CN111494823A - 用于气体、数据、通信获取/文档记录、辅助电力和安全的集成脐带递送系统 - Google Patents

Abstract

一种脐带系统，用于在柔性保护性覆盖物内向在恶劣环境中的用户发起并且递送多个不同的呼吸气体、安全系绳、用于可用文档记录的多向的、多格式的数据/通信获取和递送的多个辅助线、个人/情境意识和用于工具、辅助或装置削弱的辅助电源。

Description

用于气体、数据、通信获取/文档记录、辅助电力和安全的集成 脐带递送系统

本申请是申请日为2014年12月23日，名称为“用于气体、数据、通信获取/文档记录、辅助电力和安全的集成脐带递送系统”的中国专利申请201480068888.0的分案申请。

相关申请的交叉引用

该申请要求如下临时专利申请的权益：

·No 61/920,670，日期为2013日12月24日

·No 61/946,854，日期为2014年3月2日

·No 62/093,866，日期为2014年12月18日

技术领域

本发明涉及用于向在恶劣环境中操作的一个或多个用户的多向的、多格式通信和数据获取以及安全系绳的呼吸气体、能源和文件系统的组合的、冗余的和可补充的递送。

背景技术

本发明涉及向在恶劣环境中操作的一个或多个用户的能源、通信、情境和个人诊断、安全系绳和呼吸气体的组合的冗余的和可补充的递送。例如，本发明可由在极端环境中操作的用户(“响应者”或“用户”)来使用，其中在单个柔性脐带系统中，用于监视关键的人类统计和情境意识以及用于递送呼吸气体的系统、通信、电源与安全系绳和可补充的冗余气体供应相组合，以用于呼吸和辅助应用二者，对于该脐带系统的供应由远程定位的操作员(“操作者”)来发出。这可包括到水下潜水员(SCUBA)以及诸如第一响应者消防员和危险品专家的陆地用户(SCBA)的脐带递送。

陆地和半水生系统已经演变成“全脸面罩”设计，其连同由用户/响应者穿戴的密闭服，将他们从他们工作所在的恶劣环境完全封闭起来。这些面罩覆盖整个脸。它们允许用户/响应者以呼吸未受污染的气体并且与远程操作者通信。

通过允许双向音频/视频通信的系统来促使通信。在全脸面罩“FEM”内促使音频通信，其中用户/响应者可向远程操作者或其它用户/响应者说话，其它用户/响应者通过耳机来听以作为回报。

通过在任何适合的频谱(即可见光、红外、声纳)中操作的“相机/传感器”来促使视觉通信，该“相机/传感器”通过脐带系统向操作者递送信号。如果相机/传感器在可见光谱以外操作，数据然后可转换为可见光谱，以经由集成显示器实时监视、记录并且递送到用户/响应者。

能源可用于为用户/响应者的附近的和遥远的工作区域供电照明，以及或者对相机/传感器供电以用于操作者查看、记录和或再分配。他们也可(仅通过示例的方式)对额外的用户/响应者辅助供电，例如由用户/响应者的热、环境的保护而穿戴的衣服内的辅助工具和加热元件。

为了安全或者作为“手信令”装置，系绳线将用户/响应者的线束系统直接附接到安全区域(或者地面或者水下)，以用于在电子通信故障的情况下与操作者通信。在主要的气体递送系统故障的情况下，线束系统也可保留独立的、备份、冗余的、气体呼吸供应。备份气体系统可能不仅服务用户/响应者需求的需要，它还可在营救的情况下服务“受害者”的呼吸气体需要，或者服务不直接连接到脐带系统的第三方用户/应答者的需要。

虽然在市场上存在上述独立系统中的每一个，它们没有被组合到单个的、完全集成的、重量轻的、容易运输的系统中。本发明不仅完成从未被设想的在紧急情况下的操作选项和可能性，而且还添加特征。

多重设计元素

设计元素1：通过在柔性防护物内将非互连的线(系绳、气体、通信、诊断、数据和电力)独立地组合在一起，每个线仅服务其功能。需要将极其重的UW/用户/响应者拉起到安全、配备齐全的、可能充满水的防护服的抗张强度完全来自安全系绳。将这作为其仅有的工作，设计需要具有极端的线性强度的重量轻的、高度柔性的线。结果，需要设计气体、通信、数据或电力递送线仅用于它们的最优、单一的功能。通过在潜水员和部署卷轴两处独立地终止每个线(系绳为最短)，本发明允许这些独立的功能。起重能力仅由系绳来承载。

独立于系绳，电力、通信、数据和气体线可在将所有线捆绑在脐带内的柔性、保护性护套内彼此并排地自由滑动。该设计在功能上实现了最大的灵活度，并且消除了它们各自的终止的点的损害(以及功能丧失)的可能性。

类似地，可由或者小直径的光缆或者高柔性的绞合线，以及适应于温度变化以及干扰拒绝的覆盖物来制成通信和诊断线。以类似的方式，用于辅助、工具或照明的电力线被限制于它们特定的要求。同等重要的是，气体线设计参数被限制于在寒冷、潮湿的环境中以最大的灵活度递送高压气体。

设计元素2：呼吸气体的主供应。脐带系统可递送呼吸气体供应。当该系统在地面(SCBA)上使用时，一般不发生环境压力上的变化。然而，当在水下(SCUBA)使用时，在短距离或增加的/减小的深度内发生快速的压力变化。这些变化不利地影响用户/响应者的呼吸气体的需求。与地面相比，用户下降越深，需要的气体越多。例如：在33英尺，用户/响应者在每个呼吸内需要两倍的气体。在99英尺，他需要四倍之多。需要额外的气体以抗衡抵挡他的身体内的空气腔的增加的水压。因此，脐带系统的组件有必要实时调节和调整用户/响应者对气体的需求。所述压力变化可能不影响通信/诊断线、电力线或系绳强度。

要解决呼吸气体相关的问题所需要的是多级系统，其减小不断变化的高压气体源，减小到由用户/响应者所需的不断变化的低压。用户/响应者通常采用将来自供应罐或压缩机的高压的气体减小到额定水平的“第一级”(或中间级)，该额定水平大致(150psi)大于用户/响应者所在的环境(深度)的周边压力。第二级被包含(通常在由用户/响应者穿戴的全脸面罩内)，其进一步将气体压力减小到用于自然呼吸的适合水平。

对于第一级，存在两个可能的位置：要么在源处的脐带系统之前，要么在具有用户/响应者的脐带线末端。在第一级位于源处的系统中，通过气体线被递送到第二级的气体压力是“低压”。该系统的优点在于，它是简单和基本的。

该系统的多重缺点是：

·它需要专用的地面操作者以及适当的配备，以不断地监视深度并且调节通过气体线递送的压力。对于适当的调节，操作者必须维持与UW/用户/响应者通信，知道他的深度以及相应地调节源输出压力以超过用户/响应者的周边压力。如果远程操作的压力太低，第二级(位于UW/用户/响应者处)将不递送所需的气体。如果过量，第二级将自由流动(不受控制地连续排出空气)。如果远程操作的压力落在他的深度所要求的以下，UW/用户/响应者将经历增加的呼吸困难。不足的空气将被递送到UW/用户/响应者。

·由于软管的内部压力低，它需要非常大的直径以允许足够的气体流到潜水员。大直径的软管是大的、体积大、沉重、繁琐，并且需要同样大的系统以用于部署。所述大块拦阻多个气体线路(用于多个气体递送选项)的使用，并且很大地禁止集成额外的线以用于A/V通信、数据、安全以及用于辅助的电力的能力。

在第一级被定位在UW/用户/响应者处时，在他的脐带操作端，供应到第二级的气体的调节是自动的。优势有许多：

·源的气体供应的全高压范围可递送到UW/用户/响应者；

·通过具有与“低压系统”相比小80％(以及甚至更轻时的更大百分比)的横截面直径的轻质气体线，高压提供足够的气流。

·用于气体线部署所需的系统相应地在大小、重量、复杂性上减小。它们的“易用性”相应地增加。

·允许多向通信、数据、辅助电力和安全系绳的简单的内脐带集成。

·基于用户/响应者的深度的恒定了解，不需要专用操作员以用于持续操作者监视和调节。

当前的“高压”设计使线受到在气体源的内部压力中的极端变化。该变化可跨越高达3700psi或更多。这将在如下情况中发生，即随着气体被消耗，源气体的开始压力是大约4500psi(或更高)并且然后降到800psi或更低。该极端的变化反复加压于整个系统，且新的(全部)气体源的每个插入跟随耗尽的先前源。该系统加压存在于从源到在潜水员处的第一级调节器。该变化也将安全因子限制到大致3:1(5000psi:15,000psi)

为了克服该限制，并且同时；a)三重安全因子(从3:1到9:1)；以及b)在整个系统中同时减小66％的加压水平，本发明采用“入口压力调节器”(“IPR”)，以将入口(IN)变化的源压力减小到稳定的——用户可调谐的出口(OUT)压力。这通常将被设定在1500psi。在该压力下，在整个系统上的安全的裕度(以及减小的磨损)显著增加(从3:1到9:1)；该压力被递送到位于用户/响应者处的第一级调节器。

设计元素3：呼吸气体冗余。在极端环境中操作的用户需要对于所有系统的冗余以确保最大的安全。为了促使该目的，本发明提供额外的安全系统以克服在各种环境中的可能的故障，包括双重冗余。在地面气体供应的中断的情况下，集成多端口气体块允许多个可替代源的选择。第一冗余源是通常在用户/响应者的背部承载的一个。通常，该罐将承载需要服务它们的浮力控制装置(“BCD”)和它们的防护服(“干式潜水服”)的气体。在地面供应故障的情况下，气体块可选择“背部罐”源，以用于冗余的第一层。在供应故障或被耗尽的情况下，气体块可选择“前面”罐(即，“小瓶(Pony Bottle)”)。在源将要故障或被耗尽的情况下(在潜水员捕集的情况下)，从背部罐导出的快速连接器可断开连接，以用于插入可替代的“外部”气体供应。或者可替代地，如果气体块支持更大数量的气体IN端口，则这些可被选择，采用旋转的IN的替代源，只要其有必要释放UW响应者。

气体冗余也由“小瓶”来提供。由于这层冗余是小的并且提供限制时间的水下，重要的是，该替代源总是充足的。为了促使该保证，本设计提供“在原位”的小瓶的“高压”再填充。如果出于任何原因，小瓶压力降到最优“3000psi”以下，则地面入口压力调节器(IPR)可由操作者“打开”以将下游气体线压力增加到3000psi。该动作将克服在集成的第一级罐阀/调节器的填充端口内的“检查阀”，并且允许小瓶从高压地面供应被填充——同时潜水员在水下。一旦被填充，地面操作员将使IPR返回到标称1500psi来操作。在过程中，小瓶HP气体IN检查阀将关闭——随着小瓶保持完全充满。

设计元素4：第三方访问地面供应。该相同的设计(在原位，再填充小瓶)还将无限的气体供应提供到没有被初始连接的第三方。该方的对地面供应的访问经历被附接到小瓶的第二级调节器。随着该罐被耗尽，从地面供应重复地补充小瓶。这些应用可包括水肺潜水员，该水肺潜水员采取用于延伸的“技术”潜水的地面供应系统。这些潜水可包括渗透潜水到沉船。如果另一个潜水员具有气体紧急访问需求，则地面供应的潜水员可以通过可反复从地面供应被再填充的“小瓶”的第二级来“共享他的地面供应。”，如上所述。

随着将多个“低压端口”添加到第一级调节器，将地面供应与用户/响应者连接，用户可同时将气体馈送到浮力控制装置(BCD)以及用户的“干式”防护服。

设计元素5：气体线多重：本设计的高压气体线(20-25％的可比较的“低压”系统的大小)提供机会以递送具有呼吸气体的不同混合物的多个、可选择线。随着在第一级调节器的高压侧添加气体选择器歧管，可选择多数气体线中的一个来馈送气体块。气体选择器歧管可位于在脐带线的终端用户处或者操作者处。

用于“商用”和或“技术潜水员”的多个气体源的益处是公认的。氧气、氮气和氦气的不同混合物被用于极大地增加潜水员的操作深度和持续时间。类似地，通过改变在上升时的气体混合物，需要用于“减压”的时间可显著减少。

设计元素6：多格式通信。脐带系统通常被用在环境状况有问题的/有害的地方。在多个用户/响应者与地面操作者之间的音频通信对于在恶劣环境状况中的安全、高效的工作是必要的。使用全脸面罩[“FFM”]的UW/用户/响应者可使潜水员到潜水员以及潜水员到地面进行通信。

设计元素7：情境意识增强(“SAE”)。对于UW/用户/响应者和操作者二者来说，工作区域的能见度和照明是理想的特征，其中并行的目标可能是查看和或文档记录操作。通过各种系统，不限于可见光，可实现“照明”。通过包括可见的和不可见光、可听见的和听不见的声音以及甚至磁性的各种频率，可照明物体。完全的照明可需要多个源，其同时操作以减轻衰弱的“背向散射”，即将照明反射到源的悬浮在水中的颗粒[或陆地上的烟雾]。背向散射损害视力的深度。可替代照明源(例如红外和“声纳”)可采用微小的“个人”广播/接收系统，该广播/接收系统可向远程操作员传送多个/可替代的光谱。采用膝上型计算机，或适合的专用装置，可通过远程操作者同时查看和记录“视觉的”图像，然后将其递送回用户/响应者，在视觉上增强的(或从非视觉数据到视觉图像的转换)用于使用“在面罩中”显示(与“夜视镜”没有什么不同)的扩大的、实时应用。在UW/用户/响应者可能只能够“看见”可见光中的数英尺时，这些个人系统可扩展“查看”范围到数百英尺或更多。该益处被称为“情境意识增强”(SAE)。

所述SAE系统需要通过相同的脐带系统的可递送的电力。当前技术允许脐带系统通过有线或者光缆将低功率DC电能递送到集成的系统。

设计元素8：个人实时诊断(“PRTD”)。采用多格式、多向的通信，有机会独立地监视UW/用户/响应者的关键统计数据，尽管其在极端恶劣状况下工作。安全问题，例如核心体温/末端体温，容易用交织在用户的衣服内，或者在对他们的皮肤的一次性的“补丁”上的传感器来测量。在他自己意识到这个之前，物理胁迫和低温可迅速损害潜水员的效率并且产生严重的安全问题。因此，也可以热疗，借此用户/响应者变得过热。地面人员可容易地监视/诊断用户/响应者的关键统计数据，而不中断他的注意焦点——对他的工作。通过有线的或光缆，经由脐带系统，以或者数字或者模拟的格式，可向/从潜水员递送来自这些系统的数据。

设计元素9：不间断电源：[“UPS”]。多格式通信不是需要电源的唯一辅助。对于在极冷或变化温度中工作的用户/响应者，不仅保暖是重要的，而且将其调节以匹配环境需求的能力对于优化安全和效率是必要的。标准的干式潜水服固定在其热保护的范围中。在夏天和冬天之间变化很大的温度中操作的用户/响应者常常需要适用于每个季节的多件衣服。该解决方案是昂贵的。例如：在低于冰点的空气中等待的后备用户/响应者具有与这些在冰下工作的人的需求的不同的热保护。当这些用户从一个环境移动到另一个(即，从空气到冰下，以及返回空气)时，它们的热要求可彻底地、即刻地改变。单个、容易地/即刻地可调节的、电动的衣服系统是划算的解决方案，无需沉重的电池给他们供电。向单个“所有环境”衣服递送一个或多个电路的不间断的、可调节的电力的脐带系统是优良的、更划算的、可适应的解决方案。用于包括照明的专用应用的类似递送的、专用的“电动工具”现在可以是更轻量的、“无电池”的变型。

设计元素9：模拟、数字或光学：数据、通信和电力“导线”不限于通过“铜”来递送。在本文中描述的所有的信号包含包括模拟或数字的所有形式。术语“经由光缆的功率或光子功率”光学地提供递送的电力，该电力从电激光二极管生成，被转换回用于电子设备的电力。可通过光学线被递送的源能量是超过线缆的安全性而存在的关注。

脐带系统不限于用于向要求稳定、不间断的远程供应的装置和应用递送能量的方法。

设计元素10：所有通信和数据流的实时监视和文档记录/记录。数据通信的目标不限于实时安全措施和使命决策的做出。视频、音频、数据的同步、冗余的记录对于证据收集、发布使命汇报以及预使命训练是必要的。即时系统设计将包含(经由额外的“即插即用”模块的连接)(而不限于)以下应用：冗余的视频记录、音频记录、数据采集，既在水下又在地面上。在地面动作可影响地下动作的地方，地面文档记录(例如证人陈述或其它“硬的”证据)是适用的。记录系统将包括需要用于PRTD和SAE的那些。

设计元素11：恒定压力不间断气体供应：[“CPUGS”]。在变化的周边压力下，UW/用户/响应者需要呼吸气体的恒定源，与源供应的变化的高压相独立。系统可自动地起作用，而无需操作者监视用户的深度并且调节被递送到用户/响应者的气体压力。该任务可仅通过高压气体递送系统来实现，其中第一和第二级均位于UW/用户/响应者处。

设计元素12：恒定压力不间断气体供应：[“CPUGS”]如在目标5中描述的递送呼吸，但具有气体线压力的可预测的恒定度。这可仅通过如下方式来实现，即包含位于在脐带内的供应源与气体递送线(多个)之间的入口压力调节器(“IPR”)。IPR的巨大优势：如从整个系统来看的输入压力(从调节器看为下游)不仅保持稳定而且恒定，还可将其调整到操作的特定环境状况——不管在气体源的递送压力中的大的和突然的变化(如随着切换源灌所发生的)。优点是：安全因子的显著增加以及系统压力和磨损的相应减小。

设计元素12：递送多个即时可选择的呼吸气体线的选项，每个为不同的混合物。

设计元素13：通过由任何适合的材料制成的高压气体线递送在上文中描述的呼吸气体。

设计元素14：在抵抗磨损的柔性保护性覆盖物中递送气体、数据和系绳的整个系统，该覆盖物允许小直径的弯曲半径。对于每个递送的服务采用多个小直径线的一个优点是，对于每条线能够相对于彼此独立地滑动和调节。这对于实现小直径弯曲半径是有必要的。将线保持在一起的一个选项是将它们捆绑在按需要弯曲和调节的编织纤维的单个、柔性护套内。类似地，当它们离开水生环境时，允许内线“呼吸”，并且消散湿度。第二个选项是将它们捆绑在集成的外壳中，该外壳是柔性的但能够跨越尖锐物体滑动，而没有磨损或破裂。

设计元素15：从部署系统部署整个脐带系统，在该部署系统中，全部应用(包括但不限于，安全系绳、通信、情境意识增强、数据、诊断、电力和多个气体线路)都从来自部署系统的集线器内的各自的连接器和紧固件来部署。这又经由旋转接头、滑环或其它可连接装置外部地(对于部署系统)连接到它们各自的源模块。

设计元素16：与被包含的冗余气体递送系统相结合，递送上面描述的所述呼吸气体，其中所述系统可以是或者被附接到用户/响应者，或者通过第三源(例如另一个UW/用户/响应者或外部(“RIT”)瓶)被递送到用户/响应者。通过使用多个端口气体块，所述冗余系统可被集成到系统中，所述多个端口气体块允许用于递送到用户/响应者的第二级调节器的每个后第一级和多个可替代气体源中的一个的选择。

设计元素17：与集成的冗余气体递送系统相结合，递送上面描述的所述呼吸气体，借此，或者通过直接连接，或者通过在整个脐带系统内包含的冗余系统中的一个，所述气体可被递送到第三方。

设计元素18：与包含的冗余气体递送系统相结合，递送上面描述的所述呼吸气体，其中在有或没有用户/响应者干预的协助下，通过由地面人员发起和维护的动作，所述冗余气体瓶可从脐带气体线再填充或补充。

设计元素19：如在此所描述的，同时向多个用户递送全部应用。

本发明创建用于紧急用户/响应者(陆地和水生)的重要的、救生的多重选项。

现有技术

对于发明人所熟知，在过去现在和未来的所有应用中，没有现有技术被完全集成到单个、紧凑、容易运输的“平台”系统中。

US4196307海洋脐带缆：承载例如软管和电缆的常规元件的任意数量或组合的成整体的海洋脐带缆。

US6390640用于水下潜水员的发光面罩：用于水下潜水员的发光面罩利用固定到面罩引导光到面罩的前面板的单色蓝绿色LED光源，并且具有安装在面罩上的用于致动光源的按钮控制。

US5070437用于水下使用的电光源：潜水光源包括具有封闭端和开口端的通常为圆柱形的壳体，在体处设置发光二极管和多个电池，以及通过将发光二极管的引线弯曲到与电池接合以使开口端的端盖致动光。拍环(clap ring)设置在圆柱形壳体的外面，在该拍环下，线可在光源的可脱卸配件上滑动成渔线等。

US6292213微型摄像机使用和使用监视：对于想要穿戴(或者将其附着到围绕他或她自己的基本支撑机构)并且自记录他的或她自己的娱乐(无论是室内还是室外，水下或其它)的运动员或游客来免提使用，微型摄像机是足够便携式、小型和耐气候的。

US5508736用于生产用于同时显示数据和视频信息的合成信号的视频信号处理设备：视频信号处理设备包括：用于生成数据信号的装置，所述数据信号表示摄像机的相对于参考的固定帧的物理状态，物理状态是位置、方向、高度、海拔或速度；用于从所述相机接收视频信号的装置；以及将所述数据信号与所述视频信号组合以生成组合信号的装置，通过该组合信号，在视频信号中包含的数据信息和视频信息可同时显示；以及用于向远程位置传送组合信号的装置，或者用于记录组合信号的装置。

US20070039617用于向潜水员供应呼吸气体的系统和方法：本发明涉及用于向潜水员供应呼吸气体的系统和方法。系统是开路型并且包括由加压容器(1)组成的气体源，该加压容器(1)旨在被放置在距潜水员一定距离处并且在高压下递送呼吸气体，该系统还包括旨在由潜水员承载的呼吸设备(4)和柔性软管(3)，该柔性软管(3)连接气体源和呼吸设备。柔性软管是高压型，气体在压力下通过柔性软管来传导，该压力基本上等于从气体源递送的压力，以及气体源被布置以能够在超过大致30bars的压力下递送呼吸气体。

WO 1992005999潜水设备和潜水方法的改进；用于脐带(例如用于潜水员)的水下部署和存储设备具有：卷轴，其具有间隔开的凸缘以包含围绕卷轴的毂(7a)的脐带服务组件；旋转接头，其在具有固定组件的毂中安装，该毂围绕该固定的组件旋转，所述组件接收服务并且将其馈送到与毂相连的旋转组件并且将所述服务耦合到脐带的一端；第一驱动装置，其旋转卷轴；第二驱动装置，其与导缆器相关联，通过该导缆器提取脐带或者将脐带再绕到卷轴上，两个所述驱动装置被布置以施加并且维持对在导缆器与卷轴之间延伸的脐带的运行的吸引力或阻力。

US20100288801具有紧固件的容器保持器：用于容器的保持器的一个设计实施例，可包括连接到保持器带带眼肘板的连接器带，在该保持器带带眼肘板中，通过箍带螺栓头保持就位的箍带螺栓与箍带螺母保持通过释放扣住紧固件来连接的紧固件箍带。如目标用途所要求的，使用各种容易的配置方法，容器可附接到用户或者主机装置，所述方法包括但不限于，具有集成的箍带调节器的紧固件的使用，或者将保持器附接到皮带、箍带或织带的紧固件的使用，通过这些的使用，包括到集成的释放扣的直接附接点。在各种环境状况和情境意识使用(包括但不限于承载用于水下潜水员的气体供应)中，设计实施例允许容器的容易附接、使用和部署。

WO 2013064962A2多端口分布歧管：可安装的多端口分布歧管包括连接到空心的旋钮、安装在歧管内的可旋转轴。通过旋转旋钮/轴，旋钮/轴组件的侧孔可选择性地与在歧管内的多个端口相交。所述组件还提供“关”位置，其中没有轴/歧管交叉点允许端口到端口的连接。

结论

总之，在发明人所意识的范围内，以前开发的装置或系统没有提供如简单、优雅和可靠的设计解决方案以用于在要求不间断、多源、冗余、呼吸气体供应、安全系绳、监视、多向多格式数据的文档记录和通信(包括但不限于个人诊断、情境意识)的恶劣环境中操作的(SCUBA和SCBA二者的)用户/响应者的多重的安全相关的需要；加上独立的电力分布，以及用于“在原位”的气体补充和气体冗余以及在紧急情况下将地面供应的呼吸气体向非集成的第三方递送的集成的系统。

发明内容

本发明是一种系统的设计的量子改进，该系统用于无关气体源压力的、不间断地在延长的/无限制时间阶段对安全、通信、个人/情境诊断、电力分布和呼吸气体的划算的脐带递送。对于在恶劣环境中操作的(SCUBA和SCBA二者的)用户/响应者的多重的安全相关的需要，本发明提供简单、紧凑、优雅、可靠、完全集成的和容易运输的设计解决方案。

附图说明

该系统包含大量的系统组件。参照图#1，它们是：

系统组#1：

呼吸气体源可包括(氧气与其它气体的)单个“混合”，或者多个可替代混合，每个要求它们自己的独立的供应源。“气体源”可包括一个或多个罐，或者压缩机，其能够向入口压力调节器(Inlet Pressure Regulator)馈送不间断的气体供应。IPR允许操作者选择性地确定对于每个气体源的整个下游系统的操作的“高”压水平。

系统组#2：

在来自多个源的多个混合、高压的情况下，需要多个气体选择器歧管选择适当的气体以使位于用户/响应者端处的第一和第二级调节器保持在足够的压力下以在名义上操作。如果该选择器位于系统的用户/响应者端处(参见系统组7)，则可将该系统组排除。

系统组#3：

该组包括多个模块，每个供应、获取、监视并且记录不同组数据和通信。另参见系统组#13。下面建议的模块仅以示例的方式提供，而不限于可被包括在该系统组内的系统的类型：

·音频通信：操作者用户/响应者将音频地通信。在多个操作者和用户/响应者的情况下，都将能够彼此通信。无论有无与视频通信同步，所有的通信将是可记录的。所有建议的系统包括所有可能的视角：在操作者和或用户级别之上、之处以及之下。

·情境意识——“视频通信”：一般使用术语“视频”。它包含用于观察、分析和记录用户/响应者的情境环境的任何系统的使用。用户安装系统(参见系统组12)可包括传统的视频摄像头，以及集成的照明。它可包括红外传感器。它可包括多频声纳系统，其用于在提供对于人类肉眼零能见度的环境中的对于数百英尺远的高分辨率可视化。用户安装的系统将向它们各自的装置递送它们各自的在脐带线“上(up)”的数据“上行(up)”到脐带线以递送至它们各自的装置，以用于监视、分析、记录并且如果需要的话，转换为可见光频率。经转换的信号然后可被发送回脐带“下行(down)”，到脐带以用于用户应用的“掩模面罩(in-mask)”画面。用于用户应用的源材料不限于由用户安装的传感器生成的材料。它还可包括在操作者水平级别生成的(直播或预记录的)音频/视频。所有建议的系统包括全部可能的视角：在操作者和或用户水平级别之上、之处和之下。

·情境意识——“个人诊断”：该术语一般被用于包括涉及用户/响应者的物理的良好状态(well-being)的所有形式的数据收集和传送。示例数据包括核心体温、末端体温、心脏速率、呼吸速率、气体速率消耗或任何其它“关键的统计资料”，所述其它“关键的统计资料”对于分析用户/响应者的健康是有必要的，并且对预测/避免可能由受损的用户促使的任何紧急情况是有必要的。所述数据可被发送“上行”到脐带，以用于由操作者职员进行监视和文档编制。所有建议的系统包括所有可能的视角：在操作者和或用户级别之上、之处和之下。

系统组#4

该组模块可包括包含电、气动和液压的任何类型的电力电路。(参见系统组#6)

·电：采用12VDC操作的适度供电的电动工具、仪器和辅助是常见的。相同的工具、仪器和辅助(“装置”)可通过特别设计的“恒电流”低电压、GFS保护的DC电路来供电。仅通过示例的方式，所述装置可包括动力钻、驱动器和切割工具。它们可包括用于分析系统和整体结构的板外电子装置。它们还可包括供应用于电加热衣服的电流的电路，在多个区域中，其用于增加的用户舒适性和灵活性。

·气动：采用多个独立的、高压气体线路的选项，出现用于对气动工具供电的选项。高压(“HP”)地面供应的气体可供给HP和低压(“LP”)气动工具，(采用小步骤下降的插入，在工具和HP线之间的调节器)。

·液压：采用多个独立的、高压气体线路的选项——出现用于通过液压供应工具和辅助的选项。

系统组#5

部署系统：是在整个脐带内用于将多条线(气体、液压、通信、数据)与它们的组成线相配合的任何适合的系统，使得它们全部操作地连接，而不管是否或者部署了总共多少脐带线。如果部署系统是旋转的，可包含旋转接头以及滑环的使用，如由它们的组成源(气体、液体、数据或通信)所要求的。

系统组#6

电力用途：该组包含通过在系统组#4中描述的源来供电的装置(工具、仪器和辅助)。所述装置可通过电流或HP气动和或液压来供电。

系统组#7

在来自多个源的多个混合、高压的情况下，需要多个气体选择器歧管选择适当的气体以使对于位于用户/响应者处的第一和第二级调节器保持在足够的压力下以在名义上操作。如果该选择器位于系统的这端，则可将系统组2排除。

系统组#8

防护服和浮力控制：在深度操作的用户/响应者要求免于环境影响的保护，以及对控制他们的深度的能力。环境的保护以“干式潜水服”的形式是常见的，该“干式潜水服”封装并且保护用户免于环境的温度和毒性。浮力控制通过可被调节为在任何深度处创建“中性浮力”的用户可充气气囊的使用来实现两个设备需要随着深度的增加的额外空气的插入，以及随着用户上升的空气的驱逐。传统上，这些装置的服务来自在用户背上的罐。即时脐带系统没有创建对于这个经过时间测试的方法的改变的需要。然而，脐带系统提供可替代的方法，通过接受HP呼吸气体并且递送用户/响应者的第一级调节器，该可替代的方法从脐带直接供应。如果“预先气体块(pre gas block)”第一级调节器(参见系统组#10)包括额外的LP气体OUT端口，这些可直接连接到防护服和BCD。该布置允许冗余罐#1和#3只用作他们的主要功能。(参见系统组11)

系统组#9

多端口低压气体块：来自可替代气体源的选择中的任一个的到用户的递送需要选择器装置或歧管。本发明提供源的选择。首先是通过系统组#5(其可包括或不包括系统组#2&#7)从系统组#1递送的“主”源。在系统组#1被中断的情况下，用户可选择来自或者第一(“背部”)或者第二(“前面”)的冗余罐(参见系统组#1)的气体，或者可替代的“外部”源，其可通过另一个用户或递送方法(即可旋转地连接的罐或来自另一个用户的“伙伴软管(buddyhose)”)来提供(见系统组#12)。

系统组#10

连接到多个端口气体块的每个气体源必须是“低压”。这意味着在脐带或可替代气体源内，HP气压在进入气体块之前已经减小到由第二级调节器要求的低压。该要求通过第二级调节器来设定，气体块将经由柔性低压软管直接馈送到该第二级调节器中。传统上，该第二级调节器位于用户的全面罩内。

系统组#11。

在气体递送中断的情况下，脐带系统需要备份冗余。第一冗余通过如传统上由用户/受访者穿戴的“背部罐”来提供。在第一冗余故障或损耗的情况下，气体块(系统组#9)可选择用于冗余的“前面罐”。

在本文中使用的术语“前面罐”和“背部罐”一般等同于在用户/响应者身体的任何地方附着的任何尺寸的包含源的任何两个罐。

系统组#12

外部气体源，包括任何/每个可能的气体源，无论该气体源递送自：额外的罐(其被可旋转地连接)或由来自另一个用户/受访者的由软管连接递送的气体源组成的“伙伴”系统，(不管他们的呼吸气体源：自包含或地面供应)，或者从额外的地面气体供应，其采用可直接连接到气体块的集成的第一级调节器，按照其低压要求。

系统组#13

随着到源系统组编号1、3、4&6的相互端，用户将从位于用户端处的关联的装置生成图像、个人、情境和传感数据。用户将接收呼吸气体(通过第二级调节器)并且系绳(tether)以生存和安全。用户将接收电路(电、气动、液压)以削弱所有用户使命所需的装置、工具和辅助。

具体实施方式

具体描述：图1

以下信息和在上文的图表示“用于恶劣环境中的用于生命、安全、数据递送/获取、电力、情境意识和人的通信的脐带支持系统”的一般设计特性。

它不表示最终生产产品的制造细节。响应于各种应用的要求以及涉及的技术和材料，将改变组件形状、尺寸和安装。

所述脐带支持系统包括一个或多个操作者可选择的高压气体源，其发起入口压力平衡调节器，该入口压力平衡调节器独立于每个供应气体源的不同压力，递送恒定的、操作者可选择的高压气体。

所述可选择的高压气体源连接到部署系统，该部署系统可通过高压气体线，同时递送多个气体混合，以为了用户选择，同时与其它源用于通信、个人诊断、情景意识增强、对于辅助装置的电力分配，以及安全系绳，这些全部保留在柔性覆盖内，并且从所述部署系统容易地被部署。通过包括模拟、数字、电线、光缆的多种方法，操作所述非气体相关的递送系统。

在用户端，所述系统将所述脐带线部署到用户/响应者，独立地组合在柔性、保护性覆盖物内。所述脐带与用户/响应者进行通信，如到与每个各自的组件连接器独立地进行通信(如通过它们的各自的功能所要求的)的覆盖物内的每个内部线所做的。所述系绳(tether)终止于连接到用户/响应者的线束的紧固件。所述电力分配线与需要电力的每个辅助设备通信。所述多方向、多格式的通信线与从它们的附接到用户/响应者的关联的装置而到达的相互线进行通信。

在操作员端，在所述部署系统内，每个气体、数据和通信线与每个各自的组件连接器独立地进行通信，如通过它们各自的功能所命令的。所述系绳终止于部署系统。所述电力分配线与每个电源(不管是电的、气动的或液压的)进行通信。所述多方向、多格式通信和数据线与每个各自的组件连接器进行通信，如通过它们的源功能以及它们所必须连接到的装置和或仪器所命令的。

在用户端，所述恒定高压气体线(多个)或者直接与第一级调节器进行通信，该第一级调节器可与多端口气体歧管进行通信，其中用户/响应者也可从多个可替代的后第一级/冗余气体源中选择，后第一级/冗余气体源或者通过用户/响应者来携带或者从外部源(例如备份RIT瓶或“潜伴”)的第三系(tertiary)来供应。所述气体块与用户/响应者的第二级调节器进行通信。所述冗余罐也可与用户/受访者的防护服和BCD进行通信。所述HP脐带气体线也可与所述冗余罐进行通信，以“在原位”补充他们。

本发明进一步允许高压气体的“在原位”的补充到二者，第一冗余“背部”罐，或者第二冗余“前面”罐。这仅通过如下来完成，即操作者将地面供应的内部高压升高到它的比冗余罐的内部压力更高的任何PSI。如果被包含在系统内，这将自动地打开在每个罐上的集成的罐阀/第一级调节器内定位的气体输入检查阀(Gas In CheckValve)，以补充所述冗余罐。

在用户端，所述电力线(电、气动或液压)与它们的各自的装置、工具和辅助进行通信，以用于通过用户/受访者的应用。

本发明可由天然的或合成的足够强以承受内部气体压力的任何适合的材料来构成，可能不受磨耗、腐蚀和所有其它习惯的“磨损”因素的影响，所述因素通常由该性质的系统和装置来经历。

Claims (15)

1.一种脐带系统，用于在由任何适合的天然的或合成的材料制成的单个柔性保护性覆盖物内向在恶劣环境中的多个用户从近端提供和部署多种不同混合的呼吸气体、安全系绳、用于可用文档记录多向的、多格式的数据/通信获取、分布和递送的多个辅助线、个人/情境意识和用于工具、辅助、传感器或装置削弱的辅助电源，借此多个可变高压气体源与可在可选择的恒定压力下操作的多个入口压力调节器进行通信，所述多个入口压力调节器通过柔性高压气体线与多个部署系统进行通信，所述多个部署系统与由任何适合的材料制成的多个柔性高压气体线进行通信，其中所述高压气体线选择性地在远端与多个第一压力减小调节器进行通信以向所述多个用户以适合的压力递送所述气体；或者可替代地，所述压力减小调节器与多端口气体分配选择器歧管进行通信，所述多端口气体分配选择器歧管与多个第二压力减小调节器进行通信以向所述用户以适合的压力递送所述气体。

2.根据权利要求1所述的脐带系统，其中所述柔性保护性覆盖物和所述高压气体线在近端与所述部署系统进行通信；以及其中所述柔性保护性覆盖物进一步包含由任何适合的天然或合成的材料制成的安全系绳；多个独立的、多格式、多向的电路由天然或合成的任何适合的材料制成，以用于获取、递送、监视、分配并且用文档记录所述通信和感应数据；多个独立的辅助电力电路和线由任何适合的天然的或合成的材料制成，借此，在远端的辅助工具、仪表和装置可在近端通过在远端的适合于所述装置和用户的动力源来削弱。

3.根据权利要求1所述的脐带系统，其中所述高压气体线在远端与所述多个用户联通，或者直接地通过所述压力减小调节器，或者通过至多个高压冗余后备气体保持罐的所述高压气体的中间递送，气体保持罐随后递送所述气体至所述多个用户。

4.根据权利要求1所述的多端口气体分配选择器歧管，其中所述呼吸气体可从多个可替代的压力减小调节气体源被可选择地递送到所述第二压力减小调节器，以便以适合压力向所述多个用户递送所述气体。

5.根据权利要求1所述的多端口气体分配选择器歧管，其中可替代的，所述呼吸气体可从高压多气体选择器歧管可选择地递送到所述第一压力减小调节器，以用于以适合的压力可选择地递送到所述多个用户。

6.根据权利要求1所述的高压多气体选择器歧管，其中所述呼吸气体可从多个高压气体源可选择地递送，从由任何材料制成的、被包含在所述柔性选择性覆盖物内的所述多个柔性高压气体线导出。

7.根据权利要求4所述的可替代的后第一压力减小调节的气体源，其中所述多个可替代的气体源可替代地从所述多个冗余气体源导出，或者通过柔性气体线来递送。

8.根据权利要求1所述的冗余气体源，其中所述源包含相互分离或集成在一起的罐阀和第一压力减小调节器，借此，它们的呼吸气体内容可被分配给任何用户并且单独地或同时地被从包括在所述柔性保护性覆盖物内的所述高压气体线在远端原位再填充。

9.根据权利要求1所述的多个所述第一压力减小调节器，其中所述调节器包含多个低压气体OUT端口，以用于与次级装置进行通信以及递送低压气体到次级装置，所述次级装置包括但不限于浮力控制装置、防护服和第二压力减小调节器，以用于向所述多个用户直接、冗余地递送呼吸气体。

10.根据权利要求7所述的第一压力减小调节器，其中所述调节器包含多个低压气体OUT端口，以用于与次级装置进行通信以及递送低压气体到次级装置，所述次级装置包括但不限于浮力控制装置、防护服和第二压力减小调节器，以用于向所述多个用户直接、冗余地递送呼吸气体。

11.根据权利要求1所述的脐带系统，其中由任何适合的天然的或合成的材料制成的所述安全系绳足够强以将所述多个用户重新部署出所述恶劣环境。

12.根据权利要求1所述的柔性覆盖的脐带，其中所述独立的、多格式、多向的电路，在系统的远端的多个用户与在所述系统的近端的多个操作者之间，提供听觉和视觉通信的合适数据的多个通道，以用于直接和或远程的数据获取、监视、分析、分配和文档记录。

13.根据权利要求1所述的独立的辅助电路和线，其中在系统的近端，所述源产生合适的动力形式以通过在所述部署系统内的连接性电路在远端削弱装置辅助和或工具。

14.根据权利要求1所述的多个可变的高压气体源，与包含在外罩系统内的多个入口压力调节器通信，所述外罩系统与所述部署系统通信。

15.根据权利要求1所述的多个部署系统，其中在近端所述高压气体线、所述安全系绳、所述辅助电源线和所述数据通信线被合并到单个的、柔性覆盖的脐带线内以不间断地部署至所述多个用户。

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