CN114206448A - 头戴式空气质量风险预警及改善装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够采集操作人员的生物特征信息及有线/无线通信以及外部空气质量信息能够对用户进行危险预警或改善其位置的空气质量的头戴式空气质量风险预警及改善装置。根据本发明的头戴式空气质量风险预警及改善装置，包括：头戴式生物传感器，用于检测生物信息，与操作人员的头部紧密接触，测量操作人员的身体状况；终端，通过有线或无线方式与所述头戴式生物传感器连接，以发送和接收所述生物信息；以及服务器，接收从所述终端发送的所述生物特征信息，基于此根据程序计算其是否在正常状态范围内，若超出正常状态范围，则向终端发送警告状态以进行警告。

Description

头戴式空气质量风险预警及改善装置
技术领域
本发明涉及一种能够采集操作人员的生物特征信息和外部空气质量信息，以警示用户危险或改善该地点的空气质量的头戴式空气质量风险预警及改善装置。
背景技术
通常，随着人类文明的发展，在地下、水下、丛林、西部或极端地区等危险环境中的工作或研究频繁进行。此外，经常在火灾或辐射泄漏现场工作。
在这种情况下，操作人员可能会因有毒气体、高温或寒冷而失去知觉。由于这些危险因素很难用肉眼识别，因此操作人员很难轻易地识别出危险情况。此外，即使多个操作人员一起工作，由于烟雾或黑暗无法确保能见度，因此很难快速识别同事的危险。因此，在沙井、火场、核反应堆等工作的操作人员经常失去生命。
为了防止这样的事故，可能会设置各种安全装置，但由于工作速度或工作环境等限制，安全装置可能并不总是使用。因此，需要一种即使在危险场所也可以通过检查用户的状况或周围环境来防止危险的技术。
在韩国专利注册号10-1422234中提出了一种使用生物特征信息和GPS信息的紧急通知***，其中，识别包括心跳、脉搏、体温和振动在内的生物特征信息，具有从通知设备和手机接收当前位置的GPS接收功能，并具有由两个或多个可拆卸环结构组成的一对联锁功能，通过为用户配置可佩戴在手腕上的腕带式通知装置，若任一生物特征信息超过预设阈值，则立即联系预设监护人。
然而，在韩国专利注册第10-1422234号中，当任何一个生物特征信息超过预设参考值时，都会无条件通知紧急情况的发生，因此根本无法考虑用户实际感受到的风险程度。即便用户的身体状况正常，但心跳、脉搏、体温、振动中的一项可能会因为用户的外部环境而频繁出现异常值，而这根本不能考虑，因此，存在危险情况通知操作的可靠性劣化的问题。
发明内容
要解决的技术问题
本发明是鉴于所述诸多问题而提出的，其目的在于，提供一种实时收集工作环境周围的空气质量信息和操作人员的生物特征信息，通过无线通信将其传输到服务器，并在检测到危险情况时对其进行分析，可以同时通知操作人员做好准备和紧急调度救援人员的头戴式空气质量风险预警及改善装置。
技术方案
为了实现所述目的，本发明的种头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，包括：头式、有线/无线通信及健康生物传感器，用于检测生物信息，与操作人员的脸部或头部紧密接触，测量操作人员的身体状况；终端，通过有线或无线方式与所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器连接，以接收所述生物信息；以及服务器，接收从所述终端发送的所述生物特征信息，基于此根据程序计算其是否在正常状态范围内，若超出正常状态范围，则向终端发送警告状态以进行警告。
还包括空气质量传感器，检测空气质量以获取所述操作人员周围的空气质量信息，并将所述空气质量信息传输到所述终端。
还包括便携式空气净化器，用于在从所述服务器接收到终端的警告条件时净化操作员周围的空气。
所述便携式空气净化器附在操作人员的身体的一部分上来携带及固定。
所述便携式空气净化器包括直接连接到操作人员嘴部以提供净化的空气的面罩以及连接所述面罩和空气净化器主体的软管。
在所述便携式空气净化器具备供手握住的把手，并通过安装固定装置在排出净化空气的出口处固定有能够覆盖口部及鼻部的面罩。
所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器作为与面部或头部皮肤紧密接触的状态下检测生物信息的应用了健康生物传感器的生物传感器，还安装其他传感器来感应除了氧饱和度外，包括心率、脉搏、体温、振动及位置传感器的生物特征信息。
所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器及空气质量传感器均由独立恒功率或电池驱动。
所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器包括：外壳，包括：形成为两端通过弹力与操作人员的双耳附近的位置紧密接触的两端部、从所述两端部延伸以钩在耳朵上的安装部、从所述安装部延伸以在头后部彼此相接并为所述两端部提供弹力的延伸部；有线/无线通信及健康生物氧饱和度传感器，安装在所述外壳的两端部，通过有线/无线通信及健康生物传感器检测操作人员的状态氧饱和度。
包括至少一个以上的连接线，用于连接所述外壳和操作人员的工作帽，以分配所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器的负载。
在所述延伸部具有：直线轴，沿所述延伸部形成，用于调节所述健康生物生物氧饱和度传感器的紧密接触部位；圆柱形调节部，偏心旋转地安装在所述直线轴上。
有益效果
根据如上所述的本发明，具有以下效果。
(1)本发明通过在操作人员工作时身体发生异常或检测到周围空气被污染时警告操作人员来使操作人员可以实时撤离，从而提供挽救生命的效果。
(2)本发明使操作人员在工作场所的空气受到污染时进行疏散，同时净化周围的空气或操作人员在疏散时吸入净化后的空气，从而保证工作安全性。
附图说明
图1是操作人员佩戴根据本发明的健康生物头戴式空气质量风险预警及改善装置的侧视图。
图2是根据本发明的健康生物头戴式空气质量风险预警及改善装置的框图。
图3是操作人员在紧急情况下佩戴根据本发明的健康生物头戴式空气质量风险预警及改善装置的侧视图。
图4是根据本发明的头戴式空气质量风险预警及改善装置的操作流程图。
图5是作为本发明的头戴式空气质量风险预警及改善装置的局部的头戴式生物传感器的立体图。
图6是作为本发明的头戴式空气质量风险预警及改善装置的局部的头式、有线/无线通信及健康生物传感器的主视图。
图7是操作人员佩戴作为本发明的头戴式空气质量风险预警及改善装置的局部的头式、有线/无线通信及健康生物传感器的侧视图。
图8是操作人员佩戴作为本发明的头戴式空气质量风险预警及改善装置的局部的头式、有线/无线通信及健康生物传感器的侧视图。
图9是根据本发明的另一实施例的头戴式空气质量风险预警及改善装置的局部的头式、有线/无线通信及健康生物传感器的侧视图。
图10是沿图9所示的线AA截取的截面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细说明，以便本发明所属领域的普通技术人员能够容易地实施本发明。本发明可以以多种不同的形式实施并且不限于这里描述的实施例。为了在附图中清楚地解释本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中相同的部件表示相同或类似的附图标记。
在本说明书中，“包含”或者“具有”等用语用来指定本说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或者该些组合，并不排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、构件或者该些组合的存在或者其附加功能。此外，当层、膜、区域、板等的一部分被称为“在”另一部分“上方”时，这不仅包括另一部分“直接在”的情况，还包括中间有另一部分的情况。相反，当层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分“下方”时，这不仅包括在另一部分“直接下方”的情况，还包括中间有另一部分的情况。
下面结合附图对本发明实施例的空气质量风险预警及改善装置进行更详细的说明。
根据本发明的一实施例的空气质量风险预警及改善装置，参照图1至图8，包括头式、有线/无线通信及健康生物传感器3、终端20、服务器S，空气质量传感器12以及便携式空气净化器10。
所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3，参照图1至图7，与操作人员的头部紧密接触，检测生物信息，从而测量操作人员的身体状况。
此时，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3与操作人员头部在耳朵外10厘米范围内紧密接触，测量该部位的氧饱和度。尤其，由于血管在耳前通过，因此通过使该部分靠近目标来获得生物信号。
在这种情况下，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3可以应用用于检测作为生物体信息之一的血液的氧饱和度的脉搏血氧仪。
在这种情况下，所述脉搏血氧仪是通过将来自半导体器件的两种不同波长的光应用于血管来测量血氧饱和度的非血管测量，具有对患者较小的侵入性和快速响应，因此非常有用。
在这种情况下，所述头戴式生物传感器可以是用于检测与头部皮肤紧密接触的状态下的作为生物特征信息之一的血液脉搏的脉搏信号。
在这种情况下，所述头戴式生物传感器可以是在与头部皮肤紧密接触的状态下感测作为生物特征信息之一的体温的温度传感器。
在这种情况下，所述头戴式生物传感器可以是在与头部皮肤紧密接触的状态下感测粘附型身体和作为生物特征信息之一的其他信号的接近传感器。
此时，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3，参考图5至图7，包括外壳310、320以及健康生物氧饱和度传感器311。
此时所述外壳310、320包括形成为在操作人员身体的双耳附近的对称位置处与弹力紧密接触的两端部310、从所述两端部310延伸以钩在耳朵上的安装部310a、从所述安装部310a延伸以在头后部彼此相接并为所述两端部提供弹力的延伸部320。
此时，所述健康生物氧饱和度传感器311可以安装在所述外壳310、320的两端部310，以检测操作人员的氧饱和度。
此时，基本电子元件安装在所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3的所述外壳310、320内。
此时，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3可以通过与基本电子元件的有线/无线通信来发送和接收数据，并且扬声器及麦克风安装在所述外壳310、320内。
此时，在所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3根据需要将电源开关、当操作状态和操作员的生物信号出现异常时会通知的LED等暴露地安装在所述外壳310、320的外表面上。
此时，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3基本上，两端部310通过所述外壳310、320的弹力与测量位置紧密接触，并且所述外壳310、320的安装部310a钩在耳朵上，并且由于所述延伸部320具有挂在操作人员的后脑勺上的结构，因此在操作人员的操作过程中，在牢固地固定到身体上的同时进行感测操作。
此时，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器可以配备其他传感器以能够感测心跳、脉搏、体温、振动、位置传感器，以及氧饱和度的生物识别信息。
所述终端20，参照图1至图3，通过有线或无线方式与所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3连接，以接收生物信息。
在这种情况下，所述终端20可以开发使用专用终端，也可以在当前最常用的智能手机中安装使用相应的应用程序。
所述服务器S接收来自所述终端20的所述生物特征信息，基于此根据程序计算是否在正常状态范围内，并在超出正常状态范围时向终端发送警告状态。
参照图1至图3，所述空气质量传感器12检测空气质量以获得操作人员周围的空气质量信息，并将所述空气质量信息发送到所述终端20。
参照图1至图3，当从所述服务器S接收到所述终端20的警告状态时，操作所述便携式空气净化器10以净化操作人员周围的空气。
此时，所述便携式空气净化器10可以附接到操作人员身体的局部的方式方便携带。
此时，所述便携式空气净化器10设置有用于净化后的空气可以直接连接并供应到操作人员的嘴中的覆盖口部的面罩16和用于连接空气净化器主体14的软管15。
在这种情况下，所述便携式空气净化器10设置有使操作人员可以用手握住的把手，并且在用于排出净化空气的出口固定有戴在嘴上的面罩。
此时，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3及所述空气质量传感器12可以分别由独立的恒定电源或电池驱动。
参照图4，简要说明了根据本发明的空气质量风险预警及改善装置的操作顺序。
参考图4，当操作人员在工作位置开始工作时，开始监控。即，操作人员操作终端20的应用程序，同时操作传感器3、12和便携式空气净化器10。
当操作人员的状态监测开始时，通过头式、有线/无线通信及健康生物传感器3及空气质量传感器12从所述终端20实时接收生物特征信息和空气质量信息，同时来自所述终端20的信息被发送到服务器S。
所述服务器S基于接收到的信息根据接收到的预编程信息计算操作人员的生物特征信息、周围空气质量及环境数据是否在安全范围内。
此时，当计算值在安全范围内时，所述服务器S确保经过预定时间后再次测量生物特征信息和空气质量信息，若条件相同，则反复重复以确保操作人员的安全。
此时，当所述服务器S计算出的值超出安全范围时，所述服务器S通过所述终端20以各种方式警告操作人员。
当然，除了这些预警外，还可以出动救援人员，或119或设置终端及设备等，可自动下发、自动上报。
此外，通过控制所述便携式空气净化器10运行来净化操作人员周围的空气质量，或者参考图3，将软管15连接到所述便携式空气净化器10的出口，并且，通过在面罩16与软管15连接的状态下佩戴面罩16，从而直接吸入净化后的空气。
参考图1，示出操作人员在操作场开始工作的状态。通过所述终端20通知工作开始，开始周围情况监视。即，通过有线/无线通信及健康生物体传感器3实时每隔预定时间接收操作人员的生物体信息，同时也收集周围的空气质量信息，同时，周围的空气质量信息也被收集。空气质量传感器12可以安装在便携式空气净化器10上或由操作人员以独立形式佩戴。
参照图2，终端20通过蓝牙、红外线、光有线、无线等多种通信方式与有线/无线通信及健康生物传感器3、空气质量传感器12、空气净化器10进行通信。终端20还可以在与所述设备通信的同时接收及发送控制信号。终端20将相互通信的结果和信息收发到服务器S，从服务器S接收并发送正确的控制信号，并发送到便携式空气净化器10。
参考图3，当从所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3或所述空气质量传感器12接收到的信息在服务器S中被确定为警告及紧急状态时，通过终端20传递到操作人员，操作人员从受污染的工作场所撤离，或若情况非常严重，则戴着通过软管连接到便携式空气净化器10的出口的面罩16进行疏散。便携式空气净化器10可以设置有用于自动和手动操作的按钮1a和显示各种状态的显示器10b。
参照图5和图6，示出头式、有线和无线通信以及健康生物特征传感器3的外观。所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3的所述外壳310、320包括两端310、安装部310a以及延伸部320。所述两端320将通过外壳310、320的弹力与作为操作人员面部一部分的耳前和耳后血管的外部紧密接触，并且所述安装部310a分别钩挂在作为面部的一部分的耳朵上，并且所述延伸部320彼此连接以挂在操作人员的后脑勺上。因此，当操作人员握住所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3的两端部310展开的状态下，两端部310与自身的耳朵前部紧密接触时，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3保持紧密接触的状态的同时，实时感测操作人员的氧饱和度水平，并将其传送到终端20。
参考图7，所述外壳310、320的两端部310，即在内表面上设置有氧饱和度传感器311的两端部紧贴在耳前侧。由于是人的血管通过的位置，因此测量血氧饱和度的合适位置。即，由于血管在耳朵附近大约10cm内通过，因此可以通过将其定位在任何一个位置来测量。尤其，由于大血管通过耳朵的正前方，因此优选地放置在这个区域。两端部310在夹入耳钩部310a的状态下与操作人员保持紧密接触，因此双手自由，完全不影响操作人员的操作。
同时，参考图8，示出根据本发明另一实施例的头式、有线/无线通信及健康生物传感器3。此时，不同之处在于还包括至少一个以上的连接线312、323将所述外壳310、320和操作人员的工作帽彼此连接，以分配所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器3的负荷。即，当所述外壳310、320的弹力和安装部310a的卡住状态变长时，操作人员可能会感到耳朵疼痛，因此通过将连接线312、323使用维可牢胶带可拆卸地附接到工作帽2，施加到耳钩部310a的负载被分散，使得操作人员不会感到耳朵疼痛。在这种情况下，所述连接线312、323可以连接并安装在两侧的安装部310a和延伸部320的中间。
同时，参照图9和图10，示出根据本发明另一实施例的头式生物传感器3。此时，在所述外壳310、320'的延伸部320'具有沿所述延伸部320'形成的直线轴320a，以细微调整所述有线/无线通信及健康生物传感器3的粘附部分，并具有安装成可在所述直线轴320a'上偏心旋转的圆柱形调节部320b'。参照图10，由于偏心旋转，因此可以细微调整与头部后部紧密接触的距离，最终可以细微调整两端部310的前后方向。即，若感测效果不佳，则可转动所述调节部320b'以调整感测位置以改变感测位置，以达到更准确的感测。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明的思想不限于此处所记载的实施例，理解本发明的思想的本领域技术人员将能够通过在相同精神的范围内通过附加、改变、删除或添加组件可以容易地提出其他实施例，但这也将落入本发明的范围内。
产业上的利用可能性
本发明可作为在地下等封闭空间作业时的安全装置。

Claims (11)

1.一种头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，包括：
头式、有线/无线通信及健康生物传感器，用于检测生物信息，与操作人员的脸部或头部紧密接触，测量操作人员的身体状况；
终端，通过有线或无线方式与所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器连接，以接收所述生物信息；以及
服务器，接收从所述终端发送的所述生物特征信息，基于此根据程序计算其是否在正常状态范围内，若超出正常状态范围，则向终端发送警告状态以进行警告。
2.根据权利要求1所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，还包括空气质量传感器，检测空气质量以获取所述操作人员周围的空气质量信息，并将所述空气质量信息传输到所述终端。
3.根据权利要求1或2所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，还包括便携式空气净化器，用于在从所述服务器接收到终端的警告条件时净化操作员周围的空气。
4.根据权利要求3所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，所述便携式空气净化器附在操作人员的身体的一部分上来携带及固定。
5.根据权利要求4所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，所述便携式空气净化器包括直接连接到操作人员嘴部以提供净化的空气的面罩以及连接所述面罩和空气净化器主体的软管。
6.根据权利要求4所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，在所述便携式空气净化器具备供手握住的把手，并通过安装固定装置在排出净化空气的出口处固定有能够覆盖口部及鼻部的面罩。
7.根据权利要求1所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器作为与面部或头部皮肤紧密接触的状态下检测生物信息的应用了健康生物传感器的生物传感器，还安装其他传感器来感应除了氧饱和度外，包括心率、脉搏、体温、振动及位置传感器的生物特征信息。
8.根据权利要求2所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器及空气质量传感器均由独立恒功率或电池驱动。
9.根据权利要求7所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器包括：
外壳，包括：形成为两端通过弹力与操作人员的双耳附近的位置紧密接触的两端部、从所述两端部延伸以钩在耳朵上的安装部、从所述安装部延伸以在头后部彼此相接并为所述两端部提供弹力的延伸部；
有线/无线通信及健康生物氧饱和度传感器，安装在所述外壳的两端部，通过有线/无线通信及健康生物传感器检测操作人员的状态氧饱和度。
10.根据权利要求9所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，包括至少一个以上的连接线，用于连接所述外壳和操作人员的工作帽，以分配所述头式、有线/无线通信及健康生物传感器的负载。
11.根据权利要求9所述的头戴式空气质量风险预警及改善装置，其中，在所述延伸部具有：直线轴，沿所述延伸部形成，用于调节所述健康生物生物氧饱和度传感器的紧密接触部位；圆柱形调节部，偏心旋转地安装在所述直线轴上。
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