CN115768298A - 具有安全特征的个人空气过滤装置 - Google Patents

Abstract

一种用于保护用户免受伤害的个人空气过滤装置，所述装置包括刚性部件，所述刚性部件包括透明面罩、织物部件、具有进气过滤器的进气端口、具有排气过滤器的排气端口、使过滤后的空气进入所述进气端口并排出空气以离开所述排气端口的鼓风机、一个或多个传感器，所述一个或多个传感器各自被配置为检测环境状况或所述用户的状况，其中所述面罩和织物部件组合以覆盖用户的整个头部并围绕所述用户的颈部形成密封，以及处理器，其被配置为从所述一个或多个传感器接收信号并执行保护措施。

Description

具有安全特征的个人空气过滤装置

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2020年3月20日提交的标题为“Head Covering Device”的美国临时专利申请号62/992,277、标题为“Head Covering Device with Negative Air Flow”的美国临时专利申请号63/053,519、标题为“Head Covering Device with EnvironmentalControl”的美国临时专利申请号63/053,523、标题为“Head Covering Device with aCommunication Component”的美国临时专利申请号63/053,526、标题为“Head CoveringDevice with Automatic Air Moving System”的美国临时专利申请号63/053,537、标题为“Head Covering Device with Shroud”的美国临时专利申请号63/053,542、标题为“HeadCovering Device with Washable Filtering Fabric”的美国临时专利申请号63/053,546、标题为“Head Covering Device with Electromagnetic Radiation Filtering FaceShield”的美国临时专利申请号63/053,548、于2020年7月17日提交的标题为“ProtectiveMask with Negative Air Flow”的美国临时专利申请号63/053,552,以及于2020年10月26日提交的标题为“Head Covering Device”的美国临时专利申请号63/105,830的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及头部覆盖装置。

背景技术

市场上的头部覆盖装置(HCDs)诸如头盔通常被设计用于某种类型的伤害预防。例如，用于头部的个人防护设备(Personal Protection Equipment)通常是建筑头盔或焊工头盔。娱乐保护头部装备包括摩托车头盔和运动头盔，诸如用于滑雪者、骑自行车者、登山者、棒球和足球运动员的头盔。其他类型的头部覆盖装置包括保护设备，例如用于消防员、警察、危险专家、医疗保健工作者和其他第一响应者的防溅罩和过滤器。在许多情况下，头部覆盖装置重、体积大并且可能不舒服。

发明内容

本发明的一个方面是一种用于保护用户免受伤害的个人空气过滤装置，该装置包括：刚性部件，该刚性部件包括透明面罩、织物部件，其中所述面罩和织物部件组合以覆盖用户的整个头部并且围绕用户的颈部形成密封、具有进气过滤器的进气端口、具有排气过滤器的排气端口、使过滤后的空气进入进气端口并排出空气离开排气端口的鼓风机(空气增流器)、一个或多个传感器，每个传感器配置成检测环境状态或使用的状态、以及处理器，所述处理器被配置为从所述一个或多个传感器接收信号并执行保护措施。

在本发明的另一方面，一个或多个传感器中的至少一个被配置为检测有毒空气。

在又一方面，保护措施是向用户提供听觉和/或视觉警报。

在又一方面，所述保护措施是将所述装置从有毒气氛密封。

在另一方面，所述保护措施还包括向所述装置提供储存的安全空气。

在本发明的另一方面，所述一个或多个传感器中的至少一个是被配置为检测对象与用户的可能碰撞的接近传感器。

在另一个方面，保护措施是向用户提供听觉和/或视觉警报。

在又一方面，所述保护措施还包括向所述对象发送信号以停止或转移其运动。

在又一方面，所述至少一个传感器被配置为检测有害声音，并且其中所述保护措施是阻止该有害声音伤害用户的耳朵。有害声音可以通过在用户的耳朵上放置屏障来阻挡或者通过波消除来阻挡。

在又一方面，一个或多个传感器中的至少一个被配置为检测有害光线，并且保护措施用于阻止有害光线伤害用户的眼睛。

在本发明的另一个方面中，一个或多个传感器中的至少一个被配置为检测用户的状态，该状态选自脉搏率、呼吸率、体温、头部取向、闭眼及其组合，并且保护措施是向用户提供听觉和/或视觉警报。保护措施还可以包括向同事发送警报。

在又一方面，所述装置还包括由悬挂系统支撑的抗冲击顶部部分，以在用户头部上方提供空间并将任何冲击分布在用户头部上。抗冲击顶部部分和头部覆盖装置部分可以是集成的，并且可以通过锁定机构组合在一起成为单个刚性结构，并且可以通过操纵锁定机构分离成为单独的部分。

在又一方面，所述装置还包括通信系统，由此用户可以与同事通信，并且由此可以从同事接收警报。

在又一方面，所述织物部件是抑燃的或阻燃的。

在又一个方面，透明面罩包括符合ANSI Z 87.1+标准的电磁辐射膜，并且进气过滤器能够过滤焊接烟雾。

在下面的附图、详细的说明书和权利要求中提供了进一步的方面和实施例。除非另有说明，否则本文所述的特征是可组合的，并且所有这些组合都在本公开的范围内。

附图说明

提供以下附图以说明本文描述的某些实施例。附图仅仅是说明性的，并且不旨在限制所要求保护的发明的范围，并且不旨在示出所要求保护的发明的每个潜在特征或实施例。附图不一定按比例绘制；在一些情况下，为了说明的目的，附图的某些元件可以相对于附图的其他元件放大。

图1是根据本公开的实施例的佩戴头部覆盖装置的用户的前视图。

图2是根据本公开的实施例的佩戴HCD的用户的侧视图。

图3是根据本公开的实施例的佩戴HCD的用户的后视图。

图4是根据本公开的实施例的佩戴HCD 102的用户104的俯视图。

图5示出了根据本公开的实施例的HCD的分解图。

图6A示出了根据本公开的实施例的HCD的横截面视图，其中用户的头部在HCD中并且具有负向气流。

图6B示出了根据本公开的实施例的HCD的横截面视图，其中用户的头部在HCD中并且具有正向气流。

图7A示出了根据本公开的实施例的框架的俯视图，该框架包括用于HCD的空气移动装置和电池的隔室。

图7B示出了根据本公开的实施例的框架的仰视图，该框架包括用于空气移动装置的隔室和用于HCD的电池。

图8是根据本公开的实施例的用于HCD的包括空气移动装置和电池的框架的剖视图。

图9是根据本公开的实施例的具有电磁辐射过滤面罩的HCD的视图。

图10是根据本公开的实施例的具有可图案化电磁辐射过滤面罩的HCD的视图。

图11是根据本公开的实施例的与抗冲击顶部部分集成的HCD的前视图。

图12是根据本发明实施例的与抗冲击顶部部分集成的HCD的侧视图。

图13是根据本公开的实施例的具有由智能装置上的应用程序控制和监视的HCD的用户的视图。

图14示出了根据本发明实施例的用于监视和控制HCD功能的图形用户界面。

图15示出了根据本公开的实施例的用于监测和控制HCD的功能的图形用户界面。

图16示出了根据本公开的实施例的用于监测生物特征信息的图形用户界面。

图17示出了根据本发明的实施例，如何将活动带安装在HCD中。

图18是根据本发明的一个实施例的具有安装的活动带的HCD的视图。

图19是根据本发明的实施例的佩戴可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的用户的前视图。

图20是根据本发明的实施例的佩戴可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的用户的侧视图。

图21是佩戴根据本发明实施例的可变流量头部覆盖装置(VFHCE)的用户的后视图。

图22是佩戴根据本发明的实施例的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的用户的俯视图。

图23是佩戴根据本发明实施例的可变流量头部覆盖装置(VFHCE)的用户的横截面图。

图24是根据本发明的一个实施例的不具有织物的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的透视图，并且示出了负向气流。

图25是根据本发明的一个实施例的没有织物的可变流量头部覆盖装置(VFHCE)的透视图，示出了正向气流。

图26是根据本发明实施例的不带织物和过滤器组件的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的透视图。

图27是根据本发明的一个实施例的没有织物的可变流量头部覆盖装置(VFHCE)的下侧的仰视图，并且示出了过滤器组件是如何附接的。

图28是根据本发明实施例的过滤器组件的特写图。

图29是根据本发明实施例的控制盒的特写视图。

图30是根据本发明的一个实施例的可变流量头部覆盖装置(VFHCE)的视图。

图31是根据本发明的实施例的具有可选风扇位置的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的视图。

图32是根据本发明的一个实施例的具有电磁辐射过滤面罩的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的视图。

图33是根据本发明的一个实施例的具有可图案化电磁辐射过滤面罩的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的视图。

图34是根据本发明的实施例的与抗冲击顶部集成的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的前视图。

图35是根据本发明的实施例的与抗冲击顶部集成的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的侧视图。

图36是根据本公开的实施例的具有由智能装置上的应用程序控制和监测的可变流量头部覆盖装置的用户的视图。

图37示出了根据本发明的一个实施例的用于监控和控制具有应用程序的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的功能的图形用户界面。

图38示出了根据本发明的实施例的用于监测和控制可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的功能的图形用户界面。

图39示出了根据本发明的一个实施例的用于监测可变流量头部覆盖装置(VFHCD)中的生物信息的图形用户界面。

图40示出了根据本发明的实施例如何将活动带安装在可变流量头部覆盖装置(VFHCE)中。

图41是根据本发明的实施例的安装有活动带的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的视图。

具体实施方式

概述

本文所述的方法、材料和过程的实施例涉及头部覆盖装置。头部覆盖装置(也称为个人防护头戴物)可用于向用户提供过滤的空气环境，以防止用户感染传染病。头部覆盖装置还可以过滤排出的空气以防止用户传播传染性疾病。

这里公开的头部覆盖装置包括刚性部件和柔性部件，它们结合起来完全覆盖用户的头部。刚性部件包括框架和透明面罩。柔性部件包括围绕用户颈部密封的织物。本文的公开内容描述了各种设计和部件，以向用户提供增强的安全性并防止对用户的伤害。部件包括对用户的头部、眼睛、肺和耳朵的增强的保护。通信部件包括传感器，以检测危险并为用户和佩戴类似头部覆盖装置的其他用户以及附近未佩戴装置的其他用户执行一个或多个保护措施。

定义

以下说明书叙述了本文公开的本发明的各个方面和实施方案。没有特定实施例旨在限定本发明的范围。相反，实施例提供了包括在所要求保护的发明的范围内的各种组合物和方法的非限制性示例。说明书应从本领域普通技术人员的角度阅读。因此，不一定包括普通技术人员熟知的信息。

除非本文另有说明，下列术语和短语具有下述含义。本公开可以采用本文未明确定义的其他术语和短语。对于本领域普通技术人员而言，这样的其他术语和短语应具有它们在本公开的上下文中所具有的含义。在一些情况下，术语或短语可以以单数或复数定义。在这种情况下，应当理解，单数形式的任何术语可以包括其复数对应物，反之亦然，除非明确相反地指出。

如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。例如，提及“取代基”涵盖单个取代基以及两个或更多个取代基等。

如本文所用，“例如”、“例如”、“诸如”或“包括”意在引入进一步阐明更一般主题的实例。除非另有明确说明，否则提供这样的示例仅是为了帮助理解本公开中所示的实施例，并不意味着以任何方式进行限制。这些短语也不指示对所公开的实施例的任何种类的偏好。

如本文所用，术语“用户”是指使用HCD的任何个体。

如本文所用，术语“过滤器”作为名词是指通常由纤维或多孔材料组成的装置，其从空气中除去通常呈颗粒形式的不需要的组分，例如灰尘、花粉、霉菌、病毒和细菌。含有吸附剂或催化剂(例如木炭(碳))的过滤器也可以去除气味和气态污染物，例如挥发性有机化合物或臭氧。空气过滤器通常用于空气质量重要的应用中。作为动词，“过滤”是指从空气中去除颗粒的行为。

如本文所用，术语“透明”以其正常意义使用，即允许光通过从而可以通过其清楚地看到后面的性质。下面描述和定义的透明部件优选是透明的，但可以全部或部分着色。

根据本发明的实施例，术语“负向气流”用于表示空气由空气增流器通过进气过滤器主动地吸入HCD内，并且空气从排气过滤器排出。

根据本发明的实施例，术语“正向气流”用于表示空气由空气增流器通过空气增流器中的进气过滤器主动地吸入HCD内，并且空气通过排气过滤器排出。

根据本发明的实施例，术语“中性气流”用于表示在HCD中保持基本上静态的空气流。进入和离开HCD的空气流由用户的呼入和呼出来控制。

这里使用的术语“偏振器”是一种光学滤波器，它让特定偏振的光波通过，同时阻挡其它偏振的光波。偏振器可以将未定义或混合偏振的光束过滤成定义明确的偏振光束，即偏振光。

本文所用的术语“光致变色”是指当暴露于具有预定性质的光，最常见的是紫外线辐射时，光学性质改变的装置或系统。最常见的是，光学镜片在暴露于UV辐射时从光学透明状态变为变暗状态。当去除UV辐射时，透镜返回到透明状态。

如本文所用，术语“电致变色”是指在施加电能如电压偏压时，可以以可逆的方式控制光学性质，如光透射、吸收、反射和/或发射。

如本文所用，术语“钩环紧固件”通常称为“维可牢尼龙搭扣”，是指两个部件：通常，两个线形织物条带(或者，圆形“点”或正方形)，其附接(缝合或以其它方式粘附)到待紧固的相对表面。第一部件以微小的钩为特征，第二部件以较小的环为特征。当两者被压在一起时，钩卡在环中，并且两个部件暂时地紧固或结合。当分离时，通过拉开或剥离两个表面，条带产生独特的“撕裂”声音。

如本文所用，术语“接近传感器”是指能够在没有任何物理接触的情况下检测附近物体的存在的传感器。接近传感器通常发射电磁场或电磁辐射束(例如红外)，并寻找场或返回信号的变化。被感测的对象通常被称为接近传感器的目标。不同的接近传感器目标需要不同的传感器。例如，电容式接近传感器或光电传感器可能适用于塑料目标；电感式接近传感器总是需要金属目标。其他类型的接近传感器包括电容位移传感器、多普勒效应传感器、磁传感器、反射传感器、光电传感器、激光测距传感器、热红外传感器、雷达传感器、电离辐射传感器、超声波传感器、光纤传感器或霍尔效应传感器。

如本文所用，术语“QR(快速响应)码”是指1994年首次为日本汽车工业设计的一种矩阵条形码(或二维条形码)。条形码是机器可读光学标签，其包含关于其所附接的物品的信息。在实践中，QR码通常包含指向网站或应用的定位器、标识符或跟踪器的数据。QR码使用四种标准化编码模式(数字、字母数字、字节/二进制和汉字)来有效地存储数据；也可以使用延伸部。QR码由在白色背景上以正方形网格布置的黑色正方形组成，其可以由诸如摄像机的成像装置读取并使用里德-所罗门纠错进行处理，直到图像可以被适当地解释。然后从图像的水平和垂直分量中存在的图案中提取所需的数据。

本文所用的术语“职业噪声”是指当雇员在工业中工作时他们的听觉系统所接收的声能的量。职业噪声或工业噪声通常是用于职业安全和健康的术语，因为持续暴露可导致永久性听力损伤。职业噪声被认为是传统上与诸如造船、采矿、铁路工作、焊接和建筑的响亮行业相关联的职业危害，但是可以存在于存在危险噪声的任何工作场所中。

如本文所使用的，术语“噪声消除”是指利用主动噪声控制(也称为噪声消除)的听筒或头戴式耳机，以通过添加专门设计用于消除第一声音的第二声音来减少不需要的噪声和声音。

如本文所用，术语“夜视装置”也称为“夜视护目镜”，是指允许在接近完全黑暗的光水平下产生图像的光电装置。图像可以是可见光和近红外两者到可见光的转换，而热红外的常规检测被表示为热成像。

示例性实施方案

本公开内容涉及HCDs和其它覆盖嘴和鼻的装置，以向用户提供受控和舒适的环境。由于各种与健康相关的原因，用户可能需要受控的环境，例如保护患有呼吸系统疾病、免疫系统受损、高龄的人免受空气传播的传染。也可能需要相同的保护来保护医疗保健提供者。可替代地，这种装置可能期望在恶劣环境中使用，例如极端冷或热，或者具有高水平悬浮颗粒(例如灰尘)的环境。更进一步地，这种装置也可能是期望的，以保护用户免受恶劣的噪声环境的影响。本公开示出了包括过滤织物和空气增流器的HCDs和面罩的实施例。

在各种示例性实施例中，HCD包括设计成向用户提供清洁空气的空气进气过滤织物部件(FFC)。位于颈部和头部区域的织物可以用作进气过滤器。从用户呼出的空气可以通过排气口排出。空气增流器从HCD内部抽吸空气并将其排放到环境中。在用户感染疾病但希望在公共场合出去的情况下，排出的空气被过滤。

在各种示例性实施方案中，HCD包括织物部件，其中织物的一部分是空气可渗透的，而织物的一部分是空气不可渗透的。空气增流器可以从HCD内部抽吸空气并将其排放到环境中，从HCD外部抽吸空气到HCD内部并将其排放到环境中，或者根据用户的需要保持中性气流。空气通过入口端口进入HCD和通过出口端口离开HCD，其由包括空气过滤器的滤芯组件跨越。

在各种示例性实施例中，HCD包括一个或多个传感器，每个传感器被配置为检测环境状况条件或用户状况条件，以及处理器，其被配置为从一个或多个传感器接收信号并执行保护措施。除了接近诸如叉车和其他移动物体的物理危险之外，传感器还可以检测危险的空气质量、光水平和声音水平。保护措施包括阻塞进气和排气过滤器并提供临时空气、调暗面罩、阻塞耳朵以及向靠近移动物体提供听觉和视觉警报。

具有过滤织物的头部覆盖装置(HCD)

以下实施例涉及一种HCD，其具有过滤的空气，并且能够采用负向、正向或中性空气流动模式，以便为用户提供舒适和受控的环境。HCD包括可以过滤进入或离开装置的织物部件。

根据本发明的实施例，术语“负向气流”用于表示空气通过空气增流器从HCD内部主动排出。因此，由主动排气产生的负向流动用于通过FFC将空气吸入HCD中。由于这种设计，进气可以从大的表面吸入装置中。因此，与空气推进器将进气推入装置中的空气流相比，进气可以是更温和的空气流。这种更温和的气流被认为改善了本发明的优选实施例的舒适性。

HCD还能够实现“正向空气流动”，其中空气由空气增流器通过进气过滤器主动地吸入装置中，并通过FFC排出。HCD还能够实现“中性气流”，其中空气通过用户的呼吸被吸入和排出装置。

图1是根据本公开的实施例的佩戴头部覆盖装置(HCD)102的用户104的前视图。HCD 102放置在用户104的头部上方。HCD 102包括框架106和透明面罩108。框架106可以由刚性或半刚性材料构成。框架106是箍状结构，其中框架的周边具有大致椭圆形的形状，但也可以是大致圆形或一些其他适当的形状，例如梨形。框架106包括通道110。面罩108的边缘可以放置在通道110中并位于通道110中。

框架106可以由聚合物或金属或其组合构成。聚合物可以包括玻璃纤维、碳纤维、石墨烯、聚酰胺、聚碳酸酯(PC)、聚酯、高密度或低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氨酯、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)、酚醛树脂、聚醚醚酮(PEEK)、马来酰亚胺、双马来酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、塑料淀粉、呋喃、硅酮、聚砜、橡胶或其组合。框架可以具有大致椭圆形的形状并且环绕用户的头部，其中下半部分在用户的下巴下方经过，并且上半部分在用户的前额上方经过。

在优选实施例中，面罩108成形为半椭圆体。面罩包括透明聚合物或玻璃。聚合物可以包括丙烯酸类，例如聚甲基丙烯酸甲酯。聚合物可包括聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、或乙酸丁酸纤维素或其组合。在一些实施例中，面罩由聚合物膜的层压体制成，每个聚合物膜有助于面罩的结构或光学特性。作为示例，可以包括层压件的其中一个层以提供抗碎性。

面罩优选地设置成足够靠近用户的面部，其中用户的眼睛不能聚焦在面罩的内表面上，因此不会干扰用户的视觉。在一些实施例中，面罩的内表面没有设置得足够靠近，使得眼睛不能聚焦在面罩的内表面上。面罩108可以永久地附接到框架106，或者可以从框架拆卸。如果永久地附接，则这可以通过使用粘合剂、热焊接或一些其他方式来实现。如果是可拆卸的，则可以使用附接装置将面罩牢固地保持到框架上，该附接装置诸如钩环紧固件(维可牢尼龙搭

)、夹具、扣环、磁体、螺钉或其他装置。

面罩的厚度可以在大约0.05-0.25英寸的范围内。在所描绘的实施例中，面罩108具有约0.125英寸的厚度。面罩可以由美国国家标准协会(ANSI)批准用于抗冲击性的材料构成。面罩可以是双壁的，优选地在其间具有真空，以用于额外的绝缘。面罩可包括在内表面和/或外表面上的耐刮擦涂层或层。面罩可以包括在内表面或外表面上的防雾涂层。可替换的保护层可以放置在面罩的外表面上。当然，可替换保护层应包括透明聚合物。

透明面罩的顶部部分可以在用户眼睛上方延伸，底部部分在用户嘴的下方延伸，并且第一和第二侧部延伸超出用户的侧面周边视野。面罩的顶部部分可以在用户的前额上方延伸，并且底部部分在用户的下巴的下方延伸。

图1还示出了过滤织物部件(FFC)112的视图。FFC 112也可以被称为颈部裙部、颈部密封件、颈圈或颈部护罩。FFC 112优选地紧贴地配合在用户104的颈部112周围，使得颗粒不能在FFC与用户的颈部之间通过。FFC可以是柔性的或可拉伸的，并且可以由聚合物制成，例如聚酯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯-共-氯三氟乙烯(E-CTFE)、硅树脂、人造丝、氨纶、莱卡、粘胶或尼龙。FFC可以由诸如棉或羊毛的天然织物制成。FFC可以是天然织物和聚合物的复合材料。FFC可以包括医疗级纺织品。

优选地，FFC过滤进入HCD 102的补充空气，使得过滤阻挡至少95％的0.3微米或更大的颗粒(N95)或至少99％的0.3微米或更大的颗粒(N99)或至少99.97％的0.3微米或更大的颗粒(N100)。而N95对于面罩佩戴者可能是最舒适的，面罩佩戴者需要通过正常呼吸活动吸入新鲜空气并排出空气；通过本发明的装置可以获得更高水平的过滤，因为排气和吸入的新鲜空气由风扇辅助。

如图所示，FFC 112由单片或片状过滤织物构成。单片过滤织物与透明面罩和框架一起覆盖用户的整个头部，并且单片过滤织物的下部环绕用户的颈部并与其形成密封。FFC可以包括拉绳，以围绕用户的颈部收紧，以获得更好的密封性能。单片过滤织物可以具有足够的拉伸，以允许将装置放置在用户的头部上，同时使单片过滤织物的下部保持完整并且仍然能够围绕用户的颈部形成密封。

可选地，单片过滤织物的下部可以包括狭缝，以允许将装置放置在用户的头部上。在该实施例中，下部部分还包括闭合件，以闭合狭缝并在用户的颈部周围形成密封。该闭合可以通过钩环紧固

拉链、按扣、纽扣或闭合狭缝的任何其他装置来实现。当拉链被拉开时，允许装置配合在用户的头部上，并且当拉链被拉上时，便于织物部件在用户的颈部周围形成密封。

在一些实施例中，FFC可以包括两种类型的织物，由此仅织物的一部分允许空气通过。在其他实施例中，织物是相同的，但是一些织物被涂覆以使其不透气。以这种方式，空气流过FFC中的一些FFC，但不是全部FFC。在又其他实施方式中，织物可以是空气流不可渗透的，并且过滤器部段被结合到FFC中。在这些实施方式中，小于50％的FFC允许空气通过，而FFC的剩余部分对于气流是不可渗透的。在其他实施方式中，少于50％的FFC 112对空气流是不可渗透的，而FFC的剩余部分允许空气通过。

在其它实施例中，FFC配备有由FFC的织物部分保持在适当位置的过滤部件。这种过滤部件优选由多孔过滤介质制成。或者，过滤部件使用其他空气过滤方法或与其他空气过滤方法组合，例如静电过滤或水过滤。

在一些实施例中，在一些情况下，FFC的长度可以延长，以覆盖具有气管切开术或具有气管切开术管的那些用户的区域。织物可以具有端口以允许气管切开术管穿过。端口可以具有弹性环以在管周围形成密封。

在一些实施方式中，FFC可以延伸到颈部的基部并且搁置在用户的肩部上。FFC可以是刚性织物以帮助为用户提供支撑。在其他实施例中，肩部支撑件可以从HCD的框架延伸到肩部。

在一些实施例中，所述FFC可以包括位于所述框架底部下方的用户颈部区域前方的正面织物密封件。这种正面织物可以被设计成不可渗透气流。这为用户提供了额外的保护，例如与咳嗽或打喷嚏的人(例如患者)一起工作的医疗保健人员。

在其他实施例中，单独的正面织物可以在用户颈部区域前方靠近框架底部附接到FFC。正面织物的底部可以附接至FFC的底部或可以不附接至FFC的底部。正面织物可以像围裙一样起作用，即阻挡由用户正前方的某人呼出的颗粒。该实施例对于护理正在咳嗽或打喷嚏的患者的医护人员可能特别有用。这种围裙可以方便地取下和清洁。或者，围裙可以是一次性的，例如纸基薄纸。

在一些实施例中，FFC可以包括小泡沫块或插入件，用户可以使用该小泡沫块或插入件来刮擦他们的鼻子而不必移除HCD。泡沫块或插入件可以安装在面罩上或框架上。在其他实施例中，FFC包括突出到HCD 102的面部区域中的手指插座。手指插座允许用户插入他们的手指而不损害HCD内的环境，但仍允许用户刮擦或摩擦瘙痒。FFC可以是足够宽松且可拉伸的，以使用户刮擦其鼻子或轻擦其面部而不会破坏用户颈部周围的密封。

在一些实施例中，FFC可以包括两层或更多层织物，并且其中紫外(UV)发光二极管(LED)可以放置在两层或更多层织物之间。UV-LED用于对进入装置的空气进行消毒。在优选实施例中，UV LED是发射波长在约200-280nm范围内的光的UV-C发射LED。

在其它实施例中，HCD可以配备有至少一个指向FFC内部的UV源，以便在用户吸入之前对FFC的内表面和穿过FFC的空气进行消毒。

参照图5所示的实施例，FFC 112还连接到框架106以形成密封。FFC112可以在框架106和通道110上伸展，并且通过将面罩108插入通道110中以将FFC 112夹紧就位而保持就位。替代性地，透明面罩可以附接至框架108的一侧，并且FFC附接至框架的另一侧，诸如在与面罩附接在其中的通道平行的通道中。

在图1中进一步示出了隔室116的视图。隔室116可用于储存。

在图1的HCD中还示出了耳机118，用于降低噪声、抑制声音以及HCD102内部的混响。当用户104说话或从HCD内部的音频装置说话时，这可能是必要的。耳机或降噪装置118优选地放置在用户的每只耳朵的前面。测试表明，使用这种降噪装置防止了不期望的音频特性，即用户的语音对用户来说像他在气泡中一样。噪声抑制装置可以包括位于用户的每个耳朵和用户的嘴部之间的隔音面板。

耳机或降噪装置118安装在面罩108上，但也可以安装在其它地方，例如安装在框架或FFC上。噪音吸收装置可以由噪音和振动吸收材料制成，例如聚合物泡沫、橡胶或布。降噪装置可以永久地粘附到面罩或框架，或者可以使用钩环紧固件或其他可拆卸机构粘附。降噪装置118可以是可移除的、可更换的和可洗涤的。

耳机还可以用于保持HCD在用户头部上横向居中的目的。换句话说，耳机可以在用户的头部和HCD的内表面之间提供软缓冲。在一些实施例中，优选的是提供多种尺寸的耳机，其可以可移除地附接在HCD内部，以便适应不同尺寸的用户头部。

图2是根据本发明实施例的佩戴HCD 102的用户104的侧视图。图2还图示了FFC112的另一视图。FFC围绕框架106和围绕用户104的颈部区域114密封。HCD 102搁置在用户的头的顶部上。搁置垫132放置在面罩108的顶部，其在HCD 102和用户的头部之间提供支撑和缓冲。搁置垫可以包括垫状材料，诸如布、泡沫、橡胶或其他柔软材料，并且可以是可更换和可洗涤的。与耳机一样，可能优选的是提供多种尺寸和/或形状的可移除搁置垫，使得用户可以根据他的头部尺寸和形状选择最舒适的搁置垫。

图2还示出了将空气从HCD 102内部移动到外部的空气增流器122。从HCD内部排出的空气被装置外部的空气替换。在该描绘的实施例中，空气增流器122是风扇。为风扇供电的电池组存储在隔室116中。风扇可以是轴向或径向离心风扇。HCD可以包括一个或多个附加风扇。风扇优选地通过弹性安装件(例如泡沫、布、硅树脂或其组合)附接到壳体，以减少噪音和振动。电池组优选地包括可充电电池。电池可以通过连接到壁式插座的电线或通过太阳能电池充电。优选地，太阳能电池安装到HCD。太阳能电池可以提供约2-6W的功率。在优选实施例中，太阳能电池可以是约6×6in²，并且提供约5W的功率以对电池再充电，从而为HCD的部件供电。

图2还示出了面罩108的半椭圆形状。半椭圆体形状允许HCD 102中的用户面部周围的更均匀的气流。面罩可以具有在约10-15英寸范围内的纵向长度、在约8-11英寸范围内的宽度和在约3-6英寸范围内的高度。在示例性实施例中，面罩具有约13英寸的纵向长度、约9英寸的宽度和约4.5英寸的高度。面罩可以是可从框架拆卸的，或者可以是与框架一体的构造。面罩可以与框架形成气密密封。诸如橡胶垫圈或O形环的聚合物垫圈可以位于面罩和框架之间的通道中。面罩可以是双壁的，用于额外的绝缘。真空可以位于双壁之间。

图3是根据本发明实施例的佩戴HCD 102的用户104的后视图。图3还示出了FFC112如何向下悬垂到颈部的底部并在其周围形成密封，但是其他长度和设计也是可能的。例如，FFC可以延伸到用户的肩部并搁置在用户的肩部上。在其他实施方式中，FFC可以在肩部下方沿用户的背部向下延伸。

图3还示出了第二风扇单元124。两个风扇单元都安装在框架106中。FFC 112包括开口，当将FFC放置在框架上时，风扇122、124穿过该开口。在其他实施方式中，风扇可以仅附接至FFC。

图3还示出了第一风扇122的排气口126和第二风扇124的排气口128。排气口将空气排出到环境中。风扇可以以并联或串联模式操作。在图3中，风扇122、124布置在FFC的每一侧上，但是可以以其他方式布置。例如，一个风扇可以放置在FFC的顶部处，而第二风扇可以布置在第一风扇正下方，诸如在FFC的基部附近。在优选实施例中，风扇以这样的方式布置，使得其为HCD 102提供平衡的重量。

一个或多个风扇可以由电池供电，例如可充电锂离子电池、镍镉电池或镍金属氢化物电池。电池可以位于刚性框架的顶部附近。风扇可以由太阳能电池供电，并且其中太阳能电池可以安装在HCD中。风扇可以是可移除的，以更换电池，或者如果风扇损坏、损坏、损失效率等，则风扇可以是双速或其他变速风扇。速度可以由HCD的用户控制。风扇可以能够输送大于约1cfm的空气。风扇可以能够输送约1-10cfm的空气。风扇可以在反馈的情况下间歇地运行，以向用户输送所需量的空气并保持HCD内的空气新鲜。HCD可以包括空气流量传感器或空气压力传感器，以监测HCD内的空气流量和压力。

图4是根据本发明实施例的佩戴HCD 102的用户104的俯视图。图4还示出了HCD如何与搁置垫132一起布置在用户的头部上。图4还示出了框架106如何包括通道110。面罩108位于通道中。在一些实施例中，FFC也可以在与面罩相同的通道上伸展，然后将面罩插入FFC的顶部并插入通道中以组装HCD。然后可以使用附接机构将HCD的部分固定在一起。附接机构可以是夹子、螺钉、钩环紧固件、磁体或其他装置。

在其它实施例中，面罩装配到一个通道中，而FFC装配到框架另一侧上的第二通道中。面罩可以通过与上述类似的装置保持在其通道中。FFC可以通过这些相同的装置中的任何一种保持在其通道中。

图5是根据本公开的实施例的HCD 102的分解图。图5还示出了HCD的三个主要部件。图5进一步示出了风扇122、124如何与隔室116一起安装到框架106，隔室116包含电池组以向风扇提供电力。隔室由FFC 112覆盖，并且可以在FFC从框架移除时进入隔室。在其他实施方式中，FFC可以包括在组装HCD时进入隔室的开口。开口可以是可以打开和关闭的翼片。翼片可以用拉链、钩环紧固件或其他装置闭合和固定。

优选地，框架106包括两个排气通道，在框架的每一侧上各有一个排气通道。通过风扇产生的负压，空气通过进气端口134被吸入每个排气通道，然后从排气端口排出。进气端口134位于框架的底部，靠近用户的嘴部区域。入口可以是单个开口(例如狭缝)或平行对准的多个开口，如图5所示。进气口可以是允许适当空气流动的任何形状或尺寸。通过排气通道，进气端口134与风扇122、124和排气端口126、128(参见图3)流体连通。

在一些实施例中，例如在风扇位于排气通道内的情况下，排气通道的端部形成排气端口。在其他实施例中，例如在风扇位于排气通道外部的情况下，空气离开排气通道并被抽吸通过风扇，然后从单独的排气端口排出。

图5的分解图进一步示出了FFC 112。FFC包括分别用于风扇124和122穿过的开口136和138。FFC还包括放置在用户104的头部上方的开口142。在一些实施方式中，FFC可以仅包括用于单个空气增流装置的开口。在其他实施方式中，FFC可以包括用于多于两个空气增流装置的开口。FFC中的开口可以衬有诸如弹性聚氨酯膜的可拉伸的弹性材料，以在一个或更多个空气增流装置周围形成密封。

图6A示出了根据本公开的实施例的HCD的横截面图，其中用户的头部在HCD中并且具有负向气流。图6示出了位于隔室116中的电池组152，其还包括一个或多个电池154。电池可以是可再充电的，并且可以通过连接到电源插座或太阳能电池来再充电。在其他实施例中，电池可以位于框架106中。

在靠近用户104嘴部区域的框架底部，可以看到从框架底部向风扇122、124延伸的排气通道156的横截面。空气通过进气口134进入排气通道。风扇将空气抽拉通过排气通道并将空气向上抽拉通过排气端口128。

HCD 102中的负向气流在图6A中示出如下。来自HCD外部的环境的空气可以作为进气158穿过FFC 112的织物。进气158也可以通过用户104的吸入或通过风扇122、124吸入。当用户从鼻子或嘴部呼气时，呼出空气162然后可以通过风扇拉动负向气流而被拉动并吸入用户嘴部附近的排气通道进气口134中。当空气进入进气口134时，空气进入框架中的排气通道156。然后，空气从框架的底部通过风扇所在的排气通道流向框架的顶部。然后，排出空气164从排气口126、128排出到环境中。因此，环境、FFC、用户、进气口134、气流通道156、风扇122、124和排气口126、128流体连通。空气流动过程可以用通过FFC过滤的来自环境的外部空气快速替换HCD中的空气，从而为用户提供一致、舒适且安全的环境。

图6B示出了根据本公开的实施例的HCD的横截面视图，其中用户的头部在HCD中并且具有正向空气流。HCD也可以在正向空气流模式下操作。HCD 102中的正向空气流如下所示。空气170通过风扇122、124被吸入HCD中。HCD内的空气被该空气代替，并作为排出空气172通过过滤织物112被推出装置。呼出空气162也可以通过过滤织物排出。过滤器可以放置在风扇的进气口上方以过滤进入的空气。

在某些情况下，HCD 102还可以在中性模式下操作。中性模式是空气由风扇平衡，使得进出HCD的空气由用户的呼吸控制。在一些实施例中，一个风扇将空气推入HCD中，而另一个风扇将空气抽出HCD。

在一些实施例中，例如在图1-图6中所示的实施例中，从排气口流出的空气由覆盖排气口的FFC的一部分过滤。在其他实施例中，单独的排气过滤器可以放置在排气端口上方。在任一情况下，这防止了来自用户的传染，例如，如果用户患有呼吸系统疾病，被排放到他的周围环境中。。换句话说，这应该减少从HCD 102发出的微生物(例如病毒、真菌或细菌颗粒)的数量。过滤器可以由棉、泡沫、纸或不锈钢制成。过滤器可以是粗过滤器、细过滤器、半HEPA(高效颗粒空气)过滤器、HEPA过滤器或超低颗粒空气过滤器。过滤器可以是氟化氢和氯化氢过滤器的组合。如果堵塞、损坏等，过滤器可以是可更换的。过滤器可以是UV过滤器或超声过滤器，以清洁和净化排出的空气流。或者，可以通过空气的静电过滤或水过滤来增强过滤器。排气过滤器可以阻挡至少95％的0.3微米或更大的颗粒(N95)或至少99.95％的0.3微米或更大的颗粒(N99)或至少99.97％的0.3微米或更大的颗粒(N100)。如上所述，在一些实施方式中，排气过滤器可以是FFC的覆盖排气端口的一部分。

具有过滤织物的HCD的替代框架设计

下面的实施例描述了与前面在图1-6中描述的和上面描述的框架不同的框架设计。

图7A示出了根据本公开的实施例的框架202的俯视图，该框架202包括用于空气增流装置的隔室和用于HCD的电池。图7B示出了根据本公开的实施例的框架202的仰视图，框架202包括用于空气增流装置的隔室和用于HCD的电池。框架是具有大致椭圆形形状的箍状结构，但也可以是大致圆形或一些其他适当的形状。框架包括沿整个周边具有恒定宽度的顶部通道204。顶部通道允许将面罩放置并固定到框架。顶部通道可包括垫圈或O形环，以帮助固定框架并对面罩进行密封。

框架202还包括靠近框架206底部和靠近用户嘴部区域的进气口206。这类似于框架106中的进气口134。框架还包括在框架的另一侧上的第二进气口。框架包括在框架的下侧或底部上的第二通道208。在顶部而不是底部处接合的外壁和内壁形成通道。第二通道沿着框架的周边和下侧延伸。

框架202还包括在框架外壁上的排气口210。排气口210位于框架的与进气口206大致相对的一侧。在其他实施例中，隔板可以位于通道208内的排气口210之间。

第二通道208的内壁和外壁之间的内宽度沿周边变化。框架的最窄部分在进气口206之间的区域中。第二通道沿着周边朝向排气端口210变宽。最宽部分形成隔室212。隔室也可以被称为“凸块”。在这些隔室中可以定位一个或多个空气增流装置，例如离心风扇。隔室还可以包含一个或多个电源，例如一个或多个电池组。第二通道在排气口210附近变窄。

图8是根据本发明实施例的用于HCD的包括空气增流装置和电池的框架202的剖视图。图8示出了空气增流装置和动力源如何布置在框架中。一个或两个隔室212还包括风扇214以移动空气。风扇214可以是离心风扇。隔室还可以包括与风扇电连通的电源，诸如电池组216。电池组包括一个或多个电池218。框架可以仅包括可以为一个或多个风扇供电的一个电池组。

空气可以如下在HCD中的框架202中流动。空气可以进入用户嘴部附近的进气端口206。一个或多个风扇214有助于将废气吸入进气口。然后，空气通过第二通道208朝向在框架的与进气端口206相对的端部上的排气口210流动。当空气在被排放到环境之前通过排气口或通过过滤器时，空气可以被排放到环境中。

在一些实施例中，没有框架。面罩可以直接附接至FFC。面罩、FFC中的任一者或两者可以包括用于引导以将空气带到空气增流装置并从排气口排出的路径或通道。

具有过滤织物的HCD电磁辐射过滤面罩

以下实施例描述了过滤来自佩戴HCD的用户的撞击面罩的电磁辐射的设计和方法。

图9是根据本发明实施例的具有电磁辐射过滤面罩1004的HCD 1002的视图。HCD1002包括FFC 1012、框架1006、通道1010、隔室1016和降噪装置1018。图21还示出了具有电磁辐射(EMR)过滤面罩1004的HCD1002。面罩包括完全或部分地覆盖面罩的层，该层可以被调谐以选择性地过滤EMR的一个或多个波长或波长范围，例如紫外辐射、可见光辐射或红外辐射。在优选实施例中，面罩1004仅过滤UV光。在一些实施例中，特别是用于医疗保健环境或用于旅行的实施例中，透明面罩可以对红外辐射是透明的，以允许确定用户的温度。

面罩1004可以包括光致变色层。光致变色层在诸如来自阳光的UV辐射的存在下可逆地变暗。光致变色层在UV-A光(320-400nm的波长)存在下可逆地变暗。光致变色层在UVA和UVB光两者的存在下可逆地变暗。光致变色层包含无机材料如AgCl。光致变色层包含有机材料，例如基于噁嗪或萘并吡喃的材料。光致变色层可以包含用于过

透镜(

lenses)的材料。

面罩可以包括偏振滤光层。偏振层可以是线偏振器或圆偏振器。可以调节偏振层以过滤可见光、UV、IR、无线电波、微波或X射线。

面罩可以包括电致变色层。电致变色层包含无机材料，诸如WO₃。电致变色层包含有机材料，例如导电聚合物或紫精基材料。导电聚合物可以是聚苯胺、聚噻吩、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)或基于聚吡咯的聚合物或其组合。

图10是根据本公开的实施例的具有可图案化电磁辐射过滤面罩1022的HCD 1020的视图。面罩1022包括部分地覆盖面罩以过滤EMR的一个或多个波长或波长范围(诸如UV、可见光或IR辐射)的层。面罩包括可图案化的EMR滤波层，诸如可图案化的光致变色层、电致变色层或偏振层。

图10示出了面罩1022上半部上的EMR过滤层。EMR层用作遮阳板，其中用户可以不需要在面罩后面佩戴一副太阳镜。另外，部分EMR过滤层通过反射来自用户头部和眼睛顶部的EMR辐射来帮助保持用户凉爽。仅阻挡穿过面罩的光的一部分允许HCD 1020在室内使用。

在一些实施例中，可以使用可移动面甲(visor)代替面罩上的永久EMR过滤层。这种面甲可以安装在面罩的内侧或外侧。在任一种情况下，可移动面甲可以在面罩上滑动。面甲是可移动的，并且可以移动以与面罩的至少一部分或全部重叠。可移动面甲对于所有EMR可以是不透明的。可移动面甲能够被调谐为对仅选择的波长或波长范围，诸如UV、可见光、IR、X射线或微波是不透明的。透明面罩的至少一部分对紫外辐射是不透明的。可移动面甲可以是框架的一部分，其中面甲可以在面罩上上下滑动或从一侧到另一侧滑动。在其他实施方案中，可拆卸面甲可用于阻挡特定波长的光。可拆卸面甲可以用诸如钩环紧固件、纽扣、夹子、螺钉或其他机构与所述装置附接和不附接。面甲可以位于面罩的内侧或外侧。

具有过滤织物的HCD的安全特征

下面的实施例描述了一种HCD，其具有安全特征以保护用户免受伤害，其中伤害的风险很高。

图11是根据本发明实施例的与抗冲击顶部1102集成的HCD 1100的正视图。在一些情况下，用户104可能不仅期望或需要由HCD提供的受控空气或呼吸环境，而且如果用户在可能存在危险(诸如职业危害)的环境中工作，则还期望或需要进一步的安全性。例如，环境可以是建筑工地、制造厂、矿场、石油钻机或自然灾害区。抗冲击顶部部分也被称为安全帽，以保护头部免受由于掉落物体、与其他物体的冲击、碎屑、雨和电击而造成的伤害。头盔内的悬挂带将头盔的重量和任何冲击力分散在头部的顶部上。

图11中的HCD 1100可以是这里描述的任何HCD实施例，但是进一步与安全帽集成。在一些实施例中，HCD可以不与安全帽集成。在一些实施例中，包括面罩1104、框架1106、通道1110、过滤织物1112、降噪装置1118和安全帽1102的HCD 1100可以是单独的部件。HCD和安全帽可以以这样的方式连接在一起，使得安全帽保持在HCD的顶部上的适当位置并且不会脱落。锁定机构可以用于将HCD和安全帽一起固定成单个刚性结构，例如卡扣、螺钉、带子或其他机构。通过操纵锁定机构，可以将单个刚性结构分离回单独的部分。在其他实施例中，HCD和安全帽可以是整体结构，其中框架和安全帽是一件式的，并且可以仅移除织物、过滤器或风扇以能够清洁或更换。安全帽可以包括聚合物或金属。

图12是根据本发明实施例的与抗冲击顶部1102集成的HCD 1100的侧视图。该视图还示出了风扇1120和风扇出口端口1122的位置。在优选实施例中，如该视图所示，安全帽基本上不覆盖风扇出口。

安全帽可以是I型安全帽，其旨在减小仅对头部顶部的打击所产生的冲击力。安全帽可以是II型安全帽，其旨在减小由可能偏离中心、从侧面或头部顶部接收的打击产生的横向冲击力。安全帽可以是E类电安全帽，其被设计成减少暴露于高压导体并提供高达20,000伏(相对于地)的介电保护。安全帽可以是G级通用安全帽，其被设计成减少对低压导体的暴露并提供高达2200伏(相位对地)的介电保护。安全帽可以是C类安全帽。C类导电安全帽与E类和G类安全帽的不同之处在于，它们不旨在提供防止与电导体接触的保护。C类安全帽可包括通风选项，其不仅保护穿戴者免受冲击，而且还通过其导电材料(诸如铝)提供增加的透气性或增加的通风。

在一些实施例中，安全帽或HCD还包括一个或多个可选的传感器1124。传感器优选地位于安全帽1102的周边周围或HCD 1100的框架中的各个位置处。HCD或安全帽还包括传感器电子器件所在的隔室1126。在一些实施例中，传感器电子器件可以位于安全帽内部或HCD的框架1106内部。

可以使用各种类型的传感器。一个或多个传感器可以被配置为检测环境的条件状况或用户的条件状况。处理器可以被配置为从一个或多个传感器接收信号并执行保护措施。

安装在HCD/安全帽实施例中的一个或多个接近传感器。接近传感器和处理器可以警告用户是否接近静止物体，或者大的可移动物体(例如叉车或自主机器人)正在接近，或者用户是否正在接近特别危险的位置和其他场景。处理器将警告用户危险。取决于存在的危险的类型，可以将不同类型的可听信号或消息作为保护措施中继给用户。在一些实施例中，可将听觉或视觉信号发送到操作重型装置或机械的物体或人以停止或转移其移动。传感器还可以能够将位置信息实时无线地中继到处理器和中央数据库，以诸如由站点管理者跟踪、监视和记录。如果事件确实发生，则可以自动跟踪和记录该事件，并将其转发给工业环境中的其他用户并向其警告任何危险。

HCD 1100或安全帽1102可以包括唯一的QR码。QR码可以由扫描仪或蜂窝电话扫描，扫描仪或蜂窝电话被中继到用户正在进入工业设置的监测系统。可以为每个用户分配唯一的QR码。一旦用户戴上HCD和安全帽，就可以通过通信系统跟踪用户的移动并警告任何即将发生的危险。HCD或安全帽可以包括GPS装置以跟踪用户的移动。该装置还可以用于与其他用户通信，使得用户可以向其他用户发送警报或从其他用户接收警报。

在用户处于被物体击中的危险中的情况下，接近传感器可以检测物体，并且可以从HCD 1100或安全帽1102展开可充气个人安全气囊，以最小化对用户头部和颈部区域的任何危险。

面罩1104还可以包括如前所述在内表面或外表面上的偏振膜层或电致变色层或其组合，以过滤EMR。在示例性实施例中，EMR过滤层可以对波长范围为约200-380nm的光进行过滤。该膜可以充分地过滤UV和红外光，使得HCD可以由焊工安全地用于熔接和压焊工艺中。膜或护罩还可以包括保护层，以防止在焊接期间可能发生的闪光燃烧或火花。在示例性实施例中，具有EMR过滤层的面罩是美国国家标准协会(American National StandardsInstitute)Z87.1+认证的并且符合。整个面罩或面罩的一部分可以被EMR膜覆盖。一个或多个传感器中的一个可以被配置为检测有害光线和保护措施，以激活EMR过滤层并阻挡有害光线伤害用户的眼睛。

为了进一步保护焊工，HCD中的进气过滤器能够过滤焊接烟雾。焊接烟雾通常由含有有害金属烟雾和气体副产物的可见烟雾组成。焊接烟雾可含有多种金属，包括铝、砷、铍、铅和锰。在焊接过程中经常产生氩气、氮气、二氧化碳、一氧化碳和氟化氢气体。传感器可以与HCD组合以在其他应用中特异性地检测有毒焊接副产物或其他有毒烟雾或空气。传感器将优选地放置在HCD内部靠近进气过滤器以检测任何焊接烟雾进入。传感器可以向用户给出视觉或听觉警告。HCD可以被密封以防止有毒烟雾进入，并进一步从位于HCD上或用户身上的空气罐提供安全空气。

在一些实施例中，过滤织物1112包括抑燃或阻燃织物。织物可以是Marian类织物，例如Marian AL600镀铝织物、Marian HV或Marian SX。织物可以包括芳族聚酰胺(例如，Nomex)、聚苯并咪唑、三聚氰胺、涂覆尼龙、阻燃棉、碳泡沫或改性聚丙烯腈。

降噪装置1118可以被增强，以限制用户在喧闹的工业环境中暴露的职业噪声的量，并保护用户的听觉能力。HCD包括可选的次级电子降噪装置1128。次级电子降噪装置通过一条或多条导线1130连接到电源。电子降噪装置包括邻近耳道的可选的噪声或波消除耳机，以在检测到有害噪声时减少职业噪声。例如，降噪装置可以能够防止用户暴露于大于85分贝的有害噪声。屏障也可以在用户的耳朵上移动。

在一些实施例中，一个或多个传感器被配置为检测用户的状况，所述状况选自脉搏率、呼吸率、体温、头部取向、闭眼及其组合。如果状况达到有害的预定水平或状况，则可以向用户发送听觉或视觉警报。此外，可以向具有医疗问题或事件的同事发送警报。

在一些实施例中，HCD可以包括灯1132，供用户在昏暗的地方看到，例如在矿井中或在夜晚。灯能够在向前或向后方向上照明。在一些实施例中，灯还可以包括摄像机，或者灯可以由摄像机代替。摄像机可以面向前方、后方，或者摄像机是前置摄像机和后置摄像机。HCD可以包括夜视能力。

用于与具有过滤织物的HCD一起工作的智能应用程序

下面的实施例描述了个人空气过滤系统，例如HCD，其中电子功能可以由在用户的智能装置上运行的经过配置的智能应用程序来控制和监控。智能应用程序可以与智能装置兼容，诸如智能电话、平板电脑和可穿戴装置。智能应用程序还可以包括自然语言处理能力，以允许免提装置使用、残疾个体的更大可访问性、便利性和新颖性。智能应用程序可以具有增强现实能力。智能应用程序可以包括基于过去的移动和活动的用于更个性化和吸引人的体验的预测分析。智能应用程序可以利用生物特征数据、GPS或其他传感硬件来提供关于用户、他们的环境和他们的位置的信息。智能应用程序可以下载到诸如可穿戴装置、平板电脑、膝上型电脑或蜂窝电话的移动装置上。智能应用程序可以下载到诸如台式计算机的非移动装置上。

图13是根据本公开的实施例的具有由智能装置1202上的应用程序控制和监视的HCD 1200的用户的视图。HCD类似于本文所述的其他HCD实施例，包括柔性FFC部件1204、刚性面罩部件1206、空气移动装置1208和用于存储诸如可充电电池的电源的隔室1210。HCD还包括天线1212以接收从HCD的顶部延伸的无线信号。延伸天线可以是刚性的或柔性的鞭状天线。在其他实施方式中，天线可以隐藏在HCD的框架内或FFC下方而不可见。在其他实施例中，天线可以是位于刚性面罩或框架的表面上的导线的形式。

HCD包括控制器，该控制器可以包括一个或多个通信系统，包括蓝牙通信芯片、因特网Wi-Fi收发器、网络收发器、诸如Z-Wave网络收发器的无线网状网络装置或其组合，以与智能装置无线通信。控制器可以安装在HCD的刚性部件中。控制器能够控制HCD的各种部件，例如空气增流器的速率、湿度水平、温度、使用电致变色层的面罩的调光、视听和通信部件，例如图像或视频显示器、麦克风或扬声器，根据用户的需要使用智能装置上的应用程序。智能装置可以是独立的智能装置或与HCD的刚性部件集成。一个或多个通信系统可以通过无线信号1214与外部远程控制器和基于云的网络中的至少一个实时地、间歇地或以预定的时间间隔和时间长度或其组合进行通信。

一个或多个通信系统可以从外部遥控控制器接收指令，产生指示HCD的组件操作和监视各种组件的状态的信号1216。通信系统可以生成信号1214，该信号1214向外部远程控制器通知HCD中的至少一个装置的状态。在示例性实施例中，远程控制器是智能装置，诸如平板电脑、可穿戴装置或移动电话1202。

智能装置与HCD内的多个装置通信。智能装置还可以包括无线发射器和无线收发器，并且具有到一个或多个HCD装置的每个网络装置的连接。连接可以包括有线或无线接口，诸如蓝牙、WiFi、网状网络或类似的无线协议。

图14至图16示出了与被配置为在移动装置上执行的应用程序相关联的各种示例性图形用户界面(GUI)页面。然而，在其他实施例中，应用程序可以被配置为在台式计算机、工作站、平板电脑、膝上型电脑或其他合适的计算装置上执行。

图14示出了根据本发明的一个实施例的用于利用应用程序监视和控制HCD的功能的图形用户界面。显示在移动电话1202上的GUI示例实施例1204显示各种信息和多个指示器和控制功能。在屏幕顶部显示名称“迈克尔的头部覆盖装置”以及诸如智能装置的时间、温度、天气条件和电池电量水平的标准信息。尽管为了说明的目的，名称“Michael的头部覆盖装置”被用于HCD的名称，但是用户可以给予HCD装置任何名称。在该实施例中，显示电池充电状态、HCD是否插入充电以及可变风扇速度指示器1206。如果电池电量低于剩余有限量的使用时间的某个水平，则应用程序可以在GUI上为用户提供听觉警报或视觉警报。还示出了风扇速度1208的控制，其中触摸“-”降低风扇速度，并且按压“+”增加风扇速度。朝向GUI的底部是控制功能，其中用户可以触摸“开”或“关”以打开HCD中的灯。灯可以是HCD内部或外部的灯。

图15示出了根据本发明实施例的用于监视和控制HCD功能的图形用户界面。在该GUI实施例1220中，显示HCD内的温度和空气流速1222。可以通过触摸屏幕上的图标1224来切换温度，以根据用户的期望在°F和℃之间切换。可以控制其他功能1226，诸如激活电致变色层以调暗面罩、控制HCD的内部温度、调高听筒音量以使用户听到其他人，或者调高语音音量以使其他人更好地听到HCD的用户。电磁辐射传感器可用于确定电致变色层是否需要被激活以限制进入面罩的光量并向用户提供遮光(即，遮光功能)或通过来自用户的命令。

在一些实施例中，移动装置应用程序能够监视和控制多于一个HCD。在GUI实施例1220的底部，用户可触摸“添加新装置”1228以添加另一HCD。HCD可以通过位于HCD上的QR码添加或通过HCD的名称搜索。蓝牙验证方法可用于在移动电话装置和HCD之间创建连接。还可以扫描位于HCD装置上的QR码以将HCD链接到移动电话应用。

图16示出了根据本公开的实施例的用于监测生物特征信息的图形用户界面。在该示例中，显示1230各种生物特征数据，诸如身体温度、脉搏率(每分钟心跳(BPM))、呼吸率(每分钟呼吸(BPM))、眨眼率(每分钟眨眼(BPM))和由HCD中的各种传感器收集的氧气(O₂)饱和度水平。可以显示其他生物特征数据，诸如头部取向、闭眼及其组合。应用程序可以能够存储和监测多于一个用户的生物特征数据。这可以通过触摸GUI底部所示的“添加另一用户”1232来实现。如果指定用户被指纹或视网膜扫描仪确认，则可以在用户身上选择性地收集生物特征数据。HCD还可以包括用于从生物测定传感器接收信号并将生物测定信息传送到智能装置的处理器，并且其中应用程序被配置为接收和处理生物测定信息并向用户提供报告。

应用程序可以为HCD收集的任何信息提供警报，例如HCD本身的性能或用户收集的生物统计数据。警报可以由用户编程和设置，或者可以基于用户的年龄、体重、身高或其他信息来设置。

应用程序可以从一个或多个传感器接收信号，以测试和/或监视系统的装配，例如检测柔性织物组件的密封件和用户颈部区域周围的泄漏。传感器可以能够检测用于测试装配的气体。

应用程序可以为职业安全应用中的安全传感器收集的信息提供警报，例如外部温度、噪声水平或空气质量。应用程序可以被配置为基于职业和非职业环境中的环境噪声水平来控制HCD内部的温度、气流和体积。气压差也可以由一个或多个传感器监测，并中继到智能装置并由应用程序显示。

在一些实施例中，应用程序可以向盲人且不能阅读GUI的用户提供音频帮助。音频辅助将向用户读取GUI中是什么。可以为听力受损者控制音频的音量。应用程序可以用于控制HCD内的视频图像或投影。

应用程序可以被配置为向内部通话系统提供使用类似HCD系统的一个或多个用户。

所述应用程序可以被配置为基于过滤器的使用时长、过滤器上增加的头部压力和指示过滤器脏的光学读数中的至少一个向用户提供过滤器使用寿命结束警报。

用于具有过滤织物的HCD的活动带

以下实施例描述了一种将HCD更多地固定到用户头部的装置。

图17说明根据本发明的实施例如何在HCD 1300中安装有源频带1302。图17中的HCD的织物部件已被移除以更好地观察如何安装活动带。活动带是可拉伸的弹性带，其连接到HCD的一侧，到达在织物部件内部在用户的头部后面，并且连接到HCD的另一侧以更好地将装置固定到用户的头部。当主动用户使用时，通过将面罩的压力施加到用户的面部，该带有助于防止HCD的滑动。这允许用户在进行运动(例如，滑雪)、乘坐敞篷车、操作建筑装置或主动体力劳动时佩戴HCD。

具有附接装置的活动带的一端连接到HCD的一侧，而另一端连接到HCD的另一侧。在图29的实施例中，靠近活动带的端部的附接装置是钩环紧固件(例如，Velcro)1304，但是其他附接装置也可以是合适的，例如按扣或螺钉。HCD上的钩环紧固件1306的接收部分位于耳机1308的面向外的表面上。耳机的另一端固定到框架1310。虚线示出了活动带连接到耳机的位置。

图18是根据本发明的实施例的安装有活动带的HCD的视图。在该视图中，活动带1302连接到HCD上的耳机。然后将织物部件安装在框架和活动带上。用户的头部将进入活动带的内部，使得活动带向用户的头部的背面施加轻微的压力，以更牢固地将HCD按压到用户的面部。

可变流量头部覆盖装置

以下实施例涉及一种可变流量头部覆盖装置(VFHCD)，其能够产生负向、正向或中性气流，从而为用户提供舒适且受控的环境。

图19是佩戴根据本发明实施例的可变流量头部覆盖装置1500的用户的前视图。VFHCD 1500被放置在用户1502的头部上。VFHCD包括刚性框架1504和刚性透明面罩1506。框架1504可以由刚性或半刚性材料构成。框架1504是箍状结构，其中框架的周边具有大致椭圆形形状，但也可以是大致圆形或一些其他适当的形状，例如梨形。框架1504包括通道1508。面罩1506的边缘可以放置在通道中并位于通道中。

框架1504可以由刚性聚合物或金属或其组合构成。聚合物可以包括玻璃纤维、碳纤维、石墨烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、高密度或低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、酚醛树脂、聚醚醚酮、马来酰亚胺、双马来酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、塑性淀粉、呋喃、硅树脂、聚砜、橡胶或其组合。框架可以具有大致椭圆形形状并且环绕用户的头部，其中下半部分在用户的下巴下方经过，并且上半部分在用户的前额上方经过。

面罩1506被成形为半椭圆体，并且优选地被设置为足够靠近用户的面部，在那里用户的眼睛不能聚焦在面罩的内表面上，并且因此不干扰用户的视力。面罩可以永久地附接到框架1504或者可以从框架拆卸。如果永久地附接，则这可以通过使用粘合剂、热焊接或一些其他方式来实现。如果是可拆卸的，则可以使用附接装置将面罩牢固地保持到框架上，该附接装置诸如钩环紧固件(维可牢尼龙搭

)、夹具、扣环、磁体、螺钉或其他装置。

面罩的厚度可以在大约0.05-0.25英寸的范围内。在所描绘的实施例中，面罩108具有约0.125英寸的厚度。面罩可以由美国国家标准协会(ANSI)批准用于抗冲击性的材料构成。面罩可以是双壁的，优选地在其间具有真空，以用于额外的绝缘。面罩可包括在内表面和/或外表面上的耐刮擦涂层或层，以防止磨损或其他损坏。面罩可以包括在内表面或外表面上的防雾涂层。可替换的保护层可以放置在面罩的外表面上。当然，可替换保护层应包括透明聚合物。

透明面罩的顶部可以在用户的眼睛上方延伸，底部在用户的嘴部下方延伸，并且第一和第二侧部延伸超出用户的侧面周边视觉。面罩的顶部部分可以在用户的前额上方延伸，并且底部部分在用户的下巴下方延伸。

在优选实施例中，面罩1506是刚性透明聚合物或玻璃。聚合物可以包括丙烯酸类，例如聚甲基丙烯酸甲酯。聚合物可包括聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯、乙二醇改性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、或乙酸丁酸纤维素或其组合。在一些实施例中，面罩由聚合物膜的层压体制成，每个聚合物膜有助于面罩的结构或光学特性。作为示例，可以包括层压件的一个层以提供抗碎性。

在一些实施例中，所述面罩还包括在用户视线中的区域，该区域提供眼睛矫正和改善的视力。VFHCD可以能够在面罩的内表面上投射图像。例如，对于用户来说，VFHCD可以能够为AR。

在其它实施例中，透明面罩还包括机械擦拭器和马达，以从面罩的前表面清除碎屑。在其他实施例中，透明面罩还包括振动器，该振动器用于使面罩振动以从面罩的前表面清除碎屑。振动器可以是超声波振动器或气动锤。

图19还示出了织物部件1508的视图。织物部件也可以被称为颈部裙部、颈部密封件、颈圈或颈部护罩。织物优选地紧贴地贴合在用户1502的颈部1510周围，使得颗粒不能在织物和用户的颈部之间通过。织物可以是柔性的或可拉伸的，并且可以由聚合物制成，例如聚酯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚乙烯-共-氯三氟乙烯(E-CTFE)、硅树脂、人造丝、氨纶、莱

粘胶、拉伸聚四氟乙烯(PTFE)或尼龙。织物可以由天然织物如棉或羊毛、天然织物和聚合物的复合材料或药物级纺织品制成。

如图所示，织物部件1508由单片织物组成。单片织物与透明面罩和框架一起覆盖用户的整个头部，并且单片织物的下部环绕用户的颈部并与其形成密封。织物部件包括拉绳1512，以围绕用户的颈部收紧以获得更好的密封性能。在一些实施例中，优选的是在拉绳上包括纽扣以将拉绳保持在收紧位置。拉绳便于织物部件围绕用户的颈部形成密封。可替代地，单片织物可以具有足够的拉伸以允许装置放置在用户的头部上，同时使单片织物的下部保持完整并且仍然能够在用户的颈部周围形成密封。

图19所示的织物部件包括空气可渗透或多孔的部分1508a和空气不可渗透的部分1508b。空气不可渗透部分可以是基本上气密的并且不覆盖框架。空气可渗透部分围绕框架1504伸展，覆盖空气增流器，并允许空气通过。织物部件可以通过围绕框架拉伸而可释放地附接。织物部件可以包括弹性带，以便于围绕框架拉伸。空气不可渗透部分1508b围绕用户的颈部密封。空气不可渗透部分可以是宽松且可拉伸的，以允许用户用他们的手拉伸织物以轻拍或刮擦他们的面部，而不会破坏用户颈部周围的密封。空气可渗透部分和空气不可渗透部分可以包括相同组成或不同组成的材料。空气可渗透部分和空气不可渗透部分可以通过接缝接合。织物部件可以是可移除和可洗涤的。

织物部件1508可以包括两层或更多层。例如，空气不可渗透部分可以包括位于空气不可渗透部分和用户皮肤之间的内部较软的第二织物片。内部较软的第二织物片可以是柔软的、可洗涤的和具有吸收性的。

织物部件还包括入口1514。该入口允许用户访问位于织物下方的框架上的装置的控件。入口可以是可以用拉链、钩环紧固件、按钮或其他方法打开和关闭并牢固关闭的翼片。入口可以位于框架周边上的织物上的任何位置。

在一些实施例中，织物部件或部分可以包括小泡沫块或插入物，用户可以使用该小泡沫块或插入物来刮擦他们的鼻子而不必移除VFHCD。泡沫块或插入件可以安装在面罩上或框架上。在其他实施例中，织物部分包括突出到VFHCD的面部区域中的手指插座。手指插座允许用户插入他们的手指而不损害VFHCD内部的环境，但仍允许用户刮擦或摩擦瘙痒。织物部分可以是松软的和可拉伸的，足以使用户刮擦其鼻子或轻擦其面部而不会破坏用户颈部周围的密封。

如图19所示，VFHCD 1500放置在用户头部的顶部。搁置垫1516放置在面罩1506的顶部处，该搁置垫1516在装置与用户的头部之间提供支撑和缓冲。搁置垫可以包括垫状材料，例如布、泡沫、橡胶或其他软材料，并且可以是可更换和可洗涤的。可移除的搁置垫的多种材料、尺寸和/或形状可以是可用的，使得用户可以针对其头部的尺寸和形状选择最舒适的搁置垫。

在图19的VFHCD中还示出了耳机听筒1518，用于减少噪声，并抑制声音，以及如前所述的装置内部的混响。在优选实施例中，耳机听筒听筒放置在耳朵的前面。与搁置垫一样，多种材料、尺寸和/或形状可以是可用的并且可适用于根据用户头部的形状和尺寸为用户提供舒适性。

图20是根据本发明的实施例的佩戴可变流量头部覆盖装置(VFHCD)1500的用户的侧视图。该视图还示出了织物部件1508如何由空气可渗透部分1508a和空气不可渗透部分1508b组成。织物部件还包括将空气可渗透部分连接到空气不可渗透部分的第一接缝1520。织物部件还包括将空气可渗透部分1508a连接到织物的顶部部分1524的第二接缝1522。接缝可以包括弹性材料以将织物牢固地保持在框架上。织物1524的顶部部分还有助于防止织物从框架滑落。顶部部分可以是可渗透的或不可渗透的。第一接缝1520有助于在框架的底部周围形成密封，以防止颈部中的不通过过滤器的空气逸出。

图21是根据本发明的实施例的佩戴可变流量头部覆盖装置(VFHCD)1500的用户的后视图。该视图示出了如何设计该装置，使得其可以在不弄脏用户的头发或化妆的情况下打开和关闭。该实施例包括拉链1526。当拉链被拉开时，允许装置配合在用户的头部上，并且当拉链被拉开时，便于织物部件围绕用户的颈部形成密封。其他实施例可以包括超可拉伸织物，该超可拉伸织物可以被足够宽地打开以不弄乱用户的头发或化妆。

图22是佩戴根据本发明实施例的可变流量头部覆盖装置1500的用户的俯视图。该视图进一步示出了织物部件1508如何固定在框架上。织物的顶部1524在面罩1506上延伸。搁置垫1516在用户1502的头部的顶部上方延伸。

图23是佩戴根据本发明的实施例的可变流量头部覆盖装置1500的用户的横截面图。该视图更好地示出了VFHCD的框架和其他组件。面罩位于框架1504中的通道1528中。通道沿着框架的顶部边缘延伸。面罩可以可逆地从通道移除或放置在通道中。

安装在框架上的是空气增流器1530。空气增流器可以是风扇或如本文先前所述的其他空气移动装置。在该实施例中，空气增流器可以位于用户的嘴部附近，或者可以安装在框架上的任何其他位置处。框架可以包括一个或多个空气移动装置。空气增流器将空气移入或移出框架中的端口。空气增流器由也安装到框架的电池组1532中的一个或多个电池供电。电池组可以安装在框架上的任何位置，例如框架的上部。

VFHCD还包括位于框架内侧的过滤器组件1534。在其他实施例中，过滤器组件可以位于框架的外侧。过滤器组件还包括过滤器1536。过滤器组件可以通过钩环紧固件、夹子、卡扣、通道或其他机构连接到框架。在优选实施例中，过滤器组件可以可逆地移除或附接到框架。VFHCD可以包括两个或更多个过滤器组件。过滤器用于过滤进入的空气或从装置内部排出的空气。

图24是根据本发明的一个实施例的没有织物的可变流量头部覆盖装置1500的透视图，示出了负向气流。该视图进一步示出了VFHCD的组件，当织物组件在框架1504上被拉伸时，这些组件通常被隐藏而不可见。风扇1530和电池组1532安装到框架的外表面，并且经由电线1538与控制盒1564电子通信。控制箱包括通/断空气增流器开关、充电口和LED(发光二极管)指示灯。控制箱可以包括用于操作VFHCD的部件的其他控件，诸如灯、传感器或空气增流器速度。

图24进一步示出了框架中的端口1540。端口可以是空气入口端口或空气出口端口。可以存在一个或多个端口。取决于空气增流器1530的设计方式，空气可以移入或移出端口。空气增流器可以放置在框架中的一个、两个、三个、四个、五个或所有六个端口上方，以辅助进气和排气的移动。一些空气增流器可以将空气拉入装置中，并且一些空气增流器将空气推出装置。例如，两个空气增流器可以将空气拉出装置，而另外两个空气增流器可以将空气推入装置中。在另一个实施例中，两个空气增流器可以将空气拉出装置，而另外四个空气移动器可以将空气推入装置中。空气增流器的其他组合可以用于将空气吸入装置中并将空气推出装置。

如图24所示，空气增流器，例如风扇，可以将空气从VFHCD装置内部通过风扇拉到装置外部，形成负向气流。这由穿过过滤器组件1534中的过滤器1536的箭头1544示出。进入装置的空气通过位于进气端口1540(在本文中也称为入口端口并且可互换使用)中的过滤器1536。装置中的空气和来自用户的排出空气可以通过过滤器排出并排出空气增流器1530。该排出空气由箭头1544表示。每个风扇直接位于端口上方。附加端口的数量是位于风扇上方的端口的两倍。如图24所示，存在附接到框架的两个风扇，并且每个风扇位于端口上方。存在另外四个端口1540，以允许不位于风扇上方的不受限制的气流。在图24中仅有两个在视图中，因为另外两个被过滤器组件隐藏。两个风扇将空气从装置中抽出到排气口和过滤器，同时空气通过四个进气口和进气过滤器进入装置。

在一些实施例中，空气增流器可以包括压力传感器和从压力传感器接收输入的处理器。压力传感器和处理器可以适于增加或减少到空气增流器的功率，从而调节头部覆盖装置内部的压力。在一些情况下，除了负向气流或正向气流之外，用户可能希望具有中性气流。传感器和处理器可以用于控制和调节期望的空气流。

在一些实施例中，入口端口或排气端口还包括过滤器盖，以减少进入或离开VFHCD1500的噪声。在一些实施例中，风扇可以用弹性安装件附接到框架以减少噪声和振动。

位于空气入口和出口上方的过滤器1536是打褶的。这增加了过滤器的表面积，以增加过滤效率并防止空气流受到限制。装置中的过滤器的表面积可以大于50平方英寸。在其他实施例中，装置中的过滤器的表面积可以大于100平方英寸。在优选实施例中，装置中的过滤器的表面积可以大于200平方英寸。在其他实施例中，过滤器可以不打褶。

进气过滤器适于阻挡病毒、细菌、烟雾、有害气体、有毒气体、烟雾或其组合的通过，以便为用户净化进入的空气。出口过滤器还可以过滤废气。如果用户患有传染病，这将阻止VFHCD的非佩戴者被感染，则这是有益的。该装置可以由受感染的护士、医生或其他医疗保健工作者在医院、疗养院或其他设施中使用，而没有感染他们正在治疗的可能免疫系统已经受损的患者的风险。根据使用该装置的环境，可以容易地改变过滤器。在优选实施例中，过滤器是HEPA过滤器。

图24中还示出了耳机听筒1518以及它们如何附接到面罩。耳机听筒附接到安装件1546，安装件1546进一步附接到面罩。耳机听筒可以可逆地移除并重新附接到安装件，诸如当它们可能需要清洗或更换时。耳机听筒可以通过钩环紧固件、粘合剂、卡扣或其他机构附接。

图25是根据本发明的一个实施例的不带织物的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)1500的透视图，示出了正向气流。如图25所示，空气增流器(例如风扇)可以通过风扇将环境空气从装置外部吸入VFHCD装置中，形成负向气流。这由箭头1542示出。进入装置的空气通过位于过滤器组件1534中的过滤器1536。装置中的空气和来自用户的排出空气可以通过过滤器排出并从空气出口1540排出。该排出空气由箭头1544表示。每个风扇直接位于端口上方。附加端口的数量是位于风扇上方的端口的两倍。如图25所示，存在附接到框架的两个风扇，并且每个风扇位于端口上方。存在另外四个端口1540，以允许不位于风扇上方的不受限制的气流。如本文先前所解释的，可以使用空气增流器的许多不同组合，其将空气拉入装置中或将空气拉出装置。

图26是根据本发明的一个实施例的没有织物和过滤器组件的可变流量头部覆盖装置1500的透视图。在该视图中还示出了入口端口和出口端口。可以看到位于风扇1530旁边的圆形端口1548。端口也可以是正方形或矩形形状。还示出了框架内侧上的钩环紧固带1550，过滤器组件可以附接到该钩环紧固带1550。可以使用其他装置来附接过滤器组件。

图27是根据本发明的一个实施例的没有织物的可变流量头部覆盖装置1500的下侧的仰视图，并且示出了过滤器组件是如何附接的。在该视图中，过滤器组件1534已被移除，并且示出了它如何作为四个过滤器组件之一位于框架中。钩环紧固带位于端口1540、1548的任一侧上。靠近最靠近用户嘴部的框架底部的每个过滤器组件跨越两个端口。框架顶部的过滤器组件仅跨越单个端口1540。过滤器组件可以可逆地移除和重新附接。

过滤器组件还包括凸片1552。凸片可用于将过滤器组件抓取并拉离钩环紧固带并远离框架。过滤器组件具有类似于框架的曲率半径的曲率半径，以便在过滤器组件和框架之间沿着过滤器组件的长度形成均匀的距离。

图28是根据本发明实施例的过滤器组件1534的特写视图。过滤器组件包括刚性支撑件1554。支撑件可包含聚合物，如聚苯乙烯(PS)、高或低密度聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚丙烯腈、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺、聚酰亚胺或其组合。支撑件可以包含金属，例如铝。过滤器组合件包括隔室，所述隔室进一步包括跨越组合件的长度的过滤器1536。

过滤器组件还包括垫圈1556。垫圈优选地是柔软且柔性的材料，其可以在过滤器组件和框架的表面之间形成密封。垫圈可以包括泡沫橡胶状材料。垫圈可以被设计成形成第一区域1558和第二区域1560，其中第一区域与第二区域分开。第一区域覆盖框架中的入口端口，并且第二区域覆盖框架中的出口端口。垫圈可以基本上防止入口空气进入出口端口并且防止出口空气进入入口端口。

过滤器组件还包括将过滤器组件连接到框架内表面的附接装置。在如图27所示的优选实施例中，附接装置是钩环紧固件，例如钩环紧固件带1562。带1562连接到位于框架上的接收带1550。

图29是根据本发明实施例的控制箱1564的特写图。控制盒与电池组和空气增流器电连通。控制箱包括开/关空气增流器开关1566、LED指示灯1568和充电端口1570。其他控制器可以在控制箱中，例如流量或压力传感器、气流控制器或其组合，以控制装置的其他部件。在优选实施例中，用于对电池组中的电池再充电的充电端口是USB-C插头。充电端口可以是USB-A、USB3.0A SS、USB B、USB 3.0B SS、USB Mini-A、USB Mini-AB、USB Mini-B、USBMicro-AB、USB Micro-B或USB 3.0Micro-B SS插头。

图30是根据本发明的一个实施例的可变流量头部覆盖装置的视图。在优选实施例中，电池组1532包括一个或多个可充电电池。可再充电电池可以包括可再充电的基于锂离子的电池，例如LiCoO₂、LiFePO₄、LiMnNiCoO₃、LiNiCoAlCl₃或基于LiMn₂O₄的电池。可再充电电池可以包括镍镉或镍金属氢化物电池。图30示出了将VFHCD的控制箱1564中的充电端口1570连接到墙壁插座1574的充电线1572。织物部件1508已被移除以更好地示出充电。当织物部件在框架上拉伸时，充电线可以通过本文先前描述的入口1514连接到控制盒中的充电端口。在其他实施例中，电池组可以包括不可再充电的一次电池，例如碱性电池。

可变流量头部覆盖装置中的替代风扇位置

以下实施例示出了风扇在变流量头部覆盖装置(VFHCD)中的可选位置。

图31是根据本发明的实施例的具有可选风扇位置的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)1600的视图。VFHCD 1600类似于本文先前描述的所公开的VFHCD 1500实施例。图31中的VFHCD 1600实施例不包括织物部件，以便更好地观察风扇放置在何处。VFHCD 1600类似地包括框架1602、透明面罩1604、搁置垫1606、耳机听筒1608、控制盒1610、风扇1612、电池组1614和过滤器组件1616。

在该实施例中，风扇1612朝向靠近电池组的框架的顶部移动。在VFHCD1500实施例中，它们靠近用户的嘴。通过朝向框架的顶部移动风扇，在VFHCD 1600实施例中改善了装置的重量分布。

用于可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的电磁辐射(EMR)过滤面罩

以下实施例描述了从佩戴可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的用户过滤击中面罩的电磁辐射的设计和方法。

图32是根据本发明的实施例的具有电磁辐射过滤面罩2002的可变流量头部覆盖装置2000的视图。VFHCD 2000类似于本文公开的其他HCD，包括织物部件2004、框架2006、头枕2008和降噪装置2010。图32还示出了电磁辐射(EMR)过滤面罩2002。面罩包括完全或部分覆盖面罩的层，该层可被调谐以选择性地过滤EMR的一个或多个波长或波长范围，诸如紫外(UV)、可见或红外(IR)辐射。在优选实施例中，面罩2002仅过滤UV光。在一些实施例中，特别是用于医疗保健环境或旅行的那些实施例中，透明面罩可以对红外(IR)辐射透明，以允许确定用户2012的温度。

面罩2002可以包括光致变色层。光致变色层在UV辐射(例如来自阳光)存在下可逆地变暗。光致变色层在UV-A光(波长为320-400nm)的存在下可逆地变暗。光致变色层在UVA和UVB光的存在下可逆地变暗。光致变色层包含无机材料如AgCl。光致变色层包含有机材料，例如噁嗪或萘并吡喃基材料。光致变色层可以包括在过

透镜中使用的材料。

面罩可以包括偏振滤光层。偏振层可以是线偏振器或圆偏振器。可以调节偏振层以过滤可见光、UV、IR、无线电波、微波或X射线。

面罩可以包括电致变色层。电致变色层包括无机材料，例如WO₃。电致变色层包含有机材料，例如导电聚合物或基于紫精的材料。导电聚合物可以是聚苯胺、聚噻吩、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)(PEDOT)或基于聚吡咯的聚合物或其组合。

图33是根据本发明的实施例的具有可图案化电磁辐射过滤面罩2052的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)2050的视图。面罩2052包括部分地覆盖面罩以过滤EMR的一个或多个波长或波长范围(诸如UV、可见或IR辐射)的层。面罩包括可图案化的EMR过滤层，例如可图案化的光致变色层、电致变色层或偏振层。

图33示出了面罩2052上半部上的EMR过滤层。EMR层用作遮阳板，其中用户可能不需要在面罩后面佩戴一副太阳镜。另外，部分EMR过滤层通过反射来自用户头部和眼睛顶部的EMR辐射来帮助保持用户凉爽。仅阻挡穿过面罩的光的一部分允许VFHCD 2050在室内使用。

在一些实施例中，可以使用可移动护目镜来代替面罩上的永久EMR过滤层。这种护目镜可以安装在面罩的内侧或外侧。在任一种情况下，可移动护目镜可以滑过面罩。护目镜是可移动的，并且可以移动以与面罩的至少一部分或全部重叠。可移动护目镜对于所有EMR可以是不透明的。可移动护目镜可被调谐为不透明的，以仅选择波长或波长范围，诸如UV、可见光、IR、X射线或微波。透明面罩的至少一部分对紫外(UV)辐射是不透明的。可移动护目镜可以是框架的一部分，其中护目镜可以在面罩上上下滑动或从一侧到另一侧滑动。在其他实施例中，可拆卸护目镜可用于阻挡特定波长的光。可拆卸护目镜可以与诸如钩环紧固件、按钮、夹子、螺钉或其他机构的装置附接和不附接。护目镜可以位于面罩的内侧或外侧。

可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的安全特征

以下实施例描述了一种可变流量头部覆盖装置(VFHCD)，其具有安全特征以保护用户免受伤害，其中伤害风险很高。

图34是根据本发明实施例的与抗冲击顶部2102集成的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)2100的前视图。在一些情况下，用户2104可能不仅期望或需要由VFHCD提供的受控空气或呼吸环境，而且如果用户在可能存在危险(诸如职业危害)的环境中工作，则还期望或需要进一步的安全性。例如，环境可以是建筑工地、制造厂、矿场、石油钻机或自然灾害区。抗冲击顶部部分也被称为安全帽，以保护头部免受由于掉落物体、与其他物体的冲击、碎屑、雨和电击而造成的伤害。头盔内的悬挂带将头盔的重量和任何冲击力分散在头部的顶部上。

图34中的VFHCD 2100类似于在此描述的其它HCD实施例，但是进一步与安全帽集成。包括面罩2106、框架2108、织物部件2110、降噪装置2112和安全帽2102的VFHCD 2100可以是单独的部件。VFHCD和安全帽可以以这样的方式连接在一起，使得安全帽保持在装置顶部的适当位置并且不会脱落。锁定机构可以用于将装置和安全帽一起固定成单个刚性结构，例如卡扣、螺钉、带子或其他机构。可以操纵锁定机构以将单个刚性结构转换回单独的部件。在其他实施例中，VFHCD和安全帽可以是整体结构，其中框架和安全帽是一件式的，并且可以仅移除织物、过滤器或风扇以能够清洁或更换。安全帽可以包括聚合物或金属。

图35是根据本发明实施例的与抗冲击顶部2102集成的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)2100的侧视图。安全帽可以是I型安全帽，其旨在减小由仅对头部顶部的打击产生的冲击力。安全帽可以是II型安全帽，其旨在减小由可能偏离中心、从侧面或头部顶部接收的打击产生的横向冲击力。安全帽可以是E类电安全帽，其被设计成减少暴露于高压导体并提供高达20,000伏(相对于地)的介电保护。安全帽可以是G级通用安全帽，其被设计成减少对低压导体的暴露并提供高达2200伏(相位对地)的介电保护。安全帽可以是C类安全帽。C类导电安全帽与E类和G类安全帽的不同之处在于，它们不旨在提供防止与电导体接触的保护。C类安全帽可包括通风选项，其不仅保护穿戴者免受冲击，而且还通过其导电材料(诸如铝)提供增加的透气性或增加的通风。

在一些实施例中，安全帽或VFHCD还包括一个或多个可选的传感器2114。传感器优选地位于安全帽2102的周边周围或HCD 2100的框架中的各个位置处。VFHCD或安全帽还包括传感器电子器件所在的隔室2116。在一些实施例中，传感器电子器件可以位于安全帽内部或VFHCD的框架2108内部。

可以使用各种类型的传感器。一个或多个传感器可以被配置为检测环境状况或用户的状况。处理器可以被配置为从一个或多个传感器接收信号并执行保护措施。

可以使用各种类型的传感器。在优选实施例中，一个或多个接近传感器安装在VFHCD/安全帽实施例中。接近传感器可以警告用户，如果用户非常接近静止物体，或者大的可移动物体(例如叉车或自主机器人)正在接近，并检测可能的碰撞。传感器还可以用于向操作重型机械或其他大型物体的人提供警告或信号以停止或转移他们的移动。接近传感器还可以检测用户是否正在接近特别危险的位置和其他场景。传感器将警告用户危险。根据存在的危险的类型，可以将不同类型的听觉信号或视觉消息中继给用户。传感器还可以能够将位置信息实时无线地中继到中央数据库，以诸如由站点管理者跟踪、监视和记录。如果事件确实发生，则可以自动跟踪和记录该事件，并将其转发给工业环境中的其他用户并向其警告任何危险。

VFHCD 2100或安全帽2102可以包括唯一的QR码。QR码可以由扫描仪或蜂窝电话扫描，扫描仪或蜂窝电话被中继到用户正在进入工业设置的监测系统。可以为每个用户分配唯一的QR码。一旦用户戴上VFHCD和安全帽，就可以跟踪用户的移动并警告任何即将发生的危险。VFHCD或安全帽可以包括GPS装置以跟踪用户的移动。该装置还可以用于与其他用户通信，使得用户可以向其他用户发送警报或从其他用户接收警报。

在用户处于被物体击中的危险中的情况下，接近传感器可以检测物体，并且可以从VFHCD 2100或安全帽2102展开可充气个人安全气囊，以最小化对用户头部和颈部区域的任何危险。

面罩2106还可以包括如前所述在内表面或外表面上的偏振膜层或电致变色层或其组合，以过滤EMR。一个或多个传感器可以被配置为检测有害光线和保护措施以阻止有害光线伤害用户的眼睛。在示例性实施例中，EMR过滤层可以过滤波长范围为约200-380nm的光。该膜可以充分过滤UV和红外光，使得VFHCD可以由焊工在熔合和压力焊接工艺中安全地使用。膜或屏蔽件还可以包括保护层，以防止在焊接期间可能发生的闪光燃烧或火花。在示例性实施例中，具有EMR过滤层的面罩是美国国家标准协会(ANSI)Z87.1+认证和兼容的。整个面罩或面罩的一部分可以被EMR膜覆盖。

为了进一步保护焊工，VFHCD中的过滤器能够过滤焊接烟雾或其它有毒烟雾或空气。焊接烟雾通常由含有有害金属烟雾和气体副产物的可见烟雾组成。焊接烟雾可含有多种金属，包括铝、砷、铍、铅和锰。在焊接期间经常产生氩气、氮气、二氧化碳、一氧化碳和氟化氢气体。传感器可以与VFHCD组合以特定地检测焊接副产物。传感器将优选地放置在VFHCD内部靠近进气过滤器以检测任何焊接烟雾进入。传感器可以向用户给出视觉或听觉警告。传感器还可以密封VFHCD并将存储的安全空气从位于VFHCD上的罐或用户身上的其他地方(例如空气罐)提供给用户。

在一些实施方案中，织物部件2110包括抑燃或耐燃纺织品。织物可以是Marian类织物，例如Marian AL600镀铝织物、Marian HV或Marian SX。织物可以包括芳族聚酰胺(例如，Nomex)、聚苯并咪唑、三聚氰胺、涂覆尼龙、阻燃棉、碳泡沫或改性聚丙烯腈。

一个或多个传感器可以通知用户有害的噪声水平。可以增强降噪装置2112以限制用户在嘈杂的工业环境中暴露于的职业噪声的量并保护用户的听觉能力。例如，降噪装置可以能够防止用户暴露于大于85分贝的噪声。VFHCD包括可选的次级电子降噪装置2118。次级电子降噪装置通过一条或多条导线2120连接到电源。电子降噪装置包括邻近耳道的可选的噪声或波消除耳机听筒，以减少职业噪声。可以在用户的耳朵上移动屏障以阻挡有害的声音和噪声，从而防止耳朵损伤。

在一些实施例中，一个或多个传感器被配置成检测用户的状况，所述状况选自脉搏率、呼吸率、体温、头部取向、闭眼及其组合。如果状况达到有害的预定水平或状况，则可以向用户发送听觉或视觉警报。此外，可以向具有医疗问题或事件的同事发送警报或从其接收警报。

在一些实施例中，VFHCD可以包括灯2122，供用户在昏暗的位置看到，例如在矿井中或在夜晚。灯能够在向前或向后方向上照明。在一些实施例中，灯还可以包括摄像机。摄像机可以面向前方、后方，或者是前置摄像机和后置摄像机。光可以连接到框架并且穿过织物部件2110中的狭缝或孔。VFHCD可以包括夜视能力。

用于与可变流量头部覆盖装置(VFHCD)一起工作的智能应用程序

以下实施例描述了一种可变流量头部覆盖装置(VFHCD)，其中电子功能可以由智能装置上的智能应用程序控制和监视。智能应用程序可以与智能装置(诸如智能电话、平板电脑和可穿戴装置)兼容。智能应用程序还可以包括自然语言处理(NLP)能力，以允许免提装置使用、残疾个体的更大的可访问性、便利性和新颖性。智能应用可以具有增强现实能力。智能应用可以包括用于基于过去的移动和活动的更加个性化和吸引人的体验的预测分析。智能应用可以利用生物特征数据、GPS或其他传感硬件来提供关于用户、他们的环境和他们的位置的信息。智能应用程序可以下载到诸如可穿戴装置、平板电脑、膝上型电脑或蜂窝电话的移动装置上。智能应用程序可以下载到诸如台式计算机的非移动装置上。

图36是根据本公开的实施例的具有可变流量头部覆盖装置2200的用户的视图，该可变流量头部覆盖装置2200由智能装置2202上的应用程序控制和监测。VFHCD类似于本文所述的其他HCD实施例，包括柔性织物部件2204和刚性面罩部件2206。VFHCD还包括天线2208以接收从VFHCD的顶部延伸的无线信号。延伸天线可以是刚性的或柔性的鞭状天线。在其他实施例中，天线可以隐藏在VFHCD的框架内或织物部件下方而不可见。在其他实施例中，天线可以是位于面罩的表面上的导线的形式。

VFHCD包括控制器，该控制器可包括一个或多个通信系统，包括蓝牙通信芯片、因特网Wi-Fi收发器、网络收发器、诸如Z-Wave网络收发器的无线网状网络装置或其组合，以与智能装置无线通信。控制器可以安装在VFHCD的刚性部件中。控制器能够控制VFHCD的各种部件，诸如空气增流器的速率、湿度水平、温度、使用电致变色层的面罩的调光、视听和通信部件，诸如图像或视频显示器、麦克风或扬声器，根据用户使用智能装置上的应用程序的需要。智能装置可以是独立的智能装置或与VFHCD的刚性部件集成。一个或多个通信系统可以通过无线信号2210与外部远程控制器和基于云的网络中的至少一个实时地、间歇地或以预定的时间间隔和时间长度或其组合进行通信。

一个或多个通信系统可以从外部远程控制器接收指令，产生信号2212，指示VFHCD的组件操作并监视各种组件的状态。通信系统可以生成向外部远程控制器通知VFHCD中的至少一个装置的状态的信号2210。在示例性实施例中，远程控制器是由用户2214控制的智能装置，诸如平板电脑、可穿戴装置或移动电话2202。

智能装置与VFHCD内的多个装置通信。智能装置还可以包括无线发射器和无线收发器，并且具有到一个或多个装置中的每个网络装置的连接。连接可以包括有线或无线接口，诸如蓝牙、WiFi、网状网络或类似的无线协议。

图37至图39示出了与被配置为在移动装置上执行的应用程序相关联的各种示例性图形用户界面页面。然而，在其他实施例中，应用可以被配置为在台式计算机、工作站、平板电脑、膝上型电脑或其他合适的计算装置上执行。

图37示出了根据本发明的一个实施例的用于监控和控制具有应用程序的可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的功能的图形用户界面2220。显示在移动电话2202上的GUI示例实施例2220显示各种信息和多个指示器和控制功能。在屏幕顶部显示名称“迈克尔的头部覆盖装置”以及诸如智能装置的时间、温度、天气状况和电池充电状态的标准信息。尽管为了说明的目的，名称“Michael的头部覆盖装置”被用于VFHCD的名称，但是用户2214可以给予装置任何名称。在该实施例中，显示电池充电状态、VFHCD是否插入充电，以及可变风扇速度指示器2222。如果电池电量低于剩余有限量的使用时间的某个水平，则应用程序可以在GUI上为用户提供听觉警报或视觉警报。还示出了风扇速度2224的控制，其中触摸“-”降低风扇速度，并且按压“+”增加风扇速度。朝向GUI的底部是控制功能，其中用户可以触摸“开”或“关”2226以打开VFHCD中的灯。灯可以是VFHCD内部或外部的灯。

图38示出了根据本发明实施例的用于监测和控制可变流量头部覆盖装置的功能的图形用户界面2230。在该GUI实施例2230中，显示装置内部的温度和空气流速2232。可以通过触摸屏幕上的图标2234来切换温度，以根据用户期望在°F和℃之间切换。可以控制其他功能2236，诸如激活电致变色层以使面罩变暗，控制HCD的内部温度，调高用户的听筒音量以听到其他人，或者调高其他人的语音音量以更好地听到HCD的用户。电磁辐射传感器可用于确定是否需要激活电致变色层以限制进入面罩的光量并向用户提供遮光(即，遮光功能)或通过来自用户的命令来激活电致变色层。

在一些实施例中，移动装置应用程序能够监视和控制多于一个HCD。在GUI实施例2230的底部，用户可以触摸“添加新装置”2238以添加另一个VFHCD。可以通过位于VFHCD上的QR码来添加VFHCD或者通过VFHCD的名称来搜索VFHCD。可以使用蓝牙验证方法来创建移动电话装置和VFHCD之间的连接。还可以扫描位于VFHCD上的QR码以将VFHCD链接到移动电话应用程序。

图39示出了根据本发明的一个实施例的用于监视可变流量头部覆盖装置(VFHCD)中的生物信息的图形用户界面2240。在该示例中，显示2240各种生物特征数据，诸如由VFHCD中的各种传感器收集的体温、脉搏率(每分钟心跳数(BPM))、呼吸率(每分钟呼吸数(BPM))、眨眼率(每分钟眨眼数(BPM))、以及氧饱和度水平(％O₂)。可以显示其他生物特征数据，诸如头部取向、闭眼及其组合。应用程序可以能够存储和监视多于一个用户的生物特征数据。这可以通过触摸在GUI底部示出的“添加另一用户”2242来实现。

如果指定用户被指纹或视网膜扫描仪确认，则可以在用户身上选择性地收集生物特征数据。VFHCD还可以包括用于从生物特征传感器接收信号并将生物特征信息传送到智能装置的处理器，并且其中应用程序被配置为接收和处理生物特征信息并向用户提供报告。

应用程序可以为VFHCD收集的任何信息提供警报，例如VFHCD本身的性能或在用户身上收集的生物特征数据。警报可以由用户编程和设置，或者可以基于用户的年龄、体重、身高或其他信息来设置。

应用程序可以为职业安全应用中的安全传感器收集的信息提供警报，例如外部温度、噪声水平或空气质量。应用程序可以被配置为基于职业和非职业环境中的环境噪声水平来控制HCD内部的温度、空气流量、HCD内部的体积。气压差也可以由一个或多个传感器监测，并中继到智能装置并由应用程序显示。

应用程序可以从一个或多个传感器接收信号，以测试和/或监视系统的装配，例如检测柔性织物组件的密封件和用户颈部区域周围的泄漏。传感器可以能够检测用于测试装配的气体。

在一些实施例中，应用程序可以向盲人且不能读取GUI的用户提供音频辅助。音频辅助将向用户读取GUI是什么。可以为听力受损者控制音频的音量。应用程序可用于控制VFHCD内的视频图像或投影。

应用程序可以被配置为向内部通话系统提供使用类似HCD系统的一个或多个用户。

应用程序可被配置为基于过滤器的年龄、过滤器上增加压头和指示过滤器脏的光学读数中的至少一个向用户提供过滤器使用寿命终止警报。

用于可变流量头部覆盖装置(VFHCD)的活动带

以下实施例描述了一种将可变流量头部覆盖装置(VFHCD)更牢固地固定到用户头部的装置。

图40示出了根据本发明的实施例，如何将活动带2302安装在可变流量头部覆盖装置(VFHCD)2300中。图40中的VFHCD的织物部件部分已被移除以更好地观察如何安装活动带。活动带2302是可拉伸的弹性带，其连接到VFHCD的一侧，在织物部件内部在用户的头部后面，并且连接到VFHCD的另一侧，以更好地将装置固定到用户的头部。当主动用户使用时，通过向用户的面部施加面罩压力，带有助于防止装置滑动。这允许用户在进行运动(例如，滑雪、骑自行车)、乘坐可转换车辆、操作建筑装置或积极的体力劳动时佩戴该装置。

具有连接装置的活动带的一端连接到VFHCD的一侧，而另一端连接到VFHCD的另一侧。在图40的实施例中，靠近活动带的每个端部的附接装置是钩环紧固件(例如，维可牢尼龙搭扣)2304，但是其他附接装置也可以是合适的，例如按扣或螺钉。HCD上的钩环紧固件2306的接收部分位于耳机2308的面向外的表面上。耳机的另一端固定到框架2310。虚线示出了活动带连接到耳机的位置。

图41是根据本发明的实施例的安装有活动带的可变流量头部覆盖装置的视图。在该视图中，活动带2302固定并连接到VFHCD 2300上的耳机。然后将织物部件安装在框架和活动带上。用户的头部将进入活动带内，使得带向用户头部的后部施加轻微的压力，以将VFHCD牢固地按压到用户的面部。

已经参考各种具体和优选的实施方案和技术描述了本发明。然而，应当理解，在保持在本发明的精神和范围内的同时，可以进行许多变化和修改。

Claims (20)

1.一种用于保护用户免受伤害的个人空气过滤装置，所述装置包括：

刚性部件，所述刚性部件包括透明面罩；

织物部件，其中所述面罩和所述织物部件组合以覆盖用户的整个头部并围绕所述用户的颈部形成密封；

进气端口，所述进气端口具有进气过滤器；

具有排气过滤器的排气端口；

空气增流器，所述空气增流器使过滤后的空气进入所述进气端口并且使排出的空气离开所述排气端口；

一个或多个传感器，每个传感器被配置为检测环境状况或所述用户的状况；以及

处理器，所述处理器被配置为从所述一个或多个传感器接收信号并执行保护措施。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个传感器中的至少一个被配置为检测有毒空气。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述保护措施用于向所述用户提供听觉和/或视觉警报。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述保护措施是密封所述装置免受所述有毒空气的影响。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述保护措施还包括向所述装置提供存储的安全空气。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个传感器中的至少一个传感器是被配置为检测对象与所述用户的可能碰撞的接近传感器。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述保护措施用于向所述用户提供听觉和/或视觉警报。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述保护措施还包括向所述物体发送信号以停止或转移其移动。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个传感器被配置为检测有害声音，并且其中所述保护措施是阻止该有害声音伤害所述用户的耳朵。

10.根据权利要求9所述的装置，其中通过在所述用户的耳朵上放置屏障来阻挡所述有害声音。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述有害声音通过波消除而被阻挡。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个传感器中的至少一个被配置为检测有害光线和所述保护措施以阻止所述有害光线伤害所述用户的眼睛。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个传感器中的至少一个传感器被配置为检测所述用户的状况，所述状况选自由脉搏率、呼吸率、体温、头部取向、闭眼及其组合构成的组。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述保护措施用于向所述用户提供听觉和/或视觉警报。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述保护措施还包括向同事发送警报。

16.根据权利要求1所述的装置，还包括由悬挂系统支撑的抗冲击顶部部分，以在所述用户的头部上方提供空间并将任何冲击分布在所述用户的头部上。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述抗冲击顶部部分和所述头部覆盖装置部分是集成的，并且能够通过锁定机构组合在一起成为单个刚性结构，并且能够通过操纵所述锁定机构分离成分离的部分。

18.根据权利要求1所述的装置，还包括通信系统，由此所述用户能够与同事通信，并且由此能够从同事接收警报。

19.根据权利要求1所述的装置，其中所述织物部件是抑燃的或阻燃的。

20.根据权利要求1所述的装置，其中所述透明面罩包括符合ANSI Z87.1+的电磁辐射膜(EMR)，并且所述进气过滤器能够过滤焊接烟气。

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