ДЫХАТЕЛЬНАЯ МАСКА С ПОВЫШЕННЫМ КОМФОРТОМ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК A62B18/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к дыхательным маскам. В частности, изобретение относится к дыхательным маскам, повышающим удобство ношения для пользователя.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Дыхательные маски, доступные на рынке в настоящее время, некомфортно носить в течение долгого времени из-за высокого сопротивления дыханию. Также, температура, углекислый газ и влажность внутри маски возрастают при ношении маски на протяжении долгого периода времени. Это дополнительно снижает удобство ношения.

Устройства предшествующего уровня техники решают указанную проблему путем установки активных систем вентиляции в дыхательные маски. Например, в документе WO/2015/183177 описана дыхательная маска с активной вентиляционной системой, активирующейся, когда пользователь осуществляет вдох. Тем не менее, такие маски не повышают удобство для пользователя в соответствии с пожеланиями потребителей.

Существует потребность в дыхательной маске, обеспечивающей повышенный комфорт для пользователя по сравнению с существующими изделиями, в комбинации с низким энергопотреблением.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с первым объектом настоящего изобретения представлена дыхательная маска, которая может быть надета пользователем. Указанная маска содержит: вентиляционную систему для вентиляции маски; детектор для получения данных о дыхании пользователя, носящего маску, расположенный с возможностью определения по меньшей мере одного физического параметра воздуха внутри маски, например, по меньшей мере одного физического параметра воздуха внутри дыхательной маски, когда она надета на пользователя; контроллер, выполненный с возможностью активации вентиляционной системы на основании полученных данных о дыхании. Указанный контроллер предназначен для прогнозирования данных о предстоящем дыхании на основании архивных данных о дыхании, полученных в ходе по меньшей мере одного более раннего цикла вдоха или выдоха, обеспеченных детектором; определения осуществления в будущем цикла вдоха или выдоха на основании прогнозных данных о будущем дыхании; и активации вентиляционной системы до начала спрогнозированного будущего цикла вдоха или выдоха.

В соответствии с одним воплощением, контроллер выполнен с возможностью прогнозирования волновой направленности данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании. На основании спрогнозированной волновой направленности, вентиляционная система активируется должным образом. В соответствии с одним воплощением, контроллер выполнен с возможностью прогнозирования данных о будущем дыхании на основании показателей кривых данных о дыхании. В соответствии с одним воплощением, волновая направленность прогнозируется на основании показателей кривых данных о дыхании. Например, контроллер выполнен с возможностью определения показателей кривых текущих/настоящих данных о дыхании, определяемых детектором; и сравнения показателей кривых текущих/настоящих данных о дыхании с показателями кривых архивных данных о дыхании.

В соответствии с одним воплощением, контроллер выполнен с возможностью прогнозирования данных о будущем дыхании на основании показателей кривых данных о дыхании и базовых значений архивных данных о дыхании. В соответствии с одним воплощением, волновая направленность прогнозируется на основании показателей кривых данных о дыхании и базовых значениях архивных данных о дыхании. Например, контроллер выполнен с возможностью определения базовых значений архивных данных о дыхании и сравнения текущих/настоящих данных о дыхании, полученных детектором, с определенными базовыми значениями для определения того, к какой стадии цикла вдоха или выдоха относятся текущие данные о дыхании. Более того, контроллер выполнен с возможностью определения показателей кривых текущих/настоящих данных о дыхании, полученных детектором; и сравнения показателей кривых текущих/настоящих данных о дыхании с показателями кривых архивных данных о дыхании.

В соответствии с одним воплощением, контроллер выполнен с возможностью адаптации скорости воздушного потока, создаваемого вентиляционной системой на основании заранее определенного уровня по меньшей мере одного физического параметра. Заранее определенный уровень может быть установлен пользователем при помощи входного интерфейса, соединенного с контроллером. Альтернативно, контроллер может быть выполнен с возможностью беспроводного приема данных, таких как заранее определенный уровень, например, с устройства, такого как смартфон, пользователя посредством Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee или иных беспроводных технологий. Пользователь может задать собственные предпочтения, например, по температуре, влажности, уровню углекислого газа, давлению, уровням кислорода или их комбинации.

В соответствии с одним воплощением, вентиляционная система представляет собой однонаправленную вентиляционную систему, предназначенную для вывода воздуха из маски; и контроллер выполнен с возможностью активации однонаправленной вентиляционной системы до начала спрогнозированного будущего цикла выдоха; и контроллер выполнен с возможностью остановки однонаправленной вентиляционной системы до начала спрогнозированного будущего цикла вдоха.

В соответствии с одним воплощением, контроллер выполнен с возможностью активации вентиляционной системы за по меньшей мере 75 миллисекунд до начала следующего цикла вдоха или выдоха. Контроллер может быть выполнен с возможностью активации вентиляционной системы за 75-150 миллисекунд до начала следующего цикла вдоха или выдоха.

В соответствии с одним воплощением, вентиляционная система содержит первый компонент, предназначенный для вывода воздуха из маски, когда она надета на пользователя, и второй компонент, предназначенный для забора воздуха в маску, когда она надета на пользователя; и контроллер выполнен с возможностью активации первого компонента до начала спрогнозированного будущего цикла выдоха; и контроллер выполнен с возможностью активации второго компонента до начала спрогнозированного будущего цикла вдоха.

В соответствии с одним воплощением, вентиляционная система представляет собой двунаправленную вентиляционную систему, содержащую воздушный фильтр, и контроллер выполнен с возможностью активации двунаправленной вентиляционной системы так, чтобы воздух выводился из маски, например, когда она надета на пользователя, до начала спрогнозированного будущего цикла выдоха; и контролер выполнен с возможностью активации двунаправленной вентиляционной системы так, чтобы воздух забирался в маску, например, когда она надета на пользователя, до начала спрогнозированного будущего цикла вдоха.

В соответствии с одним воплощением, детектор содержит датчик температуры и/или датчик влажности, при этом по меньшей мере один физический параметр представляет собой температуру и/или влажность внутри маски, когда она надета. В соответствии с одним воплощением, детектор содержит датчик давления, при этом по меньшей мере один физический параметр представляет собой давление внутри маски, когда она надета. В соответствии с одним воплощением, детектор содержит датчик углекислого газа, и по меньшей мере один физический параметр представляет собой уровень углекислого газа внутри маски, когда она надета. В соответствии с одним воплощением, детектор содержит датчик кислорода, и по меньшей мере один физический параметр представляет собой уровень кислорода внутри маски, когда она надета.

В соответствии со вторым объектом изобретения, представлен способ управления вентиляционной системой дыхательной маски. Указанный способ содержит: получение архивных данных о дыхании по меньшей мере одного цикла вдоха или выдоха, например, пользователя, носящего маску; прогнозирование данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании; определение возникновения будущего цикла вдоха или выдоха на основании прогнозируемых данных о будущем дыхании; и активацию вентиляционной системы до наступления спрогнозированного будущего цикла вдоха или выдоха.

В соответствии с одним воплощением, прогнозирование данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании содержит прогнозирование волновой направленности данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании. В соответствии с одним воплощением, прогнозирование данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании содержит прогнозирование данных о будущем дыхании на основании показателей кривых текущих и архивных данных о дыхании.

Отдельные и предпочтительные объекты изобретения определены в независимых и зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения. Признаки, указанные в зависимых пунктах, могут быть скомбинированы с независимыми пунктами и с признаками прочих зависимых пунктов, когда это применимо, а не просто как явно определено в формуле изобретения.

Эти и прочие объекты изобретения станут понятны и освещены со ссылкой на воплощение(я), описанные ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает воплощение дыхательной маски, надетой пользователем;

Фиг.2 изображает применение архивных данных о дыхании для определения контрольной точки закрытия и открытия вентилятора;

Фиг.3 изображает воплощение дыхательной маски, надетой пользователем, оснащенной двумя отдельными вентиляционными компонентами;

Фиг.4 изображает воплощение дыхательной маски, надетой пользователем, оснащенной двумя отдельными вентиляционными компонентами, один из вентиляционных компонентов оснащен внешним воздушным фильтром.

Чертежи являются лишь схематичными и не ограничивающими.

На чертежах размер некоторых элементов может быть преувеличен и не выдержан в масштабе в целях иллюстрации.

Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны расцениваться как ограничение пределов изобретения.

На разных чертежах одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые или аналогичные элементы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВОПЛОЩЕНИЙ

Настоящее изобретение будет описано в отношении отдельных воплощений и со ссылкой на определенные чертежи, но изобретение не ограничивается настоящим описанием, а лишь формулой изобретения. Описанные чертежи являются только схематичными и не ограничивающими. На чертежах размер некоторых элементов может быть преувеличен и не выдержан в масштабе в иллюстративных целях. Размеры и относительные размеры не соответствуют действительным воплощениям изобретения на практике.

Кроме того, термины первый, второй и тому подобное в описании и в формуле изобретения используются для определения различий между подобными элементами, и не обязательно описывают последовательность, либо применяются временно, в отношении пространства, расположения или любым другим образом. Следует понимать, что примененные таким образом термины могут быть взаимозаменяемыми при определенных обстоятельствах, и что воплощения изобретения, описанные здесь, могут работать в других последовательностях, нежели описано или проиллюстрировано.

Необходимо отметить, что термин «содержащий», используемый в формуле изобретения, не следует интерпретировать как ограниченный средствами, перечисленными после него; он не исключает других элементов или этапов. Таким образом, его необходимо интерпретировать как указание на наличие перечисленных признаков, целых, этапов или компонентов, как указано, но не препятствование наличию или добавлению одного или нескольких других признаков, целых, этапов или компонентов, или их групп. Таким образом, пределы выражения «устройство, содержащее приспособления А и В» не должны ограничиваться устройствами, состоящими только из компонентов А и В. Это означает, что в отношении настоящего изобретения, единственными существенными компонентами устройства являются компоненты А и В.

Ссылка в настоящем описании на «одно воплощение» или «воплощение» означает, что определенный признак, структура или характеристика, описанная в связи с упомянутым воплощением, включен в по меньшей мере одно воплощение настоящего изобретения. Таким образом, появление фраз «в одном воплощении» или «в воплощении» в различных местах в настоящем описании не обязательно указывает на одно воплощение, но может. Более того, определенные признаки, структуры или характеристики могут быть скомбинирован любым подходящим образом, что должно быть очевидно специалистам в данной области техники, в одном или нескольких воплощениях.

Подобным образом, должно быть понятно, что в описании иллюстративных воплощений изобретения, различные признаки изобретения иногда группируются вместе в одно воплощение, признак или его описание в целях пояснения описания и облегчения понимания одного или нескольких различных объектов изобретения. Данный способ раскрытия, тем не менее, не следует интерпретировать как отражающий намерение того, что заявленное изобретение требует больше признаков, чем явно перечислено в каждом пункте формулы изобретения. Напротив, как отражает следующая ниже формула изобретения, объекты изобретения заключаются в менее чем всех признаках единственного описанного ниже воплощения. Таким образом, формула изобретения, следующая за подробным описанием, явно включена в настоящее подробное описание, при этом каждый пункт сам по себе относится к отдельному воплощению настоящего изобретения.

Более того, несмотря на то, что некоторые воплощения, описанные здесь, включают в себя некоторые, но не другие признаки, включенные в другие воплощения, комбинации признаков разных воплощений должны лежать в пределах изобретения, и формировать разные воплощения, что должно быть понятно специалистам в данной области техники. Например, в следующей формуле изобретения, любое из заявленных воплощений может быть использовано в любой комбинации.

В описании, представленном здесь, изложены многочисленные конкретные детали. Однако, следует понимать, что воплощения изобретения могут быть воплощены на практике без таких конкретных деталей. В других примерах, известные способы, структуры и технологии не были описаны подробно с тем, чтобы не затруднять восприятие настоящего описания.

В настоящем описании сделана ссылка на «дыхательную маску» и «внутреннее пространство». Дыхательная маска представляет собой маску, которую надевает пользователь, и которая фильтрует наружный воздух до того, как он достигнет рта или носа пользователя. Маска предотвращает достижение частицами, например, загрязняющих веществ, дыхательных путей пользователя. Типичная дыхательная маска надевается в загрязненных средах, таких как перенаселенные города. Когда пользователь надевает маску, внутреннее пространство создается между лицом пользователя и самой маской. Это внутреннее пространство заполняется фильтрованным наружным воздухом, когда пользователь вдыхает, и воздухом из дыхательной системы пользователя, когда пользователь выдыхает.

В соответствии с первым объектом изобретения представлена дыхательная маска. Дыхательная маска содержит вентиляционную систему для вентиляции маски. Такая вентиляционная система может содержать активную вентиляционную систему, такую как вентилятор или микро-вентилятор. Активная вентиляционная система также может представлять собой клапан, например, клапан с электронным управлением.

Дополнительно, на маске или в ней расположен детектор. Детектор расположен так, чтобы можно было определить по меньшей мере один физический параметр воздуха внутри маски, во внутреннем пространстве маски, когда она надета на пользователя. По меньшей мере один физический параметр воздуха, присутствующего во внутреннем пространстве, может быть определено детектором. По меньшей мере один физический параметр воздуха представляет данные о дыхании пользователя, носящего маску. По меньшей мере один физический параметр воздуха может представлять собой температуру, давление, влажность, уровень углекислого газа, уровень кислорода или их комбинацию. Детектор может представлять собой любой компонент на основе оптических или электронных приспособлений, способный определять один или несколько физических параметров воздуха.

Кроме того, в маске или на ней присутствует контроллер. Контроллер может представлять собой процессор или микроконтроллер. Контроллер соединен проводным или беспроводным образом с детектором так, чтобы данные о дыхании от детектора могли быть получены контроллером. Контроллер дополнительно соединен с вентиляционной системой и выполнен с возможностью активации вентиляционной системы на основании полученных данных о дыхании. Контроллер дополнительно выполнен с возможностью прогнозирования данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании по меньшей мере одного ранее определенного цикла вдоха или выдоха. Таким образом, пока пользователь носит маску, детектор обеспечивает данные о дыхании пользователя. Эти данные о дыхании принимаются контроллером и хранятся в памяти внутри или вне контроллера. Контроллер дополнительно выполнен с возможностью прогнозирования данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании; определения возникновения будущего цикла вдоха или выдоха на основании прогнозируемых данных о будущем дыхании; и активации вентиляционной системы до начала спрогнозированного будущего цикла вдоха или выдоха.

Вентиляционная система активируется на основании прогнозных данных о будущем дыхании. Таким образом, вентиляционная система активируется до начала действительного цикла вдоха или выдоха. Преимуществом изобретения является то, что вместо использования порогового значения физического параметра воздуха внутри маски для управления вентиляционной системой, активная вентиляционная система может быть более точно управляемой путем использования прогнозируемых данных, что приводит к лучшей вентиляции и повышенному комфорту для пользователя. Более точная вентиляция приводит к более низкой температуре, более низкому уровню влажности и уровням углекислого газа в маске. Дополнительным преимуществом изобретения является то, что при помощи такого точного управления вентиляционной системой можно экономить энергию, что является критическим параметром для батареи, питающей портативные устройства дыхательных масок.

Фиг.1 изображает воплощение дыхательной маски 100, надетой пользователем 200. При ношении, внутреннее пространство 107 присутствует между пользователем 200 и дыхательной маской 100. Во внутреннем пространстве 107 осуществляется обмен воздуха между воздухом внутри внутреннего пространства 107 и воздухом снаружи маски. В данном воплощении, щиток 106 дыхательной маски 100 закрывает рот и нос пользователя 200. Щиток 106 выполняет функцию воздушного фильтра дыхательной маски 100. Щиток 106 изготавливается из материала, предотвращающего попадание загрязняющих веществ из окружающего воздуха в рот и нос пользователя 200 так, чтобы только чистый воздух попадал в рот и нос пользователя. Вентиляционная система 101 расположена в щитке 106 так, чтобы воздух снаружи дыхательной маски мог быть выведен из маски. Щиток 106 имеет такую форму, чтобы плотно прилегать к лицу пользователя при надевании. Детектор 102 расположен на или в щитке 106 и обращен во внутреннее пространство 107 так, чтобы можно было определять физический параметр воздух во внутреннем пространстве 107. Контроллер 103 расположен на или в щитке 106 и соединен (не показано) с детектором и вентиляционной системой 101. Батарейка (не показано) может быть представлена для питания электронных компонентов дыхательной маски 100. Батарейка может быть расположена на щитке 106.

В воплощениях изобретения, дыхательная маска закрывает только рот или только нос пользователя. В других воплощениях, закрыты оба органа.

В воплощениях изобретения батарейка присутствует для обеспечения питания детектора, контроллера и вентиляционной системы. В воплощениях изобретения представлена заряжаемая батарейка, соединенная с генератором, предназначенным для генерации электричества благодаря циклам вдохов и выдохов пользователя.

В соответствии с одним воплощением изобретения, контроллер выполнен с возможностью прогнозирования волновой направленности данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании. После получения данных о будущем дыхании, активная вентиляционная система активируется.

В соответствии с частным воплощением, прогнозирование данных о будущем дыхании основано на показателях кривых данных о дыхании. В соответствии с частным воплощением, прогнозирование данных о будущем дыхании основана на показателях кривых текущих и архивных данных о дыхании. Таким образом, показатели кривых используются в качестве входных данных о спрогнозированных волновых показателях будущего дыхания. В соответствии с одним воплощением, контроллер выполнен с возможностью определения показателя кривой текущих или настоящих данных о дыхании, полученных детектором; и сравнения показателей кривых текущих данных о дыхании с показателями кривых архивных данных о дыхании.

В соответствии с одним воплощением изобретения, определяется базовый показатель кривой архивных данных о дыхании. Базовый показатель рассчитывается на основании среднего значения из максимального и минимального отобранных показателей архивных данных

Базовый показатель=((T_max+T_min))⁄2

T представляет температуру, но базовое значение может быть также определено с помощью максимального и минимального отобранных показателей давления, влажности, уровня углекислого газа или кислорода. Архивное базовое значение может храниться в контроллере. Контроллер вычисляет среднее базовое значение на протяжении по меньшей мере одного цикла дыхания, например, четырех циклов. В результате, контроллер выполнен с возможностью учета данного волнового базового показателя для точного определения, к какой стадии цикла вдоха или выдоха относятся текущие данные о дыхании, и сопоставления полученного показателя кривой текущих данных о дыхании с этой стадией. Таким образом, определение возникновения будущего цикла вдоха или выдоха будет происходить на основании спрогнозированных данных о дыхании будет происходить более точно при помощи базовой волновой информации из архивных данных о дыхании.

Пример:

Контроллер получает данные от детектора в режиме реального времени. Контроллер вычисляет мгновенный наклонный сигнал полученных в режиме реального времени данных. Полученные в режиме реального времени данные сопоставляются с определенным базовым параметром для определения того, на какой стадии цикла вдоха или выдоха находится пользователь. Например, для определения того, относятся ли данные, полученные в режиме реального времени, к первой половине цикла вдоха/выдоха или ко второй половине цикла вдоха/выдоха. Такое сопоставление является важным, поскольку показатели кривых данных в режиме реального времени могут быть одинаковыми для разных стадий цикла вдоха или выдоха. Контроллер выполнен с возможностью активации вентиляционной системы только когда цикл вдоха или цикл выдоха находится во второй половине цикла вдоха или цикла выдоха. Мгновенный наклонный сигнал также сопоставляется с вычисленными наклонными сигналами по меньшей мере одного предыдущего цикла вдоха и/или выдоха, или со средними вычисленными показателями кривых более чем одного цикла вдоха и/или выдоха, например, четырех циклов. Таким образом, благодаря сравнению наклонных показателей и сравнению базовых показателей можно точно определить, в какой точке во времени пользователь перейдет с цикла вдоха к циклу выдоха, или в какой точке во времени пользователь перейдет с цикла выдоха к циклу вдоха. До того, как это произойдет, контролер подает к вентиляционной системе инструкции для активации надлежащим образом в зависимости от типа следующего цикла, который должен произойти.

В соответствии с одним воплощением изобретения, архивные данные о дыхании представляют собой данные по меньшей мере одного осуществленного цикла вдоха и/или выдоха. Предпочтительно, архивные данные о дыхании представляют собой данные по меньшей мере 4 осуществленных циклов вдоха и/или выдоха.

Фиг.2 изображает как период самостоятельного изучения дыхательной маски состоит из 4 периодов дыхания, каждый период дыхании состоит из цикла вдоха и выдоха. На основании данных, полученных в ходе периода самостоятельного изучения, и на основании данных, полученных детектором в режиме реального времени, определяется, когда начнется следующий цикл вдоха или выдоха. До начала следующего цикла система вентиляции маски получает надлежащие сигналы управления.

В соответствии с одним воплощением изобретения, архивные данные о дыхании циклов вдоха и/или выдоха усредняются и используются для прогнозирования данных о будущем дыхании.

В соответствии с одним воплощением изобретения, контроллер выполнен с возможностью постоянного хранения данных о дыхании по меньшей мере одного цикла вдоха и/или выдоха, например, четырех прошедших циклов. Таким образом, пока пользователь использует маску, архивные данные о дыхании постоянно обновляются данными о дыхании одного или нескольких предшествующих циклов вдоха и/или выдоха. Другими словами, контроллер выполнен с возможностью хранения архивных данных о хранении с помощью скользящего окна базы данных.

В соответствии с одним воплощением изобретения, контроллер выполнен с возможностью адаптации скорости воздушного потока, создаваемого вентиляционной системой, на основании заранее определенного уровня по меньшей мере одного физического параметра. Например, когда вентиляционная система представляет собой вентилятор, контроллер выполнен с возможностью увеличения или снижения скорости вентилятора на основании данных о физическом параметре воздуха, полученных детектором в режиме реального времени, и заранее определенного уровня по меньшей мере одного физического параметра. Технический эффект заключается в том, что когда заранее определенное значение конкретного физического параметра воздуха внутри маски будет превышено, например, температура, уровень влажности, уровень углекислого газа, давление, уровень кислорода, скорость вентилятора может быть увеличена для снижения уровня определенного физического параметра. Также, когда конкретный физический параметр воздуха внутри маски становится ниже заранее определенного значения, например, температура, уровень влажности, уровень углекислого газа, давление, уровень кислорода, скорость вентилятора может быть снижена для снижения уровня определенного физического параметра. В качестве преимущества дополнительно повышается комфорт для пользователя. Заранее определенный уровень по меньшей мере одного физического параметра может быть настроен пользователем. Например, пользователь может задать физические параметры воздуха в соответствии со своими предпочтениями. Это обеспечивает адаптацию маски к пользователю. Например, пользователь может выбирать разные заранее определенные уровни в разные сезоны года, или в разных частях света, такие как температура и влажность.

В соответствии с одним воплощением изобретения, вентиляционная система представляет собой однонаправленную вентиляционную систему, предназначенную для вывода воздуха из маски, например, когда пользователь выдыхает. Контроллер выполнен с возможностью активации однонаправленной вентиляционной системы до начала определенного будущего цикла выдоха. Это обеспечивает, что воздух во внутреннем пространстве маски, выталкивается, и не создает дискомфорта для пользования в ходе использования. Контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью остановки однонаправленной вентиляционной системы до начала определенного будущего цикла вдоха. В соответствии с частным воплощением изобретения, однонаправленная вентиляционная система выполнена с возможностью предотвращения попадания воздуха в маску через однонаправленную вентиляционную систему, когда однонаправленная вентиляционная система не активна. Например, однонаправленная вентиляционная система может содержать клапан, выполненный с возможностью закрытия, когда однонаправленная вентиляционная система не активна. В случае активного клапана, клапан может быть соединен с контроллером и получать тот же сигнал управления от однонаправленной вентиляционной системы. Альтернативно, клапан представляет собой пассивный клапан, выполненный с возможностью закрытия, когда давление внутри маски опускается ниже заранее определенного порогового значения.

В соответствии с одним воплощением изобретения, вентиляционная система содержит первый и второй вентиляционные компоненты. Первый вентиляционный компонент предназначен для вывода воздуха из маски, например, когда маска надета на пользователя. Первый вентиляционный компонент может представлять собой вентилятор или микро-вентилятор. Второй вентиляционный компонент предназначен для забора воздуха в маску, например, когда она надета на пользователя. Второй вентиляционный компонент может представлять собой вентилятор или микро-вентилятор. Контроллер выполнен с возможностью активации первого вентиляционного компонента до начала определенного будущего цикла выдоха. Контроллер дополнительно выполнен с возможностью активации второго вентиляционного компонента до начала определенного будущего цикла вдоха. Таким образом, первый и второй вентиляционные компоненты отдельно управляются контроллером на основании спрогнозированных данных о дыхании.

Фиг.3 изображает одно воплощение изобретения. Дыхательная маска 100 содержит щиток 106. В щитке 106 представлены два вентиляционных компонента 104, 105. Оба вентиляционных компонента 104, 105 сообщаются с контроллером 103, который также расположен на щитке 106. Первый вентиляционный компонент 104 активируется при помощи контроллера и выполнен с возможностью вывода воздуха изнутри дыхательной маски 100 наружу, например, в окружающую среду, из внутреннего пространства 107 маски 100 наружу. Второй вентиляционный компонент 105 активируется контроллером 103 и выполнен с возможностью забора воздуха снаружи в дыхательную маску 100 во внутреннее пространство 107. Более того, предусмотрен детектор 102, расположенный так, чтобы по меньшей мере один физический параметр воздуха мог быть определен во внутреннем пространстве 107.

В соответствии с частным воплощением, второй вентиляционный компонент содержит воздушный фильтр, так что воздух, забираемый в маску, фильтруется до того, как он достигнет пользователя. Например, воздушный фильтр встроен во второй вентиляционный компонент.

В соответствии с одним воплощением изобретения, дыхательная маска содержит воздушный фильтр, расположенный так, чтобы воздух, забираемый в маску при помощи второго вентиляционного компонента, фильтровался до того, как он достигнет пользователя. Например, когда маска надета на пользователя, воздушный фильтр располагается между вторым вентиляционным компонентом и лицом пользователя. Фиг.4 изображает такое воплощение.

Фиг.4 изображает одно воплощение дыхательной маски 100. Дыхательная маска 100 подобна дыхательной маске, изображенной на Фиг.3. Тем не менее, помимо признаков маски с Фиг.3, данная маска содержит воздушный фильтр 108, расположенный на щитке 106. Первый вентиляционный компонент 104 расположен в щитке 106. Воздушный фильтр 108 расположен так, чтобы воздух, забираемый снаружи во внутреннее пространство 107 дыхательной маски 100, проходил через воздушный фильтр 108, например, перед тем, как достигнуть пользователя 200.

В соответствии с одним воплощением изобретения, первый вентиляционный компонент может содержать первый клапан. Первый клапан. Первый клапан выполнен с возможностью закрытия, когда первый вентиляционный компонент неактивен. Например, первый клапан может представлять собой пассивный клапан, выполненный с возможностью открытия, когда воздух выводится из маски, и для закрытия, когда воздух заводится в маску. Первый клапан также может быть активным клапаном, сообщающимся с контроллером. Например, первый клапан управляется тем же сигналом, который подается на первый вентиляционный компонент. Таким образом, контроллер выполнен с возможностью открытия первого клапана до начала определенного будущего цикла выдоха, и закрытия первого клапана до начала определенного будущего цикла вдоха.

В соответствии с одним воплощением изобретения, второй вентиляционный компонент может содержать второй клапан. Второй клапан выполнен с возможностью закрытия, когда второй компонент неактивен. Например, второй клапан может представлять собой пассивный клапан, выполненный с возможностью открытия, когда воздух забирается в маску, и закрытия, когда воздух выводится из маски. Второй клапан может также представлять собой активный клапан, сообщающийся с контроллером. Например, второй клапан управляется тем же сигналом, которой подается на второй вентиляционный компонент. Таким образом, контроллер выполнен с возможностью открытия второго клапана до начала определенного будущего цикла вдоха, и закрытия второго клапана до начала определенного будущего цикла выдоха.

В соответствии с одним воплощением изобретения, вентиляционная система содержит двунаправленную вентиляционную систему, выполненную с возможностью забора воздуха в маску и вывода воздуха из маски. Например, двунаправленная вентиляционная система представляет собой двунаправленный вентилятор, выполненный с возможностью забора воздуха в маску путем вращения вентилятора в одном направлении, и вывода воздуха из маски путем вращения вентилятора в противоположном направлении. Контроллер выполнен с возможностью активации вентиляционной системы так, чтобы воздух выводился из маски до начала определенного будущего цикла выдоха. Контроллера дополнительно выполнен с возможностью активации вентиляционной системы так, чтобы воздух заводился в маску до начала определенного будущего цикла вдоха.

В соответствии с частным воплощением, двунаправленная вентиляционная система содержит воздушный фильтр, такой, чтобы воздух, забираемый в маску, фильтровался до того, как он достигнет пользователя. Например, воздушный фильтр встроен в двунаправленную вентиляционную систему.

В соответствии с одним воплощением изобретения, дыхательная маска содержит воздушный фильтр, расположенный так, чтобы воздух, забираемый в маску двунаправленной вентиляционной системой, фильтровался до того, как он достигнет пользователя. Например, когда маска надета на пользователя, воздушный фильтр располагается между двунаправленной вентиляционной системой и пользователем.

В соответствии с одним воплощением изобретения, детектор содержит датчик температуры, расположенный так, чтобы определять температуру внутри маски, когда она надета на пользователя. Таким образом, когда пользователь носит маску, температура во внутреннем пространстве маски может быть измерена. В данном воплощении, по меньшей мере один физический параметр представляет собой температуру. Датчик может представлять собой датчик Sensirion STS3x.

В соответствии с одним воплощением изобретения, детектор содержит датчик влажности, расположенный так, чтобы определять влажность воздуха внутри маски, когда она надета на пользователя. Таким образом, когда пользователь носит маску, влажность во внутреннем пространстве маски можно измерить. В данном воплощении, по меньшей мере один физический параметр представляет собой относительную влажность. Датчик может представлять собой датчик Sensirion SHT3x. Датчик может управляться микроконтроллером через интерфейсы SPI, I2C или УАПП. Частота замеров может регулироваться в относительно высоком диапазоне, например, частота замеров может составлять 10Гц или намного больше.

В соответствии с одним воплощением изобретения, детектор содержит датчик давления, расположенный так, чтобы определять давление внутри маски, когда она надета на пользователя. Таким образом, когда пользователь носи маску, давление во внутреннем пространстве маски можно измерить. В данном воплощении, по меньшей мере один физический параметр представляет собой давление. Датчик может представлять собой дифференциальный датчик из серии Sensirion SPD60x. Диапазон измерений составляет от -500 до 500 Па. Это покрывает диапазон давления при дыхании.

В соответствии с одним воплощением изобретения, детектор содержит датчик углекислого газа, расположенный так, чтобы определять уровень углекислого газа в воздухе внутри маски, когда она надета на пользователя. Таким образом, когда пользователь носит маску, уровень углекислого газа во внутреннем пространстве маски можно измерить. В данном воплощении, по меньшей мере один физический параметр воздуха представляет собой уровень углекислого газа. Датчик может представлять собой датчик углекислого газа GC-0017.

В соответствии с одним воплощением изобретения, детектор содержит датчик кислорода, расположенный так, чтобы определять уровень кислорода в воздухе внутри маски, когда она надета на пользователя. Таким образом, когда пользователь носит маску, уровень кислорода во внутреннем пространстве маски можно измерить. В данном воплощении, по меньшей мере один физический параметр воздуха представляет собой уровень кислорода.

В соответствии с одним воплощением изобретения, детектор может содержать комбинацию любых датчиков.

В соответствии с воплощениями изобретения, данные о дыхании могут быть измерены, определены или записаны при помощи детектора, оборудованного в дыхательной маске, либо данные о дыхании могут быть получены с устройства, способного определять, записывать или измерять данные о дыхании, выполненного снаружи дыхательной маски.

В соответствии со вторым объектом изобретения, представлен способ управления вентиляционной системой дыхательной маски. На первом этапе, получаются архивные данные о дыхании по меньшей мере одного предыдущего цикла вдоха и выдоха. Эти данные записываются. На втором этапе, с помощью архивных данных о дыхании по меньшей мере одного предыдущего цикла вдоха и выдоха, прогнозируются данные о будущем дыхании. На третьем этапе на основании спрогнозированных данных о будущем дыхании определяется какой цикл - вдоха или выдоха, должен произойти. На четвертом этапе принимается решение об активации вентиляционной системы в соответствии с ответом на вопрос о том, каким циклом - вдоха или выдоха - является будущий цикл дыхания.

В соответствии с одним воплощением изобретения, прогнозирование данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании содержит прогнозирование волновой направленности данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании.

В соответствии с одним воплощением изобретения, прогнозирование данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании содержит прогнозирование данных о будущем дыхании на основании показателей кривых текущих и архивных данных о дыхании.

В соответствии с одним воплощением изобретения, прогнозирование данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании содержит определение показателя кривой данных о дыхании в режиме реального времени, и сравнение показателя кривой в режиме реального времени с показателями кривых архивных данных о дыхании.

Представлена дыхательная маска (100), содержащая вентиляционную систему (101) для вентиляции маски; детектор (102) для обеспечения данных о дыхании пользователя, расположенный так, чтобы определять по меньшей мере один физический параметр воздуха внутри дыхательной маски (100), когда она надета на пользователя; контроллер (103), выполненный с возможностью активации вентиляционной системы (101) на основании данных о дыхании, отличающаяся тем, что контроллер (103) выполнен с возможностью прогнозирования данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании в течение по меньшей мере одного ранее определенного цикла вдоха или выдоха; и определения возникновения будущего цикла вдоха или выдоха на основании спрогнозированных данных о будущем дыхании; активации вентиляционной системы (101) до наступления спрогнозированного будущего цикла вдоха или выдоха. Более того, представлен способ управления вентиляционной системой дыхательной маски. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Дыхательная маска (100), содержащая:

- вентиляционную систему (101) для вентиляции маски;

- детектор (102) для обеспечения данных о дыхании пользователя, носящего маску (100), при этом детектор (102) расположен с возможностью определения по меньшей мере одного физического параметра воздуха внутри дыхательной маски (100);

- контроллер (103), выполненный с возможностью активации вентиляционной системы (101) на основании данных о дыхании;

- отличающаяся тем, что

- контроллер (103) выполнен с возможностью:

- прогнозирования данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании по меньшей мере одного определенного ранее цикла вдоха или выдоха; и

- определения возникновения будущего цикла вдоха или выдоха на основании спрогнозированных данных о будущем дыхании;

- активации вентиляционной системы (101) до начала спрогнозированного будущего цикла вдоха или выдоха.

2. Дыхательная маска (100) по п. 1, в которой контроллер (103) выполнен с возможностью прогнозирования волновой направленности данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании.

3. Дыхательная маска (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой контроллер выполнен с возможностью прогнозирования данных о будущем дыхании на основании показателей кривых данных о дыхании и базового значения архивных данных о дыхании.

4. Дыхательная маска (100) по п. 3, в которой прогнозирование данных о будущем дыхании содержит:

- определение базового значения архивных данных о дыхании;

- сравнение текущих данных о дыхании с определенным базовым значением для определения того, к какой стадии цикла вдоха или выдоха относятся текущие данные о дыхании;

- определение показателя кривой текущих данных о дыхании, определенных детектором (102); и

- сравнение показателя кривой текущих данных о дыхании с показателями кривых архивных данных о дыхании.

5. Дыхательная маска (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой контроллер (103) выполнен с возможностью адаптации скорости воздушного потока, производимого вентиляционной системой (101), на основании заранее определенного уровня по меньшей мере одного физического параметра.

6. Дыхательная маска (100) по любому из предшествующих пунктов,

в которой вентиляционная система (101) представляет собой однонаправленную вентиляционную систему, выполненную с возможностью выведения воздуха из маски; и

в которой контроллер (103) выполнен с возможностью активации однонаправленной вентиляционной системы до начала спрогнозированного будущего цикла выдоха; и

в которой контроллер (103) выполнен с возможностью остановки однонаправленной вентиляционной системы до начала спрогнозированного будущего цикла вдоха.

7. Дыхательная маска по любому из пп. 1-5,

в которой вентиляционная система (101) содержит первый компонент (104), предназначенный для вывода воздуха из маски (100), и второй компонент (105), предназначенный для забора воздуха в маску; и

в которой контроллер (103) выполнен с возможностью активации первого компонента (104) до начала определенного будущего цикла выдоха;

в которой контроллер (103) выполнен с возможностью активации второго компонента (105) до начала определенного будущего цикла вдоха.

8. Дыхательная маска (100) по любому из пп. 1-5, в которой вентиляционная система (101) представляет собой двунаправленную вентиляционную систему, содержащую воздушный фильтр, и

в которой контроллер (103) выполнен с возможностью активации вентиляционной системы (101) так, чтобы воздух выводился из маски до начала определенного будущего цикла выдоха; и

в которой контроллер выполнен с возможностью активации вентиляционной системы (101) так, чтобы воздух забирался в маску до начала определенного будущего цикла вдоха.

9. Дыхательная маска (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой детектор (102) содержит датчик температуры и/или датчик влажности.

10. Дыхательная маска (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой детектор (102) содержит датчик давления, и в которой по меньшей мере один физический параметр представляет собой давление.

11. Дыхательная маска (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой детектор (102) содержит датчик углекислого газа, и в которой по меньшей мере один физический параметр представляет собой уровень углекислого газа.

12. Дыхательная маска (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой детектор (102) содержит датчик кислорода, при этом по меньшей мере один физический параметр представляет собой уровень кислорода.

13. Способ управления вентиляционной системой дыхательной маски, содержащий:

- получение архивных данных о дыхании по меньшей мере одного цикла вдоха или выдоха пользователя, носящего маску;

- прогнозирование данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании;

- определение возникновения будущего цикла вдоха или выдоха на основании спрогнозированных данных о будущем дыхании;

- активацию вентиляционной системы до начала спрогнозированного будущего цикла вдоха или выдоха.

14. Способ по п. 13, при котором прогнозирование данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании содержит прогнозирование волновой направленности данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании.

15. Способ по любому из пп. 13, 14, при котором прогнозирование данных о будущем дыхании на основании архивных данных о дыхании содержит прогнозирование данных о будущем дыхании на основании показателей кривых текучих и архивных данных о дыхании.