BRPI0709729A2

BRPI0709729A2 - concentrador portÁtil de oxigÊnio

Info

Publication number: BRPI0709729A2
Application number: BRPI0709729-8A
Authority: BR
Inventors: Charles R Atlas; Peter L Bliss; Robert W Murdoch; Scott C Halperin
Original assignee: Oxytec Medical Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2011-07-26
Also published as: EP2007502A2; WO2007118054A3; US8753435B2; WO2007118054A9; AU2007234855A1; CN101636215A; CN101636215B; WO2007118054A2; US20070227360A1; JP2009532183A; AU2007234855B2; EP2007502A4

Abstract

CONCENTRADOR PORTÁTIL DE OXIGÊNIO Um concentrador de oxigênio portátil (10) inclui um sistema de absorção de variação de pressão (12A, 12B) adaptado para gerar um fluxo de gás enriquecido com oxigênio e uma bateria (148) adaptada para fornecer energia para o sistema de absorção de variaçãode pressão. O concentrador de oxigênio tem um peso total de menos que aproximadamente 4,535 kg, tem um fluxo máximo de gás equivalente a 0~ 2~ de 100% de aproximadamente 0,9 Lpm, tem um volume total menor do que aproximadamente 0,01 3m3, e tem uma duração de bateria de pelo menos aproximadamente 8 horas. A presente invenção também usa um sistema de liquefação ou transfill em combinação com tal concentrador de oxigênio.

Description

"CONCENTRADOR PORTÁTIL DE OXIGÊNIO"

Reivindicação de Prioridade

Sob as provisões de 35 U.S.C. § 119(e) este Pedido de patente reivindica o benefí-cio de Pedido de patente US provisório nos. 60/788,916, depositado em 3 de abril de 2006;60/744,164, depositado em 3 de abril de 2006; 60/744,197 depositado em 3 de abril de2006; 60/744,271, depositado em 4 de abril de 2006; e 60/744,272, depositado em 4 de abrilde 2006.

Área Técnica

A presente invenção refere-se geralmente ao aparelho e métodos para fornecer o-xigênio ambulatorial, e, mais particularmente, para portátil o aparelho para concentrar oxigê-nio por adsorção do ar e métodos para o uso da tal aparelho.

Histórico da Invenção

Os pacientes com doenças pulmonares precisam freqüentemente de oxigênio su-plementar para melhorar seu conforto e/ou qualidade de vida. Fontes estacionárias de oxi-gênio estão disponíveis, por exemplo, linhas de oxigênio em hospitais ou outras instalações,que podem fornecer oxigênio para pacientes. Para permitir alguma mobilidade, cilindros deoxigênio puro e/ou concentrado podem ser fornecidos para que um paciente possa carregarou ainda levar com ele, por exemplo, em carros de puxar. Tais cilindros, entretanto, têm vo-lume limitado e são grandes e pesados, limitando a mobilidade do paciente.

Equipamentos portáteis foram sugeridos que concentram oxigênio do ar ambientepara fornecimento de oxigênio suplementar. Por exemplo, os aparelhos de absorção de va-riação de pressão ("PSA") são conhecidos que separado nitrogênio do ar ambiente, distribu-indo um fluxo de oxigênio concentrado que podem ser armazenados em um tanque ou dis-tribuído diretamente para pacientes. Por exemplo, as Patentes US No. 5.531.807; 6.520.176;e 6.764.534 divulgam concentradores de PSA portáteis de oxigênio. Da mesma forma, oaparelho e os métodos para fornecimento de oxigênio seriam úteis.

Publicação US No. 2005/0072298 divulga um concentrador portátil de oxigênio queinclui um compressor não-recíproco, especificamente um rolo o compressor É divulgado nasPatentes US N0. 5.759.020 e 5,632,612. A Patente US No. 5.730.778 divulga uma válvulagiratória e o sistema compressor para uso em um concentrador de oxigênio. Da mesma for-ma, os compressores, por exemplo, para uso em concentradores de oxigênio portáteis, seri-am úteis.

Resumo da Invenção

Da mesma forma, é um objeto da presente invenção para fornecer um portátil sis-tema de concentração de oxigênio que inclui um sistema de absorção de variação de pres-são definida por adaptado para gerar um fluxo de gás enriquecido com oxigênio e uma bate-ria adaptada para fornecer energia para o sistema de absorção de variação de pressão.Concentrador de oxigênio tem um peso total de menos que aproximadamente 4,535 kg, temum fluxo máximo de 100% O2 gás equivalente de aproximadamente 0,9 Lpm1 tem um volu-me total menor do que aproximadamente 13,12 L, e tem uma duração de bateria de pelomenos aproximadamente 8 horas.

É ainda um objeto da presente invenção fornecer um sistema de liquefação outransfill que usa um pequeno, peso leve, e longa duração concentrador de oxigênio e umsistema de resfriamento criogênico ou o compressor acoplado a Tal concentrador de oxigê-nio.

Estes e outros objetos, qualidades, e características da presente invenção, assimcomo os métodos da operação e funções do elementos relativos de estrutura e o combina-ção de partes e economias de produção, tornar-se-á mais aparente em consideração à se-guinte descrição e as reivindicações anexas com referência ao desenhos anexos, todos osquais formam um parte deste relatório descritivo, onde as referências numéricas designamcorrespondentes partes no diversas figuras. Deve ser expressamente entendido, entretanto,que os desenhos são para fins de ilustração e descrição apenas e não são pretendidos co-mo uma definição do limite do Invenção. Como usadas no relatório descritivo e nas reivindi-cações, a forma singular de "um", "uma", "a" e "o" incluem referências no plural a menos ocontexto claramente dite de outra forma.

Breve Descrição dos DesenhosAs FIGS. 1A e 1B são vistas superior e inferior em perspectivas, respectivamente,de uma primeira modalidade de um aparelho concentrador portátil de oxigênio de acordocom os princípios da presente invenção;

A FIG. 2 é uma vista expandida em perspectiva do aparelho das FIGS. 1A e 1B;

A FIG. 3 é um diagrama esquemático do aparelho das FIGS. 1A e 1B;

A FIG. 4 é uma seção transversal de um leito filtrante exemplar adequado para ouso no aparelho das FIGS. 1A e 1B;

As FIGS. 5A, 5B, e 5C são vistas em perspectiva, superior, e expandida, respecti-vamente, de um compressor adequado para o uso no aparelho das FIGS. 1A e 1B;

A FIG. 6A é uma vista superior de seção transversal do compressor tomada ao Ion-go da linha 6A-6A da FIG. 5A;

A FIG. 6B é uma vista lateral seccionada do compressor tomada ao longo da linha6B-6B da FIG. 5B;

A FIG. 7 é uma vista superior de uma base tubular que define parte de um tubo dear no aparelho das FIGS. 1A e 1B;

As FIGS. 8A e 8B são vistas superior e inferior, respectivamente, de um coberturatubular que se liga à base tubular da FIG. 7;

As FIGS. 9A e 9B são vistas em perspectiva dos lados superior e inferior de umabase tubular que define parte de um tubo distribuidor de oxigênio no aparelho das FIGS. 1Ae 1B;

As FIGS. 10A-10C são vistas superiores, inferiores e laterais, respectivamente, decobertura de leito filtrante que define parte do aparelho das FIGS. 1A e 1B;

A FIG. 11 é um gráfico mostrando a queda de pressão de ar fluindo através de umapassagem na medida em que um tamanho da passagem aumenta com base em taxas defluxo médias exemplares;

A FIG. 12 é um gráfico ilustrando a relação entre o razão de fluxo e pureza do oxi-gênio;

As FIGS. 13 e 14 são gráficos ilustrando o consumo de energia versus pureza;

A FIG. 15 é um gráfico ilustrando a relação entre saída de oxigênio e a pureza dosníveis de oxigênio;

A FIG. 16 é uma tabela de diversos critérios de desempenho do concentrador portá-til de oxigênio da presente invenção a diferentes configurações de taxas de fluxo; A FIG. 17 é um fluxograma ilustrando o processo para configurar o tempo da válvu-la usado no processo para orientar os leitos filtrantes;

A FIG. 18 é um gráfico ilustrando a relação entre o leito filtrante/pressão do tanquede produto e o tempo da válvula;

A FIG. 19 é um fluxograma explicando o controle do motor no compressor usado no aparelho da presente invenção;

A FIG. 20 é um quadro ilustrando a relação entre o volume por minuto e a Pressão

Alvo;

As FIGS. 21-23 são vistas superiores em perspectiva do concentrador portátil de o-xigênio mostrado alocado em uma bolsa de transporte mostrando diversos painéis tantoabertos como fechados;

As FIGS. 24-32 ilustram uma interface de usuário touch screen usada no aparelhoda presente invenção;

A FIG. 33 é uma tabela dos diversos ícones de alarme capazes de serem apresen-tados na interface do usuário; A FIG. 34 é um quadro comparando o concentrador portátil de oxigênio da presenteinvenção com os equipamentos existentes;

A FIG. 35 é um quadro mostrando diversos parâmetros do aparelho da presente in-venção a diferentes configurações de fluxo;

A FIG. 36 é uma ilustração esquemática de um sistema de concentração de oxigê- nio que inclui um concentrador de oxigênio e um equipamento de conservação de oxigênioque é separado do concentrador de oxigênio;

A FIG. 37 é uma ilustração esquemática de um sistema de concentração de oxigê-nio que inclui um concentrador de oxigênio e um equipamento de conservação de oxigêniodispostos em uma câmara comum em uma bolsa de transporte;

A FIG. 38 é uma ilustração esquemática de um sistema de concentração de oxigê-nio que inclui um concentrador de oxigênio e um equipamento de conservação de oxigêniodispostos em uma bolsa de transporte em câmaras separadas;

A FIG. 39 é um diagrama esquemático de um sistema de liquefação usando o sis-tema de concentração de oxigênio da presente invenção;

A FIG. 40 é um diagrama esquemático de um sistema transfill usando o sistema deconcentração de oxigênio da presente invenção;

A FIG. 41 é uma vista em perspectiva de um compressor e técnicas de redução so-nora para uso com o compressor;

A FIG. 42 é um quadro mostrando a taxa de descarga característica de uma bateriaadequada para o uso na presente invenção; e

A FIG. 43 é um vista superior em seção transversal de um compressor de oscilação em pistão adequado para o uso no aparelho da presente invenção;

As FIGS. 44A e 44B são vistas frontal e lateral, respectivamente, de um diafragmausado no compressor das FIGS. 5A-6C; e

A FIG. 45 é uma vista superior de seção transversal de uma modalidade alternativapara um compressor adequado para o uso na presente invenção.

Melhores Formas para se Realizar a Invenção

As FIGS. 1A-3 ilustram um aparelho concentrador portátil de oxigêniolO de acordocom os princípios da presente invenção. Geralmente, o aparelho 10 inclui diversos leitosfiltrantes ou tanques 12A, 12B, um compressor 14, um o tubo inferior ou tubo de ar 16 defi-nindo diversas passagens 62-68 no mesmo, um tanque de armazenamento ou o reservató-rio 18, um conjunto de válvulas de controle de ar 20 para criar um ou mais vias de fluxo a-través das passagens 62-68 no tubo de ar 16, e um tubo superior ou distribuidor de oxigênio102. Um controlador 22 é acoplado às válvulas de controle de ar 20 para seletivamente abrire fechar as válvulas de controle de ar para controlar o fluxo de ar através do tubo de ar 16,e, conseqüentemente, através dos leitos filtrantes 12. O controlador 22 é também acoplado a um equipamento de entrada/saída 23 que é usado, por exemplo, para configurar os parâ-metros de operação, tal como a taxa de fluxo de oxigênio, do aparelho.

Deveria ser observado que as válvulas de controle de ar são coletivamente referi-das pelo uso da referência número 20, e são individualmente designadas como válvulas20ae, 20as, 20be, 20bs. Da mesma forma, os leitos filtrantes são coletivamente referidos pelo uso da referência numérica 12, e são individualmente designadas como os leitos filtran-tes 12A e 12B. Deveria ser observado também que o controlador 22 é mostrado em comuni-cação com os diversos elementos do aparelho 10 através de linhas tracejadas, e que ape-nas uma linha tracejada é mostrada entre o controlador 22 e a válvula 20bs para facilitar ailustração. No presente equipamento, o controlador 22 está em comunicação com cada vál-vula de controle de ar.

Opcionalmente, o aparelho 10 pode incluir um ou mais componentes adicionais, porexemplo, um ou mais válvulas de conferência, filtros, sensores, fontes de energia elétrica(não mostradas), e/ou outros componentes, pelo menos alguns dos quais podem ser aco-plados ao controlador 22 (e/ou um ou mais controladores adicionais, também não mostra-dos), como ainda descrito abaixo. Será apreciado que os termos "fluxo de ar", "ar", ou "gás"são usados aqui genericamente, embora o particular fluido envolvido possa ser ar ambiente,10 nitrogênio pressurizado, oxigênio concentrado, e similares.

A. Leitos Filtrantes

Referindo-se agora à FIG. 4, cada leito filtrante 12A ou 12B inclui um invólucro ex-terno 30, por exemplo, na forma de um cilindro oco alongado, incluindo um primeiro terminalou de entrada/saída de ar 32 e um segundo terminal ou de entrada/saída de oxigênio 34. Oinvólucro 30 pode ser formado a partir de material substancialmente rígido, por exemplo,plástico, tal como acrilonitrila butadieno estireno ("ABS"), policarbonato, e similares, metal,tal como alumínio, ou materiais compostos. Em modalidades exemplares, o invólucro 30pode ter um diâmetro de entre aproximadamente dois e dez centímetros (2-10 cm), e umcomprimento de entre aproximadamente oito e trinta centímetros (8-30 cm). Embora o invó-lucro 30 seja mostrado tendo uma forma cilíndrica arredondada, será apreciado que o invó-lucro pode ter outras formas desejadas, por exemplo, que podem depender de critérios es-paciais, de desempenho, e/ou estruturais. Por exemplo, o invólucro 30 pode ter uma seçãotransversal de forma elíptica, quadrada, retangular, ou outras formas poligonais regulares ouirregulares (não mostrada).

O invólucro 30 é pelo menos parcialmente preenchido com um meio de filtração oumaterial filtrante 36 para fornecer um leito filtrante 12A, 12B capazes de adsorver nitrogêniodo ar distribuído para dentro do leito filtrante sob pressão. Para manter o material filtrante 36no invólucro 30, o leito filtrante inclui discos ou placas 38a e 38b adjacentes a cada um doprimeiro e secundário terminais 32, 34 do invólucro, respectivamente. As placas 38a e 38bsão distanciados uma da outra para definir um volume desejado entre as placas 3 no invólu-cro 30. Por exemplo, o volume desejado pode ser entre aproximadamente cento e cinco mile seiscentos centímetros cúbicos (150-600 cm3), que podem ser preenchidos com materialfiltrante 36. Em uma modalidade exemplar, o volume de material filtrante 36 em cada leitofiltrante 12A, 12B é aproximadamente 0,7216 L (44 in3), como explicado ainda abaixo.

As placas 38 podem incluir uma ou mais aberturas ou poros (não mostrados) atra-vés das mesmas para permitir o fluxo de ar através das placas. Por exemplo, as placas po-dem ser formadas a partir de plástico sinterizado, fornecendo, portanto, poros no materialplástico que são menores do que o tamanho do grão de material filtrante 36, portanto permi-tindo o fluxo de ar através das placas. Alternativamente, as placas 38 podem ser formadas apartir de plástico, metal, ou materiais compostos tendo diversos furos ou poros formadosatravés das mesmas. Por exemplo, os furos podem ser criados quando as placas são for- madas, por exemplo, por moldagem das placas e furos simultaneamente. Em outra alterna-tiva, as placas 38 podem ser formadas como painéis sólidos, por exemplo, cortadas a partirde matéria-prima, moldadas, etc., e os furos podem ser criados através dos painéis, por e-xemplo, por perfuração, corte a laser, e similares.

Geralmente, os leitos filtrantes 12 são preenchidos de forma que não haja substan-ciais lacunas no material filtrante 36, por exemplo, de forma que o material filtrante é subs-tancialmente empacotado entre as placas 38. O leito filtrante resultante, que inclui os com-ponentes mostrados na FIG. 4 apenas, pesa entre aproximadamente 0,1134 - 0,6804 kgcada.

Na modalidade mostrada, a placa inferior 38a é substancialmente estacionária, por exemplo, fixada ao primeiro terminal 32 do invólucro 30, por exemplo, por um ou mais co-nectores cooperantes ou fixadores (não mostrados), adesivos, solda sônica, e similares. Aplaca superior 38b é disposta adjacente ao segundo terminal 34, ainda móvel no invólucro30. Por exemplo, a presente invenção contemplou a predisposição da placa superior 38b nadireção da placa inferior 38a, por exemplo, por uma mola ou outro mecanismo de predispo- sição 39, que comprime o material filtrante 36 entre as placas 38. Se o material filtrante 36assenta ou de algum modo escapa do leito filtrante 12A, 12B, a placa superior 38b automa-ticamente se move para baixo na direção da placa inferior 38a para manter o material filtran-te sob uma compressão desejada. Esta compressão evita que o material filtrante 36 se mo-va para dentro de outras áreas do aparelho 10 quando ele se pulverizar a partir da operação e/ou podem contra-agir forças induzidas pelo fluxo que podem de outra forma fazer com queo material filtrante se fluidize.

A porosidade das placas 38 pode ser substancialmente uniforme ao longo da seçãotransversal de um leito filtrante 12, por exemplo, para assegurar que o fluxo para dentro e/oufora do leito filtrante é substancialmente regularmente distribuído através da área do primei- ro e o segundo terminais 32, 34. Alternativamente, a porosidade das placas 38 pode servariada em um padrão desejado ou apenas uma porção das placas pode ser porosa. Emainda outra alternativa, as placas 38 podem ter uma parede sólida e podem incluir uma oumais aberturas através das mesmas, por exemplo, em um padrão desejado.

O material filtrante 36 pode incluir um ou mais materiais conhecidos capazes de ad- sorver nitrogênio a partir de ar ambiente pressurizado, permitindo, portanto, que o oxigênioseja extraído ou retirado de outra forma a partir dos leitos filtrantes 12. Materiais filtrantesexemplares adequados para o uso aqui incluem zeolite sintético, LiX, e similares, tal comoUOP Oxysiv 5, 5Α, Oxysiv MDX1 Arkema Ν5, Ν51, ou Zeochem ΖΙ0-06. Pode ser desejávelse fornecer diversas camadas de material filtrante 36 em cada leito filtrante 12A, 12B, porexemplo, fornecendo material filtrante com diferentes propriedades em camadas entre oprimeiro terminal 32 e o segundo terminal 34.

Por exemplo, já que o material filtrante geralmente absorve água, que pode fazercom que algum material filtrante se deteriore, o material filtrante pode ser fornecido a primei-ro terminal 32 que é capaz de absorver água sem substancialmente impactar em sua durabi-lidade e/ou capacidade de adsorver nitrogênio. Em uma modalidade exemplar, uma primeiracamada 36a é fornecida adjacente ao primeiro terminal 32 tendo uma profundidade, que éuma dimensão que é paralela ao comprimento dos leitos filtrantes, que é entre aproximada-mente dez e trinta por cento da altura geral de material filtrante, tal como material Oxysiv.

Uma segunda camada 36b é fornecida que inclui um material de adsorção de alto desem-penho, tal como Oxysiv MDX. A segunda camada 36b pode substancialmente preencher orestante do leito filtrante. Obviamente, uma ou mais camadas adicionais do material filtrantepode ser fornecida (não mostrada) tendo propriedades desejadas. Assim, durante o uso,quando o ar ambiente entra no primeiro terminal 32 de leito filtrante 12A, 12B, a primeirocamada 36a substancialmente absorve a umidade no ar, de forma que a segundo camada36b é exposta ao ar relativamente seco, portanto reduzindo substancialmente o risco deprejudicar o material filtrante da segundo camada 36b. Tem sido determinado para OxysivMDX que entre aproximadamente 0,2268 - 0,6804 kg, e preferencialmente aproximadamen-te uma libra, do material filtrante por litro por minuto (Lpm) de produção de saída proporcio-na uma adsorção eficaz.

Embora dois dos leitos filtrantes 12A e 12B sejam mostrados nas figuras, será a -preciado que um ou mais dos leitos filtrantes podem ser fornecidos, por exemplo, depen-dendo do peso desejado, eficácia de desempenho, e similares. Informação adicional sobreos leitos filtrantes e/ou materiais filtrantes que podem ser incluídos no aparelho 10 pode serencontrada na Patente US No. 4.859.217, cuja divulgação completa é expressamente incor-porada por referência aqui.

B. Reservatório de Armazenamento de Gás e Conjunto Filtrante

De volta às FIGS. 1A, 1B, e 2, o reservatório 18 é um invólucro tubular alongado 70tendo um terminal inferior ou primeiro 94, que pode ser substancialmente fechado ou aberto,e um terminal superior ou segundo 96, que pode também ser substancialmente fechado ouaberto (por exemplo, se recoberto por um tubo ou outros componentes, como descrito emoutro local aqui). Como mostrado, o invólucro 70 tem uma forma irregular de vidro de relógiopermitindo que o reservatório 18 seja aninhado entre e/ou adjacente aos leitos filtrantes 12Ae 12B. Isso minimiza o espaço ocupado pelo reservatório 18 para ajudar a reduzir o tama-nho geral do aparelho 10. Na modalidade ilustrada exemplar, o invólucro 70 tem uma paredeexterna curvada 71 que se estende entre os leitos filtrantes 12A, 12B para fornecer ou defi-nir uma superfície externa terminada para o aparelho 10, como melhor visto nas FIGS. 1A e1B. O invólucro 70 é formado a partir de qualquer material adequado. Exemplos de tais ma-teriais incluem plástico, tal como ABS, policarbonato, e similares, metal, tal como alumínio,ou materiais compostos, similar aos outros componentes do aparelho 10 descrito aqui.

Como mostrado nas FIGS. 2 e 10A-10C, a presente invenção contempla o forneci-mento de um revestimento 80 para pelo menos parcialmente fechar terminal superior 96 doinvólucro 70. Revestimento 80 podem ser substancialmente ligado de modo permanente ouremovível ao terminais secundários 34 dos leitos filtrantes 12A, 12B e/ou terminal superior96 do reservatório 18, por exemplo, usando um ou mais conectores, fixadores, adesivos,solda sônica, e similares. O revestimento 80 inclui uma ou mais aberturas 82, 84 no mesmopara permitir que o oxigênio flua para dentro e fora dos leitos filtrantes 12A, 12B e/ou o re-servatório 18, como explicado ainda abaixo.

Referindo-se à FIG. 10A, o revestimento 80 inclui um orifício de remoção 81 (mos- trado em sombreado) para fornecer uma passagem comunicando diretamente entre os se-gundos terminais 34 dos leitos filtrantes 12A e 12B. O orifício de remoção 81 permanececontinuamente aberto, portanto fornecendo uma passagem para que o oxigênio passe apartir de um leito filtrante para o outro, por exemplo, enquanto um leito filtrante é carregadore o outro é purgante, como ainda descrito abaixo. Em uma modalidade exemplar, o orifíciode remoção 81 tem um tamanho de seção transversal precisamente determinado, por e-xemplo, diâmetro de entre aproximadamente 0,0381 - 0,889 cm, ou aproximadamente0,0508 cm, que é determinado com base em um ou mais fluxos ou outros critérios de de-sempenho dos leitos filtrantes 12A, 12B, como explicado ainda abaixo. Por exemplo, o orifí-cio de remoção 81 é dimensionado de forma que entre aproximadamente dois e meio e dezlitros por minuto (1,5-10 Lpm) de oxigênio, por exemplo, aproximadamente cinco litros porminuto (5 Lpm), flua através do orifício de remoção 81 em ambas as direções a uma pres-são diferencial de aproximadamente 258,75 kPa (5 psi) através do orifício de remoção.

A presente invenção também contempla o fornecimento de uma válvula purgante(não mostrada) no orifício de remoção 81 para controlar o fluxo de gás entre os leitos filtran-tes. Tal válvula purgante tem o efeito de variar o fluxo do orifício de remoção na medida emque os leitos são alternativamente carregados e purgados.

Alternativamente, o orifício de remoção pode se estender entre os leitos filtrantes12A e 12B através do reservatório 18. Por exemplo, o orifício de remoção pode incluir umaprimeira passagem (não mostrada) que se estende ao longo do revestimento 80 que se co- munica o leito filtrante 12A e o reservatório 18, e uma segunda passagem (também nãomostrada) que se estende ao longo do revestimento 80 que se comunica o leito filtrante 12Be o reservatório 18.Opcionalmente, se terminal inferior 94 do invólucro 70 é aberto, um revestimento(não mostrado) também podem ser fornecidos para substancialmente fechar o terminal infe-rior do invólucro. Tal revestimento, se fornecido, pode ser substancialmente ligado de modopermanente ou removível ao o terminal inferior do invólucro. Alternativamente, a presenteinvenção contempla o fechamento do terminal inferior 94 do invólucro 70 por uma porção dotubo de ar 16, por exemplo, quando o reservatório 18 é montado sobre ou adjacente ao tubode ar 16, como ainda descrito abaixo.

Em outra alternativa, o aparelho 10 pode incluir diversos reservatórios (não mostra-dos) que podem ser fornecidos a uma ou mais localizações com o aparelho, por exemplo, colocados em diferentes localizações onde o espaço se disponível, ainda minimiza o tama-nho geral do aparelho. A presente invenção contempla que os reservatórios são conectadosuns aos outros através de um ou mais tubos flexíveis (não mostrados) e/ou através do tubodistribuidor de oxigênio 102 para permitir que oxigênio seja distribuído para e retirado dosreservatórios. Opcionalmente, nesta alternativa, uma ou mais válvulas podem ser fornecidas para controlar o fluxo de oxigênio para dentro e fora dos reservatórios.

Além disso, ou alternativamente, o aparelho 10 pode incluir um ou mais reservató-rios flexíveis, por exemplo, bolsas ou outros recipientes que podem se expandir ou se con-trair na medida em que o oxigênio é distribuído para dentro ou fora deles. Os reservatóriospodem ter formas pré-determinadas na medida em que eles se expandem ou mais elastica- mente expandem para preencher os espaços disponíveis no aparelho 10. Opcionalmente,um ou mais reservatórios rígidos podem ser fornecidos que se comunicam com um ou maisreservatórios flexíveis (não mostrados), por exemplo, para preservar espaço no aparelho.Em outras alternativas, um ou mais reservatórios podem ser fornecidos como porções deum ou ambos os tubos de ar 16 e tubo distribuidor de oxigênio 102, ao invés de como um componente separado.

C. Compressor de Gás

De volta às FIGS. 1A, 1B, e 2, com referência adicional às FIGS. 5A, 5B, e 6, umamodalidade exemplar do compressor 14 adequada para o uso na presente invenção seráagora descrita. Deve ser entendido que o compressor 14 pode qualquer equipamento capazde puxar o ar ambiente para dentro do aparelho 10 e comprimir o ar para uma ou mais pres-sões desejadas para distribuir aos os leitos filtrantes. Os compressores adequados incluem,mas não são limitados a, compressores do pistão articulado (pino que conecta o bastão aopistão), diafragma, pistão de oscilação (pistão fixado ao bastão conector), rolo, linear, e ca-ta-vento giratório. Um exemplo de um compressor em pistão de oscilação 400 adequado para o uso na presente invenção é mostrado na FIG. 43.

Na modalidade mostrada nas FIGS. 5A-6B, o compressor 14 é um que inclui ummotor 40, um conjunto de seguidores 42 acoplado ao motor, hastes de direcionamento ou osbastões 44 acoplados ao conjunto de seguidores, e diversos conjuntos de diafragmas oucabeçotes 46 acoplado às hastes de direcionamento. O motor 40 pode ser um motor DCsem escova, tal como o Pittman 4413, que tem um peso relativamente baixo e vida opera-cional longa. Os bastões 44 são individualmente referidos pelo uso das referências numéri-cas 44a, 44b, e 44c e são coletivamente referidos pelo uso da referência numérica 44. Deforma similar, os cabeçotes 46 são individualmente referidos pelo uso das referências numé-ricas 46a, 46b, e 46c e são coletivamente referidos pelo uso da referência numérica 46.O motor 40 inclui uma haste de saída 41 definindo um eixo central 43. O motor 40pode incluir uma placa de base, moldura, ou outro suporte 45 que se estendem a partir doalojamento 47. Como explicado ainda abaixo, o suporte 45 pode ser usado para firmar osconjuntos de diafragmas 46 diretamente ao motor 40, o que pode reduzir a vibração dosconjuntos de diafragmas. Esta construção pode também facilitar a instalação do compressor14 para dentro de um concentrador ou outro equipamento, por exemplo, permitindo que omotor 40 e os cabeçotes 46 possam ser pré-montados e então instalados como um únicocomponente.Como melhor visto na FIG. 5C, a haste de saída 41 é acoplada ao conjunto de se-guidores 42 de forma que as rotações da haste de saída 41 fazem com que uma manivela49 gire em torno do eixo central 43. Como mostrado nas FIGS. 5B e 6B, a manivela 49 podeser um barril cilíndrico alongado incluindo uma sonda 51 em um terminal para receber a has-te de saída 41 no mesmo. A manivela 49 pode ser firmada à haste de saída 41, por exem-plo, por um arranjo de par fechadura e chave, um ajuste de interferência, um parafuso confi-gurado (não mostrado), e similares. A sonda 51 pode ser um joelho do eixo central 43, deforma que a manivela 49 gire excentricamente em torno do eixo central quando a haste desaída 41 é girada pelo motor 40. Será apreciado que outros arranjos podem ser fornecidospara se fixar a manivela 49 à haste de saída 41.Como melhor visto nas FIGS. 5A-6B, cada conjunto do diafragma 46 inclui um alo-jamento 48, um diafragma 50 firmada para o alojamento para definir um câmara 52, e umconjunto de válvulas de conferência 54 para permitir ar para ser puxado para dentro e força-do fora da câmara. O alojamento 48 pode incluir uma ou mais partes substancialmente rígi-das fornecendo uma estrutura de suporte para o diafragma 50 e pelo menos parcialmentedefinindo a câmara 52. O alojamento 48 pode ser formado de plástico, tal como ABS ou po-licarbonato, metal, ou materiais compostos, por exemplo, feitos por modelagem, moldagem,maquinaria, e similares.Cada do conjunto do diafragma 46 geralmente inclui uma cobertura 53 incluindo asportas de entrada e saída 59, um cabeçote 55 incluindo as válvulas de entrada e saída 254,e um retentor 57 para montar o diafragma 50 ao cabeçote 55. O diafragma 50, o cabeçote55, e o retentor 57 geralmente definem uma câmara 52 para dentro da qual o ar ambientepode ser puxado e a partir da qual o ar comprimido pode ser distribuído em uma forma cícli-ca, como explicado em outro local aqui. Com referência adicional às FIGS. 44A e 44B, umaba externo ou outro perímetro 61 do diafragma 50 pode ser firmados entre o cabeçote 55 eo retentor 57, enquanto permite que uma porção central 63 se mova.

O diafragma 50 é substancialmente ligado de modo permanente ou removível aoalojamento 48, por exemplo, usando um ajuste de interferência, um ou mais conectores,fixadores adesivos, e similares (não mostrados), que podem fornecer um lacre substancial-mente firme ao ar entre o diafragma e o alojamento. O diafragma 50 pode ser formado apartir de material flexível ou semi-rígido que pode repetidamente se afastar uma distância desejada durante a operação do compressor 14, por exemplo, Monômero de Etileno Propi-Ieno Dieno ("EPDM") ou "BUNA" borracha (borracha sintética feita pela polimerização debutadieno), e similares, VITON, ou borracha de silicone líquido ("LSR") materiais tendo sufi-ciente flexibilidade, resistência, e/ou outras propriedades apropriadas. O diafragma 50 podeincluir suportes 65 para acoplamento do diafragma 50 a um bastão associado 44.

Em modalidades exemplares, o alojamento 48 e o diafragma 50 podem ter seçõestransversais quadradas ou retangulares (que se estendem para dentro da página da FIG. 6),por exemplo, entre aproximadamente 2,54 e 7,62 cm (1-3 in) em um lado. O alojamento 48pode ter uma profundidade de entre aproximadamente 0,635 e 3,81 cm, portanto fornecendoa câmara 52 definindo um volume. Em uma modalidade exemplar, os conjuntos de diafrag-mas 46 têm uma seção transversal quadrada com cada altura e profundidade sendo de a -proximadamente duas polegadas (50 mm). Será apreciado, entretanto, que o alojamento 48e o diafragma 50 podem ter outras formas de seção transversal, por exemplo, circular, elípti-ca, e similares.

Como melhor visto nas FIGS. 44A e 44B, o diafragma 50 pode incluir um porçãoperiférica mais espessa 69 entre o aba externo 61 e a porção central 63, que podem aumen-tar a rigidez, e conseqüentemente eficácia, dos conjuntos de diafragmas. Por exemplo, arigidez aumentada possa limitar o movimento da porção periférica 69 quando a porção cen-tral 63 do diafragma 50 é direcionada para dentro e para fora pelo bastão 44, como explica-do em outro local aqui. Alternativamente, como mostrado em sombreado a menor porção daFIG. 44B e indicada pela referência numérica 69', a porção periférica 69' pode incluir umespessura similar ou mesmo menor do que a porção central 63. Como mostrado, a porçãoperiférica 69' pode também ser curvada ou ainda arredondada, por exemplo, para controlaro afastamento do diafragma.

O diafragma 50 é acoplado à haste de direcionamento 44 de forma que o diafragma50 possa se mover para dentro e para fora em relação à câmara 54 na medida em que ahaste de direcionamento seja recíproca ao longo de seu eixo longitudinal na direção opostae na direção do conjunto de seguidores 42. Assim, o volume da câmara 54 pode ser aumen-tado e diminuído na medida em que o diafragma 50 se move na direção oposta e na direçãoda câmara para puxar o ar para dentro e forçar o ar para fora da câmara, respectivamente.

Opcionalmente, como mostrado na FIG. 6A, o alojamento 48 podem incluir uma oumais partições definindo passagens, por exemplo, um passagem de entrada 56in e um pas-sagem de saída 56out· Como explicado ainda abaixo, as passagens de entrada e saída 56in,56out se comunicam com as respectivas passagens 62, 64 no tubo de ar 16, por exemplo,através de portas 57 (não mostradas na FIG. 6A, vide, por exemplo, FIG. 2) no fundo doalojamento 48. Uma válvula de conferência de entrada 54in é fornecida em linha com a pas-sagem de entrada 56in, por exemplo, na partição entre a câmara 52 e a passagem de entra-da 56in. A válvula de conferência de entrada 54in se abre quando exposta a uma pressãonegativa na câmara 52, ou seja, na medida em que o diafragma 50 é direcionado na direçãooposta da câmara 52, e se fecha quando exposta a uma pressão positiva na câmara, ouseja, na medida em que o diafragma 50 é direcionado para a câmara 52. De forma similar,uma válvula de conferência de saída 54out é fornecida em linha com a passagem de saída560ut que se abre quando exposta a uma pressão positiva na câmara 52 e se fecha quandoexposta a um pressão negativa na câmara. As válvulas de conferência 54 podem simples-mente ser válvulas predispostas em mola que abertas em uma direção dependendo dapressão diferencial através da válvula, tal como válvulas convencionais do tipo guarda-chuva.

Como mostrado nas FIGS. 5C-6B, os bastões 44 podem estar entre os respectivosdiafragmas 50 e a manivela 49. Os bastões 44 incluem terminais iniciais incluindo centros 71e terminais secundários incluindo anéis 73. Os centros 71 podem ser recebidos em ou aindafirmados aos suportes 65 dos diafragmas 50, e os anéis 73 podem ser dispostos em tornoda manivela 49. Uma bilha 77 pode ser fornecida entre cada anel e a manivela 242. Assim,a manivela 49 pode girar livremente nas bilhas, fazendo com que os anéis, e conseqüente-mente, os bastões 44 possam ser axialmente deslocados na direção e na direção oposta doeixo central 43. Esta ação faz com que os diafragmas 50 se movam na direção oposta epara dentro das câmaras 52 para comprimir o ar puxado para dentro das câmaras.

Mais especificamente, durante a operação, O motor 40 pode ser continuamente ouseletivamente ativado para girar um seguidor 43 do conjunto de seguidores 42 e portantofazer com que as hastes de direcionamento 44 sejam axialmente recíprocas na direção o-posta e na direção do conjunto de seguidores 42. Por exemplo, o conjunto de seguidores 42pode ser configurado de forma que a haste de direcionamento 44 tenha um deslocamentoaxial total de entre aproximadamente três e treze milímetros (3-13 mm). Esta reciprocidadefaz com que os diafragmas 50 se movam para dentro e para fora em relação aos alojamen-tos 46, e portanto puxem o ar ambiente para dentro câmaras 52 através das passagens deentrada 56in e forcem o ar comprimido para fora das câmaras através de saídas de passa-gem 56out· O deslocamento do centro do diafragma 50 pode corresponder um-a-um com odeslocamento da haste de direcionamento 44. As hastes de direcionamento 44 podem mu-dar o volume da câmara 52, por exemplo, por entre aproximadamente oitenta e noventa ecinco por cento (80-95 %) acima de e abaixo de seu volume em relaxamento (quando o dia-fragma 50 está substancialmente relaxado ou não submetido a quaisquer forças).

Em uma modalidade exemplar, o movimento recíproco das hastes de direciona-mento 44 é instável ou equilibrado em tempo para cada um dos conjuntos de diafragmas46a-46c em um padrão predeterminado, por exemplo, com base na configuração de segui-dor 43 ou conjunto de seguidores 42. Assim, o ar comprimido é gerado seqüencialmente porcada cabeçote 46. Acredita-se que para minimizar a quantidade de vibração ou ruído geradopelo compressor 14, por exemplo, de forma que vibração ou movimento de um dos conjun-tos de diafragmas pelo menos parcialmente compense os outros.

Além disso, já que os conjuntos de diafragmas podem ser angularmente desviadosuns dos outros, por exemplo, por cento e vinte graus (120°) quando dispostos simetricamen-te em torno do conjunto de seguidores 42, isso pode também equilibrar ou minimizar as vi-brações criadas durante a operação do compressor 14. Por comparação, em uma modali-dade alternativa, dois dos conjuntos de diafragmas (não mostrados) podem ser fornecidosem lados opostos do conjunto de seguidores em uma configuração linear definindo um eixo,embora esta configuração possa aumentar as vibrações ao longo do eixo. Como o númerode cabeçotes é aumentado, as oscilações de pressão dinâmicas pico-a-pico são reduzidas,o que proporciona um benefício em ruído reduzido e reduz as vibrações devido às pulsa-ções com pressão reduzida.

Alternativamente, mais do que três (3) cabeçotes podem ser fornecidos, embora is-so possa aumentar o custo e/ou a complexidade da operação do aparelho 10. A fim de mi-nimizar a vibração, pode ser desejável se fornecer um número ímpar de conjuntos de dia-fragmas (por exemplo, três, cinco, sete, etc.), por exemplo, em uma configuração simétricaem raios que não cria um eixo linear entre quaisquer dos conjuntos de diafragmas, que po-dem pelo menos parcialmente equilibrar as vibrações entre os diversos cabeçotes.

Como melhor visto na FIG. 5C e 6B, os bastões 44 podem ser empilhados axial-mente na manivela 49, enquanto os conjuntos de diafragmas 46 são coplanares uns aosoutros. A fim de acomodar este arranjo, pelo menos alguns dos bastões podem incluir umjoelho entre os anéis e os centros. Por exemplo, um bastão central pode se estender subs-tancialmente perpendicularmente ao eixo central 43 em um plano, um bastão inferior podeincluir um joelho de forma que o bastão inferior seja acoplado à manivela 49 abaixo do pla-no, e um bastão superior pode incluir um joelho, de forma que o bastão superior seja aco-plado à manivela 49 acima do plano. Nesta configuração, cada um dos centros pode entãoser disposto no plano, permitindo que os centros sejam conectados aos respectivos dia-fragmas 50.

Um das vantagens deste arranjo é que ele pode minimizar uma área de base dosconjuntos de diafragmas, e conseqüentemente de todo o compressor. Por exemplo, os ca-beçotes 46 podem ser montados diretamente no suporte 45 no motor 40. O suporte 45 pode se estender para fora do motor para fornecer um aba ou outras estruturas em que uma ex-tremidade superior dos cabeçotes 46 possa ser montada, por exemplo, usando fixadores, talcomo flechas, parafusos, cravos, e similares, adesivos ou outras ligações, detentores ououtras conectores de encaixe, e similares. Com os cabeçotes 46 montados diretamente aomotor 40, os cabeçotes podem ser localizados relativamente perto do eixo central 43.

O compressor em pistão de oscilação 400 mostrado na FIG. 43 é similar em muitosrespeitos ao compressor de diafragma mostrado nas FIGS. 5A-6B exceto que o diafragma50 é recolocado com um pistão 402. Cada pistão inclui um lacre de revestimento do pistão404 para manter um lacre firme para gás entre a câmara 52 e o lado oposto do pistão 402.

Uma configuração alternativa de um compressor adequado para o uso na concen-tração de oxigênio portátil da presente invenção é mostrada nas FIGS. 45. Nesta alternativa,um motor (não mostrado) inclui uma haste de saída definindo um eixo central 341, similar aomotor 40. Uma manivela 342 é excentricamente acoplada à haste de saída, e um rotor 345 édisposto em torno da manivela (por exemplo, em uma ou mais bilhas, não mostradas, entreo rotor 345 e a manivela 342). Diversos cabeçotes 346, tal como qualquer daqueles divulga-dos aqui, podem ser dispostos em torno de eixo central 341, e os bastões 344 podem seestender a partir dos cabeçotes 346 para o rotor 345. Assim, como a manivela 342 gira emtorno do eixo central 341, o rotor 345 pode de oscilação em torno do eixo central, portantofazendo com que os bastões 344 se movam na direção e na direção oposta do eixo central341 para comprimir o ar nos cabeçotes 346, similar às modalidades anteriores.

A configuração mostrada na FIG. 45, entretanto, pode ter uma maior base do que aconfiguração das FIGS. 5A-6B, por causa do espaço necessário para o rotor 345. Assim,esta configuração pode precisar de mais espaço em um montar superfície, tal como um tubode ar de um concentrador de oxigênio. Entretanto, esta configuração pode permitir que omotor seja suportado mais baixo entre os cabeçotes, o que pode reduzir uma altura do com- pressor, o que pode ser benéfico em alguma aplicações.

Na modalidade mostrada nas FIGS. 5A-6B, assim como aquela nas FIGS. 45, omovimento recíproco dos bastões pode ser instável ou equilibrado em tempo para cada umdos cabeçotes. Com três cabeçotes distribuídos substancialmente regularmente em torno doeixo central, os cabeçotes podem estar fora de fase por aproximadamente cento e vintegraus (120°). Assim, o ar comprimido pode ser gerado seqüencialmente por cada um doscabeçotes. Além disso, já que os cabeçotes são angularmente desviados um dos outros,esta configuração pode equilibrar ou minimizar as vibrações criadas durante a operação do15compressor, como descrito em outro local aqui.

D. Tubos de Ar e Oxigênio

Referindo-se às FIGS. 1B, 2, e 7-8B, o tubo inferior ou tubo de ar 16 geralmente in-clui uma ou mais estruturas substancialmente planares definindo diversas passagens 62-68no mesmo. Geralmente, o tubo de ar 16 é lacrado de forma que as passagens 62-68 sãosubstancialmente firmas ao ar, diferente das aberturas 72-79, 86-90. As aberturas 72-79, 86-90 podem permitir que outros componentes, por exemplo, o compressor 14, os leitos filtran-tes 18, e as válvulas de controle 20, se comuniquem com as passagens 62-68 e movam o aratravés do tubo de ar 16 de modo desejado, como explicado ainda abaixo. Opcionalmente, o tubo de ar 16 pode incluir um ou mais furos, bolsos, e similares para receber encaixes, co-nectores, e/ou fixadores (não mostrados), por exemplo, para ligar os componentes do apare-lho 10 ao tubo de ar 16, por exemplo, os leitos filtrantes 12A, 12B, o compressor 14, o reser-vatório 18, e/ou as válvulas de controle de ar 20.

Em uma modalidade exemplar, o tubo de ar 16 é substancialmente rígido, por e- xemplo, portanto fornecendo ou aumentando uma integridade estrutural do aparelho 10. Emuma modalidade, o tubo de ar 16 define uma ou mais superfícies estruturais externas para oaparelho 10, por exemplo, uma superfície mais baixa ou inferior do aparelho, portanto elimi-nando a necessidade de um revestimento exterior mais baixo adicional. O tubo de ar 16 po-de ser formado a partir de qualquer material de grau de engenharia, por exemplo, plástico,tal como ABS, policarbonato, e similares; metal, tal como alumínio, e similares; ou materiaiscompostos. O tubo de ar 16 pode ser formado por moldagem por injeção, moldagem, ma-quinaria, e similares.

Em uma modalidade exemplar, o tubo de ar 16 é formado a partir de relativamentematerial plástico de peso leve, por exemplo, de forma que o tubo de ar não pese mais do que aproximadamente 0,1134 - 1,8144 kg. Alternativamente, todas ou uma ou mais porçõesdo tubo de ar 16 podem ser formadas a partir de material resistente semi-rígido ou flexível,por exemplo, para aumentar a durabilidade e/ou resistência a choque do aparelho 10.

Na modalidade mostrada, o tubo de ar 16 inclui (a) uma base tubular 58 incluindodiversos canais na mesma que pelo menos parcialmente definem passagens 62-68, e (b)uma cobertura tubular 60 que casa com a base tubular 58 para substancialmente guardar oscanais para ainda definir as passagens. Será apreciado que o tubo de ar 16 pode ser forma-do a partir de um ou mais componentes, ao invés da base tubular e a cobertura tubular, quecasam juntas ou ainda cooperam para definir as passagens 62-68 descritas aqui.

Como melhor visto na FIG. 7, a base tubular 58 inclui canais que pelo menos parci-almente definem uma ou mais passagens de entrada do compressor 62, as saídas de pas-sagem do compressor 64, as passagens de leito filtrante 66a, 66b, e passagens de exaustão68. As porções da base tubular 58 desnecessárias para definir as passagens 62-68 e/oumontar as superfícies podem ser omitidas, por exemplo, para reduzir o peso geral do tubosem substancialmente impactar em sua integridade estrutural. Alternativamente, a base tu-bular 58 pode ter uma parede inferior substancialmente contínua, por exemplo, que podemser substancialmente lisas e/ou podem incluir pernas ou outros componentes (não mostra- dos) sobre os quais o aparelho 10 pode ser montado.

Além disso, ou alternativamente, a base tubular 58 pode incluir pelo menos umaporção de uma parede lateral 59, por exemplo, que podem definir outra superfície estruturalexterna do aparelho 10. Em outra alternativa, como mostrado na FIG. 2, parede lateral 159pode ser parte de cobertura tubular 60, ao invés da base tubular 58. Em ainda outra alterna-tiva, o tubo de ar 16 pode ser relativamente plano (ao invés da forma em "L"), e a paredelateral (59, 159) pode ser um componente separado (não mostrado) que pode ser conectadaou ainda ligada ao o tubo de ar 16 ou tubo de oxigênio 102.

Referindo-se à FIGS. 8A e 8B, a cobertura tubular 60 inclui um ou mais canais quecasam com o canais em base tubular 58 para ainda definir as passagens 62-68, por exem-pio, a passagem de entrada do compressor 62, as saídas de passagem do compressor 64,as passagens de leito filtrante 66, e as passagens de exaustão 68. Alternativamente, os ca-nais em cobertura tubular 60 podem ser levemente maiores ou menores do que os canaisem base tubular 58 de forma que as paredes dos canais são sobrepostas, que podem me-lhorar a conexão entre a cobertura tubular 60 e a base tubular 58. Em outra alternativa, acobertura tubular 60 tem uma superfície inferior substancialmente lisa que casa com as pa-redes dos canais e/ou outros componentes da base tubular 58 para ainda definir as passa-gens 62-68.

A cobertura tubular 60 pode ser ligada à base tubular 58 usando um ou mais conec-tores, por exemplo, detentores cooperativos, tal como abas e garras correspondentes, oufixadores, tal como parafusos, cravos, flechas, e similares. Além disso, ou alternativamente,a cobertura tubular 60 pode ser ligada à base tubular 58 usando adesivos, solda sônica, esimilares, por exemplo, ao longo de uma ou mais superfícies de contato entre a base tubulare a cobertura tubular.

Ainda com referência às FIGS. 8A e 8B, a cobertura tubular 60 inclui diversas aber-turas 72-79, 86-90 que se comunicam com as passagens 62-68. Por exemplo, a coberturatubular 60 inclui uma porta de entrada de ar 79 que se comunica com a passagem de entra-da do compressor 62. A porta de entrada 79 é acoplada a um tubo ou outra estrutura oca(não mostrada) que se estende a uma abertura de entrada 160a, 160b (não mostrada nasFIGS. 8A ou 8B, vide FIG. 2) em uma superfície externa do aparelho 10, por exemplo, parapermitir que o ar ambiente seja puxado para dentro do aparelho. Opcionalmente, como mos-trado na FIG. 3, um filtro de entrada de ar 162 pode ser fornecido em linha antes da porta deentrada 79 para remover poeira ou outras partículas do ar ambiente puxado para dentro daabertura de entrada 160a, 160b antes que ele entre no compressor 14.

A cobertura tubular 60 inclui diversos pares de aberturas 72, 74 para comunicaçãocom o compressor 14. Na modalidade mostrada, a cobertura tubular 60 inclui três pares deaberturas 72, 74 correspondentes às portas 57 (não mostrado, vide FIG. 2) nos três conjun-tos de diafragmas 46 do compressor 14. Cada par de aberturas 72, 74 é distanciado umadistância predeterminada similar ao espaçamento de portas 57 nos conjuntos de diafragmas46. Uma ou ambas as aberturas 72, 74 e portas 57 podem incluir bocais roscados ou outrasextensões para facilitar uma conexão substancialmente hermeticamente fechada entre osconjuntos de diafragmas 46 e a cobertura tubular 60. As portas 57 são conectadas às aber-turas 72, 74, por exemplo, por um ou mais ajustes de interferência, fios unidos, detentorescooperativos, adesivos, e similares.

Quando o compressor 14 é montado em ou adjacente ao tubo de ar 16, a passa-gem de entradas 56in dos conjuntos de diafragmas 46 se comunica com as aberturas 72, econseqüentemente com a passagem de entrada do compressor 62. Durante o uso, quandocada conjunto do diafragma 46, por sua vez, puxa o ar externo através das passagens deentrada 56in, o ar pode ser puxado através das respectivas aberturas 72, a passagem deentrada do compressor 62, e a porta de entrada 79. De forma similar, as saídas de passa-gem 56out dos conjuntos de diafragmas 46 se comunicam com as aberturas 74, e conse-qüentemente com a passagem de saída do compressor 64. Durante o uso, quando cada umdos conjuntos de diafragmas 46 distribui ar comprimido para fora das saídas de passagem56out. o ar comprimido entra nas respectivas aberturas 74 para dentro das saídas de passa-gem do compressor 64 no tubo de ar 16.

Ainda com referência às FIGS. 8A e 8B, a cobertura tubular 60 também inclui diver-sas válvulas de controle de ar as aberturas 86, 88 adjacente outra que se sobrepões à pas-sagem de saída do compressor 64, as passagens de leito filtrante 66, e/ou passagem deexaustão 68. Assim, quando a cobertura tubular 60 é ligada à base tubular 58, as aberturasda válvula de controle de ar 86, 88 se comunicam com as respectivas passagens 64-68. Emparticular, as aberturas da válvula de entrada de suprimento 86in se comunicam com a pas-sagem de saída do compressor 64, enquanto as aberturas da válvula de entrada de exaus-tão 88in se comunicam com as respectivas passagens de leito filtrante 68. As aberturas daválvula de saída de suprimento 86out se comunicam com as respectivas passagens de leitofiltrante 66, enquanto as aberturas da válvula de saída de exaustão 88out comunicam com apassagem de exaustão 68.

A cobertura tubular 60 inclui as aberturas do leito filtrante 90a e 90b que se comuni-cam com porções ampliadas de passagens de leito filtrante 66. Assim, as aberturas do leitofiltrante 90a, 90b se comunicam com os terminais iniciais 32 dos respectivos leitos filtrantes12 quando os leitos filtrantes são montados em ou adjacentes ao tubo de ar 16. Ainda, comomelhor visto na FIG. 8B, a cobertura tubular 60 também inclui uma ou mais aberturas deexaustão 92 que se comunicam com a passagem de exaustão 68.

Opcionalmente, um tubo, bocal, ou outro equipamento (não mostrado) podem seracoplados a aberturas de exaustão 92 para direcionar a exaustão de ar (geralmente nitrogê-nio concentrado) a partir dos leitos filtrantes 12, como explicado ainda abaixo. Em uma mo-dalidade, a exaustão de gás é direcionada no sentido do controlador 22 ou outros compo-nentes eletrônicos no aparelho 10, por exemplo, para resfriar os componentes eletrônicos.Usando ar com aumentado conteúdo de nitrogênio como um fluido de resfriamento para oscomponentes eletrônicos internos proporciona um característica de segurança para o apare-Iho 10, ou seja, reduzindo o risco de incêndio se os componentes eletrônicos em algummomento superaquecerem ou se contraírem. Já que algum oxigênio foi removido a partir daexaustão de ar, a exaustão de ar é menos provável para suportar um incêndio. Ainda, com aexaustão de ar sendo direcionada para dentro do interior do aparelho 10, se o reservatório18 ou os leitos filtrantes 12 forem em algum momento desenvolverem um vazamento comu-nicando com o interior do aparelho 10, a mistura gasosa resultante não teria mais oxigênio(como uma porcentagem de volume) do que o ar ambiente.

Como ainda descrito abaixo, as válvulas de controle de ar 20 podem ser montadasem uma cobertura tubular 60 ao longo da aberturas da válvula 86, 88. As válvulas de contro-le de ar são seletivamente abertas e fechadas para fornecer vias de fluxo, por exemplo, apartir da passagem de saída do compressor 64 para as passagens de leito filtrante 66 e/ou apartir de passagens de leito filtrante 66 para a passagem de exaustão 68. Por exemplo, comreferência adicional para a FIG. 3, quando o suprimento da válvula de controle de ar 20as éaberto, uma via de fluxo é definida a partir do compressor 14 através de aberturas 72, ocompressor de passagem 62, as aberturas de entrada de suprimento 86in, a válvula de con-trole de ar 20as, a abertura da saída de suprimento 86out e a passagem do leito filtrante 66a,para dentro do leito filtrante 12A. Quando a exaustão da válvula de controle de ar 20bE éaberta, uma via de fluxo é definida a partir do leito filtrante 12B, através da passagem doleito filtrante 66b, as aberturas de exaustão de entrada 88in, a válvula de controle de ar20bE, as aberturas de exaustão de saída 88out, a passagem de exaustão 68, e a(s) abertu-ra(s) de exaustão de saída 92.

O tubo de ar 16 substitui a necessidade de diversos tubos e válvulas que de outraforma seriam necessários para distribuir ar para e a partir dos leitos filtrantes 12. Já que es-tes tubos e válvulas individuais são eliminados e recolocados com um tubo simples incluindonão mais do que quatro válvulas de controle de ar 20, o tubo de ar 16 reduz o tamanho ge-ral, peso, e/ou custo do aparelho 10, que podem ser úteis, particularmente a fim de tornar oaparelho 10 conveniente, de uso fácil, e/ou de baixo custo.

Alternativamente, o mesmo objetivo pode ser alcançado se duas válvulas de 3 vias, ou uma válvula de 4 vias foi empregada em um modo similar.Além disso, o tubo de ar 16 pode facilitar as modificações, por exemplo, para redu-zir as perdas de pressão e/ou abafar o ruído. Por exemplo, para minimizar as necessidadesde energia para o aparelho 10, o tamanho e/ou a forma das passagens 62-68 podem serprojetado para reduzir as perdas na medida em que o ar comprimido passa através destaspassagens. Descobriu-se que se a perda de pressão aumenta por 51,75 kPa (1 psi), issopode aumentar o consumo de energia do aparelho 10 por até dez por cento (10%) ou mais.A FIG. 11 mostra as perdas de pressão que podem ser encontradas durante três taxas defluxo médias exemplares, ou seja, vinte e quatro (24), trinta (30) e cinqüenta (50) litros porminuto (Lpm). Como o fluxo médio de diâmetro de passagens 62-68 é aumentado, a quedade pressão é reduzida significativamente. Assim, pode ser desejável que as passagens 62-68 tenham um tamanho de pelo menos aproximadamente 0,635 cm de diâmetro de ou outraseção transversal equivalente.Além disso, o tubo de ar 16 pode facilitar fornecendo desvios ou outros equipamen-tos de abafamento de som ou materiais nas vias de fluxo do ar movendo-se através do apa-relho 10. Por exemplo, um ou mais desvios, venturis, modificadores de fluxo, e similares(não mostrados) podem ser moldados diretamente para dentro dos canais da base tubular58 para absorver as ondas sonoras ou reduzir o ruído gerado por fluxo de ar. Alternativa-mente, tais componentes podem ser inseridos ou montados nos canais antes da coberturatubular 60 ser ligada à base tubular 58. Em ainda outra alternativa, o tubo de ar 16 podepermitir que as válvulas de controle de fluxo sejam montadas diretamente em uma ou maisdas passagens 62-68.De volta às FIGS. 1A-3, as válvulas de controle de ar 20 podem ser montados ouainda ligado ao o tubo de ar 16, por exemplo, para a cobertura tubular 60. Na modalidademostrada, quatro válvulas de controle de ar "de duas vias" 20 são montadas na coberturatubular 60, por exemplo, usando-se um ou mais conectores, fixadores, adesivos, e similares.Como explicado ainda abaixo, quatro válvulas de controle de ar 20 permitem que cada leitofiltrante 12A, 12B seja pressurizado e/ou exaurido independentemente dos outros, opcio-nalmente com a capacidade para serem sobrepostos os ciclos de pressurização.Uma válvula de duas vias exemplar que podem ser usada para cada uma das vál-vulas 20 é a válvula SMC DXT, disponível a partir de SMC Corporation of America, de India-nápolis, Indiana. Esta válvula é uma válvula em diafragma operada por um guia plástico re-lativamente pequeno. Já que da grande área do diafragma, tem uma pressão operacionalmínima muito baixa, que pode ser particularmente útil, dadas as pressões operacionais doaparelho 10 durante o uso. A válvula pode ser fornecida como "normalmente aberta". Quan-do a pressão é aplicada para o lado superior do diafragma através da válvula guia, o dia-fragma pode ser forçado para baixo sobre um assento, interrompendo o fluxo. Tanto umaválvula solenóide guia normalmente aberta ou normalmente fechada pode ser usada. Já quea válvula em diafragma por sua vez é normalmente aberta, usando uma válvula solenóidenormalmente aberta pode criar a operação geral normalmente fechada, exigindo aplicaçãode energia elétrica para abrir a válvula.

Alternativamente, as válvulas de controle de ar 20 podem ser recolocadas com du-as válvulas de "três vias", que podem precisar de algumas mudanças menores às aberturase/ou passagens no tubo de ar 16. Tais válvulas, entretanto, podem ser mais caras, compli-cadas para se operar, e/ou podem precisar de maior pressão para a guia do que as pres-sões encontradas durante o uso do aparelho 10. Em outras alternativas, uma ou mais outras diversas posições de válvulas podem ser fornecidas, ao invés das quatro válvulas de duasvias.

De volta à FIG. 2, as quatro válvulas de controle de ar ilustradas no mesmo podemser fornecidas em um único tubo da válvula 21, por exemplo, um tubo de alumínio, e as por-tas podem ser portas de entrada e saída roscadas fornecidas separadamente ou como parte de tubo da válvula. Depois que se montar as válvulas de controle de ar 20 no tubo da válvu-la 21, o tubo da válvula é montado no tubo de ar 16 durante as aberturas 86, 88. Alternati-vamente, as válvulas de controle individuais de ar podem ser montadas diretamente no tubode ar 16, por exemplo, para evitar a necessidade de que o tubo da válvula 21 ou quaisqueroutros ajustes e/ou tubulações, que podem ainda reduzir o tamanho geral e/ou peso do apa- relho 10.

De volta às FIGS. 1A, 1B, e 2, com referência adicional às FIGS. 9A-9B, o tubo su-perior ou distribuidor de oxigênio 102 é fornecido para distribuir o oxigênio armazenado noreservatório 18 para um usuário do aparelho 10. Similar ao tubo de ar 16, o tubo distribuidorde oxigênio 102 proporciona integridade estrutural suficiente para fornecer uma superfície estrutural externa do aparelho 10, por exemplo, eliminando, portanto, a necessidade de umrevestimento separado externo ou superior para o aparelho. O tubo distribuidor de oxigênio102 pode ser produzido e montado usando materiais similares e/ou métodos para o tubo dear 16, descrito acima.

Opcionalmente, como mostrado na FIG. 9B, tubo distribuidor de oxigênio 102 inclui um ou mais barras de suporte ou outras estruturas de reforço 103, por exemplo, em umamais baixa superfície do tubo distribuidor de oxigênio. As estruturas de reforço podem sermoldadas ou ainda formadas diretamente em tubo distribuidor de oxigênio 102 em um pa-drão desejado ou ligado ao o tubo distribuidor de oxigênio, por exemplo, sobrepondo-se aosleitos filtrantes 12. Tais estruturas de reforço podem reforçar tubo distribuidor de oxigênio 102, por exemplo, a partir de mecanismo de predisposição 39 nos leitos filtrantes 12A, 12Be/ou contra a pressão do ar nos leitos filtrantes, que podem aplicar uma força para cima con-tra o tubo de suprimento de oxigênio 102.Na modalidade mostrada na FIG. 2, o tubo distribuidor de oxigênio 102 inclui umabase tubular 104 definindo pelo menos parcialmente um ou mais passagens de distribuiçãode oxigênio 108, 109, e uma cobertura tubular 106 definindo ainda as passagens de distribu-ição de oxigênio 108, 109. As passagens de distribuição de oxigênio 108, 109 são dispostasadjacentes outra na base tubular 104 e incluem diversas aberturas 126-138 para comunica-ção com outros componentes relacionados para distribuir oxigênio para um usuário do apa-relho 10, como explicado ainda abaixo. Base tubular 104 podem também incluir uma oumais aberturas para baterias140a e 140b e/ou uma janela de interface 142, que podem sermoldadas ou ainda formadas no mesmo. A Janela de interface 142 permite acesso à interfa- ce do usuário 144, que é necessário, por exemplo, se a interface do usuário é um displaytouch screen 230.

Opcionalmente, como mostrado na FIG. 2, a base tubular 104 do tubo distribuidorde oxigênio 102 podem incluir pelo menos uma porção de o painel lateral 159. O painel late-ral 159 pode tocar, engrenar, ou ainda encaixar no painel lateral 59 no tubo de ar 16. Os painéis laterais 59 e 159 fornecem uma parede estrutural externa para o aparelho 10 que ésubstancialmente rígido. Assim, os painéis laterais 59 e 159, tubos 16 e 102, os leitos filtran-tes 12A e 12B, e/ou o reservatório 18 combinados fornecem a moldura estrutural necessáriapara suportar o aparelho 10 e seus componentes internos. Alternativamente, um ou ambosdos painéis laterais 59, 159 podem ser fornecidos como um painel separado (não mostrado)que é conectado ou ainda ligado ao o tubo de ar 16 e/ou tubo distribuidor de oxigênio 102.

De volta à FIG. 2, o painel lateral 159 pode incluir um ou mais aberturas de entrada160a, 160b que se comunica com um interior do aparelho 10. Como mostrado, o painel late-ral 159 inclui duas aberturas de entrada ou telas 160a e 160b adjacentes uma à outra. Asaberturas de entrada 160a, 160b são fornecidas em qualquer desejado arranjo, por exem-pio, em uma configuração retangular, quadrada, redonda, ou outras. Em uma modalidadeexemplar, cada uma das aberturas de entrada 160a e 160b tem uma altura e/ou profundida-de de entre aproximadamente uma e duas polegadas (25-50 mm). As aberturas de entrada160a e 160b incluem relativamente pequenos furos, por exemplo, entre aproximadamente0,025-, 15 polegada (0,6-4 mm) diâmetro de, permitindo ar para passar facilmente atravésdas aberturas de entrada, ainda evitando que grandes objetos passem através das mesmas.

Por exemplo, a primeira abertura de entrada 160a pode fornecer uma entrada parapuxar ar para dentro do compressor 14, por exemplo, através de tubulações e similares (nãomostradas) comunicando-se com a porta de entrada de ar 79 do tubo de ar 16, como descri-to acima. A segundo abertura de entrada 160b pode fornecer uma entrada de ventilação para que o ar ambiente seja puxado para dentro do interior do aparelho 10, por exemplo,para ajudar a resfriar os componentes eletrônicos internos e/ou os leitos filtrantes. Um venti-lador de entrada 164 pode ser montado adjacente à segunda abertura de entrada 160b, porexemplo, para puxar o ar ambiente para dentro do interior do aparelho 10 a uma velocidadee/ou volume constante ou variável.

Opcionalmente, o aparelho 10 pode incluir um ou mais lacunas, por exemplo, espa-ços verticais entre os leitos filtrantes 12A, 12B e/ou o reservatório 18 (não mostrado) para permitir que o ar escape a partir do interior do aparelho. Por exemplo, pode ser desejável sefazer com que o ar no interior do aparelho 10 (particularmente, a exaustão de gás a partirdas aberturas de exaustão 92) escape do aparelho no terminal oposto a partir das aberturasde entrada 160a, 160b para evitar puxar ar rico em nitrogênio de volta para dentro dos leitosfiltrantes 12A, 12B, que reduziria a eficácia, e possivelmente eficácia, do aparelho. Alternati- vãmente, uma ou mais aberturas de saída (não mostradas) podem ser fornecidas no apare-lho, por exemplo, no tubo de ar 16, tubo distribuidor de oxigênio 102, e/ou um ou mais pai-néis laterais (não mostrado) para permitir que o ar escape no interior do aparelho 10 de mo-do desejado.

E. Componentes do Distribuidor de Oxigênio

De volta às FIGS. 2 e 3, o aparelho 10 inclui um ou mais componentes relacionadospara distribuir oxigênio a partir do reservatório 18 para um usuário. Estes componentes sãoligados ou ainda montados em ou adjacentes ao tubo distribuidor de oxigênio 102, por e-xemplo, usando métodos similares aos métodos para ligar outros componentes do aparelho descritos aqui.

Por exemplo, um par de válvulas de conferência 110a, 110b podem ser fornecidoem base tubular 104 que se sobrepõe às aberturas 82 no revestimento 80. As válvulas deconferência 110a e 110b podem simplesmente ser válvulas ativas por pressão, similar àsválvulas de conferência 54 descritas acima. Quando o tubo distribuidor de oxigênio 102 émontado em ou adjacente aos leitos filtrantes 12A, 12B e o reservatório 18, as válvulas de conferência 110a, 110b fornecem vias de fluxo em uma via a partir dos leitos filtrantes 12A,12B para dentro passagem de distribuição de oxigênio 108. A Passagem de distribuição deoxigênio 108 comunica-se diretamente e continuamente com o reservatório 18 através daabertura 112.

Um sensor de pressão 114 pode ser fornecido no reservatório 18 ou comunicando com passagem de distribuição de oxigênio 108. O Sensor de pressão 114 pode detectaruma pressão absoluta no reservatório 18, e, conseqüentemente, na passagem de distribui-ção de oxigênio 108. Além disso, já que da presença de válvulas de conferência 110a e110b, o sensor de pressão 114 proporciona uma leitura da pressão máxima nos leitos filtran-tes 12. Especificamente, já que válvulas de conferência 110 e 110b permitem fluxo de oxi- gênio em uma via a partir dos leitos filtrantes para dentro do reservatório 18 e passagem dedistribuição de oxigênio 108, sempre que a pressão em ambos os leitos filtrantes exceda apressão no reservatório 18, a respectiva válvula de conferência 110a ou 110b é aberta. Umavez que a pressão em tanto leito filtrante se torna igual a ou menor do que a pressão no re-servatório 18, a respectiva válvula de conferência se fecha.

A presente invenção também contempla o fornecimento de uma válvula de distribu-ição de oxigênio 116, sensor de oxigênio 118, um ou mais sensores de pressão 120, 122, eum ou mais ar filtros 124 podem ser fornecidos em linha com passagens de distribuição deoxigênio 108, 109, por exemplo, montados em tubo distribuidor de oxigênio 102. Por exem-plo, com referência adicional às FIGS. 9A e 9B, a base tubular 104 podem incluir válvulas deabertura de controle de oxigênio 126, as aberturas de sensor de pressão 128, 138, as aber-turas de sensor de oxigênio 130, 132, e aberturas de saída 134, 136 para comunicação comestes componentes. A válvula de distribuição de oxigênio 116 pode ser montada no tubodistribuidor de oxigênio 102, por exemplo, abaixo das válvulas de abertura de controle deoxigênio 126, para controlar o fluxo de oxigênio entre as passagens de distribuição de oxi-gênio 108 e 109, e conseqüentemente a partir do reservatório 18 fora do aparelho 10 paraum usuário. A válvula de distribuição de oxigênio pode ser uma válvula solenóide acopladaao controlador 22 que podem ser seletivamente abertas e fechada. Uma válvula exemplarque pode ser usada para a válvula de distribuição de oxigênio 116 é o Hargraves Techno-logy Model 45M, que tem um tamanho de orifício relativamente grande, portanto maximizan-do o possível fluxo através da válvula de distribuição de oxigênio. Alternativamente, podetambém ser possível o uso de uma válvula Parker Pneutronics V Squared ou Series 11.

Quando a válvula de distribuição de oxigênio 116 é aberta, o oxigênio flui a partir dapassagem de distribuição de oxigênio 108, através de válvulas de abertura de controle deoxigênio 126a, 126b, a válvula de distribuição de oxigênio 116, abertura da válvula de con-trole de oxigênio 126c, e para dentro da passagem de distribuição de oxigênio 109. A válvu-la de distribuição de oxigênio 116 pode ser aberta por durações desejadas a freqüênciasdesejadas, que podem ser variadas pelo controlador 22, portanto fornecendo a distribuiçãode pulso como explicado ainda abaixo. Alternativamente, o controlador 22 pode manter aválvula de distribuição de oxigênio 116 aberta para fornecer distribuição contínua, ao invésda distribuição pulsada. Nesta alternativa, o controlador 22 pode diminuir a válvula de distri-buição de oxigênio 116 para ajustar taxa de fluxo volumétrico para o usuário.

Na modalidade ilustrada, o sensor de pressão 120 é montado em e/ou abaixo dotubo distribuidor de oxigênio 102 de forma que as portas do sensor de pressão sejam aco-pladas a ou ainda se comuniquem com as aberturas de sensor de pressão 128. Assim, asportas de sensor de pressão 120 medem uma diferença de pressão entre as passagens dedistribuição de oxigênio 108, 109, e conseqüentemente através da válvula de distribuição deoxigênio 116. Opcionalmente, o sensor de pressão 120 pode ser usado para se obter apressão do reservatório, e o sensor de pressão 114 podem ser eliminado. Por exemplo,quando a válvula de distribuição de oxigênio 116 é fechada, a pressão a jusante da válvulade distribuição de oxigênio corresponde substancialmente à pressão no reservatório 18.

O Sensor de pressão 120 pode ser acoplado ao controlador 22, por exemplo, parafornecer sinais que são processados pelo controlador para determinar a pressão diferencialatravés da válvula de distribuição de oxigênio. O controlador 22 pode usar esta pressão dife-rencial para determinar uma taxa de fluxo do oxigênio sendo distribuído a partir do aparelho10 ou outros parâmetros de oxigênio sendo distribuído. O controlador 22 pode mudar a fre-qüência e/ou duração que a válvula de distribuição de oxigênio 116 é aberta com base nastaxas de fluxo resultantes, por exemplo, com base em um ou mais parâmetros de feedback,como ainda descrito abaixo.

O sensor de oxigênio 118 pode também ser montado em e/ou abaixo do tubo distri-buidor de oxigênio 102 de forma que as portas no sensor de oxigênio 118 se comuniquemcom as aberturas de sensor de oxigênio 130, 132. O sensor de oxigênio 118 mede a purezade oxigênio que passa através das mesmas. Um exemplo de tal equipamento é um sensorultra-sônico que mede a velocidade do som do gás que passa através do sensor de oxigê-nio, tal como aqueles feitos por Douglas Scientific de Shawnee, Kansas. Alternativamente, osensor de oxigênio 118 pode ser um sensor cerâmico ou sidestream. Os sensores ultra-sônicos podem usar menos energia do que os sensores cerâmicos, por exemplo, aproxima-damente cinqüenta miliwatts (50 mW) versus um watt (1 W), mas podem ser mais caos.

O Sensor de oxigênio 118 é acoplado ao controlador 22 e gera sinais elétricos pro-porcionais à pureza. Estes sinais são processados por controlador 22 e usados para mudara operação do aparelho 10, como ainda descrito abaixo. Já que a precisão de sensor deoxigênio 118 pode ser afetada por fluxo de ar através do mesmo, pode ser desejável se a-mostrar os sinais de pureza durante ausência das condições de fluxo, por exemplo, quandoa válvula de distribuição de oxigênio 116 é fechada.

O Sensor de pressão 122 é montado em e/ou ou abaixo do tubo de oxigênio 102 deforma que a porta de sensor de pressão 122 se comunica com a abertura do sensor depressão 138. O Sensor de pressão 122 pode ser um sensor de pressão resistente de cristalpiezo capaz de medir a pressão absoluta. Transdutores exemplares que podem ser usadosincluem o Honeywell Microswitch 24PCOISMT Transducer, o Sensym SXOI, o MotorolaMOX, ou outros feitos por All Sensors. Já que sensor de pressão 122 pode ser exposto aosistema de pressão total do aparelho 10, pode ser desejável que a taxa durante a pressãode sensor de pressão 122 exceda o sistema de pressão total, por exemplo, seja pelo menosaproximadamente 776,25 kPa (15 psi).

O Sensor de pressão 122 é acoplado ao controlador 22 de modo a fornecer sinaisproporcionais à pressão detectada. Já que o sensor de pressão 122 pode não ter uma refe-rência zero, os sinais de pressão do sensor de pressão 122 podem flutuar durante a opera-ção do aparelho. Para minimizar qualquer flutuação ou outros erros introduzidos pelo sensorde pressão 122, uma pequeno válvula (não mostrada) pode ser acoplada ao sensor depressão 122 para periodicamente abrir ou zerar o sensor de pressão, por exemplo, quandoa válvula de distribuição de oxigênio 116 está aberta e distribuindo oxigênio.

Alternativamente, um orifício relativamente pequeno (por exemplo, aproximadamen-te 0,0254 cm de diâmetro) pode ser fornecido no linha entre válvula de distribuição de oxi-gênio 116 (por exemplo, o normalmente aberto porta), e sensor de pressão 122. Este orifíciopode ser pequeno o suficiente não para afetar adversamente os sinais de pressão do sensorde pressão 122, mas grande o suficiente de modo que o sensor de pressão é zerado, porexemplo, durante um pulso tão curto quanto cem milissegundos (100 ms.). Informação adi-cional sobre o uso de tal orifício pode ser encontrada no Pedido de patente publicado No.2003/0150455, cuja divulgação completa é expressamente incorporada por referência aqui.Em outra alternativa, o controlador 22 implementa um algoritmo de filtragem para reconhe-cer o início da respiração do usuário.

A Base tubular 104 pode incluir um recesso 133 que se comunica com a aberturado sensor de oxigênio 132 e a abertura do sensor de pressão 138. Uma cobertura ou outrosmembros (não mostrados) podem ser ligados ao longo ou ainda cobrir o recesso 133, porexemplo, para fornecer uma passagem substancialmente hermeticamente fechada definidapelo recesso. Assim, o sensor de pressão 122 pode medir uma pressão absoluta do oxigê-nio em recesso 133. Esta leitura de pressão pode ser usada para detectar quando um usuá-rio está começando a inalar, por exemplo, com base em uma queda resultante de pressãono recesso 133, que pode desencadear a distribuição de um pulso de oxigênio para o usuá-rio, como explicado ainda abaixo.

O filtro de ar 124 pode ser montado em ou adjacente ao tubo distribuidor de oxigê-nio 102, e pode incluir qualquer meio filtrante convencional para se remover partículas inde-sejadas a partir do oxigênio sendo distribuído ao usuário. Como melhor visto na FIG. 9A, otubo distribuidor de oxigênio 102 pode incluir um recesso 137 formatado para receber o filtrode ar 124 no mesmo. O filtro de ar 124 pode ser firmado no recesso 137 por um ajuste deinterferência, por um ou mais conectores, adesivos, e similares.

O recesso 137 (mostrado na FIG. 9A) comunica-se com o canal 135 (mostrado naFIG. 9B) através da abertura de saída 136. Nas modalidades mostradas, canal 135 se es-tende entre as aberturas de saída 134, 136 formado em e através de base tubular 104. Umacobertura ou outros membros (não mostrado) podem ser ligados ou ainda cobrem canal135, por exemplo, para fornecer uma passagem substancialmente hermeticamente fechadadefinida pelo canal. Assim, oxigênio distribuído do sensor de oxigênio 118 pode deixar orecesso 133 através da abertura de saída 134, passar ao longo de canal 135, e entrar re-cesso 137 através da abertura de saída 136. O oxigênio pode então passar através de ofiltro de ar 124 e ser distribuído para o usuário.Opcionalmente, uma rebarba da cânula 139 ou outro equipamento é montada emtubo distribuidor de oxigênio 102 durante o recesso 137. A rebarba da cânula 139 é ligadaao tubo distribuidor de oxigênio 102 usando qualquer convencional método, por exemplo,por fios unidos, um ou mais detentores ou outras conectores, adesivos, e similares (tambémnão mostrado). A rebarba da cânula pode incluir um bocal roscado ou outros conectorespara que uma cânula, por exemplo, mangueira flexível, e similares (também não mostrado),pode ser ligado ao distribuir o oxigênio para um usuário, como é conhecidos na técnica. Arebarba da cânula pode ser separado do o filtro de ar 124, ou a rebarba da cânula e o filtrode ar 124 pode ser um único conjunto que é ligado ao tubo distribuidor de oxigênio 102 du-rante o recesso 137.

Será apreciado que outras configurações e/ou componentes podem ser fornecidospara distribuir oxigênio para o usuário, ao invés do tubo distribuidor de oxigênio 102 e oscomponentes ligados ao mesmo descritos acima. Além disso, embora os componentes, porexemplo, a válvula de distribuição de oxigênio 116, o sensores de pressão 120, 122, o sen-sor de oxigênio 118, e o filtro de ar 124 são descritos em uma particular seqüência (relativaao oxigênio que flui através do tubo distribuidor de oxigênio 102), a seqüência destes com-ponentes podem ser mudada, se desejado.

De volta à FIG. 2, o controlador 22 pode incluir um ou mais componentes de módu-los de hardware e/ou software que controlam um ou mais aspectos da operação do aparelho10. O controlador 22 pode ser acoplado a um ou mais componentes do aparelho 10, porexemplo, o compressor 14, as válvulas de controle de ar 20, a válvula de distribuição deoxigênio 116, os sensores de pressão 114, 120, 122, e/ou o sensor de oxigênio 118. Oscomponentes podem ser acoplados por um ou mais fios ou outras cabos elétricos (não mos-trados por simplicidade) capazes de receber e/ou transmitir sinais entre o controlador 22 eos componentes.

O controlador 22 também pode ser acoplado a uma interface do usuário 144, quepode incluir um ou mais mostra e/ou equipamentos de entrada. Na modalidade mostrada naFIG. 2, a interface do usuário 144 é um display touch screen que é montado em ou abaixojanela de interface 142 em tubo distribuidor de oxigênio 102. A interface do usuário 144mostra informação referente aos parâmetros referentes à operação do aparelho 10 e/oupermitir que o usuário mude os parâmetros, por exemplo, ligue e desligue o aparelho, mudea configuração de dose ou taxa desejada de fluxo, etc., como explicado mais completamen-te abaixo. Embora uma única interface do usuário 144 seja mostrada, será apreciado que ainterface do usuário pode incluir diversos displays e/ou equipamentos de entrada, por exem-35 pio, controles de ligar/desligar, sintonizadores, botões, e similares (não mostrado). A interfa-ce do usuário 144 pode ser acoplada ao controlador 22 por um ou mais fios e/ou outros ca-bos elétricos (não mostrado por simplicidade), similares aos outros componentes.Para simplicidade, o controlador 22 mostrado na FIG. 2 inclui uma única placa decircuito elétrico que inclui diversos componentes elétricos nas mesmas. Estes componentespodem incluir um ou mais processadores, memória, controles, ventiladores, carregadores debateria, e similares (não mostrado) montados na placa de circuito. Será apreciado que o controlador 22 pode ser fornecido como diversos subcontroladores que controlam diferentesaspectos da operação do aparelho 10. Por exemplo, um primeiro subcontrolador podemcontrolar a operação do motor 40 do compressor 14 e as válvulas de controle de ar 20, e umsegundo subcontrolador podem controlar a operação de válvula de distribuição de oxigênio116 e/ou interface do usuário 144.

O controlador 22, por exemplo, um primeiro subcontrolador que controla a operaçãodo compressor 14, pode incluir um motor controlador DC sem escova, tal como um da famí-lia Motorola/EM MC33035, Texas Instruments DSP TMS 320LF240 e/ou MSP 430 F449IPZ.Tal controlador pode usar sensores hall (não mostrados) no motor 40 para comutação detempo. Alternativamente, um controlador sem sensor pode ser usado o que permite tempo de comutação através de medida EMF anterior, ou seja, a posição da armadura do motorpode ser determinada pela medida do EMF anterior às bobinas do motor. Esta alternativapode ser menos cara, já que os sensores no motor podem ser eliminados, e a fiação para omotor pode ser simplificada. Por exemplo, Fairchild pode ter um circuito integrado dedicadoapropriado ao uso no controlador 22. Alternativamente, um microprocessor Texas Instru-ments DSP TMS 320LF240 ou o MSP 430 F449IPZ podem ser usados incluindo periféricosintegrados de controle sem sensores.

O primeiro subcontrolador (ou outros componentes do controlador 22) podem con-trolar uma velocidade do motor, e conseqüentemente, uma pressão e/ou taxa de fluxo de arcomprimido distribuído pelos conjuntos de diafragmas 46. O controlador 22 também pode controlar a seqüência de abrir e fechar as válvulas de controle de ar 20, por exemplo, paracarregar e purgar os leitos filtrantes 12 de modo desejado, tal como os métodos exemplaresdescritos ainda abaixo.

O segundo subcontrolador (ou outros componentes do controlador 22) podem con-trolar a válvula de distribuição de oxigênio 116, por exemplo, para distribuir oxigênio a partirdo reservatório 18 para um usuário com base em sinais de pressão recebidos do sensor depressão 122. O segundo subcontrolador também pode receber instruções de entrada a partirdo usuário e/ou mostrar a informação na interface do usuário 144. Além disso, os subcontro-ladores ou outros componentes do controlador 22 podem compartilhar informação de mododesejado, como descrito abaixo. Assim, o controlador 22 pode incluir um ou mais compo-nentes, cuja funcionalidade pode ser alternada com outros componentes, e o controladornão deveria ser limitado aos exemplos específicos descritos aqui.

Além disso, o aparelho 10 pode incluir um ou mais fonte de energias, acoplados aocontrolador 22, o compressor 14, as válvulas de controle de ar 20, e/ou válvula de distribui-ção de oxigênio 116. Por exemplo, como mostrado na FIG. 2, um par de baterias 148 sãofornecido para suspender ou ainda firmar ao tubo de ar 16, por exemplo, ao longo dos ladosaberta entre as paredes laterais 59, 159 e os leitos filtrantes 12. O tubo de ar 16 pode incluir um ou mais encaixes 149 que são recebidos em baterias 148, por exemplo, para estabilizare/ou de outra forma firmar as baterias verticalmente no aparelho 10. Além disso, ou alterna-tivamente, outras cintas ou suportes (não mostrado) podem também ser usados para firmaras baterias 148 no aparelho.

Em modalidades exemplares, as baterias 148 são baterias recarregáveis, tal como baterias de Li-Ion de onze (11) volts nominais de série 3, baterias de Li-Ion de série 4 (talcomo aqueles disponíveis a partir de Inspired Energy, por exemplo, Par No. NL2024), e simi-lares. Para embalagens de série 3, embalagens padrão de 0,4536 kg (1 Ib) podem ter umlimitação de corrente de três (3) ampères, enquanto embalagens de 0,6804 kg (1,5 Ib.) po-dem ter uma corrente máxima de seis (6) ampères. Informação adicional sobre baterias Ins- pired Energy que podem ser usadas podem ser encontrada em www.inspired-energy.com.Outras fontes de baterias podem incluir Molien Energy (www.molienergy.com), GP Batteries(www.gpbatteries.com), Micro-Energy (www.micro-energy.com), e Buchmann(www.buchmann.ca).

O controlador 22 controla a distribuição de energia a partir de baterias 148 para ou-tros componentes no aparelho 10. Por exemplo, o controlador 22 pode puxar a energia apartir de uma das baterias até sua energia ser reduzida para um nível predeterminado, noqual o controlador pode automaticamente alternar para as outras baterias. Alternativamente,a presente invenção contempla que o controlador 22 faz com que ambas as baterias sedescarreguem igualmente.

Opcionalmente, o aparelho 10 pode incluir um adaptador de modo que uma fontede energia externa, por exemplo, uma fonte de energia AC convencional, tal como uma saí-da de parede, ou uma fonte de energia portátil AC ou DC, tal como um saída de acendedorde cigarros de um carro, um equipamento de painel solar, e similares (não mostrados) podeser usada para fornecer energia ao aparelho. Qualquer transformador ou outros componen-tes (também não mostrados) necessário para conversor tal energia externa elétrica de formaque pode ser usado pelo aparelho 10 pode ser fornecido no aparelho, nos cabos que conec-tam o aparelho à fonte de energia externa, ou no próprio equipamento externa.

Opcionalmente, o controlador 22 pode conduzir alguma energia elétrica a partir defontes externas de volta para as baterias 148 para recarregá-las em um modo convencional.O controlador pode também apresentar o status da energia elétrica do aparelho, por exem-plo, automaticamente ou sendo solicitado através da interface do usuário 144, tal como onível de energia das baterias 148, se o aparelho 10 estiver conectado a uma fonte de ener-gia externa, e similar. O controlador 22 pode incluir um ou mais componentes dedicadospara desempenhar uma ou mais destas funções. Um gerenciamento exemplar de circuitointegrado de bateria ("IC") que pode ser incluído em controlador 22 é o tipo Maxim MAX1773, que é projetado para sistemas duplos de bateria (vide, por exemplo, www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2374 para mais informação). Outro é o Linear LTC 1760, queé também projetado para sistemas duplos de bateria e combina funções seletoras similarescom carregador (vide, por exemplo, WVWV.Iinear.com/prod/dataheet.html?datasheet=989para mais informação).

F. Conjunto

De volta às FIGS. 1A-3, para montar o aparelho 10, o componentes do tubo de ar16 e tubo de oxigênio 102 podem ser produzidos e montados, como descrito acima. Por e-xemplo, as bases tubulares 58, 104, as coberturas tubulares 60, 106, e/ou outras coberturasou revestimentos (não mostrados) podem ser moldados ou ainda produzidos, e as cobertu-ras tubulares 60, 106, e/ou outras coberturas ou revestimentos (não mostrado) podem serligado à bases tubulares 58, 104, por exemplo, usando-se um ou mais detentores cooperati-vos, conectores, fixadores, ajustes de interferência, adesivos, e similares (não mostrado).De forma similar, os leitos filtrantes 12, o reservatório 18, e o compressor 20 podem ser pro-duzidos e/ou montados, por exemplo, como descrito acima.

As válvulas de controle de ar 16, os leitos filtrantes 12, o reservatório 18, e/ou ocompressor 20 podem ser montados no tubo de ar 16, por exemplo, para a cobertura tubular60, de modo a descrito acima. De forma similar, a válvula de distribuição de oxigênio 116,sensores de pressão 120, 122, sensor de oxigênio 118, o filtro de ar 124, e/ou outros com-ponentes podem ser montados em tubo distribuidor de oxigênio 102. Tubo distribuidor deoxigênio 102 pode ser ligado ao os leitos filtrantes 12 e o reservatório 18, por exemplo, de-pois ou antes dos leitos filtrantes e o reservatório são ligado ao o tubo de ar 16. O ordem deconjunto é não importante e podem ser mudada para facilitar desejada a produção instala-ções e/ou procedimentos.

Simultaneamente ou separadamente, as paredes laterais 59, 159 podem ser liga-das umas às outras, ou, se as paredes laterais 59, 159 são um ou mais painéis separados(não mostrados), eles podem ser ligados ao e/ou entre o tubo de ar 16 e tubo distribuidor deoxigênio 102. A estrutura resultante pode fornecer uma moldura estrutural para o aparelho10 que podem eliminar a necessidade de suportes adicionais ou revestimentos estruturaisou cosméticos externos.

O controlador 22, que é fornecido em uma placa de circuito, é montado na molduraestrutural e quaisquer fios ou outros cabos são conectados entre o controlador e os outroscomponentes acoplados ao mesmo. Em uma modalidade exemplar, o controlador 22 (oupelo menos um subcontrolador) é montado no tubo de ar 16, por exemplo, verticalmenteadjacente às aberturas de exaustão 92. Assim, o gás que sai do tubo de ar, por exemplo,nitrogênio concentrado, pode ser direcionado através de ou ainda no sentido dos controlado-res para resfriar seus componentes. Os Braços ou outros suportes (não mostrados) podemser montados em cobertura tubular 60 e a(s) placa(s) de circuito e/ou outros componentesdo controlador 22 podem ser firmadas pelos braços ou o suporte de modo convencional.

As Baterias 148 são inseridas para dentro do aparelho 10 a qualquer tempo, porexemplo, depois que acesso para o interior é no maior necessário. As regiões laterais entretubos 16, 102 podem permanecer substancialmente abertas (outras do que qualquer áreacoberta por baterias 148), por exemplo, para fornecer acesso durante conjunto e/ou teste docomponentes do aparelho. Opcionalmente, um revestimento relativamente fino e/ou de pesoleve ou outras estrutura (não mostrado) podem ser fornecidos em cada uma das regiõeslaterais abertas para substancialmente guardar o interior do aparelho 10, por exemplo, paralimitar acesso e/ou proteger os componentes no mesmo, ou reduzir transmissão de ruído enível de som.

G. Operação do Aparelho

De volta à FIG. 3, a operação básica do aparelho 10 será agora descrita. Geralmen-te, a operação do aparelho tem dois aspectos, concentrar oxigênio do ar ambiente por ad-sorção nos leitos filtrantes, e distribuir oxigênio concentrado para um usuário a partir do re-servatório, cada do qual é descrito abaixo. Cada aspecto do aparelho pode operar indepen-dentemente dos outros, ou eles podem ser inter-relacionados, por exemplo, com base emum ou mais parâmetros relacionados.

O aparelho pode ser operado usando um ou mais opcional métodos, tal como aque-les descrito abaixo, para aumentar eficácia ou outras características de desempenho do a-parelho. Por exemplo, com base em medidas de pressão e/ou pureza do oxigênio, o condi-ções operacionais do aparelho pode ser ajustado para aumentar pureza do oxigênio e/ouconcentração, fluxo de saída taxa e/ou pressão, reduzir consumo de energia, e similares.

Em modalidades exemplares, o aparelho 10 tem a capacidade para distribuir atéaproximadamente 0,9 ou 1,2 litros por minuto (Lpm) equivalente de puro oxigênio. Comousadas aqui, taxas de fluxo equivalentes são usadas, que correspondem substancialmente àquantidade de gás oxigênio puro (100%) distribuído por unidade de tempo. Já que o apare-lho 10 concentra oxigênio por adsorção do ar ambiente, o aparelho não gere oxigênio puropara distribuir para um usuário. Ao invés disso, o gás que escapa dos leitos filtrantes 12 queé armazenado no reservatório 18 tem uma concentração de oxigênio máxima de aproxima-damente noventa e cinco por cento (95,4%), com o resto do gás sendo argônio e outros ga-ses traço (aproximadamente 4,6%).

A uma dada taxa de fluxo, a quantidade real de oxigênio concentrado distribuídopelo aparelho 10 pode ser menor do que para oxigênio puro. Assim, oxigênio concentradopode ter menor valor terapêutico do que oxigênio puro. Para compensar este déficit e forne-cer volumes equivalentes de oxigênio, a taxa de fluxo de oxigênio concentrado deve sermais alta do que para oxigênio puro. A razão de distribuído oxigênio concentrado para equi-valente puro oxigênio é expressa em Equação (1) abaixo:

Razão = (100%-21 %)/( pureza real - 21 %), (1)

e é como mostrado na FIG. 12. Por exemplo, 1,05 Lpm de 88% de oxigênio concen-trado podem ser substancialmente equivalente a 0,9 Lpm de puro oxigênio, e 1,4 Lpm de88% de oxigênio concentrado podem ser substancialmente equivalente a 1,2 Lpm de purooxigênio.

Testes têm mostrado que se compensar a pureza aumentando-se a taxa de fluxopode reduzir consumo geral de energia para o aparelho 10. Por exemplo, FIGS. 13 e 14 ilus-tram o relação entre consumo de energia e a pureza da saída de oxigênio pelo aparelho 10.Mais especificamente, FIG. 13 mostra a relação entre a energia total consumida pelo equi-pamento a diferentes níveis de purezas de oxigênio, e FIG. 14 mostram a relação entre a energia consumida apenas pelo compressor 14 a diferentes níveis de purezas de oxigênio.As curvas 181, 182, e 183 representam a energia total versus a pureza do oxigênio em rela-ção a diversas configurações de fluxo. A curva 181 corresponde a uma configuração de flu-xo de 2, que é equivalente a 400 centímetros cúbicos (cc) de oxigênio por minuto, a curva182 corresponde a uma configuração de fluxo de 3, que é equivalente a 600 cc/min, e a cur- va 183 corresponde a uma configuração de fluxo de 4,5, que é equivalente a 900 cc/min. Ascurvas 184, 185, e 186 representam a energia total versus pureza do oxigênio relação a di-versos configurações de fluxo. A curva 184 corresponde a uma configuração de fluxo de 2(300 cc/min), a curva 185 corresponde a uma configuração de fluxo de 3(600 cc/min), e acurva 186 corresponde a uma configuração de fluxo de 4,5 (900 cc/min).

Pode-se apreciar a partir da revisão da FIGS. 13 e 14 que na medida em que a pu-reza do oxigênio aumenta, a energia necessária para produzir o oxigênio aumenta exponen-cialmente. A algum ponto, torna-se muito "cara" em termos de consumo de energia se gerarpurezas de oxigênio mais altas. De forma similar, como a pureza do oxigênio é diminuída apartir de aproximadamente 87-90%, relativamente pouco consumo de energia é ganho. Ou seja, ainda diminuir a pureza do oxigênio abaixo de 87-90% não fornece muito benefício emtermos de consumo de energia, ou seja, maior duração de bateria. Dito de outra forma, háretornos marginais decrescentes em termos de consumo de energia para diminuir a purezado oxigênio além 87-90%. Os presentes inventores determinaram que quando os valores depureza do oxigênio e consumo de energia competidores são equilibrados, as purezas de oxigênio entre aproximadamente 85-90% resultam em eficácias desejáveis, com 88% sendoconsiderado um alvo exemplar de pureza do oxigênio para o gás distribuído pelo aparelho10.A FIG. 15 ilustra a relação entre a quantidade de oxigênio produzido e a pureza dooxigênio. A curva 187 representa o equivalente de 100% de oxigênio ou moléculas de oxi-gênio geradas durante uma variação de níveis de pureza. Pode-se apreciar a partir destafigura que na medida em que a pureza do oxigênio aumenta, por exemplo, acima de 90-91%, menos moléculas de oxigênio são feitas pelo aparelho 10. De forma similar, na medidaem que a pureza é reduzida, por exemplo, abaixo de 87-88%, há muito poucas moléculasadicionais de oxigênio geradas. Dito de outra forma, há retornos marginais decrescentes emtermos de oxigênio gerado para purezas abaixo 87-88%. Assim, os presentes inventoresconsideraram que o "sweet spot" ideal em termos de pureza do oxigênio é em uma variaçãode 85-90%.

A FIG. 16 é uma tabela dos dados usados para gerar as curvas nas FIGS. 13-15.Deveria-se também observar que volts e ampères usados pelo sistema sem o compressoroperar, mas com o ventilador de resfriamento (ventilador de entrada 164) operando é: V =18,1 V, A = 0,31 A, para um energia total de 5,6 W. Sem o compressor ou o ventilador deresfriamento operacional, os volts e ampères usados pelo sistema são: V= 18,1 V, A = 0,14A, para uma energia total de 2,5 W. Assim, o ventilador sozinho usa aproximadamente 3,1W de energia.

1. Condução dos Leitos Filtrantes

Geralmente, para gerar oxigênio concentrado, que podem ser armazenados no re-servatório 18 e/ou distribuído diretamente no usuário, o aparelho 10 é operado de forma queos leitos filtrantes 12 são alternativamente "carregados" e "purgados." Quando um leito fil-trante é carregado ou pressurizado, ar comprimido ambiente é distribuído a partir do com-pressor para dentro do terminal de entrada/saída de ar 32 do leito filtrante, fazendo com queo material filtrante para adsorver mais nitrogênio do que oxigênio como o leito filtrante épressurizado. Enquanto o nitrogênio é substancialmente adsorvido pelo material filtrante,oxigênio escapa através de terminal de entrada/saída de oxigênio 34 do leito filtrante, ondepode ser armazenados no reservatório e/ou ser distribuído para o usuário.

Uma vez que a pressão no leito filtrante alcança um limite predeterminado (ou de-pois de um tempo predeterminado), o leito filtrante pode então ser purgado ou exaurido, ou seja, o terminal de entrada/saída de ar 32 podem ser exposta a pressão ambiente Este fazcom que o nitrogênio comprimido no leito filtrante para escapar através de terminal de en-trada/saída de ar 32, por exemplo, para passar através do tubo de ar 16 e sair das aberturasde exaustão 92. Opcionalmente, como o leito filtrante 12A está sendo purgado, oxigênio queescapa do outro leito filtrante 12B (que podem ser sendo carregado simultaneamente) po-dem passar através do orifício de remoção 81 para dentro do terminal de entrada/saída deoxigênio 34 de leito filtrante purgante 12A, 12B, por exemplo, se a pressão no leito filtrantecarregador é maior do que no leito filtrante purgante, que podem ocorrer no sentido do ter-minai purgante. Além disso, ou alternativamente, oxigênio pode passar através de válvulasde conferência 110 entre os leitos filtrantes, por exemplo, quando as pressões relativas dosleitos filtrantes e o reservatório fazem com que as válvulas de conferência 110 para aberto,além disso, para ou ao invés de através do orifício de remoção 81. Esta distribuição de oxi-gênio para dentro do terminal de entrada/saída de oxigênio 34 de leito filtrante sendo purga-do pode ajudar na saída o concentrado nitrogênio fora do leito filtrante antes de ser carrega-do novamente.

O tamanho do orifício de remoção 81 é selecionado para permitir uma taxa de fluxode oxigênio predeterminada entre os leitos filtrantes carregadores e purgantes 12. É geral-mente desejável que o fluxo através do orifício de remoção seja igual em ambas as dire-ções, de forma que ambos os leitos filtrantes 12A e 12B sejam igualmente purgados, porexemplo, fornecendo-se um orifício de remoção tendo uma geometria que é substancial-mente simétrica. Em uma modalidade exemplar, o orifício de remoção 81 pode ter um diâ-metro de ou outros tamanhos de seção transversal equivalentes de aproximadamente 0,02polegada (0,5 mm) de forma que aproximadamente 2,6 Lpm podem passar através dasmesmas a diferença de pressão de aproximadamente 258,75 kPa (5 psi) através do orifíciode remoção. Este capacidade do orifício de remoção 81 podem não corresponder para oreal volume de oxigênio que podem fluxo entre os leitos filtrantes durante a operação doaparelho, já que o real fluxo podem ser com base na diferença de pressão entre os leitosfiltrantes carregadores e purgantes 12, que mudanças dinamicamente com base no diversosestados do aparelho.

Em uma modalidade exemplar, mostrada na Tabela 1 abaixo, o aparelho 10 é ope-rado usando-se um processo que inclui quatro (4) estados "1" e "0" representam estadosabertos e fechados das válvulas de controle de ar 20, respectivamente.

<table>table see original document page 34</column></row><table><table>formula see original document page 35</column></row><table>

TABELA 1

Durante estado 1, leito filtrante 12A está sendo carregado e leito filtrante 12B estásendo purgado. Como mostrado na tabela, válvula de controle de suprimento de ar 20as eexaustão de válvula de controle de ar 20be são aberto, e válvula de controle de suprimentode ar 20bs e exaustão de válvula de controle de ar 20ae são fechada. Com referência adi-cional para FIG. 7, com este arranjo de válvula, leito filtrante 12A se comunica com o com-pressor 14 através da passagem de saída do compressor 64 e filtra a passagem 66a, en-quanto leito filtrante 12B se comunica com aberturas de exaustão 92 através de a passagemdo leito filtrante 66b e passagem de exaustão 68. A o terminal de estado 1, como a pressãoem leito filtrante 12A exceder a pressão em leito filtrante 12B, o orifício de remoção 81 pro-porciona um baixo fluxo de oxigênio gás para flush restante nitrogênio a partir de leito filtran-te 12B. Estado 3 é a imagem especular de Estado 1, ou seja, leito filtrante 12B está sendocarregado e leito filtrante 12A está sendo purgado.A duração dos Estados 1 e 3 (Tempo de Pressurização) pode ser configurada combase em um ou mais parâmetros, tal como o tamanho do orifício de remoção 81, a purezade oxigênio deixando os leitos filtrantes 12, pressão no reservatório 18, e similares, comodescrito ainda em outro local aqui. Por exemplo, durante Estado 1, se Tempo de Pressuriza-ção é muito longa, todo restante nitrogênio em leito filtrante 12B (que está sendo purgado)podem ser purgado, e oxigênio a partir de leito filtrante 12A (que está sendo carregado) quepassa através do orifício de remoção 81 para dentro leito filtrante I2B podem escapar fora oaberturas de exaustão 92, desperdiçando oxigênio. Se o tempo de Pressurização é muitocurto, o nitrogênio pode restar no leito filtrante 12B a o terminal do purgar ciclo, que podemreduzir a eficácia de leito filtrante 12B quando é subseqüentemente carregado. Assim, podeser desejável para manter o tamanho do orifício de remoção 81 para uma tolerância de fluxomuito justa, e a produção os leitos filtrantes 12 sob controle rígido, de forma que os leitosfiltrantes são consistentes em tolerâncias permissíveis sem que se tenha que se ajustarTempo de Pressurização durante e/ou depois que a produção.Durante Estado 2, válvula de controle de suprimento de ar 20bs é aberta e exaus-tão de válvula de controle de ar 20ae é fechada. Isto permite pressurizar o ar a partir de leitofiltrante 12A para o fluxo para dentro de leito filtrante 12B através do orifício de remoção 81.Geralmente, o Estado 2 é relativamente curto comparado a os Estados 1 e 3, por exemplo,de forma que ar pressurizado entra no leito filtrante 12B antes concentrado nitrogênio emleito filtrante 12A começa para entrar leito filtrante 12B. O Estado 2 pode reduzir a quantida-de de ar comprimido que deve ser distribuído a partir do compressor 14 antes que o Estado3, que podem melhorar geral eficácia do aparelho 10. De forma similar, durante Estado 4,válvula de controle de suprimento de ar 20as é aberta e exaustão de válvula de controle dear 20be é fechada. Assim, durante Estado 4, o ar comprimido flua a partir de leito filtrante12B para leito filtrante 12A antes leito filtrante 12A é carregado (quando Estado 1 é repeti- do).

Na modalidade mostrada na Tabela 1 acima, o durações (Sobreposição de tempo)dos Estados 2 e 4 são substancialmente mais curtos do que as durações (Tempo de Pres-surização) dos Estados 1 e 3. Por exemplo, as durações (Sobreposição de tempo) dos Es-tados 2 e 4 podem ser não mais do que aproximadamente 1,5 segundos ou não mais do que aproximadamente 0,6 segundo, enquanto as durações (Tempo de Pressurização) dosEstados 1 e 3 podem ser pelo menos aproximadamente quatro (4) segundos ou pelo menosaproximadamente cinco (5) segundos.

Opcionalmente, as durações podem ser variadas, por exemplo, como demanda dousuário (por exemplo, configuração de dose e/ou taxa de respiração) e/ou outras parâmetrosgarantem a(s) mudança(s). Alternativamente, as durações (Tempo de Pressurização e So-breposição de Tempo) podem ser fixadas quando o controlador 22 é inicialmente programa-do e/ou subseqüentemente servido. Em tal caso, os tempos ou as constantes de tempo po-dem ser salvas em memória do tipo flash ou outras memórias associadas com o controlador22. Se desejado, os tempos ou constantes de tempo podem ser ajustados, por exemplo, através de uma conexão serial durante a produção inicial, em um serviço ambiente subse-qüente, e/ou durante o uso, e os novos valores podem ser armazenados na memória.

Por exemplo, pode ser desejável se reduzir as durações dos Estados 1 e 3 (Tempode Pressurização) na medida em que a pressão no reservatório 18 ("pressão do reservató-rio" ou Pres) aumenta. Na medida em que a pressão do reservatório aumenta, quanto mais alta a pressão pode-se conduzir mais gás através do orifício de remoção 81, reduzindo aquantidade de tempo necessário para substancial exaustão de nitrogênio do leito filtrante12A, 12B sendo purgado. Uma equação pode ser criada para determinar o tempo ótimo(Tempo de Pressurização) com base na pressão do reservatório. Por exemplo, a equaçãopode ser estimada com base em uma relação linear:

Tempo de Pressurização = k * Pres,(2)

onde k é um constante que podem ser determinada teoricamente ou empiricamen-te. Alternativamente, uma equação mais complicada pode ser desenvolvida, por exemplo,com base em testagem empírica. A duração dos Estados 2 e 4 (Sobreposição de tempo)pode também ser fixada ou ajustada durante a produção ou serviço, e/ou dinamicamente durante a operação do aparelho 10, se desejado, em um modo similar.

Opcionalmente, um ou mais válvulas de conferência (não mostrado) podem ser for-necidos na exaustão de linha (por exemplo, em passagem de exaustão 68 no tubo de ar 16ou acoplado às aberturas de exaustão 92). Tal válvula de conferência pode parar os leitosfiltrantes 12 a partir de "respiração", por exemplo, quando o aparelho 10 é não a operacio-nal, e é submetido para diferente barométrica pressão e/ou temperatura. Por exemplo, seSMC DXT válvulas são fornecido para exaustão das válvulas de controle de ar 20e, elespodem atuar como válvulas de conferência. Sem guia pressão, entretanto, exaustão dasválvulas de controle de ar 20e podem vazamento. Molas relativamente pequenas (não mos-tradas) podem ser acrescentadas a estas válvulas para evitar tal vazamento.

Alternativamente, uma ou mais válvulas (não mostradas) podem ser fornecidas emparalelo com ou ao invés do orifício de remoção 81, ou seja, em linhas que se estendementre os terminais de entrada/terminais de saída de oxigênio 34 dos leitos filtrantes 12. Nes-ta alternativa, o aparelho 10 pode ser operado usando-se um ciclo de quatro (4) estadossimilares àqueles descritos acima. Entretanto, as válvulas paralelas podem ser abertas du-rante a sobreposição de tempo ou no final do ciclo de pressão a fim de ativamente controlara pressurização ou purgação dos leitos filtrantes 12.

A técnica usada para determinar a Pressão Alvo e o tempo da válvula, ou seja, aduração dos ciclos de carga/purgação, de acordo com os princípios da presente invençãosão discutidos abaixo com referência para FIGS. 17-20. Como usadas abaixo "A tempo deválvula" refere-se a durante do carregar ciclo ou o purgar ciclo. A presente invenção sets otempo da válvula de modo a para alcançar o benéfico qualidades da presente invenção, ouseja, um concentrador de oxigênio ambulatorial de peso leve, de saída elevada e longa du-ração de bateria. O Tempo da válvula é otimizado empiricamente a diferentes níveis de pro-dução de oxigênio. Mais alta pressão nos leitos filtrantes rende um tempo de válvula idealmais curto. É acredita-se que este é já que quanto mais alta pressão gera mais alta flua a-través do orifício de remoção, que purga o de exaustão leito mais rápido.

Como mostrado na FIG. 17, o tempo da válvula é determinada na etapa 290 porprimeiro determinar a pressão do tanque de produto/o reservatório 18, que é determinadacom base na saída de sensor de pressão 114. Deveria ser observado que tanque/o reserva-tório 18 é usada em lugar do leito filtrante pressão já que eles são substancialmente o mes-mo. Obviamente, o leito filtrante pressão poderia também ser usadas. Na etapa 292, o tem-po da válvula (ms) é determinada de acordo com o relação entre tempo de válvula e pres-são, que é graficamente ilustrado na FIG. 18 como a curva 294. A equação que define otempo da válvula e que corresponde a curva 294 é definida como se segue:

Tempo de válvula (ms) = 9000 - Pressão χ 300,(3)

Em etapa 296, o tempo da válvula computado na etapa 232 é filtro de baixa passa-gem para estabilizar seu valor durante um período de tempo e o tempo da válvula é forneci-do na etapa 298. O fim do filtro de baixa passagem o tempo da válvula é para evitar que semude muito abruptamente, na medida em que isso pode levar à instabilidade e fraco de-sempenho do sistema. Assim, o carregar tempo e o purgar tempo são configurados combase no tempo da válvula determinada na etapa 298.

Entre cada ciclo do leito, há um curto (-400 ms) tempo quando ambas as válvulasde pressurização são abertas e ambas as válvulas de exaustão são fechadas. Isto permiteque o ar pressurizado, não esgotado de oxigênio ainda, seja transferido a partir do leito sa-indo de seu ciclo de pressurização para o leito apenas partindo de seu ciclo, reduzindo aonecessário o fluxo de ar do compressor e assim a energia. Atualmente, este tempo é fixado,mas poderia ser ajustado levemente em relação à pressão do sistema para otimizar o de-sempenho.

Já que os leitos filtrantes podem perder o equilíbrio para diversas razões, por e-xemplo, a assimetria do orifício de remoção, os diferentes pacotes de filtro, o desempenhode válvula de processo etc., e já que isso pode ser prejudicado pelo desempenho do siste-ma, a presente invenção contempla o monitoramento da pressão pico do tanque de produtoem cada leito filtrante e rastreamento da razão pico destas pressões pico. A Pressão pico dotanque de produto é escolhida em uma modalidade exemplar da presente invenção já que apressão média do tanque de produto durante cada fase podem não ser como indicativo deleito filtrante pressão. Durante a primeira porção de cada fase, a pressão do tanque de pro-duto é mais afetada pela pressão anterior do leito, não a atual.

Em concentradores convencionais, pressão do tanque de produto foi usada como odesencadeamento para alternar os ciclos ao invés de tempo. Isto compensa as diferençasnos leitos filtrantes. Isso pode não funcionar no concentrador portátil de oxigênio da presen-te invenção já que a presente invenção tem uma saída do concentrador variável. Na presen-te invenção, o tempo da válvula precisará ser ajustado, por exemplo, para ser mais curtoquando a pressão é mais alta. Se a pressão é usada para alternar fases dos leitos, a pre-sente invenção provavelmente não seria capaz de usar a pressão para controlar a voltagemdo motor do compressor. A velocidade do motor seria baixa, por exemplo, e o tempo da vál-vula ficaria tão longo quanto necessário para se alcançar a Pressão Alvo.

A presente invenção contempla usar um circuito elétrico fechado de controle pro-porcional integral para ajustar o tempo da válvula para trazer o razão pico no sentido da uni-dade (1). Se um primeiro leito filtrante corre a uma pressão pico mais alta do que o segundoleito filtrante, o tempo da válvula para o primeiro leito filtrante é diminuído para trazer aspressões pico bem próximas.

2. Distribuição de Oxigênio para o Usuário

Com oxigênio concentrado armazenado no reservatório 18 e/ou com os leitos fil-trantes 12A, 12B separando oxigênio do ar ambiente, o aparelho 10 pode ser usadas paradistribuir oxigênio concentrado para um usuário. Como descrito acima, o controlador 22 po-de ser acoplado à válvula de distribuição de oxigênio 116 para abrir e fechar a válvula dedistribuição de oxigênio para distribuir oxigênio a partir do reservatório 18 para um usuáriodo aparelho 10.

Em uma modalidade exemplar, o controlador 22 pode periodicamente aberto a vál-vula de distribuição de oxigênio 116 para predeterminada "pulsos." Durante distribuição de pulso, um "bólus" de oxigênio é distribuído para o usuário, ou seja, a válvula de distribuiçãode oxigênio 116 é aberta para uma predeterminada duração do pulso, e após a mesma fe-chada até que o próximo bólus seja distribuído. Alternativamente, o controlador 22 pode a-brir válvula de distribuição de oxigênio 116 para distribuição contínua, por exemplo, fechan-do a válvula de distribuição de oxigênio para ajustar o taxa de fluxo para o usuário. Em outra alternativa, o controlador 22 pode periodicamente aberto e diminuir válvula de distribuiçãode oxigênio 116 para um predeterminado tempo para variar o volume do bólus distribuído.

Em uma modalidade, o controlador 22 pode abrir válvula de distribuição de oxigênio116 depois que o controlador detecta um evento, tal como detectar quando o usuário come-ça a inalar. Quando o evento é detectado, a válvula de distribuição de oxigênio 116 pode ser aberta para a predeterminada duração do pulso. Nesta modalidade, a freqüência de pulsoou espaçamento (tempo entre sucessiva abertura da válvula de distribuição de oxigênio)pode ser regida por e corresponder à taxa de respiração do usuário (ou outro espaçamentode evento). A taxa de fluxo geral de oxigênio sendo distribuído para o usuário é então combase na duração do pulso e freqüência de pulso. Opcionalmente, o controlador 22 pode atraso abertura válvula de distribuição de o-xigênio 116 para um predeterminado tempo ou atraso depois que o usuário começa a inalar,por exemplo, para maximizar a distribuição de oxigênio para o usuário. Por exemplo, esteatraso pode ser usado para maximizar a distribuição de oxigênio durante a parte "funcional"de inalação. A parte funcional da inalação é a porção onde a maior parte do oxigênio inalado é absorvido para dentro da corrente sangüínea pelos pulmões, ao invés da simplesmenteusadas para preencher anatômico morto espaço, por exemplo, nos pulmões. Descobriu-seque o funcional parte de inalação podem ser aproximadamente o primeiro metade e/ou oprimeiro seiscentos milissegundos (600 ms) de cada respiração. Assim, o predeterminadoatraso depois que se detecta a inalação pode ser entre aproximadamente vinte e cento e cinqüenta milissegundos (20-150 ms).

Assim, podem ser particularmente úteis para detectar o início de inalação cedo ecomeça distribuindo oxigênio rapidamente a fim de distribuir oxigênio durante o parte funcio-nal de inalação. Um usuário respiração através de seu nariz pode gerar relativamente fortequeda de pressões, por exemplo, aproximadamente 0,0098 kPA (1 CmH2O), na cânula. En-tretanto, se o usuário respira através de sua boca, eles podem apenas gerar queda de pres-sões no ordem de 0,00098 kPA (0,1 CmH2O).

Por exemplo, assumindo um excitação voltagem de cinco volts (5 V), o saída sensi-bilidade do sensor de pressão 122 podem ser aproximadamente 320 //WcmH2O. Conse-qüentemente, uma queda de pressão de 0,1 V (por exemplo, a partir de inalação através daboca ). Se o controlador 22 inclui um amplificador (não mostrado) tendo um ganho de mil(1,000), o amplificador criaria um sinal amplificado de aproximadamente trinta e dois mili-volts (32 mV), que pode fornecer seis (6) contagens em conversor análogo para digital (A/D)de dez (10) bits cinco volts (5 V).

Como explicado acima, o sensor de pressão 122 pode exibir problemas de flutua-ção, tornando difícil para o controlador 22 identificar o início de uma inalação e abrir a válvu-la de distribuição de oxigênio 116. Uma solução é resetar ou zerar o sensor de pressão 122quando o aparelho 10 estiver desligado. Entretanto, o sensor de pressão pode ser termo-sensível de forma que o sensor de pressão possa criar uma flutuação maior do que o níveldesencadear. Alternativamente, como descrito acima, uma pequena válvula (não mostrada)podem ser acoplada ao sensor de pressão 122 que podem ser aberto periodicamente pararesetar ou zero o sensor de pressão, por exemplo, enquanto válvula de distribuição de oxi-gênio 116 é aberta e distribuindo oxigênio. Em outra alternativa, também descrito acima, umrelativamente pequeno orifício pode ser fornecido entre sensor de pressão 122 e a válvulade distribuição de oxigênio 116 que podem permitir o sensor de pressão para resetar ouzerar durante distribuição do oxigênio, por exemplo, durante um pulso tão curto como cemmilissegundos (100 ms).

Em ainda uma ainda alternativa, o controlador 22 inclui hardware e/ou software quefiltre os sinais do sensor de pressão 122 para determinar quando o usuário começa inala-ção. Nesta alternativa, o controlador 22 pode precisam de para ser suficientemente sensívelpara desencadear válvula de distribuição de oxigênio 116 propriamente, por exemplo, en-quanto o usuário emprega diferentes técnicas de respiração. Por exemplo, alguns usuários podem praticar respiração com os lábios franzidos, por exemplo, inalando através de seunariz e expirando através de lábios franzidos. Durante este técnica de respiração, o contro-lador 22 não detectará um sinal expiratório que indicará que inalação está prestes a come-çar.

O algoritmo de filtragem podem também precisam de para distinguir entre o iníciode inalação e um decrescente taxa de expiração, que podem de outra forma levar o contro-lador para dentro desencadeando distribuição do oxigênio durante um longo período de ex-piração (que causa desperdício). Além disso, ou alternativamente, o algoritmo de filtragemdo controlador 22 pode precisar se "manter desligado" durante longas respirações, por e-xemplo, para evitar distribuir diversos pulsos durante uma única inalação relativamente Ion-ga. Por exemplo, se o controlador é configurado para abrir a válvula de distribuição de oxi-gênio 116 se detectar uma queda de pressão abaixo um limiar predeterminado, podem abrira válvula de distribuição de oxigênio duas vezes durante uma única inalação (que podemtambém causa desperdício). Nesta situação, o algoritmo de tempo de filtragem depois que ainalação é percebida, por exemplo, pelo menos aproximadamente 1,5 segundos.Alternativamente, o controlador 22 pode abrir a válvula de distribuição de oxigênio auma freqüência de pulso que é fixa, ou seja, independente da taxa de respiração do usuário,ou que pode ser dinamicamente ajustada. Por exemplo, o controlador pode abrir a válvulade distribuição de oxigênio 116 antecipando a inalação, por exemplo, com base no monito-ramento da média ou instantâneo espaçamento ou freqüência de duas ou mais respiraçõesanteriores. Em outra alternativa, o controlador pode abrir e fechar válvula de distribuição deoxigênio 116 com base em uma combinação destes parâmetros, por exemplo, com base nataxa de respiração do usuário, mas abertura a válvula de distribuição de oxigênio se umafreqüência mínima predeterminada não é conseguida.Para distribuição de pulso, a duração do pulso pode ser com base na configuraçãode dose selecionada pelo usuário. Desta forma, substancialmente o mesmo volume de oxi-gênio pode ser distribuído para o usuário a cada vez que válvula de distribuição de oxigênio116 é aberta, mediante uma configuração específica de dose. A configuração de dose podeser uma configuração quantitativa ou qualitativa que o usuário pode selecionar. Uma confi-guração qualitativa de dose pode envolver um sintonizador ou um ou mais botões (por e-xemplo, na interface do usuário 144) que permite ao usuário selecionar um nível, por exem-plo, em um escala de um a dez (1-10) ou a partir da variação entre um valor mínimo e ummáximo. O controlador 22 pode relacionar a configuração qualitativa com uma taxa de fluxodesejada ou tamanho de bólus, por exemplo, relacionando à capacidade de fluxo máxima doaparelho 10.Por exemplo, o configurações podem corresponder para pontos no variação a que oaparelho 10 pode suprimento oxigênio concentrado, por exemplo, entre zero e cem por cen-to (0-100%) de um máxima capacidade do aparelho. Por exemplo, um fluxo máximo taxa (ouequivalente taxa de fluxo de puro oxigênio) para o aparelho 10 pode ser usadas, por exem-plo, entre aproximadamente seis e dezesseis litros por minuto (6-16 Lpm). Alternativamente,um volume de bólus máximo pode ser usado, por exemplo, entre aproximadamente dez ecento e cinqüenta mililitros (10-150 mL) ou entre aproximadamente dez e oitenta mililitros(10-80 mL).Um quantitativa configurar pode permitir um usuário para selecionar um taxa de flu-xo desejada (por exemplo, em Lpm), que podem ser um real oxigênio concentrado taxa defluxo ou um equivalente pura taxa de fluxo de oxigênio, ou um desejado volume de bólus(por exemplo, em mililitros). As taxas de fluxo ou volumes disponíveis para seleção podemtambém ser limitado pela capacidade do aparelho 10, similar ao qualitativa configurações.Informação adicional sobre usando um configuração com base no volume de dose sistema,ao invés da equivalência implícita para contínuos fluxo, podem ser encontrada em Characte-ristics of Demand Oxygen Delivery Systems: Maximum Output and Setting Recommendati-ons, por P. L. Bliss, R. W. McCoy1 e A. B. Adams1 Respiratory Care 2004; 49(2) 160-165,cuja divulgação completa é incorporada aqui por referência.

Como a configuração de dose é aumentada, a duração do pulso pode ser aumen-tada, por exemplo, a partir de aproximadamente cinqüenta para quinhentos milissegundos(50-500 ms) para distribuir um predeterminado bólus durante cada pulso. Se o taxa de respi-ração do usuário permanece substancialmente constante, a freqüência de pulso possa tam-bém restante substancialmente constante, portanto aumentando a taxa geral de fluxo sendodistribuído para o usuário. Durante real uso, entretanto, o taxa de respiração do usuário po-dem mudar, por exemplo, com base em nível de atividade, ambientais condições, e simila-res. Por exemplo, taxa de respiração para pacientes de doenças pulmonares podem variar apartir de aproximadamente treze para quarenta (13-40) respirações por minuto, ou a partirde aproximadamente dezoito para trinta (18-30) respirações por minuto. Portanto, o apare-lho 10 pode ser capaz de distribuir estas freqüências de pulsos para o usuário.

Já que do relativamente pequeno tamanho de um portátil concentrador, tal como oaparelho 10, condições podem ocorrer em que a configuração de dose e taxa de respiraçãodo usuário exceder a capacidade do aparelho. Assim, para qualquer configuração dada dedose, ou seja, volume particular (por exemplo, ml_) por respiração, o aparelho pode ter ummáxima taxa de respiração a que o aparelho pode distribuir oxigênio a configuração deseja-da de dose.

Se a taxa de respiração máxima para um particular configuração de dose é ultra-passada, o aparelho pode responder de um ou mais modos. Por exemplo, o aparelho 10pode incluir um alarme, por exemplo, um alarme visual e/ou áudio, que pode alertar o usuá-rio quando Tal evento ocorre. Isso pode alertar o usuário, e, se necessário, o usuário podediminuir sua taxa de respiração, por exemplo, por descanso e similares.

Além disso, ou alternativamente, o aparelho 10 pode mudar o distribuir parâmetrospara manter distribuir a ou perto da máxima taxa de fluxo capacidade do aparelho, por e-xemplo, aproximadamente 900 mL/min. ou aproximadamente 1,200 mL/min. Para se atingireste, o controlador 22 calcula o tamanho de bólus que podem ser distribuído dada o taxa derespiração do usuário (por exemplo, dividindo o máxima taxa de fluxo pelo taxa de respira-ção ou usando uma tabela de consulta), e ajustar a duração do pulso da mesma forma (e/oudiminuir válvula de distribuição de oxigênio 116). Por exemplo, assume controlador 22 de-tecta que o usuário tem um taxa de respiração de aproximadamente vinte e três (23) respi-rações por minuto durante um tempo predeterminado, por exemplo, o a maior parte recentetrinta segundos (30 s), e a configuração de dose distribui quarenta milímetros (40 mL) porrespiração. O resultante taxa de fluxo, 920 mL /min, excederia a capacidade de 900 mL/mi.de capacidade do aparelho. Conseqüentemente, o controlador 22 pode reduzir a duração dopulso para reduzir o taxa de fluxo a ou abaixo 900 mL /min, por exemplo, por reduzindo àduração do pulso por pelo menos aproximadamente (1900/920) ou aproximadamente doispor cento (2%).

Quando da seleção de taxas volumétricas de fluxo para distribuição de pulso, um ou mais adicional fatores podem também ser considerados. Por exemplo, mais altas taxasde fluxo podem criar maior pressão anterior na cânula, fazer o controle do fluxo mais difícil,especialmente em um sistema de pressão relativamente baixa, tal como um concentrador deoxigênio portátil, similar ao aparelho 10 descrito aqui.

Opcionalmente, o aparelho 10 pode ser operado em um modo que podem maximi- zar eficácia, 10, por exemplo, para reduzir o consumo de energia e se estendem uma dura-ção de bateria do aparelho. Isso pode melhorar a mobilidade do usuário, por exemplo, per-mitindo eles para restante independente de uma fonte de energia externa para maior perío-dos de tempo.

Diversas variáveis podem ser relevantes para determinar o quanto de energia podeser necessária para operar o aparelho 10. A variável independente é a velocidade ou ener-gia do compressor 14, que pode consumir até noventa e cinco por cento (95%) da energiausada pelo aparelho. A velocidade do motor 40 do compressor pode ser controlada por con-trolador 22, e é essencialmente um modulação de profundidade de pulso ("PWM") da ener-gia de bateria 148, ou seja, quanto mais energia necessária, mais alta o rendimento do ciclodo PWM.

Os controles de velocidade de circuito elétrico fechado fechada ou torque do motor40 podem ser usados, mas podem não ser necessários. Durante o ciclo de processo, namedida em que a pressão aumenta, a velocidade do motor do compressor 14 pode ser re-duzida por conta de mais alta necessidade de torque. Isso pode resultar na energia totalnecessária sendo substancialmente nivelada, minimizando picos de corrente.

Durante o processo ciclo, quando o leito filtrante de alimentação válvula é aberto ea pressão do leito filtrante/tanque de produto aumenta na direção da Pressão Alvo, o motoré não controlado para uma velocidade fixada. Ao invés disso, a velocidade do motor é dei-xada cair, mas o corrente/energia fornecido para o motor é limitado. Limitando-se corren-te/energia para o motor, isto maximiza o consumo da bateria, ou seja, uma duração de bate-ria. Isto se dá, já que o taxa de descarga da corrente da bateria é diminuída e, portanto otempo de funcionamento da bateria é aumentado/maximizado.

O PWM pode ser expresso como uma porcentagem a partir de zero para cem porcento (0-100%), zero correspondente ao compressor 14 sendo desligado e cem por cento correspondentes para o compressor operacional a sua máxima velocidade. Na prática, háum mínimo valor obtenível, abaixo do que o compressor 14 pode não funcionar, e, portanto,a variação real pode ser aproximadamente de quarenta para cem por cento (40-100%). Asequações aqui assumem que as relações são lineares, que podem fornecer suficiente apro-ximação. Alternativamente, equações mais detalhadas podem ser desenvolvidas com baseem cálculos teóricos ou empíricos, por exemplo, que podem ser implementadas usando-seuma equação não-linear ou um tabela de consulta, por exemplo, em memória do controlador22.

PWM podem ser controladas por monitoramento da pressão do reservatório (pres-são no reservatório 18) e controle do motor 40 do compressor para manter um pressão alvodo reservatório. Por exemplo, o controlador 22 pode ser acoplado o sensor de pressão 114no reservatório para monitor a pressão do reservatório, e o controlador podem ajustar oPWM do motor da mesma forma. A pressão alvo do reservatório podem ser estática, porexemplo, o conjunto durante a produção ou serviço, ou podem ser dinâmico, por exemplo,mudada para manter um alvo pureza do oxigênio e/ou outras parâmetro(s), como descritoainda em outro local aqui. Alternativamente, diversos variáveis podem ser monitorados e omotor 40 controlado para manter as diversas variáveis a selecionada alvos.

Por exemplo, uma pressão alvo do reservatório pode ser selecionada com base emconfiguração de dose e usuário taxa de respiração. Em modalidades exemplares, o pressãoalvo do reservatório é entre aproximadamente cinco e 776,25 kPa (5-15 psi) ou entre apro-ximadamente 15,24 e 50,8 kPa (6-12 psi). Opcionalmente, a Pressão Alvo pode ser ajustadacom base em outros parâmetros, tal como pureza do oxigênio, como explicado ainda abaixo.

O usuário taxa de respiração podem ser determinada por controlador 22, por exem-plo, com base em leitura de pressões do sensor de pressão 122. o sensor de pressão po-dem detectar um redução em pressão como o usuário inale (por exemplo, puxar oxigênio apartir de recessos 133, 137 e canal 135, mostrado nas FIGS. 9A e 9B). O controlador 22pode monitor a freqüência a que sensor de pressão 122 detecta o redução em pressão paradeterminar o taxa de respiração. Além disso, o controlador pode também uso a pressão dife-rencial detectada pelo sensor de pressão 120.

Na medida em que a configuração de dose é aumentada, o usuário taxa de respira-ção aumenta, e/ou o bateria voltagem cai, o a pressão do produto do reservatório podemtende a cair. Para compensar para este queda de pressão, PWM pode ser aumentado. As-sim, uma pressão alvo do reservatório pode ser escolhida e controlador 22 pode implemen-tar um circuito elétrico fechado de controle para manter este pressão alvo do reservatório.

A FIG. 19 ilustra um exemplo de um processo o aparelho 10 usa para controlar avelocidade do motor 40 no compressor 14. A presente invenção controla a velocidade domotor 40 de modo a para manter um média pressão alvo em tanque de produto ou o reser-vatório 18. Deveria ser observado que a velocidade do motor é não percebido ou determina-da, se monitorado a todo, é feito apenas para informacional fins. Deveria ser observadotambém que a velocidade do motor, por se, é não sendo controlada. Ao invés disso, o pro-cesso ilustrado na FIG. 19 é usado para ajustar a voltagem fornecida para o motor, que po-dem ou podem não mudar a velocidade do motor, dependendo, por exemplo, do torque omotor é experimentado.

Na etapa 300, a demanda de oxigênio (volume por minuto) é determinada pelo pul-so ou configuração de dose e taxa média de respiração do paciente. Na etapa 302, volumepor minuto é usadas para calcular a Pressão Alvo do tanque de produto ("Pressão alvo") deacordo com a relação dada nesta etapa. Esta relação entre volume por minuto e a PressãoAlvo é mostrada graficamente na FIG. 20 como a curva 303. Uma pressão alvo mais alta énecessária para produção de oxigênio mais alta. A Pressão Alvo foi determinada empirica-mente para ser alta o suficiente, com algum fator de segurança, para produzir oxigênio atra-vés da variação de volume por minuto.

A Pressão Alvo é ainda modificada lentamente (durante horas da operação) pelapureza do produto de saída. Este modificador é denominado "Fator O2". Vide a etapa 304 naFIG. 19. O fator O2 tem um mínimo de 1, de modo que a pressão alvo inicial padrão nãopode ser reduzida (como um segurança contra flutuação do sensor de pureza). Na etapa302, a pressão pode, entretanto, ser aumentada por um fator O2 aumentado, se a purezaconsistentemente ficar abaixo da pureza alvo, por exemplo, 88%, por um longo período detempo. Isto se dá, por exemplo, para permitir uma degradação do filtro a longo prazo devidoà carga de água. Como mostrado na etapa 306, uma circuito elétrico fechado de controle proporcional integral é usadas para manter este pressão alvo no tanque de produto em umabase de tempo médio. O compressor o motor é acelerado (lentamente através de um filtrode baixa passagem, como indicado na etapa 308) para criar uma pressão do tanque de pro-duto mais alta, e retardado se a pressão é mais alta do que a alvo. Como ilustrado na etapa310, PWM é usadas para controlar a velocidade, que o motor vê como mudança de volta-gem.

Já que há um filtro de baixa passagem no PWM, a energia fornecida para o motorfica relativamente fixada através do ciclo do leito filtrante. Portanto, como a pressão do leitoaumenta ao longo do ciclo, o compressor é deixado desacelerar devido à carga de pressãoaumentada (torque). Isto, por sua vez, cabos para menor flutuação na energia necessáriaque seria visto se uma velocidade fixa (rpm) fosse desejada. Quanto mais alta a energiaseria o resultado de funcionamento mais difícil para manter uma rpm fixa sob crescente car-ga de pressão. A flutuação de energia mais baixa resultante significa pico de corrente debateria mais baixo, que leva a uma duração de bateria aumentada (duração).

O PWM, que é calculado para manter pressão do tanque de produto, é modificadopor mudanças para a voltagem do sistema. Assim, se o PWM é configurado perfeitamentecom as baterias que estão a Vi de carga (-13 volts), e a fonte de energia externa AC (18V)está conectada, a velocidade do motor permanece a mesma com apenas um leve aumento,ao invés de um grandes aumentos e subseqüente diminuição.

A presente invenção contempla, mas não precisa, o uso da pureza do oxigênio mo-nitorado pelo sensor de oxigênio 118 para controlar a velocidade do motor. Mudanças napureza do oxigênio podem ser afetadas pela condição do material filtrante nos leitos filtran-tes 12, a temperatura e/ou a umidade do ar ambiente sendo puxado para dentro do aparelho10 para carregar os leitos filtrantes, e similares. O controlador 22 pode ter um conjunto alvopureza do oxigênio armazenado em memória, por exemplo, entre aproximadamente 85-93%, tal como 88%, e pode monitor a pureza detectada pelo sensor de oxigênio 118. Se apureza do oxigênio diminui abaixo o alvo pureza do oxigênio, o controlador 22 pode aumen-tar a pressão alvo do reservatório para compensar e aumentar a pureza do oxigênio. Issopossa desencadear que o controlador aumente o PWM com base no circuito elétrico fecha-do de controle usado pelo controlador para manter a nova pressão alvo do reservatório.

Assim, o controlador 22 pode modificar PWM1 ou seja, a velocidade do motor 40 docompressor 14, para manter o reservatório perto de sua pressão alvo, que o controladorpodem modificar com base nos parâmetros monitorados pelo controlador.

A taxa de produção de oxigênio máxima é dependente da velocidade do compres-sor 14, que, por sua vez, é dependente da voltagem de entrada a partir de baterias 148. Pa-ra operar de modo eficaz, é desejável para o aparelho 10 para operar a ou perto do alvoparâmetros, mesmo como as baterias começam a esgotar suas cargas. Para um bateria4S4P Li-lon, a voltagem ao final da carga da bateria pode ser de aproximadamente onzeVolts (11 V). Quando esta bateria é nova (ou quando o aparelho 10 é conectado para umfonte de energia externa), por comparação, o voltagem podem ser até 16,8 Volts. Para evitarexcesso oxigênio geração quando baterias 148 são completamente carregado, pode serdesejável se impor uma velocidade máxima para o compressor 14, por exemplo, não maisdo que aproximadamente 2,500 rpm. Alternativamente, o controlador 22 pode permitir estemáxima velocidade para ser ocasionalmente excedendo em uma margem de segurançapredeterminada, a fim de reduzir o risco de danos ao compressor 14.

Por meio de exemplo, para um aparelho distribuindo até sessenta mililitros (60 mL)por respiração, uma taxa de fluxo exemplar de aproximadamente oito litros por minuto (8Lpm, ou aproximadamente 133 mL/s.) pode ser usada. O volume equivalente de 88% degás oxigênio é aproximadamente setenta mililitros (70 mL), e a duração do pulso seria deaproximadamente 0,53 segundo. Se o aparelho é capaz de gerar até aproximadamente1200 mL/min, o máxima taxa de respiração a máxima configuração de dose seriam aproxi-madamente dezessete (17) respirações por minuto. Considerando que uma razão l:E de 1:2e que o primeiro cinqüenta por cento (50%) de cada das respirações do usuário são funcio-nais (e não preenchendo espaço vazio), o tempo mínimo disponível seria de 0,60 segundo.A mais alta taxa de respiração, o Vol de Pulso máxima volume (e duração do pulso) seriammais baixo já que da taxa máxima de produção.

Já que o aparelho 10 pode operar a relativamente baixas pressões, por exemplo,entre aproximadamente 258,75 e 621 kPa (5-12 psi), o fluxo através de qualquer controlepassagem no aparelho não será sônico. Conseqüentemente, se a anterior pressão do apa-relho 10 varia, por exemplo, devido à cânula ou tubulações conectadas pelo usuário, podemfaz com que mudanças na taxa de fluxo de oxigênio distribuído para o usuário. A oito litrospor minuto (8 Lpm), o resistência de cânula pode ser entre aproximadamente 36,225 e 103,5kPa (0,7-2 psi), por exemplo, para uma cânula Hudson ou um cateter TTO foi aproximada-mente. Este pressão anterior aumentada pode reduzir a taxa de fluxo de oxigênio distribuído para o usuário por até vinte e cinco por cento (25%).

Para permitir a variação em ambas as pressão do reservatório e pressão a montan-te (pressão a partir do reservatório 18 para o usuário através da cânula), o seguinte algorit-mo pode ser empregada. A válvula "em tempo" pode ser ajustada para manter um fixo vo-lume de Vol de Pulso (como conjunto pelo selecionada configuração de dose). A pressão do reservatório pode ser medida durante o tempo em que a válvula de distribuição de oxigênio166 está desligada, e a pressão ao longo da válvula de distribuição de oxigênio 116 podemser medida, por exemplo, usando sensor de pressão 120, enquanto a válvula de distribuiçãode oxigênio 116 é aberta.

A válvula Em Tempo ou a duração do pulso (Tempo de distribuição em na Tabela 2) pode ser configurada como um fator de configuração de dose ajustado por pureza do oxi-gênio para se obter o volume real, pressão do reservatório, e queda de pressão através daválvula de distribuição de oxigênio 116. As equações que podem ser usadas para estes cál-culos são mostradas na Tabela 2, que inclui parâmetros de controle exemplares que podemser usadas para operar o aparelho 10.

<table>table see original document page 47</column></row><table><table>table see original document page 48</column></row><table><table>table see original document page 49</column></row><table>Em uma modalidade alternativa, uma válvula (não mostrado) é fornecida que agede modo similar a um regulador de pressão. Ao invés de se controlar a pressão medida amontante, controla uma queda de pressão através de um orifício colocado inline a montantecom a válvula de distribuição. Desta forma, em detrimento da pressão a montante, a mesmataxa de fluxo pode ser distribuída, e o volume resultante a uma duração selecionada do pul-so pode ser substancialmente constante.Quando um usuário decide desligar ou encerrar o aparelho 10, por exemplo, porpressionar um controle ligado/desligado ou pressionar um "botão" em um touch screen, porexemplo, em interface do usuário 144, pode ser desejável que o aparelho complete um pro-cedimento automaticamente para proteger o aparelho. Por exemplo, se ar pressurizadopermanece nos leitos filtrantes 12 depois que é desligado, a água no ar pode se condensarou ainda ser absorvida pelo material filtrante, o que pode danificar o material filtrante. Podetambém ser desejável substancialmente isolar os leitos filtrantes 12 a partir de condiçõesatmosféricas, por exemplo, para evitar que os leitos filtrantes "respirem" quando o aparelho10 encontra pressão barométrica e/ou temperatura diferentes. Qualquer tal respiração po-dem introduzir para dentro ou evacuar ar fora dos leitos filtrantes, que podem introduzir umi-dade para dentro do material filtrante.Quando o aparelho 10 está sendo usado desligado, a válvula de distribuição de o-xigênio 116 pode ser fechada para interromper a distribuição de oxigênio a partir do reserva-tório 18. Suprimento as válvulas de controle de ar 20s podem ser automaticamente fechada(tanto ativamente ou como o padrão quando energia elétrica é usado desligado), por exem-plo, enquanto exaustão das válvulas de controle de ar 20e é aberta. Depois que um primeirotempo predeterminado, por exemplo, entre aproximadamente cem e trezentos milissegun-dos (100-300 ms), o compressor 14 podem ser usado desligado. Deixar que o compressor14 opere momentaneamente depois que se feche as válvulas de suprimento de controle dear 20s pode deixar a pressão residual no tubo 16, o que pode melhorar mantendo-se as vál-vulas de controle 20s fechadas por um longo período de tempo. Esta pressão pode vazarlentamente ao longo do tempo.Depois que um segundo predeterminada tempo, por exemplo, entre aproximada-mente nine e vinte segundos (9-12 s), permitindo que qualquer ar pressurizado seja exauri-do a partir dos leitos filtrantes 12, a exaustão das válvulas de controle de ar 20e podem serfechada (tanto ativamente ou como o padrão quando energia elétrica é usado desligado).H. Bolsa de transporteO aparência geral externa do aparelho 10 é melhor mostrada nas FIGS. 1A e 1B. Asuperfície de fundo exterior é definida pelo tubo de ar 16, a superfície externa superior opos-ta é definida por tubo de oxigênio 102, a superfície exterior de um terminal porção é definidapor os painéis laterais 59, 159, a superfície exterior do oposta outras terminal porção é defi-nida pelos leitos filtrantes 12 e o reservatório 18, a superfície exterior de um lado porção édefinida por um painel 200, e a superfície exterior da porção oposta do outro lado é definidapor um painel 202. Em uma modalidade exemplar, painéis 200 e 202 são folhas relativamen-te finas de material, tal como plástico ou metal. Seu fim primário é o de guardar o volumeinterno do aparelho. Entretanto, a embalagem toda fornece estrutura e suporte para o equi-pamento. A presente invenção também contempla que estes painéis pode ser inteiramenteomitidos.

Pode-se apreciar que a aparência externa do aparelho como apresentado pelo aci-ma-observado componentes é não esteticamente agradável, proporciona pouca proteçãopara o aparelho, e pouca para ajudar a reduzir o som gerado pelo aparelho. Para se atingirestas, e outras funções, a presente invenção contempla o fornecimento de uma bolsa detransporte 210 para abrigar o aparelho 10. A bolsa elimina a necessidade de, e o peso de,um invólucro externo plástico típico de concentradores de oxigênio portáteis convencionais.

Um exemplo de uma bolsa de transporte 210 adequada para este fim é mostradonas FIGS. 21-23. A Bolsa 210 é feita de um material de peso leve, tal como poliéster comum revestimento de PVC, que tem uma forma geralmente correspondente à forma do apare-lho 10 e envolve completamente o aparelho. O material, ou a combinação de materiais, éselecionado de modo a ser durável, de peso leve, resistente a manchas, resistente à água,ou qualquer combinação dos mesmos.

A presente invenção contempla que o aparelho 10 e bolsa 210 são firmados juntosde modo que o aparelho ser facilmente removido a partir da parte anterior. Por exemplo,parafusos, flechas, ou outros fixadores podem ser usados para ligar a bolsa para o conser-vador de oxigênio o aparelho. Isto permite um técnico, por exemplo, para desmontar a bolsaa partir do aparelho, mas tornará difícil para um usuário remover o aparelho da bolsa, assimcomo evitar o aparelho a partir de acidentalmente cair ou escorregar para fora da bolsa.

Desta forma, a bolsa é uma parte integral de todo o aparelho conservador de oxigênio.

Bolsa 210 tem uma forma geralmente retangular para se adaptar à forma do apare-lho 10. Entretanto, não é necessário que a forma da bolsa se adapte àquela onde o concen-trador é alojado. Bolsa 210 inclui um o painel superior ou flap 212 que é pelo menos parci-almente separável a partir do restante da bolsa para permitir acesso para o interior da bolsa.Na modalidade ilustrada, um zíper 214 é fornecido em torno de uma porção do perímetro dabolsa para permitir o painel superior 212 seja aberta, como mostrada na FIG. 23, ou fecha-da, como mostrado FIGS. 21 e 22. É através deste acesso que o aparelho é colocado paradentro e removido da bolsa. A presente invenção contempla o fornecimento de um trava emzíper 214 de modo que o painel superior não pode ser abertas sem autorização.

O painel superior 212 inclui um painel transparente 216 que se sobrepõe ao displaytouch screen 230 quando o painel superior é fechada. Este painel transparente é suficiente-mente flexível de modo que o usuário pode operar a interface de usuário touch screen atra-vés deste o painel. Painel transparente 216 é também feitos de um resistente à água, durá-vel material de modo que pode de modo eficaz proteger o touch screen sem impedir seuuso. O painel superior também inclui uma rebarba da cânula acesso porta 218 de modo querebarba da cânula 139 se estende através da bolsa parede. Em uma modalidade exemplar,um flexível material, tal como neoprene, é fornecido em torno de rebarba da cânula acessoporta 218 para evitar água ingresse e permitir flexibilidade na posição da rebarba da cânulaatravés da parede da bolsa.

Para acessar a abertura de bateria 140a e/ou 140b um encaixe da bateria 220 étambém fornecido em o painel superior 212. Uma aba de encaixe da bateria 222 recobreencaixe da bateria 220 e é mantida na fechada posição através de um mecanismo de fe-chamento, tal como um fixador em gancho e alça, zíper, fecho, ou similares. Movendo-seaba de encaixe da bateria 222 proporciona acesso para encaixe da bateria 220 de modoque uma bateria pode ser fornecido ou removido a partir do encaixe da bateria. Embora a-penas um encaixe da bateria 220 e aba de encaixe da bateria 222 é mostrado em bolsa 200,deve ser entendido, que a segunda abertura de bateria também pode ser acessada e cober-ta por um similar sistema. Se, entretanto, apenas um encaixe da bateria é fornecido, a se-gunda abertura de bateria é acessada por abertura no painel superior 212, como mostradona FIG. 23.

A parede terminal da bolsa 210 inclui uma ou mais comutadores de entrada 226que se sobrepõe à abertura de entrada 160a, 160b quando o aparelho 10 é disposto na bol-sa. Um malha ou outras telas 228 é fornecida em comutadores de entrada 226 para evitargrandes materiais a partir de entrada da abertura de entrada 160a, 160b. Em uma modali-dade exemplar, um filtro alojamento bolso é também fornecido durante comutadores de en-trada 226 tanto no interior, o exterior da bolsa, ou ambos para fixar um filtro descartável du-rante abertura de entrada 160a, 160b. Em outra modalidade, a bolsa é configurada de formaque o via o fluxo de ar deve seguir a fim de alcançar abertura de entrada 160a, 160b é umavia tortuosa e é aberto em um na direção inferior para evitar que a água entre no interior dabolsa.

A presente invenção ainda contempla que bolsa 200 inclui um alça ou faixa 224 queé fixo para ou destacável da bolsa. A bolsa também inclui bolsos 232. O número, tamanho,localização, e configuração dos bolsos, alças, ou cintas podem ser variados em qualquermodo para adequar as necessidades do usuário, incluindo fornecimento de bolsos ou reces-sos internos.

Barreiras ou outros espaçadores podem ser fornecidos em uma ou mais das super-fícies interiores da parede da bolsa. Opcionalmente, a bolsa 200 pode incluir almofadas ououtros materiais absorventes de som para ajudar minimizado o som fora da bolsa. Em ou-trás palavras, a bolsa ela própria pode ser feita de ou empacotado com um material atenu-ante de som ou pode incluir materiais atenuantes de som em localizações estratégicas paramanter os níveis de som a um mínimo. Além disso, blocos de espuma ou outro material desuporte/absorção de choque pode ser fornecido no fundo do interior da bolsa ou a outraslocalizações na bolsa para suportar o aparelho 10. Em uma modalidade exemplar, espumasde relativamente alta densidade são fornecidas a cada canto inferior da bolsa para protegero aparelho 10 e espumas de menor densidade material são usadas em outro local para mi-nimizar o peso. Além disso, o fundo da bolsa pode ser fornecido com um material de altaforça e impermeável à água, tal como borracha, para proteger o fundo da bolsa, que se es-pera sofrer o maior desgaste e rasgar.I. Interface de Usuário Touch ScreenAs FIGS. 24-32 ilustram o display, ou seja, a informação visual, fornecida em inter-face do usuário 144 durante o uso do aparelho 10. Mais especificamente, estas figuras ilus-tram a informação fornecida em touch screen 230. Quando o equipamento é desligado, o15 display fica em branco. Quando o touch screen 230 é tocado uma vez, um ícone liga-do/desligado 240 é apresentado, como mostrado na FIG. 24. A ativação do aparelho requerque se toque o ícone ligado/desligado 240, fazendo com que o sistema avance a um estadoativo. O toque em outras localizações do touch screen não iniciará o aparelho. Assim, a ati-vação do equipamento requer dois toques no touch screen, com o segundo toque sendo emuma localização específica no touch screen. Esta característica de "duplo toque" da presen-te invenção evita ativação indesejada ou inadvertida do aparelho.Uma vez que ativados, o sistema pode apresentar informação predefinida, tal comouma logo corporativa, publicidade, instruções ao usuário, informação de diagnóstico, infor-mação de erros, informação de uso, e similares. A FIG. 25 ilustra a informação que pode serfornecida no touch screen com a inicialização. Como mostrado na FIG. 25, touch screen 230inclui as áreas 242 que indicam a versão de software atualmente sendo usada pelo apare-lho, uma área 246 que indica o número de horas em que o aparelho foi usado, e uma área248 que indica quaisquer códigos de erros, ou seja, erros que podem ter sido detectadosdurante um processo diagnóstico, que poderia ter sido conduzido mais cedo e/ou durante ainicialização do equipamento.A FIG. 26 ilustra a informação fornecida em um típico touch screen 230 depois queo aparelho 10 é ligado. Como mostrado nesta figura, o touch screen 230 inclui ícone liga-do/desligado 240, uma dose de pulso ou indicação de configuração de fluxo 250, que é onumerai "1" na modalidade ilustrada, e um ícone de bateria 252. Pode-se apreciar que otamanho de indicação de configuração de fluxo 250 é relativamente grande, ou seja, grandeo suficiente para ocupar 20-80% de todo o touch screen. Isso permite que o usuário facil-mente identifique visualmente a configuração de fluxo. Em uma modalidade exemplar dapresente invenção, a real altura do ícone da configuração de fluxo é de pelo menos 1,27 cme a real profundidade é de pelo menos 0,635 cm. Em uma modalidade exemplar, a altura épelo menos 3,175 cm e o profundidade de cada dígito é 1,27 cm ou maior. Além disso, emuma modalidade exemplar, o ícone de bateria 252 tem pelo menos 1,27 cm de profundidadee pelo menos 1,905 cm de altura.

O ícone de bateria 252 é uma imagem na forma de uma bateria que indica que abateria primária está inserida para dentro abertura de bateria 140a e a bateria está comple-tamente carregada. Deve ser entendido que se uma bateria secundária está inserida paradentro secundária abertura de bateria 140b, uma segunda ícone de bateria é apresentadosno outro lado de touch screen 230 (vide, por exemplo, FIG. 28). Isso permite que o usuáriorapidamente e facilmente determine quais baterias estão inseridas para dentro do aberturaspara baterias e a quantidade de vida restante em cada bateria.

A FIG. 27 ilustra ícone de bateria 252 em um formato que mostra a quantidade deenergia restante em (ou removido a partir de) a bateria. Nesta modalidade, o ícone de bate-ria tem uma área à direita 260 e uma área à esquerda 262. Estes áreas são usadas parafornecer informação mais detalhada a respeito da bateria. Por exemplo, nesta modalidade, aárea à direita 260 indica a quantidade de carregar (por exemplo, 75% na modalidade ilustra-da), e área à esquerda 262 indica se o bateria é carregador, na modalidade ilustrada, a bar-ra vertical é girada ou animada em alguma modo para indicar que o carregador de bateriaestá no lugar. Um AC energia ícone 266 é também mostrado em touch screen 230 paramostrar que o aparelho é conectado para um AC fonte de energia.

A FIG. 28 ilustra um típico display que mostra que duas baterias são inseridas paradentro das aberturas para baterias como indicado por ícone de baterias 252a e 252b. Pode-se apreciar a partir deste display que a bateria secundária na abertura de bateria 140b estácompletamente carregada (ícone de bateria à esquerda 252b) e a bateria primária na aber-tura de bateria 140a está quase vazia (ícone de bateria à direita 252a) e está carregada.Touch screen 230 também inclui um ícone de energia DC 270 que indica se o aparelho estáconectado a um suprimento de energia DC, tal como os disponíveis através de um adapta-dor de automóveis.

Para mudar a configuração de fluxo, o usuário deve primeiro pressionar a indicaçãode configuração de fluxo 250. Depois de um curto período de tempo, por exemplo, 2-6 se-gundos, os ícones de mudança de configuração de fluxo 272 e/ou 274 são apresentados,exemplos do qual são mostrado nas FIGS. 29 e 30. Note que apenas um ícone de mudançade configuração de fluxo é mostrado na FIG. 29, já que "1" é a menor configuração de fluxode modo que a configuração de fluxo pode apenas ser aumentada, não diminuída. A ativa-ção do ícone de mudança de configuração de fluxo fará com que o aparelho mude o fluxo desaída. A nova configuração de fluxo é apresentada. A configuração de fluxo muda os íconesrestará na tela por um curto período de tempo, por exemplo, 2-6 segundos, ou até que aindicação de configuração de fluxo 250 seja pressionada novamente.

Como observado acima, o aparelho 10 inclui a capacidade para alarmes sonoros ououtros avisos se uma variável monitorada exceder um limiar. As FIGS. 31 e 32 ilustram eexemplificam a aparição no touch screen 230 quando uma condição de alarme é detectada.Na detecção de um alarme, um ícone de alarme 276 indicando a natureza do alarme é a-presentado no touch screen. Note que o tamanho de indicação de configuração de fluxo defluxo 250 foi reduzido para melhor mostrar o ícone de alarme. Na modalidade ilustrada, acondição de alarme é a falha para detectar a uma respiração de usuário. Isto pode ocorrer,por exemplo, se o usuário parar de usar o equipamento.

Um ícone de alarme audível 278 é também fornecido se a condição de alarme é deforma que faz com que um aviso audível seja fornecido. O ícone de alarme audível 278 éusado para desligar o alarme audível por simplesmente tocar o ícone. Na FIG. 31, o alarmeaudível está ligado, e, na FIG. 32, o alarme audível está silenciado.

A FIG. 33 é um quadro ilustrando os ícones de alarme que são fornecidos em touchscreen 230. O seguinte é uma breve discussão de cada condição de alarme listada nestequadro.

ALARME DE AUSÊNCIA DE RESPIRAÇÃO - Este alarme ocorre quando uma res-piração não é detectada por um período de 30 segundos ou mais. Este alarme tornar-se-ásilencioso assim que uma respiração for detectada. Se não for detectada respiração depoisde aproximadamente 5 minutos, a unidade desligará para economizar energia.

ALARME DE CONCENTRAÇÃO DE OXIGÊNIO- Este alarme ocorre quando o apa-relho 10 não está distribuindo a concentração de oxigênio que é especificada.

ALARME DE TAXA DE RESPIRAÇÃO ELEVADA - Este alarme é uma notificaçãoque o taxa de respiração do usuário está começando a exceder a capacidade do aparelho.O alarme reiniciará por conta própria quando a taxa de respiração é reduzida.

ALARME DE FALHA TÉCNICA/MALFUNCIONAMENTO GERAL - O equipamentose desliga quando este alarme ocorre. Este alarme ocorre quando a bateria acaba ou o e-quipamento tem um mau funcionamento geral e a unidade não está mais operacional ade-quadamente.

ÍCONE DE ALARME AUDÍVEL - Este ícone aparece quando um alarme audível o-corre. Pressiona-se este ícone para silenciar o alarme audível.

ÍCONE DE ALARME SILENCIOSO - Este ícone aparece quando o usuário pressio-na o ícone de alarme audível a fim de silenciar o alarme audível.

ALARME DE BATERIA FRACA - O(s) ícone(s) de bateria pisca quando há aproxi-madamente 17 minutos restantes de uma duração de bateria.

ALARME DE BATERIA DESCARREGADA - Indica aproximadamente 2 minutos deuma duração de bateria restante.

Pode-se apreciar que a presente invenção não deve ser limitada aos ícones e áreasmostradas nas figuras e/ou descritas aqui. Outras informações podem ser fornecidas emvirtualmente qualquer formato, incluindo animação e sons. Além disso, combinações de in-formação podem ser fornecidas. Fornecendo-se uma grande quantidade de funcionalidadesusando um único display touch screen, a presente invenção evita a necessidade de se sepa-rar ou dedicar equipamentos de entrada/saída. Por exemplo, os seguintes equipamentossão tipicamente usados em um concentrador de oxigênio convencional e podem ser elimi-nados na presente invenção em favor de se usar touch screen 230 para se atingir cada umade suas funções: um controle ligado/desligado, um botão de configuração de fluxo, uma in-dicação de configuração de fluxo (medidor de fluxo ou indicador digital), status operacio-nal/alarme Líder, e energia e/ou indicadores de bateria.

A presente invenção também contempla o fornecimento de ícones ocultos em touchscreen 230 que podem ser ativados para acessar as funções que deveria apenas ser de-sempenhadas por alguém com autorização para fazê-lo, tal como um técnico. Por exemplo,uma área de touch screen 230 que é não designada para qualquer ícone pode se tornarativa durante a inicialização. Pressionar aquela área da tela proporciona acesso a um menude serviço/setup que permite que o usuário execute qualidades avançadas, tal como calibraro sensor de oxigênio.

J. Comparação de Desempenho

O aparelho 10 tem diversas qualidades que permitem que ele forneça melhor de-sempenho em termos de saída de oxigênio do que concentradores de oxigênio portáteisconvencionais, de forma que os concentradores AirSep Lifestyle e Inogen, para um dadotamanho, tamanho, peso e nível de som. Por exemplo, o aparelho 10 inclui um compressorde ar/motor de alta eficácia radial com 3 cabeçotes com alta saída que em uma modalidadeexemplar, pesa apenas 516 gramas (1,14 polegadas). Além disso, os componentes integra-dos de peso leve são selecionados para as outras qualidades do aparelho. O tubos nos lei-tos filtrantes em uma modalidade exemplar têm um espessura de parede de 0,0508 cm. A-lém disso, fornecendo-se o tubo de ar e o tubo distribuidor de oxigênio com vias de fluxo degás integradas e fazendo com que estes tubos definam o suporte estrutural para outroscomponentes, o número geral de componentes, complexidade, tamanho, e peso é minimi-zado. O uso de um touch screen em lugar de controles do usuário tradicionais em peçasseparadas minimiza tamanho e peso. Além disso, a bolsa de transporte 200 ajuda a reduziro peso e o ruído. O processo PSA é otimizado para menor energia/maior saída de oxigênio(ou seja (a) concentração de oxigênio reduzida para 88%, (b) variar o pressão pico de limitede ciclos de tempo para apenas 621 kPa). O uso de duas baterias internas também permiteao aparelho 10 um suprimento de energia portátil relativamente grande.O resultado destas otimizações de design é que o concentrador portátil de oxigênioda presente invenção tem desempenho capacidades além daquela do concentrador portátilde oxigênio convencional. FIG. 34 é uma tabela que lista as qualidades da presente inven-ção usando duas baterias se comparado a quatro outras equipamentos convencionais a-nunciados como sendo concentradores de oxigênio portáteis.

Um parâmetro interessante que pode ser deduzido a partir do quadro mostrado naFIG. 34 é a razão da geração de oxigênio e uma duração de bateria para o peso total daunidade. Este parâmetro é determinado como se segue:

Rodw = (saída de O2 * duração) / peso total,(4)

onde a saída de O2 é a saída de 100% de oxigênio, que é determinada a partir da

Equação (1) e/ou o quadro da FIG. 12, a duração é a vida operacional do aparelho para aquantidade dada de baterias, e peso é o peso total da unidade incluindo todos os compo-nentes. A Tabela 3 abaixo fornece o Rodw para o aparelho da presente invenção usando 1,2, ou 3 baterias (cada uma pesando 0,6804 kg) e concentradores de oxigênio portáteis exis- tentes.

<table>table see original document page 57</column></row><table>

TABELA 3

Para os equipamentos lnogen, AirSep LifeStyIe, e Airsep Freestyle, a saída de O2 éestimada com base em medidas de operação do equipamento e/ou um equipamento similarconvertidas para um equivalente de oxigênio de 100%, que é mostrado na FIG. 34. Por e-xemplo, para o equipamento Sequal, a saída de oxigênio tem que ser convertida a um equi-valente de oxigênio de 100% usando os fatores de correção a partir da Equação (1) e/ou oquadro mostrado na FIG. 12. Mais especificamente, o equipamento SeQuaI tem uma saídade 3,0 Imp a 91% de pureza do oxigênio. A conversão desta para uma pureza equivalentede 100% é feito como se segue: 3,0/1,13 (1,13 é selecionado a partir da FIG. 12 usando um nível de pureza de 91%), para render um equivalente de pureza de 100% de 2,65 Lpm.Pode-se apreciar a partir da Tabela 3 que o aparelho da presente invenção tem umRodw muito maior do que o de equipamentos existentes. Isto significa que, se comparado aoutros concentradores de oxigênio portáteis, o aparelho da presente invenção é muito eficazem termos da massa real total do produto e sua capacidade para gerar oxigênio. Para cadakg do aparelho, o concentrador de oxigênio da presente invenção proporciona um fluxo deoxigênio mais alto por um maior período de tempo do que equipamentos existentes.

K. Som Versus Duração de Bateria

A FIG. 35 é um quadro ilustrando diversos critérios de desempenho para o aparelho10 usando duas baterias a diferentes configurações de pulso. Pode-se apreciar a partir darevisão desta figura que o aparelho da presente invenção tem uma longa vida operacional ealcança isso a níveis de som que são relativamente baixos. Por exemplo, o equipamento dapresente invenção dura pelo menos 10 horas a um nível de dB menor do que 50. O quadrotambém claramente demonstra a relação entre as configurações de pulso e o desempenhodo aparelho, tal como o volume por minuto de oxigênio, a concentração de oxigênio, tama-nho do bólus de gás distribuído durante cada, som, energia, e uma duração de bateria. Nes-te quadro, o tempo de funcionamento "máximo" da bateria é o teórico máximo da bateria, e otempo de funcionamento "nominal" da bateria é o tempo de funcionamento típico ou publica-do que pode ser conseguido por rotina sob condições operacionais normais.

Para melhor entender como a combinação de vida operacional (duração) e som napresente invenção são superiores que a dos equipamentos existentes, considere a razão deduração para o som (RDS), que é definida como duração/nível de som. A Tabela 4 abaixoresume o RDS da presente invenção e o de concentradores de oxigênio portáteis existentes.

<table>table see original document page 58</column></row><table>

TABELA 4

Pode-se apreciar que a presente invenção usando duas baterias proporciona umaduração para a razão de som que é significativamente mais alta do que os equipamentosexistentes.

L. Otimização do Peso

É axiomático que o tamanho da bateria contribui tanto para o peso total como paraa duração de operação do concentrador de oxigênio portátil. Quanto maior é o tamanho da bateria que é acrescentada ao aparelho por mais tempo a bateria irá operar, que é uma ca-racterística desejável. Entretanto, acrescentar baterias ao aparelho fará com que pese mais,que não é uma característica desejável. O concentrador portátil de oxigênio da presenteinvenção tem a capacidade de operar usando uma ou dois baterias, permitindo que o usuá-rio determinar o quanto de peso a acrescentar para a quantidade desejada de tempo de o-peração.

Em uma modalidade exemplar, o peso de cada bateria é aproximadamente 0,6804kg. O peso do aparelho sem quaisquer baterias é aproximadamente 3,538 kg. Com umabateria usada no aparelho, o peso total do concentrador portátil de oxigênio é aproximada-mente 3,76488 kg. Pode-se assim apreciar que com uma bateria, o peso da bateria sozinharepresenta aproximadamente 17,6 % do peso total do aparelho.

Com duas baterias usadas no aparelho, o peso total do concentrador portátil de o-xigênio é de aproximadamente 4,44 kg. Pode-se assim apreciar que com duas baterias, opeso das baterias sozinhas representa aproximadamente 30,6 % do peso total do aparelho.

A Tabela 5 abaixo resume a informação fornecida acima, além disso, mostra como um paco-te de baterias adicional de 0,6804 kg contribui para o peso total do aparelho.

<table>table see original document page 59</column></row><table>

Pode-se apreciar a partir da revisão da Tabela 5 que o concentrador portátil de oxi-gênio da presente invenção é capaz de fornecer uma saída de oxigênio relativamente alta(0,90 Lpm) para uma duração de pelo menos oito horas e o peso de bateria total é de ape-nas 30,6 % do peso total do sistema.

Em um concentrador portátil de oxigênio convencional, o peso do compressor tipi-camente contribui para uma porcentagem relativamente grande do peso total do sistema. Ocompressor descrito acima proporciona uma saída elevada a um peso relativamente peque-no. A Tabela 6 abaixo mostra como o peso do compressor contribui para o peso total dosistema.

<table>table see original document page 60</column></row><table>

TABELA 6

M. Equipamentos de Conservação de Oxigênio

Nas modalidades descritas acima, uma única cânula de lúmen é usada para distri-buir o fluxo de gás para o usuário. Esta mesma cânula é usada como sensor das mudançasna pressão e/ou fluxo de modo que o equipamento possa detectar quando distribuir o bólusde oxigênio. Com base na pressão medida pelo sensor de pressão 122, o controlador 22 fazcom que a válvula de distribuição de oxigênio 116 controle o fluxo de gás de modo que sejadistribuído para o paciente apenas durante a fase de inspiração do ciclo respiratório. Este éum exemplo de um conservador eletrônico, que é construído para dentro do aparelho 10.

A presente invenção ainda contempla que o sensor eletrônico de pressão e a válvu-la eletrônica podem ser recolocados com um único equipamento de lúmen pneumático deconservação de oxigênio. Um equipamento pneumático de conservação de oxigênio tem avantagem de que não precisa de energia elétrica para fazer com que o fluxo de gás sejadistribuído apenas durante a inspiração, assim economizando uma duração de bateria. E-xemplos de equipamentos pneumáticos de conservação de oxigênio adequados para o usona presente invenção são divulgado na Patente US n°. 5.881.725; 6.484.721; 6.568.391; e6.752.152, o conteúdo de cada uma das quais são incorporados aqui por referência.

A presente invenção contempla que um sistema de lúmen duplo de cânula pode serusado em lugar do sistema de lúmen único descrito acima com relação ao equipamentopneumático de conservação de oxigênio. Em um sistema pneumático de lúmen duplo, umlúmen na cânula é usado para distribuir gás para o paciente e o outro lúmen está em comu-nicação em fluxo com o via aérea, tal como as narinas, para perceber o fluxo de gás e/oupressão do usuário. Um fluxo e/ou sensor de pressão é acoplado ao outro terminal da cânu-la. Nesta modalidade, uma segunda ponta ou rebarba seria necessária no aparelho 10 e umsensor de fluxo, sensor de pressão, ou ambos são acoplados à segunda rebarba.

A presente invenção ainda contempla que a função de conservação do oxigêniopode ser fornecida em um equipamento de conservação de oxigênio separado, eletrônico oupneumático, que é não ligado ao sistema de concentração de oxigênio 10. Em outras pala-vras, um conservador eletrônico ou pneumático de oxigênio pode ser fornecido a uma locali-zação externa ou não integral com o aparelho 10. Na FIG. 36, um sistema de concentraçãode oxigênio 500 é mostrado que inclui um concentrador de oxigênio 10 contido em um alo-jamento e um conservador eletrônico ou pneumático de oxigênio 502 que é fisicamente dis-tanciado do alojamento do concentrador de oxigênio. O conservador de oxigênio pode incluirfixadores, cintas, clipes ou outros equipamentos para permitir que o conservador de oxigênioseja ligado ao o usuário, à bolsa 210, e ou a uma parte da bolsa, tal como a alça 224. Nestamodalidade ilustrada exemplar, um comprimento de cânula 504 separa o conservador deoxigênio 502 do sistema de concentração de oxigênio 500. Outra anular 506 comunica o gásdo conservador de oxigênio 502 para o usuário (não mostrado). O sistema de concentraçãode oxigênio 10 pode ser fornecido em uma bolsa de transporte 210, se desejado. Esta confi-guração para o sistema de concentração de oxigênio da presente invenção evita que o pesoextra, a complexidade, e o consumo de energia seja incluído no aparelho 10.

O conservador de oxigênio separado também pode ser um equipamento modularque se liga ao aparelho 10 e/ou maleta de transporte 210 quando desejado. A FIG. 37 ilustraum sistema de concentração de oxigênio 510 em que um conservador de oxigênio 512 éseletivamente conectável ao aparelho 10. Por exemplo, o conservador de oxigênio 512 podeincluir um recesso para receber a rebarba 139 e mecanismos podem ser fornecidos paraligar o conservador de oxigênio ao aparelho 10 de forma que eles possam ser separados umdo outro. Na modalidade ilustrada, uma bolsa de transporte 514 é fornecida que envolvetanto o sistema de concentração de oxigênio 510 como o conservador de oxigênio 512, comuma cânula 516 que se estende a partir da bolsa.

A FIG. 38 ilustra um sistema de concentração de oxigênio 520 em que um conser-vador de oxigênio 522 é seletivamente conectável para o aparelho 10 e é contido em umabolsa de transporte 524 que também contém o aparelho 10. Na modalidade, a bolsa detransporte 524 inclui uma primeira câmara 526 que o alojamento o aparelho 10 e um segun-do câmara ou bolso 528 que aloja o conservador de oxigênio 522. Isto permite que o usuáriodeixe o bolso 528 vazio ou usado para outros fins se conservador de oxigênio 522 é nãonecessário. Uma cânula de distribuição 530 ou outra conexão pneumática é fornecida paraconectar a saída do sistema de concentração de oxigênio com a entrada do conservador deoxigênio. Uma cânula de distribuição 532 é fornecida para comunicar o gás enriquecido comoxigênio do conservador de oxigênio 522 ao usuário.

N. Uso em um Sistema Transfill ou de Liauefacão

A presente invenção contempla o uso do aparelho 10 como parte de ou em combi-nação com outros tipos de sistemas de geração/distribuição de oxigênio. Por exemplo, oaparelho 10 pode ser usado em um sistema de liquefação, que é um sistema que produzoxigênio líquido para consumo pelo usuário. Como mostrado na FIG. 39, um sistema típicode liquefação 550 inclui um concentrador de oxigênio 10 que proporciona gás para liquefa-ção de um sistema de resfriamento criogênico 552, que diminui a temperatura do nível degás, o que faz com que o oxigênio mude de estado a partir de um gás para um líquido. O oxigênio líquido pode ser armazenado em um frasco de armazenamento 554, tipicamentereferido como um umidificador, que é facilmente transportado pelo usuário. O usuário podeinspirar oxigênio gasoso a partir do frasco de armazenamento como indicado pela seta 556,a partir da saída do concentrador de oxigênio como indicado pela seta 558, ou ambos. Issopermite que o usuário tenha um suprimento de oxigênio líquido para transporte e consumo.

Uma válvula opcional pode ser fornecida para controlar o fluxo de gás enriquecidocom oxigênio ao usuário ou o sistema de resfriamento criogênico 552 de modo que o gás édistribuído para um ou outro ou tanto para simultaneamente. Além disso, um umidificadorportátil pode ser fornecido no sistema de liquefação para permitir que o sistema gere oxigê-nio líquido mesmo quando o umidificador portátil não está ligado ao sistema. O oxigênio Ii- quido do umidificador portátil pode ser fornecido ao umidificador portátil quando o umidifica-dor portátil é conectado ao sistema de liquefação. Exemplos de sistemas de liquefação ade-quados para o uso na presente invenção são descritos nas Patentes US n°. 5.893.275;5.979.440; 6.212.904; 6.314.957; 6.651.653; 6.681.764; e 6.698.423, cujo conteúdo de cadaum é expressamente incorporado aqui por referência.

As qualidades do aparelho 10, tal como o compressor, os leitos filtrantes, e a ope-ração podem ser incorporados para dentro do sistema de liquefação de forma que o concen-trador de oxigênio e os componentes do sistema de liquefação, tal como o sistema de refri-geração, são combinados para dentro de um equipamento comum. Já que o aparelho 10 dapresente invenção proporciona um concentrador de peso leve com uma saída de oxigênio de fluxo relativamente alto e uma duração de bateria de longa duração, a inclusão do apare-lho 10 em um sistema de liquefação proporciona um sistema de liquefação que é capaz deser ambulatorial, ou seja, transportado por um usuário, e operado sem um suprimento deenergia AC. A presente invenção também contempla que o aparelho 10 pode ser separadodo resto do sistema de liquefação. Isso permite que cada componente do sistema de Iique-fação seja mais facilmente transportado individualmente.

O aparelho 10 também pode ser usado em um sistema transfill 580 como esquema-ticamente ilustrado na FIG. 40. Um sistema transfill é um sistema que comprime um gás, talcomo oxigênio concentrado, e fornece o gás comprimido ao frasco de armazenamento, talcomo um tanque portátil de oxigênio. Em um sistema transfill típico, o oxigênio a partir deum concentrador de oxigênio 10 é fornecido a um compressor 582, tal como um compressorem pistão, onde é comprimido a uma pressão relativamente alta, por exemplo, a partir de1500 a 3500 psi. O gás comprimido fornecido a um frasco de armazenamento portátil 584que é capaz de serem carregado ou ainda transportado pelo usuário. O usuário pode inspi-rar oxigênio gasoso a partir de frasco de armazenamento 584 como indicado pela seta 586,a partir da saída do concentrador de oxigênio (aparelho 10) como indicado pela seta 588, ouambos. Isso permite que o usuário tenha um suprimento de oxigênio a alta pressão paratransporte e consumo.

Uma válvula opcional pode ser fornecida para controlar o fluxo de gás enriquecidocom oxigênio ao usuário ou para o compressor 582 de modo que o gás é distribuído paraum ou outro ou ambos para simultaneamente. Além disso, um frasco interno de armazena-mento pode ser fornecido no sistema transfill para que o sistema produza o gás a alta pres-são enriquecido com oxigênio mesmo quando o frasco de armazenamento portátil não éligado ao sistema. O gás a alta pressão enriquecido com oxigênio do frasco interno de ar-mazenamento pode ser fornecido para o frasco de armazenamento portátil quando o frascode armazenamento portátil é conectado ao transfill. Exemplos de sistemas transfill para usona presente invenção são descritos nas Patentes US n°. 5.071.453; 5.354.361; 5.858.062;5.988.165; 6.302.107; 6.446.630; 6.889.726; 6.904.913, e 6.923.180 e em Pedido de Paten-te Europeu No. 0 247 365 A2, cujo conteúdo de cada um é expressamente incorporado aquipor referência.

As qualidades do aparelho 10, tal como o compressor, os leitos filtrantes, e a ope-ração, podem ser incorporadas para dentro do sistema transfill de forma que o concentradorde oxigênio e os componentes do sistema transfill, tal como o compressor de alta pressão,sejam combinados para dentro de um equipamento comum. Já que o aparelho 10 da pre-sente invenção proporciona um concentrador de peso leve com uma saída de oxigênio defluxo relativamente alto e uma duração de bateria de longa duração, a inclusão do aparelho10 em um sistema transfill fornece um sistema transfill que é capaz de ser ambulatorial, ouseja, transportado por um usuário, e operado sem um suprimento de energia AC. A presenteinvenção também contempla que o aparelho 10 pode ser separado do resto do sistematransfill. Isso permite que cada componente do sistema transfill seja mais facilmente trans-portado individualmente.

O. Redução do Som

A fim de tornar o aparelho 10 o mais quieto possível, a presente invenção contem-pla diversas técnicas para reduzir o som gerado pelo aparelho. O som pode ser gerado apartir de diferentes porções do concentrador de oxigênio portátil. Uma de tais fontes é o flu-xo de gás para dentro e em torno do aparelho. Para suprimir o ruído devido a este fluxo, apresente invenção contempla o fornecimento de desvios nas passagens 62-68. Exemplos detais desvios incluem projeções em protusão ou angulares que se estendem para dentro daspassagens a partir das paredes da passagem.

Outra fonte de som é o compressor 14. Acredita-se que o som a partir do compres-sor venha do som associado com o movimento das partes do compressor e o som causadopor vibração induzida pela operação do compressor. Para suprimir o som resultante do mo-vimento das partes do compressor, a presente invenção contempla o fornecimento de umabafador na ou próximo à entrada do compressor. O abafador na entrada reduz ou evita queo ruído gerado no compressor passe pela passagem de entrada e saia pelo caminho do flu-xo na entrada do compressor.

Como mostrado na FIG. 41, a presente invenção também contempla o fornecimentode um revestimento do compressor 350 que recobre ou se sobrepõe a pelo menos uma por-ção do compressor. Na modalidade ilustrada, o revestimento do compressor 350 inclui di-versos painéis 352 apenas um do qual é ilustrado e/ou visível na FIG. 41. O painel 352 éfornecido no compressor 14 de forma que cada painel é disposto entre cada cabeçote docompressor 46 e se sobrepõe ao conjunto de seguidores 42, que é mostrado na FIG. 5A. Ospainéis 352 são feitos de um material absorvente de som e são ligados ao compressor, dire-tamente ou indiretamente, usando qualquer técnica. Na modalidade ilustrada, os painéisapenas cobrem a área entre o cabeçote do compressor para evitar o início de aquecimento.Deve ser entendido, entretanto, que o tamanho, a forma, e a localização dos painéis podemvariar. Por exemplo, a presente invenção contempla o fornecimento de revestimento docompressor 350 em torno de todo o compressor.

Na modalidade ilustrada, o compressor 14 é montado diretamente no tubo de ar 16.Esta montagem direta do compressor no tubo pode conferir as vibrações do compressor aotubo, o que pode resultar na geração de ruído. Para evitar tal translação de vibração, a pre-sente invenção contempla o fornecimento de isoladores 360 entre o compressor 14 e o tubo(não mostrado na FIG. 37) ao qual o compressor é ligado. Em uma modalidade exemplar, osisoladores 360 são definidos por um tubo flexível, tal como borracha, fornecido à entrada esaída de cada cabeçote do compressor. A vibração que ocorre no compressor 14 durantesua operação é evitada a partir de translação ao tubo por isoladores 360.

P. Otimização da Duração da Bateria

Em uma modalidade exemplar da presente invenção, o concentrador portátil de o-xigênio usa uma célula Li-Ion na bateria ou baterias, coletivamente referidas como o pacotede bateria, que fornece energia para os diversos componentes do sistema. As células Li-Iontêm uma taxa de descarga característica conhecida, um exemplo da qual é mostrado naFIG. 42. O eixo χ é mA-h ou mili-ampère X horas. A 0 mA-h, a célula Li-l0n tem 100% decapacidade remanescente. A 2100 mA-h, a célula tem 0 de capacidade remanescente. Ca-da linha 370, 372, 374, e 376 nesta figura mostra como a voltagem diminui ao longo do tem-po (progressivamente maior mA-h) a diferentes correntes de descarga. Neste quadro, a cor-rente puxada é variada por 10X a partir de 0,42-4,2 Â. Quanto mais alta a corrente puxada,menor a voltagem para a mesma energia (mA-h) consumida.

No aparelho 10 da presente invenção, a corrente proveniente do pacote de bateriaé limitada a aproximadamente 4 ampères ou menos durante a pressurização do leito filtran-te. Entretanto, o pacote de bateria tem capacidade para descarregar a 8 ampères. Limitan-do-se o pico da corrente a 4 Â, o efeito é evitar a operação na linha 370, e, ao invés disso,operar na linha 372, por exemplo, limitando-se a corrente puxada para metade da correntemáxima. Como mostrado na FIG. 42, as linhas 372, 374, ou 376 são relativamente similares,de modo que há uma redução mínima em tempo de funcionamento quando o aparelho éoperacional naquela corrente variação. É apenas quando a corrente é aumentada para linha370 que um redução notável no tempo de funcionamento ocorre.

O aparelho da presente invenção se enquadra no processo PSA, e a corrente má-xima do motor para as características de descarga inerentes a uma célula Li-lon, de modoque o aparelho "esprema" toda a energia fora do pacote de bateria de modo que o tempo defuncionamento real se aproxime do tempo de funcionamento máximo teórico. Além disso,quando duas baterias (células) são usadas no pacote de bateria, a corrente puxada de cadabateria é ainda limitada, de modo que cada bateria é operacional em uma linha de correnteainda mais baixa, tal como as linhas 374 ou 376.

Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes para fins de ilustração com ba-se no que é atualmente considerado como sendo o mais prático e as modalidades preferi-das, deve ser entendido que tal detalhe é somente para aquele fim e que a Invenção não élimitada às modalidades divulgadas, mas, pelo contrário, pretende-se que cubram as modifi-cações e arranjos equivalentes que estão no espírito e escopo das reivindicações anexas.

Por exemplo, deve ser entendido que a presente invenção contempla que, na medida dopossível, uma ou mais qualidades de qualquer modalidade pode ser combinada com uma oumais qualidades de quaisquer outras modalidades.

Claims

1. Concentrador de oxigênio ambulatorial (10), CARACTERIZADO pelo fato de quecompreende:um sistema de absorção de variação de pressão (12A, 12B) adaptado para gerarum fluxo de gás enriquecido com oxigênio;uma bateria (148) adaptada para fornecer energia para o sistema de absorção devariação de pressão, onde o concentrador de oxigênio tem um peso total de menos que a-proximadamente 4,535 kg, tem um fluxo máximo de gás equivalente a O2 de 100% de apro-ximadamente 0,9 Lpm, tem um volume total menor do que aproximadamente 0,013m3, e temuma duração de bateria de pelo menos aproximadamente 8 horas.

2. Concentrador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato deque ainda compreende um bolsa de transporte (210) adaptada para guardar o sistema deabsorção de variação de pressão.

3. Concentrador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato deque ainda compreende um conservador de oxigênio (502, 512) acoplado a uma saída dosistema de absorção de variação de pressão, onde o conservador de oxigênio é adaptadopara controlar o fluxo de gás enriquecido com oxigênio distribuído para um paciente de for-ma que um bólus de gás enriquecido com oxigênio é fornecido para um paciente durantepelo menos uma porção de uma fase inspiratória de um ciclo respiratório.

4. Concentrador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato deque ainda compreende um sistema de resfriamento criogênico (552) operacionalmente aco-plado ao sistema de absorção de variação de pressão de modo a receber pelo menos umaporção do fluxo de gás enriquecido com oxigênio, e onde o sistema de resfriamento criogê-nico é adaptado para gerar oxigênio líquido usando o gás enriquecido com oxigênio recebi-do.

5. Concentrador, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato deque ainda compreende um umidificador de armazenamento portátil (554) adaptado para seracoplado ao sistema de resfriamento criogênico e para armazenar o oxigênio líquido paraconsumo pelo usuário.

6. Concentrador, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato deque ainda compreende um porta de saída (588) fornecida entre o sistema de absorção devariação de pressão e o sistema de resfriamento criogênico para permitir que um usuárioconsuma o gás enriquecido com oxigênio a partir do sistema de absorção de variação depressão.

7. Concentrador, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato deque a porta de saída é configurada de forma que o usuário seja capaz de consumir o gásenriquecido com oxigênio a partir do sistema de absorção de variação de pressão simulta-neamente com o gás enriquecido com oxigênio sendo fornecido para o sistema de resfria-mento criogênico.

8. Concentrador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato deque ainda compreende um compressor (582) operacionalmente acoplado ao sistema deabsorção de variação de pressão de modo a para receber pelo menos uma porção do fluxode gás enriquecido com oxigênio, onde o compressor é adaptado para aumentar uma pres-são do recebido gás enriquecido com oxigênio.

9. Concentrador, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato deque o compressor é um compressor em pistão que aumenta a pressão do fluxo de gás enri-quecido com oxigênio em pelo menos 1500 psi.

10. Concentrador, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fatode que ainda compreende um frasco de armazenamento portátil (584) adaptado para seracoplado ao compressor e para armazenar o gás pressurizado enriquecido com oxigêniopara consumo pelo usuário.

11. Concentrador, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fatode que ainda compreende um porta de saída (588) fornecido entre o sistema de absorçãode variação de pressão e o compressor para permitir que um usuário consuma o gás enri-quecido com oxigênio a partir do concentrador de oxigênio.

12. Concentrador, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fatode que a porta de saída é configurada de forma que o usuário seja capaz de consumir o gásenriquecido com oxigênio a partir do sistema de absorção de variação de pressão simulta-neamente com o gás enriquecido com oxigênio sendo fornecido para o compressor.

13. Concentrador de oxigênio (10), CARACTERIZADO pelo fato de que compreen-de: um sistema de absorção de variação de pressão (12A, 12B) adaptado para gerarum fluxo de gás enriquecido com oxigênio;uma primeira bateria (148) adaptada para fornecer energia para o sistema de ab-sorção de variação de pressão, onde uma razão RODW é determinada como:RODW = (duração de saída de O2 *) / peso total, onde a saída de O2 é a saída de oxigênio de 100%, a duração é a vida operacionaldo concentrador de oxigênio para uma dada quantidade de baterias, e o peso é um pesototal do concentrador de oxigênio, e onde a RODW para o concentrador de oxigênio não émenor do que aproximadamente 0,43 (Lpm-h)/lb.

14. Concentrador, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fatode que ainda compreende uma segunda bateria, onde a RODW para o concentrador de oxi-gênio incluindo a primeira bateria e a segunda bateria não é menor do que aproximadamen-te 0,73 (Lpm-h)/lb.

15. Concentrador, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fatode que ainda compreende um terceira bateria, onde a RODW para o concentrador de oxigê-nio incluindo a primeira bateria, a segunda bateria, e a terceira bateria não é menor do queaproximadamente 0,95 (Lpm-h)/lb.

16. Concentrador de oxigênio (10), CARACTERIZADO pelo fato de que compreen-de:um sistema de absorção de variação de pressão (12A, 12B) adaptado para gerarum fluxo de gás enriquecido com oxigênio;uma primeira bateria (148) adaptada para fornecer energia para o sistema de ab-sorção de variação de pressão, onde uma razão de duração para o som produzido durante aoperação do concentrador de oxigênio (RDS) é definida como duração/nível de som, e ondea RDS para o concentrador de oxigênio não é menor do que aproximadamente 0,073 dura-ção/som.

17. Concentrador, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fatode que ainda compreende uma segunda bateria, onde a RDS para o concentrador de oxigê-nio incluindo a primeira bateria e a segunda bateria não é menor do que aproximadamente-0,145 duração/som.

18. Concentrador, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fatode que ainda compreende uma terceira bateria, onde a RDS para o concentrador de oxigê-nio incluindo a primeira bateria, a segunda bateria, e a terceira bateria não é menor do queaproximadamente 0,218 duração/som.