本公开涉及呼吸监控领域，特别涉及一种呼吸监控面罩、呼吸监控方法及装置。
背景技术：
由于人体的呼吸状况能够有助于评估病情，因此对人体进行呼吸监控在临床上得到了广泛应用。
在相关技术中，用户通过佩戴医疗专用设备中的面罩，通过对与呼吸相关的压力、声音或气流等参数进行检测，以便实现对用户呼吸速率进行监控。
技术实现要素：
发明人经过研究发现，在相关技术中，由于需要对与呼吸相关的压力、声音或气流参数进行检测，因此导致用户所佩戴的面罩结构复杂，体积庞大，无法随身携带。
为此，本公开提出一种体积小巧、便于携带的呼吸监控面罩方案。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种呼吸监控面罩，包括：面罩本体，设置在所述面罩本体上的传感器，被配置为检测与用户呼吸相关联的湿度，设置在所述面罩本体上的处理器，被配置为根据所述湿度的变化确定呼吸频率。
可选地，所述传感器包括相对设置的第一电极和第二电极，其中用户在呼吸过程中，所述第一电极和第二电极之间的电容值随用户呼吸产生的湿度变化进行变化。
可选地，所述第一电极和所述第二电极由柔性薄膜材料构成。
可选地，所述柔性薄膜材料由石墨烯、碳纳米管、或石墨烯与碳纳米管的混合物构成。
可选地，所述第一电极包括第一子电极和与所述第一子电极相交的至少一个第二子电极，所述第二电极包括第三子电极和与所述第三子电极相交的至少一个第四子电极。
可选地，所述面罩本体包括至少能够罩住用户口鼻部位的罩体。
可选地，所述罩体包括：第一材料层，位于所述第一电极和所述第二电极之间；第二材料层，设置在所述第二电极远离所述第一材料层的一侧，其中用户在佩戴呼吸监控面罩时，所述第一电极比所述第二电极更靠近用户的脸部。
可选地，所述第一电极和所述第二电极设置在所述第一材料层上与用户口鼻部位相对应的区域。
可选地，所述第一材料层由纸质材料构成。
可选地，所述呼吸监控面罩还包括：供电电源，被配置为给所述第一电极和所述第二电极提供电能，以便所述第一电极和所述第二电极利用所述电能发热，对所述第一材料层进行脱水处理。
可选地，所述面罩本体还包括：与所述罩体连接的绑带，其中所述处理器和供电电源中的至少一个设置在所述绑带上。
可选地，所述罩体还包括：设置在所述第二电极和所述第二材料层之间的过滤层。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种呼吸监控方法，包括：获取与用户呼吸相关联的湿度，根据所述湿度的变化确定呼吸频率。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种呼吸监控装置，包括：存储器，被配置为存储指令；处理器，被配置为与存储器耦合，基于存储器存储的指令执行如上述任一方法涉及的方法。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上述任一方法涉及的方法。
本公开通过将传感器和处理器设置在面罩本体上，从而使得呼吸监控面罩体积小巧、便于携带。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是示意性地示出根据本公开一些实施例的呼吸监控面罩的结构示意图；
图2是示意性地示出根据本公开一些实施例的传感器的结构示意图；
图3是示意性地示出根据本公开另一些实施例的传感器的结构示意图；
图4是示意性地示出根据本公开一些实施例的面罩本体的结构示意图；
图5是示意性地示出根据本公开另一些实施例的面罩本体的结构示意图；
图6a和图6b是示意性地示出根据本公开一些实施例的纤维素随呼吸变化的示意图；
图7是示意性地示出根据本公开又一些实施例的面罩本体的结构示意图；
图8是示意性地示出根据本公开另一些实施例的呼吸监控面罩的结构框图；
图9是示意性地示出根据本公开一些实施例的呼吸监控方法的流程示意图；
图10是示意性地示出根据本公开一些实施例的呼吸监控装置的结构示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
图1是示意性地示出根据本公开一些实施例的呼吸监控面罩的结构示意图。
如图1所示，呼吸监控面罩包括面罩本体1、传感器2和处理器3。用户通过佩戴面罩本体1，以便至少罩住用户的口鼻部位。传感器2和处理器3均设置在面罩本体上。传感器2检测与用户呼吸相关联的湿度，处理器3根据传感器2所检测的湿度的变化确定呼吸频率。
需要说明的是，用户在呼气时，将潮湿气体呼出，此时用户口鼻附近的空气湿度较大。用户在吸气时，将周围环境中的空气吸入体内，此时用户口鼻附近的空气湿度较小。根据用户在呼吸过程中所产生的湿度变化，能够确定出用户的呼吸频率。
在一些实施例中，传感器2为湿度传感器，或者其它能够检测周围环境湿度的器件。处理器3为微处理器，或者其它能够进行相应逻辑处理的器件。
在本公开上述实施例提供的呼吸监控面罩中，通过将传感器和处理器设置在面罩本体上，从而使得呼吸监控面罩体积小巧、便于携带。用户仅通过佩戴呼吸监控面罩，就能够实现呼吸监控。
图2是示意性地示出根据本公开一些实施例的传感器的结构示意图。
如图2所示，传感器2包括相对设置的第一电极21和第二电极22。用户在呼吸过程中，由于口鼻附近的空气湿度呈周期性变化，从而导致第一电极21和第二电极22之间的介电常数发生周期性变化。由此，第一电极21和第二电极22之间的电容值会随着空气湿度的变化而变化。
需要说明的是，电容值与相对湿度呈正相关。在用户呼气时，用户口鼻附近的空气湿度较大，第一电极21和第二电极22之间的电容值也随之增大。在这种情况下，电路中的电荷会向第一电极21和第二电极22移动，从而形成充电电流。在用户吸气时，用户口鼻附近的空气湿度较小，第一电极21和第二电极22之间的电容值也随之减小。在这种情况下，存储在第一电极21和第二电极22上的电荷会向电路其它负载移动，从而形成放电电流。因此，通过检测交替出现的充电电流和放电电流，就能够确定出用户的呼吸频率。
在一些实施例中，第一电极21和第二电极22由石墨或诸如铜的金属材料构成。在另一些实施例中，第一电极21和第二电极22由柔性薄膜材料构成，以便使得第一电极21和第二电极22具有更好的导电性、聚热性和柔韧性。
在一些实施例中，柔性薄膜材料由石墨烯、碳纳米管、或石墨烯与碳纳米管的混合物构成。例如，通过物理或化学气相直接沉积、转印或者印刷等方式，将石墨烯、碳纳米管、或石墨烯与碳纳米管的混合物制成柔性薄膜。
图3是示意性地示出根据本公开另一些实施例的传感器的结构示意图。图3与图2的区别在于，电极的形状不同。
在图3所示实施例中，第一电极21包括第一子电极211和至少一个第二子电极212，上述第二子电极212与第一子电极211相交。第二电极22包括第三子电极221和至少一个第四子电极222，上述第四子电极222与第三子电极221相交。
在一些实施例中，在第一电极21包括多个第二子电极212的情况下，各第二子电极212之间相互平行设置，也可非平行设置。在图3所示实施例中，给出了各第二子电极212之间相互平行设置的情形。
在一些实施例中，在第二电极22包括多个第四子电极222的情况下，各第四子电极222之间相互平行设置，也可非平行设置。在图3所示实施例中，给出了各第四子电极222之间相互平行设置的情形。
在一些实施例中，第一子电极211与第三子电极221相对设置，第二子电极212与第四子电极222相对设置。
通过将第一电极21和第二电极22设置为树枝型，能够增大电极的有效面积，提高传感器的信噪比和检测精度。
图4是示意性地示出根据本公开一些实施例的面罩本体的结构示意图。
如图4所示，面罩本体1包括罩体11和绑带12。罩体11至少能够罩住用户的口鼻部位。绑带12将罩体11固定在用户的头部。
在一个实施例中，将传感器2设置在罩体11上与用户口鼻部位相对应的区域。例如，将传感器2设置在罩体11距离下边沿三分之一处。通过使传感器2靠近用户的口鼻部位，从而能够使传感器2对用户在呼吸过程中产生的湿度变化进行更准确的检测。
在一个实施例中，如图4所示，将处理器3设置在绑带12上。由于绑带12离用户的口鼻部位较远，因此通过将处理器3设置在绑带12上，可避免潮湿空气对处理器3的性能造成影响。
图5是示意性地示出根据本公开另一些实施例的面罩本体的结构示意图。
如图5所示，罩体11包括第一材料层111和第二材料层112。第二材料层112设置在第一材料层111的一侧。用户在佩戴呼吸监控面罩时，第一材料层111比第二材料层112更靠近用户的脸部。
在一些实施例中，第一材料层111由透气性好的材料构成。第二材料层112由无纺布、熔喷布等材料构成。用户在佩戴呼吸监控面罩时，在第二材料层112和用户脸部之间形成一个相对封闭的环境。
在一些实施例中，如图5所示，第一材料层111位于第一电极21和第二电极22之间。用户在佩戴呼吸监控面罩时，第一电极21比第二电极22更靠近用户的脸部。也就是说，将第一材料层111作为电介质层。通过利用空气中水分在第一材料层111中的吸附和脱附，来改变第一电极21和第二电极22之间的电容值，从而使传感器2得到更精确的检测结果。
在一些实施例中，第一电极21和第二电极22设置在第一材料层111上与用户口鼻部位相对应的区域，以便对用户在呼吸过程中产生的湿度变化进行更准确的检测。
在一些实施例中，第一材料层111由纸质材料构成。纸质材料的内部为多孔的网络状结构，能够和周围环境中的水分充分接触，有助于水分的吸附和脱附。例如，纸质材料可利用由木浆纤维素、细菌、藻类、甲壳素类等材料制成的纤维，经抄纸工艺压制成型。
在一些实施例中，纸质材料的原材料为来自木浆纤维素中的纤维。这种纤维表面含有大量羟基，能够与水分子形成大量氢键，从而使纸质材料具有更好的亲水性。例如，纤维素纸在相对湿度为70％时，能够吸收自身重量10％的水分。
在一些实施例中，通过化学手段在纸质材料中添加氧化基团等亲水性官能团，从而进一步提升纸质材料的亲水力。
图6a和图6b是示意性地示出根据本公开一些实施例的纤维素随呼吸变化的示意图。
如图6a所示，当用户呼气时，罩体与用户面部之间的环境湿度增大。水分渗入第一材料层111内部，第一材料层111中的纤维素膨胀，如图6a中的箭头所示。在这种情况下，离子电导率增加，由此改变了第一电极21和第二电极22之间的介电性能，导致第一电极21和第二电极22之间的电容值增大。
如图6b所示，当用户吸气时，罩体与用户面部之间的环境湿度减小。水分从第一材料层111内部脱附出来，第一材料层111中的纤维素收缩，如图6b中的箭头所示。在这种情况下，离子电导率减小，由此改变了第一电极21和第二电极22之间的介电性能，导致第一电极21和第二电极22之间的电容值减小。
需要说明的是，由于离子电导率受温度影响很小，二氧化碳也较少溶解在水中，因此第一电极21和第二电极22之间的介电性能不会受到温度和人体呼出的二氧化碳的影响。
图7是示意性地示出根据本公开又一些实施例的面罩本体的结构示意图。图7与图5的区别在于，在第二电极22和第二材料层112之间还设有过滤层113。
如图7所示，通过在第二电极22和第二材料层112之间设有过滤层113，以除去空气中的灰尘或其它颗粒污染物。例如，过滤层113由活性炭、聚丙烯晴纳米纤维等具有吸附能力的材料构成。
在一些实施例中，过滤层113固定地设置在第二电极22和第二材料层112之间。在另一些实施例中，过滤层113可拆卸地设置在第二电极22和第二材料层112之间。例如，第一材料层111和第二材料层112贴合，在一侧留有一个开口，该开口可由粘扣带连接。用户通过该开口取出或放入过滤层113。
图8是示意性地示出根据本公开另一些实施例的呼吸监控面罩的结构示意图。
如图8所示，在面罩本体1中还设有供电电源4。供电电源4给传感器2中的第一电极21和第二电极22提供电能，以便第一电极21和第二电极22利用接收到的电能发热，对第一材料层111进行脱水处理。例如，供电电源4给第一电极21和第二电极22提供一定的电压，以便使第一电极21和第二电极22发热。
需要说明的是，在呼吸监控过程中，第一材料层111中会出现水分存留的现象。通过给第一电极21和第二电极22提供电能，以便使得第一电极21和第二电极22发热。由此，能够更好地实现第一材料层111中水分的脱附，以便于实现呼吸监控面罩的循环使用。
在一些实施例中，如图8所示，在面罩本体1中还设有报警器5。处理器3对所确定的呼吸频率进行监控，在呼吸频率超出安全范围的情况下，触发报警器5进行报警。例如，处理器3在发现用户每分钟的呼吸次数小于12次或者大于24次，就会进行报警，以提示用户或其他相关人员。
对于呼吸频率来说，不同的目标人群有不同的安全范围。例如，健康成年人在睡眠中，每分钟呼吸12-20次。若成年人每分钟的呼吸次数超过27次，则极有可能发生心搏停止。
在一些实施例中，如图8所示，在面罩本体1中还设有发送器6。发送器6将处理器3确定出的呼吸频率上报给用户终端。例如，发送器6将所监控的呼吸频率上报给用户的移动终端设备，以便对监控结果进行后续分析。
在一些实施例中，如图8所示，在面罩本体1中还设有放大器7和模数转换器8。放大器7对传感器2的检测结果进行放大处理，模数转换器8将经放大处理的信号转换为数字信号，并将转换结果提供给处理器3。
在一些实施例中，处理器3、供电电源4、报警器5、发送器6、放大器7和模数转换器8中的至少一个器件设置在绑带12上。在上述实施例中，通过将相关器件设置在绑带12上，可避免潮湿空气对相关器件的性能造成影响。
图9是示意性地示出根据本公开一些实施例的呼吸监控方法的流程示意图。在一些实施例中，上述方法由呼吸监控装置执行。
在步骤901，获取与用户呼吸相关联的湿度。
在步骤902，根据湿度的变化确定呼吸频率。
在一些实施例中，在呼吸监控面罩中设置有传感器。传感器检测与用户呼吸相关联的湿度，并将检测结果提供给呼吸监控装置。
在本公开上述实施例提供的呼吸监控方法中，利用与用户呼吸相关联的湿度变化确定呼吸频率。由此，用户仅通过佩戴呼吸监控面罩，就能够实现呼吸监控。
图10是示意性地示出根据本公开一些实施例的呼吸监控装置的结构示意图。如图10所示，信息加密装置包括存储器1001和处理器1002。
存储器1001用于存储指令，处理器1002耦合到存储器1001，处理器1002被配置为基于存储器存储的指令执行实现如图9中任一实施例涉及的方法。
如图10所示，该呼吸监控装置还包括通信接口1003，用于与其它设备进行信息交互。同时，该装置还包括总线1004，处理器1002、通信接口1003、以及存储器1001通过总线1004完成相互间的通信。
存储器1001可以包含高速RAM存储器，也可还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器1001也可以是存储器阵列。存储器1001还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。
此外，处理器1002可以是一个中央处理器CPU，或者可以是专用集成电路ASIC，或者是被配置成实施本公开实施例的一个或多个集成电路。
本公开同时还涉及一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如图9中任一实施例涉及的方法。
可选地，在上面所描述的功能单元模块可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
至此，已经详细描述了本公开的实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。