CN112793740A - 一种气囊式防溺水救生装置 - Google Patents

Abstract

一种气囊式防溺水救生装置，包括第一腔室、第二腔室、气罐、手动触发开关、自动监测装置、处理器、电机、电源、手动撞针、电动撞针、触发导气部和气囊，其中，气体释放部正常情况下处于密封状态，当手动触发开关被触发时，驱动或释放手动撞针撞破气体释放部，当至少满足第一条件即自动监测装置监测到被测参数超过设定阈值时，处理器控制电机驱动电动撞针撞破气体释放部，释放的气体经触发导气部充入气囊，充气后的气囊从第二腔室的弹出口弹出。本发明形成多道防溺水救生防线，保障用户安全，大大提高了防溺水救生装置使用的安全性和便利性。用户以袖套的方式佩戴，还具有便捷、佩戴舒适的优点，保障用户水上运动的体验。

Description

一种气囊式防溺水救生装置

技术领域

本发明涉及水上救生设备，特别是涉及一种气囊式防溺水救生装置。

背景技术

传统的救生衣穿着笨重，不适宜水上运动佩戴，严重影响水上运动爱好者在运动过程中的用户体验。现有的一类手动触发的充气式救生手环，虽在未发生危险时佩戴轻便，有良好的用户体验，但是需要用户在溺水危险发生时仍保持理智，自己手动打开开关给气囊充气，其救生的效果无法得到保障。如专利文献CN209814233U公开了一种救生手环。当未发生溺水危险时气囊处于收折状态，提高用户佩戴的舒适性。一旦危险发生，用户可以手动旋转开关刺破气罐，气囊充气弹出提供浮力保障用户安全。其缺点是当溺水危险发生时，用户往往处于慌乱状态，很难准确及时触发开关使气囊弹出保障安全。现有的另一类充气式救生手环，仅以用户的心率和血氧等个性化参数作为危险信号的触发阈值，不能很好地在溺水风险发生时保障用户安全的缺点。如专利文献CN110371275A公开了一种自动防溺水救生手环，通过实时检测使用者的心率和血氧值，在监测到使用者心率血氧数值危险的情况下驱动振动马达，使手环振动警告使用者，当规定时间内使用者无响应，则由中控芯片控制电机刺破气罐，气囊弹出提供浮力保障用户安全。其缺点是，不同用户在溺水危险发生时，其生理的心率和血氧的变化具有非常大的随机性和差异性，单单以此作为判定危险发生的阈值是不合理的，不能很好地在溺水风险发生时保障用户的安全。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种气囊式防溺水救生装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气囊式防溺水救生装置，包括：第一腔室、第二腔室、气罐、手动触发开关、自动监测装置、处理器、电机、电源、手动撞针、电动撞针、触发导气部和气囊，所述手动撞针、所述电动撞针、所述电机和所述触发导气部设置在所述第一腔室中，所述气囊设置在所述第二腔室中，所述气罐的气体释放部与所述触发导气部对接，所述触发导气部与所述气囊对接，所述手动触发开关与所述手动撞针相连，所述自动监测装置与所述处理器相连，所述处理器与所述电机相连，所述电机与所述电动撞针相连，所述手动撞针和所述电动撞针与所述气体释放部相配合设置，所述气体释放部正常情况下处于密封状态，当所述手动触发开关被触发时，驱动或释放所述手动撞针撞破所述气体释放部，当至少满足第一条件时，所述处理器控制所述电机驱动所述电动撞针撞破所述气体释放部，释放的气体经所述触发导气部充入所述气囊，充气后的所述气囊从所述第二腔室的弹出口弹出，所述满足第一条件为所述自动监测装置监测到被测参数超过设定阈值时。

进一步地：

所述自动监测装置包括人体生理参数传感器和水压传感器中的至少一种。

所述人体生理参数传感器包括心率传感器、血氧传感器和心率血氧传感器中的至少一种。

包括气囊盒，所述第一腔室和所述第二腔室均形成于所述气囊盒中。

所述气囊盒中设置有密封防水的隔离层，所述隔离层将所述气囊盒内分隔为位于下部的所述第一腔室和位于上部的所述第二腔室。

所述第二腔室的弹出口上安装有顶盖，且经设置所述气囊充气后能够冲开所述顶盖而弹出。

所述气体释放部经所述触发导气部与所述气囊连接的通道形成90度转向的气路。

所述手动撞针和所述电动撞针相对设置在所述气体释放部的两侧。

还包括臂套，所述防溺水救生装置的各部分设置在所述臂套上。

还包括震动警报器，当满足所述第一条件时，所述处理器控制所述震动警报器发出震动提醒，当超过设定时长未收到来自用户的关闭震动提醒的指令时，所述处理器控制所述电机驱动所述电动撞针撞破所述气体释放部。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供一种气囊式防溺水救生装置，其中气体释放部正常情况下处于密封状态，当手动触发开关被触发时，驱动或释放手动撞针撞破气体释放部，当至少满足第一条件即自动监测装置监测到被测参数(如心率血氧值、水压值中的一种或二种)超过对应的设定阈值时，处理器控制电机驱动电动撞针撞破气体释放部，释放的气体经触发导气部充入气囊，充气后的气囊从第二腔室的弹出口弹出，由此，本发明提供了手动和自动多重触发保护机制，形成多道防溺水救生防线，保证气囊及时弹出提供浮力，保障用户安全，大大提高了防溺水救生装置使用的安全性和便利性。优选方案中，采用臂套式设计，用户以袖套的方式佩戴，还具有便捷、佩戴舒适的优点，保障用户水上运动的体验。

附图说明

图1a为本发明一种实施例的防溺水救生装置整体结构示意图。

图1b为图1a所示的防溺水救生装置的主视图。

图1c为图1a所示的防溺水救生装置的俯视图。

图2本发明一种实施例的气囊组模块俯视结构示意图。

图3本发明一种实施例的气囊组模块主视结构示意图。

图4本发明一种实施例的触发导气部俯视图。

图5本发明一种实施例的触发导气部主视图。

图6本发明一种实施例的工作流程图。

附图标记说明：

1-心率血氧传感器，2-震动警报器，3-中央处理器，4-GPS模块,5-水压传感器，6-气罐，7-手动触发开关，8-气囊盒，9-臂套，10-电池，11-电机，12-电动撞针，13-螺杆，14-触发导气部，15-导气口，16-手动撞针，17-螺栓，18-魔术贴，19-顶盖，20-隔离层，21-气囊，22-导气装置与气囊螺纹连接口。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参阅图1a至图5，本发明实施例提供一种气囊式防溺水救生装置，包括：第一腔室、第二腔室、气罐6、手动触发开关7、自动监测装置、中央处理器3、电机11、电源(如电池11)、手动撞针16、电动撞针12、触发导气部14和气囊21，所述手动撞针16、所述电动撞针12、所述电机11和所述触发导气部14设置在所述第一腔室中，所述气囊21设置在所述第二腔室中，所述气罐6的气体释放部与所述触发导气部14对接，所述触发导气部14与所述气囊21对接，所述手动触发开关7与所述手动撞针16相连，所述自动监测装置与所述中央处理器3相连，所述中央处理器3与所述电机11相连，所述电机11与所述电动撞针12相连，所述手动撞针16和所述电动撞针12与所述气体释放部相配合设置，所述气体释放部正常情况下处于密封状态，当所述手动触发开关7被触发时，驱动或释放所述手动撞针16撞破所述气体释放部，当至少满足第一条件时，所述中央处理器3控制所述电机11驱动所述电动撞针12撞破所述气体释放部，释放的气体经所述触发导气部14，沿着所述触发导气部14的导气口15充入所述气囊21，充气后的所述气囊21从所述第二腔室的弹出口弹出，所述满足第一条件为所述自动监测装置监测到被测参数超过设定阈值时。

在优选的实施例中，所述自动监测装置包括人体生理参数传感器和水压传感器5中的至少一种。优选为同时具有二者，当人体生理参数传感器和水压传感器5中任一者监测到被测参数超过相应的设定阈值时，中央处理器3均判断满足所述第一条件。

在优选的实施例中，所述人体生理参数传感器包括心率传感器、血氧传感器和心率血氧传感器1中的至少一种。

在优选的实施例中，所述防溺水救生装置包括气囊盒8，所述第一腔室和所述第二腔室均形成于所述气囊盒8中。应理解，所述第一腔室和所述第二腔室可以不设置同一个气囊盒8中，例如，也可以分别设置两个不同的盒体来提供所述第一腔室和所述第二腔室。

在更优选的实施例中，所述气囊盒8中设置有密封防水的隔离层20，所述隔离层20将所述气囊盒8内分隔为位于下部的所述第一腔室和位于上部的所述第二腔室。

在优选的实施例中，所述第二腔室的弹出口上安装有顶盖19，且经设置所述气囊21充气后能够冲开所述顶盖19而弹出。例如，顶盖19可以通过魔术贴粘连在所述第二腔室的弹出口上，当然，也可以采用固定强度较弱的其他安装方式。

在优选的实施例中，所述气体释放部经所述触发导气部14与所述气囊21连接的通道形成90度转向的气路。

在优选的实施例中，所述手动撞针16和所述电动撞针12相对设置在所述气体释放部的两侧。

在优选的实施例中，所述防溺水救生装置还包括臂套9，所述防溺水救生装置的前述各个功能部分设置在所述臂套9上。

在优选的实施例中，所述防溺水救生装置还包括震动警报器2，当满足所述第一条件时，所述中央处理器3控制所述震动警报器2发出震动提醒，当超过设定时长未收到来自用户的关闭震动提醒的指令时，所述中央处理器3控制所述电机驱动所述电动撞针12撞破所述气体释放部。

应理解，在另一实施例中，当所述自动监测装置监测到被测参数超过设定阈值时，即检测到满足第一条件时所述中央处理器3即控制所述电机11驱动所述电动撞针12撞破所述气体释放部，此方案也属于本发明的范围。

以下进一步描述本发明具体实施例。

具体实施例的气囊式防溺水救生装置采用可穿戴的臂套(或称袖套、护臂)的形式，具有安全性和舒适性的优点，其整体结构如图1a所示。气囊盒8内的下半部分主要包含了传感器和中央处理器模块，上半部分主要为电源和气囊组模块，其具体位置结构及导气方式如图2和图3所示。其中触发导气部的详细结构如图4和5所示。

在一些实施例中，臂套9的主体材料采用发泡橡胶，具有一定延展性和贴肤性，提升佩戴体验。

在一些实施例中，心率血氧传感器1布置在臂套9对应于手腕处的内侧，可以直接和腕部皮肤接触，提高测量精度。

在一些实施例中，水压传感器5位于气囊盒8底部外壁，用于检测用户所处环境的相对压力。

在一些实施例中，震动警报器2布置在臂套9对应于腕部的外侧，符合用户佩戴手表的习惯，当发出误报震动时方便用户管理。

在一些实施例中，中央处理器3通过分析心率血氧传感器和水压传感器检测到的数值，判定用户是否处于危险状态。

在一些实施例中，臂套9上还设置GPS模块4，当用户发生溺水时，救援人员可以通过GPS模块4提供的定位信息及时准确定位找到待救人员。

在一些实施例中，手动触发开关7位于气囊盒8的侧壁，用户需要触发时可以用手掌挤压气囊盒8侧壁的手动触发开关7，手动触发开关7有较大的面积可以很好的传递用户手掌的力，对手动撞针16产生较大的冲击力，便于刺破气罐6。

在一些实施例中，手动撞针16和电动撞针12共用一个触发导气部14，其分布在作为气体释放部的气罐口的两侧。这样的设计避免了因手动和电动触发条件不同而引入多个触发导气部，减小了气囊盒的体积。

当溺水危险发生时，若用户处于理智状态，可以通过按压手动触发开关驱动手动撞针撞破气罐口侧壁，使气体充满气囊达到救生目的。

当溺水危险发生时，若用户的心率值超出60-150次/分钟或血氧值低于90％正常范围时，此时中央处理器提醒用户此时可能处于危险状态，若用户未及时关闭警报，电机驱动电动撞针沿着螺杆方向前进，电动撞针撞破气罐侧壁，使气体充满气囊达到救生目的。

当溺水危险发生时，若用户位置处的相对水压达到10000N，此时中央处理器提醒用户此时可能处于危险状态，若用户未及时关闭警报，电机会驱动电动撞针沿着螺杆方向前进，电动撞针撞破气罐侧壁，使气体充满气囊达到救生目的。

当气罐被刺破时，气罐内的高压气体将会沿着触发导气部中的导气口进入气囊内，使气囊充气弹出。其中触发导气部为密封件，通过螺纹与气囊连接，高压气体从气罐口出来后，沿着导气管旋转90°向上部的气囊充气。

在一些实施例中，整个气囊盒部分包含电池、电机和气囊等部件，其电源部分放置在密封防水的腔室内，而气囊放置在开放性腔室内以便充气弹出。在一些实施例中，将气囊盒分为上下两个腔室，下腔室全密闭放置电源及需要供电的部件，上腔室仅通过魔术贴固定放置气囊。

在一些实施例中，气囊在正常使用未弹出时为收折状态共有三层，如图3所示，气囊外壁包含一个顶盖，其大小与气囊盒大小匹配，将气囊收折好放入气囊盒上层后，可将该顶盖通过魔术贴于气囊盒壁粘贴到一起。通过这种结构，既减小了气囊未弹出时其所占空间，同时又能保证气囊充气时的顺利弹出。

实施例的产品整体可重复使用，每次触发之后只需更换气罐，便可再次使用。

在一些实施例中，救生护臂由发泡橡胶制成，以袖套形式佩戴，未发生危险时有轻便舒适的优点，为水上运动用户提供了更好的使用体验。一旦溺水危险发生，用户如果处于理智状态下可以手动弹出气囊；如果用户处于慌乱状态下，系统监测到用户心率或血氧值超出阈值便会弹出气囊；如果用户已落入水中，系统检测到用户水压超过阈值便会弹出气囊。通过全面考虑不同的触发情景，使用不同的触发机制，全方位保障了水上运动人员的安全。总的来说，本气囊式防溺水救生装置与传统救生设备相比，采用多道安全保护机制更加安全可靠，袖套式佩戴也更舒适和更便携。

以下描述实施例的气囊式防溺水救生装置提供的三道救生防线和具体的工作流程，如图6所示。

第一道防线：手动触发。一旦用户发现有溺水风险发生时，如果此时用户具有采取一定行动的能力，便可以用手掌挤压气囊侧壁的手动开关，此时会有较大的冲击力通过手动开关传递至手动撞针，撞针通过撞击气罐口侧壁击破气罐，气罐内的高压气体通过气罐口进入触发导气部，在装置内气体流动方向发生90°转弯向上侧的气囊充气。气囊充气后压力变大，连接气囊与气囊盒的魔术贴分离，气囊弹出产生浮力保障用户的安全。

第二道防线：心理血氧阈值触发。当溺水危险发生时，用户往往很难保持理智触发手动开关，此时装置便会进入第二道防线。因为溺水危险发生时用户的心理比较紧张，反映在生理参数上就是其心率和血氧值往往会发生较大的波动。我们设定正常的心率范围为60-150次/分钟之间，正常的血氧值高于90％，通过位于手腕部内侧的心率血氧传感器实时检测用户的心率和血氧值，一旦中控芯片检测到用户的心率或血氧值超出规定阈值，位于手腕部外侧的震动警报器便会发出震动提醒用户，如果用户认为自己所处状态正常，便可在6s内关闭警报，预警系统会休眠30s之后继续检测用户的心率和血氧值，如果用户已处于危险状态未能关闭警报，此时中控芯片就会驱动电机，电机通过转动螺杆驱动电动撞针向前运动，直至刺破气罐口侧壁，此时气罐内的高压气体通过气罐口进入触发导气部，在装置内气体流动方向发生90°转弯向上侧的气囊充气。气囊充气后压力变大，连接气囊与气囊盒的魔术贴分离，气囊弹出产生浮力保障用户的安全。

第三道防线：水压阈值触发。当溺水危险发生时，虽然通过检测用户的心率和血氧值作为第二道触发防线，但是由于不同用户在紧张状态下的生理反应不尽相同，所以仅仅使用心率和血氧参数存在不客观性，我们又选取了更加客观的水压阈值作为触发的第三道防线。设定水压达到10000N时判定用户可能处于危险状态。通过位于气囊盒底部外侧的水压传感器检测用户实时位置的相对压力，若中控芯片检测到相对压力超过阈值，此时位于手腕部外侧的震动警报器便会发出震动提醒用户，如果用户认为自己所处状态正常，便可在6s内关闭警报，预警系统会休眠30s之后继续检测用户所处位置的实时水压。如果用户已处于危险状态未能关闭警报，此时中控芯片就会驱动电机，电机通过转动螺杆驱动电动撞针向前运动，直至刺破气罐口侧壁，此时气罐内的高压气体通过气罐口进入触发导气部，在装置内气体流动方向发生90°转弯向上侧的气囊充气。气囊充气后压力变大，连接气囊与气囊盒的魔术贴分离，气囊弹出产生浮力保障用户的安全。

本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种气囊式防溺水救生装置，其特征在于，包括：第一腔室、第二腔室、气罐、手动触发开关、自动监测装置、处理器、电机、电源、手动撞针、电动撞针、触发导气部和气囊，所述手动撞针、所述电动撞针、所述电机和所述触发导气部设置在所述第一腔室中，所述气囊设置在所述第二腔室中，所述气罐的气体释放部与所述触发导气部对接，所述触发导气部与所述气囊对接，所述手动触发开关与所述手动撞针相连，所述自动监测装置与所述处理器相连，所述处理器与所述电机相连，所述电机与所述电动撞针相连，所述手动撞针和所述电动撞针与所述气体释放部相配合设置，所述气体释放部正常情况下处于密封状态，当所述手动触发开关被触发时，驱动或释放所述手动撞针撞破所述气体释放部，当至少满足第一条件时，所述处理器控制所述电机驱动所述电动撞针撞破所述气体释放部，释放的气体经所述触发导气部充入所述气囊，充气后的所述气囊从所述第二腔室的弹出口弹出，所述满足第一条件为所述自动监测装置监测到被测参数超过设定阈值时。

2.如权利要求1所述的气囊式防溺水救生装置，其特征在于，所述自动监测装置包括人体生理参数传感器和水压传感器中的至少一种。

3.如权利要求2所述的气囊式防溺水救生装置，其特征在于，所述人体生理参数传感器包括心率传感器、血氧传感器和心率血氧传感器中的至少一种。

4.如权利要求1至3任一项所述的气囊式防溺水救生装置，其特征在于，包括气囊盒，所述第一腔室和所述第二腔室均形成于所述气囊盒中。

5.如权利要求4所述的气囊式防溺水救生装置，其特征在于，所述气囊盒中设置有密封防水的隔离层，所述隔离层将所述气囊盒内分隔为位于下部的所述第一腔室和位于上部的所述第二腔室。

6.如权利要求1至5任一项所述的气囊式防溺水救生装置，其特征在于，所述第二腔室的弹出口上安装有顶盖，且经设置所述气囊充气后能够冲开所述顶盖而弹出。

7.如权利要求1至6任一项所述的气囊式防溺水救生装置，其特征在于，所述气体释放部经所述触发导气部与所述气囊连接的通道形成90度转向的气路。

8.如权利要求1至7任一项所述的气囊式防溺水救生装置，其特征在于，所述手动撞针和所述电动撞针相对设置在所述气体释放部的两侧。

9.如权利要求1至8任一项所述的气囊式防溺水救生装置，其特征在于，还包括臂套，所述防溺水救生装置的各部分设置在所述臂套上。

10.如权利要求1至9任一项所述的气囊式防溺水救生装置，其特征在于，还包括震动警报器，当满足所述第一条件时，所述处理器控制所述震动警报器发出震动提醒，当超过设定时长未收到来自用户的关闭震动提醒的指令时，所述处理器控制所述电机驱动所述电动撞针撞破所述气体释放部。

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