JP4728002B2 - デュアルモード式医療用酸素濃縮器 - Google Patents
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Description
(a)携帯用酸素発生器ユニットであって、濃酸素ガスを発生させるための携帯用空気分離装置と、携帯用空気分離装置に空気を供給する手段を含む1次ガスポンプと、ガスポンプを駆動する1次モータと、モータを駆動する充電式電源と、携帯用酸素発生器ユニットの充電式電源を充電するために電力を受け取るようになっているコネクタ手段と、携帯用酸素発生器ユニットから濃酸素ガスを移すフローカップリング手段と、第1の濃酸素ガス生成物放出ポートとを含む携帯用酸素発生器ユニットを用意するステップと、
(b)携帯用酸素発生器ユニットに結合するようになっている定置ベースユニットを用意するステップであって、定置ベースユニットが、携帯用酸素発生器ユニットの充電式電源を充電するために電力を供給するようになっているコネクタ手段を含む定置電源システムと、携帯用酸素発生器ユニットから濃酸素ガスを受け取るフローカップリング手段と、第2の濃酸素ガス生成物放出ポートとを含むステップと、
(c)これら携帯用酸素発生器ユニット及び定置ベースユニットを非結合モードで作動するステップであって、携帯用酸素発生器ユニットが、空気を分離して第1の放出ポートに取り付けられるカニューレを通じユーザに第1の流量で濃酸素ガス生成物を提供するように作動されるステップと、
(d)(1)コネクタ手段同士を互いに接続しかつフローカップリング手段同士を互いに結合することによって携帯用酸素発生器ユニットと定置ベースユニットとを互いに結合し、
(2)携帯用酸素発生器ユニットを作動させて空気を分離し濃酸素ガスを提供し、濃酸素ガスを定置ベースユニットに移し、第2の放出ポートに取り付けられるカニューレを通じてユーザに第2の流量で濃酸素ガス生成物を供給する、
ことによってこれら携帯用酸素発生器ユニット及び定置ベースユニットを結合モードで作動させるステップであって、第2の流量が第1の流量よりも多いステップと、
を含む方法を含んでいる。
(a)濃酸素ガスを発生させるための携帯用空気分離装置と、携帯用空気分離装置に空気を供給する手段を含む1次ガスポンプと、ガスポンプを駆動する1次モータと、モータを駆動する充電式電源と、充電式電源に電力を送るようになっているコネクタ手段と、濃酸素ガス生成物放出ポートとを含む携帯用酸素発生器ユニットであって、携帯用酸素発生器ユニットが携帯モードで作動して第1の流量の濃酸素ガスを発生させるようになっている携帯用酸素発生器ユニットと、
(b)携帯用酸素発生器ユニットに結合するようになっている定置ベースユニットであって、定置ベースユニットが携帯用酸素発生器ユニットの充電式電源を充電するようになっているコネクタ手段を含む定置電源システムを含んでいる定置ベースユニットと、
を含むシステムを含んでいる。
(a)濃酸素ガスを発生させるための携帯用空気分離装置と、携帯用空気分離装置に空気を供給する手段を含む1次ガスポンプと、ガスポンプを駆動する1次モータと、モータを駆動する充電式電源と、充電式電源を充電するために電力を受け取るようになっているコネクタ手段と、濃酸素ガス生成物放出ポートとを含む携帯用酸素発生器ユニットを用意するステップと、
(b)携帯用酸素発生器ユニットに結合するようになっている定置ベースユニットを用意するステップであって、定置ベースユニットが、携帯用酸素発生器ユニットの充電式電源を充電するようになっているコネクタ手段を含む定置電源システムと、濃酸素ガスを加湿する手段とを含んでおり、これら携帯用酸素発生器ユニット及び定置ベースユニットがそれぞれ、濃酸素ガスを携帯用酸素発生器ユニットから定置ベースユニットに移すようになっている第1のカップリング手段と、濃酸素ガスを定置ベースユニットから携帯用酸素発生器ユニットに移すようになっている第2のカップリング手段とを含んでいるステップと、
(c)これら携帯用酸素発生器ユニット及び定置ベースユニットを非結合モードで作動するステップであって、携帯用酸素発生器ユニットが、空気を分離して生成物放出ポートに取り付けられるカニューレを通じユーザに第1の流量で濃酸素ガス生成物を提供するように作動されるステップと、
(d)(1)コネクタ手段同士を互いに接続しかつ第1及び第2のカップリング手段を互いに結合することによって携帯用酸素発生器ユニットと定置ベースユニットとを互いに結合し、
(2)携帯用酸素発生器ユニットを作動させて空気を分離し濃酸素ガスを提供し、濃酸素ガスを定置ベースユニットに移し、濃酸素ガスを加湿して加湿濃酸素ガスを提供し、加湿濃酸素ガスを携帯用酸素発生器ユニットに移し、携帯用酸素発生器ユニットの放出ポートに取り付けられるカニューレを通じユーザに第2の流量で加湿濃酸素ガス生成物を供給する、
ことによってこれら携帯用酸素発生器ユニット及び定置ベースユニットを結合モードで作動させるステップであって、第2の流量が第1の流量よりも多いステップと、
を含む方法によって、濃酸素ガス生成物が発生される。
(a)非加湿濃酸素ガスを発生させるための携帯用空気分離装置と、携帯用空気分離装置に空気を供給する手段を含む第1のガスポンプと、第1のガスポンプを駆動するようになっている第1のモータと、第1のモータを駆動するために電力を供給するようになっている充電式電源システムと、充電式電源システムを充電するようになっている第1のコネクタと、加湿濃酸素ガスを受け取るようになっている第1のフローカップリングと、非加湿濃酸素ガスと加湿濃酸素ガスとを互いに合流させて加湿濃酸素ガス生成物を形成するようになっている配管手段と、濃酸素ガス生成物送出ポートとを含む携帯用酸素発生器ユニットと、
(b)携帯用酸素発生器ユニットに結合するようになっている定置ベースユニットであって、定置ベースユニットが、加湿濃酸素ガスを発生させるための定置空気分離装置及び加湿器と、定置空気分離装置に空気を供給する手段を含む第2のガスポンプと、第2のガスポンプを駆動するようになっている第2のモータと、第1のフローカップリングと接続するようになっている第2のフローカップリングと、加湿濃酸素ガスを第2のフローカップリングに移す配管と、第2のモータに電力を提供するようになっている定置電源システムと、発生器ユニットとベースユニットとが互いに結合されたときに携帯用酸素発生器ユニットの充電式電源システムを充電するために第1のコネクタと接続するようになっている第2のコネクタとを含む定置ベースユニットと、
を含むシステムに関する。
(a)非加湿濃酸素ガスを発生させるための携帯用空気分離装置と、携帯用空気分離装置に空気を供給する手段を含む第1のガスポンプと、第1のガスポンプを駆動するようになっている第1のモータと、第1のモータに電力を提供するようになっている充電式電源システムと、充電式電源システムを充電するようになっている第1のコネクタと、加湿濃酸素ガスを受け取るようになっている第1のフローカップリングと、非加湿濃酸素ガスと加湿濃酸素ガスとを互いに合流させて加湿濃酸素ガス生成物を形成するようになっている配管手段と、濃酸素ガス生成物送出ポートとを含む携帯用酸素発生器ユニットを用意するステップと、
(b)携帯用酸素発生器ユニットに結合するようになっている定置ベースユニットを用意するステップであって、定置ベースユニットが、加湿濃酸素ガスを発生させるための定置空気分離装置及び加湿器と、定置空気分離装置に空気を供給する手段を含む第2のガスポンプと、第2のガスポンプを駆動するようになっている第2のモータと、第1のフローカップリングと接続するようになっている第2のフローカップリングと、加湿濃酸素ガスを第2のフローカップリングに移すための配管と、第2のモータに電力を提供するようになっている定置電源システムと、携帯用酸素発生器ユニットと定置ベースユニットとが互いに結合されたときに携帯用酸素発生器ユニットの充電式電源システムを充電するために第1のコネクタと接続するようになっている第2のコネクタとを含んでいるステップと、
(c)これら携帯用酸素発生器ユニット及び定置ベースユニットを非結合モードで作動するステップであって、携帯用酸素発生器ユニットが、空気を分離して濃酸素ガス生成物送出ポートに取り付けられるカニューレを通じユーザに第1の流量で非加湿濃酸素ガスを濃酸素ガス生成物として提供するように作動されるステップと、
(d)(1)第1及び第2のコネクタを互いに接続しかつ第1及び第2のフローカップリングを互いに接続することによって携帯用酸素発生器ユニットと定置ベースユニットとを互いに結合し、
(2)携帯用酸素発生器ユニットを作動させて空気を分離し非加湿濃酸素ガスを提供し、
(3)定置ベースユニットを作動させて空気を分離し濃酸素ガスの流れを提供し、濃酸素ガスの流れを加湿して加湿濃酸素ガスを提供し、加湿濃酸素ガスを非加湿濃酸素ガスに合流させて加湿濃酸素ガス生成物を形成し、濃酸素ガス生成物送出ポートに取り付けられるカニューレを通じユーザに第2の流量で加湿濃酸素ガス生成物を供給する、
ことによってこれら携帯用酸素発生器ユニット及び定置ベースユニットを結合モードで作動するステップであって、第2の流量が第1の流量よりも多いステップと、
を含む方法を含んでいる。
この実施形態は、上述の通り図1のシステムを使用する。この実施形態では、携帯用空気分離装置7は、少なくとも80モル%酸素の純度の濃酸素ガス生成物を0.5から5LPMだけ送出するように寸法決めされたPSAシステムである。ガスポンプ9は、0.5から5LPMの要求範囲の濃酸素ガス生成物をPSAシステムが発生できるようにすべく、PSAシステムに充分な加圧空気を供給しかつPSAシステムから充分な排ガスを引き抜くように構成される。ガスポンプ1次駆動モータ11は、0.5から3LPMの濃酸素ガスを発生させるために、ガスポンプ9を駆動して携帯用空気分離装置に充分な空気を提供するように構成される。定置ベースユニット5のブースタモータ67は、0から2LPMの濃酸素ガスを発生させるために、1次ガスポンプを駆動して携帯用空気分離装置に充分な空気を提供するように構成される。1次駆動モータ11はブースタモータ67に結合されるように構成され、これら結合された駆動モータは、0.5から5LPMの濃酸素ガスを発生させるために、携帯用空気分離装置に充分な空気を提供するように構成される。
この実施形態は、結合モードにおけるガスポンプ9の駆動方法を除いて実施形態1と同じである。この実施形態では、結合モードでガスポンプ9を駆動するための電力は全て、シャフトカップリング77及びシャフトコネクタ12を通じモータ67によって供給される。モータ67は、上述の実施形態1においてブースタモータとして使用されるモータよりも大きいモータである。1次駆動モータ11はこの代替態様においてはアイドル状態であり、従って携帯モードのときしか作動されないのでこのモータの耐用寿命が長くなる。従って、携帯用空気分離装置7のPSAシステムが0.5から5LPMの濃酸素生成ガスを発生できるようガスポンプ9を駆動するように、モータ67は寸法決めされている。
この実施形態は、上述の通り図2のシステムを使用する。この実施形態では、携帯用空気分離装置7は、少なくとも80モル%酸素の純度の濃酸素ガス生成物を0.5から5LPMだけ送出するように寸法決めされたPSAシステムである。ガスポンプ202は、PSAシステムが0.5から3LPMの濃酸素ガス生成物を発生できるようにすべく、PSAシステムに充分な加圧空気を供給しかつPSAシステムから充分な排ガスを引き抜くように構成される。ガスポンプ202は従って、実施形態1のガスポンプ9よりも小さい。ガスポンプ1次駆動モータ201は、この実施形態では、0.5から3LPMの濃酸素ガスを発生させるために、ガスポンプ202を駆動して携帯用空気分離装置に充分な空気を提供するように構成される。
この実施形態では、結合作動モードにおける全ての供給空気は、ガスポンプ205によりライン209及び215を通じて空気分離装置7に供給され、全ての排ガスは、ガスポンプ205によりライン217及び223を通じて空気分離装置7から引き抜かれる。この実施形態では、ガスポンプ205の能力及び駆動モータ203の出力は上述の実施形態2と比べて増大されており、空気分離装置7のPSAシステムから0.5から5LPMの生成速度を提供する。1次駆動モータ201及びガスポンプ202は、この実施形態の結合モードでは作動されず、従って非結合モード即ち携帯モードにおいてしか作動されないので、これらモータ及びポンプの耐用寿命が長くなる。この実施形態のその他の全ての構成及び作動形態は、上述の実施形態2と同じである。
この実施形態は、上述の通り図3のシステムを使用する。この実施形態では、携帯用酸素発生器ユニット3も定置ベースユニット5も、結合モードでは連携しつつ作動し非結合モードでは単独で作動することができる、完全な空気分離システムを有する。この実施形態では、携帯用空気分離装置301は0.5から3LPMの濃酸素ガスを発生させるよう寸法決めされ、1次ガスポンプ303は0.5から3LPMの濃酸素ガスを発生させるために携帯用空気分離装置に充分な空気を提供するよう寸法決めされ、1次駆動モータ309は、0.5から3LPMの濃酸素ガスを発生させるために、1次ガスポンプを駆動して携帯用空気分離装置に充分な空気を提供するよう寸法決めされる。2次ガスポンプ323は、0から7LPMの濃酸素ガスを発生させるために定置空気分離装置319に充分な空気を提供するよう寸法決めされ、定置駆動モータ329は0−7LPMの濃酸素ガスを発生させるために、2次ガスポンプを駆動して定置空気分離装置319に充分な空気を提供するよう寸法決めされる。
「吸着」,Vol.1,pp.133−151(1995)におけるD.G.Hartzog及びS.Sircarの説明、「分離及び純化技術」,Vol.17(1),pp.11−20(1999)におけるS.Sircarらの説明に基づき、SIMPACガス吸着プロセスシミュレーションソフトウェアを用いて、図2の携帯用酸素発生器ユニット3の単独作動がシミュレーションされた。空気分離装置7は、0.753ACFM(実立方フィート/分)コンプレッサ及び1.088ACFM真空ポンプと共に作動される5床PSAシステムである。サイクル時間は10秒であり、圧力範囲は圧力比2.94で0.514atmaから1.5138atmaである。各吸着床は直径53mm、高さ87mmである。吸着床は、供給端に水除去のための深さ26mmのNaxゼオライト層と、次に空気分離のための深さ61mmの高リチウム交換低シリカXタイプゼオライトの層とを含む。このシステムは、酸素純度93%の3.28LPMの濃酸素ガスを発生させる。
実施例1と同じPSAシステム及び10秒サイクルを用いて、携帯用酸素発生器ユニット3及び定置ベースユニットの結合作動が、同様にシミュレーションされた。結合モードにおけるガスポンプ202及び205の両方の作動において、結合圧縮能力は1.243ACFMであり、結合真空ポンプ能力は1.795ACFMである。圧力範囲は、圧力比4.85で0.474atmaから2.297atmaである。この結合作動モードは、酸素純度93%の合計5.81LPMの生成物を発生させる。
Claims (5)
- 酸素発生システムであり、
(a)携帯用酸素発生器ユニットであって、濃酸素ガスを発生させるための携帯用空気分離装置と、該携帯用空気分離装置に空気を供給する手段を含む1次ガスポンプと、該ガスポンプを駆動する1次モータと、該モータを駆動する充電式電源と、該充電式電源に電力を送るようになっているコネクタ手段と、濃酸素ガスを該携帯用酸素発生器ユニットから移すフローカップリング手段と、第1の濃酸素ガス生成物放出ポートとを含む携帯用酸素発生器ユニットと、
(b)該携帯用酸素発生器ユニットに結合するようになっている定置ベースユニットであり、該定置ベースユニットが、該携帯用酸素発生器ユニットの充電式電源を充電するようになっているコネクタ手段を含む定置電源システムと、該携帯用酸素発生器ユニットから濃酸素ガスを受け取るフローカップリング手段と、第2の濃酸素ガス生成物放出ポートと、ブースタモータと、該ブースタモータと一体化される第1の駆動カップリング手段とを含む定置ベースユニットと、
を含むシステムであって、前記携帯用酸素発生器ユニットは前記1次モータと一体化される第2の駆動カップリング手段を含み、前記ブースタモータ及び1次モータは、前記定置ベースユニットが前記携帯用酸素発生器ユニットに結合されたときに連携しつつ作動して前記1次ガスポンプを駆動するようになっている、酸素発生システム。 - 前記携帯用酸素発生器ユニットが非結合モードにおいて単独で作動して前記第1の放出ポートに取り付けられるカニューレを通じユーザに第1の流量で濃酸素ガス生成物を供給することができる請求項1に記載のシステム。
- 前記携帯用酸素発生器ユニット及び定置ベースユニットが結合モードにおいて連携しつつ作動して前記第2の放出ポートに取り付けられるカニューレを通じユーザに第2の流量で濃酸素ガス生成物を供給することができ、該第2の流量が前記第1の流量よりも多い請求項2に記載のシステム。
- 前記携帯用空気分離装置が圧力スウィング吸着システムを含む請求項1に記載のシステム。
- 前記定置ベースユニットが濃酸素ガス生成物に水分を付加するようになっている加湿器を更に含む請求項1に記載のシステム。
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