具有可调长度软管的供气式呼吸器的制作方法

专利名称：具有可调长度软管的供气式呼吸器的制作方法
技术领域：
本发明涉及供气式呼吸器，该呼吸器使用可调长度软管作为呼 吸器面罩和清洁空气供给源之间的导管。
背景技术：
供气式呼吸器通常在周围空气包含污染物的环境中佩戴。输送 给佩戴者的清洁空气来自供给容器或动力空气源，动力空气源驱使周 围空气穿过空气过滤器。
使用动力空气源向佩戴者提供清洁空气的系统被称为动力空气
净化呼吸器-缩写为"PAPR" 。 PAPR通常包括两个主要部分面罩和 过滤装置。面罩佩戴为覆盖至少使用者的鼻子和嘴(也可覆盖眼睛和 耳朵)，并且过滤装置通常围绕使用者的腰部佩戴。过滤装置通常包 括滤筒、外壳、风扇和驱动风扇的电动机。风扇和电动机位于外壳内， 而滤筒与壳体相连。通过迫使周围空气通过滤筒中的过滤元件来对周 围空气进行过滤。然后将过滤后的空气通过一条固定长度的软管输送 至面罩。电动风扇驱动来自滤筒的空气通过软管并进入面罩内部。由 于风扇负责使空气移动通过PAPR系统，因此使用者能够轻松地呼吸 到清洁的空气。在以下专利中描述了已知PAPR的代表性实例授予 Odell等人的美国专利6， 796， 304，授予Cook等人的美国专利 6， 575， 165，授予Bennett等人的美国专利6, 666， 209和授予 Beizndtsson等人的美国专利6, 837， 239。
利用加压供给容器为佩戴者提供清洁空气的供气式呼吸器通常 称为自备式呼吸器，或称为"SCBA" 。 SCBA同样具有软管，通过软 管将清洁空气从清洁空气供给源输送至面罩。SCBA的一些例子可参 见以下专利公开:US2005/0022817A1， US2004/0182395A1和 US2003/0111076A1。
虽然已知的供气系统在为工作人员提供清洁空气方面一直非常 有益，但这些已知产品均有一个特定缺陷用于向面罩输送空气的软 管经常会被使用供气式呼吸器的工作场所中存在的突出物钩住。供气 式呼吸器设计为由不同体型的人使用。因此，从过滤装置延伸至面罩 的软管应足够长，以适合躯干较长的人使用。然而，当躯干较短的人 使用同一个供气式呼吸器时，多余的软管会从使用者身体悬垂下来。 多余的软管可能会被工作人员的工作区域内的突出物钩住，从而影响 使用者的情绪并可能构成工作环境中的安全隐患。更为重要的是，软 管被物体钩住可能会导致软管与面罩或清洁空气供给源脱离，从而影 响系统提供的呼吸保护。缠结的软管还可能碰倒邻近物体或导致使用 者失去平衡。
一直以来，本领域解决多余软管问题的方法是向最终用户提供 不同长度的多条软管。通过提供不同长度的多条软管，使用者可以选 择最适合自己的软管。然而这种方法也有缺点，因为这需要制作和配 送多条软管。对多条软管的需求增加了雇主健康与安全计划的成本和 复杂性。而且，即使获得了不同长度的多条软管，使用者也只能选择 一条最接近自己要求的软管，而不是一条长度准确的软管。

发明内容
本发明提供了供气式呼吸器，该呼吸器可适当地包括以下部件 或基本上由以下部件组成(a)设计为由供气式呼吸器的使用者携带 的清洁空气供给源；(b)大小适于覆盖至少使用者鼻子和嘴的面罩； (C)从供气源延伸至面罩的软管；(d)用于调节软管长度的装置。
本发明与已知供气式呼吸器的区别在于本发明具有软管长度调 节装置。该特征的益处在于它使得不同身高和体型的人员可佩戴同一 个供气式呼吸器而不会遇到软管缠结的问题。无需配备多条长度不同 的软管，而且每条软管可调节成准确长度。在使用这种具有创造性的 供气式呼吸器时，使用者可调节软管长度来适合自己的躯干长度，因 此不再有多余的软管从他们身上悬垂下来。因此，这种具有创造性的 供气式呼吸器为最终用户及工作环境中的其它人员和物品提供更大
的便利性和安全性。
在本发明的附图和详细描述中更加充分地展示和描述本发明的 这些及其它优点，其中相似的附图标记用来代表类似部件。然而应该 理解，附图和描述只是出于说明的目的，而不应理解为是对本发明范 围的不当限制。
术语表
在对本发明的描述中，下列术语定义如下-
"可调长度软管"是指可被调节到所需长度的软管；
"呼吸区域"是指内部气体空间的一部分，供气式呼吸器的佩 戴者吸入该部分内的清洁空气；
"清洁空气"是指已被过滤或已经过其它处理从而可安全吸入 的用于向人供氧的空气(或其它含氧气体)；
"清洁空气供给源"是指诸如过滤装置或容器之类的装置，该 装置能够提供人可安全呼吸的清洁空气(或氧气) ，
"适形的面部接触构件"是指面罩的一部分，该部分适应性地 成形为使面罩本体能被舒适地支撑在使用者的鼻子和嘴上。
"延伸或延伸自"是指软管位于清洁空气供给源和面罩之间的 某个位置，从而有助于实现这些部件之间的流体连通(软管两端无需 与这些部件直接相连)；
"外部气体空间"是指当人佩戴面罩本体时围绕着面罩、并且 当呼出的气体从面罩的内部气体空间排出后最终接收这些呼出气体 的周围气体空间；
"面罩"是指由人佩戴的覆盖至少人的呼吸道(鼻子和嘴)的 装置，用于帮助产生与外部气体空间相隔离的内部气体空间；
"滤筒"是指包括过滤元件且适于与过滤装置相连或可在过滤 装置中使用的一种结构；
"过滤装置"是指PAPR的一部分，该部分负责过滤周围空气和 产生动力空气运动；
"软管"是指一种包含导管的装置，该导管具有流体不能渗透 的壁，空气能经过所述导管运动以将清洁空气从清洁空气供给源输送 至面罩；
"内部气体空间"是指戴上面罩后存在于面罩本体与人的面部 之间的空间；
"面罩本体"是指覆盖至少人的鼻子和嘴的结构，该结构可帮 助限定与外部气体空间隔开的内部气体空间；
"动力空气净化呼吸器或PAPR"是指使用外部动力源将过滤后 的空气输送到内部气体空间的呼吸区域的供气式呼吸器；
"自备式呼吸装置"或SCBA是指具有其中存储清洁空气的加压 瓶或容器的供气式呼吸器；
"供气式呼吸器"是指能够向该装置的佩戴者输送清洁空气的
装置。


图1为根据本发明的动力空气净化呼吸系统10的透视图2为根据本发明的可调长度软管12的平面图，该软管12包 括用于固定管长度的套管14;
图3为图2所示可调长度软管12的平面图，包括用于覆盖整个 管长度的套管14、 38;
图4为可调长度软管12'的平面图，该软管的第一部分35的长 度是固定的或未延伸的；以及
图5为根据本发明的自备式呼吸装置50的透视图。
具体实施例方式
在描述本发明的优选实施例时，为清楚起见，将使用具体的术 语。但是，本发明并不受所选具体术语的限制，并且应当了解，每个 所选术语都包括所有操作类似的技术等同物。
在本发明的实施中，提供了比迄今为止本领域已知的供气式呼 吸器都轻巧的动力空气净化呼吸器。已知的供气式呼吸器配有长度一 样的软管，因此对于身材较小的使用者而言软管会过长。本发明为本 领域提供了一种具有可调长度软管的供气式呼吸器，从而减少了与多
余软管长度相关的问题和成本。
图1显示了包括可调长度软管12的动力空气净化呼吸系统10，
软管12具有设置在管15上的套管14 (见图2)，空气通过管15从 过滤装置16流向头罩18。过滤装置16具有由电动机22驱动的风扇 20。风扇20经由过滤元件24吸入空气，并迫使己过滤的空气进入由 头罩18限定的内部气体空间。风扇20和电动机22通常位于外壳26 内。电路31中可包括控制PAPR10打开与关闭的电源开关28。过滤 元件一般位于滤筒壳体24内，该壳体24通常可拆卸地连接到PAPR 的外壳26上。PAPR的外壳26通常环系在使用者的腰上，并且可由 如授予Taylor的美国外观设计专利D501, 288中所示的腰带来支承。 可使用本发明的PAPR系统的例子在授予Odell等人的美国专利 6， 796， 304、授予Bennett等人的6， 666， 209和授予Cook等人的 6,575, 165中均有说明。可用来为佩戴者提供清洁空气源的过滤介质 包括颗粒过滤介质，如充电纤维(特别是充电微纤维)织物-参见授 予Angadjivand等人的美国专利6, 783， 574、授予Angadjivand等人 的6， 119, 691和授予Ellefson等人的5， 472， 600。作为另外一种选 择，也可用气体过滤器(如活性炭过滤器)来过滤气体污染物-参见 授予Smith等人的美国专利6， 344, 071B1、授予Braun等人的 5， 078， 132和授予Eian等人的4， 443, 354。 一个或多个滤筒内也可使 用包含颗粒和气体过滤介质组合的过滤元件。也可将多个滤筒24连 接到过滤装置16上。PAPR还可具有传感器，以便在流量降至指定水 平以下时通知使用者-参见授予Petherbridge的美国专利 6,615,828。此外，非易失性存储装置可与过滤元件相连以保存过滤 元件的使用记录-参见授予Hogue的美国专利6， 186， 130。也可使用 校准气流的系统-参见授予Bennett等人的美国专利6，666，209B2。 尽管图1所示的PAPR使用头罩18作为面罩来提供与外部气体空间隔
离的内部气体空间，但根据本发明的供气系统也可使用覆盖佩戴者鼻 子和嘴(并且可选地覆盖眼睛)的面具，或者可以是整套防护服-参 见例如授予Henderson等人的美国专利6， 286， 144。
图2所示为根据本发明的可调长度软管12的第一实施例。可调
长度软管12包括第一套管14和管15。套管14设置在管15上，并 分别具有第一末端30和第二末端32。第一末端30为有弹性的，即 可被弹性拉伸以便能够容纳并紧贴地抓握管15的第一末端44。套管 末端30也可变大，以便在组装该装置时管15能够从中穿过。末端 30的弹性特性使套管14可以紧贴地包围管15。本发明也可使用任何 能够将套管第一末端30足够可靠地固定(包括物理的、机械的或化 学的方式)到管15的第一末端44上的其它方法。除机械夹紧外，还 可将套管末端粘接(使用粘合剂)、焊接(使用类似塑料)或紧固(使 用按扣或搭扣)到管15的末端上。
如图2所示，套管14的相对端32具有紧固件34，该紧固件可 用来调节末端32处的套管开口大小。紧固件34可以是粘扣类型。管 15可以由设置在螺旋缠绕绳索上的塑性材料制成(参见例如英国专 利l， 419， 841)。这种管15具有柔性，并且能抵抗轴向压縮。管15 成形为其在自然延伸状态下受压縮时趋于轴向伸展。反之，当向管施 加张力以使其沿轴向伸长时，管趋于压縮回复至其自然延伸状态。螺 旋缠绕绳索为管15提供形状和结构完整性，并且使管可根据需要拉 伸或压縮。作为另外一种选择，管15可以是柔性的模制巻绕软管。 例如，管15的第一末端44上可具有一个快拆旋转(Q. R. S.)转接器， 以便软管12能连接到面罩18上。管15的相对端46可具有卡口式接 头配件，以便固定在过滤装置16上(图l)。也可根据需要选用其 它转接器或接头配件。管15的一部分从套管14内延伸出来以达到所 需长度。紧固件34围绕管15束紧，以防止多余的管15从套管14 内伸出(或縮回)。这样就设定了软管12的长度。由于其螺旋缠绕 的或螺线的绳索形结构，管15趋于轴向伸展至其完全不受限制的长 度。通过将套管弹性固定到管的末端30和通过将紧固件34围绕管的 末端32紧固，可阻止管15自然伸展至其全长，从而获得所需长度。 尽管在附图中示出的是机械紧固件，但本发明也可使用任何能阻止软 管伸展的技术。例如，可通过使用基本上任何夹持装置(如弹性接头 配件、粘合带、按扣等)，或通过上面关于套管第一末端所述的技术， 将套管14固定在管15上。
图3显示，可调长度软管12可包括第二套管38，第二套管具有 第一末端40和第二末端42。第一末端40为开口式，开口大小足以 容纳第一套管14。第二末端42为有弹性的，以便能环绕管15 (图2) 紧紧地贴合。第二套管38使基本上管的整个长度的外观一致并被外 部套管构件完全保护或覆盖。为了装配如图2和3所示的本发明第一实施例的可调长度软管 12,使用者首先将管15的第一末端44插入第一套管14的第二末端 32。穿过套管14拉出管15，直到套管14的弹性末端30围绕管15 紧紧地贴合，并且管15的第一末端44从套管14轴向伸出为止。在 套管14内压縮管15，直到获得所需长度为止。在所需长度下将紧固 件34环绕管15紧固。将管15的第二末端46置于第二套管38的开 口端40中。将套管38的第二末端42围绕管15的第二末端46贴合 地紧固。可以通过使套管38的末端42有弹性或在该末端上提供可调 紧固件(如粘扣材料)来实现这一点。如此可将软管12调节到适合 特定使用者的所需长度，而且管15被第一套管14和第二套管38完 全覆盖。因而，这种具有创造性的可调长度软管避免了身材较小的使 用者在使用本装置时发生软管过度松弛。从而减少了由软管松弛造成 的烦恼和潜在危险。为进一步降低软管不小心被邻近物体钩住的可能 性，还可在系统上提供硬件，该硬件使软管在使用时能紧贴佩戴者的 身体。图4显示了提供可调长度软管12'的另一种方法。在本实施例 中，通过使用粘合材料36来阻止管15'自然伸展。作为另外一种选 择，管可以是轴向伸展的模制巻绕管，但这种伸展并非自然伸展，而 是响应使用者施加的轴向张力(或拉力)而发生的伸展。粘合材料 36可以是沿管15'侧面直线延伸的接线的形式。粘合材料可沿管侧面 的整个长度延伸，或沿着侧面延伸足以让管伸展到适合不同体型的使 用者的距离。管15'上可以彼此相隔180°的角度设置两条或多条接 线。如果需要，可使用彼此相隔90。角度的四条接线。要获得所需 长度的软管12'，可将软管15'—端固定，同时拉动相对端以断开接 线36。当软管15'己伸展到所需长度时，停止拉伸，以使接线36不
再进一步断开。伸展的软管具有两个部分第一压縮部分35和第二 伸展部分37。这样便获得了所需长度的软管12'。除上面图示和描述的调节机构外，还可结合本发明想到其它方 法。例如，可使用以下技术中的一种或多种来调节软管长度(i)模 制手风琴式折皱或波纹折皱，类似于柔性的饮料吸管(参见美国专利4,923,083、 4， 078， 692和3， 346， 187)，通过轴向拉动软管，能使这 些波纹折皱伸展至固定长度；(ii)内部摩擦接合机构，该机构通过例 如接合管材料内部结构的带棱外边缘来将软管的内部结构保持在压 縮状态或所需长度；(iii)内部可调长度线，该线穿过软管的中央部 分，以将软管的相对两端连接在一起(通过改变线的长度来控制呼吸 软管的长度)；(iv)伸缩装置(类似天线)，可通过将结构部件滑动 到适合使用者的合适长度来调节该伸縮装置；(v)在张力作用下存储 在壳体内的回巻软管(软管可从壳体内拉出直到达到所需长度)。此 外，可在压縮的柔性软管的一部分上固定使用柔性支撑臂的支撑夹装 置。支撑夹将支架保持在适当的位置以便在特定波纹处与软管接合， 并且阻止软管在支架各点之间伸展。图5示出了 SCBA系统50，该系统包括面罩18'、软管52和清 洁空气供给源或容器54。软管52的第一末端44与接头配件58相连， 而接头配件58又与面罩18'相连。软管52的第二末端固定到与容器 54相连的接头配件上。容器54中装有供SCBA的佩戴者呼吸用的加 压的清洁空气。佩戴者可使用包括背带62和腰带64在内的带具60 将SCBA支撑在背上。面罩18'适于覆盖佩戴者的鼻子、嘴和眼睛， 并包括将面罩18'支撑在佩戴者头部上的带具66。面罩18'上还有窗 口 68，佩戴者可以通过该窗口看到周围环境。可使用上述任何一种 方法或系统来调节软管52的长度。尽管上述讨论描述了通过PAPR或SCBA来提供可呼吸的清洁空 气，但也可通过空气调节器将清洁空气供应到使用者的面罩或头罩， 所述空气调节器将清洁空气从低压或高压系统供给到使用者。在这类 装置中，使用者通常将调节器戴在腰带上，并利用上述软管来实现调 节器和面罩/头罩之间的连接。调节器通过长度可调的柔性软管接收 来自低压或高压供给源的供气，其中低压通常来自空气泵，而高压通常来自空气压縮机。 一种已知的调节器产品由3M以Flowstream 品 牌出售，此类产品利用大口径软管(直径大于或等于约3cm，通常为 约2cm至5cm)来实现调节器和面罩/头罩之间的连接。对于本发明 而言，通过调节器或其它装置连接到清洁空气供给源的软管被视为从 清洁空气供给源"延伸"至面罩的软管。过去一直使用的软管具有适应几乎所有体型的人的固定长度。 本文中将该长度称为"常规软管长度"或"CHL"。本发明能够提供 可变的或所需的软管长度"DHL"，其相当于CHL减去"X"，其中"X" 为可能导致先前已知系统中的软管过度松弛的多余软管长度的量。常 规软管长度通常为约100厘米(cm)。这一软管长度用来适应身高约 150cm至190cm的使用者。对于最矮的使用者，DHL最小值为约60cm， 因此X=40cra。因此，对于本发明的每个使用者来说，DHL介于约100cm 和约60cm之间。因此，本发明的软管长度优选可在约60cm至100cm 之间调节。尽管上述讨论主要将软管调节装置描述为与软管本身相连或装 配在一起的特征，但该装置也可与面罩相连或装配在一起。这可通过 将面罩做成带有允许软管插入面罩中的装置来实现。这种装置尤其适 合头罩式或头盔式面罩。同样，调节特征也可与清洁空气供给源相连 或装配在一起。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种 修改和更改。因此，本发明并不仅限于以上所述，而是受以下权利要 求书及其任何等同物限定。本发明也可在缺少未在本文中具体描述的任何一种元件的情况 下适当地实施。以上引用的所有专利和专利申请，包括在发明背景部分提及的 那些专利和专利申请，均以引用的方式并入本文。
权利要求
1.一种供气式呼吸器，包括(a)清洁空气供给源，其设计为由所述供气式呼吸器的使用者携带；(b)面罩，其尺寸做成适于覆盖使用者的鼻子和嘴；以及(c)可调长度软管，其从所述清洁空气供给源延伸至所述面罩，以向使用者供给清洁空气。
2. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，所述呼吸器为动力 空气净化呼吸器或自备式呼吸装置。
3. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，其中，所述可调长度软管包括第一套管和管，所述第一套管设置在所 述管上并具有第一末端和第二末端，所述套管的第一末端与所述管的第一末端接合，所述套管的第二末端与所述套管的第一末端隔开地牢 固抓握所述管。
4. 根据权利要求3中所述的供气式呼吸器，其中， 所述管是柔性的，并在被压縮时具有轴向伸展的趋势，所述套管的第一末端和第二末端固定以防止所述管从所述套管轴向伸展。
5. 根据权利要求4中所述的供气式呼吸器，其中， 所述套管的第一末端是有弹性的，并且所述套管的第二末端上设置有紧固件。
6. 根据权利要求5中所述的供气式呼吸器，其中， 所述紧固件是粘扣类型的。
7. 根据权利要求3中所述的供气式呼吸器，其中， 所述管由设置在螺旋巻绕的绳索上的塑性材料形成。
8. 根据权利要求7中所述的供气式呼吸器，其中，所述套管通过使用机械夹紧、粘合剂、焊接或紧固件固定在所 述管的至少一个末端。
9. 根据权利要求3中所述的供气式呼吸器，还包括第二套管， 所述第二套管具有第一末端和第二末端，并且设置在所述管上，其中， 所述第一套管和所述第二套管能够覆盖所述管的基本上全部长度。
10. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，其中， 所述可调长度软管包括管，所述管具有固定在其一侧上的粘合材料，所述粘合材料阻止所述管进行自然伸展，并且所述粘合材料断 开以允许所述管伸展达到所需的长度。
11. 根据权利要求10中所述的供气式呼吸器，其中， 所述管由设置在螺旋巻绕的绳索上的塑性材料形成。
12. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，其中， 可通过使用成型的波纹折皱来调节所述软管的长度，通过轴向拉伸所述软管可使所述波纹折皱伸展到所需长度。
13. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，其中， 所述软管包括内部摩擦接合机构，该机构将所述软管保持在所需长度。
14. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，其中， 所述软管包括内部可调长度线，所述线在中心延伸穿过长度可延伸的管，以将所述管设定在所需长度。
15. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，其中， 所述软管包括用于调整软管长度的伸缩装置。
16. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，其中， 所述可调长度软管包括回巻装置，该回巻装置使所述软管能从壳体内拉出到所需长度。
17. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，其中， 所述可调长度软管包括管以及支撑夹装置，所述管在被压縮时趋向于轴向伸展，所述支撑夹装置与所述管的特定位置接合以防止所 述管在支撑点之间伸展。
18. 根据权利要求1中所述的供气式呼吸器，其中， 所述软管能够在约60厘米的长度到约100厘米的长度之间调整。
19. 一种供气式呼吸器，包括(a) 清洁空气供给源，其适合由所述供气式呼吸器的使用者携带；(b) 面罩，其尺寸做成适于覆盖至少使用者的鼻子和嘴；(c) 软管，其从所述清洁空气供给源延伸到所述面罩；(d) 调节所述软管长度的装置。
20. 根据权利要求19中所述的供气式呼吸器，所述供气式呼吸 器是动力空气净化呼吸器。
21. 根据权利要求19中所述的供气式呼吸器，所述供气式呼吸 器为自备式呼吸装置。
22. 根据权利要求19中所述的供气式呼吸器，其中，求书第4/4页所述管是柔性的，并在被压縮时具有轴向伸展的趋势，所述套 管的第一末端和第二末端固定在所述管上，以防止所述管从所述套管 轴向伸展。
23. 根据权利要求19中所述的供气式头盔，其中， 所述调节软管长度的装置与所述面罩或所述清洁空气供给源相连。
24. 根据权利要求19中所述的供气式头盔，其中，所述软管在 第一末端与所述面罩相连，在第二末端与调节器相连。
全文摘要
本发明公开一种供气式呼吸器(10、50)，其包括清洁空气源(16、54)、面罩(18、18’)、软管(12、52)和软管长度调节机构(14、34)。清洁空气源(16、54)设计为由呼吸器(10、50)的使用者携带，并且面罩(18、18’)的大小适于覆盖至少使用者的鼻子和嘴。软管(12)从清洁空气源(16、54)延伸至面罩(18、18’)。可使用软管调节机构(14、36)来控制软管长度，从而消除清洁空气源(16、54)与面罩(18、18’)之间的软管松弛。这种供气式呼吸器(10、50)是有益的，并且它减少了软管(12、52)不小心被工作环境中的物体钩住的可能性。
文档编号A62B9/00GK101160155SQ200680012510
公开日2008年4月9日 申请日期2006年4月11日 优先权日2005年4月15日
发明者加里·J·沃克, 安德鲁·墨菲, 德斯蒙德·T·柯伦, 德里克·A·帕金 申请人:3M创新有限公司