CN109464761A - 一种呼吸自适应式矿用防尘面具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种呼吸自适应式矿用防尘面具，包括封闭型面具罩体和安装在罩体呼吸通孔处的滤毒盒，面具罩体内还包括电磁活塞装置，面具罩体下方连接有胸带，胸带的中间固定有微型应变传感器、集成控制电路板和电源，胸带的两侧安装有附属装置，微型应变传感器感受佩戴者呼吸节奏并将信号输送至集成控制电路板，集成控制电路板中的MCU通过分析判断微型应变传感器输入的信号来输出不同强度的电流，并通过附属装置上的导线将电流输送至电磁活塞装置。本发明通过在面具罩体内设置可以改变面具罩体内压强的电磁活塞装置，来使佩戴者呼吸阻力更小，更适应于多种复杂作业情景保护矿工身体健康，提高矿工的工作效率。

Description

一种呼吸自适应式矿用防尘面具
技术领域
本发明涉及一种防尘面具，具体涉及一种呼吸自适应式矿用防尘面具，属于井下安全防护工具技术领域。
背景技术
防尘面具是一种防止毒气、粉尘、细菌等有毒物质伤害人体的呼吸用防护器材，被广泛应用于工业生产，军事消防等领域。其中矿用防尘面具主要应用于井下工作人员，由于矿井生产条件差、各种粉尘或者有毒有害气体充斥于工作环境中，长期处于此环境中的矿工的身体会受到极大的伤害；目前国家对于井下粉尘吸入人体的控制越来越严格，煤矿从业人员的身体健康也越来越受到重视。
有鉴于此，井下从业人员大多通过佩戴口罩或者防尘面具来降低粉尘或者有害气体对身体的伤害，而现有的常规医用和民用口罩只能挡住常规的较大的粉尘，即使是有过滤功能的加厚型口罩也只能过滤部分大颗粒粉尘，且软质口罩佩戴的时候还会贴合在鼻腔上，造成使用者呼吸不畅；传统的防护工具无论是防毒面具还是防尘面具，大多是通过罩体上布置的过滤装置过滤呼吸的空气，由于面具的密闭性，使空气流通不畅，呼吸足够空气量所需的时间较长，使用者的呼吸阻力较大，即使一部分防尘面具设置了降低呼吸阻力的结构，但是大多是依靠人体自身克服呼吸阻力，收效甚微；尤其是在重体力劳动过程中呼吸阻力更加明显，从而导致矿工大多不愿长时间佩戴防尘面具工作，随之带来的身体健康问题更加突出。
发明内容
为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种呼吸自适应式矿用防尘面具，降低呼吸阻力，过滤效果好，增强佩戴舒适性，保护井下工作人员的身体健康。
为了解决上述问题，本发明一种呼吸自适应式矿用防尘面具，包括封闭型面具罩体和安装在罩体呼吸通孔处的滤毒盒，面具罩体内还包括电磁活塞装置，面具罩体下方连接有胸带，胸带的中间固定有微型应变传感器、集成控制电路板和电源，胸带的两侧安装有附属装置，微型应变传感器感受佩戴者呼吸节奏并将信号输送至集成控制电路板，集成控制电路板中的MCU通过分析判断微型应变传感器输入的信号来输出不同强度的电流，并通过附属装置上的导线将电流输送至电磁活塞装置；
所述电磁活塞装置包括电磁吸盘、活塞盘、弹簧和活塞腔体，电磁吸盘固定在面具罩体内一端，所述活塞腔体为半封闭式，活塞腔体安装在面具罩体内另一端并与电磁吸盘位置对应，弹簧安装在活塞腔体的底部，弹簧的另一端与活塞盘相连，活塞腔体底部一端且与面具罩体相连的位置开有与外界相通的通孔，活塞腔体另一端开设有与面具罩体内部相连的通孔；活塞盘与活塞腔体内壁之间通过动密封配合，活塞盘采用永磁体制成。
通过附属装置分别将胸带固定在使用者胸腔、将面具罩体佩戴在使用者头部，当使用者呼吸时其胸廓会收缩舒张，使得胸带受力增大或者缩小，微型应变传感器捕捉使用者的呼吸频率和大小的信号并输送给集成控制电路板，集成控制电路板通过预设程序分析微型应变传感器输入的信号并作出不同的判断结果，当使用者吸气时，集成控制电路板输出电流至电磁吸盘，使电磁吸盘与活塞盘的电极相反从而推动活塞盘远离电磁吸盘方向压缩弹簧，活塞压缩的同时使面具罩体内的空气流向活塞腔体，从而降低面具罩体内的压强，使吸气阻力大大降低；当使用者呼气时，集成控制电路板输出电流至电磁吸盘，使电磁吸盘与活塞盘的电极相同从而吸附活塞盘向电磁吸盘方向运动拉伸弹簧，活塞舒张的同时使活塞腔体内空气流向面具罩体内，从而增大面具罩体内的压强，有助于呼吸气流的流出。
进一步的，所述活塞腔体内的容积为80～200ml。
研究表明人平静时一次呼吸空气量大约600ml～800ml，因此每个活塞腔体可以改变面具罩体内压强1/10至1/3。
进一步的，所述电磁活塞装置具有两组，对称设置与面具罩体的两侧。从而使面具罩体内的气流更加均匀，呼吸阻力更小，使用更加可靠。
活塞腔体上端通孔开口朝向面具罩体内腔方向，活塞盘运动的最高点与最右侧壁上端平齐。这样有利于空气向毒盒和使用者鼻腔两者方向流动。
进一步的，所述胸带为弹性材料制成。使佩戴者更加舒适同时适应不同人群的需求。
本发明通过在面具罩体内设置可以改变面具罩体内压强的电磁活塞装置，来使佩戴者呼吸阻力更小，且电磁活塞装置内设置的电磁线圈所流通的脉冲电流，其强度和方向是根据佩戴者呼吸时的胸廓收缩和舒张的信号所决定的，因此本面具可以根据不同人群来调整面具罩体内部压强，适应性更广。本发明相较于传统防尘面具可以极大地降低了呼吸阻力，增强了佩戴舒适性，更适应于多种复杂作业情景保护矿工身体健康，提高矿工的工作效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明面具内部结构示意图；
图3为本发明电磁活塞装置结构示意图；
图4为本发明控制流程图；
图中1.面具罩体，2.滤毒盒，3.电磁活塞装置，4.附属结构，5.胸带，6.电源，7.微型应变传感器，8.集成控制电路板，9.电磁吸盘，10.活塞盘，11弹簧，12活塞腔体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的阐述。
如图1至图4所示，一种呼吸自适应式矿用防尘面具，包括封闭型面具罩体1和安装在罩体呼吸通孔处的滤毒盒2，面具罩体1内还包括电磁活塞装置3，面具罩体1下方连接有胸带5，胸带5的中间固定有微型应变传感器7、集成控制电路板8和电源6，胸带5的两侧安装有附属装置4，微型应变传感器7感受佩戴者呼吸节奏并将信号输送至集成控制电路板8，集成控制电路板8中的MCU通过分析判断微型应变传感器7输入的信号来输出不同强度的电流，并通过附属装置4上的导线将电流输送至电磁活塞装置3；
所述电磁活塞装置3包括电磁吸盘9、活塞盘10、弹簧11和活塞腔体12，电磁吸盘3固定在面具罩体1内一端，所述活塞腔体12为半封闭式，活塞腔体12安装在面具罩体1内另一端并与电磁吸盘3位置对应，弹簧11安装在活塞腔体12的底部，弹簧11的另一端与活塞盘10相连，活塞腔体12底部一端且与面具罩体相连的位置开有与外界相通的通孔，活塞腔体12另一端开设有与面具罩体1内部相连的通孔；活塞盘10与活塞腔体12内壁之间通过动密封配合，活塞盘10采用永磁体制成。
通过附属装置4分别将胸带5固定在使用者胸腔、将面具罩体1佩戴在使用者头部，当使用者呼吸时其胸廓会收缩舒张，使得胸带5受力增大或者缩小，微型应变传感器7捕捉使用者的呼吸频率和大小的信号并输送给集成控制电路板8，集成控制电路板8通过预设程序分析微型应变传感器7输入的信号并作出不同的判断结果，当使用者吸气时，集成控制电路板8输出电流至电磁吸盘9，使电磁吸盘9与活塞盘10的电极相反从而推动活塞盘10远离电磁吸盘方向压缩弹簧11，活塞压缩的同时使面具罩体1内的空气流向活塞腔体12，从而降低面具罩体内的压强，使吸气阻力大大降低；当使用者呼气时，集成控制电路板8输出电流至电磁吸盘9，使电磁吸盘9与活塞盘10的电极相同从而吸附活塞盘10向电磁吸盘方向运动拉伸弹簧11，活塞舒张的同时使活塞腔体12内空气流向面具罩体1内，从而增大面具罩体内的压强，有助于呼吸气流的流出。
进一步的，所述活塞腔体12内的容积为80～200ml。
研究表明人平静时一次呼吸空气量大约600ml～800ml，因此每个活塞腔体12可以改变面具罩体内压强1/10至1/3。
如图1所示，所述电磁活塞装置3具有两组，对称设置与面具罩体1的两侧。从而使面具罩体内的气流更加均匀，呼吸阻力更小，使用更加可靠。
如图3所示，活塞腔体12上端通孔开口朝向面具罩体内腔方向，活塞盘10运动的最高点与最右侧壁上端平齐。这样有利于空气向毒盒2和使用者鼻腔两者方向流动。
进一步的，所述胸带5为弹性材料制成。使佩戴者更加舒适同时适应不同人群的需求。

Claims (5)

1.一种呼吸自适应式矿用防尘面具，包括封闭型面具罩体(1)和安装在罩体呼吸通孔处的滤毒盒(2)，其特征在于，面具罩体(1)内还包括电磁活塞装置(3)，面具罩体(1)下方连接有胸带(5)，胸带(5)的中间固定有微型应变传感器(7)、集成控制电路板(8)和电源(6)，胸带(5)的两侧安装有附属装置(4)，微型应变传感器(7)感受佩戴者呼吸节奏并将信号输送至集成控制电路板(8)，集成控制电路板(8)中的MCU通过分析判断微型应变传感器(7)输入的信号来输出不同强度的电流，并通过附属装置(4)上的导线将电流输送至电磁活塞装置(3)；
所述电磁活塞装置(3)包括电磁吸盘(9)、活塞盘(10)、弹簧(11)和活塞腔体(12)，电磁吸盘(3)固定在面具罩体(1)内一端，所述活塞腔体(12)为半封闭式，活塞腔体(12)安装在面具罩体(1)内另一端并与电磁吸盘(3)位置对应，弹簧(11)安装在活塞腔体(12)的底部，弹簧(11)的另一端与活塞盘(10)相连，活塞腔体(12)底部一端且与面具罩体相连的位置开有与外界相通的通孔，活塞腔体(12)另一端开设有与面具罩体(1)内部相连的通孔；活塞盘(10)与活塞腔体(12)内壁之间通过动密封配合，活塞盘(10)采用永磁体制成。
2.根据权利要求1所述的呼吸自适应式矿用防尘面具，其特征在于，所述活塞腔体(12)内的容积为80～200ml。
3.根据权利要求2所述的呼吸自适应式矿用防尘面具，其特征在于，所述电磁活塞装置(3)具有两组，对称设置与面具罩体(1)的两侧。
4.根据权利要求3所述的呼吸自适应式矿用防尘面具，其特征在于，活塞腔体(12)上端通孔开口朝向面具罩体内腔方向，活塞盘(10)运动的最高点与最右侧壁上端平齐。
5.根据权利要求1至任一权利要求4所述的呼吸自适应式矿用防尘面具，其特征在于，所述胸带(5)为弹性材料制成。
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