CN117440852A - 防护罩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防护罩装置，包括覆盖使用者头部和肩部的防护罩(1)和具有风扇(6)的主动空气交换系统、用于所述风扇(6)的壳体(5)以及在防护罩(1)中的用于用过的空气的过滤器(8)。保护罩(1)和风扇(6)的配备可将风扇(6)布置在保护罩(1)内。

Description

防护罩装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的防护罩装置，以及一种根据权利要求14的前序部分的用于通过风扇进行人工通风的防护服的控制装置，特别是用于防护罩装置的控制装置。

背景技术

无菌洁净室或医疗重症监护病房的员工必须穿戴防护服和头罩、洁净室口罩、呼吸面罩和护目镜(统称为“个人防护装备”(PSA)或洁净室服装)，以避免污染。在此舒适度问题经常出现。例如，眼镜镜片的冷却和起雾。如果头部防护装置未完全封闭，另一个风险是双向感染的风险。这在处理Covid-19时尤其重要，因为必须保护PSA或洁净室服装的使用者及其周围环境免受PSA或洁净室服装的使用者可能的感染。传统的防护装备无法做到这一点，或者只能付出很大的努力才能做到这一点，因此由于成本高昂，这种个人装备很难广泛使用。

EP 0468188 A1公开了一种保护罩装置，其具有带有观察窗的柔性保护罩，其覆盖使用者的头部和肩部并且在支撑结构上伸展。带有用于吸入空气和呼出空气的风扇的主动空气交换系统分别具有一个壳体和一个固定集成到防护罩中的过滤器。两个风扇的壳体都完全位于防护罩内，其中呼出空气的风扇位于颈部区域，而吸入空气的风扇位于防护罩的后顶部区域。

GB 2399759 A公开了一种具有集成空气供应的刚性头盔，其设计用于保护使用者免受机械影响。带有上游过滤器的风扇固定集成到头盔中，并且可以在头盔上安装进气连接器。

EP 3399881 B1示出了一种具有带观察窗的柔性保护罩的保护罩装置，该保护罩由过滤材料组成并且在支撑结构上伸展。用于吸气风扇的壳体被集成到支撑结构中并占据从装置的顶点到用户前额上方的区域。传感器装置用于确定防护罩内的微气候和/或检测用户的活动，并据此控制风扇的速度并因此控制空气流通。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点并提供一种装置，其中通过简单的、模块化的和可以灵活地适应于不同的使用区域的布置来保护污染屏障两侧的两个区域或保护系统防止双向污染，并且通过高度舒适和安全的布置，为设备的用户提供最佳、安全的呼吸空气。

本发明涉及一种防护罩装置，包括由柔性弹性材料制成的覆盖使用者的头部和肩部并具有观察窗的防护罩、用于防护罩的支撑结构、具有风扇的主动空气交换系统、用于风扇的布置在防护罩内的与防护罩分开的壳体以及集成到防护罩中的用于用过的空气的过滤器。

为了解决该问题，该保护罩装置的特征在于，保护罩中至少有一个不受阻碍且通向风扇的空气入口开口。在此无阻碍通道是指该装置的使用者的呼吸空气。由于防护罩的设计具有连续的空气入口开口，因此它可用于多种应用，因为开口可以保持打开状态，例如在洁净室中，因为在此能够保证，有害物质不会进入保护罩内，并且仅保护室内空气免受用户污染。然而，该开口可以有利地由过滤绒覆盖，该过滤绒优选地由一种防护等级为FFP2的材料，以便确保最高的安全性。如果有必要，也可以使用洁净室织物来覆盖它。然而，当在受污染的环境中使用时，可以通过过滤器下游或优选上游的空气入口开口保护防护罩的内部以及因此其使用者免受有害物质的侵害。

优选使用设有用于风扇的壳体的保护罩，该风扇附接至保护罩内的支撑结构。根据本发明，其特征在于，用于吸入空气的从壳体延伸的进气口，该进气口通过防护罩的空气入口开口在外侧密封，并在支撑结构和防护罩之间形成可拆卸的连接。这意味着可以容易且快速地建立并确保保护盖和具有风扇的壳体的正确相互放置，这确保了装置的安全且无故障的使用。这也使得呼吸空气过滤器可以直接连接到防护罩上，而不需要长的呼吸空气软管，这将增加待处理的体积。

为了在洁净室中使用，有利地提供格栅盖纯粹用于风扇的机械保护，以便覆盖风扇的空气入口开口和/或进气口，在具有受污染的外部大气的其他应用中，开口和/或或端口由洁净室织物或过滤网覆盖，优选由防护等级FFP2的材料覆盖，或由放置在进气口上的风扇前面的防护罩外部的用于新鲜空气的呼吸空气过滤器覆盖。这意味着只有易于更换的呼吸空气过滤器布置在防护罩的污染外部，而系统的所有其他部件在防护罩内受到保护免受污染。如果防护罩的使用者存在感染风险，只需将其整体安全处置即可。

根据本发明的有利实施方式，壳体布置在保护罩的顶部和端面之间的区域的内侧上。在这种情况下，壳体优选也连接在这一点上，因为通常有支撑装置可用于此目的。壳体优选紧固在保护罩装置的支撑结构的端面，因为观察窗通常是固定在这一区域的头带或头架上，其也可以支撑壳体和风扇的重量。这自然也包括与壳体和风扇直接连接的所有构件和单元，例如风扇的驱动器、控制印刷电路板、直接连接的电源等。

进气口优选地穿过被保护罩覆盖的观察窗的上部区段，并且呼吸空气过滤器优选地布置在观察窗的可见或透明区域上方。

根据本发明的装置的另一实施方式规定，风扇的壳体以及进气口布置在保护罩的后部上。这意味着壳体不会妨碍防护罩使用者头部的倾斜，并且壳体和风扇的重量不必随着每次头部移动而承受。在这方面特别有利的是，壳体布置在保护罩的颈部区段的水平处。在此，空气入口开口和可能存在的任何呼吸空气过滤器也将有利地布置在防护罩的颈部区域中。

如果可以在保护罩下方使用支撑框架或具有至少一个支撑带的装置并且可以可拆卸地连接到壳体，则可以特别好地调节保护罩的使用者对风扇和壳体的重量分布和吸收。替代地，壳体也可以可拆卸地连接至支撑结构。

本发明的另一实施方式提供了一种位于保护罩内的头盔，用于壳体的支撑结构或壳体本身及其风扇和能量供应单元以及当然优选地保护罩本身及其观察窗附接至该头盔。这还可以保护用户免受机械影响，如在工业环境中使用该装置时可能发生的情况。

本发明的另一个实施方式规定，壳体设置有至少一个吹出口，用于将新鲜空气引导到防护罩的内部。此特征也对此做出了贡献，避免不必要的长空气管路，这会增加净化所需的工作量或要处理的体积。吹出口优选地朝向防护罩的前部和/或朝向观察窗，以便将新鲜空气尽可能直接地引导到使用者的嘴和鼻子，同时防止观察窗起雾。通过该吹出口引导并集中到保护罩装置的使用者的嘴和鼻子区域上的气流的另一个优点是去除含有二氧化碳的呼出空气。通过这种方式，可供吸入的空气的CO2含量可以最佳地达到低于1vol.％。

为了简化结构并使布置更加紧凑，可以有利地进一步规定，风扇的驱动器被集成到其壳体中。在此优选的一个实施方式，其中自给自足的能量供应单元可以联接到壳体。

根据本发明的有利实施方式，能量供应单元远离壳体定位在保护罩的内侧上。这使得装置的重量分布得到改善。能量供应单元优选地附接至背带或前额带，并且优选地附接至与镜片相对的后侧，这意味着供能单元的相当大的重量可以被用户更舒适地吸收。特别优选地，能量供应单元经由优选地柔性的电力线路和控制线路连接至风扇的驱动和控制装置。

然而，本发明的另一实施方式的特征在于，壳体具有用于自给式能量供应单元的容器，该容器可以直接联接至壳体。优选地，能量供应单元可以被插入到壳体中。容器优选地定位在用于保护盖装置的支撑结构的前侧的区域中和/或支撑结构的纵向中心平面中，因为这里风扇和能量供应单元的重量分布是最佳的与支撑架协调，这样就可以均匀、平衡地接收壳体和风扇以及能量供应单元的重量。

本发明的另一特征优选地设置为，防护罩的至少部分区域由过滤绒构成，其代表用过的空气的过滤器，其中该部分区域优选布置在防护罩的后侧上。优选地，在此提供至少防护等级FFP2的材料。在该实施方式中，防护罩的主要部分由对挥发性和分解可忽略不计的固体或液体气溶胶以及对细菌和病毒具有密封性的材料制成。

如果需要，整个保护盖可以由过滤绒布构成，优选地也由至少防护等级FFP2的材料构成。如果防护罩专门用于无菌洁净室，也可以用洁净室织物制成。

根据本发明的另一特征，在此如果风扇连接到插入呼吸空气过滤器后启动风扇的控制装置，则是有利的。例如，如果在不需要呼吸空气过滤器的洁净室中使用，也可以通过插入格栅盖来启动风扇。

本发明的另一方面是一种用于根据前述段落之一的保护罩装置的改进的控制装置。

为了以尽可能最佳和安全的方式为设备的使用者提供呼吸空气，除了佩戴舒适和灵活使用之外，即使使用者的负荷以及因此他的氧气需求快速和/或显着变化，控制布置是提出了一种传感器单元，其特征在于：至少输出表示用户呼吸频率的信号的传感器单元；具有至少一个用于传感器单元的信号的输入端和用于风扇的控制信号的输出端的评估单元；具有用于评估单元的控制信号的输入的风扇，其中评估单元设计成，为了产生与呼吸频率成比例的用于所述风扇的控制信号，使得借助风扇输送的空气量与呼吸频率成比例。这意味着防护设备内空气中的二氧化碳含量(随着呼吸频率增加而增加)可以通过增加气流来平衡，并保持在对使用者有害的水平以下。

空气量优选在40l/min到100l/min之间，风扇的设计方式一方面可以精确调节到两个极限，还可以保证输送时更高的负载空气量在较长时间内保持在上限范围内而不会过载。

呼吸频率的简单且可靠的确定可以通过防护服内的压力监测来进行，特别是在防护罩或靠近用户的嘴和鼻子的其他区域中，为此目的，根据本发明的另一实施方式，传感器单元有一个压力传感器，用于检测保护罩内的空气。

根据本发明的控制装置的扩展实施方式规定，传感器单元具有CO2传感器并且评估单元以此方式设计：如果超过保护罩内的CO2含量的极限值，则风扇加速和/或生成警告信号。因此，在适应用户呼吸空气需求的压力或呼吸频率的快速控制失败或中断的情况下，实现安全功能。

为了避免风扇的控制环路的过冲并因此减少风扇上的负载，评估单元优选地被设计为，仅在可预定次数的缩短或延长的呼吸循环之后生成用于风扇的控制信号。

在优选实施方式中，提供另一安全级别，从而在单元中实施安全算法，该安全算法在不可测量和/或不存在压力变化的情况下发起至少一个可预定的动作，特别是警告信号和/或风扇切换到安全模式。

安全算法优选地以这样的方式设计：在安全模式下，控制风扇以输送80l/min的风量。

附图说明

本发明的进一步的特征和优点从参考附图的以下描述中显现出来。

为了更好地理解本发明，将使用下面的附图对其进行更详细的解释。

它们以高度简化的示意图形式显示：

图1示出了根据本发明的保护罩装置的第一实施方式从斜前方角度观察的示意图；

图2示出了图1的保护罩装置从斜上方观察的视图，但没有实际的保护罩本身；

图3示出了从正面直接观察图2的装置的视图；

图4示出了沿图3中IV-IV线的竖直剖面图，其中穿过图2中装置的壳体、风扇和呼吸空气过滤器；

图5示出了沿图3的线V-V穿过图2的装置的壳体、风扇和呼吸空气过滤器的水平剖面图；

图6示出了具有用于过滤器检测的装置的壳体的区域的进一步放大视图；

图7示出了图2的装置的分解图；

图8示出了用于保护罩装置的过滤器检测的印刷电路板；

图9示出了根据本发明的保护罩装置的第二实施方式的正面示意图；

图10示出了进一步的第三实施方式中的壳体、呼吸空气过滤器、能源供应单元容器、观察窗和支撑结构的侧视图；

图11示出了对应于图10的装置的纵向截面，其适用于洁净室应用；

图12示出了第四实施方式的用于洁净室应用的壳体及其支撑结构示意图；

图13从斜后方示出了根据本发明另一示例性实施例的保护罩装置；

图14示出了从正面观察图13的装置的视图；

图15从斜前方和上方示出了根据本发明的保护罩装置的另一实施方式；

图16示出了从上方观察风扇的壳体的视图；

图17示出了图13的壳体从前方的视图；

图18示出了风扇的壳体的另一实施方式的从前方的视图；

图19示出了图16的壳体从前方的视图；

图20示出了根据图16的壳体、风扇和相关部件的分解图；

图21示出了根据图16的壳体和呼吸空气过滤器在控制装置水平处的横截面；

图22示出了用于工业应用的具有头盔的壳体及其支撑结构的示意图，为了清楚起见，部分移除了防护罩；

图23示出了根据本发明的类似于图22的保护罩装置的另一实施方式的截面，部分移除了防护罩；

图24示出了穿过风扇壳体的视图，该风扇壳体包括根据本发明的保护罩的另一实施方式的支撑结构，同样适用于洁净室应用；

图25示出了使用图24的风扇壳体从斜前方和上方的角度观察的保护罩装置的实施方式的视图；

图26示出了图25的装置的上部区域的纵剖面图；

图27示出了图22所示装置的上部区域的纵剖面图；以及

图28示出了控制装置的草图。

具体实施方式

作为引导，应当注意的是，在不同描述的实施方式中，相同的部件被赋予相同的附图标记或相同的部件名称，其中包含在整个说明书中的公开内容能够类似地转移至具有相同附图标记或相同构造的相同部分。在描述中选择的位置细节，如顶部、底部、侧面等，也是指直接描述和说明的图形，如果位置发生变化，这些位置细节必须类比转移到新的位置。为了清楚起见，最后应该指出的是，为了更好地理解结构，一些元件已按比例显示和/或放大和/或缩小尺寸。

根据本发明的保护罩装置的示例性实施例在图1中以从前部倾斜的视图整体示出，其具有覆盖使用者的头部和肩部的保护罩1。对于保护罩1的屏障，优选地使用能够抵抗具有可忽略的挥发性和分解性的固体或液体气溶胶以及抵抗细菌和病毒的材料。例如，这可以是由高密度聚乙烯(PE-D)制成的非织造材料，例如杜邦公司以品牌提供的非织造材料。为了在洁净室中使用，具有根据DIN EN ISO 14644-1批准用于洁净室的规定过滤特性和透气性的洁净室织物也可以用作防护罩1的材料。

保护罩1的头部2在前面具有优选弯曲的透明观察窗3。观察窗3优选使用高透明聚酯薄膜。它优选地通过铰接头19枢转地附接在刚性或柔性支撑结构18上，例如围绕用户头部延伸并且优选地是弹性的或可调节的带子。

肩部件4邻接头部2。下面解释的所有其他示例性实施例在功能上以相同的方式构造，具有微小的设计差异。

如图2至图7所示，保护罩装置配备有主动空气交换系统，其包括容纳在壳体5中的风扇6，特别是从图4至图7中可以清楚地看出。有利地，壳体5可以使用SLS方法(选择性激光烧结)、即使用增材制造方法来制造。风扇6在此例如设计为具有风扇叶轮21的径流式风扇，

并且基于控制技术通过印刷电路板10提供控制装置。风扇6的驱动器有利地集成到壳体5中，并提供封装单元。

如果预计不会有外部污染，例如当在洁净室中使用时，则可通过保护罩1中的至少一个开口向风扇6供应空气。风扇在此可以直接附接在开口或者可以通过至少一根空气管路连接到开口。有利地，保护罩1中的这个或每个开口可以由优选地永久附接的过滤器绒布覆盖，优选地由防护等级FFP2的材料制成。这些开口还可用于将呼吸空气经由呼吸空气过滤器7引导至防护罩1中。这些开口中的每一个的边缘可以例如通过塑料或金属框架来加强。

有利的实施方式通过用于新鲜空气的呼吸空气过滤器7来扩展系统，该呼吸空气过滤器7沿吸入的呼吸空气的流动方向插入风扇6的前面，并且优选地布置在防护罩1的头部2的外侧。防护罩1优选地还具有用于所用空气的过滤器。呼吸空气过滤器7通常是市售的、优选旋入式P3过滤器(根据EN 12941，具有非常高的分离度)，以防止具有可忽略的挥发性和分解性的固体或液体气溶胶以及细菌和病毒。也可以使用FFP2过滤器作为呼吸空气过滤器7。用于过滤器检测的印刷电路板22布置在风扇6和用于呼吸空气过滤器7的接头9之间。其确保，风扇6仅在呼吸空气过滤器7已被插入之后才能投入运行，并且优选地一旦过滤器7被插入就自动启动。一旦过滤器7被移除，风扇6也通过印刷电路板22再次关闭。

图5和图6的放大局部示出了用于实现过滤器检测的优选示例性实施例。为此目的而设置的印刷电路板22通过优选地由塑料制成的螺钉24紧固在壳体5中，特别是在用于过滤器7的接头9的区域中，该螺钉24接收在盲孔25中。通过分别在螺钉24的头部和印刷电路板22之间的压缩弹簧26，其被壳体5远离插入的过滤器7所在或应该所在的位置加载。正确插入的呼吸空气过滤器7压到至少一个限位开关27上，限位开关安装在印刷电路板22上与压缩弹簧26相对的一侧上。在此印刷电路板22可以克服压缩弹簧26的作用被稍微压入壳体5中。只要限位开关27不被致动，风扇6就不能启动，并且优选地，在没有插入过滤器7的情况下驱动风扇6通电的情况下，还通过印刷电路板22上的蜂鸣器28发出警告音。

根据本发明，壳体5布置在防护罩1的前部内侧。壳体优选地在其上边缘区域中直接附接在观察窗3上，其中观察窗3被保持在支撑结构18上，其然后还可以容纳壳体5和风扇6以及直接连接到壳体5和/或风扇6的所有部件和单元的重量，例如风扇的驱动器、控制印刷电路板、直接连接的能量供应等。优选地，通道20优选地穿过被保护罩1的头部2覆盖观察窗3的上部区段，该通道用于紧固壳体5。

特别是在图7中可以清楚地看出，用于呼吸空气过滤器7的至少一个接头9设置在风扇6的壳体5上。当过滤器7被移除时，自闭合防尘盖(未示出，常规实施方式)防止风扇6受到污染。当保护罩装置准备好使用时，接头9的环形端远离壳体的围绕通道20的开口密封，呼吸空气过滤器7可通过该通道旋入接头9中或以另一种方式紧密地放置或插入。由此，呼吸空气过滤器7和接头9被牢固地压靠到观察窗3上并且以密封方式与其连接，并且壳体5被机械地支撑。呼吸空气过滤器7在此布置在观察窗3的可见区域上方、防护罩装置的使用者的视野之外。

使用过的空气优选地不通过通常的止回阀而是通过大面积过滤器离开防护罩1，该过滤器优选地集成在防护罩1的后部中。下面将结合保护罩装置的另一实施方式进行解释。

有利地，适用于保护罩装置的所有实施方式，至少一个用于将新鲜空气引导到保护罩1的内部的吹出口12布置在风扇6的壳体5上。其优选地沿观察窗的方向定向，并且布置在朝向观察窗3弯曲的一个或多个空气通道的端部处，并且具有平行于观察窗3延伸的宽矩形横截面形状，以便形成防止观察窗3起雾的气幕并引导CO2远离使用者，从而实现吸入空气中小于1体积％的CO2比例。必要情况下可以提供一个或多个消音器或类似元件。

自给自足的能量供应单元15可以连接到壳体以将能量供应到风扇6并且还供应到控制装置的印刷电路板10和/或用于过滤器检测的印刷电路板22。风扇6和该装置的其他耗电装置优选地通过市售的锂离子电池组供电。它可以有利地使用不同量的空气进行操作，其校准范围为60至120 1/min。在超过4小时的整个运行时间内，气流保持恒定。环境空气中氧气含量必须大于17体积％。根据EN 12941，向内泄漏对应的最大值为0.2％。

从图2中可以看出，能量供应单元15位于远离壳体5的位置，位于防护罩1的头部部分2的后侧上，位于保护罩装置的使用者的头部后侧区域中，但当然也在头部2的内侧。它优选地附接在用于保护罩1以及壳体5的现有支撑结构18，并且因此位于观察窗3的对面。经由在图3和图8中未连接的刚刚示出的从壳体5突出的优选地柔性电源线和控制线23，能量供应单元15可以连接至风扇6的驱动和控制装置，该连接也可以再次拆卸，例如以允许更换能量供应单元15。

当然，也可以将能量供应单元在防护服内部或外部佩戴在远离头罩的身体上。电池组可以附接至围绕身体中部的带子并通过电缆连接至壳体5。电池组在此甚至可以佩戴在大衣外部，能量通过紧密集成到大衣中的联接件馈入，并从那里通过大衣内部和保护罩1上的电缆输送至壳体5。

当插入将壳体5连接到防护罩1的观察窗3的呼吸空气过滤器7时，实现了防护罩1和壳体5以及支撑结构18的互连布置。

防护罩1只能与风扇6结合使用。当准备好运行时，将其插入保护罩1中，然后将过滤器7旋入，从而使风扇6投入运行。然后，使用者将防护罩1与带有风扇6的壳体5一起戴上，并且将能量供应单元15附接至支撑结构18，支撑结构还支撑带有壳体5的观察窗3，并且将连接线23连接至能量供应单元15。可以在周围衣领或肩部件4上套上长袍或罩衫，形成一个密封系统。脱衣服时，脱掉罩衫后，可以使用干净的肩部部件4将防护罩1拉回头上。因此，保护罩装置1可以在尽可能短的时间内戴上和/或取下，并且易于且快速地操作。这还可以实现简单且无污染的衬里，无需助手的额外帮助，然后可以使用H2O2等对系统进行消毒。如果使用正确，防护系数可以达到5000以上。

图9示出了根据本发明的保护罩装置的第二实施方式的正面示意图。该进一步的示例性实施例具有如图1那样的覆盖使用者的头部和肩部的保护罩1，其中同样的材料也可以如第一实施方式解释的那样使用。保护罩1的头部2还具有优选弯曲的透明观察窗3，并且肩部部件4邻接头部2。虽然在第一示例性实施例中，空气过滤器7布置在前额区域中，通常穿过观察窗3连接至风扇6，但在图9至图11的示例性实施例中，空气过滤器7位于防护罩1的头部2的顶点和前额之间的区域中，以优化与该装置的其他部件的重量分布，从而实现更舒适的佩戴体验。

图10示出了图9的实施方式的壳体5、呼吸空气过滤器7、用于能量供应单元的容器、观察窗3和支撑结构18的侧视图。保护罩2的材料也部分地以截面示出。风扇6的壳体5邻接前部区段5a，当保护罩2就位时，前部区段停放在使用者的前额区域，并且优选地连接到支撑结构18的前部区段。在该前部区段5a处还形成用于能量供应单元15的接收壳体15a，该接收壳体优选与其平行并且平行于观察窗3。观察窗3可以通过安装元件15b附接或悬挂在接收壳体15a上。

壳体5与前部区段5a形成15°至90°之间的角度，因此位于观察窗3的上边缘和保护罩2的顶部区域之间的区域。优选地，壳体5和前部区段5a形成大约45°的角度。支撑结构的冠带优选地从壳体5通入头部区域的后部。印刷电路板壳体15c包含具有用于能量供应、用于驱动和控制风扇6以及结合其他实施方式描述的任何其他功能的控制装置的印刷电路板。

如果预计保护罩装置的外部区域不会受到污染，例如在洁净室中，则可以避免空气过滤器7，并且空气可以通过至少一个防护罩1中的开口供应到保护罩1的头部2中。图11中示出了根据本发明的保护罩装置的这样的另一实施方式的穿过壳体5、风扇6、用于能量供应单元15的容器15a和观察窗3以及下面解释的其他元件的竖直纵向截面。

风扇6或壳体5可以在此直接附接至开口上的进气口5b或穿过该开口。进气口5b在此可以是打开的，但出于安全原因以及为了保护风扇6，进气口优选地由不可拆卸地附接的优选地由防护等级FFP2的材料制成的过滤器绒布覆盖。保护罩1中的这些开口的边缘可以例如通过塑料或金属框架来加强。防护罩1的头部2还可以通过具有中心孔的塑料或橡胶盘29附加地固定在进气口5b处，该盘在进气口5b的周向凹槽中加强中心孔的边缘。

图12示出了保护罩装置的另一实施方式，其风扇6的壳体5的形状略有不同。在此，金属环33布置在盘29中的开口周围或直接布置在保护罩1中，金属环具有相应的无障碍连续开口，并且缝入保护罩1中、与保护罩或与盘29粘合、焊接或以某种不会危及装置的密封性的其他方式连接。围绕其外边缘突出穿过防护罩1的进气口5b，在壳体5中布置有磁体32，磁体将金属环33并因此将防护罩1固定在壳体5上。用于输送呼吸空气的优选地与壳体5设计成一体或者可拆卸地安装在其上的吹出通道35从壳体5直接通向防护罩1的前侧。此外，应当注意，能量供应单元15在装置的纵向方向上的定位从壳体5的后面看位于用户的头顶或顶部区域，这带来了整体装置的更好的平衡。

如图13至图21所示，根据本发明的保护罩装置的另一示例性实施例也具有覆盖使用者的头部和肩部的保护罩1，在此头部2优选地是自由支撑的并且在前部具有优选地弯曲的、透明的观察窗3。肩部件4邻接头部2。对第一示例性实施例的解释以相同的方式适用于所使用的材料。

在此，保护罩装置也配备有主动空气交换系统，其包括容纳在壳体5中的风扇6。此外，该系统还包括用于新鲜空气的呼吸空气过滤器7，其插入风扇6的前面并布置在防护罩1的头部2的外侧，以及用于使用过的空气的防护罩1中的过滤器。

使用过的空气不像通常那样通过止回阀而是通过大面积过滤器离开保护罩1，该过滤器优选地集成在保护罩1的后部中并且优选地由过滤器绒8组成，该过滤器绒形成防护罩1的头部2的后侧的一部分。该绒头织物8可以具有与空气入口处的呼吸空气过滤器7相同的过滤特性。优选地，在此提供至少防护等级FFP2的材料。如果需要，整个保护盖可以由过滤绒布构成，优选地也由至少防护等级FFP2的材料构成。对于优选在无菌洁净室中的应用，也可以使用传统的洁净室织物。这种解决方案还可以提供用于根据本发明的所有其他保护罩装置。

罩优选在颈部处密封以确保这种过滤。这确保了环境受到保护，即使用户已经感染了病毒。如图1至图12所示，在上文详细描述的保护罩装置的两个实施例中，对从保护罩1内部排出的使用过的空气最好也采用同样的过滤方式。

肩部件4还可以通过加大的胸部围兜和背部围兜穿在连体服或罩衫外面。胸部围兜和背部围兜借助缝制带子固定在胸部周围。防护罩1在颈部上的密封在此是通过可调节的弹性内置领带实现的。这意味着没有空气可以未经过滤地从肩部件4或胸部围兜和背部围兜下方吹出，而只能通过过滤绒布8或其他过滤装置对呼出的空气进行过滤。

壳体5、风扇6和呼吸空气过滤器7的结构基本上对应于第一示例性实施例的结构。然而，风扇6或壳体5的布置与上述保护罩装置显着不同。使用时，将风扇6戴在防护罩1内的颈部中，从而在使用过程中不会被污染。

有利地，在风扇6的壳体5上布置有至少一个被引导到防护罩1的内部，优选地朝向防护罩1的头部2的前部的用于新鲜空气的吹出口12。在此特别优选的变型是，其中通风管13连接到壳体5，这些通风管在头部2的侧面上向前延伸，在观察窗3的方向上经过防护罩1的使用者的头部。吹出开口12则位于管13的最外端。图19示出了有利实施方式的分解图，其中消音器14插入到通风管13中。在这些实施方式中，呼吸空气流过两侧均具有通气管13的保护罩装置1的使用者的头部，在此不会刺激眼睛并且还防止面罩由于该直接气流而起雾。此外，眼镜和隐形眼镜等助视器也可以轻松佩戴。

风扇6的驱动器有利地集成到壳体5中，并提供封装单元。为了给风扇6以及用于控制装置的印刷电路板10供应能量，自给式能量供应单元15可以直接联接至壳体。为此目的，在壳体5中设置容器，能量供应单元15可以插入其中，优选地通过能量供应单元15在壳体5中产生容器的紧密封闭，如果需要的话使用密封环或类似措施。在此，也可以将能量供应单元远离罩布置在防护服内部或外部地穿在身体上，例如以防护服内部或外部的带电池组的形式。能量也可以通过密封集成到大衣中的联接件从外部输入。

风扇6或能量供应单元15还可以设置有用于优选地用于产生臭氧的电化学装置的低压输出，并且这样的装置可以单独布置或集成到风扇6的壳体5中。

如图15所示，根据本发明的保护罩装置包括支撑框架或胸板16作为具有至少一个可在保护罩1下方使用的支撑带的装置。壳体5可以通过传统的连接装置(例如按钮17的形式)可释放地连接至胸板16，该连接装置可以布置在通气管13的区域中。当插入将壳体5连接到防护罩1的头部2的呼吸空气过滤器7时，实现了防护罩1、壳体5必要情况下与通气管13和胸板16的互连布置。

防护罩1又只能与风扇6结合使用。在此，在使用者戴上包括具有风扇6的壳体5的防护罩1之后，将壳体5紧固在胸板16上，之后可以再次通过环绕的领子或肩部件4将罩衫或连体服穿上并且因此可以实现紧密的系统。在衬里的情况下，又适用首先描述的有关防护罩装置的实施例。

根据图22的本发明的另一实施方式提供了位于防护罩内的头盔30，在头盔上连接有具有风扇6的壳体5的支撑结构18、能量供应单元15，当然还有具有其观察窗3(此处未示出)的防护罩1本身。

图23示出了壳体5的基本实施方式的纵向剖面图，该壳体具有向前和向下通向观察窗3的区域的吹出通道35和定位在头部上部区域的能量供应装置15。此处示出的实施方式设置有典型的、类似自行车头盔的支撑结构18并且通过呼吸空气过滤器7的布置设计用于在污染环境中使用。

图24中示出了类似的实施方式，但现在用于洁净室中，其中，通过防护罩1的通孔突出的进气口5b的开口受到栅格盖34的保护，以防止较大的污染物或碎片进入到风扇6中。进气口5b和栅格盖34的最外边缘也可以在图25的视图中以及在图26的纵向截面中看到，图25示出了整个洁净室保护罩装置。

为了进行比较，图27示出了采用头盔30的保护罩装置(没有实际的保护罩本身)的可比截面，并设计用于污染环境。

本发明的另一方面是一种控制装置，其为使用者可靠地提供生理上正确的呼吸空气，尤其是当使用者的负荷和氧气需求以及呼出空气中的二氧化碳发生快速和/或显著变化时。

为此，如图28示意性示出的，控制装置10配备或连接一个传感器单元42，该传感器单元输出至少一个代表用户呼吸频率的信号。在评估单元41中(也可由控制装置10的硬件或软件模块实现)至少有一个来自传感器单元42的信号输入端和一个风扇6控制信号的输出端，该控制信号输入其控制单元9并应用于评估单元41的控制信号输入端。评估单元41根据呼吸频率生成风扇6的比例控制信号，使得风扇6输送的空气量与呼吸频率成比例。这意味着保护罩1内空气中的二氧化碳含量(随着呼吸频率增加而增加)可以通过增加气流来平衡，并保持在对使用者有害的值以下。因此呼吸空气C02的比例无论如何不会超过1体积％的平均比例。

空气量优选在40l/min到100l/min之间，风扇6的设计方式一方面可以精确调节到两个极限，还可以保证输送时更高的负载空气量在较长时间内保持在上限范围内而不会过载。

呼吸频率的简单且可靠的确定可以通过监测保护罩1内的压力来完成，优选地在靠近用户的嘴和鼻子的区域中。为此目的，传感器单元42配备有至少一个用于保护罩1内的空气的压力传感器43。

根据本发明的控制装置的扩展实施方式规定，传感器单元42具有CO2传感器44并且评估单元以此方式设计：如果超过保护罩1内的CO2含量的极限值，则风扇6加速和/或生成警告信号。因此，在适应用户呼吸空气需求的压力或呼吸频率的快速控制失败或中断的情况下，实现安全功能。

为了避免风扇6的控制环路的过冲并因此减少风扇6上的负载，评估单元41优选地被设计为，仅在可预定次数的缩短或延长的呼吸循环之后生成用于风扇6的控制信号。

在优选实施方式中，提供另一安全级别，从而在控制单元9或评估单元41中实施安全算法，该安全算法在不可测量和/或不存在压力变化的情况下发起至少一个可预定的动作，特别是警告信号和/或风扇切换到安全模式。安全算法优选地以这样的方式设计：在安全模式下，控制风扇以输送80l/min的风量。

示例性实施例示出了可能的实施例变型，由此应当注意的是，在这一点上，本发明不限于具体示出的实施例变型，而是各个实施例变型甚至它们的各个特征彼此的各种组合是可能的并且这种变化的可能性由于通过本发明对技术动作的教导，其在该技术领域的专家的能力范围内。

附图标记列表：

1保护罩 31空气入口开口

2头部 32磁铁

3观察窗 33金属环

4肩部 34格栅盖

5壳体 35吹出通道

5a前部区段

5b进气口

6风扇

7呼吸空气过滤器

8过滤绒

9接头

10印刷电路板控制布置

11开关

12吹出口

13空气管路管

14消音器

15能量供应单元

15a接收壳体

15b安装元件

15c印刷电路板壳体

16支撑支架

17按钮

18支撑结构

19铰接头

20通道

21风扇叶轮

22过滤器识别印刷电路板

23连接线

24螺纹件

25盲孔

26压缩弹簧

27限位开关

28蜂鸣器

29塑料盘

30头盔

Claims (20)

1.一种防护罩装置，包括覆盖使用者头部和肩部的防护罩(1)，所述防护罩由柔性、弹性材料制成并且具有观察窗(3)、用于所述防护罩(1)的支撑结构(18)、具有带相关控制装置的风扇(6)的空气交换系统、布置在保护罩(1)内且与所述保护罩(1)分离的用于所述风扇(6)的壳体(5)以及集成到所述保护罩(1)中的用于用过的空气的过滤器(8)，其特征在于，所述保护罩(1)中至少有一个通向所述风扇(6)的无阻碍的、连续的空气入口开口(31)。

2.根据权利要求1所述的保护罩装置，具有用于所述风扇(6)的紧固至所述保护罩(1)内的支撑结构(18)上的壳体(5)，其特征在于，从所述壳体(5)延伸的进气口(5b)，所述进气口通过所述保护罩(1)的空气入口开口(31)在外部被密封，并在所述支撑结构(18)和所述保护罩(1)之间形成可拆卸的连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述空气入口开口(31)和/或所述进气口(5b)由洁净室织物或过滤绒覆盖，优选地由防护等级FFP2的材料覆盖，或者通过放置在所述进气口(5b)上所述风扇(6)前面的保护罩(1)外侧的用于新鲜空气的呼吸空气过滤器(7)，或通过格栅盖(34)覆盖。

4.根据权利要求1的所述的装置，其特征在于，所述壳体(5)布置在所述保护罩(1)的顶点和端面之间的区域中，并且优选地还连接到该区域中的支撑结构(18)。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述进气口(5b)优选地穿过被所述保护罩(1)覆盖的观察窗(3)的上部区段，并且所述呼吸空气过滤器(7)优选地布置在所述观察窗(3)的可见区域上方。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风扇(6)的壳体(5)和所述空气入口开口(31)布置在所述保护罩(1)的后部，优选地布置在所述保护罩(1)的颈部区段的水平处，其中优选地所述呼吸空气过滤器(7)必要情况下也设置在所述防护罩(1)的后部。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，支撑框架(16)或具有至少一个支撑带的装置能够插入到所述保护罩(1)下方并且能够可拆卸地连接至所述壳体(5)，或者所述壳体(5)能够可拆卸地连接至所述支撑结构(18)。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑结构(18)和/或所述壳体(5)附接在位于所述保护罩(1)内的头盔(30)上。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风扇(6)的驱动器集成到其壳体(5)中，并且优选地，自给式能量供应单元(15)能够联接到所述壳体(5)。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述能量供应单元(15)远离所述壳体(5)定位在所述保护罩(1)的内侧上，优选地定位在支撑带或前额带上，并且优选地定位在与后侧相对的观察窗(3)上，并且通过优选柔性电源线和控制线(23)连接至风扇(6)的驱动器和控制装置。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述壳体(5)优选地在所述支撑结构(18)的纵向中心平面中具有用于自给式能量供应单元(15)的容器，所述自给式能量供应单元能够直接联接到所述壳体(5)，优选能够插入到所述壳体(5)中。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述防护罩(1)的至少一部分区域由过滤绒布(8)组成，优选地为FFP2填充绒布，所述FFP2填充绒布代表用于用过的空气的过滤器，其中所述部分区域优选地布置在所述保护罩(1)的后侧上，或者整个防护罩(1)由洁净室织物，优选地符合DIN ENISO 14644-1或优选地由FFP2过滤材料构成的过滤绒。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于传感器单元(42)，所述传感器单元输出表示用户呼吸频率的至少一个信号；评估单元(41)，所述评估单元具有针对来自传感器单元(42)的信号的至少一个输入以及针对所述风扇的控制信号的输出；用于所述风扇(6)的控制单元(9)，所述控制单元具有用于所述评估单元(41)的控制信号的输入，其中所述评估单元设计为，为了产生与呼吸频率成比例的用于所述风扇(6)的控制信号，使得借助所述风扇(6)输送的空气量与呼吸频率成比例。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述空气量在40l/min和100l/min之间的范围内。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述传感器单元(42)具有用于所述保护罩(1)内的空气的压力传感器(43)。

16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述传感器单元(42)具有CO2传感器(44),并且所述评估单元设计为，如果超过所述保护罩(1)内的CO2含量的极限值，则所述风扇(6)加速和/或产生警告信号。

17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述评估单元(41)被设计为，使得仅在可预定数量的缩短或延长的呼吸循环之后生成用于所述风扇(6)的控制信号。

18.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在所述单元中实现安全算法，所述安全算法在不可测量的和/或不存在的压力变化的情况下启动至少一个可预定的动作，特别是启动警告信号和/或将所述风扇切换到安全模式。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，在安全模式下，所述风扇(6)输送80l/min的空气量。

20.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述风扇(6)连接至控制装置(10)，在将所述呼吸空气过滤器(7)或栅格盖(34)插入所述进气口(5b)之后，所述控制装置使所述风扇(6)运行，其中所述控制装置(10)优选地集成到所述风扇(6)的壳体(5)中。