CN109431016B - 用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环，包括腕带，所述腕带上设有手环主体，所述手环主体包括：用于部件的容置与固定的固定组件、用于提供工作电源负载的能源模块、用于记录地理位置信息及与其他智能终端无线连接的无线通信模块、以及用于吸附和捕集环境中的化学物质的可更换吸附材料仓，固定组件内置有控制模块，能源模块、无线通信模块，可更换吸附材料仓也安装于固定组件内。固定组件及无线通信模块与能源模块之间存在电连接。本发明实现了针对多种化学品环境暴露风险的持续监测，为持续监测多种化学品环境暴露风险提供了一种简便、安全、低成本的装置，具有很强的实用性。

Description

用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环

技术领域

本发明涉及一种可佩戴手环，具体涉及一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环。

背景技术

化学品环境暴露是指人体接触到环境中的外源性化学物质，从而有可能损害人体健康或危机生命的一种情况。在职业场所或自然环境中，人体均可能暴露于不同的化学物质。化学品环境暴露可以通过口腔、皮肤、呼气道等方式发生。当人体长期暴露于有危险性的化学物质中时，例如多环芳烃、杀虫剂、二噁英等，就会引起多种急性或慢性的健康损害，如致癌、神经性中毒、生殖性中毒等。

评估化学品持续环境暴露对人体的影响，有诸多难点。首先，化学品持续环境暴露的积累效应对人体的影响难以准确监测和评估。现有技术，通过采集固定时间点或短时间段内环境中的化学物质，提供化学品短期环境暴露对人体影响的风险评估。然而，由于外源性化学物质在人体中的积累效应，针对人体长期持续暴露于化学品环境中的风险，需要长期持续跟踪监测，才能得到较为准确的评估。此外，现有技术，通常采用主动式采集装置(Active Sampling Device)，通过主动采集环境中的化学物质，提供整体环境暴露风险的评估。然而，由于个体在环境中的行为差异，导致现有技术对于个体的化学品环境暴露风险评估效果有限。同时，主动式采集装置价格昂贵，配套设备笨重，导致其适用性有限。因此，可穿戴的被动式捕集个人设备(Personal Sampling Device)应运而生。通过可穿戴的个人设备，被动式采集个体在化学品环境暴露过程中的相关信息，进而可以较为准确地针对个体做出化学品环境暴露的风险评估。例如，已被广泛使用的可佩戴式X射线个人剂量计，不仅方便佩戴，而且可针对个体进行X射线剂量的监测。

然而，现有被动式捕集设备，材质单一，缺乏对捕集物的特异性；此外，随佩戴时间的增加，捕获物质的积累，现有捕集设备的捕集效率会持续下降；同时，现有捕集设备功能单一，无法提供更丰富的信息，以上均不利于准确地评估个体的化学品环境暴露风险。因此，若能采用多样的捕集材料，同时提供可更换的捕集部件，结合智能设备，兼顾个人佩戴的便利性，必能设计出更具实用性的化学品环境暴露风险监测设备。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环，包括腕带，所述腕带上设有手环主体，所述手环主体包括：

固定组件：用于部件的容置与固定；

能源模块：用于提供工作电源负载；

无线通信模块：用于记录地理位置信息及与其他智能终端无线连接，进行数据交互；

可更换吸附材料仓：用于吸附和捕集环境中的化学物质；

所述固定组件内置有控制模块，所述能源模块、无线通信模块以及可更换吸附材料仓均安装于固定组件内，所述固定组件及无线通信模块与能源模块之间存在电连接，控制模块将无线通信模块记录的地理位置信息编译解码为符合无线通信协议的传输信号，用于与用户的其他智能终端(例如智能手机等)进行实时或定时的数据交互。

进一步地，所述手环主体内设有气体抽吸模块，气体抽吸模块由微型风扇和气体导流管组成，其一侧设有导气孔，用于在开启该模块时使手环主体内部能够与外界环境进行空气交换，达到将环境空气中的污染物不断输运并富集到手环中的功能，提高可更换吸附材料仓的吸附效率。

进一步地，所述固定组件由底盖、设于底盖两侧的左侧板与右侧板组成，所述底盖与左侧板、右侧板围合形成安装空腔。

进一步地，所述底盖朝向用户腕部采用弧形设计，其内壁设有充电口，所述底盖、右侧板、左侧板均采用防水材料。

进一步地，所述能源模块为可充电式聚合物锂电池，其表面采用防水材料包裹，其一侧与充电口相连。

进一步地，所述可更换吸附材料仓包括活性炭吸附仓、聚乙烯吸附仓、多孔硅吸附仓以及聚氨酯吸附仓。

进一步地，所述活性炭吸附仓采用活性炭为吸附仓主体材料，所述聚乙烯吸附仓采用聚乙烯为吸附仓主体材料，所述多孔硅吸附仓采用多孔硅为吸附仓主体材料，所述聚氨酯吸附仓采用聚氨酯为吸附仓主体材料，用于监测多环芳烃类、杀虫剂类、邻苯二甲酸酯类以及消费级化学品类化学物质持续环境暴露风险。

进一步地，所述无线通信模块为蓝牙模块、wifi模块、红外模块或射频模块中的一种。

进一步地，所述可更换吸附材料仓外部设有气体可透性保护盖。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、通过使用多种不同材料的可更换吸附材料仓，实现针对不同化学物质的特异性捕集，同时丰富了可捕集的化学物质，不仅拓展了本发明的应用场景，也方便用户针对不同的场景进行选配使用。同时，本发明利用控制模块及无线通信模块，实现与用户的其他智能终端进行数据交互的功能，进而方便用户进行管理和统计。

2、采用被动-主动吸附式的设计，实现了针对多种化学品环境暴露风险的持续监测，同时通过采用可更换吸附材料仓及一系列的模块化设计，实现持续监测多种环境中外源性化学品的普适性与准确度，为持续监测多种化学品环境暴露风险提供了一种简便、安全、低成本的装置与方法，具有很强的实用性。

附图说明

图1-4为本发明一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环的分层结构图；

图5-6为本发明一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环的侧视结构图；

图7为本发明多种可更换吸附材料仓及其对应的目标监测物示意图。

其中，腕带1、底盖2、无线通信模块3、能源模块4、可更换吸附材料仓5、气体可透性保护盖6、导气孔7、左侧板8、右侧板9、充电口10、微型风扇11-1、气体导流管11-2、活性炭吸附仓5-1、聚乙烯吸附仓5-2、多孔硅吸附仓5-3、聚氨酯吸附仓5-4。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1-6，本发明可佩带手环包括腕带1和手环主体，腕带1与可佩带手环主体可通过多种方式连接，本实施例中，腕带1分别连接于手环主体的左右两侧，且腕带1可通过公知的表带连接结构进行结合和松离。

如图1-6所示，手环主体为手环的核心部件，由底盖2、无线通信模块3、能源模块4、可更换吸附材料仓5、气体可透性保护盖6、导气孔7、左侧板8、右侧板9、充电口10、气体抽吸模块等部件构成。

如图1-4和图7所示，可更换吸附材料仓5实际上可以包括活性炭吸附仓5-1、聚乙烯吸附仓5-2、多孔硅吸附仓5-3、聚氨酯吸附仓5-4。

无线通信模块3、能源模块4、可更换吸附材料仓5、气体可透性保护盖6、气体抽吸模块等部件通过嵌扣，逐层嵌入手环主体。左侧板8、右侧板9与底盖2对合连接，其围合而成的空间，用于容置无线通信模块3、能源模块4、可更换吸附材料仓5、气体可透性保护盖6、气体抽吸模块等部件。

本实施例中，底盖2朝向用户腕部采用弧形设计，符合人体工程学，可提高用户佩戴的舒适性。底盖2内壁设计有充电口10(充电口的制式包括：mini-USB、USB或无线充电线圈)，本实施例中，充电口10采用mini-USB制式，充电口10采用防水设计，其一侧与能源模块4相连。底盖2、右侧板9、左侧板8均采用防水材料设计，用于保护手环主体内相关部件，同时降低油脂、汗液等人体分泌物对可更换吸附材料仓5的干扰，提高吸附效率。左侧板8，设计有贯通式导气口7，其为椭圆形孔。气体抽吸模块固定于底盖2，其微型风扇11-1的一侧通过气体导流管11-2与导气孔7相连，从而使手环主体内空气可通过气体抽吸模块及导气孔7排出，进而在开启气体抽吸模块时使环境中的空气进入手环主体，提高可更换吸附材料仓5的吸附效率。同时，气体抽吸模块可排出手环主体内无线通信模块3、能源模块4等部件运转过程中产生的热量，提高手环主体运转的稳定性，避免由于温度上升导致可更换吸附材料仓5的解吸，进一步提高可更换吸附材料仓5的吸附效率。

本实施例中，能源模块4为可充电式聚合物锂电池，其表面采用防水材料包裹，其一侧与充电口10相连，另一侧与无线通信模块3、气体抽吸模块、底盖2电相连。能源模块4可通过外部数据线为其充电，从而保证手环主体的续航能力，达到持续监测的目的。

本实施例中，底盖2分别与无线通信模块3、能源模块4、气体抽吸模块电相连，其表面采用防水材料包裹，其用于将无线通信模块3收集的地理位置信息编码成符合无线通信协议的传输信号，然后通过无线通信模块3与用户的其他智能终端实时或定时的进行数据交互，方便客户在智能终端上进行显示、管理和统计。同时，底盖2还控制气体抽吸模块，通过设定模式启动运行气体抽吸模块，以切换手环主体的主动与被动吸附模式，加速手环主体与环境交换气体的速度，提高可更换吸附材料仓5捕集和吸附的效率。

本实施例中，无线通信模块3分别与能源模块4及底盖2相连，其用于与用户的其他智能终端进行无线通信，其可为多种无线通信模块3(包括蓝牙模块、wifi模块、红外模块、射频模块等)。同时，无线通信模块3可用于记录地理位置信息，并将信息传输与底盖2。本实施例中，无线通信模块3为蓝牙模块。

本实施例中，可更换吸附材料仓5，其与底盖2形状相匹配，与左侧板8、右侧板9对合嵌入。可更换吸附材料仓5，呈弧形设计。同时，可更换吸附材料仓5采用弹性设计，方便嵌入与取出进行更换。可更换吸附材料仓5，外侧通过气体可透性保护盖6与环境空气接触，持续捕集和吸附环境中的多种化学品，以达到本发明监测多种化学品持续环境暴露风险的目的。可更换吸附材料仓5可使用多种吸附材料制作及更换，以针对不同目标吸附物，以此极大提高手环的普适性和准确性。本实施例中，可更换吸附材料仓5包括活性炭吸附仓5-1、聚乙烯吸附仓5-2、多孔硅吸附仓5-3以及聚氨酯吸附仓5-4。

如图1-4所示，本实施例中，可更换吸附材料仓5为活性炭吸附仓5-1、聚乙烯吸附仓5-2、多孔硅吸附仓5-3、聚氨酯吸附仓5-4。活性炭吸附仓5-1采用活性炭为吸附仓主体材料，聚乙烯吸附仓5-2采用聚乙烯为吸附仓主体材料，可用于监测多环芳烃类、杀虫剂类、邻苯二甲酸酯类、消费级化学品类等多种化学物质持续环境暴露风险。多孔硅吸附仓5-3采用多孔硅为吸附仓主体材料，聚氨酯吸附仓5-4采用聚氨酯为吸附仓主体材料，可用于监测多环芳烃类、杀虫剂类等多种化学物质持续环境暴露风险。多种材料的可更换吸附材料仓5设计，可实现监测多种化学物质持续环境暴露风险的普适性和准确性，多种可更换吸附材料仓及其对应的目标监测物示意图如图7。

藉此，便形成了本发明的可更换替芯的用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩带手环。本发明不仅可以监测多种化学物质的持续环境暴露风险，且可记录监测过程的地理位置信息，为环境暴露风险的评估提供重要参考信息，具有很强的实用性。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环，包括腕带（1），其特征在于，所述腕带（1）上设有手环主体，所述手环主体包括：

固定组件：用于部件的容置与固定；

能源模块（4）：用于提供工作电源负载；

无线通信模块（3）：用于记录地理位置信息及与其他智能终端无线连接，进行数据交互；

可更换吸附材料仓（5）：用于吸附和捕集环境中的化学物质；

所述固定组件内置有控制模块，所述能源模块（4）、无线通信模块（3）以及可更换吸附材料仓（5）均安装于固定组件内，所述固定组件及无线通信模块（3）与能源模块（4）之间存在电连接；

所述手环主体内设有气体抽吸模块，气体抽吸模块由微型风扇（11-1）和气体导流管（11-2）组成，其一侧设有导气孔（7），使手环主体内部与外界环境进行空气交换；

所述可更换吸附材料仓（5）包括活性炭吸附仓（5-1）、聚乙烯吸附仓（5-2）、多孔硅吸附仓（5-3）以及聚氨酯吸附仓（5-4）；

所述活性炭吸附仓（5-1）采用活性炭为吸附仓主体材料，所述聚乙烯吸附仓（5-2）采用聚乙烯为吸附仓主体材料，所述多孔硅吸附仓（5-3）采用多孔硅为吸附仓主体材料，所述聚氨酯吸附仓（5-4）采用聚氨酯为吸附仓主体材料，用于监测多环芳烃类、杀虫剂类、邻苯二甲酸酯类以及消费级化学品类化学物质持续环境暴露风险。

2.根据权利要求1所述的一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环，其特征在于，所述固定组件由底盖（2）、设于底盖（2）两侧的左侧板与右侧板组成，所述底盖（2）与左侧板、右侧板围合形成安装空腔。

3.根据权利要求2所述的一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环，其特征在于，所述底盖（2）朝向用户腕部采用弧形设计，其内壁设有充电口（10），所述底盖（2）、右侧板（9）、左侧板（8）均采用防水材料。

4.根据权利要求3所述的一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环，其特征在于，所述能源模块（4）为可充电式聚合物锂电池，其表面采用防水材料包裹，其一侧与充电口（10）相连。

5.根据权利要求1所述的一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环，其特征在于，所述无线通信模块（3）为蓝牙模块、wifi模块、红外模块或射频模块中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于监测多种化学品持续环境暴露风险的可佩戴手环，其特征在于，所述可更换吸附材料仓（5）外部设有气体可透性保护盖（6）。

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