CN113039005A - 便携式氧气浓缩 - Google Patents

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Abstract

本公开内容描述了即使从浓缩系统的不同筛床不对称地生成富氧气体体积，也维持便携式氧气浓缩器中的氧气纯度的系统和方法。所述系统和方法使用放气体积的不对称递送来补偿不对称的富氧气体生成。放气阀用于递送不对称的放气气体体积，使得即使在便携式氧气浓缩器不包括产物罐时，所述系统也维持氧气纯度而无额外功耗。所述系统和方法被配置为使得能够监测富氧生成中的不对称性，并且能够独立于便携式氧气浓缩器的其他控制机制来应用不对称放气气体补偿。

Description

便携式氧气浓缩
相关申请的交叉引用
根据35U.S.C.§119(e)，本专利申请要求2018年11月16日提交的第62/768,171号临时申请的优先权，其内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及一种用于浓缩氧气的方法和便携式系统。
背景技术
氧气治疗是已知的。氧气治疗通过增加对患者的肺部的氧气供应，从而增加对患者身体组织的氧气利用率，使患者受益。氧气治疗系统包括便携式“按需”氧气治疗系统。为了氧气的按需生成，已经开发了诸如氧气浓缩器的商业解决方案。这些氧气浓缩器使用变压吸附(PSA)技术，例如在6,551,384号美国专利中所描述的。由按需便携式氧气浓缩器运行的PSA过程通常导致筛床之间的不对称的气体生成(例如，一个筛床比另一个筛床生成更多的浓缩氧气)，这可能降低由系统生成的氧气的纯度。
发明内容
实现一种便携式氧气浓缩系统是有利的，所述便携式氧气浓缩系统被配置为确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积是否不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积，并且，基于由筛床产生的富集气体的不同体积来确定针对筛床的气体的不同放气体积。
因此，本公开的一个或多个方面涉及一种便携式氧气浓缩系统。所述系统包括一对筛床、压力发生器、一个或多个传感器、阀、一个或多个处理器和/或其他组件。压力发生器被配置为生成被引导通过筛床的加压气体。筛床输出用于在变压吸附(PSA)过程中递送给对象的富集气体。PSA过程包括针对筛床中的每个交替富集气体产生循环和放气循环，使得当筛床中的一个通过富集气体产生循环交替时，另一个筛床通过放气循环交替。一个或多个传感器被配置为生成传达与对象的呼吸相关的信息的输出信号。阀被配置为在PSA过程的富集气体产生循环和放气循环期间控制气体流入和流出一对筛床。
一个或多个处理器由机器可读指令配置为使得阀基于输出信号在PSA过程的富集气体产生循环和放气循环期间控制气体流入和流出一对筛床。一个或多个处理器被配置为确定使得阀基于输出信号来控制气体流入和流出一对筛床是否导致由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积。响应于确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积，一个或多个处理器被配置为基于由筛床产生的富集气体的不同体积来确定针对筛床的气体的不同放气体积；并且基于针对筛床确定的气体的不同放气体积，使得阀控制PSA过程的放气循环。
在一些实施例中，一个或多个处理器被配置为使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环，以维持用于递送给对象的富集气体的目标纯度。在一些实施例中，一个或多个处理器被配置为使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环包括，使得阀在PSA过程的放气循环期间调整放气气体的放气时间或流动速率。
在一些实施例中，一个或多个处理器被配置为使得，确定使得阀基于输出信号控制气体流入和流出一对筛床是否导致由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积，包括：对从每个筛床递送给对象的富集气体团的数量进行计数，并且相互比较来自每个筛床的计数，或者针对从每个筛床递送给对象的气体团，对富集气体团随时间的流动速率进行积分，以确定从每个筛床递送的总气团体积，并且互相比较来自每个筛床的总气团体积。
在一些实施例中，一个或多个处理器被配置为使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环包括，使得阀在PSA过程的放气循环期间增加或减少针对一个或两个筛床的放气气体的放气时间或流动速率，使得输出相对于另一个筛床的增加体积的富集气体的一对筛床中的任一个在放气循环期间接收相对于另一个筛床的增加体积的富集气体。
在一些实施例中，一个或多个处理器还被配置为确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积的量是否达到体积差异阈值。响应于确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积的量达到体积差异阈值，一个或多个处理器被配置为，基于由筛床产生的富集气体的不同体积来确定针对筛床的气体的不同放气体积；并且，使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环。
在一些实施例中，所述系统不包括被配置为存储来自筛床的富集气体的产物罐。
实现一种确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积是否不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积，并且基于由筛床产生的富集气体的不同体积来确定针对筛床的气体的不同放气体积的方法将是有利的。
因此，本公开的另一个方面涉及一种用于利用便携式氧气浓缩系统浓缩氧气的方法。系统包括一对筛床、压力发生器、一个或多个传感器、一个或多个阀、一个或多个处理器和/或其他组件。所述方法包括，利用压力发生器生成被引导通过筛床的加压气体。所述方法包括，在变压吸附(PSA)过程中输出用于递送给对象的富集气体。PSA过程包括，针对筛床中的每个交替富集气体产生循环和放气循环，使得当筛床中的一个通过富集气体产生循环交替时，另一个筛床通过放气循环交替。所述方法包括，利用一个或多个传感器生成传达与对象的呼吸相关的信息的输出信号。所述方法包括，利用阀，在PSA过程的富集气体产生循环和放气循环期间控制气体流入和流出一对筛床。所述方法包括，利用一个或多个处理器，使得阀基于输出信号在PSA过程的富集气体产生循环和放气循环期间控制气体流入和流出一对筛床。所述方法包括，利用一个或多个处理器，确定使得阀基于输出信号控制气体流入和流出一对筛床是否导致由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积。所述方法包括，响应于确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积：利用一个或多个处理器，基于由筛床产生的富集气体的不同体积来确定针对筛床的气体的不同放气体积；并且，利用一个或多个处理器，使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环。
在一些实施例中，所述方法还包括，利用一个或多个处理器，使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环，以维持用于递送给对象的富集气体的目标纯度。在一些实施例中，使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环包括，使得阀在PSA过程的放气循环期间调整放气气体的放气时间或流动速率。
在一些实施例中，确定使得阀基于输出信号来控制气体流入和流出一对筛床是否导致由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积，包括：对从每个筛床递送给对象的富集气体团的数量进行计数，并且相互比较来自每个筛床的计数，或者针对从每个筛床递送给对象的气体团，对富集气体团随时间的流动速率进行积分，以确定从每个筛床递送的总气团体积，并且相互比较来自每个筛床的总气团体积。
在一些实施例中，使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环包括，使得阀在PSA过程的放气循环期间增加或减少针对一个或两个筛床的放气气体的放气时间或流动速率，使得输出相对于另一个筛床的增加体积的富集气体的一对筛床中的任一个在放气循环期间接收相对于另一个筛床的增加体积的富集气体。
在一些实施例中，所述方法还包括，利用一个或多个处理器，确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积的量是否达到体积差异阈值；并且，响应于确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积的量达到了体积差异阈值：利用一个或多个处理器，基于由筛床产生的富集气体的不同体积来确定针对筛床的气体的不同放气体积；并且，利用一个或多个处理器，使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环。
本公开的这些及其他目的、特征和特性，以及结构的相关元件的操作方法和功能，以及零件的组合和制造的经济性，将在参考附图考虑以下描述和所附权利要求书后变得更加显而易见，所有这些均形成本说明书的一部分，其中，相似的附图标记在各个附图中表示对应的部分。但是，应当明确地理解，附图仅出于说明和描述的目的，并且并非旨在作为对本公开的限制的定义。
附图说明
图1A是根据一个或多个实施例的用于浓缩氧气的便携式系统的第一示意图；
图1B是根据一个或多个实施例的用于浓缩氧气的便携式系统的第二示意图；
图1C是根据一个或多个实施例的用于浓缩氧气的便携式系统的第三示意图；
图1D是根据一个或多个实施例的用于浓缩氧气的便携式系统的第四示意图；
图2示出了根据一个或多个实施例的针对在典型的气团递送速率下的典型系统的随时间记录的纯度测量值；
图3示出了根据一个或多个实施例的在不对称负载条件下每次循环每个筛床递送的气团数量的模拟；
图4示出了根据一个或多个实施例的两个筛床的不对称负载；
图5示出了根据一个或多个实施例的来自两个筛床的气团的压力迹线；
图6示出了根据一个或多个实施例的例如用于本系统操作的平均O2产物纯度和筛床放气时间；以及
图7示出了根据一个或多个实施方式的用于利用便携式氧气浓缩系统浓缩氧气的方法。
具体实施方式
如本文所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括复数引用，除非上下文另外明确指出。如本文所使用的，两个或更多个零件或组件被“耦接”的陈述应当意味着，只要发生链接，这些零件就直接或间接(即通过一个或多个中间零件或组件)接合或一起操作。如本文所使用的，“直接耦接”意味着两个元件彼此直接接触。如本文所使用的，“固定地耦接”或“被固定”意味着两个组件被耦接为在保持相对于彼此的恒定取向的同时作为一个组件运动。
如本文所使用的，词语“整体”意味着组件被创建为单个零件或或单个单元。即，包括独立创建，然后作为一个单元耦接在一起的零件的组件不是“单一”的组件或主体。如本文所采用的，两个或更多个零件或组件彼此“接合”的陈述应当意味着零件直接或通过一个或多个中间零件或组件彼此施加力。如本文所采用的，术语“数量”应当意味着一个或大于一个的整数(即，多个)。
在本文中所使用的方向性短语，例如但不限于，顶部、底部、左侧、右侧、上部、下部、正面、背面及其派生词，与附图中所示元件的方向有关，并且是除非在本文中明确进行陈述，否则不限制权利要求。
图1A-1D是根据一个或多个实施例的用于浓缩氧气的便携式系统10的示意图。系统10包括一对筛床12和14、压力发生器16、一个或多个传感器20、一个或多个阀22、一个或多个物理计算机处理器24和/或其他组件。总体上，可以通过称为变压吸附(PSA)的过程从氧气浓缩器中的空气中提纯氧气。筛床12和14包括填充有分子筛材料(例如沸石和/或其他材料)的两个管(和/或其他结构)。这种材料被配置为相比于氧气或氩气优先吸附氮气。当加压空气通过从气流除去大部分氮分子流动通过分子筛床之一时，这种属性能够用于产生富氧和/或富氩产物气体流。单个分子筛管(例如，筛床12或14)在达到氮吸附平衡之前，在任何固定的压力和温度下都具有有限的氮吸附能力，并且，如果达到吸附能力，氮气可以开始突破筛床(例如，筛床12)的氧气出口。系统10被配置为使得在达到该点之前不久，氧气产生在第一筛床12耗尽其压力的同时切换到第二筛床(例如，筛床14)、利用放气气体进行放气、并且在大气条件下重新生成至平衡。这种过程在两个筛床12和14之间持续往复，以随着对象18所需要的氧气而向对象18供应富氧气体的流动。
总体上，PSA循环涉及五个步骤。这些步骤包括加压、氧气产生、平衡、排污(排出)和放气。以下是从筛床12的加压开始的这些步骤的描述。
加压：压力发生器16通过如图1A和1C中所示的打开馈送阀28A(或者通过图1B和1D中所示的三通组合馈送/排气阀28/29A)将加压气体(例如，空气)馈送至筛床12，增加筛床12的压力，导致(例如)氮气被吸出气流，并且从筛床12输出纯化的氧气流。
压力发生器16被配置为生成用于递送到筛床12和14的加压气体。压力发生器16接收来自诸如环境大气的气体源的气流，并且升高用于递送到筛床12和14的该气体的压力。压力发生器16是能够升高所接收的气体的压力的任何设备，例如压缩机、泵、鼓风机、活塞或波纹管。压力发生器16可以包括例如用于控制气体的压力和/或流量的一个或多个阀。本公开还设想单独地或与这样的阀组合地控制鼓风机的运行速率，以控制被提供给筛床12和14的气体的压力和/或流量。
如图1A-1D中所示，阀22包括止回阀23A和23B、馈送阀28A和28B、以及排气阀29A和29B(例如，如图1A和1C中所示)；三通组合馈送/排气阀28/29A和28/29B(例如，如图1B和1D中所示)；放气阀30A和30B(例如，如图1A-1D中所示)；和/或其他阀。阀22被配置为选择性地控制通过系统10的流量。阀22可以被关闭，或者沿特定方向被关闭，使得基本上没有气体通过其被连通；或者，阀22可以被打开(或部分打开)，以允许气体流动。在一些实施例中，阀22可以包括旋塞阀、球阀、止回阀、蝶形阀、螺线管、气动先导阀和/或其他阀中的一个或多个。阀22可以经由电动机、上述控制机构的任意组合、和/或配置为打开和/或关闭阀的其他控制模式，以电子方式(例如，通过处理器24)、液压方式、气动方式来控制。
当筛床12中增加的压力超过存储在(可选)产物罐15(例如，如图1A和1B中所示，但在图1C或1D中未显示)和/或筛床12下游的其他系统组件中的氧气气体的压力时，止回阀23A打开。用于从筛床12排出气体压力的排气阀29A(或在图1B和1D中所示的馈送/排气阀28/29A的排气方向)被关闭，如图1A和1C中所示的馈送阀28B(或者图1B和1D中所示的三通组合馈送/排气阀28/29B)被关闭，止回阀23B被关闭(例如，由于筛床14具有低压力)，并且，用于从筛床14排出空气压力的排气阀29B(或者图1B和图1D中所示的馈送/排气阀28/29B的排气方向)被打开。
氧气产生：压力发生器16继续将气体(例如，空气)馈送至筛床12，筛床12将富集(例如，氧气)气体通过打开的止回阀23A推入(可选的)产物罐15中。在一些实施例中，产物罐15是用作压力缓冲器的气体存储罐，以帮助提供相对稳定的富氧气体源以递送给对象18。然而，如下所述，产物罐15只是系统10的可选部分，如下所述的控制机构减少或消除对产物罐15的需要。氧气产生步骤在氮气突破并流入产物罐15之前结束，降低了要供应给患者的所存储氧气的纯度。
平衡：在氧气产生步骤的最后，将筛床12加压至接近其最大循环压力，并且筛床14接近大气压。将筛床12中的加压气体倾倒到大气中可能浪费能量，因为系统10将对在下一步所需的更多的环境空气加压。为了回收一些这种能量，排气阀29B(图1A和1C)被关闭(或者三通组合阀28/29(图1B和1D)被适当地定位)，并且，放气阀30A和/或30B(图1B和1D)在筛床12和14的氧气出口处短时间打开，以平衡两个床之间的压力。以这种方式，需要更少的能量来加压筛床14中的新空气。在平衡步骤期间，从压力发生器16馈送的气体(例如，空气)从流动通过馈送阀28A(或三通阀28/29A)切换为流动通过馈送阀28B(或三通阀28/29B)。在一些实施例中，可以存在位于平行于一系列两个放气阀30A和30B的附加平衡阀。这种阀将仅在平衡期间打开，并且将用于提供比一系列两个放气阀30A和30B将允许的流量更高的气体流量。
排污：为了将剩余的加压气体从筛床12倾倒到大气中，允许筛床12的筛滤材料解除吸附筛床12中的过量氮气，排气阀29A(图1A和1C)被打开(或者三通阀28/29A(图1B和1D)被定位为向大气排放气体)。
放气：当一个筛床(12或14)中的压力低于另一个筛床(12或14)中的压力时，富氧气体流从高压床的氧气出口流动，通过放气孔17和放气阀30A或30B，进入将过量的氮气从低压床排放到大气的低压床的氧气出口。继续该范例，使用从筛床14流出的富集氧气放气筛床12。放气步骤用于清洁筛床12中将要重新吸附的过量氮，降低接下来的循环中的空气分离能力。人们还能够将放气步骤视为将附加的氧气产物气体存储到要被放气的筛床12中的一个阶段。
两个筛床串联工作，其中，一个床在循环的加压和/或氧气产生侧，而另一个床在循环的排污和/或放气侧。在下一个半循环中，两个床切换步骤以继续产生富集(例如氧气)气体。在一些实施例中，止回阀23A可以用于允许从筛床12生成的富集气体流入产物罐15(图1A和1B)，或者仅流入筛床12下游(图1C和1D)，只要筛床12的压力超过产物罐15中的压力，或者系统10中筛床12下游的压力。在一些实施例中，止回阀23B可以用于允许从筛床14生成的富集气体流入产物罐15中(图1A和1B)，或者仅流入筛床14下游(图1C和1D)，只要筛床14的压力超过产物罐15中的压力，或者系统10中筛床14下游的压力。
在一些实施例中，系统10可以包括患者递送阀31。在便携式氧气浓缩器(POC)中，患者递送阀31可以是直接作用的电磁阀和/或由患者呼吸检测电路(例如，以下所述的传感器20和处理器24)控制的其他阀，以在对象18的每次呼吸开始时递送富集气体的特定脉冲的气团体积。
总之，在图1A-1D中示出了具有主动放气阀30A和30B的氧气浓缩系统10。系统10可以包括在两个筛床12和14的馈送侧处的独立的馈送和排气阀(图1A和1C)或者组合三通阀(图1B和1D)。经由止回阀23A和23B将氧气从筛床12和14的产物侧馈送到可选的氧气罐15。氧气罐15(如果存在的话)可以分别经由放气孔17和放气阀30A或30B将氧气提供回到筛床12或14中。在单个半循环结束时，可以通过同时打开两个放气阀30A和30B和/或打开本文所述的可选平衡阀和/或同时将两个三通空气侧过程阀(图1B和1D中的28/29A和28/29B)切换到其空气馈送位置来平衡筛床12和14之间的压力差。
在一些实施例中，系统10包括一系列可切换(“主动”)放气阀30A和30B，其中，固定放气孔17连接筛床12和14，因为这种布置有利于使放气体积适合于产物输出流量的范围和/或其他操作。
为了节省例如能量、尺寸和重量，诸如系统10的便携式氧气浓缩器(POC)系统可以不向对象18递送连续的氧气流，因为在对象18的呼气阶段递送的氧气不会被吸入，因此会被浪费。相反，诸如系统10的POC使用传感器(例如，以下描述的传感器20)来检测对象18的吸入阶段的开始，然后向对象18递送气体(例如，氧气)的限定的脉冲体积(“气团”)。当患者吸气时，而不是在系统10预定的特定时间处，递送气团。
如上所述的按需气团递送通常产生不对称的负载状况。当每单位时间由筛床12和14递送的氧气体积VA和VB不相等时，发生不对称的负载状况。如果不对称负载状况持续并且未采取任何对策(例如，如本文所述的对策)，则在递送给对象18的气团中的气体(例如，氧气)纯度通常会(显著)降低。气体纯度的降低是由筛床12或14中的氮气突破导致的，无论是哪一个筛床向对象18递送了较大体积的气体。
作为范例，假设系统10的循环时间为tcyc＝9s(半循环时间为4.5s)，并且对象18呼吸的恒定呼吸频率为BR＝20次呼吸/分钟。在该范例中，系统10每次循环需要递送BR*tcyc＝3个气团。这意味着(例如)在一个半循环中将由筛床12递送两个气团，而在另一个半循环中将由筛床14递送一个气团。在没有纠正措施的情况下，这些范例性状况将可能导致筛床12中的氮突破，从而导致在几分钟之内递送至对象18的气体的氧气(例如)纯度下降(例如90％→<83％)。
图2示出了对于典型系统，在每次循环气团递送速率(BR*tcyc＝)3.03气团(例如，略大于上述假设范例中每次循环3气团的速率)下记录的在时间203上的纯度201测量值204。用于生成图2中所示的信息的系统是如上所述布置的便携式氧气浓缩器(例如，呼吸速率为20次呼吸/分钟，电动机速度为2325RPM，馈送时间为4.55秒，平衡时间为0.4秒，放气时间为2.75秒，并且放气孔具有0.02英寸的直径)。如图2所示，由这种系统递送的氧气的纯度201(在没有本文所述的校正操作的情况下)在仅几分钟的半周期206上振荡204。
这种纯度振荡随时间而发生，因为在上述范例状况下，两个筛床(图1A-1D中所示的12和14)交替作为在一定数量的循环期间递送更多氧气的筛床(例如，16.5次循环，床12，16.5次循环，床14)。这在图3中示出。图3示出了在不对称负载状况下每次循环每个筛床递送的气团的数量的模拟。图3中针对不对称负载状况的状况是以上关于图2所讨论的那些：BR*tcyc＝3.03次脉冲/循环。如图3所示，筛床12和筛床14交替地作为随着时间302产生更多气团300的筛床。这由表示在相反的时间302处，在每次循环每个床2个气团和每次循环每个床1个气团之间交替的筛床12和14的线示出。在此范例中，理论上的重复周期304为4.95分钟。
在一些实施例中(例如，如图1A和1B所示)，系统10可以包括产物罐15以减弱这种影响。然而，包含产物罐15可能增加系统10的尺寸和重量。在一些实施例中，系统10可以被配置为通过适配循环时间tcyc来减弱这种影响，使得系统10与已知的临界循环时间值(例如，BR*tcyc＝1、3、5……)相距至少百分之几，使一个筛床比另一个筛床递送更多的气团。对于这些关键的循环时间值，每次循环每个床的气团的数量的值将为1/0、2/1、3/2……。然而，可能存在比那些很少的以奇数为特征的不对称点更多的不对称点。这在图4中示出。
图4示出了筛床12和筛床14的不对称负载。图4示出了随着气团(BR*tcyc)402的数量增加，每次循环400的氧气的相对过量或不足(以百分比表示)。如图4所示，存在比仅在气团的奇数处的那些不对称点406更多的不对称点404。作为范例，所指示的不对称点404对应于BR*tcyc＝1.5、2.5、3.5和4.5。在这些情况下，每次循环每个床的气团的数量分别为1/0.5(即，第二个床将仅在每两次循环提供气团)、1.5/1、2/1.5和2.5/2。
返回图1A-1D中，代替(和/或除了)包括产物罐15之外或使循环时间适配为与已知的临界值相距至少百分之几，系统10可以被配置为控制主动放气阀30A和30B来补偿具有不对称放气体积的不对称负载条件。例如，系统10被配置为使得在其生产半循环期间已经递送过量气体(例如氧气)体积的筛床(例如，筛床12或者14之一)将在其放气阶段接收回对应的过量体积的氧气。以这种方式，即使在不对称负载状况下(例如，BR*tcyc＝1)，即使在作为极端范例，当一个筛床递送所有(氧气)气团时，在该具体筛床中的质量递送区域的位置是稳定的，并且质量递送区域的位置对于两个筛床保持对称。
系统10被配置为控制通常将导致以分钟为单位(on a minute scale)的纯度变化的情况下的(例如，氧气)纯度。如上所述，系统10包括主动(可切换)放气阀30A和30B(例如，如上所述的电操作电磁阀和/或其他阀)，其被配置为通过从一个筛床到另一个筛床的放气体积的连续的不对称递送来促进对来自筛床12和14的不对称产物体积的补偿。有利地，这导致由系统10递送的稳定的氧气纯度，而无需附加的动力或产物罐。不对称放气气体体积控制可以适用于许多和/或所有负载状况(例如，即使对象18完全不规则地呼吸)。可以独立于涉及传统传感器信号(例如，筛床压力曲线、产物O2含量)和系统参数(例如，半循环时间、平衡时间、压缩机RPM)的其他控制算法来应用不对称放气气体体积控制。实际上，系统10可以在应用传统控制算法之前执行本文描述的操作作为第一步。以这种方式，POC操作的效率被提高，因为传统控制算法通常是通过增加压缩机RPM(例如，要求设备输入功率的相应增加)来补偿以分钟为单位的氧气产物纯度的下降。
返回图1A-1D中所示的系统10的组件，传感器20被配置为生成传达与对象18的呼吸相关的信息的一个或多个输出信号。在一些实施例中，与对象18的呼吸相关的信息可以是和/或包括系统10中的气体的一个或多个气体参数、对象18的呼吸参数和/或其他信息。在一些实施例中，系统10被配置为基于在向对象18提供气体的套管线中的压力下降来感测吸气的开始。
传感器20可以包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器生成直接和/或间接传达与对象18中的呼吸相关的信息的输出信号。例如，一个或多个传感器20可以直接基于由对象18的呼吸引起的气体的流动、间接基于对象18的心率(例如，传感器20可以是和/或包括位于对象18的胸部上、和/或被配置为在对象18的腕部上的镯子、和/或位于对象18的另一肢上的心率传感器)、对象18的运动(例如，传感器20可以包括围绕对象18的手腕和/或踝关节的镯子，其具有加速度计，使得可以使用放射线描记信号来分析呼吸)、和/或对象18的其他特征来生成输出信号。尽管在系统10的流动路径中接近于对象18的单个位置处示出的传感器20，但这并非旨在进行限制。传感器20可以包括设置在多个位置中的传感器，例如，在将气体递送给对象12的套管内(或与之连通)、由对象18穿戴的面罩或其他接口设备、以(以可移除方式)与对象18的衣物耦合、由对象18作为头带、腕带等佩戴、定位为指向对象18(例如，传达与对象18的胸部运动相关的输出信号的相机)、和/或在其他位置中。
处理器24被配置为在系统10中提供信息处理能力。因此，处理器24可以包括数字处理器、模拟处理器、被设计为处理信息的数字电路、被设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或其他用于电子处理信息的机制中的一个或多个。尽管在图1A–1D中将处理器24示出为单一实体，但仅用于说明目的。在一些实施例中，处理器24可以包括多个处理单元。这些处理单元可以物理上位于同一设备(例如，便携式氧气浓缩系统)内，或者处理器24可以表示协同操作的多个设备的处理功能。在一些实施例中，处理器24可以是和/或被包括在诸如台式计算机、膝上型计算机、智能电话、平板计算机、服务器和/或与系统10相关联的其他计算设备之类的计算设备中。这种计算设备可以运行具有被配置为促进用户与系统10的交互的图形用户界面的一个或多个电子应用程序。
如图1A-1D所示，处理器24被配置为执行一个或多个计算机程序组件。例如，计算机程序组件可以包括被编码和/或嵌入处理器24中的软件程序和/或算法。一个或多个计算机程序组件可以包括控制组件40、不对称组件42、调整组件44和/或其他组件中的一个或多个。处理器24可以被配置为通过软件；硬件；固件；软件、硬件和/或固件的某种组合；和/或其他用于在处理器24上配置处理能力的机制来执行组件40、42和/或44。
应当理解，尽管在图1A-1D1中示出了组件40、42和44被共同定位在单一处理单元内，然而，在处理器24包括多个处理单元的实施例中，组件40、42和/或44中的一个或多个可以远离其他组件定位。由以下描述的不同组件40、42和/或44提供的功能的描述是出于说明目的，并非旨在进行限制，因为任何组件40、42和/或44都可以或多或少地提供超出描述的功能。例如，可以去除组件40、42和/或44中的一个或多个，并且其功能的一些或全部可以由其他组件40、42和/或44来提供。作为另一范例，处理器24可以被配置为执行一个或多个附加组件，所述附加组件可以执行以下属于组件40、42和/或44之一的某些或全部功能。
控制组件40被配置为在PSA过程的富集气体产生循环和放气循环期间控制气体流入和流出筛床12和14。控制组件40被配置为使得阀22基于来自传感器20的输出信号和/或其他信息，在PSA过程的富集气体产生循环和放气循环期间控制气体流入和流出筛床12和14。在一些实施例中，控制组件40被配置为基于上述一个或多个呼吸参数来控制气体流动，所述呼吸参数指示对象18的吸气的开始或其他呼吸作用。例如，控制组件40可以控制一个或多个阀22，以确保按需向对象18供应富集氧气。继续本范例，控制组件40可以被配置为使放气阀30A和30B在PSA过程的对应放气循环期间控制气体流入和流出筛床12和14。
不对称组件42被配置为确定由一对筛床中的一个筛床(例如，筛床12)产生的富集气体的体积是否不同于一对筛床中的另一个筛床(例如，筛床14)产生的富集气体的体积。不对称组件42被配置为确定使得阀基于输出信号来控制气体流入和流出筛床12和14导致由一对筛床中的一个筛床(例如，筛床12)产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床(例如，筛床14)产生的富集气体的体积。
在一些实施例中，确定使得阀22基于输出信号控制气体流入和流出筛床12和14是否导致由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积包括：(1)对从每个筛床递送给对象的富集气体团的数量进行计数，并且相互比较来自每个筛床的计数；或者(2)针对从每个筛床递送给对象的气团，对富集气体团随时间的流动速率进行积分，以确定从每个筛床递送的总气团体积，以及(3)相互比较来自每个筛床的总气团体积。在一些实施例中，不对称组件42被配置为确定在一次PSA循环中由每个筛床(12和14)供应的气体(例如，氧气)产物体积VA和VB，并且确定差ΔV＝VA-VB。
在以上段落中扩展，如果控制组件40正在控制系统10的其他组件以使气团体积(VP)保持恒定，则不对称组件42被配置在一次PSA循环(NA，NB)中对每个筛床12和14递送的气团的数量进行计数，并且将来自每一侧的气团的数量乘以对应的气团体积量(以上段落中的选项(1))：VA＝NA*VP、VB＝NB*VP，得出V＝VA –VB＝(NA –NB)*VP。如果递送的气团体积不是恒定的(以上段落中的选项(2))，则不对称组件42被配置为对气体(例如，O2)产物随着气团递送时间在一个气团内的流动速度ΦP(t)积分，以产生单个气团体积VPi，将其在一次PSA循环内相加，以分别得到VA和VB。例如，术语ΦP(t)是基于对已知(例如，O2)路径阻力上的压差(Δp(t)的测量值来确定的。例如，这可以是产物递送阀31，因为我们对ΦP(t)对Δp(t)的依赖性的实验拟合得出ΦP(t)与Δp(t)^0.537成比例。
在一些实施例中，不对称组件42被配置为确定由一对筛床12和14中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床12和14中的另一个筛床产生的富集气体的体积的量是否达到体积差异阈值。体积差异阈值可以由不对称组件42基于来自针对对象18或者人口统计学上类似于对象18的用户在先前的治疗会话的信息来确定、可以在系统10的制造中确定、可以经由系统10的用户接口由对象18和/或其他用户输入和/或选择、和/或可以以其他方式确定。
调整组件44被配置为，响应于由不对称组件42确定由筛床12和14产生的富集气体的体积(例如，由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积(例如，筛床12)不同于由一对筛床中的另一个筛床(例如，筛床14产生的富集气体的体积)不同，或者差异超过阈值量，而确定针对不同筛床12和14的气体的不同放气体积。这包括基于由筛床12和14产生的不同富集气体的体积来确定针对筛床12和14的气体的不同放气体积。
例如，调整组件44可以被配置为针对下一次PSA循环确定对于由床12接收的Q2放气体积(VpA)和由床14接收的Q2放气体积(VpB)的调整，使得VpA–VpB＝(VA–VB)/2。以这种方式，Q2的净递送量nVA＝VA–VpA+VpB和nVB＝VB–VpB+VpA是相同的(或几乎相同)(例如，两者均等于1/2*(VA +VB)，并且筛床12和14内的状况可以保持尽可能对称。重要的是，要意识到，Q2的净递送量(例如nVA)由三个项组成：所递送的产物VA、从B–VpA所接收的放气、以及递送到B+VpB的放气。例如，省略第三项将导致放气补偿，所述放气补偿将是两倍高。
控制组件40被配置为使得基于由调整组件44针对筛床12和14确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环。在一些实施例中，控制组件40被配置为通过使得阀22(例如，放气阀30A和30B)在PSA过程的放气循环PSA期间调整放气气体的放气时间或流动速率，使得阀22基于针对筛床12和14确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环PSA。
在一些实施例中，使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积控制PSA过程的放气循环包括，使得阀在PSA过程的放气循环期间增加或减少针对一个或两个筛床的放气气体的放气时间或流动速率，使得输出相对于另一个筛床的增加体积的富集气体的一对筛床中的任何一个在放气循环期间接收相对于另一个筛床的增加体积的富集气体。
例如，在一些实施例中，控制组件40被配置为通过将VpA增加+(VA-VB)/2或者通过将VpB减少-(VA -VB)/2来调整仅一个筛床的放气体积。有利地，这种单一放气调整补偿涉及仅一个参数的调整(例如，一个筛床的放气体积)。在一些实施例中，控制组件40被配置为用于双重放气调整补偿。在这些实施例中，控制组件40可以将VpA增加+(VA-VB)/4，并且同时将VpB减少-(VA-VB)/4。双重放气调整补偿涉及至少两个参数(例如，两个筛床12和14的放气体积)的调整，但具有的优势是所需变化幅度((VA-VB)/4)为单一放气调整补偿所需的变化幅度((VA-VB)/2)的一半。有利地，通过双重放气调整补偿，可以在给定的其他控制参数值范围内校正更宽范围的不对称性。
放气体积Vp是放气流动速率Φp和放气时间Δtp的乘积，使得Vp＝Φp*Δtp。如上所述，控制组件40可以在PSA过程的放气循环期间通过调整(例如，增加或减小)针对两个筛床12和14中的一个或两个的放气流动速率Φp或放气时间Δtp(或两者)来调整放气体积VpA和/或VpB。通过非限制性范例的方式，控制组件40可以通过打开/关闭针对气体(例如，O2)放气流量的平行路径、通过使用比例阀来改变放气流量、和/或通过其他操作来调整放气流动速率Φp。作为另一非限制性范例，控制组件40可以控制主动(可切换)放气阀30A和30B(例如，电操作电磁阀)调整放气时间(例如，阀打开的时间)tpA和tpB，以实现VpA和VpB的所需调整。
在一些实施例中，控制组件40被配置为使得阀22基于针对筛床12和14确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环，以保持用于递送给对象18的富集气体的目标纯度。目标纯度可以由控制组件40基于来自针对对象18或人口统计学上类似于对象18的用户的先前的治疗会话的信息来确定、可以在系统10的制造中确定、可以由对象18和/或其他用户经由系统10的用户界面输入和/或选择、和/或可以以其他方式确定。
范例
假设系统10在O2产物输出设置为Φp＝0.5slpm处操作。POC的循环时间为tcyc＝9s(半循环时间thcyc＝4.5s)，并且对象18以BR＝20次呼吸/分钟的恒定呼吸速率呼吸。这意味着负载状况将相对于筛床是不对称的(如上所述)。对每次循环和每个床的气团进行计数表明，床12每次循环产生2个气团，而床14每次循环仅产生1个气团。图5示出了分别针对来自筛床12的气团和来自筛床14的气团的压力507对时间509的迹线501和503。如图5中所示，每个气团在针对来自每个床的气团的压力迹线中由倾角500(对应于两个气团的两个倾角)或502(对应于一个气团的一个倾角)来反映。
在该范例中，每次循环每个床的的目标O2输出为Vt＝Φp*thcyc＝37.5smL(smL＝标准mL)。气团集体为VP＝Φp/BR＝25smL。每次循环的实际(氧气)产物体积为VA＝2*VP＝50smL，VB＝1*VP＝25smL。O2产物不对称度为ΔV＝VA –VB＝+25smL。在这种不对称负载状况下(且对称放气时间为tpA＝tpB＝2.75s)，筛床12在每次循环期间中将损失Vt–VA＝-12.5smL的O2，这可能导致筛床12中的N2突破和差的O2产物纯度(本范例中约为83％)。
为了补偿该负载不对称，在本范例中，系统10(图1A-1D中所示的控制组件40)使用双重放气调整补偿，并且基于通过确定放气孔的放气流量Φp来调整放气时间tpA和tpB(如上所述)。在本范例中，放气流量可以被描述为通过有效孔的流量，其经验上遵循公式Φp＝Φ0*0.0641*((phigh-plow)/psig)^0.537*(plow/psig+14.5)^0.49。此处，plow＝孔的“较低”端的压力，phigh＝孔的“高”端的压力，并且Φ0＝孔常数[slpm]。孔常数Φ0与孔直径d的平方成比例，使得Φ0[slpm]＝10397*(d[in])2。对于孔直径d＝0.020英寸，Φ0orifice＝4.16slpm。考虑到与该孔串联的放气阀和其他管道会略微减弱放气流量，针对“有效”放气孔的良好估算值可以是Φ0≈4.0slpm。根据压力曲线(图5)，控制组件40可以将phigh确定为放气时间期间中的“高”筛子压力的平均值，即phigh≈10.83psig，并且将plow确定为放气时间期间中的“低”筛子压力的平均值，即plow≈1.25psig。最后，放气流量Φp为：Φp＝Φ0*0.0641*((phigh–plow)/psig)^0.537*(plow/psig+14.5)^0.49＝3.33slpm。因此，放气时间的理论不对称应为Δtp＝(ΔV/2)/Φp＝12.5smL/3.33slpm＝0.225s。
图6示出了用于上述范例的平均O2产物纯度600和筛床放气时间tpA602和tpB 604(例如，其中系统10不对称地从筛床12递送两个气团，并且从筛床14递送一个气团)。如图6所示，在最初的15分钟内，气体被递送给对象18(图1A-1D)，放气时间是对称的(tpA＝tpB＝2.75s)，并且产物纯度很低(83.3％)。然后，如本文所述调整放气体积(本范例中的时间)，以补偿来自不同筛床的不对称气团递送(tpA＝2.9s，tpB＝2.6s，这使Δtp＝tpA–tpB＝0.30s)。这导致在接下来的3分钟内(氧气)产物纯度增加(达到90.2％)。但是，产物纯度随后再次降低约1％，表明放气体积调整(例如，在本范例中放气时间的调整)太大，过度补偿了负载不对称，并使筛床14处于净O2损失情况。最后，图6示出了通过设置tpA＝2.87s和tpA＝2.63s来减少先前的放气补偿而进行的第二次校正调整，从而给出Δtp＝tpA–tpB＝0.24s。该值非常接近于0.225s的理论值(参见上文)，并且因此，产物纯度再次升高并稳定在大约89.6％。
应当注意，在第二次调整之后，产物纯度没有达到已经在之前的放气时间变化期间所观察到的最大90.2％。这表明放气时间的最佳设置又朝着同一方向走了一(小)步。以这种方式，系统10(图1A–1D)可以(例如)对放气时间进行小的调整，以找到放气时间的最佳设置，因为理论值仅仅是估计值，而不是精确值。
图7示出了用于利用便携式氧气浓缩系统浓缩氧气的方法700。系统包括一对筛床、压力发生器、一个或多个传感器、一个或多个阀、一个或多个物理计算机处理器和/或其他组件。一个或多个物理计算机处理器被配置为执行计算机程序组件。计算机程序组件包括控制组件、不对称组件、调整组件和/或其他组件。以下呈现的方法700的操作旨在是说明性的。在一些实施例中，方法700可以利用一个或多个未描述的附加操作和/或不具有所讨论的一个或多个操作来实现。另外，在图7中示出的和以下所描述的方法700的操作的顺序并非旨在进行限制。
在一些实施例中，方法700可以在一个或多个处理设备(例如，数字处理器、模拟处理器、设计为处理信息的数字电路、设计为处理信息的模拟电路、状态机和/或其他以电子方式处理信息的机制)中实施。一个或多个处理设备可以包括响应于电子存储在电子存储介质上的指令而执行方法700的一些或全部操作的一个或多个设备。一个或多个处理设备可以包括被专门设计用于执行方法700的一个或多个操作的通过硬件、固件和/或软件配置的一个或多个设备。
在操作702处，加压气体被生成并被引导通过筛床。在一些实施例中，操作702由与(在图1A-1D中示出并且本文中描述的)压力发生器16相同或相似的压力发生器执行。
在操作704处，富集气体从筛床中输出，以利用变压吸附(PSA)过程递送给对象。PSA过程包括针对每个筛床交替富集气体产生循环和放气循环，使得当筛床中的一个通过富集气体产生循环交替时，另一个筛床通过放气循环交替。在一些实施例中，操作704由与(在图1A-1D中示出并且在本文中描述的)筛床12和14相同或相似的筛床执行。
在操作706处，生成传达与对象的呼吸相关的信息的输出信号。在一些实施例中，操作706由与(在图1A-1D中示出并且在本文中描述的)传感器20相同或相似的一个或多个传感器执行。
在操作708处，在PSA过程的富集气体产生循环和放气循环期间控制流入和流出筛床的气体流量。操作708包括使得阀基于输出信号在PSA过程的富集气体产生循环和放气循环期间控制气体流入和流出一对筛床。在一些实施例中，操作708由与(在图1A-1D中示出并且在本文中描述的)阀22和控制组件40相同或相似的阀和处理器组件执行。在一些实施例中，阀包括两个或更多个馈送阀和两个或更多个放气阀，并且操作708包括利用两个或更多个放气阀在PSA流程的放气循环期间控制气体流入和流出一对筛床。
在操作710处，确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积是否不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积。操作710包括确定使得阀基于输出信号来控制气体流入和流出一对筛床是否导致由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积。在一些实施例中，确定使得阀基于输出信号来控制气体流入和流出一对筛床是否导致由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积，包括：(1)计算从每个筛床递送给对象的富集气体团的数量，并且相互比较来自每个筛床的计数；或者(2)针对从每个筛床递送给对象的气团，对富集气体团随时间的流动速率进行积分，以确定从每个筛床递送的总气团体积，以及(3)相互比较来自每个筛床的总气团体积。在一些实施例中，操作710由与(在图1A-1D中示出并且在本文中描述的)不对称组件42相同或相似的处理器组件执行。
在操作712处，响应于确定由筛床产生的富集气体的体积是不同的(例如，由一对筛床中的一个筛床产生的富集的气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积)，针对筛床确定不同的放气气体体积，并基于针对筛床确定的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环。这包括基于由筛床产生的富集气体的不同体积来确定针对筛床的气体的不同放气体积；以及使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环。在一些实施例中，操作712包括使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环，以维持用于递送给对象的富集气体的目标纯度。在一些实施例中，使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环包括，使得阀在PSA过程的放气循环期间调整放气气体的放气时间或流动速率。在一些实施例中，使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环包括，使得阀针对一个或两个筛床增加或减少放气气体的放气时间或流动速率，使得输出相对于另一个筛床的增加体积的富集气体的一对筛床中的任何一个在放气循环期间接收相对于另一个筛床的增加体积的富集气体。在一些实施例中，操作712由与(在图1A-1D中示出并且在本文中描述的)不对称组件42和控制组件40相同或相似的处理器组件执行。
在一些实施例中，操作710和712包括(1)确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积的量达到体积差异阈值；并且，响应于确定由一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积的量达到体积差异阈值：(2)基于由筛床产生的不同富集气体体积来确定针对筛床的气体的不同放气体积；并且(3)使得阀基于针对筛床确定的气体的不同放气体积来控制PSA过程的放气循环。
在权利要求中，放在括号之间的任何附图标记都不应解释为对权利要求的限制。词语“包含”或“包括”不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在列举几个装置的设备权利要求中，这些装置中的几个可以由一个且相同的硬件来体现。元件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。在列举几个装置的任何设备权利要求中，这些装置中的几个可以由一个且相同的硬件来体现。在互不相同的从属权利要求中记载某些元素的事实并不表示不能组合使用这些元素。
尽管上面提供的描述基于当前被认为是最实用和优选的实施例提供了用于说明目的的细节，但是应当理解，这种细节仅是出于该目的，并且本公开内容不限于明确公开的实施例，而是相反，其旨在覆盖在所附权利要求的精神和范围内的修改和等效布置。例如，应当理解，本公开内容考虑了在可能的范围内，任何实施例的一个或多个特征能够与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (15)

1.一种便携式氧气浓缩系统(10)，所述系统包括：
一对筛床(12、14)；
压力发生器(16)，其被配置为生成被引导通过所述筛床的加压气体，其中，所述筛床输出富集气体，以在变压吸附(PSA)过程中递送给对象(18)，所述PSA过程包括针对所述筛床中的每个的交替富集气体产生循环和放气循环，使得当所述筛床中的一个通过富集气体产生循环交替时，所述另一个筛床通过放气循环交替；
一个或多个传感器(20)，其被配置为生成传达与所述对象的呼吸相关的信息的输出信号；
阀(22)，其被配置为在所述PSA过程的所述富集气体产生循环和放气循环期间控制气体流入和流出所述一对筛床；以及
一个或多个处理器(24)，其由机器可读指令被配置为：
使所述阀基于所述输出信号，在所述PSA过程的所述富集气体产生循环和放气循环期间控制所述气体流入和流出所述一对筛床；
确定使所述阀基于所述输出信号来控制所述气体流入和流出所述一对筛床是否导致由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由所述一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积；并且
响应于确定由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的所述体积不同于由所述一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的所述体积：
基于由所述筛床产生的富集气体的不同体积来确定针对所述筛床的气体的不同放气体积；并且
使所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同气体放积来控制所述PSA过程的所述放气循环。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器还被配置为使所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同放气体积来控制所述PSA过程的所述放气循环，以维持用于递送给所述对象的所述富集气体的目标纯度。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置为使得所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同放气体积来控制所述PSA过程的所述放气循环包括：使所述阀在所述PSA过程的所述放气循环期间调整放气气体的放气时间或流动速率。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置为使得确定使所述阀基于所述输出信号来控制所述气体流入和流出所述一对筛床是否导致由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由所述一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积，包括：
对从每个筛床递送给所述对象的富集气体团的数量进行计数，并且相互比较来自每个筛床的计数，或者
针对从每个筛床递送给所述对象的气团，对富集气体团随时间的流动速率进行积分，以确定从每个筛床递送的总气团体积，并且相互比较来自每个筛床的所述总气团体积。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器被配置为使得使所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同放气体积来控制所述PSA过程的所述放气循环包括：使所述阀在所述PSA过程的所述放气循环期间增加或减少针对一个或两个筛床的放气气体的放气时间或流动速度，使得输出相对于所述另一个筛床的增加体积的富集气体的所述一对筛床中的任何一个在放气循环期间接收相对于所述另一个筛床的增加体积的富集气体。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统不包括被配置为存储来自所述筛床的所述富集气体的产物罐。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀包括两个或更多个馈送阀(28)和两个或更多个放气阀(30)，并且其中，所述两个或更多个放气阀在所述PSA过程的所述放气循环期间控制气体流入和流出所述一对筛床。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个处理器还被配置为确定由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的所述体积不同于由所述一对筛床中的所述另一个筛床产生的富集气体的所述体积的量是否达到体积差异阈值；并且
响应于确定由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的所述体积不同于由所述一对筛床中的所述另一个筛床产生的富集气体的所述体积的所述量达到所述体积差异阈值：
基于由所述筛床产生的富集气体的所述不同体积来确定针对所述筛床的气体的不同放气体积；并且
使所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同放气体积来控制所述PSA过程的所述放气循环。
9.一种利用便携式氧气浓缩系统(10)浓缩氧气的方法，所述系统包括一对筛床(12、14)、压力发生器(16)、一个或多个传感器(20)、一个或多个阀(22)和一个或多个处理器(24)，所述方法包括：
利用所述压力发生器生成被引导通过所述筛床的加压气体；
利用所述筛床，输出用于从变压吸附(PSA)过程递送给对象(18)的富集气体，所述PSA过程包括针对所述筛床中的每个交替富集气体产生循环和放气循环，使得当所述筛床中的一个通过富集气体产生循环交替时，所述另一个筛床通过放气循环交替；
利用所述一个或多个传感器(20)，生成传达与所述对象的呼吸相关的信息的输出信号；
利用所述阀，在所述PSA过程的所述富集气体产生循环和放气循环期间控制所述气体流入和流出所述一对筛床；
利用所述一个或多个处理器，使所述阀基于所述输出信号，在所述PSA过程的所述富集气体产生循环和放气循环期间控制所述气体流入和流出所述一对筛床；
利用所述一个或多个处理器，确定使所述阀基于所述输出信号控制所述气体流入和流出所述一对筛床是否导致由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由所述一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的体积；
响应于确定由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的所述体积不同于由所述一对筛床中的另一个筛床产生的富集气体的所述体积：
利用所述一个或多个处理器，基于由所述筛床产生的富集气体的所述不同体积来确定用于所述筛床的气体的不同放气体积；并且
利用所述一个或多个处理器，使所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同放气体积来控制所述PSA过程的所述放气循环。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：利用所述一个或多个处理器，使所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同放气体积，控制所述PSA过程的所述放气循环，以维持用于递送给所述对象的所述富集气体的目标纯度。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，使所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同放气体积来控制所述PSA过程的所述放气循环包括：使所述阀在所述PSA过程的所述放气循环期间调整放气气体的放气时间或流动速率。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，确定使所述阀基于所述输出信号确定控制所述气体流入和流出所述一对筛床是否导致由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的体积不同于由所述一对筛床中的所述另一个筛床产生的富集气体的体积，包括：
对从每个筛床递送给所述对象的富集气体团的数量进行计数，并且相互比较来自每个筛床的计数，或者
针对从每个筛床递送给所述对象的气团，对富集气体团随时间的流动速率进行积分，以确定从每个筛床递送的总气团体积，并且相互比较来自每个筛床的所述总气团体积。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，使所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同放气体积来控制所述PSA过程的所述放气循环包括：使所述阀在所述PSA过程的所述放气循环期间增加或减少针对一个或两个筛床的放气气体的放气时间或流动速度，使得输出相对于所述另一个筛床的增加体积的富集气体的所述一对筛床中的任何一个在放气循环期间接收相对于所述另一个筛床的增加体积的富集气体。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述阀包括两个或更多个馈送阀(28)和两个或更多个放气阀(30)，并且其中，所述方法还包括，利用所述两个或更多个放气阀，在所述PSA过程的所述放气循环期间控制气体流入和流出所述一对筛床。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括，利用所述一个或多个处理器，确定由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的所述体积不同于由所述一对筛床中的所述另一个筛床产生的所述富集气体的所述体积的量是否达到体积差异阈值；并且
响应于确定由所述一对筛床中的一个筛床产生的富集气体的所述体积不同于由所述一对筛床中的所述另一个筛床产生的富集气体的所述体积的所述量达到所述体积差异阈值：
利用所述一个或多个处理器，基于由所述筛床产生的富集气体的所述不同体积来确定针对所述筛床的气体的所述不同放气体积；并且
利用所述一个或多个处理器，使所述阀基于针对所述筛床确定的气体的所述不同放气体积来控制所述PSA过程的所述放气循环。
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