CN103260685A - 可运输的医用空气压缩机 - Google Patents

Abstract

一种提供了持续的医用级空气源的方法和设备（10）。大致管状和坚硬的壳体（12）包括：第一端（16）；至少一个孔（20），其延伸穿过壳体并位于离第一端预定距离处；以及与第一端相对的第二端（24）。阀（18）从壳体的第一端延伸以用于将医用级空气施与患者。医用级空气压缩机（11）提供由阀输出的医用级空气，医用级空气压缩机位于在所述壳体内在所述至少一个孔与所述阀相对的一侧上。气流生成器（22）位于壳体的第二端与医用级空气压缩机之间，气流生成器通过至少一个孔而将空气吸入到壳体中。空气在医用级空气压缩机上方以及周围通过以降低医用级空气压缩机的温度并且到达医用级空气压缩机以生成医用级空气。

Description

可运输的医用空气压缩机

技术领域

本发明涉及医用空气压缩系统，更具体地讲，涉及被设计为用于提供持续的可运输的呼吸空气源的便携式医用空气压缩机。

背景技术

医用级空气是一般用于呼吸应用中的药物产品，并且用于呼吸医用设备的校准。医用级空气的标准在美国药典（USP）下由国家防火协会（NFPA）管理。USP标准需要医用空气包含19.5%至23.5%之间的氧气（剩余部分主要为氮气）。USP还需要医用空气具有小于10ppm的一氧化碳水平，小于500ppm的二氧化碳水平、小于2.5ppm的二氧化氮水平、小于2.5ppm的氧化一氮水平以及小于5ppm的二氧化硫水平。此外，NFPA指示了医用级空气中可允许的湿气和污染物水平以使得医用级空气在正常大气压下包含少于5mg/m³的1微米大小或更大的永久颗粒。

目前，医用空气可以以各种方式运输或输送。医用空气可以经由医用气筒而运输或输送到患者。这些筒能够在包含在其内的贮存器中存储预定量的医用级空气。这些筒具有在其中存储的有限量的空气，并且当其损耗时，必须使用新筒替代，并随后在其下一次使用之前进行再填充。此外，这些筒的运输受其重量、大小以及形状的影响，而其重量、大小以及形状在医用运输情形中可能限制这些筒的可用性。与这种提供医用级空气的方式关联的弊端是其有限的存储以及与对筒进行再填充以重复使用相关联的困难度。还已知使用医用级空气压缩机来提供医用级空气。然而，当前可用的医用级空气压缩系统是在盒子中或手提箱中。它们一般被搬运至救护车或其它紧急救护车辆。此外，一些当前系统须挂钩到医用级空气线路。

因此存在提供持续的医用级空气供给的需要，该持续的医用级空气供给不需要连接到医用级空气线路并且可便于在车辆中或医疗保健企业中的各地方间运输。根据本发明原理的设备解决了已知系统的不足并且改善了患者对医用级呼吸供给的使用。

发明内容

在一个实施例中，提供了提供持续的医用级空气源的设备。大致管状和坚硬的壳体包括：第一端；至少一个孔，延伸穿过壳体并位于离第一端预定距离处；以及与第一端相对的第二端。阀从壳体的第一端延伸以用于将医用级空气施与患者。医用级空气压缩机提供由阀输出的医用级空气，医用级空气压缩机位于壳体内在该至少一个孔与阀相对的一侧上。气流生成器位于壳体的第二端与医用级空气压缩机之间，气流生成器通过至少一个孔而将空气吸入到壳体中。空气在医用级空气压缩机上方以及周围通过以降低医用级空气压缩机的温度并且到达医用级空气压缩机以生成医用级空气。

在另一个实施例中，贮存器位于阀与医用级空气压缩机之间，以用于储存由医用级空气压缩机生成的压缩的医用级空气，并且多个孔位于壳体圆周的周围。

提供了包括提供持续的医用级空气供给的方法的另一个实施例。所述方法包括下列动作：使用气流生成器经由壳体中的至少一个孔而将空气吸入到壳体；致使空气在医用级空气压缩机上方及周围流动以降低医用级空气压缩机的温度，并在医用级空气压缩机的进气端口处接收空气以对其调节和压缩从而生成医用级空气；以及经由阀输出经压缩和调节的医用级空气。

附图说明

图1A是根据本发明原理的设备的立体图；

图1B是根据本发明原理的包括用于内部组件的示例性安装结构的设备的侧视图；

图1C是根据本发明原理的包括用于内部组件的示例性安装结构的设备的侧视图；

图1D和图1E是根据本发明原理的能够提供对内部组件的访问的壳体的侧视图；

图2是根据本发明原理的详述设备运行的流程图；

图3是根据本发明原理的设备的电气框图；

图4是在传统医用气筒旁边的根据本发明原理的设备的示图；

图5是示出根据本发明原理的设备的示例性使用的侧视图；

图6是示出根据本发明原理的设备的示例性使用的侧视图；

图7是示出根据本发明原理的设备的示例性使用的正视图；

图8是示出根据本发明原理的设备的示例性使用的后立体图。

具体实施方式

根据本发明原理，提供了一种包括便携式医用空气压缩机的设备。该设备将持续的医用级呼吸空气源有利地提供给患者。该设备也可易于在医疗保健企业内（例如在医院中的病房之间）运输。此外，该设备应可易于在多个地方之间运输，从而当将患者运送至医院或从医院运送患者时有利地使紧急救护响应者能够具有持续的医用级空气源。设备有利地被构造为包括被布置为套在壳体内的医用空气压缩机的所有元件，该壳体的大小、形状和尺寸与其内存储了有限量医用级空气的传统医用气筒相同。该设备包括壳体，该壳体容纳包括医用空气压缩机的元件并有利地包括多个穿过壳体、使空气穿过其流动并进入壳体的进气孔。轴向气流生成器连接在设备一端，该轴向气流生成器有利地通过进气孔吸入空气，以由医用空气压缩机的元件进行处理来产生医用级空气，该医用级空气存储在可再填充的贮存器中，并在需要时可施与患者。

现在翻到附图，贯穿这几个附图，相似参考字符表示相似元件，图1至图8示出了本发明实施例。

图1中示出了用于提供持续的医用级空气供给的示例性设备。设备10包括便携式医用空气压缩机11，其被设计为套在与传统可再填充的医用气筒关联的外形内，以有利地使在迄今为止使用可再填充的医用气筒的多个情形中能够运送和使用。设备10包括刚性且大致呈管状/圆柱形形状的壳体12，以便如下面所讨论的那样封装医用空气压缩机11的组件。在一个实施例中，壳体可以由聚碳酸酯材料制成，其尺寸基本上等于标准E规格的医用气筒，使得壳体的直径大致为4.375英寸而长度大致为29.5英寸。描述材料和尺寸仅用于示例的目的，并且壳体可以具有大致等于任何标准规格的医用气筒的大小和形状，并且也可以由任何材料（包括金属）制成。在另一个实施例中，聚碳酸酯材料至少部分透明从而提供包含在其中的组件的视图。

贮存器14位于壳体12的第一端16处并从该第一端16至少部分延伸。贮存器14可以是大致椭圆形形状，并且从壳体12的第一端16延伸的部分形成通常与医用气筒的形状和大小关联的顶部圆形边缘。贮存器14可以由能够抵抗由医用空气压缩机11引起的压力的任何材料（包括但不限于碳纤维、钢、不锈钢和铝）制成。贮存器14可以以下面描述的方式连接到医用空气压缩机11。用于从贮存器14施与医用空气的阀18使用已知技术而连接到贮存器14上，以防止气体从贮存器内泄漏。例如，在阀18和贮存器14之间的管道连接可以由型锻、压缩和国家管螺纹（NPT）型连接件而制成以防止泄漏。虽然针对阀18和贮存器14讨论了这种类型的管道连接，但是本领域技术人员应认识到，也可以采用这些技术以用于下面描述的设备10的任何组件之间产生的任何及所有管道连接。阀18可以可释放地连接到传统调节器（未示出），以使在贮存器114中存储的医用级空气能够以已知方式提供给用户。阀18可以包含旨在于其合适国家中使用的合适阀，并符合压缩气体协会（CGA）、法国国家标准组织（AFNOR）、AGA气体公司标准、德国标准化协会（DIN）、意大利标准化协会（UNi）中的任何一个的阀标准集合。

壳体12还包括在壳体12的第一端16的圆周周围至少部分地延伸的至少一个孔20而提供使环境空气进入壳体12的入口。该至少一个孔20可以具有能够使空气穿过其而被吸入的任何形状和大小。在一个实施例中，所述至少一个孔20包括在壳体12的第一端16的圆周周围至少部分地带状延伸的多个孔。在另一个实施例中，所述至少一个孔20可以被用于防止大颗粒物质进入壳体12的滤网或其它过滤材料覆盖。带状孔20位于离壳体12的第一端16预定距离处。孔20离壳体12的第一端的距离由在壳体12内延伸的贮存器14的长度来确定。孔20不应该被贮存器14阻碍，并且提供使环境空气穿过其流动的无阻碍路径。带状孔20的位置可以在医用空气压缩机11的组件的上游。在一个实施例中，带状孔20可大致位于医用空气压缩机11与贮存器14之间连接点周围和上方，从而提供使环境空气流入壳体12的完整和无障碍路径。

气流生成器22与壳体12的第二端24相邻。气流生成器22可以是（a）鼓风机、（b）泵和（c）真空吸尘器（vacuum）中的至少一个。然而，本领域技术人员将理解：气流生成器可以是能够以期望方向产生空气流的任何装置。这里描述的实施例将气流生成器22描绘为鼓风机。气流生成器22接收来自电源连接器28的电力并且可以由格栅或滤网26而与壳体12的内部区域隔开。该格栅或滤网26可位于气流生成器22与第二端24相对的一侧上。壳体12还可以包括至少一个排气孔23。该至少一个排气孔23还可以包括在壳体12的第二端16的圆周周围至少部分地带状延伸并且提供使空气离开壳体12的出口的多个排气孔23。排气孔23可以具有能够使空气穿过其而被排出的任何形状和大小。在一个实施例中，排气孔23可被用于防止大颗粒物质进入壳体12并干扰气流生成器22的运行的滤网或其它过滤材料覆盖。带状孔20位于与离壳体12的第二端16相距预定距离处。在一个实施例中，排气孔23可以位于气流生成器22和第二端24之间。在另一个实施例中，第二组排气孔（在图9中示出）可以位于壳体12的第二端24上以使壳体12内的空气从其离开。

气流生成器22旋转从而将环境空气以参考标号30标记的箭头所表示的方向通过多个孔20而吸入到壳体12中。气流生成器22可以具有提供每分钟100立方英尺（100cfm）的最小空气流速的任何形状或大小。环境空气被气流生成器22吸入到壳体12中，并在组件上方和周围流动，该组件包括医用空气压缩机11并且使该医用空气压缩机11如预期运行以提供医用空气压缩机11可将其加工为医用级空气的持续空气源。在医用空气压缩机11的组件上方和周围流动的空气可以经由至少一个排气孔23离开壳体。在一个实施例中，气流生成器22的运行可以可选地受控于用户。在另一个实施例中，气流生成器的运行可以受控于控制电路（未示出），该控制电路有选择地致使气流生成器22响应于预定条件来运行。在一个实施例中，气流生成器22可以在预定时间间隔期间运行，从而气流生成器22在第一时间段运行而在第二时间段不运行（第一时间段和第二时间段可以或不可以为相同的持续时间）。在另一个实施例中，气流生成器22可以被控制以在一天期间的时间组或预定时间下运行。在另外实施例中，响应于检测到表示医用空气正被施与患者的贮存器14中的压力降低，气流生成器22可以自动运行。另一个实施例可以包括如下所述的气流生成器22：在贮存器14中的压力低于第一阈值时，该气流生成器22自动运行，而在贮存器14中的压力达到第二阈值时，该气流生成器22停止运行。在本实施例中，第一阈值和第二阈值可以是相同的或不同的压力。

现在对壳体12内的医用空气压缩机11的结构和位置进行描述。提供了能够将空气压缩至至少100psi的压缩机32，并且该压缩机32位于壳体12内且与其第二端24相邻。压缩机32可以是无油压缩机，这有利地使该压缩机能够符合医用级空气的低烃要求。压缩机32电连接到电源连接器28。电源连接器28可以将电力从电源（未示出）提供给压缩机32和气流生成器22。电源可以包括专用的出口和/或电池组。压缩机32包括用于接收待压缩的空气的进气端口34以及通过其将压缩空气提供给系统的其余组件的输出端口38。颗粒过滤器36连接到压缩机32的进气端口34。颗粒过滤器36提供了对通过气流生成器22正被吸入到壳体12中的环境空气中可能出现的细菌和病毒性病菌的99.999％的过滤，并且表示产生医用级空气所需的第一阶段过滤。在一个实施例中，颗粒过滤器36能够过滤大小大于0.3μm的细菌和病毒颗粒。在运行中，气流生成器22转动并使环境空气吸入到壳体12中，该环境空气在经由进气阀34进入压缩机32之前由颗粒过滤器36过滤。压缩机32将空气压缩到预定压力，并且经压缩的空气经由输出38来输出。

压缩空气经由输出端口38离开压缩机32并且通过压缩机头39、并进一步通过防止通过压缩机32反吹的止回阀40传送。设置到贮存器14中的阈值压力的压力开关组件42，在压缩机32的输出端口38处安装到止回阀40。压力开关组件42电连接到压缩机32和气流生成器22。当贮存器14中的压力达到阈值压力时，压力开关组件42从第一闭合位置移动到第二断开位置，并将电源与气流生成器22和压缩机32的连接自动断开。当在贮存器14中的压力低于阈值压力时，压力开关42从第二断开位置移动到第一闭合位置，以与将气流生成器22和压缩机32与电源连接。仅作为示例目的示出压力开关42的位置，并且压力开关42可以位于止回阀40的下游电路内的任何位置。

过滤单元44连接到压力开关组件42，并提供产生医用级空气所需的第二阶段过滤。过滤单元44可以包括多个用于执行不同的过滤功能的单独过滤器。如图1所示，过滤单元44包括标准空气管线油/水分离装置（例如，凝聚式过滤器）46，该标准空气管线油/水分离装置从压缩空气除去油、水和其它颗粒物质。过滤单元44还可以包括标准除湿干燥机48以进一步干燥压缩空气。因此，除湿干燥机48的输出是干净的干燥空气。油/水过滤器46和除湿干燥机48串联连接。油/水过滤器46和除湿干燥机48的布置有利地使过滤单元44能够在额外滤气或洗气之前先从系统捕获任何水分，以防止潮气污染下流气体洗涤器中的吸附材料。在另一个实施例中，过滤单元44还可以包括气体调节系统，以确保该压缩空气是医用级的。示例性的气体调节系统可以包括至少一个用于从穿过其的气体中除去特定类型的成分的洗气装置。该至少一个洗气装置能够从穿过其的压缩空气中除去一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO₂）中的至少一个。洗气装置可以使用氧化钙、聚合物膜、氧化锂或一些其它已知催化剂中的任何一个来除去CO和/或CO₂。在一个实施例中，一氧化碳氧化催化剂将CO转换为可由钙氧化物从压缩空气中除去的CO₂。过滤单元44还可以包括：二氧化碳洗涤器，其从压缩空气除去任何二氧化碳；以及/或者一氧化碳监视器，其监视流过其中的压缩空气的一氧化碳的存在。如果检测到一氧化碳，则该设备可以采用一氧化碳氧化催化剂来将一氧化碳转换为二氧化碳。可替选地，一氧化碳源可以被排出或者气体洗涤器可以进行再填充（recharge）或更换。

这里以除湿干燥机48的输出示出的过滤单元44的输出连接到冷却器组件50。压缩空气流过冷却器组件50，以对压缩期间产生的热进行消散。冷却器组件50可以由能够支撑由压缩机32引起的压力的任何材料形成。在一个实施例中，冷却器组件50可以由多个铜线圈形成，采用该铜线圈的原因是铜是极好的微生物抑制剂并且具有高程度的热导性，从而改善散热过程。通过气流生成器22的运行来将环境空气从壳体的外部通过孔20吸入，以使相比压缩空气具有较低温度的环境空气在冷却器组件50上方及周围进一步协助散热处理器，以进一步协助由冷却器组件50执行的冷却。因此，带状孔20的方向和位置增强了为了将压缩空气存储在贮存器14中所需要的冷却处理。由气流生成器吸入到壳体12中的较冷环境空气的恒定流入使设备能够持续补充由设备提供的医用级空气，同时防止医用空气压缩机11的组件（例如，冷却器组件50和压缩机32）过热。

在冷却器组件50的输出处连接T形连接器52（例如，1/4”NPT Tee）。T形连接器52的第一分支连接到冷却器组件50的输出。压力计54连接到T形连接器52的第二分支，以使用户能够看到其中包含的气体压力。到贮存器14的输入连接到T形连接器52的第三分支。加压的医用级空气从冷却器组件50通过T形连接器52的第三分支而被提供到贮存器14中。在一个实施例中，壳体12可以完全由提供对设备10的压力计54和所有其它组件的视觉访问的透明材料制成。在另一个实施例中，壳体12可以局部透明以提供只对压力计54的视觉访问。

因此，设备10提供了一种封闭系统，该封闭系统提供了源自通过带状孔20被吸入到壳体12的环境空气的持续的医用级空气供给。由轴向气流生成器22吸入到壳体12中的空气被用作用于医用空气压缩机11的输入空气源并用于冷却医用空气压缩机11的组件。作为带状孔20相对于空气压缩机11的压缩机32和冷却器组件50的位置的直接结果而能够进行该操作。

在运行中，电力经由给气流生成器22和压缩机32通电的电源连接器28而提供给设备。设备可以使用任何12VDC、24VDC、120VAC或230VAC中的任何一个来运行。气流生成器22旋转以致使在设备10周围的环境空气能够通过该多个孔20来吸入到壳体12中。空气在压缩前经由颗粒过滤器36而经历第一阶段过滤。压缩机32将空气压缩到预定压力（psi）。压缩空气流过压力开关组件40。注意到下面所述的内容是重要的：当如这里所描述的那样初始填充贮存器14时，压力开关组件40处于第二闭合位置，从而完成其与电源（经由电源连接器28）、压缩机32和气流生成器22之间的电路。然后压缩空气流过过滤单元44的组件。在过滤单元44的油水过滤器46（例如粗过滤器）中，油、水和颗粒物质从压缩空气中除去，该压缩空气随后流过除湿干燥机48以用于进一步干燥来除去压缩空气中的任何残余的周围湿气。当离开除湿干燥机48时，压缩空气流过冷却器组件50，以对其通过压缩而生成的热进行消散。通过气流生成器22经由多个孔20吸入空气而得到的、在冷却器组件50周围流动的持续环境空气的流入来增强散热。当环境空气进入冷却器组件50时，环境空气的温度比压缩空气的温度低，这改善了冷却器组件的散热效果。改善的冷却效果由壳体12内的组件的布置直接造成，使得冷却器组件50被有意安置在多个孔的下游（相对于由箭头30指示的空气的流动）。冷却的压缩空气离开冷却器组件50并且通过T形连接器52而流入到贮存器14中以产生可以按需经由阀18向患者提供的医用级空气的存储。此外，压缩空气流过T形连接器52，并且由压力计54进行监视，该压力计54为用户提供了贮存器14内的压力水平的指示。

位于壳体12内的医用空气压缩机11的组件可以有选择地从壳体12拆卸。通过提供对组件的访问，用户能够容易地维修和保养医用空气压缩机11。例如，组件可以是可拆卸的以使用户能够对过滤单元44或颗粒过滤器36进行更换、再填充或维修。因此，可以执行将设备保持在工作状态所必要的任何维修。为了加强组件的可拆卸性，组件可以安装在可通过壳体12来访问并从中去除的内部结构中。相关于图1B至图1E来在下面讨论使组件能够从壳体12去除的安装结构和方式。

为了与这里示出的安装设备关联来进行讨论，气流生成器22、医用空气压缩机11和贮存器14将被统称为内部组件。本领域技术人员应理解到，可位于壳体12内的图1A中描述的任何元件也可被认为是内部组件。此外，本领域技术人员理解到，每个相应的内部组件可以以与相应组件相关联的已知方式来安装到安装结构上。此外，应当理解到，内部组件可以直接安装到安装结构上或使用能够创建该组件与安装结构之间的空间的支柱或钉或其它装置来安装在安装结构上。

图1B是图1A中示出的设备10的侧视图，并且描绘了用于设备10的内部组件的示例性安装结构101。这里示出了包括多个排气孔23的壳体12的第二端24。在壳体12的第二端24处设置对设备10的内部组件的访问。通过壳体12的第二端24来接纳安装结构101。安装结构101包括多组线性轴承104、106和108和由线性轴承104、106、108组中的相应一组接纳的多个导轨105、107和109。后板110连接到多个导轨105、107和109，以覆盖壳体12的第二端24的至少一部分。后板110以五边形形状示出。然而，这仅用于示例目的，并且后板110的形状可以是使后板能够连接到壳体12的第二端的任何几何形状。此外，后板可以包括多个延伸穿过其的后部排气孔，以提供用于使壳体12内的空气离开的额外途径。这里示出的轴承组和导轨的数量为仅作为示例的目的，并且只要内部组件能够被稳定地安装在其上并且提供对内部组件的容易访问，也可以采用任意数量的导轨和轴承组合。

如这里所示，壳体12包括内表面102。第一组线性轴承104、第二组线性轴承106和第三组线性轴承108位于壳体12的内表面102上。每组线性轴承104、106和108包括位于壳体12的内表面102上并且彼此对准从而创建轨道的至少两个线性轴承。第一导轨105的第一端经由连接器111连接到后板110。第一导轨105的第二端由第一组轴承104接纳。第二导轨107的第一端经由连接器113连接到后板110。第二轨道107的第二端由第二组轴承106接纳。第三导轨109的第一端经由连接器115连接到后板110。第三导轨109的第二端由第三组轴承108接纳。导轨和轴承组的组合形成了内部组件可以安装在其上的稳定轨道。因此，安装结构101沿壳体12的长度可移动，并且提供了对安装在其上的内部组件的访问。

图1C是用于设备10的内部组件的另一示例性安装结构121。这里示出包括多个排气孔23的壳体12的第二端24。在壳体12的第二端24设置对设备10的内部组件的访问。可以沿壳体12的内表面102的长度方向延伸的导轨127位于壳体的内表面102上。通过壳体12的第二端24接纳安装结构121。安装结构121包括具有内表面123的托盘122，内部组件可以安装在该内表面123上。托盘122可以是半圆形形状，并且其长度与壳体12的长度大致相同。托盘还可以包括延伸穿过其的至少一个孔，以使空气能够在托盘122与壳体12的内表面102之间的空间中流动。托盘122被接纳在导轨127下方，从而提供了托盘122可于其上滑动的轨道以使托盘能够穿过壳体12的长度并提供对其上安装的组件的访问。这有利地保持所有内部部件的位置，以使它们不绕壳体12的内表面102旋转。在一个实施例中，内部组件被直接安装到托盘122。在另一个实施例中，内部组件可以使用钉或升降机（lift）来安装，从而创建在内部安装的组件与托盘的内表面123之间的空间以增加空气流动的通路。安装结构121还包括具有多个后部排气孔128的后板126。图1C的分解图示出后板126连接到托盘122的第一边缘124以及连接到壳体12的第二端24。后板126的尺寸与壳体12的第二端24的开口大致相同以使能紧密配合。后板可以由任何连接器来连接到托盘122和壳体12。在一个实施例中，后板可以包括其周围具有螺纹延伸的厚度并且壳体可以包括匹配螺纹以使安装结构体121能够通过旋拧在壳体上而固定到壳体。在另一个实施例中，后板126可以通过螺钉或其它类型的紧固件来连接到托盘122和壳体12。

图1D和图1E是与设备10一起使用的可替选壳体12的相对侧视图。壳体12包括第一部分132和第二部分134。第一部分132和第二部分134都是半圆形的形状，并且当一个连接到另一个时形成上面图1A中讨论的圆筒形壳体12。第一部分132可以由多个铰链140连接到第二部分134。第一部分132和第二部分134由多个可靠闭锁130被进一步保持在一起，如图1D所示。在打开闭锁130后，第一部分132和第二部分140以图1E中标记的箭头142所示的方向绕铰链140枢转。当绕铰链140枢转时，提供了对第一部分132和第二部分134的内表面102的访问。这里示出的壳体可以与图1B和1C中示出的安装结构101和121中的任何一个一起使用。在另一个实施例中，不需要安装结构，并且内部组件可以直接安装到第一部分132或第二部分134的内表面。

图2示出了详述通过图1A中示出的设备的空气流的通路的流程图。在步骤200中，设备10周围的环境空气由气流生成器22通过壳体12的壁上的多个孔20而被吸入。空气在壳体12内并且在冷却器组件50、压力计54、过滤单元44和压力开关组件40上方和周围流动，直到其到达与压力开关组件40和压缩机32相邻的颗粒过滤器36。在步骤202中，由颗粒过滤器36过滤空气以除去细菌和病毒颗粒。在步骤204中，压缩机32接收经过滤的空气并对空气进行压缩。在步骤206中，压力开关组件判断系统中的压力是否已达到阈值压力。如果压力已达到阈值压力，则在步骤207中，致使压力开关组件40从第一闭合位置移动到第二断开位置以切断由压力开关组件40、气流生成器22、压缩机32和电源形成的电路，从而使气流生成器22和压缩机32停止运行。在步骤209中，进行关于系统中压力的判断，如果压力已经低于阈值水平，在步骤211中，压力组件开关从该第二断开位置移动到第一闭合位置，并且操作返回到步骤200，从而使空气流继续。

如果在步骤206中，确定出压力水平没有达到阈值压力，则在步骤208中压缩空气行进通过油/水（粗）过滤器，并且在步骤210中由除湿干燥机进行干燥。在步骤210中离开干燥机的空气在步骤212中进入冷却器组件，以对由空气压缩而产生的热进行散热。由温度比压缩空气温度低且在冷却器组件50上方及周围流动的、在步骤200中被吸入到壳体12中的空气来协助在步骤212中的动作。改进的冷却直接源于冷却器组件50相对于壳体12内的空气流的方向在壳体12中的多个孔20的下游。在步骤214中，经冷却的、清洁的压缩医用级空气流入到贮存器14中。在步骤216中，施与贮存器14中的空气以进行使用，其中，阀18连接到调节器。打开阀并且在步骤218中调节流入调节器的空气，并且在步骤220中提供给用户。

图3是图1A的设备的电气框图。如上面所讨论以及这里所示出的，需要来自电源的电力的设备的组件是气流生成器和压缩机。针对图3来讨论设备的电气操作，并且本领域技术人员应理解到，尽管使用不同的参考标号表示，但是相似命名的组件可以是上面针对图1A所讨论的相同组件。

电源301可以将12V、24VDC、120VAC或230VAC的电力输入提供给压缩机302和气流生成器304。电源可以包括：（a）12VDC电源；（b）与AC/DC转换单元一起的12VAC电源；（c）可再充电DC电池组以及（d）具有包含在其中的AC/DC转换器的可再充电AC/DC电池组。压缩机302和气流生成器304以如上面针对图1A所讨论的类似方式运行。在电路内设置多个开关，这取决于它们的位置、对电路是否完整的控制、以及提供给压缩机302和气流生成器304的电力。电路包括电力开关306，其使用户能够确定电力是否应该施加给气流生成器304和压缩机302。提供压力开关308以自动感测贮存器（图1中的14）中的压力，以确定是否已达到阈值压力。压力开关308可以由用户有选择地设置为任何预定压力值。设置热敏电阻310并且耦接到压缩机310，以用于有选择地检测压缩机302的温度以确保压缩机302不会过热。热敏电阻310还可以监视气体的温度以防止对用户、患者或设备的热损伤。可替选地，除了或作为热敏电阻310的替代，该设备可以包括热电偶或其它温度传感器来监视压缩机302和气体中的至少一个的温度。当开关306、308、310的任何一个处于第一断开位置时，电路是不完整的，并且设备关闭。当所有的开关处于第二闭合位置时，该电路是完整的，并且设备是运行的。下面讨论不同开关操作和方位。

在操作之前，电力开关306处于第一断开位置并且压力开关308和热敏电阻310处于第二闭合位置。当电力开关306处于第一断开位置时，没有电力提供给压缩机302或者气流生成器304和设备不运行。在电力开关306启动后，开关从第一断开位置移动到第二闭合位置以使电路完整并且将电力提供给气流生成器304和压缩机302。气流生成器304通过该多个孔而将空气吸入到壳体内以由压缩机302进行压缩。如参照图1和图2所讨论的，该空气随后被过滤和压缩并且用于用医用级空气填充贮存器14。该操作继续进行，直到压力开关308感测到贮存器中的压力已达到阈值压力为止。当确定贮存器中的压力达到了阈值时，压力开关308从第二闭合位置移动到第一断开位置，从而切断电路以使设备停止运行。注意到下述内容是重要的：电力开关306可以保留在第二闭合位置，从而确保贮存器中的压力下降到低于阈值并且压力开关308返回到第二闭合位置，电路再次完整并且设备可继续运行并将空气吸入到壳体内，从而有利地提供持续的、可再填充的医用级空气源。

与压力开关308并行，热敏电阻310连续监视压缩机302的温度，以确保压缩机302在可接受温度范围内运行。作为气流生成器304将较冷的环境空气吸入到壳体中的结果，在运行期间压缩机302被冷却。除了提供用于由压缩机302压缩的空气供给之外，由气流生成器吸入到壳体中的空气在存储于贮存器中之前用作对压缩机302和冷却压缩空气的冷却器组件的冷却剂。该较冷的环境空气有助于在运行期间冷却压缩机302。因此，热敏电阻是检查确保设备按预期方式运行的故障安全装置。当压缩机302的温度达到阈值温度值时，热敏电阻310从该第二闭合位置自动移动到第一断开位置并切断电路，以使设备停止运行。当热敏电阻310感测到压缩机302的温度下降到了低于阈值时，如果发生这种情况，电力开关306和压力开关308都可以保持在第二闭合位置，从而使电路完整。

在另一个实施例中，在图3中示出的电路还可以包括耦合到电力开关306的继电器，该继电器有选择地感测外部产生的控制信号。响应于感测到外部产生的控制信号，继电器可以使电力开关306能够从第一断开位置自动移动到第二闭合位置，从而使电路完整并且致使设备运行（假使开关308和310也在第二闭合位置）。因此，设备可以有选择地与另一组件耦接，并且响应于由该组件生成的控制信号来运行。在一个实施例中，额外的组件可以是患者监视装置，其监视与患者关联的至少一种类型的参数。患者监视装置可以感测到所监视的患者参数已经达到、超过或下降到低于阈值中的至少一个，因此需要患者接收补充的医用级空气源。患者监视装置可以生成如下所述的控制信号：该控制信号由继电器感测并且如上所述使电力开关306从第一断开位置移动到第二闭合位置从而使该设备运行。应当理解，设备可以接收来自患者监视装置的第二控制信号，该第二控制信号使电力开关306从第二闭合位置移动到第一断开位置以停止运行。在一个实施例中，患者监视装置可以是血氧计，其监视患者血液中的含氧量，并且，如果血氧计确定含氧量低于阈值，则血氧计可以生成控制信号并向设备提供该信号。设备中的继电器可以感测该控制信号，使设备运行，并将额外的医用级空气提供给患者以治疗检测到的低氧状态。本技术领域技术人员理解到，继电器可以经由有线或无线连接来接收信号。

图4示出了与传统医用气体/空气筒400并排的上面针对图1至图3描述的设备10。如可看到的，以如下方式构造设备10，以将迄今为止呈现了手提箱外形的医用空气压缩机的组件布置到与用于存储和供给医疗级空气的筒的尺寸大致相同的壳体内。此外，通过在设备的壳体内有效地布置组件，设备提供了对传统医用空气压缩机的改善，从而使设备能够具有与医用气筒大致相同的外形。此外，设备通过使用既作为输入空气源又作为冷却源的周围环境空气，而有利地提供了持续的医用级空气源，该冷却源自动冷却医用空气压缩机的各种组件，并使这些组件在以这里描述的方式布置时能够在可接受的温度范围内运行。在没有使空气进入壳体并安置于组件上游的孔的情况下，设备不会成为有效的可接受的医用级空气源。因此，设备以可容易地适用于与传统装置一起使用的方便和广泛使用的外形来向医疗专业人员提供持续的医用级空气源，从而减少改进其它医用设备的需要。设备也有利地减小了当传统医用气筒的有限的气体量耗尽时拆卸和更换该传统医用气筒所需要的时间和精力。此外，通过提供持续的医用级空气源，不会因更换传统医用气筒的需要而造成患者在其治疗期间的任何时刻缺氧。

图5至图8是可以使用设备10的示例性环境的不同图示。图5至图8表示可以在医疗保健企业中（例如在新生儿重症监护病房中）采用的示例性恒温箱的四个图示。图5示出位于平台503上的恒温箱502的第一侧的侧视图。恒温箱502的操作和特征与本发明没有密切关系，因而将不进一步讨论。恒温箱502包括位于平台503的底面上的第一筒状存储区域504，并且可以是能够在其中接纳医用气筒的大致为矩形形状的区域。如在图5中所示，设备10被保留在第一筒状存储区域504内，并且能够将大致持续的医用级空气供给按需提供给恒温箱502内的新生儿患者。由于在恒温箱502的外周周围设置有通气孔，所以安装将不能完全阻挡设备10的空气流。气筒到设备中的安装不是气密性的，但是设备10将能够基于安装和使用设备10的位置而补偿任何减少的空气流量。

图6是在图5中示出的相对的侧视图。如这里可看出，恒温箱502包括第二医用气筒存储区域602，以使恒温箱能够与两个医用气筒匹配以将医用级空气提供给恒温箱502内的患者。类似于图5中的第一存储区域504，第二存储区域602位于平台503的底面上，并且其尺寸足以容纳其中的医用气筒。如图6所示，设备10也可以容纳在第二存储区域602中以将大致持续的医用级空气供给按需提供给恒温箱502内的新生儿患者。

图7是在平台503上安装的恒温箱502的前侧视图。如这里所示，示出了第一存储区域504和第二存储区域602。然而，仅单个设备10在第一存储区域内示出。以这种方式来为设备确定方位：确保设备的阀靠近恒温箱502中的患者的头部，以防止用于将医用级空气提供给恒温箱502中的患者的管子（但在图中未示出）的任何无意的缠结。这里还示出了电源面板702，其将电力经由电源线704提供给设备10。这确保了设备是完全可运行的且可持续使用环境空气，以向患者提供医用级空气源并确保在设备的壳体中包含的医用空气压缩机组件正常运行。

图8是图7中示出的第一存储区域504的后立体图。示出了保留在第一存储区域504内的设备10。还示出电源连接器28（图1）将图7的电源面板702与设备10的内部组件连接的点。将电源面板702与设备10的第二侧24连接的电线并未示出，并优选接线为防止与恒温箱502的任何其它组件的缠结。

在设备10的这个示例性使用中，存在可以使用设备10的两个区域。这个构造在之前是重要的，因为传统医用气筒在其内具有有限的气体量。然而，设备10有利地减少了需要与恒温箱502一起使用的硬件，这是因为单一设备将持续的医用级空气源按需提供给在恒温箱中的患者。因此，通过采用在医疗保健环境中的设备10，可以重新设计或重新调整某些设备以包括直接由于在运输患者期间现场需要保留两个医用气筒而不能使用的额外医用装置。

虽然图5至图8描述了设备的示例性使用，然而本领域技术人员会意识到，，已经被设计为搬运、使用或采用传统医用气筒的任何医用装置或设备可以使用设备10。在另一个实施例中，设备可以保留在救护车或直升机等的壳体内，以使紧急救护响应者在应对紧急救护情况时将具有方便和持续的医用级空气源。在另一个实施例中，需要外部供氧的、患有肺部疾病（如肺气肿）的患者可以通过使用当前与医用气筒一起使用的相同传输车来采用该设备。因此，设备减少了对重新填充和更换传统医用气筒的需要。在本实施例中，设备通过可充电电池组供电，以向这些患者提供完全的移动性以及持续的医用级空气供给。

在另一个实施例中，在图1至图4中示出的设备可以用在能够直接捆绑人的系带中以修改环境空气中的压力。例如，设备可以被用于在较高海拔处提供正常加压的空气，从而改善人在较高海拔呼吸的能力。如上描述了原理操作并且设备只需要修改以改变经由阀而向用户提供的空气的压力。在进一步的实施例中，设备也可以与气动压缩装置连接和一起使用，从而使患者能够走动并且仍然接收气动压缩治疗。如必要，设备可以将持续的空气源供应到气动压缩装置以充气套囊。在另一个实施例中，设备可以连接及用作喷雾器的一部分，以及气动外科手术和/或牙科工具。

将被理解的是，上述每个元件或两个元件或更多元件一起也可以在不同于上述类型的其他类型的装置中找到有用的应用。

虽然某些新颖的特征已被示出和描述，并在所附权利要求中指出，但它不旨在受限于上述细节，因为将理解：在不以任何方式脱离本发明的精神和范围情况下，可以由本领域技术人员对示出的装置及其运行在细节和形式上进行各种省略、修改、替换和改变。

在没有进一步分析的情况下，前述将如此完全揭示本发明的要点，在不省略从现有技术的角度来看完全构成本发明的一般或特定方面的本质特性的特征的情况下，其他人可通过应用现有知识容易地对本发明的要点进行改变以适应各种应用。

Claims (20)

1.一种提供持续的医用级空气源的设备，包括：

大致管状和坚硬的壳体，包括：

第一端；

至少一个孔，其延伸穿过所述壳体并位于离所述第一端预定距离处；以及

与所述第一端相对的第二端；

阀，其从所述壳体的第一端延伸以用于将所述医用级空气施与患者；

医用级空气压缩机，其提供由所述阀输出的医用级空气，所述医用级空气压缩机位于所述壳体内在所述至少一个孔与阀相对的一侧上；以及

气流生成器，其位于所述壳体的第二端与所述医用级空气压缩机之间，所述气流生成器通过所述至少一个孔而将空气吸入到所述壳体中，所述空气在所述医用级空气压缩机上方以及周围通过以降低所述医用级空气压缩机的温度并且到达所述医用级空气压缩机以生成医用级空气。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括：

贮存器，其位于所述阀与所述医用级空气压缩机之间，以用于储存由所述医用级空气压缩机生成的压缩的医用级空气。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述至少一个孔包括位于所述壳体圆周周围的多个孔。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述医用级空气压缩机包括：

将空气压缩到预定压力的空气压缩机；

连接在所述空气压缩机的输入处的第一过滤器，所述第一过滤器从所述空气过滤掉其尺寸大于阈值尺寸的环境颗粒；

耦接到所述空气压缩机的输出的第二过滤器，所述第二过滤器从所述压缩空气过滤掉油和水并除去潮气；以及

耦接到所述第二过滤器的冷却器组件，所述冷却器组件接收通过其的所述压缩空气并且对来自所述压缩空气的热进行消散。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，

吸入到所述壳体中的所述空气在所述冷却器组件的上方及周围流动。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，

在所述冷却器组件的上方及周围流动的所述空气的温度低于通过所述冷却器组件的所述压缩空气的温度。

7.根据权利要求4所述的设备，其中，

所述冷却器组件包括多个铜线圈并且被吸入到所述壳体中的所述空气在所述多个铜线圈的上方及周围流动。

8.根据权利要求4所述的设备，其中，

被吸入到所述壳体中的所述空气在所述空气压缩机的上方及周围流动，以降低所述空气压缩机的温度。

9.根据权利要求2所述的设备，还包括：

耦接到所述医用级空气压缩机和所述气流生成器的压力开关，响应于所述贮存器内的压力，所述压力开关可在第一闭合位置和第二断开位置之间移动。

10.根据权利要求1所述的设备，还包括：

耦接到所述医用级空气压缩机和所述气流生成器的热敏电阻，响应于检测到所述医用级空气压缩机的温度已经达到阈值，所述热敏电阻可在第一闭合位置和第二断开位置之间移动。

11.根据权利要求1所述的设备，其中，

所述壳体的尺寸大致类似于医用气筒的尺寸。

12.根据权利要求4所述的设备，还包括：

（a）医用气体调节系统、（b）二氧化碳过滤器和（c）一氧化碳检测器中的至少一个。

13.根据权利要求1所述的设备，其中，

所述气流生成器是（a）鼓风机、（b）泵和（c）真空吸尘器中的至少一个。

14.根据权利要求1所述的设备，其中，

所述壳体还包括延伸穿过所述壳体并且位于离所述第二端预定距离处的至少一个孔。

15.根据权利要求1所述的设备，还包括：

其上安装所述气流生成器和医用级空气压缩机的安装结构，其中，所述安装结构可拆卸地连接到所述壳体的内表面，以使所述安装结构能够沿着所述壳体的长度方向移动。

16.一种提供持续的医用级空气供给的方法，包括动作：

使用气流生成器经由壳体中的至少一个孔而将空气吸入到所述壳体；

致使所述空气在医用级空气压缩机上方及周围流动以降低所述医用级空气压缩机的温度；

在所述医用级空气压缩机的进气端口处接收空气以对其调节和压缩从而生成医用级空气；以及

经由阀来输出所述经压缩和调节的医用级空气。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括动作：

将所述医用级空气存储在位于所述医用级空气压缩机与所述阀之间的贮存器中。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，

所述至少一个孔位于所述贮存器与所述医用级空气压缩机之间。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括动作：

感测所述贮存器中的压力；

响应于感测到所述压力已经达到阈值，将开关从第一闭合位置移动到第二断开位置，从而将所述医用级空气压缩机与电源断开。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括动作：

感测所述医用级空气压缩机的温度；

响应于感测到所述温度已经达到阈值，将开关从第一闭合位置移动到第二断开位置，从而将所述医用级空气压缩机与电源断开。

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