CN113747965A - 紧凑型便携式氧气浓缩器 - Google Patents

Abstract

描述了便携式氧气浓缩器元件，包括改进的压缩机控制特征、高密度气体密封互连、集成传感器块、节省空间的吸附器设计、改进的气流和改进的电池保持。上述元件的结果是一种易于组装且相对便宜的紧凑、轻便且可靠的便携式氧气浓缩器。

Description

紧凑型便携式氧气浓缩器

技术领域

本公开涉及用于个人使用的氧气浓缩器，尤其涉及便携式氧气浓缩器。

背景技术

个人氧气浓缩器是将环境空气转化为用于治疗用途的富氧气体的装置。作为液氧容器和压缩气瓶的替代品，它们正变得越来越受欢迎。这种个人氧气浓缩器既有用于动态使用的便携式形式，也有家庭使用的固定形式。为了便于需要治疗用氧气的患者日常使用，便携式氧气浓缩器通常比固定的氧气浓缩器更受青睐。希望这种便携式氧气浓缩器体积小、重量轻、高效、可靠且相对便宜。设计具有所有这些理想属性的氧气浓缩器的努力可能固有地受限于各个部件的尺寸和重量。在不影响性能的情况下进一步降低便携式氧气浓缩器的尺寸和重量可能需要采用新的浓缩器设计方法。

发明内容

可提供便携式氧气浓缩器元件，包括改进的压缩机控制特征、高密度气密互连、集成传感器块、节省空间的吸附器设计、改进的气流和改进的电池保持。这些元件的结果是易于组装且相对便宜的极其紧凑、重量轻且可靠的便携式氧气浓缩器。

一方面，提供一种用于便携式氧气浓缩器的电池保持系统。该电池保持系统包括：第一轨道，其被配置为接收电池的第一滑动件；第二轨道，其被配置为接收电池的第二滑动件，第二轨道与第一轨道间隔开以形成被配置为接收电池的通道；以及柔性加强机构，其被配置为当电池被接收在通道内时在电池的表面上施加偏置力。柔性加强机构包括从第一轨道至少部分地向第二轨道突出的突出部和位于突出部后面并被配置为便于突出部前后移动的缝隙。

在一些实施例中，该系统进一步包括从第二轨道至少部分地向第一轨道突出的一个或多个突出部，该一个或多个突出部被配置为当电池位于通道内时接触电池。在一些实施例中，通道在开放的近侧端和封闭的远侧端之间延伸，其中从第二轨道突出的一个或多个突出部中的至少一个相对于第一轨道的突出部位于近侧。在一些实施例中，通道在开放的近侧端和封闭的远侧端之间延伸，其中从第二轨道突出的一个或多个突出部中的至少一个相对于第一轨道的突出部位于远侧。在一些实施例中，从第二轨道突出的一个或多个突出部包括相对于第一轨道的突出部位于近侧的第一突出部和相对于第一轨道的突出部位于远侧的第二突出部。在一些实施例中，柔性加强机构保持第一轨道和电池之间的接触，以将电池稳定在通道内，电池具有小于上容差水平的电池尺寸。在一些实施例中，柔性加强件被配置为在电池表面上施加偏置力，以便将电池的电连接器与便携式氧气浓缩器的电连接器对准。在一些实施例中，柔性加强机构被配置为在电池表面上施加偏置力，以赋予电池安装稳定性。在一些实施例中，柔性加强机构的偏置力足够灵活，以允许电池在通道内移动通过突出部。

另一方面，提供一种便携式氧气浓缩器。便携式氧气浓缩器包括底盘底座、安装在底盘底座上端的印刷电路板，印刷电路板包括第一电连接器以及被配置为可移除地连接到底盘底座的外壳体。外壳体包括一个或多个用户界面控制器和与用户界面控制器电连通的第二电连接器，第二电连接器被定位成当外壳体连接到底盘底座时与第一电连接器对准并配合。

在一些实施例中，印刷电路板包括用户界面显示器。在一些实施例中，外壳体被配置为在连接到底盘底座时在印刷电路板周围限定封闭体积。在一些实施例中，外壳体被配置为在连接到底盘底座时密封封闭的印刷电路板免受外部湿气的影响。在一些实施例中，第一电连接器被定向在印刷电路板上以便面向大体上较高的方向，而第二电连接器被定向在外壳体上以便面向大体上较低的方向。

在另一方面，提供一种气体浓缩器。气体浓缩器包括底盘底座、压缩机组件、连接到底盘底座以限定封闭压缩机组件的内部体积的外壳体、以及位于内部体积内的壳结构，该壳结构包括一个或多个围绕压缩机组件设置的绝热板。

在一些实施例中，壳结构将压缩机组件与位于浓缩器内部体积内的一个或多个元件分开，该一个或多个元件包括一个或多个与底盘底座连接的吸附器、一个或多个气动模块、一个或多个电子模块或一个或多个传感器模块。在一些实施例中，壳结构形成围绕压缩机组件的至少部分密封的室的至少一部分。在一些实施例中，气体浓缩器进一步包括印刷电路板，印刷电路板形成至少部分密封的室的至少一部分。在一些实施例中，外壳体的内表面形成至少部分密封的室的至少一部分。

在另一方面，提供一种气体浓缩器。该气体浓缩器包括底盘底座、压缩机组件、气流发生器、一个或多个排气端口以及连接到底盘底座以限定封闭压缩机组件和气流发生器的内部体积的外壳体，该外壳体包括一个或多个空气入口，其中该一个或多个空气入口凹入外壳体内或沿着外壳体的弯曲或倾斜表面延伸，其中，气流发生器被配置为沿着一个或多个空气入口和一个或多个排气端口之间的气流路径引导气流。

在一些实施例中，一个或多个空气入口包括第一空气入口和第二空气入口，其中第一空气入口和第二空气入口位于外壳体的相对表面上。在一些实施例中，一个或多个排气端口包括第一排气端口和第二排气端口，其中第一排气端口和第二排气端口形成在底盘底座的相对侧表面内。在一些实施例中，气体浓缩器进一步包括连接到底盘底座的电池，其中一个或多个排气端口形成在底盘底座的横向延伸超过电池横向边缘的部分中。在一些实施例中，排气端口以向下的角度指向形成在底盘底座的横向延伸超过电池横向边缘的部分中的凹部，从而在浓缩器被放置在平坦表面附近时防止排气端口堵塞。

另一方面，提供一种用于气体浓缩器的吸附器。吸附器包括包含吸附颗粒的吸附材料和容纳吸附材料的容器。容器包括具有非圆形截面的容器壁和至少一个加强支撑件，其中容器壁的厚度和加强支撑件的刚度的组合足以将容器壁在容器内至少30psi的压力波动下的变形限制在小于0.1mm和小于吸附颗粒平均直径的25％中的至少一个。

在一些实施例中，在容器内至少30psi的压力波动下，容器壁的变形小于0.05毫米。在一些实施例中，吸附器的截面至少90％充满吸附材料。在一些实施例中，容器壁具有长方形截面。在一些实施例中，至少一个加强支撑件包括加强肋，该加强肋延伸穿过容器内部和沿着容器内壁延伸中的至少一者。在一些实施例中，至少一个加强支撑件包括位于容器外表面上的加强肋。在一些实施例中，吸附器进一步包括位于由从容器上端延伸的突出部形成的空腔内的过滤器，该突出部具有不同于容器壁的截面。在一些实施例中，突出部是圆柱形的。在一些实施例中，突出部与容器壁一体形成。

另一方面，提供一种用于气体浓缩器的吸附器。吸附器包括包含吸附颗粒的吸附材料和容纳吸附材料的容器。容器包括具有非圆形截面的容器壁和至少一个加强支撑件，其中吸附器的截面至少90％充满吸附材料。

在一些实施例中，容器壁具有长方形截面。在一些实施例中，所述至少一个加强支撑件包括加强肋，所述加强肋延伸穿过容器内部和/或沿着容器内壁延伸。在一些实施例中，至少一个加强支撑件包括位于容器外表面上的加强肋。在一些实施例中，吸附器进一步包括位于由从容器上端延伸的突出部形成的空腔内的过滤器，该突出部具有不同于容器壁的截面。在一些实施例中，突出部是圆柱形的。在一些实施例中，突出部与容器壁一体形成。

另一方面，提供一种吸附器系统。吸附器系统包括第一吸附器，第一吸附器包括包含吸附颗粒的吸附材料和容纳吸附材料的容器。该容器包括具有非圆形截面的容器壁和至少一个加强支撑件。吸附器系统包括第二吸附器，第二吸附器包括包含吸附颗粒的吸附材料和容纳吸附材料的容器。该容器包括具有非圆形截面的容器壁和至少一个加强支撑件。第一吸附器的容器壁与第二吸附器的容器壁连接。

在一些实施例中，第一吸附器的容器壁与第二吸附器的容器壁整体形成。在一些实施例中，第一吸附器的加强支撑件与第二吸附器的加强支撑件对齐。在一些实施例中，第一吸附器的容器壁和第二吸附器的容器壁均包括长方形截面。

另一方面，提供一种用于便携式氧气浓缩器的压缩机组件。该压缩机组件包括：包括第一连接器的第一压缩机室；包括连接器的第二压缩机室；以及包括第一端和第二端的管，该第一端包括被配置为连接到第一连接器的第一连接接口，该第二端包括被配置为连接到第二连接器的第二连接接口，其中所述第一连接接口被成形为将所述第一连接器和所述第一连接接口之间的连接保持在固定取向，并且所述第二连接接口被成形为将所述第二连接器和所述第二连接接口之间的连接保持在固定取向，其中所述第一连接器、所述第二连接器和所述管中的一个或多个是柔顺的。

在一些实施例中，第一连接器具有形状且管的第一连接接口具有与第一连接器的形状相匹配的形状。在一些实施例中，第二连接器具有形状，并且第二连接接口具有与第二连接器的形状相匹配的形状。在一些实施例中，第一连接接口、第二连接接口、第一连接器和第二连接器的形状为方形。

另一方面，提供一种用于便携式氧气浓缩器的压缩机组件。压缩机组件包括柔顺安装件，该安装件包括至少一个连接器。该至少一个连接器包括柔顺构件和从柔顺构件延伸的一对突片。该压缩机组件进一步包括压缩机，该压缩机包括第一压缩机室、第二压缩机室和至少一对槽，该至少一对槽被配置为接收该至少一个连接器的该对突片。

在一些实施例中，突片围绕柔顺构件的圆周彼此间隔180度。在一些实施例中，该对突片由不同于柔顺构件的材料形成。在一些实施例中，柔顺安装件通过中空螺钉连接至压缩机。在一些实施例中，进气通过中空螺钉被吸入。在一些实施例中，至少一个连接器包括两个连接器。

另一方面，提供一种传感器组件。该传感器组件包括氧气传感器，该氧气传感器包括至少一个发射器，该至少一个发射器包括被配置为发射声音信号的活动表面，至少一个接收器包括被配置为接收声音信号的活动表面，以及形成室的主体。所述主体包括：第一开口，其被配置为接收所述至少一个发射器，使得所述至少一个发射器的活动表面暴露于所述室；第二开口，其被配置为接收所述至少一个接收器，使得所述至少一个接收器的活动表面暴露于所述室；以及至少两个反射器，其被配置为反射声音信号，从而在所述发射器的活动表面和所述接收器的活动表面之间建立声音路径。

在一些实施例中，第一开口和第二开口共面。在一些实施例中，发射器的活动表面和接收器的活动表面共面。在一些实施例中，发射器的活动表面和接收器的活动表面定向成面向平行方向。在一些实施例中，氧气传感器进一步包括一个或多个密封环，其被配置为在第一开口和发射器之间以及第二开口和接收器之间提供密封。在一些实施例中，传感器组件进一步包括印刷电路板，其中发射器和接收器安装到印刷电路板，并且其中印刷电路板安装到主体。在一些实施例中，氧气传感器包括被配置为测量室内氧气温度的温度传感器。在一些实施例中，氧气传感器包括温度传感器，其被配置为测量室外部的空气温度。在一些实施例中，氧气传感器包括被配置为测量室内氧气压力的压力传感器。在一些实施例中，氧气传感器包括压力传感器，其被配置为测量室外部的空气压力。在一些实施例中，传感器组件进一步包括呼吸检测传感器。

在另一方面，提供一种操作压缩机系统的方法。该方法包括确定被配置为在多个输出流量设置下运行的压缩机的效率。该压缩机系统包括电机、提供直流电源电压的电源、被配置为选择性地修改电源电压以提供多个供给电压的电压控制器、以及被配置为选择性地以多个脉冲宽度调制占空比对供给电压施加脉冲宽度调制从而提供多个电机控制信号的脉冲宽度调制控制器。确定压缩机的效率包括测量、校准、计算或模拟在一定范围的供给电压和脉冲宽度调制占空比组合上的电机效率中的一个或多个，每个组合包括多个供给电压的供给电压和多个脉冲宽度调制占空比的脉冲宽度调制占空比。该方法进一步包括基于所确定的压缩机效率选择多个供给电压中的供给电压和多个脉冲宽度调制占空比中的脉冲宽度调制占空比，以用于多个输出流量设置中的至少一个输出流量设置，通过维持、降低或增加标称供给电压产生所选定的供给电压，并施加所选定的脉冲宽度调制占空比。

在一些实施例中，标称供给电压是多个输出流量设置之一的期望供给电压。在一些实施例中，标称供给电压是多个输出流量设置中的最大输出流量设置所需的供给电压。在一些实施例中，电源是电池、包括车载直流功率端口的固定电源或交流至直流电源之一。在一些实施例中，电源是电池，并且该方法进一步包括动态监测电源电压，并且调整供给电压和脉冲宽度调制占空比中的一个或两个，以适应电源电压的变化，从而实现期望的压缩机效率。在一些实施例中。该压缩机系统是旋转吸附系统的一部分，并且该方法进一步包括监测压力旋转吸附循环、压力-真空旋转吸附循环或真空旋转吸附循环的过程上的压力分布，并且动态调整供给电压和脉冲宽度调制占空比，以提高压力旋转吸附循环、压力-真空旋转吸附循环或真空旋转吸附循环的过程上的效率。在一些实施例中，在压力旋转吸附循环、压力-真空旋转吸附循环或真空旋转吸附循环期间，监测头部轮廓并调整供给电压和脉冲宽度调制占空比。在一些实施例中，监测头部轮廓包括通过前馈过程监测电流测量值、功率测量值和压力测量值中的一个或多个。在一些实施例中，标称供给电压在没有脉冲宽度调制的情况下被用作压缩机的多个流出设置中的最高输出流量设置的电机控制信号。在一些实施例中，将供给电压调节和脉冲宽度调制的组合应用于标称供给电压，以便为低于压缩机最高输出流量设置的一个或多个输出流量设置提供电机控制信号。在一些实施例中，选择选定的供给电压和选定的脉冲宽度调制占空比，以在多个输出流量设置中最常用的输出流量设置下优化效率，同时保持在多个输出流量设置的每一个下操作的能力。在一些实施例中，选择选定的供给电压和选定的脉冲宽度调制占空比，以减少多个输出流量设置中的至少一个输出流量设置的开关损耗。在一些实施例中，电压控制器被配置为修改电源电压，以提供高于电源电压的一个或多个供给电压。

附图说明

本文提供的实施例的方面和优点将结合附图参考以下详细描述进行描述。在所有附图中，附图标记可重复使用以表示参考元件之间的对应关系。提供附图是为了说明在此描述的示例性实施例，而不是为了限制本公开的范围。

图1A示出了示例性便携式氧气浓缩器的简化系统方框图；

图1B示出了示例性便携式氧气浓缩器的一个实施例的内部部件的等轴测图；

图1C示出了示例性便携式氧气浓缩器的一个实施例的内部部件的等轴测剖面图，示出了内部空气流动；

图1D示出了带有电池的示例性便携式氧气浓缩器的一个实施例；

图1E示出了图1D的便携式氧气浓缩器的一个实施例，其一侧搁在平坦表面上；

图2示出了具有可移除外部壳体的示例性便携式氧气浓缩器的一个实施例的等轴测图；

图3A和3B示出了示例性便携式氧气浓缩器的一个实施例的外壳和浓缩器机架之间的互连系统的示例性实施例；

图4A至4D、5A和5B示出了示例性便携式氧气浓缩器的气体分离吸附器组件的示例性实施例；

图6A至6D示出了示例性便携式氧气浓缩器的电池保持和对准组件的示例性实施例；

图7A至7K示出了示例性便携式氧气浓缩器的气体互连元件的示例性实施例；

图8A至8D示出了示例性便携式氧气浓缩器的压缩机安装元件的各种示例性实施例；

图9A至9F示出了示例性便携式氧气浓缩器的氧气和其他传感器块布置的元件的各种示例性实施例；

图10A至10F示出了示例性便携式氧气浓缩器的压缩机电机控制的各种示例性元件。

具体实施方式

将环境空气转化为富氧气体的个人使用的治疗性氧气浓缩器越来越受欢迎，无论是便携式还是固定式。与工业气体浓缩器相比，它们通常尺寸小得多，设计也不同。在共同未决的序列号为15/427,948的美国申请中描述了一种示例便携式氧气浓缩器，包括其使用和操作，该申请题为“具有可移除筒状吸附床的气体浓缩器”，其全部内容通过引用并入本文。这种便携式氧气浓缩器的另一个例子在序列号为15/608,775的美国申请中有所描述，其标题为“紧凑型便携式氧气浓缩器”，该申请通过引用整体并入本文。这种便携式氧气浓缩器的另一个例子在序列号为15/608,788的美国申请中有所描述，其标题为“具有可移除筒状吸附床的气体浓缩器”，该申请通过引用整体并入本文。由于这种氧气浓缩器的体积小且拟用于个人用途，其设计考虑与拟生产大量浓缩气体的大型工业浓缩器不同。例如，在示例性实施例中，根据本公开的便携式浓缩器的尺寸可以在25至200立方英寸之间，重量可以在2至7磅之间，并且可以产生300至3000ml/min的浓缩氧气。

图1A是根据本公开实施例的示例性氧气浓缩器系统100的示意图。如图1A所示，系统100整体包括：空气入口1，环境空气通过该空气入口被吸入系统；压缩机组件2，用于对环境空气加压以提供进料气体；气体分离单元或系统3，其接收和处理进料气体以产生比环境空气具有更高氧含量的产品气体；气体输送系统7，例如保存器，用于将富氧产品气体输送给患者；以及排气出口或端口6，用于释放富氮废气和用过的冷却气流气体。如本文所用，用过的冷却气流气体可指已用于冷却浓缩器系统100的部分的气流气体。系统100进一步包括进料/废物歧管9、产品阀歧管10、产品气体存储装置4、用户/数据接口8和用于控制系统运行的可编程控制器5。

在一些实施例中，通过空气入口1吸入系统的环境空气可用于向气体分离系统3供给加压气体以冲走富氮废气。通过空气入口1吸入系统的环境空气也可用于冷却系统的内部部件。该空气运动可由位于空气入口1、排气出口6或沿空气入口1和排气出口6之间的空气流动路径的气流发生器(例如风扇或鼓风机)提供。为了实现适当的气流，在一些实施例中可以使用气流发生器。在一些实施例中，气流可由例如冷却风扇或鼓风机产生。在一些实施例中，冷却风扇或鼓风机的尺寸可以在直径40毫米×40毫米至100毫米×100毫米和深度20毫米至60毫米的范围内。在一些实施例中，也可以采用不同尺寸和位置的一个或多个风扇，以优化气流并最小化噪音。如在图1A中示意性示出的，空气流可被引导通过氧气浓缩器系统100的内部部件。在一些实施例中，来自气体分离系统3的废气和用过的冷却气体均通过排气出口6离开系统100。在一些实施例中，排气出口6邻近或紧邻压缩机组件2定位。在一些实施例中，空气流动路径引导冷空气在到达压缩机组件2之前经过系统的其他部件。压缩机组件2在运行过程中会产生大量热量。在一些实施例中，压缩机组件2邻近排气出口6放置，以实现改进的冷却效果。在一些实施例中，气流发生器(例如风扇、鼓风机或其他装置)可沿空气流动路径设置，以从空气入口1至排气出口6或在空气入口1和排气出口6之间推动和/或拉动空气通过系统100内部。在一些实施例中，可以采用多个空气入口和/或多个排气出口来实现适当的冷却。在一些实施例中，浓缩器100可包括多个气流发生器以实现适当的冷却。

在一些实施例中，气体分离系统3是压力旋转吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)气体分离系统。在一些实施例中，气体分离系统3是真空旋转吸附(Vacuum SwingAdsorption,VSA)系统。在一些实施例中，气体分离系统3是真空压力旋转吸附(VacuumPressure Swing Adsorption,VPSA)系统。气体分离系统3可包括一个或多个吸附器。吸附器可采用压力、真空或其组合来分离环境空气的成分，以产生富氧产品气体。环境空气由压缩机组件2吸入通过过滤器并通过细长的和/或曲折的空气路径，该空气路径被设计成最小化由压缩机组件2引起的噪音的逸散。在一些实施例中，压缩机组件2可包括采用压力或压力缸和真空缸的组合的单缸或多缸往复式活塞压缩机。在一些实施例中，压缩机组件2可替代地或附加地包括其他类型的压缩机，例如涡旋式、直线自由活塞式、旋转叶片式、旋转螺杆式、锥形螺杆式或隔膜式压缩机。

压缩空气可从压缩机组件2以每LPM 5SLPM至15SLPM或每LPM约5SLPM至15SLPM的速率排出，所产生的富氧气体的压力最高可达3巴。加压空气通过一个或多个进料/废物阀被引导至气体分离系统3的两个或多个吸附器中的一个，该进料/废物阀可容纳在进料/废物歧管9中。进料/废物歧管9中的进料/废物阀配置可根据实施例而变化，并且可包括一个或多个电磁阀、压电阀、空气先导阀、旋转阀、凸轮驱动阀和/或隔膜阀。在一些实施例中，进料/废物阀可与压缩机组件2、气体分离系统3的吸附器和其他结构部件分离，以减少噪音从阀传递至其他系统部件或氧气浓缩器系统100的外部。阀流体路径可与柔顺构件连接，以实现适当水平的机械隔离，并且进料/废物歧管9或阀安装件可额外与其他部件隔离。或者，在一些实施例中，阀可以直接安装在相对高质量、高密度的部件上，例如压缩机组件2的压缩机头部或气体分离系统3的吸附器，以减少噪声传输。然后，这些部件也可以与系统中的其他部件隔离，特别是大型塑料体，例如壳体或底盘部件。进料/废物歧管9中包含的进料/废物阀可额外将富氮排气从气体分离单元3的吸附器引导至压力旋转吸附(PSA)系统中的消声器或真空旋转吸附(VSA)或真空压力旋转吸附(VPSA)系统中的真空泵。

在一些实施例中，气体分离系统3的吸附器被设计成可移除和可更换的，如上述引入的文献中所述的。每个吸附器可包括吸附材料和容纳吸附材料的容器。吸附材料可以是吸附床的形式。吸附床可包含至少一个预处理吸附层，用于去除水和二氧化碳以防止主层吸附剂的污染。在一些实施例中，该材料可以是干燥剂，例如活性氧化铝或硅胶。在替代实施例中，预处理层可包含钠或锂交换的沸石。吸附床还可包括主层吸附剂，用于将环境空气中的氧气与氮气分离。主层吸附剂可以是锂交换的沸石材料。氮气保留在吸附器中，而富氧气体被允许通过吸附器进入产品阀或产品阀歧管10。

产品阀歧管10可包括电磁阀、压电阀、空气先导阀、旋转阀、凸轮驱动阀或隔膜阀、止回阀和控制气流的孔中的一个或多个。产品阀歧管10连接到PSA气体分离系统3的吸附器，并且可以与吸附器和其他结构部件分离，以减少系统中阀和其他部件之间的噪声传递和振动。产品阀歧管10也可以是与进料/废物阀歧管9的共同组件的一部分，其中阀的适当部分引导气体进出吸附器。

在一些实施例中，富氧气体从产品阀歧管10流入集成组件，该集成组件涉及产品气体存储装置4、氧气浓度测量、氧气压力和温度感测以及氧气过滤和氧气输送，例如气体输送系统7。在一些实施例中，气体输送系统7可以是保存器。在一些实施例中，集成组件包含用于各种功能的多个传感器11，包括环境压力感测、氧气压力测量、呼吸压力或套管压力测量以及温度测量。

氧气浓缩器系统100的控制可通过可编程控制器5实现。氧气浓缩器系统100还可以包含用户/数据接口8。用户/数据接口8可包括一个或多个按钮或其他输入，以控制浓缩器系统100的各种特征或功能，例如，功率状态、氧气流速和/或任何其他浓缩器系统功能。其他实施例额外包含LCD显示器、至少一个可移除且可充电的电池以及集成的氧气保存装置，以在患者开始吸入时同步输送氧气，从而维持临床效果，同时将输送给患者的富氧气体的量减少约2:1至9:1。

图1B-1E和图2以便携式氧气浓缩器100a的形式示出了在此公开的氧气浓缩器系统的实施例。浓缩器系统100a可以包括与浓缩器系统100相同或相似的任何特征和功能。图1B和图1C是从氧气浓缩器100a的两个相对侧截取的内部等轴测图。如图1B所示，便携式氧气浓缩器100a包括双功能底盘底座111。底盘底座111可以用作氧气浓缩器100a的内部部件的支撑。底盘底座111也可以用作电源(例如电池)的安装件。

如图1B和图1C所示，便携式氧气浓缩器100a还包括位于底盘底座111一端的一个或多个吸附器140、压缩机组件190和壳结构195。在一些实施例中，吸附器140是非圆柱形吸附器。形成吸附器140的容器通常可以是非圆柱形的。

如图1C所示，氧气浓缩器100a包括外部壳体115，该外部壳体115连接到底盘底座111，从而限定了封闭浓缩器系统100a的元件、例如吸附器140、气流发生器165、压缩机组件190和壳结构195的内部体积。在一些实施例中，壳结构195可包括围绕压缩机组件190设置的一个或多个绝热板195a-c。在一些实施例中，壳结构195可以围绕压缩机组件190。在一些实施例中，壳结构195被配置为将氧气浓缩器系统100a中的冷却气流与邻近压缩机组件190的高温的用过的气流分离，该用过的气流准备从一个或多个排气出口或端口161排出。在一些实施例中，壳结构195形成围绕压缩机组件190的至少一部分封闭件或至少部分密封的室。在一些实施例中，绝热板195a-c可以邻近压缩机组件190设置，例如成角度布置，其与围绕压缩机组件190的其他部件(例如印刷电路板)一起形成封闭件或至少部分密封的室，该封闭件或至少部分密封的室阻碍或防止热量从较高温度的用过的气流传递至冷却气流。在一些实施例中，印刷电路板，例如图2所示的印刷电路板150，可以形成围绕压缩机组件190的至少一部分封闭件或至少部分密封的室。在一些实施例中，壳体115的内表面可形成围绕压缩机组件的至少一部分封闭件或至少部分密封的室。在一些实施例中，壳结构195可以将压缩机组件190与位于由壳体115限定的内部空间内的一个或多个其他元件(例如吸附器140)分离。

便携式氧气浓缩器100a还包括一个或多个气动模块、传感器模块和显示模块。如图1B-C所示，在一些实施例中，一个或多个气动模块、传感器模块和显示模块可以形成为组合的上气动、传感器和显示模块145，其可以作为一个单元可拆卸地移除。在一些实施例中，壳结构195可以将压缩机组件190与浓缩器系统的一个或多个气动模块、一个或多个传感器模块、一个或多个电子模块或其他元件分离。

氧气浓缩器100a进一步包括一个或多个用户界面控制器175、控制电子印刷电路板(印刷电路板)(未示出)、适于与连接到壳体115的连接器配合的一个或多个电连接器120以及印刷电路板(PCB)170。印刷电路板170可以是用户界面显示器/传感器PCB或传感器块PCB，或者包括两者。印刷电路板(PCB)170可以包括各种控制传感器，例如氧气纯度、压力和温度传感器。在一些实施例中，印刷电路板170可以包括或连接到用户界面显示器171。在一些实施例中，上气动、传感器和显示模块145包括接口歧管147，接口歧管147可移除地附接到吸附器140的一端和产品歧管。在一些实施例中，控制传感器可以电连接到接口。在一些实施例中，壳结构195与PCB 150和壳体115的顶部相结合，例如通过在压缩机组件190周围形成封闭件或至少部分密封的室，可以将压缩机组件190封闭在其中保留热空气的室或“热箱”中。该室或热箱可将来自气流发生器(例如风扇或鼓风机)的气流分离成压缩机附近的较热空气和热箱外部的较冷空气。

图1C示出了如上所述的从冷到热的气流控制的实施方式。在该气流实施方式中，气流发生器165直接安装在压缩机组件190的上方。气流发生器165可以是鼓风机或风扇。外壳体115可包括一个或多个空气入口160a-b。空气入口160a-b可凹入外壳体115内或沿外壳体115的弯曲或倾斜表面延伸。在一些实施例中，空气入口160a和空气入口160b可以位于外壳体115的不同面或表面上。在一些实施例中，空气入口160a和空气入口160b可位于外壳体115的相对表面上。空气可以从氧气浓缩器100a的两侧通过设置在氧气浓缩器100a相对侧的空气入口160a和160b吸入。在替代实施例中，空气入口160a和空气入口160b可位于外壳体115的同一面或表面上。在一些实施例中，内部部件可被定位成使得较冷的外部空气在被引导至压缩机组件190附近之前流过大部分内部部件。

气流发生器165被配置为沿着一个或多个空气入口160a-b和一个或多个排气出口或端口161之间的气流路径引导气流。在一些实施例中，一个或多个排气端口161可位于底盘底座111内。在一些实施例中，底盘底座111可以包括位于底盘底座111的相对侧表面上的排气端口161。来自PSA气体分离单元的废气和完全下游的用过的冷却气体均通过底盘底座111每侧的排气端口161排出。在替代实施例中，排气端口161可位于底盘底座111的同一侧。在一些实施例中，温度较高的用过的冷却气流被限制在压缩机组件190周围的区域，并在紧邻压缩机组件190底部的位置被排出。这是推/拉气流的示例，其中，压缩机组件190位于气流路径的下游端，紧接在排气端口161之前。这种布置可以在从压缩机组件190附近的较高温度部件排出热空气之前完成向许多或大部分内部部件输送冷空气。在一些实施例中，希望尽快排出压缩机组件附近的热空气，例如，减少高温空气从压缩机组件190附近回流至浓缩器100a的其他内部区域。排气端口161邻近压缩机组件190的定位可以减少这种回流。有利的是，氧气浓缩器系统100a的冷却空气流动路径终止于邻近产生最多热量的部件(例如，压缩机组件190)的区域，使得用过的冷却空气可以在影响其他部件之前被排出。

氧气浓缩器100a被配置为在尽可能多的使用情况下(例如，将氧气浓缩器100a放置在平坦的竖直表面上或将其放置在侧边(除了预期的底侧)上)最小化阻碍气流通过装置的可能性。空气入口160a和160b被设计和布置成显著降低进气口堵塞的风险。排气端口161的轮廓使得其不会被任何单一平面堵塞。在一个实施例中，排气端口161仅设置在底盘底座111的一侧，使得当氧气浓缩器100a被携带在患者身体附近时，例如在肩包或臀包中时，排气端口161将热废气引导离开患者身体。在一些实施例中，空气入口160a-b和/或排气端口161的设计可包括额外的几何细节，例如空气入口160a-b和/或排气端口161的面的曲率、空气入口160a-b和/或排气端口161在浓缩器壳体115的表面下方的凹陷、和/或排气端口161的角度，以在气流和噪音离开浓缩器系统100a时将气流和噪音引导至期望的方向。在一些实施例中，排气端口161远离连接到底盘底座111的可移除电池110倾斜，以防止电池110发热。在一些实施例中，排气端口161可以形成在底盘底座111的横向延伸超过电池110的横向边缘的部分中。在一些实施例中，排气端口161以向下的角度指向在底盘底座111的横向延伸超过电池110的横向边缘的部分中形成的凹陷。如果浓缩器靠着或邻近平坦表面放置，排气端口161的角度和位置可以防止排气端口161堵塞。

在一个实施例中，每个空气入口160a-b包括由外部边界162a-b限定的开口，该外部边界162a-b从壳体115的外表面的一部分凹陷，该部分可具有平面或凸形轮廓。在一些实施例中，空气入口160a-b的凹入外部边界162a-b与壳体115的外表面的凸形轮廓相结合，形成空气间隙，即使当壳体的外表面抵靠在平坦表面(例如桌面)上时，该空气间隙也允许至少一些空气流过。在一些实施例中，每个外部边界162a-b的中间部分不与相对的端部分共面，使得中间部分从相对的端部分轻微突出。在一些实施例中，空气入口160a-b包括具有适合于从多个方向提高气流进气的弯曲结构的百叶窗。

图1D示出了具有电池110的氧气浓缩器100a，电池110可滑动地安装在底盘底座111的下表面166。同样如图1D所示，多个排气端口161沿着底盘底座111的下边缘164水平设置。每个排气端口161包括由外部边界限定的凹陷开口163，该凹陷开口163设置在底盘底座111的侧壁168和下表面166上。凹陷开口163延伸到侧壁168中，并部分延伸到底盘底座111的下表面中，从而形成允许来自氧气浓缩器的至少两条气流路径169a-b的开口。在一些实施例中，气流路径169a和169b可以偏离。在一些实施例中，气流路径169a和169b可以垂直或大致垂直。如图1D进一步所示，电池110的侧边112的至少一部分是凹陷的，使得当电池110安装到底盘底座111时，底座111的侧壁168从电池110的侧边112的凹陷部分向外突出，从而暴露每个排气端口161的凹陷开口163。此外，排气端口161附近的电池槽为废气热量提供了额外的空间，以使废气热量在与电池壳体的接触最小的情况下消散，从而使可能传递至电池110的废气热量最小化。尽量减少电池发热有利于电池的性能和寿命，特别是当电池的某一部分(例如排气出口周围的小区域)发热时。图1E示出了排气端口161所在的侧搁在平坦表面200上的氧气浓缩器100a。如图1E所示，即使具有排气端口161的一侧靠在平面上，排气端口161的凹陷开口163也不会被堵塞。排气端口161的配置与电池设计相结合使得空气169b仍然能够流出排气端口161。在一个实施例中，排气端口161包括百叶窗，该百叶窗具有适于引导空气沿倾斜方向流动的结构。结合起来，即使氧气浓缩器100a在使用过程中定位不当，这些特征也使空气流全部或部分流动的可能性增加，有助于防止过热。

如共同未决申请15/608,775中所述，实现便携式氧气浓缩器包的一种方式是将内部工作装置(例如，吸附器、阀、压缩机和控制器元件)安装到底盘上，并用可移除的外壳体覆盖底盘和内部元件。这种布置见图2。外壳体115被配置为可移除地连接至底盘底座111。如图2所示，外壳体115包含包括一个或多个用户界面控制器175的用户界面元件。用户界面控制器175可以电连接至PCB 170。PCB 170可以安装在底盘底座111的上端。另外，如图2所示，氧气浓缩器100a的内部部件被设计和布置成使得由内部部件产生的整体外部轮廓基本符合矩形外壳体115，从而减少外壳体115内部空间的浪费。例如，位于底盘一端的两个吸附器140形成外部轮廓，该外部轮廓包含带有圆角的略平的侧面，以反映外壳体115的结构。PCB 150沿底盘的横向侧定位在垂直取向，以反映外壳体115的平的横向侧。

图3A和3B示出了用于在外壳体115和氧气浓缩器100a的内部部件之间进行电连接的改进设计。如图3A所示，外壳体115可包括一个或多个电连接器125，该电连接器125与外壳体115的电气部件(例如用户界面控制器175)电连通。电连接器120可以位于PCB 170上。电连接器125可被定位成当外壳体115被连接至底盘底座111时与电连接器120对准并配合。

外壳体115可被配置为在连接到底盘底座111时限定印刷电路板170周围的封闭体积。外壳体115可被配置为在连接至底盘底座111时密封印刷电路板免受外部湿气的影响。

连接器120可以在PCB 170上定向成面向大致上方的方向。连接器125可以位于外壳体115的顶壁的内表面上，并且可以定向成面向大致下方的方向。在氧气浓缩器100的组装过程中，外壳体115通常可在氧气浓缩器100的内部部件下方穿过，并与底盘111配合。这些连接器被布置成使得当外壳体115配合到底盘111时，连接器120和125配合。这种布置有助于外壳体115和底盘111的易于制造和改进的密封。这种布置允许建立电连接和机械连接，而不需要在外壳体中额外的外部开口，该外部开口会提供湿气进入。

使便携式氧气浓缩器尽可能小和轻的驱动因素之一是优化PSA气体分离单元3的吸附器140的操作。通常，每个吸附器140包含在分子水平过滤的吸附材料141。在一些实施例中，吸附材料141为吸附床的形式。在一些实施例中，吸附材料141可以以上述方式在氮和氧分子之间过滤，并以其他方式用于包括便携式氧气浓缩器的气体分离装置。在一些实施例中，吸附材料141可以包括吸附颗粒。许多传统的便携式氧气浓缩器使用沸石珠作为这种分子过滤材料。这些吸附颗粒被密集地填入吸附床容器或压力容器144中。容器144和吸附材料141(可能与其他部件结合)可形成吸附器140。为了有效工作并实现合理的运行寿命，重要的是吸附颗粒紧密堆积并当吸附器140可能在几秒钟的时间内承受0至10PSI的压力时在PSA循环过程中被限制移动。便携式氧气浓缩器通常使用具有圆形截面的容器144的吸附器140，例如图4A所示的那些，因为圆形截面允许薄的容器壁148而不变形或几乎不变形，从而保持吸附器设计轻便，同时确保刚性。然而，许多氧气浓缩器外壳体115的形状为矩形实体，通常具有一定的曲率。如图4A、图4B和图4C所示，如果圆形柱必须装入或多或少矩形的形状，圆形截面容器144不是最大化容量的有效方式。

在一些实施例中，使用具有非圆形截面的容器144。然而，一旦容器144的设计偏离圆形截面，表面、特别是任何产生的平坦表面更容易在压力下变形。抵消潜在变形的一种方式是使用较厚的容器壁148，如图4B所示。然而，较厚的容器壁148可能会削弱通过使用非圆形截面形状获得的空间优势，并增加氧气生成系统的重量而非性能。

图4D示出了为利用上述氧气浓缩器100a的外壳体115的一端的大部分空间而定制的容器形状。图4D所示的容器144的形状在截面上是非圆形的。在一些实施例中，这种形状可以包括平坦的易变形表面区域。

如图5A所示，在一些实施例中，吸附器140可包括加强支撑件146，以在可能变形的方向上加强容器144。在一些实施例中，加强支撑件146可以是加强肋。在一些实施例中，加强支撑件146可以延伸穿过容器144的内部。在一些实施例中，加强支撑件146可以沿着容器144的内壁延伸。在一些实施例中，每个吸附器140可包括单个加强支撑件146。在一些实施例中，每个吸附器140可包括多个加强支撑件146。在一些实施例中，每个吸附器140可包括横跨容器144内部延伸的一个或多个加强支撑件146和/或沿容器144内壁延伸的一个或多个加强支撑件146。

在一些实施例中，一个或多个加强支撑件146可替代地或附加地添加在容器144的外部。在一些实施例中，一个或多个加强支撑件146可位于容器144的外表面上。

增加在偏转点加固结构的特征可以相对于改变整体壁厚以最小的额外重量显著减轻变形。在一个实施例中，吸附器系统包括具有容器144的两个吸附器140，容器144具有连接在一起的长方形、倒圆、半圆形或大致半圆形的截面。另外，非圆形容器144允许更多的吸附材料被放置在相同的内部浓缩器体积中，这反过来增加了氧气浓缩器的氧气输送能力而不增加尺寸。在一些实施例中，吸附器140的截面可以至少90％充满吸附材料141。在一些实施例中，容纳吸附材料141的吸附器140的一部分的截面可以至少90％充满吸附材料141。在一些实施例中，吸附器140的充满吸附材料141的部分可以被填充，使得在该部分的任何截面上，吸附器140至少90％充满吸附材料141。

在一些实施例中，容器壁148的厚度和加强支撑件146的刚度的组合足以将容器壁148在容器144内至少30psi的压力波动下的变形限制在小于0.1mm和小于吸附颗粒平均直径的25％中的至少一个。在一些实施例中，容器壁148的厚度和加强支撑件146的刚度的组合足以将容器壁148在容器144内至少30psi的压力波动下的变形限制在小于0.05mm。

对于合适的容器材料，例如具有合适刚度/重量的材料，例如铝、镁或塑料材料，已经发现，在30psi的压力波动下，相当于实现吸附材料颗粒尺寸的25％的最大变形的壁厚/支撑肋刚度的组合使得具有如图4D所示的形状成为可能，该形状是针对特定形状体积的最佳非圆形截面，在镁或铝铸造材料中具有小至0.030英寸的壁厚以及加强肋。其他材料和体积形状可以使用类似的约束来解决。

如图4D-5B所示，在一些实施例中，吸附器系统可以包括多个吸附器140。在一些实施例中，吸附器系统可包括第一吸附器140和第二吸附器140。在一些实施例中，第一吸附器140的容器壁148连接至第二吸附器140的容器壁148。在一些实施例中，第一吸附器140的容器壁148与第二吸附器140的容器壁148整体形成。在一些实施例中，第一吸附器140的加强支撑件146与第二吸附器140的加强支撑件146整体形成。如图5B所示，在某些实施例中，过滤器147可以凹入位于吸附器140上端的空腔152内。在一些实施例中，空腔由壁148限定。在一些实施例中，空腔152具有相对于吸附器140的下部具有不同尺寸和/或形状的截面。例如，空腔可以由大致盘形的突出部153形成。在一些实施例中，空腔152可以形成在从容器144的上端延伸的突出部153内。突出部153可以具有不同于容器壁148的截面。在一些实施例中，突出部153是圆柱形的。在一些实施例中，突出部153与容器壁148整体形成。

过滤器147在空腔内的凹入可允许使用相对于吸附器140的容器壁148具有不同形状和/或尺寸的过滤器或过滤片。例如，将过滤器147凹入空腔内可允许使用圆过滤器或过滤片与具有非圆形截面的容器144。

如图5B所示，吸附器140可在其底端通过具有O形环151的板149密封。

在一些实施例中，壁148可以具有均匀或可变的壁厚。

如图2所示，并且在共同未决的序列号为15/608,775的美国申请中示出，在一些实施例中，电池110可以为便携式氧气浓缩器100提供合适的底座，因为其能够为氧气浓缩器自身产生低重心。

在申请人先前生产的氧气浓缩器设计中，电池具有两个沿电池每侧的部分长度延伸的呈条形的凸起滑动件。滑动件可以安装在浓缩器底盘底座的轨道上。将滑动件放置在轨道中，并将电池滑至底盘上，直至电池和底盘底座的电连接器配合，并且保持器配合件接触手动保持器。配合的电连接器、相对较长的滑动件/轨道连接和保持器的组合用于将电池保持在底盘底座内的适当位置。移除包括释放保持器和将电池滑出。

图6A-D示出了用于将电池110固定至底盘底座111的布置的实施例。图6A示出了与底盘底座111分离的电池110。图6C示出了连接到底盘底座111的电池110。

如图6A-D所示，氧气浓缩器100包括轨道113a-b。第一轨道113a被配置为接收电池110的第一滑动件114a。第二轨道113b被配置为接收电池110的第二滑动件114b。第二轨道113b可以与第一轨道113a间隔开，从而形成用于容纳电池110的通道116。通道116可包括开放的近端117a和封闭的远端117b。

如图6A所示，轨道113a-b包括柔性加强机构129。柔性加强机构129被配置为当电池110被接收在通道116中时在电池110的表面127上施加偏置力。

在某些实施例中，柔性加强机构129包括隆起或突出部133a。突出部133a从第一轨道113a向第二轨道113b突出。柔性加强机构还包括位于突出部后面的缝隙130。缝隙130可被配置为便于或允许突出部133a前后行进(即，朝向第二轨道113b或远离第二轨道113b)。在一些实施例中，缝隙130可以促进或允许突出部133a从其突出的轨道部分的弯曲。例如，在一些实施例中，缝隙130可被定位、定形、定尺寸或以其他方式配置成允许突出部133a从其突出的轨道部分移动。在某些实施例中，突出部133a可替代地或附加地可变形，以便于突出部133a的弯曲。在某些实施例中，加强机构129可保持第一轨道113a和电池110之间的接触，以将电池110稳定在通道116内，例如，当电池110插入通道116内且电池110完全位于通道116内时。图6B和6D分别示出了在电池110的一部分接触柔性加强机构129之前和之后的柔性加强机构，例如在电池110插入通道116期间。

在某些实施例中，柔性加强机构129的偏置力110具有足够的灵活性以允许电池110在通道116内平移经过突出部133a。

将柔性加强机构129结合到便携式氧气浓缩器100的电池附件可有助于更小且间隔更紧密的电连接的对准，例如电池110的电连接器126和浓缩器100的电连接器128。在没有柔性加强机构的情况下，在电池和浓缩器的制造公差的一端，一些组合可能会使客户安装受到约束或难以安装。相反，在制造公差的另一端，电池可能会发出异响或导致电池和浓缩器之间出现间歇性或不稳定的电气连接。当使用尺寸小于上公差水平的电池110以降低安装难度时，使用柔性加强机构129可有助于提高稳定性。在一些实施例中，加强机构129的灵活性可以促进具有不同尺寸的电池110之间的接触。例如，在一些实施例中，加强机构129可以促进第一轨道113a和尺寸小于能够容纳在通道116内的电池尺寸的上公差水平的电池110之间的接触。如本文所述，增加的稳定性可以减少电池110的异响，例如电池垂直于电池110插入的轴的横向移动，以及电池和浓缩器之间的电连接的损失。

在一些实施例中，柔性加强机构129被配置为在电池110的表面127上施加偏置力，以便将电池110的电连接器126与浓缩器100a的电连接器128对准。通过改进电气连接的对准，可以减少电池连接造成的磨损。

在一些实施例中，一个或多个突出部可以从第二轨道113b至少部分地向第一轨道113a突出。从第二轨道113b突出的一个或多个突出部可被配置为当电池110位于通道116内时接触电池110。在一些实施例中，从第二轨道113b突出的至少一个突出部133b相对于突出部133a位于近侧。在至少一些实施例中，从第二轨道113b突出的至少一个突出部133c相对于突出部133a位于远侧。在某些实施例中，柔性加强机构129被配置为在电池110的表面127上施加偏置力，以赋予电池110安装稳定性。

在一些实施例中，突出部133a-c可以形成三点加强保持。突出部133a-c可位于轨道113a-b上，使得当电池110被接收在通道116内时，突出部133a-c轻微接触电池110结构。突出部133a-c的尺寸可被设计成在插入通道116时接触电池110，但也允许电池110沿着轨道113a-b从开放的近端滑动至封闭的远端，例如通过在电池110上提供一个或多个力，例如柔性加强机构的偏置力和/或一个或多个摩擦力，该一个或多个力的大小足以：当施加超过阈值大小的外力时允许电池移动，但当施加低于阈值大小的外力时，限制电池110的移动。

柔性加强机构129和突出部133b-c可以提供电池110到轨道113a-b的改进的连接。加强机构129的这种弯曲可以实现比先前设计更好的电池接合和对准，而不会增加空间、重量或成本。

虽然描述了第一轨道113a上的单个柔性加强构件129，但是可以预期，多个柔性加强构件129可以被用于轨道113a-b中的一个或两个。尽管柔性加强机构被描述为具有突出部133a和缝隙130，但是也可以使用其他合适的柔性加强机构或弹簧机构。虽然描述了第二轨道113b上的两个突出部，即突出部133b和133c，但是可以预期，一个突出部或两个以上的突出部133b-c可以被用于轨道113a-b中的一个或两个。

如本文所述，便携式氧气浓缩器可受益于尺寸紧凑且内部简单的设计。由于气体流过便携式氧气浓缩器，便携式氧气浓缩器内部可能需要多个气密互连。带倒刺的连接通常用于便携式氧气浓缩器，在该氧气浓缩器中，柔顺管在配合件末端的倒刺上延伸。就带倒刺配件的二维布置的可制造性以及从该二维布置中安装和移除管的难度而言，带倒刺的连接可限于少量直线连接。

在图7A-C中示出了一种改进的在一件式部件中进行多个气体连接的方法。在多个视图中示出了多端口互连181，管180与之配合。

在一些实施例中，互连181可以是柔顺的或弹性的。在一些实施例中，互连181可以由单件形成。互连181可以包括多个端口184，每个端口被配置为接收管180。每个端口可以包括一个或多个密封环182。

在一些实施例中，每个密封环182可以采用多端口连接器181的一个端口184的内壁上的凸起的形式。管180被压入互连181的端口184，直至其通过密封环182。柔顺互连件181以及围绕密封环182的管180的压缩提供了密封和/或定位功能。在一些实施例中，凸起可以是圆形的，但也可以是任何其他合适的形状，例如矩形或三角形。这种布置有助于多个二维端口布置的可制造性和可用性，例如图7C所示。

在一些实施例中，一个端口184的密封环182周围的压缩会延伸到相邻端口184中，如果没有解决的话。为了减少端口184之间所需的间隔以实现更高密度的多端口互连181，在一些实施例中，密封环182可以位于相邻端口184中的偏移位置，如图7B所示。考虑到便携式氧气浓缩器中的管尺寸倾向于在1cm或更小的数量级，保持多端口互连181中的端口184的密度较高可能是重要的，例如，使得如图7C所示的块形式的多端口互连181能够在端口184和管180之间在仅几cm尺寸的空间内进行多个连接。

或者，在一些实施例中，如图7D和7E所示，通过使用非弹性构件183可以实现相同或相似的效果。在一些实施例中，非弹性构件183可以将弹性元件181中的多个端口184的密封均匀地压缩成一体。通过使用组装到或制造到弹性体181上的非柔顺或非弹性构件183，可以在多个互连端口184上实现均匀压缩。添加非柔顺构件183还可以允许使用第二安装特征，例如扣合、螺钉凸起、钩或简单的凸起，以在压力下保持配合部件的位置。这允许单个构件183在单个部件中提供气动连接和机械位置连接。在一些实施例中，图7E中所示的组合弹性/非弹性布置也可以包括密封环结构，例如密封环182。图7A-E所示的整体形成的多端口块设计可提供便携式氧气浓缩器所需的密封和机械保持，但仍允许移除、维修或维护。相比之下，其他氧气浓缩器中采用的倒刺设计可防止移除管，而不会损坏管、倒刺或两者。在一些实施例中，图7A-E中所示的互连181可以形成牢固的连接，而无需在每个个体管180上设置辅助保持件，例如图7A-E中所示的互连181可以形成牢固的连接，而无需在每个单独的管180上设置辅助保持件，例如拉链带或夹子。互连181可以保留许多管180和连接，与单端口互连相比，具有少得多的辅助安装特征。

图7F和7G描绘了具有四个端口和密封环182的弹性多端口互连实施例181。如图7H和7I所示，在一些实施例中，如上所述模制两个非弹性件，以形成具有柔顺互连181和非弹性件183的互连元件。在一些实施例中，向柔顺互连181添加非弹性件183以形成组件可以允许在比单独的弹性互连更硬的介质中使用安装元件，例如紧固件孔，从而形成既提供弹性隔离又提供安全机械安装的互连组件。互连组件元件181和183可通过多种方式连接，包括在弹性件形成时将弹性件包覆成型到硬塑料件上，将部件与机械配合部件组装在一起，或将弹性件结合到硬塑料件上。

图7J和7K示出了互连组件，该互连组件具有与两组管配合的元件181和183，该两组管是来自阀组件的管180a和来自歧管组件的管180b。当组装在一起时，具有元件181和183的多端口互连组件以较小的占地面积提供紧凑的多气体连接，允许两个组件之间的弹性隔离，并且易于组装。

如在共同未决的序列号为15/608,775和15/027,948的美国专利申请中所述，在便携式氧气浓缩器中安装压缩机或压缩机组件可能需要使用可匹配的气体输送柔顺部件以适应压缩机的振动水平，并抑制声音和振动。在安装在压缩机进口的情况下，这些构件通常包括圆形管连接，并且必要时可以薄且柔性，以在150赫兹或以下的低频率下保持振动隔离。这种连接是可靠的和功能性的，并且可以通过安装件的内部使用螺钉或带有孔的固定件固定，以便空气进入压缩机。然而，在组装过程中，这些圆形管连接可允许连接由于紧固件的扭矩而旋转，从而使组装过程变得复杂，并给最终组装的结构带来可变性。在压缩机输出的情况下，在安装过程中，柔顺构件也可能扭曲或不正确地对准，也可能导致组装变化。

图8A-C示出了一种改进的布置。压缩机组件190包括具有第一连接器191a的第一压缩机室172a和具有连接器191b的第二压缩机室172b。压缩机组件190进一步包括管192。管192包括具有第一连接接口173a的第一端，第一连接接口173a被配置为连接到第一连接器191a以形成第一互连。柔顺构件192包括具有第二连接接口173b的第二端，该第二连接接口173b被配置为连接到第二连接器191b以形成第二互连。第一连接接口173a与第一连接器191a之间的连接和第二连接接口173b与第二连接器191b之间的连接形成了第一压缩机室172a和第二压缩机室172b之间的气体连接。

在一些实施例中，第一连接器191a、第二连接器191b和管192中的一个或多个可以是柔顺的。使用至少一个柔顺部件可以有助于管192与第一连接器191a和191b之间的容易连接。

第一连接接口173a可以被定形、定尺寸和/或以其他方式配置为将第一互连保持在固定取向。第二连接接口173b可以被定形、定尺寸和/或以其他方式配置为将第二互连保持在固定取向。

在一些实施例中，第一连接器191a可以具有与第一连接接口173a的形状匹配的形状。在一些实施例中，第一连接接口173a和第一连接器191a可以被成形为使得第一连接接口173a和第一连接器191a可以仅在一个可能的取向上配合。在一些实施例中，第一连接接口173a和第一连接器191a可以被成形为使得第一连接接口173a和第一连接器191a在配合时被防止旋转。在一些实施例中，第一连接接口173a和第一连接器19a可以是方形、大致方形或任何其他合适的形状。在一些实施例中，第二连接器191b可以具有与第二连接接口173b的形状匹配的形状。在一些实施例中，第二连接接口173b和第二连接器191b可以被成形为使得第二连接接口173b和第二连接器191b可以仅在一个可能的取向上配合。在一些实施例中，第二连接接口173b和第二连接器191b可以被成形为使得第二连接接口173b和第二连接器191b在配合时被防止旋转。在一些实施例中，第二连接接口173b和第二连接器191b可以是方形、大致方形或任何其他合适的形状。

在一些实施例中，第一连接器191a和第二连接器191b中的一个或两个可以是突出部的形式。在一些实施例中，第一连接接口173a和第二连接接口173b中的一个或两个可以是插座的形式。或者，在一些实施例中，第一连接器191a和第二连接器191b中的一个或两个可以是插座的形式，并且第一连接接口173a和第二连接接口173b中的一个或两个可以是突出部的形式。

在一些实施例中，当连接器191a和191b连接到管192时，密封元件189可以从每个连接器191a和191b延伸到管192中。每个密封元件189可被配置成与位于管192内部的互补密封元件194形成密封。或者，在一些实施例中，密封元件194可以从管192延伸到第一连接器191a和191b中，以与连接器191a和191b内的互补密封元件189配合。

安装件193显示了另一种类型的卡接(clocking)。安装件193包括底座193a和一个或多个连接器193b。每一个连接器193b可以包括柔顺构件174。每个连接器193b还可包括从柔顺构件174延伸的一个或多个突片176。在一些实施例中，每个连接器193b可以包括一对突片176。在一些实施例中，该对突片176可围绕柔顺构件174的圆周彼此间隔180度。在一些实施例中，一个或多个突片176可被配置为与压缩机190上的一个或多个互补槽177相连接，该互补槽177被配置为接收该对突片176。在一些实施例中，突片176和槽177之间的连接可以将互连卡接在固定取向。也可以使用其他片/槽或柱/孔布置。例如，在一些实施例中，安装件193包括被配置为接收来自压缩机组件190的突片的槽。

在一些实施例中，突片176可以由不同于柔顺构件174的材料形成。在一些实施例中，如图8C所示，突片176可以是单独的卡接构件或插件195的一部分，卡接构件或插件195可以由刚性材料(例如金属或塑料)形成。插件195可以增加卡接连接的刚性。在一些实施例中，柔顺构件174和卡接构件195可在模制过程中被附接、用粘合剂连接或被夹在一起。在一些实施例中，底座193a也可以单独制造。在一些实施例中，底座193a可以由诸如金属或塑料的刚性材料形成。底座193a可以增加卡接连接的刚性。

在一些实施例中，安装件193可以通过中空螺钉连接至压缩机组件190。在一些实施例中，进气可通过中空螺钉吸入。

在一些实施例中，包括用于柔顺构件互连的卡接装置改进了便携式氧气浓缩器的制造。在没有卡接构件的情况下，柔顺构件193可能在安装过程中扭曲，这可能导致材料的撕裂或由于安装件的扭曲而使压缩机组件保持在不适当的位置。

便携式氧气浓缩器可能需要紧凑氧气传感器来监测输送给患者的气体中的氧气含量。在便携式氧气浓缩器所需的尺寸范围和价格点方面，这种传感器在商业上很难找到。因此，许多商用便携式浓缩器具有定制设计的氧气传感器。这些传感器通常依赖于气体中的声音速度取决于气体成分的事实，因此可以从声音速度推断氧气浓度。

氧气浓缩器的氧气传感器设计示例见图9A和9B。声音发射器201安装在管200的一端，声音接收器202安装在管100的另一端。原则上，可以基于声音的速度(大约350米/秒)、管的长度以及发射器201和接收器202之间的传输时间进行测量。在实践中，压力和温度变化会影响信号接收上升时间，并且驻波传播可能会导致失真，从而使这种传感器的实际使用存在问题，并且重要的设计和实施问题会影响这种类型的设计。另外，市场上可买到的传感器仅提供有限的包装选项，这可能使得将这种传感器包括在浓缩器中成为劳动密集型。

图9C和9D示出了氧气传感器210的替代实施例。氧气传感器210包括发射器201，该发射器201包括被配置为发出声音信号的活动表面211。氧气传感器210包括接收器202，其具有被配置为接收声音信号的活动表面212。氧气传感器210进一步包括形成室205的主体215。主体215包括第一开口216，其被配置为接收发射器201，使得发射器201的活动表面211暴露于室205。主体215包括第二开口217，其被配置为接收接收器202，使得接收器202的活动表面212暴露于室205。

在一些实施例中，主体215可以包括一个或多个反射器218，其被配置为反射声音信号，以便在发射器201的活动表面211和接收器202的活动表面212之间建立声音路径。在一些实施例中，主体215可以包括至少两个反射器218。在一些实施例中，反射器218可由主体215内的两个成角度的相对面形成或位于其上。图9D示出了声音路径206的示例。替代布置可包括具有一次反射或多次反射的声道。

在一些实施例中，第一开口216和第二开口217可以共面。在一些实施例中，第一开口216和第二开口217可以彼此平行设置。在一些实施例中，发射器201的活动表面211和接收器202的活动表面212可以共面。在一些实施例中，发射器201和接收器202被安装成其活动表面211和212处于相同方向，例如彼此平行。在一些实施例中，发射器201的活动表面211和接收器202的活动表面212定向成面向平行方向。

在一些实施例中，氧气传感器210进一步包括一个或多个密封件204。密封件204可以是密封环的形式。在一些实施例中，密封件204可包括被配置为在第一开口216和发射器201之间提供密封的第一密封件204和被配置为在第二开口217和接收器202之间提供密封的第二密封件204。

在一些实施例中，传感器210可以包括印刷电路板203。在一些实施例中，发射器201和接收器202可以共同安装到印刷电路板203。在一些实施例中，一个或多个额外的传感器，例如图9D、9E和9F所示的温度传感器219a和/或压力传感器219b，可以共同安装到印刷电路板203。在一些实施例中，主体215可以直接安装到PCB 203。在一些实施例中，主体215和密封件204可以直接安装到PCB上。

在一些实施例中，温度传感器219a可被配置为测量室205内的氧气温度。在一些实施例中，温度传感器219a可被配置为测量室205外部的空气温度。

在一些实施例中，压力传感器219b可被配置为测量室205内的氧气压力。在一些实施例中，压力传感器219b可被配置为测量室205外部的空气压力。

在一些实施例中，室205内的声音路径206可被配置为减少驻波传播，消除或至少减少图9A-B所示的管型传感器的难以表征的行为之一。

许多便携式氧气浓缩器提供两个或多个输出流量设置，从而允许单个型号的浓缩器满足一系列患者氧气需求。在一些实施例中，可能希望这种浓缩器的压缩机被设计成具有驱动预期压缩机容量的最大流量设置。然而，大多数用户在使用氧气浓缩器期间，通常会在低于最大流量的流量设置下操作给定的浓缩器型号。在某些情况下，用户将在使用过程中以多种不同的设置操作氧气浓缩器。在某些情况下，用户将在浓缩器使用的大部分时间内以低于最大流量设置的设置操作氧气浓缩器。因此，即使压缩机电机必须能够在最大流量设置下运行，最高流量设置也可能不会经常使用。因此，在最常用的流量设置下调整电机和电机控制功能以提高效率，同时保持在整个流量设置范围内运行的能力可能是有利的。

参考图10A，示出了用于控制压缩机190的电机199的控制系统188的简化示意图。控制系统188包括电源198、电压控制器196和脉冲宽度调制(PWM)控制器197。在一些实施例中，电压控制器196和PWM控制器197可以组合成单个电机控制器，或者可以是单独的元件。

在一些实施例中，电源198提供电源电压。在一些实施例中，电源188提供直流电源电压。在一些实施例中，电源是电池、交流至直流电源供给、具有车载直流功率端口的固定电源或任何其他合适的电源。

在一些实施例中，电压控制器196和PWM控制器197中的一个或两个可以例如通过提供压缩机电机控制信号来驱动压缩机190的运行。在一些实施例中，电压控制器196被配置为选择性地修改电源电压以提供多个供给电压。在一些实施例中，电压控制器196被配置为修改电源电压，以提供高于电源电压的一个或多个供给电压。

在一些实施例中，脉冲宽度调制控制器197被配置为选择性地施加脉冲宽度调制以在多个脉冲宽度调制占空比提供电压。在一些实施例中，电压控制器196和PWM控制器197中的一个或两个可用于向电机199提供多个电机控制信号。

在一些实施例中，例如，当电源188是电池时，用于操作压缩机190的方法进一步包括动态监测电源电压并调整供给电压和脉冲宽度调制占空比中的一个或两个，以适应电源电压的变化，从而实现压缩机的期望效率。

图10B-C显示了氧气浓缩器电压随时间变化的示例。许多氧气浓缩器以图10C所示的方式运行。标称电压由电源提供，通过对标称电压施加PWM控制来控制电机速度，从而控制压缩机输出，通过改变PWM供给信号的占空比来改变电机速度。因此，低占空比适用于最低设置，最高可达非常高的占空比，或者甚至适用于最高设置的非调制直流信号。

但是，标称电压的电压水平也会影响压缩机效率。例如，如果电压水平较低，施加PWM时的开关损耗可能较低。例如，通过使用电压控制器196调制标称电压，并保持PWM占空比接近100％，或者可替换地，保持在或接近某一目标阈值，可以使损耗最小化。此外，对于特定的供给电压，给定的压缩机电机的效率曲线可以在给定的速度下以更高的扭矩滚降。一般而言，已发现压缩机电机和控制器的运行效率是PWM占空比和电压供给水平的函数。可以在一系列供给电压/PWM占空比组合范围内测量(例如校准)电机效率，以优化每个组合的电池寿命。

电池寿命随着浓缩器输出流量的变化而自然显著变化。对于当前披露申请人生产的一个浓缩器设计，有六个设置，患者最常用的设置是倒数第二个最低设置。在该设置下，浓缩器的电池寿命可达数小时，例如10小时。在最高流量设置下，浓缩器可能有一小时的使用时间。因此，对效率的调整，比如将最常用的设置增加10％，将增加一个小时的使用时间。如果在最常见的设置下效率的提高导致在最高设置下损失10％，则处罚仅为6分钟。因此，调整压缩机电机控制以在常用的较低设置下实现更高的效率是有利的，并且该调整可以通过改变供给电压以及PWM占空比来改进，例如通过如上所述的电压控制器196和PWM控制器197。

因此，操作氧气浓缩器的方法可以包括使用电压控制器196和PWM控制器197修改电源电压。浓缩器设计可在一定范围的供给电压和PWM占空比内进行校准，最大设置可能代表极高的占空比和/或可达到的最高电压。

对于某些浓缩器设计，可以计算、模拟或测量作为供给电压/PWM占空比函数的效率。可以使用一些技术组合。在一些实施例中，可以提供标称电压，该标称电压可以例如通过电压控制器196与例如通过PWM控制器197的PWM控制同时增加或减少，以在每个流量设置下实现效率目标。在PWM控制器197外另外使用电源电压控制器196可能会由于这些电子设备的运行而导致在某些运行点降低压缩机-电机-控制器效率，但是可以找到在期望的设计点导致最小损失的最佳配置。因此，这些损失可能小于仅基于PWM控制的系统所遇到的损失，从而提高了系统的整体效率。例如，在一些实施例中，可以降低开关损耗。在图10B-D中，提供了从校准数据中选择的标称电压和PWM速率，该校准数据在最常见的设置下实现了期望的效率。图10C和图10D显示了对于不同的施加电压量和施加PWM占空比，施加到电机的有效电压量相似。对于不太常见的设置，采用增加或降低供给电压和改变PWM占空比的组合。当然，也可以使用其他组合，例如提供针对最高设置配置的直流电压，以及针对每个较低设置降低电压并改变PWM。然而，当选择标称设置时，结果是供给电压和PWM占空比均发生变化，以在期望的流量设置下选择性地提高效率。这可以在图10E和10F的表面图中示出，图10E和10F示出了有效电机电压如何作为施加电压和PWM占空比的组合的函数。给定水平面与表面图的交线举例说明了PWM和施加电压的可用组合，从而使电机沿交线产生相同的有效电压。沿着这条线是可以测量或计算的最大效率点。

电池操作的装置可具有不同的供给电压，例如从汽车或交流到直流的功率供给，以及取决于电池充电或耗尽状态的不同电压。可以监控动态变化的电池电压，并相应地动态修改控制器的PWM占空比和电压，以最大化系统效率。在某些较高的流量设置下，也可以将供给电压相对于电池电压提高，以实现所需的电机性能，同时让电池提供的电压通过，并在其他流量设置下仅使用PWM控制。

在一些实施例中，操作压缩机组件190的方法包括确定压缩机组件190的效率。确定压缩机组件190的效率可包括测量、校准、计算或模拟电机199在一定范围的供给电压和脉冲宽度调制占空比组合下的电机效率。每个组合可以包括来自电压控制器196的供给电压和来自脉冲宽度调制控制器197的脉冲宽度调制占空比。

在一些实施例中，用于操作压缩机组件190的方法可以包括基于所确定的压缩机组件190的效率选择供给电压和脉冲宽度调制占空比，以用于至少一个输出流量设置。

在一些实施例中，用于操作压缩机190组件190的方法可以包括通过例如使用电压控制器196维持、降低或增加标称供给电压来产生选定的供给电压。在一些实施例中，标称供给电压是对于多个输出流量设置之一来说期望的电压。在一些实施例中，标称供给电压是针对最大输出流量设置的期望供给电压。在一些实施例中，标称供给电压在没有脉冲宽度调制的情况下被用作压缩机组件190的多个流出设置中的最高输出流量设置的电机控制信号。在一些实施例中，将供给电压调节(例如使用电压控制器196)和脉冲宽度调制(例如使用脉宽调制控制器197)的组合应用于标称供给电压，以针对低于压缩机组件190的最高输出流量设置的一个或多个输出流量设置向电机199提供电机控制信号。

在一些实施例中，选择选定的供给电压和选定的脉冲宽度调制占空比以在多个输出流量设置中最常用的输出流量设置下优化效率，同时保持在多个输出流量设置中的每一个下操作的能力。

在一些实施例中，选择选定的供给电压和选定的脉冲宽度调制占空比以降低多个输出流设置中的至少一个输出流设置的开关损耗。

在一些实施例中，用于操作压缩机190的方法可以包括施加选定的脉冲宽度调制占空比。

除了具有多种流动设置，旋转吸附系统的性质导致在压力、压力-真空或真空旋转循环过程上动态变化的头部轮廓。压缩机电机和控制电子设备上的负载在循环过程上的变化量取决于所使用的阀门数量、所使用的床的数量、所使用的产品气罐以及顺序和定时(例如所使用的特定PSA循环)，因此可以在约0-30psi之间变化。因此，动态调整控制器电压和PWM占空比以优化PSA循环过程上的效率是有利的。这可以使用电流、功率或压力测量、使用上述任何一种的前馈方法、它们的任何组合或其他技术实时执行。

在一些实施例中，其中压缩机是旋转吸附系统的一部分，用于操作压缩机190的方法可包括监测压力旋转吸附循环、压力-真空旋转吸附循环或真空旋转吸附循环的过程上的压力分布。在一些实施例中，该方法可包括动态调整供给电压和脉冲宽度调制占空比，以提高压力旋转吸附循环、压力-真空旋转吸附循环或真空旋转吸附循环的过程效率。在一些实施例中，在压力旋转吸附循环、压力-真空旋转吸附循环或真空旋转吸附循环期间，监测头部轮廓并调整供给电压和脉冲宽度调制占空比。在一些实施例中，监测头部轮廓包括通过前馈过程监测电流测量值、功率测量值和压力测量值中的一个或多个。

这里描述的实施例是示例性的。可以对这些实施例进行修改、重新安排、替代流程、替代元素等，这些仍然包含在本文所述的教导中。本文所述的一个或多个过程可由一个或多个适当编程的处理和/或数字设备执行。

结合本文公开的实施例描述的各种说明性处理、数据显示和用户界面可以实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可交换性，上文已就各种说明性部件、块和模块的功能进行了一般性描述。该等功能是以硬件还是软件实现取决于对整个系统施加的特定应用和设计限制。所述功能可针对每一特定应用以不同方式实施，但该等实施决定不应被解释为导致偏离本公开的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种说明性逻辑块和模块可以由机器实现或执行，例如配置有特定指令的处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或其设计用于执行本文所述功能的任何组合。处理器可以是微处理器，但可选地，处理器可以是控制器、微控制器或状态机、其组合等。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，数字信号处理器和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与数字信号处理器内核的结合、或任何其他这样的配置。

在此公开的实施例的元件可以直接体现在硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合中。软件模块可以位于RAM存储器、flash存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、光盘或本领域已知的任何其他形式的计算机可读存储介质中。示例性存储介质可以连接到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。或者，存储介质可以集成到处理器中。处理器和存储介质可以位于专用集成电路中。软件模块可以包括使硬件处理器执行计算机可执行指令的计算机可执行指令。

除非另有明确说明，或在所使用的上下文中被理解，否则在此使用的条件性语言，例如“可以”、“可能”、“或许”、“例如”等，通常旨在传达某些实施例包括但其他实施例不包括某些特征、元素和/或状态。因此，这种条件性语言通常不旨在暗示一个或多个实施例以任何方式需要特征、元素和/或状态，或者一个或多个实施例必须包括用于在有或无作者输入或提示的情况下决定这些特征、元素和/或状态是否包含在任何特定实施例中或将在任何特定实施例中执行的逻辑。术语“包括”、“包含”、“具有”、“涉及”等是同义的，并且以开放式的方式被包括在内地使用，并且不排除额外的元素、特征、动作、操作等。此外，术语“或”以其包含的含义(而非排他的含义)使用，因此当用于例如连接元素列表时，术语“或”指列表中的一个、一些或所有元素。

除非另有明确说明，否则诸如短语“X、Y或Z中的至少一个”之类的析取语言应与上下文一起理解为通常用于表示某一项、术语等，可以是X、Y或Z，或其任意组合(例如X、Y和/或Z)。因此，这种分离语言通常无意且不应暗示某些实施例要求X中的至少一个、Y中的至少一个或Z中的至少一个存在。

除非另有明确说明，“一”或“一个”项目通常应解释为包括一个或多个所述项目。因此，诸如“被配置为---的设备”的短语旨在包括一个或多个所述设备。该一个或多个列举的设备也可以被共同配置为执行所述列举。例如，“被配置为执行记述A、B和C的处理器”可以包括被配置为执行记述A的第一处理器和被配置为执行记述B和C的第二处理器。

尽管上述详细描述已经示出、描述并指出了应用于示例性实施例的新颖特征，但是应当理解，在不脱离本公开的精神的情况下，可以对所示设备的形式和细节进行各种省略、替换和改变。如将认识到的，本文所述的某些实施例可以以不提供本文所述的所有特征和益处的形式实施，因为一些特征可以与其他特征分开使用或实践。权利要求的含义和等同范围内的所有变更均应包含在权利要求的范围内。

Claims (75)

1.一种用于便携式氧气浓缩器的电池保持系统，包括：

第一轨道，其被配置为接收电池的第一滑动件；

第二轨道，其被配置为接收电池的第二滑动件，第二轨道与第一轨道间隔开以形成被配置为接收电池的通道；和

柔性加强机构，其被配置为当电池被接收在通道内时在电池表面上施加偏置力，该柔性加强机构包括：

从第一轨道至少部分向第二轨道突出的突出部；和

位于突出部后方并被配置为便于突出部前后移动的缝隙。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括从第二轨道至少部分地向第一轨道突出的一个或多个突出部，该一个或多个突出部被配置为当电池位于通道内时接触电池。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述通道在开放的近侧端和封闭的远侧端之间延伸，其中，从第二轨道突出的所述一个或多个突出部中的至少一个相对于第一轨道的突出部位于近侧。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述通道在开放的近侧端和封闭的远侧端之间延伸，其中，从第二轨道突出的所述一个或多个突出部中的至少一个相对于第一轨道的突出部位于远侧。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，从第二轨道突出的所述一个或多个突出部包括相对于第一轨道的突出部位于近侧的第一突出部和相对于第一轨道的突出部位于远侧的第二突出部。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述柔性加强机构保持所述第一轨道和所述电池之间的接触以将所述电池稳定在所述通道内，所述电池的电池大小小于上容差水平。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述柔性加强机构被配置为在所述电池的表面上施加偏置力以将所述电池的电连接器与所述便携式氧气浓缩器的电连接器对准。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述柔性加强机构被配置为在所述电池的表面上施加偏置力以赋予所述电池安装稳定性。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述柔性加强机构的偏置力足够灵活以允许所述电池在所述通道内平移通过所述突出部。

10.一种便携式氧气浓缩器，包括：

底盘底座；

印刷电路板，其安装在底盘底座的上端，该印刷电路板包括第一电连接器；和

外壳体，其被配置为可移除地连接至底盘底座，该外壳体包括：

用户界面的一个或多个控制件；和

与用户界面的控制件电连通的第二电连接器，该第二电连接器被定位成当外壳体被连接到底盘底座时与第一电连接器对准并配合。

11.根据权利要求10所述的便携式氧气浓缩器，其中，印刷电路板包括用户界面显示器。

12.根据权利要求10所述的便携式氧气浓缩器，其中，所述外壳体被配置为在连接至所述底盘底座时围绕所述印刷电路板限定封闭体积。

13.根据权利要求12所述的便携式氧气浓缩器，其中，所述外壳体被配置为在连接至所述底盘底座时密封所封闭的印刷电路板免受外部湿气的影响。

14.根据权利要求10所述的便携式氧气浓缩器，其中，第一电连接器在印刷电路板上定向为面向大体上较高的方向，第二电连接器在外壳上定向为面向大体上较低的方向。

15.一种气体浓缩器，包括：

底盘底座；

压缩机组件；

外壳体，其连接至底盘底座，以限定封闭压缩机组件的内部体积；和

位于内部体积内的壳结构，该壳结构包括围绕压缩机组件设置的一个或多个绝热板。

16.根据权利要求15所述的气体浓缩器，其中，所述壳结构将所述压缩机组件与位于所述浓缩器内部体积内的一个或多个元件分开，所述一个或多个元件包括与所述底盘底座相连的一个或多个吸附器、一个或多个气动模块、一个或多个电子模块或一个或多个传感器模块。

17.根据权利要求15所述的气体浓缩器，其中，所述壳结构形成围绕所述压缩机组件的至少部分密封的室的至少一部分。

18.根据权利要求17所述的气体浓缩器，进一步包括印刷电路板，该印刷电路板形成所述至少部分密封的室的至少一部分。

19.根据权利要求17所述的气体浓缩器，其中，所述外壳体的内表面形成所述至少部分密封的室的至少一部分。

20.一种气体浓缩器，包括：

底盘底座；

压缩机组件；

气流发生器；

一个或多个排气端口；和

外壳体，其连接至所述底盘底座以限定封闭所述压缩机组件和所述气流发生器的内部体积，所述外壳体包括一个或多个空气入口，其中所述一个或多个空气入口凹入所述外壳体内或沿着所述外壳体的弯曲或成角度的表面延伸；

其中，气流发生器被配置为沿着所述一个或多个空气入口和所述一个或多个排气端口之间的气流路径引导气流。

21.根据权利要求20所述的气体浓缩器，其中，所述一个或多个空气入口包括第一空气入口和第二空气入口，其中第一空气入口和第二空气入口位于所述壳体的相对表面上。

22.根据权利要求20所述的气体浓缩器，其中，所述一个或多个排气端口包括第一排气端口和第二排气端口，其中，所述第一排气端口和第二排气端口形成在所述底盘底座的相对侧表面内。

23.根据权利要求20所述的气体浓缩器，进一步包括连接到底盘底座的电池，其中所述一个或多个排气端口形成在底盘底座的横向延伸超过电池横向边缘的部分中。

24.根据权利要求23所述的气体浓缩器，其中，所述排气端口以向下的角度指向形成在所述底盘底座的横向延伸超过所述电池的横向边缘的部分中的凹部，从而如果所述浓缩器被放置在平坦表面附近，防止排气端口堵塞。

25.一种用于气体浓缩器的吸附器，包括：

包含吸附颗粒的吸附材料；和

容纳吸附材料的容器，该容器包括：

具有非圆形截面的容器壁；和

至少一个加强支撑件；

其中容器壁的厚度和加强支撑件的刚度的组合足以将容器壁在容器内至少30psi的压力波动下的变形限制在小于0.1mm和小于吸附颗粒平均直径的25％中的至少一者。

26.根据权利要求25所述的吸附器，其中，在容器内至少30psi的压力波动下，容器壁的变形小于0.05毫米。

27.根据权利要求25所述的吸附器，其中，吸附器的截面至少90％充满吸附材料。

28.根据权利要求25所述的吸附器，其中，容器壁具有长方形截面。

29.根据权利要求25所述的吸附器，其中，所述至少一个加强支撑件包括加强肋，所述加强肋延伸穿过容器内部和/或沿着容器的内壁延伸。

30.根据权利要求25所述的吸附器，其中，所述至少一个加强支撑件包括位于容器外表面上的加强肋。

31.根据权利要求25所述的吸附器，进一步包括位于由从容器上端延伸的突出部形成的空腔内的过滤器，该突出部的截面不同于容器壁的截面。

32.根据权利要求31所述的吸附器，其中，突出部为圆柱形。

33.根据权利要求32所述的吸附器，其中，突出部与容器壁整体形成。

34.一种用于气体浓缩器的吸附器，包括：

包含吸附颗粒的吸附材料；和

容纳吸附材料的容器，该容器包括：

具有非圆形截面的容器壁；和

至少一个加强支撑件；

其中所述吸附器的截面至少90％充满吸附材料。

35.根据权利要求34所述的吸附器，其中，所述容器壁具有长方形截面。

36.根据权利要求34所述的吸附器，其中，所述至少一个加强支撑件包括加强肋，所述加强肋延伸穿过容器内部和/或沿着容器的内壁延伸。

37.根据权利要求34所述的吸附器，其中，所述至少一个加强支撑件包括位于容器的外表面上的加强肋。

38.根据权利要求34所述的吸附器，进一步包括位于由从容器上端延伸的突出部形成的空腔内的过滤器，该突出部具有不同于所述容器壁的截面。

39.根据权利要求38所述的吸附器，其中，所述突出部为圆柱形。

40.根据权利要求39所述的吸附器，其中，所述突出部与容器壁整体形成。

41.一种吸附器系统，包括：

第一吸附器，第一吸附器包括：

包含吸附颗粒的吸附材料；和

容纳吸附材料的容器，该容器包括：

具有非圆形截面的容器壁；和

至少一个加强支撑件；和

第二吸附器，第二吸附器包括：

包含吸附颗粒的吸附材料；和

容纳吸附材料的容器，该容器包括：

具有非圆形截面的容器壁；和

至少一个加强支撑件；

其中第一吸附器的容器壁连结到第二吸附器的容器壁。

42.根据权利要求41所述的系统，其中，第一吸附器的容器壁与第二吸附器的容器壁整体形成。

43.根据权利要求41所述的系统，其中，第一吸附器的加强支撑件与第二吸附器的加强支撑件对准。

44.根据权利要求41所述的系统，其中，第一吸附器的容器壁和第二吸附器的容器壁均包括长方形截面。

45.一种用于便携式氧气浓缩器的压缩机组件，包括：

包括第一连接器的第一压缩机室；

包括第二连接器的第二压缩机室；和

管，其包括第一端和第二端，第一端包括被配置为连接到第一连接器的第一连接接口，第二端包括被配置为连接到第二连接器的第二连接接口；

其中，所述第一连接接口被成形为将所述第一连接器和所述第一连接接口之间的连接保持在固定取向，并且所述第二连接接口被成形为将所述第二连接器和所述第二连接接口之间的连接保持在固定取向；和

其中第一连接器、第二连接器和管中的一个或多个是柔顺的。

46.根据权利要求45所述的压缩机组件，其中，所述第一连接器具有形状且所述管的所述第一连接接口具有与所述第一连接器的形状相匹配的形状，并且其中所述第二连接器具有形状且所述第二连接接口具有与所述第二连接器的形状相匹配的形状。

47.根据权利要求46所述的压缩机组件，其中，第一连接接口、第二连接接口、第一连接器和第二连接器的形状为方形。

48.一种用于便携式氧气浓缩器的压缩机组件，包括：

包括至少一个连接器的柔顺安装件，该至少一个连接器包括：

柔顺构件；和

从柔顺构件延伸的一对突片；和

压缩机，压缩机包括：

第一压缩机室；

第二压缩机室；和

至少一对槽，所述至少一对槽被配置为接收所述至少一个连接器的所述一对突片。

49.根据权利要求48所述的压缩机组件，其中，所述突片围绕所述柔顺构件的圆周彼此间隔180度。

50.根据权利要求48所述的压缩机组件，其中，所述一对突片由不同于所述柔顺构件的材料形成。

51.根据权利要求48所述的压缩机组件，其中，所述至少一个连接器包括两个连接器。

52.一种传感器组件，包括：

氧气传感器，包括：

至少一个发射器，其包括被配置为发射声音信号的活动表面；

至少一个接收器，其包括被配置为接收所述声音信号的活动表面；和

形成室的主体，该主体包括：

第一开口，其被配置为接收所述至少一个发射器，使得所述至少一个发射器的活动表面暴露于所述室；

第二开口，其被配置为接收所述至少一个接收器，使得所述至少一个接收器的活动表面暴露于所述室；和

至少两个反射器，其被配置为反射声音信号，以便在发射器的活动表面和接收器的活动表面之间建立声音路径。

53.根据权利要求52所述的传感器组件，其中，所述第一开口和第二开口共面。

54.根据权利要求52所述的传感器组件，其中，所述发射器的活动表面和所述接收器的活动表面共面。

55.根据权利要求52所述的传感器组件，其中，所述发射器的活动表面和所述接收器的活动表面定向成面向平行方向。

56.根据权利要求52所述的传感器组件，其中，所述氧气传感器进一步包括一个或多个密封环，所述密封环被配置为在所述第一开口和所述发射器之间以及在所述第二开口和所述接收器之间提供密封。

57.根据权利要求52所述的传感器组件，进一步包括印刷电路板，其中所述发射器和接收器安装到印刷电路板，并且其中印刷电路板安装到所述主体。

58.根据权利要求52所述的传感器组件，其中，所述氧气传感器包括被配置为测量所述室内的氧气的温度的温度传感器。

59.根据权利要求52所述的传感器组件，其中，所述氧气传感器包括被配置为测量所述室外部的空气的温度的温度传感器。

60.根据权利要求52所述的传感器组件，其中，所述氧气传感器包括被配置为测量所述室内的氧气的压力的压力传感器。

61.根据权利要求52所述的传感器组件，其中，所述氧气传感器包括被配置为测量所述室外部的空气的压力的压力传感器。

62.根据权利要求52所述的传感器组件，进一步包括呼吸检测传感器。

63.一种操作压缩机系统的方法，包括：

确定被配置为在多个输出流量设置下运行的压缩机的效率，该压缩机系统包括：

电机，

提供直流电源电压的电源，

电压控制器，其被配置为选择性地修改权所述电源电压以提供多个供给电压，以及

脉冲宽度调制控制器，其被配置为以多个脉冲宽度调制占空比选择性地对供给电压施加脉冲宽度调制，从而提供多个电机控制信号，

其中，确定压缩机的效率包括测量、校准、计算或模拟在一定范围的供给电压和脉冲宽度调制占空比组合上的电机效率中的一个或多个，每个组合包括多个供给电压的供给电压和多个脉冲宽度调制占空比的脉冲宽度调制占空比；

基于所确定的压缩机效率，选择所述多个供给电压中的供给电压和所述多个脉冲宽度调制占空比中的脉冲宽度调制占空比，以用于所述多个输出流量设置中的至少一个输出流量设置；

通过维持、降低或增加标称供给电压来产生选定的供给电压；和

应用选定的脉冲宽度调制占空比。

64.根据权利要求63所述的方法，其中，所述标称供给电压是针对所述多个输出流量设置之一来说期望的供给电压。

65.根据权利要求64所述的方法，其中，所述标称供给电压是针对所述多个输出流量设置中的最大输出流量设置来说期望的供给电压。

66.根据权利要求63所述的方法，其中，所述电源是电池、包括车载直流电端口的固定电源或交流至直流电源中的一种。

67.根据权利要求66所述的方法，其中，所述电源是电池，所述方法进一步包括：

动态监测电源电压；和

调整供给电压和脉冲宽度调制占空比中的一个或两个，以适应电源电压的变化，从而实现期望的压缩机效率。

68.根据权利要求63所述的方法，其中，所述压缩机系统是旋转吸附系统的一部分，其中，所述方法进一步包括：

监测压力旋转吸附循环、压力-真空旋转吸附循环或真空旋转吸附循环过程上的压力分布；和

动态调整供给电压和脉冲宽度调制占空比，以提高压力旋转吸附循环、压力-真空旋转吸附循环或真空旋转吸附循环的过程效率。

69.根据权利要求68所述的方法，其中，在压力旋转吸附循环、压力-真空旋转吸附循环或真空旋转吸附循环期间，执行对头部轮廓的监测以及对供给电压和脉冲宽度调制占空比的调整。

70.根据权利要求69所述的方法，其中，监测头部轮廓包括通过前馈过程监测电流测量值、功率测量值和压力测量值中的一个或多个。

71.根据权利要求63所述的方法，其中，所述标称供给电压在没有脉冲宽度调制的情况下被用作所述压缩机的多个流出设置中的最高输出流量设置的电机控制信号。

72.根据权利要求71所述的方法，其中，将供给电压调节和脉冲宽度调制的组合应用于标称供给电压，以针对低于压缩机最高输出流量设置的一个或多个输出流量设置提供电机控制信号。

73.根据权利要求63所述的方法，其中，所选定的供给电压和所选定的脉冲宽度调制占空比被选择为在多个输出流量设置中最常用的输出流量设置下优化效率，同时保持在多个输出流量设置中的每一个输出流量设置下操作的能力。

74.根据权利要求63所述的方法，其中，所选定的供给电压和所选定的脉冲宽度调制占空比被选择为在多个输出流设置中的至少一个输出流设置处降低开关损耗。

75.根据权利要求63所述的方法，其中，所述电压控制器被配置为修改所述电源电压，以提供高于所述电源电压的一个或多个供给电压。

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