CN110270023A - 一种用于向飞行器上的乘客输送呼吸气体的***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于向飞行器上的乘客输送呼吸气体的***(10)，包括：呼吸气体源(14)，至少一个乘客面罩(30)，与每个面罩(30)相关的贮存器(40)，用于每个面罩(30)的输送阀(22)，该输送阀(22)被设置在呼吸气体源(14)和贮存器(40)之间，该贮存器(40)被设置在输送阀(22)和面罩(30)之间，传感器(26)，其与每个贮存器(40)相关联并且被配置为感测贮存器(40)的填充，以及控制器(20)，其被配置为控制输送阀(22)处于连续供应模式，以向贮存器(40)提供连续的呼吸气体流量(64)，并当由传感器(26)感测到的填充是填充阈值(55)时，中断(62)连续的呼吸气体流量。

Description

一种用于向飞行器上的乘客输送呼吸气体的***和方法

技术领域

本发明涉及向乘客供应氧气(或具有高氧率的呼吸气体)的***和方法，更具体地但不排他地，涉及用于一般地或特定地确定与***的乘客面罩相关的贮存器或缓冲器中存在的氧气(或具有高氧率的呼吸气体)的量。

背景技术

在部分巡航飞行期间，大多数商用客机在超过一万四千英尺的高度运行。在这些高度，环境空气中可能存在不足以维持人类的意识或生命的氧气。因此，飞行器的舱室被加压，通常高度等于大约八千英尺。在这样的“舱室高度”，通常在环境空气中存在足够的氧气以避免缺氧，从而维持人类的意识和生命。

因此，当飞行器在上方飞行时(例如，一万四千英尺)，舱室增压的损失会产生乘客(和机组人员)经历缺氧的风险。因此，飞行器通常配备有紧急(辅助或补充)氧气***，其被配置为在飞行器操作员降低飞行器的飞行高度时临时向乘客供应补充氧气。该***包括通过柔性管连接到氧源的杯形面罩。同样经常附接到每个面罩的是由轻质柔性塑料制成的充气式贮存袋，其可以积聚气体以供戴上面罩的乘客随后呼吸。

紧急氧气***通常根据需要或以连续(恒定)流量向乘客供应呼吸气体。

Cannon的美国专利No.7,784,463描述了一种用于机载飞行器的紧急氧气***。Cannon专利的图1中所示的是一名戴着面罩的乘客，从其后面伸出一个细长的贮存袋。贮存袋“通过输送阀与供应导管流体连通”，以允许氧气积聚在袋子中，输送阀响应于从安装在面罩上的压力传感器接收的乘客呼气信号而被控制。当乘客耗尽贮存袋的内容物时，环境舱室空气被吸入面罩以供乘客呼吸。见Cannon，第5、11.117栏。

与诸如Cannon专利的传统按需***一致，向贮存器供应脉冲计量的氧气。通过感测乘客呼吸来触发脉冲。剂量(数量)基于飞行器高度。传统按需***的一个缺点是难以可靠地检测乘客的呼吸活动，例如由于面罩和乘客的脸之间的泄漏或当乘客呼吸较弱时(例如当乘客是小孩时)。

常规连续流动***，例如在Frampton的美国专利No.7,793,682中公开的，非常简单且不昂贵，但它不能使提供给乘客的氧气流量发生变化。它引起氧气损失，以便为需要高流量的乘客提供足够的流量。

本发明的目的是为每个乘客提供更足量的氧气，这意味着当乘客需要时提供更高量的氧气，同时减少氧气消耗，或者至少基本上不增加氧气消耗。

发明内容

根据本发明的一个方面，该***包括：

呼吸气体源，

一个(至少一个)面罩(用于乘客)，

与每个面罩相关的贮存器(或缓冲器)，

用于每个面罩的输送阀，该输送阀被设置在呼吸气体源和贮存器之间，该贮存器被设置在输送阀和面罩之间，

传感器，其与每个贮存器相关联并且被配置为感测贮存器的填充(填充优选地是容积，但是它可以是由乘客呼吸可累积的氧的重量)，以及

控制器，其被配置为控制该输送阀处于连续供应模式，以向贮存器提供连续的呼吸气体流量，并且当由传感器感测到的填充是填充阈值时，中断连续的呼吸气体流量。

表达“连续流量”应理解为通常是连续的，与用户(乘客)每次需求(吸入)一次提供的脉冲剂量呼吸气体相反。它源于这种“连续流量”，即贮存器中积聚的量取决于呼吸气体积聚的时间。

因此，如果乘客通常戴上面罩(在预期的时间内)，乘客每分钟呼吸平均体积并保持平均时间而不吸气，则连续的呼吸气体流量积聚在贮存器中直到乘客吸气并且在贮存器填充达到填充阈值之前，乘客吸气。乘客首先呼吸积聚在贮存器中的呼吸气体。然后，当贮存器为空时，乘客呼吸环境空气。因此，为乘客提供足够量的氧气以避免缺氧。

相反，如果乘客在没有吸气的情况下停留超过平均时间段(因为乘客花了比预期更多的时间戴上面罩，或者乘客在没有吸气的情况下停留的平均时间更长，因为乘客移除了面罩等)，则乘客血液在氧气中去饱和(它可能是高度去饱和的)。但是，根据本发明，连续的呼吸气体流量继续累积直到达到填充阈值。因此，该乘客的呼吸气体量比平均值更多。因此，如果贮存器的大小适当，当填充时，它们可能能够提供足够的氧气来重新饱和血液甚至深度不饱和的乘客的血液。当乘客通过他们的面罩吸入并从贮存器排出氧气时，当乘客吸气以允许贮存器重新填充时，连续流量重新开始(或者如果贮存器中的呼吸气体量未达到填充阈值则继续)。该循环可以在整个减压情况下继续，响应于对其相关贮存器是否处于填充阈值的评估来控制连续流量。

此外，当乘客在贮存器充满之前没有吸气时，当乘客停止吸入面罩中的呼吸气体时(例如，因为乘客带着另一个面罩)，避免呼吸气体在飞行器机舱内扩散，因为连续流量被中断。因此，它有助于减少由于充满贮存器而浪费在机舱内的紧急氧气量。并且，在发生火灾时，由于呼吸气体在泄漏之前被中断，所以当贮存器充满时呼吸气体泄漏不会促进火灾。

因此，仅在需要时供应氧气，并且***可以适应乘客吸气曲线中的需求峰值。

这一点尤其重要，因为峰值通常在吸气开始时，在气体计量在最深处。

根据本发明的另一特征，优选地，连续供应模式是第一连续供应模式，并且控制器被配置为调节在第二连续供应模式中的呼吸气体流量，其高于第一连续供应模式的呼吸气体流量。

因此，在第二连续供应模式中可以更好地保护乘客，例如因为乘客需要呼吸较少的环境空气(存在有毒气体或烟雾)或呼吸更多氧气(缺氧的高风险)。

根据补充特征，控制器优选地被配置为基于第二参数在第一连续供应模式和第二连续供应模式之间切换，第二参数包括在环境气体中有毒气体和/或烟雾的存在。

根据补充特征，控制器优选地被配置为在低流量和高流量之间调节第一连续供应模式中的呼吸气体流量，并且控制器被配置为调节第二连续供应模式中的呼吸气体流量，其高于或等于高流量。

因此，为乘客提供充足的呼吸气体，以避免呼吸环境空气。

根据补充特征，控制器优选地被配置为在第二连续供应模式中将呼吸气体流量设定在预定(最大)流量。

由于预定流量被配置为向乘客提供足够的呼吸气体以便仅呼吸呼吸气体(而不是环境空气)，所以流量在第二连续供应模式中不会改变。

根据补充特征，优选地，输送阀是开/关型的，并且控制器被配置为在第一连续供应模式下以脉冲调制模式(PWM等)控制输送阀，并且控制器被配置为在第二连续供应模式下保持输送阀打开。

因此，容易设定第二连续供应模式中的流量。众所周知，在第一连续供应模式中，由于包括阀门打开的时段和阀门关闭的阶段的重复阶段的时间段非常短，因此流量被认为是连续的。输送阀关闭的阶段能够将呼吸流量调节到所需的水平，但是流量是连续的。

根据本发明的另一个特征，优选地，呼吸气体源以停用状态被提供，并且该***被配置为在减压的情况下自动激活呼吸气体源。

根据本发明的替代特征，优选地，该***还包括调节器，调节器被配置为由控制器控制，以调节第一连续供应模式和第二连续供应模式中的呼吸气体流量。

因此，乘客在穿上之前花费的时间越多，向乘客提供的呼吸气体就越多。因此，乘客的血液去饱和较短。

根据本发明的又一个特征，优选地，填充阈值是第一填充阈值，传感器被配置为在第二填充阈值低于第一填充阈值的情况下感测贮存器的填充，并且控制器被配置为当由传感器感测到的填充是第二填充阈值(在贮存器中)时恢复连续流量。

因此，当乘客通过面罩吸入呼吸气体从贮存器排出氧气时，呼吸气体自动供应到贮存器。

根据本发明的补充特征，第二填充阈值比第一填充阈值低至少3％。

因此，产生滞后以防止由于信号噪声(测量的不准确性)、小泄漏等引起的麻烦(小的、频繁的)。

根据本发明的另一个特征，控制器优选地被配置为基于至少一个第一参数在连续供应模式中以几个非空值调节呼吸气体流量。

因此，在连续供应模式中，调节流量以尽可能地减少呼吸气体的消耗，同时避免乘客缺氧的风险。理想地，流量将与调节最小流量所需的流量相匹配。

根据本发明的补充特征，优选地，至少第一参数选自以下组：机舱高度、飞行器高度、呼出气体的组成、呼吸频率和血氧饱和度。

根据本发明的另一个特征，传感器优选地被配置为基于贮存器的填充阈值发送二进制信号。

因此，该***作为传感器简单且效率较低，仅用于感测贮存器的填充值。

根据本发明的替代特征，传感器优选地被配置为感测至少两个不同的贮存器填充值(在相关贮存器中累积的氧)。

因此，可以确定进一步的信息，例如在更多时刻贮存器中呼吸气体的量、吸入速度，这是确定过度通气的线索、意识状态或者乘客是否正常通过面罩呼吸。该信息对机组人员有用，特别是确定是否需要医疗干预(帮助)。

根据本发明的补充特征，优选地，传感器被配置为感测至少两个不同的贮存器填充值，并且控制器被配置为基于由传感器所感测的贮存器的贮存器填充值来确定至少第一参数。

根据本发明的另一个特征，填充阈值优选地是贮存器的填充度。

因此，可以累积呼吸直到完全填充贮存器。

根据本发明的另一个特征，贮存器优选地是波纹管式贮存袋。

因此，贮存器的延伸与贮存器内的呼吸气体的体积大致成线性比例。

根据本发明的补充特征，优选地，贮存器在第一纵向端和第二纵向端之间延伸，并且贮存器包括在第一纵向端和第二纵向端之间的若干环形褶。

因此，贮存器在空的时候具有非常低的长度并且它可以包含相当大量的呼吸气体。

根据本发明的均匀互补特征，优选地，贮存器通过第一纵向端部连接到面罩，并且贮存器包括在第二纵向端部处的背板。

根据本发明的另一个补充特征，优选地，传感器包括开关和系索，并且系索具有固定到贮存器的第一纵向端的第一系索端和通过开关连接到贮存器的第二纵向端的第二系索端。

根据本发明的替代特征，优选地，贮存器包括柔性贮存袋，并且传感器包括固定在贮存器上的应变仪。

根据本发明的另一个替代特征，优选地，面罩包括在贮存器和面罩的呼吸腔之间的入口阀，入口阀为止回阀类型。

然而，根据本发明的另一个特征，优选地，面罩包括在贮存器和面罩的呼吸腔之间的入口阀，入口阀为止回阀类型，入口阀被配置为在贮存器填充期间逐渐从关闭位置移动到打开位置，并且入口阀在关闭位置和中间位置之间保持关闭(入口阀防止贮存器和呼吸腔之间的连通)，并且传感器被配置为检测中间位置。

根据本发明的另一特征，优选地，该***包括连接到传感器的RFID模块，RFID模块被配置为供电和读取传感器，并且被配置为与控制器通信。

根据本发明的另一个特征，优选地，该***包括：

多个面罩，

多个贮存器，每个贮存器与多个面罩中的一个相关联，

多个传感器，每个传感器与每个贮存器相关联并且被配置为感测相关贮存器中的填充阈值，以及

控制器被配置为控制从源到每个贮存器的呼吸气体的连续流量，并且中断到贮存器的连续呼吸气体流量，贮存器的相关传感器感测贮存器中的填充阈值。

更一般地，本发明试图提供这样的***和方法，其中积聚在与乘客面罩相关联的贮存器或缓冲器中的气体量通常是已知的。在本发明的一些实施例中，合适的传感器评估贮存器在给定时间是否充满氧气。如果是这样，***的控制器发出相关输送阀的关闭信号，从而排除了此时进一步供应给充满贮存器的氧气。当贮存器充满时关闭输送阀阀门有助于减少由于充满贮存器而浪费进入舱室的紧急氧气量。

相反，如果在给定时间某些贮存器未被充满，则控制器打开相关的输送阀，以便向贮存器提供额外的氧气以填充它们。如果贮存器的尺寸合适，则在填充时它们可以提供足够的氧气以使甚至深度不饱和的乘客的血液再饱和。当乘客通过他们的面罩吸入并从贮存器排出氧气时，相关的输送阀重新打开以允许贮存器重新填充。该循环可以在整个紧急情况下继续，每个输送阀的状态响应于评估其相关的贮存器是否充满氧气而被控制。

当输送阀打开时，氧气可以任何合适的速率流入贮存器。可以将一个这样的流速确定为飞行器高度及其下降速率的函数。如果已知特定乘客的额外呼吸特性，则可以为乘客或包括乘客在内的一组乘客定制氧气流速。实际上，在更精确地知道贮存器中的氧气体积的程度上，可以确定例如乘客的呼吸速率和吸入速度等特征。这些特征可能暗示关于乘客的其他信息，包括他或她是否过度通气或无意识，这可能对飞行器机组人员或紧急氧气***本身有用，以评估是否需要进一步干预。

因此，本发明的一个可选的，非排他性的目的是提供用于向飞行器上的乘客输送氧气的***。

本发明的另一个可选的，非排他性的目的是提供被配置为检测***的贮存器填充状态的氧气输送***。

本发明的另一个可选的，非排他性的目的是提供氧气输送***，其中贮存器包括适于检测贮存器是否充满氧气的传感器。

本发明的另一个可选的，非排他性的目的是提供氧气输送***，其中贮存器的填充状态用于控制相关输送阀的打开和关闭。

此外，本发明的一个可选的，非排他性的目的是提供氧气输送***，其中在贮存器中积聚足够的氧气以满足血液深度饱和的乘客的呼吸需求，或者正在经历不适合呼吸的烟雾环境舱内空气的乘客呼吸。

根据另一方面，本发明涉及一种用于向飞行器上的乘客供应呼吸气体的方法。根据本发明，该方法包括：

提供与面罩相关的具有连续呼吸气体流量的贮存器，贮存器与面罩相关联，

感测贮存器的填充，

当达到填充阈值时，中断连续的呼吸气体流量。

在有利实施例中，该方法优选地还具有以下特征中的一个或多个：

填充阈值是第一填充阈值，该方法包括当贮存器填充减少到第二填充阈值时恢复连续流量；

第二填充阈值比第一填充阈值低至少3％；

第一填充阈值是贮存器的填充度；

基于从由以下组中选择的至少一个参数，在连续供应模式中以几个非空值调节呼吸气体的流量：机舱高度(或其导数函数)、飞行器高度(或其对应于下降速率的导数函数)、呼出气体的组成、呼吸频率和血氧饱和度；

连续供应模式是第一连续供应模式，并且至少一个参数是至少一个第一参数，并且该方法包括调节呼吸气体流量在第一连续供应模式中的第一流量，并且调节呼吸气体流量在第二连续供应模式中的第二流量，第二流量高于或等于第一流量；

连续供应模式是第一连续供应模式，并且至少一个参数是至少一个第一参数，并且该方法包括调节在第一连续供应模式中的低流量和高流量之间的呼吸气体流量，并且设定第二连续供应模式中在预定(最大)流量下的呼吸气体流量，预定流量高于或等于高流量；

基于第二参数在第一连续供应模式和第二连续供应模式之间切换；

第二参数包括环境气体中有毒气体的存在；

在环境空气压力低于减压阈值之前不向贮存器供应呼吸气体，并且当环境空气压力低于(或等于)减压阈值时，自动地向贮存器供应连续的呼吸气体流量；

同时提供多个贮存器，每个贮存器与一个面罩相关联。

参考本申请的其余文本和附图，本发明的其他目的、特征和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本发明的包括多个面罩和相关贮存器的***的第一实施例的示意图，

图2是说明根据本发明的操作中涉及的活动的流程图,

图3A是图1中标记为A的部分的较大比例的视图，表示一个面罩，其中相关的贮存器处于排空状态，

图3B是图1中标记为B的部分的较大比例的视图，表示一个面罩，其中相关的贮存器处于充满状态，

图4A表示根据第二实施例的具有相关贮存器的面罩，贮存器处于排空状态，

图4B表示根据第二实施例的具有相关贮存器的面罩，贮存器处于充满状态，

图5A表示根据第三实施例的具有相关贮存器的面罩，贮存器处于排空状态，

图5B表示根据第三实施例的具有相关贮存器的面罩，贮存器处于充满状态，

图5C表示根据第三实施例的具有相关贮存器的面罩，该贮存器在面罩中排空。

具体实施方式

图1描绘了用于向飞行器上的乘客输送补充呼吸气体(氧气)的***10。***10在飞行器中实施，更准确地在飞行器机舱中实施。飞行器的机舱被加压，使得机舱环境空气2被加压并且包括标准的氧气速率(约21％)。***10旨在向由于加压装置的故障或舱室与外部之间的不受控制的泄漏而导致减压的情况下，和/或当有毒气体，特别是舱室环境空气2中存在烟雾时向飞行器上的乘客输送补充的呼吸气体(氧气)。

***10包括呼吸气体源14，多个输送阀(控制阀)22，多个(示出了两个)用于乘客(用户)的面罩30，多个贮存器40，多个传感器26，控制器20和管道4。

管道4包括第一管道4A和第二管道4B

输送阀22被设置在呼吸气体源14和贮存器40之间。输送阀22通过第一管道4A连接到呼吸气体源14，管道4A优选地是刚性管，其向输送阀22供应呼吸气体。

每个贮存器40与一个面罩30相关联。贮存器40被设置在输送阀22和面罩30之间。贮存器40通过第二管道4B，优选柔性管连接到输送阀22。

每个面罩30具有腔34，用户(乘客)将在腔34中吸气和呼气。在所示的实施例中，面罩30具有内部限定腔34的杯形。面罩30包括至少一个入口阀32，用于降低水、冰或灰尘进入贮存器40的风险，同时当腔34中的压力略低于贮存器40中的压力时，使面罩30能够被供应呼吸气体。每个面罩30还包括空气阀28，其使每个乘客能够呼吸舱室环境空气2以稀释呼吸气体(当贮存器40是空的时)。每个面罩30还包括呼气阀29，以使面罩30内的气体在乘客呼气时排出面罩30。空气阀28、呼气阀29和入口阀32优选地为止回阀。

每个传感器26与储存器40中的一个相关联，并且被配置为感测贮存器40中的填充。与传感器26感测到的填充状态有关的信息从传感器26传输到控制器20，如图1中的虚线27示意性地示出。

在所示实施例中，控制器20被配置为以第一(主)供应模式控制输送阀22，以通过第二管道4B向贮存器40提供呼吸气体的连续流量，以便在机舱高度(机舱中的压力)足够高以诱导缺氧时向机载乘客提供呼吸气体。控制器20还被配置为当传感器26感测到贮存器的填充状态处于填充阈值时中断连续的呼吸气体流量。此外，控制器20还优选地被配置为在机舱环境空气2中由烟雾传感器8感测到存在有毒气体的情况下以第二(紧急)供应模式控制输送阀22。

点划线23示意性地表示控制器20和输送阀20之间的连接，其可以是电线或任何适当的已知连接，例如无线电、蓝牙和WIFI。

优选地，输送阀22位于一个或多个控制板9上。控制器20可以存在于控制板9上。

***10另外可包括与呼吸气体源14气体连通的歧管或壳体2。如果合适，壳体3可具有安全阀7或其他排气装置，如果其压力超过特定阈值。壳体3的下游可以是HP减速器和/或调节器18，其用于在氧气流向飞行器或其他车辆的乘客之前减少或以其他方式调节来自壳体3的氧气的压力。HP减速器和/或调节器18优选地将绝对压力降低到1.5巴和6巴之间。

调节器18可由控制器20控制，以调节调节器18下游的绝对压力。调节器18可通过电线16或任何适当的已知连接(例如收音机、蓝牙和WiFi)进行电气控制。关于此类实时控制调节器的更详细说明，请参见文件WO2015/128690A1。

此外，可以包括作为***10的一部分的启动器5。呼吸气体源14最初是密封的。启动器5可以包括用于建立从呼吸气体源14到壳体2的气流的任何合适的机制。一个可能的启动器5版本可以使用至少一个SMA(形状记忆合金)，其在加热时的形状变化可能导致呼吸气体源14的密封被刺穿。启动器5通过电线6连接到控制器20，使得启动器5由控制器20控制。

***10还包括连接到控制器20的舱室高度传感器11、飞行器高度传感器12、呼出气体传感器13和血氧饱和度传感器15中的至少一个。机舱高度传感器11感测舱室2内的压力(也称为机舱高度)。飞行器高度传感器12感测机舱外部(飞行器外部，也称为飞行器高度)的压力。呼出气体传感器13在由乘客(用户)呼出的呼出气体中感测至少一种气体(特别是氧气和/或二氧化碳)的组成。血氧饱和度传感器15感测乘客血液中的氧饱和度。

图2描绘了识别与本发明的示例性***10一致的活动的流程图。在该版本中，在高海拔处失去舱室加压(方框50)的情况下激活补充氧气流向飞行器上的人员(方框60)。支路51相当于已完成的机舱失压检测的状态。可以任何合适的方式感测飞行器的减压，对于特定乘客或乘客组，尤其是对于机舱高度传感器11，在本地对所有或更多乘客进行集中感测。在这种情况下，控制器20激活启动器5。更一般地，流动激活可以由传送所感测的减压信号的一个或多个计算机化控制器20(参见图1)控制，并且氧气可以由任何合适的源14提供，例如但不限于一个或多个氧气瓶。

控制器20另外被配置为从传感器26接收与每个特定面罩30(框54)相关联的缓冲器或贮存器40的填充度的信息。如果贮存器40充满氧气(分支55)，则控制器20发信号通知输送阀22以关闭(方框62)。当输送阀22关闭时，氧气不再从源14流到(充满)贮存器40，因此避免了有价值的氧气被分流到舱室环境2并因此被浪费。相反，如果贮存器40没有充满氧气(分支53)，则控制器20引起或允许输送阀22保持打开，从而允许氧气在第一供应模式中从源14流到贮存器40(方框64)。这种氧气流量可以任何期望的速率发生，通常-但不是必须的-作为飞行器的高度和下降速率的函数。更一般地，根据以下组中的一个在低流量(大约每分钟3升)和高流量(大约每分钟40升)之间调节氧气流量：飞行器高度(及其导数函数、下降速率)、机舱高度、用户呼出气体的组成、用户的呼吸频率和用户的血氧饱和度。

图1示出了用于至少两个乘客的示例性***10。有利地，每个面罩30将包括附接或者能够将呼吸气体传送到面罩30的贮存器40。同样有利地，每个贮存器40将包含传感器26并且经由输送阀22和管道4与呼吸气体源14流体连通地连接。换句话说，当前优选***10的每个面罩30与贮存器40和输送阀22相关联，***10可针对飞行器2内的多个面罩30进行缩放。每个面罩30还可以与单独的控制器20相关联，但是有利地，所描绘的控制器20和源14不专用于单个掩模30，而是与飞行器内的多个掩模30相关联。

贮存器40可具有任何所需的尺寸、形状和结构。例如，它可以采用类似于Cannon专利中描述的袋子的形式。作为替代示例，贮存器40可以是波纹管式存储器(参见图3A、3B)。贮存器40的一些形式可以(但不是必须)设定尺寸以便储存足以允许甚至深度去饱和的乘客恢复的氧气量。

在本发明的一些型式中，传感器26被配置为感测其相关的贮存器40是否充满氧气。因此，对于这些版本，传感器26仅需要向控制器20提供二进制输出(充满/未充满)。在本发明的其他版本中，传感器26可以适于提供关于贮存器40的更精确的信息-例如贮存器40充满氧气的86％，或充满氧气的20-40％范围内等。提供给控制器20的这种更精确的信息可以允许确定乘客的某些呼吸特征，例如呼吸速率或吸气速度，这反过来可以用于允许关于乘客是否过度通气或无意识的推断，作为示例，以调节提供给用户的呼吸气体的流量。另外，传感器26提供的信息可以传递给飞行器机组人员，以确定通过面罩30呼吸的乘客的数量，这可以与飞行清单进行比较，作为检查是否有任何乘客似乎没有使用面罩30。

输送阀22可以单独或与其他部件一起以任何合适的方式控制氧气输送。示例性的输送控制包括氧气流量的脉冲宽度调制(PWM)、可变阀，或通过孔的可变上游压力(例如控制压力调节器18下游的压力)。当然，本领域技术人员将认识到可以使用其他输送方式-包括可能不需要使用输送阀22的一些输送方式。

当输送阀22是脉冲宽度调制或类似方式控制的开/关阀时，输送阀22可由控制器20控制，以实现两个功能:调节呼吸气体的连续流动，并在贮存器40达到填充阈值(优选地，贮存器变得黯淡)时中断呼吸气体的流动。并且，根据用户感测到的特征(例如，血饱和度或呼吸速率、吸入速度等)，可单独调节供应每个贮存器40的连续呼吸气体流量。

在一个实施例变体中，当贮存器40达到填充阈值(优选地，贮存器变得黯淡)时，输送阀22可由控制器20控制，以实现中断呼吸气体流量的功能，而控制器20控制调节器18以调整连续流量。可通过调节调节器18下游的压力来调节连续流量。在这种情况下，调节器18是一个实时控制的调节器，并且最好在管道4或输送阀22中提供校准的调节器。当***10仅包含一个调节器18时，对于调节器18提供的所有面罩30，连续呼吸气体流量被调节为相同的值。但是，对于每个面罩30，输送阀22可以独立地中断连续流动。

本质上，如果采用每单位时间的最小氧气输送量(根据美国联邦法规)，本发明***10中的一些允许每个贮存器40积聚大于将存在的氧气量。作为示例，至少一种形式的贮存器40可累积一升氧气。因此，即使乘客的血液已经实质上使氧气去饱和，也可以在贮存器40中存在足够的氧气以供乘客直接吸入，以允许他或她从去饱和中恢复。

传感器26可以是任何合适的类型。可能的传感器26的示例包括微型开关、内部压力传感器、激光距离传感器、系索(参见图3A、3B)，其可以变得绷紧以便改变物体的状态等。可以任何期望的时间间隔对传感器26进行采样，以获得关于作为时间的函数的贮存器40的填充度信息。

如果传感器26被配置为仅提供二进制出口(充满/未充满)，则滞后可以包括在检测电路中以由于诸如信号噪声、小泄漏等的事件而呈现储存器40的麻烦(即，小的、频繁的)。特别地，如图2的流程图所示，当传感器26检测到的填充贮存器低于第一填充阈值时，连续流量不再恢复(框64)，第一填充阈值触发输送阀22的关闭(方框62)。在恢复连续流量(框64)之前，由传感器26感测的贮存器填充必须低于第二阈值(框56)。

控制器20可以被编程以查询传感器26，或者传感器26可以被配置为以固定或可变间隔向控制器20传送信息，即使没有从控制器20接收到查询。这里描述的可以通过电子方式完成的任何通信可以被无线或有线地执行。

最后，本发明的***可以在第二(紧急)供应模式(框66)中操作，优选地在所示的防烟模式中。如果通过烟气传感器8检测到机舱环境空气2中的烟雾或更一般的有毒气体(方框58)，则控制器20在第二(紧急)供应模式下(框66)沿着支路59控制输送阀22(或调节器18的变型)，而不是在第一(主)供应模式下(方框64)沿着支路57。在这种第二(紧急)供应模式中，氧气输送速率不一定取决于飞行器高度和下降速率，而是可以选择以便始终将每个贮存器40保持为充满。因此，第二(紧急)供应模式中的氧气输送速率是最大的，并且优选地高于或等于第一(主)供应模式中的高流量(例如，大约每分钟40升)。这种方法将允许贮存器40积聚足够的氧气以适应乘客的整个呼吸周期，即使在需求高峰时，也能防止乘客呼吸任何烟雾弥漫的机舱空气。

在这种情况下，控制器20控制输送阀22，以调节供给相关贮存器40的连续呼吸气体流量，优选在第二连续模式中，输送阀22保持全开。并且，在第一连续模式中，如果输送阀22是一个开/关阀，则可以调节输送阀22打开的速率，以调节在低流量和高流量之间的供应相关贮存器40的连续呼吸气体流量。

在变体中，如果控制器20控制调节器18以调节供应相关贮存器40的连续呼吸气体流量，在第一连续模式中，下游调节器的压力可能在低绝对压力(例如1.5巴)和高压力(例如6巴)之间变化，并且在第二模式中，调节器18可被控制以将高压设置在管4中的调节器18之下。

图3A和图3B示出了波纹管式存储器形成贮存器40。与传统的袋相比，这种贮存器可以占据较小的空间，但具有相似的容积。

贮存器40在第一纵向端40a和第二纵向端40b之间延伸，具有内部容积42。

贮存器40通过第一纵向端40a连接到面罩30。贮存器40通过第二纵向端40b连接到第二管道4B。与位于第二纵向端部40b附近的第二管道4B的连接可允许第二管道4B在其在使用中膨胀时便于贮存器40展开。在任何一种情况下，第二管道4B优选地附着在远离面罩的贮存袋的一端以外的地方(如常规所见)。

在一个变型中，贮存器可以在第一纵向端40a附近连接到第二管道4B。位于第一纵向端部40ab附近的连接至少有利于第二管道4B可以在面罩30的后部直附接到入口阀32，因此不会影响贮存器40的充气和放气。特别地，贮存器40在放气时不需要抵消第二管道4B的重量。而且，当面罩30和贮存器40被收起时，第二管道4B将不会拉动贮存器40并因此干扰其定位和布置。

如图3A、3B所示，图3A、3B的示例性波纹管包含四个褶皱44并且可具有圆形横截面。然而，贮存器40可以与所示的贮存器不同地形成；如果是波纹管，则贮存器40另外可以具有多于或少于四个褶皱44并且不一定需要具有圆形横截面。

在图3A中，贮存器40放气，与其收起时的状态一致。贮存器40不位于面罩14内，因此不应妨碍乘客穿戴面罩30。贮存器40的构造允许以体积有效的设计容易地膨胀波纹管。换句话说，波纹管式贮存器40为相对小的二维覆盖区产生相对大的膨胀体积42。

目前优选的是，贮存器40由类似于传统贮存袋的柔软材料制成。然而，可以替代地使用更坚固的材料。作为另外一种选择或除此之外，可使用塑料背板46在第二纵向端部40b处增强贮存器40。

可以想到可以使用绳或螺纹系绳来防止在需要加压时贮存器40的过度伸展或爆裂。

波纹管式贮存器不需要存放在面罩杯中。它们同样不需要折叠-或者不需要像传统袋一样紧凑地折叠，因此减少了贮存器不能适当地充气的可能性。此外，采用波纹管另外产生缓冲器(贮存器)，其被配置为更好地适应乘客(或机组成员)的动态呼吸的峰值瞬时流量。

如传统的那样，贮存器40可由柔性的相对薄的塑料材料制成。或者，贮存器40可以由足以允许它们加压的材料形成，与传统的非加压袋相比产生减少的包络。波纹管的充气和放气可以进一步向机组人员提供乘客向呼吸气体输送和消耗气体的更好的视觉指示。

另外，在图3A、3B所示的实施例中，传感器26包括开关24和系索25。系索(绳)25具有固定到贮存器40的第一纵向端40a的第一系索端25a以及通过开关(微动开关)24连接到贮存器40的第二纵向端40b的第二系索端25b。

由于储存器40是波纹管的形式，贮存器40的延伸部分与内部的气体体积大致成线性比例。当贮存器40充满时，系索25拉动并激活开关24。图3A、3B示出了填充时波纹管式贮存器40的延伸，但是这也可以应用于径向膨胀，特别是经典的'袋'型贮存器。

另外，在图3A、3B所示的实施例中，代替开关24和系索25a，传感器26包括具有脉冲和时间延迟测量的激光/反射器***，可以确定反射器距激光器的距离，并给出几乎连续的缓冲器“填充度”作为距离的函数。激光器和反射器中的一个将固定在第一纵向端40a附近，优选固定到面罩30，另一个固定到第二纵向端40b，优选固定到背板46。

图4A和4B示出了另一种变型。贮存器40具有经典风格的柔性袋48。传感器26包括集成在柔性袋48的壁中的应变仪36。当袋膨胀时，它略微伸展，这由应变仪36检测。

为了检测贮存器40的状态(填充)，如图4A和4B中示意性所示，信息可以在传感器26和控制器20之间通过电磁波传输。

传感器26和控制器20之间的信息可以由RFID模块38传输，RFID模块38基于贮存器40的填充状态改变其响应。这意味着RFID模块38用于为传感器26供电和读取。这种RFID模块38的RFID天线优选地封装在贮存器40的壁或面罩30中。RFID模块38的发射器连接到控制器20。

在图4A、4B所示的实施例中，以及在图3A、3B所示的实施例中，或者在图5A、5B所示的实施例中，在变型中，传感器26和控制器20之间的信息可以通过导线传输，优选地，传感器26直接连接到控制器20，导线优选地封装在贮存器的壁和管道4中。

在另一变型中，传感器26和控制器20之间的信息可以通过诸如无线电、蓝牙、由电池供电的WiFi等的波传输。

图5A和5B示出了另一种变型。传感器26包括入口阀32和运动检测器33。入口阀32是由处于关闭位置的弹簧31推动的止回阀类型。入口阀32优选地是软硅。当贮存袋40膨胀到最大值时，在阀门上施加轻微的正压力，导致软硅变形。这种变形可以通过霍尔效应传感器、光学传感器或其他方式来检测。

为了在另一变型中检测贮存器40的填充状态，传感器26可包括传感器以测量来自进入贮存器40内的管道4B的流量以及离开贮存器朝向面罩30的流量(通过入口阀32)，从而整合随时间的差异。实际上，贮存器内的气体体积的变化等于输入的体积减去输出的体积。这种流量传感器可以是肺活量计、风险计、孔板，或任何其他合适的技术。

这些示例并非旨在以任何方式相互排斥、穷举或限制，并且本发明不限于这些示例实施例，而是，包括在与本发明有关的最终起草和发布的任何权利要求(及其等同物)范围内的所有可能的修改和变化。为避免疑义，在物理上不可能或在本文中明确地标识为不可组合的特征的任何组合可以在本发明的范围内。

Cannon专利的全部内容通过引用并入本文。此外，虽然申请人在此使用了术语“飞行器”，但是相关领域的技术人员将认识到本发明可以用于其他车辆或静止物体，例如(但不限于)建筑物。最后，本文中对“氧气”的提及不一定是指含有100％氧气的气体，而是也可以指至少含有一些氧气的其他呼吸气体。

Claims (35)

1.用于向飞行器上的乘客输送呼吸气体的***(10)，其包括：

呼吸气体源(14)，

至少一个供乘客使用的面罩(30)，

与每个面罩(30)相关的贮存器(40)，

用于每个面罩(30)的输送阀(22)，所述输送阀(22)被设置在所述呼吸气体源(14)和所述贮存器(40)之间，所述贮存器(40)被设置在所述输送阀(22)和所述面罩(30)之间，

传感器(26)，其与每个贮存器(40)相关联并且被配置为感测所述贮存器(40)的填充，以及

控制器(20)，其被配置为控制所述输送阀(22)处于连续供应模式，以向所述贮存器(40)提供连续的呼吸气体流量(64)，并当由所述传感器(26)感测到的填充是填充阈值(55)时，中断(62)所述连续的呼吸气体流量。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于：

所述连续供应模式是第一连续供应模式(64)，

所述控制器(20)被配置为调节第二连续供应模式(66)中的所述呼吸气体流量，所述第二连续供应模式(66)中的呼吸气体流量高于所述第一连续供应模式(64)中的呼吸气体流量。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述控制器被配置为基于第二参数(8)在第一连续供应模式(64)和第二连续供应模式(66)之间切换(26)，所述第二参数(8)包括在环境气体(2)中的有毒气体和/或烟雾的存在。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于：

所述控制器(20)被配置为在低流量和高流量之间调节所述第一连续供应模式(64)中的呼吸气体流量，以及

所述控制器(20)被配置为调节所述第二连续供应模式(66)中的呼吸气体流量高于或等于所述高流量。

5.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述控制器(20)被配置为在第二连续供应模式(66)中将呼吸气体流量设定在预定流量。

6.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述输送阀(22)是开/关型的，所述控制器(20)被配置为在第一连续供应模式(64)中以脉冲调制模式控制所述输送阀(22)，所述控制器被配置为在第二连续供应模式(66)下保持所述输送阀打开。

7.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述***进一步包括调节器(18)，所述调节器(18)被配置为由控制器(20)控制(16)，以调节第一连续供应模式和第二连续供应模式中的呼吸气体流量。

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述呼吸气体源(14)以停用状态被提供，所述***(10)被配置为在减压(11)的情况下自动激活(5、6)所述呼吸气体源(14)。

9.根据权利要求1所述的***，其特征在于：

填充阈值是第一填充阈值(55)，

所述传感器被配置为在第二填充阈值低于第一填充阈值的情况下感测所述贮存器(40)的填充，并且

所述控制器(20)被配置为当传感器(26)感测到的填充是第二填充阈值时(56)恢复连续流量(64、66)。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述第二填充阈值比所述第一填充阈值低至少3％。

11.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器(20)被配置为基于至少一个第一参数(11、12、13)在所述连续供应模式(64)中以几个非空值调节所述呼吸气体流量。

12.根据权利要求11所述的***，其特征在于，所述至少一个第一参数选自以下组：机舱高度(11)、飞行器高度(12)、呼出气体的组成(13)、呼吸频率和血氧饱和度(14)。

13.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述传感器(26)被配置为基于所述贮存器的填充阈值发送(27)二进制信号。

14.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述传感器(26)被配置为感测至少两个不同的贮存器填充值。

15.根据权利要求11所述的***，其特征在于，

所述传感器(26)被配置为感测至少两个不同的贮存器填充值，以及

所述控制器(20)被配置为基于由所述传感器(26)感测的贮存器填充值来确定至少第一参数。

16.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述填充阈值(54)是所述贮存器的填充度。

17.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述贮存器(40)是波纹管式的贮存袋。

18.根据权利要求17所述的***，其特征在于：

所述贮存器在第一纵向端(40a)和第二纵向端(40b)之间延伸，并且

所述贮存器包括在第一纵向端(40a)和第二纵向端(40b)之间的多个环形褶(44)。

19.根据权利要求18所述的***，其特征在于：

所述贮存器(40)通过第一纵向端(40A)连接到所述面罩(30)，并且

所述贮存器包括在第二纵向端(40B)处的背板(46)。

20.根据权利要求17所述的***，其特征在于，所述传感器(26)包括开关(24)和系索(25)，所述系索(25)具有第一系索端(25a)和第二系索端(25b)，所述第一系索端(25a)固定到所述贮存器(40)的第一纵向端(40a)，所述第二系索端(25b)通过所述开关(24)连接到所述贮存器(40)的第二纵向端(40b)。

21.根据权利要求1所述的***，其特征在于：

所述贮存器(40)包括柔性贮存袋(48)，以及

所述传感器包括固定在所述贮存器(40)上的应变仪(35)。

22.根据权利要求1所述的***，其特征在于：

所述面罩包括入口阀(32)，其在所述贮存器(40)和所述面罩(30)的呼吸腔(34)之间，所述入口阀(32)为止回阀类型。

23.根据权利要求1所述的***，其特征在于：

所述面罩包括入口阀(32)，其在所述贮存器和所述面罩的呼吸腔之间，所述入口阀(32)为止回阀类型，

所述入口阀(32)被配置为在所述贮存器(40)填充期间逐渐从关闭位置移动到打开位置，并且所述入口阀(32)在关闭位置和中间位置之间保持关闭，并且

所述传感器(26)被配置为检测中间位置。

24.根据权利要求1所述的***，其特征在于：

所述***(10)包括连接到所述传感器(26)的RFID模块(38)，

所述RFID模块(38)被配置为供电并读取所述传感器(26)，以及

所述RFID模块(38)被配置为与所述控制器(20)通信。

25.根据权利要求1到24中任一项所述的***，所述***包括：

多个面罩(30)，

多个贮存器(40)，每个贮存器(40)与所述多个面罩(30)中的一个相关联，

多个传感器(26)，每个传感器(26)与每个贮存器(40)相关联，并且被配置为感测相关贮存器中的填充阈值，以及

所述控制器(20)被配置为控制从源(14)到每个贮存器(40)的呼吸气体的连续流量(64)，并且中断(62)到所述贮存器(40)的连续呼吸气体流量，所述贮存器(40)的相关传感器(26)感测贮存器中的填充阈值(55)。

26.一种向飞行器上的乘客提供输送呼吸气体的方法，其包括：

提供与面罩(30)相关联的贮存器(40)，其具有连续的呼吸气体流量(64)，所述贮存器(40)与面罩(30)相关联，

感测(26)所述贮存器(40)的填充，

当达到填充阈值时，中断(62)所述连续的呼吸气体流量(55)。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述填充阈值是第一填充阈值，并且所述方法包括：

当贮存器填充减少到第二填充阈值(56)时，恢复(53)连续流量。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述第二填充阈值比所述第一填充阈值低至少3％。

29.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述第一填充阈值是贮存器的填充度。

30.根据权利要求26所述的方法，其包括：

基于从以下组中选择的至少一个参数在所述连续供应模式(64)中以几个非空值调节所述呼吸气体流量：机舱高度(11)、飞行器高度(12)、呼出气体组成(13)、呼吸频率和血氧饱和度(15)。

31.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述连续供应模式是第一连续供应模式(64)，至少一个参数是至少一个第一参数，所述方法包括：

调节呼吸气体流量在第一连续供应模式中的第一流量，以及

调节呼吸气体流量在第二连续供应模式(66)中的第二流量，所述第二流量高于或等于所述第一流量。

32.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述连续供应模式为第一连续供应模式(64)，所述至少一个参数为至少一个第一参数，所述方法包括：

在所述第一连续供应模式中调节低流量和高流量之间的所述呼吸气体流量，以及

在第二连续供应模式(66)中将所述呼吸气体流量设定在预定流量，所述预定流量高于或等于所述高流量。

33.根据权利要求31所述的方法，其包括：

基于第二参数(8)在所述第一连续供应模式(64)和所述第二连续供应模式(66)之间切换(26)。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，第二参数(8)包括环境气体中有毒气体的存在。

35.根据权利要求26到34中任一项所述的方法，所述方法包括：

在环境空气压力低于减压阈值之前，不向所述贮存器供应呼吸气体，以及

当环境空气压力低于减压阈值时，向所述贮存器(40)自动地供应(5、11、20)连续的呼吸气体流量。