便携式空气过滤正压辅助呼吸装置的制造方法
【专利摘要】本发明提出了一种便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，包括：口鼻罩的外侧设置有用于过滤输入氧气的滤芯，内侧设置有氧气浓度传感器；导管的一端开口与口鼻罩的滤芯连通，导管的另一端开口与气泵装置的泵出口连通，气泵装置包括：滤网、控制器和真空泵，控制器用于对来自氧气浓度传感器的氧气浓度进行分析，根据氧气浓度向真空泵内的电机输出电机转速控制信号，真空泵抽取经过滤网过滤的空气，并利用真空泵内的电机根据电机转速控制信号体调整输气量，提供正压氧气给人体呼吸；电源模块与气泵装置的电源接口相连以向气泵装置供电。本发明采用电机主动供氧技术，使得用户在耗氧量增加时可以自行调节供氧，不至于因缺氧而导致器官损害。
【专利说明】
便携式空气过滤正压辅助呼吸装置
技术领域
[0001]本发明涉及呼吸器技术领域，特别涉及一种便携式空气过滤正压辅助呼吸装置。
【背景技术】
[0002]气象专家和医学专家认为，由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。当雾霾天气已经深深困扰出行的人们时，室外防霾口罩就成了出门的首选。实验表明，由于普通PM2.5口罩的测漏一般比较严重，口罩能够过滤的空气一般占人体总呼吸量的50%左右，所以即使带上了口罩，一般也只能达到一半的效果，另一半的PM2.5还是吸入了自己的肺中。
[0003]现在，人们普遍米用以下三种方式防雾霾:防毒面具型PM2.5防霾罩、氧气瓶主动供氧面罩类设备和被动呼吸类口罩面罩。
[0004]但是，上述三类方式均存在不同程度的问题:
[0005](I)防毒面具型PM2.5防霾罩的过滤效果虽好，但是用户佩戴极不方便，并且用户视野受限。
[0006](2)氧气瓶主动供氧面罩类设备携带极为不变，并且高纯度氧气供应对人体危害也不容忽视。
[0007](3)被动呼吸类口罩面罩过滤层的空气阻碍作用，造成用户在比较大量需要呼吸时明显会感觉缺氧，呼吸困难，造成组织缺氧。
[0008]专利(申请号:201410293140.2;名称:一种智能型过滤鼻罩)公开了一种过滤效果好、使用更舒适且能进行数据监测的智能型鼻罩。该过滤鼻罩虽然在鼻罩内设置检测呼吸动作的传感器，但却无法实现对鼻罩内氧气浓度的检测，从而无法根据氧气浓度主动调整对气栗的输气量，无法根据用户的当前运动状态的需氧量实时调节。
【发明内容】
[0009]本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0010]为此，本发明的目的在于提出一种便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，采用电机主动供氧技术，使得用户在耗氧量增加时可以自行调节供氧，不至于因缺氧而导致器官损害。
[0011]为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，包括:口鼻罩、导管、气栗装置和电源模块，其中，
[0012]所述口鼻罩的外侧设置有用于过滤输入氧气的滤芯，内侧设置有氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器用于检测所述口鼻罩与人体面部形成的封闭空间内的氧气浓度；所述导管的一端开口与所述口鼻罩的滤芯连通，所述导管的另一端开口与所述气栗装置的栗出口连通，所述气栗装置包括:滤网、控制器和真空栗，所述控制器用于对来自所述氧气浓度传感器的氧气浓度进行分析，根据所述氧气浓度向所述真空栗内的电机输出电机转速控制信号，所述真空栗抽取经过所述滤网过滤的空气，并利用真空栗内的电机根据所述电机转速控制信号体调整输气量，通过所述导管输送氧气，氧气经过所述导管进入所述口鼻罩，经由所述滤芯过滤后，输送到所述口鼻罩与人体面部形成的封闭空间内，提供正压氧气给人体呼吸;所述电源模块与所述气栗装置的电源接口相连以向所述气栗装置供电。
[0013]进一步，所述口鼻罩与人体面部结合区域采用乳胶垫制成。
[0014]进一步，所述气栗装置的电源接口为USB接口。
[0015]进一步，所述控制器对所述氧气浓度进行分析，如果所述氧气浓度低于第一阈值，则控制所述真空栗的电机以预设高位输气量输出氧气，如果所述氧气浓度高于第二阈值，则控制所述真空栗的电机与预设低位输气量输出氧气。
[0016]进一步，所述控制器为单片机。
[0017]进一步，本发明实施例的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，还包括:调速开关，所述调速开关与所述电源接口和所述真空栗相连，用于在检测到被用户第一次按下时，启动所述控制器，所述控制器控制所述真空栗的电机以预设低位输气量输出氧气，
[0018]所述调速开关在检测到被所述用户再次按下时，所述控制器控制所述真空栗的电机以预设尚位输气量输出氧气。
[0019]根据本发明实施例的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，在口鼻罩内设置氧气浓度传感器，实时检测口鼻罩内的氧气浓度，然后返回给气栗装置内的控制器，由控制器根据当前氧气浓度实时调整真空栗的输气量，使得经过过滤的空气通过导管进入口鼻罩内，形成面罩内正压充气状态，达到户外活动的人们对氧气量的不同需求。本发明是根据当前环境需要而开发的主动呼吸型防霾产品，可以根据用户活动量提供适当的正压氧气，使得不同用户在户外必须佩戴防霾装置的时候能够呼吸顺畅，尤其是可以运动量较大时，防止机体缺氧造成身体机能的损害。本发明采用电机主动供氧技术，使得用户在耗氧量增加时可以自行调节供氧，不至于因缺氧而导致器官损害。
[0020]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0021]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0022]图1为根据本发明实施例的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置的结构图；
[0023]图2为根据本发明实施例的口鼻罩的示意图；
[0024]图3为根据本发明实施例的气栗装置的结构图；
[0025]图4为根据本发明实施例的气栗装置的部分电路图；
[0026]图5为根据本发明实施例的气栗装置的调速开关的控制流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0028]本发明提出一种便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，对用户提供主动呼吸，可以让用户的呼吸更加顺畅。
[0029]如图1所示，本发明实施例的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，包括:口鼻罩1、导管2、气栗装置3和电源模块4。
[0030]具体地，口鼻罩I的外侧设置有滤芯11，该滤芯可以过滤输入的氧气。其中，该滤芯11 采用HEPA(High efficiency particulate air Fi Iter，高效空气过滤器)滤芯，可以过滤掉雾霾中的污染颗粒物。
[0031]口鼻罩I的内侧设置有氧气浓度传感器，该氧气浓度传感器可以检测由口鼻罩I和人体面部形成的封闭空间内的氧气浓度。
[0032]在本发明的一个实施例中，口鼻罩I与人体面部结合区域采用乳胶垫制成。参考图2，口鼻罩I采用食品级PLA材质作为骨架13，使得口鼻罩佩扣于口鼻部位，与脸部结合面12采用食品级乳胶垫，保证口鼻罩四周密闭性能。口鼻罩边缘与面部通过软硅胶结合防止漏气。由于口鼻采用乳胶垫和面部紧密结合，过滤0.3微米以上颗粒的效果可以达到99.5 %以上。
[0033]导管2的一端开口与口鼻罩I的滤芯11连通，导管2的另一端开口与气栗装置3的栗出口连通。其中，导管2采用医用PE材料。
[0034]具体地，如图3所示，气栗装置3包括:滤网31、控制器32和真空栗33。其中，滤网31可以采用高性能HEPA无纺布过滤材料。
[0035]控制器32用于对来自氧气浓度传感器12的氧气浓度进行分析，根据氧气浓度向真空栗33内的电机输出电机转速控制信号。
[0036]真空栗33抽取经过滤网31过滤的空气，并利用真空栗内的电机根据电机转速控制信号体调整输气量。通过导管输送氧气，氧气经过导管2进入口鼻罩I，经由滤芯11过滤后，输送到口鼻罩与人体面部形成的封闭空间内，提供正压氧气给人体呼吸。即，由真空栗33通过导管给口鼻罩I提供正压洁净空气。
[0037]在本发明的一个实施例中，真空栗33采用6L/min的电动气栗。
[0038]具体地，控制器32对氧气浓度进行分析，如果氧气浓度低于第一阈值，则控制真空栗33的电机以预设高位输气量输出氧气，如果氧气浓度高于第二阈值，则控制真空栗33的电机与预设低位输气量输出氧气。
[0039]在本发明的一个实施例中，控制器32可以为单片机。
[0040]电源模块4与气栗装置3的电源接口35相连，从而向气栗装置3供电。在本发明的一个实施例中，气栗装置3的电源接口 35为USB接口。电源模块4通过电源接口 35向气栗装置3提供电能，气栗装置3向口鼻罩I内输送过滤后的气体，以弥补口鼻罩过滤网氧气的不足。[0041 ] 进一步，如图3所示，气栗装置3还包括:调速开关34，该调速开关34与电源接口和真空栗33相连，用于在检测到被用户第一次按下时，启动控制器32。控制器32控制真空栗33的电机以预设低位输气量输出氧气。
[0042]调速开关34在检测到被用户再次按下时，控制器控制真空栗的电机以预设高位输气量输出氧气。
[0043]如图4所示，控制器32采用型号为STC12C5410的单片机，作为核心电路。调速开关34(S1)在第一次被按下时，唤醒单片机及实现调速。稳压芯片U3用于对通过电源接口 35接入的来自电源模块4的电压进行稳压处理，电调谐电阻U4用于控制稳压芯片U3的电压输出。其中，稳压芯片U3采用型号为LM2577-ADJ稳压芯片，电调谐电阻U4采用型号为MCP41010的电调谐电阻。
[0044]具体地，电源模块4输出的5V电压通过Dl输入，经过稳压芯片U3稳压处理后输出，输出端与电机供电端相连。电调谐电阻U4在控制器32的控制下而改变电阻，从而控制稳压芯片U3的电压输出，进而控制真空栗气量输出。
[0045]步骤S501，设备上电自检。步骤S502，监测调速开关。
[0046]步骤S503，当监测到调速开关被第一次按下时，控制器32从休眠中唤醒，控制电调谐电阻U4PW0端输出低电阻，进而控制真空栗33的电机低速旋转，真空栗33以预设低位输气量输出氧气。
[0047]步骤S504，继续监测调速开关。
[0048]步骤S505，当监测到调速开关被第二次按下时，控制器32控制电调谐电阻U4PW0端输出高电阻，进而控制真空栗33的电机高速旋转，真空栗33以预设高位输气量输出氧气。
[0049]由上可知，本发明采用单片机控制真空栗的电机旋转和停止。其中，单片机在程序设计上采用KEIL公司的MDK进行编程。
[0050]步骤S506，继续监测调速开关。
[0051 ] 步骤S507，当监测到调速开关被第三次按下时，控制器32休眠，返回步骤S502，如此循环。
[0052]根据本发明实施例的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，在口鼻罩内设置氧气浓度传感器，实时检测口鼻罩内的氧气浓度，然后返回给气栗装置内的控制器，由控制器根据当前氧气浓度实时调整真空栗的输气量，使得经过过滤的空气通过导管进入口鼻罩内，形成面罩内正压充气状态，达到户外活动的人们对氧气量的不同需求。本发明是根据当前环境需要而开发的主动呼吸型防霾产品，可以根据用户活动量提供适当的正压氧气，使得不同用户在户外必须佩戴防霾装置的时候能够呼吸顺畅，尤其是可以运动量较大时，防止机体缺氧造成身体机能的损害。本发明采用电机主动供氧技术，使得用户在耗氧量增加时可以自行调节供氧，不至于因缺氧而导致器官损害，适合所有敏感及非敏感人群的户外使用。
[0053]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0054]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。
【主权项】
1.一种便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，其特征在于，包括:口鼻罩、导管、气栗装置和电源模块，其中， 所述口鼻罩的外侧设置有用于过滤输入氧气的滤芯，内侧设置有氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器用于检测所述口鼻罩与人体面部形成的封闭空间内的氧气浓度； 所述导管的一端开口与所述口鼻罩的滤芯连通，所述导管的另一端开口与所述气栗装置的栗出口连通， 所述气栗装置包括:滤网、控制器和真空栗，所述控制器用于对来自所述氧气浓度传感器的氧气浓度进行分析，根据所述氧气浓度向所述真空栗内的电机输出电机转速控制信号，所述真空栗抽取经过所述滤网过滤的空气，并利用真空栗内的电机根据所述电机转速控制信号体调整输气量，通过所述导管输送氧气，氧气经过所述导管进入所述口鼻罩，经由所述滤芯过滤后，输送到所述口鼻罩与人体面部形成的封闭空间内，提供正压氧气给人体呼吸； 所述电源模块与所述气栗装置的电源接口相连以向所述气栗装置供电。2.如权利要求1所述的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，其特征在于，所述口鼻罩与人体面部结合区域采用乳胶垫制成。3.如权利要求1所述的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，其特征在于，所述气栗装置的电源接口为USB接口。4.如权利要求1所述的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，其特征在于，所述控制器对所述氧气浓度进行分析，如果所述氧气浓度低于第一阈值，则控制所述真空栗的电机以预设高位输气量输出氧气，如果所述氧气浓度高于第二阈值，则控制所述真空栗的电机与预设低位输气量输出氧气。5.如权利要求1或4所述的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，其特征在于，所述控制器为单片机。6.如权利要求1所述的便携式空气过滤正压辅助呼吸装置，其特征在于，所述气栗装置还包括:调速开关，所述调速开关与所述电源接口和所述真空栗相连，用于在检测到被用户第一次按下时，启动所述控制器，所述控制器控制所述真空栗的电机以预设低位输气量输出氧气， 所述调速开关在检测到被所述用户再次按下时，所述控制器控制所述真空栗的电机以预设高位输气量输出氧气。
【文档编号】A61M16/00GK105920712SQ201610478356
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】段程天
【申请人】段程天