Электронный измеритель для контроля баллона со сжатым газом, и соответствующие способы

Группа изобретений относится к области машиностроения. Предложен электронный измеритель для контроля баллона со сжатым газом, способ вычисления времени, остающегося до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне со сжатым газом не будет израсходован и способ контроля рабочего состояния клапана остаточного давления баллона со сжатым газом. Измеритель содержит интерфейс дисплея, датчик давления, датчик температуры и плату управляющей электроники. Способ вычисления времени включает обнаружение положения открытого расхода баллона, обнаружение значения давления и температуры в баллоне, вычисление на основании значения давления и температуры времени, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне не будет израсходован. Способ контроля включает обнаружение значения давления и температуры в баллоне, обнаружение положения открытого расхода клапана остаточного давления, вычисление давления срабатывания клапана остаточного давления на основании значения температуры и сравнение значения давления в баллоне с вычисленным давлением срабатывания клапана остаточного давления. Изобретения обеспечивают отображение времени, оставшегося до тех пор, пока по существу весь газ в газовом баллоне не будет израсходован. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к электронному измерителю для использования с баллоном со сжатым газом и способу вычисления времени, остающегося до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне со сжатым газом не будет израсходован. Изобретение также относится к способу контроля рабочего состояния клапана остаточного давления газового баллона.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Портативные газовые баллоны со встроенными регулирующими клапанами баллона предназначены для того, чтобы позволить пациентам с респираторными нарушениями, такими как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), лучше управлять кислородной терапией внутри и за пределами своего дома. Только ХОБЛ ежегодно поражает сотни миллионов людей во всем мире. Дополнительная кислородная терапия также назначается при других заболеваниях, которые ослабляют дыхательную систему, таких как болезни сердца и СПИД, а также при астме и эмфиземе.

В продаже имеются портативные газовые баллоны со встроенными регулирующими клапанами баллона для обеспечения газообразным кислородом амбулаторных пациентов с респираторным заболеванием с ХОБЛ и другими респираторными заболеваниями. Переносной газовый баллон со встроенным регулирующим клапаном баллона удерживает кислород под высоким давлением, которое снижается через регулятор для обеспечения выбираемого расхода. Переносной газовый баллон со встроенным регулирующим клапаном баллона является небольшим и легким, что позволяет амбулаторному пациенту с респираторным заболеванием легко использовать и транспортировать баллон внутри дома и за его пределами. В результате пациент с респираторным заболеванием может вести более активный образ жизни, что, в свою очередь, может улучшить общее состояние здоровья пациента.

Значительная проблема, присущая переносным газовым баллонам, заключается в том, что не известно точное содержание газа, для оценки времени, остающегося для использования пациентом. В настоящее время газовые баллоны снабжены либо механическим манометром, либо электронным измерителем для определения остающегося времени использования.

В способе остаются неточности, поскольку не учитывается температура газа, а также изменчивость подаваемого потока или типичная схема использования баллона. Таким образом, известно, что остающееся время, отображаемое на современных электронных измерителях для медицинских газовых баллонов с кислородом, является неточным.

Другая проблема, присущая доступным в настоящее время электронным измерителям, состоит в их стоимости. Цена электронных измерителей в их нынешнем формате намного выше, чем цена клапана газового баллона.

Другая проблема, присущая доступным в настоящее время электронным измерителям, состоит в том, что они не могут быть установлены на нынешних газовых баллонах в полевых условиях.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы уменьшить, облегчить или устранить один или более из указанных выше недостатков в данной области техники и недостатков по отдельности или в любом сочетании и решить по меньшей мере вышеупомянутые проблемы.

Согласно первому аспекту изобретения эти и другие задачи и/или преимущества, которые будут очевидны из нижеследующего описания вариантов выполнения, достигаются, полностью или по меньшей мере частично, электронным измерителем для использования с баллоном со сжатым газом. Электронный измеритель содержит интерфейс дисплея, датчик давления, имеющий чувствительный к давлению элемент и схему усиления для усиления сигнала от чувствительного к давлению элемента, датчик температуры и плату управляющей электроники, соединённую с интерфейсом дисплея, чувствительным к давлению элементом и датчиком температуры. Схема усиления выполнена как одно целое с платой управляющей электроники.

Преимущество этого состоит в том, что данный тип комбинированной конструкции объединяет отдельные элементы электронного измерителя, что приводит к меньшей стоимости решения. Электронный измеритель состоит в основном из следующих элементов: передатчик давления, плата управляющей электроники, дисплей, батарея и футляр. Управляющая электроника и дисплей находятся в футляре, часто включающем в себя батарею. Передатчик давления соединён с футляром посредством кабеля и разъема. В новой конструкции электронного измерителя передатчик давления интегрирован в футляр. Для достижения этого, передатчик давления сначала разделяется на его чувствительный элемент и его схему усиления. После этого схема усиления интегрируется на плату управляющей электроники. Это позволяет интегрировать всю систему в конструкцию футляра таким образом, чтобы она представляла собой единое целое. При этом значительно снижаются затраты, связанные с передатчиком давления, за счет удаления электроники, удаления кабелей и разъемов и уменьшения конструкции корпуса.

Чувствительный к давлению элемент датчика давления и чувствительный к температуре элемент датчика температуры могут быть расположены смежно для измерения давления и температуры в одном и том же месте.

Электронный измеритель может дополнительно содержать память, соединённую с платой управляющей электроники.

Электронный измеритель может дополнительно содержать кожух, в котором размещены все компоненты электронного измерителя.

Кожух может дополнительно содержать батарею, обеспечивающую питание компонентов электронного измерителя.

Согласно второму аспекту изобретения эти и другие задачи решаются полностью или по меньшей мере частично способом вычисления времени, остающегося до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне со сжатым газом не будет израсходован. Способ содержит этапы, на которых обнаруживают положение открытого расхода газового баллона, обнаруживают по меньшей мере одно значение давления в газовом баллоне, обнаруживают по меньшей мере одно значение температуры в газовом баллоне и вычисляют время, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне со сжатым газом не будет израсходован, на основании по меньшей мере одного значения давления, по меньшей мере одного значения температуры и объема газового баллона. По меньшей мере одно значение давления и по меньшей мере одно значение температуры обнаруживают в одном и том же месте.

Как указано выше, проблема, присущая доступным в настоящее время способам вычисления остающегося времени заключается, в частности, в том, что они имеют неточности, так как температура газа не учитывается. Это известная и общепризнанная проблема, которую пытались решить с помощью измерения температуры на плате электроники. К сожалению, это часто не точно отражает реальную температуру газа, например, во время наполнения, когда происходит адиабатическое сжатие.

Второй аспект изобретения обеспечивает способ точного измерения давления и температуры наряду с точным измерением положения переключателя расхода. Это достигается путем одновременного определения давления и температуры.

Способ может дополнительно содержать этап, на котором отображают время, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в газовом баллоне не будет израсходован, на интерфейсе дисплея.

Способ может дополнительно содержать этап, на котором сохраняют обнаруженные значения, которые в связи с алгоритмом обучения используются для повышения точности вычисления времени, остающегося до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне со сжатым газом не будет израсходован.

Способ может дополнительно содержать этап, на котором инициируют оповещение, если вычисленное время, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне со сжатым газом не будет израсходован, ниже заданного значения времени.

Способ может дополнительно содержать этап, на котором отправляют по беспроводной связи сигнал в следующий блок при инициировании оповещения.

В соответствии с третьим аспектом изобретения эти и другие задачи решаются полностью или по меньшей мере частично способом контроля рабочего состояния клапана остаточного давления газового баллона. Способ содержит этап, на котором обнаруживают по меньшей мере одно значение давления в газовом баллоне, обнаруживают по меньшей мере одно значение температуры в газовом баллоне, обнаруживают положение открытого расхода клапана остаточного давления, вычисляют давление срабатывания клапана остаточного давления на основании по меньшей мере одного значения температуры, сравнивают по меньшей мере одно значение давления в газовом баллоне с вычисленным давлением срабатывания клапана остаточного давления и указывают пользователю, что клапан остаточного давления находится в рабочем состоянии, если обнаруженное по меньшей мере одно значение давления выше вычисленного давления срабатывания в течение определенного периода времени и/или указывают пользователю, что клапан остаточного давления не находится в рабочем состоянии, если обнаруженное по меньшей мере одно значение давления ниже вычисленного давления срабатывания в течение определенного периода времени.

Преимущество этого состоит в том, что способ способен точно измерять давление и температуру в цилиндре и определять, работает ли клапан остаточного давления и работает ли он успешно. Это достигается путем контроля положения расхода (т.е. открытого, чтобы газ мог течь) и давления в цилиндре. Если при давлении срабатывания клапана остаточного давления давление остается стабильным, то клапан остаточного давления работает. Если клапан открыт, и давление продолжает снижаться ниже давления срабатывания со скоростью, превышающей температурные эффекты (т.е. охлаждение), то можно определить, что клапан остаточного давления не работает. Это может затем отображаться и передаваться по беспроводной связи, таким образом, чтобы заправщик газового баллона знал, что клапан требует ремонта или технического обслуживания. Если в каком-либо состоянии измеряемое давление ниже давления срабатывания клапана остаточного давления, это может быть идентифицировано, отображено и передано по беспроводной связи, таким образом, чтобы заправщик газового баллона знал, что клапан требует ремонта или технического обслуживания. Кроме того, историческое функционирование клапана остаточного давления может контролироваться с точки зрения того, сколько раз он был активирован и при каком давлении он активировался. При помощи этой информации может выполняться профилактическое поддержание остаточного давления.

По меньшей мере одно значение давления и по меньшей мере одно значение температуры могут быть обнаружены в одном и том же месте.

Этапы способа могут повторяться непрерывно, так что может быть обеспечено постоянное указание состояния клапана остаточного давления.

Способ может дополнительно содержать этап, на котором сохраняют любую информацию, относящуюся к клапану остаточного давления, в памяти. Кроме того, можно отслеживать историческое функционирование клапана остаточного давления с точки зрения того, сколько раз он был активирован и при каком давлении он активировался. С помощью этой информации может выполняться профилактическое поддержание остаточного давления.

Способ может дополнительно содержать этап/ы, на котором/ых представляют указание состояния клапана остаточного давления на интерфейсе дисплея и/или передают по беспроводной связи указание состояния клапана остаточного давления в дополнительный блок.

Эффекты и признаки второго и третьего аспектов настоящего изобретения в значительной степени аналогичны тем, которые описаны выше в связи с первым аспектом изобретательского замысла. Варианты выполнения, упомянутые в отношении первого аспекта настоящего изобретения, в значительной степени совместимы с другими аспектами изобретения.

Другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания, из прилагаемой формулы изобретения, а также из чертежей. Следует отметить, что изобретение относится ко всем возможным совокупностям признаков.

В общем случае, все термины, используемые в формуле изобретения, должны интерпретироваться в соответствии с их обычным значением в данной области техники, если в настоящем документе не указано иное. Все упоминания «[элемента, устройства, компонента, средства, этапа и т.д.]» следует понимать открыто как относящиеся по меньшей мере к одному экземпляру элемента, устройства, компонента, средства, этапа и т.д., если явно не указано иное.

Используемый здесь термин «содержащий» и его вариации не предназначены для исключения других дополнений, компонентов, единиц или этапов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеуказанное, а также другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения будут более поняты посредством нижеследующего иллюстративного и неограничительного подробного описания вариантов выполнения настоящего изобретения с обращением к прилагаемым чертежам, на которых одинаковые ссылочные позиции могут быть использованы для аналогичных элементов, и на которых:

Фиг. 1А и 1В представляют собой виды примерного варианта выполнения электронного измерителя в перспективе в соответствии с первым аспектом изобретения.

Фиг. 2A-2B представляют собой виды в перспективе примерного варианта выполнения газового баллона, снабженного электронным измерителем по Фиг. 1A и 1B.

Фиг. 3 представляет собой вид в перспективе системы, содержащий электронный измеритель по Фиг. 1А и 1В.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг. 1А и 1В показан примерный вариант электронного измерителя 1 для использования с баллоном 2 со сжатым газом. Электронный измеритель 1 содержит интерфейс 4 дисплея, датчик 5 давления, который разделен на чувствительный к давлению элемент 6 и схему 7 усиления для усиления сигнала от чувствительного к давлению элемента 6, и датчик 8 температуры. Чувствительный к давлению элемент 6 датчика 7 давления и чувствительный к температуре элемент 9 датчика 8 температуры расположены смежно таким образом, чтобы они были способны измерять давление и температуру в одном и том же месте в газовом баллоне 2.

Электронный измеритель 1 дополнительно содержит плату 10 управляющей электроники, которая соединена с интерфейсом 4 дисплея, чувствительным к давлению элементом 6 и датчиком 8 температуры. Схема 7 усиления выполнена как одно целое с платой 10 управляющей электроники 10, чтобы иметь возможность сделать электронный измеритель 1 в общем более компактным. В этом конкретном варианте выполнения электронный измеритель 1 дополнительно снабжен памятью 11, которая также соединена с платой 10 управляющей электроники.

В данном случае предусмотрен внешний кожух 12, в котором размещены все компоненты электронного измерителя 1. Внешний кожух 12 содержит батарею 13, которая обеспечивает питание компонентов электронного измерителя 1.

На Фиг. 2А и 2В показан газовый баллон 2, оснащенный электронным измерителем 1 по настоящему изобретению.

Новый электронный измеритель 1 по настоящему изобретению полезен в различных отношениях как для пользователя газового баллона 2, так и для лица, осуществляющего уход за пациентом.

Согласно одному примерному способу электронный измеритель 1 используется для вычисления времени, остающегося до тех пор, пока по существу весь газ в газовом баллоне 2 не будет израсходован.

Способ содержит этапы, на которых обнаруживают положение открытого расхода газового баллона 2, обнаруживают по меньшей мере одно значение давления в газовом баллоне 2, обнаруживают по меньшей мере одно значение температуры в газовом баллоне 2, и вычисляют время, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне 2 со сжатым газом не будет израсходован, на основании по меньшей мере одного значения давления, по меньшей мере одного значения температуры и объема газового баллона. По меньшей мере одно значение давления и по меньшей мере одно значение температуры обнаруживают в одном и том же месте в газовом баллоне 2.

В одном предпочтительном варианте выполнения способ дополнительно содержит этап, на котором сохраняют обнаруженные значения, которые используются в связи с алгоритмом обучения для повышения точности вычисления времени, остающегося до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне 2 со сжатым газом не будет израсходован.

Способ также может содержать этапы, на которых отображают время, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в газовом баллоне 2 не будет израсходован, на интерфейсе дисплея и инициируют оповещение, если вычисленное время, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне 2 со сжатым газом не будет израсходован, меньше заданного значения времени. Предпочтительно при инициировании оповещения отправляют сигнал к блоку 14 отображения по беспроводной связи.

В соответствии с еще одним примерным способом электронный измеритель 1 используют для контроля рабочего состояния клапана остаточного давления (не показан) газового баллона 2.

Способ содержит этапы, на которых обнаруживают по меньшей мере одно значение давления в газовом баллоне 2, обнаруживают по меньшей мере одно значение температуры в газовом баллоне 2, обнаруживают положение открытого расхода клапана остаточного давления, вычисляют давление срабатывания клапана остаточного давления на основании по меньшей мере одного значения температуры, сравнивают по меньшей мере одно значение давления в газовом баллоне 2 с вычисленным давлением срабатывания клапана остаточного давления и указывают пользователю, что клапан остаточного давления находится в рабочем состоянии, если обнаруженное по меньшей мере одно значение давления выше вычисленного давления срабатывания в течение определенного периода времени, и/или указывают пользователю, что клапан остаточного давления не находится в рабочем состоянии, если обнаруженное по меньшей мере одно значение давления ниже вычисленного давления срабатывания в течение определенного периода времени.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере одно значение давления и по меньшей мере одно значение температуры обнаруживались в одном и том же месте.

Кроме того, чтобы иметь возможность обеспечить непрерывный контроль состояния клапана остаточного давления, этапы способа непрерывно повторяют, так что может быть обеспечено постоянное указание состояния клапана остаточного давления.

Способ также может содержать этап/ы, на котором/ых сохраняют любую информацию, относящуюся к клапану остаточного давления, в памяти 11 и представляют указание состояния клапана остаточного давления на интерфейсе дисплея и/или передают по беспроводной связи указание состояния клапана остаточного давления в дополнительный блок 14.

На Фиг. 3 показана система, в которой газовый баллон 2, оборудованный электронным измерителем 1, беспроводным образом соединен с блоком 14 отображения через облако. Сигнал от электронного измерителя 1 проходит через концентратор с использованием Bluetooth, который в свою очередь передает данные. Концентратор кислорода может быть использован в качестве концентратора, или он может состоять из автономного концентратора для последующей связи с облаком или любой другой передачи данных.

Понятно, что в настоящем изобретении предполагаются и другие варианты, и в некоторых случаях некоторые признаки изобретения могут использоваться без соответствующего использования других признаков. Соответственно, целесообразно, чтобы прилагаемая формула изобретения была истолкована в широком смысле способом, соответствующим объему изобретения.

Естественно, что количество, размер и форма компонентов электронного измерителя 1 могут изменяться любым подходящим способом без отклонения от объема изобретения.

Плата 10 управляющей электроники может быть запрограммирована для инициирования различных типов сигналов оповещения, чтобы сделать газовый баллон 2 более удобным для пользователя и повысить безопасность, связанную с его использованием. Плата 10 управляющей электроники может, например, быть запрограммирована для инициирования оповещения, если датчик 5 давления или датчик 8 температуры обнаруживают значения вне заданного диапазона. Другим примером может быть сигнал оповещения об отсутствии потока, т.е. если ручка потока установлена в положение подачи потока, но запорный клапан отключен, оповещение следует инициировать примерно через 30 секунд после того, как электронный измеритель 1 установит, что перепад давления отсутствует.

1. Электронный измеритель (1) для контроля баллона (2) со сжатым газом, содержащий:

интерфейс (4) дисплея,

датчик (5) давления, имеющий чувствительный к давлению элемент (6) и схему (7) усиления для усиления сигнала от чувствительного к давлению элемента (6),

датчик (8) температуры для обнаружения температуры в баллоне (2) со сжатым газом, и

плату (10) управляющей электроники, соединенную с интерфейсом (4) дисплея, чувствительным к давлению элементом (6) и датчиком (8) температуры,

причём схема (7) усиления выполнена за одно целое с платой (10) управляющей электроники.

2. Электронный измеритель (1) по п.1, в котором чувствительный к давлению элемент (6) датчика (5) давления и чувствительный к температуре элемент (9) датчика (8) температуры расположены смежно таким образом, чтобы измерять давление и температуру в одном и том же месте.

3. Электронный измеритель (1) по п.1 или 2, дополнительно содержащий память (11), соединенную с платой (10) управляющей электроники.

4. Электронный измеритель (1) по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий кожух (12), в котором размещены все компоненты электронного измерителя (1).

5. Электронный измеритель (1) по п.4, в котором кожух (12) дополнительно содержит батарею (13), обеспечивающую питание для компонентов электронного измерителя (1).

6. Способ вычисления времени, остающегося до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне (2) со сжатым газом не будет израсходован, посредством электронного измерителя (1) по п.1, причем способ содержит этапы, на которых:

обнаруживают положение открытого расхода баллона (2) со сжатым газом,

обнаруживают по меньшей мере одно значение давления в баллоне (2) со сжатым газом,

обнаруживают по меньшей мере одно значение температуры в баллоне (2) со сжатым газом, и

вычисляют время, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне (2) со сжатым газом не будет израсходован, на основании по меньшей мере одного значения давления, по меньшей мере одного значения температуры и объема баллона (2) со сжатым газом,

причём по меньшей мере одно значение давления и по меньшей мере одно значение температуры обнаруживают в одном и том же месте.

7. Способ по п.6, дополнительно содержащий этап, на котором отображают время, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне (2) со сжатым газом не будет израсходован, на интерфейсе (4) дисплея.

8. Способ по п.6 или 7, дополнительно содержащий этап, на котором сохраняют обнаруженные значения, которые используются в связи с алгоритмом обучения для повышения точности вычисления времени, остающегося до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне (2) со сжатым газом не будет израсходован.

9. Способ по любому из пп.6-8, дополнительно содержащий этап, на котором инициируют оповещение, если вычисленное время, остающееся до тех пор, пока по существу весь газ в баллоне (2) со сжатым газом не будет израсходован, ниже заданного значения времени.

10. Способ по п.9, дополнительно содержащий этап, на котором

при инициировании оповещения отправляют по беспроводной связи сигнал в дополнительный блок.

11. Способ контроля рабочего состояния клапана остаточного давления баллона (2) со сжатым газом посредством электронного измерителя (1) по п.1, содержащий этапы, на которых:

обнаруживают по меньшей мере одно значение давления в баллоне (2) со сжатым газом,

обнаруживают по меньшей мере одно значение температуры в баллоне (2) со сжатым газом,

обнаруживают положение открытого расхода клапана остаточного давления,

вычисляют давление срабатывания клапана остаточного давления на основании по меньшей мере одного значения температуры,

сравнивают по меньшей мере одно значение давления в баллоне (2) со сжатым газом с вычисленным давлением срабатывания клапана остаточного давления; и

указывают пользователю, что клапан остаточного давления находится в рабочем состоянии, если обнаруженное по меньшей мере одно значение давления выше вычисленного давления срабатывания в течение определенного периода времени, и/или

указывают пользователю, что клапан остаточного давления не находится в рабочем состоянии, если обнаруженное по меньшей мере одно значение срабатывания ниже вычисленного давления срабатывания в течение определенного периода времени.

12. Способ по п.11, в котором по меньшей мере одно значение давления и по меньшей мере одно значение температуры обнаруживают в одном и том же месте.

13. Способ по п.11 или 12, в котором этапы способа повторяют непрерывно таким образом, что может быть обеспечено постоянное указание состояния клапана остаточного давления.

14. Способ по пп.11-13, дополнительно содержащий этап, на котором сохраняют любую информацию, относящуюся к клапану остаточного давления, в памяти (11).

15. Способ по любому из пп.11-14, дополнительно содержащий этап/ы, на котором/ых представляют указание состояния клапана остаточного давления на интерфейсе (4) дисплея и/или передают по беспроводной связи указание состояния клапана остаточного давления в дополнительный блок (14).