一种口罩动力适配装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种呼吸防护装置，更具体地说，涉及到一种口罩动力适配装置。
【背景技术】
[0002]全世界有数百万的人正在使用口罩，其中呼吸防护口罩的可以用来阻挡空气中的杂质微粒进入到自己的呼吸道系统中，而医用外科口罩的使用可以防止自己呼出的污物污染到环境。然而，由于要克服空气经过口罩时的阻力，典型的被动防护口罩要求使用者在使用它时得用力呼吸才能吸入足够的空气。更糟糕的是，呼出的废气大多被困在口罩内，这样不仅阻挡了新鲜空气的进入，还使得口罩中大量的废气混杂着少量新鲜空气再次被吸入肺里。这种缺乏新鲜空气的情形会让那些较为虚弱的使用者感到恶心和不适，尤其是患有慢性呼吸疾病的老人和小孩。
[0003]人们为尽量释放口罩内的废气做出了多种尝试，通常采用的方法是在口罩上增加一个单向呼气释放阀，比如3M公司的“冷流(cool flow)”阀。然而，这种阀门只能稍微提高口罩使用的舒适度，因为它仍需要一定的呼吸强度，才能在呼气过程中迫使该阀门打开。此夕卜，在一次性口罩中加入这样一个阀门将显著增加口罩的价格、降低它在市场中的竞争力。
[0004]目前市场上也有各种各样以动力供给空气的呼吸辅助系统，例如3M公司的Versaflow和Powerflow7900PF系统,但是这些系统通常都很笨重、昂贵而不适合消费市场。美国专利6854464、7464705和4233972中也描述了各种形式的涉及使用电风扇来克服空气流过过滤元件时阻力的动力呼吸器。
[0005]在美国专利6257235中公开了一种口罩，所述口罩增加了一个风扇来提高其透气性和舒适度。然而，该发明有很多缺点，包括:a.它需要特殊设计的口罩，这种口罩设计了一个接口来确保风扇安全固定在口罩上，而这是目前市面上传统口罩所不具备的。也就是说除非对目前市面上常用的一次性口罩进行大范围的修改，否则该发明将得不到有效应用；且就实际需求而言，其性价比也远低于其它一次性口罩。b.风扇位于口罩的底部，这意味着人体呼出的热气中，那些没有立即被风扇抽出的部分，将会上升并被困在口罩气室的顶部。c.呼出的湿热废气直接吹向口罩，其中的水分和热量也残留在口罩的过滤介质上，最终混在过滤后的新鲜空气中一起被重新吸入。d.为保证一定的舒适度，口罩是柔软的，而这可能会导致风扇距离使用者的脸太近，从而不能提供足够的空间以保证风扇正常工作。
【发明内容】
[0006]口罩类空气过滤器可以是通过静电和/或纤维来拦截阻隔悬浮在空气中灰尘和有机物的口罩，也可以是配合防毒面具使用的可更换的装有活性化学成分的盒子，比如3M公司的6001有机滤毒盒，该活性化学成分(比如碳)可以中和空气中的活性有害化学物质。所述空气过滤器可以是阻挡空气中的有害微粒进入使用者呼吸道系统的呼吸防护口罩，也可以是防止使用者呼出的有害物质污染外界环境的医用外科口罩。在下面的描述，所有的这些口罩类空气过滤器将被统称为“ 口罩”。
[0007]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能克服空气流过口罩时的阻力的口罩动力适配装置，所述装置能和目前市面上的常见的口罩共用，让使用者在充分获得口罩防护功能的同时还能像没有佩戴口罩一样无负担的呼吸。
[0008]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种口罩动力适配装置包括用于口罩安装固定的罩住使用者口鼻区域的安装模块和用于抽出或吹入空气的第一风扇。所述安装模块包括让口罩和使用者面部之间保持合适距离的杯状口罩接触界面，该口罩接触界面作为安装模块的一部分，设置在口罩和使用者面部之间。安装模块在靠近使用者鼻孔的位置开设有通气孔，所述第一风扇就紧靠并正对所述通气孔固定在安装模块上。所述口罩动力适配装置配合口罩使用时，安装模块的内壁、口罩和使用者面部之间形成闭合气腔室，该气腔室通过通气孔与外界相通。
[0009]所述第一风扇可根据配合使用的口罩的类型，选择抽吸式风扇和/或吹入式风扇，所述口罩动力适配装置还包括用于给所述第一风扇供电的电源设备和用于控制所述第一风扇开关及调节所述第一风扇的转速的功率调节开关，第一风扇通过电源线依次与功率调节开关和电源设备连接；使用者可以通过功率调节开关手动的调节风扇的功率，以获得最为舒适的风速。所述口罩动力适配装置使用了两种常见的组件:用于给移动电话充电的便携式电池组和用于冷却电子元件的微型风扇；这两种廉价且成熟的组件降低了成本，保证该装置是一般消费者能负担得起的。
[0010]在本发明提供的口罩动力适配装置中，还包括沿安装模块边缘固定并且在使用时紧贴使用者面部的软面套，软面套使用柔软材质以增强所述气腔室的气密性。
[0011]在本发明提供的口罩动力适配装置中，当配合使用的口罩是呼吸防护口罩时，第一风扇为抽吸式风扇，用于将气腔室中使用者呼出的废气通过通气孔抽出装置外，使气腔室内的气压降低，有助于外面的空气通过口罩过滤吸入气腔室内。
[0012]当配合使用呼吸防护口罩时，安装模块的口罩接触界面上与使用者口鼻相对的区域称为导流片，并在所述导流片的四周开设有多个供新鲜空气流入的通孔即窗口。导流片的设计目的是作为屏风，防止使用者呼出的大部分湿热废气直接吹到口罩上，进而防止废气中的热气和湿气残留在口罩过滤层内，最终混在新鲜空气中被使用者再次吸入；导流片的另一个功能是将呼出的废气导向通气孔，通过第一风扇有效的将废气从气腔室中抽出，这样可以减少呼出废气对气腔室内过滤后的新鲜空气所产生的污染。
[0013]在本发明提供的口罩动力适配装置中，当配合使用医用外科口罩时，第一风扇是吹入式风扇，用于将外面的新鲜空气通过通气孔吹入气腔室内，气腔室内的气压升高，迫使使用者呼出的废气从气腔室里通过口罩过滤后排出。
[0014]上述单风扇结构对一些患有严重呼吸道疾病的使用者来说，可能还不够理想。因为气腔室内的气压是随着使用者的每个呼吸周期变化的，而口罩内外的气压差可能导致这类使用者感到呼吸不适。
[0015]在本发明提供的口罩动力适配装置中，一个更为全面的设计是:使用两个风扇来形成一个推挽式配置，一个风扇将空气吹入，另一个风扇将废气从气腔室中抽出，并且这两个风扇的相对功率可以根据气腔室内的气压快速调节，以保证气腔室内的气压在任何时候都能与外界气压维持在同一水平。
[0016]所述口罩接触界面上与使用者面部相对的区域开设下通气孔，且所述口罩接触界面还包括第二风扇，第二风扇紧靠并正对所述下通气孔安装在口罩接触界面上；安全模块上的口罩接触界面作为一个隔屏，将气腔室分成内腔室和外腔室:外腔室是口罩和口罩接触界面围成的空间，内腔室是由口罩接触界面和使用者面部所围成的空间；所述内腔室和所述外腔室通过下通气孔相通。
[0017]所述口罩动力适配装置还包括用于测量所述内腔室气压的压力传感器和气压保持电路；所述气压保持电路用于接收所述压力传感器测得的信号，并根据所述压力传感器测得的信号控制所述第二风扇和所述第一风扇的相对功率，从而维持所述内腔室内的气压稳定在一个预设值。当然，模拟传感器配合模拟控制电路也是适用于本发明的。
[0018]在本发明提供的口罩动力适配装置中，所述口罩是呼吸防护口罩，所述第一风扇是抽吸式风扇，且所述第二风扇是吹入式风扇:所述第二风扇将外界空气通过所述口罩吸入所述外腔室内，进而通过下通气孔吹入所述内腔室中供使用者吸入；所述第一风扇将使用者呼出的废气从所述内腔室里抽出并通过所述通气孔排出。
[0019]在本发明提供的口罩动力适配装置中，所述的口罩接触界面上还设置有用于存放香精的香精囊，所述香精通过所述香精囊上开设的细孔释放在通过的气流中以增加使用者的舒适度。
[0020]安装气压保持控制电路的目的是为了维持内腔室内的气压与外界气压持平，在一个大气压(Ibar)左右。这样可以让使用者的肺部活动正常，就像没有使用口罩一般的正常与空气进行交换活动。如果内腔室的气压低于大气压，则意味着使用者很可能在吸入空气，此时“推风扇”将会吹入更多的空气，而“拉风扇”需要相应的减少从内腔室里抽出空气。同样地，如果内腔室的气压高于大气压，这就意味着使用者正在呼出废气，此时“推风扇”应减少吹入空气量，同时“拉风扇”需要相应的抽出更多空气。
[0021]在本发明提供的口罩动力适配装置中，所述气压保持控制电路可以基于简单的反馈控制回路，根据所测得的内腔室气压和目标气压之间的压差来调整两个风扇的功率，以达到所预设的目标气压。该压力保持电路可以基于简单的反馈控制，它可以是成比例、比例积分(PI)或比例-积分-微分(PID)式的。另一种更好的气压保持控制电路是基于预测控制的，它监控使用者的呼吸