特表 2024-534360 エアロゾル制御

(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】2024-09-20

(54)【発明の名称】エアロゾル制御

(51)【国際特許分類】

   F24F 7/003 20210101AFI20240912BHJP

   F24F 7/007 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

F24F7/003

F24F7/007 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515838

(86)(22)【出願日】2022-09-15

(85)【翻訳文提出日】2024-04-16

(86)【国際出願番号】 GB2022052331

(87)【国際公開番号】W WO2023041910

(87)【国際公開日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】2113327.7

(32)【優先日】2021-09-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524092718

【氏名又は名称】エア ピュアリティ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】スローフ， ダレン

(72)【発明者】

【氏名】ポデリコ， フランチェスコ

【テーマコード（参考）】

3L056

【Ｆターム（参考）】

3L056BD01

3L056BF06

(57)【要約】

監視エリア中の対応する複数の位置に対応する位置に配置された複数の粒子状物質（ＰＭ）センサと、通信ネットワークを介して複数のＰＭセンサのそれぞれに結合された空気品質処理装置であって、複数のＰＭセンサのうちの少なくとも２つから粒子レベル信号を受信し、対応する粒子レベル信号に基づいて少なくとも２つのＰＭセンサ間の微粒子物質流を決定するように構成された空気品質処理装置とを備える空気品質監視システム。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気品質監視システムであって、
監視エリア内の対応する複数の位置に配置された複数の粒子状物質（ＰＭ）センサ、
及び
通信ネットワークを介して前記複数のＰＭセンサのそれぞれに結合された空気品質処理装置であって、前記空気品質処理装置は、
前記複数のＰＭセンサのうちの少なくとも２つから粒子レベル信号を受信し、
前記対応する粒子レベル信号に基づいて、前記少なくとも２つのＰＭセンサ間の粒子状物質の流れを決定するように構成される、
空気品質処理装置を備える、
空気品質監視システム。

【請求項2】

前記空気品質処理装置は、
前記粒子レベル信号が第１の事象閾値を超えることに基づいて、前記少なくとも２つのＰＭセンサのうちの第１のＰＭセンサにおいてエアロゾル事象を検出すること、及び
前記粒子レベル信号が第２の事象閾値を超えることに基づいて、前記少なくとも２つのＰＭセンサのうちの第２のＰＭセンサにおいて前記エアロゾル事象を検出すること
によって、前記少なくとも２つのＰＭセンサ間の粒子状物質の流れを決定するように構成される、請求項１に記載の空気品質監視システム。

【請求項3】

前記第１のイベント閾値は、適応イベント閾値を含む、請求項２に記載の空気品質監視システム。

【請求項4】

前記第２の事象閾値は、前記第１の事象閾値のスケーリングされた値を含む、請求項２又は３に記載の空気品質監視システム。

【請求項5】

前記空気品質処理装置は、前記粒子レベル信号の対応するピーク間の遅延及び／又は振幅差に基づいて前記粒子状物質の流れを決定するように構成される、先行請求項のいずれかに記載の空気品質監視システム。

【請求項6】

前記空気品質処理装置は、前記少なくとも２つのＰＭセンサに関連する前記粒子レベル信号に相互相関を適用することによって、前記粒子状物質の流れを決定するように構成される、先行請求項のいずれかに記載の空気品質監視システム。

【請求項7】

前記空気品質処理装置は、
前記粒子状物質の流れの供給源、
前記粒子状物質の流れの経路、
前記粒子状物質の流れの速度、
前記粒子状物質の流れの減衰、及び／又は
前記粒子状物質の流れの予測される１つ以上の移動先を識別するように構成される、先行請求項のいずれかに記載の空気品質監視システム。

【請求項8】

前記空気品質処理装置は、１つ以上の空気品質介入機構を動作させるように構成された介入信号を出力するようにさらに構成される、先行請求項のいずれかに記載の空気品質監視システム。

【請求項9】

前記空気品質介入機構は、
自動ドア又はそのアクチュエータ、
空気濾過装置の動作パラメータ、
暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムの動作パラメータ、及び
警告信号のうちの１つ以上を含む、
請求項８に記載の空気品質監視システム。

【請求項10】

前記空気品質処理装置は、
前記粒子状物質の前記発生源に関連する位置、
前記粒子状物質の流れの前記経路に関連する位置、及び／又は
前記粒子状物質の流れの前記１つ以上の可能性のある移動先に関連する位置において、
１つ以上の空気質介入機構を動作させるために前記介入信号を出力するように構成される、請求項８又は９に記載の空気品質監視システム。

【請求項11】

前記空気処理装置は、
１つ以上のＰＭセンサに関する前記粒子レベル信号をある期間にわたって分析して、前記１つ以上のＰＭセンサに関連する粒子状物質の存在度を決定する、及び
前記粒子状物質の存在度を示す存在率データを出力するように構成される、先行請求項のいずれかに記載の空気品質監視システム。

【請求項12】

前記存在度データは、
第１の存在度閾値を超える粒子状物質の存在度を有する１つ以上のＰＭセンサに対応する前記監視エリアの高リスク領域、及び／又は
第２の存在度閾値未満の粒子状物質存在度を有する１つ以上のＰＭセンサに対応する前記監視エリアの低リスク領域を示す、請求項１１に記載の空気品質監視システム。

【請求項13】

前記粒子状物質の存在度は、前記１つ以上のＰＭセンサに関連する周期的なエアロゾル事象を含み、前記存在度データは、
前記周期的なエアロゾル事象、
前記周期的なエアロゾル事象の発生時間、及び／又は
前記周期的なエアロゾル事象に関連する前記１つ以上のＰＭセンサの位置を示す、請求項１１又は１２に記載の空気品質監視システム。

【請求項14】

前記空気処理装置は、前記周期的なエアロゾル事象に対応する時間に１つ以上の介入機構を動作させるための介入信号を出力するように構成される、請求項１３に記載の空気品質監視システム。

【請求項15】

前記空気処理装置は、
前記監視エリアに関する運用データを受信する、
１つ以上のエアロゾル事象を前記運用データと相関させる、及び
前記相関に基づいてエアロゾル事象トリガを識別するように構成される、先行請求項のいずれかに記載の空気品質監視システム。

【請求項16】

前記ＰＭセンサの各々は、前記ＰＭセンサの検出下限から粒子状物質定格までの範囲内の粒子サイズを有する空気中の粒子状物質の濃度を測定するように構成される、先行請求項のいずれかに記載の空気品質監視システム。

【請求項17】

前記ＰＭセンサのうちの２つ以上が、異なる高さに位置付けられる、先行請求項のいずれかに記載の空気品質監視システム。

【請求項18】

複数の更なるセンサをさらに備え、前記更なるセンサは、
二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、
湿度センサ、
温度センサ、
及び気圧センサのうちの１つ以上を備える、先行請求項のいずれかに記載の空気質監視システム。

【請求項19】

監視エリア内の粒子状物質の流れを監視する方法であって、前記方法は、
前記監視エリア内に配置された少なくとも２つの粒子状物質（ＰＭ）センサから複数の粒子 レベル信号を受信することと、
前記対応する粒子レベル信号に基づいて、前記少なくとも２つのＰＭセンサ間の粒子状物質の流れを決定することとを含む、方法。

【請求項20】

医療環境のための空気品質システムであって、前記空気品質システムは、
複数の（ＰＭ）センサにおいて、監視エリア内の対応する複数の位置に配置された複数の粒子状物質（ＰＭ）センサ、及び
前記少なくとも１つのＰＭセンサに無線で結合された空気濾過装置であって、前記空気濾過装置は、
前記複数のＰＭセンサのうちの１つ以上から粒子レベル信号を受信し、
前記粒子レベル信号に応答して前記空気濾過装置のファン速度を調整するように構成される、空気濾過装置を備える、
空気品質システム。

【請求項21】

前記空気濾過装置は、前記複数のＰＭセンサのうちの１つ以上のそれぞれと前記空気濾過装置との間の距離に基づいて前記ファン速度を調整するようにさらに構成される、請求項２０に記載の空気品質システム。

【請求項22】

前記空気濾過装置は、前記粒子レベル信号の受信信号強度指標に基づいて、前記複数の ＰＭセンサのうちの前記１つ以上のそれぞれと前記空気濾過装置との間の距離を決定するように構成される、請求項２１に記載の空気品質システム。

【請求項23】

前記ＰＭセンサの各々は、前記ＰＭセンサの検出下限から粒子状物質定格までの範囲内の粒子サイズを有する空気中の粒子状物質の濃度を測定するように構成される、請求項２０から２２のいずれかに記載の空気品質システム。

【請求項24】

各ＰＭセンサは、複数の粒子状物質定格を備え、対応する複数の粒径範囲内の空気中の粒子状物質の複数の濃度を測定するように構成される、請求項２３に記載の空気質システム。

【請求項25】

前記複数のＰＭセンサの各々は、複数の粒子サイズについて空気中の粒子状物質の濃度を測定するように構成され、
前記空気濾過装置は、
前記複数のＰＭセンサのうちの前記１つ以上のＰＭセンサの各々と前記空気濾過装置との間の距離、及び
前記複数のＰＭセンサのうちの前記１つ以上のＰＭセンサのそれぞれについての前記複数の粒子サイズ範囲のそれぞれについての粒子状物質の濃度に基づいて、前記ファン速度を調整するように構成される、請求項２１又は請求項２２に従属する場合の請求項２４に記載の空気品質システム。

【請求項26】

前記空気濾過装置は、
高効率微粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタ、
炭素フィルタ、及び
ＵＶＣランプのうちの１つ以上を備える空気清浄機を備える、請求項２０から２５のいずれか一項に記載の空気品質システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、空気品質システム、空気品質監視システム、並びに空気品質を制御及び監視する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

エアロゾルは、多くの疾患の既知の媒介物である。感染性病原体は、ウイルス、細菌、又は真菌を含み得、それらは、呼吸、会話、咳、くしゃみ、ほこりの発生、トイレの水洗、又はエアロゾル粒子もしくは液滴を生成する任意の活動を通じて拡散し得る。

【0003】

エアロゾルは、商業施設、教育施設、医療環境などの多くの屋内環境において感染リスクをもたらす可能性がある。エアロゾルは、病院などの医療環境において特定の感染リスクをもたらす可能性があり、そこでは、感染患者が、エアロゾルによって伝染し得る病原体を排出し、病院スタッフ、訪問者、及び他の患者に感染する可能性がある。医療環境は、典型的には、人の出入りが多く、疾患伝染のための大きな集団を提供する。医療環境はまた、典型的には、長距離にわたってエアロゾルを運ぶことができる産業用空調及び加熱システムを用い、可能性のある伝染の領域を広げる。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）及びＣＯＶＩＤ－１９は、空気感染を介して医療環境内で急速に広がり得る病原体の周知の例である。

【0004】

屋内環境でエアロゾルの流れを監視することが望ましい。高レベルのエアロゾル発生に関連する高リスク事象を理解することも望ましい。さらに、屋内環境においてエアロゾル流を制御することが望ましい。開示されたシステム及び方法は、これらの望ましい効果のうちの１つ以上を提供することができる。

【発明の概要】

【0005】

本開示の第１の態様によれば、空気品質監視システムが提供され、空気品質監視システムは、
監視エリア内の対応する複数の位置に配置された複数の粒子状物質（ＰＭ）センサ、
及び
通信ネットワークを介して複数のＰＭセンサのそれぞれに結合された空気品質処理装置であって、
複数のＰＭセンサのうちの少なくとも２つから粒子レベル信号を受信し、
対応する粒子レベル信号に基づいて、少なくとも２つのＰＭセンサ間の粒子状物質の流れを決定する、
空気品質処理装置を備える。

【0006】

空気品質監視システムは、監視エリア内のエアロゾルの流れを有利に追跡することができる。医療環境でこのようなエアロゾルの流れを決定し、理解することは、エアロゾルの発生に関連する危険因子を理解すること、エアロゾルの発生を低減し、エアロゾルの流れを低減するための設計緩和措置を可能にすること、粒子状物質及びエアロゾルの流れを低減するための介入措置の発動を可能にすることなど、いくつかの利点を提供することができる。

【0007】

空気品質処理装置は、少なくとも２つのＰＭセンサ間の粒子状物質の流れを、第１のイベント閾値を超える粒子レベル信号に基づいて、少なくとも２つのＰＭセンサのうちの１番目におけるエアロゾル事象を検出すること、及び第２のイベント閾値を超える粒子レベル信号に基づいて、少なくとも２つのＰＭセンサのうちの２番目における当該エアロゾル事象を検出することによって、決定するように構成することができる。

【0008】

第１のイベント閾値は、適応イベント閾値を含むことができる。

【0009】

第２のイベント閾値は、第１のイベント閾値のスケーリングされた値を含むことができる。

【0010】

空気品質処理装置は、粒子レベル信号の対応するピーク間の遅延及び／又は振幅差に基づいて、粒子状物質の流れを決定するように構成することができる。

【0011】

空気品質処理装置は、少なくとも２つのＰＭセンサに関連する粒子レベル信号に相互相関を適用することによって、粒子状物質の流れを決定するように構成することができる。

【0012】

空気品質処理装置は、粒子状物質の流れの発生源、粒子状物質の流れの経路、粒子状物質の流れの速度、粒子状物質の流れの減衰、及び／又は粒子状物質の流れの１つ以上の予測される移動先のうちの１つ以上を識別するように構成することができる。

【0013】

空気品質処理装置は、１つ以上の空気品質介入機構を動作させるように構成された介入信号を出力するようにさらに構成することができる。

【0014】

空気品質介入機構は、自動ドア又はそのアクチュエータ、空気濾過装置の動作パラメータ、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムの動作パラメータ、及び警告信号のうちの１つ以上を備えることができる。

【0015】

警告信号は、可聴及び／又は可視警報信号を含んでも良い。

【0016】

警告信号は、情報信号を含んでも良い。

【0017】

空気品質処理装置は、粒子状物質の発生源に関連する位置、粒子状物質の流れの経路に関連する位置、及び／又は粒子状物質の流れの１つ以上の可能性のある移動先に関連する位置で１つ以上の空気品質介入機構を動作させるために介入信号を出力するように構成することができる。

【0018】

空気処理装置は、１つ以上のＰＭセンサに関連する粒子状物質の存在度を決定するために、ある期間にわたって１つ以上のＰＭセンサの粒子レベル信号を分析し、粒子状物質の存在度を示す存在度データを出力するようにさらに構成することができる。

【0019】

存在度データは、第１の存在度閾値を超える粒子状物質の存在度を有する１つ以上のＰＭセンサに対応する監視エリアの高リスク領域、及び／又は第２の存在度閾値未満の粒子状物質の存在度を有する１つ以上のＰＭセンサに対応する監視エリアの低リスク領域を示すことができる。

【0020】

粒子状物質の存在度は、１つ以上のＰＭセンサに関連する周期的なエアロゾル事象を含むことができる。存在度データは、周期的エアロゾル事象、周期的エアロゾル事象の発生時間、及び／又は周期的エアロゾル事象に関連付けられた１つ以上のＰＭセンサの場所を示すことができる。

【0021】

空気処理装置は、周期的なエアロゾル事象に対応する時間に１つ以上の介入機構を動作させるための介入信号を出力するように構成することができる。

【0022】

空気処理装置は、監視エリアに関する動作データを受信し、１つ以上のエアロゾル事象を動作データと相関させ、相関に基づいてエアロゾル事象トリガを識別する。

【0023】

ＰＭセンサの各々は、ＰＭセンサの検出下限から粒子状物質定格までの範囲の粒子サイズを有する空気中の粒子状物質の濃度を測定するように構成することができる。

【0024】

各ＰＭセンサは、複数の粒子状物質定格を備えてもよく、対応する複数の粒径範囲内の空気中の粒子状物質の複数の濃度を測定するように構成することができる。

【0025】

粒子状物質の定格は、０．５μｍ、１．０μｍ、２．５μｍ、４．０μｍ、１０．０μｍ、２５．０μｍ、及び５０μｍのうちの１つ以上を含んでも良い。

【0026】

検出下限は、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．３μｍ、及び０．５μｍのいずれかを含んでも良い。

【0027】

ＰＭセンサのうちの２つ以上を、異なる高さに配置することができる。

【0028】

空気品質監視システムは、通信ネットワークをさらに備えることができる。

【0029】

空気品質監視システムは、複数の更なるセンサを更に有することができる。更なるセンサは、二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、湿度センサ、温度センサ、及び気圧センサのうちの１つ以上を備えることができる。

【0030】

空気品質監視システムは、複数のセンサユニットを備えてもよく、各センサユニットは、複数のＰＭセンサのうちの１つと、１つ以上の更なるセンサとを備えることができる。

【0031】

本開示の第２の態様によれば、監視エリア内の粒子状物質の流れを監視する方法が提供され、方法は、
監視エリア内に配置された少なくとも２つの粒子状物質（ＰＭ）センサから複数の粒子レベル信号を受信することと、
対応する粒子レベル信号に基づいて、少なくとも２つのＰＭセンサ間の粒子状物質の流れを決定することと、を含む。

【0032】

方法は、コンピュータで実施することができる。

【0033】

本開示の第３の態様によれば、空気品質監視システムが提供され、空気品質監視システムは、
監視エリア内の対応する複数の位置に配置された複数の粒子状物質（ＰＭ）センサ、
及び
通信ネットワークを介して複数のＰＭセンサのそれぞれに結合された空気品質処理装置であって、
複数のＰＭセンサの各々から粒子レベル信号を受信し、
少なくとも１つの粒子レベル信号に基づいてエアロゾルイベントを決定し、
１つ以上の空気品質介入機構を動作させるように構成された介入信号を出力するように構成される、
空気品質処理装置を備える。

【0034】

本開示の第４の態様によれば、空気品質監視システムが提供され、空気品質監視システムは、
監視エリア内の対応する複数の位置に配置された複数の粒子状物質（ＰＭ）センサ、
及び
通信ネットワークを介して複数のＰＭセンサのそれぞれに結合された空気品質処理装置であって、
前記複数のＰＭセンサの各々から粒子レベル信号を受信し、
１つ以上のＰＭセンサに関する粒子レベル信号をある期間にわたって分析して、１つ以上のＰＭセンサに関連する粒子状物質の存在度を決定し、
粒子状物質の存在率を示す存在率データを出力するように構成される、
空気品質処理装置を備える。

【0035】

本開示の第５の態様によれば、空気品質システムが提供され、空気品質システムは、
複数のＰＭ）センサにおいて、監視エリア内の対応する複数の位置に配置された複数の粒子状物質（ＰＭ）センサ、及び
少なくとも１つのＰＭセンサに無線で結合された空気濾過装置であって、
複数のＰＭセンサのうちの１つ以上から粒子レベル信号を受信し、
粒子レベル信号に応答して空気濾過装置のファン速度を調整するように構成される、
空気濾過装置を備える。

【0036】

ＰＭセンサからの粒子レベル信号に応答してファン速度を調整することは、空気濾過装置のオンデマンドの選択的制御を有利に提供することができる。

【0037】

空気濾過装置は、複数のＰＭセンサのうちの１つ以上のそれぞれと空気濾過装置との間の距離に基づいてファン速度を調整するようにさらに構成することができる。

【0038】

空気濾過装置は、粒子レベル信号の受信信号強度指標に基づいて、複数のＰＭセンサのうちの１つ以上のそれぞれと空気濾過装置との間の距離を決定するように構成することができる。

【0039】

ＰＭセンサの各々は、ＰＭセンサの検出下限から粒子状物質定格までの範囲の粒子サイズを有する空気中の粒子状物質の濃度を測定するように構成することができる。

【0040】

各ＰＭセンサは、複数の粒子状物質定格を備えてもよく、対応する複数の粒径範囲内の空気中の粒子状物質の複数の濃度を測定するように構成することができる。

【0041】

粒子状物質の定格は、０．５μｍ、１．０μｍ、２．５μｍ、４．０μｍ、１０．０μｍ、２５．０μｍ、及び５０μｍのうちの１つ以上を含んでも良い。

【0042】

検出下限は、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．３μｍ、及び０．５μｍのいずれかを含んでも良い。

【0043】

複数のＰＭセンサの各々は、複数の粒子サイズについて空気中の粒子状物質の濃度を測定するように構成することができる。空気濾過装置は、複数のＰＭセンサのうちの１つ以上のＰＭセンサの各々と空気濾過装置との間の距離と、複数のＰＭセンサのうちの１つ以上のＰＭセンサのそれぞれについての複数の粒径範囲のそれぞれについての粒子状物質の濃度とに基づいて、ファン速度を調整するように構成することができる。

【0044】

空気品質システムは、サーバをさらに備えてもよく、複数のＰＭセンサ及び／又は空気濾過デバイスは、通信ネットワークを経由してサーバに通信可能に結合される。

【0045】

空気品質システムは、複数の更なるセンサを更に備えることができる。更なるセンサは、二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、湿度センサ、温度センサ、及び気圧センサのうちの１つ以上を備えることができる。

【0046】

空気品質システムは、複数のセンサユニットを備えてもよく、各センサユニットは、複数のＰＭセンサのうちの１つと、１つ以上の更なるセンサとを備える。

【0047】

空気濾過装置は、換気システム、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム、及び空気清浄機のいずれかを備えることができる。

【0048】

空気濾過装置は、高効率粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタ、カーボンフィルタ、及びＵＶＣランプのうちの１つ又は複数を含む空気清浄機を備えることができる。

【0049】

ＰＭセンサのうちの２つ以上を、異なる高さに配置することができる。

【0050】

コンピュータ上で実行されると、コンピュータに、本明細書に開示される回路、コントローラ、コンバータ、又はデバイスなどを含む任意の装置を構成する、又は本明細書に開示される任意の方法を実行させる、コンピュータプログラムを提供することができる。コンピュータプログラムは、ソフトウェア実装であってもよく、コンピュータは、非限定的な例として、デジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、及び読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、又は電子的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）における実装など、任意の適切なハードウェアと見なすことができる。ソフトウェアは、アセンブリプログラムであっても良い。

【0051】

コンピュータプログラムは、ディスクやメモリデバイスのような物理的なコンピュータ可読媒体であることができるか、又は一時的な信号として実現できるコンピュータ可読媒体上に提供されることができる。そのような過渡信号は、インターネットダウンロードなどネットワークダウンロードであっても良い。実行されると、本明細書に開示されている任意の方法をコンピューティングシステムに行なわせる、コンピュータで実行可能な命令を格納する１つ以上の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供され得る。

【0052】

ここで、添付の図面を参照して、１つ以上の実施形態を単に例として説明する。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】本開示の実施形態による、医療現場におけるエアロゾルの流れを制御するための空気品質システムを図示する。

【図2】本開示の実施形態による、空気品質監視システムを図示する。

【図3】本開示の実施形態による、別の空気品質監視システムを図示する。

【図4】図３の空気品質監視システムによって捕捉されたエアロゾル事象の粒子状物質センサデータを図示する。

【図5】図３の空気品質監視システムによって捕捉されたエアロゾル事象の二酸化炭素センサデータを図示する。

【図6】Ａ及びＢは、図３のセンサの対についての捕捉されたエアロゾル事象についての粒子状ンサデータ間の相互相関を示す。

【図7】Ａ及びＢは、図３の別のセンサ対についての、捕捉されたエアロゾル事象についての粒子状物質センサデータ間の相互相関を示す。

【図8】Ａ及びＢは、図３のセンサの更なる対についての、捕捉されたエアロゾル事象についての粒子状物質センサデータ間の相互相関を示す。

【図9】Ａ及びＢは、図３のセンサの、なお更に別の対についての、捕捉されたエアロゾル事象についての粒子状物質センサデータ間の相互相関を示す。

【図10】Ａ～Ｄは、図３のセンサの様々な対についての粒子状物質センサデータとＣＯ２センサデータとの間の相互相関を示す。

【発明を実施するための形態】

【0054】

図１は、本開示の実施形態による、屋内環境におけるエアロゾルの流れを制御するための空気品質システム１００を図示する。この例では、屋内環境は、廊下１０４及び病棟区画１０６を含む病棟の一部を含む医療環境１０２である。空気品質システム１００は、複数の粒子状物質（ＰＭ）センサ１０８ａ～１０８ｎを備える。この例では、空気品質システムは、医療環境１０２内の対応する複数の位置に配置された１４個のＰＭセンサ１０８ａ～１０８ｎを備える。１４個のＰＭセンサは、病棟区画１０６内の１２個のＰＭセンサ１０８ａ～１０８ｌを含み、２つのＰＭセンサが各ベッド１１０に隣接し、２つのＰＭセンサが廊下にある。空気品質システム１００は、ＰＭセンサ１０８ａ～ｎ（ＰＭセンサ１０８と総称する）に無線で結合された空気濾過装置１１２を更に備える。空気濾過装置１１２は、センサ１０８ａ～１０８ｎのそれぞれから粒子レベル信号を受信し、粒子レベル信号に応答して空気濾過装置１１２のファン速度を調整する。空気除菌装置１１２は、ＰＭセンサ１０８の複数の位置から離れた位置に配置される。言い換えれば、ＰＭセンサ１０８は、空気濾過装置１１２から離れている。

【0055】

本明細書に開示されるように、空気濾過装置１１２は、空気中のＰＭ含有量を低減することができる任意の装置を備えることができる。例えば、空気濾過装置１１２は、換気システム、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム（商業環境及び病院に設置されたものなど）、又は独立型空気清浄機を備えることができる。空気濾過装置１１２は、装置を通って空気を吸引するためのファンを備える。ファンの速度の増加は空気浄化／ＰＭの減少の率の増加を実現する。

【0056】

ＰＭセンサ１０８からの粒子レベル信号に応答してファン速度を調整することは、空気濾過装置１１２のオンデマンドの選択的制御を有利に実現できる。例えば、空気濾過装置１１２は、ＰＭセンサ１０８が比較的高いＰＭ含有量を示すときには、ファン速度を増加させて、高いＰＭ低減率を提供し、ＰＭセンサが比較的低いＰＭ含有量を示すときには、ファン速度を減少させて、ＰＭ低減率を減少させることができる。その結果、空気濾過装置１１２は、空気中のＰＭ含有量が比較的高い期間中に十分なＰＭ低減を維持しながら、低減されたエネルギー消費及び騒音公害で動作することができる。

【0057】

さらに、ＰＭセンサ１０８を用いて医療環境１０２を監視することによって、システム１００は、有利には、感染性媒介物と直接関連付けられる粒子を監視することができる。例えば、ＭＲＳＡは、２５～５０μｍ程度の大きさの粒子状物質を構成し得る死んだ皮膚を介して伝染することが知られている。ＣＯＶＩＤ－１９などの空気感染ウイルスは、２．５μｍ未満の（吸入可能な）粒子状物質サイズと関連することが示されている。感染性エアロゾル及び粒子状物質の流れは、患者の呼吸、くしゃみ、咳などによって直接的に、又はベッドシーツのフラッピング、カーテンの引き出しなどの感染性粒子を含む品目の揺動によって間接的に発生し得る。ＰＭセンサ１０８は、停滞した空気／不十分な換気の領域又は多数の人々の存在のみを検出し得るＣＯ２センサとは対照的に、粒子状物質の流れのすべての発生源を有利に検出することができる。

【0058】

本明細書に開示されるように、粒子状物質、粒子状物質センサ、及び特定物質センサ定格は、当技術分野で理解されるように言及される。粒子状物質は、空気中に見られる固体粒子と液滴との混合物を指す場合がある。粒子状物質は、０．１μｍを超える粒子サイズ、例えば、０．１μｍ～５０μｍを指す場合がある。粒子状物質は、ＣＯ２の分子などの個々の分子を指すものではない。

【0059】

ＰＭセンサ１０８は、ある範囲の粒子サイズについて、空気中の粒子状物質の濃度（１立方メートル当たりのマイクログラム）を測定することができる。ＰＭセンサは、検出下限と粒子状物質定格との間の粒子サイズについて粒子状物質の濃度を測定することができる。下限の検出限界は、０．１μｍ程度、例えば、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．３μｍ又は０．５μｍであっても良い。

【0060】

粒子状物質定格は、測定範囲の粒子サイズの上限を示すことがある。一例として、２．５μｍ（ＰＭ２．５）の粒子状物質定格を有するＰＭセンサ１０８は、検出下限から２．５μｍまでの範囲の粒子サイズを有する粒子状物質の濃度を測定することができる。ＰＭセンサ１０８は、０．５μｍ（ＰＭ０．５）、１．０μｍ（ＰＭ１）、２．５μｍ（ＰＭ２．５）、４．０μｍ（ＰＭ４）、１０．０μｍ（ＰＭ１０）、２５．０μｍ（ＰＭ２５）、及び５０．０μｍ（ＰＭ５０）のいずれの粒子状物質定格をも備えることができる。ＰＭセンサは、複数の粒子サイズ範囲に対応する複数の粒子状物質定格を備えることができる。各センサの粒子レベル信号は、１つ以上の粒子サイズ範囲のそれぞれの濃度値を含んでも良い。１０μｍ未満の粒径を有する粒子状物質は、吸入可能と呼ばれ得、２．５μｍ未満の粒径は、微細な吸入可能と呼ばれ得る。これらの粒子サイズを監視することは、有利には、空中の病気の伝染に関連する粒子状物質を直接監視する。

【0061】

ＰＭセンサ１０８は、ＷｉＦｉネットワーク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（クラシック又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）接続、又は他の既知のローカル無線接続などのローカル無線接続を介して空気濾過装置１１２に結合することができる。ＰＭセンサ１０８は、それぞれ、空気濾過装置１１２と（通信ネットワークを介するのではなく）直接通信することができる。

【0062】

この例では、空気濾過装置１１２は、病棟区画１０６に配置された空気清浄器を備える。空気清浄機は、１つ以上の濾過機構を備えることができる。１つ以上の濾過機構は、高効率微粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタ、炭素フィルタ、及びＵＶＣランプのうちのいずれかを備えることができる。

【0063】

空気濾過装置１１２は、各ＰＭセンサ１０８からの粒子レベル信号と、ＰＭセンサ１０８と空気濾過装置との間の距離とに基づいて、ファン速度を調整することができる。このようにして、システム１００は、関連するＰＭセンサ１０８の位置における空気濾過装置１１２のＰＭ低減の有効性を考慮することができる。いくつかの例では、ファン速度は、各ＰＭセンサ１０８までの距離の２乗に基づいても良い。例えば、ファン速度を決定する関数は、以下の形式をとることができる。

【数1】

ここでｉはＰＭセンサインデックスであり、ｎはセンサの総数であり、ｋ_ｉはｉ番目のセンサの較正定数であり、ｘ_ｉはｉ番目のセンサと空気濾過装置１１２との間の距離である。

【0064】

いくつかの例では、空気濾過装置１１２は、ＰＭセンサ１０８のそれぞれまでの距離と、複数の粒子サイズのそれぞれについての対応する濃度値とに基づいて、ファン速度を調整することができる。一例では、ファン速度を決定する関数は、以下の形式をとることができる。

【数2】

【0065】

いくつかの例では、関数ｆ１～ｆ４は、以下の形式をとることができる。

【数3】

ここで、ｋ_１１、ｋ_１２、ｋ_２１、ｋ_２２、ｋ_３１、ｋ_３２、ｋ_４１、ｋ_４２は定数であるか、ルックアップテーブル又はインデックスマッチによって導出される。

【0066】

いくつかの例では、ＰＭセンサ１０８は、空気濾過装置１１２が各センサ１０８までの距離をメモリに記憶することができるように、所定の位置に固定して配置することができる。他の例では、ＰＭセンサ１０８は、ユーザによって位置決めを指定できる。その結果、空気濾過装置１１２は、粒子レベル信号の受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）に基づいて、ＰＭセンサ１０８までの距離を決定することができる。このようにして、ユーザは、所望に応じてＰＭセンサ１０８を有利に再配置することができる。例えば、病院環境では、センサは、脆弱な患者を保護するために再配置することができる。

【0067】

いくつかの例では、２つ以上のＰＭセンサ１０８を異なる高さに配置することができる。２つ以上のセンサは、ベッド１１０のいずれかの側、又は病棟区画１０６のいずれかの側など、監視される物体又は領域のいずれかの側に配置することができる。２つのセンサを異なる高さに配置することにより、エアロゾルの減衰又は落下速度を示すことができる。落下速度は、より大きな粒子サイズ（のより高い濃度）に関連する場合がある。異なる高さにおけるエアロゾルの浮遊レベルを理解することは、可能性のある粒子状物質の移動又は流れ及び関連するリスクを示すことができる。異なる高さセンサは、部屋の一方の側からのエアロゾル事象、及び／又はエアロゾルがベッドの足から患者の頭の上にどのように移動できるかを示すこともできる。異なった高さセンサは時間経過を使用してエーロゾルの流れを追跡し、潜在的に感染性のエアロゾルの速度を示すことができる。時間経過は、空気濾過ユニット１１２の換気速度送達可能要件、及び／又は監視エリア１０２にわたるエアロゾル移動を低減又は防止するための空気濾過ユニットの入口の最適位置を示すことができる。

【0068】

いくつかの例では、システム１００は、１つ以上の更なるセンサを備えることができる。１つ以上の更なるセンサは、監視エリア１０２内の複数の位置に配置された複数の更なるセンサを備えることができる。いくつかの例では、１つ以上の更なるセンサが、ＰＭセンサ１０８の各々と同じ場所に配置することができる。例えば、ＰＭセンサ１０８の各々は、１つ以上の更なるセンサを備えるセンサユニットの一部を形成することができる。１つ以上の更なるセンサは、二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、湿度センサ、温度センサ、及び気圧センサのうちの１つ以上を備えることができる。空気濾過装置１１２は、１つ以上の更なるセンサに対応する１つ以上の更なる信号に基づいてファン速度を調整することができる。１つ以上の更なるセンサは、システム１００をサポートするために追加のデータを提供することができる。温度及び湿度センサは、ＨＶＡＣシステムによって提供される制御された環境を表すことができ、可能性のある対流性の流れ及び結果として生じる感染性のもののより速い、可能性のある拡散を最小限にするために、病棟区画１０６全体にわたって安定している必要がある。圧力センサは、空気流に影響を及ぼすことができ、空気濾過ユニット１１２の動作に応答して変化し得る、空気圧力学を監視するために有用となることができる。ＣＯ２センサは、粒子状物質ＰＭ１以下と相関し得るＣＯ２濃度を監視することができる。したがって、ＣＯ２センサは、増加するリスクと人々の活動の追加の指標を提供することができる。例えば、１日のピーク時には、空気濾過装置１１２の性能のために粒子レベルは低いままであるべきであるが、ＣＯ２レベルは上昇することがあり、これは粒子レベルのなんらかの増加に関連する場合がある。システム１００は、１つ以上の更なるセンサの測定値を示す信号を出力することができる。出力信号は、温度、湿度又は圧力勾配が検出されたという警告を含むことができる。いくつかの例では、出力信号がＨＶＡＣシステムに提供され、温度、湿度、又は圧力勾配を修正することができる。

【0069】

いくつかの例では、空気濾過装置は、ＰＭセンサ及び／又は１つ以上の更なるセンサを備えることができる。

【0070】

いくつかの例では、システム１００は、１つ又は複数の屋外センサ、例えば、病院の建物の外側に配置されたセンサを備えることができる。１つ以上の屋外センサは、１つ以上のＰＭセンサ及び／又は１つ以上の更なるセンサを備えることができる。屋外センサは湿気、風の流れ、温度、ＰＭの計数、圧力等を監察することができる。屋外センサはシステム１００が粒子のレベルの季節的な変化を考慮することを可能にする。例えば、建物の外側と内側の間の温度勾配は、粒子状物質を運ぶ空気の流れを引き起し得る。更なる例として、背景粒子レベルは、空気中の花粉の変動のために季節的に変化し得る。

【0071】

いくつかの例では、システム１００は、任意選択でサーバ１１４を備えることができる。サーバ１１４は、医療環境１０２内に配置されてもよく、又は他の場所（クラウド内）に位置することができる。センサ１０８及び／又は空気濾過装置１１２は、ローカルエリアネットワーク又はインターネットなどの通信ネットワークを介してサーバ１１４との通信を可能にするトランシーバを備えることができる。センサ１０８及び／又は空気濾過装置１１２は、記憶、監視、分析及び／又は介入のために、粒子レベル信号をサーバ１１４に出力することができる。以下に説明する本開示の第２の態様は、通信ネットワークを介して外部の空気品質処理装置に接続された複数のＰＭセンサを備える監視システムに関する。第２の態様に関連して説明される機能は、図１に関連して説明される第１の態様に等しく適用することが理解されるであろう。

【0072】

図２は、本開示の実施形態による空気品質監視システム２００を示す。図１に存在する図２の特徴は、２００番台の対応する参照番号が与えられており、ここでは必ずしも再度説明しない。

【0073】

空気品質監視システム２００は、屋内環境２０２におけるエアロゾル流を監視するように構成される。この例では、屋内環境は、廊下２０４及び病棟区画２０６を備える病棟の一部を備える医療環境２０２を備える。空気品質監視システム２００は、医療環境２０２内の対応する複数の位置に配置された複数のＰＭセンサ２０８ａ～２０８ｎを備える。複数のセンサ２０８の各々は、通信ネットワーク２１８に結合される。空気品質監視システム２００は、通信ネットワーク２１８によって複数のＰＭセンサのそれぞれに結合された空気品質処理装置２１６をさらに備える。空気品質処理装置２１８は、バックエンドサーバ上に位置する１つ又は複数のプロセッサを備えることができる。バックエンドサーバは、医療環境の別の部分に、又はクラウド内などの医療環境１０２に対して遠隔に配置することができる。空気品質処理装置２１８は、複数のＰＭセンサ２０８のうちの少なくとも２つから粒子レベル信号を受信するように構成することができる。空気品質処理装置２１８は、粒子レベル信号を処理し、対応する粒子レベル信号に基づいて、ＰＭセンサ２０８のうちの少なくとも２つの間の粒子状物質の流れを決定することができる。

【0074】

空気品質監視システム２００は、監視エリア内のエアロゾル流を有利に追跡することができる。医療環境でこのようなエアロゾルの流れを決定し、理解することは、エアロゾルの発生に関連する危険因子を理解すること、エアロゾルの発生を低減し、エアロゾルの流れを低減するための設計緩和措置を可能にすること、及び粒子状物質及びエアロゾルの流れを低減するための介入措置の活性化を可能にすることなど、多くの利点を提供することができる。

【0075】

図１に関連して上述したシステム１００の特徴（更なるセンサ及びファン速度調整など）のいずれか、及びＰＭセンサ１０８の特徴（粒径範囲、特定の粒径範囲を監視する利点、及びＰＭセンサの位置決めなど）のいずれも、図２のシステム２００及びＰＭセンサ２０８に等しく適用することができ、その逆も同様であることが理解されよう。

【0076】

通信ネットワーク２１８は、ローカルエリアネットワーク及び／又はインターネットなどの広域通信網を備えることができる。通信ネットワーク２１８は、有線及び／又は無線通信経路を含むことができる。通信ネットワーク２１８は、（ｉ）任意選択でＷｉＦｉなどの無線ネットワークを介して、複数のＰＭセンサ２０８とローカルに通信する、及び（ｉｉ）広域通信網接続を介して空気品質処理装置２１８と通信するためのローカルゲートウェイ２２０（又はハブ）含むことができる。他の例では、ＰＭセンサ２０８は、有線ネットワークを介して、又はモバイル通信ネットワークもしくはＷｉＦｉネットワークなどの無線ネットワークを通じて、空気処理装置２１６と直接通信することができる。

【0077】

空気品質監視システム２００は、粒子レベル信号における対応するピーク間の遅延及び／又は振幅差に基づいて、２つ以上のＰＭセンサ２０８間の粒子状物質の流れを決定することができる。いくつかの例では、空気品質処理装置２１６は、以下によって２つのＰＭセンサ間の粒子状物質の流れを決定することができる。（ｉ）第１のＰＭセンサの粒子レベル信号が第１の事象閾値を超えることに基づいて、第１のＰＭセンサでエアロゾル事象を検出することと、（ｉｉ）第２のＰＭセンサの粒子レベル信号が第２の事象閾値を超えることに基づいて、第２のＰＭセンサで同じエアロゾル事象を検出することとを含む。第２のイベント閾値は、第１のイベント閾値以下であっても良い。

【0078】

一例として、患者がくしゃみをしたり、寝具を揺らしたりするなどのエアロゾル（粒子状物質）を発生させる事象（エアロゾル事象と呼ばれる）が、ＰＭセンサ２０８ｈ、２０８ｋに隣接するベッド２１０で発生した場合、空気品質処理装置２１６は、第１の事象閾値を超える粒子レベル信号に基づいて、ベッド２１０に隣接する第１のＰＭセンサ２０８ｈ上のピークを検出することができる。後の時点で、空気品質処理装置２１６は、第２の事象閾値を超える対応する粒子レベル信号に基づいて、病棟区画２０６内の残りのセンサ２０８ａ～２０８ｇ、２０８ｉ～２０８ｌのうちの１つ以上で同じエアロゾル事象に対応するピークを検出することができる。さらに後の時点で、空気品質処理装置２１６は、第２の事象閾値を超える対応する粒子レベル信号に基づいて、廊下２０４に位置する更なるＰＭセンサ２０８ｍ上の同じエアロゾル事象に対応するピークを検出することができる。このようにして、空気品質監視システム２００は、医療環境２０２におけるエアロゾル事象からのエアロゾル流を追跡することができる。エアロゾル発生事象の追跡を示す例示的なデータの更なる考察を、図３～１０に関連して以下に記載する。

【0079】

第１及び第２の事象閾値は、監視システム２００が、予想されるバックグラウンドレベルを上回る粒子レベル信号のピークとしてエアロゾル事象を検出することを可能にする。第１及び／又は第２の事象閾値は、粒子状物質の変化する背景レベルに従って適応する値を有する適応事象レベル閾値を含むことができる。例えば、病院の設定では、夜間と比較して日中に高いバックグラウンドレベルが予想され、訪問時間又は病棟巡回の間に更に高いバックグラウンドレベルが予想される等である。第１及び／又は第２のイベント閾値は、時刻及び／又は特定の日（週末対平日）に従って変化する時間依存適応閾値を含むことができる。閾値レベルは、システム２００の設置後の初期較正期間に続いて決定することができる。

【0080】

空気処理装置２１６は、２つ以上のＰＭセンサ２０８間の粒子状物質の流れに関連する１つ以上のパラメータを識別することができる。１つ以上のパラメータは、（ｉ）エアロゾル事象を検出する第１のＰＭセンサ２０８の位置に基づくエアロゾル流の発生源、（ｉｉ）エアロゾル事象を検出する２つ以上のＰＭセンサ２０８を結ぶベクトルに基づく粒子状物質の流れの経路又は移動方向、及び任意選択で、エアロゾル事象を検出する第１のＰＭセンサとエアロゾル事象を検出する各後続のセンサとの間の粒子信号レベルの減衰、（ｉｉｉ）エアロゾル事象を検出する２つ以上のＰＭセンサ２０８における対応するピーク間の遅延時間に基づくエアロゾル流の速度、（ｉｖ）エアロゾル事象を検出する第１のＰＭセンサとエアロゾル事象を検出する各後続のセンサとの間の粒子信号レベルの減少に基づくエアロゾル流の減衰、ならびに（ｖ）エアロゾル流の経路、エアロゾル流の減衰、及び／又はエアロゾル流の速度に基づくエアロゾル流の１つ以上の可能性のある移動先のいずれかを含むことができる。

【0081】

いくつかの例では、空気品質監視システム２００は、１つ以上の更なるセンサを備えることができる。１つ以上の更なるセンサは、監視エリア２０２内の複数の位置に配置された複数の更なるセンサを備えることができる。いくつかの例では、１つ以上の更なるセンサが、ＰＭセンサ２０８の各々と同じ場所に配置することができる。例えば、ＰＭセンサ２０８の各々は、１つ以上の更なるセンサを備えるセンサユニットの一部を形成することができる。１つ以上の更なるセンサは、二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、湿度センサ、温度センサ、及び気圧センサのうちの１つ以上を備えることができる。第１の実施形態に関連して上述したように、また以下にさらに説明するように、温度、湿度及び／又は圧力を監視することは、（ｉ）検出されたエアロゾル事象及び流れに寄与する要因を識別すること、及び（ｉｉ）エアロゾル流を軽減するための介入措置を識別することに役立つことができる。ＣＯ２を監視することは、（ｉ）空気の停滞／換気不良の領域、及び（ｉｉ）エアロゾル事象の発生源を、人間の呼吸活動か、機械的活動（カーテンの開放、ベッドシーツの羽ばたきなど）から生じたかと識別するのに役立つことができる。

【0082】

いくつかの例では、システム２００は、１つ以上の屋外センサ、例えば病院の建物の外側に配置されたセンサを備えることができる。１つ以上の屋外センサは、１つ以上のＰＭセンサ及び／又は１つ以上の更なるセンサを備えることができる。屋外センサは湿気、風の流れ、温度、ＰＭの計数、圧力等を監察することができる。屋外センサは、システム２００が粒子レベルの季節変動を考慮することを可能にする。例えば、建物の外側と内側の間の温度勾配は、粒子状物質を運ぶ空気の流れを引き起こし得る。更なる例として、背景粒子レベルは、空気中の花粉の変動のために季節的に変化し得る。

【0083】

いくつかの例では、空気品質処理装置２１６は、２つ以上のＰＭセンサ２０８間の粒子流を決定することに応答して、介入信号を出力することができる。空気品質処理装置２１６は、通信ネットワーク２１８を介して、１つ以上の（ネットワーク接続された）空気品質介入機構２２２に介入信号を出力することができる。いくつかの例では、空気品質監視システム２００は、１つ以上の空気品質介入機構２２２含むことができる。図２の例では、１つ以上の空気質介入機構は、病棟区画２０６上の自動ドア２２２を含む。

【0084】

１つ以上の空気品質介入機構は、自動ドア又はそのアクチュエータ、空気濾過装置の動作パラメータ、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムの動作パラメータ、及び警告信号のうちの１つ以上を含むことができる。空気品質システムは、介入信号を出力して、粒子状物質の流れ（エアロゾル事象）の発生源に関連する位置、粒子状物質の流れの経路に関連する位置、及び／又は粒子状物質の流れの１つ以上の可能性のある移動先に関連する位置で、１つ以上の空気品質介入機構を作動させる（又は動作させる）ことができる。

【0085】

いくつかの例では、空気品質システム２００は、介入信号を出力して、１つ以上の自動ドア又は他の隔離手段を作動させて、粒子状物質の流れに関連する特定の領域を隔離することができる。このようにして、空気質監視システム２００は、粒子状物質の流れを制限エリアに隔離し、感染性粒子の空気感染のリスクを低減することができる。

【0086】

いくつかの例では、空気品質システム２００は、空気の濾過を増加させ、粒子状物質含有量を低減するために、空気濾過装置２１２を起動するか、又はその動作パラメータ（例えば、ファン速度）を調整するための介入信号を出力することができる。システム２００は、粒子状物質の流れの発生源にあるか、又は粒子状物質の流れの経路に沿った１つ以上の空気濾過装置２１２に介入信号を出力することができる。このようにして、検出された粒子状物質を減少させ、それによって、その更なる広がりを減少させることができる。システム２００は、粒子状物質の流れの１つ以上の予測された移動先にある１つ以上の空気濾過装置２１２に介入信号を出力することができる。このようにして、システム２００は、粒子状物質の流れが到着する前に、ある領域における空気の濾過を最大化するための予防措置を取ることができる。空気濾過装置２１２は、換気システム、ＨＶＡＣシステム、及び空気清浄機のいずれかを備えることができる。空気清浄機は、ＨＥＰＡフィルタ、カーボンフィルタ、及びＵＶＣランプのうちの１つ以上を備えることができる。

【0087】

いくつかの例では、空気品質システム２００は、ＨＶＡＣシステムを起動するか、又はＨＶＡＣシステムの動作パラメータを調整するために介入信号を出力することができる。例えば、システム２００は、ＰＭセンサのうちの１つ以上に関連する領域の温度、換気、又は湿度を調整するために介入信号を出力することができる。いくつかの例では、システム２００は、各ＰＭセンサ２０８と同じ場所に配置された温度、湿度、圧力、及び／又はＣＯ２センサを備えることができる。このようにして、システム２００は、対応する閾値レベルを上回る温度、湿度、圧力、及び／又はＣＯ２レベル、又はそれらの勾配を有するＰＭ流に関連する領域を決定することができる。介入信号は、それに応じて、高い温度、湿度、圧力又はＣＯ２レベル（又はその勾配）の領域を低減するようにＨＶＡＣシステムを調整することができる。

【0088】

いくつかの例では、空気品質システム２００は、介入信号を出力して、警告を起動することができる。警告は、サイレン又は点滅光などの可聴及び／又は可視警報信号を含むことができる。警告は、コンピュータシステム上の警告メッセージもしくはグラフィック、又は電子メール、テキストメッセージ、プッシュ通知、もしくは当技術分野で知られている他の警告機構などの情報信号を含むことができる。情報信号は、ＰＭ流の発生源、経路、及び／又は可能性のある移動先を示すために、屋内設定のグラフィック表現を含むことができる。グラフィック表現は、ＰＭ流の大きさ（及びリスクレベル）を示すために色分けすることができる。警告信号は、１人以上のユーザ（病院スタッフなど）にエアロゾル事象を警告してもよく、ユーザは、警告の発生源を調査し、及び／又は是正措置を取ることができる。

【0089】

いくつかの例では、空気品質監視システム２００は、１つ以上のＰＭセンサ２０８のそれぞれからの粒子レベル信号を記憶するためのメモリを備えることができる。メモリは、１つ以上の更なるセンサから受信されたデータを記憶することもできる。

【0090】

空気処理装置２１６は、１つ以上のＰＭセンサ２０８に関する粒子レベル信号をある期間（例えば、１時間、１日、１週間、又は１ヶ月）にわたって分析して、１つ以上のＰＭセンサ２０８に関連するエリア内の微粒子物質の存在度を決定することができる。粒子状物質の存在度は、１つ以上のＰＭセンサ２０８に関連する粒子状物質の流れ又はエアロゾル事象の数又は頻度に関連することができる。特定物質の存在率は、平均粒子レベル信号、事象閾値を超えて費やされた総時間、又は１つ以上のＰＭセンサ２０８の任意の他の好適な粒子レベル信号メトリックに関連することができる。

【0091】

１つ以上のＰＭセンサ２０８の粒子状物質の存在度を決定することによって、空気品質監視システム２００は、エアロゾル事象及び／又は粒子状物質の流れの相対的に高いレベル又は相対的に低いレベルにそれぞれ関連付けられた医療環境２０２の高リスクエリア及び低リスクエリアを決定することができる。例えば、空気処理装置２１２は、医療環境２０２の高リスクエリアを、第１の保有率閾値を超える粒子状物質保有率を有するエリアとして決定し、同様に、医療環境の低リスクエリアを、第２の保有率閾値未満の粒子状物質保有率を有するエリアとして決定することができる。空気処理装置２１６は、高リスクエリア及び低リスクエリアを示すレポート、グラフィックスなどのデータを出力することができる。その結果、ユーザは、それに応じて屋内設定を再設計することができる。例えば、低リスクエリア（例えば、アルコーブ内のベッド又は空気濾過装置２１２の隣）は、感染を伝染させる粒子状物質の流れが最小限になるように、高リスクの感染患者を配置するように指定することができる。これに対応して、エアロゾル発生事象に関連する高リスクエリアは、低リスク非感染性患者にのみ好適であると指定することができる。更なる例として、高リスクエリアにおける粒子状物質の流れを低減するための追加の介入機構を識別することができる。

【0092】

いくつかの例では、空気処理装置２１２は、１つ以上のＰＭセンサ２０８に関連する周期的なエアロゾル事象を決定するために、ある期間にわたって１つ以上のＰＭセンサ２０８の粒子レベル信号を分析することができる。例えば、空気処理装置２１２は、同じ粒子状物質の流れ及び／又はエアロゾル事象の定期的な発生（毎日、毎週など）を判定することができる。そのような周期的なイベントは、病院環境において、病棟巡回、訪問時間、食事時間、カーテンの開放、又は他の定期的なイベントのいずれかであり得る、ルーチン活動によって引き起こされ得る。

【0093】

いくつかの例では、空気処理装置２１２は、周期的エアロゾルイベント、周期的エアロゾルイベントの発生時間、及び／又は周期的エアロゾルイベントに関連する１つ以上のＰＭセンサの位置を示すデータを出力することができる。このようにして、ユーザは、周期的なエアロゾル事象を周期的な活動又は事象と相関させ、エリアを再設計する、周期的な活動を防止する、又はエアロゾル事象を最小限に抑えるために周期的な活動のプロセスを調整する（例えば、病棟巡回のスタッフの数を減らす）などの適切な改善策を講じることができる。

【0094】

いくつかの例では、空気処理装置２１２は、周期的エアロゾル事象に対応する時間に、周期的エアロゾル事象に関連する１つ以上のＰＭセンサ２０８の近傍で、１つ以上の介入機構を動作させるための介入信号を出力することができる。空気処理装置２１２は、周期的なエアロゾル事象の発生の少し前に、介入信号を１つ以上の介入機構に出力することができる。例えば、空気処理装置は、空気濾過装置のファン速度を増加させ、及び／又は自動ドアを作動させて、領域を隔離することができる。

【0095】

いくつかの例では、空気処理装置２１２は、監視エリア２０２に関連する動作データを受信することができる。空気処理装置２１２は、監視エリアに関連付けられたコンピュータシステム、手動ユーザ入力、及び／又はセンサ入力から運用データを受信することができる。運用データは、病棟巡回、食事時間、訪問時間、患者の入院及び退院、患者及びスタッフの病気などの運用イベント又は臨床イベントの詳細を含むことができる。空気処理装置２１２は、イベントの根本原因を識別できるように、運用の詳細をエアロゾルイベント、周期的エアロゾルイベント又は粒子状物質の流れと相関させてエアロゾルイベントトリガを識別することができる。ユーザ及び／又は空気品質監視システム２００は、次いで、上述のように、是正措置を講じる、及び／又は緩和介入を実施することができる。いくつかの例では、空気処理装置２１２は、運用の詳細をエアロゾル事象と相関させるアルゴリズムを実施することができる。このアルゴリズムは、人工知能（ＡＩ）アルゴリズムであっても良い。

【0096】

空気処理装置２１２／アルゴリズムは、エアロゾル事象、周期的エアロゾル事象、又は粒子状物質の流れを識別する前に、粒子レベル信号に対して何らかの前処理を実行することができる。空気処理装置２１２／アルゴリズムは、以下の機能のうちの１つ以上を実行することができる。
●ノイズ除去
●スケーリング
●正規化－較正期間中、空気処理装置は、日ベース／週ベースなどで粒子レベル信号の正常値を定義することができる。このようにして、アルゴリズムは、正常値に基づいて第１及び／又は第２の事象閾値を決定することができる。
●ベクトル化－空気処理装置２１２は、第１の時間における第１のＰＭセンサでの第１の事象閾値を超える第１の粒子レベル信号のピークと、第１の時間の（すぐ）後の第２の時間における第２のＰＭセンサでの第２の事象閾値を超える第２の粒子レベル信号の対応するピークとに基づいて、粒子状物質の流れを決定することができる。空気処理装置２１２は、第１のＰＭセンサから第２のＰＭセンサへの粒子状物質の流れの「ベクトル」を定義することができる。
●周期的正規化－空気処理装置２１２は、第１の事象閾値を超える周期的な異常／ピークを識別して、周期的なエアロゾル事象を決定することができる。
●デシジョンツリー／ヒューリスティック検索／特定のアルゴリズム－空気処理装置２１２は、エアロゾルイベント、周期的なエアロゾルイベント、及び／又は粒子状物質の流れを軽減するために、以下を含む、１つ又は複数の手段を実行することができる。
〇検出されたエアロゾル事象に続いて、又は周期的なエアロゾル事象に対応する時間に、自動ドアを作動させること、又は空気清浄機のファン速度を増加させることなどの１つ以上の介入機構を遠隔制御するための介入信号を出力すること、
〇是正手段を講じるためにユーザに情報を出力すること。ユーザは、周期的なエアロゾル事象に対応する時間に効率を促進するか又は増加させるように、介入機構上の設定を調整することができるオペレータであっても良い。

【0097】

図２の実施形態は、２つのセンサ間の粒子状物質の流れを決定することに関連して説明されるが、粒子状物質の流れを決定することは任意であることが理解されるであろう。いくつかの例では、システム２００は、第１の事象閾値を超える１つ以上のＰＭセンサ２０８の粒子レベル信号としてのエアロゾル事象の検出に基づいて、上述の介入又はデータ分析及び出力のいずれかを実施することができる。

【0098】

図３は、本開示の実施形態による別の空気品質監視システム３００を図示し、図４～図１０ｄは、空気品質監視システム３００によって捕捉されたエアロゾル事象のＰＭセンサデータ及び分析を図示する。図１又は図２にも存在する図３の特徴は、３００番台の対応する参照番号が与えられており、ここでは必ずしも再度説明しない。

【0099】

空気品質監視システム３００は、医療環境３０２内に位置する複数のＰＭセンサ３０８－ａ、３０ｂ－ｂ、３０８－ｃ、及び３００－ｄを含む。第１のＰＭセンサ３０８－ａは、病棟区画３０６内に位置する。第２のＰＭセンサ３０８－ｂは、廊下３０４内に、病棟区画３０６に隣接して位置する。第３のＰＭセンサ３０８－ｃは、病棟区画３０６の向かい側、廊下３０４のアルコーブ内に位置する。第４のＰＭセンサ３０８－ｄは、廊下３０４内の廊下ドア３２２の、第２のＰＭセンサ３０８－ｂとは反対側に位置する。システム３００は、その他の点では、空気処理装置（図示せず）及びその関連する機能を含む、図２のシステムと同じ構造的及び機能的特徴を有する。

【0100】

夜に患者が眠っていた際にベッド３１０から落ちたときに、ベッド３１０でエアロゾル事象が発生した。

【0101】

図４は、エアロゾル事象を取り巻く期間におけるＰＭセンサ３０８のそれぞれにおけるＰＭ１濃度（検出下限と１μｍとの間の粒子サイズ）に対応する粒子レベル信号４３０－ａ、４３０－ｂ、４３０－ｃ、４３０－ｄを示す。水平軸は、エポック単位の時間に対応し、各エポックは５秒に等しい。

【0102】

第１の粒子レベル信号４３０－ａは、病棟区画３０６内の第１のＰＭセンサ３０８－ａに対応し、エアロゾル事象に対応する大きなピーク（垂直スケールから外れている）を示す。第２の粒子レベル信号４３０－ｂは、廊下３０４内の第２のＰＭセンサ３０８－ｂに対応し、第１の粒子レベル信号４３０－ａのピークから約５分遅れたピークを示す。遅延は、粒子状物質の流れがベッド３１０から第２のＰＭセンサ３０８－ｂまで移動するのにかかった時間に対応する。第３の粒子レベル信号４３０－ｃは、アルコーブ内の第３のＰＭセンサ３０８－ｃに対応する。浅いピークが、第２の粒子レベル信号４３０－ｂのピークと同じ時間のあたりにわずかに見える。第４の粒子レベル信号４３０－ｄは、廊下内の第４のＰＭセンサ３０８－ｄに対応する。浅いピークは、第２の粒子レベル信号４３０－ｂのピークと同じ時間のあたりにわずかに見える。

【0103】

図５は、エアロゾル事象を囲む期間におけるＰＭセンサ３０８（システム３００は、ＰＭセンサ３０８と同じ場所に配置されたＣＯ２センサも備える）のそれぞれにおけるＣＯ２濃度に対応するＣＯ２レベル信号５３２－ａ、５３２－ｂ、５３２－ｃ、５３２－ｄを示す。ＣＯ２レベルのピークが、第１のＰＭセンサ３０８－ａと同じ場所に配置されたＣＯ２センサに対応する第１のＣＯ２レベル信号５３２－ａに見ることができる。ＣＯ２の上昇は、エアロゾル事象と関連している可能性がある。廊下３０４内のＰＭセンサ３０８－ｂ、３０８－ｃ、３０８－ｄと同じ場所に配置されたＣＯ２センサに対応するＣＯ２レベル信号５３２－ｂ、５３２－ｃ、５３２－ｄには、対応するピークは見られない。データは、ＣＯ２センサのみを使用してエアロゾル流を決定又は追跡することができないことを示す。

【0104】

上記に概説したように、システム３１２の空気処理装置は、少なくとも２つのＰＭセンサ３０８間の粒子状物質の流れを決定することができる。これに対する１つのアプローチは、関連する粒子レベル信号間の相互相関を適用することである。これは、裸眼では見えない場合がある異なる粒子レベル信号のピークを識別するのに役立つことができる（例えば、図４の第３及び第４の粒子レベル信号のピークは、識別するのが困難である）。図６ａ～図９ｂは、エアロゾル事象を囲む期間におけるＰＭセンサ３０８ａ～３０８ｄからの粒子レベル信号４３０ａ～４３０ｄ間の様々な相互相関を示す。

【0105】

図６Ａは、第１のＰＭセンサ３０８－ａからの第１のＰＭ１粒子状物質レベル信号と第２のＰＭセンサ３０８－ｂからの第２のＰＭ１粒子状物質レベル信号との間の相互相関を示す。７４エポック（３７０秒）のタイムラグで相関のピーク（最大ｒ＝０．８３６）が見られる。これは、ＰＭ１粒子が病棟３０６から廊下３０４に移動していることを示す。

【0106】

図６Ｂは、第１のＰＭセンサ３０８－ａからの第１のＰＭ１０粒子状物質レベル信号と、第２のＰＭセンサ３０８－ｂからの第２のＰＭ１０粒子状物質レベル信号との間の相互相関を示す。７４エポック（３７０秒）のタイムラグで相関のピーク（最大ｒ＝０．８３６）が見られる。これは、ＰＭ１０粒子が病棟区画３０６から廊下３０４に移動していることを示す。

【0107】

図７Ａは、第１のＰＭセンサ３０８－ａからの第１のＰＭ１粒子状物質レベル信号と第４のＰＭセンサ３０８－ｄからの第４のＰＭ１粒子状物質レベル信号との間の相互相関を示す。相関ピーク（最大ｒ＝０．５２７）が、９２エポック（４６０秒）のタイムラグで見られる。これは、ＰＭ１粒子が、病棟区画３０６から廊下３０４内に移動し、次いで廊下３０４に沿って移動していることを示す。相関は、図６Ａほど強くなく、粒子状物質の流れが廊下３０４に沿って進むにつれて減衰することを示している。タイムラグは、廊下３０４に沿って移動するための追加の時間を反映してより大きい。

【0108】

図７Ｂは、第１のＰＭセンサ３０８－ａからの第１のＰＭ１０粒子状物質レベル信号と第４のＰＭセンサ３０８－ｄからの第４のＰＭ１０粒子状物質レベル信号との間の相互相関を示す。相関性ピーク（最大ｒ＝０．５２２）は、９２エポック（４６０秒）のタイムラグで見られる。これは、ＰＭ１０粒子が、病棟区画３０６から廊下３０４に移動し、次いで廊下３０４に沿って移動していることを示す。相関は、図６Ａほど強くなく、粒子状物質が廊下３０４に沿って移動するにつれて、粒子状物質レベルの減衰を示す。タイムラグは、廊下３０４に沿って移動するための追加の時間を反映してより大きい。

【0109】

図８Ａは、第１のＰＭセンサ３０８－ａからの第１のＰＭ１粒子状物質レベル信号と第３のＰＭセンサ３０８－ｃからの第３のＰＭ１粒子状物質レベル信号との間の相互相関を示す。６５エポック（３２５秒）のタイムラグで相関性ピーク（最大ｒ＝０．５８０）が見られる。これは、ＰＭ１粒子が病棟区画３０６から廊下３０４に移動していることを示す。

【0110】

図８Ｂは、第１のＰＭセンサ３０８－ａからの第１のＰＭ１０粒子状物質レベル信号と第３のＰＭセンサ３０８－ｃからの第３のＰＭ１０粒子状物質レベル信号との間の相互相関を示す。６５エポック（３２５秒）のタイムラグで相関性ピーク（最大ｒ＝０．５７３）が見られる。これは、ＰＭ１０粒子が病棟区画３０６から廊下３０４に移動していることを示す。

【0111】

図９Ａは、第２のＰＭセンサ３０８－ｂからの第２のＰＭ１粒子状物質レベル信号と第３のＰＭセンサ３０８－ｃからの第３のＰＭ１粒子状物質レベル信号との間の相互相関を示す。相関性ピーク（最大ｒ＝０．６４９）が、６エポック（３０秒）のタイムラグで見られる。これは、ＰＭ１粒子が廊下３０４に沿って移動し、第２及び第３のＰＭセンサ３０８－ｂ、３０８－ｃでほぼ同時に上昇及び下降することを示す。

【0112】

図９Ｂは、第２のＰＭセンサ３０８－ｂからの第２のＰＭ１０粒子状物質レベル信号と第３のＰＭセンサ３０８－ｃからの第３のＰＭ１０粒子状物質レベル信号との間の相互相関を示す。相関性ピーク（最大ｒ＝０．６４８）が、６エポック（３０秒）のタイムラグで見られる。これは、ＰＭ１０粒子が廊下３０４に沿って移動し、第２及び第３のＰＭセンサ３０８－ｂ、３０８－ｃでほぼ同時に上昇及び下降することを示す。

【0113】

図１０Ａ～図１０Ｄは、それぞれ、病棟区画３０６内のＣＯ２センサからの第１のＣＯ２レベル信号と、第１、第２、第３、及び第４のＰＭセンサ３０８－ａ、３０８－ｂ、３０８－ｃ、３０８－ｄに対応する第１、第２、第３、及び第４のＰＭ１粒子レベル信号との間の相互相関を示す。図は全て、病棟区画内のＣＯ２レベルと各ＰＭ１センサにおけるＰＭ１粒子状物質レベル信号との間の相関ピークを示す。これは複雑な関係であり、解釈するのは困難であるが、概して、病棟区画３０６内のＣＯ２レベルが、（病棟区画３０６内でも）ＰＭ１レベルの前に上昇することを示唆する。

【0114】

廊下３０４内のＣＯ２レベル信号５３２－ｂ、５３２－ｃ、５３２－ｄと他の任意の信号との間には、相関は見られず、これはＣＯ２センサのみを使用して粒子状物質の流れを追跡することができないことを裏打ちしている。これは、特に、ＨＶＡＣシステムが存在する場合であり、ＨＶＡＣシステムは、濃度が高いエリアを非常に迅速に希薄化することができる。

【0115】

図４～図９ｄのデータは、エアロゾル事象後の屋内環境における粒子状物質の流れの追跡を図示する。システム３００は、上述した（例えば、粒子状物質の流れがそれに達する前に自動ドア３２２を閉じる、又は空気清浄機のファン速度を上げる）ような介入手段を実施することによって応答することができる。ユーザは、システム３００からのデータ出力を評価して、追加の介入手段又は他の改善行動を決定することができる。

【0116】

上記の考察は、主に医療環境におけるシステムを対象としているが、本開示は、それに限定されず、開示されたシステムは、教育用及び商業用建物を含む任意の屋内環境に適用することが理解されるであろう。

【0117】

「に近い」、「前」、「少し前」、「後」、「少し後」、「より高い」、又は「より低い」などへの任意の言及は、文脈に応じて、閾値より小さいもしくは大きい、又は２つの閾値の間にある、対象とするパラメータを指すことができることが理解されるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】