Интеллектуальная маска
INTELLECTUAL MASK

Изобретение относится к легкой промышленности и области высокотехнологичных устройств, а именно к универсальным устройствам (гаджетам), объединяющим в себе функционал нескольких устройств (например, смартчасы часы и смартфон; смартфон телефон и компьютер, смартфон и защитная лицевая маска) и может быть использовано в повседневной жизни жителей городов, а также в специальных областях деятельности, например, в медицине, образовании, на вредных производствах, в армии и др.
Из уровня техники известна интеллектуальная маска, включающая в себя переднюю часть маски, основную часть маски и фиксирующие ремни. Передняя часть маски располагается на конце с первым отверстием основной части маски, а фиксирующие ремни расположены на конце со вторым отверстием основной части маски. Передняя часть маски внутри снабжена фильтром и датчиком, следующими друг за другом, причем фильтр выполнен с возможностью поглощения загрязнителя в воздухе, поступающем в переднюю часть маски, а датчик выполнен с возможностью записи времени ношения интеллектуальной маски. Фиксирующие ремни выполнены с возможностью фиксирования интеллектуальной маски на носу и рту посредством конца со вторым отверстием (RU2665907, МПК A41D13/00, опубл. 04.09.2018).
К недостаткам известной маски можно отнести недостаточный уровень очистки воздуха и защиты органов дыхания человека от внешней среды, отсутствие возможности воспроизведения аудио- и видеоинформации, отсутствие активной защиты, отсутствие множества функций, связанных со смартфоном. Кроме того, адаптивный дизайн невозможен.
Известна электрическая интеллектуальная маска с устройством для подачи воздуха, эффективный воздушный фильтр для твердых частиц, имеется регулятор переключения скорости подачи воздуха и интерфейс питания по типу USB. Устройство имеет полезный эффект, заключающийся в том, что оно устраняет симптомы, появляющиеся во время ношения маски в течение длительного времени, такие, как чувство удушья, загрязнения внешними и внутренними факторами. В используемом воздушном фильтре для твердых частиц применяются технологии специальной обработки MoleculeMotion, имеющие фильтрацию и стерилизацию от бактерий. Воздух, проходя через тщательную фильтрацию, стерилизацию, антибактериальную обработку, подается центробежным вентилятором WindVolume внутрь маски в достаточном количестве для ровного дыхания, это обеспечит комфорт и может эффективно предотвратить инфекционное заболевание (например, грипп) (CN105999579, МПК A62B 23/02, A62B 9/06, опубл. 12.10.2016).
Недостатком известного решения является сложность осуществления монтажа и демонтажа устройства на лице человека и замены отдельных элементов при выходе их из строя, отсутствие возможности воспроизведения аудио- и видеоинформации, отсутствие множества функций, связанных со смартфоном, невозможность использования при разрядившейся батарее, невозможен адаптивный дизайн.
Известна лицевая маска GuardinG-Volt с системой фильтрации через материал графен, которую можно стерилизовать и безопасно использовать повторно. Низковольтный электрический заряд проходит через маску, когда она подключена к портативному батарейному блоку через порт USB. Этот заряд отталкивает любые вредоносные частицы, попавшие внутрь маски. Док-станция позволяет полностью стерилизовать маску (Маски GuardinG-Volt будут использовать графен и электрический заряд для защиты от вирусов и бактерий. – URL:  https://designnews.ru/news/maski-guardian-g-volt-budut-ispolzovat-grafen-i-elektricheskij-zaryad-dlya-zashhity-ot-virusov-i-bakterij/. Дата обращения 24.07.2020).
Недостатком является то, что применение графена является лишь одной из особенностей, при этом отмечено отсутствие множества функций, связанных со смартфоном, невозможность использования при разрядившейся батарее, невозможен адаптивный дизайн, а также необходимость отдельной транспортации батарейного блока.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является индивидуальная фильтрующая маска с бактерицидной обработкой воздуха на излучающих полупроводниковых элементах. Маска содержит корпус, изготовленный из резины или пластика. По периметру корпус плотно прилегает к лицу и закрывает рот и нос и охватывает подбородок. Около рта и носа корпус маски имеет свободный объем. Корпус в передней лицевой части имеет круглое отверстие, выполненное в виде короткой тонкостенной цилиндрической трубы. В трубу вставлена кольцевая плата со светодиодами, излучающими бактерицидные световые потоки. Световые потоки светодиодов направлены навстречу друг другу, то есть внутрь, кольцевой платы и пронизывают воздух, поступающий внутрь корпуса маски. Внешняя поверхность цилиндрической трубы снабжена резьбой, на которую навинчен трубчатый пенал, внутреннее пространство которого заполнено фильтровальным материалом, закрывающим входное отверстие тонкостенной цилиндрической трубы. В состав фильтрующих материалов могут входить вата, фетр, марля (несколько слоев марлевого бинта), фильтровальная бумага, активный уголь, используемый в изолирующих противогазах. Причем такие материалы, как марлю, фетр, вату и т.п. можно многократно подвергать санитарной обработке и использовать повторно, что значительно снижает расходы на эксплуатацию данного устройства. Маска крепится с помощью эластичного ремня, с застежкой, выполненной в виде пряжки. Сбоку, на ремне на неэластичной площадке установлен блок электропитания, питающий электрическую схему, в качестве которого может быть применена аккумуляторная батарея 15 или сменные батарейки. На блоке питания имеется выключатель, включающий светодиоды. Питание к светодиодам подается по свободно висящим проводам. В варианте технического решения в состав источника бактерицидного излучения введены светодиоды, излучающие в диапазоне 620-680 нм и 820-890 нм. В варианте технического решения маска снабжена клапаном, свободно пропускающим наружу воздух при выдыхании (RU94421, МПК A41D 13/11, опубл. 27.05.2010).
Недостатком прототипа является низкий уровень очистки воздуха, монтажа и демонтажа устройства на лице человека и замены отдельных элементов при выходе их из строя, отсутствие возможности воспроизведения аудио- и видеоинформации, при этом отмечено отсутствие множества функций, связанных со смартфоном, невозможность использования при разрядившейся батарее, невозможен адаптивный дизайн.
Технический результат заключается в эффективной защите человека от вредного воздействия окружающей среды, выполняя при этом повседневные потребительские функции, за счет своего различного функционала и возможностей персонификации интеллектуальной маски, так как одновременно совмещает в себе элементы активной защиты, пассивной защиты, высокотехнологичные интеллектуальные элементы и элементы синхронизации с другими устройствами.
Сущность изобретения заключается в том, что интеллектуальная маска включает корпус, изготовленный из полимера, по периметру корпус прилегает к лицу и закрывает рот и нос и охватывает подбородок, около рта и носа корпус имеет свободный объем, содержит клапан, фильтрующие материалы, элементы крепления. Элемент крепления надевается на голову или шею, может быть встроен в предметы одежды и одевается с ними, устройство дополнительно содержит съемную защитную часть, установленную в корпус, две смарт-части, соединенные одной стороной с корпусом, а с другой стороны креплением на голове или шее, причем каждая смарт-часть включает в себя наушники, микрофон, воздуховод, специальное отверстие для крепления к элементу крепления, сменные кассеты: для пассивной защиты, для активной защиты и дополнительную кассету, которая может нагревать или охлаждать воздух, а также быть элементом дополнительной активной или пассивной защиты, камеру, проектор, аккумулятор, звуковую карту, накопитель памяти, процессор c устройством BlueTooth, Wi-Fi, плату датчиков, видеокарту, камеру обеззараживания воздуха, слот для заменяемых кассет, слот для установки кулера, кроме этого кассета для пассивной защиты включает механический фильтр, угольный фильтр, мембрану с антибактериальной пропиткой, экран для защиты глаз, воздушный фильтр на основе графена, воздушные каналы, а кассета для активной защиты включает ионизатор воздуха, излучатель ультрафиолета, ультразвуковой излучатель, озонатор воздуха, ионизатор воздуха ионами серебра и меди. Смарт-часть может быть дополнительно снабжена различными датчиками, такими как манометр, пульсометр, датчик ЭКГ, шагомер, датчик насыщения крови кислородом, барометр, термометр, датчик влажности, датчик снятия маски, компас, альтиметр, тахометр, акселерометр, гироскоп, датчик падения и многие другие, а также качество воздуха, например газоанализаторы и другие. Элементы синхронизации с другими устройствами могут включать устройство BlueTooth, WiFi, а также специализированный кабель питания. Смарт-часть может иметь специальное отверстие для крепления к голове или шее. Интеллектуальная маска имеет возможность адаптивного дизайна для пользователя. По периметру корпус может прилегать к лицу пользователя не плотно за счет разницы давления.
На фиг. 1 представлен общий вид интеллектуальной маски на лице человека с креплением на голове, на фиг. 2, 3 и 4 изображена смарт-часть интеллектуальной маски, на фиг. 5 – крепление интеллектуальной маски на шее.
Устройство включает следующие составные части: корпус 1, съемную защитную часть 2, клапан 3, смарт-часть 4 и элемент крепления 5. Корпус 1 может быть выполнен из гибкого прозрачного полимера и представляет собой конструкцию, в которую устанавливается съемная защитная часть 2, произведенная из различных материалов, например, прозрачный полимер, непроницаемая ткань, металл, дерево, различные пластики или композитные материалы, а также две смарт-части 4, соединенные одной стороной с корпусом 1, а с другой стороны креплением 5 на голове (фиг. 1) или шее (фиг. 5).
Смарт-часть 4 (фиг. 2-4) включает в себя наушники 6, микрофон 7, воздуховод 8, специальное отверстие 9 для крепления к элементу крепления 5, сменные кассеты: 10 – для пассивной защиты, 11 – для активной защиты и 12 – дополнительную кассету, которая может нагревать или охлаждать воздух, а также быть элементом дополнительной активной или пассивной защиты, камеру 13, проектор 14, аккумулятор 15, звуковую карту 16,  накопитель памяти 17, процессор 18 c устройством BlueTooth, Wi-Fi, плату датчиков 19 (в зависимости от комплектации может снабжаться различными датчиками, такими как манометр, пульсометр, датчик ЭКГ, шагомер, датчик насыщения крови кислородом, барометр, термометр, датчик влажности, датчик снятия маски, компас, альтиметр, тахометр, акселерометр, гироскоп, датчик падения и многие другие, а также качество воздуха, например газоанализаторы и другие), видеокарту 20, камеру обеззараживания воздуха 21, слот для заменяемых кассет 22, кулер 23.
Съемная защитная часть 2 прозрачная или любого цвета и дизайна. Форма ее также может варьироваться в зависимости от индивидуальных черт лица или дизайна.
Кассета 10 устанавливается как дополнение на выбор пользователя. Для пассивной защиты может включать в себя любой механический фильтр для очистки воздуха, адаптированный специально под слот для заменяемых кассет 22. Например, такие как механический фильтр, угольный фильтр или мембрана с антибактериальной пропиткой, воздушный фильтр на основе графена.
За счет того, что воздуховод 8 располагается сзади, это предотвращает прямое попадание на фильтр воздушно-капельных сред от собеседника. Возможна также установка других элементов пассивной защиты, таких, как например очков для защиты глаз, удобно крепящихся к маске.
Камера обеззараживания воздуха 21 имеет УФ-светодиоды, которые могут быть включены в зависимости от необходимости, то есть нахождения пользователя в общественном месте. Это является основным и включенным в любую комплектацию средством активной защиты интеллектуальной маски.
Кассета 11 устанавливается как дополнение на выбор пользователя. Для активной защиты может включать в себя любой из известных или неизвестных науке видов оборудования обеззараживания воздуха. Например, такие, как ионизатор воздуха, излучатель ультрафиолета, ультразвуковой излучатель, озонатор воздуха, ионизатор воздуха ионами серебра и меди.
Кассета 12 устанавливается как дополнение на выбор пользователя. По сути это дублирование 10 или 11 кассеты. Может обладать функционалом отличным от 10, 11 кассет. Например, в 10 кассете установлен угольный фильтр механической очистки, в 11 кассете установлен ионизатор, а в 12 – фильтр тонкой очистки.
Элементы синхронизации 18 сообщаются с другими устройствами посредством BlueTooth, или Wi-Fi, а также специализированного кабеля питания.
Изобретение работает следующим образом.
В корпус 1 монтируется съемная защитная часть 2, устанавливается клапан 3 (вместе они составляют лицевую часть маски), две смарт-части 4 и элемент крепления 5. Элемент крепления 5 надевается на голову или шею пользователя, может быть встроен в предметы одежды и одевается с ними. Полностью надевают интеллектуальную маску на голову. Корпус 1 начинается от переносицы и заканчивается подбородком. Далее на лицо надевается по желанию пользователя лицевая часть, состоящая из элементов 1, 2, 3 посредством механического соединения. Вдыхаемый воздух попадает в воздуховод 8, в котором может быть установлен в зависимости от комплектации кулер 23 для принудительного нагнетания воздуха. Кулер 23 управляется пользователем за счет процессора 18 посредством электрических цепей. Далее воздух попадает в камеру обеззараживания 21. Работа камеры обеззараживания 21 управляется пользователем вручную или в автоматическом режиме за счет датчиков и процессора 18 посредством электрических цепей. Далее воздух попадает в слот для заменяемых кассет 22., то есть воздух попадает последовательно в установленные в зависимости от конфигурации кассеты 10, 11 и 12. Если кассет 12 для дополнительной защиты не установлено, то воздух попадает в лицевую часть, где вдыхается пользователем. На выдохе воздух уходит через специальный клапан 3. За счет разницы давления снаружи и внутри маски плотное прилегание маски к лицу не требуется, что позволит носить маску значительно дольше без дискомфорта для пользователей. Если установлены дополнительные кассеты 12 посредством специальных креплений, то воздух, проходя через них, дополнительно обеззараживается и очищается. Кассеты 10, 11, 12 также могут управляться процессором 18 за счет датчиков посредством электрических цепей.
Все смарт-функции устройства управляются голосовыми командами за счет микрофона 7, процессора 18, наушников 6, камеры 13 и остальных элементов, связанных с умными функциями посредством электрических цепей. Синхронизация устройства с другими происходит по беспроводным источникам передачи данных. Зарядка аккумулятора 15 посредством зарядного устройства от электрической цепи. Плата датчиков 19 управляется процессором 18 посредством электрической цепи.
Смарт-часть 4 имеет специальное отверстие 9 для крепления 5 к голове или шее.
На смарт-части 4 виден наушник 6 и микрофон 7 для обеспечения функций телефона, а также для прослушивания музыки и голосовых команд.
Смарт-часть 4 имеет наушник 6 и микрофон 7. Воздух при вдохе попадает в воздуховод 8, может проходить через специальные сменные кассеты 10, 11, 12 с различным функционалом. Максимальное количество кассет определяется моделью устройства.
Внутреннее устройство включает в себя мини камеру 13. Включается с помощью голосовой команды при необходимости пользователем для фото- и видеосъемки.
Также интеллектуальная маска может быть оснащена проектором 14. Проектор 14 включается с помощью голосовой команды при необходимости пользователем для воспроизведения фото- и видеоматериалов, для прочтения и редакции текстовых документов.
Последовательно расположен микрофон 7. Применяется для голосовых команд, общения, записи. При использовании интеллектуальной маски всегда готов к работе. При отключении или отсутствии питания не работает.
В задней части расположен аккумулятор 15 для обеспечения бесперебойного питания устройства.
Звуковая карта 16 – это модуль, предназначенный для ввода/вывода аудио сигнала. Звуковая карта 16 преобразует аналоговый сигнал звука в цифровой сигнал, который поступает в процессор 18, и наоборот. При включении устройства работает непрерывно. При отключении или отсутствии питания не работает.
Накопитель памяти 17 – это постоянное запоминающее устройство, выполненное на базе энергонезависимых микросхем памяти, работающих под управлением специального контроллера. При включении устройства работает непрерывно. При отключении или отсутствии питания не работает.
Процессор 18 – это часть, обрабатывающая данные. Управляется программой или потоком – последовательностью закодированных команд. Физически представляет собой одну микросхему. Работает на определенной частоте, означающей количество тактов в секунду. При включении устройства работает непрерывно. При отключении или отсутствии питания не работает.
Плата датчиков 19 – это последовательно устроенная микросхема, имеющая на себе слоты для установки различных датчиков с последующим считыванием сигнала и передачей его на процессор 18. При включении устройства работает непрерывно. При отключении или отсутствии питания не работает.
Видеокарта 20 – устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти устройства, в форму, пригодную для дальнейшего вывода на синхронизированное устройство или проектор 14. При включении устройства работает непрерывно. При отключении или отсутствии питания не работает.
Камера обеззараживания воздуха 21 включается при необходимости пользователем в случае необходимости обеззаразить вдыхаемый воздух.
Слот для заменяемых кассет 22 представляет собой открывающийся элемент специальной конфигурации, в который можно установить одну или несколько кассет. Если пользователем не устанавливается ни одна кассета, то он играет роль воздуховода.
Слот для установки кулера 23 – это воздуховод специальной модификации, в который при необходимости можно установить кулер, служащий для нагнетания воздуха через камеру обеззараживания и кассеты.
В зависимости от конкретных практических задач кассеты интеллектуальной маски могут производиться по лицензии производителями оборудования различных областей, например, медицины, точного машиностроения, высокотехнологичных устройств.
Интеллектуальная маска наделена функциями адаптивного дизайна, который заключается в возможности пользователя выбирать и сочетать форму и цвет отдельных элементов в зависимости от собственных предпочтений и ситуаций. Эти элементы интеллектуальной маски могут производиться по лицензии производителями легкой промышленности (головные уборы, спортивная одежда, повседневная одежда и аксессуары). Это важнейшее свойство делает интеллектуальную маску не просто устройством для решения практических задач, но и предметом для самовыражения и творчества его обладателей.
Интеллектуальная маска может иметь множество конфигураций и систем очистки, подходящих конкретному пользователю. Существует легкость замены фильтрующих элементов. С помощью камеры 13 возможно распознавание и сканирование объектов изображений. Функционал интеллектуальной маски может быть увеличен или ограничен по желанию пользователя в момент пользования.
Таким образом, интеллектуальная маска отличается тем, что одновременно совмещает в себе элементы активной защиты, пассивной защиты, высокотехнологичные интеллектуальные элементы и элементы синхронизации с другими устройствами. За счет указанных элементов интеллектуальная маска может одновременно эксплуатироваться не только для защиты от вредного воздействия окружающей среды, но и как устройство (гаджет) для выполнения повседневных потребительских функций. Кроме того, интеллектуальная маска может быть синхронизирована с другими устройствами (например, смартфоном, смартчасами и др.) за счет элементов синхронизации с другими устройствами и/или использоваться как обособленное устройство, способное выполнять большинство функций современных гаджетов за счет встроенных высокотехнологичных интеллектуальных (smart) элементов. Вышеуказанные элементы могут устанавливаться в интеллектуальную маску в различном сочетании в зависимости от потребностей пользователя и сферы использования.
Интеллектуальная маска имеет возможность скачивания приложений из сети интернет. За счет этого достигается возможность расширения и персонификации функций. Путем скачивания приложений доступен функционал перевода в режиме реального времени, распознавания лиц, сканирования QR кодов, голосовой перевод в текстовый, текстовый перевод в голосовой, игры и др.
Конкретные примеры осуществления (реализации), приведенные в настоящем описании, никак не ограничивают объем охраны согласно формуле заявленного изобретения.