CN117339129A - 一种时间延长型单兵供氧装置及使用情况监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明时间延长型单兵供氧装置及使用情况监测方法：流量传感器检测吸气管道中气体流量，控制器在气体流量低于设定下限值时控制供氧电动阀打开和驱动泵启动，控制驱动泵泵取氧气瓶内氧气和产氧管道内氧气进入呼吸面罩以供单兵呼吸用，在气体流量达到设定上限值时，控制供氧电动阀关闭和驱动泵暂停；每一内温度传感器检测所处产氧剂腔位置的温度作为内温度值，每一外温度传感器检测所处二氧化碳吸收剂腔位置的温度作为外温度值；控制器定时判断该些内温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，为是时发出产氧剂快要用完的提示信息；控制器定时判断该些外温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，为是时发出二氧化碳吸收剂快要用完的提示信息。

Description

一种时间延长型单兵供氧装置及使用情况监测方法

技术领域

本发明涉及供氧装置技术领域，特别是涉及一种时间延长型单兵供氧装置及使用情况监测方法。

背景技术

在高海拔地区缺氧环境下，单兵作业时需要携带一个氧气瓶持续供氧，来维持单兵的正常氧代谢。由于氧气瓶中供氧量是有限的，在携带一定的氧气量的前提下如何延长供氧时间是当前高海拔地区缺氧环境下单兵作业需要解决的技术问题。基于此，设计人设计了一种时间延长型单兵供氧装置，利用产氧剂腔的产氧剂与单兵呼出的气体中的二氧化碳进行化学反应产生氧气，多余的未与产氧剂反应的二氧化碳进入二氧化碳吸收剂腔，与二氧化碳吸收剂腔的二氧化碳吸收剂进行反应，二氧化碳被二氧化碳吸收剂所吸收，产生的氧气通过产氧管道进入吸气管道中可以给单兵供氧用，以实现高海拔地区缺氧环境下单兵作业时在携带一定的氧气量的前提下延长了供氧时间的功能。设计人还设计了一种时间延长型单兵供氧装置的使用情况监测方法，能够检测产氧剂腔中产氧剂的使用情况，在产氧剂快要用完时及时提醒单兵，还能够检测二氧化碳吸收剂腔中二氧化碳吸收剂的使用情况，在二氧化碳吸收剂快要用完时及时提醒单兵。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的时间延长型单兵供氧装置及使用情况监测方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供一种时间延长型单兵供氧装置，其包括氧气瓶和呼吸面罩，其特点在于，所述氧气瓶的瓶体外表面沿着圆周方向套设固定有内壳体，所述内壳体的外表面沿着圆周方向套设固定有外壳体，所述瓶体与内壳体之间形成的腔体为容纳产氧剂的产氧剂腔，所述内壳体与外壳体之间形成的腔体为容纳二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收剂腔，所述内壳体的下部开设有网孔，所述产氧剂腔和二氧化碳吸收剂腔通过内壳体下部的网孔相通、网孔的孔径设置为仅气体可通过，所述内壳体的底部高于氧气瓶的瓶体的底部，所述外壳体的底部高于内壳体的底部，所述瓶体的底部外表面套设的环状内底盖与内壳体的底部可拆卸式固定，所述内壳体的底部外表面套设的环状外底盖与外壳体的底部可拆卸式固定，所述氧气瓶的供氧口通过吸气管道与呼吸面罩的吸气口连接相通，所述吸气管道上依次设置有供氧电动阀、驱动泵、流量传感器和吸气单向阀，所述呼吸面罩的呼气口与呼气管道的一端连接相通，所述呼气管道的另一端两个分支插设于产氧剂腔顶部且分别位于氧气瓶的瓶体的左右侧，所述呼气管道上设有呼气单向阀，所述二氧化碳吸收剂腔顶部且分别位于氧气瓶的瓶体的左右侧插设有产氧管道的一端，每一所述产氧管道的另一端与供氧电动阀和驱动泵之间的吸气管道连接相通，每一所述产氧管道上设置有产氧单向阀。

所述内壳体的内壁下部且位于产氧剂腔上部的呼气管道的下方均设置有内温度传感器，所述外壳体的内壁上部且位于二氧化碳吸收剂腔上部的产氧管道的下方均设置有外温度传感器。

所述流量传感器用于检测吸气管道中的气体流量并传给控制器，所述控制器用于在气体流量低于设定下限值时控制供氧电动阀打开和驱动泵启动，控制驱动泵泵取氧气瓶内的氧气和产氧管道内的氧气进入呼吸面罩以供单兵呼吸用，并在气体流量达到设定上限值时，控制供氧电动阀关闭和驱动泵暂停。

每一所述内温度传感器用于定时检测所处产氧剂腔位置的温度作为内温度值，每一所述外温度传感器用于定时检测所处二氧化碳吸收剂腔位置的温度作为外温度值。

所述控制器用于定时判断该些内温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，在为是时发出产氧剂快要用完的提示信息。

所述控制器用于定时判断该些外温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，在为是时发出二氧化碳吸收剂快要用完的提示信息。

本发明还提供一种时间延长型单兵供氧装置的使用情况监测方法，其特点在于，其利用上述的时间延长型单兵供氧装置实现，所述使用情况监测方法包括以下步骤：

S1、每一所述内温度传感器定时检测所处产氧剂腔位置的温度作为内温度值。

S2、所述控制器定时判断该些内温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，若是则发出产氧剂快要用完的提示信息，若否则重复执行步骤S2。

S3、每一所述外温度传感器定时检测所处二氧化碳吸收剂腔位置的温度作为外温度值。

S4、所述控制器定时判断该些外温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，若是则发出二氧化碳吸收剂快要用完的提示信息，若否则重复执行步骤S4。

本发明在氧气瓶进行供氧的基础上进行了改进，单兵呼出的气体并不直接排出，而是直接与氧气瓶周围增设的产氧剂腔中的产氧剂进行化学反应生成氧气，生成的氧气与未反应的二氧化碳流经氧气瓶周围增设的二氧化碳吸收剂腔中，未反应的二氧化碳被二氧化碳吸收剂腔中的二氧化碳吸收剂吸收，而生成的氧气通过产氧管道进入吸气管道中可以给单兵供氧用。本发明中，氧气瓶中的氧气可以给单兵供氧用，产氧剂腔中产生的氧气也可以给单兵供氧用，增加了供氧时间，从而实现高海拔地区缺氧环境下单兵作业时在携带一定的氧气量的前提下延长了供氧时间的功能。本发明还能够检测产氧剂腔中产氧剂的使用情况，在产氧剂快要用完时及时提醒单兵，还能够检测二氧化碳吸收剂腔中二氧化碳吸收剂的使用情况，在二氧化碳吸收剂快要用完时及时提醒单兵。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的时间延长型单兵供氧装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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的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。

如图1所示，本实施例提供一种时间延长型单兵供氧装置，其包括氧气瓶1和呼吸面罩2，氧气瓶1的瓶体外表面沿着圆周方向套设固定有内壳体3，内壳体3的外表面沿着圆周方向套设固定有外壳体4，氧气瓶1的瓶体与内壳体3之间形成的腔体为容纳产氧剂的产氧剂腔5，内壳体3与外壳体4之间形成的腔体为容纳二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收剂腔6，内壳体3呈上部实体状、下部开设有网孔(即上部没有网孔、下部有网孔)，产氧剂腔5和二氧化碳吸收剂腔6通过内壳体3下部的网孔相通，网孔的孔径设置为仅气体可通过、而产剂和二氧化碳吸收剂不可通过，内壳体3的顶部和外壳体4的顶部相齐平，内壳体3的底部高于氧气瓶1的瓶体底部，外壳体4的底部高于内壳体3的底部。

氧气瓶1的瓶体的底部外表面套设的环状内底盖7与内壳体3的底部可拆卸式固定如螺纹连接，内壳体3的底部外壁设有外螺纹，环状内底盖7的内壁设有内螺纹，通过内外螺纹配合实现环状内底盖7与内壳体3的固定连接，实现对内壳体3底部的密封。

内壳体3的底部外表面套设的环状外底盖8与外壳体4的底部可拆卸式固定如螺纹连接，外壳体4的底部外壁设有外螺纹，环状外底盖8的内壁设有内螺纹，通过内外螺纹配合实现环状外底盖8与外壳体4的固定连接，实现对外壳体4底部的密封。

内壳体3和环状内底盖7均采用轻质材料，外壳体4和环状外底盖8也均采用轻质材料，使得整体单兵供氧装置重量较轻，方便单兵背。

氧气瓶1的供氧口通过吸气管道9与呼吸面罩2的吸气口连接相通，吸气管道9上依次设置有供氧电动阀10、驱动泵11、流量传感器12和吸气单向阀13，供氧电动阀10并联有供氧手动阀14，呼吸面罩2的呼气口与呼气管道15的一端连接相通，呼气管道15的另一端两个分支插设于产氧剂腔5顶部且分别位于氧气瓶1的瓶体的左右侧，呼气管道15上设有呼气单向阀16，二氧化碳吸收剂腔6的顶部且分别位于氧气瓶1的瓶体的左右侧插设有产氧管道17的一端，每一产氧管道17的另一端均与供氧电动阀10和驱动泵11之间的吸气管道9连接相通，每一产氧管道17上设置有产氧单向阀18，呼气管道15上连通有排气管道19，排气管道19上设置有排气单向阀20和排气手动阀21，流量传感器12、供氧电动阀10和驱动泵11均与控制器电连接。

内壳体3的内壁下部且位于产氧剂腔5上部的呼气管道15的下方均设置有内温度传感器22，外壳体4的内壁上部且位于二氧化碳吸收剂腔5上部的产氧管道17的下方均设置有外温度传感器23，内温度传感器22和外温度传感器23均与控制器电连接。

控制器采用STM32系列单片机，根据STM系32列单片机各个端口引脚的功能，各个电子器件(流量传感器12、供氧电动阀10、驱动泵11、内温度传感器22、外温度传感器23)与STM32系列单片机的具体哪个端口引脚进行电性连接是本领域的技术人员的常规设置，是现有技术。

驱动泵11根据实际需要选用现有市售的微型气泵，流量传感器12采用现有市售的流量传感器，本实施例中利用的各种阀也是现有市售产品。

可以在氧气瓶1、内壳体3和外壳体4的顶部设置一个壳体，壳体上设有一个电池仓，各个电子器件所需的供电电池安装在电池仓内，控制器安装在壳体内，也可以设置一个开关，开关嵌设在壳体的顶部，按下开关，供电电池至控制器的电路导通，各个电子器件上电开始工作。

流量传感器12用于检测吸气管道9中的气体流量并传给控制器，控制器用于在气体流量低于设定下限值时控制供氧电动阀14打开和驱动泵11启动，控制驱动泵11泵取氧气瓶1内的氧气和产氧管道17内的氧气进入呼吸面罩2以供单兵呼吸用，并在气体流量达到设定上限值时，控制供氧电动阀14关闭和驱动泵11暂停。

产氧剂产生氧气的原理为：产氧剂与潜水员呼出气体中的二氧化碳发生化学反应产生氧气，会产生热量，随着产氧剂的使用，会造成温度升高，所以可通过温度传感器检测产氧剂的使用状态。

二氧化碳吸收剂吸收二氧化碳的原理为：二氧化碳吸收剂与潜水员呼出气体中的二氧化碳发生化学反应，产生热量，随着二氧化碳吸收剂的使用，会造成温度升高，所以可通过温度传感器检测二氧化碳吸收剂的使用状态。

每一内温度传感器22用于定时检测所处产氧剂腔位置的温度作为内温度值，控制器用于定时判断该些内温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，在为是时发出产氧剂快要用完的提示信息。

每一外温度传感器23用于定时检测所处二氧化碳吸收剂腔位置的温度作为外温度值，控制器用于定时判断该些外温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，在为是时发出二氧化碳吸收剂快要用完的提示信息。

单兵携带此时间延长型单兵供氧装置进行供氧，首先背上氧气瓶1，带上呼吸面罩2，按下开关，控制器上电，单兵手动操作供氧手动阀14，氧气瓶1内的氧气依次流经供氧手动阀14、驱动泵11、流量传感器12和吸气单向阀13进入呼吸面罩2以供单兵呼吸用。单兵呼出的气体经呼气管道15流入产氧剂腔5内，呼气中的二氧化碳与产氧剂腔5中的产氧剂进行反应产生氧气，产生的氧气和未参与反应的二氧化碳通过内壳体3下部的网孔流入二氧化碳吸收剂腔6中，未参与反应的二氧化碳被二氧化碳吸收剂腔6中的二氧化碳吸收剂吸收，产生的氧气经各个产氧管道17流入吸气管道9中并再进入呼吸面罩2以供单兵呼吸用。

流量传感器12检测吸气管道9上的气体流量，控制器在气体流量低于设定下限值时打开供氧电动阀10，驱动泵11泵取氧气瓶1内的氧气和产氧管道17内的氧气，使得更多的氧气进入呼吸面罩2以供单兵呼吸用；控制器在气体流量达到设定上限值时，表明吸气管道9中的氧气非常充足，关闭供氧电动阀10，驱动泵11暂停工作。

每个内温度传感器22定时检测所处产氧剂腔位置的温度作为内温度值，控制器定时判断该些内温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，在为是时发出产氧剂快要用完的提示信息，提醒单兵产氧剂快要用完。

每一外温度传感器23定时检测所处二氧化碳吸收剂腔位置的温度作为外温度值，控制器定时判断该些外温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，在为是时发出二氧化碳吸收剂快要用完的提示信息，提醒单兵二氧化碳吸收剂快要用完。

当管道中压力较大时，单兵可以手动打开排气手动阀21进行排气。

呼气管道15的另一端两个分支插设于产氧剂腔5顶部且分别位于氧气瓶的瓶体的左右侧，此设置使得呼气管道15中的二氧化碳能够与产氧剂腔5的产氧剂更多的接触反应，更加充分的利用产氧剂。

二氧化碳吸收剂腔6的顶部且分别位于氧气瓶1的瓶体的左右侧插设有产氧管道17的一端，此设置使得二氧化碳吸收剂腔6左右侧的氧气都能够进入产氧管道17中供单兵供氧用。

当产氧剂腔5中的产氧剂使用了一段时间后需要更换时，旋转环状内底盖7，打开内壳体3的底部，倒出使用过的产氧剂，更换进新的产氧剂，再盖上环状内底盖7密封内壳体3的底部。

当二氧化碳吸收剂腔6中的二氧化碳吸收剂使用了一段时间后需要更换时，旋转环状外底盖8，打开外壳体4的底部，倒出使用过的二氧化碳吸收剂，更换进新的二氧化碳吸收剂，再盖上环状外底盖8密封外壳体4的底部。

本实施例还提供一种时间延长型单兵供氧装置的使用情况监测方法，其利用上述的时间延长型单兵供氧装置实现，使用情况监测方法包括以下步骤：

S1、每一内温度传感器22定时检测所处产氧剂腔位置的温度作为内温度值。

S2、控制器定时判断该些内温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，若是则发出产氧剂快要用完的提示信息，若否则重复执行步骤S2。

S3、每一外温度传感器23定时检测所处二氧化碳吸收剂腔位置的温度作为外温度值。

S4、控制器定时判断该些外温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，若是则发出二氧化碳吸收剂快要用完的提示信息，若否则重复执行步骤S4。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种时间延长型单兵供氧装置，其包括氧气瓶和呼吸面罩，其特征在于，所述氧气瓶的瓶体外表面沿着圆周方向套设固定有内壳体，所述内壳体的外表面沿着圆周方向套设固定有外壳体，所述瓶体与内壳体之间形成的腔体为容纳产氧剂的产氧剂腔，所述内壳体与外壳体之间形成的腔体为容纳二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收剂腔，所述内壳体的下部开设有网孔，所述产氧剂腔和二氧化碳吸收剂腔通过内壳体下部的网孔相通、网孔的孔径设置为仅气体可通过，所述内壳体的底部高于氧气瓶的瓶体的底部，所述外壳体的底部高于内壳体的底部，所述瓶体的底部外表面套设的环状内底盖与内壳体的底部可拆卸式固定，所述内壳体的底部外表面套设的环状外底盖与外壳体的底部可拆卸式固定，所述氧气瓶的供氧口通过吸气管道与呼吸面罩的吸气口连接相通，所述吸气管道上依次设置有供氧电动阀、驱动泵、流量传感器和吸气单向阀，所述呼吸面罩的呼气口与呼气管道的一端连接相通，所述呼气管道的另一端两个分支插设于产氧剂腔顶部且分别位于氧气瓶的瓶体的左右侧，所述呼气管道上设有呼气单向阀，所述二氧化碳吸收剂腔顶部且分别位于氧气瓶的瓶体的左右侧插设有产氧管道的一端，每一所述产氧管道的另一端与供氧电动阀和驱动泵之间的吸气管道连接相通，每一所述产氧管道上设置有产氧单向阀；

所述内壳体的内壁下部且位于产氧剂腔上部的呼气管道的下方均设置有内温度传感器，所述外壳体的内壁上部且位于二氧化碳吸收剂腔上部的产氧管道的下方均设置有外温度传感器；

所述流量传感器用于检测吸气管道中的气体流量并传给控制器，所述控制器用于在气体流量低于设定下限值时控制供氧电动阀打开和驱动泵启动，控制驱动泵泵取氧气瓶内的氧气和产氧管道内的氧气进入呼吸面罩以供单兵呼吸用，并在气体流量达到设定上限值时，控制供氧电动阀关闭和驱动泵暂停；

每一所述内温度传感器用于定时检测所处产氧剂腔位置的温度作为内温度值，每一所述外温度传感器用于定时检测所处二氧化碳吸收剂腔位置的温度作为外温度值；

所述控制器用于定时判断该些内温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，在为是时发出产氧剂快要用完的提示信息；

所述控制器用于定时判断该些外温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，在为是时发出二氧化碳吸收剂快要用完的提示信息。

2.如权利要求1所述的时间延长型单兵供氧装置，其特征在于，所述瓶体的底部外表面套设的环状内底盖与内壳体的底部螺纹连接。

3.如权利要求1所述的时间延长型单兵供氧装置，其特征在于，所述内壳体的底部外表面套设的环状外底盖与外壳体的底部螺纹连接。

4.如权利要求1所述的时间延长型单兵供氧装置，其特征在于，所述内壳体的顶部和外壳体的顶部相齐平。

5.如权利要求1所述的时间延长型单兵供氧装置，其特征在于，所述供氧电动阀并联有供氧手动阀。

6.如权利要求1所述的时间延长型单兵供氧装置，其特征在于，所述呼气管道上连通有排气管道，所述排气管道上设置有排气单向阀和排气手动阀。

7.如权利要求1所述的时间延长型单兵供氧装置，其特征在于，所述驱动泵选用微型气泵。

8.如权利要求1所述的时间延长型单兵供氧装置，其特征在于，所述控制器采用STM32系列单片机。

9.一种时间延长型单兵供氧装置的使用情况监测方法，其特征在于，其利用权利要求1所述的时间延长型单兵供氧装置实现，所述使用情况监测方法包括以下步骤：

S1、每一所述内温度传感器定时检测所处产氧剂腔位置的温度作为内温度值；

S2、所述控制器定时判断该些内温度值的平均值是否大于第一设定温度限值，若是则发出产氧剂快要用完的提示信息，若否则重复执行步骤S2；

S3、每一所述外温度传感器定时检测所处二氧化碳吸收剂腔位置的温度作为外温度值；

S4、所述控制器定时判断该些外温度值的平均值是否大于第二设定温度限值，若是则发出二氧化碳吸收剂快要用完的提示信息，若否则重复执行步骤S4。