DE102016223182A1

DE102016223182A1 - Maskeneinheit, System und Verfahren zum Verwenden eines Systems

Info

Publication number: DE102016223182A1
Application number: DE102016223182.0A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Schelper
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-11-24
Also published as: DE102016223182B4; WO2018095707A1

Abstract

Eine Maskeneinheit (10) zum Bedecken von Atemwegen und zum Filtern von Atemluft umfasst ein Maskengerüst (12) und eine Maskenhalterung (16), wobei das Maskengerüst (12) ein auswechselbares Filterelement (14) aufweist und zum Aufsetzen auf ein Gesicht eines Verwenders ausgebildet ist. Die Maskenhalterung (16) ist mit dem Maskengerüst (12) gekoppelt und zum flexiblen Befestigen des Maskengerüsts (12) auf einem Gesicht eines Verwenders ausgebildet. Die Maskeneinheit (10) umfasst weiter eine Multifunktionseinheit (20), welche mit dem Maskengerüst (12) gekoppelt ist und welche eine Kommunikationsschnittstelle (26) sowie ein Sensorelement (22) aufweist, das zur Analyse der Umgebungsluft ausgebildet und signaltechnisch mit der Kommunikationsschnittstelle (26) gekoppelt ist, um Daten, die Informationen über die analysierte Umgebungsluft umfassen, auszusenden und insbesondere mit einem mobilen Endgerät (30) zu kommunizieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine multifunktionale Maskeneinheit und ein System mit einer Maskeneinheit sowie ein Verfahren zum Verwenden eines Systems, die einen zuverlässigen und komfortablen Atemschutz ermöglichen und zu einem Erhalt der Gesundheit des Verwenders beitragen können. Außerdem betrifft die Erfindung ein zu dem Verfahren korrespondierendes Computerprogramm und Computerprogrammprodukt.
Zum Schutz der Atemwege werden von Personen, insbesondere in schadstoffbelasteten Großstädten, Masken verwendet, die in der Regel einen einfachen Aufbau aufweisen und nach einer relativ geringen Benutzungsdauer entsorgt werden. Solche Einwegmasken bestehen zum Beispiel lediglich aus einem Filterstoff und einer Halterung zur Befestigung der Maske am Kopf des Trägers. Darüber hinaus ermöglichen spezielle mit Sensoren versehene Masken ein Messen einer aktuellen Filterleistung und ein Berechnen einer voraussichtlich verbleibenden Lebensdauer des Filters. Allerdings werden Atemschutzmasken in der Regel als störend empfunden und aufgrund dessen nur in Ausnahmefällen getragen und frühzeitig wieder abgesetzt. Darüber hinaus bieten herkömmliche Masken wenige Zusatzfunktionen, die zu einem häufigeren oder längeren Verwenden einer solchen Maske und somit zur Gesundheit des Trägers beitragen können.
Es ist eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, eine multifunktionale Maskeneinheit und ein System mit einer Maskeneinheit sowie ein Verfahren zum Verwenden eines Systems zu schaffen, die dazu geeignet sind, einen zuverlässigen und komfortablen Atemschutz zu ermöglichen und zu einem Erhalt der Gesundheit des Verwenders beizutragen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine Maskeneinheit zum Bedecken von Atemwegen und zum Filtern von Atemluft ein Maskengerüst und eine Maskenhalterung. Das Maskengerüst weist ein auswechselbares Filterelement auf und ist zum Aufsetzen auf ein Gesicht eines Verwenders ausgebildet. Die Maskenhalterung ist mit dem Maskengerüst gekoppelt und so ausgebildet, dass das Maskengerüst flexibel auf dem Gesicht des Verwenders aufgesetzt werden kann. Die Maskeneinheit umfasst weiter eine Multifunktionseinheit, welche mit dem Maskengerüst gekoppelt ist und welche eine Kommunikationsschnittstelle sowie ein Sensorelement aufweist. Das Sensorelement kann auch als separates Element ausgeführt sein. Das Sensorelement ist zur Analyse der Umgebungsluft ausgebildet und signaltechnisch mit der Kommunikationsschnittstelle gekoppelt, um Daten, die Informationen über die analysierte Umgebungsluft umfassen, auszusenden und insbesondere mit einem mobilen Endgerät zu kommunizieren.
Die beschriebene Maskeneinheit realisiert eine individuell anpassbare Atemschutzmaske, die neben einer konventionellen Filterfunktion über eine Vielzahl von weiteren Funktionen verfügt, die insbesondere in Kommunikation mit einem mobilen Endgerät komfortabel abrufbar sind. Das mobile Endgerät ist insbesondere als Smartphone realisiert, welches eine eigens für die Maskeneinheit entwickelte Smartphone-App aufweist, die eine besonders nutzerfreundliche Bedienung des Systems ermöglicht. Auf diese Weise kann zu einem erhöhten Tragekomfort der Maskeneinheit beitragen werden, indem die Zusatzfunktionen, insbesondere in Kommunikation mit dem mobilen Endgerät, für den Nutzer direkt erlebbare Vorzüge erzeugen können.
Eine wesentliche Funktion der Maskeneinheit ist das Filtern der Atemluft beziehungsweise Umgebungsluft, um ein Einatmen von Schadstoffen zu verhindern oder zumindest entgegenzuwirken. Mittels der Maskenhalterung, ist ein sicherer Halt der Maskeneinheit am Kopf des Trägers realisierbar, sodass das Maskengerüst mit dem austauschbaren Filterelement zuverlässig auf dem Gesicht des Trägers positioniert werden kann. Um den Tragekomfort der Maske zu erhöhen, besteht die Möglichkeit, die Maskenhalterung an den Kopf des Trägers anzupassen und gegebenenfalls individuell zu gestalten.
Das Filterelement kann vorzugsweise mittels eines formschlüssigen Verschlusses an der Maskenhalterung befestigt werden und gegebenenfalls, wie die Maskenhalterung, individuell gestaltet werden. Das Filterelement ist beispielsweise auf dem Maskengrundgerüst aufgebracht, sodass es in einem aufgesetzten Zustand vor den Atemwegen des Trägers angeordnet ist. Das Filterelement kann auch in einer Aussparung des Maskengrundgerüstes angeordnet sein und bei Bedarf herausgezogen und ersetzt werden. Das Filterelement realisiert daher, anders als die Maskenhalterung, ein Produkt, das nach Gebrauch beziehungsweise Verunreinigung üblicherweise weggeworfen wird. Das verbleibende Maskengrundgerüst sowie die Maskenhalterung realisieren hingegen dauerhaft verwendbare Komponenten.
Neben der wesentlichen Filterfunktion kann die Maskeneinheit über diverse Zusatzfunktionen verfügen, die mittels der Multifunktionseinheit realisierbar sind. Die Multifunktionseinheit kann zum Beispiel als ein Bauteil über ein Stecksystem an dem verwendeten Filterelement oder dem Maskengerüst angebracht werden. Zur Bereitstellung der Funktionen sind in der Multifunktionseinheit verschiedene Bauteile integrierbar.
Gemäß einer Weiterbildung der Maskeneinheit umfasst die Multifunktionseinheit ein Mikrofon, das signaltechnisch mit der Kommunikationsschnittstelle gekoppelt ist, um Daten, die akustische Informationen umfassen, auszusenden. Mit Hilfe des Mikrofons kann das vom Träger der Maskeneinheit Gesprochene aufgenommen und mittels der Kommunikationsschnittstelle drahtlos an ein Audioausgabegerät, insbesondere an das mobile Endgerät gesendet werden. Zudem lässt sich das Gesprochene mit Hilfe eines Computers, zum Beispiel realisiert als ein Smartphone, in eine andere Sprache übersetzen und ausgeben.
Darüber hinaus ermöglicht die Maskeneinheit in diesem Zusammenhang, die Privatsphäre des Trägers zu schützen. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, ein schalldämpfenden Filterelement in oder an dem Maskengerüst zu verwenden, sodass das Gesprochene nur noch über das, mit dem Mikrofon gekoppelte, Audiogerät ausgegeben wird. Das Mikrofon realisiert eine Komponente der Multifunktionseinheit und kann beabstandet von dem Sensorelement in oder an dem Maskengerüst angeordnet sein. Nutzbringend ist das Mikrofon in der Nähe des Mundes des Trägers angeordnet, während das Sensorelement auch seitlich an der Maskeneinheit angeordnet sein kann.
Es ist vorteilhaft, dass das Mikrofon in der Nähe des Mundbereichs, in der Nähe einer Wange oder des Halses und das Sensorelement in einem Bereich der Maskeneinheit angeordnet ist, welcher eine zuverlässige Analyse der Umgebungsluft ermöglicht. Die verbleibenden Komponenten der Multifunktionseinheit können zum Beispiel auch an der Maskenhalterung angebracht sein, sodass beispielsweise lediglich das Mikrofon und das Sensorelement benachbart zu dem Mundbereich
Gemäß einer Weiterbildung der Maskeneinheit umfasst die Multifunktionseinheit ein Ventil, das abhängig von einem vorgegebenen Öffnungsdruck öffnet, sodass ungefilterte Atemluft die Maskeneinheit passieren kann. Ein solches in oder an der Maskeneinheit befindliches Ventil ist so voreingestellt, dass es ab einem definierten Öffnungsdruck öffnet und ungefilterte Luft durch die Maskeneinheit passieren lässt. Ein Öffnen ist insbesondere nutzbringend, wenn das Filterelement von Partikeln zugesetzt und verunreinigt ist. In einem solchen Fall muss der Träger mit erhöhter Anstrengung atmen und erzeugt ab einer gewissen Verstopfung des Filters einen Unterdruck unter der Maskeneinheit beziehungsweise zwischen Gesicht und aufgesetzter Maskeneinheit. Ist ein solcher Unterdruck hoch genug, sodass er einen vorgegebenen Schwellenwert für das Ventil überschreitet, so wird das Ventil mittels der Multifunktionseinheit geöffnet. Alternativ oder zusätzlich kann das Ventil auch so ausgestaltet sein, dass es manuell öffenbar ist.
Mit Öffnen des Ventils strömt ungefilterte Umgebungsluft durch die Maskeneinheit, sodass mittels des Sensorelements ein Anstieg des Schadstoffniveaus ermittelt wird. Das Sensorelement umfasst insbesondere einen Schadstoffsensor, welcher zum Beispiel als Laserdiode realisiert ist, die in vorgegebenen Zeitintervallen oder permanent die Umgebungsluft analysiert. Eine permanente Analyse der Umgebungsluft kann darüber hinaus auch situativ angesetzt sein, sodass eine solche Analyse der zum Atmen benötigten Umgebungsluft insbesondere nutzbringend ist, wenn der Träger die Maskeneinheit aufgesetzt hat.
Bevorzugt weist die Maskeneinheit einen Dichtsitz an dem Maskengerüst auf, welcher einen bequemen und abdichtenden Sitz der Maskeneinheit auf dem Gesicht des Trägers ermöglicht. In einem aufgesetzten Zustand erfasst das Sensorelement die Umgebungsluft beziehungsweise Atemluft innerhalb Maskeneinheit zwischen dem Filterelement und dem Gesicht des Trägers und kann diese solange die Maskeneinheit aufgesetzt ist zum Beispiel dauerhaft analysieren.
Im Fall, dass der Träger die Maskeneinheit aufgesetzt hat und das Ventil geöffnet ist und infolgedessen ein erhöhtes Schadstoffniveau ermittelt wurde, schickt die Multifunktionseinheit eine Benachrichtigung an das mobile Endgerät, welches den Träger über das erhöhte Schadstoffniveau informiert. Eine solche Information wird zum Beispiel in Form eines oder mehrerer Datensignale mittels der Kommunikationsschnittstelle der Multifunktionseinheit ausgesendet und von dem mobilen Endgerät empfangen. Die Information kann als Ton und/oder insbesondere als visuelle Darstellung auf dem mobilen Endgerät ausgegeben werden und beispielsweise als Nachricht auf dem Display des Smartphones des Trägers angezeigt werden, in welcher er aufgefordert wird, das Filterelement zu wechseln.
Beispielsweise kann in einem solchen Zusammenhang mittels des mobilen Endgeräts beziehungsweise mittels des Smartphones und der mit der Maskeneinheit kommunizierenden Smartphone-App vorgeschlagen werden, ein neues Filterelement zu bestellen und an den aktuellen oder einen gewünschten Standort des Trägers liefern zu lassen oder diesem Auskunft darüber zu geben, wo ein Geschäft zu finden ist, welches üblicherweise ein passendes Filterelement führt. Vorzugsweise kommuniziert die Smartphone-App diesbezüglich mit einer Datenbank oder einer Servereinheit, die kartographierte Informationen bereitstellt.
Ist die Maskeneinheit nicht aufgesetzt und es wird mittels des Sensorelements ein Schadstoffniveau ermittelt, welches den vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, so erfolgt beispielsweise ein Benachrichtigung auf dem mobilen Endgerät mit Hinweis, dass erhöhte Schadstoffwerte ermittelt wurden, und der Aufforderung, die Maskeneinheit aufzusetzen. In einem solchen Fall ist das Ventil in der Regel geschlossen, da kein Unterdruck generiert wird, welcher ein Öffnen des Ventils bewirken kann.
Ist das Ventil jedoch geschlossen während das Sensorelement erhöhte Schadstoffwerte misst, kann mittels der Multifunktionseinheit daraus geschlossen werden, dass die Maskeneinheit nicht luftdicht auf dem Gesicht des Trägers aufsitzt oder dass die Maskeneinheit gegebenenfalls beschädigt ist. Eine entsprechende Benachrichtigung kann akustisch und/oder visuell mittels des mobilen Endgeräts erfolgen, welche den Träger auffordert, den Sitz der Maskeneinheit zu kontrollieren oder die Maskeneinheit auf Beschädigungen zu überprüfen.
Außerdem kann das Ventil auch komplett verschlossen werden, wodurch dem Träger das Atmen bewusst erschwert wird, um beispielsweise seine Atemmuskulatur zu trainieren oder ein Höhentraining zu simulieren. Die Maskeneinheit realisiert somit auch einen sportiven Aspekt.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Maskeneinheit ein Batterieelement, welches zum energetischen Versorgen der Multifunktionseinheit elektrisch mit der Multifunktionseinheit gekoppelt ist. Gemäß einer weiteren Weiterbildung umfasst das Batterieelement einen Akkumulator und einen Propeller, der mit dem Akkumulator gekoppelt ist und mittels dessen der Akkumulator wieder aufgeladen werden kann.
Die benötigte elektrische Energie kann die Multifunktionseinheit aus einer Batterie, insbesondere aus einem wieder aufladbaren Akkumulator beziehen. Zu diesem Zweck ist das Batterieelement elektrisch mit der Multifunktionseinheit beziehungsweise mit den energetisch zu versorgenden Komponenten der Multifunktionseinheit gekoppelt. Mittels sogenanntem „Energy Harvesting“ kann der Akkumulator als Energiequelle während des Tragens aufgeladen werden. Eine solche Energiegewinnung kann mittels des Propellers erzielt werden, welcher aus der Strömung der ausgeatmeten Luft elektrischen Strom generiert und diesen in das Batterieelement einspeist.
Sollte der Träger die Maske absetzen, um sie auf einer Dockingstation aufzuladen, kann der Propeller auch ohne Atemluftstrom angetrieben werden. Durch das Antreiben des Propellers wird auch bei Nichttragen der Maske durchgängig Umgebungsluft an dem Sensorelement vorbeigeführt. Sollte dieses dabei ein Schadstoffniveau feststellen, das den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird der Träger, wie zuvor beschrieben, akustisch und/oder visuell mittels des mobilen Endgeräts, insbesondere per Smartphone-Benachrichtigung, dazu aufgefordert die Maske aufzusetzen. Ein fortlaufendes Ermitteln eines Schadstoffniveaus der Umgebungsluft kann aber auch ohne Aktivität eines vorhandenen Propellers durchgeführt werden. Um ein energiesparendes Ermitteln zu realisieren, wird beispielsweise alle 5 Minuten die Umgebungsluft mittels des Sensorelements analysiert, sodass die Maskeneinheit danach zum Beispiel einen Ruhemodus einnimmt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein System eine Ausführungsform der zuvor beschriebenen Maskeneinheit und ein mobiles Endgerät, welches dazu ausgebildet ist, mittels der Kommunikationsschnittstelle mit der Multifunktionseinheit der Maskeneinheit zu kommunizieren und in Abhängigkeit empfangener Daten von der Multifunktionseinheit eine Information mittels eines Anzeigeelements auszugeben.
Das System umfasst die Maskeneinheit mit dem Maskengrundgerüst und der Maskenhalterung sowie der Multifunktionseinheit und das zur Kommunikation mit der Maskeneinheit befähigte mobile Endgerät, welches insbesondere als Smartphone mit zur Maskeneinheit gehörigen Smartphone-App realisiert sein kann. Mittels der Maskeneinheit können Daten an das mobile Endgerät übermittelt werden, welche in Form eines Signals, eines Tons und/oder einer Nachricht auf einem Display ausgegeben werden.
Das beschriebene System umfasst eine Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Maskeneinheit, sodass sämtliche für die Maskeneinheit offenbarten Merkmale und Eigenschaften auch für das System offenbart sind und umgekehrt.
Die Maskeneinheit beziehungsweise das System können neben den Funktionen zur Benachrichtigung des Trägers mittels des mobilen Endgeräts bei verbrauchtem Filter, falschen Sitz der Maskeneinheit auf dem Gesicht sowie der Sprachübermittlung und/oder -übersetzung auch über weitere Funktionen verfügen. Zur Animierung des Besitzers, die Maskeneinheit zu tragen und somit zu einem Erhalt der Gesundheit beizutragen sowie ein Steigern seiner körperlichen Leistungsfähigkeit zu ermöglichen, kann das mobile Endgerät beziehungsweise die zugehörige App auf dem Smartphone eine Anwendung für spieltypische Elemente aufweisen. Eine solche Anwendung zählt beispielsweise die Atemzüge des Trägers, welche der Träger dann mit denen von anderen Trägern weiterer Maskeneinheiten oder Freunden in einer Bestenliste vergleichen kann.
Darüber hinaus kann mittels des mobilen Endgeräts, insbesondere in Kommunikation mit einer Servereinheit oder einer „Cloud“ der Besitzer der Maske selbst bei möglicherweise defektem Sensorelement darüber informiert werden, ob für seine aktuelle Umgebung ein Schadstoffniveau ermittelt wurde, welches ein Aufsetzen der Maske erfordert.
Eine solche Benachrichtigung kann auf Basis kartographierter Daten bereitgestellt werden, welche Informationen über Schadstoffwerte umfassen, die von weiteren Trägern einer jeweiligen Maskeneinheit mittels der zugehörigen Multifunktionseinheit gemessenen und mittels des mobilen Endgeräts in Kommunikation mit einer Datenbank in eine digitale Karte eingetragen wurden. Sollte sich ein Besitzer einer Maskeneinheit in einem Gebiet befinden, in dem von den weiteren Besitzern einer Maskeneinheit ein hohes Schadstoffniveau festgestellt wurde, wird er dazu aufgefordert seine Maske aufzusetzen, sofern er sie nicht bereits trägt.
Diese Aufforderung erhält der Nutzer wahlweise auch über die Vernetzung mit Messwerten von lokalen privaten und/oder öffentlichen Messstationen. Darüber hinaus kann eine solche Schadstoffkartenfunktion auch von Personen benutzt werden, die lediglich die zugehörige App auf ihrem mobilen Endgerät installieren, ohne zwingend eine eigene Maskeneinheit zu benötigen.
Die beschriebene Maskeneinheit beziehungsweise das System mit einer Maskeneinheit und einem mobilen Endgerät realisieren somit eine jeweilige mobile Messstation für Schadstoffwerte, welche ein nutzbringendes Kartographieren einer Luftqualität einer jeweiligen Umgebung ermöglichen, das insbesondere in Bezug auf Großstädte vorteilhaft ist, da diese in der Regel nur über eine geringe Anzahl stationärer Messstationen diesbezüglich verfügen.
Außerdem kann das System mit dem mobilen Endgerät auch dadurch erweitert werden, dass die App auf dem Smartphone neben einer Lieferfunktion für neue Filterelemente auch orts- und zeitabhängige Werbung anzeigt. Hierbei können gezielt Angebote an den Nutzer vermittelt werden, die auf sein Werte-/Bedürfnisprofil passen. Beispielsweise kann in Kommuniaktion mit einer Servereinheit, einem „Back End“ oder einer „Cloud“ ein Abgleichen der aktuellen Position des Besitzers der Maskeneinheit und weiterer hinterlegter Informationen durchgeführt werden. Zum Beispiel kann bei Ankunft an einem gewünschten Zielort und einem gewissen Zeitpuffer zu einem, in einer Datenbank hinterlegten Termin, Geschäfte oder Restaurants offeriert werden, um die Wartezeit zu überbrücken. Darüber hinaus können der austauschbare Filterteil und/oder das Maskengerüst auch optisch individualisiert ausgestaltet werden und gegebenenfalls als Werbefläche für Firmen, Konzerne oder Partner genutzt werden.
Die beschriebene Maskeneinheit und das korrespondierende System ermöglichen eine Vielzahl von nutzbringenden Funktionen, welche insbesondere einen zuverlässigen und komfortablen Atemschutz realisieren und zu einem Erhalt der Gesundheit des Trägers beitragen können. Die Filterwirkung der Maskeneinheit kann vom Träger genau verfolgt werden. Dadurch kann er sich rechtzeitig um ein neues Filterelement kümmern, um einen durchgängig gute Filterleistung der Maskeneinheit zu gewährleisten. Durch eine fortlaufende oder zeitabgestimmte Analyse der Umgebungsluft kann der Träger über mögliche gefährliche Schadstoffe informiert werden, sodass dieser stets darüber benachrichtigt wird, ob er seine Maskeneinheit aufsetzen sollte oder sie absetzen kann.
Eine Analyse der Atemluft beziehungsweise der Luft innerhalb der Maskeneinheit zwischen Filterelement und Gesicht des Trägers erlaubt außerdem ein Überprüfen des Sitzes beziehungsweise der Funktionsfähigkeit der Maskeneinheit. Ein erhöhtes Schadstoffniveaus kann zum Beispiel dadurch begründet sein, dass die Maskeneinheit nicht funktionsgerecht auf dem Gesicht des Trägers aufliegt oder dass die Maskeneinheit eine Beschädigung aufweist. Spieltypische Elemente des mobilen Endgeräts animieren den Besitzer der Maskeneinheit, diese regelmäßig zu tragen, wodurch weniger Schadstoffe eingeatmet werden und ein Beitrag zum Erhalt der Gesundheit geleistet wird. Eine Freigabe einer zugehörigen Smartphone-App für die Öffentlichkeit ermöglicht es auch Personen, die keine Maskeneinheit zur Verfügung haben, darüber zu informieren, wann die Schadstoffbelastung der Luft so hoch ist, dass ein Tragen einer Maskeneinheit vorteilhaft für die Gesundheit ist. Außerdem ermöglicht die Maskeneinheit in Kombination mit dem mobilen Endgerät eine Übersetzungsfunktion, beispielsweise als Teil der Smartphone-App. Darüber hinaus realisiert die Maskeneinheit als schalldämpfender Aufsatz einen gewissen Schutz der Privatsphäre des Trägers.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Verwenden einer Ausführungsform des zuvor beschriebenen Systems ein Analysieren der Umgebungsluft mittels des Sensorelements der Multifunktionseinheit und dadurch Ermitteln eines Schadstoffniveaus der Umgebungsluft. Das Verfahren umfasst weiter ein Vergleichen des ermittelten Schadstoffniveaus mit einem vorgegebenen Schwellenwert und ein Aussenden von Daten, die Informationen über das ermittelte Schadstoffniveau umfassen, mittels der Kommunikationsschnittstelle der Multifunktionseinheit an das mobile Endgerät, wenn das ermittelte Schadstoffniveau größer als der vorgegebene Schwellenwert ist. Außerdem umfasst das Verfahren ein Anzeigen einer Information mittels des Anzeigeelements des mobilen Endgeräts in Abhängigkeit empfangener Daten von der Multifunktionseinheit.
Das beschriebene Verfahren ist insbesondere zum Verwenden einer Ausführungsform des zuvor beschriebenen Systems ausgebildet, sodass sämtliche für das System und für die Maskeneinheit offenbarten Merkmale und Eigenschaften auch für das Verfahren offenbart sind und umgekehrt.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Analysieren der Umgebungsluft und Ermitteln eines Schadstoffniveaus sowie Vergleichen des ermittelten Schadstoffniveaus mit einem vorgegebenen Schwellenwert in vorgegebenen Zeitintervallen durchgeführt.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Ermitteln einer Stellung eines Ventils der Multifunktionseinheit und Ausgeben einer Information mittels des Anzeigeelements des mobilen Endgeräts in Abhängigkeit der ermittelten Stellung des Ventils.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Kommunizieren des mobilen Endgeräts mit einer Servereinheit und dabei Empfangen und/oder Aussenden von Daten, die Informationen über analysierte Umgebungsluft umfassen. Eine solche Servereinheit ist insbesondere als „Back End“ oder „Cloud“ realisiert und umfasst eine Datenbank zur Aufnahme der von der Maskeneinheit beziehungsweise von dem mobilen Endgerät ausgesandten Daten und zur Bereitstellung von Daten für die Maskeneinheit beziehungsweise für das mobile Endgerät. Das Kommunizieren umfasst daher ein Empfangen und Aussenden von Daten zwischen dem mobilen Endgerät und der Servereinheit.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Verfahren ein Kommunizieren des mobilen Endgeräts mit einer Kommunikationseinheit eines Kraftfahrzeugs und dabei Empfangen und/oder Aussenden von Daten, die Informationen über analysierte Umgebungsluft umfassen. Zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Kommunikation mit einer Servereinheit, kann die Maskeneinheit beziehungsweise das mobile Endgerät dazu befähigt sein, mit einer Kommunikationseinheit eines Kraftfahrzeugs zu kommunizieren.
Auf diese Weise kann der Träger der Maskeneinheit zum Beispiel nach einem Einsteigen in das Kraftfahrzeug darüber informiert werden, wann die in dem Kraftfahrzeug befindliche Luft mittels einer Filterfunktion des Kraftfahrzeug entsprechend gereinigt ist, sodass die Maskeneinheit abgesetzt werden kann. Entsprechend kann der Träger mittels einer Informationsanzeige des Kraftfahrzeugs darüber informiert werden, dass ein Aufsetzen der Maskeneinheit gesundheitlich vorteilhaft ist, ohne dass dieser auf das mobile Endgerät schauen muss. Auf diese Weise wird außerdem zur Verkehrssicherheit beigetragen, da der Besitzer der Maskeneinheit in seiner Aufmerksamkeit für den Straßenverkehr nicht unnötig abgelenkt wird. Analog kann der Besitzer der Maskeneinheit auch bei einem Abschalten Motors beziehungsweise vor einem Aussteigen aus dem Kraftfahrzeug darüber informiert werden, dass ein Aufsetzen der Maskeneinheit erforderlich ist oder nicht.
Eine kommunikative Kopplung der Maskeneinheit mit dem Kraftfahrzeug kann auch ein Steuern oder Einleiten von Funktionen des Kraftfahrzeugs ermöglichen. Zum Beispiel kann auf Basis des ermittelten Schadstoffwertes eine Stellung von Umluftklappen, eines Fensters, eines Dachfensters und/oder einer Lüftungsstufe des Kraftfahrzeugs gesteuert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogramm dazu ausgebildet, eines der zuvor beschriebenen Verfahren bei seiner Ausführung auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung durchzuführen.
Gemäß einem weiteren Aspekt zeichnet sich die Erfindung durch ein Computerprogrammprodukt aus, das einen ausführbaren Programmcode umfasst, wobei der Programmcode bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung eines der zuvor beschriebenen Verfahren zum Verwenden des Systems mit der multifunktionalen Maskeneinheit ausführt. Ein solches Computerprogrammprodukt umfasst insbesondere ein von der Datenverarbeitungsvorrichtung lesbares Medium, auf dem der Programmcode gespeichert ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Maskeneinheit zum Filtern von Atemluft in perspektivischer Ansicht,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Systems umfassend eine Maskeneinheit zum Filtern von Atemluft in perspektivischer Ansicht,
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems umfassend eine Maskeneinheit zum Filtern von Atemluft in perspektivischer Ansicht,
4 ein schematisches Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Verwenden eines Systems umfassend eine Maskeneinheit zum Filtern von Atemluft.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind gegebenenfalls nicht alle dargestellten Elemente in sämtlichen Figuren mit zugehörigen Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 illustriert schematisch in einer perspektivischen Ansicht eine Maskeneinheit 10 zum Bedecken von Atemwegen eines Trägers und zum Filtern von Atemluft für diesen. Die Maskeneinheit 10 umfasst ein Maskengerüst 12 und eine Maskenhalterung 16. Das Maskengerüst 12 weist ein auswechselbares Filterelement 14 auf und ist zum Aufsetzen auf ein Gesicht des Verwenders beziehungsweise Trägers ausgebildet. Das Maskengerüst 12 weist zum Beispiel einen umlaufenden Dichtsitz auf, welcher ein angenehmes und abdichtendes Aufsitzen der Maskeneinheit 10 auf dem Gesicht des Trägers ermöglicht. Die Maskeneinheit 10 kann auch so ausgebildet sein, dass in einem aufgesetzten Zustand das Filterelement 14 direkt auf dem Gesicht beziehungsweise dem Bereich der Mund-Nase-Partie aufliegt.
Die Maskenhalterung 16 ist mit dem Maskengerüst 12 gekoppelt, vorzugsweise formschlüssig, und so ausgebildet, dass das Maskengerüst 12 flexibel auf dem Gesicht des Trägers aufgesetzt werden kann. Die Maskeneinheit 10 umfasst weiter eine Multifunktionseinheit 20, welche mit dem Maskengerüst 12 gekoppelt ist und welche eine Kommunikationsschnittstelle 26 sowie ein Sensorelement 22 aufweist. Das Sensorelement 22 kann auch ein separates Bauteil zu den verbleibenden Komponenten der Multifunktionseinheit 20 ausgebildet sein. Das Sensorelement 22 weist einen Schadstoffsensor auf und ist zur Analyse der Umgebungsluft ausgebildet und signaltechnisch mit der Kommunikationsschnittstelle 26 gekoppelt, um Daten, die Informationen über die analysierte Umgebungsluft umfassen, auszusenden und insbesondere mit einem mobilen Endgerät 30 zu kommunizieren.
Die illustrierte Maskeneinheit 10 realisiert eine individuell anpassbare Atemschutzmaske, die neben einer konventionellen Filterfunktion über eine Vielzahl von weiteren Funktionen verfügt, die insbesondere in Kommunikation mit einem mobilen Endgerät 30 komfortabel abrufbar sind. Das mobile Endgerät 30 ist insbesondere als Smartphone realisiert, welches eine eigens für die Maskeneinheit 10 entwickelte Smartphone-App aufweist, die eine besonders nutzerfreundliche Bedienung eines Systems 1 ermöglicht (vgl. 2 und 3). Auf diese Weise kann zu einem erhöhten Tragekomfort der Maskeneinheit 10 beitragen werden, indem Zusatzfunktionen, insbesondere in Kommunikation mit dem mobilen Endgerät 30, für den Nutzer direkt erlebbare Vorzüge erzeugen können.
Eine wesentliche Funktion der Maskeneinheit 10 ist das Filtern der Umgebungsluft, um ein Einatmen von Schadstoffen zu verhindern oder zumindest entgegenzuwirken. Mittels der Maskenhalterung 16, ist ein sicherer Halt der Maskeneinheit 10 am Kopf des Trägers realisierbar, sodass das Maskengerüst 12 mit dem austauschbaren Filterelement 14 zuverlässig auf dem Gesicht des Trägers positioniert werden kann. Um den Tragekomfort der Maskeneinheit 10 zu erhöhen, besteht die Möglichkeit, die Maskenhalterung 16 an den Kopf des Trägers anzupassen und gegebenenfalls individuell zu gestalten.
Die Multifunktionseinheit 20 umfasst weiter ein Mikrofon 24 und ein Ventil 28. Das Mikrofon 24 ist signaltechnisch mit der Kommunikationsschnittstelle 26 gekoppelt, um Daten, die akustische Informationen umfassen, aussenden und an das mobile Endgerät 30 übermitteln zu können. Mit Hilfe des Mikrofons 24 kann das vom Träger der Maskeneinheit 10 Gesprochene aufgenommen und mittels der Kommunikationsschnittstelle 26 drahtlos an ein Audioausgabegerät gesendet werden. Das Mikrofon 24 kann als eine Komponente der Multifunktionseinheit 10 beabstandet von dem Sensorelement 22 in oder an dem Maskengerüst 12 angeordnet sein. Nutzbringend ist das Mikrofon 24 in der Nähe des Mundbereichs des Trägers angeordnet, während das Sensorelement 22 auch seitlich an der Maskeneinheit 10 angeordnet sein kann. Als separates Bauteil kann das Sensorelement 22 auch an anderen Positionen der Maskeneinheit 10 verbaut sein.
Das Ventil 28 der Maskeneinheit 10 ist insbesondere so voreingestellt, dass es abhängig von einem vorgegebenen Öffnungsdruck öffnet, um ungefilterte Atemluft passieren zu lassen. Ein solches Öffnen ist insbesondere dann nutzbringend, wenn das Filterelement 14 von Partikeln zugesetzt und verunreinigt ist. In einem solchen Fall muss der Träger mit erhöhter Anstrengung atmen und erzeugt ab einer gewissen Verstopfung des Filterelements 14 einen Unterdruck zwischen Gesicht und aufgesetzter Maskeneinheit 10, sodass einen vorgegebenen Druckschwellenwert für das Ventil 28 überschreitet wird und das Ventil 28 daraufhin öffnet. Das Öffnen des Ventils 28 kann mechanisch passiv oder mittels Steuerung durch die Multifunktionseinheit 20 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Ventil 28 auch so ausgestaltet sein, dass es manuell öffenbar ist.
Mit Öffnen des Ventils 28 strömt ungefilterte Umgebungsluft durch die Maskeneinheit 10, sodass mittels des Sensorelements 22 ein Anstieg des Schadstoffniveaus ermittelt wird. Im Fall, dass der Träger die Maskeneinheit 10 aufgesetzt hat, wird mittels Multifunktionseinheit 20 eine Benachrichtigung an das mobile Endgerät 30 gesendet, welches den Träger über das erhöhte Schadstoffniveau informiert. Eine solche Information wird zum Beispiel in Form eines oder mehrerer Datensignale mittels der Kommunikationsschnittstelle 26 der Multifunktionseinheit 20 ausgesendet und von dem mobilen Endgerät 30 empfangen. Die Information kann als Ton und/oder insbesondere als visuelle Darstellung auf dem mobilen Endgerät 30 ausgegeben werden und beispielsweise als Nachricht auf dem Display eines Smartphones des Trägers angezeigt werden, in welcher er aufgefordert wird, das Filterelement 14 zu wechseln.
2 illustriert ein Ausführungsbeispiel eines Systems 1, welches eine Ausgestaltung der Maskeneinheit 10 sowie das mobiles Endgerät 30 umfasst, welches dazu ausgebildet ist, mittels der Kommunikationsschnittstelle 26 mit der Multifunktionseinheit 20 der Maskeneinheit 10 zu kommunizieren und in Abhängigkeit empfangener Daten von der Multifunktionseinheit 20 eine Information mittels eines Anzeigeelements 32 auszugeben. Das Anzeigeelement 32 ist insbesondere als Display realisiert, welches eine visuelle Benachrichtigung des Besitzers der Maskeneinheit 10 ermöglicht.
Mittels der Maskeneinheit 10 können Daten an das mobile Endgerät 30 übermittelt werden. Insbesondere kann das mobile Endgerät 30 mit einer Servereinheit 40 kommunizieren, welche als „Cloud“ oder „Backend“ mit entsprechender Datenbank realisiert. Auf diese Weise kann eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem mobilen Endgerät 30 und der Servereinheit 40 erfolgen und der Besitzer der Maskeneinheit 20 zum Beispiel auch bei einem defekten Sensorelement 22 darüber informiert werden, das für seine aktuelle Umgebung ein vermeintlich hohes Schadstoffniveau besteht. Ein solches Schadstoffniveau kann zum Beispiel zu einem früheren Zeitpunkt an dieser oder benachbarter Position ermittelt worden sein und als kartographierte Information in der Datenbank der Servereinheit 40 hinterlegt sein.
3 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel des Systems 1 in Kommunikation mit einer Kommunikationseinheit 54 eines Kraftfahrzeugs 50. Eine solche Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug 50 und dem mobilen Endgerät 30 kann analog zu der zuvor beschriebenen Kommunikation mit der Servereinheit 40 erfolgen. Auf diese Weise kann der Träger der Maskeneinheit 10 zum Beispiel nach einem Einsteigen in das Kraftfahrzeug 50 darüber informiert werden, wann die in dem Kraftfahrzeug 50 befindliche Luft mittels einer Filterfunktion des Kraftfahrzeug 50 entsprechend gereinigt ist, sodass die Maskeneinheit 10 abgesetzt werden kann.
Eine entsprechende Auswertung kann mittels einer Steuervorrichtung 52 des Kraftfahrzeugs 50 erfolgen, welche signaltechnisch mit der Kommunikationseinheit 54 gekoppelt ist und somit Daten an das mobile Endgerät 30 versenden und von diesem empfangen kann. Neben einer direkten Kommunikation der Maskeneinheit 10 mit dem Kraftfahrzeug 50 mittels des mobilen Endgeräts 30 kann auch eine indirekte Kommunikation der Maskeneinheit 10 mit dem Kraftfahrzeug 50 über eine, wie in 2 illustrierte, Servereinheit 40 erfolgen. Die Kommunikationseinheit 54 des Kraftfahrzeugs 50 ist dann entsprechend dazu befähigt, mit der Servereinheit 40 zu kommunizieren.
4 illustriert schematisch ein Ablaufdiagramm für verschiedene Schritte eines Verfahrens zum Verwenden einer Ausgestaltung des Systems 1 mit der Maskeneinheit 10 und dem mobilen Endgerät 30. In einem Schritt S1 wird mittels des Sensorelements 22 der Multifunktionseinheit 20 die Umgebungsluft analysiert und ein Schadstoffniveau in der Umgebungsluft ermittelt. Eine solche Analyse kann fortlaufend oder in vorgegebenen Zeitintervallen durchgeführt werden, während die Maskeneinheit 10 von dem Träger aufgesetzt und/oder abgesetzt ist.
In einem weiteren Schritt S3 wird mittels der Multifunktionseinheit 20 das ermittelte Schadstoffniveau mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen, welcher beispielsweise in einem Datenspeicher der Multifunktionseinheit 20 und/oder des mobilen Endgeräts hinterlegt ist.
In einem weiteren Schritt S5 werden zum Beispiel, wenn im Rahmen des Vergleichens festgestellt wurde, dass das ermittelte Schadstoffniveau höher als der vorgegebene Schwellenwert ist, mittels der Kommunikationsschnittstelle 26 der Multifunktionseinheit 20 Daten an das mobile Endgerät 30 gesendet, welches auf Basis dieser Daten eine Signal ausgeben kann.
Ein solches Signal kann in einem weiteren Schritt S7 als akustischer Ton und insbesondere als visuelle Benachrichtigung mittels des Anzeigeelements 32 des mobilen Endgeräts 30 ausgegeben werden, welche den Besitz der Maskeneinheit 10 über das Schadstoffniveau informiert und/oder diesen dazu auffordert, die Maskeneinheit 10 aufzusetzen.
In einem weiteren Schritt S9 kann eine Kommunikation des mobilen Endgeräts 30 mit einer Servereinheit 40 und/oder der Kommunikationseinheit 54 des Kraftfahrzeugs 50 erfolgen. Beispielsweise erfolgt in einem solchen Schritt des Verfahrens ein Aussenden von Daten, die lokalisierte Informationen über die analysierte Umgebungsluft und das ermittelte Schadstoffniveau enthalten, an die Servereinheit 40, welche diese Daten abspeichert und als kartographierte Schadstoffwerte bereitstellt.
Bezugszeichenliste

1: System
10: Maskeneinheit
12: Maskengerüst
14: Filterelement
16: Halteelement
20: Multifunktionseinheit
22: Sensorelement
24: Mikrofon
26: Kommunikationsschnittstelle
28: Ventil
30: mobiles Endgerät
32: Informationsanzeige
40: Servereinheit
50: Kraftfahrzeug
52: Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs
54: Kommunikationseinheit des Kraftfahrzeugs
S(i): Schritte eines Verfahrens zum Verwenden eines Systems

Claims

Maskeneinheit (10) zum Bedecken von Atemwegen und zum Filtern von Atemluft, umfassend: - ein Maskengerüst (12) und eine Maskenhalterung (16), wobei das Maskengerüst (12) ein auswechselbares Filterelement (14) aufweist und zum Aufsetzen auf ein Gesicht eines Verwenders ausgebildet ist und wobei die Maskenhalterung (16) mit dem Maskengerüst (12) gekoppelt ist und zum flexiblen Befestigen des Maskengerüsts (12) auf dem Gesicht des Verwenders ausgebildet ist, und - eine Multifunktionseinheit (20), welche mit dem Maskengerüst (12) gekoppelt ist und welche eine Kommunikationsschnittstelle (26) sowie ein Sensorelement (22) aufweist, das zur Analyse der Umgebungsluft ausgebildet und signaltechnisch mit der Kommunikationsschnittstelle (26) gekoppelt ist, um Daten, die Informationen über die analysierte Umgebungsluft umfassen, auszusenden und mit einem mobilen Endgerät (30) zu kommunizieren.
Maskeneinheit (10) nach Anspruch 1, bei dem die Multifunktionseinheit (20) ein Mikrofon (24) umfasst, das signaltechnisch mit der Kommunikationsschnittstelle (26) gekoppelt ist, um Daten, die akustische Informationen umfassen, auszusenden.
Maskeneinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Multifunktionseinheit (20) ein Ventil (28) umfasst, das abhängig von einem vorgegebenen Öffnungsdruck öffnet, sodass ungefilterte Atemluft die Maskeneinheit (10) passiert.
Maskeneinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend ein Batterieelement, welches zum energetischen Versorgen der Multifunktionseinheit (20) elektrisch mit der Multifunktionseinheit (20) gekoppelt ist.
Maskeneinheit (10) nach Anspruch 4, bei dem das Batterieelement einen Akkumulator und einen Propeller umfasst, der mit dem Akkumulator gekoppelt ist und mittels dessen der Akkumulator wiederaufladbar ist.
System (1), umfassend: - eine Maskeneinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, und - ein mobiles Endgerät (30), welches ein Anzeigeelement (32) umfasst und welches dazu ausgebildet ist, mittels der Kommunikationsschnittstelle (26) mit der Multifunktionseinheit (20) der Maskeneinheit (10) zu kommunizieren und in Abhängigkeit empfangener Daten von der Multifunktionseinheit (20) mittels des Anzeigeelements (32) eine Information auszugeben.
Verfahren zum Verwenden eines Systems (1) nach Anspruch 6, umfassend: - Analysieren der Umgebungsluft mittels des Sensorelements (22) der Multifunktionseinheit (20) und dadurch Ermitteln eines Schadstoffniveaus in der Umgebungsluft, - Vergleichen des ermittelten Schadstoffniveaus mit einem vorgegebenen Schwellenwert, - Aussenden von Daten, die Informationen über das ermittelte Schadstoffniveau umfassen, mittels der Kommunikationsschnittstelle (26) der Multifunktionseinheit (20) an das mobile Endgerät (30), wenn das ermittelte Schadstoffniveau größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, und - Anzeigen einer Information mittels des Anzeigeelements (32) des mobilen Endgeräts (30) in Abhängigkeit empfangener Daten von der Multifunktionseinheit (20).
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Analysieren der Umgebungsluft und dadurch Ermitteln eines Schadstoffniveaus und Vergleichen des ermittelten Schadstoffniveaus mit einem vorgegebenen Schwellenwert umfasst: Analysieren der Umgebungsluft, Ermitteln eines Schadstoffniveaus und Vergleichen des ermittelten Schadstoffniveaus mit einem vorgegebenen Schwellenwert in vorgegebenen Zeitintervallen.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, umfassend: - Ermitteln einer Stellung des Ventils (28) der Multifunktionseinheit (20), und - Ausgeben einer Information mittels des Anzeigeelements (32) des mobilen Endgeräts (30) in Abhängigkeit der ermittelten Stellung eines Ventils (28).
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend Kommunizieren des mobilen Endgeräts (30) mit einer Servereinheit (40) und dabei Empfangen und/oder Aussenden von Daten, die Informationen über analysierte Umgebungsluft umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, umfassend Kommunizieren des mobilen Endgeräts (30) mit einer Kommunikationseinheit (54) eines Kraftfahrzeugs (50) und dabei Empfangen und/oder Aussenden von Daten, die Informationen über analysierte Umgebungsluft umfassen.
Computerprogramm zum Verwenden eines Systems (1), wobei das Computerprogramm ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 bei seiner Ausführung auf einer Datenverarbeitungsvorrichtung (30, 50) durchzuführen.
Computerprogrammprodukt, umfassend ausführbaren Programmcode, wobei der Programmcode bei Ausführung durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung (30, 50) das Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 ausführt.