一种多功能智能口罩的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种多功能智能口罩。所述口罩包括口罩本体，口罩本体和佩戴者的面部之间形成密封的空腔，口罩本体上设有通讯装置、控制器以及与所述控制器通过连接线相连的传感器模块和电池，还设有进气阀和出气阀，进气阀上设有与控制器相连的风机。所述口罩还包括一个独立于口罩本体之外、用于无线接收控制器发送的数据并进行显示和声音提醒的无线接收器。本发明所述口罩不仅具有通信功能，还能根据口罩内湿度、气压大小自动开启风机，在满足安全高效的过滤性能的同时还保证了舒适性；本发明所述口罩能够根据风机在两次呼吸之间的工作电压的大小，判断空气过滤层是否失效，提醒佩戴者及时更换空气过滤层，便于佩戴者了解所处环境的污染程度。
【专利说明】
一种多功能智能口罩
技术领域
[0001]本发明属于口罩技术领域，具体涉及一种具有无线通信等功能的多功能智能口罩。
【背景技术】
[0002]在人类生活工作的环境中，各种污染物严重威胁着空气的质量，也直接威胁着人类的健康。因此在很多场合人们需要佩戴口罩，但现有的自吸过滤式口罩在使用过程中存在诸多不足:一方面，这种口罩会让使用者感觉到呼吸困难。由于口罩的密封性强，使用者要克服口罩对空气的阻力呼吸外界的空气，就会感觉呼吸困难甚至憋气，特别是在使用者处于高劳动强度时，生理代谢水平较高，呼吸量迅速增大，此时口罩的舒适性就更加难以保证;另一方面，由于口罩的密封性强，使用者的声音很难传到外界，使用者之间的交流沟通变得困难。因此研发能够同时满足人体安全性和舒适性并且无沟通障碍的新型防尘口罩，对于保护高粉尘环境中劳动者的身体健康，具有重要的现实意义。
[0003]针对上述问题，人们开始研制具有通信功能、自动通风功能的智能口罩。申请号为201310144689.0的中国发明专利，公开了一种自动口罩，所述口罩包括口罩本体和连接于口罩本体上的耳挂部，其中口罩本体包括内罩层和外罩层，在所述内罩层上设有出气口、电源、开关、湿度传感器、控制模块、第一微型电机、第二微型电机，在所述外罩层上设有第一排气窗、第二排气窗，其中电源与开关连接;所述开关与湿度传感器、控制模块依次连接;所述与控制模块分别与第一微型电机、第二微型电机连接;所述第一微型电机与第一排气窗连接;所述第二微型电机与第二排气窗连接;通过湿度传感器感应到内罩层表面湿度变化信号后传输至控制模块，控制模块分别向第一微型电机、第二微型电机发出驱动命令，所述第一微型电机、第二微型电机接收到驱动命令后分别控制第一排气窗、第二排气窗开启。该发明在湿度达到一定值时可以自动控制气体排出，有助于空气流通，提高了卫生性和透气性;并能有效防止气体向眼镜部位流出；设置的电源可充电循环使用，环保高效。该专利存在以下问题:一是功能比较单一，如不具备通信功能;二是通风控制方式比较简单，只是根据口罩内的湿度大小进行控制，没有考虑到口罩内气压大小对使用者的影响(呼吸是顺畅还是憋气)。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种具有无线通信、根据口罩内的湿度和气压大小自动开启风机进行通风、自动判定空气过滤层的有效性、自动检测使用者呼吸频率、电池电压低报警等功能的多功能智能口罩。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—种多功能智能口罩，包括口罩本体，所述口罩本体和佩戴者的面部之间形成密封的空腔，所述口罩本体上设有通讯装置、控制器以及与所述控制器通过连接线相连的传感器模块和电池，还设有进气阀和出气阀，所述进气阀上设有与所述控制器相连的风机。所述口罩还包括一个独立于口罩本体之外、用于无线接收所述控制器发送的数据并进行显示和声音提醒的无线接收器。
[0007]进一步地，所述控制器包括中央处理器和与之相连的无线发射模块;所述中央处理器对所述传感器模块输入的信号进行信号数据处理，并输出控制信号控制所述风机和无线发射模块工作;所述无线发射模块用于实现控制器与所述无线接收器的数据通信。
[0008]进一步地，所述传感器模块包括:用于检测空腔内的气压或检测空腔内与口罩本体外的气压差的压力传感器；用于检测空腔内和口罩本体外湿度的湿度传感器；用于检测空腔内空气流量的空气流量传感器;用于检测佩戴者呼吸频率的呼吸频率传感器。
[0009]进一步地，所述口罩本体还包括设置在所述进气阀外侧的空气过滤层。
[0010]进一步地，所述控制器根据压力传感器的输出确定风机在两次呼吸之间的工作电压，当该电压超过设定的阈值时判定所述空气过滤层失效，通过提示设备提醒佩戴者更换空气过滤层，所述提示设备为所述无线接收器或设置在口罩本体上与控制器相连的指示灯。
[0011]进一步地，所述口罩本体上设置与所述控制器相连的、提示电池电压过低的指示灯。
[0012]进一步地，所述无线接收器包括信号接收模块、图像显示模块和声音模块。所述信号接收模块接收所述控制器发送的数据信号并进行处理，然后送至所述图像显示模块和/或声音模块，进行数据显示和/或发音提醒。
[0013]优选地，所述控制器通过控制风机使口罩本体内保持正压状态。
[0014]进一步地，所述通讯装置包括麦克风、扬声器、蓝牙无线通讯模块和声音处理器。所述麦克风将人的声音转换成电信号并送至所述声音处理器进行处理，最后由所述蓝牙无线通讯模块将所述声音处理器的输出信号变换成射频信号后发射出去;所述蓝牙无线通讯模块将接收到的射频信号送至所述声音处理器进行处理，所述声音处理器将输出的音频信号送至扬声器。
[0015]优选地，所述蓝牙无线通讯模块与手机进行蓝牙连接，接收手机的语音导航，实现手机沟通。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0017](I)本发明所述口罩能够根据口罩内湿度、气压大小自动开启风机，在满足安全高效的过滤性能的同时还保证了舒适性；
[0018](2)本发明所述口罩能够根据风机在两次呼吸之间的工作电压的大小，判断空气过滤层是否失效，提醒佩戴者及时更换空气过滤层，便于佩戴者了解所处环境的污染程度；
[0019](3)本发明所述口罩通过设置无线通讯装置，使佩戴者之间能够直接进行对话，还能与手机进行蓝牙连接，接收手机的语音导航，实现手机沟通。
【附图说明】
[0020]图1为多功能智能口罩的结构示意图；
[0021]图2为多功能智能口罩的电路框图。
[0022]图中:1-口罩本体，2-进气阀，3-出气阀，4-传感器模块，41-压力传感器，42-湿度传感器，43-空气流量传感器，44-呼吸频率传感器，5-控制器，51-中央处理器，52-无线发射模块，6-风机，7-电池，8-无线接收器，81-图像显示模块，82-声音模块，83-信号接收模块，9-通讯装置，91 -扬声器，92-麦克风，93-蓝牙无线通讯模块，94-声音处理器。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0024]—种多功能智能口罩，其结构如图1、2所示，包括口罩本体I，所述口罩本体I和佩戴者的面部之间形成密封的空腔，所述口罩本体I上设有通讯装置9、控制器5以及通过连接线与所述控制器5相连的传感器模块4和电池7，还设有进气阀2和出气阀3，所述进气阀2上设有通过连接线与所述控制器5相连的风机6。所述口罩还包括一个独立于口罩本体I之外、用于与所述控制器5进行数据通信的无线接收器8。
[0025]所述控制器5包括中央处理器51和与之相连的无线发射模块52;所述中央处理器51对所述传感器模块4输入的信号进行信号数据处理，并输出控制信号控制所述风机6和无线发射模块52工作;所述无线发射模块52用于实现所述控制器5与所述无线接收器8之间的数据通信。
[0026]所述传感器模块4包括:用于检测空腔内的气压或检测空腔内与口罩本体I外的气压差的压力传感器41;用于检测空腔内和口罩本体I外湿度的湿度传感器42;用于检测空腔内空气流量的空气流量传感器43;用于检测佩戴者呼吸频率的呼吸频率传感器44。
[0027]所述控制器5通过比较所述压力传感器41输出的反映气压大小的电压信号与设定的阈值的大小控制风机6的开启、停止及转速。当所述压力传感器41用于检测空腔内的气压时，所述阈值为I个标准大气压。当空腔内的气压值小于I个标准大气压时，口罩本体I内部的空气密度较低，与正常状态相比，氧气含量较少，佩戴者需要提高吸气量才能满足身体对氧气的需求。这时，所述控制器5启动风机6。空腔内的气压越低，所述风机6的转速越大，使空腔内的气压快速达到I个标准大气压，以达到人体正常的呼吸需要；当空腔内的气压达到I个标准大气压时，所述控制器5控制风机6停止。当所述压力传感器用于检测空腔内体与口罩本体I外的气压差时，所述阈值为O。
[0028]所述控制器5通过比较所述湿度传感器42输出的反映温度大小的电压信号与设定的阈值的大小控制风机6的开启、停止及转速。本实施例设置的湿度阈值为50%。当湿度传感器42检测到的空腔内的湿度与口罩本体I外的湿度相同时，所述控制器5控制风机6停止；当空腔内的湿度与口罩本体外I的湿度不同，且口罩本体I外的湿度大于50%，空腔内的湿度小于50%时，所述控制器5控制风机6启动；当空腔内的湿度与口罩本体I外的湿度不同，且口罩本体I外的湿度小于50%，空腔内的湿度大于50%时，所述控制器5也控制风机6启动；空腔内的湿度与口罩本体I外的湿度的差值越大，所述风机6的转速越大。出气阀3限制空腔内的压力值的升高。
[0029]所述口罩本体I还包括设置在所述进气阀2外侧的空气过滤层。设置空气过滤层的目的是用于过滤空气中的有害气体。
[0030]所述控制器5根据压力传感器41的输出确定风机6在两次呼吸之间的工作电压，当所述电压超过设定的阈值时判定所述空气过滤层失效，通过提示设备提醒佩戴者更换空气过滤层，所述提示设备为所述无线接收器8或设置在口罩本体I上与控制器5相连的指示灯。风机6的工作电压(驱动电压)是由控制器5提供的，因此，控制器5直接获得所述工作电压的大小。根据风机6在两次呼吸之间的工作电压明显低于正常呼吸的工作电压这一特点，可以获得风机6在两次呼吸之间的工作电压。由于随着使用时间的增长，空气过滤层的清洁度不断下降，使风机6在两次呼吸之间的工作电压不断升高，当升高到设定的阈值时说明空气过滤层已经失效。空气过滤层不同所述阈值也不同，所述阈值通过实验确定。
[0031]所述口罩本体I上设置与所述控制器5相连的、提示电池电压过低的指示灯。由所述控制器5根据电池电压的大小输出控制信号控制指示灯的亮与灭。
[0032]所述无线接收器8包括图像显示模块81、声音模块82和信号接收模块83。所述信号接收模块83接收所述控制器5发送的数据信号并进行处理，然后送至所述图像显示模块81和/或声音模块82，进行数据显示和/或发音提醒。
[0033]优选地，所述控制器5通过控制风机6使口罩本体内保持微正压状态。即使密封不严，外界空气也不能通经密封不严处进入空腔内。
[0034]所述通讯装置9包括扬声器91、麦克风92、蓝牙无线通讯模块和声音处理器94。所述麦克风92将人的声音转换成电信号并送至所述声音处理器94进行处理，由所述蓝牙无线通讯模块93将所述声音处理器94的输出信号变换成射频信号后发射出去;所述蓝牙无线通讯模块93将接收到的射频信号送至所述声音处理器94进行处理，所述声音处理器94将输出的音频信号送至扬声器91。
[0035]优选地，所述蓝牙无线通讯模块93能与手机进行蓝牙连接，接收手机的语音导航，实现手机沟通。
[0036]本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种多功能智能口罩，其特征在于，包括口罩本体(I)，所述口罩本体(I)和佩戴者的面部之间形成密封的空腔，所述口罩本体(I)上设有通讯装置(9)、控制器(5)以及与所述控制器(5)通过连接线相连的传感器模块(4)和电池(7)，还设有进气阀(2)和出气阀(3)，所述进气阀(2)上设有与所述控制器(5)相连的风机(6);所述口罩还包括一个独立于口罩本体(I)之外、用于无线接收所述控制器(5)发送的数据并进行显示和声音提醒的无线接收器⑶。2.根据权利要求1所述的多功能智能口罩，其特征在于，所述控制器(5)包括中央处理器(51)和与之相连的无线发射模块(52);所述中央处理器(51)对所述传感器模块(4)输入的信号进行信号数据处理，并输出控制信号控制所述风机(6)和无线发射模块(52)的工作；所述无线发射模块(52)用于实现控制器(5)与所述无线接收器(8)的数据通信。3.根据权利要求1所述的多功能智能口罩，其特征在于，所述传感器模块(4)包括:用于检测空腔内的气压或检测空腔内与口罩本体(I)外的气压差的压力传感器(41);用于检测空腔内和口罩本体(I)外湿度的湿度传感器(42);用于检测空腔内空气流量的空气流量传感器(43);用于检测佩戴者呼吸频率的呼吸频率传感器(44)。4.根据权利要求3所述的多功能智能口罩，其特征在于，所述口罩本体(I)还包括设置在所述进气阀(2)外侧的空气过滤层。5.根据权利要求4所述的多功能智能口罩，其特征在于，所述控制器(5)根据压力传感器(41)的输出确定风机(6)在两次呼吸之间的工作电压，当该电压超过设定的阈值时判定所述空气过滤层失效，通过提示设备提醒佩戴者更换空气过滤层，所述提示设备为所述无线接收器(8)或设置在口罩本体(I)上与控制器(5)相连的指示灯。6.根据权利要求1所述的多功能智能□罩，其特征在于，所述□罩本体(I)上设置与所述控制器(5)相连的、提示电池(7)电压过低的指示灯。7.根据权利要求1所述的多功能智能口罩，其特征在于，所述无线接收器(8)包括图像显示模块(81)、声音模块(82)和信号接收模块(83);所述信号接收模块(83)接收所述控制器(5)发送的数据信号并进行处理，然后送至所述图像显示模块(81)和/或声音模块(82)，进行数据显示和/或发音提醒。8.根据权利要求1所述的多功能智能口罩，其特征在于，所述控制器(5)通过控制风机(6)使口罩本体(I)内保持正压状态。9.根据权利要求1所述的多功能智能口罩，其特征在于，所述通讯装置(9)包括麦克风(92)、扬声器(91)、蓝牙无线通讯模块(93)和声音处理器(94);所述麦克风(92)将人的声音转换成电信号并送至所述声音处理器(94)进行处理，最后由所述蓝牙无线通讯模块(93)将所述声音处理器(94)的输出信号变换成射频信号后发射出去;所述蓝牙无线通讯模块(93)将接收到的射频信号送至所述声音处理器(94)进行处理，所述声音处理器(94)将输出的音频信号送至扬声器(91)。10.根据权利要求9所述的多功能智能口罩，其特征在于，所述蓝牙无线通讯模块(93)与手机进行蓝牙连接，接收手机的语音导航，实现手机沟通。
【文档编号】A61B5/08GK105962483SQ201610462717
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】石洪起, 徐兴强, 宋超
【申请人】北京华创矿安科技有限公司