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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-21
(45)【発行日】2022-01-24
(54)【発明の名称】ファンモーターと殺菌装置付きマスク装置
(51)【国際特許分類】
A41D 13/11 20060101AFI20220111BHJP
A62B 18/02 20060101ALI20220111BHJP
【ＦＩ】
A41D13/11 Z
A62B18/02 C
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020186866
(22)【出願日】2020-11-09
【審査請求日】2020-11-20
(31)【優先権主張番号】P 2020186226
(32)【優先日】2020-11-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020186220
(32)【優先日】2020-11-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020186211
(32)【優先日】2020-11-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020184748
(32)【優先日】2020-11-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020178492
(32)【優先日】2020-10-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020146226
(32)【優先日】2020-08-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020140524
(32)【優先日】2020-08-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020137682
(32)【優先日】2020-08-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020137199
(32)【優先日】2020-08-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020135501
(32)【優先日】2020-08-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020135491
(32)【優先日】2020-08-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020135490
(32)【優先日】2020-08-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020135462
(32)【優先日】2020-08-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020135432
(32)【優先日】2020-08-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020134254
(32)【優先日】2020-08-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020133706
(32)【優先日】2020-08-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020133434
(32)【優先日】2020-08-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020131245
(32)【優先日】2020-07-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020119597
(32)【優先日】2020-07-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020101936
(32)【優先日】2020-06-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020095809
(32)【優先日】2020-06-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020095148
(32)【優先日】2020-05-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020093787
(32)【優先日】2020-05-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020092783
(32)【優先日】2020-05-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】714002774
【氏名又は名称】中尾 崇
(72)【発明者】
【氏名】中尾 崇
【審査官】▲桑▼原 恭雄
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－０００２８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１１１８２９４６（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ４１Ｄ １３／１１
Ａ６２Ｂ １８／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
人の口と鼻を覆うマスクにファンモーターを設置して、該ファンモーターはバッテリーと該ファンモーターを制御する装置により駆動制御され、該ファンモーターの排出と吸引の風圧を該マスクに掛ける事で、該マスクを通しての呼吸を補助し、更にマイクとLED或いは表示装置を設置して該人の発話を目でも確認できるマスク装置【請求項2】
前記マイクで発話の音声を解析して信号処理により、前記表示装置に該発話を口の動きとして表示する、請求項1のマスク装置【請求項3】
前記マイクで発話の音声を解析して信号処理により、或いはインターネット接続をしてインターネットの環境を利用して信号処理をさせ、該発話を文字に変換して、或いは外国語に翻訳した文字を前記表示装置に表示する、請求項1と2のマスク装置【請求項4】
前記マイクで発話の音声を解析して信号処理により、或いはインターネット接続をしてインターネットの環境を利用して信号処理をさせ、該発話を文字に変換したものを信号処理により、或いは前記信号処理により、前記マスクに設置したスピーカーから音声として流す、請求項1乃至3のマスク装置【請求項5】
前記マイクで発話の音声を解析して信号処理により、或いはインターネット接続をしてインターネットの環境を利用して信号処理をさせ、或いは前記信号処理により、手話に変換した画像を前記表示装置に表示する、請求項1乃至4のマスク装置【請求項6】
前記マイクで発話の音声を解析して信号処理により、或いはインターネット接続をしてインターネットの環境を利用して信号処理をさせ、或いは前記信号処理により、ひらがな50音の手話の画像として前記表示装置に表示する、請求項1乃至5のマスク装置【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
ファンモーターや殺菌装置をつけたマスク装置
【背景技術】
【0002】
従来のマスク、特に高機能マスクでは呼吸が苦しかったり、暑く、蒸したり、更には殺菌・抗菌の布を使ったものでも効果が限定的だった。また排気弁付きマスクがあるが、効果が限定的で、更にマスク本体の効果は無く菌を撒き散らしてしまう。
また唇の動きを相手に見せる口の周辺を透明にしたマスクも考案されてるが、空気を遮断するので息苦しい。更にファン付きマスクも発売されてるが、吸気か呼気をファンモーターで簡易的にやるだけで効果は限定され、排気は直に外へ出てしまうものもある、本人の呼吸が少し楽になるだけの単純なものである。
また唇の動きを相手に見せる口の周辺を透明にしたマスクも考案されてるが、空気を遮断するので息苦しい。更にファン付きマスクも発売されてるが、吸気か呼気をファンモーターで簡易的にやるだけで効果は限定され、排気は直に外へ出てしまうものもある、本人の呼吸が少し楽になるだけの単純なものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
マスクをしてても表情や口の動き、発声を見える、分かるようにする。N95相当の性能でも息苦しさも無くす。更には障害者や高齢者や患者に対しても、表示装置で字幕や翻訳、手話等も表示する。マウスシールドやフェースシールドタイプでもファンとフィルターを付けマスクに近い効果をだす。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本明細書では以降、ファンはファンモーター或いは圧電ブロアを指す。
ファンをマスクに或はマスクをカバーする装置やマスクの形状をしたケースに設置して、マスク或いはその代わりのフィルターからの呼吸に対してファンの風力で或は風圧で補助する。マスクをカバーする装置にはLEDや表示装置を付けて表情や口の動き、発声を表現する。マウスシールドやフェースシールドタイプでも呼吸に対してファンとフィルターでマスクに近い効果を出す。マスク装着者の発声をマイクで拾い信号処理により、スピーカーや表示装置やLEDに表示する。信号処理にはスマートフォンやマイコン或いは無線手段でインターネット接続での信号処理でも可能である。
ファンの動作はファンで一定間隔や一定時間での動作、及び更にはファンを正逆回転に或いはファンを2個重ねて一方を動作させる事で正逆回転として呼吸を補助する単純動作でも良いが、温度、CO2、風量、空気圧センサー等で検出して呼吸に合わせた制御も良い。
電源は電池で、制御装置にしてもマスク装置や腰などの別の場所に設置。マスク装置に小型カメラを設置してマスク装着者の映像を表示装置に表示しても良い。
ファンをマスクに或はマスクをカバーする装置やマスクの形状をしたケースに設置して、マスク或いはその代わりのフィルターからの呼吸に対してファンの風力で或は風圧で補助する。マスクをカバーする装置にはLEDや表示装置を付けて表情や口の動き、発声を表現する。マウスシールドやフェースシールドタイプでも呼吸に対してファンとフィルターでマスクに近い効果を出す。マスク装着者の発声をマイクで拾い信号処理により、スピーカーや表示装置やLEDに表示する。信号処理にはスマートフォンやマイコン或いは無線手段でインターネット接続での信号処理でも可能である。
ファンの動作はファンで一定間隔や一定時間での動作、及び更にはファンを正逆回転に或いはファンを2個重ねて一方を動作させる事で正逆回転として呼吸を補助する単純動作でも良いが、温度、CO2、風量、空気圧センサー等で検出して呼吸に合わせた制御も良い。
電源は電池で、制御装置にしてもマスク装置や腰などの別の場所に設置。マスク装置に小型カメラを設置してマスク装着者の映像を表示装置に表示しても良い。
【0005】
手話には口の動きの表示も大事であるので、口が隠れる場合は表示装置に口の動きを表示する。
【0006】
紫外線やオゾン発生装置を設置するのも良い。ファンや殺菌装置の動作は耳掛け紐に圧力センサーを付けても、電源スイッチを設けても良い。また、一定時間動作や間欠動作でも良い。
ファン自体も同様にマスク以外に設置して、空気のチューブを使っても良い。
ファン自体も同様にマスク以外に設置して、空気のチューブを使っても良い。
【発明の効果】
【0007】
表情や口の動きが見える、分かる事でマスクの問題点を解消できる。ファンで呼吸が楽、蒸れない、メガネやフェースシールドが曇り難い。相手に発声が分かり易い。聴覚障害者、外国人にも分かる。
【0008】
相手にスピーカーではっきり伝えられる、発話した言葉を表示、更に翻訳して表示、手話にして表示、口の動きとして表示等をする事でマスクの不便さを無くし更に、高機能を付加する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】マスクと本発明の上面図
【図2】マスクと本発明の上面図
【図3】マスクと本発明の上面図
【図4】マスクと本発明の上面図
【図5】マスクと本発明の上面図
【図6】マスクと本発明の上面図
【図7】ファンと風向装置の側面図
【図7b】ファンと風向装置の側面図
【図7c】風向装置の断面図
【図8】マスクと本発明の下面図
【図9】マスクと本発明の正面図
【図10】マスクと本発明の上面図
【図11】マスクと本発明の正面図
【図12】マスクと本発明の正面図
【図12a】表示装置の図
【図13】口元シールド正面図
【図13a】口元シールド上面図
【図14】透明マスク装置の正面図
【図14a】透明マスク装置の側面図
【図15】制御装置と各種入出力装置
【図16】一部透明なマスクの裏面図
【図17】一部透明なマスクの上面図
【図18】一部透明なマスクの上面図
【発明を実施するための形態】
【実施例1】
【0010】
図1の説明と、他の全ての図と本発明全体への説明も纏めて記載する。
マスク本体3にマスクカバー2をかけた図である。マスクカバー2とマスク本体3とは隙間があるが、それでも呼吸を補助するファンモーター1の効果はあるが、マスクカバー2の縁のみマスク本体3と密閉すれば強い風圧がマスク本体3にかかり呼吸をし易くする効果は高まる。マスクカバー2の形状は鼻の形状にも合わせた形状にするが、別図のような鼻を避けたマスクカバー2でも良い。殺菌装置7はマスクカバー2内の空気とマスク本体3を殺菌する効果がある。
以下、本段落で、本発明全体の説明もする。
本発明の駆動用の電池や制御装置等はマスクカバー2やファンモーター1に設置しなくても、図6のように電線11を使用して別の場所に設置しても良い。耳掛け紐に固定しても、耳掛け紐を後頭部で結ぶなら後頭部に設置しても良いし、本発明装着者のポケットやベルトに固定しても良い。
本明細書の説明や図では本発明の駆動用の電池や制御装置17や電線11、或はスマートフォン、その他の装置への説明や図は殆ど省略してる。またそれらへの配線も省略しているが、各図の説明に必須ではないからである。図15をその一例とした。耳掛け紐も同様に殆ど省略している。詰まり、前述の通りに設置すれば良いからである。LED20はマイク18でマスク装着者22の音声を取得して制御装置17で信号処理して発声に合わせて明滅する。LED20は複数並べてオーディオのレベルメーターのようにしても良い。
マスクカバー2はマスク本体3に接着剤やテープ或いは面テープで固定でも、マスクカバー2にクリップを付けてマスク本体3の一部を挟んでに固定、或いは紐を付けて耳掛け紐4に固定しても、或いは耳掛け紐を専用に付けて固定しても良い。また耳掛け紐でなく後頭部で結ぶ方式でも良い。耳掛け紐はベルト状のようなものでも良い。
本発明では、マスクカバー2の縁には必要に応じて或いはファンの風圧を掛けるために、ゴムやシリコン樹脂のような柔軟性のある素材を使う、縁以外の部分はファンモーター1の風圧に変形しない硬さの材料が良い、例えばアクリルの1.5-3mm厚程度のもの。
マスク本体3は代わりに空気のフィルターであっても良い、それをネット状のプラスチックの板を使いマスクカバー2に取り外し可能にしても良いがその場合は前述のシリコン樹脂よりも内側に設置すると良い、或はマスクカバー2の縁に接着剤やテープ或いは面テープで固定しても該フィルターへのファンモーター1の風圧や呼吸の風圧にも大きくは変形しないので良い。 詰まりマスクカバー2とマスク本体3の一体化である。または、該フィルターをファンモーター1に接着剤やテープ或いは面テープで設置しても良い。または、マスクカバー2からの空気のパイプで別の場所にファンモーター1とフィルターを設置しても良い。
また、マスクカバー2のカーブはマスク本体3或はマスク本体3の代わりのフィルターとは内部で隙間を作ってる、それはお椀を被せて隙間を作るようなイメージである、その隙間は空気の通り道でもあり、最小の部分では1センチ程度、他は2センチ程度或はそれ以上開けると良い。マスクカバー2の形状であるが市販の3Dマスクと称されてるマスクの形状でも良い。マスク本体3も3Dマスク或は同様の大きな嘴のような形状のマスクであっても本発明に使える。
本発明は完全に且つ正確に呼吸とファンモーター1の制御が合わなくても呼吸をし易くする効果はある。それは口の前の空気が入れ替わるからでもあり、前記フィルター或いはマスク本体3にファンモーター1の風圧が掛かり空気の淀みが無くなるからで、更にはマスク装着者が前記風圧や新鮮な空気に合わせて呼吸を合わせる事もあるから。
センサー5は温度、湿度、CO2、風量、空気圧センサー等でマスク装着者の呼吸を検出して、及び又は単純に一定時間ファンを動作させる方法で、或いは一定時間でファンモーター1の回転を正逆にファンモーター1を制御しても良い。この一定時間での動作とは、センサー5での吸排気の判別が正確で無い場合にも良いし、センサー5を利用しないでファンモーター1を制御する場合にも良い。またファンモーター1の制御は正逆回転か或はどちらかの回転だけ利用しても呼吸の補助への効果はあるし、呼吸のどちらかに対してだけの動作でも効果はある。正逆回転は2つのファンを向かい合わせて設置し、どちらか一方のファンを動作させる事で対応しても良い。またセンサー5をマスクカバー2の外面と内面に設置して、2つのセンサー5の検出信号の差で呼吸を判断してファンモーター1を制御しても良い。
ファンモーター1は圧電ブロアを使用しても同じてある。
温度センサーでの動作は、呼気は37度程度であり発熱の場合は40度もあるのだが、外気温が全く同じでなければ温度の違いを検出してファンモーター1を呼吸に合わせて制御可能である。或いは温度センサーと湿度センサーを使い、湿度が高く温度も体温程度であれば呼気として判定してファンモーター1を制御しても良い。
以下に各センサーを使用した場合の制御方法を説明するが、各センサーは他のセンサーと組合せてより正確な制御をする事もできる。例えばCO2センサーと空気圧センサーの併用とかである。
CO2センサーの場合、大気のCO2濃度は0.041%で、呼気は安静時でも1%、対して市販のCO2センサーの解像度は0.001%程度であるので簡単に呼吸の判別ができ、CO2濃度が一定以上高い場合は呼気が出てる或はマスクカバー2内の空気を排出すべきと判断してファンモーター1を動作させ、該濃度が一定以下或いは大気の濃度程度になった場合は呼気は終わった或いは吸気と判定してファンモーター1の回転を外気からの吸気方向にする。
またCO2濃度が一定以上高い場合に一定時間、ファンモーター1を排気に動作させ、更には該一定時間以外はファンモーター1を吸気に動作させてても良い。更に以下の他のセンサーに付いても、ファンモーター1の制御は同様である。
風量センサーの場合、例えばMEMS小型風量センサーは、風速や風向きを測定できる。マスク本体3からの呼気を風速や風向きで検知する。参考までに安静時、吸気時間は1秒程度、呼気時間は0.4秒程度と、他の条件に置いても呼気時間は吸気時間よりも早く勢いがあることが多い。
空気圧センサーを使う場合、マスクカバー内の気圧を測定する。
呼気でマスクカバー内の気圧は一定以上に上がる→ファンを排出動作に→それにより気圧は一定量下がるがファンの排出動作はそのままに→息を吐くのを止める或いは吸う→気圧が更に一定量まで下がるので吐くのが止まったか吸ってると判定する→モーターを吸気の方向に制御する→気圧が少し上がるがファンはそのまま運転→更に一定以上気圧が上がったら呼気になったとして---これを繰り返す。気圧の変化の検出或は判断は、呼気或は吸気のどちらかに対してだけでもファンモーター1の制御は可能である。
マスクカバーの全面にファンモーター1つの場合は、排気が顔の前面に行かないようにファンモーター1は顔の下に向けると良い、或は風向板や空気を流す部材で風向をそのようにしても良いし、顔の左右方向でも良い。図7の風向装置を使用しても良い。
殺菌装置7はマスクカバー2の内部に配置して置けば波長222nmでなくとも紫外線による目への悪影響はなく、マスクは常に殺菌される。マスクを通過して顔にまで影響を与えないようにマスク本体3の顔側の布は紫外線を遮断する布を使うと良い、或いは紫外線の量を少なくする。更にはマスクを外した時を耳掛け紐4のマスク本体3の部分に圧力センサー或いは歪センサーを貼るかクリップで止めるなどして、その出力信号により、或は手動スイッチを操作して、マスクを外した時は殺菌装置の出力を強くするとマスクの殺菌に良いし、それは一定時間動作や間欠動作でも良いしマスクを装着してる時でも良い。
その他、ファンモーター1や殺菌装置7への動作スイッチを設置してる場合はそのスイッチの操作でマスクの装着としても良い。
紫外線によるオゾン発生は殺菌には更に効果的であるが、その場合紫外線の波長が230nm以下であればオゾンの発生も可能である。マスクを外した事を検出してのオゾンの利用及び又は紫外線の併用でも良いが。オゾンを発生しない紫外線放出装置でもよい。紫外線の発生はLEDが適当であるが蛍光管のタイプもある。また222nmの紫外線は人体に悪影響が無く殺菌出来るとのデータもある。
オゾンの労働安全衛生基準では、室内の空気中オゾン濃度は0.1ppm以下と規定されて、作業環境許容濃度とされ人体への影響はないとされているのでそれに準ずる。または、前述のようにマスクを外した時だけ紫外線やオゾンを発生、或いは強く発生させても良い。
因みに、市販の一般的なマスクの重量は紐込で8g～、ファンで外形16mm*厚さ4mmで1.2g、風量0.012(立方メートル/min)、静圧5-6Pa、外形25mm*厚さ10mmで7g、風量0.05(立方メートル/min)、静圧30Pa。必要であればファン2台を重ねてに設置、或いはマスクの左右で2台を同時に同方向の回転で動作させると静圧をもっと高められ、呼吸をし易くする効果は上がる。
体重50kgの人間の1回当りの平均換気量0.5L程度であるが、20回/分の呼吸として0.5L*20＝0.01立方メートル/min、風量としては前記1.2gのファンでも足りるが、空気のフィルター或いはマスクに風圧を強く掛けるには静圧が高いファンが良い。
マスクカバー内或いはファンに熱交換器、ヒートシンクのようなものを設置して吸排気を通過させる方法もある。ヒーターやペルチェ素子でも良い。
本発明の自動起動、停止は前述に記載した方法以外にも、設置したCO2センサーの検出濃度が呼気程度あった場合には起動し、該濃度が一定時間無い場合には動作を停止しても良い。同じく、気圧センサーや別途記載の空気弁の動きを利用しての自動起動、停止も上記CO2センサーでの動作と同様にすれば良い。
またマスクカバー2に表示装置21を付ける事でマスク装着者22の口元が隠れても該表示装置21が補える。口元が隠れても表示装置21で口の動きを表示すれば良い。詰まり透明マスクカバーでなくてもこの方法でも良い、それはアニメで或いは唇の画像何枚か用意してそれを切り替えて唇を発話に合わせて動かしても、或いはマスク本体3と唇の隙間をプラスチックのネットでスペースを作りそこに唇を撮影する小型カメラを設置してその画像を該表示装置21に表示しても良い。図1乃至3と5に置いてはファンモーター1の前に少し隙間を開けて表示装置21を設置しても良いし、マスクカバー2の端の方に設置しても良い。表示装置21はスマートフォンでも代用できる。スマートフォンのマイクが本発明の装着者の声を拾い信号処理により、スマートフォンのディスプレイに表示する。スマートフォンを表示装置21の代わりになるようにアプリケーションを作り搭載するのが良い。スマートフォンからWifi接続等でインターネット上で得られた翻訳を取り込み表示するようにアプリを作り、スマートフォン或いは表示装置21に表示する。表示装置21はドットマトリクスでも良い。
ファンモーター1の位置はマスクカバー2の横の方にして、マスクカバー2を透明にしてマスク本体3の中央付近を透明の素材にすれば口元や鼻が見えるようになる。表示装置21もマスクの下の方や横の方にファンを避けて設置可能である。
全ての図に置いて、実際にはもっと顔の形状に合わせて湾曲或いは、湾曲する。
以下、紫外線の量に付いてのデータと考察を記載して置く。
1・・殺菌力の実例として、15ワット殺菌灯器具を用いて行われた厚生省、国立衛生試験所の試験結果では大腸菌に対して99.99％以上の殺菌率を得るために殺菌灯は60秒（1分）を要する
この殺菌灯に対比するものとして、太陽光線の殺菌力をあげると、Lukieshの発表している実験によれば盛夏、晴天、正午の太陽光でシャーレ中の大腸菌浮遊液を直射したところ、99.99％の殺菌に64分間を要している。
2・・UV-LEDの出力、例えば市販の5mmΦ*8.7mmの物は放射束4mWで、15 2θ1/2(deg) 365nm 3.4V 20mA 変換効率は5%。地上に届く太陽光の1/1000以下程度と考えられる。例えばこれを4個程度、本発明のマスクカバー内に配置しても日焼けの心配はほぼ無い、更には生地の中にはUV-CUTのものがあるので、それをマスクの顔に当たる部分に使うのも良い・・紫外線遮断率が90%以上・もしくはUPF40～50+と記載されている商品を選ぶと、効率よく紫外線と日焼け対策を行える。
マスクカバーの内側にはメッキ等で紫外線の反射処理をして置くと紫外線はマスク全体に効率よく照射できる。
また、市販の3Wクラスの紫外線LEDは、放射強度：180mW以上、半減角：140°であるのでこのような大型のLEDを使用しても良い。殺菌灯にしてもグローランプ程度の大きさの185nm、0.12W出力のオゾン紫外線電球やオゾンを発生しない紫外線電球も使っても良い。
マスク本体3にマスクカバー2をかけた図である。マスクカバー2とマスク本体3とは隙間があるが、それでも呼吸を補助するファンモーター1の効果はあるが、マスクカバー2の縁のみマスク本体3と密閉すれば強い風圧がマスク本体3にかかり呼吸をし易くする効果は高まる。マスクカバー2の形状は鼻の形状にも合わせた形状にするが、別図のような鼻を避けたマスクカバー2でも良い。殺菌装置7はマスクカバー2内の空気とマスク本体3を殺菌する効果がある。
以下、本段落で、本発明全体の説明もする。
本発明の駆動用の電池や制御装置等はマスクカバー2やファンモーター1に設置しなくても、図6のように電線11を使用して別の場所に設置しても良い。耳掛け紐に固定しても、耳掛け紐を後頭部で結ぶなら後頭部に設置しても良いし、本発明装着者のポケットやベルトに固定しても良い。
本明細書の説明や図では本発明の駆動用の電池や制御装置17や電線11、或はスマートフォン、その他の装置への説明や図は殆ど省略してる。またそれらへの配線も省略しているが、各図の説明に必須ではないからである。図15をその一例とした。耳掛け紐も同様に殆ど省略している。詰まり、前述の通りに設置すれば良いからである。LED20はマイク18でマスク装着者22の音声を取得して制御装置17で信号処理して発声に合わせて明滅する。LED20は複数並べてオーディオのレベルメーターのようにしても良い。
マスクカバー2はマスク本体3に接着剤やテープ或いは面テープで固定でも、マスクカバー2にクリップを付けてマスク本体3の一部を挟んでに固定、或いは紐を付けて耳掛け紐4に固定しても、或いは耳掛け紐を専用に付けて固定しても良い。また耳掛け紐でなく後頭部で結ぶ方式でも良い。耳掛け紐はベルト状のようなものでも良い。
本発明では、マスクカバー2の縁には必要に応じて或いはファンの風圧を掛けるために、ゴムやシリコン樹脂のような柔軟性のある素材を使う、縁以外の部分はファンモーター1の風圧に変形しない硬さの材料が良い、例えばアクリルの1.5-3mm厚程度のもの。
マスク本体3は代わりに空気のフィルターであっても良い、それをネット状のプラスチックの板を使いマスクカバー2に取り外し可能にしても良いがその場合は前述のシリコン樹脂よりも内側に設置すると良い、或はマスクカバー2の縁に接着剤やテープ或いは面テープで固定しても該フィルターへのファンモーター1の風圧や呼吸の風圧にも大きくは変形しないので良い。 詰まりマスクカバー2とマスク本体3の一体化である。または、該フィルターをファンモーター1に接着剤やテープ或いは面テープで設置しても良い。または、マスクカバー2からの空気のパイプで別の場所にファンモーター1とフィルターを設置しても良い。
また、マスクカバー2のカーブはマスク本体3或はマスク本体3の代わりのフィルターとは内部で隙間を作ってる、それはお椀を被せて隙間を作るようなイメージである、その隙間は空気の通り道でもあり、最小の部分では1センチ程度、他は2センチ程度或はそれ以上開けると良い。マスクカバー2の形状であるが市販の3Dマスクと称されてるマスクの形状でも良い。マスク本体3も3Dマスク或は同様の大きな嘴のような形状のマスクであっても本発明に使える。
本発明は完全に且つ正確に呼吸とファンモーター1の制御が合わなくても呼吸をし易くする効果はある。それは口の前の空気が入れ替わるからでもあり、前記フィルター或いはマスク本体3にファンモーター1の風圧が掛かり空気の淀みが無くなるからで、更にはマスク装着者が前記風圧や新鮮な空気に合わせて呼吸を合わせる事もあるから。
センサー5は温度、湿度、CO2、風量、空気圧センサー等でマスク装着者の呼吸を検出して、及び又は単純に一定時間ファンを動作させる方法で、或いは一定時間でファンモーター1の回転を正逆にファンモーター1を制御しても良い。この一定時間での動作とは、センサー5での吸排気の判別が正確で無い場合にも良いし、センサー5を利用しないでファンモーター1を制御する場合にも良い。またファンモーター1の制御は正逆回転か或はどちらかの回転だけ利用しても呼吸の補助への効果はあるし、呼吸のどちらかに対してだけの動作でも効果はある。正逆回転は2つのファンを向かい合わせて設置し、どちらか一方のファンを動作させる事で対応しても良い。またセンサー5をマスクカバー2の外面と内面に設置して、2つのセンサー5の検出信号の差で呼吸を判断してファンモーター1を制御しても良い。
ファンモーター1は圧電ブロアを使用しても同じてある。
温度センサーでの動作は、呼気は37度程度であり発熱の場合は40度もあるのだが、外気温が全く同じでなければ温度の違いを検出してファンモーター1を呼吸に合わせて制御可能である。或いは温度センサーと湿度センサーを使い、湿度が高く温度も体温程度であれば呼気として判定してファンモーター1を制御しても良い。
以下に各センサーを使用した場合の制御方法を説明するが、各センサーは他のセンサーと組合せてより正確な制御をする事もできる。例えばCO2センサーと空気圧センサーの併用とかである。
CO2センサーの場合、大気のCO2濃度は0.041%で、呼気は安静時でも1%、対して市販のCO2センサーの解像度は0.001%程度であるので簡単に呼吸の判別ができ、CO2濃度が一定以上高い場合は呼気が出てる或はマスクカバー2内の空気を排出すべきと判断してファンモーター1を動作させ、該濃度が一定以下或いは大気の濃度程度になった場合は呼気は終わった或いは吸気と判定してファンモーター1の回転を外気からの吸気方向にする。
またCO2濃度が一定以上高い場合に一定時間、ファンモーター1を排気に動作させ、更には該一定時間以外はファンモーター1を吸気に動作させてても良い。更に以下の他のセンサーに付いても、ファンモーター1の制御は同様である。
風量センサーの場合、例えばMEMS小型風量センサーは、風速や風向きを測定できる。マスク本体3からの呼気を風速や風向きで検知する。参考までに安静時、吸気時間は1秒程度、呼気時間は0.4秒程度と、他の条件に置いても呼気時間は吸気時間よりも早く勢いがあることが多い。
空気圧センサーを使う場合、マスクカバー内の気圧を測定する。
呼気でマスクカバー内の気圧は一定以上に上がる→ファンを排出動作に→それにより気圧は一定量下がるがファンの排出動作はそのままに→息を吐くのを止める或いは吸う→気圧が更に一定量まで下がるので吐くのが止まったか吸ってると判定する→モーターを吸気の方向に制御する→気圧が少し上がるがファンはそのまま運転→更に一定以上気圧が上がったら呼気になったとして---これを繰り返す。気圧の変化の検出或は判断は、呼気或は吸気のどちらかに対してだけでもファンモーター1の制御は可能である。
マスクカバーの全面にファンモーター1つの場合は、排気が顔の前面に行かないようにファンモーター1は顔の下に向けると良い、或は風向板や空気を流す部材で風向をそのようにしても良いし、顔の左右方向でも良い。図7の風向装置を使用しても良い。
殺菌装置7はマスクカバー2の内部に配置して置けば波長222nmでなくとも紫外線による目への悪影響はなく、マスクは常に殺菌される。マスクを通過して顔にまで影響を与えないようにマスク本体3の顔側の布は紫外線を遮断する布を使うと良い、或いは紫外線の量を少なくする。更にはマスクを外した時を耳掛け紐4のマスク本体3の部分に圧力センサー或いは歪センサーを貼るかクリップで止めるなどして、その出力信号により、或は手動スイッチを操作して、マスクを外した時は殺菌装置の出力を強くするとマスクの殺菌に良いし、それは一定時間動作や間欠動作でも良いしマスクを装着してる時でも良い。
その他、ファンモーター1や殺菌装置7への動作スイッチを設置してる場合はそのスイッチの操作でマスクの装着としても良い。
紫外線によるオゾン発生は殺菌には更に効果的であるが、その場合紫外線の波長が230nm以下であればオゾンの発生も可能である。マスクを外した事を検出してのオゾンの利用及び又は紫外線の併用でも良いが。オゾンを発生しない紫外線放出装置でもよい。紫外線の発生はLEDが適当であるが蛍光管のタイプもある。また222nmの紫外線は人体に悪影響が無く殺菌出来るとのデータもある。
オゾンの労働安全衛生基準では、室内の空気中オゾン濃度は0.1ppm以下と規定されて、作業環境許容濃度とされ人体への影響はないとされているのでそれに準ずる。または、前述のようにマスクを外した時だけ紫外線やオゾンを発生、或いは強く発生させても良い。
因みに、市販の一般的なマスクの重量は紐込で8g～、ファンで外形16mm*厚さ4mmで1.2g、風量0.012(立方メートル/min)、静圧5-6Pa、外形25mm*厚さ10mmで7g、風量0.05(立方メートル/min)、静圧30Pa。必要であればファン2台を重ねてに設置、或いはマスクの左右で2台を同時に同方向の回転で動作させると静圧をもっと高められ、呼吸をし易くする効果は上がる。
体重50kgの人間の1回当りの平均換気量0.5L程度であるが、20回/分の呼吸として0.5L*20＝0.01立方メートル/min、風量としては前記1.2gのファンでも足りるが、空気のフィルター或いはマスクに風圧を強く掛けるには静圧が高いファンが良い。
マスクカバー内或いはファンに熱交換器、ヒートシンクのようなものを設置して吸排気を通過させる方法もある。ヒーターやペルチェ素子でも良い。
本発明の自動起動、停止は前述に記載した方法以外にも、設置したCO2センサーの検出濃度が呼気程度あった場合には起動し、該濃度が一定時間無い場合には動作を停止しても良い。同じく、気圧センサーや別途記載の空気弁の動きを利用しての自動起動、停止も上記CO2センサーでの動作と同様にすれば良い。
またマスクカバー2に表示装置21を付ける事でマスク装着者22の口元が隠れても該表示装置21が補える。口元が隠れても表示装置21で口の動きを表示すれば良い。詰まり透明マスクカバーでなくてもこの方法でも良い、それはアニメで或いは唇の画像何枚か用意してそれを切り替えて唇を発話に合わせて動かしても、或いはマスク本体3と唇の隙間をプラスチックのネットでスペースを作りそこに唇を撮影する小型カメラを設置してその画像を該表示装置21に表示しても良い。図1乃至3と5に置いてはファンモーター1の前に少し隙間を開けて表示装置21を設置しても良いし、マスクカバー2の端の方に設置しても良い。表示装置21はスマートフォンでも代用できる。スマートフォンのマイクが本発明の装着者の声を拾い信号処理により、スマートフォンのディスプレイに表示する。スマートフォンを表示装置21の代わりになるようにアプリケーションを作り搭載するのが良い。スマートフォンからWifi接続等でインターネット上で得られた翻訳を取り込み表示するようにアプリを作り、スマートフォン或いは表示装置21に表示する。表示装置21はドットマトリクスでも良い。
ファンモーター1の位置はマスクカバー2の横の方にして、マスクカバー2を透明にしてマスク本体3の中央付近を透明の素材にすれば口元や鼻が見えるようになる。表示装置21もマスクの下の方や横の方にファンを避けて設置可能である。
全ての図に置いて、実際にはもっと顔の形状に合わせて湾曲或いは、湾曲する。
以下、紫外線の量に付いてのデータと考察を記載して置く。
1・・殺菌力の実例として、15ワット殺菌灯器具を用いて行われた厚生省、国立衛生試験所の試験結果では大腸菌に対して99.99％以上の殺菌率を得るために殺菌灯は60秒（1分）を要する
この殺菌灯に対比するものとして、太陽光線の殺菌力をあげると、Lukieshの発表している実験によれば盛夏、晴天、正午の太陽光でシャーレ中の大腸菌浮遊液を直射したところ、99.99％の殺菌に64分間を要している。
2・・UV-LEDの出力、例えば市販の5mmΦ*8.7mmの物は放射束4mWで、15 2θ1/2(deg) 365nm 3.4V 20mA 変換効率は5%。地上に届く太陽光の1/1000以下程度と考えられる。例えばこれを4個程度、本発明のマスクカバー内に配置しても日焼けの心配はほぼ無い、更には生地の中にはUV-CUTのものがあるので、それをマスクの顔に当たる部分に使うのも良い・・紫外線遮断率が90%以上・もしくはUPF40～50+と記載されている商品を選ぶと、効率よく紫外線と日焼け対策を行える。
マスクカバーの内側にはメッキ等で紫外線の反射処理をして置くと紫外線はマスク全体に効率よく照射できる。
また、市販の3Wクラスの紫外線LEDは、放射強度：180mW以上、半減角：140°であるのでこのような大型のLEDを使用しても良い。殺菌灯にしてもグローランプ程度の大きさの185nm、0.12W出力のオゾン紫外線電球やオゾンを発生しない紫外線電球も使っても良い。
【実施例2】
【0011】
図2、センサー付きファン6は両面テープ或いは紐で、或はセンサー付きファン6の下にネットを貼付けたものにして、そのネットを利用してマスク本体3に固定する。このセンサーはセンサー5であり、それによるファンの制御は別の説明を参照。センサーは無しでファンモーター1にしてマスク本体3からの吸気或は呼気専用にしても呼吸を補助する効果がある。その動作は連続でなくても間欠動作にしても、或いは交互に一定時間でファンモーター1を反転動作しても呼吸を補助する効果はある。
本図のようにマスク本体3の一部にファンモーター1の設置であっても呼吸を補助する効果はある。
この図に限らず殺菌装置7は必須のものではない。
本図のようにマスク本体3の一部にファンモーター1の設置であっても呼吸を補助する効果はある。
この図に限らず殺菌装置7は必須のものではない。
【実施例3】
【0012】
図３、マスクカバー2の縁とマスク本体3の隙間は無い、またセンサー5は無いが図2にある場合と無い場合の説明をしている、同じである。
本図に限らず、ファン無しでも、殺菌装置7或いは、オゾン発生装置等の殺菌装置をマスクに設置するだけでも菌やウィルスには効果的である。
殺菌装置7はマスクカバーに刺して設置してるので点線にはしてない。
本図に限らず、ファン無しでも、殺菌装置7或いは、オゾン発生装置等の殺菌装置をマスクに設置するだけでも菌やウィルスには効果的である。
殺菌装置7はマスクカバーに刺して設置してるので点線にはしてない。
【実施例4】
【0013】
図4、チューブ8はファンモーター1とファンモーター1の空気フィルターを別に設置して、そこからの空気のチューブである。
またマスク本体3が3Dマスクの場合、ピンホールを開けてそこにピンホールカメラを設置して、或いはマスク本体3の内側に小型カメラを設置して、該カメラの信号を無線或は有線で制御装置に送り制御装置がマスクカバー2の前面に設置したディスプレイに唇の動きを表示或は、スマートフォンで該信号を受信して信号処理により唇の動きを表示して相手に見せる。これは本発明では呼吸でのマスク内の蒸れを少なくするから可能である。またピンホールの部分にはカメラを接着剤や接着テープで完全に塞ぎウィルスの通過も防げる。
またマスク本体3が3Dマスクの場合、ピンホールを開けてそこにピンホールカメラを設置して、或いはマスク本体3の内側に小型カメラを設置して、該カメラの信号を無線或は有線で制御装置に送り制御装置がマスクカバー2の前面に設置したディスプレイに唇の動きを表示或は、スマートフォンで該信号を受信して信号処理により唇の動きを表示して相手に見せる。これは本発明では呼吸でのマスク内の蒸れを少なくするから可能である。またピンホールの部分にはカメラを接着剤や接着テープで完全に塞ぎウィルスの通過も防げる。
【実施例5】
【0014】
図5、センサー付きファン6の下部は人の口と鼻を覆い密着するように湾曲成型させると共にゴム或は前述のシリコン樹脂のような物を使い弾力性を持たせる。更に、センサー5や電池、殺菌装置7、制御装置をセンサー付きファン6に内蔵させても良い。マスク本体3は空気のフィルターであり、両面テープで簡単に張替えできるようにしておく。
【実施例6】
【0015】
図6、電線11はマスクカバー2の機能に必要な制御装置や電池等を搭載しない場合に別の箱にそれらを設置するための電線11である。該箱はマスク装着者のポケットやベルト、或は耳掛け紐や耳掛け紐を後頭部に廻した所等に装置する。該箱には制御装置の一つとしてスマートフォンを設置する場合がある。
例えば、片方のファンモーター1は排気専用、呼気の際に動作させて、その際に一方のファンモーター1は停止或いは吸気させればマスク前の空気は新鮮なのが導入されるが、2つのファンモーター1を呼吸に合わせた回転にする事でマスク本体3に風圧がかかり、より呼吸が楽になる。
またマスクカバー2の前面に表示装置21を付けても良い、マスクカバー2とマスク本体3の一部を透明にしなくても表示装置21が口元表示をする。
例えば、片方のファンモーター1は排気専用、呼気の際に動作させて、その際に一方のファンモーター1は停止或いは吸気させればマスク前の空気は新鮮なのが導入されるが、2つのファンモーター1を呼吸に合わせた回転にする事でマスク本体3に風圧がかかり、より呼吸が楽になる。
またマスクカバー2の前面に表示装置21を付けても良い、マスクカバー2とマスク本体3の一部を透明にしなくても表示装置21が口元表示をする。
【実施例7】
【0016】
図7、ファンモーター1にはこのように風向装置を付ける場合がある。ファンモーター1の下はマスク側で、ファンモーター1のマスクからの排気の圧力、及び又はマスクからの呼気の風圧によって開口される排気弁12によって排出される。排気弁12は風向装置14に開けた穴の外側を覆うように設置されてるので逆向きの空気の際は閉じられる。
同様に吸気弁13は弁が風向装置の内部に開くように設置されてるので、マスクからの吸気の風圧によって及び又はファンモーター1のマスクへの送風の圧力で弁は開口される。
これは呼気と吸気の風向を別の方向にする事で、新鮮な空気を吸気できる事と、弁により呼気か吸気かのセンサーとしてファンモーター1の動作を変える。
この図では弁の開閉を検出する装置を省略してるが、図7b或は図7cのように例えばフォトインタラプタ16を設置して弁の動きを検出してファンモーター1の回転方向や動作を制御する。フォトインタラプタ16は吸気弁13への設置だけでも呼吸の検知は可能であるし、逆に排気弁12への設置だけでも呼吸の検知は可能である。
又は、ファンモーター1の回転は排気のみとしても良く、その逆にファンモーター1の回転は吸気のみとしても良い。
フォトインタラプタ16に付いては吸気弁13と排気弁12共に、風向装置14を外光が通過しない素材や色の物で作成し風向装置14の内部にフォトセンサを設置して置くだけで弁の動きによる外光の入力を検知してフォトインタラプタ16でなくとも可能である。
図7b、図7を回転して排気弁12を手前にした図。フォトインタラプタ16を使用して非接触で排気弁12の開閉を検知する。排気弁12の弁は不透明のものを使えば弁がフォトインタラプタ16の光の通過を遮るので弁の開閉を検知出来る。排気弁12が開でない場合は呼吸の停止や吸気してる事になる、それでファンモーター1の回転を正逆に制御して呼吸を補助する。
フォトインタラプタ16には周囲の光が入らないように弁を含んだ周囲に遮蔽を付けるが、特に弁が開いた時にフォトインタラプタ16に外光が入らないように、不透明なプラスチックの板で囲いをつければ良い。
図7c、図7bと動作原理は同じである。風向装置14の内部の断面図、フォトインタラプタ16や吸気弁13は向こう側にある。
フォトインタラプタ16は本装置の内部に設置してるので外光の影響を受け難いが、必要であれば不透明なプラスチックの板で囲いをつければ良い。
フォトインタラプタ16でなくても、風量センサーを吸気弁13及び又は排気弁12の近くに設置したり、CO2センサーの使用でも可能である。
更に、本図に限らず呼吸の検知は呼吸の停止も発見できる。一定時間センサー5の検知が無ければ異常事態として例えばブザーを鳴らしたり、無線で信号を送っても良い。これは睡眠時無呼吸症候群にも使える。
同様に吸気弁13は弁が風向装置の内部に開くように設置されてるので、マスクからの吸気の風圧によって及び又はファンモーター1のマスクへの送風の圧力で弁は開口される。
これは呼気と吸気の風向を別の方向にする事で、新鮮な空気を吸気できる事と、弁により呼気か吸気かのセンサーとしてファンモーター1の動作を変える。
この図では弁の開閉を検出する装置を省略してるが、図7b或は図7cのように例えばフォトインタラプタ16を設置して弁の動きを検出してファンモーター1の回転方向や動作を制御する。フォトインタラプタ16は吸気弁13への設置だけでも呼吸の検知は可能であるし、逆に排気弁12への設置だけでも呼吸の検知は可能である。
又は、ファンモーター1の回転は排気のみとしても良く、その逆にファンモーター1の回転は吸気のみとしても良い。
フォトインタラプタ16に付いては吸気弁13と排気弁12共に、風向装置14を外光が通過しない素材や色の物で作成し風向装置14の内部にフォトセンサを設置して置くだけで弁の動きによる外光の入力を検知してフォトインタラプタ16でなくとも可能である。
図7b、図7を回転して排気弁12を手前にした図。フォトインタラプタ16を使用して非接触で排気弁12の開閉を検知する。排気弁12の弁は不透明のものを使えば弁がフォトインタラプタ16の光の通過を遮るので弁の開閉を検知出来る。排気弁12が開でない場合は呼吸の停止や吸気してる事になる、それでファンモーター1の回転を正逆に制御して呼吸を補助する。
フォトインタラプタ16には周囲の光が入らないように弁を含んだ周囲に遮蔽を付けるが、特に弁が開いた時にフォトインタラプタ16に外光が入らないように、不透明なプラスチックの板で囲いをつければ良い。
図7c、図7bと動作原理は同じである。風向装置14の内部の断面図、フォトインタラプタ16や吸気弁13は向こう側にある。
フォトインタラプタ16は本装置の内部に設置してるので外光の影響を受け難いが、必要であれば不透明なプラスチックの板で囲いをつければ良い。
フォトインタラプタ16でなくても、風量センサーを吸気弁13及び又は排気弁12の近くに設置したり、CO2センサーの使用でも可能である。
更に、本図に限らず呼吸の検知は呼吸の停止も発見できる。一定時間センサー5の検知が無ければ異常事態として例えばブザーを鳴らしたり、無線で信号を送っても良い。これは睡眠時無呼吸症候群にも使える。
【実施例8】
【0017】
図8、ファンモーター1はマスクカバー2に設置されてる。
ファンの数は2つとは限らない。反対側の側面は遮蔽板15で覆っても良いし、覆わなくても或いは遮蔽板15は両側面全く無しでもマスク前の空気の入替えにより呼吸をし易くする効果はある。反対側、マスクの上面に電池を設置しても良い。マスクカバー2のファンモーター1以外のマスク本体3との隙間は埋めて、2つのファンモーター1を吸気には外気を取入れ、排気にはマスク本体3から吸気をしてマスク本体3に風圧をかけるのが呼吸をし易くする。それはセンサー5を設置して制御装置のファンモーター1の制御によるのは勿論である。
ファンの数は2つとは限らない。反対側の側面は遮蔽板15で覆っても良いし、覆わなくても或いは遮蔽板15は両側面全く無しでもマスク前の空気の入替えにより呼吸をし易くする効果はある。反対側、マスクの上面に電池を設置しても良い。マスクカバー2のファンモーター1以外のマスク本体3との隙間は埋めて、2つのファンモーター1を吸気には外気を取入れ、排気にはマスク本体3から吸気をしてマスク本体3に風圧をかけるのが呼吸をし易くする。それはセンサー5を設置して制御装置のファンモーター1の制御によるのは勿論である。
【実施例9】
【0018】
図9、実際には顔の形に合わせて湾曲してる。ファンモーター1はマスクカバー2の左右に設置されてる。ファンモーター1の制御方法やセンサー5や電池等も図1で説明した通りであり、それは全ての図に対しての説明でもある。
この場合は鼻を避けて口だけに本発明を設置した例である。鼻はマスク本体3が担う。
左右のファンモーター1にはフィルターを貼付けてる。
図9と10に付いてはマスクカバー2の左右の端に或いはそのどちらか一方にファンモーター1が設置されてるが、マスクカバー2の左右の端のファンから1-2センチ程度内側の位置にフィルターを樹脂ネットで挟み隙間無くマスクカバー2内に設置して、フィルター室を作るのも良い。ファンにフィルターを貼るよりも大きな面積のフィルターとなる。
或いはファンとフィルターの設置を逆にしても良い。詰まり、図13のフィルター装置27をマスクカバー2の左右に設けた構造である。
また、マスクカバー2を透明にして、マスク本体3の中央部分を図16乃至18のように透明にするとマスク装着者の口元が見える。これもマスクカバー2を鼻の部分まで覆う3Dマスク形状にしても良い。
また、マスク本体3は無しでマスクカバー2を鼻も覆う3Dマスクの形状にして耳掛け紐で顔に装着しても良い。
この場合は鼻を避けて口だけに本発明を設置した例である。鼻はマスク本体3が担う。
左右のファンモーター1にはフィルターを貼付けてる。
図9と10に付いてはマスクカバー2の左右の端に或いはそのどちらか一方にファンモーター1が設置されてるが、マスクカバー2の左右の端のファンから1-2センチ程度内側の位置にフィルターを樹脂ネットで挟み隙間無くマスクカバー2内に設置して、フィルター室を作るのも良い。ファンにフィルターを貼るよりも大きな面積のフィルターとなる。
或いはファンとフィルターの設置を逆にしても良い。詰まり、図13のフィルター装置27をマスクカバー2の左右に設けた構造である。
また、マスクカバー2を透明にして、マスク本体3の中央部分を図16乃至18のように透明にするとマスク装着者の口元が見える。これもマスクカバー2を鼻の部分まで覆う3Dマスク形状にしても良い。
また、マスク本体3は無しでマスクカバー2を鼻も覆う3Dマスクの形状にして耳掛け紐で顔に装着しても良い。
【実施例10】
【0019】
図10、図9と同様に、顔に当たるのに水平になってしまってるが、マスク本体3とファンカバー2と共に湾曲に顔に合わせて3Dマスクのようにカーブしてるのが正しい。ファンモーター1はマスクカバー2の右側のみに設置されてるが、図9のように両側にファンでも良いが、この図の場合ファンモーター1は吸排気の機能を持たせる。ファンモーター1を正逆回転しても良いし、2個を逆方向に重ねて1つとして夫々の駆動で吸気と排気をしても良い。ファンモーター1の制御装置17をマスクカバー2の左側に設けてる。
図9のように鼻を避けて口だけにマスクカバー2を設置しても良いし、マスクカバー2の鼻に当たる部分を鼻の形状に変形させても良い。
図9のように鼻を避けて口だけにマスクカバー2を設置しても良いし、マスクカバー2の鼻に当たる部分を鼻の形状に変形させても良い。
【実施例11】
【0020】
図11、ファンモーター1はマスクカバー2の下に設置されてる。
鼻はマスク本体3が覆っても、マスクカバー2が鼻まで覆っても良い。
マイク18はマスクカバー2のマスク本体3側にマスク本体3に向けて設置して、マスク装着者の声を拾い、アンプ内蔵スピーカー19で音を出す。マイク18からアンプ内蔵スピーカー19、及びLED20は結線されている。LED20のドライブ回路はアンプ内蔵スピーカーに組み込まれている。LED20はアンプ内蔵スピーカー19に設置しても構わない。
鼻はマスク本体3が覆っても、マスクカバー2が鼻まで覆っても良い。
マイク18はマスクカバー2のマスク本体3側にマスク本体3に向けて設置して、マスク装着者の声を拾い、アンプ内蔵スピーカー19で音を出す。マイク18からアンプ内蔵スピーカー19、及びLED20は結線されている。LED20のドライブ回路はアンプ内蔵スピーカーに組み込まれている。LED20はアンプ内蔵スピーカー19に設置しても構わない。
【実施例12】
【0021】
図12、表示装置21は液晶パネルでもスマートフォンでも、或はLEDドットマトリクスでも良い。表示装置21は口の動きを表示、文字を表示、手話を表示、翻訳した外国語の文字を表示等が考えられる。
口の動きを表示では、アニメで或はマスク装着者の口を撮影したデータから選択或は加工して、マイク18の信号によりマスク装着者の口のように表示する。以下の方法が考えられる。
1・・仮に、口を閉じる=1、半開き=2、大開き=3として制御をする、音声はスピーカー19から流れるので実際に発話してるように感じる、これはアニメでも採用されてる手法である。マイク18からの信号の変化で1-3を選択するが、音声のレベルで無音は1、発話は2でやり、大レベルの発話は3にする。これはマイク信号を増幅した信号の大きさを判定して1乃至3に分ければ良い。該信号は同時にLEDをドライブして点滅させると発話が分かり易くなるが、オーディオのレベルメーターのように幾つかのLEDで表示しても良い。例えばLEDドットマトリクスを表示装置とした一例では、口の動き1はY方向2列*X方向11個のLEDで、2はY方向7列で中央部分を口を開けたように点灯しない*X方向は11個で、3は2と同様の点灯で11*11のLEDマトリクスで合計121個のLEDで表示可能である。LEDドットマトリクスの前には光が拡散するシートを置くとより口のように感じる。
2・・発話の母音をリアルタイム解析・抽出してあ～おの5種類の口の形を用意して切り替え表示装置21に表示する。
3・・音声をリアルタイム音声解析して口の動きをソフトウェアで再現するように信号処理して表示装置21に表示する。
4・・3Dマスクであれば口との隙間がありそこにカメラを設置して、それをそのまま表示装置21にそのまま表示する。カメラには撮影用の発光装置も搭載する。
文字を表示はマイク18の信号を制御装置17やスマートフォンで信号処理してやる。インターネット環境の例ではGoogleドキュメントの自動文字起こし機能があるので、スマートフォンを該信号処理と表示装置として併用するのも良い。そして外国語に翻訳も翻訳ソフトやインターネット環境を利用できる。スマートフォンと本発明とはUSB端子や無線で信号のやり取りをする。
また携帯型の翻訳機はインターネットを使わなくても出来るのがあるので、翻訳前の音声や、翻訳後の情報を表示装置21やスマートフォンに表示する。更に、該音声解析から手話に変換して表示装置21に表示しても良い。手話への変換の技術は、言葉に対してよりもひらがな50音に対して手を使って表示する方が現状では簡単である、しかし手話は顔と上半身も使用しての手話の表示の方が良いので、その場合は信号処理をもっと複雑にして顔と上半身を表示装置21に表示してやる。その場合は無線接続でインターネットを利用しての信号処理も便利である。
スピーカー18は表示装置21に搭載しても良い。LED20は必須とは限らない。
各部品への結線、電子部品、基板、制御装置、電池等はこの図に限らず省略してるがマスクカバー2内に設置しても、マスクカバー2からコードを出して、胸ポケットや腰ベルトに設置しても構わない。
図12a、図12の表示装置21である。文字左の星は発声に合わせて点滅をする。その右はマイク18からの信号を音声解析して文字にして表示してる。同時に翻訳を、ここでは英語にしている。その下は唇、詰まりマスク装着者の口の動きを表示している。その下の手のマークはひらがな50音の手話の表示位置としてであり、この図では正確な手話では無い。また、腕全体や体、顔も含めての本格的な手話の表示も考えられる。
口の動きを表示では、アニメで或はマスク装着者の口を撮影したデータから選択或は加工して、マイク18の信号によりマスク装着者の口のように表示する。以下の方法が考えられる。
1・・仮に、口を閉じる=1、半開き=2、大開き=3として制御をする、音声はスピーカー19から流れるので実際に発話してるように感じる、これはアニメでも採用されてる手法である。マイク18からの信号の変化で1-3を選択するが、音声のレベルで無音は1、発話は2でやり、大レベルの発話は3にする。これはマイク信号を増幅した信号の大きさを判定して1乃至3に分ければ良い。該信号は同時にLEDをドライブして点滅させると発話が分かり易くなるが、オーディオのレベルメーターのように幾つかのLEDで表示しても良い。例えばLEDドットマトリクスを表示装置とした一例では、口の動き1はY方向2列*X方向11個のLEDで、2はY方向7列で中央部分を口を開けたように点灯しない*X方向は11個で、3は2と同様の点灯で11*11のLEDマトリクスで合計121個のLEDで表示可能である。LEDドットマトリクスの前には光が拡散するシートを置くとより口のように感じる。
2・・発話の母音をリアルタイム解析・抽出してあ～おの5種類の口の形を用意して切り替え表示装置21に表示する。
3・・音声をリアルタイム音声解析して口の動きをソフトウェアで再現するように信号処理して表示装置21に表示する。
4・・3Dマスクであれば口との隙間がありそこにカメラを設置して、それをそのまま表示装置21にそのまま表示する。カメラには撮影用の発光装置も搭載する。
文字を表示はマイク18の信号を制御装置17やスマートフォンで信号処理してやる。インターネット環境の例ではGoogleドキュメントの自動文字起こし機能があるので、スマートフォンを該信号処理と表示装置として併用するのも良い。そして外国語に翻訳も翻訳ソフトやインターネット環境を利用できる。スマートフォンと本発明とはUSB端子や無線で信号のやり取りをする。
また携帯型の翻訳機はインターネットを使わなくても出来るのがあるので、翻訳前の音声や、翻訳後の情報を表示装置21やスマートフォンに表示する。更に、該音声解析から手話に変換して表示装置21に表示しても良い。手話への変換の技術は、言葉に対してよりもひらがな50音に対して手を使って表示する方が現状では簡単である、しかし手話は顔と上半身も使用しての手話の表示の方が良いので、その場合は信号処理をもっと複雑にして顔と上半身を表示装置21に表示してやる。その場合は無線接続でインターネットを利用しての信号処理も便利である。
スピーカー18は表示装置21に搭載しても良い。LED20は必須とは限らない。
各部品への結線、電子部品、基板、制御装置、電池等はこの図に限らず省略してるがマスクカバー2内に設置しても、マスクカバー2からコードを出して、胸ポケットや腰ベルトに設置しても構わない。
図12a、図12の表示装置21である。文字左の星は発声に合わせて点滅をする。その右はマイク18からの信号を音声解析して文字にして表示してる。同時に翻訳を、ここでは英語にしている。その下は唇、詰まりマスク装着者の口の動きを表示している。その下の手のマークはひらがな50音の手話の表示位置としてであり、この図では正確な手話では無い。また、腕全体や体、顔も含めての本格的な手話の表示も考えられる。
【実施例13】
【0022】
図13、口元シールド25の装着者の口の下にフィルター装置27がくる。フィルター装置27は密閉空間でありフィルター26にファンモーター1からの吸排気或いはそのどちらかが通過する。センサー5がマスク装着者の呼吸を検知して信号処理により制御装置17がファンモーター1を動作させる。更には口元シールド25を目の上まで伸ばしてフェースシールドの機能も持たせても良い。その場合は、おでこに口元シールド25を装着固定しても良い。
また前記の表示装置21をマスク装着者の口元を避けた左右や下に設置しても良い、その場合は口元が見えるので表示装置21の口元の表示は不要となる。表示装置21はフィルター装置27の部分に設置した場合は左右に幅広く表示も可能である。
フィルター装置27は天地逆にしてファンモーター1が下で、センサー5はフィルター26に設置しても可能である。
図13a、図13の上面図である。顔の口の下、顎に当たる部分はフィルター装置27であり、実際にはそのカーブに合わせて顎との隙間を無くす。
また前記の表示装置21をマスク装着者の口元を避けた左右や下に設置しても良い、その場合は口元が見えるので表示装置21の口元の表示は不要となる。表示装置21はフィルター装置27の部分に設置した場合は左右に幅広く表示も可能である。
フィルター装置27は天地逆にしてファンモーター1が下で、センサー5はフィルター26に設置しても可能である。
図13a、図13の上面図である。顔の口の下、顎に当たる部分はフィルター装置27であり、実際にはそのカーブに合わせて顎との隙間を無くす。
【実施例14】
【0023】
図14、透明により口の動きが相手に分かる。透明マスクカバー28は例えば透明の3Dマスクに長方形の透明カバーを付けたような形状である。顔との接触部分にはシリコン樹脂やゴム等で顔との密閉度を確保する。透明マスクカバー28の高さは該3Dマスクは60mm程度の高さとして、顔との接触面から40mm程度の位置から長方形の箱を付けた感じになる。長方形の箱の厚みは20-40mm程度と考える。この装着者はフィルター装置27により呼吸をする。装着者はフィルター26を通過した空気のみで呼吸する。
また、本装置にはマイク18とアンプ内蔵スピーカー19を搭載して、装着者の発声の音量や音質を補うのも良い。表示装置21を搭載しても良い。その際の表示装置21はフィルター装置27の辺りに設置すればマスク装着者の口元は隠れずに済む。殺菌装置7の搭載も可能である。ファンモーター1の動作はマスク装着者の呼気吸気に対して補助の動作をするが、最低限は呼気に対してだけの動作でも可能である。
フェースシールド29はフェースシールド固定具23によって固定されるが、取り外しが簡単な面ファスナー使用でも良い。
フィルター26とフィルター装置27の固定部分には柔軟性のあるシリコンで完全に塞ぐ。
フィルター装置27は顔の左右に設置しても良い。
図14a、図14の側面図である。透明マスクカバー装置28と透明マスクカバー装置28の一部9は一体であり、その空間は繋がってるので1つのものとした一般的なマスクの形状で可能である。
また、本装置にはマイク18とアンプ内蔵スピーカー19を搭載して、装着者の発声の音量や音質を補うのも良い。表示装置21を搭載しても良い。その際の表示装置21はフィルター装置27の辺りに設置すればマスク装着者の口元は隠れずに済む。殺菌装置7の搭載も可能である。ファンモーター1の動作はマスク装着者の呼気吸気に対して補助の動作をするが、最低限は呼気に対してだけの動作でも可能である。
フェースシールド29はフェースシールド固定具23によって固定されるが、取り外しが簡単な面ファスナー使用でも良い。
フィルター26とフィルター装置27の固定部分には柔軟性のあるシリコンで完全に塞ぐ。
フィルター装置27は顔の左右に設置しても良い。
図14a、図14の側面図である。透明マスクカバー装置28と透明マスクカバー装置28の一部9は一体であり、その空間は繋がってるので1つのものとした一般的なマスクの形状で可能である。
【実施例15】
【0024】
図15、電池(BAT)とCPUとCPUの周辺回路やドライブ回路を使用して各種の入力を信号処理して各種の装置を制御する。フォトインタラプタ16の隙間に設置されてる弁が開くとフォトトランジスタのLEDからの入力は遮断され、その信号がCPUに伝わり、呼吸の判断をしてファンモーター1やその他の装置を制御する。センサー5の信号も同様に、別に説明してるように信号処理をしてファンモーター1やその他の装置を制御する。アンプ内蔵スピーカー19はこの場合はアンプ内蔵でなくても制御装置17からの出力でドライブも可能である。ここでは、これら各種の入出力装置はGNDを制御装置17外で共通にして1本にして制御装置に送っている。ファンが2つの場合もあるが、その場合はファン用の線が1本増えるだけで、片側の線は同じくGNDに接続すれば良い。更に前述のように、ファンを正逆回転にする為に2つ接続して使用する場合は、同じくGND線は共通で更に2本の線が追加されるだけである。
R1はフォトインタラプタのLEDの電流制限抵抗であり、R2はフォトトランジスタのプルアップ抵抗である。
制御装置17にはスマートフォンも設置する場合がある、それは制御装置17の一部として翻訳や音声解析、音声の文字化等、更にはインターネット接続を利用しての信号処理等に使う場合があり、更には表示装置21の機能を持つ場合がある。
スマートフォンのUSB端子を使っての制御の場合、本図の各種装置の信号受信や制御信号はシリアルデータに信号を多重してUSB端子を使う。例えば、USB・I2C（SMBus）変換モジュール MM-CP2112Aを使うとUSBを通して入出力制御が出来る。そして特にセンサー類はI2Cデバイスを使える、例えば気圧・温度センサー（レベル変換IC付き）モジュール MM-TXS03も使える。I2Cデバイスで無くても入出力デバイスが使える。アプリケーションはMicrosoft Visual Studioなどで開発出来る。これはスマートフォンを表示装置21や制御装置17の代わりに使う際のやり方でもあり、スマートフォンには専用のアプリケーションを作って搭載するのが通常である。
別のやり方では、各種装置をシフトレジスタで順次スキャンしてセンサー類ならそのままでスキャンのタイミングに合わせて信号を取得すれば良い。ファンや殺菌装置やLED、表示装置等は該スキャンのパルス状の信号を受取り一定の長さに変換したり、信号処理をしてドライブする回路を用意して駆動する。
R1はフォトインタラプタのLEDの電流制限抵抗であり、R2はフォトトランジスタのプルアップ抵抗である。
制御装置17にはスマートフォンも設置する場合がある、それは制御装置17の一部として翻訳や音声解析、音声の文字化等、更にはインターネット接続を利用しての信号処理等に使う場合があり、更には表示装置21の機能を持つ場合がある。
スマートフォンのUSB端子を使っての制御の場合、本図の各種装置の信号受信や制御信号はシリアルデータに信号を多重してUSB端子を使う。例えば、USB・I2C（SMBus）変換モジュール MM-CP2112Aを使うとUSBを通して入出力制御が出来る。そして特にセンサー類はI2Cデバイスを使える、例えば気圧・温度センサー（レベル変換IC付き）モジュール MM-TXS03も使える。I2Cデバイスで無くても入出力デバイスが使える。アプリケーションはMicrosoft Visual Studioなどで開発出来る。これはスマートフォンを表示装置21や制御装置17の代わりに使う際のやり方でもあり、スマートフォンには専用のアプリケーションを作って搭載するのが通常である。
別のやり方では、各種装置をシフトレジスタで順次スキャンしてセンサー類ならそのままでスキャンのタイミングに合わせて信号を取得すれば良い。ファンや殺菌装置やLED、表示装置等は該スキャンのパルス状の信号を受取り一定の長さに変換したり、信号処理をしてドライブする回路を用意して駆動する。
【実施例16】
【0025】
図16、一般的に流通してる安価なマスク或いは3Dマスクの一部を透明の素材にしたもの。樹脂製ネット30は一部が透明なマスク31を装着した時に丸まり装着者の顔をお椀のように包む、或いは3Dマスクのような形状に予め形成して置く。市販ではマスクブラケットとかマスクフレームとかで売られてる口元や鼻の下の部分にスペースを作るようなものである。本図では中央部分は何も無いが、少しは骨組みがあっても口元は相手から見える。
樹脂製ネット30は本発明に記載の各種装置を固定する事、更にはファンモーター1や33による風圧でマスクの形が変形しないようにする為である。従って樹脂製ネット30と一部が透明なマスク31は、例えば両面テープで接着することが必要な場合がある。
また本図ではファンの固定装置32によりマスク外側のファンの一部に返しがある、或いは一部を膨らませたピンのようなものでマスクを突き破り樹脂製ネット30にそれのメス側を作り固定する方法もある。
ファンモーター1やスピーカー付きファン33により一部が透明なマスク31の透明でない部分に風圧をかけて呼吸を楽にする。
樹脂製ネット30は本発明に記載の各種装置を固定する事、更にはファンモーター1や33による風圧でマスクの形が変形しないようにする為である。従って樹脂製ネット30と一部が透明なマスク31は、例えば両面テープで接着することが必要な場合がある。
また本図ではファンの固定装置32によりマスク外側のファンの一部に返しがある、或いは一部を膨らませたピンのようなものでマスクを突き破り樹脂製ネット30にそれのメス側を作り固定する方法もある。
ファンモーター1やスピーカー付きファン33により一部が透明なマスク31の透明でない部分に風圧をかけて呼吸を楽にする。
【実施例17】
【0026】
図17、図16ではファンをマスクの外側に設置したが、樹脂製ネット30の内側に全ての装置を装着した例である。本図では一部が透明なマスク31と樹脂製ネット30の左右には隙間があるが、マスクを装置すればその隙間は無くなる。
ファンモーター1により一部が透明なマスク31の透明でない部分に風圧をかけて呼吸を楽にする。
ファンモーター1により一部が透明なマスク31の透明でない部分に風圧をかけて呼吸を楽にする。
【実施例18】
【0027】
図18、図16.17から樹脂ネット30を無しにした。ファンケース34と34aを一部が透明なマスク31にテープ或いは接着剤で空気の漏れが無いように設置する。これによりファン単体を設置するよりもファンケースはマスクの透明以外の部分を覆っても良く、更にはファンを複数設置するスペースもあり、結果ファンの力も強力にできて、空気のフィルターの面積も大きくなる。呼吸に対してファン34と34aが補助して呼吸をし易くする。
センサー付きファンケース34aが呼吸を感知して別に設置する制御装置17が2つのファンを制御する。
マイク18とアンプ内蔵スピーカー19は夫々ファンケースにセット或いは設置して、マスク装着者の音声を出す。
センサー付きファンケース34aが呼吸を感知して別に設置する制御装置17が2つのファンを制御する。
マイク18とアンプ内蔵スピーカー19は夫々ファンケースにセット或いは設置して、マスク装着者の音声を出す。
【符号の説明】
【0028】
1・・ファンモーター
2・・マスクカバー
3・・マスク本体
4・・耳掛け紐(耳ではなく後頭部を使っても良い。ベルトでも良い。)
5・・センサー
6・・センサー付きファンモーター
7・・殺菌装置
8・・チューブ
9・・透明マスクカバー装置28の一部
10・・固定装置
11・・電線
12・・排気弁
13・・吸気弁
14・・風向装置
15・・遮蔽板
16・・フォトインタラプタ
17・・制御装置
18・・マイク
19・・アンプ内蔵スピーカー
20・・LED
21・・表示装置
22・・マスク装着者
23・・フェースシールド固定具
24・・弁
25・・口元シールド
26・・フィルター
27・・フィルター装置
28・・透明マスクカバー装置
29・・フェースシールド
30・・樹脂製ネット
31・・一部が透明なマスク
31a・・31の透明部分
32・・ファンの固定装置
33・・スピーカー付きファンモーター
34・・ファンモーターケース
34a・・センサー付きファンモーターケース
2・・マスクカバー
3・・マスク本体
4・・耳掛け紐(耳ではなく後頭部を使っても良い。ベルトでも良い。)
5・・センサー
6・・センサー付きファンモーター
7・・殺菌装置
8・・チューブ
9・・透明マスクカバー装置28の一部
10・・固定装置
11・・電線
12・・排気弁
13・・吸気弁
14・・風向装置
15・・遮蔽板
16・・フォトインタラプタ
17・・制御装置
18・・マイク
19・・アンプ内蔵スピーカー
20・・LED
21・・表示装置
22・・マスク装着者
23・・フェースシールド固定具
24・・弁
25・・口元シールド
26・・フィルター
27・・フィルター装置
28・・透明マスクカバー装置
29・・フェースシールド
30・・樹脂製ネット
31・・一部が透明なマスク
31a・・31の透明部分
32・・ファンの固定装置
33・・スピーカー付きファンモーター
34・・ファンモーターケース
34a・・センサー付きファンモーターケース
【要約】 （修正有）
【課題】息苦しさや雑菌の繁殖や臭いの軽減、メガネを曇りにくくし、フェースシールドを付けても曇り防止や呼吸をし易くし、マスク上や空気中の菌に対して殺菌効果を出し、また唇の動きを相手に見せる、表示する、声を文字や手話にして相手に表示する、またマスクでは発声が分からず音量も小さくなってしまうことを解決するマスクを提供する。
【解決手段】ファンモーターをマスクに或はマスクをカバーする装置に装着し、マスクからの呼吸に対してファンモーターで補助する。また、紫外線発生装置を搭載し、マスクは口元の一部を透明の素材で作り、マスク装着者の発話を音声解析や発話に合わせた画像を表示装置に表示させ、マイクも設置して発話の音声解析を行い、手話や唇の動き、文字、他の言語に翻訳して行い、さらにスピーカーも設置する。また、マスクをカバーする装置に、フェースシールドも装着可能にする。
【選択図】図１
【解決手段】ファンモーターをマスクに或はマスクをカバーする装置に装着し、マスクからの呼吸に対してファンモーターで補助する。また、紫外線発生装置を搭載し、マスクは口元の一部を透明の素材で作り、マスク装着者の発話を音声解析や発話に合わせた画像を表示装置に表示させ、マイクも設置して発話の音声解析を行い、手話や唇の動き、文字、他の言語に翻訳して行い、さらにスピーカーも設置する。また、マスクをカバーする装置に、フェースシールドも装着可能にする。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図7b】
【図7c】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図12a】
【図13】
【図13a】
【図14】
【図14a】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】