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(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】2024-09-10
(54)【発明の名称】フェイスマスク
(51)【国際特許分類】
A41D 13/11 20060101AFI20240903BHJP
G10K 11/24 20060101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
A41D13/11 Z
A41D13/11 E
G10K11/24
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024508910
(86)(22)【出願日】2022-08-12
(85)【翻訳文提出日】2024-04-02
(86)【国際出願番号】 AU2022050889
(87)【国際公開番号】W WO2023015360
(87)【国際公開日】2023-02-16
(31)【優先権主張番号】2021902533
(32)【優先日】2021-08-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】AU
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】504348389
【氏名又は名称】ザ ユニバーシティー オブ メルボルン
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＭＥＬＢＯＵＲＮＥ
(71)【出願人】
【識別番号】522394960
【氏名又は名称】ウェスタン ヘルス
(74)【代理人】
【識別番号】100115808
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 真司
(74)【代理人】
【識別番号】100113549
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 守
(74)【代理人】
【識別番号】100169199
【弁理士】
【氏名又は名称】石本 貴幸
(72)【発明者】
【氏名】コリンズ デイビッド ジョン
(72)【発明者】
【氏名】マクゲイン フォーブス
(72)【発明者】
【氏名】ゲスト マシュー ジョン
(72)【発明者】
【氏名】コレスニク キリル
(72)【発明者】
【氏名】チャプマン デール マクスウェル フレッチャー
【テーマコード（参考）】
3B211
【Ｆターム（参考）】
3B211CA02
3B211CC00
3B211CE03
(57)【要約】
本発明の一態様によれば、フェイスマスクが提供され、前記フェイスマスクは、フレームであって、ユーザーの顔の部分につながる前記フレームの近位端と、環境との気体交換を可能にするように構成された前記フレームの遠位端との間に、前記ユーザーの鼻と口の部分を入れる呼吸室を画定するフレームと、前記フレームの断面部分によって画定されるボーカルガイドであって、弓形の鼻筋部分と、前記鼻筋部分から延びる複数の側壁部分と、前記複数の側壁部分を接続する基底とを備えるガイドとを備え、前記ガイドは、前記フレームを通り抜ける音波の出力周波数応答を変えて前記マスクの使用中の音声明瞭度を向上させるように、各側壁部分の１つ以上の領域に位置する内向きに突出した輪郭で構成される。
【選択図】 図２
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
呼吸室を画定するフレームであって、ユーザーの顔の部分につながる前記フレームの近位端と、環境との気体交換を可能にするように構成された前記フレームの遠位端との間に、前記ユーザーの鼻と口の部分を入れるフレームと、前記フレームの断面部分によって画定されるボーカルガイドであって、弓形の鼻筋部分と、前記鼻筋部分から延びる複数の側壁部分と、前記複数の側壁部分を接続する基底とを備えるガイドと
を備えるフェイスマスクであって、
前記ガイドが、前記フレームを通り抜ける音波の複数の選択周波数における音響エネルギーを実質的に保持して前記マスクの使用中の音声明瞭度を向上させるように、各側壁部分の１つ以上の領域に位置する輪郭部分で構成される、フェイスマスク。
【請求項2】
前記輪郭部分が、内向きに突出した輪郭である、請求項１に記載のフェイスマスク。
【請求項3】
前記輪郭部分が、外向きに突出した輪郭である、請求項１に記載のフェイスマスク。
【請求項4】
前記輪郭部分が、前記鼻筋部分の領域に位置する、請求項２又は３に記載のフェイスマスク。
【請求項5】
前記輪郭部分が、前記鼻筋部分の領域から前記フレームの前記遠位端に向かって位置する、請求項４に記載のフェイスマスク。
【請求項6】
前記輪郭部分が、フレーム面から約１ｍｍから約２ｍｍの範囲で逸脱している、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項7】
前記輪郭部分が、各側壁部分の相当な表面積を覆う、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項8】
前記輪郭部分が、フレーム面から約１ｍｍから約５ｍｍの範囲、より好ましくは約３．５ｍｍ逸脱する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項9】
前記輪郭部分の輪郭のフレーム面からの逸脱の大きさが、前記輪郭の中央領域に向かって徐々に増加する、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項10】
前記ガイドが、以下の周波数値、すなわち約１６０Ｈｚ、約２００Ｈｚ、約２５０Ｈｚ、約３１５Ｈｚ、約４００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約６３０Ｈｚ、約１，０００Ｈｚ、約１，２５０Ｈｚ、約１，６００Ｈｚ、約２，０００Ｈｚ、約２，５００Ｈｚ、約３，１５０Ｈｚ、約４，０００Ｈｚ、約５，０００Ｈｚ、約６，３００Ｈｚ、及び約８，０００Ｈｚのいずれか１つ以上で音波の音圧レベル出力を増加させるように構成される、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項11】
前記ガイドが、前記マスクの音圧レベル出力を、各側壁部分の１つ以上の領域に位置する輪郭部分のないマスクより約１ｄＢから約６ｄＢ高い水準に増加させるように構成される、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項12】
前記フレームが、前記フレームの前記近位端に固定された顔面接触シールをさらに備える、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項13】
前記フレームが、前記フレームの前記遠位端に固定されたろ過ユニットをさらに備え、前記ろ過ユニットが、交換式エアフィルターと、フィルター枠とを備える、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項14】
前記フィルター枠が、２つの堅い貝殻形容器を備え、前記エアフィルターが、前記２つの堅い貝殻形容器の間に位置する、請求項１３に記載のフェイスマスク。
【請求項15】
前記フレームが、１本以上のマスクストラップを受ける複数のクリップをさらに備える、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項16】
前記フレームが、複数部品の組立品で構成される、請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項17】
前記フレームが、一体型構造物で構成される、請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項18】
前記マスクが、再利用可能な呼吸用マスクである、請求項１ないし１７のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項19】
前記ボーカルガイドが、以下の周波数、すなわち約１６０Ｈｚ、約２００Ｈｚ、約２５０Ｈｚ、約３１５Ｈｚ、約４００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約６３０Ｈｚ、約１，０００Ｈｚ、約１，２５０Ｈｚ、約１，６００Ｈｚ、約２，０００Ｈｚ、約２，５００Ｈｚ、約３，１５０Ｈｚ、約４，０００Ｈｚ、約５，０００Ｈｚ、約６，３００Ｈｚ、及び約８，０００Ｈｚのいずれか１つ以上にわたって約０．２より低い吸音係数を有する材料から作られる、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のフェイスマスク。
【請求項20】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のフレーム及びボーカルガイドを備え、前記フレームの近位端に固定可能な顔面接触シールと、前記フレームの遠位端に固定可能なろ過ユニットとをさらに備えるフェイスマスクキット。
【請求項21】
フェイスマスクで用いられるボーカルガイドであって、呼吸室を画定するフレームであって、ユーザーの顔の部分につながる前記フレームの近位端と、環境との気体交換を可能にするように構成された前記フレームの遠位端との間に、前記ユーザーの鼻と口の部分を入れるフレーム、を備え、前記ボーカルガイドが、前記フレームの断面部分によって画定され、前記ガイドが、弓形の鼻筋部分と、前記鼻筋部分から延びる複数の側壁部分と、前記複数の側壁部分を接続する基底とを備え、
前記ガイドが、前記フレームを通り抜ける音波の複数の選択周波数における音響エネルギーを実質的に保持して前記マスクの使用中の音声明瞭度を向上させるように、各側壁部分の１つ以上の領域に位置する輪郭部分で構成される、ボーカルガイド。
【請求項22】
前記輪郭部分が、内向きに突出した輪郭である、請求項２１に記載のボーカルガイド。
【請求項23】
前記輪郭部分が、外向きに突出した輪郭である、請求項２１に記載のフェイスマスク。
【請求項24】
前記輪郭部分が、前記鼻筋部分の領域に位置した、請求項２１ないし２３のいずれか１項に記載のボーカルガイド。
【請求項25】
前記ボーカルガイドが、以下の周波数、すなわち約１６０Ｈｚ、約２００Ｈｚ、約２５０Ｈｚ、約３１５Ｈｚ、約４００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約６３０Ｈｚ、約１，０００Ｈｚ、約１，２５０Ｈｚ、約１，６００Ｈｚ、約２，０００Ｈｚ、約２，５００Ｈｚ、約３，１５０Ｈｚ、約４，０００Ｈｚ、約５，０００Ｈｚ、約６，３００Ｈｚ、及び約８，０００Ｈｚのいずれか１つ以上にわたって約０．２より低い吸音係数を有する材料から作られる、請求項２１ないし２４のいずれか１項に記載のボーカルガイド。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、防護用フェイスマスク、特に、音声明瞭度特性を強化された再利用可能な呼吸用のフェイスマスクに関する。
【背景技術】
【0002】
フェイスマスクの利用は、感染症のまん延に対する防護などの理由から、社会の各所でますます一般的になってきている。防護マスクは、概して、単純な一体型の布マスクから、交換式エアフィルター付きのより高度な呼吸用マスクまで多岐にわたる。機能性、快適性、及び審美性に応じてさまざまな防護マスクを入手することができるが、マスクデザインにつきものの根本的な問題の１つは、音響伝搬に関する従来のマスクの固有の限界にまつわるものである。
【0003】
従来のマスクに用いられる材料の層はマスクを通る音響エネルギー、ひいては音声の伝達を直接的に妨げるものであり、これは特にマスクとユーザーの顔の間を密閉するマスクデザインにおいて著しい。この結果、しばしば音響出力の鮮明度と音量が低減し、そのようなマスクを使う人の音声明瞭度に悪影響を及ぼしかねない。この音響障害の作用は、例えば典型的な背景騒音レベルが７５ｄＢ超に達することのある病院のような、背景騒音の多い環境によって悪化する可能性がある。さらに、快適さのためにマスク用に選ばれるシリコン材料やエラストマー材料は吸音特性を有する場合があり、これによって音声明瞭度がさらに低下する恐れがある。
【0004】
マスク内にアクティブ・マイク・スピーカー・システムを内蔵したり、マスクに薄いダイアフラム又はメンブレンを組み込んだりすることによって、貧弱な音響伝送に関連する問題の低減又は緩和を目指すマスクデザインもある。しかしながら、これらのアプローチは、製造コストがかさむので理想的ではない。さらに、そのような埋め込みシステムや可動部品は、破損や、異物混入、気流の漏れ、部品不良の影響を受けやすい。また、前述のシステムを用いた高価で複雑なマスクは、これらのマスクの信頼性や、適用性、採用を制限し、デバイスが故障／破損することによる多大な経済的浪費をもたらす。
【0005】
そのため、ユーザーに十分な防護を提供しつつ従来のマスクより音声明瞭度を改善する解決策が必要である。解決策は、理想的には、手入れや洗浄のしやすい再利用可能なマスクに適用できるべきであり、製造費用が高くないことが望ましい。
【0006】
本出願人は、フェイスマスクであって、その好適な実施形態において、上記で明確にされた問題を少なくとも部分的に軽減したり有用な選択肢を公衆に与えたりしようとするフェイスマスク、を提供することが有益であろうと判断した。
【発明の概要】
【0007】
本発明の一態様によれば、フェイスマスクが提供され、前記フェイスマスクは、フレームであって、ユーザーの顔の部分につながる前記フレームの近位端と、環境との気体交換を可能にするように構成された前記フレームの遠位端との間に、前記ユーザーの鼻と口の部分を入れる呼吸室を画定するフレームと、前記フレームの断面部分によって画定されるボーカルガイドであって、弓形の鼻筋部分と、前記鼻筋部分から延びる複数の側壁部分と、前記複数の側壁部分を接続する基底とを備えるガイドとを備え、前記ガイドは、前記フレームを通り抜ける音波の出力周波数応答を変えて前記マスクの使用中の音声明瞭度を向上させるように、各側壁部分の１つ以上の領域に位置する内向きに突出した輪郭で構成される。
【0008】
好ましくは、前記ガイドが、前記鼻筋部分の領域に位置する外向きに突出した輪郭で構成される。
【0009】
好ましくは、前記外向きに突出した輪郭が、前記鼻筋部分の領域から前記フレームの前記遠位端に向かって位置する。
【0010】
好ましくは、前記外向きに突出した輪郭が、フレーム面から約１ｍｍから約２ｍｍの範囲で逸脱している。
【0011】
好ましくは、前記内向きに突出した輪郭の領域が、各側壁部分の相当な表面積を覆う。
【0012】
好ましくは、前記内向きに突出した輪郭が、フレーム面から約１ｍｍから約５ｍｍの範囲、より好ましくは約３．５ｍｍ逸脱している。
【0013】
好ましくは、前記輪郭の、フレーム面からの逸脱の大きさが、前記輪郭の中央領域に向かって徐々に増加する。
【0014】
好ましくは、前記ガイドが、以下の周波数値、すなわち１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ、５ｋＨｚ、及び８ｋＨｚのいずれか１つ以上で音波の音圧レベル出力を増加させるように構成される。
【0015】
好ましくは、前記ガイドが、前記マスクの音圧レベル出力を、各側壁部分の１つ以上の領域に位置する内向きに突出した輪郭のないマスクより約１ｄＢから約６ｄＢ高い水準に増加させるように構成される。
【0016】
好ましくは、前記フレームが、前記フレームの前記近位端に固定された顔面接触シールをさらに備える。
【0017】
好ましくは、前記フレームが、前記フレームの前記遠位端に固定されたろ過ユニットをさらに備え、前記ろ過ユニットが、交換式エアフィルターと、フィルター枠とを備える。
【0018】
好ましくは、前記フィルター枠が、２つの堅い貝殻形容器を備え、前記エアフィルターが、前記２つの堅い貝殻形容器の間に位置する。
【0019】
好ましくは、前記フレームが、１本以上のマスクストラップを受ける複数のクリップをさらに備える。
【0020】
好ましくは、前記フレームが、複数部品の組立品で構成される。
【0021】
あるいは、前記フレームが、一体型構造物で構成される。
【0022】
好ましくは、前記マスクが、再利用可能な呼吸用マスクである。
【0023】
好ましくは、前記ボーカルガイドが、以下の周波数、すなわち約１６０Ｈｚ、約２００Ｈｚ、約２５０Ｈｚ、約３１５Ｈｚ、約４００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約６３０Ｈｚ、約１，０００Ｈｚ、約１，２５０Ｈｚ、約１，６００Ｈｚ、約２，０００Ｈｚ、約２，５００Ｈｚ、約３，１５０Ｈｚ、約４，０００Ｈｚ、約５，０００Ｈｚ、約６，３００Ｈｚ、及び約８，０００Ｈｚのいずれか１つ以上にわたって約０．２より低い吸音係数を有する材料から作られる。
【0024】
本発明の別の態様によれば、上記のフレーム及びボーカルガイドを備え、前記フレームの近位端に固定可能な顔面接触シールと、前記フレームの遠位端に固定可能なろ過ユニットとをさらに備えるフェイスマスクキットが提供される。
【0025】
本発明のさらなる態様によれば、フェイスマスクで用いられるボーカルガイドが提供され、呼吸室を画定するフレームであって、ユーザーの顔の部分につながる前記フレームの近位端と、環境との気体交換を可能にするように構成された前記フレームの遠位端との間に、前記ユーザーの鼻と口の部分を入れるフレームを備え、前記ボーカルガイドは、前記フレームの断面部分によって画定され、前記ガイドは、弓形の鼻筋部分と、前記鼻筋部分から延びる複数の側壁部分と、前記複数の側壁部分を接続する基底とを備え、前記ガイドは、前記フレームを通り抜ける音波の出力周波数応答を変えて前記マスクの使用中の音声明瞭度を向上させるように、各側壁部分の１つ以上の領域に位置する内向きに突出した輪郭で構成される。
【0026】
本発明のさらなる態様及び前各段落に記載された態様のさらなる実施形態については、以下の説明から明らかになるであろう。
【0027】
本発明の各好適な実施形態において、フェイスマスクの各部品は互いに組み合わせて用いられるものとして後述されるが、当業者には当然のことながら、本発明のいくつかの態様は、本発明の１つ以上の実施形態の間で交換可能に用いられるのに同様に適しており、及び／又は本明細書に記載されていない他のフェイスマスク及び組立品に個別に組み込まれ得る独立した発明として用いられるのに適している。
【0028】
「約」又は「およそ」という言葉は、品質、レベル、値、数、周波数、百分率、寸法、位置、大きさ、量、重さ、又は長さについての明記された基準点に関して用いられる場合、その基準点が変化し得ること、及び基準点の両側の近接した特性をその用語が包含してよいことを示すものと理解されてよい。いくつかの実施形態において、「約」という言葉は、基準点が３０、２５、２０、１５、１０、９、８、７、６、５、４、３、２、又は１パーセント変化し得ることを示す場合がある。
【0029】
本明細書において用いられる「実質的に」という言葉は、その修飾対象の用語があまりに厳密に読まれるべきではなく、その言葉が本特許権者の目的にとって「十分に」「ほとんど」又は「十分近い」という意味を持ち得る、という意図を示すためだけに用いられる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【0030】
以下、添付の図面を参照し、単なる非限定的な例として、本発明を説明する。
【発明を実施するための形態】
【0031】
図１～３は本発明の例示的な実施形態を示す図であり、再利用可能な呼吸用のフェイスマスク１００が、使用中にユーザーの顔１０２につながるフレーム２００を備え、フレーム２００が、ユーザーの口とユーザーの鼻の少なくとも一部分とを入れるように構成された呼吸室１２０を画定している。ここでは本発明の好適な実施形態に用いられるものとして再利用可能な呼吸用フェイスマスクデザインを示しているが、当然のことながら、本発明は、それら実施形態について示され、又は説明されるマスクデザインの型に限定されないし、本明細書で説明されない他のマスクデザインで用いられるのに適している場合もある。
【0032】
本好適な実施形態において、呼吸室１２０を画定するフレーム２００は、ユーザーの顔につながる顔面接触シール２２０、ボーカルガイド２１０部分、交換式フィルター２３０、フィルター枠２４０などの、いくつかのサブコンポーネントから組み立てられる。これらの部品は、好ましくは締まりばめ又は摩擦嵌合によって、順に互いに固定できるように設計されて、一体型／組立型のフレーム本体２００が得られるようになっている。フレーム本体２００は、フェイスマスク１００をユーザーの顔に取り付けるための１本以上のマスクストラップ（不図示）を受けたり取り付けたりする、クリップ３００のような締結手段が１つ又は複数のサブコンポーネントに備わる。いくつかの代替構成では、フレーム本体２００の全体は、一体型構造物であってよい。他の構成では、マスクフレーム２００は、呼吸室１２０及び顔面接触シール２２０のみを備える。
【0033】
フレーム２００は、使用中にユーザーに近い端部である近位端２０２と、呼吸室１２０と周囲環境との間の空気の流れを可能にするように設計された遠位端２０４とを有する。フレーム２００がサブコンポーネントで組み立てられる実施形態では、顔面接触シール２２０が、摩擦接続部２１９を介してフレーム２００の近位端２０２に固定され、交換式フィルター２３０とフィルター枠２４０とを備えるろ過ユニットが、接続ポイント２１１を介してフレーム２００の遠位端２０４に固定される。顔面接触シール２２０は、典型的には、ユーザーの顔１０２に接触し、確実にシールして呼吸室１２０からの気体流の漏れを最小限にするための、シリコン材料又はエラストマー材料から作られた快適な／柔らかい接触部分２２２又はクッションの役割を果たす。
【0034】
ろ過ユニットは、呼吸室１２０と周囲環境との間の気流をろ過する機能を提供し、交換式フィルター２３０は、本発明の好適な実施形態において、フェイスマスク１００に再利用可能性を与えてマスク１００の寿命を延ばすために用いられる。一実施形態において、交換式フィルター２３０は、フレーム２００の遠位端２０４において、例えば、フレーム２００の突起３０２に対する接続ポイント２４２、２４４によって固定され、フィルター枠２４０が、交換式フィルター２３０を覆うように取り付けられてそれを所定位置に固定して、使用時に呼吸室１２０を出入りする気流だけが交換式フィルター２３０を通されるようになっている。フィルター枠２４０には、気流の通路を保ち交換式フィルター２３０を所定位置に保持するためのグリル２４６又はリブを備えることができる。当業者に知られているさまざまな種類のろ過ユニット及び交換式フィルター２３０が、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、説明されたようにフェイスマスク１００で好適に用いられてよい。一実施形態において、交換式フィルター２３０を収容するフィルター枠２４０は、２つの堅い貝殻形容器の形状であり、貝殻形容器の間に交換式フィルター２３０を受け、又は位置させるようになっている。本明細書で用いられる気流及び気体交換という用語は、呼吸可能な空気又はフェイスマスクをつけている時にユーザーが呼吸するのに適した気体濃度を指す。
【0035】
本好適な実施形態において、フェイスマスク１００は、フレーム２００の一部として画定されるボーカルガイド２１０部分を備える。具体的には、ボーカルガイド２１０部分は、フレームの断面部分として、より詳細には、呼吸室１２０内部の音波の運動に対して実質的な影響を有するフレーム２００の部分として画定される。当然のことながら、ボーカルガイド２１０部分は、フレーム２００の部分的な断面であってよい。図５Ａ～５Ｄを参照すると、本好適な実施形態において、ボーカルガイド２１０部分は、弓形の鼻筋部分２１２と、鼻筋部分２１２から下向きに延びる複数の側壁部分２１４と、前記複数の側壁部分２１４を接続する基底２１６とを備える。
【0036】
本発明者らは、ボーカルガイド２１０部分の幾何学的形状を変更することによって、呼吸室１２０からフェイスマスク１００のろ過ユニットを通り抜ける音波の周波数応答性能を向上させられることを発見した。下記のように、ボーカルガイド２１０部分の特定の形状を変えることにより、音声明瞭度にとって重要な選択周波数（発声音を伝えることが知られている周波数で、例えば約１０００Ｈｚから約３０００Ｈｚの周波数範囲）を実質的に保持又は強化することができるので、ボーカルガイド２１０を組み込んだフェイスマスクは、ボーカルガイド２１０部分を変えていない（すなわち、ボーカルガイド２１０の内面の輪郭が素のフレーム面からの局所的な幾何学的に逸脱していない）マスクよりも高い音声明瞭度スコアを達成することが観察されている。音声明瞭度を測定する１つの方法は、音声明瞭度指数（Ｓｐｅｅｃｈ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｉｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ、ＳＩＩ）であり、別の既知の測定法は、アーティキュレーション指数（Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ、ＡＩ）である。具体的には、図４～６を参照すると、ボーカルガイド２１０の壁の内面の輪郭の局所的な幾何学的逸脱である１つ以上の輪郭部分２１２Ａ、２１４Ａを加えることにより、フレーム２００を通り抜ける音波の出力周波数応答を変えて、（例えばＳＩＩ値で測定される）フェイスマスクの音声明瞭度を向上させられることが観察されている。輪郭部分２１２Ａ、２１４Ａの非限定的な例としては、（１）ボーカルガイド２１０部分の鼻筋部分の領域に局所的な外向きに突出した輪郭を加えること、及び／又は（２）ボーカルガイド２１０部分の各側壁部分の１つ以上の領域に局所的な内向きに突出した輪郭を加えることなどがあり得る。当然のことながら、輪郭部分２１２Ａ、２１４Ａは、大部分がボーカルガイド２１０から外向きに突出、もしくはボーカルガイド２１０へと内向きに突出してもよく、又は両方の組み合わせでもよい。あるいは、輪郭部分２１２Ａ、２１４Ａは、ボーカルガイド２１０の内側形状だけを変えるように構成して、目に見える輪郭又は変化がボーカルガイド２１０の外側面に現れないようにしてもよい。
【0037】
ボーカルガイド２１０を通した時に実質的に保持及び／又は強化する周波数の選択範囲は、以下の非限定的な周波数又は周波数範囲、すなわち約１６０Ｈｚ、約２００Ｈｚ、約２５０Ｈｚ、約３１５Ｈｚ、約４００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約６３０Ｈｚ、約１，０００Ｈｚ、約１，２５０Ｈｚ、約１，６００Ｈｚ、約２，０００Ｈｚ、約２，５００Ｈｚ、約３，１５０Ｈｚ、約４，０００Ｈｚ、約５，０００Ｈｚ、約６，３００Ｈｚ、及び約８，０００Ｈｚを含む。好適な実施形態において、選択周波数／周波数範囲を保持するとは、ボーカルガイド２１０及びマスクフレーム２００を通り抜けるそれらの選択周波数の音響エネルギーがより大きくなるようにすること ―例えば、音響エネルギーが損失なしにマスクフレーム２００を通り抜けられるようにすること― を意味する。選択周波数／周波数範囲を強化するとは、ボーカルガイド２１０及びマスクフレーム２００を通り抜けるそれらの選択周波数の音響エネルギーを増幅することを意味する。
【0038】
図５Ａ～５Ｄは、本発明の好適な実施形態による幾何学的変化の位置及び程度を示す図であり、具体的には、変えられた領域の局所的な表面形状が、変えられた素のフレーム面と比較して高くなったり低くなったりするように外向き及び内向きの突出の程度が変化するボーカルガイド２１０部分の輪郭断面を示す図である。図４Ａ～４Ｆは、ボーカルガイド２１０部分の表面の輪郭の変化を示すためにフレーム２００のボーカルガイド２１０部分の長手方向の断面を示す図である。当然のことながら、局所的な内向き又は外向きに突出した輪郭は、ボーカルガイド２１０の内壁に形成又は配置されてよく、そのような輪郭は、実施形態によっては、ボーカルガイド２１０の外壁には目視又は観察できない場合がある。なお、本明細書で用いられる局所的な内向き又は外向きに突出した輪郭とは、（鼻を収めるための、マスク形状の標準的な隆起のような）ユーザーの一般的な顔の特徴に対応するマスクの基準形状に加えてマスクに組み込まれた、マスクのボーカルガイド２１０部分の表面形状に加えられた変化（表面の凹凸）を指す。
【0039】
図６Ａは、表面の輪郭にフレーム２００の素の形状からの局所的な逸脱がない、変えられていない形状を持つボーカルガイド２１０部分を示す図であり、図６Ｂは、周波数応答向上のために形状を変えられたボーカルガイド２１０部分を示す図である。具体的には、図６Ｂに示された実施形態は、弓形の鼻筋部分２１２の最も上の領域に位置する外向きに突出した輪郭部分２１２Ａを有しており、変えられた領域の輪郭がその領域から外向きに高くなっている。さらに具体的には、外向きに突出した輪郭は、素の／平均的なフレーム面から約１ｍｍから約２ｍｍの範囲で逸脱して（高くなって）いる。また、本好適な実施形態によれば、外向きに突出した輪郭部分２１２Ａは、フレーム２００の遠位端に向かう弓形の鼻筋２１２の最も上の領域の端に位置する。さらに、図５Ｃ、５Ｄ、及び６Ｂに示された本実施形態は、変えられた領域の輪郭が呼吸室１２０に向かって内向きに実質的にへこむようにボーカルガイド２１０部分の側壁部分２１４に配置された、内向きに突出した輪郭部分２１４Ａを示す。具体的には、内向きに突出した輪郭部分２１４Ａは、素の／平均的なフレーム面から１ｍｍから３．５ｍｍの範囲で逸脱している（表面の輪郭を押し下げている）。実施形態によっては、この逸脱は約５ｍｍに達する場合もある。本好適な実施形態では、内向きに突出した輪郭の領域は、例えば図５Ｃに見られるように、それぞれの側壁部分２１４の相当な表面積を覆う。
【0040】
フレーム２００のボーカルガイド２１０部分の変えられた表面輪郭領域２１２Ａ、２１４Ａは、素の／平均的なフレーム面からの逸脱の程度が変化してもよく、本好適な実施形態では、逸脱の程度／大きさは、変えられた輪郭領域の中央領域に向かって徐々に増加する。当然のことながら、上記の寸法は、本発明のいくつかの実施形態の非限定的な例として与えられており、ボーカルガイド２１０部分の変えられた表面輪郭領域２１２Ａ、２１４Ａの逸脱の程度は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実験を経てマスクフレーム２００の構成により変化してよい。
【0041】
フレーム２００のボーカルガイド２１０部分の幾何学的な表面輪郭領域２１２Ａ、２１４Ａを変えると、フレーム２００内の音響エネルギーを効果的に集中かつ方向付けることによって、さまざまな発声音の周波数の音波出力の周波数応答の向上につながることが観察されている ―これらはすべて、高価なアクティブスピーカー又はマスクフレーム２００に問題のあるメンブレン挿入を必要とせずに行われる。フレーム２００のボーカルガイド２１０部分の形状を上述したように変化させることは、図７及び８に見られるように、（音声に関連する）主要な音の周波数にわたって出力の音圧レベルを増加させて音の知覚鮮明度を向上させるのに効果的である。いくつかの構成では、上記のように変えられたボーカルガイド２１０部分を有するマスク１００は、変えられていないマスクフレーム２００又は従来の使い捨てｎ９５フェイスマスクと比較して、以下の非限定的な周波数値／範囲、すなわち約１６０Ｈｚ、約２００Ｈｚ、約２５０Ｈｚ、約３１５Ｈｚ、約４００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約６３０Ｈｚ、約１，０００Ｈｚ、約１，２５０Ｈｚ、約１，６００Ｈｚ、約２，０００Ｈｚ、約２，５００Ｈｚ、約３，１５０Ｈｚ、約４，０００Ｈｚ、約５，０００Ｈｚ、約６，３００Ｈｚ、及び約８，０００Ｈｚの１つ以上で音圧レベル出力を増加させることが可能である。いくつかの実施形態では、マスク１００の音圧レベル出力を約１ｄＢから約６ｄＢ高い水準に増加させる場合がある。さらに、上述のような変えられたボーカルガイド２１０部分を持つマスクフレーム２００は、（ボーカルガイドの変更がない対照マスクと比較して）所定のユーザー環境での使用中にＳＩＩ値０．５以上を出力するように構成され得ることも観察されており、これは、変えられていないボーカルガイド２１０部分を持つマスク１００のＳＩＩ値０．４５と比較して、音声明瞭度の有意な向上を示すものである。ＳＩＩ値０．４５～０．５は、単純なメッセージしか伝えられないレベルと複雑な指示を理解できるレベルの間の閾値として一般に推奨される値である。
【0042】
図９～１４は、本発明によるフェイスマスク１００のさらなる実施形態を示す図である。図１５は、このさらなる実施形態の組み立て済みフェイスマスク１００がユーザーの顔１０２の典型的な使用位置に取り付けられた状態を示す図である。このフェイスマスク１００は、２つのボーカルガイド部２１０Ａ、２１０Ｂを持つ呼吸室１２０を画定するマスクフレーム２００を備える。フレーム２００のボーカルガイド部は、同様に接続ポイント２１１、２１９に配置され、近位端２０２において顔面接触シール２２０と結合し、遠位端２０４において交換式フィルター２３０及びフィルター枠２４０と結合する。この実施形態は、使用中のマスクフレーム２００とユーザーの顔とのシール接続を向上させるために顎接触部２２４が導入された顔面接触シール２２０の違いなど、いくつかの点で上記の実施形態と異なっている。顔面接触シール２２０には、フェイスマスク１００をユーザーに取り付けるためのマスクストラップ（不図示）を受ける回転クリップ３１０が備えられている。
【0043】
また、フレーム部分２１０Ａは、本実施形態では堅い中間的なフレーム部品でもあり、フレーム部２１０Ａの両側にある押すと解放される付勢接続部を介して堅いフィルター枠２４０につながるという第２の役割を果たす。フレーム部２１０Ａ及びフィルター枠２４０にはいずれもグリル２４６又はリブが備えられ、呼吸室１２０と周囲環境との間の気流を確保するとともに交換式フィルター２３０を所定位置に保つ。フレーム部２１０Ａとフィルター枠２４０は、外してフィルター２３０の交換作業ができる。このさらなる実施形態において、顔面接触シール２２０は、摩擦嵌合固定手段２４２を用いて堅いフィルター枠２４０に直接固定可能であり、これにより、組み立てられたマスクフレーム２００が所定位置に保持される。上述したこの配置により、組み立てやすく、サブコンポーネントを確実に保持し、フィルター２３０の交換作業に好都合な小型のフレーム組立品２００が得られて有利である。
【0044】
図９～１４に示される実施形態のボーカルガイド部２１０Ａ、２１０Ｂは、弓形の鼻筋部分２１２と、鼻筋部分２１２の下に延びる２つの側壁部分２１４と、側壁部分２１４を接合する基底２１６とを備える。ボーカルガイド部２１０Ａ、２１０Ｂは、マスクのＳＩＩ値を向上させるために、上記原理で説明したようにガイド部の幾何学的輪郭部分を変えることによって、同様に変更することができる。
【0045】
当然のことながら、実施形態によっては、ボーカルガイド２１０部分の外向き及び内向きに突出した輪郭の位置と、対応する逸脱値の大きさとの決定とを、実験によって、又は計算アルゴリズムとシミュレーションを用いることによって、導出したり決定したりしてよい。ボーカルガイド２１０の形状の値を決定する方法の１つは、ＳＩＩに基づき、マスクフレーム１００の空間的な位置関係（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を考慮しつついくつかの音の周波数について最適化して、音響エネルギーの伝達を最大化することである。例えば、重み付け多周波数帯域最適化を行う数値ルーチンを幾何学的境界条件のさまざまな制約について用いて、マスクフレーム２００からの音響エネルギーを受動的に集束させて誘導することができる。フレーム２００のボーカルガイド２１０部分の形状の値は、例えば、個々の周波数帯域における音対雑音比の重み付け寄与を用いたＳＩＩによって求めることができる。ＳＩＩは、１／３オクターブ中心周波数（約１６０Ｈｚ、約２００Ｈｚ、約２５０Ｈｚ、約３１５Ｈｚ、約４００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約６３０Ｈｚ、約１，０００Ｈｚ、約１，２５０Ｈｚ、約１，６００Ｈｚ、約２，０００Ｈｚ、約２，５００Ｈｚ、約３，１５０Ｈｚ、約４，０００Ｈｚ、約５，０００Ｈｚ、約６，３００Ｈｚ、及び約８，０００Ｈｚ）に関する帯域可聴性関数（Ｂａｎｄ ａｕｄｉｂｉｌｉｔｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の和として計算できる。
【0046】
フェイスマスク１００はいくつかのサブコンポーネントによって形成されるフレーム２００を有すると説明したが、本発明の範囲は、上記のサブコンポーネント全てがユーザー組み立て用に提供されるフェイスマスクキットも含む。これは、以下の部品、すなわち上述のフレーム２００及びボーカルガイド２１０、並びにフレーム２００の近位端２０２に固定可能な顔面接触シール２２０及びフレーム２００の遠位端２０４に固定可能なろ過ユニット、を有するフェイスマスクを含む。好適な実施形態において、フレーム２００のボーカルガイド２１０部分は、好適に低い音響減衰特性を有する（プラスチックのような）堅い材料で作られる。そのような実施形態では、フレーム２００のボーカルガイド２１０部分の内面の相当な部分が、比較的低い吸音係数を有する。ボーカルガイド２１０の内面に用いられる材料の１／３オクターブ中心周波数（約１６０Ｈｚ、約２００Ｈｚ、約２５０Ｈｚ、約３１５Ｈｚ、約４００Ｈｚ、約５００Ｈｚ、約６３０Ｈｚ、約１，０００Ｈｚ、約１，２５０Ｈｚ、約１，６００Ｈｚ、約２，０００Ｈｚ、約２，５００Ｈｚ、約３，１５０Ｈｚ、約４，０００Ｈｚ、約５，０００Ｈｚ、約６，３００Ｈｚ、及び約８，０００Ｈｚ）のいずれか１つ以上にわたる好適な吸音係数の非限定的な範囲としては、約０．６未満、約０．５未満、約０．４未満、約０．３未満、約０．２未満、約０．１未満、及び約０．０５未満が含まれる。つまり、上記のようなボーカルガイド２１０を組み込んだフェイスマスクの好適な実施形態では、上記の選択周波数の１つ以上、特に音声情報を主に伝える周波数において、ボーカルガイド２１０を通り抜ける音響エネルギーを保持及び／又は強化する能力が向上している。
【0047】
本発明の態様によるフェイスマスク１００は、本明細書に具体的に述べられていない材料を含むマスクの構造に適したあらゆる材料で作ることができる。適した材料は、３Ｄプリントによる部品製造用の材料などであってもよい。
【0048】
この実施形態の説明及び図面では、対応する特徴を指して参照するために、第１の実施形態について用いられたのと同じ参照番号が用いられている。
【0049】
以上、本発明のさまざまな実施形態について説明したが、当然のことながら、それらは例としてのみ示されたのであって、限定のために示されたのではない。本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなくそれらの形状及び詳細をさまざまに変化させ得ることは、当業者にとって明らかであろう。従って、本発明は、上記の代表的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではない。
【0050】
本明細書及び後に続く請求の範囲の全体を通して、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、「備える」という言葉、ならびに「備え」及び「構成され」のような変化形は、示された整数もしくはステップ又は整数群もしくはステップ群を包含することを含意し、その他の整数もしくはステップ又は整数群もしくはステップ群を除外することを含意しない、と理解されるであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【国際調査報告】