一种智能口罩更换警示器的制作方法

1.本发明涉及防护设备技术领域，特别涉及一种智能口罩更换警示器。


背景技术：

2.一次性医用口罩作为人们平时最常佩戴的口罩，主要针对的是日常生活和生产中含有病原体的飞沫传播。
3.口罩的防护机理主要由其结构决定的。一次性医用口罩一般包含三层无纺布，原料是聚丙烯。三层无纺布以sms的结构起到防护作用。外层的无纺布主要是用来初步过滤较大粒子和飞沫的，并具有阻水的作用。中层的无纺布是过滤的核心，其通过熔喷技术加工，形成许多纵横交错、方向随机的超细纤维，可有效地通过碰撞拦截下大部分的颗粒。同时，熔喷无纺布经过了驻极处理带有静电。当微小的颗粒经过熔喷无纺布时，就会被静电吸附，无法进入内层口罩。内层的无纺布主要是用来吸湿的，使人们能够更舒适地佩戴口罩。
4.在口罩被大量使用的同时，何时更换口罩也成为了人们使用口罩时不可避免会遇到的问题。按照口罩失效条件更换口罩过于主观化、经验化，在实际操作时难以准确判断。这会导致一些人长时间不更换口罩，使得口罩失去防护作用，而另一些人过于频繁地更换口罩，造成医疗物资的浪费。因而，设计一款能够将科学防护和绿色经济良好结合的智能口罩更换警示器就显得极为重要。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种智能口罩更换警示器，以解决目前按照口罩失效条件更换口罩的方式过于主观化、经验化，导致一些人长时间不更换口罩，使得口罩失去防护作用，而另一些人过于频繁更换口罩，造成医疗物资浪费的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
7.一种智能口罩更换警示器，包括：外层结构和内层结构；其中，所述外层结构的一端与所述内层结构的一端通过连接环铰接，以使得所述外层结构与所述内层结构组成一可开合结构，且所述外层结构和所述内层结构上分别设置有磁性材料，当所述可开合结构闭合时，所述外层结构与所述内层结构上的磁性材料相互吸引，以将所述智能口罩更换警示器夹持在口罩上；
8.所述可开合结构中设置有检测模块，所述检测模块用于检测口罩使用时间、口罩内外两侧进行气体交换的通气阻力、口罩内层的湿度和口罩内的二氧化碳浓度；并当所述口罩使用时间、通气阻力、口罩内层的湿度和口罩内的二氧化碳浓度中任一项超过相应的预设阈值时，进行报警提示，以提醒用户更换口罩。
9.进一步地，所述检测模块包括：控制器，电源，报警器，定时电路，压差、湿度二合一传感器以及二氧化碳气体传感器；其中，
10.所述电源，报警器，定时电路，压差、湿度二合一传感器以及二氧化碳气体传感器分别与所述控制器电连接；
11.所述定时电路用于检测口罩使用时间；
12.所述压差、湿度二合一传感器用于检测口罩内外两侧进行气体交换的通气阻力，以及口罩内层的湿度；
13.所述二氧化碳气体传感器用于检测口罩内的二氧化碳浓度；
14.当所述定时电路，压差、湿度二合一传感器以及二氧化碳气体传感器所检测到的任一项参数超过相应的预设阈值时，所述控制器控制所述报警器进行报警提示，以提醒用户更换口罩。
15.进一步地，所述智能口罩更换警示器还包括无线模块；
16.所述压差、湿度二合一传感器还用于监测用户每分钟呼吸次数，当监测到用户每分钟呼吸次数出现异常状况时，所述控制器控制所述报警器发出异常警示；若所述异常状况持续预设时长后仍没有消除，则所述控制器通过所述无线模块向与所述智能口罩更换警示器连接的用户终端发送求救信号，所述用户终端获取到求救信号后，自动拨打急救电话进行求救；其中，所述异常状况指的是用户每分钟呼吸次数小于等于预设下限值，或大于等于预设上限值。
17.进一步地，所述预设下限值为10次，所述预设上限值为30次；所述预设时长为3分钟。
18.进一步地，所述压差、湿度二合一传感器监测用户每分钟呼吸次数的方式为：设置标准大气压为0基准，每当压差、湿度二合一传感器检测到压力数值为一正一负时，便记为一次呼吸。
19.进一步地，所述电源为纽扣电池；所述报警器为振动报警器；所述无线模块为蓝牙芯片。
20.进一步地，口罩使用时间所对应的预设阈值为8小时；口罩内外两侧进行气体交换的通气阻力所对应的预设阈值为49pa/cm2；口罩内层的湿度所对应的预设阈值为65％；口罩内的二氧化碳浓度所对应的预设阈值为1000ppm；
21.当所述口罩使用时间、通气阻力、口罩内层的湿度和口罩内的二氧化碳浓度中任一项超过相应的预设阈值时，所述报警器将在1s内发出振动报警提示。
22.进一步地，所述电源、无线模块、定时电路、控制器、报警器均设置在所述外层结构中；所述外层结构上还设置有开机键和关机键，以控制所述检测模块的工作状态；
23.所述压差、湿度二合一传感器和二氧化碳气体传感器设置在所述内层结构中。
24.本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
25.1、科学性，本发明打破了人们以往以个人经验来更换口罩的不科学的行为模式，代之以智能化的方式提醒人们更换口罩，从而提高了口罩在防疫过程中的有效利用率。在避免一些人长时间不更换口罩，使得口罩失去防护作用的同时，又可以有效避免另一些人过于频繁地更换口罩，造成医疗物资浪费的问题。
26.2、小型化，本发明的警示器佩戴于一次性医用口罩距左边缘(或右边缘)5cm处，从一次性医用口罩的上方佩戴。该口罩更换警示器的平面图主要由一个半径为15mm的圆和一个25mm
×
14mm的矩形组成。内外层物体厚度均为5mm。该口罩更换警示器的内部均采用微型传感器，体积小巧，重量轻盈，可实时佩戴在口罩上，不会给用户造成额外的携带负担。
27.3、美观化，可根据不同使用人群的个人喜好和使用场合变换不同的外观。
28.4、舒适化，在与人体接触处使用了亲肤布料，使用户更加舒适。而且，为使本发明的智能口罩更换警示器可以良好地贴合于口罩内层，不对人脸产生过大的挤压，本发明采用磁吸式的佩戴方式。既方便佩戴，又可多次循环使用。
29.5、绿色化，可最大程度地有效利用口罩，防止因频繁更换口罩而造成资源浪费。且本发明的警示器本身以纽扣电池供电。没电时，用户可自行更换电池，从而达到多次使用的目的。可重复使用100次，不会对环境造成额外污染。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明实施例提供的智能口罩更换警示器的立体图；
32.图2是本发明实施例提供的智能口罩更换警示器在一次性医用口罩上的佩戴位置示意图；
33.图3是本发明实施例提供的智能口罩更换警示器的外层结构的平面示意图；
34.图4是本发明实施例提供的智能口罩更换警示器的外层结构的结构示意图；
35.图5是本发明实施例提供的智能口罩更换警示器的内层结构的结构示意图。
36.附图标记说明：
37.1、外层结构；2、内层结构；3、磁性材料；4、控制器；
38.5、电源；6、报警器；7、定时电路；8、压差、湿度二合一传感器；
39.9、二氧化碳气体传感器；10、无线模块；11、开机键；
40.12、关机键；13、连接环。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
42.针对目前按照口罩失效条件更换口罩的方式过于主观化、经验化，导致一些人长时间不更换口罩，使得口罩失去防护作用，而另一些人过于频繁更换口罩，造成医疗物资浪费的技术问题，本实施例提供了一种智能口罩更换警示器，在本实施例中，利用神经网络算法组成了信号识别和处理系统。使用多种传感器采集大量数据，对这些数据进行抽象化处理，利用神经网络算法对抽象化的符号进行处理，最终给出判定。本实施例的研究对象是一次性医用口罩。适用人群主要是大学生和上班族群体。使用场景主要是日常工作生活的佩戴，不适用于长时间粉尘暴露、人员密集、医院等使用场景。
43.具体地，请参阅图1至图5，本实施例的智能口罩更换警示器如图1所示，包括：外层结构1和内层结构2；其中，所述外层结构1的一端与所述内层结构2的一端通过连接环13铰接，以使得所述外层结构1与所述内层结构2组成一可开合结构，且所述外层结构1和所述内层结构2上分别设置有磁性材料3，当所述可开合结构闭合时，所述外层结构1与所述内层结构2上的磁性材料3相互吸引，以将所述智能口罩更换警示器夹持在口罩上；其中，所述外层
结构1和所述内层结构2的厚度均为5mm，考虑到一次性医用口罩的厚度，所述连接环13的厚度为1mm。佩戴时，如图2所示，该警示器佩戴于一次性医用口罩距左边缘(或右边缘)5cm处，从一次性医用口罩的上方佩戴。
44.所述可开合结构中设置有检测模块，所述检测模块用于检测口罩使用时间、口罩内外两侧进行气体交换的通气阻力、口罩内层的湿度和口罩内的二氧化碳浓度；并当所述口罩使用时间、通气阻力、口罩内层的湿度和口罩内的二氧化碳浓度中任一项超过相应的预设阈值时，进行报警提示，以提醒用户更换口罩。
45.具体地，所述检测模块包括：控制器4，电源5，报警器6，定时电路7，压差、湿度二合一传感器8和二氧化碳气体传感器9；其中，电源5，报警器6，定时电路7，压差、湿度二合一传感器8和二氧化碳气体传感器9分别与控制器4电连接；定时电路7为ne555定时电路，用于检测口罩使用时间，最长使用时间设置为八小时；压差、湿度二合一传感器8为aht20 bmp280，用于检测口罩内外两侧进行气体交换的通气阻力，其中，口罩两侧面进行气体交换的通气阻力应不大于49pa/cm2，通过检测口罩通气阻力可以判断口罩内层颗粒物浓度是否超标。压差、湿度二合一传感器8还用于检测口罩内层的湿度，此传感器相对湿度的分辨率可达到0.024％rh。监测时，相对湿度应不大于65％，此湿度范围既能保持口罩熔喷层的驻极静电效果，又是人体的舒适湿度范围。二氧化碳气体传感器9为sgp30，用于检测口罩内的二氧化碳浓度，二氧化碳的浓度应不大于1000ppm，该传感器的工作频率为1hz，且二氧化碳测量范围满足要求。通过检测口罩内的二氧化碳浓度可以判断口罩是否有异味。
46.算法判断标准采用或门，任何参数超标，报警器6(1027马达)将会在1s内发出振动报警提示；利用神经网络算法进行编程，构成一个集成电路。
47.进一步地，本实施例的智能口罩更换警示器还包括无线模块10；压差、湿度二合一传感器8还用于监测用户每分钟呼吸次数，当监测到用户每分钟呼吸次数出现异常状况时，所述控制器4控制所述报警器6发出异常警示；若所述异常状况持续三分钟后仍没有消除，则所述控制器4通过所述无线模块10向与所述智能口罩更换警示器连接的用户终端发送求救信号，所述用户终端获取到求救信号后，自动拨打急救电话进行求救；其中，所述异常状况指的是用户每分钟呼吸次数小于等于预设下限值，或大于等于预设上限值。
48.其中，正常成年人每分钟的呼吸次数大概在16～20次左右。考虑到不同人的体质状况、运动情况等，本实施例的警示器在监测到人们每分钟呼吸次数小于等于10次，或大于等于30次时，发出异常警示。
49.进一步地，本实施例采用的无线模块10为ble-tpt蓝牙芯片，该芯片可提供蓝牙app接口，支持二次开发。该芯片蓝牙传输距离可达100米，且功耗低、体积小。本实施例使用的电源5为纽扣电池，其体积小巧，且易于更换。
50.进一步地，所述压差、湿度二合一传感器8监测用户每分钟呼吸次数的实现原理为：压差传感器利用每一次呼吸时压力数值为一正一负的特征进行计数；具体为：设置标准大气压为0基准，则呼气时为正压，吸气时为负压。每当压差传感器检测到压力数值为一正一负时，便记为一次呼吸。
51.进一步地，外层结构1的尺寸如图3所示，电源5、无线模块10、定时电路7、控制器4、报警器6均设置在外层结构1中，如图4所示；外层结构1上还设置有开机键11和关机键12，以控制检测模块的工作状态；压差、湿度二合一传感器8和二氧化碳气体传感器9设置在内层
结构2中，如图5所示。
52.本实施例的智能口罩更换警示器的使用方法如下：
53.(1)将本实施例的智能口罩更换警示器打开，佩戴于一次性医用口罩距左边缘(或右边缘)5cm处，从一次性医用口罩的上方佩戴。再将一次性医用口罩佩戴于人脸上，按动外表面的开机键11，智能口罩更换警示器开始工作。
54.(2)在使用口罩的过程中，智能口罩更换警示器一直佩戴在口罩上。当智能口罩更换警示器检测到某一指标超标，即口罩失效时，警示器发出振动报警提示，提醒人们更换口罩。
55.(3)摘下口罩，按动外表面的关机键12，智能口罩更换警示器关机。
56.(4)当智能口罩更换警示器电量不足时，用户可自行打开电池所在区域，更换纽扣电池。
57.基于上述，本实施例提供的智能口罩更换警示器具有以下特点：
58.1、科学性，本发明打破了人们以往以个人经验来更换口罩的不科学的行为模式，代之以智能化的方式提醒人们更换口罩，从而提高了口罩在防疫过程中的有效利用率。在避免一些人长时间不更换口罩，使得口罩失去防护作用的同时，又可以有效避免另一些人过于频繁地更换口罩，造成医疗物资浪费的问题。
59.2、小型化，本发明的警示器佩戴于一次性医用口罩距左边缘(或右边缘)5cm处，从一次性医用口罩的上方佩戴。该口罩更换警示器的平面图如图4所示，主要由一个半径为15mm的圆和一个25mm
×
14mm的矩形组成。内外层物体厚度均为5mm。该口罩更换警示器的内部均采用微型传感器，体积小巧，重量轻盈，可实时佩戴在口罩上，不会给用户造成额外的携带负担。
60.3、美观化，可根据不同使用人群的个人喜好和使用场合变换不同的外观。
61.4、舒适化，在与人体接触处使用了亲肤布料，使用户更加舒适。而且，为使本发明的智能口罩更换警示器可以良好地贴合于口罩内层，不对人脸产生过大的挤压，本发明采用磁吸式的佩戴方式。既方便佩戴，又可多次循环使用。
62.5、绿色化，可最大程度地有效利用口罩，防止因频繁更换口罩而造成资源浪费。且本发明的警示器本身以纽扣电池供电。没电时，用户可自行更换电池，从而达到多次使用的目的。可重复使用100次，不会对环境造成额外污染。
63.综上，本实施例综合考虑了口罩使用时间、口罩内层的颗粒物浓度、口罩内层的湿度和是否有异味，利用ne555定时电路、压差传感器、湿度传感器和气体传感器，通过神经网络算法，给出振动警报信号，以此达到智能地判断口罩是否失效、并进一步提醒人们更换口罩的目的。同时，压差传感器还可以监测人们每分钟呼吸次数，若监测到呼吸次数异常，且该异常情况持续3分钟后仍没有改善，警示器将通过蓝牙芯片把求救信号发送给手机app，手机app获取到求救信号后，自动拨打120进行求救。该警示器具有智能化、小型化、美观化、舒适化和绿色化等特点。能够指导人们健康地佩戴口罩，将科学防护和口罩的绿色经济很好地结合在一起，在防疫方面具有重要作用。同时，监测呼吸状况的功能对于患有哮喘病、心脏病等疾病的人群有紧急求救的重要作用。
64.此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那
些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
65.最后需要说明的是，以上所述是本发明优选实施方式，应当指出，尽管已描述了本发明优选实施例，但对于本技术领域的技术人员来说，一旦得知了本发明的基本创造性概念，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。