【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及正压氧气呼吸器，具体为一种自适应供氧的正压氧气呼吸器及其输出调节方法。
技术介绍
1、正压氧气呼吸器是一种呼吸保护设备，它通过高压氧气瓶提供氧气，并使呼吸器面罩内的气压高于外界环境，从而确保使用者在有毒、有害或缺氧的环境中能够安全呼吸，这种呼吸器的设计使其在呼吸循环过程中都能维持正压状态，有效防止外界污染物的侵入；
2、正压氧气呼吸器供气时间长，适用于消防、化工、船舶、石油、冶炼、仓库、实验室、矿山等多种环境，为在浓烟、毒气、蒸汽或缺氧环境中工作的人员提供必要的呼吸保护；
3、现有正压氧气呼吸器使用时吸入的氧浓度较高，有些氧呼浓度甚至达到90％以上，这比常规空气中的氧气浓度(约21％)要高得多，使用者佩戴氧呼吸入较高浓度的氧气，容易出现不适应，长期使用还可能引起一些其它负面影响，而日常中富氧环境一般多用于医疗行业针对某些疾病的治疗，且要控制浓度和吸入时间，常规正压氧呼主要有定量供氧、手动补氧和自动补氧，其中自动补氧指气囊内压力降到一定门限后，以某流量快速给气囊补氧，使气囊保持在一定压力范围，三种方式均不能根据人体对氧的实际消耗以及需求进行调节，因此，针对上述问题提出一种自适应供氧的正压氧气呼吸器及其输出调节方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种自适应供氧的正压氧气呼吸器及其输出调节方法，以解决现有正压氧气呼吸器使用时吸入的氧浓度较高，有些氧呼浓度甚至达到90％以上，这比常规空气中的氧气浓度(约21％)要高得多，使用者佩戴氧呼吸入
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，包括氧气瓶、减压器、手动补给阀、冷却罐、气囊、自动补给阀、气囊、呼气阀、进气阀、面罩、清洁罐和连接管道，其特征在于：所述氧气瓶通过连接管道与减压器连接，所述减压器通过连接管道与气囊连接，所述减压器通过手动补给阀以及连接管道与冷却罐连接，所述冷却罐通过连接管道以及吸气阀与面罩连接，所述面罩通过呼气阀以及连接管道与清洁罐连接，所述清洁罐通过连接管道与气囊连接，所述呼气阀与清洁罐之间连接用的连接管道中安装有电控排气阀和自动排气阀；所述面罩内部设有用于检测面罩内部的氧气浓度和二氧化碳浓度的气体传感器，所述气体传感器与主控制器电性连接，所述主控制器外部连接有身体状态监测单元、电控排气阀、电控调节阀、压力传感器以及常开电磁阀，所述减压器与冷却罐之间的连接管道有两个，一个所述连接管道中间安装有手动补给阀，另一个所述的连接管道中间安装有定量供氧阀和常开电磁阀，所述压力传感器连接于减压器，所述电控调节阀安装在减压器与气囊直连的连接管道中间位置，且气囊内部安装有用于气囊内部气体的混合的加速混合机构；所述气囊一侧安装有用于装置开机时向气囊中充入空气的充气机构，所述身体状态监测单元包括用于实时收集用户的情绪状态、体温、身体活动和当前血氧度数据的数据采集单元、用于对所述数据进行清洗、标准化和特征提取的数据预处理模块、数据处理模块和基于所述数据处理模块生成未来短时间内的血氧度预测值的预测输出模块，所述未来短时间内的血氧度预测值的计算公式为：
4、y＝β0+β1x1+β2x2+β3x3+β4x4+ε
5、式中：β0为截距，β1、β2、β3和β4的计算方法为：
6、
7、对于j＝1,2,3,4，分别对应情绪状态、体温、身体活动和当前血氧度的特征，yi是实际血氧度值，是血氧度的均值，xij第i个样本在第j个特征上的值，是第j个特征的均值，ε为误差项。
8、作为本专利技术中进一步优化的内容，其中：所述常开电磁阀在停电、电控调节阀失控闭锁状态时为常开状态，所述常开电磁阀在电控调节阀正常工作时关闭，所述主控制器内部设有用于自检、信号接收以及控制常开电磁阀和电控电磁阀、用于在二氧化碳含量过高时受主控制器控制而主动排气调节二氧化碳浓度的电控排气阀的控制单元。
9、作为本专利技术中进一步优化的内容，其中：所述气体传感器监测的数据实时传递给主控制器，所述主控制器根据数据处理模块生成未来短时间内的血氧度预测值对供氧量进行调节。
10、作为本专利技术中进一步优化的内容，其中：所述常开电磁阀的设计为双通道结构，所述主控制器内设有紧急处理程序，能够在检测到异常状态时自动启动安全模式。
11、作为本专利技术中进一步优化的内容，其中：所述数据预处理模块包括数据清洗算法，所述身体状态监测单元能够通过蓝牙或wi-fi与移动设备连接。
12、作为本专利技术中进一步优化的内容，其中：所述加速混合机构包括保护外壳，所述保护外壳内部安装有气囊主体，所述气囊主体内部安装有螺旋桨。
13、作为本专利技术中进一步优化的内容，其中：包括以下步骤：步骤1：设备整体运行：打开充气机构，让气囊和管路充满空气，打开氧气瓶阀门，氧气经减压器减压后通过连接管道供给，当使用者吸气时，气体从气囊流入冷却罐，被冷却后的气体通过连接管道打开吸气阀进入面罩供人使用，当使用者呼气时，气体由面罩打开呼气阀进入连接管道，再通过清净罐与氢氧化钙反应吸收呼气中的二氧化碳，同时补给混合成含有适宜氧浓度的气体进入气囊，供吸气使用，完成了一次循环；
14、在此过程中，螺旋桨3加速气囊内部气体的混合，使得气囊中气体较为均匀；
15、步骤2：气体传感器对面罩内部的氧气、二氧化碳浓度实时监测：气体传感器再次过程中，对面罩内部的氧气、二氧化碳浓度检测并将数据实时的传递给主控制器，主控制器接收数据，并将进行储存；
16、步骤3：身体状态监测单元对用户的血氧数据进行检测并预测：身体状态监测单元对用户的情绪状态、体温、身体活动和当前血氧度进行实时监测，并对下一阶段用户的血氧浓度进行预测，预测结果用于控制进入面罩内部的氧气在适宜的范围；
17、步骤4：主控制器根据身体状态监测预测数据以及面罩内部的氧气浓度对氧气浓度进行调节：主控制器通过电控调节阀将面罩内部的氧气浓度调节控制在与空气中氮氧比相近的范围内，当身体状态监测预测需要更高浓度氧气时，主控制器控制电控调节阀，使面罩内部的氧气浓度控制在适宜的范围。
18、步骤5：主控制器根据监测的二氧化碳浓度对二氧化碳浓度进行调节：当监测到二氧化碳浓度过高时，主控制器控制电控排气阀主动排气调节二氧化碳浓度。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
20、1、本专利技术中，初始开机时让气囊和管路先充满空气，以保证初始吸到的是空气，同时主控制器结合各类传感器根据氧气浓度变化，适当补充氧气，让氧气比例保持在预设范围，使气本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，包括氧气瓶、减压器、手动补给阀、冷却罐、气囊、自动补给阀、定量供氧阀、气囊、呼气阀、进气阀、面罩、清洁罐和连接管道，其特征在于：所述氧气瓶通过连接管道与减压器连接，所述减压器通过电控调节阀以及连接管道与气囊连接，所述减压器通过手动补给阀以及连接管道与冷却罐连接，所述减压器通过定量供氧阀以及常开电磁阀和连接管道与冷却罐相连，所述冷却罐通过连接管道以及吸气阀与面罩连接，所述面罩通过呼气阀以及连接管道与清洁罐连接，所述清洁罐通过连接管道与气囊连接，所述呼气阀与清洁罐之间连接用的连接管道中安装有电控排气阀和自动排气阀；
2.根据权利要求1所述的一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，其特征在于：所述常开电磁阀在停电、电控调节阀失控闭锁状态时为常开状态，所述常开电磁阀在电控调节阀正常工作时关闭，所述主控制器内部设有用于自检、信号接收以及控制常开电磁阀和电控电磁阀、用于在二氧化碳含量过高时受主控制器控制而主动排气调节二氧化碳浓度的电控排气阀的控制单元。
3.根据权利要求1所述的一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，其特征在于：所述气体传感器监测的
4.根据权利要求1所述的一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，其特征在于：所述常开电磁阀的设计为双通道结构，所述主控制器内设有紧急处理程序，能够在检测到异常状态时自动启动安全模式。
5.根据权利要求1所述的一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，其特征在于：所述数据预处理模块包括数据清洗算法，所述身体状态监测单元能够通过蓝牙或Wi-Fi与移动设备连接。
6.根据权利要求1所述的一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，其特征在于：所述加速混合机构包括保护外壳(1)，所述保护外壳(1)内部安装有气囊主体(2)，所述气囊主体(2)内部安装有螺旋桨(3)。
7.基于权利要求1-6任一项所述的一种自适应供氧的正压氧气呼吸器的输出调节方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：设备整体运行：打开充气机构，让气囊和管路充满空气，且充气机构仅在初始开机时工作，正常呼吸时，充气机构不工作，打开氧气瓶阀门，氧气经减压器减压后通过连接管道供给，当使用者吸气时，气体从气囊流入冷却罐，被冷却后的气体通过连接管道打开吸气阀进入面罩供人使用，当使用者呼气时，气体由面罩打开呼气阀进入连接管道，再通过清净罐与氢氧化钙反应吸收呼气中的二氧化碳，同时补给混合成含有适宜氧浓度的气体进入气囊，供吸气使用，完成了一次循环；
...【技术特征摘要】
1.一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，包括氧气瓶、减压器、手动补给阀、冷却罐、气囊、自动补给阀、定量供氧阀、气囊、呼气阀、进气阀、面罩、清洁罐和连接管道，其特征在于：所述氧气瓶通过连接管道与减压器连接，所述减压器通过电控调节阀以及连接管道与气囊连接，所述减压器通过手动补给阀以及连接管道与冷却罐连接，所述减压器通过定量供氧阀以及常开电磁阀和连接管道与冷却罐相连，所述冷却罐通过连接管道以及吸气阀与面罩连接，所述面罩通过呼气阀以及连接管道与清洁罐连接，所述清洁罐通过连接管道与气囊连接，所述呼气阀与清洁罐之间连接用的连接管道中安装有电控排气阀和自动排气阀；
2.根据权利要求1所述的一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，其特征在于：所述常开电磁阀在停电、电控调节阀失控闭锁状态时为常开状态，所述常开电磁阀在电控调节阀正常工作时关闭，所述主控制器内部设有用于自检、信号接收以及控制常开电磁阀和电控电磁阀、用于在二氧化碳含量过高时受主控制器控制而主动排气调节二氧化碳浓度的电控排气阀的控制单元。
3.根据权利要求1所述的一种自适应供氧的正压氧气呼吸器，其特征在于：所述气体传感器监测的数据实时传递给主控制器，所述主控制器根据数据处理模块生成未来短时间内的血氧度预测值对供氧量进行调节。
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙春辉，周凯，姜一桐，任宪仓，陈于金，成锡平，梁明明，丁祥郭，
申请(专利权)人：应急管理部上海消防研究所，
类型：发明
国别省市：
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