用于呼吸保护设备的具有微胶囊元件的过滤部件

技术领域

本公开的示例实施例一般涉及呼吸保护设备，并且更具体地，涉及用于呼吸保护设备的具有微胶囊元件的过滤部件。

背景技术

申请人已经认识到与面罩相关联的许多技术挑战和困难。例如，许多面罩不提供受控气味释放的机制。

发明内容

根据本公开的各种实施例，提供了用于呼吸保护设备的过滤部件。

在一些实施例中，过滤部件包括外壁元件和过滤介质元件。在一些实施例中，外壁元件包括多个微胶囊。在一些实施例中，过滤介质元件固定到外壁元件的内圆周表面。

在一些实施例中，多个微胶囊中的每一个包括壳部分和芯部分。在一些实施例中，芯部分位于壳部分内。

在一些实施例中，芯部分包括芳香材料、温度敏感材料和湿度敏感材料。

在一些实施例中，当温度敏感材料的温度在温度范围内时，温度敏感材料从固态转移到液态。

在一些实施例中，温度范围在32摄氏度与35摄氏度之间。

在一些实施例中，温度敏感材料包括石蜡材料或聚乙二醇（PEG）材料中的至少一种。

在一些实施例中，当与湿度敏感材料相关联的相对湿度在相对湿度范围内时，湿度敏感材料从固态转移到液态。

在一些实施例中，相对湿度范围大于90%。

在一些实施例中，湿度敏感材料包括单糖材料、双糖材料或三糖材料中的至少一种。

在一些实施例中，壳部分包括耐热材料。

在一些实施例中，耐热材料的熔融温度高于180摄氏度。

在一些实施例中，耐热材料包括交联聚氨酯、聚酰胺和/或功能性树脂。

在一些实施例中，壳部分的厚度高于50微米。

在一些实施例中，外壁元件还包括热塑性弹性体材料。

根据本公开的各种实施例，提供了一种用于制造呼吸保护设备的过滤部件的方法。在一些实施例中，所述方法包括：形成多个微胶囊；至少部分地基于将多个微胶囊与热塑性弹性体材料混合来形成树脂混合物；至少部分地基于将树脂混合物注入挤出机（extruder）来形成混合物条带；以及至少部分地基于在模具中模制混合物条带来形成过滤部件的外壁元件。在一些实施例中，多个微胶囊中的每一个包括壳部分和芯部分。

在一些实施例中，当形成所述多个微胶囊时，所述方法包括：至少部分地基于混合芳香材料、温度敏感材料和湿度敏感材料来形成芯部分；以及用壳部分涂覆芯部分。在一些实施例中，壳部分包括耐热材料。在一些实施例中，温度敏感材料包括石蜡材料或聚乙二醇（PEG）材料中的至少一种。在一些实施例中，湿度敏感材料包括单糖材料、双糖材料或三糖材料中的至少一种。在一些实施例中，壳部分包含交联聚氨酯、聚酰胺和/或功能性树脂。

在一些实施例中，所述方法还包括将过滤介质元件附着到外壁元件的内圆周表面。

在以下具体实施方式及其附图中进一步解释以上说明性发明内容以及本公开的其他示例性目的和/或优势和实现它们的方式。

附图说明

可以结合附图来阅读说明性实施例的描述。应当领会，为了简单且清楚地图示，附图中图示的元件不必按比例绘制，除非以其他方式描述。例如，元件中的一些的尺寸可以相对于其他元件而夸大，除非以其他方式描述。并入有本公开教导的实施例关于其中呈现的附图而示出和描述，在附图中：

图1图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例呼吸保护设备的示例透视图；

图2A图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例面罩部件的示例分解图；

图2B图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例面罩部件的另一示例分解图；

图2C图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例面罩部件的另一示例分解图；

图2D图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例面罩部件的示例后视图；

图3图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例呼吸保护设备的示例电路图；

图4图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例呼吸保护设备的示例过滤部件；

图5图示了示例图，该示例图图示了根据本文描述的一些示例实施例与示例外壁元件相关联的示例材料；

图6图示了示例图，该示例图图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例微胶囊；

图7图示了示例图，该示例图示出了根据本文描述的一些示例实施例的示例呼吸保护设备内的示例湿度水平；

图8图示了示例图，该示例图示出了根据本文描述的一些示例实施例的示例呼吸保护设备内的示例温度水平；以及

图9图示了根据本文描述的一些示例实施例制造用于呼吸保护设备的示例过滤部件的示例方法。

具体实施方式

现在，下文中将参考附图来更充分地描述本公开的一些实施例，在附图中示出了本公开的一些但不是所有实施例。实际上，这些公开内容可以以许多不同形式体现且不应当被理解为限于本文阐述的实施例；相反，这些实施例被提供以使得本公开将满足适用的法律要求。自始至终，相似数字指代相似元件。

如本文所使用，诸如“前”、“后”、“顶”等之类的术语在下面提供的示例中用于解释性目的，以描述某些部件或部件部分的相对位置。此外，如对本领域技术人员来说按照本公开将明显的是，术语“基本上”和“近似”指示所引用的元件或关联描述准确处于适用的工程容限内。

如本文所使用，术语“包括”意指包括但不限于，且应当以在专利上下文中典型地使用它的方式加以解释。诸如“包括”、“包含”和“具有”之类的较宽术语的使用应当被理解成提供针对诸如“由……构成”、“实质上由……构成”和“基本上由……组成”之类的较窄术语的支持。

短语“在一个实施例中”、“根据一个实施例”等等一般意味着跟在短语之后的特定特征、结构或特性可以被包括在本公开的至少一个实施例中，且可以被包括在本公开的多于一个实施例中（重要的是，这种短语不必然指代相同实施例）。

本文使用词语“示例”或“示例性”以意指“充当示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实现方式不必然被理解为相比于其他实现方式优选或有利。

如果说明书声明了部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“可能地”、“典型地”、“可选地”、“例如”、“经常”或“可能”（或其他这种语言）被包括或具有特性，则具体部件或特征不必须被包括或具有该特性。这种部件或特征可以可选地被包括在一些实施例中，或者它可以被排除。

本公开中的术语“被电子耦合”、“将……电子耦合”、“电子耦合”、“与……通信”、“与……电子通信”或“连接”指代两个或更多个元件或部件通过有线构件和/或无线构件而连接，使得可以向这些元件或部件传输和/或从这些元件或部件接收信号、电压/电流、数据和/或信息。

呼吸保护设备（诸如但不限于面罩、呼吸器等等）可以保护我们的健康，尤其是在COVID-19流行病中。例如，穿戴呼吸保护设备可以帮助减慢病毒的扩散，并且人们被推荐或要求在室内公共场所和存在COVID-19传输高风险的室外（诸如拥挤事件或大型集会）穿戴面罩。

如上所述，呼吸保护设备存在许多技术挑战和困难。例如，存在来自客户的具有带有过滤器的面罩的需求，该面罩为了更好的用户体验而提供芳香气味。例如，面罩内的过滤器可能设计为使用数周，这将会生成难闻的味道。

此外，用户可能需要不同的芳香气味来提供不同的功能，以便改善用户体验。例如，柏树、薄荷、柠檬、茉莉和薰衣草可以提供清爽的气味。桉树、柠檬和薰衣草可以增强免疫力。薰衣草和檀香可以提供稳定情绪。檀香、葡萄柚、茶、桉树、薰衣草和柠檬可以提供清新的空气味道。柠檬、茉莉和薰衣草可以提供美容益处。

此外，此类过滤器的性能要求可能包括但不限于高技术和工艺可行性、不影响过滤器性能、不影响当前制造工艺、长持续时间释放和可控释放。

然而，许多面罩未能克服上述技术挑战和困难，并且未能满足性能要求。例如，一些解决方案可能会直接将分散元件喷洒在过滤介质上，并且来自分散元件的气味不会持久，并可能影响过滤介质的性能并缩短其服务时间。一些解决方案可以提供易碎胶囊，这增加在胶囊中呼吸的风险，并且还需要用户手动打破易碎胶囊，从而导致安全和泄漏问题。

相比之下，本公开的各种实施例克服了上述技术挑战和困难，并满足性能要求。

例如，本公开的示例实施例提供了一种智能气味释放机制，该机制为过滤环（也称为外壁元件）提供具有热塑性弹性体（TPE）的内置微胶囊化气味成分。在一些实施例中，用过滤环中气味成分的融合技术进行TPE改性不影响过滤器性能。在一些实施例中，微胶囊化气味成分提供持久的释放效果。在一些实施例中，微胶囊化设计的材料和结构允许高温TPE融合和挤出处理，同时基于与面罩用户相关联的呼吸特性提供智能气味释放。

照此，本公开的各种实施例基于向热塑性弹性（TPE）环添加微胶囊提供了一种可控芳香系统。TPE挤出温度（约160~200摄氏度）远高于普通微胶囊化壳材料熔融温度（低于60摄氏度），并因此对于普通微胶囊而言添加是不可行的。为了克服这样的挑战，本公开的各种实施例提供了用于微胶囊的耐高温壳材料。

另外，本公开的许多示例实施例提供了可控芳香释放机制。例如，在微胶囊中添加温度和湿度敏感的化学物质。在一些实施例中，当温度在32与35摄氏度之间（对应于用户呼吸时面罩中的正常温度范围）且湿度为90~95%（对应于用户呼吸时面罩中的正常湿度范围）时，这些化学物质将溶解芳香颗粒，并且可从耐高温壳中释放芳香。相比之下，许多解决方案仅提供多层壳结构，仅具有对温度或湿度不敏感的芳香释放颗粒。

现在参考图1，图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例呼吸保护设备（也被称作呼吸保护装备）100的示例透视图。

在一些实施例中，示例呼吸保护设备100以呼吸器或面罩的形式存在。例如，如图1中所示，示例呼吸保护设备100包括面罩部件101和带子部件103。

在一些实施例中，带子部件103可以以面罩带子的形式存在。例如，在一些实施例中，带子部件103可以包括弹性材料，诸如但不限于聚合物、热塑性弹性体（TPE）等等。在一些实施例中，弹性材料可以允许示例呼吸保护设备100被固定到用户的面部。

在一些实施例中，带子部件103可以包括耳部开口105A和耳部开口105B。当示例呼吸保护设备100被用户穿戴时，耳部开口105A和耳部开口105B可以允许用户的左耳和右耳穿过。

在一些实施例中，通过一个或多个带子桶部件（诸如，如图1中所示的带子桶部件107A和带子桶部件107B）来插入带子部件103。在一些实施例中，该一个或多个带子桶部件可以以包括但不限于三滑（tri-glide）搭扣的一个或多个搭扣的形式存在，且可以允许用户调整带子部件103的长度，使得示例呼吸保护设备100可以被固定到用户的面部。

在一些实施例中，面罩部件101连接到带子部件103。例如，带子部件103的第一端连接到面罩部件101的第一端，并且带子部件103的第二端连接到面罩部件101的第二端。在该示例中，面罩部件101的第一端与面罩部件101的第二端相对。在图1中所示的示例中，带子部件103的端部可以经由紧固件部件117（诸如但不限于按扣）而固定到面罩部件101。

在一些实施例中，面罩部件101可以以面罩或呼吸器的形式存在。例如，如图1中所示，面罩部件101可以包括外壳部件109和面部密封部件111。

在一些实施例中，当示例呼吸保护设备100被用户穿戴时，外壳部件109的外表面暴露于外部环境。在一些实施例中，面部密封部件111附着到外壳部件109的外周和/或边缘（或如本文描述的面罩部件的内壳部件）且从该外周和/或边缘延伸。

特别地，面部密封部件111可以包括软材料，诸如但不限于硅胶。在一些实施例中，当示例呼吸保护设备100被用户穿戴时，面部密封部件111与用户的面部接触，且可以将示例呼吸保护设备100密封到用户的面部的至少部分。如上所描述，示例呼吸保护设备100包括带子部件103，带子部件103允许示例呼吸保护设备100被固定到用户的面部。由此，面部密封部件111可以在用户的面部的至少部分（例如嘴、鼻孔等）之间创建至少部分密封的（或完全密封的）空间，其细节在本文中描述。

在一些实施例中，面罩部件101包括一个或多个定标器部件，该一个或多个定标器部件覆盖示例呼吸保护设备100的一个或多个吸气过滤部件。例如，如图1中所示，示例呼吸保护设备100包括：第一定标器部件113A，其被设置在外壳部件109的左侧上；以及第二定标器部件113B，其被设置在外壳部件109的右侧上。在这种示例中，第一定标器部件113A覆盖被设置在面罩部件101的左侧上的第一吸气过滤部件，并且第二定标器部件113B覆盖被设置在面罩部件101的右侧上的第二吸气过滤部件，其细节在本文中描述。

在一些实施例中，面罩部件101包括：一个或多个按键部件（诸如但不限于按键部件115A、按键部件115B和按键部件115C），其可以允许用户手动控制面罩部件101的风扇部件和/或与示例呼吸保护设备100电子通信的其他设备（诸如但不限于耳机）的操作。

现在参考图2A、图2B、图2C和图2D，图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例面罩部件200的示例视图。特别地，图2A至图2C图示了示例面罩部件200的示例分解图，并且图2D图示了示例面罩部件200的示例后视图。

如图2A中所示，面罩部件200包括外壳部件206和内壳部件216。

在一些实施例中，内壳部件216可以以基于用户的面部的轮廓的形状存在。特别地，当面罩部件200被用户穿戴时，用户的面部的至少部分（诸如但不限于嘴、鼻孔）被容纳在内壳部件216内。

在一些实施例中，面罩部件200可以包括面部密封部件218。在一些实施例中，面部密封部件218附着到内壳部件216的外周和/或边缘且从该外周和/或边缘延伸。类似于上面结合图1描述的面部密封部件111，面部密封部件216可以包括软材料，诸如但不限于硅胶。

在一些实施例中，当面罩部件200被用户穿戴时，面部密封部件218和内壳部件216的内表面在用户的面部的至少部分上（例如在嘴、鼻孔等上）创建封闭空间。

类似于上面描述的内壳部件216，外壳部件206的形状可以基于用户的面部的轮廓。在一些实施例中，当面罩部件200被组装时，外壳部件206的内表面被固定到内壳部件216的外表面。在一些实施例中，内壳部件216可以在内壳部件216的外表面上包括一个或多个凹陷部分。

例如，现在参考图2B，内壳部件216可以包括内壳凹陷部分，诸如但不限于处于面罩部件200的左侧上的内壳凹陷部分220A和处于面罩部件200的右侧上的内壳凹陷部分220B。特别地，内壳凹陷部分220A和内壳凹陷部分220B中的每一个可以从内壳部件216的外表面下陷或下压。由此，当外壳部件206被固定到内壳部件216时，凹陷部分可以创建容纳电子部件的空间。

参考回到图2A，在一些实施例中，一个或多个电路板部件（诸如但不限于电路板部件210A）、一个或多个充电电路部件（诸如但不限于充电电路部件212A）和一个或多个风扇部件（诸如但不限于风扇部件214A）可以被设置在由内壳凹陷部分220A和外壳部件206的内表面限定的空间中。类似地，一个或多个电路板部件（诸如但不限于电路板部件210B）、一个或多个充电电路部件和一个或多个风扇部件（诸如但不限于风扇部件214B）可以被设置在由内壳凹陷部分220B和外壳部件206的内表面限定的空间中。例如，风扇部件214A可以被设置在示例呼吸保护设备200的右侧上，并且风扇部件214B可以被设置在示例呼吸保护设备200的左侧上。

在一些实施例中，电路板部件210A包括下述电路板（诸如但不限于印刷电路板（PCB））：其中其他电子部件可以被固定到彼此且彼此电子通信。例如，控制器部件、充电电路部件212A和风扇部件214A可以被固定到电路板部件210A且彼此电子通信。

在一些实施例中，充电电路部件212A可以包括将功率供给到控制器部件和/或风扇部件214A的充电电路和/或电池。例如，充电电路可以包括连接到可再充电电池的通用串行总线（USB）充电器电路。

在一些实施例中，风扇部件214A可以包括电风扇。在一些实施例中，风扇部件214A的电风扇可以以不同旋转速度进行操作。例如，风扇部件214A可以是提供针对旋转速度的不同预定设置的分级风扇。另外或可替换地，风扇部件214A可以是实现对旋转速度的连续调整的无级风扇。

在一些实施例中，风扇部件214A的电风扇可以以不同旋转方向进行操作。例如，风扇部件214A可以在正向方向或反向方向上操作。作为示例，当风扇部件214A在正向旋转方向上操作时，风扇部件214A的电风扇可以逆时针（在从穿戴面罩部件200的用户观看时）旋转和/或可以作为将来自面罩部件200外部的空气汲取到面罩部件200内部的吹风器进行操作。作为另一示例，当风扇部件214A在反向旋转方向上操作时，风扇部件214A的电风扇可以顺时针（在从穿戴面罩部件200的用户观看时）旋转和/或作为将来自面罩部件200内部的空气汲取到面罩部件200外部的排气/通风风扇进行操作。

在一些实施例中，风扇部件214A的电风扇的开始时间、停止时间、旋转方向（例如，正向方向或反向方向）和/或旋转速度可以由控制器部件控制和/或调整。

例如，控制器部件可以将正向旋转开始信号传输到风扇部件214A，该正向旋转开始信号使风扇部件214A开始正向旋转（例如，开始作为将来自面罩部件200外部的空气向面罩部件200内部汲取的吹风器进行操作）。在一些实施例中，正向旋转开始信号可以包括指示风扇部件214A的速度的正向旋转速度值。另外或可替换地，控制器部件可以将正向旋转停止信号传输到风扇部件214A，该正向旋转停止信号使风扇部件214A停止正向旋转。

另外或可替换地，控制器部件可以将反向旋转开始信号传输到风扇部件214A，该反向旋转开始信号使风扇部件214A开始反向旋转（例如，开始作为将来自面罩部件200内部的空气向面罩部件200外部汲取的排气风扇进行操作）。在一些实施例中，反向旋转开始信号可以包括指示风扇部件214A的速度的反向旋转速度值。另外或可替换地，控制器部件可以将反向旋转停止信号传输到风扇部件214A，该反向旋转停止信号使风扇部件214A停止反向旋转。

现在参考图2C，面罩部件200可以包括一个或多个吸气过滤部件（诸如但不限于吸气过滤部件204A和吸气过滤部件204B）和一个或多个定标器部件（诸如但不限于定标器部件202A和定标器部件202B）。

在一些实施例中，该一个或多个吸气过滤部件中的每一个可以包括过滤器介质元件，该过滤器介质元件包括用于过滤空气的过滤器材料。过滤器材料的示例包括但不限于HEPA过滤器。在一些实施例中，该一个或多个定标器部件中的每一个可以被定位成覆盖吸气过滤部件之一，以便延长面罩部件200的寿命。例如，定标器部件202A可以覆盖吸气过滤部件204A，并且定标器部件202B可以覆盖吸气过滤部件204B。

如图2C中所示，示例面罩部件200的外壳部件206可以包括一个或多个外壳凹陷部分（诸如外壳凹陷部分209A）。特别地，外壳凹陷部分209A中的每一个可以从外壳部件206的外表面下陷或下压。在一些实施例中，一个或多个吸气过滤部件可以被设置在外壳凹陷部分中。例如，如图2C中所示，吸气过滤部件204A被设置在外壳凹陷部分209A中。

在一些实施例中，该一个或多个外壳凹陷部分中的每一个可以包括空气入口开口，并且该一个或多个内壳凹陷部分中的每一个可以包括一个或多个空气入口槽。在一些实施例中，当面罩部件200被组装且在使用中时，外壳凹陷部分上的空气入口开口与内壳凹陷部分上的一个或多个空气入口槽对齐。

例如，如图2C中所示，外壳部件206的外壳凹陷部分209A上的空气入口开口208A与内壳部件216的内壳凹陷部分220A上的空气入口槽222A对齐。

在该示例中，当面罩部件200被用户穿戴并且用户吸气时，空气从外部环境汲取，且行进通过吸气过滤部件204A、通过空气入口开口208A、通过空气入口槽222A，并到达用户的嘴或鼻孔。如上所描述以及如图2A和图2B中所示，风扇部件214A被设置在内壳凹陷部分220A（空气入口槽222A位于此处）上。在一些实施例中，当用户吸气时，风扇部件214A可以在将来自面罩部件200外部的空气向面罩部件200内部汲取的正向方向上操作，从而便于用户吸气。

现在参考图2D，示例面罩部件200的示例后视图。特别地，图2D图示了示例面罩部件200的在它被用户穿戴且被用户观看时的视图。

如图2D中所示，示例面罩部件200可以包括：空气入口槽222A，其位于内壳部件216的中间右侧上；以及空气入口槽222B，其位于内壳部件216的中间左侧上。例如，内壳部件216的内表面232可以包括鼻子部分234，当面罩部件200被穿戴时，用户可以将他或她的鼻子放在鼻子部分234处。在该示例中，空气入口槽222A可以位于鼻子部分234右侧，并且空气入口槽222B可以位于鼻子部分234左侧。

在一些实施例中，示例面罩部件200可以包括：出口开口224，其处于内壳部件216的中间底部部分上。在一些实施例中，出口开口224可以被定位为对应于用户的嘴的位置。例如，当用户呼气时，可以通过出口开口224来释放呼吸。

如图2A至图2C中所示，呼气过滤部件226可以在出口开口224处连接到内壳部件216。例如，呼气过滤部件226可以覆盖出口开口224。在一些实施例中，呼气过滤部件226可以包括过滤器介质元件，该过滤器介质元件包括用于过滤空气的过滤器材料。过滤器材料的示例包括但不限于HEPA过滤器。由此，由用户呼气的呼吸可以在从面罩部件200内部释向外部环境释放它之前被过滤。

在一些实施例中，呼气过滤部件226可以包括：空气质量传感器部件230，其至少部分地覆盖内壳部件216的出口开口224。空气质量传感器部件230可以包括可例如但不限于检测外部环境中、封闭空间中和/或由用户呼气的呼吸中的颗粒物质的空气质量传感器。空气质量传感器部件230的示例包括但不限于金属氧化物传感器、电化学传感器、光离子化检测器、光学粒子计数器、光学传感器等等。在一些实施例中，空气质量传感器部件230与控制器部件电子通信，且可以将指示所检测到的空气质量的空气质量指示传输到控制器部件。

在一些实施例中，面罩部件200可以包括一个或多个压强传感器部件。如上所描述以及如图2B中所示，当面罩部件200被用户穿戴时，面部密封部件218和内壳部件216的内表面232在用户的面部的至少部分上（例如在嘴、鼻孔等上）创建封闭空间。在一些实施例中，压强传感器部件可以包括检测该封闭空间内的气压的压强传感器。压强传感器部件的示例包括但不限于电阻式气压换能器或应变计、电容式气压换能器、电感式气压换能器等等。

例如，如图2A中所示，压强传感器部件228A可以被设置在内壳部件216的内表面上。另外或可替换地，如图2C中所示，压强传感器部件228B可以被设置在内壳部件216的内壳凹陷部分220A上。另外或可替换地，如图2D中所述，压强传感器部件228C可以被设置在内壳部件216的内表面上。压强传感器部件228A、压强传感器部件228B和/或压强传感器部件228C可以检测用户的面部的至少部分上的由面部密封部件218和内壳部件216限定的封闭空间内的气压。

在一些实施例中，该一个或多个压强传感器部件与控制器部件电子通信，且可以将指示所检测到的气压的气压指示传输到控制器部件。例如，气压指示中的每一个可以包括与如面部密封部件218和内壳部件216所限定的封闭空间中的气压相对应的气压值。

尽管上面的描述提供了示例面罩部件，但应当注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例面罩部件可以包括一个或多个附加和/或可替换元件。例如，示例面罩部件可以包括少于两个或多于两个风扇部件。另外或可替换地，示例面罩部件可以包括少于两个或多于两个吸气过滤部件。

在一些实施例中，面罩部件200可以包括一个或多个按键部件，诸如但不限于按键部件236A、按键部件236B和按键部件236C。在一些实施例中，该一个或多个按键部件可以被设置在外壳部件206的外表面上。该一个或多个按键部件中的每一个可以提供允许用户控制和/或调整本文描述的各种电子部件（诸如但不限于风扇部件、耳机等等）的操作的按钮。

现在参考图3，图示了根据本文描述的一些示例实施例的示例呼吸保护设备300的示例电路图。特别地，图3图示了根据本公开的各种示例实施例的示例呼吸保护设备的示例电子部件。

如图3中所示，示例呼吸保护设备300可以包括与其他部件电子通信的控制器部件301，该其他部件诸如但不限于压强传感器部件303、空气质量传感器部件305、被设置在一个或多个定标器部件上的灯307A和灯307B、风扇部件311A、风扇部件311B、按键部件313和/或扬声器电路317。

在一些实施例中，控制器部件301可以体现为包括下述各项的构件：具有伴随的数字信号处理器的一个或多个微处理器、不具有伴随的数字信号处理器的一个或多个处理器、一个或多个协处理器、一个或多个多核处理器、一个或多个控制器、处理器、一个或多个计算机、包括集成电路的各种其他处理元件（诸如例如，专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑控制器（PLC）或现场可编程门阵列（FPGA））、或者其某种组合。相应地，尽管在图3中被图示为单个处理器，但在实施例中，控制器部件301可以包括多个处理器和信号处理模块。该多个处理器可以彼此操作通信，且可以共同被配置成执行如本文描述的一个或多个功能。在示例实施例中，控制器部件301可以被配置成执行存储器电路中存储或以其他方式对控制器部件来说可访问的指令。

不论是由硬件、固件/软件方法还是由其组合配置，控制器部件301可以包括能够在被相应地配置时根据本公开的实施例执行操作的实体。因此，例如，当控制器部件301体现为ASIC、PLC、FPGA等等时，控制器部件301可以包括用于进行本文描述的一个或多个操作的具体配置的硬件。可替换地，作为另一示例，当控制器部件301体现为指令（诸如，可以存储在存储器电路中）的执行器时，该指令可以将控制器部件301具体配置成执行本文描述的一个或多个算法和操作。

因此，本文使用的控制器部件301可以指代可被软件指令（应用）配置成执行多种功能的可编程微处理器、微型计算机或者一个或多个多处理器芯片，该多种功能包括本文描述的各种实施例的功能。

在一些实施例中，存储器电路可以包括被适配成存储控制器部件301可执行以执行预定操作的指令集的合适逻辑、电路和/或接口。公知的存储器实现方式中的一些包括但不限于硬盘、随机存取存储器、高速缓冲存储器、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）和电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、闪速存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器或其他磁存储设备、致密盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘只读存储器（DVD-ROM）、光盘、被配置成存储信息的电路、或者其某种组合。在示例实施例中，在不脱离本公开的范围的情况下，存储器电路可以与控制器部件301集成在单个芯片上。

在一些实施例中，压强传感器部件303可以将气压指示传输到控制器部件301。如上所描述，压强指示中的每一个可以包括与如面部密封部件218和内壳部件216所限定的封闭空间中的气压相对应的气压值。

在一些实施例中，空气质量传感器部件305可以将空气质量指示传输到控制器部件301。如上所描述，空气质量指示可以指示外部环境中、封闭空间中和/或由用户呼气的呼吸中的空气的质量。

在一些实施例中，控制器部件301可以将控制信号传输到灯307A和/或灯307B，以便调整由灯307A和/或灯307B发射的光的颜色和/或强度。

在一些实施例中，控制器部件301可以将正向旋转开始信号传输到风扇部件311A和/或风扇部件311B，以使风扇部件311A和/或风扇部件311B开始正向旋转。在一些实施例中，控制器部件301可以将正向旋转停止信号传输到风扇部件311A和/或风扇部件311B，以使风扇部件311A和/或风扇部件311B停止正向旋转。

在一些实施例中，控制器部件301可以将反向旋转开始信号传输到风扇部件311A和/或风扇部件311B，以使风扇部件311A和/或风扇部件311B开始反向旋转。在一些实施例中，控制器部件301可以将反向旋转停止信号传输到风扇部件311A和/或风扇部件311B，以使风扇部件311A和/或风扇部件311B停止反向旋转。

在一些实施例中，控制器部件301与按键部件313电子通信。例如，当用户按压按键部件313上的按钮时，按键部件313可以将信号传输到控制器部件301。

在一些实施例中，控制器部件301与扬声器电路317电子通信。例如，控制器部件301可以将控制信号传输到扬声器电路317中的耳机，以便调整耳机的音量、噪声消除模式等等。

在一些实施例中，充电电路315将功率供给到控制器部件301和图3中所示的一个或多个其他电子部件（诸如但不限于风扇部件311A和风扇部件311B）。

如上所述，示例呼吸保护设备可包括一个或多个吸气过滤部件和/或一个或多个呼气过滤部件。现在参考图4，图示了用于呼吸保护设备的示例过滤部件400。在一些实施例中，示例过滤部件400是示例吸气过滤部件。在一些实施例中，示例过滤部件400是示例呼气过滤部件。

在图4所示的示例中，示例过滤部件400包括外壁元件402和过滤介质元件404。

在一些实施例中，外壁元件402的形状可类似于环形圆柱形状。在一些实施例中，外壁元件402可模制成类似于三维字母“D”形状的形状。例如，外壁元件402可以包括弧形部分和连接到弧形部分的直部分。

在一些实施例中，过滤介质元件404固定到外壁元件402。例如，外壁元件402可以包括对应于环形圆柱形状的内侧表面的内圆周表面，并且过滤介质元件404可以固定到外壁元件402的内圆周表面。例如，过滤介质元件404的外周边缘附着到外壁元件402的内圆周表面。

在一些实施例中，过滤介质元件404可包括过滤材料，诸如但不限于HEPA过滤材料。在图4所示的示例中，可将过滤介质元件404抽褶和/或折叠成之字形，该之字形增大HEPA过滤材料的表面积并允许使用大面积的HEPA过滤材料。

在一些实施例中，外壁元件402可包括易于在制造过程期间使用的材料。例如，在一些实施例中，外壁元件402包括诸如但不限于热塑性弹性体（TPE）材料的材料。

在一些实施例中，TPE材料（诸如但不限于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）TPE和/或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS）TPE）需要高处理温度。例如，许多TPE材料可通过注入模制工艺形成示例过滤部件400所需的形状。在注入模制过程期间，TPE材料被馈送入加热桶中。来自桶的热将TPE材料转化为液体树脂，然后在高压下将该液体树脂注入到封闭的模具中。为了将TPE材料转化为液体形式，加热桶的温度可在160摄氏度与220摄氏度之间。

如上所述，许多用户可能要求将芳香材料添加到过滤部件中以便改进用户体验。然而，许多芳香材料具有低于60摄氏度的沸腾温度。如果芳香材料与TPE材料混合，并且该混合物被模制以制造外壁元件402，则TPE材料所需的高处理温度可能导致芳香材料挥发。

为了克服上述技术挑战和困难，根据本公开各种实施例的外壁元件402可包括多个微胶囊。现在参考图5，提供了图示根据一些示例实施例的与示例外壁元件500相关联的示例材料的示例图。

在图5所示的示例中，示例外壁元件500包括TPE材料501和多个微胶囊503。在一些实施例中，多个微胶囊503中的每一个可包括在壳部分内的芳香材料505。当示例呼吸保护设备在使用中时，芳香材料505可通过多个微胶囊503的壳部分并从示例外壁元件500缓慢释放，并可由用户接收。

现在参考图6，提供图示了根据本公开的一些示例实施例的示例微胶囊600的示例图。

如上所述，根据本公开各种示例的示例过滤部件的示例外壁元件可包括多个微胶囊。在图6中，多个微胶囊中的每一个包括壳部分602和芯部分610。

在一些实施例中，芯部分610位于壳部分602内。例如，壳部分602可以封装芯部分610。在一些实施例中，壳部分602可涂覆在芯部分610上。

在一些实施例中，壳部分602可保护芯部分610内的材料免受外部环境（诸如如上所述处理TPE材料所需的高处理温度）的影响。在一些实施例中，壳部分602包括耐热材料。虽然一些微胶囊可实现熔融温度低于100摄氏度的材料，但在TPE材料处理期间，此类微胶囊不能保护芯部分610内的材料。根据本公开的各种示例，壳部分602的耐热材料的熔融温度高于180摄氏度，以便保护芯部分610中的材料免受针对TPE材料的高处理温度的影响。在一些实施例中，用于壳部分602的耐热材料可包括但不限于交联聚氨酯、聚酰胺和/或功能性树脂。

另外或可替换地，尽管一些微胶囊可具有厚度在0.01微米和10微米之间的壳部分，但外壁元件的制造过程可能导致壳部分断裂并与芯部分分离（例如，由于高温、磨损等）。根据本公开的各种示例，壳部分602可以具有高于50微米的厚度。在这样的示例中，壳部分602可以在制造过程期间承担部分材料损失，并且示例微胶囊600可以在制造过程期间在高温环境和磨损中更耐用。

在图6所示的示例中，芯部分610包括诸如但不限于芳香材料604、温度敏感材料606和湿度敏感材料608的材料。

在一些实施例中，芳香材料604可包括一种或多种气味材料。例如，芳香材料604可包括芳香油、香精油等。另外或可替换地，芳香材料604可包括特殊气味成分。例如，芳香材料604可包括诸如但不限于柏树、薄荷、柠檬、茉莉、薰衣草、桉树、柠檬、薰衣草、檀香、葡萄柚、茶等的材料。

在一些实施例中，温度敏感材料606和湿度敏感材料608可与芯部分610中的芳香材料604混合和/或融合。

在一些实施例中，当与湿度敏感材料608相关联的相对湿度在相对湿度范围内时，湿度敏感材料608从固态转移到液态。例如，湿度敏感材料608可包括亲水材料。在这样的示例中，亲水材料与水的高亲和力相关联，使得当（亲水材料所在的）环境的湿度水平在特定湿度范围（例如，相对湿度范围）内时，亲水材料从固态转移到液态。在一些实施例中，可基于面罩部件封闭空间中的相对湿度水平来确定特定湿度范围。

在一些实施例中，面罩部件的封闭空间中的相对湿度水平通常可在给定范围内波动。例如，现在参考图7，图示了示出示例呼吸保护设备内的示例相对湿度水平的示例图。具体地，曲线701示出了环境中随时间的相对湿度水平。在此环境中，用户穿戴示例呼吸保护设备，并且曲线703示出了示例呼吸保护设备内（例如，封闭空间内）随时间的相对湿度水平。

如图7中所示，示例呼吸保护设备内的相对湿度水平可以高于环境中的相对湿度水平，并且在用户穿戴示例呼吸保护设备时可以在90%与95%之间波动。如上所述，触发湿度敏感材料608的相变的相对湿度范围可对应于示例呼吸保护设备内的相对湿度水平。在一些实施例中，触发湿度敏感材料608的相变的相对湿度范围高于90%。

例如，当湿度敏感材料608所在环境的相对湿度低于90%时，湿度敏感材料608处于固态。当用户开始穿戴示例呼吸保护设备时，示例呼吸保护设备内的相对湿度可以达到高于90%，并且湿度敏感材料608开始从固态变为液态。当用户结束穿戴示例呼吸保护设备并将其取下时，示例呼吸保护设备内的相对湿度可降至低于90%，并且湿度敏感材料608开始从液态变回固态。

在一些实施例中，可基于该特定范围选择湿度敏感材料608。例如，湿度敏感材料608包括单糖材料、双糖材料或三糖材料中的至少一种。另外或可替换地，湿度敏感材料608可包括其他材料。

在一些实施例中，当温度敏感材料606的温度在特定温度范围内或高于一温度时，温度敏感材料606可从固态转移到液态。例如，温度敏感材料606可包括相变材料（PCM）。在这样的示例中，当PCM的温度在特定温度范围内时，PCM可从固态转移到液态，并且当PCM的温度降至低于特定温度范围时，PCM可从液态转移回固态。在一些实施例中，特定温度范围可基于如上所述的面罩部件的封闭空间中的温度来确定。

在一些实施例中，面罩部件的封闭空间中的温度通常可在给定范围内波动。例如，现在参考图8，图示了示出示例呼吸保护设备内的示例温度水平的示例图。具体而言，曲线802示出了环境中随时间的温度。在该环境中，用户穿戴示例呼吸保护设备，并且曲线804示出了示例呼吸保护设备内（例如，封闭空间内）随时间的温度。

如图8所示，当用户穿戴示例呼吸保护设备时，示例呼吸保护设备内的温度可以高于环境中的温度，并且可以在32摄氏度与35摄氏度之间波动。如上所述，触发温度敏感材料606的相变的温度范围可对应于示例呼吸保护设备内的温度。在一些实施例中，触发温度敏感材料606的相变的温度范围在32摄氏度与35摄氏度之间。例如，当温度敏感材料606的温度低于32摄氏度至35摄氏度范围时，温度敏感材料606处于固态。当用户开始穿戴示例呼吸保护设备时，示例呼吸保护设备内的温度可以达到32摄氏度到35摄氏度，并且温度敏感材料606开始从固态变为液态。当用户结束穿戴示例呼吸保护设备并将其取下时，示例呼吸保护设备内的温度可降至低于32摄氏度到35摄氏度，并且温度敏感材料606开始从液态变回固态。

在一些实施例中，可基于该特定范围选择温度敏感材料606。例如，温度敏感材料606可包括石蜡材料或聚乙二醇（PEG）材料中的至少一种。另外或可替换地，温度敏感材料606可以包括其他材料。

如上所述，存在与面罩相关联的许多技术挑战。例如，许多面罩未能提供持久的气味释放时间，并且受到制造困难的困扰。相比之下，本公开的各种实施例克服了此类技术挑战。

例如，芳香材料604在芯部分610中与温度敏感材料606和湿度敏感材料608混合和融合。如上所述，当相对湿度在相对湿度范围内（对应于用户穿戴呼吸保护设备时呼吸保护设备内的相对湿度水平）时，湿度敏感材料608从固态转移到液态。类似地，当温度在温度范围内（对应于用户穿戴呼吸保护设备时呼吸保护设备内的温度）时，温度敏感材料606从固态转移到液态。

照此，当用户穿戴根据本公开示例实施例的示例呼吸保护设备时，温度和相对湿度水平的增大导致温度敏感材料606和湿度敏感材料608从固态转移到液态。当处于液态时，温度敏感材料606和湿度敏感材料608可以湿润和/或溶解芳香材料604，并且可以开始和/或加速芳香材料604的气味释放。例如，如图6所示，芳香材料604的分子可通过壳部分602释放（例如，通过扩散通过壳部分602和/或通过壳部分602破裂）。

当用户未穿戴根据本公开示例实施例的示例呼吸保护设备时，温度敏感材料606可处于固态，因为温度可低于触发温度敏感材料606转移到液态的温度范围。类似地，湿度敏感材料608也可以处于固态，因为相对湿度水平可以低于触发湿度敏感材料608转移到液态的相对湿度范围。当处于固态时，温度敏感材料606和湿度敏感材料608可限制和/或阻止芳香材料604通过壳部分602释放气味，并因此延长芳香材料604的寿命。

通过将过滤部件的设计与呼吸特性（诸如呼吸保护设备内部的特定温度和湿度）相结合，本公开的各种实施例可以在示例呼吸保护设备不在用户中时限制气味释放，并在用户穿戴示例呼吸保护设备时加速气味释放。照此，本公开的各种实施例可实现芳香材料604释放气味的持久释放时间，其可相当于过滤部件的服务寿命（诸如30天）。

现在参考图9，图示了示例方法900。具体而言，示例方法900图示了根据本文描述的一些示例实施例制造用于呼吸保护设备的示例过滤部件的示例步骤/操作。

在图9中，示例方法900在步骤/操作901开始。在一些实施例中，在步骤/操作901之后，示例方法900前进到步骤/操作901。在步骤/操作903，示例方法900包括形成多个微胶囊。

在一些实施例中，可通过微胶囊化技术制造多个微胶囊。例如，多个微胶囊中的每一个包括壳部分和芯部分。芯部分被约束在壳部分的涂层中。

照此，为了在步骤/操作903形成多个微胶囊，示例方法900可包括在步骤/操作913形成芯部分，并在步骤/操作915用壳部分涂覆芯部分。

在一些实施例中，形成芯部分至少部分基于混合芳香材料、温度敏感材料和湿度敏感材料。如上所述，芳香材料可包括诸如但不限于芳香油、香精油、柏树、薄荷、柠檬、茉莉、薰衣草、桉树、柠檬、薰衣草、檀香、葡萄柚、茶等的材料。在一些实施例中，可基于触发温度敏感材料从固态转移到液态的温度范围来选择温度敏感材料，所述温度范围与呼吸保护设备内的温度范围对应或重叠。在一些实施例中，温度敏感材料包括石蜡材料或PEG材料中的至少一种。在一些实施例中，可基于触发湿度敏感材料从固态转移到液态的相对湿度范围来选择湿度敏感材料，所述相对湿度范围与呼吸保护设备内的相对湿度范围对应或重叠。在一些实施例中，湿度敏感材料包括单糖材料、双糖材料或三糖材料中的至少一种。

在一些实施例中，芳香材料、温度敏感材料和湿度敏感材料的混合物由壳部分涂覆和/或封闭。如上所述，壳部分包括耐热材料。例如，壳部分包括交联聚氨酯、聚酰胺和/或功能性树脂。

返回参考图9，在步骤/操作903之后，示例方法900前进到步骤/操作905。在步骤/操作905，示例方法900包括形成树脂混合物。

在一些实施例中，形成树脂混合物至少部分基于将多个微胶囊与用于示例过滤部件的其他材料混合和/或融合。例如，示例方法900可在步骤/操作905将在步骤/操作903形成的多个微胶囊与热塑性弹性体材料融合。另外或可替换地，示例方法900可将在步骤/操作903处形成的多个微胶囊与其他材料融合。

返回参考图9，在步骤/操作905之后，示例方法900前进到步骤/操作907。在步骤/操作907，示例方法900包括形成混合物条带。

在一些实施例中，示例方法900至少部分地基于将在步骤/操作905处形成的树脂混合物注入挤出机来形成混合物条带。挤出机可基于在步骤/操作905处形成的树脂混合物完成挤出过程。例如，使用桶和圆柱的系统，挤出机加热树脂混合物，并推动其通过压模以产生混合物条带。

返回参考图9，在步骤/操作907之后，示例方法900前进到步骤/操作909。在步骤/操作909，示例方法900包括形成过滤部件的外壁元件。

在一些实施例中，示例方法900至少部分地基于在模具中模制混合物条带来形成过滤部件的外壁元件。例如，示例方法900可将在步骤/操作907处形成的混合物条带馈送入加热桶中，并将熔融混合物条带注入模腔。在一些实施例中，模腔的形状可对应于外壁元件的所期望形状（例如但不限于如上所述的环形圆柱形状或三维字母“D”形状）。

在一些实施例中，在步骤/操作909之后，示例方法900前进到步骤/操作911并结束。

可选地，在一些实施例中，在步骤/操作909之后，示例方法900前进到步骤/操作917。在步骤/操作917，示例方法900包括将过滤介质元件附着到外壁元件。

如上所述，过滤介质元件可包括过滤材料，诸如但不限于HEPA过滤材料。在一些实施例中，示例方法900可将过滤介质元件附着到在步骤/操作909处形成的外壁元件的内圆周表面。例如，过滤介质元件可以经由诸如但不限于比如化学胶之类的粘合材料的机制附着到外壁元件的内圆周表面。

在一些实施例中，在步骤/操作917之后，示例方法900前进到步骤/操作911并结束。

应当理解，本公开不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了特定术语，但除非另有描述，它们仅在一般和描述性意义上使用，并且不用于限制目的。