[发明专利]用于治疗呼吸障碍的方法和装置

说明书

一种装置，例如便携式氧气浓缩器(100)或与其通信的其他设备，可以配置为例如具有处理器，以估计浓缩器的筛床的剩余容量。这样的装置可以配置为针对氧气浓缩器的变压吸附循环的阶段，访问筛床的测量的压力‑时间特性的参数。该装置可以配置为访问压力‑时间特性的参数和筛床的一个或多个操作特性的一个或多个函数。该装置可以配置为通过将一个或多个函数应用于测量的压力‑时间特性的参数来估计剩余容量。然后，这样的估计可以用作提供通知的基础，例如在显示器上或通过电子消息传送，以告知筛床的剩余寿命，或以其他方式方便消耗部件的及时更换。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月6日提交的美国临时申请第62/802076的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本技术总体上涉及用于治疗呼吸障碍的方法和装置，更具体地涉及用于估计氧气浓缩器使用的筛床的剩余寿命/容量的方法和装置，氧气浓缩器用于将富氧气体供给患有呼吸障碍的患者。

相关技术描述

有许多用户需要补充氧气作为长期氧气治疗(LTOT)的一部分。目前，接受LTOT的绝大多数用户都被诊断为属于慢性阻塞性肺病(COPD)的一般类别。这种一般诊断包括慢性哮喘、肺气肿和其他几种心肺疾病等常见疾病。其他用户也可能需要补充氧气，例如，肥胖个体以维持升高的活动水平，或患有囊性纤维化或支气管肺发育不良的婴儿。

医生可以为这些用户规定氧气浓缩器或便携式医用氧气罐。通常规定特定的连续氧流量(例如，1升/分钟(LPM)、2LPM、3LPM等)。本领域的专家还已经认识到，对这些用户进行锻炼提供了长期益处，其减缓了疾病的进展，提高了生活质量并延长了使用者的寿命。然而，大部分固定形式的锻炼，例如踏车和固定自行车，对于这些用户来说是过于费力的。因此，人们早就认识到需要移动性。直到最近，小型压缩氧气罐的使用促进了这种移动性。这些罐的缺点是它们的氧气量有限，而且当安装在带小轮的手推车上时它们很重，重约50磅。

氧气浓缩器已经使用了大约50年，以为患有呼吸功能不全的用户提供补充氧气和富氧气体。用于提供这些流量的传统氧气浓缩器体积庞大且笨重，使得普通的救护活动困难且不实用。近来，制造大型固定式家用氧气浓缩器的公司开始开发便携式氧气浓缩器(POC)。POC的优点在于它们可以产生理论上无限的富氧气体供应。为了使这些装置更小以获得移动性，浓缩了生产富氧气体所需的各种系统。

氧气浓缩器可以利用变压吸附(PSA)。变压吸附涉及使用压缩机来提高含有气体分离吸附剂颗粒的罐内的气压，气体分离吸附剂对氮气的吸附能力强于对氧气的吸附。罐内的大量吸附剂颗粒被称为筛床。环境空气通常包括大约78％的氮气和21％的氧气，余量包括氩气、二氧化碳、水蒸气和其他微量气体。如果进料气体混合物例如空气在压力下通过筛床，部分或全部氮气将被筛床吸附，而从容器出来的气体将富集氧气。当筛床吸附氮气达到容量极限时，可通过减压再生，从而释放吸附的氮气。然后，它准备好进行另一个产生富氧气体的“PSA循环”。通过在双罐系统中交替使用罐，一个罐可以正在浓缩氧气(所谓的“吸附阶段”)，而另一个罐正在净化(“净化阶段”)。这种交替使得氧气与氮气几乎连续分离。通过这种方式，可以将氧气从空气中浓缩出来以满足各种需求，包括为用户提供补充氧气。关于氧气浓缩器的进一步细节可以在例如2009年3月12日公开的标题为“OxygenConcentrator Apparatus and Method(氧气浓缩器装置和方法)”的美国公开专利申请第2009-0065007号中找到，其通过引用并入本文。

POC中使用的气体分离吸附剂对水具有非常高的亲和力。这种亲和力如此之高以至于它克服了氮气的亲和力，因此当进料气流(例如环境空气)中的水蒸气和氮气都可得时，吸附剂将优先吸附水蒸气而不是氮气。此外，当被吸附时，水不会像氮气那样容易脱附。因此，水分子甚至在再生之后仍然保持吸附，因此堵塞了用于氮气的吸附位点。因此，随着时间的推移和使用，水会积聚在吸附剂上，吸附氮的效率越来越低，到了需要更换筛床的程度，因为几乎不会再发生氧气浓缩。这样的筛床可以称为是耗尽的或失活的。