CN111466637A - 一种支持脸部识别的防护面罩及供气系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持脸部识别的防护面罩及供气系统，包含一个透明式全脸面罩和一套外置过滤供气系统。本发明公开了一种使用大面积透明塑料制作的全脸防护面罩，取消了口鼻处的硅胶面具，面罩宽度大于人脸宽度，面罩上的硅胶密封裙边处于面颊两侧，距离耳朵1‑4厘米处，进排气管的位置避免遮挡人脸正面，使用一套外置的过滤供气系统给面罩供气，使面罩处于正压环境，过滤盒安装在风机出口处，过滤盒内装有可更换的滤材，正压风机从滤材外部进行吹气，使空气过滤后进入面罩。本发明公开的风机盒可以简单快速的与过滤盒分离，风机盒单独作为污染品存放。过滤盒内装有滤棉或其他滤材，过滤盒的滤材可以随时更换，且不受材料限制。

Description

一种支持脸部识别的防护面罩及供气系统

技术领域

本发明专利涉及个人防护领域，尤其涉及一种支持脸部识别的防护面罩及供气系统。

背景技术

N95及以上级别的口罩长时间佩戴会引起胸闷、呼吸困难等现象，主动供气的口罩可以极大的缓解这些问题。但是现有的带主动供气的防护面罩都是使用负压风机从外界吸气进入面罩内部，滤材放置在风机进气端起到过滤作用。

这种结构有很大的安全隐患，因为病毒、微生物、粉尘有可能进入风机系统内部或者残留在过滤盒上，再次更换过滤层时，过滤盒、风机系统及面罩内部无法做到完全消杀，残留在风机内的病毒、微生物在高温高湿环境下迅速繁殖，直接从风机出口进入面罩内，影响安全性。

普通的口罩配合护目镜使用或者使用全脸面罩容易造成面镜起雾，严重影响使用效果。

戴口罩或者使用现有的防护面罩都会遮挡脸部，影响人脸识别系统的辨识，对公共安全造成隐患。

传统面罩主要通过松紧带将面罩固定在头部，面罩的硅胶垫和面颊接触，通过松紧带紧贴在脸上，会产生明显的压痕，佩戴久了影响皮肤。

传统面罩必须使用专用的滤材，不同品牌之间不能通用。

因此，需要对现有的防护面罩及供气系统进行改进。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型支持脸部识别的防护面罩及供气系统，用于解决现有面罩无法进行面部识别、使用时憋闷、面镜起雾、佩戴产生明显压痕、滤材无法通用、微生物残留影响使用安全的问题。

为此，本发明提供了一套包含一种透明式全脸面罩结合一种外置过滤供气系统的解决方案。

本方案通过采用大面积透明塑料的全脸面罩，取消面罩内口鼻处的硅胶面具，加宽面罩宽度以解决戴面罩时无法进行面部识别的问题，使用外置风机供气解决使用憋闷问题、增加除雾装置解决起雾问题，使用气囊压紧结构解决佩戴产生压痕问题，采用将过滤盒安装在风机出风口处解决微生物残留问题，采用可塑性密封圈解决滤材无法通用问题。

本方案包含全脸面罩、风机盒、过滤盒、进气管、排气管、进气支管、排气支管、电路控制系统及其他检测系统。

所述透明式全脸面罩使用大面积透明塑料覆盖脸部，塑料可以是弧形、球形、柱形曲面外观，也可以是平面外观，取消了口鼻处的硅胶面具，面罩要比人脸更宽，面罩两侧的透明塑料一直延伸到面颊两侧，距离耳朵1-4厘米，戴面罩时不透明的硅胶密封裙边处于人耳两侧，不会遮挡使用者脸部正面，可以看清使用者五官，便于人脸识别系统进行辨认。

所述面罩的进排气口可以设置在面罩两侧，也可以设置在下部或者顶部等其他不影响使用且不影响面部识别的位置，进气口和排气口分别带有单向阀。

所述面罩上要有电量显示、低电量报警，可以使用LED灯内置在面罩内外，方便用户自己和同伴及时观察，或者加装报警蜂鸣器。

所述透明式全脸面罩的硅胶裙边内装有数个气囊，气囊相互串联，气囊的一侧支撑在靠近人脸的裙边上，另一侧支撑在面罩的塑料外壳上，给气囊充气，气囊膨胀后推动裙边压紧在人脸上，脸型的区别可以通过气囊膨胀的大小调节，因为气囊是相通的，气囊会根据脸型自动平衡内部压力，保证裙边均匀的贴合脸部，气囊压力可调节，减缓面罩对人脸的压迫。

所述气囊充放气系统可以使用手动气泵或电动气泵，充放气系统放置在方便操作且不影响使用的位置。

所述外置过滤供气系统给面罩进行主动供气，使面罩内处于正压环境，使用者可以像在外界环境一样正常的呼吸，没有憋闷感，同时面罩内的正压环境，使空气中的污染物无法进入面罩内，因此面罩不需要与人脸贴合很紧也可以保证使用安全，极大的减少了压痕的产生。

所述外置过滤供气系统进行主动供气时会及时排出呼出的水气，补充大量新鲜空气，能够避免面罩内起雾，在面罩内或者进气管上加装除雾装置能够彻底解决起雾问题，除雾装置由风道、阀门、加热管组成，开启后使用热风去除面罩上的雾气。

所述外置过滤供气系统可以在风机盒或进气管上安装制冷系统来提高使用的舒适性，制冷系统的冷源可以加在风机盒内或进气管上，冷源可以是冰袋、冰块或者制冷半导体，使面罩内充满较舒适的凉风。

所述外置过滤供气系统特点是过滤盒安装在风机盒的出风口处，过滤盒内装有可更换的滤材，风机盒对着滤材进行吹气使空气过滤进入面罩内。风机盒可以简单快速的与过滤盒分离，风机盒单独作为污染品存放。

所述风机盒与过滤盒可以通过快速接口、卡扣、螺纹、磁铁等各种形式连接在一起，进气管和排气管作为软管通过各种快速接口将风机盒、过滤盒与面罩相连。

所述过滤盒内的滤材可以随时更换，更换前只需要将过滤盒进行消毒，换上新的滤材后形成一个新的洁净环境，风机盒所吹出的空气被滤材净化后达到使用要求。

所述过滤盒为不锈钢材质或其他耐热材料制成，过滤盒的盒盖和盒底上打有很多小孔，过滤盒能够打开方便的更换内部的滤材，过滤盒配有可塑形的密封圈，在滤材的选择上具有广泛的通用性，可以使用不同的型号、外观、材质的滤材。

所述滤材形状不同时可以调整密封圈外形，保证过滤盒底的小孔都在密封圈范围内，过滤盒盖紧后滤材被密封圈压紧在过滤盒内，气流完全通过密封圈内的滤材过滤，过滤盒达到和滤材一样的过滤效果，不会产生泄露等不安全情况。

所述滤材可以使用不同厂家不同种类的过滤棉，或者直接使用口罩或原材料，滤材一般为N95、KN95或更高级别滤材或者使用活性炭盒等滤毒罐。

所述密封圈可以是金属、高分子材料或高分子材料包裹金属制成。

当使用固定形状的滤材时，密封圈形状可以固定不变，密封圈直接固定在过滤盒上。

污染环境中的过滤盒在每次使用后都需要进行消毒处理，保证更换新滤材时的安全性。

所述风机盒内包括电控模块、风机、紫外模块、制冷系统（冷源）、除雾系统（热源）。

所述风机盒的电控模块可以控制风机开关、风量大小、紫外灯开关、使用时间显示提醒、电源模块、电量提醒、二氧化碳浓度显示、可集成升压模块，将供电电压转为风机所使用的电压。

所述风机盒使用5V USB接口供电，供电来源为各种移动电源或充电器。

所述风机盒内可以加装电池，以保证更换外置电源时风机仍处于工作状态。

所述风机盒内可以选装紫外模块对风机盒内部进行杀菌，对吸入的空气进行灭菌，降低风机盒内部的病菌浓度，提高使用安全性，同时紫外灯产生的臭氧可以提高滤材的使用寿命。

拥有紫外模块的风机盒在匹配的过滤盒中需要加装除臭氧模块（除臭氧滤网）。

所述供气系统中的进气管和排气管上分别装有进气支管和排气支管。

所述进气支管可以安装在进气管的任意位置，或者过滤盒出口处，进气支管起排气作用，用于调节面罩内部风量，同时可以将呼出的二氧化碳排掉，进气支管带有单向阀和调节阀。

所述排气支管可以安装在排气管任意位置，或者安装在风机盒进风口。排气支管起进气作用，用于调节风机盒进风量，补充面罩内的新鲜空气，排气支管带有单向阀和调节阀。

所述过滤盒、面罩、进排气管可以使用高温、紫外光、酒精、过氧化氢等进行消杀。面罩的透明塑料、进排气管可以使用一次性材料。

所述的一种新型支持脸部识别的防护面罩及供气系统可以根据使用场景区别组合成不同的配置型号。

所述型号A型为基本型，面罩、风机盒、过滤盒通过进、排气管形成一个闭路循环，系统内是正压环境，进气和排气都经过过滤层过滤，保证面罩内环境安全的同时避免对外界环境造成影响。

所述型号A+型为加强型，在A型的基础上增加了排气过滤盒及负压风机盒，能将排放的废气进行强制过滤，保护周围环境，主要用于病人转移等高风险情况。

所述型号B型为民用型，在A型的基础上取消了排气管，排气直接通过面罩上的单向阀排出，适合于正常人群自我保护使用。

所述型号C型为隔离性，在A型基础上增加了排气过滤盒，取消了进气过滤盒及进气管，适合于居家隔离的病人使用。

所述型号C+型为强化隔离性，在C型基础上增加了进气过滤盒和短进气管，适合集中隔离的病人使用。

所述型号在特殊情况下可以将透明式全脸面罩和外置过滤供气系统分拆开使用，使用普通防护面罩、游泳面罩、头盔等稍加改造代替透明式全脸面罩。

附图说明

图1为本发明所述基本型A型的结构示意图。

图2为本发明所述加强型A+型的结构示意图。

图3为本发明所述民用型B型的结构示意图。

图4为本发明所述隔离型C型的结构示意图。

图5为本发明所述强化隔离型C+型的结构示意图。

图6为本发明所述的透明式全脸面罩正视图。

图7为本发明所述的透明式全脸面罩轴侧图。

图8为本发明所述的透明式全脸面罩透视正视图。

图9为本发明所述的透明式全脸面罩A-A面剖面图。

图10为本发明所述的风机盒内部结构正视图。

图11为本发明所述的风机盒内部结构轴侧图。

图12为本发明所述的风机盒与过滤盒组装侧视图。

图13为本发明所述的过滤盒正视图。

图14为本发明所述的风机和过滤盒侧视图。

图15为本发明所述的风机和过滤盒爆炸图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1到图5所示，本发明公开了一种支持脸部识别的防护面罩及供气系统，本发明根据配件组合方式的不同形成5种不同的型号，分别应用于不同的使用场景。

A型为基本型，面罩、风机盒、过滤盒通过进、排气管形成一个闭路循环，面罩内是正压环境，进气和排气都经过过滤层过滤，保证面罩内环境安全的同时避免对外界环境造成影响，通过排气支管补充新鲜空气。

A+型为加强型，在A型的基础上增加了排气过滤盒及负压风机盒，能将排放的废气进行强制过滤，保护周围环境，主要用于病人转移等高风险情况。

B型为民用型，在A型的基础上取消了排气管，排气直接通过面罩上的单向阀排出，适合于正常人群自我保护使用。

C型为隔离性，在A型基础上增加了排气过滤盒，取消了进气过滤盒及进气管，适合于居家隔离的病人使用。

C+型为强化隔离性，在C型基础上增加了进气过滤盒和短进气管，适合集中隔离的病人使用。

如图6所示，全脸防护面罩采用一块大面积透明塑料作为面镜1，面镜1可以是弧形、球形、柱形曲面外观，也可以是平面外观弧。面镜1上留有进气口2和排气口3，进气口2和排气口3可以在面镜1两侧，也可以在底部或者顶部等不影响人脸识别和使用便捷性的位置。面镜底部装有气泵4，用来给气囊6充放气。

如图7所示，全脸防护面罩外缘有一圈密封裙边5，两侧的密封裙边距离使用者耳朵1-4厘米距离。

如图8和图9所示，密封裙边5内部装有气囊6，气囊6的一端固定在裙边5一侧，另一端支撑在面罩的塑料外壳上，气囊6通过气囊连通管7相互连接，由气泵4充气。面罩内装有电源指示灯8和报警灯9，指示灯8和报警灯9可以是其他形式及结构。

如图10和图11所示，风机盒20内部包含风机21、电控模块22、紫外灯整流器23、紫外灯管24、排气管接口25，散气罩26。散气罩26固定在风机盒20内，风机21装在散气罩26上，散气罩26将风机21的出风分散均匀通过滤材35，电控模块22集成有风机21开关、风量调节、紫外灯24开关、时间显示提醒、电源模块、电量报警、可集成升压模块，将供电电压转为风机所使用的电压。排气管接口25通过排气管与面罩排气口3相连。排气管上的排气支管带有单向阀片和调节阀调节风机21进气量。风机盒20和过滤盒30通过快速接头、卡扣、螺纹、磁铁等连接手段组合在一起。

如图12和图13所示，过滤盒30上有集气罩31，集气罩31将滤材35过滤后的气体收集后通过进气管接口32与进气管相连，从面罩进气口2进入面罩。进气管上的进气支管带有单向阀片和调节阀调节进入面罩的风量。

如图14和图15所示，风机21将空气吹入散气罩26后分散通过过滤盒盖板33，密封圈36将滤材35压紧在过滤盒底板34上，在滤材35完全覆盖住过滤盒底板34上通孔的前提下保证过滤盒底板34上的通孔都在密封圈36内部，气体通过滤材35和过滤盒底板34后被集气罩31收集进入进气管。集气罩31内可以安装除臭氧滤网。

Claims (10)

1.一种支持脸部识别的防护面罩及供气系统，包括透明全脸面罩、风机盒、过滤盒、进气管、排气管、进气支管、排气支管、电路控制系统;

其特征在于使用大面积透明塑料制作的全脸防护面罩，取消了口鼻处的硅胶面具，面罩宽度大于人脸宽度，面罩两侧的透明塑料一直延伸到面颊两侧，距离耳朵1-4厘米处，硅胶密封裙边处于人耳两侧，避免遮挡人脸正面;

密封裙边内装有数个相互连通的气囊;

过滤盒位于风机盒出风口，空气被过滤后进入面罩，使面罩处于正压环境，再从排气管回到风机盒，形成闭路循环，风机与面罩之间通过滤材隔开，过滤盒内的滤材可以更换。

2.如权利要求1所述的防护面罩，其特征在于，所述透明全脸面罩使用大面积透明塑料覆盖脸部，塑料可以是弧形、球形、柱形曲面外观，也可以是平面外观，取消了口鼻处的硅胶面具，面罩要比人脸更宽，面罩两侧的透明塑料一直延伸到面颊两侧，距离耳朵1-4厘米，戴面罩时不透明的硅胶密封裙边处于人耳两侧，不会遮挡使用者脸部正面，可以看清使用者五官，便于人脸识别系统进行辨认。

3.如权利要求1所述的防护面罩，其特征在于，所述面罩的硅胶裙边内装有数个气囊，气囊相互串联在一起，气囊的一侧支撑在靠近人脸的裙边上，另一侧支撑在面罩的塑料外壳上，气囊充气膨胀后推动裙边压紧在人脸上，气囊通过手动或电动气泵充放气；面罩上安装电量显示、低电量报警等醒目的警示装置，保证使用者及时更换电源。

4.如权利要求1所述的风机盒，其特征在于，所述风机盒内装有电控模块、风机、紫外模块、制冷系统（冷源）、除雾系统（热源）；电控模块包含风机开关、风量调节、紫外灯开关、时间显示提醒、电源模块、电量提醒报警、可集成升压模块，将供电电压转为风机所使用的电压；紫外模块包含紫外灯及整流器，紫外模块可以按需求加装，与紫外模块匹配的除臭氧模块安装在过滤盒内或者进气管上；除雾系统（热源）由风道、阀门、加热管组成，开启后使用热风去除面罩上的雾气，除雾系统可以装在面罩内、风机盒内或进气管上；为了提高使用舒适度，可以加装制冷系统（冷源），冷源可以加在风机盒内或进气管上，冷源可以是冰袋、冰块或者制冷半导体；风机盒内可以加装应急电池，使外置电源更换时风机还能处于工作状态。

5.如权利要求1所述的供气系统，其特征在于，所述过滤盒为不锈钢材料或其他耐热材料制成，过滤盒的盒盖和盒底上打有很多小孔，过滤盒内放置滤材，滤材被过滤盒内的密封圈压紧，滤材可以是不同厂家的滤棉，也可以是原材料或者口罩剪裁制成，滤材可以是N95、KN95或更高级别滤材或者使用活性炭盒等滤毒罐。

6.如权利要求5所述的过滤盒，其特征在于，所述过滤盒内有可拆卸的密封圈，密封圈是可塑型的，可以根据滤片大小调整成适合的形状，保证过滤盒其中一侧的小孔都在密封圈范围内，密封圈可以是金属、耐热高分子或高分子材料包裹金属，当过滤盒盖紧后，密封圈将滤材压紧，气流通过密封圈内部被滤材过滤，当使用固定形状的滤材时，密封圈形状固定不变，可以直接固定在过滤盒上。

7.如权利要求1所述的供气系统，其特征在于，所述进气支管起排气作用，起到调节面罩进气量、排放二氧化碳的作用，保持面罩内环境干燥，提高舒适度，进气支管可以设置在进气管上，也可以设置在过滤盒后部，进气支管上有单向阀片和调节阀，能够通过调节排气的大小来控制进入面罩内的空气量。

8.如权利要求1所述的供气系统，其特征在于，所述面罩中多余的空气从排气口经过排气管回到风机盒，再次进入过滤盒过滤，以防止使用者呼出的病毒影响周围环境，排气支管上有单向阀片和调节阀，排气支管起吸气作用，起到补充新鲜空气的作用，排气支管可以设置在排气管上或风机盒进风口处；面罩的进排气口可以设置在面罩两侧，也可以设置底部或者顶部等其他不影响使用且不影响面部识别的位置。

9.如权利要求1所述的供气系统，其特征在于，特殊情况下可以将透明式全脸面罩和外置过滤供气系统分拆开使用，使用普通防护面罩、游泳面罩、头盔等稍加改造代替透明式全脸面罩，面罩上的透明塑料、进气管和排气管可以使用一次性材料代替。

10.如权利要求1所述的供气系统，其特征在于，排气管后可以安装过滤盒，过滤盒连接风机盒进风口，形成负压吸气，做为负压风机盒，负压风机盒与面罩之间也有滤材隔离，系统可以分拆组合使用。

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