呼吸装置面罩和压强调节器的数据通信和显示器的制作方法
专利名称：呼吸装置面罩和压强调节器的数据通信和显示器的制作方法
呼吸装置面罩和压强调节器的数据通信和显示器相关申请的交叉引用本申请要求2010年7月2日提交的美国临时专利申请第61/360，936号的权益，所述美国临时专利申请的公开内容通过引用结合在此。
背景技术：
提供以下信息以帮助读者理解以下公开的设备、系统和/或方法，以及通常使用此类设备、系统和/或方法的环境。不希望本文所用的术语受限于任何具体的狭义解释，除非本文另外明确说明。本文列示的參考文献可有助于理解所述设备、系统和/或方法或技术背景。所有參考文献的公开内容都通过引用结合在此。供气式呼吸器、如自持式呼吸装置(SCBA)允许人们在诸如火灾的危险环境中，以及在不利用机械辅助将难以呼吸或无法呼吸的密闭空间中呼吸。供气式呼吸器可以例如包 括全面罩，束帯和承载器组件，含有呼吸用高压压缩空气(或含有氧气的其它气体)的气缸，以及至少ー个、更通常为两个压强调节器。第一或第一级调节器通常安装在气缸附近，并且起到的作用是使来自气缸的压缩空气的相对高的压强降低至大气压强以上。气缸通常含有处于例如2200psi至4500psi的相对高的压强下的空气(或其它可呼吸气体)。第一级调节器可以例如使所述压强降低至约80-100psi。第二或第二级调节器通常安装在面罩上，并且起到的作用是调节空气流量以满足使用者呼吸需要。呼吸控制调节器组件公开在例如美国专利第4，821，767号和第5，016，627号中。密封到使用者面部的面罩或面具通常包括透镜，使用者可以通过所述透镜看到周围环境。面罩还包括与第二级调节器流体连接的接ロ或安装座，吸入的空气通过所述接ロ或安装座进入面具，并且面罩还包括呼气端ロ，呼出的空气通过其离开面具。在一些面罩中，使用单一端ロ来吸入和呼出空气。在其它面罩中，使用独立的端ロ。使用者的呼吸控制一阀系统(例如，包括吸入阀和排出阀)，以便经由第二级调节器控制加压空气的递送。通常，期望在面罩内维持相对于环境压强的轻微正压。在面罩内维持正压的供气式呼吸器的面罩常被称为压强按需面罩，而供气式呼吸器的其它面罩常被称为按需面罩。经常期望向呼吸装置使用者提供信息，所述信息包括例如有关呼吸装置的空气源、电源和/或其它系统的状态的数据，有关所述使用者附近其他使用者的信息，疏散警报和/或其它信息。信息显示器已经以许多方式提供给呼吸装置使用者。例如，显示器可以设置在第二级调节器附近。显示器可以替代地设置在透镜的外侧部分上。在显示器位于呼吸装置的面罩外部的情况下，烟雾或其它环境条件可能会使使用者看不清显示器，除非它位于非常靠近面罩透镜的地方。而且，恶劣的环境条件可能会不利地影响显示器的操作。而且，在将显示器定位在面罩透镜附近的情况下，必须注意不要过分阻碍使用者的视野。在面罩内部设置显示器可以消除周围环境对显示器的ー种或多种不利影响，但是可能会在例如充分密封通过面罩从而与显示器通信的电子器件的通道方面存在其它问题。虽然在面罩内使用与面罩外部的电子器件无线通信的有源显示器可以消除与使电线和/或电子器件通过面罩相关的问题，但是面罩内仍然需要专用电源来为显示器提供电力。而且，面罩内的显示器和相关电子器件可能会増加制造成本以及维护时间和费用。不论显示器是设置在面罩内部还是从外部附连至面罩，目前可用的显示器都可能会对面罩的重量、面罩的重心、使用者的视野、面罩的成本和/或面罩的其它方面造成不利影响。
发明内容
在一方面，ー种呼吸系统包括压强调节器，所述压强调节器包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和第一数据通信系统；以及呼吸面罩，所述呼吸面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接ロ、用以与使用者面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少ー个密封系统、与压强调节器接ロ流体连接并且与面罩内部流体连接的吸入端ロ、以及在与使用者面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少ー个显示器。压强调节器接ロ包括用于接收来自第一数据通信系统的数据从而控制所述至少一个显示器的第二数据通信系统。密封附连可以例如形成在压强调节器与面罩的接ロ之间。
在许多实施方案中，第一数据通信系统包括至少ー个光源，而第二数据通信系统包括至少ー个光导。第一数据通信系统可以例如包括位于隔开的位置处的多个光源，而第ニ数据通信系统可以例如包括多个光导。多个光源中的每个光源可以例如被对准以在压强调节器附连至面罩的接ロ时发送光至多个光导中的一个光导的第一端部。在许多实施方案中，多个光导中的每个光导均包括半透明的聚合物管。所述至少一个显示器可以例如包括所述多个光导中的至少ー个光导的第二端部。面罩还可以包括至少ー个第二显示器，至少ー个第二显示器包括所述多个光导中的至少ー个其它光导的第二端部。第一数据通信系统可以例如包括至少ー个数据传输元件，而第二数据通信系统可以例如包括至少ー个合作数据传输元件。在压强调节器与面罩的接ロ之间形成的密封附连可以例如提供介于环境与第一数据传输元件与第二数据传输元件之间的密封。在另一方面，一种压强调节器包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入ロ、和至少部分地位于外壳内的第二数据通信系统，该压强调节器与面罩一起使用，所述面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接ロ、位于面罩内的至少ー个第一显示器、和位于接口内的与所述显示器通信连接的第一数据通信系统。压强调节器的第一数据通信系统适合发送数据至面罩的第二数据通信系统。压强调节器可以例如进ー步包括用于形成介于压强调节器与面罩的接ロ之间的密封接合的密封构件。第一数据通信系统可以例如包括至少ー个光源。在许多实施方案中，第一数据通信系统包括在隔开的位置处的多个光源。在另一方面，ー种向呼吸装置使用者提供信息的方法包括将数据发送至呼吸装置的压强调节器的第一数据通信系统，和将来自第一数据通信系统的数据发送至呼吸装置的面罩的第二数据通信系统。在许多实施方案中，数据是经由光能从第一通信系统发送至第二数据通信系统。在另一方面，一种用于与压强调节器连接的呼吸面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接ロ、用以与使用者的面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少ー个密封系统、与压强调节器接ロ流体连接并且与面罩内部流体连接的吸入端ロ、以及在与使用者面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少ー个显示器。压强调节器接ロ包括用于接收来自压强调节器的数据从而控制所述至少一个显示器的数据通信系统。在又一方面，呼吸系统包括压强调节器和呼吸面罩。压强调节器包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和至少ー个能量传输元件。呼吸面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接ロ、用以与使用者面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少ー个密封系统、与压强调节器接ロ流体连接并且与面罩内部流体连接的吸入端ロ。压强调节器接ロ包括至少ー个合作能量传输元件，使得能量可以在所述至少一个能量传输元件与所述至少ー个合作能量传输元件之间传输，从而传输数据或电力中的至少ー种。密封附连可以例如形成在压强调节器与面罩的接ロ之间。在压强调节器与面罩的接ロ之间形成的密封附连可以例如提供介于环境与第一能量传输元件与第二能量传输元件之间的密封。根据以下结合附图提供的详细描述，所述设备、系统和/或方法以及其属性和伴随的优点将被更好地知晓与理解。
图I示出本文所述面罩的代表性实施方案的分解或拆解透视图。图2示出图I所示面罩的前面部分的透视图。图3示出所述面罩的前面部分的另ー个透视图。图4A示出所述面罩的前面部分的剖视图。图4B示出所述面罩前面部分的一部分的放大剖视图。图5示出其上附连有压强调节器实施方案的前面部分的侧视图。图6示出前面部分和附连至前面部分的压强调节器的侧面剖视图。图7A示出压强调节器的侧面剖视图。图7B示出图7A所示压强调节器的透视图。图7C示出图7A所示压强调节器的侧视图。图7D示出图7A所示压强调节器的另ー个侧面剖视图。图7E示出图7A所示压强调节器在分解或拆解状态下的透视图。图8A示出面罩内的透视图，其示出用于向面罩使用者提供数据/信息的多个显示器。图SB示出向面罩使用者的眼睛发送光信号的示意图。图9A示出向例如面罩内的一个或多个显示器发送来自任何数量的设备或系统的数据/信息的示意图，所述发送是经由压强调节器内的第一数据通信系统以及与面罩的压强调节器接ロ操作性地连接的第二数据通信系统进行的。图9B示出压强调节器与面罩的压强调节器接ロ的密封接合，以及压强调节器的传输元件与压强调节器接ロ的合作传输元件的通信连接。
具体实施例方式如本文和所附权利要求书中使用的単数形式“ー个(种)”、和“所述”包括复数指代，除非本文另外明确指明。因而，例如，所提及的“ー个端ロ”包括多个此类端ロ以及本领域技术人员已知的此类端ロ的等效物等，并且提及“所述端ロ ”就是提及一个或多个此类端ロ以及本领域技术人员已知的此类端ロ的等价物等。图I至图6和图SB示出可以结合有数据通信系统和用于通信数据/信息的显示器的全面罩或呼吸器面具10的代表性实施方案。然而，对本领域技术人员来说清楚的是，本文要求保护的数据通信系统和显示器可以结合入许多类型的面罩(包括例如通过改装或修改目前可用的面罩)中。类似地，图I、图5、图6、图7B以及图8A至图8E示出可以结合有数据通信系统的压强调节器400的代表性实施方案。然而，对本领域技术人员来说清楚的是，本文要求保护的数据通信系统可以结合入许多类型的压强调节器(包括例如通过改装或修改目前可用的压强调节器)中。如图I所示，面罩10可以例如包括面部本体(blank) 20 (例如用硅橡胶制造)，所述面部本体包括围绕使用者面部密封的后方开ロ 30。一般来说，开ロ 30包括围绕使用者下颚区域密封的下颚杯形部分32、围绕使用者面部 侧面密封的侧面部分34、以及与下颚杯形部分32相対的且围绕使用者前额密封的前额部分(图I中未示出)。面部本体20密封地附连至面罩10的前向部分15 (參见例如图2)，所述前向部分包括位于其上部部分上的透镜50、和形成在其下部部分中的呼吸和/或过滤元件。面部本体20可以例如经由外围边沿(rim)或边缘(edge)60密封地附连至面罩10的前向部分。如本文在提及面罩10和其它元件时使用的术语例如“前面”、“前向”、“后方”、“后向”、“上”、“下”或类似术语一般指与佩戴面罩10并且竖直站立的人有关的參考方向。面罩10可以例如具有与其附连的附连部分380，所述附连部分可以连接至例如捆带条(strapping)，所述捆带条用于将面罩10附连至使用者头部并維持呼吸器面具10的面部本体20与使用者面部密封接合。使用者可以通过其查看周围环境的透镜50经由密封边沿70附连至面罩10的前面部分15的上部部分。呼吸和/或过滤元件附连至面罩10的前面部分15并且在透镜50的下方。举例来说，如图IA所示，面罩10包括大体上位于中心的端ロ或开ロ 100。端ロ 100形成在延伸壁部分120的前向端部中，所述延伸壁部分从前面部分15的下部部分的其余部分前向延伸。呼吸器元件结构或外壳200附连至前向延伸部分120。就这一点而言，外壳200与延伸部分120的内壁形成密封的接合、贴合或连接。外壳200可以例如包括围绕其外围的沟道或凹槽210，所述沟道或凹槽与延伸部分120的内壁形成密封接合(參见例如图4A)。外壳200可以具有一般任何形状以密封地安放在具有几乎任何配合形状的端口中。外壳200还包括呼气端ロ 220 (參见例如图I)，密封阀构件230 (例如本领域已知的伞形阀构件；參见例如图4A)连接在所述呼气端ロ的上方。在示出的实施方案中，阀构件230经由例如弹簧240(參见例如图4A)偏置在关闭位置。保持件242保持弹簧240与阀构件230连接。阀构件230的偏置在如本领域已知的用于以压强按需模式操作的面罩10内产生正压。面罩10也可以以按需模式操作，在这种模式下阀构件230没有偏置在关闭位置。阀230在面罩10的使用者呼气时打开，但在吸入时关闭，从而阻止吸入的空气通过呼气端ロ 220。接ロ端ロ 252形成在面罩10的元件外壳200的压强调节器接ロ 250的接ロ部中，从而将面罩10安置成与第二级压强调节器400流体连接，使得加压呼吸气体(空气或含有氧气的气体)可以由加压空气罐500经由第一级压强调节器502供应(其中的每个均在图I中示意性示出)。当连接至面罩10时，压强调节器400 (例如在图7A至图7E中示出)根据需求向使用者递送呼吸气体。如本领域已知的，压强调节器400可以例如包括外壳401，在所述外壳中布置有被弹簧404偏置的隔膜402，所述隔膜将调节器组件分成与面罩10的内部流体连接的内室406和与周围环境流体连接的外室408，所述外室408通常在环境压强下(參见图8A)。隔膜402联接至打开和关闭入口阀412的致动机构410。使用者的呼吸导致调节器组件400的内室406与外室408之间产生压强差，所述压强差继而导致隔膜402移位，从而经由机构410控制(即，打开和关闭)入口阀412。结果，诸如调节器400的调节器经常称为压强按需调节器。以与上述向使用者供应呼吸气体的方式类似的方式操作的压强调节器的实例为 FIREHAWK I 调节器，其可从 Mine Safety Appliances Company of Pittsburgh,Pennsylvania 得至丨J。举例来说，如图7A所示，调节器400的入口 414可以例如经由柔性软管或其它导 管510连接至第一级压强调节器502，并因此连接至加压空气罐500。入口 414可以是本领域已知的用于牢固地连接至软管510的倒钩式入口。出口 416与阀412流体连接。流量调节机构418可以例如安置成与本领域已知的出ロ 416连接。在示出的实施方案中，压强调节器400的弹簧加载保持凸缘420 (參见例如图I和图6)与接ロ端ロ 252周边上的安装接ロ 254的配合安装凸缘256形成可释放的连接。压强调节器400包括在其每个侧面上的释放按钮430，可以按压所述释放按钮来解脱压强调节器与调节器端ロ 252的连接。吸入或吸气端ロ 260与接ロ端ロ 252流体连接，并提供了供例如来自压强调节器400的加压空气进入面罩10内部的端ロ(參见例如图4A和4B)。就这一点而言，吸气端ロ260与吸气止回阀264流体连接，所述吸气止回阀包括例如阀座266和柔性瓣阀268。吸气阀264在面罩10的使用者吸气时打开，但在呼出时关闭，从而阻止呼出的空气通过吸气端ロ 260。因此，阻止呼气期间压强调节器400经由吸气端ロ 260受到污染。在许多实施方案中，呼吸器面具10还可以例如包括辅助引导呼吸器面具10内的气流的鼻罩300。包围面部的鼻部和下颚部的鼻罩300可以例如由弾性体聚合物材料如弹性体(例如硅树脂)整体地形成。在示出的实施方案中，通过例如使鼻罩300的前向端ロ或开ロ 310围绕附连至元件外壳200的凸缘270延伸或延展而将鼻罩300从后方附连至元件外壳200，所述凸缘270是经由所述凸缘270上的螺纹272和元件外壳200的后向元件280上的配合螺纹282附连至所述元件外売。鼻罩300可以例如包括一个或多个吸气止回阀320。在示出的实施方案中，语音发送器(speech voicemitter) 284位于端ロ 310与后向元件282之间，从而帮助提供通过面罩10的可理解的语音发送。在数种实施方案中，语音发送器284由包封在穿孔铝外壳中的薄膜形成。呼吸器面具或面罩10还包括可拆除地附连至元件外壳200上的外壳盖288 (參见图I)。外壳盖288可以例如由有弹性的聚合物材料如聚碳酸酷、聚酯或聚碳酸酯/聚酯共混物注射模塑成整体的零件。元件外壳200可以例如由聚合物材料以与外壳盖288大体上相同的方式注射模塑。同样地，透镜50可以例如由聚合物材料(例如，透明聚碳酸酷)注射模塑。举例来说，如图3所示，敞开的环境或备用端ロ 298可以形成在元件外壳200的接ロ 250中。环境端ロ 298与吸气端ロ 260以及与呼气端ロ 220独立地形成，并且经由与将吸气端ロ 260连接至面罩10/鼻罩300内部的流体通路不同的流体通路与面罩10/鼻罩300内部流体连接。在示出的实施方案中，环境端ロ 298与面罩10/鼻罩300内部流体连接，使得在环境端ロ 298和使用者的鼻部/嘴部之间不存在介入止回阀。环境端ロ 298的操作描述在与本申请同一日提交(代理人案号IR 09-10)的、题目为“Fac印iece With OpenPort”的共同待决的美国临时专利申请第61/360，935号中，所述美国临时专利申请的公开内容通过引用结合在此。压强调节器400包括与接ロ 250的内壁形成密封接合的至少ー个密封件或密封构件460 (例如，弹性体密封构件如弾性体O形环)。密封构件460将位于所述密封构件460后方的接ロ 250的部分和压强调节器400的部分与外部环境或环境大气密封隔离。在示出的实施方案中，压强调节器400进ー步包括与接ロ 250的内壁形成密封接合的第二密封件或密封构件462 (例如，弹性体密封构件如弾性体O形环)。在许多实施方案中，压强调节器400可以例如包括或具有用于发送使用者语音的 麦克风470，所述麦克风在部件或表面456 (在压强调节器400连接至接ロ 250时，所述部件或表面456可以例如一般与环境端ロ 298相邻)附近连接至所述压强调节器。麦克风470的此种定位提供了介于使用者嘴部与麦克风470之间的大体上直接的路径。密封构件460提供了介于麦克风470与环境大气之间的密封。压强调节器400以及其密封构件460保护麦克风470不受可损坏麦克风470的环境因素例如灰尘、尘土、烟雾、水和热辐射的损坏。在示出的实施方案中，压强调节器400还包括在面罩10的内部与面罩10外部的一个或多个系统和/或个体之间发送信息、数据和/或信号的第一数据通信系统(參考例如图9A)。在许多实施方案中，第一数据通信系统与例如面罩10的压强调节器接ロ 250内的第二数据通信系统通信，或者与和面罩10的压强调节器接ロ 250通信连接的第二数据通信系统通信。第二数据通信系统可以例如将所述数据传输或传递至面罩10的使用者，从而使其被使用者的ー种或多种感官所感知(例如，通过视觉、听觉、触觉等感知)。与麦克风470类似，第一数据通信系统和第二数据通信系统中每一者的通信元件都被定位成在压强调节器400与接ロ 250操作性连接时位于密封构件460的后方。压强调节器400的密封构件460与压强调节器接ロ端ロ 252的密封接合保护第一数据通信系统和第二数据通信系统，使其不受可损坏或干扰此类系统的操作的环境因素例如灰尘、烟雾、尘土、水和热的损坏。第一数据通信系统的许多元件可以例如在压强调节器400的内部，使得压强调节器400的外壳401提供抵御周围环境的保护。与第二数据通信系统的合作通信元件通信的第一数据通信系统的通信元件(例如，能量或信号传输元件)可被定位成使得介于调节器400与压强调节器接ロ 250之间(在压强调节器400连接至压强调节器接ロ 250上时)的密封提供抵御由环境因素造成的污染或损坏的保护。经由介于压强调节器400与压强调节器接ロ 250之间的密封连接的数据/信息发送消除了形成进入面罩10的另外的密封通道的需要。第一数据通信系统可以例如经由压强调节器接ロ 250的接ロ端ロ 252，以使得面罩10内不需要电源或其它电子器件的方式发送信息至面罩10及其使用者。例如，除了在压强调节器400的第一数据通信系统与压强调节器接ロ 250的第二数据通信系统之间传输用于数据发送的能量或信号之外，电カ或能量还可以经由压强调节器400与压强调节器接ロ 250的连接而在压强调节器400与面罩10之间传输(參见例如图9A)。再一次，能量传输元件可被定位成使得介于调节器400与压强调节器接ロ 250之间的密封提供抵御由环境因素造成的污染或损坏的保护。用于数据发送的能量、或用于给面罩内ー个或多个元件如一个或多个显示器、传感器等提供电カ的能量可以有线或接触的方式，或无线或非接触方式发送。ー个或多个传感器可以例如设置在面罩10内从而监测使用者的状态。压强调节器400或另ー压强调节器上的发送或传输元件(例如导电触头)可以例如与压强调节器接ロ 250或另ー压强调节器接口上的合作发送或传输元件(例如导电触头)对齐和接触。同样地，用于数据发送或供电カ用的能量可以以无线或非接触方式发送。例如，能量可以经由光能、经由微波或经由感应传输。图9B示意性示出压强调节器400A的一部分，所述压强调节器400A附连至压强调节器接ロ 250A，使得传输元件480A’经过定位以传输能量至压强调节器接ロ 250A的合作传输元件290A’、和/或传输来自压强调节器接ロ 250A的合作传输元件290A’的能量，其中密封构件460A提供了抵御环境因素的保护。在例如光能被用于发送数据/信息至面罩10的许多实施方案中，无需向面罩10 传输能量来为显示器提供电力。例如，在压强调节器400和面罩10的代表性实施方案中，压强调节器400的第一数据通信系统包括传输元件，所述传输元件包括为例如发光二极管(LED)形式的一个或多个光发射器480a、480b、480c、480d、482a、482b和482c。对本领域技术人员来说清楚的是，可以使用任何数量的光发射器。光发射器480a、480b、480c、480d、482a、482b和482c以及麦克风470可以例如附连至压强调节器400内的印刷电路板组件484。如图7E所示，印刷电路板组件484可以形成为大体上环形的形状，其中具有通道485，通过所述通道485压强调节器400的出口 416可被安置成与面罩10的吸气端ロ 260流体连通。当组装压强调节器400时，光发射器480a、480b、480c、480d、482a、482b和482c分别与形成在后向延伸部分450的后向表面456中的端ロ 486a、486b、486c、486d、488a、488b和488c对齐。在压强调节器400附连至元件外壳200的压强调节器接ロ端ロ 252后，端ロ 486a、486b、486c、486d、488a、488b 和 488c (以及因此光发射器 480a、480b、480c、480d、482a、482b和482c)分别与包括形成在压强调节器接ロ 250中的端ロ 290a、290b、290c、290d、292a、292b和292c的传输元件对齐。压强调节器400和压强调节器接ロ端ロ 252可以“键连接”，从而确保用以使端 ロ 486a、486b、486c、486d、488a、488b 和 488c 分别与端 ロ 290a,290b,290c、290d、292a、292b和292c对齐的恰当的互连。保持凸缘420可以例如具有不同的尺寸，以便压强调节器400可以仅ー种取向附连至压强调节器接ロ端ロ 252。端ロ 290a、290b、290c和290d分别与光导组件293的光导或光管293a、293b、293c和293d对齐(參见例如图I)。端ロ 292a、292b和292c分别与光导组件294的光导或光管294a,294b 和 294c 对齐。举例来说，如图 8B 所示，光导 293a、293b、293c、293d、294a、294b和 294c 的后向端部 293a’、293b’、293c’、293d’、294a’、294b’ 和 294c，定位在面罩 10 的使用者视野内，从而向使用者提供一个或多个显示器。光导组件293和294可以不干扰(或仅最低限度地干扰)使用者查看外界环境的视野(即通过透镜50的视野)的方式定位在面罩10内。可以容易地将对外界视野的任何干扰减到最小。在示出的实施方案中，通道216可以例如形成在面罩10的外壳200中，通过所述通道，光导组件293和294可以进入面罩10的内部密封体积内。在数种实施方案中，光导或光管293a、293b、293c、293d、294a、294b和294c由半透明的热塑性材料如聚碳酸酯模塑而成。或者，可以使用光纤管材、镜面管材(miiroredtubing)或其它光传输材料。在示出的实施方案中，端ロ 486a、486b、486c、486d、488a、488b和488c以及端ロ290a、290b、290c、290d、292a、292b和292c受到压强调节器400的密封构件460与压强调节器接ロ端ロ 252的相互密封作用的保护而免受环境的影响。不需要在面罩10中形成另外的密封通道。在例如消防员使用面罩10的情况下，来自罐500的空气通过压强调节器400和压强调节器接ロ 250能够冷却数据通信系统，从而阻止环境热造成的损坏或干扰。在许多实施方案中，光源480a、480b、480c和480d以及相 应光导293a、293b、293c和293d被用于向使用者发送有关呼吸气体气缸或罐500的状态的信息。例如，在许多实施方案中，光源480a、480b、480c和480d中的每ー个均代表四分之ー罐的呼吸气体。在满罐的情况下，光源480a、480b、480c和480d(以及因此光导293a、293b、293c和293d)都被点亮。在源或罐为四分之三满的情况下，仅光源480b、480c和480d被点亮。在罐为二分之一满的情况下，仅光源480c和480d被点亮。在罐为四分之ー满的情况下，仅光源480d被点売。在许多实施方案中，光源482a、482b和482c以及相应光导294a、294b、294c分别被用于发送有关个人安全报警系统(或PASS，如果PASS在一定的短时间内没有检测到使用者的动作，则它将自动激活)状态、系统电池状态、以及任何疏散警报的存在的信息。光源中的每ー个的简单开/关状态可以例如用于发送信息。此外，顔色、调制、调制频率等可以用于传达另外的信息。而且，如图8B所示，光导的后向(可视的)端部的形状可以用于传达信息或澄清信息的发送。在图8B的实施方案中，光导294a、294b和294c的后向端部294a’、294b’和294c’独特地成形为用于传达信息的符号。此类符号的使用让使用者清楚地理解显示的光意味着什么，使得信息更容易为使用者所理解并增加使用者的安全性。在诸如消防的高度紧张的情形下，甚至训练有素的使用者也可能会例如出错或者不能断定他们对信息的理解。压强调节器400的第一数据通信系统可以接收来自各元件的数据，所述各元件包括但不限干与呼吸气体罐500流体连接的压强换能器504、PASS设备、系统电池、与使用者和/或任何通信系统以通信领域已知的有线或无线方式通信连接的遥测系统(參见例如图10)。举例来说，如图7E所示，通信模块490可以与压强调节器400的第一数据通信系统通信连接。在有线通信的情况下，一根或多根数据或通信线或电缆可以例如沿着柔性软管510延伸或者在柔性软管510内延伸，从而进入压强调节器400。如上所述，压强调节器400的第一数据通信系统接收到的数据/信息可以例如被发送至压强调节器接ロ 250的第二数据通信系统，经由这可操控或控制面罩10内的在面罩10使用者视野内的一个或多个显示器。利用诸如光能的能量将来自压强调节器(如压强调节器400或200A)的数据/信息发送至面罩10或IOA(參见例如图8A)内此种光能的ー个或多个可视显示器，这消除了对面罩10内的电子元件的需要，由此消除与此类电元件相关的成本、维护和重量。除了提供包括例如图SB所示光导的后向端部的显示器，或作为提供包括例如图SB所示光导的后向端部的显示器的替代方式，此类光导可以例如用于投射数据/信息到在面罩10使用者视野范围内的表面(例如透镜50)上。前述说明和附图陈述了实施方案。在不偏离本发明范围的情况下，本领域技术人员根据前述教导当然可以了解各种修改、添加和替代设计，本发明范围由所附权利要求书 而不是前述说明决定。落在权利要求书的等效形式的含义和范围内的所有改变和变化都包括在权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种呼吸系统,其包括 压强调节器，其包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和第一数据通信系统；以及 呼吸面罩，其包括与所述压强调节器可拆除地附连的接口、用以与使用者的面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少一个密封系统、与压强调节器接口流体连接并且与所述面罩的内部流体连接的吸入端口、以及在与使用者的面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少一个显示器，所述压强调节器接口包括用于接收来自所述第一数据通信系统的数据从而控制所述至少一个显示器的第二数据通信系统。
2.根据权利要求I所述的呼吸系统，其中，密封附连形成在所述压强调节器与所述面罩的接口之间。
3.根据权利要求I所述的呼吸系统，其中，所述第一数据通信系统包括至少一个光源，而所述第二数据通信系统包括至少一个光导。
4.根据权利要求I所述的呼吸系统，其中，所述第一数据通信系统包括位于隔开的位置处的多个光源，而所述第二数据通信系统包括多个光导，所述多个光源中的每个光源均经过对准以在所述压强调节器附连至所述面罩的接口时发送光至所述多个光导中的一个光导的第一端部。
5.根据权利要求4所述的呼吸系统，其中，所述多个光导中的每个光导均包括半透明的聚合物管。
6.根据权利要求4所述的呼吸系统，其中，所述至少一个显示器包括所述多个光导中的至少一个光导的第二端部。
7.根据权利要求6所述的呼吸系统，其中，所述面罩进一步包括至少一个第二显示器，所述至少一个第二显示器包括所述多个光导中的至少一个其它光导的第二端部。
8.根据权利要求I所述的呼吸系统，其中，所述第一数据通信系统包括至少一个数据传输元件，而所述第二数据通信系统包括至少一个合作数据传输元件，在所述压强调节器与所述面罩的接口之间形成的密封附连提供介于环境与第一数据传输元件和第二数据传输元件之间的密封。
9.一种与面罩一起使用的压强调节器，所述面罩包括与所述压强调节器可拆除地附连的接口、位于所述面罩内的至少一个第一显示器、和位于所述接口内的与所述第一显示器通信连接的第一数据通信系统，所述压强调节器包括外壳、用以连接至包括氧气的加压气体的入口、和至少部分地位于所述外壳内的第二数据通信系统，所述压强调节器的所述第一数据通信系统能够发送数据至所述面罩的所述第二数据通信系统。
10.根据权利要求9所述的压强调节器，其进一步包括用于形成介于所述压强调节器与所述面罩的接口之间的密封接合的密封构件。
11.根据权利要求9所述的压强调节器，其中，所述第一数据通信系统包括至少一个光源。
12.根据权利要求9所述的压强调节器，其中，所述第一数据通信系统包括在隔开的位置处的多个光源。
13.—种向呼吸装置的使用者提供信息的方法，其包括 发送数据至所述呼吸装置的压强调节器的第一数据通信系统；以及发送来自所述第一数据通信系统的数据至所述呼吸装置的面罩的第二数据通信系统。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，数据是经由光能从所述第一数据通信系统发送至所述第二数据通信系统。
15.一种用于与压强调节器连接的呼吸面罩，所述面罩包括与所述压强调节器可拆除地附连的接口、用以与使用者的面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少一个密封系统、与压强调节器接口流体连接并且与所述面罩的内部流体连接的吸入端口、以及在与使用者的面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少一个显示器，所述压强调节器接口包括用于接收来自所述压强调节器的数据从而控制所述至少一个显示器的数据通信系统。
16.根据权利要求15所述的呼吸面罩，其中，所述数据通信系统包括至少一个光导。
17.根据权利要求15所述的呼吸面罩，其中，所述数据通信系统包括多个光导，所述多个光导的每个光导均包括半透明的聚合物管。
18.—种呼吸系统,其包括 压强调节器，其包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和至少一个能量传输元件；以及 呼吸面罩，其包括与所述压强调节器可拆除地附连的接口、用以与使用者的面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少一个密封系统、与压强调节器接口流体连接并且与所述面罩的内部流体连接的吸入端口，所述压强调节器接口包括至少一个合作能量传输元件，使得能量能够在所述至少一个能量传输元件与所述至少一个合作能量传输元件之间传输，从而传输数据或电力中的至少一种。
19.根据权利要求18所述的呼吸系统，其中，密封附连形成在所述压强调节器与所述面罩的接口之间。
20.根据权利要求18所述的呼吸系统，其中，在所述压强调节器与所述面罩的接口之间形成的密封附连提供介于环境与第一能量传输元件和第二能量传输元件之间的密封。
全文摘要
一种呼吸系统，其包括压强调节器，所述压强调节器包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和第一数据通信系统；以及呼吸面罩，所述呼吸面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接口、用以与使用者面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少一个密封系统、与压强调节器接口流体连接并且与面罩内部流体连接的吸入端口、以及在与使用者面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少一个显示器。压强调节器接口包括用于接收来自第一数据通信系统的数据从而控制所述至少一个显示器的第二数据通信系统。密封附连可以例如形成在压强调节器与面罩接口之间。
文档编号A62B9/00GK102844080SQ201180019041
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月24日 优先权日2010年7月2日
发明者C·洛伊施纳, K·施米特克, M·特克伦布格, M·霍恩, D·基洛, T·库巴 申请人:煤矿安全设备公司
呼吸装置面罩和压强调节器的数据通信和显示器相关申请的交叉引用本申请要求2010年7月2日提交的美国临时专利申请第61/360，936号的权益，所述美国临时专利申请的公开内容通过引用结合在此。
背景技术：
提供以下信息以帮助读者理解以下公开的设备、系统和/或方法，以及通常使用此类设备、系统和/或方法的环境。不希望本文所用的术语受限于任何具体的狭义解释，除非本文另外明确说明。本文列示的參考文献可有助于理解所述设备、系统和/或方法或技术背景。所有參考文献的公开内容都通过引用结合在此。供气式呼吸器、如自持式呼吸装置(SCBA)允许人们在诸如火灾的危险环境中，以及在不利用机械辅助将难以呼吸或无法呼吸的密闭空间中呼吸。供气式呼吸器可以例如包 括全面罩，束帯和承载器组件，含有呼吸用高压压缩空气(或含有氧气的其它气体)的气缸，以及至少ー个、更通常为两个压强调节器。第一或第一级调节器通常安装在气缸附近，并且起到的作用是使来自气缸的压缩空气的相对高的压强降低至大气压强以上。气缸通常含有处于例如2200psi至4500psi的相对高的压强下的空气(或其它可呼吸气体)。第一级调节器可以例如使所述压强降低至约80-100psi。第二或第二级调节器通常安装在面罩上，并且起到的作用是调节空气流量以满足使用者呼吸需要。呼吸控制调节器组件公开在例如美国专利第4，821，767号和第5，016，627号中。密封到使用者面部的面罩或面具通常包括透镜，使用者可以通过所述透镜看到周围环境。面罩还包括与第二级调节器流体连接的接ロ或安装座，吸入的空气通过所述接ロ或安装座进入面具，并且面罩还包括呼气端ロ，呼出的空气通过其离开面具。在一些面罩中，使用单一端ロ来吸入和呼出空气。在其它面罩中，使用独立的端ロ。使用者的呼吸控制一阀系统(例如，包括吸入阀和排出阀)，以便经由第二级调节器控制加压空气的递送。通常，期望在面罩内维持相对于环境压强的轻微正压。在面罩内维持正压的供气式呼吸器的面罩常被称为压强按需面罩，而供气式呼吸器的其它面罩常被称为按需面罩。经常期望向呼吸装置使用者提供信息，所述信息包括例如有关呼吸装置的空气源、电源和/或其它系统的状态的数据，有关所述使用者附近其他使用者的信息，疏散警报和/或其它信息。信息显示器已经以许多方式提供给呼吸装置使用者。例如，显示器可以设置在第二级调节器附近。显示器可以替代地设置在透镜的外侧部分上。在显示器位于呼吸装置的面罩外部的情况下，烟雾或其它环境条件可能会使使用者看不清显示器，除非它位于非常靠近面罩透镜的地方。而且，恶劣的环境条件可能会不利地影响显示器的操作。而且，在将显示器定位在面罩透镜附近的情况下，必须注意不要过分阻碍使用者的视野。在面罩内部设置显示器可以消除周围环境对显示器的ー种或多种不利影响，但是可能会在例如充分密封通过面罩从而与显示器通信的电子器件的通道方面存在其它问题。虽然在面罩内使用与面罩外部的电子器件无线通信的有源显示器可以消除与使电线和/或电子器件通过面罩相关的问题，但是面罩内仍然需要专用电源来为显示器提供电力。而且，面罩内的显示器和相关电子器件可能会増加制造成本以及维护时间和费用。不论显示器是设置在面罩内部还是从外部附连至面罩，目前可用的显示器都可能会对面罩的重量、面罩的重心、使用者的视野、面罩的成本和/或面罩的其它方面造成不利影响。
发明内容
在一方面，ー种呼吸系统包括压强调节器，所述压强调节器包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和第一数据通信系统；以及呼吸面罩，所述呼吸面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接ロ、用以与使用者面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少ー个密封系统、与压强调节器接ロ流体连接并且与面罩内部流体连接的吸入端ロ、以及在与使用者面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少ー个显示器。压强调节器接ロ包括用于接收来自第一数据通信系统的数据从而控制所述至少一个显示器的第二数据通信系统。密封附连可以例如形成在压强调节器与面罩的接ロ之间。
在许多实施方案中，第一数据通信系统包括至少ー个光源，而第二数据通信系统包括至少ー个光导。第一数据通信系统可以例如包括位于隔开的位置处的多个光源，而第ニ数据通信系统可以例如包括多个光导。多个光源中的每个光源可以例如被对准以在压强调节器附连至面罩的接ロ时发送光至多个光导中的一个光导的第一端部。在许多实施方案中，多个光导中的每个光导均包括半透明的聚合物管。所述至少一个显示器可以例如包括所述多个光导中的至少ー个光导的第二端部。面罩还可以包括至少ー个第二显示器，至少ー个第二显示器包括所述多个光导中的至少ー个其它光导的第二端部。第一数据通信系统可以例如包括至少ー个数据传输元件，而第二数据通信系统可以例如包括至少ー个合作数据传输元件。在压强调节器与面罩的接ロ之间形成的密封附连可以例如提供介于环境与第一数据传输元件与第二数据传输元件之间的密封。在另一方面，一种压强调节器包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入ロ、和至少部分地位于外壳内的第二数据通信系统，该压强调节器与面罩一起使用，所述面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接ロ、位于面罩内的至少ー个第一显示器、和位于接口内的与所述显示器通信连接的第一数据通信系统。压强调节器的第一数据通信系统适合发送数据至面罩的第二数据通信系统。压强调节器可以例如进ー步包括用于形成介于压强调节器与面罩的接ロ之间的密封接合的密封构件。第一数据通信系统可以例如包括至少ー个光源。在许多实施方案中，第一数据通信系统包括在隔开的位置处的多个光源。在另一方面，ー种向呼吸装置使用者提供信息的方法包括将数据发送至呼吸装置的压强调节器的第一数据通信系统，和将来自第一数据通信系统的数据发送至呼吸装置的面罩的第二数据通信系统。在许多实施方案中，数据是经由光能从第一通信系统发送至第二数据通信系统。在另一方面，一种用于与压强调节器连接的呼吸面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接ロ、用以与使用者的面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少ー个密封系统、与压强调节器接ロ流体连接并且与面罩内部流体连接的吸入端ロ、以及在与使用者面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少ー个显示器。压强调节器接ロ包括用于接收来自压强调节器的数据从而控制所述至少一个显示器的数据通信系统。在又一方面，呼吸系统包括压强调节器和呼吸面罩。压强调节器包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和至少ー个能量传输元件。呼吸面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接ロ、用以与使用者面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少ー个密封系统、与压强调节器接ロ流体连接并且与面罩内部流体连接的吸入端ロ。压强调节器接ロ包括至少ー个合作能量传输元件，使得能量可以在所述至少一个能量传输元件与所述至少ー个合作能量传输元件之间传输，从而传输数据或电力中的至少ー种。密封附连可以例如形成在压强调节器与面罩的接ロ之间。在压强调节器与面罩的接ロ之间形成的密封附连可以例如提供介于环境与第一能量传输元件与第二能量传输元件之间的密封。根据以下结合附图提供的详细描述，所述设备、系统和/或方法以及其属性和伴随的优点将被更好地知晓与理解。
图I示出本文所述面罩的代表性实施方案的分解或拆解透视图。图2示出图I所示面罩的前面部分的透视图。图3示出所述面罩的前面部分的另ー个透视图。图4A示出所述面罩的前面部分的剖视图。图4B示出所述面罩前面部分的一部分的放大剖视图。图5示出其上附连有压强调节器实施方案的前面部分的侧视图。图6示出前面部分和附连至前面部分的压强调节器的侧面剖视图。图7A示出压强调节器的侧面剖视图。图7B示出图7A所示压强调节器的透视图。图7C示出图7A所示压强调节器的侧视图。图7D示出图7A所示压强调节器的另ー个侧面剖视图。图7E示出图7A所示压强调节器在分解或拆解状态下的透视图。图8A示出面罩内的透视图，其示出用于向面罩使用者提供数据/信息的多个显示器。图SB示出向面罩使用者的眼睛发送光信号的示意图。图9A示出向例如面罩内的一个或多个显示器发送来自任何数量的设备或系统的数据/信息的示意图，所述发送是经由压强调节器内的第一数据通信系统以及与面罩的压强调节器接ロ操作性地连接的第二数据通信系统进行的。图9B示出压强调节器与面罩的压强调节器接ロ的密封接合，以及压强调节器的传输元件与压强调节器接ロ的合作传输元件的通信连接。
具体实施例方式如本文和所附权利要求书中使用的単数形式“ー个(种)”、和“所述”包括复数指代，除非本文另外明确指明。因而，例如，所提及的“ー个端ロ”包括多个此类端ロ以及本领域技术人员已知的此类端ロ的等效物等，并且提及“所述端ロ ”就是提及一个或多个此类端ロ以及本领域技术人员已知的此类端ロ的等价物等。图I至图6和图SB示出可以结合有数据通信系统和用于通信数据/信息的显示器的全面罩或呼吸器面具10的代表性实施方案。然而，对本领域技术人员来说清楚的是，本文要求保护的数据通信系统和显示器可以结合入许多类型的面罩(包括例如通过改装或修改目前可用的面罩)中。类似地，图I、图5、图6、图7B以及图8A至图8E示出可以结合有数据通信系统的压强调节器400的代表性实施方案。然而，对本领域技术人员来说清楚的是，本文要求保护的数据通信系统可以结合入许多类型的压强调节器(包括例如通过改装或修改目前可用的压强调节器)中。如图I所示，面罩10可以例如包括面部本体(blank) 20 (例如用硅橡胶制造)，所述面部本体包括围绕使用者面部密封的后方开ロ 30。一般来说，开ロ 30包括围绕使用者下颚区域密封的下颚杯形部分32、围绕使用者面部 侧面密封的侧面部分34、以及与下颚杯形部分32相対的且围绕使用者前额密封的前额部分(图I中未示出)。面部本体20密封地附连至面罩10的前向部分15 (參见例如图2)，所述前向部分包括位于其上部部分上的透镜50、和形成在其下部部分中的呼吸和/或过滤元件。面部本体20可以例如经由外围边沿(rim)或边缘(edge)60密封地附连至面罩10的前向部分。如本文在提及面罩10和其它元件时使用的术语例如“前面”、“前向”、“后方”、“后向”、“上”、“下”或类似术语一般指与佩戴面罩10并且竖直站立的人有关的參考方向。面罩10可以例如具有与其附连的附连部分380，所述附连部分可以连接至例如捆带条(strapping)，所述捆带条用于将面罩10附连至使用者头部并維持呼吸器面具10的面部本体20与使用者面部密封接合。使用者可以通过其查看周围环境的透镜50经由密封边沿70附连至面罩10的前面部分15的上部部分。呼吸和/或过滤元件附连至面罩10的前面部分15并且在透镜50的下方。举例来说，如图IA所示，面罩10包括大体上位于中心的端ロ或开ロ 100。端ロ 100形成在延伸壁部分120的前向端部中，所述延伸壁部分从前面部分15的下部部分的其余部分前向延伸。呼吸器元件结构或外壳200附连至前向延伸部分120。就这一点而言，外壳200与延伸部分120的内壁形成密封的接合、贴合或连接。外壳200可以例如包括围绕其外围的沟道或凹槽210，所述沟道或凹槽与延伸部分120的内壁形成密封接合(參见例如图4A)。外壳200可以具有一般任何形状以密封地安放在具有几乎任何配合形状的端口中。外壳200还包括呼气端ロ 220 (參见例如图I)，密封阀构件230 (例如本领域已知的伞形阀构件；參见例如图4A)连接在所述呼气端ロ的上方。在示出的实施方案中，阀构件230经由例如弹簧240(參见例如图4A)偏置在关闭位置。保持件242保持弹簧240与阀构件230连接。阀构件230的偏置在如本领域已知的用于以压强按需模式操作的面罩10内产生正压。面罩10也可以以按需模式操作，在这种模式下阀构件230没有偏置在关闭位置。阀230在面罩10的使用者呼气时打开，但在吸入时关闭，从而阻止吸入的空气通过呼气端ロ 220。接ロ端ロ 252形成在面罩10的元件外壳200的压强调节器接ロ 250的接ロ部中，从而将面罩10安置成与第二级压强调节器400流体连接，使得加压呼吸气体(空气或含有氧气的气体)可以由加压空气罐500经由第一级压强调节器502供应(其中的每个均在图I中示意性示出)。当连接至面罩10时，压强调节器400 (例如在图7A至图7E中示出)根据需求向使用者递送呼吸气体。如本领域已知的，压强调节器400可以例如包括外壳401，在所述外壳中布置有被弹簧404偏置的隔膜402，所述隔膜将调节器组件分成与面罩10的内部流体连接的内室406和与周围环境流体连接的外室408，所述外室408通常在环境压强下(參见图8A)。隔膜402联接至打开和关闭入口阀412的致动机构410。使用者的呼吸导致调节器组件400的内室406与外室408之间产生压强差，所述压强差继而导致隔膜402移位，从而经由机构410控制(即，打开和关闭)入口阀412。结果，诸如调节器400的调节器经常称为压强按需调节器。以与上述向使用者供应呼吸气体的方式类似的方式操作的压强调节器的实例为 FIREHAWK I 调节器，其可从 Mine Safety Appliances Company of Pittsburgh,Pennsylvania 得至丨J。举例来说，如图7A所示，调节器400的入口 414可以例如经由柔性软管或其它导 管510连接至第一级压强调节器502，并因此连接至加压空气罐500。入口 414可以是本领域已知的用于牢固地连接至软管510的倒钩式入口。出口 416与阀412流体连接。流量调节机构418可以例如安置成与本领域已知的出ロ 416连接。在示出的实施方案中，压强调节器400的弹簧加载保持凸缘420 (參见例如图I和图6)与接ロ端ロ 252周边上的安装接ロ 254的配合安装凸缘256形成可释放的连接。压强调节器400包括在其每个侧面上的释放按钮430，可以按压所述释放按钮来解脱压强调节器与调节器端ロ 252的连接。吸入或吸气端ロ 260与接ロ端ロ 252流体连接，并提供了供例如来自压强调节器400的加压空气进入面罩10内部的端ロ(參见例如图4A和4B)。就这一点而言，吸气端ロ260与吸气止回阀264流体连接，所述吸气止回阀包括例如阀座266和柔性瓣阀268。吸气阀264在面罩10的使用者吸气时打开，但在呼出时关闭，从而阻止呼出的空气通过吸气端ロ 260。因此，阻止呼气期间压强调节器400经由吸气端ロ 260受到污染。在许多实施方案中，呼吸器面具10还可以例如包括辅助引导呼吸器面具10内的气流的鼻罩300。包围面部的鼻部和下颚部的鼻罩300可以例如由弾性体聚合物材料如弹性体(例如硅树脂)整体地形成。在示出的实施方案中，通过例如使鼻罩300的前向端ロ或开ロ 310围绕附连至元件外壳200的凸缘270延伸或延展而将鼻罩300从后方附连至元件外壳200，所述凸缘270是经由所述凸缘270上的螺纹272和元件外壳200的后向元件280上的配合螺纹282附连至所述元件外売。鼻罩300可以例如包括一个或多个吸气止回阀320。在示出的实施方案中，语音发送器(speech voicemitter) 284位于端ロ 310与后向元件282之间，从而帮助提供通过面罩10的可理解的语音发送。在数种实施方案中，语音发送器284由包封在穿孔铝外壳中的薄膜形成。呼吸器面具或面罩10还包括可拆除地附连至元件外壳200上的外壳盖288 (參见图I)。外壳盖288可以例如由有弹性的聚合物材料如聚碳酸酷、聚酯或聚碳酸酯/聚酯共混物注射模塑成整体的零件。元件外壳200可以例如由聚合物材料以与外壳盖288大体上相同的方式注射模塑。同样地，透镜50可以例如由聚合物材料(例如，透明聚碳酸酷)注射模塑。举例来说，如图3所示，敞开的环境或备用端ロ 298可以形成在元件外壳200的接ロ 250中。环境端ロ 298与吸气端ロ 260以及与呼气端ロ 220独立地形成，并且经由与将吸气端ロ 260连接至面罩10/鼻罩300内部的流体通路不同的流体通路与面罩10/鼻罩300内部流体连接。在示出的实施方案中，环境端ロ 298与面罩10/鼻罩300内部流体连接，使得在环境端ロ 298和使用者的鼻部/嘴部之间不存在介入止回阀。环境端ロ 298的操作描述在与本申请同一日提交(代理人案号IR 09-10)的、题目为“Fac印iece With OpenPort”的共同待决的美国临时专利申请第61/360，935号中，所述美国临时专利申请的公开内容通过引用结合在此。压强调节器400包括与接ロ 250的内壁形成密封接合的至少ー个密封件或密封构件460 (例如，弹性体密封构件如弾性体O形环)。密封构件460将位于所述密封构件460后方的接ロ 250的部分和压强调节器400的部分与外部环境或环境大气密封隔离。在示出的实施方案中，压强调节器400进ー步包括与接ロ 250的内壁形成密封接合的第二密封件或密封构件462 (例如，弹性体密封构件如弾性体O形环)。在许多实施方案中，压强调节器400可以例如包括或具有用于发送使用者语音的 麦克风470，所述麦克风在部件或表面456 (在压强调节器400连接至接ロ 250时，所述部件或表面456可以例如一般与环境端ロ 298相邻)附近连接至所述压强调节器。麦克风470的此种定位提供了介于使用者嘴部与麦克风470之间的大体上直接的路径。密封构件460提供了介于麦克风470与环境大气之间的密封。压强调节器400以及其密封构件460保护麦克风470不受可损坏麦克风470的环境因素例如灰尘、尘土、烟雾、水和热辐射的损坏。在示出的实施方案中，压强调节器400还包括在面罩10的内部与面罩10外部的一个或多个系统和/或个体之间发送信息、数据和/或信号的第一数据通信系统(參考例如图9A)。在许多实施方案中，第一数据通信系统与例如面罩10的压强调节器接ロ 250内的第二数据通信系统通信，或者与和面罩10的压强调节器接ロ 250通信连接的第二数据通信系统通信。第二数据通信系统可以例如将所述数据传输或传递至面罩10的使用者，从而使其被使用者的ー种或多种感官所感知(例如，通过视觉、听觉、触觉等感知)。与麦克风470类似，第一数据通信系统和第二数据通信系统中每一者的通信元件都被定位成在压强调节器400与接ロ 250操作性连接时位于密封构件460的后方。压强调节器400的密封构件460与压强调节器接ロ端ロ 252的密封接合保护第一数据通信系统和第二数据通信系统，使其不受可损坏或干扰此类系统的操作的环境因素例如灰尘、烟雾、尘土、水和热的损坏。第一数据通信系统的许多元件可以例如在压强调节器400的内部，使得压强调节器400的外壳401提供抵御周围环境的保护。与第二数据通信系统的合作通信元件通信的第一数据通信系统的通信元件(例如，能量或信号传输元件)可被定位成使得介于调节器400与压强调节器接ロ 250之间(在压强调节器400连接至压强调节器接ロ 250上时)的密封提供抵御由环境因素造成的污染或损坏的保护。经由介于压强调节器400与压强调节器接ロ 250之间的密封连接的数据/信息发送消除了形成进入面罩10的另外的密封通道的需要。第一数据通信系统可以例如经由压强调节器接ロ 250的接ロ端ロ 252，以使得面罩10内不需要电源或其它电子器件的方式发送信息至面罩10及其使用者。例如，除了在压强调节器400的第一数据通信系统与压强调节器接ロ 250的第二数据通信系统之间传输用于数据发送的能量或信号之外，电カ或能量还可以经由压强调节器400与压强调节器接ロ 250的连接而在压强调节器400与面罩10之间传输(參见例如图9A)。再一次，能量传输元件可被定位成使得介于调节器400与压强调节器接ロ 250之间的密封提供抵御由环境因素造成的污染或损坏的保护。用于数据发送的能量、或用于给面罩内ー个或多个元件如一个或多个显示器、传感器等提供电カ的能量可以有线或接触的方式，或无线或非接触方式发送。ー个或多个传感器可以例如设置在面罩10内从而监测使用者的状态。压强调节器400或另ー压强调节器上的发送或传输元件(例如导电触头)可以例如与压强调节器接ロ 250或另ー压强调节器接口上的合作发送或传输元件(例如导电触头)对齐和接触。同样地，用于数据发送或供电カ用的能量可以以无线或非接触方式发送。例如，能量可以经由光能、经由微波或经由感应传输。图9B示意性示出压强调节器400A的一部分，所述压强调节器400A附连至压强调节器接ロ 250A，使得传输元件480A’经过定位以传输能量至压强调节器接ロ 250A的合作传输元件290A’、和/或传输来自压强调节器接ロ 250A的合作传输元件290A’的能量，其中密封构件460A提供了抵御环境因素的保护。在例如光能被用于发送数据/信息至面罩10的许多实施方案中，无需向面罩10 传输能量来为显示器提供电力。例如，在压强调节器400和面罩10的代表性实施方案中，压强调节器400的第一数据通信系统包括传输元件，所述传输元件包括为例如发光二极管(LED)形式的一个或多个光发射器480a、480b、480c、480d、482a、482b和482c。对本领域技术人员来说清楚的是，可以使用任何数量的光发射器。光发射器480a、480b、480c、480d、482a、482b和482c以及麦克风470可以例如附连至压强调节器400内的印刷电路板组件484。如图7E所示，印刷电路板组件484可以形成为大体上环形的形状，其中具有通道485，通过所述通道485压强调节器400的出口 416可被安置成与面罩10的吸气端ロ 260流体连通。当组装压强调节器400时，光发射器480a、480b、480c、480d、482a、482b和482c分别与形成在后向延伸部分450的后向表面456中的端ロ 486a、486b、486c、486d、488a、488b和488c对齐。在压强调节器400附连至元件外壳200的压强调节器接ロ端ロ 252后，端ロ 486a、486b、486c、486d、488a、488b 和 488c (以及因此光发射器 480a、480b、480c、480d、482a、482b和482c)分别与包括形成在压强调节器接ロ 250中的端ロ 290a、290b、290c、290d、292a、292b和292c的传输元件对齐。压强调节器400和压强调节器接ロ端ロ 252可以“键连接”，从而确保用以使端 ロ 486a、486b、486c、486d、488a、488b 和 488c 分别与端 ロ 290a,290b,290c、290d、292a、292b和292c对齐的恰当的互连。保持凸缘420可以例如具有不同的尺寸，以便压强调节器400可以仅ー种取向附连至压强调节器接ロ端ロ 252。端ロ 290a、290b、290c和290d分别与光导组件293的光导或光管293a、293b、293c和293d对齐(參见例如图I)。端ロ 292a、292b和292c分别与光导组件294的光导或光管294a,294b 和 294c 对齐。举例来说，如图 8B 所示，光导 293a、293b、293c、293d、294a、294b和 294c 的后向端部 293a’、293b’、293c’、293d’、294a’、294b’ 和 294c，定位在面罩 10 的使用者视野内，从而向使用者提供一个或多个显示器。光导组件293和294可以不干扰(或仅最低限度地干扰)使用者查看外界环境的视野(即通过透镜50的视野)的方式定位在面罩10内。可以容易地将对外界视野的任何干扰减到最小。在示出的实施方案中，通道216可以例如形成在面罩10的外壳200中，通过所述通道，光导组件293和294可以进入面罩10的内部密封体积内。在数种实施方案中，光导或光管293a、293b、293c、293d、294a、294b和294c由半透明的热塑性材料如聚碳酸酯模塑而成。或者，可以使用光纤管材、镜面管材(miiroredtubing)或其它光传输材料。在示出的实施方案中，端ロ 486a、486b、486c、486d、488a、488b和488c以及端ロ290a、290b、290c、290d、292a、292b和292c受到压强调节器400的密封构件460与压强调节器接ロ端ロ 252的相互密封作用的保护而免受环境的影响。不需要在面罩10中形成另外的密封通道。在例如消防员使用面罩10的情况下，来自罐500的空气通过压强调节器400和压强调节器接ロ 250能够冷却数据通信系统，从而阻止环境热造成的损坏或干扰。在许多实施方案中，光源480a、480b、480c和480d以及相 应光导293a、293b、293c和293d被用于向使用者发送有关呼吸气体气缸或罐500的状态的信息。例如，在许多实施方案中，光源480a、480b、480c和480d中的每ー个均代表四分之ー罐的呼吸气体。在满罐的情况下，光源480a、480b、480c和480d(以及因此光导293a、293b、293c和293d)都被点亮。在源或罐为四分之三满的情况下，仅光源480b、480c和480d被点亮。在罐为二分之一满的情况下，仅光源480c和480d被点亮。在罐为四分之ー满的情况下，仅光源480d被点売。在许多实施方案中，光源482a、482b和482c以及相应光导294a、294b、294c分别被用于发送有关个人安全报警系统(或PASS，如果PASS在一定的短时间内没有检测到使用者的动作，则它将自动激活)状态、系统电池状态、以及任何疏散警报的存在的信息。光源中的每ー个的简单开/关状态可以例如用于发送信息。此外，顔色、调制、调制频率等可以用于传达另外的信息。而且，如图8B所示，光导的后向(可视的)端部的形状可以用于传达信息或澄清信息的发送。在图8B的实施方案中，光导294a、294b和294c的后向端部294a’、294b’和294c’独特地成形为用于传达信息的符号。此类符号的使用让使用者清楚地理解显示的光意味着什么，使得信息更容易为使用者所理解并增加使用者的安全性。在诸如消防的高度紧张的情形下，甚至训练有素的使用者也可能会例如出错或者不能断定他们对信息的理解。压强调节器400的第一数据通信系统可以接收来自各元件的数据，所述各元件包括但不限干与呼吸气体罐500流体连接的压强换能器504、PASS设备、系统电池、与使用者和/或任何通信系统以通信领域已知的有线或无线方式通信连接的遥测系统(參见例如图10)。举例来说，如图7E所示，通信模块490可以与压强调节器400的第一数据通信系统通信连接。在有线通信的情况下，一根或多根数据或通信线或电缆可以例如沿着柔性软管510延伸或者在柔性软管510内延伸，从而进入压强调节器400。如上所述，压强调节器400的第一数据通信系统接收到的数据/信息可以例如被发送至压强调节器接ロ 250的第二数据通信系统，经由这可操控或控制面罩10内的在面罩10使用者视野内的一个或多个显示器。利用诸如光能的能量将来自压强调节器(如压强调节器400或200A)的数据/信息发送至面罩10或IOA(參见例如图8A)内此种光能的ー个或多个可视显示器，这消除了对面罩10内的电子元件的需要，由此消除与此类电元件相关的成本、维护和重量。除了提供包括例如图SB所示光导的后向端部的显示器，或作为提供包括例如图SB所示光导的后向端部的显示器的替代方式，此类光导可以例如用于投射数据/信息到在面罩10使用者视野范围内的表面(例如透镜50)上。前述说明和附图陈述了实施方案。在不偏离本发明范围的情况下，本领域技术人员根据前述教导当然可以了解各种修改、添加和替代设计，本发明范围由所附权利要求书 而不是前述说明决定。落在权利要求书的等效形式的含义和范围内的所有改变和变化都包括在权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种呼吸系统,其包括 压强调节器，其包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和第一数据通信系统；以及 呼吸面罩，其包括与所述压强调节器可拆除地附连的接口、用以与使用者的面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少一个密封系统、与压强调节器接口流体连接并且与所述面罩的内部流体连接的吸入端口、以及在与使用者的面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少一个显示器，所述压强调节器接口包括用于接收来自所述第一数据通信系统的数据从而控制所述至少一个显示器的第二数据通信系统。
2.根据权利要求I所述的呼吸系统，其中，密封附连形成在所述压强调节器与所述面罩的接口之间。
3.根据权利要求I所述的呼吸系统，其中，所述第一数据通信系统包括至少一个光源，而所述第二数据通信系统包括至少一个光导。
4.根据权利要求I所述的呼吸系统，其中，所述第一数据通信系统包括位于隔开的位置处的多个光源，而所述第二数据通信系统包括多个光导，所述多个光源中的每个光源均经过对准以在所述压强调节器附连至所述面罩的接口时发送光至所述多个光导中的一个光导的第一端部。
5.根据权利要求4所述的呼吸系统，其中，所述多个光导中的每个光导均包括半透明的聚合物管。
6.根据权利要求4所述的呼吸系统，其中，所述至少一个显示器包括所述多个光导中的至少一个光导的第二端部。
7.根据权利要求6所述的呼吸系统，其中，所述面罩进一步包括至少一个第二显示器，所述至少一个第二显示器包括所述多个光导中的至少一个其它光导的第二端部。
8.根据权利要求I所述的呼吸系统，其中，所述第一数据通信系统包括至少一个数据传输元件，而所述第二数据通信系统包括至少一个合作数据传输元件，在所述压强调节器与所述面罩的接口之间形成的密封附连提供介于环境与第一数据传输元件和第二数据传输元件之间的密封。
9.一种与面罩一起使用的压强调节器，所述面罩包括与所述压强调节器可拆除地附连的接口、位于所述面罩内的至少一个第一显示器、和位于所述接口内的与所述第一显示器通信连接的第一数据通信系统，所述压强调节器包括外壳、用以连接至包括氧气的加压气体的入口、和至少部分地位于所述外壳内的第二数据通信系统，所述压强调节器的所述第一数据通信系统能够发送数据至所述面罩的所述第二数据通信系统。
10.根据权利要求9所述的压强调节器，其进一步包括用于形成介于所述压强调节器与所述面罩的接口之间的密封接合的密封构件。
11.根据权利要求9所述的压强调节器，其中，所述第一数据通信系统包括至少一个光源。
12.根据权利要求9所述的压强调节器，其中，所述第一数据通信系统包括在隔开的位置处的多个光源。
13.—种向呼吸装置的使用者提供信息的方法，其包括 发送数据至所述呼吸装置的压强调节器的第一数据通信系统；以及发送来自所述第一数据通信系统的数据至所述呼吸装置的面罩的第二数据通信系统。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，数据是经由光能从所述第一数据通信系统发送至所述第二数据通信系统。
15.一种用于与压强调节器连接的呼吸面罩，所述面罩包括与所述压强调节器可拆除地附连的接口、用以与使用者的面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少一个密封系统、与压强调节器接口流体连接并且与所述面罩的内部流体连接的吸入端口、以及在与使用者的面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少一个显示器，所述压强调节器接口包括用于接收来自所述压强调节器的数据从而控制所述至少一个显示器的数据通信系统。
16.根据权利要求15所述的呼吸面罩，其中，所述数据通信系统包括至少一个光导。
17.根据权利要求15所述的呼吸面罩，其中，所述数据通信系统包括多个光导，所述多个光导的每个光导均包括半透明的聚合物管。
18.—种呼吸系统,其包括 压强调节器，其包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和至少一个能量传输元件；以及 呼吸面罩，其包括与所述压强调节器可拆除地附连的接口、用以与使用者的面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少一个密封系统、与压强调节器接口流体连接并且与所述面罩的内部流体连接的吸入端口，所述压强调节器接口包括至少一个合作能量传输元件，使得能量能够在所述至少一个能量传输元件与所述至少一个合作能量传输元件之间传输，从而传输数据或电力中的至少一种。
19.根据权利要求18所述的呼吸系统，其中，密封附连形成在所述压强调节器与所述面罩的接口之间。
20.根据权利要求18所述的呼吸系统，其中，在所述压强调节器与所述面罩的接口之间形成的密封附连提供介于环境与第一能量传输元件和第二能量传输元件之间的密封。
全文摘要
一种呼吸系统，其包括压强调节器，所述压强调节器包括外壳、用于连接至包括氧气的加压气体的入口、和第一数据通信系统；以及呼吸面罩，所述呼吸面罩包括与压强调节器可拆除地附连的接口、用以与使用者面部形成密封接合从而包围佩戴者的鼻部与嘴部的至少一个密封系统、与压强调节器接口流体连接并且与面罩内部流体连接的吸入端口、以及在与使用者面部密封接合的体积内并且在使用者视野内的至少一个显示器。压强调节器接口包括用于接收来自第一数据通信系统的数据从而控制所述至少一个显示器的第二数据通信系统。密封附连可以例如形成在压强调节器与面罩接口之间。
文档编号A62B9/00GK102844080SQ201180019041
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月24日 优先权日2010年7月2日
发明者C·洛伊施纳, K·施米特克, M·特克伦布格, M·霍恩, D·基洛, T·库巴 申请人:煤矿安全设备公司
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