个人管理设备及其控制方法与流程

1.本发明属于家用电器制造技术领域，具体涉及一种个人管理设备及其控制方法。


背景技术：

2.打瞌睡的问题是在每个人身上都存在的，尤其是上课或者自主学习的学生以及上班族，其中原因多种多样。其中一种原因是由于室内环境温度过于舒适而导致身体放松，从而困倦；另一种原因是由于室内长时间封闭，人体所需氧气太低，大脑运转降低，也容易引起困倦。因此需要一种能自主监测用户疲劳程度并且在适当的时候给用户提供一个比较凉爽的刺激来改变用户的热感觉，通过凉感刺激用户打起精神，并且提高用户周围一定程度的氧气浓度，从而保证学习或工作效率。
3.常规技术采用通过可穿戴设备监测用户的生理参数来判断其疲劳程度，这种技术需要将监测设备附加到用户身上，造成用户活动受限，因此可接受程度不高。本发明提供一种非接触方法监测用户生理参数并且通过该生理参数判断用户疲劳程度，从而在适当的时候给与冷刺激，使其恢复清醒，保证学习和工作效率。


技术实现要素：

4.因此，本发明提供一种个人管理设备及其控制方法，能够克服相关技术在用户疲倦时缺少必要的刺激措施导致用户学习及工作效率不高的不足。
5.为了解决上述问题，本发明提供一种个人管理设备，包括外壳，所述外壳内具有涡环发射装置、制冷部件，所述外壳上构造有进风口及出风口，所述进风口进入的气流能够被所述制冷部件制冷后在所述涡环发射装置的作用下形成涡环，所述涡环能够从所述出风口吹出。
6.在一些实施方式中，所述外壳内构造有制冷室，所述制冷部件包括半导体热电模块，所述半导体热电模块的冷端散热器处于所述制冷室内，所述半导体热电模块的热端散热器处于所述外壳的外侧。
7.在一些实施方式中，所述涡环发射装置包括壳体以及处于所述壳体内的弹力膜，所述弹力膜将所述壳体的腔体分隔为控制腔与整流腔，其中所述控制腔中设有第一控制组件，所述第一控制组件能够被控制地迫使所述弹力膜发生弹性变形，所述整流腔与所述制冷室连通，当所述弹力膜发生变形时能够驱动所述整流腔中的气流以涡环的方式吹出所述出风口；和/或，所述制冷室内还设有风扇。
8.在一些实施方式中，所述第一控制组件包括磁芯以及缠绕于所述磁芯上的线圈，所述弹力膜上设有永磁体，所述永磁体与所述磁芯的位置相适应。
9.在一些实施方式中，所述整流腔所对应的所述壳体上构造有气流入口，所述整流腔通过所述气流入口与所述制冷室连通；和/或，所述整流腔具有与所述出风口连通的喷射管，所述喷射管上设置有第一电磁阀以实现所述整流腔与所述出风口的可控连通。
10.在一些实施方式中，所述个人管理设备还包括氧气存储部件，所述氧气存储部件
的内腔与所述整流腔可控连通。
11.在一些实施方式中，所述壳体上还构造有氧气入口，所述氧气存储部件通过氧气输送管道与所述氧气入口连通，且所述氧气输送管道上设置有第二电磁阀以实现所述整流腔与所述氧气存储部件的可控连通。
12.在一些实施方式中，所述个人管理设备还包括人体状态检测部件，用于判断用户是否处于疲劳状态；和/或，还包括照明灯。
13.在一些实施方式中，所述人体状态检测部件包括心率监测器。
14.在一些实施方式中，所述个人管理设备还包括温度传感器、氧气含量传感器、氧气浓度检测器、第一心率接收器、第二心率接收器、氧气浓度接收器中的至少一个。
15.本发明还提供一种个人管理设备的控制方法，用于控制上述的个人管理设备，包括如下步骤：
16.获取开机指令；
17.当获取到开机指令后，获取所述个人管理设备内的实时温度；
18.当所述实时温度高于预设温度时，控制所述制冷部件运行制冷；
19.检测并判断用户是否处于疲劳状态；
20.当用户处于疲劳状态时，控制所述涡环发射装置运行形成所述涡环，并控制所述涡环从所述出风口吹出。
21.在一些实施方式中，判断用户是否处于疲劳状态采用如下方式：
22.通过心率监测器非接触地监测用户心率在预设时间段内的变化，若在所述预设时间段内用户心率趋于稳定，则判断用户处于疲劳状态。
23.在一些实施方式中，在获取开机指令之后及在检测并判断用户是否处于疲劳状态之前，还包括：
24.获取所述涡环发射装置具有的整流腔内的实时氧气浓度；
25.当所述实时氧气浓度低于预设浓度值时，控制氧气存储部件向所述整流腔内充氧，并在所述实时氧气浓度处于预设浓度范围时，控制所述氧气存储部件停止向所述整流腔内充氧。
26.在一些实施方式中，所述控制方法还包括：
27.获取所述氧气存储部件内的实时氧气含量；
28.当所述实时氧气含量低于预设含量值时，发出提示信息，以提示用户向所述氧气存储部件内补充氧气。
29.本发明提供的一种个人管理设备及其控制方法，采用所述涡环发射装置将制冷形成相对低温的气流形成涡环吹拂于用户的身体尤其是面部，从而可以利用低温气流使用户保持清醒，尤其是在用户疲惫打瞌睡的时候进行必要的刺激，能够有效提高用户的学习及工作效率。另外，所述涡环发射装置将低温气流形成为涡环，能够有效防止所述出风口吹出的气流在抵达用户身体之前的扩散，保证低温气流对用户的刺激提神效果。
附图说明
30.图1为本发明实施例的个人管理设备的内部结构示意图；
31.图2为图1的外部结构示意图；
32.图3为图1中的涡环发射装置的内部结构示意图；
33.图4为本发明实施例的个人管理设备的一种控制逻辑示意图。
34.附图标记表示为：
35.1、外壳；11、出风口；12、充氧口；2、涡环发射装置；21、壳体；211、气流入口；212、氧气入口；22、弹力膜；221、永磁体；23、控制腔；24、整流腔；241、喷射管；242、第一电磁阀；251、磁芯；252、线圈；3、制冷部件；31、冷端散热器；32、热端散热器；33、风扇；4、氧气存储部件；41、氧气输送管道；42、第二电磁阀；5、人体状态检测部件；6、照明灯；71、温度传感器；72、氧气含量传感器；73、氧气浓度检测器；74、第一心率接收器；75、第二心率接收器；76、氧气浓度接收器；81、控制面板；82、显示面板。
具体实施方式
36.结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供一种个人管理设备，包括外壳1，所述外壳1内具有涡环发射装置2、制冷部件3，所述外壳1上构造有进风口及出风口11，所述进风口进入的气流能够被所述制冷部件3制冷后在所述涡环发射装置2的作用下形成涡环，所述涡环能够从所述出风口11吹出，可以理解的，在所述个人管理设备的具体应用过程中，其被独立地放置于用户指定的位置，且其出风口11朝向用户的面部，以实现形成的所述涡环能够吹拂于用户的面部。该技术方案中，采用所述涡环发射装置2将制冷形成相对低温的气流形成涡环吹拂于用户的身体尤其是面部，从而可以利用低温气流使用户保持清醒，尤其是在用户疲惫打瞌睡的时候进行必要的刺激，能够有效提高用户的学习及工作效率。另外，所述涡环发射装置2将低温气流形成为涡环，能够有效防止所述出风口11吹出的气流在抵达用户身体之前的扩散，保证低温气流对用户的刺激提神效果。
37.所述外壳1内构造有制冷室，此时可以理解的是，所述进风口将与所述制冷室连通，或者所述进风口被构造于所述制冷室的壁体上，所述制冷部件3包括半导体热电模块，所述半导体热电模块的冷端散热器31处于所述制冷室内，所述半导体热电模块的热端散热器32处于所述外壳1的外侧，具体的，所述半导体热电模块的左右两侧采用不封闭设计，内含有多个小热电器件，起到制冷作用，其是一种基于peltier效应的制冷技术，被广泛应用于小型制冷领域，其原理主要利用了p、n型半导体在电流流通时，节点处会产生peltier效应，从而使得从n到p端的节点温度下降吸热，成为冷端；而从p到n端的节点温度升高放热，成为热端，将n、p型半导体周期性排列，并使其冷端和热端均分别朝向一个方向后封装即可制成热电制冷器件，多个热电制冷器件之间也有一定间隙，通过串联构成一个热电模块，而其作为制冷领域的一种较为常规的技术，本发明不再赘述。该技术方案中，通过所述半导体热电模块实现对气流的制冷降温，能够保证所述个人管理设备的结构紧凑性以及便捷性。所述制冷室内还设有风扇33，用于将外部的空气经由所述进风口吸入所述制冷室进行制冷降温。
38.作为所述涡环发射装置2的一种具体实施方式，所述涡环发射装置2包括壳体21以及处于所述壳体21内的弹力膜22，所述弹力膜22将所述壳体21的腔体分隔为控制腔23与整流腔24，其中所述控制腔23中设有第一控制组件，所述第一控制组件能够被控制地迫使所述弹力膜22发生弹性变形，所述整流腔24与所述制冷室连通，当所述弹力膜22发生变形时能够驱动所述整流腔24中的气流以涡环的方式吹出所述出风口11，所述第一控制组件包括
磁芯251以及缠绕于所述磁芯251上的线圈252，所述弹力膜22上设有永磁体221，所述永磁体221与所述磁芯251的位置相适应。所述涡环发射装置2利用电磁感应原理，结构简单、成本低廉、使用纯物理方法，不产生有害物质，并且涡环、能够传波较远的距离，持续时间也较长。
39.所述整流腔24所对应的所述壳体21上构造有气流入口211，所述整流腔24通过所述气流入口211与所述制冷室连通；所述整流腔24具有与所述出风口11连通的喷射管241，所述喷射管241上设置有第一电磁阀242以实现所述整流腔24与所述出风口11的可控连通，从而实现所述个人管理设备内结构的合理化设计。
40.在一些实施方式中，所述个人管理设备还包括氧气存储部件4，所述氧气存储部件4的内腔与所述整流腔24可控连通，所述氧气存储部件4具体可以采用储氧罐实现，通过所述氧气存储部件4与所述整流腔24的可控连通，能够在氧气浓度较低的情况下使所述涡环中富含一定浓度的氧气，如此能够有利于用户保持清醒状态，保证学习或者工作效率。相适应的，所述壳体21上还构造有氧气入口212，所述氧气存储部件4通过氧气输送管道41与所述氧气入口212连通，且所述氧气输送管道41上设置有第二电磁阀42以实现所述整流腔24与所述氧气存储部件4的可控连通，此时可以通过控制所述第二电磁阀42的通断实现所述氧气存储部件4对所述整流腔的供氧。
41.在一些实施方式中，所述个人管理设备还包括人体状态检测部件5，用于判断用户是否处于疲劳状态，具体的，所述人体状态检测部件5可以包括心率监测器，通过心率监测器通过监测用户的心率情况来判断人体是否有打瞌睡的迹象，进而判断用户是否处于疲劳状态，从而可以根据用户的实时身体状态对所述制冷部件3、涡环发射装置2以及氧气存储部件4、风扇33进行控制，实现对用户的刺激提神。具体的，所述心率监测器可以被设置在所述个人管理设备的外壳顶部外侧区域，以非接触的方式获取用户的实时呼吸频率进而获取用户的实时心率，在呼吸频率趋于稳定则说明人体具有瞌睡现象，用户处于疲劳状态，相反则未处于疲劳状态，这一方面作为相关领域的公知此处不做赘述。事实上，所述人体状态检测部件5还可以采用图像识别部件对用户的面部表情进行获取进而判断用户是否处于疲劳状态，例如用户的眨眼次数、眼睛大小的变化等。
42.所述个人管理设备上还可以设置照明灯6，优选为一种护目灯，从而丰富所述个人管理设备的功能。
43.所述个人管理设备还包括温度传感器71、氧气含量传感器72、氧气浓度检测器73、第一心率接收器74、第二心率接收器75、氧气浓度接收器76，其中所述温度传感器71具体可以被设置在所述制冷室内，能够对所述个人管理设备内的温度进行实时监测，所述氧气含量传感器72则被设置于所述氧气存储部件4内，以监测所述氧气存储部件4中氧气的实时含量，在含量低于预设含量值时则应发出相应的提示，以提示用户补充氧气；所述第一心率接收器74被设置于所述控制腔23，其能够接收所述人体状态检测部件5发来的相关信号(例如能够表征用户打瞌睡的信号)，并在接收到相关信号时控制所述涡环发射装置2运行产生涡环，所述第二心率接收器75被与所述第一电磁阀242匹配设置，其也能够接收所述人体状态检测部件5发来的相关信号(例如能够表征用户打瞌睡的信号)，并在接收到相关信号时控制所述第一电磁阀242打开所述喷射管241；所述氧气浓度检测器73被设置于所述整流腔内，用于实时检测所述整流腔内的氧气浓度，并在氧气浓度低于预设浓度值时发送信号至
所述氧气浓度接收器76，所述氧气浓度接收器76则与所述第二电磁阀42匹配设置，其接收所述氧气浓度检测器73发来的相关信号，并在整流腔内氧气浓度偏低时控制所述氧气存储部件4与所述整流腔连通。
44.所述外壳1上还设置有控制面板81以及显示面板82以及充氧口12，所述控制面板81具有与之对应的控制模块，用来控制整个设备，如控制所述照明灯6的开启和灯的亮度调节，控制所述制冷部件3的工作，还可以控制所述涡环发射装置的交流电方向和强弱等，对应的控制模块内装有电池、控制单元、电路板，由密封保护罩保护封装起来；所述显示面板82可以被配置为显示时间、天气状况和所述氧气存储部件4内氧气含量等信息，当氧气含量降低到一定程度时，显示面板82会提醒用户通过充氧口12对所述氧气存储部件4充氧。
45.由图1可以清楚地看到制冷模式下的空气流动路径，当制冷装置(也即上述的制冷部件3)执行外循环制冷模式时，半导体热电模块周围的外界空气从半导体热电模块两侧进入到内部，并通过冷端散热器31表面的小孔进入设备内，进行换热后被降低温度，从而达到降低设备内空间温度的目的，设备内的低温空气和氧气存储部件4中的适量氧气进入整流腔24中，当第一心率接收器接74收到心率监测器的信号后，会继续将信号传输给控制腔23，控制腔23通过电源给线圈252通电流后，磁芯251与弹力膜22中的永磁体221相互间产生电磁力，使弹力膜22拉伸，弹力膜22向左(图示方位)拉伸时增加整流腔24内的气体，电流方向改变后弹力膜22立刻向右拉伸，短时间使整流腔24中的低温富氧空气从喷射管241中迅速射出，从喷射管241打出的富氧冷空气裹在涡环中发射出去，并且涡环是发射到用户的面部，其会在用户面部附近溃散富氧冷气从而影响到用户，使其清醒，值得一提的是，当涡环的角向转动速度越快，这意味着此时的涡环也将变得愈加稳定。
46.所述制冷室具体可以由沿水平方向延伸的顶板以及沿高度方向延伸的隔板以及所述外壳1共同形成。
47.根据本发明的实施例，还提供一种个人管理设备的控制方法，用于控制上述的个人管理设备，包括如下步骤：
48.获取开机指令；
49.当获取到开机指令后，获取所述个人管理设备内的实时温度；
50.当所述实时温度高于预设温度(具体例如18℃)时，控制所述制冷部件3运行制冷；
51.检测并判断用户是否处于疲劳状态；
52.当用户处于疲劳状态时，控制所述涡环发射装置2运行形成所述涡环，并控制所述涡环从所述出风口11吹出。
53.该技术方案中，在用户开启所述个人管理设备后，所述设备通过所述温度传感器71检测所述设备内的温度，并在温度高于预设温度时开启制冷部件3运行制冷，进行低温流体的准备工作，在检测到用户处于疲劳状态时，控制低温的涡环吹出至用户的面部形成有效刺激，从而能够保证用户的工作或者学习效率。
54.判断用户是否处于疲劳状态采用如下方式：通过心率监测器非接触地监测用户心率在预设时间段(具体例如三分钟)内的变化，若在所述预设时间段内用户心率趋于稳定，则判断用户处于疲劳状态；若在所述预设时间段内用户心率不稳定，则判断用户未处于疲劳状态。需要说明的是，广义而言，心率没有一个绝对稳定性的状态，它是相对于不稳定性而言的，而业内公知的是可以通过心率变异性hrv进行分析，然后来表达出用户的疲劳程
度。
55.在一些实施方式中，在获取开机指令之后及在检测并判断用户是否处于疲劳状态之前，还包括：获取所述涡环发射装置2具有的整流腔24内的实时氧气浓度；当所述实时氧气浓度低于预设浓度值(具体例如20％)时，控制氧气存储部件4向所述整流腔24内充氧，并在所述实时氧气浓度处于预设浓度范围(例如21％～23％)时，控制所述氧气存储部件4停止向所述整流腔24内充氧，该技术方案中，在所述整流腔24内的氧气浓度低于预设浓度范围时，向整流腔24内充氧，从而能够保证所述出风口吹出的涡环富含氧气，能够进一步保证用户保持清醒状态。
56.在一些实施方式中，所述控制方法还包括：获取所述氧气存储部件4内的实时氧气含量；当所述实时氧气含量低于预设含量值时，发出提示信息，例如在所述显示面板82上显示相关的提示文字或者符号等，以提示用户向所述氧气存储部件4内补充氧气。
57.以下结合一个具体实施例及图4对本发明的控制方法进一步进行阐述。
58.根据国内外有关卫生部门的研究结果认为：当人体衣着适宜，保暖量充分且处于安静状况时，室内温度20℃比较舒适，18℃无冷感，15℃是产生明显冷感的温度界限。由于15℃与人体所处环境温差较大，考虑到将15℃的冷空气直接打到脸上会损害皮肤，故将制冷温度调为18℃。
59.控制面板81打开设备，设备开始工作时，温度传感器71开始运行，实时监测管理设备内部温度t的变化，此时风机不转动。当管理设备内温度t大于18℃时，控制模块控制制冷室风扇33转动，管理设备内空气开始流动，此时风从外部制冷装置侧端引入管理设备内部，再经过冷端将风进行降温处理，降低管理设备内空气的温度，制冷设备无需关闭。
60.正常情况下，空气中含氧量为21％左右，当氧气浓度在19.5％至23.5％之间，人能够正常生活。在这个区间以外，氧气浓度过低或过高，对人体都是有一定危害的。氧气浓度如果低于19.5％，人就会变得呼吸加速，感觉到疲劳和无力感，人的工作效率会降低，为避免这种情况，本管理设备将空气中氧气含量定为20％，当整流腔24中氧气含量低于20％时，其会反馈信息到氧气浓度接收器76，进而将信息传递给第二电磁阀42，其控制氧气输送管道41打开，对整流腔24充入氧气。同样，氧气过高也会引起人身体不适，所以当整流腔24空气中氧气含量为21％～23％之间时，关闭氧气输送管道41，氧气浓度检测器继续运行。
61.心率是指正常人安静状态下每分钟心跳的次数，一般为60～100次/min，但是因年龄、性别或其他生理因素会产生个体差异。一般来说，年龄越小，心率就会越快，老年人心跳比年轻人慢，女性的心率比同龄男性快，这些都是正常的生理现象。当人体清醒时，受到不同的刺激人体的心跳总是不稳定的；当人体刚开始睡眠(打瞌睡)时，心跳逐渐趋于稳定；当人体进入深度睡眠时，生命体征平稳，心跳放慢且趋于稳定。
62.心率监测器运行时，实时监测人体心率hr1每三分钟之内的变化。当人体心率hr1在三分钟之内逐渐趋于稳定时，心率监测器迅速将心率信号传给第一心率接收器74和第二心率接收器75，当第一心率接收器74和第二心率接收器75都接收到心率监测器的信号时，第二心率接收器75将信号传输给第一电磁阀242，第一电磁阀242控制喷射管241打开，与此同时线圈252通电流，磁芯251与永磁体221相互吸引，弹力膜22向左移动蓄力，线圈252上交电流转换方向，磁芯251与永磁体221相互排斥，弹力膜22迅速向右移动，将整流腔24中的富氧低温冷空气从喷射管241喷出，冷空气是裹在涡环中发射出去的，并且涡环是发射到用户
的面部，当涡环在用户面部附近溃散冷气影响到用户之后，使其清醒，继续学习或工作。
63.心率监测器继续运行，实时监测人体心率hr2每三分钟之内的变化。当人体心率hr2在三分钟之内不稳定时，心率监测器迅速将心率信号传给第一心率接收器74和第二心率接收器75，线圈252断开电流，磁芯251与永磁体221之间失去吸引力，弹力膜恢复平静，第二心率接收器75将信号传输给第一电磁阀242，第一电磁阀242控制喷射管241关闭，此时智能空气发射装置21完全关闭。
64.如使用者不使用该管理设备时，在控制面板81关闭设备；如使用者需继续使用，则无需任何操作，设备各系统实时工作，重复以上步骤。
65.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
66.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。