CN115353076A - 一种利用康复运动动能的制氧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及康复医疗技术领域，本发明公开了一种利用康复运动动能的制氧系统，动力模块通过动力传递机构将康复运动的动能传递至制氧模块，制氧模块通过传递的动能带动空气压缩机产生压缩空气，同时带动发电机发电并对蓄电池充电，可调压力开关用于在压缩空气达到设定压力值时闭合，当可调压力开关闭合时，电路模块通过蓄电池对电动旋转分离阀的驱动电机供电以驱动电动旋转分离阀，在电机驱动下通过电动旋转分离阀向吸附塔A和吸附塔B交替供应压缩空气进行制氧。康复者通过自身运动产生氧气，可以用于运动中吸氧，也可以先存储于氧气袋，运动后歇息时吸氧，通过对康复运动动能的有效利用，可节约能源，并帮助增强康复信心。

Description

一种利用康复运动动能的制氧系统
技术领域
本发明涉及康复医疗技术领域，具体涉及一种利用康复运动动能的制氧系统。
背景技术
康复物理治疗是集运动治疗、言语治疗、物理治疗、针灸、拔罐、按摩等一体的综合性治疗方式，运动治疗是对病人身体的功能障碍和功能低下起到预防、改善和恢复作用的特殊疗法。运动吸氧疗法，对于COPD、心血管、脑血管等病人的康复，疗效明显，有学术支持，该疗法需要氧气瓶、制氧机或医院中心供氧进行供应。现有主动康复设备，康复者通过调节阻尼旋钮，身体运动的动能转换成了机械能，最后通过摩擦转换成了热能，白白浪费掉。
发明内容
为此，本发明提供一种利用康复运动动能的制氧系统，以解决现有技术中未实现对康复运动的动能进行利用和制氧的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用康复运动动能的制氧系统，所述系统包括动力模块、制氧模块以及电路模块；
所述动力模块包括与康复设备的动力机构连接的动力传递机构，所述动力传递机构用于将康复运动的动能传递至制氧模块；
所述制氧模块包括依次连接的空气压缩机、电动旋转分离阀以及均与所述电动旋转分离阀连接的分子筛吸附塔A和分子筛吸附塔B，所述空气压缩机连接所述动力传递机构并用于通过传递的动能带动产生压缩空气，所述空气压缩机与电动旋转分离阀之间的气路上连接有可调压力开关，所述可调压力开关用于检测气路压力并在压缩空气达到设定压力值时闭合，所述电动旋转分离阀用于在电机驱动下向吸附塔A和吸附塔B交替供应压缩空气进行制氧；
所述电路模块包括相连接的蓄电池以及发电机，所述发电机通过联轴器连接空气压缩机电机轴并用于在空气压缩机带动下进行发电并对蓄电池充电，所述蓄电池连接电动旋转分离阀的驱动电机，所述可调压力开关串接在所述蓄电池与所述驱动电机之间，当可调压力开关闭合时，通过蓄电池对驱动电机供电以驱动电动旋转分离阀。
进一步地，所述康复设备的动力机构包括脚蹬或手摇柄、与所述脚蹬或手摇柄连接的转动件，所述动力传递机构包括变速机构、皮带传动机构，所述转动件连接所述变速机构，所述变速机构用于进行提速，所述变速机构连接所述皮带传动机构，所述皮带传动机构连接所述空气压缩机的电机轴。
进一步地，所述制氧模块还包括与空气压缩机连接的空气过滤器，用于过滤空气后进入空气压缩机，所述空气压缩机与电动旋转分离阀之间依次连接有气液分离器、缓冲罐、安全阀以及调压阀，所述可调压力开关连接在所述调压阀与电动旋转分离阀之间。
进一步地，所述电动旋转分离阀包括一个进气口和三个出气口，所述进气口用于进入压缩空气，第一个进气口用于在旋转分离阀旋转到第一位置时，压缩空气持续进入吸附塔A一段时间，第二个出气口用于当旋转分离阀转到第二位置，压缩空气持续进入吸附塔B一段时间，第三个出气口用于当旋转分离阀转到第三位置时进行氮气排放。
进一步地，所述分子筛吸附塔A和分子筛吸附塔B下端的氧气排放口连接有氧气浓度传感器、流量计以及湿化瓶。
进一步地，所述电路模块还包括与蓄电池连接的蓄电池充放电保护模块，所述可调压力开关连接在蓄电池与充放电保护模块之间。
进一步地，所述电路模块还包括三端稳压模块，所述三端稳压模块连接在充放电保护模块和电动旋转分离阀的驱动电机之间。
进一步地，所述发电机通过蓄电池充放电保护模块连接蓄电池，所述发电机与充放电保护模块之间连接有二极管，所述发电机的正极端连接二极管的正极，所述二极管的负极连接充放电保护模块的充电正极。
进一步地，所述系统还包括助力模块，所述助力模块包括助力医用电源以及与所述助力医用电源连接的助力电机，所述助力电机连接所述空气压缩机，在第一工作模式下，由康复运动的动能独立驱动所述空气压缩机，在第二工作模式下，启动助力电源，由康复运动的动能以及助力电机共同驱动所述空气压缩机。
进一步地，所述空气压缩机与电动旋转分离阀之间的气路上连接有压力表，压力数值通过控制面板显示给用户。
本发明具有如下优点：
本发明提出的一种利用康复运动动能的制氧系统，所述系统包括动力模块、制氧模块以及电路模块，动力模块通过动力传递机构将康复运动的动能传递至制氧模块，制氧模块通过传递的动能带动空气压缩机产生压缩空气，同时通过空气压缩机带动发电机发电并对蓄电池充电，可调压力开关用于在压缩空气达到设定压力值时闭合，可调压力开关串接在蓄电池与电动旋转分离阀的驱动电机之间，当可调压力开关闭合时，电路模块通过蓄电池对电动旋转分离阀的驱动电机供电以驱动电动旋转分离阀，在电机驱动下通过电动旋转分离阀向吸附塔A和吸附塔B交替供应压缩空气进行制氧。
康复者通过自身运动产生氧气，可以用于运动中吸氧，也可以先存储于氧气袋，运动后歇息时吸氧，通过康复运动动能的有效利用，可节约能源，而且康复者吸着自身运动产生的氧气，可获得成就感，并且对自己体能更认可，增强了康复信心，身体、心理两方面素质都有改善。该系统支持两种工作模式，在应急状况下，系统的“体力”模式，不需要电源，通过运动可产生1L/min流量的90%以上的氧气，用于治疗、保健或者健身；助力”模式，需要外部电源，系统由体力和电力共同驱动。可以根据病人的体力状况，选择“体力”模式或“助力”模式，即使体力较弱的人也能产生1L/min流量的90%以上的氧气，而助力消耗的电能，仅相当于相同流量制氧机功率的一半。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例1提供的一种利用康复运动动能的制氧系统中动力模块的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的一种利用康复运动动能的制氧系统中制氧模块的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的一种利用康复运动动能的制氧系统中电路模块的结构示意图。
图中：100-动力模块，200-制氧模块，300-电路模块，110-脚蹬，120-手摇柄，130-变速机构，140-皮带传动机构，210-空气过滤器，220-空气压缩机，230-气液分离器，240-缓冲罐，250-安全阀，260-调压阀，270-可调压力开关，280-压力表，290-电动旋转分离阀，2100-分子筛吸附塔A，2110-分子筛吸附塔B，2120-氧气浓度传感器，2130-流量计，2140-湿化瓶，310-蓄电池，320-发电机，330-充放电保护模块，340-三端稳压模块，350-二极管，360-驱动电机，370-开关。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提出了一种利用康复运动动能的制氧系统，该系统包括动力模块100、制氧模块200以及电路模块300。
如图1所示，动力模块100包括与康复设备的动力机构连接的动力传递机构，动力传递机构用于将康复运动的动能传递至制氧模块200。本实施例中，康复设备的动力机构包括脚蹬110或手摇柄120、与脚蹬110或手摇柄120连接的转动件，动力传递机构包括变速机构130、皮带传动机构140，转动件连接变速机构130，变速机构130用于进行提速，变速机构130连接皮带传动机构140，皮带传动机构140连接空气压缩机220的电机轴。
如图2所示，制氧模块200包括依次连接的空气压缩机220、电动旋转分离阀290以及均与电动旋转分离阀290连接的分子筛吸附塔A 2100和分子筛吸附塔B 2110，空气压缩机220连接动力传递机构并用于通过传递的动能带动产生压缩空气，空气压缩机220与电动旋转分离阀290之间的气路上连接有可调压力开关270，可调压力开关270用于检测气路压力并在压缩空气达到设定压力值时闭合，电动旋转分离阀290用于在电机驱动下向吸附塔A和吸附塔B交替供应压缩空气进行制氧。
如图3所示，电路模块300包括相连接的蓄电池310以及发电机320，发电机320通过联轴器连接空气压缩机220电机轴并用于在空气压缩机220带动下进行发电并对蓄电池310充电，蓄电池310连接电动旋转分离阀290的驱动电机360，可调压力开关270串接在蓄电池310与驱动电机360之间，当可调压力开关270闭合时，通过蓄电池310对驱动电机360供电以驱动电动旋转分离阀290。
本实施例中，制氧模块200还包括与空气压缩机220连接的空气过滤器210，用于过滤空气后进入空气压缩机220，空气压缩机220与电动旋转分离阀290之间依次连接有气液分离器230、缓冲罐240、安全阀250以及调压阀260，可调压力开关270连接在调压阀260与电动旋转分离阀290之间。
本实施例中，电动旋转分离阀290为四通阀，包括一个进气口和三个出气口，进气口用于进入压缩空气，第一个进气口用于在旋转分离阀旋转到第一位置时，压缩空气持续进入吸附塔A一段时间（该段时间前半程：吸附塔B排放氧气到单向阀，产生氧气，后半程：吸附塔A产生氧气，同时通过微孔吹扫吸附塔B残留氮气），第二个出气口用于当旋转分离阀转到第二位置，压缩空气持续进入吸附塔B一段时间，第三个出气口用于当旋转分离阀转到第三位置时进行氮气排放。本实施例中，电动旋转分离阀290的转速为10秒/圈，转速是6rpm，A、B两个吸附塔工作一个周期需要10秒。
本实施例中，分子筛吸附塔A 2100和分子筛吸附塔B 2110下端的氧气排放口连接有氧气浓度传感器2120、流量计2130以及湿化瓶2140。
本实施例中，空气压缩机220与电动旋转分离阀290之间的气路上连接有压力表280，压力数值通过控制面板显示给用户。
本实施例中，电路模块300还包括与蓄电池310连接的蓄电池充放电保护模块330，可调压力开关270连接在蓄电池310与充放电保护模块330之间，蓄电池310与充放电保护模块330之间还设置有开关370。
本实施例中，电路模块300还包括三端稳压模块340，三端稳压模块340连接在充放电保护模块330和电动旋转分离阀290的驱动电机360之间，三端稳压模块340采用LM7812。
本实施例中，发电机320通过蓄电池充放电保护模块330连接蓄电池310，发电机320与充放电保护模块330之间连接有二极管350，发电机320的正极端连接二极管350的正极，二极管350的负极连接充放电保护模块330的充电正极。通过二极管350可对电流导通方向进行限定。
该系统的主要工作过程如下：
运动者调节到适合自身体能的模式和状态，进行脚蹬110、手摇，通过牙盘、链条和变速轮实现第一次转速提升，然后通过皮带和皮带轮实现第二次提速，使压缩机的转速达到350rpm，经过初级滤器过滤的空气进入压缩机，形成压缩空气；
在该过程中，因为压缩机和发电机320通过联轴器连接，所以发电机320的转速达到350*1600/300≈1867rpm，输出直流电压14V，通过12V铅酸电池通过充放电模块和限制电流方向的二极管350对电池充电，达到电池的充放电平衡；
产生的压缩空气经过气液分离器230，进入缓冲罐240，缓冲罐240流出的气路通向可调压力开关270，只有压缩空气达到一定压力（如0.05MPa），该开关闭合，此时12V铅酸电池通过充放电保护模块330和三端稳压模块340，为旋转分离阀提供稳定的DC12V驱动电压，交替供应吸附塔A和吸附塔B压缩空气。可调压力开关270在达到一定压力时闭合，可防止“体力”模式开关忘记关闭时低于0.05MPa电池供电断开，保护电池，而且压力太低情况下即便电动旋转分离阀工作也不能产生合格的氧气，保证压力低的时候不进行制氧。
本实施例中，该系统还包括助力模块，助力模块包括助力医用电源以及与助力医用电源连接的助力电机，助力电机连接空气压缩机220，在第一工作模式下（即“体力”模式），由康复运动的动能独立驱动空气压缩机220，在第二工作模式下（即“助力”模式），启动助力电源，由康复运动的动能以及助力电机共同驱动空气压缩机220。
本实施例提出的制氧系统，支持两种工作模式：
（1）“体力”模式，不需外部电源，整套系统由体力驱动。不同体能的人，可以通过调节输出氧气流量计0.6——1.0L/min，体力驱动压缩机对应产生0.09——0.13Mpa压缩空气，可以制得90%以上氧含量的氧气。该模式适合体力较好的人进行康复、保健、健身等活动。用户在控制面板上选择“体力”模式，“体力”模式绿色指示灯亮；
（2）“助力”模式，需要外部电源，系统由体力和电力共同驱动。如果选择的是“助力”模式，运动者通过调节20-60W调速器，DC24V助力医用电源驱动助力电机，运动者和电机共同驱动压缩机。不同体能的人，可以选择手动选择20W——60W的功率助力；也可以选择定助力巡航，通过把手电位器、定助力巡航按钮、刹车启动和停止定助力巡航。同时可以通过调节输出氧气流量计0.6——1.0L/min，配合体力驱动压缩机对应产生0.09——0.13Mpa压缩空气，可以制得90%以上氧含量的氧气。该模式适合体力较差的人进行康复、保健、健身等活动。“助力”模式若遇到紧急情况，可以按下控制面板上的“急停”按钮，助力电源快速断开。
市面上的1L制氧机用电功率约130W，本系统的“体力”模式完全不需要外部电源。“助力”模式用电功率≤60W，至少节电53%以上。通过运动者体力驱动空气压缩机220和发电机320，产生0.09-0.13MPa压力、15-19L/min流量的压缩空气和DC12V、3W的电量，为分子筛吸附塔提供压缩空气，同时为电动旋转分离阀290提供稳定的DC12V供电。根据体力情况，选择模式、流量以及是否需要助力后，即可产生稳定的90%以上氧含量的氧气。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述系统包括动力模块、制氧模块以及电路模块；
所述动力模块包括康复设备的动力机构和与康复设备的动力机构连接的动力传递机构，所述动力传递机构用于将康复运动的动能传递至制氧模块；
所述制氧模块包括依次连接的空气压缩机、电动旋转分离阀以及均与所述电动旋转分离阀连接的分子筛吸附塔A和分子筛吸附塔B，所述空气压缩机连接所述动力传递机构并用于通过传递的动能带动产生压缩空气，所述空气压缩机与电动旋转分离阀之间的气路上连接有可调压力开关，所述可调压力开关用于检测气路压力并在压缩空气达到设定压力值时闭合，所述电动旋转分离阀用于在电机驱动下向吸附塔A和吸附塔B交替供应压缩空气进行制氧；
所述电路模块包括相连接的蓄电池以及发电机，所述发电机通过联轴器连接空气压缩机电机轴并用于在空气压缩机带动下进行发电并对蓄电池充电，所述蓄电池连接电动旋转分离阀的驱动电机，所述可调压力开关串接在所述蓄电池与所述驱动电机之间，当可调压力开关闭合时，通过蓄电池对驱动电机供电以驱动电动旋转分离阀。
2.根据权利要求1所述的一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述康复设备的动力机构包括脚蹬或手摇柄、与所述脚蹬或手摇柄连接的转动件，所述动力传递机构包括变速机构、皮带传动机构，所述转动件连接所述变速机构，所述变速机构用于进行提速，所述变速机构连接所述皮带传动机构，所述皮带传动机构连接所述空气压缩机的电机轴。
3.根据权利要求1所述的一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述制氧模块还包括与空气压缩机连接的空气过滤器，用于过滤空气后进入空气压缩机，所述空气压缩机与电动旋转分离阀之间依次连接有气液分离器、缓冲罐、安全阀以及调压阀，所述可调压力开关连接在所述调压阀与电动旋转分离阀之间。
4.根据权利要求1所述的一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述电动旋转分离阀包括一个进气口和三个出气口，所述进气口用于进入压缩空气，第一个进气口用于在旋转分离阀旋转到第一位置时，压缩空气持续进入吸附塔A一段时间，第二个出气口用于当旋转分离阀转到第二位置，压缩空气持续进入吸附塔B一段时间，第三个出气口用于当旋转分离阀转到第三位置时进行氮气排放。
5.根据权利要求1所述的一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述分子筛吸附塔A和分子筛吸附塔B下端的氧气排放口连接有氧气浓度传感器、流量计以及湿化瓶。
6.根据权利要求1所述的一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述电路模块还包括与蓄电池连接的蓄电池充放电保护模块，所述可调压力开关连接在蓄电池与充放电保护模块之间。
7.根据权利要求6所述的一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述电路模块还包括三端稳压模块，所述三端稳压模块连接在充放电保护模块和电动旋转分离阀的驱动电机之间。
8.根据权利要求6所述的一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述发电机通过蓄电池充放电保护模块连接蓄电池，所述发电机与充放电保护模块之间连接有二极管，所述发电机的正极端连接二极管的正极，所述二极管的负极连接充放电保护模块的充电正极。
9.根据权利要求1所述的一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述系统还包括助力模块，所述助力模块包括助力医用电源以及与所述助力医用电源连接的助力电机，所述助力电机连接所述空气压缩机，在第一工作模式下，由康复运动的动能独立驱动所述空气压缩机，在第二工作模式下，启动助力电源，由康复运动的动能以及助力电机共同驱动所述空气压缩机。
10.根据权利要求1所述的一种利用康复运动动能的制氧系统，其特征在于，所述空气压缩机与电动旋转分离阀之间的气路上连接有压力表，压力数值通过控制面板显示给用户。
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