[发明专利]呼吸面罩、系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及独立呼吸面罩，并且涉及相关联的系统和方法。

背景技术

专业人员通常在特殊情况下(主要在医疗和工业环境中)只为了保护他们自己或者为了在污染环境中保护消费者而使用呼吸器。医疗或工业环境中使用的系统通常庞大、复杂且昂贵。

呼吸器可以与单独领域的医疗呼吸机进行对比，在医疗环境中使用医疗呼吸机以支持丧失能力的患者的呼吸。本说明书仅涉及防护式呼吸器。

由于工业化和森林砍伐，空气污染已经对人类构成越来越大的威胁，从而导致人类呼吸疾病、心血管状况以及与器官有关的状况的与污染相关并发症的病例越来越多，从而导致医疗费用增加。在世界上的许多地方，在日常生活中穿戴呼吸面罩已经成为常态。

先前的呼吸面罩通常包括围绕用户的嘴和鼻子的内腔，紧靠周围皮肤进行密封。周围空气通过消除污染的过滤膜或过滤介质被抽吸至内腔中，然后被吸入。这个腔通常在呼吸活动期间经受压力变化、相对湿度增加、温度变化和湿气冷凝。一些面罩的工作原理是使空气进入并且通过相同的过滤介质后留下。一些面罩通过过滤介质吸入空气，并且通过替代或补充位置(如单向出口阀)排出空气。出口阀优先选择单向流动，以确保在吸气中不会将可能被污染的空气抽吸至面罩腔中。这样的出口阀通常依赖于材料属性和结构设计以动态地启动和密封，从而在正压力下释放呼出的空气，并且在吸气的负压力下关闭。通常，用户经历的腔内的湿度和正压力响应于克服材料属性的阻力以启动出口阀的要求而增加，这导致当穿戴面罩本身时中断的、较不自然的呼吸状况以及较少地感知到一般水平的舒适。

独立呼吸面罩戴在用户的面部，并且通常包括面罩主体、系带、过滤器以及可选的单向出口阀。面罩的所有部件均穿戴在用户的头部上，没有连接至外部过滤器或风扇所需的外部软管等。一些独立呼吸面罩可以适于一些医疗和轻工业用途，或者适于工人和公众在污染环境中通常使用。独立的呼吸面罩可以由例如被污染的城市中的行人、骑自行车的人和工人穿戴。

独立呼吸面罩可以与复杂的、庞大且昂贵的呼吸器(如可以包括面罩或头盔、外部软管和庞大的箱、泵、过滤器等的先前的正压力系统)进行对比。

先前的独立呼吸面罩通常是无源的负压面罩，其中，由用户呼吸产生的压力用于将新鲜空气吸入面罩并且从面罩排出废气。先前的负压面罩的性能不佳。用户需要通过它们的呼吸施加足够的力，以将空气通过过滤器吸入并且克服任何入口阀和出口阀的打开力。用户呼出的气息中包含的水分趋向于在面罩内凝结。除了由这种水分引起的不适以外，在一些先前的面罩中，水分使过滤器性能退化，从而使得用户呼吸更加困难。

已经进行了一些尝试以改善负压面罩的性能。WO2014/081788公开了用于负压面罩的可附接出口风扇。出口风扇连续运行，以将热量和水分抽吸到面罩外面。据说在用户开始吸气时，留在面罩中的是新鲜空气而不是呼出的空气。

对本说明书中任何现有技术的引用并不构成对这样的现有技术形成公知常识的一部分的承认。

本发明的目的是提供改进的呼吸面罩用户舒适性和/或呼吸面罩性能，或者至少为公众提供有用的选择。

发明内容

在本发明的第一方面中提供了一种独立呼吸面罩，该独立呼吸面罩包括：面罩主体，其被配置成设置在用户的脸的至少一部分上，面罩主体在使用中与用户的脸相配合以限定至少覆盖用户的鼻孔和嘴的封闭空间；用于空气进入封闭空间的至少一个入口路径，所述入口路径包括形成在面罩主体中的空气入口和入口过滤器；用于空气从封闭空间离开的至少一个出口路径，所述出口路径包括形成在面罩主体中的出口和可控制的出口阀；电源；一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被配置成感测指示用户的呼吸周期的一个或更多个参数；以及控制器，其被配置成根据所感测的参数来控制出口阀。

优选地，每个出口阀包括具有一个或更多个磁性元件的阀构件、阀座和电磁体，当被致动时，所述电磁体被配置成产生作用在所述磁性元件上的力以驱动阀构件相对于阀座的运动。优选地，每个出口阀包括阀座和两个阀构件，每个阀构件具有一个或更多个磁性元件，所述电磁体被布置成驱动两个阀构件的运动。

优选地，磁性元件是层压到阀构件的主体上的铁磁性箔元件。优选地，铁磁性箔元件被层压至阀构件的主体。

优选地，阀构件的主体由聚合物膜形成。

阀构件可以被偏置到关闭位置。阀构件的偏置可以由阀构件的结构提供。

优选地，控制器被布置成：控制出口阀，以关闭出口阀并保持出口阀的关闭。