防污染面罩的制作方法

本实用新型涉及一种具有由风扇辅助的气流的防污染面罩，用于向面罩的佩戴者提供过滤空气。
背景技术：
：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。其中最差的是印度的城市，如德里，其年度污染水平超过推荐水平的10倍。众所周知，北京的年均污染水平是推荐安全水平的8.5倍。然而，即使在像伦敦、巴黎和柏林等欧洲城市，污染水平也高于who推荐的水平。由于该问题在短时间内无法显著改善，解决这一问题的唯一方法就是戴上面罩，面罩通过过滤提供更清洁的空气。为了提高舒适性和有效性，可以在面罩上添加一个或两个风扇。这些风扇在使用期间被接通，并且通常以恒定电压使用。出于效率和寿命原因，这些风扇通常是电换向无刷dc风扇。佩戴者使用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轻微的负压，从而导致污染物泄漏至面罩中，如果是有毒物质，这种泄漏可能证明是危险的。动力面罩稳定地向面部输送气流，并且可以，例如，提供轻微的正压，其可以通过呼气阀的阻力来确定，以确保任意泄漏是向外而非向内的。如果风扇的操作或速度可以调节，则存在若干优点。这可以用于通过在吸气和呼气序列期间更适当的通气来改善舒适度，或者可以用于提高电效率。后者转化为更长的电池寿命或增加的通风。这两个方面都需要改进现有设计。为了调节风扇速度，可以测量面罩内的压力，并且压力和压力变化都可以用于控制风扇。例如，面罩内的压力可以用压力传感器测量，并且风扇速度可以根据传感器测量而变化。压力传感器非常昂贵，因而希望提供一种监测面罩内压力的替代方法。申请人已经提出但尚未公开的一种解决方案是，使用风扇的转速作为压力测量的代表。基于风扇的转速确定压力或压力变化。使用该压力信息，可以跟踪用户的呼吸模式，还可以确定面罩是否被佩戴。该方法描述于wo2018/215225中。申请人还提出了但尚未公开的一种解决方案是，使用罩内环境(温度和相对湿度)作为控制风扇速度的指示器。然而，面罩腔室中的传感器易受由于冷凝而引起的误差的影响，这可能使传感器响应劣化。而且，温度和湿度传感器的响应通常较慢，因此可能不能以所需速率跟踪变化。在炎热天气条件下，检测到的吸气和呼气之间的温度变化也很小。已知的控制方法也不容易考虑用户的活动，例如用户的劳累水平。因此，需要一种风扇速度控制方法和装置，其能够以低成本实现并且能够提供考虑了用户活动水平的风扇速度控制。wo2016/157159公开了一种呼吸面罩，其具有风扇、出口阀和用于感测指示用户呼吸循环的参数的传感器。可选地，测量其它参数，例如湿度、温度和压力。根据所感测的参数来控制出口阀。技术实现要素：本实用新型由权利要求限定。根据本实用新型一个方面的实施例，提供一种防污染面罩，包括：空气腔室；过滤器，其形成空气腔室与空气腔室外部的周围环境之间的边界；风扇，用于将空气从空气腔室外部吸入空气腔室内部，和/或将空气从空气腔室内部吸至外部；用于确定风扇转速的装置；温度传感器，用于测量空气腔室外部的环境温度；以及控制器，控制器适用于：从所确定的风扇转速或风扇转速的变化导出与呼吸深度相关的第一值和与呼吸速率相关的第二值；并且根据第一值、第二值和环境温度来设置风扇速度，其中，风扇速度被设置为多个非零风扇速度中的选定风扇速度。该面罩基于风扇转速和外部温度来提供风扇速度的自动调节。通过考虑外部温度，做出对用户舒适度的估计。风扇速度调节能够在不同环境条件(温度)下提供不同气流，并且用于用户的不同活动水平。例如，以快速行走为例，夏天时用户可能需要大气流来帮助管理面罩内的环境，而在冬天则需要相对较少的气流以避免佩戴者感到寒冷。利用环境(即面罩腔室外)温度测量，避免了水冷凝问题。这提供了低成本的解决方案，例如可以容易地集成到pcb板上的所需外部感测。第一值和第二值使得能够考虑用户活动。第一值例如与呼吸深度相关，并且这意味着第一值与呼吸深度之间存在正相关。更一般地，例如，第一值可以涉及(即与之相关)整个风扇上的压力波动幅度。当面罩被佩戴并正常使用时，压力波动是由呼吸引起的。第二值与呼吸速率正相关。这可以用作除了由第一值指示的呼吸深度外，用户活动水平的另一指标。本实用新型涉及一种防污染面罩。这意味着一种主要目的在于过滤用户呼吸的环境空气的装置。面罩不执行任何形式的患者治疗。特别地，由风扇操作导致的压力水平和流仅旨在帮助提供舒适性(通过影响空气腔室内的温度或相对湿度)和/或帮助提供穿过过滤器的流而无需用户显著的额外呼吸努力。与用户没有佩戴面罩的情况相比，面罩不提供全面呼吸辅助。在该系统中，还使用风扇速度监测来代替压力测量。为了测量风扇速度，可以使用风扇本身，从而不需要附加传感器。在正常使用中，腔室可以封闭，从而使腔室内的压力波动对风扇的负载条件具有影响，并进而改变风扇电特性。类似地，风扇电特性可以确定腔室的性质，例如腔室的容积，以及腔室是开放还是封闭容积。例如，第一值是基于采样窗期间风扇转速的最大摆动。该摆动代表压力波动的程度，因而与呼吸深度相关。例如，第二值是基于风扇转速的连续最大值和最小值之间的时间的频率。该时间段对应于呼吸周期的一半，因而直接从该值导出的频率对应于呼吸速率(即频率)的两倍。采样窗选择为足以获取至少一个完整呼吸循环，例如6秒，以在10次呼吸/分的最低呼吸速率下获取完整呼吸循环。过滤器，例如，直接形成空气腔室与空气腔室外部的周围环境之间的边界。这提供了一种紧凑布置，避免了对流输送通道的需求。这意味着用户能够通过过滤器吸气。过滤器可以具有多个层。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细的污染物。然后，内层可以是可移除的以便于清洁或更换，但是，可以认为两个层共同构成过滤器，因为空气能够穿过该结构，并且该结构执行过滤功能。因此，过滤器优选包括空气腔室的外壁及可选的一个或多个其它过滤层。这提供了特别紧凑的布置，并且因为面罩主体执行过滤功能，能够实现大的过滤面积。因此，当用户吸气时，环境空气通过过滤器直接提供给用户。对于排气扇，压力可以是正或负(与环境压力相比)，例如，如果风扇关闭，将存在由吸气导致的负压和由呼气导致的正压。如果排气扇打开，根据风扇速度和呼吸特性，在呼吸期间出现负压或正压是可能的。在无呼吸期间将产生负压。如果风扇用于在空气腔室内提供增加压力(例如在吸气期间进入空气腔室的流)，则仅需要提供很小的增加压力，例如，以帮助用户吸气。在所有情况下，空气腔室内使用的最大压力例如低于4cmh2o，例如低于2cmh2o，例如低于1cmh2o，高于空气腔室外部的压力。面罩可以进一步包括：湿度传感器，用于测量空气腔室外部的环境湿度水平，其中，控制器适用于进一步根据湿度水平来设置风扇速度。因此，可以考虑外部环境温度和湿度两者。这在确定环境条件时提高了准确度。例如，控制器可以适用于：从环境温度和环境湿度水平导出与舒适度测量相关的热指数值。该热指数值代表一般周围环境条件，并且可以用于实现在考虑那些特定条件下预期用户舒适度的情况下来设置风扇速度。热指数值可以包括环境温度、环境湿度水平以及环境温度和/或环境湿度水平的一个或多个幂的多项式函数。例如，其可以包括环境温度、环境温度的平方、环境湿度水平和环境湿度水平的平方的函数。控制器可以适用于：根据当前风扇转速以及第一值和第二值，生成增加风扇速度、减小风扇速度或保持相同风扇速度的指令。因此，考虑当前风扇速度，利用呼吸深度和呼吸速率来控制是否需要改变风扇速度。控制器可以适用于：根据环境温度和环境湿度水平确定风扇速度应当增加或减小的量。因此，环境条件决定所需要的风扇速度调节量。控制器可以适用于根据风扇转速或风扇转速的变化来确定面罩未被佩戴，以在确定面罩未被佩戴的情况下关闭风扇。为了检测面罩是否被佩戴，可以分析风扇旋转信号。这可以考虑指示呼吸深度的第一值(当检测到呼吸时)以及指示呼吸速率的第二值(当检测到呼吸时)两者。通过判断面罩是否被佩戴，面罩设计实现了在面罩未被佩戴时节省功率而无需任何附加传感器。特别地，如果没有检测到整个面罩上的压差，则表示两侧均处于大气压下，面罩未被佩戴。实际上，不再有封闭或部分封闭的腔室，从而使空气腔室向大气开放。如果检测到面罩未被佩戴，则可以关闭风扇。风扇可以由电子换向无刷电机驱动，并且用于确定转速的装置包括电机的内部传感器。替代地，用于确定转速的装置可以包括用于检测供应至驱动风扇的电机的电力供应波动的电路。内部传感器已经设置在此类电机中以实现电机的旋转。电机甚至可以具有输出端口，内部传感器输出设置在输出端口上。因此，存在承载适用于确定转速的信号的端口。替代地，检测到波动，该波动源自通过电机线圈的合闸电流，并且由于输入电压源的有限阻抗，导致供电电压的感应变化。风扇可以是双线风扇，并且用于检测波动的电路包括高通滤波器。对于已经不具有合适风扇速度输出的电机的附加电路需求可以保持为最小。控制器可以适用于：根据风扇转速或风扇转速的变化确定呼吸循环；并且根据呼吸循环的阶段控制出口阀和/或在吸气期间关闭风扇。因此，旋转监测提供了一种简单的方式来确定吸气阶段，这可以随后用于控制面罩的通气阀的时机，或判断面罩是否被佩戴及是否被使用。控制器可以适用于在吸气期间关闭风扇。这可以用于节省功率。如果以这种方式构造，在吸气期间关闭风扇对于通过过滤器呼吸没有困难的用户来说是期望的，可以节省功率。风扇可以仅用于将空气从空气腔室内部抽吸至外部。这样，即使是在呼气期间，也可以促进新鲜的过滤空气到空气腔室的供应，进而提高用户的舒适度。在这种情况下，空气腔室内的压力可以一直低于外部(大气)压力，从而使新鲜空气总是被供应至面部。出口阀可以包括被动压力调节止回阀或主动驱动电可控阀。这可以用于使面罩更舒适。在吸气期间，通过关闭阀(主动地或被动地)防止未过滤的空气被吸入。在呼气期间，打开阀以排出呼出的空气。本实用新型还提供了一种防污染面罩的非治疗性控制方法，其中，该防污染面罩不是用于向患者提供治疗的面罩，该方法包括:用风扇将气体吸入和/或抽出面罩的空气腔室，风扇形成空气腔室和空气腔室外部的周围环境之间的边界；确定风扇的转速；从所确定的风扇转速或风扇转速的变化导出与呼吸深度相关的第一值和与呼吸速率相关的第二值；测量空气腔室外部的环境温度；以及根据第一值、第二值和环境温度来设置风扇速度，其中，风扇速度被设置为多个非零风扇速度中的选定风扇速度。该方法可以附加地包括测量空气腔室外部的环境湿度水平，以及进一步根据湿度水平来设置风扇速度。热指数值可从温度测量和湿度测量中导出，其与舒适度的测量相关。该方法可以包括：根据当前风扇转速和第一值，生成增加风扇速度、减小风扇速度或保持相同风扇速度的指令；以及根据环境温度和环境湿度水平确定风扇速度应当增加或减小的量。附图说明下面将结合附图详细描述本实用新型的实施例。在附图中：图1示出实现为面罩一部分的压力监测系统；图2示出压力监测系统的部件的一个实例；图3示出组合温度和湿度传感器的一个实例；图4a示出吸气和呼气期间的旋转信号；并且图4b示出风扇转速如何随时间变化；并且图5示出用于控制通过无刷dc电机的一个定子的电流的电路；图6用于解释热指数测量；并且图7示出一种面罩操作方法。具体实施方式下面将参考附图描述本实用新型。应当理解的是，详细描述和具体实例在指示装置、系统和方法的示例性实施例的同时，仅旨在用于说明性目的，而非旨在限制本实用新型的范围。结合以下说明、所附权利要求和附图，可以更好地理解本实用新型的装置、系统和方法的这些及其它特征、方面和优势。应当理解的是，附图仅仅是示意性的，并非按比例绘制。还应当理解的是，相同附图标记在整个附图中表示相同或相似部件。本实用新型提供一种具有被驱动的风扇的防污染面罩，其中，监测风扇的转速以及外部温度和可选的湿度水平。风扇转速或风扇转速的变化用于获得与呼吸深度相关的第一值、和与呼吸速率相关的第二值。这些参数与环境温度和可选的环境湿度水平结合使用，以设置风扇速度。因此，考虑用户的呼吸特性以及周围环境条件来设置风扇速度。图1示出具有自动风扇速度控制的面罩。图中示出佩戴面罩12的对象10，面罩12覆盖对象的鼻子和嘴。面罩的目的是在对象通过呼吸吸入空气之前过滤空气。为此，面罩主体本身作为空气过滤器16。空气通过吸气被吸入由面罩形成的空气腔室18。在吸气过程中，由于空气腔室18内的低压，出口阀22(例如止回阀)关闭。提供感测装置24用于至少测量环境温度，并且优选测量面罩腔室18外部的环境温度和湿度(例如相对或绝对湿度)。过滤器16可以仅由面罩主体形成，或者可以有多个层。例如，面罩主体可以包括由多孔织物材料形成的外罩，用作预过滤器。在外罩内部，更细过滤层可逆地附接至外罩。然后，更细过滤层可以移除以进行清洁和更换，而外罩可以，例如，通过擦拭来清洁。外罩还起到过滤作用，例如，避免大碎片(例如泥土)进入更细过滤器，而更细过滤器用于过滤细小颗粒物。可以存在多于两个层。多个层一起用作面罩的总过滤器。当对象呼气时，空气通过排气阀22排出。该阀打开以能够容易地呼气，但在吸气期间关闭。风扇20有助于通过出口阀22移除空气。优选地，排出的空气比呼出的空气多，从而将额外的空气供给至面部。由于降低了相对湿度和冷却，这增加了舒适性。在吸气期间，通过关闭阀防止未过滤空气被吸入。因此，出口阀22的时机取决于对象的呼吸循环。出口阀可以是由整个过滤器16上的压力差操作的简单的被动止回阀。然而，其可以替代地是电可控阀。如果佩戴面罩且用户在呼吸，则腔室内将产生变化的压力。特别地，腔室由用户的面部封闭。当面罩被佩戴时，封闭腔室内的压力也将根据对象的呼吸循环而变化。当对象呼气时，将出现轻微的压力增加，而当对象吸气时，将出现轻微的压力降低。如果风扇以恒定驱动水平(即电压)被驱动，则不同的主导压力将表现为对风扇的不同负载，因为整个风扇上存在不同的压降。然后，这种改变的负载将导致不同的风扇速度。因此，风扇的转速可以用作整个风扇上压力测量的代表。对于风扇一侧的已知压力(例如大气压力)，压力监测使得能够确定风扇另一侧的压力或至少压力变化。例如，该另一侧是封闭腔室，因而具有不同于大气压的压力。基于对风扇转速的监测而检测的压力变化可以用于获得关于用户呼吸的信息。特别地，第一值可以代表呼吸深度，第二值可以代表呼吸速率。根据本实用新型，第一值和第二值以及环境温度和环境湿度水平被用于设置风扇速度。此外，通过检测到风扇每一侧的相等压力(或与第一值和第二值相关的其它条件)，还可以确定腔室不是封闭的，而是在两侧均连接至大气压力。这将导致低于阈值的风扇速度变化。因此，这种情况可以用于确定面罩未被佩戴，因此未被使用。该信息可以用于关闭风扇以节省功率。用于确定转速的装置可以包括已经存在的来自风扇电机的输出信号，或者可以提供单独的简单感测电路作为风扇的附加部分。然而，在任一情况下均使用风扇本身，从而不需要附加传感器。图2示出系统的组成部分的一个实例。与图1相同的组成部分用相同的附图标记表示。感测装置被示为单独的温度传感器24a和湿度传感器24b。除图1所示的组成部分外，图2还示出控制器30、本地电池32和用于确定风扇转速的装置36。风扇20包括风扇叶片20a和风扇电机20b。在一个实例中，风扇电机20b是电子换向无刷电机，并且用于确定转速的装置包括电机的内部传感器。电子换向无刷dc风扇具有内部传感器，该内部传感器测量转子的位置并以转子旋转的方式切换通过线圈的电流。因此，内部传感器已经设置在此类电机中，以实现对电机速度的反馈控制。电机可以具有输出端口，内部传感器输出34设置在输出端口上。因此，存在承载适用于确定转速的信号的端口。替代地，用于确定转速的装置可以包括电路36，用于检测供应至电机20b的电源上的波纹。该波纹源自通过电机线圈的合闸电流，并且由于电池32的有限阻抗，导致供电电压的感应变化。例如，电路36包括高通滤波器，从而仅处理风扇旋转频带中的信号。这提供了非常简单的附加电路，并且比传统的压力传感器成本低得多。这意味着电机可以是任意设计，包括没有内置传感器输出端子的双线风扇。其也将与具有电刷的dc电机一起工作。如果出口阀22是电子切换阀，则呼吸循环时机信息可以用于根据呼吸循环的阶段控制出口阀22。因此，风扇速度监测提供了一种简单的方式来确定吸气阶段，该信息随后可以用于控制面罩的出口阀22的时机。除控制出口阀之外，控制器还可以在吸气期间或呼气期间关闭风扇。这赋予了面罩不同的操作模式，从而可以用于节省功率。对于给定驱动水平(即电压)，由于风扇叶片上的负载减小，整个风扇上的风扇速度以更低压力增加。这导致流增加。因此，风扇速度与压力差之间存在反比关系。这种反比关系可以在校准过程中获得，或者可以由风扇制造商提供。例如，校准过程涉及在指示对象以正常呼吸规律地吸气和呼气的周期内分析风扇速度信息。之后，获取的风扇速度信息可以与呼吸循环匹配，然后由此设置用于区分吸气和呼气的阈值。图3示出包括风扇、止回阀和感测装置24的模块的一种可能设计。该模块包括印刷电路板34，印刷电路板34的一侧上承载电池32和传感器装置24，并且在另一侧上安装有风扇20和阀22。顶侧设置有盖36。感测装置面对面罩外侧。图4a示意性地示出转子位置(作为测量传感器电压)与时间的关系。转速可以从到风扇的dc电压的ac分量(由电机中的切换事件引起)的频率测量。该ac分量源自风扇抽吸的电流变化，该电流变化施加在电源的阻抗上。图4a将吸气期间的信号示出为曲线40，将呼气期间的信号示出为曲线42。在呼气期间，存在因增加的压力梯度导致风扇上的负载增加而引起的频率降低。因此，所观察到的频率变化是由呼吸循环期间的不同风扇性能引起的。图4b通过绘制风扇转速与时间的曲线示出频率随时间的变化。在连续最大值和最小值之间存在风扇转速的最大差δfan，并且这与呼吸深度相关。这是从风扇旋转信号导出的第一值。这些点之间的时间用于导出第二值，例如对应于该时间段的频率(因此，该频率是呼吸速率的两倍)。注意，第一值可以从原始风扇旋转信号获得，或者可以首先执行平滑化。因此，基于未处理的实时速度或经处理的速度，存在至少两种不同的方式来计算最大摆动。实际上，存在添加至实时信号上的噪声或其它波纹。平滑算法可以用于处理实时信号并从平滑信号计算第一值。在呼气期间，风扇操作迫使空气从面部和面罩之间的区域排出。由于呼气变得更容易，这提高了舒适性。这样还可以将额外空气抽吸至面部，从而降低了温度和相对湿度。在吸气和呼气之间，风扇操作增加了舒适度，因为新鲜空气被吸入面部和面罩之间的空间内，从而冷却该空间。在吸气期间，出口阀关闭(主动或被动)，风扇可以关闭以节省功率。这提供了基于呼吸循环检测的操作模式。如果风扇在部分呼吸循环中关闭，因而不提供压力信息，则可以从先前呼吸循环中推断出吸气和呼气阶段的精确时机。对于风扇辅助的呼气，需要在出口阀再次打开之前恢复电力。这也确保了下一吸气-呼气循环保持在适当时机，并且获得足够的压力和流。使用这种方法，可以容易地实现大约30％的功率节省，从而延长电池寿命。替代地，风扇的功率可以增加30％以提高有效性。在不同的风扇和阀配置下，风扇转速的测量实现了控制以增加舒适性。在过滤器与风扇串联的风扇配置中，压力监测可以用于测量过滤器的流阻，尤其是基于整个风扇和过滤器上的压降。这可以在接通后面罩尚未佩戴至面部的一段时间内完成。该阻力可以用作过滤器年限的代表。如上所述，使用电子换向无刷dc电机的风扇具有内部传感器，该内部传感器测量转子的位置并以转子旋转的方式切换通过线圈的电流。图5示出h桥电路，其用作逆变器，以从dc电源vdd、gnd生成流向电机的定子线圈50的交流电压。逆变器具有一组开关s1至s4，以在整个线圈50上生成交流电压。这些开关由取决于转子位置的信号控制，并且这些转子位置信号可以用于监测风扇旋转。如上所述，该系统优选测量环境温度和湿度。这两个测量可以组合以提供舒适水平的测量，例如被称为热指数的测量。图6示出相对湿度(％rh)与温度(℃)图。不同的区域被不同地加阴影以示出不同的热指数值。热指数是环境温度(t)、环境温度的平方、环境湿度水平(rh)和环境湿度水平的平方的函数。一个实例是：热指数给出了不同温度和相对湿度条件下的舒适度测量。例如，低于29被归类为没有不适，29-34.5被归类为可接受的，34.5-39被归类为有些不适，39-45被归类为严重不适，45-54被归类为危险的，并且54以上对应于即将中暑。因此，指数值越高，越感觉不舒适。当t＞10℃时，热指数是适用的。对于t＜10℃，应当考虑其它寒冷参数。控制器利用下面的表1来设置初始风扇转速：表1当t＞10℃时，初始风扇转速随着热指数的增加而增加。当t＜10℃时，提供相对低的风扇旋转。低风扇旋转确保用户不会感觉太冷。当然，表中的转速仅仅是示例。实时获得风扇旋转信号，并且持续监测代表呼吸深度的第一值和代表呼吸速率的第二值。对于休息的成人，正常呼吸速率是12-18bpm(每分钟呼吸)，而当人们进行活动，例如跑步、快走或骑自行车时，呼吸速率增加。采样窗应当包含至少1个呼吸周期，否则无法获取呼吸速率。代表呼吸深度的第一值可以基于在(至少一次呼吸的，例如5秒)采样窗内捕获的转速的最大摆动，如图4b所示：δfan＝fan(max)–fan(min)代表呼吸速率的第二值可以由与这些最大值和最小值的时间差相对应的频率给出：f＝1/|tfan(max)–tfan(min)|因此，第二值是基于风扇转速的连续最大值和最小值之间的时间的频率。再次，第二值可以从原始风扇旋转信号获得，或者可以首先执行平滑化。呼吸速率可以定义为0.5f。对于f的计算，另一种方法是识别从下降(上升)到上升(下降)的拐点。对于风扇转速的实时调整，一个示例利用如下所示的查找表2。下面有四个子表。每个子表用于不同的呼吸速率范围(即用于第二值的不同范围)，并且每个子表均示出呼吸深度(即第一值δfan)如何变化以及需要如何改变风扇速度。表2在每个子表中，“-”表示风扇速度保持以当前水平运行，“fan+、fan-、fan++和fan--”表示如何改变风扇速度。可以看出，风扇速度的期望变化取决于风扇速度的当前水平(因而趋向于如由“-”所指示的期望值)、呼吸速率(每分钟呼吸次数)和呼吸深度δfan。fan+、fan-、fan++和fan--的含义通过下表3变得清楚。表3热指数<34.534.5-45>45fan+n＝1n＝2n＝3fan++n＝2n＝3n＝3fan-n＝2n＝1n＝1fan--n＝3n＝2n＝1值n表示在上表中的风扇速度设置1到5之间进行风扇速度的多少阶变化。例如，如果当前风扇级别是1级，并且如果n＝3(例如对于情景：“fan+”且热指数>45)，则风扇应当改变至4级(1+3)。对于初始风扇速度确定，当用户打开风扇时，需要合适的初始风扇速度，而不总是从最低速度开始。由于热指数通常可以反映用户在不同环境条件下的舒适度，因此热指数用于如上所示地设置初始速度。当实时地调整风扇速度时，呼吸速率和呼吸量随着用户的活动而改变。例如，当风扇级别为～5500rpm(见上表2)时，以12bpm的呼吸速率和0.5l的潮气量正常坐着可能会导致＜350rpm的风扇速度变化(δfan)。如果活动增加，例如从坐变为走(例如20bpm，1l量)，则δfan将增加至350rpm以上，从而要求提高风扇级别。热指数用于帮助确定风扇应当被改变至哪个级别。上面的表格仅提供了一个详细实施方式，但当然，对于不同的风扇设计等，不同的版本是可能的。面罩可以用于仅覆盖鼻子和嘴(如图1所示)，或者可以是全面罩。该面罩用于过滤环境空气。上述面罩设计具有由过滤材料形成的主空气腔室，用户通过该主空气腔室吸入空气。同样如上所述，一种替代面罩设计具有与风扇串联的过滤器。在这种情况下，风扇帮助用户通过过滤器吸入空气，从而减少用户的呼吸努力。出口阀使得呼出的空气能够被排出，并且入口阀可以设置在入口处。本实用新型还可以应用于检测由呼吸引起的压力变化，以控制入口阀和/或出口阀。在该实例中，风扇需要在吸气期间打开，以帮助用户通过串联过滤器吸入空气，但在呼气期间，当出口阀打开时，风扇可以关闭。因此，当不需要风扇操作时，所导出的压力信息可以再次用于控制风扇以节省功率。还可以实现对面罩是否被佩戴的检测。可以看出，本实用新型可以应用于许多不同的面罩设计，具有风扇辅助的吸气或呼气，并且具有由过滤膜形成的空气腔室或具有密封的气密空气腔室。因此，如上所述的一种选择是，例如当排气阀打开时，仅使用风扇将空气从空气腔室内部抽吸至外部。在这种情况下，面罩容积内的压力可以通过风扇保持在外部大气压力以下，从而在呼气期间，存在进入面罩容积的清洁过滤空气的净流。因此，低压可以在呼气期间由风扇引起，或在吸气期间(当风扇可以关闭时)由用户引起。一种替代选择是，仅使用风扇将空气从周围环境吸入空气腔室内。在这种情况下，风扇运行以增加空气腔室内的压力，但在使用时，空气腔室内的最大压力保持在比空气腔室外部的压力高4cmh2o以下，尤其是因为不打算进行高压辅助呼吸。因此，可以使用低功率风扇。在所有情况下，空气腔室内的压力优选保持在高于外部大气压力2cmh2o以下，或甚至1cmh2o以下或甚至0.5cmh2o以下。因此，防污染面罩并非用于提供持续气道正压，并且不是用于向患者输送治疗的面罩。面罩优选地是电池供电的，因此，低功率操作是特别感兴趣的。在上述实例中，与呼吸深度相关的第一值基于采样窗期间风扇转速的最大摆动导出。可以使用风扇转速的其它分析。例如，可以使用与平均风扇速度的最大正偏差或与平均风扇速度的最大负偏差。风扇速度的摆动可以是采样窗内任一呼吸循环的最大值，或者可以是在整个采样窗内观察到的最低和最高风扇速度之差。在导出第一值之前，可以首先采取其它统计测量，例如平均值或移动平均值。可以过滤掉极值，例如以排除诸如打喷嚏或咳嗽等事件。因此，存在不同的方式用于导出第一值，并且可以执行比上述更复杂的信号处理。然而，通常在风扇转速的变化幅度和呼吸深度之间存在相关性。在上述实例中，与呼吸速率相关的第二值基于风扇转速的连续最大值和最小值之间的时间导出。可以使用风扇转速的其它分析。例如，该时间可以在连续最大值之间(因此不使用最小值的时机)，或者在连续最小值之间(因此不使用最大值的时机)。还可以在时间窗内求平均值，并且可以执行其它处理，例如以排除诸如如上所述的打喷嚏或咳嗽等事件。因此，可以执行更复杂的信号处理以确定呼吸速率，同样诸如平均值或移动平均值。因此，存在不同的方式用于导出第二值。然而，通常在风扇转速的变化时机和呼吸速率之间存在相关性。风扇速度通过多个可能的风扇速度值控制。因此，风扇速度不仅被控制在开启风扇速度和零(关闭)风扇速度之间。可以存在3个、4个、5个或更多个不同的风扇速度设置。上述实例具有5个风扇速度设置，但也可以多于5个。因此，风扇速度被设置为多个非零风扇速度中的选定风扇速度。面罩具有将风扇驱动至这些风扇速度中的任意一个速度的能力。可以存在如上所述的风扇可以设置的风扇速度的离散集，或者可以存在一个范围内的风扇速度的连续统，并且算法随后可以在该可能范围内选择任意期望风扇速度。图7示出一种面罩操作方法。该方法包括：在步骤70中，使用风扇将气体吸入和/或抽出面罩的空气腔室；在步骤72中，确定风扇的转速；在步骤74中，从所确定的风扇转速或风扇转速的变化导出与呼吸深度相关的第一值和与呼吸速率相关的第二值；在步骤76中，测量空气腔室外部的环境温度；以及空气腔室外部的环境湿度水平；在步骤78中，根据第一值、第二值、环境温度和环境湿度来设置风扇速度。该方法可选地包括在步骤80中确定面罩未被佩戴，然后基于第一值、或第一值和第二值关闭风扇。如上所述，实施例利用控制器来执行各种所需功能，控制器可以用软件和/或硬件以多种方式实现。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个实例，该微处理器可以用软件(例如，微代码)编程以执行所需功能。然而，控制器可以在使用或不使用处理器的情况下实现，并且还可以实现为执行某些功能的专用硬件和处理器(例如，一个或多个编程微处理器及相关电路)的组合以执行其它功能。可以在本公开各实施例中采用的控制器部件的实例包括但不限于，常规微处理器、专用集成电路(asic)及现场可编程门阵列(fpga)。在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质相关联，如易失性和非易失性计算机存储器，诸如ram、prom、eprom和eeprom。存储介质可以用一个或多个程序编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行时，该程序执行所需功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器中，或者可以是可运输的，从而使存储在其中的一个或多个程序可以加载至处理器或控制器中。在实践所要求保护的实用新型的过程中，通过学习附图、公开内容及所附权利要求，本领域技术人员对于所公开实施例的其它变型是可以理解并实现的。在权利要求中，“包括”一词不排除其它元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的事实不指示这些措施的组合不能被用于获得优势。权利要求中的任意附图标记不应理解为限定其范围。当前第1页1 2 3 

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除