CN109430972A - 主动排气式口罩及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种主动排气式口罩及其控制系统。其中，主动排气式口罩在主动排气式口罩的微型风扇中设置蓝牙模块，以使得微型风扇能够经由蓝牙模块与其他的蓝牙设备进行数据交互，通过其他蓝牙设备发送来的交互数据中的控制指令来替代相关技术中的手动按键产生的控制指令实现对微型风扇的控制。通过本发明，解决了相关技术中的主动排气式口罩的风扇转速调节方案的用户体验差的问题，提高了用户的体验度。

Description

主动排气式口罩及其控制系统

技术领域

本发明涉及个人防护领域，具体而言，涉及一种主动排气式口罩及其控制系统。

背景技术

现有的主动排气式口罩的微型风扇控制方式大多比较单一，一般都是在口罩的微型风扇上面设置一个开关按键，通过该按键来实现风扇的开关。

为了实现微型风扇转速的调整，在一些现有的主动排气式口罩中设置有呼吸强度(气压)或者二氧化碳浓度的传感器，通过该传感器的数据来自动控制微型风扇的转速；但是由于使用主动排气式口罩的用户群体差异以及年龄的差异，这种自动控制方式难以满足不同人群和年龄段的要求，例如，对于成年人舒适的口罩内气压对于儿童而言，因儿童的肺活量小而产生憋闷感。

为了解决上述的问题，势必需要一种能够由用户来自主调节风扇转速以达到舒适的佩戴体验的主动排气式口罩。考虑到常规的方案，即设置多个按键来控制微型风扇的转速，难以实现在体积很小的布局空间中布置多个按键并还能让用户能够简洁、准确地进行按键操作，在专利号为ZL2016213629660的中国实用新型专利中公开了一种微型排气扇控制电路，该控制电路允许采用一个按键来实现微型风扇的挡位调节及风扇开关。然而，上述方案固然能够轻易实现用户自主调节风扇转速，但是由于其按键规则较为复杂，用户难于记忆；并且，用户在体积很小的微型风扇上进行按键操作，尤其是在主动排气式口罩处于佩戴状态下进行按键操作，是非常困难的。上述原因都导致了现有的主动排气式口罩的风扇转速调节方案的用户体验差。

发明内容

本发明提供了一种主动排气式口罩及其控制系统，以至少解决相关技术中的主动排气式口罩的风扇转速调节方案的用户体验差的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种主动排气式口罩，所述主动排气式口罩包括：口罩主体、微型风扇以及第一贴附组件，其中，

所述第一贴附组件嵌在所述口罩主体上，并在所述第一贴附组件上设置有穿透所述口罩主体的排气口；

所述微型风扇包括：壳体和设置在所述壳体内部的：风扇主体、微型处理器、第一蓝牙模块和充电式电池；所述壳体的底部设置有排气进口和第二贴附组件；所述第二贴附组件用于与所述第一贴附组件配合连接；

所述风扇主体、所述第一蓝牙模块、所述充电式电池分别与所述微型处理器电性连接；

所述充电式电池用于向所述风扇主体、所述第一蓝牙模块、所述微型处理器提供电源。

第二方面，本发明实施例提供了一种主动排气式口罩控制系统，所述主动排气式口罩控制系统包括：第一方面所述的主动排气式口罩，以及智能终端，其中，

所述智能终端包括第二蓝牙模块，所述第二蓝牙模块用于与所述第一蓝牙模块配对连接，并实现与所述智能终端和所述主动排气式口罩的数据交互。

通过本发明实施例提供的主动排气式口罩及其控制系统，在主动排气式口罩的微型风扇中设置蓝牙模块，以使得微型风扇能够经由蓝牙模块与其他的蓝牙设备进行数据交互，通过其他蓝牙设备发送来的交互数据中的控制指令来替代相关技术中的手动按键产生的控制指令实现对微型风扇的控制，解决了相关技术中的主动排气式口罩的风扇转速调节方案的用户体验差的问题，提高了用户的体验度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的主动排气式口罩的示意图；

图2是根据本发明实施例的主动排气式口罩的微型风扇2的分解结构示意图；

图3是根据本发明实施例的主动排气式口罩控制系统的示意图；

图4是根据本发明实施例的主动排气式口罩控制系统中智能终端200的显示屏中显示的图形用户界面的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实施例中提供了一种主动排气式口罩，图1是根据本发明实施例的主动排气式口罩的示意图，在图1中微型风机2和第一贴附组件3处于分离释放的状态。图2是根据本发明实施例的主动排气式口罩的微型风扇2的分解结构示意图。

参考图1和图2，本实施例的主动排气式口罩包括口罩主体1、微型风扇2以及第一贴附组件3。

口罩主体1与现有的口罩主体大致相同，现有的口罩主体一般包括罩面和系带。然而，由于本实施例的口罩主体与主动排气的微型风扇配合使用，主动排气过程能够减小口罩与面部形成空间内的气压，降低湿度，增加罩面的通气量，因此罩面所用的过滤材料层数可以更多，在提高过滤作用的同时还不容易使佩戴者产生憋闷感。

第一贴附组件3用于可释放地、密封地与第二贴附组件连接，从而将第二贴附组件及其附着物固定在口罩主体1上。第一贴附组件3和第二贴附组件可以选自螺纹、卡扣、卡口、快速释放机构、滑块和凹槽的结合、锁定销、锁定夹、机械钩或者其他的环绕紧固件。

第一贴附组件3嵌在所述口罩主体上，具体而言第一贴附组件3设置在口罩主体1的面罩上的一个相同形状的开口处，并与开口四周粘结为一体。这个开口通常设置在面罩的正前方或者靠左或者靠右的位置。在第一贴附组件3上设置有穿透口罩主体1的排气口31，用于引导面罩与面部形成的封闭空间中的气体从这个排气口31排出。

为了防止气体从外部空间进入面罩与面部形成的封闭空间，在第一贴附组件3上还可以设置单向阀。为了安装该单向阀，第一贴附组件3可以设计一个安装座。优选该安装座包括中心柱和由中心柱向第一贴附组件3四周延伸而成的支撑架，单向阀为中心开孔的圆形薄膜片，该圆形薄膜片通过开孔和中心柱的配合实现固定。

微型风扇2包括壳体21和设置在壳体21围成的内部空间内的风扇主体22、微型处理器23、第一蓝牙模块24和充电式电池25。在壳体21的底部设置有排气进口211和第二贴附组件212，该第二贴附组件212是用于与第一贴附组件可释放地、密封地配合连接的组件。由于第一贴附组件和第二贴附组件的上述特点，使得口罩主体1可以为一次性的使用或者半永久使用的器材；用户在使用口罩主体1一段时间后就可以将微型风扇2拆卸下来，更换到新的口罩主体1上，降低主动排气式口罩的使用成本。

微型风扇2的壳体21的形状可以有多种选择，从美观和实用性角度考虑，壳体21呈圆润边角的设计，优选为圆润三角形设计。壳体21可以分为三层：底部为第一层，这一层设置第二贴附组件212和排气进口211，这一层还可以设置单向阀；在第一层之上的是第二层，第二层用于固定和容纳风扇主体22；在第二层之上的是第三层，第三层是与底部配合的壳体顶部，该壳体顶部一方面用于保护风扇主体22，另一方面由壳体顶部包围而成的一层空间中用于安置各种电子器件，例如上述的微型处理器23、第一蓝牙模块24、充电式电池25以及其他可能的电子器件都可以集中安置在这层空间中。这样做的好处在于方便电子器件的集中装配，并且由于第一蓝牙模块24等需要藉由电磁波工作的电子器件也能够有良好的工作环境，尽量避免风扇主体或者其他结构的阻挡。此外，各层之间可以安装隔板26。

风扇主体22、第一蓝牙模块24、充电式电池25分别与微型处理器23电性连接，接收微型处理器23的控制或者将相应的数据传递给微型处理器23处理。这些数据包括但不限于充电式电池25的电量、第一蓝牙模块24的工作状态、第一蓝牙模块24接收到的控制信号、风扇主体22的风扇转速信息等等。

微型处理器23优选采用体积小、实时处理性能强的数字信号处理器DSP，当然也可以选用其他的微型处理器，例如微型的中央处理器CPU或者微控制单元MCU。但总体来说，由于主动排气式口罩的数据处理量较小，而其微型风扇2的体积也非常有限，因此体积小功率低的微型处理器将是较优的选择。

充电式电池25用于向风扇主体22、第一蓝牙模块24、微型处理器23提供电源。

通过上述结构的主动排气式口罩，在主动排气式口罩的微型风扇中设置蓝牙模块，以使得微型风扇能够经由蓝牙模块与其他的蓝牙设备进行数据交互，通过其他蓝牙设备发送来的交互数据中的控制指令来替代相关技术中的手动按键产生的控制指令实现对微型风扇的控制，解决了相关技术中的主动排气式口罩的风扇转速调节方案的用户体验差的问题，提高了用户的体验度。

由于口罩是佩戴在用户面部、且紧贴面部的防护器材，用户对微型风扇2的噪声将会比较敏感。传统的主动排气式口罩的风扇主体的风扇定子和风扇转子通过转轴相连，风扇转子围绕转轴高速转动的过程中由于转轴的磨损或者因转轴表面的不光滑等因素，会产生频率高的噪声，用户长期处于这种噪声下容易心烦意乱或者产生厌倦情绪。在长期佩戴的情况下噪声影响更不能够小觑。在本实施例中为了解决噪声问题，风扇主体22为采用磁悬浮技术的磁悬浮风扇，磁悬浮风扇在工作时其风扇定子与风扇转子通过线圈产生的磁力而相互分离，能够超静音运转显著降低噪声的干扰。磁悬浮风扇的结构已经被现有技术广泛披露，在本实施例中将不再赘述。

仍然是考虑到微型风扇2的体积在保证排气量的前提下尽量减少，因此无论其充电式电池25或者其他电子器件都以小体积为优选选择。那么，在充电式电池25的体积小、电池容量在现有技术下无法进一步显著提升的情况下，电子器件的功率也以低功率或者超低功率为优选选择。在本实施例中的第一蓝牙模块24为采用超低功耗蓝牙技术的蓝牙模块。这些超低功耗蓝牙模块可以商业采购而来，其工作说明和程序设计都为已有技术，在本实施例中将不再赘述。

本实施例的主动排气式口罩通过第一蓝牙模块24能够实现非接触的、中距离的远程控制，作为控制方式的补充，主动排气式口罩还可以冗余设计或者补充设计控制按键的控制方式。尤其是控制按键用于控制微型风扇2的物理断电，以使充电式电池25的电能能够尽可能长久地保存。为了实现上述冗余控制或者补充控制，微型风扇2还包括印制电路板控制板和控制按键，其中，印制电路板控制板设置在壳体的内表面，印制电路板控制板与微型处理器电性连接；控制按键设置在印制电路板控制板上，并与印制电路板控制板电性连接，且控制按键从壳体上的通孔凸出一部分并显露在外。显露在外的控制按键部分是用于用户的按压操作或者拨动操作来实现相关的按键功能。而印刷电路板上的电路结构是与按键功能相关的设计结构，该设计结构参照已有设计就能够轻易实现，在本实施例中将不再赘述。

充电式电池25通常选用锂离子充电电池或者任何商业上可获得的充电式电池。这种充电式电池的充电方式可以是采用任意已知的无线充电技术或者有线充电技术，也可以将充电式电池25设置为可以拆卸替换的电池。但是考虑到无线充电技术的电磁干扰以及充电速度，一般不作为优选方案而仅作为商业策略上的冗余设计方案或者备选方案；考虑到体积因素可替换的充电式或者非充电式电池也不作为优选方案。优选的采用有线充电方式，在采用有线充电技术时需要充电接口来充电，因此可以设置微型USB接口，微型USB接口由壳体上的通孔显露在外，以实现与外部的充电适配器的连接而快速充电。

由于壳体顶部构成的空间用于安置各种电子器件，为了保护电子器件在壳体顶部不设置排气出口213，而将微型风扇2的排气出口213设置在壳体的侧面。排气出口设置在壳体侧面而直接设置在壳体顶部的另一个好处是更能够抵御外部强风的侵袭，保证风扇主体的转速稳定。

可选地，微型风扇2的壳体内设置的还包括风扇转速传感器，风扇转速传感器设置在壳体内，并与风扇主体22、微型处理器23分别电性连接。改风扇转速传感器用于监测风扇主体22的转速，并将转速信息提供给微型处理器23。微型处理器23进一步可以将该转速信息经由第一蓝牙模块24反馈给外部的其他蓝牙设备，实现对风扇主体22转速的监控。

需要说明的是，在本实施例中对转速的控制不仅包括对转速值的控制，例如低转速、中等转速、高转速、风扇关闭、风扇开启等；还包括对转速控制方案的控制。例如，如果微型风扇2还内置有气压传感器或者二氧化碳浓度传感器，并根据这些传感器监测到的气压或者二氧化碳浓度自动控制风扇主体的转速，那么通过本实施例还可以由蓝牙模块建立的蓝牙连接来实现自动控制模式的切换。例如在儿童模式、成人模式等模式之间切换；或者根据口罩主体的型号实现第一种型号模式、第二种型号模式等模式之间的切换。

还需要说明的是，上述的所有电子器件例如蓝牙模块、风扇转速传感器等均选择任何商业上可以获得的电子器件，或者根据这些电子器件采用共同的已知技术专门定制化的电子器件。可以理解的是，经由本实施例披露的上述信息，在生产本实施例的主动排气式口罩时将会对这些电子器件的重量、体积等作出相适应的取舍，以适应并实现本实施例。

在本实施例中，还提供了一种主动排气式口罩控制系统。图3是根据本发明实施例的主动排气式口罩控制系统的示意图，如图3所示，该主动排气式口罩控制系统包括：上述任一种主动排气式口罩100，以及智能终端200，其中，智能终端200包括第二蓝牙模块201，第二蓝牙模块201用于与第一蓝牙模块配对连接，并实现与智能终端和主动排气式口罩的数据交互。

可选地，智能终端200为智能手机或者智能穿戴设备。智能穿戴设备优选为智能手环。

可选地，智能终端200还包括心率传感器。

采用本实施例的主动排气式口罩控制系统，通过智能手机或者智能穿戴设备等智能终端使得主动排气式口罩接受经由蓝牙连接的远程控制。并且，还可以利用例如智能手机的显示屏实现对主动排气式口罩的数据监测，包括对风扇转速的监测、当前风扇转速档位的显示、当前面罩内气压/二氧化碳浓度的监测、当前充电式电池电量的监测、当前风扇智能转速控制模式的显示等。

图4是根据本发明实施例的主动排气式口罩控制系统中智能终端200的显示屏中显示的图形用户界面的示意图，采用图4所示的图形用户界面还能够获得天气咨询以及空气污染情况。

例如，对当前充电式电池电量的监测能够使用户掌握电池电量的余量，以方便用户安排充电或者给与用户心理上的安慰，以减少用户对电量状态无法掌握而导致的电量耗尽焦虑。

尤其是采用包括心率传感器的智能终端，例如具有心率传感器的智能手环，使得主动排气式口罩的风扇主体能够依据用户的心率来调整转速，用户在安静状态或者剧烈运动状态下能够获得更好的口罩佩戴体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种主动排气式口罩，其特征在于，所述主动排气式口罩包括：口罩主体、微型风扇以及第一贴附组件，其中，

所述第一贴附组件嵌在所述口罩主体上，并在所述第一贴附组件上设置有穿透所述口罩主体的排气口；

所述微型风扇包括：壳体和设置在所述壳体内部的：风扇主体、微型处理器、第一蓝牙模块和充电式电池；所述壳体的底部设置有排气进口和第二贴附组件；所述第二贴附组件用于与所述第一贴附组件配合连接；

所述风扇主体、所述第一蓝牙模块、所述充电式电池分别与所述微型处理器电性连接；

所述充电式电池用于向所述风扇主体、所述第一蓝牙模块、所述微型处理器提供电源。

2.根据权利要求1所述的主动排气式口罩，其特征在于，所述风扇主体为采用磁悬浮技术的磁悬浮风扇，所述磁悬浮风扇在工作时其风扇定子与风扇转子通过线圈产生的磁力而相互分离。

3.根据权利要求1所述的主动排气式口罩，其特征在于，所述第一蓝牙模块为采用超低功耗蓝牙技术的蓝牙模块。

4.根据权利要求1所述的主动排气式口罩，其特征在于，所述微型风扇还包括印制电路板控制板和控制按键，其中，

所述印制电路板控制板设置在所述壳体的内表面，所述印制电路板控制板与所述微型处理器电性连接；

所述控制按键设置在所述印制电路板控制板上，并与所述印制电路板控制板电性连接，且所述控制按键从所述壳体上的通孔凸出一部分并显露在外。

5.根据权利要求1所述的主动排气式口罩，其特征在于，所述充电式电池具有微型USB接口，所述微型USB接口由所述壳体上的通孔显露在外。

6.根据权利要求1所述的主动排气式口罩，其特征在于，所述微型风扇的排气出口设置在所述壳体的侧面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的主动排气式口罩，其特征在于，所述微型风扇还包括风扇转速传感器，其中，

所述风扇转速传感器设置在所述壳体内，并与所述风扇主体、微型处理器分别电性连接。

8.一种主动排气式口罩控制系统，其特征在于，所述主动排气式口罩控制系统包括：权利要求1至7中任一项所述的主动排气式口罩，以及智能终端，其中，

所述智能终端包括第二蓝牙模块，所述第二蓝牙模块用于与所述第一蓝牙模块配对连接，并实现与所述智能终端和所述主动排气式口罩的数据交互。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述智能终端为智能手机或者智能穿戴设备。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述智能终端还包括心率传感器。