CN111557510A - 具备检测显示功能的口罩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备检测显示功能的口罩，其中，所述的口罩包括口罩面罩、导热模块、温度检测及显示模块；其中，所述的导热模块设于所述的口罩面罩的内侧，所述的温度检测及显示模块与所述的导热模块相连，且所述的温度检测及显示模块设于所述的口罩面罩上。采用该种具备检测显示功能的口罩，通过导热模块进行热传递使得该具备检测显示功能的口罩即具备测温的准确性，又满足佩戴的舒适性，可通过温度检测及显示模块直观的获悉体温，其备成本低、美观易用、便携方便、灵敏准确的突出亮点，具有较大的社会意义、推广价值、很好的市场应用前景。

Description

具备检测显示功能的口罩

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及呼吸防护设备技术领域，具体是指一种具备检测显示功能的口罩。

背景技术

如今无论是为筛查新冠肺炎的疑似对象，或是为防范病毒卷土再来。人们除了厌烦出门必戴口罩，还得必须在社区、超市、车站忍受他人反复用红外枪对准脑袋的筛查及信息登记。

随着现代科技的发展，新材料、新工艺的应用，虽然各式各样的温度计陆续出现，探测方式不断改进。但还是希望有一款同时具有防护与快速测温功能的产品，遗憾的是：

现有口罩即没检测本体状态的功能、亦没有人体测温的功能、更没有信息收集上传功能。

现有油墨温度计的误差太大(±3℃)、现有液晶温度计长时间贴额头皮肤不舒服。

现有红外测温仪存在价高不准，耗能单一等缺憾，只适合快速筛查发热患者的场合。

现有好多利用单片机与温度传感器方案，不是太复杂、技术过时、就是不适合疫情应用。现有的测温专利技术还存在不成熟、不完善、测量不够准确，实际应用性不够好等缺陷。

以上问题既不便疫情防护与管控，还直接影响大众的日常生活。因此，亟需开发一种即能防护人们呼吸、又能快速检测查看体温、还能搜集上传信息的产品服务大众、造福社会。

发明内容

本发明为了克服至少一个上述现有技术的缺点，提供了一种性能好、成本低、易于操作、方便观查的具备检测显示功能的口罩。

为了实现上述目的，本发明的具备检测显示功能的口罩如下：

该具备检测显示功能的口罩，其主要特点是，所述的口罩包括口罩面罩、导热模块、温度检测及显示模块；

其中，所述的导热模块设于所述的口罩面罩内侧，所述的温度检测及显示模块与所述的导热模块相连，且所述的温度检测及显示模块设于所述的口罩面罩上。

较佳地，所述的温度检测及显示模块包括液晶变色温度计，所述的液晶变色温度计的测温端与所述的导热模块相抵，所述的液晶变色温度计的温度显示面设于所述的口罩面罩的外侧。

更佳地，所述的温度检测及显示模块还包括第一提示报警单元，所述的第一提示报警单元包括NTC的感温探头、报警控制子单元、提示部件及第一电源单元；

所述的报警控制子单元分别与所述的NTC的感温探头及所述的提示部件相连接，用于在所述的NTC的感温探头检测到体温到达阈值温度后，控制所述的提示部件进行提示；

所述的第一电源单元分别与所述的NTC的感温探头、报警控制子单元及提示部件相连接。

进一步地，所述的提示部件由LED灯子单元构成。

较佳地，所述的温度检测及显示模块包括温度传感器、数据处理单元、显示单元及第二电源单元；

所述的温度传感器与所述的导热模块相抵，且所述的温度传感器通过所述的数据处理单元与所述的显示单元相连接，所述的显示单元设于所述的口罩面罩的外侧；

所述的第二电源单元为所述的温度传感器、数据处理单元及显示单元供电。

更佳地，所述的显示单元包括LED灯组，所述的数据处理单元分别与所述的LED灯组中的各个LED灯相连接，其中，所述的LED灯组中的每一个所述的LED灯均与一温度区间相对应。

更佳地，所述的数据处理单元由zigbee数据传输处理器或带蓝牙功能的单片机构成。

更佳地，所述的显示单元由电子墨水屏、柔性薄膜开关面板、或柔性OLED屏中的任一个构成。

更佳地，所述的数据处理单元还与第二提示报警单元无线连接，用于在所述的温度传感器检测到的体温到达阈值温度后，控制所述的第二提示报警单元进行报警提示；

所述的温度检测及显示模块还包括PH值探头，所述的PH值探头与所述的数据处理单元相连接。

更佳地，所述的第二电源单元由固态电池或为柔性薄膜的自发电电池构成。

更佳地，所述的口罩还包括可拆卸连接部件，所述的导热模块与所述的温度检测及显示模块分别固定于所述的可拆卸连接部件上，并通过所述的可拆卸连接部件固定于所述的口罩面罩上。

进一步地，所述的可拆卸连接部件包括弹性夹子、上夹板及下夹板，所述的上夹板及下夹板设于所述的弹性夹子上；

所述的导热模块设于所述的下夹板上，与鼻梁相贴；所述的数据处理单元及显示单元设于所述的上夹板上；

所述的上夹板及下夹板通过所述的弹性夹子夹于所述的口罩面罩上。

较佳地，所述的导热模块由高导热发泡硅胶、导热硅胶、弹性石墨烯纳米碳导热片、纳米碳铜箔、纳米碳铝箔胶带中的任一导热材料构成。

较佳地，所述的口罩上还喷有生物标志物反应试剂。

较佳地，所述的生物标志物反应试剂为喷于所述的的口罩面罩内侧的生态感应SET墨水、喷于所述的口罩面罩外侧的石蕊墨水、喷于所述的口罩面罩内侧的铅糖墨水中的至少一个。

本发明的具备检测显示功能的口罩，包括口罩面罩、导热模块、温度检测及显示模块；其中，所述的导热模块设于所述的口罩面罩内侧，所述的温度检测及显示模块与所述的导热模块相连，且所述的温度检测及显示模块设于所述的口罩面罩上，通过导热模块进行热传递使得该具备检测显示功能的口罩即具备测温的准确性，又满足佩戴的舒适性，可通过温度检测及显示模块直观的获悉体温。该具备检测显示功能的口罩备成本低、美观易用、便携方便、灵敏准确的突出亮点，具有较大的社会意义、推广价值、很好的市场应用前景。

附图说明

图1为第一实施例中本发明的具备检测显示功能的口罩的结构示意图。

图2为一实施例中生物标志物反应试剂的喷涂示意图。

图3为一实施例中温度检测及显示模块的安装的自动化模切机。

图4-1为一实施例中导热模块及第一提示报警单元相对位置关系的结构示意图。

图4-2为一实施例中的口罩面罩与导热模块的位置示意图。

图4-3为一实施例中的液晶变色温度计的结构示意图。

图5-1为一实施例中的显示屏等部件与导热模块的连接关系示意图。

图5-2为一实施例中的口罩面罩、导热模块及第二提示报警单元的位置示意图。

图5-3为一实施例中的具备检测显示功能的口罩的结构示意图。

图6为一实施例中的具备检测显示功能的口罩的结构示意图。

图7为一实施例中的具备检测显示功能的口罩的加工工位示意图。

图8为一实施例中的可拆卸连接部件的结构示意图。

图9为一实施例中的上夹板的结构示意图。

图10为一实施例中的下夹板的结构示意图。

图11为一实施例中可拆卸连接部件与导热模块及温度检测及显示模块的位置关系图。

图12为弹性石墨烯纳米碳导热片的切面示意图。

图13为弹性石墨烯纳米碳导热片与可拆卸连接部件的结构示意图。

图14为一实施例中的具备检测显示功能的口罩的结构示意图。

图15为一实施例中的温度检测及显示模块的工作流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

该实施例中，所述的具备检测显示功能的口罩包括口罩面罩、导热模块、温度检测及显示模块；

其中，所述的导热模块设于所述的口罩面罩内侧，所述的温度检测及显示模块与所述的导热模块相连，且所述的温度检测及显示模块设于所述的口罩面罩上。

在实施例中，所述的温度检测及显示模块包括液晶变色温度计，所述的液晶变色温度计的测温端与所述的导热模块相抵，所述的液晶变色温度计的温度显示面设于所述的口罩面罩的外侧。

在该实施例中，所述的温度检测及显示模块还包括第一提示报警单元，所述的第一提示报警单元包括NTC的感温探头、报警控制子单元、提示部件及第一电源单元；

所述的报警控制子单元分别与所述的NTC的感温探头及所述的提示部件相连接，用于在所述的NTC的感温探头检测到体温到达阈值温度后，控制所述的提示部件进行提示；

所述的第一电源单元分别与所述的NTC的感温探头、报警控制子单元及提示部件相连接。

在该实施例中，所述的提示部件由LED灯子单元构成。

实施时，报警控制子单元可由单片机构成，该单片机与NTC的感温探头及LED灯子单元中的LED灯相连接，单片机根据NTC的感温探头检测到的温度来对LED灯进行控制，当NTC的感温探头检测到相应的温度时，点亮LED灯进行提示。

在另一实施例中，所述的温度检测及显示模块包括温度传感器、数据处理单元、显示屏及第二电源单元；

所述的温度传感器与所述的导热模块相抵，且所述的温度传感器通过所述的数据处理单元与所述的显示单元相连接，所述的显示单元设于所述的口罩面罩的外侧；

所述的第二电源单元为所述的温度传感器、数据处理单元及显示单元供电。

在该实施例中，所述的显示单元包括LED灯组，所述的数据处理单元分别与所述的LED灯组中的各个LED灯相连接，其中，所述的LED灯组中的每一个所述的LED灯均与一温度区间相对应。该实施例中，所述的数据处理单元可由单片机构成，对温度传感器检测到的温度信号进行处理，然后触发LED灯组中对应的LED灯亮，如可将测量温度范围设于36度到39度范围之间，每间隔一度就作为1各温度区间，每一温度区间对应一LED灯，当到达某一温度时，就可点亮某一温度区间的灯，同时，每个区间对应的LED灯的颜色可不同，对于37至38度区间及38度至39度区间的温度可采用黄色及红色的LED灯构成，用于提示别人佩戴者体温异常，需要警惕。具体的测量范围及提示精度可根据实际需要进行设置，并安装对应数量的LED灯即可。

在还有的实施例中，所述的数据处理单元由zigbee数据传输处理器或带蓝牙功能的单片机构成。

在该实施例中，所述的显示屏可由显示屏构成，所述的显示屏由电子墨水屏、柔性薄膜开关面板、或柔性OLED屏中的任一个构成。

在该实施例中，所述的第二电源单元由固态电池或为柔性薄膜的自发电电池构成。

在该实施例中，所述的数据处理单元还与第二提示报警单元无线连接，用于在所述的温度传感器检测到的体温到达阈值温度后，控制所述的第二提示报警单元进行报警提示；

所述的温度检测及显示模块还包括PH值探头，所述的PH值探头与所述的数据处理单元相连接。

在该实施例中，所述的口罩还包括可拆卸连接部件，所述的导热模块与所述的温度检测及显示模块分别固定于所述的可拆卸连接部件上，并通过所述的可拆卸连接部件固定于所述的口罩面罩上。

在该实施例中，所述的可拆卸连接部件包括弹性夹子、上夹板及下夹板，所述的上夹板及下夹板设于所述的弹性夹子上；

所述的导热模块设于所述的下夹板上，与鼻梁相贴；所述的数据处理单元及显示单元设于所述的上夹板上；

所述的上夹板及下夹板通过所述的弹性夹子夹于所述的口罩面罩上。

在该实施例中，所述的导热模块由高导热发泡硅胶、导热硅胶、弹性石墨烯纳米碳导热片、纳米碳铜箔、纳米碳铝箔胶带中的任一导热材料构成。

在该实施例中，所述的口罩上还喷有生物标志物反应试剂。

在该实施例中，所述的生物标志物反应试剂为喷于所述的的口罩面罩内侧的生态感应SET墨水、喷于所述的口罩面罩外侧的石蕊墨水、喷于所述的口罩面罩内侧的铅糖墨水中的至少一个。

可通过所述的石蕊墨水与所述的生态感应SET(Smart-Echo-Tech)墨水的变色情况体现口罩的受污染程度。

上述实施例中的具备检测显示功能的口罩是一种性能好、成本低、易操作、方便观查、可快速测温的口罩，其除了在口罩面罩上增设检测人体温度的检测与显示装置，还在口罩面料的内外表面采用感温、感污、感臭的多种变色技术，当口罩表面检测到各自对应的生物标志物与气体时，相关检测位点就会改变颜色。即可快速直观了解自己口罩的现状，亦可快捷查看佩戴口罩的他人是否为发烧的疑似传染病人。具备成本低、美观易用、便携方便、灵敏准确的突出亮点，具有较大的社会意义、推广价值、很好的市场应用前景。

其中，所述的口罩面罩包括外层、中层、内层及系带，所述的导热模块及可拆卸连接部件设于所述的鼻梁与所述的口罩面罩之间，所述的生物标志物反应试剂喷洒在所述的口罩面罩上，所述的外层、中层、内层依次叠加与系带一起由超声波压合粘结。

口罩面罩的外层面料可由锦纶与丙纶纤维的合成无纺布构成，而口罩面罩的内层可由锦纶及与竹纤维的合成无纺布构成。

下面结合附图举一些更具体的实施例，对本发明的具备检测显示功能的口罩进行说明：

图1为第一实施例中本发明的具备检测显示功能的口罩的结构示意图，图1中的口罩罩面于现有技术中的医用平面口罩类似，加工过程如下：

步骤1：该口罩罩面的外层采用70％锦纶纤维与30％丙纶纤维的制作成卷状蓝色无纺布，口罩内层采用30％锦纶纤维与70％竹纤维的制作卷状白色无纺布。然后再将以上二层无纺布分别分切成150毫米同样宽度的卷状无纺布。以保证原有材料特性，调整成分适合染色。

步骤2：在医用平面口罩机的前端设置上下二组无纺布的放卷喷墨工位。上面一组放卷装置上(口罩外层蓝色无纺布)沿运作方向的安装一个雾状喷头，喷涂1％浓度蓝紫色的石蕊墨水；下面(口罩内层白色面料)同样设置一个雾状喷头喷涂2％浓度蓝色的铅糖墨水。分别随口罩机快速平移而在无纺布内外层面上喷印出雾状的墨水位点。生物标志物反应试剂的喷涂社保的机位设置可参阅图2所示，加工过程中口罩面罩可沿图中箭头方向移动，然后分别由图中的雾状喷头进行石蕊墨水及铅糖墨水的喷涂。以实现对口罩面罩的喷墨染色。

步骤3：将喷印及烘干后的外层蓝色无纺布、里层白色熔喷无纺布、内层白色无纺布依次叠加进入口罩机自动化生产线完成夹鼻条与系带的超声波压合粘结工序，制作成具有面料变色功能的医用口罩。

至此完成对口罩面罩的制作以及对口罩面罩上的生物标志物反应试剂的喷涂。

步骤4：将以上口罩面罩放入图3中的定制的自动化模切机，利用图3中的自动化模切机靠近左侧的第一工位的设备，在该口罩面罩的鼻梁水平位置处切出一个长方形的切口。

步骤5：通过超声波滚轮压合液晶变色温度计塑胶片在口罩面罩的无纺布上，具体步骤为：将宽度为2厘米长度为8厘米的液晶变色温度计(液晶感温变色薄膜)放置在口罩生产线机架上的吸风转移滚筒(即图3中的左侧的第二工位的设备)随生产线移动而转动、把液晶变色温度计塑胶片从下面逐片转动往上贴附到分切出的口罩切口处，通过设置的超声波装置将液晶温度计压合在上述口罩切口处的面料上。

步骤6：在液晶变色温度计的塑片上涂胶贴离型纸，具体为通过设置在图3中的自动化模切机靠近左侧的第三工位的设备——喷胶机对离型纸卷材涂布热熔胶、再经过依次逐段切割后，通过滚轮分别黏贴压合在该变色口罩内层、液晶变色温度计内侧的面料上，最终完成该医用变色口罩的制作。

在其他不在以上液晶变色温度计背面涂胶的实施例中，上述步骤6还可由下述步骤6-1及6-2实现：

步骤6-1：制作一种如图4-1所示的与人脸形状贴合的外形如桥洞、二侧分别开有孔洞的、高导热的硅胶泡沫导热垫(即该导热模块为按鼻梁造型制作的高导热的硅胶泡沫导热垫)，在该导热垫中填充有颗粒物为“氧化铝颗粒及氮化硼”的混合颗粒，从而使其具有非常好的导热性能。

在该导热垫的外侧弧面、贴近液晶变色温度计的圆弧处涂有一层带离型纸的不干胶。在使用时先剥离硅胶垫上的离型纸，然后将该导热垫黏贴到所述口罩的液晶变色温度计的背面。

步骤6-2：如图4-2所示，所述的硅胶泡沫导热垫的左侧通孔内、前部圆弧处设置一个红绿双色的LED灯构成提示部件、正对着口罩表面上液晶变色温度计背面的圆孔，其后部设置的一个微型控制电路板(即报警控制子单元)上设置有一个NTC的感温探头；在该硅胶泡沫导热垫的右边设置有纽扣电池(即第一电源单元)。所述纽扣电池对所述控制电路板和NTC的感温探头进行供电。

该导热垫黏贴到所述口罩的液晶变色温度计背面，由该导热垫吸附鼻梁皮肤表面的体温给液晶变色温度计测量后，利用温度和角度差而呈现颜色变化，并在15-30秒内随温度度数变化而变色(可逆变)。再根据目测液晶颜色所处位置判断温度高低。通过在步骤实现按鼻梁造型、制作高导热的发泡硅胶件，其中，液晶变色温度计的结构可参阅图4-3所示，该液晶变色温度计上设有一供LED灯显示的通孔。图4-2中下侧凹陷位置为佩戴时于脸部接触的位置，从图中可看出采用该结构可与脸部进行很好的贴合。

在实施过程中，可通过设置LED灯的第一提示报警单元实现提示报警功能。

该实施例中，LED灯子单元包括LED提示灯，当检测到的温度超出阈值温度时，相应地LED灯点亮，进行提示，那么在制作过程中，可在图4-3中的液晶变色温度计上留出一个小孔，LED灯设于小孔处，为了更直观，液晶变色温度计上标有相应温度刻度的颜色显示，并如图4-1及图4-2所示所示，将NTC的感温探头、报警控制子单元(即图4-1中的微电板、图4-2中的电路板)及第一电源单元设于高导热的硅胶泡沫导热垫中。

更具体地，实施时可采用一个红绿双色的LED贴片灯、3V的纽扣电池及相应的电路组成被测体温达37.5℃以上就点亮红灯的第一提示报警单元。

上述实施例中的具备检测显示功能的口罩的特点可参阅下表1所示：

表1

实际使用时，上述实施例中的具备检测显示功能的口罩的测温误差可参阅下表2所示：

表2

在其他实施例中，所述的温度检测及显示模块包括具有多个LED提示灯的LED灯组，(每个温度对应一个LED灯。使用时，当体温到某一个温度时，就点亮对应的灯，其中，36～37℃对应的LED灯显示为绿灯、38℃对应的LED灯显示为黄灯、39℃对应的LED灯显示为红灯)。

如第二实施例：所述的具备检测显示功能的口罩中的口罩面罩可为N95(或杯型)口罩的结构。

如图5-1所示，在该实施例中，温度检测及显示模块包括柔性薄膜开关面板及鼻梁垫块组成；

柔性薄膜开关面板的上层设置印刷有体温计图案。所述体温计图案的头部设置有一条扁平状的电源开关按键灯(LED绿色)、数字显示部位设置有4个LED灯(每个温度对应一个LED灯，其中，36～37℃对应的LED灯显示为绿灯、38℃对应的LED灯显示为黄灯、39℃对应的LED灯显示为红灯)，所述体温显示灯由鼻梁垫块上的NTC温度探头测出的体温数值后，再点亮4个LED灯中某一个颜色的灯。所述面板的下层设置有主控电板及纽扣电池。

所述的鼻梁垫块为一种外形如桥洞、左侧开有方孔的泡沫硅胶铸件(即图5-1中的垫块即为导热模块)，该导热模块中的方孔中设置有温度传感器，该温度传感器可由具备贴片式NTC感温探头的微型电路板构成，所述电路板的外侧粘贴有硬币大小、检测皮肤汗水的贴片式PH值探头，面板通过导线与位于鼻梁垫块中的温度传感器及PH值探头连接，如图5-1及5-2所示，该微电板通过附近的一个电线插孔连接到所述的柔性薄膜开关面板。在该泡沫硅胶垫的内侧贴附鼻梁与脸颊的圆弧处，涂有一层带离型纸的不干胶。(如图5-2所示)在使用时剥离硅胶垫内侧上的离型纸，然后将该泡沫硅胶垫黏贴到使用者的鼻梁与脸颊上。

该实施例中的柔性薄膜开关面板垂挂在口罩上方的外侧，所述的鼻梁硅胶垫块黏贴在鼻梁及面部，通过导线连接柔性薄膜开关面板。设置在柔性薄膜开关面板下的纽扣电池对所述柔性薄膜开关面板与控制电路板和NTC感温探头的微电板进行供电。设置在泡沫硅胶垫中NTC感温探头的微电板对所探测到的温度信号传送至主控制电路板，由其将温度信号转换成包含测量整数值及测量小数值的温度数值显示到该柔性薄膜开关面板上。

该口罩的结构可参阅图5-3所示。当被测体温在37.2℃以下该LED灯将显示绿灯；当体温达到达37.5℃以上就点亮红灯以示报警。NTC温度传感器的分辨率可达±0.01℃，精确度可达±0.02℃，反应速度<2.8秒。

该实施例中，在NTC探头电板的外侧设置有检测皮肤汗水的PH值探头(NTC探头处开设有小孔)，即用于增加检测人体健康状态、又特别用于监测和防止上述NTC探头在检测体温时、不被他人有意阻隔NTC探头来修改(发烧)数据。所述的PH值贴片探头特别轻盈、小巧、柔软，无需电池支持，所检测产生的数据将直接发送到本实施例的柔性开关面板上显示。

实施时，所述的薄膜面板采用多层整体密封结构，因此它具有耐磨擦、防水、防尘、防有害气体、寿命长、性能稳定等特点。面板可以擦洗，字符不受损伤，色彩丰富、保新性好，安装方便。不仅如此，薄膜开关，面板的应用，能充分体现您的产品功能与色彩独具匠心构思，以提高产品的外观质量和增强产品时代气息。

在第三实施例中，该具备检测显示功能的口罩为一种可清洗、消毒，但仍可以通过检测特定对象”的口罩。该口罩中的口罩面罩由三层面料缝合的立体结构，其内外二层采用全棉巴利纱(英文名voile)普梳棉平布，中间阻隔层采用一种新型纳米微多孔膜。其结构如图6所示。

在该实施例中，同样可以在该口罩的内外二层面料上喷涂生物标志物反应试剂，而达到对应的面料变色效果；其次是通过在口罩面罩表面设置温度检测装置而出现视频与灯的变色现象、搜集与显示出人体体温数据等功能，该实施例中的口罩面罩的结构如图6所示。该实施例中的口罩结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、具有一定的实用价值。其制造过程如下：

步骤1：设置具有喷墨与烘干功能的装置在口罩机的前端，前部设置左右二组巴利纱的放卷及喷印墨水的工位，后部设置一个将喷印后巴利纱上墨水烘干的红外烘干机构(其加工工位如图7所示)，然后通过在该放卷装置展开内外二层巴利纱面料开始喷印蓝色的生态感应SET墨水，本案采用的是2％浓度用量0.005mL/cm2～0.01mL/cm2的生态感应SET墨水，通过雾状喷嘴将极微量的雾状墨水、连续喷印到口罩内外层面料的下方产生众多的反应位点。接下来再进入所述的红外烘干机构将喷涂在面料上的生态感应SET墨水烘干。该墨水涂覆口罩后可连续清洗40次，只是颜色变淡蓝、而可继续检测出相对应的油污与体液。

步骤2：将喷印及烘干后的内外二层巴利纱以及里层新型纳米微多孔膜依次叠加进入口罩机自动化生产线完成夹鼻条与系带的超声波压合粘结，制作成具有面料变色功能口罩面罩。

该实施例中以单片机技术和无线传输技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出的一种结构精致小巧的体温检测装置。由该装置中的温度传感器随时监测人体体温状态、数据处理单元将数据处理之后在电子墨水屏上显示，然后由无线传输模块传送监测数据与声光报警。

步骤3：制作测温口罩专用的可拆卸连接部件，具体步骤如下：

(1)采用弹性硅胶材料通过开模定制成由上下二片呈不同弧度、由中间一条接头连成一体的夹子结构。该下夹板按鼻梁弧度造型相吻合的弧度制作，该上夹板按佩戴口罩时脸上口罩的弧度制作，其结构可参阅图8所示；

其中，①弹性夹子：为厚1.5×宽8×长25毫米的两条细长形连体的TPU材料弹性夹子。其弹性夹子上二条夹子的上下啮合处、各设置有齿状条纹用于咬合固定，该弹性夹子由开模浇注制成；

②上夹板：为厚0.6×宽25×长20毫米、弧度直径为Φ150毫米的硅胶薄板。在其圆弧内侧中心线左右设置有2排4个卡扣、用于卡接弹性夹子上的细长杆；在其外圆弧上设置有左右4个螺丝固定桩子，用于链接控制电路板，该上夹板由开模浇注制成，其结构可参阅图9所示；

③下夹板：为厚0.6×宽30×长20毫米、弧度直径Φ28毫米的半圆形聚烯烃树脂薄板。其圆弧外侧中心线左右设置有左右2排4个卡扣、用于上接弹性夹子上细长杆，该下夹板由开模浇注制成，其结构如图10所示；

上述的聚烯烃树脂像金属模板一样具有随外力作用而轻微弯曲变形，失去外力作用不易回弹，保持已有形状不变的特异性能，从而可轻柔地套贴在鼻梁上。

(2)设置温度检测及显示模块，可拆卸连接部件与导热模块及温度检测及显示模块的位置关系可参阅图11所示：

本案采用zigbee技术的AW5161P0CF芯片及陶瓷天线作为无线收发模块、采用DS18B20作为温度传感器、采用电子墨水屏作为显示屏、采用薄膜电池为主电源、纽扣电池为辅电源的无线温度监测系统的一体化解决方案设计方案，并从硬件和软件两个方面介绍系统的设计过程，通过简化的电路设计、实现对温度信息进行的无线数据采集。

其中，所述的AW5161POCF及陶瓷天线(外形尺寸：16×23mm)作为数据处理单元，其中，该模块为广州致远电子基于NXP JN5168无线微控制器开发的一系列低功耗、高性价比的zigbee模块。该模块将无线产品极复杂的通讯协议集成到内置的MCU中，采用UART串口作为用户MCU控制及透传接口，完全等同于将用户MCU串口无线化。Nano模块支持3.6V供电，其小功率模块发送电流只有20mA；

该实施例中，通过设定该AW5161POCF的软件以及休眠采集时间，实现0代码控制。并提供一个完整的基于IEEE802.15.4标准ISM频段的应用集成方案。

所述的DS18B20(外形尺寸：4.6×3.6mm)作为温度传感器，该传感器体积小便于安装。为降功耗控体积，温采集与控制皆在AW5161POCF模块中完成，并采用单线通信不需要额外的电源接口，AW5161POCF模块休眠时DS18B20处于关断状态，在唤醒采集时，AW5161POCF再与DS18B20温度传感器信号并同时给其电容充电，传送完成后再次进入休眠。

所述的1.02英寸点阵(外形尺寸：42×27mm)的柔性电子墨水屏，具有超低功耗、超宽视角，超薄超轻、分辨率为128x80，FPC连接为30针，通过SPI接口和IC驱动器进行通信，并进行部分刷新。可兼容3.3V和5V单片机接口、或SPI接口用于连接控制器板。支持STM32开发平台/Arduino开发平台。

所述的主电源薄膜电池为“柔性、可裁剪碲化铋/纤维素复合热电薄膜电池”，是高性能碲化铋热电材料与低成本纤维素纸进行网络结构复合的电池产品，其不足一指宽0.1毫米厚单片灰色软质薄膜具有优异的变形能力，能够充分贴合复杂曲率变化的人体体表，所连接测量电表上立刻显示出有明显输出电压，并维持与周围环境的温差，从而提升热能转换效率。

所述的备用电源为3.6V锂电池LIR1620纽扣电池(16.0x2.0 mm)。

(3)膜切成石墨烯纳米碳胶带成型膜片：

膜片组成：层叠复合的PET、双面胶、人工石墨片、石墨烯纳米碳、蓝膜保护层；

膜片厚度：0.055㎜；

膜片导热系数：1400～1600W/mk；

该实施例中的导热膜片是一种全新的石墨烯与石墨结合的导热材料，即屏蔽膜片向

外散热、连接在人体发热源与温度传感器之间沿膜片的平面方向快速导热，其由弹性石墨烯纳米碳导热片构成，具体结构如图12所示。

(4)安装热传导膜膜片及配件，具体步骤如下：

A、剥离膜片底面的蓝膜保护层后，黏贴到上、下夹板上；

B、剥离膜片左侧上下两侧边的PET保护层、以及右侧的PET层；

C、黏贴二片碲化铋自发电薄膜电池薄膜到左侧已剥离PET位置处；

(注意：不要剥离左右二侧中间的一小片PET膜！)

D、黏贴一片16g/㎡的光面(不掉毛)无纺布到右侧的下夹板上；

E、将黏贴好的上下2块夹板层面下的卡扣对准弹性夹子、用力卡紧锁住。

安装好的热传导膜膜片及配件的结构可参阅图13所示。

(5)安装数据处理单元与电子墨水屏，具体过程如下：

本案将AW5161P0CF模块及陶瓷天线、DS18B20温度传感器以及纽扣电池采用贴片方式安装，同时将该1.02英寸点阵的柔性电子墨水屏电子墨水屏贴装在AW5161P0CF模块上；

将该模块上DS18B20温度传感器的顶部朝下对准贴近上夹板方孔处的石墨烯导热膜后，再将上述模块底板上的四个螺孔对准上夹板上PET切口露出的塑料柱体拧入螺丝固定，盖上电子墨水屏的盒盖后完成安装，使用时，若超过设定数值报警。

(6)在数据处理单元及显示屏外设置盒体，具体盒体设置结构如下：

盒体(正面)：主页键，查阅键、刷新键、蜂鸣器、LED灯；

盒体(底部)：USB、耳机插口、开关按键；

(7)将组装好的温度检测及显示模块及导热模块通过可拆卸连接部件装于所述的口罩面罩上；其结构可参阅图14所示。

具体实施时，该实施例中，温度检测及显示模块的工作流程如图15所示，具体步骤如下：

AW5161P0CF芯片先模块初始化，然后由DS18B20构成的温度传感器采集温度值，再由AW5161P0CF芯片对采集的温度值数据进行数据处理，再根据环境温度对检测的温度进行误差值修正，然后将处理后的数据输送给墨水屏显示，其中测温、数据处理、误差修正及墨水屏显示步骤为循环步骤，且每次检测完成均对相应的检测数据进行上传，便于后续数据统计。当检测到的体温超过阈值后，进行报警处理。

上述实施例中的具备检测显示功能的口罩的特点可参阅下表3所示：

表3

实际使用时，上述实施例中的具备检测显示功能的口罩的测温误差可参阅下表4所示：

表4

本发明的具备检测显示功能的口罩具有如下有益效果：

1、该实施例中具备检测显示功能的口罩具备疫情快查功能，疫情期间必戴口罩，本案的“液晶温度计口罩”价廉物美可大量用以筛查，不仅可方便自查、在各处检测点亦可方便他人筛查、提高管理效率；

2、该实施例中具备检测显示功能的口罩还具备疑似追踪功能，该实施例中的“zigbee电子测温口罩”可大量用以定位追踪，不仅可快捷筛查现场发烧者(疑似带毒)，亦可随时追踪(隔离)疑似者的高烧发展状况；

3、该实施例中的具备检测显示功能的口罩具备拓展应用，在常见的口罩上分别增添液晶变色温度计、或者zigbee技术的测温装置与导热技术，同理也可让现有口罩也实现具有人体体温的检测功能；

4、该具备检测显示功能的口罩省材省工，采用导热技术的装置，不仅可省却鼻梁条这个部件与工位，而且无论是本案鼻梁处的导热模块、还是测温夹子，都能更紧密地贴合鼻梁与脸部皮肤；

5、该具备检测显示功能的口罩可通过体温发电，采用一种创新的夹子型的测温装置夹装在口罩上，利用导热片将人体鼻梁表面散发出去的热能与外界环境的温差收集发电，转化成电能的形式以对本案中的测温模块进行供电，不仅轻薄容易携带，又容易随时与直观地检测人体的体温状态；

当使用人体体温发电时，体温与环境温度相差15摄氏度左右时可实现微瓦——毫瓦量级

发电量(发电效果随着温差的增大而提高)，特别是当人发烧(或运动)时，皮肤就会越热，当人体运动时消耗生物化学能产生热量或是北方地区室外年平均温度低于20摄氏度的时候，体温发电的效果更会猛增......运动量越大，装置就能获得更多电量，例如：

如果春天室外温度为摄氏27℃时、温差8℃，相当于在3V电压下产生15mA电流。

如果冬天室外温度为摄氏6℃时、温差30℃，相当于在3V电压下产生22mA电流】

通常人体体温为36摄氏度，人体体温通常能产生持续不断的3-4伏特电压。

6、该具备检测显示功能的口罩具备口罩自检的特点，使用CMOS-MEMS热发泡喷墨打印芯片技术和打印头控制技术，将检测墨水1为1％浓度酸性指示剂用量0.001mL/cm2～0.003mL/cm2的铅糖墨水；检测墨水2为1％浓度酸性指示剂用量为0.0006mL/cm2～0.001mL/cm2的石蕊墨水。呈雾状的分别喷洒后嵌入到该口罩内外二层面料的纤维网中。另外采用2％浓度用量0.005mL/cm2～0.01mL/cm2蓝色的生态感应SET墨水。将该墨水分别喷洒到该口罩内外二层面料的纤维网中、并通过烘干机快速烘干。此时，该墨水就会分别在面料表面上产生众多检测位点、拥有了检测微量被检测物所需的灵敏度。然后观察其颜色的变化来彰显口罩的清洁、或污染程度；

当检测位点被口鼻溢出的口气与唾液接触、或堆积湿润。只要口气中含有硫化氢气体就会与上述铅糖反应位点接触，在1分钟内用肉眼检测到400ppb硫化氢产生的一些黑褐色色斑，(在无纺布上喷洒十亿分之四百这样低浓度的墨水位点就能产生肉眼可见的颜色变化。而相应五倍这种浓度的硫化氢口气就会飘逸出口臭气味)，即可验证有硫化氢或硫化物存在，即可通过铅糖墨水检测口臭。

7、设置37℃时处于绝缘状态的温度响应智能纳米纤维膜，该薄膜从干燥到脱水，25～36℃到处于吸水状态，到达37℃时即处于阻水状态。

8、该具备检测显示功能的口罩中的墨点耐洗，该种纳米纤维微孔薄膜材质口罩不会因经受沸水、酒精、84消毒液等反复消毒处理和吸湿而影响过滤效果。而可正常佩戴反复使用20次的特点。

本发明采用喷印可以反复洗涤约40次的生态感应SET墨水，以及石蕊墨水。当有唾液或污物(油污、细菌)、代谢物等污染源侵染粘附到口罩面料上，涂有蓝色SET生态感应墨水位点就会发生表面交互，从而触发其位点颜色从蓝色变为红色，所述喷涂的石蕊墨水也会由紫色转变为红色。其受污染程度越强，颜色就越深(大约在每平方米2×103的数量级时就会产生颜色渐变)，从而及时提醒佩戴者该清洗(更换)口罩了。

本发明的具备检测显示功能的口罩从材质、结构、功能及加工工艺多方面来看具有相当多的功能与优势，且其各种成本较低与制备简便、无需增添复杂加工设备，皆可直接接入到现有多种自动化的口罩机实现大批量的生产，效率高且加工成本低、从而可实现口罩的体温检测和多种状况的快速检测，具有很好的性价比。同样可以实现其一次性、价格低廉的目的。

采用本发明的具备检测显示功能的口罩，由于增添了包括感温、感臭、感污皆能分别变色的技术，可迅速得到对应的检测结果。对处于新冠病毒肆孽的大流行阶段，我们更需要快速直观了解自己口罩的现状、亦可快捷查看佩戴口罩的他人是否为发烧的疑似传染病人。并且还能省却封城阶段在关口派遣无数穿戴严密防护服的测温人员、省却无数的测温仪。而且该口罩还具备成本低、美观易用、便携方便、灵敏准确的突出亮点，具有较大的社会意义、推广价值、很好的市场应用前景。

本发明的具备检测显示功能的口罩，包括口罩面罩、导热模块、温度检测及显示模块；其中，所述的导热模块设于所述的口罩面罩内侧，所述的温度检测及显示模块与所述的导热模块相连，且所述的温度检测及显示模块设于所述的口罩面罩上，通过导热模块进行热传递使得该具备检测显示功能的口罩即具备测温的准确性，又满足佩戴的舒适性，可通过温度检测及显示模块直观的获悉体温。该具备检测显示功能的口罩备成本低、美观易用、便携方便、灵敏准确的突出亮点，具有较大的社会意义、推广价值、很好的市场应用前景。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (15)

1.一种具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的口罩包括口罩面罩、导热模块、温度检测及显示模块；

其中，所述的导热模块设于所述的口罩面罩内侧，所述的温度检测及显示模块与所述的导热模块相连，且所述的温度检测及显示模块设于所述的口罩面罩上。

2.根据权利要求1所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的温度检测及显示模块包括液晶变色温度计，所述的液晶变色温度计的测温端与所述的导热模块相抵，所述的液晶变色温度计的温度显示面设于所述的口罩面罩的外侧。

3.根据权利要求2所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的温度检测及显示模块还包括第一提示报警单元，所述的第一提示报警单元包括NTC的感温探头、报警控制子单元、提示部件及第一电源单元；

所述的报警控制子单元分别与所述的NTC的感温探头及所述的提示部件相连接，用于在所述的NTC的感温探头检测到体温到达阈值温度后，控制所述的提示部件进行提示；

所述的第一电源单元分别与所述的NTC的感温探头、报警控制子单元及提示部件相连接。

4.根据权利要求3所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的提示部件由LED灯子单元构成。

5.根据权利要求1所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的温度检测及显示模块包括温度传感器、数据处理单元、显示单元及第二电源单元；

所述的温度传感器与所述的导热模块相抵，且所述的温度传感器通过所述的数据处理单元与所述的显示单元相连接，所述的显示单元设于所述的口罩面罩的外侧；

所述的第二电源单元为所述的温度传感器、数据处理单元及显示单元供电。

6.根据权利要求5所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的显示单元包括LED灯组，所述的数据处理单元分别与所述的LED灯组中的各个LED灯相连接，其中，所述的LED灯组中的每一个所述的LED灯均与一温度区间相对应。

7.根据权利要求5所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的数据处理单元由zigbee数据传输处理器或带蓝牙功能的单片机构成。

8.根据权利要求5所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的显示单元由电子墨水屏、柔性薄膜开关面板、或柔性OLED屏中的任一个构成。

9.根据权利要求8所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的数据处理单元还与第二提示报警单元无线连接，用于在所述的温度传感器检测到的体温到达阈值温度后，控制所述的第二提示报警单元进行报警提示；

所述的温度检测及显示模块还包括PH值探头，所述的PH值探头与所述的数据处理单元相连接。

10.根据权利要求5所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的第二电源单元由固态电池或为柔性薄膜的自发电电池构成。

11.根据权利要求5所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的口罩还包括可拆卸连接部件，所述的导热模块与所述的温度检测及显示模块分别固定于所述的可拆卸连接部件上，并通过所述的可拆卸连接部件固定于所述的口罩面罩上。

12.根据权利要求11所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的可拆卸连接部件包括弹性夹子、上夹板及下夹板，所述的上夹板及下夹板设于所述的弹性夹子上；

所述的导热模块设于所述的下夹板上，与鼻梁相贴；所述的数据处理单元及显示单元设于所述的上夹板上；

所述的上夹板及下夹板通过所述的弹性夹子夹于所述的口罩面罩上。

13.根据权利要求1所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的导热模块由高导热发泡硅胶、导热硅胶、弹性石墨烯纳米碳导热片、纳米碳铜箔、纳米碳铝箔胶带中的任一导热材料构成。

14.根据权利要求1所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的口罩上还喷有生物标志物反应试剂。

15.根据权利要求1所述的具备检测显示功能的口罩，其特征在于，所述的生物标志物反应试剂为喷于所述的的口罩面罩内侧的生态感应SET墨水、喷于所述的口罩面罩外侧的石蕊墨水、喷于所述的口罩面罩内侧的铅糖墨水中的至少一个。

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