本發(fā)明涉及電子、信號處理及信號傳輸領(lǐng)域，特別是涉及一種基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩。

背景技術(shù)：

隨著社會的進(jìn)步，生活水平的提高，人們對自身的健康狀況越來越關(guān)注；電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、低功耗計(jì)算技術(shù)的發(fā)展為人們的健康關(guān)注點(diǎn)提供了技術(shù)的實(shí)現(xiàn)手段。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)器械能夠提供足夠精確的測量結(jié)果，但是，由于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)器械需要在特殊場所使用，使用也不夠舒適，同時(shí)測量無法隨時(shí)進(jìn)行。這些限制條件無法讓大家在舒適的環(huán)境、放松的心情、隨時(shí)隨地了解健康狀況。

由于芯片技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了很多低功耗、小型化的處理器和傳感器。通過這些處理器和傳感器的協(xié)同，可以實(shí)時(shí)、連續(xù)、方便的測量很多人體的生理數(shù)據(jù)，比如在走路、運(yùn)動、飲食等日?；顒舆^程中，可以獲取能夠描述人體體征的數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)算法，可以得到體溫、心率、血氧、呼吸頻率、肌肉緊張度等生理參數(shù)。整個(gè)過程是在人可以完全忽略這些處理器和傳感器的存在的情況下進(jìn)行的。這就是逐漸興起的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在人體健康監(jiān)測領(lǐng)域的重要應(yīng)用。

目前，口罩是大家經(jīng)常使用的個(gè)人衛(wèi)生用品。由于氣候原因，或者由于自身正在感冒，或者由于正在發(fā)生流行性感冒，此時(shí)一般都需要戴口罩。因此，在戴口罩的時(shí)候，人們尤其需要知道目前空氣質(zhì)量，自身的身體狀況。因此，提供一種能夠?qū)崟r(shí)的測量空氣質(zhì)量和人體的體征參數(shù)智能口罩實(shí)屬必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩，以實(shí)現(xiàn)一種能實(shí)時(shí)的測量空氣質(zhì)量和人體的體征參數(shù)的智能口罩。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩，包括：口罩面料及耳塞，所述口罩面料佩戴于人體臉部，所述耳塞佩戴于人體耳朵；溫度傳感器，設(shè)置于所述口罩面料中，用于采集人體溫度信息；濕度傳感器，設(shè)置于所述口罩面料中，用于采集人體呼吸濕度信息；空氣傳感器，設(shè)置于所述口罩面料中，用于檢測空氣中的有害氣體濃度；顆粒物傳感器，設(shè)置于所述口罩面料中，用于檢測空氣中的顆粒物濃度；光 源和光接收器，設(shè)置于所述耳塞內(nèi)，所述光源發(fā)射光線通過人體耳朵反射后形成帶有光表征信息的反射光線，所述光接收器用于采集所述反射光線；處理器，設(shè)置于所述口罩內(nèi)，并連接于所述溫度傳感器、濕度傳感器、空氣傳感器、顆粒物傳感器、光源及光接收器，用于對人體溫度信息、人體呼吸濕度信息、有害氣體濃度、顆粒物的濃度及帶有光表征信息的反射光線的運(yùn)算處理；以及電源，用于為體征參數(shù)測量口罩供電。

作為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的一種優(yōu)選方案，所述體征參數(shù)測量口罩還包括存儲器，連接于所述處理器，用于存儲所述處理器的運(yùn)算處理結(jié)果。

作為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的一種優(yōu)選方案，所述體征參數(shù)測量口罩還包括無線連接模塊，連接于所述處理器，用于體征參數(shù)測量口罩與智能設(shè)備、計(jì)算機(jī)或云端服務(wù)器的無線通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送及存儲。

作為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的一種優(yōu)選方案，所述光源和光接收器設(shè)置于耳塞內(nèi)靠近皮膚處，且所述光源和光接收器緊密排布。

作為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的一種優(yōu)選方案，所述光源的發(fā)射光線包括兩束，第一束發(fā)射光線投射到人體耳朵皮膚，通過人體耳朵皮膚反射后形成帶有光表征信息的反射光線，第二束發(fā)射光線直接進(jìn)入光接收器作為參考光，以降低系統(tǒng)測量誤差以及環(huán)境誤差。

作為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的一種優(yōu)選方案，所述光源的波長設(shè)定為待測代謝物吸收最強(qiáng)的發(fā)射光線波長。

作為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的一種優(yōu)選方案，所述光表征信息包括心率信息及血氧濃度信息。

進(jìn)一步地，包含心率信息的光源的波長選用為570nm，包含血氧濃度信息的光源的波長選用為660nm或940nm。

作為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的一種優(yōu)選方案，所述耳塞內(nèi)設(shè)置有語音播放器，連接于所述處理器，用于語音信息播報(bào)。

作為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的一種優(yōu)選方案，所述有害氣體濃度包括甲醛濃度、硫化氫濃度以及一氧化碳濃度，所述顆粒物濃度包括PM2.5。

如上所述，本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩，具有以下有益效果：本發(fā)明在傳統(tǒng)口罩的基礎(chǔ)上，在口罩及耳塞內(nèi)增加一些低功耗的傳感器和處理器，實(shí)時(shí)的測量空氣質(zhì)量和人體的體征參數(shù)，如空氣質(zhì)量、呼吸頻率、心率、血氧等參數(shù)。這些參數(shù)可以通過可以耳塞與口罩搭扣，直接播音。通過隨身攜帶的手機(jī)、平板、筆記本，以及固定的臺式計(jì)算機(jī)，不間斷的接收最終的數(shù)據(jù)，這些測量數(shù)據(jù)可以存放到云端，其中的人體體征數(shù)據(jù)可以用醫(yī)生 建議的多種組合方式給出報(bào)表，有效把握身體狀況。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的結(jié)構(gòu)框圖意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩的光源及光接收器的工作原理示意圖。

元件標(biāo)號說明

11 溫度傳感器

12 濕度傳感器

13 空氣傳感器

14 顆粒物傳感器

15 光源和光接收器

151 光源

152 光接收器

16 處理器

17 電源

18 存儲器

19 無線連接模塊

20 智能設(shè)備、計(jì)算機(jī)或云端

服務(wù)器

具體實(shí)施方式

以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱圖1～圖2。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的形態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖1～圖2是，本實(shí)施例提供一種基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩，包括：口罩面料及耳塞、溫度傳感器11、濕度傳感器12、空氣傳感器13、顆粒物傳感器14、光源和光接收器15、處理器16以及電源17。

所述口罩面料及耳塞中的口罩面料佩戴于人體臉部，覆蓋人體的鼻子和嘴巴，所述口罩面料通過系帶固定于人體耳朵上，所述系帶內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)線，可以插接耳塞，所述耳塞佩戴于人體耳朵，覆蓋人體耳部，所述耳塞內(nèi)設(shè)置有語音播放器，連接于所述處理器16，用于語音信息播報(bào)。所述口罩面料可以為棉質(zhì)、滌綸或高分子聚合物，或以上材質(zhì)的多層復(fù)合材料，所述耳塞可以為如橡膠等高分子聚合物材料。

所述溫度傳感器11設(shè)置于所述口罩面料中，用于采集人體溫度信息；所述溫度傳感器11可以為如紅外溫度傳感器11等。

所述濕度傳感器12設(shè)置于所述口罩面料中，用于采集人體呼吸濕度信息。

作為示例，由于人體呼吸過程中濕度會發(fā)生比較顯著的變化，因此可以由濕度傳感器12的數(shù)據(jù)給出呼吸頻率和呼吸深度。

作為示例，所述濕度傳感器12包括如濕敏電阻、濕敏電容等濕敏元件。

其中，濕敏電阻是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化物濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，主要缺點(diǎn)是線性度和產(chǎn)品的互換性差。

濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。濕敏電容的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實(shí)現(xiàn)小型化和集成化。

在本實(shí)施例中，所述濕度傳感器12選用為濕敏電阻，具體為金屬氧化物濕敏電阻。

當(dāng)然，除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件(利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率)、光強(qiáng)型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等，可以依據(jù)需求進(jìn)行替換。

所述空氣傳感器13設(shè)置于所述口罩面料中，用于檢測空氣中的有害氣體濃度；在本實(shí)施例中，所述有害氣體濃度包括甲醛濃度、硫化氫濃度以及一氧化碳濃度。當(dāng)然，還可以包括酒精、香煙、氨氣、甲苯等其他有害氣體，并不限于此處所列舉的示例。

所述顆粒物傳感器14設(shè)置于所述口罩面料中，用于檢測空氣中的顆粒物濃度。在本實(shí)施例中，所述顆粒物濃度包括PM2.5。

本實(shí)施例的顆粒物傳感器14的工作原理為：微粒和分子在光的照射下會產(chǎn)生光的散射現(xiàn)象，與此同時(shí)，還吸收部分照射光的能量。當(dāng)一束平行單色光入射到被測顆粒場時(shí)，會受到顆粒周圍散射和吸收的影響，光強(qiáng)將被衰減。如此一來便可計(jì)算出入射光通過待測濃度場的相對衰減率。而相對衰減率的大小基本上能線性反應(yīng)待測場灰塵的相對濃度。光強(qiáng)的大小和經(jīng)光電轉(zhuǎn)換的電信號強(qiáng)弱成正比，通過測得電信號就可以計(jì)算出相對衰減率。

所述光源和光接收器15設(shè)置于所述耳塞內(nèi)，所述光源151發(fā)射光線通過人體耳朵反射后形成帶有光表征信息的反射光線，所述光接收器152用于采集所述反射光線。

在本實(shí)施例中，所述光源和光接收器15設(shè)置于口罩面料靠近皮膚處，且所述光源和光接收器15緊密排布，因此，環(huán)境光噪聲對二者的影響可以認(rèn)為相同。

如圖2所示，在本實(shí)施例中，所述光源151的發(fā)射光線包括兩束，第一束發(fā)射光線投射到人體耳朵皮膚，通過人體耳朵皮膚反射后形成帶有光表征信息的反射光線，第二束發(fā)射光線直接進(jìn)入光接收器152作為參考光，以降低系統(tǒng)測量誤差以及環(huán)境誤差。

在本實(shí)施例中，所述光源151的波長設(shè)定為待測代謝物吸收最強(qiáng)的發(fā)射光線波長。

在本實(shí)施例中，所述光表征信息包括心率信息及血氧濃度信息。

例如，包含心率信息的光源151的波長選用為570nm，包含血氧濃度信息的光源151的波長選用為660nm或940nm，需要測量的某種代謝物在某個(gè)波長有較強(qiáng)的吸收就加入該波長，因此，可以大大擴(kuò)展本發(fā)明的測量信息種類范圍。

處理器16，設(shè)置于所述口罩內(nèi)，并連接于所述溫度傳感器11、濕度傳感器12、空氣傳感器13、顆粒物傳感器14、光源151及光接收器152，用于對人體溫度信息、人體呼吸濕度信息、有害氣體濃度、顆粒物的濃度及帶有光表征信息的反射光線的運(yùn)算處理。

所述體征參數(shù)測量口罩還包括存儲器18以及無線連接模塊19，所述存儲器18連接于所述處理器16，用于存儲所述處理器16的運(yùn)算處理結(jié)果。所述無線連接模塊19連接于所述處理器16，用于體征參數(shù)測量口罩與智能設(shè)備、計(jì)算機(jī)或云端服務(wù)器20的無線通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送及存儲

所述處理器16在數(shù)據(jù)運(yùn)算處理后分析結(jié)果可以通過所述存儲器18進(jìn)行存儲，或者通過所述無線連接模塊19進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸后，可以在移動設(shè)備或者固定設(shè)備給出報(bào)表，多個(gè)傳感器給出的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理器16分析后傳送給手機(jī)、平板等智能設(shè)備，或者臺式計(jì)算機(jī)等固定設(shè)備，最終在云端做更深入分析；其中比較緊急的，直接通過耳塞內(nèi)的語音播放器給口罩佩戴者直接語音提醒，提醒方式按照內(nèi)容不同區(qū)別給出，例如：有害氣體濃度過高，PM2.5偏高，呼吸加重，體溫過高，及時(shí)給口罩佩戴者提醒并給出建議措施。

所述電源17用于為體征參數(shù)測量口罩供電，在本實(shí)施例中，所述電源17與處理器16之 間還連接有電源管理模塊，用于管理及控制所述電源對處理器16的供電，包括體征參數(shù)測量口罩的充電，或者低電提醒等。

如上所述，本發(fā)明提供一種基于傳感技術(shù)的體征參數(shù)測量口罩，包括：口罩面料及耳塞，所述口罩面料佩戴于人體臉部，所述耳塞佩戴于人體耳朵；溫度傳感器11，設(shè)置于所述口罩面料中，用于采集人體溫度信息；濕度傳感器12，設(shè)置于所述口罩面料中，用于采集人體呼吸濕度信息；空氣傳感器13，設(shè)置于所述口罩面料中，用于檢測空氣中的有害氣體濃度；顆粒物傳感器14，設(shè)置于所述口罩面料中，用于檢測空氣中的顆粒物濃度；光源和光接收器15，設(shè)置于所述耳塞內(nèi)，所述光源151發(fā)射光線通過人體耳朵反射后形成帶有光表征信息的反射光線，所述光接收器152用于采集所述反射光線；處理器16，設(shè)置于所述口罩內(nèi)，并連接于所述溫度傳感器11、濕度傳感器12、空氣傳感器13、顆粒物傳感器14、光源151及光接收器152，用于對人體溫度信息、人體呼吸濕度信息、有害氣體濃度、顆粒物的濃度及帶有光表征信息的反射光線的運(yùn)算處理；以及電源17，用于為體征參數(shù)測量口罩供電。本發(fā)明在傳統(tǒng)口罩的基礎(chǔ)上，在口罩及耳塞內(nèi)增加一些低功耗的傳感器和處理器16，實(shí)時(shí)的測量空氣質(zhì)量和人體的體征參數(shù)，如空氣質(zhì)量、呼吸頻率、心率、血氧等參數(shù)。這些參數(shù)可以通過耳塞與口罩搭扣，直接播音。通過隨身攜帶的手機(jī)、平板、筆記本，以及固定的臺式計(jì)算機(jī)，不間斷的接收最終的數(shù)據(jù)，這些測量數(shù)據(jù)可以存放到云端，其中的人體體征數(shù)據(jù)可以用醫(yī)生建議的多種組合方式給出報(bào)表，有效把握身體狀況。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。