可攜式液氧存儲單元的製作方法

2023-12-02 12:32:11 2

專利名稱：：可攜式液氧存儲單元的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種用於填充可攜式液氧(PL0X)單元的系統和方法，並且特別涉及一種自動地終止L0X流到PL0X單元並且允許"不用手扶持(handsfree)"填充的系統和方法。
背景技術：
：將補充性氧氣輸送給病人通常是開具給遭受肺部/呼吸問題的個人的處方。補充性氧氣的開具和輸送被用於確保足夠的氧氣量被病人接收。開具補充性氧氣的情況包括受到慢性阻斷性肺病(例如哮喘)折磨的個人、以及遭受病態或損壞的肺部的個人。眾所周知，使用液氧("L0X")系統來輸送補充性氧氣。傳統LOX系統包括設置在使用者家中以及保留在使用者家中的大型固定的L0X存儲罐。固定的L0X罐從移動的LOX存儲運輸器中定期地補滿，所述移動的L0X存儲運輸器通常是攜帶大量L0X的卡車。傳統的L0X系統還包括重量從5到13磅的小型可攜式輸送設備，該設備可從固定單元中填充用於室外旅行。可攜式輸送設備將液氧轉化為可呼吸氣體供使用者消耗。這些系統由於可攜式輸送設備的低L0X容量以及受限的L0X流速而具有受限制的應用。此外，即使在沒有使用時，可攜式輸送設備內部的L0X也會以每天一磅的典型速率蒸發，由此使得可攜式輸送設備L0X供應站即便沒有使用也會隨著時間變空。因此，在使用可攜式LOX系統時，使用者必須返回到L0X供應站來重新填充可攜式輸送設備。一種這樣的LOX系統在美國專利No,6，742，517("'517專利")中公開，該
專利名稱：為高效液氧存儲和輸送系統。如該專利中所公開的，典型的LOX系統包括設置於人們家中的固定的LOX存儲罐以及病人在室外使用的可攜式LOX輸送單元。固定的LOX存儲罐必須定期地通過分配器藉助卡車、貨車或者其它能夠攜帶大量液氧的車輛而重新填充L0X。這種LOX系統的商業產品以及'517專利中所描述的可攜式輸送單元的名稱是HELiOS。如HELiOS網站www.heliosoxygen.com中所指出的，HELiOSH300可攜式L0X輸送單元具有用於存儲液氧的有限容量。該容量限定於8到10小時的使用，之後LOX被耗盡。通過向下按壓HELiOSH300可攜式LOX輸送單元使其與LOX存儲罐接合，從而牢牢地將HELiOSH300可攜式LOX輸送單元強行壓在LOX存儲罐上，由此HELiOS系統被重新填充。在將HELiOSH300可攜式LOX運動單元強行壓在LOX存儲罐上時，使用者必須將可攜式輸送單元外部的排放閥杆手動地移動到打開位置。這需要同時地在HELiOSH300可攜式LOX輸送單元上施加向下的力以及移動閥杆。自然而然地，需要使用雙手或者使用多於一個人來填充這種可攜式輸送單元。在填充期間，使用者必須保持觀察HELiOSH300可攜式L0X輸送單元，直到與單元填充相聯的填充噪音發出劈啪聲。此外，使用者必須觀察從HELiOSH300可攜式LOX輸送單元釋放出的白氣，從而確保該單元已被完全充滿。此後，使用者得到指示將可攜式LOX輸送單元從存儲罐上釋放。在另一種系統中，例如由Caire,Inc.出售的Stroller/Spirit,可攜式LOX輸送單元可被連接到LOX存儲罐。然而，使用者必須仍然保持監視可攜式LOX輸送單元，以確定該單元何時被充滿。另一方面，這需要使用者了解與單元填充相聯的聲音變化並且在視覺上注意該單元所釋放的白氣。可以理解的是，用於填充可攜式液氧系統的傳統方法具有兩個主要問題。首先，它們對於大多數使用者來說是麻煩且困難的。許多系統，例如用於填充服LiOSH300可攜式L0X輸送單元的方法，需要使用者使用單手或雙手來填充系統，這對於他們來說很難達到。這對於力量和靈活度有限的使用者來說尤為如此。其次，它們需要使用者根據聲音變化和/或從系統中排放的氧氣氣體以及少量液體的白氣來確定出系統何時被充滿。這種填充操作類型是不確定的，對於使用者來說最多能夠知道系統實際上是否被填充到合適的液體水平。如果使用者聽力和/或視力受損，那麼這種方法對於使用者來說相當困難。
發明內容因此，本發明的目的是提供一種能夠克服傳統可攜式液氧輸送單元的缺點的可攜式液氧(PL0X)單元。該目的是根據本發明的一個實施例通過提供PLOX單元而實現的，該PLOX單元包括具有內部空間的L0X容器、進入管路、流出管路以及棑放管路。進入管路適於將L0X從L0X供應站輸送到L0X容器的內部空間。流出管路適於將L0X輸送離開L0X容器的內部空間。排放管路適於使LOX容器的內部空間與大氣相通。排放閥操作性地連接到排放管路，用於選擇性地使LOX容器的內部空間與大氣相通。此外，自動關閉組件與排放管路相聯，從而當LOX容器的內部空間中的LOX達到預定水平時基本上阻斷排放管路。復位元件與自動關閉組件相聯。該復位元件適於通過使自動關閉組件的至少一部分導通排放管路從而使自動關閉組件復位。本發明的另一個目的是提供一種填充PLOX單元的方法，該方法不會遭受與傳統L0X填充技術相關的缺點。該目的是通過提供一種方法而實現的，該方法包括(1)提供PL0X單元和L0X供應站，(2)通過手動地使得同PLOX單元相聯的第一連接元件與同LOX供應站相聯的第二連接元件相接合以及相對於第二連接元件手動地旋轉第一連接元件從而將PLOX單元連接到LOX供應站，(3)通過手動地使排放管路將PL0X單元中的L0X容器的內部空間與大氣相通從而將L0X從L0X供應站轉移到PLOX，以及(4)響應PLOX單元中的LOX量達到預定水平自動地中斷從L0X供應站到PL0X單元的轉移步驟。本發明的這些及其它目的、特徵以及特性，連同結構相關元件的操作方法和功能以及部件的組合和製造的經濟性，將通過接下來參考附圖的描述和附加權利要求而變得更加清楚，所有這些形成了該說明書的一部分，其中不同附圖中的類似附圖標記代表相應部件。應當明確理解的是，附圖僅用於解釋和描述目的並且並非用於發明限制的確定。在說明書和權利要求中使用的單數詞也包括複數個對象，除非行文明確地表示出相反的意思。圖1是根據本發明原理的PL0X單元的透視圖2是圖1的PL0X單元的後視圖圖3是圖1的PL0X單元的底視圖圖4是圖1的PL0X單元的示意圖圖5A-5C是顯示在用於填充圖1的PLOX單元的方法中的步驟的透視圖6A和6B是圖1的PL0X單元中的自動關閉組件的一部分的截面圖，顯示了在根據本發明原理的自動關閉操作期間閥元件相對於閥座的位圖7-9顯示了用於根據本發明原理的PL0X單元的自動關閉部分的可選實施例；圖IO是適於在本發明的PLOX單元中使用的第一(插入式)連接元件的透視圖11是圖10的第一連接元件的局部截面圖12是適於在本發明的PL0X單元中使用的第二(凹入式)連接單元的透視圖13是側視圖，局部為截面圖，顯示了第一連接元件與第二連接元件相接合；以及圖14是根據本發明原理的PLOX單元中使用的排放系統中的排放閥以及排放手柄的透視圖。具體實施例方式下面參考附圖l-4描述根據本發明原理的可攜式液氧(PLOX)單元30的示例性實施例。PLOX單元30是小型輕質液態氣體存儲及氣體分配系統。與傳統可攜式液氧輸送單元相同，PLOX單元30從LOX供應站接收一定量L0X、存儲L0X、以及通過蒸發LOX分配氣體以便被使用者消耗。儘管單元30被指示成作為LOX存儲及分配系統，但是可以理解的是，本發明提出了本發明的系統能夠存儲及分配任意液化氣體、諸如氦氣-氧氣(heliox)的氣體組合、或者氣體混合物。PLOX單元30包括L0X容器32，也被稱為L0X存儲元件或杜瓦瓶，該LOX容器32限定了內部空間34，液氧被存儲在該內部空間34中。在所示實施例中，LOX容器32是基本上圓柱形狀並且具有基本上拱形的頂壁36和拱形的底壁38。當然，本發明提出其它形狀也可用於LOX容器32或者該容器的一部分。LOX容器32由適於存儲液態氣體的任何材料或材料組合製成。在圖4中，LOX容器被顯示成大約充滿一半LOX33。由於LOX在LOX容器中的蒸發，LOX容器32的內部空間34的剩餘部分通常容納具有高氧氣濃度的氣體。LOX通過基本上用39表示的LOX接收系統而提供給LOX容器32，從而使得LOX從LOX供應站輸送到容器32的內部空間34。LOX接收系統39包括進入管路40，該進入管路使得LOX從參見圖5A-5C的LOX供應站38進給到L0X容器32的內部空間34。由此，進入管路40包括設置在LOX容器32的內部空間外部的第一端部，以及設置在LOX容器的內部空間中的第二端部。在所示實施例中，進入管路穿過容器的頂壁進入到LOX容器中並且在容器中心的底部附近終止。應當認識的是，進入管路40在示例性實施例中至少部分地繞著LOX容器頂部在容器外部打環，從而允許進入管路的膨脹或收縮。也被稱為填充管的進入管路40被用於將LOX從LOX供應站提供到L0X容器32，如箭頭A所指示。LOX沿著管路40並且進入到容器32中的流動由箭頭42所指示。為了將進入管路連接到LOX供應站，第一連接元件44被設置在進入管路的第一端部。與PLOX單元相聯的第一連接元件與第二連接元件46匹配，該第二連接元件46與LOX供應站38相聯。第一連接元件44和第二連接元件46的示例性實施例的細節在下面參考圖10-13進行描述。LOX容器32被設置在外部容器48中並且與外部容器48間隔分開。在示例性實施例中，在外部容器48和L0X(內部)容器32之間形成空間50。此外，空間50被抽空到至少局部真空，從而將向內部LOX容器32的熱傳遞降到最低。在所示實施例中，外部容器48的形狀被製成與LOX容器32的形狀相匹配。這樣，在所示的示例性實施例中，外部容器48基本上是圓柱形狀並且具有基本上拱形的頂壁和底壁。應當理解的是，本發明提出了其它形狀也可用於外部容器48或者它的一部分。此外，外部容器48的形狀和尺寸不需要與L0X容器32的形狀和尺寸相匹配。此外，本發明提出了外部容器48可由任何材料或者材料組合製成。基本上用52表示的L0X輸送系統被設置用於將L0X從容器32的內部空間傳送，並且最終用於輸送到使用者的呼吸道。L0X輸送系統52包括流出管路54，也被稱為液用管，該流出管路具有設置在LOX容器32的內部空間外部的第一端部以及設置在LOX容器的內部空間50內的第二端部。在所示的示例性實施例中，與進入管路40的1/4英寸的外部直徑相比，流出管路54是相對小直徑的中空管，例如具有大約1/16英寸的外部直徑。為了使設置在外部容器48和LOX容器32中的開口數目降到最低，本發明提出，從外部容器的外部起就將流出管路54設置在進入管路40內部。設置在LOX容器32內的流出管路54的端部從迸入管路40的流入端部延伸並且與該流入端部間隔開。流出管路54由適於輸送超冷液體(例如LOX)的任何材料或者材料組合製成。LOX流入到流出管路54的端部內，如箭頭56所指示，並且被流出管路輸送到蒸發螺旋管58。L0X在蒸發螺旋管58中加熱，從而使得它從液相轉變為氣相。蒸發螺旋管的出口連接到減壓閥60。一旦蒸發螺旋管出口的壓力由於LOX的蒸發而超過預設閾值，氧氣將會通過減壓閥排放到大氣中。目的在於釋放LOX容器32中過高壓力的氣體排放是由箭頭59所示。在所示的示例性實施例中，LOX輸送系統52還包括氧氣保存裝置(OCD)62，該裝置在現有技術中已知被用於控制提供給使用者的氧氣的輸送或劑量。來自於蒸發螺旋管58的氣體經由導管66輸送到0CD62，如箭頭70所示。流量控制旋鈕64被用於控制0CD62的設置。本發明提出了0CD62可以是任一傳統的0CD，氣動的或者電子的。適合於在本發明中使用的OCD示例在美國專利申請No.11/096,993(公開號No.2006/0219245)中描述，該申請的內容通過引用而被包括在此。OCD的使用使得氧氣脈衝在吸氣期間輸送到使用者。也就是說，使用者在吸氣時而不是呼氣時接收到氧氣脈衝。各個脈衝的頻率由使用者的呼吸速率決定。通過僅在吸氣期間輸送氧氣脈衝，而不是連續的流動，單個LOX罐能比連續流動持續更長時間並且仍然提供相同的治療作用。下面表1列出了用於流動控制旋鈕的流量控制設置以及各個設置的大約使用時間。各個控制設置對應於在吸氣循環期間釋放給病人的不連續的氧氣量，控制設置越低，在各個吸氣期間給與的氧氣就越少。大致的設置是基於LOX容器被充滿具有0.91bs的LOX、以及假定每分鐘20次(bpm)的平均呼吸速率而被估計出來的。tableseeoriginaldocumentpage13表1應當認識的是，可以提出其它的流量控制設置。此外，本發明提出完全地省去0CD，從而使得只有連續的氣體流量提供給病人。來自於氧氣保存器的氣體被提供給出口埠74，也被稱為套管連接器或套管接頭。氣體從出口埠74流動，由箭頭76所示。在通常的使用配置中，如本領域已知的，柔性管或套管連接到出口埠74。氣體經由柔性管輸送到使用者的呼吸道並且以任一傳統方式與使用者的呼吸道相連接，例如經由一對鼻導管或者口鼻面罩而輸送到鼻腔。可以理解的是，本發明提出了使用任意合適的裝置或技術來將氣體流動與病人呼吸道相連，包括傳統的鼻導管或者氧氣面罩。除了將L0X從LOX容器32中引出供使用者消耗之外，L0X單元30包括基本上由80所示的氣體輸送系統，該輸送系統將氣體(例如氧氣)從容器32的內部空間34輸送，以及最終輸送到使用者的呼吸道。如上所述，L0X容器32典型地包括具有適於被使用者消耗的高氧氣濃度的氣體。該氣體通過氣體輸送系統80而從L0X容器32中運出並且經由0CD62提供到出口埠74。氣體輸送系統80包括氣體流出管路82，該流出管路具有設置在LOX容器32的內部空間外部的第一端部以及通向和/或設置在L0X容器的內部空間中的第二端部。氣體流出管路82由適用於氣體的任何材料或材料組合製成。氣體流入到氣體流出管路82的端部，由箭頭84所示，並且被流出管路輸送到加熱螺旋管86，如箭頭88所示。來自於加熱螺旋管的氣體被提供到管路66，在此被輸送到OCD62供使用者消耗。次級減壓閥90被設置在氣體輸送系統80中，如果L0X容器32的內部空間34中的壓力超過閾值，則減壓閥將氣體排放到大氣，如箭頭92表示。L0X單元30包括排放系統，基本由100表示，用於使L0X容器32的內部空間與大氣相通。排放系統100包括排放管路102，該排放管路具有設置在L0X容器32的內部空間外部的第一端部以及設置在L0X容器的內部空間內的第二端部。氣體從LOX容器32的內部空間流入到排放管路102中，如箭頭104表示，並且被排放管路輸送，如箭頭106表示。排放閥108設置在排放管路102的第一端部，用於選擇性地使L0X容器的內部空間與大氣相通。也就是說，當打開時，排放閥108允許氣體從排放管路102流到大氣，如箭頭111表示。當關閉時，排放閥108阻斷氣體從排放管路102流到大氣。排放把手112被設置用於致動排放閥。排放把手112暴露在容納LOX單元的元件的外殼114或殼體的外部，從而使得排放把手可以被使用者在打開位置和閉合位置之間手動地移動，在所述打開位置，排放管路使LOX容器的內部空間與大氣相通，在所述閉合位置，基本上阻止LOX容器的內部空間經由排放管路與大氣相通。排放閥108的細節在下面參考圖14而進行描述。PL0X單元30包括自動關閉系統，基本由110表示，在填充操作期間一旦預定水平或量的LOX已被輸送到LOX容器，該自動關閉系統則阻斷LOX進一步進入到LOX容器32中。在圖1-6B所示的本發明實施例中，自動關閉系統110與排放管路102相聯。下面參考圖4-6B來描述從LOX供應站填充PLOX單元30的過程以及自動關閉系統110的操作的細節。為了填充LOX單元30，使用者首先將LOX單元放置於LOX供應站38上，從而使得第一連接元件44與LOX供應站上的第二連接元件46匹配，如圖5A中箭頭116表示。排放把手112，即排放閥108，處於閉合位置，從而使得LOX容器的內部空間被有效地隔離。在所示實施例中，排放把手112被設置成使得在閉合位置該把手與殼體114齊平或者凹入到殼體114中。這樣防止了排放把手的不經意運動。第一連接元件44和第二連接元件46被設置成使得它們彼此接合併且保持連接或聯接在一起。為了實現這個功能，它們可包括螺紋、鎖緊夾、槽鍵配置，或者其它任一能實現這個目的的配置。在圖4所示的實施例中，設置在第一連接元件44上的一對銷與設置在第二連接元件46中的螺旋槽(未示出)接合。通過旋轉L0X單元，如圖5B中箭頭118所示，將第一連接元件44鎖定到第二連接元件46上，從而實現了L0X單元30接合到L0X供應站38。當L0X單元相對於L0X供應站完全旋轉時，它完全地結合到L0X供應站，從而使得不需要使用者其它或另外的力來將LOX單元保持到LOX供應站上。由此，本發明提供了LOX單元的"不用手扶持的"填充。第一連接元件44包括單向閥，當第一連接元件被正確地緊固到第二連接元件46時，該單向閥打開。一旦正確地連接在一起，形成了通過進入管路40從LOX供應站到LOX容器32的內部空間34的氣體流路，從而使得內部空間34中的壓力與LOX供應站中的壓力平衡。當然，LOX不會從LOX供應站流入到LOX容器32中，除非LOX容器中的壓力小於LOX供應站中的壓力。為了在LOX供應站與LOX容器32的內部空間34之間形成壓力差，使用者必須將排放把手112移動到打開位置，如圖5C中的箭頭120所示，由此打開單向閥108。這樣導致了LOX容器32的內部空間34排氣到大氣，從而使其表現為大氣壓力，即減低了LOX容器中的壓力。由於大氣壓力此時低於LOX供應站中LOX所維持的壓力，LOX將會從LOX供應站流入到LOX容器32中。參見圖4中的箭頭A和42。可以認識的是，可以在排放管路102中設置任意的蒸發螺旋管，從而允許排放管路中行進的任意LOX被加熱，從而使其在排放到大氣之前轉換為氣體。排放閥108和/或排放把手112被設置成使得一旦排放把手被移動到打開位置，如圖5C所示，該把手就保持在那個位置而不會進一步與使用者發生作用。也就是說，使用者不需要繼續將排放把手112保持在打開位置。這樣，在手動開啟填充操作之後，LOX會在"不用手扶持的"15填充操作中持續地從LOX供應站流到LOX單元，直到LOX單元被充滿。對於保持有大約0.91bsLOX的LOX單元來說，填充過程一般小於60秒。LOX將會持續從LOX供應站流入到LOX容器32中，直到它被自動關閉系統110自動地關閉。自動關閉系統的細節在圖6A和6B中顯示。通過觀察這些附圖可以理解到，自動關閉系統IIO包括與排放管路相聯的閥組件，當LOX容器32的內部空間34中的LOX達到預定水平時，該閥組件基本上阻斷排放管路。阻斷排放管路會切斷通往大氣的通路，從而使得壓力開始在LOX容器的內部空間內增加。換句話說，L0X容器32中的壓力PI會增加，直到與LOX供應站中的壓力平衡。當這些壓力相等時，LOX將會終止從LOX供應站流入到LOX容器中。自動關閉系統110的閥組件部分包括可移動閥元件122和閥座124.在所示實施例中，可移動閥元件122是球閥，該球閥的密度使它在LOX上漂浮。在本發明的示例性實施例中，可移動閥元件122由Teflon或金屬材料形成。閥座124被設置成基本上圓錐形狀或錐形表面，球閥可以靠著閥座密封。可移動閥元件122和閥座124還可被配置、尺寸選擇以及設置成使得可移動閥元件能夠靠在閥座上並且基本上阻斷氣體或流體流過到達排放管路102。更具體地以及如圖6A和6B所示，隨著LOX33充滿LOX容器32,LOX的水平面將閥元件122提升到閥座124中，基本上密封排放管路102。閥元件122實際上是作為漂浮閥來密封閥座124。如上所述，封閉或者阻斷排放管路102會導致LOX容器32中的壓力Pl與LOX供應站中的壓力平衡。可以理解的是，可移動閥元件122和閥座124可具有多種配置，只要能實現密封功能。閥元件保持結構或保持件126被設置用於控制閥元件122相對於閥座124的定位。閥元件保持結構126在L0X容器中的L0X水平面發生改變時確保閥元件122保持定位並且與閥座對齊。它還防止閥元件移動遠離閥座過遠。此外，閥元件保持結構126和閥元件122可以被配置、尺寸選擇以及設置成使得閥元件可以在閥元件保持結構的內部空間127中自由地移動。多個開口128設置在閥元件保持結構126的壁上，從而使得L0X可以自由地流過閥元件保持結構。閥元件保持結構126還被配置以及設置成防止閥元件122"跳入"16到閥座中。隨著L0X填充到L0X容器32中，氣體將會流入進入管路102的端部。如果球閥元件被保持成靠近進入管路的開口，那麼球閥會被吸入或跳入到開口中，由此過早地停止了填充操作。這樣，對於閥元件保持結構126提供一種圓柱形籠狀配置，從而允許球閥元件周圍的大量氣體流入到排放管路的開口中。閥元件保持結構126的結構還抑制了閥元件122周圍L0X的擾動，此外防止閥元件被過早地推入到與閥座相接合。本發明提出閥元件保持結構126可以具有任意數目的多種配置，包括不同的配置、尺寸、形狀以及開口128的數目，只要能實現上述功能。例如，在本申請的圖3中，保持結構被配置成螺旋絲或螺旋網。在另一個實施例中，閥元件保持結構的孔隙度，即開口128的尺寸和/或分布，在閥元件保持結構的長度上發生改變。在本發明的示例性實施例中，閥元件保持結構由Teflon或其它非金屬物質形成。再次回到自動關閉功能，當L0X容器32中的L0X33的水平面達到最大容量時，漂浮的球閥元件122被L0X向著排放管路102的開口提升。在閥元件122密封閥座124之前，L0X容器32的內部空間中的壓力Pl將會小於LOX供應站的壓力。在填充操作中的此時，L0X容器32的內部空間中的壓力Pl小於L0X供應站的壓力並且L0X從L0X供應站流入到L0X容器中。當閥元件密封閥座時，閥元件的任一側上形成壓力差。更具體地，排放管路102的內部空間130中的壓力處於大氣壓力P2(由於排放閥108被打開)，而L0X容器的內部空間中的壓力Pl此時基本上等於LOX供應站的壓力，該壓力高於壓力P2，並且L0X停止從L0X供應站流入到L0X腔中。簡言之，堵塞排放管路102導致L0X容器32中的壓力再次等於L0X供應站中的壓力，填充過程將會停止。一旦從L0X供應站到L0X腔的LOX流動終止，L0X單元30能立刻從L0X供應站38上取下。應當認識的是，在填充操作期間，氣流將會通過排放管路102而被排到大氣。這是由於LOX代替了LOX容器的容積中的氣體。一旦閥元件122堵塞排放管路102，氣體通過排放管路102流到大氣的流動也將會停止。本發明提出了通過排放管路102和排放閥108的氣體流動將具有獨特的聲音。由此，只要使用者聽到這種聲音，他們將會知道正在發生填充。一旦這種聲音停止，填充就已終止。為了加強這種聽覺上的填充聲音的特徵，本發明提出了提供一種發聲裝置，例如哨聲、咔咔聲或者振動，這是由氣體流經排放管路102和/或流到排放閥108之外所生成。一旦填充操作終止，使用者關閉排放把手112，使LOX單元在與圖5B中所示相反的方向上旋轉，並且使充滿的LOX單元從LOX供應站上提起。可以理解的是，由此，閥元件122的一側上的排放管路102的內部空間130中存在低的壓力P2，以及在內部空間34中存在較高壓力P2。這種壓力差將會導致閥元件保持停留在閥座124上，即使LOX的水平面下降使得閥元件不再漂浮在LOX上。除非閥元件122移離閥座124，就不能重新填充LOX腔。本發明通過提供一種與自動關閉組件110相聯的復位(reset)元件或復位系統來解決這個問題。復位元件適於通過移動自動關閉組件的至少一部分從而導通排放管路，從而使自動關閉組件復位。在圖4所示的實施例中，復位元件採取設置在排放管路102中的復位孔132的形式。如下面所述，復位孔132的功能是使閥元件122從閥座124脫開，由此導通排放管路102，從而使得LOX單元可被再次填充。限定在排放管路102中的復位孔132處於閥座124和排放管路的第一端部之間。更具體地，復位孔被配置以及設置成使得排放管路的內部空間130與LOX容器的內部空間34相通。復位孔132的尺寸基本上小於排放管路102的開口。由此，復位孔132允許僅有極小量的氣體或LOX從LOX容器32流到排放管路102。可以理解的是，復位孔的配置可與圖4、6A和6B中所示的不同。同時，可以設置多個復位孔。復位孔132被限定在排放管路102中的一位置上，該位置使得復位孔總是保持打開，即便在閥元件122關閉排放管路102的開口之後。由此，一旦LOX容器32被充滿並且如果排放閥108保持打開，少量脫氣可通過復位孔和排放管路流出到大氣中。這會例如在LOX容器32中的LOX蒸發成氧氣氣體時發生。本發明提出了配置復位孔132，從而發出獨特且可聽見的聲音，這種聲音不同於與流過排放管路102和/或排放閥108的氣體流動有關的任何聲音。換句話說，在閥元件122密封排放管路102之前，流入排放管路102中的氣體(或LOX)會發出極小聲音或不發出聲音。然而，當閥元件122密封排放管路102的開口之後，氣體或LOX可從LOX容器32通過復位孔132流入到排放管路102中。由於流經復位孔132的氣體或L0X，會發出獨特的聲音，例如哨聲或嗡嗡聲，由此，提供了LOX單元被充滿的獨特且確定的聽覺指示，與上面所述的與排放氣體通過排放管路的流動停止相聯的終止聲音截然不同。復位孔132緩慢地允許排放管路102中的壓力P2與L0X容器32中的壓力P1平衡。即，閥元件122任一側上的壓力由於復位孔而均衡，從而使得在閥元件的任一側之間不再有壓力差。一旦閥元件任一側上的壓力差減小，閥元件的重力將會最終克服將閥元件保持在閥座124上的力，從而導致閥元件掉落或者不再阻塞閥座，由此使LOX單元復位以用於下一次的填充操作以及防止漂浮的關閉球閥元件122永久地阻擋排放管路102的出口。一旦被釋放，閥元件122將會隨著L0X水平面下降繼續在L0X上漂浮，這一般是由於使用者接收了來自於LOX單元的氧氣。可以理解的是，L0X填充操作具有三個主要機構，所述機構前後協調地允許使用者安全且高效地"不用手扶持地"填充L0X單元30。這三個機構是(1)將L0X單元鎖定到LOX供應站從而使得使用者不需要將可攜式單元在固定單元上保持在位的鎖定填充連接器，(2)閉鎖排放閥把手，從而使得能夠手動地指示L0X填充操作以及L0X填充操作將會繼續"不用手扶持"，以及(3)自動關閉系統，一旦LOX單元充滿，該自動關閉系統自動地終止L0X流入到L0X單元30，從而使得使用者不需要在填充操作期間恆定地保持監視LOX單元。此外，即便在填充操作期間使用者讓LOX單元無人監管，填充也將會終止。例如，如果在填充期間使用者忘記LOX單元，那麼LOX單元將會如上所述終止填充，避免了氧氣浪費。在填充之後，使用者可隨後關閉排放閥並且使LOX單元與LOX供應站分幵。本發明的自動、不用手扶持的填充技術使得通過將LOX鎖定到液體源、排放以及通過本身終止填充，使用者能夠不再與填充操作平衡發生作用。自動填充技術不僅簡化了對於使用者而言的填充操作，並且確保了LOX單元被安全地填充到適當的液體水平。使用者不需要笨拙地將系統保持到適當位置、打開排放迴路、以及在冷的氣態以及可能的液氧從系統中排放時主觀地判斷系統是否充滿。下面的表2概括了用於LOX單元30的示例性規範。可以理解的是，這些參數僅僅是示例性的，並且用於L0X單元各項的其它參數可被本發明所提出。重量3.8lbs(充滿)或更低2.7lbs(空)或更低高度8英寸或更小長度8英寸或更小寬度4英寸或更小持續時間10小時(在20bpm的呼吸速率下脈衝模式選擇2所決定的)或者更多操作模式1、1.5、2、2.5、4和4(脈衝模式)CF(2slm連續流動)再次填充時間<60秒正常受壓蒸發率0.5ib/天(最小)1.0lb/天(最大)OCD類型氣動或電子套管類型單腔或雙腔表2從前面的描述可以理解的是，本發明的PLOX填充系統消除了使用者在填充過程期間使用單手或多隻手的需要、以及使用者使用他/她的判斷力來判斷系統是否充滿的需要。通過將PL0X系統鎖定到液體源並且通過自身終止填充，當前的PLOX填充系統使得使用者不再與填充過程發生作用。本發明提出了其它技術，用於在填充過程終止之後使閥元件122復位。在另一個實施例中，復位孔實際上被重新安置。然而，仍然設置一條路徑來行使復位孔的功能，即，緩慢地平衡可移動閥元件的每一側上的壓力。例如，如圖7所示，復位孔形成為設置在閥座124中的一個或多個通道140。本發明提出了取消復位孔132，從而有利於在閥座124和闊元件122之間提供密封，該閥元件122具有小的、有目的的漏隙。這也是圖7的實施例中實現的結果，其中由於通道140的存在而使閥座有效地是不完全的密封。在圖8A和8B所示的另一個實施例中，通過將閥元件設置成具有粗糙或者不平滑表面，從而在可移動閥元件和閥座之間設置小的、有目的的漏隙或者復位空間。在圖8A中，閥元件122a包括粗糙表面，從而使得在球閥表面上產生許多瑣碎的氣體通路。這允許氣體圍繞著閥元件緩慢地洩漏，即便當閥元件座於閥座上時。在圖8B所示的實施例中，閥元件122b包括多個節結142。當閥元件與閥座接合時，這些具有形狀、尺寸、圖案或者配置的節結阻止形成完全的密封。再次，閥元件和閥座之間的這種復位空間實現了復位孔132緩慢地平衡可移動閥元件每一側上的壓力的功能。圖9顯示了用於使閥元件不阻塞閥座的另一種技術。然而，在該實施例中，通過施加足夠大的閥元件的去除力，以克服由閥元件任一側上存在的不同壓力所產生的力，將閥元件從閥座上手動地去除。機械組件150被設置成在閥元件122上施加力，如箭頭152所示，從而使閥元件脫離閥座124。在所示的示例性實施例中，機械組件150包括致動杆154，該致動杆穿過排放管路102並且具有接觸閥元件122的末端。致動杆的近端設置在LOX容器的外部並且以任一傳統方式手動地致動。例如，在杆的末端設置推動按鈕156並且回復彈簧158可被用於使致動杆返回到它的非致動位置。當然，各種各樣不同類型的機械組件可被用於手動地以及強制地使閥元件122從閥座脫開。優選地，熱絕緣機構被用於阻止熱量經由機械組件150進入到LOX腔中。儘管上面描述的本發明具有在LOX上漂浮的單個閥元件，但是本發明提出了可提供多個閥元件。當LOX的水平面高到足以移動閥元件到閥座附近時，閥元件中的任意一個都可以阻斷閥座。在該實施例中，閥元件保持結構126可被尺寸選擇以及配置成能容納多個閥元件，或者閥元件保持結構126可被整體地省去。在後一種情況，可提供在LOX上漂浮的足夠數目的閥元件，從而使得閥元件中的一個能夠可靠地移動到一個位置以阻斷排放管路。如上面所指出的，PLOX單元的一個特徵是它相對較低的高度。在示21例性實施例中，該單元具有8英寸或更小的高度。這種短的高度具有很多優點。例如，具有低的高度會降低PLOX單元的中心或重心。這使得該單元在處於其通常的、豎直位置時更加穩定。較低的高度還有助於使得對於某些情況下的使用者(例如彎曲或站立)來說，裝置更加舒服。當彎曲或站立時，較高的單元是笨重且體積大的。為了幫助減少單元的整體高度，0CD62以及用於控制OCD設置的流量控制旋鈕64被設置成偏心的。更具體地，設置肩部，該肩部在向著使用者底部的方向上向內逐漸變細。這種斜度確保封裝(footprint)沿著高度降到最低。本發明的另一個能夠使單元高度降到最低同時減小重量的特徵是向單元提供非剛性把手。一些傳統可攜式L0X輸送設備具有位於單元頂部上並且位於單元中心的剛性把手。儘管這樣提供了容易使用到的把手，但是也顯著地增加了單元的整體高度及重量。在本發明的示例性實施例中，提供了織物把手69或條帶，其中把手的每一端都連接到剛性外殼114的相反一側。該把手能夠通過任意傳統技術永久地或可去除地連接到外殼。把手69的長度可以以任意傳統方式進行調整。非剛性把手可以被填補或者加強從而提高強度和/或舒適度。如圖3中最佳所示，外殼114是基本上"腎"形，從而當該單元被使用者佩戴或者攜帶時提升舒適度。當使用者佩戴或者攜帶時，外殼114的側面71面向使用者。該側面設置成凹入形狀從而比平的或者凸出的表面更好地靠著使用者身體。PL0X單元30還包括秤73，該秤從單元後面可以看到。把手75連接到該秤，從而使得當使用者通過把手75提起單元時，所述秤可以顯示出單元的重量。這有助於使用者確定出有多少LOX保留在單元中。當然，該秤可具有其它配置並且可被設置到單元上的其它位置。例如，該秤可被設置成壓力傳感器，當單元被安置在平坦表面上時可以測得單元的重量。可提供模擬或數字讀數來告訴使用者單元的重量和/或留有多少LOX。本發明還提出了根據所監測到的重量以及所選擇的流速來計算出存留的氧氣使用量。當然，需要提供處理元件和輸出裝置來實現這個功能。此外，在外殼114的底部附近的下部角設置有窗口77。窗口77被設置成穿過外殼，從而提供視覺觀察到第一連接元件44。在所示實施例中，窗口77是滴斑形狀。然而，本發明提出了該窗口可以具有其它形狀、尺寸以及配置並且可包括覆蓋窗口的透明窗玻璃。窗口77允許使用者在他或者她試圖將PL0X單元連接到與L0X供應站38相聯的第二連接元件46時能夠看到第一連接元件44。能夠看到第一連接元件有助於使用者能夠在填充操作的開始期間使第一連接元件與第二連接元件對齊。參考圖10-13，將介紹第一連接元件44和第二連接元件46的細節。與PLOX系統30相聯的第一連接元件44包括中心外殼160，該外殼中具有幹部接收腔162。單向閥164設置在外殼160中。閥164包括可移動閥元件166，該閥元件被偏壓力偏壓處於閉合位置。當打開時，L0X自由流過外殼160。在所示實施例中，該偏壓力是由彈簧168所提供。一對銷170設置在外殼160上。在示例性實施例中，各個銷170包括幹部172以及可旋轉地固定到幹部上的外套172。這允許外部表面(即外套)在銷與另外表面相接合時旋轉，由此減小了銷與其它表面之間的摩擦。第二連接元件46包括具有幹部180和外部套圈182的外殼，從而使得在幹部和外部套圈之間限定了空間184。一對螺旋型狹槽186被限定在外部套圈中用於接收第一連接元件44的銷170。該狹槽包括處於末端的非螺旋型部分188，從而使得一旦銷170移動到該部分188，銷就停留在狹槽中。第二連接元件46也包括闊190。第一連接元件44與第二連接元件46的連接需要將幹部180插入到幹部接收腔162中，這也使得外殼160的壁163插入到空間184中。銷170必須與螺旋型狹槽186的開口端對齊。第一連接元件與第二連接元件隨後推向彼此，同時相對彼此扭轉或旋轉，從而使得銷170沿著狹槽186移動。閥190與閥164接合，導致兩者移動到打開位置。閥164的打開由圖ll中的箭頭169所示。當完全插入時，壁163的外部邊緣165緊靠著第二連接元件46中的肩部185。趨於將閥164和190驅使到關閉位置的偏壓力推壓彼此，從而趨於迫使第一和第二連接元件分開。然而，只要銷170被設置在狹槽186的平坦部分188中，它們就被保持在一起。這樣，使用者可以終止推動第一和第二連接元件同時使連接元件保持接合，從而便於PL0X單元30的不用手扶持地填充。第一連接元件44中的腔162的長度以及第二連接元件46中的幹部180的長度(在圖13中被表示為長度"L")被選擇成使得當連接元件接合時壁163的外部邊緣165緊靠著肩部185。在本發明的示例性實施例中，第一連接元件44和第二連接元件46的整個長度通過將腔162以及幹部180的長度降低到傳統L0X連接元件的腔以及幹部的長度之下被最小化。例如，本發明提出了長度L為5/8英寸或更小。圖14是在根據本發明原理的PL0X單元中使用的排放系統中的排放閥108和排放把手112的透視圖。排放閥108是閉鎖型閥，一旦打開就保持打開、以及一旦關閉就保持關閉。這樣便於PL0X單元30的不用手扶持的填充。本發明提出了這種閉鎖閥功能能夠以多種方式實現。例如，任一機械裝置或結構可被用於將排放把手112保持在打開或關閉位置。在所示的示例性實施例中，閉鎖閥功能是通過排放把手112的凸輪設計而實現的。凸輪軸113被設置在排放把手112上的偏置位置，從而繞著凸輪形狀移動排放把手會推動位於排放閥內部的排放幹部，使排放幹部的一部分從閥座上脫離，由此打開排放閥。彈簧115被設置成用於偏壓排放把手以及排放幹部處於閉合位置。凸出尖端117也被設置成用於排放閥的出口埠。本發明提出了將管形件連接到凸出尖端117，從而使得排放氣體可被引導到PLOX單元中的任一期望位置。儘管發明已經根據當前被認為是最實際且最優選的實施例而被詳細描述用於解釋目的，但是應當理解的是，這種細節僅僅是用於該目的並且本發明並沒有局限於所公開的實施例，並且相反地，本發明將會覆蓋附加權利要求精神和範圍內的改進和等同設置。例如，可以理解的是，本發明預料到，在可能程度上，任何實施例的一個或多個特徵都可以與任何其它實施例的一個或多個特徵進行組合。權利要求1.一種可攜式液氧(PLOX)單元(30)，包括具有內部空間的液氧(LOX)容器(32)；進入管路(40)，所述進入管路具有設置在LOX容器的內部空間外部的第一端部(44)以及設置在LOX容器的內部空間中的第二端部，其中，所述進入管路適於將LOX從LOX供應站輸送到LOX容器的內部空間；流出管路(54)，所述流出管路具有設置在LOX容器的內部空間外部的第一端部以及設置在LOX容器的內部空間中的第二端部，其中，所述流出管路適於將LOX輸送離開LOX容器的內部空間；排放管路(102)，所述排放管路具有設置在LOX容器的內部空間外部的第一端部以及設置在LOX容器的內部空間中的第二端部，其中，所述排放管路適於使LOX容器的內部空間與大氣相通；排放閥(108)，所述排放閥操作性地連接到所述排放管路，以便選擇性地使LOX容器的內部空間與大氣相通；與所述排放管路相聯的自動關閉組件(110)，其中，所述自動關閉組件響應LOX容器的內部空間中的LOX達到預定水平而基本上阻斷排放管路；以及與所述自動關閉組件相聯的復位元件，其中，所述復位元件適於通過使所述自動關閉組件的至少一部分運動以導通所述排放管路，從而使所述自動關閉組件復位。2.如權利要求1所述的單元，其特徵在於，還包括殼體(48)，所述殼體(48)容納L0X容器，從而在所述殼體與LOX容器之間形成真空空間(50)，其中，在所述真空空間中抽成真空；以及容納所述殼體和LOX容器的外殼(114)。3.如權利要求l所述的單元，其特徵在於，所述自動關閉組件包括:可移動閥元件(122，122a，122b);以及限定在所述排放管路中處於第一端部與第二端部之間的閥座(124)，其中，所述閥元件和所述閥座被配置以及設置成使得所述閥元件與所述閥座響應LOX容器的內部空間中的LOX達到預定水平而接合，從而基本上阻斷所述排放管路。4.如權利要求3所述的單元，其特徵在於，所述閥元件基本上是球形、並且被配置及設置成漂浮在LOX容器的內部空間中的L0X上。5.如權利要求3所述的單元，其特徵在於，還包括閥元件保持件(126)，所述閥元件保持件適於控制所述閥元件相對所述閥座的位置。6.如權利要求3所述的單元，其特徵在於，所述復位元件包括(a)復位孔(132)，所述復位孔被限定在所述閥座與所述第一端部之間的排放管路中、並且被設置成使得所述排放管路的內部空間與L0X容器的內部空間相通；(b)設置在所述閥元件與所述閥座之間的復位空間(140);(c)機械組件(150)，所述機械組件可被致動從而在所述閥元件上施加力，以使所述閥元件從所述閥座脫離；或者(d)上述(a)-(c)的任意組合。7.如權利要求l所述的單元，其特徵在於，所述進入管路的至少一部分設置在所述流出管路內。8.如權利要求l所述的單元，其特徵在於，還包括操作性地連接到所述流出管路的氧氣保存裝置(62)。9.如權利要求l所述的單元，其特徵在於，所述LOX容器包括頂部(36)、底部(38)、以及在所述頂部和所述底部之間延伸的側壁，其中，所述進入管路、所述流出管路以及所述排放管路通過所述頂部進入所述L0X容器中。10.如權利要求l所述的單元，其特徵在於，還包括設置在所述進入管路的第一端部的填充連接器(44)。11.如權利要求IO所述的單元，其特徵在於，所述填充連接器包括填充連接器鎖定機構，所述鎖定機構適於將所述填充連接器連接到L0X供應站的供應連接器、並且保持所述填充連接器與所述供應連接器相接合。12.如權利要求l所述的單元，其特徵在於，還包括與所述排放閥相聯的排放把手(112)，其中，所述排放把手可在打開位置和關閉位置之間手動地操作，在所述打開位置，所述排放管路使LOX容器的內部空間與大氣相通，在所述關閉位置，所述排放管路基本上阻止LOX容器的內部空間與大氣相通。13.如權利要求12所述的單元，其特徵在於，還包括與所述排放閥、所述排放把手或者兩者相聯的排放閥鎖定機構，其中，所述排放閥鎖定機構適於響應所述把手被移動到打開位置而將所述排放把手保持在打開位置。14.一種可攜式液氧(PL0X)單元(30)，包括用於存儲液氧(L0X)的存儲裝置(32);L0X接收裝置(39)，所述L0X接收裝置用於使L0X從L0X供應站輸送到所述存儲裝置的內部空間；L0X輸送裝置(52)，所述輸送裝置用於輸送LOX離開所述存儲裝置的內部空間；排放裝置(100)，所述排放裝置用於使所述存儲裝置的內部空間與大氣相通；阻斷裝置(110)，所述阻斷裝置用於響應所述存儲裝置的內部空間中的LOX達到預定水平而基本上阻斷所述排放裝置，從而阻止L0X進入所述存儲裝置中；以及復位裝置，所述復位裝置用於釋放所述阻斷裝置，從而使所述排放裝置導通。15.如權利要求14所述的單元，其特徵在於，還包括殼體(48)，所述殼體(48)容納所述存儲裝置，從而在所述殼體與所述存儲裝置之間形成真空空間；以及用於容納所述殼體和所述存儲裝置的外殼裝置(114)。16.如權利要求14所述的單元，其特徵在於，所述阻斷裝置包括可移動閥元件(122，122a，122b)，所述排放裝置包括閥座(124)，其中，所述闊元件和所述閥座被配置以及設置成使得所述閥元件與所述閥座響應所述存儲裝置中的LOX達到預定水平而相接合，從而基本上阻斷排放裝置管路。17.如權利要求16所述的單元，其特徵在於，所述可移動閥元件被配置以及設置成漂浮在所述存儲裝置的內部空間中的LOX上。18.如權利要求16所述的單元，其特徵在於，還包括保持裝置(126)，所述保持裝置用於控制所述閥元件相對於所述閥座的位置。19.如權利要求16所述的單元，其特徵在於，所述復位裝置(132，140，150)包括用於使所述閥元件從所述閥座脫離的裝置。20.如權利要求14所述的單元，其特徵在於，所述復位裝置包括壓力平衡裝置(132，140)，所述壓力平衡裝置用於使所述存儲裝置中的壓力與所述排放裝置中的壓力平衡。21.如權利要求14所述的單元，其特徵在於，所述LOX輸送裝置包括氧氣保存裝置(62)。22.如權利要求14所述的單元，其特徵在於，所述LOX接收裝置包括用於將所述單元連接到L0X供應站、並且保持所述單元與L0X供應站處於連接關係的裝置。23.如權利要求14所述的單元，其特徵在於，所述排放裝置包括手動致動裝置，所述手動致動裝置用於在打開位置時使所述存儲裝置的內部空間與大氣相通、以及在關閉位置時基本上阻止所述存儲裝置的內部空間與大氣相通。24.如權利要求23所述的單元，其特徵在於，還包括用於將所述手動致動裝置保持在打開位置而不需要來自使用者的交互作用的裝置。25.—種填充可攜式液氧(PL0X)單元的方法提供PL0X單元(30)以及液氧(L0X)供應站；通過手動地將與PL0X單元相聯的第一連接元件(44)和與L0X供應站相聯的第二連接元件接合，從而將PLOX單元連接到L0X供應站；通過手動地打開排放管路(102)使PLOX單元中的LOX容器的內部空間與大氣相通，從而將LOX從LOX供應站轉移到PLOX單元；響應PLOX單元中的LOX量達到預定水平，自動地斷開從LOX供應站到PLOX單元的轉移步驟。26.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，作為連接步驟的結果，PLOX單元保持連接到LOX供應站而不需要與PLOX單元的手動交互作用。27.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，將PLOX單元連接到LOX供應站包括相對於第二連接元件手動地旋轉第一連接元件。28.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，使從LOX供應站到PLOX單元的轉移步驟自動地斷開的步驟包括響應LOX容器的內部空間中的LOX達到預定水平提供排放管路的基本阻斷。29.如權利要求28所述的方法，其特徵在於，還包括手動地關閉排放管路，從而阻止LOX容器的內部空間與大氣相通；以及取消排放管路的阻斷，使PLOX單元能夠被重新填充。30.如權利要求29所述的方法，其特徵在於，取消排放管路的阻斷包括(a)使阻斷任一側的壓力平衡；(b)通過致動設置成在阻斷上施加力的機械組件，手動地消除阻斷；或者(c)上述(a)和(b)的組合。31.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，手動地打開排放管路包括將排放管路保持在打開配置，而不需要與PLOX單元或者LOX供應站的手動交互作用。32.如權利要求25所述的方法，其特徵在於，還包括響應L0X轉移到PLOX單元的中斷使第一連接元件與第二連接元件分開。全文摘要一種可攜式液氧(PLOX)單元(30)以及填充方法。PLOX單元包括LOX容器(32)。進入管路(40)使LOX從LOX供應站輸送到LOX容器，以及流出管路(54)使LOX從LOX容器輸送，最終供使用者消耗。排放管路(102)使LOX容器的內部空間與大氣相通。排放閥連接到排放管路，用於操作性地使LOX容器與大氣相通。自動關閉組件(110)與排放管路相聯，從而當LOX容器中的LOX達到預定水平時基本上阻斷排放管路。與自動關閉組件相聯的復位元件導致自動關閉組件的至少一部分使排放管路導通從而用於隨後的填充。文檔編號A62B7/06GK101594910SQ200880003417公開日2009年12月2日申請日期2008年1月29日優先權日2007年1月30日發明者D·惠徹,J·T·多倫斯基,小R·J·瑪多克斯申請人:Ric投資有限責任公司