(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-21
(54)【発明の名称】Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ照射を利用する保護レスピレータ
(51)【国際特許分類】
A61L 2/10 20060101AFI20231214BHJP
【ＦＩ】
A61L2/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023560248
(86)(22)【出願日】2021-12-13
(85)【翻訳文提出日】2023-08-07
(86)【国際出願番号】 US2021063139
(87)【国際公開番号】W WO2022126023
(87)【国際公開日】2022-06-16
(31)【優先権主張番号】63/124,437
(32)【優先日】2020-12-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】523220178
【氏名又は名称】エックスシーエムアール インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【弁理士】
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 玲奈
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】ラサンスキー，リチャード エー．
(72)【発明者】
【氏名】ケリー，ケネス
【テーマコード（参考）】
4C058
【Ｆターム（参考）】
4C058AA28
4C058BB06
4C058KK02
(57)【要約】
Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射（例えば、２２２ナノメートル付近を中心とする波長を有する）を放出することによって、ユーザの口および鼻の前のキルゾーン内の病原体を不活化する保護レスピレータ。いくつかの実施形態では、コントローラは、数学的モデルを使用して、微生物（例えば、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２などのウイルス）を死滅させる閾値確率を提供するために必要な強度または放出時間を決定する。必要な強度または時間は、大気条件および／またはユーザの生理学的条件に基づいて決定されてもよい。Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射は、ユーザの皮膚または目と交差しない（例えば、ユーザから離して、またはユーザの顔の前面を横切る）キルゾーンを通る方向に放出され得る。代替として、コントローラは、ユーザの皮膚または目におけるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射のフルエンスを経時的に推定し、放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を調整してもよい。
【選択図】図５Ａ
【選択図】図５Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
紫外線（ＵＶ）照射を利用して、ユーザの口および鼻の前のキルゾーン内の病原体を不活化する保護レスピレータであって、電源と、
前記キルゾーンを通してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出する１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源と、
数学的モデルを使用して、前記Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射の必要な強度、または前記Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出するのに必要な時間を決定し、前記キルゾーンを通って移動する微生物を死滅させる閾値確率を提供するコントローラと
を含む保護レスピレータ。
【請求項2】
前記Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射が、２２２ナノメートル（ｎｍ）付近を中心とする波長を有する、請求項１に記載の保護レスピレータ。
【請求項3】
前記微生物がウイルスである、請求項１に記載の保護レスピレータ。
【請求項4】
前記数学的モデルが、シミュレートされた環境における速度場、前記１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源によって放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射のフルエンス、および実験室実験を使用して識別された前記微生物の不活化応答の固有の動力学を組み合わせるために、計算流体力学を使用することによって開発される、請求項１に記載の保護レスピレータ。
【請求項5】
前記必要な強度または時間が、１つ以上の大気条件に基づいて決定され、前記コントローラが、前記１つ以上の大気条件を示すデータを受信する、
請求項１に記載の保護レスピレータ。
【請求項6】
前記１つ以上の大気条件を示す前記データが、サーバ、個人用電子デバイス、またはロケーションビーコンから受信される、請求項５に記載の保護レスピレータ。
【請求項7】
前記１つ以上の大気条件を示す前記データが、１つ以上の大気センサによって決定される、請求項５に記載の保護レスピレータ。
【請求項8】
前記必要な強度または時間が、前記ユーザの１つ以上の生理学的条件を示すデータに基づいて決定され、前記コントローラが、前記ユーザの前記１つ以上の生理学的条件を示すデータを受信する、
請求項１に記載の保護レスピレータ。
【請求項9】
前記１つ以上の生理学的条件を示す前記データが、個人用電子デバイスまたはフィットネストラッカから受信される、請求項８に記載の保護レスピレータ。
【請求項10】
前記１つ以上の生理学的条件を示す前記データが、慣性測定ユニット、ジオロケーションモジュール、または１つ以上の生理学的センサによって決定される、請求項９に記載の保護レスピレータ。
【請求項11】
前記１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源が、前記ユーザから離してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出する、請求項１に記載の保護レスピレータ。
【請求項12】
前記１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源が、前記ユーザの皮膚または目と交差しない方向に、前記キルゾーンを通して前記Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出する、請求項１に記載の保護レスピレータ。
【請求項13】
前記コントローラが、前記ユーザの前記皮膚または目におけるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射の前記フルエンスを経時的に推定し、
前記決定に応答して、前記１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源によって放出される前記Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射を調整する、
請求項１に記載の保護レスピレータ。
【請求項14】
前記コントローラが、前記電源の充電レベルを経時的に監視し、
前記決定に応答して、前記１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源によって放出される前記Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射を調整する、
請求項１に記載の保護レスピレータ。
【請求項15】
紫外線（ＵＶ）照射を利用して、ユーザの口および鼻の前のキルゾーン内の病原体を不活化する方法であって、数学的モデルを使用して、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射の必要な強度、または前記Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出するのに必要な時間を決定し、前記キルゾーンを通って移動する微生物を死滅させる閾値確率を提供することと、
１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源によって、前記キルゾーンを通してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出することと
を含む方法。
【請求項16】
前記１つ以上の大気条件を示すデータを受信することをさらに含み、前記必要な強度または時間が、前記１つ以上の大気条件を示す前記データに基づいて決定される、
請求項１４に記載の方法。
【請求項17】
前記１つ以上の大気条件を示す前記データが、１つ以上の大気センサによって決定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記ユーザの前記１つ以上の生理学的条件を示すデータを受信することをさらに含み、前記必要な強度または時間が、前記ユーザの１つ以上の生理学的条件に基づいて決定される、
請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
前記１つ以上の生理学的条件を示す前記データが、個人用電子デバイスまたはフィットネストラッカから受信される、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記１つ以上の生理学的条件を示す前記データが、慣性測定ユニット、ジオロケーションモジュール、または１つ以上の生理学的センサによって決定される、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０２０年１２月１１日に出願された米国仮特許出願第６３／１２４，４３７号、および２０２１年１２月１３日に出願された米国仮特許出願第６３／２６５，３３６号の優先権を主張する。
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０２０年１２月１１日に出願された米国仮特許出願第６３／１２４，４３７号、および２０２１年１２月１３日に出願された米国仮特許出願第６３／２６５，３３６号の優先権を主張する。
【背景技術】
【0002】
過去１０年間にわたって、インフルエンザ、ジカ熱、およびコロナウイルスの自然パンデミックは、世界中で経済的破壊ならびに罹患率および死亡率を引き起こしてきた。自然パンデミックは、過去１０年間に証明された人獣共通感染症の流行（例えば、Ｈ１Ｎ１、ＳＡＲＳ、ＭＥＲＳ、ジカ、エボラ、マールブルグ）、ならびに、脆弱な集団の増加、毎年の新たな脆弱な出生コホート、および免疫老化を経験する高齢者に基づいて再発する可能性がある。ＣＯＶＩＤ－１９は、準備および対応の手段が不十分であることを考慮して、特に米国に対して生物学的脅威の重大性を示した。
【0003】
定義上、新規の生物学的脅威は、証明されたワクチンまたは医薬品を有しておらず、個人衛生、物理的分離、表面および空気の汚染除去、ならびにマスク、手袋、およびゴーグルなどの個人用保護具（ＰＰＥ）の着用などの公衆衛生対策のみに依存する必要がある。ＣＯＶＩＤ－１９のパンデミックでは、使い捨てＰＰＥ、手指消毒剤、エアフィルタの備蓄と供給が極めて困難であることが示された。しかし、ＰＰＥ（高濾過Ｎ－９５およびＫＮ－９５マスクから家庭用綿布マスクまで様々な品質）の使用の劇的な増加は、２０２０～２０２１年および初期の２０２１～２０２２年シーズンの季節性インフルエンザ発生率および罹患率の大幅な減少に寄与した可能性がある。
【0004】
Ｎ９５型マスクのような非常に効果的なＰＰＥは、しばしば、短期間着用される使い捨ての物である。その一方で、Ｎ９５型マスクは、不快感およびフィット感の悪さのために、多くの場合、あまり利用されていない。加えて、グローバルな需要を満たすようにスケーリングされた場合、使い捨ての物は高価な解決策である。したがって、インフルエンザ、コロナウイルス、呼吸器合胞体ウイルス（ＲＳＶ）、ヒトメタニューモウイルス（ＨＭＰＶ）などの呼吸器病原体に対処するために、有効な、再利用可能な、拡張可能なＰＰＥが必要とされる。これらの呼吸器ウイルスは、伝染性呼吸器疾患による疾患および死亡の主な原因である。
【0005】
約２００ナノメートル（ｎｍ）～３２０ｎｍの波長を有する紫外線（ＵＶ）放射は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）およびリボ核酸（ＲＮＡ）のような重要な生体分子に光化学的損傷を引き起こす。したがって、「殺菌ＵＶ」と呼ばれることもある２００～３２０ｎｍのＵＶ放射を使用して、表面および空気の体積を消毒することができる。また、約２４０ｎｍ未満の波長を有するＵＶ放射は、タンパク質を損傷し、これは、微生物およびウイルスの不活化ももたらし得る。しかしながら、ＵＶスペクトルの一部からの放射線への長時間の曝露は、ヒトの皮膚および目に損傷を引き起こす可能性がある。したがって、殺菌性ＵＶ照射の消毒特性を利用するために、放射線がヒト組織を損傷する可能性があるスペクトルの部分の波長を有する放射線への長期の曝露からヒト組織を保護する必要がある。
【発明の概要】
【0006】
ユーザの口および鼻の前のキルゾーンを通してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射（例えば、２２２ナノメートル付近を中心とする波長を有する）を放出することによって、ユーザに「近視野」保護を提供する保護レスピレータ。実施形態では、保護レスピレータは、電源と、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出する１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源と、数学的モデルを使用して、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射の必要な強度、またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出するのに必要な時間を決定し、キルゾーンを通って移動する微生物（例えば、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２などのウイルス）を死滅させる閾値確率を提供するコントローラとを含む。数学的モデルは、シミュレートされた環境における速度場、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源によって放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射のフルエンス、および実験室実験を使用して識別された微生物の不活化応答の固有の動力学を組み合わせるために、計算流体力学を使用することによって開発される。
【0007】
必要な強度または時間は大気条件に依存し得るので、いくつかの実施形態では、コントローラは、１つ以上の大気条件を示すデータを受信する。いくつかの実施形態では、データは、１つ以上の大気センサによって決定される。いくつかの実施形態では、データは、サーバ、個人用電子デバイス、またはロケーションビーコンから受信される。
【0008】
これらの大気条件は、ユーザの１つ以上の生理学的条件に依存し得るので、いくつかの実施形態では、コントローラは、ユーザの１つ以上の生理学的条件を示すデータを受信する。いくつかの実施形態では、データは、慣性測定ユニット、ジオロケーションモジュール、または１つ以上の生理学的センサによって決定される。いくつかの実施形態では、データは、個人用電子デバイスまたはフィットネストラッカから受信される。
【0009】
いくつかの実施形態では、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源は、ユーザから離してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出する。いくつかの実施形態では、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源は、ユーザの皮膚または目と交差しない方向に、キルゾーンを通してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を放出する。他の実施形態では、コントローラは、ユーザの皮膚または目におけるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射のフルエンスを経時的に推定し、決定に応答して、１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源によって放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を調整する。
【0010】
いくつかの実施形態では、コントローラは、電源の充電レベルを経時的に監視し、決定に応答して、１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源によって放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を調整する。
【0011】
例示的な実施形態の態様は、添付の図面を参照してより良く理解され得る。図面中の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、例示的な実施形態の原理を示すことに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】ヒトの皮膚への紫外線（ＵＶ）浸透の図である。
【図1B】ヒトの目へのＵＶ浸透の図である。
【図2A】波長の関数としてのＵＶ放射の相対スペクトル有効性のグラフである。
【図2B】波長の関数としての閾値限界値のグラフである。
【図3】例示的な実施形態による保護レスピレータのブロック図である。
【図4A】例示的な実施形態によるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源の図である。
【図4B】例示的な実施形態によるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源の図である。
【図4C】２つの例示的なＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源の正規化された出力のグラフである。
【図5A】着用可能な実施形態による保護レスピレータを示す図である。
【図5B】別の着用可能な実施形態による保護レスピレータを示す図である。
【図5C】別の着用可能な実施形態による保護レスピレータを示す図である。
【図5D】別の着用可能な実施形態による保護レスピレータを示す図である。
【図5E】別の着用可能な実施形態による保護レスピレータを示す図である。
【図5F】別の着用可能な実施形態による保護レスピレータを示す図である。
【図5G】別の着用可能な実施形態による保護レスピレータを示す図である。
【図6C】別の例示的な実施形態によるキルゾーンを示す図である。
【図6D】別の例示的な実施形態によるキルゾーンを示す図である。
【図7A】例示的な実験室実験を示す図である。
【図9】例示的な実施形態によるネットワーク環境の図である。
【図10】例示的な実施形態による、微生物（例えば、細菌、芽胞、ウイルス、原虫、および／または真菌などの微生物および／またはウイルス粒子）を不活化するプロセスを示すフローチャートである。
【図11】携帯型の実施形態による保護レスピレータを示す図である。
【図12】定置型の実施形態による保護レスピレータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、例示的な実施形態の様々な図を示す図面を参照する。本明細書の図面および図面の説明において、特定の用語は、便宜のためにのみ使用され、本発明の実施形態を限定するものとして解釈されるべきではない。さらに、図面および以下の説明において、同様の番号は、全体を通して同様の要素を示す。
【0014】
いくつかの紫外線（ＵＶ）放射は、ヒト組織に損傷を引き起こすが、最近の研究は、約２００ナノメートル（ｎｍ）～２３０ｎｍの波長を有するＵＶ放射（非公式に「Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ」放射と呼ばれる）が、皮膚および目を含む重要な哺乳動物組織に最小限の損傷を引き起こすことを示している。
【0015】
図１Ａは、角質層（死層）１７１、透明層１７３、顆粒層（顆粒層）１７５、有棘層（有棘後）１７７、基底層（基底層）１７８、および真皮１７９を含む、ヒトの皮膚１７０へのＵＶ浸透の図である。図１Ａに示されるように、２５４ｎｍのソース１５４からの放射は、有棘層１７７によって吸収されるまで、角質層１７１、透明層１７３、および顆粒層１７５を透過することができる。しかしながら、対照的に、２２２ｎｍのソース４００からの放射は、ヒトの皮膚１７０の死細胞の外層である角質層にほぼ完全に吸収される。
【0016】
図１Ｂは、虹彩１９２、房水１９４、水晶体１９６、および角膜１９８を含む、ヒトの目１９０へのＵＶ透過の図である。図１Ｂに示されるように、２２２ｎｍの放射は、角膜１９８の外面上の死細胞の層を超えて透過しない。Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射は、ヒトの皮膚および眼内の死細胞によってのみ吸収されるため、それらの組織にほとんどまたは全く損傷を与えない。哺乳動物モデル（ヘアレスマウス）およびヒト組織を含む最近の実験は、これらの結論を支持する。
【0017】
人間を保護するために、米国産業衛生専門家会議（ＡＣＧＩＨ）および組織国際非電離放射線防護委員会（ＩＣＮＩＲＰ）を含む組織は、閾値限界値（ＴＬＶ）を確立し、これは、人が有害な健康影響なしに曝露され得る各有害物質または物への曝露の推奨限界である。Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射の安全性を実証した最近の研究は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射の曝露限界の再評価を促した。
【0018】
図２Ａは、波長（横軸上）の関数としてのＵＶ放射の相対スペクトル有効性のグラフである。図２Ａに示されるように、ＵＶ照射がヒト組織に損傷を引き起こす可能性は、約２７０ｎｍでピークに達する。より長い波長では、放射線は、損傷を引き起こすのに不十分なエネルギーとなる。より短い波長では、それは、新しい細胞を生み出す発芽層に浸透することができない。次いで、これらのスペクトル有効性の値を使用して、毎日（８時間）の曝露限界（労働者の典型的な労働日のもの）を識別する。
【0019】
図２Ｂは、波長の関数としてのミリジュール／平方センチメートル（ｍＪ／ｃｍ２）単位の閾値限界値のグラフである。線２０１は、ＡＣＧＩＨおよびＩＣＮＩＲＰによって提供される現在のガイダンスである。線２０２および２０３には、最近の研究結果を考慮して、ヒトの皮膚（線２０３）および目（線２０２）の曝露についての閾値限界値（ＴＬＶ）に対する更新されたガイダンスを提案される。８時間曝露限界に対するこれらの提案された変化は、目への許容曝露の７倍の増加（２３ｍＪ／ｃｍ２から１６１ｍＪ／ｃｍ２）、および皮膚への許容曝露の２０倍を超える増加（２３ｍＪ／ｃｍ２から４７９ｍＪ／ｃｍ２へ）を表す。
【0020】
上述のように、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射への曝露は、以前に想定されていたよりもヒト組織に対してかなり安全であることが示されている。一方、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ照射の消毒は有効なままである。実際、呼吸器ウイルス（ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２、ＨｕＣｏＶ－２２９Ｅ、およびインフルエンザＡを含む）はＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射に対して最も感受性の高い病原体の１つであるため、呼吸器ウイルスを不活化するには、非常に少ない線量のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射ですむ。ＡＣＧＩＨによって最近提案された曝露限界は、消毒用途で必要とされる可能性が高いＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射の線量をはるかに超えるので、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ照射は、空気中、エアロゾル中、表面上、または水中の病原体を不活化するために安全に使用することができる。したがって、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ照射の安全性および有効性を利用して、個人および個人のグループに効果的で、再使用可能で、スケーラブルな個人保護を提供する、保護レスピレータおよびデバイスが開示される。
【0021】
図３は、例示的な実施形態による保護レスピレータ３００のブロック図である。図３に示されるように、保護レスピレータ３００は、１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００と、コントローラ３１０と、電源３９０とを含む。いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００はまた、近接センサ３２０、通信モジュール３２０、大気センサ３４０、慣性測定ユニット３５０、ジオロケーションモジュール３６０、マイクロフォン３７０、および／または生理学的センサ３８０を含み得る。
【0022】
Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、約２００ｎｍ～約２３０ｎｍの波長を有する任意のＵＶ放射源を含み得る。図４を参照して以下に説明するように、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、２２２ｎｍ付近を中心とする波長を有するＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射を出力する光学フィルタ塩化クリプトン（ＫｒＣｌ＊）エキシマランプであってもよい。
【0023】
コントローラ３１０は、本明細書に記載の機能を実行することができる任意の適切なコンピューティングデバイスであってもよい。図３の実施形態では、コントローラ３１０は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体（メモリ３１８）およびハードウェアコンピュータプロセッサ３１４を含む。他の実施形態では、コントローラ３１０は、例えば、有限状態機械であってもよい。
【0024】
通信モジュール３２０は、保護レスピレータ３００が直接および／またはネットワークを介して他の電子デバイスと通信することを可能にする任意のハードウェアデバイスであり得る。例えば、通信モジュール３２０は、レスピレータ３００が他のレスピレータ３００および／または個人用電子デバイス（例えば、スマートフォン、活動モニタ、フィットネストラッカなど）と、直接、短距離、ワイヤレス通信（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）を使用して通信するための機能を提供し得る。
【0025】
距離センサ３３０は、いかなる物理的接触もなしに近くの物体の存在を検出し、保護レスピレータ３００と近くの物体との間の距離を示すデータを感知するように適切に構成された任意のデバイスであり得る。
【0026】
大気センサ３４０は、保護レスピレータ３００を取り巻く大気を示すデータを収集するために使用される任意の電子デバイスを含み得る。大気センサ３４０は、温度センサ３２２、相対湿度センサ３２４、気圧計３２６、および／または風速センサ３２８を含み得る。
【0027】
慣性測定ユニット３５０は、保護レスピレータ３００の動きおよび／または配向を測定し、報告する任意のハードウェアデバイスを含み得る。内部測定ユニット３５０は、加速度計３５２、ジャイロスコープ３５４、および／または磁力計３５６を含み得る。
【0028】
ジオロケーションモジュール３６０は、例えば、衛星ナビゲーション、ネットワーク識別、ロケーションビーコンとの通信などを使用して、保護レスピレータ３００の地理的位置を決定または推定する任意のハードウェアデバイスを含み得る。
【0029】
マイクロフォン３７０は、可聴ノイズを感知する任意のハードウェアデバイスであり得る。電源３９０は、保護レスピレータ３００に電力を供給する任意のハードウェアデバイスであってもよい。以下に説明する着用可能な実施形態では、電源３９０は、充電式バッテリであってもよい。他の実施形態では、電源３９０は、外部電源への有線接続であってもよい。
【0030】
生理学的センサ３８０は、保護レスピレータ３００を着用しているユーザの生理学的条件を示すデータを感知する任意のハードウェアデバイスを含み得る。生理学的センサ３８０は、血液循環の体積変化を測定するために皮膚の表面に光源および光検出器を使用するフォトプレチスモグラム（ＰＰＧ）センサ３８２、および／または汗腺活動の変化から生じる電気（イオン）活動の変化を検出するガルバニック皮膚応答（ＧＳＲ）センサ３８４を含み得る。ＰＰＧセンサ３８２からのデータは、例えば、ユーザの呼吸の頻度、強度、および振幅を推定するために使用され得る。
【0031】
保護レスピレータ３００の動きは、生理学的センサ３８０、大気センサ３４０などによってキャプチャされたデータに影響を及ぼし得る。したがって、いくつかの実施形態では、コントローラ３１０は、保護レスピレータ３００の動きを決定し、デジタル信号処理アルゴリズム（例えば、メモリ３１８に記憶される）を使用して、センサによって受信されたデータから動きによって影響を受ける動きアーチファクトを除去し得る。
【0032】
【0033】
図４Ａおよび図４Ｂの実施形態では、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、各々が低温プラズマを蓄積する複数のマイクロキャビティ４４０を含む。Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００はまた、電源３９０に電気的に接続された複数のアノード４２０およびカソード４３０も含む。アノード４２０およびカソード４３０によって供給される電力に応答して、マイクロキャビティ４４０内のプラズマはエキシマ４６０を生成し、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する。図４Ａおよび図４Ｂの実施形態では、エキシマ４６０は塩化クリプトンである。
【0034】
図４Ｃは、ＵＶスペクトルにわたる２つの例示的なＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００の正規化された出力（対数スケール）のグラフ４９０である。線４９１は、第１の例示的なＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００（フィルタリングなし）の正規化された出力を表し、線４９２は、第２の例示的なＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００（フィルタリングなし）の正規化された出力を表す。図４Ｃに示されるように、クリプトン－クロライド（ＫｒＣｌ＊）エキシマランプは、２２２ｎｍ付近を中心とする主要な一次ピークを有し、したがって、以下に記載されるように、エアロゾル化ウイルスの不活化によく適している。
【0035】
また、クリプトン－クロライドエキシマランプは、２５８ｎｍ付近の二次ピークを有する。二次ピークの波長を有する放射線は、ヒト組織に損傷を与える可能性があるので、図４Ａおよび図４ＢのＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃスペクトル外の透過を減衰させるための光学フィルタ４８０も含む。グラフ４９０において、線４９５は、光学フィルタ４８０を有する第１の例示的なＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００の光学的にフィルタリングされた出力を表し、線４９２は、光学フィルタ４８０を有する第２の例示的なＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００の正規化された出力を表す。グラフ４９０に示されるように、光学フィルタ４８０が適用されると、それは、潜在的に有害な二次ピークを約１００分の１に減少させることができる。
【0036】
マイクロキャビティプラズマ（または単にマイクロプラズマ）として知られているこれらの例示的なＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、１気圧までの圧力および１気圧を超える圧力、低ガス温度、ならびにナノリットル範囲のプラズマ体積での連続動作を特徴とする。キャビティによるプラズマの閉じ込めは、数ｅＶの電子温度および１０１３～１０１６立方センチメートル（ｃｍ３）の電子密度を有する、安定した、拡散した、均一なグロー放電の生成をもたらす。これらの値は、連続波（ＣＷ）、高圧グローに対して前例のないものであり、気相における光エミッタの効率的な励起に理想的に適している。マイクロキャビティ構造４４０に閉じ込められたプラズマの独特の特性のために、図４Ａおよび図４Ｂの例示的なＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、長寿命にわたって即時照明および消灯を提供する、薄く、軽量のＵＶ放射源である。
【0037】
不均衡な光子束（線量）は、空間または期間にわたって一貫性のない死滅速度をもたらし得る。従来のＵＶランプは、円筒形状を有し、したがって、特定の設備なしでは、広い面積にわたって均一な処理を行うことができない。対照的に、図４Ａおよび図４Ｂの例示的なＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、フラットフォームファクタでＦａｒ ＵＶ－Ｃ光子を効率的に利用し、標的空間（空気、エアロゾル、粒子、液滴、表面、水など）にわたって微生物およびウイルスを効果的に死滅させるために、大規模表面または空間にわたって放射光子の均一な分布を提供する。
【0038】
図４Ａおよび図４Ｂを参照して上述したように、いくつかの実施形態では、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、マイクロプラズマクリプトン－塩化物エキシマランプであってもよい。しかしながら、他の実施形態では、保護レスピレータ３００は、エキシマレーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオードなどを含む他のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００を含んでもよい。
【0039】
図５Ａ～図５Ｇは、様々な着用可能な実施形態による保護レスピレータ３００を示す。図５Ａの実施形態では、保護レスピレータ３００ａは、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００が、ユーザの鼻および口の前の体積を通してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するためにユーザの首の周りに着用され得るペンダント５００ａに組み込まれ、個人の呼吸の体積を効果的に覆うように実現される。
【0040】
図５Ｂ～図５Ｄの実施形態では、保護レスピレータ３００ｂ～３００ｄは、各々ユーザの顔の前に延びるブーム５１０を含むヘッドウェア５００ｂ、５００ｃ、および５００ｄとして実現される。これらの実施形態では、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、ブーム５１０に組み込まれて、ユーザの鼻および口の前の領域にわたってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出することができる。これらの実施形態のいくつかでは、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、ユーザの顔に向かってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出することができる。図５Ｅでは、保護レスピレータ３００ｅは、つば５２０を有する帽子５００ｄとして実現される。これらの実施形態では、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００は、つば５２０の底部に取り付けられて、ユーザの鼻および口の前の領域にわたってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出することができる。図５Ｆでは、保護レスピレータ３００ｆは、ユーザの鼻および口の前の領域にわたってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するために、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００が前面から延びるヘルメット５００ｆとして実現される。図５Ｇの実施形態では、保護レスピレータ３００ｇは、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００がアイウェア５００ｇに組み込まれるように実現される。
【0041】
着用可能な実施形態では、保護レスピレータ３００は、ユーザの鼻および口の前のキルゾーン６００を通してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する。図６Ａ～図６Ｄは、様々な例示的な実施形態によるキルゾーン６００を示す。
【0042】
ペンダント５００ａおよび眼鏡５００ｇなどのいくつかの着用可能な実施形態では、保護レスピレータ３００は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００が、ユーザの皮膚および目から離してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するように構成される。図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、キルゾーン６００ａは、ユーザの口および鼻の前の平面（例えば、約１０ｃｍ×１０ｃｍ）を含む空気の体積である。図６Ｃの実施形態では、キルゾーン６００ｂは、ユーザの口の前に頂点を有する円錐形の体積の空気を含む。
【0043】
他の実施形態では、保護レスピレータ３００は、一部のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射がユーザの皮膚または目によって吸収されるように構成されてもよい。図６Ｄの実施形態では、キルゾーン６００ｄは、ユーザの口、鼻、およびいくつかの実施形態では、ユーザの目を含む体積である。
【0044】
上述のように、保護レスピレータ３００は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出することによって微生物（細菌、芽胞、ウイルス、原虫、および／または真菌などの微生物および／またはウイルス粒子を含む）を不活化するように構成される。いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、キルゾーン６００を通って移動する特定の微生物を死滅させる閾値確率（例えば、９０パーセント、９９パーセント、９９．９パーセントなど）を提供するように構成される。照射中に特定の微生物を死滅させる確率ｐ（または死滅させたそれらの微生物の割合）は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ照射４５０のフルエンスＤおよび特定の微生物の感受性定数ｋに依存する。
ｐ＝１－ｅ－Ｄ＊ｋ
一方、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０のフルエンスＤは、その微生物の経路に沿ったＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉと、微生物がそのＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０に曝露される時間ｔとに依存する。
Ｄ＝∫Ｉ（ｔ）・ｄｔ
ｐ＝１－ｅ－Ｄ＊ｋ
一方、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０のフルエンスＤは、その微生物の経路に沿ったＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉと、微生物がそのＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０に曝露される時間ｔとに依存する。
Ｄ＝∫Ｉ（ｔ）・ｄｔ
【0045】
簡単に図５Ａに戻ると、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００が点源である実施形態では、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉは、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００からの距離の逆二乗で低下する。一方、微生物が曝露される時間ｔは、微生物の速度およびＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を通る距離ｄに依存する。Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を通る粒子の経路が長いほど、吸収された放射線またはフルエンスが大きくなり、粒子内の微生物の死滅が高くなる。より長い相対距離（例えば、図５Ａの距離ｄ３）を通過する粒子は、より短い相対距離（例えば、図５Ａの距離ｄｌ）よりも長い時間のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０への曝露を経験し、その結果、受け取られるフルエンスＤのレベルがより高い受け取りをもたらし得る。
【0046】
図３に戻って参照すると、いくつかの実施形態では、コントローラ３１０は、選択された微生物（例えば、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ウイルス）を死滅させる所定の確率ｐ（例えば、９０パーセント、９９パーセントなど）を達成するためにＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するのに必要な強度Ｉを決定する。他の実施形態では、ＵＶ－Ｃ放射源４００によって放出されるＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉは、一定であり得る。これらの実施形態のいくつかでは、コントローラ３１０は、その選択された微生物を死滅させる所定の確率ｐを達成するために、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するのに必要な時間ｔを決定し得る。
【0047】
Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００からの距離および微生物がＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を通って移動する距離ｄに加えて、特定の微生物を死滅させる確率ｐを達成するために必要な強度Ｉおよび／または時間ｔは、微生物の速度に依存し、これは、キルゾーン６００におけるエアロゾル粒径分布および大気条件（湿度、風速または局所換気）に依存する。したがって、いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、キルゾーン６００内の大気条件を示すデータを収集する。
【0048】
例えば、いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、キルゾーン６００内の気温を示すデータ（例えば、温度センサ３２２から）、キルゾーン６００内の相対湿度（例えば、相対湿度センサ３２４から）、絶対気圧および／またはキルゾーン６００内の気圧の変化（例えば、気圧計３２６からの気圧測定値を使用して）、および／またはキルゾーン６００内の風速または換気（例えば、風速センサ３２８からのデータを使用して）を受信し得る。
【0049】
着用可能な実施形態では、キルゾーン６００は、ユーザの鼻および口の前の領域を含む。したがって、これらの着用可能な実施形態では、キルゾーン６００内の大気条件は、ユーザの挙動（例えば、ユーザの呼吸の頻度、強度、および振幅）に大きく依存し得る。したがって、いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、ユーザの生理学的条件を示すデータを収集することができる。いくつかの実施形態では、例えば、保護レスピレータ３００は、ユーザの活動レベルを示すデータを（例えば、ジオロケーションモジュール３６０および／または慣性測定ユニット３５０から）受信することができる。これらの実施形態では、コントローラ２１０は、ユーザの生理学的条件（例えば、性別、体重、身長、喫煙状態、肺の健康状態など）を示す情報を記憶することができる。併せて、ユーザの活動レベルおよびユーザの生理学的条件は、ユーザの呼吸の頻度、強度、および振幅と高度に相関する。
【0050】
他の実施形態では、保護レスピレータ３００は、ユーザの生理学的条件を示すデータ（例えば、ＰＰＧセンサ３８２からの血液循環の体積変化を示すデータ、ＧＳＲセンサ３８４からのガルバニック皮膚応答を示すデータなど）を受信することができ、これもまた、ユーザの呼吸の頻度、強度、および振幅と高度に相関する。
【0051】
さらに他の実施形態では、保護レスピレータ３００は、（例えば、マイクロフォン３７０から）音データを受信し、（例えば、メモリ３１８に記憶された）数学的モデルを実行して、ユーザの呼吸を示す音を分離することができる。
【0052】
いくつかの着用可能な実施形態では、保護レスピレータ３００は、呼吸を示すデータを収集するのに一意に適した位置でユーザの身体に着用され得る。Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００が図５Ａのペンダント５００ａに組み込まれる実施形態では、例えば、保護レスピレータ３００ｂ～３００ｄは、ユーザの呼吸の頻度、強度、および振幅と高度に相関する、ユーザの胸部の動きを示すデータを収集する慣性測定ユニット３５０を含み得る。Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００が図５Ｂのヘッドウェア５００ｂまたは図５Ｃもしくは図５Ｄのヘッドセット５００ｃもしくは５００ｄに組み込まれる実施形態では、保護レスピレータ３００ｂ～３００ｄは、血液循環の体積変動を示すデータを測定するために、ユーザのこめかみ上にＰＰＧセンサ３８２を含み得る。
【0053】
選択された微生物を死滅させる所定の確率ｐを達成するためにＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の必要な強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する必要な時間量ｔ）を決定するために、コントローラ３１０は、実験室実験および計算流体力学に基づいて開発された数学的モデル（例えば、メモリ３１８に記憶されている）を使用する。
【0054】
図７Ａは、エアロゾル化ウイルスの不活化応答の固有の動力学を測定するための例示的な実験室実験７００を示す。
【0055】
例示的な実験室実験例７００では、噴霧器７１０を使用して、エアロゾル化ウイルスが石英チャネル７５０に導入される。石英チャネル７５０は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する多数のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００を含む。エアロゾル化ウイルスは、石英チャネル７５０を通過する際にＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０に曝露される。試料は、バイオエアロゾルサンプラ７９０を使用して石英チャネル７５０の出力で収集される。次いで、これらの試料を分析して、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ照射４５０に曝露されたエアロゾル化ウイルスの不活化応答を決定する。
【0056】
既知のウイルスの不活化応答を決定するために、実験室実験は、これらの病原体の生物学的代用物を使用して行われる。例えば、実験は、細菌に感染する能力を有するが、ヒト組織に影響を及ぼす能力を有さないファージを使用して行われる。コロナウイルスの不活化応答を決定するために、例えば、それらのコロナウイルスに類似するＵＶ放射に対する応答を有するファージが選択される。例えば、Ｔ１およびＴ１ＵＶファージ、Φ６ファージ、Ｑβファージ、およびマウス肝炎ウイルス（ＭＨＶ）はすべて、同様の対数線形（一次）挙動を有し、すべてコロナウイルスに対してわずかに保存的である。
【0057】
これらの実験室実験を使用して既知の病原体の不活化応答の固有の動力学を測定した後、計算流体力学を使用したコンピュータモデルによって、これらの既知の病原体の不活化応答がシミュレートされる。
【0058】
図７Ｂは、実験７００中の不活化応答のコンピュータシミュレーションを示す。ヒートマップ７４０は、石英チャネル７５０を通る速度ベクトル場のマップである。画像７６０は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００のうちの１つのフルエンス率輪郭のマップである。速度場およびＦａｒ ＵＶ－Ｃ線源４００のフルエンス率を特定の病原体の不活化の動力学と統合することにより、システムは、画像７８０に示されるように、チャネル７５０を通過するときの特定の病原体の不活化応答を予測する数学的モデルを開発することができる。
【0059】
図８Ａ～図８Ｃはさらに、選択された微生物を死滅させる所定の確率ｐを達成するために、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の必要な強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する必要な時間量ｔ）を決定するために、保護レスピレータ３００のコントローラ３１０によって実行されるモデルに知らせる計算流体力学を使用するシミュレーションを示す。
【0060】
図８Ａは、保護レスピレータ３００を着用しているユーザ８２０と、（例えば、咳または呼吸によって）ユーザ８２０に向けてウイルスを放出する人８６０（図示せず）とを含む部屋内の気流８１０のシミュレーションである。図８Ｂは、ユーザ８２０によって着用された保護レスピレータ３００のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００によって放出されたＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０のシミュレートされたフルエンス率のヒートマップ８４０を示す。計算流体力学を使用して、システムは、ユーザ８２０の環境における速度場（図８Ａに示される）、保護レスピレータ３００のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００によって放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０のフルエンス率（図８Ｂに示される）、および特定の病原体の不活化の固有の動力学（例えば、図７Ａに示されるように、実験室実験を使用して識別される）を組み合わせて、保護レスピレータ３００のキルゾーン６００を通る特定の病原体の不活化応答の数学的モデルを開発する。図８Ｃは、数学的モデルによって決定される、図８Ａおよび図８Ｂの保護レスピレータ３００のユーザ８２０の周りの予測される不活化応答のヒートマップである。その数学的モデル（およびいくつかの実施形態では、キルゾーン６００内の大気条件を示すデータ）を使用して、コントローラ３１０は、キルゾーン６００を通過するときに特定の微生物（例えば、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２）を死滅させる所定の確率ｐを達成するために必要なフルエンスＤを送達するためのＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の必要な強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する必要な時間量ｔ）を決定する。
【0061】
上述のように、着用可能な実施形態では、保護レスピレータ３００は、ユーザの口および鼻の前のキルゾーン６００を通してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出することによって、ユーザを保護する（および、ユーザが近くの他の人に感染する可能性を低減する）。いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００はまた、安全でない量のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射に曝露されることからユーザを保護する。
【0062】
いくつかの着用可能な実施形態では、保護レスピレータ３００は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００が、（例えば、図５Ｃに示されるように）ユーザの口および鼻の前のキルゾーン６００を通ってユーザから離してＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するように実現される（例えば、図６Ａ～図６Ｃに示されるように）。他の着用可能な実施形態では、保護レスピレータ３００は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００が、ユーザの皮膚または目に向かってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出することなく（例えば、図５Ａに示されるように）、ユーザの鼻および口の前のキルゾーン６００を横切ってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するように実現される（例えば、図６Ａ～図６Ｂに示されるように）。しかしながら、いくつかの実施形態では、１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００によって放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０のうちの一部は、ユーザの皮膚または目によって吸収され得る。したがって、これらの実施形態のいくつかでは、コントローラ３１０は、ユーザに向かって放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の量を制限するように構成され得る。
【0063】
簡単に図３に戻ると、いくつかの実施形態では、コントローラ３１０は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００のうちの１つ以上とユーザとの間の距離を示すデータを（例えば、距離センサ３３０から）受信する。その距離およびユーザに向けて放射されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉを使用して、コントローラ３１０は、ユーザの皮膚または目の位置におけるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０のフルエンスを決定することができる。これらの実施形態のいくつかでは、コントローラ３１０は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の総線量を経時的に決定し、ユーザの皮膚および／または目によって吸収されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の線量を制限するために、ユーザに向かって放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉ（または、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０がユーザに向かって放出される時間ｔ）を調整し得る。例えば、コントローラ３１０は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉ（またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０が放出される時間ｔ）を低減して、保護レスピレータ３００が、所定の期間（例えば、８時間）、またはユーザによって指定された、ユーザが保護レスピレータ３００を着用すると予想される期間にわたって、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の閾値限界値を超えてユーザに向かって放出することを防止することができる。
【0064】
保護レスピレータ３００が２つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００を含む実施形態では、コントローラ３１０は、距離センサ３３０からのデータを使用して、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００のうちのどれが、ユーザの皮膚または目に向かってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出しているか（およびそれらのＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００の各々の間の距離）を決定し、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０が放出される時間ｔ）を所定のまたはユーザ指定の時間にわたって制限することができる。
【0065】
電源３９０が充電式バッテリである実施形態では、コントローラ３１０は、バッテリによって蓄積された充電量を経時的に監視し、保護レスピレータ３００が、所定の期間、またはユーザによって指定された、ユーザが保護レスピレータ３００を着用すると予想される期間にわたってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するように、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０が放出される時間ｔ）を制限することもできる。
【0066】
図９は、例示的な実施形態によるネットワーク環境９００の図である。図９に示されるように、保護レスピレータ３００は、インターネットなどの１つ以上の広域ネットワーク９５０を介してサーバ９２０と（例えば、通信モジュール３２０を使用して）通信し得る。追加または代替として、保護レスピレータ３００は、直接的なワイヤレス通信プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）を使用して、個人用電子デバイス９４０（例えば、スマートフォン）とペアリングすることができる。これらの実施形態では、保護レスピレータ３００は、個人用電子デバイス９４０を介してサーバ９２０と通信し得る。これらの実施形態のいくつかでは、個人用電子デバイス９４０はまた、アクティビティトラッカ９６０（例えば、フィットネストラッカ、リストバンド、スマートウォッチなど）とペアリングされ得る。
【0067】
サーバ９２０と通信することによって、保護レスピレータ３００は、コントローラ３１０によって使用される数学的モデル（上述のように計算流体力学および実験室実験で識別された不活化の固有の動力学を使用して開発された）を受信して、それがキルゾーン６００を通過するときに特定の微生物（例えば、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２）を死滅させる所定の確率ｐを達成するために必要なフルエンスＤを送達するためのＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の必要な強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する必要な時間量ｔ）を決定することができる。
【0068】
図３を参照して上述したように、いくつかの実施形態では、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の必要な強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する必要な時間量ｔ）は、保護レスピレータ３００を取り巻く大気条件および／またはユーザの生理学的条件（例えば、呼吸）を示すデータを使用して決定される。図３の実施形態では、保護レスピレータ３００は、大気センサ３４０、慣性測定ユニット３５０、ジオロケーションモジュール３６０、マイクロフォン３７０、および／または生理学的センサ３８０を含む。しかしながら、他の実施形態では、個人用電子デバイス９４０および／またはアクティビティトラッカ９６０は、これらのセンサの一部または全部を含んでもよい。これらの実施形態のうちのいくつかでは、保護レスピレータ３００は、個人用電子デバイス９４０および／またはアクティビティトラッカ９６０から、大気条件および／またはユーザの生理学的条件を示すデータを受信し得る。
【0069】
図９に示されるように、いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、他のソースから大気条件を示すデータを受信し得る。例えば、保護レスピレータ３００は、（例えば、保護レスピレータ３００が、空気交換の特定の速度を提供する特定の換気システムを有する建物内に位置することを示す）ロケーションビーコン９８０から、大気条件を示すデータを受信することができる。
【0070】
いくつかの実施形態では、各保護レスピレータ３００は、他の保護レスピレータ３００と（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、メッシュネットワーク、ローカルエリアネットワーク、セルネットワークなどを介して）通信するように構成される。これらの実施形態のいくつかでは、各保護レスピレータ３００は、数学的モデルによって指示されるように、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の必要な強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する必要な時間量ｔ）を決定して、保護レスピレータ３００が、各ユーザのキルゾーン６００において指定された微生物を死滅させる所定の確率ｐを集合的に達成することができる。
【0071】
いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、サーバ９２０から大気条件を示すデータを受信し得る。例えば、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の必要な強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する必要な時間量ｔ）を決定するのに関連し得る１つの大気条件は、保護レスピレータ３００が屋内にあるか屋外にあるかである。したがって、いくつかの実施形態では、コントローラ３１０は、保護レスピレータ３００の地理的位置を出力することができ（例えば、ジオロケーションモジュール３６０によって決定される）、サーバ９２０は、その位置に基づいて、保護レスピレータ３００が屋内にあるか屋外にあるかを決定し得る。保護レスピレータ３００が屋内にあるか屋外にあるかを決定するために、サーバ９２０は、建物位置の２次元マップを記憶し、保護レスピレータ３００の位置が建物のうちの１つの中にあるかどうかを決定し得る。加えて、サーバ９２０は、地形マップを記憶し、保護レスピレータ３００の高度が地上レベルの上にあるか下にあるか（ユーザが上階にいる、または地下にいることを示す）を決定し得る。
【0072】
図１０は、例示的な実施形態による、微生物（例えば、細菌、芽胞、ウイルス、原虫、および／または真菌などの微生物および／またはウイルス粒子）を不活化するために保護レスピレータ３００によって実行されるプロセス１０００を示すフローチャートである。上記で詳細に説明したように、保護レスピレータ３００は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出することによって微生物を不活化する。いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、キルゾーン６００を通って移動する特定の微生物（例えば、ＳＡＲＳ－ＣｏＶ－２ウイルス）を死滅させる閾値確率（例えば、９０パーセント、９９パーセントを提供するのに十分な時間ｔの間、十分な強度Ｉを有するＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するように構成される。
【0073】
選択された微生物を死滅させる閾値確率を達成するために、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の必要な強度Ｉおよび／または必要な時間ｔを決定するために、保護レスピレータ３００は、ステップ１００２において、数学的モデルをメモリ３１８に記憶する。上述のように、数学的モデルは、様々なシミュレートされた環境における速度場、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００によって放出されるＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０のフルエンス率、および（実験室実験で識別された）選択された微生物の不活化応答の固有の動力学を組み合わせるために、計算流体力学を使用することによって開発され得る。図９を参照して上述したように、いくつかのネットワーク接続された実施形態では、数学的モデルは、サーバ９２０から受信され得る。他の実施形態では、数学的モデルは、製造時にメモリ３１８に記憶されてもよい。
【0074】
上述のように、特定の微生物を死滅させる閾値確率ｐを達成するために必要な強度Ｉ（および／または必要な時間ｔ）は、微生物の速度に依存し、これは、キルゾーン６００内の大気条件に依存し得る。したがって、いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、ステップ１００４において、保護レスピレータ３００を取り巻く環境内の大気条件を示すデータを受信する。図９を参照して上述したように、大気条件を示すデータは、サーバ９２０、個人用電子デバイス９４０、ロケーションビーコン９８０などから受信され得る。図３を参照して上述したように、大気条件を示すデータは、１つ以上の大気センサ３４０（保護レスピレータ３００、個人用電子デバイス９４０などに組み込まれている）から受信され得る。
【0075】
上述のように、キルゾーン６００内の大気条件は、ユーザの生理学的条件に依存し得る。したがって、いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、ステップ１００６において、ユーザの生理学的条件を示すデータを受信する。図９を参照して上述したように、ユーザの生理学的条件を示すデータは、個人用電子デバイス９４０、アクティビティトラッカ９６０などから受信され得る。図３を参照して上述したように、ユーザの生理学的条件を示すデータは、慣性測定ユニット３５０、ジオロケーションモジュール３６０、１つ以上の生理学的センサ３８０など（保護レスピレータ３００、個人用電子デバイス９４０、アクティビティトラッカ９６０などに組み込まれる）から受信され得る。
【0076】
コントローラ３１０は、ステップ１００８において、特定の微生物を死滅させる閾値確率ｐを達成するために必要な強度Ｉ（および／または必要な時間ｔ）を決定する。
【0077】
いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００のうちの１つ以上が、ユーザの皮膚および／または目に向かってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するように構成される。したがって、いくつかの実施形態では、コントローラ３１０は、ステップ１０１０において、ユーザによって吸収されたＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０のフルエンス率Ｄを決定し、ステップ１０１２において、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００のうちの１つ以上によって放出されたＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉおよび／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００のうちの１つ以上がＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する時間ｔを調整して、ユーザの皮膚または目によって吸収されたＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０のフルエンスが、所定の期間（例えば、８時間）、またはユーザによって指定された、ユーザが保護レスピレータ３００を着用すると予想される期間にわたって閾値限界値を超えることを防止する。
【0078】
いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００の電源３９０は、充電式電池である。したがって、いくつかの実施形態では、コントローラ３１０は、ステップ１０１４において、電源３９０に残っている充電量を決定し、保護レスピレータ３００が、所定の期間（例えば、８時間）全体、またはユーザによって指定された、ユーザが保護レスピレータ３００を着用すると予想される期間にわたってＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出するように、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０の強度Ｉ（および／またはＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０が放出される時間ｔ）を調整する。
【0079】
上述のように、いくつかの実施形態では、保護レスピレータ３００は着用可能であってもよい。しかしながら、保護レスピレータ３００は、そのように限定されない。
【0080】
図１１は、携帯型の実施形態による保護レスピレータ３００を示す。図１１の携帯型の実施形態では、保護レスピレータ３００は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００を含むワンド１１００として実現される。
【0081】
図１２は、定置型の実施形態による保護レスピレータ３００を示す。図１２の実施形態では、保護レスピレータ３００は、Ｆａｒ ＵＶ－Ｃ放射４５０を放出する１つ以上のＦａｒ ＵＶ－Ｃ放射源４００を含む物体１２００（この例ではテーブルタンプ）として実現される。
【0082】
好ましい実施形態を上述したが、本開示を検討した当業者は、本発明の範囲内で他の実施形態を実現できることを容易に理解するであろう。したがって、本発明は、任意の添付の特許項によってのみ限定されると解釈されるものとする。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C-5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図6A-6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】