用于有机蒸气呼吸器滤筒的使用寿命终点指示器

摘要

实施例大体上涉及用于一种或多种有机蒸气的呼吸器滤筒的使用寿命终点的检测。通常，使用寿命终点的检测可能使用竞争性的UV光吸收-荧光方法。因此，可将在施加UV时发光的传感器置于滤筒内，其中UV灯和光检测器指向传感器。在一些实施例中，可以使用多个对应的传感器和UV灯以及光检测器。通常，由一个或多个传感器发出的光水平可用来估计使用寿命的有效终点。

说明书

技术领域

实施例可大体上涉及用于检测呼吸器滤筒（filter cartridge）的使用寿命终点的装置和/或方法，并且更具体地涉及对用于有机蒸气呼吸器的滤筒的使用寿命终点的检测。

背景技术

呼吸器常常使用滤筒来保护使用者不受有潜在危害的蒸气的伤害。当呼吸器在使用者身上就位(通常以形成密封的方式附接到面部或头部)时，空气在任何时候使用者呼吸时通过滤筒吸入呼吸器中(并且空气通常只可以通过滤筒进入呼吸器，从而可由滤筒过滤空气以确保使用者在佩戴呼吸器时吸入的空气是清洁而安全的)。此类滤筒通常包含可锁住一种或多种有潜在危害的蒸气的过滤材料。当过滤材料暴露于蒸气时，它通常通过材料的孔结构吸收蒸气分子。因此，就其本质而言，滤筒具有有限的有效寿命(此后过滤材料已吸收了能够吸收的所有蒸气，并且滤筒不能过滤额外的蒸气)。一旦滤筒已达到其使用寿命的终点，其不再能有效保护使用者。然后，使用者应当自行离开具有危害性蒸气的环境或者用新滤筒更换呼吸器上的滤筒。因此，为了有效地保护使用者，可能重要的是根据滤筒的使用寿命而知道何时更换过滤器。

有机蒸气是一种呼吸器可以过滤的有潜在危害的蒸气；遗憾的是，目前没有市售的用于有机蒸气的使用寿命终点指示器(ESLI)。相反，使用寿命终点常常基于(1)由制造商提供的进度表或(2)在有机蒸气穿透过期的滤筒时使用者实际上闻到有机蒸气的气味来估计。然而，这些方法都是有问题的，因为进度表是实验估计的且未考虑过滤材料经历的实际条件(其可能大大影响使用寿命)，并且因为使用者在能够闻到气味之前实际上会暴露于有潜在危害的有机蒸气。

本申请人已开发了用于有机蒸气的使用寿命终点指示器(ESLI)，使得可以确定经受特定有机蒸气环境的特定滤筒的使用寿命终点的有效估计量。这可以允许使用者以更安全的方式有效地更换过滤器(降低意外暴露于有潜在危害的有机蒸气的风险)。

发明内容

本公开的方面可包括用于有机蒸气（organic vapor）的呼吸器的滤筒的使用寿命有效终点（effective-end-of-service-life）指示器系统的实施例，其包括下列中的一者或多者：位于滤筒内(常常在滤筒的内表面上)的传感器，其在暴露于UV光时发出可见的荧光；UV灯，其能够操作以发出UV光；以及可见光检测器，其能够操作以检测可见光的强度水平；其中：UV灯朝传感器导向；并且可见光检测器朝传感器导向。在一些实施例中，由UV灯发出的UV光可以是大约UV 254±10nm的。某些实施例还可包括：透镜，其能够操作以将UV光会聚到位于UV灯和传感器之间的传感器上；和/或位于传感器和可见光检测器之间的滤光器，其能够操作以滤掉除了可见光之外的光的波长。在一些实施例中，可基于在来自UV灯的UV光施加到传感器上时由可见光检测器检测到的减少的可见光来指示使用寿命的有效终点。在一些实施例中，传感器可位于滤筒前方附近，并且使用寿命的有效终点可基于对应于滤筒对于特定有机蒸气环境的接近使用寿命终点的可见光减少。在一些实施例中，传感器可包括下列中的一者或多者：金属点缀的硅酸锌、钨酸钙、硅酸钙、砷酸镁，并且点缀的金属离子可包括下列中的一者或多者：Mn、Zn、Cu、Fe、Sn、Pb、Bi或Sb。常常，实施例还可包括在传感器内的吸收材料，其能够操作以吸收一种或多种有机蒸气，并且该吸收材料可包括下列中的一者或多者：活性炭、硅铝分子筛(Si/Al molecular series)、粘土或有机聚合物。在一些实施例中，传感器可包括荧光材料和吸收过滤材料，该荧光材料能够操作以在施加UV光时发出可见荧光(或者换句话讲发出可见光)。实施例还可包括在滤筒内的过滤材料，该材料能够操作以吸收一种或多种有机蒸气。并且在一些实施例中，UV灯和可见光检测器(常常均位于荧光读取器中)可以可移除地附接到滤筒。

本公开的其它方面可包括用于有机蒸气的呼吸器的滤筒的使用寿命有效终点指示器系统的实施例，该滤筒具有前部和后部，该系统包括下列中的一者或多者：位于滤筒内(常常在滤筒的内表面上)的两个传感器，其在暴露于UV光时发出可见的荧光；以及两个荧光读取器；其中：每个读取器对应于传感器中的一个；每个读取器包括UV灯和可见光检测器；每个读取器的UV灯朝对应的传感器导向；每个读取器的可见光检测器朝对应的传感器导向；并且第一组对应的传感器和读取器在滤筒中位于前部，而第二组对应的传感器和读取器在滤筒中位于后部。在一些实施例中，可基于后读取器检测到光水平降低至大约由前读取器检测到的光水平来指示使用寿命的有效终点。例如，在一些实施例中，可基于前光检测器检测到比后光检测器检测到的可见光水平低约0-10%的可见光水平来指示使用寿命的有效终点。在一些实施例中，第一组对应的传感器和读取器可位于滤筒内约10%的位置处，而第二组对应的传感器和读取器可位于滤筒内约80%的位置处。并且在一些实施例中，由每个UV灯发出的UV光可以是大约UV 254±10nm的。在一些实施例中，每个传感器可包括下列中的一者或多者：金属点缀的硅酸锌、钨酸钙、硅酸钙、砷酸镁，并且点缀的金属离子可包括下列中的一者或多者：Mn、Zn、Cu、Fe、Sn、Pb、Bi或Sb。在一些实施例中，该系统还可包括在滤筒内的过滤材料，其能够操作以吸收一种或多种有机蒸气，其中过滤材料可包括下列中的一者或多者：活性炭、硅铝分子筛、粘土或有机聚合物。

本公开的附加方面可包括一种或多种检测用于有机蒸气的呼吸器的滤筒的使用寿命有效终点的方法，该滤筒具有在暴露于UV光时发出可见荧光的位于其中的传感器，该方法包括下列中的一者或多者：将UV光朝传感器导向；以及检测由传感器发出的可见光。在一些实施例中，该方法可能还包括吸收一种或多种有机蒸气和基于在施加UV光时由传感器发出的可见光水平减小来指示滤筒的使用寿命有效终点。在一些实施例中，指示使用寿命的有效终点可基于对应于滤筒对于特定有机蒸气环境的接近使用寿命终点的可见光减少。在其它实施例中，其中滤筒包括位于其中且在暴露于UV光时发出可见荧光的第二传感器，并且其中第二传感器在滤筒内位于第一传感器后方；该方法还可包括：吸收滤筒内的一种或多种有机蒸气；将UV光朝第二传感器导向；检测由第二传感器发出的可见光；比较由第一传感器发出的可见光与由第二传感器发出的可见光；以及基于由第二传感器发出的可见光水平的降低接近或达到由第一传感器发出的可见光水平来指示滤筒的使用寿命的有效终点。

通过下面的详细描述并结合附图和权利要求书，这些和其它特征将被更清楚地理解。

附图说明

为了更全面地理解本公开，现在结合附图和详细描述对以下简要描述进行参考，其中类似的附图标记表示类似的部件。

图1示出其中(多种)有机蒸气竞争以吸收UV光的一般示意性方法；

图2示意性地示出用于检测(多种)吸收的有机蒸气并估计使用寿命终点的系统的实施例；

图3示出包括传感器材料和读取器单元的滤筒的一般实施例；

图4示出示例性的荧光读取器单元的示意图；

图5示出通常用于在已知环境中使用的有机蒸气检测装置的实施例；

图6A-6B示出用于在不论任何有机蒸气环境中使用的有机蒸气检测装置的实施例；

图6C示出用于在不论任何有机蒸气环境中使用的有机蒸气检测装置的备选实施例，其中两个测试部位在单个较大的传感器单元上；以及

图7A示出用于将检测装置(或读取器)可移除地附接到滤筒的主体的示例性方法，而图7B示出显示示例性密封环的剖视图。

具体实施方式

首先应当理解，虽然下文示出了一个或多个实施例的示例性实施，但所公开的系统和方法可利用任何技术实施，而不论是现在已知的或是尚不存在的。本公开决不应局限于下文示出的示例性实施、附图和技术，而是可以在所附权利要求的范围及其等同物的全部范围内被修改。

下面的术语简要定义应适用于本申请全文：

术语“向前”在用来描述在实施例内的位置时意指朝着或靠近滤筒的前端，其中滤筒的前部意指最远离到呼吸器的附接部并且因此最远离使用者的身体的滤筒的端部。因此，向前可能例如意指远离呼吸器的使用者和/或进气口。

术语“向后”在用来描述在实施例内的位置时意指朝着滤筒的后端，其中滤筒的后部意指最靠近到呼吸器的附接部并且因此最靠近使用者的身体的滤筒的端部。因此，向后可能例如意指朝着呼吸器的使用者和/或进气口。

术语“使用寿命的有效终点”意指滤筒的使用寿命终点的估计，此时滤筒将不再有效地吸收有机蒸气并且不再为具有有机蒸气的环境中的呼吸器使用者提供充分的保护；该估计可包括误差范围或安全系数，并且通常将允许在滤筒中仍存在一些寿命时警示使用者更换滤筒。

术语“包括”意指包括但不限于，并且应以其通常在专利语境中使用的方式被解释；

短语“在一个实施例中”、“根据一个实施例”等一般意指该短语之后的特定特征、结构或特性可被包括在本发明的至少一个实施例中，并且可被包括在本发明的多于一个实施例中(重要的是，此类短语不一定指同一个实施例)；

如果说明书将某物描述为“示例性的”或“示例”，则应理解为表示非排他性示例；

当与数字一起使用时，术语“约”或“大约”等可表示特定数字或者特定数字附近的范围，如本领域的技术人员所理解的。

如果说明书阐述部件或特征“可以”、“能”、“可”、“应该”、“将”、“优选地”、“可能地”、“通常”、“任选地”、“例如”、“常常”或“可能”(或其它这样的语言)包括或具有一特性，则该特定部件或特征不一定包括或具有该特性。在一些实施例中，这样的部件或特征可以任选地被包括，或者它可以被排除。

所公开的实施例大体上涉及方法、以及用于实施此类方法的装置、用于确定用于有机蒸气的呼吸器的滤筒的使用寿命的有效终点的装置。在考虑测量将用于有机蒸气的呼吸器的滤筒的使用寿命的方式的过程中，申请人注意到有机蒸气往往会吸收UV光。这使申请人想知道UV光吸收是否可以以某种方式用来估计由滤筒吸收的有机蒸气的量和/或滤筒的剩余有效寿命。申请人考虑了一种模型，其中也吸收UV光的感测材料(与有机蒸气竞争)可能被包括在滤筒中。如果可以测量由该感测材料吸收的UV光的量，则可能可以将以估计使用寿命的有效终点的方式关联该信息。换句话讲，当滤筒材料中存在较多有机蒸气时，感测材料(其可以以某种方式结合到滤筒中)将趋于吸收较少的UV光，因为有机蒸气将与感测材料吸收相同的UV光(由此减少可供感测材料吸收的UV光的量)。申请人开发了一种感测材料，其吸收UV光并且基于所吸收的UV光的量(通常以固定的比例)发荧光。感测材料可能例如包括吸收材料(其可以类似于滤筒的过滤材料)和荧光材料(其在施加UV光时可以发出具有特定波长范围的荧光)。通过将该感测材料定位在滤筒内，该材料可与任何吸收的有机蒸气竞争地工作，并且在暴露于UV光时由感测材料发出的荧光(通常为可见光)的量可能提供对滤筒中吸收的有机蒸气的量的某种指示。然后可使用光强度读取器来检测该荧光，例如，这将允许估计所吸收的有机蒸气。换句话讲，使用寿命终点的检测可能使用竞争性的UV光吸收-荧光方法。

有机蒸气通常吸收在约254±10nm范围内的UV光(并且这些蒸气分子中的一些也可能以约360nm的波长发出荧光)。因此，为了有效，感测材料通常将吸收在与有机蒸气大约相同的范围内(即，254±10nm)的UV光，但以与有机蒸气不同的波长发出荧光(常常在可见光范围内并且通常大于360nm，或者大于约450nm，例如，感测材料在一些实施例中可能发出约525±10nm的荧光)。有机蒸气的波长射线可接着被滤除和/或读取器可被设计成不检测这些波长(例如，读取器可能能够操作以仅检测诸如可见光的长波长射线)。另外，该竞争性方法可能在感测材料以不在UV光范围内(并且因此不被吸收材料和/或有机蒸气吸收)的波长(通常约525±10nm)发荧光时和在吸收的有机蒸气和/或吸收材料不在类似的波长下发荧光(使得在指定的(长波)波长下的荧光可有效地关联到由感测材料吸收的UV光的量且因此关联到滤筒中存在的有机蒸气的量)。

图1示出了这样的有机蒸气感测方法的示例性示意图。传感器100可包括吸收材料110和荧光材料120，吸收材料110通常可以类似于吸收有机蒸气130的滤筒的过滤材料，荧光材料120可以吸收UV光140并因此发荧光。当UV光140在不存在有机蒸气130的情况下被导向到传感器100上时，其可以仅由荧光材料120吸收。通常，吸收材料110不会吸收与有机蒸气130或荧光材料120相同范围内的UV光140，以免妨碍这两种材料的竞争性吸收，并且吸收材料110通常也不会吸收可由荧光材料120发出的荧光150(通常为可见光)。当传感器100存在于有机蒸气130中时，有机蒸气130可被吸收材料110吸收并且可以开始吸收可朝传感器100被导向的UV光140。当过滤器中吸收的有机蒸气130的浓度增加(由于对UV光吸收的竞争)时，在施加UV光140时从传感器100的荧光材料120发出的荧光(例如可见光)150的强度通常将降低。换句话讲，在存在有机蒸气130时由荧光材料发出的荧光155通常将少于在不存在有机蒸气130的情况下由荧光材料发出的荧光150。因此，在有机蒸气被吸收之前的荧光150与有机蒸气开始吸收之后的荧光155之间的差值可能是可检测的(其中在图1的图中的箭头数表示强度)。因此，从传感器中的荧光材料读取的荧光强度的变化可用来提供在滤筒的过滤材料中吸收的有机蒸气的浓度的某种指示。因此，图1大体上示出了竞争性吸收/荧光的原理。

申请人已开发出用于将上述一般原理投入实际应用以估计呼吸器滤筒的使用寿命的有效终点的实施例。图2示意性地示出了这样的使用寿命终点指示装置/系统的实施例。如在图2的实施例中所示，该系统可包括：传感器240(通常位于滤筒内)；UV灯210，其通常将发出可导向传感器240的UV光(例如，UV 254±10)；以及光检测器260，其可以检测由传感器240发出的可见光。UV灯可由电池或其它电源220供电。通常，UV灯在已知/固定的强度(例如，约1mW)下发出具有已知/固定波长的UV光(例如，UV 254±10nm)。由UV灯210发出的光的强度可利用用于电源220的电子设计保持恒定，该设计可确保在灯的使用期间随时将稳定的电压提供至UV灯210。一些实施例也可包括一个或多个可选特征，例如：位于UV灯210和传感器240之间的透镜230(其能够操作以将来自UV灯210的UV射线会聚到传感器240上)；位于传感器240和可见光检测器260之间的滤光器250(其能够操作以滤除其它频率(例如，由有机蒸气发出的光))；处理器/电路，其用于将检测到的光强度关联/转化成关于所吸收的有机蒸气的量和/或滤筒的使用寿命终点的信息；和/或用于警告使用者的报警器和/或用于指示滤筒的剩余寿命的显示器。系统200的UV灯210通常将朝传感器240的表面被导向。此外，可见光检测器260通常将朝传感器240的表面被导向，以便检测发出的荧光(通常约525±10nm)。报警状态(其可指示使用寿命的有效终点)可由系统基于由光检测器260检测到的来自传感器240的可见光减少来指示。

图3大体上示出具有过滤材料301的滤筒300的实施例，过滤材料301具有位于其中的传感器305，其中读取器310附接到滤筒。读取器310通常包括：UV灯，其朝传感器305导向；以及光检测器，其朝传感器305导向并且能够操作以在施加UV光时检测由传感器发出的荧光(但在一些实施例中，UV灯和光检测器可以是独立地朝传感器导向的单独的元件)。传感器305通常位于滤筒300内(通常在靠近读取器的位置在滤筒的内表面上或者由过滤材料包围)。常常，传感器305包括在暴露于UV光(例如，UV 254±10nm)时发荧光的材料和能够操作以锁定(多种)有机蒸气的吸收材料。吸收材料通常不会吸收与荧光材料在相同或类似范围内的UV光(例如，约UV 254±10nm)或可见光，以免妨碍读取。滤筒中的过滤材料301可类似于传感器305中的吸收材料并可包括下列中的一者或多者：活性炭、硅铝分子筛、粘土或有机聚合物。固定或已知量/强度的UV光(例如，约1mW)可从读取器310朝传感器305导向(即，进入滤筒300)，并且由传感器305发出的可见光强度(例如，具有通常约525±10nm的长波长的光)可由读取器310检测。因此，检测可使用可附接到滤筒300的读取器310实现。任选地，读取器310可以可移除的方式附接到滤筒300(使得读取器可以被移除并在当前的滤筒达到其使用寿命终点时在其它滤筒中重新使用)。此外，与从传感器305的荧光材料检测到的可见光水平的降低相关联的警报或报警可用来警示用户接近使用寿命终点。通常，从传感器305检测到的光强度水平的降低将用来确定滤筒300的使用寿命的有效终点。另外，当暴露于有机蒸气时，滤筒300中的过滤材料301可吸收蒸气，使得滤筒320的前端在滤筒330的后端之前充满截留的/吸收的有机蒸气。通常，一旦在滤筒中更向前的位置处的过滤材料301已用尽(例如，在向前点的过滤材料不再有能力吸收额外的蒸气)，有机蒸气可以仅前进到滤筒中更向后的位置。

图4示出了荧光读取器400的实施例的示意图。读取器400包括由电源422(其可以为例如电池)供电的UV灯420。UV灯420被导向离开读取器400的外壳405(通常通过外壳中的开口407并且进入滤筒中的对应开口)，使得当读取器400在滤筒上就位时，UV灯420朝滤筒内的传感器导向。任选地，透镜410可位于UV灯420的路径中。光检测器460也位于读取器400的外壳405内。光检测器460被导向以检测由滤筒内的传感器发出的光，其中光通常通过开口407(其中一个或多个开口407通常与滤筒外壳中对应的开口对齐)进入外壳405。外壳405可具有用于光检测器和UV灯的单独的开口，或者单个开口407可用于两种元件。图4的光检测器460检测由传感器发出的光的类型/范围(在施加UV光时)，并且在图4的实施例中该检测器检测可见光(通常约525±10nm)。 在一些实施例中，光检测器460构造成仅检测在由传感器发出的范围内的光(而不是例如检测其它波长的光，例如在施加UV光时由有机蒸气发出的光)。在其它实施例中，检测器460可能检测更宽的范围，并且过滤器450可能任选地位于传感器和检测器之间的路径中。任选的过滤器450可接着滤除不在由传感器发出的波长范围内的光。光检测器460可能任选地电连接到处理器465，处理器465解译/关联所检测到的光强度以确定滤筒的使用寿命的有效终点。另外，读取器可以任选地包括警示部件470以通知使用者何时到达使用寿命的有效终点。这可以任选地为诸如光的可见警示或者诸如嘟嘟声或音频消息的可听警示。并且在图4的实施例中，也可能包括一个或多个任选的密封元件430。密封件430可能确保外部光不会妨碍读取和/或外部空气不能通过在读取器400的附接点处的开口进入滤筒(因为这可能损害滤筒的有效性)。

在一个实施例中，UV灯可由电池或其它电源形式的约12V的功率驱动，并且UV灯可以约1mW的强度提供在约254±10nm的范围内的UV光。UV光可穿过具有约10mm的典型直径和20mm的典型焦距的透镜，并且于是可以被会聚到可具有约2mm的直径的传感器的表面区域上。在吸收UV光之后，传感器可以生成长波长(可见)荧光射线(通常约525±10nm)，并且该射线的强度可以与传感器材料中吸收的有机蒸气的量有关，并且因此可以整体上与滤筒中吸收的有机蒸气有关。由传感器发出的荧光可以被导向通过滤光器(其可具有对于约525±10nm的波长来说大于50%的透射率)；该过滤器可移除除了来自传感器中的荧光材料的射线之外的任何光(其可包括反射的UV光、来自有机蒸气的射线和/或可妨碍荧光发射的检测的任何其它光)。光学检测器可接收荧光信号并确定荧光的强度，该强度可接着被转化为指示吸收材料中吸收的有机蒸气的量(其通常涉及由滤筒的过滤材料吸收的有机蒸气的量)的电信号。检测器可由一个或多个硅光伏电池构成，该光伏电池通常可具有10mm的直径并可检测在380-680nm的范围内的光。

虽然以上附图提供了关于用于确定使用寿命的有效终点的系统和装置的一些一般信息，但图5和图6提供了此类装置的两个变型的更具体的例子。图5中所示实施例是示例性的滤筒传感器装置，其可以在工作场所条件已知并且因此由滤筒吸收的特定有机蒸气已知的情况下使用。换句话讲，图5中所示实施例可以是因蒸气/环境而异的(例如，使用构造用于特定环境的读取器或者使用基于特定的已知环境构造/设置其的一般读取器)。该实施例可包括滤筒501(其可类似于用于呼吸器的现有滤筒(即，可以使用类似的吸收技术))，其具有结合到滤筒中(例如，位于滤筒的内表面壁上)的传感器505。通常，传感器505可能朝滤筒的前端520定位(但在其它实施例中，传感器可定位在滤筒内的其它位置)。因此，例如，传感器可能定位在滤筒的向前10%中，或者，传感器可以定位在滤筒的向后10%中(即，在滤筒的长度的90%处)。

在图5的实施例中，可基于传感器在受控环境中的性能来确定基准。然后，可基于该基准以及其与滤筒过滤材料中吸收的有机蒸气的量的关系来指定报警。因此，例如，报警基准可使用以下实验程序确定。示例性的滤筒可被置于特定的有机蒸气环境(即，被测试的有机蒸气环境)中。实验有机蒸气检测器(其可以仅用于实验测试目的以在此类滤筒在呼吸器中现场使用之前确定基准)可位于滤筒后部以确定整个滤筒已有机蒸气饱和的时间(换句话讲，实验有机蒸气检测器将注意到有机蒸气何时开始穿过滤筒的后端)。然后，可以通过将测试的有机蒸气导向进入滤筒(的前端)并且监测由位于滤筒内(通常在已知位置处)的传感器发出的荧光的强度来进行实验测试。在实验有机蒸气检测器指示在滤筒的后端处存在有机蒸气时由传感器发出的强度水平可接着用来确定基准，该基准可以是例如用于指示接近使用寿命终点的测量的强度水平的百分比(例如，90%)。换句话讲，在实验有机蒸气检测器指示有机蒸气已一路穿过滤筒(即，当滤筒已完全用尽时)的一刻，由读取器监测的来自传感器的荧光的强度应提供在暴露于测试的有机蒸气时此类滤筒的使用寿命终点的估计。使用寿命的有效终点可能接着被设定在失效水平的特定百分比(提供安全系数)。然后，当此类滤筒在测试的有机蒸气的环境中现场使用时，发出基准光强度水平的传感器将指示滤筒的使用寿命的有效终点。在这样的构型中，将需要以实验方式针对滤筒将暴露于的无论任何有机蒸气来确定基准(因为基准光水平可根据特定的有机蒸气环境变化)。

在备选实施例中，可通过在受控环境中测试传感器材料并监测在不存在有机蒸气时来自传感器的荧光材料的射线来确定基准光水平。可基于对应于接近使用寿命终点的可见光水平的降低(例如，在测试中确定的基准光水平的90%的降低)来确定与从传感器中的荧光材料发出的可见光水平有关的报警触发点。备选地，在另一个实施例中，可通过确定当吸收过滤材料因有机蒸气而90%用尽时(即，吸收材料仅具有吸收额外的蒸气的初始能力的10%)由传感器材料发出的光水平来计算基准。

用于实施例的报警指示可以基于接近预定基准触发水平的可见光水平(由传感器505发出)的降低。换句话讲，当由传感器505发出(在从读取器510施加UV光时)并由读取器510检测的可见光水平接近或达到对于给定环境的预定基准(基于存在的(多种)有机蒸气)时，可以触发指示滤筒501的使用寿命的有效终点的报警(为使用者提供了更换滤筒的机会，以使得呼吸器能继续有效地保护使用者)。

图6A-6C中所示的实施例为备选的示例性装置，其可以在工作场所条件可能是已知的或未知的(和/或恒定的或变化的)并且因此将由滤筒吸收的有机蒸气可能是已知的或未知的情况下使用；换句话讲，图6A-6C示出了这样的设计：其可能不是因环境而异的，并且因此可以在更一般的环境中使用并且在用于现场的呼吸器中使用之前可能不需要针对特定有机蒸气的传感器的实验测试/基准。如在图6A-6C的实施例中所示，滤筒600可具有前部630和后部640，并且可以在使用中类似于用于呼吸器的现有滤筒(即，可以使用类似的吸收技术)。滤筒的实施例可包括用于捕集有机蒸气的过滤材料601以及位于滤筒内的两个或更多个传感器605和606(其中，传感器可以在暴露于UV光(通常在约254±10nm的范围内)时发荧光并且发出可见光(例如，约525±10nm))。图6A-6C的实施例也可包括一个或多个荧光读取器610和620，其可以任选地以可移除方式附接到滤筒600。

图6A-6C中所示实施例可使用竞争性方法来确定使用寿命的有效终点，其中两个或更多个对应的传感器/读取器组合可以位于滤筒600内；一个传感器605可以在更向前的位置处(靠近滤筒630的前部)，并且另一个传感器606可以在更向后的位置处(靠近滤筒640的后部)。该系统/装置可以比较由前传感器605发出(并且由前读取器610检测)的可见光与由后传感器606发出(并且由后读取器620检测)的可见光。在一个实施例中，传感器可以是位于滤筒内的两个单独的单元，或者，它们可以是连接的和/或可具有位于向前位置和向后位置的一个或多个测试部位的单个传感器单元的一部分(其中测试部位接着对应于彼此)。术语传感器因此应视为足够广义的，以涵盖独立的传感器(如例如图6B中所示)或者在联合传感器单元上的测试部位(如例如图6C中所示)。

在图6A-6C所示实施例中，前传感器605可朝滤筒630的前部定位，并且后传感器606可朝滤筒640的后部定位。在一个实施例中，前传感器605可以位于约10±2%的位置处(即，其从滤筒630的前部后退滤筒600的整个长度的约10%)，并且后传感器606可以位于滤筒内约80±5%的位置(即，其从滤筒630的前部后退滤筒600的整个长度的约80%)。此外，当后传感器606光水平接近前传感器605光水平时(但通常仅在(多种)有机蒸气已被滤筒吸收时)，读取器(例如620)可以指示使用寿命的终点和/或启动报警指示。在一个实施例中，可以在由前传感器605发出的可见光比由后传感器606发出的可见光低约0-10%时(或者，当后传感器606将光强度降低至由前传感器605发出的强度水平以上0-10%时)启动报警指示。报警可以以这种方式启动，因为当前传感器605开始变得有机蒸气饱和时，从传感器发出的光强度水平将减慢和/或停止降低(换句话讲，由前传感器发出的光在饱和时应稳定在低强度水平处)；然后，当后传感器606开始接近与前传感器605相同的光强度水平时，这也可以表明正在接近有机蒸气饱和。更具体地讲，当来自后传感器的强度为来自前传感器的强度以上约0-10%时，其可能指示滤筒中的过滤材料的约80%已充满有机蒸气。换句话讲，由前传感器和后传感器发出的光强度水平的比较可用来指示滤筒的使用寿命的有效终点(通常当光水平被比较并且在(多种)有机蒸气被吸收之后彼此接近时)。

在一些实施例中，(多个)荧光读取器可以任选地可移除地附接到滤筒。图7A示出了用于将读取器附接到滤筒的一种这样的示例性装置的实施例。读取器710可以利用在读取器和突起两者上的对应的配合螺纹连接到来自滤筒750的突起755。通常，突起755可能是从滤筒外壳中的开口向外延伸的中空管。当读取器710被附接时，传感器720可以邻近读取器710定位，以便与光源(UV灯)和包含在其中的检测器相互作用。在一个典型实施例中，传感器720可以跨越滤筒外壳的开口，以便提供与UV灯和检测器的相互作用并且使传感器720在滤筒750的内表面壁上稳定就位(因此例如，传感器720可使用粘合剂附接到滤筒750的内表面)。当读取器710螺纹连接到来自滤筒的突起755上时，其可以在接触点730处使用密封环740(如图7B所示)或某个其它密封装置密封。密封可以防止外部空气在突起点处进入滤筒750，并且可以防止外部光妨碍读取器710。可移除地附接的读取器可以提高系统的成本效益，因为当滤筒被更换时，读取器可以与具有传感器材料的另一个滤筒重复使用。通常，即使读取器被可移除地附接，传感器也被一体化到滤筒中并且不能轻易重复使用。然而，可能可以循环使用用过的滤筒和/或传感器。

在一些实施例中，(多个)传感器可包括荧光材料、吸收材料和胶，其中荧光材料可包括下列中的一者或多者：金属点缀的硅酸锌、钨酸钙、硅酸钙或砷酸镁，并且其中，点缀的金属离子包括下列中的一者或多者：Mn、Zn、Cu、Fe、Sn、Pb、Bi或Sb。吸收材料可以类似于滤筒中的过滤材料并且可包括下列中的一者或多者：活性炭、硅铝分子筛、粘土或有机聚合物。胶通常可以不与有机蒸气反应，并且可以具有极少或没有UV光吸收(例如，254±10nm的UV光)并且可包括下列中的一者或多者：CM-纤维素(CMC)、玻璃水或CMC-Na。用于此类示例性传感器的上述三种材料可以按特定比率混合，并且常常可以大致均匀地分散。例如，胶可以少于传感器材料的约5%，并且荧光材料可以少于传感器材料的约90%(其中剩余材料通常为吸收材料)。通常，基于将由吸收材料吸收的(多种)有机蒸气，荧光材料可以在传感器材料的从约0.1%至约90%。通常，(多个)传感器不受湿度的显著影响。

另一个实施例可包括形成传感器材料的方法，该材料可以是胶、吸收材料和荧光材料的组合。荧光材料的选择可以取决于UV吸收率，对于该实施例来说，UV吸收率通常可能为约254±10。荧光材料可以是有机或无机化合物，但其应相对于大多数有机蒸气在化学上稳定，并且也可以是热稳定的(即，可以在高温下抵抗分解)和耐久的(即，在长时间内可以抵抗击穿或分解)。荧光材料通常可以由无机材料组成，该无机材料可以比有机材料更稳定，并且因此可以存储更长的时间而不发生分解。荧光材料的一些示例可包括金属点缀的硅酸锌、钨酸钙、硅酸钙或砷酸镁，并且其中，点缀的金属离子包括下列中的一者或多者：Mn、Zn、Cu、Fe、Sn、Pb、Bi或Sb。所选的吸收材料通常可以类似于滤筒的过滤材料，并且因此应吸收大多数有机蒸气；吸收材料通常也不会吸收UV光或可见光，并且可包括下列中的一者或多者：活性炭、硅铝分子筛、粘土或有机聚合物。所选的胶应为热稳定的(即，可以在高温下抵抗分解)并且具有与有机蒸气的较低反应或不反应以及在254±10nm的UV光下的较低吸收或零吸收。例如，胶可包括下列中的一者或多者：CM-纤维素(CMC)、玻璃水或CMC-Na。这些材料可以接着与水结合并且在压力下模制成所需的形状或在室温下干燥。通常，当形成传感器时，胶可以少于传感器材料总量的5%，并且荧光材料可以少于传感器材料总量的90%，其中剩余材料为吸收材料。常常，荧光材料可以在传感器材料总量的从约0.1%至90%。传感器可接着被置于滤筒的内壁内。

一个实施例也可包括用于制造该装置的方法。该方法可包括下列中的一者或多者：形成传感器(参见例如上述方法)；将以上提及的传感器置于滤筒内(通常通过将传感器在用于读取器的附接位置处定位在滤筒的内表面上)；以及将一个或多个UV灯和一个或多个检测器任选地以可移除的方式附接到滤筒。UV灯和检测器两者均可位于单个(读取器)单元中，并且任选地该单元可以包含一个或多个UV灯和一个或多个检测器。当必须更换滤筒时，所附接的UV灯和检测器单元可被移除并且任选地附接到其中具有传感器的第二滤筒。

一种用于检测吸收的有机蒸气和/或估计用于呼吸器的滤筒的使用寿命终点的方法的实施例可包括下列步骤中的一者或多者：将UV光朝滤筒中的传感器导向和检测响应于UV光的施加而由传感器发出的光。UV光通常将为UV 254±10nm，并且由传感器发出的光通常将为可见光(例如，大于360nm，或者大于约450nm，对于一些实施例来说典型地约525±10nm)。读取器可能可移除地附接到滤筒，其中具有UV灯的读取器朝传感器导向并且检测器朝传感器导向。通常，(使用寿命的有效终点的)报警指示可能基于来自传感器的光水平的降低。在一些实施例中，来自传感器的光可能在其被检测到之前被过滤，从而仅会检测到可见光。常常，基准光水平可基于特定的有机蒸气环境来确定。通过在特定环境中测试滤筒和传感器并且确定当整个滤筒已被有机蒸气饱和时的强度水平，可以以实验方式确定该基准。然后，该光水平降低的百分比可被用作基准。例如，对于特定的有机蒸气环境来说，报警可能基于可见光水平降低至接近使用寿命终点(例如，90%水平)而被指示。

一种用于检测吸收的有机蒸气和/或估计用于呼吸器的滤筒的使用寿命终点的方法的另一个实施例可包括下列步骤中的一者或多者：将UV光朝滤筒中的两个或更多个传感器导向(其中术语传感器可以涵盖独立的传感器或在联合传感器上的测试部位)和检测响应于UV光的施加而由所述两个或更多个传感器发出的光。UV光通常将为UV 254±10nm，并且由所述两个或更多个传感器发出的光通常将为可见光(大于360nm，或者大于约450nm，对于一些实施例来说典型地约525±10nm)。通常，报警指示可能基于从所述两个或更多个传感器检测到的光水平的降低。在一些实施例中，来自传感器的光可能在其被检测到之前被过滤，从而仅会检测到可见光。常常，所述两个或更多个传感器可能被定位在滤筒中，使得一个位于更向前的位置，并且一个位于更向后的位置。两个或更多个读取器可能被可移除地附接到滤筒，其中具有UV灯的读取器朝对应的传感器导向，并且检测器朝相同的对应传感器导向。当滤筒已开始吸收有机蒸气时，检测到的由所述两个或更多个传感器发出的光可接着被比较，并且报警(或者使用寿命的有效终点的其它指示)可能基于从更向后的传感器检测到的光水平接近或达到从更向前的传感器检测到的光水平(例如，在0-10%内)而被指示。报警(指示例如使用寿命的有效终点)可以以某种方式构造成仅在滤筒已开始吸收有机蒸气之后提示使用者，以避免在两个传感器正发出初始强度水平时启动报警，该初始强度水平将相等或接近相等(因为将不存在吸收的有机蒸气以初始地造成差异)。然而，一旦(多种)有机蒸气被滤筒吸收，由前传感器和后传感器发出的光水平的比较就可能允许估计使用寿命的有效终点。

一个实施例也可包括一种用于使用该装置的方法，其中包括传感器材料的滤筒可附接到呼吸器，并且UV灯和检测器单元可在将能够实现与传感器材料的相互作用的位置附接到滤筒。然后，可以将呼吸器置于使用者身上，如呼吸器使用中标准的或推荐的那样。使用者可以在包含一种或多种有机蒸气的环境中使用呼吸器。在呼吸器使用期间的某一时刻，装置可以用警报提示使用者，以表示接近滤筒的使用寿命终点并且在滤筒被继续使用时接近不安全状态。使用者可接着自行离开该环境并且可以更换/替换呼吸器中的滤筒。读取器/检测器单元在可移除地附接到滤筒时可以接着被从用过的滤筒移除并且可能地重新附接到新滤筒。

虽然上文已示出和描述了根据本文所公开的原理的各种实施例，但在不脱离本公开的精神和教导的情况下，可由本领域的技术人员进行其修改。本文所述实施例仅仅是代表性的，而并非意图进行限制。许多变型、组合和修改是可能的并且在本公开的范围内。通过结合、整合和/或省略一个或多个实施例的特征而产生的备选实施例也在本公开的范围内。因此，保护范围不受以上阐述的描述的限制，而是由所附权利要求限定，该范围包括权利要求的主题的所有等同物。每项和每条权利要求作为进一步的公开并入说明书中，并且权利要求书是本发明的实施例。此外，以上描述的任何优点和特征可能与特定实施例有关，但不应限制这样公开的权利要求向实现上述优点中的任一个或全部或具有上述特征中的任一个或全部的过程和结构的应用。

另外，本文所用章节标题是为了符合37 C.F.R. 1.77下的建议而提供或者是为了提供组织线索。这些标题不应限制或表征在可产生于本公开的任何权利要求中阐明的发明。具体地且以举例的方式，虽然标题可能是指“技术领域”，但权利要求不应受到在该标题下选择以描述所谓的技术领域的语言的限制。此外，在“背景技术”中的技术的描述不应被理解为承认某些技术对本公开中的任何发明而言是现有技术。“发明内容”也并非要被视为公开的权利要求中阐明的发明的限制性表征。此外，该公开中对单数形式的“发明”的任何引用不应被用于辩称在该公开中仅有一个新颖点。可以根据产生于本公开的多项权利要求的限制来提出多个发明，并且此类权利要求因此限定由其保护的发明和它们的等同物。在所有情况下，应根据本公开基于权利要求书本身的优点来考虑其范围，而不应受本文给出的标题的约束。

诸如包括、包含和具有的更宽泛的术语的使用应被理解为提供对诸如“由...组成”、“基本上由...组成”和“基本上由...构成”的较窄的术语的支持。术语“任选地”、“可以”、“可能”、“可能地”等结合实施例的任何元件的使用意味着该元件不是要求的或者该元件是要求的，这两种选择都在实施例的范围内。另外，对示例的引用仅仅是为了进行说明而提供，而并非意图为排他性的。

虽然本公开中已提供了若干实施例，但应当理解，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，所公开的系统和方法可以许多其它具体形式具体化。本发明的示例应视为说明性的而不是限制性的，并且本发明不应局限于本文给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或整合，或者某些特征可被省略或不实施。

另外，在不脱离本公开的范围的情况下，各种实施例中描述和示出为离散的或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法组合或整合。示出或讨论为彼此直接联接或连通的其它项目可以通过某种接口、装置或中间部件间接地联接或连通，而不论是电气地、机械地或以其它方式。更改、替换和改型的其它示例可由本领域技术人员弄清并在不脱离本文所公开的精神和范围的情况下进行。