防止烟雾吸入侵害的紧急保护方法和系统 【发明领域】
本发明涉及消防安全的方法，具体地涉及在生命危急关头用来保护消防员免受烟雾侵害的技术。
在有毒环境中工人们经常佩戴呼吸面罩。这样的一种面罩只盖住使用者的鼻子和嘴部，并且装有活性炭滤芯，吸入的空气可从中透过。滤芯将颗粒和有毒物质从空气中除去。然而，大多数的消防部门一般都禁止使用这种呼吸装置，因为在许多有火和烟雾的的环境中，这种装置是不适用、不可靠或不安全的。
取而代之的是，消防员们一般赞成在进入燃烧着的建筑物时使用较安全的自备式呼吸仪器。这种仪器包括一罐压缩空气和一个压力调节器，用来将空气以一消防员能承受的恒定压力输入。一根管子将该空气调节器连接到一戴在消防员面部的全罩式面罩上。该面罩包括一用于消防员呼气的出口以及一透明的护目镜。当使用者戴着时，面罩不仅在其脸部提供一密封地可呼吸空气腔，而且保护其眼睛不受烟雾侵害。具有全罩式面罩的自备式呼吸装置是仅有的一种被消防部门认可的防止烟雾吸入的防护装置。
消防员呼吸装置的罐只能提供有限的空气。虽然设有警示机构以提醒消防员空气源正在减少，但在空气用完之前消防员不能逃离燃烧着的建筑物的可能性总是存在的。还有一种可能性是，例如由于建筑结构倒塌，消防员可能被困在燃烧着的建筑物中。消防员可能在大面积的充满烟雾的场所内迷路，诸如一购物商场内迷路。消防员还可能意外受伤或失去活动能力。在这些情况下，消防员会用完可供呼吸的空气并且生命处于危急之中。因此，需要提供一种替代的呼吸装置，使使用者在生命危急时刻免遭烟雾吸入的侵害。
虽然可以在已认可的自备式呼吸装置上为消防员提供一紧急备用的活性炭式嘴部滤芯，但消防部门的官员经常担心，这种面罩会在正常的消防过程使用，而不是为有死亡危险的情况备用着，因而没有禁止完全使用这种面罩。因此，需要提供一种为消防员配备用呼吸装置的办法，使该呼吸装置仅限于在生命危急时刻使用。还需要提供一种机构，通过它消防员们可迅速地识别装置先前使用的情况，并且消防部门的官员可测出这种紧急呼吸装置是否存在未经批准的使用情况。
发明概述
本发明的一个总的目的在于提供一种可靠的紧急呼吸系统和方法，这种装置禁止在普通的消防过程中使用，但在生命危急时刻消防员们可以此作为最后的手段保护自已免受烟雾吸入的侵害。
本发明的另一个目的在于提供一种在紧急呼吸方法中使用的显示使用情况的容器，它可清楚地显示出装置已经用过的情况。
本发明的又一个目的在于提供一种储放紧急装置的方法，即以一种耐久和耐湿方式在不活动状态长时期存放。
本发明的再一个目的在于提供一种紧急情况下的空气过滤方法，遭受危险的消防员可以迅速地使用它。
本发明的这些目的都是由一种保护消防员在生命危急时刻免受烟雾和毒性化学物吸入侵害的过滤空气的方法实现的。可以认识到，在所有消防员的经历中，生命都会受到各种程度的威胁。如本说明书和所附权利要求书中采用的“生命遭受危险的时刻”或“生命危急时刻”等词句都是用来描述灭火过程中这样一些情况，即其时一个消防员意识到形势已将他置于濒临死亡的地步。这些词句都是用来区别于通常灭火的普通过程，即其时一个消防员在执行其灭火任务时，知道他有选择和有机会来保持自身不遭受死亡的威胁。
本发明提供了一种使用结构紧凑的过滤空气的紧急装置的方法，该装置可装到一传统的自备式呼吸装置的面罩上。该空气过滤装置包括一具有至少一个空气可从中通过的开口的滤毒器以及一个用来装到面罩上的连接器以将空气输给使用者。一个滤芯可装在该滤毒器内，通过它空气可在开口和连接器之间经过。
在生命危急时刻，如当标准的自备式呼吸装置的空气罐中的空气被耗尽时，消防员将空气罐从面罩上卸下。然后将紧急空气过滤装置直接装到面罩上，或者装到空气输送管的未端上，从而代替罐。当消防员吸气时，空气经滤毒器被吸入面罩，滤毒器的滤芯使空气净化。紧急空气过滤系统的体积小、结构紧凑的特点可方便消防装备的长期存放，并且在生命危急时刻可快速地使用。
一个显示使用情况的机构装在滤毒器上，以显示空气过滤装置先前可能的使用情况。这种机构在构造上或外观上可用肉眼观察到已作好滤毒器的使用准备，并且防止重新整理成先前未使用过的状态和外观。这种机构可以是几种形式中的任何一种。在一个实施例中，该显示使用情况的机构可包括一个由不可重复使用的封口封住的袋，或者是真空密封的袋，若袋是开启的，则表明存放在其中的空气过滤装置已经被用过。真空密封的袋还可以耐湿，否则将削弱过滤媒质的效果。
在另一个实施例中，可在滤毒器的开口和连接器上放上自粘性的盖子。一旦盖子被拆下，所用的这种粘性不会使盖子再盖住开口和连接器。取而代之的是，显示有多少剩余物的记录条或类似物品都可用作盖子。
本发明可用视觉探测到呼吸装置先前的使用情况，并且可被消防员管理人员监控，从而阻止非生命危急时刻的不正当使用。
附图的简述
图1是本发明的一个紧急呼吸装置的立体分解图；
图2示出了使用状态下的紧急呼吸装置；
图3A是组装成的呼吸装置的立体图，具有盖住空气入口和出口的显示使用状态的盖子；
图3B示出了呼吸装置的接口部分，具有处于适当位置上的显示使用情况的可拆卸的盖子；
图4示出了附有另一种显示使用情况的容器的紧急呼吸装置；
图5示出了戴着传统的自备式呼吸装置面罩的消防员；
图6是戴着图5所示的面罩的消防员，该面罩是连接在本发明的一个过滤空气紧急系统上的；
图7是过滤空气紧急系统的截面图；以及
图8是连接到标准的呼吸装置面罩的管子上的紧急空气过滤系统。
发明的详细描述
本发明涉及一种当标准的呼吸源、如自备式呼吸装置中的空气源被耗尽时，为消防员配备一种能够提供可呼吸空气的紧急装置的方法。这种方法将为消防员提供额外的几分钟呼吸时间以逃离危及生命的场所。本发明还涉及制造可显示使用情况的呼吸装置的步骤，以便证明消防员使用该装置的情况。参照图1该方法可由，例如，一个个人使用的紧急空气过滤装置10实现，该装置包括一外壳12、一滤筒14和一个鼻夹16。这些部件的组合可提供一个较小的并且没有外套的装置以便于消防员携带并在生命危急时刻使用，如当标准的自备式呼吸仪器意外发生故障的情况下使用。
如前所述的，可以认识到在所有的消防过程中，生命都可能受到不同程度的威胁。如本说明书和所附权利要求书中通篇所提到的“生命危急时刻”或“受到死亡威胁的时刻”都用来描述在消防过程中，消防员意识到形势已将其置于濒临死亡的地步。这些词句都是为了与通常灭火的普通过程区别开来，即其时消防员在执行其灭火任务时，知道他有选择和机会来保持自身免遭死亡的威胁。
空气过滤装置10的紧凑结构还使之易于插入嘴中，而不需要采用遮住使用者头部的较大外罩或面罩。这种方便而快速的使用抵消了由拆除显示使用情况的封盖所产生的任何时间上的延误，下文将详细讨论。
外壳12由可塑性塑料或橡胶制成，并且具有一接口部分18，该接口部分18包括一个椭圆形管子20，其上带有一辐射状突缘22绕管子的一端延伸。一对牙齿扣件24从突缘22的一侧伸出，该侧是背离管子20的那侧。在使用时，接口部分18插入消防员的嘴中，这样突缘22在嘴唇和牙齿之间，并且嘴唇紧密地封住管子20的周围。
一个空气导管26从接口部分18的管子20伸出并且具有摺状管壁，以使空气导管易于弯成90°的肘形。远离接口部分18的空气导管26的那端连接到外壳12的压力通风构件28顶部的一个开口上。该构件28呈空心圆柱形，形成一个内部压力通风腔30，并且具有一个打开的前端32和关闭的后端34。空气导管26和管子20在压力通风腔30和接口部分18的出口之间形成一个空气通道，使用者可通过其呼吸。
压力通风腔30的截面为圆形，用来容纳圆柱形的滤筒14。当滤筒14被放入压力通风腔30中时，外圆周面36紧密地与压力通风腔中的一对肋条38配合。构件28的弹性、特别是肋条38在滤筒14的外部提供了紧密的气密性。将滤筒固定在压力通风腔30中可有效地关闭构件的打开端32。
滤筒14是传统式样的，在前表面具有入口14，在后表面44具有出口(未示)。一个活性炭滤芯46装在滤筒14中，经过它空气在入口和出口之间流动。当空气流过滤筒时，活性炭滤芯46将颗粒、如烟雾和毒性蒸汽从空气中滤除。滤芯还可以包括钴、铜、银、锰等氧化物的混合物以将有毒的一氧化碳气体转化成无毒的气体。滤芯可以是任一种类的，但较佳地，滤芯可设计成当充满大量一氧化碳时还可过滤并且再产生可呼吸的空气。
当由滤筒14封住时，接口部分18、空气导管26和压力通风腔30形成一封闭腔，空气流过其中时被使用者吸入。当使用者吸气时，空气从滤筒14吸出，并且进入在滤筒和后端34之间的构件28的后部上的一个腔室中。然后，空气向上流动进入空气导管26和接口管20。最后，空气排出空气过滤装置10并且经接口管20的未端上的开口76进入使用者口中，在图3B中开口76是由突缘22所包围的，当使用者呼气时，空气反向流过空气过滤装置10。
通过佩戴图1和2中所示的鼻夹16，当使用空气过滤装置10时可防止外界空气流入使用者的鼻腔。鼻夹16有一个弹簧夹50，以及一对由交叉件54连接的支腿52和53，该交叉件包括一个扭簧56。远离交叉件54的支腿52和53的端部装到各个蘑菇状的压鼻件58和59上。由扭簧56所提供的力作用在支腿52和53上，在不使用装置时，使得压鼻件58和59相互靠在一起。各个压鼻件58和59分别有一个杆把60和61，使用者可抓住它们而安装和卸下鼻夹16。一根皮带55的一端有一个环以穿过扭簧56，另一端有一环穿过构件28外顶部的卡扣48。皮带55将鼻夹16连接到外壳12上。
鼻夹16和皮带55还用来保持过滤器和使用者之间的连接关系。如果接口部分意外地从口中落出，鼻夹16可将过滤器保持在面部附近以便再次插入。因为在充满烟雾的地方使用者是可能找不回落在地上的过滤器的，所以这一特点具有挽救生命的意义。
参见图2，消防员66将接口部分18插入其口中，这样突缘22就藉由上下颚之间的牙齿夹扣24而位于嘴唇与牙齿之间。消防员将牙齿扣闭在夹扣24上，以将接口部分保持在位，并且夹扣的厚度也能在牙齿之间提供一个间隙，被呼吸的空气可从中经过。通过抓住杆把60和61可将压鼻件58和59拉开并且放在鼻子上。然后消防员66稍微放松压鼻件58和59。由扭簧56所提供的力将压鼻件58和59压在鼻子侧面而封住鼻腔。
为了将烟雾过滤器留待生命危急时刻使用，本发明的装置包括一个可操作地连接到过滤器上的显示使用情况的装置。该显示使用情况的装置制造或设计通过视觉就可观察出接口部分和过滤器已经作好使用准备，并且防止将其再整理成先前未使用过的状态和外观。
在图3A，空气过滤装置10已组装好可以使用，并且滤筒14已插入外壳12的压力通风腔中。显示使用情况的装置可包括一个表面上施以粘胶的第一金属箔盖70，它可粘到滤筒14的前面盖住入口40，从而将开口封住。盖子70有一个大拉片72，为了使用空气过滤装置10，消防员可抓住它将盖子70从滤筒上拉下。如图3B所示，接口部分18有一个类似的第二盖子74，它在连接管子20的突缘22的开口76上延伸。第二盖子74是具有自粘性背面的薄金属片，该粘性背面可将盖子粘到突缘22的表面上，而为开口76密封住空气。第二盖子74还有一个大拉片78，消防员可抓住它而将第二盖子74从接口部分拉下。在使用前，盖子70和74是将空气过滤装置10的开口封住的，从而防止湿气侵入滤筒14而削弱其中的活性炭滤芯46的作用。在紧急情况下，戴着手套的消防员也可方便地将盖子70和74拆下。
用来将两个盖子粘到空气过滤装置上的应当是一种当拆下后就失去粘性的粘胶。换句话说，这种粘胶不能使盖子70和74再次装到接口部分，因此可提供接口部分已经被用过的标志。另外，盖子70和74可由显示使用情况的记录带制成以显示容器已被打开过。
如前所述的，大多数的消防部门一般都禁止使用无外套的烟雾过滤装置。为了使这种装置仅仅在生命遭受危险的紧急情况下使用，空气过滤装置10可以封装在一个图4所示的显示使用情况的袋80中。
消防员可以迅速确定一个过滤器先前是否已经用过、是否可能已经耗尽或效果减弱。这种快速的检查可以避免在毒性环境中使用一个可能无效的过滤器而造成的损害。
同样，消防部门的管理人员可以定期地检查已发给消防员的装过滤装置的袋子，以决定该装置是否已用过。如果检查出已用过，要向有关的消防员询问使用时的情况，以确保该装置只限于在紧急情况下使用，例如被许可使用的自备式呼吸仪器耗尽或发生故障时。消防部门可能对在不允许的情况下使用备用呼吸装置10的消防员提出制裁。
袋子80可以包括金属箔内袋82，其中放有空气过滤装置10。然后该金属箔内袋82被抽成真空并沿着一封口84密封。一对拉片86从该封口84的两侧伸出，通过它消防员可以容易地将封口拉开，并且拿到装在其中的空气过滤装置。因为金属箔内袋82是真空密封的，所以它与空气过滤装置10的外部轮廓一致。当打开金属箔内袋82时，真空密封失效，该内袋不再与空气过滤装置的轮廓一致。除了不能再密封的封口84之外，这又提供了另一种功能，即通过它使用者和消防部门的管理人员可检查出袋80打开的情况。
因为露在外面时金属箔内袋82容易被意外地刺破，所以可将该内袋封在较厚的、不易刺破的透明塑料包88中。该包可能包括一些机构(未示)用来将袋80固定到消防装备上，如皮带87上、传统的自备式呼吸装置或工作服上。在其它一些情况下，袋80可能是简单地放在工作服的口袋89中。包88的开口沿着接缝90热缝，这样留出一个开口部分92，消防员可以抓住它将封住的接缝90拉开，从而碰到金属箔内袋82。金属箔内袋和包88的封口设计成很容易松开的，这样在生命遭受危险的情况下，就不会明显地妨碍拿到呼吸装置。
其它形式的显示使用情况的容器还可用于存放空气过滤装置。用于在紧急情况下解救消防员的空气过滤装置的另一种形式可与传统的消防员呼吸装置一起使用，如图5中所示的。这个实施例是较佳的，因为它能使消防员戴着眼睛和面部保护罩并且迅速地放上一个过滤器来代替自备式呼吸罐的管子和调节器。
消防员一般都戴着自备式呼吸装置，该装置包括一个戴在其背上的压缩空气罐(未示)。一根管子100从罐上伸到戴在消防员104面部的面罩102上的一调节器(未示)。面罩102有一个由橡胶等弹性材料制成的圈106，它与使用者的头部轮廓相符，当由一组绕在头上的弹性带110保持在位时，它可以较严密地封住空气。一个清晰的塑料窗108象一个气流分离层一样从消防员104面部105前方的圈106上伸出。管子100(和调节器)连接到面罩102底部的一个连接件112或类似连接处上，从而将空气送到由面罩和消防员面部105形成的围层中。
应当理解，面罩和空气源组件的描述是为了示出一种典型的结构。本发明的方法还可以用于更多种类的消防员自备式呼吸系统上，而使消防员获得额外的救生时间。
参见图6，在罐中的空气源用完之前，消防员还不能逃出一所燃烧着的建筑物的事件中，管子100和调节器可以从面罩102上拆下，将一个紧急空气过滤装置120接到面罩102的接头处上。紧急空气过滤装置120一般通过固定到消防装备上、如标准的呼吸装置或工作服而存放在消防员身上，在紧急情况下从其上可以方便地取得该装置。同样地，该过滤器可以存放在工作服的口袋中。
如图7所示的，紧急过滤装置120可以包括一个滤毒罐122，该滤毒罐122具有一圆柱形容器126和封在容器打开端的盖125。容器126的另一端可由一邻接的底壁124封住，其上有多个小通孔128。显示使用情况的记录带130可以粘到底壁124的外表面上以封住小孔128。不使用时，带130可防止空气进入滤毒罐122，从而可以保存其中的滤芯134。带130有一拉片132，为了使用空气过滤装置120，消防员可抓住它将带拆下。用于将带130接到滤毒罐上的是一种一旦记录带被拆下就不能再使用的可分离粘胶，因而提供了滤毒罐已被用过的标志。另外，滤毒罐122还可以封在一个如前所述的与接口部分连接的显示使用情况的容器中。
滤毒器122中的滤芯134可以分别具有靠在底壁124和盖125上的分离的织物式过滤媒质136和138。在两层织物滤芯136和138之间是一种活性炭过滤媒质140。另外，在织物滤质之间还可以放置多级过滤媒质。例如，除了活性炭之外，可以设置一种干燥剂以除去湿气，以及设置一种物质，通过其催化作用将一氧化碳转化成二氧化碳。虽然过滤器可以由种种方式制成，但较佳的是过滤器配置成能够清洁含有高浓度一氧化碳的空气，例如通过使用钴、铜、银、锰等氧化物的混合物以及氧化硅胶。滤筒还可制成一个结构更紧凑的圆盘形容器。
藉由卷边方式或粘胶，盖子125紧密地连接到容器126上，这样空气就不会从中泄漏。一个小孔在盖子125的中心通过，一个管状连接件142密封到盖子上并与小孔连通。连接件142在未端有一外盖144。例如用软塑料制成的帽146放在连接件142的未端上，在不使用时封住滤毒器122的那一端。一个拉片148可使帽146撕下来以便使用空气过滤装置120。帽146由于拆除而损坏，从而防止了用该帽再封住连接件。因此帽146还可起到显示过滤装置120的使用情况的作用。由带130和帽146形成的一次性盖子不仅可防止已污染的空气过滤装置120被意外地重复使用，而且还具有一个作用，即消防部门管理人员可通过它检查紧急空气过滤装置不被允许的使用情况。
当要使用紧急空气过滤装置120时，消防员将带130和帽146从滤毒器122的端部拆除。然后将连接件142装到面罩102上的连接处112，以代替管子100和调节器，如图6所示。连接件较佳地制成为与连接处密封地配合，以防止烟雾进入面罩内部。然后消防员能够呼吸经装置120的滤毒器过滤后的空气。另外，过滤器帽146还可由可弄破的带制成，当连接件142配合到连接处112时，它就可被刺破。
另外，管子100还可保持与面罩102相连接，并且紧急空气过滤装置120可通过连接件142连接到管子的未端，如图8所示。然而，考虑到将管子的远端从自备式呼吸罐脱离可能会遇到困难，所以这种方式不是最佳的。
紧急空气过滤装置120还可以密封在一显示使用情况的袋子中，如图4所示以及先前所述的。使用这种袋子可以作为由带130和帽146所提供的滤毒器封口的补充或替代。
虽然已经对本发明的具体实施例作了描述，但本发明的范围并不仅限于此。本发明适当的范围还可包括那些对于本技术领域中的熟练人员而言显而易见的变化方式。因此，本发明的范围应由所附的权利要求书确定。