專利名稱：對電動空氣呼吸裝置的改進(jìn)的制作方法
對電動空氣呼吸裝置的改進(jìn)本發(fā)明涉及對帶有用于呼吸保護(hù)的顆粒過濾器、氣體過濾器或組合過濾器的包括頭盔、面具或面罩的電動空氣過濾設(shè)備的改迸。人們已經(jīng)意識到監(jiān)控和測量流入電動空氣呼吸器內(nèi)的空氣流速是有利的。這是因?yàn)楸O(jiān)控流速使得能夠進(jìn)行檢查以確保不會超過過濾器的流速能力，由此確保過濾器從輸送給佩戴者的可吸入空氣中有效地濾除所有的污染物。而且，空氣輸送控制系統(tǒng)能夠利用閉環(huán)流量測量系統(tǒng)來與條件的改變例如與過濾器阻力或者由用戶對頭套或面具的不同佩戴的阻力的改變、由譬如海抜高度的變化造成的環(huán)境空氣壓カ的改變等無關(guān)地保持提供給用戶的指定流速。類似地，主動系統(tǒng)能夠利用閉環(huán)流速控制對不斷改變呼吸空氣輸送風(fēng)扇組件上負(fù)荷的呼吸影響進(jìn)行自動補(bǔ)償?，F(xiàn)代呼吸器通常具有廣泛選擇的附件，形式為過濾器類型、多祥化設(shè)計(jì)的用于不同應(yīng)用的頭套或面具等，并且這就帶來了跨任意附件組合保持指定流速的問題。大氣其本 身是可壓縮的，并且因此隨著電動空氣呼吸器內(nèi)的流速増加，空氣就會壓縮，同時流速和葉輪轉(zhuǎn)速之間存在非線性的關(guān)系。顆粒物過濾器的流動阻カ在其壽命期間也會由于空氣傳播顆粒物被吸入并保留在過濾介質(zhì)上影響空氣從中流過而改變，并且因此在過濾器壽命期間不斷増大阻力。而且，僅僅是用戶呼吸的動作也會導(dǎo)致電機(jī)負(fù)荷的變化從而造成流速的波動。在用戶吸氣時，空氣通過過濾器被吸入，這幫助電機(jī)提供空氣并因此有效地減少了負(fù)荷。另ー方面，在用戶呼氣時，空氣流動即使在使用了單向閥時也會被抑制，由此增加了電機(jī)的負(fù)荷。在裝置工作期間監(jiān)控葉輪轉(zhuǎn)速相對容易，并且已經(jīng)建議使用這種方法來計(jì)算流速。但是，風(fēng)扇設(shè)計(jì)的固有效率會隨著由在進(jìn)氣側(cè)上的變化阻力施加在其上的不同負(fù)荷和出氣側(cè)上的負(fù)荷而改變。因此，葉輪轉(zhuǎn)速并不與流速直接相關(guān)。盡管在葉輪轉(zhuǎn)速和流速之間有這種相關(guān)性的問題，但是對于簡單的設(shè)備例如具有內(nèi)置風(fēng)扇和有限選擇的過濾器的面具來說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過比較電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)負(fù)荷以建立電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的算法來估算流速，從而實(shí)現(xiàn)對流速非常好的近似。本領(lǐng)域內(nèi)還已知將這種方法擴(kuò)展至更加復(fù)雜的系統(tǒng)，但是這就意味著對于指定的過濾器或頭套，由呼吸器提供的流速將接近于恒定但是對于每ー種組合都有所不同。該方法還受制于它不能適應(yīng)由于海拔高度變化造成的改變(電機(jī)轉(zhuǎn)速將隨著大氣密度的降低而増大)的缺點(diǎn)。在某些模型中，這些缺點(diǎn)可以通過改變能夠安裝的過濾器數(shù)量以試圖減少一些過濾器阻カ負(fù)荷而緩解-原因在于安裝的過濾器越多，過濾器阻力就會變得越小，并且平衡動作從過濾器的數(shù)量上著手來平衡呼吸器上的入口負(fù)荷。另ー種已知的方法是將所有較低負(fù)荷的過濾器都增加為相當(dāng)?shù)淖罡哓?fù)荷過濾器，由此平衡輸入負(fù)荷。對這一切所増加的復(fù)雜性在于隨著阻力在過濾器的壽命期間不斷改變，負(fù)荷不斷増加，從而使負(fù)荷和轉(zhuǎn)速算法變得復(fù)雜化。另ー種已經(jīng)提出的方法是利用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來標(biāo)定設(shè)備，轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要是ー種質(zhì)量流量計(jì)，并且因此會隨著濕度和海抜高度對密度的影響而改變。因此能夠看出現(xiàn)有技術(shù)中的方法基本上是集中在用于流速的近似方法并且這些方法通常都已經(jīng)證明是可接受的。但是，由于對于不同污染難題來說過濾器正在變得越來越專業(yè)化，希望與初始過濾器阻力和過濾器阻力在其工作壽命期間的變化無關(guān)地保持流速，并且希望有不同的頭套適合于不同的應(yīng)用，因此這些近似方法現(xiàn)在已經(jīng)變得不能勝任。而且，對典型電動空氣呼吸裝置組件內(nèi)的空氣分析已經(jīng)表明在呼吸所需的流速下在呼吸器組件中存在湍流。這就使得在沒有在適當(dāng)位置使用層流空氣控制系統(tǒng)的情況下通?？山邮艿目諝饬髁繙y量方法變得復(fù)雜化，而層流空氣控制系統(tǒng)會對系統(tǒng)造成沉重負(fù)荷從而導(dǎo)致流速減小和/或蓄電池供電呼吸器的蓄電池壽命顯著下降。根據(jù)本發(fā)明提供了一種測量安全呼吸裝置中氣體供應(yīng)流速的方法，包括以下步驟測量通過裝置供應(yīng)的氣體在氣流中至少兩個不同點(diǎn)之間的壓力差，并且利用所述壓カ差來計(jì)算氣體流速。本發(fā)明進(jìn)一歩提供了ー種安全呼吸裝置，具有用于測量由所述裝置輸送的氣體在 氣流中至少兩個不同點(diǎn)之間的壓力差的裝置，由此根據(jù)所述壓カ差來計(jì)算氣體流速。根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法具有的優(yōu)點(diǎn)是通過測量壓カ并且利用差值計(jì)算氣體通過裝置的氣體流速，不必在供氣單元上施加會導(dǎo)致功率要求増加的明顯負(fù)荷即可獲得與現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)相比準(zhǔn)確得多的流速數(shù)值。至少兩個點(diǎn)之間的壓力差可以利用壓差表直接測量，例如通過將兩個點(diǎn)中每ー個點(diǎn)處的壓力加至隔膜的相對兩側(cè)，用隔膜的偏轉(zhuǎn)來測量壓カ差。可選地，可以直接測量每一個點(diǎn)處的壓カ并且可以隨后計(jì)算各點(diǎn)之間的壓力差。優(yōu)選地，在氣體流動路徑中設(shè)有收縮段，壓カ測量在收縮段最窄部分的入口處或最窄部分附近進(jìn)行。這樣具有的優(yōu)點(diǎn)是増加兩個測量點(diǎn)之間的壓力差，由此降低實(shí)現(xiàn)流速準(zhǔn)確測量所必需的壓カ傳感器靈敏度。具體地，收縮段由板孔、成形噴嘴和文氏管構(gòu)成。在本發(fā)明特定的優(yōu)選實(shí)施例中，多爾管(DALL tube)被用于構(gòu)建孔ロ。這樣具有的優(yōu)點(diǎn)是它明顯減少了經(jīng)過收縮段的能量損失，這對于工作壽命可能嚴(yán)重受損的蓄電池供電設(shè)備來說很重要。在本發(fā)明的進(jìn)ー步拓展中，通過引入機(jī)械濾波器形式的阻尼/濾波以阻抑波動來使由系統(tǒng)內(nèi)的湍流造成的壓カ波動最小化，不過也可以使用電濾波來平抑壓カ差測量系統(tǒng)中的尖峰。有利地，閉環(huán)系統(tǒng)被用于根據(jù)流速測量值改變電機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流速達(dá)到或保持目標(biāo)值?，F(xiàn)代安全法律法規(guī)對呼吸裝置在此類設(shè)備的故障對潛在生命威脅的可能影響方面規(guī)定了各種嚴(yán)格的維護(hù)、測試和使用要求。例如用戶只能使用其被訓(xùn)練操作的設(shè)備以及將正確的設(shè)備用于正確的環(huán)境是很重要的(譬如使用錯誤的過濾器可能會導(dǎo)致佩戴者即使正確佩戴了設(shè)備也會被暴露給有害的污染物)。類似地，所有設(shè)備必需定期維護(hù)和測試以確保其正常工作。通常，監(jiān)控這樣的要求都是人工實(shí)現(xiàn)-保留對設(shè)備的使用時間的人工記錄以使得能夠計(jì)算維護(hù)時間表，并且進(jìn)行關(guān)于設(shè)備認(rèn)證/通用性和正確應(yīng)用方面的個體用戶檢查。例如啟動保修通常是以生產(chǎn)日期為基礎(chǔ)或者通過用戶錄入向制造商的購買。但是，這樣的人工系統(tǒng)容易受到不準(zhǔn)確等因素的影響，這可能會導(dǎo)致不必要地、過早的維護(hù)或者延誤維護(hù)從而可能對用戶造成健康風(fēng)險。因此對于改進(jìn)的系統(tǒng)存在需求，這種改進(jìn)系統(tǒng)可以避免操作人員使用他們未經(jīng)訓(xùn)練使用的設(shè)備或者將錯誤的設(shè)備用在他們所處的危險區(qū)域，并且提供可追責(zé)的記錄以確保在危險環(huán)境中適當(dāng)?shù)厥褂卯a(chǎn)品。還有ー個目標(biāo)是提供一種確保按預(yù)定時間進(jìn)行安全關(guān)鍵性目檢和維護(hù)并且數(shù)據(jù)記錄證實(shí)操作人員已經(jīng)完成這些任務(wù)的系統(tǒng)。還有ー種需求是通過提供產(chǎn)品何時被首次使用的準(zhǔn)確記錄來克服固有的從生產(chǎn)日期到用戶接收設(shè)備的保修啟動延遲。通過提供非常短的例如一小時的用于允許演示產(chǎn)品的延遲時間，保修可以在規(guī)定的運(yùn)行時間延遲之后開始。因此，本發(fā)明進(jìn)一歩提供的呼吸裝置具有可互換的部件，每ー個部件都具有與其相關(guān)聯(lián)的標(biāo)識元件，在其上提供所述部件特有的信息，所述裝置包括控制器，控制器具有用于讀取連接至裝置的每ー個部件的標(biāo)識元件的讀取器以識別所述部件。根據(jù)本發(fā)明的呼吸裝置具有的優(yōu)點(diǎn)是通過讀取可移除地連接至裝置的每ー個部件的相關(guān)信息，控制器就能夠進(jìn)行檢查例如檢查不同部件的兼容性、維護(hù)歷史等并且在識別出問題的情況下警告用戶。優(yōu)選地，控制器進(jìn)ー步包括用于讀取第二標(biāo)識元件的讀取器，其提供與設(shè)備用戶相關(guān)聯(lián)的信息，控制器從特定的或者每ー個第一標(biāo)識元件和第二標(biāo)識元件讀取信息，并且檢查用戶操作設(shè)備的合法性。標(biāo)識元件可以記載有每一件設(shè)備和/或每ー個用戶特有的簡單識別碼，控制器被連接至存儲用戶和設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫并且利用識別碼從數(shù)據(jù)庫中查找需要的數(shù)據(jù)。每一個標(biāo)識元件因此可以是條形碼等，或者可以是電存儲元件例如射頻標(biāo)簽(RFID tag)。每ー個電存儲元件都可以是需要與讀取器直接連接以供讀取器從中讀取數(shù)據(jù)的有線存儲介質(zhì)，或者可以是無線介質(zhì)例如射頻芯片(RFID chip)。每ー個電存儲元件都可以存儲鏈接至中央數(shù)據(jù)庫中存儲數(shù)據(jù)的簡單識別碼標(biāo)簽，或者可以存儲與其被關(guān)聯(lián)到的部件或用戶有關(guān)的完整數(shù)據(jù)集。在此情況下，電存儲元件優(yōu)選地具有寫入能力，控制器由此就能將信息寫回到存儲元件中以使得能夠更新與其被關(guān)聯(lián)到的設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)。例如，存儲元件可以采用閃存設(shè)備的形式或者至少是包括閃存設(shè)備。第二標(biāo)識元件優(yōu)選地是存儲涉及其被關(guān)聯(lián)到的用戶的所有信息的標(biāo)牌鍵碼(Tally Key)/射頻芯片。在一個實(shí)施例中，芯片被安裝在硬幣型圓盤上(在該特定應(yīng)用中是如此，但是也可以是卡或類似形式)。呼吸裝置此時包括用于接納芯片并且將其牢固安裝在裝置上的底座。具體地，底座有利地被設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)單元上，鼓風(fēng)機(jī)單元直到芯片已安裝就位之后方可操作。標(biāo)牌鍵碼有利地用涉及針對用戶的允許設(shè)備類型、允許使用的過濾器類型、流速調(diào)節(jié)能力、預(yù)報警時間和其他適當(dāng)參數(shù)的信息編寫。該標(biāo)牌鍵碼隨之變?yōu)椤皞€性化”的并且可以從一件產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至另一件產(chǎn)品以確保工作參數(shù)對該用戶保持不變。每ー個第一標(biāo)識元件都有利地存儲用干與其關(guān)聯(lián)的設(shè)備的操作信息例如使用控制器內(nèi)實(shí)時時鐘或者訪問外部源的實(shí)時時鐘的維護(hù)/檢查狀態(tài)。用這種方式，實(shí)際使用時間即可被用于識別何時需要維護(hù)和檢查。每ー個単元都可以被編寫為按照終端用戶和/或制造商的需求進(jìn)行目視安全檢查和維護(hù)，在這些預(yù)設(shè)的時間段上，報警器可以警告用戶或者阻止用戶進(jìn)一歩使用產(chǎn)品，直到檢查或維護(hù)完成為止。內(nèi)置有一定的容差以確保產(chǎn)品在使用期間不會停機(jī)。對于由用戶進(jìn)行的目檢，用戶需要確認(rèn)目檢已經(jīng)完成并且系統(tǒng)會通過標(biāo)牌鍵碼錄入用戶并且記錄日期、時間和完成目檢的用戶。維護(hù)可以通過經(jīng)過認(rèn)可的維護(hù)部門完成，其將登錄進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)相關(guān)信息并且清除報警標(biāo)志。保修啟動使用實(shí)時時鐘，當(dāng)產(chǎn)、品運(yùn)行長于預(yù)設(shè)時間時，保修即可在鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)啟動并且被錄入以提供首次使用的絕對時間/日期從而避免關(guān)于保修啟動的爭議。迄今為止還并不已知可如本發(fā)明教導(dǎo)地提供標(biāo)牌鍵碼(RFID)系統(tǒng)。維護(hù)/檢查狀態(tài)通常是通過人工記錄保修完成。啟動保修通常以生產(chǎn)日期為基礎(chǔ)或者通過用戶記錄向制造商的購買。報警器在呼吸裝置中被用于使用戶留意可能危及生命的問題例如低蓄電池壽命等。使用聲音報警器是本領(lǐng)域中的常規(guī)手段，但是在有很多用戶的工作環(huán)境中，經(jīng)常難以識別聲音報警器的來源并且這就可能會導(dǎo)致每一位用戶因?yàn)榧俣曇魣缶鲗?shí)際上涉及另一位用戶而忽略警報。視覺報警器也已經(jīng)過嘗試并且能夠生效，但是部分設(shè)備可能經(jīng)常位于用戶的視線以外(視野通常會被呼吸面具自身減小)。例如，PAPR単元通常都帶在操作人員的背部并且無法輕易看到，從而使得在這種單元上提供的視覺警報不太可能被用戶注意到并且反而必須要依賴于周圍的用戶告知佩戴者有警報。本發(fā)明因此進(jìn)一歩提供的呼吸設(shè)備具有控制單元以及可由控制單元操作以吸引 用戶注意的報警器，其中報警器是通過觸覺與用戶通信的振動報警器。根據(jù)本發(fā)明裝有振動報警器的呼吸設(shè)備具有的優(yōu)點(diǎn)是它能夠以避免警報例如在噪音環(huán)境中被忽視或者由于用戶以為警報源于他自身設(shè)備以外其他設(shè)備而被忽略的可能性的方式來可靠地引起用戶對可能的危險情況的注意。適合應(yīng)用于本發(fā)明的各種形式的振動報警器是本領(lǐng)域內(nèi)已知的-例如是偏心安裝在電機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)以激活警報的配重。但是，振動報警器的確切形式對于本發(fā)明來說并不重要。在其中使用現(xiàn)代安全呼吸裝置的范圍廣泛的不同應(yīng)用和環(huán)境使模塊型系統(tǒng)成為必須，其中可以將不同的部件連接在一起以滿足特定環(huán)境的特定使用要求。最常見地，一系列不同的過濾器可以被用于每ー個面具以使普通面具能夠在具有不同過濾器要求的不同環(huán)境中使用并且還能夠更換用壞的過濾器?，F(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)通常使用基于螺紋或卡ロ型的系統(tǒng)以用于連接過濾器并且在螺紋或卡ロ完全接合時依賴于摩擦接合固定過濾器并避免其意外移動或松動到能夠?qū)е挛廴究諝鈧鞑ブ劣脩舻某潭?。已知可以使用基于順從性閂鎖的鎖定系統(tǒng)，該閂鎖在螺接過濾器就位時被推動讓開通路并且隨后在過濾器完全插入時重新鎖回。但是，該系統(tǒng)仍然是完全基于旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)-移除過濾器仍然只需要反向轉(zhuǎn)動過濾器，盡管需要増加的初始作用力，其足以向外移動閂鎖以釋放過濾器從而擰出。根據(jù)本發(fā)明提供了一種用于將過濾器可釋放地連接至呼吸裝置的系統(tǒng)，包括設(shè)置在過濾器和呼吸裝置上的互補(bǔ)的公母可旋轉(zhuǎn)連接耦合部件，以及設(shè)置在過濾器和呼吸裝置中至少ー者上的聯(lián)鎖，聯(lián)鎖可以在收縮位置和接合位置之間移動，在收縮位置聯(lián)鎖從耦合部件收回以允許其間的旋轉(zhuǎn)，在接合位置聯(lián)鎖伸到耦合部件之間以阻止其間的相對旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明該部分的進(jìn)ー步應(yīng)用，提供了一種過濾器，具有一個在其上形成公母旋轉(zhuǎn)耦合的部件，并且進(jìn)一歩具有一個聯(lián)鎖系統(tǒng)部件，該部件在使用中與設(shè)置在一件呼吸裝置上的聯(lián)鎖系統(tǒng)互補(bǔ)部件相配合以阻止過濾器和呼吸裝置之間的相對旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明該部分的更進(jìn)一歩方面提供了一件呼吸裝置，具有一個在其上形成公母旋轉(zhuǎn)耦合的部件，并且進(jìn)一歩具有一個聯(lián)鎖系統(tǒng)部件，該部件在使用中與設(shè)置在過濾器上的聯(lián)鎖系統(tǒng)互補(bǔ)部件相配合以阻止過濾器和呼吸裝置之間的相對旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明該部分中的系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)是聯(lián)鎖在過濾器和呼吸裝置之間提供了強(qiáng)制和有效鎖定，它在能夠旋轉(zhuǎn)過濾器以從呼吸裝置移除之前需要由用戶進(jìn)行附加的人工致動，由此避免了過濾器的意外松動或移除。用戶擁有過濾器鎖定就位的確定指示。旋轉(zhuǎn)耦合可以是螺紋耦合或卡ロ型耦合，并且優(yōu)選地設(shè)置為將母耦合部件設(shè)于呼吸裝置內(nèi)并且將公部件設(shè)在過濾器上。但是應(yīng)該理解相反的結(jié)構(gòu)也是可行的，也就是可以將公部件設(shè)置在呼吸裝置上。聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)選地包括偏置元件， 其將聯(lián)鎖系統(tǒng)中的一個部件偏置到接合位置，所述ー個部件可以克服偏置裝置的加載移動到收縮位置，目的是為了允許過濾器和呼吸裝置之間的旋轉(zhuǎn)。在特定的優(yōu)選實(shí)施例中，聯(lián)鎖系統(tǒng)包括安裝在過濾器和呼吸裝置中一者內(nèi)(優(yōu)選在呼吸裝置內(nèi))從而可以在收縮位置和伸展位置之間徑向移動的鎖栓，以及在過濾器和呼吸裝置中另ー者內(nèi)成形用于接納鎖栓的開ロ，開ロ在過濾器與呼吸裝置完全接合時與鎖銷對齊從而允許鎖銷伸入開口內(nèi)并由此阻止過濾器相對于呼吸裝置沿任一方向進(jìn)ー步旋轉(zhuǎn)?？蛇x地，聯(lián)鎖可以采用能接合在設(shè)于耦合部件內(nèi)的一對鍵槽之間以阻止其間旋轉(zhuǎn)的軸向可移動鎖銷的形式。優(yōu)選地，連接有過濾器的呼吸裝置是面具或鼓風(fēng)機(jī)單元。在正壓或密封面具呼吸系統(tǒng)中，軟管被用于將鼓風(fēng)ロ(PAPR鼓風(fēng)機(jī))連接至面具的進(jìn)氣ロ以將空氣輸送至面具。重要的是軟管連接在任何一端都不是牽拉的，原因在于這將會導(dǎo)致軟管脫離，允許將污染空氣傳輸給佩戴者。佩戴者的頭部和軀干在使用期間的移動能夠改變面具和鼓風(fēng)機(jī)之間的距離，如果軟管不是足夠長的話，這就會導(dǎo)致有拉カ被加至連接。同樣地，用戶體型的變化也會改變面具和鼓風(fēng)機(jī)之間的正常距離。由于經(jīng)常是對所有用戶都提供標(biāo)準(zhǔn)長度的軟管，因此該長度必須選擇為適應(yīng)面具和鼓風(fēng)機(jī)之間的這些距離變化并且軟管通常都會因此處于較長的情況。但是這樣就存在軟管通常會有些過度松弛的問題，這會造成軟管從身體伸出，帶來纏絆的風(fēng)險。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)ー步的應(yīng)用，提供的呼吸裝置包括呼吸空氣供應(yīng)元件、呼吸面具以及延伸在空氣供應(yīng)元件和呼吸面具之間的空氣輸送軟管，空氣輸送軟管是伸縮管，這是ー種可以從收縮長度拉伸至伸展長度的軟管，軟管包括可偏置到其收縮長度的偏置元件。根據(jù)本發(fā)明的呼吸裝置具有的優(yōu)點(diǎn)是伸縮管允許使用自身較短的軟管，這就避免了能夠形成環(huán)結(jié)并且?guī)砝p繞風(fēng)險的過大長度，同時還允許軟管伸展以適應(yīng)面具和供氣之間例如通過頭部或身體移動或用戶實(shí)際體形造成的距離改變。偏置元件的強(qiáng)度應(yīng)該足以確保軟管在未向其施加拉カ時迅速和可靠地回收至其收縮長度，而且不應(yīng)該過高以免使軟管伸展對用戶來說是困難的或不舒服的或者要在軟管任一端的連接上施加過大的作用力。伸縮管自身的形狀并不重要，只要軟管足夠穩(wěn)健以由此確保由其供應(yīng)的呼吸空氣的完整性能夠保持即可。用于此類軟管的任何常規(guī)設(shè)計(jì)均可使用，例如軟管具有沿其延伸的螺旋纏繞金屬絲以提供將軟管推壓至其收縮長度的偏置作用力。軟管材料自身相應(yīng)可以是可伸縮的以允許增加軟管長度，或者是可撓曲的以在軟管收回其收縮長度時允許軟管材料自身折疊。在軟管伸展時，它具有扭曲的自然趨勢，這就能夠?qū)е鲁霈F(xiàn)扭絞，存在使軟管損壞的風(fēng)險，并且還限制了空氣經(jīng)軟管流至面具。因此而優(yōu)選地，利用可旋轉(zhuǎn)耦合將軟管的至少一端連接至其關(guān)聯(lián)部件，這是ー種允許軟管末端相對于其連接的部件扭曲同時保持可靠空氣連接的方式。如上所述，現(xiàn)代呼吸裝置通常是模塊化形式以使一系列不同的部件例如過濾器都能夠被設(shè)置用干與核心系統(tǒng)一起使用。典型地，過濾器通過螺紋或卡ロ耦合被可移除地連接至系統(tǒng)例如鼓風(fēng)機(jī)。該耦合點(diǎn)代表了污染物進(jìn)入供氣內(nèi)的可能點(diǎn)并且因此通常在螺紋或卡ロ接頭的底面上設(shè)有密封件，目的是為了在使用期間將供氣與可能的污染物隔離。但是，螺紋主體或卡ロ接頭的軸桿仍然有可能在使用期間由于危險環(huán)境的污染物可能沿螺紋或卡ロ找到向下的路徑而被接觸污染的空氣。盡管這在使用期間裝有過濾器時由于污染物不能通過過濾器進(jìn)入供氣內(nèi)而不會造成問題，但是在移除過濾器時，就存在污染物可能已經(jīng)沉積在鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)接合的過濾器耦合區(qū)域表面上的風(fēng)險。這樣的污染物隨即就可能在移除過濾器期間脫離過濾器耦合表面，經(jīng)過過濾器落入鼓風(fēng)機(jī)主體內(nèi)并且在下一次使用設(shè)備時損害到供氣。
本發(fā)明因此進(jìn)一歩提供了一種過濾器耦合裝置，包括具有互補(bǔ)的狹長公母耦合部件中一者的過濾器，以及可以連接過濾器的殼體，殼體具有互補(bǔ)的狹長公母耦合部件中的另ー者，所述狹長公耦合部件可以接合在所述母耦合部件內(nèi)以將過濾器固定至殼體，公耦合部件具有底座、遠(yuǎn)離所述底座的末端以及設(shè)置在所述底座和所述末端之間可以與設(shè)于母耦合部件內(nèi)的互補(bǔ)耦合裝置接合的耦合裝置，第一密封件與公耦合部件的末端相關(guān)聯(lián)以使得當(dāng)連接公母耦合部件時在公耦合部件的第一末端和母耦合部件之間形成氣密的密封，還有第二密封件與公耦合部件的底座相關(guān)聯(lián)以使得當(dāng)連接時在公耦合部件的底座和母耦合部件之間形成氣密的密封，由此在連接公母耦合部件后使耦合裝置與周圍的大氣隔離。根據(jù)本發(fā)明的過濾器耦合裝置具有的優(yōu)點(diǎn)首先是兩個密封件的設(shè)置提供了輔助保護(hù)層以防通過連接泄漏到輸送給用戶的過濾供氣內(nèi)，并且例如因此而降低了由于不完善的密封造成污染的可能性。但是，第二密封件在將連接裝置與周圍大氣隔離方面還另外避免了污染物沉積在連接裝置表面上的可能性，其移除過濾器期間可能會分離的并且在下一次使用時造成二次污染。連接裝置可以是螺紋、卡ロ耦合或其他公知的耦合形式以用于將過濾器固定至一件呼吸裝置。優(yōu)選地，密封件被安裝在成形于母耦合部件任一端的環(huán)形凸緣面上，母耦合部件優(yōu)選地被成形在殼體內(nèi)并且公耦合部件被成形在過濾器上。密封件的位置和耦合部件的位置都相反的結(jié)構(gòu)也是可行的并且也包括在本申請的教導(dǎo)以內(nèi)。蓄電池供電呼吸器固有的問題是由于通常與蓄電池供電設(shè)備相關(guān)聯(lián)的功率限制而不能在高活動狀況下提供尖峰空氣需求。另外，在使用較大氣流以滿足尖峰需求時，浄化空氣的過濾器的性質(zhì)就意味著它們具有更加有限的持續(xù)工作時間。為了解決該問題，本領(lǐng)域中已知可提供ー種使用一筒壓縮空氣以提供用戶需求的自給式呼吸裝置。但是這種裝置具有的缺點(diǎn)是氣筒的容積通常將工作時間限制為小于工作一小時并且因?yàn)闅馔驳闹亓慷鴮τ脩粲胸?fù)重的懲罰。系統(tǒng)成本非常高并且由于使用高壓空氣的風(fēng)險而需要專門訓(xùn)練。還需要專用設(shè)備給氣筒補(bǔ)氣。本領(lǐng)域內(nèi)已知的另ー種方法是使用空氣管線向用戶提供空氣。但是這樣具有的缺點(diǎn)是此時在用戶和固定的供氣ロ之間永久存在的臍帶式連接限制了用戶接觸某些區(qū)域，只是由于用戶被連接至通往供氣動カ源的“臍帶式線纜”。
常規(guī)的軟頭套通常使用實(shí)際上用作儲氣室的非呼吸性材料-當(dāng)用戶吸氣時，未被鼓風(fēng)機(jī)滿足的任何需求量通常都由頭套內(nèi)的空氣滿足，這在正常使用時隨著頭套在呼吸循環(huán)期間的膨脹和收縮而很容易看到。但是在非常高氣量的呼吸速率下，該容積就會不足并且污染空氣也可能通過松散貼合的頭套而從外界吸入。在全面式面具上，這種儲氣室并不存在并且限制了可用的空氣量。因此，本發(fā)明進(jìn)一歩提供的呼吸裝置包括鼓風(fēng)機(jī)單元、呼吸面具以及將鼓風(fēng)機(jī)單元連接至呼吸面具的軟管，鼓風(fēng)機(jī)單元可操作用于將空氣沿軟管輸送至呼吸面具，并且進(jìn)一歩包括串聯(lián)設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)單元和呼吸面具之間用作儲氣室的容器，在較高需求量的情況下可以由用戶從中吸取空氣。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)ー步方面的呼吸裝置具有的優(yōu)點(diǎn)是由儲氣室提供的緩沖效應(yīng)將鼓風(fēng)機(jī)和過濾器與來自用戶的需求量増加分離開來-儲氣室輸送滿足更高需求量所需的額外空氣。盡管這會造成儲氣室內(nèi)的空氣容量減少，但是這可以在用戶呼吸循環(huán)的呼氣階段期間裝填，此時空氣仍然由鼓風(fēng)機(jī)輸送但是不會被用戶吸光。因此，儲氣室可以用于在呼吸循環(huán)的吸氣階段期間滿足短時間段內(nèi)更高的尖峰流量需求。
儲氣室可以是撓性容器或者可以是可折疊的。而且，它可以被直接連接至鼓風(fēng)機(jī)的出口、直接連接至面具的入口或者串聯(lián)在輸送軟管內(nèi)。單向閥優(yōu)選地被設(shè)置在儲氣室的出口端以阻止空氣從面具流回儲氣室內(nèi)。這樣就可以避免系統(tǒng)的背向加壓，背向加壓可能再在鼓風(fēng)機(jī)上造成増加的負(fù)荷并且還阻止具有較高ニ氧化碳含量的呼出空氣被輸送返回儲氣室內(nèi)供用戶重新吸入。為了能夠更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)參照附圖介紹本發(fā)明作為示例給出的實(shí)施例，在附圖中
圖I是根據(jù)本發(fā)明裝有流速監(jiān)控系統(tǒng)的典型電動空氣凈化呼吸器(PAPR)的示意圖；圖2a是現(xiàn)有技術(shù)中在鼓風(fēng)機(jī)和頭套之間具有直接軟管連接的PAPR的示意圖，頭套被圖示為頭罩但是也可以是面具；
圖2b是根據(jù)本發(fā)明另一種應(yīng)用的系統(tǒng)示意圖，其中儲氣室被串聯(lián)設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)和頭套之間，頭套被圖示為頭罩但是也可以是面具；
圖3a和4a分別是現(xiàn)有技術(shù)中裝有固定軟管裝置的鼓風(fēng)機(jī)的后視圖和側(cè)視 圖3b和4b分別是根據(jù)本發(fā)明裝有伸縮管的鼓風(fēng)機(jī)的后視圖和側(cè)視 圖5a是構(gòu)成本發(fā)明一部分的鼓風(fēng)機(jī)單元的透視 圖5b是通過鼓風(fēng)機(jī)中一個過濾器端ロ的截面圖，示出了構(gòu)成本發(fā)明ー個方面的密封系統(tǒng)；
圖5c是通過鼓風(fēng)機(jī)單元中一個過濾器端ロ的截面圖，示出了構(gòu)成本發(fā)明ー個方面的強(qiáng)制鎖定系統(tǒng)；
圖5d是包含用于與圖5c中所示強(qiáng)制鎖定系統(tǒng)對接的凹ロ的過濾器的端視圖；以及 圖6是在本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的多爾管的示意圖。
具體實(shí)施例方式首先參照

圖1，示出了類型通常為已知的電動空氣凈化呼吸器(以下稱為PAPR)7，其中過濾器10被固定至PAPR 7以在空氣被吸入PAPR內(nèi)時將其過濾。PAPR包含有電機(jī)6，其驅(qū)動蝸殼2內(nèi)的葉輪以將空氣吸入該單元內(nèi)并通過輸送管或軟管8輸送至頭套/面具9。串聯(lián)設(shè)置在葉輪和頭套之間的多爾管I被用于監(jiān)控提供給頭套的空氣流速。由風(fēng)扇(葉輪和蝸殼2)供應(yīng)的空氣推送污染空氣經(jīng)過過濾器10并且推送可吸入空氣經(jīng)過多爾管I。(在圖6中更加詳細(xì)示出的)多爾管I具有兩個壓力測量點(diǎn)-高壓測量點(diǎn)Ia和低壓測量點(diǎn)lb，這兩個測量點(diǎn)連接至向信號調(diào)制塊3發(fā)送信號的壓差傳感器。壓差傳感器可以由兩個壓力傳感器lc，Ib構(gòu)成，其讀數(shù)相應(yīng)地被用于獲得壓カ差?？蛇x地，可以使用壓差傳感器le，其通過以公知方式提供從這些壓カ測量點(diǎn)到隔膜相對側(cè)的流體連通來直接測量兩個點(diǎn)之間的壓力差。在圖示的實(shí)施例中，信號調(diào)制塊3被安裝在PAPR 7內(nèi)的控制PCB 5上。多爾管可以被包含在PAPR 7內(nèi)或者可以如圖I所示的外部単元?；谀M或數(shù)字的信號傳輸可以 被用于饋送到信號調(diào)制設(shè)備內(nèi)。多爾管I內(nèi)的壓カ獲取點(diǎn)也可以任選地具有串聯(lián)的機(jī)械濾波設(shè)備以降低由多爾管內(nèi)的湍流在多爾管和壓差傳感器之間造成的壓カ波動。可選地，可以在多爾管內(nèi)使用層流設(shè)備以減少湍流。電機(jī)驅(qū)動和轉(zhuǎn)速控制器4也被設(shè)置作為系統(tǒng)的閉環(huán)部分并且其控制電機(jī)轉(zhuǎn)速以達(dá)到或保持目標(biāo)空氣流量。空氣流過葉輪和蝸殼2，經(jīng)過多爾管I并且通過空氣輸送管8行進(jìn)以作為可吸入空氣輸送給佩戴頭套9的用戶。在一個并未示出的可選實(shí)施例中，系統(tǒng)可以被安裝在面具內(nèi)，面具還具有將過濾器直接安裝至面具或通過管路連接的集成風(fēng)扇組件。多爾管I的使用使得能夠根據(jù)因與過濾器能力相關(guān)而處于臨界值的體積流速來測量真實(shí)的空氣流量。系統(tǒng)還是能量高效系統(tǒng)以最小化對蓄電池供電設(shè)備工作時間的影響。使用這種真實(shí)的空氣流量測量值，真正的閉環(huán)系統(tǒng)控制實(shí)際空氣流量而不再是計(jì)算空氣流量并且自動補(bǔ)償不同過濾器、頭套等的不同阻力。系統(tǒng)還就呼吸模式對流速的影響進(jìn)行補(bǔ)償，而且還內(nèi)置有海抜高度的補(bǔ)償。當(dāng)然，應(yīng)該意識到壓差傳感器也可以在系統(tǒng)的其他部分使用，例如在過濾器的任ー側(cè)、在風(fēng)扇組件內(nèi)或者在頭套內(nèi)使用。也可以使用兩個完全獨(dú)立的壓カ傳感器來代替單個壓差傳感器。所述系統(tǒng)中的壓カ傳感器也可以被用于提供呼吸響應(yīng)式PAPR単元，與現(xiàn)有技術(shù)中的呼吸響應(yīng)式PAPR系統(tǒng)相當(dāng)，呼吸響應(yīng)式PAPR系統(tǒng)通常使用頭套或面具壓カ以通過將低壓識別為吸氣循環(huán)和將高壓識別為呼氣循環(huán)來識別呼吸循環(huán)。輸送管/軟管8如圖3b和4b所示采用了伸縮管的形式，也就是可以被偏置到縮短的收縮長度并且可以克服收縮偏置負(fù)荷從所述收縮長度伸展的ー種管路。軟管8以公知的方式成形有擴(kuò)展軟管長度并且被纏繞的螺旋金屬絲以構(gòu)成具有自然收縮形狀的螺旋彈簧，彈簧作用力將軟管材料回收在自身上以收縮軟管，同時通過簡單地拉動末端彼此遠(yuǎn)離即可輕易伸展。當(dāng)然應(yīng)該意識到也可以使用其他結(jié)構(gòu)的可收縮管/軟管。軟管8被選擇為具有的收縮長度不長于能夠在要連接軟管8兩端的端ロ之間存在的最短距離(在圖I的實(shí)施例中就是多爾管I出口上的端口和頭套9上的端ロ之間的最短距離)。當(dāng)這兩個端ロ之間的距離例如由于頭部或身體的移動、因?yàn)樵O(shè)備由比較高的人使用等原因而在使用期間變化時，軟管就伸展以允許由佩戴者舒適地使用。軟管在距離縮短時相應(yīng)地收縮以確保在軟管內(nèi)沒有松弛，否則就可能形成可以如圖3a和4a中所示容易纏繞的環(huán)結(jié)。軟管的一端或兩端通過扭轉(zhuǎn)耦合被連接至其相關(guān)端ロ，這就允許軟管末端相對于端ロ自由旋轉(zhuǎn)。這樣的扭轉(zhuǎn)耦合形式是本領(lǐng)域內(nèi)公知的，并且不必在本文中進(jìn)ー步詳細(xì)介紹。這就適應(yīng)了軟管在其伸展/收縮時要扭轉(zhuǎn)的自然趨勢，消除了可能造成打結(jié)危害的扭絞風(fēng)險。如圖5a所示連接至鼓風(fēng)機(jī)單元的每ー個過濾器都被可移除地連接至鼓風(fēng)機(jī)單元的端ロ，目的是為了由于工作原因例如已經(jīng)到期或者因?yàn)樾枰煌倪^濾器特性而能夠輕易地更換過濾器。在圖示的實(shí)施例中，如圖5b和5c更加詳細(xì)示出的那樣，鼓風(fēng)機(jī)單元7上的每ー個過濾器端ロ 11都具有成形在其內(nèi)柱面上的母螺紋12，其與成形在過濾器10接合軸上的公螺紋互補(bǔ)從而使過濾器10能夠螺接至端ロ 11。過濾器端ロ還包括徑向延伸的鎖栓13，其位于成形在每ー個過濾器端ロ 11內(nèi)柱面內(nèi)的徑向孔14內(nèi)。偏置裝置例如壓簧15與鎖栓13相配合以將其徑向向內(nèi)推動從而使它與母螺紋21交疊并構(gòu)成其中的障礙。具體地，在圖示的實(shí)施例中，鎖栓13被承載在通過彈簧15的作用推動到第一位置的浮環(huán)13a上，在第一位置中鎖栓13被徑向向內(nèi)移動。通過克服偏置彈簧15的加載移動環(huán)13a，鎖栓13通過在鼓風(fēng)機(jī)單元外部用戶可以控制的釋放桿操作就可以克服偏置元件的偏置負(fù)荷徑向向外移動，從而將鎖栓從母螺紋收回并且由此去除障礙。
每ー個過濾器5的接合軸都具有成形在其中從螺接外表面延伸并且成型用于接納鎖栓13的凹ロ 16。為了將過濾器裝至端ロ，將過濾器上的公螺紋與端ロ 11上的母螺紋12對齊并擰接在一起。當(dāng)公螺紋的前緣觸及鎖栓13吋，螺紋起始段的錐形形式逐漸對鎖栓13的末端形成凸輪作用，將其按壓并由此克服偏置元件的加載將環(huán)13a向外壓入回收位置，在此鎖栓13就不再阻礙母螺紋和過濾器10且被進(jìn)一步擰入端口內(nèi)。應(yīng)該意識到除了鎖銷在將過濾器擰入端口內(nèi)時自動移動到收回位置以外，還可以改為必須由用戶通過操作釋放桿人工收回以使過濾器能夠被完全擰入端ロ內(nèi)。成形在過濾器5接合軸內(nèi)的凹ロ 16被定位成使得在過濾器與端ロ 11完全接合時凹ロ 16與鎖銷13軸向和周向都對齊，允許鎖銷13在偏置元件作用力的影響下向內(nèi)卡入凹ロ并因此鎖定過濾器以阻止相對于端ロ 11向內(nèi)或向外的進(jìn)ー步旋轉(zhuǎn)動作。用這種方式即可避免過濾器的意外移除或松動，否則將能夠允許污染空氣通過螺紋泄漏并且混入提供給用戶的空氣中。為了移除過濾器，用戶操作釋放桿以克服彈簧15的加載手動移動環(huán)13a并因此將鎖栓從接合軸內(nèi)的凹ロ 16中收回。只有將鎖栓13移動到完全收回的位置，過濾器才能被旋轉(zhuǎn)釋放以將過濾器從端ロ處擰下來。該系統(tǒng)因此與現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)相比，在克服意外釋放的安全性方面提供了明顯的改進(jìn)，在現(xiàn)有技術(shù)中為了釋放鎖定裝置并使得能夠擰下過濾器，鎖定裝置只需要向過濾器施加更大的初始扭矩即可。應(yīng)該理解盡管圖示的實(shí)施例在過濾器和端ロ之間具有螺紋耦合，但是其他形式的耦合例如卡ロ型旋轉(zhuǎn)耦合也可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用，唯一重要的是為了在過濾器能夠于端口中釋放或松動之前收回鎖栓需要由佩戴者積極干預(yù)。從圖5b和5c還可以看出過濾器端ロ 11設(shè)有ー對密封件，目的是為了確保過濾器和端ロ之間的氣密連接。更具體地，第一密封件21正如本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)做法一樣位于成形在端ロ 11底部的周向凸緣22的表面上,過濾器5的接合軸末端緊靠向第一密封件21以構(gòu)成防止污染空氣在過濾器和端ロ之間進(jìn)入并且進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)單元內(nèi)潔凈空氣通道的主要屏障。在該位置僅包括單個密封件的系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于公母螺紋都仍然在一定程度上暴露在污染空氣中，這可能會導(dǎo)致其上留有污染的沉積物。在移除過濾器時，這些沉積物就可能會移位并通過過濾器端ロ下落和進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)的空氣輸送腔室中，在下一次使用時污染輸送給用戶的空氣。本發(fā)明的系統(tǒng)因此具有與每ー個端ロ 11相關(guān)聯(lián)、安裝在端ロ的位置高于端口內(nèi)成形的螺紋12的面朝上的表面上的第二密封件23。第二密封件23被成形為裙邊密封件，其遠(yuǎn)離密封端ロ的頂部地向外漸開。在過濾器接合到端口上時，裙邊密封件如圖5b所示與過濾器的底面接合。第二密封件由此將端口和過濾器的螺紋都與污染空氣隔離，從而消除輸送給用戶的潔凈空氣二次污染的風(fēng)險。本發(fā)明中PAPR的安全性可以通過控制器進(jìn)ー步改善，控制器能夠監(jiān)控連接至系統(tǒng)的各種部件并且確認(rèn)用于使用以及通常彼此一起使用和由任意特定操作人員使用的適用性?？刂破鬟€能夠監(jiān)控和記錄工作時間以使用戶暴露信息以及設(shè)備運(yùn)行時間能夠被錄入以用于維護(hù)目的等。
這通過使控制器具有讀取器，讀取器能夠讀取與可連接至系統(tǒng)用于工作目的的每一個部件(過濾器、頭套等)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)標(biāo)簽來實(shí)現(xiàn)。用于個體部件的數(shù)據(jù)標(biāo)簽例如可以是由讀取器無線讀取的射頻標(biāo)簽或者可以是某種其他形式的通過無線裝置或者通過直接連接例如利用部件上的觸點(diǎn)讀取的ROM或閃存。在每ー種情況下，數(shù)據(jù)標(biāo)簽都可以用和與之關(guān)聯(lián)的部件相關(guān)的信息編寫，例如種類(過濾器、頭套等)、類型(例如過濾器的等級)、下一次維護(hù)前剰余的工作小時數(shù)等等。而且，每ー個用戶都可以裝有形式為標(biāo)牌鍵碼的數(shù)據(jù)標(biāo)簽，其中記載有用戶的相關(guān)信息。同樣，這是可以由控制器以公知的方式通過直接接觸或無線讀取的。標(biāo)牌鍵碼可以是用戶人手ー個，并且可以存儲信息例如他/她被訓(xùn)練或授權(quán)使用的設(shè)備、在設(shè)備上的操作時間、用于設(shè)備的優(yōu)選設(shè)定等。然后，在使用時可以將各種部件連接在一起準(zhǔn)備使用并將系統(tǒng)打開。控制器應(yīng)該首先進(jìn)行檢查以通過進(jìn)行各部件數(shù)據(jù)標(biāo)簽的初始查詢并且還通過某些直接的連續(xù)性檢驗(yàn)來確認(rèn)所有部件都已正確連接。系統(tǒng)可以進(jìn)ー步進(jìn)行檢查以確保所有部件都彼此兼容。例如，如果把應(yīng)該用于不同環(huán)境的不兼容過濾器連接至鼓風(fēng)機(jī)的端ロ，那么可能會由于在每一種環(huán)境中都只有一個過濾器可以提供有效過濾而導(dǎo)致將污染的空氣輸送給用戶。在由控制器識別出不兼容的情況下，將不允許鼓風(fēng)機(jī)単元啟動以禁止使用，而且要激活報警器以提不故障。在允許使用之前，系統(tǒng)還需要用控制器來錄入用戶的標(biāo)牌鍵碼?？刂破骺梢詮臉?biāo)牌鍵碼中讀取用戶的具體數(shù)據(jù)并且進(jìn)行初始檢查以確保用戶有正當(dāng)?shù)馁Y格/授權(quán)來操作連接至単元的各種部件并且還可以設(shè)定對該用戶使用的任何工作參數(shù)和/或約束條件(例如特定環(huán)境中的最大時間)。一旦所有這些檢查都已成功完成，控制器即可允許操作設(shè)備。而且控制器可以如前所述啟動并再次檢查，并且隨后如果有錯誤就報警。—旦設(shè)備處于運(yùn)行，控制器隨后就在運(yùn)行期間繼續(xù)收集各種部件的數(shù)據(jù)，記錄設(shè)備運(yùn)行的時間、空氣流速等，對照先前規(guī)定的用于每ー個部件和/或特定用戶的設(shè)定檢查數(shù)據(jù)，并且在有用于設(shè)備或用戶的任何參數(shù)被超過(例如用于特定過濾器的最大空氣流量被超過)的情況下激活報警器?？刂破鬟€連續(xù)監(jiān)控各種部件在系統(tǒng)運(yùn)行期間的狀態(tài)以確保它們在整個系統(tǒng)運(yùn)行期間都保持正確連接。記錄由控制器收集的數(shù)據(jù)以保留每ー個部件的使用時間記錄以及操作人員使用該設(shè)備期間的時間段。信息可以被記錄在中央數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過用于每ー個部件或用戶的存儲設(shè)備上攜帯的唯一識別碼將中央數(shù)據(jù)庫鏈接至設(shè)備/用戶?？蛇x地，數(shù)據(jù)可以寫回到相關(guān)聯(lián)部件或用戶的存儲設(shè)備中以用于獨(dú)立存儲?？傊?，系統(tǒng)中的電存儲介質(zhì)可以被用于
1)在產(chǎn)品能夠啟動之前確保所有過濾器都已安裝并匹配
2)檢查過濾器在使用期間沒有被移除，并且如果缺失就報警
3)強(qiáng)制執(zhí)行過濾器的単一使用
4)識別頭套、與過濾器類似的特征
而且，用戶特有的第二存儲設(shè)備/標(biāo)牌鍵碼可以被用于
1)存儲用戶識別碼和產(chǎn)品工作參數(shù)/約束條件
2)在使用期間錄入用戶數(shù)據(jù)以識別用戶和產(chǎn)品的使用程度，使用情況被寫回芯片，存儲在產(chǎn)品上或兩處都存儲(這對于可追責(zé)的原因特別有效)
3)存儲產(chǎn)品的工作參數(shù)以使得假如用戶(出于修理、維護(hù)等原因)改動了產(chǎn)品，他不必再重新編寫工作參數(shù)并且可以馬上使用下一個產(chǎn)品
4)限制用戶只能使用他們被訓(xùn)練和認(rèn)證使用的設(shè)備類型(過濾器、頭套等)
5)記錄和檢驗(yàn)維護(hù)/檢查狀態(tài)
6)使用實(shí)時時鐘倒計(jì)時并在需要維護(hù)或安全性檢查時報警
7)確保直到完成所需的維護(hù)或檢查之后単元才能使用
8)利用標(biāo)牌鍵碼中的識別碼執(zhí)行/保留安全目檢的錄入
PAPR単元通常具有持續(xù)時間的保修或電機(jī)壽命的保修。通過使用實(shí)時時鐘，本發(fā)明的系統(tǒng)就能自動使保修能在指定的運(yùn)彳丁時間例如一小時之后啟動，隨后記錄啟動日期和時間作為保修以及維護(hù)周期的起點(diǎn)(而不是根據(jù)生產(chǎn)日期)。因此可以記錄運(yùn)行時間以確保滿足任ー標(biāo)準(zhǔn)。這就允許將產(chǎn)品保留在分銷商等處的貨架上。另外，用戶可以在保修將要到期時或者在啟動保修時得到預(yù)告。如上所述，控制器具有各種不同的場景，其中可能需要激活和報警以警告用戶需要注意的問題。在本發(fā)明的系統(tǒng)中，這種報警包括可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的任意多種形式的振動報警。例如，電機(jī)具有偏心安裝在其輸出軸上的配重以促使整個電機(jī)在其旋轉(zhuǎn)時振動。振動報警優(yōu)選地位于PAPR鼓風(fēng)機(jī)單元內(nèi)，其通常被帶在用戶的背部，特別容易被用戶察覺到。但是，其他的位置在另外的實(shí)施例中也是可行的。在報警的情況出現(xiàn)吋，控制器將打開電機(jī)，其將促使整個鼓風(fēng)機(jī)単元振動。該振動隨后即可由佩戴者察覺而與他是否能看到該單元無關(guān)。同樣地，也不存在將警報錯誤識別為來自另ー個用戶単元的可能性。本發(fā)明系統(tǒng)進(jìn)一歩的特征是使用位于對在該用戶周圍且間隔一定距離的那些用戶清晰可見的區(qū)域內(nèi)的顯示器。具體地，顯示器可以安裝在鼓風(fēng)機(jī)單元上或頭套自身上或可以裝至身體的単獨(dú)一件設(shè)備上的顯著位置?？刂破鞅恢苯踊驘o線地連接至顯示器并且能夠根據(jù)整個系統(tǒng)被設(shè)定使用的環(huán)境(例如基于過濾器的類型等)來控制和改變背景顔色。例如，如果被連接至鼓風(fēng)機(jī)的過濾器之ー是適合用于中等危險環(huán)境的第一等級，那么即使是設(shè)備的其它部分都適用于更高風(fēng)險的環(huán)境，系統(tǒng)也會將顯示器的背景顏色改變?yōu)橐环N對應(yīng)于只適于中等風(fēng)險環(huán)境的顏色，因?yàn)樵撓到y(tǒng)僅在該級別以下使用才是安全的。這種顯示系統(tǒng)的使用使管理人員能夠輕易地檢查在任何特定環(huán)境中使用正確設(shè)備的情況而不必接近用戶或者甚至不必進(jìn)入環(huán)境中，如果操作人員處于錯誤區(qū)域或者使用了錯誤的設(shè)備，那么顯示器會給出清晰的視覺指示。如圖2b中所示，在一個變形的實(shí)施例中，儲氣室17被串聯(lián)設(shè)置在PAPR和頭部單元之間。蓄電池供電呼吸器固有的問題是由于通常與蓄電池供電設(shè)備相關(guān)聯(lián)的功率限制而不能在高活動性的情況下滿足提供尖峰空氣需求的要求。另外，在使用較大氣流以滿足尖峰需求量時，凈化空氣的過濾器的本性就意味著它們具有更加有限的持續(xù)運(yùn)行時間。儲氣室17在本發(fā)明中被用于滿足尖峰需求量并且通常是提供正常的空氣量以延長過濾器的壽命。儲氣室17存儲的空氣在用戶呼吸循環(huán)的呼氣階段期間或者在低需求量階段期間 被補(bǔ)充。儲氣室17隨后被用于在尖峰需求量時增加供氣而不必增加通過過濾器流入PAPR內(nèi)的空氣流量，由此降低PAPR的動力要求并且還延長了過濾器的壽命，這些過濾器未承受較高流速。儲氣室將空氣存儲在低壓儲氣室中(壓力可通過鼓風(fēng)機(jī)單元獲得)。儲氣室可以是輕質(zhì)的可充氣“包”或撓性的輕質(zhì)容器，其容量被選擇為與鼓風(fēng)機(jī)能夠提供的空氣量一起能滿足高需求速率-因此對于鼓風(fēng)機(jī)低流速來說，該儲氣室就需要較大，但是對于較高流速來說該儲氣室可以較小。單向閥18被設(shè)置在儲氣室17的頭套端以確保具有較高二氧化碳含量的呼出空氣不會進(jìn)入儲氣室內(nèi)，由此避免用戶重新吸入呼出的空氣。
權(quán)利要求
1.ー種具有可互換部件的呼吸裝置，每ー個部件都具有與其相關(guān)聯(lián)的第一標(biāo)識元件，在所述第一標(biāo)識元件上提供所述部件特有的信息，所述裝置包括控制器，所述控制器具有用于讀取連接至所述裝置的所述或者每ー個部件的標(biāo)識元件的讀取器以識別所述部件。
2.如權(quán)利要求I所述的呼吸裝置，其中所述控制器進(jìn)ー步包括用于讀取第二標(biāo)識元件的讀取器，所述第二標(biāo)識元件提供與裝備用戶相關(guān)聯(lián)的信息，所述控制器從所述或者每ー個第一標(biāo)識元件和第二標(biāo)識元件讀取信息，并且檢查用戶操作裝備的合法性。
3.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的呼吸裝置，其中所述標(biāo)識元件記載有每一件設(shè)備和/或每ー個用戶特有的簡單識別碼，所述控制器被連接至存儲與用戶和設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫并且利用所述識別碼從數(shù)據(jù)庫中查找需要的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的呼吸裝置，其中每ー個標(biāo)識元件都是電存儲元件例如是射頻標(biāo)簽(RFID tag)。
5.如權(quán)利要求4所述的呼吸裝置，其中每ー個電存儲元件都存有鏈接至中央數(shù)據(jù)庫中 存儲的數(shù)據(jù)的簡單識別碼標(biāo)簽以及和與其相關(guān)聯(lián)的部件或用戶相關(guān)的完整數(shù)據(jù)集中的一種，所述電存儲元件優(yōu)選地具有寫入能力，所述控制器由此就能將信息寫回到存儲元件中以使得能夠更新和與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的呼吸裝置，其中所述存儲元件采用閃存設(shè)備或者至少是包括閃存設(shè)備的形式。
7.如權(quán)利要求2所述的呼吸裝置，其中所述第二標(biāo)識元件是存儲涉及與其關(guān)聯(lián)用戶的所有信息的標(biāo)牌鍵碼(Tally Key)/射頻芯片。
8.如權(quán)利要求7所述的呼吸裝置，其中所述第二標(biāo)識元件被安裝在硬幣型圓盤上，所述呼吸裝置包括用于接納芯片并且將其牢固安裝在所述裝置上的底座。
9.如權(quán)利要求8所述的呼吸裝置，其中所述底座被設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)單元上，所述鼓風(fēng)機(jī)単元直到芯片已安裝就位之后方可操作。
10.如權(quán)利要求7至9中的任意一項(xiàng)所述的呼吸裝置，其中所述第二標(biāo)識元件被編寫為具有涉及允許用戶使用的設(shè)備類型、允許使用的過濾器類型、流速調(diào)節(jié)能力和預(yù)報警時間中至少ー種的信息。
11.如以上權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的呼吸裝置，其中第一標(biāo)識元件存儲用干與其相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的操作信息，例如優(yōu)選使用控制器內(nèi)實(shí)時時鐘或者從外部來源訪問實(shí)時時鐘的維護(hù)/檢查狀態(tài)。
12.如以上權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的呼吸裝置，其中所述控制器被編寫為具有涉及所述裝置和/或所述的或者每ー個部件的安全信息，例如檢查要求、維護(hù)要求，所述裝置包括可由控制器操作的元件以用于指示用戶需要安全動作和/或禁止操作所述裝置直到完成所需的安全動作為止。
13.如權(quán)利要求12所述的呼吸裝置，進(jìn)ー步包括用于錄入在所述裝置和/或與其相連的部件上完成的安全動作相關(guān)的信息的元件。
14.一種測量安全呼吸裝置中氣體供應(yīng)流速的方法，包括以下步驟測量供應(yīng)通過所述裝置的氣體在氣流中至少兩個不同點(diǎn)之間的壓力差，并且利用所述壓カ差來計(jì)算氣體流速。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)ー步包括在氣流中設(shè)置收縮段的步驟，所述至少兩個點(diǎn)中的每ー個都在收縮段內(nèi)或者收縮段附近。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述收縮段由板孔、成形噴嘴和文氏管構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中多爾管(DALLtube)被用于構(gòu)建所述板孔。
18.如權(quán)利要求14至17中的任意一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)ー步包括通過在壓カ差監(jiān)測數(shù)據(jù)中引入濾波來補(bǔ)償由所述系統(tǒng)內(nèi)的湍流造成的供氣內(nèi)壓力波動的步驟。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述濾波是機(jī)械濾波和/或計(jì)算的形式。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中模擬或數(shù)字的壓カ差測量系統(tǒng)被用于測量壓カ差，電濾波被用于補(bǔ)償壓カ波動。
21.如權(quán)利要求14至20中的任意一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)ー步包括在閉環(huán)反饋系統(tǒng)中利用流速測量值改變電機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流速從而達(dá)到或保持目標(biāo)值的步驟。
22.如權(quán)利要求14至21中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中測量壓力差的步驟包括利用壓力傳感器在每ー個所述點(diǎn)直接測量壓カ并且利用所述直接壓カ測量值來計(jì)算所述點(diǎn)之間的壓カ差。
23.如權(quán)利要求14至21中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中測量壓力差的步驟包括使用壓差傳感器來直接測量壓力差。
24.ー種安全呼吸裝置，具有用于測量由所述裝置輸送的氣體在氣流中至少兩個不同點(diǎn)之間壓カ差的元件，由此就能根據(jù)所述壓カ差來計(jì)算氣體流速。
25.如權(quán)利要求24所述的安全呼吸裝置，進(jìn)ー步在氣流中包括收縮段，壓カ傳感器位于所述收縮段的任ー側(cè)。
26.如權(quán)利要求25所述的安全呼吸裝置，其中所述收縮段由板孔、成形噴嘴和文氏管構(gòu)成。
27.如權(quán)利要求26所述的安全呼吸裝置，其中多爾管(DALLtube)被用于構(gòu)建所述板孔。
28.如權(quán)利要求24至27中的任意一項(xiàng)所述的安全呼吸裝置，進(jìn)ー步在供氣中包括濾波器以補(bǔ)償由系統(tǒng)內(nèi)的湍流造成的供氣中的壓カ波動。
29.如權(quán)利要求28所述的安全呼吸裝置，其中所述濾波器包括機(jī)械濾波和/或計(jì)算。
30.如權(quán)利要求28所述的安全呼吸裝置，其中模擬或數(shù)字的壓カ差測量系統(tǒng)被用于測量壓カ差，電濾波被用于補(bǔ)償壓カ波動。
31.如權(quán)利要求24至30中的任意一項(xiàng)所述的安全呼吸裝置，進(jìn)ー步包括利用流速測量值改變電機(jī)轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流速從而達(dá)到或保持目標(biāo)值的閉環(huán)反饋系統(tǒng)。
32.如權(quán)利要求24至31中的任意一項(xiàng)所述的安全呼吸裝置，其中用于測量氣體壓力差的元件包括直接測量壓力差的差壓傳感器。
33.如權(quán)利要求24至31中的任意一項(xiàng)所述的安全呼吸裝置，其中用于測量氣體壓力差的元件包括與氣流內(nèi)每ー個所述點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的直接測量氣體壓力的壓カ傳感器以及利用直接壓カ測量值計(jì)算壓カ差的處理元件。
34.ー種呼吸裝置，具有控制單元以及可由控制單元操作以吸引用戶注意的報警器，其中所述報警器是通過觸覺與用戶通信的振動報警器。
35.一種用于將過濾器可釋放地連接至呼吸裝置的系統(tǒng)，包括設(shè)置在過濾器和呼吸裝置上的互補(bǔ)的公母可旋轉(zhuǎn)連接耦合部件，以及設(shè)置在過濾器和呼吸裝置中至少ー者上的聯(lián)鎖，所述聯(lián)鎖可以在收縮位置和接合位置之間移動，在收縮位置聯(lián)鎖從耦合部件收回以允許其間的旋轉(zhuǎn)，在接合位置聯(lián)鎖伸到耦合部件之間以阻止其間的相對旋轉(zhuǎn)。
36.一種過濾器，具有一個在其上成形的公母旋轉(zhuǎn)耦合部分，并且進(jìn)一歩具有一個聯(lián)鎖系統(tǒng)部分，該聯(lián)鎖系統(tǒng)部分在使用中與設(shè)置在一件呼吸裝置上的互補(bǔ)的聯(lián)鎖系統(tǒng)部分相配合以阻止過濾器和呼吸裝置之間的相對旋轉(zhuǎn)。
37.ー種呼吸裝置，具有一個在其上成形的公母旋轉(zhuǎn)耦合部分，并且進(jìn)一歩具有ー個聯(lián) 鎖系統(tǒng)部分，該聯(lián)鎖系統(tǒng)部分在使用中與設(shè)置在如權(quán)利要求36所述的過濾器上的互補(bǔ)聯(lián)鎖系統(tǒng)部分相配合以阻止過濾器和呼吸裝置之間的相對旋轉(zhuǎn)。
38.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，如權(quán)利要求36所述的過濾器或者如權(quán)利要求37所述的呼吸裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)耦合是螺紋耦合或卡ロ型耦合，并且優(yōu)選地設(shè)置為將母耦合部分設(shè)于呼吸裝置內(nèi)并將公耦合部分設(shè)在過濾器上。
39.如權(quán)利要求35或權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，如權(quán)利要求36或權(quán)利要求38所述的過濾器或者如權(quán)利要求37或權(quán)利要求38所述的呼吸裝置，其中聯(lián)鎖系統(tǒng)包括偏置元件以將聯(lián)鎖系統(tǒng)中的ー個部分偏置到接合位置，所述的ー個部分可以克服偏置元件的加載移動到收縮位置，目的是為了允許過濾器和呼吸裝置之間的旋轉(zhuǎn)。
40.如權(quán)利要求35，38或39中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，如權(quán)利要求36，38或39中的任意一項(xiàng)所述的過濾器或者如權(quán)利要求37至39中的任意一項(xiàng)所述的呼吸裝置，其中聯(lián)鎖系統(tǒng)包括安裝在過濾器和呼吸裝置中一者內(nèi)從而可以在收縮位置和伸展位置之間徑向移動的鎖栓，以及在過濾器和呼吸裝置中另ー者內(nèi)成形用于接納鎖栓的開ロ，開ロ在過濾器與呼吸裝置完全接合時與鎖銷對準(zhǔn)從而允許鎖銷伸入開口內(nèi)并由此阻止過濾器相對于呼吸裝置沿任一方向進(jìn)ー步旋轉(zhuǎn)。
41.ー種呼吸裝置，包括呼吸空氣供應(yīng)元件、呼吸面具以及延伸在空氣供應(yīng)元件和呼吸面具之間的空氣輸送軟管，空氣輸送軟管是伸縮管，可以在收縮長度和伸展長度之間伸展和收縮，軟管包括可偏置到其收縮長度的偏置元件。
42.如權(quán)利要求40所述的呼吸裝置，其中利用可旋轉(zhuǎn)耦合將軟管的至少一端連接至與其相關(guān)聯(lián)的部分，從而允許軟管的至少一端相對于其所連接的部分扭曲同時保持可靠的空氣連接。
43.一種過濾器耦合裝置，包括具有互補(bǔ)的狹長公母耦合部件中一者的過濾器，以及可以連接過濾器的殼體，殼體具有互補(bǔ)的狹長公母耦合部件中的另ー者，所述狹長公耦合部件可以接合在所述母耦合部件內(nèi)以將過濾器固定至殼體，其中公耦合部件包括 底座， 遠(yuǎn)離所述底座的末端， 設(shè)置在所述底座和所述末端之間可以與設(shè)于母耦合部件內(nèi)的互補(bǔ)耦合元件接合的耦合元件， 與公耦合部件的末端相關(guān)聯(lián)的第一密封件，以使得當(dāng)連接公母耦合部件時在公耦合部件的第一末端和母耦合部件之間形成氣密的密封，以及 與公耦合部件的底座相關(guān)聯(lián)的第二密封件，以使得當(dāng)連接時在公耦合部件的底座和母耦合部件之間形成氣密的密封； 由此在連接公母耦合部件后使耦合元件與周圍的大氣隔離。
44.如權(quán)利要求43所述的過濾器耦合裝置，其中每ー個密封件都被安裝在成形于母耦合部件任一端的環(huán)形凸緣面上。
45.如權(quán)利要求43或權(quán)利要求44所述的過濾器耦合裝置，其中母耦合部件被成形在殼體內(nèi)并且公耦合部件被成形在過濾器上。
46.ー種呼吸裝置，包括鼓風(fēng)機(jī)單元、呼吸面具以及將鼓風(fēng)機(jī)單元連接至呼吸面具的軟管，鼓風(fēng)機(jī)單元可操作用于將空氣沿軟管輸送至呼吸面具，并且進(jìn)一歩包括串連設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)單元和呼吸面具之間用作儲氣室的容器，在較高需求量的情況下可以由用戶從中吸取空氣。
47.如權(quán)利要求46所述的呼吸裝置，其中儲氣室是撓性容器和可折疊容器中的ー種。
48.如權(quán)利要求46或權(quán)利要求47所述的呼吸裝置，其中單向閥被設(shè)置在儲氣室的出ロ端以阻止空氣從面具流回儲氣室內(nèi)。
全文摘要
一種安全呼吸裝置，具有用于測量輸送至頭部單元(9)的氣體中兩個點(diǎn)(1a,1b)之間壓力差的傳感器。傳感器被用于測量通過裝置提供的氣體在氣流內(nèi)兩個點(diǎn)之間的壓力差，并隨后利用壓力差計(jì)算氣體流速。
文檔編號A62B18/00GK102740931SQ201080060176
公開日2012年10月17日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者A.F.茲沃林斯基, C.G.賀爾, R.D.馬歇爾 申請人:斯科特健康及安全有限公司