專利名稱：用于防毒面具筒及罐的剩余使用壽命指示的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含防毒面具及用于防毒面具的罐的呼吸保護(hù)系統(tǒng)。若干實(shí)施例包含:剩余使用壽命指示器或剩余使用期指示系統(tǒng)，其用于呼吸保護(hù)系統(tǒng)；防毒面具，其包括剩余使用壽命指示系統(tǒng)；及罐，其包括用于存儲(chǔ)與所述罐有關(guān)的信息的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置。若干實(shí)施例進(jìn)一步包含確定防毒面具、罐及/或筒以及此類裝置的使用壽命的結(jié)束的方法。
背景技術(shù)：
使用永久或可替換筒及/或罐的防毒面具、呼吸器或其它呼吸保護(hù)系統(tǒng)通常用于抵抗多種氣載污染物質(zhì)。呼吸器筒/罐通常含有針對有毒或無毒材料的一個(gè)顆粒過濾器(“顆粒過濾器”)及用于大氣中的氣體及蒸汽含量的吸附或吸收的收附介質(zhì)。盡管這些裝置提供對有害材料的極好抵抗，但其提供保護(hù)的容量是有限的且可隨著使用、暴露于化學(xué)品或弄臟而耗盡。因此，為了所述筒及/或罐提供對用戶的有效保護(hù)，所述筒/罐必須在其使用壽命結(jié)束之前替換。筒/罐應(yīng)在其操作壽命跨度結(jié)束之前更換。然而，預(yù)測濾筒/罐的壽命跨度為復(fù)雜任務(wù)。收附劑的收附容量取決于例如以下各項(xiàng)的參數(shù):相對濕度、周圍溫度、由收附介質(zhì)吸收的污染物的濃度 及 特定性質(zhì)以及通過筒/罐的空氣的體積及速率?，F(xiàn)代安全實(shí)踐需要所有氣體呼吸器具有用于指示其使用壽命的結(jié)束的可靠方法。如果直接測量方法不可行，那么應(yīng)實(shí)施筒使用及替換的排程，借此追蹤暴露。替換排程的使用(甚至最先進(jìn)者)需要依賴于工作環(huán)境的歷史監(jiān)測、平均總暴露的估計(jì)及根據(jù)筒在特定情境下的所測量或所預(yù)測理論容量的近似的結(jié)果。不僅周圍環(huán)境條件貢獻(xiàn)于呼吸器的收附介質(zhì)上的總負(fù)載，還需要確定已通過所述介質(zhì)的空氣的體積以計(jì)算筒/罐的負(fù)載及使用壽命的結(jié)束。不同用戶的呼吸容量及此容量在不同環(huán)境及(輕或重)工作條件下的改變可導(dǎo)致總負(fù)載在相同良好監(jiān)測的環(huán)境條件中的大(高達(dá)3到4倍)的差異。甚至在相同環(huán)境條件下，一個(gè)勞動(dòng)者的筒也可比另一勞動(dòng)者更快地達(dá)到其使用壽命的結(jié)束。此外，在不同溫度及濕度水平下執(zhí)行同一工作的同一人可展示所呼吸量的充分差異。在不同條件、時(shí)間及工作地點(diǎn)下追蹤許多筒是極復(fù)雜的且有時(shí)甚至是不可能任務(wù)。這些被視為用于確定使用壽命的結(jié)束的所接受排程方法的缺陷。因此，已開發(fā)試圖使用暴露濃度、暴露時(shí)間及穿過收附劑的總空氣流提供真實(shí)監(jiān)測及使用壽命結(jié)束估計(jì)的多種方法及裝置。存在經(jīng)設(shè)計(jì)以指示用于呼吸器的氣體罐/筒中的收附層(收附床)的使用壽命的耗盡或結(jié)束的多種方法及裝置。收附層的耗盡取決于空氣中的必須根據(jù)所需安全標(biāo)準(zhǔn)清除的工業(yè)產(chǎn)生的不同揮發(fā)物(有機(jī)或無機(jī))。揮發(fā)物的在極大范圍內(nèi)變化的蒸汽壓力及其被收附于收附床上的能力與揮發(fā)性成反比-具有小蒸汽壓力的較小揮發(fā)物質(zhì)具有較好收附且收附劑展示對其的較高容量。由于針對特定物質(zhì)的收附容量界定穿透的時(shí)刻(此時(shí)刻對于每一物質(zhì)來說為不同的)，因此實(shí)時(shí)監(jiān)測收附劑的耗盡為優(yōu)選的。一種直接方法涉及傳感器，所述傳感器具有沿收附床的收附劑的顏色的改變(頒予Mihaylov的保加利亞專利31666)或沿“在流向上在主濾筒之后的額外指示筒的”透明壁內(nèi)部(澳大利亞專利W09，512，432)或?yàn)V筒內(nèi)部的壁上(美國專利6497756B1及美國專利4，326，514)的收附劑床放置的指示材料的顏色改變。此材料指示收附床在由特定危險(xiǎn)材料飽和之后的不可逆改變。這些類型的傳感器的缺陷為其限制其用于針對預(yù)期物質(zhì)及氣體混合物(主要針對無機(jī)氣體及蒸汽)的特定需要及眾所周知的情況的狹窄特異性，如在美國專利4，326，514、美國專利4，873，970、美國專利5，323，774及美國專利6，497，756中。Leichnitz在美國專利4，684, 380中教示用于有毒氣體的比色傳感器。所述感測元件包括固定化于兩個(gè)屏幕之間的粒狀材料(類似于用于檢測器管中的材料)且對氣體流為透明的。此傳感器在收附層的背部上的放置可經(jīng)由筒的背部中的透鏡觀察到。類似比色方法用于其中使用具有多個(gè)指示范圍的指示器構(gòu)件陣列的美國專利5，297，544中。其形成具有暴露于被吸入的空氣的指示比色指示器部分的類似芯片的支撐元件。此些構(gòu)件位于外全罩面具與內(nèi)半面具之間。指示器不同范圍用于借助適當(dāng)構(gòu)件進(jìn)行視覺檢驗(yàn)或光學(xué)評估。在美國專利5，666，949中，此些比色傳感器與電子讀取系統(tǒng)組合。盡管具有電子讀取系統(tǒng)，但傳感器實(shí)際上為比色傳感器。比色傳感器的缺陷由其(之前所提及)特異性定義。比色型傳感器為濕度(RH)及溫度(T)相依的，所述RH及T為所有化學(xué)比色反應(yīng)的重要參數(shù)。使用壽命的實(shí)時(shí)結(jié)束指示器的另一方向?yàn)槭褂镁o接在收附床之后定位的電子溫度傳感器，如在頒予Sewel等人的美國專利4，440，162中。然而，此傳感器為有限的且僅可用于在高濃度下存在且在吸收于收附介質(zhì)上時(shí)具有大的溫度效應(yīng)的物質(zhì)。因此，這些傳感器不可廣泛地應(yīng)用。在長時(shí)間周期內(nèi)在低濃度下的飽和過程可致使未檢測到的穿透及通過。使用壽命結(jié)束指示的最新方法為一些有源型ESLI。其包括用以監(jiān)測污染物的水平的電子組件及用以向用戶提供自動(dòng)警告的視覺或聽覺信號。一些歷史嘗試描述于美國專利3，902，485、美國專利3，911，413中，所述專利兩者均由于龐大、高成本及低靈敏性而從未實(shí)施。在1978年，NIOSH選擇金屬氧化物傳感器(MOGS)來充當(dāng)用于有機(jī)蒸汽空氣凈化呼吸器的使用壽命指示器。此傳感器基于低成本、商業(yè)可得性及其令人滿意的對各種各樣的有機(jī)蒸汽的非特定行為而被選擇。MOGS的主要缺陷為由于相對高操作溫度引起的大的電流耗用(-200C)。兩個(gè)專利(美國專利4，873，970及美國專利4，847，594)描述標(biāo)準(zhǔn)電化學(xué)測量胞元。所提議警告筒經(jīng)設(shè)計(jì)以裝配于面具與呼吸器筒之間。此設(shè)計(jì)的缺陷為可能僅一旦穿透已發(fā)生才能檢測到有毒氣體，因此系統(tǒng)可不遵從NIOSH推薦:在筒100%耗盡之前20%到25%充足警告。美國專利5，512，882有利地建議筒吸附劑內(nèi)部的類屬傳感器。類似方法的有美國專利5，018 ，518。美國專利5，297，544教示同時(shí)登記過濾器的滯留效應(yīng)及面具的邊緣的密封效應(yīng)的指示器。此外，此專利提議使用能夠在不同層級處檢測污染物質(zhì)的小型化計(jì)算機(jī)類似芯片的指示器系統(tǒng)。所述指示器系統(tǒng)自身預(yù)期為由光源及檢測器組成。作為經(jīng)反射或經(jīng)傳輸光測量的光強(qiáng)度為由指示器接納的污染物質(zhì)的量的量度。美國專利5，659，296描述使用附接到呼吸器的側(cè)的電子裝置的現(xiàn)代但仍笨重的系統(tǒng)。通過收附劑材料的空氣被不斷地取樣且處理以給出有源指示-具有對濃度信號的視覺、聲音、觸覺響應(yīng)。指示器的信號發(fā)送速率隨目標(biāo)物種濃度而變化。所描述系統(tǒng)的缺陷同樣為所提議傳感器直接在呼吸器筒后面的放置，此在100 %耗盡之后以允許有時(shí)間安全替換所述筒。大多數(shù)所提議系統(tǒng)的缺陷也是高能量消耗及笨重設(shè)備。常規(guī)解決方案承受許多缺陷，例如:所描述電子或光電子裝置為復(fù)雜且龐大的，其在現(xiàn)代傳感器技術(shù)水平下難以維持且甚至難以制造及使用。.與僅在及時(shí)更換的排程上替換罐及筒相比，最終成本如此高以使得成本根除其用作省錢單元的目的。為了提供20%到25%的安全緩沖容量，收附劑的額外部分打算在感測元件之后使用。.內(nèi)建筒/罐電子傳感器應(yīng)能夠經(jīng)受借助收附介質(zhì)的試劑的任何化學(xué)預(yù)處理。筒/罐應(yīng)物理共享成兩部分:筒/罐的第一部分應(yīng)含有大約75%到80%的收附劑，接著為感測元件，接著為罐的具有20%到25%的收附劑的第二緩沖部分，所述部分分別為總?cè)萘康囊徊糠?。具有?nèi)建傳感器的筒具有相當(dāng)高成本，此將完全消除傳感器的一個(gè)主要目-指示筒的耗盡以遞送高安全水平的低成本。因此，需要一種用于安全且有效使用壽命結(jié)束指示從而允許小于收附劑介質(zhì)的完全耗盡之后的緩沖時(shí)間及收附容量的系統(tǒng)。進(jìn)一步需要一種用于使用壽命結(jié)束指示的系統(tǒng)及裝置的輕量、更容易制造且不復(fù)雜設(shè)計(jì)。仍進(jìn)一步需要一種能夠大致在實(shí)時(shí)期間估計(jì)剩余筒壽命且允許用戶與能夠在需要時(shí)產(chǎn)生到用戶的警告信 號的系統(tǒng)的之間的通信的使用壽命結(jié)束指示系統(tǒng)或方法。

發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)前不存在用于確定呼吸保護(hù)罐的使用壽命結(jié)束的有效系統(tǒng)。當(dāng)前，用戶僅在使用之后扔掉所述罐以避免暴露于氣載毒素的風(fēng)險(xiǎn)。暴露的結(jié)果太高而不能確定關(guān)于呼吸保護(hù)系統(tǒng)的容量。因此，許多罐在其有用容量耗盡之前被丟棄。剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例提供用以監(jiān)測呼吸保護(hù)系統(tǒng)(例如防毒面具罐)的使用且確定罐中的收附劑的容量何時(shí)已充分消耗且警告應(yīng)替換所述罐的能力。用于呼吸器的剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例包括呼吸器主體或包括罐附接部分的防毒面具。包括化學(xué)收附劑的罐可附接到罐附接部分以從將呼吸的空氣吸附氣載毒素。此外，剩余使用壽命指示系統(tǒng)可包括:中央處理單元；濃度傳感器，其能夠確定空氣中的至少一種化學(xué)化合物的濃度且與所述中央處理單元通信；及氣體流量計(jì)，其能夠測量穿過罐的氣體流且與所述中央處理單元通信。所述中央處理單元及傳感器可個(gè)別地附接到所述呼吸器主體或防毒面具、所述罐或可安裝于所述防毒面具的佩戴者附近的區(qū)域中。所述中央處理單元接收來自濃度傳感器及空氣流傳感器的輸入以估計(jì)已接觸所述收附劑的所述至少一種化學(xué)化合物的總量且確定所述罐及/或含納于所述罐內(nèi)的所述收附劑的近似剩余使用壽命。所述中央處理單元可包括內(nèi)部時(shí)鐘且可由輸入構(gòu)件編程，其中所述輸入構(gòu)件為以下各項(xiàng)中的至少一者:導(dǎo)線、紅外線鏈路、射頻、藍(lán)牙、個(gè)人計(jì)算機(jī)、集中化工作站、便攜式專門化編程模塊、數(shù)字手機(jī)、因特網(wǎng)通信、小鍵盤、鍵盤或鼠標(biāo)。程序可包括多個(gè)模塊，所述模塊包含:用于基于由所述傳感器供應(yīng)的數(shù)據(jù)計(jì)算剩余壽命的模塊；關(guān)于使用中的罐的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)及初始容量數(shù)據(jù)；及用于通過視覺、聽覺及/或觸覺構(gòu)件發(fā)送信號的警告模塊程序。罐自身可包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置，所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置能夠存儲(chǔ)及/或記錄并傳遞罐中的收附劑的剩余使用壽命。在此些實(shí)施例中，罐可接著將其剩余使用壽命“報(bào)告”或傳遞到任何外部裝置(例如中央處理單元或警告指示器)，其中警告指示可在防毒面具上或在外部位置(例如控制室)處。因此，罐的用戶可在罐的剩余使用壽命低于特定水平且應(yīng)立刻替換時(shí)被警示。舉例來說，中央處理單元或警告指示系統(tǒng)可警示呼吸保護(hù)系統(tǒng)的用戶罐具有(舉例來說)化學(xué)收附劑的原始容量的僅25%、20%或15%剩余使用壽命且應(yīng)被替換。所述警告系統(tǒng)可經(jīng)編程以提供所述容量被耗盡的一連串警告指示符或提供需要替換的僅一個(gè)警告。所述罐或防毒面具可包括能夠與所述中央處理單元通信的通信單元。所述通信單元可為射頻識(shí)別單元且還包括存儲(chǔ)器。所述射頻指示單元能夠與所述中央處理單元通信以獲得已接觸所述收附劑的化學(xué)化合物的總量。RFID的實(shí)施例可具有內(nèi)部存儲(chǔ)器，且所述內(nèi)部存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)信息，其中所述信息包括以下各項(xiàng)中的至少一者:罐的類型、罐制造商的名稱、罐序列號、罐件號、罐制造日期、罐對所主張污染物類別的容量、警報(bào)設(shè)定點(diǎn)、最大使用期濃度水平、罐的溫度校正因子、罐的相對濕度校正因 子、罐的壓力或海拔校正因子、罐的到期日期、目標(biāo)化合物、目標(biāo)化合物的類別、使用日期、筒的使用的開始時(shí)間、筒的使用的消逝的時(shí)間或暴露于罐的目標(biāo)化合物的所估計(jì)總量。剩余使用壽命指示系統(tǒng)的其它實(shí)施例可進(jìn)一步包括額外傳感器。額外傳感器可包含但不限于溫度傳感器、相對濕度傳感器、壓力傳感器或其它傳感器。額外傳感器中的任何傳感器或所有傳感器均可與中央處理單元通信。剩余使用壽命指示器的其它實(shí)施例可包括提供視覺警告、聽覺警告或觸覺警告中的至少一者的至少一個(gè)警告指示器。所述警告指示器可提供罐的剩余使用壽命低于所規(guī)定閾值、工作區(qū)域中的氧氣低于特定閾值或者一種或一種以上化學(xué)化合物的濃度大于特定閾值的警示。剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例包括中央處理單元，所述中央處理單元可經(jīng)設(shè)計(jì)以使得所述中央處理單元與射頻識(shí)別單元或其它通信裝置雙向通信以交換與周圍環(huán)境及罐的剩余使用壽命有關(guān)的數(shù)據(jù)。在一些情形中，中央處理單元能夠依據(jù)由傳感器及罐上或外部裝置上的數(shù)據(jù)庫或其它計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置提供的數(shù)據(jù)計(jì)算罐上的總污染物負(fù)載及罐的剩余容量。因此，所述中央處理單元及所述罐自身具有陷獲到所述筒/罐中的污染物的總量及收附劑的未耗盡的或(舉例來說)為原始容量的百分比的剩余容量，且所述中央處理單元能夠產(chǎn)生警告信息且激活至少一個(gè)警告指示器以基于輸入及計(jì)算指示一動(dòng)作。所述系統(tǒng)可在電池的剩余壽命小于9小時(shí)時(shí)進(jìn)一步產(chǎn)生警告信號，因此所述電池應(yīng)在全工作輪換之前更換。為減小電池消耗，可用安裝于面具的外表面上的輔助充電太陽能電池裝置補(bǔ)充所述電池。所述系統(tǒng)適用于包括一半面具面罩的呼吸器，所述呼吸器為全面罩面具或者一整個(gè)或部分保護(hù)性套裝。為了用于有害區(qū)域中，剩余使用壽命指示系統(tǒng)的特定實(shí)施例可本質(zhì)上安全且防爆。
RFID可通過存儲(chǔ)罐已投入使用中及基于所述使用更新的數(shù)據(jù)或信息而初始化，其中為此類型的新罐的原始容量的％的剩余壽命、在先前使用期間的平均濃度、先前使用的平均時(shí)間及第一次激活的時(shí)間以及最后使用結(jié)束時(shí)的時(shí)間存儲(chǔ)于射頻識(shí)別單元的內(nèi)部存儲(chǔ)器中。本文中所使用的術(shù)語僅出于描述特定實(shí)施例的目的而并不打算限制本發(fā)明。如本文中所使用，術(shù)語“及/或(and/Or) ”包含相關(guān)聯(lián)所列舉物項(xiàng)中的一者或一者以上的任何及所有組合。如本文中所使用，單數(shù)形式“一(a)”、“一(an)”及“所述(the)”打算包含復(fù)數(shù)形式以及單數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。應(yīng)進(jìn)一步理解，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包括(comprises) ”及/或“包括(comprising) ”時(shí),其指定存在所述特征、步驟、操作、元件及/或組件，但并不排除存在或添加一個(gè)或一個(gè)以上其它特征、步驟、操作、元件、組件及/或其群組。除非另有定義，否則本文中所使用的所有術(shù)語(包含技術(shù)及科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解的含義相同的含義。應(yīng)進(jìn)一步理解，應(yīng)將術(shù)語(例如在常用字典中所定義的那些術(shù)語)解釋為具有與其在相關(guān)技術(shù)及本發(fā)明的上下文中的含義一致的含義，而不應(yīng)以理想化或過分形式化意義來解釋，除非本文中明確如此定義。在描述本發(fā)明時(shí)，應(yīng)理解，揭示了若干個(gè)技術(shù)及步驟。這些技術(shù)及步驟中的每一者具有個(gè)別益處且每一者還可連同一個(gè)或一個(gè)以上或者(在一些情形中)所有其它所揭示技術(shù)一起使用。因此，為了清楚起見，本說明將避免以不必要方式重復(fù)個(gè)別步驟的每一可能組合。雖然如此，本說明書及權(quán)利要求書應(yīng)在理解此些組合完全在本發(fā)明及權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的情況下閱讀。


現(xiàn)在將參考圖式描述本發(fā)明，其中:圖1描繪各自在空氣流傳感器20之間具有不同連接的一半面具的兩個(gè)實(shí)施例；所述空氣流傳感器在罐30的如圖1-A中所展示的入口側(cè)上或在罐30的如圖1-B中所展示的出口側(cè)上；圖2描繪展示用于連接空氣流傳感器20的兩種方式的全面罩；所述空氣流傳感器在入口側(cè)30R上或在出口側(cè)30L上；及放置濃度傳感器的兩種方式；在筒前面或在面具上；圖3描繪其中空氣流傳感器20在罐30前面且濃度傳感器40在面具上的全面罩面具；圖4-A描繪風(fēng)扇型空氣流傳感器的前視圖及截面圖；圖4-B描繪熱敏電阻器或晶體管型的電子空氣流傳感器；圖5描繪展示中央處理單元及能量供應(yīng)器的潛在位置的一半面具或內(nèi)部半面具截面；且圖6是中央處理單元、傳感器及警告構(gòu)件之間的通信的示意圖。
具體實(shí)施例方式
防毒面具用以保護(hù)在潛在有害環(huán)境中的人類的呼吸系統(tǒng)。防毒面具為放置于佩戴者的嘴及鼻子上方以通過在空氣進(jìn)入用戶的呼吸系統(tǒng)之前在過濾器或化學(xué)收附劑上吸收或吸附氣載毒素來保護(hù)其以免吸入氣載有毒材料的覆蓋物。所述氣載毒素可為任何潛在危險(xiǎn)化學(xué)化合物，例如但不限于(舉例來說)氣載化學(xué)污染物質(zhì)、顆粒及/或有毒氣體。舉例來說，所述氣載有毒材料可為氣態(tài)的、懸浮于空氣中或顆粒。防毒面具在鼻子及嘴上方形成密封件，因此空氣必須穿過包括收附劑材料、過濾介質(zhì)或其它呼吸保護(hù)性材料的罐、筒及/或過濾器(下文中“罐”)吸取到面具與佩戴者的面之間的內(nèi)部體積中。罐可移除氣載有毒材料以保護(hù)佩戴者。全防毒面具還可覆蓋眼睛及面的其它易受傷害柔軟組織。一些面具可具有直接附接到面罩的一個(gè)或一個(gè)以上罐而其它面具具有通過軟管連接到面罩的罐。用于防毒面具罐或呼吸保護(hù)裝置的剩余使用期指示系統(tǒng)的實(shí)施例包括化學(xué)收附劑罐、能夠接納所述化學(xué)收附劑罐的防毒面具。防毒面具可包括:中央處理單元，其能夠與通信模塊通信；化學(xué)濃度傳感器，其與所述中央處理單元通信；及空氣流傳感器，其與所述中央處理單元通信。中央處理單元的實(shí)施例能夠依據(jù)化學(xué)濃度傳感器及空氣流傳感器的輸出估計(jì)穿入到化學(xué)收附劑罐中的目標(biāo)化學(xué)化合物的量。中央處理單元能夠基于來自所述傳感器的輸入估計(jì)目標(biāo)化學(xué)化合物的量?；瘜W(xué)濃度傳感器能夠確定所取樣空氣中的至少一種化學(xué)化合物的濃度且將所述濃度傳遞到中央處理單元。類似地，空氣流傳感器能夠測量穿過所述罐的空氣流且將所述空氣流傳遞到中央處理單元。依據(jù)此信息，中央處理單元可計(jì)算通過罐且在罐中吸附或吸收 的所述至少一種化學(xué)化合物的總量。所述至少一種化學(xué)化合物的總量可通過對在化學(xué)濃度乘以空氣流對時(shí)間的曲線下的區(qū)域求積分來計(jì)算。中央處理單元可接著通過從罐對于所述化學(xué)化合物的總?cè)萘繙p去實(shí)際上通過罐的總量來計(jì)算罐的剩余容量。所述計(jì)算的準(zhǔn)確性受傳感器的準(zhǔn)確性、由傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量以及存儲(chǔ)器及中央處理單元的限制支配。每一罐具有基于包含以下各項(xiàng)的數(shù)個(gè)因子的使用壽命:罐中的收附劑的類型、罐中的收附劑的總量、通過罐的化學(xué)化合物的總量、罐的原始制造日期以及罐的存儲(chǔ)及使用的環(huán)境條件。罐的實(shí)施例具有計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置，所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置能夠存儲(chǔ)近似剩余使用壽命且將所述近似剩余使用壽命報(bào)告給外部裝置且防止過度使用罐及由氣載有毒材料的穿透造成的防毒面具佩戴者的潛在暴露。因此，化學(xué)收附劑罐的特定實(shí)施例可包括:化學(xué)收附劑，其在一罐內(nèi)；計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置，其能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)且傳遞數(shù)字罐信息 '及通信模塊，其能夠與外部處理單元通信。數(shù)字罐信息可包含但不限于:(舉例來說)罐識(shí)別、能夠在收附劑材料上吸收或吸附的特定化合物、罐的初始容量及罐的剩余使用壽命。在特定剩余使用壽命下，罐可能耗盡收附劑容量且應(yīng)更換新罐或仍具有充分剩余使用壽命容量的罐的指示或警告。若干實(shí)施例包含一種供與呼吸保護(hù)裝置一起使用的罐，其包括:容器；化學(xué)收附齊U，其在所述容器內(nèi)；及數(shù)字存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置，其能夠存儲(chǔ)且傳遞信息。如本文中所使用，“罐”意指包括收附劑呼吸保護(hù)介質(zhì)的罐、筒或其它裝備。所述罐可包括與計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置通信的射頻識(shí)別單元。罐罐包括收附劑材料、過濾介質(zhì)或其它呼吸保護(hù)性材料。氣載有毒材料可隨吸氣時(shí)空氣吸入罐而吸附于罐內(nèi)的收附劑材料、過濾介質(zhì)或其它呼吸保護(hù)性材料上。吸收或收附為化合物吸取到主體或襯底中的過程，且吸附為材料在表面上的沉積的過程。吸收過程可通過吸引電荷工作，舉例來說，如果目標(biāo)粒子帶正電荷，那么使用帶負(fù)電荷的襯底。用于吸收介質(zhì)的襯底的實(shí)例包含活性碳及沸石。活性碳由于其用于從空氣吸附多種污染物質(zhì)的極高表面區(qū)域而成為防毒面具的常見組件。污染物質(zhì)可不與碳反應(yīng)但可吸附到孔中或與碳上的官能化部位反應(yīng)。收附介質(zhì)將通常包括物理吸附、反應(yīng)性物質(zhì)或活性部位。所述活性部位可包括展現(xiàn)不同性質(zhì)且可用以吸收不同化合物的官能基團(tuán)。因此，介質(zhì)可按特定有毒基團(tuán)、物質(zhì)或物質(zhì)類別修整。舉例來說，當(dāng)反應(yīng)性物質(zhì)與所述介質(zhì)接觸時(shí)，所述介質(zhì)將結(jié)合到所述反應(yīng)性物質(zhì)，從而將所述物質(zhì)從空氣流移除。然而，由罐中的收附介質(zhì)提供的保護(hù)將通過使用而耗盡。過濾器將阻塞，用于吸收的襯底達(dá)到其容量，且反應(yīng)性過濾器將用完反應(yīng)性官能基團(tuán)。包括罐的防毒面具的用戶將僅在有限時(shí)間內(nèi)具有保護(hù)，且接著其必須替換罐或面具。中央處理單元防毒面具及/或罐可包括中央處理單元，所述中央處理單元能夠計(jì)算罐的剩余使用壽命且在罐吸收或吸附進(jìn)一步化合物的容量減弱時(shí)發(fā)出警告。如本文中所使用，中央處理單元(CPU)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一部分，其實(shí)施計(jì)算機(jī)程序的指令且執(zhí)行所述系統(tǒng)的基本算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算及輸入/輸出操作。術(shù)語中央處理單元還包含分布式處理系統(tǒng)及多個(gè)中央處理單元。剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例包括例如中央處理單元(CPU)的電子構(gòu)件，所述CPU能夠?qū)o定時(shí)間周期內(nèi)的空氣流求積分且將經(jīng)積分空氣流與同一給定時(shí)間周期內(nèi)的濃度的經(jīng)積分?jǐn)?shù)據(jù)相乘，借此計(jì)算此時(shí)間周期內(nèi)由所述空氣流載運(yùn)的污染物的總量。在剩余使用壽命系統(tǒng)的實(shí)施例中，所述剩余使用壽命系統(tǒng)包括:空氣流傳感器，其經(jīng)定位以測量穿過呼吸保護(hù)罐的空氣流；及化學(xué)濃度傳感器，其可約計(jì)環(huán)繞防毒面具的空氣中的化合物的濃度。借助來自這些傳感器的輸入，中央處理單元可計(jì)算在給定時(shí)間內(nèi)通過穿過筒/罐的空氣流通過的污染物的近似總量。所述系統(tǒng)、防毒面具、容器及方法提供用以約計(jì)筒/罐上的真實(shí)負(fù)載的第一方法。罐上的此負(fù)載可用以將警告信號提高到呼吸保護(hù)系統(tǒng)的用戶。警告信號的實(shí)施例可包含用于產(chǎn)生所述警告信號的視覺、聽覺及/或觸覺裝置。剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例可針對大多數(shù)的常見情形提供令人滿意的數(shù)據(jù)及可靠信息。剩余使用壽命指示系統(tǒng)的此些實(shí)施例可提供用于提供呼吸保護(hù)的剩余罐容量的可靠警告。剩余使用壽命指示系統(tǒng)可提供罐保護(hù)容量幾乎耗盡的指示及用戶替換所述罐的警告。下文提供確定罐內(nèi)的收附劑材料上的總負(fù)載及收附劑的剩余使用壽命的一種方法。中央處理單元可依據(jù)來自濃度傳感器的濃度輸出的值及來自空氣流傳感器的空氣流的值估計(jì)在任何消逝的時(shí)間周期內(nèi)的氣載污染物的總量?？蛇M(jìn)一步對此數(shù)據(jù)求積分且將知曉在任何逝去的時(shí)間周期內(nèi)通過系統(tǒng)的污染物的總質(zhì)量:M = Cdc/dt X F df/dt(I)其中M-以(mg)為單位的污染物的質(zhì)量C-以(mg/m3)為單位的濃度
F-以每分鐘公升數(shù)(LPM)為單位的空氣流dc/dt-濃度隨時(shí)間的函數(shù)df/dt-空氣流隨時(shí)間的函數(shù)t_時(shí)間(分鐘)。方程式⑴可通過引入兩個(gè)參數(shù)C及F的平均值而簡化:M = C-F-T(2)其中:M-收集到筒中的總質(zhì)量T-消逝的時(shí)間(分鐘) 。剩余使用壽命指示系統(tǒng)的額外實(shí)施例可包括用于針對濕度、溫度及氣壓計(jì)算所吸附污染物的質(zhì)量的補(bǔ)償因子:M = C.F.T.Kt.Kr.Kp(3)其中:Kt-給定吸附劑特有的溫度校正因子Kr-給定吸附劑特有的相對濕度校正因子；及Kp-氣壓的校正因子。溫度及相對濕度的校正因子可由罐制造商約計(jì)或提供。壓力(海拔)的校正因子Kp可(舉例來說)如下:
1013 hFa
在所測量地點(diǎn)處的實(shí)際大氣壓力(百帕斯卡，hPa)剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例可包括以下組件中的所有組件或一部分組件:能夠提供關(guān)于目標(biāo)污染物的周圍濃度的信息的傳感器裝置?；谶@兩個(gè)參數(shù)-濃度及空氣流，本發(fā)明的第三重要部分-CPU可在任何時(shí)刻計(jì)算質(zhì)量流(m*)，且具有給定時(shí)刻的總時(shí)間可對總的所收集質(zhì)量(M)以及以(百萬分之一 X小時(shí))ppm.h或mg/m3, hr為單位的總暴露劑量求積分。稍后可在適當(dāng)顯示器中另外描繪這些數(shù)據(jù)。警告指示器—旦被傳送，即將持續(xù)的暴露劑量的信息與在總?cè)萘康?5%到80%的預(yù)設(shè)定水平下的筒/罐的預(yù)定容量的信息作比較。CPU產(chǎn)生三種不同警報(bào)手段-視覺、聲音及振動(dòng)的警報(bào)信號。所述信號傳送到本發(fā)明的第四部分-警告/警報(bào)信號系統(tǒng)。視覺警告應(yīng)由發(fā)光二極管(LED)-在75%時(shí)所建議的橙色及超出80%時(shí)的紅色提供。相同紅色LED應(yīng)警告濃度超出收附型設(shè)備的限制(按體積2%污染物)。聲音警告裝置應(yīng)具有至少85db的強(qiáng)度且分別針對75%及80%耗盡給出短(例如，0.1秒到I秒)及長(例如，2秒到5秒)脈沖。在80%處，防毒面具中的內(nèi)建振動(dòng)系統(tǒng)也應(yīng)警告此水平。在第一信號之后且甚至在第二信號之后，筒應(yīng)具有足以將用戶保持在安全條件中達(dá)用戶必須用盡污染區(qū)且安全地更換罐/筒時(shí)的某一時(shí)間周期的容量。CPU殼體并入內(nèi)部電子時(shí)鐘，借此將從傳感器接收的所有信號積分為實(shí)時(shí)改變的參數(shù)。
呼吸器CPU殼體并入用于與經(jīng)授權(quán)裝置通信的鏈路裝置。此些裝置包含編程構(gòu)件、側(cè)詢問與檢查裝置及允許在工作欄上追蹤用戶的遠(yuǎn)程定位的接收器。所述技術(shù)可為硬線、紅外線、射頻、藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)的。存儲(chǔ)器在容器的實(shí)施例中，數(shù)字存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置能夠?qū)懭氲綌?shù)字處理單元(例如中央處理單元)且由所述數(shù)字處理單元讀取。如本文中所使用，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器指用以在暫時(shí)或永久基礎(chǔ)上存儲(chǔ)程序及/或數(shù)據(jù)以供在計(jì)算機(jī)或其它數(shù)字電子裝置中使用的物理裝置。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置可為以下各項(xiàng)中的至少一者:RAM、DRAM、SRAM、磁帶、磁盤、光學(xué)盤、快閃存儲(chǔ)器、光盤、DVD及/或可尋址半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器的一部分可為用于存儲(chǔ)與更永久的罐或防毒面具有關(guān)的信息的只讀存儲(chǔ)器，例如但不限于(舉例來說)罐識(shí)別、罐中的化學(xué)收附劑、能夠在化學(xué)收附劑上吸收或吸附的化合物、罐中的化學(xué)收附劑的量、化學(xué)收附劑的一般容量、特定目標(biāo)化合物的化學(xué)收附劑的容量、罐的制造日期及/或罐的到期日期。其它數(shù)字存儲(chǔ)器可為讀取/寫入存儲(chǔ)器。術(shù)語“存儲(chǔ)器”通常與可尋址半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(即，由基于硅的晶體管組成的集成電路)相關(guān)聯(lián)，所述可尋址半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(舉例來說)用作主存儲(chǔ)器但還用作計(jì)算機(jī)及其它數(shù)字電子裝置中的其它目的。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置能夠存儲(chǔ)包含但不限于以下各項(xiàng)的罐信息:罐識(shí)別指示符、化學(xué)收附劑的初始收附劑容量及剩余收附劑容量。防毒面具可進(jìn)一步包括第二計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置，且所述第二計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置能夠存儲(chǔ)包含但不限于以下各項(xiàng)的額外罐信息:罐識(shí)別指示符、化學(xué)收附劑的初始收附劑容量及剩余收附劑容量。在其它實(shí)施例中，所述罐信息的至`少一部分可存儲(chǔ)于外部計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置上。在此些實(shí)施例中，中央處理單元可經(jīng)由wifi網(wǎng)絡(luò)與外部計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信以存儲(chǔ)至少罐的剩余使用壽命容量。在此實(shí)施例中，使用同一防毒面具的罐的整個(gè)容量可為有利的。化學(xué)濃度傳感器傳感器為許多環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的組成部分。存在針對呼吸器針對其用以保護(hù)其佩戴者的多種化學(xué)污染物的常規(guī)電子或光電子傳感器。還存在針對多種污染物類別的多種金屬氧化物傳感器。所述類型的傳感器以及一些其它傳感器兩者均能夠?qū)⒃谌魏螘r(shí)間其周圍濃度的數(shù)據(jù)電子遞送到電子處理單元。化學(xué)濃度傳感器的任何類型或模型均可用于所述系統(tǒng)的實(shí)施例中。優(yōu)選傳感器具有所要靈敏性、范圍圈時(shí)間(反應(yīng)時(shí)間)且提供獨(dú)立于周圍溫度及濕度的濃度。在特定實(shí)施例中，傳感器的靈敏性應(yīng)包含:下降到可準(zhǔn)許暴露極限(PEL)-時(shí)間加權(quán)平均值(TwA)或閾限值(TLV)的濃度；反應(yīng)時(shí)間應(yīng)小-小于I分鐘 '及/或傳感器輸出應(yīng)獨(dú)立于相對濕度及溫度或者傳感器或中央處理單元可提供這些參數(shù)的電子校正。傳感器的輸出應(yīng)直接或間接傳遞到中央處理單元。信號可取決于傳感器及中央處理單元的接口而為模擬或數(shù)字。傳感器應(yīng)能夠接受及傳輸特定污染物的信息。中央處理單元處理來自傳感器的信息且可依據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)確定濃度。如果化學(xué)濃度傳感器的輸出提供化合物的周圍濃度超過針對當(dāng)前在呼吸保護(hù)系統(tǒng)中使用的收附型設(shè)備所規(guī)定、限制、確立(及強(qiáng)制執(zhí)行)的信號，那么中央處理單元還可產(chǎn)生額外警告。在其它實(shí)施例中，傳感器可針對不同目標(biāo)污染物為可更換的。此外，濃度傳感器可為一次性的且可移除地安裝于罐上。濃度傳感器可適用于特定罐且可一起銷售。在其它實(shí)施例中，濃度傳感器可為可再使用的。空氣流傳感器常規(guī)動(dòng)態(tài)流量傳感器能夠在任何時(shí)間估計(jì)穿過筒/罐的空氣流且在任何給定時(shí)刻將空氣流的數(shù)據(jù)傳遞到中央處理單元?？諝鈧鞲衅骺砂惭b于筒/罐入口的前面、空氣流路徑中或呼吸保護(hù)系統(tǒng)的空氣出口處?？諝饬鱾鞲衅魈峁╆P(guān)于穿過罐的空氣流的信息且可將數(shù)字或模擬信號傳輸?shù)街醒胩幚韱卧Ｍǔ?，空氣流傳感器通過確定穿過具有已知截面面積的通道的平均空氣速度以確定體積流來起作用?？諝饬鱾鞲衅骺杉僭O(shè)體積流具有與空氣類似的密度且將所述體積流轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流率。在其它實(shí)施例中，空氣流傳感器輸出可針對周圍條件(例如但不限于溫度、相對濕度及/或氣壓)校正。存在用于測量空氣流速度或體積的多種常規(guī)空氣流傳感器。其中的兩者為了圖解說明而展示(但本發(fā)明不限于僅所述兩種類型)。第一類型為光電機(jī)械的且描述為與如圖4-A中所展示的葉片或渦輪型風(fēng)速計(jì)緊密相關(guān)。此傳感器具有優(yōu)選地安裝于同一主體護(hù)套中的螺旋槳或風(fēng)扇26及發(fā)射/接收光電阻器22或者經(jīng)耦合以計(jì)數(shù)來自螺旋槳的葉片的光反射或光破損的LED光源及光電池。經(jīng)反射光脈動(dòng)且所述反射或破損的數(shù)目(計(jì)數(shù))具有與空氣流成正比的頻率?？山?jīng)由具有連接插塞24的電纜或無線地向中央處理單元提供作為脈沖電流的電信號。其它類型的空氣流傳感器為熱風(fēng)速計(jì)類型的空氣流傳感器及溫度。多個(gè)溫度傳感器、熱敏電阻器23對稱地位于空氣流的最平衡截面中。環(huán)境傳感器周圍條件(例如但不限于溫度、相對濕度及氣壓)還可任選地通過傳感器測量且傳遞到中央處理單元或系統(tǒng)中的其它傳感器。這些環(huán)境傳感器可位于罐、防毒面具上或呼吸系統(tǒng)外部。周圍溫度、相對濕度及氣壓可影響收附劑介質(zhì)的吸收及吸附容量且影響用于確定通過罐的化學(xué)化合物的總量的計(jì)算。來自傳感器的信息輸出、空氣流及化學(xué)濃度可通過此些傳感器的筒/罐中的給定收附劑特有的輸出校正。舉例來說，在超出85%相對濕度(RH)下木炭(最好且最廣泛使用的收附劑中的一者)的容量顯著減小。在一些情形中，收附劑的容量還可被升高的溫度減小。在特定實(shí)施例中，罐的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置將包含容器中的收附劑的校正因子。溫度、相對濕度、氣壓的校正因子及/或其它環(huán)境因子將與用于特定類別污染物的特定罐的校準(zhǔn)及容量信息一起傳遞到中央處理單元。來自環(huán)境傳感器的輸出可傳遞到CPU以產(chǎn)生適當(dāng)校正因子以估計(jì)及報(bào)告罐的剩余使用壽命。氧氣傳感器
任選地，罐、防毒面具、呼吸保護(hù)系統(tǒng)及剩余使用壽命系統(tǒng)可包括氧氣傳感器。所述氧氣傳感器可將氧氣濃度傳遞到中央處理單元以在氧氣濃度朝向不安全濃度下降的情況下進(jìn)行警報(bào)。在剩余使用壽命系統(tǒng)的實(shí)施例中，傳感器可向中央處理單元提供連續(xù)輸出或信號。在其它實(shí)施例中，傳感器中的一者或一者以上可向中央處理單元提供間歇性輸出或信號。可以規(guī)則間隔向中央處理單元提供間歇性信號，例如但不限于(舉例來說)每30秒、每分鐘、每五分鐘。在又一些實(shí)施例中，所述至少一個(gè)傳感器可能不向中央處理單元提供任何輸出除非達(dá)到特定閾值。
通信在剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例中，罐可包括存儲(chǔ)器裝置，所述存儲(chǔ)器裝置允許用罐中的收附劑的量已消耗及/或收附劑的剩余使用壽命容量仍可用的指示(例如數(shù)據(jù)庫條目或存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置中的其它數(shù)據(jù))標(biāo)注罐。在剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例中，防毒面具包括可與罐上的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置通信的中央處理單元。所述中央處理單元可與計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置通信以如先前所使用地“標(biāo)注”罐且提供剩余使用壽命的指示。以此方式，罐可在其使用壽命期間用于多個(gè)防毒面具上且仍維持可接著基于額外使用進(jìn)一步更新的剩余使用壽命的指示。中央處理單元可經(jīng)由任何通信構(gòu)件與計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置通信。舉例來說，中央處理單元可經(jīng)由通信模塊通過有線連接與存儲(chǔ)器裝置通信。罐及防毒面具可包括(舉例來說)插塞及插座連接或任何其它有線連接。在額外實(shí)施例中，用于呼吸保護(hù)裝置的剩余使用壽命指示系統(tǒng)可包括能夠經(jīng)由無線連接與存儲(chǔ)器裝置的通信模塊通信的中央處理單元。所述無線連接可為(舉例來說)射頻識(shí)別單元、藍(lán)牙連接、wifi連接或其它無線通信。在其中經(jīng)由射頻識(shí)別單元通信的實(shí)施例中，所述射頻識(shí)別單元可為有源射頻識(shí)別單元或無源射頻識(shí)別單元中的一者。罐上的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置可能夠?qū)⑺鎯?chǔ)信息報(bào)告給外部中央處理單元或其它數(shù)字處理裝置。本發(fā)明的不可分離的部分為存儲(chǔ)器-CPU的收集及存儲(chǔ)筒/罐的容量的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM型)。CPU(存儲(chǔ)器)可保持所述數(shù)據(jù)的庫且應(yīng)允許引入任何新的類型的筒/罐或任何新應(yīng)用-新污染物的新數(shù)據(jù)。此重要數(shù)據(jù)經(jīng)由電纜連接器、借助光學(xué)條碼讀取器的條碼信息、密鑰卡、經(jīng)編碼電觸點(diǎn)(按形狀)或通過RFID通信器-CPU單元的一部分輸送到CPU。任何新連接的罐/筒的數(shù)據(jù)應(yīng)以上述方式中的一者引入。在其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于安裝于 筒/罐的表面上或內(nèi)部的RFID單元中的情形中，系統(tǒng)CPU詢問RFID初始數(shù)據(jù)的全部范圍且將所有消逝的時(shí)間內(nèi)的最新信息傳遞到RFID。RFID單元的存儲(chǔ)器不必為高的且此單元的成本應(yīng)為顯著小的，從而允許RFID為一次性的或RFID單元可更換及重新編程。引入此信息的方式應(yīng)允許CPU使用關(guān)于特定污染物的校準(zhǔn)曲線的完全數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器-污染物對容量的庫中。此庫容量的所需體積相對較低，預(yù)期以千位的單位。筒/罐校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，溫度、相對濕度及氣壓的校正系數(shù)可以不同方式引入:-條碼及直接附接到外筒表面且將數(shù)據(jù)傳送到CPU的讀取所述條碼的便攜式讀取器；-電鍵-電觸點(diǎn)在特殊方案下的布置以便將CPU切換到已引入于其存儲(chǔ)器中的特定校準(zhǔn)模式。所述電鍵可直接附接到安裝到面罩上的插座的筒的表面；-通過使用內(nèi)建或附接于筒/罐的表面上且通過借助系統(tǒng)的CPU的適當(dāng)構(gòu)件通信的射頻識(shí)別(RFID)的無線。RFID可含有以下各項(xiàng)的信息:設(shè)備的類型-罐、筒、過濾器或組合制造商的名稱/序列號件號
制造日期85%容量及100%容量吸附的以mg為單位的所主張的污染物類別的容量在必要的情況下在不同濃度水平下的穿透時(shí)刻溫度校正因子相對濕度校正因子壓力/海拔校正因子警報(bào)設(shè)定點(diǎn)到期日期一旦引入(安裝于防毒面具上)，RFID即可另外加載有:目標(biāo)分析物的名稱針對使用日期的每一周期及投入使用時(shí)的開始時(shí)間，消逝的時(shí)間的結(jié)束及在此時(shí)段期間填充的污染物的總質(zhì)量-M標(biāo)志符的購買者的件號 在開始周圍條件下的剩余有用壽命允許僅與經(jīng)授權(quán)裝置通信的密碼或代碼其它特定信息。RFID與CPU以使得此數(shù)據(jù)可在任何時(shí)刻取回且顯示于以下器件上的方式雙邊傳遞所述數(shù)據(jù):便攜式內(nèi)建顯示器與CPU通信的單獨(dú)顯示器內(nèi)建面具微顯示器。一旦已知通過空氣流通過呼吸器的污染物的總質(zhì)量的數(shù)據(jù)，即可將其與在初步校準(zhǔn)研究期間確立的此筒/罐的實(shí)時(shí)容量的數(shù)據(jù)作比較。呼吸器中的RFID芯片將被通過按鈕或內(nèi)建壓力傳感器-開關(guān)通知開始時(shí)間且在全部使用時(shí)間期間保持激活，從而從CPU接收相關(guān)信息且將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。由于RFID芯片在全部消逝的使用時(shí)間內(nèi)連續(xù)通信，因此在此時(shí)間結(jié)束時(shí)，CPU將在消逝的時(shí)間周期內(nèi)拷貝所有信息且將其傳送到RFID的存儲(chǔ)器，所述信息包含但不限于:(a)陷獲到筒/罐或過濾器中的污染物的總質(zhì)量M(b)為初始的％的剩余壽命(c)在消逝的時(shí)間期間所有周圍條件的數(shù)據(jù)。在每一新使用之后或在筒到另一防毒面具的最終傳送之后，CPU將詢問RFID、接受信息且將新接收的暴露積分給舊數(shù)據(jù)，從而保持記錄筒/罐RFID的所有先前使用且最終估計(jì)污染物在不使用筒的長周期期間的可能“爬行”。通信模塊及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置的實(shí)施例為射頻識(shí)別單元的一部分。剩余使用壽命指示器系統(tǒng)的實(shí)施例展示于圖1-A及1-B中。圖1-A及圖1_B描繪可容納兩個(gè)罐的一半防毒面具組合件10，一個(gè)罐在面具的任一側(cè)上(為了清楚起見，在圖中僅展示一側(cè))。濃度傳感器40可與空氣流傳感器20 —起安裝于氣體罐/筒30的入口上，如圖1-A中所展示。在其它實(shí)施例中，為了技術(shù)及方便，可將濃度傳感器40附接到面具14，如圖1-B中所展示。所述濃度傳感器可位于緊密接近于罐上的空氣入口處，如圖1-B中所展示。濃度傳感器40可組裝于面具的甚至更偏遠(yuǎn)區(qū)域中或不在面具上但測量其中使用防毒面具的區(qū)域的周圍條件且報(bào)告給中央處理單元以用于計(jì)算罐30中的收附劑上的負(fù)載。圖中未展示其它實(shí)施例，但傳感器40可定位于肩上、肩前面、衣服的翻領(lǐng)、帽子的邊沿上以及用戶上的其它地方或用戶附近處。來自濃度傳感器40的信號可用作受關(guān)注的污染物的周圍濃度的連續(xù)監(jiān)測的基礎(chǔ)。來自傳感器40的信號還可單獨(dú)處理且顯示于(舉例來說)便于從來自系統(tǒng)的中央處理單元的輸出或直接從傳感器視覺觀察的位置中的屏幕(例如液晶顯示器(LCD))上。在特定情形中，鑒于傳感器40可經(jīng)由有線或無線通信將連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)遞送到面具的CPU，此傳感器可為現(xiàn)有氣體分析裝置-監(jiān)測器的一部分。在圖1-A及1-B中所展示的實(shí)施例中，RFID單元60安裝于筒/罐30的表面上。在其它實(shí)施例中，RFID單元或其它通信裝置可位于罐內(nèi)部。警告指示燈50可放置于用戶可看到的區(qū)域中(通常，在如圖1-A中所展示的面具的前頂部部分中)且兩個(gè)對稱燈靠近圖1-B上的眼睛。剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例還可包括振動(dòng)指示構(gòu)件52。當(dāng)借助柔性液體流連接將罐連接到面罩且將同一罐放置于帶上或用戶的背部上時(shí)，空氣流傳感器20的放置可在罐的入口上或面罩的入口上具有類似準(zhǔn)確性及可靠性，如圖3上所展示。濃度傳感器40的放置可在類似位置中。圖1-A及圖1-B中所展示的傳感器20及傳感器40的兩個(gè)優(yōu)選位置具有其正反兩方面。空氣流傳感器20在入口部分上的放置具有收附劑床的前部分與單方向吸引閥( 示意圖上未展示的止回閥)之間的死體積保持極小的優(yōu)點(diǎn)。空氣速度感測器具20在筒的出口側(cè)上的放置具有傳感器將不太可能被任何活性氣體、氣溶膠、灰塵等污染的優(yōu)點(diǎn)但所述死體積可大一點(diǎn)。圖2上的筒罐30-L及30-R的實(shí)施例經(jīng)展示以描繪傳感器20及40在面具中的放置。警告信號燈50及振動(dòng)構(gòu)件52可位于面具的一側(cè)或兩側(cè)上。舉例來說，面具的外表面上的發(fā)光二極管50及面罩14的內(nèi)表面上的振動(dòng)構(gòu)件52 (展示于圖1上)。在圖1-A及1-B的實(shí)施例中，振動(dòng)裝置52放置于面具的內(nèi)部且靠近臉頰上的敏感點(diǎn)，因此可容易地感測到
警告指示。圖3上所展示的實(shí)施例圖解說明具有連接器軟管30的罐的使用。在此些實(shí)施例中，罐的放置可在用戶的背部上、帶的側(cè)上或特殊特殊皮套中(此處未展示)?？諝饬鱾鞲衅?0可直接放置于面罩的入口部分上且電或無線連接到中央處理單元。濃度傳感器40可放置于由面具的良好可見前部中的兩個(gè)警告燈50環(huán)繞的面具的鼻子部分前面。聲音與振動(dòng)構(gòu)件52可定位于面具內(nèi)部、優(yōu)選地定位于靠近臉頰的皮膚敏感點(diǎn)處。在圖4-B上展示熱風(fēng)速計(jì)型的空氣流傳感器。三個(gè)溫度傳感器、熱敏電阻器23對稱地位于空氣流的最平衡截面中。其它傳感器耦合成惠斯通電橋且安裝到中心橫梁支撐件28中。圖4-B上所展示的傳感器及圖4-A上所展示的風(fēng)扇葉片26的大小不應(yīng)影響空氣流大于1%到3%。圖5描繪面罩的截面圖，其展示微電子器件及/或中央處理單元及其電力供應(yīng)器(優(yōu)選地為可再充電電池77)的可能放置。電力供應(yīng)器的耗盡可指示于警告指示器上，舉例來說，低電池狀態(tài)可通過警告燈的頻繁閃光來指示:舉例來說，0.5秒間隔內(nèi)的兩個(gè)連續(xù)持續(xù)0.5秒橙色閃光(舉例來說每5分鐘)。所述電池應(yīng)良好充電且在開始使用(輪換)時(shí)檢查。如果在開始使用電池時(shí)，中央處理單元指示電池壽命小于全工作輪換，那么剩余使用壽命系統(tǒng)可產(chǎn)生警告信號且應(yīng)用新充電的電池替換所述電池。當(dāng)罐/筒的使用壽命結(jié)束時(shí)，如果濃度超過特定閾值耗盡(80%到85% )，那么紅色警告燈應(yīng)以短于0.5分鐘間隔開始閃光。此將通知必需品的用戶更換筒/罐。當(dāng)有毒污染物的周圍濃度超過周圍空氣的經(jīng)編程閾值(例如2% )時(shí)，根據(jù)強(qiáng)制執(zhí)行的安全法律，系統(tǒng)警告即刻危險(xiǎn)。有源型剩余使用壽命系統(tǒng)通信系統(tǒng)的實(shí)施例的功能示意圖描繪于圖6中，其中所有導(dǎo)線及無線互連和中央處理單元與警告裝置-可見信號裝置50 (橙色及紅色LED)、振動(dòng)/觸覺裝置52、聽覺警告裝置54的互連及與所有傳感器的互連一起展示。CPU單元與RFID之間的互連為無線的，因此CPU可能緊接在其安裝之后詢問經(jīng)更換的筒且壓力開關(guān)72起動(dòng)所述系統(tǒng)。剩余使用壽命指示系統(tǒng)的實(shí)施例測量實(shí)際濃度、實(shí)際呼吸空氣流體積及實(shí)時(shí)的暴露，因此所述系統(tǒng)能夠估計(jì)筒/罐的殘余壽命。其它實(shí)施例可包含校正溫度及相對濕度的影響的系統(tǒng)。其它實(shí)施例包括剩余使用壽命指示系統(tǒng)，所述剩余使用壽命指示系統(tǒng)在罐上包括與中央處理單元通信以存儲(chǔ)及報(bào)告先前暴露劑量及剩余壽命容量的RFID。筒/罐因此可更換且新的筒/罐將能夠存取其存儲(chǔ)器且報(bào)告新罐的剩余壽命容量以允許高效使用罐且仍提供對佩戴者的有效保護(hù)。第四特征為系統(tǒng)同時(shí)測量氧氣水平及污染物的濃度且將在針對所述兩個(gè)安全參數(shù)與安全標(biāo)準(zhǔn)的任何偏差的情形中通過三種清楚方式警告用戶。第五特征為系統(tǒng)允許來自任何傳感器的所有數(shù)據(jù)還為可視化的:RH、T、時(shí)刻濃度、剩余安全時(shí)間等。所描述呼吸保護(hù)系統(tǒng)、防毒面具及罐的實(shí)施例不限于本文中所揭示的特定實(shí)施例、組件、方法步驟及材料，這是因?yàn)榇诵┙M件、過程步驟及材料可變化。此外，本文中所采用的術(shù)語僅用于描述示范性實(shí)施例的目的且所述術(shù)語并不打算為限制的，這是因?yàn)楸景l(fā)明的各種實(shí)施例的范圍將僅由所附權(quán)利要求書及其等效物限制。因此，盡管參考示范性實(shí)施例描述本發(fā)明的實(shí)施例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可在如所附權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)變化及修改。因此，本發(fā)明的各種實(shí)施例的范圍應(yīng)不限于以上所論述實(shí)施例， 且應(yīng)僅由所附權(quán)利要求書及全部等效物定義。
權(quán)利要求
1.一種供與呼吸保護(hù)裝置一起使用的罐，其包括: 容器； 化學(xué)收附劑，其在所述容器內(nèi)； 數(shù)字存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置，其能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及傳遞信息以及與中央處理單元通信；及 通信模塊，其能夠與外部處理單元通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罐，其中所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置為用以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的物理裝置
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的罐，其中所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置為以下各項(xiàng)中的至少一者:RAM、DRAM、SRAM、磁帶、磁盤、快閃存儲(chǔ)器、光盤、DVD或可尋址半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的罐，其進(jìn)一步包括通信模塊且所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置為射頻識(shí)別單元的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的罐，其進(jìn)一步包括與所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置通信的射頻識(shí)別單元。
5.一種呼吸保護(hù)裝置，其包括: 化學(xué)收附劑罐，其中所述化學(xué)收附劑罐包括: 化學(xué)收附劑，其在所述罐內(nèi)； 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置，其能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及傳遞信息以及與中央處理單元通信；及 通信模塊，其能夠與外部處理單元通信； 防毒面具，其能夠接納所述化學(xué)收附劑罐；其中所述防毒面具包括: 中央處理單元，其能夠與所述通信模塊通信； 化學(xué)濃度傳感器，其與所述中央處理單元通信 '及 空氣流傳感器，其與所述中央處理單元通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸保護(hù)裝置，其中所述中央處理單元經(jīng)由有線連接與所述通信模塊通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸保護(hù)裝置，其中所述中央處理單元經(jīng)由無線連接與所述通信模塊通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的呼吸保護(hù)裝置，其中所述無線連接為射頻識(shí)別單元、藍(lán)牙連接或其它無線通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的呼吸保護(hù)裝置，其中所述射頻識(shí)別單元為有源射頻識(shí)別單元或無源射頻識(shí)別單元中的一者。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸保護(hù)裝置，其中所述中央處理單元能夠依據(jù)所述化學(xué)濃度傳感器及所述空氣流傳感器的輸出估計(jì)傳入到所述化學(xué)收附劑罐中的目標(biāo)化學(xué)化合物的量。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸保護(hù)裝置，其中所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置能夠存儲(chǔ)罐識(shí)別指示符、所述化學(xué)收附劑的初始收附劑容量及剩余收附劑容量。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸保護(hù)裝置，其中所述防毒面具進(jìn)一步包括第二計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置，且所述第二計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置能夠存儲(chǔ)罐識(shí)別指示符、所述化學(xué)收附劑的初始收附劑容量及剩余收附劑容量。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸保護(hù)裝置，其中所述化學(xué)濃度傳感器及所述空氣流傳感器中的至少一者向所述 中央處理單元提供間歇性輸出。
全文摘要
防毒面具及用于防毒面具的罐具有保護(hù)佩戴者的呼吸系統(tǒng)以免受氣態(tài)化合物影響的化學(xué)收附劑。用于呼吸保護(hù)系統(tǒng)的剩余使用期指示系統(tǒng)向所述佩戴者提供所述化學(xué)收附劑吸附或吸收進(jìn)一步化合物的容量幾乎耗盡的警告。剩余使用壽命指示系統(tǒng)具有用于存儲(chǔ)與所述罐有關(guān)的信息的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器裝置，所述信息用于依據(jù)來自各種傳感器的輸入確定防毒面具、罐及/或筒以及此類裝置的使用壽命的結(jié)束。
文檔編號A61M16/00GK103189089SQ201180052526
公開日2013年7月3日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者布賴恩·I·特魯克斯, 米海勒夫·格奧爾基 申請人:耐斯特科技有限公司