具有标识装置的筛床组件的制作方法

具有标识装置的筛床组件
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年12月31日提交的美国临时专利申请no.62/955,765的权益及优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
3.本发明总体上涉及便携式氧浓缩器(poc)，并且更具体地涉及具有用于追踪poc中的筛床组件的使用的标识装置的筛床组件。


背景技术：

4.有许多用户需要补充氧气作为长期氧气治疗(ltot)的一部分。目前，接受ltot的绝大多数用户被诊断为属于慢性阻塞性肺病(copd)的一般类别。这种一般诊断包括常见疾病，如慢性支气管炎、肺气肿和相关的肺部病症。其他用户也可能需要补充氧气，例如维持升高活动水平的肥胖个体，患有囊性纤维化的用户或患有支气管肺发育不良的婴儿。
5.医生可以为这些用户开出氧浓缩器或便携式医用氧气箱的处方。通常规定特定的连续氧气流速(例如，1升每分钟(lpm)、2lpm、3lpm等)。该领域的专家还认识到，锻炼为这些用户提供了长期的好处，可以减缓疾病的进展，提高生活质量并延长用户的寿命。然而，大部分固定形式的锻炼，例如踏车和固定自行车，对于这些患者来说是过于费力的。因此，人们早就认识到需要移动性。直到最近，这种移动性已经通过使用安装在具有小推车轮的手推车上的小型压缩氧气罐或气瓶而变得容易。这些罐的缺点是它们包含有限量的氧，它们较重，当安装时重量约为50磅。
6.氧浓缩器已经使用了约50年，以通过富氧气体向患有呼吸功能不全的用户提供补充氧气。用于提供这些流速的传统氧浓缩器体积庞大且笨重，使得普通的走动活动变得困难且不切实际。近来，制造大型固定式家用氧浓缩器的公司开始开发便携式氧浓缩器(poc)。poc的优点在于它们理论上可以无限供应富氧气体。为了使这些装置更小用于移动性，生产富氧空气所需的各种系统都被浓缩了。
7.氧浓缩器可以实施诸如真空摆动吸附(vsa)、压力摆动吸附(psa)或真空压力摆动吸附(vpsa)的产生富氧空气。例如，摆动吸附(psa)涉及使用压缩机来增加罐(称为筛床)内的气体压力，罐包含气体分离吸附剂的颗粒，气体分离吸附剂比氧更强烈地吸引氮气。环境空气通常包括大约78％的氮气和21％的氧气，余量由氩气、二氧化碳、水蒸气和其他痕量气体组成。如果进料气体混合物例如空气在压力下通过筛床，则部分或全部氮气将被筛床吸附，并且从容器出来的气体将富含氧气。当筛床达到其吸附氮气的能力的终点时，可以通过降低压力使其再生，从而释放所吸附的氮气。然后准备进行另一“psa循环”以产生富氧气体，例如富氧空气。通过在双罐系统中交替罐，一个罐可以浓缩氧气(所谓的“吸附阶段”)，而另一个罐被净化(“净化阶段”)。这种交替导致氧气与氮气的连续分离。以这种方式，氧气可以连续地从空气中浓缩出来，用于各种用途，包括向用户提供补充氧气。关于氧浓缩器的更多细节可以在例如2009年3月12日公开的题为“氧浓缩器装置和方法”的美国公开专利申
请no.2009-0065007中找到，其通过引用并入本文。
8.真空摆动吸附(vsa)提供了替代的气体分离技术。vsa通常使用真空装置通过筛床的分离过程抽取气体，该真空例如配置为用筛床产生真空的压缩机。真空摆动吸附(vpsa)可理解为使用组合的真空和加压技术的混合系统。例如，vpsa系统可以对用于分离过程的筛床加压，并且还施加真空以净化床。
9.poc中使用的气体分离吸附剂对水具有非常高的亲和力。这种亲和力是如此之高以至于它克服了氮亲和力，并且因此当在进料气体流(如环境空气)中水蒸气和氮两者都可用时，吸附剂将优先吸附水蒸气而不是氮。此外，当其被吸附时，水不像氮那样容易解吸。结果，水分子甚至在再生之后仍保持吸附，并因此阻挡氮的吸附位点。通过在筛床中添加干燥剂材料可以实现这种效果的一些降低。然而，随着时间和使用，干燥剂变得饱和，并且水积聚在吸附剂上，这对于氮吸附变得越来越低效，达到需要更换筛床的程度，因为不会发生进一步的氧浓缩。这种筛床可称为耗尽或失活的。
10.目前不可能追踪单独生产的筛床及其用途。因此，供应商通常可以替换整批筛床作为维护计划的一部分，而不是替换单个筛床。这样的实践浪费了资源，因为被替换的批次中的某些筛床可能不会被耗尽，因为基于poc的使用，每个单独的筛床可能具有不同的耗尽速率。此外，筛床可在制造批次之间变化，并且目前无法基于筛床的使用来确定是否存在生产问题。
11.因此，需要一种允许确定安装在氧浓缩器中的筛床的唯一标识数据的系统。还需要从筛床收集数据以确定制造批次中的生产质量。


技术实现要素：

12.本发明涉及一种用于追踪氧浓缩器中筛床组件的使用的系统。将诸如标记、符号或代码等格式的唯一标识数据分配给每个筛床组件，使得标识数据能够唯一地标识筛床组件。这样，标识数据是唯一的，因为它与特定的筛床组件相关联，而不与其他筛床组件相关联。标记或代码可以包括至少一个数字、至少一个字母字符或其组合。唯一标识数据可以是唯一序列号或唯一随机数。例如，当唯一标识数据是序列号时，序列号被记录在筛床组件上的诸如射频识别(rfid)标签的标签装置中。当筛床组件安装在氧浓缩器中时，诸如氧浓缩器上的rfid读取器之类的读取器可以从标签装置读取序列号。一旦rfid读取器收集标识数据(或标识信息)，如筛床组件的唯一序列号，则标识信息就被上载到远程外部装置，如云服务器，其中云服务器包括数据库。这样，可以在稍后的时间点收集和分析信息。例如，关于筛床组件的来源(例如筛床组件的批号)和更换筛床组件的频率的信息可被追踪并与氧浓缩器中筛床组件的使用相关。
13.一个公开的示例是筛床组件监控系统。系统具有筛床组件，筛床组件包括具有进口的罐；吸附材料，用来在摆动吸附过程中从压缩空气产生富氧空气；以及标识装置，其包括标识所述筛床组件的唯一标识数据。该系统具有：氧浓缩器，氧浓缩器具有向罐的进口供应压缩空气的压缩机，控制器，收发器，和可操作以从标识装置读取标识数据的读取器。控制器可操作以读取标识数据并经由收发器传输所读取的标识数据。所述系统还具有可操作以从收发器接收所读取的标识数据的远程外部装置。
14.在所公开的示例性筛床组件监控系统的另一实现方式中，标识装置是向读取器发
送rfid信号的rfid标签或向读取器发送nfc信号的nfc标签中的一种。在另一实现方式中，氧浓缩器进一步包括保持机构以保持筛床组件。控制器基于由读取器接收的信号强度确定筛床组件是否正确地安装在保持机构中。在另一实现方式中，远程外部装置是便携式计算装置。在另一实现方式中，远程外部装置是基于云的服务器。在另一实现方式中，示例性筛床组件监控系统包括具有与筛床组件相关的制造信息的数据库。基于云的服务器将读取的标识数据与关于筛床组件的制造信息相关联。在另一实现方式中，示例性筛床组件监控系统包括具有关于氧浓缩器的操作信息的数据库。控制器收集关于氧浓缩器的操作信息，并通过收发器将收集的操作信息发送到基于云的服务器。基于云的服务器将读取的标识数据与收集的操作信息相关联。在另一实现方式中，远程外部装置预测筛床组件的寿命终点，并将预测的寿命终点与读取的标识数据相关联。在另一实现方式中，标识装置是包括标识数据的图形的标签，读取器是光学扫描仪。在另一实现方式中，标识装置是可读和可写存储器装置。
15.另一个公开的示例是筛床组件，其包括具有进口的罐和用于在摆动吸附过程中从压缩空气产生富氧空气的吸附材料，其中吸附材料在罐内。该组件进一步包括标识装置，标识装置包括用于筛床组件的标识数据。标识数据能够唯一地标识筛床组件。标识装置配置为允许读取器从标识装置读取标识数据。
16.在所公开的示例性筛床组件的另一实现方式中，标识装置是向读取器发送rfid信号的rfid标签或向读取器发送nfc信号的nfc标签中的一种。在另一实现方式中，标识装置是存储器装置。在另一实现方式中，标识装置是eeprom。
17.另一个公开的示例是追踪用于安装在氧浓缩器中的筛床组件的方法。包括关于筛床组件的标识数据的标识装置附接到筛床组件上。标识数据唯一地标识筛床组件。经由读取器从标识装置读取标识数据。读取的标识数据存储在数据库中。
18.在所公开的示例方法的另一实现方式中，在制造设施处执行读取。在另一实现方式中，由氧浓缩器上的读取器执行读取。在另一实现方式中，方法包括经由氧浓缩器上的收发器将读取的标识数据发送到服务器。在另一实现方式中，该方法包括将读取的标识数据与关于筛床组件的制造信息相关联。在另一实现方式中，该方法包括从氧浓缩器收集操作数据；将所收集的操作数据传输到数据库；以及将所读取的标识数据与所收集的操作信息相关联。在另一实现方式中，标识装置是向读取器发送rfid信号的rfid标签或向读取器发送nfc信号的nfc标签中的一种。在另一实现方式中，标识装置是包括标识数据的图形的标签，并且其中读取器是光学扫描仪。在另一实现方式中，该方法包括预测筛床组件的寿命终点；以及将所预测的寿命终点与所读取的标识数据相关联。在另一实现方式中，筛床组件包括存储标识数据的可读和可写存储器装置。
19.另一个公开的示例是氧浓缩器，其具有用于保持筛床组件的保持机构，筛床组件具有带有吸附材料的罐和包括唯一地标识筛床组件的标识数据的标识装置。氧浓缩器包括压缩系统，压缩系统包括联接到罐的压缩机。压缩机压缩空气用于罐在摆动吸附过程中产生富氧空气。氧浓缩器包括可操作以从标识装置读取标识数据的读取器和收发器。控制器联接到读取器和收发器。控制器使读取器读取标识数据并通过收发器将读取的标识数据发送到远程外部装置。
20.在所公开的氧浓缩器的另一实现方式中，标识装置是向读取器发送rfid信号的
rfid标签或向读取器发送nfc信号的nfc标签中的一种。在另一实现方式中，氧浓缩器包括印刷电路板，印刷电路板包括与保持机构成固定关系的控制器和读取器。控制器基于由读取器接收的信号强度确定筛床组件是否正确地安装在保持机构中。在另一实现方式中，远程外部装置是基于云的服务器。在另一实现方式中，远程外部装置是便携式计算装置。在另一实现方式中，远程外部装置可操作以预测筛床组件的寿命终点，并将预测的寿命终点与读取的标识数据相关联。在另一实现方式中，标识装置是可读和可写存储器装置。
21.以上概述并非旨在表示本发明的每个实施方案或每个方面。更确切地说，前述发明内容仅提供本文阐述的一些新颖方面和特征的示例。当结合附图和所附权利要求书时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将从用于实施本发明的代表性实施方案和模式的以下详细描述中变得显而易见。
附图说明
22.从以下对示范性实施例的描述连同参考附图将更好地理解本发明，在附图中：
23.图1a描绘了根据本技术的一种形式的氧浓缩器；
24.图1b是图1a的氧浓缩器的部件的示意图；
25.图1c是图1a的氧浓缩器的主要部件的侧视图；
26.图1d是图1a的氧浓缩器的压缩系统的透视侧视图；
27.图1e是包括热交换导管的压缩系统的侧视图；
28.图1f是图1a的氧浓缩器的示例性出口部件的示意图；
29.图1g描绘了用于图1a的氧浓缩器的出口导管；
30.图1h描绘了用于图1a的氧浓缩器的替代出口导管；
31.图1i是用于图1a的氧浓缩器的分解的罐系统的透视图；
32.图1j是图1i的罐系统的端视图；
33.图1k是图1j中所示的罐系统端部的组装视图；
34.图1l是图1i的罐系统相对图1j和1k所示的罐系统的相对端的视图；
35.图1m是图1l中所示的罐系统端部的组装视图；
36.图1n是可以与图1a的氧浓缩器通信的示范性装置的通信安排的框图；
37.图1o描绘了用于图1a的氧浓缩器的示例控制面板；
38.图2a是包括在筛床组件的顶表面上的标识装置的示例筛床组件的透视图；
39.图2b是图2a的示例筛床组件的俯视图；
40.图2c是图2a的示例性筛床组件的仰视图；
41.图3是使用图2a-2c中的筛床组件通过poc从安装的筛床组件读取标识信息的系统的框图；以及
42.图4是允许针对poc追踪筛床组件的poc部件监控系统的框图。
43.本发明容许各种修改和替代形式。已经在附图中以示例的方式示出了一些代表性实施例，并且将在本文中对其进行详细描述。然而，应当理解，本发明并不限于所公开的特定形式。相反，本发明将覆盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
44.本发明可以以许多不同的形式实施。代表性实施例在附图中示出，并且将在本文中详细描述。本发明是本发明的原理的示例或说明，并且不旨在将本发明的广义方面限于所说明的实施方案。就此而言，例如在摘要、发明内容和详细描述部分中公开的但未在权利要求书中明确阐述的要素和限制不应通过隐含、推论或其他方式单独地或共同地并入权利要求书中。为了本详细描述的目的，除非特别声明，单数包括复数，反之亦然；并且词语“包括”意指“包括但不限于”。此外，例如，在本文中可使用近似词，诸如“大约”、“几乎”、“基本上”、“约”等，以表示“处于”、“接近”、或“接近处于”、或“在
…
3-5％内”或“在可接受的制造公差内”或其任何逻辑组合。
45.本发明涉及使用筛床组件的便携式氧浓缩器系统，该筛床组件具有诸如射频标识(rfid)标签或近场通信(nfc)标签的标识标签装置(或标签装置或标识装置)，该标识标签装置对与筛床组件相关联的唯一标识数据进行编码。因此，标识数据能够唯一地标识筛床组件。唯一标识数据可以以信号的形式发送，或者以标记、符号或代码的形式可视地读取。标识数据可以包括至少一个数字、至少一个字母字符或其组合。唯一标识数据可以是唯一序列号或唯一随机数。包括筛床组件的标识数据的标识装置可以在筛床组件的外表面上。当筛床组件附接到氧浓缩器时，标识装置可位于读取器附近。读取器可以安装在用于氧浓缩器的印刷电路板组件(pcba)上，或者可以是独立的读取器。读取器配置为使得它可以读取筛床组件上的标签装置，从而获得唯一的标识数据。换句话说，读取器可用于从标识装置读取标识数据。氧浓缩器的控制器然后可以将标识数据发送到远程外部装置，例如基于云的服务器(或服务器)。换言之，控制器可操作以读取标识数据并经由收发器将读取的标识数据发送到诸如基于云的服务器的远程外部装置。远程外部装置可操作以从收发器接收所读取的标识数据。基于云的服务器(或服务器)可以是远程服务器。筛床组件的标识数据的自动收集允许标识与来自氧浓缩器的操作数据以及制造数据相关。
46.该系统可选择地检测筛床组件是否正确安装。这是因为控制器可操作以基于由读取器接收的信号强度来确定筛床组件是否正确安装。例如，当使用诸如rfid标签的标签装置和诸如rfid读取器的读取器时，来自rfid标签的rf信号的质量可以是筛床组件被正确安装的指示。rf信号的质量可以与由rfid读取器接收的rf信号的强度相关。这样，由rfid读取器接收的rf信号的强度可允许系统检测筛床组件是否正确安装。当标签设备是nfc标签并且读取器是nfc读取器时，来自nfc读取器的nfc信号的质量可以与由nfc读取器接收的nfc信号的强度相关。这样，由nfc读取器接收的nfc信号的强度可允许系统检测筛床组件是否正确安装。
47.本技术的示例氧浓缩器可以相对于附图的示例来考虑。本技术的示例可以用以下结构和操作中的任一个来实现。可以理解，在图3-4所示的氧浓缩器100’中也可以在氧浓缩器100的各种结构和操作找到。
48.图1a至1o示出了氧浓缩器100的实施方式。氧浓缩器100可在空气流中浓缩氧气以向用户提供富氧空气。氧浓缩器100可以是便携式氧浓缩器。例如，氧浓缩器100可具有允许氧浓缩器用手和/或在携带箱中携带的重量和尺寸。在一种实现方式中，氧浓缩器100具有小于约20磅、小于约15磅、小于约10磅、或小于约5磅的重量。在一种实现方式中，氧浓缩器100具有小于约1000立方英寸、小于约750立方英寸、小于约500立方英寸、小于约250立方英
寸、或小于约200立方英寸的体积。
49.如本文所述，氧浓缩器100使用摆动吸附(psa)工艺(其是循环的)来产生富氧空气。然而，在其他实现方式中，氧浓缩器100可以被修改成使得它使用循环真空摆动吸附(vsa)过程或循环真空摆动吸附过程(vpsa)来产生富氧空气。
50.图1a描绘了氧浓缩器100的壳体170的实现方式。在一些实现方式中，壳体170可以由轻质塑料构成。壳体170包括：压缩系统入口105，在壳体170的每一端的冷却系统被动入口101和出口173，出口174和控制面板600。入口101和出口173允许冷却空气进入壳体，流过壳体，并离开壳体170的内部，以帮助冷却氧浓缩器100。压缩系统入口105允许空气进入压缩系统。出口174用于附接导管以向用户提供由氧浓缩器100产生的富氧空气。
51.图1b示出了根据实现方式的诸如氧浓缩器100的氧浓缩器的气动系统的示意图。气动系统可将氧气集中在空气流中，以将富氧空气提供给出口系统(如下所述)。
52.富氧空气可以通过对罐302和304中的环境空气加压而由环境空气产生，罐包含气体分离吸附剂并因此被称为筛床。可用于氧浓缩器中的气体分离吸附剂能够从空气流中至少分离氮气以产生富氧空气。气体分离吸附剂的示例包括能够从空气流中分离氮气的分子筛。可用于氧浓缩器中的吸附剂的示例包括但不限于沸石(天然的)或合成的结晶铝硅酸盐，其在高压下从空气流中分离氮气。可使用的合成结晶铝硅酸盐的示例包括但不限于：oxysiv吸附剂，购自环球油品公司(uop llc)，伊利诺斯州德斯普兰斯(des plaines)；sylobead吸附剂，购自w.r.grace&co，马里兰州哥伦比亚；siliporite吸附剂，购自cecas.a.，法国巴黎；zeochem吸附剂，购自zeochem ag，瑞士uetikon；和aglilsx吸附剂，购自空气化工产品有限公司(air products and chemicals)，宾夕法尼亚州艾伦镇。
53.如图1b所示，空气可以通过空气入口105进入气动系统。空气可以通过压缩系统200吸入空气入口105。压缩系统200可以从氧浓缩器的周围吸入空气并压缩空气，迫使压缩空气进入罐302和304中的一个或两个。在一种实现方式中，入口消声器108可以联接到空气入口105，以减少由压缩系统200将空气吸入氧浓缩器所产生的声音。在一种实现方式中，入口消声器108可以减少湿气和声音。例如，吸水材料(例如聚合物吸水材料或沸石材料)可用于从进入的空气中吸收水，并降低进入空气入口105的空气的声音。
54.压缩系统200可包括配置为压缩空气的一个或多个压缩机。由压缩系统200产生的加压空气可以供给到罐302和304中的一个或两个中。在一些实现方式中，环境空气可以在罐中加压到大约在13-20磅/平方英寸表压(psig)范围内的目标压力。根据设置在罐中的气体分离吸附剂的类型，也可以使用其他目标压力值。
55.如图1b所示，在具体公开的实现方式中，氧浓缩器100具有至少两个罐302和304。联接到每个罐302和304的是入口阀122和124以及出口阀132和134。如图1b所示，入口阀122联接到罐302的“进料端”，入口阀124联接到罐304的进料端。出口阀132联接到罐302，出口阀134联接到罐304。入口阀122和124用于控制从压缩系统200到相应罐的空气通道。出口阀132和134用于将排气从相应的罐302和304排放到大气中。在一些实现方式中，入口阀122和124以及出口阀132和134可以是硅柱塞电磁阀。然而，也可以使用其他类型的阀。柱塞阀通过变得安静和具有低滑动提供了优于其他类型阀的优点。
56.在一些实现方式中，可以产生两级阀致动电压来控制入口阀122和124以及出口阀132和134。例如，可以将高电压(例如24v)施加到入口阀以打开入口阀。然后可以降低电压
(例如，降低到7v)以保持入口阀打开。使用较小的电压来保持阀打开可以使用较小的功率。这种电压的降低使热积累和功耗最小化，以延长来自电源180(下面描述)的运行时间。当切断对阀的力时，其通过弹簧作用而关闭。在一些实现方式中，电压可以作为时间的函数来施加，这不一定是阶跃响应(例如，在初始24v与最终7v之间的弯曲向下电压)。
57.在一种实现方式中，控制器400电联接到阀122、124、132和134。控制器400包括一个或多个处理器410，其可操作以执行存储在存储器420中的程序指令。程序指令配置控制器以执行用于操作氧浓缩器的各种预定方法，如在此更详细描述的方法。程序指令可以包括用于产生彼此异相地操作入口阀122和124的程序指令，即，当入口阀122或124中的一个打开时，另一个阀关闭。在罐302的加压过程中，出口阀132关闭而出口阀134打开。类似于入口阀，出口阀132和134彼此异相地操作。在一些实现方式中，用于打开输入和输出阀的电压和电压的持续时间可以由控制器400控制。控制器400还可以包括收发器430，其可以与外部装置通信以发送由处理器410收集的数据或从外部装置接收用于处理器410的指令。
58.止回阀142和144分别联接到罐302和304的“产品端”。止回阀142和144可以是单向阀，罐被加压和排气时出现的压力差被动操作的单向阀，或者可以是主动阀。止回阀142和144联接到罐，以允许在每个罐的加压过程中产生的富氧空气流出罐，并阻止富氧空气或任何其他气体回流到罐中。以这种方式，止回阀142和144用作单向阀，允许富氧空气在加压过程中离开相应的罐。
59.这里使用的术语“止回阀”是指允许流体(气体或液体)沿一个方向流动并阻止流体回流的阀。术语“流体”可以包括气体或气体混合物(例如空气)。适合使用的止回阀的示例包括但不限于：球形止回阀；隔膜止回阀；蝶形止回阀；摆动止回阀；鸭嘴阀；伞形阀；以及提升止回阀。在压力下，加压环境空气中的氮分子被加压罐中的气体分离吸附剂吸附。当压力增加时，更多的氮气被吸附，直到罐中的气体富含氧气。当压力达到足以克服联接到罐的止回阀的阻力的点时，未吸附的气体分子(主要是氧气)流出加压罐。在一种实现方式中，止回阀在向前方向上的压降小于1psi。反方向的破裂压力大于100psi。然而，应当理解，一个或多个部件的修改将改变这些阀的操作参数。如果前向流压力增加，通常会减少富氧空气的产生。如果用于反向流的破裂压力降低或设定得太低，则通常存在富氧空气压力的降低。
60.在示例性实现方式中，罐302由在压缩系统200中产生的压缩空气加压并通入罐302中。在罐302的加压期间，入口阀122打开，出口阀132关闭，入口阀124关闭且出口阀134打开。当出口阀132关闭时，出口阀134打开，以允许罐302被加压时允许罐304基本上同时排放到大气中。一段时间之后，罐302中的压力足以打开止回阀142。在罐302中产生的富氧空气通过止回阀142，并且在一种实现方式中，被收集在积聚器106中。
61.在另外一段时间之后，罐302中的气体分离吸附剂变得被氮气饱和并且不能从进入的空气中分离大量的氮气。这一点通常在富氧空气产生的预定时间之后达到。在上述实现方式中，当罐302中的气体分离吸附剂达到该饱和点时，停止压缩空气的流入，并将罐302排气以除去氮气。在罐302的排气过程中，入口阀122关闭，而出口阀132打开。当罐302被排气时，罐304以与上述相同的方式被加压以产生富氧空气。罐304的加压通过关闭出口阀134和打开入口阀124来实现。一段时间之后，富氧空气通过止回阀144离开罐304。
62.在罐302的排气期间，出口阀132打开，允许排气(主要是氮气)通过浓缩器出口130离开罐302到大气。在一种实现方式中，排出的排气可以被引导通过消声器133以减少由从
罐释放加压气体而产生的噪音。当排气从罐302排出时，罐302中的压力下降，允许氮气从气体分离吸附剂解吸。氮气的解吸将罐302中的吸附剂重置为允许氮气从空气流中重新分离的状态。消声器133可包括开孔泡沫(或其他材料)以消声离开氧浓缩器的气体的声音。在一些实现方式中，用于空气输入和富氧空气输出的组合消声部件/技术可以提供在低于50分贝的声级下的氧浓缩器操作。
63.在罐302和304的排气过程中，有利的是除去至少大部分氮气。在一种实现方式中，在罐中的至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％、至少约98％、或基本上所有的氮气在该罐再用于从空气中分离氮气之前被除去。
64.在一些实现方式中，可以使用从另一个罐或储存的富氧空气引入罐中的富氧空气流来辅助氮气去除。在示例性实现方式中，当罐304排出排气时，一部分富氧空气可从罐302传送到罐304。在罐304排气期间将富氧空气从罐302转移到罐304有助于通过降低与吸附剂相邻的氮气的分压而从吸附剂解吸氮气。富氧空气流还有助于从罐中清除解吸的氮气(和其他气体)。在一种实现方式中，富氧空气可以穿过两个罐302和304之间的限流器151、153和155。限流器151可以是滴流限流器。限流器151例如可以是0.009d限流器(例如，限流器具有小于其内部的管的直径的半径0.009”)。限流器153和155可以是0.013d的限流器。也可以考虑其他限流器类型和尺寸，并且可以根据用于联接罐的具体构造和管道来使用。在一些实现方式中，限流器可以是压配合限流器，其通过在其各自的导管中引入较窄的直径来限制气流。在一些实现方式中，压配合限流器可以由蓝宝石、金属或塑料(也可以考虑其他材料)制成。
65.还通过使用阀152和阀154来控制富氧空气在罐之间的流动。阀152和154可以在通气过程中短暂地打开(并且可以以其他方式关闭)，以防止过多的氧气从净化罐损失。也可以考虑其他持续时间。在示例性实现方式中，罐302被通气，并且期望通过将在罐304中产生的一部分富氧空气通入罐302中来吹扫罐302。在罐302的排气过程中，在罐304的加压下，一部分富氧空气将通过限流器151进入罐302。另外的富氧空气从罐304通过阀154和限流器155进入罐302。阀152可以在转移过程中保持关闭，或者如果需要额外的富氧空气则可以打开。选择合适的限流器151和155，结合阀154的受控打开，允许受控量的富氧空气从罐304输送到罐302。在一种实现方式中，富氧空气的受控量是足以吹扫罐302并且通过使罐302的阀132通气而使富氧空气的损失最小化的量。虽然该实现方式描述了罐302的通气，但是应当理解，使用限流器151、阀152和限流器153，可以使用相同的过程来使罐304通气。
66.该对平衡/通气阀152和154与限流器153和155一起工作，以优化两个罐302和304之间的气流平衡。这可以允许更好的流量控制，以便用来自另一个罐的富氧空气吹扫罐302和304中的一个。它还可以在两个罐302和304之间提供更好的流动方向。已经发现，尽管流量阀152和154可以作为双向阀操作，但是通过这种阀的流速根据流过阀的流体的方向而变化。例如，从罐304流向罐302的富氧空气通过阀152的流速比从罐302流向罐304的富氧空气通过阀152的流速快。如果使用单个阀，最终将在罐之间输送太多或太少的富氧空气，并且随着时间的过去，罐将开始产生不同量的富氧空气。在平行的空气通路上使用相对的阀和限流器可以平衡两个罐之间的富氧空气的流动模式。使流动均衡可以允许用户在多个循环中获得稳定量的富氧空气，并且还可以允许可预测体积的富氧空气吹扫另一个罐。在一些实现方式中，空气通路可以不具有限流器，而是可以具有带有内置阻力的阀，或者空气通路
本身可以具有窄的半径以提供阻力。
67.有时，氧浓缩器100可以关闭一段时间。当氧浓缩器关闭时，罐内的温度可能由于来自压缩系统的绝热热量损失而下降。当温度下降时，由罐内气体占据的体积将下降。罐302和304的冷却可导致罐302和304中的负压。通向和来自罐302和304的阀(例如，阀122、124、132和134)被动态地密封而不是气密地密封。因此，外部空气可以在关闭之后进入罐302和304以适应压力差。当外部空气进入罐302和304时，来自外部空气的湿气可被气体分离吸附剂吸附。罐302和304内水的吸附可导致气体分离吸附剂的逐渐降解，稳定地降低气体分离吸附剂产生富氧空气的能力。
68.在一种实现方式中，在氧浓缩器100关闭之后，通过在关闭之前对罐302和304加压，可以阻止外部空气进入罐302和304。通过在正压力下存储罐302和304，阀可通过罐302和304中的空气的内部压力而被迫进入气密关闭位置。在一种实现方式中，关闭时罐302和304中的压力应当至少大于环境压力。如使用的术语“环境压力”是指氧浓缩器100所处的环境的压力(例如室内、室外、平面内等的压力)。在一种实现方式中，罐302和304中的压力在关闭时至少大于标准大气压(即，大于760mmhg(托)，1个大气压(atm)，101,325pa)。在一种实现方式中，罐302和304中的压力在关闭时比环境压力大至少约1.1倍；比环境压力大至少约1.5倍；或比环境压力大至少约2倍。
69.在一种实现方式中，罐302和304的加压可以通过将加压空气从压缩系统引导到每个罐302和304中并且关闭所有阀以将加压空气捕集在罐中来实现。在示例性实现方式中，当启动关闭序列时，入口阀122和124打开而出口阀132和134关闭。因为入口阀122和124通过共用管道连接在一起，当来自一个罐的空气和/或富氧空气可以转移到另一个罐时，罐302和304都可以变得加压。当压缩系统和两个入口阀之间的通路允许这种传送时，可能发生这种情况。因为氧浓缩器100以交替加压/通气模式操作，所以罐302和304中的至少一个在任何给定时间都应该处于加压状态。在可选实现方式中，通过压缩系统200的操作，可以增加每个罐302和304中的压力。当入口阀122和124打开时，罐302和304之间的压力将均衡，然而，任一罐中的均衡压力可能不足以阻止空气在关闭期间进入罐。为了确保阻止空气进入罐，压缩系统200可以运行足够的时间以将两个罐内的压力增加到至少大于环境压力的水平。不管罐的加压方法如何，一旦罐被加压，入口阀122和124关闭，将加压空气截留在罐内，这在关闭期间阻止空气进入罐。
70.参考图1c，描述了氧浓缩器100的实现方式。氧浓缩器100包括压缩系统200、罐系统300和设置在壳体170内的电源180。入口101位于壳体170中，以允许来自环境的空气进入氧浓缩器100。入口101可允许空气流入隔室以帮助冷却隔室中的部件。电源180为氧浓缩器100提供电源。压缩系统200通过入口105和消声器108吸入空气。消声器108可以降低由压缩系统吸入的空气的噪音，并且还可以包括干燥剂材料以从进入的空气中去除水。氧浓缩器100还可包括用于经由出口173从氧浓缩器通入空气和其他气体的风扇172。
71.在一些实现方式中，压缩系统200包括一个或多个压缩机。在另一实现方式中，压缩系统200包括联接到罐系统300的所有罐的单个压缩机。转到图1d和1e，示出了包括压缩机210和马达220的压缩系统200。马达220联接到压缩机210并向压缩机210提供操作力以操作压缩机构。例如，马达220可以是提供可旋转部件的马达，该可旋转部件引起压缩空气的压缩机210的部件的循环运动。当压缩机210是活塞式压缩机时，马达220提供使压缩机210
的活塞往复运动的操作力。活塞的往复运动使压缩机210产生压缩空气。压缩空气的压力部分地由压缩机运行的速度(例如，活塞往复运动的速度)估算。因此，马达220可以是变速马达，其在各种速度下可操作以动态地控制由压缩机210产生的空气压力。
72.在一种实现方式中，压缩机210包括具有活塞的单头摇动型压缩机。可以使用其他类型的压缩机，如隔膜压缩机和其他类型的活塞压缩机。马达220可以是dc或ac马达，并向压缩机210的压缩部件提供工作功率。在一种实现方式中，马达220可以是无刷直流马达。马达220可以是变速马达，其配置为以变速操作压缩机210的压缩部件。如图1b所示，马达220可以联接到控制器400，控制器向马达发送操作信号以控制马达的操作。例如，控制器400可以向马达220发送信号以：打开马达、关闭马达、并设置马达的运行速度。因此，如图1b所示，压缩系统200可包括速度传感器201。速度传感器201可以是用于确定马达220的旋转速度和/或压缩系统200的另一往复操作的频率的马达速度变换器。例如，来自马达速度传感器201的马达速度信号可以提供给控制器400。速度传感器或马达速度变换器201例如可以是霍尔效应传感器。控制器400可以基于氧浓缩器100的速度信号和/或任何其他传感器信号，例如压力传感器，如，蓄积器压力传感器107，经由马达220操作压缩系统200。因此，如图1b所示，控制器400接收传感器信号，如来自速度传感器201的速度信号和来自蓄积器压力传感器107的蓄积器压力信号。利用这样的信号，控制器400可以实现一个或多个控制回路(例如，反馈控制)，用于基于传感器信号，如蓄积器压力和/或马达速度，操作压缩系统200，如在此更详细描述的。
73.压缩系统200固有地产生大量的热量。热量由马达220的功率消耗和功率到机械运动的转换引起。由于被压缩的空气对压缩机部件运动的阻力增大，压缩机210产生热量。由于压缩机210对空气的绝热压缩，也固有地产生热量。因此，空气的持续加压在外壳中产生热量。另外，电源180可以在向压缩系统200供电时产生热量。此外，氧浓缩器的用户可以在无条件的环境(例如，户外)中在可能比户内更高的环境温度下操作装置，因此进入的空气将已经处于加热状态。
74.在氧浓缩器100内产生的热可能是有问题的。锂离子电池由于其长寿命和轻重量而通常用作氧浓缩器的电源。然而，锂离子电池组在高温下是危险的，并且如果检测到危险的高电源温度，则在氧浓缩器100中采用安全控制来关闭系统。另外，当氧浓缩器100的内部温度升高时，由浓缩器产生的氧气量可能降低。这部分是由于在较高温度下在给定体积的空气中减少的氧气量。如果产生的氧气量降到预定量以下，则氧浓缩器100可自动关闭。
75.由于氧浓缩器的紧凑特性，散热可能是困难的。解决方案通常包括使用一个或多个风扇来产生通过外壳的冷却空气流。然而，这种解决方案需要来自电源180的额外电力，因此缩短了氧浓缩器100的便携式使用时间。在一种实现方式中，可以使用利用由马达220产生的机械动力的被动冷却系统。参考图1d和1e，压缩系统200包括具有外部旋转电枢(或外部可旋转电枢)230的马达220。具体地，马达220(例如dc马达)的电枢230缠绕在驱动电枢230的固定磁场周围。由于马达220是整个系统的热的主要贡献者，所以将热从马达传递出去并将其扫出外壳是有帮助的。在外部高速旋转的情况下，马达220的主要部件与其所存在的空气的相对速度非常高。电枢的表面积在外部安装时比在内部安装时更大。由于热交换的速率与表面积和速度的平方成比例，使用安装在外部的较大表面积的电枢增加了从马达220散热的能力。通过将电枢230安装在外部而获得冷却效率，允许消除一个或多个冷却风
扇，从而在将氧浓缩器的内部保持在适当的温度范围内的同时减少重量和功率消耗。另外，外部安装的电枢230的旋转产生接近马达的空气运动，以产生额外的冷却。
76.此外，外部可旋转电枢可以有助于马达的效率，允许产生更少的热量。具有外部电枢的马达以类似于飞轮在内燃机中工作的方式工作。当马达驱动压缩机时，在低压下旋转阻力低。当压缩空气的压力较高时，马达的旋转阻力较高。结果，马达不能保持一致的理想旋转稳定性，而是根据压缩机的压力要求而喘振和减速。马达喘振然后减速的这种趋势是低效的，因此产生热量。外部电枢的使用给马达增加了更大的角动量，这有助于补偿马达所经受的可变电阻。由于马达不必用力工作，因此可以减少马达产生的热量。
77.在一种实现方式中，可以通过将空气传送装置240联接到外部可旋转电枢230来进一步提高冷却效率。在一种实现方式中，空气传送装置240被联接到外部电枢230上，使得外部电枢的旋转致使空气传送装置产生经过马达的至少一部分的空气流。在一种实现方式中，空气传送装置240包括联接到外部电枢230上的一个或多个风扇叶片。在一种实现方式中，多个风扇叶片可以被安排在环形圈中，使得空气传送装置240充当叶轮，叶轮通过外部旋转电枢的移动而旋转。如图1d和1e所示，空气传送装置240可安装到外部可旋转电枢230的外表面上，与马达220对齐。将空气传送装置240安装到电枢230允许空气流被引导朝向外部可旋转电枢230的主要部分，从而在使用期间提供冷却效果。在一种实现方式中，空气传送装置240引导空气流，使得外部可旋转电枢230的大部分处于空气流路径中。
78.此外，参见图1d和1e，由压缩机210加压的空气在压缩机出口212处离开压缩机210。压缩机出口导管250联接到压缩机出口212以将压缩空气传送到罐系统300。如前所述，空气的压缩导致空气温度的升高。这种温度的升高可能对氧浓缩器的效率有害。为了降低加压空气的温度，压缩机出口导管250设置在由空气传送装置240产生的气流路径中。压缩机出口导管250的至少一部分可定位成靠近马达220。因此，由空气传送装置240产生的空气流可接触马达220和压缩机出口导管250。在一种实现方式中，压缩机出口导管250的大部分被定位成马达220附近。在一种实现方式中，如图1e所示，压缩机出口导管250盘绕在马达220周围。
79.在一种实现方式中，压缩机出口导管250由热交换金属构成。热交换金属包括但不限于铝、碳钢、不锈钢、钛、铜、铜-镍合金或由这些金属的组合形成的其他合金。因此，压缩机出口导管250可用作热交换器，以除去由空气压缩固有产生的热量。通过从压缩空气中除去热量，在给定压力下给定体积中的分子数增加。结果，可以增加在每个psa循环期间由每个罐产生的富氧空气的量。
80.这里描述的散热机制是被动的或利用氧浓缩器100所需的元件。因此，例如，可以在不使用需要额外功率的系统的情况下增加热的耗散。通过不需要额外的功率，电池组的运行时间可以增加，并且氧浓缩器的尺寸和重量可以最小化。同样，可以不使用附加的箱式风扇或冷却单元。消除这种附加特征降低了氧浓缩器的重量和功耗。
81.如上所述，空气的绝热压缩导致空气温度升高。在罐系统300中的罐的通气期间，从罐通出的排气的压力降低。离开罐的气体的绝热减压导致排气的温度在排气时下降。在一种实现方式中，从罐系统300排出的冷却排气327被导向电源180和压缩系统200。在一种实现方式中，罐系统300的基部315接收来自罐的排气327。排气327通过基部315被导向基部的出口325和电源180。如上所述，排气327由于气体的减压而被冷却，并因此被动地向电源
180提供冷却。当压缩系统200工作时，空气传送装置240将收集冷却的排气并将排气327引向压缩系统200的马达220。风扇172还可以帮助引导排气327穿过压缩系统200并且离开壳体170。以这种方式，可以获得额外的冷却而不需要来自电池的任何另外的功率。
82.氧浓缩器系统100可包括至少两个罐，每个罐包括气体分离吸附剂。氧浓缩器100的罐可以由模制壳体形成。在一种实现方式中，罐系统300包括两个壳体部件310和510，如图1i所示。在各种实现方式中，氧浓缩器100的壳体部件310和510可以形成两部分模制的塑料框架，该框架限定两个罐302和304以及蓄积器106。壳体部件310和510可以单独形成，然后联接在一起。在一些实现方式中，壳体部件310和510可以是注射模制的或压缩模制的。壳体部件310和510可以由热塑性聚合物制成，如聚碳酸酯、碳化甲烷、聚苯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯。在另一种实现方式中，壳体部件310和510可以由热固性塑料或金属(例如不锈钢或轻质铝合金)制成。轻质材料可用于降低氧浓缩器100的重量。在一些实现方式中，两个壳体310和510可以使用螺钉或螺栓紧固在一起。或者，壳体部件310和510可以激光或溶剂焊接在一起。
83.如图所示，阀座322、324、332和334以及导管330和346可以集成到壳体部件310中，以减少氧浓缩器100的气流中所需要的密封连接的数量。
84.壳体部件310和510中的不同部分之间的空气通路/管道可以采用模制导管的形式。用于空气通路的模制通道形式的导管可以占据壳体部件310和510中的多个平面。例如，模制空气导管可以形成在壳体部件310和510中的不同深度和不同位置处。在一些实现方式中，这些导管中的大部分或基本上全部可以被集成到壳体部件310和510中以减少潜在的泄漏点。
85.在一些实现方式中，在将壳体部件310和510联接在一起之前，可以将o形环放置在壳体部件310和510的不同点之间以确保壳体部件被适当地密封。在一些实现方式中，部件可以单独地集成和/或联接到壳体部件310和510。例如，管道、限流器(例如，压配合限流器)、氧传感器、气体分离吸附剂、止回阀、插头、处理器、电源等可以在壳体部件联接在一起之前和/或之后联接到壳体部件310和510。
86.在一些实现方式中，通向壳体部件310和510外部的孔337可用于插入诸如限流器的装置。也可以使用孔来提高可模塑性。一个或多个孔可以在模制后被塞住(例如，用塑料塞)。在一些实现方式中，限流器可以在插入插塞以密封通路之前插入通路中。压配合限流器可具有允许压配合限流器与其相应孔之间的摩擦配合的直径。在一些实现方式中，可以将粘合剂添加到压配合限流器的外部，以在插入后将压配合限流器保持在适当位置。在一些实现方式中，插塞可以与其相应的管具有摩擦配合(或者可以具有施加到其外表面的粘合剂)。压配合限流器和/或其他部件可以使用窄尖端工具或杆(例如，直径小于相应孔的直径)插入并压入它们相应的孔中。在一些实现方式中，压配合限流器可以插入它们各自的管中，直到它们邻接管中的部件以停止它们的插入。例如，该特征可以包括半径的减小。也可以考虑其他特征(例如，在管的侧面的凸起、螺纹等)。在一些实现方式中，压配合限流器可以被模制到壳体部件中(例如，作为窄管段)。
87.在一些实现方式中，弹簧挡板139可以被放置在壳体部件310和510的对应的罐接纳部中，其中挡板139的弹簧侧面向罐的出口。弹簧挡板139可以向罐中的气体分离吸附剂施加力，同时还有助于防止气体分离吸附剂进入出口孔。弹簧挡板139的使用保持气体分离
吸附剂紧凑，同时还允许膨胀(例如热膨胀)。保持气体分离吸附剂紧凑可以防止气体分离吸附剂在氧浓缩器系统100的运动期间破裂。
88.在一些实现方式中，过滤器129可以被放置在壳体部件310和510的面向相应罐的进口的相应罐接纳部分中。过滤器129从进入罐的进料气流中除去颗粒。
89.在一些实现方式中，来自压缩系统200的加压空气可以进入空气入口306。空气入口306联接到入口导管330。空气通过入口306进入壳体部件310，并通过入口导管330，然后到达阀座322和324。图1j和图1k描绘了壳体部件310的端视图。图1j描绘了在将阀装配到壳体部件310之前的壳体部件310的端视图。图1k示出了壳体310的端视图，其中阀装配到壳体部件310。阀座322和324配置为分别接收入口阀122和124。入口阀122联接到罐302，入口阀124联接到罐304。壳体部件310还包括配置为分别接收出口阀132和134的阀座332和334。出口阀132联接到罐302，出口阀134联接到罐304。入口阀122和124用于控制从导管330到相应罐的空气通路。
90.在一种实现方式中，加压空气被送入罐302或304中的一个，而另一个罐被通气。阀座322包括穿过壳体部件310进入罐302的开口323。类似地，阀座324包括穿过壳体部件310进入罐304的开口375。如果相应的阀122和124打开，则来自入口导管330的空气通过开口323或375，并进入相应的罐302和304。
91.止回阀142和144(见图1i)分别联接到罐302和304。止回阀142和144是单向阀，其由罐被加压和通气时产生的压差被动地操作。在罐302和304中产生的富氧空气从罐进入壳体部件510的开口542和544。通路(未示出)将开口542和544分别连接到导管342和344。当罐302中的压力足以打开止回阀142时，在罐302中产生的富氧空气从罐302通过开口542并进入导管342。当止回阀142打开时，富氧空气通过导管342流向壳体部件310的端部。类似地，当罐304中的压力足以打开止回阀144时，在罐304中产生的富氧空气从罐304穿过开口544并进入导管344。当止回阀144打开时，富氧空气通过导管344流向壳体部件310的端部。
92.来自罐302或304的富氧空气穿过导管342或344并进入形成在壳体部件310中的导管346。导管346包括将导管联接到导管342、导管344和蓄积器106的开口。因此，在罐302或304中产生的富氧空气行进到导管346并进入蓄积器106。
93.如图1b所示，蓄积器106内的气体压力可以由传感器测量，如用蓄积器压力传感器107测量。(还参见图1f。)因此，蓄积器压力传感器107产生表示蓄积的富氧空气的压力的信号。合适的压力换能器的示例是来自honeywell asdx系列的换能器。替代性合适的压力换能器是来自general electric的npa系列的换能器。在一些形式中，压力传感器107可以替代地测量蓄积器106外部的气体的压力，如在蓄积器106与阀(例如，供应阀160)之间的输出路径中，该阀控制富氧空气的释放以便以团的形式递送至用户。
94.罐302通过关闭入口阀122和打开出口阀132而通气。出口阀132将排气从罐302释放到由壳体部件310的端部限定的容积中。泡沫材料可以覆盖壳体部件310的端部，以减少由从罐释放气体而产生的声音。类似地，罐304通过关闭入口阀124并打开出口阀134而排气。出口阀134将排气从罐304释放到由壳体部件310的端部限定的容积中。
95.三个导管形成在壳体部件510中，用于在罐之间传送富氧空气。如图1l所示，导管530将罐302联接到罐304。限流器151(未示出)设置在导管530中，在罐302和罐304之间，以在使用期间限制富氧空气的流动。导管532还将罐302联接到罐304。如图1m所示，导管532联
接到容纳阀152的阀座552。限流器153(未示出)布置在罐302和罐304之间的导管532中。导管534还将罐302联接到罐304。如图1m所示，导管534联接到容纳阀154的阀座554。限流器155(未示出)布置在罐302和罐304之间的导管534中。该对平衡/通气阀152/154与限流器153和155一起工作，以优化两个罐302和304之间的气流平衡。
96.蓄积器106中的富氧空气通过供应阀160进入形成在壳体部件510中的膨胀室162。壳体部件510中的开口(未示出)将蓄积器106联接到供应阀160。在一种实现方式中，膨胀室162可以包括配置为估计穿过该室的气体的氧浓度的一个或多个装置。
97.联接到一个或多个罐的出口系统包括一个或多个用于向用户提供富氧空气的导管。在一种实现方式中，在罐302和304中的任一个中产生的富氧空气分别通过止回阀142和144被收集在收集器106中，如图1b示意性所示。离开罐302和304的富氧空气可在提供给用户之前收集在氧气存储器106中。在一些实现方式中，诸如管的导管可以联接到蓄积器106以向用户提供富氧空气。富氧空气可通过气道输送装置(例如，患者接口)提供给用户，该气道输送装置将富氧空气输送到用户的嘴和/或鼻子。在一种实现方式中，气道输送装置可以包括将氧气引向用户的鼻子和/或嘴的管，管可以不直接联接到用户的鼻子。
98.转到图1f，示出了用于氧浓缩器的出口系统的实现方式的示意图。供应阀160可联接到导管以控制富氧空气从蓄积器106向用户的释放。在一种实现方式中，供应阀160是电磁致动的柱塞阀。供应阀160由控制器400致动，以控制向用户输送富氧空气。供应阀160的致动不与摆动吸附过程定时或同步。相反，致动与用户的呼吸同步，如下所述。在一些实现方式中，供应阀160可以具有连续值的致动，以建立用于提供富氧空气的临床有效振幅轮廓。
99.如图1f所示，蓄积器106中的富氧空气通过供应阀160进入膨胀室162。在一种实现方式中，膨胀室162可以包括配置为估计穿过膨胀室162的气体的氧浓度的一个或多个装置。膨胀室162中的富氧空气通过由供应阀160从蓄积器106释放气体而短暂地形成，然后通过小孔限流器175排放到流速传感器185，然后到颗粒过滤器187。限流器175可以是0.025d的限流器。可以使用其他限流器类型和尺寸。在一些实现方式中，可以限制壳体中的空气通路的直径以产生受限的气流。流速传感器185可以是配置为产生表示流过导管的气体速率的信号的任何传感器。颗粒过滤器187可用于在将富氧空气输送到用户之前过滤细菌、灰尘、颗粒等。富氧空气通过过滤器187到达连接器190，连接器通过输送导管192将富氧空气输送给用户，并送到压力传感器194。
100.与供应阀160的编程致动相结合的出口通路的流体动力学可导致在正确的时间提供氧气团，并具有确保快速输送到用户肺中而没有过多废物的振幅分布。
101.膨胀室162可以包括一个或多个氧传感器，其适于确定通过该室的气体的氧浓度。在一种实现方式中，使用氧传感器165来估计穿过膨胀室162的气体的氧浓度。氧传感器是配置为测量气体中氧气浓度的装置。氧传感器的示例包括但不限于超声氧传感器、电氧传感器、化学氧传感器和光学氧传感器。在一种实现方式中，氧传感器165是包括超声发射器166和超声接收器168的超声氧传感器。在一些实现方式中，超声发射器166可以包括多个超声发射器，并且超声接收器168可以包括多个超声接收器。在具有多个发射器/接收器的实现方式中，多个超声发射器和多个超声接收器可以轴向对准(例如，穿过可以垂直于轴向对准的气体流动路径)。
102.在使用中，来自发射器166的超声波可以通过设置在室162中的富氧空气被引导到接收器168。超声波氧传感器165可以配置为检测通过富氧空气的声速以确定富氧空气的成分。氮气和氧气的声速不同，在两种气体的混合物中，通过混合物的声速可能是与混合物中每种气体的相对量成比例的中间值。在使用中，接收器168处的声音与从发射器166发出的声音稍微异相。该相移是由于与通过导线的电脉冲的相对较快的速度相比，通过气体介质的声速相对较慢。然后，相移与发射器166和接收器168之间的距离成比例，并与通过膨胀室162的声速成反比。室162中气体的密度影响声音通过膨胀室162的速度，并且密度与膨胀室162中氧气与氮气的比率成比例。因此，相移可用于测量膨胀室162中的氧浓度。以这种方式，蓄积器106中的氧的相对浓度可以被估计为通过蓄积器106传播的检测到的声波的一个或多个特性的函数。
103.在一些实现方式中，可以使用多个发射器166和接收器168。来自发射器166和接收器168的读数可以被平均以减少湍流系统中固有的误差。在一些实现方式中，其他气体的存在还可以通过测量传输时间并且将所测量的传输时间与其他气体和/或气体混合物的预定传输时间进行比较来检测。
104.可以通过增加发射器166和接收器168之间的距离来增加超声氧传感器系统的灵敏度，例如以允许在发射器166和接收器168之间出现几个声波周期。在一些实现方式中，如果存在至少两个声音周期，则可以通过在两个时间点测量相对于固定参考的相移来减小换能器的结构变化的影响。如果从较后的相移中减去较早的相移，则可以减小或消除由膨胀室162的热膨胀引起的偏移。由发射器166和接收器168之间的距离变化引起的偏移在测量间隔处可以大致相同，而由于氧浓度变化引起的变化可以是累积的。在一些实现方式中，在稍后时间测量的偏移可以乘以居间周期的数目并且与两个相邻周期之间的偏移进行比较。关于在膨胀室中感测氧气的进一步细节可以例如在标题为“氧浓缩器设备和方法”的美国专利申请no.12/163,549中找到，该申请于2009年3月12日作为美国公开no.2009-0065007公开，并且通过引用并入本文。
105.流速传感器185可用于确定流过出口系统的气体的流速。可以使用的流速传感器包括但不限于：膜片/波纹管流量计；旋转流量计(例如霍尔效应流量计)；涡轮流量计；孔口流量计；以及超声波流量计。流速传感器185可以联接到控制器400。气体流过出口系统的速率可以是用户呼吸体积的指示。流过出口系统的气体流速的变化也可用于确定用户的呼吸速率。控制器400可产生控制信号或触发信号以控制供应阀160的致动。这种对供应阀的致动的控制可以基于由流速传感器185估计的用户的呼吸速率和/或呼吸体积。
106.在一些实现方式中，超声波氧传感器165和例如流速传感器185可以提供对所提供的氧气的实际量的测量。例如，流速传感器185可以测量所提供的气体的体积(基于流速)，并且超声氧传感器165可以提供所提供的气体的氧浓度。这两个测量值一起可由控制器400用来确定提供给用户的实际氧气量的近似值。
107.富氧空气通过流速传感器185到达过滤器187。过滤器187在向用户提供富氧空气之前去除细菌、灰尘、颗粒等。过滤后的富氧空气进入连接器190。连接器190可以是将过滤器187的出口联接到压力传感器194和输送导管192的“y”连接器。压力传感器194可用于监控通过输送导管192到达用户的气体压力。在一些实现方式中，压力传感器194配置为产生与施加到感测表面的正压力或负压力的量成比例的信号。由压力传感器194感测到的压力
变化可用于确定用户的呼吸速率以及吸入的开始(也称为触发时刻)，如下所述。控制器400可以基于用户的呼吸速率和/或吸气的开始来控制供应阀160的致动。在一种实现方式中，控制器400可以基于由流速传感器185和压力传感器194之一或二者提供的信息来控制供应阀160的致动。
108.富氧空气可通过输送导管192提供给用户。在一种实现方式中，导管192可以是硅树脂管。导管192可以使用气道输送装置196连接到用户，如图1g和1h所示。气道输送装置196可以是能够向鼻腔或口腔提供富氧空气的任何装置。气道输送装置的示例包括但不限于：鼻罩、鼻枕、鼻叉管、鼻插管和嘴件。图1g中描绘了鼻插管气道输送装置196。鼻插管气道输送装置196定位在用户的气道附近(例如，靠近用户的嘴和/或鼻)，以允许向用户递送富氧空气，同时允许用户从周围环境呼吸空气。
109.在另一种实现方式中，可以使用嘴件向用户提供富氧空气。如图1h所示，嘴件198可以联接到氧浓缩器100。嘴件198可以是用于向用户提供富氧空气的唯一装置，或者嘴件可以与鼻输送装置196(例如鼻插管)结合使用。如图1h所示，富氧空气可通过鼻插管气道输送装置196和嘴件198提供给用户。
110.吸嘴198可拆卸地定位在用户的口中。在一种实现方式中，嘴件198可移除地联接到用户口中的一个或多个牙齿。在使用过程中，富氧空气通过嘴件被导入用户的口中。嘴件198可以是模制的夜用防护咬嘴，以符合用户的牙齿。或者，嘴件可以是下颌复位装置。在一种实现方式中，至少大部分嘴件在使用期间位于用户的嘴中。
111.在使用过程中，当在嘴件附近检测到压力变化时，可将富氧空气引导到嘴件198。在一个实现方式中，嘴件198可以联接到压力传感器194。当用户通过其嘴件吸入空气时，压力传感器194可检测靠近嘴件的压降。氧浓缩器100的控制器400可以控制在吸入开始时向用户释放富氧空气团。
112.在个体的典型呼吸过程中，吸入通过鼻子、通过嘴或通过鼻子和嘴两者发生。此外，呼吸可以根据各种因素从一个通路改变到另一个通路。例如，在更活跃的活动期间，用户可以从通过他们的鼻子呼吸切换到通过他们的嘴呼吸，或者通过他们的嘴和鼻子呼吸。如果停止通过被监控通路的呼吸，则依赖于单一输送模式(鼻或口腔)的系统可能不能正常工作。例如，如果使用鼻插管向用户提供富氧空气，则将吸入传感器(例如，压力传感器或流速传感器)联接到鼻插管以确定吸入的开始。如果用户停止通过他们的鼻子呼吸，并切换到通过他们的嘴呼吸，则氧浓缩器100可能不知道何时提供富氧空气，因为没有来自鼻插管的反馈。在这种情况下，氧浓缩器100可以增加流速和/或增加提供富氧空气的频率，直到吸入传感器检测到用户吸入。如果用户经常在呼吸模式之间切换，则提供富氧空气的默认模式可能导致氧浓缩器100工作更困难，限制了系统的便携式使用时间。
113.在一种实现方式中，嘴件198与鼻插管气道输送装置196结合使用以向用户提供富氧空气，如图1h所示。嘴件198和鼻腔导气管输送装置196都联接到吸入传感器。在一种实现方式中，嘴件198和鼻插管气道输送装置196联接到同一吸入传感器。在另一种实现方式中，嘴件198和鼻插管气道输送装置196联接到不同的吸入传感器。在任一实现方式中，吸入传感器可以检测从嘴或鼻子吸入的开始。氧浓缩器100可配置为向输送装置(即嘴件198或鼻插管气道输送装置196)提供富氧空气，在输送装置附近检测到吸入的开始。或者，如果在任一输送装置附近检测到吸入的开始，则可将富氧空气提供给嘴件198和鼻插管气道输送装
置196。如图1h所示的双输送系统的使用对于用户在睡眠时特别有用，并且可以在鼻呼吸和嘴呼吸之间切换而无需有意识的努力。
114.氧浓缩器100的操作可以使用联接到氧浓缩器100的各种部件的内部控制器400自动执行，如本文所述。控制器400包括一个或多个处理器410和内部存储器420，如图1b所示。用于操作和监控氧浓缩器100的方法可以通过存储在内部存储器420或联接到控制器400的外部存储介质中的程序指令来实现，并由一个或多个处理器410执行。存储介质可以包括各种类型的存储器装置或存储装置中的任何一种。术语“存储介质”旨在包括安装介质，例如光盘只读存储器(cd-rom)、软盘或磁带设备；计算机系统存储器或随机存取存储器，如动态随机存取存储器(dram)、双倍数据速率随机存取存储器(ddrram)、静态随机存取存储器(sram)、扩展数据输出随机存取存储器(edoram)、随机存取存储器(ram)等；或非易失性存储器，如磁介质，例如硬盘驱动器、或光存储器。存储介质也可以包括其他类型的存储器或其组合。此外，存储介质可以位于执行程序的控制器400附近，或者可以位于通过网络连接到控制器400的外部计算装置中，如下面详细描述的。在后一种情况下，外部计算装置可以向控制器400提供用于执行的程序指令。术语“存储介质”可包括可驻留在不同位置(例如，在通过网络连接的不同计算装置中)的两个或更多个存储介质。
115.在一些实现方式中，控制器400包括处理器410，处理器包括例如一个或多个现场可编程门阵列(fpga)、微控制器等，包括在设置在氧浓缩器100中的电路板上。处理器410配置为执行存储在存储器420中的编程指令。在一些实现方式中，编程指令可以内置到处理器410中，使得处理器410外部的存储器可以不被单独访问(即，存储器420可以在处理器410内部)。
116.处理器410可以联接到氧浓缩器100的各种部件，包括但不限于压缩系统200，用于控制通过系统的流体流的一个或多个阀(例如，阀122、124、132、134、152、154、160)、氧传感器165、压力传感器194、流速传感器185、温度传感器(未示出)、风扇172、以及可以电控制的任何其他部件。在一些实现方式中，单独的处理器(和/或存储器)可以联接到一个或多个部件。
117.控制器400配置为(例如，通过程序指令编程)操作氧浓缩器100，并且进一步配置为监控氧浓缩器100，如用于故障状态或其他过程信息。例如，在一种实现方式中，控制器400被编程为如果系统正在操作并且在预定时间量内用户没有检测到呼吸则触发警报。例如，如果控制器400在75秒的时间段内没有检测到呼吸，则可以点亮报警led和/或可以发出声音报警。如果用户确实停止了呼吸，例如在睡眠呼吸暂停事件期间，警报可能足以唤醒用户，导致用户恢复呼吸。呼吸动作可足以使控制器400重置该报警功能。可替代地，如果当输送导管192从用户移除时系统意外地保持打开，则警报器可以用作用户关闭氧浓缩器100的提醒。
118.控制器400进一步联接到氧传感器165，并且可以被编程用于连续或定期监控通过膨胀室162的富氧空气的氧气浓度。可以将最小氧浓度阈值编程到控制器400中，使得控制器400点亮led视觉警报和/或听觉警报以警告用户低的氧浓度。
119.控制器400还联接到内部电源180，并且可以配置为监视内部电源的充电水平。可以将最小电压和/或电流阈值编程到控制器400中，使得控制器400点亮led视觉警报和/或听觉警报以警告用户低功率状态。当电池接近零可用电荷时，可以间歇地并且以增加的频
率激活警报。在本发明的其他部分中详细描述了可以由控制器400实现的其他功能。控制器400可通信地联接到一个或多个外部装置以构成连接的氧治疗系统。一个或多个外部装置可以是远程外部装置。一个或多个外部装置可以是构成连接的氧治疗系统的外部计算装置。
120.图1n示出了所连接的氧气治疗系统的一种实现方式，其中控制器400可以包括蜂窝无线模块，如收发器430，或其他无线通信模块，其配置为允许控制器400使用无线通信协议(如全球移动电话系统(gsm)或其他协议(例如wifi))与远程计算装置460(例如通过网络)进行通信。诸如基于云的服务器460(或服务器460)的计算装置(或远程外部装置460)可以与控制器400交换数据。远程外部装置可以是远程计算装置，如便携式计算装置。例如，控制器400还可以包括短距离无线模块440(srwm 440)，其配置为使控制器400能够使用诸如蓝牙的短距离无线通信协议与诸如智能电话480的便携式计算装置480通信。智能电话480可以与图4中的poc 100’或图1中的poc 100的用户相关联。当存在两个或更多个外部装置时，每个外部装置可以相同或不同。例如，当存在两个外部装置并且每个外部装置相同时，可以存在两个服务器460。或者，当存在两个外部装置且每一外部装置不同时，可存在服务器460和便携式计算装置480。
121.服务器460还可使用例如gsm的无线通信协议与便携式计算装置480进行无线通信。智能手机480的处理器可以执行称为“app”的程序，以控制智能手机480与poc 100’和/或服务器460的交互。
122.服务器460还可经由到广域网(例如因特网)或局域网(例如以太网)的有线或无线连接与个人计算装置464通信。个人计算装置464的处理器可执行“客户端”程序以控制个人计算装置464与服务器460的交互。客户端程序的一个示例是浏览器。
123.在本发明的其他部分中详细描述了可以由控制器400实现的其他功能。
124.控制面板600用作用户和控制器400之间的接口，以允许用户启动氧浓缩器100(或氧浓缩器100’)的预定操作模式并监控系统的状态。图1o描绘了控制面板600的实现方式。用于对内部电源180充电的充电输入端口605可以布置在控制面板600中。
125.在一些实现方式中，控制面板600可以包括按钮以激活氧浓缩器100的各种操作模式。例如，控制面板600可以包括电源按钮610、流速设置按钮620至626、激活模式按钮630、睡眠模式按钮635、海拔按钮640和电池检查按钮650。在一些实现方式中，这些按钮中的一个或多个可以具有相应的led，led可以在该相应的按钮被按下时点亮，并且可以在相应的按钮被再次按下时断电。电源按钮610可以打开或关闭系统。如果启动电源按钮610以关闭系统，则控制器400可以启动关闭序列以将系统置于关闭状态(例如，两个罐都被加压的状态)。流速设置按钮620、622、624和626允许选择规定的富氧空气的连续流速(例如，按钮620选择0.2lpm，按钮622选择0.4lpm，按钮624选择0.6lpm，按钮626选择0.8lpm)。在其他实现方式中，可以增加或减少流速设置的数量。在选择流速设置之后，氧浓缩器100将控制操作以根据所选择的流速设置实现富氧空气的产生。海拔按钮640可以在用户将要处于比用户定期使用氧浓缩器100的海拔更高的位置时被激活。
126.电池检查按钮650启动氧浓缩器100中的电池检查例程，这导致控制面板600上的相对电池剩余功率led 655被点亮。
127.如果如通过将检测到的呼吸速率或深度与阈值进行比较所估计的相对不活动(例
如，睡着、坐着等)，则用户可以具有低呼吸速率或深度。如果相对活跃(例如，行走、锻炼等)，则用户可以具有高呼吸速率或深度。可以根据检测到的呼吸速率或深度自动估计活动/睡眠模式，和/或用户可以通过分别按下激活模式的按钮630或睡眠模式的按钮635来手动指示激活模式或睡眠模式。在一些实现方式中，poc 100默认为激活模式。
128.氧浓缩器100的主要用途是向用户提供补充氧气。可以在氧浓缩器100的控制面板600上选择一个或多个流速设置，然后其将控制操作以根据所选择的流速设置实现富氧空气的产生。在一些版本中，可以实现多个流速设置(例如，五个流速设置)。如这里更详细描述的，控制器400可以实现pod(脉冲氧气输送)或需求操作模式。控制器400可以调节一个或多个释放的脉冲或团的大小，以根据选定的流速设置实现富氧空气的输送。
129.为了使输送的富氧空气的效果最大化，控制器400可以被编程为使每个富氧空气团的释放与用户的吸入同步。当用户吸气时将一团富氧空气释放给用户可以通过例如当用户呼气时不释放氧气来减少氧气的浪费。控制面板600上的流速设置可以对应于输送氧气的分钟量(推注量乘以每分钟的呼吸速率)，例如0.2lpm、0.4lpm、0.6lpm、0.8lpm、1lpm、1.1lpm。
130.由氧浓缩器100产生的富氧空气可储存在氧气蓄积器106中，并在pod操作模式下在用户吸气时释放给用户。由氧浓缩器100提供的富氧空气的量部分地由供应阀160控制。在一种实现方式中，供应阀160打开足够长的时间以向用户提供由控制器400估计的适当量的富氧空气。为了使氧气的浪费最小化，富氧空气可以在检测到用户吸气开始之后立即作为团剂释放。例如，富氧空气团可以在用户吸入的最初几毫秒内释放。
131.在一种实现方式中，可以使用诸如压力传感器194的吸入传感器来检测用户吸入的开始(称为“触发”的过程)。例如，可以通过使用压力传感器194来检测用户吸入的开始。在使用中，用于提供富氧空气的输送导管192通过鼻腔导气管输送装置196和/或嘴件198联接到用户的鼻子和/或嘴。输送导管192中的压力因此代表用户的气道压力，并因此指示用户的呼吸。在吸入开始时，用户开始通过鼻子和/或嘴将空气吸入到他们的身体中。当吸入空气时，在输送导管192的端部产生负压，部分地由于被抽吸穿过输送导管192端部的空气的文丘里作用。控制器400分析来自压力传感器194的压力信号以检测指示吸入开始的压力下降。在检测到吸入开始时，供应阀160打开以从蓄积器106释放一团富氧空气。
132.输送导管192中压力的正变化或上升指示用户呼气。控制器400可以分析来自压力传感器194的压力信号以检测指示呼气开始的压力升高。在一种实现方式中，当感测到正压力变化时，供应阀160关闭，直到检测到下一次吸入开始。可替代地，供应阀160可以在被称为团剂持续时间的预定间隔之后关闭。通过测量吸入的相邻开始之间的间隔，可以估计用户的呼吸速率。通过测量吸气开始和随后呼气开始之间的间隔，可以估计用户的呼吸时间。
133.在其他实现方式中，压力传感器194可以位于与用户气道气动连通但与输送导管192分开的感测导管中。在这种实现方式中，来自压力传感器194的压力信号因此也表示用户的气道压力。
134.在一些实现方式中，压力传感器194的灵敏度可能受到压力传感器194距用户的物理距离的影响，特别是如果压力传感器194位于氧浓缩器100中并且通过将氧浓缩器100联接到用户的输送导管192检测到压差时。在一些实现方式中，压力传感器194可以被放置在用于向用户提供富氧空气的气道递送装置196中。来自压力传感器194的信号可以经由电线
或通过遥测技术(例如通过蓝牙
tm
或其他无线技术)电子地提供给氧浓缩器100中的控制器400。
135.触发过程的灵敏度由触发阈值控制。将来自压力传感器194的信号与触发阈值进行比较，以确定是否发生了显著的压力下降，从而指示吸入的开始。调整触发阈值改变了触发过程的灵敏度。在一些实现方式中，触发阈值被设置为当poc 100处于睡眠模式(例如，如自动估计的或由用户经由睡眠模式按钮635请求的)时与当poc 100处于激活模式(例如，如自动估计的或由用户经由激活模式按钮630请求的)时相比给予触发过程更高的灵敏度。
136.poc 100处于激活模式，并且在预定间隔(例如8秒)内没有检测到吸入的开始，poc 100改变为睡眠模式，这增加了如上所述的触发灵敏度。如果在另一预定间隔(例如8秒)内未检测到吸入的开始，则poc 100进入“自动脉冲”模式。在自动脉冲模式中，控制器400控制供应阀160的致动，以便以规则的、预定的自动脉冲间隔(例如4秒)输送团剂。一旦通过触发过程检测到的开始或poc 100断电，poc 100就退出自动脉冲模式。
137.在一些实现方式中，如果用户的当前活动水平(例如使用检测到的用户的呼吸速率估计的当前活动水平)超过预定阈值，则控制器400可以实现警报(例如，视觉和/或音频)以警告用户当前呼吸速率正在超过氧浓缩器100的输送能力。例如，阈值可以设置为每分钟40次呼吸(bpm)。
138.图2a是模块化筛床组件700的示例的部件的透视图，该模块化筛床组件可用于氧浓缩器(例如图3中的便携式氧浓缩器100’(或poc 100’))中的吸附。模块化筛床组件700是可以在图3中的poc 100’中替换的部件。模块化筛床组件700起到与上述poc 100中的筛床组件300相同的吸附功能。图2b是筛床组件700的俯视图，图2c是筛床组件700的仰视图。筛床组件700是模块化的和可拆卸的。有利地，筛床组件700可由用户拆卸。这样，可以更换吸附材料，并且可以重复使用筛床组件700。筛床组件700被构建为独立的单元，并且包括在相对端具有入口/入口端口720和出口端口730的罐710(或筛床710)，其中筛床组件700与poc 100’气动连接。poc 100’的筛床组件700可具有多于一个的罐710。例如，poc 100’的筛床组件700可包括类似于poc 100的筛床组件300的两个罐710。
139.在该示例中，标识装置770附接到罐710，用于标识筛床组件700，用于追踪目的。在该示例中，标识装置770附接在罐710的面板722上。然而，应当理解，标识装置770可以在允许标识装置770被读取的任何位置处附接到任何外表面。或者，标识装置770可嵌入筛床组件700的一个部件中。标识装置770也可以粘附到筛床组件700的任何外表面或内表面。类似的标识装置也可以附接到上述poc 100的筛床组件300，用于这里所述的类似功能。
140.在该示例中，标识装置770是rfid标签，其包括与筛床组件700相关联的标识数据，如唯一的序列号，并且没有其他筛床组件。或者，标识装置770可操作以使用另一通信协议(例如nfc)来传送标识数据。其他信息也可以存储在标识装置770中，例如制造信息。制造信息包括(但不限于)制造日期、失效日期、部件零件号、部件修订号、制造地点和再填充计数。如这里所使用的，术语“部件零件号”是指poc 100’中的特定部件的标识符。标识符可以包括至少一个数字、至少一个字母字符或其组合。如这里所使用的，术语“部件修订号”是指反映特定部件的当前修订的标识符。标识符可以包括至少一个数字、至少一个字母字符或其组合。如本文所用，术语“再填充计数”是指筛床组件700已被再填充的次数，由此筛床组件700可通过移除罐710内的吸附剂材料并用新鲜吸附剂材料替换来再填充。新鲜的吸附材料
可以是新的吸附材料或再生的吸附材料。有利的是，罐710被再填充多次，由此导致成本的节省并且使得筛床组件700更加环境友好。
141.标识装置770可以可选地包括认证码(或认证标识符)，从而防止或减少伪造。标识装置770的认证码可以是信号形式的人眼不可见的，或者可以包括人可见但不可读的标记、符号或代码。或者，某些图形可以是人可读的以及扫描的。当使用时，可以使用读取器扫描/读取标识装置770。一旦检测到标记、符号或代码，就将其传送到远程外部装置，例如服务器460。服务器460可以包括数据库，该数据库从信号、标记、符号或代码中搜索检测到的标识信息的匹配。如果存在与来自例如由制造商或管理员维护的数据库中的信号、标记、符号或代码的标识信息的匹配，则筛床组件700被视为正品。如果不匹配，则筛床组件700被视为是仿造或仿品。读取器和标签可以配置为利用诸如校验和的附加安全措施，从而防止或减少对标识信息的伪造。如这里所使用的，术语“校验和”是指任何校验和、循环冗余码、摘要、数据结构或数据的其他压缩表示。例如，读取器可配置为计算接收到的标识符的校验和或其他表示，并将该表示存储在与特定筛床组件相关联的标签中。为了检测替换筛床组件700是否是正品，读取器可以读取替换筛床组件700的标识符，计算第二表示，然后将最近计算的表示与先前筛床组件700的表示进行比较。如果两个表示匹配，则读者可以相对确信更换筛床组件700是真的。
142.在该示例中，当筛床组件700安装在氧浓缩器100中时，控制器400可激活读取器以读取标识装置770。读取器可以安装在用于氧浓缩器100的印刷电路板组件(pcba)上，或者可以是独立的读取器。读取器配置为能够读取标识装置770，从而获得与筛床组件710相关联的唯一序列号和任何其他信息。因此，当读取器安装在pcba上时，pcba包括读取器、印刷电路板和控制器400，其中读取器可操作以从标识装置770读取标识信息(或标识数据)，且其中控制器可操作以读取标识信息(或标识数据)并经由收发器传输所读取的标识信息(或标识数据)。
143.图3是诸如氧浓缩器100’的氧浓缩器的读取器系统350的框图，其从诸如筛床组件700的筛床组件获得标识数据。该过程可以在类似于上述控制器400的控制器的命令下自动执行。读取器系统350包括筛床组件700上的标识装置770和包括远程rfid读取器362和控制器364的氧浓缩器100’的印刷电路板360。与上述poc 100和控制器400类似，氧浓缩器100’的操作由也安装在印刷电路板360上的控制器364控制。因此，印刷电路板组件(pcba)包括远程rfid读取器362、印刷电路板360和控制器364。在该示例中，pcba还包括具有与图1a中的存储器420类似的功能的存储器368和具有与图1a中的收发器模块430类似的功能的收发器366。rfid阅读器362联接到天线370。
144.在该示例中，控制器364可以向rfid读取器362供电以经由天线370发送激活信号。激活信号由标识装置770(例如rfid装置770)接收，并触发内部发射器向天线370发送标识数据。读取器362从天线370接收标识数据。控制器364可以读取标识数据并将数据存储在存储器368中和/或使标识数据通过收发器模块366从外部发送和/或提供对标识数据的处理。读取器362可以提供标识数据的初始处理。当读取器362提供标识数据的初始处理时，控制器364可提供标识数据的最终处理。
145.或者，可读/可写存储装置如eeprom 780可与rfid标签700结合安装在筛床700上或代替rfid标签700以存储与筛床700及其操作历史相关的附加数据。eeprom 780也可以集
成到rfid标签700的集成电子器件中。eeprom 780可用运行时、有效容量、剩余寿命、不平衡参数和与上述筛床有关的其他信息编程。任何poc可以通过物理连接器或无线收发器访问eeprom 780上的数据。因此，如果筛床700从初始poc移出并移动到另一poc，则第二poc将读取eeprom 780上的数据，并且筛床将能够立即使用具有正确配置的筛床。在制造过程期间，可将其他信息写入到存储装置780中。
146.eeprom 780可存储上述标识信息。然而，可以存储更多的数据以提供更详细的信息，因此更难以复制标识信息。例如，验证筛床以防止“自填充”沸石替代物的欺诈使用的加密密钥也可以存储在eeprom 780中。eeprom 780的相对较大的存储器容量可提供增加的安全性，从而允许存储具有更多位的密钥。当取回故障或损坏的筛床时，eeprom 780可以存储与poc的控制器可以检测的筛床700有关的问题的相关信息。筛床700的性能数据可以记录在eeprom 780上，以帮助诊断故障或损坏。可以存储附加的标识信息以指定诸如保修期之类的事件的开始。
147.读取器系统350可以可选地检测筛床组件700是否正确地安装在氧浓缩器100’的保持机构中。在该示例中，保持机构是弹簧加载柱塞，相应的配合保持机构是筛床组件700中的狭槽，其中狭槽适于与弹簧加载柱塞配合。可以相对于印刷电路板360选择标识标签装置770的位置，并且可以使距离与标签装置770接收的信号强度相关。强信号可指示筛床组件700正确地安装在氧浓缩器100’的保持机构中。或者，可以选择筛床组件700和标签装置770的位置，使得当筛床组件700正确地安装在氧浓缩器100’的保持机构中时，标签装置770只能由读取器362激活。其他保持机构可包括这样的组件，其中筛床组件700或氧浓缩器100’包括螺旋操作的标签，并且相应的配合保持机构包括与标签配合的狭槽。当筛床组件700与氧浓缩器100’的平台配合时，标签旋转到狭槽中，从而保持筛床组件700。相反，标签的反向旋转释放筛床组件700。当标签装置770是nfc标签并且读取器362是nfc读取器时，来自nfc读取器的nfc信号的质量可以与由nfc读取器362接收的nfc信号的强度相关。这样，由nfc读取器362接收的nfc信号的强度可允许系统检测筛床组件700是否正确安装。
148.在该示例中，由控制器364通过氧浓缩器100’上的内部安装的读取器362从标签装置770获得标识数据。或者，也可以在制造筛床组件700时在工厂读取标签装置770。在该示例中，可以采用装配线上或由用户操作的专用读取器设备来读取标识数据。或者，当筛床组件700与氧浓缩器100’配合时，可以使用外部读取器来读取标识数据。因此，标签可用于标签装置770，标签装置包括可见可读的代码、符号或标记，例如包括筛床组件700的标识数据的条形码或qr码。这样的代码的使用因此可以使用诸如具有相机的智能电话的便携式计算装置来读取标签。
149.一旦从筛床组件700获得并记录了标识数据，就可以追踪筛床组件700的年龄。因此，可以相对于由poc 100’的控制器400收集的操作数据监控筛床组件700中的吸附剂材料，如沸石。例如，由控制器400收集的o2纯度数据可以与标识的筛床组件700及其制造信息相关。因此，可以对为何某一批次的筛床组件比其他批次降解得更快进行分析。或者，可确定缺陷并将其与某一批相关联。此外，这种操作数据可被收集并与单个筛床组件700相关。这种数据可用于分析制造过程和维修过程。这种分析的结果可用于使预测性维护更准确，并警告患者其poc的筛床组件700接近寿命终点。此外，操作数据(例如o2纯度数据)可帮助确定设计变更的有效性，如筛床组件700，poc 100’或本文所述的软件，其中设计变更的目
的是改进筛床组件700。例如，对筛床组件700的改进可涉及增加筛床组件700的保存期限(或寿命)和/或伪造的检测/防止。有利地并且如上所述，标签装置770可以是防止或减少伪造的装置。
150.用于追踪筛床组件700在诸如poc 100’或poc 100的poc中的使用的标识装置的使用允许以快速方式获得标识数据。此外，与手动输入标识数据相比，使用读取器使得获得标识数据的方法更准确。除了这些速度和精度的优点之外，在成本、可伸缩性、易用性和便利性方面还有其他优点。
151.筛床组件700实际安装的信息允许标识信息链接到特定的poc和患者。这有助于确认患者正在正确使用poc，并允许制造商确定保修索赔的准确性。
152.图4示出了poc部件监控系统450的一种实现方式，其中poc 100’的控制器364包括收发器模块366，收发器模块配置为允许控制器364使用诸如全球移动电话系统(gsm)的无线通信协议或其他协议(例如，wifi)通过网络470与诸如基于云的服务器460的远程外部装置(或远程计算装置)通信。网络470可以是诸如因特网的广域网或诸如以太网的局域网。可选地或另外地，远程外部装置可以是远程计算装置，如便携式计算装置。例如，控制器364还可包括收发器模块366中的短程无线模块，短程无线模块配置为使控制器364能够使用短程无线通信协议(例如蓝牙
tm
)与便携式计算装置480(例如智能电话)通信。智能电话480可以与poc 100’的用户1000相关联。
153.服务器460还可使用例如gsm的无线通信协议与便携式计算装置480进行无线通信。智能手机480的处理器可以执行称为“app”的程序482，以控制智能手机与poc 100’和/或服务器460的交互。在该示例中，当首先激活poc 100’时，控制器364发送由图3中的读取器362读取的与poc 100’中的筛床组件700相关的标识数据。标识数据将允许与筛床组件700和poc 100’的操作有关的其他数据对于不同的操作相关。
154.服务器460包括分析引擎462，分析引擎可以执行诸如部件服务日期预测算法和服务例程的操作。服务器460还可经由网络470经由有线或无线连接与例如个人计算装置工作站464等其他装置通信。个人计算装置464的处理器可执行“客户端”程序以控制个人计算装置464与服务器460的交互。客户端程序的一个示例是浏览器。服务器460可以访问数据库466，该数据库存储关于由系统450管理的poc和用户的操作数据。数据库466可以被分割成单独的数据库，例如用户数据库，其具有关于poc的用户的信息和与poc使用以及相应的用户使用的相应筛床组件相关联的操作数据；制造商数据库，包括筛床组件的制造信息、运输和存储信息；以及参考数据库，包括劣化曲线、通用配置文件和默认服务时间。劣化曲线可以包括但不限于以下时间曲线：从筛床组件输出的氧气纯度，筛床组件的剩余容量，压缩机输送的特征压力，poc的流量输出，poc的内部湿度等。维护时间可以通过筛床组件的预期总寿命以及与poc中的部件使用量相关的附加信息来分类。服务器460还可以经由网络470与由其他企业操作的服务器通信，例如协调poc的替换筛床组件的订购和供应的供应商服务器468(或供应实体服务器468)。
155.poc 100’和便携式计算装置480的用户1000可以被组织为poc用户系统490。连接的氧浓缩器部件监控系统450可包括多个或“群组”poc用户系统490、492、494和496，每个系统包括poc用户，诸如poc 100’或poc 100的poc，以及诸如便携式计算装置480的便携式计算装置。其他poc用户系统492、494和496中的每一个直接或经由与poc的相应用户相关联的
相应便携式计算装置与服务器460通信。系统492、494和496的每个poc中的相应控制器(例如控制器400)和收发器(例如收发器430)从筛床组件读取标识数据并将这些数据发送到服务器460。诸如个人计算装置464的工作站可以与负责poc群组的用户群体的治疗的部件供应商和/或健康管理实体(hme)相关联。
156.筛床组件的剩余使用时间的预测可由部件监控系统450中的各种实体使用。在一个实施方案中，在便携式计算装置480上运行的应用程序482可致使各种poc部件的剩余使用时间的预测值显示在便携式计算装置480的显示器上。这可以在服务器460的指令下经由“推送通知”到app，或者在app本身的主动权下发生。
157.在另一实现方式中，服务器460可配置为托管门户系统。门户系统可从个人计算装置464或直接从poc 100’接收与poc 100’的操作有关的数据。例如，这种操作数据可以包括poc 100’中筛床组件的剩余容量的估计。如上所述，个人计算装置464可以执行诸如浏览器的客户端应用，以允许个人计算装置464的用户(诸如hme的代表)经由服务器460所托管的门户系统来访问所连接的氧治疗系统450中的poc 100’和其他poc的操作数据。以这种方式，hme可以利用这样的门户系统来管理poc装置的用户群体，例如poc装置100’，或者所连接的氧治疗系统450中的poc用户系统492、494和496。hme可以允许数据服务器460(或服务器460)通过向供应实体服务器468传送部件供应数据来向服务实体提供供应信息，诸如部件的类型、用户的地址、服务的方便时间、用户自己做服务的能力或意愿等。
158.门户系统可以基于门户系统接收的操作数据为poc装置及其用户的群体提供对用户或装置状况的可操作洞察。这种理解可以基于应用于操作数据的规则。在一种实现方式中，可以在与门户系统交互的客户端程序的“窗口”中，在个人计算装置464的显示器上向hme的代表显示poc群组的预测剩余使用时间。此外，可以基于不同部件的状态将规则应用于每个剩余使用时间预测。这种规则的一个示例是“如果poc的剩余使用时间小于三周，则在剩余使用时间的显示中突出显示poc”。将这种规则应用于剩余的使用时间导致poc的显示器上的高亮显示，其中筛床组件接近耗尽或压缩机接近磨损。突出显示的poc然后可以由hme记录用于即将发生的维护。这是基于规则的群组管理类型的一个示例，其通过预测在所连接的氧治疗系统450内操作的剩余部件使用时间的例程而成为可能。
159.基于来自筛床组件的标识数据和收集的操作数据，可通过由服务器460执行的程序进行预测，从而预测筛床组件的寿命。可选地，例如在poc 100’确定筛床组件的剩余容量的估计的情况下，poc 100’可以向系统450的外部计算装置传送消息，该消息可以基于估计，例如通过与阈值的比较(例如，如果该估计等于或低于阈值)，以提供需要为poc 100’更换筛床组件的通知消息。这样的消息可以包括对新筛床组件的请求，例如用于经由利用诸如供应实体服务器468的图4的任何装置实现的订购或履行系统来安排新筛床组件的购买或替换订单。这样的消息也可以由接收剩余容量估计或确定估计所需的测量和参数的系统450的任何装置生成。在这种情况下，消息可以被进一步发送到其他系统，例如购买、定购或履行系统或服务器，其可以配置为与系统450的装置通信以安排和/或完成这种定购。此外，在一些版本中，poc可以基于估计或估计与一个或多个阈值的比较来改变poc的控制参数。例如，用于控制poc的psa循环的一个或多个参数可以基于该比较来调整。这样的调节可包括例如用于阀的各种阀定时的参数，阀控制通过罐的流动以用于进料和清洗循环和/或压缩机速度等。如果检测到部分耗尽的筛床组件(例如，小于70％、50％等)，则可实施这样的
调节以增加剩余筛床组件的使用时间，或者恢复正常操作参数以用于检测被替换的筛床组件(例如，大于50％或处于或接近100％)。
160.系统450还允许基于筛床组件的标识数据和操作数据的相关性来预测服务由系统450监控的poc群组的整组poc的筛床组件的服务日期。这种规模经济相对于筛床组件更换为由系统450管理的poc群组提供了更好的服务。许多hme或服务企业在地理上不同的位置管理poc群组。这可以是遍布州或全国的poc用户，或者是访问成本高昂的偏远地区的用户。通过预期何时将需要服务群组内的各个poc，可以“集群”维护以最小化工作人员和/或运输成本。例如，poc a的筛床组件可能在5天内失效，poc b的筛床组件在4周内失效，poc c的筛床组件在7周内失效。不是在故障前的几天内单独服务每个poc(并且进行三次行程)，而是企业所有者可以选择同时服务所有三个poc，因为它们在地理上是远离的，但是彼此靠近地集群，并且技术人员的花费超过了更换筛床组件的花费。当将该逻辑应用于几万个poc群组时，效率增益是显著的。
161.这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。此外，在具体实施方式和/或权利要求书中使用了术语“包括(including/includes)”、“具有(having/has)”、“具有(with)”或其变体，这些术语旨在以类似于术语“包含(comprising)”的方式为包括性的。
162.除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本领域普通技术人员通常理解的相同含义。此外，术语，例如在常用词典中定义的术语，应被解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在此明确定义，否则不会以理想化或过于正式的意义进行解释。
163.虽然上面已经描述了本发明的各种实施方案，但是应当理解，它们仅仅是作为示例而非限制来呈现的。尽管已经参照一个或多个实现方式示出和描述了本发明，但是在阅读和理解了本说明书和附图之后，本领域的其他技术人员将想到或知晓等同的替换和修改。此外，虽然本发明的特定特征可能仅相对于若干实现方式中的一个被公开，但是这种特征可以与其他实现方式的一个或多个其他特征组合，这对于任何给定或特定应用可能是期望的和有利的。因此，本发明的广度和范围不应受到上述任何实施方案的限制。相反，本发明的范围应当根据所附权利要求及其等同物来限定。