一种能够自动制氧的呼吸机及其制氧方法与流程

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种能够自动制氧的呼吸机及其制氧方法。

背景技术：

氧气是人类生活不可缺少的要素之一，在空气稀薄以及缺氧的环境中，人类的正常活动会受到极大的限制，针对高海拔的机动性工作人员以及部分有呼吸障碍的病患，供应及时的制氧设备对其尤为重要。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种能够及时为用户提供氧气的一种能够自动制氧的呼吸机及其制氧方法。

为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种能够自动制氧的呼吸机，其包括壳体和用于向装置供电的电源模块，壳体内通过第一管路依次设置有第一消音器、空气过滤部、空气压缩机、冷却部、空气干燥部、缓冲瓶、第一电磁阀、分子筛塔、第一单向阀、储气瓶、氧传感器、第二电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀；

第一管路的末端连接有位于壳体外的吸氧部，有位于壳体外的分子筛塔的另一出气口上设置有第二管路，第二管路上依次设置有第三单向阀和第二消音器，第二电磁阀和空气加湿器之间的节点上设置有第三管路，第三管路上依次设置有第三电磁阀和应急氧气瓶；

壳体内设置有控制单元，控制单元分别与空气压缩机、冷却部、分子筛塔、氧传感器、空气加湿器、流量控制阀、触控屏、开关按钮、第一电磁阀、第二电磁阀和三电磁阀连接；触控屏和开关按钮位于壳体外表面，壳体外表面上设置有背带。

进一步地，应急氧气瓶位于壳体外表面，其与壳体之间的连接方式为可拆卸连接。

进一步地，电源模块包括依次连接的太阳能板、太阳能控制器和第一蓄电池，太阳能板位于壳体外表面。

进一步地，电源模块包括第二蓄电池，壳体外表面设置有与第二蓄电池连接的充电接口。

进一步地，第一管路包括与空气过滤部连接的第一子管路、与冷却部连接的第二子管路、以及分别与空气压缩机连接的第三子管路和第四子管路；

第一子管路和第二子管路靠空气压缩机的一端分别设置有一环形凸起，第三子管路和第四子管路远离空气压缩机的一端分别设置有一环形凸起，环形凸起靠近各自所在子管路的一端为斜面；

第一子管路与第三子管路之间，以及第二子管路与第四子管路之间安装有可拆卸的连接件，连接件包括第一半体、与第一半体铰接的第二半体、以及位于相邻两个环形凸起之间的密封圈和密封圈固定架；

第一半体和第二半体均呈半圆形，且其内侧壁上均开设有卡合相邻两个环形凸起的环形凹槽，第一半体的另一端铰接有螺纹杆，螺纹杆上安装有蝶形螺母，第二半体的另一端开设有与螺纹杆和蝶形螺母配合的卡槽。

进一步地，第三管路上设置有与控制单元连接的压力传感器，壳体外表面设置有与控制单元连接的指示灯。

第二方面，提供一种本方案设计的无压力传感器的一种能够自动制氧的呼吸机的制氧方法，其包括：

s1、采用开关按钮开启一种能够自动制氧的呼吸机；

s2、空气依次经第一消音器、空气过滤部、空气压缩机、冷却部、空气干燥部、缓冲瓶、第一电磁阀和分子筛吸附塔完成氧气分离，分离出来的氧气依次经第一单向阀、储气罐、氧传感器、第二电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀进入吸氧部，分离出来的剩余气体依次经第三单向阀和消音器进入大气，之后判断氧传感器采集的氧含量是否小于预设氧含量，若是，进入步骤s3；

s3、控制单元控制第二电磁阀关闭，分子筛吸附塔分离出来的氧气被储存在储气罐中；同时控制第三电磁阀开启第一设定时间，应急氧气瓶内的氧气依次经第三电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀进入吸氧部，之后开启第二电磁阀，储气罐中的氧气依次经氧传感器、第二电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀进入吸氧部。

第三方面，本方案还提供一种本方案设计的具有无压力传感器的一种能够自动制氧的呼吸机的制氧方法，其包括：

s1、采用开关按钮开启一种能够自动制氧的呼吸机；

s2、空气依次经第一消音器、空气过滤部、空气压缩机、冷却部、空气干燥部、缓冲瓶、第一电磁阀和分子筛吸附塔完成氧气分离，分离出来的氧气依次经第一单向阀、储气罐、氧传感器、第二电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀进入吸氧部，分离出来的剩余气体依次经第三单向阀和消音器进入大气，之后判断氧传感器采集的氧含量是否小于预设氧含量，若是，进入步骤s3；

s3、控制单元控制第三电磁阀开启，应急氧气瓶内的氧气依次经第三电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀进入吸氧部，之后判断压力传感器采集的压力值是否大于预设压力阀值，若是，进入步骤s4，否则，控制指示灯点亮；

s4、控制单元控制第二电磁阀关闭，分子筛吸附塔分离出来的氧气被储存在储气罐中；同时控制第三电磁阀开启第一设定时间，应急氧气瓶内的氧气依次经第三电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀进入吸氧部，之后开启第二电磁阀，储气罐中的氧气依次经氧传感器、第二电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀进入吸氧部。

本发明的有益效果为：

本发明以空气为原料，进入第一管路的空气依次经过第一消音器、空气过滤部、空气压缩机、冷却部、空气干燥部、缓冲瓶、第一电磁阀、分子筛塔、第一单向阀、储气瓶、氧传感器、第二电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀，最终将空气中的氧气分离出来通过吸氧部提供给用户。

空气过滤部对进入的空气进行过滤，接着空气压缩机对空气进行压缩，然后通过冷却部对压缩后的空气进行降温，有效保护用户的呼吸系统，并利用空气干燥部降低空气中的水分含量，然后压缩后的气体经过缓冲瓶后通过第一电磁阀进入分子筛塔，分子筛塔对压缩空气进行处理后形成高浓度氧气和高浓度氮气，其中氮气从第二管路经第三单向阀和第二消音器排出至大气中，高浓度氧气依次经过第一单向阀、储气瓶、氧传感器、第二电磁阀、空气加湿器、流量控制阀和第二单向阀而进入吸氧部。

第一消音器和第二消音器的设置降低了该便携式吸氧装置工作时产生的噪音。

应急氧气瓶以及第三电磁阀的设置，使得在便携式制氧机开始工作时可能存在的氧气含量过低情况下，能够自动开启应急氧气瓶供氧，以便于为用户及时适量供氧。

附图说明

图1为具体实施例中一种能够自动制氧的呼吸机的局部结构示意图；

图2为图1的原理框图；

图3为具体实施例中空气压缩机的俯视图；

图4为沿图3中a-a线的剖视图；

图5为图4中c部的放大示意图；

图6为图3的另一视角的结构示意图；

图7为图3中部分连接件的结构示意图；

图8为沿图7中b-b线的剖视图。

其中，1、壳体；2、把手部；3、触控屏；4、开关按钮；5、第二单向阀；6、流量控制阀；7、空气加湿器；8、第三电磁阀；9、应急氧气瓶；10、第二电磁阀；11、第三单向阀；12、氧传感器；13、储气罐；14、第一单向阀；15、分子筛塔；16、缓冲瓶；17、空气干燥部；18、冷却部；19、空气压缩机；20、空气过滤部；21、第一子管路；22、第四子管路；23、第三子管路；24、第二子管路；25、第一半体；26、第二半体；27、螺纹杆；28、蝶形螺母；29、密封圈；30、环形凸起；31、密封圈固定环；32、卡槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，本领域技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，该一种能够自动制氧的呼吸机包括壳体1和用于向装置供电的电源模块，壳体1内通过第一管路依次设置有第一消音器、空气过滤部20、空气压缩机19、冷却部18、空气干燥部17、缓冲瓶16、第一电磁阀、分子筛塔15、第一单向阀14、储气瓶、氧传感器12、第二电磁阀10、空气加湿器7、流量控制阀6和第二单向阀5。

第一管路的末端连接有位于壳体1外的吸氧部，有位于壳体1外的分子筛塔15的另一出气口上设置有第二管路，第二管路上依次设置有第三单向阀11和第二消音器，第二电磁阀10和空气加湿器7之间的节点上设置有第三管路，第三管路上依次设置有第三电磁阀8和应急氧气瓶9。

壳体1内设置有控制单元，控制单元分别与空气压缩机19、冷却部18、分子筛塔15、氧传感器12、空气加湿器7、流量控制阀6、触控屏3、开关按钮、第一电磁阀、第二电磁阀10和三电磁阀8连接；触控屏3和开关按钮位于壳体1外表面，壳体1外表面上设置有背带。

图1中吸氧部和电源模块未示出。用户还可以利用触控屏3调整设置流量控制阀6的预设开度，从而控制吸氧部的出氧流量。

实施时，本方案优选，应急氧气瓶9位于壳体1外表面，其与壳体1之间的连接方式为可拆卸连接。

其中，电源模块包括依次连接的太阳能板、太阳能控制器和第一蓄电池，太阳能板位于壳体外表面，以便于在户外环境使用时，利用太阳能增强本一种能够自动制氧的呼吸机的续航能力。

其中，壳体1顶部设置有把手部2，以使得壳体1的携带方式多样化。如图1所示，触控屏3和开关按钮均位于壳体1顶部，壳体1顶部设置有用于遮蔽开关按钮的防水胶套，从壳体1外表面看开关按钮完全被防水胶套遮蔽，以扩大本本一种能够自动制氧的呼吸机的适用性。壳体1底部中心向壳体1内部凹陷，充电接口位于壳体1底部中心，壳体1底部的边缘上设置有用于供充电线安放的凹槽，从而在一定程度上避免外部雨水进入充电接口而损坏本一种能够自动制氧的呼吸机，从而扩大其适用性。并且壳体1上设置有散热口。

其中，第一管路的首端位于壳体1左侧顶部，第二管路的末端和位于壳体1右侧顶部，且第一管路首端与壳体1底部之间的距离大于第二管路末端与壳体1底部之间的距离，使得普遍轻于空气的氮气更加快速上升至大气中，避免大部分排出的氮气混入空气中而重新进入第一管路，以提高本一种能够自动制氧的呼吸机的制氧效果。

为便于空气压缩机的更换，如图3至图8所示，第一管路包括与空气过滤部20连接的第一子管路21、与冷却部18连接的第二子管路24、以及分别与空气压缩机19连接的第三子管路23和第四子管路22。

第一子管路21和第二子管路24靠空气压缩机19的一端分别设置有一环形凸起30，第三子管路23和第四子管路22远离空气压缩机19的一端分别设置有一环形凸起30，环形凸起30靠近各自所在子管路的一端为斜面。

第一子管路21与第三子管路23之间，以及第二子管路24与第四子管路22之间安装有可拆卸的连接件，连接件包括第一半体25、与第一半体25铰接的第二半体26、以及位于相邻两个环形凸起30之间的密封圈29和密封圈固定架31。

第一半体25和第二半体26均呈半圆形，且其内侧壁上均开设有卡合相邻两个环形凸起30的环形凹槽，第一半体25的另一端铰接有螺纹杆27，螺纹杆27上安装有蝶形螺母28，第二半体26的另一端开设有与螺纹杆27和蝶形螺母28配合的卡槽32。

应用时，先将密封圈29放置在一个环形凸起30上，然后将另一个环形凸起30对准该放置有密封圈的环形凸起30。然后利用第一半体25和第二半体26上的环形凹槽将两个环形凸起30卡合。之后将蝶形螺母28旋拧至螺纹杆27末端，然后将螺纹杆27旋转至卡槽32内(此时蝶形螺母28位于卡槽32外且远离第一半体25)并向螺纹杆27方向旋拧蝶形螺母28，使得第一半体25与第二半体26相互靠近而锁紧，实现第一子管路21与第三子管路23的可拆卸连接，以及第二子管路24与第四子管路22的可拆卸连接，进而实现空气压缩机19的更换。

在另一实施例中，电源模块包括第二蓄电池，壳体1外表面设置有与第二蓄电池连接的充电接口，以便于增强电源模块的续航能力。

缓冲瓶16为两端开口的瓶体，起到缓冲压缩气体的作用。

其中，第三管路上设置有与控制单元连接的压力传感器，壳体1外表面设置有与控制单元连接的指示灯。

另一方面，本方案提供一种本方案设计的无压力传感器的能够自动制氧的呼吸机的制氧方法，其包括：

s1、采用开关按钮4开启一种能够自动制氧的呼吸机。

s2、空气依次经第一消音器、空气过滤部20、空气压缩机19、冷却部18、空气干燥部17、缓冲瓶16、第一电磁阀和分子筛吸附塔15完成氧气分离，分离出来的氧气依次经第一单向阀14、储气罐13、氧传感器12、第二电磁阀10、空气加湿器7、流量控制阀6和第二单向阀5进入吸氧部，分离出来的剩余气体依次经第三单向阀和消音器进入大气，之后判断氧传感器12采集的氧含量是否小于预设氧含量，若是，进入步骤s3。还可以通过触摸屏3实时显示氧传感器12采集的氧气含量，以便于用户通过触摸屏3调整流量控制阀6的开度。

该步骤实现制氧和利用制氧供氧，并检测制得的氧气含量是否满足要求，若不满足要求进入下一步骤，若满足要求不做任何操作，本一种能够自动制氧的呼吸机持续制氧和制氧供氧。

s3、控制单元控制第二电磁阀10关闭，分子筛吸附塔15分离出来的氧气被储存在储气罐13中；同时控制第三电磁阀8开启第一设定时间，应急氧气瓶9内的氧气依次经第三电磁阀8、空气加湿器7、流量控制阀6和第二单向阀5进入吸氧部，之后开启第二电磁阀10，储气罐13中的氧气依次经氧传感器12、第二电磁阀10、空气加湿器7、流量控制阀6和第二单向阀5进入吸氧。

由于制得的氧气不满足要求，在本步骤中，维持并持续制氧，且断开制氧的供氧，然后使得应急氧气瓶9供氧第一设定时间后关闭应急制氧的供氧并开启第二电磁阀10利用制氧供氧，从而为前端制氧提供了缓冲时间。

第三方面，本方案还提供一种本方案设计的具有压力传感器的能够自动制氧的呼吸机的制氧方法，其包括：

s1、采用开关按钮4开启一种能够自动制氧的呼吸机。

s2、空气依次经第一消音器、空气过滤部20、空气压缩机19、冷却部18、空气干燥部17、缓冲瓶16、第一电磁阀和分子筛吸附塔15完成氧气分离，分离出来的氧气依次经第一单向阀14、储气罐13、氧传感器12、第二电磁阀10、空气加湿器7、流量控制阀6和第二单向阀5进入吸氧部，分离出来的剩余气体依次经第三单向阀和消音器进入大气，之后判断氧传感器12采集的氧含量是否小于预设氧含量，若是，进入步骤s3。

该步骤实现制氧和利用制氧供氧，并检测制得的氧气含量是否满足要求，若不满足要求进入下一步骤，若满足要求不做任何操作，本一种能够自动制氧的呼吸机持续制氧和制氧供氧。

s3、控制单元控制第三电磁阀8开启，应急氧气瓶9内的氧气依次经第三电磁阀8、空气加湿器7、流量控制阀6和第二单向阀5进入吸氧部，之后判断压力传感器采集的压力值是否大于预设压力阀值，若是，进入步骤s4，否则，控制指示灯点亮。

由于制得的氧气不满足要求，该步骤实现维持制氧和利用制氧供氧，并加入应急氧气瓶9的供氧，然后检测应急氧气瓶9内的氧气是否满足要求，若不满足要求，维持一段时间的制氧供氧和氧气瓶供氧，以增大吸氧部的氧气浓度，待应急氧气瓶9耗尽后，制氧持续供氧，而此时制氧得到的氧气一般已经能够满足要求，而且指示灯的点亮能够提醒用户适时更换应急氧气瓶9。

s4、控制单元控制第二电磁阀10关闭，分子筛吸附塔15分离出来的氧气被储存在储气罐13中；同时控制第三电磁阀8开启第一设定时间，应急氧气瓶9内的氧气依次经第三电磁阀8、空气加湿器7、流量控制阀6和第二单向阀5进入吸氧部，之后开启第二电磁阀10，储气罐13中的氧气依次经氧传感器12、第二电磁阀10、空气加湿器7、流量控制阀6和第二单向阀5进入吸氧部。

由于制得的氧气不满足要求，但应急氧气瓶9内的氧气满足要求，该步骤实现维持制氧，并断开制氧供氧，单独利用应急氧气瓶9持续供氧第二设定时间后断开应急氧气瓶9供氧，单独利用制氧供氧，从而为前端制氧提供了缓冲时间，并且此时制氧得到的氧气一般已经能够满足要求。