專利名稱：保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性地涉及保護(hù)頭部、面部和/或眼部的保護(hù)器，此保護(hù)器具體是但不局限于頭盔、面罩、護(hù)目鏡和其它具有保護(hù)目的的頭部遮蓋物，特別用于但是不局限于工業(yè)應(yīng)用。
這樣的保護(hù)器的一個(gè)例子就是焊接工的頭盔。焊接工的頭盔與面部和前額相符，并且特別地具有一個(gè)帶子環(huán)繞頭部，可以通過調(diào)節(jié)帶子來得到舒適的配戴。頭盔是在后部開放的，但是在前面是閉合的，旨在保護(hù)焊接工不受從焊接電弧猛烈噴濺出的融化的金屬或者其他熾熱物的傷害。焊接工頭盔的前部具有一個(gè)遮光板(visor)，通過它焊接工能夠觀察焊接電弧。遮光板由不傳輸紫外線輻射的材料構(gòu)成，因此保護(hù)焊接工的眼睛不受這些輻射的傷害。
但是，噴濺和紫外線輻射不是對焊接工面部僅有的危險(xiǎn)。電焊電弧可能產(chǎn)生或噴射出潛在的有毒或有害氣體或者蒸氣。這些危險(xiǎn)通常沒有被察覺和記錄。類似地，那些進(jìn)行其他工業(yè)操作的人們或者即使進(jìn)行正常的日常生活的人們可能遇到相似的空氣危害。例如，騎腳踏車的人在他們在市區(qū)和郊區(qū)騎車時(shí)，將持續(xù)的暴露在氮氧化物中。
在本發(fā)明的廣泛方面，本發(fā)明提供一種用于頭部、面部和/或眼部的保護(hù)器，其攜帶有至少一個(gè)氣體傳感器，該傳感器裝在能夠檢測到由佩戴此頭盔的人吸入的空氣的一個(gè)或者多個(gè)特性的位置，該氣體傳感器在操作上與此保護(hù)器攜帶的至少一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相關(guān)聯(lián)。
保護(hù)器優(yōu)選為頭盔或者面罩，例如焊接工的頭盔。
氣體傳感器優(yōu)選適用于檢測空氣中一個(gè)或者多個(gè)氣體種類的濃度。氣體種類可以，例如，是臭氧、一氧化二氮或者氧化一氮。
如果需要，保護(hù)器可以包含其他的傳感器。例如，可能有對于空氣中特有物質(zhì)的傳感器。該傳感器能夠利用以下任一種測量技術(shù)激光二極管方法；測量諸如電阻系數(shù)的參數(shù)的電子方法；和類似于在商用煙霧檢測器中使用的任何方法。在另一個(gè)例子中，對于電磁輻射的傳感器，例如，紅外輻射、紫外線輻射或者可見藍(lán)光的傳感器被包含在保護(hù)器中。在又一個(gè)例子中，噪音傳感器包括在保護(hù)器中。噪音傳感器典型地以麥克風(fēng)為具體形式。在另一個(gè)例子中，空氣流速傳感器定位在保護(hù)器的外部或者內(nèi)部表面處。
所述傳感器或者每一個(gè)傳感器優(yōu)選在操作中與用于提供對所需參數(shù)的即時(shí)(實(shí)時(shí))測量和/或?qū)υ搮?shù)的累積(積分)測量的電氣或電子裝置相關(guān)聯(lián)。
該傳感器或者每一個(gè)傳感器優(yōu)選可以從該保護(hù)器移除，通常是即插即用組件。
保護(hù)器優(yōu)選地具有中央電子數(shù)據(jù)處理單元，其包含所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。中央電子數(shù)據(jù)處理單元典型地包含若干裝置，這些裝置包括模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器、能夠?qū)碜詺怏w傳感器的信號與參考信號進(jìn)行比較的可編程的比較器和優(yōu)選為電池的電源。
依照本發(fā)明的保護(hù)器優(yōu)選適用于以三種不同方式之一進(jìn)行工作。首先，保護(hù)器可以具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，轉(zhuǎn)換裝置將來自至少一個(gè)傳感器的輸入信號轉(zhuǎn)換為顯示于保護(hù)器上攜帶的顯示器上的輸出信號。例如，可以將電子屏幕結(jié)合到焊接工頭盔的遮光板(visor)中?；蛘?，輸出信號不是可視的，而是可以聽到的，例如，報(bào)警信號。第二，保護(hù)器可以具有將來自至少一個(gè)傳感器的輸入信號傳輸(如果需要，已進(jìn)行轉(zhuǎn)換)給遠(yuǎn)程站的數(shù)據(jù)傳輸裝置。信號可以通過任意已知的無線方式(例如通過射頻遙感勘測或者通過所謂的藍(lán)牙技術(shù))進(jìn)行傳輸。如果需要，結(jié)合了無線信號發(fā)送器的保護(hù)器也可以結(jié)合與報(bào)警相關(guān)聯(lián)的無線信號接收器，使得如果在傳輸給遠(yuǎn)程站的信號中檢測到佩戴保護(hù)器的人員所吸入空氣中的有害情況的指示，能夠?qū)⒕嫦⒒蛘咝盘杺鬏敾卦撊藛T。第三，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置可以被用來記錄在所選擇時(shí)間間隔內(nèi)，被至少一個(gè)傳感器所監(jiān)測的特定參數(shù)的值，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置可以從保護(hù)器上卸下和裝上，并且能夠裝載到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)中。如果工人(operative)佩戴的保護(hù)器潛在地受到累積的氣體危險(xiǎn)，則這種結(jié)構(gòu)特別具有優(yōu)勢。因此能夠得到工人是否暴露到危險(xiǎn)中的歷史記錄，并且當(dāng)累積測量結(jié)果顯示暴露接近認(rèn)為不安全的等級的時(shí)候，能夠使工人從使他或她處于危險(xiǎn)的工作撤離。
焊接工頭盔形式的保護(hù)器將作為例子，參考附圖在此處進(jìn)行描述，其中

圖1是頭盔的前視示意圖；圖2是圖1中顯示的頭盔的示意圖；并且圖3是描述能夠由依照本發(fā)明的焊接工頭盔或者其他保護(hù)器完成的功能的功能圖。
參考附圖，焊接工頭盔2，典型地由重型塑料材料制成，在前部是閉合的，在后部是開放的。頭盔具有前面部4，其配備有遮光板6，遮光板的位置使得佩戴頭盔時(shí)其位于眼部。遮光板6由對于可見光譜中某些波長的光透明但對于紫外線輻射不透明的材料制成。(可以在市場上獲得的一些已知遮光板對光線進(jìn)行反應(yīng)，來保護(hù)焊接工不受焊接電弧的強(qiáng)光，但又允許清楚的可視性)。
頭盔2具有可調(diào)節(jié)的頭帶8，以便能夠進(jìn)行舒適的佩戴。依照本發(fā)明，頭盔2在其一側(cè)內(nèi)部攜帶噪音傳感器10。傳感器10是在具有中央電子處理單元的電子電路中，此中央電子處理單元安裝在盒子12中，盒子12附著在頭盔2的前面部4的內(nèi)表面的底部區(qū)域。盒子12還具有用于檢測諸如臭氧和氮氧化物等有害氣體的存在的傳感器11。傳感器11能夠生成表示空氣中一種或者多種有毒氣體的濃度和局部壓力的信號。有毒氣體，例如為臭氧，一氧化二氮或者氧化一氮。一種臭氧傳感器的形式包含具有聚丁二烯外層的壓電石英晶體。聚丁二烯與臭氧的反應(yīng)導(dǎo)致傳感器質(zhì)量的增加，并且因此降低振蕩頻率。頻率改變的速率與臭氧的濃度成正比。
盒子12包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，其使得由傳感器10進(jìn)行的測量結(jié)果被以實(shí)時(shí)形式或者在事件之后傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元，而數(shù)據(jù)處理單元可以包含在盒子12內(nèi)，并且可操作地與頭盔2攜帶的或者在遠(yuǎn)程站的顯示面板或者報(bào)警裝置(未顯示)相關(guān)聯(lián)，表示測量結(jié)果的信號被以無線發(fā)送器諸如藍(lán)牙裝置(未顯示)或者射頻信號發(fā)射器(未顯示)傳輸。另一種替代方案是中央處理單元具有可移去的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，該裝置可以記錄由傳感器在一段時(shí)間內(nèi)得到的測量結(jié)果，并且能夠隨后移去并插入到諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程處理器中。
傳感器10優(yōu)選地可逆地容納在頭盔2提供的合適的插座中。傳感器11優(yōu)選地類似容納在控制盒12的外罩(housing)的外表面處提供的插座中。插座由合適的電氣導(dǎo)線(未顯示)連接到盒子12中的電子裝置。如果需要，頭盔2可以包含內(nèi)部殼和外部殼，并且連接到傳感器10的導(dǎo)線位于兩個(gè)殼之間。附加的傳感器可以下文參考圖3描述的形式被提供。每個(gè)傳感器可以是可替代的，例如，通過適用于插入并且從插座中拔出。
來自傳感器10和11的信號可以由盒子12中或者遠(yuǎn)程的電子裝置以任意需要的方式進(jìn)行處理。因此，與盒子12一起的或者在遠(yuǎn)程位置的中央數(shù)據(jù)處理單元可以包含用于差分信號的，用于積分信號的，用于將可編程參考信號與信號進(jìn)行對比的，在檢測到有害狀況時(shí)生成報(bào)警信號的，和用于以圖形方式顯示有害氣體的濃度或者局部氣壓的即時(shí)或者累積值的電子裝置。中央處理單元可以采用換能器、模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器、射頻無線發(fā)送和接收器、隨機(jī)訪問儲(chǔ)存器(RAM)和諸如此類的裝置。盒子12典型地還包含電池形式的電源。
對盒子12中的組件進(jìn)行的選擇旨在避免頭盔2過重，頭盔過重會(huì)使得焊接工感到不舒適。由于這個(gè)原因，在本發(fā)明的實(shí)施例中經(jīng)常優(yōu)選將來自傳感器的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程進(jìn)行顯示。
頭盔2優(yōu)選地為焊接工個(gè)人的。因此能夠建立焊接工暴露在有害氣體中一段時(shí)間的個(gè)人記錄。優(yōu)選地，頭盔攜帶多個(gè)傳感器，使得該記錄包含焊接工暴露在多個(gè)相關(guān)危險(xiǎn)中的歷史。
現(xiàn)在參考圖3來對頭盔可以執(zhí)行的功能的例子進(jìn)行描述。頭盔控制盒具有操作上與之相關(guān)聯(lián)的傳感器陣列，其中包含有光/紫外輻射或者感光傳感器20，臭氧傳感器22，NOx傳感器24，顆粒傳感器26，紅外輻射傳感器28，噪音傳感器30和內(nèi)部或者外部空氣流速傳感器32。這些傳感器是已知設(shè)備，不需要在此處描述。它們均傳輸模擬電氣信號給中央微處理器和放大器電路34。中央微處理器和放大器電路34典型地包含模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器。中央微處理器和放大器電路也與存儲(chǔ)裝置36和38在操作上相關(guān)聯(lián)。存儲(chǔ)裝置36和38可以簡單的為讀寫隨機(jī)訪問存儲(chǔ)(RAM)裝置。RAM裝置可以與保持工作的電池相關(guān)聯(lián)。存儲(chǔ)裝置36和38可以預(yù)先編程具有與每一個(gè)被監(jiān)控參數(shù)相關(guān)的算法。
頭盔可以還配備有通信處理器40，以使得由傳感器收集到的信息能夠下載到計(jì)算機(jī)(未顯示)，和射頻收發(fā)信機(jī)42，以使得控制盒能夠從遠(yuǎn)程位置接收信息或?qū)⑿畔l(fā)送到遠(yuǎn)程位置。
微處理器電路34在操作上還與報(bào)警裝置44相關(guān)聯(lián)，報(bào)警裝置44適用于在任何傳感器檢測到有害情況時(shí)給出聲音和/或視覺報(bào)警。報(bào)警裝置44與可再充電電源46(例如，可再充電電池)相關(guān)聯(lián)。這些電池在操作上可以與圖3中描述的系統(tǒng)的其他部分(例如，空氣流速傳感器32)相關(guān)聯(lián)。該電池可以被塑形，并且可以作為頭盔外殼的一部分。
中央微處理器電路34在操作上還可以與復(fù)位按鈕和電路48相關(guān)聯(lián)，該復(fù)位按鈕和電路使得由傳感器監(jiān)測的所選參數(shù)的累積值復(fù)位為零。所述電子電路可以被集成在單個(gè)電子芯片或者多個(gè)此種芯片中。
權(quán)利要求
1.一種用于頭部、面部和/或眼睛的保護(hù)器，其攜帶至少一個(gè)氣體傳感器，該傳感器位于能夠檢測到佩戴此保護(hù)器的人所吸入空氣的一個(gè)或者多個(gè)特性的位置，氣體傳感器在操作上與也在頭盔上攜帶的至少一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相關(guān)聯(lián)。
2.如權(quán)利要求2所述的保護(hù)器，其中，所述頭盔是焊接工的頭盔或者面罩。
3.如權(quán)利要求2所述的保護(hù)器，其中，所述頭盔是焊接工的頭盔。
4.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，氣體傳感器適用于檢測空氣中一個(gè)或者多個(gè)氣體種類的濃度。
5.如權(quán)利要求4所述的保護(hù)器，其中，氣體傳感器適用于檢測空氣中臭氧、一氧化二氮或者氧化一氮的濃度。
6.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，保護(hù)器另外攜帶檢測空氣中顆粒物的傳感器。
7.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，保護(hù)器另外攜帶電磁輻射傳感器。
8.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，保護(hù)器另外攜帶噪音傳感器。
9.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，保護(hù)器另外攜帶氣體流速傳感器。
10.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，所述數(shù)據(jù)傳輸裝置是無線數(shù)據(jù)傳輸裝置。
11.如權(quán)利要求10中所述的保護(hù)器，其中，無線數(shù)據(jù)傳輸裝置是射頻數(shù)據(jù)傳輸裝置。
12.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置是可以從保護(hù)器上移去的，并且能夠加載到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)恢復(fù)設(shè)備中。
13.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置包含模擬數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器。
14.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，另外包含中央電子數(shù)據(jù)處理單元，該中央電子數(shù)據(jù)處理單元包含所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的保護(hù)器，其中，中央電子數(shù)據(jù)處理單元包含可編程的比較器，以便能夠?qū)碜詺怏w傳感器的信號與參考信號進(jìn)行比較。
16.如權(quán)利要求14或15所述的保護(hù)器，其中，電子數(shù)據(jù)處理單元包含電源。
17.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，氣體傳感器可以從保護(hù)器上移去。
18.如權(quán)利要求17所述的保護(hù)器，其中，氣體傳感器是即插即用的組件。
19.如前述權(quán)利要求中任一個(gè)權(quán)利要求所述的保護(hù)器，其中，保護(hù)器具有在操作上與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)聯(lián)的信號顯示屏。
全文摘要
一種用于保護(hù)頭部、面部和/或眼部的保護(hù)器，例如焊接工的頭盔，攜帶至少一個(gè)氣體傳感器(11)，該氣體傳感器位于能夠檢測到佩戴此頭盔的人吸入的空氣的一個(gè)或者多個(gè)特性的位置。氣體傳感器在操作上與此保護(hù)器攜帶的至少一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置相關(guān)聯(lián)。
文檔編號A61F9/06GK101048120SQ200580036321
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者J·杜菲, J·梅德福思 申請人:英國氧氣集團(tuán)有限公司