一种头罩式低氧环境适应性训练装置

技术领域

本发明涉及高原适应能力训练领域，尤其涉及一种头罩式低氧环境适应性训练装置。

背景技术

海拔2500米以上的地区称为高原地区，海拔高度越高，大气压越低，空气中的氧分压也越低。因此，在高原环境中，人体会出现低氧反应。而不同人员的低氧耐力差别很大，有些低氧耐力较差的人在低氧环境下无法正常工作，影响身体健康。对于需要长期进行高原作业的人群来说，高原低氧环境对其身体健康的影响更为显著，很可能导致心悸、胸闷、呕吐、晕倒等情况发生，严重的甚至危及生命。尤其是川藏线施工人员，由于青藏铁路大多经过高海拔的冻土区和无人区，存在施工环境海拔高度高、工作强度大等问题，高原施工时人员的作业压力和身体负担极大，更有可能出现上述身体疾病。

低氧环境适应性训练是在低海拔地区通过建立模拟高原空气环境，提升急进高原人员适应低氧环境的能力。目前可用于低氧耐力训练的设备，多是大型低氧舱，普遍存在结构复杂，重量大，使用繁琐，维护成本高等问题，并且由于低氧舱体积大，模拟低氧环境所需的准备时间长，增加了低氧耐力训练的无效时间，训练效率低。

因此，需要一种头罩式低氧环境适应性训练装置，以解决上述大型低氧舱存在的问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种头罩式低氧环境适应性训练装置，用以解决现有技术中大型低氧舱的结构复杂，重量大，使用繁琐，且因低氧舱体积大，模拟低氧环境所需的时间长，训练效率低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种头罩式低氧环境适应性训练装置，包括头罩、控制箱和主气管，主气管的两端分别连接头罩和控制箱，受训人员的头部置于头罩内，进行低氧耐力训练。

进一步地，头罩为透明头罩。

进一步地，头罩包括开口，受训人员的头部能够从开口进入头罩内。

进一步地，控制箱包括控制器和供氮单元，供氮单元与控制器连接，控制器控制供氮单元向头罩内输送氮气和氧气的混合气。

进一步地，供氮单元为制氮机。

进一步地，控制箱上设有第一显示屏，第一显示屏与控制器连接。

进一步地，还包括分气路，分气路设置在头罩上，分气路与主气路连接。

进一步地，还包括支架，支架的一端与头罩连接，另一端为支撑端。

进一步地，支撑端为底座，用于在地面放置支架，或者支撑端为夹具，用于与座椅或床连接。

进一步地，支架能够调节并保持长度。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明训练装置的头罩的容积远小于现有的低氧舱，混合气能够迅速充满整个头罩内部，模拟低氧环境所需的准备时间短，训练效率高；

(2)本发明训练装置的安全窗能够自动开启，保证头罩内能够进入空气，确保受训人员迅速脱离低氧环境，保障人员安全；

(3)本发明训练装置的主气路通过分气路将混合气均匀地在头罩内分布，通过消声器能够减少出气口的噪音，保证训练环境的舒适性；

(4)本发明训练装置的主动安全单元的提示器能够在单位时间间隔为受训人员发送提示信号，受训人员在接收到提示信号后需要立刻通过应答器回应此次提示信号，以便向控制器发送应答信号，表示受训人员处于清醒状态，确保受训人员安全；

(5)本发明训练装置的头罩与支架之间的角度能够被调整并保持固定，转动活动侧板，能够扩大或缩小开口，使得头罩能够适应受训人员不同的体位需求；封闭部能够跟随活动侧板，随时封闭活动侧板与罩体之间的空隙，防止头罩内的混合气泄露或空气进入头罩内部，确保头罩内环境稳定。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为安全窗的整体结构示意图；

图3为分气路的整体结构示意图；

图4为实施例2头罩的整体结构示意图。

附图标记：

1-头罩；2-控制箱；3-主气路；4-遮盖部；5-支架；6-安全窗；7-分气路；11-罩体；12-连接杆；13-第一铰接轴；14-活动侧板；15-封闭部；16-导槽；17-第二锁紧螺栓；31-主气管；32-混合器；33-空气阀；51-连接部；52-第一锁紧螺栓；61-窗体；62-第二铰接轴；63-轴座；64-锁舌；65-凸起；66-电磁铁；71-分气管；72-消音器。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种头罩式低氧环境适应性训练装置(以下简称训练装置)，包括头罩1、控制箱2和主气管3，主气管3的两端分别连接头罩1和控制箱2，受训人员的头部置于头罩1内，进行低氧耐力训练。

优选地，头罩1为透明头罩，能够在头罩1外部随时观察到受训人员的状态。

优选地，头罩1包括开口，受训人员的头部能够从开口进入头罩1内。

优选地，控制箱2包括控制器(图中未示出)和供氮单元(图中未示出)，供氮单元与控制器连接，控制器控制供氮单元向头罩1内输送氮气和氧气的混合气(以下简称混合气)，混合气的氧含量即为模拟高原的氧含量。制供氮单元还与主气路3连接，通过主气路3向头罩1内输送混合气。

头罩1的形状不做限定，只需能够容纳受训人员的头部即可。头罩1内的容积远小于现有的低氧舱，混合气能够迅速充满整个头罩1内部，模拟低氧环境所需的准备时间短，训练效率高。

优选地，供氮单元为制氮机，供氮单元能够为本发明的训练装置提供氮气，氮气的含量为95％以上。

优选地，控制箱2上还设有第一显示屏，第一显示屏与控制器连接。第一显示屏能够实时显示血氧饱和度、心率、氧气浓度。

优选地，本发明的训练装置还包括遮盖部4，遮盖部4围绕头罩1的开口处设置，遮盖部4由软质材料构成，遮盖部4的一端设有收紧带，当受训人员戴上头罩1后，遮盖部4的收紧带能够收紧，保证遮盖部4与受训人员的肩部或上臂位置处连接。

优选地，本发明训练装置还包括支架5，支架5的一端与头罩1连接，另一端为支撑端，支撑端为底座，用于在地面放置支架5，防止支架5倾覆，或者支撑端为夹具，用于与座椅或床连接。

优选地，支架5能够调节并保持长度，以便适应不同受训人员的身高差异或不同训练姿势的使用场景。

优选地，如图2所示，头罩1上还设有安全窗6。安全窗6设置在头罩1的侧壁上。安全窗6能够自动开启，保证头罩1内能够进入空气，确保受训人员迅速脱离低氧环境，保障人员安全。

优选地，安全窗6包括窗体61、第二铰接轴62和轴座63，第二铰接轴62设置在窗体61的一端，轴座63设置在头罩1上，第二铰接轴62能够在轴座63内转动，窗体61通过轴座63和第二铰接轴62与头罩1铰接。在训练过程中，窗体61防止向头罩1内泄露空气，在紧急情况下，开启窗体61，使得新鲜空气能够进入头罩1内部，为受训人员提供氧气，保证受训人员的呼吸畅通。

优选地，窗体61的边缘处设有密封垫，在关闭窗体61时，密封垫用于确保空气不会进入头罩1内，确保训练效果。

优选地，密封垫为橡胶密封垫，橡胶密封垫具有弹性，保证闭气效果。

优选地，第二铰接轴62上设有第一弹簧(图中未示出)，关闭窗体61时，第一弹簧受压蓄能，释放窗体61时，第一弹簧为窗体61提供势能，能够使窗体61自行开启。

优选地，头罩1上还设有锁舌64，锁舌64上设有第二弹簧，第二弹簧能够保持锁舌64的位置不变。窗体61的一端设有凸起65。关闭窗体61时，凸起65挤压锁舌64并迫使锁舌64移动，同时压缩第二弹簧，当窗体61关闭后，第二弹簧能将锁舌64弹回，锁舌64锁定凸起65，防止窗体61开启，拉动锁舌64，凸起65解除锁定，窗体61能够自行开启。

优选地，头罩1上还设有电磁铁66，电磁铁66与控制器连接，控制器能够为电磁铁66加电，使得电磁铁66产生磁性。锁舌64为铁质或钢质锁舌，控制器通过给电磁铁66加电，吸引锁舌64，释放窗体61，从而能够实现安全窗6的自动开启。

优选地，头罩1内设置有复合传感器，用于测量头罩1内的氧气浓度和二氧化碳浓度。

优选地，本发明的训练装置还包括指套(图中未示出)，指套与控制器连接，指套上设置有血氧传感器和心率传感器，受训人员戴上指套，即可通过血氧传感器和心率传感器实时测量受训人员的血氧饱和度和心率。在受训人员的血氧浓度低于60％时，控制器能够立即开启安全窗6，使得新鲜空气进入头罩1内部，为受训人员提供氧气，保证受训人员的呼吸畅通。

优选地，如图3所示，主气路3包括主气管31和混合器32，混合器32分别与头罩1和主气管31连接，混合器32用于将空气和氮气混合，以形成不同氧含量的混合气。

优选地，混合器32上设置有空气阀33，空气阀33设置在混合器32的侧壁上，空气阀33与控制器连接，控制器能够控制空气阀33的开度，调整进入混合器32的空气量，以控制混合气的氧含量。

优选地，混合器32上还设有氧含量传感器(图中未示出)，氧含量传感器设置在混合器32与头罩1的连接处，氧含量传感器还与控制器连接，氧含量传感器能够测量输送进头罩1内混合气的氧含量，并将氧含量数据传送给控制器。

优选地，本发明的训练装置还包括分气路7，分气路7设置在头罩1上，分气路7与主气路3连接，主气路3通过分气路7将混合气均匀地在头罩1内分布。

优选地，分气路7包括分气管71，分气管71与混合器32连接，分气管71包括两个出气口，混合器32将混合气输送给分气管71，并由分气管71的两个出气口输送到头罩1的内部。

优选地，分气管71为多个，多个分气管71的中心相连接，多个分气管71的出气口分布在以分气管71的中心为圆心的圆周上，以便将混合气均匀地输送到头罩1的内部。

优选地，分气路7还包括消声器72，消声器72设置在气管71的出气口上。消声器72为弥散型消声器，通过消声器72能够减少出气口的噪音，使其不超过45dB，保证训练环境的舒适性。

优选地，混合气的气压大于1个大气压，头罩1内为正压环境，受训人员呼吸产生的废气能够被混合气挤压，通过遮盖部4和遮盖部4与受训人员躯干的连接处排出头罩1，确保头罩1内训练环境氧含量的稳定性。

优选地，控制器上还设有主动安全单元(图中未示出)，主动安全单元包括提示器和应答器。提示器设置在头罩1上，并与控制器连接，应答器可以设置在座椅或床上，或者单独设置，且控制器连接。提示器能够在单位时间间隔为受训人员发送提示信号，受训人员在接收到提示信号后需要立刻通过应答器回应此次提示信号，以便向控制器发送应答信号，表示受训人员处于清醒状态，确保受训人员安全。

优选地，单位时间间隔为5-15秒。

在某些可选地实施例中，提示器为信号灯，应答器为按键开关。在信号灯亮起时，受训人员需要立即按压按键开关进行应答，以表明受训人员处于清醒状态。

优选地，控制器中也可以记录从发送提示信号到收到应答的时间差，以供对受训人员的清醒程度进行评估。

在某些可选地实施例中，提示器为第二显示屏，应答器为多媒体信息采集器。第二显示屏能够显示文字或视频信息，受训人员需要根据文字或视频信息做出相应的反映，并被多媒体信息采集器采集，以供对受训人员的清醒程度进行评估。

优选地，第二显示屏能够显示血氧饱和度、心率、脉搏波，氧气浓度，模拟海拔高度和低氧耐力的数值，供受训人员了解其状态。

优选地，多媒体信息采集器为手写板、麦克风或摄像头。

相对于现有技术，本实施例的头罩1内的容积小于现有的低氧舱，混合气能够迅速充满整个头罩1内部，模拟低氧环境所需的准备时间短，训练效率高；安全窗6能够自动开启，保证头罩1内能够进入空气，确保受训人员迅速脱离低氧环境，保障人员安全；主气路3通过分气路7将混合气均匀地在头罩1内分布，通过消声器72能够减少出气口的噪音，保证训练环境的舒适性；主动安全单元的提示器能够在单位时间间隔为受训人员发送提示信号，受训人员在接收到提示信号后需要立刻通过应答器回应此次提示信号，以便向控制器发送应答信号，表示受训人员处于清醒状态，确保受训人员安全。

实施例2

本发明训练装置的另一个具体实施例，本实施例在实施例1的基础上对支架5和头罩1进行了进一步改进。

优选地，如图4所示，头罩1包括罩体11和连接杆12，连接杆12设置在罩体11上；支架5包括连接部51和第一锁紧螺栓52,连接部51设置在支架5的一端，第一锁紧螺栓52设置在连接部51上。连接杆12与连接部51铰接，第一锁紧螺栓52能够穿过连接杆12与连接部51作为铰接轴，第一锁紧螺栓52也能够旋转，锁紧并固定连接杆12与连接部51之间的角度，使得头罩1与支架5之间的角度能够被调整并保持固定，以便适应受训人员不同的体位需求。

优选地，罩体11为盒状，头罩1还包括第一铰接轴13和活动侧板14，第一铰接轴13设置在罩体11的两侧，活动侧板14通过第一铰接轴13与罩体11转动连接，转动活动侧板14，能够扩大或缩小开口，使得头罩1能够适应受训人员不同的体位需求。受训人员可以躺着，将头部和躯干部分横着放置在头罩1和遮盖部4内。

为了封闭活动侧板14与罩体11之间的空隙，优选地，头罩1还包括封闭部15，封闭部15的一端与罩体11的侧壁连接，另一端与活动侧板14连接，在转动活动侧板14时，封闭部15能够跟随活动侧板14，随时封闭活动侧板14与罩体11之间的空隙，防止头罩1内的混合气泄露或空气进入头罩1内部，确保训练效果。

在某些可选地实施例中，封闭部15为软质封闭部，活动侧板14与罩体11距离近时，封闭部15处于折叠状态；活动侧板14远离罩体11时，封闭部15处于伸展状态。

在某些可选地实施例中，封闭部15为硬质封闭部，封闭部15上开设有导槽16，罩体11的侧壁上还设有第二锁紧螺栓17。导槽16为通透导槽，且为弧形，导槽16与第一铰接轴13同心，第二锁紧螺栓17穿过导槽16，并能够松开和固定封闭部15与罩体11的连接，从而允许活动侧板14转动或固定活动侧板14与罩体11的夹角。

相对于现有技术，本实施例的头罩1与支架5之间的角度能够被调整并保持固定，转动活动侧板14，能够扩大或缩小开口，使得头罩1能够适应受训人员不同的体位需求；封闭部15能够跟随活动侧板14，随时封闭活动侧板14与罩体11之间的空隙，防止头罩1内的混合气泄露或空气进入头罩1内部，确保训练效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。