[发明专利]可配置氧气浓缩器及相关方法

说明书

一种用于向患者提供不同流速和体积的浓缩氧气的可配置氧气浓缩器，该氧气浓缩器包括机电组件，该机电组件具有带有第一面、第二面和外表面的壳体。该氧气浓缩器还包括第一电池、第二电池、第一吸附剂容器和第二吸附剂容器。第一电池和第二电池能够可移除地安装到第一面，第一吸附剂容器和第二吸附剂容器能够可移除地安装到第二面，以在患者经历呼吸疾病的不同阶段时允许改变浓缩器的浓缩氧气容量和使用寿命。第一电池的第一电池容量小于第二电池的第二电池容量。第一吸附剂容器的第一吸附剂容量小于第二吸附剂容器的第二吸附剂容量。

相关申请的交叉引用

本申请要求每个标题为“Configurable Oxygen Concentrator and RelatedMethod”的于2017年6月6日提交的美国临时专利申请第62515859号、于2017年9月10日提交的美国临时专利申请第62556472号和于2018年4月20日提交的美国临时专利申请第62660533号的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

背景技术

慢性阻塞性肺病(COPD)折磨着在美国的超过1200万人，而根据当地饮食、环境和个人生活习惯的不同，在世界各地的人数则更多。COPD是一组肺部疾病，包括慢性支气管炎、肺气肿、难治性哮喘等。所有这些状况的特征都是进出人肺部的气流受限。无法将足够的氧气吸入肺部会增加发生缺氧的风险。预防和逆转缺氧涉及增加氧气的摄入量。提供额外氧气的常用方法是氧气疗法。氧气疗法也称为补充氧气或处方氧气(prescribedoxygen)。氧气疗法通常包括使用机械装置，通常通过鼻插管为患者的肺部提供氧气。传统上，氧气已被携带在加压容器中或作为杜瓦瓶中的液体携带。最近，已经向患者提供了电动氧气浓缩器。

这些电动浓缩器通过从空气中去除氮气来产生富氧气流。通过被称为变压吸附(PSA)的工艺从环境空气中除去氮。产生的富集气流可以有高达百分之九十六(96％)的纯氧，其余的基本上包含惰性氩气。PSA工艺使用一种被称为沸石的材料，该材料对氮气的亲和力大于对氧气的亲和力。沸石通常由微孔铝硅酸盐矿物组成，主要包括硅酮、铝、氧和金属(包括钛、锡和锌)。沸石材料可以是自然形成的，也可以是合成产生的。首先对沸石容器加压，以便氮气可以吸附到沸石晶体结构上，并且所产生的产品流变得富氧。然后将容器减压，以便将氮气排放到大气中。以循环方式重复该过程以产生大量的富氧气体。每次循环通常需要一到七秒(1-7sec)。通常使用两(2)个沸石容器，因此氧气流量基本恒定。

用于医疗目的的PSA工艺可用于重量高达五十磅(50lbs)的固定式氧气浓缩器，并在连续或恒定的基础上产生高达每分钟十升(“LPM”)的氧气。这些固定式氧气浓缩器通常由来自插座的电力驱动。也有便携式PSA浓缩器，其重量通常在二到十八磅(2-18lbs)之间，产生的氧气量较小，并且由电池供电，这使其真正便携。这种浓缩器的一个优点是，其可以随身携带，也可以在有电源插座的任何地方充电。根据型号的不同，一些浓缩器具有消费者可移除电池，当一块电池没电时，可以很容易地将其更换。这种浓缩器的另一个优点是，其通常比存在火灾或爆炸风险的加压或液体输送更安全。由于着火或爆炸风险小，便携式氧气浓缩器已被美国联邦航空管理局和欧洲航空安全局批准在商用飞机上使用。这些类型的便携式氧气浓缩器也可以用于高海拔工作者、远足者和滑雪者。

COPD通常是一种进行性疾病，其可以通过用力呼气量(“FEV”)测试来衡量。FEV测试可测量患者在用力呼吸期间可以呼出多少空气。可以在用力呼吸的第一秒(“FEV1”)、用力呼吸的第二秒(“FEV2”)和/或用力呼吸的第三秒(“FEV3”)期间测量呼出的空气量。COPD严重程度的类别通常从FEV1大约为百分之八十(80％)的阶段1：非常轻到FEV1大约为百分之三十(30％)或更低并且血氧水平低的阶段4：非常严重。经证实，长期氧气疗法(“”)可在COPD患者中最大程度地降低死亡率，并且通常认为长期氧疗法与步行相结合是唯一能够显著降低超过五(5)年阈值的死亡率的疗法。为了增加对该疗法的依从性，氧气源优选地足够小而轻以使患者可以毫不费力地携带。