CN220175798U - 一种高原增氧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于高原反应预防救治技术领域，涉及一种高原增氧装置，包括增氧主机、空气导管及面罩；增氧主机包括控制器，控制器分别连接有充放电模块、驱动模块、人机交互模块、传感器组件；驱动模块驱动风机转动，风机通过泄压阀与空气导管相连通，泄压阀与控制器连接。该装置正常工作时，控制器控制活瓣处于关闭状态；通过压力传感器检测人体呼吸运动，当肺部吸气时，控制器控制风机启动向肺部打气；当呼气时，控制器控制活瓣打开，协助人体尽快将肺内气体排出。当该装置处于废气二次吸入工作模式时，呼吸时，活瓣保持常闭状态，面罩与人脸之间的间隙、空气导管、增氧主机形成能够容纳废气的缓冲区，可有效改善呼吸性碱中毒。
Description
技术领域
本实用新型属于高原反应预防救治技术领域，涉及一种高原增氧装置。
背景技术
尽管在不同海拔地区氧浓度始终维持在20.9％左右，但随着海拔高度升高，大气压力逐渐降低，导致空气当中的氧分压同步降低。过低的氧分压导致机体严重缺氧(即低压性缺氧)，缺氧又会进一步引发高原反应和高原病。因此，高原缺氧是引发急性高原病的最主要原因，如何有效防治高原缺氧是研发人员亟需解决的技术难题。目前，在便携式设备方面，主要存在两类解决高原缺氧问题的办法：
一类是小型制氧机，吸氧能够迅速提高吸入气体中的氧分压，从而达到提高动脉血氧分压PaO2、改善体内缺氧的目的，因此被广泛用于高原地区缺氧的治疗，并取得了很好的疗效。便携式小型制氧机采用分子筛技术，一般采用变压吸附分离的方式从空气中分离制取氧气，技术相对成熟，且氧气纯度可达93±3％以上，但其体积重量较大，一般在2.2kg以上，在高原缺氧体力下降情况下携行不变，且小型制氧机功耗高，续航时间短。此外，分子筛还存在严重的粉尘泄露问题，通过鼻息的方式粉尘可直接进入肺部，造成尘肺对人体形成持久性伤害。
另一类是现有中国专利文献(公告号CN2629730Y，公告日期2004年8月4日)公开了一种基于面罩局部增压的增氧仪，其以空气为原料，不需要化学物质，打破常规惯例，变“制氧”为“增氧”，通过呼吸面罩增加头面部周围的局部气压，空气浓度随之增加，可以保证正常的气体交换，起到对高原病的预防与治疗作用。然而，该装置存在如下缺陷：一方面，由于其增压压力有限，在5000米海拔高原其大气压约为530hPa，但人体肺泡可承受安全压力为25hPa，增压效果仅为4.72％，致使效率大打折扣；另一方面，有研究表明其对高原缺氧无改善作用；此外，由于增压是相对恒定的，人在呼气时，受到增压影响有明显的憋顶感，会导致心率升高，不舒服感明显。
高原缺氧，本质上是呼吸系统的问题。为帮助进入高原的人员尽快适应高原环境，减少并克服高原反应不良影响，从呼吸生理基本原理出发，提出一套新的高原增氧方法是极其有必要的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高原增氧装置，能够帮助进入高原的人员尽快适应高原环境，减少并克服高原反应不良影响。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：
该高原增氧装置，包括：增氧主机，与所述增氧主机相连通的空气导管及与所述空气导管相连通的面罩，
所述增氧主机包括控制器，所述控制器分别连接有充放电模块、驱动模块、人机交互模块、传感器组件；所述驱动模块驱动风机转动，所述风机通过泄压阀与空气导管相连通，所述泄压阀与控制器连接；
所述面罩包括安装在面罩本体上的活瓣、水蒸气收集及加湿模块，所述活瓣与控制器相连，所述控制器根据高原增氧装置不同的工作模式控制活瓣的打开或关闭；
所述传感器组件包括：压力传感器，用以采集空气导管内气体的压力信息；温湿度传感器，用以采集空气导管内气体的温湿度信息；流量传感器，用以采集空气导管内气体的流量信息；电量传感器，用以采集充放电模块中电池的电量信息。
进一步，还包括安装在增氧主机内的无线通信模块，所述无线通信模块与控制器连接。
进一步，还包括血氧分析仪，用以测定人体动脉氧分压及二氧化碳分压信息，所述人体动脉氧分压及二氧化碳分压信息通过无线通信模块传输至控制器。
进一步，所述充放电模块包括充放电电路及电量传感器，所述充放电电路还连接有可充电电池。
进一步，所述可充电电池为锂电池。
进一步，所述风机采用微型风机，其增压压力最大为30mmH2O。
进一步，所述空气导管采用软管。
进一步，所述人机交互模块包括分别与控制器连接的显示屏与操作面板。
进一步，所述操作面板上包括操作按钮及状态显示灯。
进一步，所述高原增氧装置处于废气二次吸入模式时，呼吸时所述活瓣处于常闭状态，所述面罩与人脸之间的间隙、空气导管、增氧主机形成能够容纳废气的缓冲区，用以改善呼吸性碱中毒。
与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具备以下有益效果：该高原增氧装置，正常工作时，控制器控制活瓣处于关闭状态；通过压力传感器检测人体呼吸运动，当肺部吸气时，控制器控制风机启动向肺部打气；当呼气时，控制器控制活瓣打开，协助人体尽快将肺内气体排出。当该高原增氧装置处于废气二次吸入模式状态时，当呼吸时，活瓣保持常闭状态，面罩与人脸之间的间隙、空气导管、增氧主机形成能够容纳废气的缓冲区，此空间内二氧化碳含量较高，再次吸入后，可有效改善呼吸性碱中毒，减少人体不适症状。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的高原增氧装置的结构图；
图2为本实用新型提供的高原增氧装置的连接示意图；
图3为本实用新型提供的高原增氧装置的工作原理图；
图4为本实用新型提供的高原增氧装置的工作流程图；
图5为水蒸气收集及加湿模块的工作原理图。
其中：1、增氧主机；2、空气导管；3、面罩；4、血氧分析仪；11、控制器；12、人机交互模块；13、可充电电池；14、充放电模块；15、风机；16、泄压阀；17、传感器组件；18、驱动模块；19、无线通信模块；31、活瓣；32、水蒸气收集及加湿模块；14-1、电量传感器；12-1、显示屏；12-2、操作面板；12-2-1、操作按钮；12-2-2、状态显示灯；17-1、压力传感器；17-2、温湿度传感器；17-3、流量传感器。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例
参见图1-2所示，本实用新型提供可一种高原增氧装置，包括：
增氧主机1，作为整个增氧装置的核心，主要实现设备的通气支持、调节控制，内置脉冲呼吸支持技术，通过高灵敏传感器探测呼吸过程，在吸气时向人体鼓气以增大通气量，在呼气时向外抽气，降低人体呼气压，辅助人体尽快排出废气；所述增氧主机1包括控制器11，所述控制器11分别连接有充放电模块14、驱动模块18、人机交互模块12、传感器组件17；所述驱动模块18驱动风机15转动，所述风机15通过泄压阀16与空气导管2相连通，所述泄压阀16与控制器11连接；
与所述增氧主机1相连通的空气导管2及与所述空气导管2相连通的面罩3；所述面罩3可紧贴在人体面部，包括安装在面罩3本体上的活瓣31、水蒸气收集及加湿模块32，所述活瓣31与控制器11相连，所述控制器11根据高原增氧装置不同的工作模式控制活瓣31的打开或关闭；
所述传感器组件17包括：压力传感器17-1，用以采集空气导管2内气体的压力信息；温湿度传感器17-2，用以采集空气导管2内气体的温湿度信息；流量传感器17-3，用以采集空气导管2内气体的流量信息；电量传感器14-1，用以采集充放电模块14中电池的电量信息。
进一步，所述控制器11是增氧主机1的核心，主要实现数据采集、处理、运算、输出控制等功能。
进一步，所述泄压阀16采用自动泄压阀16，当增氧主机1内压力过高时，主动泄压，防止过高压力对肺部造成损伤。
进一步，还包括安装在增氧主机1内的无线通信模块19，所述无线通信模块19与控制器11连接。
进一步，还包括血氧分析仪4，用以测定人体动脉氧分压及二氧化碳分压信息，所述人体动脉氧分压及二氧化碳分压信息通过无线通信模块19传输至控制器11，并在控制器11内以一定算法实现处理、分析、计算后，通过PWM波实现对活瓣31的控制调节，通过I/O口实现对可控活瓣31的控制。
进一步，所述充放电模块14包括充放电电路及电量传感器14-1，所述充放电电路还连接有可充电电池13。所述充放电电路能够实现对电池的充放电控制和信息采集，其具备市电充电和光伏充电能力，通过两种充电方式，可进一步延长整个增氧装置在高原高寒环境下使用的便利性。
进一步，所述可充电电池13为锂电池，采用放电性能好、放电倍率大、产品性能稳定、比能量高、安全性好的聚合物锂离子低温电池，能够延长在高原高寒环境下装置自持能力。
进一步，所述风机15采用微型风机15，增压压力最大为30mmH2O；在人体吸气时提供正压，提升人体通气量；在人体呼气时，提供0或者负压，减小人呼气阻力协助排气。
进一步，所述空气导管2采用软管，用于人体呼吸气体流通。
进一步，所述人机交互模块12包括分别与控制器11连接的显示屏12-1与操作面板12-2，所述操作面板12-2上包括操作按钮12-2-1及状态显示灯12-2-2(采用LED指示灯)，用于实现对整个装置运行状态信息的指示和显示。
进一步，结合图5所示，水蒸气收集及加湿模块32嵌套在空气导管2上，其外壳采用导热系数较高材料制成，里面填充有海绵材料。在高原环境下外界温度较低，呼气经过水蒸气收集及加湿模块32时，通过外壳导热材料实现降温，于是水蒸气即可凝结在海绵上。吸气时空气经过潮湿海绵，即可实现对吸入空气的加湿。
进一步，所述高原增氧装置处于废气二次吸入模式时，呼吸时所述活瓣31处于常闭状态，所述面罩3与人脸之间的间隙、空气导管2、增氧主机1形成能够容纳废气的缓冲区，用以改善呼吸性碱中毒。
该高原增氧装置，结合图4所示，主要有两种工作状态，分别是增氧模式和废气二次吸入模式：在增氧模式下，通过增大通气量的方法，控制动脉二氧化碳分压到更低水平，从而提升动脉氧分压数值，缓解、克服人员高原反应；在废气二次吸入模式下，人体将排出的部分二氧化碳再次吸入，二氧化碳通过肺泡气体交换后，提升动脉二氧化碳分压，缓解因过度通气造成的呼吸性碱中毒。上述高原增氧装置的增氧方法，两种工作状态循环更替，可实现既能克服高原反应，又能缓解呼吸性碱中毒的目的。
具体地，该高原增氧装置在正常工作时，控制器11控制活瓣31处于关闭状态；通过压力传感器17-1检测人体呼吸运动，当肺部吸气时，控制器11控制风机15启动向肺部打气；当呼气时，控制器11控制活瓣31打开，协助人体尽快将肺内气体排出。当该高原增氧装置处于废气二次吸入模式状态时，当呼吸时，活瓣31保持常闭状态，面罩3与人脸之间的间隙、空气导管2、增氧主机1形成能够容纳废气的缓冲区，此空间内二氧化碳含量较高，再次吸入后，可有效改善呼吸性碱中毒，减少人体不适症状。
经4300、5400米高原试验验证，本实用新型提供的高原增氧装置，经皮动脉血氧分压均值分别由初始的88.2、86.0，5min后可升到94.7、93.6，极大程度上缓解由于高原低压导致的头疼、恶心、呕吐、心率过速等症状，显著提升人体高原环境适应能力。与现有增氧装置相比，本实用新型具有安全可靠、克服高原反应有效性好、结构简单、重量轻体积小、功耗小续航时间长等优点，能够克服增氧主机1重量体积大、功率大续航时间短等缺点，又能克服增氧主机1有效性差等缺点，特别适合在高原野外环境下使用，无明显不适症状产生。
以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本实用新型并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种高原增氧装置，包括：增氧主机(1)，与所述增氧主机(1)相连通的空气导管(2)及与所述空气导管(2)相连通的面罩(3)，其特征在于，
所述增氧主机(1)包括控制器(11)，所述控制器(11)分别连接有充放电模块(14)、驱动模块(18)、人机交互模块(12)、传感器组件(17)；所述驱动模块(18)驱动风机(15)转动，所述风机(15)通过泄压阀(16)与空气导管(2)相连通，所述泄压阀(16)与控制器(11)连接；
所述面罩(3)包括安装在面罩(3)本体上的活瓣(31)、水蒸气收集及加湿模块(32)，所述活瓣(31)与控制器(11)相连，所述控制器(11)根据高原增氧装置不同的工作模式控制活瓣(31)的打开或关闭；
所述传感器组件(17)包括：压力传感器(17-1)，用以采集空气导管(2)内气体的压力信息；温湿度传感器(17-2)，用以采集空气导管(2)内气体的温湿度信息；流量传感器(17-3)，用以采集空气导管(2)内气体的流量信息；电量传感器(14-1)，用以采集充放电模块(14)中电池的电量信息。
2.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，还包括安装在增氧主机(1)内的无线通信模块(19)，所述无线通信模块(19)与控制器(11)连接。
3.根据权利要求2所述的高原增氧装置，其特征在于，还包括血氧分析仪(4)，用以测定人体动脉氧分压及二氧化碳分压信息，所述人体动脉氧分压及二氧化碳分压信息通过无线通信模块(19)传输至控制器(11)。
4.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，所述充放电模块(14)包括充放电电路及电量传感器(14-1)，所述充放电电路还连接有可充电电池(13)。
5.根据权利要求4所述的高原增氧装置，其特征在于，所述可充电电池(13)为锂电池。
6.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，所述风机(15)采用微型风机，其增压压力最大为30mmH2O。
7.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，所述空气导管(2)采用软管。
8.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，所述人机交互模块(12)包括分别与控制器(11)连接的显示屏(12-1)与操作面板(12-2)。
9.根据权利要求8所述的高原增氧装置，其特征在于，所述操作面板(12-2)上包括操作按钮(12-2-1)及状态显示灯(12-2-2)。
10.根据权利要求1所述的高原增氧装置，其特征在于，所述高原增氧装置处于废气二次吸入模式时，呼吸时所述活瓣(31)处于常闭状态，所述面罩(3)与人脸之间的间隙、空气导管(2)、增氧主机(1)形成能够容纳废气的缓冲区，用以改善呼吸性碱中毒。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |