用于控制氧气浓缩器的方法和设备技术

在氧气浓缩器(100)中通过例如，调节阀打开时间来调节释放给用户的富氧空气量以提供受控的操作的方法和设备。该设备可以用被配置为感测与由该浓缩器产生的富集空气的蓄积相关联的位置处的压力的传感器来产生表示所蓄积的富集空气的测量压力的信号。该设备可以用传感器产生指示浓缩器的用户的呼吸的信号。该设备可以包括被配置为接收测量压力和呼吸信号的控制器。控制器可响应于呼吸指示并根据目标持续时间来控制适于释放蓄积的富氧空气团的阀的致动。控制器可以根据测量压力的值的函数来动态地确定团释放期间的目标持续时间。数来动态地确定团释放期间的目标持续时间。数来动态地确定团释放期间的目标持续时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制氧气浓缩器的方法和设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本公开要求于2019年11月7日提交的美国临时专利申请序列第62/932,125号的优先权，其全部公开内容在此引入作为参考。


[0003]本技术总体上涉及用于治疗呼吸障碍的方法和设备，例如涉及气体吸附或受控压力和/或真空变压吸附的那些。这种方法可以在使用一个或多个筛床的氧气浓缩器中实施。在一些示例中，本技术更具体地涉及用于具有脉冲式氧气输送或需求模式的便携式氧气浓缩器的这种方法和设备，以便调节输送的气体(例如富氧空气)的量或所需的团尺寸。

技术介绍

[0004]人类呼吸系统及其疾病
[0005]人体的呼吸系统促进气体交换。鼻和嘴形成患者的气道入口。
[0006]气道包括一系列分支管，当分支气管穿透更深入肺部时，其变得更窄、更短且更多。肺的主要功能是气体交换，允许氧气从吸入的空气移动到静脉血中并且允许二氧化碳在相反的方向上移动。气管分为左和右主支气管，其最终再分成末端细支气管。支气管构成传导气道，但是并不参与气体交换。气道的进一步分支通向呼吸细支气管，并最终通向肺泡。肺的肺泡区域为发生气体交换的区域，且称为呼吸区。参见2012年由John B.West,Lippincott Williams&Wilkins出版的《呼吸系统生理学(Respiratory Physiology)》，第9版。
[0007]存在一系列呼吸疾病。呼吸障碍的示例包括呼吸衰竭，肥胖换气过度综合征(OHS)、慢性阻塞性肺病(COPD)、神经肌肉疾病(NMD)和胸壁障碍。
[0008]呼吸衰竭是呼吸疾病的涵盖性术语，其中肺不能吸入足够的氧气或呼出足够的CO2以满足患者的需要。呼吸衰竭可涵盖以下疾病中的一些或全部。
[0009]患有呼吸功能不全(一种形式的呼吸衰竭)的患者在锻炼时可能经历异常的呼吸短促。
[0010]肥胖换气过度综合征(OHS)被定义为严重肥胖和清醒时慢性高碳酸血症的组合，不存在其他已知的换气不足的原因。症状包括呼吸困难、晨起头痛和白天过度嗜睡。
[0011]慢性阻塞性肺疾病(COPD)涵盖具有某些共同特征的一组下气道疾病中的任何一种。这些包括空气移动阻力增加、呼吸的呼气阶段延长，以及肺的正常弹性损失。COPD的示例为肺气肿和慢性支气管炎。COPD由慢性吸烟(主要风险因素)、职业暴露、空气污染和遗传因素引起。症状包括：劳力性呼吸困难、慢性咳嗽和产生痰液。
[0012]神经肌肉疾病(NMD)是广泛的术语，其涵盖直接通过内在肌肉病理学或间接通过神经病理学损害肌肉功能的许多疾病和病痛。一些NMD患者的特征在于进行性肌肉损伤，其导致行走能力丧失、乘坐轮椅、吞咽困难、呼吸肌无力，并最终死于呼吸衰竭。神经肌肉疾病可分为快速进行性和缓慢进行性：(i)快速进行性疾病：特征在于肌肉损伤历经数月恶化，
且在几年内导致死亡(例如，青少年中的肌萎缩性侧索硬化(ALS)和杜氏肌肉营养不良症(DMD)；(ii)可变或缓慢进行性疾病：特征在于肌肉损伤历经数年恶化，且仅轻微缩短预期寿命(例如，肢带型、面肩肱型和强直性肌肉营养不良症)。NMD的呼吸衰竭的症状包括：渐增的全身虚弱、吞咽困难、运动中和休息时呼吸困难、疲惫、嗜睡、晨起头痛，以及注意力难以集中和情绪变化。
[0013]胸壁疾病是一组导致呼吸肌与胸廓之间低效联接的胸廓畸形。这些疾病通常特征在于限制性缺陷，并且具有长期高碳酸血症性呼吸衰竭的可能。脊柱侧凸和/或脊柱后侧凸可引起严重的呼吸衰竭。呼吸衰竭的症状包括：运动中呼吸困难、外周水肿、端坐呼吸、反复胸部感染、晨起头痛、疲惫、睡眠质量差以及食欲不振。
[0014]治疗
[0015]已经使用各种呼吸疗法来治疗上述呼吸障碍中的一种或多种。
[0016]呼吸压力治疗
[0017]呼吸压力治疗是以受控目标压力将空气供应到气道入口的应用，所述受控目标压力在患者的整个呼吸循环中相对于大气名义上是正的(与诸如罐式呼吸机或胸甲的负压治疗相反)。
[0018]无创通气(NIV)通过上气道向患者提供通气支持，以通过进行呼吸功的一些或全部来辅助患者呼吸和/或维持体内足够的氧水平。通气支持经由无创患者接口提供。NIV已用于治疗呼吸衰竭，如OHS、COPD、NMD和胸壁疾病形式。在一些形式中，可以改善这些治疗的舒适性和有效性。
[0019]无创通气(IV)为不能够自己有效呼吸的患者提供通气支持，并且可以使用气切管提供。在一些形式中，可以改善这些治疗的舒适性和有效性。
[0020]流动治疗
[0021]并非所有呼吸治疗都旨在输送规定的治疗压力。一些呼吸治疗旨在通过在目标持续时间内输送吸气流量分布(可能叠加在正基线压力上)来输送规定的呼吸量。在其他情况下，到患者气道的接口是“开放的”(未密封的)并且呼吸治疗可以仅向患者自身的自主呼吸补充经调节或富集的空气流。在一个示例中，高流量治疗(HFT)是通过未密封或打开的患者接口以在整个呼吸循环中保持大致恒定的“治疗流量”向气道的入口提供连续的、加热的、加湿的空气流。治疗流量标称设定为超过患者的峰值吸气流量。HFT已经用于治疗呼吸衰竭、COPD和其他呼吸障碍。一种作用机制是气道入口处的高流量空气通过从患者的解剖死腔冲洗或冲掉呼出的CO2来提高通气效率。因此，HFT有时被称为死腔治疗(DST)。其它益处可包括升高的温暖和加湿(可能有益于分泌管理)以及气道压力适度升高的可能性。作为恒定流量的替代方案，治疗流量可遵循随呼吸循环变化的曲线。
[0022]流动治疗的另一种形式是长期氧疗法(LTOT)或补充氧疗法。医生可以规定以特定的氧气浓度(从环境空气中的氧气分数的21％到100％)，以特定的流量(例如，每分钟1升(LPM)、2LPM、3LPM等)将富氧空气的连续流输送至患者的气道。
[0023]呼吸治疗系统
[0024]这些呼吸治疗可以由呼吸治疗系统或装置提供。此类系统和装置也可以用于筛查、诊断、或监测病症而不治疗它。
[0025]呼吸治疗系统可以包括氧源、空气回路和患者接口。
[0026]氧源
[0027]本领域的专家已经认识到，对呼吸衰竭患者的锻炼提供了长期的益处，其减缓了疾病的进展，改善了生活质量并延长了患者的寿命。然而，大多数固定形式的锻炼如跑步机和固定自行车对于这些患者来说太费力。结果，长期以来认识到对移动性的需要。直到最近，通过使用安装在具有台车车轮的车上的小型压缩氧气罐或气瓶促进了这种流动性。这些罐的缺点是它们含有有限量的氧气并且是重的，在安装时重约50磅。
[0028]氧气浓缩器已经使用了大约50年来为呼吸治疗提供氧气。传统的氧气浓缩器体积大且笨重，使得普通的流动活动变得困难和不切实际。近来，制造大型固定式氧气浓缩器的公司开始开发便携式氧气浓缩器(POC)。POC的优点是它们可以产生理论上无限量的氧气供应。为了使这些装置的移动性小，需要用于生产富氧空气的各种系统被冷凝。POC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种操作氧气浓缩器的方法，所述方法包括：用被配置为感测与由所述氧气浓缩器产生的富氧空气的蓄积相关联的位置处的压力的传感器产生表示所蓄积的富氧空气的测量压力的信号；用传感器产生指示氧气浓缩器的用户的呼吸的信号；以及用被配置为用于接收表示测量压力的信号和指示所述用户的呼吸的所述信号的控制器，响应于指示呼吸的所述信号并且根据目标持续时间来控制阀的致动，所述阀适于用于释放所述蓄积的富氧空气的团，其中所述控制器根据测量压力的值的函数来动态地确定所述团的释放期间的目标持续时间。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器通过以下控制所述阀的致动：(a)在与指示所述用户呼吸的所述信号中的吸气特征的检测相关联的第一时间打开所述阀以启动所述团的释放，以及(b)当从所述第一时间起经过的时间达到或超过所述目标持续时间时关闭所述阀。3.根据权利要求2所述的方法，其中当从第一时间起经过的时间达到或超过最大时间时，控制器关闭阀。4.根据权利要求2至3中任一项所述的方法，其中所述控制器制止关闭所述阀，直到从所述第一时间起经过的时间达到或超过最小时间。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述测量压力的值是计算的平均值。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述计算的平均值是在所述团释放期间的平均压力。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述控制器(a)在所述团的释放期间重复地更新所述平均压力和所述目标持续时间，以及(b)在所述团的释放期间重复地将所述经过的时间与所述更新的目标持续时间进行比较。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述函数包括目标团尺寸。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述控制器计算作为检测到的所述用户的呼吸速率和与所述氧气浓缩器的流量设定相关联的流量的函数的所述目标团尺寸。10.根据权利要求8至9中任一项所述的方法，还包括利用传感器产生指示所述蓄积的富氧空气的温度的信号。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述控制器根据指示所述蓄积的富氧空气的温度的所述信号来调节所述目标团尺寸。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述函数包括从校准过程的压力值和阀打开时间导出的模型化表面的多个经验常数。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述模型化表面是双线性的。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述函数包括：其中：TargetDuration是目标持续时间；TargetBolusSize是目标团尺寸；
P是测量压力的值；以及a、b、c和d是经验常数。15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中所述经验常数包括与所述氧气浓缩器的流量设定相关联的经验常数的选定集合，所述选定集合选自分别与所述氧气浓缩器的多个离散流量设定相关联的经验常数的多个离散集合。16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述控制器包括：空闲状态、开始状态、团估计状态和停止状态。17.根据权利要求16所述的方法，其中在检测到指示用户呼吸的信号中的吸气特征时，所述控制器从空闲状态转换到开始状态。18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述开始状态中，所述控制器产生打开所述阀的信号，并初始化阀定时器。19.根据权利要求18所述的方法，其中在所述开始状态中，所述控制器用取自表示所述开始状态中测量压力的信号的样本计算平均压力值。20.根据权利要求19所述的方法，其中当所述阀定时器超过最小时间时，所述控制器从所述开始状态转换到所述团估计状态。21.根据权利要求20所述的方法，其中在所述团估计状态中，所述控制器用所述平均压力值重复地计算目标持续时间。22.根据权利要求20至21中任一项所述的方法，其中在所述团估计状态中，所述控制器用取自表示在所述团估计状态中测量压力的信号的样本重复地计算所述平均压力值。23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，其中在所述团估计状态中，所述控制器重复地将所述目标持续时间与所述阀定时器进行比较。24.根据权利要求23所述的方法，其中当(a)所述阀定时器达到或超过所述目标持续时间时，或者(b)当所述阀定时器达到或超过最大时间时，所述控制器转换到所述停止状态。25.根据权利要求18至24中任一项所述的方法，其中在所述停止状态中，所述控制器停止产生打开阀的信号。26.一种氧气浓缩器，包括：一个或多个含有气体分离吸附剂的筛床；压缩系统，其包括马达操作的压缩机，其被配置为将进料气体进料到所述一个或多个筛床中；蓄积器，其被配置为用于接收来自所述一个或多个筛床的富氧空气；呼吸传感器，其被配置为用于产生指示所述氧气浓缩器的用户的呼吸的信号；压力传感器，其被配置为用于产生表示所述蓄积器中的所述富氧空气的测量压力的信号；阀，其适于用于从所述蓄积器释放所述富氧空气团；存储器；以及控制器，其包括一个或多个处理器，所述一个或多个处理器由存储在所述存储器中的程序指令配置以执行根据权利要求1至25中任一项所述的方法操作所述氧气浓缩器的方法。27.一种其上编码有计算机可读指令的计算机可读介质，所述指令在由氧气浓缩器的
控制器执行时使所述控制器执行根据权利要求1至25中任一项所述的操作氧气浓缩器的方法。28.一种氧气浓缩器，包括：一个或多个含有气体分离吸附剂的筛床；压缩系统，其包括马达操作的压缩机，其被配置为将进料气体进料到所述一个或多个筛床中；蓄积器，其用于接收来自所述一...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷克斯，
申请(专利权)人：瑞思迈亚洲私人有限公司，
类型：发明
国别省市：