CN112473034A

CN112473034A - 一种智能防护面罩

Info

Publication number: CN112473034A
Application number: CN202110027925.5A
Authority: CN
Inventors: 夏天; 张勇; 张展赫
Original assignee: ELECTRONIC INFORMATION VOCATIONAL TECHNOLOGY COLLEGE
Current assignee: ELECTRONIC INFORMATION VOCATIONAL TECHNOLOGY COLLEGE
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-03-12

Abstract

本发明提供一种智能防护面罩，通过设计导气孔组件、导流辐条、单向阀，以及叶片风扇装置、ECU、发电装置、空气质量传感器等从而达到高效过滤空气中的杂质、细菌、灰尘等，防止水汽在眼镜片上凝结，并且可以智能提醒、与互联网大数据互通而无需额外供电，使用寿命长，方便简单。

Description

一种智能防护面罩

技术领域

本发明涉及一种防护面罩，特别是应用于机加工车间、木料加工场所、煤矿场、采石作业场、建筑工地等环境颗粒物污染较为严重的工作环境使用，也可适用于污染严重时段的地区使用，亦可应用于疫情防控。

背景技术

目前，有很多体力劳动者工作于一些特殊的环境，比如加工车间、木料加工场所、煤矿场、采石作业场、建筑工地等，有研究表明此类体力劳动者罹患尘肺病等呼吸系统疾病的机率要高于普通人群，普通的防护面罩，难以起到良好的防护效果，且对于一些特殊的使用群体不够友好。例如戴眼镜的同志在天气寒冷时戴上口罩容易使得镜片起雾，会影响上述环境工作的劳动者正常作业，甚至带来安全隐患。

另外，普通的防护面罩不具备智能特性，多为一次性使用，无法与智能设备沟通，且无法提示当前环境污染等级并发出告警信息，场景应用较为落后。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种智能防护面罩，达到高效过滤空气中的杂质、细菌、灰尘等，防止水汽在眼镜片上凝结，并且可以智能提醒、与互联网大数据互通而无需额外供电。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明的智能防护面罩，包含：用于挂耳的系绳，遮盖面部的用于过滤空气的活性炭毡材料，面部定型的框架材料，其中所述系绳固定于框架材料两侧。

在所述活性炭毡材料的左下侧开有一导气孔，所述导气孔由环形PVC材料固定，所述环形PVC材料具有中心轴，所述中心轴由导流辐条支承，所述导流辐条由扭转翼型构成，所述导气孔外侧安装有单向阀，其中单向阀由硅胶材料制成。

较佳的，在所述中心轴部位安装有可旋转的叶片风扇装置，该叶片风扇装置位于导流辐条里侧。

较佳的，叶片风扇装置中心轴处安装有发电装置，所述发电装置的转动轴与所述叶片风扇装置的中心相连接，且在所述转动轴外侧套有滑动轴承装置，所述滑动轴承装置安装在中心轴处；所述发电装置的电流输出端与ECU连接，所述ECU用于控制发电电流，且在该装置上集成有储能装置。

可选的，所述发电装置可以是微型直流无刷发电机；所述储能装置为可充锂离子扣式电池或者微型聚合物锂离子电池。

进一步的，所述发电装置在叶片风扇装置的带动下发出电能，并通过ECU将电能存储在储能装置中。

较佳的，该智能防护面罩还包括一空气质量传感器、一微型多色LED显示器；所述空气质量传感器的感应探头位于导气孔外侧边缘，用PVC材料成型固定，并与所述ECU相连，由储能装置供电，并将空气质量信号传输给ECU；所述ECU可根据空气质量信号发出控制信号；所述微型多色LED显示器与ECU连接，由该ECU供电并根据所述控制信号点亮不同颜色。

较佳的，还包括信号收发模块和定位模块，所述信号收发模块可以与终端设备进行通讯，所述定位模块可以进行实时定位并发送定位数据。

可选的，所述信号收发模块可以是蓝牙模块、移动信号模块或者WIFI模块；所述定位模块可以是GPS定位模块、北斗定位模块或者基于移动数据的位置计算模块。

进一步的，所述信号收发模块将空气质量信号和定位数据传输给终端设备，终端设备发出相应的空气质量提示，并根据空气质量情况发出相应预警建议信息。

可选的，该智能防护面罩还包括可打开的双层无纺布材料；所述过滤空气的活性炭毡材料位于双层无纺布材料当中，可依需要更换。

综上所述，本发明通过利用不同装置以及气体导出方式和空间的搭配，充分利用空气动力学设计，得以克服目前防护面罩的功效性和舒适性不足的问题，最重要的是，利用自发电原理，克服了智能模块的供电不方便题，并且智能模块能将当前的环境情况反馈给用户终端APP，APP可以搜集当前环境中的污染情况，并根据当前定位数据，综合计算数据可信度，根据健康要求给出相应建议；同时该智能防护面罩还可以在口罩边以不同LED光色来提醒当前环境工作者注意周边环境污染情况。

附图说明

图1是本发明智能防护面罩的结构示意图。

图2是本发明智能防护面罩运行原理图。

图3是本发明扭转翼型的说明。

附图标记说明：1、系绳；2、面部定型的框架材料；300、导气孔组件；301、外缘；302、导流辐条；303、中心轴；304、叶片风扇装置（为了示意清楚，将其置于导气孔组件上方）；305、发电装置（为了示意清楚，将其置于导气孔组件上方）；306、单向阀；307、扭转翼型；4、ECU；5、信号收发模块；6、空气质量传感器；7、储能装置；8、定位模块；9、微型多色LED显示器。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种智能防护面罩，包含：用于挂耳的系绳1，遮盖面部的用于过滤空气的活性炭毡材料（位于面部定型的框架材料内部），面部定型的框架材料2，其中所述系绳1固定于框架材料2两侧。

在所述活性炭毡材料的左下侧有一导气孔组件300，所述导气孔组件的外缘301由环形PVC材料固定，所述环形PVC材料具有中心轴303，所述中心轴303由导流辐条302支承，所述导流辐条302由扭转翼型307构成，所述导气孔组件300的外侧安装有单向阀306，其中单向阀306由硅胶材料制成。

在这其中，活性炭毡有效吸附空气中的大颗粒物、灰尘、PM2.5等，细菌病毒等。PVC材料轻便，易于加工成型。扭转翼型导流辐条可将呼出的带有水蒸气的气体迅速与外界空气掺混，并使部分水蒸气凝结在导流辐条上，从而减少水蒸气在面罩佩戴者的眼镜等部位液化而遮挡视线。单向阀可以防止外界脏空气未经过活性炭毡过滤而直接通过导气孔进入呼吸道。硅胶材质的单向阀具有柔软的特性，与环形PVC材料接合后有较好的密封效果，防止在吸气的过程中从单向阀与PVC材料接触的边缘吸入未经过滤的空气。

进一步，在所述中心轴303部位安装有可旋转的叶片风扇装置304，该叶片风扇装置位于导流辐条里侧。叶片风扇装置304所在中心轴303处安装有发电装置305，所述发电装置305的转动轴与所述叶片风扇装置304的中心相连接，且在所述转动轴外侧套有滑动轴承装置，所述滑动轴承装置安装在中心轴处；所述发电装置的电流输出端与ECU4连接，所述ECU4可以控制发电电流，且在该装置上集成有储能装置7。所述发电装置305可以是微型直流无刷发电机；所述储能装置7为可充锂离子扣式电池或者微型聚合物锂离子电池。所述发电装置在叶片风扇装置的带动下发出电能，并通过ECU将电能存储在储能装置中。

风扇叶片可以增加呼出气体的涡流程度，进一步加速呼出气体与周边气体混合，起到增强防雾的效果。而在该叶片风扇装置上装载微型发电装置后，例如装载微型直流无刷发电机，而风扇叶片在呼出气体的带动下，带动发电机的转轴发出电流，该电流在经过ECU处理后，存储于发电装置内，用于进一步实现智能防护提醒的能耗。储能装置选用体积较小的可充电锂离子扣式电池或者微型聚合物锂离子电池，这样电池体积小，且在放电的同时可以进行充电，保证只能面罩的正常使用。

进一步，该智能防护面罩还包括一空气质量传感器6、一微型多色LED显示器9；所述空气质量传感器的感应探头位于导气孔外侧边缘，用PVC材料成型固定，并与所述ECU4相连，由储能装置7供电，并将空气质量信号传输给ECU4；所述ECU4可根据空气质量信号发出控制信号；所述微型多色LED显示器9与ECU4连接，由该ECU4供电并根据所述控制信号点亮不同颜色。

上述空气质量传感器、LED显示器所消耗的电能，来自于储能装置7，而储能装置7的能量来源于发电装置，这样的智能面罩无需进行更换电池，使用极为便捷，无需考虑电池电量问题，且由于无需设计更换电池结构，可以将整个发电、控制、储能、传感器模块集成为一体，减少智能设备在口罩当中的体积占据，利于防护面罩整体外形设计。LED显示不同的颜色，例如，在监测到环境空气质量差时，显示红色，用于提醒警示佩戴者及周围环境的工作者，在监测到空气质量好时，显示绿色。

较佳的，还包括信号收发模块5和定位模块8，所述信号收发模块5可以与终端设备进行通讯，所述定位模块8可以进行实时定位并发送定位数据。可选的，所述信号收发模块可以是蓝牙模块、移动信号模块或者WIFI模块；所述定位模块可以是GPS定位模块、北斗定位模块或者基于移动数据的位置计算模块。

进一步的，所述信号收发模块将空气质量信号和定位数据传输给终端设备，终端设备发出相应的空气质量提示，并根据空气质量情况发出相应预警建议信息。终端设备安装有专用APP，该APP可以搜集天气数据信息，结合收到的空气质量信号，给出相应的在LED显示器上的建议显示信息。而在口罩上，后续可以增加微型喇叭、微型麦克风，均通过ECU综合控制，以实现声音的提示建议、语音的提示，实现智能点播、信息查询、天气预报等功能。

可选的，该智能防护面罩还包括可打开的双层无纺布材料，该双层无纺布材料被所述框架材料固定；所述过滤空气的活性炭毡材料位于双层无纺布材料当中，可依需要更换。

考虑到整部面罩的制造成本，使用寿命，将智能防护面罩的过滤材料设定为可更换，可重复使用，降低使用成本，增强市场竞争力。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种智能防护面罩，包括：用于挂耳的系绳，遮盖面部的用于过滤空气的活性炭毡材料，面部定型的框架材料，其中所述系绳固定于框架材料两侧，其特征在于：在所述活性炭毡材料的左下侧有一导气孔组件，所述导气孔组件的外缘由环形PVC材料固定，所述环形PVC材料具有中心轴，所述中心轴由导流辐条支承，所述导流辐条由翼型构成，所述导气孔组件的外侧安装有单向阀，其中单向阀由硅胶材料制成。

2.根据权利要求1所述的智能防护面罩，其特征在于：在所述中心轴部位安装有可旋转的叶片风扇装置，该叶片风扇装置位于导流辐条里侧。

3.根据权利要求2所述的智能防护面罩，其特征在于：叶片风扇装置所在中心轴处安装有发电装置，所述发电装置的转动轴与所述叶片风扇装置的中心相连接，且在所述转动轴外侧套有滑动轴承装置，所述滑动轴承装置安装在中心轴处；所述发电装置的电流输出端与ECU连接，所述ECU可以控制发电电流，且在该装置上集成有储能装置。

4.根据权利要求3所述的智能防护面罩，其特征在于：所述发电装置可以是微型直流无刷发电机；所述储能装置可以是可充锂离子扣式电池或者微型聚合物锂离子电池。

5.根据权利要求3-4所述的智能防护面罩，其特征在于：所述发电装置在叶片风扇装置的带动下发出电能，并通过ECU将电能存储在储能装置中。

6.根据权利要求5所述的智能防护面罩，其特征在于：还包括一空气质量传感器、一微型多色LED显示器；所述空气质量传感器的感应探头位于导气孔外侧边缘，用PVC材料成型固定，并与所述ECU相连，由储能装置供电，并将空气质量信号传输给ECU；所述ECU可根据空气质量信号发出控制信号；所述微型多色LED显示器与ECU连接，由ECU供电并根据所述控制信号点亮不同颜色。

7.根据权利要求6所述的智能防护面罩，其特征在于：还包括信号收发模块和定位模块，所述信号收发模块受控于ECU并可以与终端设备进行通讯，所述定位模块可以进行实时定位并发送定位数据。

8.根据权利要求7所述的智能防护面罩，其特征在于：所述信号收发模块可以是蓝牙模块、移动信号模块或者WIFI模块；所述定位模块可以是GPS定位模块、北斗定位模块或者基于移动数据的位置计算模块。

9.根据权利要求7所述的智能防护面罩，其特征在于：所述信号收发模块将空气质量信号和定位数据传输给终端设备，终端设备发出相应的空气质量提示，并根据空气质量情况发出相应预警建议信息。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的智能防护面罩，其特征在于：还包括可打开的双层无纺布材料，该双层无纺布材料被所述框架材料固定；所述过滤空气的活性炭毡材料位于双层无纺布材料当中，可依需要更换。