CN105209128A - 包括净化吸入系统的空气的紫外线灯的医疗/手术用个人防护系统 - Google Patents

Abstract

个人防护系统，包括围绕头部佩戴的支撑件(100)以及佩戴在头部和支撑件上方的兜帽(400)。附接到支撑件上的通风单元(150)将空气吸入兜帽中。紫外线灯(360)将光引入被吸入兜帽的气流中。灯使气流中的微生物无害。

Description

包括净化吸入系统的空气的紫外线灯的医疗/手术用个人防护系统

技术领域

本发明总的来说涉及为使用者提供针对医疗/手术环境的防护的个人防护系统。更具体地，该个人防护系统包括具有集成紫外线灯的通风组件。紫外线灯使得来自进入气流的潜在病原体失去活性。

背景技术

个人防护系统用于手术操作中，提供手术人员与患者之间的无菌屏障。个人防护系统的示例可见于发明人的受让人的如下专利：2010年6月15日授权的专利号为7,735,156的美国专利，2010年7月13日授权的专利号为7,752,682的美国专利以及2102年8月7日授权的专利号为8,234,722的美国专利，这些专利中的每一个均通过引用方式合并于本文中。

上述标识的专利披露了包含头盔的个人防护系统，该头盔支撑宽外袍或兜帽。该组件由医疗/手术人员佩戴以建立无菌屏障。宽外袍或兜帽包括透明的面罩。头盔包括通风单元，该通风单元包括风扇。通风单元通过宽外袍或兜帽吸入空气，从而围绕佩戴者循环空气。

循环空气减少了俘获在宽外袍/兜帽内的热量以及在宽外袍/兜帽下方积聚的二氧化碳。因为宽外袍/兜帽的过滤部分明显地限制气流进入风扇，所以使用比实际需要更高容量的风扇。较大容量的风扇也伴随着在运转期间的不利的高水平噪声，这些噪声烦扰使用者且使使用者分心。

此外，因为诸如手术室的医疗/手术设施内的空气包含了不希望的微生物和病原体，所以期望在医疗人员呼吸空气之前消除尽可能多的微生物。

现有技术的个人防护系统在提供手术人员与周围环境之间的无菌屏障方面做了合理的努力。然而，存在一些与其使用相关的局限性。盖住佩戴者的宽外袍/兜帽阻挡了声波。这意味着，佩戴该系统的个人不得不大声讲话或大声喊叫以便被听得到。当被罩住的个人正试图与手术室环境中类似穿着的另一个人沟通时，情况更是如此。

一些个人防护系统已经将无线收发机或无线电合并到头盔中以允许医疗人员之间沟通。使用无线收发机对于个人防护系统而言增加了相当大的成本和复杂度。此外，在毗邻的手术设施中有多个使用者的医院设置中，无线收发机之间的串扰和电磁干扰是担心的问题。

个人防护系统还可以用于对之前使用的弄污的手术器械和工具进行清洁、消毒和杀菌的杀菌处理部门(SPD)。个人防护系统保护操作者免于弄污的手术器械上所包含的生物危险。手术器械和工具在医疗操作中使用之后被送到SPD进行杀菌消毒。在SPD中，操作者手动地清洗和清洁器械，然后将它们装载到杀菌器中以便加热和暴露于化学杀菌剂。重要的是工作在SPD中的人员能够可视地检测附着到手术器械上的体组织或医疗废物的任何碎屑和碎片，从而在清洁过程中去除污染物。

发明内容

本发明涉及个人防护系统，其为使用者提供对外部环境的防护。个人防护系统包括佩戴在使用者头部上的头盔。该头盔具有头带，该头带布置在佩戴者面部上方。兜帽布置在头盔上方。兜帽具有透明的面罩和过滤器，该面罩位于头带的前方，该过滤器用于过滤从外部环境进入过滤器的空气。紧固组件与头盔集成在一起以保持兜帽，在头盔上包含面罩。通风组件与头盔集成。通风组件具有风扇和与风扇连接以传送空气的导管。该导管具有入口部分和出口部分，空气经由入口部分吸入，空气经由出口部分排出。紫外光组件与通风组件耦合。紫外光组件定位成将紫外光发射到导管中，从而通过导管吸入的空气暴露于紫外光。紫外光允许使用对气流限制小的过滤器。

兜帽包括一个或多个开口，其尺寸适于接收安装到开口上的传声插件。传声插件由比形成兜帽的其余部分的材料具有更大的声音穿透性的材料制成。

本发明的一些形式包括检验光组件。该检验光组件包括紫外光源且安装到头盔上。紫外光源定位成朝向面罩的内表面，使得来自紫外光源的紫外光透过面罩。面罩包括紫外线阻挡透镜，其防止在面罩之外的紫外光透过面罩。

附图说明

本发明特别参考权利要求进行说明。可通过结合附图的以下详细说明来理解本发明的上述的以及其他的特征和优点，在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的个人防护系统的总体立体图，兜帽披挂在头盔上方；

图2是图1的头盔的前视立体图；

图3是图1的头盔的后视立体图；

图4是图1的头盔的局部分解视图；

图5是图1的头盔的另一局部分解视图；

图6是下外壳和印刷电路板的放大分解视图；

图7是图1的头盔的剖视图；

图8是示出气流路径的头盔的放大剖视图；

图9是示出到风扇和灯的电力回路的电气框图；

图10是根据本发明的一个实施例的面罩的后视图，兜帽外翻，示出了传声插件；

图11是兜帽的前视图；

图12是兜帽的左侧视图；

图13是对于在制作兜帽时使用的多种材料而言插入损耗对频率的曲线图；

图14是包含活性炭的过滤器部分的剖视图；

图15是根据本发明的一个实施例的个人防护系统的总体立体图，兜帽披挂在头盔上方，头盔具有附接的检验光组件；

图16是图15的头盔的前视立体图，检验光组件处于分解状态；

图17是图15的头盔的前视立体图，检验光组件处于组装状态；

图18是包含紫外光发射二极管的灯壳体的前视平面图；

图19是根据本发明的一个实施例的图15的面罩的后视图，兜帽外翻，示出面罩透镜系统；

图20A是图19的面罩透镜系统的后视图；

图20B是UV透射透镜的后视立体图；

图20C是UV阻挡透镜的后视立体图；以及

图21是对于在面罩透镜系统中使用的多种透镜材料而言光透射百分比对波长的曲线图。

具体实施方式

I.概述

参考图1，图示出个人防护系统50。个人防护系统50包括佩戴在使用者头部上的头部单元、头盔组件或头盔100以及兜帽(hood)400，兜帽具有集成的面罩500，面罩披挂在头盔上方。系统50在佩戴者与外部环境之间建立了无菌屏障。个人防护系统50可用于许多医疗环境，但是特别适合用于手术中保护患者免受手术操作期间污染以及保护医疗专业人员免于暴露于空中传播的污染物和体液。

兜帽400具有朝向远侧的前部412和朝向近侧的后部414。“远侧”，应当理解为表示朝向个人防护系统50的佩戴者所朝向的手术部位。“近侧”，表示背离个人防护系统50的佩戴者所朝向的手术部位。面罩500安装到朝向远侧的前部412中。

II.紫外光定位在气流路径中的头盔

图2-8图示出头盔100。头盔100通常由2010年6月15日授权的申请人的受让人的美国专利7,735,156和2012年10月9日授权的申请人的受让人的美国专利8,282,234中所示的头部单元和头盔改造而成，这些专利的全部内容明确地通过引用方式合并于本文中。

这些文献中的头部单元或头盔与本发明的头盔100之间的主要区别在于，为头盔100增加了紫外光组件300。否则，这些参考文献中披露的头部单元或头盔适用于本发明的个人防护系统50。

头盔100包括支撑结构128。支撑结构128包括用于将头盔100安装到使用者头上的可调头带130。大致U型的颏杆132从头带130向下悬垂以限定面部开口134。颏杆132保持兜帽400远离佩戴者的面部。

通风组件150与支撑结构128耦合。通风组件150包括朝向佩戴者的下外壳200、背离佩戴者的上外壳250、进气盖280和风扇211。下外壳200附接到支撑结构128上。上外壳250附接到下外壳200上。上外壳250与下外壳200间隔开以在上外壳和下外壳之间限定至少一个气流通道192。外壳200和250由丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚丙烯或其他塑料材料制成。

下外壳200形成有多个内部特征。下外壳200具有前端202、后端203、凸形外下表面204和凹形内表面205。周向侧壁206远离内表面205的外边缘向上延伸。半圆形的卷形壳体壁207由下外壳200形成且从内表面205向上大致垂直地延伸。内表面205和卷形壳体壁207限定了风扇空腔208。印刷电路板空腔210限定在内表面205、下外壳200的前端202和卷形壳体壁207的部分之间。

风扇211包括风扇电动机212和风扇叶片214。风扇电动机212附接到卷形壳体壁207内的内表面205上。风扇叶片214与风扇电动机212耦合且布置在风扇空腔208中，略微与卷形壳体壁207间隔开且被卷形壳体壁207围绕。风扇电动机212与风扇电动机连接器215电连接，风扇电动机连接器215又附接到风扇电动机电缆216。风扇电动机电缆216连接到头盔外电缆217。头盔外电缆217能够与诸如电池的外部电源连接。风扇电动机212的旋转引起风扇叶片214的类似旋转，从而形成进入个人防护系统50的气流。

四个安装柱218由下外壳200形成且背离内表面205大致垂直地延伸。两个柱218定位在前端202，两个柱218定位在后端203。安装柱218接纳紧固件219。诸如自攻螺钉的紧固件219将上外壳250保持到柱218和下外壳200上。三个支撑臂220由下外壳200形成且背离内表面205大致垂直地延伸。

上外壳250具有前端252、后端253、凹形下表面254和凸形外表面255。周向侧壁256远离表面254的外边缘向下延伸。风扇开口258限定在上外壳250中且定位在风扇叶片214上方。四个孔259限定在上外壳250中。两个孔259朝向前端252定位，其他两个孔259朝向端部253定位。紧固件219延伸贯通孔259且由柱218接收，使得上外壳250保持到下外壳200上。

凸起部分260由上外壳250形成且从外表面255向上延伸。凸起部分260定位在前端252与开口258之间。凸起部分260包括平面的倾斜顶板262和从顶板262向下延伸且连接到外表面255的侧壁263。顶板262的下侧和侧壁263限定了凹形区域或凹槽264(图8)。光开口266形成在顶板262中。虽然在图4中示出了六个光开口266，但是更多或更少的光开口266可以限定在顶板262中。凸起部分260进一步包括两个完全对置的矩形狭槽268，其形成在侧壁263中且延伸到外表面255中。

进气盖280安装到上外壳250上。进气盖280的轮廓与上外壳250的形状匹配。进气盖280具有前端282、后端283以及与上外壳250的外表面255间隔开的顶壁284。周向侧壁286远离顶壁284的外边缘向下延伸。顶壁284的下侧和侧壁286限定了腔室287。

进气格栅或栅格288朝向前端282限定在顶壁284中。进气栅格288由横跨进气开口292延伸的一系列平行的横杆或板条290形成。一系列的平行狭缝294(图8中最佳显示)定形在平行板条290之间。通过风扇211，空气经由进气栅格288吸入通风组件150中。具体地，通过风扇211，空气经由狭缝294吸入腔室287中。

进气盖280安装到上外壳250上方。诸如挠性搭扣凸片的固位特征295与进气盖280一起形成且远离侧壁286向下延伸。固位特征295装配到上外壳250的狭槽268中且与上外壳250的狭槽268配合以将进气盖280保持到上外壳250上。导管298(图8)限定在顶壁284的下侧与顶板262的上侧之间。狭缝294、导管298和腔室287均相互连接且毗邻，形成整体式的气流路径。通过风扇211，空气经由狭缝294、导管298和腔室287吸入。

继续参考图4和图6，现在描述紫外光组件300。紫外光组件300包括主印刷电路板(PCB)302和发光二极管(LED)印刷电路板(PCB)350。PCB302为大致梯形且具有上表面304和下表面306。两个完全对置的槽口308限定在PCB302的相对侧。在一个实施例中，主PCB302是多层印刷电路板，其具有多个印刷电路线310(图6中仅显示出一个)。

主PCB302由下外壳200的印刷电路板空腔210接收。当主PCB302定位在印刷电路板空腔210中时，柱220延伸穿过主PCB302中的孔。在主PCB302位于印刷电路板空腔210中的情况下，柱220的端部被加热且熔化而形成延伸到上表面304上的热桩(heatstake)221。热桩221将主PCB302保持到下外壳200上。

电子部件安装到主PCB302的上表面304和下表面306上且通过印刷电路线310互连。在可选的实施例中，风扇电动机驱动电路318安装到下表面306上。风扇电动机驱动电路318经由连接器接收单元320与风扇电动机212可通信耦合。连接器接收单元320附接到主PCB302的上表面304上。风扇电动机驱动电路318控制风扇电动机212的运转，包括风扇叶片214的转速。

连接器接收单元320与连接器插入单元326配合以形成一个或多个电连接器。连接器插入单元326附接到PCB电缆324上。PCB电缆324保持到下壳体200且与风扇电动机电缆216和外部电缆217连接且通信。

LEDPCB350具有上侧352和下侧354。LEDPCB350包括将安装到LEDPCB350上的电子部件互连的多个印刷电路线(未示出)。LEDPCB350的下侧354通过诸如焊接或引线接合的适当的电子组装技术与主PCB302的上侧304电连接。

六个紫外光发射二极管(UVLED)360安装到LEDPCB350的上侧352上。虽然在本示例中使用六个UVLED，但是可以使用更多或更少的UVLED360。UVLED360通过诸如焊接的适当的电子组装方法安装到上侧352。适当的紫外光发射二极管360在市场上可买到，如来自在加利福尼亚的圣约瑟有办事处的LEDENGINCorporation的型号LZ-100U600。

在一个实施例中，LED驱动电路358安装到上表面306上且与UVLED360电连接。LED驱动电路358起到操作UVLED360以供应所要求的功率和电流电平的作用。在一个实施例中，LED驱动电路358将恒定电流供应到UVLED360，作为防止UVLED360变暗的电池电压降。

在组装过程中，上外壳250安装到主PCB302和LEDPCB350上方，使得顶板262盖住主PCB302和LEDPCB350。PCB302和LEDPCB350布置在凹槽264中。UVLED360延伸穿过开口266且正对着导管298(参见图8)。UVLED360定位在进气格栅288下方且朝向板条292和狭缝294。

每个紫外光发射二极管360发射紫外线频谱内的光。具体地，UVLED360发射具有在325纳米与400纳米之间的波长的紫外线(UV)光。暴露于UV光能够破坏或杀死各种病原体，例如细菌、病毒、生物细胞和真菌芽胞。

转向图4和图8，头盔200进一步包括附接到通风组件150上的喷嘴组件160。在上外壳250与下外壳200配合之后，大致矩形形状的开口240形成在上外壳250的前端252与下外壳200的前端202之间。喷嘴组件160包括挠性弹性波纹管162和排放喷嘴168。波纹管162膨胀和收缩且具有内管道163。

管道163，有时称为导管，将来自风扇211的受压空气运载到排放喷嘴168。波纹管162具有连接到外壳端部240和252的上端164，使得管道163与开口240毗邻。波纹管162的下端165与排放喷嘴168相连。排放喷嘴168具有出口169。来自风扇211的空气通过出口169排出。

头盔100还包括后喷嘴，即喷嘴195。喷嘴195安装到头带上从而引向佩戴者的颈部。后波纹管197从下外壳200和上外壳250的各自的后端延伸出。波纹管197限定了管道(导管)，风扇排出的空气经由该管道流到后喷嘴195。

在操作中，风扇电动机212旋转风扇叶片214以将空气通过狭缝294、导管298和腔室287吸入风扇211。空气从风扇211经由通道192(图6)、开口240、管道163排出，在排放喷嘴开口169(图4)处离开。狭缝294、导管298、腔室287、通道192、开口240、管道163和排放喷嘴开口169一起形成连续的气流通路194。流经排放开口169的空气被引向使用者的头部和面部，向使用者提供新鲜的、净化的空气。强制通过通风组件的空气的小部分也通过后波纹管197。该空气流过后喷嘴195且从后喷嘴195排出。

因为UVLED360(图8)定位在进气格栅288的下方，朝向狭缝294，正对着导管298，所以进入头盔100的空气暴露于UVLED360所产生的紫外光。进入的空气中夹带的微生物经过UV光照射，使得微生物变得无损害或无害。统一地讲，构成头盔100的部件设计成使得吸入系统50且通过出口导管排出的空气暴露于UV光至少0.05秒的时间段，更理想地，至少0.1秒，再更理想地，至少0.25秒。通过示例的方式，利用本发明的上述构造使得包含流感A病毒的气流暴露于UV光至少0.1秒被认为使至少50％的病毒无害。利用本发明的上述构造使得包含流感A病毒的气流暴露于UV光至少0.25秒被认为使至少99％的病毒无害。

由于使用了UV光组件300和UVLED360，所以兜帽400(图10)的过滤器部分430(图10)能够由比净化个人防护系统50的进入空气所要求的限制性小的过滤器材料来制成。当使用UVLED360时，过滤器部分430具有更高的气流透过率，因为紫外光起到去除能够通过过滤器部分430的进气空气中的病原体的作用。

由于光组件300和UVLED360定位在进气空气的流中，所以流动的空气去除了光组件300产生的热。该空气从兜帽400(图10)排出，减少了光组件300邻近处被加热空气的积聚，且改善了个人防护系统50的使用者的舒适度。

图9示出了用于风扇电动机212和UVLED360的电路。电池390将电力提供给风扇电动机212和光组件300。电池390可以是可再充电电池或非可再充电(即，一次性)电池。在一个实施例中，电池390是6伏DC电池。电池390由使用者佩戴在皮带上或夹到衣物上，且附接到外部电缆217(图2)上，从而向头盔100供电。

电池390连接到包括3.3伏电压调节器电路392的电源电路。电压调节器电路392连接到风扇控制电路318，风扇控制电路318又经由电缆216(图6)连接到风扇电动机212。电压调节器392将恒定的3.3伏电压施加到风扇控制电路318，用于为控制电路供给能量。风扇控制电路318驱动风扇电动机212。风扇控制电路318控制风扇211的转速。开关按钮(未示出)能够安装到头盔100上以接通和关断风扇211。

电池390还连接到4.1伏电压调节器394。电压调节器394连接到LED驱动器358，LED驱动器358又经由PCB302和350(图6)而连接到UVLED360。电压调节器394将恒定的4.1伏施加到LED驱动电路358，用于为UVLED360供给能量。LED驱动电路358驱动UVLED360。LED驱动电路358接通和关断UVLED360。在一个实施例中，每当风扇211运转时，UVLED360接通。在另一实施例中，开关按钮(未示出)允许使用者选择性地接通和关断UVLED360。

电压调节器电路392和394、风扇控制电路318和LED驱动电路358均安装到主PCB302(图6)上。主PCB302经由连接器326、320、PCB电缆324和外部电缆217与电池390电连接。

III.具有改善的传声性的兜帽和外罩

参考图10-12，示出了兜帽400。图11图示兜帽400的外侧视图，而图10示出了兜帽400处于外翻而描绘兜帽400内部的位置上。在图示的本发明形式中，兜帽形成为延伸不超过佩戴系统50的个人的肩部。在一个实施例中，兜帽是披挂在头盔100上方且恰在佩戴者肩部上方终止的兜帽400。在另一实施例中，兜帽400是宽外袍的部分。宽外袍是一种至少盖住佩戴个人防护系统50的个人的胸部和臂部的服装。经常，宽外袍设计成至少延伸到佩戴该宽外袍的人的膝部。

兜帽400包括挠性外罩410。外罩410由诸如由聚乙烯、聚丙烯或聚酯或其任意组合构成的多层压非纺织材料的屏障织物形成。更具体地，形成外罩410的材料是防止流体和颗粒穿过其的材料。外罩410具有朝向远侧的前部412、朝向近侧的后部414、侧部416、顶部418和底部420。外罩410包括外表面422、内表面424和由内表面424限定的内部空间426。在外罩的顶部418中限定了卵形的过滤器开口428，并且在外罩的前部412中限定了遮面开口440。

过滤器部分430安装到开口428上方且在开口428的边缘处附接到外罩410上。在一个实施例中，过滤器部分430通过使用线的缝合技术而附接到外罩410以形成缝合线432。在另一实施例中，过滤器部分430通过粘合剂附接到外罩410上。过滤器部分430略微重叠外罩410到内表面424上。进气盖280(参见图4)将过滤器部分430远离通风组件150间隔开。

由于使用UV光组件300(图4)和UVLED360(图4)，过滤器部分430由比净化进入个人防护系统50的空气所要求的限制性小的过滤材料来形成。过滤器430由具有如下孔隙度的诸如熔喷非纺织织物或摩擦电介体(triboelectret)非纺织织物的介质形成，该孔隙度适合于过滤来自从外部环境进入外罩410的空气的0.1微米或更大的颗粒。该织物比形成用于常规兜帽的过滤器的织物的限制性更小。由于形成过滤器430的材料的限制性相对小的特性，系统50不需要与带有具有常规过滤器部分的兜帽的系统相同的相对高的真空吸入来将相同量的空气拉入兜帽。

因此，在本发明的经过过滤器430的气流的速率为425l/min的形式中，经过过滤器的压降典型地为最大值5帕斯卡，或者更常见的是最大值3帕斯卡。比较而言，在上述气流速率下经过常规的个人防护系统的过滤器的压降至少为10帕斯卡。

限制性小的过滤器部分430允许在头盔100中使用较低速度的风扇，同时仍提供相同的气流量。与常规的个人防护系统的风扇相比，较低速度的风扇更加安静且使得佩戴者有更舒适的环境。

转到图14，示出了可选的过滤器490的剖面图。过滤器490类似于过滤器430。过滤器490进一步包括嵌入非纺织过滤器介质496中的活性炭颗粒498。过滤器部分490包括上表面492和下表面494。活性炭颗粒498在上表面492与下表面494之间嵌入非纺织过滤器介质材料496内。

过滤器介质496的材料与形成过滤器490的材料相同且可以具有相同的孔隙度。嵌入的活性炭颗粒498俘获在诸如组织烙术的正常手术活动期间所产生的空气中的烟雾和气味。

挠性的且透明的面罩500允许使用者通过兜帽400来观看或查看。如图1所示，面罩500安装到朝向远侧的前部412上，使得在使用者穿上个人防护系统50之后面罩500盖住头盔100的面部开口134。头盔100的面部开口134接收面罩500。

具体地参考图10-12，面罩500包括上部502、下部504、外周边缘506和密封周边508。面罩500进一步具有朝向远侧的外表面512和朝向近侧的内表面514。上部502限定面罩500的上半部，下部504限定下半部。

面罩500安装到开口440上方，略微重叠内侧表面424。外罩410密封到面罩500上，沿着密封周边508密封到面罩500的外侧表面512上。外罩410能够通过适当的手段例如使用粘合剂或者通过焊接而密封到面罩500上。面罩500优选地由可杀菌材料形成。在一个实施例中，面罩500由具有近似15毫英寸的厚度的8010形成。

上安装元件520沿着上部502布置在面罩500上。上安装元件520沿着上部502居中地位于面罩500上。上安装元件520是穿过面罩500限定的矩形形状的孔口522。上安装元件520构造为紧固到包含在头盔100上的上安装装置184(图2)上。上安装装置184相对于面部开口134居中地定位在头盔100上。上安装装置184是连接到头盔100且相对于面部开口134以居中关系定位的单一安装夹186(图2)。

如图2中最佳显示，安装夹186从头盔100的前喷嘴组件160远离面部开口134向上延伸以支撑面罩500。安装夹186包括远侧边缘190，其从喷嘴组件160向外延伸，使得在面罩500安装到安装夹186上之后面罩500的一部分抵靠在远侧边缘190与喷嘴组件160之间。安装夹186与面罩500上的孔口522互锁，以自动地将面罩500居中定位在面部开口134上方。具体地，在将面罩500安装到头盔100上时，安装夹186穿过孔口522突出。

转到图2以及图10-12，两个下安装元件530沿着下部504的内表面514且朝向近侧方向布置在面罩500上。下安装元件530是磁体或者由磁吸引材料形成。在一个实施例中，下安装元件530是安装到面罩500上的钢制铆钉。下安装元件530构造为紧固到头盔100的颏杆132上的下安装装置170上以将面罩100的下部504固定到颏杆132上。下安装装置170优选地为磁体或者由构造为吸引下安装元件530的磁吸引材料形成。

安装元件522和530优选地沿着面罩500的外部536安装。外部536限定在面罩60的外周边缘506与密封周边508之间。结果，当外罩410沿着密封周边508胶粘或附着到面罩500时，上安装元件520和下安装元件530隐藏在外罩410之下从外立体图中不能看到。

参考图1，兜帽400进一步包括辅助佩戴者与附近的其他人通信的无源通信辅助件。兜帽400具有一对完全对置的传声插件(soundtransmissioninsert)450，以允许兜帽400的佩戴者更易于听到在兜帽400之外产生的声音。插件450定位成邻近佩戴者的耳部。传声插件460利于将佩戴者产生的语音(声波)传输到兜帽400外的空间。插件460定位到佩戴者嘴部前方。声波以比通过形成兜帽的外罩410的织物较小的失真、较小的插入损耗通过耳部声音插件450、460来传输。

耳部和嘴部传声插件允许外罩410的佩戴者容易地与也佩戴个人防护系统50的其他人员沟通。耳部和嘴部传声插件450、460的使用能够免除佩戴者对诸如无线电的有源通信辅助件的需要。

如图10-12所示，一对完全对置的、大致圆形的开口452形成在外罩410的侧部416中。每个开口邻近外罩的邻近耳部定位的部位。开口452完全地延伸贯通侧部416。每个传声插件450包括外部周向或周边边缘456。耳部传声插件450以关于内侧表面424略重叠的关系安装到开口452上。插件450沿着周边边缘456密封到外罩侧部416。插件450通过适当的手段密封到外罩410上，例如通过粘合剂结合、超声焊接、热密封或通过缝合。

每个插件450具有至少5cm的限定在开口452内的高度H，以及至少5cm的限定在开口452内的垂直于高度H的宽度W。特别地，宽度W提供了便于佩戴者听到发生在佩戴者前方、侧面和后面的活动的适当的收听区域。

大致卵形的或长方形形状的嘴部开口462形成在外罩410的远侧前部412中。嘴部开口462延伸贯通外罩410的前部412。插件460包括外周向边缘466。嘴部传声插件460以关于侧表面424略微重叠的关系安装到开口462上。嘴部传声插件460沿着周向边缘466密封到外罩前部412上。嘴部传声插件460通过插件450安装到外罩的相同的手段密封到外罩410上。

嘴部传声插件460具有至少10cm的限定在开口462内的高度H以及至少5cm的限定在开口462内垂直于高度H的宽度W。特别地，宽度W提供了佩戴者所产生的声波穿过兜帽400的适当区域。

插件450和460由对于声波的传输相对可穿透的材料形成。在一个实施例中，插件450和460由诸如聚丙烯的熔喷非纺织材料形成。形成插件450和460的材料也被选择以便形成防止液态污染物穿透兜帽的屏障。

图13图示出在兜帽400中使用的多种不同材料的声插入损耗对频率的曲线图560。曲线图560将在兜帽400中使用的不同材料的传声性进行比较。人类语音的频率范围(即，耳朵所听到的频率)限定在85赫兹至3400赫兹之间。曲线图560图示出在0至3500赫兹的频率范围内以分贝(dB)计的插入损耗。曲线图560图示出穿过所测试的具体材料的实际声损耗测量值。图13所示的插入损耗是利用ASTM测试方法No.WK5285来产生的。

曲线图560包括对应于形成面罩500的材料的面罩插入损耗562以及对应于形成外罩410的具有聚乙烯膜材料的非纺织层压物的外罩插入损耗564。曲线图560还显示出对应于形成插件450和插件460的熔喷非纺织材料的插件插入损耗566以及背景基准插入损耗568。

面罩500具有在测试频率范围内的25dB的最大插入损耗562。外罩410具有在测试频率范围内的12dB的最大插入损耗564。耳部传声插件450和嘴部传声插件460具有在测试频率范围内的6dB的最大插入损耗566。

耳部传声插件450和嘴部传声插件460的使用引起了通过个人防护系统50和兜帽400传输的声音水平的相当大的提高。耳部传声插件450在很大程度上改善了佩戴者的听力，嘴部传声插件460在很大程度上改善了对兜帽400的佩戴者所讲语音的理解。

IV.带有紫外线检验灯的头盔

参考图15，图示出个人防护系统600。个人防护系统600包括佩戴在使用者头部上的头盔100以及披挂在头盔100的上的兜帽650，该兜帽650具有集成的面罩700。紫外线检验光组件800附接到头盔100上且定位在兜帽650的下方。个人防护系统600在佩戴者与外部环境之间形成了无菌屏障。

个人防护系统600可用于许多医疗环境。系统600尤其适合于用在杀菌处理部门，以保护技术人员在医疗/手术器械610的清洁过程中免于接触病原体和医疗废物。紫外线检验光组件800在医疗/手术器械610的清洁和检验过程中用来辅助检测附到器械610上的所附着的组织615和体液。因为组织和体液在所施加的紫外光620下发荧光，所以使用紫外线检验光组件800的技术人员能够轻易地检测出附着的组织和体液615的存在。

转到图16-18，将描述个人防护系统600的细节。紫外线检验光组件800安装到头盔100的前方。头盔100与之前在图2-8中所描述的相同。前喷嘴组件160进一步包括安装在排放喷嘴168与头带130之间的基座180。基座180支撑排放喷嘴168且将排放喷嘴168与佩戴者头部分隔开。

紫外线检验光组件800包括光角度调节机构810、灯壳体860、紫外光发射二极管870和外壳880。光角度调节机构810允许使用者改变紫外光620的光束方向(图15)，从而将其引入特定部位。

光角度调节机构810包括支架812、套圈822和控制杆840。支架812具有基部813。两个间隔开的平行的腿部814与基部813一体地形成且远离基部813垂直地延伸。狭槽816限定在腿部814之间。孔817延伸贯通基部813，并且孔口818限定为贯通每个腿部814的远侧端。

支架812附接到基座180上。基部813定位成与基座180的下侧相邻。诸如铆钉的紧固件820延伸穿过孔817且由基座180中的开口(未示出)接收以将支架812保持到基座180上。

套圈822为圆形形状且具有中心开口823、上部孔824、下部孔825和倾斜孔826。套圈822的中心开口823装配到灯壳体860的近侧端上方且通过紧固件827绕着灯壳体860的近侧端紧固。紧固件827是螺钉和螺母。螺钉贯通下部孔825且与螺母配合。套圈822可枢转地附接到腿部814上。套圈822的上端被接纳在腿部814之间的狭槽816内。台肩螺栓828延伸穿过孔口818和上部孔824以将套圈822可枢转地保持到支架812。台肩螺栓828的一端带有螺纹且接纳螺母。

控制杆840附接到套圈822上。控制杆840包括三角形形状的手柄842。手柄842允许使用者操纵控制杆840。臂844连接到手柄842且远离手柄842延伸。臂844终止于包含通孔848的底脚846。底脚846通过紧固件850而附接到套圈822的上部，紧固件850由倾斜孔826接纳。

当兜帽650(图15)布置在头盔100上方时，手柄842抵靠外罩410的内表面在面罩700上方延伸(图15)。在该位置上，使用者的手，从外罩410之外，能够经由外罩抓住并操纵手柄842以绕着销828的轴线旋转套圈822。套圈822的旋转改变灯壳体860的角度和紫外光620的光束方向，允许将光引导到期望的位置。

灯壳体860具有呈柱形的一端以及形状为截头锥形的另一端。电路板872安装在灯壳体860内。诸如紫外光发射二极管(UVLED)870的紫外光源安装到电路板872上。UVLED870通过诸如焊接的适合的电子组装技术安装到电路板872上。适合的紫外光发射二极管870商业可用的是来自在加利福尼亚的圣约瑟有办事处的LEDENGINCorporation的型号LZ-100U600。

每个紫外光发射二极管870发射紫外线频谱内的光。具体地，UVLED870发射具有在325纳米与400纳米之间的波长的紫外线(UV)光。在该频率范围内的UV光使组织和体液发荧光。这些材料的荧光简化了它们的可视检测。

在任选的实施例中，一个或多个UVLED870用红色可见光LED871替代。红色可见光LED841对于紫外光组件800附近的其他人轻易可见。红色可见光LED871充当对于其他人员和技术人员而言UVLED870处于运行中的警告信号。

电缆890具有与电路板872连接的一端892以及终止于电连接器894的另一端。连接器894与主PCB302(图6)上的另一连接器部分配合。电缆890以隐藏方式沿着支撑结构128的部分且在支撑结构128的部分内布线。电缆夹持件896将电缆890的一部分保持到支撑结构128上。电缆890将电力从主PCB302供应给UV光源870。

在一个实施例中，开关按钮898允许使用者选择性地接通和关断UVLED870。开关按钮898安装到颏杆132的朝向远侧的表面上且连接到主PCB302。使用者能够在佩戴兜帽650(图15)的同时穿过外罩410(图15)的材料按下按钮898。在另一实施例中，主PCB302包含定时器电路，在预定检验时间段之后，定时器电路关断UVLED870。

在附加的实施例中，头盔100包含霍尔效应传感器899，其感测在佩戴兜帽650时兜帽650的存在。霍尔效应传感器899安装到颏杆132的朝向远侧的表面上，邻近下安装装置170。在该示例中，下安装元件740(图19)是磁体，下安装装置170是诸如钢的被磁体吸引的材料。霍尔效应传感器899连接到主PCB302且与主PCB302通信。主PCB302包括控制电路，仅当从霍尔效应传感器899接收到表明下安装元件740附接且正佩戴兜帽650的信号时，控制电路才允许UVLED870接通。

倾斜的外壳880环绕灯壳体860的出口端。环形夹持件888围绕外壳880的外周安装且围绕灯壳体860紧固。光通道882延伸穿过外壳880的中心。来自UVLED870的UV光穿过通道882，离开外壳880。

当个人穿上系统600时，包含LED的壳体860与兜帽面罩700向内间隔开。外壳880从灯壳体延伸出以抵靠面罩700(图15)的内表面。外壳880防止UV光线620从面罩700朝向使用者反向反射。外壳880还将从UVLED870发射的UV光线朝向期望的目标准直。

紫外线检验光组件800定位在空气排放喷嘴168的正下方。通过如此定位，从排放喷嘴168排出的空气将光组件800周围的任何暖空气吹离光组件。这减少了光组件邻近处的被加热空气量。而是，热空气被排出兜帽650。去除该被加热的空气减轻了光组件800产生的热量加热个人防护系统600的佩戴者的程度。

参考图19和图20A-C，示出了兜帽650和面罩700的细节。兜帽650类似于兜帽400。为易于图示，省略了插件450和460。

面罩700是柔性的且是透明的。如图15所示，面罩700安装到朝向远侧的前部412上，使得在个人穿上系统600之后面罩700盖住头盔100的面部开口134。

面罩700包括多层透镜。面罩700包括两个透镜，即外部紫外线(UV)透射透镜710以及内部UV阻挡透镜750。透射透镜710允许UV光通过其透过或穿过。在一个实施例中，UV透射透镜710由诸如聚碳酸酯、丙烯酸或聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)的透明塑料成型或形成。PET还通称为聚酯。透射透镜720为大致矩形形状，带有圆角。透射透镜710包括上部712、下部714、外周边缘716和密封周边718。透镜710还具有朝向远侧的外表面722和朝向近侧的内表面724。

阻挡透镜750防止UV光被传输穿过其中。阻挡透镜750由包含阻挡UV光的添加剂的透明PET挤出成型和形成。一种这样的阻挡UV的添加剂的示例是UltimateUV390-1。UltimateUV390-1商业上可从俄亥俄的克利夫兰的ColormatrixCorporation得到。在UV阻挡透镜750挤出成型之前，UltimateUV390-1被添加且与PET材料混合

阻挡透镜750的朝外表面通过诸如粘合剂、热熔接或超声焊接的适合的方法附接到透射透镜710的朝内表面上。

透射透镜710安装到开口440上方，与兜帽内表面424略重叠。透镜710能够通过与透镜500密封到外罩上相同的手段而密封到外罩410上。

上安装元件730沿着上部712布置在透射透镜710上。上安装元件730沿着上部712在透镜710上居中定位。上安装元件730是限定为穿过透镜710的矩形形状的孔口732。上安装元件730构造为紧固到包含在头盔100上的上安装装置184(图2)上。

两个下安装元件740沿着内表面724的下部714且朝向近侧方向布置在UV透射透镜710上。下安装元件730可以为透镜500上所见的相同部件。

阻挡透镜750为具有圆角的大致矩形形状。阻挡透镜750包括上部752、下部754、外周边缘756和U形开口或狭槽760。UV阻挡透镜750进一步具有朝向远侧的外表面762和朝向近侧的内表面764。

UV阻挡透镜750的面积比UV透射透镜710的面积略小。UV阻挡透镜750的朝向远侧的外表面762利用诸如粘合剂或热熔接的适当的方法附接到外部UV透射透镜710的朝向近侧的内表面724上。内部UV阻挡透镜750和外部UV透射透镜710的组合体对于可见光透明，但是阻挡除了通过开口760之外的UV光。

在使用过程中，兜帽650布置在使用者头部上方且附接到头盔100上。上安装元件730紧固到上安装装置184(图2)上，下安装元件740附接到对应的下安装装置170(图2)上。上安装元件730将面罩700关于UV检验光组件800(图15)居中定位，使得外壳880正对着U型开口760。在该位置上，UV检验光组件800所发射的UV光线620(图15)穿过开口760和透镜710的布置于开口中的部分715而朝向期望目标。

阻挡透镜750如果不能消除可以从表面反射到系统600之外且可以通过面罩710进入兜帽410的UV光的透射，则可以减少这种透射。这降低了系统发射的UV光将反射到个人眼中的可能性。这使得紫外光的该反射会损害佩戴该系统的个人的眼睛的可能的减少。

外部UV透射透镜710和内部UV阻挡透镜750组合在面罩700中有利地允许技术人员利用UV光来检验医疗/手术器械610，同时保护技术人员免受任何反射的UV光线的影响。

UV光被定义为具有100至400纳米的波长。用于体组织和体液的检验和检测的优选波长在360至380纳米的范围内。在任选的实施例中，UV阻挡透镜750可以含有涂层或添加剂，使得仅仅范围在360至380纳米内的UV波长穿过UV阻挡透镜750被传输。

图21图示出对于在面罩700中使用的多种不同的透镜材料的光透射百分比对波长的曲线图900。曲线图900将使用不同添加剂的多种基于聚酯(PET)的材料的透光特性进行比较。人眼的可见频率范围在390至710纳米之间。曲线图900图示出在300至440纳米的波长范围内的光透射百分比(％)。曲线图560图示出通过所测试的具体透镜材料的实际光透射测量值。

曲线图900包括线902，其对应于形成UV透射透镜710的PET材料的光透射百分比。线904对应于包含标识为UltimateUV370-1的添加剂材料的PET透镜的光透射百分比。线906对应于包含形成UV阻挡透镜750的标识为UltimateUV390-1的添加剂材料的PET透镜的光透射百分比。

曲线图900显示出，在320至400纳米的UV频率范围内，利用PET而不使用任何添加剂形成的UV透射透镜710仅具有所传输UV光的略微减少。相比而言，利用包含UltimateUV390-1添加剂的PET形成的UV阻挡透镜750几乎完全阻挡了任何光子能(UV光)通过阻挡透镜750传输。

上文涉及到本发明的具体形式。本发明可以具有不同于所描述的特征。

例如，不是所有特征都包含在本发明的所有形式中，因此，本发明的一些形式可以仅包括所描述的用于使微生物无害的一个或多个UV灯。本发明的这些形式将不包含具有插件的外罩，与周围的织物相比，插件仅仅在最小程度上使声波能的传输失真。同样，本发明的具有设计成减少声波能失真的插件的形式可以不与本发明的包括用于发射光从而呈现微生物的部件的形式。

本发明的具有设计成最小化通过外壳的声波能的失真的插件的进一步的形式可以位于嘴部或耳部中的仅一个周围。

本发明的具有发射用于检验产品的光子能的灯的形式无需总是并入本发明的其他形式中。

构成本申请的发明的组件的布置可以不同于已经描述的那些布置。例如，在本发明的一些形式中，发射光子能以使微生物无害的灯可以定位在一个或多个出口导管中。可替代地，这些灯可以定位在入口导管以及一个或多个出口导管中。

类似地，本发明的特征可以并入具有不同于所描述的特征的个人防护系统中。因此，不是本发明的所有个人防护系统均具有能够将佩戴系统的人的前方和后方的空气排出的导管。

同样，不是本发明的全部个人防护系统均包括佩戴在头部上的头盔。本发明的个人防护系统可以包括由佩戴者的肩部支撑的固定单元。该固定单元包括将兜帽保持在佩戴者头部上方的结构部件和将空气吸入兜帽的通风单元。

同样，用于将兜帽保持到支撑结构上的紧固构件应理解为示例性的，而不是限制性的，支撑结构将兜帽保持在佩戴系统的个人的头部上方。在本发明的可选的形式中，搭扣件、钩环紧固件和粘合剂能够用作将兜帽保持到支撑结构上的部件。

兜帽面罩的阻挡光往回反射到兜帽中的结构还可以不同于所描述的结构。在本发明的可选的形式中，面罩的允许UV光透过面罩的部分可以是插入较大组件的插件。该较大的部件由阻挡UV光透射的材料形成。该较大的部件形成有开口，对UV光可透过的插件安装到该开口上。

同样，应当理解的是本发明的个人防护系统的各种形式的特征能够根据需要进行组合。

因此，随附权利要求的目的是涵盖落入本发明的真正构思和范围内的所有此类变型例和改进方案。

Claims (16)

1.一种个人防护系统，所述系统包括：

结构支撑件(100)，其绕着佩戴所述系统的个人的头部延伸，所述结构支撑件构造为将兜帽支撑在佩戴者的头部上方；

由柔性材料形成的兜帽(400)，其通过所述结构支撑件支撑在所述佩戴者的头部周围；以及

通风单元(150)，其安装到所述结构支撑件(100)上，所述通风单元包括能够经由所述兜帽(400)吸入空气的风扇(211)以及至少一个喷嘴(168，295)，所述兜帽内的空气通过所述至少一个喷嘴排出，

其特征在于：

灯(360)安装到所述通风单元(150)上，所述灯适于将光子能发射到流经所述通风单元的气流中且适于发射一波长的光，该波长使得在流经所述通风单元的气流从所述至少一个喷嘴排出之前气流中的微生物无害。

2.根据权利要求1所述的个人防护系统，其中：

所述通风单元包括入口导管或出口导管中的至少一个，空气通过所述入口导管朝向所述风扇(211)吸引，空气通过所述出口导管经由所述至少一个喷嘴从所述风扇排出；并且

所述灯(360)安装到所述入口导管或所述出口导管中的至少一个中。

3.根据权利要求1或2所述的个人防护系统，其中所述兜帽具有过滤器，空气经由所述过滤器被吸入所述兜帽中，所述过滤器由这样的材料制成：当流经所述兜帽的空气流量是4251/min时，经过所述过滤器的压降是最大值5帕斯卡。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的个人防护系统，其中所述兜帽是宽外袍的部分。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的个人防护系统，其中所述支撑结构是佩戴在佩戴所述系统的个人上的头盔。

6.用于与个人防护系统一起使用的兜帽，所述兜帽包括：

柔性外罩(410)，其定形成配合在个人的头部和由所述个人佩戴的通风单元(100)的上方，所述外罩由形成应对所述个人周围的生物污染物的屏障的材料制成，所述外罩具有至少一部分(430)，所述至少一部分由经此所述通风单元能够将空气吸入所述外罩的材料制成；以及

面罩(500)，其安装到所述外罩(410)上，经由所述面罩(500)，所述个人能够看到所述外罩的外部，

其特征在于

所述外罩(410)形成为具有由第一材料形成的屏障织物，所述屏障织物限定了所述外罩的表面积的大部分，所述第一材料具有第一插入损耗，所述外罩为进一步形成为具有定位在所述个人的嘴部或耳部周围的至少一个开口(452，462)；以及

插件(450，460)布置在所述至少一个开口(452，460)中，所述插件由第二材料形成，所述第二材料不同于所述屏障织物且具有第二插入损耗，所述第二插入损耗小于所述第一插入损耗。

7.根据权利要求6所述的兜帽，其中形成所述外罩和所述插件的材料被选择为使所述插件的插入损耗比形成所述外罩的材料的插入损耗小至少8dB。

8.根据权利要求6或7所述的兜帽，其中所述兜帽进一步包括用于将所述兜帽保持到布置在所述兜帽下方的支撑结构(100)上的至少一个紧固特征(522，530)。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的兜帽，其中所述兜帽是宽外袍的部分。

10.一种个人防护系统，所述系统包括：

结构支撑件(100)，其绕着佩戴所述系统的个人的头部延伸，所述结构支撑件构造为将兜帽支撑在佩戴者的头部上方；

兜帽(650)，其绕着头部布置且布置在所述结构支撑件的上方，所述兜帽具有柔性外罩(410)和附接到所述外罩上的透明面罩(700)；

通风单元(150)，其安装到所述结构支撑件(100)上，所述通风单元包括能够经由所述兜帽(400)吸入空气的风扇(211)以及至少一个喷嘴(168，295)，所述兜帽内的空气通过所述至少一个喷嘴排出；以及

灯(870)，其安装到所述结构支撑件上且定位成经由所述面罩向所述兜帽(650)之外的位置发射光，

其特征在于

所述灯(872)发射波长在限定范围内的光；以及

所述面罩(700)具有第一部分(715)和第二部分，所述第一部分由允许选定波长的光透射的材料制成，所述第二部分由允许可见光透射且阻挡选定波长的光透射的材料制成，并且

所述兜帽安装到所述结构支撑件上，如此由所述灯发射的光被引导而穿过兜帽的面罩(700)的所述第一部分(715)。

11.根据权利要求10所述的个人防护系统，其中所述面罩包括：第一透镜(710)，其由对于所述灯(870)发射的光能透过的材料制成；以及第二透镜(750)，其附接到所述第一透镜上，所述第二透镜由阻挡所述灯发射的光透射的材料制成，所述第二透镜形成为远离光被发射的位置，如此所述第一透镜的经此发射光的部分是面罩的第一部分(715)。

12.根据权利要求11所述的个人防护系统，其中所述第二透镜(750)形成为限定狭槽(760)，如此所述面罩的第一部分(715)是所述第一透镜的布置在所述狭槽中的部分。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的个人防护系统，其中所述灯(870)发射波长在325与400纳米之间的光。

14.根据权利要求10或13中任一项所述的个人防护系统，其中：所述灯(870)被容纳在壳体(866)中，所述壳体与所述兜帽的面罩(700)向内间隔开；以及外罩从灯的壳体向兜帽的面罩向前延伸。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的个人防护系统，其中所述支撑结构(100)是定形成佩戴在佩戴所述系统的个人的头部上的头盔。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的个人防护系统，其中所述兜帽(650)是宽外袍的部分。