CN113576075A - 一种自适应口罩及其呼吸防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应口罩，其包括口罩基层、内部模组、内侧模组。口罩基层上开设至少一处通孔。内部模组包括滤气模块、传感器模块、处理器模块。滤气模块用于对经过通孔的气流进行过滤。传感器模块用于实时检测含量一以及含量二。处理器模块用于根据含量一和含量二实时计算出过滤效率。处理器模块还用于将数据传输至终端设备。内侧模组包括纳米发电模块、储能模块。纳米发电模块用于将用户佩戴口罩呼吸时产生的气流中的机械能转化为电能。储能模块用于储存纳米发电模块产生的电能。储能模块储存的电能用于分别对处理器模块和传感器模块进行供电。本发明能实时监测空气质量以及口罩的过滤效果，还能实现用户佩戴口罩时口罩的自驱动供电。

Description

一种自适应口罩及其呼吸防护系统

技术领域

本发明涉及个人防护领域，特别是涉及一种自适应口罩及其呼吸防护系统。

背景技术

口罩是一种卫生用品，一般指戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害气体、气味、飞沫、病毒等物质的作用，以纱布或纸等材料制成。口罩对于进入人体肺部的空气具有一定的过滤作用，根据防护等级可以过滤掉空气中不同粒径的颗粒物。

现有的口罩一般为一次性口罩，一般的一次性口罩具有一片口罩基层和两根挂耳绳。这使得现有的口罩一般仅具有过滤效果，功能比较单一。在用户佩戴口罩时并能直观的获取当前空气质量情况以及口罩自身的过滤效果，从而导致口罩的在使用过程中还存在一定的不便之处。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中口罩不能直观地为用户提供当前空气质量以及口罩的过滤效果，从而导致口罩不便于使用的技术问题，本发明提供一种自适应口罩及其呼吸防护系统。

一种自适应口罩，其包括口罩基层、绑带、内部模组、内侧模组。定义佩戴时靠近用户面部的一侧为内侧。口罩基层上开设有至少一处通孔。

内部模组包括传感器模块、处理器模块，以及至少一个滤气模块。各个滤气模块分别安装在各个通孔内。每个滤气模块包括多层的过滤薄片。过滤薄片用于对经过通孔的气流进行过滤。传感器模块用于实时检测在一个单位时间内经过任意一处通孔前后的气流中至少一种颗粒物的含量一以及含量二。处理器模块用于根据含量一和含量二实时计算出一个过滤效率。处理器模块还用于存储含量一、含量二以及过滤效率三者的数据，并将数据传输至一个终端设备。

内侧模组安装在口罩基层的内侧。内侧模组包括纳米发电模块和储能模块。纳米发电模块用于将用户佩戴自适应口罩呼吸时产生的气流中的机械能转化为电能。储能模块用于储存纳米发电模块产生的电能。其中，储能模块储存的电能用于分别对处理器模块和传感器模块进行供电。

在其中一个实施例中，传感器模块包括传感器单元一、传感器单元二。传感器单元一用于实时检测在一个单位时间内经过任意一处通孔之前的气流中至少一种颗粒物的含量一。传感器单元二用于实时检测在一个单位时间内经过任意一处通孔之后的气流中至少一种颗粒物的含量二。

在其中一个实施例中，处理器模块包括计算单元、存储单元，以及数据传输单元。计算单元用于根据含量一和含量二实时计算出过滤效率。存储单元用于存储含量一、含量二，以及过滤效率三者的数据。数据传输单元用于将存储单元存储的三者的数据传输至终端设备。

在其中一个实施例中，过滤效率η的计算公式为：

其中，G₁为在一个单位时间内经过任意一处通孔之前的气流中至少一种颗粒物的含量一；G₂为在一个单位时间内经过任意一处通孔之后的气流中至少一种颗粒物的含量二。

在其中一个实施例中，口罩基层采用透明的密封材料，且口罩基层的表面设置有光致变色层。

在其中一个实施例中，口罩基层的外缘形状呈长方形；纳米发电模块的外缘形状以及大小与口罩基层相互匹配，且二者之间相互平行设置。

在其中一个实施例中，自适应口罩还包括边框。边框采用塑性材料，且口罩基层、内部模组和内部模组均可拆卸式安装在边框内。绑带设置为两条，每条绑带的两端分别固定在边框的两侧上。

在其中一个实施例中，自适应口罩还包括指示灯一。处理器模块还用于获取与含量二相对应的一个预设安全区间(a，b)，将实时获取到的含量二与预设安全区间(a，b)的两个阀值a、b进行对比。并作出如下决策：

(1)当含量二小于预设安全区间(a，b)的阀值a时，判断用户当前吸入体内的空气质量处于安全水平，并控制指示灯一显示为绿色。

(2)当含量二大于预设安全区间(a，b)的阀值a且小于阀值b时，判断用户当前吸入体内的空气质量处于轻度污染水平，并控制指示灯显示为黄色。

(3)当含量二大于预设安全区间(a，b)的阀值b时，判断用户当前吸入体内的空气质量处于重度污染水平，并控制指示灯一显示为红色。

在其中一个实施例中，自适应口罩还包括指示灯二。处理器模块还用于获取与含量一相对应的一个预设安全区间(c，d)，将实时获取到的含量一与预设安全区间(c，d)的两个阀值c、d进行对比。并作出如下决策：

(1)当含量一小于预设安全区间(c，d)的阀值c时，判断用户当前所处环境中的空气质量处于安全水平，并控制指示灯二显示为绿色。

(2)当含量一大于预设安全区间(c，d)的阀值c且小于阀值d时，判断用户当前所处环境中的空气质量处于轻度污染水平，并控制指示灯二显示为黄色。

(3)当含量一大于预设安全区间(c，d)的阀值d时，判断用户当前所处环境中的空气质量处于重度污染水平，并控制指示灯二显示为红色。

一种呼吸防护系统，呼吸防护系统包括：自适应口罩和终端设备。终端设备用于接收自适应口罩的数据并对数据进行计算，以屏幕显示、语音播报、振动中的至少一种的形式向用户发出提醒。其中，自适应口罩为上述任意一种自适应口罩。

相较于传统口罩，本案存在如下有益效果：

1、通过设置滤气模块，可以实现对空气的过滤，同时通过设置传感器模块以及控制模块，可以实时监测空气的质量以及口罩自身的过滤效率。口罩佩戴者不仅能通过终端设备实时了解到口罩的防护情况以及过滤效果，还能了解到当前的空气质量，使得口罩较为智能化。通过设置纳米发电单元，用户在佩戴口罩进行呼吸时能够产生电能；储能模块将产生的电能储存起来并对传感器模块以及处理器模块进行供电，从而可以在用户佩戴口罩并呼吸时实现口罩的自驱动，较为环保。

2、通过设置由塑性材料构成的边框，可以实现口罩本体与用户脸部的无缝衔接，从而提高密合程度，增强口罩的防护性。

3、通过在口罩基层表面设置光致变色层，可以在不同光照条件下使得口罩呈现出不同的颜色和图案，从而增加用户佩戴口罩时的辨识程度，更加人性化。

4、通过在边框上设置两条绑带，在用户佩戴口罩时，每条绑带可以直接挂在用户的头后部，并且用户的双耳处于两个绑带之间，绑带不与用户的耳朵接触，一方面避免用户长时间佩戴口罩后传统耳绳对用户耳朵造成的勒痛，另一方面可以使得口罩经过长时间佩戴还能与用户头部保持稳定的状态，不易脱落。

5、通过在口罩上设置指示灯一，处理器模块将传感器模块获取到的含量二与一个预设安全区间作对比，根据对比结果控制指示灯一显示出不同颜色。可以实现用户在未持有终端设备的情况下，也能通过观察口罩上的指示灯一来获取在一个单位时间内经过滤气模块之后的气流中至少一种颗粒物的含量二所处在的大致水平，即用户能够观察指示灯一来判断自己当前自身吸入体内的空气质量是否达标，从而可以选择离开当前所处环境的时间，避免吸入过多未达标的空气从而有害于用户的健康。

6、通过在口罩上设置指示灯二，处理器模块将传感器模块获取到的含量一与另一个预设安全区间作对比，根据对比结果控制指示灯二显示出不同颜色。用户通过观察指示灯二可以直接获取当前所处环境的空气质量，从而在短时间内选择离开当前所处环境的时间，既可以避免用户吸入较多有害气体而损坏身体健康，还可以避免口罩长时间暴露在重度污染的环境内而导致口罩的使用寿命缩短。

附图说明

图1为本发明实施例1中自适应口罩的立体结构示意图；

图2为图1中自适应口罩在另一视角的立体结构示意图；

图3为本发明实施例1中的自适应口罩的模块示意图；

图4为图1中自适应口罩的爆炸示意图；

图5为图4中A处放大结构示意图；

图6为本发明其他实施例中自适应口罩的拆解示意图；

图7为本发明实施例2中自适应口罩装配有指示灯一时的立体结构示意图；

图8为本发明实施例3中自适应口罩装配有指示灯一和指示灯二时的立体结构示意图。

主要元件符号说明

1、口罩基层；11、通孔；2、内部模组；21、滤气模块；211、过滤薄片；22、传感器模块；221、传感器单元一；222、传感器单元二；23、处理器模块；231、计算单元；232、存储单元；233、数据传输单元；234、定时单元；3、内侧模组；31、纳米发电模块；32、储能模块；321、储能单元一；322、储能单元二；4、边框；5、绑带；6、指示灯一；7、指示灯二；8、终端设备。

以上主要元件符号说明结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1、图2和图3，本实施例提供一种自适应口罩，其包括口罩基层1、内部模组2、内侧模组3、边框4以及绑带5。定义在佩戴时靠近用户面部的一侧为内侧口罩基层1是自适应口罩的载体。在本实施例中，口罩基层1可采用透明且轻质的材料，如塑料等，一方面可以减小自适应口罩的整体重量，另一方面在长时间佩戴口罩后也不易起毛，并且便于清洁。在口罩基层1的外侧表面可设置有光致变色层。光致变色指的是某些化合物在一定的波长和强度的光作用下分子结构会发生变化，且这种改变一般是可逆的。因此在本实施例中可以通过光致变色层使得口罩表面因环境光线的不同呈现出不同的颜色和图案，从而增加用户佩戴口罩时的辨识程度。口罩基层1的外缘形状可呈长方形，与现有的医用外科口罩形状类似。当然，在其他实施例中的口罩基层1也可采用圆斗型，与现有的N95级防护口罩形状类似。口罩基层1上开设有至少一处通孔11，在实施例中，口罩基层1上开设通孔11的数量优选为两处，并且这两处通孔11可以对称分布在口罩基层1上。在本实施例中，为了令用户佩戴口罩呼吸时的气流能够只从通孔11内穿过，口罩基层1可以设置为不透气密封材质，且口罩基层1能够可以防水耐脏。

内部模组2包括传感器模块22、处理器模块23，以及至少一个滤气模块21。

请结合图4和图5，各个滤气模块21分别安装在各个通孔11内。每个滤气模块21包括多层的过滤薄片211。过滤薄片211用于对经过通孔11的气流进行过滤。由于上文中提到了用户佩戴口罩呼吸时的气流只能从通孔11内穿过，因此在气流从通孔11内穿过时，多层过滤薄片211能够有效过滤掉气流中大部分颗粒物。在本实施例中，每处通孔11内的多层过滤薄片211可等间距并排设置。每个过滤薄片211的形状大小与通孔11的端面形状保持一致。过滤薄片211的材料可优选为熔喷无纺布，在含有细菌或病毒等有害颗粒物的飞沫或空气靠近熔喷无纺布材质的过滤薄片211后，会被静电吸附在无纺布表面，无法透过。

传感器模块22用于实时检测在一个单位时间内经过任意一处通孔11前后的气流中至少一种颗粒物的含量一以及含量二。这里需要说明的是，每种颗粒物对应与其匹配的含量，不同颗粒物在空气中的含量有所不同，本实施例中的传感器模块22可以检测一种颗粒物，如当前季节流行的病菌或病毒。在其他实施例中，传感器模块22也可以检测两种或两种以上的不同种类的颗粒物。可以针对用户的实际需求，选择能够检测不同种类颗粒物的口罩。

请结合图6，在本实施例中，由于各处通孔11内的滤气模块21均设置一致，其过滤空气的效果也可以视为相同，即自适应口罩整体的过滤效果，因此可以只在其中一处通孔11附近设置传感器模块22。传感器模块22可以采用电化学传感器，也可以采用现有技术中其他类型的传感器。当然，在其他实施例中也可设置多组传感器模块22，图6中所示的就是在其他实施例中设置有一组以上的传感器模块22，通过设置有多组传感器模块22，在单位时间内可以检测到多组不同的数据值，因此可以将多组数据值拟合取平均值，最终得到的结果相较于单组更加准确。传感器模块22可包括传感器单元一221、传感器单元二222。

传感器单元一221用于实时检测在一个单位时间内经过任意一处通孔11之前的气流中至少一种颗粒物的含量一。

传感器单元二222用于实时检测在一个单位时间内经过任意一处通孔11之后的气流中至少一种颗粒物的含量二。

处理器模块23用于根据含量一和含量二实时计算出一个过滤效率。在处理器模块23还用于存储含量一、含量二以及过滤效率三者的数据，并将数据传输至一个终端设备8。在本实施例中，处理器模块23可包括计算单元231、存储单元232、数据传输单元233。

计算单元231用于根据含量一和含量二实时计算出过滤效率。过滤效率η的计算公式为：

其中，G₁为在一个单位时间内经过任意一处通孔之前的气流中至少一种颗粒物的含量一；G₂为在一个单位时间内经过任意一处通孔之后的气流中至少一种颗粒物的含量二。本实施例中的G₁和G₂表示的含量是单位时间内过滤模块的进出口气流中颗粒物的质量或数量(单位：mg/h或粒/h)，通过计算过滤效率η可以用来表征过滤模块过滤空气的效果。在其他实施例中，也可以通过计算穿透力或净化系数的方式来表征过滤模块的过滤效果。

存储单元232用于存储含量一、含量二，以及过滤效率三者的数据。数据传输单元233用于将存储单元232存储的三者的数据传输至终端设备8。这里需要说明的是，终端设备8可以是用户的智能手机，也可以是用户的智能手表。本实施例中的口罩可以与终端设备8进行无线连接，使得佩戴者可以通过终端设备8实时了解到自适应口罩的防护情况，以及当前空气质量。

在一些实施例中，处理器模块23还可包括定时单元234。定时单元234用于驱动处理器模块23每隔一个预设时间启动一次。在本实施例中，通过定时单元234可以控制处理器模块23每隔一分钟启动一次，对含量一以及含量二进行获取并计算过滤效率。当然，在其他实施例中，也可通过设置定时单元234以让处理器模块24保持休眠状态，减少不必要的电能损失。

内侧模组3安装在口罩基层1的内侧。内侧模组3包括纳米发电模块31、储能模块32。

纳米发电模块31用于将用户佩戴自适应口罩呼吸时产生的气流中的机械能转化为电能。在本实施例中，纳米发电模块31的外缘形状可与口罩基层1的形状保持一致，并且纳米发电模块31与口罩基层1之间可相互平行设置，这样能够便于同时安装在边框4内且安装更紧密。纳米发电模块31可包括第一摩擦层、第二摩擦层、第一导电层和第二导电层。当用户佩戴口罩进行呼吸时，由于呼吸产生的气流能够使得第一摩擦层和第二摩擦层不断接触分离，从而产生电信号，并且电信号能够通过第一导电层和第二导电层来传导。因此，用户佩戴口罩进行呼吸能够产生电能，产生的电能可以输至储能模块32进行储存。纳米发电模块31的发电原理与现有的纳米发电机的原理类似，在此不再赘述。

储能模块32用于储存纳米发电模块31产生的电能。其中，储能模块32储存的电能用于分别对处理器模块23和传感器模块22进行供电。在本实施例中，储能模块32储存的电能用于分别对处理器模块23和传感器模块22供电。储能模块32可以包括储能单元一321和储能单元二322。储能单元一321用于储存来自纳米发电单元产生的电能并对内部模组2进行供电，因此可以在用户佩戴口罩并呼吸时实现口罩的自驱动，较为环保。而在储能单元一321内部储存的电能不足以供内部模组2继续运行时，储能单元二322可用于直接对内部模组2进行供电。储能单元二322可以是纽扣电池，不仅体积小较为轻便，而且便于拆卸更换。

边框4是口罩基层1的一个框架，本实施例中的边框4可采用塑性材料，优选为铝条，在受到外力时，边框4可以产生塑性变形(永久变形)，从而实现口罩基层1的周围与用户脸部的无缝衔接，提高口罩佩戴的密合程度，增加口罩的防护性。在本实施例的自适应口罩的制作过程中，口罩基层1、内部模组2以及内侧模组3均可以可拆卸式安装在边框4内部。更具体地，每处通孔11内的滤气模块21可方便从口罩基层1上拆卸下来，从而便于对滤气模块21进行更换，定期维护口罩的过滤效果。另外，传感器模块22、控制器模块以及纳米发电模块31也均可拆卸式安装在口罩基层1上，这样能使得口罩基层1各部件中脱离，由于口罩基层1具有防水耐脏性，可以定期对口罩基层1进行清洁，祛除口罩基层1表面的细菌、病毒、飞沫等污染物，以保持口罩基层1的卫生程度，提高自适应口罩的安全性。当然，在其他实施例中，也可将自适应口罩的各部件制造成一体式结构，这样可以提高口罩的密闭性以及结构的可靠性。

在本实施例中，绑带5的数量可优选为两条。在这两条绑带5中，每条绑带5的两端可分别固定在边框4的两侧上。通过设置两条绑带5，用户在佩戴口罩时，每条绑带5可以直接挂在用户的头后部，并且用户的双耳处于两个绑带5之间，绑带5不与用户的耳朵接触，一方面避免用户长时间佩戴口罩后传统耳绳对用户耳朵造成的勒痛，另一方面可以使得口罩经过长时间佩戴还能与用户头部保持稳定的状态，不易脱落。

综上所述，相较于传统口罩，本发明提供的自适应口罩具有如下优点：

1、通过设置纳米发电单元，用户在佩戴口罩进行呼吸时能够产生电能；储能模块32将产生的电能储存起来并对传感器模块22以及处理器模块23进行供电，从而可以在用户佩戴口罩并呼吸时实现口罩的自驱动，较为环保。通过设置滤气模块21，可以实现对空气的过滤，同时通过设置传感器模块22以及控制模块，口罩佩戴者可以通过终端设备8实时了解到口罩的防护情况，以及当前的空气质量，使得口罩较为智能化。

2、通过设置由塑性材料构成的边框4，可以实现口罩本体与用户脸部的无缝衔接，从而提高密合程度，增强口罩的防护性。

3、通过在口罩基层1表面设置光致变色层，可以在不同光照条件下使得口罩呈现出不同的颜色和图案，从而增加用户佩戴口罩时的辨识程度，更加人性化。

4、通过在边框4上设置两条绑带5，在用户佩戴口罩时，每条绑带5可以直接挂在用户的头后部，并且用户的双耳处于两个绑带5之间，绑带5不与用户的耳朵接触，一方面避免用户长时间佩戴口罩后传统耳绳对用户耳朵造成的勒痛，另一方面可以使得口罩经过长时间佩戴还能与用户头部保持稳定的状态，不易脱落。

实施例2

请参阅图7所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例在实施例1的基础上，自适应口罩还可以包括指示灯一6。处理器模块23还可用于获取与含量二相对应的一个预设安全区间(a，b)，将实时获取到的含量二与预设安全区间(a，b)的两个阀值a、b进行对比并作出如下决策：

(1)当含量二小于预设安全区间(a，b)的阀值a时，判断用户当前吸入体内的空气质量处于安全水平，并控制指示灯一6显示为绿色。

(2)当含量二大于预设安全区间(a，b)的阀值a且小于阀值b时，判断用户当前吸入体内的空气质量处于轻度污染水平，并控制指示灯显示为黄色。

(3)当含量二大于预设安全区间(a，b)的阀值b时，判断用户当前吸入体内的空气质量处于重度污染水平，并控制指示灯一6显示为红色。

本实施例中的指示灯一6可以设置在口罩基层1远离纳米发电单元的一侧上，并且用户在佩戴口罩时能够感应到指示灯一6的颜色以及颜色变化。通过设置指示灯一6，用户可以在未持有终端设备8的情况下，也能通过观察口罩上的指示灯一6来获取在一个单位时间内经过滤气模块21之后的气流中至少一种颗粒物的含量二所处在的大致水平，即用户能够观察指示灯一6来判断自己当前自身吸入体内的空气质量是否达标，从而可以选择离开当前所处环境的时间，避免吸入过多未达标的空气从而有害于用户的健康。

实施例3

请参阅图所示，本实施例在实施例1或实施例2的基础上，自适应口罩还可以包括指示灯二7。这里需要说明的是，在一些实施例中，可以选择只设置指示灯二7，在另一些实施例中，可以同时设置指示灯一6和指示灯二7。处理器模块23还用于获取与含量一相对应的一个预设安全区间(c，d)，将实时获取到的含量一与预设安全区间(c，d)的两个阀值c、d进行对比并作出如下决策：

(1)当含量一小于预设安全区间(c，d)的阀值c时，判断用户当前所处环境中的空气质量处于安全水平，并控制指示灯二7显示为绿色。

(2)当含量一大于预设安全区间(c，d)的阀值c且小于阀值d时，判断用户当前所处环境中的空气质量处于轻度污染水平，并控制指示灯二7显示为黄色。

(3)当含量一大于预设安全区间(c，d)的阀值d时，判断用户当前所处环境中的空气质量处于重度污染水平，并控制指示灯二7显示为红色。

与实施例2同理，本实施例中的指示灯二7也可以设置在口罩基层1远离纳米发电单元的一侧上，在同时设置指示灯二7、指示灯一6的情况下，指示灯二7可以与指示灯一6设置在口罩基层1同一侧的两端，且二者可呈左右对称设置。通过设置指示灯二7，用户可以在未持有终端设备8的情况下，也能通过观察口罩上的指示灯二7来获取在一个单位时间内经过滤气模块21之前的气流中至少一种颗粒物的含量一所处的大致水平，即用户能够观察指示灯二7来判断自己当前所处环境中的空气质量是否达标，从而可以选择离开当前所处环境的时间。本实施例这样设置的好处还在于，由于本发明的口罩具有较高的过滤效果，因此即使用户当前处于一个污染较为严重的环境之下，指示灯一6反映的信号可能还是安全状态，用户此时吸入的空气也较为安全健康。但用户若长时间处在这样的环境下，由于口罩长时间吸附过滤大量的有害颗粒物(相较于平时安全状态)，可能会加快口罩的使用寿命。因此，再设置一个能够反映环境中空气质量水平的指示灯二7，用户通过观察指示灯二7可以直接获取当前所处环境的空气质量，从而在短时间内选择离开当前所处环境的时间，既可以避免用户吸入较多有害气体而损坏身体健康，还可以避免口罩长时间暴露在重度污染的环境内而导致口罩的使用寿命缩短。

实施例4

本实施例提供一种呼吸防护系统，呼吸防护系统包括：自适应口罩和终端设备8。其中，自适应口罩为实施例1、实施例2、实施例3中任意一种自适应口罩。

终端设备8用于接收自适应口罩的数据并对数据进行计算，并且终端设备可以屏幕显示、语音播报、振动中的至少一种的形式向用户发出提醒。

本实施例的呼吸防护系统中，自适应口罩能够与终端设备8实现联动，口罩佩戴者可以通过终端设备8实时了解到口罩的防护情况。由于自适应口罩可以向终端设备8之间传输各种数据，终端设备8也可以通过这些数据进行计算，从而以更加直观的形式向用户展示口罩实际的过滤效果以及各种颗粒物的含量情况。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自适应口罩，其包括口罩基层和绑带；定义佩戴时靠近用户面部的一侧为内侧；其特征在于，所述口罩基层上开设有至少一处通孔；所述自适应口罩还包括：

内部模组，其包括传感器模块、处理器模块，以及至少一个滤气模块、；各个所述滤气模块分别安装在各个所述通孔内；每个所述滤气模块包括多层的过滤薄片；所述过滤薄片用于对经过所述通孔的气流进行过滤；所述传感器模块用于实时检测在一个单位时间内经过任意一处所述通孔前后的气流中至少一种颗粒物的含量一以及含量二；所述处理器模块用于根据所述含量一和含量二实时计算出一个过滤效率；所述处理器模块还用于存储所述含量一、所述含量二以及所述过滤效率三者的数据，并将所述数据传输至一个终端设备；以及

内侧模组，其安装在所述口罩基层的内侧；所述内侧模组包括纳米发电模块和储能模块；所述纳米发电模块用于将用户佩戴所述自适应口罩呼吸时产生的气流中的机械能转化为电能；所述储能模块用于储存所述纳米发电模块产生的电能；其中，所述储能模块储存的电能用于分别对所述处理器模块和所述传感器模块进行供电。

2.如权利要求1所述的自适应口罩，其特征在于，所述传感器模块包括传感器单元一、传感器单元二；所述传感器单元一用于实时检测在一个单位时间内经过任意一处所述通孔之前的气流中至少一种颗粒物的含量一；所述传感器单元二用于实时检测在一个单位时间内经过任意一处所述通孔之后的气流中至少一种颗粒物的含量二。

3.如权利要求1所述的自适应口罩，其特征在于，所述处理器模块包括计算单元、存储单元，以及数据传输单元；所述计算单元用于根据所述含量一和所述含量二实时计算出所述过滤效率；所述存储单元用于存储所述含量一、所述含量二，以及所述过滤效率三者的数据；所述数据传输单元用于将所述存储单元存储的三者的数据传输至所述终端设备。

4.如权利要求1所述的自适应口罩，其特征在于，所述过滤效率η的计算公式为：

其中，G₁为在一个单位时间内经过任意一处所述通孔之前的气流中至少一种颗粒物的含量一；G₂为在一个单位时间内经过任意一处所述通孔之后的气流中至少一种颗粒物的含量二。

5.如权利要求1所述的自适应口罩，其特征在于，所述口罩基层采用透明的密封材料，且所述口罩基层的表面设置有光致变色层。

6.如权利要求1所述的自适应口罩，其特征在于，所述口罩基层的外缘形状呈长方形；所述纳米发电模块的外缘形状以及大小与所述口罩基层相互匹配，且二者之间相互平行设置。

7.如权利要求6所述的自适应口罩，其特征在于，所述自适应口罩还包括边框；所述边框采用塑性材料，且所述口罩基层、所述内部模组和所述内部模组均可拆卸式安装在所述边框内；所述绑带设置为两条，每条所述绑带的两端分别固定在所述边框的两侧上。

8.如权利要求1所述的自适应口罩，其特征在于，所述自适应口罩还包括指示灯一；所述处理器模块还用于获取与所述含量二相对应的一个预设安全区间(a，b)，将实时获取到的所述含量二与所述预设安全区间(a，b)的两个阀值a、b进行对比；并作出如下决策：

(1)当所述含量二小于所述预设安全区间(a，b)的阀值a时，判断用户当前吸入体内的空气质量处于安全水平，并控制所述指示灯一显示为绿色；

(2)当所述含量二大于所述预设安全区间(a，b)的阀值a且小于阀值b时，判断用户当前吸入体内的空气质量处于轻度污染水平，并控制所述指示灯显示为黄色；

(3)当所述含量二大于所述预设安全区间(a，b)的阀值b时，判断用户当前吸入体内的空气质量处于重度污染水平，并控制所述指示灯一显示为红色。

9.如权利要求1或8所述的自适应口罩，其特征在于，所述自适应口罩还包括指示灯二；所述处理器模块还用于获取与所述含量一相对应的一个预设安全区间(c，d)，将实时获取到的所述含量一与所述预设安全区间(c，d)的两个阀值c、d进行对比并作出如下决策：

(1)当所述含量一小于所述预设安全区间(c，d)的阀值c时，判断用户当前所处环境中的空气质量处于安全水平，并控制所述指示灯二显示为绿色；

(2)当所述含量一大于所述预设安全区间(c，d)的阀值c且小于阀值d时，判断用户当前所处环境中的空气质量处于轻度污染水平，并控制所述指示灯二显示为黄色；

(3)当所述含量一大于所述预设安全区间(c，d)的阀值d时，判断用户当前所处环境中的空气质量处于重度污染水平，并控制所述指示灯二显示为红色。

10.一种呼吸防护系统，其特征在于，所述呼吸防护系统包括：

自适应口罩；

终端设备，其用于接收所述自适应口罩的数据并对所述数据进行计算，以屏幕显示、语音播报、振动中的至少一种的形式向用户发出提醒；其中，所述自适应口罩为如权利要求1-9中任意一种所述的自适应口罩。

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