CN108939336A - 基于面罩的呼吸装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种辅助呼吸面罩。在一个方面，由风扇马达产生的信号被检测和用于开启风扇，该信号由风扇关闭时用户的呼吸引起的风扇的机械运动所产生。在另一个方面，实现一种压力监测系统。使用风扇的转速来导出联接至风扇的面罩空气腔中的压力或检测联接至风扇的面罩空气腔中的压力变化。这避免了需要单独的压力传感器，并且使用跨越面罩的压力来确定面罩是否被佩戴。

Description

基于面罩的呼吸装置和控制方法

技术领域

本发明涉及一种面罩形式的呼吸装置，用于给呼吸装置的佩戴者提供经过滤的空气，其中风扇辅助气流流动。

背景技术

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。其中最糟糕的是像德里这样的印度城市，其每年污染水平超过建议水平的10倍。众所周知，北京的年平均污染水平是建议安全水平的8.5倍。但是，即使在像伦敦、巴黎和柏林这样的欧洲城市，该水平也高于WHO建议的水平。

由于这个问题在短时间内不会得到显著改善，所以解决这个问题的唯一方法是佩戴能够通过过滤来提供更清洁的空气的面罩。为了提升舒适性和效果，可以在面罩上添加一个或两个风扇。这些风扇在使用期间被开启，并且通常在恒定电压下使用。出于效率和寿命原因，这些风扇通常是电换向无刷直流风扇。

佩戴者使用动力面罩的益处在于，减轻了肺部承受的由于克服常规非动力面罩中的过滤器的阻力吸气所引起的轻微压力。

此外，在常规无动力面罩中，吸气还在面罩内引起轻微的负压，导致污染物泄漏进面罩中，如果这些污染物是有毒物质则能够证明该泄漏是危险的。动力面罩向面部输送稳定的空气流，并且可以例如提供轻微的正压，该正压可以由呼出阀的阻力来确定，以确保任何泄漏是向外的而不是向内的。

如果调节风扇运转或速度，则有若干个优点。这可以用于在吸气和呼气过程期间通过更合适的通风来提升舒适性，或者可以用于提升电效率。后者转化成更长的电池寿命或增加的通风。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，并且压力和压力变化均可用于控制风扇。

例如，GB2032284公开了一种呼吸器，其中面罩内的压力由压力传感器测量并且风扇速度根据传感器测量值变化。

压力传感器的成本很高，因此期望提供一种监测面罩内压力的替代方法。这种压力信息可以用于控制动力呼吸器内的风扇，但是也可以用作其中需要压力信息的任何其它基于风扇的系统的一部分。

风扇操作的面罩(Fan-operated masks)是电池供电的装置，因此期望将功耗降至最低以及保持成本最低。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耗。提供专用于检测面罩何时被佩戴的传感器是可能的，但这会增加呼吸面罩的成本。

当戴上面罩时，用户通常会启动开关来开启风扇。该开关增加面罩成本、占用空间，并且开启是不方便的。自动电子开启功能将避免缺点。然而，这通常这也需要一个专用传感器来感测面罩的使用。

因此，期望找到一种检测到面罩被佩戴的成本更低的解决方案，以便能够检测到从被佩戴到未被佩戴的转换和/或从未被佩戴到被佩戴的转换。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据以本发明的一个方面为依据的示例，提供一种面罩，该面罩包括：

空气腔；

过滤器；

风扇，其用于将空气从空气腔外部吸入空气腔中和/或将空气从空气腔内部抽到空气腔外部；

检测电路，其用于检测当风扇未被电驱动时由风扇的旋转引起的感应电流或电压尖峰；以及

启动电路，其用于响应于来自检测电路的输出启动风扇的电驱动。

该面罩设计通过检测由风扇的人为旋转导致的电尖峰来实现当面罩被佩戴时启动风扇。例如，当风扇没有被电驱动时，该旋转是由用户佩戴面罩并通过风扇呼吸引起的。随后这些运动被检测，以便自动开启风扇。这种方法不需要主动感测面罩被佩戴，而是用户的呼吸为感测功能提供能量。感测功能可以低成本和低功耗地集成到风扇电路中。

风扇例如包括马达和风扇叶片装置。马达的旋转引起感应电流，其中该马达起发电机的作用。马达例如包括无刷直流马达。

检测电路例如连接到马达的定子端子。当转子转动时，能够检测到感应电流在定子线圈中流动。

检测电路例如包括高通滤波器和用于存储由电流或电压尖峰产生的电荷的电容器。电荷在电容器上积聚，直到存在足够的电荷来执行激活功能以开启风扇马达。

启动电路例如包括晶体管电路，当电容器上存储的电荷达到阈值时激活晶体管电路，从而激活马达的驱动。

也可以提供关断电路，用于通过使电容器放电停止风扇的电驱动。因此，面罩可以自动检测从摘下面罩到戴上面罩的转换以及从戴上面罩到摘下面罩的转换。当面罩被摘下时，可以使用关断电路。

该面罩可以进一步包括：

用于确定风扇的转速的装置；以及

控制器，其适用于：

根据风扇的转速导出空气腔内的压力或检测空气腔内的压力变化；并且

基于导出的压力或压力变化来确定面罩是否被佩戴。

这起到压力监测装置的作用，当风扇运行时这是可操作的。以此方式，风扇速度被用作压力测量的替代(proxy)。可以使用风扇本身来测量风扇速度，因此不需要额外的传感器。在正常使用情况下，空气腔可以是封闭的，因此气体腔中的压力波动会影响风扇的负载状态，并且从而改变风扇的电特性。类似地，风扇的电特性可以确定空气腔的特性，例如空气腔的体积以及它是开放体积还是封闭体积。

通过确定面罩是否被佩戴，该面罩设计在不需要任何附加传感器的情况下实现在面罩未被佩戴时节省电力。具体地，如果没有检测到跨越面罩的压力差，则表明面罩的两侧都处于大气压力下并且面罩没有被佩戴。实际上，不再有封闭或部分封闭的腔室，因此空气腔与大气相通。如果检测到面罩没有被佩戴，则可以关闭风扇。

以这种方式，风扇可以被用作传感器，用于检测面罩从被佩戴状态到未被佩戴状态的转变以及从未被佩戴状态到被佩戴状态的转变。

面罩可以进一步包括用于使空气腔向外部可控地通风的排气阀。排气阀可以包括被动压力调节的止回阀或被主动驱动的电动可控阀。这可以用于使面罩更舒适。在吸气期间，通过(主动地或被动地)关闭排气阀来防止未经过滤的空气被吸入。在呼气期间，打开排气阀以便排放呼出的空气。

控制器可以适用于根据压力监测系统确定呼吸周期，并且根据呼吸周期的阶段来控制可控阀。因此，压力监测提供了一种确定吸气阶段的简单方法，该方法可以随后用于对面罩的通风阀的时间设置进行控制，或者用于确定面罩是否被佩戴并因此是否在使用中。

过滤器可以包括空气腔的外壁或者与风扇相连的过滤器构件。

根据本发明的另一方面的示例提供了一种控制面罩的方法，该面罩包括空气腔、过滤器和风扇，该风扇用于将空气从空气腔外部吸入空气腔中和/或将空气从空气腔内部抽到外部，该方法包括：

检测当风扇没有被电驱动时由风扇的旋转引起的感应电流或电压尖峰；并且

响应于检测到的感应电流或电压尖峰，启动风扇的电驱动。

该方法可以进一步包括，如果检测到面罩没有被佩戴则关闭风扇。例如，该方法可以包括：

使用风扇将气体吸入和/或抽出面罩的空气腔；

确定风扇的转速；

根据风扇的转速导出空气腔内的压力或检测空气腔内的压力变化；并且

基于导出的压力或检测到的压力变化来确定面罩是否被佩戴。

附图说明

将参考附图具体描述本发明的示例，其中：

图1显示被实现为面罩的一部分的压力监测系统；

图2显示压力监测系统的部件的一个示例；

图3显示吸气期间和呼气期间的旋转信号；

图4显示用于控制通过无刷直流马达的定子中的一个的电流的电路；

图5显示检测电路和被施加到图4的电路中的启动电路；

图6显示第一面罩操作方法；以及

图7显示第二面罩操作方法。

具体实施方式

本发明提供一种辅助呼吸面罩。在一个方面，实现压力监测系统。风扇的转速用于导出压力或检测在联接至风扇的面罩空气腔中的压力变化。这避免了需要单独的压力传感器。跨越面罩的压力用于确定面罩是否被佩戴。在另一方面，风扇马达生成的信号被检测和用于开启风扇，该信号由风扇关闭时用户的呼吸所引起的机械运动产生。

下文参考具有两种不同检测功能的呼吸面罩系统来描述本发明。第一检测功能(其构成本发明的基础)提供压力监测并使用该压力监测来检测面罩是否被佩戴，并且特别是能够检测从被佩戴到没有被佩戴的转换。第二检测功能是能够检测从未佩戴(并且面罩风扇关闭)到被佩戴的转换。

这两种检测功能都旨在避免需要来自任何传感器的大量功耗，并且不需要显著的附加硬件复杂性。

图1示出被实现为面罩的一部分的压力监测系统。

示出受试者10佩戴了覆盖受试者的鼻子和嘴的面罩12。面罩的目的是在空气被吸进受试者之前对空气进行过滤。为了这个目的，面罩体本身充当空气过滤器16。通过吸气，空气被吸入由面罩形成的空气腔18。在吸气期间，由于空气腔18中的低压，诸如止回阀的排气阀22关闭。

当受试者向外呼气时，空气通过排气阀22被排出。排气阀被打开以便于呼气，但在吸气期间排气阀被关闭。风扇20有助于空气通过排气阀22的移除。优选地，多于呼出空气的空气被移除，使得额外的空气被供应给面部。由于相对湿度降低和冷却效果，舒适性增加。在呼气期间，通过关闭排气阀来防止未经过滤的空气被吸入。因此，排气阀22的时间设置取决于受试者的呼吸周期。排气阀可以是由跨越过滤器16的压差操作的简单被动止回阀。然而，排气阀也可以是电子控制阀。

如果面罩被佩戴，在空气腔内仅仅有升高的压力。特别是在空气腔被用户的面部封闭的情况中。当面罩被佩戴时，封闭腔内的压力也将根据受试者的呼吸周期而变化。当受试者向外呼气时，将有轻微的压力增加，并且当受试者向内吸气时，将有轻微的压力减小。

如果风扇受恒定的驱动水平(即电压)驱动，则不同的主导压力(prevailingpressure)将表现为风扇上不同的负载，这是因为跨越风扇的不同压降。随后，改变的负载将产生不同的风扇速度。

第一检测功能部分基于以下认识：风扇的转速可被用作测量风扇两侧压力的替代。第一检测功能还部分基于以下认识：压力水平可以用于确定面罩是否被佩戴。本发明结合这些考虑因素来创造一种面罩，当没有被佩戴时，该面罩能够通过关闭来节省电力，并且不需要复杂或昂贵的附加传感器。

由于在风扇一侧的已知压力(例如大气压力)，压力监测实现对风扇另一侧的压力或至少压力变化的确定。该另一侧例如是封闭腔，因此其具有与大气压力不同的压力。然而，通过检测到风扇每一侧上的压力相等，可以确定该腔室没有被封闭，而是在(风扇)两侧上连通大气压力。

因此，不存在风扇速度改变可以用于确定面罩没有被佩戴并且因此没有被使用。该信息可用于关闭风扇以节省电力。

因此，压力监控系统具有用于确定风扇转速的装置和用于从风扇转速导出压力或检测压力变化的控制器。

用于确定转速的装置可以包括来自风扇马达的已有输出信号，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，在任何情况下均使用风扇本身，因此不需要额外的传感器。

图2显示压力监测系统的部件的一个示例。与图1相同的部件被给予相同的附图标记。

除了图1中示出的部件之外，图2还示出控制器30、本地电池32以及用于确定风扇转速的装置36。

风扇20包括风扇叶片20a和风扇马达20b。在一个示例中，风扇马达20b是电子换向无刷马达，并且用于确定转速的装置包括马达的内部传感器。电子换向无刷直流风扇具有测量转子的位置的内部传感器，并且以转子旋转的方式切换经过线圈的电流。因此，内部传感器已经被设置在这种马达中以实现对马达速度的反馈控制。

马达可以具有输出端口，在输出端口上提供内部传感器输出34。因此存在一种端口，其携带了适合确定转速的信号。

可替代地，用于确定转速的装置可以包括用于对马达20b的电源上的纹波(ripple)进行检测的电路36。纹波是由于切换经过马达线圈的电流所导致的，由于电池32上的有限阻抗，造成电源电压的诱发变化。电路36例如包括高通滤波器，使得仅处理风扇旋转频率带中的信号。这提供了非常简单的附加电路，并且比常规压力传感器的成本低得多。

这意味着马达可以是任何设计，包括没有内置传感器输出端子的双线风扇。对于有刷直流马达，这也将是有效的。

控制器可以基于相应的压力信息来使用转速信息，以确定呼吸周期。

如果排气阀22是电子切换的阀，则可以使用呼吸循环时间信息来根据呼吸循环的阶段对排气阀22进行控制。因此，压力监测提供了一种确定吸气阶段的简单方法，然后可以使用该方法对面罩的排气阀22的时间设置进行控制。

除了控制排气阀，控制器还可以在吸气时段或呼气时段期间关掉风扇。如果检测到面罩没有被佩戴，则控制器也可以关掉风扇。这给予了面罩不同的操作模式，这可用于节省电力。

对于给定的驱动水平(即电压)，由于风扇叶片上的负载降低，风扇速度在较低的跨风扇压力下增加。这引起流动增大。因此，风扇速度和压差之间存在反比关系。

该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。校准过程例如包括在一个阶段内分析风扇速度信息，在该阶段期间，指示受试者以正常呼吸方式规律地吸气和呼气。然后可以将捕获到的风扇速度信息与呼吸循环进行匹配，接下来可以据此设定区分吸气和呼气的阈值。

图3示意性示出转子位置(作为测量出的传感器电压)与时间的关系。

可以根据供给到风扇的直流电压的(由马达的开关事件引起的)交流分量的频率来测量转速。交流分量源于风扇所吸取的电流变化，电流变化被施加在电源的阻抗上。

图3示出，吸气期间的信号如曲线40所示，并且呼气期间的信号如曲线42所示。呼气期间频率降低，这是由于通过压力梯度增加使得风扇上的负载增加而导致的。因此，观察到的频率变化是由呼吸周期中不同的风扇性能引起的。

在呼气期间，风扇操作迫使空气从面部与面罩之间的区域中排出。由于呼气变得更容易，舒适性增强。还可以将额外的空气吸到面部，这降低了温度和相对湿度。在吸气和呼气之间，由于新鲜空气被吸入面部和面罩之间的空间中从而冷却该空间，因此风扇操作增加舒适性。

在吸气期间，排气阀被(主动地或被动地)关闭，并且可以关闭风扇以节省电力。这提供了一种基于检测呼吸循环的操作模式。

如果风扇在呼吸周期的某些部分被关闭，并且因此不提供压力信息，则可以从之前的呼吸周期推断吸气和呼气阶段的准确时间设置。

对于受风扇辅助的呼气，需要在排气阀再次打开之前恢复供电。这也确保了下一个吸气-呼气循环保持适当地定时，并且使得足够的压力和流动可用。

使用这种方法可以轻松实现大约30％的节能效果，从而延长电池寿命。可替代地，为了提高效率，风扇的功率可以增加30％。

通过不同的风扇和阀门配置，风扇转速的测量实现对达到更高舒适性的控制。

在过滤器与风扇相连的风扇配置中，尤其基于跨越风扇和过滤器的压降，压力监测可用于测量过滤器的流动阻力。当面罩不在脸上达一段期间时，压力监测可以在开启状态下完成。该阻力可以用作过滤器使用年限的替代。

如上所述的第一检测功能使用风扇来提供替代性的压力测量值，然后使用该替代性的压力测量值来检测面罩未被佩戴。压力信息也可以用于如上所述的许多其他功能。该第一检测功能需要风扇处于起作用状态，以便其能够检测从被佩戴(风扇开启)到未被佩戴的转换。当再次(或第一次)佩戴面罩时，用户可以操作手动开关以再次启动风扇。

然而期望的是，当面罩被第一次佩戴时，或者在任何先前的自动关断之后被佩戴时，风扇能够自动开启。这可以使用专用传感器来实现，但是这需要专用传感器永久处于起作用状态，或者至少进行周期性的感测操作。这将把复杂性重新引入面罩，并且导致不期望的功耗。

上述第二检测功能避免了需要主开关或任何传感器。事实上，风扇本身又被用作传感器。通过特殊的电子器件，即使当风扇关闭时也可以执行此检测任务。

当带有风扇的面罩被放在脸上并且用户开始呼吸时，即使当没有开启风扇时，由于空气被迫通过风扇，风扇也将旋转。速度检测功能是基于，在风扇关闭的情况下，无需使用额外的传感器来确定旋转。随后使用该信号来开启风扇，用于面罩的适当操作。

如上所述，使用电子换向无刷直流马达的风扇具有测量转子位置的内部传感器，并且以转子旋转的方式切换经过线圈的电流。

但是，当风扇关闭时，即使风扇被机械地转动，也不再有与风扇转速相关的信号。

图4示出H桥电路，该H桥电路充当逆变器，用于从直流电源VDD、GND产生给到定子线圈50的交流电压。逆变器具有一组开关S1至S4，以在线圈50两端生成交流电压。

当风扇关闭时，不能从电线VDD、GND获得电信号。然而，因为当风扇被迫旋转时定子线圈50相对于转子中的磁体移动，所以电信号由于电磁感应而产生。

当没有从动风扇旋转时，因为线圈连接到通常被停用的电路，所以无法在电线上测量到这些感应信号。只有当电子开关以正确方式连接时，才能在电源线上测量这些信号。

通过使用在定子线圈的多个极中的一个极上直接产生的脉冲，该问题能够被解决。

参考图5解释这种方法。

H桥电路被设置在高电压轨VDD和虚拟接地之间。虚拟接地GND通过晶体管装置Q1连接到低电压轨VDD-。

虚拟接地可以根据电路的运行状态在VDD+和VDD-之间变化。

风扇具有开关控制电路52，并且包括开关、线圈和控制电路的风扇电路作为电源电压线连接到VDD+和GND。控制电路向开关提供开关信号，但为了避免使图5凌乱，没有示出这些控制信号线。控制电路例如包括用于转子位置感测的霍尔传感器。

一个线圈端子Co1向检测电路54提供输出。由于叠加有直流电压，因此在检测电路54和线圈端子Co1之间使用包括电容器C1和电阻器R1的高通滤波器。来自高通滤波器的脉冲由二极管D2整流，并使电荷存储在存储电容器C2中。

存储电容器为晶体管装置Q1(被示为一对达林顿双极晶体管)建立基极电压。存储电容器防止晶体管装置与脉冲同相地快速开启和关闭。

一旦在电容器C2上存储了足够的电荷，由于随后电源电压增加到完整的VDD+顶部VDD-电压摆动，晶体管装置Q1将导通(形成闭合电路)并且风扇将开始运行。该运行产生足够的脉冲来保持风扇运转。

这提供了一个非常简单的实施方式。

为了使用图5的电路关闭风扇，例如基于如上文所阐述的检测到面罩没有被佩戴，则可以驱使晶体管装置Q1的基极接地达足够长的时间以使风扇停止旋转。这可以使用关断电路51(诸如使电容器C2放电的晶体管)来实现。

对于超低功耗，可以用MOSFET和可选的门极放大器代替开关Q1。可使用数字逻辑电路将线圈旋转信号和面罩是否被佩戴的信号输送到栅极驱动器。

当图5中风扇关闭时，所有开关S1至S4断开(未启动)。其中完全没有电力供应。

给电容器C2充电的脉冲将提高Q1的基极电压并最终使其接通。然后将虚拟接地GND的水平拉低至VDD-。那时，电流可以从VDD+流向VDD-。这向线圈和风扇的控制电路52供电，并且只要电压足够，则风扇随后开始运行。

当C2被充电并且Q1接通时，关断电路51用于使电容器C2放电以使风扇停止。例如，可以使用npn晶体管或FET晶体管来使电容器C2短路。短路信号可以衍生自呼吸模式。如果没有测量出频率波动，则电容器C2被短路以关掉晶体管装置，从而由于GND-朝向电压VDD+回升，电源电压降低。

图6示出一种面罩操作方法，用于检测从被佩戴到没有被佩戴的转换。该方法可以可选地通过在步骤56中自动开启风扇而开始。

接下来，该方法包括：

在步骤60中，使用风扇将空气吸入和/或抽出面罩空气腔；

在步骤62中，确定风扇的转速；以及

在步骤64中，从风扇的转速导出空气腔中的压力或检测空气腔中的压力变化。

在步骤68中，该方法包括基于导出的压力或压力变化来确定面罩是否被佩戴。如果面罩未被佩戴，则基于图3的呼吸周期变化不明显，可以关闭风扇以节省电力。

这实现了上文阐述的第一检测功能。

因此，风扇速度被用作压力测量的替代。

该方法可以包括使用电子换向无刷马达驱动风扇，并且转速由马达的内部传感器确定。可替代地，可以通过检测驱动风扇的马达的电源上的纹波来获得转速。

该方法可以包括根据压力监测系统确定呼吸周期，如步骤66所示。当使用可电控排气阀时，可以根据呼吸周期的阶段来控制可电控排气阀。

图7示出一种面罩操作方法，用于检测从没有被佩戴到被佩戴的转换。该方法包括：

在步骤70中，当风扇没有被电驱动时，检测由风扇的旋转引起的感应电流或电压尖峰；以及

在步骤72中，响应于检测到的感应电流或电压尖峰，启动风扇的电驱动。

该方法可以还包括，如果检测到面罩没有被佩戴则(随后)关闭风扇。该检测可以基于图6的步骤60到步骤68。

类似地，可以基于图7的方法的步骤70到步骤72来执行图6的开启风扇的起始步骤56。

面罩可用于仅覆盖鼻子和嘴(如图1所示)或者面罩可以是全脸面罩。

所示示例是用于过滤环境空气的面罩。然而，压力检测可以用于从外部供给(例如呼吸辅助装置，诸如连续正向空气压力(CPAP)系统)输送呼吸气体的面罩。

上述面罩设计具有由过滤材料形成的主空气腔，用户通过该主空气腔吸入空气。

可替代的口罩设计具有也如上文所述的与风扇相连的过滤器。在这种情况下，风扇帮助用户经过滤器吸入空气，从而减少了用户呼吸的用力。排气阀使呼出的空气被排出，并且进气阀可以设置在入口处。

此外，本发明可以被应用于检测由呼吸引起的压力变化，以控制进气阀和/或排气阀。本示例中的风扇需要在吸气期间被开启，以帮助用户通过串联过滤器吸入空气，但当排气阀打开时，可以在呼气期间关掉风扇。因此，导出的压力信息可以另外用于控制风扇，以在不需要风扇运行时节省电力。也可以对面罩是否被佩戴实施检测。

将会看到，本发明可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或密封的气密空气腔。

呼吸周期的检测是作为压力监测性能的附加使用的优选特征，但它是可选的。

如上所述，实施例利用控制器，可以通过多种方式利用软件和/或硬件来实现控制器，以执行所需的各种功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个例子，可以使用软件(例如，微码)来对所述微处理器进行编程，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，并且还可以被实现为执行某些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个经编程的微处理器和相关电路)的组合。

在本公开的各种实施例中可以采用的控制器组件的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实施方案中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质相关联，存储介质例如易失性和非易失性计算机存储器(诸如RAM，PROM，EPROM和EEPROM)。存储介质可以被一个或多个程序编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行该程序时，该程序执行所需功能。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内，或者可以是可便携式的，使得其上存储的一个或多个程序能够被加载到处理器或控制器中。

通过研究附图、公开内容和随附的权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些手段在互不相同的从属权利要求中被叙述这一事实并不表示不能利用这些手段的组合以获得优势。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种面罩，包括：

空气腔(18)；

过滤器(16)；

风扇(20)，所述风扇用于将空气从所述空气腔(18)的外部吸入所述空气腔中和/或将空气从所述空气腔的内部抽到所述空气腔的外部；

检测电路(54)，所述检测电路用于检测当所述风扇没有被电驱动时由所述风扇的旋转引起的感应电流或电压尖峰；以及

启动电路(Q1)，所述启动电路用于响应于来自所述检测电路的输出启动所述风扇的电驱动。

2.根据权利要求1所述的面罩，其特征在于，所述风扇包括马达和风扇叶片装置。

3.根据权利要求2所述的面罩，其特征在于，所述马达包括无刷直流马达。

4.根据权利要求2或3所述的面罩，其特征在于，所述检测电路连接到所述马达的定子端子(Co1)。

5.根据权利要求4所述的面罩，其特征在于，所述检测电路包括高通滤波器(R1，C1)和用于存储由所述电流或电压尖峰产生的电荷的电容器(C2)。

6.根据权利要求5所述的面罩，其特征在于，所述启动电路包括晶体管电路(Q1)，当电所述容器上存储的电荷达到阈值时激活所述晶体管电路，从而激活所述马达的驱动。

7.根据权利要求6所述的面罩，其特征在于，所述面罩进一步包括关断电路(51)，用于通过使所述电容器放电停止所述风扇的电驱动。

8.根据上述权利要求中任一项所述的面罩，进一步包括：

用于确定所述风扇的转速的装置(34，36)；以及

控制器(30)，所述控制器适用于：

根据所述风扇的所述转速导出所述空气腔内的压力或检测所述空气腔内的压力变化；并且

基于导出的压力或压力变化来确定所述面罩是否被佩戴。

9.根据权利要求8所述的面罩，其特征在于，所述控制器适于如果确定所述面罩没有被佩戴则关掉所述风扇。

10.根据权利要求8或9所述的面罩，其特征在于，所述面罩进一步包括用于使所述空气腔(18)向外部可控地通风的排气阀(22)，其中所述排气阀(22)包括被动压力调节的止回阀或被主动驱动的电动可控阀。

11.根据上述权利要求中任一项所述的面罩，其特征在于，所述过滤器可以包括所述空气腔的外壁(16)或者与所述风扇相连的过滤器构件。

12.一种控制面罩的方法，所述面罩包括空气腔(18)、过滤器(16)和风扇(20)，所述风扇用于将空气从所述空气腔(18)的外部吸入所述空气腔中和/或将空气从所述空气腔的内部抽到所述空气腔的外部，所述方法包括：

(70)检测当所述风扇没有被电驱动时由所述风扇的旋转引起的感应电流或电压尖峰；以及

(72)响应于检测到的感应电流或电压尖峰，启动所述风扇的电驱动。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括如果检测到所述面罩没有被佩戴则关掉所述风扇。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

(60)使用风扇将气体吸入和/或抽出所述面罩的空气腔；

(62)确定所述风扇的转速；

(64)根据所述风扇的所述转速导出所述空气腔内的压力或检测所述空气腔内的压力变化；并且

(68)基于导出的压力或检测到的压力变化来确定所述面罩是否被佩戴。