專利名稱：一種自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及人體呼吸輔助裝置，更具體的說涉及一種利用自身行走的腳踏力來提供動力的高原空氣增壓呼吸裝置。
背景技術：
我國居住在高原上的人口眾多，由于高原屬于地震、洪水、雪雹等自然災害多發的地貌，所以時常需要大規模的救護人員執行救災任務。但是，高原環境大氣壓力降低導致空氣中氧分壓下降，易使人出現呼吸脈搏加快，頭暈嘔吐等高原反應，甚至出現肺水腫、死亡等嚴重狀況，極大地影響了救援工作。預防、治療高原病的關鍵是讓人體維持吸入空氣的正常壓力。目前的便攜式高原增壓呼吸器雖然可以移動作業，但其需要電池或者其他電源來驅動渦輪壓縮空氣來實現空氣增壓，該呼吸器工作時間短、負荷重、噪音大，并且提供的空氣壓力較低，無法滿足高原野外應急作業的需要。

發明內容
本發明的目的在于提供一種自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，利用使用者自身行走的腳踏力來提供空氣壓縮動力，以最大程度的減輕了使用者的負荷，而且不需要電力的支持便可持續使用。為了達到上述目的，本發明的解決方案如下
一種自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，包括腳踏增壓器、輸氣導管和鼻罩式呼吸器。所述腳踏增壓器為彈簧支撐氣囊結構，由腳踏面板、腳踏氣囊、空氣逆止閥、支撐彈簧、固定腳帶和腳踏底板構成；所述腳踏氣囊設有出氣口和進氣口，所述進氣口和出氣口中均設有空氣逆止閥，在腳踏氣囊內豎向設有支撐彈簧；所述腳踏氣囊被夾在腳踏面板和腳踏底板之間，腳踏面板和腳踏底板之間通過可調節式扣帶連接，通過扣帶控制支撐彈簧的復位高度；所述固定腳帶連接在腳踏面板上，整個腳踏增壓器通過固定腳帶固定于使用者的腳上。所述裝置還包括壓縮空氣儲氣馬甲，所述壓縮空氣儲氣馬甲由馬甲和設于馬甲內的儲氣氣囊組成，儲氣氣囊至少設置一個，所述輸氣導管的一端與腳踏氣囊的出氣口連接，另一端與儲氣氣囊連接，儲氣氣囊的出氣再通過輸氣導管連接鼻罩式呼吸器，在儲氣氣囊的出氣端的輸氣導管上設減壓閥。采用利用以上結構，使用者可以通過身體重量在步行進行自體空氣增壓，呼吸到增壓后的空氣。并且采用馬甲式儲氣結構，可以方便地穿在使用者身上，輕便，可避免氣罐式儲氣方式存在的體積大，重量重的問題。并且，采用這種儲氣后減壓輸氣的結構，使用者可以根據勞動強度自動的調節氣壓和氧氣濃度。為了對通過的雜質和有些有毒物質進行過濾，可以在所述儲氣氣囊的進氣口或出氣口處設置有用于過濾的活性炭纖維。另外，所述儲氣氣囊在馬甲內分為獨立的多個，每個儲氣氣囊均設有單獨的進氣口，分別預充壓縮氧氣與儲存由腳踏增壓器輸送來的空氣，每個儲氣氣囊均設有單獨的出氣口與輸氣到管相連。或者，儲氣氣囊在馬甲內獨立設置兩個，分別預充壓縮氧氣與儲存由腳踏增壓器輸送來的空氣，每個儲氣氣囊均設有單獨的出氣口與輸氣導管相連，并在預充壓縮氧氣的氣囊出氣口處設置旋轉式流量計，控制氧氣輸出，以在勞動強度大時增加氧氣濃度。進一步，所述腳踏面板上表面設有防滑紋，并有與鞋底嵌合的凹陷。該防滑紋可與鞋底的齒痕相配合，增加摩擦力。與鞋底嵌合的凹陷可以增加穿上后的穩定性。所述腳踏增壓器上還設有小腿固定支架，所述小腿固定支架的形狀與小腿生理曲線吻合，這樣通過小腿支架固定在小腿下部與腳脛下，使腳踏增壓器、小腿、腳牢固的結合為一體，穿著更舒適方便。另外，小腿固定支架還可分為上下兩段，兩段之間用可調節長度的拉扣帶連接，來調節長度，以適應不同身高的人使用。本發明具有以下顯著的優點
1、利用腳踏增壓利用使用者的身體重量提供動力在步行進行自體空氣增壓，不需要電力，可以持續使用；利用彈簧不僅可以快速復位腳踏氣囊，還可以增加運動彈性，減少運動能量消耗。2、在采用腳踏增壓器上采用可調節式扣帶，可以控制每次腳踏時輸出的氣體量，并根據需要調節。采用可延長式小腿固定支架，可適應不同身高的使用者需要。3、采用馬甲式儲氣囊利用可穿戴式壓縮空氣儲氣馬甲儲存氣體，該結構符合人體解剖構造，方便攜帶、重量輕、能更好的協調運動，而且儲氣體積大等特點，利于機動作業；并且采用多氣囊結構，在個別氣囊意外毀損時可繼續工作；采用氧氣儲備可以在應急情況下增加運動耐量甚至保障急救需要。4、采用減壓閥和活性炭纖維薄膜等的設置，可以增加使用的安全性。


圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明中腳踏增壓器示意圖3為本發明中壓縮空氣存儲馬甲示意圖；圖4為本發明中腳踏板結構示意圖；圖5為本發明中減壓閥示意圖中，1-腳踏增壓器、2-輸氣導管、3壓縮空氣儲氣馬甲、4-減壓閥、5-鼻罩式呼吸器、6-腿腳、101-腳踏面板、102-腳踏氣囊、103-進氣口、104-出氣口、105-空氣逆止閥、106-支撐彈簧、107-固定腳帶、108-腳踏底板、109-扣帶、110-小腿固定支架、111-拉扣帶、31-馬甲、32-儲氣氣囊、41-進氣口、42_低壓表、43-高壓表、44-安全閥、45-低壓表壓力調節螺桿、46-出氣口。
具體實施例方式為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發明進行詳細闡述。如圖1所示腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置包括腳踏增壓器1、輸氣導管2、壓縮空氣儲氣馬甲3和鼻罩式呼吸器5等，腳踏增壓器1穿在使用者的腿腳6上，腳踏增壓器1通過輸氣導管2連接壓縮空氣儲氣馬甲3，壓縮空氣儲氣馬甲3又通過輸氣導管2連接鼻罩式呼吸器5，在壓縮空氣儲氣馬甲3出氣端的輸氣導管2上設置有減壓閥4。如圖2所示，腳踏增壓器為彈簧支撐氣囊結構，由腳踏面板101、腳踏氣囊102、進氣口 103、出氣口 104、空氣單向逆止閥105、支撐彈簧106、固定腳帶107和腳踏底板108構成。腳踏氣囊102的前后兩端設有出氣口 104和進氣口 103，進氣口 104和出氣口 103中均設有空氣逆止閥105，防止空氣逆流。在腳踏氣囊102內的兩端豎向設有支撐彈簧106，用于支撐氣囊復位并使腳踏氣囊緊貼腳踏面板101和腳踏底板108。腳踏氣囊102被夾在腳踏面板101和腳踏底板108之間，腳踏面板101和腳踏底板108之間通過可調節扣帶109連接，通過調節扣帶109的長度，可以控制支撐彈簧復位的高度，由此控制氣囊的進氣量。氣囊復位后的高度一般控制在20mm-50mm，每次踩踏即可提供不同量的空氣(3600ml-9000ml)。參見圖3，腳踏面板101上表面設有防滑螺紋，面板呈凹陷狀，深度2cm，用于嵌合鞋底增加摩擦力和穩定性。腳踏面板101上設置固定腳帶107和小腿固定支架110。固定腳帶107分別位于腳踝、腳中部和前部，使腳踏器與鞋子緊密結合，避免運動時腳踏增壓器脫落，固定腳帶107可采用扎帶式結構、扣帶式結構等。小腿固定支架110下端與腳踏面板101或固定腳帶107連接，上部是與小腿生理曲線吻合的形狀，套在小腿上，使小腿支架固定在小腿下部與腳脛下。小腿固定支架分為兩節，兩節之間由拉扣帶111連接，以調節其長度。采用以上腳踏增壓器，充分利用使用者行進時消耗的能量，依靠重力做功提供壓縮空氣，腳踏時驅動氣體進入輸氣導管，松弛時彈簧復形，擴張氣囊吸入空氣，如此反復。正常人呼吸的吸氣量為500ml，每個腳踏氣囊體積為600-1500ml左右(長300mm，寬100mm，厚20-50mm),而海拔3000米高原的空氣壓力為600mmHg(正常700mmHg)，即每一次邁步動作可提供3600-9000ml. mmHg空氣(正常需要3500ml. mmHg)，完全可以維持自體正常呼吸需要。參見圖4，壓縮空氣儲氣馬甲由馬甲31和儲氣氣囊32構成，馬甲內前后均設有儲氣氣囊。儲氣氣囊設有進、出氣口，進氣口出覆蓋有活性炭纖維，該活性炭纖維對通過的雜質和有毒物質進行過濾。在儲氣氣囊的出氣端的輸氣導管上設有減壓閥。壓縮空氣馬甲由強化碳纖維橡膠制成，穿著后，通過扣帶固定。儲氣氣囊前后共4個，每個寬200mm，高度為500mm，充氣后厚度為100mm，體積0. 8立方米，壓強最高為5個大氣壓，最高體積4立方米，總重量6公斤。平靜狀態下人的呼吸頻率為12-18次/分，每分鐘通氣量10升，即預充空氣可供使用者使用6小時。極限運動狀態下人體最大通氣量為100升/分，預充氣囊可提供40分鐘的空氣儲備。4個儲氣氣囊分別預充壓縮氧氣與儲存由腳踏增壓器輸送來的空氣，每個儲氣氣囊均設有單獨的進、出氣口與輸氣導管相連，并可以在預充壓縮氧氣的氣囊出氣口處設置旋轉式流量計，控制氧氣輸出。另外，儲氣氣囊也可以分為兩層，一層為預充氧氣層，另一層為儲空氣層，兩層均通過氣囊出氣口連接輸氣導管，并在預充氧氣層的出氣口處設置旋轉式流量計，控制氧氣輸出。減壓閥為常見的的結構，參見圖5，包括連接口 41、低壓表42、高壓表43、安全閥44、低壓表壓力調節螺桿45和出氣口 46。連接口 41與儲氣氣囊的出氣口通過輸氣導管連接，出氣口 46與通往鼻罩式呼吸器5的輸氣導管連接，使用者可以根據勞動強度自動的調節氣壓。
權利要求
1.一種自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，包括腳踏增壓器(1)、輸氣導管(2)和鼻罩式呼吸器(5)，其特征在于所述腳踏增壓器由腳踏面板(101)、腳踏氣囊(102)、空氣逆止閥(105)、支撐彈簧 (106)、固定腳帶(107)和腳踏底板(108)構成；所述腳踏氣囊(102)設有出氣口(104)和進氣口( 103)，所述進氣口( 104)和出氣口( 103)中均設有空氣逆止閥(105)，在腳踏氣囊 (102)內豎向設有支撐彈簧(106)；所述腳踏氣囊(102)被夾在腳踏面板(101)和腳踏底板 (108)之間，腳踏面板(101)和腳踏底板(108)之間通過可調節式扣帶(109)連接，通過調節扣帶控制支撐彈簧(106)的復位高度；所述固定腳帶(107)連接在腳踏面板(101)上，整個腳踏增壓器通過固定腳帶(107)固定于使用者的腳上；所述裝置還包括壓縮空氣儲氣馬甲(3 )，由馬甲(31)和設于馬甲內的儲氣氣囊(32 )組成，儲氣氣囊(32)至少設置一個，所述輸氣導管的一端與腳踏氣囊(102)的出氣口( 104)連接，另一端與儲氣氣囊(32)連接，儲氣氣囊的出氣再通過輸氣導管連接鼻罩式呼吸器(5)， 在儲氣氣囊的出氣端的輸氣導管上設減壓閥(4)。
2.根據權利要求1所述的自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，其特征在于所述儲氣氣囊(32)分為兩層，一層為預充氧氣層，另一層為儲空氣層，兩層均通過氣囊出氣口連接輸氣導管，并在預充氧氣層的出氣口處設置旋轉式流量計，控制氧氣輸出。
3.根據權利要求1所述的腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，其特征在于所述儲氣氣囊在馬甲內獨立設置四個，分別預充壓縮氧氣與儲存由腳踏增壓器輸送來的空氣，每個儲氣氣囊均設有單獨的進、出氣口與輸氣導管相連，并在預充壓縮氧氣的氣囊出氣口處設置旋轉式流量計，控制氧氣輸出。
4.根據權利要求1、2或3所述的自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，其特征在于在所述儲氣氣囊(32)的進氣口或出氣口處設置有用于過濾的活性炭纖維。
5.根據權利要求1、2或3所述的自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，其特征在于所述腳踏面板(101)上表面設有防滑紋，并有與鞋底嵌合的凹陷。
6.根據權利要求1、2或3所述的自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，其特征在于所述腳踏增壓器上還設有小腿緊固支架(110)，所述小腿支架的形狀與小腿生理曲線吻合。
7.根據權利要求6所述的自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，其特征在于所述小腿緊固支架分為上下兩段，兩段之間用可調節長度的拉扣帶(111)連接。
8.根據權利要求1、2或3所述的自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，其特征在于所述固定腳帶(107)是采用扎帶式結構或扣帶式結構。
9.根據權利要求1、2或3所述的自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，所述腳踏氣囊的復位后高度在20mm-50mm，腳踏氣囊容納氣體量為600-1500ml。
全文摘要
本發明公開一種自體腳踏式高原空氣增壓呼吸裝置，包含腳踏增壓器、輸氣管、空氣逆止閥、壓縮空氣馬甲、減壓閥、鼻罩式呼吸器等。其利用腳踏施壓，輸送空氣進入壓縮空氣馬甲，使空氣馬甲內形成增壓空氣。可調控減壓閥，使吸氣管內空氣壓力適合于不同勞動強度，吸氣時，吸氣管內壓力降低，空氣馬甲內氣體進入吸氣管，呼氣時濁氣通過排氣管排出，空氣馬甲內可預充空氣或氧氣備用。本發明配備穿戴式氣囊，方便機動作業時攜帶，并充分利用身體重量和步行時消耗的能量進行自體增壓，其優點是最大限度減輕了使用者的負荷，不需要電力支持，可持續機動使用。
文檔編號A61M16/00GK102380151SQ20111031458
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月17日 優先權日2011年10月17日
發明者宋耀明, 晉軍, 李愛民, 趙曉輝, 黃嵐 申請人:中國人民解放軍第三軍醫大學第二附屬醫院