(57)【要約】  呼吸マスク１００であって、該マスクを換気するための換気システム１０１と、ユーザの呼吸データを提供するための、ユーザにより装着されたときに呼吸マスク１００内の空気の少なくとも１つの物理的な特性を感知するよう配置された、検出器１０２と、該呼吸データに基づいて換気システム１０１を起動するよう構成されたコントローラ１０３と、を有する呼吸マスクにおいて、コントローラ１０３は、少なくとも１つの以前に検出された吸気又は呼気サイクルの履歴呼吸データに基づいて、将来呼吸データを予測し、該予測された将来呼吸データに基づいて、将来の吸気サイクルが生じるか呼気サイクルが生じるかを決定し、該決定された将来の吸気サイクル又は呼気サイクルが開始する前に、換気システム１０１を起動するよう構成されたことを特徴とする、呼吸マスク１００が提示される。更に、呼吸マスクの換気システムを制御するための方法も提示される。
2019524331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸マスクであって、
マスクを換気するための換気システムと、
前記マスクを装着するユーザの呼吸データを提供するための検出器であって、前記呼吸マスク内の空気の少なくとも１つの物理的な特性が検出されることができるように配置された、検出器と、
前記呼吸データに基づいて前記換気システムを起動するよう構成されたコントローラと、
を有する呼吸マスクにおいて、前記コントローラは、
少なくとも１つの以前に検出された吸気又は呼気サイクルの履歴呼吸データに基づいて、将来呼吸データを予測し、
前記予測された将来呼吸データに基づいて、将来の吸気サイクルが生じるか呼気サイクルが生じるかを決定し、
前記決定された将来の吸気サイクル又は呼気サイクルが開始する前に、前記換気システムを起動する
よう構成されたことを特徴とする、呼吸マスク。
【請求項２】
前記コントローラは、前記履歴呼吸データに基づいて、前記将来呼吸データの波形傾向を予測するよう構成された、請求項１に記載の呼吸マスク。
【請求項３】
前記コントローラは、呼吸データの傾き値及び前記履歴呼吸データのベースライン値に基づいて、前記将来呼吸データを予測するよう構成された、請求項１又は２に記載の呼吸マスク。
【請求項４】
前記将来呼吸データの予測は、
前記履歴呼吸データのベースライン値を決定すること、
現在の呼吸データを前記決定されたベースライン値と比較して、前記現在の呼吸データが、吸気サイクル又は呼気サイクルのいずれの段階に関連するかを決定すること、
前記検出器により検出された現在の呼吸データの傾き値を決定すること、及び
前記現在の呼吸データの傾き値を前記履歴呼吸データの傾き値と比較すること
を有する、請求項３に記載の呼吸マスク。
【請求項５】
前記コントローラは、少なくとも１つの物理的な特性の所定のレベルに基づいて、前記換気システムにより生成される空気流の速度を適合させるよう構成された、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
【請求項６】
前記換気システムは、前記マスクから空気を引き出すよう構成された一方向換気システムであり、
前記コントローラは、前記決定された将来の呼気サイクルが開始する前に、前記一方向換気システムを起動するように構成され、
前記コントローラは、前記決定された将来の吸気サイクルが開始する前に、前記一方向換気システムを停止するよう構成された、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
【請求項７】
前記換気システムは、前記マスクから空気を引き出すよう構成された第１の要素と、前記マスクに空気を引き入れるよう構成された第２の要素と、を有し、
前記コントローラは、前記決定された将来の呼気サイクルが開始する前に、前記第１の要素を起動するよう構成され、
前記コントローラは、前記決定された将来の吸気サイクルが開始する前に、前記第２の要素を起動するよう構成された、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
【請求項８】
前記換気システムは、空気フィルタを有する双方向換気システムであり、
前記コントローラは、前記決定された将来の呼気サイクルが開始する前に、前記マスクから空気が引き出されるよう前記換気システムを起動するよう構成され、
前記コントローラは、前記決定された将来の吸気サイクルが開始する前に、前記マスクへと空気が引き入れられるよう前記換気システムを起動するよう構成された、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
【請求項９】
前記検出器は、温度センサ及び／又は湿度センサを有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
【請求項１０】
前記検出器は、圧力センサを有し、前記少なくとも１つの物理的なパラメータは、圧力である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
【請求項１１】
前記検出器は、二酸化炭素センサを有し、前記少なくとも１つの物理的なパラメータは、二酸化炭素レベルである、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
【請求項１２】
前記検出器は、酸素センサを有し、前記少なくとも１つの物理的なパラメータは、酸素レベルである、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の呼吸マスク。
【請求項１３】
呼吸マスクの換気システムを制御するための方法であって、
前記マスクを装着するユーザの少なくとも１つの吸気又は呼気サイクルの履歴呼吸データを受信するステップと、
前記履歴呼吸データに基づいて、将来呼吸データを予測するステップと、
前記予測された将来呼吸データに基づいて、将来の吸気サイクルが生じるか呼気サイクルが生じるかを決定するステップと、
前記決定された将来の吸気サイクル又は呼気サイクルが開始する前に、前記換気システムを起動するステップと、
を有する方法。
【請求項１４】
前記履歴呼吸データに基づいて、将来呼吸データを予測するステップは、前記履歴呼吸データに基づいて、前記将来呼吸データの波形傾向を予測するステップを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記履歴呼吸データに基づいて、前記将来呼吸データを予測するステップは、現在の呼吸データ及び前記履歴呼吸データの傾き値に基づいて、前記将来呼吸データを予測するステップを有する、請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸マスクに関する。特に、本発明は、ユーザの装着時の快適さを向上させた呼吸マスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在市場に出ている呼吸マスクは、高い呼吸抵抗のため、長時間の装着時に快適なものではない。また、長時間マスクを装着すると、マスク内の温度、ＣＯ２及び湿度が増大する。このことは、装着の快適さを更に損なう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
先行技術の装置は、呼吸マスクに能動的な換気システムを装備することにより、この問題に対処する。例えば、国際特許出願公開WO2015/183177は、ユーザが息を吐いているときに軌道される能動的な換気システムを持つ呼吸マスクを記載している。しかしながら、斯かるマスクは、消費者により望まれるようにユーザの快適さを増大させない。
【０００４】
より低いパワー消費と組み合わせた、既存の製品に対して改善されたユーザの快適さをもたらす、呼吸マスクに対するニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様においては、ユーザにより装着されることができる呼吸マスクが提示される。該マスクは、マスクを換気するための換気システムと、前記マスクを装着するユーザの呼吸データを提供するための検出器であって、例えばユーザにより装着されたときの前記呼吸マスク内の空気の少なくとも１つの物理的な特性のような、前記マスク内の空気の少なくとも１つの物理的な特性が感知されることができるように配置された、検出器と、前記呼吸データに基づいて前記換気システムを起動するよう構成されたコントローラと、を有する。前記コントローラは、前記検出器により提供された、少なくとも１つの以前に検出された吸気又は呼気サイクルの履歴呼吸データに基づいて、将来呼吸データを予測し、前記予測された将来呼吸データに基づいて、将来の吸気サイクルが生じるか呼気サイクルが生じるかを決定し、前記決定された将来の吸気サイクル又は呼気サイクルが開始する前に、前記換気システムを起動するよう構成される。
【０００６】
一実施例によれば、前記コントローラは、前記履歴呼吸データに基づいて、前記将来呼吸データの波形傾向を予測するよう構成される。予測された波形傾向に基づいて、前記換気システムが適切に起動される。一実施例によれば、前記コントローラは、呼吸データの傾き値に基づいて、前記将来呼吸データを予測するよう構成される。一実施例によれば、前記波形傾向は、前記呼吸データの傾き値に基づいて予測される。例えば、前記コントローラは、前記検出器により検出されたリアルタイムの／現在の呼吸データの傾き値を決定し、前記リアルタイムの／現在の呼吸データの傾き値を前記履歴呼吸データの傾き値と比較するよう構成される。
【０００７】
一実施例によれば、前記コントローラは、呼吸データの傾き値及び前記履歴呼吸データのベースライン値に基づいて、前記将来呼吸データを予測するよう構成される。一実施例によれば、前記波形傾向は、呼吸データの傾き値及び前記履歴呼吸データのベースライン値に基づいて予測される。例えば、前記コントローラは、前記履歴呼吸データのベースライン値を決定し、リアルタイムの／現在の呼吸データを前記決定されたベースライン値と比較して、前記現在の呼吸データが、吸気サイクル又は呼気サイクルのいずれの段階に関連するかを決定するよう構成される。更に、前記コントローラは、前記検出器により検出された現在の呼吸データの傾き値を決定し、前記リアルタイムの／現在の呼吸データの傾き値を前記履歴呼吸データの傾き値と比較するよう構成される。
【０００８】
一実施例によれば、前記コントローラは、少なくとも１つの物理的な特性の所定のレベルに基づいて、前記換気システムにより生成される空気流の速度を適合させるよう構成される。該所定のレベルは、コントローラに結合されたユーザインタフェースを介して、ユーザにより設定されても良い。代替として、前記コントローラは、ユーザの例えばスマートフォンのような装置から、Wi-Fi（登録商標）、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）又はその他の無線技術を介して、前記所定のレベルのようなデータを無線で受信するよう構成されても良い。ユーザは、例えば温度、湿度、二酸化炭素、圧力、酸素レベル又はこれらの組み合わせについてのユーザの好みを提供しても良い。
【０００９】
一実施例によれば、前記換気システムは、前記マスクから空気を引き出すよう構成された一方向換気システムであり、前記コントローラは、前記決定された将来の呼気サイクルが開始する前に、前記一方向換気システムを起動するように構成され、前記コントローラは、前記決定された将来の吸気サイクルが開始する前に、前記一方向換気システムを停止するよう構成される。
【００１０】
一実施例によれば、前記コントローラは、次の吸気又は呼気サイクルが開始する少なくとも７５ミリ秒前に、前記換気システムを起動するよう構成される。前記コントローラは、次の吸気又は呼気サイクルが開始する７５ミリ秒前と１５０ミリ秒前との間に、前記換気システムを起動するよう構成されても良い。
【００１１】
一実施例によれば、前記換気システムは、ユーザにより装着されたときに前記マスクから空気を引き出すよう構成された第１の要素と、ユーザにより装着されたときに前記マスクに空気を引き入れるよう構成された第２の要素と、を有し、前記コントローラは、前記決定された将来の呼気サイクルが開始する前に、前記第１の要素を起動するよう構成され、前記コントローラは、前記決定された将来の吸気サイクルが開始する前に、前記第２の要素を起動するよう構成される。
【００１２】
一実施例によれば、前記換気システムは、空気フィルタを有する双方向換気システムであり、前記コントローラは、前記決定された将来の呼気サイクルが開始する前に、例えばユーザにより装着されたときに前記マスクから空気が引き出されるよう前記換気システムを起動するよう構成され、前記コントローラは、前記決定された将来の吸気サイクルが開始する前に、例えばユーザにより装着されたときに前記マスクへと空気が引き入れられるよう前記換気システムを起動するよう構成される。
【００１３】
一実施例によれば、前記検出器は、温度センサ及び／又は湿度センサを有し、前記少なくとも１つの物理的なパラメータは、装着されたときの前記マスク内の温度及び／又は湿度である。一実施例によれば、前記検出器は、圧力センサを有し、前記少なくとも１つの物理的なパラメータは、装着されたときの前記マスク内の圧力である。一実施例によれば、前記検出器は、二酸化炭素センサを有し、前記少なくとも１つの物理的なパラメータは、装着されたときの前記マスク内の二酸化炭素レベルである。一実施例によれば、前記検出器は、酸素センサを有し、前記少なくとも１つの物理的なパラメータは、装着されたときの前記マスク内の酸素レベルである。
【００１４】
本発明の第２の態様においては、呼吸マスクの換気システムを制御するための方法が提示される。該方法は、例えば前記マスクを装着するユーザの少なくとも１つの吸気又は呼気サイクルの履歴呼吸データを受信するステップと、前記履歴呼吸データに基づいて、将来呼吸データを予測するステップと、前記予測された将来呼吸データに基づいて、将来の吸気サイクルが生じるか呼気サイクルが生じるかを決定するステップと、前記決定された将来の吸気サイクル又は呼気サイクルが開始する前に、前記換気システムを起動するステップと、を有する。
【００１５】
一実施例によれば、前記履歴呼吸データに基づいて、将来呼吸データを予測するステップは、前記履歴呼吸データに基づいて、前記将来呼吸データの波形傾向を予測するステップを有する。一実施例によれば、前記履歴呼吸データに基づいて、前記将来呼吸データを予測するステップは、現在の呼吸データ及び前記履歴呼吸データの傾き値に基づいて、前記将来呼吸データを予測するステップを有する。
【００１６】
本発明の特定の及び好適な態様は、添付する独立請求項及び従属請求項に記載される。従属請求項による特徴は、独立請求項の特徴と、及び他の従属請求項の特徴と、適宜組み合わせられ得、単に明示的には請求項には記載されない。
【００１７】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】を示す。
【図２】を示す。
【図３】を示す。
【図４】を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面は単に図式的なものであり、限定するものではない。図面において、説明の目的のため、要素の幾つかのサイズは誇張され、定縮尺で描かれない場合がある。
【００２０】
請求項におけるいずれの参照記号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００２１】
異なる図面において、同じ参照記号は、同一の又は類似する要素を示す。
【００２２】
本発明は、特定の実施例に関して、特定の図面を参照しながら説明されるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、あくまで請求項により限定される。説明される図面は単に図式的なものであり、限定するものではない。説明の目的のため、要素の幾つかのサイズは誇張され、定縮尺で描かれない場合がある。寸法及び相対的な寸法は、本発明の実装の実際の縮小に対応するものではない。
【００２３】
更に、明細書及び請求項における「第１の（first）」、「第２の（second）」、「第３の（third）」等なる語は、類似する要素を区別するために用いられるものであり、必ずしも時間的、空間的、ランク順又はその他のいずれかの態様のシーケンスを示すものではない。このように用いられる語は、適切な状況下において相互に交換可能であり、ここで説明される実施例は、ここで説明され示されたものとは異なる順序での動作が可能であることは、理解されるべきである。
【００２４】
請求項において用いられる「有する（comprise）」なる語は、それに後続して列記された手段に限定されるものと解釈されるべきではなく、他の要素又はステップを除外するものではない。従って該語は、示された特徴、整数、ステップ又は構成要素の存在を規定するものとして解釈されるべきであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ若しくは構成要素又はそれらの群の存在又は追加を除外するものではない。従って、「手段Ａ及びＢを有する装置」なる表現の範囲は、要素Ａ及びＢのみから成る装置に限定されるべきではない。該表現は、本発明に関しては、装置の重要な要素がＡ及びＢであることを意味する。
【００２５】
本明細書を通して「一実施例」又は「実施例」への参照は、該実施例に関連して記載される特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。従って、本明細書の種々の箇所における「一実施例において」又は「実施例において」なる句の出現は、必ずしも全てが同一の実施例を参照しているわけではないが、参照している場合もあり得る。更に、１つ以上の実施例において、特定の特徴、構造又は特性は、本開示から当業者には明らかであるように、いずれの適切な態様で組み合わせられても良い。
【００２６】
同様に、本開示を合理化し、種々の本発明の態様の１つ以上の理解を助けるため、本発明の実施例の説明において、本発明の種々の特徴は時に、単一の実施例、図面又は説明にまとめられる。しかしながら、本開示の方法は、請求される本発明が、各請求項に明示的に示されたものより多くの特徴を要するという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。反対に、以下の請求項が反映するように、本発明の態様は、単一の開示される実施例の全ての特徴より少ない特徴に存する。従って、詳細な説明に後続する請求項は、ここでは明示的に本詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、本発明の別個の実施例として該請求項自体に依拠する。
【００２７】
更に、ここで説明される幾つかの実施例は、他の実施例に含まれる幾つかの他の特徴を含むが、当業者には理解されるように、種々の実施例の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内であることを意図され、種々の実施例を形成する。例えば、以下の請求項において、請求される実施例のいずれかが、いずれの組み合わせで用いられても良い。
【００２８】
ここで示される説明において、多くの特定の詳細が開示される。しかしながら、本発明の実施例は、これら特定の詳細なく実行され得ることは理解されよう。他の例においては、本説明の理解を妨げないよう、良く知られた方法、構造及び手法は、詳細には説明されていない。
【００２９】
本開示を通して、「呼吸マスク」及び「内側空間」への参照が為される。呼吸マスクは、ユーザによって装着され、ユーザの口又は鼻に到達する前に外側の空気をフィルタリングするマスクである。該マスクは、汚染物質のような粒子が、ユーザの気道に到達することを防止する。一般的な呼吸マスクは、混雑した場所のような汚染された環境において装着される。ユーザがマスクを装着すると、ユーザの顔とマスク自体との間に内側空間が形成される。当該内側空間は、ユーザが吸入するとき、フィルタリングされた外部の空気により満たされ、ユーザが息を吐き出すとき、ユーザの呼吸からの空気により満たされる。
【００３０】
本発明の第１の態様においては、呼吸マスクが提示される。該呼吸マスクは、該マスクを換気するための換気システムを有する。斯かる換気システムは、ファン又はマイクロファンのような能動的な換気システムを有しても良い。該能動的な換気システムは、例えば電気的に制御可能な弁のような、弁であっても良い。
【００３１】
更に、該マスクの中に又は該マスク上に、検出器が配置される。該検出器は、ユーザにより装着されたときのマスクの内側空間における、該マスク内の空気の少なくとも１つの物理的な特性が該検出器により感知されることができるように配置される。該空気の少なくとも１つの物理的な特性は、該マスクを装着しているユーザの呼吸データを表す。該空気の少なくとも１つの物理的な特性は、温度、圧力、湿度、ＣＯ２レベル、Ｏ２レベル又はこれらの組み合わせであっても良い。該検出器は、空気の１つ以上の物理的な特性を感知することが可能な、いずれかの光ベースの又は電気ベースの要素であっても良い。
【００３２】
更に、該マスクの中に又は該マスク上に、コントローラが存在する。該コントローラは、プロセッサ又はマイクロコントローラであっても良い。該コントローラは、検出器と有線で又は無線で結合され、検出器からの呼吸データが、該コントローラにより受信されることができる。該コントローラは更に、換気システムと結合され、受信された呼吸データに基づいて換気システムを起動するよう構成される。該コントローラは更に、少なくとも１つの以前に検出された吸気又は呼気サイクルの履歴呼吸データに基づいて、将来呼吸データを予測するよう構成される。斯くして、ユーザが該マスクを装着しているとき、検出器が該ユーザの呼吸データを提供する。当該呼吸データは、コントローラにより受信され、該コントローラの内部に又は外部においてメモリに保存される。該コントローラは更に、保存された呼吸データに基づいて将来呼吸データを予測し、予測された将来呼吸データに基づいて将来の吸気サイクルが生じるか呼気サイクルが生じるかを決定し、決定された将来の吸気又は呼気サイクルが開始する前に換気システムを起動するように構成される。
【００３３】
換気システムは、予測された将来呼吸データに基づいて起動される。これを行うため、換気システムは、実際の吸気又は呼気サイクルが開始する前に起動される。換気システムを制御するために、マスク内の空気の物理的なパラメータの閾値を用いる代わりに、予測されたデータを用いて、能動的な換気システムがより正確に制御されることができ、好適な換気及び向上したユーザの快適さに帰着することが、本発明の利点である。より正確な換気は、マスクのなかにおいて、より低い温度、より低い湿度レベル、及びより低い二酸化炭素レベルに帰着する。斯かる正確な換気システムの制御により、電池式の携帯型呼吸マスク装置に重要なパラメータである電力が節約されることができる点が、本発明の更なる利点である。
【００３４】
図１は、ユーザ２００により装着された呼吸マスク１００の実施例を示す。装着されたときに、ユーザ２００と呼吸マスク１００との間に内側空間１０７が存在する。内側空間１０７において、内側空間１０７内の空気と該マスクの外の空気との間で、空気の交換が起きる。本実施例においては、呼吸マスク１００のカバー１０６が、ユーザ２００の口及び鼻をカバーする。カバー１０６は、呼吸マスク１００の空気フィルタとして機能する。カバー１０６は、外部の空気中の汚染物質がユーザ２００の口及び鼻に到達することを防ぐ材料から製造され、それにより、清浄な空気のみが、ユーザの口及び鼻に供給される。換気システム１０１は、該呼吸マスクの外からの空気がマスクから出されることができるよう、カバー１０６に配置される。カバー１０６は、装着されたときにユーザの顔とのフィットが達成されるような形状とされる。検出器１０２は、内側空間１０７に面するようカバー１０６上に又はカバー１０６内に配置され、内側空間１０７における空気の物理的なパラメータが感知されることができるようにする。コントローラ１０３が、カバー１０６上に又はカバー１０６内に配置され、検出器及び換気システム１０１に結合（図示されていない）される。呼吸マスク１００の電子要素に電力供給するための電池（図示されていない）が存在しても良い。該電池は、カバー１０６上に配置されても良い。
【００３５】
本発明の実施例においては、呼吸マスクは、ユーザの口又は鼻のみをカバーする。他の実施例においては、両方がカバーされる。
【００３６】
本発明の実施例においては、検出器、コントローラ及び換気システムに電力を供給するための電池が存在する。本発明の実施例においては、ユーザの吸気又は呼気サイクルから電力を生成するよう構成された発電機に結合された、充電可能な電池が存在する。
【００３７】
本発明の実施例によれば、コントローラは、履歴呼吸データに基づいて、将来呼吸データの波形傾向を予測するよう構成される。将来呼吸データの評価に応じて、能動的な換気システムが起動される。
【００３８】
特定の実施例によれば、将来呼吸データの予測は、呼吸データの傾き値に基づく。特定の実施例によれば、将来呼吸データの予測は、現在の呼吸データ及び履歴呼吸データの傾き値に基づく。斯くして、将来の呼吸波形予測値の入力として、傾き値が用いられる。一実施例によれば、コントローラは、検出器により検出されたリアルタイムの又は現在の呼吸データの傾き値を決定し、現在の呼吸データの傾き値を履歴呼吸データの傾き値と比較するよう構成される。
【００３９】
本発明の実施例によれば、履歴呼吸データの波形ベースライン値が決定される。該ベースラインは、履歴呼吸データの最大及び最小のサンプリングされた値の平均に基づいて算出される：
ベースライン＝（Ｔｍａｘ＋Ｔｍｉｎ）／２
Ｔは温度を表すが、ベースライン値は、圧力、湿度、ＣＯ２又はＯ２の最大及び最小のサンプリングされた値を用いて決定されても良い。履歴ベースライン値はコントローラに保存されても良い。コントローラは、少なくとも１回の呼吸サイクル、例えば４回の呼気サイクルから、平均化されたベースライン値を算出する。その結果、コントローラは更に、当該波形ベースライン値を考慮に入れて、現在の呼吸データが吸気サイクル又は呼気サイクルのいずれの段階に関するかを正確に決定し、決定された現在の呼吸データの傾き値を当該段階に関連付けるよう構成される。斯くして、将来の吸気サイクルが生じるか呼気サイクルが生じるかの決定は、履歴呼吸データの波形ベースライン情報を用いて、より正確に実行される。
【００４０】
例：
検出器からのリアルタイムデータが、コントローラにより受信される。コントローラは、受信されたリアルタイムデータの瞬間的な傾き信号を算出する。該リアルタイムデータは、決定されたベースラインと比較されて、吸気サイクル又は呼気サイクルのいずれの段階にユーザがあるかを決定する。例えば、リアルタイムデータが、吸気／呼気サイクルの前半に関するか、又は吸気／呼気サイクルの後半に関するかを決定する。当該比較は、リアルタイムデータの傾き値が、吸気又は呼気サイクルの異なる段階について等しくなり得るため、重要である。コントローラは、吸気サイクル又は呼気サイクルが、該吸気又は呼気サイクルの後半にあるときにのみ、換気システムを起動するよう構成される。瞬間的な傾き信号はまた、少なくとも１つの以前の吸気／呼気サイクルからの算出された傾き信号と、又は、１つよりも多い吸気及び／又は呼気サイクル、例えば４回のサイクルの平均された算出された傾き値と、比較される。斯くして、傾き比較及びベースライン値比較から、どの時点でユーザが吸気サイクルから呼気サイクルへと切り換わるか、又はどの時点でユーザが呼気サイクルから吸気サイクルへと切り換わるかが、正確に決定される。この切り換えが起きる前に、コントローラは、生じる次のサイクルのタイプに依存して正確に起動するよう、換気システムに命令する。
【００４１】
本発明の実施例によれば、履歴呼吸データは、生じた少なくとも１つの吸気及び／又は呼気サイクルからのデータを表す。好適には、履歴呼吸データは、生じた少なくとも４回の吸気及び／又は呼気サイクルからのデータを表す。
【００４２】
図２は、４回の呼吸期間から成る、呼吸マスクの自己学習期間を示し、各呼吸期間は、吸気サイクル及び呼気サイクルから成る。自己学習期間の間に取得されたデータに基づいて、及び検出器により感知されたリアルタイムデータに基づいて、次の吸気又は呼気サイクルがいつ開始するかが決定される。次のサイクルが開始する前に、マスクの換気システムが適切に制御される。
【００４３】
本発明の一実施例によれば、吸気及び／又は呼気サイクルの履歴呼吸データが平均化され、将来呼吸データを予測するために用いられる。
【００４４】
本発明の一実施例によれば、コントローラは、少なくとも１回の吸気及び／又は呼気サイクル、例えば生じた４回のサイクルの呼吸データを連続的に保存するよう構成される。斯くして、ユーザがマスクを用いているとき、履歴呼吸データは、以前の吸気及び／又は呼気サイクルの１つ以上の呼吸データとともに、継続的に更新される。換言すれば、コントローラは、データベースの滑動するウィンドウを用いて、履歴呼吸データを保存するよう構成される。
【００４５】
本発明の一実施例によれば、コントローラは、少なくとも１つの物理的な特性の所定のレベルに基づいて、換気システムにより生成される空気流の速度を適合させるよう構成される。例えば、換気システムがファンである場合、コントローラは、リアルタイムの物理的な特性のデータ又は検出器により感知された空気及び少なくとも１つの物理的な特性の所定のレベルに基づいて、ファンの速度を増大又は低下させるよう構成される。技術的な効果は、例えば温度、湿度レベル、ＣＯ２レベル、Ｏ２レベルのような、マスク内の空気の特定の物理的な特性の所定の値が超過された場合、感知された物理的な特性のレベルを低減させるよう、ファンの速度が増大させられることができる。また、例えば温度、湿度レベル、ＣＯ２レベル、Ｏ２レベルのような、マスク内の空気の特定の物理的な特性が所定のレベルを下回った場合、感知された物理的な特性のレベルを増大させるよう、ファンの速度が低下させられることができる。利点として、ユーザの快適さが更に向上させられる。少なくとも１つの物理的な特性の所定のレベルは、ユーザにより設定されても良い。例えば、ユーザは、該ユーザにとって快適な空気の物理的な特性を設定しても良い。このことは、ユーザによるマスクのカスタマイズを可能とする。例えばユーザは、異なる季節又は世界の異なる地域において、例えば温度、湿度の、異なる所定のレベルを選択しても良い。
【００４６】
本発明の一実施例によれば、換気システムは、例えばユーザが息を吐いたときに、マスクから空気を引き出すよう構成された、一方向換気システムである。コントローラは、決定された将来の呼気サイクルが開始する前に、該一方向換気システムを起動するよう構成される。このことは、マスクの内側空間のなかの空気が排出され、使用の間にユーザに対する不快感を生み出さないことを確実にする。コントローラは更に、決定された将来の吸気サイクルが開始する前に、該一方向換気システムを停止するよう構成されても良い。本発明の特定の実施例によれば、該一方向換気システムは、該一方向換気システムが起動していないときに、該一方向換気システムを介して空気がマスクに入ることを防止するよう構成される。例えば、該一方向換気システムは、該一方向換気システムが起動していないときに閉じるよう構成された弁を有しても良い。能動的な弁の場合には、該弁はコントローラに結合され、該一方向換気システムの同じ制御信号を供給されても良い。代替としては、該弁は、マスク内の圧力が所定の閾値を下回ったときに閉じるよう構成された、受動的な弁である。
【００４７】
本発明の一実施例によれば、換気システムは、第１及び第２の換気要素を有する。第１の換気要素は、例えばユーザにより装着されたときに、該マスクから空気を引き出すよう構成される。第１の換気要素は、ファン又はマイクロファンであっても良い。第２の換気要素は、例えばユーザにより装着されたときに、該マスクに空気を引き入れるよう構成される。該第２の換気要素は、ファン又はマイクロファンであっても良い。コントローラは、決定された将来の呼気サイクルが開始する前に、第１の換気要素を起動するよう構成される。コントローラは更に、決定された将来の吸気サイクルが開始する前に、第２の換気要素を起動するよう構成される。それ故、第１及び第２の換気要素は、予測される呼吸データに基づいて、コントローラにより、互いとは別個に制御される。
【００４８】
図３は、本発明の一実施例を示す。呼吸マスク１００は、カバー１０６を有する。カバー１０６において、２つの換気要素１０４、１０５が存在する。いずれの換気要素１０４、１０５も、同様にカバー１０６上に配置されたコントローラ１０３に結合される。第１の換気要素１０４は、コントローラにより起動され、呼吸マスク１００のなかから外部（例えば周囲環境）へと、即ち内側空間１０７からマスク１００の外側へと、空気を引き出すよう構成される。第２の換気要素１０５は、コントローラ１０３により起動され、外部から呼吸マスク１００へと、内側空間１０７に空気を引き入れるよう構成される。更に、内側空間１０７において空気の少なくとも１つの物理的なパラメータが感知されることができるよう、検出器１０２が存在し配置される。
【００４９】
特定の実施例によれば、第２の換気要素は、マスクに引き入れられた空気が、ユーザに到達する前にフィルタリングされるよう、空気フィルタを有する。例えば、該空気フィルタは、第２の換気要素に一体化される。
【００５０】
本発明の一実施例によれば、該呼吸マスクは、第２の換気要素によりマスクに引き入れられた空気が、ユーザに到達する前にフィルタリングされるように配置された、空気フィルタを有する。例えば、マスクがユーザにより装着されたときに、該空気フィルタは、第２の換気要素とユーザの顔との間に位置させられる。図４は、斯かる実施例を示す。
【００５１】
図４は、呼吸マスク１００の一実施例を示す。呼吸マスク１００は、図３に示された呼吸マスクと類似している。しかしながら、図３におけるマスクの特徴に加えて、該マスクは、カバー１０６上に配置された空気フィルタ１０８を有する。第１の換気要素１０４は、カバー１０６に配置される。空気フィルタ１０８は、外部から呼吸マスク１００の内側空間１０７に引き入れられた空気が、例えばユーザ２００に到達する前に、空気フィルタ１０８を通過するよう配置される。
【００５２】
本発明の一実施例によれば、該第１の換気要素は、第１の弁を有しても良い。該第１の弁は、該第１の換気要素が起動していないときに閉じるよう構成される。例えば、該第１の弁は、空気が該マスクから引き出されるときに開き、空気が該マスクに引き入れられるときに閉じるよう構成された、受動弁であっても良い。該第１の弁はまた、コントローラに結合された能動弁であっても良い。例えば、該第１の弁は、第１の換気要素に供給される同じ信号により制御される。斯くして、該コントローラは、決定された将来の呼気サイクルが開始する前に該第１の弁を開き、決定された将来の吸気サイクルが開始する前に該第１の弁を閉じるよう構成される。
【００５３】
本発明の一実施例によれば、第２の換気要素は、第２の弁を有しても良い。該第２の弁は、該第２の要素が起動していないときに閉じるよう構成される。例えば、該第２の弁は、空気が該マスクに引き入れられるときに開き、空気が該マスクから引き出されるときに閉じるよう構成された、受動弁であっても良い。該第２の弁はまた、コントローラに結合された能動弁であっても良い。例えば、該第２の弁は、第２の換気要素に供給される同じ信号により制御される。斯くして、該コントローラは、決定された将来の吸気サイクルが開始する前に該第２の弁を開き、決定された将来の呼気サイクルが開始する前に該第２の弁を閉じるよう構成される。
【００５４】
本発明の一実施例によれば、換気システムは、空気をマスクに引き入れる及び空気をマスクから引き出すよう構成された、双方向換気システムを有する。例えば、該双方向換気システムは、一方の方向にファンを回転させることにより空気をマスクに引き入れ、反対の方向にファンを回転させることにより空気をマスクから引き出すことが可能な、双方向ファンである。コントローラは、決定された将来の呼気サイクルが開始する前に、空気がマスクから引き出されるよう、換気システムを起動するよう構成される。コントローラは更に、決定された将来の吸気サイクルが開始する前に、空気がマスクに引き入れられるよう、換気システムを起動するよう構成される。
【００５５】
特定の実施例によれば、該双方向換気システムは、マスクに引き入れられる空気が、ユーザに到達する前にフィルタリングされるよう、空気フィルタを有する。例えば、該空気フィルタは、該双方向換気システムに内蔵される。
【００５６】
本発明の一実施例によれば、該呼吸マスクは、双方向換気システムによりマスクに引き入れられた空気が、ユーザに到達する前にフィルタリングされるよう配置された、空気フィルタを有する。例えば、マスクがユーザにより装着されたときに、該空気フィルタは、双方向換気システムとユーザとの間に位置させられる。
【００５７】
本発明の一実施例によれば、検出器は、ユーザにより装着されたときにマスク内の温度を感知するよう配置された温度センサを有する。斯くして、ユーザがマスクを装着しているとき、マスク内の内側空間における温度が測定されることができる。本実施例においては、前記少なくとも１つの物理的な特性は温度である。該センサは、Sensirion社のSTS3xセンサであっても良い。
【００５８】
本発明の一実施例によれば、検出器は、ユーザにより装着されたときにマスク内の空気の湿度を感知するよう配置された湿度センサを有する。斯くして、ユーザがマスクを装着しているとき、マスク内の内側空間における湿度が測定されることができる。本実施例においては、前記少なくとも１つの物理的な特性は相対湿度である。該センサは、Sensirion社のSHT3xセンサであっても良い。該センサは、SPI、I2C又はUARTインタフェースを通してマイクロコントローラにより制御されても良い。サンプル速度は、１０Ｈｚのサンプル速度又はそれより高いサンプル速度のような、比較的高いモードに制御されても良い。
【００５９】
本発明の一実施例によれば、検出器は、ユーザにより装着されたときにマスク内の圧力を感知するよう配置された圧力センサを有する。斯くして、ユーザがマスクを装着しているとき、マスク内の内側空間における圧力が測定されることができる。本実施例においては、前記少なくとも１つの物理的な特性は圧力である。該センサは、Sensirion社のSPD60xシリーズからの差分センサであっても良い。測定範囲は、−５００乃至５００Ｐａである。当該範囲は、呼吸圧力範囲をカバーする。
【００６０】
本発明の一実施例によれば、検出器は、ユーザにより装着されたときにマスク内の二酸化炭素レベルを感知するよう配置された二酸化炭素センサを有する。斯くして、ユーザがマスクを装着しているとき、マスク内の内側空間における二酸化炭素レベルが測定されることができる。本実施例においては、前記少なくとも１つの物理的な特性は二酸化炭素レベルである。該センサは、GC-0017二酸化炭素メータであっても良い。
【００６１】
本発明の一実施例によれば、検出器は、ユーザにより装着されたときにマスク内の酸素レベルを感知するよう配置された酸素センサを有する。斯くして、ユーザがマスクを装着しているとき、マスク内の内側空間における酸素レベルが測定されることができる。本実施例においては、前記少なくとも１つの物理的な特性は酸素レベルである。
【００６２】
本発明の一実施例によれば、検出器は、以上に説明されたセンサのいずれかの組み合わせを有しても良い。
【００６３】
本発明一実施例によれば、呼吸マスクに存在する検出器を用いて、呼吸データが測定、検出又は記録されても良いし、又は、呼吸マスクの外部にある、呼吸データを検出、記録又は測定することが可能な装置から、呼吸データが受信されても良い。
【００６４】
本発明の第２の態様によれば、呼吸マスクの換気システムを制御するための方法が提示される。第１のステップにおいて、少なくとも１つの以前の吸気及び呼気サイクルの履歴呼吸データが受信される。当該データは保存される。第２のステップにおいて、該少なくとも１つの以前の吸気及び呼気サイクルの履歴呼吸データを用いて、将来呼吸データが予測される。第３のステップにおいて、該予測された将来呼吸データに基づいて、将来の吸気サイクルが生じるか呼気サイクルが生じるかが決定される。第４のステップにおいて、将来の呼吸サイクルが吸気サイクルであるか呼気サイクルであるかに応じて、換気システムを起動することが決定される。
【００６５】
本発明の一実施例によれば、履歴呼吸データに基づく将来呼吸データの予測は、履歴呼吸データに基づく将来呼吸データの波形傾向の予測を有する。
【００６６】
本発明の一実施例によれば、履歴呼吸データに基づく将来呼吸データの予測は、現在の及び履歴呼吸データの傾き値に基づく将来呼吸データの予測を有する。
【００６７】
本発明の一実施例によれば、履歴呼吸データに基づく将来呼吸データの予測は、リアルタイム呼吸データの傾斜値の決定と、該リアルタイム呼吸データの履歴呼吸データの傾斜値との比較と、を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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