CN111867683A - 呼吸辅助面罩及其控制方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

呼吸辅助面罩及其控制方法

技术领域

本发明涉及呼吸辅助面罩，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。

背景技术

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。本发明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。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的第一方面，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。

控制器可以替代地适于控制风扇装置以辅助佩戴者的呼气。在这种情况下，风扇装置向面罩容积提供负压力差。

风扇装置可以替代地包括分别用于辅助呼气和吸气的不同的风扇，或者能够在相反流动方向上操作以用于循序地辅助吸气和呼气的单个风扇。此时，面罩容积内侧的压力将取决于使用中的风扇或正施加的风扇流方向。

面罩还可以包括压力传感器装置，用于感测面罩容积与面罩容积外侧的周围环境之间的压力差。该压力差信号可以与风扇速度信号结合使用，以得到泄漏水平。

通常获得压差以用于检测佩戴者呼吸循环的目的，从而可以随着佩戴者的呼吸同步地控制风扇装置。因此，检测压差也可以利用现有的传感器实现。

本发明还提供了一种风扇辅助面罩的操作方法，该风扇辅助面罩包括罩体以及包括至少一个风扇的风扇装置，该罩体适于抵靠佩戴者的面部包围面罩容积，，该方法包括以下步骤：

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；以及

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。

该方法用于上述面罩以提供泄漏指示。

该方法可以包括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。

该方法可以包括将风扇速度信号与涉及无泄漏状态的参考数据进行比较。参考数据可以作为风扇规范信息存储，或者可以在校准阶段期间获取并且存储所述参考数据，在所述校准阶段期间指示所述佩戴者屏住呼吸并且握持面罩以手动地防止从面罩容积的泄漏。

该方法可以包括确定佩戴者的呼吸模式并且根据呼吸模式控制风扇装置。

本发明还提供了一种包括计算机程序代码装置的计算机程序，当计算机程序在面罩中的处理器上运行时，计算机程序代码装置适于实现上述方法。因此，本发明可以至少部分地由软件实现。

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并且得以阐明。

附图说明

下面将结合附图详细描述本发明的示例，在附图中：

图1是根据本发明的贴合在佩戴者的面部上的面罩的侧剖视图；

图2是示出随可以用于图1的面罩中的典型鼓风机的空气流速的压力差的变化的曲线图；

图3示出在特定风扇设置处操作的风扇流速与压力差之间的关系；

图4A示出流速随时间的曲线图，并且图4B示出用于无泄漏的状态下的压力差；

图5A示出流速随时间的曲线图，图5B示出在引入小泄露时的压力差；

图6A示出流速随时间的曲线图，图6B示出在引入大量泄露时的压力差；以及

图7示出操作风扇辅助面罩以提供到面罩容积或来自面罩容积的泄漏水平的指示的方法。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明。

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，而非旨在限制本发明的范围。结合以下说明、所附权利要求和附图，可以更好地理解本发明的装置、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。

本发明提供了一种风扇辅助面罩，在该面罩中处理风扇速度感测信号，以提供到面罩容积或来自面罩容积的泄漏水平的指示。以这种方式，面罩的佩戴者能够确保面罩的正确初始贴合，并且执行面罩的贴合的周期性检查。可选地，还存在压力传感器装置，用于感测面罩容积与面罩容积外侧的周围环境之间的压力差。可以随后将风扇速度信号和所感测的压力差一起进行处理以提供泄漏水平的指示。压力感测是可选的，但是如果已经存在作为面罩设计的一部分的压力感测，除风扇速度信息之外的压力信息的使用使得待实现的更准确的结果成为可能。

本发明的优点在于，使用风扇速度感测信号而非压力传感器的实施方式，诸如需要多个传感器来确定面罩内侧和外侧压力的双压力传感器实施方式，来确定面罩的泄漏。压力传感器是昂贵的部件。因此，使用风扇速度感测信号来确定面罩的泄漏的解决方案是比需要使用一个或多个压力传感器的替代解决方案更便宜的解决方案。

图1示出佩戴面罩12的对象10，该面罩覆盖佩戴者的鼻部和嘴部。面罩的目的在于由佩戴者吸入空气之前过滤环境空气，并且提供对进入空气腔室14(即面罩容积)中的空气的流动的主动控制。风扇16通过与风扇串联的过滤器18吸入环境空气。

面罩区域其余部分的一部分由透气过滤器形成，使得使用者可以通过面罩吸入和呼出。因此，空气由通过面罩壁的肺部吸入并且在用作气泵的风扇的辅助下被吸入空气腔室14中。

图1仅是一般示例的示意性表示。通常还存在止回阀，该止回阀在呼气期间打开并且在吸气期间关闭。如果风扇用于将空气吹出，则风扇可以位于止回阀的顶部。在这种情况下，不需要过滤器18，并且罩体本身执行对待吸入的空气的过滤。

控制器、存储器、风扇和传感器均示为位于单独位置的单独单元，但是这些部件当然也可以一起形成为单个模块。

在一个示例中，风扇电机是电子换向无刷电机。这种电机具有内部传感器，该传感器使得待测量的电机速度以及进而待测量的风扇速度成为可能。特别地，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且以转子旋转的方式切换通过线圈的电流。内部传感器因此已经设置在此类电机中，以使得电机速度的确定以及进而风扇速度的确定成为可能。

在呼气期间，空气从空气腔室14排出。在该示例中，呼气是通过同一气泵装置进行的，并且因此也通过过滤器18，以及通过罩体的透气部分，尽管所排出的空气并不需要过滤。

作为另一选择，面罩壁中的单向止回阀(图1中未示出)可以允许呼出空气排出。由于面罩腔室14被使用者的面部封闭，当面罩被佩戴时，封闭腔室内侧的压力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，并且当对象吸气时，将出现轻微的压力降低。止回阀可以因此避免佩戴者通过面罩壁呼气的需求。

在一些示例中，风扇装置的操作也与使用者的呼吸循环同步。呼吸循环由控制器20识别，该控制器例如通过有线连接22从压力传感器装置24、压力传感器装置26接收压差信号。控制器20还控制风扇的操作。由控制器使用呼吸循环定时以对风扇的操作的周期进行定时。控制器可以访问相关联的存储器21。

压力传感器是可选的，并且不需要执行本发明的泄漏检测。然而，如果存在压力传感器，则压力传感器的信号也可以通过下述方式进行处理。

此外，呼吸循环定时可以从风扇速度信号(而不是基于压力感测)获得，因为对于给定的风扇驱动水平，将观察到与佩戴者的呼吸相关的风扇速度的波动。因此，风扇速度信号也可以用作压差的代表，并且风扇速度信号可以用于根据呼吸循环来控制风扇(通过检测吸气的结束并且继而切换到呼气控制，以及检测呼气的结束并且继而切换到吸气控制)。

在图1的示例中，压力传感器装置被示出为面罩容积内侧的第一压力传感器24和面罩容积外侧的26。可以备选地提供单个传感器，该传感器集成在面罩壁中并且暴露于两侧。备选地，可以仅需要面罩容积内侧的压力传感器。环境压力可以从例如另一不同设备的远程压力传感器或外部数据库获取，因为其仅仅是普通的环境压力。

在仅有一个风扇16的示例中，风扇可以被控制为仅操作排出空气以辅助呼气，或者风扇可以控制为仅操作摄入空气以辅助吸气。备选地，风扇可以是双向(即在相反流方向上)可操作的，以循序地辅助通过过滤器18的空气的呼出和吸入。

在其它示例中，可以存在两个风扇，这两个风扇可操作为分别通过过滤器或通过各自对应的过滤器辅助呼出和吸入空气。这两个风扇可以由同一控制器20定时。

电源，诸如电池(未示出)，优选是可再充电的，被布置在面罩中以给控制单元20、压力传感器装置26和风扇16供电。

控制器20提供风扇驱动信号，该信号使风扇以风扇速度操作。随后感测由此产生的风扇速度。在使用电子换向无刷DC风扇的情况下，可以得到指示风扇速度的信号，并且这可以被称为“风扇速度信号”。可以备选地使用单独的传感器。在所有情况下均存在指示风扇速度的“风扇速度信号”。然后，该风扇速度信号指示通过风扇的流速。风扇速度信号也可以用作面罩腔与周围环境的压力差指示元，从而避免对单独的压力传感器的需求。

控制器处理(至少)风扇速度信号(风扇速度信号与压力差有关)，以提供到面罩容积或来自面罩容积的泄漏水平的指示。下面将描述其实现方式。

通过确定面罩的泄漏水平，可以指示佩戴者对面罩进行调整。通过用适当的面罩调整来减少泄漏，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。

风扇16的工厂规格是预先设定的，并且特别地，在图2中示出当在特定(例如最大)驱动水平处操作时，典型鼓风机的流动速度和压力差的变化。在竖直刻度上，静压力在左侧以英寸-H2O示出，在右侧以厘米-H2O示出。在水平刻度上，流速以立方英尺/分(cfm，约1076立方英尺/立方米)示出。静压力是风扇一侧上的压力相对于在另一侧处的压力，并且因而是压力差的量度。

在特定压力差处工作的风扇因此生成相应的气流。一旦使用者戴上面罩并且风扇开始旋转，风扇将在面罩内侧产生一定压力。本发明是基于获得风扇旋转速度(以及因此获得空气流速)的指示。

泄漏是由面部和面罩之间存在缝隙引起的。泄漏会导致微粒物质进入面罩容积，并且降低面罩保护水平，尤其是在吸气期间。泄漏还会引起流速和压力差的变化。通过缝隙引入的流动阻力将取决于缝隙的尺寸和空气的粘度。流动阻力取决于动态粘度和缝隙尺寸(缝隙的高度和宽度，即缝隙的开口尺寸和缝隙的深度)。

对于给定压力，空气流速Q与风扇旋转速度成正比，即：

Q₁/Q₀＝n₁/n₀

其中，Q₁和Q₀是在不同风扇旋转速度n₁和n₀处的流速。需要高风扇旋转速度来产生增加的空气流。

流速是压力差的函数：

Q＝f(P)

因此：

P＝f^-1(Q)

关系Q＝f(P)可以从诸如图2中所示的风扇规格数据获得。函数可以建模为查找表，或者利用数据的回归建模，函数可以以代数术语获知。这使得风扇速度和压力之间的映射成为可能，从而使风扇速度监测能够被用于检测佩戴者的呼吸循环。

作为示例，如果面罩很好地贴合，则Q₀、P₀、n₀可以是默认值，而Q₁、P₁、n₁是存在一些泄漏时出现的值。泄漏将使Q₁增大，从而也使n₁增大。

因此，超过观察压力预期(无泄漏情况下)的风扇转速变化可以用作泄漏指示元。如下文所讨论的，通过在佩戴者屏住呼吸时进行评估，消除了呼吸对面罩中的压力的影响，并且对风扇速度的监测提供了面罩的稳态条件的准确分析。用于风扇转速的阈值可以设置为指示泄漏水平：

n₁-n₀＜T_低，表示可接受的小泄漏；

T_低＜n₁-n₀＜T_高，表示一定泄漏，并且必须调整面罩。

n₁-n₀＞T_高，表示过度泄漏。

阈值值T_低和T_高可以针对不同类型的风扇进行限定。风扇速度随后可以单独用作泄漏的量度。

注意，等同地，压力值的变化可以用作与无泄漏状态的偏离指示，其中，阈值是针对给定的风扇驱动信号实现的压力差而设定的。

该方法已经经过模拟，结果在图3至图6中示出。该模拟是针对出口风扇执行的，因而导致面罩容积内的压降，即相对于环境压力的负压力差。

图3示出在特定风扇设置处操作的风扇的流速与压力差之间的关系。图中示出流速(该流速取决于风扇速度)与压力之间存在直接关系，使得流速测量(即风扇速度测量)可以用作压力的量度，例如以识别佩戴者的呼吸循环。

在佩戴者不呼吸的测试周期(例如长达20秒)期间，进行流动测量(如果还使用实际压力测量，以及可选地还进行压力测量)。

图4A示出流速随时间的曲线图(以标准升/分(slm)为单位)，以及图4B示出压力差。这些曲线图涉及无泄漏状态。

在初始稳定期之后，压力差和流速是恒定的，因为作为通过面罩壁的流动的结果，面罩达到稳定的状态。

流速-21slm和腔压力-38Pa作为图3的风扇特性函数上的操作点30示出。

图5A示出流速随时间的曲线图(以标准升/分(slm)为单位)，以及图5B示出向模型内引入小泄露时的压力差。将小泄漏建模为缝隙，缝隙宽度为200mm，缝隙高度为300μm，缝隙长度为10mm。

流速的大小增加至-25slm，以及压力差的大小下降至-28Pa。

图6A示出流速随时间的曲线图(以标准升/分(slm)为单位)，以及图6B示出向模型内引入大量泄露时的压力差。将大泄漏建模为缝隙，缝隙宽度为200mm，缝隙高度为500μm，缝隙长度为20mm。流速的大小增加至-30slm，以及压力差的大小下降至-16Pa。

这些结果清楚地显示，压力和流速两者均根据泄漏水平而不同。结果，根据与默认组值比较的压力差或流速，可以告知使用者其是否正确佩戴了面罩。

泄漏测试通常在面罩第一次贴合时进行，但是也可在面罩使用期间定期进行。

使用者戴上面罩，调整系带并且打开风扇。然后，使用者可以输入测试命令(例如通过按下测试按钮)，之后，使用者屏住呼吸一定时间。这提供了测试阶段。几秒的时间段是足够的，例如高达20秒。时间可以由使用者根据其屏住呼吸的舒适程度来配置。达到时间段之后，控制器在屏住呼吸期间执行对速度数据的分析。

如果发现泄漏是可接受的，使用者可以正常使用面罩。否则，在智能电话上提供警告，诸如LED指示、蜂鸣声或警告消息(诸如“请调整面罩系带”)。然后，使用者调整面罩并且进行还测试。

如上所述，参考用于非泄漏面罩的情况来确定面罩泄漏，其中，默认组值被称为“参考数据”。参考数据可以作为风扇规范信息存储在存储器中，例如在图2中所示类型的数据。

替代地，可以在校准期间生成参考数据。可以再次指示佩戴者屏住呼吸，也可以握持面罩以手动地防止来自面罩容积的泄漏。因此，在这种情况下，可以通过在执行测试时物理地确保没有泄漏来获得参考数据，而不是依赖更理论化的风扇特性数据。

作为另一备选，面罩类型可以经历工厂校准阶段以获得参考数据。这可以涉及确保无泄漏状态，例如将面罩施加至特别设计的无泄漏模板。

图7示出一种电动风扇辅助面罩的操作方法，该面罩包括适于抵靠佩戴者的面部的包围面罩容积的罩体，以及包括至少一个风扇的风扇装置。该方法包括：

可选的步骤70，感测面罩容积与面罩容积外侧的周围环境之间的压力差；

步骤72，利用风扇驱动信号控制至少一个风扇，该风扇驱动信号引起至少一个风扇以风扇速度操作；以及

步骤74，处理风扇速度感测信号(以及压力差信号，如果已经独立于风扇速度信号单独获得的话)，从而提供到面罩容积或来自面罩容积的泄漏水平的指示。

该方法在指示佩戴者屏住呼吸期间的测试阶段期间执行。如上所述，处理利用了涉及无泄漏状态的参考数据。

在测试之后，在步骤76中，该方法包括基于所感测的压力差确定佩戴者的呼吸模式并且根据呼吸模式控制风扇装置。因此，压力差感测具有多种用途，并且是测试阶段之后面罩的正常操作的一部分。

如上所述，实施例利用了控制器。控制器可以用软件和/或硬件以多种方式实现，以执行各种所需功能。通常使用处理器执行所需要的功能，该处理器采用可以用软件(如微代码)编程的一个或多个微处理器。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部件的实例包括但不限于，常规微处理器、专用集成电路(ASIC)以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，诸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，从而使存储在其上的一个或多个程序可以加载至处理器或控制器内。

面罩可以包括无线数据传输能力(例如Wifi或蓝牙)，例如用于将信息传送至佩戴者的便携式设备，诸如移动电话或平板电脑。

在实践所要求保护的发明的过程中，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被理解为限制其范围。

Claims (13)

1.一种风扇辅助面罩，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。

7.根据前述任意一项权利要求所述的面罩，其中所述风扇装置(16)包括分别用于辅助呼气和吸气的不同的风扇，或者包括能够在相反流动方向上操作以用于循序地辅助吸气和呼气的单个风扇。

8.根据前述任意一项权利要求所述的面罩，还包括压力传感器装置(24、26)，用于感测所述面罩容积(14)与所述面罩容积外侧的所述周围环境之间的压力差。

9.一种操作风扇辅助面罩的方法，所述风扇辅助面罩包括罩体、以及包括至少一个风扇的风扇装置，所述罩体适于抵靠佩戴者的面部包围面罩容积，所述方法包括以下步骤：

(72)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；以及

(74)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。

10.根据权利要求9所述的方法，包括：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。

11.根据权利要求9所述的方法，包括：

将所述参考数据作为风扇规范信息存储；或者

在校准阶段期间获取并且存储所述参考数据，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。

12.根据权利要求9至11中任意一项所述的方法，包括：(76)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。

13.一种包括计算机程序代码装置的计算机程序，当所述计算机程序在根据权利要求1至8中任意一项所述的面罩中的处理器上运行时，所述计算机程序代码装置适于实现根据权利要求9至12中任意一项所述的方法。

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