[发明专利]呼吸分析遮罩及呼吸分析方法

说明书

具有过滤器和风扇的污染遮罩监测风扇的转速以及遮罩气室与周围环境之间的压力。然后从这些监测的参数获得呼吸流速信息，并且将呼吸流速信息提供给遮罩的用户。该遮罩既用作污染遮罩，又用作提供呼吸流速信息(例如用于个人健康和/或健康监测)的分析系统。

技术领域

本发明涉及呼吸分析，例如用于确定呼吸量信息，诸如摄氧量值或最大摄氧量值(VO2max)。具体而言，本发明涉及使用遮罩进行呼吸分析，该遮罩用于在风扇的帮助下向遮罩佩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中的室外空气质量。等级最差的是年度污染水平超过建议水平10倍的像德里这样的印度城市。众所周知，北京具有8.5倍的年度平均水平。然而，即使在像伦敦，巴黎和柏林这样的欧洲城市的该水平也高于世卫组织建议的水平。

由于这一问题在短时间内不会显著改善，因此处理这一问题的唯一方法是佩戴通过过滤来提供更清洁空气的遮罩。为了提高舒适性和有效性，可在遮罩上增加一个或两个风扇。这些风扇在使用期间接通，并且通常以恒定电压使用。出于效率和寿命的原因，这些通常是电换向无刷DC风扇。

对佩戴者来说，使用动力遮罩的好处是，肺部被减轻了在常规的非动力遮罩中由于抵抗过滤器的阻力进行吸入而引起的轻微压力。

此外，在常规的无动力遮罩中，吸入也会在遮罩内产生轻微的负压，这会导致污染物泄漏到遮罩中，如果这些污染物是有毒物质，则这种泄漏会证明是危险的。电动遮罩将稳定的空气流输送到面部，并且可例如提供轻微的正压，该正压可由呼气阀的阻力确定，以确保任何泄漏均是向外而不是向内的。

如果调节风扇操作或速度，则有若干个优点。这可用于在吸气和呼气序列期间通过更适当的通气来提高舒适度，或者可用于提高电效率。后者转化为更长的电池寿命或增加的通风。这两个方面均需要改进当前的设计。

为了调节风扇速度，可测量遮罩内的压力，并且可使用压力以及压力变化来控制风扇。

例如，遮罩内的压力可通过压力传感器测量，并且风扇速度可根据传感器测量结果而变化。压力传感器成本很高，因此希望提供一种监测遮罩内部压力的替代方法。

WO 2018/215225公开了一种遮罩，其中风扇的转速用作压力测量结果的代理。基于风扇的转速确定压力或压力变化。使用该压力信息，可跟踪用户的呼吸模式。

随着对上述空气污染问题的日益认识，越来越多的人在锻炼期间佩戴遮罩。在污染季节，人们仍然希望参加户外运动，因此污染面具在锻炼期间提供有吸引力的选择。

健身水平的指标对于规律锻炼的人也是感兴趣的。众所周知，VO2max(最大氧摄取值)指标可反映健康水平。

因此，感兴趣的是使运动遮罩能够提供呼吸量和呼吸流速信息，诸如摄氧(VO2)信息。

基本的VO2测量涉及锻炼期间的耗氧量。特定值VO2max是在增量锻炼期间测量的最大耗氧量。这是VO2测量的特殊情况，并且广泛用作健康指标。通常，为了测量VO2或VO2max，必须在跑步机或周期测力计上进行分级运动测试。用户还需要佩戴具有长管的遮罩，该管连接到远程分析系统，用于进一步呼吸通气，以及吸入和呼出空气的氧气和二氧化碳浓度分析。这是一种不方便且成本高的测试，因此它通常仅用于临床和运动测试。

希望能够使用过滤遮罩提供呼吸量信息，诸如VO2max指标，如在锻炼期间越来越普遍地佩戴的那样。

US 9399109公开了一种具有通气遮罩的CPAP系统。测量遮罩压力和鼓风机速度。这些测量结果使得能够确定吸气阶段和呼气阶段，从而可按正确的定时致动被引导的呼气阀。

US 6644310公开了一种具有使同步电机加速和减速的特定方法的CPAP系统。这使得能够实现变速鼓风机。