具有备用的防吸入烟尘装置的面罩及其使用方法 本发明的背景
本发明涉及一种使用安全的消防设备和方法，特别涉及那些用来在迫近的、有生命危险的情况中保护消防员以免吸入烟尘的消防设备和方法。
在危险环境中工作人员通常都带上呼吸面罩。这种面罩的其中一种类型是仅在使用者的鼻部和嘴部上方延伸，并包含呼吸空气所通过的一活性炭过滤器。该过滤器可将颗粒和有毒物质从空气中除去。但是，由于这种类型的呼吸设备在很多出现火情和烟雾的环境中不适当、不可靠或不安全，因此大多数的消防部门通常都禁止使用这种呼吸设备。
相反，当需作出紧急响应的个人，诸如消防员进入燃烧的建筑物时，它们通常都被准许使用更为安全地自持式呼吸设备。这种呼吸设备包括：一压缩空气储罐；以及一压力调节器，它能以可被消防员所承受的恒定压力来供送空气。一软管将所述空气调节器与一戴在消防员面部上的、罩住整个面部的面罩相连。该面罩包括一供消防员呼出空气的出口和一透明的面盔。当使用者戴上面罩时，面罩不仅可以在使用者面部上方提供可吸入空气的封闭容积，而且还可以保护消防员的眼睛免受周围烟尘的影响。具有一罩住整个面部的面罩的自持式呼吸设备通常就是那种被消防部门批准的、具有防吸入烟尘装置的呼吸设备。
消防员呼吸设备的储罐的空气供送是有限的。虽然设置有警告机构以便当空气供送量较低时警告消防员，但是，经常还是有可能出现以下情况，即，在供送的空气用尽之前，消防员不能走出燃烧的建筑物。此外，还有可能出现以下情况，即，由于例如建筑物倒塌，消防员可能会被困在燃烧的建筑物内，或者可能会迷失在较大的烟尘弥漫的区域内，诸如一购物商场。消防员还可能会以某种方式的受伤或失去能力并变得不能移动。在这些情况中，消防员可能用光可吸入的空气，并且将有死亡的危险。因此，希望能提供另一种呼吸设备，它可以在这些迫近的、有生命危险的紧急情况中使用，防止吸入烟尘。
虽然可以在准许的自持式呼吸设备上设置一种活性炭型嘴部过滤器，以在紧急情况中供消防员备用，但是，消防部门的官员们常常担心的是：这些装置可以在消防作业的通常过程中常规使用，但不能供迫近的、有死亡危险的情况之用。因此，官员们断然禁止使用这些装置。因此，希望能提供一种可以为消防员配给备用呼吸装置的方法，它可以限制备用呼吸装置用于相当紧急的、迫近的、有死亡危险的情况中。人们还希望能提供这样一种机构，它可以使消防员迅速地识别出先期使用的情况，而且消防部门官员可以检测这种应急呼吸装置是否未经批准而使用。
在本申请人的美国专利5,524,616中描述了各种可以在相当紧急的、迫近的、有死亡危险的情况中为消防员提供备用呼吸机会的方法和设备，该专利的内容援引在本文中作为参考。
本发明的概述
本发明的总目的在于提供一种可靠的应急呼吸系统和方法，以在最后求助的、迫近的、有死亡危险的情况中保护消防员以免吸入烟尘，并在消防作业的通常过程中禁止使用这种呼吸装置。
本发明的另一目的在于提供一种能在紧急呼吸方法中使用的证明使用的容器(container)，它可以清楚地指明所述呼吸设备已经使用。
本发明的又一目的在于提供一种用于紧急空气过滤的专利方法中使用的经进一步改进的呼吸设备，它可以减轻安装和操作要求，同时还可以保持本发明的证明使用的优点。
本发明的再一目的在于提供一种可以被一受到危险的消防员迅速使用的紧急空气过滤方法。
这些目的是由一种紧急空气过滤设备来实现的，以便在迫近的、有生命危险的情况中保护消防员以免吸入烟尘和有毒的化学物质。应予认识的是，所有的消防作业经验都是有不同程度的生命危险。正如本说明书中和所附的权利要求书中所使用的那样，术语“迫近的、有死亡危险的情况”和“迫近的、有生命危险的情况”指的是这样一些情况：在消防作业过程中消防员认识到周围环境已将他置于迫近的、有死亡危险的情况之中。这些术语旨在与消防作业的以下通常过程相区分：在消防员执行其消防任务时，消防员意识到有选择余地和机会可以保持安全以免死亡。
为了进一步增强本发明应急烟尘过滤系统的使用方便的特点，改进型设备设置了一固定于一传统型自持式呼吸系统的面罩上的备用烟尘过滤器。所述备用烟尘过滤器是由一开关、阀或其它机械结构开动，该机械结构用于传送来自于可吸入空气源的空气以穿过该烟尘过滤器。本发明的较为重要的证明使用的结构是为所述开关或传送结构所设置的，以便在空气通道内发生这种变化时作出证明。
开关机构和其证明使用的结构可以以各种方式进行构造。例如，改进型烟尘过滤系统可以使用一多口的面罩，它具有：一中心口，用来承接来自于诸如压缩空气储罐的可吸入空气源的软管；以及一个或多个用来连接各烟尘过滤器的侧口。适于与本发明一起使用的多口式过滤器面罩是已知的，诸如例如美国宾西法尼亚州Pittsburgh市的MSA International制造的Ultra-Twin型面罩。
可以设计一手动开关或阀的使用，并通过各种结构证明其使用情况。一个例子可以包括当驱动所述开关时断裂的一塑料护盖或带条。或者且更为耐用的，一盖板可以在一横向于空气通道的凹槽内滑动。当所述盖板被定位以堵塞空气通道时，盖板上的各可断离的凸耳与所述凹槽壁面上的凹口相啮合，从而将所述盖板保持在闭合状态。当所述盖板被消防员拨动、以启动空气过滤装置并打开其空气通道时，各凸耳断裂下来，从而可以提供所述空气过滤装置已被使用的指示作用。将所述开关板重新回到其初始位置不能使各凸耳回到它们最初的未断裂状态。因为在面罩的通常使用过程中就使用带条或护盖的情况而言，在消防员或其消防部门进行的设备管理过程的操作中，各凸耳是不容易断裂和撕离的，所以这种用于证明使用过的机构是较佳的。
本发明可以让消防员的管理人员可目测地检测和监控所述呼吸装置的先前使用情况，从而在除了迫近死亡的情况之外不能加以使用。此外，使用标记还指明：当过滤材料的除去有毒物质的能力可能已经耗尽时，应该更换过滤材料。
附图的简要说明
图1是采用本发明的一传统型自持式呼吸设备的一面罩的一实施例的示意图；
图2示出了图1所示面罩的应急空气过滤系统的连接情况；
图3是沿图2中线3-3截取的剖视图；
图4是所述面罩的下颚区域的放大图；
图5是位于所述下颚区域的呼气口的局部剖视的分解立体图。
本发明的具体描述
本发明旨在提供这样一种方法，即，当诸如一自持式呼吸设备之类的标准呼吸源被用尽时，能为消防员提供一种用来供给可吸入空气的应急装置。这种方法旨在为消防员提供几分钟的额外呼吸时间，以迅速逃离有生命危险的场所。本发明还提供了将所述呼吸设备构造成具有证明使用作用的步骤，以便能由消防员提供使用责任。
这种方法可以用例如图1所示的带有传统型消防员呼吸设备200的应急个人空气过滤装置来实施。
所述呼吸设备包括一压缩空气储罐202，压缩空气可通过一压力调节器204而送入软管206内。软管206从调节器204延伸至一面罩208，所述面罩208由一适于围绕消防员头部前部延伸的、橡胶制成的半护罩210形成。该弹性材料可以使所述半护罩在使用者头部上方延展并与使用者头部相一致，从而在其间形成空气密封。位于所半护罩后部的各系带212有助于将面罩固定于使用者的头部上。一由透明塑料制成的窗216延伸横过一位于消防员面部前部的半护罩210内的中心开口。空气软管206与一位于面罩208的下颚区域215的第一孔口214相连，从而将空气送入由所述面罩形成的封套内。
现请参阅图2，面罩208还具有一用于应急个人空气过滤装置220的第二孔口218。第二孔口218具有管形的横截面222，并具有外螺纹，其上螺纹连接有过滤装置220的内螺纹出口管223，由此可形成一空气通道。过滤装置220可以有或连接于一连接器(未示)，以与不同形状和尺寸的口相连。
应急个人空气过滤装置220包括一滤毒器224，所述滤毒器采用传统圆盘型设计，并在前表面228上具有一入口226，在后表面232上具有一出口230。一与前述过滤件134相同的过滤件234装在滤毒器224内部以除去微粒，诸如来自于通过所述滤毒器的空气的烟尘和有害蒸气。
在使用之前，将一自粘式护盖236粘附在所述滤毒器的入口226上方，由此为所述开口提供空气密封作用。为了能在紧急状况下使用空气过滤装置220，消防员可以抓住一大凸耳238以将护盖236从滤毒器224上拉下来。所使用的粘结剂不能在取下护盖之后重新将护盖236粘附在所述入口上。或者，可以将例如沿着所述入口的周缘留下一带有残留物信息、色码或其它类似物的证明使用的带条用作所述入口护盖236。
在使用应急个人空气过滤装置220之前，由面罩208的第二孔口218形成的空气通道也是封闭的。如图2和图3所示，第二孔口218在其一侧上具有一狭槽状开口240，并具有一自该开口延伸并横过第二孔口内部的横向内凹槽242。一塑料板244插入所述凹槽242内，并紧密地与该凹槽啮合，以起一阀构件的作用，从而气密地密封住过滤装置出口。但是，塑料板可在所述凹槽内滑动。塑料板244具有一对凸耳246，该对凸耳从相对两侧突伸出来伸入第二孔口218内的横向凹槽242的侧壁内的各凹口248内。两凸耳246要比塑料板244的主体来得薄，并且可以具有沿着每一凸耳和主体之间的界面切割的凹槽，因此一旦消防员将拉力作用在塑料板上可以使两凸耳断裂以使空气过滤装置220启动。一拉耳252藉助一金属丝254与塑料板244相连，以帮助消防员在遇到迫近的、有生命危险的紧急情况时滑动所述塑料板。一锁耳250从塑料板244的主表面突伸出来，并能防止塑料板脱离第二孔口218。
作为断裂式凸耳249的另一种变化形式，可以将一条其特征与护盖236相同的一次性使用带条施加在塑料板244和面罩208的外表面之间。一旦塑料板移动而打开第二孔口218，可以将该带条从塑料板和面罩表面上或其中之一拉下来。或者，可以将这种带条永久地粘附于塑料板和面罩表面上，一旦塑料板移动将该带条撕下来，以证明已使用。
通常，消防员是通过图1所示面罩的第一孔口来从储罐202吸取空气的。如果消防员不能在储罐内的空气用尽之前离开危险环境，那么消防员可将护盖236从应急个人空气过滤装置220的入口上拉下来，并拉动塑料板244以打开面罩上的第二孔口218。这种作法可以使消防员在遇到迫近的、有生命危险的紧急情况过程中、在储罐202内的空气用尽时，可呼吸到可吸入空气的备用源。
护盖236和塑料板244提供一些机械结构，藉助这些机械结构管理人员可以检测空气过滤装置的使用情况，并在那些除了迫近的、有生命危险的情况之外不使用这些机械结构。此外，一旦回到消防员营地，还可以采用这些使用指示机构，检测出哪些面罩需要更换它们的过滤装置。
现请参阅图4和图5，一些面罩208在例如下颚区域215下方还具有一呼气口260。呼气口260是由一较短的管形突起262形成的，所述管形突起与一穿过下颚区域215下侧的孔264连通。将一呼吸阀体266插入管形突起262内，直到紧抵住孔264周围的边沿274为止，并随后将一呼气瓣阀268插入紧抵住阀体266。管形突起262的外敞口端由一阀盖270封闭，所述阀盖具有一环圈272，所述环圈可以进入管形突起262内，并能将呼气阀体266和呼气瓣阀268保持得紧抵面罩孔264的边沿274。在除了迫近的、有生命危险的情况之外的场合中，可以将一条如图4所示的粘结带280施加在阀盖270和面罩208的本体之间，以将阀盖保持在位。阀盖270具有一通孔276，以使排出的空气离开面罩，这将在下文中予以描述。
在面罩208的通常使用中，当从储罐202供送空气时，阀构件266和268被压缩在阀盖270和面罩边沿274之间。在这种状态下，当消防员从储罐吸取空气时，呼吸阀体266被一封闭呼气口260的弹簧构件(constituent spring)偏压。当消防员呼气时，面罩内增大的空气压力克服弹簧力，从而将阀组件打开而形成一个用于呼出空气的排气通道。
在遇到迫近的、有生命危险的情况下，当储罐202内的空气耗尽时，除了启动上述的应急空气过滤装置220以外，消防员可将阀盖270向下拉。一保持机构(未示)可防止阀盖被完全拉出管形突起262。这种作用可使带条280从阀盖或面罩上撕开或剥离，从而能提供呼气口处于使用应急空气过滤装置这样一种状态的证据。阀盖27的这种方式的移动可释放位于呼吸阀体266内的弹簧的偏压力，进而可释放阀盖和面罩孔边沿274之间的各阀构件的压缩状态。当消防员呼吸时，由于弹簧偏压力被释放，呼气瓣阀268控制呼气口260的开启和闭合。
虽然上面已结合较佳实施例对本发明进行了较详细的描述，但不应认为这是对本发明有所限制。相反，本发明的正确的保护范围应包括那些在本技术领域的熟练人员的权限内的种种变型。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求书来限定。