TWI686147B - 安全帽 - Google Patents

Abstract

一種安全帽，包含：一安全帽本體、一氣體淨化機以及一氣體監測機。氣體淨化機包含一淨化機本體、一濾網、一導風機及一淨化驅動控制模組。氣體監測機包含：一氣體檢測模組，包含一氣體傳感器及一氣體致動器，氣體致動器控制氣體導入，並經過氣體傳感器進行檢測；一微粒檢測模組，包含一微粒致動器及一微粒傳感器，微粒致動器控制氣體導入，並檢測氣體中所含懸浮微粒的粒徑及濃度；以及一監測驅動控制模組，控制氣體檢測模組及微粒檢測模組之啟動，以及將氣體檢測模組及微粒檢測模組之檢測資訊轉換為一監測數據資訊並輸出。

Description

安全帽

本案關於一種安全帽，尤指一種包含氣體監測與淨化裝置的安全帽。

現代人對於生活周遭的空氣品質的要求愈來愈重視，例如一氧化碳、二氧化碳、揮發性有機物(Volatile Organic Compound，VOC)、PM2.5、一氧化氮、一氧化硫等等氣體，甚至於空氣中含有的微粒，都會在環境中暴露影響人體健康，嚴重的甚至危害到生命。此外，機車騎士在駕車時儘管戴著安全帽，仍會直接受到環境中的空氣品質影響。因此，空氣品質的好壞對於機車騎士相當重要，如何監測環境中的空氣品質並淨化空氣中的有害物質，使得機車騎士在駕車時仍可呼吸到乾淨的空氣，亦是當前重視的課題。

同時，若在監測環境中的空氣品質時能即時提供監測資訊，警示處在有害環境中的人，使其能夠即時預防或逃離，避免其因暴露於環境中的有害氣體中而造成健康的影響及傷害，是非常好的應用。

本案之主要目的係提供一種安全帽，其可結合氣體監測機，利用其氣體檢測模組、微粒檢測模組隨時監測使用者周圍環境中的空氣品質，達到可隨時、隨地進行偵測的目的，更具備快速準確的監測效果，此外，其可進一步利用氣體淨化機提供淨化氣體品質的效益。

本案之一廣義實施態樣為一種安全帽，包含：一安全帽本體、一氣體淨化機以及一氣體監測機。氣體淨化機設置於安全帽本體上，供以淨化氣體，包含一淨化機本體、一濾網、一導風機及一淨化驅動控制模組。氣體監測機設置於安全帽本體上，包含:一氣體檢測模組，包含一氣體傳感器及一氣體致動器，氣體致動器控制氣體導入氣體檢測模組內部，並經過氣體傳感器進行檢測；一微粒檢測模組，包含一微粒致動器及一微粒傳感器，微粒致動器控制氣體導入微粒檢測模組內部，微粒傳感器檢測氣體中所含懸浮微粒的粒徑及濃度；以及一監測驅動控制模組，控制氣體檢測模組及微粒檢測模組之啟動，以及將氣體檢測模組及微粒檢測模組之檢測資訊轉換為一監測數據資訊並輸出。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第1A圖至第2圖，本案提供一種安全帽100，包含一安全帽本體10、一氣體淨化機1及一氣體監測機2。於本案實施例中，氣體淨化機1設置於安全帽本體10上。氣體監測機2設置於安全帽本體10上，供以檢測氣體，並且當氣體需要被淨化時，傳輸一訊號至氣體淨化機1以啟動氣體淨化機1來淨化氣體。於本案實施例中，安全帽100包含二個氣體淨化機1，分別設置於安全帽100之左右兩側。值得注意的是，氣體淨化機1的數量與設置方式可依照使用需求而變化，不以此為限。值得注意的是，氣體監測機2可藉由各種方式啟動，例如：可藉由使用者按壓開關按鈕而啟動、可藉由外部設備發送一訊號而啟動、亦可藉由自動感應速度方式啟動，但不以此為限。

請參閱第3A圖至第3D圖，於本案實施例中，氣體淨化機1包含一淨化機本體11、一濾網12、一導風機13及一淨化驅動控制模組14。淨化機本體11外部設有至少一淨化進氣口11a及一淨化出氣口11b，內部設有一容置槽11c以及一導氣流道11d。導氣流道11d連通於淨化進氣口11a與淨化出氣口11b之間。濾網12設置於淨化進氣口11a與導氣流道11d之間，使待淨化之氣體穿過並進入導氣流道11d中。容置槽11c環繞導氣流道11d設置。導風機13設置於淨化出氣口11b與導氣流道11d之間，供以導送導氣流道11d內之氣體由淨化出氣口11b排出。藉此，當導風機13被驅動時，導風機13可抽送導氣流道11d內之氣體，使外部氣體由淨化進氣口11a進入、穿透過濾網12而被淨化，並隨後進入導氣流道11d內，再由淨化出氣口11b排出，供使用者呼吸潔淨的氣體。淨化驅動控制模組14設置於容置槽11c內，供以提供電源並驅動導風機13。於本案實施例中，濾網12可為靜電濾網、活性碳濾網或高效濾網(HEPA)，但不以此為限。

請參閱第3C圖以及第8圖，於本案實施例中，淨化驅動控制模組14包含一淨化供電電池14a、一淨化通信元件14b、一淨化微處理器14c以及一淨化基板14d。淨化供電電池14a、淨化通信元件14b以及淨化微處理器14c皆設置在淨化基板14d上，並與淨化基板14d電性連接。淨化供電電池14a可連接電源以儲存電能，以及輸出電能至淨化微處理器14c及導風機13。淨化供電電池14a可以是用有線傳輸或無線傳輸的方式連接電源來儲存電能。淨化通信元件14b透過無線通信傳輸接收該氣體監測機2之監測數據資訊，或接收一外部連結裝置50之一外部訊號，再發送至淨化微處理器14c轉換成一淨化控制信號，以控制導風機13之啟動，使氣體淨化機1淨化氣體。

請參閱第3C圖及第3D圖，於本案實施例中，導風機13為一傳統風扇（如第3C圖所示），於其他實施例中，導風機13為一微型泵或一鼓風箱微型泵（如第3D圖所示），但不以此為限。值得注意的是，導風機13可為任何用以導送氣體的結構，可視使用者需求而設計。

請參閱第4A圖至第4C圖，於本案實施例中，氣體監測機2包含一監測機本體21、一氣體檢測模組22、一微粒檢測模組23、一監測供電電池24及一監測驅動控制模組25。其中監測機本體21內部具有一腔室21d，外部設有一氣體檢測進氣口21a及一微粒檢測進氣口21c及一監測出氣口21b，分別與腔室21d連通。腔室21d間隔成一第一容置室21e、一第二容置室21f以及一第三容置室21g。氣體檢測模組22容置於第一容置室21e內，監測供電電池24容置於第二容置室21f內，以及微粒檢測模組23容置於第三容置室21g內。

再請參閱第5A圖至第5E圖所示，於本案實施例中，氣體檢測模組22包含一隔腔本體221、一載板222、一氣體傳感器223及一氣體致動器224。隔腔本體221相對於監測機本體21之氣體檢測進氣口21a而設置，並由一隔片221a區分內部形成一氣體第一隔室221b及一氣體第二隔室221c。隔片221a具有一缺口221d，供氣體第一隔室221b與氣體第二隔室221c相互連通。氣體第一隔室221b具有一開口221e，氣體第二隔室221c具有一出氣孔221f，以及隔腔本體221底部設有一嵌置槽221g。嵌置槽221g供載板222穿伸置入其中定位，藉以封閉隔腔本體221的底部。而載板222上設有一通氣口222a，且氣體傳感器223設置於載板222上並與載板222電性連接，如此，通氣口222a對應於氣體第二隔室221c之出氣孔221f，且氣體傳感器223穿伸入氣體第一隔室221b之開口221e而容置於氣體第一隔室221b內，藉以檢測氣體第一隔室221b內之氣體。氣體致動器224設置於氣體第二隔室221c中並與設置於氣體第一隔室221b內之氣體傳感器223隔絕，使得氣體致動器224於作動時所產生之熱能夠受隔片221a阻隔，不去影響氣體傳感器223之偵測結果。並且，氣體致動器224封閉氣體第二隔室221c的底部，並受控致動產生一導送氣流，使該導送氣流由氣體第二隔室221c的出氣孔221f排出於隔腔本體221外，再經過載板222之通氣口222a排出於氣體檢測模組22外。值得注意的是，於本案實施例中，載板222為一電路板，且其上設置有一連接器222b，連接器222b供一電路軟板(未圖示)穿伸入連接，俾使監測驅動控制模組25(如第4C圖所示)與載板222得以電性連接及訊號連接。

請繼續參閱第5C圖至第5E圖，為方便說明氣體檢測模組22中之氣體流動方向，特此將監測機本體21在第5E圖例中予以透明化處理。當氣體檢測模組22設於監測機本體21之第一容置室21e內時，監測機本體21的氣體檢測進氣口21a對應於隔腔本體221的氣體第一隔室221b。於本實施例中，監測機本體21之氣體檢測進氣口21a與位於氣體第一隔室221b內的氣體傳感器223兩者不直接對應，亦即氣體檢測進氣口21a不直接位於氣體傳感器223之上方，兩者相互錯位設置。如此透過氣體致動器224的控制作動，讓氣體第二隔室221c內開始形成負壓，開始汲取監測機本體21外的外部氣體，導入氣體第一隔室221b內，使得氣體第一隔室221b內的氣體傳感器223開始對流過其表面的氣體進行檢測，以偵測監測機本體21外的空氣品質。而當氣體致動器224持續地作動時，檢測完之氣體將通過隔片221a上的缺口221d而導入氣體第二隔室221c，最後由出氣孔221f及載板222之通氣口222a排出於隔腔本體221之外，以構成一單向氣體導送(如第5E圖標示所指氣流路徑A方向)。

於本案實施例中，氣體傳感器223為一氧氣傳感器、一一氧化碳傳感器、一二氧化碳傳感器、一溫度傳感器、一臭氧傳感器及一揮發性有機物傳感器之至少其中之一或其組合。或者，氣體傳感器223為一細菌傳感器、一病毒傳感器或一微生物傳感器之至少其中之一或其組合。值得注意的是，氣體傳感器223的選用可依照使用需求而設計，不以上述所列為限。

請參閱第6圖，於本案實施例中，微粒檢測模組23包含一通氣入口231、一通氣出口232、一微粒檢測基座233、一承載隔板234、一雷射發射器235、一微粒致動器236及一微粒傳感器237。其中通氣入口231對應到監測機本體21之微粒檢測進氣口21c的位置，通氣出口232對應到監測機本體21之監測出氣口21b的位置，使氣體得由通氣入口231進入微粒檢測模組23內部，而由通氣出口232排出。微粒檢測基座233及承載隔板234設置於微粒檢測模組23內部，使得微粒檢測模組23內部空間藉由承載隔板234定義出一微粒第一隔室238與微粒第二隔室239，且承載隔板234具有一連通口234a，供以連通微粒第一隔室238與微粒第二隔室239。微粒第一隔室238與通氣入口231相連通，且微粒第二隔室239與通氣出口232相連通。微粒檢測基座233鄰設於承載隔板234，並容置於微粒第一隔室238中，且微粒檢測基座233具有一承置槽233a、一檢測通道233b、一光束通道233c及一容置室233d。承置槽233a直接垂直對應到通氣入口231，檢測通道233b連通於承置槽233a與承載隔板234之連通口234a之間，而容置室233d設置於檢測通道233b一側，且光束通道233c連通於容置室233d及檢測通道233b之間，並直接垂直橫跨檢測通道233b。如此微粒檢測模組23內部由通氣入口231、承置槽233a、檢測通道233b、連通口234a、通氣出口232構成一單向導送氣體之氣體通道，即如第6圖箭頭所指方向之路徑。

於本案實施例中，雷射發射器235容置於容置室233d內，微粒致動器236架構於承置槽233a中，微粒傳感器237設置並電性連接於承載隔板234上，且位於檢測通道233b遠離微粒致動器236之一端，如此雷射發射器235所發射之雷射光束可射入光束通道233c中，並沿光束通道233c照射至檢測通道233b中，以照射檢測通道233b內氣體所含之懸浮微粒。懸浮微粒受光束照射後將產生多個光點，光點投射於微粒傳感器237表面並被其接收，使微粒傳感器237得以感測出懸浮微粒的粒徑及濃度。值得注意的是，於本實施例中，微粒傳感器237為一PM2.5傳感器，但不以此為限。

由上述可知，微粒檢測模組23之檢測通道233b直接垂直對應到通氣入口231，使檢測通道233b得以直接導氣而不影響氣流導入，且微粒致動器236架構於承置槽233a中，可吸入並導送通氣入口231外之氣體，因此得以加快氣體進入檢測通道233b內，供微粒傳感器237進行檢測，俾提升微粒傳感器237的效率。

請繼續參閱第6圖，承載隔板234具有一外露部分234b穿透延伸出微粒檢測模組23外部，外露部分234b上具有一連接端子234c，連接端子234c供以與電路軟板連接，以提供承載隔板234之電性連接及訊號連接。於本實施例中，承載隔板234可為一電路板，但不以此為限。

請回到第4C圖，於本案實施例中，監測供電電池24可連接電源以儲存電能，並輸出電能給氣體檢測模組22、微粒檢測模組23、監測驅動控制模組25作為驅動電源。監測供電電池24可以用有線傳輸或無線傳輸的方式連接電源來儲存電能。

請參閱第7圖以及第8圖，於本案實施例中，監測驅動控制模組25包含一監測微處理器251、一物聯網通訊元件252、一資料通訊元件253及一全球定位系統元件254。氣體檢測模組22及微粒檢測模組23透過監測微處理器251控制啟動，並獲得檢測資訊。監測微處理器251將檢測資訊轉換為監測數據資訊並將該監測數據資訊輸出至物聯網通訊元件252，以將監測數據資訊傳輸發送至一連網中繼站60，再透過無線通信傳輸轉送至一雲端資料處理裝置70予以儲存並紀錄。值得注意的是，物聯網通訊元件252可為一以窄頻無線電通訊技術傳輸訊號之窄帶物聯網裝置。或者，監測微處理器251將監測數據資訊輸出至資料通訊元件253，藉以進一步將監測數據資訊傳輸發送至外部連結裝置50予以儲存、紀錄或顯示。資料通訊元件253可以透過有線通信傳輸或無線通信傳輸發送監測數據資訊，而此有線通信傳輸之介面為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一，無線通信傳輸之介面為一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組及一近場通訊模組之至少其中之一，但不以此為限。值得注意的是，外部連結裝置50可為一行動電話裝置、一智能手錶、一智能手環、一筆記型電腦、一平板電腦之至少其中之一，但不以此為限。外部連結裝置50接收監測數據資訊後，能再發送該監測數據資訊至連網中繼站60，再透過無線通信傳輸轉送至雲端資料處理裝置70予以儲存並紀錄。

又請參閱第9A圖至第9B圖所示，於本案實施例中，氣體致動器224(第如5A圖所示)以及微粒致動器236(如第6圖所示)為一微型泵30。微型泵30由一進流板301、一共振片302、一壓電致動器303、一第一絕緣片304、一導電片305及一第二絕緣片306依序堆疊組成。進流板301具有至少一進流孔301a、至少一匯流排槽301b及一匯流腔室301c。進流孔301a供以導入氣體，進流孔301a對應貫通匯流排槽301b，且匯流排槽301b與匯流腔室301c相連通，使進流孔301a所導入之氣體得以匯流至匯流腔室301c中。於本實施例中，進流孔301a與匯流排槽301b之數量相同，進流孔301a與匯流排槽301b之數量分別為4個，但並不以此為限。4個進流孔301a分別貫通4個匯流排槽301b，且4個匯流排槽301b匯流到匯流腔室301c。

請參閱第9A圖、第9B圖及第10A圖所示，於本案實施例中，共振片302透過貼合方式接合於進流板301上，且共振片302上具有一中空孔302a、一可動部302b及一固定部302c。中空孔302a位於共振片302的中心處，並對應到進流板301之匯流腔室301c的位置。可動部302b設置於中空孔302a的周圍且與匯流腔室301c相對的區域。固定部302c設置於共振片302的外周緣部分且貼固於進流板301上。

請繼續參閱第9A圖、第9B圖及第10A圖所示，於本案實施例中，壓電致動器303包含有一懸浮板303a、一外框303b、至少一支架303c、一壓電元件303d、至少一間隙303e及一凸部303f。於本案實施例中，懸浮板303a具有一正方形型態，懸浮板303a之所以採用正方形，乃相較於圓形懸浮板之設計，正方形懸浮板303a之結構明顯具有省電之優勢。因在共振頻率下操作之電容性負載，其消耗功率會隨頻率之上升而增加，又因邊長正方形懸浮板303a之共振頻率明顯較圓形懸浮板低，故其相對的消耗功率亦明顯較低，所以本案所採用正方形設計之懸浮板303a，具有省電優勢之效益。於本案實施例中，外框303b環繞設置於懸浮板303a之外側，至少一支架303c連接於懸浮板303a與外框303b之間，以提供彈性支撐懸浮板303a的支撐力。於本案實施例中，壓電元件303d具有一邊長，其小於或等於懸浮板303a之一邊長。壓電元件303d貼附於懸浮板303a之一表面上，用以被施加電壓以驅動懸浮板303a彎曲振動。懸浮板303a、外框303b與至少一支架303c之間構成至少一間隙303e，用以供氣體通過。凸部303f設置在懸浮板303a貼附壓電元件303d之表面的相對之另一表面上，於本實施例中，凸部303f可為一透過於懸浮板303a實施一蝕刻製程所製出之一體成形突出於貼附壓電元件303d之表面的相對之另一表面上之凸狀結構。

請繼續參閱第9A圖、第9B圖及第10A圖所示，第一絕緣片304、導電片305及第二絕緣片306皆為框型的薄型片體，進流板301、共振片302、壓電致動器303、第一絕緣片304、導電片305及第二絕緣片306依序堆疊組構成微型泵30整體結構。懸浮板303a與共振片302之間需形成一腔室空間307。腔室空間307可利用於共振片302及壓電致動器303之外框303b之間填充一材質形成，例如：導電膠，但不以此為限。使得共振片302與懸浮板303a之間可維持一定深度以形成腔室空間307，進而可導引氣體更迅速地流動，且因懸浮板303a與共振片302保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音的產生可被降低。於其他實施例中，可藉由加高壓電致動器303之外框303b高度來減少共振片302及壓電致動器303之外框303b之間所填充導電膠之厚度，如此一來，可避免導電膠隨熱壓溫度及冷卻溫度熱脹冷縮而影響到成形後腔室空間307之實際間距，減少導電膠之熱壓溫度及冷卻溫度對微型泵30整體結構組裝的間接影響，但不以此為限。此外，腔室空間307的深度會影響微型泵30的傳輸效果，故維持一固定深度的腔室空間307對於微型泵30提供穩定的傳輸效率是十分重要的。

如第10B圖所示，於其他實施例中，懸浮板303a可以採以沖壓成形方式使其向外延伸一距離，其向外延伸距離可由成形於懸浮板303a與外框303b之間的至少一支架303c所調整，使在懸浮板303a上的凸部303f的表面與外框303b的表面兩者形成非共平面，利用於外框303b的組配表面上塗佈少量填充材質，例如：導電膠，以熱壓方式使壓電致動器303貼合於共振片302的固定部302c，進而使得壓電致動器303得以與共振片302組配結合。如此直接透過將壓電致動器303之懸浮板303a採以沖壓成形以構成腔室空間307的結構改良，所需的腔室空間307得以透過調整壓電致動器303之懸浮板303a沖壓成形距離來完成，有效地簡化了調整腔室空間307的結構設計，同時也達成簡化製程、縮短製程時間等優點。

值得注意的是，進流板301、共振片302、壓電致動器303、第一絕緣片304、導電片305及第二絕緣片306皆可透過微機電的面型微加工技術製程，使微型泵30的體積縮小，以構成一微機電系統之微型泵。

於本案實施例中，微型泵30之作動方式如第10C圖至第10E圖所示，請先參閱第10C圖，壓電致動器303的壓電元件303d被施加驅動電壓後產生形變帶動懸浮板303a向遠離進流板301的方向位移，此時腔室空間307的容積提升，於腔室空間307內形成了負壓，便汲取匯流腔室301c內的氣體進入腔室空間307內，同時共振片302受到共振原理的影響而同步向遠離進流板301的方向位移，連帶增加了匯流腔室301c的容積，且因匯流腔室301c內的氣體進入腔室空間307的關係，造成匯流腔室301c內同樣為負壓狀態，進而通過進流孔301a及匯流排槽301b來吸取氣體進入匯流腔室301c內。請再參閱第10D圖，壓電元件303d帶動懸浮板303a向靠近進流板301的方向位移，壓縮腔室空間307，同樣的，共振片302因與懸浮板303a共振而向靠近進流板301的方向位移，同步推擠腔室空間307內的氣體通過至少一間隙303e向外傳輸，以達到傳輸氣體的效果。最後請參閱第10E圖，當懸浮板303a回復原位時，共振片302仍因慣性而向遠離進流板301的方向位移，此時的共振片302將壓縮腔室空間307使腔室空間307內的氣體向至少一間隙303e的方向移動，並且提升匯流腔室301c內的容積，讓氣體能夠持續地通過進流孔301a及匯流排槽301b來匯聚於匯流腔室301c內。透過不斷地重複上述第10C圖至第10E圖所示之微型泵30之作動步驟，使微型泵30能夠使氣體連續自進流孔301a進入進流板301及共振片302所構成之流道並產生壓力梯度，再由至少一間隙303e向外傳輸，使氣體高速流動，達到微型泵30傳輸氣體的作動操作。

請參閱第11圖至第12C圖，於本案實施例中，氣體致動器224(如第5A圖所示)以及微粒致動器236(如第6圖所示)除了可為上述之微型泵30結構外，其也可為一鼓風箱微型泵40之結構來實施氣體傳輸。鼓風箱微型泵40包含有依序堆疊之一噴氣孔片401、一腔體框架402、一致動體403、一絕緣框架404及一導電框架405。噴氣孔片401包含了複數個連接件401a、一懸浮片401b及一中空孔洞401c。懸浮片401b可彎曲振動，而複數個連接件401a鄰接於懸浮片401b的周緣。於本案實施例中，連接件401a的數量為4個，分別鄰接於懸浮片401b的4個角落，但不此以為限。中空孔洞401c形成於懸浮片401b的中心位置。腔體框架402結合於懸浮片401b上。致動體403結合於腔體框架402上，包含了一壓電載板403a、一調整共振板403b、一壓電板403c。壓電載板403a結合於腔體框架402上，調整共振板403b結合於壓電載板403a上，以及壓電板403c結合於調整共振板403b上。壓電板403c供以在被施加電壓後發生形變，帶動壓電載板403a及調整共振板403b進行往復式彎曲振動。絕緣框架404則是結合於致動體403之壓電載板403a上，導電框架405則是結合於絕緣框架404上。致動體403、腔體框架402及懸浮片401b之間形成一共振腔室406。

鼓風箱微型泵40之作動方式請參閱第12A圖至第12C圖。請先參閱第11圖及第12A圖，鼓風箱微型泵40透過複數個連接件401a固定設置，噴氣孔片401與容置鼓風箱微型泵40之腔室底部形成一氣流腔室407。請再參閱第12B圖，當施加電壓於致動體403之壓電板403c時，壓電板403c因壓電效應開始產生形變並同步帶動調整共振板403b與壓電載板403a。此時，噴氣孔片401會因亥姆霍茲共振（Helmholtz resonance）原理一起被帶動，使得致動體403向遠離容置鼓風箱微型泵40之腔室底部的方向移動。由於致動體403的位移，使得氣流腔室407的容積增加，其內部氣壓形成負壓，因此，於鼓風箱微型泵40外的氣體因為壓力梯度，由噴氣孔片401的複數個連接件401a之間的空隙進入氣流腔室407並進行集壓。最後請參閱第12C圖，氣體不斷地進入氣流腔室407內後，氣流腔室407內的氣壓形成正壓，此時，致動體403受電壓驅動向靠近容置鼓風箱微型泵40之腔室底部的方向移動。氣流腔室407的容積因此被壓縮，並且推擠氣流腔室407內氣體，使進入鼓風箱微型泵40的氣體被推擠排出，實現氣體之傳輸流動。

值得注意的是，鼓風箱微型泵40也可為一透過微機電製程的方式所製出的微機電系統氣體泵浦。換句話說，噴氣孔片401、腔體框架402、致動體403、絕緣框架404及導電框架405皆可透過面型微加工技術製成，以縮小鼓風箱微型泵40的體積。

由上述說明可知，本案所提供之安全帽，其氣體監測機2之氣體檢測模組22可隨時監測使用者周圍環境空氣品質，且藉由氣體致動器224之設置，得以快速、穩定地將氣體導入氣體檢測模組22內，不僅提升氣體傳感器223的監測效率，又透過隔腔本體221之氣體第一隔室221b與氣體第二隔室221c之設計，將氣體致動器224與氣體傳感器223相互隔開，使氣體傳感器223檢測時能夠阻隔並降低氣體致動器224的熱源影響，藉此避免影響氣體傳感器223之檢測準確性。此外，透過隔腔本體221之氣體第一隔室221b與氣體第二隔室221c之設計，也能夠使氣體傳感器223不被裝置內的其他元件影響，達到氣體監測機2可隨時、隨地偵測的目的，又能具備快速準確的監測效果。

綜上所述，本案所提供之安全帽，可結合氣體監測機，利用其氣體檢測模組、微粒檢測模組隨時監測使用者周圍環境空氣品質，達到可隨時、隨地偵測的目的，又能具備快速準確的監測效果，以即時得到資訊並警示告知處在環境中的人，使其能夠即時預防或逃離，避免其因暴露於環境中的有害氣體中而造成健康的影響及傷害，且更利用氣體淨化機達到淨化空氣品質的效益，極具產業利用性。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

100:安全帽

10:安全帽本體

1:氣體淨化機

11:淨化機本體

11a:淨化進氣口

11b:淨化出氣口

11c:容置槽

11d:導氣流道

12:濾網

13:導風機

14:淨化驅動控制模組

14a:淨化供電電池

14b:淨化通信元件

14c:淨化微處理器

14d:淨化基板

2:氣體監測機

21:監測機本體

21a:氣體檢測進氣口

21b:監測出氣口

21c:微粒檢測進氣口

21d:腔室

21e:第一容置室

21f:第二容置室

21g:第三容置室

22:氣體檢測模組

221:隔腔本體

221a:隔片

221b:氣體第一隔室

221c:氣體第二隔室

221d:缺口

221e:開口

221f:出氣孔

221g:嵌置槽

222:載板

222a:通氣口

222b:連接器

223:氣體傳感器

224:氣體致動器

23:微粒檢測模組

231:通氣入口

232:通氣出口

233:微粒檢測基座

233a:承置槽

233b:檢測通道

233c:光束通道

233d:容置室

234:承載隔板

234a:連通口

234b:外露部分

234c:連接端子

235:雷射發射器

236:微粒致動器

237:微粒傳感器

238:微粒第一隔室

239:微粒第二隔室

24:監測供電電池

25:監測驅動控制模組

251:監測微處理器

252:物聯網通訊元件

253:資料通訊元件

254:全球定位系統元件

30:微型泵

301:進流板

301a:進流孔

301b:匯流排孔

301c:匯流腔室

302:共振片

302a:中空孔

302b:可動部

302c:固定部

303:壓電致動器

303a:懸浮板

303b:外框

303c:支架

303d:壓電元件

303e:間隙

303f:凸部

304:第一絕緣片

305:導電片

306:第二絕緣片

307:腔室空間

40:鼓風箱微型泵

401:噴氣孔片

401a:連接件

401b:懸浮片

401c:中空孔洞

402:腔體框架

403:致動體

403a:壓電載板

403b:調整共振板

403c:壓電板

404:絕緣框架

405:導電框架

406:共振腔室

407:氣流腔室

50:外部連結裝置

60:連網中繼站

70:雲端資料處理裝置

A:氣流路徑

第1A圖為本案安全帽之立體示意圖。 第1B圖為本案安全帽之俯視示意圖。 第2圖為本案安全帽之氣體淨化流向剖面示意圖。 第3A圖為本案安全帽之氣體淨化機之正面示意圖。 第3B圖為本案安全帽之氣體淨化機之側面剖面示意圖。 第3C圖為本案安全帽之氣體淨化機之正面剖面示意圖。 第3D圖為本案安全帽之氣體淨化機另一實施例之正面剖面示意圖。 第4A圖為本案安全帽之氣體監測機之立體示意圖。 第4B圖為本案安全帽之氣體監測機之仰視示意圖。 第4C圖為本案安全帽之氣體監測機之剖面示意圖。 第5A圖為本案氣體監測機之氣體檢測模組之俯視立體示意圖。 第5B圖為本案氣體監測機之氣體檢測模組之仰視立體示意圖。 第5C圖為本案氣體監測機之氣體檢測模組之立體分解示意圖。 第5D圖為本案氣體監測機之部分氣體流向剖面示意圖。 第5E圖為本案氣體檢測模組之氣體流向立體示意圖。 第6圖為本案安全帽之微粒檢測模組之剖面示意圖。 第7圖為本案氣體監測機之監測驅動控制模組之立體示意圖。 第8圖為本案安全帽之通信傳輸示意圖。 第9A圖為本案安全帽之微型泵立體分解示意圖。 第9B圖為本案安全帽之微型泵自另一角度所視得之立體分解示意圖。 第10A圖為本案安全帽之微型泵之剖面示意圖。 第10B圖為本案安全帽之微型泵另一實施例之剖面示意圖。 第10C圖至第10E圖為本案安全帽之微型泵之作動示意圖。 第11圖為本案安全帽之鼓風箱微型泵之立體分解示意圖。 第12A圖至第12C圖為本案安全帽之鼓風箱微型泵之作動示意圖。

1:淨化機本體

10:安全帽本體

100:安全帽

2:氣體監測機

Claims (33)

1. 一種安全帽，包含：一安全帽本體；一氣體淨化機，設置於該安全帽本體上，供以淨化氣體，包含一淨化機本體、一濾網、一導風機及一淨化驅動控制模組，其中，該淨化驅動控制模組更包含一淨化通信元件及一淨化微處理器，該淨化通信元件透過無線通信傳輸接收一外部連結裝置之一外部訊號，再發送給該淨化微處理器轉換成一淨化控制信號，以控制該導風機之啟動；以及一氣體監測機，設置於該安全帽本體上，包含：一氣體檢測模組，包含一氣體傳感器及一氣體致動器，該氣體致動器控制氣體導入該氣體檢測模組內部，並經過該氣體傳感器進行檢測；一微粒檢測模組，包含一微粒致動器及一微粒傳感器，該微粒致動器控制氣體導入該微粒檢測模組內部，該微粒傳感器檢測氣體中所含懸浮微粒的粒徑及濃度；以及一監測驅動控制模組，控制該氣體檢測模組及該微粒檢測模組之啟動，以及將該氣體檢測模組及該微粒檢測模組之檢測資訊轉換為一監測數據資訊並輸出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該淨化機本體外部設有至少一淨化進氣口及一淨化出氣口，內部設有一導氣流道，該導氣流道與該淨化進氣口及該淨化出氣口相連通，而該濾網設置於該淨化進氣口與該導氣流道之間，該導風機設置於該淨化出氣口與該導氣流道之間，該導風機供以使外部氣體由該淨化進氣口進入、穿透過該濾網而進入該導氣流道內，再由該淨化出氣口排出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該導風機為一傳統風扇。
4. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該淨化驅動控制模組設置於該淨化機本體內部，且包含一淨化供電電池、該淨化通信元件及該淨化微處理器，該淨化供電電池予以儲存電能並輸出電能至該淨化微處理器及該導風機，該淨化通信元件透過無線通信傳輸接收由該監測驅動控制模組輸出之該監測數據資訊，再發送給該淨化微處理器轉換成該淨化控制信號，以控制該導風機之啟動，使該氣體淨化機淨化氣體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該監測驅動控制模組包含一監測微處理器、一物聯網通訊元件、一資料通訊元件及一全球定位系統元件，該氣體檢測模組及該微粒檢測模組透過該監測微處理器控制啟動及轉換輸出該監測數據資訊。
6. 如申請專利範圍第5項所述之安全帽，其中該監測微處理器將該監測數據資訊輸出給該物聯網通訊元件，以將該監測數據資訊發送至一連網中繼站，該連網中繼站再透過無線通信將該監測數據資訊轉送至一雲端資料處理裝置予以紀錄並儲存。
7. 如申請專利範圍第5項所述之安全帽，其中該物聯網通訊元件為一以窄頻無線電通訊技術傳輸訊號之窄帶物聯網裝置。
8. 如申請專利範圍第5項所述之安全帽，其中該監測微處理器將該監測數據資訊輸出給該資料通訊元件，以傳輸至該外部連結裝置予以紀錄、儲存及顯示。
9. 如申請專利範圍第8項所述之安全帽，其中該資料通訊元件透過有線通信傳輸發送該監測數據資訊給該外部連結裝置，該有線通信傳輸之介面為一USB、一mini-USB、一micro-USB之至少其中之一。
10. 如申請專利範圍第8項所述之安全帽，其中該資料通訊元件透過無線通信傳輸發送該監測數據資訊給該外部連結裝置，該無線通信傳輸之介面為一Wi-Fi模組、一藍芽模組、一無線射頻辨識模組及一近場通訊模組之至少其 中之一。
11. 如申請專利範圍第8項所述之安全帽，其中該外部連結裝置為一行動電話裝置、一智能手錶、一智能手環、一筆記型電腦、一平板電腦之至少其中之一。
12. 如申請專利範圍第8項所述之安全帽，其中該外部連結裝置接收該監測數據資訊，再發送至該連網中繼站，該連網中繼站再透過無線通信轉送至該雲端資料處理裝置予以紀錄並儲存。
13. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該氣體監測機更包含一監測供電電池，供以儲存電能並輸出電能給該氣體檢測模組、該微粒檢測模組以及該監測驅動控制模組。
14. 如申請專利範圍第13項所述之安全帽，其中該監測供電電池以有線傳輸方式儲存電能。
15. 如申請專利範圍第13項所述之安全帽，其中該監測供電電池以無線傳輸方式儲存電能。
16. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該氣體監測機更包含一監測機本體，該監測機本體具有一腔室、一氣體檢測進氣口、一微粒檢測進氣口及一監測出氣口，皆分別與該腔室相連通。
17. 如申請專利範圍第16項所述之安全帽，其中該氣體檢測模組包含一隔腔本體及一載板，該隔腔本體相對於該氣體檢測進氣口設置，並由一隔片區分內部而形成一氣體第一隔室及一氣體第二隔室，該隔片具有一缺口供該氣體第一隔室及該氣體第二隔室相互連通，且該氣體第一隔室具有一開口，該氣體第二隔室具有一出氣孔，而該載板設置於該隔腔本體遠離該氣體檢測進氣口之一側，藉以封閉該開口，該氣體傳感器設置於該載板上並與該載板電性連接，並且該氣體傳感器穿伸入該開口因而容置於該氣體第一隔室內，該氣體致動器容置於該氣體第二隔室中並與該 氣體傳感器隔絕，該氣體致動器控制氣體由該氣體檢測進氣口導入，並透過該氣體傳感器進行檢測，再經該隔腔本體之該出氣孔排出於外。
18. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該氣體傳感器為一氧氣傳感器、一一氧化碳傳感器或一二氧化碳傳感器之至少其中之一或其組合。
19. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該氣體傳感器為一揮發性有機物傳感器。
20. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該氣體傳感器為一細菌傳感器、一病毒傳感器或一微生物傳感器之至少其中之一或其組合。
21. 如申請專利範圍第16項所述之安全帽，其中該微粒檢測模組包含一通氣入口、一通氣出口、一承載隔板、一微粒檢測基座及一雷射發射器，該通氣入口對應到該監測機本體之該微粒檢測進氣口，該通氣出口對應到該監測機本體之該監測出氣口，且該微粒檢測模組內部空間藉由該承載隔板定義出一微粒第一隔室與一微粒第二隔室，而該承載隔板具有一連通口，以連通該微粒第一隔室與該微粒第二隔室，且該微粒第一隔室與該通氣入口相連通，該微粒第二隔室與該通氣出口相連通，又該微粒檢測基座鄰設於該承載隔板，並容置於該微粒第一隔室中，具有一承置槽、一檢測通道、一光束通道及一容置室，該承置槽直接垂直對應到該通氣入口，且該微粒致動器設置於該承置槽中，而該檢測通道設置於該承置槽遠離該通氣入口的一側，並與該承置槽相連通，以及該容置室容置該雷射發射器，而該光束通道連通於該容置室及該檢測通道之間，且直接垂直橫跨該檢測通道，藉以導引該雷射發射器所發射之雷射光束至該檢測通道中，該微粒傳感器設置於該檢測通道遠離該微粒致動器之一端，該微粒致動器控制氣體由該通氣入口進入該承置槽後導入該檢測通道中，並受該雷射發射器所發射之雷射光束照射，投射由氣體中所含之懸浮微粒所折射之光點至該微粒傳感器表面，以檢測氣體中所含懸浮微 粒的粒徑及濃度，最後由該通氣出口排出。
22. 如申請專利範圍第21項所述之安全帽，其中該微粒檢測模組之該承載隔板為一電路板。
23. 如申請專利範圍第21項所述之安全帽，其中該微粒傳感器設置於該承載隔板上並與該承載隔板電性連接。
24. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該微粒傳感器為一PM2.5傳感器。
25. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該氣體致動器及該微粒致動器分別為一微機電系統氣體泵浦。
26. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該導風機、該氣體致動器及該微粒致動器分別為一微型泵，該微型泵包含：一進流板，具有至少一進流孔、至少一匯流排槽及一匯流腔室，其中該進流孔供以導入氣體，該進流孔對應貫通該匯流排槽，且該匯流排槽與該匯流腔室相連通，使該進流孔所導入之氣體得以匯流至該匯流腔室中；一共振片，接合於該進流板上，具有一中空孔、一可動部及一固定部，該中空孔設置於該共振片中心處，並與該進流板之該匯流腔室的位置相對應，而該可動部設置於該中空孔周圍且與該匯流腔室相對應的區域，而該固定部設置於該共振片的外周緣部分且貼固於該進流板上；以及一壓電致動器，與該共振片接合並相對應設置；其中，該共振片與該壓電致動器之間具有一腔室空間，以使該壓電致動器受驅動時，使氣體由該進流板之該進流孔導入，經該匯流排槽匯集至該匯流腔室中，再流經該共振片之該中空孔，由該壓電致動器與該共振片之該可動部產生共振以傳輸氣體。
27. 如申請專利範圍第26項所述之安全帽，其中該壓電致動器包含：一懸浮板，具有一正方形型態，可彎曲振動；一外框，環繞設置於該懸浮板之外側；至少一支架，連接於該懸浮板與該外框之間，以提供該懸浮板彈性支撐；以及一壓電元件，具有一邊長，該邊長小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電元件貼附於該懸浮板之一表面上，用以被施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
28. 如申請專利範圍第27項所述之安全帽，其中該懸浮板具有一凸部，設置於該懸浮板貼附該壓電元件之表面的相對之另一表面。
29. 如申請專利範圍第28項所述之安全帽，其中該凸部係以蝕刻製程製出一一體成形突出於該懸浮板貼附該壓電元件之表面的相對之另一表面上之凸狀結構。
30. 如申請專利範圍第26項所述之安全帽，其中該微型泵更包含一第一絕緣片、一導電片及一第二絕緣片，其中該進流板、該共振片、該壓電致動器、該第一絕緣片、該導電片及該第二絕緣片依序堆疊結合設置。
31. 如申請專利範圍第26項所述之安全帽，其中該壓電致動器包含：一懸浮板，具有一正方形型態，可彎曲振動；一外框，環繞設置於該懸浮板之外側；至少一支架，連接成形於該懸浮板與該外框之間，以提供該懸浮板彈性支撐，並使該懸浮板之一表面與該外框之一表面形成一非共平面結構，且使該懸浮板之一表面與該共振板保持一腔室空間；以及一壓電元件，具有一邊長，該邊長小於或等於該懸浮板之一邊長，且該壓電元件貼附於該懸浮板之一表面上，用以被施加電壓以驅動該懸浮板彎曲振動。
32. 如申請專利範圍第1項所述之安全帽，其中該導風機、該氣體致動器及該微粒致動器分別為一鼓風箱微型泵，該鼓風箱微型泵包含：一噴氣孔片，包含複數個連接件、一懸浮片及一中空孔洞，該懸浮片可彎曲振動，該複數個連接件鄰接於該懸浮片周緣，而該中空孔洞形成於懸浮片的中心，該懸浮板透過該複數個連接件固定設置，該複數個連接件並提供彈性支撐該懸浮片，且該複數個連接件及該懸浮片之間形成至少一空隙；一腔體框架，接合於該懸浮片上；一致動體，接合於該腔體框架上，以接受電壓而產生往復式地彎曲振動；一絕緣框架，接合於該致動體上；以及一導電框架，接合於該絕緣框架上；其中，該致動體、該腔體框架及該懸浮片之間形成一共振腔室，透過驅動該致動體以帶動該噴氣孔片產生共振，使該噴氣孔片之該懸浮片產生往復式地振動位移，以造成氣體通過該至少一空隙進入該共振腔室再排出，實現氣體之傳輸流動。
33. 如申請專利範圍第32項所述之安全帽，其中該致動體包含：一壓電載板，接合於該腔體框架上；一調整共振板，接合於該壓電載板上；以及一壓電板，接合於該調整共振板上，以接受電壓而驅動該壓電載板及該調整共振板產生往復式地彎曲振動。

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