CN105476116B - 一种带有传感器的动力呼吸口罩 - Google Patents

Abstract

本发明属于口罩技术领域，具体涉及一种带有传感器的动力呼吸口罩，包括口罩体，所述口罩体和佩戴者的面部之间形成密封的空腔，所述口罩体上设有进气阀、出气阀、传感器和控制器，所述进气阀设有风机，所述风机和传感器分别与控制器相连，所述控制器设有电池，所述控制器和一个无线接收器无线连接，所述无线接收器为独立于口罩体之外的移动式便携无线接收器。本发明能够同时满足舒适性和安全高效性，方便佩戴者了解所处环境的污染程度，并且应用范围广。

Description

一种带有传感器的动力呼吸口罩

技术领域

本发明属于口罩技术领域，具体涉及一种带有传感器的动力呼吸口罩。

背景技术

阳光、水、空气是构成生命的三要素，但是，这三要素对于人的影响程度差别较大。没有阳光，人可以存活，只是人的体征或健康情况受到一些影响；没有水，人可以存活几天；没有空气，人却只能存活最多几分钟，可见空气对于人类生命的重要性。

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，人需要佩戴口罩，但现有的自吸过滤式口罩，主要防御各种粉尘、烟固态微粒、雾、液态微粒等有害颗粒物。理论分析和使用实践表明，自吸式防尘口罩存在安全性(粉尘过滤效率)与舒适性的矛盾，也就是过滤效率较高、防尘性能好的口罩，其气阻一般都较大，佩戴者使用时的舒适性较差；而过滤效率较低、防尘性能较差的口罩，其气阻一般都较小，佩戴使用时的舒适性相对较好。即使是过滤性能相同的口罩，其舒适性还与使用者的生理代谢水平相关。如使用者处于低劳动强度时，口罩的舒适性还容易保证。一旦使用者处于高劳动强度时，由于生理代谢水平较高，呼吸量迅速增大，此时口罩的舒适性就难以保证。尤其在中国不少矿井地下的工作环境，由于温度和湿度都比较高，工作中一旦矿工的劳动强度稍有增加，其生理代谢水平就会迅速升高，非常需要呼吸大量新鲜空气才能满足其身体的代谢需要，口罩的舒适性也会迅速恶化。此时，佩带防尘口罩对使用者来说已经是一个很大的累赘，这时不少矿工往往将其弃而不用，人体呼吸系统直接暴露在高粉尘环境中。这也是矿工极易患矽肺病的重要原因之一。因此研发能够同时满足人体安全性和舒适性的新型防尘口罩，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。

例如，中国专利200980120167.9公开了一种口罩，该口罩包括覆盖戴用者的至少口及鼻的口罩本体部和从口罩本体部的两侧伸出并勾挂到戴用者的耳朵上的一对耳朵勾挂部。口罩本体部包括将由聚烯烃纤维构成的无纺织物片驻极化的第一纤维片及第二纤维片。其缺点便是当使用者处于高劳动强度时，该口罩的舒适性会迅速恶化，对使用者反而构成累赘。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够同时满足舒适性和安全高效性的带有传感器的动力呼吸口罩。

本发明解决问题的技术方案是：一种带有传感器的动力呼吸口罩，包括口罩体，所述口罩体和佩戴者的面部之间形成密封的空腔，所述口罩体上设有进气阀、出气阀、传感器和控制器，所述进气阀设有风机，所述风机和传感器分别与控制器相连，所述控制器设有电池，所述控制器和一个无线接收器无线连接，所述无线接收器为独立于口罩体之外的移动式便携无线接收器。

进一步地，所述控制器通过连接线分别与风机、传感器、电池相连。

进一步地，所述电池设有电量提示器，具有低电量报警功能。

进一步地，所述口罩体在进气阀的外侧设有空气过滤层。

进一步地，所述控制器包括参数比较模块和无线发射模块；所述参数比较模块用于比较传感器的检测值与控制器的设定值；所述控制器能根据参数比较模块的比较结果控制风机的停止和启动；所述无线发射模块用于将控制器的数据发送至无线接收器，所述控制器的数据包括传感器检测的数据、控制器本身测定及计算的数据。

优选地，所述控制器的设定值能够调节。

进一步地，所述传感器包括：

用于检测空腔内的压力或检测空腔内的气体与口罩体外的空气的压差的压力检测模块；

用于检测空腔内的湿度和口罩体外的湿度的湿度检测模块；

用于检测进入空腔内的空气流量的空气流量检测模块；

用于检测佩戴者的呼吸频率的呼吸频率检测模块；

所述压力检测模块、湿度检测模块、空气流量检测模块、呼吸频率检测模块分别与控制器相连。

优选地，所述传感器能够直接测量被测参数，也能够间接测量被测参数，比如，能够直接测空气的流量，也能够通过测量进气阀的开度大小，来间接反映进气量的多少；能够直接测量空腔与外界的压力差，也能够通过测量出气阀的开度来间接反映内外的压力差。

优选地，所述控制器能够根据传感器检测的数据判定空气过滤层的有效性或清洁度，并通过提示设备提示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体上的指示灯；当所述提示设备为设置在口罩体上的指示灯时，所述指示灯和控制器连接。

进一步地，当所述压力检测模块为用于检测空腔内的压力时，所述控制器通过参数比较模块将空腔内的压力值和压力设定值相比较，所述压力设定值等于标准大气压值，即101.325kPa；当所述空腔内的压力值小于压力设定值时，所述控制器控制风机启动，所述空腔内的压力值越低，所述风机的转速越快；当所述空腔内的压力值大于压力设定值时，所述控制器控制风机停止。

进一步地，当所述压力检测模块为用于检测空腔内的气体与口罩体外的空气的压差时，所述压差为口罩体外的空气压力减去空腔内的气体压力的差值，所述控制器通过参数比较模块将传感器检测的压差值和压差设定值相比较，所述压差设定值为零，当传感器检测的压差值小于压差设定值时，所述控制器控制风机停止；当传感器检测的压差值大于压差设定值时，口罩体内部的空气压力低于外界空气的压力，相同体积的空气中氧气含量减少，佩戴者需要提高吸气量才能满足身体对氧气的需求，所述控制器控制风机启动。

进一步地，所述控制器通过参数比较模块将传感器检测到的空腔内的湿度、口罩体外的湿度、湿度设定值分别相互进行比较，所述湿度设定值为相对湿度50％，当传感器检测到的空腔内的湿度与口罩体外的湿度相同时，所述控制器控制风机停止；当传感器检测到的空腔内的湿度与口罩体外的湿度不同，且口罩体外的湿度大于湿度设定值，空腔内的湿度小于湿度设定值时，所述控制器控制风机启动；当传感器检测到的空腔内的湿度与口罩体外的湿度不同，且口罩体外的湿度小于湿度设定值，空腔内的湿度大于湿度设定值时，所述控制器也控制风机启动；所述空腔内的湿度与口罩体外的湿度的差值越大，所述风机转的越快，同时出气阀控制空腔内的压力值不升高。

进一步地，所述无线接收器设有相互连接的图像显示模块和声音模块，所述无线接收器能将传感器检测的数据表达给佩戴者。

优选地，所述控制器控制口罩体内保持为微正压状态，即使有微小密封不严处，外界空气也不会通过这些密封不严处进入空腔内。

优选地，所述控制器还设有基于传感器的数据来记录口罩佩戴时间的计时模块。

优选地，所述口罩体上设有麦克和耳机，用于实现两个口罩的无线对讲。

本发明所述带有传感器的动力呼吸口罩的有益效果为：

1.传感器、控制器、电机的结构设置，使本发明所述口罩在满足安全高效的过滤性能的同时还保证了舒适性；

2.无效接收器和控制器、传感器的结合，使佩戴者随着了解口罩的使用性能状态，能够及时更换空气过滤层或滤材；并且方便佩戴者了解所处环境的污染程度；

3.应用范围广，不仅可以应用于普通的防雾霾场合，还可以应用于高粉尘的施工环境。

附图说明

图1是本发明所述带有传感器的动力呼吸口罩的结构示意图。

图中：1-口罩体，2-进气阀，3-出气阀，4-传感器，5-控制器，6-风机，7-电池，8-无线接收器，9-连接线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种带有传感器的动力呼吸口罩，包括口罩体1，所述口罩体1和佩戴者的面部之间形成密封的空腔，所述口罩体1上设有进气阀2、出气阀3、传感器4和控制器5，所述进气阀2设有风机6，所述风机6和传感器4分别与控制器5相连，所述控制器5设有电池7，所述控制器5和一个无线接收器8无线连接，所述无线接收器8为独立于口罩体1之外的移动式便携无线接收器。当进气阀2和出气阀3均处于关闭时，口罩体1可以将佩戴者的口鼻与外界空气隔绝。

所述控制器5通过连接线9分别与风机6、传感器4、电池7相连。

所述电池7设有电量提示器，具有低电量报警功能。

所述口罩体1在进气阀2的外侧均设有空气过滤层。

所述控制器5包括参数比较模块和无线发射模块；所述参数比较模块用于比较传感器4的检测值与控制器5的设定值；所述控制器5能根据参数比较模块的比较结果控制风机6的停止和启动；所述无线发射模块用于将控制器5的数据发送至无线接收器8，所述控制器5的数据包括传感器4检测的数据、控制器5本身测定及计算的数据。

所述控制器5的设定值能够调节。

所述传感器4包括：

用于检测空腔内的压力或检测空腔内的气体与口罩体1外的空气的压差的压力检测模块；

用于检测空腔内的湿度和口罩体1外的湿度的湿度检测模块；

用于检测进入空腔内的空气流量的空气流量检测模块；

用于检测佩戴者的呼吸频率的呼吸频率检测模块；

所述压力检测模块、湿度检测模块、空气流量检测模块、呼吸频率检测模块分别与控制器5相连。

所述控制器5能够根据传感器4检测的数据判定空气过滤层的有效性或清洁度，并通过提示设备提示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或设置在口罩体1上的指示灯(图中未示)；当所述提示设备为设置在口罩体1上的指示灯时，所述指示灯和控制器5连接。

当所述压力检测模块为用于检测空腔内的压力时，所述控制器5通过参数比较模块将空腔内的压力值和压力设定值相比较，所述压力设定值等于标准大气压值，即101.325kPa；当所述空腔内的压力值小于压力设定值时，口罩体1内部的空气密度降低，与正常状态相比，相同体积的空气中氧气含量减少，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控制风机6启动，所述空腔内的压力值越低，所述风机6的转速越快，向口罩体1的空腔内提供更多的空气，使空腔内的压力快速地达到控制器5的设定值，以达到人体正常的呼吸需要；当所述空腔内的压力值大于压力设定值时，所述控制器5控制风机6停止。

当所述压力检测模块为用于检测空腔内的气体与口罩体外1的空气的压差时，所述压差为口罩体1外的空气压力减去空腔内的气体压力的差值，所述控制器5通过参数比较模块将传感器4检测的压差值和压差设定值相比较，所述压差设定值为0kPa，当传感器4检测的压差值小于压差设定值时，所述控制器5控制风机6停止；当传感器4检测的压差值大于压差设定值时，所述控制器5控制风机6启动。

所述控制器5通过参数比较模块将传感器4检测到的空腔内的湿度、口罩体1外的湿度、湿度设定值分别相互进行比较，所述湿度设定值为相对湿度50％，当传感器4检测到的空腔内的湿度与口罩体1外的湿度相同时，所述控制器5控制风机6停止；当传感器4检测到的空腔内的湿度与口罩体外1的湿度不同，且口罩体1外的湿度大于湿度设定值，空腔内的湿度小于湿度设定值时，所述控制器5控制风机6启动；当传感器4检测到的空腔内的湿度与口罩体1外的湿度不同，且口罩体1外的湿度小于湿度设定值，空腔内的湿度大于湿度设定值时，所述控制器5也控制风机6启动；所述空腔内的湿度与口罩体1外的湿度的差值越大，所述风机6转的越快，同时出气阀3控制空腔内的压力值不升高。

所述无线接收器8设有相互连接的图像显示模块和声音模块，所述无线接收器8能将传感器4检测的数据表达给佩戴者。

所述控制器5控制口罩体1内保持为微正压状态，即使有微小密封不严处，外界空气也不会通过这些密封不严处进入空腔内。

所述控制器5还设有基于传感器4的数据来记录口罩佩戴时间的计时模块。

所述口罩体1上设有麦克和耳机(图中未示)，用于实现两个口罩的无线对讲。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种带有传感器的动力呼吸口罩，包括口罩体，所述口罩体和佩戴者的面部之间形成密封的空腔，其特征在于，所述口罩体上设有进气阀、出气阀、传感器和控制器，所述进气阀设有风机，所述风机和传感器分别与控制器相连，所述控制器设有电池，所述电池设有电量提示器，所述控制器和一个无线接收器无线连接，所述无线接收器设有相互连接的图像显示模块和声音模块，所述无线接收器为独立于口罩体之外的移动式便携无线接收器；

所述口罩体在进气阀的外侧设有空气过滤层；

所述控制器包括参数比较模块和无线发射模块；所述参数比较模块用于比较传感器的检测值与控制器的设定值；所述控制器能根据参数比较模块的比较结果控制风机的停止和启动；所述无线发射模块用于将控制器的数据发送至无线接收器；所述控制器能够根据传感器检测的数据判定空气过滤层的有效性或清洁度；所述控制器通过连接线分别与风机、传感器、电池相连；

所述传感器包括用于检测空腔内的压力或检测空腔内的气体与口罩体外的空气的压差的压力检测模块；用于检测空腔内的湿度和口罩体外的湿度的湿度检测模块；用于检测进入空腔内的空气流量的空气流量检测模块；用于检测佩戴者的呼吸频率的呼吸频率检测模块；所述压力检测模块、湿度检测模块、空气流量检测模块、呼吸频率检测模块分别与控制器相连；

所述压力检测模块为用于检测空腔内的压力时，所述控制器通过参数比较模块将空腔内的压力值和压力设定值相比较，所述压力设定值等于标准大气压值；当所述空腔内的压力值小于压力设定值时，所述控制器控制风机启动，所述空腔内的压力值越低，所述风机的转速越快；当所述空腔内的压力值大于压力设定值时，所述控制器控制风机停止；

所述压力检测模块为用于检测空腔内的气体与口罩体外的空气的压差时，所述压差为口罩体外的空气压力减去空腔内的气体压力的差值，所述控制器通过参数比较模块将传感器检测的压差值和压差设定值相比较，所述压差设定值为零，当传感器检测的压差值小于压差设定值时，所述控制器控制风机停止；当传感器检测的压差值大于压差设定值时，所述控制器控制风机启动；

所述控制器通过参数比较模块将传感器检测到的空腔内的湿度、口罩体外的湿度、湿度设定值分别相互进行比较，所述湿度设定值为相对湿度50％，当传感器检测到的空腔内的湿度与口罩体外的湿度相同时，所述控制器控制风机停止；当传感器检测到的空腔内的湿度与口罩体外的湿度不同，且口罩体外的湿度大于湿度设定值，空腔内的湿度小于湿度设定值时，所述控制器控制风机启动；当传感器检测到的空腔内的湿度与口罩体外的湿度不同，且口罩体外的湿度小于湿度设定值，空腔内的湿度大于湿度设定值时，所述控制器也控制风机启动；所述空腔内的湿度与口罩体外的湿度的差值越大，所述风机转的越快，同时出气阀控制空腔内的压力值不升高；

所述控制器还设有基于传感器的数据来记录口罩佩戴时间的计时模块；

所述口罩体上设有麦克和耳机，用于实现两个口罩的无线对讲。