CN115484866A - 个人接近警告设备和相关联的行为调整系统 - Google Patents

Abstract

一种个人接近警告设备和相关联的行为调整系统，配置成监测和/或检测穿过用户面部区域周围的个人保护区的该用户的手、其他人或物体，并且配置成警告用户这种检测到的风险和/或侵入预定最小社交安全距离内的其他危险的存在，以降低意外传播病毒或其他病原体的可能性。

Description

个人接近警告设备和相关联的行为调整系统

技术领域

本发明涉及一种用于减少传染性病毒、细菌和其他病原体在人们之间传播而使之避免处于被感染的风险中的设备和系统，尤其是在近几个月已经在世界范围内扩散开的冠状病毒(COVID-19)大流行期间。尽管卫生组织和政府机构已经向公众反复传达了关于消毒、洗手、面部接触、保持社交距离和佩戴口罩的重要性的一般警示和专门指南，以减少这种病原体通过社交、人际交往或身体接触和雾化(诸如通过咳嗽、打喷嚏、讲话或甚至在拥挤或受限的空间内呼吸)的传播，但仍然需要一种新的、改进的并且成本有效的物品、设备和系统来协助家庭、卫生保健工作者和其他急救人员、教育工作者、学生、雇员、业务经理以及老年护理和监狱设施的经营者，例如，以下方式实现：识别、记录、报告和追踪有症状或无症状的携带者，利用整体的风险警告和警示系统保持适当的社交距离，以及进行行为训练或制约人以避免面部自我触摸或与可能造成病毒污染风险的物体或表面的物理接触。

背景技术

最近围绕冠状病毒发作和快速传播的事件已经让人想起涉及传染病和流行病的类似先前事件，诸如埃博拉、非典和军团病，更常见的流感病毒株，甚至普通感冒。这些流行病能够具有巨大的社会影响并且在生活的许多不同方面产生压力，包括例如，医疗资源、工作场所环境、学校和其他公共设施、以及诸如交通、制造、娱乐、食物制备和配送、服务等整个行业。

病毒、病菌和病原性污染物能够通过以下方式来传播：人与人之间的直接物理接触、或者通过人与污染物体之间的直接物理接触、或者由于感染的人打喷嚏或咳嗽时雾化而成的污染灰尘颗粒或呼吸道飞沫的空气传播。传染病经常通过对物体或其他人的连续物理触摸而传播。门把手、安全带、汽油泵、钱和家具都是常见由许多人在一天中触摸或操纵的并且可能导致传染病或疾病传播的普通物体的实例。用于限制传染病传播的工具、设备、物质和程序典型地包括：检疫、物理隔离和孤立感染或暴露的个体；防护面罩、手套和其他衣服；防腐剂和消毒液、喷雾剂和湿巾；辐照；预防性体温监测和医学测试等。尽管为控制传染病的传播做出了许多努力，但仍然存在显著的问题：一部分是因为人际交往而另一部分是因为普通大众每天在试图进行他们的日常活动时都要操纵大量不同物理物体。

感染病传播的另一重要促成因素可能是当个体可能已经利用手或手指操纵或接触先前污染的物体、表面或其他人，随后触摸她或他自己的面部或头部的一部分(以下统称为“面部自我触摸”)时发生的个人“自我触摸”。这种面部自我触摸经常是无意的或习惯性的，或者潜意识地或反射性地完成(诸如神经“抽搐”)，或者是对诸如瘙痒或其他感觉的刺激的响应，而进行触摸的人经常没有意识到。因此需要一种设备和系统，能够感测或检测朝向人的头部或面部移动的本人的手或手指；能够提供将使人改变或重定向她或他的行为以避免这种偶然的或非预期的面部自我触摸的听觉、视觉或触觉警告，并且任选地计数和保存或记录在测量间隔内发生的附近手接近和/或自我触摸的次数。这种设备和系统理想地易于实现高速、低成本制造、重量轻、耐用且可靠，并且使用寿命足以承受在合理的使用期间内重复操作循环而无需对组成部分进行再充电、维修、维护或更换。人们并不相信当前存在这样的设备和系统，但是下文要公开的即是这样的设备和系统。

因为保持适当的社交距离(即，保持人与人之间至少三英尺、并且优选六英尺或更多的物理间隔)也已经被认为是控制病原性污染物的人际传播的关键因素，所以需要一种改进的物品、设备和系统，其能够监测、感测、报告、警示、追踪、记录、跟踪正在进行其日常活动的人的移动以及在这些移动之间进行通信。在此公开了用于实现这些目的的设备和系统。

发明内容

在本发明的一个实施方式中，公开了一种个人接近警告设备和行为调整系统，该个人接近警告设备和行为调整系统配置成减少面部自我触摸的发生并且从而还降低存在于用户手上的感染性病原体或污染物传播到用户面部区域的一个或多个部分，并且尤其是用户的嘴、眼或鼻子周围区域的可能性，这可能促进这些传染性病原体或污染物传播到用户的消化系统、循环系统、神经系统或肺部系统。

在本发明的另一实施方式中，公开了一种个人接近警告设备和行为调整系统，每当用户的面部或手移动到接近面部的位置时，该个人接近警告设备和行为调整系统能够产生听觉、视觉或触觉警告，以达到调整用户的行为而减少面部自我触摸的目的。

在本发明的另一实施方式中，公开了一种个人接近警告设备和行为调整系统，该个人接近警告设备和行为调整系统能够在必要的计数周期内对用户手的至少一部分穿过用户面部区域周围的“个人保护区”的次数进行计数和记录、保存或传输。

在本发明的另一实施方式中，公开了一种个人接近警告设备和行为调整系统，该个人接近警告设备和行为调整系统能够在必要的计数周期内对用户的手的至少一部分接触用户面部区域的次数进行计数和记录、保存或传输。

在另一实施方式中，公开了一种个人接近警告设备和行为调整系统，该个人接近警告设备和行为调整系统具有能够在必要的时间点监测或确定和记录、保存或传输用户的面部温度，以用于查明用户是否可能已经被感染性病原体感染的红外(IR)传感器和辅助温度记录设备。

在另一实施方式中，本发明系统的个人接近警告设备令人满意地包括用于检测温度或间隔距离的至少一个检测构件(诸如红外(IR)传感器)并包括至少一个警告通知构件，每当用户至少一只手的一部分穿过围绕用户面部区域设置的“个人保护区”时，或者当这种设备或系统的两个或更多个用户移向或移动到禁止区域或已经违反例如由信号强度或由GPS定位确定的最小间隔距离时，该至少一个检测构件和该至少一个警告通知构件协作通信以警告用户。

在另一实施方式中，本发明的行为调整系统令人满意地包括具有与其他设备、网络或系统(即，记录器、WAN、医学数据库等)进行通信的能力的个人接近警告设备，并且这种通信能力可以经由有线(即，USB、以太网等)或无线(即，Wi-Fi、蓝牙、蜂窝等)方法来实现。如果需要，本主题的设备和系统还能够配置成记录、保存或传输关于面部触摸或近触摸(near-touches)的用户数据以用于个人使用，或用于随后的接触追踪，或用于生成新的警告。这种技术还能够用于形成时间戳、生成数据记录和配置分布图，以有助于登记和分布用于监测高风险区域或用于控制参与到所谓的“超级传播者”事件的信息。

在另一实施方式中，本发明包括一种个人接近警告设备，该个人接近警告设备检测用户的朝向用户头部或面部移动的手指、拇指或手，并且在物理接触发生之前警告用户即将发生的这种接触，并且优选地，使得用户能够充分地在这种接触发生之前通过控制该移动而做出响应以防止物理接触发生。除了对用户进行关于在此公开的方法、设备和系统的再训的有用性之外，久而久之随着大量用户采用和实施这些工具和操作，能够实现COVID或其他流行性病毒传播的显著减少。

在另一实施方式中，本主题的发明能够包括触摸传感器，该触摸传感器佩戴在用户的一只或两只手、一个或多个手指或手腕上并且配置成每当触摸表面与用户面部区域的一部分进行接触时生成电子脉冲。可替代地，触摸、温度或位置感测和通知设备和系统能够结合到可穿戴的服装、帽子、鞋子、珠宝等中以有助于警告、警示或保护处于潜在风险的用户或旁观者，或者在行为上制约(condition，控制，约束)用户以遵守和保持期望的社交距离和其他安全行为。

在另一实施方式中，本发明的个人接近警告设备和行为调整系统除了检测构件和警告通知构件之外还令人满意地包括以下辅助设备中的一者或多者：预编程控制器或可编程控制器；电源；发射器/接收器；计时器；穿过接近区计数器；面部自我触摸计数器；以及数据存储或记录设备。

在另一实施方式中，检测与警告通知之间的时间间隔能够使用电子控制器或计时器来预设，并且能够根据诸如手与面部的接近度和手相对于头部或面部的移动速度和方向等因素而改变。间隔理想地足以使得用户能够做出反应并且通过移动用户的一只或两只手和/或头部来响应，以避免或降低将构成面部自我触摸的物理接触的可能性。

个人接近设备的检测构件和警告通知构件能够配置在单个元件内或能够单独配置成彼此分开设置的两个或多个元件。本发明的个人接近警告设备和行为调整系统的物理配置还能够根据被选择用于设备的检测构件和警告通知构件中的具体检测技术而改变。例如但不限于，检测技术能够基于和包括配置成实施磁、声音、红外、射频或光学(激光)检测的市售部件。本主题设备的检测构件能够是定向的或非定向的。如果主题设备主要在用户坐着的时候使用，例如，如果用户的手从任何方向朝向头部或面部移动到限定的个人保护区中，则适当地定位和校准的检测构件将有效地触发警告通知。本主题系统还能够用于检测与面部的接近度而不是与传感器的接近度。

取决于所选择的用于本发明的个人接近警告设备和行为调整系统的检测器构件和警告通知构件中的具体部件，能够设置适合的电源(诸如可再充电电池或不可再充电电池)作为本主题系统的一部分。

对于本发明的一些设备和系统，检测构件或警告通知系统的元件可以穿戴附接到或嵌入在以下项的一个或多个中：帽子、帽檐或头带；一个或多个腕带、手表、手镯或戒指；在针或笔中；在耳机或耳塞中；在眼镜中；在项链或项圈中；或者从佩戴在颈部周围的短绳悬挂下来。在本发明的一个实施方式中，例如，横向隔开的检测构件设置在眼镜架的每一侧处，并且听觉警告通知生成器和电池设置在眼镜脚中的一个内。在本发明的一个替代实施方式中，检测构件具有在用户眼睛前方安装在佩戴在用户头部上的帽檐的帽舌的检测构件和视觉警告通知构件。在本发明的又一实施方式中，检测构件包括设置在位于佩戴在用户颈部周围的头部支撑颈托的每一侧上的拉出式滑动件中的两个横向相对的检测元件，其中，触觉警告通知构件和可再充电电池设置在用户头部后面的颈托基部中。在本发明的又一实施方式中，设置在帽子的帽舌下方或前方的一个或多个镜能够接收来自用户面部的红外辐射并且将其重定向到适于通知穿戴者他或她自己的面部温度是否超过预定标准一足够长时间段的IR传感器和记录器或警告系统。

本发明的警告通知构件能够令人满意地配置成接收来自本主题个人接近警告设备的检测构件的通信信号或其他输入，并且然后快速触发对用户的听觉、视觉或触觉警告。例如，听觉警告能够是产生足够响亮以立即引起用户注意的易于识别的音频信号的蜂鸣器。如果定期使用本主题设备和系统，则听觉的警告的声音应当制约用户以引发将使得她或他的手从用户的面部移开的反射响应，从而成功中断面部自我触摸行为。利用生成视觉信号的警告通知构件，用户容易看到的稳定或闪烁LED灯泡能够类似地制约用户以移动她或他的手离开面部并且避免至少一较短时间间隔的自我触摸。利用警告通知构件响应于手或手指朝向用户的头部或面部移动而生成触觉警告，具有偏心安装的转子的小电机或其他类似有效设备将生成足以产生期望响应的触觉刺激。

在本发明的另一实施方式中，具有佩戴在用户的皮带或腰带上的皮带夹的小塑料盒令人满意地包括操作性地联接到可再充电电池的选择性可编程处理器和配置成与一对配置成耳塞的运动检测传感器进行无线通信的相关联的发射器/接收器，当处理器响应于用户的手朝向她或他的面部移动而发出信号时，该耳塞也会生成并且播放听觉的警告。

本发明的个人接近警告通知系统能够配置成在有或没有来自用户的交互或输入的情况下操作，并且如果需要，能够选择性地停用任何警告通知。虽然本发明主要旨在以提醒和制约用户以避免无意的面部自我触摸并且从而降低感染病的传播、病毒和其他生物有害污染物的可能性为主要目的，但在阅读本公开时理解，本主题发明还能够用于或重新配置用于实现其他有益的目的和结果。

附图说明

参考以下附图进一步描述和解释本发明，在附图中：

图1是本发明的个人接近警告设备和行为调整系统的一个实施方式的简化示意图；

图2是围绕用户面部区域设置的个人保护区的简化示意图；

图3是示出了两个个体的简化示意图，每个个体由个人保护区和警告通知区包围，其中，两个相应的警告通知区相隔距离“D”；

图4是可释放地附接到本发明的个人接近警告设备的一个实施方式的帽子的俯视立体图；

图5是图4的帽子的仰视立体图，同时示出了个人接近警告设备设置在帽子的帽舌下方的一个实施方式；

图6是图4和图5的个人接近警告设备从帽子拆卸时的俯视立体图；

图7是本发明的警告通知构件的另一实施方式的俯视立体图；

图8是图7的警告通知构件的仰视平面图；

图9是用于本发明的一些优选实施方式的IR感测装置的实施方式的前部立体图；

图10是图9的IR感测装置的后部立体图；和

图11是示出了如何使用具有不同聚焦面的镜将用户面部的红外图像的区段映射到IR传感器上的实施方式的示意图。

具体实施方式

参考图1的实施方式，本发明的行为调整系统10令人满意地包括个人接近警告设备13，该个人接近警告设备进一步包括多个检测器构件16、18和警告通知构件12。警告通知构件12令人满意地包括与检测器构件16、18并且与警告生成器14、电源28、计时器30、触摸和快近触摸(near-touch)计数器32和数据存储构件33协作通信的预编程或可编程控制器20。警告生成器22、24、26令人满意地包括听觉警告生成器22、视觉警告生成器24和触觉产生器警告26中的一者或多者。还公开了行为调整系统的其他辅助部件，但未在图1中描绘。

参考图2，用户34具有面部区域36、围绕面部区域36设置的个人保护区38以及左手40和右手42。箭头44、46以图解方式描绘了用户34的手40、42如何能够分别向上和向内移动以移入到人保护区38中或穿过个人保护区，从而使得行为调整系统10的个人接近警告设备13警告用户36以有助于用户36调整她或他的行为，以便避免任一只手40、42与面部区域36之间产生物理接触。

尽管在附图中未描绘，但检测器16、18和个人接近警告设备13能够配置成或由用户34穿戴而用于结合本发明的行为调整系统10使用，这些使用方式的若干实例在前文中公开并且在结合提供的附图阅读说明书时将变得清楚。

参考附图的图3，本发明的系统10的实施方式的两个用户36、36’各自具有个人保护区38、38’和设置在距相应的用户36、36’预定最小距离处的弧41、41’。如图所示，弧41、41’本身相隔距离“D”，用户36、36’通过使用本发明的系统10将该距离理想地保持为它们自身之间的最小可接受社交距离(优选地至少约6英尺)。当一个用户36、36’更靠近另一个用户时，如期望地提醒两个用户36、36’接近可能是可传播病原性感染携带者的另一人。在这种情况下，应向每个用户理想地提供通知警告。

附图的图4至图6进一步描绘和描述了个人接近警告设备52的一个实施方式。参考图4，具有帽舌和可调节头带的常规帽子50描绘为具有通过多个横向隔开的弹性塑料弹簧夹54夹持在帽子50的帽舌上的个人接近警告设备52。还公开了一种可选择性拆卸的电源线60，该电源线能够连接到电AC/DC充电器(未示出)，用于在使用期间对设置在个人接近警告设备52内部的小电池进行再充电。可替代地，电源线60能够附接到穿戴在用户衣服或个人上的其他地方的小DC电池组。

再次参考图4至图6，帽子50描绘为相对于图3处于倒置位置，并且示出了帽子50的下侧，其中，个人接近警告传感器52夹持到帽子50的帽舌部分的下侧并且在使用之间对个人接近警告传感器52进行再充电的情况下，电源线60再次从帽子50向前突出。参考图5，个人接近警告设备52示出为从图3至图4所示的帽子50拆卸，但电源线60仍可释放地连接到本体部分56前侧。翼构件58描绘为可枢转地附接到个人接近警告设备52的本体部分56。本体部分56和翼构件58理想地包括如先前关于本发明的个人接近警告设备13讨论的本发明的行为调整系统10的其他部件。读者应当理解，在一些情况和实施方式中，个人接近设备52能够在尺寸上充分地减小，使得大部分元件能够隐藏在帽子50的帽舌内侧。翼构件58内部的传感器能够配置成警告用户设置在诸如设备的个人保护区的监测区域内的某物(包括但不限于用户的手指或手)，并且该传感器能够基于各种可用技术(包括红外、超声、电子等)以对用户触发视觉、听觉或触觉警告。

在一些实施方式中，本发明的警告行为调整系统10能够检测设置在设备的移动用户的个人保护区内或接近个人保护区的被动物体，或者接近设置在接近警告设备13、52的主动或被动用户的个人保护区内的接近传感器的移动物体。

参考图7至图9，公开了本发明的另一实施方式，包括具有本体72的个人接近警告设备70，该本体具有安装在回转基部75、77上的相对、位置可调的接合夹74、76，该接合夹可释放地可附接到衣物或其他物品(诸如帽子的帽舌、背包带、皮带等)。参考图8至图9，设备70还包括USB电池充电端口78、通信端口80、电源/复位按钮82、电池状态灯84、接近传感器86、88和单元状态灯90。

参考图10至图12，根据本发明的一个实施方式，公开了一种PIR(被动红外)智能帽子，其与图4至图9示出和描述的设备类似地配置，只是该PIR智能帽子还特别设计成监测用户面部的热量和检测温度变化。温度能够被连续地监测，但是为了节省电池寿命更可能以周期性间隔监测，以确定能够记录或平均化以产生数字或图形读数的ΔT。根据本发明的一个优选实施方式，因为手和手指比面部冷约5度，当手处于PIR 102的视场中时传感器组件100能够检测到手的存在。PIR传感器102理想地具有监测分别感测到的热量的两个传感器108。如果差异(该差异的范围是可以调整的)太大，则将触发警告。该设计能够使用多面板菲涅耳镜104(可通过安装部106附接的镀铬塑料)来构造，以将用户面部的不同部分聚焦在PIR 102内的两个传感器108上。一个传感器从面部的中心接收热量，同时另一传感器从中心周围接收热量，从而产生IR能量的分布(使用镜将面部图像反射回到传感器上)。如果用户(或其他人)的手或手指进入包围面部中心的区，则PIR102将检测热特征的差异，并且能够准确且可靠地触发警告。

本领域的普通技术人员在结合附图阅读本说明书时将清楚的是，还可以对所公开的设备和方法进行各种其他修改和替代，并且旨在使本文所公开的本发明的范围仅受发明人合法地享有的所附权利要求的最广泛解释的限制。

Claims (26)

1.一种个人接近警告设备，包括检测构件和警告通知构件，所述检测构件和所述警告通知构件协作通信以每当用户的手朝向用户的面部移动时对用户启动听觉、视觉或触觉警告。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，在用户的手与面部之间发生任何物理接触之前，充分提前地触发对用户的警告，使得用户能够控制用户的手朝向用户的面部移动，以防止发生这种物理接触。

3.一种行为调整系统，包括根据权利要求1所述的个人接近警告设备，所述个人接近警告设备与电源和预编程处理器或可编程处理器相结合，所述预编程处理器或所述可编程处理器能操作地联接到所述检测构件和所述警告通知构件。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述可编程处理器能控制以当启动警告时选择性地确定该用户的手与面部之间的接近度。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述可编程处理器能控制以选择性地确定警告在启动之后的最大持续时间段。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述检测构件和所述警告通知构件能由用户穿戴。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述检测构件和所述警告通知构件能附接到由用户穿戴的服装或配饰。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述检测构件实施选自由以下项组成的组中的检测技术：磁、声音、红外、射频、运动或光学检测技术。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述检测构件包括能附接到用户的手的多个隔开的检测元件。

10.根据权利要求1所述的设备，其中，当用户的两只手都撤回到与用户面部的预定接近度之外时，接近警告通知构件终止警告。

11.根据权利要求3所述的系统，其中，接近警告通知构件能在没有用户交互的情况下操作。

12.根据权利要求3所述的系统，其中，接近警告通知构件不能在没有用户交互的情况下操作。

13.根据权利要求3所述的系统，所述系统还包括触摸计数器。

14.根据权利要求3所述的系统，所述系统还包括近触摸计数器。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述检测构件和所述警告通知构件附接到由用户穿戴的服饰。

16.一种个人接近警告设备，检测用户的手指、拇指或手移动到用户面部区域周围的个人保护区中并且在发生与用户面部区域的物理接触之前警告用户即将发生这种接触。

17.根据权利要求16所述的个人接近警告设备，在这种接触发生之前，充分提前地警告用户，使得用户能够控制移动，以防止发生与用户面部区域的物理接触。

18.一种行为调整系统，用于教育、感测、提醒、警告、警示和制约用户以避免诸如面部自我触摸和密切的人际交往或者其组合的行为，从而减少诸如冠状病毒(COVID-19)、流感和其他病原体的病毒感染的传播率和可能性，所述系统包括至少一个个人接近警告设备，所述至少一个个人接近警告设备还包括至少一个检测器设备和至少一个警告通知构件。

19.根据权利要求18所述的行为调整系统，所述行为调整系统还包括数字控制器并包括听觉、视觉或触觉警告发生器中的至少一者。

20.根据权利要求18所述的行为调整系统，所述行为调整系统还包括电源。

21.根据权利要求18所述的行为调整系统，所述行为调整系统还包括计时器。

22.根据权利要求18所述的行为调整系统，所述行为调整系统还包括触摸计数器。

23.根据权利要求18所述的行为调整系统，所述行为调整系统还包括数据存储构件。

24.根据权利要求18所述的行为调整系统，所述行为调整系统还包括数字显示器。

25.根据权利要求18所述的行为调整系统，所述行为调整系统还包括发射器/接收器。

26.根据权利要求18所述的行为调整系统，所述行为调整系统还包括到远程无线网络的连接。

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