具体实施方式

目前，传统的口罩基本为棉材质的口罩，例如一次性医用口罩、KN95口罩，这种以棉材质的口罩会因呼吸引起的湿气紧贴于鼻子或嘴，容易滋生细菌。用户长时间佩戴会导致细菌滋生，更会觉得难以呼吸，长时间佩戴这类口罩会产生憋闷的问题。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

作为本发明的一个方面，如图1所示，本发明提供一种智能口罩，包括：口罩本体200、贴合部100、至少一个气道600、检测装置400和调节装置500。所述口罩本体200以遮蔽至少包括用户呼吸系统在内的部分或全部面部区域；贴合部100可拆卸地设置在所述口罩本体200朝向所述呼吸系统的一侧，以使所述口罩本体200与所述用户的呼吸系统之间形成呼吸腔体；至少一个气道600，构造在所述口罩本体200上；过滤装置300设置在所述气道600内，用于过滤进入和排出所述呼吸腔体的空气；检测装置400设置在所述气道600内且位于所述过滤装置300靠近所述呼吸腔体的一侧，所述用于检测进入和排出所述呼吸腔体的空气参数；调节装置500设置在所述气道600内，根据所述空气参数调节所述呼吸腔体内的呼吸环境，以使所述用户保持在舒适的呼吸状态。

本发明的智能口罩能够通过贴合部100与用户的呼吸系统之间形成呼吸腔体，能够过滤进入和排出呼吸腔体的空气的同时根据检测的空气参数调节呼吸腔体内的呼吸环境，用户能够保持在舒适的状态下进行呼吸。

口罩本体200遮蔽至少包括用户的鼻子、嘴等的呼吸系统在内部分或全部所述用户的面部区域。本发明的智能口罩区别于棉质口罩，本发明的智能口罩采用的柔性的塑料。优选地，柔性的塑料为透明的PC材料制作，可以使得带口罩的两个人能够透过智能口罩看见对方的面庞，且沟通时根据便捷和人性化。口罩本体200上可以贴上防“起雾”的贴膜，“起雾”指用户哈气的时候会在口罩本体200内部凝结水汽。

贴合部100设置在所述口罩本体200朝向所述呼吸系统的一侧，贴合部100沿着口罩本体200的外周轮廓设置，可以使得口罩本体200能够紧贴用户的面部，以使所述口罩本体200与所述用户的呼吸系统之间形成呼吸腔体。需要立即的是呼吸腔体是密闭的腔体，能够阻止颗粒、病毒以及其它有害气体从口罩本体200与用户面部接触的地方进入呼吸腔体，进而危害用户的身体健康。

在一实施例中，本发明的贴合部100采用硅胶材质以使贴合部100根据人脸轮廓进行变形，以形成密闭的呼吸腔体。

在一实施例中，为了使智能口罩与用户的脸部更好地贴合，本发明的贴合部100与口罩本体200是可拆卸设置的，用户可以根据不同性别、不同脸型（方脸、圆脸、瓜子脸等）、不同年龄段进行替换。为了提高同一使用群体的通用性，本发明的贴合部100可以是通过训练后的CNN神经网络模型输出的适合特定人群使用的贴合部100造型，以提高呼吸腔体的密闭性。

在一实施例中，检测装置400用于检测进入和排出所述呼吸腔体的空气参数，空气参数至少包括空气流量和空气压力。需要理解的是用户能否通畅的呼吸还有空气压力有关。本发明的检测装置400至少包括：流量检测单元和压力检测单元。流量检测单元用于检测进入和排出所述呼吸腔体的空气流量。压力检测单元用于检测进入和排出所述呼吸腔体的空气压力。流量检测单元为设置在气道600内的空气流量传感器，压力检测单元为设置在气道600内的压力传感器。检测装置400会实时监测从气道600通过的空气流量以及空气压力。当压力检测单元检测空气压力低于预设值时，调节装置500根据当前的空气流量调节以后通过气道600进入呼吸腔体的空气流量，使得实用人员保持呼吸通畅，长时间佩戴的情况下不会产生憋闷的情况。

在一实施例中，本发明的所述调节装置500至少包括：电池、至少一个进气风扇、至少一个排气风扇和控制单元。其中，电池采用小型锂离子电池供电，通过USB 接口对电池进行充电或者通过无线充电的方式对电池进行充电，电池用于给进气风扇、排气风扇、控制单元供电。可以通过电池电量指示灯观察电池电量情况或者通过手机APP确认电池的剩余电量以及电池电量剩余使用时间。例如，用户需要在密闭的电影院观看一场电影，这时候可以根据电池电量剩余使用时间以及电影的片长确定是否需要提前进行充电。控制单元可以是包括例如中央处理单元、微处理器、图形处理单元、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的模块。在一实施例中，控制单元可被实现为应用处理器(AP)。也可被实现为诸如FPGA或ASIC的硬件元件。然而，本公开不限于此，控制单元可包括构成元件(诸如软件构成元件、面向对象的软件构成元件、类构成元件和任务构成元件)、处理、功能、属性、程序、子程序、程序代码段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列和变量。优选地，控制单元为MCU微控制单元。

为了防止用户佩戴口罩产生憋闷的情况，本发明在气道600内设置有至少一个进气风扇、至少一个排气风扇。进气风扇和排气风扇的整体外部轮廓造型与气道600的结构匹配。本发明的进气风扇和排气风扇为低噪音的风扇，可以将口罩外的外部气流引入到呼吸腔体中。进气风扇设置在所述气道600内用于将通过所述过滤装置300过滤后的空气送入所述呼吸腔体内；排气风扇设置在所述气道600内用于将通过所述过滤装置300过滤后的空气排出所述呼吸腔体。控制单元，可以根据空气参数调节控制所述至少一个进气风扇与所述至少一个排气风扇的工作状态。工作状态为：开启和关闭、转速大小。

需要理解的是，进气风扇和排气风扇的工作状态可以是不同步的。在一实施例中，当用户呼吸系统需要更多的空气时候，可以通过控制单元提高进气风扇的转速以及降低排气风扇的转速，以使得用户能够在舒适的状态下进行呼吸。

在一实施例中，本发明的智能口罩长期使用之后在进气风扇进气的一端扇叶以及排气风扇靠近呼吸腔体的一端扇叶上积攒灰尘等污染，控制单元可以控制进气风扇和排气风扇进行反转，以去除灰尘颗粒物等，以实现自清洁的功能。

为了防止有害的气体、飞沫以及病毒进出用户的呼吸系统，本发明的过滤装置300至少包括HEPA滤网、活性炭滤网、离子滤网或静电吸附滤网中的一种或多种。优选地地，包括HEPA滤网、活性炭滤网、离子滤网和静电吸附滤网。可以对直径为0.3微米（头发直径的1/200）以下的微粒去除效率可达到99.97%以上。

针对用户不能够正确佩戴口罩，导致口罩功能丧失的情况，本发明的智能口罩还包括监测装置700。监测装置700设置在所述贴合部100上，所述监测装置700用于监测所述用户是否正确佩戴所述能防护口罩。检测装置400设置在贴合部100上用于监测用户的面部是否与智能口罩的贴合部100紧紧贴合，防止出现因佩戴不正确，导致有害物质进入呼吸腔体内进而进入用户的呼吸系统。

在一实施例中，如图2所示，本发明的监测装置700至少包括：压力监测单元和提示单元。压力监测单元，用于监测所述呼吸腔体内的内部压力的压力检测单元可以是常规的压力传感器也可以是分布式压力传感器。分布式压力传感器沿着贴合部100与用户接触的表面进行设置。优选地，本发明的分布式压力传感器为分布式光学光栅压力传感器。提示单元，当所述内部压力低于预设第一压力时，向所述用户发出未正确佩戴的提示信息。提示信息的提示方式可以是声光提示、振动提示、或者通过手机APP提示用户。用户可以通过手机app上的提示清楚的知道本发明的智能口罩哪些位置没有佩戴好。可以通过手机app引导用户进行正确的佩戴。

进一步地，如图3所示，本发明的还包括填充装置800，填充装置800设置在所述气道600内且位于所述过滤装置300靠近所述呼吸腔体的一侧，以使通过所述过滤装置300过滤后进入所述呼吸腔体的空气至少包含香气和/或药物。需要理解的是，本发明的填充装置800可拆卸地安装在所述气道600内且位于所述过滤装置300靠近所述呼吸腔体的一侧。用户可以根据个人的喜好呼吸想要的气味，例如玫瑰香、桂花香等，提高用户体验。也可以填充药物，一方面可以清除病毒，另一方面可以改善用户的呼吸系统，例如用户有鼻炎、哮喘、肺炎等患者可以填充对应的药物进行治疗。

如图4所示，进一步地，本发明还包括人体特征检测装置900，设置在所述贴合部100处。传感器单元用于检测所述用户的人体特征信息，所述人体特征信息至少包括体温信息、血氧信息或血压信息中的一种或多种；警示单元在所述用户的人体特征信息出现异常时发出警示信息。在一实施例中，温度传感器接触皮肤，实时监测人体温度；利用口罩内的光电传感器，实现血氧饱和度监测，血压信息可以采用贴片式压力传感器。采集的数据可以通过WiFi、蓝牙等方式上传至用户手机APP。当用户的人体特征信息出现异常了，可以通过警示单元发出报警信息，报警信息的提示方式可以是声光提示、振动提示、或者通过手机APP提示用户。用户可以通过手机app上的提示清楚各项人体特征信息。传感器单元可以根据需求添加不同的传感器，例如血压、心跳心率，颗粒，气溶胶。

生活在寒冷的冬季或在寒冷地区的人员呼入寒冷的空气可能会引起呼吸道的不适。如图5所示，本发明的智能口罩还包括温度调节装置1000。温度调节装置1000设置在所述气道600内，用于调节通过所述气道600进入所述呼吸腔体的空气的温度。温度调节装置1000包括：温度传感器和制热单元。温度传感器用于测量进入所述呼吸腔体内的空气温度；制热单元在所述空气温度低于或等于预设温度时，所述制热单元对进入呼吸腔体内的空气进行加热。温度调节装置1000还可以包括制冷单元，用于在空气温度高于预设温度时，对进入呼吸腔体的空气进行制冷。

针对通过呼吸道系统传播的流行性疾病，需要用户长时间佩戴口罩。例如，新冠肺炎疾病，需要长时间佩戴口罩，但是部分人员不佩戴口罩，可能出现集聚性病毒传染。

如图6所示，本发明的智能口罩还包括定位装置2000。定位装置设置在所述口罩本体200处；定位装置包括定位单元、确定单元、判断单元和报警单元定位单元用于获取所述用户的位置信息；确定单元根据所述位置信息确定所述用户是否位于人员聚集区域；判断单元在所述用户位于人员集聚区时，判断所述用户是否佩戴所述智能口罩；报警单元在所述用户位于人员集聚区且所述用户未佩戴所述智能口罩时发出报警信息。定位单元至少通过GPS、蓝牙、WiFi中的一种或多种获取所述用户的位置信息。

在一实施例中，定位单元可以通过wifi或者蓝牙与用户的手机连接，进而获得用户目前的位置。也可以直接连接商场的wifi进而获取用户的位置信息。当用户位于人员集聚区，例如商场、飞机、公交车、电影院时，可以通过判断单元判断用户是否佩戴口罩。判断单元可以通过采集本发明智能口罩的人体特征检测装置900或检测装置400等判断用户是否使用本发明的口罩。

在另一实施例中，本发明的智能口罩也可以通过对吸入的空气进行检测，当吸入的空气中出现危害物，例如新冠肺炎病毒，可以通过报警单元发出报警信息，并上传用户目前的位置信息，以方便后续防疫人员进行定位追踪，将集聚性传染的风险降到最低。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。