一种医用气体置换式口罩的制作方法

本发明涉及一种医用气体置换式口罩，属于医疗器械技术领域。

背景技术：

口罩是一种卫生用品，一般指戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫进出佩戴者口鼻的用具，以纱布或纸等制成。

口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，在呼吸道传染病流行时，在粉尘等污染的环境中作业时，戴口罩具有非常好的作用。口罩可分为空气过滤式口罩和供气式口罩，随着科技技术水平的发展，以及城市建设过程污染的加剧，口罩的设计也是不断推层出新，从最普通的纱布口罩，到科技含量很高的芯片式口罩，都在发挥着各自的功能与应用，但是随着口罩的应用，依然有个问题，一直是口罩使用过程中的问题，即呼吸过程所带来的湿热气体，无法及时得到置换，因此，不论是所佩戴眼镜上的起雾，还是口腔、鼻部周围所聚集的湿热空气，都呈现了不舒服的使用感受。

医务人员通常需要长时间佩戴口罩，因此，会存在着空气不舒适的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于现有口罩结构，引入电控压力差驱动式空气对流结构，提供主动式空气对流加速应用，能够呈现更舒适使用感受的医用气体置换式口罩。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种医用气体置换式口罩，包括口罩罩体，以及分别连接在口罩罩体两侧的两根收束带；还包括微型风扇、控制开关、电源、控制模块、温湿度传感器、风扇调速电路、两根导气管和至少一根外注送气管；电源经过控制开关与控制模块相连接，为控制模块进行供电；同时，温湿度传感器与控制模块相连接，由控制模块为温湿度传感器进行供电，以及微型风扇经过风扇调速电路与控制模块相连接，由控制模块经风扇调速电路为微型风扇进行供电；风扇调速电路包括电控滑动变阻器、电阻、电容、双向触发二极管和三端双向可控硅，其中，微型风扇的一端连接经过控制模块的供电正极，微型风扇的另一端分别连接电控滑动变阻器的滑动端，以及三端双向可控硅的其中一个接线端；电控滑动变阻器的最大阻值端与电阻的一端相连接，电阻的另一端分别连接电容的一端，以及双向触发二极管的一端；双向触发二极管的另一端与三端双向可控硅的门端相连接；电容的另一端分别连接经过控制模块的供电负极，以及三端双向可控硅的另一个接线端；控制模块与电控滑动变阻器相连接；两根收束带上分别远离连接口罩罩体的端部彼此对接，控制开关、电源、控制模块、风扇调速电路设置于收束带上，微型风扇固定连接设置于两根收束带的彼此对接位置，且微型风扇的工作气流方向背向头部方向；两根导气管的其中一端相互对接，且两根导气管彼此对接端与微型风扇的气流进入端面相对接，实现两根导气管彼此对接端与微型风扇气流进入端面的三者连通；口罩罩体自外向内依次包括薄纱层罩体、外罩体和内罩体、其中，薄纱层罩体、外罩体和内罩体三者的形状、尺寸彼此相同；外罩体的边缘与内罩体的边缘对应相密封连接，外罩体与内罩体之间构成排气空腔，外罩体与内罩体彼此对接边缘分别对应口罩罩体两侧的位置，分别与两根导气管的另一端相连接，且两根导气管的该端口分别连通外罩体与内罩体之间的排气空腔；内罩体上设置至少一个贯穿其两面的抽气通孔；外罩体与内罩体上设置至少一组外注通孔组，其中，各组外注通孔组分别包括设置贯穿外罩体两面的第一外注通孔，以及设置贯穿内罩体两面的第二外注通孔，各组外注通孔组中的第一外注通孔位置与第二外注通孔的位置彼此相对应；外注通孔组的组数与外注送气管的根数相等，且外注通孔组中通孔的内径与外注送气管外径相适应，各组外注通孔组分别与各根外注送气管一一对应，各根外注送气管位于外罩体与内罩体之间的排气空腔中，且各根外注送气管的两端分别对接对应外注通孔组中的第一外注通孔、第二外注通孔，实现各组外注通孔组中连通区域与外罩体、内罩体之间排气空腔的隔离；薄纱层罩体覆盖设置于外罩体的外侧；温湿度传感器设置于内罩体的内侧。

作为本发明的一种优选技术方案：所述微型风扇为微型无刷电机风扇。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电源为纽扣电池。

作为本发明的一种优选技术方案：所述控制模块为微处理器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述微处理器为ARM处理器。

本发明所述一种医用气体置换式口罩采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明设计的医用气体置换式口罩，基于现有口罩结构，引入电控压力差驱动式空气对流结构，针对口罩罩体，自外向内依次设计采用薄纱层罩体、外罩体和内罩体三层结构，由外罩体和内罩体之间构建排气空腔，以温湿度传感器对内罩体内侧温湿度进行检测为依据，通过具体所设计的风扇调速电路，针对微型风扇进行智能调速控制，基于对接连通微型风扇进气端与排气空腔的导气管，结合内罩体上的各个抽气通孔，利用气压差原理，快速带走内罩体内侧的湿热空气；以此呈现内罩体内侧与薄纱层罩体外侧之间的压力差，并通过外罩体与内罩体上的各组外注通孔组，结合对应外注送气管，实现外部空气向内罩体内侧的注入，由此实现空气的置换，为使用者提供更舒适的使用感受；

（2）本发明设计的医用气体置换式口罩中，针对微型风扇，进一步设计采用微型无刷电机风扇，使得本发明所设计医用气体置换式口罩在实际使用中，能够实现静音工作，既保证了所设计医用气体置换式口罩能够提供舒适的佩戴感受，又能保证其工作过程不对周围环境造成影响，体现了设计过程中的人性化设计；

（3）本发明设计的医用气体置换式口罩中，针对电源，进一步设计采用纽扣电池，充分利用纽扣电池小体积的优点，大幅缩减所设计电控压力差驱动式空气对流结构的整体占用空间，由此最大限度保持了所设计医用气体置换式口罩与现有口罩一致的外观结构，兼具高效气流置换提供舒适感的同时，保持了优秀的便携性；

（4）本发明设计的医用气体置换式口罩中，针对控制模块，进一步设计采用微处理器，并具体采用ARM处理器，一方面能够适用于后期针对医用气体置换式口罩的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护。

附图说明

图1是本发明所设计医用气体置换式口罩的结构侧视示意图；

图2是本发明所设计医用气体置换式口罩中口罩罩体的结构示意图。

其中，1. 口罩罩体，2. 收束带，3. 微型风扇，4. 导气管，5. 外注送气管，6. 薄纱层罩体，7. 外罩体，8. 内罩体，9. 抽气通孔，10. 第一外注通孔，11. 第二外注通孔，12. 控制模块，13. 温湿度传感器，14. 风扇调速电路。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明设计了一种医用气体置换式口罩，包括口罩罩体1，以及分别连接在口罩罩体1两侧的两根收束带2；还包括微型风扇3、控制开关、电源、控制模块12、温湿度传感器13、风扇调速电路14、两根导气管4和至少一根外注送气管5；电源经过控制开关与控制模块12相连接，为控制模块12进行供电；同时，温湿度传感器13与控制模块12相连接，由控制模块12为温湿度传感器13进行供电，以及微型风扇3经过风扇调速电路14与控制模块12相连接，由控制模块12经风扇调速电路14为微型风扇3进行供电；风扇调速电路14包括电控滑动变阻器、电阻、电容、双向触发二极管（DB3）和三端双向可控硅（BTB04），其中，微型风扇3的一端连接经过控制模块12的供电正极，微型风扇3的另一端分别连接电控滑动变阻器的滑动端，以及三端双向可控硅（BTB04）的其中一个接线端；电控滑动变阻器的最大阻值端与电阻的一端相连接，电阻的另一端分别连接电容的一端，以及双向触发二极管（DB3）的一端；双向触发二极管（DB3）的另一端与三端双向可控硅（BTB04）的门端相连接；电容的另一端分别连接经过控制模块12的供电负极，以及三端双向可控硅（BTB04）的另一个接线端；控制模块12与电控滑动变阻器相连接；两根收束带2上分别远离连接口罩罩体1的端部彼此对接，控制开关、电源、控制模块12、风扇调速电路14设置于收束带2上，微型风扇3固定连接设置于两根收束带2的彼此对接位置，且微型风扇3的工作气流方向背向头部方向；两根导气管4的其中一端相互对接，且两根导气管4彼此对接端与微型风扇3的气流进入端面相对接，实现两根导气管4彼此对接端与微型风扇3气流进入端面的三者连通；如图2所示，口罩罩体1自外向内依次包括薄纱层罩体6、外罩体7和内罩体8、其中，薄纱层罩体6、外罩体7和内罩体8三者的形状、尺寸彼此相同；外罩体7的边缘与内罩体8的边缘对应相密封连接，外罩体7与内罩体8之间构成排气空腔，外罩体7与内罩体8彼此对接边缘分别对应口罩罩体1两侧的位置，分别与两根导气管4的另一端相连接，且两根导气管4的该端口分别连通外罩体7与内罩体8之间的排气空腔；内罩体8上设置至少一个贯穿其两面的抽气通孔9；外罩体7与内罩体8上设置至少一组外注通孔组，其中，各组外注通孔组分别包括设置贯穿外罩体7两面的第一外注通孔10，以及设置贯穿内罩体8两面的第二外注通孔11，各组外注通孔组中的第一外注通孔10位置与第二外注通孔11的位置彼此相对应；外注通孔组的组数与外注送气管5的根数相等，且外注通孔组中通孔的内径与外注送气管5外径相适应，各组外注通孔组分别与各根外注送气管5一一对应，各根外注送气管5位于外罩体7与内罩体8之间的排气空腔中，且各根外注送气管5的两端分别对接对应外注通孔组中的第一外注通孔10、第二外注通孔11，实现各组外注通孔组中连通区域与外罩体7、内罩体8之间排气空腔的隔离；薄纱层罩体6覆盖设置于外罩体7的外侧；温湿度传感器13设置于内罩体8的内侧。上述技术方案设计的医用气体置换式口罩，基于现有口罩结构，引入电控压力差驱动式空气对流结构，针对口罩罩体1，自外向内依次设计采用薄纱层罩体6、外罩体7和内罩体8三层结构，由外罩体7和内罩体8之间构建排气空腔，以温湿度传感器13对内罩体8内侧温湿度进行检测为依据，通过具体所设计的风扇调速电路14，针对微型风扇3进行智能调速控制，基于对接连通微型风扇3进气端与排气空腔的导气管4，结合内罩体8上的各个抽气通孔9，利用气压差原理，快速带走内罩体8内侧的湿热空气；以此呈现内罩体8内侧与薄纱层罩体6外侧之间的压力差，并通过外罩体7与内罩体8上的各组外注通孔组，结合对应外注送气管5，实现外部空气向内罩体8内侧的注入，由此实现空气的置换，为使用者提供更舒适的使用感受。

基于上述设计医用气体置换式口罩技术方案基础之上，本发明还进一步设计了如下优选技术方案：针对微型风扇3，进一步设计采用微型无刷电机风扇，使得本发明所设计医用气体置换式口罩在实际使用中，能够实现静音工作，既保证了所设计医用气体置换式口罩能够提供舒适的佩戴感受，又能保证其工作过程不对周围环境造成影响，体现了设计过程中的人性化设计；针对电源，进一步设计采用纽扣电池，充分利用纽扣电池小体积的优点，大幅缩减所设计电控压力差驱动式空气对流结构的整体占用空间，由此最大限度保持了所设计医用气体置换式口罩与现有口罩一致的外观结构，兼具高效气流置换提供舒适感的同时，保持了优秀的便携性；针对控制模块12，进一步设计采用微处理器，并具体采用ARM处理器，一方面能够适用于后期针对医用气体置换式口罩的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护。

本发明设计的医用气体置换式口罩在实际应用过程当中，具体包括口罩罩体1，以及分别连接在口罩罩体1两侧的两根收束带2；还包括微型无刷电机风扇、控制开关、纽扣电池、ARM处理器、温湿度传感器13、风扇调速电路14、两根导气管4和至少一根外注送气管5；纽扣电池经过控制开关与ARM处理器相连接，为ARM处理器进行供电；同时，温湿度传感器13与ARM处理器相连接，由ARM处理器为温湿度传感器13进行供电，以及微型无刷电机风扇经过风扇调速电路14与ARM处理器相连接，由ARM处理器经风扇调速电路14为微型无刷电机风扇进行供电；风扇调速电路14包括电控滑动变阻器、电阻、电容、双向触发二极管（DB3）和三端双向可控硅（BTB04），其中，微型无刷电机风扇的一端连接经过ARM处理器的供电正极，微型无刷电机风扇的另一端分别连接电控滑动变阻器的滑动端，以及三端双向可控硅（BTB04）的其中一个接线端；电控滑动变阻器的最大阻值端与电阻的一端相连接，电阻的另一端分别连接电容的一端，以及双向触发二极管（DB3）的一端；双向触发二极管（DB3）的另一端与三端双向可控硅（BTB04）的门端相连接；电容的另一端分别连接经过ARM处理器的供电负极，以及三端双向可控硅（BTB04）的另一个接线端；ARM处理器与电控滑动变阻器相连接；两根收束带2上分别远离连接口罩罩体1的端部彼此对接，控制开关、纽扣电池、ARM处理器、风扇调速电路14设置于收束带2上，微型无刷电机风扇固定连接设置于两根收束带2的彼此对接位置，且微型无刷电机风扇的工作气流方向背向头部方向；两根导气管4的其中一端相互对接，且两根导气管4彼此对接端与微型无刷电机风扇的气流进入端面相对接，实现两根导气管4彼此对接端与微型无刷电机风扇气流进入端面的三者连通；口罩罩体1自外向内依次包括薄纱层罩体6、外罩体7和内罩体8、其中，薄纱层罩体6、外罩体7和内罩体8三者的形状、尺寸彼此相同；外罩体7的边缘与内罩体8的边缘对应相密封连接，外罩体7与内罩体8之间构成排气空腔，外罩体7与内罩体8彼此对接边缘分别对应口罩罩体1两侧的位置，分别与两根导气管4的另一端相连接，且两根导气管4的该端口分别连通外罩体7与内罩体8之间的排气空腔；内罩体8上设置至少一个贯穿其两面的抽气通孔9；外罩体7与内罩体8上设置至少一组外注通孔组，其中，各组外注通孔组分别包括设置贯穿外罩体7两面的第一外注通孔10，以及设置贯穿内罩体8两面的第二外注通孔11，各组外注通孔组中的第一外注通孔10位置与第二外注通孔11的位置彼此相对应；外注通孔组的组数与外注送气管5的根数相等，且外注通孔组中通孔的内径与外注送气管5外径相适应，各组外注通孔组分别与各根外注送气管5一一对应，各根外注送气管5位于外罩体7与内罩体8之间的排气空腔中，且各根外注送气管5的两端分别对接对应外注通孔组中的第一外注通孔10、第二外注通孔11，实现各组外注通孔组中连通区域与外罩体7、内罩体8之间排气空腔的隔离；薄纱层罩体6覆盖设置于外罩体7的外侧；温湿度传感器13设置于内罩体8的内侧。实际应用中，使用者佩戴上所设计的医用气体置换式口罩，并通过控制开关，控制连通纽扣电池对ARM处理器进行供电，然后，ARM处理器针对温湿度传感器13进行供电，设置于内罩体8内侧的温湿度传感器13实时工作，实时检测获得内罩体8内侧的温湿度检测结果，并实时上传至ARM处理器当中，ARM处理器针对所接收到的温湿度检测结果进行实时分析判断，并根据判断结果，实时做相应操作，其中，若温湿度检测结果低于预设温湿度检测结果阈值时，则ARM处理器据此判断此时内罩体8内侧空气干爽，无需进行控制，则ARM处理器不做任何进一步控制；若温湿度检测结果大于或等于预设温湿度检测结果阈值时，则ARM处理器据此判断此时内罩体8内侧空气潮湿，则ARM处理器随即经风扇调速电路14控制微型无刷电机风扇工作，其中，ARM处理器向风扇调速电路14发送工作命令，风扇调速电路14根据所接收到的工作命令，生成相应的工作指令，并发送给微型无刷电机风扇，控制微型无刷电机风扇工作，由于微型无刷电机风扇的工作气流方向背向头部方向，两根导气管4彼此对接端与微型无刷电机风扇的气流进入端面相对接，两根导气管4的端口分别连通外罩体7与内罩体8之间的排气空腔，则基于微型无刷电机风扇工作的气流方向，外罩体7与内罩体8之间排气空腔中的空气被迅速经导气管4进行外排，由于排气空腔中的的空气被快速外排，则排气空腔内与内罩体8内侧之间形成气压差，在气压差的作用下，内罩体8内侧的湿热空气会经内罩体8上的各个抽气通孔9，迅速向排气空腔中进行流动，并在微型无刷电机风扇工作的气流作用下，进一步由导气管4向外排放；如此内罩体8内侧的湿热空气不断进行外排，则内罩体8内侧与薄纱层罩体6外侧之间亦会形成气压差，如此在气压差的作用下，薄纱层罩体6外侧的空气首先通过薄纱层罩体6，然后由外罩体7与内罩体8上的各组外注通孔组，结合各根分别对接各组外注通孔组的外注送气管5，实现外部空气向内罩体8内侧的注入，由于各根外注送气管5的两端分别对接对应外注通孔组中的第一外注通孔10、第二外注通孔11，则经外注送气管5注入的外部空气与排气空腔内的外排空气彼此相互独立，互不影响，由此实现了空气置换应用，使得所设计医用气体置换式口罩在实际应用中，为使用者提供更舒适的使用感受。与此同时，在ARM处理器基于温湿度检测结果大于或等于预设温湿度检测结果阈值的情况下，经风扇调速电路14针对微型无刷电机风扇进行控制的过程中，若温湿度检测结果继续增大，则ARM处理器向风扇调速电路14发送转速增大指令，风扇调速电路14根据所接收到的转速增大指令，控制提高微型无刷电机风扇的转速，增大微型无刷电机风扇工作所产生的气流动力，加快空气置换效率；若温湿度检测结果在大于或等于预设温湿度检测结果阈值的情况下，持续减小，则ARM处理器向风扇调速电路14发送转速减小指令，风扇调速电路14根据所接收到的转速减小指令，控制降低微型无刷电机风扇的转速，降低微型无刷电机风扇工作所产生的气流动力，减小空气置换的速率，如此基于温湿度检测结果的检测，智能调节微型无刷电机风扇的转速。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。