CN109606588A - 再呼吸器系统 - Google Patents

Abstract

再呼吸器系统。一种半封闭式再呼吸器，其使用“正常打开”类型的电磁阀来控制由至少一个补充气瓶供应到再呼吸器回路的补充气体的流量，即，在没有能量的情况下，该再呼吸器处于打开状态，从而允许具有初始设计或调节步骤期间预定的最大流量的补充气体流。

Description

再呼吸器系统

技术领域

本发明涉及一种半封闭回路再呼吸器系统。

背景技术

半封闭回路再呼吸器是一种设备，该设备通过过滤所含二氧化碳和替换呼吸过程中代谢的氧气而允许潜水员呼出的气体被重复使用。

我们周围的空气由约21％的氧气、78％的氮气和1％的诸如氦气、氩气及其他的其他气体组成。为了存活，人类必须呼吸具有最低氧气含量的气体。并非所有呼吸的氧气都在呼吸过程中被代谢并因此被消耗掉，但这并不意味着你可以仅仅呼吸含有实际上被代谢掉的氧气量的气体。

例如，在正常情况下，我们吸入21％的氧气并呼出约17％(这就是例如嘴对嘴呼吸可以提供维持或恢复接受心肺复苏的人体内的氧气的基础水平所需的氧气的原因)，也就是说，我们代谢然后消耗仅4％的氧气。但是，如果吸入气体的氧含量下降到18％以下，就开始出现诸如头痛和其他不适的症状，而在16％以下，会开始出现甚至更多的问题。氧含量值的进一步降低主要会导致困倦，随后是死亡，而人们实际上不会意识到这一点。

在正常情况下，海面上的压力接近1巴，因此我们可以将氧气视为百分比。但是从生理学角度来看，谈论氧的分压更为正确。这种数量也允许考虑低压环境(高山，例如在海拔3000m处的压力可以是0.7巴)和高压环境(水下，每10m深度增加约1巴的压力)。气体的分压(partial pressure)定义为混合物中气体的体积份额乘以混合物本身的压力。因此，大气压力下21％的氧气对应于约0.21巴，其中不精确是由大气压力的波动引起的，这不仅是由于气候影响，也由于海拔高度所导致。

人类在正常情况下(因此不在紧张情况下，在紧张时消耗增加)，每个呼吸周期消耗0.04-0.05巴的氧气，并且需要呼吸的气体中至少0.18巴的氧气分压，以便代谢氧气而没有头痛或更糟的症状。

当氧气分压下降到0.16-0.18巴以下时，这被认为是“缺氧”或氧气不足。类似地，当氧气过多时，我们会谈论“高氧”。缺氧显然是致命的，但是高氧也会导致非常严重的后果。根据暴露于高压氧气的持续时间，人类的耐受极限是1.4-1.6巴，而1.3巴的值即使长时间暴露也是可以耐受的，因此被认为是安全极限。

在传统潜水中，潜水员携带压缩空气瓶，该压缩空气通过减压阀和需求阀(所谓的第一和第二级调节器)在环境压力下供应给潜水员。

由于环境压力每10m深度增加1巴，在10m处我们有2巴，20m处有3巴，等等。回想分压的定义，在30m处，潜水员吸入4巴×0.21＝0.84巴的氧气，但是如在海面上一样仅消耗0.04巴，导致呼出的气体中仍有大量未使用的氧气以气泡的形式从第二级出来并上升到海面。

因此，一种想法是不要将气体呼出到周围的水中并将其分散到环境中，从而将其从呼吸系统中清除，而是要将这种气体保持在呼吸系统的回路中，并使其可以再次用于呼吸，从而利用其高氧含量。消耗的氧气，即根据正确的医学定义代谢的氧气，转化为CO2(二氧化碳)。CO2是一种即使在非常低的水平下也会对人类产生非常负面的影响的气体，所以只要二氧化碳被去除，呼吸仍然具有高氧气含量的呼出的气体是可以的。此外，由于相当于0.8巴氧气分压的含量不会持续很长时间，因此还必须提供补充消耗的氧气的系统。

上述概念是再呼吸器(rebreather)的基本概念，它有两种类型。在所谓的封闭回路类型中，潜水员有一个包括CO2过滤系统和两个独立气瓶的回路：一个气瓶是纯氧，另一个气瓶是稀释剂(通常是空气)。在半封闭回路类型中，过滤系统在概念上与封闭回路相同，但是只有一个气瓶，包含富氧空气的混合物。在这两种情况下，回路的体积必须与约5l的预计呼出的最大体积相匹配，称为“呼吸袋”，通常但不一定分成两部分，一部分在CO2过滤系统之前，另一部分在CO2过滤系统之后。

在封闭回路中，代谢的氧气由纯氧气瓶补充，纯氧气瓶的流量可以手动控制或电子控制，使得总是具有完全相同体积的气体。该系统在使用气体方面提供了最高的效率，并且允许在使用非常小体积的气瓶的同时进行甚至很长时间的潜水。仍然谈封闭回路，为了防止上述高氧，绝对需要一瓶稀释剂。例如，如果潜水员在氧气分压为1.3巴的30m处，为了下潜到40m，他必须“稀释”这种氧气，因为否则氧气分压会上升到1.6巴以上，这是由于从30米潜到40米导致环境压力增加了额外的1巴。

在半封闭回路中，氧气由富氧气瓶补充，例如40％的氧气和60％的氮气(在潜水术语中通常称为高氧40)。由于各种原因，这种类型导致了系统的极端简化，这不是本发明的目的，但是有一个缺点：如果必须补充呼吸循环中代谢的4单位氧气，那么在这样做的时候也必须添加6单位氮气。这种过量的气体必须在环境中处理掉，因为否则呼吸袋体积会过度增加，从而将潜水员推向海面。

因此，呼吸袋需要有某种或多或少连续的气体泄漏，这就是半封闭这个名字的由来。这种泄漏有两个明显的缺点：损失的气体也含有氧气，因此系统效率低于封闭回路的系统，此外，通过使用氧气和氮气的混合物来补充氧气，相对于气瓶中的气体混合物，总会获得比起始气体低的氧气份额。

与开放系统相对于封闭系统的简单性相关的优点很大程度上弥补了这个缺点。事实上，当制造半封闭系统时，如果流量足以覆盖氧气需求，即使在最大努力的情况下，也可以提供纯机械系统，其具有允许气体持续逸出而不需要任何特定阀门的孔口。

然而，为了满足紧急情况下的氧气需求，补充气体的流量仍然需要非常高，因此，就可呼吸气体消耗而言，系统效率很低。

然而，通过增加复杂性(但总是低于封闭系统的复杂性)，可以将电子控制系统与传感器系统以及电磁阀集成在一起。设置有传感器和电磁阀的控制系统监测气体中的分压和因此检测氧气份额，并相应地仅在需要补充气体时打开调节补充气体流量的电磁阀。因为最小量的氧气总会被代谢，因此必须被连续补充，所以与电磁阀并联，可以提供补充气体流量调节器，例如开度被持久调节或可持久调节的通道孔口。补充气体的这种流量调节器不必针对紧急流量，即确保补充超过正常平均值的代谢氧气量的流量进行调节，而是针对仅确保在正常或平均氧气消耗或代谢条件下补充的最小流量进行调节。在该系统中，电磁阀具有补偿由于氧气消耗的任何峰值而引起的分压波动的功能。

这种类型的系统在现有技术中是已知的，但是它们被设计成在没有电力的情况下(为各种电路和阀供电的电池形式的电力)控制系统停止，并且消耗的氧气不再被补充。结果，氧气分压下降到潜水员死亡的程度，因为如果潜水员没有注意到，他就会睡着，再也醒不来。

在基本配置中，再呼吸器系统，特别是半封闭回路系统，至少包括：

-一个咬嘴，

-一个第一呼吸袋，其用于呼出的呼吸气体混合物，通过软管，特别是波纹软管与所述咬嘴连通；

-一个第二呼吸袋，其用于已经去除二氧化碳的呼吸气体混合物，该呼吸袋也通过软管，特别是波纹软管与咬嘴连通；

-一个滤罐，其从呼出的呼吸气体混合物中去除二氧化碳，该滤罐放置在单个呼吸袋的上游或下游，或者集成所述第一呼吸袋和所述第二呼吸袋，或者置于所述第一呼吸袋和所述第二呼吸袋之间；

-一个储仓，用于补充呼吸气体混合物中的氧气水平的预定量的气体混合物，其中所述补充气体混合物在压力下存储为压缩气瓶；

-一根管，其将补充气体混合物从储仓供应到回路，在该管中设置有供应预定量的补充气体混合物的压力受控的供应单元，该供应单元是伺服控制类型的，例如电磁阀；

-选自以下传感器或以下传感器的组合的一个或多个传感器：压力计、氧气水平传感器、二氧化碳水平传感器、用于去除二氧化碳的滤罐的消耗传感器、具有补充气体混合物的储仓的填充水平传感器；

-一个电子控制单元，其接收来自所述传感器的测量信号，并根据控制所述伺服控制供应单元的所述控制信号产生控制所述伺服控制供应单元的控制信号。

与开放系统相比，封闭回路式再呼吸器和半封闭回路式再呼吸器当然都是有利的，因为它们仍然允许节省呼吸气体混合物，从而允许在携带相同的呼吸气体混合物的同时大大延长潜水的持续时间。

在开放呼吸系统中，由气瓶供应的呼吸气体混合物在整个潜水过程中是已知的且恒定的，并且等于气瓶填充气体，与这种系统相比，在再呼吸器系统中，回路中的气体成分连续变化，并且需要在整个潜水过程中进行精确监测。作为氧气电子测量的结果，可以提供潜水员的纯手动干预或者由潜水计算机控制的电磁阀的纯电子干预，或者机械和电子作用的混合。然而，总是需要电源来操作氧气测量和电磁阀(如果有的话)。

应该注意，在半封闭式再呼吸器中，测量和机械干预的帮助在理论上可以通过经由限定具有恒定流速的相当高流量的孔口提供高氧气体来消除，但是这种方法在使用气体方面非常低效，此外，为了计算减压，希望知道呼吸的气体的成分，使得具有补充流量动态调节的半封闭系统结果更有利。然而，在这些系统中，在没有电力和/或电子故障的情况下，当前的再呼吸器系统停止补充气体的供应，从而对用户产生危险状况。

因此，在技术领域，特别是为了运动和娱乐目的，需要在安全性方面进一步优化半封闭式再呼吸器的操作。

发明内容

因此，本发明的主要目的是通过实施所谓的再呼吸器类型的系统来改进再呼吸器领域的技术水平，其中，在控制电子设备故障和/或没有电力的情况下，该系统自动采取安全状态，在该安全状态下，呼吸气体混合物的供应条件得到保证，该供应条件与用户的生存条件兼容，并且使得还可以执行各种减压过程来安全浮出水面。

特别地，自动切换到安全状态必须在不需要对再呼吸器回路的构件进行主动人工干预的情况下进行，这要归功于不需要电或电磁能量源的致动器。

本发明的目的是一种半封闭式再呼吸器，其使用“正常打开”类型的电磁阀来控制由至少一个补充气瓶供应到再呼吸器回路的补充气体的流量，即，在没有电力的情况下，该再呼吸器处于打开状态，从而使得以初始设计或调节步骤期间预定的最大流量补充气体流。

在一个实施例中，半封闭式再呼吸器包括呼出气体混合物的再循环和过滤回路以及补充消耗氧气量的回路，该回路包括伺服控制阀，该伺服控制阀由控制回路控制并且如果存在电气控制信号则关闭，而在没有电气控制信号的情况下处于完全打开状态。

本发明通过一种再呼吸器类型的系统实现上述目的，该系统包括：

-咬嘴；

-第一呼吸袋，其用于呼出的呼吸气体混合物，通过软管特别是波纹软管与所述咬嘴连通；

-第二呼吸袋，其用于已经去除二氧化碳的呼吸气体混合物，该第二呼吸袋也通过软管特别是波纹软管与咬嘴连通；

-滤罐，其从呼出的呼吸气体混合物中去除二氧化碳，该滤罐放置在单个呼吸袋的上游或下游，或者集成所述第一呼吸袋和所述第二呼吸袋，或者当所述第一呼吸袋和所述第二呼吸袋是单独的装置时置于它们之间；

-储仓，用于补充呼吸气体混合物中的氧气水平的预定量的气体混合物，其中补充气体混合物在高压下存储，如压缩气瓶；

-管，其将补充气体混合物从高压储仓供应到回路，在该管中设置有供应预定量的补充气体混合物的压力受控的供应单元，该供应单元是伺服控制类型的；

-选自以下传感器或以下传感器的组合的一个或多个传感器：压力计、氧气水平传感器、二氧化碳水平传感器、用于去除二氧化碳的滤罐的消耗传感器、具有补充气体混合物的储仓的填充水平传感器；

-电子控制单元，其接收来自所述传感器的测量信号，并产生控制伺服控制供应单元的信号，该信号根据所述伺服控制供应单元的这些控制信号而被确定，并且其中

-所述供应单元包括常开型伺服控制的供应阀，即在没有致动和/或供应控制信号的情况下，该供应阀自动且稳固地保持供应补充气体混合物的状态。

根据一个实施例，电子控制单元执行控制程序，通过该控制程序，所述电子控制单元和传感器被设置成检测以下值中的至少一个或多个或以下值的组合：呼吸气体压力、第一呼吸袋和/或第二呼吸袋中的氧气水平、第一呼吸袋和/或第二呼吸袋中的二氧化碳水平、二氧化碳滤罐的消耗水平、储仓中补充气体的压力，并且该控制程序将控制单元设置成确定为了补充呼吸气体混合物中预定氧气水平所需的要在回路中供应的补充气体的量，并且产生供应单元的控制信号，该信号对应于所述供应单元的致动以馈送为了补充呼吸气体混合物中预定氧气水平所需的要在回路中供应的所述量的补充气体。

在适当的情况下，结合控制单元，可以提供显示接口以显示：由所述一个或多个传感器确定或根据所述一个或多个传感器测量的值而确定的一个或多个测量数据和/或其他数量，和/或字母数字或图形消息或信息。

所述接口可以提供一个由图形处理单元控制的显示监视器，该图形处理单元直接执行图形显示程序或者由控制单元控制，使得被设置以图形表示来显示：由所述一个或多个传感器确定或根据所述一个或多个传感器测量的值而确定的一个或多个测量数据和/或其他数量，和/或字母数字或图形消息或信息。

仍然根据实施例，该实施例被提供可以作为替代或与先前的相结合，所述电子控制单元可以提供与命令和/或数据输入装置连接的接口，该命令和/或数据输入装置可以通过电缆或无线连接而与之连接。

根据另一实施例变型，处理单元可以提供端口，用于连接到存储和/或传输程序的外围设备或其他数据库。

根据另一方面，执行控制程序的电子控制单元是用于控制向再呼吸器回路中供应富氧补充气体混合物的系统，该系统包括：

至少设置装置，其用于设置至少一个操作点或设定点SO2，该设定点对应于用户可以在该回路中吸入的气体中O2的目标浓度，所述至少一个设定点(SO2)大于至少一个最小安全值(SMIN)；

至少检测装置，其用于检测可在该回路中吸入的该气体的实际O2浓度；

至少供应装置，其用于供应该富氧补充混合物；以及

至少控制装置，其用于所述供应装置；

供应装置的控制装置可基于向呼吸气体混合物中添加氧气所需的补充气体混合物的体积来控制，以使呼吸气体混合物中的氧气水平回到对应于由设定装置确定的至少所述设定点SO2的实际O2浓度的值。

根据另一实施例，可以提供最大SO2max设定值，控制补充气体供应装置，使得呼吸气体混合物中的氧气水平不超过所述最大SO2max设定点。

因此，由于可以提供最大设定点阈值，再呼吸器控制系统允许通过控制补充气体的流量和供应装置(例如常开型电磁阀)的打开时间来调节呼吸气体中的氧气份额。根据气瓶中补充气体的氧气份额和补充流量两者，该系统可以被配置成设定呼吸气体混合物的氧气份额的值，并在潜水期间改变混合物的氧气份额，使得进一步优化气体的使用。例如，如果气瓶中的补充气体是高氧40，通过设定非常低的补充气体流量，可以在回路中的呼吸气体中获得氧气份额，例如回路气体中氧气的25％。换句话说，从氧气份额为40％的补充气体开始，如在高氧40的情况下，回路中的份额可以减少到25％，使得在气体的使用中具有更高效率。

根据另一实施例变型，可以提供根据上述实施例中的一个或多个的再呼吸器系统，其中提供了用于减压的第二气瓶。这样，可以针对涉及非常长的减压时间的情况优化再呼吸器系统。

在这种情况下，含有补充气体的第一气瓶可以有利地与回路断开(例如，具有40％氧气的气瓶)，并且具有80-100％氧气的第二气瓶可以连接到回路，使得减压过程可以用具有高氧气浓度的气体有效地进行。

根据另一特征，富氧补充混合物是氧气和诸如氮气或其它气体或其混合物的至少一种另外的生理惰性气体的混合物，富氧混合物中的氧气含量百分比高于大气中的氧气含量。

根据示例性实施例，补充混合物的氧气含量可以在22％和60％之间，优选地在28％和60％之间。

在一个实施例变型中，补充混合物包含相对于诸如氮气、其它气体或其混合物的不可呼吸气体组分的40％至50％的氧气含量。

显而易见，由于常开型阀，在再呼吸器系统的电子设备发生故障的情况下，特别是在没有电力的情况下，补充混合物以足以满足紧急情况需要的流量自由流入回路。

仍然根据有利的实施例，电子控制单元设置有功能诊断自动子系统，在检测到电子单元和/或连接到所述电子单元的一个或多个外围设备的一个或多个不正确操作条件的情况下，该子系统通过自动不可逆地或绝对地停止把供应阀保持在关闭状态的供应阀的控制信号的输入而把供应阀设置在打开状态。

附图说明

根据附图中描绘的一些示例性实施例的以下描述，本发明的这些和其他目的将变得更加明显，其中：

图1示出再呼吸器型和半封闭回路型呼吸系统的电路的示意图；

图2示出了根据本发明的设备的实施例的流程图，其中紧急功能模式由至少部分地基于诊断分析工作的控制单元激活。

具体实施方式

在图1中，示意性地示出了半封闭回路再呼吸器系统。用户通过咬嘴10吸入和呼出包含在回路中的呼吸气体混合物。咬嘴10具有到第一呼吸袋20的连接分支，呼出的空气被注入到第一呼吸袋20中。先前呼出的呼吸气体混合物在二氧化碳去除单元30中被处理之前以及在先前吸入/呼出过程中消耗的氧气含量被补充之前，在吸入过程中止回阀21防止先前呼出的呼吸气体混合物从第一呼吸袋中被吸入。

第一呼吸袋20的输出端与用于去除二氧化碳的滤罐连通，并且已经去除了二氧化碳的气体混合物被供应到第二呼吸袋40。

供应补充呼吸气体中氧气水平的气体混合物的管60把第二呼吸袋40与气瓶50连接，气瓶50在给定压力下容纳预定量的所述补充混合物。

减压器70设置在补充气体混合物供应管60中，以控制供应到呼吸袋40中的补充气体的压力，而向第二呼吸袋的补充气体混合物的供应通过电磁阀80来控制。

第二呼吸袋40通过止回阀41与咬嘴10连通，止回阀41防止呼出的气体混合物流也被供应到第二呼吸袋40。

该系统由90标记的控制单元控制。控制单元90基于设置在系统中的各种传感器的测量信号产生供应电磁阀80的控制信号，这些传感器没有彼此分开描绘，而是由框100总体地描绘，以不使图复杂化。

可以提供不同的传感器组合来测量不同的量。

在最小配置中，该系统包括至少一个用于呼吸气体混合物中氧气浓度的传感器，该传感器可用于监测呼吸气体混合物中的氧气水平，并确定补偿由于呼吸循环导致的氧气消耗所需的补充混合物的量。

优选提供两个传感器用于测量氧气浓度：

用于测量环境压力的传感器；

用于测量氧气分压的传感器，

并且可以从这两个测量值中获得氧气份额，它是半封闭式再呼吸器中关注的量度。

根据一个改进，可以进一步提供呼吸气体混合物中二氧化碳浓度的至少一个传感器、用于去除二氧化碳的滤罐的饱和水平的至少一个检测器、补充气瓶的压力和/或充气水平的至少一个传感器。

这个或这些传感器是可选的传感器，因为通过以正确的频率更换碱石灰，滤罐容量得到了非常满意的控制。相反，测量气瓶内的压力是为了在气体几乎消耗殆尽时警告潜水员。

因此，通过检查呼吸气体混合物中的二氧化碳水平和从呼吸气体混合物中去除二氧化碳的滤罐的持续时间两者以监测滤罐的剩余寿命和因此监视潜水的时间限制而获得的改进超出了基本配置中控制系统的性能。

类似地，可以参考补偿呼吸气体混合物中氧气消耗的可能性来检查补充混合物的量和潜水时间。

还可以提供其他量的测量，这些测量相对于最小配置来说更加冗余，并且可以通过交叉检查测量值来帮助提高系统控制的可靠性水平。例如，氧气水平可以在将咬嘴10连接到第一呼吸袋20的呼气分支和将第二呼吸袋连接到咬嘴10的吸气分支两者中测量，或者分别在第一和第二呼吸袋中测量。

控制单元90可以由模拟或数字硬件组成。

在一个实施例中，用于计算供应到回路中以补偿呼吸气体混合物中氧气的生理消耗的补充混合物的量的算法可以持久地在硬件中实现，结果，电磁阀80的控制信号取决于根据上述任何传感器配置的一个或多个传感器检测到的测量信号。

另一方面，优选实施例的变型规定硬件由配备有处理器的处理器单元、至少一个存储单元、至少一个工作存储器和至少一个程序加载端口组成，其中计算算法被编码为可由处理器执行的指令，以确定供应到回路中以补偿呼吸气体混合物中氧气的生理消耗的补充混合物的量，并且因此根据由一个或多个传感器在任何上述配置下检测到的测量信号来确定电磁阀80的控制信号。

根据进一步的改进，控制系统包括至少一个通信端口，用于与总体上用91标记的一个或多个不同类型的数据和/或命令输入接口通信。

通过这些接口，可以设置系统操作条件，例如用于配置计算算法的参数和/或呼吸气体混合物中氧气含量水平的阈值和/或用于设置滤罐功能的参数和用于设置也可以连接到控制单元90的附加外围设备的参数，例如图形接口，其中相对于可用工具和菜单或信息的接口本身的外观和/或关于滤罐和/或补充气体混合物的操作状态和预期寿命的信息表示的外观，以及与潜水规划和减压时间相关的方面，可以在外观上改变以方便用户理解。

根据另一特征，控制单元90可以包括连接到控制单元本身的端口的显示监视器92。显示器也可以是触摸屏。

根据另一个实施例，控制单元90可以配备有一个或多个无线通信端口93，使得与任何类型的设备或外围设备通信，并且还可以集成有向其他控制单元发送识别和/或通信信号的装置，用于与远程控制站和/或其他用户的其他单元通信。

由于数据和/或命令输入接口91，可以存储至少一个操作点或设定点(SO2)，其对应于使用中在呼吸气体混合物中(例如在第二呼吸袋40中，或在将第二呼吸袋40连接到咬嘴10的分支中)要达到的O2浓度。

测量实际存在于呼吸气体混合物中的O2浓度的传感器100可以设置在第一呼吸袋和第二呼吸袋两者中，或者设置在连接到呼吸袋的通向咬嘴的分支中，并且由这些传感器确定的值用于确定要被引入第二呼吸袋40中的补充气体混合物的量，以使呼吸气体混合物中的氧气浓度恢复到预定设定点的值。

由构成控制单元90的处理器单元计算的数据被控制单元本身转换成用于阀80的命令。

阀80是常开型的，即伺服控制阀，在没有控制信号的情况下，该阀处于完全打开状态，而需要控制信号来进入关闭状态。因此，这意味着上述控制信号也包括没有信号的情况。当电子控制单元90检测到需要将预定量的补充混合物供应到呼吸袋40中时，它停止到阀80的输入信号，以使阀80打开预定的时间，该时间由通过阀80的孔的补充气体混合物的每单位时间的量和补充气体混合物中的氧气浓度来限定。

如果呼吸气体混合物中的氧气浓度处于设定水平，则阀80保持关闭，并且由控制单元向其提供相应的控制信号。

这种配置的优点在于，在没有电力的情况下或者在可用电力低的情况下，阀80处于打开状态，因此允许补充混合物自由进入呼吸袋40。

机械减压器70确保压力处于由其自身控制和设定的值。此外，回路中有过压阀，当压力超过某个最大设定值时，该阀排出一定量的呼吸气体混合物。

在图1中，该阀用110表示。

同时，过压阀110是设置在半封闭回路再呼吸器中的系统，用于从回路中排出与供应到呼吸袋40中的补充气体混合物的量相对应的一部分呼出的呼吸气体混合物。

根据另一个实施例，可以控制在伺服控制供应阀80的打开状态下补充气体混合物的流动。在这种情况下，可以提供流量调节单元120，该流量调节单元120可以用固定的或可调节的通道孔来调节，并且与阀的通道孔串联放置。

用于调节补充氧气水平的气体混合物流量的流量调节单元可以由如图所示的与阀分离的单元组成，或者可以集成在阀中。

调节在制造过程中只能进行一次，并且在维护工作中是可自适应的，或者可以通过也由控制单元90控制的致动器来进行。

有利地，当致动器可用于改变流量调节器120的通道孔的调节时，在致动器缺乏电源的情况下，设置优选保持稳定，使得为了操作致动器，需要主动动作来改变设置。

在一个实施例中，流量调节器装置120被设置成提供恒定流量的补充混合物，优选具有相对高的流量，可选地在15至25l/min之间。

根据本发明的又一实施例，可以提供其中装载有诊断分析程序的控制单元，该控制单元通过在检测到能够损害呼吸气体混合物的适当补充的潜在失效或部分故障的情况时控制至少阀80的打开状态来例如循环地和主动地执行程序本身，而不提供把阀保持在关闭状态的控制信号。这样，由于控制单元对系统的主动干预，可以防止用户由于相对于设置为设定点的浓度逐渐改变氧气浓度的故障而在意识不到的情况下处于危险状态，或者执行不推荐的操作。

图2中的流程图显示了上述诊断循环。

在步骤200中激活诊断程序。这是作为控制单元90的一般设置来完成的。

在步骤210中，通过跟踪诊断循环的重复次数来激活诊断循环。

根据优选实施例，诊断程序执行各种功能的检查测试。与所示的流程图相比，只能提供图2所示的一些功能。

特别地，在示出最完整的诊断系统的该示例中，在步骤220中，执行处理器的功能检查。在步骤230中检查存储器操作。在步骤240中检查传感器的功能。在步骤250中，诊断程序计算在设定的氧气水平和再呼吸器回路中实际测量的氧气水平之间的偏差。该步骤还可以包括偏差值与先前循环的比较，因此可以检查实际氧浓度值的漂移，该漂移可能是由控制单元和/或传感器功能的逐渐丧失引起的。

如步骤260所描绘，也可以执行二氧化碳去除滤罐的功能测试，这可以包括检测滤罐的状态和确定呼吸气体混合物中二氧化碳的浓度两者。

步骤270分析与检查相关的数据，并且基于与风险确定表的比较或用于计算风险指数的算法，根据用数值评估表示的测试结果，确定是否系统功能足以保证在正常情况下继续潜水，或者系统正在经历故障并且有必要切换到紧急操作模式。

在第一种情况下，在诊断检查循环的序列中提供的时间间隔之后执行下一个循环。在第二种情况下，步骤280报告向紧急状态的转变，并且步骤290基本上通过停止至补充混合物供应阀的把阀本身保持在关闭状态的信号输入，从而使补充混合物供应阀持久地处于固定的打开状态来激活该状态。

根据上述一个或多个实施例变型，可以执行其他步骤。

在步骤291中，当电子控制单元90和外围设备91、92、93中的至少一些以及传感器100中的至少一些正在操作时，电子控制单元可以通过根据先前执行的检查仅执行其适当操作的功能来继续操作。

有利地，至补充气体混合物供应阀的关闭控制信号的输入被阻断，使得相同的阻断状态自动地不可逆，即在极重要模式下发生。

在这种情况下，例如，在将供应阀的致动器连接到控制单元90的电线中，可能存在具有常开触点的类型的继电器，并且在没有信号的情况下，可能会呈现稳定且不可恢复的打开表现。因此，只有在系统功能测试完成后，再呼吸器维护人员执行手动复位时，把供应阀保持在关闭状态的控制信号才能输入到供应阀。

有利地，根据一个实施例，由控制单元，即由控制单元的自诊断子系统执行的各种自诊断循环的结果可以存储在存储器或专用存储区域中，并且可以由维护人员访问和/或下载以进行远程分析，以识别导致紧急操作模式激活的原因。因此，然后可以识别并消除原因，并且关键继电器或开关140可以手动返回到连接到供应阀80的致动器的管线的关闭状态。

仍然根据另一个特征，有可能提供一种紧急呼吸环路，其包括潜水调节器130，潜水调节器130通过手动阀直接连接到压力调节器下游的补充混合物气瓶，从而形成传统类型的开放式呼吸系统，该系统可以替代地用于再呼吸器回路。这涉及额外的安全性，尤其是当例如由于滤罐30的故障而使二氧化碳过滤功能不再可用时。

根据一个实施例，提供了一种替代的潜水调节器130，其通过减压器70连接到气瓶50。

Claims (11)

1.一种再呼吸器系统，包括：

-咬嘴；

-第一呼吸袋，其用于呼出的呼吸气体混合物，通过软管——特别是波纹软管——与所述咬嘴连通；

-第二呼吸袋，其用于已经去除了二氧化碳的呼吸气体混合物，所述第二呼吸袋也通过软管——特别是波纹软管——与所述咬嘴连通；

-滤罐，其从呼出的呼吸气体混合物中去除二氧化碳，被置于所述第一呼吸袋和所述第二呼吸袋之间；

-储仓，用于补充所述呼吸气体混合物中的氧气水平的预定量的气体混合物，其中所述补充气体混合物在高压下存储；

-管，用于把所述补充气体混合物从高压储仓供应到所述第二呼吸袋，并且在所述管中设有压力受控的供应单元以用于供应预定量的补充气体混合物，所述供应单元是伺服控制类型的；

-一个或多个传感器，所述传感器选自以下传感器或以下传感器的组合：压力计、氧气水平传感器、二氧化碳水平传感器、用于去除二氧化碳的所述滤罐的消耗传感器、具有所述补充气体混合物的所述储仓的填充水平传感器；

-电子控制单元，用于接收来自所述传感器的测量信号，并据此产生控制所述伺服控制的供应单元的信号，

所述系统的特征在于：

-所述供应单元包括常开型伺服控制的供应阀，即在没有控制致动信号的情况下，该供应阀自动且稳固地保持供应所述补充气体混合物的状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，提供了流量调节器，用于补充所述呼吸气体混合物中氧气浓度水平的气体混合物的流。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述电子控制单元是处理器类型的，并且其执行控制程序，利用该控制程序，所述电子控制单元和所述传感器被设置成检测以下值中的至少一个或多个或以下值的组合：呼吸气体压力、所述第一呼吸袋和/或所述第二呼吸袋中的氧气水平、所述第一呼吸袋和/或所述第二呼吸袋中的二氧化碳水平、所述二氧化碳滤罐的消耗水平、所述储仓中的补充气体混合物的水平、所述储仓中的补充气体的压力，并且所述控制程序把所述控制单元设置成确定为了补充所述呼吸气体混合物中预定氧气水平所需的要在所述回路中供应的补充气体的量，并且产生用于所述供应单元的控制信号，该控制信号对应于所述供应单元的致动，使得馈送为了补充所述呼吸气体混合物中预定氧气水平所需的要在所述回路中供应的所述量的补充气体。

4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的系统，其中，结合所述电子控制单元提供接口以显示：由所述一个或多个传感器确定或根据所述一个或多个传感器测量的值而确定的一个或多个测量数据和/或其他数量，和/或字母数字或图形消息或信息。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述接口可提供由图形处理单元控制的一个显示监视器，所述图形处理单元直接执行图形显示程序或者由所述控制单元控制，使得被设置以图形表示来显示：由所述一个或多个传感器确定或根据所述一个或多个传感器测量的值而确定的一个或多个测量数据和/或其他数量，和/或字母数字或图形消息或信息。

6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的系统，其中所述电子控制单元可作为替换或相结合地被提供接口，用于通过线缆或无线连接来连接可与之连接的命令和/或数据输入装置，和/或连接用于连接存储和/或传输程序的外围设备或其他数据库的端口。

7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的系统，其中，提供了用于预定量的呼吸气体混合物的排气阀，用于维持所述呼吸气体混合物的预定压力。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述阀可以通过所述电子控制单元的命令被激活或去激活，并且优选地是常开类型的伺服控制阀。

9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的系统，其中，所述电子控制单元设有功能诊断自动子系统，在检测到所述电子单元和/或连接到所述电子单元的一个或多个外围设备的一个或多个不正确操作状态的情况下，所述子系统把所述供应阀设置在打开状态，自动不可逆地或绝对地停止所述供应阀维持其在关闭状态的控制信号的输入。

10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的系统，其中，补充氧气的气体混合物是氧气和至少一种另外的生理惰性气体的混合物，所述生理惰性气体例如是氮气或其他气体或其混合物，在该混合物中，相对于不可呼吸气体组分如氮气、其他气体或其混合物，氧气含量的范围可以在22％至60％，优选在28％至60％，优选在40％至50％。

11.根据前述权利要求中的一项或多项所述的系统，其中提供用于氧气含量高于60％的补充气体的至少一个第二储仓，并且该附加的储仓替代所述第一补充气体储仓连接到所述再呼吸器的呼吸环路。