じることである。
【０００６】
他の従来の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリには、以下の理由により同様に欠点がある。第１に、これらの従来の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、外科医が無菌性を維持するとき、一人のユーザが自己装着（self-gowning）する際に支援しない。すなわち、これらの空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、ヘルメット・アセンブリを覆うフェース・シールドを自動的に中心合わせし、かつガウンおよびフェース・シールドの全重量を支持する、配置および支持システムを含まない。実際、従来の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、任意の方向にフェース・シールドをヘルメット・アセンブリに接続するために、ヘルメット・アセンブリの周りの任意の場所で、フック・ループ・ファスナを単に利用する。さらに、任意に配置されるフック・ループ・ファスナは、フェース・シールドを自動的に中心合わせせず、外科医のセルフ・ガウンとして、ガウンおよびフェース・シールドの全重量を支持しない。実際、ユーザがセルフ・ガウンするとき、ユーザは、フェース・シールドを中心合わせするために、繰り返しフェース・シールドを調節しなければならない。これは、時間がかかりかつ煩わしい。
【０００７】
第２に、ヘルメット・アセンブリ内を流れる空気の体積は、曇り防止および熱制御の目的に関して重要であることが一般に理解される。しかしながら、従来技術の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、外科医が、ヘルメット・アセンブリ内を流れる空気の量および体積を認識することを支援しない。すなわち、これらの空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、任意の特定の手術処置間に、外科医に、ヘルメット・アセンブリ内を流れる空気の体積を可聴指示を提供しない。
【０００８】
第３に、上述のように、負荷および疲労を最小化するために、可能な限りユーザの首を直接覆い、かつユーザの首から離間しないように、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリにおける任意のファンを配置しかつ維持することが理想的である。従来技術の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、ヘルメット・アセンブリの前方セクションに可撓性に接続されたストラップを組み込んでおらず、ストラップは、ヘルメット・アセンブリの前方セクションから引き出され、ヘルメット・アセンブリが様々なサイズの頭部に合わせるために調節されたとき、任意のファンの重量がユーザの首にわたって維持される。
【０００９】
そのような従来の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリにおいて認められる欠点のために、ユーザの顔および首の両方に向かって空気を分配するために、単一のファンを利用し、かつユーザの頭部の周りの空気流の完全な平衡のために、少なくとも２つの空気出口を有する渦巻ハウジングを含む、新規な空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリを実現することが望ましい。ファンが、負荷を最小化するために、ユーザの首から離間されないように、ヘルメット・アセンブリ内にファンを配置すること、および空気濾過のための有効取り入れ面積を最大化するために、ヘルメット・アセンブリの前方および後方セクション間に延びる吸気グリッドを含むことが同様に望ましい。最後に、ユーザが自己装着する際に支援するために、配置および支持システムを含み、ヘルメット内に流れる空気の体積をユーザに可聴指示を含み、頭部の様々なサイズに合わせるために調節することができ、一方、ユーザの首にわたってヘルメット・アセンブリの重量を維持するストラップを含む、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリを実現することが望ましい。
【００１０】
（発明および利点の概要）
空気濾過のための空気濾過システム、および空気濾過システムにて使用するヘルメット・アセンブリが開示される。空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、外科医などのユーザの頭部および身体と、ユーザの外部環境との間の空気を濾過するために、外科処置の間に医療従事者に使用される。当業者には理解されるように、空気濾過に加えて、本発明は、ヘルメット・アセンブリ内の、二酸化炭素濃度、熱放散、および曇り防止の制御を支援する。本発明は、製造するクリーン・ルームにおける半導体チップおよび他のコンピュータ部品の製造を含むが、これに限定されない濾過された空気を必要とする他の状況において同様に利用されることができることは理解されるべきである。
【００１１】
空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、内側構造シェルおよび外側構造シェルを含む。外側構造シェルは、ユーザの頭部の周りに空気を流すために、内側および外側シェルの間に少なくとも１つの空気流路を画定するために、内側構造シェルから延びる。ヘルメット・アセンブリは、さらに、ベース・セクション、およびフェイシャル開口部を画定するために、ベース・セクションから延びるフェイシャル・セクションを含む。
【００１２】
ファン・モジュールが、内側および外側シェルの少なくとも１つに搭載され、渦巻ハウジングが、ファン・モジュールに隣接して搭載される。より詳細には、ファン・モジュールは、ファンおよびモータを含み、渦巻ハウジングは、少なくとも１つの空気入口と、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの空気出口とを含む。ファンおよびモータの両方を含むファン・モジュールは、ベース・セクションの後方セクションに配置されている。動作において、ファン・モジュール、特にファンは、空気入口内に空気を引き込み、１つまたは複数の空気出口を通して渦巻ハウジング外へ、空気流路内へ空気を分配する。
【００１３】
本発明は、空気を、空気流路からのユーザの頭部に流して分配するために、少なくとも２つのヘルメット空気出口、好ましくは前方および後方空気ヘルメット空気出口を同様に組み込む。より詳細には、前方および後方空気出口は、それぞれ、ヘルメット・アセンブリの前方および後方セクションに配置される。前方および後方空気出口は、空気流路および空気出口と流体連通される。前方空気出口は、空気流路からユーザの頭部の前方すなわち顔に流して空気を分配し、後方空気出口は、空気流路からユーザの頭部の後すなわち首に流して空気を分配する。そのように、単一のファンが、ユーザの顔および首の両方に向かって空気を分配するために使用される。渦巻ハウジングの１つまたは複数の空気出口は、前方および後方空気出口間で、ユーザの頭部の周りの空気流を完全に平衡させる。さらに、ファンが、ヘルメット・アセンブリのベース・セクションの後方セクションに配置されるために、ファンは、ユーザの首から離間されておらず、ユーザにおける負荷および疲労は最小化される。
【００１４】
空気濾過システムは、さらに、身体部分およびヘッド部分を有するガウンを含む。身体部分は、ユーザの身体の少なくとも一部を覆い、ヘッド部分は、ヘルメット・アセンブリのベース・セクションを覆う。ガウンのヘッド部分は、ユーザと外部環境との間で空気を濾過するフィルタ媒体として機能する。ガウンは、同様にスカートを含む。より詳細には、スカートは、ガウン前方で、もっぱらガウンの身体部分に取り外し可能に取り付けられる。吸気グリッドは、ガウンを有するユーザのためのヘルメット・アセンブリの外側シェルに取り付けられる。吸気グリッドは、渦巻ハウジング内に引き込まれた空気を濾過する、フィルタ媒体のための有効取り入れ面積を最大化するために、ベース・セクションの前方セクションと後方セクションとの間の外側シェルに輪郭形成される。
【００１５】
本発明は、さらに、フェイシャル開口部を覆うために、ガウンのヘッド部分に搭載されたフェース・シールドを含む。そのように、ユーザは、ガウンのヘッド部分を通して見ることができる。本発明の特定の実施形態に応じて、フェース・シールドは、搭載機構部または第１の可視的インジケータのいずれかを含む。これらは、さらに以下に記載される。
【００１６】
同様に特定の実施形態に応じて、ヘルメット・アセンブリのベース・セクションは、フェイシャル開口部に対して配置され、好ましくは中心合わせされた、搭載装置または第２の可視的インジケータのいずれかを含む。ヘルメット・アセンブリが搭載装置を含むとき、搭載装置は、フェース・シールド上の搭載機構部と噛み合う。そのように、本発明は、フェイシャル開口部を覆うフェース・シールドを自動的に中心合わせし、ユーザが無菌性を維持するように、一人のユーザが自己装着する際に支援するために、ガウンの全重量を好ましくは支持する、配置および支持システムを提供する。一方、ヘルメット・アセンブリが第２の可視的インジケータを含むとき、第２の可視的インジケータが、フェース・シールド上の第１の可視的インジケータと整列される。そのように、本発明は、フェイシャル開口部を覆うフェース・シールドを自動的に中心合わせし、それによってユーザが無菌性を維持するように、一人のユーザが自己装着する際に支援する、可視的配置システムを提供する。
【００１７】
本発明は、同様にコントローラを含み、ユーザが、手術処置の間に空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリを着用しているときに、コントローラは、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリ内の空気量または空気の体積を制御し、かつユーザに対して空気の体積の可聴指示を提供するために、電源とともに動作する。好ましくは、電源は、ヘルメット・アセンブリ内に一体に配置される。本発明の空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは、同様に、ヘルメット・アセンブリに可撓性に接続されたストラップを含み、ストラップは、ヘルメット・アセンブリの前方セクションから引き出される。その結果、ヘルメット・アセンブリが、様々なサイズの頭部に合わせるために調節されたとき、ファンの重量は、ユーザの首を覆って維持される。
【００１８】
本発明は、空気濾過システムの使用全体の間、空気濾過システム内を流れる一定量の空気を維持する方法をさらに含む。方法は、モータに対して必要な電圧を分配するために、第１の作動速度で電源を選択的に作動および非作動するステップを含む。このステップは、空気濾過システム内を流れる一定の空気の体積に関連するファンの回転速度を確立する。次に、方法は、ファンの回転速度を決定するために、ならびに、ファンの回転速度が、ある所定の時間期間に関して安定化されたときに、ヘルメット・アセンブリのモータの戻り電動力を監視する。電源の電圧は、ファンの回転速度が、所定の時間期間に関して安定化された後、監視される。最後に、電源は、監視される電源の電圧が低減されるとき、第２の作動速度で選択的に作動および非作動される。このステップは、モータに分配される必要な電圧を維持し、空気濾過システム内を流れる一定の空気の体積が、空気濾過システムの使用全体を通して維持される。
【００１９】
したがって、本発明は、上述で認められるような従来技術における欠点を解消する、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリを提供する。
【００２０】
本発明のその他の利点は、添付の図面と結びつけて考慮するとき、以下の詳細な説明を参照することによってよりよくわかるようになると同時に容易に認識されるであろう。
【００２１】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
いくつかの図を通して類似の番号が、類似のまたは対応する部品を示す図面を参照すると、空気濾過システムおよびヘルメット・アセンブリは一般に、それぞれ１０および１２で示されている。図１を参照すると、空気濾過システム１０は、ユーザの頭部１４および身体１６とユーザの外部環境の間で空気を濾過する。また、空気濾過システム１０は、このユーザの頭部１４に取り付けられたヘルメット・アセンブリ１２を備える。ヘルメット・アセンブリ１２は、以下で説明するように、ユーザの頭部１４の周りに空気を分配する。より詳細には、ヘルメット・アセンブリ１２は、ユーザの頭部１４の前部、すなわち顔と、ユーザの頭部１４の背部、すなわち首の両方に向かって空気を分配する。
【００２２】
いま、図２および３を参照すると、ヘルメット・アセンブリ１２は、内側構造シェル１８および外側構造シェル２０を備える。内側シェル１８は、外側シェル２０へ延びる、カバー表面２２および後部フェーシング２４を備える。カバー表面２２および後部フェーシング２４を、以下でさらに説明する。外側シェル２０は、内側シェル１８と離間されており、内側シェル１８から延び出て、内側シェル１８と外側シェル２０の間に少なくとも１つの空気流路２６を画定している。本発明は、複数の個別の空気流路２６を備えてもよいことを理解されたい。しかし、好ましい実施形態は、単一の空気流路２６を備える。この空気流路２６に関して、本発明を以下で説明する。
【００２３】
空気流路２６は、ユーザの頭部１４の周りに空気を流す。内側シェル１８および外側シェル２０は、内側シェル１８および外側シェル２０の構造強度を改善するツー・シート（two-sheet）熱成形工程から空気流路２６を形成する。より詳細には、内側シェル１８および外側シェル２０はそれぞれ、外縁部２８を備え、ツー・シート熱成形工程で、内側シェル１８および外側シェル２０がその外縁部２８の所で互いに締め付けられる。空気流路２６は実質上、締め付けられた外縁部２８の間に熱成形される。図７に最も良く示されているように、空気流路２６からおよびユーザからヘルメット・アセンブリ１２を通って出る空気の解放を増加させることができるようにするために、内側シェル１８および外側シェル２０の反対側の横側面に放散空洞３０が配置されている。
【００２４】
ヘルメット・アセンブリ１２は、前方セクション３４および後方セクション３６を有するベース・セクション３２をさらに備える。内側シェル１８および外側シェル２０は、前方セクション３４と後方セクション３６の間に延びて、空気流路２６を画定している。内側シェル１８のカバー表面２２および後部フェーシング２４は、ベース・セクション３２の後方セクション３６で外側シェル２０へ延びている。また、ベース・セクション３２の後方セクション３６には、内側シェル１８のカバー表面２２と外側シェル２０の間に取付空洞３８が形成されている。取付空洞３８は、以下でさらに説明する。内側シェル１８および外側シェル２０は、ベース・セクション３２を形成している。ベース・セクション３２は、ユーザの頭部１４を覆って取り付けられたヘルメット・アセンブリ１２の部分であることが理解されよう。同様に、ベース・セクション３２の前方セクション３４は、ユーザがヘルメット・アセンブリ１２を着用したときユーザの顔の所にあり、ベース・セクション３２の後方セクション３６は、ユーザがヘルメット・アセンブリ１２を着用したときユーザの首の所にあることがまた理解されるであろう。
【００２５】
ヘルメット・アセンブリ１２はまた、ベース・セクション３２から延びてフェイス開口４２を画定する、フェイシャル・セクション４０を備える。ヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル・セクション４０は、チン・バー４４である。好ましくは、チン・バー４４は可撓性であり、プラスチックで形成されている。チン・バーはまた、ポリプロピレン構成部品で形成されてもよい。チン・バー４４の可撓性は、ユーザの顔を保護し、またユーザが外部の物体をヘルメット・アセンブリ１２と接触させたとき、衝撃を吸収する。
【００２６】
図２から６を参照すると、空気濾過システム１０およびヘルメット・アセンブリ１２は、内側シェル１８と外側シェル２０のうちの少なくとも１つに取り付けられたファン・モジュール４６と、ヘルメット・アセンブリ１２内にファン・モジュール４６に隣接して取り付けられた渦巻ハウジング４８とをさらに備える。より詳細には、ファン・モジュール４６と渦巻ハウジング４８は両方、ヘルメット・アセンブリ１２の後方セクション３６の取付空洞３８内に配置されている。ファン・モジュール４６および渦巻ハウジング４８を取付空洞３８内に配置することは空間を節約し、追加の取付け接続部が必要ないため、ヘルメット・アセンブリ１２の総重量を減少させて、ユーザの頭部１４および首の緊張および疲労を最小にする。
【００２７】
ファン・モジュール４６は、ファン５０およびモータ５２を備え、ベース・セクション３２の後方セクション３６に配置されている。ファン５０は、複数の曲線状のブレード５４およびハブ部分５６を備える。ファン５０の曲線状のブレード５４は、空気を渦巻ハウジング４８内に送り込む。モータ５２は、ファン５０と連動（operatively connected to）し、空気流路２６内に流れ込む空気の量または体積に相関した複数の回転速度でファン５０を駆動する、出力５８または駆動シャフトを備える。わかるように、ファン５０の回転速度は、毎分あたりの回転数（ＲＰＭ）で測定することができる。
【００２８】
図４および５を主に参照すると、渦巻ハウジング４８は、基部分６０、および基部分６０の周りに円周状に延びる外側壁６２を備える。渦巻ハウジング４８は、少なくとも１つの空気入口６４と、少なくとも１つの空気出口６６をさらに備える。本発明の最も好ましい実施形態では、渦巻ハウジングは、複数の空気出口６６を備える。すなわち、この実施形態では、渦巻ハウジングは、少なくとも２つの空気出口６６を備える。本発明の他の特定の実施形態は、渦巻ハウジング４８なしに、ファン・モジュール４６のみを備えてもよい。このような実施形態では、少なくとも１つの空気入口および少なくとも１つの空気出口を、ファン・モジュール４６の構成部品として記載することができる。
【００２９】
動作中、モータ５２は、ファン５０を回転させて、空気を渦巻ハウジング４８の空気入口６４内に引き込み、渦巻ハウジング４８から空気出口６６または空気出口群６６を通って、ユーザの頭部１４の回りに空気を分配する空気流路２６内へ空気を分配する。渦巻ハウジング４８はまた、ファン５０が渦巻ハウジング４８内で空気を移動させるとき、空気を遮断する、少なくとも１つの空気流遮断部６８を備える。より詳細には、各図面に示すように、本発明は、空気を遮断するために、いくつかの空気流遮断部６８を渦巻ハウジング４８内に組み入れている。モータ５２に電力供給して、モータ出力５８を介してファン５０を回転させるために、電源７０が本発明に組み入れられている。好ましくは、電源７０は充電式ＤＣバッテリである。また好ましくは、電源７０は、ヘルメット・アセンブリ１２の中に配置されている、すなわち、一体化されている。このような場合、電源７０は、図３に示すように一体型電源７１と呼ばれる。別法として、図８に示すようにユーザの身体１６に電源７０を取り付けることができる。電源７０は、以下でさらに説明するパルス幅変調（ＰＷＭ）を通じてモータ５２に電力供給する。渦巻ハウジング４８の設計は、全体的に電源７０の必要とする電力がより少ない、より効率的な空気の移動を提供する。また、このように電力の要求が減少したことに加えて、渦巻ハウジング４８は、十分な空気流を全体的に小さい空気速度に維持できるようにすることができる。この結果、より静かなヘルメット・アセンブリ１２になる。
【００３０】
さらに具体的には、ファン・モジュール４６のファン５０は、渦巻ハウジング４８の外壁６２内にある渦巻ハウジング４８の基部６０に回転可能に取り付けられて、空気入口６４の中へ空気を引き込む。図２と７に最もよく示されているように、渦巻ハウジング４８の空気入口６４は、渦巻ハウジング４８の中に空気を引き入れるためにヘルメット・アセンブリ１２の外側シェル２０の中に一体的に形成されている。しかしながら、空気入口６４はヘルメット・アセンブリ１２の外側シェル２０の中にその全体が形成される必要はないことを理解すべきである。すなわち、本発明の一代替実施形態では、図には示されていない外部構造をヘルメット・アセンブリ１２に外側から取り付けて、渦巻ハウジング４８の中に空気を引き入れるために渦巻ハウジング４８の空気入口６４を確立することができる。次いで図４から６までを参照すると、渦巻ハウジング４８はさらに、基部６０から突き出た支持台７２を含む。図に示すように、支持台７２は渦巻ハウジング４８の一部として一体的に形成されて、基部６０から突き出ている。代替案として、支持台７２を個別の部分にすることができることも理解すべきである。すなわち、支持台７２を、連結ねじ、スナップフィットなどを介して渦巻ハウジング４８の基部６０に取り付けられたか連結された個別の部分にすることが可能である。ファン５０のハブ部分５６は、ねじまたはその他の締付具によって渦巻ハウジング４８の中で支持台７２上に回転可能に取り付けられている。ファン・モジュール４６のモータ５２は、ヘルメット・アセンブリ１２において空間を節約する目的で、支持台７２と内側シェル１８のカバー表面２２との間に、支持台７２の下側７４の中に取り付けられている。認識されるように、支持台７２の下側７４は本質的に中空である。内側シェル１８のカバー表面２２はモータ・カバーとして働き、内側シェル１８においてファン・モジュール４６を閉じる。
【００３１】
少なくとも２つの空気出口６６に対して、渦巻ハウジング４８の外壁６２は仕切られて空気出口６６を画定する。少なくとも２つの空気出口６６を有する本発明の特定の実施形態では、本発明は少なくとも２つの空気出口６６に限定されないことを理解すべきである。すなわち、本発明は例えば３つまたは４つの空気出口６６を有することもできる。空気出口６６は、空気が渦巻ハウジング４８からユーザの頭部１４の周りに分布されるときに、空気の完全なバランスをもたらす。これを達成するために、ヘルメット・アセンブリ１２は少なくとも２つのヘルメット空気出口７６、７８を含む。空気出口６６は、少なくとも２つのヘルメット空気出口７６、７８と流体連絡して、空気流路の中にある出口６６からユーザの頭部に向かって空気を分布させる。ヘルメット・アセンブリ１２が少なくとも２つのヘルメット空気出口７６、７８を含む本発明の実施形態では、渦巻ハウジング４８が少なくとも２つの空気出口６６を含むことは重要ではない。反対に、これらの実施形態では渦巻ハウジングは少なくとも１つの空気出口６６を有するだけでよい。
【００３２】
第１空気出口７６および第２空気出口７７は、それぞれ前方空気出口および後方空気出口であり、これらはそれぞれヘルメット・アセンブリ１２の前方および後方セクション３４、３６に配置されており、ユーザの顔と首の両方に流して空気を効果的に分布させることが好ましい。しかしながら、代替実施形態では、第１および第２空気出口７６、７８を、ユーザの頭部のどの部分にも分布させるためにカスタマイズすることができる。例えば、第１および第２空気出口７６、７８を、空気がユーザの頭部の側部に向かって分布するような側部空気出口にすることができる。単に説明の目的のために、本発明を前方空気出口７６および後方空気出口７８に関してのみ以下に説明し、したがってこのように番号を付けるものとする。さらに具体的には、前方空気出口７６は、ユーザの頭部１４の前部に向かって空気流路２６からの空気を分布させるために、ベース・セクション３２の前方セクション３４に配置され、後方空気出口７８は、ユーザの頭部１４の後部に向かって空気流路２６からの空気を分布させるために、ベース・セクション３２の後方セクション３６に配置されている。後方空気出口７８は、ユーザの頭部１４の後部に向かって空気流路２６からの空気を分布させるために、後部フェーシング２４の中に形成されている。
【００３３】
図３に示すように、内側シェル１８と外側シェル２０との間に画定された空気流路２６は、前方セクション３４においては前方空気出口７６を終端とし、後方セクション３６においては後方空気出口７８を終端とする。さらに具体的には、内側および外側シェル１８、２０はベース・セクション３２の前方セクション３４に向かって収束し、前方空気出口７６を画定する。前方空気出口７６は空気転向角８０を有する。空気転向角８０は外側シェル２０と内側シェル１８との間に画定され、ここで外側シェル２０は、ユーザの頭部１４の前方に向かって空気を正しく転向するために、前方空気出口７６において内側シェル１８に向かってある角度をなしている。理解されるように、外側シェル２０と内側シェル１８との間の空気転向角８０は０より大きく、２５〜３０度の間であることが好ましい。さらに、図７を参照すると、空気流路２６は、前方空気出口７６に近づくに従って外向きに発散している。空気流路２６の収束と発散は、ユーザの頭部１４のまわりにおける均衡した空気流を維持する。結局これはまた、空気流によるヘルメット・アセンブリ１２内の騒音を最小限にするかまたは完全に排除することさえも行う効果を有する。
【００３４】
図４に示すように、本発明は渦巻ハウジング４８の中に少なくとも１つの空気吹き出しバルブ８２を組み込み、各空気出口６６から空気流路２６への空気流の量または体積に影響を与える。図４にはただ１つの空気吹き出しバルブ８２が示されているが、本発明には、代りに複数の空気吹き出しバルブを組み込むことができることを理解すべきである。空気吹き出しバルブ８２は後方空気出口７８への空気流の体積に影響を与え、これによって主にユーザの頭部１４の後部に向かって分布される後方空気出口７８への空気流の体積を左右する。これを達成するために、空気吹き出しバルブ８２はブレード８４を含み、このブレード８４は、回転して後方空気出口７８に最も近いところで渦巻ハウジング４８の空気出口６６を覆う、すなわち閉鎖する。覆われたかまたは閉鎖された場合には、より多くの空気がヘルメット・アセンブリ１２の前方空気出口７６に移動し、空気の体積は一定で変わらない。各図に示すように、空気吹き出しバルブ８２は、各空気出口６６からの空気流路２６への空気の体積を操作するために、機械的レバーまたはノブ８６によって機械的に制御される。しかしながら代りに、空気吹き出しバルブ８２を電子的に調節して空気の体積を操作することもできる。また、空気吹き出しバルブ８２は本発明においては必要とされないことを理解すべきである。
【００３５】
図８を参照すると、空気濾過システム１０は、ユーザの身体１６の少なくとも一部分を覆うための身体部分９０を有するガウン８８と、ユーザの頭部１４を入れるヘルメット・アセンブリ１２のベース・セクション３２を覆うための頭部部分すなわちフード９２とを含む。さらに具体的には、身体部分９０を、ユーザの身体１６のいずれかの部分を覆うために下向きに延ばすことができる。例えば身体部分９０を、ユーザの肩、またはユーザの胴部、またはユーザのくるぶしまで下向きに延ばすことができる。ガウン８８の頭部９２は濾過媒体９４として働き、ユーザと外部環境との間で空気を濾過する。ガウン８８の身体部分９０に、番号はついていないがガウン８８のもっぱら前方にスカート９３が取り付けられている。業界では一般的に織物であるスカート９３が前方に取り付けられているだけであり、すなわちガウン８８の後部のまわりを囲んでいないので、費用を節約することができる。またスカート９３を、特定のユーザがスカート９３を使用するか使用しないことを決めることができるように、ガウン８８の身体部分９０の前方に取り外し可能に取り付けることができる。スカート９３はガウン８８に、例えば接着テープなどの、ただしこれに限られることはない業界で知られているどのような方法によっても取り付けられる。上に紹介したヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル・セクション４０も、ガウン８８をユーザの頭部１４から離しておくための働きをする。
【００３６】
本発明はまた、ガウン８８の頭部部分９２とヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル開口部４２を通じてユーザが見ることができるようにするフェース・シールド９６も含む。図９に示すように、フェース・シールド９６は、いったんユーザが空気濾過システム１０を装着するとフェース・シールド９６がヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル・セクション４０とフェイシャル開口部４２とを覆うように、ガウン８８の頭部９２に取り付けられている。さらに具体的には、フェース・シールド９６はガウン８８の頭部９２に縫い付けられて、ユーザと外部環境との間の完全な障壁を維持する。ヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル開口部４２は本質的にフェース・シールド９６を受け入れる。ヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル・セクション４０がフック・ループ・ファスナ９８を含んで、フェイシャル開口部４２を覆うためにフェイシャル・セクション４０にフェース・シールド９６をさらに取り付けることを容易にすることは好ましい。
【００３７】
ヘルメット・アセンブリ１２はさらに、外側シェル２０に取り付けられた吸気グリッド１００を含む。吸気グリッド１００は、ヘルメット・アセンブリ１２の外側シェル２０から離隔した頂表面１０２を含み、濾過媒体９４を外側シェル２０およびファン５０から離間させ保持する。さらにまた、吸気グリッド１００は、ベース・セクション３２の前方セクション３４と後方セクション３６との間で外側シェル２０に沿っている。これは、ガウン８８とヘルメット・アセンブリ１２との有効な密封性を向上し、ファン５０によって渦巻ハウジング４８へ引き込まれる空気を濾過するための、濾過媒体９４のための吸気面積１０４を最大限に増加させる。
【００３８】
図９を参照すると、本発明はまた、ユーザが滅菌性を維持するために単一のユーザが自分で装着する場合の助けをするための位置決め支持システム１０６も含む。当業者には理解されるように、ユーザは、まずヘルメット・アセンブリ１２を自分の頭部１４に取り付けることによって、空気濾過システム１０とヘルメット・アセンブリ１２とを「装着」する。内側と外側とを有するガウン８８は、内側が滅菌ではなく、外側が滅菌として分けられる。こうして、ユーザは自分の腕を部分的にガウン８８の袖の中に置き、それから部分的に袖の中にある自分の腕によってガウン８８の袖を使用して、フェース・シールド９６を含む頭部９２を掴み、頭部９２をヘルメット・アセンブリ１２とユーザの頭部１４の上に持ってくる。それからユーザがヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル・セクション４０とフェイシャル開口部４２とに対してフェース・シールド９６とを中心合わせしようとすることは理解される。上に論述したように、従来の技術では、ユーザはフェース・シールド９を中心合わせするために繰り返しフェース・シールド９６を調節しなければならない。ユーザの手は部分的にガウン８８の袖の中にあるので、これは厄介であることは理解される。さらにまた、従来の技術では、ユーザの滅菌性が多少とも妥協される。いったん中心合わせがなされると、ユーザはガウン８８の袖を通じて自分の腕を完全に延ばし、看護士などのアシスタントがユーザの手の上に滅菌グローブを置く。
【００３９】
ガウン８８の頭部、またはフード９２をヘルメット・アセンブリ１２の上に持ってくると、本発明は、滅菌性を維持しながら外側からの援助を必要とすることなくユーザのガウン装着を助けるために、取り付け機構１０８を利用する。後述するように必要ではないが、取り付け機構１０８はフェース・シールド９６上の中心にあることが好ましい。取り付け機構１０８はヘルメット・アセンブリ１２の上にフェース・シールド９６を支持する。取り付け機構１０８がフェース・シールド９６の中に形成された開口１１０であることは好ましい。取り付け機構１０８、すなわち開口１１０の機能を後述する。
【００４０】
本発明はまた、ヘルメット・アセンブリ１２のベース・セクション３２の上に含まれる取り付け装置１１２を利用する。さらに具体的には、取り付け装置１１２はヘルメット・アセンブリ１２の上でフェイシャル開口部４２に対して位置決めされる。後述するように必要ではないが、取り付け機構１１２はヘルメット・アセンブリ１２の上でフェイシャル開口部４２に対して中心合わせされることが好ましい。取り付け機構１１２はヘルメット・アセンブリ１２に連結された単一の取り付けクリップ１１４であって、好ましくはフェイシャル開口部４２に対して位置決めされており、中心合わせされていることが好ましい。もちろん、取り付け機構１１２は代わりに複数の取り付けクリップ１１４を含むこともできることを理解すべきである。例えば、取り付け機構１１２は２個、３個、４個などの取り付けクリップ１１４を含むように定義されることができる。このような場合には、ヘルメット・アセンブリ１２は対応する数の取り付け機構１０８、好ましくは開口１１０を含むことになる。一例として、取り付け機構１１２が２個の取り付けクリップ１１４を含むように定義された場合には、２個の取り付けクリップ１１４を含む取り付け機構１１２は、２個の取り付けクリップ１１４の１個が中心の右に配置されていても、フェイシャル開口部４２に対して心合わせされていると考えられ、２個の取り付けクリップ１１４の他の１個は中心の左に配置される。上に言及したように、取り付け機構１０８と取り付け装置１１２が心合わせされている必要はない。そうではなく、取り付け機構１０８と取り付け装置１１２が、ユーザが自己装着するときにフェイシャル開口部４２の上にフェース・シールド９６を自動的に心合わせするように「機能する」ことが、必要なことのすべてである。言い換えれば、取り付け機構１０８と取り付け装置１１２の両方は「中心外れ」の状態にすることができ、この２つ１０８、１１２が自己装着の際に互いに整列するかぎりは、フェース・シールド９６と取り付けられたガウン８８とはヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル開口部４２の上に自動的に心合わせされることになる。
【００４１】
図３に最もよく示されているように、取り付けクリップ１１４は、ベース・セクション３２から上向きに延びてヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル開口部４２から離れ、フェース・シールド９６を支持する。取り付けクリップ１１４は、ベース・セクション３２から外向きに延びる遠位縁部１１６を含み、こうしてフェース・シールド９６が取り付けクリップ１１４に取り付けられてガウン８８を支持した後に、フェース・シールド９６の一部分１１８が遠位縁部１１６とベース・セクション３２との間に留まる。フェース・シールド９６が取り付けクリップ１１４に取り付けられると、取り付けクリップはガウン８８の全重量を支持することが好ましい。
【００４２】
取り付けクリップ１１４は開口１１０をインタロックし、開口は好ましい実施形態ではフェース・シールド９６の上に心合わせされて、フェース・シールド９６をフェイシャル開口部４２の上に自動的に心合わせする。さらに具体的には、取り付けクリップ１１４は開口１１０を通じて突き出ている。先に論述したように、取り付けクリップ１１４はまたガウン８８とフェース・シールド９６の全重量を支持して、単一のユーザがガウン８８とフェース・シールド９６およびヘルメット・アセンブリ１２の間の相対的位置を維持してガウンの自己装着をすることを助けることが好ましい。したがって、ユーザが自分の腕を部分的にガウン８８の袖の中に置いた後に、ユーザは、開口１１０、頭部１４の部分を含めてフェース・シールド９６を取り付けクリップ１１４の上に簡単に吊るすことによって、自分でガウンを装着することができる。取り付けクリップ１１４と開口１１０は上述のように心合わせされた関係にあるので、フェース・シールド９６はヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル・セクション４０とフェイシャル開口部４２に対して自動的に心合わせされ、ユーザはフェース・シールド９６を繰り返し調節する必要はない。代わりに、ユーザは、常時滅菌性を維持しながら、簡単にガウン８８の頭部９２をヘルメット・アセンブリ１２の上に持ってくるか、または「回す」。それからガウン８８は、完全にヘルメット・アセンブリ１２とユーザの身体１６を被う。これは、取り付けクリップ１１４がガウン８８のフェース・シールド９６と頭部９２との重量も支持しているので、ユーザにとっては簡単な方法である。こうしてユーザは、頭部９２をヘルメット・アセンブリ１２の上に持ってくるときに、ガウン８８のフェース・シールド９６と頭部９２とを支持する必要はない。上述のように、位置決め支持システム１０６によって、外科医などのユーザは、アシスタントを必要とせずにヘルメット・アセンブリ１２および外科用ガウン８８を装着することができる。
【００４３】
代替案として、本発明は、図９および３のそれぞれにおける第１視覚インジケータ１０７および第２視覚インジケータ１０９によって開示された視覚位置決めシステムを含むことができる。本発明の視覚位置決めシステムは、滅菌性を維持しながら、単一のユーザが自分でガウンを装置することを助けるが、視覚位置決めシステムは、単一ユーザが自分でガウンを装着するときにガウン８８の重量を支持しないので、上述のように、位置決め支持システムとは異なる。代わりに、視覚位置決めシステムは、フェース・シールド９６の上に配置された第１視覚インジケータ１０７（図９を参照）を含み、第１視覚インジケータ１０７は、ユーザがフェース・シールドをヘルメット・アセンブリに視覚的に整列させることを可能にする。第１視覚インジケータ１０７は、ユーザが自分でガウンを装着するときにユーザが見るための標識またはその他の適当な視覚インジケータである。視覚位置決めシステムはまた、第１視覚インジケータ１０７を補足する第２視覚インジケータ１０９（図３を参照）を含む。さらに具体的には、第２視覚インジケータ１０９は、フェース・シールド９６上の第１視覚インジケータ１０７と整列させるためにヘルメット・アセンブリ１２のフェイシャル開口部４２に対して位置決めされる標識またはその他の適当な視覚インジケータである。このように、第１視覚インジケータ１０７と第２視覚インジケータ１０９とを含む視覚位置決めシステムは、フェイシャル開口部の上にフェース・シールド９６を自動的に心合わせし、これによって、滅菌性を維持しながら、ガウンとフェース・シールドとヘルメット・アセンブリとの間の相対的位置を維持して、単一ユーザが自分でガウンを装置することを助ける。
【００４４】
総合的な心合わせには必要ではないが、第１視覚インジケータ１０７と第２視覚インジケータ１０９はそれぞれフェース・シールド９６上とヘルメット・アセンブリ１２上に心合わせされることが好ましい。さらにまた、第２視覚インジケータ１０９は、ヘルメット・アセンブリ１２の内側シェル１８と外側シェル２０のいずれかの上で、単一ユーザが自分でガウンを装置するときにユーザの目が注視するために適当な位置に配置されることが好ましい。
【００４５】
ユーザが空気濾過システム１０を使用する間全体にわたって、空気濾過システム１０に流入する一定体積の空気流を維持するために、本発明はある１つの方法を含む。この方法は、ある活動化速度で、すなわち第１活動化速度で電源９０を選択的に活動化および不活動化するステップを含む。このステップはモータ５２に必要な電圧を分配し、これによって、空気濾過システム１０に流入する一定体積の空気流に相関するファン５０のための回転速度（ＲＰＭ）を確定する。モータ５２の逆起電力（逆ＥＭＦ）は制御装置１１８によって監視され、またファン５０のＲＰＭが安定化すると、すなわち所定の時間（例えば１０秒間）だけ一定のＲＰＭを維持すると、ファン５０の回転速度を決定する。ファン５０の回転速度が所定の時間だけ安定化した後に、任意に、いったんユーザが所定の時間だけモータ制御部を操作しなかった場合には、時間がいくらであっても、制御装置１１８は電源７０の電圧を監視する。必然的に起こることであるが、電源の電圧が低下すると、電源７０は第１活動化速度よりも高い第２活動化速度で選択的に活動化および不活動化され、モータ５２に分配されている必要な電圧を持続させる。こうして、モータ５２の一定ＲＰＭと、空気濾過システム１０に流入する一定体積の空気流は維持される。電源７０の選択的活動化および不活動化は業界ではパルス幅変調またはＰＷＭとして知られており、この方法の特定の例を後でさらに詳しく述べる。
【００４６】
空気濾過システム１０に流入する空気の体積を制御することに加えて、本発明はまた、最低体積または最大体積の空気に達したときをユーザが認識するように、最低体積または最大体積の空気をユーザに示す可聴指示を準備する。終局の目的は、空気濾過システム１０とヘルメット・アセンブリ１２の全体を通じて一定の空気流を得ることである。これを達成するために、本発明は、電源７０を活動化速度で選択的に活動化および不活動化する制御装置１１８を組み込む。この活動化速度は、最低体積または最大体積の空気をユーザに示す可聴指示を準備するための、ユーザに聞こえる周波数である。すなわち本発明は、ヘルメット・アセンブリ１２の中に流れ込む空気の最低体積または最大体積に達することに応じて、可聴の「ピンという音」をユーザに提供する。
【００４７】
最小の体積および最大の体積の空気が空気濾過システム１０およびヘルメット・アセンブリ１２内に流入するときにコントローラ１１８が電源７０を選択的にアクティブ化、および非アクティブ化する周波数は、好ましくは１ｋＨｚである。しかし、そうでない場合、可聴指示を提供する限りは、周波数は、人間の裸耳聴力の許容範囲（３０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）内であってよいことを理解されたい。アクティブ化速度の周波数は、ファン・モジュール４６のモータ５２の様々な構成部品を、それによって可聴指示を発生させる周波数で振動させる。
【００４８】
より詳細には、空気濾過システム１０およびヘルメット・アセンブリ１２は、渦巻ハウジング４８の外壁６２からヘルメット・アセンブリ１２内の開口を通って、ヘルメット・アセンブリ１２の外側シェル２０から延び出ている第１のモータ・コントロール１２０および第２のモータ・コントロール１２２を備える。モータ・コントロール１２０、１２２は、コントローラ１１８と電気的に接続されている。モータ・コントロール１２０、１２２は、ファン５０の回転速度を増加または減少させるためのユーザによる操作に応答する。上記で説明したように、ファン５０の回転速度は、空気流路２６へ流入する空気の体積と関係している。したがって、ファン５０の回転速度を増加または減少させることで、空気流路２６へ流入する空気の体積を調節する。第１のモータ・コントロール１２０は、ユーザによるファン５０の回転速度を増加させようとする、したがって空気流路２６内へ流入する空気の体積を増加させようとする操作に応答する。第２のモータ・コントロール１２２は、ユーザによるファン５０の回転速度を減少させようとする、したがって空気流路２６内へ流入する空気の体積を減少させようとする操作に応答する。もちろん、第１および第２のモータ・コントロール１２０、１２２の反対の設定を行うこともできる。
【００４９】
図面に示すように、第１および第２のモータ・コントロール１２０、１２２は、好ましくは第１および第２の押しボタンである。図１０に示すように、第１および第２の押しボタンは、第１および第２の押しボタンのもう一方とは異なる高さで外側シェル２０から延びて、ユーザが、押しボタンを見ないで操作してファン５０の速度および空気の体積を増加または減少させるのを助ける。ユーザがヘルメット・アセンブリ１２を着用し、空気濾過システム１０を装着している間、自分で、「触れることによって」押しボタンの高さが異なることを認識することができる。このことによって、空気流路２６内に流入する空気の体積を増加および減少させる操作が容易になる。
【００５０】
空気濾過システム１０およびヘルメット・アセンブリ１２がファン５０を駆動する複数の回転速度は、第１の空気の体積に関係する第１の回転速度と、第２の空気の体積に関係する第２の回転速度と、第３の空気の体積に関係する第３の回転速度と、最後から２番めの空気の体積に関係する最後から２番めの回転速度と、最後の空気の体積に関係する最後の回転速度とを含むように画定される。しかし、本発明の好ましい実施形態では、空気濾過システム１０およびヘルメット・アセンブリ１２がファン５０を駆動する複数の回転速度が、ファン５０を駆動するための５つの個別の回転速度を含むようにさらに画定される。本発明は、本発明の範囲を変更することなく、ファン５０を駆動する任意の数の個別の回転速度を含むことができることを理解されたい。上記で述べたような好ましい実施形態では、ファン５０を駆動するための５つの回転速度はそれぞれ、空気流路２６内に流入する特定の空気の体積に関係している。たとえば、第１の空気の体積に関係している第１の回転速度と、第２の空気の体積に関係している第２の回転速度があり、第５の空気の体積に関係している第５の回転速度まで以下同様である。説明する目的だけのために述べると、第１の空気の体積は、空気流路２６内に流入する最小の空気の体積であり、第５の空気の体積は、空気流路２６内に流入する最大の空気の体積である。しかし、その反対が正しいこともあることを理解されたい。すなわち、第１の空気の体積は、空気流路２６内に流入する最大の空気の体積であってよく、第５の空気の体積は、空気流路２６内に流入する最小の空気の体積であってよい。
【００５１】
本発明の好ましい実施形態では、アクティブ化速度の周波数は、一定の場合にのみ可聴である。特に、アクティブ化速度の周波数は、ユーザが第１のモータ・コントロール１２０を操作してファン５０の回転速度を、ファン５０の第４の回転速度から第５の回転速度に増加させたとき、およびユーザが第２のモータ・コントロール１２２を操作してファン５０の回転速度を、ファン５０の第２の回転速度から第１の回転速度に減少させたときにのみ可聴である。
【００５２】
上記で簡単に説明したように、電源７０は、ＰＷＭを通じてモータ５２に電力供給する。ＰＷＭでは、コントローラ１１８は、パルス幅変調を通じて電源７０を選択的にアクティブ化、および非アクティブ化するようにスイッチに指示を与えることが、従来技術で理解されている。このＯＮ（アクティブ化）／ＯＦＦ（非アクティブ化）シナリオは、ファン５０の毎分の回転速度（ＲＰＭ）を制御する。例示的な実施例として、第５のファン５０の回転速度では、ファン５０は３８００ＲＰＭで回転する。３８００ＲＰＭを確立するために、コントローラ１１８は、電源７０を７０：３０の比率で選択的にアクティブ化、および非アクティブ化する。すなわち、コントローラ１１８は、電源７０をその時間のうち７０％でＯＮにし、その時間のうち３０％でＯＦＦにする。第４のファン５０の回転速度では、ファン５０は３３５０ＲＰＭで回転する。３３５０ＲＰＭを確立するために、コントローラ１１８は、電源７０を６０：４０の比率で選択的にアクティブ化、および非アクティブ化する。すなわち、コントローラ１１８は、電源７０をその時間のうち６０％でＯＮにし、その時間のうち４０％でＯＦＦにする。第３のファン５０の回転速度では、ファン５０は２９００ＲＰＭで回転する。２９００ＲＰＭを確立するために、コントローラ１１８は、電源７０を５０：５０の比率で選択的にアクティブ化、および非アクティブ化する。すなわち、コントローラ１１８は、電源７０をその時間のうち５０％でＯＮにし、その時間のうち５０％でＯＦＦにする。第２のファン５０の回転速度では、ファン５０は２４５０ＲＰＭで回転する。２４５０ＲＰＭを確立するために、コントローラ１１８は、電源７０を４０：６０の比率で選択的にアクティブ化、および非アクティブ化する。すなわち、コントローラ１１８は、電源７０をその時間のうち４０％でＯＮにし、その時間のうち６０％でＯＦＦにする。最後に、例示的な実施例では、第１のファン５０の回転速度では、ファン５０は２０００ＲＰＭで回転する。２０００ＲＰＭを確立するために、コントローラ１１８は、電源７０を３０：７０の比率で選択的にアクティブ化、および非アクティブ化する。すなわち、コントローラ１１８は、電源７０をその時間のうち３０％でＯＮにし、その時間のうち７０％でＯＦＦにする。
【００５３】
例示的な実施例および好ましい実施形態については、コントローラ１１８は、１ｋＨｚの可聴周波数で、７０：３０の比率で電源をＯＮ、ＯＦＦし（第５のおよび最大の空気の体積）、また３０：７０の比率で電源をＯＮ、ＯＦＦ（第１のおよび最小の空気の体積）する。他方、他の比率では、コントローラ１１８は、たとえば２５ｋＨｚの非可聴周波数で、電源７０をＯＮにし、ＯＦＦする。
【００５４】
上記の例は、どんな意味でも付属の特許請求の範囲で述べたような本発明の範囲に限定されるものではなく、本発明の特徴および数々の利点をさらに示すために提供されている。
【００５５】
本発明の好ましい実施形態では、コントローラ１１８は、モータ５２の出力５８のＲＰＭをモニタする。より詳細には、上記の方法で述べたように、コントローラ１１８は、モータ５２の出力５８のＲＰＭ情報を受信するために、モータ５２によって発生された電圧をモニタする。その後、コントローラ１１８は、モータ５２によって発生された電圧を、電圧を表現するデジタル値に単に変えることによって、情報をアナログからデジタルに変換する。本発明に組み入れられたコントローラ１１８はまた、ファン５０の複数の回転速度のうちの１つを表わす設定値を認識する。設定値はファン５０の現在の回転速度を表わしていることを理解されたい。同様に、電源７０が非アクティブ化されたとき、設定値、すなわちファン５０の最後の回転速度を保持するためのメモリがコントローラ１１８に備えられている。電源７０内の電圧がゼロに降下するか、電源７０が接続解除されて交換されるかのいずれかのとき、電源７０は非アクティブ化される。言い換えれば、何らかの理由でバッテリが抜かれたか、接続解除された場合、新しいバッテリを使用することができ、いったん接続されたあと、コントローラ１１８は電源７０を制御してファン５０を最後の設定値で回転させる。ユーザはバッテリの寿命よりも長い時間にわたってヘルメット・アセンブリ１２を使用することができること、およびいったんバッテリ電圧が使用可能な値より降下すると、バッテリが新しいバッテリに交換されることを理解されたい。同様に、新しい、すなわちフル充電されたバッテリが取り付けられたとき、コントローラ１１８はバッテリの使用可能な電圧を読み取り、ＰＷＭを通じてスイッチにモータ５２のＯＮ／ＯＦＦ比率を調節を支持して、設定値によって確立されるヘルメット・アセンブリ１２を通る所定の空気流を維持する。
【００５６】
ユーザの頭部１４および首への負担を最小化するのを助けるために、本発明の空気濾過システム１０およびヘルメット・アセンブリ１２は、ヘルメット・アセンブリ１２用の前部可調節支持体１２８を備える。ヘルメット・アセンブリ１２を様々なサイズの頭部に合うように調節したときでさえも、頭部１４および首への負担およびねじりは、ユーザの首にかかるファン５０およびモータ５２の重量を維持することによって最小化される。前部可調節支持体１２８は、ベース・セクション３２の後方セクション３６から剛性に延びる後方支持体１３０を備える。後方支持体１３０は、ヘルメット・アセンブリ１２に接続された別個の部品であってもよく、またはヘルメット・アセンブリ１２の一体型の部品であってもよいことを理解されたい。後方支持体１３０は、後方支持体１３０を後方セクション３６と接続する第１および第２の剛性のコネクタ１３２を備える。好ましい実施形態では、後方支持体１３０は、内側シェル１８の後方セクション３６と接続され、そこから延びており、これを内側シェル１８について以下で説明する。しかし、後方支持体１３０は、本発明の範囲を変更することなく、外側シェル２０の後方セクション３６と接続され、そこから延びていてもよいことを理解されたい。
【００５７】
図１０から１４を参照すると、第１の側部１３６および第２の側部１３８を有する調節セグメント１３４が示されている。必要であるわけではないが、後方支持体１３０は、好ましくは調節セグメント１３４を備える。すなわち、好ましくは、調節セグメント１３４は後方支持体１３０と一体化されているか、または同じ部品である。しかし、調節セグメント１３４は、別法として、後方支持体１３０に単に取り付けられた個別の構成部品であってもよい。どちらの状況においても、調節セグメント１３４は、調節開口１４０を画定している。本発明はまた、内側シェル１８の前方セクション３４と屈撓自在に接続され、そこから延びているストラップ１４２を備える。ストラップ１４２は、調節セグメント１３４の第１側部１３６の中に配置される第１端部１４４と、調節セグメント１３４の第２側部１３８の中に配置される第２端部１４６を備える。より詳細には、調節セグメント１３４によって画定された調節開口１４０は、ストラップ１４２の第１および第２端部１４４、１４６を受ける。好ましくは、第１端部１４４は、調節セグメント１３４の第１側部１３６の中に可動に配置され、また、好ましくは、第２端部１４６は、調節セグメント１３４の第２側部１３８の中に可動に配置されている。しかし、以下の説明からわかるように、第１端部１４４は、調節セグメント１３４の第１側部１３６の中に可動に配置されてもよく、第２端部１４６は、調節セグメント１３４の第２側部１３８の中に固定配置されてもよい。別法として、第１端部１４４は、調節セグメント１３４の第１側部１３６の中に固定配置されてもよく、第２端部１４６は、調節セグメント１３４の第２側部１３８の中に可動に配置されてもよい。
【００５８】
ストラップ１４２は、その第１端部１４４と第２端部１４６の間に、後方支持体１３０の調節セグメント１３４と対向して配置された前方部分１４８をさらに備える。少なくとも１つのヒンジ１５０がストラップ１４２の前方部分１４８から延びて、ストラップ１４２を内側シェル１８の前方セクション３４と屈撓自在に接続している。好ましくは、ストラップ１４２の前方部分１４８から延びている２つのヒンジ１５０がある。このような場合、２つのヒンジ１５０は、内側シェル１８の前方セクション３４と、およびストラップ１４２の前方部分１４８とに、互いに等距離に接続されている。ストラップ１４２の前方部分１４８と内側シェル１８の前方セクション３４の間には、隙間１５２が存在する。
【００５９】
調節装置１５４が、後方支持体１３０の調節セグメント１３４に取り付けられている。調節装置１５４を操作して、ストラップ１４２を内側シェル１８の前方セクション３４から引き出して、ユーザの首にかかるファン５０およびモータ５２の重量を維持する。このことを以下で説明する。図１０から１４を参照すると、調節装置１５４は、調節ノブ１５６としてさらに画定されている。調節ノブ１５６は後方支持体１３０の調節開口１４０から回転自在に取り付けられ、その中に延びて、ストラップ１４２の第１および第２端部１４４、１４６と係合する。調節ノブ１５６は、調節開口１４０の中へ延びる子歯車１５８を備える。また、ストラップ１４２の第１端部１４４は、第１のラック１６０を備え、ストラップ１４２の第２端部１４６は、第２のラック１６２を備える。調節ノブ１５６の子歯車１５８は、調節開口１４０の中へ延びており、調節ノブ１５６が回転する際、第１および第２のラック１６０、１６２を係合し、動かす。
【００６０】
調節装置１５４は、ストラップ１４２の第１および第２端部１４４、１４６を係合して、第１および第２端部１４４、１４６を互いに近づくように操作する。このことは、ストラップ１４２を締め付けて、後方支持体１３０を後方セクション３６およびストラップ１４２の両方に対して不動のままにしながらストラップ１４２を前方セクション３４から引き出す。また、調節装置１５４は、ストラップ１４２の第１および第２端部１４４、１４６を係合して、第１および第２端部１４４、１４６を互いに離れるように操作する。このことは、ストラップ１４２を緩めて、後方支持体１３０を後方セクション３６およびストラップ１４２の両方に対して不動のままにしながらストラップ１４２を前方セクション３４のほうへ押す。
【００６１】
必要である全てのことは、調節装置１５４が、第１および第２端部１４４、１４６を互いに近づくように操作してストラップ１４２を締め付けるように、または互いに離れるようにしてストラップ１４２を緩めるように機能することであることを理解されたい。第１および第２端部１４４、１４６を互いに近づくように操作するために、好ましい実施形態では第１および第２端部１４４、１４６が両方、互いに近づくように移動することができる。別法として、本発明は「シングル・エンド調節可能（single-end ajustable）」であってもよい。すなわち、第１端部１４４が固定され、第２端部１４６が、調節装置１５４によって操作される、すなわち動かされるストラップ１４２の唯一の端部である場合でさえも、または第２端部１４６が固定され、第１端部１４４が、調節装置１５４によって操作される、すなわち動かされるストラップ１４２の唯一の端部である場合でさえも、第１および第２端部を互いに近づくように操作することもまた可能である。
【００６２】
動作中、ストラップ１４２が調節装置１５４によって締め付けられると、ヒンジ１５０が撓んで、ストラップ１４２の前方部分１４８と内側シェル１８の前方セクション３４の間の隙間１５２を増加させる。ストラップ１４２は、内側シェル１８の前方セクション３４に対してのみ動くので、ヘルメット・アセンブリ１２がより小さいサイズの頭部１４に合うように調節されたとき、ファン・モジュール４６および渦巻ハウジング４８の重量はユーザの首の上で維持される。別法として、ストラップ１４２が緩められた場合、ヒンジ１５０は弛んで隙間を減少させる。同様に、ヘルメット・アセンブリ１２がより大きいサイズの頭部１４に合うように調節されたとき、ファン・モジュール４６および渦巻ハウジング４８の重量はユーザの首の上で維持される。ある意味では、ヘルメット・アセンブリ１２は、調節の際ユーザの頭部１４および首に対して静止したままであり、ストラップ１４２のみがヘルメット・アセンブリ１２内で移動する。
【００６３】
調節ノブ１５６は、ヘルメット・アセンブリ１２の後方支持体１３０に面した内部表面１６４を追加的に備える。内部表面１６４は、複数の歯１６６を備える。歯１６６は、内部表面１６４の周りに輪を形成している。可撓性の支持バー１６８が後方支持体１３０内に鋳造されて、そこから延びている。可撓性の支持バー１６８は、ストラップ１４２を後方支持体１３０に対してロックするための、調節ノブ１５６の歯１６６と対合している少なくとも１つのロッキング戻り止め１７０を備える。もちろん、複数の戻り止め１７０を使用することができる。図１４に示すように、本発明の好ましい実施形態は、ストラップ１４２を後方支持体１３０に対してロックするための２つの可撓性の支持バー１６８を備える。動作中、可撓性の支持バー１６８は撓んで、調節ノブ１５６の操作の際、調節ノブ１５６の歯１６６から戻り止め１７０を外して、ストラップ１４２が後方支持体１３０に対して動くことができるようにする。可撓性の支持バー１６８は、ばねのように働き、はね返って戻り止め１７０を再び歯１６６と係合させる。
【００６４】
本発明を例示的な方式で説明してきたが、使用されてきた技術は限定ではなく、説明という言葉の性質であるように意図されていることを理解されたい。
【００６５】
明らかに、上記の教示に照らしてみると、本発明の多くの修正および変更が可能である。したがって、参照番号は単に便利のためのものであり、それにいかようにも限定されるものではなく、本発明は、詳細に説明した通り以外にも実施することができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  アセンブリのユーザの頭部に取り付けられた、ヘルメット・アセンブリの透視図である。
【図２】  ヘルメット・アセンブリの分解透視図である。
【図３】  ヘルメット・アセンブリのベース・セクションおよびフェイシャル・セクション、およびヘルメット・アセンブリ内の空気流路および空気出口を示す、側部部分横断面図である。
【図４】  少なくとも１つの渦巻ハウジングからの空気出口を備える、本発明のファン・モジュールおよび渦巻ハウジングの透視図である。
【図５】  複数の渦巻ハウジングからの空気出口を備える、渦巻ハウジングの透視図である。
【図６】  ファン・モジュールおよび渦巻ハウジングの分解図である。
【図７】  ヘルメット・アセンブリの上面図である。
【図８】  ガウンおよびフェイス・シールドを含む、ヘルメット・アセンブリおよび空気濾過システムの側面図である。
【図９】  フェイス・シールド内の開口を介してフェイス・シールドを支持する取付クリップを備える、位置調整および支持システム図のヘルメット・アセンブリの透視図である。
【図１０】  ヘルメット・アセンブリの外側シェルから異なる高さで延びている吸気グリッドおよび第１および第２のモータ・コントロールを示す、ヘルメット・アセンブリの後部からの透視図である。
【図１１】  後方支持体、ストラップおよびユーザの様々な大きさの頭部へのヘルメット・アセンブリの正確な嵌合を容易にする調節ノブを示す、ヘルメット・アセンブリの後部からの透視図である。
【図１２】  後方支持体および調節ノブの拡大図である。
【図１３】  子歯車および複数の歯を示す、調節ノブの内部表面の拡大透視図である。
【図１４】  可撓性の支持バー、および調節ノブ上の複数の歯と対合する戻り止めを示す、後方支持体の拡大透視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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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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