防污染面罩和控制方法技术

技术编号:19692936 阅读:25 留言:0更新日期:2018-12-08 11:27
本发明专利技术涉及防污染面罩和控制方法。本发明专利技术提供一种防污染面罩。在一个方面,实现了压力监测系统。风扇的旋转速度被用于获取耦接到风扇的面罩空气腔室中的压力或检测其中的压力变化。这避免了对单独的压力传感器的需求。面罩两端的压力用于确定面罩是否被佩戴。在另一方面,在风扇关闭时由因用户呼吸导致的风扇的机械运动引起的、由风扇电机产生的信号被检测,并且被用于开启风扇。

【技术实现步骤摘要】
防污染面罩和控制方法
本专利技术涉及一种用于向呼吸装置的佩戴者提供过滤空气的防污染面罩,其中通过风扇辅助流动。
技术介绍
世界卫生组织(WHO)估计每年有400万人死于空气污染。这个问题的一部分就是城市的户外空气质量。在德里这样的印度城市,最糟糕的年度污染水平超过推荐水平的10倍。众所周知,北京的年平均值是建议安全水平的8.5倍。但是,即使在伦敦、巴黎和柏林等欧洲城市,其水平也高于WHO建议的水平。由于这个问题在短时间内不会显著改善,所以解决这个问题的唯一方法就是佩戴通过过滤提供更清洁空气的面罩。为了提高舒适度和效果,可以在面罩上添加一个或两个风扇。这些风扇在使用期间打开,通常在恒定电压下使用。出于效率和寿命的原因,这些风扇通常是电子换向无刷直流风扇。佩戴者使用动力面罩的益处在于,减轻了肺部承受的由抵抗常规非动力面罩中的过滤器的阻力的吸气引起的轻微压力。此外,在传统的无动力面罩中,吸气也会在面罩内引起轻微的负压,其导致污染物泄漏到面罩中,如果这些污染物是有毒物质,则泄漏可能是危险的。动力面罩向面部提供稳定的空气流,并且可以例如提供轻微的正压,其可以由呼气阀的阻力来确定,以确保任何泄漏向外的而不是向内的。如果调节风扇运转或速度,则有几个优点。这可以用于在吸气和呼气过程中通过更合适的通风来提高舒适性,或者可以用于提高电气效率。后者意味着更长的电池寿命或增强的通风。在当前的设计中,这两方面都需要改进。为了调节风扇速度,可以测量面罩内的压力,并且可以使用压力以及压力变化两者来控制风扇。例如,面罩内的压力可以通过压力传感器测量,并且风扇速度可以根据传感器测量而变化。压力传感器的成本很高,因此会希望提供一种监测面罩内压力的替代方法。这样的压力信息可以用于控制动力面罩内的风扇,但是其可以用作需要压力信息的任何其他基于风扇的系统的一部分。风扇操作的面罩是电池供电的装置,因此希望将功率消耗降至最低,并保持成本最低。一个问题是,当面罩没有被佩戴时,风扇可能保持开启,并且这导致不必要的功率消耗。可以提供专用于检测面罩何时被佩戴的传感器,但这会增加呼吸面罩的成本。当佩戴面罩时,用户通常会启动开关来开启风扇。该开关增加了面罩的成本,占用空间,并且开启是不方便的。自动电子开启功能将避免这类缺点。但是,通常这也需要一个专用传感器来检测面罩的使用情况。因此,希望找到一种检测面罩佩戴的更低成本的解决方案,以便能够检测从被佩戴到未被佩戴的转变、和/或从未被佩戴到被佩戴的转变。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据本专利技术的一个方面的示例,提供了一种防污染面罩,其包括:空气腔室;过滤器,直接在空气腔室与空气腔室的外部的周围环境之间形成边界;风扇,用于从空气腔室的外部将空气吸入到空气腔室中、和/或将空气从空气腔室内抽吸到外部;用于确定风扇的旋转速度的装置;和控制器,其适用于:根据风扇的旋转速度获取空气腔室内的压力或检测空气腔室内的压力变化;和基于获取的压力或检测到的压力变化来确定面罩是否被佩戴。本专利技术涉及一种防污染面罩。这意味着这样一种装置,其主要目的是过滤待由用户呼吸的环境空气。面罩不执行任何形式的患者治疗。特别地,由风扇操作产生的压力水平和流量仅旨在帮助(通过影响空气腔室中的温度或相对湿度)提供舒适度、和/或帮助提供通过过滤器的流量而不需要用户显着的额外呼吸努力。与用户不佩戴面罩的情况相比,面罩不提供总体呼吸辅助。在该系统中,风扇速度(对风扇而言其用于将空气驱动到腔室中、和/或从腔室中排出)被用作压力测量的代表。为了测量风扇速度,可以使用风扇本身,以便不需要额外的传感器。在正常使用情况下,空气腔室可以是封闭的,因此气体腔室内的压力波动会影响风扇的负载条件,从而改变风扇的电气特性。类似地,风扇电气特性可以确定腔室的性质,例如其容积,以及它是开放的或封闭的容积。通过确定面罩是否被佩戴,面罩设计可以在面罩未被佩戴时节省功率,但不需要任何额外的传感器。特别是,如果在面罩两侧没有检测到压差,则表明两侧都处于大气压力下并且面罩没有被佩戴。实际上,不再有一个封闭的或部分封闭的腔室,因此空气腔室对大气开放。如果检测到面罩没有被佩戴,则风扇可以关闭。过滤器形成直接介于空气腔室和空气腔室的外部的周围环境之间的边界。这提供了紧凑的布置,其避免了对流动输送通道的需要。这意味着用户能够通过过滤器进行呼吸。过滤器可能有多个层。例如,外层可以形成面罩的主体(例如织物层),并且内层可以用于去除更微细的污染物。内层然后可以被移除用于清洁或替换,但是两个层可以一起被认为构成过滤器,因为空气能够穿过该结构,并且该结构执行过滤功能。过滤器因此优选地包括空气腔室的外壁,并且可选地包括一个或多个另外的过滤层。这提供了特别紧凑的布置,并且由于面罩主体执行过滤功能而能够实现大的过滤面积。因此,当用户吸气时,通过过滤器将环境空气直接提供给用户。使用的空气腔室中的最大压力例如高于空气腔室的外部的压力4cmH2O以下,例如2cmH2O以下,例如1cmH2O以下。如果风扇用于在空气腔室中提供增加的压力(例如在吸气期间流入空气腔室),则仅需要提供小的增加的压力,例如用于辅助使用者的吸气。风扇可以仅用于从空气腔室内向外部抽吸空气。通过这种方式,即使在呼气期间也可以促进新鲜过滤空气向空气腔室的供应,这提高了用户的舒适度。在这种情况下,空气腔室内的压力始终可以低于外部(大气)压力,因此新鲜空气始终供应给面部。在一个示例中,风扇由电子换向无刷电机驱动,并且用于确定旋转速度的装置包括电机的内部传感器。内部传感器已经安装在这种电机中,以使电机旋转。电机甚至可以有一个输出端口,其上提供内部传感器输出。因此,具有携载适合用于确定旋转速度的信号的端口。替代地,用于确定旋转速度的装置可以包括用于检测驱动风扇的电机的电源上的纹波的电路。纹波由于转换通过电机线圈的电流而产生,由于输入电压源的有限阻抗,电流转换引起电源电压中的感应变化。风扇可以是双线风扇,并且用于检测纹波的电路包括高通滤波器。尚没有合适的风扇速度输出的电机所需的附加电路可以保持在最低限度。面罩可以进一步包括用于使空气腔室可控地向外部排气的排气阀。排气阀可以包括被动压力调节止回阀或主动驱动电动可控阀。这可以用来使面罩更舒适。在吸气过程中,通过关闭阀门(主动或被动),防止未经过滤的空气被吸入。在呼气过程中,阀门打开,使呼出的空气被排出。控制器可以适用于根据压力监测系统来确定呼吸周期,并且根据呼吸周期的阶段来控制可控制阀。因此,压力监测提供了一种确定吸气阶段的简单方法,其然后可以用于控制面罩的排气阀的定时、或确定面罩是否被佩戴并因此在使用中。控制器可适于在吸气时间期间关闭风扇。这可以用来节省功率。对于通过过滤器呼吸没有困难的用户来说,在吸气期间关闭风扇可能是期望的,如果以这种方式进行配置,则可以节省功率。因此,该系统可以使面罩在不同的模式下操作,并且在不被佩戴时关闭。该面罩可以进一步包括:检测电路,用于检测在风扇未被电驱动时由风扇旋转引起的感应电流或电压峰值;和启动电路,响应于来自检测电路的输出而启动风扇的电驱动,此功能通过检测由风扇手动旋转引起的电气峰值使得能够在面罩被佩戴时启动风扇。例如,当风扇未被电驱动时,这种旋转是由用户佩戴面罩并通过风扇呼吸本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种防污染面罩,包括:空气腔室(18);过滤器(16),形成直接介于所述空气腔室与所述空气腔室外部的周围环境之间的边界;风扇(20),用于将空气从所述空气腔室(18)外部抽吸到所述空气腔室中、和/或将空气从所述空气腔室内部抽吸到外部;用于确定所述风扇的旋转速度的装置(34,36);和控制器(30),其适于:根据所述风扇的所述旋转速度来获取所述空气腔室内的压力、或检测所述空气腔室内的压力变化;以及基于所获取的压力或压力变化来确定所述面罩是否被佩戴。

【技术特征摘要】
2017.08.10 EP 17185742.8;2017.05.22 CN PCT/CN2017/1.一种防污染面罩,包括:空气腔室(18);过滤器(16),形成直接介于所述空气腔室与所述空气腔室外部的周围环境之间的边界;风扇(20),用于将空气从所述空气腔室(18)外部抽吸到所述空气腔室中、和/或将空气从所述空气腔室内部抽吸到外部;用于确定所述风扇的旋转速度的装置(34,36);和控制器(30),其适于:根据所述风扇的所述旋转速度来获取所述空气腔室内的压力、或检测所述空气腔室内的压力变化;以及基于所获取的压力或压力变化来确定所述面罩是否被佩戴。2.根据权利要求1所述的面罩,其中所述过滤器包括所述空气腔室的外壁(16)。3.根据权利要求1或2所述的面罩,其中在使用中所述空气腔室中的最大压力高于所述空气腔室外部的压力4cmH2O以下,例如2cmH2O以下,例如1cmH2O以下。4.根据前述权利要求中任一项所述的面罩,其中所述风扇仅用于将空气从所述空气腔室内部抽吸到外部。5.根据前述权利要求中任一项所述的面罩,还包括用于使所述空气腔室(18)向外部可控地排气的排气阀(22),其中所述排气阀(22)包括被动压力调节止回阀或主动驱动电子可控阀。6.根据前述权利要求中任一项所述的面罩,其中如果确定所述面罩未被佩戴,则所述控制器适于关掉所述风扇。7.根据前述权利要求中任一项所述的面罩,其中所述风扇(20)由电子换向无刷电机驱动,并且所述用于确定旋转速度的装置包括所述电机的内部传感器。8.根据权利要求1至6中任一项所述的面罩,其中所述用于确定旋转速度的装置(36)...

【专利技术属性】
技术研发人员:P·范德斯卢斯陈爽W·D·P·考温伯格P·H·鲍马
申请(专利权)人:皇家飞利浦有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰,NL

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