使用流动供电照明的氧气流动指示器制造技术

一种指示呼吸气体的流动的呼吸装置的流动指示器包括导管内的用于输送可呼吸的气体的结构，其中，该结构由于该可呼吸的气体的存在或该可呼吸的气体经过该结构的移动而经历改变。该流动指示器还包括气体流动显示器，该气体流动显示器被该结构的该改变致动从而可视化地指示该可呼吸的气体的存在或流动，其中，该显示器由该结构的该改变提供电力，而不具有任何外部电源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求来自2013年12月20日提交的美国申请号61/918,974、以及来自2014年12月17日提交的美国申请号14/573,966的优先权，这些申请的内容通过引用被整体并入本文。
技术介绍
本专利技术总体上涉及航空旅客、内科病人、紧急救援人员等使用的氧气面罩，并且更具体地，涉及一种使用通过输送管线的气体流动为指示流动本身的存在的指示器提供电力的氧气面罩和氧气供应系统，消除了对用于指示器的单独的电力系统的需求。流动指示技术在例如飞机/直升机、以及医院中所利用的生命保障系统行业中极其重要。在紧急情况下乘客和病人的吸氧极其重要，并且具有可靠的设备(就功能性以及性能而言)是关键性的。在具有低光照条件或在紧急情况下经历的其他条件(如飞机上减压)的情形下，最重要的是，所讨论的输送系统充分发挥功能，以及它很容易地并在合理距离指示其运行。目前的流动指示设备是纯机械式的，并且能够被堵塞或可能损坏，或遭受机械对象中可见的任何其他故障。在某些应用中，如飞机乘客氧气供应系统，重量和空间发挥是影响此类系统的设计和可用性的关键因素。出于效率和重量/空间考虑对氧气输送系统的所有方面进行了分析，包括氧气系统上的流动指示器。可靠性和成本同样作为因素计入系统如何能够在不穷尽地测试设备及其运行的情况下可靠地提供氧气流动指示。本专利技术提供了一种简单且可靠的方法，借助这种方法，能够确定氧气流动并向处于气流的输送末端(例如，氧气面罩)的乘客或内科病人/医务人员指示氧气流动。通过引用完全结合在此的、颁发给雷德(Redd)等人的美国专利号7,730,847披露了一种具有流动指示器的一次性呼吸装置，该流动指示器接近面罩定位以便容易确认系统的运行状态。相比于氧气源处，雷德讲授了对确认面罩处的氧气流动的需要。通过引用完全并入本文的颁发给沃格(Voege)等人的美国专利号7,298,280披露了一种用于监测和指示流体流动的流体流动指示器，其中，流体压力激活压力开关从而指示管子或管道中流体移动的存在。在优选的实施例中，该压力开关是从管道外部可观察的，使得流动对于病人、乘客、或其他流体接收者来说是能够核实的。
技术实现思路
本专利技术是一种流动指示器设备及方法，其采用流体(如氧气)在管子中的移动来为用于指示流动本身的存在的照明装置提供电力。指示器设备利用在此所描述的一种或多种技术来利用连接歧管的管子/管道中存在的流动生成能量，该歧管用于给面罩、插管或其他口腔/口鼻设备分配呼吸用氧气或空气。第一优选发电方法是通过碳纳米管和半导体上方的气流直接产生电压和电流。通过采用伯努利原理(Bernoulli’s principle)结合塞贝克效应(Seebeck effect)，能够通过利用应用于单/多壁碳纳米管的掺杂硅/锗层上方的气体流动生成可测量的电压和电流。测试表明，所产生的能量能够用于能量转化装置以及(更重要地)气体流动传感器中。使用夹具、多组件系统、或带角度进入流动方向的插入物，移动气体诱导进而产生电压/电流的压力差(以及因此诱导温度差)。该电压可以甚至由非常慢的流动产生，并且在输送系统中结合需要非常少的电力的照明装置(发光涂料、LED、OLED等)采用这个电压，以当有流动经过该系统时产生可视化指示。采用这种技术的设备上的响应时间可以在几秒以内，否则几乎没有延迟，并且有益的是，本专利技术是“主动式”测量装置，即，只有当系统上有流动时才产生电力。这导致节省电力和总体系统的重量。可替代地，该系统可以由结构上整合的、用于检测气相以及溶解氧的基于发光设备的传感器提供电力。可以使用光致发光染料检测某些气体(如氧气)，其中，通过OLED指示结果，并将其整合至一个小设备中。这些染料具有使它们作为光敏和照明材料具有吸引力的两种主要特性——光致发光强度和寿命。能够将类似的系统插入氧气分配管中任何地方，由此减少连接的数量，同时保持所提供的服务水平。根据以下优选实施例的具体实施方式，结合附图，本专利技术的其他特征和优点将变得更加明显，附图通过举例展示了本专利技术的运行。附图简要说明图1A示出了飞机环境中的乘客供氧系统；图1B是能够利用本专利技术的供氧系统的高架透视图；图2是气流撞击基板以在该基板中产生光伏变化的示意图；图3是基于OLED的光致发光检测系统的实施例的示图；图4A和图4B是结合至本专利技术中的能量采集设备的放大的、高架透视图和截面视图；以及图5是检测从中流过的流动的光致发光薄膜和窗口布置的放大的透视图。具体实施方式本专利技术具有多种应用，包括医学、紧急情况、以及其他气体流动系统，但为简洁起见将在飞机乘客氧气输送系统的背景下对本专利技术进行描述。图1A展示了具有一排座位2的飞机1，并且这些座位2上方是氧气输送系统。在根据本专利技术的一个实施例的系统(如图1B中所示的系统)中检测气体(如氧气)流动。流动指示装置30被附装至两条管子/管道20、40，其中，一端通过像插管、口腔/口鼻面罩的呼吸装置或其他类型的呼吸装置50向下游走向到达乘客。相对于流动向上游走向的另一端可以连接至歧管10，该歧管最终连接至可呼吸的氧气8。流动指示器30能够被插在两条管子20、40之间，如图1B中可见的，但还能够被小型化至它能够被插入管子20中的地步，从而最小化成本。能够通过摩擦、或能够将其紧固至管子的任何数量的设备将其保持就位。确定了以下试验，当气体(如氧气)即使以最适度的每秒几米的速度在各种固体上经过时，仍然造成直接产生可测量的电压和电流。基础机制包含伯努利原理和塞贝克效应二者。沿着流线的压力差引起固体两端的温度差，并且该温度差能够被转化成电压差。电信号取决于马赫数M平方，并与固体的塞贝克系数成比例。本专利技术中所使用的固体可以是掺杂的Si和Ge、单壁和多壁碳纳米管，以及石墨。进一步的研究表明，这对于气体(包括但不限于氧气)是正确的，并且这种效应在大范围的速度内在多壁纳米管和掺杂的半导体/金属上同样存在。测试确认了从1至140m/s的流动速度，并且证明了与所生成的电压的平方关系。图2描绘了选定的基板55上方的气体流动45，其中，示出了最佳流动撞击角度，α＝45度(相对于水平轴线)，产生了两个端子L、R之间的最大压力差(以及因此产生最大温度差)，所述端子涂有银乳剂从而在系统中有效地产生最大量电压V。还发现，在α＝0度或90度时，不形成压力梯度，并且不产生电压。用如下的伯努利等式说明这种效应： P P 0 = [ 1 - 1 2 ( γ - 1 ) M 2 ] γ γ - 1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指示呼吸气体的流动的呼吸装置的流动指示器，包括：导管内的用于输送可呼吸的气体的结构，所述结构由于所述可呼吸的气体的存在或所述可呼吸的气体经过所述结构的移动而经历改变；气体流动指示器，其被所述结构的改变致动从而可视化地指示所述可呼吸的气体的存在或流动；以及其中，所述指示器由所述结构的改变提供电力，而不具有任何外部电源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 US 61/918,974;2014.12.17 US 14/573,9661.一种指示呼吸气体的流动的呼吸装置的流动指示器，包括：导管内的用于输送可呼吸的气体的结构，所述结构由于所述可呼吸的气体的存在或所述可呼吸的气体经过所述结构的移动而经历改变；气体流动指示器，其被所述结构的改变致动从而可视化地指示所述可呼吸的气体的存在或流动；以及其中，所述指示器由所述结构的改变提供电力，而不具有任何外部电源。2.如权利要求1所述的流动指示器，其中，所述结构包括能量采集设备。3.如权利要求2所述的流动指示器，其中，所述结构的改变是导致所述结构两端的电压差的温度改变。4.如权利要求1所述的流动指示器，其中，所述气体流动指示器是在所述可呼吸的气体存在时点亮的染料。5.如权利要求4所述的流动指示器，其中，所述可呼吸的气体是氧气。6.如权利要求1所述的流动指示器，其中，所述气体流动指示器是LED。7.如权利要求1所述的流动指示器，进一步包括适配在供应所述可呼吸的气体的管子上的套筒。8.如权利要求1所述的流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·埃利奥特，M·娜格瑞卡，
申请(专利权)人：BE航天公司，
类型：发明
国别省市：美国;US