便携式液氧存储单元的制作方法

专利名称：：便携式液氧存储单元的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于填充便携式液氧(PL0X)单元的系统和方法，并且特别涉及一种自动地终止L0X流到PL0X单元并且允许"不用手扶持(handsfree)"填充的系统和方法。
背景技术：
：将补充性氧气输送给病人通常是开具给遭受肺部/呼吸问题的个人的处方。补充性氧气的开具和输送被用于确保足够的氧气量被病人接收。开具补充性氧气的情况包括受到慢性阻断性肺病(例如哮喘)折磨的个人、以及遭受病态或损坏的肺部的个人。众所周知，使用液氧("L0X")系统来输送补充性氧气。传统LOX系统包括设置在使用者家中以及保留在使用者家中的大型固定的L0X存储罐。固定的L0X罐从移动的LOX存储运输器中定期地补满，所述移动的L0X存储运输器通常是携带大量L0X的卡车。传统的L0X系统还包括重量从5到13磅的小型便携式输送设备，该设备可从固定单元中填充用于室外旅行。便携式输送设备将液氧转化为可呼吸气体供使用者消耗。这些系统由于便携式输送设备的低L0X容量以及受限的L0X流速而具有受限制的应用。此外，即使在没有使用时，便携式输送设备内部的L0X也会以每天一磅的典型速率蒸发，由此使得便携式输送设备L0X供应站即便没有使用也会随着时间变空。因此，在使用便携式LOX系统时，使用者必须返回到L0X供应站来重新填充便携式输送设备。一种这样的LOX系统在美国专利No,6，742，517("'517专利")中公开，该
专利名称：为高效液氧存储和输送系统。如该专利中所公开的，典型的LOX系统包括设置于人们家中的固定的LOX存储罐以及病人在室外使用的便携式LOX输送单元。固定的LOX存储罐必须定期地通过分配器借助卡车、货车或者其它能够携带大量液氧的车辆而重新填充L0X。这种LOX系统的商业产品以及'517专利中所描述的便携式输送单元的名称是HELiOS。如HELiOS网站www.heliosoxygen.com中所指出的，HELiOSH300便携式L0X输送单元具有用于存储液氧的有限容量。该容量限定于8到10小时的使用，之后LOX被耗尽。通过向下按压HELiOSH300便携式LOX输送单元使其与LOX存储罐接合，从而牢牢地将HELiOSH300便携式LOX输送单元强行压在LOX存储罐上，由此HELiOS系统被重新填充。在将HELiOSH300便携式LOX运动单元强行压在LOX存储罐上时，使用者必须将便携式输送单元外部的排放阀杆手动地移动到打开位置。这需要同时地在HELiOSH300便携式LOX输送单元上施加向下的力以及移动阀杆。自然而然地，需要使用双手或者使用多于一个人来填充这种便携式输送单元。在填充期间，使用者必须保持观察HELiOSH300便携式L0X输送单元，直到与单元填充相联的填充噪音发出劈啪声。此外，使用者必须观察从HELiOSH300便携式LOX输送单元释放出的白气，从而确保该单元已被完全充满。此后，使用者得到指示将便携式LOX输送单元从存储罐上释放。在另一种系统中，例如由Caire,Inc.出售的Stroller/Spirit,便携式LOX输送单元可被连接到LOX存储罐。然而，使用者必须仍然保持监视便携式LOX输送单元，以确定该单元何时被充满。另一方面，这需要使用者了解与单元填充相联的声音变化并且在视觉上注意该单元所释放的白气。可以理解的是，用于填充便携式液氧系统的传统方法具有两个主要问题。首先，它们对于大多数使用者来说是麻烦且困难的。许多系统，例如用于填充服LiOSH300便携式L0X输送单元的方法，需要使用者使用单手或双手来填充系统，这对于他们来说很难达到。这对于力量和灵活度有限的使用者来说尤为如此。其次，它们需要使用者根据声音变化和/或从系统中排放的氧气气体以及少量液体的白气来确定出系统何时被充满。这种填充操作类型是不确定的，对于使用者来说最多能够知道系统实际上是否被填充到合适的液体水平。如果使用者听力和/或视力受损，那么这种方法对于使用者来说相当困难。
发明内容因此，本发明的目的是提供一种能够克服传统便携式液氧输送单元的缺点的便携式液氧(PL0X)单元。该目的是根据本发明的一个实施例通过提供PLOX单元而实现的，该PLOX单元包括具有内部空间的L0X容器、进入管路、流出管路以及棑放管路。进入管路适于将L0X从L0X供应站输送到L0X容器的内部空间。流出管路适于将L0X输送离开L0X容器的内部空间。排放管路适于使LOX容器的内部空间与大气相通。排放阀操作性地连接到排放管路，用于选择性地使LOX容器的内部空间与大气相通。此外，自动关闭组件与排放管路相联，从而当LOX容器的内部空间中的LOX达到预定水平时基本上阻断排放管路。复位元件与自动关闭组件相联。该复位元件适于通过使自动关闭组件的至少一部分导通排放管路从而使自动关闭组件复位。本发明的另一个目的是提供一种填充PLOX单元的方法，该方法不会遭受与传统L0X填充技术相关的缺点。该目的是通过提供一种方法而实现的，该方法包括(1)提供PL0X单元和L0X供应站，(2)通过手动地使得同PLOX单元相联的第一连接元件与同LOX供应站相联的第二连接元件相接合以及相对于第二连接元件手动地旋转第一连接元件从而将PLOX单元连接到LOX供应站，(3)通过手动地使排放管路将PL0X单元中的L0X容器的内部空间与大气相通从而将L0X从L0X供应站转移到PLOX，以及(4)响应PLOX单元中的LOX量达到预定水平自动地中断从L0X供应站到PL0X单元的转移步骤。本发明的这些及其它目的、特征以及特性，连同结构相关元件的操作方法和功能以及部件的组合和制造的经济性，将通过接下来参考附图的描述和附加权利要求而变得更加清楚，所有这些形成了该说明书的一部分，其中不同附图中的类似附图标记代表相应部件。应当明确理解的是，附图仅用于解释和描述目的并且并非用于发明限制的确定。在说明书和权利要求中使用的单数词也包括复数个对象，除非行文明确地表示出相反的意思。图1是根据本发明原理的PL0X单元的透视图2是图1的PL0X单元的后视图图3是图1的PL0X单元的底视图图4是图1的PL0X单元的示意图图5A-5C是显示在用于填充图1的PLOX单元的方法中的步骤的透视图6A和6B是图1的PL0X单元中的自动关闭组件的一部分的截面图，显示了在根据本发明原理的自动关闭操作期间阀元件相对于阀座的位图7-9显示了用于根据本发明原理的PL0X单元的自动关闭部分的可选实施例；图IO是适于在本发明的PLOX单元中使用的第一(插入式)连接元件的透视图11是图10的第一连接元件的局部截面图12是适于在本发明的PL0X单元中使用的第二(凹入式)连接单元的透视图13是侧视图，局部为截面图，显示了第一连接元件与第二连接元件相接合；以及图14是根据本发明原理的PLOX单元中使用的排放系统中的排放阀以及排放手柄的透视图。具体实施例方式下面参考附图l-4描述根据本发明原理的便携式液氧(PLOX)单元30的示例性实施例。PLOX单元30是小型轻质液态气体存储及气体分配系统。与传统便携式液氧输送单元相同，PLOX单元30从LOX供应站接收一定量L0X、存储L0X、以及通过蒸发LOX分配气体以便被使用者消耗。尽管单元30被指示成作为LOX存储及分配系统，但是可以理解的是，本发明提出了本发明的系统能够存储及分配任意液化气体、诸如氦气-氧气(heliox)的气体组合、或者气体混合物。PLOX单元30包括L0X容器32，也被称为L0X存储元件或杜瓦瓶，该LOX容器32限定了内部空间34，液氧被存储在该内部空间34中。在所示实施例中，LOX容器32是基本上圆柱形状并且具有基本上拱形的顶壁36和拱形的底壁38。当然，本发明提出其它形状也可用于LOX容器32或者该容器的一部分。LOX容器32由适于存储液态气体的任何材料或材料组合制成。在图4中，LOX容器被显示成大约充满一半LOX33。由于LOX在LOX容器中的蒸发，LOX容器32的内部空间34的剩余部分通常容纳具有高氧气浓度的气体。LOX通过基本上用39表示的LOX接收系统而提供给LOX容器32，从而使得LOX从LOX供应站输送到容器32的内部空间34。LOX接收系统39包括进入管路40，该进入管路使得LOX从参见图5A-5C的LOX供应站38进给到L0X容器32的内部空间34。由此，进入管路40包括设置在LOX容器32的内部空间外部的第一端部，以及设置在LOX容器的内部空间中的第二端部。在所示实施例中，进入管路穿过容器的顶壁进入到LOX容器中并且在容器中心的底部附近终止。应当认识的是，进入管路40在示例性实施例中至少部分地绕着LOX容器顶部在容器外部打环，从而允许进入管路的膨胀或收縮。也被称为填充管的进入管路40被用于将LOX从LOX供应站提供到L0X容器32，如箭头A所指示。LOX沿着管路40并且进入到容器32中的流动由箭头42所指示。为了将进入管路连接到LOX供应站，第一连接元件44被设置在进入管路的第一端部。与PLOX单元相联的第一连接元件与第二连接元件46匹配，该第二连接元件46与LOX供应站38相联。第一连接元件44和第二连接元件46的示例性实施例的细节在下面参考图10-13进行描述。LOX容器32被设置在外部容器48中并且与外部容器48间隔分开。在示例性实施例中，在外部容器48和L0X(内部)容器32之间形成空间50。此外，空间50被抽空到至少局部真空，从而将向内部LOX容器32的热传递降到最低。在所示实施例中，外部容器48的形状被制成与LOX容器32的形状相匹配。这样，在所示的示例性实施例中，外部容器48基本上是圆柱形状并且具有基本上拱形的顶壁和底壁。应当理解的是，本发明提出了其它形状也可用于外部容器48或者它的一部分。此外，外部容器48的形状和尺寸不需要与L0X容器32的形状和尺寸相匹配。此外，本发明提出了外部容器48可由任何材料或者材料组合制成。基本上用52表示的L0X输送系统被设置用于将L0X从容器32的内部空间传送，并且最终用于输送到使用者的呼吸道。L0X输送系统52包括流出管路54，也被称为液用管，该流出管路具有设置在LOX容器32的内部空间外部的第一端部以及设置在LOX容器的内部空间50内的第二端部。在所示的示例性实施例中，与进入管路40的1/4英寸的外部直径相比，流出管路54是相对小直径的中空管，例如具有大约1/16英寸的外部直径。为了使设置在外部容器48和LOX容器32中的开口数目降到最低，本发明提出，从外部容器的外部起就将流出管路54设置在进入管路40内部。设置在LOX容器32内的流出管路54的端部从迸入管路40的流入端部延伸并且与该流入端部间隔开。流出管路54由适于输送超冷液体(例如LOX)的任何材料或者材料组合制成。LOX流入到流出管路54的端部内，如箭头56所指示，并且被流出管路输送到蒸发螺旋管58。L0X在蒸发螺旋管58中加热，从而使得它从液相转变为气相。蒸发螺旋管的出口连接到减压阀60。一旦蒸发螺旋管出口的压力由于LOX的蒸发而超过预设阈值，氧气将会通过减压阀排放到大气中。目的在于释放LOX容器32中过高压力的气体排放是由箭头59所示。在所示的示例性实施例中，LOX输送系统52还包括氧气保存装置(OCD)62，该装置在现有技术中已知被用于控制提供给使用者的氧气的输送或剂量。来自于蒸发螺旋管58的气体经由导管66输送到0CD62，如箭头70所示。流量控制旋钮64被用于控制0CD62的设置。本发明提出了0CD62可以是任一传统的0CD，气动的或者电子的。适合于在本发明中使用的OCD示例在美国专利申请No.11/096,993(公开号No.2006/0219245)中描述，该申请的内容通过引用而被包括在此。OCD的使用使得氧气脉冲在吸气期间输送到使用者。也就是说，使用者在吸气时而不是呼气时接收到氧气脉冲。各个脉冲的频率由使用者的呼吸速率决定。通过仅在吸气期间输送氧气脉冲，而不是连续的流动，单个LOX罐能比连续流动持续更长时间并且仍然提供相同的治疗作用。下面表1列出了用于流动控制旋钮的流量控制设置以及各个设置的大约使用时间。各个控制设置对应于在吸气循环期间释放给病人的不连续的氧气量，控制设置越低，在各个吸气期间给与的氧气就越少。大致的设置是基于LOX容器被充满具有0.91bs的LOX、以及假定每分钟20次(bpm)的平均呼吸速率而被估计出来的。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表1应当认识的是，可以提出其它的流量控制设置。此外，本发明提出完全地省去0CD，从而使得只有连续的气体流量提供给病人。来自于氧气保存器的气体被提供给出口端口74，也被称为套管连接器或套管接头。气体从出口端口74流动，由箭头76所示。在通常的使用配置中，如本领域已知的，柔性管或套管连接到出口端口74。气体经由柔性管输送到使用者的呼吸道并且以任一传统方式与使用者的呼吸道相连接，例如经由一对鼻导管或者口鼻面罩而输送到鼻腔。可以理解的是，本发明提出了使用任意合适的装置或技术来将气体流动与病人呼吸道相连，包括传统的鼻导管或者氧气面罩。除了将L0X从LOX容器32中引出供使用者消耗之外，L0X单元30包括基本上由80所示的气体输送系统，该输送系统将气体(例如氧气)从容器32的内部空间34输送，以及最终输送到使用者的呼吸道。如上所述，L0X容器32典型地包括具有适于被使用者消耗的高氧气浓度的气体。该气体通过气体输送系统80而从L0X容器32中运出并且经由0CD62提供到出口端口74。气体输送系统80包括气体流出管路82，该流出管路具有设置在LOX容器32的内部空间外部的第一端部以及通向和/或设置在L0X容器的内部空间中的第二端部。气体流出管路82由适用于气体的任何材料或材料组合制成。气体流入到气体流出管路82的端部，由箭头84所示，并且被流出管路输送到加热螺旋管86，如箭头88所示。来自于加热螺旋管的气体被提供到管路66，在此被输送到OCD62供使用者消耗。次级减压阀90被设置在气体输送系统80中，如果L0X容器32的内部空间34中的压力超过阈值，则减压阀将气体排放到大气，如箭头92表示。L0X单元30包括排放系统，基本由100表示，用于使L0X容器32的内部空间与大气相通。排放系统100包括排放管路102，该排放管路具有设置在L0X容器32的内部空间外部的第一端部以及设置在L0X容器的内部空间内的第二端部。气体从LOX容器32的内部空间流入到排放管路102中，如箭头104表示，并且被排放管路输送，如箭头106表示。排放阀108设置在排放管路102的第一端部，用于选择性地使L0X容器的内部空间与大气相通。也就是说，当打开时，排放阀108允许气体从排放管路102流到大气，如箭头111表示。当关闭时，排放阀108阻断气体从排放管路102流到大气。排放把手112被设置用于致动排放阀。排放把手112暴露在容纳LOX单元的元件的外壳114或壳体的外部，从而使得排放把手可以被使用者在打开位置和闭合位置之间手动地移动，在所述打开位置，排放管路使LOX容器的内部空间与大气相通，在所述闭合位置，基本上阻止LOX容器的内部空间经由排放管路与大气相通。排放阀108的细节在下面参考图14而进行描述。PL0X单元30包括自动关闭系统，基本由110表示，在填充操作期间一旦预定水平或量的LOX已被输送到LOX容器，该自动关闭系统则阻断LOX进一步进入到LOX容器32中。在图1-6B所示的本发明实施例中，自动关闭系统110与排放管路102相联。下面参考图4-6B来描述从LOX供应站填充PLOX单元30的过程以及自动关闭系统110的操作的细节。为了填充LOX单元30，使用者首先将LOX单元放置于LOX供应站38上，从而使得第一连接元件44与LOX供应站上的第二连接元件46匹配，如图5A中箭头116表示。排放把手112，即排放阀108，处于闭合位置，从而使得LOX容器的内部空间被有效地隔离。在所示实施例中，排放把手112被设置成使得在闭合位置该把手与壳体114齐平或者凹入到壳体114中。这样防止了排放把手的不经意运动。第一连接元件44和第二连接元件46被设置成使得它们彼此接合并且保持连接或联接在一起。为了实现这个功能，它们可包括螺纹、锁紧夹、槽键配置，或者其它任一能实现这个目的的配置。在图4所示的实施例中，设置在第一连接元件44上的一对销与设置在第二连接元件46中的螺旋槽(未示出)接合。通过旋转L0X单元，如图5B中箭头118所示，将第一连接元件44锁定到第二连接元件46上，从而实现了L0X单元30接合到L0X供应站38。当L0X单元相对于L0X供应站完全旋转时，它完全地结合到L0X供应站，从而使得不需要使用者其它或另外的力来将LOX单元保持到LOX供应站上。由此，本发明提供了LOX单元的"不用手扶持的"填充。第一连接元件44包括单向阀，当第一连接元件被正确地紧固到第二连接元件46时，该单向阀打开。一旦正确地连接在一起，形成了通过进入管路40从LOX供应站到LOX容器32的内部空间34的气体流路，从而使得内部空间34中的压力与LOX供应站中的压力平衡。当然，LOX不会从LOX供应站流入到LOX容器32中，除非LOX容器中的压力小于LOX供应站中的压力。为了在LOX供应站与LOX容器32的内部空间34之间形成压力差，使用者必须将排放把手112移动到打开位置，如图5C中的箭头120所示，由此打开单向阀108。这样导致了LOX容器32的内部空间34排气到大气，从而使其表现为大气压力，即减低了LOX容器中的压力。由于大气压力此时低于LOX供应站中LOX所维持的压力，LOX将会从LOX供应站流入到LOX容器32中。参见图4中的箭头A和42。可以认识的是，可以在排放管路102中设置任意的蒸发螺旋管，从而允许排放管路中行进的任意LOX被加热，从而使其在排放到大气之前转换为气体。排放阀108和/或排放把手112被设置成使得一旦排放把手被移动到打开位置，如图5C所示，该把手就保持在那个位置而不会进一步与使用者发生作用。也就是说，使用者不需要继续将排放把手112保持在打开位置。这样，在手动开启填充操作之后，LOX会在"不用手扶持的"15填充操作中持续地从LOX供应站流到LOX单元，直到LOX单元被充满。对于保持有大约0.91bsLOX的LOX单元来说，填充过程一般小于60秒。LOX将会持续从LOX供应站流入到LOX容器32中，直到它被自动关闭系统110自动地关闭。自动关闭系统的细节在图6A和6B中显示。通过观察这些附图可以理解到，自动关闭系统IIO包括与排放管路相联的阀组件，当LOX容器32的内部空间34中的LOX达到预定水平时，该阀组件基本上阻断排放管路。阻断排放管路会切断通往大气的通路，从而使得压力开始在LOX容器的内部空间内增加。换句话说，L0X容器32中的压力PI会增加，直到与LOX供应站中的压力平衡。当这些压力相等时，LOX将会终止从LOX供应站流入到LOX容器中。自动关闭系统110的阀组件部分包括可移动阀元件122和阀座124.在所示实施例中，可移动阀元件122是球阀，该球阀的密度使它在LOX上漂浮。在本发明的示例性实施例中，可移动阀元件122由Teflon或金属材料形成。阀座124被设置成基本上圆锥形状或锥形表面，球阀可以靠着阀座密封。可移动阀元件122和阀座124还可被配置、尺寸选择以及设置成使得可移动阀元件能够靠在阀座上并且基本上阻断气体或流体流过到达排放管路102。更具体地以及如图6A和6B所示，随着LOX33充满LOX容器32,LOX的水平面将阀元件122提升到阀座124中，基本上密封排放管路102。阀元件122实际上是作为漂浮阀来密封阀座124。如上所述，封闭或者阻断排放管路102会导致LOX容器32中的压力Pl与LOX供应站中的压力平衡。可以理解的是，可移动阀元件122和阀座124可具有多种配置，只要能实现密封功能。阀元件保持结构或保持件126被设置用于控制阀元件122相对于阀座124的定位。阀元件保持结构126在L0X容器中的L0X水平面发生改变时确保阀元件122保持定位并且与阀座对齐。它还防止阀元件移动远离阀座过远。此外，阀元件保持结构126和阀元件122可以被配置、尺寸选择以及设置成使得阀元件可以在阀元件保持结构的内部空间127中自由地移动。多个开口128设置在阀元件保持结构126的壁上，从而使得L0X可以自由地流过阀元件保持结构。阀元件保持结构126还被配置以及设置成防止阀元件122"跳入"16到阀座中。随着L0X填充到L0X容器32中，气体将会流入进入管路102的端部。如果球阀元件被保持成靠近进入管路的开口，那么球阀会被吸入或跳入到开口中，由此过早地停止了填充操作。这样，对于阀元件保持结构126提供一种圆柱形笼状配置，从而允许球阀元件周围的大量气体流入到排放管路的开口中。阀元件保持结构126的结构还抑制了阀元件122周围L0X的扰动，此外防止阀元件被过早地推入到与阀座相接合。本发明提出阀元件保持结构126可以具有任意数目的多种配置，包括不同的配置、尺寸、形状以及开口128的数目，只要能实现上述功能。例如，在本申请的图3中，保持结构被配置成螺旋丝或螺旋网。在另一个实施例中，阀元件保持结构的孔隙度，即开口128的尺寸和/或分布，在阀元件保持结构的长度上发生改变。在本发明的示例性实施例中，阀元件保持结构由Teflon或其它非金属物质形成。再次回到自动关闭功能，当L0X容器32中的L0X33的水平面达到最大容量时，漂浮的球阀元件122被L0X向着排放管路102的开口提升。在阀元件122密封阀座124之前，L0X容器32的内部空间中的压力Pl将会小于LOX供应站的压力。在填充操作中的此时，L0X容器32的内部空间中的压力Pl小于L0X供应站的压力并且L0X从L0X供应站流入到L0X容器中。当阀元件密封阀座时，阀元件的任一侧上形成压力差。更具体地，排放管路102的内部空间130中的压力处于大气压力P2(由于排放阀108被打开)，而L0X容器的内部空间中的压力Pl此时基本上等于LOX供应站的压力，该压力高于压力P2，并且L0X停止从L0X供应站流入到L0X腔中。简言之，堵塞排放管路102导致L0X容器32中的压力再次等于L0X供应站中的压力，填充过程将会停止。一旦从L0X供应站到L0X腔的LOX流动终止，L0X单元30能立刻从L0X供应站38上取下。应当认识的是，在填充操作期间，气流将会通过排放管路102而被排到大气。这是由于LOX代替了LOX容器的容积中的气体。一旦阀元件122堵塞排放管路102，气体通过排放管路102流到大气的流动也将会停止。本发明提出了通过排放管路102和排放阀108的气体流动将具有独特的声音。由此，只要使用者听到这种声音，他们将会知道正在发生填充。一旦这种声音停止，填充就已终止。为了加强这种听觉上的填充声音的特征，本发明提出了提供一种发声装置，例如哨声、咔咔声或者振动，这是由气体流经排放管路102和/或流到排放阀108之外所生成。一旦填充操作终止，使用者关闭排放把手112，使LOX单元在与图5B中所示相反的方向上旋转，并且使充满的LOX单元从LOX供应站上提起。可以理解的是，由此，阀元件122的一侧上的排放管路102的内部空间130中存在低的压力P2，以及在内部空间34中存在较高压力P2。这种压力差将会导致阀元件保持停留在阀座124上，即使LOX的水平面下降使得阀元件不再漂浮在LOX上。除非阀元件122移离阀座124，就不能重新填充LOX腔。本发明通过提供一种与自动关闭组件110相联的复位(reset)元件或复位系统来解决这个问题。复位元件适于通过移动自动关闭组件的至少一部分从而导通排放管路，从而使自动关闭组件复位。在图4所示的实施例中，复位元件采取设置在排放管路102中的复位孔132的形式。如下面所述，复位孔132的功能是使阀元件122从阀座124脱开，由此导通排放管路102，从而使得LOX单元可被再次填充。限定在排放管路102中的复位孔132处于阀座124和排放管路的第一端部之间。更具体地，复位孔被配置以及设置成使得排放管路的内部空间130与LOX容器的内部空间34相通。复位孔132的尺寸基本上小于排放管路102的开口。由此，复位孔132允许仅有极小量的气体或LOX从LOX容器32流到排放管路102。可以理解的是，复位孔的配置可与图4、6A和6B中所示的不同。同时，可以设置多个复位孔。复位孔132被限定在排放管路102中的一位置上，该位置使得复位孔总是保持打开，即便在阀元件122关闭排放管路102的开口之后。由此，一旦LOX容器32被充满并且如果排放阀108保持打开，少量脱气可通过复位孔和排放管路流出到大气中。这会例如在LOX容器32中的LOX蒸发成氧气气体时发生。本发明提出了配置复位孔132，从而发出独特且可听见的声音，这种声音不同于与流过排放管路102和/或排放阀108的气体流动有关的任何声音。换句话说，在阀元件122密封排放管路102之前，流入排放管路102中的气体(或LOX)会发出极小声音或不发出声音。然而，当阀元件122密封排放管路102的开口之后，气体或LOX可从LOX容器32通过复位孔132流入到排放管路102中。由于流经复位孔132的气体或L0X，会发出独特的声音，例如哨声或嗡嗡声，由此，提供了LOX单元被充满的独特且确定的听觉指示，与上面所述的与排放气体通过排放管路的流动停止相联的终止声音截然不同。复位孔132缓慢地允许排放管路102中的压力P2与L0X容器32中的压力P1平衡。即，阀元件122任一侧上的压力由于复位孔而均衡，从而使得在阀元件的任一侧之间不再有压力差。一旦阀元件任一侧上的压力差减小，阀元件的重力将会最终克服将阀元件保持在阀座124上的力，从而导致阀元件掉落或者不再阻塞阀座，由此使LOX单元复位以用于下一次的填充操作以及防止漂浮的关闭球阀元件122永久地阻挡排放管路102的出口。一旦被释放，阀元件122将会随着L0X水平面下降继续在L0X上漂浮，这一般是由于使用者接收了来自于LOX单元的氧气。可以理解的是，L0X填充操作具有三个主要机构，所述机构前后协调地允许使用者安全且高效地"不用手扶持地"填充L0X单元30。这三个机构是(1)将L0X单元锁定到LOX供应站从而使得使用者不需要将便携式单元在固定单元上保持在位的锁定填充连接器，(2)闭锁排放阀把手，从而使得能够手动地指示L0X填充操作以及L0X填充操作将会继续"不用手扶持"，以及(3)自动关闭系统，一旦LOX单元充满，该自动关闭系统自动地终止L0X流入到L0X单元30，从而使得使用者不需要在填充操作期间恒定地保持监视LOX单元。此外，即便在填充操作期间使用者让LOX单元无人监管，填充也将会终止。例如，如果在填充期间使用者忘记LOX单元，那么LOX单元将会如上所述终止填充，避免了氧气浪费。在填充之后，使用者可随后关闭排放阀并且使LOX单元与LOX供应站分幵。本发明的自动、不用手扶持的填充技术使得通过将LOX锁定到液体源、排放以及通过本身终止填充，使用者能够不再与填充操作平衡发生作用。自动填充技术不仅简化了对于使用者而言的填充操作，并且确保了LOX单元被安全地填充到适当的液体水平。使用者不需要笨拙地将系统保持到适当位置、打开排放回路、以及在冷的气态以及可能的液氧从系统中排放时主观地判断系统是否充满。下面的表2概括了用于LOX单元30的示例性规范。可以理解的是，这些参数仅仅是示例性的，并且用于L0X单元各项的其它参数可被本发明所提出。重量3.8lbs(充满)或更低2.7lbs(空)或更低高度8英寸或更小长度8英寸或更小宽度4英寸或更小持续时间10小时(在20bpm的呼吸速率下脉冲模式选择2所决定的)或者更多操作模式1、1.5、2、2.5、4和4(脉冲模式)CF(2slm连续流动)再次填充时间<60秒正常受压蒸发率0.5ib/天(最小)1.0lb/天(最大)OCD类型气动或电子套管类型单腔或双腔表2从前面的描述可以理解的是，本发明的PLOX填充系统消除了使用者在填充过程期间使用单手或多只手的需要、以及使用者使用他/她的判断力来判断系统是否充满的需要。通过将PL0X系统锁定到液体源并且通过自身终止填充，当前的PLOX填充系统使得使用者不再与填充过程发生作用。本发明提出了其它技术，用于在填充过程终止之后使阀元件122复位。在另一个实施例中，复位孔实际上被重新安置。然而，仍然设置一条路径来行使复位孔的功能，即，缓慢地平衡可移动阀元件的每一侧上的压力。例如，如图7所示，复位孔形成为设置在阀座124中的一个或多个通道140。本发明提出了取消复位孔132，从而有利于在阀座124和阔元件122之间提供密封，该阀元件122具有小的、有目的的漏隙。这也是图7的实施例中实现的结果，其中由于通道140的存在而使阀座有效地是不完全的密封。在图8A和8B所示的另一个实施例中，通过将阀元件设置成具有粗糙或者不平滑表面，从而在可移动阀元件和阀座之间设置小的、有目的的漏隙或者复位空间。在图8A中，阀元件122a包括粗糙表面，从而使得在球阀表面上产生许多琐碎的气体通路。这允许气体围绕着阀元件缓慢地泄漏，即便当阀元件座于阀座上时。在图8B所示的实施例中，阀元件122b包括多个节结142。当阀元件与阀座接合时，这些具有形状、尺寸、图案或者配置的节结阻止形成完全的密封。再次，阀元件和阀座之间的这种复位空间实现了复位孔132缓慢地平衡可移动阀元件每一侧上的压力的功能。图9显示了用于使阀元件不阻塞阀座的另一种技术。然而，在该实施例中，通过施加足够大的阀元件的去除力，以克服由阀元件任一侧上存在的不同压力所产生的力，将阀元件从阀座上手动地去除。机械组件150被设置成在阀元件122上施加力，如箭头152所示，从而使阀元件脱离阀座124。在所示的示例性实施例中，机械组件150包括致动杆154，该致动杆穿过排放管路102并且具有接触阀元件122的末端。致动杆的近端设置在LOX容器的外部并且以任一传统方式手动地致动。例如，在杆的末端设置推动按钮156并且回复弹簧158可被用于使致动杆返回到它的非致动位置。当然，各种各样不同类型的机械组件可被用于手动地以及强制地使阀元件122从阀座脱开。优选地，热绝缘机构被用于阻止热量经由机械组件150进入到LOX腔中。尽管上面描述的本发明具有在LOX上漂浮的单个阀元件，但是本发明提出了可提供多个阀元件。当LOX的水平面高到足以移动阀元件到阀座附近时，阀元件中的任意一个都可以阻断阀座。在该实施例中，阀元件保持结构126可被尺寸选择以及配置成能容纳多个阀元件，或者阀元件保持结构126可被整体地省去。在后一种情况，可提供在LOX上漂浮的足够数目的阀元件，从而使得阀元件中的一个能够可靠地移动到一个位置以阻断排放管路。如上面所指出的，PLOX单元的一个特征是它相对较低的高度。在示21例性实施例中，该单元具有8英寸或更小的高度。这种短的高度具有很多优点。例如，具有低的高度会降低PLOX单元的中心或重心。这使得该单元在处于其通常的、竖直位置时更加稳定。较低的高度还有助于使得对于某些情况下的使用者(例如弯曲或站立)来说，装置更加舒服。当弯曲或站立时，较高的单元是笨重且体积大的。为了帮助减少单元的整体高度，0CD62以及用于控制OCD设置的流量控制旋钮64被设置成偏心的。更具体地，设置肩部，该肩部在向着使用者底部的方向上向内逐渐变细。这种斜度确保封装(footprint)沿着高度降到最低。本发明的另一个能够使单元高度降到最低同时减小重量的特征是向单元提供非刚性把手。一些传统便携式L0X输送设备具有位于单元顶部上并且位于单元中心的刚性把手。尽管这样提供了容易使用到的把手，但是也显著地增加了单元的整体高度及重量。在本发明的示例性实施例中，提供了织物把手69或条带，其中把手的每一端都连接到刚性外壳114的相反一侧。该把手能够通过任意传统技术永久地或可去除地连接到外壳。把手69的长度可以以任意传统方式进行调整。非刚性把手可以被填补或者加强从而提高强度和/或舒适度。如图3中最佳所示，外壳114是基本上"肾"形，从而当该单元被使用者佩戴或者携带时提升舒适度。当使用者佩戴或者携带时，外壳114的侧面71面向使用者。该侧面设置成凹入形状从而比平的或者凸出的表面更好地靠着使用者身体。PL0X单元30还包括秤73，该秤从单元后面可以看到。把手75连接到该秤，从而使得当使用者通过把手75提起单元时，所述秤可以显示出单元的重量。这有助于使用者确定出有多少LOX保留在单元中。当然，该秤可具有其它配置并且可被设置到单元上的其它位置。例如，该秤可被设置成压力传感器，当单元被安置在平坦表面上时可以测得单元的重量。可提供模拟或数字读数来告诉使用者单元的重量和/或留有多少LOX。本发明还提出了根据所监测到的重量以及所选择的流速来计算出存留的氧气使用量。当然，需要提供处理元件和输出装置来实现这个功能。此外，在外壳114的底部附近的下部角设置有窗口77。窗口77被设置成穿过外壳，从而提供视觉观察到第一连接元件44。在所示实施例中，窗口77是滴斑形状。然而，本发明提出了该窗口可以具有其它形状、尺寸以及配置并且可包括覆盖窗口的透明窗玻璃。窗口77允许使用者在他或者她试图将PL0X单元连接到与L0X供应站38相联的第二连接元件46时能够看到第一连接元件44。能够看到第一连接元件有助于使用者能够在填充操作的开始期间使第一连接元件与第二连接元件对齐。参考图10-13，将介绍第一连接元件44和第二连接元件46的细节。与PLOX系统30相联的第一连接元件44包括中心外壳160，该外壳中具有干部接收腔162。单向阀164设置在外壳160中。阀164包括可移动阀元件166，该阀元件被偏压力偏压处于闭合位置。当打开时，L0X自由流过外壳160。在所示实施例中，该偏压力是由弹簧168所提供。一对销170设置在外壳160上。在示例性实施例中，各个销170包括干部172以及可旋转地固定到干部上的外套172。这允许外部表面(即外套)在销与另外表面相接合时旋转，由此减小了销与其它表面之间的摩擦。第二连接元件46包括具有干部180和外部套圈182的外壳，从而使得在干部和外部套圈之间限定了空间184。一对螺旋型狭槽186被限定在外部套圈中用于接收第一连接元件44的销170。该狭槽包括处于末端的非螺旋型部分188，从而使得一旦销170移动到该部分188，销就停留在狭槽中。第二连接元件46也包括阔190。第一连接元件44与第二连接元件46的连接需要将干部180插入到干部接收腔162中，这也使得外壳160的壁163插入到空间184中。销170必须与螺旋型狭槽186的开口端对齐。第一连接元件与第二连接元件随后推向彼此，同时相对彼此扭转或旋转，从而使得销170沿着狭槽186移动。阀190与阀164接合，导致两者移动到打开位置。阀164的打开由图ll中的箭头169所示。当完全插入时，壁163的外部边缘165紧靠着第二连接元件46中的肩部185。趋于将阀164和190驱使到关闭位置的偏压力推压彼此，从而趋于迫使第一和第二连接元件分开。然而，只要销170被设置在狭槽186的平坦部分188中，它们就被保持在一起。这样，使用者可以终止推动第一和第二连接元件同时使连接元件保持接合，从而便于PL0X单元30的不用手扶持地填充。第一连接元件44中的腔162的长度以及第二连接元件46中的干部180的长度(在图13中被表示为长度"L")被选择成使得当连接元件接合时壁163的外部边缘165紧靠着肩部185。在本发明的示例性实施例中，第一连接元件44和第二连接元件46的整个长度通过将腔162以及干部180的长度降低到传统L0X连接元件的腔以及干部的长度之下被最小化。例如，本发明提出了长度L为5/8英寸或更小。图14是在根据本发明原理的PL0X单元中使用的排放系统中的排放阀108和排放把手112的透视图。排放阀108是闭锁型阀，一旦打开就保持打开、以及一旦关闭就保持关闭。这样便于PL0X单元30的不用手扶持的填充。本发明提出了这种闭锁阀功能能够以多种方式实现。例如，任一机械装置或结构可被用于将排放把手112保持在打开或关闭位置。在所示的示例性实施例中，闭锁阀功能是通过排放把手112的凸轮设计而实现的。凸轮轴113被设置在排放把手112上的偏置位置，从而绕着凸轮形状移动排放把手会推动位于排放阀内部的排放干部，使排放干部的一部分从阀座上脱离，由此打开排放阀。弹簧115被设置成用于偏压排放把手以及排放干部处于闭合位置。凸出尖端117也被设置成用于排放阀的出口端口。本发明提出了将管形件连接到凸出尖端117，从而使得排放气体可被引导到PLOX单元中的任一期望位置。尽管发明已经根据当前被认为是最实际且最优选的实施例而被详细描述用于解释目的，但是应当理解的是，这种细节仅仅是用于该目的并且本发明并没有局限于所公开的实施例，并且相反地，本发明将会覆盖附加权利要求精神和范围内的改进和等同设置。例如，可以理解的是，本发明预料到，在可能程度上，任何实施例的一个或多个特征都可以与任何其它实施例的一个或多个特征进行组合。权利要求1.一种便携式液氧(PLOX)单元(30)，包括具有内部空间的液氧(LOX)容器(32)；进入管路(40)，所述进入管路具有设置在LOX容器的内部空间外部的第一端部(44)以及设置在LOX容器的内部空间中的第二端部，其中，所述进入管路适于将LOX从LOX供应站输送到LOX容器的内部空间；流出管路(54)，所述流出管路具有设置在LOX容器的内部空间外部的第一端部以及设置在LOX容器的内部空间中的第二端部，其中，所述流出管路适于将LOX输送离开LOX容器的内部空间；排放管路(102)，所述排放管路具有设置在LOX容器的内部空间外部的第一端部以及设置在LOX容器的内部空间中的第二端部，其中，所述排放管路适于使LOX容器的内部空间与大气相通；排放阀(108)，所述排放阀操作性地连接到所述排放管路，以便选择性地使LOX容器的内部空间与大气相通；与所述排放管路相联的自动关闭组件(110)，其中，所述自动关闭组件响应LOX容器的内部空间中的LOX达到预定水平而基本上阻断排放管路；以及与所述自动关闭组件相联的复位元件，其中，所述复位元件适于通过使所述自动关闭组件的至少一部分运动以导通所述排放管路，从而使所述自动关闭组件复位。2.如权利要求1所述的单元，其特征在于，还包括壳体(48)，所述壳体(48)容纳L0X容器，从而在所述壳体与LOX容器之间形成真空空间(50)，其中，在所述真空空间中抽成真空；以及容纳所述壳体和LOX容器的外壳(114)。3.如权利要求l所述的单元，其特征在于，所述自动关闭组件包括:可移动阀元件(122，122a，122b);以及限定在所述排放管路中处于第一端部与第二端部之间的阀座(124)，其中，所述阀元件和所述阀座被配置以及设置成使得所述阀元件与所述阀座响应LOX容器的内部空间中的LOX达到预定水平而接合，从而基本上阻断所述排放管路。4.如权利要求3所述的单元，其特征在于，所述阀元件基本上是球形、并且被配置及设置成漂浮在LOX容器的内部空间中的L0X上。5.如权利要求3所述的单元，其特征在于，还包括阀元件保持件(126)，所述阀元件保持件适于控制所述阀元件相对所述阀座的位置。6.如权利要求3所述的单元，其特征在于，所述复位元件包括(a)复位孔(132)，所述复位孔被限定在所述阀座与所述第一端部之间的排放管路中、并且被设置成使得所述排放管路的内部空间与L0X容器的内部空间相通；(b)设置在所述阀元件与所述阀座之间的复位空间(140);(c)机械组件(150)，所述机械组件可被致动从而在所述阀元件上施加力，以使所述阀元件从所述阀座脱离；或者(d)上述(a)-(c)的任意组合。7.如权利要求l所述的单元，其特征在于，所述进入管路的至少一部分设置在所述流出管路内。8.如权利要求l所述的单元，其特征在于，还包括操作性地连接到所述流出管路的氧气保存装置(62)。9.如权利要求l所述的单元，其特征在于，所述LOX容器包括顶部(36)、底部(38)、以及在所述顶部和所述底部之间延伸的侧壁，其中，所述进入管路、所述流出管路以及所述排放管路通过所述顶部进入所述L0X容器中。10.如权利要求l所述的单元，其特征在于，还包括设置在所述进入管路的第一端部的填充连接器(44)。11.如权利要求IO所述的单元，其特征在于，所述填充连接器包括填充连接器锁定机构，所述锁定机构适于将所述填充连接器连接到L0X供应站的供应连接器、并且保持所述填充连接器与所述供应连接器相接合。12.如权利要求l所述的单元，其特征在于，还包括与所述排放阀相联的排放把手(112)，其中，所述排放把手可在打开位置和关闭位置之间手动地操作，在所述打开位置，所述排放管路使LOX容器的内部空间与大气相通，在所述关闭位置，所述排放管路基本上阻止LOX容器的内部空间与大气相通。13.如权利要求12所述的单元，其特征在于，还包括与所述排放阀、所述排放把手或者两者相联的排放阀锁定机构，其中，所述排放阀锁定机构适于响应所述把手被移动到打开位置而将所述排放把手保持在打开位置。14.一种便携式液氧(PL0X)单元(30)，包括用于存储液氧(L0X)的存储装置(32);L0X接收装置(39)，所述L0X接收装置用于使L0X从L0X供应站输送到所述存储装置的内部空间；L0X输送装置(52)，所述输送装置用于输送LOX离开所述存储装置的内部空间；排放装置(100)，所述排放装置用于使所述存储装置的内部空间与大气相通；阻断装置(110)，所述阻断装置用于响应所述存储装置的内部空间中的LOX达到预定水平而基本上阻断所述排放装置，从而阻止L0X进入所述存储装置中；以及复位装置，所述复位装置用于释放所述阻断装置，从而使所述排放装置导通。15.如权利要求14所述的单元，其特征在于，还包括壳体(48)，所述壳体(48)容纳所述存储装置，从而在所述壳体与所述存储装置之间形成真空空间；以及用于容纳所述壳体和所述存储装置的外壳装置(114)。16.如权利要求14所述的单元，其特征在于，所述阻断装置包括可移动阀元件(122，122a，122b)，所述排放装置包括阀座(124)，其中，所述阔元件和所述阀座被配置以及设置成使得所述阀元件与所述阀座响应所述存储装置中的LOX达到预定水平而相接合，从而基本上阻断排放装置管路。17.如权利要求16所述的单元，其特征在于，所述可移动阀元件被配置以及设置成漂浮在所述存储装置的内部空间中的LOX上。18.如权利要求16所述的单元，其特征在于，还包括保持装置(126)，所述保持装置用于控制所述阀元件相对于所述阀座的位置。19.如权利要求16所述的单元，其特征在于，所述复位装置(132，140，150)包括用于使所述阀元件从所述阀座脱离的装置。20.如权利要求14所述的单元，其特征在于，所述复位装置包括压力平衡装置(132，140)，所述压力平衡装置用于使所述存储装置中的压力与所述排放装置中的压力平衡。21.如权利要求14所述的单元，其特征在于，所述LOX输送装置包括氧气保存装置(62)。22.如权利要求14所述的单元，其特征在于，所述LOX接收装置包括用于将所述单元连接到L0X供应站、并且保持所述单元与L0X供应站处于连接关系的装置。23.如权利要求14所述的单元，其特征在于，所述排放装置包括手动致动装置，所述手动致动装置用于在打开位置时使所述存储装置的内部空间与大气相通、以及在关闭位置时基本上阻止所述存储装置的内部空间与大气相通。24.如权利要求23所述的单元，其特征在于，还包括用于将所述手动致动装置保持在打开位置而不需要来自使用者的交互作用的装置。25.—种填充便携式液氧(PL0X)单元的方法提供PL0X单元(30)以及液氧(L0X)供应站；通过手动地将与PL0X单元相联的第一连接元件(44)和与L0X供应站相联的第二连接元件接合，从而将PLOX单元连接到L0X供应站；通过手动地打开排放管路(102)使PLOX单元中的LOX容器的内部空间与大气相通，从而将LOX从LOX供应站转移到PLOX单元；响应PLOX单元中的LOX量达到预定水平，自动地断开从LOX供应站到PLOX单元的转移步骤。26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，作为连接步骤的结果，PLOX单元保持连接到LOX供应站而不需要与PLOX单元的手动交互作用。27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，将PLOX单元连接到LOX供应站包括相对于第二连接元件手动地旋转第一连接元件。28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，使从LOX供应站到PLOX单元的转移步骤自动地断开的步骤包括响应LOX容器的内部空间中的LOX达到预定水平提供排放管路的基本阻断。29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，还包括手动地关闭排放管路，从而阻止LOX容器的内部空间与大气相通；以及取消排放管路的阻断，使PLOX单元能够被重新填充。30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，取消排放管路的阻断包括(a)使阻断任一侧的压力平衡；(b)通过致动设置成在阻断上施加力的机械组件，手动地消除阻断；或者(c)上述(a)和(b)的组合。31.如权利要求25所述的方法，其特征在于，手动地打开排放管路包括将排放管路保持在打开配置，而不需要与PLOX单元或者LOX供应站的手动交互作用。32.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括响应L0X转移到PLOX单元的中断使第一连接元件与第二连接元件分开。全文摘要一种便携式液氧(PLOX)单元(30)以及填充方法。PLOX单元包括LOX容器(32)。进入管路(40)使LOX从LOX供应站输送到LOX容器，以及流出管路(54)使LOX从LOX容器输送，最终供使用者消耗。排放管路(102)使LOX容器的内部空间与大气相通。排放阀连接到排放管路，用于操作性地使LOX容器与大气相通。自动关闭组件(110)与排放管路相联，从而当LOX容器中的LOX达到预定水平时基本上阻断排放管路。与自动关闭组件相联的复位元件导致自动关闭组件的至少一部分使排放管路导通从而用于随后的填充。文档编号A62B7/06GK101594910SQ200880003417公开日2009年12月2日申请日期2008年1月29日优先权日2007年1月30日发明者D·惠彻,J·T·多伦斯基,小R·J·玛多克斯申请人:Ric投资有限责任公司