JP7410946B2 - ポータブル酸素濃縮 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１８年１１月１６日に出願した米国仮特許出願第６２／７６８，１７１号に基づく優先権を主張するものであり、その内容を参照により本願に援用する。
本開示は、酸素を濃縮するための方法及びポータブルシステムに関係する。
酸素療法が知られている。酸素療法は、患者の肺への酸素の供給を増加させ、それによって、患者の体組織への酸素の利用可能性を増加させることによって、患者に利益をもたらす。酸素療法システムは、ポータブル「オンデマンド」酸素療法システムを含む。オンデマンドの酸素発生のために、酸素濃縮器等の市販の解決策が開発されている。これらの酸素濃縮器は、例えば、特許文献１において記載されている圧力スイング吸着（ＰＳＡ）技術を使用する。オンデマンドのポータブル酸素濃縮器によって実行されるＰＳＡプロセスは、シーブベッド間で非対称のガス発生を引き起こす（例えば、一方のシーブベッドが、他方のシーブベッドよりも濃縮された酸素を生成する）ことが多く、これは、システムによって発生する酸素ガスの純度を低下させる恐れがある。
米国特許第６，５５１，３８４号
一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なっていたかどうかを決定し、さらに、シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定するように構成されたポータブル酸素濃縮システムを達成することが有利である。
従って、本開示の１つ以上の態様は、ポータブル酸素濃縮システムに関する。当該システムは、一対のシーブベッド、圧力発生器、１つ以上のセンサ、弁、１つ以上のプロセッサ、及び／又は他の構成要素を含む。圧力発生器は、シーブベッドを通して導かれる加圧ガスを発生させるように構成される。シーブベッドは、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）プロセスにおいて対象者への送達のための濃縮ガスを出力する。ＰＳＡプロセスは、シーブベッドのうち一方が濃縮ガス生成サイクルを介して交替する場合に、他方のシーブベッドがパージサイクルを介して交替するように、シーブベッドの各々について濃縮ガス生成及びパージサイクルを交互に行うことを含む。１つ以上のセンサは、対象者の呼吸に関する情報を伝達する出力信号を生成するように構成される。弁は、ＰＳＡプロセスの濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御するように構成される。
１つ以上のプロセッサは、出力信号に基づき、ＰＳＡプロセスの濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、弁に一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させるように機械可読命令によって構成される。１つ以上のプロセッサは、出力信号に基づき、弁に一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させることが、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定するように構成される。一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積は、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるという決定に応答して、１つ以上のプロセッサは、シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定し、さらに、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるように構成される。
一部の実施形態において、１つ以上のプロセッサは、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させて、対象者への送達のための濃縮ガスの目標純度を維持するように構成される。一部の実施形態において、１つ以上のプロセッサは、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させることが、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、弁にパージ時間又はパージガスの流量を調整させることを含むように構成される。
一部の実施形態において、１つ以上のプロセッサは、出力信号に基づき、弁に一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させることが、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定することが、各シーブベッドから対象者に送達される濃縮ガスのボーラスの数をカウントし、各シーブベッドからのカウントを互いに比較すること、又は、各シーブベッドから対象者に送達されるボーラスに対して、経時的に濃縮ガスのボーラスの流量を積分して、各シーブベッドから送達される総ボーラス体積を決定し、各シーブベッドからの総ボーラス体積を互いに比較することを含むように構成される。
一部の実施形態において、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させることが、他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを出力する一対のシーブベッドのうちの一方が、パージサイクルの間に他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを受けるように、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、弁に、一方又は両方のシーブベッドに対するパージ時間又はパージガスの流量を増加又は減少させることを含むように１つ以上のプロセッサは構成される。
一部の実施形態において、１つ以上のプロセッサは、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が、体積差閾値を超過するかどうかを決定するようにさらに構成される。一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が体積差閾値を超過すると決定することに応答して、１つ以上のプロセッサは、シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定し、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるように構成される。
一部の実施形態において、当該システムは、シーブベッドからの濃縮ガスを貯蔵するように構成された生成物タンクを含まない。
一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なっていたかどうかを決定し、さらに、シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定する方法を達成することが有利である。
従って、本開示の別の態様は、ポータブル酸素濃縮システムが酸素を濃縮する方法に関する。このシステムは、一対のシーブベッド、圧力発生器、１つ以上のセンサ、１つ以上の弁、１つ以上のプロセッサ、及び／又は他の構成要素を含む。当該方法は、圧力発生器が、シーブベッドを通して導かれる加圧ガスを発生させるステップを含む。当該方法は、圧力スイング吸着プロセス（ＰＳＡ）において、対象者への送達のための濃縮ガスを出力するステップを含む。ＰＳＡプロセスは、シーブベッドのうち一方が濃縮ガス生成サイクルを介して交替する場合に、他方のシーブベッドがパージサイクルを介して交替するように、シーブベッドの各々について濃縮ガス生成及びパージサイクルを交互に行うことを含む。当該方法は、１つ以上のセンサが、対象者の呼吸に関する情報を伝達する出力信号を生成するステップを含む。当該方法は、弁が、ＰＳＡプロセスの濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御するステップを含む。当該方法は、１つ以上のプロセッサが、出力信号に基づき、ＰＳＡプロセスの濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、弁に一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させるステップを含む。当該方法は、１つ以上のプロセッサが、出力信号に基づき、弁に一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させることが、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定するステップを含む。当該方法は、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるという決定に応答して、１つ以上のプロセッサが、シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、前記シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定するステップ、及び、１つ以上のプロセッサが、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるステップを含む。
一部の実施形態において、当該方法は、１つ以上のプロセッサが、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させて、対象者への送達のための濃縮ガスの目標純度を維持するステップをさらに含む。一部の実施形態において、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるステップは、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、弁にパージ時間又はパージガスの流量を調整させることを含む。
一部の実施形態において、出力信号に基づき、弁に一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させることが、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定するステップは、各シーブベッドから対象者に送達される濃縮ガスのボーラスの数をカウントし、各シーブベッドからのカウントを互いに比較すること、又は、各シーブベッドから対象者に送達されるボーラスに対して、経時的に濃縮ガスのボーラスの流量を積分して、各シーブベッドから送達される総ボーラス体積を決定し、各シーブベッドからの総ボーラス体積を互いに比較することを含む。
一部の実施形態において、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるステップは、他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを出力する一対のシーブベッドのうちの一方が、パージサイクルの間に他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを受けるように、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、弁に、一方又は両方のシーブベッドに対するパージ時間又はパージガスの流量を増加又は減少させることを含む。
一部の実施形態において、当該方法は、１つ以上のプロセッサが、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が、体積差閾値を超過するかどうかを決定するステップ、並びに、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が体積差閾値を超過すると決定することに応答して、１つ以上のプロセッサが、シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定するステップ、及び、１つ以上のプロセッサが、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるステップをさらに含む
本開示の上記及び他の目的、特徴、並びに特性だけでなく、作動方法及び関連する構造要素及び部品の組み合わせの機能も製造のむだを省くことも、付随の図面を参考にして以下の説明及び添付の特許請求の範囲を考慮することによってより明らかになり、付随の図面の全てが本明細書の一部を形成し、類似の参照番号は様々な図において対応する部分を示している。しかし、図面は例示及び説明目的のためだけにあり、本開示の範囲を定めるとして意図されないことを明確に理解されたい。
１つ以上の実施形態による、酸素を濃縮するためのポータブルシステムの第１の概略図である。 １つ以上の実施形態による、酸素を濃縮するためのポータブルシステムの第２の概略図である。 １つ以上の実施形態による、酸素を濃縮するためのポータブルシステムの第３の概略図である。 １つ以上の実施形態による、酸素を濃縮するためのポータブルシステムの第４の概略図である。 １つ以上の実施形態による、典型的なボーラス送達速度での典型的なシステムについての経時的な記録された純度測定値を例示した図である。 １つ以上の実施形態による、非対称の負荷条件下での、１サイクル当たりの１つのシーブベッド当たりに送達されるボーラス数のシミュレーションを例示した図である。 １つ以上の実施形態による、２つのシーブベッドの非対称の負荷を例示した図である。 １つ以上の実施形態による、２つのシーブベッドからのボーラスに対する圧力トレースを例示した図である。 １つ以上の実施形態による、例えば本システムの動作等、シーブベッドパージ時間及び平均Ｏ２生成物純度を例示した図である １つ以上の実装形態による、ポータブル酸素濃縮システムが酸素を濃縮する方法を例示した図である
本明細書において使用される場合、単数形の不定冠詞又は定冠詞は、その内容が何か他に明確に指示していない限り、その複数形を含む。本明細書において使用される場合、２つ以上の部品又は構成要素が「連結される」という記載は、連接が生じる限り、その部品が結合されるか、又は、直接的若しくは間接的に、すなわち、１つ以上の中間の部品又は構成要素を介して共に作動することを意味する。本明細書において使用される場合、「直接連結される」は、２つの要素が互いに直接接触していることを意味する。本明細書において使用される場合、「固定して連結される」又は「固定される」は、２つの構成要素が、互いに対して一定の向きを維持しながら１つのものとして移動するように連結されることを意味する。
本明細書において使用される場合、「単体構造（ｕｎｉｔａｒｙ）」という単語は、構成要素がシングルピース又はユニットとして作製されることを意味する。すなわち、別々に作製され、次に、ユニットとして共に連結される部分品を含む構成要素は、「単体構造」構成要素又は「単体構造」体ではない。本明細書において利用される場合、２つ以上の部品又は構成要素が互いに「かみ合う／係合する」という記載は、その部品が、直接又は１つ以上の中間の部品又は構成要素を介して互いに対して力を及ぼすことを意味する。本明細書において利用される場合、「数」という用語は、１又は１以上の整数（すなわち、複数）を意味する。
例えば限定することなく、上、下、左、右、上方、下方、前、後ろ、及びその派生語等、方向を示す句は、本明細書において使用される場合、図面において示されている要素の向きに関し、明確に記載されていない限り、特許請求の範囲を限定しない。
図１Ａ～１Ｄは、１つ以上の実施形態による、酸素を濃縮するためのポータブルシステム１０の概略図である。システム１０は、一対のシーブベッド１２及び１４、圧力発生器１６、１つ以上のセンサ２０、１つ以上の弁２２、１つ以上の物理コンピュータプロセッサ２４、及び／又は他の構成要素を含む。一般的に、酸素は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）と呼ばれるプロセスによって、酸素濃縮器において空気から精製されてもよい。シーブベッド１２及び１４は、モレキュラーシーブ材料（例えば、ゼオライト及び／又は他の材料等）で満たされた２つのチューブ（及び／又は他の構造）を含む。この材料は、酸素又はアルゴンよりも窒素を優先的に吸着するように構成される。この特質を使用して、窒素分子の大部分をガス流から除去することによって、加圧空気がモレキュラーシーブベッドの１つを通って流れる場合に酸素及び／又はアルゴン濃縮生成物ガス流を生成することができる。単一のモレキュラーシーブチューブ（例えば、シーブベッド１２又は１４等）は、窒素吸着平衡に達する前に、任意の固定された圧力及び温度において有限の窒素吸着容量を有し、その吸着容量に達すると、窒素はシーブベッド（例えば、シーブベッド１２等）の酸素出口を突破し始めることがある。システム１０は、このポイントに到達する直前に、酸素生成が第２のシーブベッド（例えば、シーブベッド１４）に切り替わり、第１のシーブベッド１２がその圧力を排出し、パージガスでパージされ、周囲条件において平衡まで再生するように構成される。このプロセスは、２つのシーブベッド１２と１４との間で行ったり来たりし続けて、対象者１８によって酸素が要求されるときに、対象者１８に濃縮酸素ガスの流れを供給する。
一般的に、ＰＳＡサイクルは、５つのステップを含む。これらのステップには、加圧、酸素生成、バランス、ブローダウン（排気）、及びパージが含まれる。以下は、シーブベッド１２の加圧から始まるこれらのステップの説明である。
加圧：圧力発生器１６は、加圧ガス（例えば、空気等）を、図１Ａ及び１Ｃにおいて示されている開放供給弁２８Ａを介して（又は、図１Ｂ及び１Ｄにおいて示されている３方組合せ供給／排気弁２８／２９Ａを介して）シーブベッド１２に供給して、シーブベッド１２の圧力を上昇させ、その結果、（例えば）窒素がガス流から吸着され、シーブベッド１２から精製された酸素流を出力する。
圧力発生器１６は、シーブベッド１２及び１４まで送達するための加圧ガスを発生させるように構成されている。圧力発生器１６は、周囲雰囲気等のガス源からガスの流れを受け、シーブベッド１２及び１４まで送達するために、そのガスの圧力を上昇させる。圧力発生器１６は、例えば、圧縮機、ポンプ、送風機、ピストン、又はベローズ等、受けたガスの圧力を上昇させる能力を有する任意の装置である。圧力発生器１６は、例えば、ガスの圧力及び／又は流れを制御するための１つ以上の弁を含んでもよい。本開示は、シーブベッド１２及び１４に提供されるガスの圧力及び／又は流量を制御するために、送風機の作動速度を単独で又はそのような弁と組み合わせて制御することも熟考している。
図１Ａ～１Ｄにおいて示されているように、弁２２は、逆止め弁２３Ａ及び２３Ｂ、供給弁２８Ａ及び２８Ｂ、並びに、排気弁２９Ａ及び２９Ｂ（例えば、図１Ａ及び１Ｃにおいて例示されている）、３方組み合わせ供給／排気弁２８／２９Ａ及び２８／２９Ｂ（例えば、図１Ｂ及び１Ｄにおいて示されている）、パージ弁３０Ａ及び３０Ｂ（例えば、図１Ａ～１Ｄにおいて示されている）、及び／又は、他の弁を含む。弁２２は、システム１０を通る流れを選択的に制御するように構成される。弁２２は、実質的にガスが通されないように閉じられても若しくは特定の方向において閉じられてもよく、又は、ガスの流れを可能にするように開けられても（若しくは、部分的に開けられても）よい。一部の実施形態において、弁２２は、プラグ弁、ボール弁、逆止め弁、バタフライ弁、ソレノイド、空気圧式パイロット操作弁、及び／又は他の弁のうち１つ以上を含んでもよい。弁２２は、電気モータ、上記の制御機構の任意の組合せ、及び／又は、弁を開く及び／又は閉じるように構成された別の制御モードを介して、（例えば、プロセッサ２４によって）電子的に、液圧的に、空気圧的に制御することができる。
シーブベッド１２内の増加した圧力が、（例えば、図１Ａ及び１Ｂにおいて示されているが、図１Ｃ又は１Ｄにおいては示されていない）（任意の）生成物タンク１５及び／又はシーブベッド１２から下流の他のシステム構成要素内に貯蔵された酸素ガスの圧力を超えると、逆止め弁２３Ａが開く。シーブベッド１２からガス圧力を吐き出すために使用される排気弁２９Ａ（又は、図１Ｂ及び１Ｄにおいて示されている供給／排気弁２８／２９Ａの排気方向）は閉じられ、図１Ａ及び１Ｃにおいて示されている供給弁２８Ｂ（又は、図１Ｂ及び１Ｄにおいて示されている３方組み合わせ供給／排気弁２８／２９Ｂ）は閉じられ、（例えば、低い圧力を有するシーブベッド１４により）逆止め弁２３Ｂは閉じられ、さらに、シーブベッド１４から空気圧を吐き出すために使用される排気弁２９Ｂ（又は、図１Ｂ及び１Ｄにおいて示されている供給／排気弁２８／２９Ｂの排気方向）は開けられる。
酸素生成：圧力発生器１６は、シーブベッド１２にガス（例えば、空気等）を供給し続け、シーブベッド１２は、開放逆止め弁２３Ａを介して濃縮（例えば酸素）ガスを（任意の）生成物タンク１５に押し込む。一部の実施形態において、生成物タンク１５は、対象者１８に送達するための比較的安定した濃縮酸素ガス源を提供するのに寄与するために圧力バッファとして使用されるガス貯蔵タンクである。しかし、以下に記載されるように、生成物タンク１５は、システム１０の任意の部分にすぎず、以下に記載される制御機構が、生成物タンク１５の必要性を低減又は排除する。酸素生成ステップは、窒素ガスが突破し、生成物タンク１５に流入して、患者に供給されることになる貯蔵された酸素の純度を下げる前に終了する。
バランス：酸素生成ステップの終了時に、シーブベッド１２はその最大サイクル圧力の近くまで加圧され、シーブベッド１４は、大気圧に近い。シーブベッド１２内の加圧ガスを大気に放出することは、システム１０が次のステップで必要以上に周囲空気を加圧する必要があり得るため、エネルギーを浪費する可能性がある。このエネルギーの一部を取り戻すために、排気弁２９Ｂ（図１Ａ及び１Ｃ）は閉じられ（又は、３方組み合わせ弁２８／２９（図１Ｂ及び１Ｄ）は適切に配置され）、パージ弁３０Ａ及び／又は３０Ｂ（図１Ｂ及び１Ｄ）は、シーブベッド１２及び１４の酸素出口において短時間開けられて、２つのベッド間の圧力を等しくする。このようにして、より少ないエネルギーが、シーブベッド１４内の新しい空気を加圧するのに必要とされる。バランスステップの間に、圧力発生器１６からのガス（例えば、空気等）の供給は、供給弁２８Ａ（又は３方弁２８／２９Ａ）を通って流れることから、供給弁２８Ｂ（又は３方弁２８／２９Ｂ）を通って流れることに切り替えられる。一部の実施形態において、２つのパージ弁３０Ａ及び３０Ｂの列に平行に位置するさらなるバランス弁が存在してもよい。この弁は、バランスステップの間にのみ開かれ、２つのパージ弁３０Ａ及び３０Ｂの列が可能にするよりも多いガス流を提供するのに役立つ。
ブローダウン：残りの加圧ガスをシーブベッド１２から大気に放出し、シーブベッド１２のシーブ材料がシーブベッド１２内の過剰な窒素を脱着するのを可能にするために、排気弁２９Ａ（図１Ａ及び１Ｃ）が開けられる（又は、３方弁２８／２９Ａ（図１Ｂ及び１Ｄ）が、ガスを大気に排気するために配置される）。
パージ：一方のシーブベッド（１２又は１４）内の圧力が他方のシーブベッド（１２又は１４）内の圧力よりも低い場合、酸素濃縮ガスの流れは、より高い圧力のベッドの酸素出口から、パージオリフィス１７及びパージ弁３０Ａ又は３０Ｂを通って、より低い圧力のベッドの酸素出口内へ流れ、そのベッドから大気へ過剰な窒素ガスをパージするために吐き出される。この例を用いて続けると、シーブベッド１２は、シーブベッド１４から流れる濃縮酸素を使用してパージされる。パージステップは、再吸着して、次のサイクルの空気分離能力を低下させるであろう過剰な窒素をシーブベッド１２から洗浄するために使用される。また、さらなる酸素生成物ガスが、パージされることになるシーブベッド１２内に貯蔵される局面としてパージステップを考慮することもできる。
２つのシーブベッドはタンデムに機能し、一方のベッドがサイクルの加圧及び／又は酸素生成側にあり、他方のベッドがサイクルのブローダウン及び／又はパージ側にある。次の半サイクルの間、２つのベッドは、ステップを切り替えて濃縮（例えば、酸素）ガスを生成し続ける。一部の実施形態では、逆止め弁２３Ａを使用して、シーブベッド１２の圧力が、生成物タンク１５内の圧力又はシーブベッド１２の下流のシステム１０内の圧力を超えるときはいつでも、シーブベッド１２から発生した濃縮ガスが、生成物タンク１５（図１Ａ及び１Ｂ）内に又はシンプルにシーブベッド１２（図１Ｃ及び１Ｄ）の下流に流れるのを可能にし得る。一部の実施形態では、逆止め弁２３Ｂを使用して、シーブベッド１４の圧力が、生成物タンク１５内の圧力又はシーブベッド１４の下流のシステム１０内の圧力を超えるときはいつでも、シーブベッド１４から発生した濃縮ガスが、生成物タンク１５（図１Ａ及び１Ｂ）内又はシンプルにシーブベッド１４（図１Ｃ及び１Ｄ）の下流に流れるのを可能にし得る。
一部の実施形態において、システム１０は、患者送達弁３１を含んでもよい。ポータブル酸素濃縮器（ＰＯＣ）では、患者送達弁３１は、対象者１８の各呼吸の開始時に特定のパルス化されたボーラス体積の濃縮ガスを送達するために、直接作用のソレノイド弁及び／又は患者呼吸検出回路（例えば、以下に記載されるセンサ２０及びプロセッサ２４等）によって制御される他の弁であってもよい。
要約すると、アクティブパージ弁３０Ａ及び３０Ｂを有する酸素濃縮システム１０が図１Ａ～１Ｄにおいて示されている。システム１０は、２つのシーブベッド１２及び１４の供給側に、別々の供給及び排気弁（図１Ａ及び１Ｃ）又は組み合わせ３方弁（図１Ｂ及び１Ｄ）を含んでもよい。酸素は、シーブベッド１２及び１４の生成物側から逆止め弁２３Ａ及び２３Ｂを介して任意の酸素タンク１５内に供給される。酸素タンク１５は（存在する場合に）、パージオリフィス１７及びパージ弁３０Ａ又は３０Ｂを介して、それぞれシーブベッド１２又は１４に酸素を戻すことができる。個々の半サイクルの終了時に、シーブベッド１２と１４との圧力差は、本明細書において記載されているように、両方のパージ弁３０Ａ及び３０Ｂを同時に開けること及び／又は任意のバランス弁を開けること、及び／又は、両方の３方空気側プロセス弁（図１Ｂ＆１Ｄにおける２８／２９Ａ及び２８／２９Ｂ）を同時に空気供給位置に切り替えることによって等しくされてもよい。
一部の実施形態において、システム１０は、切り替え可能（「アクティブ」）パージ弁３０Ａ及び３０Ｂを、シーブベッド１２及び１４を接続する定常のパージオリフィス１７と直列に含む。これは、この配置が、パージ体積を生成物出力流量及び／又は他の動作の範囲に適応させるのを容易にするためである。
例えば、エネルギー、サイズ、及び質量を節約するために、システム１０等のポータブル酸素濃縮器（ＰＯＣ）システムは、対象者１８の呼息相の間に送達された酸素が吸息されず、従って浪費されるため、対象者１８に連続的な酸素の流れを送達しなくてもよい。代わりに、システム１０等のＰＯＣは、センサ（例えば、以下に記載されるセンサ２０等）を使用して、対象者１８の吸息相の開始を検出し、次に、定められたガス（例えば、酸素）のパルス体積（「ボーラス」）を対象者１８に送達する。ボーラスは、システム１０によって予め決定された特定の時間ではなく、患者が吸息したときに送達される。
上記のオンデマンドのボーラス送達は、非対称の負荷状態をもたらすことが多くある。非対称の負荷状態は、単位時間当たりのシーブベッド１２及び１４によって送達される酸素体積ＶＡ及びＶＢが等しくない場合に発生する。非対称の負荷状態が続き、対策（例えば、本明細書において記載される対策等）が取られない場合、通常、対象者１８に送達されるボーラス内のガス（例えば、酸素）純度が（有意に）低下する。ガス純度の低下は、一方がより大きな体積のガスを対象者１８に送達したシーブベッド１２又は１４における窒素の突破によって引き起こされる。
一例として、システム１０のサイクル時間がｔｃｙｃ＝９ｓ（４．５ｓのハーフサイクル時間を有する）であり、対象者１８がＢＲ＝２０呼吸／分の一定の呼吸速度で呼吸していると仮定する。この例において、システム１０は、ＢＲ＊ｔｃｙｃ＝１サイクル当たり３ボーラスを送達しなければならない。これは、２つのボーラスが、１つのハーフサイクルにおいて（例えば）シーブベッド１２によって送達され、１つのボーラスが、もう一方のハーフサイクルにおいてシーブベッド１４によって送達されることを意味する。是正処置がなければ、これらの例となる状態は、シーブベッド１２において窒素の突破をもたらし、その結果、ほんの数分のうちに対象者１８に送達されるガスの（例えば）酸素純度の低下（例えば、９０％→＜８３％）をもたらす可能性が高い。
図２は、（ＢＲ＊ｔｃｙｃ＝）３．０３ボーラス／サイクルのボーラス送達速度（例えば、上記の仮説上の例における３ボーラス／サイクルの速度よりもわずかに速い）での典型的なシステムについての時間２０３にわたる記録された純度２０１の測定値２０４を例示している。図２において示されている情報を生成するために使用されたシステムは、（例えば、２０呼吸／分の呼吸速度、２３２５ＲＰＭのモータ速度、４．５５秒の供給時間、０．４秒のバランス時間、２．７５秒のパージ時間、及び０．０２インチの直径を有するパージオリフィスを用いた）上記のように配置されたポータブル酸素濃縮器であった。図２において示されているように、そのようなシステムによって送達される酸素の純度２０１は、（本明細書において記載される是正操作なしで）わずか数分の半周期２０６にわたって振動する（２０４）。
この純度振動は、両方のシーブベッド（図１Ａ～１Ｄにおいて示されている１２及び１４）が、上記の例となる条件下で、特定の数のサイクル（例えば、ベッド１２について１６．５サイクル、ベッド１４について１６．５サイクル等）の間により多くの酸素を送達するシーブベッドとして交替するため、経時的に発生する。これは、図３において例示されている。図３は、非対称の負荷条件下で、１サイクル当たりの１つのシーブベッド当たりに送達されるボーラスの数のシミュレーションを例示している。図３における非対称の負荷状態に使用される条件は、図２に関してすでに論じたものである：ＢＲ＊ｔｃｙｃ＝３．０３パルス／サイクル。図３において示されているように、シーブベッド１２及びシーブベッド１４は、時間の経過３０２に伴いより多くのボーラス３００を生成するシーブベッドとして交替する。これは、相反する時間３０２において、１サイクルあたり２ボーラス／ベッドと１サイクルあたり１ボーラス／ベッドとの間で交替するシーブベッド１２及び１４を表す線によって示されている。この例における理論上の繰り返し周期３０４は、４．９５分である。
一部の（例えば、図１Ａ及び１Ｂにおいて示されている）実施形態において、システム１０は、この効果を弱めるために、生成物タンク１５を含んでもよい。しかし、生成物タンク１５を含めることによって、システム１０のサイズ及び質量を増大させる可能性がある。一部の実施形態において、システム１０が、一方のシーブベッドに他方のシーブベッドよりも多くのボーラスを送達させる既知の臨界サイクル時間値（例えば、ＢＲ＊ｔｃｙｃ＝１，３，５，．．．．）から少なくとも数パーセント離れるように、サイクル時間ｔｃｙｃを適応させることによってこの効果を弱めるようにシステム１０は構成されてもよい。これらの臨界サイクル時間値に対して、１サイクル当たりの１ベッド当たりのボーラスの数は、１／０、２／１、３／２．．．である。しかし、奇数によって特徴づけられる少ない数よりも、非対称のポイントの方が多いかもしれない。これは、図４において示されている。
図４は、シーブベッド１２及びシーブベッド１４の非対称の負荷を例示している。図４は、ボーラスの数（ＢＲ＊ｔｃｙｃ）４０２が増加するに従い、１サイクル４００当たりの酸素の相対的な過剰又は欠乏を（割合として）例示している。図４において示されているように、非対称のポイント４０４は、単に奇数のボーラスにおけるもの４０６よりも多い。一例として、示されている非対称のポイント４０４は、ＢＲ＊ｔｃｙｃ＝１．５、２．５、３．５、及び４．５に対応している。これらは、１サイクル当たりの１ベッド当たりのボーラスの数が、それぞれ１／０．５（すなわち、第２のベッドは２つ目のサイクルごとのみボーラスを提供する）、１．５／１、２／１．５、及び２．５／２である状況である。
図１Ａ～１Ｄに戻ると、生成物タンク１５を含める、又は、サイクル時間を既知の臨界値から少なくとも数パーセント離れるように適応させる代わりに（及び／又はそれに加えて）、システム１０は、アクティブパージ弁３０Ａ及び３０Ｂを制御して、非対称のパージ体積を有する非対称の負荷状態を補償するように構成されてもよい。例えば、システム１０は、その生成半サイクルの間に過剰なガス（例えば酸素）体積を送達したシーブベッド（例えば、シーブベッド１２又は１４）が、そのパージ相の間に対応する過剰な体積の酸素を受け取るように構成される。このようにして、その特定のシーブベッドにおける物質移動ゾーンの位置は安定化され、１つのシーブベッドが全ての（酸素）ボーラスを送達する極端な例としてさえ、非対称の負荷条件下（例えば、ＢＲ＊ｔｃｙｃ＝１）でさえ、物質移動ゾーンの位置は両方のシーブベッドに対して対称のままである。
システム１０は、分スケールで純度のばらつきを通常引き起こす状況において（例えば、酸素）純度を制御するよう構成される。上記のように、システム１０は、一方のシーブベッドから他方のシーブベッドへの連続的な非対称のパージ体積の送達によって、シーブベッド１２及び１４からの非対称の生成物体積の補償を容易にするように構成されたアクティブ（切り替え可能）パージ弁３０Ａ及び３０Ｂ（例えば、上記の電気作動ソレノイド弁及び／又は他の弁等）を含む。有利に、これは、さらなる動力又は生成物タンクを必要とせずに、システム１０によって送達される安定した酸素純度をもたらす。非対称のパージガス体積制御は、多くの及び／又は全ての負荷状態において（例えば、対象者１８が完全に不規則に呼吸する場合であっても）適用可能であってもよい。非対称のパージガス体積制御は、従来のセンサ信号（例えば、シーブベッド圧力曲線、生成物Ｏ２含有量）を含む他の制御アルゴリズム及びシステムパラメータ（例えば、ハーフサイクル時間、同等化時間、圧縮機ＲＰＭ等）とは無関係に適用されてもよい。実際、システム１０は、従来の制御アルゴリズムが適用される前の最初のステップとして、本明細書において記載される動作を行うことができる。このようにして、従来の制御アルゴリズムは、圧縮機ＲＰＭを増加させる（例えば、対応する装置入力電力の増加を必要とする）ことによって、分スケールの酸素生成物純度の低下を補償することが多いため、ＰＯＣ動作の効率が高められる。
図１Ａ～１Ｄにおいて示されているシステム１０の構成要素に戻ると、センサ２０は、対象者１８の呼吸に関する情報を伝達する１つ以上の出力信号を生成するように構成される。一部の実施形態において、対象者１８の呼吸に関する情報は、システム１０内のガスの１つ以上のガスパラメータ、対象者１８の呼吸パラメータ、及び／又は他の情報であってもよく及び／又はそれらを含んでもよい。一部の実施形態において、システム１０は、対象者１８にガスを提供するカニューレライン内の圧力低下に基づき吸息の開始を感知するように構成される。
センサ２０は、直接及び／又は間接的に対象者１８の呼吸に関する情報を伝達する出力信号を生成する１つ以上のセンサを含んでもよい。例えば、１つ以上のセンサ２０は、対象者１８の呼吸によって引き起こされるガスの流れに基づき直接的に、対象者１８の心拍数（例えば、センサ２０は、対象者１８の胸部に位置する及び／又は対象者１８の手首のブレスレットとして構成された及び／又は対象者１８の別の肢に位置する心拍数センサであってもよく及び／又はそれを含んでもよい）、対象者１８の動き（例えば、センサ２０は、呼吸がアクチグラフィ信号を使用して分析され得るように、加速度計を有する対象者１８の手首及び／又は足首の周囲のブレスレットを含んでもよい）、及び／又は、対象者１８の他の特徴に基づき間接的に出力信号を生成することができる。センサ２０は、対象者１８に近接したシステム１０の流路における単一の位置において例示されているけれども、これは、限定的であることを意図していない。センサ２０は、例えば、対象者１２にガスを送達するカニューレ、対象者１８によって装着されるマスク若しくは他のインターフェース装置内（又はそれと通信して）等、複数の位置に配置された、対象者１８の衣服に（取り外し可能な方法で）結合された、ヘッドバンド、リストバンド等として対象者１８によって装着された、（例えば、対象者１８の胸の動きに関する出力信号を伝達するカメラ等）対象者１８を指すように及び／又は他の位置に置かれたセンサを含んでもよい。
プロセッサ２４は、システム１０において情報処理能力を提供するように構成される。そのようなものとして、プロセッサ２４は、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、ステートマシン、及び／又は、情報を電子的に処理するための他の機構のうち１つ以上を含んでもよい。プロセッサ２４は、単一の実体として図１Ａ～１Ｄにおいて示されているけれども、これは、単に例示を目的としているだけである。一部の実施形態において、プロセッサ２４は、複数の処理ユニットを含んでもよい。これらの処理ユニットは、同じ装置（例えば、ポータブル酸素濃縮システム等）内に物理的に配置されてもよく、又は、プロセッサ２４は、協調して動作する複数の装置の処理機能を表してもよい。一部の実施形態において、プロセッサ２４は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、サーバ、及び／又はシステム１０に関連する他の計算装置等の計算装置であってもよく及び／又はそれらに含まれてもよい。そのような計算装置は、システム１０とのユーザ対話を容易にするように構成されたグラフィカルユーザインタフェースを有する１つ以上の電子アプリケーションを実行することができる。
図１Ａ～１Ｄにおいて示されているように、プロセッサ２４は、１つ以上のコンピュータプログラムコンポーネントを実行するように構成される。コンピュータプログラムコンポーネントは、例えば、プロセッサ２４に組み込まれた及び／又さもなければコードされたソフトウェアプログラム及び／又はアルゴリズムを含んでもよい。１つ以上のコンピュータプログラムコンポーネントは、制御コンポーネント４０、非対称コンポーネント４２、調整コンポーネント４４、及び／又は他のコンポーネントのうち１つ以上を含んでもよい。プロセッサ２４は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア、及び／又はファームウェアのある組み合わせ、及び／又は、プロセッサ２４上の処理能力を構成するための他の機構によって、コンポーネント４０、４２、及び／又は４４を実行するように構成されてもよい。
コンポーネント４０、４２、及び４４は、単一の処理ユニット内に同一場所に配置されているとして図１Ａ～１Ｄにおいて例示されているけれども、プロセッサ２４が複数の処理ユニットを含む実施形態では、コンポーネント４０、４２、及び／又は４４のうち１つ以上が、他のコンポーネントから離れた場所に位置してもよいことを正しく理解するべきである。コンポーネント４０、４２、及び／又は４４のいずれも、記載されるよりも多い又は少ない機能を提供することができるため、以下に記載される異なるコンポーネント４０、４２、及び／又は４４によって提供される機能の説明は、例示目的のためであり、限定的であると意図されない。例えば、コンポーネント４０、４２、及び／又は４４のうち１つ以上を排除することができ、その機能の一部又は全部を他のコンポーネント４０、４２、及び／又は４４によって提供することができる。別の例として、プロセッサ２４は、コンポーネント４０、４２、及び／又は４４のうち１つに帰属される機能の一部又は全部を行うことができる１つ以上のさらなるコンポーネントを実行するように構成されてもよい。
制御コンポーネント４０は、ＰＳＡプロセスの濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、シーブベッド１２及び１４に出入りするガスの流れを制御するように構成される。制御コンポーネント４０は、１つ又は複数のセンサ２０からの出力信号及び／又は他の情報に基づき、ＰＳＡプロセスの濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、弁２２に、シーブベッド１２及び１４に出入りするガスの流れを制御させるように構成される。一部の実施形態において、制御コンポーネント４０は、対象者１８における吸息の開始又は他の呼吸努力を示す上記の１つ以上の呼吸パラメータに基づきガスの流れを制御するように構成される。例えば、制御コンポーネント４０は、オンデマンドで濃縮酸素が対象者１８に供給されることを確実にするために、１つ以上の弁２２を制御することができる。この例を用いて続けると、制御コンポーネント４０は、パージ弁３０Ａ及び３０Ｂに、対応するＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、シーブベッド１２及び１４に出入りするガスの流れを制御させるように構成されてもよい。
非対称コンポーネント４２は、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッド（例えば、シーブベッド１２等）によって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッド（例えば、シーブベッド１４等）によって生成される濃縮ガスの体積とは異なるかどうかを決定するように構成される。非対称コンポーネント４２は、出力信号に基づき、弁２２にシーブベッド１２及び１４に出入りするガスの流れを制御させることが、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッド（例えば、シーブベッド１２等）によって生成される濃縮ガスの体積を、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッド（例えば、シーブベッド１４等）によって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定するように構成される。
一部の実施形態では、出力信号に基づき、弁２２に一対のシーブベッド１２及び１４に出入りするガスの流れを制御させることが、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定することが、（１）各シーブベッドから対象者に送達される濃縮ガスのボーラスの数をカウントし、各シーブベッドからのカウントを互いに比較すること、又は、（２）各シーブベッドから対象者に送達されるボーラスに対して、経時的に濃縮ガスのボーラスの流量を積分して、各シーブベッドから送達される総ボーラス体積を決定し、さらに（３）各シーブベッドからの総ボーラス体積を互いに比較することを含む。一部の実施態様において、非対称コンポーネント４２は、１つのＰＳＡサイクルにおいて、各シーブベッド（１２及び１４）によって供給されるガス（例えば、酸素）生成物体積ＶＡ及びＶＢを決定し、さらに、差ΔＶ＝ＶＡ－ＶＢを決定するように構成される。
上記の段落をさらに詳しく説明すると、ボーラス体積（ＶＰ）を一定に保つために、制御コンポーネント４０がシステム１０の他のコンポーネントを制御している場合、非対称コンポーネント４２は、１つのＰＳＡサイクル（ＮＡ、ＮＢ）において、各シーブベッド１２及び１４によって送達されるボーラスの数をカウントし、各側からのボーラスの数と、対応するボーラス体積とを掛けるように構成され（上記の段落におけるオプション（１））：ＶＡ＝ＮＡ＊ＶＰ、ＶＢ＝ＮＢ＊ＶＰ、これによって、ΔＶ＝ＶＡ－ＶＢ＝（ＮＡ－ＮＢ）＊ＶＰが得られる。送達されるボーラス体積が一定でない（上記の段落におけるオプション（２）の）場合、非対称コンポーネント４２は、ボーラス送達時間にわたって、１つのボーラス内のガス（例えば、Ｏ２）生成物流量を積分して（ΦＰ（ｔ））、個々のボーラス体積（ＶＰｉ）を得るように構成され、これらは、それぞれＶＡ及びＶＢを得るために、１つのＰＳＡサイクルにわたって合計される。ΦＰ（ｔ）という用語は、例えば、既知の（例えば、Ｏ２）経路抵抗にわたる圧力差の測定値（Δｐ（ｔ））に基づき決定される。これは、Δｐ（ｔ）へのΦＰ（ｔ）の依存性の実験的なフィットによって、ΦＰ（ｔ）はΔｐ（ｔ）＾０．５３７に比例するということが得られたため、例えば、生成物送達弁３１であってもよい。
一部の実施態様において、非対称コンポーネント４２は、一対のシーブベッド１２及び１４における一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッド１２及び１４における他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が、体積差閾値を超過するかどうかを決定するように構成される。体積差閾値は、対象者１８又は対象者１８と人口統計学的に類似したユーザに対する以前の療法セッションからの情報に基づき、非対称コンポーネント４２によって決定されてもよく、システム１０の製造時に決定されてもよく、対象者１８及び／又は他のユーザによってシステム１０のユーザインターフェースを介して入力及び／又は選択されてもよく、及び／又は、他の方法で決定されてもよい。
調整コンポーネント４４は、非対称コンポーネント４２による、シーブベッド１２及び１４によって生成される濃縮ガスの体積が異なる（例えば、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッド（例えば、シーブベッド１２等）によって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッド（例えば、シーブベッド１４等）によって生成される濃縮ガスの体積とは異なる）、又は、閾値量を超えて異なるという決定に応答して、異なるシーブベッド１２及び１４に対してガスの異なるパージ体積を決定するように構成される。これは、シーブベッド１２及び１４によって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、シーブベッド１２及び１４に対してガスの異なるパージ体積を決定することを含む。
例えば、調整コンポーネント４４は、ＶｐＡ－ＶｐＢ＝（ＶＡ－ＶＢ）／２となるように、次のＰＳＡサイクルのために、ベッド１２によって受けられるＯ２パージ体積（ＶｐＡ）及びベッド１４によって受けられるＯ２パージ体積（ＶｐＢ）に対する調整を決定するように構成されてもよい。このようにして、Ｏ２の正味送達量（ｎＶＡ＝ＶＡ－ＶｐＡ＋ＶｐＢ及びｎＶＢ＝ＶＢ－ＶｐＢ＋ＶｐＡ）は、同一（又はほぼ同一）であり（例えば、両方とも１／２＊（ＶＡ＋ＶＢ）に等しく）、シーブベッド１２及び１４内の状態は、可能な限り対称的なままであり得る。Ｏ２の正味送達量（例えば、ｎＶＡ等）は、送達される生成物ＶＡ、Ｂ－ＶｐＡからの受けるパージ、及びＢ＋ＶｐＢに対する送達されるパージの３つの項から構成されることを認識することが重要である。例えば、第３の項を省略すると、高過ぎる２倍のパージ補償が生じることになる。
制御コンポーネント４０は、ＰＳＡプロセスのパージサイクルが、シーブベッド１２及び１４に対して調整コンポーネント４４によって決定される異なるパージ体積に基づき制御されるように構成される。一部の実施形態において、制御コンポーネント４０は、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、弁２２（例えば、パージ弁３０Ａ及び３０Ｂ等）にパージ時間又はパージガスの流量を調整させることによって、シーブベッド１２及び１４に対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁２２にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるように構成される。
一部の実施形態では、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させることは、他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを出力する一対のシーブベッドのうちの一方が、パージサイクルの間に他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを受けるように、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、弁に、一方又は両方のシーブベッドに対するパージ時間又はパージガスの流量を増加又は減少させることを含む。
例えば、一部の実施態様において、制御コンポーネント４０は、ＶｐＡを＋（ＶＡ－ＶＢ）／２だけ増加させることによって、又は、ＶｐＢを－（ＶＡ－ＶＢ）／２だけ減少させることによって、一方のシーブベッドのみのパージ体積を調整するように構成される。有利に、このシングルパージ調整補償は、１つのパラメータ（例えば、一方のシーブベッドのパージ体積）のみの調整を含む。一部の実施態様において、制御コンポーネント４０は、デュアルパージ調整補償のために構成される。これらの実施形態において、制御コンポーネント４０は、＋（ＶＡ－ＶＢ）／４だけＶｐＡを増加させ、同時に－（ＶＡ－ＶＢ）／４だけＶｐＢを減少させてもよい。デュアルパージ調整補償は、少なくとも２つのパラメータ（例えば、両方のシーブベッド１２及び１４のパージ体積等）の調整を含むが、必要とされる変更の大きさ（（ＶＡ－ＶＢ）／４）は、シングルパージ調整補償に必要とされる変更の大きさ（（ＶＡ－ＶＢ）／２）の半分であるという利点を有する。有利に、デュアルパージ調整補償で、より広い範囲の非対称性を、他の制御パラメータ値の所与の範囲内で補正することができる。
パージ体積（Ｖｐ）は、Ｖｐ＝Φｐ＊ｔｐとなるように、パージ流量（Φｐ）とパージ時間（Δｔｐ）の積である。上記のように、制御コンポーネント４０は、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、一方又は両方のシーブベッド１２及び１４に対してパージ流量（Φｐ）又はパージ時間（ｔｐ）（又は両方）を調整する（例えば、増加又は減少させる）ことによって、パージ体積（ＶｐＡ及び／又はＶｐＢ）を調整することができる。非限定的な例として、制御コンポーネント４０は、ガス（例えば、Ｏ２）パージ流のための並列経路のオン／オフを切り替えることによって、比例弁を使用してパージ流を変えることによって、及び／又は他の操作によって、パージ流量（Φｐ）を調整することができる。別の非限定的な例として、制御コンポーネント４０は、アクティブ（切り替え可能）パージ弁３０Ａ及び３０Ｂ（例えば、電気作動ソレノイド弁等）を制御して、パージ時間（例えば、弁が開いている時間等）、ｔｐＡ、及びｔｐＢを調整して、ＶｐＡ及びＶｐＢの所望の調整を実現することができる。
一部の実施形態において、制御コンポーネント４０は、シーブベッド１２及び１４に対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁２２にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させて、対象者１８への送達のための濃縮ガスの目標純度を維持するように構成される。目標純度は、対象者１８又は対象者１８と人口統計学的に類似したユーザに対する以前の療法セッションからの情報に基づき制御コンポーネント４０によって決定されてもよく、システム１０の製造時に決定されてもよく、対象者１８及び／又は他のユーザによってシステム１０のユーザインターフェースを介して入力及び／又は選択されてもよく、及び／又は、他の方法で決定されてもよい。
実施例
システム１０は、Φｐ＝０．５ｓｌｐｍのＯ２生成物出力設定で動作すると仮定する。ＰＯＣのサイクル時間はｔｃｙｃ＝９ｓ（ハーフサイクル時間ｔｈｃｙｃ＝４．５ｓ）であり、対象者１８は、ＢＲ＝２０呼吸／分の一定の呼吸速度で呼吸している。これは、（上記のように）負荷状態がシーブベッドに関して非対称であることを意味する。１サイクル当たり及び１ベッド当たりのボーラス数をカウントすることによって、１サイクル当たり、ベッド１２は２ボーラスを生成し、ベッド１４は１ボーラスのみを生成していることが明らかになる。図５は、シーブベッド１２からのボーラス及びシーブベッド１４からのボーラスに対する圧力５０７対時間５０９のトレース５０１及び５０３をそれぞれ例示している。図５において示されているように、各ボーラスは、各ベッドからのボーラスに対する圧力トレースにおける沈み５００（２つのボーラスに対応する２つの沈み）又は５０２（１つのボーラスに対応する１つの沈み）によって反映されている。
この例において、１ベッド当たりの１サイクル当たりの目標Ｏ２出力は、Ｖｔ＝Φｐ＊ｔｈｃｙｃ＝３７．５ｓｍＬ（ｓｍＬ＝標準ｍＬ）である。ボーラス体積は、ＶＰ＝Φｐ／ＢＲ＝２５ｓｍＬである。従って、１サイクル当たりの実際の（酸素）生成物体積は、ＶＡ＝２＊ＶＰ＝５０ｓｍＬ及びＶＢ＝１＊ＶＰ＝２５ｓｍＬである。次に、Ｏ２生成物の非対称性はΔＶ＝ＶＡ－ＶＢ＝＋２５ｓｍＬである。この非対称の負荷状態（及び対称のパージ時間ｔｐＡ＝ｔｐＢ＝２．７５ｓ）において、シーブベッド１２は、各サイクルの間にＶｔ－ＶＡ＝－１２．５ｓｍＬのＯ２を失うことになり、これは、シーブベッド１２におけるＮ２の突破及び不十分なＯ２生成物純度（この例では、≒８３％）をもたらす可能性がある。
この負荷の非対称性を補償するために、この例において、システム１０（図１Ａ～１Ｄにおいて示されている制御コンポーネント４０）は、デュアルパージ調整補償を使用し、（上記の）パージオリフィスを通るパージ流Φｐの決定に基づき、パージ時間ｔｐＡ及びｔｐＢを調整する。この例において、パージ流は、効果的なオリフィスを通る流れとして記載されてもよく、これは、経験的に、式Φｐ＝Φ０＊０．０６４１＊（（ｐｈｉｇｈ－ｐｌｏｗ）／ｐｓｉｇ）＾０．５３７＊（ｐｌｏｗ／ｐｓｉｇ＋１４．５）＾０．４９に従う。ここで、ｐｌｏｗ＝オリフィスの「下端」における圧力であり、ｐｈｉｇｈ＝オリフィスの「上端」における圧力であり、Φ０＝オリフィス定数［ｓｌｐｍ］である。オリフィス定数Φ０は、Φ０［ｓｌｐｍ］＝１０３９７＊（ｄ［ｉｎ］）２となるように、オリフィス直径ｄの二乗に比例する。オリフィス直径ｄ＝０．０２０インチに対して、Φ０ｏｒｉｆｉｃｅ＝４．１６ｓｌｐｍである。このオリフィスと直列のパージ弁及び他のチューブがパージ流をわずかに減少させることを考慮すると、「効果的な」パージオリフィスに対する良好な推定値はΦ０≒４．０ｓｌｐｍであってもよい。圧力トレース（図５）から、制御コンポーネント４０は、パージ時間の間の「高い」シーブ圧力の平均としてのｐｈｉｇｈを、ｐｈｉｇｈ≒１０．８３ｐｓｉｇとして決定し、パージ時間の間の「低い」シーブ圧力の平均としてのｐｌｏｗを、ｐｌｏｗ≒１．２５ｐｓｉｇとして決定することができる。最後に、パージ流Φｐは、Φｐ＝Φ０＊０．０６４１＊（（ｐｈｉｇｈ－ｐｌｏｗ）／ｐｓｉｇ）＾０．５３７＊（ｐｌｏｗ／ｐｓｉｇ＋１４．５）＾０．４９＝３．３３ｓｌｐｍになる。従って、パージ時間の理論上の非対称性は、Δｔｐ＝（ΔＶ／２）／Φｐ＝１２．５ｓｍＬ／３．３３ｓｌｐｍ＝０．２２５ｓとなるはずである。
図６は、上記の（例えば、システム１０が、シーブベッド１２から２つのボーラス及びシーブベッド１４から１つのボーラスを非対称に送達する場合の）例に対する、平均Ｏ２生成物純度６００及びシーブベッドパージ時間ｔｐＡ６０２及びｔｐＢ６０４を例示している。図６において示されているように、最初の１５分間ガスが対象者１８（図１Ａ～１Ｄ）に送達された間、パージ時間は対称的であり（ｔｐＡ＝ｔｐＢ＝２．７５ｓ）、生成物純度は低い（８３．３％）。次に、パージ体積（この例では時間）が、異なるシーブベッドからの非対称のボーラス送達を補償するために、本明細書において記載されるように調整される（ｔｐＡ＝２．９ｓ、ｔｐＢ＝２．６ｓ、これによって、Δｔｐ＝ｔｐＡ－ｔｐＢ＝０．３０ｓが与えられる）。これは、次の３分以内に（酸素）生成物純度の（９０．２％までの）増加をもたらす。しかし、次に、生成物純度は約１％だけ再び減少し、これは、パージ体積の調整（例えば、この例ではパージ時間の調整等）が大きすぎて、負荷の非対称性を過補償し、シーブベッド１４を正味Ｏ２損失の状態にしたことを示している。最後に、図６は、ｔｐＡ＝２．８７ｓ及びｔｐＡ＝２．６３ｓを設定し、これによって、Δｔｐ＝ｔｐＡ－ｔｐＢ＝０．２４ｓが与えられることによって、以前のパージ補償を低減するために行われる第２の是正調整を例示している。この値は０．２２５ｓの理論上の値（上記参照）に非常に近く、その結果、生成物純度は再び上昇し、約８９．６％で安定化する。
第２の調整の後で、生成物純度は、以前のパージ時間の変化の間に観察された９０．２％の最大値に達しなかったことに留意されたい。これは、パージ時間の最適な設定が、同じ方向において（小さな）あと一歩のところであることを示している。このようにして、システム１０（図１Ａ～１Ｄ）は、理論上の値が単なる推定値であって、正確な値ではないため、パージ時間に対する最適な設定を見出すために（例えば）パージ時間の小さな調整を行うことができる。
図７は、ポータブル酸素濃縮システムが酸素を濃縮する方法７００を例示している。このシステムは、一対のシーブベッド、圧力発生器、１つ以上のセンサ、１つ以上の弁、１つ以上の物理コンピュータプロセッサ、及び／又は他の構成要素を含む。１つ以上の物理コンピュータプロセッサは、コンピュータプログラムコンポーネントを実行するように構成される。コンピュータプログラムコンポーネントは、制御コンポーネント、非対称コンポーネント、調整コンポーネント、及び／又は他のコンポーネントを含む。以下において示されている方法７００の動作は、例示的であることを意図している。一部の実施形態において、方法７００は、記載されていない１つ以上のさらなる動作を伴って、及び／又は、論じられている動作のうち１つ以上を伴わずに成し遂げられてもよい。加えて、方法７００の動作が図７において例示され、以下に記載される順序は、限定的であることを意図しない。
一部の実施形態において、方法７００は、１つ以上の処理装置（例えば、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、ステートマシン、及び／又は情報を電子的に処理するための他の機構等）において実施されてもよい。１つ以上の処理装置は、電子記憶媒体上に電子的に格納された命令に応答して、方法７００の動作の一部又は全部を実行する１つ以上の装置を含んでもよい。１つ以上の処理装置は、方法７００の動作のうち１つ以上の実行のために特に設計されることになるハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェアを介して構成される１つ以上の装置を含んでもよい。
動作７０２において、加圧ガスが発生され、シーブベッドを通して導かれる。一部の実施形態において、動作７０２は、（図１Ａ～１Ｄにおいて示され、本明細書において記載される）圧力発生器１６と同じ又は類似の圧力発生器によって行われる。
動作７０４において、濃縮ガスが、圧力スイング吸着プロセス（ＰＳＡ）で、対象者への送達のためにシーブベッドから出力される。ＰＳＡプロセスは、シーブベッドのうち一方が濃縮ガス生成サイクルを介して交替する場合に、他方のシーブベッドがパージサイクルを介して交替するように、シーブベッドの各々について濃縮ガス生成及びパージサイクルを交互に行うことを含む。一部の実施態様において、動作７０４は、（図１Ａ～１Ｄにおいて示され、本明細書において記載される）シーブベッド１２及び１４と同じ又は類似のシーブベッドによって行われる。
動作７０６において、対象者の呼吸に関する情報を伝達する出力信号が生成される。一部の実施形態において、動作７０６は、（図１Ａ～１Ｄにおいて示され、本明細書において記載される）センサ２０と同じ又は類似する１つ以上のセンサによって行われる。
動作７０８において、ＰＳＡプロセスの濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、シーブベッドに出入りするガスの流れが制御される。動作７０８は、出力信号に基づき、ＰＳＡプロセスの濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、弁に一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させることを含む。一部の実施形態において、動作７０８は、（図１Ａ～１Ｄにおいて示され、本明細書において記載される）弁２２及び制御コンポーネント４０と同じ又は類似の弁及びプロセッサコンポーネントによって行われる。一部の実施形態において、弁は、２つ以上の供給弁及び２つ以上のパージ弁を含み、動作７０８は、２つ以上のパージ弁が、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御することを含む。
動作７１０において、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるかどうかの決定が行われる。動作７１０は、出力信号に基づき、弁に一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させることが、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定することを含む。一部の実施形態において、出力信号に基づき、弁に一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させることが、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定することが、（１）各シーブベッドから対象者に送達される濃縮ガスのボーラスの数をカウントし、各シーブベッドからのカウントを互いに比較すること、又は、（２）各シーブベッドから対象者に送達されるボーラスに対して、経時的に濃縮ガスのボーラスの流量を積分して、各シーブベッドから送達される総ボーラス体積を決定し、さらに（３）各シーブベッドからの総ボーラス体積を互いに比較することを含む。一部の実施形態において、動作７１０は、（図１Ａ～１Ｄにおいて示され、本明細書において記載される）非対称コンポーネント４２と同じ又は類似のプロセッサコンポーネントによって行われる。
動作７１２において、シーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が異なる（例えば、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なる）という決定に応答して、ガスの異なるパージ体積が、シーブベッドに対して決定され、さらに、ＰＳＡプロセスのパージサイクルが、シーブベッドに対して決定された異なるパージ体積に基づき制御される。これには、シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定すること、及び、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させることが含まれる。一部の実施形態において、動作７１２は、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させて、対象者への送達のための濃縮ガスの目標純度を維持することを含む。一部の実施形態において、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させることは、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、弁にパージ時間又はパージガスの流量を調整させることを含む。一部の実施形態において、シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させることは、他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを出力する一対のシーブベッドのうちの一方が、パージサイクルの間に他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを受けるように、ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、弁に、一方又は両方のシーブベッドに対するパージ時間又はパージガスの流量を増加又は減少させることを含む。一部の実施形態において、動作７１２は、（図１Ａ～１Ｄにおいて示され、本明細書において記載される）非対称コンポーネント４２及び制御コンポーネント４０と同じ又は類似のプロセッサコンポーネントによって行われる。
一部の実施態様において、動作７１０及び７１２は、（１）一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が、体積差閾値を超過するかどうかを決定すること、さらに、一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が体積差閾値を超過すると決定することに応答して、（２）シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定すること、及び（３）シーブベッドに対して決定されたガスの異なるパージ体積に基づき、弁にＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させることを含む。
特許請求の範囲において、括弧内に置かれたいかなる参照番号も特許請求の範囲を限定するとして解釈するべきではない。「含む（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”又は“ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ”）」という単語は、請求項に述べられたもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。いくつかの手段を列挙する装置の請求項において、これらの手段のうちいくつかは、１つの且つ同じハードウェアのアイテムによって実現することができる。単数名詞を言及する際に不定冠詞又は定冠詞が使用されている場合は、その名詞の複数形の存在を除外しない。いくつかの手段を列挙するいかなる装置の請求項においても、これらの手段のうちいくつかは、１つの且つ同じハードウェアのアイテムによって実現することができる。特定の要素が互いに異なる従属項において記載されるという単なる事実は、これらの要素を組み合わせて使用することができないと示しているのではない。
先に提供した記載は、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考慮されるものに基づき例示を目的として詳細を提供しているけれども、そのような詳細は単にその目的のためだけであり、本開示は、明示的に開示された実施形態に限定されないが、それどころか、付随の特許請求の範囲の真意及び範囲内にある修正及び同等の構成をカバーするよう意図されることを理解されたい。例えば、本開示は、可能な限り、いかなる実施形態の１つ以上の特徴もいかなる他の実施形態の１つ以上の特徴とも組み合わせることができると熟考していることを理解されたい。

Claims (15)

  1. ポータブル酸素濃縮システムであって、
    一対のシーブベッドと、
    前記シーブベッドを通して導かれる加圧ガスを発生させるように構成された圧力発生器であり、前記シーブベッドは、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）プロセスにおいて対象者に送達するための濃縮ガスを出力し、前記ＰＳＡプロセスは、前記シーブベッドのうち一方が濃縮ガス生成サイクルを介して交替する場合に、他方のシーブベッドがパージサイクルを介して交替するように、前記シーブベッドの各々について濃縮ガス生成及びパージサイクルを交互に行うことを含む、圧力発生器と、
    前記対象者の呼吸に関する情報を伝達する出力信号を生成するように構成された１つ以上のセンサと、
    前記ＰＳＡプロセスの前記濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御するように構成された弁と、
    １つ以上のプロセッサであり、
    前記出力信号に基づき、前記ＰＳＡプロセスの前記濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、前記弁に前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させ、
    前記出力信号に基づき、前記弁に前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させることが、前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定し、
    前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積は、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるという決定に応答して、
    前記シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、前記シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定し、さらに、
    前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させる、
    ように機械可読命令によって構成された１つ以上のプロセッサと、
    を含むシステム。
  2. 前記１つ以上のプロセッサは、前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させて、前記対象者への送達のための前記濃縮ガスの目標純度を維持するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記１つ以上のプロセッサは、前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させることが、前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、前記弁にパージ時間又はパージガスの流量を調整させることを含むように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記１つ以上のプロセッサは、
    前記出力信号に基づき、前記弁に前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させることが、前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定することが、
    各シーブベッドから前記対象者に送達される濃縮ガスのボーラスの数をカウントし、各シーブベッドからのカウントを互いに比較すること、又は、
    各シーブベッドから前記対象者に送達されるボーラスに対して、経時的に濃縮ガスのボーラスの流量を積分して、各シーブベッドから送達される総ボーラス体積を決定し、各シーブベッドからの前記総ボーラス体積を互いに比較すること、
    を含むように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させることが、他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを出力する前記一対のシーブベッドのうちの一方が、パージサイクルの間に前記他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを受けるように、前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、前記弁に、一方又は両方のシーブベッドに対するパージ時間又はパージガスの流量を増加又は減少させることを含むように前記１つ以上のプロセッサは構成されている、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記シーブベッドからの前記濃縮ガスを貯蔵するように構成された生成物タンクを含まない、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記弁は、２つ以上の供給弁及び２つ以上のパージ弁を含み、前記２つ以上のパージ弁は、前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御する、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記１つ以上のプロセッサは、
    前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が、体積差閾値を超過するかどうかを決定し、
    前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が体積差閾値を超過すると決定することに応答して、
    前記シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、前記シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定し、さらに、
    前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させる、
    ようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
  9. ポータブル酸素濃縮システムが酸素を濃縮する方法であって、前記システムは、一対のシーブベッド、圧力発生器、１つ以上のセンサ、１つ以上の弁、及び１つ以上のプロセッサを含み、当該方法は、
    前記圧力発生器が、前記シーブベッドを通して導かれる加圧ガスを発生させるステップと、
    前記シーブベッドが、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）プロセスから、対象者への送達のための濃縮ガスを出力するステップであり、前記ＰＳＡプロセスは、前記シーブベッドのうち一方が濃縮ガス生成サイクルを介して交替する場合に、他方のシーブベッドがパージサイクルを介して交替するように、前記シーブベッドの各々について濃縮ガス生成及びパージサイクルを交互に行うことを含む、ステップと、
    前記１つ以上のセンサが、前記対象者の呼吸に関する情報を伝達する出力信号を生成するステップと、
    前記弁が、前記ＰＳＡプロセスの前記濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御するステップと、
    前記１つ以上のプロセッサが、前記出力信号に基づき、前記ＰＳＡプロセスの前記濃縮ガス生成及びパージサイクルの間に、前記弁に前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させるステップと、
    前記１つ以上のプロセッサが、前記出力信号に基づき、前記弁に前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させるステップが、前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定するステップと、
    前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積は、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるという決定に応答して、
    前記１つ以上のプロセッサが、前記シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、前記シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定するステップと、
    前記１つ以上のプロセッサが、前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるステップと、
    を含む方法。
  10. 前記１つ以上のプロセッサが、前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させて、前記対象者への送達のための前記濃縮ガスの目標純度を維持するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるステップは、前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、前記弁にパージ時間又はパージガスの流量を調整させることを含む、請求項９に記載の方法。
  12. 前記出力信号に基づき、前記弁に前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御させるステップが、前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積を、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積とは異なるようにしたかどうかを決定するステップは、
    各シーブベッドから前記対象者に送達される濃縮ガスのボーラスの数をカウントし、各シーブベッドからのカウントを互いに比較すること、又は、
    各シーブベッドから前記対象者に送達されるボーラスに対して、経時的に濃縮ガスのボーラスの流量を積分して、各シーブベッドから送達される総ボーラス体積を決定し、各シーブベッドからの前記総ボーラス体積を互いに比較すること、
    を含む、請求項９に記載の方法。
  13. 前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるステップは、他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを出力する前記一対のシーブベッドのうちの一方が、パージサイクルの間に前記他方のシーブベッドに対して増加した体積の濃縮ガスを受けるように、前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、前記弁に、一方又は両方のシーブベッドに対するパージ時間又はパージガスの流量を増加又は減少させることを含む、請求項９に記載の方法。
  14. 前記弁は、２つ以上の供給弁及び２つ以上のパージ弁を含み、当該方法は、前記２つ以上のパージ弁が、前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルの間に、前記一対のシーブベッドに出入りするガスの流れを制御するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  15. 前記１つ以上のプロセッサが、前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が、体積差閾値を超過するかどうかを決定するステップと、
    前記一対のシーブベッドにおける一方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積が、前記一対のシーブベッドにおける他方のシーブベッドによって生成される濃縮ガスの体積と異なる量が体積差閾値を超過すると決定することに応答して、
    前記１つ以上のプロセッサが、前記シーブベッドによって生成される濃縮ガスの異なる体積に基づき、前記シーブベッドに対してガスの異なるパージ体積を決定するステップと、
    前記１つ以上のプロセッサが、前記シーブベッドに対して決定された前記ガスの異なるパージ体積に基づき、前記弁に前記ＰＳＡプロセスのパージサイクルを制御させるステップと、
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
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