特表2023-542583慢性呼吸器疾患治療における患者参与の維持のための接続型酸素治療システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-11
(54)【発明の名称】慢性呼吸器疾患治療における患者参与の維持のための接続型酸素治療システム
(51)【国際特許分類】
A61M 16/10 20060101AFI20231003BHJP
【ＦＩ】
A61M16/10 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022577428
(86)(22)【出願日】2021-06-25
(85)【翻訳文提出日】2022-12-15
(86)【国際出願番号】 IB2021055707
(87)【国際公開番号】W WO2021260652
(87)【国際公開日】2021-12-30
(31)【優先権主張番号】63/044,172
(32)【優先日】2020-06-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522412471
【氏名又は名称】レズメド アジア プライベート リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ペレス、アレクシア、ジュディス、クローディーヌ
(72)【発明者】
【氏名】チュア、フェ、ソン
(72)【発明者】
【氏名】マウン、キーイ、トゥ
(72)【発明者】
【氏名】ロウ、キーン、ワァ
(72)【発明者】
【氏名】スミトロ、ティルザ
(72)【発明者】
【氏名】オーイ、ワイ、ローン
(72)【発明者】
【氏名】リム、キアン、ブーン
(72)【発明者】
【氏名】タン、テック、ウェイ
(72)【発明者】
【氏名】ホ、ホア、チュン
(72)【発明者】
【氏名】チア、ジェイソン
(72)【発明者】
【氏名】リ、シン、チン
(72)【発明者】
【氏名】ロー、ユ、ファン
(57)【要約】
ユーザの呼吸器疾病の管理のためのシステムおよび方法が開示される。システムは、ユーザへ送達するための酸素富化空気を生成するように構成された圧縮システムを有する酸素濃縮器を含む。生理学的センサは、ユーザの生理学的データを収集するように構成される。生理学的データは、１つ以上のデータ形式を有する。動作センサは、酸素濃縮器の動作時において酸素濃縮器の動作データを収集するように構成される。動作データは、１つ以上のデータ形式を有する。プロセッサは、収集された生理学的データおよび動作データを受信し、各データ形式の値についてサマリーパラメータを計算するように構成される。また、プロセッサは、サマリーパラメータ値から健康スコアを計算するように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸素濃縮器のユーザについて健康スコアを計算する方法であって、前記ユーザの生理学的データを収集することであって、前記生理学的データは、１つ以上のデータ形式を有する、こと、
前記酸素濃縮器の動作時において前記酸素濃縮器の動作データを収集することであって、前記動作データは、１つ以上のデータ形式を有する、こと、
各データ形式の複数の値についてサマリーパラメータを計算すること、および
前記サマリーパラメータの値から前記健康スコアを計算すること、を含む、方法。
【請求項2】
前記健康スコアを計算することは、各サマリーパラメータについての貢献を計算すること、および
前記貢献から前記健康スコアを計算すること、を含む、請求項１の方法。
【請求項3】
前記サマリーパラメータについての貢献を計算することにおいて、前記サマリーパラメータに対応するデータ形式と関連付けられたベースラインが用いられ、前記ベースラインは、ウェルビーイングにとって有益なデータ形式の値を示す、請求項２の方法。
【請求項4】
前記ベースラインは、前記データ形式のウェルビーイング分布を示す、請求項３の方法。
【請求項5】
前記ベースラインは、前記ユーザを含む１つのクラスのユーザにとって特有である、請求項３または請求項４の方法。
【請求項6】
前記健康スコアを計算することは、各貢献について重み付けを適用することを含む、請求項２～請求項５のうちいずれか一項の方法。
【請求項7】
前記重み付けは、前記ユーザを含む１つのクラスのユーザにとって特有である、請求項６の方法。
【請求項8】
前記データ形式は、前記ユーザを含む１つのクラスのユーザにとって特有となるように選択される、請求項１～請求項７のうちいずれか一項の方法。
【請求項9】
前記健康スコアをコンピューティングデバイスのディスプレイ上に表示することをさらに含む、請求項１～請求項８のうちいずれか一項の方法。
【請求項10】
前記計算された健康スコアに基づいて前記酸素濃縮器の酸素出力を調節することをさらに含む、請求項１～請求項９のうちいずれか一項の方法。
【請求項11】
ユーザの呼吸器疾病を管理するためのシステムであって、酸素濃縮器であって、
前記ユーザへ送達するための酸素富化空気を生成するように構成された圧縮システム；
前記ユーザの生理学的データを収集するように構成された生理学的センサであって、前記生理学的データは、１つ以上のデータ形式を有する、生理学的センサ；
前記酸素濃縮器の動作時において前記酸素濃縮器の動作データを収集するように構成された動作センサであって、前記動作データは、１つ以上のデータ形式を有する、動作センサ；を含む、酸素濃縮器、
プロセッサであって、
前記収集された生理学的データおよび前記動作データを受信すること、
各データ形式の値についてサマリーパラメータを計算すること、および
前記サマリーパラメータの値から健康スコアを計算すること、を行うように構成されたプロセッサ、を含む、システム。
【請求項12】
前記プロセッサは、前記酸素濃縮器のコントローラの一部である、請求項１１のシステム。
【請求項13】
前記酸素濃縮器と通信するように構成されたポータブルコンピューティングデバイスをさらに含み、前記プロセッサは、前記ポータブルコンピューティングデバイスのプロセッサである、請求項１１のシステム。
【請求項14】
ディスプレイをさらに含み、前記プロセッサは、前記健康スコアを前記ディスプレイ上に表示するようにさらに構成される、請求項１１～１３のうちいずれか一項のシステム。
【請求項15】
前記ディスプレイは、前記酸素濃縮器のディスプレイである、請求項１４のシステム。
【請求項16】
前記酸素濃縮器と通信するように構成されたポータブルコンピューティングデバイスをさらに含み、前記ディスプレイは、前記ポータブルコンピューティングデバイスのディスプレイである、請求項１４のシステム。
【請求項17】
前記酸素濃縮器は、遠隔コンピューティングデバイスと通信するように構成されたモジュールをさらに含む、請求項１１～請求項１６のうちいずれか一項のシステム。
【請求項18】
前記プロセッサは、前記遠隔コンピューティングデバイスから受信された結果に基づいて前記健康スコアを計算するように構成される、請求項１７のシステム。
【請求項19】
前記結果は、前記ユーザを含むユーザのクラスに特有である、請求項１８のシステム。
【請求項20】
前記酸素濃度は、コントローラをさらに含み、前記コントローラは、前記健康スコアを受信し、前記圧縮システムを制御して、前記受信された健康スコアに基づいて、前記ユーザへ送達するための、異なるレベルの酸素富化空気を生成する、請求項１８のシステム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ポータブル酸素濃縮器（ＰＯＣ）に主に関し、より詳細には、慢性呼吸器疾患の長期酸素治療における患者参与の維持のための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
補充酸素を長期酸素治療（ＬＴＯＴ）の一環として必要とするユーザ（患者）が、多数存在する。現在、ＬＴＯＴを受けているほとんどのユーザは、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）という一般的カテゴリ下において診断される。このような一般的診断に含まれる一般的疾患の例として、慢性気管支炎、肺気腫および関連する肺疾病がある。補充酸素は、他のユーザからも必要とされている（例えば、高い活動レベルの維持を必要とする肥満者、嚢胞性繊維症のユーザまたは気管支肺異形成症の幼児）。
【0003】
医師は、これらのユーザのために、酸素濃縮器または医療用酸素のポータブルタンクを処方し得る。一般的には、特定の連続的酸素流量が処方される（例えば、１リットル／分（ＬＰＭ）、２ＬＰＭ、３ＬＰＭなど）。この分野における専門家によれば、これらのユーザが運動を行うと、疾患進行の抑制、生活の質の向上およびユーザ寿命の延びという長期的恩恵が得られることも判明している。しかし、トレッドミルおよび定置式自転車などの定置型の運動は、これらのユーザにとって激し過ぎる。そのため、移動性の必要性が、長く認識されている。最近まで、この移動性は、ドリーホイールを備えたカート上に取り付けられた小型圧縮酸素タンクまたはシリンダーの使用によって促進されている。これらのタンクの不利点として、酸素容量が限られており、取り付け時の重量も、約５０ポンドと高重量である。
【0004】
酸素濃縮器は、呼吸治療用の酸素供給のために、約５０年間使用されている。酸素濃縮器は、周期的なプロセス（例えば、真空スイング吸着（ＶＳＡ）、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）または真空圧力スイング吸着（ＶＰＳＡ））を実行し得る。例えば、酸素濃縮器（例えば、ＰＯＣ）は、スイング吸着プロセス（例えば、真空スイング吸着、圧力スイング吸着または真空圧力スイング吸着（本明細書中、これらをそれぞれ、「スイング吸着プロセス」と呼ぶ））において、減圧（例えば、真空動作）および／または加圧（例えば、コンプレッサ動作）に基づいて機能し得る。圧力スイング吸着においては、１つ以上のコンプレッサの使用により、ガス分離吸着剤の粒子を含む１つ以上のキャニスタの内部のガス圧力を増加させることが必要になり得る。このようなキャニスタが大規模なガス分離吸着剤（例えば、ガス分離吸着剤の層）を含む場合、シーブベッドとして機能し得る。圧力増加と共に、ガス中の特定の分子が、ガス分離吸着剤上に吸着され得る。加圧条件下においてキャニスタ中のガスの一部が除去されると、吸着されなかった分子が吸着された分子から分離される。その後、吸着された分子は、シーブベッドの通気によって脱着され得る。酸素濃縮器についてのさらなる詳細について、例えば米国公開特許出願第２００９－００６５００７号（公開日：２００９年３月１２日、タイトル「Ｏｘｙｇｅｎ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」）に記載がある。本明細書中、同文献を参考のため援用する。
【0005】
周囲空気は、およそ７８％の窒素および２１％の酸素を一般的に含み、そのバランスの内訳は、アルゴン、二酸化炭素、水蒸気および他の微量ガスである。酸素よりも窒素をより吸着するガス分離吸着剤を含むキャニスタ内を例えば空気などのガス混合物を圧力下において通過させると、窒素の一部または全体はキャニスタ中に残留し、キャニスタから退出したガスは、酸素を豊富に含むようになる。シーブベッドの窒素の吸着能力が終端に到達した場合、吸着された窒素は、通気によって脱着され得る。その後、シーブベッドは、別の酸素富化空気生成の「サイクル」に対して準備ができる。２キャニスタシステム中のキャニスタの加圧を交互に行うことにより、一方のキャニスタにより酸素の分離が行われ得る間、他方のキャニスタが通気され得（その結果、空気からの酸素分離がほぼ連続的に行われる）。このようにして、ユーザへの補充酸素の提供などの多様な用途のために、酸素富化空気が、例えば保存コンテナあるいは（キャニスタへ連結された）他の加圧可能なベッセルまたは導管中に蓄積され得る。
【0006】
真空スイング吸着（ＶＳＡ）により、別のガス分離技術が得られる。ＶＳＡの場合、典型的には真空（例えば、シーブベッド内に真空を発生させるように構成されたコンプレッサ）を用いたシーブベッドの分離プロセスを通じてガス引き込みを行う。真空圧力スイング吸着（ＶＰＳＡ）は、真空および加圧技術の組み合わせを用いたハイブリッドシステムとして理解され得る。例えば、ＶＰＳＡシステムは、分離プロセスのためにシーブベッドを加圧し得、シーブベッドの減圧のために真空も付加し得る。
【0007】
従来の酸素濃縮器の場合、嵩高かつ高重量であるため、酸素濃縮器を装着しながら通常の歩行活動を行うことは、困難かつ非実際的である。最近、大型の定置型酸素濃縮器の製造会社は、ポータブル酸素濃縮器（ＰＯＣ）の開発を開始している。ＰＯＣの利点として、理論的には酸素をエンドレスに供給でき、患者に移動性を提供できる点がある。これらのデバイスを移動性のために小型にするために、酸素富化空気生成に必要な多様なシステムが高密度化されている。重量、サイズおよび消費電力を最小限にするためには、ＰＯＣは、生成された酸素の使用をできるたけ効率化する必要が有る。いくつかの実装形態において、これは、酸素を一連のパルスとして送達させることによって達成され得、各パルスまたは「ボーラス」は、吸息開始と同時発生するようにタイミングがとられる。この治療モードは、定置型酸素濃縮器により適している従来の連続流送達と対照的に、パルス型酸素送達（ＰＯＤ）またはデマンドモードとして公知である。ＰＯＤモードは、保存部と共に実行され得る。この保存部は、本質的にはセンサ付きの活性弁であり、吸息開始を決定するために用いられる。
【0008】
長期酸素治療などの任意の形態の長期治療を受けている患者の場合、治療をやり通すための励みを必要とすることがある。そのような励み無しには、治療の利用の低減またはさらには停止に繋がり得、患者にとっての恩恵が全て奪われることになる。よって、ＰＯＣを利用している患者の参与を保持し、患者が自身のＰＯＣを用いて自身の必要性に合わせて個別化された様態で長期酸素治療を得るためのシステムおよび方法が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示は、慢性呼吸器疾患の管理のための接続型酸素治療システムに関する。
【0010】
１つの開示の例は、酸素濃縮器のユーザについて健康スコアを計算する方法である。ユーザの１つ以上のデータ形式を有する生理学的データが、収集される。酸素濃縮器の１つ以上のデータ形式の動作データが、酸素濃縮器の動作時において収集される。各データ形式の複数の値について、サマリーパラメータが計算される。サマリーパラメータ値から、健康スコアが計算される。
【0011】
この例示的方法のさらなる実装形態としての実施形態において、健康スコアを計算することは、各サマリーパラメータについての貢献を計算することと、貢献から健康スコアを計算することとを含む。別の実装形態では、サマリーパラメータについての貢献を計算することにおいて、サマリーパラメータに対応するデータ形式と関連付けられたベースラインが用いられる。ベースラインは、ウェルビーイングにとって有益なデータ形式の値を示す。別の実装形態において、ベースラインは、データ形式のウェルビーイング分布を示す。別の実装形態において、ベースラインは、ユーザを含む１つのクラスのユーザに特有である。別の実装形態において、健康スコアを計算することは、各貢献について重み付けを適用することを含む。別の実装形態において、重み付けは、ユーザを含む１つのクラスのユーザにとって特有である。別の実装形態において、データ形式は、ユーザを含む１つのクラスのユーザにとって特有となるように選択される。別の実装形態において、方法は、健康スコアをコンピューティングデバイスのディスプレイ上に表示することを含む。
【0012】
別の開示の例は、患者の呼吸器疾病を管理するためのシステムである。システムは、ユーザへ送達するための酸素富化空気を生成するように構成された圧縮システムを有する酸素濃縮器を含む。生理学的センサは、ユーザの生理学的データを収集するように構成される。生理学的データは、１つ以上のデータ形式を有する。動作センサは、酸素濃縮器の動作時において酸素濃縮器の動作データを収集するように構成される。動作データは、１つ以上のデータ形式を有する。プロセッサは、収集された生理学的データおよび動作データを受信し、各データ形式の値についてサマリーパラメータを計算するように構成される。また、プロセッサは、サマリーパラメータ値から健康スコアを計算するように構成される。
【0013】
例示的システムのさらなる実装形態としての実施形態において、プロセッサは、酸素濃縮器のコントローラの一部である。別の実装形態において、システムは、酸素濃縮器と通信するように構成されたポータブルコンピューティングデバイスを含む。この実装形態において、プロセッサは、ポータブルコンピューティングデバイスのプロセッサである。別の実装形態において、システムは、ディスプレイを含む。プロセッサは、健康スコアをディスプレイ上に表示する。別の実装形態において、ディスプレイは、酸素濃縮器のディスプレイである。別の実装形態において、システムは、酸素濃縮器と通信するように構成されたポータブルコンピューティングデバイスを含む。ディスプレイは、ポータブルコンピューティングデバイスのディスプレイである。別の実装形態において、酸素濃縮器は、遠隔コンピューティングデバイスと通信するように構成されたモジュールをさらに含む。別の実装形態において、プロセッサは、遠隔コンピューティングデバイスから受信された結果に基づいて健康スコアを計算する。別の実装形態において、結果は、ユーザを含む１つのクラスのユーザに特有である。
【0014】
上記サマリーは、本開示の各実施形態または各態様を示すことを意図していない。すなわち、上記のサマリーによって提供されるのは、本明細書中に記載される新規の態様および特徴の一部の例に過ぎない。上記の特徴および利点と、本開示の他の特徴および利点とが、本発明の実施のための代表的な実施形態およびモードの以下の詳細な記載が添付図面および添付の特許請求の範囲と共に鑑みられれば、そのような記載から容易に明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1A】本技術の一形態による酸素濃縮器を示す。
【図1E】熱交換導管を含む圧縮システムの側面図である。
【図2】ＰＯＣからのデータ収集および当該データの分析を可能にする接続型酸素治療システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本開示は、例示的実施形態の以下の記載および添付図面から、より深く理解される。
【0017】
本開示は、多様な改変および別の形態が可能である。いくつかの代表的な実施形態が、例示目的のために図中に示され、本明細書中において詳細に説明される。しかし、本発明は、開示の特定の形態に制限されることを意図していないことが理解されるべきである。すなわち、本開示は、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の意図および範囲内に収まる改変物、相当物および代替物を全て網羅する。
【0018】
本発明は、多数の異なる形態において具現化され得る。代表的な実施形態が図面中に示され、これらの実施形態について、本明細書中詳述する。本開示は、本開示の原理の例または例示であり、例示の実施形態の開示の広範な態様を制限することを意図していない。この範囲まで、要素および制限が、例えば要約書、概要および詳細な説明のセクション中に開示されるが、特許請求の範囲中には明示的に記載されない。これらの要素および制限は、単独であっても集合としてであっても特許請求の範囲中に（暗示的に、推定的にまたは他の様態で）含まれるべきではない。以下の詳細な説明の目的のため、他に明記無き限り、単数形の場合は、複数形が含まれ、またその逆も成立する。「含む」という言葉は、「非限定的に含む」という意味である。さらに、「約」、「ほとんど」、「実質的に」、「およそ」などの近似の用語は、例えば、「～である」、「～に近い」または「ほとんど～である」または「３～５％内である」または「受容可能な製造公差内である」あるいはこれらの任意の論理的組み合わせを意味するものとして用いられ得る。
【0019】
本開示は、複数の酸素濃縮器デバイスによって収集された動作データを活用して、患者の健康状態の分析をクラウドベースのエンジン中に提供するシステムに関連する。システムにより、接続型のケアサービス値がヘルスケア（および特に統合型ケア）市場において提供され、これにより、通信技術および機械学習技術によってサポートされた酸素濃縮器のデバイスおよびサービスにおける感知技術の採用により、ケアの負担が低減される。
【0020】
ポータブル酸素濃縮器（ＰＯＣ）などの例示的酸素濃縮器デバイスは、動作データ（例えば、酸素投与量）および生理学的データ（例えば、呼吸速度および吸気時間）の監視および収集を行い得る。この例示的ＰＯＣは、接続された身体用パッチ上のさらなるセンサまたは電気感知または光学感知を用いた健康監視デバイス（例えば、スマートウォッチ、ブレスレットまたはリング）から生理学的データも収集し得る。データは、他の治療デバイス（例えば、患者によって用いられるスマート吸入器）からも統合され得る。例示的ＰＯＣから、収集されたデータがネットワークを介して遠隔コンピューティングデバイス（例えば、サーバ）へ送信され得る。
【0021】
本開示は、サーバ上において実行される健康データ分析エンジンにも関連する。健康データ分析エンジンは、酸素濃縮器から送信されたデータを収集することと、多様な形式のデータおよびユーザ母集団から集められた他のデータについてベースラインを計算することとを行うように構成される。ベースラインは、ユーザと関連付けられたパーソナルコンピューティングデバイス上において実行されるアプリケーションによって受信され得、このアプリケーションは、現在のデータ値をベースラインと比較して、ユーザの健康スコアを計算する。この健康スコアがパーソナルコンピューティングデバイスのユーザインターフェース上に表示されることで、ユーザ自身の治療が良い方向に作用しているという安心感がユーザに提供され得る。よって、記載の健康スコアの決定のためのシステムおよび方法により、ユーザが（ＰＯＣの使用に関連する疾患または健康について）自身の経時的進捗を確認することが可能になる。この健康スコアは、モチベーションツール（例えば、ＰＯＣを含む治療が有益または有効である旨を示す媒体）と組み合わせられ得る。治療の視覚化により、患者の参与の増進に繋がり得、おそらくはＰＯＣの使用継続の励みの増進にもなり得るため、治療コンプライアンス向上に繋がる（例えば、患者によるＰＯＣの使用時間数の増加）。コンプライアンスが向上すると、健康増進に繋がり得る（患者の健康増進またはＣＯＰＤの遅滞が支援される）。この健康スコアは、患者への酸素出力の調節を特定の健康スコアまたは健康スコアの変化に基づいて行う際にＰＯＣのコントローラによっても用いられ得る。システムは、介護者に対して（自動化された診断の提供または診断の支援に際して）健康スコアの変化または特定の健康スコアについて警告も行い得、これにより、当該介護者がＰＯＣユーザに対してより良い治療を提供することが可能になる。
【0022】
図１Ａ～図１Ｎは、酸素濃縮器１００の実装形態を示す。本明細書中に記載のように、酸素濃縮器１００は、酸素富化空気の生成のために周期的な圧力スイング吸着（ＰＳＡ）プロセスを用いる。しかし、他の実施形態において、酸素濃縮器１００は、酸素富化空気の生成のために周期的な真空スイング吸着（ＶＳＡ）プロセスまたは周期的な真空圧力スイング吸着（ＶＰＳＡ）プロセスを用いるように変更され得る。本技術の例は、以下の構造および動作のうちいずれかと共に実行され得る。
【0023】
図１Ａは、酸素濃縮器１００の外側ハウジング１７０の実装形態を示す。いくつかの実装形態において、外側ハウジング１７０は、軽量プラスチックを含み得る。外側ハウジング１７０は、圧縮システム入口１０５と、冷却システム受動的入口１０１と、外側ハウジング１７０の各端部における出口１７３と、出口ポート１７４と、コントロールパネル６００とを含む。入口１０１および出口１７３により、冷却空気がハウジングに進入し、ハウジングを通過し、ハウジング１７０内から退出して、酸素濃縮器１００の冷却を支援することができる。圧縮システム入口１０５により、圧縮システム内への空気進入が可能になる。出口ポート１７４は、酸素濃縮器１００によって生成された酸素富化空気をユーザへ提供するための導管を取り付けるために用いられる。
【0024】
図１Ｂは、図１Ａ中の例示的酸素濃縮器１００の構成要素の概略図である。酸素濃縮器１００は、空気ストリーム中の酸素を濃縮することにより、酸素富化空気をユーザへ提供し得る。本明細書中用いられるように、「酸素富化空気」は、少なくとも約５０％の酸素、少なくとも約６０％の酸素、少なくとも約７０％の酸素、少なくとも約８０％の酸素、少なくとも約９０％の酸素、少なくとも約９５％の酸素、少なくとも約９８％の酸素、または少なくとも約９９％で構成されるガス混合物である。最小範囲の一例として、ポータブル酸素濃縮器の場合の８６～８７％の酸素がある。
【0025】
酸素濃縮器１００は、ポータブル酸素濃縮器であり得る。例えば、酸素濃縮器１００の重量およびサイズは、酸素濃縮器１００を手で持ち運びできかつ／またはキャリーケースに入れて持ち運びできるような重量およびサイズになり得る。１つの実装形態において、酸素濃縮器１００の重量は、約２０ポンド（９．０７ｋｇ）未満、約１５ポンド（６．８０ｋｇ）未満、約１０ポンド（４．５４ｋｇ）未満または約５ポンド（２．２７ｋｇ）未満である。実装形態において、酸素濃縮器１００の体積は、約１０００立方インチ（０．０１６４立方メートル）未満、約７５０立方インチ（０．０１２３立方メートル）未満、約５００立方インチ（０．００８２立方メートル）未満、約２５０立方インチ（０．００４１立方メートル）未満、または約２００立方インチ（０．００３３立方メートル）未満である。
【0026】
酸素富化空気は、ガス分離吸着剤を含むキャニスタ３０２および３０４の形態をとるシーブベッド中の周囲空気の加圧により、周囲空気から生成され得る。酸素濃縮器中において有用に用いられるガス分離吸着剤は、少なくとも窒素を空気ストリームから分離して、酸素富化空気を生成することができる。ガス分離吸着剤の例を挙げると、空気ストリームからの窒素分離が可能な分子篩がある。酸素濃縮器内において用いられ得る吸着剤の例を非限定的に挙げると、高圧下における空気ストリームからの窒素分離を行うゼオライト（天然）または合成結晶質アルミノ珪酸塩がある。利用可能な合成結晶質アルミノ珪酸塩の例を非限定的に以下に挙げる：ＯＸＹＳＩＶ吸着剤（入手元：ＵＯＰＬＬＣ、デスプレーンズ、ＩＬ）；ＳＹＬＯＢＥＡＤ吸着剤（入手元：Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ＆Ｃｏ、コロンビア、ＭＤ）；ＳＩＬＩＰＯＲＩＴＥ吸着剤（入手元：ＣＥＣＡＳ．Ａ．、パリ、フランス）；ＺＥＯＣＨＥＭ吸着剤（入手元：ＺｅｏｃｈｅｍＡＧ、ウエーティコン、スイス）；およびＡｇＬｉＬＳＸ吸着剤（入手元：Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｉｎｃ．、アレンタウン、ＰＡ）。
【0027】
図１Ｂに示すように、空気は、空気入口１０５を通じて酸素濃縮器１００へ進入し得る。空気は、圧縮システム２００により空気入口１０５中へ引き込まれ得る。圧縮システム２００は、酸素濃縮器の周囲から空気を引き込み、この空気を圧縮し得、これにより、圧縮空気をキャニスタ３０２および３０４の一方または双方の内部へ強制移動させ得る。一実装形態において、入口マフラー１０８は、圧縮システム２００によって空気が酸素濃縮器中へ引き込まれる際に発生する音を低減するように、空気入口１０５へ連結され得る。実装形態において、入口マフラー１０８は、水分および音の低減のために用いられ得る。例えば、水分吸着材（例えば、ポリマー吸水材またはゼオライト材料）は、入来空気からの水分（すなわち、水）の吸着と、空気入口１０５中へ進入する空気音の低減とをどちらとも行うために用いられ得る。
【0028】
圧縮システム２００は、空気を圧縮するように構成された１つ以上のコンプレッサを含み得る。圧縮システム２００によって生成された加圧空気は、キャニスタ３０２および３０４の一方または双方の内部へ供給され得る。いくつかの実装形態において、周囲空気は、キャニスタ中においておよそ１３～２０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）（８９．６～１３７．９ｋＰａ）のゲージ圧（ｐｓｉｇ）の範囲の圧力まで加圧され得る。キャニスタ内に配置されるガス分離吸着剤の種類に応じて、他の圧力を用いてもよい。
【0029】
各キャニスタ３０２および３０４に対して、入口弁１２２および１２４ならびに出口弁１３２および１３４が連結される。図１Ｂに示すように、入口弁１２２はキャニスタ３０２へ連結され、入口弁１２４はキャニスタ３０４へ連結される。出口弁１３２はキャニスタ３０２へ連結され、出口弁１３４はキャニスタ３０４へ連結される。入口弁１２２および１２４は、圧縮システム２００から各キャニスタへの空気の通過の制御するために用いられる。出口弁１３２および１３４は、通気プロセス時において各キャニスタ３０２および３０４からのガスの放出のために用いられる。いくつかの実装形態において、入口弁１２２および１２４ならびに出口弁１３２および１３４は、シリコンプランジャーソレノイド弁であり得る。しかし、他の種類の弁を用いてもよい。プランジャー弁の場合、静音性があり、かつずれが小さい点において、他の種類の弁よりも有利である。
【0030】
いくつかの実装形態において、入口弁１２２および１２４ならびに出口弁１３２および１３４の制御のために、２ステップの弁作動電圧が生成され得る。例えば、入口弁を開口させるために、高電圧（例えば、２４Ｖ）が入口弁へ付加され得る。次に、電圧を（例えば７Ｖ）へ低下させると、入口弁の開口状態が維持される。弁開口状態を維持するための電圧が低いほど、使用電力も低くなり得る。このように電圧が低下すると、発熱および消費電力が最小化され、電力供給部１８０（以下に述べる）からのランタイムが延びる。弁への電力が断ち切られると、弁はバネ作用によって閉鎖する。いくつかの実装形態において、電圧は、必ずしも段階的応答ではない時間の関数として付加され得る（例えば、初期２４Ｖ～最終７Ｖの曲線状の下方電圧）。
【0031】
一実装形態において、コントローラ４００は、弁１２２、１２４、１３２および１３４へ電気的に連結される。コントローラ４００は、メモリ４２０中に保存されたプログラム命令を実行することが可能なプロセッサ４１０を１つ以上含む。これらのプログラム命令は、本明細書中により詳細に記載の方法のような、酸素濃縮器の動作に用いられる多様な事前規定された方法をコントローラ４００が行うように構成される。プログラム命令は、入口弁１２２および１２４を相互に逆位相で動作させる（すなわち、入口弁１２２または１２４のうち一方が開口しているとき、他方の弁が閉鎖している（例えば、電気機械的弁（単数または複数）が使用される場合））ためのプログラム命令を含み得る。キャニスタ３０２の加圧時において、出口弁１３２は閉鎖され、出口弁１３４は開口される。入口弁と同様に、出口弁１３２および１３４は、相互に逆位相に動作される。いくつかの実装形態において、電圧、ならびに入力弁および出力弁の開口に用いられる電圧の持続時間は、コントローラ４００によって制御され得る。
【0032】
チェック弁１４２および１４４は、それぞれキャニスタ３０２および３０４へ連結される。チェック弁１４２および１４４は、キャニスタの加圧および通気時に発生する圧力差によって受動的に動作する一方向弁であるか、または活性弁であってもよい。チェック弁１４２および１４４は、キャニスタの加圧時に生成された酸素富化空気が各キャニスタから流動することおよび酸素富化空気または他の任意のガスのキャニスタ中への逆流を抑止することを行うように、キャニスタへ連結される。このようにして、チェック弁１４２および１４４は、加圧時において各キャニスタからの酸素富化空気の退出を可能にする一方向弁として機能する。
【0033】
本明細書中用いられるように、「チェック弁」という用語は、流体（ガスまたは液体）の一方向への流動を可能にしかつ流体の逆流を抑止する弁を指す。利用に適したチェック弁の例を以下に非限定的に挙げる：ボールチェック弁；ダイヤフラムチェック弁；バタフライチェック弁；スイングチェック弁；ダックビル弁；アンブレラ弁；およびリフトチェック弁。圧力下において、加圧周囲空気中の窒素分子は、加圧されたキャニスタ中のガス分離吸着剤によって吸着される。圧力増加と共に、キャニスタ中のガスに含まれる酸素が多くなるまで、より多くの窒素が吸着される。吸着されなかったガス分子（主に酸素）は、圧力がキャニスタへ連結されたチェック弁の抵抗を充分圧倒するくらいの点に到達するまで、加圧されたキャニスタから流動する。一実装形態において、前方方向におけるチェック弁の圧力低下は、１ｐｓｉ（６．９ｋＰａ）未満である。逆方向における破壊圧力は、１００ｐｓｉ（６８９．５ｋＰａ）を超える。しかし、１つ以上の構成要素の変更により、これらの弁の動作パラメータも変化することが理解されるべきである。前方流れ圧力が増加すると、酸素富化空気生成が一般的に低下する。逆流のための破壊圧力が低下した場合または低すぎる値に設定された場合、酸素富化空気圧力も概して低下する。
【0034】
例示的実装形態において、キャニスタ３０２は、圧縮システム２００中において生成されてキャニスタ３０２中に送られた圧縮空気によって加圧される。キャニスタ３０２の加圧時において、入口弁１２２は開口され、出口弁１３２は閉鎖され、入口弁１２４は閉鎖され、出口弁１３４は開口される。出口弁１３２が閉鎖されると、出口弁１３４が開口され、これにより、キャニスタ３０２の加圧時におけるキャニスタ３０４の雰囲気への実質的な同時通気が可能になる。
【0035】
一定期間後、キャニスタ３０２中の圧力は、チェック弁１４２を開口させるのに充分になる。キャニスタ３０２中に生成された酸素富化空気は、チェック弁１４２を通じて、一実装形態において、アキュムレータ１０６中において収集される。
【0036】
さらに一定期間後、キャニスタ３０２中のガス分離吸着剤は窒素で飽和することになり、有意な量の窒素を入来空気から分離することができない。このポイントは、所定の時間の酸素富化空気生成後に到達することが多い。上記した実装形態において、キャニスタ３０２中のガス分離吸着剤がこの飽和点に到達すると、圧縮空気の流入が停止され、キャニスタ３０２が通気されて、窒素が脱着される。キャニスタ３０２の通気時において、入口弁１２２は閉鎖され、出口弁１３２は開口される。キャニスタ３０２の通気時において、キャニスタ３０４への加圧により、酸素富化空気の生成を上記した方法と同じ方法で行う。キャニスタ３０４の加圧は、出口弁１３４および開口部入口弁１２４の閉鎖によって達成される。一定時間の後、酸素富化空気は、チェック弁１４４を通じてキャニスタ３０４から退出する。
【0037】
キャニスタ３０２の通気時において、出口弁１３２を開口させて、排気ガス（主に窒素）を濃縮器出口１３０を通じてキャニスタ３０２から雰囲気へ退出させる。一実装形態において、通気された排気ガスをマフラー１３３を通じて方向付けることにより、キャニスタからの加圧ガスの放出に起因して発生するノイズを低減することができる。排気ガスがキャニスタ３０２から通気されると、キャニスタ３０２中の圧力が低下するため、窒素がガス分離吸着剤から脱着される。窒素の脱着により、キャニスタ３０２は、空気ストリームからの窒素分離が新た可能となった状態にリセットされる。マフラー１３３は、酸素濃縮器１００から退出したガスの音を消音するための連続気泡発泡体（または別の材料）を含み得る。いくつかの実装形態において、空気入力および酸素富化空気出力のための消音構成要素／技術の組み合わせにより、酸素濃縮器を５０デシベルを下回る音レベルにおいて動作させることが可能になり得る。
【0038】
キャニスタ３０２および３０４の通気時において、窒素のうち少なくとも大部分が有利に除去される。一実装形態において、キャニスタが再利用されて空気からの窒素を分離する前に、キャニスタ中の窒素のうち少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％または実質的に全てが除去される。
【0039】
いくつかの実装形態において、窒素除去が、他方のキャニスタまたは保存された酸素富化空気からキャニスタ内へ導入された酸素富化空気ストリームによって支援され得る。例示的実装形態において、キャニスタ３０４から排気ガスが通気されると、酸素富化空気の一部がキャニスタ３０２からキャニスタ３０４へ移送され得る。キャニスタ３０４の通気時において酸素富化空気をキャニスタ３０２からキャニスタ３０４への移送することにより、（吸着剤に隣接する窒素の部分的圧力の低下による）吸着剤からの窒素脱着が支援される。酸素富化空気の流れにより、脱着された窒素（および他のガス）のキャニスタからのパージも支援される。一実装形態において、酸素富化空気は、２つのキャニスタ３０２および３０４間の流れ制限器１５１、１５３および１５５を通じて移動し得る。流れ制限器１５１は、トリクル流れ制限器であり得る。流れ制限器１５１は、例えば０．００９Ｄ流れ制限器であり得る（例えば、流れ制限器の半径０．００９”（０．０２２ｃｍ）は、内部の管の直径未満である）。流れ制限器１５３および１５５は、０．０１３Ｄ流れ制限器であり得る。他の種類およびサイズの流れ制限器も企図され、キャニスタの連結に用いられる特定の構成および配管に応じて用いられ得る。いくつかの実装形態において、流れ制限器は、圧入流れ制限器であり得、各導管中の直径を狭くすることにより、空気流を制限する。いくつかの実装形態において、圧入流れ制限器は、サファイア、金属またはプラスチック製であり得る（他の材料も企図される）。
【0040】
キャニスタの間の酸素富化空気の流れは、弁１５２および弁１５４の利用によっても制御され得る。弁１５２および１５４は、通気プロセス時において短い持続時間にわたって開口され得（および他の場合に閉鎖され得）、これにより、パージされているキャニスタからの過度の酸素損失を防止する。他の持続時間も、企図される。例示的な実装形態において、キャニスタ３０２は通気され、キャニスタ３０４中において生成された酸素富化空気の一部をキャニスタ３０２中に送ることにより、キャニスタ３０２をパージすることが望ましい。酸素富化空気の一部は、キャニスタ３０４が加圧されると、キャニスタ３０２の通気時において流れ制限器１５１を通じてキャニスタ３０２中へ移動する。さらなる酸素富化空気が、キャニスタ３０４から弁１５４および流れ制限器１５５を通じてキャニスタ３０２中へ送られる。弁１５２は、移送プロセス中において閉鎖させたままでもよいし、あるいは、さらなる酸素富化空気が必要な場合は開口させたままでもよい。適切な流れ制限器１５１および１５５の選択と、弁１５４の開口部の制御とにより、制御された量の酸素富化空気をキャニスタ３０４からキャニスタ３０２へ送ることが可能になる。一実装形態において、制御された量の酸素富化空気とは、キャニスタ３０２をパージするためおよびキャニスタ３０２の通気弁１３２を通じた酸素富化空気の損失を最小化するために充分な量である。一実装形態において、キャニスタ３０２の通気に述べているが、同じプロセスを流れ制限器１５１、弁１５２および流れ制限器１５３を用いたキャニスタ３０４の通気のために用いることが可能であることが理解されるべきである。
【0041】
一対の均圧／通気弁１５２および１５４が流れ制限器１５３および１５５と協働することにより、これら２つのキャニスタ３０２および３０４間のガス流バランスが最適化される。その結果、キャニスタ３０２および３０４のうち他方からの酸素富化空気によるキャニスタのうち１つのパージのための制御の向上が可能になる。また、これら２つのキャニスタ３０２および３０４間の流れ方向も向上する。流れ弁１５２および１５４は、２方向弁として動作し得るが、このような弁を通じた流量は、弁を通過する流体の方向によって異なる。例えば、キャニスタ３０４から弁１５２を通じてキャニスタ３０２へ流動する酸素富化空気の流量は、キャニスタ３０２から弁１５２を通じてキャニスタ３０４へ流動する酸素富化空気の流量よりも高い。単一の弁が用いられた場合、キャニスタ間において送られる酸素富化空気は最終的に過度に多くなるかまたは少なくなり、時間と共にキャニスタからは異なる量の酸素富化空気が経時的に生成され始める。対向する弁および流れ制限器を平行な空気経路上において用いると、２つのキャニスタ間の酸素富化空気の流れパターンが均等化され得る。このような流れの均等化により、一定量の酸素富化空気を複数のサイクルにわたってユーザへ利用可能にすることが可能になり得、また、他方のキャニスタをパージするための酸素富化空気の体積の予測も可能になり得る。いくつかの実装形態において、空気経路に絞り弁を設けなくてもよいが、あるいは、弁に内蔵抵抗を設けるかまたは空気経路そのものの半径を小さくして抵抗を提供するようにしてもよい。
【0042】
場合によっては、酸素濃縮器１００を一定期間にわたって停止してもよい。酸素濃縮器を停止した場合、圧縮システムからの断熱が失われるため、キャニスタの内部温度が低下し得る。温度が低下すると、キャニスタ内を閉めるガス体積が低下する。キャニスタ３０２および３０４が低温になると、キャニスタ３０２および３０４中が負圧になり得る。キャニスタに繋がる弁およびキャニスタ３０２および３０４から延びる弁（例えば、弁１２２、１２４、１３２および１３４）は、気密的にシールされるのではなく、動的にシールされる。そのため、停止後、圧力差に対応する際に外部空気がキャニスタ３０２および３０４に進入し得る。外部空気がキャニスタ３０２および３０４に進入すると、外部空気からの水分は、ガス分離吸着剤によって吸着され得る。キャニスタ３０２および３０４中の水が吸着すると、ガス分離吸着剤が徐々に劣化し得、ガス分離吸着剤の酸素富化空気生成能力が徐々に低下する。
【0043】
一実装形態において、双方のキャニスタ３０２および３０４を停止前に加圧することにより、酸素濃縮器１００の停止後に外部空気がキャニスタ３０２および３０４に進入する事態を回避することができる。キャニスタ３０２および３０４を陽圧下において保存することにより、キャニスタ３０２および３０４中の空気の内部圧力により、弁を気密的に閉鎖された位置へ強制移動させることができる。一実装形態において、停止時におけるキャニスタ３０２および３０４中の圧力は、少なくとも周囲圧力よりも高くすべきである。本明細書中用いられるように、「周囲圧力」という用語は、酸素濃縮器１００が配置されている周囲の圧力を指す（例えば、室内の圧力、室外の圧力、飛行機内の圧力）。実装形態において、停止時におけるキャニスタ３０２および３０４中の圧力は、少なくとも標準的雰囲気圧力よりも高い（すなわち、７６０ｍｍＨｇ（Ｔｏｒｒ）、１ａｔｍ、１０１，３２５Ｐａよりも高い）。一実装形態において、停止時におけるキャニスタ３０２および３０４中の圧力は、少なくとも周囲圧力の約１．１倍であり、少なくとも周囲圧力の約１．５であるか、または少なくとも周囲圧力の約２倍である。
【0044】
一実装形態において、加圧空気を圧縮システムから各キャニスタ３０２および３０４中へ方向付けて全ての弁を閉鎖させて、加圧空気をキャニスタ中に閉じ込めることにより、キャニスタ３０２および３０４の加圧を達成することができる。例示的実装形態において、停止シーケンスが開始されると、入口弁１２２および１２４が開口され、出口弁１３２および１３４は閉鎖される。入口弁１２２および１２４は、共通導管によって接合されるため、キャニスタ３０２および３０４双方を空気として加圧することができ、かつ／または１つのキャニスタからの酸素富化空気を他方のキャニスタへ移送することができる。この状況は、圧縮システムと２つの入口弁との間の経路においてこのような移送が行われた場合に発生し得る。酸素濃縮器１００は、交互の加圧／通気モードにおいて動作するため、キャニスタ３０２および３０４のうち少なくとも１つを任意の所与の時期において加圧状態にする必要がある。別の実装形態において、圧力は、圧縮システム２００の動作によって各キャニスタ３０２および３０４中において増加され得る。入口弁１２２および１２４が開口されると、キャニスタ３０２および３０４間の圧力が均等化されるが、いずれかのキャニスタ中の均等化された圧力は、停止時に空気がキャニスタに進入する事態を抑止するのには不十分であり得る。キャニスタへの空気進入を確実に抑止するために、双方のキャニスタ中の圧力を少なくとも周囲圧力を超えるレベルまで増加させるだけの充分な時間にわたって圧縮システム２００を動作させることができる。キャニスタの加圧方法に関わらず、キャニスタが加圧された後、入口弁１２２および１２４は閉鎖されるため、加圧空気はキャニスタ中に閉じ込められ、その結果、停止期間時においてキャニスタへの空気進入が抑止される。
【0045】
図１Ｃを参照して、酸素濃縮器１００の実装形態が図示される。この例において、酸素濃縮器１００は、圧縮システム２００と、キャニスタシステム３００と、外側ハウジング１７０内に配置された電力供給部１８０とを含む。入口１０１を外側ハウジング１７０内に設けることにより、環境からの空気が酸素濃縮器１００に進入することが可能になる。入口１０１により、区画内への空気流入が可能になるため、区画内の構成要素の冷却が支援される。電力供給部１８０により、酸素濃縮器１００の電力源が得られる。圧縮システム２００により、入口１０５およびマフラー１０８を通じて空気が引き込まれる。マフラー１０８により、圧縮システムによって引き込まれる空気のノイズが低減され得、入来空気から水分（すなわち、水）を除去するための乾燥剤材料も含み得る。酸素濃縮器１００は、出口１７３を介した酸素濃縮器からの空気および他のガスの通気に用いられるファン１７２をさらに含み得る。
【0046】
いくつかの実装形態において、圧縮システム２００は、１つ以上のコンプレッサを含む。別の実装形態において、圧縮システム２００は、キャニスタシステム３００の全キャニスタへ連結された単一のコンプレッサを含む。図１Ｄおよび図１Ｅに戻って、コンプレッサ２１０およびモータ２２０を含む圧縮システム２００が図示されている。モータ２２０は、コンプレッサ２１０へ連結され、圧縮機構の動作のための動作力をコンプレッサ２１０へ提供する。例えば、モータ２２０は、回転構成要素を提供するモータであり得る。この回転構成要素により、空気を圧縮させるコンプレッサ２１０の構成要素の周期的運動が発生する。コンプレッサ２１０がピストン型コンプレッサである場合、モータ２２０により、コンプレッサ２１０のピストンの往復運動を発生させる動作力が得られる。ピストンの往復運動により、圧縮空気がコンプレッサ２１０によって生成される。圧縮空気の圧力は、コンプレッサの動作圧力（例えば、ピストンの往復運動速度）によって部分的に推定され得る。そのため、モータ２２０は、可変速モータであり得、コンプレッサ２１０によって生成される空気の圧力を動的に制御するために、多様な速度において動作することができる。
【0047】
一実装形態において、コンプレッサ２１０は、ピストンを有する単一のヒートウォブル型コンプレッサを含む。他の種類のコンプレッサも用いられ得る（例えば、ダイヤフラムコンプレッサおよび他の種類のピストンコンプレッサ）。モータ２２０は、ＤＣまたはＡＣモータであり得、コンプレッサ２１０の圧縮構成要素へ動作力を提供する。モータ２２０は、一実装形態において、ブラシレスＤＣモータであり得る。モータ２２０は、可変速モータであり得、コンプレッサ２１０の圧縮構成要素を可変速において動作させるように構成される。図１Ｂに示すように、モータ２２０は、コントローラ４００へ連結され得る。コントローラ４００は、モータ動作の制御のために、動作信号をモータへ送る。例えば、コントローラ４００は、モータをオンにすること、モータをオフにすること、およびモータの動作速度を設定することを行うための信号をモータ２２０へ送り得る。よって、図１Ｂに示すように、圧縮システム２００は、速度センサ２０１を含み得る。速度センサ２０１は、モータ２２０の回転速度および／または圧縮システム２００の別の往復動作の頻度の決定に用いられるモータ速度変換器であり得る。例えば、モータ速度変換器からのモータ速度信号は、コントローラ４００へ提供され得る。速度センサまたはモータ速度変換器は、例えばホール効果センサであり得る。コントローラ４００は、速度信号および／または酸素濃縮器の他の任意のセンサ信号（例えば、圧力センサ（例えば、アキュムレータ圧力センサ１０７））に基づいて、圧縮システムをモータ２２０を介して動作させ得る。図１Ｂに示すように、コントローラ４００は、センサ信号（例えば、速度センサ２０１からの速度信号およびアキュムレータ圧力センサ１０７からのアキュムレータ圧力信号）を受信する。このような信号（単数または複数）により、コントローラは、圧縮システムの動作のために、センサ信号（例えば、アキュムレータ圧力および／または本明細書中により詳細に述べるようなモータ速度）に基づいて１つ以上の制御ループ（例えば、フィードバック制御）を実行し得る。
【0048】
圧縮システム２００は、実質的な熱を本質的に生成する。熱は、モータ２２０による電力消費および動力から機械運動への変換によって発生する。コンプレッサ２１０は、空気圧縮によるコンプレッサ構成要素の動ききに対する抵抗増加に起因して熱を発生させる。コンプレッサ２１０による空気の断熱圧縮によっても、熱が本質的に発生される。そのため、空気の連続的加圧により、封入容器中に熱が発生する。さらに、電力供給部１８０は、圧縮システム２００への給電時において熱を生成し得る。さらに、酸素濃縮器のユーザは、屋内よりも高温であり得る外気温において条件付きではない環境（例えば、屋外）においてデバイスを動作させ得るため、入来空気は既に加熱状態になる。
【0049】
酸素濃縮器１００内において熱が発生すると、問題になり得る。リチウムイオン電池は、長寿命および軽量であるため、主に酸素濃縮器の電力供給部として用いられる。しかし、リチウムイオン電池パックの場合、高温において危険であり、危険な高温の電力供給部が検出された場合にシステムを停止させるための安全制御が酸素濃縮器１００内において用いられる。さらに、酸素濃縮器１００の内部温度の上昇と共に、濃縮器によって発生される酸素量が低下し得る。その部分的原因として、高温における所与の体積の空気中の酸素が低下する点がある。酸素生成量が所定量を下回ると、酸素濃縮器１００は自動停止し得る。
【0050】
酸素濃縮器はコンパクトであるため、放熱は困難であり得る。典型的な解決方法を挙げると、１つ以上のファンの使用により封入容器中に冷却空気の流れを発生させる方法がある。しかし、このような解決方法の場合、電力供給部１８０からさらに電力が必要になるため、酸素濃縮器１００のポータブル利用時間が短くなる。一実装形態において、受動的冷却システムは、モータ２２０によって生成される機械的動力を利用するために用いられ得る。図１Ｄおよび図１Ｅを参照して、圧縮システム２００のモータ２２０は、外部回転可能電機子２３０を有する。詳細には、モータ２２０（例えば、ＤＣモータ）の電機子２３０は、電機子２３０を駆動する定常場の周囲を包囲する。モータ２２０は、システム全体への熱に大きく貢献するため、モータから熱を移送し、封入容器から掃き出すと有用である。外部高速回転に起因して、モータ２２０の主要構成要素の相対速度およびその周囲の空気が高くなる。電機子の表面積は、内部に取り付けられた場合よりも、外部に取り付けられた場合に大きくなる。熱交換速度は表面積および速度の二乗に比例するため、外部に取り付けられたより大型の表面積電機子を用いた場合、モータ２２０からの放熱能力が増加する。電機子２３０を外部に取り付けられたときの冷却効率の利得により、１つ以上の冷却ファンを無くすことができるため、酸素濃縮器の内部を適切な温度範囲内に維持しつつ、重量および消費電力が低減する。さらに、外部に取り付けられた電機子２３０が回転すると、モータの近隣の空気が動くため、さらなる冷却が生成される。
【0051】
その上、外部回転電機子によりモータ効率が支援され得、熱の発生が低減する。外部電機子を有するモータは、内燃機関中において機能するフライホイールと同様に動作する。モータがコンプレッサを駆動させる際、回転に対する抵抗は、低圧力において低くなる。圧縮空気の圧力が高くなると、モータ回転に対する抵抗が高くなる。その結果、モータは、一貫した理想的な回転安定性を維持できなくなり、コンプレッサの圧力要求に応じてサージおよび低速化が発生する。このようなモータのサージおよびその後の低速化の傾向は、非効率であり、そのため熱の原因となる。外部電機子を用いた場合、モータの角運動量が大きくなるため、モータの可変抵抗の補償が支援される。モータの仕事量が大きくなくてすむため、モータから発生する熱が低下し得る。
【0052】
一実装形態において、空気移送デバイス２４０を外部回転電機子２３０へ連結することにより、冷却効率がさらに増加し得る。一実装形態において、空気移送デバイス２４０を外部電機子２３０へ連結する際には、外部電機子２３０の回転により空気移送デバイス２４０が空気流を発生させて、この空気流がモータの少なくとも一部へ移動するように、連結が行われる。実装形態において、空気移送デバイス２４０は、外部電機子２３０へ連結された１つ以上のファンブレードを含む。一実装形態において、空気移送デバイス２４０が外部回転電機子２３０の運動により回転するインペラとして機能するように、複数のファンブレードが環状リング内に配置され得る。図１Ｄおよび図１Ｅに示すように、空気移送デバイス２４０は、モータ２２０と整列した様態で外部電機子２３０の外面へ取り付けられ得る。空気移送デバイス２４０を電機子２３０に取り付けることにより、空気流を外部回転電機子２３０の主要部分へ方向付けることが可能になり、これにより、使用時における冷却効果が可能になる。一実装形態において、空気移送デバイス２４０により、外部回転電機子２３０の大部分が空気流路中に配置されるように、空気流が方向付けられる。
【0053】
さらに、図１Ｄおよび図１Ｅを参照して、コンプレッサ２１０によって加圧された空気は、コンプレッサ出口２１２においてコンプレッサ２１０から退出する。コンプレッサ出口導管２５０は、圧縮空気をキャニスタシステム３００へ移送するように、コンプレッサ出口２１２へ連結される。上記したように、空気が圧縮されると、空気の温度が上昇する。このような温度上昇は、酸素濃縮器の効率にとって有害であり得る。加圧空気の温度を低下させるために、コンプレッサ出口導管２５０が、空気移送デバイス２４０によって生成される空気流路中に配置される。コンプレッサ出口導管２５０の少なくとも一部は、モータ２２０の近隣に配置され得る。そのため、空気移送デバイスによって生成された空気流が、モータ２２０およびコンプレッサ出口導管２５０と接触し得る。一実装形態において、コンプレッサ出口導管２５０の大部分が、モータ２２０の近隣に配置される。一実装形態において、図１Ｅに示すように、コンプレッサ出口導管２５０は、モータ２２０の周囲に渦巻き状にされる。
【0054】
一実装形態において、コンプレッサ出口導管２５０は、熱交換金属によって構成される。熱交換金属の例を非限定的に挙げると、アルミニウム、炭素鋼、ステンレススチール、チタン、銅、銅ニッケル合金またはこれらの金属の組み合わせから形成される他の合金がある。よって、コンプレッサ出口導管２５０は、空気圧縮に本質的に起因する熱を除去する熱交換器として機能し得る。圧縮空気からの熱除去により、所与の圧力における所与の体積の分離の数が増加する。その結果、各ＰＳＡサイクル時において各キャニスタが発生することが可能な酸素富化空気量が増加し得る。
【0055】
本明細書中に記載の放熱機構は、受動的なものであるか、または、酸素濃縮器１００に必要な要素を利用する。よって、例えば、さらなる電力を必要とするシステムを用いること無く、放熱の増加が可能になり得る。さらなる電力が不要になるため、電池パックのランタイム増加が可能になり得、酸素濃縮器のサイズおよび重量の最小化が可能になり得る。同様に、さらなるボックスファンまたは冷却ユニットの利用も不要になり得る。このようなさらなる特徴を無くすことにより、酸素濃縮器の重量および消費電力が低下する。
【0056】
上記したように、空気の断熱圧縮に起因して、空気温度が上昇する。キャニスタシステム３００中のキャニスタの通気時において、キャニスタから通気される排気ガスの圧力が低下する。キャニスタ中のガスの断熱減圧に起因して、通気と共にガス温度が低下する。実装形態においてキャニスタシステム３００から通気された冷却された排気ガス３２７は、電力供給部１８０および圧縮システム２００へ方向付けられる。一実装形態において、キャニスタシステム３００のベース３１５は、排気ガス３２７をキャニスタから受容する。排気ガス３２７は、ベース３１５を通じてベースの出口３２５および電力供給部１８０へ方向付けられる。排気ガスは、上記したようにガス減圧によって冷却されるため、電力供給部へ冷却を受動的に提供する。圧縮システムが作動すると、空気移送デバイスは、冷却された排気ガスを集め、排気ガス３２７を圧縮システム２００のモータ２２０へ方向付ける。ファン１７２は、圧縮システム２００上の排気ガス３２７をハウジング１７０から方向付けることも支援し得る。このようにして、電池からのさらなる電力要求を全く必要とすること無く、さらなる冷却を得ることが可能になり得る。
【0057】
酸素濃縮器１００は、少なくとも２つのキャニスタを含み得、各キャニスタは、ガス分離吸着剤を含む。酸素濃縮器１００のキャニスタは、成形ハウジングから形成されてもよい。実装形態において、従来技術のキャニスタシステム３００（シーブベッドとしても知られている）は、図１Ｉに示すように、２つのハウジング構成要素３１０および５１０を含む。多様な実装形態において、酸素濃縮器１００のハウジング構成要素３１０および５１０により、２つの部分からなる成形プラスチックフレームが形成され得、２つのキャニスタ３０２および３０４ならびにアキュムレータ１０６が規定される。
【0058】
ハウジング構成要素３１０および５１０は、別個に形成された後、共に連結され得る。いくつかの実装形態において、ハウジング構成要素３１０および５１０は、射出成形または圧縮成形され得る。ハウジング構成要素３１０および５１０は、熱可塑性ポリマーから構成され得る（例えば、ポリカーボネート、メチレンカーバイド、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリ塩化ビニル）。別の実装形態において、ハウジング構成要素３１０および５１０は、熱硬化プラスチックまたは金属によって構成され得る（例えば、ステンレススチールまたは軽量アルミニウム合金）。酸素濃縮器１００の重量低減のため、軽量材料が用いられ得る。いくつかの実装形態において、２つのハウジング３１０および５１０の締結は、ねじまたはボルトによって行われ得る。あるいは、ハウジング構成要素３１０および５１０は、共に溶剤溶接され得る。
【0059】
示すように、弁座３２２、３２４、３３２および３３４と、導管３３０および３４６とは、ハウジング構成要素３１０と一体化され得るため、酸素濃縮器１００の空気流全体において必要な密封接続数の低減に繋がり得る。
【0060】
ハウジング構成要素３１０および５１０内の異なるセクション間の空気経路／配管は、成形導管の形態をとり得る。空気経路のための成形チャネルの形態をとる導管は、ハウジング構成要素３１０および５１０中の複数の面を占有し得る。例えば、成形された空気導管は、ハウジング構成要素３１０および５１０内の異なる位置において異なる深さで形成され得る。いくつかの実装形態において、導管の大部分または実質的に全体をハウジング構成要素３１０および５１０と一体化すると、漏洩の可能性のあるポイントが低下し得る。
【0061】
いくつかの実装形態において、ハウジング構成要素３１０および５１０の連結前にＯリングをハウジング構成要素３１０および５１０の多様な点間に配置することにより、ハウジング構成要素の適切な密封が確保され得る。いくつかの実装形態において、構成要素は、ハウジング構成要素３１０および５１０と一体化され得かつ／またはハウジング構成要素３１０および５１０へ別個に連結され得る。例えば、配管、流れ制限器（例えば、圧入流れ制限器）、酸素センサ、ガス分離吸着剤、チェック弁、栓、プロセッサ、電力供給部などのハウジング構成要素３１０および５１０への連結は、これらのハウジング構成要素の連結前かつ／または後に行われ得る。
【0062】
いくつかの実装形態において、ハウジング構成要素３１０および５１０の外部に繋がるアパチャ３３７は、流れ制限器などのデバイスの挿入の際に用いられ得る。アパチャは、成形性向上のためにも用いられ得る。これらのアパチャのうち１つ以上は、成形後に（例えばプラスチック栓によって）栓され得る。いくつかの実装形態において、流れ制限器を通路内に挿入した後、栓を挿入して通路が密閉され得る。圧入流れ制限器の直径は、圧入流れ制限器とそれぞれのアパチャとの間の摩擦嵌めが可能となるような直径であり得る。いくつかの実装形態において、接着剤を圧入流れ制限器の外部へ付加することにより、圧入流れ制限器が挿入後に所定位置に保持され得る。いくつかの実装形態において、これらの栓は、各管と摩擦嵌めを有し得る（か、または外面へ接着剤を付加してもよい）。圧入流れ制限器および／または他の構成要素は、幅狭の先端ツールまたはロッド（例えば、直径が各アパチャの直径未満のもの）により各アパチャへ挿入または圧入され得る。いくつかの実装形態において、圧入流れ制限器は、管中のフィーチャに隣接して挿入が停止するまで、各管へ挿入され得る。例えば、フィーチャは、半径の低減を含み得る。他のフィーチャも企図される（例えば、配管の側部の隆起部、ねじ山など）。いくつかの実装形態において、圧入流れ制限器は、（例えば、幅狭の管部位として）ハウジング構成要素内に成形され得る。
【0063】
いくつかの実装形態において、ばねバッフル１３９は、ハウジング構成要素３１０および５１０の部分を受容する各キャニスタ内へ配置され得バッフル１３９のばね側は、キャニスタの出口に対向する。ばねバッフル１３９は、ガス分離吸着剤をキャニスタ内へ移動させる力を付加し得る一方、ガス分離吸着剤が出口アパチャへ進入する事態を回避する。ばねバッフル１３９の使用により、ガス分離吸着剤がコンパクトに維持され得る一方、膨張（例えば、熱膨張）が可能になる。ガス分離吸着剤をコンパクトに保持することにより、酸素濃縮器１００の移動時においてガス分離吸着剤が破壊される事態が回避され得る。
【0064】
いくつかの実装形態において、フィルタ１２９は、各キャニスタの入口に対向するハウジング構成要素３１０および５１０の部分を受容する各キャニスタ内に配置され得る。フィルタ１２９は、キャニスタへ進入する供給ガスストリームから粒子を除去する。
【0065】
いくつかの実装形態において、圧縮システム２００からの加圧空気は、空気入口３０６へ進入し得る。空気入口３０６は、入口導管３３０へ連結される。空気は、入口３０６を通じてハウジング構成要素３１０へ進入し、入口導管３３０を通じて移動した後、弁座３２２および３２４へ移動する。図１Ｊおよび図１Ｋは、ハウジング３１０の端面図を示す。図１Ｊは、ハウジング構成要素３１０へ弁を取り付ける前のハウジング３１０の端面図である。図１Ｋは、弁がハウジング構成要素３１０へ取り付けられたハウジング３１０の端面図である。弁座３２２および３２４は、入口弁１２２および１２４それぞれを受容するように構成される。入口弁１２２はキャニスタ３０２へ連結され、入口弁１２４はキャニスタ３０４へ連結される。ハウジング構成要素３１０は、出口弁１３２および１３４それぞれを受容するように構成された弁座３３２および３３４も含む。出口弁１３２はキャニスタ３０２へ連結され、出口弁１３４はキャニスタ３０４へ連結される。入口弁１２２および１２４は、入口導管３３０から各キャニスタへの空気の通過の制御するために用いられる。
【0066】
一実装形態において、加圧空気は、キャニスタ３０２または３０４のうち１つの内部へ送られ、他方のキャニスタは通気される。弁座３２２は、ハウジング構成要素３１０を通じてキャニスタ３０２内へ延びる開口部３２３を含む。同様に、弁座３２４は、ハウジング構成要素３１０を通じてキャニスタ３０４内へ延びる開口部３７５を含む。各弁１２２および１２４が開口されると、入口導管３３０からの空気は、開口部３２３または３７５を通じて移動し、それぞれのキャニスタ３０２および３０４へ進入する。
【0067】
チェック弁１４２および１４４（図１Ｉを参照）は、それぞれキャニスタ３０２および３０４へ連結される。チェック弁１４２および１４４は一方向弁であり、キャニスタの加圧および通気時に発生する圧力差によって受動的に動作する。キャニスタ３０２および３０４中において生成された酸素富化空気は、キャニスタからハウジング構成要素５１０の開口部５４２および５４４内へ移動する。通路（図示せず）により、開口部５４２および５４４は導管３４２および３４４へそれぞれリンクされる。キャニスタ３０２中において生成された酸素富化空気は、キャニスタ３０２内の圧力がチェック弁１４２を開口させるくらいに十分になると、キャニスタ３０２から開口部５４２を通じて導管３４２内へ移動する。チェック弁１４２が開口すると、酸素富化空気は、導管３４２を通じてハウジング構成要素３１０の端部へ流動する。同様に、キャニスタ３０４中において生成された酸素富化空気は、キャニスタ３０４内の圧力がチェック弁１４４を開口させるくらいに十分になると、キャニスタ３０４から開口部５４４を通じて導管３４４内へ移動する。チェック弁１４４が開口すると、酸素富化空気は、導管３４４を通じてハウジング構成要素３１０の端部へ流動する。
【0068】
キャニスタ３０２または３０４からの酸素富化空気は、導管３４２または３４４を通じて移動し、ハウジング構成要素３１０内に形成された導管３４６に進入する。導管３４６は、導管を導管３４２、導管３４４およびアキュムレータ１０６へ連結させる開口部を含む。よって、キャニスタ３０２または３０４内において生成された酸素富化空気は、導管３４６へ移動し、アキュムレータ１０６内へ送られる。図１Ｂに示すように、アキュムレータ１０６内のガス圧力の測定は、センサによって（例えば、アキュムレータ圧力センサ１０７によって）行われ得る。（図１Ｆも参照されたい。）よって、アキュムレータ圧力センサ１０７により、蓄積した酸素富化空気の圧力を示す信号が発生する。適切な圧力変換器の一例として、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ ＡＳＤＸシリーズからのセンサがある。別の適切な圧力変換器として、ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣからのＮＰＡシリーズからのセンサがある。いくつかのバージョンにおいて、圧力センサ１０７は、例えばアキュムレータ１０６と、（ユーザへ送達するための酸素富化空気のボーラス状放出を制御する）弁（例えば、供給弁１６０）との間の出力経路と同様に、アキュムレータ１０６の外部のガスの圧力を測定してもよい。
【0069】
キャニスタ３０２の通気は、入口弁１２２の閉鎖および出口弁１３２の開口によって行われる。出口弁１３２は、キャニスタ３０２から排気ガスをハウジング構成要素３１０の端部によって規定された体積内へ放出する。発泡材料によりハウジング構成要素３１０の端部を被覆すると、キャニスタからのガス放出に起因する音が低減され得る。同様に、キャニスタ３０４の通気は、入口弁１２４の閉鎖および出口弁１３４の開口によって行われる。出口弁１３４は、キャニスタ３０４から排気ガスをハウジング構成要素３１０の端部によって規定された体積内へ放出する。
【0070】
３本の導管がハウジング構成要素５１０内に形成され、キャニスタ３０２および３０４間の酸素富化空気の移送のために用いられる。図１Ｌに示すように、導管５３０により、キャニスタ３０２はキャニスタ３０４へ連結される。流れ制限器１５１（図示せず）は、キャニスタ３０２とキャニスタ３０４との間の導管５３０内に配置されて、使用時において酸素富化空気の流れを制限する。導管５３２により、キャニスタ３０２もキャニスタ３０４へ連結される。図１Ｍに示すように、導管５３２は、弁１５２を受容する弁座５５２へ連結される。流れ制限器１５３（図示せず）は、キャニスタ３０２とキャニスタ３０４との間の導管５３２内に配置される。導管５３４も、キャニスタ３０２をキャニスタ３０４へ連結させる。図１Ｍに示すように、導管５３４は、弁１５４を受容する弁座５５４へ連結される。流れ制限器１５５（図示せず）は、キャニスタ３０２とキャニスタ３０４との間の導管５３４内に配置される。一対の均圧／通気弁１５２／１５４が流れ制限器１５３および１５５と協働することにより、これら２つのキャニスタ３０２および３０４間の空気流バランスが最適化される。
【0071】
アキュムレータ１０６中の酸素富化空気は、ハウジング構成要素５１０内に形成された膨張チャンバ１６２内へ供給弁１６０を通じて移動する。ハウジング構成要素５１０内の開口部（図示せず）により、アキュムレータ１０６が供給弁１６０へ連結される。実装形態において、膨張チャンバ１６２は、膨張チャンバ１６２を通過するガスの酸素濃度を推定するように構成された１つ以上のデバイスを含み得る。
【0072】
キャニスタのうち１つ以上へ連結された出口システムは、酸素富化空気をユーザへ提供するために１つ以上の導管を含む。一実装形態において、キャニスタ３０２および３０４のいずれかの内部において生成された酸素富化空気は、図１Ｂに概略的に示すように、チェック弁１４２および１４４それぞれを通じてアキュムレータ１０６中に収集される。キャニスタ３０２および３０４から退出した酸素富化空気は、酸素アキュムレータ１０６中に収集された後、ユーザへ提供され得る。いくつかの実装形態において、導管にアキュムレータ１０６を連結することにより、酸素富化空気をユーザへ提供することができる。酸素富化空気は、酸素富化空気をユーザの口および／または鼻へ移送する気道送達デバイス（例えば、患者インターフェース）を通じてユーザへ提供され得る。一実装形態において、送達デバイスは、酸素をユーザの鼻および／または口へ方向付ける管を含み得る。この管は、ユーザの鼻へ直接連結されていない場合がある。
【0073】
図１Ｆを参照して、酸素濃縮器のための出口システムの実装形態の概略図が図示されている。アキュムレータ１０６からユーザへの酸素富化空気の放出を制御するように、供給弁１６０が導管へ連結され得る。一実装形態において、供給弁１６０は、電磁駆動プランジャー弁である。ユーザへの酸素富化空気送達を制御するように、コントローラ４００により供給弁１６０が作動される。供給弁１６０の作動は、圧力スイング吸着法プロセスとタイミングを合わせられるかまたは同期されない。その代わりに、作動は、以下に述べるようにユーザの呼吸と同期される。いくつかの実装形態において、供給弁１６０は、酸素富化空気の提供のために臨床的に有効な振幅プロファイルを確立させるための連続値作動を有し得る。
【0074】
アキュムレータ１０６中の酸素富化空気は、図１Ｆに示すように、供給弁１６０を通じて膨張チャンバ１６２中へ移動する。実装形態において、膨張チャンバ１６２は、膨張チャンバ１６２内を通過するガスの酸素濃度を推定するように構成された１つ以上のデバイスを含み得る。膨張チャンバ１６２中の酸素富化空気は、供給弁１６０によるアキュムレータ１０６からのガス放出を通じて短時間で蓄積した後、小型オリフィス流れ制限器１７５を通じて流量センサ１８５へと流動し、その後微粒子フィルタ１８７へと流動する。流れ制限器１７５は、０．０２５Ｄ流れ制限器であり得る。他の種類およびサイズの流れ制限器が用いられ得る。いくつかの実装形態において、ハウジング中の空気経路の直径は、ガス流制限のために限定され得る。流量センサ１８５は、導管内を流動するガスの流量を示す信号を生成するように構成された任意のセンサであり得る。微粒子フィルタ１８７は、ユーザへの酸素富化空気送達の前の細菌、埃、細粒微粒子などのフィルタリングのために用いられ得る。酸素富化空気は、フィルタ１８７を通過して、コネクタ１９０へ移動する。コネクタ１９０は、酸素富化空気を送達導管１９２を介してユーザへ送り、圧力センサ１９４へ送る。
【0075】
出口経路の流体力学を供給弁１６０のプログラム型作動と組み合わせることにより、酸素のボーラスの供給を正確なタイミングで行うことが可能になり得、また、ユーザの肺中への高速送達を、過度な無駄無しに確保することが可能な振幅プロファイルも得られる。
【0076】
膨張チャンバ１６２は、１つ以上の酸素センサを含み得る。これらの酸素センサは、上記チャンバを通過するガスの酸素濃度を決定するように適合される。一実装形態において、膨張チャンバ１６２を通過するガスの酸素濃度は、酸素センサ１６５を用いて推定される。酸素センサは、ガス中の酸素濃度を測定するように構成されたデバイスである。酸素センサの例を非限定的に挙げると、超音波酸素センサ、電気酸素センサ、化学酸素センサ、および光学式酸素センサがある。一実装形態態において、酸素センサ１６５は、超音波酸素センサであり、超音波放出体１６６および超音波受信器１６８を含む。いくつかの実装形態において、超音波放出体１６６は、複数の超音波放出体を含み得、超音波受信器１６８は、複数の超音波受信器を含み得る。複数の放出体／受信器を有する実装形態において、複数の超音波放出体および複数の超音波受信器は、軸方向に（例えば、軸整列に対して垂直であり得るガス流路にわたって）整列され得る。
【0077】
使用時において、（放出体１６６からの）超音波をチャンバ１６２中に配置された酸素富化空気を通じて受信器１６８へ方向付ける。超音波酸素センサ１６５は、酸素富化空気を通過する音の速度を検出して当該酸素富化空気の組成を決定するように構成され得る。音速は、窒素と酸素との中で異なり、２つのガスの混合物において、混合物を有する通過する音速は、混合物中の各ガスの相対的量に比例する中間値であり得る。使用時において、受信器１６８における音は、放出体１６６から送られる音と若干逆位相をとる。この位相変化は、ガス媒体の音の速度がワイヤを通じた電子パルスの高速に比べて相対的に低速であることに起因する。次に、この位相変化は、放出体１６６と受信器１６８との間の距離に比例し、膨張チャンバ１６２を通過する音の速度に反比例する。このチャンバ１６２中のガスの密度に起因して、この膨張チャンバ１６２を通過する音の速度が影響を受け、密度は、膨張チャンバ１６２中の酸素対窒素の比に比例する。そのため、位相変化を用いて、膨張チャンバ１６２中の酸素濃度を測定することができる。このようにして、アキュムレータ１０６中の酸素の相対的濃度を、アキュムレータ１０６を通過する検出された音波の１つ以上の特性の関数として推定することができる。
【0078】
いくつかの実装形態において、複数の放出体１６６および受信器１６８が用いられ得る。放出体１６６および受信器１６８からの読み取り値の平均化により、乱流系に固有であり得る誤差を減少させることができる。いくつかの実装形態において、通過時間を測定することおよび測定された通過時間を他のガスおよび／またはガス混合物の所定の通過時間と比較することにより、他のガスの存在の検出も可能であり得る。
【0079】
例えば放出体１６６と受信器１６８との間に数個の音波サイクルが可能になるように放出体１６６と受信器１６８との間の距離を増加させることにより、超音波酸素センサシステムの感度の増加が可能になり得る。いくつかの実装形態において、少なくとも２つの音サイクルが存在する場合、２つの時点における固定基準に相対する位相変化の測定により、変換器の構造的変化による影響を低減させることができる。早期の位相変化を後期の位相変化から減算すると、膨張チャンバ１６２の熱膨張に起因する変化を低減またはキャンセルすることができる。放出体１６６と受信器１６８との間の距離の変化に起因する変化は、測定インタバルとほぼ同じであり得る一方、酸素濃度の変化に起因する変化は累積的であり得る。いくつかの実装形態において、後期において測定された変化測定に介在サイクル数が乗算され得、２つの隣接するサイクル間の変化と比較され得る。膨張チャンバ中の酸素の感知についてのさらなる詳細について、例えば２００９年３月１２日に米国公開第２００９／００６５００７ Ａ１として公開された米国特許出願第１２／１６３，５４９号（タイトル：「Ｏｘｙｇｅｎ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」）に記載がある。本明細書中、同文献を参考のため援用する。
【0080】
流量センサ１８５は、出口システム中を流動するガスの流量の決定に用いられ得る。利用可能な流量センサの例を以下に非限定的に挙げる：ダイヤフラム／ベローズ流量計；ロータリ－流量計（例えば、ホール効果流量計）；タービン流量計；オリフィス流量計；および超音波流量計。流量センサ１８５は、コントローラ４００へ連結され得る。出口システム中を流動するガスのレートは、ユーザの呼吸体積の示度であり得る。出口システム中を流動するガスの流量の変化を用いて、ユーザの呼吸速度を決定することも可能であり得る。コントローラ４００は、供給弁１６０の作動を制御するための制御信号またはトリガ信号を生成し得る。供給弁のこのような作動制御は、流量センサ１８５によって推定されるようなユーザの呼吸速度および／または呼吸体積に基づき得る。
【0081】
いくつかの実装形態において、超音波センサ１６５および例えば流量センサ１８５により、提供される酸素の実際の測定量が得られ得る。例えば、流量センサ１８５は、提供されるガス体積を（流量に基づいて）測定することができ、超音波センサ１６５は、提供されるガス量の酸素濃度を提供し得る。コントローラ４００は、これらの２つの測定を共に用いて、ユーザへ提供される実際の酸素量の概算を決定することができる。
【0082】
酸素富化空気は、流量センサ１８５を通じてフィルタ１８７へ移動する。フィルタ１８７により、細菌、埃、細粒微粒子などが除去された後、酸素富化空気がユーザへ提供される。フィルタリングされた酸素富化空気は、フィルタ１８７を通じて、コネクタ１９０へ移動する。コネクタ１９０は、フィルタ１８７の出口を圧力センサ１９４および送達導管１９２へ連結する「Ｙ字型」コネクタであり得る。圧力センサ１９４は、導管１９２を通じてユーザへ移動するガスの圧力を監視するように用いられ得る。いくつかの実装形態において、圧力センサ１９４は、感知面へ付加される正圧または負圧の量に比例する信号を生成するように構成され得る。圧力センサ１９４によって感知される圧力の変化は、以下に述べるように、ユーザの呼吸速度および吸息開始（トリガ瞬間とも呼ばれる）を決定するために使用され得る。コントローラ４００は、呼吸速度および／またはユーザの吸息の開始に基づいて、供給弁１６０の作動を制御し得る。一実装形態において、コントローラ４００は、流量センサ１８５と圧力センサ１９４とのいずれか、もしくは両方ともから提供される情報に基づいて、供給弁１６０の作動を制御し得る。コントローラ４００は、時間供給弁１６０の作動時間の制御により、各ボーラスの体積を調節し得る。コントローラ４００は、超音波センサ１６５および流量センサ１８５からのデータの読み取りによって提供されている酸素の実際の体積（投与量）の測定を提供することにより、作動時間およびボーラス体積の較正を行い得る。
【0083】
酸素富化空気は、送達導管１９２を通じてユーザへ提供され得る。一実装形態において、送達導管１９２は、シリコーン管であり得る。送達導管１９２は、図１Ｇおよび図１Ｈに示すように、気道送達デバイス１９６によってユーザへ連結され得る。気道送達デバイス１９６は、酸素富化空気を鼻腔または口腔へ提供することが可能な任意のデバイスであり得る。気道送達デバイスの例を以下に非限定的に挙げる：鼻マスク、鼻枕、鼻プロング、鼻カニューレ、およびマウスピース。鼻カニューレ気道送達デバイス１９６を図１Ｇに示す。鼻カニューレ気道送達デバイス１９６は、ユーザが周囲からの空気を呼吸することを可能にしつつユーザへの酸素富化空気送達を可能にするように、ユーザの気道の近隣（例えば、ユーザの口および鼻の近隣）に配置される。
【0084】
別の実装形態において、酸素富化空気をユーザへ提供するために、マウスピースが用いられ得る。図１Ｈに示すように、マウスピース１９８が、酸素濃縮器１００へ連結され得る。マウスピース１９８を酸素富化空気のユーザへの提供のために用いられる唯一のデバイスにしてもよいし、あるいは、マウスピースを鼻送達デバイス１９６（例えば、鼻カニューレ）と組み合わせて用いてもよい。図１Ｈに示すように、酸素富化空気が鼻気道送達デバイス１９６およびマウスピース１９８双方を通じてユーザへ提供され得る。
【0085】
マウスピース１９８を、ユーザの口内に取り外し可能に配置することができる。一実装形態において、マウスピース１９８を、ユーザの口中の１本以上の歯へ取り外し可能に連結することができる。使用時に、酸素富化空気は、ユーザの口中へマウスピースを介して方向付けられる。マウスピース１９８は、ユーザの歯に適合するように成型されたナイトガードマウスピースであり得る。あるいは、マウスピースは、下顎骨位置変更デバイスであり得る。一実装形態において、少なくともマウスピースの大部分は、使用時においてユーザの口中に配置される。
【0086】
使用時に、マウスピースの近隣において圧力変化が検出されると、酸素富化空気がマウスピース１９８へ方向付けられ得る。一実装形態において、マウスピース１９８は、圧力センサ１９４へ連結され得る。ユーザがユーザの口を通じて空気を吸息すると、圧力センサ１９４は、マウスピースの近隣の圧力低下を検出し得る。吸息の開始時に、酸素濃縮器１００のコントローラ４００は、ユーザへの酸素富化空気のボーラスの放出を制御し得る。
【0087】
個人の典型的な呼吸時において、吸息は、鼻を通じて、口を通じてあるいは鼻および口双方を通じて行われ得る。さらに、呼吸は、多様な要素に応じて、１つの通路から別の通路へ変化し得る。例えば、より活発な活動時において、ユーザは、鼻を通じた呼吸を口を通じた呼吸（あるいは口および鼻を通じた呼吸）へ切り換え得る。単一の送達モード（鼻または口）に依存するシステムの場合、監視された経路を通じた呼吸が停止した場合に適切に機能できなくなり得る。例えば、ユーザへの酸素富化空気提供のために鼻カニューレが用いられる場合、吸息開始を決定するために、吸息センサ（例えば、圧力センサまたは流量センサ）が鼻カニューレへ連結される。ユーザが鼻を通じた呼吸を停止し、口を通じた呼吸に切り換えると、鼻カニューレからのフィードバックが無いため、酸素濃縮器１００は、いつ酸素富化空気を提供すればよいのかわからなくなり得る。このような状況下において、酸素濃縮器１００は、吸息センサがユーザの吸息を検出するまで、流量を増加し得かつ／または酸素富化空気の提供頻度を増加させ得る。ユーザが呼吸モードの切り換えを頻繁に行うと、デフォルトの酸素富化空気提供モードに起因して、酸素濃縮器１００の作動頻度が高くなり、その結果、システムのポータブル利用時間が制限される。
【0088】
一実装形態において、ユーザへの酸素富化空気提供に用いられる鼻カニューレ気道送達デバイス１９６と共に用いられるマウスピース１９８が、図１Ｈに示される。マウスピース１９８および鼻気道送達デバイス１９６はどちらとも、吸息センサへ連結される。一実装形態において、マウスピース１９８および鼻気道送達デバイス１９６は、同一の吸息センサへ連結される。別の実装形態において、マウスピース１９８および鼻カニューレ気道送達デバイス１９６は、異なる吸息センサへ連結される。いずれかの実装形態において、吸息センサ（単数または複数）は、吸息開始を口または鼻から検出し得る。酸素濃縮器１００は、近隣において吸息開始が検出された送達デバイス（すなわち、マウスピース１９８または鼻カニューレ気道送達デバイス１９６）へ酸素富化空気を提供するように構成され得る。あるいは、いずれかの送達デバイスの近隣において吸息開始が検出された場合、酸素富化空気をマウスピース１９８および鼻気道送達デバイス１９６双方へ提供してもよい。例えば図１Ｈに示すような２重送達システムを用いると、睡眠中のユーザにとって特に有用であり得、鼻呼吸／口呼吸間の切り換えを意識的努力無く遂行し得る。
【0089】
酸素濃縮器１００の動作は、本明細書中に記載のような酸素濃縮器１００の多様な構成要素へ連結された内部コントローラ４００を用いて自動的に行われ得る。コントローラ４００は、１つ以上のプロセッサ４１０、内部メモリ４２０、モジュール４３０およびＧＰＳ受信器４３４を図１Ｂに示すように含み得る。酸素濃縮器１００の動作および監視に用いられる方法は、内部メモリ４２０中に保存されたプログラム命令またはコントローラ４００へ連結された外部メモリ媒体によって具現され得、１つ以上のプロセッサ４１０によって実行され得る。メモリ媒体は、多様な種類のメモリデバイスまたはストレージデバイスのうちいずれかを含み得る。「メモリ媒体」という用語は、インストール媒体を含むことを意図する（例えば、コンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスク、またはテープデバイス；コンピュータシステムメモリまたはランダムアクセスメモリ（例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、ダブルデータレートランダムアクセスメモリ（ＤＤＲＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、拡張データアウトランダムアクセスメモリ（ＥＤＯＲＡＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））；または不揮発性メモリ（例えば、磁気媒体（例えば、ハードドライブまたは光学記憶装置）））。メモリ媒体は、他の種類のメモリまたはその組み合わせも含み得る。加えて、メモリ媒体は、プログラムを実行する主体であるコントローラ４００の近隣に配置され得るか、または、後述のネットワークを介してコントローラ４００へ接続する外部コンピューティングデバイス内に配置され得る。後者の場合、外部コンピューティングデバイスは、プログラム命令を実行対象としてコントローラ４００へ提供し得る。「メモリ媒体」という用語は、異なる場所（例えば、ネットワークを介して接続された異なるコンピューティングデバイス中）に常駐し得る２つ以上のメモリ媒体を含み得る。
【0090】
いくつかの実装形態において、コントローラ４００は、プロセッサ４１０を含む。プロセッサ４１０は、例えば、１つ以上のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、酸素濃縮器１００中に配置された回路基板上に設けられたマイクロコントローラなどを含む。プロセッサ４１０は、メモリ４２０中に保存されたプログラミング命令を実行するように構成される。いくつかの実装形態において、プログラミング命令は、プロセッサ４１０の外部のメモリに別個にアクセスできない（すなわち、メモリ４２０は、プロセッサ４１０の内部に設けられ得る）ように、プロセッサ４１０中に構築され得る。
【0091】
プロセッサ４１０は、酸素濃縮器１００の多様な構成要素へ連結され得る（例を非限定的に挙げると、圧縮システム２００、システム内を通じて流れる流体の制御に用いられる弁のうち１つ以上（例えば、弁１２２、弁１２４、弁１３２、弁１３４、弁１５２、弁１５４、弁１６０）、酸素センサ１６５、圧力センサ１９４、流量センサ１８５、温度センサ（図示せず）、ファン１７２、モータ速度センサ２０１、および電気制御が可能な他の任意の構成要素）。いくつかの実装形態において、別個のプロセッサ（および／またはメモリ）が、これらの構成要素のうち１つ以上へ連結され得る。
【0092】
コントローラ４００は、酸素濃縮器１００を動作させるように構成され（例えば、プログラム命令によってプログラムされ）、故障状態について酸素濃縮器１００を監視するようにさらに構成される。例えば、一実装形態において、コントローラ４００は、システムが動作しておりかつ所定の期間にわたってユーザにより呼吸が検出されない場合にアラームをトリガするように、プログラムされる。例えば、コントローラ４００が７５秒間の期間にわたって呼吸を検出しない場合、アラームＬＥＤが点灯されかつ／または可聴アラームが発生し得る。例えば睡眠時無呼吸エピソード時にユーザの呼吸が本当に止まった場合、このアラームはユーザを覚醒させるのに充分であり得、これにより、ユーザの呼吸を再開させる。この呼吸活動は、コントローラ４００がこのアラーム機能をリセットするのに充分であり得る。あるいは、送達導管１９２がユーザから取り外されたときにシステムがオンのまま放置されてしまう場合、このアラームは、ユーザに酸素濃縮器１００をオフにするよう促すためのリマインダとして機能し得る。
【0093】
コントローラ４００は、酸素センサ１６５へさらに連結され得、膨張チャンバ１６２を通過する酸素富化空気の酸素濃度の連続的または定期的監視のためにプログラムされ得る。最小酸素濃度閾値は、ユーザに対し酸素濃度低下について警告するためのＬＥＤ視覚アラームおよび／または可聴アラームをコントローラ４００が点灯するように、コントローラ４００内にプログラムされ得る。
【0094】
コントローラ４００は、内部電力供給部１８０にも連結され、内部電力供給部の充電レベルを監視するように構成され得る。最小電圧および／または現在の閾値コントローラ４００内にプログラムすることにより、コントローラ４００がユーザに対して電力低下状態について警告するためのＬＥＤ視覚アラームおよび／または可聴アラームを点灯することができる。これらのアラームの活性化は、間欠的に行ってもよいし、あるいは、電池の利用可能な充電がゼロに近づくにつれて頻度を上げて行ってもよい。
【0095】
コントローラ４００は、接続型酸素治療システムを構成するために、１つ以上の外部デバイスへ通信可能に連結され得る。これらの１つ以上の外部デバイスは、遠隔外部デバイスであり得る。１つ以上の外部デバイスは、外部コンピューティングデバイスであり得る。１つ以上の外部デバイスは、生理学的データを収集するセンサも含み得る。
【0096】
図１Ｎに示す接続型酸素治療システム４５０の１つの実装形態において、コントローラ４００に含まれ得るセルラー無線モジュール（ＣＷＭ）４３０または他の無線通信モジュールは、コントローラ４００が無線通信プロトコル（例えば、汎ヨーロッパデジタル移動通信システム（ＧＳＭ（登録商標））または他のプロトコル（例えば、ＷｉＦｉ））を用いて遠隔コンピューティングデバイス４６０と（例えばネットワークを介して）通信することを可能にするように構成される。遠隔コンピューティングデバイス４６０（または遠隔外部デバイス４６４）（例えば、クラウドベースのサーバ）は、コントローラ４００とデータ交換を行い得る。遠隔外部デバイスは、遠隔コンピューティングデバイスであり得る（例えば、ポータブルコンピューティングデバイス）。例えば、コントローラ４００は、コントローラ４００が短範囲無線通信プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を用いてポータブル（モバイル）コンピューティングデバイス４６６（例えば、スマートフォン）と通信することを可能にするように構成された短範囲無線モジュール（ＳＲＷＭ）４４０も含み得る。ポータブルコンピューティングデバイス４６６は、図１Ａ中のＰＯＣ１００のユーザと関連付けられ得る。２つ以上の外部デバイスが２つ以上存在する場合、各外部デバイスは、同一であってもよいし、異なってもよい。例えば、２つ以上の外部デバイスが２つ以上存在する場合において各外部デバイスが同一である場合、サーバ４６０が２つ設けられ得る。あるいは、２つ以上の外部デバイスが２つ以上存在する場合において各外部デバイスが異なる場合、サーバ４６０およびポータブルコンピューティングデバイス４６６が設けられ得る。
【0097】
サーバ４６０は、ポータブルコンピューティングデバイス４６６との無線通信も無線通信プロトコル（例えば、ＧＳＭ（登録商標））を用いて行い得る。ポータブルコンピューティングデバイス４６６のプロセッサは、ポータブルコンピューティングデバイス４６６とＰＯＣ１００、ユーザおよび／またはサーバ４６０との間の対話を制御するアプリケーションプログラム（「ａｐｐ」として知られる）を実行し得る。
【0098】
サーバ４６０は、パーソナルコンピューティングデバイス４６４とも、広域ネットワーク４７０（例えば、インターネットまたはクラウド）あるいはローカルエリアネットワーク（例えば、イーサネット（登録商標））への有線接続または無線接続を介して通信し得る。パーソナルコンピューティングデバイス４６４のプロセッサは、パーソナルコンピューティングデバイス４６４のサーバ４６０との対話の制御のために、「クライアント」プログラムを実行し得る。クライアントプログラムの一例として、ブラウザがある。
【0099】
コントローラ４００を用いてまたはコントローラ４００によって実行され得るさらなる機能について、本開示の他のセクションにおいて記載する。コントローラ４００は、ＰＯＣ１００中の本明細書中に記述される内部センサから生理学的データを受信し得る。あるいは、コントローラ４００は、ＧＰＳ受信器４３４、外部血液酸素化センサ４３６、および（スタンロアローンセンサまたは健康監視デバイス上のセンサであり得る）他の外部センサ４３８から生理学的データまたは関連データを収集し得る。収集された生理学的データは、サーバ４６０またはポータブルコンピューティングデバイス４６６によって分析され得、さらなる制御命令が、コントローラ４００中の内部レジスタへ提供され得る。
【0100】
ＰＯＣ１００は、動作データを収集し、収集された動作データを遠隔健康データ分析エンジン４７２へ送信する。遠隔健康データ分析エンジン４７２は、サーバ４６０上において実行され得る。健康データ分析エンジン４７２は、収集された動作データおよび生理学的データをＰＯＣ１００から受信し、収集されたデータを分析する。健康データ分析エンジン４７２は、外部データベース（例えば、患者情報データベース）からの他の関連データも受信および分析し得る。他の外部データベースからも、さらなるデータを健康データ分析エンジンへ提供され得る。例えば、データベースにより、他のＰＯＣおよび対応する患者からの「ビッグデータ」が提供され得る。データベースは、他のソースからの関連外部データも保存し得る（例えば、環境データ、科学データおよび人口統計データ）。データベースからのデータおよび患者データは、以下に述べるように機械学習エンジン４８０によってさらに相関付けられ得る。ヘルスケアプロバイダからのアクセスが可能な外部デバイス（例えば、パーソナルコンピューティングデバイス４６４）は、以下に述べるように健康データ分析エンジン４７２へ接続され得る。
【0101】
生理学的データおよび他のデータは、さらなる外部センサ（例えば、図１Ｎ中の外部センサ４３８）から収集され得る。本例において、外部センサ４３８は、身体取付型の健康監視デバイスであり得る。このようなデバイスは、患者からのデータキャプチャを低負荷かつ連続的な様態で行うためのスマートウェアラブル衣類、スマートウォッチ、または他のスマートデバイスであり得る。例えば、健康監視デバイスは、以下を含み得る：１つ以上のセンサ（例えば、音声センサ、心拍数センサ）、呼吸センサ（例えば、（肺活量測定のための）肺活量計）、ＥＣＧセンサ、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）センサ、赤外線センサ、光音響呼息二酸化炭素センサ、活性センサ、無線周波数センサ、ＳＯＮＡＲセンサ、光学センサ、ドップラレーダーモーションセンサ、温度計またはインピーダンス型センサ、圧電型センサ、光電子型センサまたは歪みゲージ型センサ。このデータは、その日に収集された他のデータソースまたは特定の期間において収集されたデータ（例えば、ＰＯＣ１００からの動作データ）とフューズされ得る。さらなる外部センサ４３８は、気道送達デバイス（例えば、鼻カニューレ送達デバイス１９６）上にも取り付けられ得る。さらなるセンサからのデータは、ＰＯＣ１００と通信し得るモバイルコンピューティングデバイス４６６へ送られ得る。あるいは、健康監視デバイス上のさらなる外部センサ４３８からのデータは、ＰＯＣ１００へ直接送られ得る。健康監視デバイス上の外部センサ４３８、ＰＯＣ１００またはモバイルコンピューティングデバイス４６６からのデータは、ネットワーク４７０へ送信され得る。
【0102】
本例において、ＰＯＣ１００に含まれ得る電子構成要素は、患者の近隣の他のセンサとのデータ転送と、健康データ分析エンジン４７２による遠隔処理対象としての収集されたデータの転送との管理を行う通信ハブとして機能する。このようなデータは、ＰＯＣ１００による酸素送達が活性化されていない場合であっても、外部センサ（例えば、健康監視デバイス上の外部センサ４３８）からＰＯＣ１００によって収集され得る。あるいは、モバイルコンピューティングデバイス４６６は、外部センサ４３８、ＰＯＣ１００および他のデータソースからのデータ収集を行い得るため、健康データ分析エンジン４７２へのデータ転送を管理する通信ハブとして機能し得る。ＰＯＣ１００と通信し得るホームデジタルアシスタントなどの他のデバイスも、通信ハブとして機能し得る。
【0103】
特有の患者の音の検出のために、任意選択の内部音声センサが、ＰＯＣ１００内に埋設され得る。さらなる音声データの収集のために、マイクロフォンなどの任意選択の外部音声センサがＰＯＣ１００の外部に配置され得る。さらなるセンサ（例えば、室温センサ、接触型または非接触型の体温センサ、室内湿度センサ、近接センサ、ジェスチャーセンサ、タッチセンサ、ガスセンサ、空気質センサ、微粒子センサ、加速度計、ジャイロスコープ、傾斜センサ、音響センサ（例えば、受動型または活性ＳＯＮＡＲ）、超音波センサ、無線周波数センサ、加速度計、光強度センサ、ＬＩＤＡＲセンサ、赤外線センサ（受動型、透過型または反射型）、二酸化炭素センサ、一酸化炭素センサまたは化学センサ）が、外部ポートを介してコントローラ４００へ接続され得る。このようなさらなるセンサからのデータも、コントローラ４００によって収集され得る。さらなるセンサからのデータは、中央コントローラ４００によって定期的に収集され得る。このようなデータは、ＰＯＣ１００の動作状態またはその動作環境に主に関連する。
【0104】
コントロールパネル６００は、ユーザとコントローラ４００との間のインターフェースとして機能して、ユーザが酸素濃縮器１００の所定の動作モードを開始することおよびシステムの状態を監視することを可能にする。図１Ｏは、コントロールパネル６００の実装形態を示す。内部電力供給部１８０の充電のための充電入力ポート６０５が、コントロールパネル６００内に配置され得る。
【0105】
いくつかの実装形態において、コントロールパネル６００は、酸素濃縮器１００のための多様な動作モードを活性化するためのボタンを含み得る。例えば、コントロールパネル６００は、電源ボタン６１０、流量設定ボタン６２０～６２６、活性モードボタン６３０、スリープモードボタン６３５、高度ボタン６４０、および電池チェックボタン６５０を含み得る。いくつかの実装形態において、これらのボタンのうち１つ以上は、各ＬＥＤを有し得る。このＬＥＤは、各ボタンが押圧されたときに発光し得、各ボタンが再度押圧されたときに電源オフにされ得る。電源ボタン６１０は、システムの電力をオンまたはオフにさせ得る。システムをオフにするために電源ボタン６１０が活性化されると、コントローラ４００は、システムを停止状態にさせるための停止シーケンスを開始し得る（例えば、双方のキャニスタが加圧された状態）。流量設定ボタン６２０、６２２、６２４および６２６により、酸素富化空気の処方連続流量の選択が可能になる（例えば、ボタン６２０によって０．２ＬＰＭ、ボタン６２２によって０．４ＬＰＭ、ボタン６２４によって０．６ＬＰＭ、ボタン６２６によって０．８ＬＰＭ）。他の実装形態において、流量設定の数は、増減され得る。流量設定の選択後、酸素濃縮器１００は、酸素富化空気の生成を選択された流量設定に従って達成するように動作を制御する。ユーザが通常時に酸素濃縮器１００を用いる場所よりも高い場所にユーザが行く場合、高度ボタン６４０が活性化され得る。
【0106】
電池チェックボタン６５０が電池チェックルーチンを酸素濃縮器１００内において開始すると、相対的な残留電池電力ＬＥＤ６５５がコントロールパネル６００上において発光される。
【0107】
検出された呼吸速度または深さを閾値に比較することにより推定されるようにユーザの活動が比較的低い場合（例えば、熟睡時、座位時）において、ユーザの呼吸速度または深さが低くなるときがある。ユーザの活動が比較的高い場合（例えば、歩行時、運動時）において、ユーザの呼吸速度または深さが高くなるときがある。活性／スリープモードは、呼吸速度または深さから自動的に推定され得、かつ／または活性モードの場合はボタン６３０を、またはスリープモードの場合はボタン６３５を押圧することにより、ユーザが活性モードまたはスリープモードを手動で指示することができる。
【0108】
以下に述べるＰＯＣ１００の操作および監視の方法は、１つ以上のプロセッサ（例えば、コントローラ４００の１つ以上のプロセッサ４１０）によって実行され得る。これらのプロセッサ４１０は、プログラム命令によって構成される。これらのプログラム命令の例を挙げると、上記したように、１つ以上の機能および／または（メモリ（例えば、ＰＯＣ１００のメモリ４２０）中に保存された）当該機能に対応する関連データがある。あるいは、記載の方法のステップの一部または全てを、上記したように接続型酸素治療システム４５０の一部を形成する外部コンピューティングデバイス（例えば、サーバ４６０）の１つ以上のプロセッサによって同様に実行してもよい。後者の実装形態において、プロセッサ４１０は、外部コンピューティングデバイスにおいて行われるべきステップの性能に必要な測定およびパラメータを外部コンピューティングデバイスへ送信させるように、ＰＯＣ１００のメモリ４２０中に保存されたプログラム命令によって構成され得る。
【0109】
酸素濃縮器１００の主な用途として、ユーザへ補充酸素を提供することがある。１つ以上の流量設定が、酸素濃縮器１００のコントロールパネル６００上において選択され得、これにより、上記選択された流量設定に従って酸素富化空気の生成が達成されるように動作が制御される。いくつかのバージョンにおいて、複数の流量設定が実行され得る（例えば、６個の流量設定）。本明細書中により詳細に述べるように、コントローラ４００は、ＰＯＤ（パルス型酸素送達）またはデマンド動作モードを実行し得る。コントローラ４００は、酸素富化空気の送達を選択された流量設定に従って達成するように、１つ以上の放出されるパルスまたはボーラスのサイズ調節を行い得る。
【0110】
送達される酸素富化空気による効果の最大化のために、コントローラ４００は、酸素富化空気の各ボーラス放出とユーザの吸息とを同期させるようにさらにプログラムされ得る。ユーザの吸息時にユーザへの酸素富化空気のボーラスの放出を行うことにより、例えばユーザの呼息時において酸素放出が控えられるため、酸素の無駄が回避され得る。コントロールパネル６００上の流量設定は、微量の送達される酸素（ボーラス体積を毎分あたりの呼吸速度で乗算した値）に対応し得る（例えば、０．２ＬＰＭ、０．４ＬＰＭ、０．６ＬＰＭ、０．８ＬＰＭ、１ＬＰＭ、１．１ＬＰＭ）。
【0111】
酸素濃縮器１００によって生成された酸素富化空気は、酸素アキュムレータ１０６中に保存され、ＰＯＤ動作モードにおいて、ユーザの吸息時においてユーザへ放出される。酸素濃縮器１００によって提供される酸素富化空気量は、供給弁１６０によって部分的に制御される。一実装形態において、供給弁１６０の開口は、コントローラ４００によって推定されたような適切な量の酸素富化空気をユーザに提供することができるだけの充分な量の時間の間行われる。酸素の無駄を最小限にするために、ユーザの吸息開始の検出直後に、酸素富化空気がボーラスとして提供され得る。例えば、酸素富化空気のボーラスは、ユーザ吸息の最初の数ミリ秒において提供され得る。
【0112】
一実装形態において、センサ（例えば、圧力センサ１９４）は、ユーザの吸息開始を決定するように、用いられ得る。例えば、ユーザの吸息は、圧力センサ１９４の利用によって検出され得る。使用時において、酸素富化空気を提供するための送達導管１９２が、鼻気道送達デバイス１９６および／またはマウスピース１９８を通じてユーザの鼻および／または口へ連結される。よって、送達導管１９２中の圧力は、ユーザの気道圧力を示し、したがって、ユーザ呼吸を示す。吸息開始時において、ユーザは、鼻および／または口を通じて空気を体内へ引き込むことを開始する。空気が引き込まれる際、送達導管１９２の端部において引き込まれる空気のベンチュリ作用に部分的に起因して、送達導管１９２の端部において負圧が発生する。コントローラ４００は、圧力センサ１９４からの圧力信号を分析して、圧力の低下を検出し、吸息開始を示す。吸息開始が検出されると、供給弁１６０が開口されて、酸素富化空気のボーラスがアキュムレータ１０６から放出される。
【0113】
送達導管１９２内の圧力が正方向に変化または上昇した場合、ユーザによる呼息を示す。コントローラ４００は、圧力センサ１９４からの圧力信号を分析して、圧力の上昇を検出し得、呼息開始を示す。１つの実装形態において、正の圧力変化が感知されると、次の吸息開始が検出されるまで、供給弁１６０は閉鎖される。あるいは、ボーラス持続時間として知られる所定インタバル後、供給弁１６０は、閉鎖され得る。
【0114】
隣接する吸息開始間のインタバルを測定することにより、ユーザの呼吸速度が推定され得る。吸息開始時と後続の呼息開始時との間のインタバルを測定することにより、ユーザの吸気時間が推定され得る。
【0115】
他の実装形態において、圧力センサ１９４は、感知導管内に配置され得る。感知導管は、ユーザの気道と空気圧連通するが、送達導管１９２から別個に設けられる。よって、このような実装形態において、圧力センサ１９４からの圧力信号も、ユーザの気道圧力を示す。
【0116】
いくつかの実装形態において、圧力センサ１９４の感度は、特に圧力センサ１９４が酸素濃縮器１００内に配置されかつ酸素濃縮器１００をユーザへ連結する送達導管１９２を通じて圧力差が検出された場合、圧力センサ１９４のユーザからの物理的距離によって影響を受け得る。いくつかの実装形態において、圧力センサ１９４は、酸素富化空気のユーザへの提供に用いられる気道送達デバイス１９６内に配置され得る。圧力センサ１９４からの信号は、酸素濃縮器１００中のコントローラ４００へ有線的にまたはテレメトリを通じて（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）または他の無線技術を通じて）電子的に提供され得る。
【0117】
いくつかの実装形態において、ＰＯＣ１００が非活性モードであり、吸息開始が所定のインタバル（例えば、８秒）にわたって検出されなかった場合、ＰＯＣ１００は、スリープモードに変化する。次に、吸息開始がさらなる所定のインタバル（例えば、８秒）にわたって検出されなかった場合、ＰＯＣ１００は「自動パルス」モードになる。自動パルスモードにおいて、コントローラ４００は、ボーラス送達が定期的な所定のインタバル（例えば、４秒）で行われるように供給弁１６０の作動を制御する。吸息開始がトリガプロセスによって検出された後またはＰＯＣ１００がオフにされた後、ＰＯＣ１００は、自動パルスモードを終了する。
【0118】
いくつかの実装形態において、ユーザの現在活動レベル（例えば、検出されたユーザの現在の呼吸速度を用いて推定されたもの）が所定の閾値を超える場合、コントローラ４００は、酸素濃縮器１００の送達能力を超えている旨をユーザに警告するためのアラーム（例えば、視覚および／または可聴）が実装され得る。例えば、閾値は、１分あたり４０回（ＢＰＭ）の呼吸に設定され得る。
【0119】
上記したように、図１Ｎ中のセンサ４３６などのデバイスは、血液酸素化データをＰＯＣ１００のユーザから収集するために用いられ得る。例えば、血液酸素化センサ４３６は、身体装着型の血液酸素化モニター（例えば、手首モニターまたは腰取付型モニター）データ。このようなモニターは、血液酸素化の測定をフォトプレチスモグラフィによって行う。身体装着型のモニターに含まれ得る送信器は、外部デバイス（例えば、ＰＯＣ１００）と（ＣＷＭ４３０を通じて）またはポータブルコンピューティングデバイス４６６と通信する。
【0120】
別の代替的な外部血液酸素化センサとして、血液酸素化レベルを測定する指クリップデバイスがあり得る。このようなデバイスは、フォトプレチスモグラフィによる血液酸素化の測定も行い得る。本例において、指クリップデバイス（例えば、Ｏｎｙｘ、ＷｒｉｓｔＯｘ２、またはＮｏｎｉｎＣｏｎｎｅｃｔデバイス（製造元：Ｎｏｎｉｎ））は、外部デバイスと無線通信し得る。別の例として、３０７８耳センサ（製造元：Ｔｕｒｎｅｒ Ｍｅｄｉｃａｌ）を備えた耳取付型デバイス（例えば、ＢＣＩ３３０１ハンドヘルドパルスオキシメータ）があり得る。あるいは、ユーザまたはヘルスケア専門家は、血液酸素化測定を受け得、この測定をポータブルコンピューティングデバイス４６６上において実行されるアプリケーションに入力し得る。
【0121】
別の代替例として、血液酸素化センサ４３６は、ＰＯＣ１００内に取り付けられ得る。このようなセンサは、指クリップデバイスであり得、ユーザが指を入れるための物理的アパチャがＰＯＣ１００のハウジング内に設けられる。センサは、測定された血液酸素化データを直接コントローラ４００へ通信する。他の実装形態を挙げると、既存の身体装着型のセンサの適合がある（例えば、手首装着型デバイス（例えば、Ｆｉｔｂｉｔ）、Ｌｏｏｐ（Ｓｐｒｙ Ｈｅａｌｔｈ）、ＢＯＲＡｂａｎｄ（Ｂｉｏｓｅｎｃｙ）またはアップルウォッチ）。センサ４３６は、埋め込みセンサであり得、データ通信を無線受信器を通じて行う。埋め込みセンサの例を挙げると、皮膚取付型パッチまたはワンタイムナノボットインプラントがある。
【0122】
別の代替例において、ＰＯＣ１００そのものがウェアラブルデバイスであり得、血液酸素化センサ４３６は、着用時にユーザの皮膚と接触するようにＰＯＣ１００中に取り付けられ得る。この実装形態において、外部センサ４３８は、健康監視デバイス上ではなくＰＯＣ１００上に取り付けられ得る。
【0123】
接続型酸素治療システム４５０において、例示的ＰＯＣ１００は、住居環境における接続型ハブとして機能する。ＰＯＣ１００は、そのハブ内において、本例において健康状態（例えば、ＣＯＰＤ、喘息、肺気腫、および慢性気管支炎）の管理のために外部健康データ分析エンジン４７２と協働する。この管理は、統合された支払者に対するサービスとして提供され得る。ＰＯＣ１００および関連付けられた外部センサ４３８（例えば、健康監視デバイス上に取り付けられたもの）は、患者が被り得る呼吸器疾病の多数の態様を監視することができる。
【0124】
収集されたデータは、健康状態の変化（例えば、通常の呼吸速度よりも早い／頻呼吸）の追跡のための呼吸変化の決定のために用いられ得る。呼吸データの経時的収集により、基本呼吸速度の経時的進展の様態が決定され得る。このような疾患分析は、健康状態の悪化の追跡を含み得る。例えば、収集されたデータの分析により、喘息の悪化、花粉症、風邪または気道感染が検出され得る。
【0125】
音声データが、健康データ分析の確認または向上のために用いられ得る。例えば、内部音声センサからの患者の呼吸音を、外部音声センサによって検出された外部音と共に用いて、音声データが決定され得る。
【0126】
音声データは、残存いびき、喘ぎ呼吸、咳嗽、喘鳴、咳き込みおよび心拍音のレベルを含み得る。これらの音は、呼吸器疾患および他の健康状態の監視のために用いられ得る。例えば、喘鳴の音の強度およびタイミング（吸気または呼気）は、呼吸器疾病、障害または病気の症状であり得る。加えて、音の欠如（例えば、呼吸音減弱）は、他のバイタルサイン（例えば、心拍数および呼吸速度の上昇）と組み合わさった場合、重症の喘息を示し得る。
【0127】
収集された動作データおよび生理学的データは、他のソースからのデータから導出され得る患者特有の疾病の文脈において分析され得る。このようなデータは、モバイルコンピューティングデバイス４６６上において実行されるアプリケーションを通じて患者が報告した結果またはデータベース上の電子健康記録からの入力を含み得る。よって、患者特有のデータを挙げると、併存疾患、人口統計学的詳細（肥満度指数（ＢＭＩ）、年齢、性別）、地理的詳細（花粉数に起因するアレルゲンの危険性、外部温度に起因する熱中症、高度に起因する空気質および酸素量）、および患者と関連付けられた薬物治療がある。
【0128】
患者報告アウトカム（ＰＲＯ）を挙げると、患者の感じ方（ウェルビーイング）についての主観的フィードバック、患者が疲労感を感じているか、および患者の眠たさのレベルがある。
【0129】
ＰＯＣ１００上のセンサは、患者からのガス（呼吸）の感知を例えば交差反応性センサのアレイおよびパターン認識／深層学習を用いて行って、疾患進捗に起因する特定の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の特性変化を特定し得る。さらなるセンサが、ＰＯＣ１００が配置された室内環境内および患者の呼息ガス中のガス、煙霧、煙または微粒子を検出し得る（例えば、測定される量がＰＭ２．５であるもの（直径が概して２．５マイクロメータル以下である吸入可能な粒子）およびＰＭ１０（直径が１０マイクロメータル以下である粒子）。このようなデータは、細菌、ウイルスウイルスおよび他の汚染物質が（例えば（ほとんどのかび、白かび、およびウイルスを含む）０．３ミクロン以下の粒子を除去するＨＥＰＡフィルタを介して）適切にフィルタリングされたかの決定のために用いられ得る。
【0130】
ＰＯＣ１００によって収集され得る一種の動作データとして、「自動パルス」によって送達されたボーラスと、治療セッション時に送達されたボーラス数の合計との間の比がある。比が大きいほど、検出されなった吸息が多く（よって呼吸がより浅い／より不規則である）ことを示す。
【0131】
図２に示す接続型酸素治療システム４５０Ａの別の実装形態において、ＰＯＣ１００のコントローラ４００は、図１ＮのようなＣＷＭ４３０を含む。ＣＷＭ４３０は、コントローラ４００が無線通信プロトコル（例えば、汎ヨーロッパデジタル移動通信システム（ＧＳＭ（登録商標））または他のプロトコル（例えば、ＷｉＦｉ））を用いて遠隔外部デバイス（または遠隔コンピューティングデバイス）（例えば、クラウドベースのサーバ４６０）との通信をネットワーク４７０を介して行うことを可能にするように、構成される。ネットワーク４７０は、広域ネットワーク（例えば、インターネットまたはクラウド）あるいはローカルエリアネットワーク（例えば、イーサネット（登録商標））であり得る。代替的にまたは追加的に、遠隔外部デバイスは、遠隔コンピューティングデバイス（例えば、ポータブルコンピューティングデバイス４６６）であり得る。例えば、コントローラ４００は、短範囲無線モジュール４４０も含み得る。短範囲無線モジュール４４０は、コントローラ４００が短範囲無線通信プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））を用いてポータブルコンピューティングデバイス４６６（例えば、スマートフォン）と通信することを可能にするように構成される。ポータブルコンピューティングデバイス４６６は、ＰＯＣ１００のユーザ１０００と関連付けられ得る。
【0132】
サーバ４６０は、ポータブルコンピューティングデバイス４６６との無線通信も無線通信プロトコル（例えば、ＧＳＭ（登録商標））を用いて行い得る。ポータブルコンピューティングデバイス４６６のプロセッサは、スマートフォンとＰＯＣ１００、ユーザ１０００および／またはサーバ４６０との間の対話を制御する患者参与ａｐｐ４８２を実行し得る。患者参与ａｐｐ４８２に含まれ得る入力インターフェースを用いて、ユーザ１０００は、（ネットワークされた血液酸素化センサ（例えば、図１Ｎ中のセンサ４３６）が利用できない場合に）外部センサからのＳｐＯ２読み取り値などのデータを入力する。
【0133】
サーバ４６０に含まれる分析エンジン４７２は、ユーザ特有のベースラインの決定アルゴリズムなどの動作を実行し得る。サーバ４６０は、他のデバイス（例えば、パーソナルコンピューティングデバイス４６４）とも、ネットワーク４７０を介した有線接続または無線接続を介して通信し得る。サーバ４６０は、データベース４８４へのアクセスを有する。データベース４８４は、接続型酸素治療システム４５０によって管理されるＰＯＣおよびユーザについての動作データおよび生理学的データを保存する。データベース４８４は、個々のデータベースにセグメント化され得る（例えば、ＰＯＣのユーザについての生理学的データと、ＰＯＣの使用と関連付けられた動作データとを有するユーザデータベース）。サーバ４６０は、ネットワーク４７０を介して他の関連データベース（例えば、さらなるデータを提供し得る環境データベース４８６）とも通信し得る。
【0134】
ＰＯＣ１００のユーザ１０００およびポータブルコンピューティングデバイス４６６は、ＰＯＣユーザシステム４９０として組織され得る。接続型酸素治療システム４５０Ａに含まれ得る複数のＰＯＣユーザシステム４９０、４９２、４９４および４９６はそれぞれ、ＰＯＣユーザと、ＰＯＣ（例えば、ＰＯＣ１００）と、ポータブルコンピューティングデバイス（例えば、ポータブルコンピューティングデバイス４６６）とを含む。その他のＰＯＣユーザシステム４９２、４９４および４９６はそれぞれ、サーバ４６０との通信を直接的にまたはＰＯＣの各ユーザと関連付けられた各ポータブルコンピューティングデバイスを介して行う。システム４９２、４９４および４９６のＰＯＣそれぞれにおけるコントローラ４００に対応するコントローラおよびＣＷＭ４３０に対応するトランシーバは、図１Ｎに関連して上記しデータの収集および送信を行う。パーソナルコンピューティングデバイス４６４は、健康管理エンティティ（ＨＭＥ）と関連付けられ得る。健康管理エンティティ（ＨＭＥ）は、ＰＯＣのフリートのユーザの母集団の治療を担当する。
【0135】
データベース４８４からのデータ、健康データ分析エンジン４７２からの分析結果および個々のＰＯＣユーザシステム（例えば、ユーザシステム４９０）からのデータが、機械学習エンジン４８０によってさらに相関付けられ得る。機械学習エンジン４８０は、機械学習構造を実行し得る（例えば、ニューラルネットワーク、デシジョンツリーアンサンブル、サポートベクタマシン、ベイジアンネットワークまたは勾配ブースティングマシン）。このような構造は、異なる健康状態の監視のための線形予測モデルまたは非線形予測モデルを実行するように構成され得る。例えば、例えば患者の健康状態の現状を決定するためのデータ処理が、以下のうち任意の１つ以上によって実行され得る：教師あり機械学習、深層学習、畳み込みニューラルネットワークおよび再帰型ニューラルネットワーク。ハンドクラフト特徴量を用いた記述的かつ予測的な教師あり機械学習に加えて、深層学習を機械学習エンジン４８０上において実行することが可能である。これは、典型的には、通常の状態および異常な状態についてのより大量のスコア付けされた（ラベル付けされた）データ（例えば、異なるＰＯＣデバイスからの数百個のデータ点）に依存する。このアプローチにおいては、ニューロンの相互接続層を多数実行することにより（単純なニューラルネットワークよりも「深い」）ニューラルネットワークを形成して、より複雑な特徴が各層によって「学習」されるようにする。機械学習においては、ハンドクラフト特徴量または単純なディシジョンツリーよりも多数の変数用いられ得る。
【0136】
畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）は、情報推定のための（例えば、顔認識のための）音声および画像処理において広範に用いられており、音声スペクトログラムにまたはさらには画像として表された収集されたデータから生成された母集団スケールのゲノムデータセットにも適用され得る。画像処理またはスペクトログラム処理の実行時において、システムは、時間特性および周波数特性をデジタル化画像またはスペクトログラムデータの強度、スペクトル、および統計推定から認識的に「学習する」。
【0137】
ＣＮＮと対照的に、全ての問題が固定長さの入力および出力を用いて表すことが可能であるわけではない。例えば、処理呼吸音または心臓音は、スピーチ認識および時系列予測と類似性を有する。よって、音分析は、文脈情報の保存および利用を行うシステムから恩恵を受け得る（例えば、前回の出力または隠蔽された状態を入力としてとり得る再帰型ニューラルネットワーク（ＲＮＮ））。換言すると、リカレントニューラルネットワーク（ＲＮＮ）は、情報を文脈ノード中に保存し得る多層ニューラルネットワークであり得る。ＲＮＮにより、時間ステップにわたる状態情報の維持によって可変長の入力および出力の処理が可能になる。ＲＮＮは、ＬＳＴＭ（長・短期記憶（「ニューロン」の種類であり、ＲＮＮにおける（一方向または双方向であり得る）制御の向上を可能にする））を含み得、これにより、勾配消失問題の管理および／または勾配クリッピングの利用が可能になる。
【0138】
機械学習エンジン４８０は、入力データの分析の支援のために、既知のデータ入力からの既知の患者の現状の教師あり学習のために訓練され得る。機械学習エンジン４８０は、入力データと患者現状との間の未知の相関の決定のために教師無し学習のためにも訓練され得、これにより、健康データ分析エンジン４７２の分析範囲の増大に繋がる。
【0139】
ＰＯＣユーザシステム（例えば、ユーザシステム４９２、４９４および４９６）のフリートのユーザの母集団からのデータ収集により、より高精度の健康データ分析を提供する目的のために、大規模な母集団健康データの収集が可能になる。上記したように、収集されたデータは、さらなる分析対象として機械学習エンジン４８０へ供給され得る。健康データ分析エンジン４７２および／または機械学習エンジン４８０からの分析の利用により、個々のユーザのうちの任意のユーザ（例えば、ユーザ１０００）の健康データ分析が提供され得る。
健康スコア
健康スコア
【0140】
図３は、本技術の１つの実装形態による、接続型酸素治療システム４５０Ａにおいて酸素治療を受けているユーザ１０００について健康の現在の状態を示す健康スコア／ウェルビーイングを計算する方法３０００を示すフローチャートである。方法３０００は、ポータブルコンピューティングデバイス４６６のプロセッサによって実施されてもよく、患者参与ａｐｐ４８２の一部を形成するプログラム命令によってそれを実施するように構成される。あるいは、方法３０００は、酸素濃縮器１００のコントローラ４００プロセッサ４１０によって実施されてもよく、メモリ４２０中に保存されたプログラム命令によってそれを実施するように構成されている。
【0141】
方法３０００においては、Ｎ個のデータ形式が利用される。所定の時間窓（例えば、１日）にわたる各データ形式の値は、健康スコアに貢献する。健康スコアは、Ｎ個のデータ形式の貢献の組み合わせであり、ユーザ１０００の所定の時間窓にわたる健康／ウェルビーイングの状態を示す。
【0142】
方法３０００は、ステップ３０１０から開始する。ステップ３０１０において、以下により詳細に記載される機械学習エンジン４８０によって実行された機械学習（ＭＬ）アルゴリズムからの結果が取り出される。これらの結果は、データサーバ４６０からポータブルコンピューティングデバイス４６６またはコントローラ４００へ前もって提供されている場合がある。その場合、取り出しは、ポータブルコンピューティングデバイス４６６の内部メモリまたはメモリ４２０から行われる。あるいは、これらの結果の取り出しは、リアルタイムでポータブルコンピューティングデバイス４６６またはコントローラ４００によってデータサーバ４６０から行われ得る。以下により詳細に記載される機械学習（ＭＬ）アルゴリズムの結果を以下に挙げる：
● 健康スコアに貢献するＮ個のデータ形式の識別情報。いくつかの実装形態において、各貢献するデータ形式に付随するフラグは、健康スコアの計算においてデータ形式が必須であるか否かを示す。
● 各貢献するデータ形式のベースライン。
● 各貢献するデータ形式の重み付け。
● 健康スコアに貢献するＮ個のデータ形式の識別情報。いくつかの実装形態において、各貢献するデータ形式に付随するフラグは、健康スコアの計算においてデータ形式が必須であるか否かを示す。
● 各貢献するデータ形式のベースライン。
● 各貢献するデータ形式の重み付け。
【0143】
その後のステップが、Ｎ個の貢献するデータ形式に対して実施される。
【0144】
ステップ３０２０－ｉおよび３０３０－ｉは、健康スコアに貢献する各データ形式ｉ１～Ｎについて実施される２つのステップの順序付きシーケンスを表す。Ｎ個の２ステップシーケンスが、並行してまたは逐次的に実行され得る。
【0145】
ステップ３０２０－ｉは、貢献するデータ形式の値のサマリーパラメータの計算を所定の時間窓にわたって行う。サマリーパラメータは、窓にわたるデータ値のサマリーを示す（例えば、平均、媒体ｎ値、またはデータ値の中心的傾向の他の測定）。
【0146】
次に、ステップ３０３０－ｉは、貢献するデータ形式の貢献Ｃｉの計算を、ステップ３０１０において取り出された機械学習結果からのベースラインとステップ３０２０－ｉにおいて計算されたサマリーパラメータとを用いて行う。ステップ３０３０－ｉにおいて計算された貢献Ｃｉは、貢献するデータ形式全てに対して共通する数字目盛りの値であり、ｔステップ３０２０－ｉにおいて計算されたサマリーパラメータ値を含むデータ形式がユーザウェルビーイングに貢献する度合いを示す。
【0147】
次に、ステップ３０４０において、ステップ３０３０－１～３０３０－Ｎにおいて計算されたＮ個の貢献Ｃｉから健康スコアを計算する。いくつかの実装形態において、各貢献Ｃｉは、ステップ３０４０における健康スコアの計算において、対応する重み付けｗｉを受け取る。上記したように、重み付けｗｉは、ステップ３０１０において取り出された機械学習結果の一部を形成し得る。このような実装形態において、ステップ３０４０は、健康スコアＳの計算を重み付けｗｉを用いて以下のように行い得る：
【数1】
【0148】
等式（１）によって計算される健康スコアＳは、貢献Ｃｉと共通する数字目盛り上にある。
【0149】
方法３０００のいくつかの実行において、例えば対応するセンサがオフラインである場合に、貢献するデータ形式のデータが利用不可能である場合がある。そのような場合、そのデータ形式のためのステップ３０２０－ｉおよび３０３０－ｉは、省略され得る。この欠落しているデータ形式が必須データ形式としてフラグ付けされている場合、ステップ３０４０および３０５０も省略され得るため、そのような場合、健康スコアの計算または表示は行われない。欠落しているデータ形式が必須ではない場合も、ステップ３０４０および３０５０は実行され得るが、重み付けｗｉはゼロに設定される。
【0150】
次に、最終ステップ３０５０において、以下により詳細に述べるように、計算された健康スコアが表示される。
【0151】
健康スコアへの貢献のために方法３０００によって用いられるデータ形式は、以下のものであり得る：
１．生理学的データ：生理学的データは、ユーザからの生理学的データであり、上記したように（ＰＯＣ１００内に内蔵されているかまたは外部においてＰＯＣ１００またはポータブルコンピューティングデバイス４６６と通信している）センサからＰＯＣ１００のコントローラ４００および／またはポータブルコンピューティングデバイス４６６によって収集され得る。収集された生理学的データは、生理学的パラメータ（例えば、呼吸速度、吸気時間、咳嗽速度、酸素飽和、活動レベル、肺活量、および呼気終末二酸化炭素濃度、心拍数、睡眠の質、無呼吸／低呼吸指数）の生成のために分析され得る。
２．動作データ：動作データは、ＰＯＣの動作についてのデータであり、上記したように内部センサからＰＯＣ１００によって収集され得る。収集された動作データは、動作パラメータ（例えば、各流量設定における使用時間、治療セッション時における「自動パルス」ボーラス送達の比率）の生成のために分析され得る。
１．生理学的データ：生理学的データは、ユーザからの生理学的データであり、上記したように（ＰＯＣ１００内に内蔵されているかまたは外部においてＰＯＣ１００またはポータブルコンピューティングデバイス４６６と通信している）センサからＰＯＣ１００のコントローラ４００および／またはポータブルコンピューティングデバイス４６６によって収集され得る。収集された生理学的データは、生理学的パラメータ（例えば、呼吸速度、吸気時間、咳嗽速度、酸素飽和、活動レベル、肺活量、および呼気終末二酸化炭素濃度、心拍数、睡眠の質、無呼吸／低呼吸指数）の生成のために分析され得る。
２．動作データ：動作データは、ＰＯＣの動作についてのデータであり、上記したように内部センサからＰＯＣ１００によって収集され得る。収集された動作データは、動作パラメータ（例えば、各流量設定における使用時間、治療セッション時における「自動パルス」ボーラス送達の比率）の生成のために分析され得る。
【0152】
健康スコアに貢献するデータ形式は、ユーザによって異なり得、特定のユーザにおいてユーザの疾患の病態の変化と共に経時的に変化し得る。貢献するデータ形式は、ＰＯＣ１００および／またはポータブルコンピューティングデバイス４６６によって収集された全ての形式のデータから、特定のユーザについて特定の時間において機械学習エンジン４８０によって決定され得る。いくつかの実装形態において、機械学習エンジン４８０は、以下により詳細に述べるように、ユーザおよび時間に対して貢献するデータ形式を（ユーザ１０００と同じクラス中のユーザのウェルビーイングにおいて最も有意であるデータ形式となるように）選択する。本文脈において、「クラス」とは、１つ以上のクラス定義詳細（例えば、年齢、性別、ＢＭＩ、呼吸器疾患の病態、併存疾患および呼吸器疾患の進捗）に基づいたユーザ母集団の一部を指す。ＭＬ結果を決定する際の計算効率は、患者母集団のＣＯＰＤ状態の低下または向上を最良に示すデータセット（例えば、ＳＰＯ２、脈拍数、睡眠の質、呼吸速度、日中の眠気、年齢、性別、ＢＭＩ、併存疾患、呼吸障害）の選択を通じて向上し得る。特定の形式のデータのみを選択することにより、対応する重量を含む各形式のデータと比較して、健康スコアの計算効率の向上が可能になる。
【0153】
上記したように、ステップ３０１０において取り出された機械学習結果は、各貢献するデータ形式に対してベースラインを含み得る。このような実装形態において、ベースラインは、各データ形式の貢献の計算のために、ステップ３０３０－ｉにおいて用いられる。これらのベースラインは、ウェルビーイングにとって有益である貢献するデータ形式の値を主に示す。これらのベースラインは、ユーザによってかつ経時的に異なり得、特定のユーザについて特定の時間において機械学習エンジン４８０によって決定され得る。いくつかの実装形態において、以下により詳細に述べるように、機械学習エンジン４８０は、特定のユーザおよび時間について各貢献するデータ形式のためにベースラインを決定し、当該ユーザについて貢献するデータ形式を選択する。
【0154】
１つの実装形態において、ベースラインは、貢献するデータ形式のサマリーパラメータ値の「ウェルビーイング分布」を示す。サマリーパラメータ値におけるウェルビーイング分布の値は、当該値におけるサマリーパラメータがユーザウェルビーイングに貢献する度合いによって設定される。このような分布の一例として、平均および標準偏差によって特徴付けられ得る通常の分布がある。この平均は、サマリーパラメータの最も有益値であり得、標準偏差は、サマリーパラメータがウェルビーイングに対して有意な貢献をする平均のいずれかの側の範囲を示し得る。次に、所与のサマリーパラメータ値の貢献は、サマリーパラメータ値におけるウェルビーイング分布の値として単純に計算され、１～１０の値などの共通する数字目盛りへマップされる。例えば、ウェルビーイング分布が通常の分布であり、サマリーパラメータ値が通常の分布の平均と等しい場合、貢献は、０．４を標準偏差によって除算した（１を上限とする）値であり、共通する数字目盛りへマップされる。
【0155】
貢献するデータ形式およびベースラインと同様に、ステップ３０４０において用いられる重み付けｗｉは、ユーザおよび時間に特有であり得、特定のユーザおよび時間について機械学習エンジン４８０によって決定され得る。いくつかの実装形態において、以下により詳細に述べるように、機械学習エンジン４８０は、特定のユーザおよび時間について各貢献するデータ形式に対する重み付けを決定し、ユーザに対して貢献するデータ形式を選択し、これらの貢献するデータ形式に対するベースラインを決定する。
【0156】
上記したように、いくつかの実装形態において、機械学習エンジン４８０は、ユーザに対して貢献するデータ形式を選択し得、貢献するデータ形式に対するベースラインを決定し、貢献するデータ形式の重み付けを健康スコアの計算において用いられるものとして決定する。機械学習エンジンは、接続型酸素治療システム４５０Ａに属するＰＯＣユーザシステムの母集団からの生理学的および動作データの分析と、データベース４８４中に保存されたデータ分析エンジン４７２からの健康データ分析結果とに基づいて、これらのタスクを行い得る。機械学習エンジン４８０は、自身にとって利用可能なデータ形式全てを分析して、各データ形式および各所定の時間窓についてサマリーパラメータ値を決定し得る。次に、機械学習エンジン４８０は、機械学習アルゴリズムを実行して、高ウェルビーイング（例えば、上記したようにポータブルコンピューティングデバイス４６６を通じて得られたウェルビーイングについてＰＲＯによって測定されたもの）と相関するサマリーパラメータを学習し得る。次に、選択されたサマリーパラメータの重み付けは、これらのサマリーパラメータと患者から報告された高ウェルビーイングの結果との相関の相対的サイズに対応し得る。選択されたサマリーパラメータのベースラインは、選択されたサマリーパラメータのうち患者から報告された高ウェルビーイングとの相関が最も高い値（単数または複数）と、サマリーパラメータがこれらの値周辺において変化する際の当該相関の変化の度合いとに対応し得る。上記したように、選択されたサマリーパラメータのベースラインは、当該サマリーパラメータのウェルビーイング分布であり得る。機械学習エンジン４８０から、分析結果がサーバ４６０へ送信される。
【0157】
このような機械学習アルゴリズムは、ウェルビーイングの決定において異なるデータ形式間の相互依存がほとんど無い（すなわち、異なるデータ形式によるウェルビーイングへの貢献が相互に独立している）実装形態に適している。しかし、いくつかの実装形態において、ウェルビーイングに対する貢献において、異なるデータ形式間の相互依存が有意である場合がある。例えば、流量設定が最高であるときに使用時間が通常よりも長い場合、ウェルビーイングの低下を単独で示し得る。しかし、このような使用が通常よりも高いレベルの活性と同時に発生した場合、このような使用は、ウェルビーイング向上を示し得る。異なるデータ形式のウェルビーイング貢献間の有意の相互依存が、より高度な機械学習アルゴリズムによって学習され得る。一例において、機械学習アルゴリズムは、患者から報告されたウェルビーイング結果に基づいてニューラルネットワークを訓練するように構成され得る。ニューラルネットワークは、出力決定の際におけるこのような入力間の相互依存の特定およびキャプチャに適している。本例において、機械学習結果は、訓練されたニューラルネットワークの特性である：すなわち、ウェルビーイングに対して有意に貢献するデータ形式、各ノードにおける活性化機能、およびノード間接続の重み付け。このような実装形態において、ポータブルコンピューティングデバイス４６６またはコントローラ４００は、方法３０００のステップ３０４０におけるサマリーパラメータからの健康スコアの計算において活性化機能および重み付けを直接適用するため、ステップ３０３０－ｉにおいて個々の貢献を計算する必要は無い。
【0158】
いくつかの実装形態において、機械学習分析および結果は、全てのクラスのユーザにわたって均一であり得る。いくつかの実装形態において、機械学習分析は、異なるクラスのユーザにセグメント化され得、これにより、結果が異なるクラスのユーザに特有のものとなる。
【0159】
いくつかの実装形態において、機械学習結果は、永久に静的であり得る。このような場合、機械学習結果は、ポータブルコンピューティングデバイス４６６またはコントローラ４００による（例えばａｐｐ４８２またはＰＯＣ１００の登録における）保存対象として、サーバ４６０によって１回だけ送信され得る。結果が異なるクラスのユーザにセグメント化される実装形態において、サーバ４６０は、ポータブルコンピューティングデバイス４６６またはコントローラ４００からのユーザのクラス定義詳細の受信に応答して、適切なクラスのユーザと、送信対象としての対応する機械学習結果とを選択し得る。
【0160】
他の実装形態において、機械学習結果は、データベース４８４によるデータ蓄積が増大すると共に経時的に変化し得る。このような場合、機械学習結果は、方法３０００のステップ３０１０においてサーバ４６０からポータブルコンピューティングデバイス４６６またはコントローラ４００へリアルタイムで送信され得る。結果が異なるクラスのユーザにセグメント化される実装形態において、サーバ４６０は、ポータブルコンピューティングデバイス４６６またはコントローラ４００からのユーザの現在のクラス定義詳細の受信に応答して、適切なクラスのユーザおよび対応する機械学習結果を今回は送信対象として選択し得る。
【0161】
図５は、機械学習アルゴリズム５０００の役割を示すブロック図である。図５において、機械学習アルゴリズム５０００は、特定のユーザ１０００を含むクラスのユーザから多様な形式の入力データとしてとる。機械学習アルゴリズム５０００は、図２の接続型酸素治療システム４５０Ａ中の機械学習エンジン４８０によって実行され得る。基準入力として、機械学習アルゴリズム５０００は、クラスからのＰＲＯをウェルビーイングのインジケータとして用いる。次に、機械学習アルゴリズムから生成された結果は、ユーザの健康スコアおよびユーザ１０００と関連付けられたデータ形式の計算のために健康スコア計算アルゴリズム５０１０によって用いられる。１つの実装形態において、健康スコア計算アルゴリズムは、方法３０００である。アルゴリズム５０１０は、ユーザ１０００のＰＲＯも健康スコアの計算に用いられる入力データ形式として用い得る。
【0162】
健康スコアは、ステップ３０５０においてユーザに対して、ポータブルコンピューティングデバイス４６６のディスプレイ上において実行される患者参与ａｐｐ４８２のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）の一部として表示され得る。図４Ａおよび図４Ｂは、ステップ３０５０の実行後にポータブルコンピューティングデバイス４６６として機能するスマートフォンの２つの例示的画面４０００および４０５０を含む。画面４０００は、ＰＯＣ１００についての一定の動作情報を上側セクション４０１０内に含む（例えば、残りの電池寿命（１時間４分）および現在の流量設定（設定３））。中間セクション４０２０は、健康スコアの値のカレンダー表示を含み、これらの値はそれぞれ、単一の日を（１週間として表示されている）最近の期間にわたって示す。下側セクション４０３０は、単一の日の健康スコアの数値表示（現在は火曜日のものとして表示されている）と、表示されている最近の期間にわたる平均健康スコアとを含む。ユーザは、下側セクション４０３０内の選択された日上の健康スコアを視認するために、最近の期間カレンダー表示から異なる日の選択を（例えば、タッチスクリーンに触れることによって）行い得る。画面４０５０は、上側領域４０６０において現在の健康スコア（画面４０５０内において３３％）を環状のグラフィカル表示として現在の健康スコアの数値表示と共に表示している点を除いて、画面４０００に類似する。
【0163】
異なる時間分解能の計算および表示が企図される。例えば、健康スコアの各値は、１～２週間分のデータを示し得、健康スコアが表示される最近の期間は、数ヶ月であり得る。
【0164】
あるいは、健康スコアは、ステップ３０５０において酸素濃縮器１００のコントロールパネル６００上のディスプレイ（図示せず）上にユーザへ表示され得る。
【0165】
健康スコアは、任意選択的にポータブルコンピューティングデバイス４６６またはコントローラ４００からネットワーク４７０を介して（健康管理エンティティまたはヘルスケアプロバイダと関連付けられた）パーソナルコンピューティングデバイス４６４へ送信してもよい。これにより、このようなエンティティが現在の現状および多数のユーザの履歴をクライアントプログラム（例えば、パーソナルコンピューティングデバイス４６４上において実行されるブラウザ）を通じてひと目で簡便に確認することが可能になる。健康スコアを、任意選択的にポータブルコンピューティングデバイス４６６またはコントローラ４００からネットワーク４７０を介して介護者またはユーザの愛する人のパーソナルコンピューティングデバイス（例えば、スマートフォン）上において実行されるａｐｐへ送信してもよい。よって、健康スコアの表示は、ＰＯＣユーザおよび／またはユーザの介護者がユーザの健康の状態と、ＰＯＣ１００の使用によりユーザの感じ方が向上しておりかつユーザのウェルビーイングが向上しているかとについて理解するための単純なビューを提供することである。
【0166】
個々の健康スコアは、特定のユーザについての健康スコアの期間にわたる向上の提供のための、酸素出力を調節するためにＰＯＣのコントローラ４００によって実行されるアルゴリズムへの入力でもあり得る。このようなアルゴリズムにより、特定の健康スコアまたは健康スコアの経時的変化に基づいて、酸素出力の異なる調節が決定され得る。例えば、個人の健康スコアの経時的進展に基づいて、コントローラ４００がＯ２の低下が特定した場合、アルゴリズムは、ＰＯＣのコントローラ４００により酸素送達を増加させて、個人の健康スコアを増加させ得る。
【0167】
さらに、臨床医などの介護者に対し、健康スコアに基づいた診断が提供され得る。例えば、慢性閉塞性肺疾患（例えば、慢性気管支炎、肺気腫、および関連肺疾病）が、特定の健康スコアと相関付けられ得る。その結果、自動化された診断に繋がり得る。あるいは、介護者に対し、疾患診断の支援のために健康スコアおよび相関が提供され得る。
【0168】
本明細書中において用いられる用語は、特定の実施形態のみを記述する目的のためのものであり、本発明を制限することを意図していない。本明細書中において用いられるように、単数形（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈から明らかにそうでないことが示されない限り、複数形も含む。さらに、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ、ｈａｓ、ｗｉｔｈ）」という用語またはこれらの変化形が詳細な説明および／または特許請求の範囲において用いられる範囲内において、これらの用語は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語と同様の意味を含むことが意図される。
【0169】
他に定義無き限り、本明細書中において用いられる全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、当業者が共通して理解する用語と同じ意味を有する。さらに、共通して使用されている辞書などに定義されている用語は、関連分野の文脈中の意味と一貫する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書中に明示されていない限り、理想化されたかまたは過度に形式的な意味のものとして解釈されない。
【0170】
本発明の多様な実施形態について上述してきたが、これらの実施形態はひとえに例示目的のために提示したものであり、制限的なものではないことが理解されるべきである。本発明について１つ以上の実装形態について例示および記載してきたが、当業者であれば、本明細書および添付図面を読んで理解すれば、相当する変更例および改変例を想起する。加えて、本発明の特定の特徴がいくつかの実装形態のうち１つのみについて開示した場合があるが、このような特徴は、任意の所与のまたは特定の用途において所望されかつ有利であり得るものとして、その他の実装形態の１つ以上の他の特徴と組み合わされ得る。よって、本発明の広さおよび範囲は、上記記載の実施形態のうちいずれかによって制限されるべきではない。すなわち、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその相当物に従って規定されるべきである。
【符号の説明】
【0171】
酸素濃縮器 １００
入口 １０１
入口 １０５
アキュムレータ １０６
アキュムレータ圧力センサ １０７
入口マフラー １０８
入口弁 １２２
弁 １２４
フィルタ １２９
出口 １３０
出口弁 １３２
マフラー １３３
出口弁 １３４
ばねバッフル １３９
チェック弁 １４２
チェック弁 １４４
流れ制限器 １５１
弁 １５２
流れ制限器 １５３
弁 １５４
流れ制限器 １５５
供給弁 １６０
膨張チャンバ １６２
超音波センサ １６５
放出体 １６６
受信器 １６８
ハウジング １７０
ファン １７２
出口 １７３
出口ポート １７４
流れ制限器 １７５
電力供給部 １８０
流量センサ １８５
フィルタ １８７
コネクタ １９０
送達導管 １９２
圧力センサ １９４
鼻カニューレ気道送達デバイス １９６
マウスピース １９８
圧縮システム ２００
速度センサ ２０１
コンプレッサ ２１０
コンプレッサ出口 ２１２
モータ ２２０
外部回転電機子 ２３０
空気移送デバイス ２４０
コンプレッサ出口導管 ２５０
キャニスタシステム ３００
キャニスタ ３０２
キャニスタ ３０４
空気入口 ３０６
ハウジング構成要素 ３１０
ベース ３１５
弁座 ３２２
開口部 ３２３
弁座 ３２４
出口 ３２５
排気ガス ３２７
入口導管 ３３０
弁座 ３３２
アパチャ ３３７
導管 ３４２
導管 ３４４
導管 ３４６
開口部 ３７５
コントローラ ４００
プロセッサ ４１０
メモリ ４２０
セルラー無線モジュール ４３０
ＧＰＳ受信器 ４３４
センサ ４３６
外部センサ ４３８
短範囲無線モジュール ４４０
酸素治療システム ４５０
酸素治療システム ４５０Ａ
サーバ ４６０
パーソナルコンピューティングデバイス ４６４
モバイルコンピューティングデバイス ４６６
ネットワーク ４７０
健康データ分析エンジン ４７２
機械学習エンジン ４８０
患者参与ａｐｐ ４８２
データベース ４８４
環境データベース ４８６
ユーザシステム ４９０
ユーザシステム ４９２
ユーザシステム ４９４
ハウジング構成要素 ５１０
導管 ５３０
導管 ５３２
導管 ５３４
開口部 ５４２
開口部 ５４４
弁座 ５５２
弁座 ５５４
コントロールパネル ６００
入力ポート ６０５
電源ボタン ６１０
流量設定ボタン ６２０
流量設定ボタン ６２２
ボタン ６２４
ボタン ６２６
ボタン ６３０
ボタン ６３５
高度ボタン ６４０
電池チェックボタン ６５０
ＬＥＤ ６５５
ユーザ １０００
方法 ３０００
ステップ ３０１０
ステップ ３０２０－ｉ
ステップ ３０３０－ｉ
ステップ ３０４０
ステップ ３０５０
画面 ４０００
上側セクション ４０１０
中間セクション ４０２０
セクション ４０３０
画面 ４０５０
上側領域 ４０６０
機械学習アルゴリズム ５０００
健康スコア計算アルゴリズム ５０１０
入口 １０１
入口 １０５
アキュムレータ １０６
アキュムレータ圧力センサ １０７
入口マフラー １０８
入口弁 １２２
弁 １２４
フィルタ １２９
出口 １３０
出口弁 １３２
マフラー １３３
出口弁 １３４
ばねバッフル １３９
チェック弁 １４２
チェック弁 １４４
流れ制限器 １５１
弁 １５２
流れ制限器 １５３
弁 １５４
流れ制限器 １５５
供給弁 １６０
膨張チャンバ １６２
超音波センサ １６５
放出体 １６６
受信器 １６８
ハウジング １７０
ファン １７２
出口 １７３
出口ポート １７４
流れ制限器 １７５
電力供給部 １８０
流量センサ １８５
フィルタ １８７
コネクタ １９０
送達導管 １９２
圧力センサ １９４
鼻カニューレ気道送達デバイス １９６
マウスピース １９８
圧縮システム ２００
速度センサ ２０１
コンプレッサ ２１０
コンプレッサ出口 ２１２
モータ ２２０
外部回転電機子 ２３０
空気移送デバイス ２４０
コンプレッサ出口導管 ２５０
キャニスタシステム ３００
キャニスタ ３０２
キャニスタ ３０４
空気入口 ３０６
ハウジング構成要素 ３１０
ベース ３１５
弁座 ３２２
開口部 ３２３
弁座 ３２４
出口 ３２５
排気ガス ３２７
入口導管 ３３０
弁座 ３３２
アパチャ ３３７
導管 ３４２
導管 ３４４
導管 ３４６
開口部 ３７５
コントローラ ４００
プロセッサ ４１０
メモリ ４２０
セルラー無線モジュール ４３０
ＧＰＳ受信器 ４３４
センサ ４３６
外部センサ ４３８
短範囲無線モジュール ４４０
酸素治療システム ４５０
酸素治療システム ４５０Ａ
サーバ ４６０
パーソナルコンピューティングデバイス ４６４
モバイルコンピューティングデバイス ４６６
ネットワーク ４７０
健康データ分析エンジン ４７２
機械学習エンジン ４８０
患者参与ａｐｐ ４８２
データベース ４８４
環境データベース ４８６
ユーザシステム ４９０
ユーザシステム ４９２
ユーザシステム ４９４
ハウジング構成要素 ５１０
導管 ５３０
導管 ５３２
導管 ５３４
開口部 ５４２
開口部 ５４４
弁座 ５５２
弁座 ５５４
コントロールパネル ６００
入力ポート ６０５
電源ボタン ６１０
流量設定ボタン ６２０
流量設定ボタン ６２２
ボタン ６２４
ボタン ６２６
ボタン ６３０
ボタン ６３５
高度ボタン ６４０
電池チェックボタン ６５０
ＬＥＤ ６５５
ユーザ １０００
方法 ３０００
ステップ ３０１０
ステップ ３０２０－ｉ
ステップ ３０３０－ｉ
ステップ ３０４０
ステップ ３０５０
画面 ４０００
上側セクション ４０１０
中間セクション ４０２０
セクション ４０３０
画面 ４０５０
上側領域 ４０６０
機械学習アルゴリズム ５０００
健康スコア計算アルゴリズム ５０１０
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図1H】
【図1I】
【図1J】
【図1K】
【図1L】
【図1M】
【図1N】
【図1O】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【国際調査報告】