KR20220165264A - 수분 관리기능을 갖는 산소 발생기 - Google Patents

수분 관리기능을 갖는 산소 발생기 Download PDF

Info

Publication number
KR20220165264A
KR20220165264A KR1020227038436A KR20227038436A KR20220165264A KR 20220165264 A KR20220165264 A KR 20220165264A KR 1020227038436 A KR1020227038436 A KR 1020227038436A KR 20227038436 A KR20227038436 A KR 20227038436A KR 20220165264 A KR20220165264 A KR 20220165264A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oxygen
oxygen generator
moisture
canister
air
Prior art date
Application number
KR1020227038436A
Other languages
English (en)
Inventor
키스 레니에 브리골라 달리세이
시우 잉 고
주 포 탄
휘 셍 추아
로버트 존 킹
스티븐 유엔
아이샤 사디케이
렉스 델 나바로
샤얀 미알리푸르
Original Assignee
레즈메드 아시아 피티이. 엘티디.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 레즈메드 아시아 피티이. 엘티디. filed Critical 레즈메드 아시아 피티이. 엘티디.
Publication of KR20220165264A publication Critical patent/KR20220165264A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1005—Preparation of respiratory gases or vapours with O2 features or with parameter measurement
    • A61M16/101—Preparation of respiratory gases or vapours with O2 features or with parameter measurement using an oxygen concentrator
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/021—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes operated by electrical means
    • A61M16/022—Control means therefor
    • A61M16/024—Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/08—Bellows; Connecting tubes ; Water traps; Patient circuits
    • A61M16/0808—Condensation traps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1045—Devices for humidifying or heating the inspired gas by using recovered moisture or heat from the expired gas
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1075—Preparation of respiratory gases or vapours by influencing the temperature
    • A61M16/109—Preparation of respiratory gases or vapours by influencing the temperature the humidifying liquid or the beneficial agent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/14—Preparation of respiratory gases or vapours by mixing different fluids, one of them being in a liquid phase
    • A61M16/16—Devices to humidify the respiration air
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20—Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • A61M16/201—Controlled valves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B7/00—Respiratory apparatus
    • A62B7/02—Respiratory apparatus with compressed oxygen or air
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B9/00—Component parts for respiratory or breathing apparatus
    • A62B9/003—Means for influencing the temperature or humidity of the breathing gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/0476—Vacuum pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B01D53/053—Pressure swing adsorption with storage or buffer vessel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/265—Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/268—Drying gases or vapours by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0051—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes with alarm devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0057—Pumps therefor
    • A61M16/0063—Compressors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/04—Tracheal tubes
    • A61M16/0488—Mouthpieces; Means for guiding, securing or introducing the tubes
    • A61M16/049—Mouthpieces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/06—Respiratory or anaesthetic masks
    • A61M16/0666—Nasal cannulas or tubing
    • A61M16/0672—Nasal cannula assemblies for oxygen therapy
    • A61M16/0677—Gas-saving devices therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/08—Bellows; Connecting tubes ; Water traps; Patient circuits
    • A61M16/0866—Passive resistors therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1075—Preparation of respiratory gases or vapours by influencing the temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/14—Preparation of respiratory gases or vapours by mixing different fluids, one of them being in a liquid phase
    • A61M16/16—Devices to humidify the respiration air
    • A61M16/162—Water-reservoir filling system, e.g. automatic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20—Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • A61M16/201—Controlled valves
    • A61M16/202—Controlled valves electrically actuated
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20—Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • A61M16/208—Non-controlled one-way valves, e.g. exhalation, check, pop-off non-rebreathing valves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/0015—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors
    • A61M2016/0018—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors electrical
    • A61M2016/0021—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors electrical with a proportional output signal, e.g. from a thermistor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/0027—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure pressure meter
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/0003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure
    • A61M2016/003—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter
    • A61M2016/0033—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter electrical
    • A61M2016/0039—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure with a flowmeter electrical in the inspiratory circuit
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1005—Preparation of respiratory gases or vapours with O2 features or with parameter measurement
    • A61M2016/102—Measuring a parameter of the content of the delivered gas
    • A61M2016/1025—Measuring a parameter of the content of the delivered gas the O2 concentration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2202/00—Special media to be introduced, removed or treated
    • A61M2202/02—Gases
    • A61M2202/0208—Oxygen
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/12—General characteristics of the apparatus with interchangeable cassettes forming partially or totally the fluid circuit
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/14—Detection of the presence or absence of a tube, a connector or a container in an apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/18—General characteristics of the apparatus with alarm
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3365—Rotational speed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3368—Temperature
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/33—Controlling, regulating or measuring
    • A61M2205/3375—Acoustical, e.g. ultrasonic, measuring means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/35—Communication
    • A61M2205/3546—Range
    • A61M2205/3569—Range sublocal, e.g. between console and disposable
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/35—Communication
    • A61M2205/3576—Communication with non implanted data transmission devices, e.g. using external transmitter or receiver
    • A61M2205/3592—Communication with non implanted data transmission devices, e.g. using external transmitter or receiver using telemetric means, e.g. radio or optical transmission
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/36—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling
    • A61M2205/3606—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling cooled
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/36—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling
    • A61M2205/362—General characteristics of the apparatus related to heating or cooling by gas flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/42—Reducing noise
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/50—General characteristics of the apparatus with microprocessors or computers
    • A61M2205/502—User interfaces, e.g. screens or keyboards
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/58—Means for facilitating use, e.g. by people with impaired vision
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/58—Means for facilitating use, e.g. by people with impaired vision
    • A61M2205/581—Means for facilitating use, e.g. by people with impaired vision by audible feedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/58—Means for facilitating use, e.g. by people with impaired vision
    • A61M2205/583—Means for facilitating use, e.g. by people with impaired vision by visual feedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/75—General characteristics of the apparatus with filters
    • A61M2205/7518—General characteristics of the apparatus with filters bacterial
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/75—General characteristics of the apparatus with filters
    • A61M2205/7527—General characteristics of the apparatus with filters liquophilic, hydrophilic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/75—General characteristics of the apparatus with filters
    • A61M2205/7545—General characteristics of the apparatus with filters for solid matter, e.g. microaggregates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/82—Internal energy supply devices
    • A61M2205/8206—Internal energy supply devices battery-operated
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2206/00—Characteristics of a physical parameter; associated device therefor
    • A61M2206/10—Flow characteristics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/40—Respiratory characteristics
    • A61M2230/42—Rate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/12—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/10—Single element gases other than halogens
    • B01D2257/102—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4533—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for medical purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4541—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for portable use, e.g. gas masks

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

산소 발생기(100)는 수분 컨디셔닝 시스템을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 산소 발생기는 공급 가스를 산소 발생기 내로 유도하기 위한 압축기를 포함한다. 제1 경로는 압축 시스템으로부터 공급 가스를 수용할 수 있다. 제1 경로는 수분 감소된 공급 가스를 생성하기 위해 수분을 흡출하도록 구성될 수 있다. 제1 경로는 수분 감소된 공급 가스를 체 베드(들)로 인도할 수 있고, 체 베드(들)는 수분 감소된 공급 가스로 산소 부화 공기를 생성한다. 어큐뮬레이터는 체 베드(들)로부터 생성된 산소 부화 공기를 수용하도록 구성될 수 있다. 어큐뮬레이터로부터의 제2 경로는 가습된 부화 공기를 생성하기 위해 흡출된 수분을 생성된 부화 공기에 인가할 수 있다. 제3 경로는 흡출된 수분을 제1 경로로부터 제2 경로로 이송할 수 있다. 제2 경로와 결합된 출구는 산소 발생기로부터 가습된 부화 공기를 사용자에게 방출할 수 있다.

Description

수분 관리기능을 갖는 산소 발생기
관련 출원의 상호 참조
본 개시는 2020년 4월 6일자로 출원된 싱가포르 특허 출원 제10202003154R호로부터의 우선권을 주장하며, 이 문헌의 전체 개시는 본원에 참조로 포함된다.
기술 분야
본 기술은 일반적으로 가스 흡착 또는 제어된 압력 및/또는 진공 스윙 흡착을 포함하는 방법 및 장치와 같은 호흡 장애를 치료하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이와 같은 방법 및 장치는 수분으로 컨디셔닝된 산소 부화 공기를 제공하기 위해 하나 이상의 구성요소를 포함하는 산소 발생기에서 구현될 수 있다.
인간 호흡계 및 그 장애
신체의 호흡계는 가스 교환을 가능하게 한다. 코 및 입이 환자의 기도로의 입구를 형성한다.
기도는 일련의 분기 튜브를 포함하며, 일련의 분기 튜브는 폐 내로 더 깊이 침투함에 따라 더 좁아지고, 더 짧아지며 수가 더 많아진다. 폐의 주기능은 가스 교환이고, 산소가 흡기된 공기로부터 정맥 혈액으로 이동하게 하고 이산화탄소가 반대 방향으로 빠져나오게 한다. 기관(trachea)은 우측 및 좌측 주기관지(main bronchi)로 나뉘고, 이들은 또한 결국 종말세기관지(terminal bronchioles)로 분할된다. 기관지(bronchi)는 활동성 기도(conducting airway)를 구성하며, 가스 교환의 일부를 담당하지 않는다. 또한, 기도의 분할은 호흡 세기관지(respiratory bronchioles)에 이르며, 결국 폐포(alveoli)에 이른다. 폐의 벌집형 영역(alveolated region)은 가스 교환이 발생하는 곳이며, 호흡 구역(respiratory zone)으로 지칭된다. "Respiratory Physiology"(John B. West, Lippincott Williams & Wilkins, 9th edition published 2012) 참조.
다양한 호흡 장애가 존재한다. 호흡 장애의 예는 호흡 부전, 비만성 과환기 증후군(Obesity Hyperventilation Syndrome; OHS), 만성 폐쇄성 폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease; COPD), 신경 근육 질환(Neuromuscular Disease; NMD) 및 흉벽 장애를 포함한다.
호흡 부전은 폐가 환자의 요구를 충족시키기에 충분한 산소를 흡기하거나 충분한 CO2를 호기할 수 없는 호흡 장애의 포괄적인 용어이다. 호흡 부전은 하기의 장애 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
호흡 기능부전(호흡 부전의 하나의 형태)을 가진 환자는 운동 시에 비정상적인 호흡 곤란을 경험할 수 있다.
비만성 과환기 증후군(Obesity Hyperventilation Syndrome; OHS)은 저환기에 대한 다른 알려진 원인의 부재 하에서, 심각한 비만 및 각성 만성 과탄산증(awake chronic hypercapnia)으로서 정의된다. 이 증상은 호흡 곤란(dyspnea), 아침 두통 및 과도한 주간 졸음을 포함한다.
만성 폐쇄성 폐질환(COPD)은 특정 특징을 공통적으로 가지는 임의의 하기도 질환의 그룹을 포함한다. 이것은 공기 이동에 대한 증가된 저항, 호흡의 연장된 호기 단계, 및 폐의 정상 탄성의 상실을 포함한다. COPD의 예는 폐기종(emphysema) 및 만성 기관지염이다. COPD는 만성 흡연(일차 위험 인자), 직업적 노출, 공기 오염 및 유전적 인자에 의해 유발된다. 증상은 운동 시 호흡 곤란, 만성 기침 및 가래 생성을 포함한다.
신경 근육 질환(Neuromuscular Disease; NMD)은 내재적 근육 병리를 통해 직접적으로, 또는 신경 병리를 통해 간접적으로 근육의 기능에 장애를 일으키는 많은 질병 및 질환을 포괄하는 폭넓은 의미의 용어이다. 일부 NMD 환자는 휠체어에 의존하게 하는 보행력 상실, 삼킴 곤란, 호흡 근육 약화 및, 결국 호흡 부전으로 인한 사망으로 이어지는 진행성 근육 장애에 의해 특징지어진다. 신경근 장애는 고속 진행성 및 저속 진행성인 것으로 나뉘어질 수 있다: (i) 고속 진행성 장애: 월 단위로 악화되어 수 년 내에 사망에 이르게 하는 근육 장애(예를 들어 십대의 근위축성 측생 경화증(Amyotrophic lateral sclerosis; ALS) 및 듀켄씨근이영양증(Duchenne muscular dystrophy; DMD))에 의해 특징지어짐; (ii) 가변성 또는 저속 진행성 장애: 수 년 단위로 악화되어 기대수명을 약간만 감소시키는 근육 장애(예를 들어 림 거들(Limb girdle), 안면견갑상완근 및 근긴장성 근이영양증(Facioscapulohumeral and Myotonic muscular dystrophy))에 의해 특징지어짐. NMD에서의 호흡 부전의 증상은, 전신 쇠약 증가(generalised weakness), 연하곤란(dysphagia), 운동 시 및 휴식 시 호흡 곤란, 피로, 졸음, 아침 두통, 및 집중 곤란 및 기분 변화를 포함한다.
흉벽 장애는 호흡 근육과 흉곽 사이의 비효율적 결합을 초래하는 흉부 변형의 그룹이다. 이 장애는 통상적으로 제한적 결함에 의해 특징지어지고, 및 장기간의 과탄산성 호흡 부전(hypercapnic respiratory failure)의 가능성을 공유한다. 척추측만증(Scoliosis) 및/또는 후측만증(kyphoscoliosis)이 심각한 호흡 부전을 유발할 수 있다. 호흡 부전의 증상은, 운동 시 호흡 곤란, 말초 부종(peripheral oedema), 기좌호흡(orthopnea), 반복된 흉부 감염, 아침 두통, 피로, 수면의 질의 저하 및 식욕 상실을 포함한다.
요법
다양한 호흡 요법이 상기의 호흡 장애 중 하나 이상을 치료하는 데 사용되어 왔다.
호흡 압력 요법
호흡 압력 요법은 (탱크 인공호흡기 또는 흉갑형 호흡기와 같은 음압 요법과 대조적으로) 환자의 호흡 사이클 전체에 걸쳐 분위기에 대해 명목상 양압인 제어된 목표 압력으로 기도 입구에 공기를 공급하는 응용이다.
비침습적 환기(NIV)는, 환기 지원을 상기도를 통해 환자에게 제공하여 환자의 호흡을 보조하고/하거나 호흡 작용의 일부 또는 전부를 실행함으로써 신체의 산소 레벨을 적절하게 유지한다. 환기 지원은 비침습적 환자 인터페이스를 통해 제공된다. NIV는 OHS, COPD, NMD 및 흉벽 장애와 같은 형태로, 호흡 부전을 치료하는 데 사용되어 왔다. 일부 형태에서, 이들 요법의 편안함 및 효과가 향상될 수 있다.
침습적 환기(IV)는 더 이상 효과적으로 스스로 호흡할 수 없는 환자에게 환기 지원을 제공하며, 기관절개 튜브를 사용하여 제공될 수 있다. 일부 형태에서, 이들 요법의 편안함 및 효과가 향상될 수 있다.
유동 요법
모든 호흡 요법이 처방된 치료 압력을 전달하는 것을 목표로 하는 것은 아니다. 일부 호흡 요법은 가능하게는 베이스라인 양압에 중첩되는, 목표 지속시간에 걸쳐 흡기 유량 프로파일을 전달함으로써 처방된 호흡량을 전달하는 것을 목표로 한다. 다른 경우에, 환자의 기도에 대한 인터페이스가 '개방'되고(밀봉되지 않음), 호흡 요법은 컨디셔닝 또는 농축된 공기의 유동으로 환자 자신의 자발적 호흡만을 보충할 수 있다. 일 예에서, 고유량 요법(HFT)은 호흡 사이클 전체에 걸쳐 대략 일정하게 유지되는 "치료 유량"으로 밀봉되지 않거나 개방된 환자 인터페이스를 통해 기도 입구로의 지속적이고 가열되며 가습된 공기 유동을 제공하는 것이다. 치료 유량은 명목상 환자의 피크 흡기 유량을 초과하도록 설정된다. HFT는 호흡 부전, COPD 및 다른 호흡 장애를 치료하는 데 사용되어 왔다. 하나의 작용 메커니즘은 기도 입구에서의 높은 공기 유량이 환자의 해부학적 데드스페이스로부터 만료된 CO2를 플로싱하거나 세척함으로써 환기 효율을 향상시키는 것이다. 따라서, HFT는 때때로 데드스페이스 요법(deadspace therapy; DST)으로 지칭된다. 다른 이점은 상승된 온기 및 가습(가능하게는 분비물 관리에 이점이 있음) 및 기도 압력의 적당한 상승 가능성을 포함할 수 있다. 일정한 유량의 대안으로서, 치료 유량은 호흡 사이클에 걸쳐 변하는 프로파일을 따를 수 있다.
유동 요법의 다른 형태는 장기 산소 요법(long-term oxygen therapy; LTOT) 또는 보충 산소 요법이다. 의사는 환자의 기도로 전달되도록 지정된 유량(예를 들어, 1 리터/분(LPM), 2 LPM, 3 LPM 등)으로 지정된 산소 농도(주변 공기의 산소 분율 21%로부터 100%까지)로 산소 부화 공기의 연속적인 유동을 처방할 수 있다.
호흡 요법 시스템
이들 호흡 요법은 호흡 요법 시스템 또는 디바이스에 의해 제공될 수 있다. 이와 같은 시스템 및 디바이스는 또한 질병을 치료하지 않고 이를 스크리닝, 진단 또는 모니터링하는 데 사용될 수 있다.
호흡 요법 시스템은 산소 소스, 공기 회로 및 환자 인터페이스를 포함할 수 있다.
환자 인터페이스
환자 인터페이스는, 예를 들어 기도 입구에 공기 유동을 제공함으로써, 호흡 장비를 착용자에게 인터페이싱하는 데 사용될 수 있다. 공기 유동은 마스크를 통해 코 및/또는 입으로 제공되거나, 튜브를 통해 입으로 제공되거나, 기관절개 튜브를 통해 환자의 기관으로 제공될 수 있다. 적용될 요법에 따라, 환자 인터페이스는 예를 들어 환자의 안면 영역과 함께 시일을 형성하여, 치료를 실행하기 위해 주변 압력과 충분한 편차의 압력, 예를 들어 주변 압력에 대한 약 10 cmH2O의 양압으로 가스를 전달하는 것을 용이하게 할 수 있다. 산소의 전달과 같은 다른 형태의 요법의 경우, 환자 인터페이스는 약 10 cmH2O의 양압으로 가스 공급을 기도로 전달하는 것을 용이하게 하기에 충분한 시일을 포함하지 않을 수 있다. 비강 LTOT와 같은 유동 요법의 경우, 환자 인터페이스는 콧구멍에 불어넣지만, 특히 완전한 시일을 회피하도록 구성된다. 이와 같은 환자 인터페이스의 일 예는 비강 캐뉼라이다.
산소 발생기는 펄스 또는 수요 모드에서 산소 부화 공기 방출을 제어할 수 있다. 이것은 일련의 펄스로서 산소를 전달함으로써 달성될 수 있으며, 각 펄스 또는 "볼러스(bolus)"는 흡기와 일치하도록 타이밍될 수 있다. 이와 같은 모드는 전형적으로 고정 시간 동안에 산소 부화 공기를 방출하는 공압 밸브를 작동함으로써 제어된다. 고정 시간은 요망 또는 목표 볼러스 용적과 연관되도록 교정된다. 그러나, 이와 같은 고정 시간 볼러스 방출 프로세스는 (예를 들어, 압축기 가변성과 같은 시스템 특성뿐만 아니라, PSA 사이클, 체 베드(sieve bed) 상태, 공기 필터 상태 등과 같은 흡착 프로세스의 양태로 인해) 항상 목표 볼러스 용적을 달성하는 것은 아니기 때문에, 공압 밸브는 또한 전달된 볼러스 용적을 목표 용적에 보다 근접하게 조절하도록 가변 방식으로 작동될 수 있다.
공기 회로
공기 회로는 사용 시에 산소 소스 및 환자 인터페이스와 같은 호흡 요법 시스템의 2 개의 구성요소들 사이에서 호흡 가능한 가스가 이동할 수 있게 하도록 구성 및 배열된 도관 또는 튜브이다. 일부 경우에, 흡기 및 호기를 위한 공기 회로의 별도 림이 있을 수 있다. 다른 경우에, 단일 림 공기 회로가 흡기 및 호기 모두에 사용된다.
산소 소스
본 분야의 전문가들은 호흡 부전 환자를 위한 운동이 질환의 진행을 지연시키고 삶의 질을 향상시키며 환자의 수명을 연장시키는 장기적인 이점을 제공한다는 것을 인식하고 있다. 그러나, 트레드밀(tread mill) 및 고정식 자전거와 같은 대부분의 고정 형태의 운동은 이러한 환자들에게는 너무 힘든 운동이다. 결과적으로, 이동성에 대한 요구가 오랫동안 인식되어 왔다. 최근까지, 이러한 이동성은 돌리 휠(dolly wheel)을 갖는 카트 상에 장착된 소형 압축 산소 탱크 또는 실린더에 의해 용이해졌다. 이들 탱크의 단점은 한정된 양의 산소를 수용하고, 장착될 때 중량이 약 50 파운드로 무겁다는 것이다.
산소 발생기는 호흡 요법에 산소를 공급하기 위해 약 50 년 동안 사용되어 왔다. 전통적인 산소 발생기는 부피가 크고 무거워서 일상적인 보행 활동이 어렵고 비현실적이었다. 최근에는, 대형의 고정식 산소 발생기를 제조하는 회사들이 휴대용 산소 발생기(POC)를 개발하기 시작했다. POC의 장점은 이론적으로 끝없는 산소 공급을 생성할 수 있다는 것이다. 이동성을 위해 이러한 디바이스를 작게 만들기 위해 산소 부화 가스의 생성에 필요한 다양한 시스템이 추려지고 있다. POC는 중량, 크기 및 전력 소비를 최소화하기 위해 생성된 산소를 가능한 한 효율적으로 이용하고자 한다. 이것은 산소를 일련의 펄스 또는 "볼러스(bolus)"로서 전달함으로써 달성할 수 있으며, 각 볼러스는 흡기 시작과 일치하도록 타이밍된다. 이와 같은 작동 모드는 보존기(conserver)에 의해 구현될 수 있다. 이 요법 모드는 고정식 산소 발생기에 더 적합한 전통적인 연속 유동 전달과 대조적으로 펄스형 산소 전달(pulsed oxygen delivery; POD) 또는 수요 모드로서 알려져 있다.
산소 발생기는 진공 스윙 흡착(vacuum swing adsorption; VSA), 압력 스윙 흡착(pressure swing adsorption; PSA) 또는 진공 압력 스윙 흡착(vacuum pressure swing adsorption; VPSA)과 같은 프로세스를 구현할 수 있다. 예를 들어, 산소 발생기(예를 들어, POC)는 스윙 흡착 프로세스(예를 들어, 진공 스윙 흡착(VSA), 압력 스윙 흡착(PSA) 또는 진공 압력 스윙 흡착(VPSA), 각각이 본원에서 "스윙 흡착 프로세스"로 지칭됨)에서 감압(예를 들어, 진공 작동) 및/또는 가압(예를 들어, 압축기 작동)에 기초하여 작동할 수 있다. 예를 들어, 산소 발생기는 압력 스윙 흡착(PSA)의 프로세스를 제어할 수 있다. 압력 스윙 흡착은 산소를 흡인하는 것보다 강하게 질소를 끌어당기는 가스 분리 흡착제의 입자를 수용하는 캐니스터(canister) 내부의 가스 압력을 증가시키기 위해 압축기를 사용하는 것을 포함한다. 이와 같은 캐니스터는, 가스 분리 흡착제 층과 같은 다량의 가스 분리 흡착제를 수용할 때, 체 베드의 역할을 할 수 있다. 압력이 증가함에 따라, 가스의 특정 분자가 가스 분리 흡착제 상에 흡착될 수 있다. 가압 조건 하에서 캐니스터 내의 가스의 일부를 제거하는 것은 흡착된 분자로부터 비흡착된 분자를 분리할 수 있게 한다. 다음에, 흡착된 분자는 체 베드를 배출함으로써 탈착될 수 있다. 산소 발생기에 관한 추가 세부사항은, 예를 들어 2009년 3월 12일자로 공개되고 명칭이 "Oxygen Concentrator Apparatus and Method"인 미국 공개특허 출원 제2009-0065007호에서 찾을 수 있으며, 이 문헌은 본원에 참조로 포함된다.
주변 공기는 통상적으로 약 78%의 질소 및 21%의 산소를 포함하며, 잔부는 아르곤, 이산화탄소, 수증기 및 다른 미량 가스로 구성된다. 예를 들어 공기와 같은 공급 가스 혼합물이 산소를 흡인하는 것보다 강하게 질소를 흡인하는 가스 분리 흡착제를 수용하는 캐니스터를 통해 압력 하에서 통과하면, 질소의 일부 또는 전부는 캐니스터에 머무르고, 캐니스터에서 나오는 가스에는 산소가 농축될 것이다. 체 베드가 질소를 흡착하는 능력의 종료에 이르는 경우, 체 베드는 압력을 감소시켜서 흡착된 질소를 방출함으로써 재생될 수 있다. 다음에, 산소 부화 공기를 생성하는 다른 "PSA 사이클"이 준비된다. 2-캐니스터 시스템에서 캐니스터의 가압 사이클을 교번함으로써, 하나의 캐니스터는 산소를 농축할 수 있고(소위 "흡착 단계"), 다른 캐니스터는 퍼지될 수 있다("퍼지 단계"). 이러한 교번은 질소로부터 산소를 거의 연속적으로 분리하게 한다. 이러한 방식으로, 산소는 사용자에게 LTOT를 제공하는 것을 포함하는 다양한 용도를 위해 공기로부터 연속적으로 농축될 수 있다.
진공 스윙 흡착(VSA)은 대안적인 가스 분리 기술을 제공한다. VSA는 전형적으로 체 베드 내에 진공을 생성하도록 구성된 압축기와 같이 진공을 사용하여 체 베드의 분리 프로세스를 통해 가스를 흡인한다. 진공 압력 스윙 흡착(VPSA)은 조합된 진공 및 가압 기술을 사용하는 하이브리드 시스템인 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, VPSA 시스템은 분리 프로세스를 위해 체 베드를 가압하고, 체 베드를 감압하기 위해 진공을 인가할 수도 있다.
체 베드가 상기에서 논의된 PSA, VSA 또는 VPSA 프로세스에 따라 교번되는 경우에도, 체 베드는 궁극적으로 매 사이클 후에 흡착된 질소의 일부를 유지한다. 결과적으로, 질소를 흡착하는 체 베드의 전체 능력은 사용에 따라 감소하여, 결국 체 베드가 교체될 필요가 있을 것이다.
공기 분리에 사용되는 전형적인 흡착제 재료는 제올라이트로 불린다. 의료용 산소 발생기(예컨대, 휴대용 산소 발생기)의 경우, 통상적인 유형의 제올라이트는 질소(N2)에 대한 높은 친화력을 갖는 저실리카 고리튬 교환 제올라이트인 Li-LSX이다. 그러나, Li-LSX 제올라이트의 높은 극성은 물과 같은 극성 분자에 대한 친화력도 증가시킨다. 물은 수증기와 같은 가스 및/또는 수분 또는 응축된 수증기와 같은 액체의 형태일 수 있다. 제올라이트가 물을 흡착함에 따라, 흡착 부위가 수분에 의해 점유되기 때문에, 질소에 대한 친화력이 현저하게 감소한다.
이러한 문제를 다루기 위한 표준 관례는 체 베드 내로 공기를 공급하기 전에 공기를 건조시키는 것이다. 이것은 물을 흡수하는 가드 층(guard layer)을 이용하여 달성될 수 있다. 정확한 재료 선택, 가드 층의 효과적인 크기설정 및 PSA/VPSA 사이클 조정에 의해, 체 베드 내로의 물 침투가 관리될 수 있다.
따라서, 휴대용 산소 발생기(POC) 내의 수분(또는 물) 관리가 중요하다. 특히, 수분의 존재는 POC의 체 베드를 비활성화시킬 수 있다. 이와 같이, 체 베드로 진입하는 공기 중의 수분을 최소화하는 것이 유리하다. 또한, 산소 부화 공기가 환자에게 전달되는 경우, 산소 부화 공기의 유동은 기도의 건조를 유발하여, 이에 의해 불편함을 유발할 수 있다. 따라서, 산소 부화 공기의 유동을 가습하여 코 점막의 건조를 최소화하고 환자의 기도 편안함을 증대시키는 것이 유리할 수 있다.
본 기술의 예는 휴대용 산소 발생기(POC)와 같은 산소 발생기를 위한 장치를 제공할 수 있다. 특히, 본 기술은 장치 내의 수분을 관리하기 위한 하나 이상의 구성요소를 갖는 휴대용 산소 발생기를 위한 방법 및 장치를 제공한다.
따라서, 본 기술의 일부 구현예는 POC를 위한 수분 관리 시스템과 관련될 수 있다. 일반적으로, 수분 관리 시스템은, (i) 수분 분리 서브시스템(MS) 또는 분리기; (ii) 수분 수송 서브시스템(MT) 또는 수로; 및 (iii) 수분 격납 모듈(MC) 또는 저장조 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이전에 언급된 서브시스템은 기존 POC(100) 시스템에 통합될 수 있다. 일부 구현예에서, 수분 관리 시스템은 분리기 또는 MS를 사용하여 수분이 흡입 공기 또는 공급 가스로부터 제거되도록 하여 수분을 재활용하도록 구현될 수 있다. 유리하게는, 그렇지 않으면 수분에 의해 비활성화될 수 있는 체 베드는 수분 분리의 결과로서 체 베드로 진입하는 비교적 건조한 공기 때문에 보다 긴 저장 수명을 가질 수 있다. 건조된 공기는 산소 발생 서브시스템(전형적으로 체 베드의 일부로서 기능하는 가스 분리 흡착제를 포함함)을 통과할 수 있다. 이어서, 이전에 제거된 수분은, 예컨대 수로 또는 MT를 통해, 저장조 또는 MC로 이송될 수 있다. 그러한 저장조 또는 MC는 환자 사용을 위해 이전에 포획된 수분을 생성물 가스(즉, 산소 부화 공기)로 복귀하도록 구성될 수 있다. 따라서, 체 베드로부터 생성된 산소 부화 공기는 산소 부화 공기를 산소 발생기의 환자 또는 사용자에게 방출하기 전에 수화되거나 가습될 수 있다.
본 기술의 일부 예시적인 구현예는 산소 발생기를 포함할 수 있다. 산소 발생기는 산소 발생기 내로 공급 가스의 유동을 유도하도록 구성된 모터 작동식 압축기를 포함할 수 있는 압축 시스템을 포함할 수 있다. 산소 발생기는 압축 시스템과 결합된 하나 이상의 체 베드를 포함할 수 있다. 산소 발생기는 압축 시스템으로부터의 제1 경로를 포함할 수 있다. 제1 경로는 압축 시스템으로부터 공급 가스를 수용하도록 구성될 수 있다. 제1 경로는 수분 감소된 공급 가스를 생성하기 위해 공급 가스로부터 수분을 흡출하도록 구성될 수 있다. 제1 경로는 수분 감소된 공급 가스를 하나 이상의 체 베드로 인도하도록 추가로 구성될 수 있다. 하나 이상의 체 베드는 수분 감소된 공급 가스로 산소 부화 공기를 생성하도록 구성될 수 있다. 산소 발생기는 하나 이상의 체 베드로부터 생성된 산소 부화 공기를 수용하도록 구성된 어큐뮬레이터를 포함할 수 있다. 산소 발생기는 어큐뮬레이터로부터의 제2 경로를 포함할 수 있다. 제2 경로는 가습된 산소 부화 공기를 생성하기 위해 흡출된 수분을 생성된 산소 부화 공기에 인가하도록 구성될 수 있다. 산소 발생기는 흡출된 수분을 제1 경로로부터 제2 경로로 이송하도록 구성된 제3 경로를 포함할 수 있다. 산소 발생기는 제2 경로와 결합된 출구를 포함할 수 있고, 산소 발생기로부터 가습된 산소 부화 공기를 사용자에게 방출하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 경로는 공급 가스로부터 수분을 분리하기 위해 압축 시스템으로부터 수용된 공급 가스의 원심 유동을 유도하도록 구성될 수 있다. 제1 경로는 나선형 유동 경로를 포함할 수 있다. 제1 경로는, (a) 스핀 유도기, (b) 하나 이상의 유동 지향기, 및 (c) 볼류트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 경로는 테이퍼진 와류부를 포함할 수 있다. 제1 경로는 공급 가스로부터 수분을 흡출하기 위한 수분 심지를 포함할 수 있다. 제1 경로는 수증기 투과성 멤브레인의 표면을 포함할 수 있다. 제1 경로는 응축기를 포함할 수 있다. 응축기는 응축 재료를 포함할 수 있다. 응축기는 응축 코일을 포함할 수 있다. 산소 발생기는 응축 코일 내에서 유체를 순환시키기 위한 서큘레이터를 포함할 수 있다. 제2 경로는 패스오버 가습기로서 구성된 격납 탱크를 포함할 수 있다. 제3 경로는 흡출된 수분을 격납 탱크로 이송하도록 구성될 수 있다. 제3 경로는 하나 이상의 액체 수송 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 액체 수송 구성요소는, (a) 밸브; (b) 도관; (c) 펌프 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나 이상의 액체 수송 구성요소는 격납 탱크로의 흡출된 수분의 이송을 유도하도록 구성될 수 있다. 제3 경로는 하나 이상의 도관을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 경로는 복수의 층을 포함할 수 있는 동심 나선으로 형성될 수 있다. 복수의 층 중 제1 층은 응축기 재료를 포함할 수 있다. 복수의 층 중 제2 층은 위킹 재료를 포함할 수 있다. 복수의 층은 내부 층 및 외부 층을 포함할 수 있다. 복수의 층은 수증기 투과성 멤브레인을 추가로 포함할 수 있다. 수증기 투과성 멤브레인의 내부 표면은 동심 나선의 복수의 층 주위에 원통형 표면을 형성할 수 있다. 수증기 투과성 멤브레인의 외부 표면은 제2 경로에 수집기를 형성할 수 있다.
일부 구현예에서, 산소 발생기는 산소 발생기의 가스 흡착 프로세스에 인가될 수 있는 공급 가스로부터 수분을 제거하고, 제거된 수분을, 가스 흡착 프로세스로부터 축적될 수 있는 산소 부화 공기에 재인가하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 휴대용 산소 발생기 장치는 가스 분리 수단을 포함할 수 있다. 휴대용 산소 발생기 장치는 가스 분리 수단 내로 공급 가스를 공급하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 휴대용 산소 발생기 장치는 가스 분리 수단으로부터 산소 부화 공기를 수용하기 위한 축적 수단을 포함할 수 있다. 휴대용 산소 발생기 장치는 공급 가스로부터 수분을 제거하기 위한 제습 수단을 포함할 수 있다. 휴대용 산소 발생기 장치는 산소 부화 공기를 가습하기 위해 제거된 수분을 재활용하기 위한 가습 수단을 포함할 수 있다. 휴대용 산소 발생기 장치는 가습된 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하기 위한 출구 수단을 포함할 수 있다.
물론, 양태의 일부는 본 기술의 서브-양태를 형성할 수 있다. 또한, 양태 및/또는 서브-양태 중 다양한 양태는 다양한 방식으로 조합될 수 있고, 또한 본 기술의 추가적인 양태 또는 서브-양태를 구성할 수 있다.
본 기술의 다른 특징은 하기의 상세한 설명, 요약서, 도면 및 청구범위에 포함된 정보의 고려로부터 명확해질 것이다.
본 기술의 이점은 구현예의 하기의 상세한 설명의 덕택에 그리고 첨부 도면을 참조할 때 당업자에게 명백해질 것이다:
도 1은 본 기술의 일 형태에 따른 산소 발생기를 도시한다.
도 2는 본 기술의 양태에 따른 산소 발생기의 구성요소의 개략도이다.
도 3은 본 기술의 양태에 따른 산소 발생기의 절개도이다.
도 4는 본 기술의 양태에 따른 산소 발생기의 압축 시스템의 측면 사시도이다.
도 5는 열 교환 도관을 포함하는 압축 시스템의 측면도이다.
도 6은 본 기술의 양태에 따른 산소 발생기의 예시적인 출구 구성요소의 개략도이다.
도 7은 본 기술의 양태에 따른 산소 발생기의 출구 도관을 도시한다.
도 8은 본 기술의 양태에 따른 산소 발생기를 위한 대안적인 출구 도관을 도시한다.
도 9는 본 기술의 양태에 따른 산소 발생기를 위한 분해된 캐니스터 시스템의 사시도이다.
도 10은 도 9의 캐니스터 시스템의 단부도이다.
도 11은 도 10에 도시된 캐니스터 시스템 단부의 조립도이다.
도 12는 도 10 및 도 11에 도시된 것과는 도 9의 캐니스터 시스템의 반대측 단부의 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 캐니스터 시스템 단부의 조립도이다.
도 14는 본 기술의 양태에 따른 산소 발생기의 예시적인 제어 패널을 도시한다.
도 15는 본 기술의 양태에 따른 산소 발생기를 위한 예시적인 제거 가능한 캐니스터 조립체를 도시한다.
도 16a는 본 기술의 양태에 따른, 산소 발생기의 격실에 대한 포털을 통해 격실에 설치된 도 15의 캐니스터 조립체를 도시한다.
도 16b는 격실에 대한 포털을 통한 도 15의 캐니스터 조립체가 없는 도 16a의 산소 발생기의 격실을 도시한다.
도 16c는 하우징에 부착되고 격실에 대한 포털을 에워싸는 선택적인 제거 가능한 덮개를 갖는 도 16a의 산소 발생기를 도시한다.
도 17은 본 기술의 양태에 따른, 산소 발생기에 의해 생성된 산소 부화 공기의 수분 컨디셔닝을 위한 구성요소를 갖는 산소 발생기의 구현예를 도시한다.
도 18은 예시적인 원심 분리기, 수분 수송을 위한 수로 및 패스오버 가습기를 이용하는 예시적인 수분 컨디셔닝 시스템을 도시한다.
도 19는 응축기를 또한 포함하는 도 18의 것과 유사한 예시적인 원심 분리기를 이용하는 다른 예시적인 수분 컨디셔닝 시스템을 도시한다.
도 20은 분리기 및 가습기의 보다 긴밀한 통합을 이용하는 도 18의 구현예와 유사한 수분 컨디셔닝 시스템의 예의 다른 구현예를 도시한다.
도 21a는 나선형 구성을 이용하는 예시적인 원심 분리기의 측면 단면도이다.
도 21b는 도 21a의 분리기의 평면 단면도이다.
도 22는 도 21a의 구현예와 유사한 와류 구성의 다른 예시적인 원심 분리기의 측면 단면도이다.
산소 발생기를 포함하는 본 기술의 예시적인 흡착 디바이스가 도면의 예들과 관련하여 고려될 수 있다. 본 기술의 예는 하기의 구조 및 작동 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
외부 하우징
도 1은 산소 발생기(100)의 외부 하우징(170)의 구현예를 도시한다. 일부 구현예에서, 외부 하우징(170)은 경량 플라스틱으로 구성될 수 있다. 외부 하우징은 압축 시스템 입구(105), 외부 하우징(170)의 각 단부에 있는 냉각 시스템 수동 입구(101) 및 출구(173), 출구 포트(174) 및 제어 패널(600)을 포함한다. 입구(101) 및 출구(173)는 냉각 공기가 하우징으로 진입하고, 하우징을 통해 유동하고, 하우징(170)의 내부를 빠져나갈 수 있게 하여 산소 발생기(100)의 냉각을 돕는다. 압축 시스템 입구(105)는 공기가 압축 시스템으로 진입할 수 있게 한다. 출구 포트(174)는 산소 발생기(100)에 의해 생성된 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하기 위한 도관을 부착하는 데 사용된다.
개략도
도 2는 일 구현예에 따른 산소 발생기(100)의 개략도를 도시한다. 산소 발생기(100)는 사용자에게 산소 부화 공기를 제공하기 위해 공기 스트림 내에서 산소를 농축시킬 수 있다.
산소 발생기(100)는 휴대용 산소 발생기일 수 있다. 예를 들어, 산소 발생기(100)는 산소 발생기가 손으로 및/또는 운반 케이스로 운반될 수 있게 하는 중량 및 크기를 가질 수 있다. 일 구현예에서, 산소 발생기(100)는 약 20 파운드 미만, 약 15 파운드 미만, 약 10 파운드 미만, 또는 약 5 파운드 미만의 중량을 갖는다. 일 구현예에서, 산소 발생기(100)는 약 1000 입방인치 미만, 약 750 입방인치 미만, 약 500 입방인치 미만, 약 250 입방인치 미만, 또는 약 200 입방인치 미만의 용적을 갖는다.
산소 부화 공기는 캐니스터(302 및 304)에서 주변 공기를 가압함으로써 주변 공기로부터 생성될 수 있으며, 캐니스터(302 및 304)는 가스 분리 흡착제를 포함하고 따라서 체 베드(sieve bed)로 지칭된다. 산소 발생기에 유용한 가스 분리 흡착제는 산소 부화 공기를 생성하기 위해 공기 스트림으로부터 적어도 질소를 분리할 수 있다. 가스 분리 흡착제의 예는 공기 스트림으로부터 질소를 분리할 수 있는 분자 체를 포함한다. 산소 발생기에 사용될 수 있는 흡착제의 예는 상승된 압력 하에서 공기 스트림으로부터 질소를 분리하는 제올라이트(천연) 또는 합성 결정질 알루미노실리케이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 사용될 수 있는 합성 결정질 알루미노실리케이트의 예는, UOP LLC(Des Plaines, IW)로부터 입수 가능한 OXYSIV 흡착제; W. R. Grace & Co(Columbia, MD)로부터 입수 가능한 SYLOBEAD 흡착제; CECA S.A.(Paris, France)로부터 입수 가능한 SILIPORITE 흡착제; Zeochem AG(Uetikon, Switzerland)로부터 입수 가능한 ZEOCHEM 흡착제; 및 Air Products and Chemicals, Inc.(Allentown, PA)로부터 입수 가능한 AgLiLSX 흡착제를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공기는 공기 입구(105)를 통해 산소 발생기로 진입할 수 있다. 공기는 압축 시스템(200)에 의해 공기 입구(105) 내로 흡인될 수 있다. 압축 시스템(200)은 산소 발생기의 주위환경으로부터 공기를 흡인하고 공기를 압축하여, 압축된 공기를 캐니스터(302 및 304) 중 하나 또는 둘 모두 내로 강제할 수 있다. 일 구현예에서, 압축 시스템(200)이 공기를 산소 발생기 내로 끌어당김으로써 생성되는 음(sound)을 감소시키기 위해 입구 머플러(108)가 공기 입구(105)에 결합될 수 있다. 일 구현예에서, 입구 머플러(108)는 오염물질 필터, 수분 필터 및/또는 음 감소 머플러를 가질 수 있다. 따라서, 이와 같은 공기 입구(105)는 흡입 공기(또는 공급 가스)로부터 오염물질을 제거하기 위한 오염물질 필터와 함께 구현될 수 있다. 일부 구현예에서, 물 흡착제 재료(예컨대, 중합체 물 흡착제 재료 또는 제올라이트 재료)는 유입 공기로부터 물을 흡착하는 것 및 공기 입구(105) 내로 통과하는 공기의 음을 감소시키는 것에 모두 사용될 수 있다. 대안적으로, 본원에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 물은 분리기(1704)에 의해 분리될 수 있다. 이와 같은 분리기는 선택적으로 압축기의 상류 또는 하류에 있을 수 있지만, 전형적으로 체 베드의 상류에 있는 POC의 입구 스트림의 경로에 있을 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템의 이와 같은 구성요소는 압축 시스템(200)의 출구에 근접하게 도시되어 있다.
압축 시스템(200)은 공기를 압축하도록 구성된 하나 이상의 압축기를 포함할 수 있다. 압축 시스템(200)에 의해 생성된 가압 공기는 캐니스터(302 및 304) 중 하나 또는 둘 모두 내로 강제될 수 있다. 일부 구현예에서, 주변 공기는 캐니스터에서 약 13 내지 20 파운드/제곱인치 게이지 압력(psig) 범위의 압력으로 가압될 수 있다. 캐니스터에 배치된 가스 분리 흡착제의 유형에 따라, 다른 압력이 또한 사용될 수 있다.
각 캐니스터(302/304)에는 입구 밸브(122/124) 및 출구 밸브(132/134)가 결합된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 입구 밸브(122)는 캐니스터(302)에 결합되고, 입구 밸브(124)는 캐니스터(304)에 결합된다. 출구 밸브(132)는 캐니스터(302)에 결합되고, 출구 밸브(134)는 캐니스터(304)에 결합된다. 입구 밸브(122/124)는 압축 시스템(200)으로부터 각각의 캐니스터로의 공기의 통과를 제어하는 데 사용된다. 출구 밸브(132/134)는 배출 프로세스 동안에 각각의 캐니스터로부터 가스를 방출하는 데 사용된다. 일부 구현예에서, 입구 밸브(122/124) 및 출구 밸브(132/134)는 실리콘 플런저 솔레노이드 밸브(silicon plunger solenoid valve)일 수 있다. 그러나, 다른 유형의 밸브가 사용될 수 있다. 플런저 밸브는 조용하고 슬립이 적은 것으로 인해 다른 종류의 밸브에 비해 이점을 제공한다.
일부 구현예에서, 2-단계 밸브 작동 전압이 입구 밸브(122/124) 및 출구 밸브(132/134)를 제어하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 입구 밸브를 개방하기 위해 입구 밸브에 고전압(예를 들어, 24 V)이 인가될 수 있다. 다음에, 입구 밸브를 개방 상태로 유지하기 위해 전압이 감소(예를 들어, 7 V)될 수 있다. 밸브를 개방 상태로 유지하기 위해 더 적은 전압을 사용함으로써, 더 적은 전력을 사용할 수 있다(전력 = 전압 * 전류). 이러한 전압 감소는 열 축적 및 전력 소비를 최소화하여 전원 공급장치(180)(후술함)로부터의 실행 시간을 연장시킨다. 밸브에 전력이 차단되는 경우, 밸브는 스프링 작용에 의해 폐쇄된다. 일부 구현예에서, 전압은 단계식 응답일 필요는 없는 시간의 함수로 인가될 수 있다(예를 들어, 초기 24 V와 최종 7 V 사이의 곡선형 하향 전압).
일 구현예에서, 가압 공기가 캐니스터(302 또는 304) 중 하나로 보내지는 한편, 다른 캐니스터는 배출되고 있다. 예를 들어, 사용 동안에, 입구 밸브(122)는 개방되는 한편, 입구 밸브(124)는 폐쇄된다. 압축 시스템(200)으로부터의 가압 공기는 입구 밸브(124)에 의해 캐니스터(304)로 진입하는 것이 저지되면서 캐니스터(302) 내로 강제된다. 일 구현예에서, 제어기(400)는 밸브(122, 124, 132 및 134)에 전기적으로 결합된다. 제어기(400)는 메모리(420)에 저장된 프로그램 명령을 실행하도록 작동 가능한 하나 이상의 프로세서(410)를 포함한다. 프로그램 명령은 본원에서 보다 상세하게 설명되는 방법과 같이 산소 발생기를 작동하는 데 사용되는 다양한 사전규정된 방법을 수행하도록 제어기를 구성한다. 프로그램 명령은 입구 밸브(122 및 124)를 서로 다른 위상으로 작동하는 프로그램 명령을 포함할 수 있으며, 즉 입구 밸브(122 또는 124) 중 하나가 개방되는 경우, 다른 밸브는 폐쇄된다. 캐니스터(302)의 가압 동안에, 출구 밸브(132)는 폐쇄되고, 출구 밸브(134)는 개방된다. 입구 밸브와 유사하게, 출구 밸브(132 및 134)는 서로 다른 위상으로 작동된다. 일부 구현예에서, 입력 및 출력 밸브를 개방하는 데 사용되는 전압 및 전압의 지속시간은 제어기(400)에 의해 제어될 수 있다.
제어기(400)는 외부 디바이스와 통신하여 프로세서(410)에 의해 수집된 데이터를 전송하거나 프로세서(410)에 대한 외부 컴퓨팅 디바이스로부터의 명령을 수신할 수 있는 송수신기(430)를 포함할 수 있다.
체크 밸브(142 및 144)는 캐니스터(302 및 304)에 각각 결합된다. 체크 밸브(142 및 144)는 캐니스터가 가압되고 배출될 때 발생하는 차압에 의해 수동적으로 작동되는 일방향 밸브일 수 있거나, 능동 밸브일 수 있다. 체크 밸브(142 및 144)는 캐니스터에 결합되어, 각 캐니스터의 가압 동안에 생성된 산소 부화 공기가 캐니스터로부터 유출될 수 있게 하고 산소 부화 공기 또는 임의의 다른 가스가 캐니스터 내로 역류하는 것을 저지한다. 이러한 방식으로, 체크 밸브(142 및 144)는 산소 부화 공기가 가압 동안 각각의 캐니스터를 빠져나갈 수 있게 하는 일방향 밸브로서 작용한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "체크 밸브"는 일 방향으로의 유체(가스 또는 액체)의 유동을 허용하고 유체의 역류를 저지하는 밸브를 지칭한다. 사용하기에 적합한 체크 밸브의 예는, 볼 체크 밸브; 다이어프램 체크 밸브; 버터플라이 체크 밸브; 스윙 체크 밸브; 덕빌 밸브; 우산 밸브; 및 리프트 체크 밸브를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 압력 하에서, 가압된 주변 공기의 질소 분자는 가압된 캐니스터 내의 가스 분리 흡착제에 의해 흡착된다. 압력이 증가함에 따라, 캐니스터 내의 가스에 산소가 농축될 때까지 보다 많은 질소가 흡착된다. 비흡착된 가스 분자(주로 산소)는 압력이 캐니스터에 결합된 체크 밸브의 저항을 극복하기에 충분한 지점에 도달할 때 가압된 캐니스터로부터 유출된다. 일 구현예에서, 순방향으로의 체크 밸브의 압력 강하는 1 psig 미만이다. 역방향으로의 차단 압력은 100 psig보다 크다. 그러나, 하나 이상의 구성요소의 수정은 이러한 밸브의 작동 파라미터를 변경한다는 것이 이해되어야 한다. 순방향 유동 압력이 증가되면, 일반적으로 산소 부화 공기의 생성이 감소한다. 역류에 대한 차단 압력이 감소되거나 너무 낮게 설정되면, 일반적으로 산소 부화 공기의 압력이 감소한다.
예시적인 구현예에서, 캐니스터(302)는 압축 시스템(200)에서 생성되고 캐니스터(302) 내로 통과되는 압축 공기에 의해 가압된다. 캐니스터(302)의 가압 동안에, 입구 밸브(122)는 개방되고, 출구 밸브(132)는 폐쇄되고, 입구 밸브(124)는 폐쇄되며, 출구 밸브(134)는 개방된다. 출구 밸브(132)가 폐쇄될 때 출구 밸브(134)가 개방되어, 캐니스터(302)가 가압되는 동안에 캐니스터(304)를 분위기로 실질적으로 동시에 배출할 수 있게 한다. 캐니스터(302)는 캐니스터 내의 압력이 체크 밸브(142)를 개방하기에 충분할 때까지 가압된다. 캐니스터(302)에서 생성된 산소 부화 공기는 체크 밸브를 통해 빠져나가며, 일 구현예에서 어큐뮬레이터(accumulator)(106)에서 수집된다. 본원에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 어큐뮬레이터(106)의 출구는 어큐뮬레이터(106)로부터 방출된 생성물 가스에 수분을 인가하도록 구성된 저장조(1710)로 이어질 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 어큐뮬레이터에 대한 이러한 하류 배열에 부가하여, 저장조(1710)는 또한 선택적으로, 공급 밸브(160), 팽창 챔버(162), 유동 제한기(175), 유량 센서(185) 및/또는 미립자 필터(187) 중 어느 하나 이상을 포함하는 산소 발생기의 다양한 추가 구성요소(예컨대, 존재하는 경우)의 하류에 있을 수 있다. 이와 같은 배열은 보다 건조한 가스의 저장을 허용하고, 이에 의해 이와 같은 상류 시스템 구성요소에 대한 수분의 존재의 부정적인 영향을 감소시킬 수 있다. 저장조(1710)는 분리기(1704)에 의해 사전에 제거된 수분과 같은 수분을 포함할 수 있고, 수분은 선택적으로, 예컨대 가열 요소 또는 코일로, 가열되어 사용자에 대한 보다 편안한 사용자 경험을 위해 산소 부화 생성물 가스를 가온할 수 있다.
일정 시간 후에, 가스 분리 흡착제는 질소로 포화되고, 유입되는 공기로부터 상당량의 질소를 분리할 수 없게 될 것이다. 이러한 시점은 통상적으로 산소 부화 공기 생성의 사전결정된 시간 후에 도달된다. 전술한 구현예에서, 캐니스터(302) 내의 가스 분리 흡착제가 이러한 포화점에 도달하는 경우, 압축 공기의 유입이 중단되고, 캐니스터(302)는 질소를 제거하도록 배출된다. 배출 동안에, 입구 밸브(122)는 폐쇄되고, 출구 밸브(132)는 개방된다. 캐니스터(302)가 배출되는 동안에, 캐니스터(304)는 전술한 것과 동일한 방식으로 산소 부화 공기를 생성하도록 가압된다. 캐니스터(304)의 가압은 출구 밸브(134)를 폐쇄하고 입구 밸브(124)를 개방함으로써 달성된다. 산소 부화 공기는 체크 밸브(144)를 통해 캐니스터(304)를 빠져나간다.
캐니스터(302)의 배출 동안에, 출구 밸브(132)가 개방되어, 가압 가스(주로 질소)가 산소 발생기 출구(130)를 통해 분위기로 캐니스터를 빠져나갈 수 있게 한다. 일 구현예에서, 배출된 가스는 캐니스터로부터 가압 가스를 방출함으로써 생성되는 소음을 감소시키기 위해 머플러(133)를 통해 지향될 수 있다. 가스가 캐니스터(302)로부터 방출됨에 따라, 캐니스터(302) 내의 압력이 강하하여, 질소가 가스 분리 흡착제로부터 탈착될 수 있게 한다. 방출된 질소는 출구(130)를 통해 캐니스터를 빠져나가서, 공기 스트림으로부터의 질소의 분리를 재개할 수 있는 상태로 캐니스터를 재설정한다. 머플러(133)는 산소 발생기를 나가는 가스의 음을 억제하기 위한 개방 셀 발포체(open cell foam)(또는 다른 재료)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 공기의 입력 및 산소 부화 공기의 출력을 위한 조합된 머플러 구성요소/기술은 50 데시벨 미만의 소음 레벨로 산소 발생기의 작동을 제공할 수 있다.
캐니스터의 배출 동안에, 적어도 대부분의 질소가 제거되는 것이 유리하다. 일 구현예에서, 캐니스터가 공기로부터 질소를 분리하는 데 재사용되기 전에 캐니스터 내의 질소의 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 98%, 또는 실질적으로 전부가 제거된다. 일부 구현예에서, 캐니스터는 다른 캐니스터로부터 캐니스터 내로 도입되는 산소 부화 공기 스트림을 사용하여 질소가 추가로 퍼지될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 산소 부화 공기의 일부는 캐니스터(304)에서 질소가 배출될 때 캐니스터(302)로부터 캐니스터(304)로 이송될 수 있다. 캐니스터(304)의 배출 동안 캐니스터(302)로부터 캐니스터(304)로의 산소 부화 공기의 이송은 캐니스터로부터 질소(및 다른 가스)를 추가로 퍼지하는 것을 돕는다. 일 구현예에서, 산소 부화 공기는 2 개의 캐니스터 사이의 유동 제한기(151, 153 및 155)를 통해 이동할 수 있다. 유동 제한기(151)는 점적 유동 제한기(trickle flow restrictor)일 수 있다. 예를 들어, 유동 제한기(151)는 0.009D 유동 제한기일 수 있다(예를 들어, 유동 제한기는 그것이 내부에 있는 튜브의 직경보다 작은 반경 0.009"를 가짐). 유동 제한기(153 및 155)는 0.013D 유동 제한기일 수 있다. 다른 유동 제한기 유형 및 크기가 또한 고려되며, 캐니스터를 결합하는 데 사용되는 특정 구성 및 튜빙(tubing)에 따라 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 유동 제한기는 각자의 튜브에 보다 좁은 직경을 도입함으로써 공기 유동을 제한하는 압입식 유동 제한기(press fit flow restrictor)일 수 있다. 일부 구현예에서, 압입식 유동 제한기는 사파이어, 금속 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다(다른 재료가 또한 고려됨).
캐니스터들 사이에서의 산소 부화 공기의 유동은 또한 밸브(152) 및 밸브(154)를 사용하여 제어된다. 밸브(152 및 154)는 배출 프로세스 동안에 짧은 지속시간 동안 개방되어(그렇지 않으면 폐쇄될 수 있음) 퍼지 캐니스터로부터의 과도한 산소 손실을 방지할 수 있다. 다른 지속시간이 또한 고려된다. 예시적인 구현예에서, 캐니스터(302)는 배출되고 있으며, 캐니스터(304)에서 생성되는 산소 부화 공기의 일부를 캐니스터(302) 내로 통과시킴으로써 캐니스터(302)를 퍼지하는 것이 바람직하다. 산소 부화 공기의 일부는, 캐니스터(304)의 가압 시에, 캐니스터(302)의 배출 동안에 유동 제한기(151)를 통해 캐니스터(302) 내로 통과할 것이다. 추가적인 산소 부화 공기가 캐니스터(304)로부터 밸브(154) 및 유동 제한기(155)를 통해 캐니스터(302) 내로 통과된다. 밸브(152)는 이송 프로세스 동안에 폐쇄 상태로 유지될 수 있거나, 추가적인 산소 부화 공기가 필요한 경우에 개방될 수 있다. 밸브(154)의 제어된 개방과 결합된 적절한 유동 제한기(151 및 155)의 선택은 제어된 양의 산소 부화 공기가 캐니스터(304)로부터 캐니스터(302)로 보내질 수 있게 한다. 일 구현예에서, 산소 부화 공기의 제어된 양은 캐니스터(302)를 퍼지하고 캐니스터(302)의 배출 밸브(132)를 통한 산소 부화 공기의 손실을 최소화하기에 충분한 양이다. 이러한 구현예는 캐니스터(302)의 배출을 설명하고 있지만, 유동 제한기(151), 밸브(152) 및 유동 제한기(153)를 사용하여 캐니스터(304)를 배출하기 위해 동일한 프로세스가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
한 쌍의 균등화/배출 밸브(152/154)는 유동 제한기(153 및 155)와 함께 작동하여 2 개의 캐니스터 사이의 가스 유동 균형을 최적화한다. 이것은 캐니스터 중 하나에 다른 캐니스터로부터 산소 부화 공기를 배출하기 위한 보다 양호한 유동 제어를 허용할 수 있다. 그것은 또한 2 개의 캐니스터 사이에 보다 양호한 유동 방향을 제공할 수 있다. 유동 밸브(152/154)가 양방향 밸브로서 작동될 수 있지만, 이와 같은 밸브를 통한 유량은 밸브를 통해 유동하는 유체의 방향에 따라 달라진다는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 캐니스터(304)로부터 캐니스터(302)를 향해 유동하는 산소 부화 공기는 캐니스터(302)로부터 캐니스터(304)를 향해 유동하는 산소 부화 공기의 밸브(152)를 통한 유량보다 많은 밸브(152)를 통한 유량을 갖는다. 단일 밸브가 사용되었다면, 결국 너무 많거나 너무 적은 산소 부화 공기가 캐니스터들 사이에서 보내지고, 캐니스터는 시간 경과에 따라 상이한 양의 산소 부화 공기를 생성하기 시작할 것이다. 병렬 공기 경로에 대향하는 밸브 및 유동 제한기의 사용은 2 개의 캐니스터 사이에서의 산소 부화 공기의 유동 패턴을 균등화할 수 있다. 유동을 균등화하는 것은 일정량의 산소 부화 공기가 다수의 사이클에 걸쳐 사용자에게 이용 가능하게 할 수 있고, 예측 가능한 용적의 산소 부화 공기가 다른 캐니스터를 퍼지하게 할 수 있다. 일부 구현예에서, 공기 경로는 제한기를 갖지 않을 수 있고, 대신에 내장형 저항을 갖는 밸브를 가질 수 있거나, 공기 경로 자체가 저항을 제공하도록 좁은 반경을 가질 수 있다.
때로는, 산소 발생기가 소정 기간 동안 가동 정지될 수 있다. 산소 발생기가 가동 정지되는 경우, 압축 시스템으로부터의 단열 열 손실의 결과로서 캐니스터 내부의 온도가 하강할 수 있다. 온도가 하강함에 따라, 캐니스터 내부의 가스가 차지하는 용적이 감소할 것이다. 캐니스터의 냉각은 캐니스터에 음압을 야기할 수 있다. 캐니스터로 그리고 캐니스터로부터 이어지는 밸브(예를 들어, 밸브(122, 124, 132 및 134))는 기밀하게 밀봉되기보다는 동적으로 밀봉된다. 따라서, 가동 정지 후에 차압을 수용하기 위해 외부 공기가 캐니스터로 진입할 수 있다. 외부 공기가 캐니스터로 진입하는 경우, 외부 공기로부터의 수분이 가스 분리 흡착제에 의해 흡착될 수 있다. 캐니스터 내부의 물의 흡착은 가스 분리 흡착제의 점진적인 열화로 이어져서, 산소 부화 공기를 생성하는 가스 분리 흡착제의 능력을 꾸준히 감소시킬 수 있다.
일 구현예에서, 가동 정지 이전에 캐니스터 둘 모두를 가압함으로써 산소 발생기가 가동 정지된 후에 외부 공기가 캐니스터로 진입하는 것이 저지될 수 있다. 양압 하에서 캐니스터를 저장함으로써, 밸브는 캐니스터 내의 공기의 내부 압력에 의해 밀폐된 위치로 강제될 수 있다. 일 구현예에서, 캐니스터 내의 압력은, 가동 정지 시에, 적어도 주변 압력보다 높아야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "주변 압력"은 산소 발생기가 위치되는 주위환경의 압력(예를 들어, 실내, 실외, 기내 등의 압력)을 지칭한다. 일 구현예에서, 캐니스터 내의 압력은, 가동 정지 시에, 적어도 표준 대기압보다 높다(즉, 760 mmHg(Torr), 1 atm, 101,325 Pa보다 높음). 일 구현예에서, 캐니스터 내의 압력은, 가동 정지 시에, 주변 압력보다 적어도 약 1.1 배 더 높거나; 주변 압력보다 적어도 약 1.5 배 더 높거나; 주변 압력보다 적어도 약 2 배 더 높다.
일 구현예에서, 캐니스터의 가압은 가압 공기를 압축 시스템으로부터 각각의 캐니스터 내로 지향시키고 모든 밸브를 폐쇄하여 가압 공기를 캐니스터에 가둠으로써 달성될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 가동 정지 시퀀스가 개시되는 경우, 입구 밸브(122 및 124)는 개방되고, 출구 밸브(132 및 134)는 폐쇄된다. 입구 밸브(122 및 124)가 공통 도관에 의해 함께 결합되어 있기 때문에, 하나의 캐니스터로부터의 공기 및/또는 산소 부화 공기가 다른 캐니스터로 이송될 수 있으므로 양쪽 캐니스터(302 및 304) 모두가 가압될 수 있다. 이러한 상황은 압축 시스템과 2 개의 입구 밸브 사이의 경로가 이와 같은 이송을 허용하는 경우에 발생할 수 있다. 산소 발생기는 교번하는 가압/배출 모드로 작동하기 때문에, 캐니스터 중 적어도 하나는 임의의 주어진 시간에 가압 상태에 있어야 한다. 대안적인 구현예에서, 압축 시스템(200)의 작동에 의해 각 캐니스터에서 압력이 증가될 수 있다. 입구 밸브(122 및 124)가 개방되는 경우, 캐니스터(302 및 304) 사이의 압력이 균등화되지만, 어느 캐니스터 내의 균등화된 압력은 가동 정지 동안에 공기가 캐니스터로 진입하는 것을 저지하기에 충분하지 않을 수 있다. 공기가 캐니스터로 진입하는 것을 저지하는 것을 보장하기 위해, 압축 시스템(200)은 양쪽 캐니스터 내부의 압력을 적어도 주변 압력보다 높은 레벨로 증가시키기에 충분한 시간 동안 작동될 수 있다. 캐니스터의 가압 방법에 관계없이, 캐니스터가 가압되면, 입구 밸브(122 및 124)가 폐쇄되어, 가압 공기를 캐니스터 내부에 가두며, 이는 가동 정지 기간 동안에 공기가 캐니스터로 진입하는 것을 저지한다.
도 3을 참조하면, 산소 발생기(100)의 구현예가 도시되어 있다. 산소 발생기(100)는 압축 시스템(200), 캐니스터 시스템(300), 및 외부 하우징(170) 내에 배치된 전원 공급장치(180)를 포함한다. 입구(101)는 환경으로부터의 공기가 산소 발생기(100)로 진입할 수 있게 하도록 외부 하우징(170)에 위치된다. 입구(101)는 공기가 격실 내로 유동할 수 있게 하여 격실 내의 구성요소의 냉각을 도울 수 있다. 전원 공급장치(180)는 산소 발생기(100)에 전원을 제공한다. 압축 시스템(200)은 입구(105) 및 머플러(108)를 통해 공기를 흡인한다. 머플러(108)는 압축 시스템에 의해 흡인되는 공기의 소음을 감소시킬 수 있으며, 또한 유입되는 공기로부터 물을 제거하기 위한 건조제 재료를 포함할 수 있다. 산소 발생기(100)는 산소 발생기로부터 출구(173)를 통해 공기 및 다른 가스를 배출하는 데 사용되는 팬(172)을 추가로 포함할 수 있다.
압축 시스템
일부 구현예에서, 압축 시스템(200)은 하나 이상의 압축기를 포함한다. 다른 구현예에서, 압축 시스템(200)은 캐니스터 시스템(300)의 모든 캐니스터에 결합된 단일 압축기를 포함한다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 압축기(210) 및 모터(220)를 포함하는 압축 시스템(200)이 도시되어 있다. 모터(220)는 압축기(210)에 결합되고 압축기에 작동력을 제공하여 압축 메커니즘을 작동시킨다. 예를 들어, 모터(220)는 공기를 압축하는 압축기의 구성요소의 주기적 운동을 유발하는 회전 구성요소를 제공하는 모터일 수 있다. 압축기(210)가 피스톤형 압축기인 경우, 모터(220)는 압축기(210)의 피스톤이 왕복하게 하는 작동력을 제공한다. 피스톤의 왕복은 압축기(210)에 의해 압축 공기가 생성되게 한다. 압축 공기의 압력은 압축기가 작동되는 속도(예를 들어, 피스톤이 왕복하는 속도)에 의해 부분적으로 추정된다. 따라서, 모터(220)는 압축기(210)에 의해 생성된 공기의 압력을 동적으로 제어하기 위해 다양한 속도로 작동 가능한 가변 속도 모터일 수 있다.
일 구현예에서, 압축기(210)는 피스톤을 갖는 단일 헤드 워블형 압축기(single head wobble type compressor)를 포함한다. 다이어프램 압축기 및 다른 유형의 피스톤 압축기와 같은 다른 유형의 압축기가 사용될 수 있다. 모터(220)는 DC 또는 AC 모터일 수 있고, 압축기(210)의 압축 구성요소에 작동 동력을 제공한다. 모터(220)는 일 구현예에서 브러시리스 DC 모터일 수 있다. 모터(220)는 압축기(210)의 압축 구성요소를 가변 속도로 작동하도록 구성된 가변 속도 모터일 수 있다. 모터(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 제어기(400)에 연결될 수 있으며, 제어기(400)는 모터의 작동을 제어하는 작동 신호를 모터로 송신한다. 예를 들어, 제어기(400)는 모터를 켜고, 모터를 끄고, 모터의 작동 속도를 설정하는 신호를 모터(220)로 송신할 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 압축 시스템(200)은 속도 센서(201)를 포함할 수 있다. 속도 센서는 모터(220)의 회전 속도 및/또는 압축 시스템(200)의 다른 왕복 작동을 결정하는 데 사용되는 모터 속도 변환기일 수 있다. 예를 들어, 모터 속도 변환기로부터의 모터 속도 신호는 제어기(400)에 제공될 수 있다. 속도 센서 또는 모터 속도 변환기는 예를 들어 홀 효과 센서(Hall effect sensor)일 수 있다. 제어기(400)는 속도 신호 및/또는 압력 센서(예를 들어, 어큐뮬레이터 압력 센서(107))와 같은 산소 발생기의 임의의 다른 센서 신호에 기초하여 모터(220)를 통해 압축 시스템(200)을 작동할 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어기(400)는 속도 센서(201)로부터의 속도 신호 및 어큐뮬레이터 압력 센서(107)로부터의 어큐뮬레이터 압력 신호와 같은 센서 신호를 수신한다. 이와 같은 신호(들)에 의해, 제어기는 본원에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 어큐뮬레이터 압력 및/또는 모터 속도와 같은 센서 신호에 기초하여 압축 시스템의 작동을 위한 하나 이상의 제어 루프(예를 들어, 피드백 제어)를 구현할 수 있다.
압축 시스템(200)은 본질적으로 상당한 열을 생성한다. 열은 모터(220)에 의한 전력의 소비 및 기계적 운동으로의 전력의 변환에 의해 유발된다. 압축기(210)는 압축되는 공기에 의한 압축기 구성요소의 이동에 대한 저항 증가로 인해 열을 발생시킨다. 열은 또한 압축기(210)에 의한 공기의 단열 압축으로 인해 본질적으로 발생된다. 따라서, 공기의 지속적인 가압은 인클로저(enclosure)에 열을 생성한다. 추가적으로, 전원 공급장치(180)는 전력이 압축 시스템(200)에 공급될 때 열을 생성할 수 있다. 또한, 산소 발생기의 사용자는 실내보다 잠재적으로 더 높은 주변 온도의 컨디셔닝되지 않은 환경(예를 들어, 실외)에서 디바이스를 작동할 수 있으며, 따라서 유입되는 공기가 이미 가열된 상태에 있을 것이다.
산소 발생기(100) 내부에서 생성된 열은 문제가 될 수 있다. 리튬 이온 배터리는 일반적으로 긴 수명 및 경량으로 인해 산소 발생기의 전원 공급장치로서 이용된다. 그러나, 리튬 이온 배터리 팩은 상승된 온도에서 위험하며, 위험할 정도로 높은 전원 공급장치 온도가 검출되는 경우에 시스템을 가동 정지하기 위해 안전 제어부가 산소 발생기(100)에 사용된다. 추가적으로, 산소 발생기(100)의 내부 온도가 상승함에 따라, 산소 발생기에 의해 발생된 산소의 양이 감소할 수 있다. 이것은 부분적으로 더 높은 온도에서 주어진 용적의 공기 중 산소량이 감소하기 때문이다. 생성된 산소량이 사전결정된 양 미만으로 하강하면, 산소 발생기(100)는 자동으로 가동 정지될 수 있다.
산소 발생기의 콤팩트한 성질로 인해, 열 발산이 어려울 수 있다. 솔루션은 전형적으로 하나 이상의 팬을 사용하여 인클로저를 통한 냉각 공기의 유동을 생성하는 것을 포함한다. 그러나, 이와 같은 솔루션은 전원 공급장치(180)로부터 추가 전력을 필요로 하며, 따라서 산소 발생기의 휴대 사용 시간을 단축시킨다. 일 구현예에서, 모터(220)에 의해 생성된 기계적 동력을 이용하는 수동 냉각 시스템이 사용될 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 압축 시스템(200)은 외부 회전 전기자(230)를 갖는 모터(220)를 포함한다. 구체적으로, 모터(220)(예를 들어, DC 모터)의 전기자(230)는 전기자를 구동하는 고정 필드(stationary field) 주위에 래핑된다. 모터(220)는 전체 시스템에 대한 열의 큰 기여자이기 때문에, 모터에서 열을 전달하여 이를 인클로저 밖으로 일소하는 것이 유용하다. 외부 고속 회전에 의하면, 모터의 주요 구성요소와 그것이 존재하는 공기의 상대 속도는 매우 높다. 전기자의 표면적은 내부에 장착되는 경우보다 외부에 장착되는 경우에 더 크다. 열 교환 속도는 표면적과 속도의 제곱에 비례하기 때문에, 외부에 장착된 더 큰 표면적의 전기자를 사용하는 것이 모터(220)로부터 열이 발산되는 능력을 증가시킨다. 전기자를 외부에 장착하는 것에 의한 냉각 효율의 증대는 하나 이상의 냉각 팬을 제거할 수 있게 하고, 따라서 산소 발생기 내부를 적절한 온도 범위 이내로 유지하면서 중량 및 전력 소비를 감소시킨다. 추가적으로, 외부에 장착된 전기자의 회전은 모터에 근접한 공기의 이동을 생성하여 추가적인 냉각을 생성한다.
더욱이, 외부 회전 전기자는 모터의 효율을 도와서, 열이 덜 발생되게 할 수 있다. 외부 전기자를 갖는 모터는 내연 기관에서 플라이휠이 작동하는 방식과 유사하게 작동한다. 모터가 압축기를 구동할 때, 낮은 압력에서는 회전 저항이 낮다. 압축 공기의 압력이 더 높은 경우, 모터의 회전 저항은 더 높다. 결과적으로, 모터는 이상적인 회전 안정성을 일관되게 유지하지 못하고, 대신에 압축기의 압력 요구에 따라 서지 및 감속된다. 모터가 서지 및 감속하는 이러한 경향은 비효율적이며, 따라서 열을 발생시킨다. 외부 전기자의 사용은 모터에 더 큰 각운동량을 추가하여, 모터에 의해 경험되는 가변 저항을 보상하는 것을 돕는다. 모터가 세게 작동할 필요가 없으므로, 모터에 의해 생성되는 열이 감소될 수 있다.
일 구현예에서, 공기 이송 디바이스(240)를 외부 회전 전기자(230)에 결합함으로써 냉각 효율이 더욱 증가될 수 있다. 일 구현예에서, 공기 이송 디바이스(240)는 외부 전기자(230)의 회전이 공기 이송 디바이스(240)로 하여금 모터의 적어도 일부를 통과하는 공기 유동을 생성하게 하도록 외부 전기자(230)에 결합된다. 일 구현예에서, 공기 이송 디바이스(240)는 외부 전기자(230)에 결합된 하나 이상의 팬 블레이드(fan blade)를 포함한다. 일 구현예에서, 공기 이송 디바이스(240)가 외부 회전 전기자(230)의 이동에 의해 회전되는 임펠러로서 작용하도록 복수의 팬 블레이드가 환형 링으로 배열될 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 공기 이송 디바이스(240)는 모터(220)와 정렬하여 외부 전기자(230)의 외부 표면에 장착될 수 있다. 전기자(230)에 대한 공기 이송 디바이스(240)의 장착은 공기 유동이 외부 회전 전기자(230)의 주요 부분을 향해 지향될 수 있게 하여 사용 동안에 냉각 효과를 제공한다. 일 구현예에서, 공기 이송 디바이스(240)는 외부 회전 전기자(230)의 대부분이 공기 유동 경로에 있도록 공기 유동을 지향시킨다.
또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 압축기(210)에 의해 가압된 공기는 압축기 출구(212)에서 압축기(210)를 빠져나간다. 압축기 출구 도관(250)은 압축 공기를 캐니스터 시스템(300)으로 이송하도록 압축기 출구(212)에 결합된다. 이전에 언급된 바와 같이, 공기의 압축은 공기의 온도 상승을 유발한다. 이러한 온도 상승은 산소 발생기의 효율에 해로울 수 있다. 가압 공기의 온도를 하강시키기 위해, 압축기 출구 도관(250)은 공기 이송 디바이스(240)에 의해 생성된 공기 유동 경로에 배치된다. 압축기 출구 도관(250)의 적어도 일부는 모터(220)에 근접하게 위치될 수 있다. 따라서, 공기 이송 디바이스(240)에 의해 생성된 공기 유동은 모터(220) 및 압축기 출구 도관(250) 모두와 접촉할 수 있다. 일 구현예에서, 압축기 출구 도관(250)의 대부분은 모터(220)에 근접하게 위치된다. 일 구현예에서, 압축기 출구 도관(250)은 도 5에 도시된 바와 같이 모터(220) 주위에 코일링된다.
일 구현예에서, 압축기 출구 도관(250)은 열 교환 금속으로 구성된다. 열 교환 금속은 알루미늄, 탄소강, 스테인리스강, 티타늄, 구리, 구리-니켈 합금 또는 이들 금속의 조합으로 형성된 다른 합금을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 따라서, 압축기 출구 도관(250)은 공기의 압축에 의해 본질적으로 유발되는 열을 제거하기 위해 열 교환기로서 작용할 수 있다. 압축 공기로부터 열을 제거함으로써, 주어진 압력에서 주어진 용적의 분자 수가 증가한다. 결과적으로, 각각의 압력 스윙 사이클 동안에 각 캐니스터에 의해 발생될 수 있는 산소 부화 공기의 양이 증가될 수 있다.
본원에 설명된 열 발산 메커니즘은 수동적이거나, 산소 발생기(100)에 필요한 요소를 사용한다. 따라서, 예를 들어, 추가적인 동력을 필요로 하는 시스템을 사용하지 않고서도 열 발산이 증가될 수 있다. 추가적인 동력을 필요로 하지 않음으로써, 배터리 팩의 실행 시간이 증가될 수 있고, 산소 발생기의 크기 및 중량이 최소화될 수 있다. 마찬가지로, 추가적인 박스 팬 또는 냉각 유닛의 사용이 제거될 수 있다. 이와 같은 추가적인 특징부들의 제거는 산소 발생기의 중량 및 전력 소비를 감소시킨다.
상기에서 논의된 바와 같이, 공기의 단열 압축은 공기 온도가 상승하게 한다. 캐니스터 시스템(300)의 캐니스터의 배출 동안에, 캐니스터로부터 방출되는 가스의 압력이 감소한다. 캐니스터 내의 가스의 단열 감압은 가스가 배출될 때 가스의 온도가 하강하게 한다. 일 구현예에서, 캐니스터 시스템(300)으로부터의 냉각된 배출 가스(327)는 전원 공급장치(180) 및 압축 시스템(200)을 향해 지향된다. 일 구현예에서, 캐니스터 시스템(300)의 베이스(315)는 캐니스터로부터의 배출된 가스를 수용한다. 배출된 가스(327)는 베이스(315)를 통해 베이스(315)의 출구(325) 및 전원 공급장치(180)를 향해 지향된다. 언급된 바와 같이, 배출된 가스는 가스의 감압으로 인해 냉각되며, 따라서 수동적으로 전원 공급장치에 냉각을 제공한다. 압축 시스템(200)이 작동되는 경우, 공기 이송 디바이스(240)는 냉각된 배출 가스를 수집하고, 가스를 압축 시스템(200)의 모터(220)를 향해 지향시킬 것이다. 팬(172)은 또한 배출된 가스를 압축 시스템(200)을 가로질러 그리고 하우징(170) 밖으로 지향시키는 것을 도울 수 있다. 이러한 방식으로, 배터리로부터의 임의의 추가 전력 요구에 대한 필요 없이 추가 냉각이 얻어질 수 있다.
캐니스터 시스템
산소 발생기(100)는 적어도 2 개의 캐니스터를 포함할 수 있으며, 각각의 캐니스터는 가스 분리 흡착제를 포함한다. 도 9 내지 도 13에 도시된 버전과 관련하여 예들이 고려될 수 있으며, 이는 일반적으로 POC의 하우징에 통합되고 전형적으로 설치 및 제거를 위해 서비스 기술자 및 도구를 필요로 하는 캐니스터 조립체를 도시한다. 대안적인 버전이 도 16a 내지 도 16c에 도시된 바와 같이 POC로 용이하게 삽입 및 제거될 수 있는 제거 가능한 캐니스터 조립체로서 도 15에 도시되어 있다.
산소 발생기(100)의 캐니스터는 성형된 하우징 내에 배치되거나 그로부터 형성될 수 있다. 일 구현예에서, 캐니스터 시스템(300)은 도 9에 도시된 바와 같이 2 개의 하우징 구성요소(310 및 510)를 포함한다. 다양한 구현예에서, 산소 발생기(100)의 하우징 구성요소(310 및 510)는 2 개의 캐니스터(302 및 304) 및 어큐뮬레이터(106)를 한정하는 2-부분 성형 플라스틱 프레임을 형성할 수 있다. 하우징 구성요소(310 및 510)는 별도로 형성된 후에 함께 결합될 수 있다. 일부 구현예에서, 하우징 구성요소(310 및 510)는 사출 성형 또는 압축 성형될 수 있다. 하우징 구성요소(310 및 510)는 폴리카보네이트, 메틸렌 카바이드, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리염화비닐과 같은 열가소성 중합체로 제조될 수 있다. 다른 구현예에서, 하우징 구성요소(310 및 510)는 열경화성 플라스틱 또는 금속(예컨대, 스테인리스강 또는 경량 알루미늄 합금)으로 제조될 수 있다. 산소 발생기(100)의 중량을 감소시키기 위해 경량 재료가 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 2 개의 하우징(310 및 510)은 나사 또는 볼트를 사용하여 함께 체결될 수 있다. 대안적으로, 하우징 구성요소(310 및 510)는 함께 용제 용접될 수 있다. 도 1에 도시된 POC의 하우징 내부 또는 외부로의 도 9의 캐니스터 조립체(300)의 설치는 일반적으로 POC(100)의 외부 하우징(170)의 제거 및 도구의 사용을 필요로 하며, 그에 따라 그것의 교체는 전형적으로 기술자에 의해 수행된다.
도 9 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 밸브 시트(322, 324, 332 및 334) 및 도관(330 및 346)의 공기 경로는 산소 발생기(100)의 공기 유동 전체에 걸쳐 필요한 밀봉 연결의 수를 감소시키기 위해 하우징 구성요소(310)에 통합될 수 있다.
하우징 구성요소(310 및 510)의 상이한 섹션들 사이의 공기 경로/튜빙은 성형된 도관의 형태를 취할 수 있다. 공기 경로를 위한 성형된 채널 형태의 도관은 하우징 구성요소(310 및 510)에서 다수의 평면을 차지할 수 있다. 예를 들어, 성형된 공기 도관은 하우징 구성요소(310 및 510)에서 상이한 깊이 및 상이한 x, y, z 위치에 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 도관의 대부분 또는 실질적으로 전부는 잠재적인 누출 지점을 감소시키기 위해 하우징 구성요소(310 및 510)에 통합될 수 있다.
일부 구현예에서, 하우징 구성요소(310 및 510)를 함께 결합하기 전에, 하우징 구성요소가 적절하게 밀봉되는 것을 보장하기 위해 하우징 구성요소(310 및 510)의 다양한 지점들 사이에 O-링이 배치될 수 있다. 일부 구현예에서, 구성요소들이 하우징 구성요소(310 및 510)에 통합되고/되거나 별도로 결합될 수 있다. 예를 들어, 튜빙, 유동 제한기(예를 들어, 압입식 유동 제한기), 산소 센서, 가스 분리 흡착제, 체크 밸브, 플러그, 프로세서, 전원 공급장치 등은 하우징 구성요소가 함께 결합되기 이전 및/또는 이후에 하우징 구성요소(310 및 510)에 결합될 수 있다.
일부 구현예에서, 하우징 구성요소(310 및 510)의 외부로 이어지는 애퍼처(337)가 유동 제한기와 같은 디바이스를 삽입하는 데 사용될 수 있다. 애퍼처는 또한 성형성 증가를 위해 사용될 수도 있다. 하나 이상의 애퍼처는 성형 후에 (예를 들어, 플라스틱 플러그에 의해) 플러깅될 수 있다. 일부 구현예에서, 유동 제한기는 통로를 밀봉하도록 플러그를 삽입하기 전에 통로 내로 삽입될 수 있다. 압입식 유동 제한기는 압입식 유동 제한기와 각자의 애퍼처 사이에 마찰 끼워맞춤을 허용할 수 있는 직경을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 일단 삽입되면 압입식 유동 제한기를 제자리에 유지하기 위해 접착제가 압입식 유동 제한기의 외부에 추가될 수 있다. 일부 구현예에서, 플러그는 각자의 튜브와 마찰 끼워맞춤을 가질 수 있다(또는 그 외부 표면에 도포된 접착제를 가질 수 있음). 압입식 유동 제한기 및/또는 다른 구성요소는 좁은 팁 도구 또는 로드(rod)(예를 들어, 각각의 애퍼처의 직경보다 작은 직경을 가짐)를 사용하여 각자의 애퍼처 내로 삽입 및 가압될 수 있다. 일부 구현예에서, 압입식 유동 제한기는 튜브의 특징부와 접하여 삽입을 중단할 때까지 각자의 튜브 내로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 특징부는 반경의 감소부를 포함할 수 있다. 다른 특징부가 또한 고려된다(예를 들어, 튜빙의 측면에 있는 범프(bump), 나사산 등). 일부 구현예에서, 압입식 유동 제한기는 (예를 들어, 좁은 튜브 세그먼트로서) 하우징 구성요소 내로 성형될 수 있다.
일부 구현예에서, 스프링 배플(spring baffle)(139)이 하우징 구성요소(310 및 510)의 각각의 캐니스터 수용 부분 내에 배치될 수 있으며, 배플(139)의 스프링 측면은 캐니스터의 배출구와 대면한다. 스프링 배플(139)은 가스 분리 흡착제가 배출구 애퍼처로 진입하는 것을 방지하는 것을 도우면서도 캐니스터 내의 가스 분리 흡착제에 힘을 인가할 수 있다. 스프링 배플(139)의 사용은 팽창(예를 들어, 열 팽창)을 허용하면서도 가스 분리 흡착제를 콤팩트하게 유지할 수 있다. 가스 분리 흡착제를 콤팩트하게 유지함으로써, 산소 발생기(100)의 이동 동안에 가스 분리 흡착제가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
일부 구현예에서, 필터(129)가 각각의 캐니스터의 입구와 대면하는 하우징 구성요소(310 및 510)의 각각의 캐니스터 수용 부분 내에 배치될 수 있다. 필터(129)는 캐니스터로 진입하는 공급 가스 스트림으로부터 입자를 제거한다.
일부 구현예에서, 압축 시스템(200)으로부터의 가압 공기가 공기 입구(306)로 진입할 수 있다. 공기 입구(306)는 입구 도관(330)에 결합된다. 공기는 입구(306)를 통해 하우징 구성요소(310)로 진입하고 도관(330)을 통해 이동한 후에, 밸브 시트(322 및 324)로 이동한다. 도 10 및 도 11은 하우징(310)의 단부도를 도시한다. 도 10은 밸브를 하우징(310)에 끼우기 전의 하우징(310)의 단부도를 도시한다. 도 11은 밸브가 하우징(310)에 끼워진 상태의 하우징(310)의 단부도를 도시한다. 밸브 시트(322 및 324)는 각각 입구 밸브(122 및 124)를 수용하도록 구성된다. 입구 밸브(122)는 캐니스터(302)에 결합되고, 입구 밸브(124)는 캐니스터(304)에 결합된다. 하우징(310)은 또한 출구 밸브(132 및 134)를 각각 수용하도록 구성된 밸브 시트(332 및 334)를 포함한다. 출구 밸브(132)는 캐니스터(302)에 결합되고, 출구 밸브(134)는 캐니스터(304)에 결합된다. 입구 밸브(122/124)는 도관(330)으로부터 각각의 캐니스터로의 공기의 통과를 제어하는 데 사용된다.
일 구현예에서, 가압 공기가 캐니스터(302 또는 304) 중 하나로 보내지는 한편, 다른 캐니스터는 배출되고 있다. 예를 들어, 사용 동안에, 입구 밸브(122)는 개방되는 한편, 입구 밸브(124)는 폐쇄된다. 압축 시스템(200)으로부터의 가압 공기는 입구 밸브(124)에 의해 캐니스터(304)로 진입하는 것이 저지되면서 캐니스터(302) 내로 강제된다. 캐니스터(302)의 가압 동안에, 출구 밸브(132)는 폐쇄되고, 출구 밸브(134)는 개방된다. 입구 밸브와 유사하게, 출구 밸브(132 및 134)는 서로 다른 위상으로 작동된다. 밸브 시트(322)는 하우징(310)을 통해 캐니스터(302) 내로 통과하는 개구(323)를 포함한다. 유사하게, 밸브 시트(324)는 하우징(310)을 통해 캐니스터(302) 내로 통과하는 개구(375)를 포함한다. 도관(330)으로부터의 공기는 각각의 밸브(322 및 324)가 개방된 경우에 개구(323 또는 375)를 통과하여, 캐니스터로 진입한다.
체크 밸브(142 및 144)(도 9 참조)는 캐니스터(302 및 304)에 각각 결합된다. 체크 밸브(142 및 144)는 캐니스터가 가압되고 배출될 때 발생하는 차압에 의해 수동적으로 작동될 수 있는 일방향 밸브이다. 캐니스터(302 및 304)에서 생성된 산소 부화 공기는 캐니스터로부터 하우징 구성요소(510)의 개구(542 및 544) 내로 통과한다. 통로(도시되지 않음)는 개구(542 및 544)를 도관(342 및 344)에 각각 연결한다. 캐니스터(302)에서 생성된 산소 부화 공기는 캐니스터 내의 압력이 체크 밸브(142)를 개방하기에 충분할 때 캐니스터로부터 개구(542)를 통해 도관(342) 내로 통과한다. 체크 밸브(142)가 개방되는 경우, 산소 부화 공기는 도관(342)을 통해 하우징(310)의 단부를 향해 유동한다. 유사하게, 캐니스터(304)에서 생성된 산소 부화 공기는 캐니스터 내의 압력이 체크 밸브(144)를 개방하기에 충분할 때 캐니스터로부터 개구(544)를 통해 도관(344) 내로 통과한다. 체크 밸브(144)가 개방되는 경우, 산소 부화 공기는 도관(344)을 통해 하우징(310)의 단부를 향해 유동한다.
어느 캐니스터로부터의 산소 부화 공기는 도관(342 또는 344)을 통해 이동하고 하우징(310)에 형성된 도관(346)으로 진입한다. 도관(346)은 이 도관을 도관(342), 도관(344) 및 어큐뮬레이터(106)에 결합하는 개구를 포함한다. 따라서, 캐니스터(302 또는 304)에서 생성된 산소 부화 공기는 도관(346)으로 이동하고, 어큐뮬레이터(106) 내로 통과한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 어큐뮬레이터(106) 내의 가스 압력은 센서, 예컨대 어큐뮬레이터 압력 센서(107)에 의해 측정될 수 있다. (또한 도 6 참조.) 따라서, 어큐뮬레이터 압력 센서는 축적된 산소 부화 공기의 압력을 나타내는 신호를 제공한다. 적합한 압력 변환기의 예는 HONYWELL ASDX 시리즈의 센서이다. 대안적인 적합한 압력 변환기는 GENERAL ELECTRIC의 NPA 시리즈의 센서이다. 일부 구현예에서, 압력 센서는 대안적으로, 예컨대 볼러스로 사용자에게 전달하기 위해 산소 부화 공기의 방출을 게이트로 제어하는 밸브(예를 들어, 공급 밸브(160))와 어큐뮬레이터(106) 사이의 출력 경로에서, 어큐뮬레이터(106) 외부의 가스 압력을 측정할 수 있다.
일정 시간 후에, 가스 분리 흡착제는 질소로 포화되고, 유입되는 공기로부터 상당량의 질소를 분리할 수 없게 될 것이다. 캐니스터 내의 가스 분리 흡착제가 이러한 포화점에 도달하는 경우, 압축 공기의 유입이 중단되고, 캐니스터는 질소를 제거하도록 배출된다. 캐니스터(302)는 입구 밸브(122)를 폐쇄하고 출구 밸브(132)를 개방함으로써 배출된다. 출구 밸브(132)는 캐니스터(302)로부터 배출된 가스를 하우징(310)의 단부에 의해 한정된 용적부 내로 방출한다. 발포체 재료는 캐니스터로부터의 가스의 방출에 의해 생기는 음을 감소시키기 위해 하우징(310)의 단부를 덮을 수 있다. 유사하게, 캐니스터(304)는 입구 밸브(124)를 폐쇄하고 출구 밸브(134)를 개방함으로써 배출된다. 출구 밸브(134)는 캐니스터(304)로부터 배출된 가스를 하우징(310)의 단부에 의해 한정된 용적부 내로 방출한다.
캐니스터(302)가 배출되는 동안에, 캐니스터(304)는 전술한 것과 동일한 방식으로 산소 부화 공기를 생성하도록 가압된다. 캐니스터(304)의 가압은 출구 밸브(134)를 폐쇄하고 입구 밸브(124)를 개방함으로써 달성된다. 산소 부화 공기는 체크 밸브(144)를 통해 캐니스터(304)를 빠져나간다.
예시적인 구현예에서, 산소 부화 공기의 일부는 캐니스터(304)에서 질소가 배출될 때 캐니스터(302)로부터 캐니스터(304)로 이송될 수 있다. 캐니스터(304)의 배출 동안 캐니스터(302)로부터 캐니스터(304)로의 산소 부화 공기의 이송은 캐니스터로부터 질소(및 다른 가스)를 추가로 퍼지하는 것을 돕는다. 캐니스터들 사이에서의 산소 부화 공기의 유동은 도 2에 도시된 바와 같이 유동 제한기 및 밸브를 사용하여 제어된다. 캐니스터들 사이에서 산소 부화 공기를 이송하는 데 사용하기 위해 3 개의 도관이 하우징 구성요소(510)에 형성된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 도관(530)은 캐니스터(302)를 캐니스터(304)에 결합한다. 유동 제한기(151)(도시되지 않음)는 사용 동안에 산소 부화 공기의 유동을 제한하기 위해 캐니스터(302)와 캐니스터(304) 사이의 도관(530)에 배치된다. 도관(532)도 또한 캐니스터(302)를 캐니스터(304)에 결합한다. 도관(532)은 도 13에 도시된 바와 같이 밸브(152)를 수용하는 밸브 시트(552)에 결합된다. 유동 제한기(153)(도시되지 않음)는 캐니스터(302 및 304) 사이의 도관(532)에 배치된다. 도관(534)도 또한 캐니스터(302)를 캐니스터(304)에 연결한다. 도관(534)은 도 13에 도시된 바와 같이 밸브(154)를 수용하는 밸브 시트(554)에 결합된다. 유동 제한기(155)(도시되지 않음)는 캐니스터(302 및 304) 사이의 도관(534)에 배치된다. 한 쌍의 균등화/배출 밸브(152/154)는 유동 제한기(153 및 155)와 함께 작동하여 2 개의 캐니스터 사이의 공기 유동 균형을 최적화한다.
어큐뮬레이터(106) 내의 산소 부화 공기는 공급 밸브(160)를 통해 하우징 구성요소(510)에 형성된 팽창 챔버(162) 내로 통과한다. 하우징 구성요소(510)의 개구(도시되지 않음)는 어큐뮬레이터(106)를 공급 밸브(160)에 결합한다. 일 구현예에서, 팽창 챔버(162)는 챔버를 통과하는 가스의 산소 농도를 추정하도록 구성된 하나 이상의 디바이스를 포함할 수 있다.
제거 가능한 캐니스터 조립체(도 15 및 도 16)
일부 구현예에서, 사용자에 의한 제거를 용이하게 하기 위해, 산소 발생기(100)의 캐니스터는 도 15에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 이와 같은 캐니스터는 도 9 내지 도 13과 관련하여 설명된 캐니스터와 가압 및 감압 작동에 대하여 유사하지만, 다른 방식으로 POC로부터 용이한 교체 및 제거를 가능하게 하도록 구조화되어 있다. 도 15의 예에 도시된 바와 같이, 캐니스터 조립체(700)는 캐니스터(702 및 704)를 포함한다. 각각의 캐니스터는 이전에 설명된 체 베드에 필적하는 체 베드를 위한 별도로 가압 가능한 용기를 제공한다.
캐니스터 조립체(700)는 체 베드(들)를 위한 하나 이상의 용기 용적부를 한정할 수 있는 용기 부분(1504)을 가질 수 있다. 캐니스터 조립체(700)는 또한 하나 이상의 캡 부분(1508)을 포함할 수 있다. 용기 부분(1504)은 캐니스터 조립체(700)의 캐니스터 각각 또는 둘 모두를 형성하기 위해 캡 부분(들)(1508)을 용기 부분(들)(1504) 상에 장착하거나 결합하기 위한 하나 이상의 장착 플랜지(1510)를 포함할 수 있다. 따라서, 캡 부분(1508)은 유사하게 플랜지(1510)가 다양한 결합 수단(예를 들어, 용접, 또는 나사, 볼트 또는 리벳과 같은 체결구)에 의해 선택적으로 결합될 수 있도록 플랜지(1510)와 대응하는 플랜지 부분(1511)을 포함할 수 있다.
각각의 캐니스터(702, 704)는 입구(또는 공기 입구) 및 출구(또는 공기 출구)를 포함한다. 예를 들어, 도 15의 예에 도시된 바와 같이, 제1 캐니스터(캐니스터(702))는 제1 캐니스터의 체 베드에 대한 가스 접근을 제공하는 입구(706) 및 출구(710)를 포함한다. 제2 캐니스터(캐니스터(704))는 제2 캐니스터의 체 베드에 대한 가스 접근을 제공하는 입구(708) 및 출구(712)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 입구 및/또는 출구 중 일부 또는 전부는 사용을 위해 POC 외부 하우징 내로 삽입될 때 POC의 체 베드 격실의 커플러(coupler) 또는 포트/오리피스(port/orifice) 내에 각각 삽입하기 위한 돌출부 또는 니플(nipple)로서 형성될 수 있다. 이와 같은 입구 및 출구는 각각이 캐니스터의 각 체 베드의 압력 스윙 및/또는 진공 스윙 작동과 관련된 가스 이송을 위한 경로로서의 역할을 하도록 각각 내에 채널(예를 들어, 원통형 채널)을 가질 수 있다. 각각의 입구는 가압 작동을 위해 산소 발생기(100)와의 밀봉 연결을 생성하기 위해 가요성 고무 O-링과 같은 입구 시일을 각각 가질 수 있다. 출구(710, 712)는 유사하게 출구 시일을 포함할 수 있다.
용어 "입구" 및 "출구"는 일반적으로 본원에서 캐니스터의 특징부에 대한 설명을 돕는 데 사용되지만, 이와 같은 용어는 단일 방향의 가스 이송만을 요구하는 것으로 의도되지 않으며, 이는 PSA 또는 VSA 프로세스가 프로세스의 사이클에 따라 캐니스터의 공통 단부에서 가스의 유입 및 유출을 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이기 때문이다. 그러나, 도 15의 예에서, POC는 출구가 생성물 가스(예를 들어, 산소 부화 공기)의 출력과 연관되는 반면, 입구가 흡착 프로세스 동안 체 베드로의 주변 가스(예를 들어, 공기)의 도입과 연관될 수 있도록 구성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 입구 및 출구의 이와 같은 기능은 캐니스터 조립체(700)가 삽입되는 POC의 제어된 유동 경로의 구현(즉, 밸브 및 매니폴드의 작동)에 따라 역전될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이전에 언급된 바와 같이, 제거 가능한 캐니스터 조립체(700)는 POC로부터 용이하게 삽입 및 제거될 수 있다. 이것은 도 16a에 의해 도시되어 있으며, 도 16a는 외부 하우징(170) 내의, 산소 발생기(100)의 격실(1602)(도 16b 참조) 내에 설치된 캐니스터 조립체(700)를 도시한다. 격실(1602)은 캐니스터 조립체(700)를 수용하도록 적합화된다. 도 16b의 절결도에 도시된 바와 같이, 격실(1602)은, 예컨대 산소 발생기(100)의 외부 하우징(170)의 측면에 있는 포털(portal)(1604)을 통해 캐니스터 조립체(700)를 제거 및/또는 삽입하기 위해 덮개(또는 캐니스터 커버 또는 캐니스터 패널)와 같은 외부 하우징(170)의 일부를 제거함으로써 접근될 수 있다. 이와 같은 덮개(1666)가 도 16c에 도시되어 있다. 따라서, 캐니스터 조립체(700)의 삽입 또는 제거는 전체 외부 하우징(170)을 분해하거나 제거하지 않고 달성될 수 있지만, 외부 하우징(170)의 덮개(도 16c에 도시됨)를 제거함으로써 달성될 수 있다. 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 캐니스터 조립체(700)의 이와 같은 삽입은 산소 발생기(100)의 외부 하우징(170) 내에서 격실(1602)에 인접한 하나 이상의 매니폴드의 커플링과 캐니스터 조립체(700)의 입구 및/또는 출구의 포트를 결합하는 것을 포함할 수 있다. 캐니스터 조립체(700)의 각 출구는 매니폴드의 커플링에 결합하기 위한 니플을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 16b에 도시된 바와 같이, 캐니스터 조립체(700)의 출구는 캐니스터 조립체(700)의 출구의 공압 밀봉을 허용할 수 있는 매니폴드(1606)의 커플링(1608-1, 1608-2)(예를 들어, 출구 커플링)에서 매니폴드(1606)(예를 들어, 출구 매니폴드)에 결합될 수 있다. 이와 같은 커플링(예를 들어, 출구 커플링(1608-1, 1608-2))은 캐니스터 조립체(700)의 출구의 상호 구조(또는 상보적 구조)를 보완하기 위해 공압 밀봉 가능한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 커플링(예를 들어, 출구 커플링(1608-1, 1608-2))은 캐니스터 조립체(700)의 출구의 니플을 오리피스의 채널 내에 수용하기 위한 오리피스로서 구성될 수 있다. 매니폴드(1606)는 일반적으로 고정식 구성요소로서 산소 발생기(100) 내에 부착될 수 있다. 매니폴드(1606)는 또한, 매니폴드(1606)가 출구 매니폴드인 경우의 밸브(또는 제어 밸브)(152, 154), 또는 매니폴드(1606)가 입구 매니폴드인 경우의 밸브(122, 132, 124, 134) 중 임의의 밸브와 같은 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다.
유사하게, 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 캐니스터 조립체(700)의 입구는 캐니스터 조립체(700)의 입구의 공압 밀봉을 허용할 수 있는 추가적인 커플링(1609-1, 1609-2)(예를 들어, 입구 커플링)(도 16b 참조)에 의해 매니폴드(804)(예를 들어, 입구 매니폴드)에 연결될 수 있다. 이와 같은 커플링(예를 들어, 커플링(1609-1, 1609-2))은 캐니스터 조립체(700)의 입구의 상호 구조(또는 상보적 구조)를 보완하기 위해 적합한 공압 밀봉 가능한 구조를 가질 수 있다. 매니폴드(804)는 일반적으로 본원에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이 횡단하거나 이동 가능한 구성요소로서 산소 발생기(100) 내에 부착될 수 있다.
도 16a, 도 16b 및 도 16c의 예의 산소 발생기(100)는 전술한 것과 유사하다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 산소 발생기는 외부 하우징 내에서, 제거 가능한 캐니스터 조립체(700) 아래에 그와 별도로 배터리 격실(1665)을 가질 수 있다. 선택적인 배터리 격실 덮개(1667)는 배터리에 접근하기 위해 제거 가능할 수 있다. 외부 하우징은 인접한 도관이 기도 전달 디바이스, 예를 들어 부화 공기를 수용하기 위한 캐뉼라에 부착하기 위한 것임을 사용자에게 표시하기 위한 버튼(1669)을 가질 수 있다. 외부 하우징은 또한 냉각 시스템 출구(1671-1 및 1671-2)의 제1 및 제2 세트를 포함할 수 있다. 외부 하우징은 또한 작동 및/또는 배터리 충전을 위해 산소 발생기에 전력을 공급하기 위한 충전 포트(1673)를 포함할 수 있다. 외부 하우징은 또한, 예컨대 통기 애퍼처를 갖는 제거 가능한 패널(1675)을 가질 수 있다. 제거 가능한 패널(1675)은 공기 필터, 및 공급 가스가 압축기 입구로 들어가서 이동하기 위한 단일 개구의 역할을 할 수 있다. 외부 하우징은 냉각 시스템 입구(1677)의 세트를 가질 수 있다.
또한, 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 산소 발생기는 또한 매니폴드(804)와 공기 입구(706 및 708)의 제거 가능한 결합을 허용할 수 있는 고정 메커니즘(800)을 포함할 수 있다. 고정 메커니즘(800)은 또한 산소 발생기(100) 내에 캐니스터 조립체(700)를 고정할 수 있다. 유리하게는, 캐니스터 조립체(700)는, 예컨대 비교적 높은 압력에서의 산소 발생기(100)의 작동 동안에 제 위치에 고정될 수 있다. 고정 메커니즘(800)은 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성된다. 따라서, 고정 메커니즘(800)의 작동은 캐니스터 조립체(700)의 고정뿐만 아니라, 예컨대 작동 중일 때, 캐니스터 조립체(700)와의 공압 밀봉을 달성하는 데 이용될 수 있다. 고정 메커니즘(800)은 캐니스터 조립체(700)의 용이한 제거 및 삽입을 위해 사용자에 의해 조작될 수 있다.
출구 시스템
하나 이상의 캐니스터에 결합된 출구 시스템은 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하기 위한 하나 이상의 도관을 포함한다. 일 구현예에서, 캐니스터(302 및 304) 중 어느 하나에서 생성된 산소 부화 공기는 도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이 체크 밸브(142 및 144)를 통해 각각 어큐뮬레이터(106)에서 수집된다. 캐니스터를 나가는 산소 부화 공기는 사용자에게 제공되기 전에 어큐뮬레이터(106)에서 수집될 수 있다. 일부 구현예에서, 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하기 위해 튜브가 어큐뮬레이터(106)에 결합될 수 있다. 산소 부화 공기는 사용자의 입 및/또는 코로 산소 부화 공기를 전달하는 기도 전달 디바이스를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 일 구현예에서, 출구는 사용자의 코에 직접 연결되지 않을 수 있고 사용자의 코 및/또는 입을 향해 산소를 지향시키는 튜브를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 산소 발생기를 위한 출구 시스템의 구현예의 개략도가 도시되어 있다. 어큐뮬레이터(106)로부터 사용자로의 산소 부화 공기의 방출을 제어하기 위해 공급 밸브(160)가 출구 튜브에 결합될 수 있다. 일 구현예에서, 공급 밸브(160)는 전자기 작동식 플런저 밸브이다. 공급 밸브(160)는 사용자에 대한 산소 부화 공기의 전달을 제어하도록 제어기(400)에 의해 작동된다. 공급 밸브(160)의 작동은 압력 스윙 흡착 프로세스와 타이밍되거나 동기화되지 않는다. 대신에, 후술하는 바와 같이 작동이 사용자의 호흡과 동기화된다. 일부 구현예에서, 공급 밸브(160)는 산소 부화 공기를 제공하기 위한 임상적으로 효과적인 진폭 프로파일을 설정하기 위해 연속적으로 평가되는 작동을 가질 수 있다.
어큐뮬레이터(106) 내의 산소 부화 공기는 도 6에 도시된 바와 같이 공급 밸브(160)를 통해 팽창 챔버(162) 내로 통과한다. 일 구현예에서, 팽창 챔버(162)는 팽창 챔버(162)를 통과하는 가스의 산소 농도를 추정하도록 구성된 하나 이상의 디바이스를 포함할 수 있다. 팽창 챔버(162) 내의 산소 부화 공기는 공급 밸브(160)에 의한 어큐뮬레이터(106)로부터의 가스의 방출을 통해 잠시 축적되고, 다음에 소형 오리피스 유동 제한기(175)를 통해 유량 센서(185)로, 그리고 나서 미립자 필터(187)로 추기된다. 유동 제한기(175)는 0.025 D 유동 제한기일 수 있다. 다른 유동 제한기 유형 및 크기가 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 하우징 내의 공기 경로의 직경은 제한된 가스 유동을 생성하도록 제한될 수 있다. 선택적인 유량 센서(185)는 도관을 통해 유동하는 가스의 속도를 나타내는 신호를 생성하도록 구성된 임의의 센서일 수 있다. 선택적인 미립자 필터(187)는 산소 부화 공기를 사용자에게 전달하기 전에 박테리아, 먼지, 과립 입자 등을 필터링하는 데 사용될 수 있다. 산소 부화 공기는 필터(187)(존재하는 경우) 및 저장조(1710)(존재하는 경우)를 통해 커넥터(190)로 통과하고, 커넥터(190)는 산소 부화 공기를 전달 도관(192)을 통해 사용자에게 보내고 압력 센서(194)로 보낸다
공급 밸브(160)의 프로그래밍된 작동과 결합된 출구 경로의 유체 역학은 과도한 낭비 없이 사용자의 폐 내로의 신속한 전달을 보증하는 진폭 프로파일로 정확한 시간에 산소의 볼러스가 제공되게 할 수 있다.
팽창 챔버(162)는 챔버를 통과하는 가스의 산소 농도를 결정하도록 적합화된 하나 이상의 산소 센서를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 팽창 챔버(162)를 통과하는 가스의 산소 농도는 산소 센서(165)를 사용하여 추정된다. 산소 센서는 가스의 산소 농도를 측정하도록 구성된 디바이스이다. 산소 센서의 예는 초음파 산소 센서, 전기적 산소 센서, 화학적 산소 센서 및 광학 산소 센서를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 일 구현예에서, 산소 센서(165)는 초음파 방출기(166) 및 초음파 수신기(168)를 포함하는 초음파 산소 센서이다. 일부 구현예에서, 초음파 방출기(166)는 다수의 초음파 방출기를 포함할 수 있고, 초음파 수신기(168)는 다수의 초음파 수신기를 포함할 수 있다. 다수의 방출기/수신기를 갖는 구현예에서, 다수의 초음파 방출기 및 다수의 초음파 수신기는 축방향으로(예를 들어, 축방향 정렬에 수직일 수 있는 가스 유동 경로를 가로질러) 정렬될 수 있다.
사용 시에, 방출기(166)로부터의 초음파 음파는 챔버(162)에 배치된 산소 부화 공기를 통해 수신기(168)로 지향될 수 있다. 초음파 산소 센서(165)는 산소 부화 공기의 조성을 결정하기 위해 산소 부화 공기를 통한 음의 속도를 검출하도록 구성될 수 있다. 음의 속도는 질소 및 산소에서 상이하며, 2 개의 가스의 혼합물에서, 혼합물을 통한 음의 속도는 혼합물 내의 각 가스의 상대적인 양에 비례하는 중간 값일 수 있다. 사용 시에, 수신기(168)에서의 음은 방출기(166)로부터 보내진 음과 위상이 약간 다르다. 이러한 위상 시프트(phase shift)는 와이어를 통한 전자 펄스의 상대적으로 빠른 속도와 비교하여 가스 매체를 통한 음의 상대적으로 느린 속도로 인한 것이다. 그러면, 위상 시프트는 방출기와 수신기 사이의 거리에 비례하고, 팽창 챔버(162)를 통한 음의 속도에 반비례한다. 챔버 내의 가스의 밀도는 팽창 챔버를 통한 음의 속도에 영향을 미치고, 밀도는 팽창 챔버 내의 산소 대 질소의 비율에 비례한다. 따라서, 위상 시프트는 팽창 챔버 내의 산소의 농도를 측정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 어큐뮬레이터 내의 산소의 상대 농도는 어큐뮬레이터를 통해 이동하는 검출된 음파의 하나 이상의 특성의 함수로서 추정될 수 있다.
일부 구현예에서, 다수의 방출기(166) 및 수신기(168)가 사용될 수 있다. 방출기(166) 및 수신기(168)로부터의 판독치는 난류 시스템에 내재할 수 있는 에러를 감소시키도록 평균화될 수 있다. 일부 구현예에서, 통과 시간(transit time)을 측정하고 측정된 통과 시간을 다른 가스 및/또는 가스의 혼합물에 대한 사전결정된 통과 시간과 비교함으로써 다른 가스의 존재가 또한 검출될 수 있다.
초음파 센서 시스템의 감도는, 예를 들어 몇 개의 음파 사이클이 방출기(166)와 수신기(168) 사이에서 발생할 수 있게 하도록, 방출기(166)와 수신기(168) 사이의 거리를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 일부 구현예에서, 적어도 2 개의 음파 사이클이 존재하는 경우, 변환기의 구조적 변화의 영향은 2 개의 시점에서 고정된 기준에 대한 위상 시프트를 측정함으로써 감소될 수 있다. 이후의 위상 시프트로부터 이전의 위상 시프트를 빼면, 팽창 챔버(162)의 열팽창에 의해 유발된 시프트가 감소되거나 상쇄될 수 있다. 방출기(166)와 수신기(168) 사이의 거리의 변화에 의해 유발된 시프트는 측정 간격에서 대략 동일할 수 있는 반면, 산소 농도의 변화로 인한 변화는 누적될 수 있다. 일부 구현예에서, 이후 시간에 측정된 시프트는 개재 사이클의 수와 곱해지고, 2 개의 인접한 사이클 사이의 시프트와 비교될 수 있다. 팽창 챔버 내의 산소의 감지에 관한 추가 세부사항은, 예를 들어 2009년 3월 12일자로 공개되고 명칭이 "Oxygen Concentrator Apparatus and Method"인 미국 공개특허 출원 제2009-0065007호에서 찾을 수 있으며, 이 문헌은 본원에 참조로 포함된다.
출구 시스템을 통해 흐르는 가스의 유량을 결정하기 위해 유량 센서(185)가 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 유량 센서는, 다이어프램/벨로우즈 유량계; 로터리 유량계(예를 들어, 홀 효과 유량계); 터빈 유량계; 오리피스 유량계; 및 초음파 유량계를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 유량 센서(185)는 제어기(400)에 결합될 수 있다. 출구 시스템을 통해 유동하는 가스의 속도는 사용자의 호흡양의 표시일 수 있다. 출구 시스템을 통해 유동하는 가스의 유량 변화는 또한 사용자의 호흡수를 결정하는 데 사용될 수 있다. 제어기(400)는 공급 밸브(160)의 작동을 제어하기 위해 제어 신호 또는 트리거 신호를 생성할 수 있다. 공급 밸브의 작동의 이와 같은 제어는 유량 센서(185)에 의해 추정되는 사용자의 호흡수 및/또는 호흡량에 기초할 수 있다.
일부 구현예에서, 초음파 센서(165), 및 예를 들어 유량 센서(185)는 제공되는 산소의 실제 양의 측정치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 유량 센서(185)는 제공되는 가스의 용적(유량에 기초함)을 측정할 수 있고, 초음파 센서(165)는 제공되는 가스의 산소 농도를 제공할 수 있다. 이러한 2 개의 측정치는 사용자에게 제공되는 산소의 실제 양의 근사치를 결정하기 위해 제어기(400)에 의해 함께 사용될 수 있다.
산소 부화 공기는 유량 센서(185)를 통해 필터(187)로 통과한다. 필터(187)는 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하기 전에 박테리아, 먼지, 과립 입자 등을 제거한다. 필터링된 산소 부화 공기는 필터(187)를 통해 커넥터(190)로 통과한다. 커넥터(190)는 필터(187)의 출구를 압력 센서(194) 및 전달 도관(192)에 결합하는 "Y" 커넥터일 수 있다. 압력 센서(194)는 도관(192)을 통해 사용자에게 통과하는 가스의 압력을 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 압력 센서(194)는 감지면에 인가된 양압 또는 음압의 양에 비례하는 신호를 생성하도록 구성된다. 압력 센서(194)에 의해 감지된 압력의 변화는 후술하는 바와 같이 사용자의 호흡수뿐만 아니라, 흡기 시작(트리거 순간으로도 지칭됨)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 제어기(400)는 사용자의 호흡수 및/또는 흡기 시작에 기초하여 공급 밸브(160)의 작동을 제어할 수 있다. 일 구현예에서, 제어기(400)는 유량 센서(185) 및 압력 센서(194) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 의해 제공되는 정보에 기초하여 공급 밸브(160)의 작동을 제어할 수 있다.
산소 부화 공기는 도관(192)을 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 일 구현예에서, 도관(192)은 실리콘 튜브일 수 있다. 도관(192)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 기도 전달 디바이스(196)를 사용하여 사용자에게 결합될 수 있다. 기도 전달 디바이스(196)는 산소 부화 공기를 비강 또는 구강에 제공할 수 있는 임의의 디바이스일 수 있다. 기도 전달 디바이스의 예는, 비강 마스크(nasal mask), 비강 필로우(nasal pillow), 비강 프롱(nasal prong), 비강 캐뉼라(nasal cannula) 및 마우스피스를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 비강 캐뉼라 기도 전달 디바이스(196)가 도 7에 도시되어 있다. 기도 전달 디바이스(196)는 사용자가 주위환경으로부터 공기를 호흡할 수 있게 하면서 산소 부화 공기를 사용자에게 전달할 수 있도록 사용자의 기도에 근접하게(예를 들어, 사용자의 입 및/또는 코에 근접하게) 위치된다.
대안적인 구현예에서, 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하기 위해 마우스피스가 사용될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 마우스피스(198)는 산소 발생기(100)에 결합될 수 있다. 마우스피스(198)는 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하는 데 사용되는 유일한 디바이스일 수 있거나, 마우스피스는 비강 기도 전달 디바이스(196)(예를 들어, 비강 캐뉼라)와 조합하여 사용될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 산소 부화 공기는 비강 기도 전달 디바이스(196) 및 마우스피스(198) 모두를 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
마우스피스(198)는 사용자의 입에 제거 가능하게 위치될 수 있다. 일 구현예에서, 마우스피스(198)는 사용자의 입 내의 하나 이상의 치아에 제거 가능하게 결합될 수 있다. 사용 동안에, 산소 부화 공기는 마우스피스를 통해 사용자의 입 내로 지향된다. 마우스피스(198)는 사용자의 치아와 정합하도록 성형되는 나이트가드 마우스피스(night guard mouthpiece)일 수 있다. 대안적으로, 마우스피스는 하악 재배치 디바이스(mandibular repositioning device)일 수 있다. 일 구현예에서, 마우스피스의 적어도 대부분은 사용 동안에 사용자의 입에 위치된다.
사용 동안에, 산소 부화 공기는 마우스피스에 근접하여 압력 변화가 검출될 때 마우스피스(198)로 지향될 수 있다. 일 구현예에서, 마우스피스(198)는 압력 센서(194)에 결합될 수 있다. 사용자가 사용자의 입을 통해 공기를 흡기할 때, 압력 센서(194)는 마우스피스에 근접한 압력 강하를 검출할 수 있다. 산소 발생기(100)의 제어기(400)는 흡기의 시작 시에 사용자에게의 산소 부화 공기의 볼러스의 방출을 제어할 수 있다.
개인의 전형적인 호흡 동안에, 흡기는 코를 통해, 입을 통해, 또는 코와 입 모두를 통해 일어날 수 있다. 또한, 호흡은 다양한 요인에 따라 하나의 통로로부터 다른 통로로 변화될 수 있다. 예를 들어, 보다 활동적인 활동 동안에, 사용자는 코를 통한 호흡으로부터 입을 통한 호흡 또는 입과 코를 통한 호흡으로 전환할 수 있다. 단일 전달 모드(비강 또는 구강)에 의존하는 시스템은 모니터링되는 경로를 통한 호흡이 중지되는 경우에 적절하게 기능하지 않을 수 있다. 예를 들어, 비강 캐뉼라가 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하는 데 사용되는 경우, 흡기 시작을 결정하기 위해 흡기 센서(예를 들어, 압력 센서 또는 유량 센서)가 비강 캐뉼라에 결합된다. 사용자가 코를 통한 호흡을 중지하고 입을 통한 호흡으로 전환하는 경우, 산소 발생기(100)는 비강 캐뉼라로부터의 피드백이 없기 때문에 산소 부화 공기를 제공하는 시기를 알지 못할 수 있다. 이와 같은 상황 하에서, 산소 발생기(100)는 흡기 센서가 사용자에 의한 흡기를 검출할 때까지 유량을 증가시키고/시키거나 산소 부화 공기를 제공하는 빈도를 증가시킬 수 있다. 사용자가 호흡 모드들 사이에서 자주 전환하는 경우, 산소 부화 공기를 제공하는 기본 모드는 산소 발생기(100)가 더 많이 작동하게 하여, 시스템의 휴대 사용 시간을 제한할 수 있다.
일 구현예에서, 마우스피스(198)는 도 8에 도시된 바와 같이 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하기 위해 비강 기도 전달 디바이스(196)(예를 들어, 비강 캐뉼라)와 조합하여 사용된다. 마우스피스(198) 및 비강 기도 전달 디바이스(196) 모두는 흡기 센서에 결합된다. 일 구현예에서, 마우스피스(198) 및 비강 기도 전달 디바이스(196)는 동일한 흡기 센서에 결합된다. 대안적인 구현예에서, 마우스피스(198) 및 비강 기도 전달 디바이스(196)는 상이한 흡기 센서에 결합된다. 어느 하나의 구현예에서, 흡기 센서(들)는 입 또는 코로부터의 흡기 시작을 검출할 수 있다. 산소 발생기(100)는 흡기 시작이 검출된 곳에 근접한 전달 디바이스(즉, 마우스피스(198) 또는 비강 기도 전달 디바이스(196))에 산소 부화 공기를 제공하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 흡기 시작이 모든 전달 디바이스에 근접하여 검출되는 경우, 산소 부화 공기는 마우스피스(198) 및 비강 기도 전달 디바이스(196) 모두에 제공될 수 있다. 도 8에 도시된 것과 같은 이중 전달 시스템의 사용은 사용자가 자고 있을 때 사용자에게 특히 유용할 수 있고, 의식적인 노력 없이 코 호흡과 입 호흡 사이를 전환할 수 있다.
제어기 시스템
산소 발생기(100)의 작동은 본원에 설명된 바와 같이 산소 발생기(100)의 다양한 구성요소에 결합된 내부 제어기(400)를 사용하여 자동으로 수행될 수 있다. 제어기(400)는 도 2에 도시된 바와 같이 하나 이상의 프로세서(410) 및 내부 메모리(420)를 포함한다. 산소 발생기(100)를 작동 및 모니터링하는 데 사용되는 방법은 내부 메모리(420) 또는 제어기(400)에 결합된 외부 메모리 매체에 저장되고 하나 이상의 프로세서(410)에 의해 실행되는 프로그램 명령에 의해 구현될 수 있다. 메모리 매체는 임의의 다양한 유형의 메모리 디바이스 또는 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 용어 "메모리 매체"는, 설치 매체, 예를 들어 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(Compact Disc Read Only Memory; CD-ROM), 플로피 디스크 또는 테이프 디바이스; 컴퓨터 시스템 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리, 예컨대 동적 랜덤 액세스 메모리(Dynamic Random Access Memory; DRAM), 더블 데이터 레이트 랜덤 액세스 메모리(Double Data Rate Random Access Memory; DDR RAM), 정적 랜덤 액세스 메모리(Static Random Access Memory; SRAM), 확장 데이터 출력 랜덤 액세스 메모리(Extended Data Out Random Access Memory; EDO RAM), 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory; RAM) 등; 또는 비휘발성 메모리, 예를 들어 자기 매체, 예컨대 하드 드라이브 또는 광학 저장장치를 포함하도록 의도된다. 메모리 매체는 또한 다른 유형의 메모리, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 메모리 매체는 프로그램을 실행하는 제어기(400)에 근접하게 위치되거나, 인터넷과 같은 네트워크를 통해 제어기(400)에 연결되는 외부 컴퓨팅 디바이스에 위치될 수 있다. 후자의 경우에, 외부 컴퓨팅 디바이스는 실행을 위해 제어기(400)에 프로그램 명령을 제공할 수 있다. 용어 "메모리 매체"는 상이한 위치, 예를 들어 네트워크를 통해 연결된 상이한 컴퓨팅 디바이스에 상주할 수 있는 2 개 이상의 메모리 매체를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 제어기(400)는, 예를 들어 산소 발생기(100)에 배치된 회로 기판 상에 포함된 하나 이상의 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 마이크로컨트롤러 등을 포함하는 프로세서(410)를 포함한다. 프로세서(410)는 메모리(420)에 저장된 프로그램 명령을 실행하도록 구성된다. 일부 구현예에서, 프로그램 명령은 프로세서(410) 외부의 메모리가 별도로 액세스되지 않을 수 있도록(즉, 메모리(420)가 프로세서(410) 내부에 있을 수 있도록) 프로세서(410)에 내장될 수 있다.
프로세서(410)는, 압축 시스템(200), 시스템을 통한 수분 및/또는 유체 유동을 제어하는 데 사용되는 하나 이상의 펌프 또는 밸브(예를 들어, 밸브(122, 124, 132, 134, 152, 154, 160)), 산소 센서(165), 압력 센서(194), 유량 센서(185), 온도 센서(도시되지 않음), 팬(172), 및 전기적으로 제어될 수 있는 임의의 다른 구성요소를 포함하지만 이에 제한되지 않는 산소 발생기(100)의 다양한 구성요소 및 서브시스템(예를 들어, 도 17의 1704, 1706, 1708과 연관된 서브시스템)에 결합될 수 있다. 일부 구현예에서, 별도의 프로세서(및/또는 메모리)가 하나 이상의 구성요소에 결합될 수 있다.
제어기(400)는 산소 발생기(100)를 작동시키도록 구성되고(예를 들어, 프로그램 명령에 의해 프로그래밍됨), 예컨대 오작동 상태 또는 다른 프로세스 정보를 위해, 산소 발생기(100)를 모니터링하도록 추가로 구성된다. 예를 들어, 일 구현예에서, 제어기(400)는 시스템이 작동 중이고 사전결정된 양의 시간 동안 사용자에 의한 호흡이 검출되지 않는 경우에 알람을 트리거하도록 프로그래밍된다. 예를 들어, 제어기(400)가 75 초 기간 동안 호흡을 감지하지 못하는 경우, 알람 LED가 켜지고/켜지거나 청각적 알람이 울릴 수 있다. 예를 들어 수면 무호흡 에피소드 동안, 사용자가 실제로 호흡을 정지한 경우, 알람은 사용자를 깨우기에 충분하여, 사용자가 호흡을 재개하게 할 수 있다. 호흡 동작은 제어기(400)가 이러한 알람 기능을 재설정하기에 충분할 수 있다. 대안적으로, 전달 도관(192)이 사용자로부터 제거될 때 시스템이 우발적으로 켜진 상태로 있는 경우, 알람은 사용자가 산소 발생기(100)를 끄도록 하는 리마인더(reminder)의 역할을 할 수 있다.
제어기(400)는 산소 센서(165)에 추가로 결합되고, 팽창 챔버(162)를 통과하는 산소 부화 공기의 산소 농도를 연속적 또는 주기적으로 모니터링하도록 프로그래밍될 수 있다. 제어기가 사용자에게 낮은 산소 농도를 경고하기 위해 LED 시각적 알람 및/또는 청각적 알람을 켜도록, 최소 산소 농도 임계치가 제어기(400)에 프로그래밍될 수 있다.
제어기(400)는 또한 내부 전원 공급장치(180)에 결합되고, 내부 전원 공급장치의 충전 레벨을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 제어기가 사용자에게 저전력 상태를 경고하기 위해 LED 시각적 알람 및/또는 청각적 알람을 켜도록, 최소 전압 및/또는 전류 임계치가 제어기(400)에 프로그래밍될 수 있다. 배터리의 사용가능 충전량이 0에 가까워짐에 따라 알람이 간헐적으로 그리고 증가된 빈도로 활성화될 수 있다.
POC의 제어기는 시스템의 압력을 조절하도록 압축기 제어를 구현할 수 있다. 따라서, POC에는, 예컨대 체 베드 하류의 어큐뮬레이터에, 압력 센서가 구비될 수 있다. POC(100)의 제어기(400)는, 예컨대 하나 이상의 모드에서, 모터 속도 센서뿐만 아니라 압력 센서로부터의 신호를 사용하여 압축기의 속도 조정을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 제어기는 거친 압력 조절 모드 및 미세 압력 조절 모드로 지정된 이중 제어 모드를 구현할 수 있다. 거친 압력 조절 모드는 POC의 상이한 유량 설정(또는 "유동 설정") 사이의 변경 및 시작/초기 활성화를 위해 구현될 수 있다. 다음에, 미세 압력 조절 모드는 거친 압력 조절 모드의 각 작동의 완료 시에 이어받을 수 있다.
추가적으로, POC의 제어기는 시스템에서 볼러스 크기를 조절하기 위해 볼러스 제어를 구현하도록 구성될 수 있으며, 이는 선택적으로 POC의 유량 센서의 사용 없이 구현될 수 있다. 예를 들어, POC에는, 예컨대 체 베드 하류의 어큐뮬레이터에, 압력 센서가 구비될 수 있으며, POC는 압력의 함수로서 POC에 의해 생성되는 볼러스 크기를 조절할 수 있다. 볼러스 크기의 이와 같은 조절은 압력과 밸브 타이밍의 함수일 수 있다.
제어 패널
제어 패널(600)은 사용자가 산소 발생기(100)의 사전결정된 작동 모드를 개시하고 시스템의 상태를 모니터링할 수 있게 하도록 사용자와 제어기(400) 사이의 인터페이스의 역할을 한다. 도 14는 제어 패널(600)의 구현예를 도시한다. 내부 전원 공급장치(180)를 충전하기 위한 충전 입력 포트(605)는 제어 패널(600)에 배치될 수 있다.
일부 구현예에서, 제어 패널(600)은 산소 발생기(100)에 대한 다양한 작동 모드를 활성화시키기 위한 버튼을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 패널은 전원 버튼(610), 유량 설정 버튼(620 내지 626), 활성 모드 버튼(630), 수면 모드 버튼(635), 고도 버튼(640) 및 배터리 체크 버튼(650)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 버튼은 각각의 버튼이 눌려질 때 조명될 수 있고 개별 버튼이 다시 눌려질 때 전원이 꺼질 수 있는 각각의 LED를 가질 수 있다. 전원 버튼(610)은 시스템의 전원을 켜거나 끌 수 있다. 전원 버튼이 시스템을 끄도록 활성화되는 경우, 제어기(400)는 시스템을 가동 정지 상태(예를 들어, 양쪽 캐니스터 모두가 가압되는 상태)로 배치하도록 가동 정지 시퀀스를 개시할 수 있다. 유량 설정 버튼(620, 622, 624 및 626)은 산소 부화 공기의 유량이 선택될 수 있게 한다(예를 들어, 버튼(620)에 의해 0.2 LPM, 버튼(622)에 의해 0.4 LPM, 버튼(624)에 의해 0.6 LPM, 버튼(626)에 의해 0.8 LPM). 고도 버튼(640)은 산소 발생기(100)가 사용자에 의해 통상 사용되는 것보다 높은 고도에 있는 위치로 사용자가 이동하려는 경우에 활성화될 수 있다.
배터리 체크 버튼(650)은 산소 발생기(100)의 배터리 체크 루틴을 개시하여 상대적인 배터리 잔량 LED(655)가 제어 패널(600) 상에 조명되게 한다.
사용자는 검출된 호흡수 또는 호흡 깊이를 임계치와 비교함으로써 추정될 때 상대적으로 비활동적인 경우(예를 들어, 수면, 앉은 상태 등) 낮은 호흡수 또는 호흡 깊이를 가질 수 있다. 사용자는 상대적으로 활동적인 경우(예를 들어, 걷기, 운동 등) 높은 호흡수 또는 호흡 깊이를 가질 수 있다. 활성/수면 모드는 자동으로 추정될 수 있고/있거나, 사용자는 활성 모드에 대한 버튼(630) 또는 수면 모드에 대한 버튼(635)을 누름으로써 활성 모드 또는 슬립 모드를 수동으로 나타낼 수 있다.
수분 관리 시스템
이전에 언급된 바와 같이, POC(100)는 수분 관리(또는 수분 컨디셔닝)를 위한 하나 이상의 구성요소를 갖는 수분 관리 시스템을 구현할 수 있다. 이와 같은 시스템은 유입되는 주변 공기(즉, 공급 가스)로부터 수분을 제거하고 사용자에 의한 호흡을 위해 유출되는 산소 부화 공기에 이와 같은 수분을 재도입하도록 구현될 수 있다. 이와 같은 시스템은 도 17의 가스 유동 도면과 관련하여 고려될 수 있다. 도시된 바와 같이, 주변 공기(AA)는 주변 습도로 인해 수분을 함유할 수 있다. 결과적으로, 습한 주변 공기(HAA)는 가압된 습한 주변 공기(PHAA)의 유동이 되도록 압축 시스템(200)의 압축기(도 17에는 도시되지 않음)에 의해 POC(100) 시스템 내로 흡인될 수 있다. 선택적으로, 공급 가스는 유입되는 주변 공기로부터 하나 이상의 공기중 오염물질을 제거하기 위해 이전에 설명된 바와 같은 오염물질 여과 모듈(1702)(예를 들어, 필터)에 인가될 수 있다. 예를 들어, 오염물질 여과 모듈(1702)은 습한 주변 공기(HAA)가 압축 시스템(200)의 압축기로 진입하기 전에 습한 주변 공기(HAA)로부터 먼지 및/또는 알레르겐 입자(allergen particle)를 제거하도록 구성될 수 있다. 이어서, 가압된 습한 주변 공기(PHAA)가 되는 결과적인 세정된 습한 주변 공기(HAA)는 수분 분리 서브시스템(1704)(예를 들어, 분리기)의 경로에 인가될 수 있다. 분리기(1704)의 경로는 더 건조한 주변 공기(DAA)를 생성하도록 가압된 습한 주변 공기(PHAA)로부터 수분(M)을 제거하도록 구성될 수 있다. 다음에, 이전에 설명된 바와 같이, 이와 같은 더 건조한 주변 공기(DAA)는 POC(100)의 농축 서브시스템(1708)에 있어서 이전에 설명된 바와 같은 체 베드(들)에서의 가스 흡착 프로세스(예를 들어, PSA 사이클)를 위한 공급 가스의 역할을 할 수 있다. 따라서, 농축 서브시스템(1708)은 건조된 산소 부화 공기(DOEA)를 생성할 수 있다. 제거된 수분(M)은 선택적으로 수분 수송 서브시스템(1706)(예를 들어, 수로)의 경로에 인가될 수 있으며, 그에 따라 수분(M)은 농축 서브시스템(1708)에 의해 생성된 생성물 가스에 제거된 수분(M)을 재인가하기에 적합한 위치로 이송될 수 있다. 수로(1706)의 경로는 수분 격납 모듈(1710)(예를 들어, 격납 탱크와 같은 저장조) 또는 수분(M)이 수집될 수 있는 다른 위치로 수분(M)을 수송할 수 있다. 이와 같은 저장조(1710)는 건조된 산소 부화 공기(DOEA)에 저장조(1710)(또는 수집기(1710))의 수분(M)을 재인가하기 위한 경로를 포함할 수 있다. 따라서, 저장조(1710)는 가습된 산소 부화 공기(HOEA)를 생성하기 위해 건조된 산소 부화 공기(DOEA)를 가습할 수 있다. 다음에, 가습된 산소 부화 공기(HOEA)는 출구 포트(174)에서 POC(100)로부터 방출될 수 있다. 결과적으로, 수분을 갖는 산소 부화 공기(OEAM)가 POC(100)의 사용자 또는 환자에게 방출될 수 있다.
분리기(1704)는 습한 주변 공기로부터 수분을 흡인하기 위한 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 분리기(1704)는, 공기로부터의 물 분리를 촉진하기 위해, 위킹 재료(wicking material) 또는 다른 다공성 또는 친수성 재료, 또는 수증기 투과성 멤브레인을 갖는 경로를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 분리기(1704)의 위킹 재료 또는 멤브레인, 또는 분리기(1704)의 도관 경로는 테트라플루오로에틸렌(Teflon®)과 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산의 공중합체인 Nafion™ 중합체로 형성될 수 있다. 분리기(1704)는 선택적으로 응축기 코일 및/또는 재료와 같은 응축기를 포함할 수 있다. 응축기의 일부는 분리기(1704)에서 공급 가스의 냉각 레벨을 제공하기 위해 분리기(1704)의 경로에 있을 수 있다. 예를 들어, 이와 같은 응축기는 냉각 유체의 서큘레이터(circulator)의 역할을 할 수 있으며, 그에 따라 응축기는 공급 가스와 비교할 때 상대적으로 저온의 온도를 가질 수 있다. 따라서, 응축기는 코일 부분을 거쳐서 응축기를 통해 냉각 유체/가스를 이동시키기 위한 펌프 또는 압축기를 선택적으로 포함할 수 있다. 이와 같은 구성요소는 분리기(1704)에서 원하는 온도 설정치를 유지하기 위해 POC(100)의 제어기(400)에 의해 생성된 하나 이상의 제어 신호에 의해 작동 또는 제어될 수 있다. 따라서, 분리기(1704)는 제어기(400)에 대한, 분리기(1704)의 온도와 관련된 온도 신호를 생성하기 위한 온도 센서(도시되지 않음)를 선택적으로 포함할 수 있으며, 그에 따라 제어기는 응축기 및 온도 센서로 온도 제어 루프를 구현할 수 있다.
일부 구현예에서, 분리기(1704)의 경로는 순환적일 수 있다. 이와 같은 경로는 경로의 수분 위킹 재료 또는 멤브레인과 공급 가스 사이의 접촉 표면적을 최대화하는 것을 도울 수 있다. 일부 구현예에서, 분리기(1704)의 경로는 또한 원심기(centrifuge)로서 구성될 수 있다. 따라서, 경로는 공급 가스를 분리기(1704) 내의 원심 유동으로 유도하도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 이와 같은 원심 유동은 공급 가스가 강제 순환하도록 하여 분리기(1704) 내에서의 반경방향 힘을 촉진할 수 있다. 이와 같은 강제 순환은 공급 가스로부터 수분을 끌어당기도록 분리기(1704)의 외부 구조체 또는 재료, 예컨대 원통형 멤브레인 및/또는 위킹 재료와 공급 가스 사이의 상호작용을 증가시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 분리기(1704)는 이와 같은 원심 유동을 유도하기 위한 다양한 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리기(1704)의 경로는 원심 유동을 유도하기 위한 나선형 및/또는 스파이럴(spiral) 유동 경로를 포함할 수 있다. 선택적으로, 경로는 스핀 유도기(spin inducer), 또는 핀(들)과 같은 다른 유동 지향기(들)(flow director(s)), 또는 그러한 유동을 안내하기 위한 다른 유사한 구조체를 포함할 수 있다. 선택적으로, 경로는 또한 볼류트(volute)로 형성되거나, 코일로서 형성될 수 있다.
수분 컨디셔닝을 위한 이와 같은 시스템의 구성요소의 예는 도 18 내지 도 21에 도시된 예시 구현예와 관련하여 보다 상세하게 고려될 수 있다. 도 18의 예의 단면도에서, 분리기(1704)는 나선형 유동 경로(1822)를 구현하기 위한 유동 지향기(1820)를 포함한다. 유동 지향기(1820)는 분리기(1704) 내에서 원심 유동(CF)을 유도한다. 이와 같은 유동 지향기는 분리기(1704)의 내부 챔버 표면 또는 도관 표면 주위에 나선형 링으로서 형성될 수 있다. 이와 같은 유동 지향기는 선택적으로 분리기(1704)의 도관의 재료 또는 본원에서 보다 상세하게 설명된 다른 재료로 형성될 수 있다. 가압된 습한 주변 공기(PHAA)로부터의 수분은 나선형 유동 경로에 형성되고, 위킹 또는 친수성 표면(1830)으로 위킹될 수 있다. 표면(1830)과 같은 위킹 또는 친수성 재료는 나선형 유동 경로(1822)를 포함하는 분리기의 내부 원통형 표면으로서 구성될 수 있다. 수분(M)은 가압된 습한 주변 공기(PHAA)가 분리기(1704)의 경로를 따라 회전할 때 이와 같은 위킹 표면에 의해 흡수될 수 있다. 분리기 내의 이와 같은 가압된 상태는 또한 수분의 외향 위킹을 도울 수 있다.
표면(1830)에서 위킹되거나 흡수된 수분(M)은 탱크로서 도시된 저장조(1710), 또는 패스오버 가습기(pass over humidifier)로서 구성될 수 있는 다른 용기로 이송될 수 있다. 저장조(1710)는 POC(100)의 어큐뮬레이터(106)로부터의 건조된 산소 부화 공기(DOEA)가 통과하여 가습된 산소 부화 공기(HOEA)가 되는 경로를 포함할 수 있다. 이와 같은 경로를 따라, 건조된 산소 부화 공기(DOEA)는 저장조(1710)의 수용된 수분으로부터 수분을 위킹할 수 있다. 도 18의 구현예에서, 표면(1830)으로부터 수집된 수분은 수로(1706)를 통해 수송된다. 이와 같은 수로는 선택적으로 저장조(1710)에 수집하도록 수분을 유도하기 위한 하나 이상의 도관(예를 들어, 튜빙), 하나 이상의 밸브(예를 들어, 게이트 밸브) 및/또는 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다. 이와 같은 밸브 구성요소는 수분 저항성일 수 있다. 선택적으로, 이와 같은 수분은 저장조(1710)의 상대적으로 더 낮은 위치의 결과로서 수로를 통해 중력으로 하강할 수 있다. 일부 구현예에서, 압축 시스템으로부터의 압력은 수로(1706)를 통한 저장조(1710)로의 수분의 수송을 주기적으로 유도하기 위해 제어기에 의해 제어되는 밸브 및 도관을 통해 (예를 들어, 주기적으로) 인가될 수 있다. 일부 구현예에서, 저장조(1710)는 생성물 가스에 의한 위킹을 개선하기 위해 수집된 수분을 가온하기 위한 가열 코일과 같은 가열 요소(1860)를 포함할 수 있다. 생성물 가스는 이전에 설명된 바와 같은 공급 밸브(160)(도 18에는 도시되지 않음)의 작동(도 6 참조)에 의해 어큐뮬레이터(106)로부터 저장조(1710)의 경로로 볼러스로 또는 다른 방식으로 방출될 수 있다. 가열 요소(1860)는 또한 사용자 편안함을 위해 저장조(1710) 내의 생성물 가스를 가온하는 역할을 할 수 있다. 이와 같은 시스템에 의하면, 분리기에서 공급 가스로부터 흡인된 수분은 시스템의 경로를 통해 다시 생성물 가스로 효과적으로 재활용된다. 선택적으로, 이와 같은 저장조(1710)는, 예컨대 POC(100) 외부의 물 공급부로부터 저장조에 물을 추가하기 위한 물 입구(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 저장조(1710)에 추가적인 물을 추가하기 위해 POC(100) 하우징의 애퍼처에 물을 주입할 수 있다.
도 19는 도 18의 예와 유사한 수분 컨디셔닝 시스템의 다른 구현예를 도시한다. 그러나, 도 19의 구현예는 이전에 설명된 바와 같은 응축기와 같은 응축기를 추가로 구현한다. 응축기 코일(1940)은 분리기(1704) 내의 가스 온도를 하강시키기 위해 나선형 유동 경로(1822)에 적용될 수 있다. 이와 같은 온도의 하강은 분리기(1704) 내에서의 수분 응축을 증가시킬 수 있다. 이와 같은 응축기 코일은 분리기(1704)의 도관을 나선형으로 에워쌀 수 있다. 선택적으로, 응축기 코일은 표면(1830)에 위치될 수 있고, 나선형 경로를 따를 수 있다. 표면(1830)에 있는 경우, 표면(1830)의 위킹 재료/구조체의 온도를 하강시키는 것을 보다 직접적으로 도우며, 이에 의해 표면(1830)의 재료에서의 응축을 촉진할 수 있다.
도 20은 도 19의 예와 유사한 수분 컨디셔닝 시스템의 다른 구현예를 도시한다. 그러나, 도 20의 구현예는 저장조(1710)와 분리기(1704)를 보다 직접적으로 통합한다. 이러한 구현예에서, 분리기(1704)와 저장조(1710)가 근접하여 있기 때문에, 연장된 수로(1706)가 필요하지 않다. 이와 같은 구현예에서, 수분은 위킹 재료 표면(1830)의 외부 대향 측면에 있는 저장조(1710) 내부에 수집된다. 따라서, 수분은 분리기 내부에 있는 위킹 재료 표면(1830)의 내부 표면측으로부터 위킹 재료를 통과하여 이송되어, 이에 의해 저장조(1710)에 도달한다. 이와 같이, 수분 수송 서브시스템(1706)은 위킹 재료 표면(1830)을 포함하여, 수분이 이동하는 재료와 같은 재료일 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 수로(1706)에는 도관, 밸브 및/또는 펌프가 필요하지 않다. 저장조(1710)를 통한 건조된 산소 부화 공기(DOEA)의 이동은 재료 표면(1830)의 외측 대향 측면으로부터 수분을 위킹한다. 표면(1830)의 재료로부터 생성물 가스(즉, 건조된 산소 부화 공기(DOEA)) 내로의 수분의 이와 같은 재활용은 위킹 재료가 저장조측에서 건조되므로 표면(1830)에서의 위킹 재료의 성능을 증가시켜서, 위킹 재료가 습윤 평형을 달성하도록 작용함에 따라 도 20의 분리기(1704) 내의 공급 가스로부터의 수분의 추가 위킹을 촉진한다.
다른 예시적인 수분 컨디셔닝 시스템이 도 21a 및 도 21b와, 도 22에 도시되어 있다. 이들 도면은 분리기(1704)와 저장조(1710) 사이의 보다 직접적인 근접 관계를 포함하는, 도 20과 유사한 본 기술의 구현예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 분리기(1704)는 내부 층(2152), 외부 층(2150) 및 외부 멤브레인(2154) 중 2 개 이상과 같은 다수의 층을 이용하는 동심 나선형 형성체로 구성된다. 이러한 구성에서, 분리기(1704)의 층 중 2 개 이상은 이전에 설명된 바와 같은 원심 유동을 유도하는 나선형 경로를 형성하기 위해 유동 지향기의 역할을 할 수 있다. 그러면, 수분 수송 서브시스템(1706)은 내부 층(2152), 외부 층(2150) 및 외부 멤브레인(2154) 중 어느 2 개 이상을 통해 수분이 이동하는 경로의 역할을 하는, 상이한 재료일 수 있는 재료(들)의 하나 이상의 층으로 구성될 수 있다. 이와 같이, 수분 수송 서브시스템(1706)은 분리기(1704)의 일부를 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 층(2152)은 외부 층(2150)에 바로 인접할 수 있다. 일부 구현예에서, 외부 멤브레인(2154)은 외부 층(2150)에 바로 인접할 수 있다. 일부 구현예에서, 동심 나선의 내부 층(2152)은 응축 재료(예를 들어, 서큘레이터 코일)로 형성될 수 있다. 또한, 동심 나선의 외부 층(2150)은 위킹 재료로 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 내부 층(2152) 및 외부 층(2150)의 시퀀스는 내부 층(2152)이 외부 층이고 외부 층(2150)이 내부 층이도록 상호 교환될 수 있다. 동심 나선은 추가의 외부 멤브레인(2154) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 분리기(1704)는 수증기 투과성 멤브레인을 포함할 수 있다. 멤브레인은 분리기(1704)의 경로에 대한 외부 경계의 역할을 할 수 있는 원통형 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 수증기 투과성 멤브레인의 내부 표면은 분리기(1704)의 경로를 형성하는 동심 나선의 복수의 층 주위에 원통형 표면을 형성할 수 있다. 또한, 수증기 투과성 멤브레인의 외부 표면은 저장조(1710)의 경로의 원통형 내부 표면을 형성할 수 있다. 따라서, 멤브레인(2154)의 다공성 재료는 수분을 분리기(1704)로부터 저장조(1710)로 이송하기 위한 하나 이상의 덕트의 역할을 할 수 있다. 따라서, 도 20과 같이 도 21a의 저장조(1710)의 경로는 멤브레인(2154)의 외부 표면으로부터, 저장조(1710)를 통해 이동하는 생성물 가스 내로의 수분의 위킹을 허용한다. 저장조(1710)의 경로가 대체로 직접적인 경로(예를 들어, 비순환 경로)로 도시되어 있지만, 일부 구현예에서, 저장조를 통한 경로는 선택적으로, 저장조를 통한 덜 직접적인 유동(예를 들어, 나선형 유동)을 유도하기 위한 하나 이상의 유동 지향기로 구현될 수 있다. 이와 같은 유동 지향기는 저장조(1710)를 통한 나선형 경로를 형성하여 저장조(1710)의 수집된 수분과 생성물 가스 사이의 상호작용(표면 접촉)을 증가시킬 수 있다. 이와 같은 수정은 유사하게 본원에 설명된 나머지 도면(예를 들어, 도 18 내지 도 20)에 도시된 수분 컨디셔닝 시스템으로 구현될 수 있다.
도 21a의 도시된 예에서, 저장조(1710)의 경로를 통한 가스 유동 방향(화살표 DOEA)은 분리기(1704)를 통한 가스 유동 경로(화살표 PHAA)의 방향과 대체로 반대 방향으로 도시되어 있다. 그러나, 일부 구현예에서, 이와 같은 방향은 역전될 수 있다. 또한, 일부 구현예에서, 둘 모두의 유동이 대체로 공통 방향으로 이동할 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 도 22에 도시된 예시적인 수분 컨디셔닝 시스템은 도 21a의 구현예와 유사하다. 따라서, 분리기(1704)는 다수의 층을 이용하는 동심 나선형 형성체로 구성되며, 그에 따라 층들은 이전에 설명된 바와 같은 원심 유동을 유도하기 위한 나선형 경로를 형성하기 위한 유동 지향기의 역할을 한다. 그러나, 도 21a의 구현예와 달리, 도 22의 분리기(1704)는 테이퍼진 단부가 형성된 나선형 형상을 갖는다. 이에 의해 테이퍼는 유동 경로가 분리기를 통해 나선형으로 전진함에 따라 유동 경로가 중앙 영역을 향해 내향으로 나선형으로 되도록 와류 구조(예를 들어, 원추형 구조 또는 원추)를 형성한다. 이와 같은 예에서, 분리기(1704)의 제1 단부(FE)는 멤브레인(2154)의 내부 측면과 연관된 직경과 같은 외경(OD1)을 가질 수 있다. 또한, 분리기(1704)의 제2 단부(SE)는 멤브레인(2154)의 내부 측면과 연관된 다른 직경과 같은 다른 외경(OD2)을 가질 수 있다. 예를 들어, 직경(OD1 및 OD2)은 멤브레인(2154)의 내부 표면측에 의해 형성되는 분리기(1704)의 원추형 표면 내의 공동을 가로질러 연장될 수 있다. 따라서, 각각의 직경은 공동의 일 측부의 내부 표면측으로부터 공동의 타 측부의 내부 표면측으로 연장될 수 있다. 그러면, 각각의 직경은 분리기(1704)의 원추형 표면의 공동을 통과하는 원추형 표면의 중심축인 가상의 중심축(CA)을 통과할 수 있다. 이와 같은 와류 구조를 형성하기 위해, 분리기의 제1 단부와 연관된 외경(OD1)은 분리기의 제2 단부와 연관된 외경(OD2)보다 클 수 있다. 이와 같은 구조는 이 구조의 하부 부분을 향한 응축된 수분의 수분 수집을 촉진하는 것을 도울 수 있다.
POC 작동 방법
후술하는 POC(100)를 작동 및 모니터링하는 방법은 제어기(400)의 하나 이상의 프로세서(410)와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있으며, 프로세서는 POC(100)의 메모리(420)와 같은 메모리에 저장된 프로그램 명령, 예컨대 이전에 설명된 바와 같이 하나 이상의 기능 및/또는 이에 대응하는 관련 데이터를 포함하는 프로그램 명령에 의해 구성된다. 대안적으로, 설명된 방법의 단계의 일부 또는 전부는 유사하게 제어기가 송수신기(430)를 통해 연결된 외부 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 이러한 후자의 구현예에서, 프로세서(410)는 외부 컴퓨팅 디바이스에서 수행되어야 하는 해당 단계의 수행에 필요한 측정치 및 파라미터를 외부 컴퓨팅 디바이스로 전송하기 위해 POC(100)의 메모리(420)에 저장된 프로그램 명령에 의해 구성될 수 있다.
산소 발생기(100)의 주요 용도는 사용자에게 보충 산소를 제공하는 것이다. 하나 이상의 유량 설정이 산소 발생기(100)의 제어 패널(600)에서 선택될 수 있으며, 그러면 선택된 유량 설정에 따른 산소 부화 공기의 생성을 달성하도록 작동을 제어할 것이다. 일부 구현예에서, 복수의 유량 설정(예를 들어, 5 개의 유량 설정)이 구현될 수 있다. 본원에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 제어기는 선택된 유량 설정에 따른 산소 부화 공기의 전달을 달성하기 위해 하나 이상의 방출 볼러스의 크기를 조절하도록 POD(펄스형 산소 전달) 또는 수요 작동 모드를 구현할 수 있다.
전달된 산소 부화 공기의 효과를 최대화하기 위해, 제어기(400)는 산소 부화 공기의 각 볼러스의 방출을 사용자의 흡기와 동기화하도록 프로그래밍될 수 있다. 사용자가 흡기할 때 사용자에게 산소 부화 공기의 볼러스를 방출하는 것은, 예를 들어 사용자가 호기할 때, 산소를 방출하지 않음으로써 산소의 낭비를 방지할 수 있다. POD 모드로 작동하는 산소 발생기의 경우, 제어 패널(600)에서의 유량 설정은 전달된 산소의 분당 용적(분당 호흡수를 곱한 볼러스 용적), 예를 들어 0.2 LPM, 0.4 LPM, 0.6 LPM, 0.8 LPM, 1.1 LPM에 대응할 수 있다.
산소 발생기(100)에 의해 생성된 산소 부화 공기는 산소 어큐뮬레이터(106)에 저장되고, POD 모드에서 사용자가 흡기할 때 사용자에게 방출된다. 산소 발생기(100)에 의해 제공되는 산소 부화 공기의 양은 부분적으로 공급 밸브(160)에 의해 제어된다. 일 구현예에서, 공급 밸브(160)는 제어기(400)에 의해 추정된 적절한 양의 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하기에 충분한 양의 시간 동안 개방된다. 산소의 낭비를 최소화하기 위해, 사용자의 흡기 시작이 검출된 직후에 산소 부화 공기가 볼러스로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 산소 부화 공기의 볼러스는 사용자 흡기의 최초 몇 밀리초에 제공될 수 있다.
일 구현예에서, 압력 센서(194)는 사용자에 의한 흡기의 시작을 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 흡기는 압력 센서(194)를 사용하여 검출될 수 있다. 사용 시에, 산소 부화 공기를 제공하기 위한 도관(192)은 비강 기도 전달 디바이스(196) 및/또는 마우스피스(198)를 통해 사용자의 코 및/또는 입에 결합된다. 따라서, 도관(192) 내의 압력은 사용자의 기도 압력을 나타내고, 따라서 사용자 호흡작용을 나타낸다. 흡기의 시작 시에, 사용자는 코 및/또는 입을 통해 공기를 신체 내로 흡인하기 시작한다. 공기가 흡인됨에 따라, 부분적으로, 도관의 단부를 가로질러 흡인되는 공기의 벤투리 작용(venturi action)으로 인해, 도관(192)의 단부에 음압이 발생된다. 제어기(400)는 압력 센서(194)로부터의 압력 신호를 분석하여 흡기의 시작을 나타내는 압력 강하를 검출한다. 흡기 시작의 검출 시에, 공급 밸브(160)가 개방되어 어큐뮬레이터(106)로부터 산소 부화 공기의 볼러스를 방출한다. 압력의 양의 변화 또는 상승은 사용자의 호기를 나타내며, 이 때 산소 부화 공기의 방출이 중단된다. 일 구현예에서, 양의 압력 변화가 감지되는 경우, 흡기의 다음 시작이 검출될 때까지 공급 밸브(160)가 폐쇄된다. 대안적으로, 공급 밸브(160)는 볼러스 지속시간으로 알려진 사전결정된 간격 후에 폐쇄될 수 있다. 인접한 흡기 시작 사이의 간격을 측정함으로써, 사용자의 호흡수가 추정될 수 있다. 흡기 시작과 후속 호기 시작 사이의 간격을 측정함으로써, 사용자의 흡기 시간이 추정될 수 있다. 따라서, 사용자의 호흡수 또는 호흡 속도는 압력 센서 및/또는 유량 센서로부터의 신호로 검출될 수 있다.
다른 구현예에서, 압력 센서(194)는 사용자의 기도와 공압 연통하지만 전달 도관(192)과는 별도인 감지 도관에 위치될 수 있다. 따라서, 이와 같은 구현예에서, 압력 센서(194)로부터의 압력 신호는 또한 사용자의 기도 압력을 나타낸다.
일부 구현예에서, 압력 센서(194)의 감도는, 특히 압력 센서(194)가 산소 발생기(100)에 위치되고 압력차가 산소발생기(100)를 사용자에게 결합하는 도관(192)을 통해 검출되는 경우, 사용자로부터의 압력 센서(194)의 물리적 거리에 의해 영향을 받을 수 있다. 일부 구현예에서, 압력 센서(194)는 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하는 데 사용되는 기도 전달 디바이스(196)에 배치될 수 있다. 압력 센서(194)로부터의 신호는 Bluetooth™ 또는 다른 무선 기술과 같은 원격측정을 통해, 또는 유선을 통해 전자적으로 산소 발생기(100)의 제어기(400)에 제공될 수 있다.
일부 구현예에서, 검출된 사용자의 호흡수를 사용하여 추정된 것과 같은 사용자의 현재 활동 레벨이 사전결정된 임계치를 초과하는 경우, 제어기(400)는 현재 호흡수가 산소 발생기(100)의 전달 용량을 초과하고 있음을 사용자에게 경고하기 위한 알람(예를 들어, 시각적 및/또는 청각적 알람)을 구현할 수 있다. 예를 들어, 임계치는 40 회의 분당 호흡수(BPM)로 설정될 수 있다.
용어 해설
본 기술의 개시의 목적을 위해, 본 기술의 특정 형태에서, 하기의 정의 중 하나 이상이 적용될 수 있다. 본 기술의 다른 형태에서는, 대안적인 정의가 적용될 수 있다.
공기: 본 기술의 특정 형태에서, 공기는 78%의 질소(N2), 21%의 산소(O2), 및 1%의 수증기, 이산화탄소(CO2), 아르곤(Ar) 및 다른 미량 가스로 구성되는 대기를 의미하는 것으로 간주될 수 있다.
산소 부화 공기: 대기 중 산소 농도(21%)보다 높은 산소 농도, 예를 들어 적어도 약 50%의 산소, 적어도 약 60%의 산소, 적어도 약 70%의 산소, 적어도 약 80%의 산소, 적어도 약 90% 산소, 적어도 약 95% 산소, 적어도 약 98% 산소, 또는 적어도 약 99% 산소를 갖는 공기. "산소 부화 공기"는 때때로 "산소"로 축약된다.
의료용 산소: 의료용 산소는 80% 이상의 산소 농도를 갖는 산소 부화 공기로서 정의된다.
주변: 본 기술의 특정 형태에서, 용어 주변은 (i) 치료 시스템 또는 사용자의 외부, 및 (ii) 치료 시스템 또는 사용자의 바로 주위를 의미하는 것으로 간주될 것이다.
유량: 단위 시간 당 전달되는 공기의 용적(또는 질량). 유량은 순간적인 양을 지칭할 수 있다. 일부 경우에서, 유량에 대한 언급은 스칼라 양, 즉 크기만을 갖는 양에 대한 언급일 것이다. 다른 경우에, 유량에 대한 언급은 벡터 양, 즉 크기 및 방향 모두를 갖는 양에 대한 언급일 것이다. 유량에는 기호 Q가 주어질 수 있다. '유량'은 때때로 단순히 '유동' 또는 '공기 유동'으로 축약된다.
환자: 호흡 장애를 앓고 있는지 여부에 관계없이, 사람.
압력: 단위 면적 당 힘. 압력은 cmH2O, g·f/cm2, 및 헥토파스칼을 포함하는 단위 범위로 표현될 수 있다. 1 cmH2O는 1 g·f/cm2와 동일하고, 대략 0.98 헥토파스칼(1 헥토파스칼 = 100 Pa = 100 N/m2 = 1 밀리바 ~ 0.001 atm)이다. 본 명세서에서, 달리 언급되지 않는 한, 압력은 cmH2O의 단위로 주어진다.
포트, 오리피스, 개구: "포트", "오리피스" 및 "개구"는 상호 교환 가능하게 사용된다.
일반 비고
본원에 사용된 바와 같은 용어 "결합된"은 하나 이상의 물체 또는 구성요소 사이의 직접 연결 또는 간접 연결(예를 들어, 하나 이상의 개재 연결)을 의미한다. 문구 "연결된"은 물체 또는 구성요소가 서로 직접 연결되도록 물체 또는 구성요소 사이의 직접 연결을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 문구 디바이스를 "얻는"은 해당 디바이스가 획득되거나 구성되는 것을 의미한다.
본 개시에서는, 특정 미국 특허, 미국 특허 출원, 및 다른 자료(예를 들어, 논문)가 참조로 포함되어 있다. 그러나, 이와 같은 미국 특허, 미국 특허 출원 및 다른 자료의 텍스트는 이와 같은 텍스트와 본원에 기재된 다른 진술 및 도면 사이에 충돌이 존재하지 않는 범위에서만 참조로 포함된다. 이와 같은 충돌이 있는 경우에는, 이와 같이 참조로 포함된 미국 특허, 미국 특허 출원 및 다른 자료에서의 이와 같은 충돌되는 임의의 텍스트는 명확하게 본 특허에 참조로 포함되지 않는다.
기타 비고
문맥상 달리 명확하게 지시되지 않는 한, 그리고 값의 범위가 제공되는 경우, 해당 범위의 상한과 하한 사이의 하한 단위의 1/10까지의 각 개재 값, 및 언급된 해당 범위의 임의의 다른 언급 또는 개재된 값은 본 기술 내에 포함되는 것으로 이해된다. 개재 범위에 독립적으로 포함될 수 있는 이러한 개재 범위의 상한 및 하한은 또한, 언급된 범위에서의 임의의 구체적으로 배제된 한계를 조건으로 하여, 본 기술 내에 포함된다. 언급된 범위가 한계들 중 하나 또는 모두를 포함하는 경우, 이러한 포함된 한계들 중 어느 하나 또는 모두를 배제하는 범위도 또한 본 기술에 포함된다.
또한, 값 또는 값들이 본 기술의 일부로서 구현되는 것으로 본원에서 언급되는 경우, 이와 같은 값은 달리 언급되지 않는 한 근사치일 수 있고, 이와 같은 값은 실제 기술적 구현이 이를 허용하거나 요구할 수 있는 정도까지 임의의 적합한 유효 자릿수로 이용될 수 있는 것으로 이해된다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 설명된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법 및 재료가 또한 본 기술의 실시 또는 테스트에 사용될 수 있지만, 본원에서는 제한된 수의 예시적인 방법 및 재료만이 설명된다.
특정 재료가 구성요소를 구성하는 데 사용되는 것으로 식별되는 경우, 유사한 특성을 가진 명백한 대체 재료가 대체물로 사용될 수 있다. 또한, 달리 명시되지 않는 한, 본원에 설명된 임의의 구성요소 및 모든 구성요소가 제조될 수 있는 것으로 이해되며, 그에 따라 함께 또는 개별적으로 제조될 수 있다. 본원 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는, 문맥상 달리 명백하게 지시되지 않는 한, 복수 등가물을 포함한다는 점에 유의해야 한다.
본원에 언급된 모든 간행물은 해당 간행물의 주제인 방법 및/또는 재료를 개시 및 설명하기 위해 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 본원에서 논의된 간행물은 본 출원의 출원일 이전에 그들의 개시를 위해서만 제공된다. 본원의 어떠한 것도 본 기술이 선행 발명으로 인해 이와 같은 간행물보다 선행할 자격이 없다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 제공된 공개 날짜는 실제 공개 날짜와 상이할 수 있으며, 이는 독자적으로 확인될 필요가 있을 수 있다.
용어 "포함한다" 및 "포함하는"은 비배타적인 방식으로 요소, 구성요소 또는 단계를 언급하는 것으로 해석되어야 하며, 이는 언급된 요소, 구성요소 또는 단계가 명시적으로 언급되지 않은 다른 요소, 구성요소 또는 단계와 함께 존재하거나 사용되거나, 이들과 조합될 수 있음을 나타낸다.
상세한 설명에 사용된 주제목은 독자의 참조 용이화를 위해서만 포함되며, 본 개시 또는 청구범위 전체에 걸쳐 발견되는 주제를 제한하는 데 사용되어서는 안 된다. 주제목은 청구범위 또는 청구 한정의 범위를 해석하는 데 사용되어서는 안 된다.
본원의 기술이 특정 예를 참조하여 설명되었지만, 이들 예는 단지 본 기술의 원리 및 응용을 예시하는 것으로 이해되어야 한다. 일부 경우에, 용어 및 부호는 기술을 실시하는 데 요구되지 않은 특정 세부사항을 암시할 수 있다. 예를 들어, 용어 "제1" 및 "제2"가 사용될 수 있지만, 이들은 달리 명시하지 않는 한, 임의의 순서를 나타내는 것으로 의도되지 않고, 별개의 요소를 구별하는 데 이용될 수 있다. 더욱이, 방법에서의 프로세스 단계들이 순서대로 설명되거나 예시될 수 있지만, 이와 같은 순서는 필수적인 것은 아니다. 당업자는 이와 같은 순서가 수정될 수 있고/있거나 그 양태가 동시에 또는 심지어 동기적으로 수행될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
따라서, 예시적인 예에 대해 많은 수정이 이루어질 수 있고, 다른 배열이 본 기술의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 고안될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 기술의 다양한 양태의 추가 수정 및 대안적인 구현예는 본 설명을 고려하여 당업자에게 명백할 수 있다. 따라서, 본 설명은 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하며, 본 기술을 수행하는 일반적인 방식을 당업자에게 교시하기 위한 것이다. 본원에 도시 및 설명된 본 기술의 형태는 구현예로서 간주되어야 한다는 것이 이해되어야 한다. 요소 및 재료가 본원에 예시 및 설명된 것으로 대체될 수 있고, 부품 및 프로세스가 역전될 수 있고, 본 기술의 특정 특징이 독립적으로 이용될 수 있으며, 이 모두는 본 기술의 설명에 대한 이익을 얻은 후에 당업자에게 명백할 것이다. 첨부된 청구범위에 기술된 바와 같은 본 기술의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 본원에 설명된 요소에 변경이 이루어질 수 있다.
부호 목록
산소 발생기 100
입구 101
압축 시스템 입구 105
입구 105
어큐뮬레이터 106
어큐뮬레이터 압력 센서 107
머플러 108
밸브 122
밸브 124
필터 129
출구 130
밸브 132
머플러 133
밸브 134
백삼십오 135
스프링 배플 139
배플 139
체크 밸브 142
체크 밸브 144
유동 제한기 151
밸브 152
유동 제한기 153
밸브 154
유동 제한기 155
공급 밸브 160
팽창 챔버 162
산소 센서 165
방출기 166
수신기 168
외부 하우징 170
팬 172
출구 173
출구 포트 174
유동 제한기 175
전원 공급장치 180
유량 센서 185
필터 187
커넥터 190
도관 192
압력 센서 194
기도 전달 디바이스 196
마우스피스 198
압축 시스템 200
속도 센서 201
압축기 210
압축기 출구 212
모터 220
전기자 230
외부 전기자 230
공기 이송 디바이스 240
압축기 출구 도관 250
캐니스터 조립체 300
캐니스터 302
캐니스터 304
공기 입구 306
하우징 310
베이스 315
밸브 시트 322
출구 325
가스 327
도관 330
밸브 시트 332
애퍼처 337
도관 342
도관 344
도관 346
개구 375
제어기 400
프로세서 410
메모리 420
송수신기 430
하우징 구성요소 510
도관 530
도관 532
도관 534
개구 542
개구 544
밸브 시트 552
밸브 시트 554
제어 패널 600
입력 포트 605
전원 버튼 610
유량 설정 버튼 620
유량 설정 버튼 622
버튼 624
버튼 626
활성 모드 버튼 630
모드 버튼 635
고도 버튼 640
배터리 체크 버튼 650
LED 655
캐니스터 702
캐니스터 704
입구 706
입구 708
출구 710
출구 712
메커니즘 800
매니폴드 804
용기 부분 1504
캡 부분 1508
장착 플랜지 1510
플랜지 부분 1511
격실 1602
포털 1604
매니폴드 1606
출구 커플링 1608
커플링 1609
냉각 시스템 출구 1671
배터리 격실 1665
덮개 1666
배터리 격실 덮개 1667
버튼 1669
포트 1673
제거 가능한 패널 1675
냉각 시스템 입구 1677
오염물질 여과 모듈 1702
수분 분리 서브시스템 1704
수분 수송 서브시스템 1706
농축 서브시스템 1708
수분 격납 모듈 1710
유동 지향기 1820
나선형 유동 경로 1822
재료 표면 1830
가열 요소 1860
응축기 코일 1940
외부 층 2150
내부 층 2152
외부 멤브레인 2154

Claims (24)

  1. 산소 발생기로서,
    상기 산소 발생기 내로 공급 가스의 유동을 유도하도록 구성된 모터 작동식 압축기를 포함하는 압축 시스템;
    상기 압축 시스템과 결합된 하나 이상의 체 베드;
    상기 압축 시스템으로부터의 제1 경로로서, 상기 제1 경로는 상기 압축 시스템으로부터 상기 공급 가스를 수용하도록 구성되고, 상기 제1 경로는 수분 감소된 공급 가스를 생성하기 위해 상기 공급 가스로부터 수분을 흡출하도록 구성되고, 상기 제1 경로는 상기 수분 감소된 공급 가스를 상기 하나 이상의 체 베드로 인도하도록 추가로 구성되며, 상기 하나 이상의 체 베드는 상기 수분 감소된 공급 가스로 산소 부화 공기를 생성하도록 구성되는, 제1 경로;
    상기 하나 이상의 체 베드로부터 생성된 산소 부화 공기를 수용하도록 구성된 어큐뮬레이터;
    상기 어큐뮬레이터로부터의 제2 경로로서, 상기 제2 경로는 가습된 산소 부화 공기를 생성하기 위해 흡출된 수분을 상기 생성된 산소 부화 공기에 인가하도록 구성되는, 제2 경로;
    상기 흡출된 수분을 상기 제1 경로로부터 상기 제2 경로로 이송하도록 구성된 제3 경로; 및
    상기 제2 경로와 결합되고, 상기 산소 발생기로부터 상기 가습된 산소 부화 공기를 사용자에게 방출하도록 구성된 출구를 포함하는, 산소 발생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 경로는 상기 공급 가스로부터 수분을 분리하기 위해 상기 압축 시스템으로부터 수용된 상기 공급 가스의 원심 유동을 유도하도록 구성되는, 산소 발생기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 경로는 나선형 유동 경로를 포함하는, 산소 발생기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 경로는, (a) 스핀 유도기, (b) 하나 이상의 유동 지향기, 및 (c) 볼류트 중 하나 이상을 포함하는, 산소 발생기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 경로는 테이퍼진 와류부를 포함하는, 산소 발생기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 경로는 상기 공급 가스로부터 수분을 흡출하기 위한 수분 심지를 포함하는, 산소 발생기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 경로는 수증기 투과성 멤브레인의 표면을 포함하는, 산소 발생기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 경로는 응축기를 포함하는, 산소 발생기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 응축기는 응축 재료를 포함하는, 산소 발생기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 응축기는 응축 코일을 포함하는, 산소 발생기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 응축 코일 내에서 유체를 순환시키기 위한 서큘레이터를 추가로 포함하는, 산소 발생기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 경로는 패스오버 가습기로서 구성된 격납 탱크를 포함하는, 산소 발생기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제3 경로는 상기 흡출된 수분을 상기 격납 탱크로 이송하도록 구성되는, 산소 발생기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제3 경로는 하나 이상의 액체 수송 구성요소를 추가로 포함하며, 상기 하나 이상의 액체 수송 구성요소는, (a) 밸브; (b) 도관, 및 (c) 펌프 중 하나 이상을 포함하고, 상기 하나 이상의 액체 수송 구성요소는 상기 격납 탱크로의 상기 흡출된 수분의 이송을 유도하도록 구성되는, 산소 발생기.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제3 경로는 하나 이상의 도관을 포함하는, 산소 발생기.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 경로는 복수의 층을 포함하는 동심 나선으로 형성되는, 산소 발생기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 복수의 층 중 제1 층은 응축기 재료를 포함하는, 산소 발생기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복수의 층 중 제2 층은 위킹 재료를 포함하는, 산소 발생기.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 층은 내부 층 및 외부 층을 포함하는, 산소 발생기.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 층은 수증기 투과성 멤브레인을 추가로 포함하는, 산소 발생기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 수증기 투과성 멤브레인의 내부 표면은 상기 동심 나선의 복수의 층 주위에 원통형 표면을 형성하는, 산소 발생기.
  22. 제21항에 있어서, 상기 수증기 투과성 멤브레인의 외부 표면은 상기 제2 경로에 수집기를 형성하는, 산소 발생기.
  23. 산소 발생기로서, 상기 산소 발생기의 가스 흡착 프로세스에 인가되는 공급 가스로부터 수분을 제거하고, 제거된 수분을, 상기 가스 흡착 프로세스로부터 축적된 산소 부화 공기에 재인가하도록 구성되는, 산소 발생기.
  24. 휴대용 산소 발생기 장치로서,
    가스 분리 수단;
    상기 가스 분리 수단 내로 공급 가스를 공급하기 위한 수단;
    상기 가스 분리 수단으로부터 산소 부화 공기를 수용하기 위한 축적 수단;
    상기 공급 가스로부터 수분을 제거하기 위한 제습 수단;
    상기 산소 부화 공기를 가습하기 위해 제거된 수분을 재활용하기 위한 가습 수단; 및
    가습된 산소 부화 공기를 사용자에게 제공하기 위한 출구 수단을 포함하는, 휴대용 산소 발생기 장치.
KR1020227038436A 2020-04-06 2021-03-26 수분 관리기능을 갖는 산소 발생기 KR20220165264A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SG10202003154R 2020-04-06
SG10202003154R 2020-04-06
PCT/SG2021/050169 WO2021206628A1 (en) 2020-04-06 2021-03-26 Oxygen concentrator with moisture management

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220165264A true KR20220165264A (ko) 2022-12-14

Family

ID=78026169

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227038436A KR20220165264A (ko) 2020-04-06 2021-03-26 수분 관리기능을 갖는 산소 발생기

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230132087A1 (ko)
EP (1) EP4132621A4 (ko)
JP (1) JP2023521741A (ko)
KR (1) KR20220165264A (ko)
CN (1) CN115867342A (ko)
WO (1) WO2021206628A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024089706A1 (en) * 2022-10-25 2024-05-02 Sumitra Gantayet Tropicalised and sustainable oxygen concentrator for medical applications

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7273051B2 (en) * 2004-01-22 2007-09-25 Air Products And Chemicals, Inc. Dual mode medical oxygen concentrator
US7913497B2 (en) * 2004-07-01 2011-03-29 Respironics, Inc. Desiccant cartridge
US20090205493A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-20 Thompson Loren M Method of removing water from an inlet region of an oxygen generating system
GB0919903D0 (en) * 2009-11-13 2009-12-30 Cambridge Design Res Llp Ventilator gas humidification device
AU2013328916A1 (en) * 2012-10-12 2015-05-14 Inova Labs, Inc. Oxygen concentrator systems and methods
JP5499265B1 (ja) * 2013-08-01 2014-05-21 ブレステクノロジー株式会社 酸素濃縮装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023521741A (ja) 2023-05-25
CN115867342A (zh) 2023-03-28
US20230132087A1 (en) 2023-04-27
EP4132621A1 (en) 2023-02-15
EP4132621A4 (en) 2024-04-24
WO2021206628A1 (en) 2021-10-14
WO2021206628A9 (en) 2022-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7086146B2 (ja) 酸素濃縮器システムおよび方法
JP2023138851A (ja) 酸素富化ガス送達のための方法およびシステム
KR20230006818A (ko) 휴대용 산소 발생기의 전력 관리
WO2021056065A1 (en) Methods and apparatus for control of an oxygen concentrator
US20230012016A1 (en) Oxygen tank with improved oxygen storage
KR20220165264A (ko) 수분 관리기능을 갖는 산소 발생기
US20230088367A1 (en) Oxygen concentrator with removable sieve bed canister assembly
US20220379066A1 (en) Methods and apparatus for control of oxygen concentrator
US20230149655A1 (en) Methods and apparatus for providing concentrated therapy gas for a respiratory disorder
US20230112985A1 (en) Breath detection with movement compensation
KR20230047364A (ko) 산소 농축기의 동작 제어 방법 및 장치
US20230104813A1 (en) Oxygen concentrator with a user-replaceable desiccant receptacle
US20220257895A1 (en) Efficient vacuum pressure swing adsorption systems and methods