CN113015562B - 具有加速度计以延长电子部件的电池寿命的scba面罩组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于自备式呼吸器的面罩组件，所述面罩组件包括：面罩，所述面罩被配置成由使用者佩戴；电子装置，所述电子装置与所述面罩连接；微控制器，所述微控制器被配置成向所述电子装置发送信号；加速度计，所述加速度计与所述微控制器耦接并且被配置成感测所述面罩的运动；和电池，所述电池被配置成向所述电子装置供电。当所述加速度计检测到运动时，信号被传输到所述微控制器，并且所述微控制器解释所述电信号以选择性地调节提供给所述电子装置的功率水平。

Description

具有加速度计以延长电子部件的电池寿命的SCBA面罩组件

背景技术

本发明整体涉及自备式呼吸器(SCBA)，并且更具体地，涉及包括选择性地激活和去激活以延长电池寿命的电子部件的SCBA面罩组件。

SCBA是例如急救人员(诸如消防员、执法人员、军事人员以及其他救援和紧急工作人员)使用的在危害或危险环境中运作装置。SCBA通常包括若干主要部件，包括压力气罐或气缸、至少一个压力调节器、面罩以及用于支撑气缸和使用者背部上的相关物品的承载框架或支撑组件。SCBA在各种情况和环境中一直是必不可少的设备。

发明内容

仍然需要改善自备式呼吸器(SCBA)设备和相关附件的性能和用途。具体地讲，持续期望将附加功能性结合到SCBA设备(诸如电子部件和附件)中，并且改善此类电子器件的可靠性和维护。本公开提供一种呼吸器，诸如自备式呼吸器(SCBA)，其包括例如压力气罐或气缸、压力调节器、面罩以及由使用者佩戴的承载框架或支撑组件。

便携式或手持式电子装置可包括利用定时器和/或音频水平传感器的自动关闭装置。然而，此类方法易于根据环境而不一致地起作用。

SCBA面罩中的电子部件可保持在活动或“通”模式下，并且因此即使在其不使用时也完全可运作。电子部件可包括例如灯、警报或警告(例如，声音和/或振动)、通信附件(例如，麦克风、耳机、放大器)、相机和/或视觉显示器。此类电子部件可闲置而不长时间使用，诸如当SCBA设备在使用之间保存时。SCBA面罩中的电子部件可包括由使用者致动的手动通/断按钮。例如，面罩组件可包括具有通/断开关的热相机，该通/断开关由使用者手动致动以打开相机并且由使用者手动致动以关闭相机。根据情况，当使用者佩戴笨重的防护手套时，可能需要完成这些任务，从而限制使用者的灵巧性并使任务更困难。此外，创建并显示由相机拍摄的热图像的图像显示单元可具有其自身的单独通/断开关。因为显示器和通/断开关通常位于面罩组件内，所以一旦使用者佩戴面罩组件，就不易触及通/断开关。即，如果使用者在打开显示单元之前戴上面罩组件，则使用者将需要将面罩组件取下以便激活显示单元。此外，在使用之后，使用者必须记住关闭热成像相机和显示单元两者，否则这些电子部件即使在不使用时也将保持活动和可运作。当然，将电子部件保持在活动状态将耗尽电池，从而导致频繁更换电池。频繁的电池更换可能是繁琐且不方便的，从而导致额外的成本，并且产生垃圾。

在一个实施方案中，本发明涉及具有用于自备式呼吸器(SCBA)的集成加速度计的面罩组件。面罩组件使用加速度计来确定：如果面罩组件正在移动，由此面罩组件的电子部件应处于激活或唤醒状态；或者如果面罩组件是静止的(即，不移动，诸如当SCBA在使用之间保存时)，面罩组件的电子部件应处于去激活或休眠状态。因此，当加速度计检测到没有移动时，暂停对电子部件的电力传送，从而延长电池的寿命，并且当加速度计检测到运动时，将电力提供给电子部件使得它们是可运作的。

在一个具体实施方案中，本公开提供一种用于自备式呼吸器的面罩组件，其中该面罩组件包括：面罩，该面罩被配置成由使用者佩戴；电子装置，诸如热成像相机和/或与面罩连接的面罩内显示单元；加速度计，该加速度计被配置成检测面罩组件的运动；微控制器，该微控制器与加速度计耦接并且被配置成响应于由加速度计检测到的运动而向电子装置发送信号；和电池，该电池被配置成向电子装置供电。当加速度计检测到运动时，信号被传输到微控制器，并且微控制器解释该信号以选择性地调节提供给电子装置的功率水平。例如，微控制器可发送信号以打开或关闭电子装置。

本文所述的SCBA面罩组件的某些实施方案的优点包括消除对与SCBA面罩组件相关联的手动激活和/或去激活电子部件的需要，减少电池必须更换的频率，以及减少电池消耗，从而延长电池寿命。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施方案的SCBA的示意图。

图2A是用于图1的SCBA的热成像相机的透视图。

图2B是图2A的热成像相机的分解图。

图3A是用于图1的SCBA的面罩内显示单元的透视图。

图3B是图3A的面罩内显示器的分解图。

具体实施方式

现在参见附图，其中在多个视图中，类似的参考标号表示类似或对应的部件，图1大体示出自备式呼吸器(SCBA)2，该自备式呼吸器包括压力气罐或气缸4、第一压力调节器6、第二压力调节器8、面罩组件10以及由使用者佩戴的承载框架或支撑组件12。

面罩组件10包括佩戴在使用者的头部和面部上的面罩14。当使用者戴上时，面罩14限定邻近使用者的面部的开放内部区域16。面罩组件10还包括与面罩14集成的至少一个电子部件。电子部件可包括例如灯、触觉警告或警报、通信附件、相机和/或显示器。在例示的实施方案中，面罩组件10包括安装在面罩14的侧面上的热成像相机18。面罩组件10在美国专利申请62/322,936中进一步描述，该专利申请的全部内容据此以引用方式并入。

参考图2A和图2B，根据面罩组件10的一个方面，热成像相机18通常包括主壳体34、盖36、热成像器相机芯38、加速度计20、微控制器22和电池40。如下文所详述，加速度计20被配置成检测面罩组件10的运动和/或取向，并且将数据传输到微控制器。微控制器22是与加速度计20耦接的印刷电路板。微控制器22被配置成解释来自加速度计的以例如数据或信号形式的信息，并且将信号传输到一个或多个电子部件。加速度计20和微控制器22可经由硬连线连接或经由无线连接彼此通信。同样，微控制器22可硬连线到电子部件或经由无线连接与电子部件通信。

在例示的实施方案中，微控制器22被配置成响应于加速度计20检测到的运动而向热成像相机18发送信号。应当理解，微控制器22可被配置成与结合到面罩组件10中的任何电子部件、与SCBA 2相关联的其他装置或电子部件、或不与面罩组件10或SCBA 2相关联的单独装置或设备进行通信。

电池40被配置成提供使热成像相机18运作所需的电力。特定电池对于本发明并不重要，只要其提供足够的电力来使相关联的热成像相机18运作即可。合适的电池包括多种可商购获得的家用电池，诸如一次性电池(例如碱性电池、锂电池)和可再充电电池(例如镍金属氢化物电池、镍锌电池)。

在运作中，当加速度计20检测到运动时，信号(例如，电信号或光信号)被传输到微控制器22，并且微控制器22解释该信号以选择性地调节提供给电子装置的功率水平。例如，在例示的实施方案中，如果加速度计22检测到运动，则微控制器22可向热成像相机18发送信号以打开(即，激活)热成像相机18。另选地，如果加速度计22在一定时间段内未检测到运动，则微控制器22可向热成像相机发送信号以关闭热成像相机18或使其以低功率状态运作。

当热成像相机18不活动或不可操作并且微控制器22以低功率模式运作时，加速度计20可尝试每k秒检测一次运动的存在。在一个示例中，k可为1秒，这意味着当热成像相机18关闭或不活动时，加速度计10将尝试每秒感测一次面罩组件10的运动。只要未检测到运动，微控制器就将继续以低功率模式运作，并且热成像相机18将保持不活动。即，如果面罩组件10是静止的，则没有理由将热成像相机18保持在启用状态。因此，微控制器22使热成像照相机处于休眠，从而节省电池电力。

当加速度计20检测到运动时，加速度计20将唤醒微控制器22，由此微控制器22将能够将信号传输到热成像相机18。

在一个实施方案中，加速度计20被配置成检测面罩组件10的运动。此类运动可归因于例如由使用者生成的运动或由载具生成的运动。使用者生成的运动可例如由使用者拾取面罩组件10或由使用者携带或佩戴面罩组件10并且四处移动(例如，行走或跑步)所引起。另选地，载具生成的面罩组件10的运动可由在载具中运输面罩组件10所引起。因为这些情况可影响特定电子部件是否应被激活，所以在具体实施方案中，微控制器22被配置成区分由使用者产生的运动和由运输面罩的载具产生的运动。

在另一个实施方案中，加速度计20被配置成检测面罩组件10的取向。即，加速度计20被配置成检测面罩组件10是处于竖直取向还是水平取向。这样，加速度计能够检测使用者是直立还是躺下，例如在地面上或地板上。在另一个实施方案中，加速度计20和微控制器22可被配置成检测钝力冲击。此类信息可被传输到可提供帮助的附近的其他人员，以及/或者传输到可请求或部署额外资源以应对该情况的事故指挥员。

特定的加速度计20对于本发明而言并不重要，只要其提供期望的功能即可。在具体实施方案中，加速度计20可为例如压电式加速度计和压阻式加速度计。

在例示的实施方案中，面罩组件10包括布置在面罩的外侧上的热成像相机。此外，面罩组件10可包括位于面罩组件10的内部区域16内的面罩内显示单元24。面罩内显示单元24被配置成根据从热成像相机18传输的数据创建和显示图像。

参见图3A和图3B，面罩内显示单元24包括底座26、底座盖28、取景器30和电池32。电池32被配置成提供使面罩内显示器24运作所需的电力。特定电池对于本发明并不重要，只要其提供足够的电力来使相关联的面罩内显示器24运作即可。合适的电池包括多种可商购获得的家用电池，诸如一次性电池(例如碱性电池、锂电池)和可再充电电池(例如镍金属氢化物电池、镍锌电池)。面罩内显示器24可经由有线或无线(例如，蓝牙)连接与面罩内显示器通信。热成像相机18和面罩内显示器24的其他方面在WO2017/062709中有所描述，该专利的全部内容据此以引用方式并入。

在一个实施方案中，加速度计20可被配置成提供图像稳定。这样，加速度计20可用于抵消非预期运动或减少在面罩内显示器24的取景器中显示的图像中的模糊。

本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明概念的情况下可以对上述本发明进行各种改变和修改。因此，本发明的范围不应限于本专利申请中所述的结构，而只应受权利要求书的文字所述的结构及其等同结构的限制。

本发明提供了以下示例性实施方案，其编号不应当被解释为指定重要程度：

实施方案1提供一种自备式呼吸器面罩组件，所述自备式呼吸器面罩组件包括：

a.面罩，所述面罩被配置成由使用者佩戴，当所述使用者戴上所述面罩时，所述面罩限定邻近所述使用者的面部的内部区域；

b.电子装置，所述电子装置与所述面罩连接；

c.加速度计，所述加速度计被配置成检测所述面罩的运动；

d.微控制器，所述微控制器与所述加速度计耦接并且被配置成响应于由所述加速度计检测到的运动而向所述电子装置发送信号；和

e.电池，所述电池被配置成向所述电子装置供电；

其中当所述加速度计检测到运动时，信号被传输到所述微控制器，并且所述微控制器解释所述电信号以选择性地调节提供给所述电子装置的功率水平。

实施方案2提供根据实施方案1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计被配置成检测所述面罩组件的运动。

实施方案3提供根据实施方案1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述微控制器被配置成区分由所述使用者的运动产生的所述面罩组件的运动和由载具产生的运动。

实施方案4提供根据实施方案1-3所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计和/或所述微控制器被配置成检测和/或确定所述面罩的取向。

实施方案5提供根据实施方案1-4所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计和/或所述微控制器被配置成检测和/或确定所述面罩组件是处于竖直取向还是水平取向。

实施方案6提供根据实施方案1-5所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计和所述微控制器被配置成检测钝力冲击。

实施方案7提供根据实施方案1-6所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计为压电加速度计和压阻加速度计中的至少一者。

实施方案8提供根据实施方案1-7所定义所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述面罩组件电子部件包括视觉警报、听觉警报、触觉警报和通信附件中的至少一者。

实施方案9提供根据实施方案1-8所述的自备式呼吸器面罩组件，其中电子部件包括布置在所述面罩的所述内部区域中的热成像相机。

实施方案10提供根据实施方案9所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述电子部件包括具有被布置在所述面罩组件的所述内部区域中的取景器的显示单元，所述取景器被配置成显示来自所述热成像相机的图像。

实施方案11提供根据实施方案10所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计被配置成提供图像稳定。

实施方案12提供根据实施方案11所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述热成像相机包括用于为至少所述热成像相机供电的电池，并且另外，其中所述热成像相机包括加速度计，所述加速度计被配置成感测所述使用者的运动，并且响应于所感测到的运动，自动选择性地调节提供给所述热成像相机和所述显示单元中的至少一者的电力。

实施方案13提供根据实施方案1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述面罩组件还包括调节器。

实施方案14提供一种自备式呼吸器，所述自备式呼吸器包括根据实施方案1所述的面罩组件，其中所述自备式呼吸器包括压力气罐或气缸、第一压力调节器、第二压力调节器和支撑组件。

Claims (11)

1.一种自备式呼吸器面罩组件，所述自备式呼吸器面罩组件包括：

面罩，所述面罩被配置成由使用者佩戴，当所述使用者戴上所述面罩时，所述面罩限定邻近所述使用者的面部的内部区域；

电子装置，所述电子装置与所述面罩连接；

加速度计，所述加速度计被配置成检测所述面罩的运动；

微控制器，所述微控制器与所述加速度计耦接并且被配置成响应于由所述加速度计检测到的运动而向所述电子装置发送信号；和

电池，所述电池被配置成向所述电子装置供电；其中当所述加速度计检测到运动时，信号被传输到所述微控制器，并且所述微控制器解释所述信号以选择性地调节提供给所述电子装置的功率水平；并且

所述微控制器被配置成区分由所述使用者的运动产生的所述自备式呼吸器面罩组件的运动和由载具产生的运动，

其中所述自备式呼吸器面罩组件的所述电子装置包括视觉警报、听觉警报、触觉警报和通信附件中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计被配置成检测所述自备式呼吸器面罩组件的运动。

3.根据权利要求1所述的自备式呼吸器面罩组件，另外，其中所述加速度计被配置成检测所述面罩的取向。

4.根据权利要求1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计被配置成检测所述自备式呼吸器面罩组件是处于竖直取向还是水平取向。

5.根据权利要求1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计和所述微控制器被配置成检测钝力冲击。

6.根据权利要求1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计为压电加速度计和压阻加速度计中的至少一者。

7.根据权利要求1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述电子装置包括布置在所述面罩的所述内部区域中的热成像相机。

8.根据权利要求7所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述电子装置包括具有被布置在所述自备式呼吸器面罩组件的所述内部区域中的取景器的显示单元，所述取景器被配置成显示来自所述热成像相机的图像。

9.根据权利要求8所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述加速度计被配置成提供图像稳定。

10.根据权利要求1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述自备式呼吸器面罩组件还包括调节器。

11.一种自备式呼吸器，所述自备式呼吸器包括根据权利要求1所述的自备式呼吸器面罩组件，其中所述自备式呼吸器包括压力气罐或气缸、第一压力调节器、第二压力调节器和支撑组件。

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