(57)【要約】  酸素濃縮器システムの様々な実施形態について記載する。いくつかの実施形態では、酸素濃縮器システムは、酸素濃縮器システムの動作中に産生される熱の放散を改善する１つ以上の構成部品を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのキャニスタと；少なくとも２つの前記キャニスタ内に配置され、前記キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤と；動作中に空気を圧縮する、少なくとも１つの前記キャニスタに連結された圧縮器と前記圧縮器の動作を駆動する前記圧縮器に連結されたモータとを具備する圧縮システムと；前記圧縮器を少なくとも１つの前記キャニスタに連結する圧縮器流出導管であって、圧縮された空気は前記圧縮器から少なくとも１つの前記キャニスタへ、前記圧縮器流出導管を通って移送される、圧縮器流出導管と：を備える酸素濃縮器装置において、
１つ以上の前記キャニスタの流出口は、排気プロセス中に１つ以上の前記キャニスタを出て行くガスが、使用中に前記モータの少なくとも一部；前記圧縮器の少なくとも一部；前記圧縮器流出導管の少なくとも一部；又はこれらの組み合わせへと配向されるように位置決めされることを特徴とする酸素濃縮器装置。
【請求項２】
前記モータは、前記圧縮器の動作を駆動する外部回転アーマチュアを備える、請求項１に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項３】
前記モータに連結された空気移送デバイスを更に備え、
前記空気移送デバイスは、前記モータが動作している時に空気流を生成し、生成された前記空気流は前記モータの少なくとも一部を通過する、請求項１又は２に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項４】
前記空気移送デバイスは、使用中に空気流を生成し、前記空気移送デバイスは、生成された前記空気流が前記圧縮器流出導管の少なくとも一部を通過するように位置決めされる、請求項３に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項５】
使用中に前記装置の周囲圧力を検知することができる圧力センサを更に備え、前記圧縮システムの動作は、前記圧力センサが検知した圧力に少なくとも部分的に基づく、請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項６】
使用中に少なくとも１つの前記キャニスタからの前記酸素富化ガスを受容する、少なくとも１つの前記キャニスタに連結された少なくとも１つの導管と、ユーザの口中の１つ以上の歯に着脱可能に連結可能であるマウスピースとを更に備え、
前記マウスピースは少なくとも１つの導管に連結され、使用中、前記酸素富化ガスは前記マウスピースを介して前期ユーザの口へと配向される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項７】
前記酸素濃縮器装置は約５ポンド未満の重量を有すると共に約２５０立方インチ未満の体積を有し、１分あたり少なくとも約３リットルの前記酸素富化ガスを生成することができる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項８】
前記圧縮システムに連結された内部電源であって、使用中に電力を供給して少なくとも前記圧縮システムを操作し；前記内部電源は内部電源入力ポートを備える、内部電源と前記内部電源入力ポートに着脱可能に連結可能である、補助電源とを更に備え、
前記補助電源は：
１つ以上のバッテリセル；
１つ以上の前記バッテリセルに連結された制御回路；
前記制御回路に連結された補助電源入力ポート；及び、
前記制御回路に連結された補助電源出力コネクタ；
を含み、
前記補助電源出力コネクタは、使用中に前記補助電源を前記内部電源入力ポートに着脱可能に連結するために使用され；
前記制御回路は、使用中に前記補助電源を通る電流を配向する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項９】
ガス分離吸収剤を含む第１のキャニスタ；
ガス分離吸収剤を含む第２のキャニスタ；及び
前記第１のキャニスタを前記第２のキャニスタに連結する１つ以上の導管；
を更に備え、
前記第１のキャニスタ、前記第２のキャニスタ、及び１つ以上の前記導管は、成形されたハウジングに一体化される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１０】
１つ以上の前記キャニスタに連結された集積チャンバであって、使用中、１つ以上の前記キャニスタで生成された前記酸素富化ガスは前記集積チャンバ内へと進む、集積チャンバと；前記集積チャンバに連結された酸素センサであって、使用中にガス中の酸素を検出することができる、酸素センサと；を更に備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１１】
１つ以上の前記キャニスタに連結された１つ以上の導管と；
１つ以上の前記導管に連結され、ユーザの顔面に位置決め可能である、気道送達デバイスと；
前記気道送達デバイスに連結された圧力センサであって、前記気道送達デバイスにおける圧力の変化を検知することができる、圧力センサと；
前記圧力センサに連結されたプロセッサであって、前記プロセッサはプログラム指示を実行することができ、前記プログラム指示は、前記気道送達デバイスにおける圧力の低下の検知に反応して、前記酸素富化ガスを１つ以上の前記キャニスタから１つ以上の前記導管を通して前記気道送達デバイスへ配向することができる、プロセッサと：を更に備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１２】
１つ以上の前記導管と、前記気道送達デバイスとの間に位置決めされたバルブを更に備え、前記バルブは、前記酸素富化ガスの１つ以上のパルスが前記気道送達デバイスを通過するように、１つ以上の前記キャニスタからの前記酸素富化ガスの放出を制御する、請求項１１に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１３】
ガス分離吸収剤を含む第１のキャニスタと；ガス分離吸収剤を含む第２のキャニスタと；前記第１のキャニスタを前記第２のキャニスタに連結する１つ以上の導管と；
を備え、
１つ以上の前記導管は、前記第１のキャニスタで生成された前記酸素富化ガスの少なくとも一部が、前記第２のキャニスタの排気プロセスの少なくとも一部の間に、前記第２のキャニスタを通して方向転換されるように、前記第１のキャニスタを前記第２のキャニスタに連結し、
１つ以上の前記導管は、前記第２のキャニスタで生成された前記酸素富化ガスの少なくとも一部が、前記第１のキャニスタの排気プロセスの少なくとも一部の間に、前記第１のキャニスタを通して方向転換されるように、前記第１のキャニスタを前記第２のキャニスタに連結する、請求項１１に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の酸素濃縮器のユーザに酸素富化ガスを供給する方法であって、
前記酸素濃縮器の使用中に前記ユーザの吸入プロファイルの少なくとも一部を自動的に評価するステップと、
前記酸素濃縮器が生成した前記酸素富化ガスをユーザに供給することであって、前記酸素富化ガスの送達の周期及び／又は期間は、評価した前記吸入プロファイルに少なくとも部分的に基づく、供給するステップと、
供給される前記酸素富化ガスの周期及び／又は期間を、評価した前記吸入プロファイルの１つ以上の変化に基づいて調整するステップと
を含む、方法。
【請求項１５】
前記ユーザの吸入プロファイルの少なくとも一部を評価することは、検知した前記ユーザの吸入に基づいて、前記ユーザの現在の呼吸量を評価することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ユーザの吸入プロファイルの少なくとも一部を評価することは、検知した前記ユーザの吸入に基づいて、前記ユーザの吸入空気流量を評価することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記酸素濃縮器のシャットダウンシーケンス中に、前記酸素富化ガスによって１つ以上の前記キャニスタを自動的に加圧して、１つ以上の前記キャニスタ内部の圧力を周囲圧力より高くすることを更に含む、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
使用中に加圧した空気を生成する圧縮ガスシステムであって、１つ以上の導管を介してマスクに連結可能である、圧縮ガスシステムと；
前記マスクに連結可能な、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の酸素濃縮器；及び
前記圧縮システム及び前記酸素濃縮器に連結された、プロセッサを備えるコントローラであって、前記プロセッサはプログラム指示を実行できる、コントローラと；
を備える、ガス送達システムであって、
前記プログラム指示は、前記酸素濃縮器から前記マスクへの酸素富化ガスの前記放出を、前記ユーザの吸入の開始の検知に部分的に基づいて配向することができる、ガス送達システム。
【請求項１９】
前記マスク及び前記コントローラに連結可能な第１の圧力センサであって、使用中に前記マスク内部の圧力を検知する、第１の圧力センサと；
前記コントローラに連結可能な第２の圧力センサであって、周囲圧力を決定する、第２の圧力センサとを更に備え、
前記プログラム指示は、前記酸素濃縮器からの前記酸素富化ガスの前記放出を、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサにより検知された前記圧力に少なくとも部分的に基づいて配向することができる、請求項１８に記載のガス送達システム。
【請求項２０】
前記コントローラに連結され、前記マスクの排気ポートに連結可能である、流量センサであって、使用中にユーザの顔面に連結された前記マスクの前記排気ポートと通って出て行くガスの流量を評価する、流量センサを更に備え、
前記プログラム指示は、前記酸素濃縮器からの前記酸素富化ガスの前記放出を、使用中に評価した前記流量に部分的に基づいて配向することができる、請求項１８に記載のガス送達システム。
【請求項２１】
前記圧縮ガスシステムは、使用中、加圧した呼吸ガスを生成する、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載のガス送達システム。
【請求項２２】
少なくとも２つのキャニスタ；
前記少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、前記キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；
少なくとも１つの前記キャニスタに連結された圧縮システムであって、動作中に空気を圧縮する、圧縮システムと；
前記圧縮器を少なくとも１つの前記キャニスタに連結する圧縮器流出導管であって、圧縮された空気は前記圧縮器から少なくとも１つの前記キャニスタへ、前記圧縮器流出導管を通って移送される、圧縮器流出導管
を備える、酸素濃縮器装置。
【請求項２３】
酸素濃縮器のユーザに酸素富化ガスを供給する方法であって、
前記酸素濃縮器の使用中に、前記ユーザの吸入プロファイルの少なくとも一部を自動的に評価するステップと；
前記酸素濃縮器が生成した前記酸素富化ガスを前記ユーザに供給することであって、前記酸素富化ガスの送達の周期及び／又は期間は、評価した前記吸入プロファイルに少なくとも部分的に基づく、供給するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般には健康機器に関し、より詳細には酸素濃縮器に関する。
【背景技術】
【０００２】
長期酸素療法（ＬＴＯＴ）の一環として、酸素補給を必要とする患者は数多く存在する。現在、ＬＴＯＴを受けている患者の大半は、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）という概括的カテゴリに診断される。この概括的な診断は、慢性喘息、肺気腫、鬱血性心不全及びその他複数の心肺状態等の一般的な疾病を含む。その他の患者（例えば肥満である個人）もまた、例えば活性上昇レベルを維持するために、酸素供給を必要とし得る。
【０００３】
医師はこれらの患者に対して、酸素濃縮器又は医療用酸素の携帯用タンクを処方してよい。通常、特定の酸素流量が処方される（例えば１リットル／分（ＬＰＭ）、２ＬＰＭ、３ＬＰＭ等）。この分野の専門家はまた、これらの患者にとって、運動が、疾病の進行を遅らせ、生活の質を向上させ、患者の寿命を延ばすといった長期的な利益をもたらすことを認識している。しかしながら、トレッドミルやサイクリングマシーンといった、最も穏やかな形態の運動でさえ、これらの患者にとっては激しすぎる。結果として、携帯性の必要性が長年にわたって認識されている。最近まで、この携帯性は、小さな圧縮酸素タンクを使用して促進されてきた。これらのタンクの欠点は、これらが有限量の酸素しか有さないこと、及びこれらを台車の車輪を有するカートに設置する場合、約５０ポンドの重さとなり、重いことである。
【０００４】
酸素濃縮器は、呼吸不全に冒された患者に酸素補給を供給するために、約５０年にわたって使用されている。これらの流量を供給するために使用される従来の酸素濃縮器は、嵩高くて重く、これらを携行しての通常の歩行活動が困難かつ非現実的となるものであった。最近になって、巨大な据え置き型家庭用酸素濃縮器を製造する企業が、携帯用酸素濃縮器、即ちＰＯＣの開発を開始した。ＰＯＣ濃縮器の利点は、これらが理論的には無限に酸素を供給できる点であった。携帯性のためにこれらのデバイスを小型化するために、酸素富化ガスを生成するために必要な様々なシステムが凝縮されている。
【発明の概要】
【０００５】
ある実施形態では、酸素濃縮器装置は：少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び圧縮システムを含む。圧縮システムは、少なくとも１つのキャニスタに連結された圧縮器、及び圧縮器に連結されたモータを含み、圧縮器は動作中に空気を圧縮し、モータは、圧縮器の動作を駆動する外部回転アーマチュアを備える。
【０００６】
ある実施形態では、酸素濃縮器装置は：少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び圧縮システムを含む。圧縮システムは、少なくとも１つのキャニスタに連結された圧縮器、及び圧縮器に連結されて圧縮器の動作を駆動するモータを含み、圧縮器は動作中に空気を圧縮する。圧縮システムは更に、モータに連結された空気移送デバイスを含み、空気移送デバイスは、モータが動作している時に空気流を生成し、生成された空気流はモータの少なくとも一部を通過する。
【０００７】
ある実施形態では、酸素濃縮器装置は、少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び圧縮システムを含む。圧縮システムは、圧縮器を少なくとも１つのキャニスタに連結する圧縮器流出導管を含み、圧縮された空気は圧縮器から少なくとも１つのキャニスタへ、この圧縮器流出導管を通って移送される。酸素濃縮器装置はまた、少なくとも１つの空気移送デバイスを含み、空気移送デバイスは使用中に空気流を生成し、また、空気移送デバイスは、生成された空気流が圧縮器流出導管の少なくとも一部を通過するように位置決めされる。
【０００８】
ある実施形態では、酸素濃縮器装置は、少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び圧縮システムを含む。圧縮システムは、少なくとも１つのキャニスタに連結された圧縮器、及び圧縮器に連結されたモータを含み、圧縮器は動作中に空気を圧縮し、モータは圧縮器の動作を駆動する。酸素濃縮器装置はまた、圧縮器を少なくとも１つのキャニスタに連結する圧縮器流出導管を含み、圧縮された空気は圧縮器から少なくとも１つのキャニスタへ、この圧縮器流出導管を通って移送される。１つ以上のキャニスタの流出口は、排気プロセス中に１つ以上のキャニスタを出て行くガスが、使用中にモータの少なくとも一部；圧縮器の少なくとも一部；圧縮器流出導管の少なくとも一部；又はこれらの組み合わせへと配向されるように位置決めされる。
【０００９】
ある実施形態では、酸素濃縮器装置は、少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び圧縮システムを含む。圧縮システムは、少なくとも１つのキャニスタに連結された圧縮器、及び圧縮器に連結されたモータを含み、圧縮器は動作中に空気を圧縮し、モータは圧縮器の動作を駆動する。酸素濃縮器装置はまた、圧縮器を少なくとも１つのキャニスタに連結する圧縮器流出導管を含み、圧縮された空気は圧縮器から少なくとも１つのキャニスタへ、この圧縮器流出導管を通って移送される。圧縮器流出導管の少なくとも一部は、モータの少なくとも一部に近接して配置され、１つ以上のキャニスタの流出口は、排気プロセス中に１つ以上のキャニスタを出て行くガスが、モータに近接して配置される圧縮器流出導管の少なくとも一部へと配向されるように、また、排気プロセス中に１つ以上のキャニスタを出て行くガスが、使用中に圧縮器流出導管に近接したモータの少なくとも一部へと配向されるように、位置決めされる。
【００１０】
ある実施形態では、酸素濃縮器装置は、少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び圧縮システムを含む。圧縮システムは、少なくとも１つのキャニスタに連結された圧縮器、及び圧縮器に連結されたモータを含み、圧縮器は動作中に空気を圧縮し、モータは圧縮器の動作を駆動する。酸素濃縮器装置はまた、圧縮器を少なくとも１つのキャニスタに連結する圧縮器流出導管を含み、圧縮された空気は圧縮器から少なくとも１つのキャニスタへ、この圧縮器流出導管を通って移送される。空気移送デバイスはモータに連結され、空気移送デバイスは、モータの動作時に空気流を生成する。圧縮器流出導管の少なくとも一部は、モータの少なくとも一部に近接して配置される。１つ以上のキャニスタの流出口は、排気プロセス中に１つ以上のキャニスタを出て行くガスが、モータに近接して配置される圧縮器流出導管の少なくとも一部へと配向されるように、また、排気プロセス中に１つ以上のキャニスタを出て行くガスが、使用中に圧縮器流出導管に近接したモータの少なくとも一部へと配向されるように、位置決めされる。空気移送デバイスは、排気プロセス中にキャニスタを出て行くガスの流れを促進する。
【００１１】
ある実施形態では、酸素富化ガスを酸素濃縮器のユーザに供給する方法は：酸素濃縮器の使用中にユーザの吸入プロファイルの少なくとも一部を自動的に評価すること；酸素濃縮器が生成した酸素富化ガスをユーザに供給することであって、ここで、酸素富化ガスの送達の周期及び／又は期間は、評価した吸入プロファイルに少なくとも部分的に基づく、供給すること；並びに、供給される酸素富化ガスの周期及び／又は期間を、評価した吸入プロファイルの１つ以上の変化に基づいて調整することを含む。
【００１２】
ある実施形態では、酸素富化ガスを酸素濃縮器のユーザに供給する方法は：酸素濃縮器の使用中にユーザの吸入を自動的に検知すること；検知したユーザの吸入に基づいて、ユーザの現在の呼吸速度を自動的に評価すること；酸素濃縮器が生成した酸素富化ガスを、酸素濃縮器からユーザに供給することであって、ここで、供給される酸素富化ガスの送達の周期及び／又は期間は、評価した呼吸速度に少なくとも部分的に基づく、供給すること；並びに、供給される酸素富化ガスの周期及び／又は期間を、自動的に評価した現在の呼吸速度の変化に基づいて調整することを含む。
【００１３】
ある実施形態では、酸素富化ガスを酸素濃縮器のユーザに供給する方法は：検知したユーザの吸入に基づいて、ユーザの吸入空気流量を自動的に評価すること；酸素濃縮器が生成した酸素富化ガスを、酸素濃縮器からユーザに供給することであって、ここで、供給される酸素富化ガスの送達の周期及び／又は期間は、自動的に評価した吸入流量に少なくとも部分的に基づく、供給すること；並びに、供給される酸素富化ガスの周期及び／又は期間を、自動的に評価した吸入流量の変化に基づいて調整することを含む。
【００１４】
ある実施形態では、酸素濃縮器は：少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び、少なくとも１つのキャニスタに連結された圧縮システムであって、動作中に空気を圧縮する、圧縮システムを含む。酸素濃縮器はまた、使用中に装置の周囲圧力を検知することができる圧力センサを含み、圧縮システムの動作は、圧力センサが検知した圧力に少なくとも部分的に基づく。
【００１５】
ある実施形態では、酸素富化ガスを酸素濃縮器のユーザに供給する方法は：圧力センサを用いて周囲圧力を評価すること；圧縮システムを操作して空気を圧縮することであって、圧縮システムの動作は、評価した周囲圧力に少なくとも部分的に基づく、圧縮すること；圧縮した空気を１つ以上のキャニスタへと配向することであって、１つ以上のキャニスタ内の酸素から窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、配向すること；及び、酸素富化ガスをユーザに供給することを含む。
【００１６】
ある実施形態では、酸素濃縮システムは：少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び、少なくとも１つのキャニスタに連結された圧縮システムであって、動作中に空気を圧縮する、圧縮システムを含む。内部電源は圧縮システムに接続され、内部電源は使用中に圧縮システムに電力を供給し、内部電源は内部電源入力ポートを含む。補助電源は、内部電源入力ポートに着脱可能に接続することができる。補助電源は１つ以上のバッテリセル、補助電源入力ポート、及び、使用中に補助電源を内部電源入力ポートに着脱可能に連結するために使用する補助電源出力コネクタを含む。補助電源出力コネクタはまた、補助電源入力ポートに着脱可能に接続することができる。外部充電器は、内部電源及び補助電源に着脱可能に接続することができる。外部充電器は、外部充電器を内部電源入力ポートに着脱可能に接続するため、及び外部充電器を補助電源入力ポートに着脱可能に接続するために使用する、外部充電器出力コネクタを含む。
【００１７】
ある実施形態では、酸素濃縮器システムは：少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び、少なくとも１つのキャニスタに連結された圧縮システムであって、動作中に空気を圧縮する、圧縮システムを含む。内部電源は圧縮システムに連結され、内部電源は使用中に電力を供給し、少なくとも圧縮システムを操作する。内部電源は内部電源入力ポートを備える。補助電源は、内部電源入力ポートに着脱可能に連結可能である。補助電源は：１つ以上のバッテリセル；１つ以上のバッテリセルに連結された制御回路；制御回路に連結された補助電源入力ポート；及び、制御回路に連結された補助電源出力コネクタを含み、補助電源出力コネクタは、使用中に補助電源を内部電源入力ポートに着脱可能に連結するために使用する。制御回路は、使用中に補助電源を通る電流を配向する。
【００１８】
ある実施形態では、気道の連続的な陽圧をユーザに供給する方法は：加圧した空気を、圧縮システムからユーザの顔面に連結されたマスクに供給すること；ユーザの吸入の開始を評価すること；及び、ユーザの吸入の開始を検知した時に、酸素富化ガスを酸素圧縮器からマスクに供給することを含む。
【００１９】
ある実施形態では、気道の連続的な陽圧をユーザに供給する方法は：加圧した空気を、圧縮システムからユーザの顔面に連結されたマスクに供給すること；周囲圧力を評価すること；ユーザの顔面に連結されたマスクに加圧した空気を供給している間、マスク内部の圧力を評価すること；補陽圧力を評価することであって、補陽圧力は、周囲圧力と評価したマスク内部の圧力の関数である、評価すること；ユーザの顔面に連結されたマスクに加圧した空気を供給している間、マスク内部の圧力を自動的に評価すること；評価したマスク内部の圧力を調整した圧力を、自動的に評価した圧力と補陽圧力の関数として評価すること；及び、評価したマスク内部の圧力を調整した圧力が所定の圧力未満である場合に、酸素富化ガスを酸素濃縮器からマスクに供給することを含む。
【００２０】
ある実施形態では、気道の連続的な陽圧をユーザに供給する方法は：加圧した空気を、圧縮システムからユーザの顔面に連結されたマスクに供給することであって、マスクは、マスクからガスが出て行くことができる排気ポートを備える、供給すること；排気ポートを通ってマスクを出て行くガスの流量を自動的に評価すること；排気ポートを通ってマスクを出て行くガスの流量の変化を評価すること；及び、検知した流量の変化がマスクを出て行く流量の減少を示す場合に、酸素富化ガスを酸素濃縮器からマスクに供給することを含む。
【００２１】
ある実施形態では、気道の連続的な陽圧をユーザに供給する方法は：酸素濃縮器を１つ以上の導管に連結すること；加圧した空気を、圧縮システムからユーザの顔面に連結されたマスクに供給すること；及び、酸素富化ガスを、酸素濃縮器から１つ以上の導管に供給することを含む。
【００２２】
ある実施形態では、ユーザに陽圧の排気を提供する方法は：加圧した呼吸ガスのパルスを、圧縮ガスシステムからユーザの顔面に連結されたマスクに供給すること；及び、酸素富化ガスを、酸素濃縮器からマスクに供給することを含む。
【００２３】
ある実施形態では、気道の連続陽圧システムで使用するためのマスクは：ユーザの呼吸オリフィスに実質的に一致する形状を有する本体；使用中に加圧した空気を生成する圧縮システムからの導管を受容するための、第１の導管ポートであって、これを通る１つ以上の導管を介して圧縮システムをマスクに連結可能である、第１の導管ポート；空気から酸素富化ガスを生成する酸素生成器からの導管を受容するための、第２の導管ポートであって、これを通る１つ以上の導管を介して酸素生成器をマスクに連結可能である、第２の導管ポート；及び排気ポートを含み、使用中、マスクの排気ポートを通ってガスが出て行く。
【００２４】
ある実施形態では、酸素濃縮器システムは：少なくとも２つのキャニスタ；少なくとも２つのキャニスタ内に配置されるガス分離吸収剤であって、キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤；及び、少なくとも１つのキャニスタに連結された圧縮システムであって、動作中に空気を圧縮する、圧縮システム；使用中に少なくとも１つのキャニスタからの酸素富化ガスを受容する、少なくとも１つのキャニスタに連結された少なくとも１つの導管；及び、ユーザの口中の１つ以上の歯に着脱可能に連結可能であるマウスピースであって、使用中、酸素富化ガスはこのマウスピースを介してユーザの口へと配向される、マウスピースを含む。
【００２５】
ある実施形態では、酸素濃縮器装置を操作する方法は：酸素濃縮器のシャットダウンシーケンス中に、１つ以上のキャニスタの内部の圧力が周囲圧力より高くなるように、酸素富化ガスで１つ以上のキャニスタを自動的に加圧することを含む。
【００２６】
本発明の利点は、実施形態に関する以下の詳細な説明から、及び添付の図面の参照によって、当業者には明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、酸素濃縮器の構成部品の概略図である。
【図２】図２は、酸素濃縮器の主構成部品の側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、圧縮システムの側面斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、熱交換導管を含む圧縮システムの側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、酸素濃縮器の流出口構成部品の概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、酸素濃縮器のための流出導管を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、酸素濃縮器のための代替の流出導管を示す。
【図５】図５は、分解状態のキャニスタシステムの斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは、キャニスタシステムの端部の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、組立てた状態における、図６Ａに示したキャニスタシステムの端部を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、図５及び６Ａに示したキャニスタシステムの反対側の端部の斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、組立てた状態における、図７Ａに示したキャニスタシステムの反対側の端部を示す。
【図８】図８は、酸素濃縮器システムに連結された外部充電器を示す。
【図９】図９は、酸素濃縮器システムに連結された補助電源を示す。
【図１０】図１０は、補助電源制御回路の概略図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、酸素濃縮器システムに連結された補助電源、及び補助電源に連結された外部充電器を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、補助電源の入力ポートに連結された、副電源の出力コネクタを示す。
【図１２】図１２は、酸素濃縮器からの酸素富化ガスの供給に関する様々なプロファイルを示す。
【図１３】図１３は、酸素濃縮器用の外側ハウジングを示す。
【図１４】図１４は、酸素濃縮器用の制御パネルを示す。
【図１５】図１５は、陽圧治療に使用するマスクの実施形態を示す。
【図１６】図１６は、陽圧治療システムの概略図である。
【図１７】図１７は、陽圧治療システムの代替実施形態の概略図である。
【図１８】図１８は、排気装置システムの概略図である。
【図１９】図１９は、排気装置システムの代替実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、様々な改変及び代替形態を許容するものであるが、そのうちの特定の実施例を例として図示し、また、ここで詳細に説明する。しかしながら、これらの図面及びそれに関する詳細な説明は、ここに開示した特定の形態に本発明を限定することを意図したものではなく、反対に、添付の請求項によって定義される本発明の精神及び範囲に属する全ての改変、均等物及び代替形態を包含することを意図したものであることを理解するべきである。
【００２９】
本発明は特定のデバイス又は方法に限定されるものではなく、これらは当然変化し得ることを理解されたい。また、ここで使用する術語は、特定の実施形態を説明する目的のみのものであり、限定することを意図したものではないことも理解されたい。表題は構成目的のためだけのものであり、説明及び請求項を限定又は解釈するために使用しているものではない。本明細書及び添付の請求項で使用されているように、「ａ」「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、そうでないことが内容から明確に規定されない限り、単数及び複数の指示物を含む。更に、単語「し得る、であってよい（ｍａｙ）」は、本出願全体を通して許容の意味（即ち「する能力を有する（ｈａｖｉｎｇ  ｔｈｅ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｔｏ）」、「することができる（ｂｅｉｎｇ  ａｂｌｅ  ｔｏ）」で使用されており、強制の意味（即ち「しなければならない（ｍｕｓｔ）」）で使用されているものではない。用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」及びその変形は、「含むが、それに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」を意味する。
【００３０】
ここで使用する用語「連結された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」は、１つ以上の物体又は構成部品の間の、直接接続又は間接接続（例えば１つ以上の介在を有する接続）を意味する。句「接続された（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」は、物体又は構成部品が互いに直接接続されるような、物体又は構成部品の間の直接接続を意味する。ここで使用するように、句「得る（ｏｂｔａｉｎｉｎｇ）」は、デバイスを購入する又は構成することを意味する。
【００３１】
図１は、ある実施形態による酸素濃縮器１００の概略図を示す。酸素濃縮器１００は、空気流から酸素を濃縮して、酸素富化ガスをユーザに供給し得る。ここで使用するように、「酸素富化ガス」は、少なくとも約５０％の酸素、少なくとも約６０％の酸素、少なくとも約７０％の酸素、少なくとも約８０％の酸素、少なくとも約９０％の酸素、少なくとも約９５％の酸素、少なくとも約９８％の酸素、又は少なくとも約９９％の酸素を含んでなる。
【００３２】
酸素濃縮器１００は、携帯用酸素濃縮器であってよい。例えば、酸素濃縮器１００は、酸素濃縮器を手で持って、及び／又はキャリングケースに入れて運搬することができるような重量及びサイズを有してよい。ある実施形態では、酸素濃縮器１００は、約２０ポンド未満、約１５ポンド未満、約１０ポンド未満、又は約５ポンド未満の重量を有する。ある実施形態では、酸素濃縮器１００は、約１０００立方インチ未満、約７５０立方インチ未満、約５００立方インチ未満、約２５０立方インチ未満、又は約２００立方インチ未満の体積を有する。
【００３３】
ガス分離吸収剤を含むキャニスタ３０２及び３０４中の周囲空気に加圧することによって、周囲空気から酸素を回収してよい。酸素濃縮器内で使用できるガス分離吸収剤は、空気流から少なくとも窒素を分離して、酸素富化ガスを生成することができる。ガス分離吸収剤の例は、空気流から窒素を分離することができる分子篩を含む。酸素濃縮器内で使用してよい吸収剤の例は、圧力を上昇させた状態で空気流中の酸素から窒素を分離することができるゼオライト（天然）又は合成結晶アルミノシリケートを含むが、これらに限定されるものではない。使用してよい合成結晶アルミノシリケートの例は、以下を含んでよいがこれらに限定されるものではない：ＵＯＰ  ＬＬＣ（デスプレインズ、ＩＷ）から入手可能なＯＸＹＳＩＶ吸収剤；Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ（コロンビア、メリーランド州）から入手可能なＳＹＬＯＢＥＡＤ吸収剤；ＣＥＣＡ  Ｓ．Ａ．（パリ、フランス）から入手可能なＳＩＬＩＰＯＲＩＴＥ吸収剤；Ｚｅｏｃｈｅｍ  ＡＧ（ウエティコン、スイス）から入手可能なＺＥＯＣＨＥＭ吸収剤；及びＡｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，  Ｉｎｃ．（アレンタウン、ペンシルバニア州）から入手可能なＡｇＬｉＬＳＸ吸収剤。
【００３４】
図１に示すように、空気は空気流入口１０６を通って酸素濃縮器に入ってよい。圧縮システム２００によって空気を空気流入口１０６へと引き込んでよい。圧縮システム２００は酸素濃縮器の周辺から空気を引き込み、その空気を圧縮して、圧縮した空気をキャニスタ３０２及び３０４の一方又は両方に送り込むことができる。ある実施形態では、流入口マフラー１０８を空気流入口１０６に連結して、圧縮システム２００によって酸素生成器に引き込まれた空気によって生成される音声を低減してよい。ある実施形態では、流入口マフラー１０８は、湿気及び音声を吸収するマフラーであってよい。例えば、（水吸収ポリマー材料又はゼオライト材料等の）水吸収材料を使用して、流入する空気からの水の除去と、空気流入口１０６内へと通過してゆく空気による音声の低減との両方を行ってよい。
【００３５】
圧縮システム２００は、空気を圧縮できる１つ以上の圧縮器を含んでよい。圧縮システム２００によって生成される加圧した空気を、キャニスタ３０２及び３０４の一方又は両方に送り込んでよい。いくつかの実施形態では、およそ、１平方インチあたり１３〜２０ポンド（１３〜２０ｐｓｉ）の範囲の圧力まで、周囲空気をキャニスタ内で加圧してよい。キャニスタ内に配置するガス分離吸収剤のタイプに応じて、その他の圧力を使用してもよい。
【００３６】
各キャニスタ３０２／３０４には、流入口バルブ１２２／１２４及び流出口バルブ１３２／１３４を連結する。図１に示すように、流入口バルブ１２２をキャニスタ３０２に連結し、流入口バルブ１２４をキャニスタ３０４に連結する。流出口バルブ１３２をキャニスタ３０２に連結し、流出口バルブ１３４をキャニスタ３０４に連結する。流入口バルブ１２２／１２４を使用して、圧縮システム２００から各キャニスタへの空気の通過を制御する。流出口バルブ１３２／１３４を使用して、排出プロセス中に各キャニスタからガスを放出する。いくつかの実施形態では、流入口バルブ１２２／１２４及び流出口バルブ１３２／１３４は、シリコンプランジャソレノイドバルブであってよい。しかしながら、その他のタイプのバルブを使用してよい。プランジャバルブは、その他の種類のバルブに比べて、静かでありかつ滑りが少ないという利点をもたらす。
【００３７】
ある実施形態では、加圧した空気をキャニスタ３０２又は３０４の一方に送り、その間もう一方のキャニスタは排気されている。例えば、使用中、流入口バルブ１２２が開いている間、流入口バルブ１２４は閉じている。圧縮システム２００からの加圧した空気がキャニスタ３０２に送り込まれている間、流入口バルブ１２４によって、キャニスタ３０４への流入は阻止される。ある実施形態では、コントローラ４００を、バルブ１２２、１２４、１３２及び１３４に電気的に接続する。コントローラ４００は、メモリ４２０に記憶されたプログラム指示を実行することができる１つ以上のプロセッサ４１０を含む。プログラム指示は、酸素濃縮器を操作するために使用される、事前に定義された様々な方法を実行することができる。コントローラ４００は、流入口バルブ１２２及び１２４を、これらが互いに対して反対の相となるように、即ち流入口バルブ１２２又は１２４の一方が開いているとき、バルブのもう一方は閉じているように、操作するためのプログラム指示を含んでよい。キャニスタ３０２の加圧中、流出口バルブ１３２は閉じており、流出口バルブ１３４は開いている。流入口バルブと同様に、流出口バルブ１３２及び１３４を、互いに対して反対の相となるように操作する。いくつかの実施形態では、流入口バルブ及び流出口バルブを開くために使用する電圧及び電圧の印加期間を、コントローラ４００によって制御してよい。
【００３８】
チェックバルブ１４２及び１４４を、それぞれキャニスタ３０２及び３０４に連結する。チェックバルブ１４２及び１４４は、キャニスタが加圧され、排気される際に発生する圧力差によって受動的に操作される一方向バルブである。チェックバルブ１４２及び１４４をキャニスタに連結して、キャニスタの加圧中に生成される酸素をキャニスタから流出させることができ、また、酸素又は他のいずれのガスがキャニスタ内へと逆流するのを阻止することができる。このようにして、チェックバルブ１４２及び１４４は、加圧中に酸素富化ガスがそれぞれのキャニスタを出て行くことができるようにする一方向バルブとして作用する。
【００３９】
例示的実施形態では、圧縮システム２００で生成されキャニスタ３０２へと通過してゆく圧縮した空気によって、キャニスタ３０２を加圧する。キャニスタ３０２の加圧中、流入口バルブ１２２は開いており、流出口バルブ１３２は閉じており、流入口バルブ１２４は閉じており、流出口バルブ１３４は開いている。流出口バルブ１３２が閉じている時に流出口バルブ１３４は開いており、これにより、キャニスタ３０２を加圧している間に、実質的に同時にキャニスタ３０４の排気を行うことができる。キャニスタ内の圧力がチェックバルブ１４２を開くのに十分となるまで、キャニスタ３０２を加圧する。キャニスタ３０２内で生成された酸素富化ガスはチェックバルブを通って出て行き、ある実施形態では、アキュムレータ１０６で回収される。
【００４０】
しばらく経つと、ガス分離吸収剤が窒素で飽和し、流入する空気からの相当量の窒素を分離することができなくなる。この状態には通常、酸素富化ガスの生成が所定の時間行われた後で到達する。上述の実施形態では、キャニスタ３０２内のガス分離吸収剤がこの状態に到達すると、圧縮した空気の流入を停止し、キャニスタ３０２を排気して窒素を除去する。排気中、流入口バルブ１２２は閉じており、流出口バルブ１３２は開いている。キャニスタ３０２を排気している間、キャニスタ３０４は加圧され、上述のものと同じ様式で酸素富化ガスを生成する。キャニスタ３０４の加圧は、流出口バルブ１３４を閉じて流入口バルブ１２４を開くことによって達成される。酸素富化ガスはチェックバルブ１４４を通ってキャニスタ３０４を出て行く。
【００４１】
キャニスタ３０２の排気中は流出口バルブ１３２を開き、これにより、加圧したガス（主に窒素）が濃縮器流出口１３０を通ってキャニスタを出て行くことができる。ある実施形態では、マフラー１３３を通して排気したガスを配向し、キャニスタから加圧したガスを放出することで生成される騒音を低減してよい。ガスをキャニスタ３０２から放出すると、キャニスタ内の圧力が下がり、ガス分離吸収剤から窒素が脱離することができる。放出された窒素は流出口１３０を通ってキャニスタを出て行き、キャニスタをリセットして、空気流から酸素を新たに分離することができる状態にする。マフラー１３３は連続気泡フォーム（又は別の材料）を含んでよく、これにより、酸素濃縮器を出て行くガスによる音声を抑える。いくつかの実施形態では、酸素濃縮器の動作が５０デシベル未満の音量となるように、空気の流入及びガスの流出のための消音用構成部品／技術の組み合わせを設けてよい。
【００４２】
ある実施形態では、キャニスタ３０４から窒素を排気する際に、酸素富化ガスの一部をキャニスタ３０２からキャニスタ３０４に移送してよい。キャニスタ３０４の排気中のキャニスタ３０２からキャニスタ３０４への酸素富化ガスの移送により、キャニスタから窒素（及びその他のガス）を更にパージするのを助けることができる。ある実施形態では、酸素富化ガスは、２つのキャニスタ間の流れ制限器１５１、１５３及び１５５を通って移動してよい。流れ制限器１５１はトリクル流れ制限器であってよい。流れ制限器１５１は例えば、０．００９Ｄ流れ制限器であってよい（例えば、流れ制限器は、それが入っているチューブの直径より小さい半径０．００９インチを有する）。流れ制限器１５３及び１５５は０．０１３Ｄ流れ制限器であってよい。
【００４３】
酸素富化ガスの流れを、バルブ１５２及びバルブ１５４も使用して制御する。バルブ１５２及びバルブ１５４を、排気プロセス中の短期間だけ開いて（及び、反対に閉じて）、パージするキャニスタからの過剰な酸素の損失を防止してよい。それ以外の期間についても考慮する。例示的な実施形態では、キャニスタ３０２を排気し、キャニスタ３０４で生成された酸素富化ガスの一部をキャニスタ３０２へと通過させることにより、キャニスタ３０２をパージすることが望ましい。酸素富化ガスの一部は、キャニスタ３０４の加圧に際して、キャニスタ３０２の排気中に流れ制限器１５１を通ってキャニスタ３０２へと進む。更なる酸素富化ガスが、キャニスタ３０４からバルブ１５４及び流れ制限器１５５を通ってキャニスタ３０２へと進む。移送プロセス中、バルブ１５２は閉じたままであってよく、又は、更なる酸素富化ガスが必要である場合は開いてよい。バルブ１５４の制御された開放と連結した、流れ制限器１５１及び１５５の適切な選択によって、制御された量の酸素富化ガスをキャニスタ３０４からキャニスタ３０２に送ることができる。ある実施形態では、酸素富化ガスの制御された量は、キャニスタ３０２をパージし、キャニスタ３０２の排気バルブ１３２からの酸素富化ガスの損失を最小化するために十分な量である。この実施形態ではキャニスタ３０２の排気について説明しているが、同一のプロセスを用いて、流れ制限器１５１、バルブ１５２及び流れ制限器１５３を使用してキャニスタ３０４を排気することもできることを理解するべきである。
【００４４】
均等化／排気バルブ１５２／１５４の対は、流れ制限器１５３及び１５５と恊働して、２つのキャニスタ間の空気流のバランスを最適化する。これにより、キャニスタの一方からの酸素富化ガスを用いたもう一方のキャニスタの排気のための、流れのより良好な制御が可能となり得る。また、これは、２つのキャニスタ間の流れのより良好な配向ももたらし得る。流れバルブ１５２／１５４を双方向バルブとして操作し得る限り、これらのバルブを通る流量は、バルブを通って流れる流体の方向に応じて変化することが分かっている。例えば、キャニスタ３０４からキャニスタ３０２へと流れる酸素富化ガスは、バルブ１５２を通る際に、キャニスタ３０２からキャニスタ３０４へと流れる酸素富化ガスがバルブ１５２を通るよりも大きな流量を有する。仮に単一のバルブを使用すると、最終的にキャニスタ間での酸素富化ガスの送達が多すぎるか又は少なすぎるようになり、時間が経つと、キャニスタは異なる量の酸素富化ガスを生成し始める。対向するバルブ及び流れ制限器を平行な空気流路で使用することにより、２つのキャニスタ間の酸素流のパターンを均等化し得る。流れを均等化することで、複数のサイクルにわたってユーザが安定した量の酸素を利用できるようになり得、また、もう一方のキャニスタをパージするために所定の量の酸素を用いることができるようにもなり得る。いくつかの実施形態では、空気流路は流れ制限器を有さなくてよく、その代わりに、ビルトイン抵抗を備えたバルブを有してよく、又は、空気流路自体が抵抗を提供するような小さい半径を有してよい。
【００４５】
時折、酸素濃縮器をある期間だけシャットダウンしてよい。酸素濃縮器をシャットダウンする際、キャニスタ内の温度を、圧縮システムからの断熱的熱の損失によって低下させてよい。温度が下がると、キャニスタ内でガスが占める体積も減少する。キャニスタの冷却はキャニスタ内の陰圧を引き起こし得る。キャニスタへ、及びキャニスタからつながっているバルブ（例えばバルブ１２２、１２４、１３２、及び１３４）は、密閉されるのではなく、動的に封止される。よって、シャットダウン後に外気がキャニスタに入り、圧力の差を調節し得る。外気がキャニスタに入ると、空気が冷却されるにつれて、外気からの湿気がキャニスタ内で凝縮され得る。キャニスタ内での水の凝縮は、ガス分離吸収剤の漸進的な崩壊を引き起こし得て、ガス分離吸収剤の酸素富化ガス生成能力を着実に低下させる。
【００４６】
ある実施形態では、シャットダウン前に両キャニスタを加圧することにより、酸素濃縮器のシャットダウン後に外気がキャニスタに入るのを阻止してよい。キャニスタを陽圧下に保持することにより、キャニスタ内の空気の内圧によってバルブを密閉閉鎖位置へと動かしてよい。ある実施形態では、シャットダウン時のキャニスタ内の圧力は、少なくとも周囲圧力より大きくするべきである。ここで使用するように、用語「周囲圧力（ａｍｂｉｅｎｔ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）」は、酸素生成器が配置されている環境の圧力（例えば室内、野外、飛行機内の圧力等）を意味する。ある実施形態では、シャットダウン時のキャニスタ内の圧力は、少なくとも標準大気圧より大きい（即ち、７６０ｍｍＨｇ（Ｔｏｒｒ）、１気圧、１０１，３２５Ｐａより大きい）。ある実施形態では、シャットダウン時のキャニスタ内の圧力は、大気圧の少なくとも約１．１倍；大気圧の少なくとも約１．５倍；又は大気圧の少なくとも約２倍より大きい。
【００４７】
ある実施形態では、キャニスタの加圧は、圧縮システムから各キャニスタに加圧した空気を配向し、全てのバルブを閉じて、加圧した空気をキャニスタ内に閉じ込めることによって達成してよい。例示的な実施形態では、シャットダウンシーケンスが開始されると、流入口バルブ１２２及び１２４が開き、流出口バルブ１３２及び１３４が閉じる。流入口バルブ１２２及び１２４は共通の導管によって共に接合されているため、両キャニスタ３０２及び３０４は、一方のキャニスタからの空気又は酸素富化ガスがもう一方のキャニスタに移送され得ることにより、加圧され得る。このような状況は、圧縮システムと２つの流入口バルブとの間の経路においてこのような移送が発生することができる場合に起こり得る。酸素生成器は加圧／排気交互モードで動作するため、少なくとも１つのキャニスタが任意の時点で加圧状態となることになる。代替実施形態では、圧縮システム２００の動作によって各キャニスタ内で圧力を上昇させてよい。流入口バルブ１２２及び１２４が開いている時、キャニスタ３０２とキャニスタ３０４の間の圧力が均等化されるが、両キャニスタの均等化された圧力は、シャットダウン中に空気がキャニスタに入るのを阻止するには十分でないことがある。空気がキャニスタに入るのを確実に阻止するために、圧縮システム２００は、両キャニスタ内の圧力を、少なくとも周囲圧力より大きい圧力まで上昇させるのに十分な時間、動作してよい。キャニスタの加圧方法に関わらず、キャニスタを加圧すると、流入口バルブ１２２及び１２４は閉じて、キャニスタ内に加圧した空気を閉じ込め、これにより、シャットダウン期間中にキャニスタに空気が入るのを阻止する。
【００４８】
図２を参照すると、酸素濃縮器１００の実施形態が示されている。酸素濃縮器１００は、圧縮システム２００、キャニスタアセンブリ３００、及び外側ハウジング１７０内に配置された電源１８０を含む。離流入口１０１を外側ハウジング１７０に配置し、環境からの空気が酸素濃縮器１００に入ることができるようにする。流入口１０１により、空気が区画内に流れ込んで、その区画内の構成部品の冷却を補助することができるようにしてよい。電源１８０は、酸素濃縮器１００の電力源を提供する。圧縮システム２００は、流入口１０６及びマフラー１０８を通して空気を引き込む。マフラー１０８は、圧縮システムが引き込む空気の騒音を低減してよく、また、流入する空気から水分を除去するための乾燥剤を含んでもよい。酸素濃縮器１００は、酸素濃縮器から空気及びその他のガスを排気するために使用するファン１７２を更に備えてよい。
【００４９】
圧縮システム
いくつかの実施形態では、圧縮システム２００は１つ以上の圧縮器を含む。別の実施形態では、圧縮システム２００は、キャニスタシステム３００の全てのキャニスタに連結された単一の圧縮器を含む。ここで図３Ａ及び３Ｂを参照すると、圧縮器２１０及びモータ２２０を含む圧縮システム２００が示されている。モータ２２０は圧縮器２１０に連結され、圧縮機構を動作させるために、圧縮器に動力を供給する。例えば、モータ２２０は、空気を圧縮する圧縮器の構成部品の周期的な運動を引き起こす、回転する構成部品を提供するモータであってよい。圧縮器２１０がピストン型圧縮器である場合、モータ２２０は、圧縮器２１０のピストンの往復運動を引き起こす動力を供給する。ピストンの往復運動により、圧縮器２１０による圧縮した空気の生成が起こる。圧縮した空気の圧力は、部分的に、圧縮器が動作する速度（例えば、ピストンが往復運動する速さ）によって評価される。従って、モータ２２０は、圧縮器２１０が生成する空気の圧力を動的に制御するために様々な速度で動作可能である、速度可変モータであってよい。
【００５０】
ある実施形態では、圧縮器２１０は、ピストンを有する単一ヘッド揺動タイプの圧縮器を含む。ダイアフラム圧縮器、他のタイプのピストン型圧縮器等、その他のタイプの圧縮器を使用してもよい。モータ２２０はＤＣ又はＡＣモータであってよく、圧縮器２１０の圧縮用構成部品に動力を供給する。ある実施形態では、モータ２２０はブラシレスＤＣモータであってよい。モータ２２０は、様々な速度で圧縮器２１０の圧縮用構成部品を動作させることができる速度可変モータであってよい。図１に示すように、モータ２２０はコントローラ４００に連結されてよく、コントローラ４００は動作信号をモータに送り、モータの動作を制御する。
【００５１】
圧縮システム２００は本質的に相当量の熱を生成する。熱はモータ２２０の電力消費、及び電力の機械的運動への変換によって発生する。圧縮器２１０は、圧縮器構成部品の動作に対する、圧縮される空気による抵抗が増大することによって熱を生成する。また、圧縮器２１０による空気の断熱的圧縮によっても、熱が本質的に生成される。よって、空気の連続的加圧は、エンクロージャ内で熱を生成する。その上、電源１８０は、電力を圧縮システム２００に供給する際に熱を生成し得る。更に、酸素濃縮器のユーザは、屋内よりも高い環境温度である、条件が整備されていない環境（例えば屋外）で、デバイスを動作させ得るため、流入する空気が既に加熱された状態である。
【００５２】
酸素濃縮器１００の内部で生成される熱は、問題を発生させる可能性がある。酸素生成器用の電源として、その長寿命及び軽量から、リチウムイオンバッテリが一般に使用される。しかしながら、リチウムイオンバッテリパックは温度が上昇すると危険であり、危険なほど高い電源温度が検知された際にシステムをシャットダウンするために、酸素濃縮器１００に安全制御を設ける。その上、酸素濃縮器１００の内部温度が上昇すると、濃縮器で生成される酸素の量が減少し得る。これは部分的には、高温になると、所定量の空気中の酸素の量が減少することによる。生成される酸素の量が所定量未満に減少した場合、酸素濃縮器システムを自動的にシャットダウンしてよい。
【００５３】
酸素濃縮器のコンパクトな特性により、熱の放散は困難となる可能性がある。その解決法は、典型的には、エンクロージャを通る冷却空気流を生成するための１つ以上のファンを使用することに関わる。しかしながら、このような解決法は、電源から更なる電力を必要とし、従って、酸素濃縮器の携帯使用時間を短縮してしまう。ある実施形態では、モータ２１０が生成した機械動力を利用する受動冷却システムを利用してよい。図３Ａ及び３Ｂを参照すると、圧縮システム２００は、外部回転アーマチュア２３０を有するモータ２２０を含む。具体的には、モータ２２０（例えばＤＣモータ）のアーマチュア２３０は、アーマチュアを駆動する定常場の周囲に巻かれている。モータ２２０はシステム全体に対して多くの熱をもたらすため、モータの熱を引き出してエンクロージャ外に掃出すことは有益である。外部が高速で回転しているため、モータの主要な構成部品及びその中に存在する空気の相対速度は極めて高い。アーマチュアの表面積は、それが外部に設置されている方が、内部に設置されている場合よりも大きい。熱交換速度は表面積及び相対速度の２乗に比例するため、外部に設置した表面積の大きいアーマチュアを使用することにより、モータ２２０から熱を放散する能力が向上する。アーマチュアを外部に設置することによる冷却効率の向上により、１つ以上の冷却ファンを削除することができ、酸素濃縮器内部を適切な温度範囲に維持しながら、重量及び電力消費を低減することができる。その上、外部に設置されたアーマチュアの回転により、モータに近接する空気の動きが生成され、更なる冷却が生成される。
【００５４】
更に、外部回転アーマチュアはモータの効率を補助してよく、生成される熱を減少させることができる。外部回転アーマチュアを有するモータは、内燃機関でフライホイールが作動するのと同様の方法で動作する。モータが圧縮器を駆動している時、低圧状態では回転に対する抵抗は小さい。圧縮空気の圧力がより高くなると、モータの回転に対する抵抗はより大きくなる。結果として、モータは一定の理想的な回転安定性を維持せず、代わりに、圧縮器の圧力要件に応じてモータの回転は急上昇したり低下したりする。モータの回転が上昇して低下するこの傾向は非効率的であり、従って熱を発生させる。外部アーマチュアの使用は、モータにより大きな角運動量を付加し、これにより、モータの可変抵抗に対する補償がもたらされる。モータはこれまでのように激しく作動する必要がないため、モータが生成する熱を低減し得る。
【００５５】
ある実施形態では、空気移送デバイス２４０を外部回転アーマチュア２３０に連結することにより、冷却効率を更に向上させてよい。ある実施形態では、空気移送デバイス２４０は外部アーマチュア２３０に連結され、これにより、空気移送デバイスは、外部アーマチュアの回転によって、モータの少なくとも一部にわたって進む空気流を生成する。ある実施形態では、空気移送デバイスはアーマチュアに連結された１つ以上のファン羽根を含む。ある実施形態では、空気移送デバイスが、外部回転アーマチュアの運動によって回転されるインペラのように作用するよう、環状リングに複数のファン羽根を配設してよい。図３Ａ及び３Ｂに示すように、空気移送デバイス２４０は外部アーマチュア２３０の外面に、モータと位置合わせして設置してよい。空気移送デバイスをアーマチュアに設置することにより、外部回転アーマチュアの主要部分に向けて空気流を配向することができ、これにより使用中に冷却効果がもたらされる。ある実施形態では、空気移送デバイスは、外部回転アーマチュアの大部分が空気流経路内にあるように、空気流を配向する。
【００５６】
更に、図３Ａ及び３Ｂを参照すると、圧縮器２１０が加圧した空気は、圧縮器流出口２１２において圧縮器２１０を出る。圧縮器流出導管２５０を圧縮器流出口２１２に連結して、圧縮した空気をキャニスタシステム３００に移送する。既に記したように、空気の圧縮により、空気の温度の上昇が引き起こされる。この温度上昇は、酸素生成器の効率にとって有害となる可能性がある。加圧した空気の温度を低下させるために、圧縮器流出導管２５０を、空気移送デバイス２４０が生成した空気流経路内に配置する。圧縮器流出導管２５０の少なくとも一部を、モータ２２０に近接して位置決めしてよい。よって、空気移送デバイスが生成した空気流は、モータ２２０及び圧縮器流出導管２５０の両方に接触してよい。ある実施形態では、圧縮器流出導管２５０の大部分をモータ２２０に近接して位置決めする。ある実施形態では、図３Ｂに示すように、圧縮器流出導管２５０をモータ２２０の周囲に巻き付ける。
【００５７】
ある実施形態では、圧縮器流出導管２５０は、熱交換金属からなる。よって、圧縮器流出導管２５０は、空気の圧縮によって本質的に発生する熱を除去するための熱交換器として作用することができる。圧縮した空気から熱を除去することにより、所定の体積中の酸素分子の数が増加する。結果として、各加圧スイングサイクル中に各キャニスタが生成できる酸素の量を増加させ得る。
【００５８】
ここで説明した熱放散機構は、受動様式であるか、又は酸素濃縮器システムに必要な要素を利用する。よって、例えば、追加の電力を必要とするシステムを使用することなく、熱の放散を増大させ得る。追加の電力が必要でないため、バッテリパックの寿命を延長させ得、また、酸素濃縮器のサイズ及び重量を最小化し得る。同様に、追加のボックスファン又は冷却ユニットの使用を削除し得る。これらの追加の特徴を削除することで、酸素濃縮器の重量及び電力消費を低減する。
【００５９】
上述のように、空気の断熱的圧縮により、空気の温度が上昇する。キャニスタシステム３００中のキャニスタの排気中、キャニスタから放出されるガスの圧力は低下する。キャニスタ内のガスの断熱的減圧により、ガスの温度は、それが排気されるにつれて低下する。ある実施形態では、キャニスタシステム３００から排気される冷却されたガスは、電源１８０及び圧縮システム２００へと配向される。ある実施形態では、圧縮システム２００のベース３１５は、キャニスタからの排気されたガスを受容する。排気されたガス３２７はベース３１５を通って、ベースの流出口３２５及び電源１８０へと配向される。上述のように、排気されたガスはガスの減圧によって冷却されているため、電源の受動冷却をもたらす。圧縮システムの動作時、空気移送デバイスは冷却された排気されたガスを集め、このガスを圧縮システム２００のモータへと配向する。ファン１７２もまた、排出されたガスを圧縮システム２００にわたって、そしてエンクロージャ１７０の外へと配向するのを補助してよい。このようにして、バッテリからのいずれの更なる電力要求も必要とせずに、追加の冷却を得てよい。
【００６０】
流出口システム
一つ以上のキャニスタに連結された流出口システムは、酸素富化ガスをユーザに供給するための１つ以上の導管を含む。ある実施形態では、図１に概略的に示すように、キャニスタ３０２及び３０４の両方で生成された酸素富化ガスを、それぞれチェックバルブ１４２及び１４４を通してアキュムレータ１０６に回収する。キャニスタを出て行く酸素富化ガスを、ユーザに供給される前に、酸素アキュムレータ１０６に回収してよい。いくつかの実施形態では、アキュムレータ１０６に、ユーザに酸素富化ガスを供給するためのチューブを連結してよい。酸素富化ガスを、酸素富化ガスをユーザの口及び／又は鼻に移送する気道送達デバイスを通して、ユーザに供給してよい。ある実施形態では、流出口は、酸素をユーザの鼻及び／又は口に配向する、ユーザの鼻に直接連結しなくてよいチューブを含む。
【００６１】
ここで図４Ａを参照すると、酸素濃縮器用の流出口システムのある実施形態の概略図が示されている。供給バルブを流出チューブに連結して、アキュムレータ１０６からユーザへの酸素富化ガスの放出を制御してよい。ある実施形態では、供給バルブ１６０は電磁起動プランジャバルブである。供給バルブ１６０をコントローラ４００で起動し、ユーザへの酸素富化ガスの送達を制御する。供給バルブ１６０の起動は、圧力スイング吸収プロセスとタイミングを合わせたり、又は同期させたりはされない。代わりに、いくつかの実施形態では、起動は患者の呼吸と同期される。更に、供給バルブ１６０は、酸素富化ガスを供給するための臨床的に効果的な流れプロファイルを確立するのを助けるために、多段階起動を有してよい。
【００６２】
図４Ａに示すように、アキュムレータ１０６中の酸素富化ガスは、供給バルブ１６０を通って膨張チャンバ１７０へ進む。ある実施形態では、膨張チャンバは、チャンバを通過するガスの酸素濃度を決定するために使用することができる１つ以上のデバイスを含んでよい。膨張チャンバ１７０中の酸素富化ガスは、供給バルブ１６０によるアキュムレータからのガスの放出によって一時的に形成され、その後小さなオリフィスである流れ制限器１７５を通って流量センサ１８５へ、そして粒子フィルタ１８７へと抜き取られる。流れ制限器１７５は０．０２５Ｄ流れ制限器であってよい。その他のタイプ及びサイズの流れ制限器を使用してもよい。いくつかの実施形態では、ハウジング内の空気流路の直径を、制限された空気流を生成するために制限してよい。流量センサ１８５は、導管を通って流れるガスの量を評価することができるいずれのセンサであってよい。粒子フィルタ１８７を用いて、酸素富化ガスをユーザに送達する前に、バクテリア、塵、顆粒等をフィルタリングしてよい。酸素富化ガスはフィルタ１８７を通って、酸素富化ガスを導管１９２を通してユーザ及び圧力センサ１９４へと送るコネクタ１９０へと流れる。供給バルブ１６０のプログラムされた起動と連結された、流出経路の流体動力学により、正確な時点において、また、鼻孔から出て大気中へ流れて無駄になってしまう後退流を生み出すいずれの過剰な流量もなく、患者の肺に迅速に送達することを確実にするような流れプロファイルで、酸素のボーラスが供給される。
【００６３】
膨張チャンバ１７０は、チャンバを通過するガスの酸素濃度を決定するために使用することができる１つ以上の酸素センサを含んでよい。ある実施形態では、膨張チャンバ１７０を通過するガスの酸素濃度は、酸素センサ１６５を用いて評価される。酸素センサは、ガス中の酸素を検知することができるデバイスである。酸素センサの例としては、超音波酸素センサ、電子酸素センサ、及び光学酸素センサが挙げられるが、これらに限定されない。ある実施形態では、酸素センサ１６５は、超音波エミッタ１６６及び超音波レシーバ１６８を含む超音波酸素センサである。いくつかの実施形態では、超音波エミッタ１６６は複数の超音波エミッタを含んでよく、超音波レシーバ１６８は複数の超音波レシーバを含んでよい。複数のエミッタ／レシーバを含む実施形態では、複数の超音波エミッタ及び複数の超音波レシーバを、軸方向に（例えば、軸方向位置合わせに垂直であってよいガス混合物流路を横切って）位置合わせしてよい。膨張チャンバ内の酸素の感知に関する更なる詳細は、例えば２００９年３月１２日に公開された、「酸素濃縮器装置及び方法」という名称の米国公開特許出願第２００９−００６５００７号に見ることができる。
【００６４】
流量センサ１８５を用いて、流出システムを通って流れるガスの流量を決定してよい。使用してよい流量センサとしては以下が挙げられるが、これらに限定されるものではない：ダイアフラム／ベローズ流量計；ロータリ流量計（例えばホール効果流量計）；タービン流量計；オリフィス流量計；及び超音波流量計。流量センサ１８５をコントローラ４００に連結してよい。流出システムを通って流れるガスの量は、ユーザの呼吸体積の指標となり得る。流出システムを通って流れるガスの流量の変化を用いて、ユーザの呼吸量を決定してもよい。コントローラ４００は、流量センサ１８５で評価されるようなユーザの呼吸量及び／又は呼吸体積に基づいて、供給バルブ１６０の起動を制御してよい。
【００６５】
いくつかの実施形態では、超音波センサシステム１６５と、例えば流量センサ１８５とによって、供給される酸素の実際の量の測定を提供してよい。例えば、流量センサ１８５は、供給されるガスの体積を（流量に基づいて）測定してよく、超音波センサシステム１６５は、供給されるガスの酸素濃度を提供してよい。コントローラ４００は、これら２つの測定を共に用いて、ユーザに供給される酸素の実際の量の近似値を決定してよい。
【００６６】
酸素富化ガスは、流れメータ１８５を通ってフィルタ１８７へ流れる。フィルタ１８７は、酸素富化ガスをユーザに供給する前に、バクテリア、塵、顆粒等を除去する。フィルタリングされた酸素富化ガスはフィルタ１８７を通ってコネクタ１９０へ流れる。コネクタ１９０は、フィルタ１８７の流出口を圧力センサ１９４及び流出導管１９３へと連結する「Ｙ」型コネクタであってよい。圧力センサ１９４を用いて、導管１９２を通ってユーザへ流れるガスの圧力を監視してよい。圧力センサ１９４が感知する圧力の変化を用いて、ユーザの呼吸量及び吸入の開始を決定してよい。コントローラ４００は、圧力センサ１９４が評価するようなユーザの呼吸量及び／又は吸入の開始に基づいて、供給バルブ１６０の起動を制御してよい。ある実施形態では、コントローラ４００は、流量センサ１８５及び圧力センサ１９４が提供する情報に基づいて、供給バルブ１６０の起動を制御してよい。
【００６７】
導管１９２を通して、酸素富化ガスをユーザに供給してよい。ある実施形態では、導管１９２はシリコーンチューブであってよい。図４Ｂ及び４Ｃに示すように、導管１９２を、気道連結部材７１０を用いてユーザに連結してよい。気道送達デバイス７１０は、酸素富化ガスを鼻腔又は口腔に供給することができるいずれのデバイスであってよい。気道連結部材の例としては以下が挙げられるが、これらに限定されるものではない：鼻マスク、鼻ピロー、鼻プロング、鼻カニューレ、及びマウスピース。図４Ｂには、鼻カニューレである気道送達デバイスを示す。使用中、酸素濃縮器システム１００からの酸素富化ガスを、導管１９２及び気道連結部材７１０を通してユーザに供給する。気道送達デバイス７１はユーザの気道近傍（例えばユーザの口及び／又は鼻近傍）に配置され、これにより、ユーザが周囲から空気を呼吸することができる状態のまま、ユーザに酸素富化ガスを送達することができる。
【００６８】
代替実施形態では、マウスピースを用いて酸素富化ガスをユーザに供給してよい。図４Ｃに示すように、マウスピース７２０を酸素濃縮器システム１００に連結してよい。マウスピース７２０は、酸素富化ガスをユーザに供給するために使用される唯一のデバイスであってよく、又は、マウスピースを鼻用送達デバイス（例えば鼻カニューレ）と組み合わせて使用してよい。図４Ｃに示すように、鼻用連結部材７２０及びマウスピース７２０の両方を通して酸素富化ガスをユーザに供給してよい。使用中、酸素富化ガスはマウスピースを介してユーザの口中に配向される。ある実施形態では、マウスピースの少なくとも大部分は、使用中にユーザの口中に配置される。
【００６９】
使用中、マウスピース近傍で圧力の変化が検知されると、酸素富化ガスをマウスピース７２０へと配向してよい。ある実施形態では、マウスピース７２０を圧力センサに連結してよい。ユーザがユーザの口を通して空気を吸入すると、圧力センサはマウスピース近傍の圧力の降下を検知し得る。酸素濃縮器システム１００のコントローラ４００は、吸入の検知の開始時点で、酸素富化ガスのボーラスをユーザに供給してよい。
【００７０】
ある実施形態では、図４Ｃに示すように、マウスピース７２０を気道送達デバイス７１０（例えば鼻カニューレ）と組み合わせて使用し、酸素富化ガスをユーザに供給する。マウスピース７２０及び気道送達デバイス７１０の両方を、吸入センサに連結する。ある実施形態では、マウスピース７２０及び気道送達デバイス７１０を、同一の吸入センサに連結する。代替実施形態では、マウスピース７２０及び気道送達デバイス７１０を、異なる吸入センサに連結する。更なる実施形態では、１つ以上の吸入センサは、口又は鼻いずれからの吸入の開始を検知してよい。酸素濃縮器システム１００を、吸入の開始が検知されたデバイス（即ちマウスピース７２０又は気道送達デバイス７１０）に酸素富化ガスを供給するよう構成してよい。代替として、いずれかのデバイスの近傍で吸入の開始が検知された場合に、酸素富化ガスをマウスピース７２０及び気道送達デバイス７１０の両方に供給してよい。図４Ｃに示すようなデュアル送達システムの使用は、ユーザにとって、ユーザが眠っている場合に特に便利であり得、また、意識的な努力を必要とせずに鼻呼吸と口呼吸を切り替え得る。
【００７１】
キャニスタシステム
酸素濃縮器システム１００は少なくとも２つのキャニスタを含んでよく、各キャニスタはガス分離吸収剤を含む。成形されたハウジングから形成した酸素濃縮器システム１００のキャニスタを配置してよい。ある実施形態では、図５に示すように、キャニスタシステム３００は２つのハウジング構成部品３１０及び５１０を含む。ハウジング構成部品３１０及び５１０は、別個に形成された後に共に連結されてよい。いくつかの実施形態では、ハウジング構成部品３１０及び５１０を射出成形又は圧縮成形してよい。
【００７２】
図示したように、バルブ台座３２０、３２２、３２４及び３２６並びに空気流路３３０及び３３２を、ハウジング構成部品３１０内に一体化して、酸素濃縮器１００の空気流全体に必要な封止接続の数を削減してよい。様々な実施形態では、酸素濃縮器１００のハウジング構成部品３１０及び５１０は、２つのキャニスタ３０２及び３０４並びに集積チャンバ１０６を画定する、２つの部分に成形されたプラスチックフレームを形成してよい。
【００７３】
ハウジング構成部品３１０及び５１０内の異なるセクション間の空気流路／配管は、成形された導管の形態をとってよい。成形されたチャネルの形態の、空気流路用の導管は、ハウジング構成部品３１０及び５１０内の複数の平面を占めてよい。いくつかの実施形態では、ハウジング構成部品３１０及び５１０の外側へと続く孔３３７を用いて、流れ制限器等のデバイスを挿入してよい。
【００７４】
いくつかの実施形態では、バネ式バッフル１２９を、ハウジング構成部品３１０及び５１０の各キャニスタ受容部分に、バッフル１２９のバネ側がキャニスタの出口に対面するように配置してよい。バネ式バッフル１２９は、キャニスタ内のガス分離吸収剤１３９に力を印加し、またその一方で、ガス分離吸収剤１３９が出口孔を出てしまうのを防止するのを補助する。バネ式バッフル１２９の使用により、ガス分離吸収剤の膨張（例えば熱膨張）も可能としつつ、これをコンパクトに維持し得る。ガス分離吸収剤１３９をコンパクトに維持することにより、酸素濃縮器システム１００の移動中にガス分離吸収剤が破損するのを防止し得る。
【００７５】
いくつかの実施形態では、図２に示すように、圧縮システム２００からの加圧した空気は空気流入口３０６に入ってよい。空気流入口３０６は流入導管３３０に連結される。流入口３０６を通ってハウジング構成部品３１０に入る空気は、導管３３０を通ってバルブ台座３２０及び３２８に達する。図６Ａ及び図６Ｂは、ハウジング３１０の端面図を示す。図６Ａは、バルブをハウジング３１０に嵌合する前のハウジング３１０の端面図を示し；図６Ｂは、バルブをハウジング３１０に嵌合した状態のハウジング３１０の端面図を示す。バルブ台座３２２及び３２４は、それぞれ流入口バルブ１２２及び１２４を受容するよう構成される。流入口バルブ１２２はキャニスタ３０２に連結され、流入口バルブ１２４はキャニスタ３０４に連結される。ハウジング３１０はまた、それぞれ流出口バルブ１３２及び１３４を受容するよう構成されたバルブ台座３３２及び３３４も含む。流出口バルブ１３２はキャニスタ３０２に連結され、流出口バルブ１３４はキャニスタ３０４に連結される。流入口バルブ１２２／１２４を用いて、導管３３０から各キャニスタへの空気の通過を制御する。
【００７６】
ある実施形態では、加圧した空気をキャニスタ３０２又は３０４の一方へ送り、その間もう一方のキャニスタは排気されている。例えば、使用中、流入口バルブ１２２が開いている間、流入口バルブ１２４は閉じている。圧縮システム２００からの加圧した空気がキャニスタ３０２に送り込まれている間、流入口バルブ１２４によって、キャニスタ３０４への流入は阻止される。キャニスタ３０２の加圧中、流出口バルブ１３２は閉じており、流出口バルブ１３４は開いている。流入口バルブと同様、流出口バルブ１３２及び１３４を、互いに対して反対の相となるように操作する。各流入口バルブシート３２２は、ハウジング３１０を通ってキャニスタ３０２へつながる開口３７５を含む。同様に、バルブ台座３２４は、ハウジング３１０を通ってキャニスタ３０２へつながる開口３２５を含む。導管３３０からの空気は、各バルブ（３２２又は３２４）が開いている場合に開口３２３又は３２５を通過し、キャニスタに入る。
【００７７】
チェックバルブ１４２及び１４４を、それぞれキャニスタ３０２及び３０４に連結する。チェックバルブ１４２及び１４４は、キャニスタが加圧され、排気される際に発生する圧力差によって受動的に操作される一方向バルブである。キャニスタ３０２及び３０４で生成された酸素富化ガスは、キャニスタからハウジング４１０の開口５４２及び５４４へ進む。図示しない経路が、開口５４２及び５４４と導管３４２及び３４４をそれぞれ連接する。キャニスタ内の圧力がチェックバルブ１４２を開くのに十分である場合、キャニスタ３０２で生成された酸素富化ガスは、開口５４２を通って導管３４２へ進む。チェックバルブ１４２が開いている場合、酸素富化ガスは導管３４２を通ってハウジング３１０の端部方向へと流れる。同様に、キャニスタ内の圧力がチェックバルブ１４４を開くのに十分である場合、キャニスタ３０４で生成された酸素富化ガスは、キャニスタから開口５４４を通って導管３４４へ進む。チェックバルブ１４４が開いている場合、酸素富化ガスは導管３４４を通ってハウジング３１０の端部方向へと流れる。
【００７８】
いずれのキャニスタからの酸素富化ガスは、導管３４２又は３４４を通って移動し、ハウジング３１０内に形成された導管３４６に入る。導管３４６は、導管３４６を導管３４２、導管３４４及びアキュムレータ１０６に連結する開口を含む。よって、キャニスタ３０２又は３０４で生成された酸素富化ガスは、導管３４６へ移動し、アキュムレータ１０６へと進む。
【００７９】
しばらく経つと、ガス分離吸収剤は窒素で飽和し、流入する空気からの相当量の窒素を分離することができなくなる。キャニスタ内のガス分離吸収剤がこの飽和状態に到達すると、圧縮した空気の流入を停止し、キャニスタを排気して窒素を除去する。キャニスタ３０２を、流入口バルブ１２２を閉じて流出口バルブ１３２を開くことにより排気する。流出口バルブ１３２はキャニスタ３０２から排気されたガスを、ハウジング３１０の端部によって画定された容積へと放出する。発泡材料によってハウジング３１０を覆い、キャニスタからのガスの放出によって発生する音声を低減してよい。同様に、キャニスタ３０４を、流入口バルブ１２４を閉じて流出口バルブ１３４を開くことにより排気する。流出口バルブ１３４はキャニスタ３０４から排気されたガスを、ハウジング３１０の端部によって画定された容積へと放出する。
【００８０】
キャニスタ３０２を排気している間、キャニスタ３０４は加圧され、上述のものと同じ様式で酸素富化ガスを生成する。キャニスタ３０４の加圧は、流出口バルブ１３４を閉じて流入口バルブ１２４を開くことによって達成される。酸素富化ガスはチェックバルブ１４４を通ってキャニスタ３０４を出て行く。
【００８１】
例示的実施形態では、キャニスタ３０４から窒素を排気する際に、酸素富化ガスの一部をキャニスタ３０２からキャニスタ３０４に移送してよい。キャニスタ３０４の排気中のキャニスタ３０２からキャニスタ３０４への酸素富化ガスの移送により、キャニスタから窒素（及びその他のガス）を更にパージすることができる。図１に示すように、キャニスタ間の酸素富化ガスの流れを、流れ制限器及びバルブを用いて制御する。ハウジング５１０内に、キャニスタ間で酸素富化ガスを移送するのに用いるための３つの導管を形成する。図７Ａに示すように、導管５３０はキャニスタ３０２をキャニスタ３０４に連結する。流れ制限器１５１（図示せず）を、キャニスタ３０２とキャニスタ３０４の間で導管５３０内に配置し、使用中の酸素富化ガスの流れを制限する。導管５３２もまたキャニスタ３０２をキャニスタ３０４に連結する。導管５３２は、図７Ｂに示すように、バルブ１５２を受容するバルブ台座５５２に連結される。流れ制限器１５３（図示せず）を、キャニスタ３０２とキャニスタ３０４の間で導管５３２内に配置する。導管５３４もまたキャニスタ３０２をキャニスタ３０４に連結する。導管５３４は、図７Ｂに示すように、バルブ１５４を受容するバルブ台座５５４に連結される。流れ制限器１５５（図示せず）を、キャニスタ３０２とキャニスタ３０４の間で導管５３４内に配置する。均等化／排気バルブ１５２／１５４の対は、流れ制限器１５３及び１５５と恊働して、２つのキャニスタ間の空気流バランスを最適化する。
【００８２】
アキュムレータ１０６中の酸素富化ガスは、供給バルブ１６０を通って、ハウジング５１０内に形成される膨張チャンバ１７０へ進む。ハウジング５１０の開口（図示せず）は、アキュムレータ１０６を供給バルブ１６０に連結する。ある実施形態では、膨張チャンバは、チャンバを通過するガスの酸素濃度を決定するために使用することができる１つ以上のデバイスを含んでよい。
【００８３】
電力管理
酸素濃縮器システムの動作のための電力は、内部電源１８０によって供給される。内部電源を有することにより、酸素濃縮器システムの携帯使用が可能となる。ある実施形態では、内部電源１８０はリチウムイオンバッテリを含む。リチウムイオンバッテリは、他の充電式バッテリに対して、電池の重量あたりの提供できる電力が他の多くのバッテリよりも多いという利点を提供する。
【００８４】
ある実施形態では、圧縮システム、バルブ、冷却ファン及びコントローラは、全て内部電源から電力供給してよい。コントローラ４００（図１に概略的に図示）は、内部電源の実際の出力電圧を測定し、種々のサブシステムへの電圧を、酸素濃縮器内に配置されたプリント回路基板上の専用回路を通して、適切なレベルに調整する。
【００８５】
内部電源１８０を充電するために、図８に示すような外部充電器８２０を使用してよい。ここで用いるように、句「外部充電器」は、電源に連結して、少なくとも内部電源を充電するのに十分な電圧及び電流で電力を供給することができるデバイスを意味する。ある実施形態では、外部充電器は、内部電源を充電しながら充電中に酸素濃縮器システムを駆動するのに十分な電圧及び電流で電力を供給することができる。外部充電器が必要であることによって、充電中は電源が設置されている場所に酸素濃縮器システムを制限することになるため、酸素濃縮器の長期間の携帯性は制限される。酸素濃縮器システムの形態駆動時間を延長するために、内部電源に補助電源を連結して、デバイスの駆動時間を延長し、ユーザにとっての携帯性に関する選択肢を拡張してよい。理論的には、酸素濃縮器のユーザは、十分な数の補助電源を携行することによって、酸素濃縮器を無制限に携行使用し得る。
【００８６】
図９は、補助電源８１０に連結された酸素濃縮器システム１００を示す。補助電源８１０は、様々な固定器具８１２（例えばフック−ループ固定器具）を用いて酸素濃縮器システム１００に取り付けることができるものであってよい。代替として、補助電源は、肩ストラップではなく患者の身体の様々な部分（例えば腰の周りに装着したベルト）で補助電源の重みを担持することができるよう、患者に取り付けることができるものであってよい。補助電源８１０を酸素濃縮器システム１００に物理的に取り付けることにより、酸素濃縮器システムの携行性及び使用の容易さを向上してよい。取り付けのための選択肢を提供することで、患者は彼らの個々の状態に応じて携帯モードを最適化することができ、これにより携帯性を拡張するための性能を増大させることができる。補助電源８１０は、補助電源を酸素濃縮器システム１００の入力ポート８０５に電気的に連結する、外部出力コネクタ８１５を含んでよい。酸素濃縮器システム１００の入力ポート８０５に電気的に連結すると、補助電源８１０は酸素濃縮器システムを動作させるための電力を供給してよい。
【００８７】
酸素濃縮器システム１００は、酸素濃縮器システムの様々な構成部品に供給される電力を管理するよう構成されたコントローラ４００（図１に図示）を含む。外部電源（例えば外部充電器８２０又は補助電源８１０）が酸素濃縮器システム１００に連結されていない場合、コントローラ４００は内部電源１８０を用いてシステムを操作する。内部電源１８０は、全ての構成部品を操作するのに十分な電力を供給する。操作中、コントローラ４００は、内部電源１８０の各セルが生成する電圧を監視する。内部電源１８０は必要な電圧を超える電圧を生成することができるため、コントローラ４００は、各セルの充電レベルを監視して、セルからの一定の放電を、いずれの１つのセルもオーバーロードせず、制御できない放電が発生しないように維持することにより、内部電源を管理する。
【００８８】
リチウムイオンバッテリは、バッテリの温度が高くなりすぎた場合（例えば約１４０℃超）には、潜在的に爆発性でもある。ある実施形態では、コントローラ４００は内部電源１８０の温度を監視し、内部電源の温度が所定の温度を超過した場合に酸素濃縮器システム１００をシャットダウンする。
【００８９】
内部電源１８０に貯蔵された電力が枯渇すると、酸素濃縮器システム１００を携帯した状態で動作させるために内部電源を充電する必要がある。代替として、補助電源８１０を酸素濃縮器システム１００に連結してよい。図９に示すように、補助電源８１０を酸素濃縮器システム１００に連結する場合、コントローラ４００はこの状況を検知して、補助電源から酸素濃縮器システムの構成部品へと電力を印加する。補助電源を用いて酸素濃縮器システム１００を駆動させたまま、内部電源１８０の電気的連結が解除される。補助電源８１０の電力が枯渇すると、コントローラ４００は酸素濃縮器システムを再び、内部電源１８０を使用した動作へと切り替える。内部電源１８０が酸素濃縮器システムを動作させるのに十分な電力を有していない場合、コントローラ４００は、システムをシャットダウン状態に移行させる。
【００９０】
酸素濃縮器システム１００の内部電源１８０が枯渇した場合、図８に示すように、外部充電器８２０を酸素濃縮器システムに連結して、内部電源を充電するための電力を供給してよい。外部充電器８２０はまた、酸素濃縮器システム１００を動作させるための電力も供給することができる。よって、外部充電器８２０が供給する電力は、内部電源１８０の充電と酸素濃縮器システム１００の動作との両方を賄うために、補助電源８１０が供給する電力よりも有意に大きいものである必要がある。
【００９１】
ある実施形態では、酸素濃縮器システム１００上に２つの充電用入力ポート（図示せず）を配置してよい。第１の入力ポートは、補助電源を酸素濃縮器システムに連結するために使用してよい。第２の入力ポートは、外部充電器を酸素濃縮器に連結して、内部電源の充電用電力及び酸素濃縮器システム構成部品の動作用電力を供給するために使用してよい。内部回路機構は、適切な電源が適切な充電用入力ポートに連結された際に、適切な電力のルーティングを提供するよう、各ポート及び内部電源に連結してよい。
【００９２】
内部電源及び酸素濃縮器システム構成部品の両方に電力を供給するために、外部充電器は、酸素濃縮器システム構成部品を駆動するためだけに使用される補助電源に比べて、相当に高い電流で動作する。外部充電器を誤って第１の入力ポート（補助電源入力ポート）に連結してしまった場合、過剰電流により、１つ以上のシステム構成部品及び／又は電源が損傷する可能性がある。ある実施形態では、第１の入力ポートと第２の入力ポート（並びに対応する補助電源コネクタ及び外部充電器コネクタ）に異なる物理的寸法を提供することで、電源を誤ったポートに連結するのを阻止してよい。よって、外部充電器を第１の入力ポート（即ち補助電源用ポート）に連結するのは物理的に困難又は不可能となり得、よって、酸素濃縮器システムに誤って過剰な電力を供給してしまうのを防止する。
【００９３】
補助電源が枯渇したら、補助電源を外部充電器に連結することにより、補助電源を再充電してよい。補助バッテリシステムの充電に使用する外部充電器は、内部電源を充電して酸素濃縮器システムを駆動するために使用する外部充電器と比較して、異なる出力電流要件を有するものとする。よって、ある実施形態では、酸素濃縮器システムは：内部電源、酸素濃縮器システムを動作させるために酸素濃縮器システムに連結可能である補助電源、酸素濃縮器システムを動作させ、かつ内部電源を再充電するために使用する第１の外部充電器、及び、補助バッテリを充電するために使用する第２の外部充電器を含む。この解決法は効果的ではあるが、ユーザは移動時に、システムをより長時間携帯して動作させるために、複数の外部充電器を携帯する必要があり得る。
【００９４】
補助電源と外部充電器の電力要件が異なることにより発生する問題を解決するために、酸素濃縮器システム及び補助電源の両方に制御回路機構を設けてよい。ある実施形態では、酸素濃縮器システム１００は、内部電源及び酸素濃縮器システムの電子構成部品と内部電源制御回路を通して電気的に連結された、単一の入力ポート８０５を含む。内部電源制御回路は、入力ポート８０５に電気的に連結された電源に基づいて、電流を適切な構成部品に配向することができる。例えば、図９に示すように、補助電源を入力ポート８０５に連結すると、内部電源制御回路は、補助電源が枯渇するまで、酸素濃縮器システムの構成部品へと電流をルーティングする。図８に示すように、外部充電器を同じ入力ポート８０５に連結すると、内部電源制御回路は、酸素濃縮器システムの構成部品へと電流をルーティングし、かつ、内部電源を充電するために内部電源へと電流をルーティングする。内部電源制御回路はこれらの変化を検知して適切なルーティングを行うことができるため、複数の入力ポートを設ける必要がなく、よって、補助電源及び外部充電器からの外部コネクタを同一のものとしてよい。
【００９５】
外部充電器８２０又は補助電源８１０を酸素濃縮器システム１００の入力ポート８０５に連結するための単一のポートを使用することで、補助電源用の出力コネクタ８１５を、外部充電器の出力コネクタ８２４と同一のものとすることができる。必要な充電器の数を削減するために、補助電源を、酸素濃縮器システムに使用する外部充電器を受け入れるように設計する。よって、ある実施形態では、単一の外部充電器を用いて、酸素濃縮器システムの内部電源及び補助電源を充電する。このような様式での外部電源の二元的使用を容易にするために、酸素濃縮器システム用の入力ポート８０５は、補助バッテリパック用の入力ポート８１４と同一である。このような機械的互換性により、患者にとって電源システムの操作が簡単になる。外部充電器８２０は、酸素濃縮器システム１００又は補助電源８１０のいずれを充電することもできる。これにより、ユーザは移動時に、酸素濃縮器システムを動作させたり、１つ又は複数の補助電源を充電したりするために、単一の外部充電器だけで済ませることができる。このような機械的配置では、図１１Ａに示すように、補助電源８１０を酸素濃縮器システム１００に連結することができ、これと同時に、外部充電器８２０を補助電源８１０にデイジーチェーン方式で接続することができる。
【００９６】
このような機械的汎用性のために、電流の優先順位を確立する回路機構及びソフトウェアを酸素濃縮器システム及び補助電源の両方に設ける必要がある。外部電源８２０は、以下のことを行うのに十分な電力を供給することができる必要がある：補助電源を充電すること；酸素濃縮器システムの内部電源を充電するのに十分な電流を供給すること；及び、同時に、酸素濃縮器システムを動作させるのに十分な電流を供給すること。この電流量を合計すると、内部電源の補助電源のバッテリがあまりに急速に充電されてしまうことがあり、これはバッテリの過熱、及びバッテリの発火又は爆発さえ引き起こす。
【００９７】
ある実施形態では、補助電源８１０は、入力８１４及び出力８１５に連結された制御回路１１００も有してよい。図１０に、補助電源制御回路の実施形態を示す。補助電源制御回路は３つのコネクタ、即ち、内部バッテリパック１１１５を制御回路に接続する１つの内部コネクタと、ユーザが使用する出力８１５及び入力８１４の２つの外部コネクタとを含む。補助バッテリパック用入力ポートが酸素濃縮器システム用入力ポート８０５と実質的に同一であることから、出力コネクタ８１５を入力ポート８１４に差し込むことができることに留意すべきである。出力コネクタ８１５を入力ポート８１４に差し込んでしまった場合に発生する可能性がある過熱及び補助電源への損傷を防止するために、補助電源制御回路は、補助電源をスタンバイモードに移行させ、内部電流ドレーンを減少させるよう設計される。
【００９８】
補助電源制御回路は、補助電源を通して電流を配向してよい。補助電源制御回路は４つの主ブロック：充電器ブロック１１１０；ブーストブロック１１２０；電力経路コントローラ１１３０；及び電流制限保護回路１１４０を備える。
【００９９】
充電器ブロック１１１０は、入力電圧を下げて内部バッテリの充電サイクルを制御する、ＤＣ／ＤＣバックコンバータを含む。典型的なリチウムイオンバッテリに設定することができる最大充電電流は、約２Ａである。その他の電流制限は、使用するバッテリの特定の構成及びタイプに応じて設定される。一般に、電流制限は、リチウムイオンバッテリセルを充電する場合に、及び外部充電器からの電力の大きさを決めるために、必要とされる。外部充電器はその入力において、バッテリの内部電圧を超える電圧を必要とし、従って、充電プロセスを許可する前に、入力電圧と内部バッテリ電圧との間の電圧差を検知するために、追加の回路機構を実装することができる。図１０では、内部バッテリからのいずれの逆電圧をブロックするために、ＤＣ／ＤＣバックコンバータの入力にブロッキングダイオードを配置する。
【０１００】
ブーストブロック１１２０は、切り替えデバイスを有する基本ブーストコンバータ、ダイオード及び出力キャパシタを含む。電力を節約する制御信号を有効／無効にするためのイネーブルピンを設ける。イネーブルピンは低い論理信号で起動され、よって、このピンは、接続を有さない時に内部で低い方に引っ張られて、従ってコントローラを有効にする。代替実施形態では、代わりに同期ブーストコンバータを使用して効率を向上させることができる。
【０１０１】
電力経路コントローラ１１３０は、電圧比較器によって制御されるＭＯＳＦＥＴドライバを含む。電力経路コントローラは、最小の電力損失で電源間を切り替えるよう構成された、ほぼ理想的なＯＲ-ｉｎｇダイオードをエミュレートし、これにより、最高電圧の電源を出力に割り当てる。
【０１０２】
電流制限保護回路は、電流が固定電流制限を超過した場合に電力を遮断する。保護回路は、手動リセットボタン又はタイマーによるリセット信号を含むことができる。この保護の目的は、ブーストコンバータをオーバーロードから保護すること、及び、外部充電器の最大電力を決定することである。
【０１０３】
制御回路１１００は、様々な電力条件を自動的に検知し、補助電源を通して電流を適切に廃校することができる。例えば、補助電源８１０の内部バッテリを充電し、出力コネクタ８１５がいずれの負荷にも接続されていない場合、ブーストコンバータ１１１０が起動され、ユーザ用の出力コネクタ８１５において、昇圧調整された電圧が利用可能となる。よって、補助電源８１０は、酸素濃縮器システムと接続されるとすぐに酸素濃縮器システムを駆動するための電力を供給できる状態となる。
【０１０４】
制御回路１１００が、バッテリが放電していることを検知すると、内部保護回路はバッテリからの電力を遮断し、出力コネクタ８１５ではいかなる電圧も利用できなくなる。
【０１０５】
制御回路１１００は、補助電源が起動される時を補助電源８１０が認識できるようにする。出力コネクタ８１５が負荷に接続されていない時、制御回路１１００は常に起動状態であり、起動状態であり続けるために相当量の電力を必要とする。よって、補助電源８１０は、酸素濃縮器システムを駆動するために使用されていない時でさえ、継続的な放電状態にある。結果として、補助電源８１０は完全に放電して、使用する必要がある時に役に立たなくなる可能性がある。
【０１０６】
意図しない放電を阻止するために、制御回路１１００にはスタンバイモードが組み込まれている。図１１Ｂに示すように、スタンバイモードは、ユーザが出力コネクタ８１５を入力ポート８１４に接続することによって開始することができる。この状況を検知するとすぐに、制御回路１１００は利用可能な出力電圧を用いて、イネーブルライン接続を通してブーストブロック１１２０を無効にし、従って、ブーストブロックの制御及び切り替えデバイスに電力供給するために必要な動作用零入力電流を減少させる。ブーストブロック１１２０が無効にされると、バッテリ１１１５に出力コネクタ８１５への連続的経路を提供するブーストブロックの内部ダイオードにより、出力電圧はバッテリ１１１５の内部電圧未満に降下する。出力におけるこの電圧を継続的に維持することにより、ブーストブロック１１２０は同一のイネーブルラインを通して無効にされる。同時に、出力コネクタ８１５と入力ポート８１４の間の接続が確立されている場合、バックコンバータの入力の電圧は、バッテリ１１１５の電圧から図１０に示す２つの直列ダイオードの順電圧を引いたものであることから、バックコンバータは電圧を上昇させることができないため、バックブロック１１１０が無効にされる。入力電圧がバッテリ１１１５の電圧以下である場合に制御を完全に無効にするための追加の回路機構を、バックブロック１１１０内部に設計する。
【０１０７】
従って、補助電源８１０の充電が完了すると、ユーザは、出力コネクタ８１５を入力ポート８１４に接続することにより、補助電源をスタンバイモードに移行させることができる。スタンバイモードでは、ブーストコンバータ及びバックコンバータは無効とされ、バッテリセルにおけるドレーンを減少させる。これにより、補助電源８２０の電力貯蔵時間が延長され、また、潜在的に危険をはらむ補助電源の自己充電が回避される。
【０１０８】
補助電源８１０のバッテリ１１１５が放電されると、制御回路１１１０はバッテリからの電力の供給を解除する。出力コネクタ８１５と入力ポート８１４の接続はいかなる効果も有さない。
【０１０９】
バッテリ１１１５の出力電圧より高い出力電圧を有する外部充電器８２０が入力ポート８１０に差し込まれた場合、ブーストブロック１１２０が無効となり、バックブロック１１１０が有効となる。バックブロック１１１０を有効とすることによって、外部充電器８２０からの電流でバッテリ１１１５を充電することができる。加えて、電力経路コントローラ１１３０は、入力ポート８１４に直接接続されたチャネルを有効にし、これにより、外部充電器８２０から出力コネクタ８１５へ電圧を供給する。従って、図１１に示すように、補助電源を酸素濃縮器システム１００に連結しつつ、外部充電器８２０を補助電源８１０に連結してよく、これにより、外部充電器は、補助電源を充電すること；酸素濃縮器システムの内部電源を充電するのに十分な電流を供給すること；及び、同時に、酸素濃縮器システムを動作させるのに十分な電流を供給することができる。
【０１１０】
コントローラシステム
酸素濃縮器システム１００の操作は、ここで記載するように、酸素濃縮器システムの様々な構成部品に連結された内部コントローラ４００を用いて自動的に行ってよい。図１に示すように、コントローラ４００は、１つ以上のプロセッサ４１０及び内部メモリ４２０を含む。酸素濃縮器システム１００を操作及び監視するために使用する方法を、メモリ４２０又はコントローラ４００に連結されたキャリア媒体に記憶したプログラム指示によって実装してよく、また、１つ以上のプロセッサ４１０によって実行してよい。
【０１１１】
プロセッサ４１０は、以下を含むがこれらに限定されない、酸素濃縮器システム１００の様々な構成部品に連結してよい：圧縮システム２００、システムを通る流体の流れを制御するために使用するバルブ（例えばバルブ１２２、１２４、１３２、１３４、１５２、１５４、１６０）のうち１つ以上、酸素センサ１６５、圧力センサ１９４、流量モニタ１８０、温度センサ、ファン、及び、電気的に制御し得るいずれの他の構成部品。いくつかの実施形態では、別個のプロセッサ（及び／又はメモリ）を、構成部品のうち１つ以上に連結してよい。
【０１１２】
コントローラ４００は、酸素濃縮器システム１００を操作するようプログラムされ、更に、機能不全状態に関して酸素濃縮器システムを監視するようプログラムされる。例えば、ある実施形態では、コントローラ４００は、システムが動作していながらユーザによる呼吸が所定の時間検知されない場合に警報を発するようプログラムされる。例えば、コントローラ４００が呼吸を７５秒間検知しなければ、警報用ＬＥＤを点灯させてよい、及び／又は音声による警報を発してよい。例えば睡眠時無呼吸の発症中に、ユーザが完全に呼吸を停止している場合、警報は、ユーザを目覚めさせて呼吸を再開させるのに十分なものであってよい。呼吸動作は、コントローラ４００がこの警報機能をリセットするために十分であるものとしてよい。代替として、出力導管１９２がユーザから除去された際に、システムの電源が誤ってオンのままとなっている場合、アラームは、ユーザに対して、酸素濃縮器システム１００の電源をオフにさせるためのリマインダとして働いてよい。
【０１１３】
コントローラ４００は更に酸素センサ１６５に連結され、また、膨張チャンバ１７０を通過する酸素富化ガスの酸素濃度を連続的又は周期的に監視するようプログラムされてよい。最小酸素濃度閾値をコントローラ４００内にプログラムしてよく、これにより、コントローラは、ＬＥＤによる視覚警報及び／又は音声警報を発して、患者に低酸素濃度について警告する。
【０１１４】
コントローラ４００は内部電源１８０にも連結され、また、内部電源の充電レベルを監視することができる。最低電圧及び／又は電流閾値をコントローラ４００内にプログラムしてよく、これにより、コントローラは、ＬＥＤによる視覚警報及び／又は音声警報を発して、患者に低電力状態について警告する。警報は断続的に、及び、バッテリの利用可能充電量がゼロに近づくにつれて頻度を上昇させて、起動してよい。
【０１１５】
コントローラ４００の更なる機能については、本開示の他の節で詳細に説明する。
【０１１６】
外側ハウジング−制御パネル
図１３は、酸素濃縮器システム１００の外側ハウジング１７０の実施形態を示す。いくつかの実施形態では、外側ハウジング１７０は軽量プラスチックからなってよい。外側ハウジングは、圧縮システム流入口１０６、冷却システム受動流入口１０１、並びに、外側ハウジング１７０、流出口ポート１７４、及び制御パネル６００の各端部に流出口１７２を含む。酸素濃縮器システムの冷却を助けるために、流入口１０１及び流出口１７２によって、冷却空気がハウジングに入り、このハウジングを通って、ハウジング１７０の内部を出ることができる。圧縮システム流入口１０６によって、圧縮システムに空気が入ることができる。流出口ポート１７４を使用して、酸素濃縮器システムが生成した酸素富化ガスをユーザに供給するための導管を取り付ける。
【０１１７】
制御パネル６００は、ユーザとコントローラ４００の間のインターフェースとしての役割を果たし、これにより、ユーザは、酸素濃縮器システムの所定の動作モードを開始したり、システムの状態を監視したりすることができる。充電用入力ポート８０５を、制御パネル６００に配置してよい。図１４は、制御パネル６００の実施形態を示す。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、制御パネル６００は、酸素濃縮器システムのための様々な動作モードを起動するためのボタンを含んでよい。例えば、制御パネルは、電源ボタン６１０、用量ボタン（例えば１ＬＰＭボタン６２０、２ＬＰＭボタン６２２、３ＬＰＭボタン６２４、及び４ＬＰＭボタン６２６）、活動モードボタン６３０、睡眠モードボタン６３５、及びバッテリチェックボタン６５０を含んでよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のボタンは、それぞれのボタンを押した時に発光し得る（及びそれぞれのボタンが再び押された時に消灯し得る）ＬＥＤをそれぞれ有してよい。電源ボタン６１０はシステムの電源をオン又はオフにしてよい。電源ボタンを起動してシステムをオフにする場合、コントローラ４００はシャットダウンシーケンスを開始して、システムをシャットダウン状態（例えば、両キャニスタが加圧された状態）に移行させてよい。用量ボタン６２０、６２２、６２４及び６２６は、適切な処方レベルを選択することができる。高度ボタン６４０は、ユーザが酸素濃縮器システムを通常使用するよりも高い海抜の場所にユーザが出かける時に選択してよい。高度モードの起動に反応して酸素濃縮器システムが行う調整は、以下により詳細に説明する。バッテリチェックボタン６５０は、酸素濃縮器システム内のバッテリチェックルーティーンを開始し、その結果により、制御パネル６００上で相対バッテリ電力残量ＬＥＤ６５５を点灯させる。
【０１１９】
検知した呼吸量又は呼吸深さを閾値と比較して評価すると、比較的活動的でない（例えば睡眠中、座っている等）場合、ユーザの呼吸量又は呼吸深さは低くなり得る。比較的活動的である（例えば歩行中、運動中等）場合、ユーザの呼吸量又は呼吸深さは高くなり得る。活動／睡眠モードを自動的に評価してよく、及び／又は、活動モード用のボタン６３０及び睡眠モード用のボタン６３５を押すことにより、活動若しくは睡眠モードそれぞれをユーザが手動で指示してよい。活動モード又は睡眠モードの起動に反応して酸素濃縮器システムが行う調整は、以下により詳細に説明する。
【０１２０】
酸素富化ガスの送達方法
酸素濃縮器システムの主な使用目的は、酸素補給をユーザに提供することである。一般に、提供される酸素補給量は、医師が評価する。酸素補給の典型的な処方量は、１ＬＰＭから１０ＬＰＭまでの範囲であってよい。最も一般的な処方量は、１ＬＰＭ、２ＬＰＭ、３ＬＰＭ及び４ＬＰＭである。一般に、この使用目的のために、酸素富化ガスを、呼吸サイクル中にユーザの処方要件を満たすように供給する。ここで使用するように、用語「呼吸サイクル」は、ヒトの吸入とそれに続く呼息を表す。
【０１２１】
処方量を満たすために生成する必要のある酸素富化ガスの量を最小化するために、コントローラ４００を、酸素富化ガスの送達のタイミングをユーザの吸入に合わせるようプログラムしてよい。ユーザが吸入する時にユーザに酸素富化ガスを放出すると、ユーザが息を吐く時に酸素を放出しないことにより、不必要な酸素生成を防止し得る（更には必要電力を低減し得る）。必要な酸素の量を低減することにより、酸素濃縮器１００が必要とする酸素圧縮量を効果的に低減し得る（また、それに伴って、圧縮器からの電力要求を低減し得る）。
【０１２２】
酸素濃縮器システム１００が生成した酸素富化ガスは、酸素アキュムレータ１０６に貯蔵され、ユーザが吸入する時にユーザに放出される。酸素濃縮器システムが供給する酸素富化ガスの量は、部分的には、供給バルブ１６０で制御する。ある実施形態では、供給バルブ１６０を、コントローラ４００が評価した適切な量の酸素富化ガスをユーザに供給するのに十分な時間だけ開ける。ユーザの処方要件を満たすために必要な酸素量を最小化するために、ユーザの吸入が最初に検知された時に、酸素富化ガスをボーラスで供給してよい。例えば、酸素富化ガスのボーラスを、ユーザの吸入の初めの数ミリ秒で供給してよい。
【０１２３】
ある実施形態では、圧力センサ１９４及び／又は流量センサ１８５を用いて、ユーザによる吸入の開始を決定してよい。例えば、ユーザの吸入を、圧力センサ１９４を用いて検知してよい。使用に当たって、酸素富化ガスを供給するための導管を、ユーザの鼻及び／又は口に（例えば鼻カニューレ又はフェイスマスクを用いて）連結する。吸入の開始時、ユーザは鼻及び／又は口を通して空気を体内に引き込み始める。空気が引き込まれると、部分的には送達導管の端部にわたって引き込まれる空気のベンチュリ作用により、導管の端部で陰圧が生成される。圧力センサ１９４は、圧力の降下を検知した時に、吸入の開始を示す信号を生成することができるようになっていてよい。吸入の開始が検知されると、供給バルブ１６０を制御して、アキュムレータ１０６から酸素富化ガスのボーラスを放出する。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、圧力センサ１９４は、感知表面に印加される陽圧又は陰圧の量に比例した信号を提供してよい。圧力センサ１９４が検知した圧力の変化量を用いて、ユーザに供給される酸素富化ガスの量の精度を向上させてよい。例えば、圧力センサ１９４が大きな陰圧変化を検知した場合、ユーザが吸入するガスの体積の増加を考慮して、ユーザに供給される酸素富化ガスの体積を増加させてよい。より小さな陰圧変化を検知した場合、ユーザが吸入するガスの体積の減少を考慮して、ユーザに供給される酸素富化ガスの体積を減少させてよい。圧力の正方向の変化は、ユーザの呼息を示し、一般には、酸素富化ガスの放出が中断される時間である。一般には、陽圧変化が感知されている間、バルブ１６０は、次の吸入の開始まで閉じたままである。
【０１２５】
ある実施形態では、流量センサ１８５を用いてユーザの吸入を検知してよい。使用に当たって、酸素富化ガスを供給するための導管を、ユーザの鼻及び／又は口に（例えば鼻カニューレ又はフェイスマスクを用いて）連結する。吸入の開始時、ユーザは鼻及び／又は口を通して空気を体内に引き込み始める。空気が引き込まれると、導管を通過するガス流の増加が生成される。流量センサ１８５は、流量の増加を検知した時に、吸入の開始を示す信号を生成することができるようになっていてよい。吸入の開始が検知されると、供給バルブ１６０を制御して、アキュムレータ１０６から酸素富化ガスのボーラスを放出する。
【０１２６】
活動状態（例えば歩行中、運動中等）の間、１分間に３０回の呼吸（３０ＢＰＭ）の速度で呼吸するユーザは、非活動状態（例えば睡眠中、座っている等）の間に１２ＢＰＭで呼吸するユーザの２．５倍の酸素を消費し得る。圧力センサ１９４及び／又は流量センサ１８５を用いて、ユーザの呼吸量を決定してよい。コントローラ４００は、圧力センサ１９４及び／又は流量センサ１８５から受信した情報を処理して、吸入の開始の頻度に基づいて呼吸量を決定してよい。検知したユーザの呼吸量を用いて、酸素富化ガスのボーラスを調整してよい。酸素富化ガスのボーラスの体積は、ユーザの呼吸量が増加するに従って増加させてよく、また、ユーザの呼吸量が減少するに従って減少させてよい。コントローラ４００は、検知したユーザの活動状態に基づいてボーラスを自動的に調整してよい。代替として、ユーザは、制御パネル６００上の適切な選択肢を選択することにより、活動モード又は非活動モードそれぞれを手動で指示してよい。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、ユーザの呼吸量を用いて評価したユーザの現在の活動レベルが所定の閾値を超過している場合、コントローラ４００は、現在の呼吸量が酸素濃縮器システムの送達キャパシティを超過していることをユーザに警告する警報（例えば視覚及び／又は音声警報）を実装してよい。例えば、この閾値は、１分間に２０回の呼吸に設定してよい。
【０１２８】
図１２に示すように、いくつかの実施形態では、供給される酸素富化ガスのボーラスは２つ以上のパルスを含んでよい。例えば、１分間に１リットル（１ＬＰＭ）の送達量で、ボーラスは以下の２つのパルス：約７立方センチメートルの第１のパルス１２１０、及び約３立方センチメートルの第２のパルス１２２０を含んでよい。その他の送達量、パルスのサイズ、及びパルスの数も考えられる。例えば、２ＬＰＭでは、第１のパルスを約１４立方センチメートル、第２のパルスを約６立方センチメートルとしてよく、また、３ＬＰＭでは、第１のパルスを約２１立方センチメートル、第２のパルスを約９立方センチメートルとしてよい。いくつかの実施形態では、吸入の開始が検知（例えば圧力センサ１９４によって検知）された時に、より大きなパルス１２１０を供給してよい。いくつかの実施形態では、吸入の開始が検知された時にパルスを供給してよい、及び／又はパルスを、呼吸を通して時間に対して均一に広げてよい。いくつかの実施形態では、呼吸の期間を通してパルスを段階的に変化させてよい。いくつかの実施形態では、パルスを様々なパターンで分散させてよい。追加のパルス（例えば呼吸１回あたり３、４、５つ等のパルス）を用いてもよい。いくつかの実施形態では、第１のパルス１２１０を第２のパルス１２２０の約２倍として示しているが、第２のパルス１２２０は第１のパルス１２１０より大きくてよい。いくつかの実施形態では、パルスのサイズ及び長さを、例えば供給バルブ１６０によって制御してよく、供給バルブ１６０はタイミングを設定したシーケンスで開いたり閉じたりし、パルスを提供し得る。複数のパルスを有するボーラスは、単一のパルスを有するボーラスよりもユーザに与える衝撃が小さくなり得る。複数のパルスはまた、ユーザの鼻腔の乾燥及び血液の酸素脱飽和が少なくなるという結果ももたらし得る。複数のパルスはまた、廃棄される酸素が少なくなるという結果ももたらし得る。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、酸素濃縮器１００の感度を選択的に弱化させて、異なる源からの空気の移動（例えば周囲空気の移動）による吸入の誤検知を減少させてよい。例えば、酸素濃縮器１００は２つの選択可能なモード、即ちアクティブモードと非アクティブモードを有してよい。いくつかの実施形態では、ユーザは手動で（例えばスイッチ又はユーザインターフェースを通して）モードを選択してよい。いくつかの実施形態では、検知した呼吸量に基づいて、酸素濃縮器１００が自動的にモードを選択してよい。例えば、酸素濃縮器１００は、圧力センサ１９４を用いてユーザの呼吸量を検知してよい。呼吸量が閾値を超える場合、酸素濃縮器１００はアクティブモードで動作してよい（そうでない場合、酸素濃縮器は非アクティブモードで動作してよい）。他のモード及び閾値も考えられる。酸素濃縮器の動作モードに関する更なる詳細は、例えば２００９年３月１２日に公開された、「酸素濃縮器装置及び方法」という名称の米国公開特許出願第２００９−００６５００７号に見ることができる。
【０１３０】
吸入プロファイルに基づいてボーラスを供給する
ある実施形態では、ボーラスのプロファイルを、特定のユーザのプロファイルに適合するように設計することができる。これを行うために、圧力センサ１９４及び流量センサ１８５から集めた情報に基づいて吸入プロファイルを生成してよい。吸入プロファイルを、以下のパラメータの１つ以上に基づいて評価する：ユーザの呼吸量；ユーザの吸入体積；ユーザの呼息体積；ユーザの吸入流量；及び、ユーザの呼息流量。ユーザの呼吸量は、既に議論したように、圧力センサ１９４又は流量センサ１８５を用いて吸入の開始を検知することによって評価してよい。吸入体積は、吸入中の圧力変化を測定して、圧力変化に基づいて吸入体積を算出する又は経験的に評価することにより、評価してよい。代替として、吸入体積は、吸入中の流量を測定して、吸入の流量及び長さに基づいて吸入体積を算出する又は経験的に評価することにより、評価してよい。呼息体積は、呼息中の陽圧変化か、流量及び呼息時間かのいずれかを用いて、同様の様式で評価してよい。ユーザの吸入流速は、吸入の開始直後から測定する。吸入の終了の検知は、圧力センサ又は流量センサからのものであってよい。圧力センサが吸入の開始を検知する場合、この開始は圧力の降下を特徴とする。圧力が上昇し始めると、吸入が完了したと考えられる。流量センサが吸入の開始を検知する場合、この開始は流量の増加を特徴とする。流量が減少し始めると、吸入が完了したと考えられる。
【０１３１】
ヒトが意識がある状態であり続けるために必要な、酸素の最小量が存在する。呼吸が速いヒトは各呼吸において少ない体積の空気を取り込むため、吸入毎に必要とする酸素富化ガスの量が少ない。患者間である程度の変化はあるが、この関係を用いて各呼吸に関する平均流量を数学的に確立することができる。多数の患者の測定を行うことにより、吸入の開始から呼息の開始までの相対流量のプロファイルを確立し得る。この流れプロファイルをテンプレートとして用いて、呼吸量に基づいて算出した実際の流れを、算出した実際の流れプロファイルに数学的に調節することができる。このプロファイルを用いて、送達バルブの開閉を調整して、患者の呼吸量を基にした患者の理想的なプロファイルを生成することができる。ユーザの集団から集めた吸入プロファイルデータを用いて、検知した吸入プロファイルに基づく適切な調整を行うアルゴリズムを生成してよい。代替として、ルックアップテーブルを用いて、検知した吸入プロファイルに基づいてバルブの起動期間及びパルス量を制御してよい。
【０１３２】
患者の吸入プロファイルの測定は、患者に供給される酸素富化ガスのボーラスの制御のためのより正確な基準を提供する。例えば、吸入の開始に基づいて酸素富化ガスを送達することは、個々のユーザ間の差異を考慮しなくてよい。例えば、同一の呼吸量を有する人は、異なる吸入／呼息体積、吸入／呼息流量を有する可能性があり、従って、処方量の酸素を生成するために必要なボーラスの異なる要件を有する可能性がある。ある実施形態では、吸入プロファイルを、吸入中の流量及び吸入期間に基づいて生成する。そして、吸入プロファイルを、吸入中に特定のユーザが吸入する空気の体積の推測変数として用いることができる。よって、吸入プロファイル情報を用いて、処方されたレベルの酸素を受容することを保証するように、ユーザに供給される酸素富化空気の量を修正することができる。ユーザに供給される酸素量は、アキュムレータからの酸素富化ガスの放出頻度及び／又は期間を、供給バルブ１６０を用いて修正することによって調整してよい。患者の吸入プロファイルを追跡することにより、コントローラは、送達供給バルブの起動を調整して、無駄な逆流を引き起こすことなく、酸素を最大量で供給するために、ボーラスのプロファイルを理想的なものとする。
【０１３３】
高度の補償
酸素濃縮器システムは、空気中の窒素と酸素を分離するために、圧力スイング吸収プロセスを用いる。窒素と酸素を効果的に分離するために、キャニスタ内の圧縮した空気は、最小の絶対圧力に達するべきである。一般に、圧縮器は、駆動モータの各回転によって固定された量の周囲空気を移動させる。モータが操作されている速度に基づいて、最小圧力に達するために必要な時間を予測してコントローラ内にプログラムすることができる。よって、流入口バルブ及び流出口バルブを加圧及び排気のために起動するタイミングは、モータの速度に基づくものとすることができ、一般には一定であると考えられる。より高い高度では、空気圧は降下し、駆動の各回転で利用できる空気は少なくなる。結果として、より高い高度において圧縮器がキャニスタを最小圧力まで加圧するのにかかる時間は、圧縮システムが平均海面における最小圧力に到達するためにかかる時間よりも長い。
【０１３４】
ある実施形態では、コントローラ４００は、平均海面を有意に超える海抜における使用を補償することができる動作モードを含む。コントローラ４００は、モータの速度及び／又はバルブのタイミングを、キャニスタ内部が適切な圧力に到達することを保証するように調整することにより、高い海抜における薄い空気を補償することができる。ある実施形態では、図３Ａ及び３Ｂに示すように、圧縮システムは、圧縮器２１０に連結されたモータ２２０を含む。初期設定のモータ速度は、コントローラ４００によって設定してよく、これは、平均海面における空気の圧力又はその近傍の空気圧に基づく。高い高度において、コントローラは、初期設定速度より速い速度で駆動するようモータを変化させてよい。モータをより速い速度で駆動することにより、キャニスタが、次のサイクルの準備のために排気されるより前に、酸素富化ガス生成に適切な圧力に到達することが保証される。モータ制御スキームを用いると、流入口バルブ及び流出口バルブのタイミングは修正されない。
【０１３５】
代替として、より高い海抜において適切な圧力に到達することを保証するために、バルブのタイミングシーケンスを変化させてよい。流入口バルブ及び流出口バルブを開閉するための初期設定タイミングシーケンスは、コントローラ４００によって設定してよく、平均海面における空気の圧力又はその近傍の空気圧に基づく。高い高度において、コントローラは、圧縮システムが空気を回収して圧縮するためにより多くの時間を使えるよう、バルブの開閉の遅延を変化させてよい。バルブのタイミングシーケンスを遅延させることにより、キャニスタが、次のサイクルの準備のために排気されるより前に、酸素富化ガス生成に適切な圧力に到達することが保証される。バルブのタイミング制御スキームを用いると、圧縮システムのタイミングは修正されない。
【０１３６】
代替実施形態では、モータ速度の変更及びバルブを開くタイミングの変化の組み合わせを用いて、キャニスタの適切な加圧を保証することができる。酸素濃縮器は、酸素濃縮器内に配置され、かつ周囲圧力を決定するためにコントローラ４００に連結された、圧力センサ１７６を含んでよい。圧力センサ１７６が検知した周囲空気圧力基づいて、コントローラは、モータ速度及び／又はバルブの起動タイミングを自動的に修正して、降下した空気圧を保証してよい。空気圧に基づく動作条件の自動的な調整は、ユーザが制御してよい。
【０１３７】
ユーザによって手動で、又は、コントローラによって自動的に、高度調整モードに入ってよい。例えば、ユーザ操作スイッチをコントローラに連結してよい。ある実施形態では、ユーザ操作スイッチにより、第１の動作モードと第２の動作モードとの間で、酸素濃縮器を切り替えることができる。第１の動作モードでは、プログラム指示が更に、初期設定動作条件を用いて圧縮システムを動作させることができ、ここで、初期設定動作条件は、圧力センサが感知した周囲圧力に基づいて変化されていない。第２の動作モードでは、プログラム指示が更に、修正された動作条件を用いて圧縮システムを動作させることができ、ここで、修正された動作条件は、圧力センサが感知した周囲圧力に基づいて変化されている。ユーザ操作スイッチは、制御パネル６００上の「高度」スイッチ６４０であってよい。
【０１３８】
酸素濃縮器システムが第２の動作モードにある時、信号（例えば光又は警報）をユーザに提示してよい。代替として、酸素濃縮器システムは、周囲圧力が海抜１０００メートル、又は１５００メートル、又は２０００メートルにおける周囲圧力未満である場合に、光を表示するか又は警報を生成してよい。海抜１０００メートル、又は１５００メートル、又は２０００メートルにおける周囲圧力未満である周囲圧力が検知されると、コントローラは、降下した空気圧を補償するために：圧縮率を増大させて；圧縮量を増大させて；圧縮サイクル時間を増加させて；又はこれらの組み合わせを実行してよい。
【０１３９】
環境の空気抵抗に部分的に基づいて、酸素富化空気のボーラスをユーザに送達する。例えば、酸素富化空気のボーラスをユーザに供給するために、ボーラスを、ユーザへとつながる導管に対する周囲圧力に打ち勝つのに十分な圧力で放出しなければならない。平均海面における周囲圧力は、より高い海抜における周囲圧力より有意に大きい。よって、より高い海抜に関して補償がなされない場合、ボーラスの外への流れは大きくなり過ぎ、また、長い時間がかかりすぎる。ある実施形態では、コントローラは、供給バルブの起動を修正して、検知した周囲圧力に基づいてボーラスの送達を調整してよい。例えば、供給バルブの起動を修正して、患者に供給される酸素と周囲空気との比率が、平均海面において発生する比と実質的に同一となることを保証し、患者の酸素補給の処方レベルを満たす送達をもたらしてよい。
【０１４０】
陽圧治療システム
睡眠時無呼吸は、睡眠中に、呼吸に１回以上の休止があるか又は呼吸が浅いことを特徴とする、睡眠障害である。無呼吸（ａｐｎｅａ）と呼ばれる、呼吸中の各休止は、数秒から数分続く場合があり、これは１時間に５〜３０回以上発生し得る。重篤な睡眠時無呼吸を緩和するために、最も一般的な治療は、気道の陽圧の使用であり、これは、患者の口及び／又は鼻に加圧した空気を流すことにより、睡眠中に気道を開いたまま維持するのを補助する。典型的には、患者は鼻及び／又は口を覆うマスクを着用し、このマスクは、可撓性チューブによって、枕元にある小型の圧縮器に接続される。
【０１４１】
陽圧治療は、睡眠中にユーザの気道を開いたまま維持するのを補助するために、加圧した空気を用いることによるものである。これを達成するために使用される、様々な技術が存在する。ある技術は、持続性気道陽圧法（ＣＰＡＰ）として知られている。ＣＰＡＰでは、流れ生成器から配管を通してマスクへと空気を押し出す。そして、空気は鼻及び／又は口を通過して喉へと進み、ここで、わずかな圧力により、上気道が開いたまま維持される。ＣＰＡＰによる治療中、デバイスの使用中の圧力は一定である。自動気道陽圧法（ＡＰＡＰ）は、加圧した空気をユーザの気道に印加するための代替方法である。ＡＰＡＰでは、ユーザに印加される空気の陽圧は、患者の呼吸パターンに基づいて連続的に調整される。例えば、睡眠時無呼吸の発症が検知された場合、ユーザに印加される圧力は、気道を開かせるように増大させてよい。ユーザが呼息に困難を感じるか、又は通常の呼吸を行っているように見える場合、圧力を降下させて、システムをより快適なものとしてよい。２つの異なる空気圧をユーザに供給することにより、バイレベルデバイスが動作する。吸入中、ユーザに最大圧力を供給して、気道の経路を確実に開いたままとする。呼息中に圧力を降下させ、ユーザにとって呼息を行いやすいようにする。
【０１４２】
睡眠時無呼吸の罹患者が、酸素治療も必要としている場合、相当量の酸素が必要となり得る。上述のように、睡眠時無呼吸の陽圧治療は、加圧した空気を呼息中に放出できるようにしつつ、患者に一定の圧力を印加する必要がある。これは典型的には、マスクからある程度のガスが流出できるような、排気口を開けたマスクを患者に使用することによって達成される。これには、必要な陽圧を達成するために、高い流量（１分あたり２０〜６０リットル）が必要である。殆どの酸素濃縮器では最高でも約１０ＬＰＭまでしか生成できないため、陽圧治療と関連して酸素濃縮器を使用することはできないと一般に考えられてきた。
【０１４３】
ある実施形態では、吸入検知センサ（例えば圧力センサ又は流量センサ）を、陽圧治療に用いるマスクに連結してよく、マスク内の構造を通して富酸素ガスのパルスを供給してよく、これにより、陽圧治療の本質的な特徴である、マスクからの空気の連続的な流出の代わりに、ボーラスが患者の空気経路（例えば鼻又は口）へと直接送られる。陽圧治療マスクのある実施形態を、図１５に示す。図１５では、陽圧治療マスク１５００を示す。陽圧治療マスク１５００は、圧縮空気源に連結される第１の導管ポート１５１０、マスクに入ってくる加圧された空気の一部が出て行くことができるようにするための排気ポート１５２０を含む。酸素濃縮器は、ここで説明した酸素濃縮器と同じものであるが、導管１９２を介してマスクに連結されてよい。導管１９２は第２の導管ポート１５３２を通ってマスクを通過し、ユーザの空気経路近傍に留まる。例えば、導管１９２に連結された鼻カニューレ１５３０を、ユーザの鼻の近傍に位置決めして、使用中に酸素のパルスを鼻に直接送達できるようにしてよい。代替として、第２の導管ポート１５３２は、酸素濃縮器からの導管をマスクに連結できるようにする連結部を含んでよい。富酸素ガスをユーザに送達するために、別個の導管がマスクからユーザの鼻に延在してよい。このような実施形態では、鼻カニューレを、導管１５３４を介して第２の導管ポート１５３２に連結してよい。圧力センサ１９４を導管１９２０に連結してよく、導管１９０は導管１９２を酸素濃縮器システムに連結してよい。陽圧治療マスク１５００を、フルフェイスマスク（即ち鼻と口の両方を覆うマスク）として示したが、鼻マスク、口マスク、及びトータルフェイスマスクを含む、他の種類のマスクでも、同様の構成を用いてよいことを理解するべきである。
【０１４４】
図１６に、陽圧治療システムの概略図を示す。陽圧治療システム１６００は、圧縮システム１６１０、酸素濃縮器１６２０、マスク１５００及び吸入センサ１６４０を含む。マスク１５００は、導管１６２２及び１６２４を介して、吸入センサ１６４０を通って酸素濃縮器１６２０に連結される。マスク１５００はまた、導管１６１２を介して圧縮システム１６１０にも連結される。ここで用いる用語「マスク」は、鼻腔又は口腔にガスを供給できるいずれのデバイスを指す。マスクの例としては以下のものが挙げられるが、これらに限定されない：鼻マスク、鼻ピロー、鼻プロング、口マスク、フルフェイスマスク（例えば鼻と口の両方を覆うマスク）、トータルフェイスマスク（例えば口、鼻及び目を覆うマスク）。用語「マスク」はまた、気管内チューブ、経口咽頭チューブ、又は喉頭部マスク等の、非侵襲的ガス送達デバイスも含む。圧縮システム１６１０及び酸素濃縮器１６２０の動作は、コントローラ１６５０によって制御される。
【０１４５】
使用中、圧縮システム１６１０は、導管１６１２を通ってマスク１５００へ配向される圧縮空気流を生成する。コントローラ１６５０は圧縮システム１６１０を操作して、ユーザの陽圧治療要件を満たすのに十分な圧縮した空気の流れを生成し、典型的には約２０ＬＰＭ〜６０ＬＰＭの流量を有する圧縮した空気を生成する。コントローラ１６５０は更に、吸入センサ１６４０に連結される。吸入センサ１６４０はマスク１５００に連結され、マスク内の空気流又は圧力の変化を感知することにより、ユーザの吸入の開始を決定する。例えば、吸入センサは流量メータ又は圧力センサであってよい。圧力の変化を検知する方法は、ここで議論した、圧力変化及び／又は流量変化に基づく方法を含む。吸入の開始において、コントローラ１６５０は酸素濃縮器の機構を起動して、導管１６２２及び１６２４を介してユーザの気道に直接配向された酸素のボーラスを放出してよい。よって、酸素は必要時しか供給されず、必要な酸素の体積要件は最小化され、患者は処方量の酸素を受容することができる。
【０１４６】
マスク１５００がユーザに連結され、圧縮システム１６１０からの圧縮した空気がマスクで受容される時、一部にはマスクの排気を制限することによって、マスク内に陽圧（即ち周囲圧力より大きな圧力）が形成される。陽圧は、マスクに連結された圧力センサが測定した圧力が陰圧に決してならないような条件を生成する。このような実施形態では、圧力の降下が、マスク内の圧力が依然として周囲圧力より高い圧力を示している場合でさえ、吸入の開始を、圧力の有意な降下によって評価してよい。従って、コントローラ１６５０は、この条件を感知して、吸入の開始時に富酸素ガスのボーラスをユーザに供給するよう構成してよい。
【０１４７】
ＡＰＡＰ又はバイレベル制御に基づく陽圧治療システムに関して、患者の呼吸状態を決定してマスク内の圧力調整を行うよう、コントローラ１６５０を事前にプログラムしてよい。ある実施形態では、コントローラ１６５０は、圧力変化アルゴリズムと同期して、酸素濃縮器システムから富酸素ガスのボーラスを放出するよう構成してよい。例えば、ＡＰＡＰデバイスでは、ユーザに印加される空気の陽圧を、患者の呼吸パターンに基づいて連続的に調整する。よって、呼吸に対する抵抗を克服するための陽圧の上昇が必要な時を認識するよう、ＡＰＡＰデバイスコントローラを事前にプログラムする。コントローラ１６５０は、睡眠時無呼吸の発症中に圧力を調整して呼吸を刺激する時に、酸素濃縮器システムからの富酸素ガスの放出も調整するために修正された、ＡＰＡＰアルゴリズムを含んでよい。バイレベルシステムデバイスでは、吸入中に陽圧を上昇させる時及び呼息中に圧力を降下させる時を認識するよう、コントローラを事前にプログラムする。コントローラ１６５０は、吸入中に圧力が調整された時に、酸素濃縮器システムからの富酸素ガスの放出も調整するために修正された、バイレベルアルゴリズムを含んでよい。
【０１４８】
陽圧治療の間、周囲圧力より大きな陽圧がマスクの内部で生成される。ある実施形態では、周囲圧力を測定して、周囲圧力をマスク内部で測定した圧力と比較することにより、補正圧力を評価する。周囲圧力センサ（例えば、酸素濃縮器中の周囲圧力センサ１７６）をコントローラ１６５０に連結して周囲圧力を測定してよい。補正圧力を、周囲圧力とマスク内部の圧力１６３０との関数として評価してよい。ある実施形態では、補正圧力はマスク内部の圧力１６３０と周囲圧力との差である。マスク内の圧力を、マスク圧力センサを用いて測定してよい。使用中、マスク内部の圧力は、ユーザの吸入及び呼息によって変化し得る。ある実施形態では、補正圧力は１回以上の呼吸サイクルにわたって測定した平均マスク圧力に基づくものであってよい。別の実施形態では、補正圧力は１回以上の呼吸サイクルにわたって評価した最大マスク圧力に基づくものであってよい。別の実施形態では、補正圧力は呼吸動作（即ち吸入又は呼息）が発生していないときのマスク内の圧力に基づくものであってよい。
【０１４９】
補正圧力を評価したら、酸素生成システムの動作を、マスク内の圧力の変化に関連づけてよい。使用中、マスク内の圧力は連続的又は自動的に測定される。各測定の後、調整されたマスク圧力を、測定したマスク圧力及び補正圧力の関数として評価する。ある実施形態では、調整された圧力は、測定したマスク内部の圧力と補正圧力との差である。この実施形態では、調整された圧力の降下が吸入の開始を示してよい。調整された圧力が所定の圧力未満である場合、システムは吸入の開始を認識し、富酸素ガスのボーラスをユーザに供給する。代替として、調整された圧力は周囲圧力に関して補正されるため、調整された圧力が周囲圧力未満である時に吸入の開始を認識してよい。システムは補正圧力を用いて、自動的に様々なマスク圧力を考慮に入れてよい。更に、ユーザに富酸素ガスを供給するために用いる導管において、圧力センサが周囲圧力未満の圧力を検知した場合に、富酸素空気をユーザに供給するよう、多くの酸素生成システムがプログラムされている。調整された圧力を用いて吸入の開始を示すことにより、酸素濃縮器システムは、あったとしてもごくわずかな調整しか必要としないものとなり得る。
【０１５０】
陽圧治療の間、周囲圧力より大きな陽圧がマスクの内部で生成される。マスク内部の圧力が連続的に上昇するのを防止するために、陽圧治療に使用するマスクは、マスクに設けられる１つ以上の排気ポートを有する。これにより、過剰な空気が連続的にマスクを出ることができ、また、呼息のための流出口が設けられる。ある実施形態では、１つ以上の排気ポートを通ってマスクを出る空気の流量を評価する。呼吸サイクル中、マスクを出るガスの流量は変化する。呼吸動作（即ち吸入又は呼息）が発生していないとき、マスクを出るガスの流量は実質的に一定であり、基準流量を示す。呼息中、マスクを出るガスの流量は増加し；吸入中、マスクを出るガスの流量は減少する。使用中、マスクを出るガスの流量を連続的又は自動的に測定する。流量が低下して基準流量未満となった場合、システムは吸入の開始を認識し、富酸素ガスのボーラスをユーザに供給する。代替実施形態では、マスクを出る流量が所定量だけ低下した時に、吸入の開始を認識する。
【０１５１】
別の実施形態では、陽圧治療用システム（例えばＣＰＡＰ、ＡＰＡＰ又はバイレベル睡眠時無呼吸用デバイス）は、実質的に連続した空気流をマスクに供給するための独立した圧縮システムと、独立した酸素濃縮器システムとを含む。酸素濃縮器システムを、独立してマスクに連結してよい、及び／又は空気流連続送達導管に連結してよい。図１７に、陽圧治療システムの概略図を示す。陽圧治療システム１７００は、圧縮システム１７１０、酸素濃縮器システム１７２０、及びマスク１５００を含む。システム１７００はまた、酸素濃縮器システム１７２０に連結された吸入センサ１７４０も含む。吸入センサは、酸素濃縮器システム１７２０から分離していてもよく、又は酸素濃縮器システム１７２０の一体化した構成部品であってもよい。マスク１５００は、導管１７２２及び１７２４を介して酸素濃縮器システム１７２０に連結される。マスク１５００はまた、導管１７１２を介して圧縮システム１７１０に連結される。圧縮システム１７１０及び酸素濃縮器システム１７２０の両方は独立使用のために設計されているので、各システムは、システムの操作を目的とするコントローラを含む。圧縮システム１７１０は、圧縮した空気を患者に送達することを目的とするコントローラ１７１５を含む。酸素濃縮器システム１７２０は、富酸素ガスを生成してユーザに送達することを目的とするコントローラ１７２５を含む。圧縮システム１７１０及び酸素濃縮器システム１７２０は、マスク１５００に着脱可能に連結することができ、これにより、システムを互いに独立して使用することができる。
【０１５２】
使用中、圧縮システム１７１０は、導管１７１２を通してマスク１５００へ配向される、圧縮した空気流を生成する。コントローラ１７１５は圧縮システム１７１０を操作して、ユーザの陽圧治療要件を満たすのに十分な圧縮した空気の流れを生成し、典型的には約２０ＬＰＭ〜６０ＬＰＭの流量を有する圧縮した空気を生成する。マスク１５００及び酸素濃縮器システム１７２０に連結された吸入センサ１７４０は、マスク内部の空気流又は圧力の変化を感知することにより、ユーザの吸入の開始を決定する。例えば、吸入センサは流量メータ又は圧力センサであってよい。圧力の変化を検知する方法は、ここで議論した、圧力変化及び／又は流量変化に基づく方法を含む。吸入の開始において、酸素濃縮器システムのコントローラ１７２５は酸素濃縮器の機構を起動して、導管１７２２及び１７２４を介してユーザの気道に直接配向された酸素のボーラスを放出してよい。よって、酸素は必要時しか供給されず、必要な酸素の体積要件は最小化され、患者は処方量の酸素を受容することができる。
【０１５３】
吸入の開始の検知、及びユーザの吸入プロファイルに関する他の情報は、圧縮システム１７１０及び酸素濃縮器システム１７２０の両方の操作に利用できる。ある実施形態では、圧縮システム１７１０及び酸素濃縮器システム１７２０の操作の調整を容易にするために、コントローラ１７１５は、接続リンク１７３０を介してコントローラ１７２５と連結可能である。接続リンク１７３０は、コントローラ間の有線接続によって設けてよく、又は、無線接続であってよい。コントローラ１７１５及び１７２５の少なくとも一方を、接続リンク上の他方のコントローラの存在を認識するようプログラムしてよい。別のコントローラを検知すると、１つ又は両方のコントローラは、富酸素ガスの送達と、圧縮システムが加圧した空気の送達とを、同期するよう動作する。例えば、ＡＰＡＰ又はバイレベルデバイスでは、圧縮システムが生成した空気の圧力は、ユーザの呼吸パターンに応じて変化する。圧縮システムが生成した圧力の変化を用いて、富酸素ガスのユーザへの送達を、この送達が圧力変化と同期するように制御してよい。例えば、吸入を補助するために、圧縮システムが圧力の増大を開始した時に、酸素濃縮器システムは、富酸素ガスのユーザへの送達を開始してよい。
【０１５４】
マスク又はその他の送達デバイスは上昇する圧力下にあるため、酸素濃縮器の送達流量は減少する。本発明のある実施形態では、酸素濃縮器の送達バルブを、内部マスク圧力を読み取る圧力トランスデューサに基づいて調整する。これにより、マスク内の抵抗圧力によって減少してしまうはずのボーラスのサイズを、システムが正しい状態にして送達することが保証される。
【０１５５】
排気装置システム
陽圧排気装置は、圧縮空気源と、圧縮した空気を患者に供給するためのコントローラとを含む。陽圧排気装置は、呼吸ガスを肺に送り込み、これによって気道内部の圧力を上昇させて肺を膨張させることにより動作する。加圧した空気が中断されると、患者は肺の弾性によって受動的に呼息し、吐き出されたガスは通常は患者に連結された導管及びマスク内の一方向バルブを通って放出される。ここで使用するように、用語「呼吸ガス（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  ｇａｓ）」は、ユーザが呼吸に使用するガスを指す。呼吸ガスの例には、空気、空気／酸素混合物、窒素／酸素混合物、及び純酸素が含まれる。空気／酸素及び窒素／酸素混合物の酸素含有量は、体積基準で約２１％から約１００％まで変化してよい。
【０１５６】
いくつかの例では、排気中の人体は、空気中に存在するよりも多くの酸素を必要とし得る。上で議論したように、排気は、患者の吸入を生成し、かつ、加圧した呼吸ガスを呼息中に放出することができるようにするために患者に印加される、加圧した呼吸ガスのパルスを使用する。これは典型的には、マスクからある程度のガスが流出できるような、排気口を開けたマスクを患者に使用することによって達成される。富酸素ガスを患者に供給するために、殆どの排気装置は、圧縮酸素貯蔵システム（例えば圧縮酸素タンク）からの酸素と、空気又は窒素とを上流で混合して、患者に供給する呼吸ガス中の適切な酸素レベルを確立することによるものである。
【０１５７】
ある実施形態では、吸入検知センサ（例えば圧力センサ又は流量センサ）を、排気に用いるマスクに連結してよく、マスク内の構造を通して富酸素ガスのパルスを供給してよく、これにより、加圧した呼吸ガスのパルス送達中に、ボーラスがユーザの空気経路（例えば鼻又は口）へと直接送られる。富酸素ガスの放出は、加圧した呼吸ガスのパルスがマスクに供給されるその時、又はその付近に行ってよい。
【０１５８】
図１８に、排気システムの概略図を示す。排気システム１８００は、圧縮システム１８１０、酸素濃縮器１８２０、マスク１８６０及び吸入センサ１８４０を含む。マスク１８６０は、導管１８２２及び１８２４を介して、吸入センサ１８４０を通って酸素濃縮器１８２０に連結される。マスク１８６０はまた、導管１８１２を介して圧縮システム１８１０にも連結される。圧縮システム１８１０及び酸素濃縮器１８２０の動作は、コントローラ１８５０によって制御される。
【０１５９】
使用中、圧縮システム１８１０は、導管１８１２を通してマスク１８６０へ配向される、圧縮した呼吸ガスのパルスを生成する。コントローラ１８５０は圧縮システム１８１０を操作して、患者の肺を膨張させて患者の吸入を生成するのに十分な圧縮した呼吸ガスを生成する。コントローラ１８５０は更に、吸入センサ１８４０に連結される。吸入センサ１８４０はマスク１８６０に連結され、ユーザの吸入の開始を決定する。ある実施形態では、吸入センサ１８４０は、マスク内部の圧力の変化を検知することができる圧力センサである。圧力の変化を検知する方法は、ここで議論した、圧力変化及び／又は流量変化に基づく方法を含む。吸入の開始において、コントローラ１８５０は酸素濃縮器の機構を起動して、導管１８２２及び１８２４を介してユーザの気道に直接配向された酸素のボーラスを放出してよい。よって、酸素は必要時しか供給されず、必要な酸素の体積要件は最小化され、患者は処方量の酸素を受容することができる。
【０１６０】
マスク１８６０がユーザに連結され、圧縮システム１８１０からの圧縮した呼吸ガスがマスクで受容される時、マスク内に陽圧（即ち周囲圧力より大きな圧力）が形成される。マスク内で生成された陽圧により、患者の呼吸サイクルの吸入部分が開始する。従って、吸入の開始を、圧力の有意な上昇によって評価してよい。従って、コントローラ１８５０は、マスク内の圧力の上昇を感知して、吸入の開始時に富酸素ガスのボーラスをユーザに供給するよう構成してよい。
【０１６１】
代替として、圧縮した呼吸ガスのパルスを所定の間隔で患者に供給するように、コントローラ１８５０をプログラムしてよい。よって、吸入の開始は所定の時点で発生し、コントローラはこれを把握している．ある実施形態では、コントローラ１８５０は、酸素濃縮器１８２０からの富酸素ガスの放出と、圧縮システム１８１０からの加圧した呼吸ガスの送達とを調整してよい。コントローラ１８５０は、圧縮システム１８１０及び酸素濃縮器１８２０に実質的に同時に信号を送信し、各々のガスの患者への放出が開始されるように、プログラムしてよい。
【０１６２】
別の実施形態では、排気システムは、マスクに呼吸ガスのパルスを供給するための独立した圧縮システムと、独立した酸素濃縮器システムとを含む。酸素濃縮器システムを、独立してマスクに連結してよい、及び／又は呼吸ガス送達導管に連結してよい。図１９に、排気システムの概略図を示す。排気システム１９００は、圧縮システム１９１０、酸素濃縮器システム１９２０、及びマスク１９６０を含む。システム１９００はまた、酸素濃縮器システム１９２０に連結された吸入センサ１９４０も含む。吸入センサは、酸素濃縮器システム１９２０から分離していてもよく、又は酸素濃縮器システム１９２０の一体化した構成部品であってもよい。マスク１９６０は、導管１９２２及び１９２４を介して酸素濃縮器システム１９２０に連結される。マスク１９６０はまた、導管１９１２を介して圧縮システム１９１０に連結される。圧縮システム１９１０及び酸素濃縮器システム１９２０の両方は独立使用のために設計されているので、各システムは、システムの操作を目的とするコントローラを含む。圧縮システム１９１０は、圧縮した空気を患者に送達することを目的とするコントローラ１９１５を含む。酸素濃縮器システム１９２０は、富酸素ガスを生成して患者に送達することを目的とするコントローラ１９２５を含む。圧縮システム１９１０及び酸素濃縮器システム１９２０は、マスク１９６０に着脱可能に連結することができ、これにより、システムを互いに独立して使用することができる。
【０１６３】
使用中、圧縮システム１９１０は、導管１９１２を通してマスク１９６０へ配向される、圧縮した呼吸ガスのパルスを生成する。コントローラ１９１５は圧縮システム１９１０を操作して、患者の吸入を誘発又は生成するのに十分な圧縮した呼吸ガスのパルスを生成する。マスク１９６０及び酸素濃縮器システム１９２０に連結された吸入センサ１９４０は、マスク内部の圧力の変化を感知することにより、ユーザの吸入の開始を決定する。例えば、圧縮した呼吸ガスのパルスがマスクに送達されることによってマスク内部の圧力が上昇した時に、患者による吸入の開始が示される。吸入の開始において、酸素濃縮器システムのコントローラ１９２５は酸素濃縮器の機構を起動して、導管１９２２及び１９２４を介してユーザの気道に直接配向された酸素のボーラスを放出してよい。よって、酸素は必要時しか供給されず、必要な酸素の体積要件は最小化され、患者は処方量の酸素を受容することができる。
【０１６４】
ある実施形態では、圧縮システム１９１０及び酸素濃縮器システム１９２０の動作の調整を容易にするために、コントローラ１９１５は、接続リンク１９３０を介してコントローラ１９２５と連結可能である。接続リンク１９３０は、コントローラ間の有線接続によって設けてよく、又は、無線接続であってよい。コントローラ１９１５及び１９２５の少なくとも一方を、接続リンク上の他方のコントローラの存在を認識するようプログラムしてよい。別のコントローラを検知すると、１つ又は両方のコントローラは、富酸素ガスの送達と、圧縮システムが圧縮した呼吸ガスのパルスとを、同期するよう動作する。例えば、圧縮システムが圧縮した呼吸ガスのパルスの送達を開始した時に、酸素濃縮器システムは、富酸素ガスのユーザへの送達を開始してよい。
【０１６５】
上述の他の陽圧気道調整と同様に、患者に送達される空気流内に、同一サイズの酸素のボーラスを送達するよう、酸素濃縮器の送達バルブを、マスク又は排気装置のその他の送達デバイス内の抵抗圧力に基づいて調整する。
【０１６６】
以上の説明に鑑みて、当業者には、本発明の様々な態様の更なる改変及び代替実施形態が明らかであり得る。従って、本説明は単なる例示として解釈されるべきものであり、当業者に本発明を実行するための一般的様式を教示する目的のものである。ここに図示及び説明した本発明の形態は、実施形態として解釈されるべきであるものであることを理解されたい。ここで図示及び説明したものに関して、要素及び材料の置換を行ってよく、部品又はプロセスを交換してよく、本発明のある特徴を独立して利用してよく、これら全ては、本発明の以上の説明の恩恵を得た当業者には明らかであろう。以下の請求項に記載した本発明の精神及び範囲から逸脱しない限りにおいて、ここに記載した要素について、変更を行ってよい。
【図１】
2013537065.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年8月7日(2012.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのキャニスタと；少なくとも２つの前記キャニスタ内に配置され、前記キャニスタ内の空気から少なくともある程度の窒素を分離して酸素富化ガスを生成する、ガス分離吸収剤と；動作中に空気を圧縮する、少なくとも１つの前記キャニスタに連結された圧縮器と前記圧縮器の動作を駆動する前記圧縮器に連結されたモータとを具備する圧縮システムと；前記圧縮器を少なくとも１つの前記キャニスタに連結する圧縮器流出導管であって、圧縮された空気は前記圧縮器から少なくとも１つの前記キャニスタへ、前記圧縮器流出導管を通って移送される、圧縮器流出導管と：を備える酸素濃縮器装置において、
１つ以上の前記キャニスタの流出口は、排気プロセス中に１つ以上の前記キャニスタを出て行くガスが、使用中に前記モータの少なくとも一部；前記圧縮器の少なくとも一部；前記圧縮器流出導管の少なくとも一部；又はこれらの組み合わせへと配向されるように位置決めされることを特徴とする酸素濃縮器装置。
【請求項２】
前記モータは、前記圧縮器の動作を駆動する外部回転アーマチュアを備える、請求項１に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項３】
前記モータに連結された空気移送デバイスを更に備え、
前記空気移送デバイスは、前記モータが動作している時に空気流を生成し、生成された前記空気流は前記モータの少なくとも一部を通過する、請求項１又は２に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項４】
前記空気移送デバイスは、使用中に空気流を生成し、前記空気移送デバイスは、生成された前記空気流が前記圧縮器流出導管の少なくとも一部を通過するように位置決めされる、請求項３に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項５】
使用中に前記装置の周囲圧力を検知することができる圧力センサを更に備え、前記圧縮システムの動作は、前記圧力センサが検知した圧力に少なくとも部分的に基づく、請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項６】
使用中に少なくとも１つの前記キャニスタからの前記酸素富化ガスを受容する、少なくとも１つの前記キャニスタに連結された少なくとも１つの導管と、ユーザの口中の１つ以上の歯に着脱可能に連結可能であるマウスピースとを更に備え、
前記マウスピースは少なくとも１つの導管に連結され、使用中、前記酸素富化ガスは前記マウスピースを介して前期ユーザの口へと配向される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項７】
前記酸素濃縮器装置は約５ポンド未満の重量を有すると共に約２５０立方インチ未満の体積を有し、１分あたり少なくとも約３リットルの前記酸素富化ガスを生成することができる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項８】
前記圧縮システムに連結された内部電源であって、使用中に電力を供給して少なくとも前記圧縮システムを操作し；前記内部電源は内部電源入力ポートを備える、内部電源と前記内部電源入力ポートに着脱可能に連結可能である、補助電源とを更に備え、
前記補助電源は：
１つ以上のバッテリセル；
１つ以上の前記バッテリセルに連結された制御回路；
前記制御回路に連結された補助電源入力ポート；及び、
前記制御回路に連結された補助電源出力コネクタ；
を含み、
前記補助電源出力コネクタは、使用中に前記補助電源を前記内部電源入力ポートに着脱可能に連結するために使用され；
前記制御回路は、使用中に前記補助電源を通る電流を配向する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項９】
ガス分離吸収剤を含む第１のキャニスタ；
ガス分離吸収剤を含む第２のキャニスタ；及び
前記第１のキャニスタを前記第２のキャニスタに連結する１つ以上の導管；
を更に備え、
前記第１のキャニスタ、前記第２のキャニスタ、及び１つ以上の前記導管は、成形されたハウジングに一体化される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１０】
１つ以上の前記キャニスタに連結された集積チャンバであって、使用中、１つ以上の前記キャニスタで生成された前記酸素富化ガスは前記集積チャンバ内へと進む、集積チャンバと；前記集積チャンバに連結された酸素センサであって、使用中にガス中の酸素を検出することができる、酸素センサと；を更に備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１１】
１つ以上の前記キャニスタに連結された１つ以上の導管と；
１つ以上の前記導管に連結され、ユーザの顔面に位置決め可能である、気道送達デバイスと；
前記気道送達デバイスに連結された圧力センサであって、前記気道送達デバイスにおける圧力の変化を検知することができる、圧力センサと；
前記圧力センサに連結されたプロセッサであって、前記プロセッサはプログラム指示を実行することができ、前記プログラム指示は、前記気道送達デバイスにおける圧力の低下の検知に反応して、前記酸素富化ガスを１つ以上の前記キャニスタから１つ以上の前記導管を通して前記気道送達デバイスへ配向することができる、プロセッサと：を更に備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１２】
１つ以上の前記導管と、前記気道送達デバイスとの間に位置決めされたバルブを更に備え、前記バルブは、前記酸素富化ガスの１つ以上のパルスが前記気道送達デバイスを通過するように、１つ以上の前記キャニスタからの前記酸素富化ガスの放出を制御する、請求項１１に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１３】
ガス分離吸収剤を含む第１のキャニスタと；ガス分離吸収剤を含む第２のキャニスタと；前記第１のキャニスタを前記第２のキャニスタに連結する１つ以上の導管と；
を備え、
１つ以上の前記導管は、前記第１のキャニスタで生成された前記酸素富化ガスの少なくとも一部が、前記第２のキャニスタの排気プロセスの少なくとも一部の間に、前記第２のキャニスタを通して方向転換されるように、前記第１のキャニスタを前記第２のキャニスタに連結し、
１つ以上の前記導管は、前記第２のキャニスタで生成された前記酸素富化ガスの少なくとも一部が、前記第１のキャニスタの排気プロセスの少なくとも一部の間に、前記第１のキャニスタを通して方向転換されるように、前記第１のキャニスタを前記第２のキャニスタに連結する、請求項１１に記載の酸素濃縮器装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の酸素濃縮器のユーザに酸素富化ガスを供給する方法であって、
前記酸素濃縮器の使用中に前記ユーザの吸入プロファイルの少なくとも一部を自動的に評価するステップと、
前記酸素濃縮器が生成した前記酸素富化ガスをユーザに供給することであって、前記酸素富化ガスの送達の周期及び／又は期間は、評価した前記吸入プロファイルに少なくとも部分的に基づく、供給するステップと、
供給される前記酸素富化ガスの周期及び／又は期間を、評価した前記吸入プロファイルの１つ以上の変化に基づいて調整するステップと
を含む、方法。
【請求項１５】
前記ユーザの吸入プロファイルの少なくとも一部を評価することは、検知した前記ユーザの吸入に基づいて、前記ユーザの現在の呼吸量を評価することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ユーザの吸入プロファイルの少なくとも一部を評価することは、検知した前記ユーザの吸入に基づいて、前記ユーザの吸入空気流量を評価することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記酸素濃縮器のシャットダウンシーケンス中に、前記酸素富化ガスによって１つ以上の前記キャニスタを自動的に加圧して、１つ以上の前記キャニスタ内部の圧力を周囲圧力より高くすることを更に含む、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
使用中に加圧した空気を生成する圧縮ガスシステムであって、１つ以上の導管を介してマスクに連結可能である、圧縮ガスシステムと；
前記マスクに連結可能な、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の酸素濃縮器；及び
前記圧縮システム及び前記酸素濃縮器に連結された、プロセッサを備えるコントローラであって、前記プロセッサはプログラム指示を実行できる、コントローラと；
を備える、ガス送達システムであって、
前記プログラム指示は、前記酸素濃縮器から前記マスクへの酸素富化ガスの前記放出を、前記ユーザの吸入の開始の検知に部分的に基づいて配向することができる、ガス送達システム。
【請求項１９】
前記マスク及び前記コントローラに連結可能な第１の圧力センサであって、使用中に前記マスク内部の圧力を検知する、第１の圧力センサと；
前記コントローラに連結可能な第２の圧力センサであって、周囲圧力を決定する、第２の圧力センサとを更に備え、
前記プログラム指示は、前記酸素濃縮器からの前記酸素富化ガスの前記放出を、前記第１の圧力センサ及び前記第２の圧力センサにより検知された前記圧力に少なくとも部分的に基づいて配向することができる、請求項１８に記載のガス送達システム。
【請求項２０】
前記コントローラに連結され、前記マスクの排気ポートに連結可能である、流量センサであって、使用中にユーザの顔面に連結された前記マスクの前記排気ポートと通って出て行くガスの流量を評価する、流量センサを更に備え、
前記プログラム指示は、前記酸素濃縮器からの前記酸素富化ガスの前記放出を、使用中に評価した前記流量に部分的に基づいて配向することができる、請求項１８に記載のガス送達システム。
【請求項２１】
前記圧縮ガスシステムは、使用中、加圧した呼吸ガスを生成する、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載のガス送達システム。
【国際調査報告】
2013537065.tif 000028
2013537065.tif 000029
2013537065.tif 000030