JP2018512518A - 呼吸用マスク、システム及び方法 - Google Patents

Abstract

使用者が装着可能な装置は、装着している使用者に機能性を提供する電子システムと組み合わせて呼吸装置又は呼吸用エアフィルタを組み込んでいる。機能性は、例えば、生理学的データ感知、環境データ感知、使用者入力、使用者出力、及び通信ネットワークコネクティビティを含むことができる。電子システムは、使用者が装着可能な装置によって収集された情報を転送するために、モバイルフォン、タブレット又はパーソナルコンピュータなどの、使用者ホスト装置上で実行するアプリケーションと通信するよう構成されてよい。使用者ホスト装置上で実行するアプリケーションは、使用者が装着可能な装置を構成するのに使用されてよい。多数の使用者の使用者ホスト装置は、データを集約及び記憶し、且つ集計データの解析を行うことができるデータ管理システムに、収集されたデータを報告するよう構成されてよい。種々の制御配置が使用されてよい。【選択図】 図７Ｈ

Description

本発明は、自給式呼吸用マスク、並びに関連のシステム及び方法に関する。

呼吸器は一般に、職業人によって、特定の状況、主として医療及び工業的環境下で、自らを保護するという単一の目的ために、或いは、汚染環境における消費者保護のために、使用される。医療及び工業的環境下において使用されるシステムは、嵩張り、複雑で、高価なことが多い。

呼吸器は、能力が低下した患者の呼吸を助けるために医療環境において使用される医療用換気装置という別の分野と対照をなすことができる。本明細書は、保護用呼吸器のみに関するものである。

大気汚染は、工業化及び森林破壊により人間にとって増大する脅威となっており、ヒト呼吸器疾患、心血管状態の汚染関連の合併症及び臓器に関連する状態の症例増加という結果をもたらし、結果として医療コストが増大することになる。日常生活において呼吸用マスクを装着することは、世界中の多くの場所において慣例的になっている。

先行の呼吸用マスクは、典型的に、使用者の口及び鼻を囲み、周囲の皮膚から封じる内部チャンバを含む。周囲空気は、汚染物質を除去するフィルタ膜又はフィルタ材を通過して内部チャンバ内に引き込まれ、その後、吸入される。このチャンバは一般に、呼吸活動中の圧の変化、相対湿度、温度及び湿気の濃縮の増加、に曝される。いくつかのマスクは、同一のフィルタ材を通過して、空気の入出の原理に基づいて作用する。

いくつかのマスクは、フィルタ材を通して空気を取り込み、一方向アウトレット（吐き出し）バルブなどの代替又は補足の部位を通して空気を逃がす。アウトレットバルブには、潜在的に汚染された空気が息を吸うときにマスクのチャンバ内に引き込まれないことを確実にするために、一方向流動が好ましい。このようなアウトレットバルブは、典型的に素材の特性並びに、陽圧下で吐き出された空気を排出し、息を吸い込むときの陰圧によって閉じる力学的に作動及び密封するための構造設計に依存する。典型的に、使用者が経験するチャンバ内の湿度及び陽圧は、アウトレットバルブを作動させる素材の特性の抵抗を克服するための要件に応じて増加し、マスク装着時に、遮られた不自然な呼吸プロファイル及び全体的な快適さのレベルの認識の低下をもたらす。

自給式呼吸用マスクは、使用者の顔を覆って装着され、一般にマスク本体、ハーネス、フィルタ及び任意選択で一方向アウトレットバルブを含む。マスクのすべての構成要素は、使用者の頭に装着され、外部のフィルタ又はファンに接続するのに必要な外部ホースなどはない。いくつかの自給式呼吸用マスクは、いくつかの医療用又は軽工業用目的、又は汚染された環境における作業者及び公衆による一般的使用に適することがある。自給式呼吸用マスクは、例えば、汚染された都市において、歩行者、自転車等の利用者及び作業者に装着されることがある。
自給式呼吸用マスクは、マスク又はヘルメット、外部ホース及び嵩張るタンク、ポンプ、フィルタなどを含む先行の陽圧システムのように複雑で、嵩張り、高価な呼吸器と対照をなすことができる。

先行の自給式呼吸用マスクは、一般に受動的陰圧マスクであり、それにおいては使用者の呼吸によって生じる圧力は、新鮮な空気をマスクの中に引き込み、吐き出した空気をマスクから追い出すのに使われる。先行の陰圧マスクは、不十分な性能に悩まされている。使用者は、呼吸によってフィルタを通して空気を引き込むのに十分な力を加える必要、並びに、いかなるインレット及びアウトレットバルブの開放力にも打ち勝つ必要がある。使用者が吐き出した息に含まれる湿気は、マスクの中で濃縮される傾向がある。この湿気を原因とする不快感に加え、先行のマスクのいくつかにおいては、湿気がフィルタの性能を低下させ、使用者はより呼吸をし難くなる。

陰圧マスクの性能を改善するためにいくつかの試みがなされてきた。国際公開第２０１４／０８１７８８号は、陰圧マスク用の装着可能なアウトレットファンを開示している。このアウトレットファンは、熱及び湿気をマスクの外に追い出すために連続的に作動する。これは、使用者が吸息し始める時に、マスク内の吐き出された空気よりもむしろ新鮮な空気を放出することもある。

本明細書における先行技術への言及は、そのような先行技術が一般常識の一部を形成するという承認を構成するものではない。

呼吸用マスク使用者の快適性及び／又は呼吸用マスクの性能の改善を提供すること、或いは少なくとも有用な選択性を人々に提供することが本発明の目的である。

本発明の第一の態様は、少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置するよう構成された１つのマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及び制御可能なアウトレットバルブを含むアウトレット経路；動力源；前記使用者の呼吸サイクルを表示できる１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；並びに、感知された前記パラメータに従って前記アウトレットバルブを制御するよう構成されたコントローラを含む自給式呼吸用マスクを提供する。

好ましくは、各前記アウトレットバルブは、１つ又は複数の磁気エレメント、１つのバルブシート、並びに、作動させたときに、前記バルブシートに関連のバルブ部材の動きを駆動するよう前記磁気エレメントに働きかける力を作るよう構成された１つの電磁石を含む。

好ましくは、各前記アウトレットバルブは、２つの前記バルブ部材を含み、その各々が１つ又は複数の前記磁気エレメント及び１つの前記バルブシートを有し、前記電磁石が２つの前記バルブ部材の両方の動きを駆動するよう配置されている。

好ましくは、前記磁気エレメントは、前記バルブ部材の本体に薄層として重ねられた強磁性の箔状エレメントである。好ましくは、前記強磁性の箔状エレメントは前記バルブ部材の本体に薄層状に重ねられている。

好ましくは、前記バルブ部材の本体は、ポリマーフィルムで形成される。

前記バルブ部材は閉鎖位置に、バイアスをかけられてよい。前記バルブ部材の前記バイアスは、前記バルブ部材の構造によって提供されてよい。

好ましくは、前記コントローラは前記アウトレットバルブを制御して、前記アウトレットバルブを閉鎖及び閉鎖状態で保持するよう配置される。

いくつかの実施形態において、前記コントローラは前記アウトレットバルブを制御して、前記アウトレットバルブを空気圧下で開放させるよう解除するよう配置されてよい。前記アウトレットバルブは、通常の呼気サイクルの間に前記使用者の呼吸によって与えられる空気圧下で開放可能であってよい。

しかし、好ましくは、前記コントローラは、前記アウトレットバルブを制御し、前記アウトレットバルブを能動的に開放するよう配置されてよい。

前記インレット経路は、さらにインレットファンを含んでよく、また前記アウトレットバルブは、通常の呼気段階の間の前記使用者の呼吸；前記インレットファンによって与えられる圧力；及び通常の呼気段階の間の前記使用者の呼吸の圧力と前記インレットファンによって与えられる圧力との組み合わせ、の１つ又は複数によって与えられる圧力の下で開放するよう配置されてよい。

好ましくは、前記コントローラは前記アウトレットバルブの時間指定された閉鎖を制御するよう構成されている。好ましくは、前記コントローラは前記アウトレットバルブの時間指定された解除又は能動的開放を制御するよう構成されている。

好ましくは、前記インレット経路は、前記インレットファンをさらに含み、そこで前記コントローラはまた、感知された前記パラメータに従って前記インレットファンを制御するように構成されている。

前記コントローラは、前記閉鎖空間への気流を起こすのに十分な圧力が生成されて、前記閉鎖空間から外に向かって作用する圧力が前記アウトレットバルブを開放させるか又は開放したままにさせるように、前記インレットファンを制御するよう構成されていてよい。

好ましくは、前記コントローラは、前記インレットファンの動力レベル、及び前記アウトレットバルブの閉鎖のために加えられる動力レベル、の１つ又は複数を制御するよう構成される。

好ましくは、前記コントローラは前記使用者の呼吸サイクルに関する前記インレットファンの流動パラメータを制御するよう構成される。

好ましくは、前記コントローラは、前記アウトレットバルブを制御して：前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの所望の時点で閉鎖し；且つ、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの更なる所望の時点で解除及び／又は開放するよう構成される。

好ましくは、前記コントローラは、前記呼吸サイクルの所望の時点及び／又は更なる所望の時点を動的に更新するよう構成される。

好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始時又は開始前に前記アウトレットバルブを開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成される。好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始前に、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの０．０１％〜１２％開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成される。より好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始前に、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの０．０１％〜５％開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成される。

好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の終点を過ぎても、前記アウトレットバルブが開放したままであるように前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成される。好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの吸気段階の開始前に前記アウトレットバルブが閉鎖するよう前記アウトレットバルブを制御するよう構成される。

好ましくは、前記インレット経路は、前記インレットフィルタの下流に配置された一方向インレットバルブをさらに含み、前記インレットバルブは、前記インレット経路を通じた前記閉鎖空間への流動を可能にするが、前記閉鎖空間の外への流動はさせないよう構成されている。好ましくは、前記インレットバルブは、その上に作用する力によって開閉させられる受動的バルブである。

自給式呼吸用マスクは、通信インターフェイスを含んでよく；ここにおいて前記コントローラは、１つ又は複数のセンサで感知されたパラメータを受信し；且つ、受信した前記パラメータを外部装置に伝達するよう構成されている。

好ましくは、前記コントローラは、メモリ中のローカル制御データを維持し；ローカル制御データを更新し、１つ又は複数のセンサにより感知されたパラメータを受信し；更新されたローカル制御データ及び１つ又は複数の前記センサから受信した感知された前記パラメータに従って、制御可能なインレットブロア及び／又は制御可能な前記アウトレットバルブを制御するよう構成されている。

自給式呼吸用マスクは、前記通信インターフェイスを含んでよく、ここにおいて前記コントローラはさらに、前記通信インターフェイスを介して使用データを外部装置へ伝達し；外部装置から受信し、伝達された使用データに基づいて指示を更新し；且つ、最新の指示に従ってローカル制御データを更新するよう構成されている。

もう１つの態様において本発明は、少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置するよう構成されたマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う前記閉鎖空間を画定するマスク本体；前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路；前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及び１つ又は複数の磁気エレメント、バルブシート、及び作動時に、前記磁気エレメントが前記バルブシートに関連のバルブ部材を駆動するよう働きかける力を作り出すよう構成された電磁石を含むバルブ部材を有する制御可能なアウトレットバルブを含むアウトレット経路；動力源；前記使用者の呼吸サイクルを表示できる１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；感知された前記パラメータに従って前記アウトレットバルブを制御するよう構成されたコントローラを含む、自給式呼吸用マスクを提供する。

好ましくは、前記電磁石は、前記アウトレットバルブを閉鎖するのに役立つ力を作り出すよう制御可能である。前記電磁石はまた、前記アウトレットバルブを開放するのに役立つ力を作り出すようにも制御可能である。

好ましくは、各前記アウトレットバルブは２つの前記バルブ部材を含み、その各々が１つ又は複数の前記磁気エレメント及び１つの前記バルブシートを有し、前記電磁石が２つの前記バルブ部材の両方の動きを駆動するよう配置されている。

好ましくは、前記磁気エレメントは、前記バルブ部材の本体に薄層として重ねられた強磁性の箔状エレメントである。好ましくは、強磁性の前記箔状エレメントは前記バルブ部材の本体に薄層状に重ねられている。

好ましくは、前記バルブ部材の本体はポリマーフィルムによって形成される。

前記バルブ部材は、閉鎖位置にバイアスされてよい。

もう１つの態様において本発明は、少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置されるよう構成されたマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット、インレットブロア及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及びアウトレットバルブを含むアウトレット経路；動力源；前記使用者の呼吸サイクルを表示できる１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；並びに感知された前記パラメータに従ってインレットファンを制御するよう構成されたコントローラを含む、自給式呼吸用マスクを提供する。

好ましくは、前記インレット経路は、前記インレットフィルタの下流に配置された一方向インレットバルブをさらに含み、前記インレットバルブは、前記インレット経路を通じた前記閉鎖空間への流動を可能にするが、前記閉鎖空間から外への流動はさせないよう構成されている。好ましくは、前記インレットバルブは、その上に作用する圧力によって開閉させられる受動的バルブである。

もう１つの態様において本発明は、少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置されるよう構成されたマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット、インレットファン及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及びアウトレットバルブを含むアウトレット経路；動力源；前記使用者の呼吸サイクルを表示できる１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサであって、前記インレットファンの１つ又は複数の電気特性を感知するよう構成された１つの電気センサを含む前記センサ；感知された電気特性を含む感知された前記パラメータに従って、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されたコントローラを含む、自給式呼吸用マスクを提供する。

好ましくは、前記コントローラは、前記アウトレットバルブの時間指定された閉鎖；前記アウトレットバルブの時間指定された解除又は能動的開放；前記閉鎖空間から外に向かって作用する圧力が前記アウトレットバルブを開放又は開放したままにさせるような前記閉鎖空間への気流を引き起こすのに十分な圧力が作られるような前記インレットファン；前記インレットファンの出力レベル、及び前記アウトレットバルブの閉鎖のために加えられる出力レベル；前記使用者の前記呼吸サイクルにおける前記インレットファンの流動パラメータ；のうちの、１つ又は複数を制御するよう構成されている。

好ましくは、前記コントローラは、前記アウトレットバルブを制御して；前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの所望の時点で閉鎖し；且つ、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの更なる所望の時点で解除及び／又は開放するよう構成される。好ましくは、前記コントローラは、前記呼吸サイクルの所望の時点及び／又は更なる所望の時点を動的に更新するよう構成される。

好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始時又は開始前に前記アウトレットバルブを開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成される。好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始前に、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの０．０１％〜１２％、開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成される。より好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始前に、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの０．０１％〜５％、開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成される。

好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の終点を過ぎても、前記アウトレットバルブが開放したままであるように前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成される。好ましくは、前記コントローラは、前記使用者の前記呼吸サイクルの吸気段階の開始前に前記アウトレットバルブが閉鎖されているよう前記アウトレットバルブを制御するよう構成される。

自給式呼吸用マスクは、通信インターフェイスを含んでよく；ここにおいて前記コントローラは、１つ又は複数のセンサから感知されたパラメータを受信し；且つ、受信した前記パラメータを外部装置に伝達するよう構成されている。

好ましくは、前記コントローラは、メモリ中のローカル制御データを維持し；ローカル制御データを更新し、１つ又は複数のセンサから感知されたパラメータを受信し；更新されたローカル制御データ及び１つ又は複数の前記センサから受信した感知された前記パラメータに従って、制御可能なインレットブロア及び／又は制御可能な前記アウトレットバルブを制御するよう構成されている。

自給式呼吸用マスクは、前記通信インターフェイスを含んでよく、ここにおいて前記コントローラは、さらに、前記通信インターフェイスを介して使用データを外部装置へ伝達し；外部装置から受信し、伝達された使用データに基づいて指示を更新し；且つ最新の指示に従ってローカル制御データを更新するよう構成されている。

もう１つの態様において本発明は、少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置されるよう構成されたマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット、インレットファン及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；並びに、前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つの前記アウトレット経路；を含む呼吸用マスクであって、前記インレットファンは、ファンチャンバに配置され、且つ前記インレットフィルタは、前記インレットフィルタを通して前記ファンチャンバ内に空気を導入するために、前記ファンチャンバの少なくとも２つの側面に沿って延びるよう配置され、前記インレットフィルタは、前記ファンチャンバの第一の側面に沿って延びる第一の部分及び前記ファンチャンバの第二の壁面に沿って第一の部分と角度をもって延びる第二の部分を含む。

好ましくは、フィルタは、前記マスク本体への着脱可能な付属物のために配置されたフィルタ枠に保持されるフィルタ素材からなる。

もう１つの態様において本発明は、少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置されるよう構成されたマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及びアウトレットバルブを含むアウトレット経路；動力源；装着者の生理機能及び／又は呼吸サイクルに関連する１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；通信インターフェイス；１つ又は複数の前記センサから感知されたパラメータを受信し、且つ、受信した前記パラメータ及び／又は受信した前記パラメータに基づく処理データを外部装置へ伝達するよう構成されたコントローラ、を含む、自給式呼吸用マスクを提供する。

好ましくは、前記コントローラはさらに、メモリ中の１つ又は複数のローカル制御データを維持し；一連のローカル制御データを更新し；１つ又は複数の前記センサから感知された前記パラメータを受信し；更新されたローカル制御データ及び１つ又は複数の前記センサから受信した感知された前記パラメータに従って、制御可能なインレットブロア及び／又は制御可能な前記アウトレットバルブを制御するよう構成されている。

好ましくは、前記コントローラはさらに、外部装置から、伝達された前記パラメータ及び／又は処理されたデータに基づいて更新された指示を受信し、且つ、最新の指示に従ってローカル制御データを更新するよう構成されている。

もう１つの態様において本発明は、少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置されるよう構成されたマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレットを含む前記アウトレット経路；１つ又は複数の：少なくとも１つの前記インレット経路の１つに配置された制御可能なインレットブロア及び少なくとも１つの前記アウトレット経路の１つに配置された制御可能なアウトレットバルブ；動力源；装着者の生理機能及び／又は呼吸サイクルに関連する１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；メモリ；メモリの中のローカル制御データを維持し、ローカル制御データを更新し、１つ又は複数の前記センサから感知されたパラメータを受信し、更新されたローカル制御データ及び１つ又は複数の前記センサから受信した感知された前記パラメータに従って、制御可能な前記インレットブロア及び／又は制御可能な前記アウトレットバルブを制御するよう構成されたコントローラ；を含む、自給式呼吸用マスクを提供する。

自給式呼吸用マスクは、通信インターフェイスを含んでよく、ここにおいて前記コントローラは、受信された前記パラメータ及び／又は受信された前記パラメータに基づく処理データを外部装置へ伝達し；伝達された前記パラメータ及び／又は処理データに基づく最新の指示を外部装置から受信し；且つ最新の指示に従ってローカル制御データを更新するようさらに構成されている。

自給式呼吸用マスクは、前面マスク部分及びいくつかのコネクタで分離可能な背面ハーネス部分を含んでよく、前記コネクタの少なくとも１つは、前面マスク部分と背面ハーネス部分との間の分離可能な機械的及び電気的接続を提供する。

前記のいずれの態様の自給式呼吸用マスクも、動力が停止した場合に、完全な受動モードで作動するよう構成されていてよい。好ましくは、前記受動モードにおいて、前記使用者の呼吸の補助されていない力が、前記インレットフィルタを通して空気を引き込み、前記アウトレットバルブを通して空気を排出させる。

前記態様のいずれに関しても、好ましくは、前記コントローラは、マスクの機能が優先される１つのハイパワーモード及び前記動力源の寿命が優先される１つのローパワーモードを少なくとも含む、複数の動的制御モードの１つを実行するよう配置されている。

前記態様のいずれに関しても、好ましくは、前記コントローラは、前記使用者による入力に基づいて制御モードを変えるよう構成されている。前記態様のいずれに関しても、好ましくは、前記コントローラは、１つ又は複数の前記センサから受信したデータ及び／又は前記動力源の充電残量に関する情報に基づいて制御モードを変えるよう構成される。

前記態様のいずれに関しても、好ましくは、１つ又は複数の前記センサは、１つ又は複数の圧力センサを含む。前記態様のいずれに関しても、好ましくは、前記圧力センサは、インレットフィルタ及びインレットファンの外側に配置された第一のセンサ、並びに、インレットフィルタ及びインレットファンの内側に配置された第二のセンサを含む。前記態様のいずれに関しても、好ましくは、前記圧力センサは、前記閉鎖空間内の前記圧力センサを含む。

前記態様のいずれに関しても、好ましくは、１つ又は複数のセンサは、前記インレットファンの１つ又は複数の電気特性を感知するよう構成された電気センサを含む。

前記態様のいずれに関しても、好ましくは、前記コントローラは、前記センサから受信した情報が、前記インレットフィルタが清掃又は交換を必要としていることを示すとき、警報を発するよう構成されている。

前記態様のいずれに関しても、呼吸用マスクは、前記マスク本体の内側に、ガスケット配置を含んでよく、前記ガスケット配置は、前記使用者の顔に対する密封性を作り出し、且つハーネス部分によって加えられる力によって圧縮されるよう構成されている。

前記態様のいずれに関しても、呼吸用マスクは、１つ又は複数の使用者入力モジュール及び／又は使用者出力モジュールを含んでよい。

前記態様のいずれに関しても、好ましくは、前記使用者入力モジュールは前記閉鎖空間内に配置されたマイクロフォンを備え、且つ、そこにおいて前記使用者出力モジュールはイヤフォンを備える。

前記態様のいずれに関しても、呼吸用マスクは、前記使用者のモバイルデバイス、スマートフォン及び／又はコンピュータとの伝達のための通信インターフェイスを含んでよい。

前記態様のいずれに関しても、呼吸用マスクは、１つ又は複数の生理学的センサを含んでよい。好ましくは、前記生理学的センサは、１つ又は複数の：温度センサ；体温センサ；吐き出された空気の温度を感知するよう配置された空気温センサ；空気圧センサ、を含む。

前記態様のいずれに関しても、呼吸用マスクは、ＧＰＳ受信機モジュールを含んでよい。

前記態様のいずれに関しても、呼吸用マスクは、前記センサのうち少なくとも１つにより収集されたデータを記憶するよう構成されたメモリを含んでよい。

さらにもう１つの態様において本発明は、使用者の鼻孔及び口を覆うよう構成された呼吸用マスク部分であって、交換可能なエアフィルタを備えた呼吸用マスク部分、デバイス電子システムを備え、前記デバイス電子システムが、制御ユニット、前記制御ユニットに動力を与えるよう構成された動力ユニット、使用者入力モジュールの少なくとも１つが前記呼吸用マスク内に配置されている１つ又は複数の前記使用者入力モジュール、１つ又は複数の使用者出力モジュール、及び１つ又は複数の通信モジュール、を備えたデバイス電子システム、並びに、少なくとも１つの前記制御ユニットを含む前記デバイス電子システムの一部を含む収納部分、を備えた、使用者が装着可能な装置を提供する。

好ましくは、使用者が装着可能な装置は、前記収納部分又は前記呼吸用マスク部分を支持するための枠部分をさらに備える。

好ましくは、前記枠部分及び前記収納部分は統合されており、ここにおいて前記枠部分は、前記呼吸用マスク部分に間接的に取り付けられている。

好ましくは、前記使用者入力モジュールは、前記呼吸用マスク部分内に配置されたマイクロフォンを備え、且つ、そこにおいて前記使用者出力モジュールはイヤフォンを備える。

好ましくは、前記通信モジュールは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールを備える。

好ましくは、前記デバイス電子システムは、１つ又は複数の生理学的センサをさらに備え、前記生理学的センサの少なくとも１つは、呼吸用マスク部分内に配置される。

好ましくは、前記生理学的センサは、１つ又は複数の温度センサを含む。好ましくは、１つ又は複数の前記温度センサは、体温センサを含む。好ましくは、１つ又は複数の前記温度センサは、吐き出された空気の温度を感知するために配置された空気温センサを含む。好ましくは、前記生理学的センサは、前記呼吸用マスク部分内に配置された空気圧センサを含む。

好ましくは、前記デバイス電子システムは、カメラをさらに備える。

好ましくは、前記使用者入力モジュールは、１つ又は複数の制御ボタンを備える。

好ましくは、前記デバイス電子システムは、ＧＰＳ受信機モジュールをさらに備える。

好ましくは、前記デバイス電子システムは、生理学的センサの少なくとも１つによって収集されたデータを記憶するよう構成されたメモリをさらに備える。

好ましくは、前記デバイス電子システムは、記憶されたデータを、１つ又は複数の通信モジュールによって使用者のホスト装置に伝送するよう構成されている。

好ましくは、前記制御ユニットは、ＣＰＵ及びメモリを備える。好ましくは、前記制御ユニットは、マイクロコントローラを備える。

本発明は、次に、添付図面に関して、例としてのみ説明される。
一実施形態に従って人が装着している、使用者が装着可能な装置の斜視側面図である。 一実施形態による、使用者が装着可能な装置の斜視側面図である。 一実施形態による、使用者が装着可能な装置の斜視正面図である。 一実施形態による、デバイス電子システムの機能ブロック図である。 一実施形態による、多数の使用者の多数の使用者が装着可能な装置が、使用者ホスト装置と通信し、今度はこの使用者ホスト装置がデータ管理システムと通信することを示すシステム図である。 一実施形態による、一般的目的のコンピュータのブロック図である。 もう１つの実施形態の呼吸用マスクの側面図である。 図７のマスクの正面図である。 図７のマスクの底面図である。 図７のマスクの上面図である。 図７のマスクの背面図である。 部分的に分解した状態の図７のマスクの側面図である。 図７のマスクの斜視背面図である。 使用者に装着されたマスクを示す、図７のマスクの正面図である。 使用者に装着されたマスクを示す、図７のマスクの側面図である。 使用者に装着されたマスクを示す、図７のマスクの背面図である。 前面マスク部分とは無関係に使用者に装着されたマスクの背面枠又はハーネス部分を示す、図７のマスクの側面図である。 一実施形態による、アウトレットバルブの斜視図である。 開放位置におけるアウトレットバルブを示す、図８のバルブ部材のもう１つの斜視図である。 図８のバルブの側面図である。 図６Ｂの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 図８のバルブの側面図である。 図８Ｄの線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 図８のバルブの端面図である。 図８Ｆの線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。 一実施形態による、呼吸用マスクの機能概略図である。 一実施形態による、インレットフィルタ及びファンを示す。 使用者の呼吸サイクル及び呼吸サイクルの間の特定のマスク機能のタイミングを例示する簡略図である。 開放位置におけるインレットバルブを示す、マスク部分の正面図である。 閉鎖位置におけるインレットバルブを示す、図１２のマスク部分のもう１つの正面図である。 開放位置における図１２のインレットバルブを示す。 閉鎖位置における図１２のインレットバルブを示す。

以下の説明において、本明細書の一部を形成し、且つ、例示によって、本発明が実施されてよい特定の実施形態又はプロセスを示す添付図面が参照される。可能であれば、同一又は類似の構成要素に関して図面全体を通じて同一の参照番号が使用される。いくつかの例において、本発明の十分な理解を与えるために多くの具体的な詳細が記述される。しかし、本発明は、具体的な詳細なしに又は本明細書に記載のものと同等な特定の代替の装置、構成要素、及び方法を用いて実施されてよい。別の例において、本発明の態様を不必要に不明瞭化することがないように、周知の装置、構成要素、及び方法は詳細には記述されていない。

図１は、一実施形態に従って人が装着している、使用者が装着可能な自給式呼吸用マスク装置１００の斜視側面図である。使用者が装着可能な自給式呼吸用マスク装置１００は、使用者の鼻孔及び口を覆い、且つ、呼吸用空気のフィルタ機能を提供するよう構成されたマスク部分１０２を含む。装置１００は、呼吸用マスク部分１０２を使用者の顔に対して保持するための支えとなるよう構成された枠部分１０４を含んでよい。枠１０４は、使用者の耳及び／又は頭頂及び／又は後頭部の周囲に適切に配置された適切なハーネス、ストラップなどを用いて装置１００を使用者の頭に支持してよい。ハーネスは、剛性、半剛性及び／又は可撓性構成要素とのいかなる適切な組み合わせを含んでもよい。

装置１００は、デバイス電子システム４００の構成要素を収納するよう構成された収納部分１０６（図４）をまた含んでよい。一実施形態において、枠部分１０４及び収納部分１０６は、枠部分１０６の種々の内部又は外部位置に挿入又は収納されたデバイス電子システム４００の構成要素と共に、単一のユニットとして統合されてよい。一実施形態において、枠部分１０４は、マスク部分１０２を使用者の顔に固定するための代替手段を用いることにより、省略又は補足されてもよい。一実施形態において、収納部分１０６は、枠部分１０４から分離されても、又は任意選択でいかなる好都合な位置において枠部分１０４に固定されてもよい。枠部分１０４は、収納部分１０６を支持するよう構成されてよい。

図２は、一実施形態による、使用者が装着可能な装置１００の斜視側面図である。マスク部分１０２は、交換可能なエアフィルタ２０２を含んでよい。フィルタ２０２は、呼吸用マスク部分の一側面に配置されてよく、１つのフィルタ２０２は、２側面の各々に配置されてよく、或いは、マスク部分全体が任意選択の排出バルブと共にフィルタ素材でできているか又は覆われていてよい。

一実施形態によれば、マスク部分１０２の一部又は実質的に全体が、使用者の鼻孔及び／又は口がマスク部分を通して見えるように、透明であって、且つ、任意選択で、剛性又は半剛性の素材、例えば、シリコーン又は硬質プラスチック、によって構成されていてよい。一実施形態によれば、マスク部分１０２は、使用者の生理学的状態をモニタするために生理学的センサ４１０（図４）を組み込み又は収納する。マスク部分１０２は、使用者の声を記録及び／又は伝送するために、マイクロフォン４４４（図４）をまた含んでよい。生理学的センサ４１０及びマイクロフォン４４４は、デバイス電子システム４００に、有線で、無線で、又はフレキシブルプリント回路によって接続されてよい。

一実施形態によれば、マスク部分１０２の頂部は、装置１００の左右側面の各々についている２本の紐２０４によって枠部分１０４に調整可能で固定されてよい。紐２０４は、弾性又は非弾性素材でできていてよく、一実施形態において、紐はポリマー素材を含む。紐２０４の各々は、マスク部分１０２の頂部から、枠部分１０４の上方向に延びている１本のアーム２０６まで、延びてよい。上方向に延びているアーム２０６は、使用者の耳の後ろに嵌ってよく、その一方で紐２０４は、耳の最上端を包み込み、その後マスク部分１０２に向かって下がってよい。一実施形態において、紐２０４の各々は、上方向に延びているアーム２０６を貫いて下方に延びてよく、アーム２０６は、中空で、調節デバイス２０８に向かって下がってよい。調節デバイス２０８は、紐２０６をぴんと張った状態に維持してよいが、使用者の操作により紐を出し入れして調節させてもよい。一実施形態において、紐２０４は、アーム２０６の頂部に固定され、且つ、マスク部分１０２に可調整で接続されてよい。

一実施形態において、マスク部分１０２の底部は、装置１００の左右側面の各々についている延長アーム２１０によって枠部分１０４に固定されてよい。延長アーム２１０は、中空であってよく、且つ、センサ４１０をデバイス電子システム４００と接続するためのワイヤ又はフレキシブルプリント回路版を収納するよう構成されてよい。延長アーム２１０は、装着可能な装置１００の所望のデザイン及び嵌合に応じて、可撓性、硬質、又は弾性であってよい。

一実施形態において、使用者装置１００は、使用者の耳の各々又は両方のためのイヤフォン２１２を含む。イヤフォン２１２は、デバイス電子システム４００に接続されるか或いは、デバイス電子システム４００の一部であってもよく、音楽用のオーディオ、電話による会話又は双方向の（音）声応答性を提供することができる。一実施形態によれば、イヤフォン２１２は、使用者がイヤフォンの使用を望まない場合には、耳の外で首の方向に回転されるよう構成されてよい。

マスク部分１０２、枠部分１０４、又は収納部分１０６はまた、種々の環境センサ４３０（図４）を、使用者装置１００のいかなる好都合な位置においても、含むか又は収納してもよい。環境センサ４３０は、有線で、無線で又はフレキシブルプリント回路によって、デバイス電子システム４００と接続されてよい。枠部分１０４は、バッテリ又は動力ユニット４９０（図４）、１つ又は複数の通信モジュール４６０（図４）、及び制御ユニット４７０（図４）などのデバイス電子システム４００の種々の他の構成要素（図４）を、いかなる好都合位置においても、収納するよう構成されていてよい。

図３は、一実施形態による、使用者が装着可能な装置１００の斜視前面図である。

図４は、一実施形態による、デバイス電子システム４００の機能ブロック図である。

デバイス電子システム４００は、装置１００の使用者の身体の生理学的特性をモニタするよう構成された１つ又は複数の生理学的センサ４１０を含んでよい。生理学的センサ４１０は、例えば、皮膚温又は体温センサ４１２、心拍数センサ又は心拍数モニタ４１４、及び血中酸素センサ又はパルスオキシメータ４１６を含んでよい。心拍数センサは、装着者の乳様突起の上に位置するよう配置された光学センサであってよい。生理学的センサ４１０は、例えば、温度センサ４２２、空気圧センサ４２４（好ましくは、実施形態は、次に論じるように、いくつかの圧力センサを含んでよい）、湿度センサ４２６、加速度計、一酸化炭素及び／又は二酸化炭素センサ並びに窒素酸化物（ＮＯｘ）センサ４２８をまた含んでもよい。

一実地形態において、マイクロフォンは、呼吸、咳、心拍などの、生理機能を示すノイズを検知するために耳の後ろに配置されてよい。

心拍数モニタの位置は、好ましい実施形態においては、乳様突起上の耳の後ろの頭蓋骨の一方又は両方の側面上であってよい。この例において、心拍数センサは、皮膚からわずかな距離（１ｍｍ）、離れていることになる。心拍数センサは、好ましい実施形態においては光学的方法を用いて、しかし他の方法も存在するが、心拍情報を取得することになる。

皮膚温センサは、心拍数センサとほぼ同じ位置に配置されていてよく、或いは、頭蓋骨のもう一方の側の同じ位置にあってもよい。これら２つのタイプのセンサを取り付けることができるハードウエア機能は、頭蓋骨の何れかの側面上のセンサ、すなわち各側面に１つずつのセンサが配置されても、又は両方のセンサが頭蓋骨の一方の側に配置されてもよいが、を両方ともを収納するのに十分な大きさである。心拍数及び温度センサ構成要素のレシーバ／ホルダは、マスク背部の後ろ側コネクタエッジに組み込まれている。マイクロコントローラ及び離脱可能なバッテリは、好ましい実施形態において、背部枠の背部エッジに組み込まれている。マスク前面及び側面センサとの接続のための配線は、マスクコネクタの枠に組み込まれ、且つ、コネクタエレメントにより前面枠と背面枠との間で接続されている。

一実施形態において、生理学的センサの一部又は全ては、使用者の鼻及び／又は口の上又は付近から情報を収集するために、呼吸用マスク部分１０２の中又は上に配置されてよい。例えば、空気圧センサ４２４は、呼吸用マスク部分１０２の中に配置されてよく、圧力の測定値は、例えば、使用者の呼吸速度を決定するために或いは、使用者の呼吸を特徴付けるために、解析されてよい。温度センサ４２２は、吸入又は排出されている空気の温度を測定するよう配置されてよい。ＮＯｘセンサは、呼吸器系における炎症の存在を検知するために配置されてよい。一実施形態によれば、体温は測定された呼気温度に基づいて推測又は決定されてよい。一実施形態によれば、生理学的センサ４１０のいくつかは、耳の後ろからの信号を収集する枠の上に配置されてよい。例えば、心拍数モニタ４１４及び血中酸素検出器４１６は、使用者の耳の後ろからの数値を図るよう配置されてよい。

デバイス電子システム４００は、使用者の周囲の環境的状況をモニタするために１つ又は複数の環境センサ４３０を含んでよい。環境センサ４３０は、例えば、紫外線（又は他の照射）センサ４３２を含んでよい。環境センサ４３０は、使用者による環境の斜視眺望を捉えるよう構成されてよい環境カメラ４３４をまた含んでよい。環境センサ４３０は、ＧＰＳ信号レシーバ及び／又はプロセッサモジュール４３６をまた含んでもよいが、ＧＰＳ信号レシーバ／モジュールはまた、通信モジュールとみなされてもよい。環境センサ４３０は、磁力計、加速度計、及びジャイロスコープをまた含んでよい。環境センサ４３０は、呼吸用マスク部分１０２、枠部分１０４、収納部分１０６の中又は上、或いは、装置１００のいかなる好都合位置にあってもよい。

デバイス電子システム４００は、１つ又は複数の使用者入力モジュール４４０を含んでよく、これにより使用者はデバイス電子システム４００に入力信号を与えることができる。使用者入力モジュール４４０は、１つ又は複数の制御ボタン４４２を含んでよい。制御ボタン４４２は、枠部分１０４上など、装置１００上のいかなる実用的位置の中又は上にあってもよい。使用者入力モジュール４４０は、１つ又は複数のマイクロフォン４４４を含んでよい。マイクロフォン４４４は、装置１００上のいかなる実用的位置の中又は上にあってもよい。一実施形態において、少なくとも１つのマイクロフォンは、使用者の話し声を直接捉えるために、呼吸用マスク部分１０２の中にある。マイクロフォン４４４はまた、使用者が発する追加の音、例えば、呼吸、笑い又は咳などからの音、を捉えるために使われてもよく、咳のパターンは、医療上の診断又は解析のために使用されてよい。マイクロフォン４４４は、マスク又は接続された他のデバイス、例えば、使用者ホスト装置５０２（図５）、の何れかのために機能性を音声制御するために、また使用されてよい。追加のマイクロフォン４４４は、環境音を捕捉するために、呼吸用マスク部分１０２の外側に位置してよい。使用者入力モジュール４４０は、選択又は入力のための暗黙の信号としての使用者の認識パターンを感知するよう配置された（１つ又は複数の）コグニティブ（認識）センサを含んでよい。使用者入力モジュール４４０は、指などに感応するトラックパッド又はダイヤルパッドなどのタッチパッド４４６を含んでよい。タッチパッド４４６は、装置１００上のいかなる実用的位置の中又は上にあってもよい。

デバイス電子システム４００は、１つ又は複数の使用者出力モジュール４５０を含んでよく、これによりデバイス電子システム４００は、装置の使用者又は使用者の近くの他の人々に情報を出力することができる。使用者出力モジュール４５０は、１つ又は２つのイヤフォン２１２を含んでよい。イヤフォン２１２は、図１〜３に例証されるように、装置１００と統合されてよく、或いは、イヤフォン２１２は、使用者支給で、且つ、装置１００上のイヤフォンジャックに差し込まれてよい。使用者出力モジュール４５０は、１つ又は複数の表示灯４５４を含んでよい。表示灯４５４は、装置１００上のいかなる実用的位置の中又は上にあってもよい。表示灯４５４は、装置の種々の作動条件、例えば、パワーオンの状態、バッテリ状態、又は電話の呼び出し状態であるなど、を表示するために使われてよい。使用者出力モジュール４５０は、ディスプレイ４５６を含んでよい。ディスプレイ４５６は、装置１００上のいかなる実用的位置の中又は上にあってもよい。一実施形態において、ディスプレイ４５６は、装置の種々の作動条件を表示するためのＬＥＤ又はＬＣＤディスプレイであってよい。一実施形態において、ディスプレイ４５６は、装置１００を装着している人以外の人々に情報又は審美的映像（画像）を表示するよう構成されていてよい。ディスプレイは、英数字、グラフィック及び／又は半導体カラーディスプレイ、例えばＬＥＤ，ｅ−Ｉｎｋディスプレイなど、であってよい。ディスプレイ４５６は、単純な表示灯から、英数字、グラフィック及びビデオ能力を有するフルスクリーンまでの範囲であってよい。使用者出力モジュールは、使用者が自分の声を伝送するため又は他の音声（音楽、録音したスピーチ、録音したノイズなど）をかけるために使用できるスピーカーを含んでよい。

デバイス電子システム４００は、１つ又は複数の通信モジュール４６０を含み、これによりデバイス電子システム４００は、他のデバイスとの又は通信ネットワークを介しての通信を達成することができる。通信モジュール４６０は、１つ又は複数の：Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール４６２、Ｗｉｆｉモジュール４６４、光学的（例えば、ワイヤレス赤外線又は光ファイバー）トランシーバモジュール４６６、及び電子通信モジュール４６８を含んでよい。電子通信モジュール４６８は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ネットワークインターフェイスであってよい。ＵＳＢポートが、他のデバイスとの通信コネクティビティを提供し且つ／又はバッテリ充電機能を提供するために含まれてよい。追加の通信モジュール４６０は、例えば、ＮＦＣ、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）或いは他の短又は長距離無線伝送技術を含んでよい。通信モジュール４６０は、モバイルネットワークとの直接的接続のためにＧＳＭ（登録商標）モジュールをまた含んでよい。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール４６２は、モバイルフォン呼び出し機能及び／又はオーディオ再生機能を提供するために、マイクロフォン４４４及びイヤフォン２１２と、統合又は接続されてよい。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続を通じて維持される追加の機能、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデータ同調又はデータ転送、タッチパッド４４６を介してのＢｌｕｅｔｏｏｔｈマウス機能、又は使用者ホスト装置５０２（図５）などの接続された装置のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ音声制御、がまた提供されてよい。

デバイス電子システム４００は、種々のセンサ、使用者入力モジュール及び使用者出力モジュールに接続し、且つ、これらを制御及び作動するよう構成された制御ユニット４７０を含んでよい。制御ユニット４７０は、ＣＰＵ４７２及びメモリ４７４又はマイクロコントローラを含んでよい。ＣＰＵ４７０及びメモリ４７２は、デバイスの機能へのアクセスに制御を与えるために、作動システム及びアプリケーションを実行するよう構成されてよい。一実施形態において、制御ユニット４７０は、ＣＰＵ４７２及びメモリ４７４に加えて又は代わって制御及びアクセス機能を提供するために、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）４７６を含んでよい。一実施形態において、制御ユニット４７０は、図６に関して以下に論じるように、全面的又は部分的に汎用コンピュータ６００を用いて、実行されてよい。

一実施形態において、制御ユニット４７０は、データ収集モジュール４７８、データ処理モジュール４８０及びデータ記憶モジュール４８２を含んでよい。一実施形態において、データ収集モジュール４７８、データ処理モジュール４８０及びデータ記憶モジュール４８２は、１つ又は複数のＣＰＵ４７２、メモリ４７４、及び／又はＡＳＩＣ４７６によって実行されてよい。データ収集モジュール４７８は、センサ及び使用者入力モジュールからのデジタル及び／又はアナログフォーマットの信号を受信するよう構成されてよい。データ処理モジュール４８０は、受信した信号を処理して記憶及び伝送されうるフォーマットでデータを作成するよう構成されてよい。データ記憶モジュール４８２は、引き続いての処理、使用、又は伝送のために、処理又は非処理データを記憶するよう構成されてよい。一実施形態において、データ記憶モジュール４８２は、メモリ４７４を使用して実行される。

デバイス電子システム４００は、制御ユニット４７０、センサ、使用者入力及び出力モジュール及び通信モジュールに動力を提供するよう構成された動力ユニット４９０を含んでよい。動力ユニット４９０は、バッテリ４９２、外部動力供給ポート４９４、又はその両方を含んでよい。外部動力供給ポート４９４は、ＵＳＢポートであってよく、バッテリ４９２を充電するために使用されてよい。バッテリ４９２及び外部動力供給ポート４９４は、枠部分１０４上又は収納部分１０６の中など、装置１００上のいかなる実用的位置の中又は上にあってもよい。動力ユニット４９０は、バッテリ４９２を充電するため及び／又は続行中の動力を提供するための１つ又は複数の太陽電池又は誘導充電モジュールを、任意選択で、含んでよい。

一実施形態において、制御ユニット４７０は、動力を効率よく使用するよう、通信モジュール４６０を用いてデータを収集し、処理し、且つ伝送するよう構成されてよい。各センサからのサンプリングの頻度及び持続時間、並びに使用者ホスト装置５０２（図５）へのデータアップロードの頻度は、データの収集及び伝送を最適化するよう設定されてよい。種々のプロセスが、使用者の要求に応じて種々の速度でデータを収集する装置によって、実施されてよい。

図５は、多数の使用者の多数の使用者が装着可能な装置１００Ａ−Ｎが、関連する使用者ホスト装置５０２Ａ−Ｎと通信し、今度はこの使用者ホスト装置がデータ管理システム５１０と通信する、一実施形態によるシステム５００を示す。各使用者ホスト装置５０２は、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又はパーソナルコンピュータであってよい。一実施形態によれば、使用者ホスト装置５０２及びデータ管理システム５１０は、それぞれ、図６に関して以下に論じるように、全面的又は部分的に汎用コンピュータ６００を用いて、実行されてよい。

各々の使用者が装着可能な装置１００は、関連する使用者ホスト装置５０２と通信して、個々の装着可能な装置１００と接続してよい。接続は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＷｉｆｉなどの、無線接続であってよい。ホスト装置５０２は、使用者が装着可能な装置１００によって収集されたデータを回収するために、アプリケーションすなわちａｐｐ５０４を使用者が装着可能な装置１００とインターフェイス接続するよう作動してよい。データは、使用者が装着可能な装置１００によって記憶されるか、或いは、定期的又は接続時にホスト装置５０２に転送或いは、ホスト装置５０２から回収されてよい。データは、使用者が装着可能な装置によってリアルタイムでストリームされてよい。ａｐｐ５０４は、使用者に、使用者が装着可能な装置の種々のセンサによって測定されたデータへのアクセスを提供する。アクセスは、データを使用者に表示することによって、或いはａｐｐ５０４又はホスト装置５０２の外の宛先へのデータのエクスポート又は伝送の能力を提供することによって、使用者に提供されてよい。

一実施形態において、ａｐｐ５０４は、無線接続によるアプリケーションプログラムインターフェイスを用いて、使用者が装着可能な装置１００の種々の機能を構成するために使用されてよい。使用者が装着可能な装置１００の構成特性には、日付／時間設定、センサ設定、データサンプリング持続時間及び頻度、ディスプレイコンテンツ、使用者情報、及びホスト装置５０２へのアップロードの頻度が含まれてよい。さらに、いくつかの実施形態において、制御データは、以下に論じるように、ホスト装置から呼吸用マスク装置へ伝送されてよい。

一実施形態において、１人又は複数の使用者の１つ又は複数の使用者ホスト装置５０２は、関連する使用者が装着可能な装置１００によって収集されたデータをデータ管理システム５１０に伝送するよう構成されている。ホスト装置５０２とデータ管理システム５１０との間の接続は、ＴＣＰ／ＩＰ又は他のネットワークプロトコルを介してよく、任意選択で、モバイル無線を含むいかなるＴＣＰ／ＩＰ通信インフラストラクチャを介して実行されてもよい。データ管理システム５１０は、場合によっては、データベース５１２の中の（例えば、ＧＰＳモジュール４３６又はホスト装置５０２によって与えられる）位置データと連結して、多数の使用者が装着可能な装置１００によって提供されたデータを記憶及び記録するよう構成されている。データベース５１２の中のデータは、人々の母集団に影響を及ぼす環境的又は生理学的傾向を特定するために、解析モジュール５１４によって解析されてよい。特定の地理的地域における多くの人々の体温が高いと確認された場合、このことは解析モジュール５１４によって、例えば、何らかの接触感染性疾患又は伝染病の発生として解釈されることがある。データ管理システム５１０は、データベース５１２から、及びＷｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｗｅｂアクセスを介して使用者が利用可能な解析モジュール５１４からの解析結果から、データを作成することができるウエブサーバ５１６を含んでよい。

一実施形態において、使用者ホスト装置５０２は、使用者ホスト装置に組み込まれたセンサ又はレシーバを用いて、追加のデータ、例えば、ＧＰＳ又は地理的位置データ、加速度計のデータ、ジャイロスコープ又は磁力計のデータを収集してよい。使用者ホスト装置５０２が収集したこの追加のデータは、広範な機能、或いは使用者にその能力、健康状態又は環境についてのより豊富な一連の情報を提供する使用者が装着可能な装置１００からのデータとまた組み合わせられてもよい。さらに、使用者ホスト装置５０２が収集したこのような追加のデータはまた、関連する使用者が装着可能な装置１００からのデータに加えて、それと組み合わせて、又はそれを補充するために、データ管理システム５１０に伝送されてよい。ホスト装置５０２上のこのデータを収集することにより及び／又はこの追加のデータをデータ管理システム５１０に伝送することによって、ＧＰＳなどのいくつかのセンサ又はレシーバは、ホスト装置５０２に含まれているのであれば、使用者装置１００から省略されてよい。

一実施形態において、使用者ホスト装置５０２上に置かれたａｐｐ５０４は、使用者に種々の機能を提供してよい。ａｐｐ５０４は、種々のセンサからのデータを使用者が装着可能な装置１００から収集して解釈し、且つ情報を容易に理解できるフォーマットで、使用者に明示するよう構成されてよい。このような情報には、使用者の運動能力（心拍数、呼吸数、ペース、距離などを含む）、健康状態の良好性又はライフスタイルに関連する情報の表示、又は、使用者が装着可能な装置１００の使用に関するフィードバックが含まれてよい。例えば、使用者は、その運動能力の長期間の改善について知らされてよい。ａｐｐ５０４はまた、スタンドアローンで、又は、使用者が装着可能な装置１００及び／又は使用者ホスト装置５０２から収集したデータと組み合わせての何れかで、データ管理システム５１０から受信した情報を提供するよう構成されてよい。

図６は、汎用コンピュータにおいてプロセッサによって実行される指示を提供するコンピュータプログラムを備える汎用コンピュータのブロック図である。汎用コンピュータにおけるコンピュータプログラムは、一般にオペレーションシステム及びアプリケーションを含む。オペレーションシステムは、アプリケーション及びオペレーションシステムによって種々のコンピュータリソースへのアクセスを管理するコンピュータ上で作動しているコンピュータプログラムである。種々のリソースには、一般に、メモリ、記憶装置、通信インターフェイス、入力装置及び出力装置が含まれる。

このような汎用コンピュータの例には、サーバコンピュータ、データベースコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ及びノートブックコンピュータなどの大型コンピュータ、並びに、タブレットコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、スマートフォン、メディアプレーヤー、パーソナルデータアシスタント、オーディオ及び／又はビデオレコーダなどのモバイル又は手持ち式のコンピュータ装置、或いはウェアラブルコンピューター装置が含まれるが、これらに限定されるものではない。

図６に関して、実施例のコンピュータ６００は、少なくとも１つの処理ユニット６０２及びメモリ６０４を含む。コンピュータは、多数の処理ユニット６０２及びメモリ６０４を実行する多数の装置を有してよい。処理ユニット６０２は、互いに独立して作動する１つ又は複数の処理コア（示されていない）を含んでよい。グラフィック処理ユニット６２０などの追加の共処理ユニットがまた、コンピュータ内に存在してもよい。メモリ６０４は、揮発性装置（例えば、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）又は他のランダム・アクセス・メモリ装置）、及び不揮発性装置（例えば、リードオンリーメモリ、フラッシュメモリなど）又はこの２つの何らかの組み合わせを含んでよい。このメモリ構成は、破線６０６により、図６に例示されている。コンピュータ６００は、磁気的に記録された又は光学的に記録されたディスク又はテープを含むが、これに限定されるものではなく追加の（離脱可能な及び／又は離脱不可能な）記憶装置を含んでよい。このような追加の記憶装置は、離脱可能記憶装置６０８及び離脱不可能記憶装置６１０により図６に例示されている。図６の種々の構成要素は、一般に、１つ又は複数のバス６３０などの相互接続メカニズムにより、相互接続している。

コンピュータ記憶手段は、そこにデータが記憶され、且つコンピュータによってアドレス指定できる物理的記憶位置から回収される何れかの手段である。コンピュータ記憶手段には、揮発性及び不揮発性の記憶装置、及び離脱可能及び離脱不可能な記憶手段が含まれる。メモリ６０４及び６０６、離脱可能記憶装置６０８、及び離脱不可能記憶装置６１０は、全て、コンピュータ記憶手段の例である。コンピュータ記憶手段の例の中には、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ又は他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）又はその他の光学的又は光磁気的に記録された記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置又はその他の磁気記憶装置がある。コンピュータ記憶手段及び通信手段は、相互に排他的な種類の手段である。

コンピュータ６００は、通信装置６１２をまた含んでよく、これを介してコンピュータは、コンピュータネットワークなどの通信手段に亘って他の装置と通信する。通信手段は、典型的に、コンピュータプログラム指示、データ構成、プログラムモジュール又は有線又は無線のサブスタンスに関する他のデータを、搬送波又はサブスタンスに関する他の作動メカニズムなどの変調されたデータ信号を伝達することにより、伝送する。用語「変調されたデータ信号」は、１つ又は複数のその特徴を、信号の中の情報を符号化するような方法で、設定又は変更し、それによって信号を受信する装置の構成又は状態を変化させる信号を意味する。限定ではなく、例として、通信手段は、有線ネットワーク又は直接の有線接続を含み、且つ、無線手段は、音響、電磁、電子、光、赤外、無線の各周波数及び他の信号などの信号の伝達を可能にするいかなる無線通信手段をも含む。

通信装置６１２は、例えば、ネットワークインターフェイス、又は、通信手段とインターフェイス接続してデータを伝送するか又は通信手段を介して伝達された信号からデータを受信するラジオトランスミッタを含んでよい。通信装置６１２は、携帯電話ネットワークでの電話通信のための１つ又は複数のラジオトランスミッタ、及び／又はコンピュータネットワークへの無線接続を含んでよい。例えば、携帯電話接続、Ｗｉｆｉ接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ接続、及び他の接続は、コンピュータ内に存在してよい。このような接続は、音声又はデータ通信を助けるなど、他の装置との通信を助ける。

コンピュータ６００は、種々の入力装置６１４、例えば、マウス、タブレット及びペンなどの種々のポインタ（シングルポインタであってもマルチポインタであってもよい）装置、タッチパッド及び他のタッチベースの入力装置、静止又は移動カメラなどのイメージ入力装置、マイクロフォンなどのオーディオ入力装置、及び加速度計、温度計などの種々のセンサを有してよい。ディスプレイ、スピーカー、プリンタなどの出力装置６１６もまた含まれてよい。これら装置はすべて、当技術分野においてよく知られており、ここで詳細に論じる必要はない。

種々の記憶装置６１０、通信装置６１２、出力装置６１６及び入力装置６１４は、コンピュータの収納部分の中で統合されてよく、或いは、コンピュータ上の種々の入力／出力インターフェイス装置によって接続されてよく、この場合は、参照番号６１０、６１２、６１４及び６１６は、装置との接続のためのインターフェイスか場合によっては、装置そのものの何れかを表示できる。

コンピュータのオペレーションシステムは、種々の記憶装置６１０、通信装置６１２、出力装置６１６及び入力装置６１４とのアクセスを管理する通常ドライバと呼ばれるコンピュータプログラムを典型的に、含む。このようなアクセスは、一般に、これら装置からの入力及びこれら装置への出力を管理することを含む。通信装置の場合、オペレーションシステムは、通信装置６１２によってコンピュータと装置との間で情報を通信するのに使用される通信プロトコルを実行するための１つ又は複数のコンピュータプログラムをまた含んでよい。

前記の態様は、コンピュータシステムとして、このようなコンピュータシステムによって行われるプロセスとして、このようなコンピュータシステムの何れかの個々の構成要素として、或いは、コンピュータプログラム指示が記憶され且つ、１つ又は複数のコンピュータによって処理されるときに、このようなコンピュータシステム又はこのようなコンピュータシステムの何れかの個々の構成要素を提供するよう１つ又は複数のコンピュータを構成するコンピュータ記憶装置を含む製品として、１つ又は複数の例に具体化されてよい。サーバ、コンピュータサーバ、ホスト又はクライアント装置は、それぞれ、コンピュータ又はコンピュータシステムとして、具体化されてよい。システム又はコンピュータシステムは、コンピュータネットワークと接続したマルチコンピュータ又はマルチコンピュータシステムを含んでよい。

本明細書に記載のコンピュータシステムなどの各々の構成要素（「モジュール」又は「エンジン」などとも呼ばれてよい）であって、１つ又は複数のコンピュータを操作する構成要素は、１つ又は複数のコンピュータの処理ユニット及び１つ又は複数の処理ユニットによって処理される１つ又は複数のコンピュータプログラムを用いて実行されてよい。コンピュータプログラムは、コンピュータで実行可能な指示及び／又はコンピュータで解釈された指示、例えば、その指示がコンピュータ内の１つ又は複数の処理ユニットによって処理されるプログラムモジュールなど、を含む。一般に、このような指示は、処理ユニットによって処理されるときに処理ユニットにデータの操作を実行するよう指示し、或いはプロセッサ又はコンピュータが種々の構成要素又はデータ構造を実行するよう環境設定するルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造などを定義する。

いくつかの実施形態において、１つ又は複数の能動的に制御された動力補助換気バルブが、装着している使用者の体験を向上するために呼吸器に加えられる。インレットバルブは、フィルタ材を使用者の吐き出した息（呼気）から隔離するために、呼吸器のフィルタ材と内部チャンバとの間に配置されてよい。アウトレット又は排出バルブは、使用者の呼気を放出するために、内部チャンバと環境との間に配置されてよい。バルブは、バルブ及び呼吸器を通過する空気の動きをもたらすか又は促進するために、ファンと組み合わせた一方向バルブを含んでよい。一方向バルブ及びファンは、センサの測定値、例えば、圧力、温度、又は湿度など、或いはこれらセンサの測定値の組み合わせに基づいて、マイクロコントローラによって能動的に制御されてよい。マイクロコントローラは、使用者のモニタされた周期的呼吸パターンを説明するためにセンサが検知した変化のいかなる例にも先立って、バルブ及び／又はファンを、優先的に且つ定期的に作動させるよう構成されてよい。好ましい一実施形態において、単一のファンは、インレットバルブ及びアウトレットバルブの両方に圧力を及ぼすよう配置されてよい。単一のファンは、以下に論じることになるように、インレット経路の中に配置されてアウトレットバルブに圧力を及ぼしてよい。

人が使うための呼吸用空気をろ過するのに用いられる呼吸器は、呼吸しやすさの問題を抱えることがある。呼吸しやすさは、科学的要因と主観的な知覚的な要因との組み合わせである。呼吸しやすさに対するこれらの技術的及び知覚的な寄与要因は、使用者の知覚における総体的な好ましい変化を達成できるよう改善されてよい。

空気を動かすためには、エネルギーが必要である。一定の体積の空気を動かすのに必要なエネルギー量は、圧力低下を乗じた空気の体積に比例する。人は、気管断面を通っての呼吸に伴う圧力低下に気付かない。しかし、呼吸器を装着しているときには、圧力低下の増大が、呼吸しやすさを低下させる。湿気は、皮膚の温度及び皮膚上での濃縮を局所的に上昇させて呼吸しやすさを低下させるだけでなく、閉所恐怖症及び息詰まりの自覚を増加させることがある。素材の温度上昇は、呼吸しやすさを低下させて不快感を増加させることがある。フィルタ材を、乾燥した清浄な状態に保つことは、臭い及び圧力低下を低減し、呼吸しやすさを増加させる。

一実施形態において、能動的に作動させた逆止インレットバルブが、フィルタ材と内部チャンバとの間に組み込まれる。一実施形態において、能動的に作動された排出バルブが、吐き出された息を環境中に通過させる。圧力、温度又は湿度センサ、或いはこれらセンサのいかなる組み合わせも、マイクロコントローラに測定値を提供し、マイクロコントローラは、バルブを運転するか、又は、いつバルブを運転するのかを使用者の呼吸パターンに基づいて予測的に決定する。インレットバルブ又は排出バルブは能動的に又は受動的に作動されてよい（例えば、圧力によって作動されるアンブレラバルブ又はラップバルブ）。

インレットバルブ及び／又は排出バルブは、ろ過された空気をチャンバの中に吹き込むか又は引き込むためのファンによって補われてよい。インレットファンの使用は、使用者が行う必要のあるインレットフィルタを通しての空気の引き込み作業を低減又は削除する。さらに、インレットファンによって導入された空気は、冷却と快適さを提供することがあり、或いは、冷却の印象を与えるような方法で、閉じ込められた多量の空気を攪拌することがある。ファンは、マイクロコントローラで制御されてよく、且つ、種々のモード及び速度のいずれにおいても直接、マイクロコントローラによって、或いはマイクロコントローラと接続する、例えばファンの運転を管理するための他の装置、例えばスマートフォンなどを用いて、運転可能であってよい。ファンは、例えば、快適さと動力使用のバランスのとれた自動モードで、バッテリ節約モードで、スポーツモードで、或いは高温及び／又は高湿度に対応するサマーモードで、フルタイム稼働するよう構成されてよい。好ましい一実施形態において、多数の運転モードが提供され、各々がファン及びバルブの特有の制御を含む。多数のファンがまた使用されてもよく、各ファンはインレットバルブ、排出バルブ又はフィルタ材の前又は後に配置されてよい。

吸入又は排出された空気を補助するファンは、フィルタの圧力低下を克服することができる。マイクロコントローラにおいて実行される制御システムは、定常的な陽圧を除去し、且つ快適性を向上するためのファンを制御するのに使用されてよい。能動的バルブは、温かくて湿った空気の迅速な排出を助けるような方法で、自然の呼吸パターンに応答するよう構成されてよく、非能動的なバルブシステムにおいて、素材の限界（及びその結果としての圧力低下）を克服するのを助けることができる。

一実施形態において、能動的バルブ装置は、呼吸器のアウトレットエア運搬システム内に組み込まれる。能動的バルブ装置は、電気的に運転されてよく、適切な電子システムと組み合わされて圧力低下、及び人が呼吸している状態でマスクを装着した時に呼吸段階で使用者が知覚する他の負の副作用の低減に役立つセンサを使用する。能動的バルブ装置は、さらに排出された空気を迅速に排気する呼吸器の内部の湿度及び温度を低減し、さらに、非能動的システムによって与えられる圧力低下を克服し、したがって、呼吸器の装着によって知覚される快適性を全般的に改善する。能動的バルブは、単独で、又は性能をより向上させるために能動的マイクロフォンと組み合わせて作動してよい。

一実施形態において、前述のいかなる組み合わせにも加えて、空気は、ファンによってフィルタ材を通して直接、外部環境から閉鎖されたチャンバ内に引き込まれてよい。

図１に関して、能動的バルブ装置１００は、関連の指標、例えば圧力、流動、湿度又は温度、或いはこれらの指標の任意の組合せを測定するよう構成される一組のセンサ１０２を含む。バルブの性能を単独で、又は組み合わせで補助するための主要指標をさらに評価する他の追加のセンサが含まれてよい。能動的バルブ装置１００は、円錐台状開口部などの指向性の空気流を補助する機能を有する空気流輸送システム１０４を含んでよい。装置１００は、マイクロファン１０６及び電気的に運転されるバルブ１０８をまた含んでよい。

センサ１０２からデータを集める電子システム１１０は、バルブ１０８を運転して、マスクチャンバ内部から流れる空気の放出（方向１１２）を助けるために吐き出される空気と典型的に関連する例えば、圧力、流動、温度及び湿度などを含む主要メトリクスの感知された変化にアルゴリズムで応答するよう構成されてよい。バルブは、例えば、サーボモータ又は他の電気機械式アクチュエータを含む範囲の技術によって運転されてよい。

電子システム１１０は、例えば中立圧力、吸入された空気への転移又は吸入空気の開始に関連する圧力、流動、温度又は湿度（或いはこれら指標の任意の組合せ）における感知された変化に応答し、したがって、ろ過された空気がマスクアセンブリ内の他の部位から引き込まれる間に空気汚染のマスク内部への流入を効率よく防ぐよう構成されてよい。

一実施形態において、電子システム１１０は、連続的に又はバルブ１０８との組み合わせで、方向１１２（チャンバ又は呼吸器の内部部分）から入る空気を放出するのを助ける追加のマイクロファン１０６を運転する。マイクロファン１０６は、空気排出、湿度低減、又は前述の他の利点を補助する部材として使用されるか否かに関わらず、皮膚に冷却感を与えるという追加の利点を有する。本発明では、前述の主要な機能は、個別に又は組み合わせで使用されるかもしれないことが想定される。

一実施形態によれば、呼吸器は、１つ又は複数の能動的に制御された補助動力付き換気バルブにより拡張される。あるバルブは、呼吸器のフィルタ材と内部チャンバとの間に位置してよく、フィルタ材を使用者の吐いた息から隔離する。別のバルブは、内部チャンバと環境との間に位置してよく、使用者の吐いた息を環境中へ放出する。バルブは、バルブ及び呼吸器を通っての空気の動きを引き起こすか又は助けるためにファンと組み合わせた一方向バルブを含んでよい。一方向バルブ及びファンは、温度、又は湿度などのセンサ測定値（又はこれらセンサ測定値の任意の組合せ）に基づいて、デバイス電子システム４００に組み込まれたマイクロコントローラによって能動的に制御されてよい。マイクロコントローラは、使用者のモニタされた周期的呼吸パターンを説明するためにセンサが検知した変化のいかなる例にも先立って、バルブ及び／又はファンを優先的に、且つ定期的に稼働させるよう構成されてよい。

既存のマスクは、一般に能動的か全動力であるかの何れかである。受動的マスクにおいては、空気流は使用者の呼吸のみに依存する。もっとも単純な受動的マスクは、フィルタ素材のみでできていて、そのフィルタ素材を通して使用者が息を吸ったり吐いたりする。やや高度なマスクは、バルブ部材に対して働く使用者の息の圧力によってバルブが開放され、且つ閉鎖位置に向かって働くばね力によって閉鎖される能動的なアウトレットバルブを有してよい。しかし、このような先行のマスクは、多くの快適さの問題に悩まされている。

先行の受動的マスクは、呼気の力で開き、呼気の圧力がバルブの開位置を維持できないレベルに戻るとすぐに閉じるフラップバルブを使用する。この時点は、一般に、呼気の終点近くで、しかし、呼気が完全に完了する前に起こることになる。各受動的フラップバルブは、呼気が完全に完了する時にそれ自体を完全に閉じることになるメカニズムに埋め込まれた十分な抵抗力（フラップ素材又は他のばねエレメントの何れかによって与えられるばね力）を有していなければならない。先行のマスクにおいて提供される比較的高いばね力のために、先行のマスクにおけるバルブは一般に、呼気が依然として起きている間に閉じる。

しかし、能動的バルブの開放及び閉鎖のタイミングは、バルブを開放し、開放状態に保つ使用者の息によって与えられる圧力のみに依存する。実際には、慣習的なフラップバルブは、マスクから出て行く呼気のための理想的な時間において開閉しないかもしれない。さらにいくつかの先行のマスクにおいて、バルブによる開口部は、また、呼気をすべて小売り直放出するには小さ過ぎる。

動力付きマスクは、動力の損失が空気流及び換気を中断させることがある閉鎖環境として作用する。

いくつかの実施形態において、出願人のマスクは、呼吸のしやすさが少なくともいくつかのマスク構成要素の動力による運転によって補助されるが、動力損失が空気流へのアクセスの喪失を引き起こすことがない受動−能動ハイブリッドの、又は補助付き受動的マスクである。さらに、マスク構成要素を能動的に制御する能力により、空気流は能動的に最適化される。

出願人は、使用者の快適性改善のために、マスクに通気口を付け、マスク内供の圧力を軽減するという革新的な解決策を提案する。いくつかの実施形態において、呼気用又はアウトレットバルブを開放及び／又は閉鎖するために能動的バルブ作動が用いられる。作動は、好ましくは、使用者の呼吸サイクルに依存する。

出願人の能動的バルブメカニズムと共に、アウトレットバルブ位置の変化のタイミングに対する更なる制御が存在する。一実施形態において、アウトレットバルブ位置は、アウトレットバルブを能動的に閉鎖し、且つアウトレットバルブを閉鎖状態に能動的に保持する電磁石によって制御される。

使用者の呼吸サイクルにおいて呼気が終了する時点で、マスクのマイクロコントローラがバルブの能動的閉鎖を解除するよう作動する。このことが、呼気段階の間のマスク内部からの使用された又は吐き出された空気を放出するためのバルブの開放を可能にする。

好ましい実施形態において、能動的に開放され、能動的に閉鎖され且つ能動的に閉鎖状態を保持されるバルブ設計を用いて、開放及び閉鎖力は、主として又は全面的に電磁石によって供給される。このことは、バルブ部材素材のばね性によってより高いばね力が供給される先行の能動的マスクと対照をなすことができる。出願人のバルブは、好ましい実施形態において、バルブを開放又は閉鎖するためのばね力に依存しないので、出願人のバルブ部材は、参考のバルブよりも低いばね力を有する、例えば、より薄い又はより可撓性のある素材で形成されることができる。このより弱いばね力は、出願人のバルブ部材又はフラップはより迅速に、又は動力が喪失した場合に、従来の設計におけるよりもはるかに少ない圧力で開放されることができ、且つ、非能動的閉鎖システムよりも迅速に閉鎖され、且つより堅固に閉鎖状態に維持されることができる。

図７から７Ｊに、呼吸用マスク７００の更なる実施形態を示す。呼吸用マスク７００には、背面枠又はハーネス７０１及びマスク部分７０２が含まれる。

ハーネス７０１及びマスク部分７０２は、図７Ｅに示すように、物理的及び電気的接続が分離可能であるモジュラ様式で形成されてよい。マスク部分には、ハーネス７０１上でメスコネクタ７０４と嵌合するオスコネクタ７０３が含まれる。したがって、背面枠７０１は、左及び右側、一対の磁気で固縛された接続スリーブ７０３及び７０４によって前面枠７０２に、取り付けられる。磁気スリーブは、ハーネス又は背面枠とマスク部分又は前面枠とを機械的及び電気的に呼吸用マスクの両側で接続することを可能にする電気的接触及びかみ合わせ機能を有してよい。正しく位置しているとき、動力、センサ及びアクチュエータの接続並びに枠の機械的負荷経路は、電気的接触又はコネクタピンと共に、磁石並びにオス及びメスコネクタ７０３及び７０４のスリーブ嵌合によって、適所に保持される。好ましい実施形態において、コネクタスリーブ１つにつき６本のコネクタピンがあってよい。スリーブは、コネクタスリーブ１つにつきわずか１本又は１２本ほどのピンを有することがある。接続されているとき、ハーネスとマスク部分との間の物理的接続を与えるために、この接続においては十分な剛性が存在する。これら電気的接触は、ハーネス７０１とマスク部分７０２の間の動力及び／又はデータの伝送を可能にする。

図７Ｆに示すように、ハーネス７０１は、メスコネクタ７０４の間に延びる剛性又は半剛性の湾曲した棒７０６を含んでよい。棒７０６は、図７Ｈ，７Ｉ及び７Ｊに示すように、使用者の頭の背面の周囲に合わせて湾曲している。この棒は、また使用者の耳の上方に位置し、耳は、棒７０６、ハーネス７０１及び呼吸用マスク７００を全体とし、支持するよう働く。

ハーネス７０１は、マスクの背面枠をマスク部分のガスケットエレメント７１１にぴったり合わせて調整することができるストラップ７０８，７０９上に位置する調整エレメント７０７を含んでよい。言い換えれば、調整エレメント７０７をしっかり締めることは、ガスケットエレメント７１１を使用者の顔に押し付けるのに役立つ。ガスケットエレメント７１１は、エラストマー又は顔の形の違いに関わらず、いかなる使用者の顔の皮膚に対しても快適な密閉性を形成する素材でできている。ガスケットエレメント７１１は、調整可能なスナッグメカニズムと素材の自然な無負荷位置との間で力のバランスを取る蛇腹式配置を有してよい。

マスクの前部及び後部位置は、調整メカニズム７０７上で作用する片手の摘まむ動きによって微細調節されうる。調整の摘まむ動きは、マスクの後部及び前部位置を一緒に引っ張る周囲のストラップ７０８、７０９の張力を増大する。ガスケット７１１の使用者の顔に対する封着は、調整メカニズム７０７を用いての使用者の負荷調整によって、調整され、且つ正しい位置及び力のレベルにきちんと保持されることができる。

ハーネス又は背面枠７０１は、図１乃至６を参照して前述した任意の構成要素又は関連のエレメントの機能を含んでよい。

一実施形態において、マスクの前面枠は、マスク前面部分の内部構成要素を覆うカバーエレメント７１２を含む。カバーエレメント７１２は、好ましくは、容易に除去され、且つ交換されてよい。このことは、使用者に、装飾目的でのテーマ、キャラクター、又は色などの種々の表面的処理をした同一の形状のエレメントの選択を可能にする。カバーエレメント７１２のフィルタ保持エリア７１４は、１つ又は複数の開口部、好ましくは、レンズ素材を通過して、マスクの空気処理システム内への十分な空気流を可能にする多数の開口部のパターンを有する。カバーエレメント７１２は、他の人から少なくとも装着者の口が見えるように、少なくともそのエリアの一部において透明な窓又はレンズ７１３（図７Ｇ）を含んでよい。別法として、カバーエレメント７１２は、その全エリアに亘って透明であってよい。視覚的交流は、見る人に話している間の唇の動きを見ることを可能にすることを意図している。

一実施形態において、マスク７００の背面枠７０１は、マスクの前面ユニット７０２の全ての又はいくつかのサイズを収納するよう意図された範囲での横方向のたわみがある通常のサイズであってよい。前面マスク部分７０２は、小サイズ（子供の顔）中サイズ及び大きな成人の顔のサイズなどのいくつかの異なるモデル構成において提供されてよい。さらに、異なる前面マスク部分７０１が、種々の種類の装着者、例えば、運動選手や通勤・通学者のために提供されてよい。

一実施形態において、骨伝導ヘッドフォンは、マスクの背面枠７０１の縁に置かれてよい。他の実施形態において、従来のヘッドフォンは、インエア型、オーバーヘッド型のいずかで提供されてよい。マスクの前面部７０２において、マスク内部で話された言葉をマスクの外で聞くことを可能にするよう構成されたマイクロフォン及びスピーカーが存在してよい。

図７はまた、装着者の乳様突起を覆って位置することになるセンサ収納部７１５を示す。心拍数センサ及び／又はスピーカー及び／又は他の骨伝導システムがこの収納部７１５に含まれてよい。

アウトレットバルブアセンブリ７１６を示し、さらなる詳細を次に論じることにする。

一実施形態において、アプリケーション上の音声認識ソフトウエアは、マスク又は接続された装置の機能を可能にすることができ、ソフトウエアは、マスクを制御し、或いは音声コマンドによって調整又は制御されることになる接続された装置上に存在する。

図８乃至８Ｇは、アウトレットバルブの一実施形態を示している。アウトレットバルブ８００は、バルブインレット８０２を備えたバルブ本体８０１を含む。組み立てられた呼吸用マスクにおいて、バルブインレット８０２は、マスク内の閉鎖空間内へと開口する。バルブ８００は、１つ又は複数のバルブアウトレット８０３をまた含む。提示した実施形態において、２つのアウトレットバルブ８０３を示す。当該バルブ部材８０４は、各アウトレットバルブ８０３を制御可能にするために提供される。各バルブ部材は、図８の閉鎖位置（図中、バルブ部材８０４は、バルブアウトレット８０３を閉じるためにバルブシート８０６に対して封着する）と図８Ａの開放位置（図中、空気はバルブインレット８０２からバルブアウトレット８０３へと動くことができる）との間での動きが可能な、薄くて可撓性のあるフィルムで形成されてよい。

開放位置から閉鎖位置までのバルブ部材の動きは、制御可能なメカニズムによって駆動されてよい。好ましい実施形態において、開放位置から閉鎖位置まで、及び閉鎖位置から開放位置までのバルブ部材の動きは、制御可能なメカニズムによって駆動されてよい。

図８Ｇは、コア８０９の周囲に配置された、いくつかの電磁コイル又はソレノイド８０８を示す。ソレノイド８０８は、コントローラ及び電力源（図８から８Ｇには示されていない）と電気的に接続している。

各バルブ部材８０４は、磁気エレメント８１０を含む。磁気エレメントは、鉄又は磁性鋼エレメントなどの強磁性エレメントであってよい。強磁性エレメントは、バルブ部材のフィルムの上又は中に形成されてよく、或いは任意の適切な方法でバルブ部材に取り付けられていてよい。一実施形態において、強磁性箔がポリマーバルブ部材フィルムに薄層状に重ねられてよい。

ソレノイド８０８が作動されたとき、それによって形成された磁界が、強磁性エレメント８１０に、したがってバルブ部材８０４に強制的に、バルブシート８０６に向かってバルブアウトレット８０３を閉鎖させることになる。アウトレットバルブ８００の閉鎖は、突然に、且つ制御された特定の時点において達成されてよい。

好ましい実施形態において、アウトレットバルブの開放はまた、電磁メカニズムによって能動的に制御されてもよい。しかし、代替実施形態において、アウトレットバルブは、呼吸用マスク内部からアウトレットバルブに作用する空気圧によって開放されてよい。この圧力は、使用者の呼気により及び／又はインレットファンにより供給される圧力によって供給されてよい。

ソレノイド８０８及び磁気エレメント８１０によって与えられるような能動的閉鎖メカニズムの使用は、無視できるほどの又は低いばね力を有するバルブ部材の使用を可能にする。このことは、バルブの閾値が低いこと、すなわち、バルブを開放するのに必要な力が少ないことを意味する。いくつかの実施形態において、バルブ部材は、２０〜１５０ミクロンの、好ましくは約５０〜１００ミクロンの範囲の、理想的には約５０ミクロンの厚さのポリマーフィルムで形成されてよい。

強磁性バルブエレメントは、ポリマーフィルムに薄層状に重ねられた強磁性箔によって提供されてよい。箔は、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの、好ましくは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲の、理想的には約０．１５ｍｍの厚さを有してよい。この磁気機能に加えて、箔は、より薄い素材（すなわち、前述のポリマーフィルム）をバルブ部材８０４の本体に使用できるように、バルブシート８０３の区域内のバルブ部材８０４を硬化させるよう働く。これはバルブ部材８０４のばね力をさらに減少させる。

電磁石の強磁性コアエレメントは、ロール状の低炭素鋼、又は銅などの適切な高伝導性ワイヤを巻く付けた他の高透磁性素材で形成されてよい。典型的には、このような方法で形成された各電磁石は、１〜５００巻きの直径０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍのワイヤ、好ましくは直径０．１ｍｍ〜０．２ｍｍのワイヤ、より好ましくは直径約０．１２７ｍｍのワイヤを有することになる。

アウトレットバルブアセンブリの寸法は、特定の応用例のために最適化されてよい。

提示した実施形態において、ソレノイド８０８は、２つのバルブ部材８０４を同時に作動させるよう働く。このことは、単一の電磁メカニズムを用いてより大きな流路を提供する。このより大きな流路により、流動への抵抗は、より少なくなる。

出願人の矩形流路を有するアウトレットバルブの形状は、円筒形通路にディスク型のバルブ部材を使用するヒト用の先行の呼吸器に見られるベンディングディスクタイプよりも本来的に低抵抗性である。先行の形状は、空気を、１つ又は複数の狭い９０°の曲がり角を通ってバルブから出るよう強制的に流す。

本実施形態において、アウトレットバルブは、コイル８０８及び磁気エレメント８１０の電磁配置によって強制的に閉鎖されてよい。バルブは、同一のメカニズムによって閉鎖状態に保持されてよい。別法として、いくつかの実施形態において、バルブはバルブ部材素材によって提供されるばね力によって閉鎖状態に保持されてよい。さらに、吸入段階の間に、使用者の呼吸は、バルブを閉鎖状態に保持するために内部で作用してよい。

図９は、呼吸用マスク７００の働きを例証する機能図である。提示された実施形態において、呼吸用マスクは、一対のインレット経路９０１及び単一のアウトレット経路９０２を含む。しかし、本発明は、インレット経路の数及びアウトレット経路の数に関して限定するものではない。

使用者の顔の位置は、ボックス９０４に表示される。呼吸用マスクは、使用者の鼻孔及び口の周囲に閉鎖空間９０５又はプレナムを形成する。使用者は、矢印９０６によって表示されるように、閉鎖空間から空気を吸い込む。使用者は、矢印９０７によって表示されるように、閉鎖空間９０５に空気を吐き出す。

各インレット経路は、インレットフィルタ９０９を通して外部空気を取り込む。空気は、ファンボックス９１０を取り囲むボックス９１１、９１２によって表示されるファンボックス内に位置するインレットファン９１０によって、インレットフィルタ９０９を通って引き込まれる。示されるように、ファン９１０は、好ましくはフィルタ９０９の下流又は中にある。

任意選択で、インレットバルブ９１４が、また提供される。これは、空気がインレット経路９０１から閉鎖空間９０５へ流れるのを可能にするが、他の方向には流れないようにする一方向バルブである。このことは、フィルタ９０９を使用者の吐き出した息中の湿気から守るのに役立つ。

アウトレットバルブ９１６もまた提供される。アウトレットバルブ９１６は、空気が閉鎖空間９０５から流れ出るが、他の方向には行かないことを可能にするよう制御される。

このように空気は、インレット経路を通って閉鎖空間に流れ込み、且つアウトレット経路を通って閉鎖空間から出て行く。

インレットフィルタ９０９は、ファンボックス９１１、９１２の外部に保持される。従来の単一の平面フィルタとは異なり、出願人の好ましいフィルタ設計は、ファンボックス区域全体の外側及びファンボックスの下端の下側を、「Ｌ」又は「Ｊ」の字形に包み込む。この配置は、図１０に概略的に示される。インレットフィルタ９０９は、フィルタ素材１００１を保持するフィルタ枠１０００から成る。インレットフィルタは、中にファン９１０が配置されているファンボックス９１１、９１２の外側に取り付けるために、上方向又は下方向の何れかに、或いはその両方の組合せでスライドする。フィルタは、反対方向の動きによって取り外すことができる。いくつかの実施形態において、フィルタ素材１００１は、枠１０００から取り外すことができ、枠は、新しいフィルタ素材を枠に挿入でき、且つ枠を再挿入するのに十分な半径を、その角部に有してよい。別法として、交換用フィルタは、すでにフィルタにはめ込まれているフィルタ素材と共に供給されてよい。

この非平面のＬ字形フィルタは、フィルタがファンボックスの１側面以上の周囲、好ましくは２側面の周囲に延長するので、より大きな流動区域を可能にする。カバー又はレンズエレメントは（使用されている場合には）、フィルタの外側に位置することになり、且つ空気の流動を可能にするのに十分な開口部を有することに留意されたい。カバー又はレンズエレメントは、図１０には示されていない。

新しいフィルタははめ込まれた時には、校正プロセスが行われても行われなくてもよい。校正が行われる場合には、マスクは、次のように校正されてよい。マスクを装着している間に、使用者は息を止めて新しいフィルタを校正するための指示を出すよう、指示される。これは、使用者のスマートフォンで動いているアプリケーションで「ＣＡＬＩＢＲＡＴＥ ＮＥＷ ＦＩＬＴＥＲ（新しいフィルタを校正する）」を選択することによってなされてよい。アプリケーションは、マスクに校正シーケンスを実行するよう指示することになり、それにおいて、アウトレットバルブが能動的に開放されるか又は（これが該当する実施形態において）緩められ；インレットファンが所定の出力、例えば、例えば、校正期間中、１０秒間、全出力で駆動する。圧力センサからのデータ及びファンに関する負荷情報は、校正期間中に収集されてよく、このことは、新しいフィルタについての一組の参照データ又は校正データを提供する。その後の通常使用の間に、又はフィルタのテストプロセスの間に収集されるデータは、フィルタの現在の状態に関する情報を提供するために、これらの参照データと比較されてよい。さらに、標準以下又は模造のフィルタについての校正値は、要求される校正範囲外となることがあり、校正中にこれらフィルタを識別し、適切な警報を発することが可能になる。

別の校正方法においては、校正シーケンス：特定の速度で息を吸ったり吐いたりするか、又は何回か息を深く吸って、何回か息を深く吐く、を指示するためにヘッドフォン内に音が流される。このシーケンスは、使用者が既知のフィルタモデルを付けてマスクを調整することを可能にする。

マスクは、また、適切なコード又は識別子を用いて非純正フィルタを検知するよう配置されていてもよい。例えば、電気的コネクタは、フィルタ枠及びフィルタを収容するマスク収納部の中に提供されてよい。コントローラに純正フィルタの検知を可能にさせるよう、適切なマイクロチップ又は他の識別エレメントが提供されてよい。

フィルタ枠１０００は、任意の適切なケージ枠などであってよい。フィルタ枠は、可撓性のフィルタ素材１０００が使用されるときに、フィルタの形状を保持するために、十分な剛性を有してよい。

いくつかの実施形態において、天然羊毛フィルタが使用されてよい。羊毛素材は水分吸収性を提供し、マスク内の湿気の影響を減じる助けになる。

さらに、マスクセンサからのデータは、フィルタの状態をモニタするのに使うことができる。センサは、空気流に対するフィルタの抵抗性についての情報を提供する。例えば、フィルタの外側又は内側に位置するセンサは、フィルタ全体にわたっての圧力の差を提供する。この情報は、ファン出力又は流量についての情報と共に、フィルタの抵抗性の決定を可能にする。この抵抗性は、経時的にモニタすることができる。フィルタが古くなると、フィルタにろ過された微粒子などが蓄積されるため、フィルタの抵抗性は増加することになり、閾値を超えると、マスク内又は使用者のスマートフォン又は他のデバイス上に、フィルタ素材の清浄又は交換を促すための警報が発せられることがある。さらに、フィルタの抵抗が小さすぎる場合には、フィルタが無いか又は不適切に取り付けられているおそれがあり、システムは適切な警報を発するか、或いは、フィルタが適切に取り付けられるまでマスクの機能をロックする。

図９は、３つの圧力センサＰ１、Ｐ２及びＰ３を示す。センサＰ１及びＰ２は、インレット経路９０１の中に位置し、センサＰ３は閉鎖空間９０５の中に位置している。Ｐ１及びＰ２に相当する別のセンサが、第二のインレット経路の中に提供されてよい。データはこれら及び任意の他のセンサから、任意の所要の周波数で、しかし好ましくは約４〜４０Ｈｚ、好ましくは約２０Ｈｚで収集されてよい。

一実施形態において、マスクは起動されてよく、コントローラはファンを全出力で起動することになり、アウトレットバルブは閉じる。コントローラは、ファンが作動している状態で、圧力センサＰ１（周囲圧力）を計測し、圧力センサＰ２（ファンボックス内の圧力）を計測し、且つ、圧力センサＰ３（閉鎖空間又はプレナム内の圧力）を計測してよい。圧力は、例えば、１秒当たり２０回の割合で、報告されてよい。絶対又は相対圧力は、ローカルコントローラ又は使用者のモバイルデバイス上で稼働しているホストに報告されてよい。Ｐ１は、高度及び／又は活動性（例えば、循環速度）測定のためのホストに報告されてよい。Ｐ２及びＰ３は、Ｐ１に関連するものとして、例えば、Ｐ２−Ｐ１、及びＰ３−Ｐ１として、報告されてよい。マスクが正しく運転されている場合、Ｐ２及びＰ３は、吸気の間は陰圧であり、呼気の間は陽圧であるはずである。使用者が静止しているか、又は呼吸を休止している場合、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３は、ほぼ等しいはずである。Ｐ１は、絶対圧力値として、又はＰ１の初期参照値に関連して報告されてよい（且つ、参照値は定期的に更新されてよい）。

好ましい実施形態において、出願人のメカニズムは、アウトレットバルブの開放及び閉鎖を時間指定する能力を有する。具体的には、アウトレットバルブの閉鎖を呼気サイクルの終点を過ぎて遅らせる（湿気をより多く排出することを可能にする）こと、又は純粋に受湯的なシステムよりも早く閉鎖することが可能である。バルブのタイミングを完全に制御することは、タイミング及びアウトレットバルブを開閉する力の程度の力学的制御によって達成することができる。出願人のアウトレットバルブの能動的制御は、呼吸サイクルに基づくアウトレットバルブの開閉のタイミングの最適化を可能にする。このことは、使用者の呼吸プロファイルに基づくアウトレットバルブの開閉のタイミングのカスタマイズを可能にすることになる。

さらに、閉鎖のタイミング及び速度の両方を制御することができる。アウトレットバルブの開放のタイミングは、呼気段階の開始で始まってよいが、開放時間は繰り上げられてよい。アウトレットバルブの能動的開放がない代替実施形態においては、インレットファン９１０を用いて、或いはいくつかの実施形態においては、マスク内に提供された追加のファンを用いてアウトレットバルブに圧力をかけることによって、これを達成してよい。このように、アウトレットバルブの開放は繰り上げられ（例えば、バルブの開放が呼吸サイクルの呼気段階の開始を早めるというように）、或いは、呼気段階の開始を過ぎてわずかに遅延され（例えば、電磁石の閉鎖力を、電圧を加えて作動させたままに保つことによって、結果として電磁石がフラップバルブ部材の縁を金属化する力を加えて、どのような呼吸負荷がバルブ表面に加わっているとしても、フラップバルブをしっかり閉じたままに保つ）。呼吸サイクルに関連するバルブの調整は、アウトレットバルブのタイミングが、呼息から吸息へ、又は吸息から呼息への転移点からの全呼吸サイクルの０〜２５％の間に、動くことができるようなものである。バルブは、能動的に開放される（又は、代替実施形態においては、解除される）か、又は閉鎖され得る。サイクルにおける特定の瞬間が、使用者の特性及びその環境及び活動によって決定されることになる。

前述の実施例は、開放及び閉鎖が制御された能動的アウトレットバルブを使用する。別の一実施形態において、開放は、制御可能に解除されたアウトレットバルブに働く空気圧によって作動され得る。能動的開放メカニズムは、アウトレットバルブが呼吸サイクルの所望の時点で、能動的に開放されるように制御されてよい。

出願人のアウトレットバルブは、単にバルブ閉鎖のためのばね力だけに依存するのではない。このことは、はるかに低いばね力（或いは、いくつかの実施形態においてはゼロのばね力、又はバルブを閉じるというよりはむしろ開くように働く反対方向のばね力さえも）が使用されることを可能にする。出願人のバルブのばね力の、従来のフラップバルブと比べて、顕著な減少は、動力が失われる場合、或いはアウトレットバルブの解除と組み合わせて空気圧を使用している代替実施形態において、バルブを全開にするために必要とされる呼気からの圧力がより少なく、したがってマスクからの呼気の排出における遅延の発生がより少なくなることを意味する。このことは、マスク内空間に保持される１呼吸当たりの、湿気及び呼吸された空気の量を減少させる。多くの呼吸サイクルが経過する間に、これがマスク内に保持される湿気の量の顕著な低下をもたらす。

出願人のバルブ配置は、全出力バルブシステムよりもエネルギー及び部品の使用が少なく、且つ、システムへの動力が停止又は中断した場合でも、バルブシステムが動力非供給モードで、依然として機能するという追加の安全面での利点を有する。運転の好ましいモードにおいて、出願人のマスクの能動的制御という側面は、使用者のニーズ及び／又は快適性のために流動を最適化することを可能にするが、動力を必要としない受動的な運転モードは損なわれずに残る。

非常に一般的には、ヒトの呼吸の仕組みは、肺の中の陽圧又は陰圧に依存する吸気と呼気から成る。吸気／呼気は、肺の周囲の筋肉（横隔膜など）が肺内部のない方を開放する時に起こる。陰圧は、空気を肺の中及び肺胞の中に引き込む。肺の中の圧力は、周囲圧力と等しくなる。次いで筋肉は、呼吸サイクルの呼気／吸気段階の間に、空気を肺から強制的に出すよう働く。この呼気段階の終点において、肺の中の圧力は再び、周囲圧力と等しくなる。

呼吸サイクルの生理学は、医学文献に記述されており、本明細書において詳細を論じる必要はない。単純な呼吸サイクルを示す平易化されたグラフを図１１に示す。線１１０１は、使用者の横隔膜の動きを示す。休止位置から離れる横隔膜の動きは、使用者の肺への空気の吸入を引き起こす陰圧を作り出す。横隔膜の動きの終点範囲に、滞留時間１１０７があり、吸息と呼息との間の転移に相当する短時間の最小又はゼロの空気の動きを作り出すことができる。空気の理想化された動きは、線１１０２によって示される。この線は、１つの呼気段階（縦軸のゼロより下）及び１つの呼気段階（縦軸のゼロより上）を含む。空気の動きは一般に、横隔膜の動きと合っている。もう１つの線１１０３は、呼吸用マスクを装着した使用者における空気の動きを示す。吸気／呼気曲線のピークは、マスクのフィルタ、バルブ、流路などにおける抵抗のために減少する。

受動的呼吸用マスクにおいて、圧力は、使用者の呼吸によってマスク内部に発生する。したがって、呼気段階において、マスク内部の圧力は大気圧よりも低いことになり、インレットフィルタを通して空気をマスク内部へと引き込む。呼気段階において、マスク内部の圧力は大気圧よりも高いことになり、アウトレットバルブを通して、空気をマスクの外へ強制的に出す。

出願人のマスクにおいて、１つ又は複数のファンが（１つ又は複数の）インレット経路に結合されていてよい。ファンが作動しているとき、ファンはフィルタを通して空気をマスク内部へ押し込むのに役立つ。さらに、いくつかの実施形態において、出願人は、アウトレットバルブの制御された運転に貢献するためにマスク内部からアウトレットバルブ上へ作動しているファンによって作り出された圧力を使用する。

好ましい実施形態において、アウトレットバルブは、呼気が始まる前に、能動的に開放されることになる。アウトレットバルブが能動的には開放しない代替実施形態において、圧力は、マスク内部を通過して作用するインレットファンによって、解除されたアウトレットバルブに加えられてよく、使用者の吐き出した息によって十分な圧力が加えられるのに先立ってバルブの開放をもたらす（いくつかの実施形態において、アウトレットファンもまた、アウトレット経路に結合されて提供されてよい。）
いくつかの実施形態において、アウトレットバルブは、図１１の破線１１０５で示されるように、吸気段階の終点以前に能動的に開放又はわずかに解除されてよい。呼気に先立っての、この早期のアウトレットバルブ起動は、快適な呼吸リズムに基づくことになるが、典型的な呼吸サイクルの０．０１〜１２％、好ましくは約０．０１〜５％の範囲にあるべきである。例えば、使用者の呼吸サイクル（吸気及び呼気段階並びに滞留時間を含む）が特定の時点（これは休息／運動などによって変化することになるが）で、約５秒である場合、アウトレットバルブは、約０．５ミリ秒（ｍｓ）〜０．６秒、好ましくは０．５ミリ秒〜０．２５秒、呼気段階の開始に先立って開放されてよい。

好ましい実施形態において、周囲圧力とマスク内圧力が、呼気段階の終点又はその近傍（図１１の破線１１０６）において等しくなるとき、アウトレットバルブは能動的に閉鎖され、使われた空気がアウトレットバルブを通ってマスク内に再流入するのを避ける。能動的閉鎖は、呼気サイクルの終点より前の５％又は最大５％の時点、好ましくは２％又は最大２％の時点に時間指定されることになる。

アウトレットバルブの開放及び閉鎖の正確なタイミングは、使用者の特性、使用者の活動レベル、健康状態、呼吸数、心拍数など、使用時の装置の特定の状態（例えば、フィルタの状態、バッテリの充電レベル）及び気候、温度などの環境的条件を含む、種々の呼吸パラメータ及び運転モードに従って、制御されてよい。

線１１０５及び１１０６で定義されるバルブのタイミングは、種々のデータに基づいて設定され、且つ力学的に更新されてよい。タイミングは、使用者の呼吸サイクルにおける一時点に関連する時間に基づいて定義されてよい。時間は、絶対的であってよく、或いは、呼吸サイクル期間又は段階の分数又は百分率として定義されてよい。

バルブタイミングはまた、圧力によって定義されてもよい。横軸１１０８は、コントローラがアウトレットバルブを解除又は能動的に開放する圧力閾値を示し、線１１０９は、アウトレットバルブが能動的に閉鎖される圧力閾値である。さらに、この圧力は、吸気又は呼気圧力のピーク、閉鎖空間内の平均圧力などのように、絶対値として、又はある測定値の分数又は百分率として定義されてよい。さらに、タイミングは、測定データからの算出結果に基づいて定義されてよい。例えば、コントローラは任意の測定値の時間微分又は積分を決定し、その微分又は積分値に基づいてアウトレットバルブを開放又は解除してよい。測定値は、他の領域に、例えばフーリエ変換によって周波数領域に、変換されてよく、且つ開放又は解除時間は、その領域のデータに基づいて決定されてよい。

一般に、コントローラは、ローカルメモリに制御データを保持することになる。測定された情報の解析によって、コントローラは、その制御データに基づいてアウトレットバルブの能動的開放又は解除を制御することになる。制御データは、コントローラ又は使用者のモバイルデバイスのアプリケーションによる測定データに基づいて力学的に更新されてよい。制御データはまた、アプリケーション、サーバ又は他のリモートコンピュータから受信した指示に基づいて更新されてよい。これら更新指示は、その特定の使用者のためのその特定のマスクからの過去のデータの解析に基づいてもよい。更新指示はまた、異なる使用者に装着された複数のマスクから収集した集計データの広範な解析に基づいてもよい。測定データ及び予想される呼吸パターンに基づいて、コントローラはアウトレットバルブを予測的に制御してよい。

同様な制御方法がインレットファンを制御するために使用されてよい。そのような動的な制御は、フィルタ又は他の問題がインレットを横断して不均一な圧力負荷を生じた場合に、１つのファンがもう１つのファンとは異なる割合で使用されることを可能にする。言い換えれば、流れは優先的により機能的なフィルタを通って、導かれることができる。

図１２乃至１２Ｃは、閉鎖空間１２０３及びフィルタ１２０２のための取り付け点を定義する枠を有する、前面マスク部分１２００の一部を示す。片方の側面のフィルタは除外されており、そのため１２０１が見える。これら図面はまた、空気をファン１２０１から受け取り、閉鎖空間１２０３内への空気流を可能にするが、閉鎖空間１２０３から外へは流動させないインレットバルブ１２０４の位置をも示す。

インレットバルブ１２０４は、片方の側面上にインレット１２０７（これら図面では見えない）を備えたバルブ本体１２０５を含む。図１２及び１２Ｂに示すように、インレットから流れ込む空気は、バルブ部材又はフラップ１２０６をバルブシート１２０８から離れるように押して、バルブが開くのに役立つ。

図１２Ａ及び１２Ｃに示すように、反対方向に流れる空気は、バルブ部材１２０６がバルブシート１２０８に対してバルブを閉じるようにさせるのに役立つ。

インレットバルブ部材１２０６は、前述したアウトレットバルブにおいて使用されているのと同様な薄いポリマー素材で形成されてよい。薄い素材は内部への流動に対する最小の抵抗性を示す。これは、好ましくは、空気圧のみの下での受動的なバルブの開放及び閉鎖ということである。しかし、いくつかの実施形態において、能動的に制御されたインレットバルブが使用されてもよい。

次に、アウトレットバルブが、軽くばね閉鎖され、能動的に動力閉鎖される一実施形態を記述することにする。

呼吸用マスクの制御は、使用者の呼吸サイクルの間に感知されたデータに依存する。感知されたデータは、空気がマスクを通過する時の種々の地点での圧力を含んでよい。感知されたデータはまた、システム内の空気の動き及び／又は圧力及び／又は圧力分布に関連のパラメータを決定するために、特定のマスク構成要素に関連する電気的パラメータ、例えばインレットファンの又はその全体のインピーダンス又は他の電気特性（例えば、出力、電圧、抵抗、電流引き込み）、及び／又は他の可動式構成要素（例えばファン及び／又はバルブ）から得られた同様又は他の情報、を含んでよい。この情報は、使用者の呼吸サイクルを示すか、或いは使用者の呼吸サイクルに関連する適切なパラメータを提供するために処理されてよい。感知された情報はコントローラが、能動的マスクエレメント（ファン及び／又はバルブなど）を、呼吸サイクルの特定の段階又は時点において、制御することを可能にする。

一実施形態において、１つ又は複数のファンへの負荷は（電気インピーダンス又はファンのもう１つの適切な電気特性の測定により決定されてよいが）、流動の特徴付けが圧力差異の解析によって達成されるのを可能にする。圧力センサによって感知された各圧力は、特定の地点での特定の時間における圧力である。瞬間ファン負荷は、システムを通過しての空気の流れに関連する更なる情報を提供するのに使われる追加の圧力関連情報である。圧力センサは、受動的ポイントセンサのみなので、ファンの動きの変数（速度及び加速度、減速度又は特定の速度の保持は全て変化し且つ感知され得る）によって感知及び制御を行うことを可能にするファンを動的センサ（ｄｙｎａｍｉｃ ｓｅｎｓｏｒ）として加える。ファンの動力入力の値は、所定のパターン又は圧力センサからの情報又は使用者の入力、又はデータ又は外部ソースからの指示などの他の情報に基づいて、増加又は減少させることができる。ファンは、流動を感知するために使用されることができるが、純粋に受容的な圧力センサとは異なり、感知されているものを変えるよう能動的に稼働されることができる。

いくつかの実施形態において、アウトレットバルブは、部分的に動力供給された半能動的な制御可能バルブである。このイノベーションは、動力が得られるときにアウトレットバルブ位置の能動的制御を可能にし、且つアウトレットバルブを動力非供給状態の時よりも迅速に閉鎖するために、制御された閉鎖力がアウトレットバルブに加えられることを可能にする。アウトレットバルブは、ひとたび閉鎖すると、アウトレット経路を通っての外部空気の侵入を防止する。

アウトレットバルブは、軽度のばね力（好ましくはバルブ部材の素材によって提供されるが、別のばねエレメにントが使用されてもよい）によって閉鎖位置に容易にバイアスされてよく、したがってバルブに動力が供給されない場合には、バルブは閉鎖位置にあることになる。この軽度な力は、通常の呼吸レベルでの呼気の力によって容易に克服される。したがって、動力非供給のとき、アウトレットバルブは受動的バルブと類似の挙動をとり、軽度のバイアス下で閉鎖し、使用者の呼気の圧力下で開放する。このことは、たとえバッテリの消耗又は不調などの動力の中断があったとしても、バルブを運転することを可能にする。スムーズな呼吸が依然として行われることになる。したがって、ばね力は、動力が得られるときに、動力供給された閉鎖機能を助け、且つ、ユニットを、動力なしで機能的に作動させることを可能にする。しかし、他の実施形態において、アウトレットバルブは顕著なバイアスを有さなくてよく、或いはバルブは開放位置に向かってバイアスされてよい。

動力供給された制御は、バルブを所望の時点において開閉し、且つばね力単独下よりも迅速且つ能動的に開放及び閉鎖することを可能にする。呼吸のより活性な範囲、すなわち使用者がより活動的でその呼吸サイクルがより速いとき、通気孔の開放及び閉鎖のタイミングは流動管理にとってより決定的になる。能動的閉鎖はまた、外部空気がシステムに再流入するのを防止するのを助ける。

電気機械的又は電磁気的メカニズムなどを含めて、いかなる適切な能動的開放及び／又は閉鎖メカニズムが使用されてもよい。一実施形態において、少なくとも１つの電磁コイルがバルブ開口部の縁に配置される。電磁コイルは、可動バルブ部材上の磁気素材を引き付けるよう配置されている。この磁気素材は、バルブ部材の内側又は外側又は側面の縁を含めて、バルブ部材のいかなる適切な地点に取り付けられてもよい。別法として、磁気素材は成形工程においてバルブ部材に導入されてよく、或いはバルブ部材は、適切な磁気素材で形成されてもよい。１つ又は複数の電磁コイルが作動されるとき、電磁コイルによって作り出される力はバルブを閉鎖位置の方に押しやる。

ひとたび閉じると、電磁石は、全出力において、或いは、ばね力が依然としてバルブを軽く閉鎖した状態に保つので無動力までのいかなる動力量の部分的低下においても、能動的にバルブを閉鎖状態に保持することができる。この制御は、バルブが、空気管理システムの要件にとって必要なだけ迅速又は十分に閉鎖位置に管理されることを可能にする。

この制御システムによって、バルブは能動的に閉鎖され、且つ完全に閉鎖位置に保持されることができ、アウトレットバルブの外の閉鎖空間からの流れを防ぎ、或いは呼気サイクルの適切な部分に対する息の放出のために開放することを可能にする。

ばねによる閉鎖力は常に加わっており、電磁的閉鎖力は制御された閉鎖のための力を増加するために加えられるか或いはばねのみの閉鎖のために停止されるので、最大限の閉鎖位置に固定する力は、この制御システムによって達成することができる。このシステムは、排出バルブを閉鎖し、且つ呼吸サイクルの不適切な部分においてバルブを開放しようとする力に対抗することが必要な時に閉鎖状態を保つという重要な特性を達成するために少量のエネルギー及び可動部品を使用する。

バルブを開放するとき、開放は好ましくは、同一の電磁石によってバルブ部材に加えられる反対方向の電磁力を用いてのバルブの能動的開放によって達成される。

一実施形態において、電磁コイルは、バルブの開放力を増大するために逆方向電圧を加えて作動されてよい。最大の開放速度は、呼吸とばね力のない利用可能な動力からの電磁アクチュエータの力の合計によって生み出されることになり、且つ使用者のための所要の速度及び負荷範囲のために設計されることになる。ばね力単独で、バルブを完全に閉鎖するのに十分であるが、呼吸サイクルの速度及び位置に関して、バルブ開放の割合及びタイミング並びにより良い呼吸しやすさを達成する位置を能動的に制御する動力供給された設計を含む。

代替の一実施形態において、開放は、バルブがばね力のみによって閉鎖状態を保持するように閉鎖電磁力を取り除くことによって達成されてよい。このことが、装着者の呼吸の力がアウトレットバルブを開放するばね力を克服することを可能にする。呼吸用マスクの使用者の呼気は、バルブに力を加え、軽度のばね力を克服することになる。

このアウトレットバルブの能動的開放又は解除のタイミングは、Ｐ２Ａ及びＰ３Ａからの圧力データ並びにファン負荷データＦ１に、マルチファン版においては、他のファンからの相当するデータ及びセンサ入力に基づいてよい。

呼吸慣性空気質量及び使用者のリズムに応じて、通気孔開放の開始は、バルブからの背圧の遅延を避けるために、呼気開始の瞬間又は呼気開始のわずかに前に起こってよい。このタイミングの値は、全吸気時間のごく一部であり特定の使用者の流動特性を最適化するために調整することができる。（全サイクルの０．０１％〜５％の範囲における。）
バルブの閉鎖についての同一の予想は、バルブは、吸気の瞬間又はサイクルの吸気部分の開始の少し前に閉じることになるというものである。

別の一実施形態において、アウトレットバルブは、ばね力によって容易に開放され、動力供給によって閉鎖され、且つ動力供給によってまた開放されてよい。この制御システムによって、バルブは能動的に引っ張られ、且つ内部圧力に対してプレナムチャンバからの流れに対抗して完全に閉鎖された位置に保持され、或いは開放され、且つ完全閉鎖と完全開放との間のいかなる位置にも保持されることができる。ばねによる開放力は常に加わっており、且つ電磁的開放力はそれに対抗して制御された閉鎖のために加えられることができるので、制御によって種々の位置を達成することができる。

バルブは、好ましくは電磁コイルを逆方向に電圧を加えて作動させることによって能動的に開放される。しかし、いくつかのモデルにおいて、エネルギーを節約するために、開放は閉鎖する電磁力を取り除いて、バルブを自然に開くようにさせることによって達成されてよい。システムの使用者の呼気は、開放しているバルブに力を加えることになり、バルブに働く開放力を増大する。最大の開放速度は、ばね、呼吸及び電磁アクチュエータの力、並びに使用可能な動力に起因し、且つ設計によって最適化されてよい。いくつかの実施形態において、ばね力単独で、バルブを完全に開放するのに十分であるが、呼吸サイクルの速度及び位置に関して、バルブ開放の割合及びタイミング並びに位置を能動的に制御する動力供給された設計を含む。

この能動的開放又は解除のタイミングは、圧力センサＰ２及びＰ３からの圧力データ並びにファン負荷データＬ１に、マルチファン版においては、他のファンからの相当するデータ及びセンサ入力に基づいてよい。

呼吸慣性空気質量及び使用者のリズムに応じて、通気孔開放の開始は、バルブからの背圧の遅延を避けるために、呼気開始の瞬間又は呼気開始のわずかに前に起こってよい。このタイミングの値は、全吸気時間のごく一部で、全サイクルの０．０１％〜１２％、好ましくは０．０１％〜５％の範囲である。

バルブの閉鎖についての同一の予想は、バルブは、吸気の瞬間又はサイクルの吸気部分の開始の少し前、０．０１％〜１２％、好ましくは０．０１％〜５％前に閉じることになるというものである。

出願人のマスクは、好ましくは各々が１つのインレットフィルタ、インレットファン及び圧力センサを含む任意の適切な数のインレット経路を有してよい。好ましい一実施形態においては、２つのインレット経路があり、呼吸用マスクの各側面に１つが位置している。フィルタは、好ましい選択肢であるが、ユニットを装着又は使用するために必須ではない。具体的には、マスクは、まだ娯楽及び他の機能性を提供している間には、フィルタなしで装着されてよい。さらに、背面枠又はハーネス部分は、いくつかの実施形態（図７Ｊ）においては、前面マスク部分なしに装着されてよい。しかし、好ましい使用のモデルにおいて、フィルタは、所望の呼吸用フィルタ機能を提供する。

電流設計において可能な最大流量は、ファン速度が最大化され且つ流れに対する全ての障害物が最小限にされているとき、達成される。したがって、ファンの既定のモデルに関して、最大流動は、ファンユニットの評価を可能にする最大電流によって確立されることになる。流れに対する抵抗は、清浄なフィルタの使用及び呼息を最大化するマスクを通しての呼吸の最良の技術によって低減されることになる。アウトレットバルブが開放され、呼気が可能な限り強力であるとき、空気流動量の排除は最大限になる。

特定の最大流量はフィルタの清潔さ、使用者の肺活量、並びに空気密度及び温度、使用者の移動速度、湿度、析出状態及びシールフィット／継続性の精度に依存する。しかし、実際の適用に関して、最大流量は、１分当たり５０リットルから４００リットルの範囲であることが期待される。ファンは、各々０．４ｍ／秒の流速を作り出す。

呼吸用マスクに含まれる電子システムは、装着している使用者に、マスクの運転に関する制御機能のみならず、種々の機能性を提供することができる。機能性には、例えば、生理学的データ感知、環境データ感知、使用者による入力、使用者による出力、及び通信ネットワークコネクティビティなどが含まれる。電子システムは、使用者が装着可能な装置によって収集された情報を転送するためのモバイルフォン、タブレット又はパーソナルコンピュータなどの使用者のホスト装置上で実行されているアプリケーションと通信するよう構成されていてよい。使用者ホスト装置上で実行されているアプリケーションは、使用者が装着可能な装置に記憶された制御データを構成又は更新するために使用できる。１人又は多数の使用者の使用者ホスト装置は、多数の使用者からのデータを集計及び記憶し、且つ集計されたデータの解析を行うデータ管理システムに、収集されたデータを報告するよう構成されていてよい。

マスクに搭載されているセンサは、圧力センサＰ１、Ｐ２及びＰ３並びにファン負荷又はインピーダンスセンサＬ１を含む。Ｌ１は、ファン９１０（具体的には、ファンモータ）の負荷を感知する。このデータは比較的単純な制御方法を用いてシステムハードウエアを作動するのに使用することができる。アウトレットバルブ及びインレットファンに適用されるタイミング及び動力は、マスク内のマイクロプロセッサによって制御されてよい。制御パラメータは、既知の生理学的データ及び圧力センサ及びファンモータ負荷事例からの一組の所定の値に基づくことができる。アウトレットバルブの開放及び／又は閉鎖のタイミング並びにファン出力使用のタイミング及び程度は、運転モードの使用者の選択又は自動化された選択に基づいて、或いは感知されたデータの解析を介しての運転条件のリアルタイム決定に基づいて自動的に調整されてよい。

ファンは、掛かっている負荷が変わらない限り適度に安定に残っている電流を引き込む。持続時間にわたって、バッテリ充電状態はこれに影響を及ぼすが、このことは制御配置において理解され、考慮に入れることができる。ファンモータへの負荷が使用条件によって変化しない場合、例えば、装着者の吸息又は呼息によって作られる力のために、ファンの瞬間出力値は、それに応じて変化する。息が流れる方向がファンと相反する場合（呼息）、それがファンの動きを減少させ、ファンの出力及び電流引き込みを低下させ、息の流れの方向がファンの流れの方向である場合（吸息）、ファンの出力及び電流引き込みを増加させる。この違いは、呼吸をしている使用者の動的状態に基づく。多くの要因がこの影響が発生する程度に影響を及ぼすが、ファン出力における出力変動の範囲は、０％超で、２０％未満であることが予想される。

ファンが非常に強力である場合、呼吸出力は測定されている出力のほんの一部分なのでこの影響は測定するのがより困難であるが、既定の個人に関する最大値を有する。これは依然として有効な手法であり、ファン出力の差がシステム内の追加の動的センサとして使用されることを可能にする。

一般に、制御には３つのレベルがある。ローカル制御レベルでは、マスク内のコントローラが、センサからデータを受信し、記憶された制御データ又はパラメータ及び感知されたデータに従って、ファン及びバルブを制御する。制御ボタンは、使用者が内蔵されたコントローラに入力することを可能にするためにマスク上に提供されてよい。第二の制御レベルでは、アプリケーションが無線リンクによってマスク機能を制御するために使用されてよい。使用者の入力はアプリケーションによって受け取られてよい。アプリケーションは、制御データ又はパラメータを変更又は更新するために、制御指示を内蔵コントローラへと発してよい。第三の制御レベルでは、リモートコンピュータが、アプリケーション又は直接マスクに指示を発する。これらは、制御データ又はパラメータを変更又は更新するため指示を制御してよい。アプリケーションは、リモートコンピュータから指示を受信すると、内蔵コントローラに独自の指示を発することになる。

例えば、一実施形態において、アプリケーションは、使用者が最大スループットモード又は最大バッテリ寿命モードを選択することを可能にする。

最大スループットモードにおいて、ファンは、吸気及び呼気のために全出力で作動することができ、単純化されたスポーツモードにおいて最大空気流動を提供し、開口部はタイミング調整なしの圧力感知によって、単一の圧力閾値変数の変化にもとづいて閉鎖されることができる。言い換えれば、アウトレットバルブは、センサＰ３によって感知された呼気圧力が閾値よりも下がったとき、能動的に閉鎖されてよい。

最大バッテリ寿命モードにおいて、ファンは吸気のためだけに全出力を大きく抑えたある割合で使用され、ファンの出力は呼気段階においては電源を切られる。バルブは、単一の圧力センサの測定値に基づいて、呼気段階の終点において能動的に閉鎖されてよい。この配置体は、最小限のバッテリ使用システムであってよい。しかし、完全受動モードはまた、マスクが受動的システムとして作動するのに伴って、ファン又はアウトレットバルブの何れかの動力供給された使用がない場合にも提供されてよい。このモードにおいて、使用者はインレットフィルタを通して空気を引き込み、自らの呼吸の圧力によってアウトレットバルブを通して空気を押し出す。

一実施形態において、動力消費又は呼吸への貢献のレベルは、使用者の入力により、所望のレベル、例えば百分率での値に、又はスライディングスケール上で調整してよい。これは、呼吸用マスク上の制御ボタンへの入力により、又はアプリケーションを用いて行われてよい。このようなモードにおいて、各使用者のバイオメトリクスを感知することはないが、使用者は、システムの最小流動を、動力使用の最も効率的な選択肢として受け取ることができ、或いは、手動でファン体積を増大して流動に加えることができる（しかしバッテリ寿命を低減する）。

別の運転モードにおいて、使用者は、その使用者のための範囲又はタイミング又は戦略を変更することが可能であってよい。例えば、使用者は、ファンが、バッテリ節約設定の推奨よりも高いレベルのスループットでの作動を維持することを強いられる最大限の快適性に調整する、或いは呼吸の能動的補助の活性は少ないが、システムはより長く作動する最大バッテリ寿命モードを選択することが可能である。補助された能動的戦略は、最大空気スループット、最大バッテリ寿命、又は両極端の間の範囲の値に調整されることができる。アプリケーションは、バッテリ寿命及び空気体積のスライダーを提供してよく、使用者は所望する使用ファクターを設定することができる。

運転モードはまた、基本アプリケーションデータ及び使用者から供給されたデータ（例えば、身長、体重、年齢など）などの他の入力も考慮に入れることができる。これは、マスクのみの運転へのカスタマイズされた制御の１つのレベルである。

特定の活動に対する空気の流動及び動力使用を最適化するために、「アスリート」、「スポーツ」、「コミューター」モードなど、別の活動モードが提供されてよい。

混合型制御モードは、使用者がアプリケーションの１つ又は複数のファクターを設定することを可能にし、次いでウエブベースの個人データアナライザがこれらファクターを既知のシステムパラメータと混合し、且つ制御配置体を特定の使用者のために最適化することになる。

例として、使用者が３週間のトレーニングをし、そのトレーニングは典型的に４０分間である場合、それ以前の使用のデータは、出力及び呼吸しやすさの概要を使用者に示唆してから、予想されるトレーニングのためのファンスピード及びタイミング及びバルブタイミングにトレーニングを合わせるのに使用することができる。システムの使用者がこの計画に同意する場合、エネルギー及びタイミング戦略は、予想されるトレーニングの長さに合わせて最適化され得る。この解析は、アプリケーション内又はリモートコンピュータの何れかで行われてよい。システムの最大呼吸速度は、その使用者に知らされることになり、計算の大部分は、ユニットを制御するために繰り返される必要はない。このことは全て、バッテリの使用を低減し、したがってファン出力は意図したトレーニングの長さに最適化され得る。

システムにおける全センサは、始動されると信号を発生することができる。センサの
出力データは全て収集され、続く処理のために記憶されることになる。意味は、可干渉性情報を決定するために多数のデータポイントを処理及び解析することによって推定され得る。コンテキストの使用及びデータポイントを互いに関連付けることが、意味を個々のデータ値に割り当てる。例えば、ある瞬間における単一の心拍数値では、使用者の心拍数が上がっているのか、下がっているのか、又は安定しているのかは分からない。

いくつかのデータは、記憶される前に、少なくとも部分的に処理されてよい。例えば、心拍数センサからのセンサデータは、心拍数値を提供するために呼吸用マスクで内蔵処理されてよい。データはまた第二のプロセスに合わせて、適切なパケットサイズに結集されていてよい。マスクの記憶は、限られていてよい。いくつかのデータは、マスク外のより大きな処理力及びメモリが得られるところで、より効率的に処理されてよい。さらに、いくつかのセンサからの生データを保持することは望ましくてよい。

このコンセプトを念頭において、センサデータは：マスク内−フラッシュドライブなどの限られた内蔵メモリがあるところに；使用者のスマートフォン又は他のモバイルデバイス又はコンピュータ上に；リモートコンピュータ上（例えばクラウド上）に置かれてよい。いくつかのデータは、アプリケーションをプッシュし、生又は処理データとしてホスティングフォンに記憶されてよい。同様に、いくつかの生又は処理データは、マスクからフォンアプリケーション、さらにクラウドへプッシュされてよい。

ひとたびデータがフォンアプリケーションに転送されると、顕著に大きなプロセッサのパワー及びフォンのメモリが多くのイベント及び活動からのデータの処理及び記憶を可能にする。本発明の好ましい実施形態において、フォンは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線接続に連結することによってデータを記憶及び処理のためにアプリケーションに送る。データの一部は、リアルタイムで「オンザフライ」で処理されてよく、他のデータは、リアルタイムよりは遅い速度で処理されるか又は第二の操作として記憶及び処理されることがある。

特定のマスク使用者の別のデータ解析は、そのマスクデータの解析を行うことによって、或いは個別のマスクデータを他のマスク使用者又は他の健康状態のデータ及び修正データ又はマスクへの運転指示を送り返すためのデータと組み合わせることによって達成されてよい。マスクの設定又は性能の変化は、マスク又はフォンにおいて使用できるものよりも演算能力を必要とする解析によって行われ得る。変化は、個別のマスクから個別の使用者に関して収集したデータに基づくことがあり且つ／又は変化は多数のマスクから集約されたデータに基づくことがある。

広範な期間にわたって、使用者のクラウドデータベースは、マスクハードウエア及びハードウエアオペレーションシステムの、特にパラメータ又はマスク内に内蔵で記憶されている制御データの改良に至ることがある。

いくつかの実施形態において、データは、マスクによって収集され、マスクからアプリケーションへ、アプリケーションからクラウドへ、及び限定的にアプリケーションからマスクへ転送されることになる。

一般に、マスク内に保持されるデータの複雑さ及び量は、クラウドに保持されるデータよりは少ないアプリケーションに保持されるデータに関してよりも少ないことになる。

３つの運転モードを、次に記述する。制御システムは、必要に応じて、いかなる数の運転モードにおいて実行されてもよい。

「アスリート」モード−運動選手用、呼吸用マスクの最優先事項に含まれるのは：（ファンのＲＰＭが高いか、又は期間の大部分に対して最大であるように）空気流を最大化すること；（センサの捕捉率が高いか又は最大であるように）データ捕捉を最大化することである。運動選手による使用のために、より高容量のバッテリが提供されてよい。娯楽的機能は、除外又は無効にされてよい。追加の内蔵メモリが提供されてよい。

アスリートモードにおいて、ファンは、備えられる限り大きなバッテリ容量を必要とすることになり、したがってコントローラは動力の使用を最適化する必要がある。運動の間、運動選手の呼吸サイクルは、呼吸容量及び速度が、休息時の値からピーク値へと増大する可能性がある。ファンの出力は、休息時の運動選手よりも深く呼吸をする運動選手に対しては高くなる。

運動セッションの初期段階の間は、運動選手が吸息しているときファンは出力全開になり、運動選手が呼息している間は全出力の３／４又は１／２に低下してよい。トレーニングのストレスはより深い呼吸を作り出すので、ファンは全呼吸サイクルを通じて、全出力で作動するかもしれない。

アウトレットバルブは、少なくとも吸気サイクルの大部分の間、完全に閉鎖するよう動力供給されてよい（図１１参照）。バルブは、垂直方向の点線１１０５によって示される時点において開放している。この時点は、呼気段階の開始よりも先でもよいし、いくつかの実施形態において、呼気段階の終了よりも非常に少し前でもよい。バルブは、呼気の開始前に能動的に開放してよく、或いは使用者の呼気からの圧力がバルブに届き始めるときに押されて開放してよい。さらに、インレットファンから閉鎖空間を通って作用する圧力はまた、アウトレットバルブに対しても働き、いくつかの実施形態においては、呼気圧力に先立ってアウトレットバルブを開放させてよい。さらに別の実施形態において、インレットファンの圧力は、アウトレットバルブを開放させることにおいて呼気圧力を補助するよう働く。

アウトレットバルブは、次いで、垂直方向の点線１１０６において閉鎖するよう再動力供給される。バルブ閉鎖力は、次いで、少なくとも吸気サイクルの大部分において出力全開にされてよい。バルブ閉鎖の正確な時点は、運動選手に依存し、且つアプリケーション及びクラウドからのバイオフィードバックによって調整されてよい。ここに、「部分的タイミング実験」を行うことによって、既定の使用者のための最良の戦略を確認するための解析の機会がある。バルブ閉鎖及び開放のタイミングは、ファンの負荷及び／又は圧力センサデータに関して示されてよい。ファン負荷を低減すること又はより高いファン効率を可能にするという観点からバルブを開放及び閉鎖する最適の時間が存在するかどうかを知るために、時間を変化させることにより、例えば開始点から各方向に１ミリ秒変化させて、且つファンの負荷及び／又は圧力センサの出力を示すことにより、負荷を与えるタイミングの曲線を、プロットすることが可能である。

「シンプルコミューター」モード−システムはバッテリ寿命を維持するための効率を優先事項としてよい。使用者の快適性がキーポイントである。娯楽的システム（例えば、サウンドシステム、ヘッドフォンなど）、及びモバイルフォン機能などが可能となっている。システムは、旅行の選択肢、列車遅延に関する通知を提供するよう調整されてよい。

通勤者は、高レベルでの呼吸をする可能性は非常に低い。この比較的浅い呼吸深度により、ファンからの電流引き込みがより少なく、システムを通過する空気の体積が必要とするファン作動力及びバルブ作動量はより少ない。

ファンは、吸気段階の間の最大速度の約１／３から１／２で作動してよい。ファンは、呼気段階の間はオフされてよいが、インレット経路を通っての空気流の中でさらに自由に回転することが好ましい。バルブは、他のモデルと同じタイミングにおいて、作動することになるが、閉鎖の確実性のために必要とされる力は、例えば、アスリートモードにおいて予想される高い呼吸数に伴うものよりは小さいものになる。

一般に、データ取得速度及び密度が高いことは望ましい。しかし、いくつかのモード（例えば、コミューターモード）においては、或いは動力を節約するために、データ取得速度及び密度は低減されてよい。

「スポーツ」モード−これは、コミューターモードとアスリートモードの中間のモードであってよく、例えば、アマチュアのスポーツをする人に適している。スポーツモードは、運動をするが、高容量又は激しい活動の限界を押し上げたりはしない使用者に適する。

ファンは、吸気段階の間の最大出力の約１／２から３／４、及び呼気段階の間の最大出力の約ゼロから１／３で作動されてよい。データは、コミューターモードよりも高速度で収集されてよい。すべてのデータは、後でクラウドに接続するために、記憶付きのアプリケーションに送られてよい。

好ましい実施形態において、出願人のアウトレットバルブは、呼気の開始の直前に開放するよう制御される。アウトレットバルブは、吸息／吸気開始の直前に開放するよう制御されてよい。出願人のマスクはファンモータの速度又は出力の動的制御を使用してよく、これはオン又はオフのみではないかもしれない。好ましい実施形態は、アウトレットバルブ作動（閉鎖及び解除又は能動的開放）の制御されたタイミング及びファン出力の動的制御の両方を使用する。

マスクによって収集されたデータは、フィルタ目詰まりの割合又は感知された圧力／ファン負荷の変化に基づいて、装着者が長期間にわたって経験している汚染レベルを装着者に警報を出すのに使用することができる。圧力差異は、この目的のために既定の頻度でモニタされてよい。フィルタデータの収集は、マスクの位置及びアプリケーション／ウエブ解析を通じての暴露の日付に関連することがある。フォン又はマスクの位置のログを取ること及びマスク内の汚染割合データを発生位置と結びつけることによって、システムは使用者に避けるべき位置の推奨、又はフィルタの耐用期間、又は推奨されるフィルタ交換スケジュールを使用者に提供できる。

フィットネスモードにおいて、出願人のシステムは、フィットネス目標又はトレーニング・ルーティーンを指示する理学療法のオーディオ機能を提供してよい。このような機能は、ウエブ解析、アプリケーションデータ収集及びポーティング、サウンド機能及びプログラミングを組み合わせている。

使用者が目標とする心拍数がある場合、マスク／アプリケーション／又はウエブ制御システムは、所望の心拍数を達成するために推奨される呼吸数を使用者に案内する、呼吸用メトロノーム機能などの、オーディオ指示を導入できる。音声は、使用者が心拍数を設定レベルに合わせるために息を吸ったり吐いたりすべき時点を合図して知らせる。同様に、オーディオ指示は、使用者が呼吸数を一定に保つのを補助することができ、その一方でシステムが時間経過に伴う心拍数の変化をモニタする。これらのモードはどちらも、使用者が呼吸トレーニング及び応答によって心拍数を目的にするのをマスクが助けることを可能にする。呼吸の合図は、言語又は音又はクリック音又は触覚による合図であってよい。

一実施形態において、呼吸用マスクはセンサ出力に基づく警報を発してよい。例えば、心拍数、温度又は圧力センサが正常範囲から外れた場合、使用者にその健康状態を確認するよう依頼するために警報が送られてよい。応答がなかった場合には、別の警報が、使用者に関する位置情報も含めて、緊急サービスに送られる。

ひとたび使用者の呼吸リズムが認識されると、ファンレベルは、バッテリ寿命を延ばすことを優先して、ファン使用を最小限にするよう調整されてよい。いかなる既定の呼吸及びフィットネスパターンに関しても、最大限の快適性又はバッテリ寿命の長さのため、或いは快適性とバッテリ寿命との間の任意の所望のバランスのために、ファン及びバルブの動力使用は、最適化されることができる。

いくつかの実施形態において、フィルタの清潔さは、圧力及び／又は差異のモニタリング（ファンインピーダンス／速度などの）によって流動抵抗のログを取り、且つ追跡することによってモニタされてよい。アプリケーションは、フィルタが新しいときに、使用者に校正シーケンスを行うよう依頼してよい。Ｐ１、Ｐ２及びＰ３の間での圧力差異、並びにＰ２と比較してのファン抵抗は、マスクの所有者／使用者のために記録された「清浄状態」を確立するのに使用されてよい。記録されたデータは、フィルタの品質及び寿命をモニタスするための基準として使用されてよい。マスクの各使用時に、マスクの電子機器は、使用時間のログを取ることになる。好ましい実施形態において、呼吸数及び内挿された体積のいくつかの参照値のログが取られる。このデータに加え、好ましい実施形態において、使用者の位置は、位置と環境条件を関連付けるために維持されることができる。Ｐ１、Ｐ２及びＰ３からのセンサデータが、フィルタが正しく機能していないことを示すとき、マスク又はアプリケーションは、使用者にフィルタが交換を必要としていることを通知する、或いは単に使用者にフィルタの状態を通知するなどの、マスク又はアプリケーションが開始するようプログラムされている適切な動作を取ることになる。使用者がフィルタを変えない場合には、繰り返してのリマインダーが発せられてよい。

使用者の健康及び安全のために、いくつかの実施形態において、使用者のアイデンティティ及び「呼吸挙動」は、使用開始時に確立されてよい。十分なクリーニングなしに、マスクが多数の使用者の間で共有されることは賢明ではなく、したがってユニットの開始期間に、好ましい実施形態においては、約１０、３０及び６０秒の抽出間隔の間に、校正シーケンスが行われてよい。呼吸圧力値及びタイミング値は、使用者プロファイル参照値として、収集され記憶されてよい。将来の使用者が、所有者の呼吸プロファイルに合わない場合、マスクの登録所有者に、所有者ではないと疑われる人がマスクを使用しているという警報が送られてよい。マスクの電子機器の警報はまた、使用者にマスクがその人のものではないことを伝えるために発せられることがある（２つのマスクは同じように見える）。

本発明は、主として、使用者の顔に装着される自給式呼吸用マスクに関する。マスクのすべての構成要素は、使用者の頭に装着され、外部のフィルタ又はファンに接続するのに必要な外部ホースなどはない。しかし、上の記述から明らかなように、無線通信接続は、自給式呼吸用マスクから外部装置、スマートフォン、コンピュータ、通信ネットワークなどに提供されてよい。

本発明は、その実施形態の記述によって例証されており、実施形態は詳細に記述されているが、出願人の意図は、添付の特許請求項の範囲をそのような詳細に制限又は決して限定するものではない。さらに、前記実施形態は、個別に実施されてよく、或いは矛盾することがなければ、組み合わせてよい。前記実施形態の組合せを含めて、追加の利点及び変更は、当業者には容易に理解されるであろう。したがって、本発明は、その広範な態様において、特定の詳細、代表的装置及び方法、並びに表示及び記述された例証的例に限定されるものではない。したがって、逸脱は、出願人の全般的な発明概念の精神又は範囲からの逸脱なしに、このような詳細によって作られてよい。

Claims (97)

1. ｉ．少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置するよう構成された１つのマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；
   ｉｉ．前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；
   ｉｉｉ．前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及び制御可能なアウトレットバルブを含むアウトレット経路；
   ｉｖ．動力源；
   ｖ．前記使用者の呼吸サイクルを表示できる１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；並びに
   ｖｉ．感知された前記パラメータに従って前記アウトレットバルブを制御するよう構成されたコントローラ
   を含む、自給式呼吸用マスク。
2. 各前記アウトレットバルブが、１つ又は複数の磁気エレメント、１つのバルブシート、並びに、作動させたときに前記バルブシートに関連のバルブ部材の動きを駆動するよう前記磁気エレメントに働きかける力を作るよう構成された１つの電磁石を含むことを特徴とする、請求項1に記載の自給式呼吸用マスク。
3. 各前記アウトレットバルブが、２つの前記バルブ部材を含み、その各々が１つ又は複数の前記磁気エレメント及び１つの前記バルブシートを有し、前記電磁石が２つの前記バルブ部材の両方の動きを駆動するよう配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の自給式呼吸用マスク。
4. 前記磁気エレメントが、前記バルブ部材の本体に薄層として重ねられた強磁性の箔状エレメントであることを特徴とする、請求項２又は３に記載の自給式呼吸用マスク。
5. 強磁性の前記箔状エレメントが、前記バルブ部材の本体に薄層状に重ねられていることを特徴とする、請求項４に記載の自給式呼吸用マスク。
6. 前記バルブ部材の本体が、ポリマーフィルムで形成されることを特徴とする、請求項２乃至５の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
7. 前記バルブ部材が閉鎖位置に、バイアスをかけられることを特徴とする、請求項２乃至６の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
8. 前記バルブ部材の前記バイアスが、前記バルブ部材の構造によって提供されることを特徴とする、請求項７に記載の自給式呼吸用マスク。
9. 前記コントローラが前記アウトレットバルブを制御して、前記アウトレットバルブを閉鎖及び閉鎖状態で保持するよう配置されることを特徴とする、請求項１乃至８の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
10. 前記コントローラが、前記アウトレットバルブを制御して、前記アウトレットバルブを空気圧下で開放させるよう解除するよう配置されることを特徴とする、請求項１乃至９の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
11. 前記アウトレットバルブが、通常の呼気サイクルの間に前記使用者の呼吸によって与えられる空気圧下で開放可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の自給式呼吸用マスク。
12. 前記コントローラが、前記アウトレットバルブを制御して、前記アウトレットバルブを能動的に開放するよう配置されることを特徴とする、請求項１乃至９の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
13. 前記インレット経路が、さらにインレットファンを含み、前記アウトレットバルブは、通常の呼気段階の間の前記使用者の呼吸；前記インレットファンによって与えられる圧力；及び通常の呼気段階の間の前記使用者の呼吸の圧力と前記インレットファンによって与えられる圧力との組み合わせ、の１つ又は複数によって与えられる圧力の下で開放するよう配置されることを特徴とする、請求項１０に記載の自給式呼吸用マスク。
14. 前記コントローラが、前記アウトレットバルブの時間指定された閉鎖を制御するよう構成されていることを特徴とする、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
15. 前記コントローラが、前記アウトレットバルブの時間指定された解除又は能動的開放を制御するよう構成されていることを特徴とする、請求項１乃至１４の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
16. 前記インレット経路が、前記インレットファンをさらに含み、そこで前記コントローラはまた、感知された前記パラメータに従って前記インレットファンを制御するように構成されることを特徴とする、請求項１乃至１５の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
17. 前記コントローラが、前記閉鎖空間への気流を起こすのに十分な圧力が生成されて、前記閉鎖空間から外に向かって作用する圧力が前記アウトレットバルブを開放させるか又は開放したままにさせるように、前記インレットファンを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項１６に記載の自給式呼吸用マスク。
18. 前記コントローラが、前記インレットファンの動力レベル、及び前記アウトレットバルブの閉鎖のために加えられる動力レベル、の１つ又は複数を制御するよう構成されることを特徴とする、請求項１６又は１７に記載の自給式呼吸用マスク。
19. 前記コントローラが、前記使用者の呼吸サイクルに関する前記インレットファンの流動パラメータを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項１６、１７又は１８に記載の自給式呼吸用マスク。
20. 前記コントローラが、前記アウトレットバルブを制御して：前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの所望の時点で閉鎖し；且つ、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの更なる所望の時点で解除及び／又は開放するよう構成されることを特徴とする、請求項１乃至１９の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
21. 前記コントローラが、前記呼吸サイクルの所望の時点及び／又は更なる所望の時点を動的に更新するよう構成されることを特徴とする、請求項２０に記載の自給式呼吸用マスク。
22. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始時又は開始前に前記アウトレットバルブを開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項１乃至２１の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
23. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始前に、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの０．０１％〜１２％開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項２２に記載の自給式呼吸用マスク。
24. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始前に、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの０．０１％〜５％開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項２２に記載の自給式呼吸用マスク。
25. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の終点を過ぎても、前記アウトレットバルブが開放したままであるように前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項１乃至２４の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
26. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの吸気段階の開始前に前記アウトレットバルブが閉鎖するよう前記アウトレットバルブを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項１乃至２５の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
27. 前記インレット経路が、前記インレットフィルタの下流に配置された一方向インレットバルブをさらに含み、前記インレットバルブは、前記インレット経路を通じた前記閉鎖空間への流動を可能にするが、前記閉鎖空間の外への流動はさせないよう構成されていることを特徴とする、請求項１乃至２６の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
28. 前記インレットバルブが、その上に作用する力によって開閉させられる受動的バルブであることを特徴とする、請求項２７に記載の自給式呼吸用マスク。
29. その中で前記コントローラが、
    ｉ．１つ又は複数のセンサから感知されたパラメータを受信し；且つ、
    ｉｉ．受信した前記パラメータを外部装置に伝達するよう構成されている、
    通信インターフェイスを含む、請求項１乃至２８の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
30. 前記コントローラが、
    ｉ．メモリ中のローカル制御データを維持し；
    ｉｉ．ローカル制御データを更新し；
    ｉｉｉ．１つ又は複数のセンサから感知されたパラメータを受信し；
    ｉｖ．更新されたローカル制御データ及び１つ又は複数の前記センサから受信した感知された前記パラメータに従って、制御可能なインレットブロア及び／又は制御可能な前記アウトレットバルブを制御するよう構成されている、請求項１乃至２８の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
31. その中で前記コントローラがさらに、前記通信インターフェイスを介して使用データを外部装置へ伝達し;外部装置から受信し、伝達された使用データに基づいて指示を更新し；且つ、最新の指示に従ってローカル制御データを更新するよう構成されている、前記通信インターフェイスをさらに含む、請求項３０に記載の自給式呼吸用マスク。
32. ｉ．少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置するよう構成された１つのマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う前記閉鎖空間を画定するマスク本体；
    ｉｉ．前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路；
    ｉｉｉ．前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及び１つ又は複数の磁気エレメント、バルブシート、及び作動時に、前記磁気エレメントが前記バルブシートに関連のバルブ部材を駆動するよう働きかける力を作り出すよう構成された電磁石を含む前記バルブ部材を有する制御可能なアウトレットバルブを含むアウトレット経路；
    ｉｖ．動力源；
    ｖ．前記使用者の呼吸サイクルを表示できる１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；並びに
    ｖｉ．感知された前記パラメータに従って前記アウトレットバルブを制御するよう構成されたコントローラ
    を含む、自給式呼吸用マスク。
33. 前記電磁石が、前記アウトレットバルブを閉鎖するのに役立つ力を作り出すよう制御可能であることを特徴とする、請求項３２に記載の自給式呼吸用マスク。
34. 前記電磁石が、前記アウトレットバルブを開放するのに役立つ力を作り出すよう制御可能であることを特徴とする、請求項３２又は３３に記載の自給式呼吸用マスク。
35. 各前記アウトレットバルブが、２つの前記バルブ部材を含み、その各々が１つ又は複数の前記磁気エレメント及び１つの前記バルブシートを有し、前記電磁石が２つの前記バルブ部材の両方の動きを駆動するよう配置されていることを特徴とする、請求項３２乃至３４の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
36. 前記磁気エレメントが、前記バルブ部材の本体に薄層として重ねられた強磁性の箔状エレメントであることを特徴とする、請求項３２乃至３５の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
37. 強磁性の前記箔状エレメントが、前記バルブ部材の本体に薄層状に重ねられていることを特徴とする、請求項３６に記載の自給式呼吸用マスク。
38. 前記バルブ部材の本体が、ポリマーフィルムで形成されることを特徴とする、請求項３２乃至３７の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
39. 前記バルブ部材が閉鎖位置に、バイアスをかけられることを特徴とする、請求項３２乃至３８の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
40. ｉ．少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置するよう構成された１つのマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；
    ｉｉ．前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット、インレットブロア及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；
    ｉｉｉ．前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及びアウトレットバルブを含むアウトレット経路；
    ｉｖ．動力源；
    ｖ．前記使用者の呼吸サイクルを表示できる１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；
    ｖｉ．感知された前記パラメータに従ってインレットファンを制御するよう構成されたコントローラ
    を含む、自給式呼吸用マスク。
41. 前記インレット経路が、前記インレットフィルタの下流に配置された一方向インレットバルブをさらに含み、前記インレットバルブは、前記インレット経路を通じた前記閉鎖空間への流動を可能にするが、前記閉鎖空間の外への流動はさせないよう構成されていることを特徴とする、請求項４０に記載の自給式呼吸用マスク。
42. 前記インレットバルブが、その上に作用する圧力によって開閉させられる受動的バルブであることを特徴とする、請求項４１に記載の自給式呼吸用マスク。
43. ｉ．少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置するよう構成された１つのマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；
    ｉｉ．前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット、インレットファン及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；
    ｉｉｉ．前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及びアウトレットバルブを含むアウトレット経路；
    ｉｖ．動力源；
    ｖ．前記使用者の呼吸サイクルを表示できる１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサであって、前記インレットファンの１つ又は複数の電気特性を感知するよう構成された１つの電気センサを含む前記センサ；
    ｖｉ．感知された電気特性を含む感知された前記パラメータに従って、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されたコントローラ
    を含む、自給式呼吸用マスク。
44. 前記コントローラが、前記アウトレットバルブの時間指定された閉鎖；前記アウトレットバルブの時間指定された解除又は能動的開放；前記閉鎖空間から外に向かって作用する圧力が前記アウトレットバルブを開放又は開放したままにさせるような前記閉鎖空間への気流を引き起こすのに十分な圧力が作られるような前記インレットファン；前記インレットファンの出力レベル、及び前記アウトレットバルブの閉鎖のために加えられる出力レベル；前記使用者の前記呼吸サイクルにおける前記インレットファンの流動パラメータ；のうちの、１つ又は複数を制御するよう構成されていることを特徴とする、請求項４３に記載の自給式呼吸用マスク。
45. 前記コントローラが、前記アウトレットバルブを制御して：前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの所望の時点で閉鎖し；且つ、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの更なる所望の時点で解除及び／又は開放するよう構成されることを特徴とする、請求項４３又は４４に記載の自給式呼吸用マスク。
46. 前記コントローラが、前記呼吸サイクルの所望の時点及び／又は更なる所望の時点を動的に更新するよう構成されることを特徴とする、請求項４５に記載の自給式呼吸用マスク。
47. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始時又は開始前に前記アウトレットバルブを開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項４３乃至４６の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
48. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始前に、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの０．０１％〜１２％、開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項４７に記載の自給式呼吸用マスク。
49. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の開始前に、前記アウトレットバルブを前記呼吸サイクルの０．０１％〜５％、開放するように、前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項４７に記載の自給式呼吸用マスク。
50. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの呼気段階の終点を過ぎても、前記アウトレットバルブが開放したままであるように前記アウトレットバルブ及び／又は前記インレットファンを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項４３乃至４９の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
51. 前記コントローラが、前記使用者の前記呼吸サイクルの吸気段階の開始前に前記アウトレットバルブが閉鎖されるよう前記アウトレットバルブを制御するよう構成されることを特徴とする、請求項４３乃至５０の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
52. その中で前記コントローラが、
    ｉ．１つ又は複数のセンサから感知されたパラメータを受信し；且つ
    ｉｉｉ．受信した前記パラメータを外部装置に伝達するよう構成されている
    通信インターフェイスを含む、請求項４３乃至５１の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
53. 前記コントローラが、
    ｉ．メモリ中のローカル制御データを維持し；
    ｖ．ローカル制御データを更新し；
    ｖｉ．１つ又は複数のセンサから感知されたパラメータを受信し；
    ｖｉｉ．更新されたローカル制御データ及び１つ又は複数の前記センサから受信した感知された前記パラメータに従って、制御可能なインレットブロア及び／又は制御可能な前記アウトレットバルブを制御するよう
    構成されていることを特徴とする、請求項４３乃至５１の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
54. その中で前記コントローラがさらに：前記通信インターフェイスを介して使用データを外部装置へ伝達し；外部装置から受信し、伝達された使用データに基づいて指示を更新し；且つ、最新の指示に従ってローカル制御データを更新するよう構成されている、前記通信インターフェイスをさらに含む、請求項５３に記載の自給式呼吸用マスク。
55. ｉ．少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置するよう構成された１つのマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；
    ｉｉ．前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット、インレットファン及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；及び
    ｉｉｉ．前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つの前記アウトレット経路；
    を含む呼吸用マスクであって、前記インレットファンは、ファンチャンバに配置され、且つ前記インレットフィルタは、前記インレットフィルタを通して前記ファンチャンバ内に空気を導入するために、前記ファンチャンバの少なくとも２つの側面に沿って延びるよう配置され、前記インレットフィルタは、前記ファンチャンバの第一の側面に沿って延びる第一の部分及び前記ファンチャンバの第二の壁面に沿って第一の部分と角度をもって延びる第二の部分を含む、呼吸用マスク。
56. フィルタが、前記マスク本体への着脱可能な付属物のために配置されたフィルタ枠に保持されるフィルタ素材からなることを特徴とする、請求項５５に記載の自給式呼吸用マスク。
57. ｉ．少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置するよう構成された１つのマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；
    ｉｉ．前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；及び
    ｉｉｉ．前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレット及びアウトレットバルブを含むアウトレット経路；
    ｉｖ．動力源；
    ｖ．装着者の生理機能及び／又は呼吸サイクルに関連する１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；
    ｖｉ．通信インターフェイス；
    ｖｉｉ．
    ａ．１つ又は複数の前記センサから感知されたパラメータを受信し；且つ
    ｂ．受信した前記パラメータ及び／又は受信した前記パラメータに基づく処理データを外部装置へ伝達するよう構成された、コントローラを含む、自給式呼吸用マスク。
58. 前記コントローラがさらに、
    ａ．メモリの中の１つ又は複数のローカル制御データを維持し；
    ｂ．一連のローカル制御データを更新し；
    ｃ．1つ又は複数の前記センサから感知された前記パラメータを受信し；
    ｄ．更新されたローカル制御データ及び１つ又は複数の前記センサから受信した感知された前記パラメータに従って、制御可能なインレットブロア及び／又は制御可能な前記アウトレットバルブを制御するよう構成されている、
    ことを特徴とする、請求項５７に記載の自給式呼吸用マスク。
59. 前記コントローラがさらに：外部装置から、伝達された前記パラメータ及び／又は処理されたデータに基づいて更新された指示を受信し；且つ、最新の指示に従ってローカル制御データを更新するよう構成されている、ことを特徴とする、請求項５７又は５８に記載の自給式呼吸用マスク。
60. ｉ．少なくとも使用者の顔の一部を覆って配置するよう構成された１つのマスク本体であって、使用時に、前記使用者の顔と協働して少なくとも前記使用者の鼻孔及び口を覆う閉鎖空間を画定するマスク本体；
    ｉｉ．前記閉鎖空間への空気の流入のための少なくとも１つのインレット経路であって、前記マスク本体の中に形成される空気のインレット及びインレットフィルタを含む前記インレット経路；及び
    ｉｉｉ．前記閉鎖空間からの空気の流出のための少なくとも１つのアウトレット経路であって、前記マスク本体の中に形成されるアウトレットを含む前記アウトレット経路；
    ｉｖ．１つ又は複数の：少なくとも１つの前記インレット経路の１つに配置された制御可能なインレットブロア及び少なくとも１つの前記アウトレット経路の１つに配置された制御可能なアウトレットバルブ；
    ｖ．動力源；
    ｖｉ．装着者の生理機能及び／又は呼吸サイクルに関連する１つ又は複数のパラメータを感知するよう構成された１つ又は複数のセンサ；
    ｖｉｉ．メモリ；
    ｖｉｉｉ．
    ａ．メモリの中のローカル制御データを維持し；
    ｂ．ローカル制御データを更新し；
    ｃ．1つ又は複数の前記センサから感知されたパラメータを受信し；
    ｄ．更新されたローカル制御データ及び１つ又は複数の前記センサから受信した感知された前記パラメータに従って、制御可能な前記インレットブロア及び／又は制御可能な前記アウトレットバルブを制御するよう構成されているコントローラ、
    を含む、自給式呼吸用マスク。
61. その中で前記コントローラが：受信された前記パラメータ及び／又は受信された前記パラメータに基づく処理データを外部装置へ伝達し；外部装置から、伝達された前記パラメータ及び／又は処理データに基づく最新の指示を受信し；且つ最新の指示に従ってローカル制御データを更新するようさらに構成されている、通信インターフェイスをさらに含む、請求項６０に記載の自給式呼吸用マスク。
62. 前面マスク部分及びいくつかのコネクタで分離可能な背面ハーネス部分を含み、前記コネクタの少なくとも１つが、前面マスク部分と背面ハーネス部分との間の分離可能な機械的及び電気的接続を提供する請求項１乃至６１の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
63. 動力が停止した場合に、完全な受動モードで作動するよう構成されている、請求項１乃至６２の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
64. 前記受動モードにおいて、前記使用者の呼吸の補助されていない力が、前記インレットフィルタを通して空気を引き込み、前記アウトレットバルブを通して空気を排出させる、請求項６３に記載の自給式呼吸用マスク。
65. 前記コントローラが、マスクの機能が優先される１つのハイパワーモード及び前記動力源の寿命が優先される１つのローパワーモードを少なくとも含む、複数の能動的制御モードの１つを実行するよう配置されていることを特徴とする、請求項１乃至６４の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
66. 前記コントローラが、前記使用者による入力に基づいて制御モードを変えるよう構成されていることを特徴とする、請求項６５に記載の自給式呼吸用マスク。
67. 前記コントローラが、１つ又は複数の前記センサから受信したデータ及び／又は前記動力源の充電残量に関する情報に基づいて制御モードを変えるよう構成されることを特徴とする、請求項６５又は６６に記載の自給式呼吸用マスク。
68. １つ又は複数の前記センサが、１つ又は複数の圧力センサを含むことを特徴とする、請求項１乃至６７の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
69. 前記圧力センサが、インレットフィルタ及びインレットファンの外側に配置された第一のセンサ、並びに、インレットフィルタ及びインレットファンの内側に配置された第二のセンサを含むことを特徴とする、請求項６８に記載の自給式呼吸用マスク。
70. 前記圧力センサが、前記閉鎖空間内の前記圧力センサを含むことを特徴とする、請求項６８又は６９に記載の自給式呼吸用マスク。
71. １つ又は複数のセンサが、前記インレットファンの1つ又は複数の電気特性を感知するよう構成された電気センサを含むことを特徴とする、請求項１乃至７０の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
72. 前記コントローラが、前記センサから受信した情報が、前記インレットフィルタが清掃又は交換を必要としていることを示すとき、警報を発するよう構成されていることを特徴とする、請求項１乃至７１の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
73. 前記マスク本体の内側に、ガスケット配置を含み、前記ガスケット配置が、前記使用者の顔に対する密封性を作り出し、且つハーネス部分によって加えられる力によって圧縮されるよう構成されている、請求項１乃至７２の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
74. １つ又は複数の使用者入力モジュール及び／又は使用者出力モジュールを含む、請求項１乃至７３の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
75. 前記使用者入力モジュールが、前記閉鎖空間内に配置されたマイクロフォンを備え、且つ、そこにおいて前記使用者出力モジュールがイヤフォンを備えることを特徴とする、請求項１乃至７４の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
76. 前記使用者のモバイルデバイス、スマートフォン及び／又はコンピュータとの伝達のための通信インターフェイスをさらに含む、請求項１乃至７５の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
77. １つ又は複数の生理学的センサを含む、請求項１乃至７６の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
78. 前記生理学的センサが、１つ又は複数の；温度センサ；体温センサ；吐き出された空気の温度を感知するよう配置された空気温センサ；空気圧センサ、を含むことを特徴とする、請求項７７に記載の自給式呼吸用マスク。
79. ＧＰＳ受信機モジュールを含む、請求項１乃至７８の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
80. 前記センサのうち少なくとも１つにより収集されたデータを記憶するよう構成されたメモリを含む、請求項１乃至７９の何れか一項に記載の自給式呼吸用マスク。
81. ｉ．使用者の鼻孔及び口を覆うよう構成された呼吸用マスク部分であって、交換可能なエアフィルタを備えた呼吸用マスク部分、
    ｉｉ．デバイス電子システムを備え、前記デバイス電子システムが
    ｉｉｉ．制御ユニット、
    ｉｖ．前記制御ユニットに動力を与えるよう構成された動力ユニット、
    ｖ．使用者入力モジュールの少なくとも１つが前記呼吸用マスク部分内に配置されている１つ又は複数の前記使用者入力モジュール、
    ｖｉ．１つ又は複数の使用者出力モジュール、及び
    ｖｉｉ．１つ又は複数の通信モジュール、及び
    ｖｉｉｉ．少なくとも前記制御ユニットを含む前記デバイス電子システムの一部を含む収納部分
    を備えた、使用者が装着可能な装置。
82. 前記収納部分又は前記呼吸用マスク部分を支持するための枠部分をさらに備える、請求項８１に記載の使用者が装着可能な装置。
83. 前記枠部分及び前記収納部分が統合されていること、並びに前記枠部分が、前記呼吸用マスク部分に間接的に取り付けられていることを特徴とする、請求項８２に記載の使用者が装着可能な装置。
84. 前記使用者入力モジュールが、前記呼吸用マスク部分内に配置されたマイクロフォンを備えていること、並びに前記使用者出力モジュールがイヤフォンを備えることを特徴とする、請求項８１に記載の使用者が装着可能な装置。
85. 前記通信モジュールが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュールを備えることを特徴とする、請求項８１に記載の使用者が装着可能な装置。
86. 前記デバイス電子システムが、１つ又は複数の生理学的センサをさらに備えること、並びに前記生理学的センサの少なくとも１つが、前記呼吸用マスク部分内に配置されることを特徴とする、請求項８１に記載の使用者が装着可能な装置。
87. 前記生理学的センサが、１つ又は複数の温度センサを含むことを特徴とする、請求項８６に記載の使用者が装着可能な装置。
88. １つ又は複数の前記温度センサが、体温センサを含むことを特徴とする、請求項８７に記載の使用者が装着可能な装置。
89. １つ又は複数の前記温度センサが、吐き出された空気の温度を感知するために配置された空気温センサを含むことを特徴とする、請求項８８に記載の使用者が装着可能な装置。
90. 前記生理学的センサが、前記呼吸用マスク部分内に配置された空気圧センサを含むことを特徴とする、請求項８６に記載の使用者が装着可能な装置。
91. 前記デバイス電子システムが、カメラをさらに備えることを特徴とする、請求項８１に記載の使用者が装着可能な装置。
92. 前記使用者入力モジュールが、１つ又は複数の制御ボタンを備えることを特徴とする、請求項８１に記載の使用者が装着可能な装置。
93. 前記デバイス電子システムが、ＧＰＳ受信機モジュールをさらに備えることを特徴とする、請求項８１に記載の使用者が装着可能な装置。
94. 前記デバイス電子システムが、生理学的センサの少なくとも１つによって収集されたデータを記憶するよう構成されたメモリをさらに備えることを特徴とする、請求項８１に記載の使用者が装着可能な装置。
95. 前記デバイス電子システムが、記憶されたデータを、１つ又は複数の通信モジュールによって使用者のホスト装置に伝送するよう構成されていることを特徴とする、請求項９４に記載の使用者が装着可能な装置。
96. 前記制御ユニットが、ＣＰＵ及びメモリを備えることを特徴とする、請求項８１に記載の使用者が装着可能な装置。
97. 前記制御ユニットが、マイクロコントローラを備えることを特徴とする、請求項９６に記載の使用者が装着可能な装置。

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