一种呼吸监测口罩的制作方法

1.本实用新型涉及一种口罩，尤其是一种呼吸监测口罩。


背景技术：

2.智能穿戴设备是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称，如手表、手环、眼镜、服饰等，穿戴式智能设备时代的来临意味着人的智能化延伸，通过智能穿戴设备，可以更好的感知外部与自身的信息，能够在计算机、网络甚至其它人的辅助下更为高效率的处理信息，能够实现更为无缝的交流。
3.呼吸对人类活动至关重要，智能口罩作为智能穿戴设备的一种，具有广阔的发展前景。许多疾病会导致呼吸频率和深度的改变，如心脏病、肺炎、支气管炎、睡眠呼吸暂停综合征(sas)以及感染引起的高热。呼吸中气体成分含量的变化也会反映人类可能已经患上了某种疾病，因此，呼吸异常通常是个人身体问题的警告，因此，人们发明了不同的方法来监测人类的呼吸。
4.通常的呼吸速率测量方法需要压力传感器的帮助，以检测胸部的扩张和收缩或来自鼻子的气流。热传感器利用吸气和呼气气流之间的温度变化来监测呼吸。机载超声波也被用来检测由气流引起的声速变化然而，传统的呼吸监测仪存在不舒适、笨重、昂贵等情况，患者不能很好地配合进行呼吸状态监测。因此，方便、实时的呼吸监测和诊断呼吸分析是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种呼吸监测口罩，其能有效实现呼吸与的监测，提高智能化程度，安全可靠。
6.按照本实用新型提供的技术方案，所述呼吸监测口罩，包括口罩本体以及设置于所述口罩本体上的呼吸阀，在所述呼吸阀内设置用于对呼吸过程监测的呼吸监测模块，所述呼吸监测模块与口罩本体上的监测处理单元电连接，监测处理单元能对利用呼吸监测模块监测呼吸过程中所采集的呼吸信息进行所需的处理，以能实现所需的呼吸监测；
7.所述呼吸监测模块包括能用于对呼吸深度、呼吸频率监测的湿度传感器、用于对所述湿度传感器进行监测校正的温度传感器以及能对所述湿度传感器进行加热的微加热器，所述湿度传感器、温度传感器以及微加热器均与监测处理单元电连接。
8.所述监测处理单元包括用于对数据处理的控制模块，控制模块与呼吸监测模块电连接，且所述控制模块还与指示灯、电源电路以及数据传输模块电连接。
9.所述电源电路与锂电池和/或太阳能电池电连接，以能通过电源电路提供监测处理单元以及呼吸监测模块所需的工作电压；
10.数据传输模块包括蓝牙模块，控制模块通过数据传输模块能与移动终端无线连接。
11.所述呼吸监测模块还包括能用于气体监测的气体监测传感器组，所述气体监测传
感器组内的气体监测传感器与湿度传感器采用mems工艺制备于同一基底上，所述气体监测传感器组与监测处理单元电连接。
12.所述气体监测传感器组包括丙酮监测传感器、一氧化碳监测传感器、氨气监测传感器、二氧化碳监测传感器、硫化氢监测传感器和/或甲苯监测传感器；气体监测传感器组内的气体监测传感器以及湿度传感器均由基底上的绝缘支撑隔离层支撑。
13.所述湿度传感器包括设置于绝缘支撑隔离层上的湿度电极层以及与所述湿度电极层适配的湿度纳米森林，所述湿度纳米森林垂直分布于绝缘支撑隔离层以及湿度电极层上。
14.所述气体监测传感器组内的气体监测传感器包括设置于绝缘支撑隔离层上的监测传感器电极层、与所述监测传感器电极层适配的监测传感器纳米森林以及设置于所述监测传感器纳米森林上的监测介质体，其中，监测传感器纳米森林垂直分布于绝缘支撑隔离层以及监测传感器电极层上。
15.所述监测传感器电极层与湿度电极层为同一工艺步骤层，监测传感器纳米森林与湿度纳米森林为同一工艺步骤层，监测介质体通过喷涂或滴凃在监测传感器纳米森林上。
16.所述基底包括硅基底，绝缘支撑隔离层包括二氧化硅层。
17.在所述口罩本体的两端设置挂耳带，在口罩本体内还设置鼻夹条。
18.本实用新型的优点：口罩本体上设置呼吸阀，呼吸阀内设置呼吸监测模块，呼吸监测模块与监测处理单元电连接，通过呼吸监测模块能实现对呼吸过程监测，如佩戴呼吸过程中气体的湿度、一氧化碳含量、丙酮含量等监测，监测处理单元根据所监测的呼吸信息能对佩戴者的身体状态进行全方面的监测，提高智能化程度，安全可靠。
附图说明
19.图1为本实用新型的基于物联网的呼吸监测口罩的外表面示意图。
20.图2为本实用新型的基于物联网的呼吸监测口罩的内表面示意图。
21.图3为本实用新型呼吸监测模块与监测处理单元配合的结构框图。
22.图4为本实用新型呼吸监测模块中传感器部分的结构示意图。
23.图5为本实用新型的基于物联网的呼吸监测口罩的移动终端、体温app和体温库的框架图。
24.附图标记说明：1-鼻夹条、2-挂耳带、3-呼吸阀、4-呼吸监测模块、5-监测处理单元、6-口罩本体、7-指示灯、8-电源电路、9-控制模块、10-锂电池、11
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太阳能电池、12-蓝牙模块、13-移动终端、14-基底、15-绝缘支撑隔离层、16
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湿度电极层、17-湿度纳米森林、18-监测传感器第一电极层、19-监测传感器第一纳米森林、20-监测第一介质体、21-监测传感器第二电极层、22-监测传感器第二纳米森林、23-监测第二介质体、24-监测传感器第三电极层、25-监测传感器第三纳米森林、26-监测第三介质体。
具体实施方式
25.下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
26.如图1和图2所示：为了能有效实现呼吸的监测，提高佩戴舒适度以及智能化程度，本实用新型包括口罩本体6以及设置于所述口罩本体6上的呼吸阀3，在所述呼吸阀3内设置
用于对呼吸过程监测的呼吸监测模块4，所述呼吸监测模块4与口罩本体6上的监测处理单元5电连接，监测处理单元5能对利用呼吸监测模块4监测呼吸过程中所采集的呼吸信息进行所需的处理，以能实现所需的呼吸监测；
27.所述呼吸监测模块4包括能用于对呼吸深度、呼吸频率监测的湿度传感器、用于对所述湿度传感器进行监测校正的温度传感器以及能对所述湿度传感器进行加热的微加热器，所述湿度传感器、温度传感器以及微加热器均与监测处理单元5电连接。
28.具体地，口罩本体6具体可以采用现有常用的形式，口罩本体6的具体形式可以根据实际需要选择，此处不再赘述。一般地，在所述口罩本体6的两端设置挂耳带2，在口罩本体6内还设置鼻夹条1，其中，通过挂耳带2能将口罩本体6佩戴在头部，通过鼻夹条1能与佩戴者的鼻部贴合，挂耳带2以及鼻夹条1与口罩本体6间可以采用现有常用的配合形式，具体可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
29.本实用新型实施例中，在口罩本体6上设置呼吸阀3，呼吸阀3具体可以采用现有常用的形式，呼吸阀3位于口罩本体6的外侧面，呼吸阀3与口罩本体6 间具体配合的作用与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。具体实施时，在呼吸阀3内设置呼吸监测模块4，通过呼吸监测模块4能对呼吸过程进行监测，呼吸监测模块4设置于呼吸阀3内时，不会影响通过呼吸阀3进行正常的呼吸。一般地，呼吸阀3采用可更换滤芯的形式，当更换呼吸阀3内的滤芯时，不会影响呼吸监测模块4以及呼吸监测模块4与监测处理单元5间的连接配合。当采用可更换滤芯的呼吸阀3时，使得整个口罩可重复使用。此外，还可以将呼吸监测模块4从呼吸阀3内拆除，并安装于另一呼吸阀3 内，当然，将呼吸监测模块4安装于相应的呼吸阀3内后，与呼吸阀3所在的口罩本体6的监测处理单元5电连接，以便实现呼吸监测模块4的重复使用。
30.本实用新型实施例中，监测处理单元5设置于口罩本体6上，监测处理单元5位于口罩本体6内或位于口罩本体6的外侧面上，具体位置可以根据需要选择。监测处理单元5能对呼吸监测模块4所采集的呼吸信息进行处理，所述处理包括对所采集呼吸信息的类别识别、滤波以及放大等必要的处理，此外，还可以将处理后的信息进行存储与输出，具体处理类型可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
31.具体实施时，呼吸监测模块4包括湿度传感器、温度传感器以及微加热器，其中，通过湿度传感器能采集呼吸过程中的湿度，监测处理单元5根据湿度传感器所监测的湿度值能判断佩戴者的呼吸深度以及呼吸频率，具体可以采用现有常用的技术手段判断呼吸深度以及呼吸频率，此处不再赘述。通过温度传感器能采集呼吸时的温度值，监测处理单元5根据温度传感器能对湿度传感器所采集的湿度进行校正。微加热器可以采用现有常用的电阻等加热形式，利用微加热器能对湿度传感器进行加热，避免呼吸过程中的水蒸气影响湿度传感器对湿度的检测。微加热器的工作状态可由监测处理单元5控制，具体可与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
32.如图3所示，所述监测处理单元5包括用于对数据处理的控制模块9，控制模块9与呼吸监测模块4电连接，且所述控制模块9还与指示灯7、电源电路8 以及数据传输模块电连接。
33.本实用新型实施例中，控制模块9可以采用现有常用的微处理芯片，如单片机等形式，具体可以根据需要选择，此处不再赘述。控制模块9与呼吸监测模块4电连接，即控制模
块9能对呼吸监测模块4内湿度传感器采集的湿度进行识别与处理，能根据呼吸监测模块内温度传感器采集的温度信息对湿度传感器采集的湿度信息进行校正，控制模块9还能对微加热器的工作状态进行控制，如调整微加热器加热功率的大小等。
34.指示灯7可以采用现有常用的形式，控制模块9通过指示灯7能进行所需的指示，如处于工作状态，报警指示等。通过电源电路8能提供工作所需的电源，通过数据传输模块能实施所需的数据传输。
35.进一步地，所述电源电路8与锂电池10和/或太阳能电池11电连接，以能通过电源电路8提供监测处理单元5以及呼吸监测模块4所需的工作电压；
36.数据传输模块包括蓝牙模块12，控制模块9通过数据传输模块能与移动终端13无线连接。
37.本实用新型实施例中，可以通过锂电池10或太阳能电池11，或者同时利用锂电池10、太阳能电池11同时供电，以确保呼吸监测模块4以及监测处理单元 5工作所需的电源。数据传输模块可以包括蓝牙模块12，当然，还可以采用其他现有能实现无线传输的形式，如红外等，具体可以根据需要选择。移动终端 13可以为现有常用的智能手机或平板等，通过移动终端13能实现对呼吸监测进行统一管理，如可视化显示等，具体可以根据需要选择，此处不再赘述。
38.具体实施时，通过移动终端3对佩戴者的呼吸过程全程监控，并根据监控状态，可以调节佩戴的方式等，提高佩戴的舒适性与可靠性。
39.进一步地，所述呼吸监测模块4还包括能用于气体监测的气体监测传感器组，所述气体监测传感器组内的气体监测传感器与湿度传感器采用mems工艺制备于同一基底14上，所述气体监测传感器组与监测处理单元5电连接。
40.本实用新型实施例中，还可以通过气体监测传感器组能对呼吸时的气体进行更为全面的监测，并能实现对佩戴者的身体状态进行监测。气体监测传感器组内的气体监测传感器与湿度传感器采用mems工艺制备于统一基底14上，温度传感器以及微加热器可以采用分离器件，或者采用mems工艺制备得到，具体可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
41.具体实施时，所述气体监测传感器组包括丙酮监测传感器、一氧化碳监测传感器、氨气监测传感器、二氧化碳监测传感器、硫化氢监测传感器和/或甲苯监测传感器；气体监测传感器组内的气体监测传感器以及湿度传感器均由基底 14上的绝缘支撑隔离层15支撑。
42.本实用新型实施例中，所述基底14包括硅基底，绝缘支撑隔离层15包括二氧化硅层。气体监测传感器组可以丙酮监测传感器、一氧化碳监测传感器、氨气监测传感器、二氧化碳监测传感器、硫化氢监测传感器、甲苯监测传感器中的一个或多个，具体可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
43.具体实施时，利用丙酮监测传感器能实现对气体中的丙酮进行检测，利用对丙酮的监测状态能反映佩戴者的糖尿病状态。利用一氧化碳传感器能实现对气体中的一氧化碳监测，利用对一氧化碳的监测能反映佩戴者是否存在哮喘；利用氨气监测传感器能对呼吸气体中的氨气监测，利用对氨气的监测能反映佩戴者的肾脏疾病和胃溃疡相应的状态；利用二氧化碳监测传感器能实现对呼吸气体中的二氧化碳监测，利用监测的二氧化碳状态能反映佩戴者是否感染幽门螺旋杆菌；利用硫化氢监测传感器能监测呼吸气体中的硫化氢，
利用对硫化氢的监测能反映佩戴者是否存在口腔疾病；利用甲苯监测传感器对呼吸气体中的甲苯监测，利用对甲苯的监测能判断佩戴者是否存在肺癌的症状。因此，利用上述气体监测传感器组内的气体监测传感器，能实现对佩戴者的监控状态监测与预警。当然，气体监测传感器内的气体监测传感器还可以为其他能实现对呼吸气体监测的形式或组成，具体可以根据需要选择，此处不再赘述。
44.如图5所示，为本实用新型的应用场景示意图，具体地，移动终端13内可以设置呼吸监测app，移动终端13与监测处理单元5无线连接后，移动终端13 根据监测处理单元5所处理的数据，能够实现对运动状态监测，并能进行健康状态手机、疾病预警，如当发现存在一些急诊的疾病，可以与医院等具备远程诊断的服务平台连接，可以对口罩佩戴者实现远程诊断与救助。
45.如图4所示，所述湿度传感器包括设置于绝缘支撑隔离层15上的湿度电极层16以及与所述湿度电极层16适配的湿度纳米森林17，所述湿度纳米森林17 垂直分布于绝缘支撑隔离层15以及湿度电极层16上。
46.本实用新型实施例中，利用湿度电极层16能形成湿度传感器的电极，湿度电极层16以及湿度纳米森林17分布于湿度感应区，湿度纳米森林17的宽度大于湿度电极层16相应的宽度，即部分湿度纳米森林17分布于绝缘支撑隔离层 15上，湿度纳米森林17可以采用对pi(聚酰亚胺)进行刻蚀后形成，具体形成湿度纳米森林17的方式可以根据需要选择，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。湿度电极层16与湿度纳米森林17配合形成湿度传感器，具体湿度电极层16的具体形式，湿度电极层16与湿度纳米森林17配合形成湿度传感器的形式为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
47.进一步地，所述气体监测传感器组内的气体监测传感器包括设置于绝缘支撑隔离层15上的，其中，监测传感器纳米森林垂直分布于绝缘支撑隔离层15 以及监测传感器电极层上。
48.本实用新型实施例中，气体监测传感器组内的气体监测传感器可采用相同的结构形式，即包括监测传感器电极层、与所述监测传感器电极层适配的监测传感器纳米森林以及设置于所述监测传感器纳米森林上的监测介质体，监测传感器电极层、监测传感器纳米森林间的配合形式可以参考上述湿度电极层16、湿度纳米森林17间具体配合的说明，此处不再赘述。
49.所述监测传感器电极层与湿度电极层16为同一工艺步骤层，监测传感器纳米森林与湿度纳米森林17为同一工艺步骤层，监测介质体通过喷涂或滴凃在监测传感器纳米森林上，不同的气体监测传感器，所采用的监测介质体不同。
50.当气体监测传感器为丙酮监测传感器时，所述监测介质体为多壁碳纳米管、壳聚糖或聚吡咯(ppy)。当气体监测传感器为一氧化碳监测传感器时，所述监测介质体可以为三氧化钨或碳纳米管。当气体监测传感器为氨气监测传感器时，监测介质体为二硫化钼、还原氧化石墨烯或氧化锌。当气体监测传感器为二氧化碳监测传感器时，监测介质体可以为mof材料(金属-有机框架材料)。当气体监测传感器为硫化氢监测传感器时，监测介质体可以为二氧化锡以及金纳米颗粒。当气体监测传感器为甲苯监测传感器时，所述监测介质体可以为聚4-乙烯基苯酚与多壁碳纳米管复合膜。
51.图4中，示出了气体监测传感器组内包括三个气体监测传感器的情况，具体为：第
一气体监测传感器、第二气体监测传感器以及第三气体监测传感器，其中，第一气体监测传感器包括监测传感器第一电极层18、监测传感器第一纳米森林19以及监测第一介质体20；第二气体监测传感器包括监测传感器第二电极层21、监测传感器第二纳米森林22以及监测第二介质体23；第三气体监测传感器包括监测传感器第三电极层24、监测传感器第三纳米森林25以及监测第三介质体26。
52.具体实施时，第一气体监测传感器、第二气体监测传感器以及第三气体监测传感器的具体情况可以参考上述说明，即根据监测介质体的不同，能形成不同的气体监测传感器，此处不再赘述。