(57)【要約】  酸素を濃縮するためのシステム及び方法は、複数のシーブベッドであって、各シーブベッドが第１の端部ポート及び第２の端部ポートを有する、複数のシーブベッドと、複数のシーブベッドの第２の端部ポートから出る酸素富化ガスを蓄えるリザーバと、コンプレッサと、供給ラインを経由してリザーバと連通する酸素供給バルブと、供給ラインに付随するフローセンサと、酸素供給バルブの動作を制御するように適合された制御電子装置と、を有し；フローセンサによって、センサを通る酸素富化ガスの流れを測定するとともにそれを示す信号を出力し；制御電子装置を使用して、信号に基づいて酸素富化ガスをリザーバからユーザに供給するために酸素供給バルブを開閉することを制御する、携帯型装置を提供することを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気から窒素を吸収するように構成された複数のシーブベッドであって、各前記シーブベッドは第１の端部ポート及び第２の端部ポートを有する、複数のシーブベッド；
前記複数のシーブベッドの前記第２の端部ポートと連通し、前記複数のシーブベッドの前記第２の端部ポートから出る酸素富化ガスを蓄えるように構成された、少なくとも１つのリザーバ；
空気を１又は複数の所望の圧力で前記複数のシーブベッドの前記第２の端部ポートに供給するように構成されたコンプレッサ；
供給ラインを経由して前記リザーバと連通する酸素供給バルブ；
フローセンサであって、前記供給ラインに付随し、前記センサを通る前記酸素富化ガスの流れを測定するように及びそれを示す信号を出力するように構成された、フローセンサ；及び
前記信号に基づいて前記酸素富化ガスを前記リザーバからユーザに供給するために前記酸素供給バルブを開閉することを制御するように構成されたコントローラ、を有する、
携帯型酸素濃縮器。
【請求項２】
前記信号を受信するように及び、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの流れを、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの体積を又はその両方を、受信した前記信号に基づいて決定するように構成された、プロセッサをさらに有する、
請求項１に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項３】
前記供給ラインの前記酸素富化ガスの圧力差を測定するように構成された圧力センサをさらに有する、
請求項２に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記圧力差に基づいて、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの流れを、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの体積を又はその両方を、決定するように構成される、
請求項３に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項５】
前記酸素供給バルブは、圧電バルブである、
請求項１に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項６】
前記信号は、前記酸素富化ガスの質量流量を含む、
請求項２に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項７】
前記供給ラインを通過する前記酸素富化ガスの温度を測定するように及びそれを示す温度信号出力するように構成された酸素温度センサ、及び前記供給ラインを通過する前記酸素富化ガスの局所的な周囲の圧力を測定するように及びそれを示す局所的な圧力信号を出力するように構成されたローカル圧力センサ、をさらに有する、
請求項６に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項８】
前記プロセッサは、受信した前記信号、前記温度信号及び前記局所的な圧力信号に基づいて、所定の期間に渡る前記供給ラインの酸素富化ガスの体積を決定するように構成される、
請求項７に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項９】
複数のシーブベッドであって、前記複数のシーブベッドの各シーブベッドが第１の端部ポート及び第２の端部ポートを含む、複数のシーブベッドと、前記複数のシーブベッドの前記第２の端部ポートから出る酸素富化ガスを蓄えるリザーバと、コンプレッサと、供給ラインを経由して前記リザーバと連通する酸素供給バルブと、前記供給ラインに付随するフローセンサと、前記酸素供給バルブの動作を制御するように適合された制御電子装置と、を有する、携帯型装置を提供するステップ；
前記フローセンサによって、前記センサを通る前記酸素富化ガスの流れを測定するステップ及びそれを示す信号を出力するステップ；並びに
前記制御電子装置を使用して、前記信号に基づいて前記酸素富化ガスを前記リザーバからユーザに供給するために前記酸素供給バルブを開閉することを制御するステップ、を有する、
酸素を濃縮するための方法。
【請求項１０】
前記信号に基づいて、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの流れを、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの体積を、又は両方を、決定するステップをさらに有する、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
圧力センサによって、前記供給ラインの前記酸素富化ガスの圧力差を測定するステップをさらに有する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記圧力差に基づいて、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの流れを、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの体積を、又は両方を、決定するステップをさらに有する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記酸素供給バルブは、圧電バルブである、
請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記供給ラインを通過する前記酸素富化ガスの温度を測定するステップ及びそれを示す温度信号出力するステップ；並びに前記供給ラインを通過する前記酸素富化ガスの局所的な周囲の圧力を測定するステップ及びそれを示す局所的な圧力信号を出力するステップ、をさらに有する、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記信号、前記温度信号及び前記局所的な圧力信号を用いて、所定の期間に渡る前記供給ラインの酸素富化ガスの体積を決定するステップをさらに有する、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
空気の供給から圧縮空気の供給を生み出す手段；
前記圧縮空気の供給から酸素富化ガスの供給を提供する分離手段；
前記酸素富化ガスを蓄える酸素貯蔵手段；
バルブ手段：
検知手段であって、前記検知手段を通る前記酸素富化ガスの質量流量を測定するとともにそれを示す信号を出力する、検知手段；及び
前記信号に基づいて前記酸素富化ガスをユーザに供給するように前記バルブ手段を開閉することを制御するための手段、を有する、
酸素を濃縮するように構成されたシステム。
【請求項１７】
前記バルブ手段は、圧電バルブである、
請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記信号に基づいて、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの流れを、所定の期間に渡る前記供給ラインの前記酸素富化ガスの体積を、又は両方を、決定する手段をさらに有する、
請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、２０１１年９月１３日に出願された米国特許仮出願第６１／５３３，８７１号の優先権を米国特許法第１１９条（ｅ）項の下で主張し、該仮出願の内容は、本出願において参照により援用される。
【０００２】
本開示は、酸素を供給するためのシステム及び方法、特に、空気から吸着によって酸素を濃縮するための携帯型装置及びこのような装置を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
肺病の患者は、自身の快適性及び／又は生活を質を向上させるために、しばしば追加の酸素を必要とする。例えば、患者に酸素を供給する病院又は他の施設の酸素供給ライン等、固定酸素供給源が利用可能である。若干の移動性を許容するために、純粋及び／又は濃縮酸素ボンベが提供されることができ、患者は、それらを携行する又は、例えばカートで引いていく等、それらを持っていくことができる。しかし、このようなボンベは、体積に制限があり、大きく且つ重いので、患者の移動性を制限する。
【０００４】
追加の酸素を供給するために周囲の空気から酸素を濃縮する携帯型装置が提案されている。例えば、特許文献１乃至７は、周囲の空気から窒素を分離し、タンク内に貯蔵され得る又は患者に直接供給され得る濃縮酸素流を供給する携帯用酸素濃縮器を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，５３１，８０７号
【特許文献２】米国特許第６，５２０，１７６号
【特許文献３】米国特許第６，７６４，５３４号
【特許文献４】米国特許第７，３６８，００５号
【特許文献５】米国特許第７，４０２，１９３号
【特許文献６】米国特許第７，７９４，５２２号
【特許文献７】米国特許第７，８３７，７６１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１又は複数の実施形態の目的は、携帯型酸素濃縮器を提供することであり、この携帯型酸素濃縮器は、空気から窒素を吸収するように構成された複数のシーブベッドであって、各シーブベッドが第１の端部ポート及び第２の端部ポートを有する、複数のシーブベッド；複数のシーブベッドの第２の端部ポートと連通し、複数のシーブベッドの第２の端部ポートから出る酸素富化ガスを蓄えるように構成された、少なくとも１つのリザーバ；空気を１又は複数の所望の圧力で複数のシーブベッドの第１の端部ポートに供給するように構成されたコンプレッサ；供給ラインを経由してリザーバと連通する酸素供給バルブ；フローセンサであって、供給ラインに付随し、センサを通る酸素富化ガスの流れを測定するように及びそれを示す信号を出力するように構成された、フローセンサ；及び信号に基づいて酸素富化ガスをリザーバからユーザに供給するために酸素供給バルブを開閉することを制御するように構成されたコントローラ、を含む。
【０００７】
１又は複数の実施形態の他の態様は、酸素を濃縮するための方法を提供することであり、この方法は、複数のシーブベッドであって、複数のシーブベッドの各シーブベッドが第１の端部及び第２の端部を含む、複数のシーブベッドと、複数のシーブベッドの第２の端部から出る酸素富化ガスを蓄えるリザーバと、コンプレッサと、供給ラインを経由してリザーバと連通する酸素供給バルブと、供給ラインに付随するフローセンサと、酸素供給バルブの動作を制御するように適合された制御電子装置を有する携帯型装置を提供するステップ；フローセンサを介して、センサを通る酸素富化ガスの流れを測定するとともにそれを示す信号を出力するステップ；及び制御電子装置を使用して、信号に基づいて酸素富化ガスをリザーバからユーザに供給するために酸素供給バルブを開閉することを制御するステップ、を含む。
【０００８】
１又は複数の実施形態の他の態様は、酸素を濃縮するように構成されたシステムを提供することであり、このシステムは、空気の供給から圧縮空気の供給を生み出す手段；圧縮空気の供給から酸素富化ガスの供給を提供する分離手段；酸素富化ガスを蓄える酸素貯蔵手段；バルブ手段：検知手段を通る酸素富化ガスの質量流量を測定するとともにそれを示す信号を出力する検知手段；及び信号に基づいて酸素富化ガスをユーザに供給するようにバルブ手段を開閉すること制御するための手段、を有する。
【０００９】
本実施形態のこれら及び他の目的、特徴、及び特性、並びに動作の方法及び構造の関連する要素の機能及び部品の組み合わせ及び製造の経済性は、添付の図面を参照して以下の記載及び添付の請求項を検討すると、より明らかになり、全ての図面は、この明細書の一部を形成し、同様の参照番号は、様々な図において対応する部分を示す。しかしながら、図面は例示及び説明のみを目的とするものであり、いかなる限定の定義として意図されるものではないことが、明らかに理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の実施形態による携帯型酸素濃縮器（分りやすさのために、コンプレッサ、空気入口フィルタ、シーブベッド、リザーバ及びコントローラは示されていない）の側面断面である。
【図２】図２は、本開示の実施形態による携帯型酸素濃縮器を概略的に示す。
【図３】図３は、本開示の実施形態による、一体に形成された上方（酸素）及び下方（空気）マニホールドを持つ携帯型酸素濃縮器の支持部材（又は中央シャシー）の後面図である。
【図４】図４は、本開示の実施形態による、携帯型酸素濃縮器のハウジング部材及びそこに配置されるリザーバ、バルブ、及びコントローラを持つ支持部材の一方の側部の斜視図である。
【図５】図５は、本開示の実施形態による、携帯型酸素濃縮器のハウジング部材及び支持部材の他の斜視図である。
【図６】図６は、本開示の実施形態による、支持部材の他方の側部に取付けられるコンプレッサ、空気フィルタ、及び音響シールド部材を持つ支持部材の斜視図である。
【図７】図７は、本開示の実施形態による、そこに取付けられるシーブベッドを持つ支持部材の（図６に示されるものと同じ側の）他の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで使用されるように、単数形は、文脈がそうでないと明確に示さない限り、複数を含む。ここで使用されるように、２以上の部分又は構成要素が「結合される」という文は、部分が直接的に若しくは間接的に、即ち連結が生じる限りにおいて１以上の中間部分又は部品を介して、接続される又は一緒に動作することを意味する。ここで使用されるように、「直接結合される」とは、２つの要素が互いに直接的に接触することを意味する。ここで使用されるように、「固定的に結合される」又は「固定される」とは、２つの構成要素が、互いに対して一定の向きを維持しながら、１つのものとして動くように結合されていることを意味する。
【００１２】
ここで使用されるように、単語“単一の”は、構成要素が単一部分又はユニットとして作られることを意味する。すなわち、別々に作られた後で１つのユニットとして一緒に結合される部品を含む構成要素は、“単一の”構成要素又はボディではない。ここで採用されるように、２以上の部品又は構成要素が互いに“係合する”という文は、それらの部品が互いに対して直接的に或いは１以上の中間部品若しくは中間構成要素を通じて力を及ぼすことを意味する。ここで採用されるように、用語“数”は、１又は１より大きい整数（すなわち複数）を意味する。
【００１３】
ここで使用される、例えば、頂部、底、左、右、上、下、前、後、及びそれらの派生語であり、それらに限定されない方向を示す表現は、図に示す複数の要素の位置決めに関するものであり、請求項に明示的に記載されない限り、請求項を限定するものではない。
【００１４】
図１−７は、携帯型酸素濃縮器１０の例示的な実施形態を示す。携帯型酸素濃縮器１０は、複数のシーブベッド（例えば、タンク又は他のベッド）１２、コンプレッサ１４、リザーバ１８（例えば酸素貯蔵タンク）、供給ライン２１を経由して酸素貯蔵タンク又はリザーバ１８と連通する酸素供給バルブ１９、供給ライン２１に付随するとともにフローセンサ２３を通る酸素富化ガスの流れを測定しそれを示す信号を出力するように構成されるフローセンサ２３、及び信号に基づいてリザーバ１８からユーザに酸素富化ガスを供給するために酸素供給バルブを開閉することを制御するように構成されたコントローラ２２、を含む。
【００１５】
任意選択で、携帯型酸素濃縮器１０は、１又は複数の追加的な構成要素、例えば、１又は複数のチェックバルブ、フィルタ、センサ、電源（図示せず）、及び／又は他の構成要素を含むことができ、少なくともこれらの幾つかは、以下に詳述されるように、コントローラ２２（及び／又は、１又は複数の追加的なコントローラ、図示せず）に結合され得る。用語「空気流」、「空気」又は「ガス」は、関連する特定の流体が、周囲の空気、加圧された窒素、濃縮された酸素、及び同様のものであり得るとしても、ここでは総称的に使用され得ることが理解される。
【００１６】
図１、４及び５を参照すると、携帯型酸素濃縮器１０は、携帯型酸素濃縮器１０の外側の構造的な表面を定め得る複数の壁６１を有するハウジング５９を含み得る。複数の壁６１は、１組の側壁６３、前壁６５、上壁７１、底壁６９、及び後壁６７を含み得る。携帯型酸素濃縮器１０は、携帯型酸素濃縮器１０が輸送されることを可能にするために、少なくとも壁６１の１つ（例えば、上壁７１）に接続されたキャリングハンドル７３を含み得る。
【００１７】
１つの実施形態では、ハウジング５９は、その中に中空内部７５を定めるように、互いに共同する少なくとも２つの接合ハウジング部材５９Ａ及び５９Ｂから形成され得る。ハウジング５９の中空内部７５は、支持部材２５０、シーブベッド１２、リザーバ１８、コンプレッサ１４及び携帯型酸素濃縮器１０の他の構成要素を含む。第１の接合ハウジング部材５９Ａは、前壁６５、側壁６３の少なくとも一部、底壁６９、上壁７１、及びハンドル７３を含む一方、第２の接合ハウジング部材５９Ｂは、後壁６７、側壁６３の少なくとも一部、底壁６９、上壁７１、及びハンドル７３を含む。第１の接合ハウジング部材５９Ａ及び第２の接合ハウジング部材５９Ｂは、例えば、留め具を使用する等、任意の既知の取付機構を使用して互いに接続され得る。
【００１８】
１つの実施形態では、側壁６３及び／又は底壁６９は、携帯型酸素濃縮器１０の中空内部７５と連通し得る、１又は複数の入口開口１６０（図４及び５）を含み得る。入口開口１６０は、空気が容易に入口開口１６０を通過することを可能にするが、大きい物がそこを通過することを防ぐように構成される。
【００１９】
図１及び３に示されるように、携帯型酸素濃縮器１０は、支持部材２５０を含み得る。支持部材２５０は、携帯型酸素濃縮器１０の中央シャシー又は背を形成し得る。携帯型酸素濃縮器１０の空気マニホールド１６及び酸素供給マニホールド１０２が支持部材２５０と一体に形成される又は一体に成型される。一体に形成された空気マニホールド１６及び酸素供給マニホールド１０２を持つ例示的な中央シャシー又は背の追加的な情報は、２０１１年９月１３日に出願された米国特許仮出願第６１／５３３，９６２号に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００２０】
以下に示されるように、空気マニホールド１６は、空気がシーブベッド１２に入るための複数の入口空気通路６４−６８を含むとともに窒素がシーブベッド１２から大気に放出されるための出口通路６８を含む。酸素供給マニホールド１０２は、シーブベッド１２の第２の端部ポート３４からリザーバ１８への酸素富化ガスのための経路１０８−１０９を含む。酸素供給マニホールド１０２はまた、リザーバ１８から酸素をユーザに供給するための装置（図示せず）への酸素富化ガスのための経路１０８及び１０９を含む。
【００２１】
図２及び３に示されるように、空気マニホールド１６は、その中の複数の通路６４−６８を画定する。空気マニホールド１６のベースは、コンプレッサ出口通路６４、シーブベッド１２、通路６６、及び出口通路６８を少なくとも部分的に画定するチャネル６７を含み得る。
【００２２】
任意選択で、入口空気フィルタ１６２（図２及び６）が、周囲の空気がコンプレッサ１４に入る前に、入口開口１６０（図４及び５）に引き込まれる周囲の空気からほこり又は他の粒子を除去するために設けられ得る。
【００２３】
コンプレッサ１４は、周囲の空気を携帯型酸素濃縮器１０に引き込むことができるとともにシーブベッド１２への供給のために空気を１又は複数の所望の圧力に圧縮することができる任意の装置であり得る。１つの実施形態では、コンプレッサ１４は、モータ、モータに結合されるカム組立体、カム組立体に結合される駆動シャフト又はロッド、及び駆動シャフトに結合される複数のダイアフラム組立体又はヘッドを含む、多頭の装置である。携帯型酸素濃縮器１０に含まれ得る例示的なコンプレッサの追加的な情報は、特許文献６に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００２４】
コンプレッサ１４のノイズレベルを減らすために、音響シールド１７７（図６に示される）が、コンプレッサ１４によって発生するノイズを吸収するためにコンプレッサ１４の周りに形成され得る。図６に示されるように、コンプレッサ１４、入力空気フィルタ１６２及び音響シールド１７７は、支持部材２５０の第１の側面２５１に配置される。
【００２５】
図２、４及び５を参照すると、携帯型酸素濃縮器１０は、空気マニホールド１６内に通路６４−６８を通る１又は複数の流路を作るための一組の空気制御バルブ２０を含み得る。コントローラ２２は、空気マニホールド１６を通る空気流を制御するために、空気制御バルブ２０を選択的に開閉するための空気制御バルブに結合され得る。すなわち、空気制御バルブ２０は、例えば、コンプレッサ出口通路６４からシーブベッド１２、通路６６への及び／又はシーブベッド１２、通路６６から出口通路６８への、流路を提供するように選択的に開閉され得る。例えば、供給空気制御バルブ２０ＡＳが開くとき、流路が、コンプレッサ１４から、コンプレッサ出口通路６４及び空気制御バルブ２０ＡＳを通って、シーブベッド１２Ａに画定され得る。排出空気制御バルブ２０ＢＥが開くとき、流路が、シーブベッド１２Ｂから、シーブベッド通路６６Ｂ及び空気制御バルブ２０ＢＥを通り、そして出口通路６８に画定され得る。
【００２６】
図２及び７を参照すると、シーブベッド１２は、空気から窒素を吸収するように構成される。各シーブベッド１２は、第１の端部ポート３２及び第２の端部ポート３４を含む、例えば細長い中空円筒形状の、外側ケーシング３０を含む。外側ケーシング３０は、実質的な剛性材料、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（“ＡＢＳ”）、ポリカーボネート、及び同様のもの等のプラスチック、アルミニウム等の金属、又は複合材料、から形成され得る。外側ケーシング３０は、空間的な、性能の、及び／又は構造的な基準に依存し得る任意の所望の形状を有し得る。例えば、外側ケーシング３０は、丸い円筒形状、楕円、正方形、長方形、又は他の正多角形又は非正多角形形状の断面を有し得る。
【００２７】
外側ケーシング３０は、加圧下でシーブベッド１２に供給される空気から窒素を吸着することができるシーブベッド１２を提供するために、濾過媒体又はシーブ材料３６で少なくとも部分的に満たされ得る。シーブ材料３６をケーシング３０内に保持するために、シーブベッド１２は、ケーシング３０の第１の端部ポート３２及び第２の端部ポート３４のそれぞれに隣接したディスク又はプレート（図示せず）を含み得る。プレートは、プレートの間且つケーシング３０内に所望の体積を定めるように互いから離間され得る。プレートは、プレートを通る空気流を許容するようにそこを通る１又は複数の開口又は細孔（図示せず）を含み得る。概して、シーブベッド１２は、シーブ材料３６に実質的な空洞が無いように、例えば、シーブ材料３６がプレートの間に実質的に詰め込まれるように、満たされ得る。携帯型酸素濃縮器１０に含まれ得る例示的なプレートの追加的な情報は、特許文献６に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００２８】
シーブ材料３６は、加圧された周囲の空気から窒素を吸着することができる１又は複数の既知の材料を含むことができ、したがって酸素がシーブベッド１２から取り出されるあるいは排気されることを可能にする。使用され得る例示的なシーブ材料は、合成ゼオライト、ＬｉＸ、及び同様のもの、例えば、ＵＯＰ  Ｏｘｙｓｉｖ  ５、５Ａ、Ｏｘｙｓｉｖ  ＭＤＸ、又はＺｅｏｃｈｅｍ  Ｚ１０−０６等、を含む。シーブベッド１２内にシーブ材料３６の多数の層を設けること、例えば、異なる特性を持つシーブ材料を第１の端部ポート３２と第２の端部ポート３４との間の層に設けることが望ましい場合がある。
【００２９】
２つのシーブベッド１２が図２及び７に示されているが、１又は複数のシーブベッド１２が、例えば、所望の重量、性能効率、及び同等のもの等に応じて、設けられ得ることが理解されるであろう。携帯型酸素濃縮器１０に含まれ得る例示的なシーブベッド及び／又はシーブ材料の追加的な情報は、米国特許第４，８５９，２１７号及び特許文献６に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００３０】
図２を参照すると、携帯型酸素濃縮器１０は、パージオリフィス８１を含み得る。このパージオリフィス８１は、シーブベッド１２の第２の端部ポート３４の間を直接連通する通路を提供し得る。パージオリフィス８１は、連続的に開いたままであり得、したがって酸素が、例えば、一方のシーブベッド１２はチャージング（充填）であり他方はパージングである、一方のシーブベッド１２から他方へ通過するための通路を提供する。携帯型酸素濃縮器１０に含まれ得る例示的なパージオリフィス８１の追加的な情報は、特許文献６に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００３１】
図２及び７を参照すると、携帯型酸素濃縮器１０は、酸素側バランスバルブ８３を含む。酸素側バランスバルブ８３は、シーブベッド１２Ａ及びシーブベッド１２Ｂのベッド圧力をバランスさせるように構成される。シーブベッド１２の圧力サイクル中、シーブベッド１２Ａの圧力は、シーブベッド１２Ｂの圧力より高くなる場合があり、ベッドがバランスされていないことを示す。そのような場合、酸素側バランスバルブ８３は、例えば、コンプレッサ１４が、圧縮空気をシーブベッド１２Ｂに供給するように、シーブベッド１２Ａからシーブベッド１２Ｂに切り替える前に、シーブベッド１２Ａからある圧力を解放するとともに圧力をシーブベッド１２Ｂに供給するように作動される（開かれる）。ある圧力をシーブベッド１２Ａからシーブベッド１２Ｂに移すことは、コンプレッサが圧縮空気をシーブベッド１２Ｂに供給し始めるとき、シーブベッド１２Ｂが（ゼロ圧力にあるよりむしろ）ある中間の圧力にあることを可能にする。酸素側バランスバルブ８３は、シーブベッド１２Ｂが（ゼロ圧力にあるよりむしろ）ある中間の圧力にあることを可能にするので、酸素側バランスバルブ８３は、例えば、携帯型酸素濃縮器１０の電力消費を減らすように、効率を最大化する。
【００３２】
図２を参照すると、携帯型酸素濃縮器１０は、一組のチェックバルブ１１０を含み得る。チェックバルブ１１０は、単純に圧力作動式バルブであり得る。チェックバルブ１１０は、単純に、例えば従来の傘型バルブ等、バルブを挟んだ圧力差に応じて一方向に開く、バネ付勢式バルブであり得る。酸素供給マニホールド１０２がシーブベッド１２及びリザーバ１８に取付けられる又はシーブベッド１２及びリザーバ１８に隣接するとき、チェックバルブ１１０は、シーブベッド１２から酸素供給通路１０８への一方向流路を提供する。酸素供給通路１０８は、開口１１２を経由してリザーバ１８と直接且つ連続的に連通する。
【００３３】
図２、４及び５を参照すると、リザーバ１８は、シーブベッド１２の第２の端部ポート３４と連通する。リザーバ１８は、シーブベッド１２の第２の端部ポート３４から出る酸素富化ガスを蓄えるための細長い管状ケーシングを含み得る。リザーバ１８のケーシングは、ここに記載される携帯型酸素濃縮器１０の他の構成要素と同様、実質的な剛性材料、例えば、ＡＢＳ、ポリカーボネート、及び同様のもの等のプラスチック、アルミニウム等の金属、又は複合材料、から形成され得る。
【００３４】
更なる代替では、携帯型酸素濃縮器１０は、多数のリザーバ（図示せず）を含み得る。この多数のリザーバは、携帯型酸素濃縮器１０内の１又は複数の場所に設けられ得る、例えば、スペースが利用可能であるが、携帯型酸素濃縮器１０の全体のサイズを最小化する、異なる場所に配置され得る。リザーバは、１又は複数のフレキシブル管（図示せず）を経由して及び／又は、酸素がリザーバに供給される及びリザーバから引き出されることを可能にするように、酸素供給マニホールド１６を経由して、互いに接続され得る。任意選択で、この代替では、１又は複数のバルブが、リザーバへの及びリザーバからの酸素の流れを制御するために設けられ得る。
【００３５】
追加的に又は代替的に、携帯型酸素濃縮器１０は、１又は複数のフレキシブルリザーバ１８、例えば、酸素がそこに又はそこから供給されるとき膨張又は収縮し得るバッグ又は他の容器を含み得る。リザーバ１８は、それらが膨張するとき所定の形状を有し得る又は携帯型酸素濃縮器１０内の利用可能なスペースを満たすように弾性的に膨張し得る。任意選択で、１又は複数の硬質リザーバが設けられることができ、この１又は複数の硬質リザーバは、例えば、携帯型酸素濃縮器１０内のスペース及び／又は体積を節約するために、１又は複数のフレキシブルリザーバ（図示せず）と連通する。さらなる代替では、１又は複数のリザーバ１８は、別々の構成要素としてというよりむしろ、空気マニホールド１６及び酸素供給マニホールド１０２の一方又は両方の部分として設けられ得る。
【００３６】
図２を参照すると、酸素供給マニホールド１０２は、シーブベッド１２から、リザーバ１８にそして次に携帯型酸素濃縮器１０のユーザに酸素を供給するために設けられ得る。酸素供給マニホールド１０２は、携帯型酸素濃縮器１０のユーザに酸素を供給することに関連する構成要素との連通のための１又は複数の酸素供給通路１０８、１０９を含む。
【００３７】
空気マニホールド１６及び酸素供給マニホールド１０２は、例えば、ＡＢＳ、ポリカーボネート等のプラスチック、アルミニウム等の金属、又は複合材料等、任意のエンジニアリンググレードの材料から形成され得る。上述のように、空気マニホールド１６及び酸素供給マニホールド１０２は、支持部材２５０と一体成型されることによって形成され得る。空気マニホールド１６及び酸素供給マニホールド１０２は、射出成型、鋳造、機械加工等によって形成され得る。１つの実施形態では、空気マニホールド１６及び酸素供給マニホールド１０２は、比較的軽量のプラスチック材料から形成され得る。
【００３８】
図２、４及び５を参照すると、酸素供給バルブ１９は、供給ライン２１を経由してリザーバ１８と連通する比例弁であり得る。コントローラ２２は、限定されるものではないが圧力センサ１２０又は１２２、酸素センサ１１８及び／又はフローセンサ２３を含む、センサからの入力を受信する。コントローラ２２は、いつ比例（患者供給）酸素供給バルブ１９が完全に開くか、完全に閉じられるか、又は部分的に開くか並びに酸素供給バルブ１９がセンサからの受信された入力に基づいて開く程度を制御するように構成される。
【００３９】
１つの実施形態では、酸素供給バルブ１９は調整可能な絞りである。例えば、酸素供給バルブ１９は、例えば、Ｆｅｓｔｏ製圧電バルブ（部品又はモデル番号：ＶＥＭＲ−Ｂ−６−１３−Ｄ６−Ｗ４−２２Ｘ５−Ｒ５）等、圧電バルブである。圧電バルブは一般的に、低消費電力であり、したがって、携帯型酸素濃縮器１０のバッテリ寿命を延ばす。
【００４０】
図２を参照すると、フローセンサ２３は、供給ライン２１に付随し、供給ライン２１を通過する酸素の瞬間質量流量を測定し且つ酸素供給バルブ１９にフィードバックを提供するように構成される。１つの実施形態では、フローセンサ２３は、例えば、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ製フローセンサ（部品又はモデル番号：ＡＷＭ  ９２１００Ｖ）又はＦｅｓｔｏ製フローセンサ（部品又はモデル番号：１２３８８４１）等、質量流量センサである。図２を参照すると、携帯型酸素濃縮器１０は、例えば、サーミスタ、熱電対、又は任意の他の温度センサ等、酸素ガス温度センサ１３１及び例えば、Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ製気圧センサ（部品又はモデル番号：ＭＰＸＭ２１０２Ａ）によって作られるもののようなローカル圧力センサ１３３を含み得る。酸素ガス温度センサ１３１は、供給ライン２１を通過する酸素の温度を測定するように構成される一方、ローカル圧力センサ１３３は、局所的な周囲の圧力を測定するように構成される。
【００４１】
測定された酸素温度及び測定された局所的な周囲の圧力はプロセッサ２５に送られる。プロセッサ２５は、体積流量測定値を得るために、フローセンサ２３から得られた質量流量測定値とともに、酸素ガス温度センサ１３１からのこの酸素温度測定値及びローカル圧力センサ１３３からの局所的な周囲の圧力測定値を使用するように構成される。
【００４２】
図示された実施形態では、図４に示されるように、酸素ガス温度センサ１３１及びローカル圧力センサ１３３は、フローセンサ２３の上流に配置される。他の実施形態では、酸素ガス温度センサ１３１及びローカル圧力センサ１３３は、フローセンサ２３の（依然として近傍の）下流に配置される。
【００４３】
図２、４及び５を参照すると、圧力センサ１２０（例えば、差圧センサ）はまた、圧力センサ１２０のポートが酸素供給通路１０８−１０９の間の、その結果酸素供給バルブ１９を隔てた圧力差を測定し得るように、酸素供給マニホールド１０２に及び／又は酸素供給マニホールド１０２の下に取付けられ得る。任意選択で、圧力センサ１２０は、リザーバ圧力を得るために使用され得る。例えば、酸素供給バルブ１９が閉じられるとき、酸素供給バルブ１９の上流の圧力は、実質的にリザーバ１８内の圧力に対応し得る。
【００４４】
図２に示されるように、圧力センサ１２０は、例えば、酸素供給バルブ１９を隔てた圧力差を決定するためにプロセッサ２５によって処理され得る信号を提供するために、プロセッサ２５に結合され得る。コントローラ２２は、携帯型酸素濃縮器１０から供給されている酸素の流量又は供給されている酸素の他のパラメータを決定するために、この圧力差を使用し得る。コントローラ２２は、酸素供給バルブ１９が、結果として生じる流量に基づいて、例えば、１又は複数のフィードバックパラメータに基づいて、開かれる周波数及び／又は継続時間を変更し得る。
【００４５】
図２、４及び５を参照すると、酸素センサ１１８もまた、酸素供給マニホールド１０２に及び／又は酸素供給マニホールド１０２の下に取付けられ得る。酸素センサ１１８は、そこを通過する酸素の純度を測定することができる、例えば、酸素センサ１１８を通過するガスの音速を測定する超音波センサ、ＫａｎｓａｓのＤｏｕｇｌａｓ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ｏｆ  Ｓｈａｗｎｅｅによって作られるようなものである。代替的には、差音素センサ１１８は、セラミック又は副流センサであり得る。
【００４６】
酸素センサ１１８は、プロセッサ２５に結合され得るとともに、プロセッサ２５によって処理され得るとともに酸素濃縮器システム１０の動作を変更するためにコントローラ２２によって使用され得る純度に比例する電気信号を発生し得る。酸素センサ１１８の精度は、そこを通る空気流によって影響され得るので、例えば酸素供給バルブ１９が閉じられるとき等、流動状態にない間、純度信号をサンプリングすることが望ましい場合がある。
【００４７】
圧力センサ１２２は、酸素供給マニホールド１０２に結合され得る。圧力センサ１２２は、絶対圧力を測定することができる圧電抵抗式圧力センサであり得る。圧力センサ１２２は、いつユーザが吸入を開始したかを検出するために使用され得る圧力測定値を提供する。使用され得る例示的なトランスデューサは、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｍｉｃｒｏｓｗｉｔｃｈ  ２４ＰＣ０１ＳＭＴ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、Ｓｅｎｓｙｍ  ＳＸ０１、Ｍｏｔｏｒｏｌａ  ＭＯＸ、又はＡｌｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓによって作られた他のものを含む。圧力センサ１２２は、携帯型酸素濃縮器１０の最大限のシステム圧力に曝され得るので、最大限のシステム圧力を超えるような圧力センサ１２２の過圧等級が望ましい。圧力センサ１２２は、圧力センサ１２２によって検出された圧力に比例する信号を提供するためにプロセッサ２５に結合され得る。携帯型酸素濃縮器１０に含まれ得る例示的な圧力センサの追加的な情報は、特許文献６に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００４８】
図４及び５に示されるように、リザーバ１８、コントローラ２２（その中に様々なセンサを持つ）、空気制御バルブ２０、空気マニホールド１６及び酸素供給マニホールド１０２は、支持部材２５０の側部２５３に位置する。
【００４９】
酸素センサ１１８から送られた酸素は次に空気フィルタ１２４を通過し、ユーザに供給され得る。空気フィルタ１２４は、酸素供給マニホールド１０２に又は酸素供給マニホールド１０２に隣接して取付けられ得るとともに、ユーザに供給される酸素から望ましくない粒子を除去するための任意の従来のフィルタ材を含み得る。図６及び７に示されるように、空気フィルタ１２４は、支持部材２５０の第１の側面２５１に位置する。
【００５０】
酸素供給マニホールド１０２及び上述のそこに取付けられた構成要素ではなく、他の構成及び／又は構成要素がユーザに酸素を供給するために提供され得ることが理解されるであろう。加えて、構成要素、例えば、酸素供給バルブ１９、圧力センサ１２０、１２２、１３３、フローセンサ２３、酸素センサ１１８、酸素ガス温度センサ１３１及び空気フィルタ１２４が、（酸素供給マニホールド１０２を通って流れる酸素に対して）特定の順序で記載されているが、これらの構成要素の順序は、必要に応じて、変更され得る。
【００５１】
コントローラ２２は、携帯型酸素濃縮器１０の動作の１又は複数の態様を制御する１又は複数のハードウェア構成要素及び／又はソフトウェアモジュールを含み得る。コントローラ２２は、携帯型酸素濃縮器１０の１又は複数の構成要素、例えば、コンプレッサ１４、空気制御バルブ２０、及び／又は酸素供給バルブ１９に結合され得る。コントローラ２２はまた、携帯型酸素濃縮器１０の１又は複数の検出構成要素に、例えば、プロセッサ２５を介して圧力センサ１２０、１２２、酸素ガス温度センサ１３１、ローカル圧力センサ１３３、フローセンサ２３及び／又は酸素センサ１１８に結合され得る。構成要素は、コントローラ２２と構成要素との間で信号を受信する及び／又は送信することができる１又は複数の電線又は他の電気導線によって結合され得る。
【００５２】
コントローラ２２はまた、ユーザインターフェース３２０（図５）に結合され得る。このユーザインターフェース３２０は、１又は複数のディスプレイ及び／又は入力装置を含み得る。ユーザインターフェース３２０は、携帯型酸素濃縮器１０に取付けられ得るタッチスクリーンディスプレイであり得る。ユーザインターフェース３２０は、携帯型酸素濃縮器１０の動作に関連するパラメータに関する情報を表示し得る及び／又は、例えば、携帯型酸素濃縮器１０をオン及びオフにする、投与量設定又は所望の流量に変更する等、ユーザがパラメータを変更することを可能にし得る。携帯型酸素濃縮器１０は、複数のディスプレイ及び／又は入力装置、例えば、オンオフスイッチ、ダイアル、ボタン等（図示せず）を含み得る。ユーザインターフェース３２０は、他の構成要素と同様に、１又は複数の電線又は他の電気導線（簡易化のために図示せず）によってコントローラ２２に結合され得る。
【００５３】
コントローラ２２は、そこに複数の電気構成要素を含む単一の電気回路基板を含み得る。これらの構成要素は、回路基板に取り付けられる１又は複数のプロセッサ、メモリ、スイッチ、ファン及び充電装置等（図示せず）を含み得る。コントローラ２２が、携帯型酸素濃縮器１０の異なる形態の動作を制御する多数のサブコントローラとして提供され得ることが理解されるであろう。例えば、第１のサブコントローラは、コンプレッサ１４の動作及び空気制御バルブ２０の開閉の順序を、例えば、シーブベッド１２を所望の方法で充填又はパージするために、制御し得る。携帯型酸素濃縮器１０に含まれ得る例示的な第１のサブコントローラの追加的な情報は、特許文献６に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００５４】
第２のサブコントローラは、例えば、圧力センサ１２０から、フローセンサから２３、酸素温度センサ１３１から及びローカル圧力センサ１３３から受信した圧力信号に基づいて、リザーバ１８からユーザに酸素を供給するために、酸素供給バルブ１９の動作を制御し得る。第２のサブコントローラはまた、ユーザ及び／又はユーザインターフェース３２０上の表示情報からの入力指令を受信し得る。更に、サブコントローラ又はコントローラ２２の他の構成要素は、後述するように、所望の方法で情報を共有する。したがって、コントローラ２２は、機能が他の構成要素と交換され得る１又は複数の構成要素を含み、コントローラ２２は、本明細書に記載された特定の例に限定されるべきではない。
【００５５】
携帯型酸素濃縮器１０は、コントローラ２２、プロセッサ２５、コンプレッサ１４、空気制御バルブ２０、及び／又は酸素供給バルブ１９に連結される、１又は複数の電源を含み得る。例えば、一組のバッテリが提供されることができ、この一組のバッテリは、携帯型酸素濃縮器１０に取付けられ得る又は別の方法で固定され得る。マウント、ストラップ又は支持部（図示せず）がバッテリを携帯型酸素濃縮器１０に固定するために使用され得る。携帯型酸素濃縮器１０に含まれ得る例示的なバッテリの追加的な情報は、特許文献６に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００５６】
コントローラ２２は、携帯型酸素濃縮器１０内でバッテリ１４８から他の構成要素への配電を制御し得る。例えば、コントローラ２２は、バッテリ１４８の一方からその電力が所定レベルに減少するまで、電力を引き出し、それからコントローラ２２は、バッテリ１４８の他方に自動的に切り替え得る。
【００５７】
任意選択で、携帯型酸素濃縮器１０は、壁面コンセント等の従来の交流電源又は自動車のシガーライタソケット、ソーラパネル装置等（図示せず）の携帯用の交流電源若しくは直流電源等の外部電源のようなアダプタを含み得る。携帯型酸素濃縮器１０によって使用され得るようなこのような外部電気エネルギを変換するのに必要な任意の変圧器又は他の構成要素（図示せず）が、携帯型酸素濃縮器１０を外部電源又は外部装置自体に電線で接続して、携帯型酸素濃縮器１０内に設けられ得る。
【００５８】
任意選択で、コントローラ２２は、従来の方法でバッテリ１４８を再充電するために、ある電気エネルギを外部エネルギ源からバッテリ１４８に戻るように導き得る。コントローラ２２はまた、例えば、自動的に又はユーザインターフェース３２０を介して指令を受けたときに、携帯型酸素濃縮器１０の電気エネルギの状態、バッテリ１４８の電力レベル、携帯型酸素濃縮器１０が外部電源に接続されているか否か等を表示し得る。コントローラ２２は、１又は複数のこれらの機能を実行するための１又は複数の専用構成要素を含み得る。携帯型酸素濃縮器１０のコントローラ２２に含まれ得る例示的なバッテリ管理集積回路は、特許文献６に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００５９】
携帯型酸素濃縮器１０のプロセッサ２５は、受信された信号に基づいて所定期間に渡る供給ラインの酸素富化ガスの流量、所定期間に渡る供給ラインの酸素富化ガスの体積又は両方を決定するために、携帯型酸素濃縮器１０の１又は複数の検出構成要素、例えば、フローセンサ２３、酸素ガス温度センサ１３１、ローカル圧力センサ１３３及び／又は圧力センサ１２０からの信号を受信するように構成され得る。
【００６０】
携帯型酸素濃縮器１０はまた、全ての入力／出力設定に対して比例して入口空気フィルタ１６２の入口ポートのサイズ又は形状を動的に変化させるように構成された動的ノイズ制御を含み得る。例えば、必要とされる空気の体積が高くなるほど、入口ポートのサイズが大きくなり、その逆も同じである。携帯型酸素濃縮器１０に含まれ得る例示的な動的ノイズ制御は、２０１１年９月１３日に出願された米国特許仮出願第６１／５３３，８６４号に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００６１】
携帯型酸素濃縮器１０はまた、圧力センサ１２２のための保護装置として機能するように供給ライン２１に空気圧式に結合される過圧リリーフバルブ１２１を含み得る。過圧リリーフバルブ１２１は、携帯型酸素濃縮器１０からのパルス及び連続流供給の両方のために使用されることになる単一の供給ラインの使用を可能にする。複数のモードの動作のための単一の供給ラインの使用は、複数のモードの動作をサポートするために典型的に使用される別々の分離した構成要素の少なくとも幾つかの必要性を不要にすることができ、これは、携帯型酸素濃縮器１０の全重量及び／又は体積を減らし得る。過圧リリーフバルブ１２１は、圧力センサ１２２の動作保証圧力より下のレベルにセットされ得る。供給回路が、配管折れ又は他の状態に起因して、この保証圧力を超えようとする場合、過圧リリーフバルブ１２１は、開くように及び圧力センサ１２２が損傷を受けるレベルより下に供給回路の圧力を保持するように構成される。携帯型酸素濃縮器１０に含まれ得る例示的な過圧リリーフバルブは、２０１１年９月１３日に出願された米国特許仮出願第６１／５３３，９１２号に見ることができ、この全開示が参照により明示的に援用される。
【００６２】
携帯型酸素濃縮器１０の基本的な動作が次に記載される。一般的に、携帯型酸素濃縮器１０の動作は、シーブベッド１２内での吸着によって周囲の空気から酸素を濃縮すること、及びリザーバ１８からユーザに濃縮酸素を供給することの２つの態様を有する。携帯型酸素濃縮器１０の各態様は、他から独立して動作し得る又は、それらは、例えば、１又は複数の関連するパラメータに基づいて、相互に関連付られ得る。
【００６３】
携帯型酸素濃縮器１０は、携帯型酸素濃縮器１０の効率又は他の性能特性を増大するために、以下に記載されるもののような、１又は複数の任意の方法を使用して動作し得る。例えば、圧力及び／又はフローセンサの測定値に基づいて、携帯型酸素濃縮器１０の動作状態が、出力流量及び／又は圧力を増大し、電力消費を減少させるように等、調整され得る。
【００６４】
シーブベッド１２内の吸着によって周囲空気から酸素を濃縮することの態様は、特許文献６に詳細に説明され、この全開示が参照により明示的に援用される。リザーバ１８に蓄えられた濃縮された酸素を用いて、携帯型酸素濃縮器１０は、濃縮された酸素をユーザに供給するために使用され得る。上述のように、コントローラ２２は、リザーバ１８から携帯型酸素濃縮器１０のユーザに酸素を供給するように酸素供給バルブ１９を開閉するために酸素供給バルブ１９に結合され得る。
【００６５】
１つの実施形態では、コントローラ２２は、所定の「パルス」に対して酸素供給バルブ１９を周期的に開き得る。パルス供給の間、酸素の「ボーラス（ｂｏｌｕｓ）」がユーザに供給される、すなわち、酸素供給バルブ１９は所定のパルス持続時間開かれ、そしてその後、次のボーラスが供給されるようになるまで閉じられる。代替的には、コントローラ２２は、例えば、ユーザへの流量を調整するように酸素供給バルブ１９を絞る等、連続的な供給のために酸素供給バルブ１９を開き得る。更なる代替では、コントローラ２２は、周期的に開き得るとともに、ボーラス供給の量を変化させるために所定時間酸素供給バルブ１９を絞り得る。
【００６６】
フローセンサ２３は、フローセンサ２３を通って流れる酸素富化ガスの流れを監視するために及びコントローラ２２にフィードバック信号を提供するために使用され得る。フローセンサ２３からの信号は、携帯型酸素濃縮器１０が酸素の連続流を供給するように動作しているとき、リザーバ１８からの酸素富化ガスをユーザに提供するように酸素供給バルブ１９を開閉することを制御するために使用され得る。
【００６７】
圧力センサ１２０は、圧力センサ１２０を通って流れる酸素富化ガスの流れを監視するために及びコントローラ２２にフィードバック圧力差信号を提供するために使用され得る。圧力センサ１２０からの圧力差信号は、酸素が所定のパルスで供給されるパルス供給で携帯型酸素濃縮器１０が動作しているとき、リザーバ１８からの酸素富化ガスをユーザに提供するように酸素供給バルブ１９を開閉することを制御するために使用され得る。
【００６８】
コントローラ２２は、メモリに記憶された所定の又は設定された目標流量を有し得る。目標流量は、リットル毎分（ＬＰＭ）の単位での体積流量であり得る。例えば、携帯型酸素濃縮器１０は、１．５リットル毎分（ＬＰＭ）、２ＬＰＭ、２．５ＬＰＭ、又は３ＬＰＭを提供し得る。
【００６９】
測定された流量が目標流量より低い場合、コントローラ２２は、流量を所望の又は目標流量に増加させるように、酸素供給バルブ１９を制御する。同様に、測定された流量が目標流量を上回る場合、コントローラ２２は、流量を所望の又は目標流量に減少させるために、酸素供給バルブ１９を制御する。
【００７０】
１つの実施形態では、フローセンサ２３は、体積流量（例えば、酸素分子の数）を測定するように構成され、体積流量は、リザーバ１８からユーザに酸素富化ガスを供給するように酸素供給バルブ１９を開閉することを制御するために使用される。
【００７１】
他の実施形態では、一定の数の酸素分子（質量流量）がユーザに供給されるように携帯型酸素濃縮器１０を制御する代わりに、携帯型酸素濃縮器１０の流量は、ユーザに供給される酸素の体積流量（すなわちリットル毎分の）がガス温度又は局所的な周囲の圧力の変化に関わらず一定に保たれるように、調整され得る。つまり、フローセンサ２３からの質量流量は、酸素ガス温度センサ１３１からの酸素温度測定値及びローカル圧力センサ１３３からの局所的な周囲の圧力測定値を使用して、体積流量に変換される。体積流量測定値は次に、リザーバ１８からユーザに酸素富化ガスを供給するように酸素供給バルブ１９を開閉することを制御するために使用される。体積流量測定値は、目標流量（例えば、ユーザによって設定される）と比較され、酸素供給バルブ１９は目標又は所望の流量を維持するように制御される。
【００７２】
上述のように、酸素センサ１１８は、リザーバ１８から供給されている酸素の純度を監視するために使用され得る。酸素純度の変化は、シーブベッド１２内のシーブ材料の状態、シーブベッド１２を充填するために携帯型酸素濃縮器１０に引き込まれる周囲の空気の温度及び／又は湿度等によって影響され得る。コントローラ２２は、メモリに記憶された設定された目標酸素純度を有し得るとともに酸素センサ１１８によって検出される純度を監視し得る。酸素純度が目標酸素純度より低い場合、コントローラ２２は、酸素純度を補うとともに増加させるために目標リザーバ圧力を増加させ得る。
【００７３】
質量流量センサ２３を介した閉ループ（フィードバック）制御での圧電比例酸素供給バルブ１９の使用は、携帯型酸素濃縮器１０が酸素を連続流又はパルス流波形で供給することを可能にする。この構成はまた、携帯型酸素濃縮器１０が、動的に制御可能な流れ及び供給時間の連続流及びパルス流波形の両方を供給するように、１つの供給バルブ又は回路を使用することを可能にする。温度及び圧力補償は、携帯型酸素濃縮器１０を一定質量供給システムから一定体積供給システムに変更するために使用され得る。これは、携帯型酸素濃縮器１０が、携帯型酸素濃縮器１０の電力消費及びサイズ／重量を著しく節約する、非常に低電力の供給バルブ及び単一の供給回路を使用することを可能にする。
【００７４】
請求項において、括弧の間に置かれるいずれの参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。単語「有する」又は「含む」は請求項に挙げられたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。幾つかの手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同じアイテムによって具体化され得る。要素の前の単語１つの（“ａ”又は“ａｎ”）は、複数のこのような要素の存在を除外しない。幾つかの手段を列挙するいずれの装置クレームにおいても、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの全く同じアイテムによって具体化され得る。ある要素が相互に異なる従属請求項に挙げられるという単なる事実は、これらの要素が組み合わせて使用できないことを示すものではない。
【００７５】
実施形態が現在最も実用的かつ好適と見なされるものに基づいて説明目的のために詳細に説明されたが、このような詳細は単にその目的のためであり、如何なる限定を課すものでもなく、反対に、開示は添付の請求の範囲の精神及び範囲内にある変更及び均等の構成を含むことを目的とすることが理解されるべきである。例えば、可能な範囲で、任意の実施形態の１又は複数の特徴が、任意の他の実施形態の１又は複数の特徴と組み合わされることが考えられることが理解されるべきである。
【図１】
2014526374.tif 000002
【図２】
2014526374.tif 000003
【図３】
2014526374.tif 000004
【図４】
2014526374.tif 000005
【図５】
2014526374.tif 000006
【図６】
2014526374.tif 000007
【図７】
2014526374.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月14日(2014.3.14)
【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】
２以上の動作モードで動作するように構成され、前記２以上の動作モードは第１の動作モード及び第２の動作モードを含み、前記第１の動作モードは酸素富化ガスのパルス供給を含み、前記第２の動作モードは酸素富化ガスの連続供給を含む、携帯型酸素濃縮器であって：
空気から窒素を吸収するように構成された複数のシーブベッドであって、前記複数のシーブベッドは、第１のシーブベッド及び第２のシーブベッドを含み、前記第１のシーブベッドは第１の上流ポート及び第１の下流ポートを含み、前記第２のシーブベッドは第２の上流ポート及び第２の下流ポートを含む、複数のシーブベッド；
前記第１の下流ポート及び前記第２の下流ポートと連通し、前記第１の下流ポート及び前記第２の下流ポートから出る酸素富化ガスを蓄えるように構成された、少なくとも１つのリザーバ；
空気を１又は複数の所望の圧力で前記第１の上流ポート及び前記第２の上流ポートに供給するように構成されたコンプレッサ；
前記酸素富化ガスを供給するために供給ラインを経由して前記リザーバと連通する比例酸素供給バルブ；
前記供給ラインを通る前記酸素富化ガスの質量流量の流れ測定値を伝える信号を生成するように構成された、フローセンサ；及び
前記フローセンサによって生成された前記信号に基づいて、一定質量の酸素で又は一定体積の酸素富化ガスで、前記酸素富化ガスを前記リザーバからユーザに供給するために前記比例酸素供給バルブの開閉の程度を制御するように構成されたコントローラ、を有し、
前記コントローラはさらに、前記携帯型酸素濃縮器が前記第１の動作モードで動作する間、前記酸素富化ガスが、前記比例酸素供給バルブを通って、ユーザの呼吸動作に合わせてパルスで供給されるように、及び、前記携帯型酸素濃縮器が前記第２の動作モードで動作する間、前記酸素富化ガスが、前記比例酸素供給バルブを通って、連続的に供給されるように、構成される、
携帯型酸素濃縮器。
【請求項２】
前記供給ラインの圧力の圧力測定値を伝える圧力信号を生成するように構成された圧力センサをさらに有し、
前記コントローラはさらに、前記携帯型酸素濃縮器が前記第１の動作モードで動作する間、前記圧力センサによって生成された前記圧力信号に基づいて、前記酸素富化ガスを供給するように構成される、
請求項１に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項３】
周囲の圧力の周囲圧力測定値を伝える周囲圧力信号を生成するように構成された周囲圧力センサ；及び
前記供給ラインの温度の温度測定値を伝える温度信号を生成するように構成された温度センサ、をさらに有し、
前記コントローラは、前記フローセンサによって生成された前記信号、前記周囲圧力センサによって生成された前記周囲圧力信号、及び前記温度によって生成された前記温度信号に基づいて、一定体積の酸素富化ガスを前記リザーバから前記ユーザに供給するように構成される、
請求項１に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項４】
前記供給ラインの酸素濃度の酸素測定値を伝える酸素信号を生成するように構成された酸素センサ、をさらに有し、
前記コントローラによる制御は、さらに前記酸素センサによる前記酸素信号に基づく、
請求項３に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項５】
前記比例酸素供給バルブは、圧電バルブである、
請求項１に記載の携帯型酸素濃縮器。
【請求項６】
２以上の動作モードを使用し、前記２以上の動作モードは第１の動作モード及び第２の動作モードを含み、前記第１の動作モードは酸素富化ガスのパルス供給を含み、前記第２の動作モードは酸素富化ガスの連続供給を含む、酸素を濃縮するための方法であって：
前記２以上の動作モードで動作するように構成された携帯型装置を提供するステップであって、前記携帯型装置は：複数のシーブベッドであって、前記複数のシーブベッドは、第１のシーブベッド及び第２のシーブベッドを含み、前記第１のシーブベッドは第１の上流ポート及び第１の下流ポートを含み、前記第２のシーブベッドは第２の上流ポート及び第２の下流ポートを含む、複数のシーブベッドと、前記第１の下流ポート及び前記第２の下流ポートから出る酸素富化ガスを蓄えるリザーバと、コンプレッサと、比例酸素供給バルブであって、前記比例酸素供給バルブを通って前記酸素富化ガスを供給するために供給ラインを経由して前記リザーバと連通する、比例酸素供給バルブと、前記供給ラインに付随するフローセンサと、一定質量の酸素で又は一定体積の酸素富化ガスで、前記酸素富化ガスを供給するために前記比例酸素供給バルブの動作を制御するように適合された制御電子装置であって、前記制御電子装置はさらに、前記携帯型装置が前記第１の動作モードで動作する間、前記酸素富化ガスが、前記比例酸素供給バルブを通って、ユーザの呼吸動作に合わせてパルスで供給されるように、及び、前記携帯型装置が前記第２の動作モードで動作する間、前記酸素富化ガスが、前記比例酸素供給バルブを通って、連続的に供給されるように、構成される、制御電子装置と、を有する、携帯型装置を提供するステップ；
前記フローセンサによって、前記供給ラインを通る前記酸素富化ガスの質量流量の流れ測定値を伝える信号を生成するステップ；及び
前記制御電子装置を使用して、前記信号に基づいて前記酸素富化ガスを前記リザーバから前記ユーザに供給するために前記比例酸素供給バルブの開閉の程度を制御するステップ、を有する、
酸素を濃縮するための方法。
【請求項７】
前記供給ラインの圧力の圧力測定値を伝える圧力信号を生成するステップをさらに有し、
前記比例酸素供給バルブの開閉の程度を制御するステップは、前記携帯型装置が前記第１の動作モードで動作する間、前記フローセンサによって生成された前記信号及び前記圧力信号に基づいて、前記酸素富化ガスの前記パルスを前記リザーバから前記ユーザに供給するように、実行される、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
周囲の圧力の周囲圧力測定値を伝える周囲圧力信号を生成するステップと；
前記供給ラインの温度の温度測定値を伝える温度信号を生成するステップと；をさらに有し、
前記比例酸素供給バルブの開閉の程度を制御するステップは、前記フローセンサによって生成された前記信号、前記周囲圧力信号、及び前記温度信号に基づいて、前記一定体積の酸素富化ガスで前記酸素富化ガスを供給するように、実行される、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記供給ラインの酸素濃度の酸素測定値を伝える酸素信号を生成するステップをさらに有し、
前記比例酸素供給バルブの開閉の程度を制御するステップは、さらに前記酸素信号に基づく、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記比例酸素供給バルブは、圧電バルブである、
請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
２以上の動作モードで動作するように構成され、前記２以上の動作モードは第１の動作モード及び第２の動作モードを含み、前記第１の動作モードは酸素富化ガスのパルス供給を含み、前記第２の動作モードは酸素富化ガスの連続供給を含む、酸素を濃縮するように構成されたシステムであって：
空気の供給から圧縮空気の供給を生み出す手段；
前記圧縮空気の供給から酸素富化ガスの供給を提供する分離手段；
前記酸素富化ガスを蓄える酸素貯蔵手段；
比例バルブ手段であって、前記比例バルブ手段を通って前記酸素富化ガスを供給するために供給ラインを経由して前記酸素貯蔵手段と連通するように構成される、比例バルブ手段：
前記供給ラインを通る前記酸素富化ガスの質量流量の流れ測定値を伝える信号を生成する、検知手段；及び
一定質量の酸素で又は一定体積の酸素富化ガスで前記酸素富化ガスを前記ユーザに供給するように前記比例バルブ手段の開閉の程度を制御するための手段であって、前記制御するための手段の動作は前記信号に基づき、前記制御するための手段はさらに、前記システムが前記第１の動作モードで動作する間、前記酸素富化ガスが、前記比例バルブ手段を通って、ユーザの呼吸動作に合わせてパルスで供給されるように、及び、前記システムが前記第２の動作モードで動作する間、前記酸素富化ガスが、前記比例バルブ手段を通って、連続的に供給されるように、構成される、制御するための手段、を有する、
酸素を濃縮するように構成されたシステム。
【請求項１２】
前記比例バルブ手段は、圧電バルブである、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
周囲の圧力の周囲圧力測定値を伝える周囲圧力信号を生成する手段と；
前記供給ラインの温度の温度測定値を伝える温度信号を生成する手段と；をさらに有し、
前記比例バルブ手段の開閉の程度を制御するための手段は、前記信号、前記周囲圧力信号、及び前記温度信号に基づいて、前記一定体積の酸素富化ガスで前記酸素富化ガスを供給するように構成される、
請求項１１に記載のシステム。
【国際調査報告】
2014526374.tif 000009
2014526374.tif 000010