CN102380151B - 一种自体脚踏式高原空气增压呼吸装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，包含脚踏增压器、输气管、空气逆止阀、压缩空气马甲、减压阀、鼻罩式呼吸器等。其利用脚踏施压，输送空气进入压缩空气马甲，使空气马甲内形成增压空气。可调控减压阀，使吸气管内空气压力适合于不同劳动强度，吸气时，吸气管内压力降低，空气马甲内气体进入吸气管，呼气时浊气通过排气管排出，空气马甲内可预充空气或氧气备用。本发明配备穿戴式气囊，方便机动作业时携带，并充分利用身体重量和步行时消耗的能量进行自体增压，其优点是最大限度减轻了使用者的负荷，不需要电力支持，可持续机动使用。

Description

一种自体脚踏式高原空气增压呼吸装置

技术领域

本发明涉及人体呼吸辅助装置，更具体的说涉及一种利用自身行走的脚踏力来提供动力的高原空气增压呼吸装置。

背景技术

我国居住在高原上的人口众多，由于高原属于地震、洪水、雪雹等自然灾害多发的地貌，所以时常需要大规模的救护人员执行救灾任务。但是，高原环境大气压力降低导致空气中氧分压下降，易使人出现呼吸脉搏加快，头晕呕吐等高原反应，甚至出现肺水肿、死亡等严重状况，极大地影响了救援工作。预防、治疗高原病的关键是让人体维持吸入空气的正常压力。目前的便携式高原增压呼吸器虽然可以移动作业，但其需要电池或者其他电源来驱动涡轮压缩空气来实现空气增压，该呼吸器工作时间短、负荷重、噪音大，并且提供的空气压力较低，无法满足高原野外应急作业的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，利用使用者自身行走的脚踏力来提供空气压缩动力，以最大程度的减轻了使用者的负荷，而且不需要电力的支持便可持续使用。

为了达到上述目的，本发明的解决方案如下：

一种自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，包括脚踏增压器、输气导管和鼻罩式呼吸器。所述脚踏增压器为弹簧支撑气囊结构，由脚踏面板、脚踏气囊、空气逆止阀、支撑弹簧、固定脚带和脚踏底板构成；所述脚踏气囊设有出气口和进气口，所述进气口和出气口中均设有空气逆止阀，在脚踏气囊内竖向设有支撑弹簧；所述脚踏气囊被夹在脚踏面板和脚踏底板之间，脚踏面板和脚踏底板之间通过可调节式扣带连接，通过扣带控制支撑弹簧的复位高度；所述固定脚带连接在脚踏面板上，整个脚踏增压器通过固定脚带固定于使用者的脚上。所述装置还包括压缩空气储气马甲，所述压缩空气储气马甲由马甲和设于马甲内的储气气囊组成，储气气囊至少设置一个，所述输气导管的一端与脚踏气囊的出气口连接，另一端与储气气囊连接，储气气囊的出气再通过输气导管连接鼻罩式呼吸器，在储气气囊的出气端的输气导管上设减压阀。

采用利用以上结构，使用者可以通过身体重量在步行进行自体空气增压，呼吸到增压后的空气。并且采用马甲式储气结构，可以方便地穿在使用者身上，轻便，可避免气罐式储气方式存在的体积大，重量重的问题。并且，采用这种储气后减压输气的结构，使用者可以根据劳动强度自动的调节气压和氧气浓度。

为了对通过的杂质和有些有毒物质进行过滤，可以在所述储气气囊的进气口或出气口处设置有用于过滤的活性炭纤维。

另外，所述储气气囊在马甲内分为独立的多个，每个储气气囊均设有单独的进气口，分别预充压缩氧气与储存由脚踏增压器输送来的空气，每个储气气囊均设有单独的出气口与输气到管相连。或者，储气气囊在马甲内独立设置两个，分别预充压缩氧气与储存由脚踏增压器输送来的空气，每个储气气囊均设有单独的出气口与输气导管相连，并在预充压缩氧气的气囊出气口处设置旋转式流量计，控制氧气输出，以在劳动强度大时增加氧气浓度。

进一步，所述脚踏面板上表面设有防滑纹，并有与鞋底嵌合的凹陷。该防滑纹可与鞋底的齿痕相配合，增加摩擦力。与鞋底嵌合的凹陷可以增加穿上后的稳定性。

所述脚踏增压器上还设有小腿固定支架，所述小腿固定支架的形状与小腿生理曲线吻合，这样通过小腿支架固定在小腿下部与脚胫下，使脚踏增压器、小腿、脚牢固的结合为一体，穿着更舒适方便。另外，小腿固定支架还可分为上下两段，两段之间用可调节长度的拉扣带连接，来调节长度，以适应不同身高的人使用。

本发明具有以下显著的优点：

1、利用脚踏增压：利用使用者的身体重量提供动力在步行进行自体空气增压，不需要电力，可以持续使用；利用弹簧不仅可以快速复位脚踏气囊，还可以增加运动弹性，减少运动能量消耗。

2、在采用脚踏增压器上采用可调节式扣带，可以控制每次脚踏时输出的气体量，并根据需要调节。采用可延长式小腿固定支架，可适应不同身高的使用者需要。

3、采用马甲式储气囊：利用可穿戴式压缩空气储气马甲储存气体，该结构符合人体解剖构造，方便携带、重量轻、能更好的协调运动，而且储气体积大等特点，利于机动作业；并且采用多气囊结构，在个别气囊意外毁损时可继续工作；采用氧气储备可以在应急情况下增加运动耐量甚至保障急救需要。

4、采用减压阀和活性炭纤维薄膜等的设置，可以增加使用的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中脚踏增压器示意图；

图3为本发明中压缩空气存储马甲示意图；

图4为本发明中脚踏板结构示意图；

图5为本发明中减压阀示意图；

图中，1-脚踏增压器、2-输气导管、3压缩空气储气马甲、4-减压阀、5-鼻罩式呼吸器、6-腿脚、101-脚踏面板、102-脚踏气囊、103-进气口、104-出气口、105-空气逆止阀、106-支撑弹簧、107-固定脚带、108-脚踏底板、109-扣带、110-小腿固定支架、111-拉扣带、31-马甲、32-储气气囊、41-进气口、42-低压表、43-高压表、44-安全阀、45-低压表压力调节螺杆、46-出气口。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1所示：脚踏式高原空气增压呼吸装置包括脚踏增压器1、输气导管2、压缩空气储气马甲3和鼻罩式呼吸器5等，脚踏增压器1穿在使用者的腿脚6上，脚踏增压器1通过输气导管2连接压缩空气储气马甲3，压缩空气储气马甲3又通过输气导管2连接鼻罩式呼吸器5，在压缩空气储气马甲3出气端的输气导管2上设置有减压阀4。

如图2所示，脚踏增压器为弹簧支撑气囊结构，由脚踏面板101、脚踏气囊102、进气口103、出气口104、空气单向逆止阀105、支撑弹簧106、固定脚带107和脚踏底板108构成。脚踏气囊102的前后两端设有出气口104和进气口103，进气口104和出气口103中均设有空气逆止阀105，防止空气逆流。在脚踏气囊102内的两端竖向设有支撑弹簧106，用于支撑气囊复位并使脚踏气囊紧贴脚踏面板101和脚踏底板108。脚踏气囊102被夹在脚踏面板101和脚踏底板108之间，脚踏面板101和脚踏底板108之间通过可调节扣带109连接，通过调节扣带109的长度，可以控制支撑弹簧复位的高度，由此控制气囊的进气量。气囊复位后的高度一般控制在20mm-50mm，每次踩踏即可提供不同量的空气（3600ml-9000ml）。参见图3，脚踏面板101上表面设有防滑螺纹，面板呈凹陷状，深度2cm，用于嵌合鞋底增加摩擦力和稳定性。脚踏面板101上设置固定脚带107和小腿固定支架110。固定脚带107分别位于脚踝、脚中部和前部，使脚踏器与鞋子紧密结合，避免运动时脚踏增压器脱落，固定脚带107可采用扎带式结构、扣带式结构等。小腿固定支架110下端与脚踏面板101或固定脚带107连接，上部是与小腿生理曲线吻合的形状，套在小腿上，使小腿支架固定在小腿下部与脚胫下。小腿固定支架分为两节，两节之间由拉扣带111连接，以调节其长度。

采用以上脚踏增压器，充分利用使用者行进时消耗的能量，依靠重力做功提供压缩空气，脚踏时驱动气体进入输气导管，松弛时弹簧复形，扩张气囊吸入空气，如此反复。正常人呼吸的吸气量为500ml，每个脚踏气囊体积为600-1500ml左右（长300mm，宽100mm，厚20-50mm），而海拔3000米高原的空气压力为600mmHg（正常700mmHg），即每一次迈步动作可提供3600-9000ml.mmHg空气（正常需要3500ml.mmHg），完全可以维持自体正常呼吸需要。

参见图4，压缩空气储气马甲由马甲31和储气气囊32构成，马甲内前后均设有储气气囊。储气气囊设有进、出气口，进气口出覆盖有活性炭纤维，该活性炭纤维对通过的杂质和有毒物质进行过滤。在储气气囊的出气端的输气导管上设有减压阀。

压缩空气马甲由强化碳纤维橡胶制成，穿着后，通过扣带固定。储气气囊前后共4个，每个宽200mm，高度为500mm，充气后厚度为100mm，体积0.8立方米，压强最高为5个大气压，最高体积4立方米，总重量6公斤。平静状态下人的呼吸频率为12-18次/分，每分钟通气量10升，即预充空气可供使用者使用6小时。极限运动状态下人体最大通气量为100升/分，预充气囊可提供40分钟的空气储备。

4个储气气囊分别预充压缩氧气与储存由脚踏增压器输送来的空气，每个储气气囊均设有单独的进、出气口与输气导管相连，并可以在预充压缩氧气的气囊出气口处设置旋转式流量计，控制氧气输出。

另外，储气气囊也可以分为两层，一层为预充氧气层，另一层为储空气层，两层均通过气囊出气口连接输气导管，并在预充氧气层的出气口处设置旋转式流量计，控制氧气输出。

减压阀为常见的的结构，参见图5，包括连接口41、低压表42、高压表43、安全阀44、低压表压力调节螺杆45和出气口46。连接口41与储气气囊的出气口通过输气导管连接，出气口46与通往鼻罩式呼吸器5的输气导管连接，使用者可以根据劳动强度自动的调节气压。

Claims (8)

1.一种自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，包括脚踏增压器（1）、输气导管（2）和鼻罩式呼吸器（5），其特征在于：

所述脚踏增压器由脚踏面板（101）、脚踏气囊（102）、空气逆止阀（105）、支撑弹簧（106）、固定脚带（107）和脚踏底板（108）构成；所述脚踏气囊（102）设有出气口（104）和进气口（103），所述进气口（104）和出气口（103）中均设有空气逆止阀（105），在脚踏气囊（102）内竖向设有支撑弹簧（106）；所述脚踏气囊（102）被夹在脚踏面板（101）和脚踏底板（108）之间，脚踏面板（101）和脚踏底板（108）之间通过可调节式扣带（109）连接，通过调节扣带控制支撑弹簧（106）的复位高度；所述固定脚带（107）连接在脚踏面板（101）上，整个脚踏增压器通过固定脚带（107）固定于使用者的脚上；

所述输气导管（2）包括第一输气导管和第二输气导管；

所述装置还包括压缩空气储气马甲（3），由马甲（31）和设于马甲内的储气气囊（32）组成，储气气囊（32）设置一个，并分为两层，一层为预充氧气层，另一层为储空气层，两层均通过气囊出气口连接第一输气导管，再通过第一输气导管连接鼻罩式呼吸器（5），在预充氧气层的出气口处设置旋转式流量计，控制氧气输出，储气气囊的出气端的第一输气导管上设减压阀（4），第二输气导管的一端与脚踏气囊（102）的出气口（104）连接，另一端与储气气囊（32）连接。

2.一种自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，包括脚踏增压器（1）、输气导管（2）和鼻罩式呼吸器（5），其特征在于：

所述脚踏增压器由脚踏面板（101）、脚踏气囊（102）、空气逆止阀（105）、支撑弹簧（106）、固定脚带（107）和脚踏底板（108）构成；所述脚踏气囊（102）设有出气口（104）和进气口（103），所述进气口（104）和出气口（103）中均设有空气逆止阀（105），在脚踏气囊（102）内竖向设有支撑弹簧（106）；所述脚踏气囊（102）被夹在脚踏面板（101）和脚踏底板（108）之间，脚踏面板（101）和脚踏底板（108）之间通过可调节式扣带（109）连接，通过调节扣带控制支撑弹簧（106）的复位高度；所述固定脚带（107）连接在脚踏面板（101）上，整个脚踏增压器通过固定脚带（107）固定于使用者的脚上；

所述输气导管（2）包括第一输气导管和第二输气导管；

所述装置还包括压缩空气储气马甲（3），由马甲（31）和设于马甲内的储气气囊（32）组成，所述储气气囊（32）在马甲内独立设置四个，分别预充压缩氧气与储存由脚踏增压器输送来的空气，每个储气气囊均设有单独的进、出气口与输气导管相连，储气气囊的出气通过第一输气导管连接鼻罩式呼吸器（5），在储气气囊的出气端的第一输气导管上设减压阀（4），在预充压缩氧气的气囊出气口处设置旋转式流量计，控制氧气输出；第二输气导管一端与脚踏气囊（102）的出气口（104）连接，另一端与储气气囊（32）连接。

3.根据权利要求1或2所述的自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，其特征在于：在所述储气气囊（32）的进气口或出气口处设置有用于过滤的活性炭纤维。

4.根据权利要求1或2所述的自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，其特征在于：所述脚踏面板（101）上表面设有防滑纹，并有与鞋底嵌合的凹陷。

5.根据权利要求1或2所述的自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，其特征在于：所述脚踏增压器上还设有小腿紧固支架（110），所述小腿紧固支架的形状与小腿生理曲线吻合。

6.根据权利要求5所述的自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，其特征在于：所述小腿紧固支架分为上下两段，两段之间用可调节长度的拉扣带（111）连接。

7.根据权利要求1或2所述的自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，其特征在于：所述固定脚带（107）是采用扎带式结构或扣带式结构。

8.根据权利要求1或2所述的自体脚踏式高原空气增压呼吸装置，所述脚踏气囊的复位后高度在20mm-50mm，脚踏气囊容纳气体量为600-1500ml。