呼吸辅助面罩及其控制方法技术

处理风扇辅助面罩(12)的风扇(16)速度信号，以提供到面罩容积(14)或来自面罩容积(14)的泄漏水平的指示。以这种方式，面罩(14)的佩戴者(10)能够确保面罩(14)的正确初始贴合，并且执行面罩(14)的贴合的周期性检查。

Respirator assisted mask and its control method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】呼吸辅助面罩及其控制方法
本专利技术涉及呼吸辅助面罩，在面罩中，电气电扇通过空气过滤器将空气吸入面罩或将空气从面罩中抽出，以辅助吸气或呼气。
技术介绍
空气污染是全世界关注的问题。据世界卫生组织(WHO)估计，每年有400万人死于空气污染。这一问题部分源于城市的室外空气质量。接近300个雾霾严重城市达不到国家空气质量标准。官方室外空气质量标准将颗粒物质浓度定义为每单位体积的质量(例如μg/m3)。特别关注的是具有小于2.5μm的直径的颗粒(称为“PM2.5”)的污染，因为它们能够渗透到肺部(肺泡)的气体交换区中，并且非常小的颗粒(＜100nm)可以穿过肺部以影响其它器官。由于该问题在短时间内无法显著改善，解决这一问题的常见方法就是佩戴面罩，面罩通过过滤提供更清洁的空气，并且近年来，中国及其它地区的面罩市场急速扩大。例如，预计到2019年，中国将有42亿个面罩。这些面罩可以由用作污染物颗粒的过滤器的材料制成，或者可以具有用于面罩表面的仅仅一部分的过滤器，并且该过滤器在过滤器变得堵塞时可以更换。然而，在使用过程中，面罩内侧的温度和相对湿度增加，再加上面罩内侧相对于外侧的压力差，这使得呼吸很不舒服。这可以通过设置出口阀或止回阀来部分地缓解，出口阀或止回阀允许呼出的空气以很小的阻力逸出面罩，但是要求吸入的空气通过过滤器被抽吸。为了提高舒适性和有效性，可以在面罩上增加风扇，该风扇经过过滤器抽吸空气。考虑到效率和寿命原因，这些风扇通常是电子换向无刷DC风扇。佩戴者使用风扇动力面罩的好处在于，可以缓解肺部因抵抗传统非动力面罩中过滤器的阻力吸气而引起的轻微应变。此外，在传统非动力面罩中，吸气还会引起面罩内的轻微的压降，从而导致污染物泄漏至面罩中，如果这些污染物是有毒物质，这种泄漏可以证明是危险的。风扇辅助面罩因此可以通过降低温度、湿度和呼吸阻力来提高佩戴舒适性。在一种布置中，进气(即吸气)风扇可以用于提供连续的空气的摄入。以这种方式，可以缓解肺部因抵抗传统非动力面罩中的过滤器的阻力吸气而引起的轻微应变。然后，可以向面部提供稳定的空气流，并且可以例如提供轻微的正压，以确保任何泄漏都是向外而不是向内的。然而，这在呼气时对呼吸带来了附加的阻力。在另一布置中，排气(即呼气)风扇可以用于提供空气的连续释放。相反地，这在呼气时提供呼吸辅助，但是，与使用被动出口阀相比，其缺点在于可以导致面罩容积中的负压，从而使面罩边缘周围的泄漏导致被污染的空气泄漏到面罩容积中。另一备选是同时提供进气风扇和排气风扇两者，并且与使用者的呼吸循环同步地对风扇控制进行定时。呼吸循环可以基于压力(或压差)测量结果来测量。这提供了改进的温度和湿度的控制，并且减小了针对吸气和呼气两者的呼吸阻力。通过以这种方式提供风扇操作的调节(以及风扇速度的调节)，在吸气和呼气序列期间提供了更适当的通气量，并且改善了电效率。改善的电效率转化为更长的电池寿命或增加的通气量。因此，有几种类型的面罩可以用于防止日常空气污染物暴露，包括被动面罩、具有呼气阀的被动面罩，以及具有至少一个主动风扇的面罩。本专利技术尤其涉及具有风扇装置的面罩。与面罩相关联的一个问题是，佩戴者经常不知道面罩是否贴合得当。如果面罩不能贴合得当，则会存在泄漏，从而导致被污染的空气进入面罩。基于风扇辅助操作的使用者舒适度控制也会受到影响。可以导致泄漏问题的情况有很多。如果面罩从一开始就没有正确地贴合，随后面罩将存在泄漏问题。为了解决这一问题，针对面罩的使用说明会指示使用者在佩戴面罩时如何贴合和调整面罩。然而，这没有给使用者反馈。即使面罩最初贴合得非常好，在一些头部活动之后，诸如头部左右(side-to-side)移动或上下移动，面罩也可以移动并且引起泄漏问题。因此，需要一种能够提供关于面罩贴合使用者的程度的反馈的面罩，从而可以根据需要或者在需要时进行调整。GB2472592A公开了一种控制电动空气净化呼吸器鼓风机系统，以向使用者输送均匀体积气流的方法。US20130333702A1公开了一种患者通气系统，包括通气接口和通气源，通气源通过通气接口气动地联接至患者。控制器根据预定护理配置设置来调节从通气源到患者的气流输送。患者通气接口处和通气源处的压力读数用于确定泄漏。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。根据本专利技术的第一方面，提供了一种风扇辅助面罩，包括：罩体，罩体适于抵靠佩戴者的面部包围面罩容积；风扇装置，包括至少一个风扇；以及控制器，适于利用风扇驱动信号控制至少一个风扇，风扇驱动信号引起至少一个风扇以风扇速度操作，其中，控制器还适于处理风扇速度信号，从而提供到面罩容积或来自面罩容积的泄漏水平的指示。该面罩确定面罩的泄漏水平，从而可以指示佩戴者对面罩进行调整。泄漏检测是基于关于所感测的风扇速度的信息。所感测的风扇速度可以从由风扇提供的现有信号获取。因此，泄漏检测可以利用已经存在的用于其它目的现有传感器来执行。替代地，风扇速度可以利用专用的传感器来感测。例如，可以使用风扇电流检测、霍尔传感器或光学传感器来实现风扇速度的感测。泄漏水平通过所提供的指示反馈给佩戴者。通过减少泄漏，改善了由面罩提供的保护。泄漏水平的指示可以是简单的二元指示元(是/否)，或者可以是指示面罩泄漏的不同程度的多级信号。该指示可以提供关于是否需要调整面罩的建议。控制器例如适于在测试阶段期间获取风扇速度信号，在测试阶段期间指示佩戴者屏住呼吸。因此，只需要佩戴者在短时间(通常为5秒至20秒之间的时间段)内屏住呼吸就可以在不受到佩戴者呼吸的复杂影响的情况下确定面罩状况。控制器例如适于将速度信号与涉及无泄漏状态的参考数据进行比较。因此，检测与涉及无泄漏状态的风扇速度状态的偏差，并且将该偏差用作面罩泄漏指示元。可以具有存储器，该存储器将参考数据作为风扇规范信息存储。该数据或信息例如可以是针对特定(例如最大)风扇驱动信号的整个风扇上的流速和压力差之间的函数的形式。流速与风扇速度成正比，使得可以认为风扇速度的感测等同于流速的感测。控制器可以替代地在校准阶段期间获取所述参考数据，在校准阶段期间指示佩戴者屏住呼吸并且握持面罩以手动地防止从面罩容积的泄漏，并且其中，面罩还包括存储器，该存储器存储参考数据。因此，可以通过在执行测试时物理地确保没有泄漏来获取参考数据。作为另一备选，为了确定参考数据，可以在工厂校准阶段测试面罩(或者实际上相同设计的面罩)以获取参考数据。这可以涉及将面罩应用于已知的没有泄漏发生的特别设计的模板(因为模板是为面罩设计的，而使用者的面部不是)。控制器可以适于确定佩戴者的呼吸模式并且根据呼吸模式控制风扇装置。该所感测的压力差可以通过专用的传感器获取，或者该所感测的压力差可以从风扇速度传感器信号中得到，该信号本身会随着呼吸循环而波动。控制器可以适于控制风扇装置以辅助佩戴者的吸气。在这种情况下，风扇装置向面罩容积提供正压力差。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风扇辅助面罩，包括：/n罩体(12)，所述罩体(12)适于抵靠佩戴者(10)的面部包围面罩容积(14)；/n风扇装置(16)，包括至少一个风扇；以及/n控制器(20)，适于利用风扇驱动信号控制所述至少一个风扇，所述风扇驱动信号引起所述至少一个风扇以风扇速度操作，/n其中所述控制器(20)还适于：/n处理风扇速度信号，并且将所述风扇速度信号与涉及无泄漏状态的参考数据进行比较，从而提供到所述面罩容积或来自所述面罩容积的泄漏水平的指示。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180529 EP 18174893.0;20180320 CN PCT/CN2018/07961.一种风扇辅助面罩，包括：
罩体(12)，所述罩体(12)适于抵靠佩戴者(10)的面部包围面罩容积(14)；
风扇装置(16)，包括至少一个风扇；以及
控制器(20)，适于利用风扇驱动信号控制所述至少一个风扇，所述风扇驱动信号引起所述至少一个风扇以风扇速度操作，
其中所述控制器(20)还适于：
处理风扇速度信号，并且将所述风扇速度信号与涉及无泄漏状态的参考数据进行比较，从而提供到所述面罩容积或来自所述面罩容积的泄漏水平的指示。


2.根据权利要求1所述的面罩，其中所述控制器(20)适于：
在测试阶段期间获取所述风扇速度信号，在所述测试阶段期间指示所述佩戴者屏住呼吸。


3.根据权利要求1所述的面罩，包括存储器(21)，所述存储器将所述参考数据作为风扇规范信息存储。


4.根据权利要求1所述的面罩，其中所述控制器(20)适于在校准阶段期间获取所述参考数据，在所述校准阶段期间指示所述佩戴者屏住呼吸、并且握持所述面罩以手动地防止从所述面罩容积的泄漏，以及其中所述面罩还包括存储器(21)，所述存储器(21)存储所述参考数据。


5.根据前述任意一项权利要求所述的面罩，其中所述控制器(20)适于确定所述佩戴者的呼吸模式，并且根据所述呼吸模式控制所述风扇装置。


6.根据前述任意一项权利要求所述的面罩，其中所述控制器(20)适于控制所述风扇装置以辅助所述佩戴者的吸气，或控制所述风扇装置以辅助所述佩戴者的呼气。

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟，陈伟忠，P·H·鲍马，P·范德斯卢斯，
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