便携式氧气浓缩器的制造方法
【专利摘要】一种用于浓缩氧气的方法和系统，包括被配置成产生富含氧气的气体的供应的氧气浓缩子系统，被配置成使富含氧气的气体与呼吸回路相通以便运送到受治疗者气管的氧气运送子系统，以及被配置成充当用于氧气浓缩子系统以及氧气运送子系统的单独的电源的一个或多个电池，其中比值ROW被确定为：ROW＝（O2输出）/氧气浓缩系统的总重量，其中O2输出为氧气浓缩系统的最大连续氧气输出，以及其中比值ROW大于约0.19lpm/lbs。
【专利说明】便携式氧气浓缩器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请根据35U.S.C.§ 119 (e)要求享有2011年9月13日提交的美国临时申请N0.61/533，874的优先权，该申请的内容通过参考而被结合在此。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种用于提供氧气的系统和方法，并且特别涉及一种便携及有效的设备，用于通过从空气吸附来浓缩氧气，以及一种用于使用这种设备的方法。
【背景技术】
[0004]遭受肺部疾病的患者通常需要补充的氧气来提高他们的舒适度和/或生命质量。静止的氧气源是可以获得的，例如医院或者可以将氧气提供给患者的其它设施中的氧气管路。为了允许某些移动性，可以提供纯氧和/或浓缩氧气的气罐，患者可以携带或者以其它方式带上，例如在拉车上。然而，这种气罐具有有限的体积以及大且笨重，限制了患者的移动能力。
[0005]已经提出便携式装置，其从环境空气浓缩氧气来提供补充氧气。例如美国专利N0.5，531，807，6，520，176，6，764，534，7，368，005，7，402，193，7，794522，以及 7，837，761
公开了便携式氧气浓缩器，该 浓缩器使氮气从环境空气中分离并且将可被存储在气罐内的浓缩氧气流运送到患者或者直接运送到患者。
【发明内容】
[0006]一个或多个实施例的目标是提供一种氧气浓缩系统，包括:氧气浓缩子系统，其被配置成实施吸附作用从而产生富含氧气的气体流；氧气运送子系统，其被配置成使富含氧气的气体从氧气浓缩子系统通向呼吸回路以便运送到受治疗者的气管；一个或多个电池，其被配置成充当用于氧气浓缩系统的唯一电源；以及外壳，其被配置成容纳氧气浓缩子系统、氧气运送子系统以及一个或多个电池，其中比值Row被确定为:RoW = (O2输出)/外壳内容纳的氧气浓缩系统的总重量，其中O2输出为氧气浓缩系统的最大连续氧气输出，并且其中比值Row大于约0.181pm/lbs。
[0007]一个或多个实施例的另一个方面是提供一种使用氧气浓缩系统浓缩氧气的方法。该方法包括:从环境空气产生压缩空气的供应；从压缩空气的供应产生富含氧气的气体的供应；使富含氧气的气体从产生的富含氧气的气体的供应通向呼吸回路以便运送到受治疗者的气管，其中比值Rm被确定为-Mow = (O2输出)/氧气浓缩系统的总重量，其中O2输出为通向呼吸回路的最大连续氧气，并且其中比值Rw大于约0.181pm/lbs。
[0008]一个或多个实施例的另一个方面是提供一种氧气浓缩系统，其被配置成浓缩氧气，该系统包括:氧气浓缩装置，用于产生富含氧气的气体的供应；氧气运送装置，用于使富含氧气的气体从氧气浓缩装置相通以便运送到受治疗者的气管；电源装置，用于将便携式电力供应到氧气浓缩装置以及氧气运送装置；以及外壳装置，其被配置成容纳氧气浓缩装置、氧气运送装置、以及电源装置，其中比值Rw被确定为:‘ =(O2输出)/外壳装置内容纳的氧气浓缩系统的总重量，其中O2输出为氧气运送装置相通的最大连续氧气，并且其中比值Row大于约0.181pm/lbs。
[0009]在参考附图理解接下来的描述以及所附权利要求之后，本实施例的这些及其它目标、特征以及特性，以及结构相关元件和零件组合的操作方法和功能性以及制造的经济性将会变得清楚，所有这些内容形成了本说明书的一部分，其中各个附图中类似的附图标记代表对应的部件。然而可以清楚理解的是，附图仅仅用于解释和描述的目的并且并非作为任何界限的限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是根据本发明实施例的氧气浓缩系统(为了清楚缘故，压缩机、空气进口过滤器、筛床、储气罐以及控制器没有显示出来)的侧部横截面视图；
[0011]图2示意性地显示了根据本发明实施例的氧气浓缩系统；
[0012]图3是根据本发明实施例的氧气浓缩系统的支撑元件(或者中央机架)的后视图，该支撑元件具有整体形成的上部(氧气)歧管和下部(空气)歧管；
[0013]图4A是根据本发明实施例的支撑元件的第一侧表面的透视图；
[0014]图4B是根据本发明实施例的支撑元件的第二侧表面的透视图，其中支撑元件具有整体形成的歧管和它们各自的覆盖元件；
[0015]图5是根据本发明实施例的支撑元件的第二侧表面的另一个透视图，其上附接有空气控制阀；
[0016]图6是根据本发明实施例的支撑元件的第二侧表面的局部透视图，其上附接有止回阀；
[0017]图7显示了根据本发明实施例的支撑元件的第一侧表面的透视图，其上附接有氧气侧平衡阀；
[0018]图8显示了根据本发明实施例的支撑元件的第一侧表面的另一个透视图，其上附接有空气进口过滤器；
[0019]图9显示了根据本发明实施例的支撑元件的第一侧表面的另一个透视图，其上附接有压缩机；
[0020]图10显示了根据本发明实施例的支撑元件的第一侧表面的另一个透视图，其中通到压缩机的管路以及从压缩机通到空气歧管的管路附接至支撑元件；
[0021]图11显示了根据本发明实施例的支撑元件的第一侧表面的另一个透视图，其上附接有出口空气过滤器以及消音器；
[0022]图12显示了根据本发明实施例的支撑元件的第一侧表面的另一个透视图，其上附接有隔首罩；
[0023]图13显示了 根据本发明实施例的支撑元件的第一侧表面的另一个透视图，其上附接有筛床；
[0024]图14是根据本发明实施例的氧气浓缩系统的外壳以及其上设置有储气罐、阀以及控制器的支撑元件的透视图；以及
[0025]图15是根据本发明实施例的氧气浓缩系统的外壳以及支撑元件的另一个透视图，
[0026]图16显示了根据本发明实施例的浓缩氧气的方法。
【具体实施方式】
[0027]如在此所使用，单数形式的“一”、“一个”和“该”也包括复数个指代物，除非行文中清楚地表达出相反的意思。如在此所使用，两个或多个零件或部件进行“联接”的表达方式指的是零件相结合或者共同地操作，无论直接地还是间接地，即通过一个或多个中间零件或部件，只要发生联系。如在此所使用，“直接地联接”指的是两个元件直接地彼此接触。如在此所使用，“固定地联接”或者“固定的”指的是两个部件进行联接，从而作为一体进行移动，同时彼此相对保持恒定的定向。
[0028]如在此所使用，术语“单一的”指的是部件被生成为单一件或单元。也就是说，包括单独生成以及随后联接到一起的小件的部件并非“单一的”部件或者主体。如在此所使用，两个或多个零件或部件彼此“接合”应当指的是零件向着彼此施加作用力，无论是直接地还是通过一个或多个中间零件或部件。如在此所使用，术语“数量”指的是一个或者大于一个(即多个)的整数。
[0029]在此使用的方向性用语，如(例如且非限制性)顶、底、左、右、上、下、前、后以及它们的派生词涉及到附图中所示元件的定向并且没有对权利要求产生限制，除非在权利要求中明确地表述。
[0030]图1-4B显示了氧气浓缩系统10的示例性实施例。氧气浓缩系统10可包括被配置成实施吸附作用从而产生富含氧气的气体的供应的氧气浓缩子系统13、被配置成使富含氧气的气体从氧气浓缩子系统通向呼吸回路以便运送到受治疗者气管的氧气运送子系统11、设置在电池隔间361中的一个或多个电池361A、以及被配置成容纳氧气浓缩子系统13、氧气运送子系统11、以及 一个或多个电池361A的外壳，其中一个或多个电池361A被配置成充当用于氧气浓缩系统10的唯一电源。电池361A在图1中被显示成单个部件并非作为限制性示例。
[0031]氧气浓缩子系统13可包括压缩机14、一个或多个筛床12和/或其它部件中的一个或多个，筛床12被配置成将氮气从空气中吸附从而使得筛床产生富含氧气的气体，该筛床包括第一端口 32和第二端口 34。压缩机14可被配置成将受压空气运送到一个或多个筛床12的第一端口 32。氧气运送子系统11可包括下述部件中的一个或多个:储气罐18，其被配置成存储从一个或多个筛床12出来的富含氧气的气体；支撑元件250，其可形成中央机架或框架，支撑元件定位在外壳59中并且被配置成支撑压缩机14、筛床12以及储气罐18 (如果有的话)；在其中提供多个通道67的空气歧管16，其至少部分地限定出在压缩机14与一个或多个筛床12的第一端口 32之间相通的进口空气通路64-68 ;以及在其中提供多个通道67的氧气运送歧管102，其至少部分地限定出通路108，用于将富含氧气的气体运送到用户。空气歧管16和氧气运送歧管102可与支撑元件250整体地形成。氧气浓缩系统的用户在此可以互换地被称为受治疗者。
[0032]可选地，氧气浓缩系统10可包括一个或多个附加部件，例如一个或多个止回阀、过滤器、传感器、附加的电力能量源(未示出)、和/或其它部件，这些部件中的至少一部分可被联接到控制器22 (和/或一个或多个附加控制器，同样没有显示)，如下面进一步详细描述。可以理解的是，术语“空气流”、“空气”、或者“气体”可以通用地在此使用，即便所涉及的特定流体可以是环境空气、受压氮气、浓缩氧气、或者类似物。
[0033]如图1中所示，氧气浓缩系统10的外壳59包括多个壁部61，其可限定出氧气浓缩系统10的外部结构表面。多个壁部61可包括一对侧壁63 (图14和15)、前壁65、顶壁71、底壁69、以及后壁67。多个壁部61可限定出氧气浓缩器10的容积。氧气浓缩系统10可包括连接到至少一个壁部61 (例如顶壁71)的携带把手73，从而使得氧气浓缩系统10能够被运输。
[0034]在一个实施例中，外壳59可由至少两个配合的外壳兀件59A和59B形成,所述外壳元件相互协作从而在其中限定出中空内部75。外壳59的中空内部75可容纳氧气浓缩系统10的支撑元件250、筛床12、储气罐18、压缩机14以及其它部件中的一个或多个。第一配合外壳元件59A包括前壁65、以及侧壁63的至少一部分、底壁69、顶壁71、以及携带把手73，而第二配合元件59B包括后壁67、以及侧壁63的至少一部分、底壁69、顶壁71以及携带把手73。第一配合外壳元件59A和第二配合外壳元件59B可使用任意已知的附接机构而彼此连接，例如使用紧固件。在另一个实施例中，支撑元件250 (其上附接有氧气浓缩系统10的部件)被首先连接到配合外壳元件59B，以及配合外壳元件59B和支撑元件250的组件被随后连接到配合外壳元件59A。
[0035]在一个实施例中，侧壁63和/或底壁69可包括一个或多个进口开口 160 (图14和15)，所述开口可与氧气浓缩系统10的中空内部75相通。进口开口 160被配置成允许环境空气容易地经过进口开口 160，但是防止大的物体经过。
[0036]参考图1、3_5以及14-15，可形成中央机架或框架的支撑元件250可被配置成支撑氧气浓缩系统10的压缩机14、筛床12、储气罐18和/或其它部件中的一个或多个。其上附接有氧气浓缩系统10的压缩机14、筛床12、储气罐18和/或其它部件的支撑元件250以处于中心的方式设置在外壳59的中空内部75中。
[0037]支撑元件250可由任意工`程级别材料形成，例如塑料，如ABS、聚碳酸酯、或者复合材料。支撑元件250可通过注射成型以及类似工艺制成。在另一实施例中，支撑元件250可由铝材料或者适用于机加工或者铸造的任意其它材料制成。认识到，用于形成支撑元件250或者氧气浓缩器10的任意其它部件的材料会大幅地改变氧气浓缩系统10的总重量。这种重量的变化会继而改变氧气浓缩系统10的包括总重量在内的任意特性比。
[0038]参考图3-5以及14-15，其上附接有氧气浓缩系统10的压缩机14、筛床12、储气罐18和/或其它部件(例如控制器22、阀等)的支撑元件250可首先使用紧固件而附接到例如配合外壳元件59A。为了将支撑元件250附接到配合外壳元件59A，紧固件可以安装穿过附接元件393中的孔391。随后，配合外壳元件59A连同支撑元件250 (以及附接于其上的氧气浓缩系统10的部件)可使用紧固件附接到配合的外壳元件59B。为了将配合外壳元件59A附接到配合外壳元件59B，紧固件可以安装穿过支撑元件250的附接元件419中的孔417。具有孔391的附接元件393被显示在图4A中，而具有孔417的附接元件419被显示在图4B中。在一个实施例中，附接元件393和附接元件419与支撑元件250整体地形成或者模制而成。
[0039]氧气浓缩系统10的支撑元件250具有第一侧表面251和第二侧表面253。支撑元件250的第一侧表面251被显不在图4A和7_13中，而支撑兀件的第二侧表面253被显不在图3和4B中。压缩机14和筛床12可被定位在支撑元件250的第一侧表面251上，而储气罐18和空气控制阀20中的一个或多个可被定位在支撑元件250的第二侧表面253上。
[0040]如图3和4B所示，空气歧管16可整体地形成在支撑元件250的下部373以及氧气运送歧管102可整体地形成在支撑元件250的上部371。整体地形成空气歧管16和氧气运送歧管102能够避免对于分离且独立的部件(这些部件通常用作气动歧管)，加上相关的管道、阀等中的至少一些的需要。整体形成气动歧管可降低氧气浓缩系统10的总重量和/或总体积中的一个或者两者均降低。在一个实施例中，空气歧管16和氧气运送歧管102整体地形成在支撑元件250的第二侧表面253上。[0041]如下面所述，空气歧管16可包括用于空气进入到一个或多个筛床12中的进口空气通路64和66并且包括用于氮气被排出到一个或多个筛床12之外进入到大气中的出口通路68。氧气运送歧管102可包括通路108，用于富含氧气的气体从一个或多个筛床12的第二端口 34到储气罐18。氧气运送歧管102还包括通路108和通路109，用于富含氧气的气体从储气罐18到呼吸回路111，用于将富含氧气的气体运送到用户。在部分实施例中，氧气浓缩系统10可不包括储气罐，以及由此使富含氧气的气体从一个或多个筛床通向呼吸回路11，用于将氧气运送到用户。在部分实施例中，呼吸回路111可包括鼻套管。
[0042]图4A显示了支撑元件250的第一侧表面251的透视图。第一侧表面251上的凹部159被配置成将进口空气过滤器162 (在图8中显示并参考图8进行描述)接收在其中。支架元件165 (在图9中显示并参考图9进行描述)可被用于将压缩机14定位在支撑元件250上。支架元件165可使用紧固件附接到支撑元件250，该紧固件被安装穿过支撑元件250的附接元件395中的孔。在一个实施例中，附接元件395与支撑元件250整体地形成或者模制而成。
[0043]来自于压缩机14的压缩空气可通过第一压缩空气通路元件407进入到空气歧管16的压缩机出口通路64中。也就是说，具有穿过其中的开口 409的第一压缩空气通路元件407被配置成将压缩空气从压缩机出口端部14D(并且穿过通路元件14A-C，在图10中显示并参考图10进行描述)指引或者引导到空气歧管16的压缩机出口通路64。在部分实施例中，第一压缩空气通路元件407可与支撑元件250整体地形成或者模制而成。
[0044]—个或多个筛床12可使用紧固件附接到支撑元件250的侧表面251，该紧固件被安装穿过支撑元件250的附接元件397中的孔。
[0045]来自于空气歧管16的筛床进口通路66的压缩空气可通过第二压缩空气通路元件403而进入到一个或多个筛床12的第一端口 32中。也就是说，具有穿过其中的开口 405的第二压缩空气通路元件403被配置成将压缩空气从空气歧管16的筛床进口通路66指引和引导到一个或多个筛床12的第一端口 32。
[0046]来自于一个或多个筛床12的第二端口 34的氧气可穿过氧气通路元件399而进入到氧气运送歧管102中。也就是说，具有穿过其中的开口 401的氧气通路元件399被配置成将来自于一个或多个筛床12的第二端口 34的氧气指引或引导到氧气运送歧管102中。在部分实施例中，氧气通路元件399和/或一组第二压缩空气通路元件403可与支撑元件250整体地形成或者模制而成。
[0047]支撑元件250的第一侧表面251还包括消音器附接部411、空气过滤器附接部413、氧气侧平衡阀附接部415，它们被配置成接收消音器377 (图11)、空气过滤器124 (图11)以及氧气侧平衡阀83 (图7)并且将消音器377、空气过滤器124和氧气侧平衡阀83附接到支撑元件250。通过下面的描述，消音器377、空气过滤器124和氧气侧平衡阀83的结构和操作将会清楚。
[0048]图4B显示了支撑元件250的第二侧表面253的透视图。空气歧管16 (如图2、3和4B中所示)可以在其中限定多个通路66-68。空气歧管16可包括通道67，其至少部分地限定出压缩机出口通路64、筛床进口通路66、以及排气通路68。
[0049]氧气运送歧管102可被设置用于将氧气和/或富含氧气的气体从一个或多个筛床12运送到储气罐18(如果存在的话)，和/或随后运送到呼吸回路111以便运送到氧气浓缩系统10的用户。氧气运送歧管102可包括通道67，其至少部分地限定出通路108、109 (图2)，用于与涉及到将氧气和/或富含氧气的气体运送到受治疗者的部件相通。在一个实施例中，空气歧管16和氧气运送歧管102的通道67可与支撑元件250整体地形成或者模制--? 。
[0050]空气歧管16和氧气运送歧管102可由任意工程级别材料形成，例如塑料，如ABS、聚碳酸酯、或者复合材料。空气歧管16和氧气运送歧管102可通过注射成型以及类似工艺制成。认识到，用于空气歧管16和氧气运送歧管102或者氧气浓缩器10的任意其它部件的材料选择会大幅地改变氧气浓缩系统10的总重量。这种重量的变化会继而改变氧气浓缩系统10的包括总重量在内的任意特性比。
[0051]支撑元件250的第二侧表面253上的附接元件423可被配置成将储气罐18(如果存在的话)支撑和/或附接到支撑元件250的第二侧表面253。在一个实施例中，底座、条带或支撑件(未示出)可将储气罐18固定至氧气浓缩系统10。例如，这种底座、条带或支撑件可穿过附接元件423的孔425，从而将储气罐18紧固到氧气浓缩系统10。
[0052]支撑元件250的`第二侧表面253上的附接元件427被配置成将控制器22支撑和附接到支撑元件250的第二侧表面253。在一个实施例中，附接元件427和423可与支撑元件250整体地形成或者模制而成。
[0053]支撑元件250的第二侧表面253可包括挖除部，其允许管状通路元件(未示出)通过。例如，管状通路元件被配置成将氧气从空气过滤器124指引或引导到超压释放阀121，如下面详细所述。
[0054]第二侧表面253上的凹部421被配置成将排气扇(未示出)接收在其中。排气扇被配置成将排出空气(通常为浓缩氮气)从排出通路68向着氧气浓缩系统10内部的控制器22或者其它电子器件引导，例如用于冷却电子器件。
[0055]在一个实施例中，附接元件393、395、397、419、423以及427，第一压缩空气通路元件407，氧气通路元件399，以及第二压缩空气通路元件403全部由与支撑元件250的剩余部分相同的材料形成。在部分实施例中，空气歧管16和氧气运送歧管102由与支撑元件250的剩余部分相同的材料形成。
[0056]氧气浓缩系统10可包括空气歧管覆盖元件431，其被配置成与空气歧管16的多个通道67协作从而限定出空气歧管16的通路64-68。也就是说，空气歧管覆盖元件431可被配置成与支撑元件250的(空气歧管覆盖元件431的)通道67相互锁定，从而限定出通路64-68。在一个实施例中，如图5所示以及针对图5所解释，空气歧管覆盖元件431的上表面433可被配置成将一组空气控制阀20 (图5)支撑在其上面。[0057]氧气浓缩系统10可包括氧气运送歧管覆盖元件435，其被配置成与氧气运送歧管102的多个通道67协作从而限定出通路108。也就是说，氧气运送歧管覆盖元件435可被配置成与支撑元件250的(氧气运送歧管102的)通道67相互锁定，从而限定出通路108。在部分实施例中，如图6所示以及针对图6所解释，氧气运送歧管覆盖元件435的上表面437可被配置成将一对止回阀110 (图6)接收在其中。
[0058]在部分实施例中，空气歧管覆盖元件431和氧气运送歧管覆盖元件435可由与支撑元件250的剩余部分相同的材料形成。
[0059]如图2和5所示，一组空气控制阀20能够形成穿过在空气歧管16的内部通路66-68中的一个或多个流动路径。空气控制阀20可与空气歧管16流体相通。控制器22可被联接到空气控制阀20，用于选择性地打开和关闭空气控制阀20，从而控制经过空气歧管16的空气流。也就是说，空气控制阀20可被选择性地打开和关闭，从而提供从压缩机出口通路64到筛床进口通路66和/或从筛床进口通路66到排出通路68的流体路径。例如，当供应空气控制阀20AS打开的时候，可以限定出从压缩机14、经过压缩机出口通路64和空气控制阀20AS、进入到筛床12中的流体路径。当排出空气控制阀20BE打开的时候，可限定出从筛床12B、经过筛床进口通路66B以及空气控制阀20BE、以及进入到排出通路68中的流体路径。如上面所提到，一组空气控制阀20使用紧固件附接到空气歧管覆盖元件431的上表面433。
[0060]图2和6显示了止回阀110。止回阀110可简单地为压力致动阀。止回阀110可简单地为弹簧偏压阀，其根据穿过阀的压力差而在一个方向上打开，例如传统的伞形阀。当氧气运送歧管102被安装到到筛床12以及储气罐18或者靠近筛床12以及储气罐18安装的时候，止回阀110提供了从一个或多个筛床12到氧气运送通路108中的单向流动路径。在部分实施例中，氧气运送通路108可通过开口 112而与储气罐18直接地以及连续地相通(图 2)。
[0061]在一个实施例中，止回阀110可包括止回盘113和定位成相对于止回盘113进行覆盖的止回阀盖115，所述止回盘113被接收在氧气运送歧管覆盖元件435的上表面437上形成的空间439内。止回阀110可使用紧固件而被附接到氧气运送歧管覆盖元件435的上表面437。止回阀110可与氧气运送歧管102流体相通。止回阀110还可包括O形环451，其被配置成与氧气运送歧管覆盖元件435的上表面437上的槽449的边缘447形成密封接
八
口 ο
[0062]如图2和6中所示，氧气浓缩系统10可包括清空孔口 81 (图5和6)，所述孔口可在一个或多个筛床12的第二端口 34之间提供直接相通的通路。可选地，O形环453可被配置成与氧气运送歧管覆盖元件435的上表面437的槽457的边缘455形成密封接合。在部分实施例中，清空孔口 81可保持连续地打开，由此提供了通路，用于氧气从一个筛床12经过到达另一个筛床，同时一个筛床12被充气以及另一个被清空。在所示实施例中，如图2中所示，清空孔口 81可被设置在止回阀110的上游。可以包含在氧气浓缩系统10中的示例性清空孔口的附加信息可以在美国专利N0.7，794，522中找到，该专利的整个公开通过参考而被明确地结合在此。
[0063]图2和6显示了氧气运送阀19。氧气运送阀19可以是经由运送管路21而与储气罐18 (如果存在的话)相通的比例阀。控制器22从传感器接收输入，所述传感器包括但不限于压力传感器120或122、氧气传感器118和/或流量传感器23。控制器被配置根据从传感器接收的输入而控制氧气运送阀19何时完全打开、何时完全关闭或者何时部分打开，以及氧气运送阀19打开的程度。在一个实施例中，氧气运送阀19是可调节流阀。例如，氧气运送阀19是压电阀，例如由Festo (零件或模型编号:VEMR-B-6-13-D6-W4-22X5-R5)制造的压电阀。压电阀通常消耗低能量，由此延长了氧气浓缩系统10的电池寿命。认识到，氧气浓缩系统10中使用的电力和/或电子特性和/或选择可以大幅地改变氧气浓缩系统10的功耗以及由此改变电池寿命。这种改变继而会改变氧气浓缩系统10的包括功耗和/或电池寿命在内的任意特性比。
[0064]流量传感器23与运送管路21相联系并且被配置成测量流经运送管路21的氧气的瞬时质量流量以及向氧气运送阀19提供反馈。在一个实施例中，流量传感器23是质量流量传感器，例如由Honeywell (零件或模型编号:AWM92100V)制造的流量传感器或者由Festo (零件或模型编号:1238841)制造的流量传感器。
[0065]图2和7显示了氧气侧平衡阀83。氧气侧平衡阀83被配置成平衡筛床(例如筛床12A和筛床12B)中的床压力。在一个或多个筛床12的压力循环期间，筛床12A中的压力可高于筛床12B中的压力，这表示筛床没有平衡。在这种情况下，氧气平衡阀83可被操作(打开)从而从筛床12A释放部分压力以及将压力提供到筛床12B，例如在压缩机14从筛床12A切换到筛床12B从而将压缩空气供应到筛床12B之前。当压缩机开始将压缩空气供应到筛床12B的时候，将部分压力从筛床12A转移到筛床12B允许筛床12B处于一定中间压力(而不是处于零压力)。由于氧气侧平衡阀83允许筛床12B处于一定中间压力(而不是处于零压力)，因此氧气侧平衡阀83使效率达到最大,例如降低氧气浓缩系统10的功耗。认识到，氧气浓缩系统10中使用的电力和/或电子特性和/或选择可以大幅地改变氧气浓缩系统10的功耗以及由此改变电 池寿命。这种改变继而改变氧气浓缩系统10的包括功耗和/或电池寿命在内的任意特性比。
[0066]支撑元件250的侧表面251上的氧气侧平衡阀附接部415被配置成接收氧气侧平衡阀83并且将氧气侧平衡阀83附接到支撑元件250。氧气侧平衡阀83可与氧气运送歧管102流体相通。
[0067]进口空气过滤器162可被设置成在环境空气进入到压缩机14之前将被吸入到进口开口 160(图14和15)中的灰尘或者其它颗粒移除。如图8中所示，进口空气过滤器162可被定位在支撑元件250的第一侧表面251上的凹部159中并且可通过任意附接机构(例如紧固件)而被附接到支撑元件的第一侧表面251。
[0068]压缩机14可以是能够将环境空气吸入到氧气浓缩系统10中以及将空气压缩到一种或多种期望压力以便运送到一个或多个筛床12的任意装置。在一个实施例中，压缩机14是多头设备，其包括电机、联接到电机的凸轮组件、联接到凸轮组件的驱动轴或者驱动杆、以及联接到驱动轴的多个隔膜组件或者头。包含在氧气浓缩系统10中的示例性压缩机的附加信息可在美国专利N0.7，794，522中找到，该专利的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0069]如图9中所示，压缩机14可通过支架元件165而被定位在支撑元件250的第一侧表面251上。可选地，安装插入件(例如泡沫)171可与支架元件165共同使用，从而为压缩机14提供适当足够的支撑和缓震。安装插入件171A还可被放置在压缩机14和侧表面251之间，从而为压缩机14提供适当足够的支撑和降噪。压缩机14可通过具有多个弹簧167的弹簧锁定组件169而被紧固到支撑元件250的第一侧表面251。
[0070]图10显示了压缩机进口通路62。通路元件62A-62C被配置成将过滤后的空气从进口过滤器162的输出端62D指引或弓丨导到压缩机14的输入(未示出)。通路元件62A-62C可以彼此连接、连接到进口过滤器162的输出端62D以及连接到压缩机14的输入，从而使得空气从进口过滤器162的输出端62D连续地行进穿过通路元件62A-62C以及进入到压缩机14的输入中。通路元件62A-62C可以通过束线带463、T形接头459、夹子461和/或任意其它连接机构而彼此连接，连接到进口过滤器162的输出端62D，以及连接到压缩机14的输入。箭头(图10)显示了经过通路元件62A-62C的流动方向。
[0071]图10还显示了通路元件14A-C，所述元件被配置成将压缩空气从压缩机14的输出端14D引导到定位在空气歧管16中的压缩机出口通路64。通路元件14A-C和407可以彼此连接以及连接到压缩机14的输出端14D，从而使得压缩空气从压缩机14的输出端14D连续地行进通过通路元件14A-C以及407以及进入到空气歧管16的(设置在支撑元件250的第二侧表面253上的)压缩机出口通路64中。通路元件14A-C和407可以通过束线带、T形接头459、夹子461和/或任意其它连接机构而彼此连接以及连接到压缩机14的输出端14D。箭头(图10和11)显示了经过通路元件14A-C和407的流动方向。在一个实施例中，通路元件14A和62B具有弯曲配置用于空间效率。认识到，氧气浓缩系统10中使用的关于空间效率的特性和/或选择会大幅地改变氧气浓缩系统10的总体积。这种改变继而会改变氧气浓缩系统10的包括总体积在内的任意特性比。
[0072]图11显示了附接到支撑元件250的第一侧表面251的消音器377。具有挡板379的消音器377可被配置用于消除压缩机14的噪音。认识到，与在氧气浓缩系统10的操作期间所产生的声音有关的特性和/或选择都会大幅地改变氧气浓缩系统10的噪音水平。
[0073]如图11中所示，空气过滤器124可被安装到氧气运送歧管102或者靠近氧气运送歧管102安装，并且可包括用于将不期望的颗粒从运送到用户的氧气中移除的任意传统过滤介质125。空气过滤器124可使用任意附接机构(例如紧固件)而被附接到支撑元件250的第一侧表面251。从氧气传感器118 `(图14和15)运送的氧气会经过空气过滤器124并且被运送到用户。
[0074]同时，为了降低压缩机14的噪音水平，可以在压缩机14的周围形成隔音罩177(如图12和13中所示)，从而吸收由压缩机14所产生的噪音。隔音罩177使用紧固件附接到第一侧表面251。如图12中所示，压缩机14、输入空气过滤器162以及隔音罩177被定位在支撑元件250的侧表面251上。在一个实施例中，隔音罩177由(轻质)聚丙烯材料制成。在另一个实施例中，隔音罩177由其它塑料或复合材料制成。
[0075]一个或多个筛床12可被配置成从空气中吸附氮气。每个筛床12都包括外部套30，例如以细长中空筒体的形状，其包括第一端口 32和第二端口 34。外部套30可以由基本刚性的材料(例如塑料，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(“ABS”)、聚碳酸酯以及类似物)、金属(如铝)或者复合材料形成。外部套30可根据空间的、性能的和/或结构的标准而具有任意期望形状。例如，外部套30可具有圆筒形状，以及椭圆、方形、矩形、或者其它规则或不规则的多边形横截面。
[0076]一个或多个筛床12可以使用紧固件附接到支撑元件250的第一侧表面251，所述紧固件被安装穿过支撑元件250的附接元件397中的孔。在一个实施例中，一个或多个筛床12可以在隔音罩177的两侧附接到支撑元件250。每个筛床12的顶部和底部都附接到支撑元件250。
[0077]来自于一个或多个筛床12的第二端口 34的氧气可通过氧气通路元件399的开口401而进入到氧气运送歧管102中。来自于空气歧管16的筛床进口通路66的压缩空气可通过第二压缩空气通路元件403的开口 405而进入到一个或多个筛床12的第一端口 32中。
[0078]外部套30可至少部分地填充有过滤介质或者筛滤材料36，从而提供能够从在压力之下运送的空气中吸附氮气的一个或多个筛床12。为了将筛滤材料36保持在套30中，一个或多个筛床12可包括靠近套30的第一端口和第二端口 32、34中每一个的盘或板(未示出)。板可彼此间隔分开从而在板之间以及在套30内限定出期望的容积。板可包括穿过它的一个或多个开口或小孔(未示出)，以允许空气流穿过板。通常，一个或多个筛床12可被填充，从而使得筛滤材料36中没有实质性的空隙，例如使得筛滤材料36基本上在板之间塞满。包含在氧气浓缩系统10中的示例性板的附加信息可在美国专利N0.7，794，522中找到，该专利的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0079]筛滤材料36可包括能够从受压的环境空气中吸附氮气的一种或多种已知材料，由此允许氧气从筛床12逸出或者以其它方式排出。可被使用的示例性筛滤材料包括人造沸石、LiX、以及类似的,例如UOP 0xysiv5,5A, Oxysiv MDX,或者Zeochem Z10-06。其月望在筛床12内提供多层筛滤材料36。例如，期望在第一端口 32与第二端口 34之间提供各层具有不同特性的筛滤材料。
[0080]尽管图1中显示了两个筛床12，但是可以理解的是，可以根据期望的重量、性能效率、以及类似的而设置一个或多个筛床。认识到，一个或多个筛床12中使用的材料以及所用筛床的数目会大幅地改变氧气浓缩系统10的总重量。这种重量的变化会继而改变氧气浓缩系统10的包括总重量在内的任意特性比。可包含在氧气浓缩系统10中的示例性筛床和/或筛滤材料的附加信 息可在美国专利N0.4，859，217以及7，794，522中找到，该专利的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0081]储气罐18 (如果存在的话)可与一个或多个筛床12的第二端口 34相通。储气罐18可包括细长管状套，用于存储从一个或多个筛床12的第二端口 34离开的富含氧气的气体。储气罐18的套可由塑料(如ABS、聚碳酸酯以及类似物)、金属(如铝)或者复合材料形成，类似于在此描述的氧气浓缩系统10的其它部件。
[0082]在另一个替换性方案中，氧气浓缩系统10可包括多个储气罐(未示出)，其可被设置在氧气浓缩系统10中的一个或多个位置，例如放置在空间可被利用、但是能够使氧气浓缩系统10的整体尺寸和/或体积降到最低的不同位置。储气罐可以通过一个或多个柔性管(未示出)和/或通过氧气运送歧管102而彼此连接，从而允许氧气被运送到储气罐以及从储气罐收回。可选地，在一个替换性方案中，一个或多个阀可被设置用于控制氧气进入到储气罐或者离开储气罐的流动。
[0083]附加地或者替换性地，氧气浓缩系统10可包括一个或多个柔性储气罐，例如袋子或者当氧气运送到它们之中或者运送到它们之外的时候能够膨胀或收缩的其它容器。储气罐在它们膨胀时可具有预定的形状或者可以弹性地膨胀从而填充氧气浓缩系统10内的可用空间。可选地，可以设置一个或多个与柔性储气罐相通的刚性储气罐(未示出)，从而节省氧气浓缩系统10内部的空间和/或容积。在另一个替换性方案中，可以设置一个或多个储气罐作为空气歧管16和氧气运送歧管102中的一个或两者的一部分，而不是作为单独的部件，由此进一步节省氧气浓缩系统10内部的空间和/或容积。
[0084]如图2和14所示，氧气传感器118可被安装到氧气运送歧管102和/或安装到氧气运送歧管102的下方。氧气传感器118能够测量流过的氧气的纯度，例如是能够测量流经氧气传感器118的气体的声音速度的超声传感器,例如由Douglas Scientific ofShawnee, Kansas制造的。替换性地，氧气传感器118可以使陶瓷传感器或者旁流传感器。
[0085]氧气传感器118可被联接到处理器25并且可产生与纯度成比例的电信号，该信号能够被处理器25所处理并且被控制器22所使用从而改变氧气浓缩系统10的操作。由于氧气传感器118的精度会受到经过它的空气流动的影响，因此期望在没有气流期间对纯度信号进行取样，例如当氧气运送阀19关闭的时候。
[0086]如图2和14中所示，氧气浓缩系统10还可包括超压释放阀121，该阀气动地联接到运送管路21中，从而充当吸气传感器122的保护装置。超压释放阀121允许使用单个供应管路或者运送管路，用于氧气浓缩系统10的脉冲以及连续气流运送。使用单个供应管路或者运送管路以用于多种操作模式能够免除对于通常用于支持多种操作模式的至少一些分离且独立的部件的需要，继而能够降低氧气浓缩系统10的总重量和/或体积。超压释放阀121可被设定到吸气传感器122的操作耐受压力以下的水平。如果供应回路由于扭结的导管或者其它原因试图超过这个耐受压力，那么超压释放阀121被配置成打开以及将运送回路中的压力保持在吸气传感器122将会损坏的水平以下。可包含在氧气浓缩系统10中的示例性超压释放阀的附加信息可在2011年9月13日提交的、美国临时专利申请N0.61/533，912中找到，该申请的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0087]如图2和14中所示，压力传感器120还可被安装到氧气运送歧管102和/或安装到氧气运送歧管102的下方，从而使得压力传感器120的端口能够测量通路108、109之间的压力差，以及由此测量跨过氧气运送阀19的压力差。可选地，压力传感器120可被用于获得储气罐压力。例如，当氧气运送阀19关闭的时候，氧气运送阀19上游的压力会基本上对应于储气罐19内部的压力。
[0088]压力传感器120可被联接到处理器25，例如以便提供信号，该信号可被处理器25处理从而确定出跨过氧气运送阀19的压力差。控制器22可使用这个压力差来确定出从氧气浓缩系统10运送的氧气的流速或者被运送氧气的其它参数。基于得到的流速、例如基于一个或多个反馈参数，控制器22能够改变氧气运送阀19打开的频率和/或持续时间。
[0089]如图2中所示，氧气浓缩系统10可包括氧气气体温度传感器131，例如热敏电阻、热电耦、或者任意其它温度传感器以及局部压力传感器133，例如由Freescale制造的大气压力传感器(零件或模型编号:MPXM2102A)。氧气气体温度传感器131被配置成测量流经运送管路21的氧气的温度，而局部压力传感器133被配置成测量局部环境压力。
[0090]测量出的氧气温度以及测量出的局部环境压力被发送到处理器25。处理器25被配置成使用这个来自于温度传感器131的氧气温度测量结果以及来自于局部压力传感器133的局部环境压力测量结果连同从流量传感器23获得的质量流速测量结果来获得体积流速测量结果。
[0091]在所示实施例中， 如图4中所示，氧气气体温度传感器131和局部压力传感器133被定位在流量传感器23的上游。在另一个实施例中，氧气气体温度传感器131和局部压力传感器133可被定位在流量传感器23的下游(尽管仍在附近)。
[0092]压力传感器122可被联接到氧气运送歧管102。压力传感器122可以是能够测量绝对压力的压电电阻压力传感器。压力传感器122提供压力读数，该读数可被用于探测用户何时开始吸气。可以使用的示例性传感器包括Honeywell Microswitch24PC01SMTTransducer, Sensym SX01, Motorola MOX,或者由 All Sensors 制造的其它传感器。由于压力传感器122可被暴露于氧气浓缩系统10的全系统压力，因此期望压力传感器122的超压额定值超过全系统压力。压力传感器122可被联接到处理器25，用于提供与压力传感器122探测的压力成比例的信号。可包含在氧气浓缩系统10中的示例性压力传感器的附加信息可在美国专利N0.7，794，522中找到，该专利的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0093]可以理解的是，除了前面所述的氧气运送歧管102以及附接到该歧管的部件之外，可以提供其它配置和/或部件用于将氧气运送到用户。此外，尽管部件(例如氧气运送阀19、压力传感器120、122、133、流量传感器23、氧气传感器118、氧气气体温度传感器131以及空气过滤器124)被描述成特定序列(相对于流经氧气运送歧管102的氧气)，但是如果期望的话这些部件的序列可以改变。
[0094]控制器22可包括控制氧气浓缩系统10的操作的一个或多个方面的一个或多个硬件部件和/或软件模块。控制器22可联接到氧气浓缩系统10的一个或多个部件，例如压缩机14、空气控制阀20、和/或氧气运送阀19。控制器22也可通过处理器23而联接到氧气浓缩系统10的一个或多个感测部件，例如压力传感器120、122，氧气气体温度传感器131，局部压力传感器133，流量传感器23和/或氧气传感器118。部件可以通过一个或多个电线或者其它电力导线联 接，所述电线或者导线能够在控制器和部件之间接收和/或发送信号。
[0095]控制器22还可联接到用户界面320，该界面可包括一个或多个显示器和/或输入装置。用户界面320可以是能够安装到氧气浓缩系统10的触摸屏显示器。用户界面320可以显示关于与氧气浓缩系统10的操作有关的参数的信息和/或允许用户改变参数，例如打开以及关闭氧气浓缩系统10，改变剂量设置或者期望的流速，等等。氧气浓缩系统10可包括多个显示器和/或输入装置，例如开/闭开关，转盘，按钮，以及类似物。用户界面320可通过一个或多个电线和/或其它电导线(未示出用于简洁性)而被联接到控制器22，类似于其它部件。
[0096]控制器22可包括单个电路板，该电路板上包括多个电子部件。这些部件可包括一个或多个处理器、内存、开关、风扇、电池充电器，以及安装到电路板的类似部件(未示出)。可以理解的是，控制器22可被设置为控制氧气浓缩系统10的操作的不同方面的多个子控制器。例如，第一子控制器可控制处理器14的操作以及空气控制阀20的打开和关闭的次序，例如以期望的方式填充和清空一个或多个筛床12。可包含在氧气浓缩系统10中的示例性第一子控制器的附加信息可在美国专利N0.7，794，522中找到，该专利的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0097]第二子控制器可以控制氧气运送阀19的操作，例如基于从压力传感器120、从流量传感器23、从氧气气体温度传感器131以及从局部压力传感器133接收到的信号将氧气从储气罐18运送到用户。第二子控制器还可从用户接收输入指令和/或将信息显示在用户界面320上。此外，子控制器或者控制器22的其它部件可以以期望的方式共享信息，如下面所述。由此，控制器22可以包括一个或多个部件，它们的功能性可以与其它部件互换，并且控制器22不应局限于在此描述的特定示例。
[0098]氧气浓缩系统10可包括联接到控制器22、处理器25、压缩机14、空气控制阀20、和/或氧气运送阀23的一个或多个电源。例如，一个或多个电池可被设置，其被安装或者以其它方式固定到氧气浓缩系统10。在一个实施例中，一个或多个电池361A(图1)可被设置在电池隔间361 (图1)中。底座、条带或支撑件(未示出)可用于将电池紧固到氧气浓缩系统10。可包含在氧气浓缩系统10中的示例性电池的附加信息可在美国专利N0.7，794，522中找到，该专利的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0099]控制器22可控制电力从一个或多个电池361A到氧气浓缩系统10内其它部件的分配。例如，控制器22可以从一个或多个电池361A中的一个吸取能量，直到它的能量降低到预定水平，据此控制器22可自动地切换到一个或多个电池361A中的另外一个。
[0100]可选地，氧气浓缩系统10可包括适配器，从而使得外部电源，例如传统的AC电源(例如壁式插座)或者便携式AC或者DC电源(例如车辆点烟器插座)，太阳能面板装置，以及类似的(未示出)。对于转换这种外部电力从而使得它能够被氧气浓缩系统10使用所必需的任何变压器或者其它部件(也未示出)可以设置在氧气浓缩系统10的内部、设置在将氧气浓缩系统10连接到外部电源的线缆中、或者设置在外部装置自身之中。
[0101 ] 可选地，控制器22可以将部分电能从外部源引导返回一个或多个电池361A，从而以常见方式为它们充电。控制器22还可将氧气浓缩器10的电能状态(例如自动地或者通过用户界面320被唤起时)，诸如一个或多个电池361A的能量水平，氧气浓缩系统10是否连接到外部电源，以及类似的。控制器22可包括一个或多个专用部件，用于执行这些功能中的一个或多个。可包含在`氧气浓缩系统10中的控制器22中的示例性电池管理集成电路的附加信息可在美国专利N0.7，794，522中找到，该专利的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0102]氧气浓缩系统10的处理器25可被配置成从氧气浓缩系统10的一个或多个感测部件(例如流量传感器23、氧气气体温度传感器131、局部压力传感器133和/或压力传感器120)接收信号，从而根据接收到的信号确定出在预定时间段内运送管路中富含氧气的气体的流量、预定时间段内运送管路中富含氧气的气体的体积或者两者均被确定出来。
[0103]氧气浓缩系统10还可包括动态噪声控制器，其被配置成对于所有的输入/输出设定动态地、成比例地改变进口空气过滤器162的进口端口尺寸或形状。例如，所需的空气体积越高，则输入端口尺寸越大，反之亦然。可包含在氧气浓缩系统10中的示例性动态噪音控制器的附加信息可在2011年9月13日提交的、美国临时专利申请N0.61/533，864中找到，该申请的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0104]现在描述氧气浓缩系统10的基本操作。通常，氧气浓缩系统10的操作具有两个方面，通过一个或多个筛床12内部的吸附作用从而将氧气从环境空气浓缩，以及将浓缩的氧气运送到用户，例如从储气罐18。氧气浓缩系统10的各个方面都可以与其它方面独立地操作，或者它们可以相互关联，例如基于一个或多个相关参数。
[0105]氧气浓缩系统10可以使用一个或多个可选方法进行操作，例如下面描述的那些，从而提高氧气浓缩系统10的效率或者其它性能特性。例如，基于压力和/或流量传感器的测量结果，氧气浓缩系统10的操作状态可被调节，从而增加输出流速和/或压力，降低功率消耗，以及类似的。
[0106]参考附图2、10和15描述接收环境空气、过滤环境空气、压缩环境空气、以及将压缩空气运送到空气歧管16的方面。
[0107]如图15中所示，环境空气可通过一个或多个定位在底壁69上的进口开口 160(图14和15)而进入到外壳59的中空内部75中。如上面提到，进口开口 160被配置成允许环境空气容易地经过进口开口 160，但是防止大的物体穿过。
[0108]参考图2和10，中空内部75中的环境空气可以通过进口空气过滤器162的开口(例如定位在侧面333上)而进入到进口空气过滤器162中。进口空气过滤器162可以设置在压缩机14的进口端口之前，从而在环境空气进入压缩机14之前将吸入到进口开口 160中的灰尘或其它颗粒移除。
[0109]过滤后的空气从进口过滤器162的输出端62D连续地经过通路元件62A-62C、以及进入到压缩机14的输入。箭头(图10)显示了过滤后的空气经过通路元件62A-62C的流动方向。
[0110]进入压缩机14的过滤空气在压缩机中压缩。压缩后的空气从压缩机14的输出端14D连续地经过通路元件14A-C以及407以及进入到空气歧管16的压缩机出口通路64中。箭头(图10和11)显示了经过通路元件14A-C以及407的流动方向。压缩的空气可通过压缩空气通路元件407而进入到空气歧管16的压缩机出口通路64中。 [0111]参考图2、4A、4B和5，空气控制阀20可被配置成形成经过在空气歧管16的内部通路64-68的一个或多个流动路径。如上面提到，空气控制阀20可以被选择性地打开和关闭从而提供流动路径，例如从压缩机出口通路64到筛床进口通路66和/或从筛床进口通路66到排气通路68。
[0112]筛床进口通路66中的压缩空气通过第二压缩空气通路元件403而被引导或者指引到一个或多个筛床12的第一端口 32。通过一个或多个筛床12内的吸附作用将氧气从环境空气中浓缩的方面在美国专利N0.7，794，522中进一步详细说明，该专利的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。排气通路68与一个或多个筛床12相通，从而将氮气从一个或多个筛床12排出。
[0113]来自于一个或多个筛床12的第二端口 34的浓缩氧气通过氧气通路元件399而进入到氧气运送歧管102中。氧气运送歧管102中的止回阀110可提供从一个或多个筛床12的第二端口 34进入到氧气运送通路108中的单向流动路径。浓缩的氧气可通过氧气运送歧管102的通路108而被运送到储气罐18。
[0114]通过存储在储气罐18中的浓缩氧气，至少在包括储气罐18的实施例中，氧气浓缩系统10可被用于将浓缩氧气运送到用户。如上所述，控制器22可以联接到氧气运送阀19，用于打开和关闭氧气运送阀19，从而将氧气从储气罐18运送到氧气浓缩系统10的用户。
[0115]在一个实施例中，控制器22可以周期性地打开氧气运送阀19用于预定“脉冲”。在脉冲运送期间，“一团”氧气被运送到用户，即氧气运送阀19被打开预定脉冲持续时间，以及随后关闭直到下一团被运送。替换性地，控制器22可以打开氧气运送阀19用于连续的运送，例如节流氧气运送阀19，从而调节到达用户的流速。在另一个替换性方案中，控制器22可以周期性地打开和节流氧气运送阀19预定时间，从而改变运送的氧气团的体积。
[0116]使用流量传感器23和/或压力传感器120来控制氧气运送阀19的打开和关闭从而将富含氧气的气体从储气罐18运送到用户的方面可以在2011年9月13日提交的、美国临时专利申请N0.61/533，871中找到，该申请的整个公开内容通过参考而被明确地结合在此。
[0117]氧气浓缩系统10的部件和特征被配置成降低总重量和/或体积，而在各种操作模式下保持性能和效率。氧气浓缩系统10的O2输出被确定为在使用一个或多个电池36IA作为唯一的电源的给定配置下、氧气浓缩系统的最大连续氧气输出。例如，使用一个电池的O2输出可以大于约1.81pm,大于约2.0lpm,大于约2.21pm,约1.861pm,和/或其它数值。比值Row可被确定为:RoW= (O2输出)/氧气浓缩系统的总重量。氧气浓缩系统10的总重量可依赖于作为唯一电源的一个或多个电池361A的给定配置。例如，使用一个电池的总重量小于约9.0lbs,小于约10.01bs,小于约10.51bs,和/或其它重量。使用两个电池的总重量可小于约ll.0lbs，小于约11.51bs，小于约121bs，和/或其它重量。
[0118]氧气浓缩系统10可被配置使得对于两个电池的配置，比值Rqw大于约0.161pm/lbs,大于约0.181pm/lbs,大于约0.21pm/lbs,大于约0.221pm/lbs,和/或其它比值。氧气浓缩系统10可被配置成使得对于一个电池配置，比值Row大于约0.171pm/lbs,大于约
0.191pm/lbs,大于约 0.211pm/lbs,或大于约 0.241pm/lbs。
[0119]氧气浓缩系统10可被配置成使得总体积小于约625立方英寸，小于约640立方英寸，小于约675立方英寸，约636立方英寸,和/或其它体积。在部分实施例中，氧气浓缩系统10的立方形状尺寸可以是11.29’’ X10.74’’ X6.74’’(即高X宽X厚)。比值Rw可被确定为Rw= (O2输出)/总体积，以及其中氧气浓缩器的Rw可不小于约2.9X 10_3lpm/立方英寸，不小于约3.2 X IO-3Ipm/立方英寸，不小于约3.4X IO-3Ipm/立方英寸，不小于约
3.0X 10_3lpm/立方英寸，和/或其它比`值。
[0120]在使用单个电池的单次充电用作唯一电源时、在最大连续氧气输出的操作状态下，氧气浓缩系统10的最大持续时间被称为氧气浓缩系统10的单电池电池寿命。在部分实施例中，氧气浓缩系统10被配置成当插入到120V AC插座中时，电池能够在小于4小时内完全充满。在使用两个电池的单次充电用作唯一电源时、在最大连续氧气输出的操作状态下，氧气浓缩系统10的最大持续时间被称为氧气浓缩系统10的双电池电池寿命。氧气浓缩系统10可被配置成使得单电池电池寿命大于约30分钟,大于约45分钟,大于约I小时，和/或其它持续时间，而双电池电池寿命大于约I小时，大于约1.5小时,大于约2小时,和/或其它持续时间。
[0121]比值Rm可被确定为Rffll=(C)2输出X持续时间)，其中持续时间是氧气浓缩机10的电池寿命。氧气浓缩系统10可被配置成使得对于单电池配置，Rm大于约1.0(lpm-hr)或者561,大于约 1.5 (lpm-hr)或者 901,大于约 1.8 (lpm-hr)或者 1101,大于约 2.2 (lpm-hr)或者1301，和/或其它比值。氧气浓缩系统10可被配置成使得对于双电池配置，Rqd大于约 1.8 (lpm-hr)或者 1101,大于约 3.0 (lpm-hr),大于约 3.6 (lpm-hr)或者 2201,大于约
4.4 (lpm-hr),和/或其它比值。
[0122]比值Rmw可被确定为Rffliw= (O2输出X持续时间)/总重量，其中持续时间是氧气浓缩系统10的电池寿命。氧气浓缩系统10可被配置成使得对于单电池配置，Rqdw大于约0.1 (lpm-hr/lbs)或者 5.61/lbs,大于约 0.15 (lpm-hr/lbs)或者 91/lbs,大于约 0.22(lpm-hr/lbs)或者131/lbs，和/或其它比值。氧气浓缩系统10可被配置成使得对于双电池配置，Rmw 大于约 0.16 (lpm-hr/lbs)或者 9.71/lbs,大于约 0.22 (lpm-hr/lbs)或者131/lbs,大于约 0.28 (lpm-hr/lbs)或者 171/lbs,大于约 0.38 (lpm-hr/lbs)或者 231/lbs，和/或其它比值。
[0123]比值Rmv可被确定为Rmv= (O2输出X持续时间)/总体积。氧气浓缩系统10可被配置成使得对于单电池配置，Rodv大于约2.4X IO-3 (lpm-hr) /立方英寸或者0.141/立方英寸，大于约2.7X 10_3 (lpm-hr)/立方英寸，大于约3.0X 10_3 (lpm-hr)/立方英寸，大于约1.5X10_3 (lpm-hr)/立方英寸和/或其它比值。氧气浓缩系统10可被配置成使得对于双电池配置，Rmv大于约4.5X 10_3 (lpm-hr)/立方英寸或者0.271/立方英寸，大于约
5.3X10 3 (lpm-hr) /立方英寸,大于约5.8 X 10 3 (lpm-hr) /立方英寸,大于约2.9 X 10 3(lpm-hr ) /立方英寸,和/或其它比值。
[0124]本申请还提供了一种制造氧气浓缩系统的方法。该方法包括形成支撑元件250，其被配置成支撑压缩机14、筛床12以及储气罐18中的一个或多个，以及在支撑元件250的下部整体地形成空气歧管16，以及在支撑元件250的上部371整体地形成氧气运送歧管102。该方法进一步可包括与支撑元件250整体地形成第一压缩空气通路元件407，第二压缩空气通路元件403，以及氧气通路元件399，以及与支撑元件250整体地形成附接元件393、395、397、419 和 427。
[0125]该方法还包括将压缩机14和一个或多个筛床12附接到支撑元件250的第一侧表面251，将储气罐18附接到支撑元件250的第二侧表面253，将空气歧管覆盖元件431附接到支撑元件250上的空气歧管16，以及将氧气运送歧管覆盖元件435附接到支撑元件250上的氧气运送歧管102。将氧气浓缩系统10的其它部件，包括但不局限于阀、控制器、处理器、传感器、隔音罩、消音器、管道或通路元件、以及过滤器附接到支撑元件250。
[0126]其上附接有氧气浓缩系统10的部件的支撑元件250连接到两个配合外壳元件59A和59B中的一个。一个配合外壳元件和支撑元件250随后可以连接到配合外壳元件59A和59B中的另一个。
[0127]图16显不了方法1600,用于使用氧气浓缩系统浓缩氧气。下面描述的方法1600的操作是为了解释。在部分实施例中，方法1600可以通过一个或多个没有描述的附加操作而实现，和/或不包括所讨论的一个或多个操作。附加地，图16中说明的以及下面描述的方法1600的操作的次序并非为了限制。在部分实施例中，方法1600可以在一个或多个处理装置(例如数字处理器、模拟处理器、设计成处理信息的数字电路、以及设计成处理信息的模拟电路、状态机、和/或用于以电子方式处理信息的其它机构)中实施。一个或多个处理装置可包括对电子地存储在电子存储介质中的指令作出响应从而执行方法1600的部分或全部操作的一个或多个装置。一个或多个处理装置可包括通过特定设计而用于方法1600的一个或多个操作的执行的硬件、固件、和/或软件来配置的一个或多个装置。
[0128]在操作1602，压缩空气的供应由环境空气产生。在一个实施例中，操作1602使用类似于或者基本相同于压缩机14 (图2中所示以及如上所述)的压缩机完成。
[0129]在操作1604，富含 氧气的气体的供应由压缩空气的供应产生。在一个实施例中，操作1604通过一个或多个筛床来完成,所述筛床类似于或者基本相同于一个或多个筛床12(图2中所示以及如上所述)。
[0130]在操作1606，富含氧气的气体从所产生的富含氧气的气体的供应通向呼吸回路，以便运送到受治疗者气管。氧气浓缩系统的比值Rw被确定为Rw= (O2输出)/氧气浓缩系统的总重量，其中O2输出是通向呼吸回路的最大连续氧气。在一个实施例中，操作1606通过氧气运送子系统来完成，该子系统类似于或者基本相同于氧气运送子系统11 (图3中所示以及如上所述)。
[0131]在权利要求中，括号内的任何附图标记都不应被解释为限定权利要求。术语“包括”和“包含”并没有排除权利要求所列明之外的元件或步骤的存在。在列举多个元件的装置权利要求中，这些元件中的多个可被实施为一个且相同的硬件项目。元件前面的词语“一” “一个”表述并没有排除多个这种元件的存在。在列举多个元件的任意装置权利要求中，这些元件中的多个可被实施为一个且相同的硬件项目。相互不同的从属权利要求中引用的特定元件并不表示这些元件不能组合使用。
[0132]尽管本发明基于当前被认为是最实际和优选的实施例而详细描述用于解释目的，但是可以理解的是这种细节仅仅用于该目的并且没有施加任何限制，而是相反地覆盖了落入所附权利要求精神和范围内的修改和等同配置。例如，可以理解的是，本发明考虑到在可能的程度上，任意实施例的一个或多个特征能够与任意其它实施例的一个或多个特征进行
组合。`
【权利要求】
1.一种氧气浓缩系统(10)，包括: 氧气浓缩子系统(13)，其被配置成实施吸附作用从而产生富含氧气的气体的供应； 氧气运送子系统(11)，其被配置成使富含氧气的气体从所述氧气浓缩子系统通向呼吸回路以便运送到受治疗者的气管； 一个或多个电池(361A)，其被配置成充当用于所述氧气浓缩系统的唯一电源；以及 外壳(59)，其被配置成容纳所述氧气浓缩子系统、所述氧气运送子系统、以及所述一个或多个电池，其中比值Rw被确定为:RW = (O2输出)/容纳在所述外壳内的所述氧气浓缩系统的总重量，其中所述O2输出为所述氧气浓缩系统的最大连续氧气输出，并且其中所述比值 Row 大于约 0.191pm/lbs。
2.如权利要求1所述的氧气浓缩系统，其中所述氧气浓缩系统具有小于约IOlbs的总重量。
3.如权利要求1所述的氧气浓缩系统，其中当所述一个或多个电池在最大连续氧气输出的操作状态期间充当所述氧气浓缩系统的唯一电源时，所述氧气浓缩系统具有大于约1.5小时的单次充电电池寿命。
4.如权利要求1所述的氧气浓缩系统，其中所述氧气浓缩系统具有小于约640立方英寸的总体积。
5.如权利要求1所述的氧气浓缩系统，其中比值Rm被确定为:Rm= (O2输出X持续时间)，其中所述持续时间是指在最大连续氧气输出的操作状态期间、所述一个或多个电池的单次充电情况下所述氧气浓缩系统的操作寿命，并且其中所述氧气浓缩系统的Rod不小于约110升。
6.如权利要求1所述的氧气浓`缩系统，其中比值Rmw被确定为:Rmw= (O2输出X持续时间)/所述氧气浓缩系统的总重量，其中所述持续时间是指在最大连续氧气输出的操作状态期间、所述一个或多个电池的单次充电情况下所述氧气浓缩系统的操作寿命，并且其中所述氧气浓缩系统的Rodw不小于约0.22(lpm-hr)/lbs。
7.一种用于使用氧气浓缩系统浓缩氧气的方法，包括: 从环境空气产生压缩空气的供应； 从压缩空气的供应产生富含氧气的气体的供应；以及 使富含氧气的气体从所产生的富含氧气的气体的供应通向呼吸回路以便运送到受治疗者的气管，其中比值Row被确定为-Mow= (O2输出)/所述氧气浓缩系统的总重量，其中所述O2输出为通向所述呼吸回路的最大连续氧气,其中所述比值Rw大于约0.191pm/lbs0
8.如权利要求7所述的方法，其中所述氧气浓缩系统具有小于约IOlbs的总重量。
9.如权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括: 将一个或多个电池嵌入到所述氧气浓缩系统中；以及 唯一地通过所述一个或多个电池来将电力供应到所述氧气浓缩系统，其中当所述一个或多个电池在最大连续氧气输出的操作状态期间充当所述氧气浓缩系统的唯一电源时，所述一个或多个电池的单次充电电池寿命大于约1.5小时。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述氧气浓缩系统具有小于约640立方英寸的总体积。
11.如权利要求9所述的方法，其中比值Rm被确定为=Rffll= (O2输出X持续时间)，其中所述持续时间是指在最大连续氧气输出的操作状态期间、所述一个或多个电池的单次充电情况下所述氧气浓缩系统的操作寿命，并且其中所述氧气浓缩系统的Rm不小于约110升。
12.如权利要求9所述的方法，其中比值Rffliw被确定为:Rmw= (O2输出X持续时间)/所述氧气浓缩系统的总重量，其中所述持续时间是指在最大连续氧气输出的操作状态期间、所述一个或多个电池的单次充电情况下所述氧气浓缩系统的操作寿命，并且其中所述氧气浓缩系统的Rodw不小于约0.22(lpm-hr)/lbs。
13.一种氧气浓缩系统，其被配置成浓缩氧气，所述氧气浓缩系统包括: 氧气浓缩装置(13)，用于实施吸附作用从而产生富含氧气的气体的供应；以及 氧气运送装置(11)，用于使富含氧气的气体从所述氧气浓缩装置相通以便运送到受治疗者的气管； 电源装置(361A)，用于将便携式电力供应到所述氧气浓缩装置以及所述氧气运送装置；以及 外壳装置(59 )，其被配置成容纳所述氧气浓缩装置、所述氧气运送装置、以及所述电源装置，其中比值Rw被确定为=(O2输出)/所述外壳装置内的氧气浓缩系统的总重量，其中所述O2输出为通过所述氧气运送装置相通的最大连续氧气，并且其中所述比值Rw大于约 0.191pm/lbs。
14.如权利要求13所述 的氧气浓缩系统，其中所述氧气浓缩系统具有小于约IOlbs的总重量。
15.如权利要求13所述的氧气浓缩系统，其中当所述电源装置在最大连续氧气输出的操作状态期间充当所述氧气浓缩系统的唯一电源时，所述电源装置的单次充电操作寿命大于约1.5小时。
16.如权利要求13所述的氧气浓缩系统，其中所述氧气浓缩系统具有小于约640立方英寸的总体积。
17.如权利要求15所述的氧气浓缩系统，其中比值Rm被确定为:Rm= (02输出X持续时间)，其中所述持续时间是指在最大连续氧气输出的操作状态期间、所述电源装置的单次充电情况下所述氧气浓缩系统的操作寿命，并且其中所述氧气浓缩系统的Rm不小于约110升。
18.如权利要求15所述的氧气浓缩系统，其中比值Rffliw被确定为:Rmw= (02输出X持续时间)/所述氧气浓缩系统的总重量，其中所述持续时间是指在最大连续氧气输出的操作状态期间、所述电源装置的单次充电情况下所述氧气浓缩系统的操作寿命，并且其中所述氧气浓缩系统的Rodw不小于约0.22(lpm-hr)/lbs。
【文档编号】B01D53/047GK103827021SQ201280044575
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2011年9月13日
【发明者】D·A·惠彻, B·S·克佩尔, B·L·哈伯兰, J·布莱尔 申请人:皇家飞利浦有限公司