[发明专利]基于面罩的呼吸装置和控制方法

说明书

本发明提供了具有风扇的呼吸辅助面罩，风扇包括无刷DC电机。提供了启动电路，启动电路用于利用高压启动驱动电压、随后是稳态驱动电压来提供随时间变化的驱动电压作为电机的定子电磁体的供电电压。该高压启动信号(相对于稳态驱动电压为“高”)使得风扇能够以减少的时间延迟达到其操作速度。

技术领域

本发明涉及面罩形式的呼吸装置，用于利用由风扇辅助的气流向呼吸装置的穿戴者提供经过滤的空气。

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。这个问题的一部分是城市的室外空气质量。同类中最差的是印度城市(例如，德里)，其年度污染水平超过建议水平的10倍。众所周知，北京的年平均安全水平是建议安全水平的8.5倍。但是，即使在伦敦、巴黎和柏林等欧洲城市，该水平也高于世界卫生组织的建议。

由于该问题在短期内不会显著改善，因此解决该问题的唯一方法是戴上可通过过滤提供更清洁空气的面罩。为了改进舒适度和有效性，可以为面罩添加一个或两个风扇。这些风扇在使用期间导通，并且通常在恒定电压下使用。出于效率和寿命的考虑，这些风扇通常是电子换向的无刷DC风扇。

使用动力面罩对穿戴者的益处是，针对常规非动力面罩中的过滤器的阻力，减轻了肺部因吸气而产生的轻微应变。由于面罩内部会积聚高的温度和高湿度，因此非动力面罩还会使面部不适。具有集成风扇的动力面罩可减轻这种不适。

此外，在常规的非动力面罩中，吸气还会在面罩内造成轻微的负压，从而导致污染物泄漏到面罩中，如果这些污染物是有毒物质，则泄漏可能被证明是危险的。动力面罩向面部输送稳定的空气流，并且可以例如提供可以通过呼气阀的阻力来确定的轻微正压，以确保任何泄漏都是向外的，而不是向内的。

添加风扇可以具有若干配置。进口或出口或两者处可以存在风扇，风扇可以与过滤器串联或不串联以及与止回阀串联或不串联。所有这些配置在成本和改进的舒适性方面都有优点和缺点。

如果调节风扇的操作(或仅调节速度)，则存在若干优点。该控制可用于通过在吸气和呼气序列期间进行更适当的通风来改进舒适度，或者可用于改进电效率。风扇操作的面罩是电池操作的设备，使得期望将功耗降低到最小，同时将成本保持到最小。

例如，GB 2032284公开了其中通过压力传感器来测量面罩内部的压力，并且根据传感器的测量值来改变风扇速度的呼吸器。

如果可以快速导通和/或关断一个或多个风扇，则可以在舒适度和配置选择自由度方面实现显著的改进。但是，风扇通常设计为连续操作，因此并未针对快速启动和停止功能进行优化。

仍然需要使得能够快速启动或停止风扇的风扇控制方法，使得可以精确地控制风扇操作的时序(timing)，并且因此风扇功能在最小的初始延迟内准备好。

发明内容

本发明由权利要求书限定。

根据本发明的一个方面的示例，提供了面罩，包括：

空气室；

过滤器；

电池；

风扇，用于将空气从空气室外部汲取到空气室中和/或将空气从空气室内部汲取到外部，其中风扇包括无刷DC电机，无刷DC电机包括：

转子，具有转子磁体的集合；

定子电磁体装置；

磁场检测器，用于检测转子的旋转位置；以及

供电电路，用于以取决于磁场检测器的输出的时序为定子电磁体供电；以及

启动电路，适于以高压启动驱动电压、随后是稳态驱动电压的形式提供随时间变化的驱动电压作为用于定子电磁体装置的供电电压。