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(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】2025-01-24
(54)【発明の名称】濃縮酸素を発生させるためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
A61M 16/10 20060101AFI20250117BHJP
【ＦＩ】
A61M16/10 B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024540651
(86)(22)【出願日】2023-01-03
(85)【翻訳文提出日】2024-09-02
(86)【国際出願番号】 US2023060051
(87)【国際公開番号】W WO2023133383
(87)【国際公開日】2023-07-13
(31)【優先権主張番号】63/266,403
(32)【優先日】2022-01-04
(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】513285561
【氏名又は名称】ベンテック ライフ システムズ， インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】ブルケール， ローラン
(72)【発明者】
【氏名】チャップマン， アンドリュー アール．
(72)【発明者】
【氏名】ガウ， シャン イー．
(72)【発明者】
【氏名】スミス， アダム
(57)【要約】
本技術は、療法目的のための濃縮酸素を発生させるためのシステムおよび方法を対象とする。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるシステムは、酸素のパルスおよび／または酸素の連続流動を患者に提供し得る、酸素アセンブリを含む。酸素アセンブリは、メディアベッドを通して流動する周囲空気から窒素を除去すること等によって、周囲空気から濃縮酸素を発生させるように構成される、１つまたはそれを上回るメディアまたは吸着ベッドを含むことができる。１つまたはそれを上回るメディアベッドは、ユーザによるメディアベッドの交換を促進するために、本システムから除去されることができる。本明細書に説明される酸素アセンブリおよびメディアベッドはまた、酸素発生プロセスおよび／または酸素発生システムの動作を改良することが予期される、種々の付加的特徴を含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
統合された酸素生産を伴う人工呼吸器システムであって、前記人工呼吸器システムは、筐体と、
前記筐体の外部から空気を受容するように構成される前記筐体内の１つまたはそれを上回る空気取入口と、
前記筐体内に位置付けられ、呼吸の吸気段階の間に前記受容された空気を人工呼吸送達回路に提供するように構成される人工呼吸アセンブリと、
前記筐体内に位置付けられ、前記呼吸の吸気段階の間に濃縮酸素を酸素送達回路に提供するように構成される酸素アセンブリであって、前記酸素アセンブリは、
吸着ベッドアセンブリであって、
前記受容された空気から前記濃縮酸素を発生させるように構成される吸着ベッドと、
前記吸着ベッドの端部部分に結合される統合パネルと
を有し、
前記吸着ベッドアセンブリは、ユーザによって前記筐体から除去可能であり、前記吸着ベッドアセンブリが、前記筐体内に位置付けられると、前記統合パネルは、前記筐体の外部表面の一部を形成する、吸着ベッドアセンブリ
を含む、酸素アセンブリと
を備える、人工呼吸器システム。
【請求項2】
前記吸着ベッドアセンブリはさらに、前記統合パネルを前記筐体に解放可能に結合するように構成される取付機構を備える、請求項１に記載の人工呼吸器システム。
【請求項3】
前記取付機構は、前記統合パネルに枢動的に結合されるラッチング部材を含み、前記ラッチング部材は、前記統合パネルが前記筐体に係止される第１の位置と、前記統合パネルが前記筐体から係止解除される第２の位置との間で枢動可能に移動可能である、請求項２に記載の人工呼吸器システム。
【請求項4】
前記取付機構は、（ｉ）係止位置と係止解除位置との間で回転可能な鍵穴と、（ｉｉ）係止位置と係止解除位置との間で移動可能なワイヤベイルとを含み、前記取付機構は、前記筐体から前記吸着ベッドアセンブリを係脱させるために、前記鍵穴および前記ワイヤベイルが両方とも、前記係止解除位置になければならないように構成される、請求項２に記載の人工呼吸器システム。
【請求項5】
前記吸着ベッドアセンブリは、前記受容された空気を受容するように構成される１つまたはそれを上回る第１の空気流ポートを有する第１の端部部分と、前記濃縮酸素を出力するように構成される１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートを有する第２の端部部分とを含む、請求項１に記載の人工呼吸器システム。
【請求項6】
前記統合パネルは、前記１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートを含む、請求項５に記載の人工呼吸器システム。
【請求項7】
前記統合パネルはさらに、前記吸着ベッドおよび前記１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートを流体的に結合する流体移送エリアを含む、請求項６に記載の人工呼吸器システム。
【請求項8】
前記１つまたはそれを上回る第１の空気流ポートは、対応する１つまたはそれを上回る第１の空気流軸を有し、前記１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートは、１つまたはそれを上回る対応する第２の空気流軸を有し、前記１つまたはそれを上回る第１の空気流軸は、前記１つまたはそれを上回る第２の空気流軸に平行である、請求項５に記載の人工呼吸器システム。
【請求項9】
前記１つまたはそれを上回る第１の空気流ポートは、対応する１つまたはそれを上回る第１の空気流軸を有し、前記１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートは、１つまたはそれを上回る対応する第２の空気流軸を有し、前記１つまたはそれを上回る第１の空気流軸は、前記１つまたはそれを上回る第２の空気流軸に略垂直である、請求項５に記載の人工呼吸器システム。
【請求項10】
吸着ベッドであって、前記吸着ベッドの内部を画定する筐体であって、前記吸着ベッドの内部は、前記吸着ベッドの内側寸法を画定する、筐体と、
前記筐体内に位置付けられる伸長螺旋挿入部であって、前記伸長螺旋挿入部は、前記吸着ベッドの内側寸法とほぼ同一である外側寸法を有する、伸長螺旋挿入部と
を備え、
前記螺旋挿入部は、前記内部を通した第１の流路および前記内部を通した前記第１の流路と異なる第２の流路を画定し、前記第１の流路および前記第２の流路は、それらの個別の長さの実質的部分に沿って流体的に隔離される、吸着ベッド。
【請求項11】
前記第１の流路は、第１の長さを有し、前記第２の流路は、第２の長さを有し、前記吸着ベッドは、第３の長さを有し、前記第３の長さは、前記第１の長さおよび前記第２の長さ未満である、請求項１０に記載の吸着ベッド。
【請求項12】
前記第１の長さは、前記第２の長さとほぼ同一である、請求項１１に記載の吸着ベッド。
【請求項13】
内側寸法は、前記吸着ベッドの内径であり、前記外側寸法は、前記螺旋挿入部の外径である、請求項１０に記載の吸着ベッド。
【請求項14】
前記螺旋挿入部は、一定のピッチを有する、請求項１０に記載の吸着ベッド。
【請求項15】
前記螺旋挿入部は、前記螺旋挿入部の縦方向軸に沿って変化する可変ピッチを有する、請求項１０に記載の吸着ベッド。
【請求項16】
前記可変ピッチは、空気を受容するように構成される前記吸着ベッドの第１の端部に近接する第１のピッチと、前記第１の端部と反対にあり、濃縮酸素を出力するように構成される前記吸着ベッドの第２の端部に近接する第２のピッチとを含み、前記第２のピッチは、前記第１のピッチを上回る、請求項１５に記載の吸着ベッド。
【請求項17】
前記第１の流路の端部領域は、前記第１の流路および前記第２の流路が、流体的に直列に結合されるように、前記第２の流路の端部領域に流体的に結合される、請求項１０に記載の吸着ベッド。
【請求項18】
前記第１の流路と前記第２の流路との間に位置付けられる弁をさらに備え、前記弁は、（ｉ）前記弁が、ガスが前記第１の流路と前記第２の流路との間で流動することを防止しない第１の構成と、（ｉｉ）前記弁が、ガスが前記第１の流路と前記第２の流路との間で流動することを実質的に防止する第２の構成との間で移行可能である、請求項１７に記載の吸着ベッド。
【請求項19】
吸着ベッドであって、前記吸着ベッドの内部を画定する筐体であって、前記内部は、第１の流路と、第２の流路とを含む、筐体と、
前記第１の流路と前記第２の流路との間に位置付けられる弁であって、前記弁は、（ｉ）前記第１の流路および前記第２の流路が流体的に接続される第１の構成と、（ｉｉ）前記第１の流路および前記第２の流路が流体的に隔離される第２の構成との間で移行可能である、弁と
を備え、
前記弁は、酸素発生サイクルの吸着段階の間に前記第１の構成に、および前記酸素発生サイクルの脱着段階の間に前記第２の構成にあるように構成される、吸着ベッド。
【請求項20】
前記第１の流路は、第１の長さを有し、前記第２の流路は、第２の長さを有し、前記吸着ベッドは、第３の長さを有し、前記第１の長さおよび前記第２の長さの和は、前記第３の長さを上回る、請求項１９に記載の吸着ベッド。
【請求項21】
前記吸着ベッドは、前記弁が前記第１の構成にあるとき、第１の縦横比を、および前記弁が前記第２の構成にあるとき、前記第１の縦横比未満の第２の縦横比を有する、請求項１９に記載の吸着ベッド。
【請求項22】
吸着ベッドであって、筐体と、
前記筐体内にあり、デシカント材料を含有するように構成されるデシカント材料部分と、
前記筐体内にあり、窒素吸着剤材料を含有するように構成される窒素吸着剤材料部分と、
前記デシカント材料部分と前記窒素吸着剤材料部分との間で前記筐体内に位置付けられる弁であって、前記弁は、前記デシカント材料部分が前記窒素吸着剤材料部分に流体的に結合される第１の構成と、前記デシカント材料部分が前記窒素吸着剤材料部分から流体的に隔離される第２の構成との間で移行可能である、弁と
を備える、吸着ベッド。
【請求項23】
弁は、前記吸着ベッドが使用されているとき、前記第１の構成に、および前記吸着ベッドが使用されていないとき、前記第２の構成にあるように構成される、請求項２２に記載の吸着ベッド。
【請求項24】
前記弁が、前記第２の構成にあるとき、前記弁は、前記デシカント材料部分内に捕捉された水分が、前記窒素吸着剤材料部分の中に移動することを防止するように構成される、請求項２２に記載の吸着ベッド。
【請求項25】
吸着ベッドであって、筐体であって、前記筐体は、第１の端部と、前記第１の端部と反対の第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する内部とを有する、筐体と、
前記第１の端部における１つまたはそれを上回る第１の開口と、
前記第２の端部における１つまたはそれを上回る第２の開口と、
前記第２の端部に位置付けられる弁であって、前記弁は、（ｉ）前記弁が前記１つまたはそれを上回る第２の開口を通して第１の流体抵抗を提供する第１の構成と、（ｉｉ）前記弁が前記１つまたはそれを上回る第２の開口を通して第２の流体抵抗を提供する第２の構成との間で移行可能であり、前記第２の流体抵抗は、前記第１の流体抵抗未満である、弁と
を備え、
前記弁は、酸素発生サイクルの吸着段階の間に、ガスが前記第１の端部から前記第２の端部に向かって流動するとき、前記第１の構成に、および前記酸素発生サイクルの脱着段階の間に、ガスが前記第２の端部から前記第１の端部に向かって流動するとき、前記第２の構成にあるように構成される、吸着ベッド。
【請求項26】
前記第２の構成では、前記弁は、前記第２の端部を通して流動する前記流体の少なくとも一部を前記内部の少なくとも側壁に向かって再指向する、請求項２５に記載の吸着ベッド。
【請求項27】
前記内部は、前記弁が前記第１の構成にあるとき、第１の圧力を、および前記弁が前記第２の構成にあるとき、前記第１の圧力未満の第２の圧力を有する、請求項２５に記載の吸着ベッド。
【請求項28】
吸着ベッドであって、窒素吸着剤材料を格納するように構成される内部と、
前記吸着ベッドの端部部分に位置付けられるシールアセンブリであって、前記シールアセンブリは、
少なくとも部分的に、前記シールアセンブリの外周の周囲に延在する第１のシール要素と、
少なくとも部分的に、前記シールアセンブリの外周の周囲に延在する第２のシール要素と、
前記第１のシール要素と前記第２のシール要素との間に画定され、少なくとも部分的に、前記シールアセンブリの外周の周囲に延在する流体チャネルと、
前記内部および前記流体チャネルを流体的に結合する１つまたはそれを上回る流路と
を含む、シールアセンブリと
を備え、
前記吸着ベッドは、濃縮酸素を発生させるためのシステム内の対応する筐体の中に挿入されるように構成され、前記吸着ベッドは、前記システムの対応する筐体の中に挿入されると、前記流体チャネルが、前記筐体内の１つまたはそれを上回るポートと整合するように構成される、吸着ベッド。
【請求項29】
吸着ベッドであって、第１の端部部分と第２の端部部分との間に延在し、窒素吸着剤材料を格納するように構成される内部を有する円筒形筐体
を備え、
前記吸着ベッドは、前記第２の端部部分に近接するテーパ状部分を含み、
前記内部の内側寸法は、前記テーパ状部分に沿って減少し、前記円筒形筐体の外側寸法は、前記テーパ状部分に沿って実質的に同一のままである、吸着ベッド。
【請求項30】
前記円筒形筐体は、前記テーパ状部分を含む、請求項２９に記載の吸着ベッド。
【請求項31】
前記吸着ベッドは、テーパ状部分挿入部を含み、前記テーパ状部分挿入部は、前記円筒形筐体の内部内に位置付けられ、前記テーパ状部分を画定する、請求項２９に記載の吸着ベッド。
【請求項32】
前記テーパ状部分は、線形テーパリングを有する、請求項２９に記載の吸着ベッド。
【請求項33】
前記テーパ状部分は、凸状テーパリングを有する、請求項２９に記載の吸着ベッド。
【請求項34】
前記テーパ状部分は、凹状テーパリングを有する、請求項２９に記載の吸着ベッド。
【請求項35】
前記内側寸法は、内径である、請求項２９に記載の吸着ベッド。
【請求項36】
前記内径は、前記テーパ状部分の第１の端部における第１の内径から前記テーパ状部分の第２の端部における第２の内径まで減少する、請求項３５に記載の吸着ベッド。
【請求項37】
前記第１の内径は、約１．２５インチ～２．２５インチであり、前記第２の内径は、約０．２５インチ～約１．２５インチである、請求項３６に記載の吸着ベッド。
【請求項38】
前記第１の内径と前記第２の内径との間の比は、約５：１～１．５：１である、請求項３６に記載の吸着ベッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本願は、その開示が、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０２２年１月４日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＥＤ ＯＸＹＧＥＮ」と題された、米国仮特許出願第６３／２６６，４０３号の優先権を主張する。
本願は、その開示が、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０２２年１月４日に出願され、「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＣＯＮＣＥＮＴＲＡＴＥＤ ＯＸＹＧＥＮ」と題された、米国仮特許出願第６３／２６６，４０３号の優先権を主張する。
【0002】
本技術は、概して、療法的使用のための濃縮酸素を発生させるためのシステムおよび方法を対象とする。
【背景技術】
【0003】
濃縮酸素は、多種多様な患者における多種多様な医学的条件を治療するために使用される。例えば、一部の患者は、自宅にいる間に酸素療法を要求し得、一部の患者は、歩行する間に酸素療法を要求し得る等である。これらおよび他の患者は、多くの場合、ポータブル酸素濃縮器を使用する。そのような酸素濃縮器は、それらが、周囲空気から濃縮酸素を発生させることができ、したがって、外部（例えば、高圧）酸素供給源に接続される必要がないため、便宜的である。しかしながら、従来の酸素濃縮器は、限定された寿命、高い電力要件、および他の非効率性を示し得る。故に、濃縮酸素を発生させるための改良されたシステムに関する必要性が、存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
詳細な説明
本技術は、療法目的のための濃縮酸素を発生させるためのシステムおよび方法を対象とする。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるシステムは、酸素のパルスおよび／または酸素の連続流動を患者に提供し得る、酸素アセンブリを含む。酸素アセンブリは、メディアベッドを通して流動する周囲空気から窒素を除去すること等によって、周囲空気から濃縮酸素を発生させるように構成される、１つまたはそれを上回るメディアまたは吸着ベッドを含むことができる。本明細書により詳細に説明されるように、いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回るメディアベッドは、ユーザによるメディアベッドの交換を促進するために、本システムから除去されることができる。本明細書に説明される酸素アセンブリおよびメディアベッドはまた、酸素発生プロセスおよび／または酸素発生システムの動作を改良することが予期される、種々の付加的特徴を含むことができる。例えば、本明細書に説明されるシステムは、増加された効率、増加された酸素出力、より一貫した酸素出力、増加された寿命、減少された電力要件、または他の利点のうちの１つまたはそれを上回るものを示し得る。故に、本デバイス、方法、および使用のさらなる側面および利点が、実施例としてのみ与えられる、続く説明から明白となるであろう。
本技術は、療法目的のための濃縮酸素を発生させるためのシステムおよび方法を対象とする。例えば、いくつかの実施形態では、本明細書に説明されるシステムは、酸素のパルスおよび／または酸素の連続流動を患者に提供し得る、酸素アセンブリを含む。酸素アセンブリは、メディアベッドを通して流動する周囲空気から窒素を除去すること等によって、周囲空気から濃縮酸素を発生させるように構成される、１つまたはそれを上回るメディアまたは吸着ベッドを含むことができる。本明細書により詳細に説明されるように、いくつかの実施形態では、１つまたはそれを上回るメディアベッドは、ユーザによるメディアベッドの交換を促進するために、本システムから除去されることができる。本明細書に説明される酸素アセンブリおよびメディアベッドはまた、酸素発生プロセスおよび／または酸素発生システムの動作を改良することが予期される、種々の付加的特徴を含むことができる。例えば、本明細書に説明されるシステムは、増加された効率、増加された酸素出力、より一貫した酸素出力、増加された寿命、減少された電力要件、または他の利点のうちの１つまたはそれを上回るものを示し得る。故に、本デバイス、方法、および使用のさらなる側面および利点が、実施例としてのみ与えられる、続く説明から明白となるであろう。
【0005】
当業者が以下の説明から理解するであろうように、本明細書に説明される酸素発生システムは、独立型酸素濃縮器および統合された酸素生産を伴う人工呼吸器システムの両方を含む。故に、いくつかの実施形態では、下記に説明される種々の特徴は、従来の酸素濃縮器の性能を改良するために実装されることができる。他の実施形態では、本明細書に説明される種々の特徴は、人工呼吸療法および酸素療法の両方を提供するように構成される、人工呼吸器システムに統合されることができる。例えば、本明細書に説明されるシステムは、酸素アセンブリに加えて、人工呼吸アセンブリを含んでもよい。人工呼吸アセンブリは、酸素療法に加えて、またはその代わりに、患者の呼吸を支援するための吸気ガスを提供することができる。故に、本技術は、独立型酸素濃縮器および統合された酸素濃縮器を含む人工呼吸器システムの両方を含む。
【0006】
下記に提示される説明において使用される専門用語は、これが本技術のある具体的実施形態の詳細な説明と併せて使用されているとしても、その最も広範な合理的様式において解釈されることを意図している。ある用語は、下記に強調されることさえあり得るが、しかしながら、任意の制限された様式において解釈されることを意図する任意の専門用語は、本詳細な説明の節においてそのように明白かつ具体的に定義されるであろう。加えて、本技術は、実施例の範囲内にあるが、図１－９に関して詳細に説明されない他の実施形態を含むことができる。
【0007】
本明細書全体を通した「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」の言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本技術の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通した種々の箇所における語句「一実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「ある実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」の表出は、必ずしも全てが同一の実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴または特性は、１つまたはそれを上回る実施形態において任意の好適な様式において組み合わせられてもよい。
【0008】
本明細書全体を通した、例えば、「概して」、「おおよそ」、および「約」等の相対的用語の言及は、記載された値±１０％を意味するように本明細書で使用される。用語「実質的に」またはその文法的変形例は、少なくとも約５０％、例えば、７５％、８５％、９５％、または９８％を指す。
【0009】
本明細書に提供される見出しは、便宜上のためだけのものであり、請求される本技術の範囲または意味を解釈しない。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本技術の多くの側面は、以下の図面を参照してより深く理解されることができる。図面における構成要素は、必ずしも縮尺通りではない。代わりに、本技術の原理を明確に図示することに重点が置かれている。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【発明を実施するための形態】
【0026】
Ｉ．統合された酸素生産を伴う人工呼吸器システムの選択された実施形態
図１は、本技術の実施形態に従って構成される、人工呼吸療法および／または酸素療法を患者３０に送達するための、人工呼吸器１００と、患者回路２０とを含む、システム１０のブロック図である。人工呼吸器１００は、ポータブルであり、内部バッテリ（図示せず）および／または従来の壁コンセント等の外部電源（図示せず）によって給電されるように構成されてもよい。人工呼吸器１００は、人工呼吸ガス（例えば、「空気１２」）を患者３０に提供するための人工呼吸アセンブリ１０２を含むことができる。空気１２は、人工呼吸アセンブリ１０２に結合される、患者空気取入口１０４を介して、人工呼吸器１００によって受容される。「空気」であるものとして識別されるが、当業者は、空気１２が、人工呼吸器１００の外部の任意の源から取得される、周囲空気または加圧空気を含み得ることを理解する。人工呼吸アセンブリ１０２は、呼吸の吸気段階および／または呼気段階の間に空気１２を主要人工呼吸器接続１０６に提供することができる。いくつかの実施形態では、人工呼吸器１００は、呼吸の呼気段階の間に呼気ガスを受容してもよい。人工呼吸器１００は、したがって、患者呼気または呼息ガス１４を人工呼吸器１００の外部の環境に通気するために、人工呼吸アセンブリ１０２に結合される、出口ポート１０７を有してもよい。いくつかの実施形態では、患者呼気または呼息ガス１４の一部または全ては、その両方が下記に詳細に説明される、患者接続部４０に、または患者回路２０に沿って位置付けられる、排気弁（図示せず）等を介して、人工呼吸器１００に戻るように経路指定されるのではなく、システム１０の別の好適な場所において通気されてもよい。
図１は、本技術の実施形態に従って構成される、人工呼吸療法および／または酸素療法を患者３０に送達するための、人工呼吸器１００と、患者回路２０とを含む、システム１０のブロック図である。人工呼吸器１００は、ポータブルであり、内部バッテリ（図示せず）および／または従来の壁コンセント等の外部電源（図示せず）によって給電されるように構成されてもよい。人工呼吸器１００は、人工呼吸ガス（例えば、「空気１２」）を患者３０に提供するための人工呼吸アセンブリ１０２を含むことができる。空気１２は、人工呼吸アセンブリ１０２に結合される、患者空気取入口１０４を介して、人工呼吸器１００によって受容される。「空気」であるものとして識別されるが、当業者は、空気１２が、人工呼吸器１００の外部の任意の源から取得される、周囲空気または加圧空気を含み得ることを理解する。人工呼吸アセンブリ１０２は、呼吸の吸気段階および／または呼気段階の間に空気１２を主要人工呼吸器接続１０６に提供することができる。いくつかの実施形態では、人工呼吸器１００は、呼吸の呼気段階の間に呼気ガスを受容してもよい。人工呼吸器１００は、したがって、患者呼気または呼息ガス１４を人工呼吸器１００の外部の環境に通気するために、人工呼吸アセンブリ１０２に結合される、出口ポート１０７を有してもよい。いくつかの実施形態では、患者呼気または呼息ガス１４の一部または全ては、その両方が下記に詳細に説明される、患者接続部４０に、または患者回路２０に沿って位置付けられる、排気弁（図示せず）等を介して、人工呼吸器１００に戻るように経路指定されるのではなく、システム１０の別の好適な場所において通気されてもよい。
【0027】
人工呼吸器１００はまた、濃縮酸素１８を患者３０に提供するための酸素アセンブリ１１０（本明細書では、「酸素発生アセンブリ」または「酸素発生モジュール」とも称され得る）を含むことができる。酸素アセンブリ１１０は、窒素吸着剤材料（例えば、ゼオライト）を含有する、吸着ベッド１２０（「吸着器」、「メディアベッド」、「シーブベッド」、または同等物とも称され得る）を含むことができる。吸着ベッド１２０は、したがって、患者空気取入口１０４を介して、酸素アセンブリ１１０によって受容された空気１２から窒素を優先的に吸着することができる（人工呼吸アセンブリ１０２と同一の患者空気取入口１０４を介して空気を受容するように示されるが、他の実施形態では、酸素アセンブリ１１０は、別個の空気取入口に結合されることができる）。窒素吸着剤材料は、酸素１８または別のガスが吸着ベッド１２０を通して流動し、下記に説明される、窒素リッチガス１６の形態において窒素吸着剤材料から吸着された窒素をパージする、脱着段階の間に再生されることができる。また、下記により詳細に説明されるように、吸着ベッド１２０は、吸着ベッド１２０が、（例えば、患者３０および／または別のユーザによって）除去および交換され得るように、人工呼吸器１００（例えば、人工呼吸器１００の酸素アセンブリ１１０）によって解放可能に受容されることができる。また、単一の吸着ベッド１２０として説明されるが、酸素アセンブリ１１０は、２つ、３つ、４つ等の１つまたはそれを上回る吸着ベッド１２０を含んでもよい。
【0028】
酸素アセンブリ１１０は、したがって、吸着ベッド１２０を通して空気１２を流動させることによって、人工呼吸器１００内に濃縮酸素１８を発生させることができる。本明細書に使用されるように、用語「濃縮酸素」は、８０％～９６％の純酸素（Ｏ２）を含有するガスを指す。酸素アセンブリ１１０は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）プロセス、真空圧スイング吸着（ＶＰＳＡ）プロセスを使用して、または別の好適な技法を介して動作することができる。酸素アセンブリ１１０は、随意に、吸着ベッド１２０によって発生された濃縮酸素１８を少なくとも一時的に保持するための酸素チャンバ１２１を含むことができる。いくつかの実施形態では、酸素アセンブリ１１０はさらに、その間の酸素１８の流動を制御するために、吸着ベッド１２０と酸素チャンバ１２１との間に位置付けられる、弁１２２（例えば、調整器）を含むことができる。例えば、濃縮酸素１８が、吸着ベッド１２０を通して空気１２を流動させることによって生産される、吸着段階の間、弁１２２は、吸着ベッド１２０内で十分な圧力に到達し、それによって、酸素１８が十分な純度に到達していることを確実にした後にのみ、酸素１８が吸着ベッド１２０から外へ、酸素チャンバ１２１の中に流動することを可能にすることができる。同様に、窒素が、吸着ベッド１２０を通して濃縮酸素１８または別のガスを流動させることによって、吸着ベッド１２０から脱着およびパージされる、脱着段階の間、弁１２２は、酸素１８が酸素チャンバ１２１から、吸着ベッド１２０の中に戻るように、それを通して流動することを可能にし、吸着ベッド１２０から窒素をパージすることができる。いくつかの実施形態では、酸素アセンブリ１１０はまた、米国特許第１０，０４６，１３４号（その開示は、参照することによってその全体として、あらゆる目的のために本明細書に組み込まれる）に説明されるものを含む、付加的弁類、流動導管、または同等物等、吸着ベッド１２０の動作をさらに制御するためのある付加的特徴を含むことができる。人工呼吸器１００は、排気ガス（例えば、吸着ベッド１２０を通して酸素１８を流動させることによって脱着段階の間に生産された窒素リッチガス１６）を、酸素アセンブリ１１０から、酸素アセンブリ１１０に結合される出口通気孔１１２を介して、人工呼吸器１００の外部の環境に出力してもよい。
【0029】
人工呼吸器１００は、患者回路２０および患者接続部４０を介して、患者３０に結合されることができる。患者回路２０は、人工呼吸ガス送達回路２２と、酸素送達回路２４とを含むことができる。人工呼吸ガス送達回路２２は、主要人工呼吸器接続１０６に流体的に結合されるように構成され、患者３０に、および／またはそこからガス（例えば、吸気段階の間の空気１２および呼気段階の間の患者呼息ガス１４）を輸送するための導管または管腔（例えば、管類）を含むことができる。酸素送達回路２４は、酸素出口ポート１０８に流体的に結合されるように構成され、また、患者３０に、および／またはそこから濃縮酸素１８を輸送するための導管または管腔（例えば、管類）を含むことができる。いくつかの実施形態では、人工呼吸ガス送達回路２２および酸素送達回路２４は、酸素アセンブリ１１０からの濃縮酸素１８および人工呼吸アセンブリ１０２からの空気１２が、患者接続部４０に来る、またはそれに近接するまで混合しないように、それらの個別の長さの全体または実質的部分に沿って流体的に隔離される。故に、人工呼吸ガス送達回路２２および酸素送達回路２４は、同軸配列を有する多管腔管、ともに接合される２つまたはそれを上回る別個の管、および／またはともに結合されない２つの明確に異なる回路によって形成されることができる。いくつかの実施形態では、患者回路２０は、米国特許第１０，５１８，０５９号および第１０，１０５，５０９号（その開示は、参照することによってそれらの全体として、あらゆる目的のために本明細書に組み込まれる）に説明されるもの等の受動的患者回路または能動的患者回路であり得る。患者回路２０はまた、下記に説明される、呼吸感知ポート１１４に接続されることができる。患者接続部４０は、完全リブリーザマスク、部分的リブリーザマスク、鼻マスク、マウスピース、ノーズピース（例えば、カニューレ）、気管チューブ、または同等物等、空気１２および濃縮酸素１８を患者３０に送達するために患者回路２０に結合される、任意の好適なインターフェースであり得る。いくつかの実施形態では、システム１０は、随意に、患者回路２０内または別の好適な場所において等、人工呼吸器１００と患者３０との間に一直線に位置付けられる、１つまたはそれを上回る細菌フィルタを含むことができる。
【0030】
呼吸感知ポート１１４は、患者の呼吸の、および／またはシステム１０内の１つまたはそれを上回るパラメータ（例えば、流動、圧力、体積等）を測定するための１つまたはそれを上回るトランスデューサまたはセンサ１１５を含むことができる。例えば、呼吸感知ポート１１４は、患者信号（例えば、圧力信号）を１つまたはそれを上回るセンサ１１５に伝送するように構成される、患者回路２０の一部に結合されることができる。１つまたはそれを上回るセンサ１１５は、伝送された患者信号を測定することができ、これは、（例えば、呼吸ガスおよび／または酸素の送達を患者の吸気努力に同期させるために）主要人工呼吸器接続１０６を通した呼吸ガスおよび／または酸素出口ポート１０８を通した濃縮酸素１８のパルスの送達をトリガするために使用されることができる。いくつかの実施形態では、呼吸感知ポート１１４は、米国特許第１０，２４５，４０６号および第１０，３１５，００２号（その開示は、参照することによってそれらの全体として、あらゆる目的のために本明細書に組み込まれる）に説明される多管腔管接続等の多管腔管接続であり得る。
【0031】
いくつかの実施形態では、人工呼吸器１００は、米国特許出願公開第ＵＳ ２０２２／０１９３３５４号（その開示は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるように、人工呼吸療法から独立して、および／または人工呼吸療法と組み合わせて、酸素を患者３０に送達することができる。例えば、システム１０は、これが補足的濃縮酸素１８のパルスを患者３０に提供する、酸素モード、これが吸気ガス（例えば、空気１２）を患者３０に提供する、人工呼吸モード、および／または、これが吸気ガス（例えば、空気１２）および濃縮酸素１８のパルスの両方を患者３０に提供する、組み合わせモードにおいて動作することができる。故に、人工呼吸器１００は、補足的酸素を患者３０に提供することができ、機械的人工呼吸を患者３０に提供することができ、および／または濃縮酸素１８と組み合わせた機械的人工呼吸を患者３０に提供することができる。
【0032】
人工呼吸器１００は、人工呼吸器１００の動作を制御するための制御モジュール１１６を含んでもよい。例えば、制御モジュール１１６は、人工呼吸アセンブリ１０２および／または酸素アセンブリ１１０の動作を制御するための１つまたはそれを上回る信号を発生させることができる。例えば、制御モジュール１１６は、人工呼吸モード、酸素モード、および／または組み合わせモードの間で人工呼吸器１００を移行させることができる。これは、自動的に、またはユーザ入力に応答して行われてもよい。制御モジュール１１６はまた、人工呼吸器１００の動作を患者の呼吸と同期させることができる。例えば、いくつかの実施形態では、制御モジュール１１６は、呼吸感知ポート１１４におけるセンサ１１５から１つまたはそれを上回る測定パラメータを受信する。人工呼吸器１００は、したがって、体積制御人工呼吸、圧力制御人工呼吸、および／または流動制御人工呼吸を提供するように構成されてもよい。例えば、制御モジュール１１６は、呼吸感知ポート１１４から受信された測定パラメータを分析し、分析に基づいて、患者回路２０を介した呼吸の送達をトリガし、および／または酸素送達回路２４を介した濃縮酸素１８のパルスの送達をトリガすることができる。制御モジュール１１６はまた、（例えば、検出可能な自発呼吸を示さない患者のために）トリガ信号を要求することなく、人工呼吸器１００の動作を制御するように構成されることができる。そのような実施形態では、制御モジュール１１６は、事前設定されたタイミングまたは他の好適な技法に従って人工呼吸器１００を動作させることができる。制御モジュール１１６はまた、人工呼吸器１００の種々の側面を監視および／または制御するために、人工呼吸アセンブリ１０２および／または酸素アセンブリ１１０からフィードバック信号を受信してもよい。
【0033】
人工呼吸器１００はさらに、ユーザインターフェース１１８を含むことができる。ユーザインターフェース１１８は、ユーザ（例えば、患者３０または患者３０と関連付けられる介護者、臨床医、または同等の人）から入力を受信し、その入力を制御モジュール１１６に提供するように構成される。ユーザインターフェース１１８を介して受信される入力は、人工呼吸器設定、動作のパラメータ、動作モード、および同等物を含むことができる。特定の実施例では、ユーザは、ユーザインターフェース１１８を使用して、人工呼吸モード、酸素モード、および／または組み合わせモードの間で選択してもよい。ユーザインターフェース１１８はさらに、人工呼吸器設定、動作のパラメータ、動作モード、吸着ベッド１２０のステータス、吸着ベッド１２０の推定される残りの寿命、吸着ベッド１２０を交換するためのアラート、および同等物を含む、情報をユーザおよび／または患者に表示するように構成されることができる。ユーザインターフェース１１８は、デジタルディスプレイを有するタッチスクリーン等の当技術分野で公知の任意の好適なユーザインターフェースであり得る。
【0034】
人工呼吸器１００は、随意に、本明細書に説明される人工呼吸および酸素送達以外の付加的機能を含むことができる。例えば、人工呼吸器１００は、随意に、米国特許第９，９５６，３７１号（その開示は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるように、ネブライザアセンブリに結合するためのネブライザ接続、吸引アセンブリに結合するための吸引接続、および／または咳補助を患者に提供するための咳補助モジュールを含むことができる。
【0035】
上記に記載されるように、本明細書に説明される人工呼吸器は、周囲空気から濃縮酸素を生産するための除去可能および交換可能吸着ベッドを含むことができる。例えば、図２Ａ－２Ｃは、除去可能吸着ベッド２２０を有し、本技術の選択された実施形態に従って構成される、人工呼吸器２００を図示する、一連の斜視図である。図２Ａを参照すると、人工呼吸器２００は、筐体２３０と、主要人工呼吸器接続２０６（図１に関して説明される主要人工呼吸器接続１０６と同一である、または類似し得る）と、酸素出口ポート２０８（図１に関して説明される酸素出口ポート１０８と同一である、または類似し得る）と、呼吸感知ポート２１４（図１に関して説明される呼吸感知ポート１１４と同一である、または類似し得る）とを有することができる。
【0036】
筐体２３０は、図２Ａに示される閉鎖位置と図２Ｂに示される開放位置との間で選択的に移動され得る、アクセス扉またはパネル２３２を含むことができる。アクセス扉２３２は、アクセス扉２３２が開放位置と閉鎖位置との間で繰り返し移動されることを可能にする、任意の好適な配列を介して筐体２３０に結合されることができる。例えば、図２Ｂに示されるように、アクセス扉２３２は、開放位置にあるときにアクセス扉２３２を筐体に結合された状態に保つ、結合部材２３４（例えば、テザー）を介して筐体２３０に結合されることができる。他の実施形態では、アクセス扉２３２は、随意に、アクセス扉２３２を閉鎖位置に保つように付勢され得る、ヒンジを介して筐体２３０に結合されることができる。いくつかの実施形態では、アクセス扉２３２は、摩擦フィット、スナップフィット、磁気接続、または当技術分野で公知の他の好適な接続を介して、閉鎖位置において筐体２３０に解放可能に固着されることができる。
【0037】
アクセス扉２３２は、人工呼吸器２００の内部内に位置付けられ、濃縮酸素を発生させるように構成される、酸素アセンブリ２１０の少なくとも一部へのアクセスを提供するように構成されることができる。特に、アクセス扉２３２は、酸素アセンブリ２１０の吸着ベッド２２０と整合されることができる。例えば、図２Ｂおよび２Ｃに示されるように、アクセス扉２３２が、開放位置にあるとき、ユーザ（図示せず）は、例えば、図２Ｃの矢印Ａによって示される方向に吸着ベッド２２０を移動させることによって、酸素アセンブリ２１０から吸着ベッド２２０を部分的または完全に除去することができる。いくつかの実施形態では、吸着ベッド２２０は、いかなるツールの使用も伴わずに、人工呼吸器２００から除去されることができる（例えば、ユーザは、単純に自身の手を使用して、吸着ベッド２２０を完全に除去することができる）。他の実施形態では、１つまたはそれを上回る容易に入手可能なツール（例えば、アレンレンチ、フィリップスヘッドスクリュドライバ等）が、図３Ｉおよび３Ｊを参照して下記に説明される実施形態等に関して、ユーザが人工呼吸器２００から吸着ベッド２２０を除去するために要求されてもよい。いったんユーザが人工呼吸器２００から吸着ベッド２２０を除去すると、ユーザは、吸着ベッド２２０によって以前に占有されていた同一のスロットの中に新しい吸着ベッドを摺動させることによって、人工呼吸器２００の中に新しい吸着ベッド（図示せず）を挿入することができる。いくつかの実施形態では、新しい吸着ベッドは、いかなるツールの使用も伴わずに、人工呼吸器２００内に配設されることができる（例えば、ユーザは、単純に自身の手を使用して、新しい吸着ベッドを完全に配設することができる）。他の実施形態では、１つまたはそれを上回る容易に入手可能なツール（例えば、アレンレンチ、フィリップスヘッドスクリュドライバ等）が、ユーザが人工呼吸器２００内に新しい吸着ベッドを配設するために要求されてもよい。ユーザは、次いで、アクセス扉２３２を閉鎖位置（図２Ａ）に移動させ、筐体２３０内に新しい吸着ベッドを保定することができる。図２Ａに最も詳細に示されるように、いくつかの実施形態では、アクセス扉２３２はさらに、酸素アセンブリ２１０が、副生ガス（例えば、窒素リッチガス）を人工呼吸器２００の外部の環境にパージし得るように、１つまたはそれを上回る通気孔または排気開口部２１２（図１に関して説明される出口通気孔１１２と同一である、または類似し得る）を含んでもよい。
【0038】
図２Ｄは、人工呼吸器２００内に位置付けられる、吸着ベッド２２０の個別の断面図である。図２Ｄに示されるように、吸着ベッド２２０は、少なくとも部分的または完全に、シールアセンブリ２２２の周（例えば、円周）の周囲に延在する、環状流体チャネル２２４（「環状チャネル２２４」）を有する、シールアセンブリ２２２を含むことができる。いくつかの実施形態では、環状チャネル２２４は、部分的または完全に、第１の環状隆起またはシール要素２２８ａ（例えば、第１のＯリング、第１の辺縁シール等）と第２の環状隆起またはシール要素２２８ｂ（例えば、第２のＯリング、第２の辺縁シール等）（集合的に、シール要素２２８と称される）との間に形成され、その両方もまた、少なくとも部分的または完全に、シールアセンブリ２２２の周（例えば、円周）の周囲に延在してもよい。シール要素２２８は、吸着ベッド２２０が、人工呼吸器２００の中に挿入されると、環状チャネル２２４が、吸着ベッド２２０の外部円周の周囲に延在する、トロイド形チャンバを形成するように、吸着ベッド２２０を受容するように構成される人工呼吸器２００の内部部分または表面との実質的に気密のシールを形成するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、環状チャネル２２４およびシール要素２２８は、略円形であるが、他の実施形態では、環状チャネル２２４およびシール要素２２８は、三角形、正方形、または、概して、吸着ベッド２２０を受容するように構成される人工呼吸器２００の内部表面によって形成される形状に対応する、任意の他の好適な形状であり得る。加えて、環状チャネル２２４およびシール要素２２８は、吸着ベッド２２０の断面形状に対応するように成形されることができる。
【0039】
環状チャネル２２４は、少なくとも部分的に、シールアセンブリ２２２を通して延在する、１つまたはそれを上回る流路２２６を介して、吸着ベッド２２０の内部２２１と流体連通することができる。１つのみの流路２２６が、図２Ｄに示されるが、他の実施形態では、シールアセンブリ２２２は、２つ、３つ、４つ、５つ、または任意の他の好適な数の流路２２６を含むことができる。人工呼吸器２００の中に挿入されると、環状チャネル２２４はまた、吸着ベッドを受容する人工呼吸器２００の内部表面内の１つまたはそれを上回るポート（図示せず）と流体連通することができる。ポートは、酸素チャンバ（例えば、図１に示される酸素チャンバ１２１）または酸素出口ポート（例えば、図１に示される酸素出口ポート１０８）に流体的に結合されることができる。故に、吸着ベッド２２０の内部２２１内で発生された酸素は、患者への送達のために、流路２２６を通して環状チャネル２２４の中に、および環状チャネル２２４から酸素アセンブリ２１０および／または人工呼吸器２００の下流部分の中に流動することができる。
【0040】
環状チャネル２２４等の環状チャネルを含む、吸着ベッドは、いくつかの利点を呈することが予期される。例えば、吸着ベッド２２０は、人工呼吸器２００内に正しく位置付けることがより容易であり得る。多くの従来の吸着ベッドは、例えば、酸素アセンブリの空気流ポートと吸着ベッドとの間の適切な整合を保証するために、具体的配向において（例えば、人工呼吸器に対して具体的半径方向配向における吸着ベッドを伴って）、および／または吸着ベッドのテーパ状部分が関連付けられる酸素濃縮器の対応してテーパ状の部分によって受容されるように位置付けられる状態で、関連付けられる酸素アセンブリの中に挿入されなければならない。対照的に、吸着ベッド２２０の環状チャネル２２４は、吸着ベッド２２０が、ガスが吸着ベッドを通して流動することを可能にする流体接続を依然として形成しながら、任意の半径方向配向において人工呼吸器２００の中に挿入され得るように、シールアセンブリ２２２の全周の周囲に延在することができる（例えば、流路２２６は、吸着ベッド２２０がその中に挿入される半径方向配向にかかわらず、人工呼吸器２００の内部表面内の１つまたはそれを上回るポート（図示せず）に流体的に結合されるであろう）。加えて、環状チャネル２２４は、１つまたはそれを上回る流体経路２２６を介して、吸着ベッド２２０の内部２２１に流体的に結合されることができるため、流体経路２２６のうちの個々のものの１つまたはそれを上回る寸法（例えば、長さ、幅、断面積等）は、低減されることができ、これは、ひいては、他の従来の吸着ベッドと比較して、吸着ベッド２２０の圧力完全性を増加させることができる。
【0041】
図３Ａおよび３Ｂは、除去可能吸着ベッド３２０を有し、本技術の実施形態に従って構成される、別の人工呼吸器３００を図示する。人工呼吸器３００は、概して、人工呼吸器１００（図１）および／または人工呼吸器２００（図２Ａ－２Ｃ）に類似し得る。しかしながら、人工呼吸器筐体２３０の一部を形成するアクセス扉２３２を有する、人工呼吸器２００に対して、人工呼吸器３００は、人工呼吸器３００の筐体３３０の一部を形成する、統合パネル３３２を有する、吸着ベッド３２０（図３Ｂ）を含む（吸着ベッド３２０および統合パネル３３２は、集合的に「吸着ベッドアセンブリ３２２」または単純に「酸素アセンブリ３２２」を形成する）。図３Ａに示されるように、統合パネル３３２は、筐体３３０の外部表面と整合する。統合パネル３３２は、統合パネル３３２（したがって、吸着ベッド３２０）を筐体３３０に解放可能に結合するように動作可能な取付またはラッチング機構３１０を含むことができる。図３Ｄに関してより詳細に説明されるように、取付機構３１０は、（例えば、図３Ｂに示されるように）吸着ベッドアセンブリ３２２が、人工呼吸器３００から除去され得るように、筐体３３０から統合パネル３３２を結合解除するようにユーザによって作動されることができる。理論によって拘束されるわけではないが、パネル３３２を吸着ベッド３２０と統合することは、パネル３３２が占有する人工呼吸器３００内の体積を低減させることが予期され、これは、ひいては、より大きい吸着ベッド３２０が利用されることを可能にする。これは、当業者が認識するであろうように、比較的により大きい吸着ベッドが、概して、より長い使用可能寿命を有し、したがって、ユーザが、吸着ベッドアセンブリ３２２を交換する必要性がある前に、より長い期間にわたって濃縮酸素を発生させることを可能にするため、有利であることが予期される。
【0042】
図３Ｃは、人工呼吸器３００から除去された、吸着ベッドアセンブリ３２２の正面斜視図である。示されるように、吸着ベッドアセンブリ３２２は、第１の端部部分３２２ａと、第１の端部部分３２２ａと反対の第２の端部部分３２２ｂとを有することができる。第２の端部部分３２２ｂは、統合パネル３３２の全てまたは一部を含むことができる。
【0043】
図３Ｄは、統合パネル３３２の選択された側面が、取付機構３１０の付加的特徴をより良好に示すために省略される、吸着ベッドアセンブリ３２２の別の斜視図である。例えば、図示される実施形態では、取付機構３１０は、ラッチング部材３１３に動作可能に結合される、付勢要素３１１を含む。図示される実施形態では、付勢要素３１１は、第１の方向Ｄ１にラッチング部材３１３を付勢するように構成される、圧縮ばねである。他の実施形態では、付勢要素３１１は、任意の他の好適な付勢要素を含むことができ、および／または任意の他の好適な方向にラッチング部材３１３を付勢するように構成されることができる。ラッチング部材３１３は、人工呼吸器３００（図３Ａおよび３Ｂ）の筐体３３０の保定特徴（図示せず）によって解放可能に受容されるように構成される、突出部３１５を含むことができる。ラッチング部材３１３は、これが第１の方向Ｄ１および第１の方向Ｄ１と反対の第２の方向Ｄ２において統合パネル３３２に対して移動し得るように、吸着ベッドアセンブリ３２２に摺動可能に結合されることができる。いくつかの実施形態では、ラッチング部材３１３はさらに、ユーザが取付機構３１０を動作させることを可能にするためのスイッチまたはアクチュエータ３１７を含むことができる。動作時、付勢要素３１１は、突出部３１５が、筐体３３０の保定特徴によって解放可能に受容されるように、例えば、人工呼吸器筐体３３０（図３Ａおよび３Ｂ）に向かって第１の方向Ｄ１にラッチング部材３１３を付勢するために、第１の方向Ｄ１においてラッチング部材３１３に対して力を付与することができる。本構成における付勢要素３１１を用いることで、吸着ベッドアセンブリ３２２は、人工呼吸器３００内に保定されることができる。人工呼吸器３００から吸着ベッドアセンブリ３２２を除去するために、ラッチング部材３１３は、例えば、付勢要素３１１によってラッチング部材３１３に対して付与される力に対抗するために、ユーザが第２の方向Ｄ２にアクチュエータ３１７を摺動させることによって、第２の方向Ｄ２に移動されることができる。ラッチング部材３１３が第２の方向Ｄ２に移動するにつれて、突出部３１５は、人工呼吸器筐体３３０の保定特徴から解放される／それを係脱させることができ、これは、ひいては、図３Ａおよび３Ｂに関して前述で説明されるように、吸着ベッドアセンブリ３２２が人工呼吸器３００から除去されることを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、ラッチング部材３１３は、吸着ベッドアセンブリ３２２の偶発的脱落または除去のリスクを低減させるために、追加レベルの安全性を提供するために、これが第２の方向Ｄ２に摺動し得る前に、（例えば、吸着ベッド３２０の縦方向軸に平行な方向に）圧入されなければならない。図３Ｄは、付勢要素３１１および突出部３１５の使用を図示するが、他の好適なユーザ動作可能取付機構も、吸着ベッドアセンブリ３２２を人工呼吸器３００に除去可能なように固着させるために使用されることができる。
【0044】
吸着ベッドアセンブリ３２２は、人工呼吸器３００の中に挿入されると、人工呼吸器３００の他の部分に流体的に結合され、人工呼吸器３００内の酸素アセンブリ（図示せず）を通した経路を完成させるように構成される。例えば、図３Ｅは、吸着ベッドアセンブリ３２２を人工呼吸器３００に流体的に接続するための空気流ポートを図示する、吸着ベッドアセンブリ３２２の後面斜視図である。いくつかの実施形態では、第１の端部部分３２２ａは、酸素アセンブリまたは人工呼吸器３００の空気取入口（例えば、図１に示される患者空気取入口１０４）と整合する、第１の開口またはポート３２４を含むことができる。故に、第１のポート３２４は、周囲空気（例えば、空気１２）が、第１のポート３２４を介して吸着ベッド３２０の中に流動し得るように、空気取入口と流体連通するように吸着ベッド３２０の内部を設置することができる。加えて、第２の端部部分３２２ｂは、濃縮酸素１８が、第２のポート３２６を介して吸着ベッド３２０から外に流動し得るように、同様に吸着ベッド３２０の内部と流体連通する第２の開口またはポート３２６を含むことができる。第２のポート３２６は、酸素チャンバ（例えば、図１に示される酸素チャンバ１２１）または他の酸素出口（例えば、図１に示される酸素出口ポート１０８）と整合する、または別様にそれに流体的に結合されるように構成されることができる。故に、ガスは、（例えば、吸着段階の間に）吸着ベッド３２０を通して、第１のポート３２４から第２のポート３２６に流動することができる。他の実施形態では、ガス流動の方向は、ガスが、（例えば、脱着段階の間に）吸着ベッド３２０を通して、第２のポート３２６から第１のポート３２４に向かって流動するように、逆転されることができる。図示される実施形態では、第１のポート３２４および第２のポート３２６は、略平行であり、例えば、相互に略平行である軸に沿ってガス（例えば、空気１２、濃縮酸素１８等）の流動を指向するように構成される。他の実施形態では、ポート３２４およびポート３２６は、垂直（例えば、図２Ｄに関して図示されるような）または角度付き等、相互に対する任意の他の好適な配向を有することができる。
【0045】
図３Ｆは、統合パネル３３２および取付機構３１０の選択された側面が、吸着ベッドアセンブリ３２２を通した流路をより良好に示すために省略される、吸着ベッドアセンブリ３２２のまた別の正面斜視図である。特に、統合パネル３３２は、陥凹付きまたは流体移送エリア３３４を含むことができる。流体移送エリア３３４は、流体移送エリア３３４内の１つまたはそれを上回る通気孔または開口部３３６を介して、吸着ベッド３２０の内部と流体連通することができる。流体移送エリア３３４はさらに、第２のポート３２６（図３Ｅ）に流体的に結合される、開口３３８を含むことができる。故に、少なくともいくつかの実施形態では、流体（例えば、酸素）は、通気孔３３６のうちの１つまたはそれを上回るものを介して吸着ベッド３２０から退出し、流体移送エリア３３４を通して通過し、開口３３８に進入し、第２のポート３２６を介して吸着ベッドアセンブリ３２２から退出することができる（流動の方向は、脱着段階の間に逆転される）。本流体移送は、少なくとも部分的に、統合パネル３３２内で生じることができ、これは、吸着ベッド３２０の有効長を増加させることができる。例えば、人工呼吸器３００内の流体移送のために使用される吸着ベッド３２０の体積を低減させること（例えば、最小限にすること）は、対応して、吸着ベッド３２０が、他の吸着ベッドと比較して、増加された量の窒素吸着剤材料を担持し得るように、吸着ベッド３２０の内部（図示せず）内の容積を増加させることができる。図３Ｆに示されないが、第２の端部部分３３２ｂは、吸着ベッド３２０内で発生された実質的に全ての流体（例えば、酸素）が、開口３３８および関連付けられる第２のポート３２６を介して吸着ベッドアセンブリ３２２から退出し得るように、流体移送エリア３３４との実質的に気密のシールを形成するように構成される、１つまたはそれを上回るプレートまたはシール部材を含むことができる。
【0046】
図３Ｇおよび３Ｈは、本技術の実施形態に従って構成される、別の吸着ベッドアセンブリ３７２の斜視図である。吸着ベッドアセンブリ３７２は、概して、図３Ａ－３Ｆの吸着ベッドアセンブリ３２２に類似し得、人工呼吸器３００との併用のために構成されることができる。しかしながら、吸着ベッドアセンブリ３７２は、統合パネル３３２に枢動的に結合される、ラッチング部材３６３を有する、取付機構３６０を含む。図示される実施形態では、ラッチング部材３６３は、略Ｔ形であるが、ラッチング部材３６３は、他の形状を有することができる。動作時、ラッチング部材３６３は、例えば、前述で説明されるように、吸着ベッドアセンブリ３７２が人工呼吸器３００（図３Ａおよび３Ｂ）から除去されることを可能にするために、統合パネル３３２に対する第１の位置（図３Ｇ）から、統合パネル３３２に対する第２の位置（図３Ｈ）に、および／またはそれに向かって枢動されることができる。いくつかの実施形態では、ラッチング部材３６３を第１の位置から第２の位置に移行させることは、吸着ベッドアセンブリ３７２を人工呼吸器３００の筐体３３０に固着させるフランジ、舌部、または他の保定要素（図示せず）を係止解除または解放する。いくつかの実施形態では、第２の位置では、ラッチング部材３６３は、例えば、人工呼吸器３００から吸着ベッドアセンブリ３７２を除去する際にユーザを支援するために、取っ手としての役割を果たすことができる。いくつかの実施形態では、ラッチング部材３６３は、吸着ベッドアセンブリ３７２の偶発的脱落または除去のリスクを低減させるために、追加レベルの安全性を提供するために、これがフランジ、舌部、または他の保定要素（図示せず）を係脱させるために第２の位置に移動された後、（例えば、時計回りまたは反時計回り方向に）回転されなければならない。図示される実施形態では、ラッチング部材３６３は、第１の位置において吸着ベッドアセンブリ３７２の縦方向軸に略垂直であり、第２の位置において吸着ベッドアセンブリ３７２の縦方向軸に略平行である。他の実施形態では、ラッチング部材３６３は、第１および第２の位置において吸着ベッドアセンブリ３７２に対する任意の他の好適な配向を有することができる。
【0047】
図３Ｉおよび３Ｊは、本技術の実施形態に従って構成される、別の吸着ベッドアセンブリ３８２の斜視図である。吸着ベッドアセンブリ３８２は、概して、図３Ａ－３Ｆの吸着ベッドアセンブリ３２２および図３Ｇおよび３Ｈの吸着ベッドアセンブリ３７２に類似し得、したがって、人工呼吸器３００との併用のために構成されることができる。しかしながら、吸着ベッドアセンブリ３８２は、ワイヤベイル３８６と、鍵穴３８８とを含む、係止／係止解除または取付機構３８１と、取付機構３８１を被覆するためのエラストマカバー３８４とを含む（カバー３８４は、図示の目的のために、図３Ｉおよび３Ｊにおいて取付機構３８１から除去され、したがって、それへのアクセスを提供して示される）。鍵穴３８８およびワイヤベイル３８６は両方とも、個別の係止位置（図３Ｉ）と係止解除位置（図３Ｊ）との間で移動可能である。いくつかの実施形態では、鍵穴３８８およびワイヤベイル３８６は両方とも、人工呼吸器（例えば、人工呼吸器３００）から吸着ベッドアセンブリ３８２を除去するために、それらの個別の係止解除位置になければならない。例えば、動作時、ユーザは、取付機構３８１にアクセスするためにカバー３８４を除去することによって、人工呼吸器／人工呼吸器筐体から吸着ベッドアセンブリ３８２を除去することができる。取付機構３８１が暴露された状態で、ユーザは、ツール（例えば、フラットヘッドスクリュドライバ、ヘックスヘッドスクリュドライバ等、図示せず）を鍵穴３８８の中に挿入し、これを図３Ｊに示される構成に約９０度反時計回りに回転させ、少なくとも部分的に、人工呼吸器３００に吸着ベッドアセンブリ３８２を機械的に保持する内部ラッチング機構（図示せず）を係止解除する、または係脱させることができる。内部ラッチング機構を完全に係止解除する、または係脱させるために、ユーザは、次いで、ワイヤベイル３８６を図３Ｊに示される構成に反転させることができる。ユーザは、次いで、ワイヤベイル３８６を使用し、人工呼吸器筐体（図示せず）から外に吸着ベッドアセンブリ３８２を引動することができる。いったん吸着ベッドアセンブリ３８２が人工呼吸器筐体から引き抜かれると、交換カートリッジが、上記に列挙される手順を逆に実施することによって配設されることができる。
【0048】
図１－３Ｊに示される実施形態は、統合された酸素濃縮器または酸素アセンブリを含む、人工呼吸器システムの文脈において説明されるが、当業者は、図１－３Ｊに関して説明されるある特徴が、人工呼吸器システムの一部ではない酸素濃縮器において実装され得ることを理解するであろう。例えば、酸素アセンブリ１１０またはその構成要素（図１）、酸素アセンブリ２１０またはその構成要素（図２Ａ－２Ｄ）、および／または吸着ベッドアセンブリ３２２またはその構成要素（図３Ａ－３Ｊ）は、人工呼吸療法もまた提供しない独立型酸素濃縮器に統合されることができる。故に、本技術はまた、上記に説明される対応する除去可能吸着ベッドおよび酸素アセンブリと同一である、または概して、それに類似し得る、除去可能吸着ベッドおよび酸素アセンブリを有する、酸素濃縮器を含む。
【0049】
ＩＩ．吸着ベッドを有する酸素アセンブリの付加的特徴
図４Ａは、吸着ベッド４２０を含み、本技術の実施形態に従って構成される、酸素アセンブリ４１０の概略図示である。酸素アセンブリ４１０および吸着ベッド４２０は、概して、図１－３Ｊを参照して説明される酸素アセンブリおよび吸着ベッドに類似し、またはそれと同一であり得、したがって、前述で説明される人工呼吸器１００－３００、統合された酸素生産を伴う他の人工呼吸器、および／または独立型酸素濃縮器と併用されることができる。吸着ベッド４２０は、第１の端部４２０ａと、第１の端部４２０ａと反対の第２の端部４２０ｂとを含むことができる。吸着ベッド４２０はさらに、流体入口部分４２２と、入口部分４２２を介して、吸着ベッド４２０に進入する空気中の水分または湿気を捕捉し、留めるための水分捕捉またはデシカント材料部分４２４と、遮断弁部分４２６と、除湿された空気から窒素を捕捉し、留めるための窒素吸着剤材料部分４２８とを含むことができる。図示される実施形態では、入口部分４２２は、吸着ベッド４２０の第１の端部４２０ａに近接して位置付けられ、デシカント材料部分４２４は、入口部分４２２と遮断弁部分４２６との間に位置付けられ、遮断弁部分４２６は、デシカント材料部分４２４と窒素吸着剤材料部分４２８との間に位置付けられ、窒素吸着剤材料部分４２８は、遮断弁部分４２６と第２の端部４２０ｂとの間に位置付けられる。
図４Ａは、吸着ベッド４２０を含み、本技術の実施形態に従って構成される、酸素アセンブリ４１０の概略図示である。酸素アセンブリ４１０および吸着ベッド４２０は、概して、図１－３Ｊを参照して説明される酸素アセンブリおよび吸着ベッドに類似し、またはそれと同一であり得、したがって、前述で説明される人工呼吸器１００－３００、統合された酸素生産を伴う他の人工呼吸器、および／または独立型酸素濃縮器と併用されることができる。吸着ベッド４２０は、第１の端部４２０ａと、第１の端部４２０ａと反対の第２の端部４２０ｂとを含むことができる。吸着ベッド４２０はさらに、流体入口部分４２２と、入口部分４２２を介して、吸着ベッド４２０に進入する空気中の水分または湿気を捕捉し、留めるための水分捕捉またはデシカント材料部分４２４と、遮断弁部分４２６と、除湿された空気から窒素を捕捉し、留めるための窒素吸着剤材料部分４２８とを含むことができる。図示される実施形態では、入口部分４２２は、吸着ベッド４２０の第１の端部４２０ａに近接して位置付けられ、デシカント材料部分４２４は、入口部分４２２と遮断弁部分４２６との間に位置付けられ、遮断弁部分４２６は、デシカント材料部分４２４と窒素吸着剤材料部分４２８との間に位置付けられ、窒素吸着剤材料部分４２８は、遮断弁部分４２６と第２の端部４２０ｂとの間に位置付けられる。
【0050】
流体入口部分４２２は、１つまたはそれを上回る流体入口４２３を含むことができ、流体入口４２３のうちの個々のものは、空気取入口４０４（例えば、図１に示される患者空気取入口１０４）に流体的に結合され、選択的に、および／または独立して、患者空気取入口４０４を介して受容された空気１２が、吸着ベッド４２０の中に流動することを可能にするように構成されることができる。デシカント材料部分４２４は、空気１２がデシカント材料部分４２４を通して通過すると、空気１２から水分（例えば、水）を優先的に捕捉するように構成される、１つまたはそれを上回る水分捕捉またはデシカント材料４２５（例えば、アルミナ）を含み、それによって、少なくとも部分的に、これが窒素吸着剤材料部分４２８の中に流動する前に空気１２を除湿することができる。遮断弁部分４２６は、１つまたはそれを上回る遮断弁４２７を含むことができ、遮断弁４２７のうちの個々のものは、選択的に、および／または独立して、（ｉ）遮断弁４２７が、空気がデシカント材料部分４２４と窒素吸着剤材料部分４２８との間の遮断弁部分４２６を通して流動することを可能にする、第１の（例えば、開放）構成と、（ｉｉ）遮断弁４２７が、少なくとも部分的または完全に、空気１２がデシカント材料部分４２４と窒素吸着剤材料部分４２８との間の遮断弁部分４２６を通して流動することを防止する、第２の（例えば、閉鎖）構成との間で移行されることができる。窒素吸着剤材料部分４２８は、空気１２が窒素吸着剤材料部分４２８を通して通過すると、空気１２から窒素を優先的に吸着するように構成される、１つまたはそれを上回る窒素吸着剤材料４２９（例えば、ゼオライト）を含み、例えば、濃縮酸素１８を発生させることができ、これは、次いで、酸素チャンバ４２１の中に、および／または直接酸素出口ポート４０８に流動することができる。
【0051】
いくつかの実施形態では、酸素アセンブリ４１０はさらに、吸着ベッド４２０の第２の端部４２０ｂに流体的に結合される、１つまたはそれを上回る調整器４３０を含んでもよい。調整器４３０のうちの個々のものは、選択的に、および／または独立して、吸着ベッド４２０の第２の端部４２０ｂを通した流体（例えば、酸素１８）の流動を制御するように構成されることができる。加えて、調整器４３０のうちの１つまたはそれを上回るものは、酸素チャンバ４２１および／または酸素出口ポート４０８に流体的に結合されることができる。酸素アセンブリ４１０はまた、空気取入口４０４と入口４２３との間に位置付けられる、１つまたはそれを上回る空気流弁（図示せず）を含んでもよい。空気流弁は、（例えば、酸素アセンブリ４１０の使用の間に）ガスが空気取入口４０４と入口４２３との間で流動することを可能にし、（例えば、酸素アセンブリが使用されていないとき）空気取入口と入口４２３との間のガス流動を遮断するように選択的に作動されることができる。いくつかの実施形態では、空気流弁は、吸着ベッド４２０に結合されることができるが、他の実施形態では、空気流弁は、吸着ベッド４２０とは別個である。
【0052】
動作時、吸着ベッド４２０は、入口４２３のうちの１つまたはそれを上回るものを介して、患者空気取入口４０４から空気１２を受容することができる。空気１２は、入口部分４２２を通して流動し、デシカント材料部分４２４に進入することができ、その中でデシカント材料４２５は、例えば、空気１２を除湿するために、空気１２から水分を優先的に捕捉し、留めることができる。遮断弁４２７のうちの１つまたはそれを上回るものが、第１の（例えば、開放）構成にあるとき、除湿された空気は、デシカント材料部分４２４から、遮断弁４２７を通して流動し、窒素吸着剤材料部分４２８に進入することができる。除湿された空気が、窒素吸着剤材料部分４２８内にあるとき、窒素吸着剤材料４２９は、空気１２から窒素を優先的に捕捉し、留めることができる。窒素吸着剤材料部分４２８内での空気１２からの窒素の吸着は、濃縮酸素１８を発生させることができ、これは、例えば、患者への送達のために、調整器４３０のうちの１つまたはそれを上回るものを通して、酸素出口ポート４０８に向かって流動することができる。吸着ベッド４２０が、もはや使用されなくなると、遮断弁４２７の全てまたはサブセットは、窒素吸着剤材料部分４２８からデシカント材料部分４２４を流体的に隔離するために、第２の構成に、および／またはそれに向かって移行されることができる。
【0053】
ゼオライト等のいくつかの窒素吸着剤材料は、水分に暴露される場合、劣化し得る。本劣化を低減させるために、いくつかの吸着ベッドは、空気が吸着ベッドを通して流動する際、水分が窒素吸着剤材料に到達することを少なくとも部分的に防止するために、窒素吸着剤材料のすぐ上流に位置付けられるデシカント材料を含む。しかしながら、空気が、吸着ベッドを通して流動していないとき（例えば、酸素アセンブリが、オフにされる、または保管中であるとき）、デシカント材料内の水分の一部は、窒素吸着剤材料の中に移動し、その中の窒素吸着剤材料の劣化を助長し得る。デシカント材料は、窒素吸着剤材料と同一の筐体内に位置付けられるため、本水分移動は、吸着ベッドが、保管期間の間に外部環境から流体的に密閉される場合であっても生じ得る。対照的に、吸着ベッド４２０の遮断弁部分４２６は、デシカント材料部分４２４と窒素吸着剤材料部分４２８との間に位置付けられる、１つまたはそれを上回る遮断弁４２７を含み、１つまたはそれを上回る遮断弁４２７のうちの個々のものは、閉鎖され、デシカント材料４２５によって捕捉された水分が窒素吸着剤材料４２９に移動し、それを劣化させることを低減させ、および／またはそうなることを防止することができる。例えば、吸着ベッド４２０が、使用されていないとき、１つまたはそれを上回る（例えば、全ての）遮断弁４２７は、遮断弁４２７が、少なくとも部分的または完全に、窒素吸着剤材料４２９からデシカント材料４２５を（およびデシカント材料４２５によって捕捉されたいかなる水分も）分離する（例えば、流体的に隔離する）ように、第１の（例えば、開放）構成から第２の（例えば、閉鎖）構成に、および／またはそれに向かって移行されることができる。故に、本技術の実施形態に従って構成される吸着ベッドは、デシカント材料と窒素吸着剤材料との間の水分移送を低減させることが予期され、これは、窒素吸着剤材料の劣化を低減させ、および／またはこれらの吸着ベッドの動作寿命を改良することができる。
【0054】
吸着ベッド４２０は、酸素発生プロセスの吸着段階の間に、水分が窒素吸着剤材料４２９に進入することを防止する、または少なくともそうなることを低減させる。いくつかの実施形態では、デシカント材料はまた、窒素吸着剤材料４２９と調整器４３０との間に位置付けられ、酸素発生プロセスの脱着段階の間に使用されるガス中の水分が窒素吸着剤材料に進入することを防止する、または少なくともそうなることを低減させる。例えば、図４Ｂは、吸着ベッド４７０を有し、本技術の選択された実施形態に従って構成される、酸素アセンブリ４６０を図示する。酸素アセンブリ４６０は、概して、酸素アセンブリ４１０（図４Ａ）に類似し得る。例えば、吸着ベッド４７０は、第１の端部４７０ａと、第１の端部と反対の第２の端部４７０ｂと、第１のデシカント材料４２５を有する、第１のデシカント材料部分４２４と、第１の遮断弁４２７を有する、第１の遮断弁部分４２６と、窒素吸着剤材料４２９を有する、窒素吸着剤材料部分４２８とを有することができる。しかしながら、酸素アセンブリ４１０に対して、酸素アセンブリ４６０はさらに、窒素吸着剤部分４２８と第２の端部４７０ｂとの間に位置付けられる、デシカント材料４７５を含有する、第２のデシカント材料部分４７４を含む。デシカント材料４７５は、デシカント材料４２５と同一であり得る、または窒素吸着剤材料およびデシカント材料の組み合わせであり得る。脱着段階の間、ガス（例えば、酸素１８）は、吸着ベッド４２０を通して、第２の端部４７０ｂから第１の端部４７０ａに向かって流動し、窒素吸着剤材料４２９を再生させる。窒素リッチガス１６が、入口４２３から外に流動し、１つまたはそれを上回る通気孔（図示せず）を介して外部環境にパージされる。しかしながら、特に、不使用の期間後、酸素チャンバ４２１内の酸素１８は、（例えば、酸素チャンバ４２１における漏出に起因して）増加された含水量を有し得る。故に、第２のデシカント材料部分４７４内のデシカント材料４７５は、酸素１８が窒素吸着剤材料４２９に進入する前に、脱着段階の間に使用される酸素１８中のいかなる水分も捕捉し、留める。
【0055】
第２のデシカント材料部分４７４を有することに加えて、またはその代わりに、酸素アセンブリ４６０および／または酸素チャンバ４２１は、本システムの中への不要な水分進入をさらに最小限にする、または少なくとも低減させるために、比較的に低い水蒸気透過率（「ＭＶＴＲ」）を有する材料から成り、それによって、脱着段階の間に吸着ベッド４７０を通して押し戻され得る水分を最小限にする、または少なくとも低減させることができる。例えば、酸素アセンブリ４６０、酸素チャンバ４２１、酸素アセンブリ４６０および酸素チャンバ４２１を接続する任意の導管または流路、および／または任意の他の介在する構造が、水蒸気がそれを通して漏出／浸透することを殆どまたは全く可能にしない材料から成ることができる。結果として、酸素チャンバ４２１内に貯蔵され、脱着段階のために使用される酸素は、長い保管期間の間であっても、本システムが保管または使用される環境の湿度にかかわらず、低い含水量を留めることが予期される。比較的に高いＭＶＴＲを有する好適な材料は、限定ではないが、金属（例えば、アルミニウム、チタン、銅、ニッケル等）、合金（例えば、ステンレス鋼、黄銅、青銅等）、および／または金属めっきを含む。光学的に透過性の構成要素に関して、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンテレフタレートグリコール（ＰＥＴＧ）、または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）等の比較的に高いＭＶＴＲの透明プラスチックが、使用されることができる。Ｏリングまたは他のゴム構成要素に関して、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等の比較的に高いＭＶＴＲのゴム材料が、使用されることができる。付加的材料は、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）および／または高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等のポリマーを含むことができる。いくつかの実施形態では、材料は、６ｇ／ｍ２またはそれ未満、５ｇ／ｍ２またはそれ未満、４．５ｇ／ｍ２またはそれ未満、４ｇ／ｍ２またはそれ未満、３．５ｇ／ｍ２またはそれ未満、または３ｇ／ｍ２またはそれ未満等の８ｇ／ｍ２またはそれ未満のＭＶＴＲ値を有する。
【0056】
吸着ベッド４７０はさらに、窒素吸着剤材料部分４２８と第２のデシカント材料部分４７４との間に位置付けられる、第２の遮断弁４７７を有する、第２の遮断弁部分４７６を含むことができる。第２の遮断弁４７７は、第２の遮断弁４７７が、酸素アセンブリ４６０が使用されていないとき、第２のデシカント材料部分４７４内に捕捉された水分が、窒素吸着剤材料部分の中に移動することを防止する、または少なくともそうなることを低減させることを除いて、概して、図４Ａに関して詳細に説明される第１の遮断弁４２７に類似し得る。
【0057】
本技術はまた、改良された縦横比を有する吸着ベッドを含む。例えば、図５Ａ－５Ｄは、本技術の実施形態に従って構成される、関連付けられる渦巻状または螺旋挿入部５４０ａ－ｄを有する、個別の吸着ベッド５２０ａ－ｄを図示する。具体的には、図５Ａは、螺旋挿入部５４０ａを含む、吸着ベッド５２０ａの斜視図であり、図５Ｂは、比較的に低いピッチを伴う螺旋挿入部５４０ｂを含む、吸着ベッド５２０ｂの側面図であり、図５Ｃは、比較的に高いピッチを伴う螺旋挿入部５４０ｃを含む、吸着ベッド５２０ｃの側面図であり、図５Ｄは、縦方向に変動されたピッチを伴う螺旋挿入部５４０ｄを有する、吸着ベッド５２０ｄの側面図である。図５Ａ－５Ｄの以下の説明は、個別の吸着ベッド５２０ａ－ｄおよび関連付けられる螺旋挿入部５４０ａ－ｄのそれぞれの選択された側面に言及する。これらの側面は、例証の明確化のために、具体的吸着ベッドおよび／または具体的螺旋挿入部を参照して説明されるが、１つの螺旋挿入部（例えば、図５Ａの螺旋挿入部５４０ａ）の任意の説明が、本技術の他の螺旋挿入部のうちの１つまたはそれを上回るもの（例えば、図５Ｂ－Ｄの螺旋挿入部５４０ｂ－ｄのうちの１つまたはそれを上回るもの）に等しく適用され得、逆もまた同様であることを理解されたい。
【0058】
螺旋挿入部５４０ａ－ｄはそれぞれ、個別の吸着ベッド５２０ａ－ｄの対応する内部５２１ａ－ｄ内に位置付けられ、個別の吸着ベッド５２０ａ－ｄの縦方向軸に略平行な方向に、例えば、少なくとも部分的または完全に、個別の内部５２１ａ－ｄの長さに沿って延在することができる。前述で説明されるように、吸着ベッド５２０ａ－ｄのそれぞれの内部５２１ａ－ｄは、窒素吸着剤材料（図示せず）で充填されることができる。動作時、螺旋挿入部５４０ａ－ｄはそれぞれ、（例えば、図５Ｂおよび５Ｃの吸着ベッド５２０ｂおよび５２０ｃを通して進行する空気１２によって示されるように）個別の吸着ベッド５２０ａ－ｄを通して進行する空気を略螺旋または渦巻形経路に沿って指向する。結果として、螺旋挿入部５４０ａ－ｄは、吸着ベッド自体の長さよりも長い、個別の吸着ベッドを通した空気流路を提供する。故に、吸着ベッド５２０ａ－ｄとともに螺旋挿入部５４０ａ－ｄを利用することは、吸着ベッドの全長を増加させることなく、吸着ベッド５２０ａ－ｄの縦横比（例えば、長さ対直径）を効果的に増加させる。例えば、螺旋挿入部を使用することは、吸着ベッドの縦横比を少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも１００％、少なくとも２００％、またはそれを上回って増加させることができる。理論によって拘束されるわけではないが、これは、（１）所与の吸着ベッドサイズに関して、吸着ベッドによって発生される酸素を増加させ、および／または（２）酸素発生能力を維持しながら、比較的によりコンパクトな吸着ベッドの使用を可能にすることが予期され、これは、ひいては、酸素発生アセンブリ、したがって、人工呼吸器のサイズを低減させることができる。
【0059】
最初に図５Ａを参照すると、螺旋挿入部５４０ａは、吸着ベッド５２０ａ内に１つまたはそれを上回るチャンバ、したがって、１つまたはそれを上回る流動経路を作成することができる。図示される実施形態では、例えば、螺旋挿入部５４０ａは、吸着ベッド５２０ａを通した第１のチャンバ５４４ａ１および第２のチャンバ５４４ａ２を作成する。他の実施形態では、螺旋挿入部５４０ａは、少なくとも３つ、４つ、５つ、またはそれを上回るチャンバを作成するように構成されることができる。チャンバ５４４ａはそれぞれ、チャンバ５４４ａがそれぞれ、吸着ベッド５２０ａの内部５２１ａを通した個別の流路を画定し得るように、相互から流体的に隔離されることができる。図示される実施形態では、例えば、第１のチャンバ５４４ａ１は、吸着ベッド５２０ａを通した第１の流路５４２ａ１を画定し、第２のチャンバ５４４ａ２は、吸着ベッド５２０ａを通した第２の流路５４２ａ２を画定する。螺旋挿入部５４０ａが、２つを上回るチャンバを作成する実施形態では、螺旋挿入部５４０ａはまた、２つを上回る流路５４２ａ（例えば、３つ、４つ、５つ、またはそれを上回る流路）を画定するであろう。
【0060】
螺旋挿入部５４０ａは、これが、吸着ベッド５２０ａの内部表面内にフィットするが、それに当接する、またはほぼ当接するように構成される外側円周を有するようにサイズ決めされることができる。例えば、螺旋挿入部５４０ａの外側円周は、螺旋挿入部５４０ａが、概して、吸着ベッド５２０ａの内側寸法Ｄ２（例えば、幅、直径等）に類似する、またはそれをごくわずかに下回る外側寸法Ｄ１（例えば、幅、直径等）を有するように、内部表面の内側円周と同一である、またはそれよりもごくわずかに小さくあり得る。螺旋挿入部５４０ａは、吸着ベッド５２０ａ内に密着してフィットするように寸法決定されるため、第１のチャンバ５４４ａ１および第１の流路５４２ａ１は、第２のチャンバ５４４ａ２および第２の流路５４２ａ２から実質的または完全に流体的に隔離されることができる。いくつかの実施形態では、吸着ベッド５２０ａの内部表面に当接するように構成される螺旋挿入部５４０ａの一部は、第１の流路５４２ａ１および第２の流路５４２ａ２をさらに流体的に隔離するために、内部表面にシール（例えば、糊着、テープ留め、接着等）されることができる。
【0061】
いくつかの実施形態では、吸着ベッド５２０ａのチャンバのうちの１つまたはそれを上回るものは、例えば、単一の吸着ベッド内に複数の通路を形成するために、および／または吸着ベッドの縦横比をさらに増加させるために、直列に接続されることができる。少なくともいくつかの実施形態では、例えば、第１のチャンバ５４４ａ１は、ガスが、吸着ベッド５２０ａに進入し、第１の流路５４２ａ１を介して第１のチャンバ５４４ａ１を通して流動し、次いで、第２の流路５４２ａ２を介して第２のチャンバ５４４ａ２を通して流動し得るように、吸着ベッド５２０ａの端部（図示せず）において第２のチャンバ５４４ａ２に流体的に結合されることができる。図５Ｂ－Ｄの螺旋挿入部５４０ｂ－ｄは、概して、螺旋挿入部５４０ａのチャンバ５４４ａおよび流路５４２ａに類似する、またはそれと同一のチャンバおよび流路を含むことができる。
【0062】
螺旋挿入部５４０ａ－ｄのピッチもまた、異なる縦横比および流動特性を達成するために変動されることができる。例えば、図５Ｂおよび５Ｃは、異なるピッチを有する、螺旋挿入部５４０ｂ、５４０ｃを図示する（本明細書に使用されるように、用語「ピッチ」は、螺旋挿入部の単一の完全回転を指す）。図示される実施形態では、例えば、螺旋挿入部５４０ｂは、第１のピッチＰ１を有し、螺旋挿入部５４０ｃは、第１のピッチＰ１を上回る／それよりも密である第２のピッチＰ２を有する。ピッチの程度は、吸着ベッドを通して延在する流路の有効長を変化させる。例えば、所与の長さの螺旋挿入部および吸着ベッドに関して、より高い／より密なピッチは、より多い回転、より長い流路、したがって、より高い縦横比に対応する一方、より小さい／より疎らなピッチは、より少ない回転、より短い流路、したがって、より低い縦横比に対応する。故に、図示される実施形態では、吸着ベッド５２０ｂは、（吸着ベッドの所与の長さに関して）吸着ベッド５２０ｃと比較して、より短い流路、したがって、より低い縦横比を有する。螺旋挿入部５４０ａ－ｄのピッチは、少なくとも部分的に、所望の縦横比、関連付けられる人工呼吸器または酸素濃縮器の設計基準、関連付けられる吸着ベッドの製造制約、吸着ベッドによって担持される窒素吸着剤材料によって発生される背圧の量等に基づいて選択されることができる。所与の長さおよび直径を有するベッドに関して、より密なピッチ（例えば、図５Ｃ）は、流路の長さを増加させ、したがって、窒素吸着剤材料によって発生される背圧を増加させるであろう一方、より疎らなピッチ（図５Ｂ）は、流路の長さを減少させ、したがって、窒素吸着剤材料によって発生される背圧を減少させるであろう。故に、ピッチは、吸着ベッドの機能を最適化するために、窒素吸着剤材料によって発生される背圧を「微調整」するように選択されることができる。いくつかの実施形態では、ピッチはまた、例えば、圧縮機自体の設定（例えば、速度）を変化させる必要性を伴わずに、圧縮機によって発生される有効流動を調節するために、圧縮機（図示せず）に基づいて選択されることができる。
【0063】
いくつかの実施形態では、本技術の実施形態に従って構成される吸着ベッドは、例えば、２つまたはそれを上回る異なるようにサイズ決めされたサブピッチＳＰを含むように、変動される、または不均一である全体的ピッチＶＰを有する螺旋挿入部を含む。図５Ｄを参照すると、螺旋挿入部５４０ｄの全体的ピッチＶＰは、吸着ベッド５２０ｄの縦方向軸に沿って、例えば、吸着ベッド５２０ｄの第１の（例えば、空気流入）端部５２０ｄ１から吸着ベッド５２０ｄの第２の（例えば、酸素流出）端部５２０ｄ２まで変動する。図示される実施形態では、全体的ピッチＶＰは、４つのサブピッチＳＰ１－ＳＰ４（例えば、第１のサブピッチＳＰ１、第２のサブピッチＳＰ２、第３のサブピッチＳＰ３、および第４のサブピッチＳＰ４）を含む。第１のサブピッチＳＰ１は、第２のサブピッチＳＰ２未満であり、第２のサブピッチＳＰ２は、第３のサブピッチＳＰ３未満であり、第３のサブピッチＳＰ３は、第４のサブピッチＳＰ４未満であり、したがって、全体的ピッチＶＰは、吸着ベッド５２０ｄの縦方向軸に沿って、第１の端部５２０ｄ１から第２の端部５２０ｄ２に向かって増加する。他の実施形態では、全体的ピッチＶＰは、少なくとも２つ、３つ、５つ、６つ、または任意の他の好適な数のピッチ等のより多いまたはより少ないサブピッチを含むことができる。これらおよび他の実施形態では、サブピッチのうちの個々のものは、他のサブピッチのうちの１つまたはそれを上回るものに対する任意の他の好適な関係を有することができる。
【0064】
動作時、空気（例えば、図１の空気１２）は、第１の端部５２０ｄ１を介して吸着ベッド５２０ｄに進入し、内部５２１ｄを通して第２の端部５２０ｄ２に向かって流動することができる。空気が第２の端部５２０ｄ２に向かって流動するにつれて、内部５２１ｄ内の窒素吸着剤材料（例えば、図４の窒素吸着剤材料４２９）は、空気から窒素を優先的に吸着することができ、これは、ひいては、空気が第２の端部５２０ｄ２に向かって流動する際の空気中の窒素の量（および空気の体積）を低減させる。故に、第２の端部５２０ｄ２における、またはその近傍の空気は、第１の端部５２０ｄ１における、またはその近傍の空気よりも少ない窒素含有量を有することが予期され、ひいては、第１の端部５２０ｄ１と比較して、低減された量の窒素吸着剤材料が、第２の端部５２０ｄ２に、またはその近傍に位置付けられることができる。また、空気の体積は、これが第１の端部５２０ｄ１から第２の端部５２０ｄ２に向かって流動するにつれて、減少する。螺旋挿入部５４０ｄの全体的ピッチＶＰは、したがって、例えば、少なくとも部分的に、第２の端部５２０ｄ２において、またはその近傍で必要とされる低減された量の窒素吸着剤材料および／または第２の端部５２０ｄ２に進行する低減された体積の空気を収容することに基づいて、第２の端部５２０ｄ２において、またはその近傍で増加されることができる。
【0065】
螺旋挿入部５４０ｄの全体的ピッチＶＰを変動させることは、吸着ベッド５２０ｄが、概して、テーパ状または円錐形幾何学形状を有する（例えば、テーパ状／円錐形吸着ベッドの長さに沿って減少する１つまたはそれを上回る寸法（幅、直径、断面積等）を有する）吸着ベッドに類似して、またはそれと同様に動作する結果をもたらすことができる。テーパ状／円錐形幾何学形状を伴う吸着ベッドの実施例が、図８Ａ－８Ｃを参照してより詳細に説明される。少なくともいくつかの実施形態では、例えば、螺旋挿入部５４０ｄの縦方向軸に沿ったサブピッチＳＰ１－ＳＰ４の変動は、吸着ベッド５２０ｄの内部５２１ｄが、概して、テーパ状／円錐形吸着ベッドの内部容積に類似する、またはそれと同一の容積を有するように選択される。加えて、または代替として、吸着ベッド５２０ｄの第２の端部５２０ｄ２における、またはその近傍の増加された相対的ピッチは、第２の端部５２０ｄ２における、またはその近傍の吸着ベッド５２０ｄによって担持される窒素吸着剤材料の体積を低減させることができ、窒素吸着剤材料の体積の本低減は、概して、縦方向にテーパ状または円錐形である吸着ベッド内の窒素吸着剤材料の体積の低減に類似する、またはそれと同一であり得る。いくつかの実施形態では、可変テーパリングは、吸着ベッド５２０ｄを通して移動するガスの流動が、実質的に一定のままであるように設計されることができる。そのような実施形態では、空気の体積は、前述で説明されるように、窒素の吸着に起因して、空気１２が第１の端部５２０ｄ１から第２の端部５２０ｄ２に向かって移動するにつれて減少するため、ピッチは、概して、空気１２を受容するように構成される第１の端部５２０ｄ１に近接してより疎らであり、酸素を出力するように構成される第２の端部５２０ｄ２に向かってより密である。
【0066】
本技術はさらに、酸素発生プロセスの吸着段階および／またはパージ段階の間の吸着ベッドの性能を改良するための種々の特徴を伴う吸着ベッドを含む。図６Ａ－６Ｃは、酸素発生プロセスの間の、本技術の実施形態に従って構成される、吸着ベッド６２０の動作を図示する、一連の概略図である。具体的には、図６Ａは、酸素発生プロセスの吸着段階の間の吸着ベッド６２０を示し、図６Ｂおよび６Ｃは、酸素発生プロセスの脱着またはパージ段階の間の吸着ベッド６２０を図示する。吸着ベッド６２０は、概して、本明細書に説明される吸着ベッドのうちのいずれかまたは別の好適な吸着ベッドに類似する、またはそれと同一であり得る。
【0067】
ともに図６Ａ－６Ｃを参照すると、吸着ベッド６２０は、第１の端部６２２ａと、第１の端部６２２ａと反対であり、それから離間される、第２の端部６２２ｂとを有する、筐体６２２を含むことができる。筐体６２２は、第１の端部６２２ａにおける第１の開口またはポート６２４と、第２の端部６２２ｂにおける１つまたはそれを上回る第２の開口またはポート６２６とを含むことができる。筐体６２２は、少なくとも部分的に、吸着ベッド６２０の内部６２１を画定することができる。内部６２１は、少なくとも部分的に、窒素吸着剤材料６２９で充填されることができる。第２の端部６２２ｂは、第１の（例えば、吸着段階、閉鎖等）構成（図６Ａ）と、第２の（例えば、脱着段階、パージ段階、開放等）構成（図６Ｂおよび６Ｃ）との間で移行可能な弁６５０を含むことができる。第１の（例えば、閉鎖）構成では、ガスは、第２のポート６２６を通して流動することのみによって、吸着ベッドの第２の端部６２２ｂに進入する、またはそれから退出することができる。第２の（例えば、開放）構成では、ガス進入／退出のために利用可能な第２のポート６２６のうちの１つまたはそれを上回るものの表面積は、増加される。弁６５０は、一方向弁、フラッパ型弁、または任意の他の好適な弁であり得る。図６Ａ－６Ｃに単一の弁６５０として説明されるように示されるが、他の実施形態では、本技術の吸着ベッドは、少なくとも２つ、３つ、４つ、または任意の他の好適な数の弁等のより多い弁６５０を含むことができる。
【0068】
図６Ａを参照すると、吸着段階の間、吸着ベッド６２０は、第１の端部６２２ａにおける第１のポート６２４を介して空気１２を受容することができる。空気１２は、吸着ベッド６２０の内部６２１を通して流動することができ、その中に含有される窒素吸着剤材料６２９は、例えば、濃縮酸素１８を発生させるために、空気１２から窒素を優先的に吸着することができる。吸着段階では、弁６５０は、第１の（例えば、閉鎖）構成にあり得、少なくとも部分的に、吸着ベッド６２０の第２の端部６２２ｂを通した酸素３２の流動を制限することができ（例えば、酸素１８の流動が第２のポート６２６を介して退出することのみを可能にし）、これは、ひいては、吸着ベッド６２０の内部６２１の全てまたは一部全体を通して比較的に高い圧力を維持することができる。
【0069】
図６Ｂを参照すると、脱着段階の間、吸着ベッド６２０は、第２の端部６２２ｂを介してガス（例えば、酸素１８または別のガス）を受容することができる。酸素１８は、例えば、少なくとも１つの後続吸着段階のために窒素吸着剤材料６２９を再生させるために、吸着ベッド６２０の内部６２１を通して流動し、少なくとも部分的に、吸着段階の間に窒素吸着剤材料６２９によって捕捉された窒素を脱着させ、窒素リッチガス１６として吸着ベッド６２０から外に流動することができる。脱着段階では、弁６５０は、第２の（例えば、開放）構成にあり、弁６５０が第１の（例えば、閉鎖）位置にあるときに対して、流体がそれを通して流動するための比較的により大きいエリアを提供することができる。これは、弁６５０が第１の構成（図６Ａ）にあるときの第２の端部６２２ｂを通した流動の流量および／または体積と比較して、第２の端部６２２ｂを通したガス流動の増加された流量および／または増加された体積を提供することが予期される。第２の端部６２２ｂを通した酸素１８の流動の増加された流量および／または体積は、脱着段階の間の流動の増加された表面積を提供することができ、これは、ひいては、窒素が脱着され、窒素吸着剤材料６２９が再生される率を増加させることができる。加えて、または代替として、脱着段階の間に第２の位置における弁６５０を有することは、吸着ベッド６２０の内部６２１の圧力を減少させることができ、これもまた、窒素が脱着され、窒素吸着剤材料６２９が再生される率を増加させることができる。
【0070】
図６Ｃを参照すると、いくつかの実施形態では、弁６５０は、脱着段階の間に、第２の端部６２２ｂを通した流体の流動を再指向する、または別様に改変するように構成されることができる。図示される実施形態では、例えば、弁６５０が、第２の構成にあるとき、弁６５０は、吸着ベッドの内部６２１の少なくとも１つの側壁６２１ａに向かって酸素１８の一部を再指向するように構成されることができる。他の実施形態では、弁６５０は、吸着ベッドの内部６２１の任意の他の好適な部分に向かって酸素１８の流動を再指向するように構成されることができる。理論によって拘束されるわけではないが、脱着段階の間に流動を再指向するように構成される弁を含む吸着ベッドが、有利なこととして、吸着ベッドの内部の全てまたは一部全体を通した流動拡散を増加させ、および／または吸着ベッドの内部の全てまたは一部全体を通した流動のより均一な分配を生じさせ得ることが考えられる。
【0071】
いくつかの実施形態では、本技術の吸着ベッドは、吸着段階およびパージ段階の間に異なる流路を提供するように構成される。例えば、図７Ａおよび７Ｂは、可変流路を有し、本技術の実施形態に従って構成される、吸着ベッド７２０を含む、酸素アセンブリ７１０の概略図示である。図７Ａおよび７Ｂを集合的に参照すると、吸着ベッド７２０は、窒素吸着剤材料７２９を含有する、第１の区分７６０ａと、窒素吸着剤材料７２９を含有する、第２の区分７６０ｂとを含む。第１の区分７６０ａは、第１の端部７６０ａ１と、第１の端部７６０ａ１と反対の第２の端部７６０ａ２とを有することができ、第２の区分７６０ｂは、同様に、第１の端部７６０ｂ１と、第１の端部７６０ｂ１と反対の第２の端部７６０ｂ２とを有することができる。区分７６０ａ、ｂはそれぞれ、吸着ベッド７２０の長さ未満である、それに等しい、またはそれを上回る長さを有することができる。
【0072】
第１の区分７６０ａおよび第２の区分７６０ｂは、流動制御要素７６２によって分離されることができ、これは、流動制御要素７６２が、ガスが第１の区分７６０ａと第２の区分７６０ｂとの間で流動することを可能にする、開放位置（図７Ａに示されるような）と、流動制御要素７６２が、第１の区分７６０ａと第２の区分７６０ｂとの間のガス流動を防止する、閉鎖位置（図７Ｂに示されるような）との間で移行することができる。流動制御要素７６２の構成に応じて、区分７６０ａ、ｂは、直列（例えば、図７Ａに示されるような）または並列（例えば、図７Ｂに示されるような）のいずれかで結合されることができる。流動制御要素７６２は、第１および第２の区分７６０ａ、ｂを流体的に接続し、流体的に隔離するように選択的に移動し得る、弁（例えば、ソレノイド弁、回転弁等）または他の好適な特徴であり得る。
【0073】
流動制御要素７６２は、酸素発生サイクルの間に開放位置と閉鎖位置との間で循環するように構成される。例えば、流動制御要素７６２は、概して、酸素発生サイクルの吸着段階の間に開放位置に、および酸素発生サイクルのパージ段階の間に閉鎖位置にある。吸着段階の間の開放位置における流動制御要素７６２を示す、図７Ａを参照すると、吸着ベッド７２０は、第１の区分７６０ａの第１の端部７６０ａ１における患者空気取入口７１２または他の好適な入口を介して空気１２を受容することができる。空気１２は、第１の区分７６０ａを通して、第１の区分７６０ａの第２の端部７６０ａ２に向かって流動することができ、空気１２が第１の区分７６０ａを通して流動する際、その中に含有される窒素吸着剤材料７２９は、空気１２から窒素を優先的に捕捉し、留めること（例えば、吸着すること）ができる。流動制御要素７６２が、第１の構成にあるとき、流動制御要素７６２は、第１の区分７６０ａを通して流動する空気１２が、流動制御要素７６２によって第２の区分７６０ｂに、および／またはそれに向かって指向され得るように、第１の区分７６０ａの第２の端部７６０ａ２を第２の区分７６０ｂの第２の端部７６０ｂ２に流体的に結合することができる。空気１２は、第２の区分７６０ｂを通して、第２の区分７６０ｂの第１の端部７６０ｂ１に向かって流動し続けることができ、空気１２が第２の区分７６０ｂを通して流動する際、その中に含有される窒素吸着剤材料７２９は、例えば、患者への送達のための濃縮酸素１８を発生させるために、空気１２中に残留する任意の窒素の少なくとも一部を優先的に吸着することができる。第１および第２の区分７６０ａ、７６０ｂは、吸着段階の間に流動制御要素７６２によって流体的に結合されるため、吸着ベッド７２０は、吸着段階の間に増加された縦横比（例えば、長さ対幅／直径）を有することができる。
【0074】
吸着段階とパージ段階との間の移行の前に、および／またはその間、流動制御要素７６２は、流動制御要素７６２が第１および第２の区分７６０ａ－ｂを流体的に結合する、第１の位置から、流動制御要素７６２が第１および第２の区分７６２ａ、ｂを流体的に隔離する（例えば、流体的に結合しない）、第２の構成に移行（例えば、回転）されることができる。脱着またはパージ段階の間の閉鎖位置における流動制御要素７６２を示す、図７Ｂを参照すると、酸素１８（または別の好適な流体）は、例えば、少なくとも部分的に、窒素吸着剤材料７２９を再生させるために、第１および第２の区分７６０ａ、７６０ｂの個別の第１の端部７６０ａ１、７６０ｂ１に供給され、吸着段階の間に第１および第２の区分７６０ａ、７６０ｂのそれぞれの中の窒素吸着剤材料７２９によって捕捉された窒素を少なくとも部分的に脱着させる、またはパージすることができる。流動制御要素７６２は、第１および第２の区分７６０ａ、７６０ｂを流体的に隔離するため、第１および第２の区分７６０ａ、７６０ｂの個別の第２の端部７６０ａ２、７６０ｂ２は、（例えば、第１の区分７６０ａと第２の区分７６０ｂとの間に流動するように窒素リッチガス１６を指向する代わりに）窒素リッチガス１６がパージ段階の間に吸着ベッド７２０から外に流動することを可能にすることができる。第１および第２の区分７６０ａ、７６０ｂは、パージ段階の間に流動制御要素７６２によって流体的に隔離されるため、吸着ベッド７２０は、例えば、吸着段階（図７Ａ）における縦横比に対して、脱着段階の間に減少された縦横比を有することができる。
【0075】
脱着段階の間の第１の区分７６０ａおよび第２の区分７６０ｂの両方を通した酸素１８の流動を促進するために、酸素アセンブリ７１０はさらに、酸素チャンバ弁７６４（単純に「弁７６４」とも称される）を含むことができる。酸素チャンバ弁７６４は、酸素チャンバ７２１を第１の区分７６０ａに接続する経路を通した流動を制御することができる。故に、吸着段階の間、図７Ａに示されるように、酸素チャンバ弁７６４は、閉鎖位置にある、または別様に第１の区分７６０ａの第１の端部７６０ａ１の中に流動しないように酸素１８を遮断する。しかしながら、脱着段階の間、図７Ｂに示されるように、酸素チャンバ弁７６４は、開放位置にある、または別様に酸素１８が酸素チャンバ７２１から第１の区分７６０ａの第１の端部７６０ａ１の中に流動することを可能にする。いくつかの実施形態では、酸素チャンバ弁７６４は、吸着段階の間、（１）空気１２が空気取入口７１２から第１の区分７６０に流動することを可能にし、（２）酸素チャンバ７２１から第１の区分に流動しないように酸素１８を遮断し、脱着段階の間、（３）空気取入口７１２から第１の区分７６０に流動しないように空気１２を遮断し、（４）酸素１８が酸素チャンバ７２１から第１の区分７６０に流動することを可能にする、三方向弁である。
【0076】
吸着段階およびパージ段階のための可変流路を有する吸着ベッドは、流路が酸素発生サイクルの特定の段階に最適化されることを可能にする。例えば、吸着ベッド７２０は、吸着段階の間の比較的により高い縦横比と、パージ段階の間の比較的により低い縦横比とを有するように構成される。これは、いくつかの利点を提供することが予期される。例えば、増加された窒素吸着を可能にするために、吸着ベッドが吸着段階の間に増加された縦横比を有することが、有益である。また、窒素吸着剤材料のための増加された再生率を可能にするために、脱着またはパージ段階の間に低減された縦横比を有することが、有益である。例えば、減少された縦横比は、概して、減少された背圧、吸着ベッドを通してガスを流動させるための減少された動力駆動要件、および増加されたサイクル時間と相関され、その全ては、脱着段階の間に有利である。故に、本技術の実施形態に従って構成される吸着ベッドは、吸着段階の間の増加された窒素吸着およびパージ段階の間の増加された窒素吸着剤材料再生率を提供することができる。
【0077】
いくつかの実施形態では、本技術は、吸着ベッドの内側断面寸法が、ベッドの給送端においてよりも生成物端においてより小さくなるように、テーパ状形状を有する、吸着ベッドを含む。例えば、図８Ａ－８Ｄは、ベッドの生成物端においてテーパ状形状を有し、本技術の選択された実施形態に従って構成される、吸着ベッドの実施例を図示する。より具体的には、図８Ａは、第１のテーパ状形状を有し、本技術の選択された実施形態に従って構成される、第１の吸着ベッド８２０ａの縦方向断面図であり、図８Ｂは、第２のテーパ状形状を有し、本技術の選択された実施形態に従って構成される、第２の吸着ベッド８２０ｂの縦方向断面図であり、図８Ｃは、第３のテーパ状形状を有し、本技術の選択された実施形態に従って構成される、第３の吸着ベッド８２０ｃの縦方向断面図であり、図８Ｄは、第４のテーパ状形状を有し、本技術の選択された実施形態に従って構成される、第４の吸着ベッド８２０ｄの縦方向断面図である。
【0078】
図８Ａ－８Ｄを集合的に参照すると、第１の吸着ベッド８２０ａ、第２の吸着ベッド８２０ｂ、第３の吸着ベッド８２０ｃ、および第４の吸着ベッド８２０ｄ（集合的に吸着ベッド８２０と称される）はそれぞれ、窒素吸着剤材料を格納するための内部８２１ａ－ｄを画定する、対応する筐体８２２ａ－ｄを含む。各筐体８２２ａ－ｄは、第１の端部部分８２２ａ１－８２２ｄ１と第２の端部部分８２２ａ２－８２２ｄ２との間に延在する。吸着段階の間、空気は、矢印Ｆによって示される方向において、第１の端部部分８２２ａ１－８２２ｄ１と第２の端部部分８２２ａ２－８２２ｄ２との間の内部８２１ａ－ｄを通して流動する。脱着／パージ段階の間、酸素は、反対方向において、内部８２１ａ－ｄを通して流動する。
【0079】
吸着ベッド８２０はそれぞれ、第２の端部部分８２２ａ２－８２２ｄ２に近接するテーパ状部分８２４ａ－ｄを含む。テーパ状部分８２４ａ－ｄはそれぞれ、第１の内径ＩＤ１から第２の内径ＩＤ２までテーパ状である。第１の内径ＩＤ１は、内部８２１ａ－ｄの内径が、テーパ状部分８２４ａ－ｄの長さに沿って減少するように、第２の内径ＩＤ２を上回る。いくつかの実施形態では、第１の内径ＩＤ１は、約１．２５インチ～約２．２５インチ、または約１．５インチ～約２インチ、または約１．７５インチであり得、第２の内径ＩＤ２は、約０．２５インチ～１．２５インチ、または約０．５インチ～１インチ、または約０．７５インチであり得る。いくつかの実施形態では、第１の内径ＩＤ１と第２の内径ＩＤ２との間の比は、約５：１～１．５：１、または約４：１～１．５：１、または約３：１～約２：１、または約２．５：１であり得る。前述の範囲、寸法、および比は、実施例としてのみ提供され、いくつかの実施形態では、第１の内径ＩＤ１および／または第２の内径ＩＤ２は、前述の範囲外の寸法および比を有することができる。注目すべきこととして、筐体８２２ａ－ｄの外径ＯＤは、吸着ベッド８２０が、それらの略円筒形外側外形を保つように、実質的に同一のままである。
【0080】
テーパ状部分８２４ａ－ｄの形状は、吸着ベッド８２０の間で異なる。例えば、図８Ａに示されるように、第１の吸着ベッド８２０ａのテーパ状部分８２４ａは、第１の内径ＩＤ１と第２の内径ＩＤ２との間の直径の減少が、テーパ状部分８２４ａの長さに沿って略一定であるように、線形にテーパ状である。図８Ｂに示されるように、第２の吸着ベッド８２０ｂのテーパ状部分８２４ｂは、テーパ状部分８２４ｂの長さに沿った直径の変化が、一定ではないように、凸状テーパリングを有する。同様に、図８Ｃに示されるように、第３の吸着ベッド８２０ｃのテーパ状部分８２４ｃは、テーパ状部分８２４ｃの長さに沿った直径の変化がまた、一定ではないように、凹状テーパリングを有する。図８Ｄに示されるように、第４の吸着ベッド８２０ｄのテーパ状部分８２４ｄは、図８Ａの第１の吸着ベッド８２０ａのように線形にテーパ状であるが、テーパ状部分８２４ｄの内径の変化率が、より少ないように、第１の吸着ベッド８２０ａのテーパ状部分８２４ａよりも長い長さを有する。
【0081】
テーパ状部分８２４ａ－ｄの長さおよび形状は、吸着ベッド８２０の圧力および流動特性、したがって、吸着剤特性に影響を及ぼし得る。例えば、図９は、（１）吸着段階の間の典型的な流動に関する各吸着ベッド８２０の長さに沿った圧力降下、および（２）その長さに沿った各吸着ベッド８２０の有効断面積を示す、グラフである。示されるように、各吸着ベッド８２０のテーパ状部分８２４ａ－ｄはそれぞれ、わずかに異なる有効断面積を有し、したがって、動作の間にわずかに異なる圧力降下を有する。したがって、テーパ状部分８２４ａ－ｄの長さおよび／または形状は、吸着ベッドの所望の圧力および／または流動特性に基づいて選択されることができる。当業者が理解するであろうように、図８Ａ－８Ｄの吸着ベッド８２０は、テーパ状部分に関する異なる形状およびサイズの４つの代表的実施例を提供する。しかしながら、本技術は、図８Ａ－８Ｄに示される形状およびサイズに限定されない。実際、当業者が本明細書の開示から理解するであろうように、テーパ状部分は、本技術の範囲から逸脱することなく、本明細書に明確に示されるもの以外の他の好適な形状およびサイズを有することができる。例えば、テーパ状部分は、異なる幾何学形状（例えば、段階的幾何学形状、不規則な幾何学形状等）、異なる長さ、異なるテーパリング度、および／または異なる内側寸法を有することができる。
【0082】
理論によって拘束されることを意図していないが、図９に示されるように、テーパ状部分８２４ａ－ｄは、吸着ベッド８２０ａ－ｄ内の平均速度を、第２の端部部分８２２ａ２－８２２ｄ２（例えば、生成物端）において増加する率において増加させる。理論によって拘束されることを意図していないが、これは、吸着ベッド８２０によって生産される酸素濃度の変化率を低減させることが予期される。すなわち、吸着ベッドの中にテーパ状部分８２４ａ－ｄを組み込むことは、質量移送区域の有効長を増加させ、したがって、吸着ベッドの第２の端部部分８２２ａ２－８２２ｄ２から外に流動する酸素の濃度を安定させることが予期される。故に、いくつかの実施形態では、ベッドの生成物端においてテーパ状部分を有する吸着ベッドは、酸素のより一貫した出力を提供することが予期される。
【0083】
テーパ状部分８２４ａ－ｄは、（例えば、筐体８２２ａ－ｄの一部として）吸着剤ベッド自体に内蔵されることができるか、またはユーザが吸着剤ベッド内に配設し得る別個の構成要素（例えば、挿入部）であり得るかのいずれかである。テーパ状部分８２４ａ－ｄが、挿入部を備える実施形態では、ユーザは、例えば、所望の酸素出力を達成するために、流路の寸法を調節するために、使用されている挿入部を繰り返し変更することができる。
【0084】
ＩＩＩ．実施例
本技術のいくつかの側面が、以下の実施例に記載される。
１．統合された酸素生産を伴う人工呼吸器システムであって、
筐体と、
筐体の外部から空気を受容するように構成される、筐体内の１つまたはそれを上回る空気取入口と、
筐体内に位置付けられ、呼吸の吸気段階の間に受容された空気を人工呼吸送達回路に提供するように構成される、人工呼吸アセンブリと、
筐体内に位置付けられ、呼吸の吸気段階の間に濃縮酸素を酸素送達回路に提供するように構成される、酸素アセンブリであって、
吸着ベッドアセンブリであって、
受容された空気から濃縮酸素を発生させるように構成される、吸着ベッドと、
吸着ベッドの端部部分に結合される、統合パネルと、
を有し、
吸着ベッドアセンブリは、ユーザによって筐体から除去可能であり、吸着ベッドアセンブリが、筐体内に位置付けられると、統合パネルは、筐体の外部表面の一部を形成する、
吸着ベッドアセンブリ、
を含む、酸素アセンブリと、
を備える、人工呼吸器システム。
２．吸着ベッドアセンブリはさらに、統合パネルを筐体に解放可能に結合するように構成される、取付機構を備える、実施例１に記載の人工呼吸器システム。
３．取付機構は、統合パネルに枢動的に結合される、ラッチング部材を含み、ラッチング部材は、統合パネルが筐体に係止される、第１の位置と、統合パネルが筐体から係止解除される、第２の位置との間で枢動可能に移動可能である、実施例２に記載の人工呼吸器システム。
４．取付機構は、（ｉ）係止位置と係止解除位置との間で回転可能な鍵穴と、（ｉｉ）係止位置と係止解除位置との間で移動可能なワイヤベイルとを含み、取付機構は、筐体から吸着ベッドアセンブリを係脱させるために、鍵穴およびワイヤベイルが両方とも、係止解除位置になければならないように構成される、実施例２に記載の人工呼吸器システム。
５．吸着ベッドアセンブリは、受容された空気を受容するように構成される、１つまたはそれを上回る第１の空気流ポートを有する、第１の端部部分と、濃縮酸素を出力するように構成される、１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートを有する、第２の端部部分とを含む、実施例１－４のいずれかに記載の人工呼吸器システム。
６．統合パネルは、１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートを含む、実施例５に記載の人工呼吸器システム。
７．統合パネルはさらに、吸着ベッドおよび１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートを流体的に結合する、流体移送エリアを含む、実施例６に記載の人工呼吸器システム。
８．１つまたはそれを上回る第１の空気流ポートは、対応する１つまたはそれを上回る第１の空気流軸を有し、１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートは、１つまたはそれを上回る対応する第２の空気流軸を有し、１つまたはそれを上回る第１の空気流軸は、１つまたはそれを上回る第２の空気流軸に平行である、実施例５－７のいずれかに記載の人工呼吸器システム。
９．１つまたはそれを上回る第１の空気流ポートは、対応する１つまたはそれを上回る第１の空気流軸を有し、１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートは、１つまたはそれを上回る対応する第２の空気流軸を有し、１つまたはそれを上回る第１の空気流軸は、１つまたはそれを上回る第２の空気流軸に略垂直である、実施例５－７のいずれかに記載の人工呼吸器システム。
１０．吸着ベッドであって、
吸着ベッドの内部を画定する、筐体であって、吸着ベッドの内部は、吸着ベッドの内側寸法を画定する、筐体と、
筐体内に位置付けられる、伸長螺旋挿入部であって、吸着ベッドの内側寸法とほぼ同一である外側寸法を有する、伸長螺旋挿入部と、
を備え、
螺旋挿入部は、内部を通した第１の流路および内部を通した第１の流路と異なる第２の流路を画定し、第１の流路および第２の流路は、それらの個別の長さの実質的部分に沿って流体的に隔離される、吸着ベッド。
１１．第１の流路は、第１の長さを有し、第２の流路は、第２の長さを有し、吸着ベッドは、第３の長さを有し、第３の長さは、第１の長さおよび第２の長さ未満である、実施例１０に記載の吸着ベッド。
１２．第１の長さは、第２の長さとほぼ同一である、実施例１１に記載の吸着ベッド。
１３．内側寸法は、吸着ベッドの内径であり、外側寸法は、螺旋挿入部の外径である、実施例１０－１２のいずれかに記載の吸着ベッド。
１４．螺旋挿入部は、一定のピッチを有する、実施例１０－１３のいずれかに記載の吸着ベッド。
１５．螺旋挿入部は、螺旋挿入部の縦方向軸に沿って変化する、可変ピッチを有する、実施例１０－１４のいずれかに記載の吸着ベッド。
１６．可変ピッチは、空気を受容するように構成される、吸着ベッドの第１の端部に近接する第１のピッチと、第１の端部と反対にあり、濃縮酸素を出力するように構成される、吸着ベッドの第２の端部に近接する第２のピッチとを含み、第２のピッチは、第１のピッチを上回る、実施例１５に記載の吸着ベッド。
１７．第１の流路の端部領域は、第１の流路および第２の流路が、流体的に直列に結合されるように、第２の流路の端部領域に流体的に結合される、実施例１０－１６のいずれかに記載の吸着ベッド。
１８．第１の流路と第２の流路との間に位置付けられる、弁をさらに備え、弁は、（ｉ）弁が、ガスが第１の流路と第２の流路との間で流動することを防止しない、第１の構成と、（ｉｉ）弁が、ガスが第１の流路と第２の流路との間で流動することを実質的に防止する、第２の構成との間で移行可能である、実施例１７に記載の吸着ベッド。
１９．吸着ベッドであって、
吸着ベッドの内部を画定する、筐体であって、内部は、第１の流路と、第２の流路とを含む、筐体と、
第１の流路と第２の流路との間に位置付けられる、弁であって、（ｉ）第１の流路および第２の流路が流体的に接続される、第１の構成と、（ｉｉ）第１の流路および第２の流路が流体的に隔離される、第２の構成との間で移行可能である、弁と、
を備え、
弁は、酸素発生サイクルの吸着段階の間に第１の構成に、および酸素発生サイクルの脱着段階の間に第２の構成にあるように構成される、吸着ベッド。
２０．第１の流路は、第１の長さを有し、第２の流路は、第２の長さを有し、吸着ベッドは、第３の長さを有し、第１の長さおよび第２の長さの和は、第３の長さを上回る、実施例１９に記載の吸着ベッド。
２１．吸着ベッドは、弁が第１の構成にあるとき、第１の縦横比を、および弁が第２の構成にあるとき、第１の縦横比未満の第２の縦横比を有する、実施例１９または実施例２０に記載の吸着ベッド。
２２．吸着ベッドであって、
筐体と、
筐体内にあり、デシカント材料を含有するように構成される、デシカント材料部分と、
筐体内にあり、窒素吸着剤材料を含有するように構成される、窒素吸着剤材料部分と、
デシカント材料部分と窒素吸着剤材料部分との間で筐体内に位置付けられる、弁であって、デシカント材料部分が窒素吸着剤材料部分に流体的に結合される、第１の構成と、デシカント材料部分が窒素吸着剤材料部分から流体的に隔離される、第２の構成との間で移行可能である、弁と、
を備える、吸着ベッド。
２３．弁は、吸着ベッドが使用されているとき、第１の構成に、および吸着ベッドが使用されていないとき、第２の構成にあるように構成される、実施例２２に記載の吸着ベッド。
２４．弁が、第２の構成にあるとき、弁は、デシカント材料部分内に捕捉された水分が、窒素吸着剤材料部分の中に移動することを防止するように構成される、実施例２２または実施例２３に記載の吸着ベッド。
２５．吸着ベッドであって、
第１の端部と、第１の端部と反対の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する、内部とを有する、筐体と、
第１の端部における１つまたはそれを上回る第１の開口と、
第２の端部における１つまたはそれを上回る第２の開口と、
第２の端部に位置付けられる、弁であって、（ｉ）弁が１つまたはそれを上回る第２の開口を通して第１の流体抵抗を提供する、第１の構成と、（ｉｉ）弁が１つまたはそれを上回る第２の開口を通して第２の流体抵抗を提供する、第２の構成との間で移行可能であり、第２の流体抵抗は、第１の流体抵抗未満である、弁と、
を備え、
弁は、酸素発生サイクルの吸着段階の間に、ガスが第１の端部から第２の端部に向かって流動するとき、第１の構成に、および酸素発生サイクルの脱着段階の間に、ガスが第２の端部から第１の端部に向かって流動するとき、第２の構成にあるように構成される、吸着ベッド。
２６．第２の構成では、弁は、第２の端部を通して流動する流体の少なくとも一部を内部の少なくとも側壁に向かって再指向する、実施例２５に記載の吸着ベッド。
２７．内部は、弁が第１の構成にあるとき、第１の圧力を、および弁が第２の構成にあるとき、第１の圧力未満の第２の圧力を有する、実施例２５または実施例２６に記載の吸着ベッド。
２８．吸着ベッドであって、
窒素吸着剤材料を格納するように構成される、内部と、
吸着ベッドの端部部分に位置付けられる、シールアセンブリであって、
少なくとも部分的に、シールアセンブリの外周の周囲に延在する、第１のシール要素と、
少なくとも部分的に、シールアセンブリの外周の周囲に延在する、第２のシール要素と、
第１のシール要素と第２のシール要素との間に画定され、少なくとも部分的に、シールアセンブリの外周の周囲に延在する、流体チャネルと、
内部および流体チャネルを流体的に結合する、１つまたはそれを上回る流路と、
を含む、シールアセンブリと、
を備え、
吸着ベッドは、濃縮酸素を発生させるためのシステム内の対応する筐体の中に挿入されるように構成され、吸着ベッドは、本システムの対応する筐体の中に挿入されると、流体チャネルが、筐体内の１つまたはそれを上回るポートと整合するように構成される、吸着ベッド。
２９．吸着ベッドであって、
第１の端部部分と第２の端部部分との間に延在し、窒素吸着剤材料を格納するように構成される、内部を有する、円筒形筐体を備え、
吸着ベッドは、第２の端部部分に近接するテーパ状部分を含み、
内部の内側寸法は、テーパ状部分に沿って減少し、円筒形筐体の外側寸法は、テーパ状部分に沿って実質的に同一のままである、
吸着ベッド。
３０．円筒形筐体は、テーパ状部分を含む、実施例２９に記載の吸着ベッド。
３１．吸着ベッドは、テーパ状部分挿入部を含み、テーパ状部分挿入部は、円筒形筐体の内部内に位置付けられ、テーパ状部分を画定する、実施例２９に記載の吸着ベッド。
３２．テーパ状部分は、線形テーパリングを有する、実施例２９－３１のいずれかに記載の吸着ベッド。
３３．テーパ状部分は、凸状テーパリングを有する、実施例２９－３２のいずれかに記載の吸着ベッド。
３４．テーパ状部分は、凹状テーパリングを有する、実施例２９－３３のいずれかに記載の吸着ベッド。
３５．内側寸法は、内径である、実施例２９－３４のいずれかに記載の吸着ベッド。
３６．内径は、テーパ状部分の第１の端部における第１の内径からテーパ状部分の第２の端部における第２の内径まで減少する、実施例３５に記載の吸着ベッド。
３７．第１の内径は、約１．２５インチ～２．２５インチであり、第２の内径は、約０．２５インチ～約１．２５インチである、実施例３６に記載の吸着ベッド。
３８．第１の内径と第２の内径との間の比は、約５：１～１．５：１である、実施例３６または実施例３７に記載の吸着ベッド。
本技術のいくつかの側面が、以下の実施例に記載される。
１．統合された酸素生産を伴う人工呼吸器システムであって、
筐体と、
筐体の外部から空気を受容するように構成される、筐体内の１つまたはそれを上回る空気取入口と、
筐体内に位置付けられ、呼吸の吸気段階の間に受容された空気を人工呼吸送達回路に提供するように構成される、人工呼吸アセンブリと、
筐体内に位置付けられ、呼吸の吸気段階の間に濃縮酸素を酸素送達回路に提供するように構成される、酸素アセンブリであって、
吸着ベッドアセンブリであって、
受容された空気から濃縮酸素を発生させるように構成される、吸着ベッドと、
吸着ベッドの端部部分に結合される、統合パネルと、
を有し、
吸着ベッドアセンブリは、ユーザによって筐体から除去可能であり、吸着ベッドアセンブリが、筐体内に位置付けられると、統合パネルは、筐体の外部表面の一部を形成する、
吸着ベッドアセンブリ、
を含む、酸素アセンブリと、
を備える、人工呼吸器システム。
２．吸着ベッドアセンブリはさらに、統合パネルを筐体に解放可能に結合するように構成される、取付機構を備える、実施例１に記載の人工呼吸器システム。
３．取付機構は、統合パネルに枢動的に結合される、ラッチング部材を含み、ラッチング部材は、統合パネルが筐体に係止される、第１の位置と、統合パネルが筐体から係止解除される、第２の位置との間で枢動可能に移動可能である、実施例２に記載の人工呼吸器システム。
４．取付機構は、（ｉ）係止位置と係止解除位置との間で回転可能な鍵穴と、（ｉｉ）係止位置と係止解除位置との間で移動可能なワイヤベイルとを含み、取付機構は、筐体から吸着ベッドアセンブリを係脱させるために、鍵穴およびワイヤベイルが両方とも、係止解除位置になければならないように構成される、実施例２に記載の人工呼吸器システム。
５．吸着ベッドアセンブリは、受容された空気を受容するように構成される、１つまたはそれを上回る第１の空気流ポートを有する、第１の端部部分と、濃縮酸素を出力するように構成される、１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートを有する、第２の端部部分とを含む、実施例１－４のいずれかに記載の人工呼吸器システム。
６．統合パネルは、１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートを含む、実施例５に記載の人工呼吸器システム。
７．統合パネルはさらに、吸着ベッドおよび１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートを流体的に結合する、流体移送エリアを含む、実施例６に記載の人工呼吸器システム。
８．１つまたはそれを上回る第１の空気流ポートは、対応する１つまたはそれを上回る第１の空気流軸を有し、１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートは、１つまたはそれを上回る対応する第２の空気流軸を有し、１つまたはそれを上回る第１の空気流軸は、１つまたはそれを上回る第２の空気流軸に平行である、実施例５－７のいずれかに記載の人工呼吸器システム。
９．１つまたはそれを上回る第１の空気流ポートは、対応する１つまたはそれを上回る第１の空気流軸を有し、１つまたはそれを上回る第２の空気流ポートは、１つまたはそれを上回る対応する第２の空気流軸を有し、１つまたはそれを上回る第１の空気流軸は、１つまたはそれを上回る第２の空気流軸に略垂直である、実施例５－７のいずれかに記載の人工呼吸器システム。
１０．吸着ベッドであって、
吸着ベッドの内部を画定する、筐体であって、吸着ベッドの内部は、吸着ベッドの内側寸法を画定する、筐体と、
筐体内に位置付けられる、伸長螺旋挿入部であって、吸着ベッドの内側寸法とほぼ同一である外側寸法を有する、伸長螺旋挿入部と、
を備え、
螺旋挿入部は、内部を通した第１の流路および内部を通した第１の流路と異なる第２の流路を画定し、第１の流路および第２の流路は、それらの個別の長さの実質的部分に沿って流体的に隔離される、吸着ベッド。
１１．第１の流路は、第１の長さを有し、第２の流路は、第２の長さを有し、吸着ベッドは、第３の長さを有し、第３の長さは、第１の長さおよび第２の長さ未満である、実施例１０に記載の吸着ベッド。
１２．第１の長さは、第２の長さとほぼ同一である、実施例１１に記載の吸着ベッド。
１３．内側寸法は、吸着ベッドの内径であり、外側寸法は、螺旋挿入部の外径である、実施例１０－１２のいずれかに記載の吸着ベッド。
１４．螺旋挿入部は、一定のピッチを有する、実施例１０－１３のいずれかに記載の吸着ベッド。
１５．螺旋挿入部は、螺旋挿入部の縦方向軸に沿って変化する、可変ピッチを有する、実施例１０－１４のいずれかに記載の吸着ベッド。
１６．可変ピッチは、空気を受容するように構成される、吸着ベッドの第１の端部に近接する第１のピッチと、第１の端部と反対にあり、濃縮酸素を出力するように構成される、吸着ベッドの第２の端部に近接する第２のピッチとを含み、第２のピッチは、第１のピッチを上回る、実施例１５に記載の吸着ベッド。
１７．第１の流路の端部領域は、第１の流路および第２の流路が、流体的に直列に結合されるように、第２の流路の端部領域に流体的に結合される、実施例１０－１６のいずれかに記載の吸着ベッド。
１８．第１の流路と第２の流路との間に位置付けられる、弁をさらに備え、弁は、（ｉ）弁が、ガスが第１の流路と第２の流路との間で流動することを防止しない、第１の構成と、（ｉｉ）弁が、ガスが第１の流路と第２の流路との間で流動することを実質的に防止する、第２の構成との間で移行可能である、実施例１７に記載の吸着ベッド。
１９．吸着ベッドであって、
吸着ベッドの内部を画定する、筐体であって、内部は、第１の流路と、第２の流路とを含む、筐体と、
第１の流路と第２の流路との間に位置付けられる、弁であって、（ｉ）第１の流路および第２の流路が流体的に接続される、第１の構成と、（ｉｉ）第１の流路および第２の流路が流体的に隔離される、第２の構成との間で移行可能である、弁と、
を備え、
弁は、酸素発生サイクルの吸着段階の間に第１の構成に、および酸素発生サイクルの脱着段階の間に第２の構成にあるように構成される、吸着ベッド。
２０．第１の流路は、第１の長さを有し、第２の流路は、第２の長さを有し、吸着ベッドは、第３の長さを有し、第１の長さおよび第２の長さの和は、第３の長さを上回る、実施例１９に記載の吸着ベッド。
２１．吸着ベッドは、弁が第１の構成にあるとき、第１の縦横比を、および弁が第２の構成にあるとき、第１の縦横比未満の第２の縦横比を有する、実施例１９または実施例２０に記載の吸着ベッド。
２２．吸着ベッドであって、
筐体と、
筐体内にあり、デシカント材料を含有するように構成される、デシカント材料部分と、
筐体内にあり、窒素吸着剤材料を含有するように構成される、窒素吸着剤材料部分と、
デシカント材料部分と窒素吸着剤材料部分との間で筐体内に位置付けられる、弁であって、デシカント材料部分が窒素吸着剤材料部分に流体的に結合される、第１の構成と、デシカント材料部分が窒素吸着剤材料部分から流体的に隔離される、第２の構成との間で移行可能である、弁と、
を備える、吸着ベッド。
２３．弁は、吸着ベッドが使用されているとき、第１の構成に、および吸着ベッドが使用されていないとき、第２の構成にあるように構成される、実施例２２に記載の吸着ベッド。
２４．弁が、第２の構成にあるとき、弁は、デシカント材料部分内に捕捉された水分が、窒素吸着剤材料部分の中に移動することを防止するように構成される、実施例２２または実施例２３に記載の吸着ベッド。
２５．吸着ベッドであって、
第１の端部と、第１の端部と反対の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する、内部とを有する、筐体と、
第１の端部における１つまたはそれを上回る第１の開口と、
第２の端部における１つまたはそれを上回る第２の開口と、
第２の端部に位置付けられる、弁であって、（ｉ）弁が１つまたはそれを上回る第２の開口を通して第１の流体抵抗を提供する、第１の構成と、（ｉｉ）弁が１つまたはそれを上回る第２の開口を通して第２の流体抵抗を提供する、第２の構成との間で移行可能であり、第２の流体抵抗は、第１の流体抵抗未満である、弁と、
を備え、
弁は、酸素発生サイクルの吸着段階の間に、ガスが第１の端部から第２の端部に向かって流動するとき、第１の構成に、および酸素発生サイクルの脱着段階の間に、ガスが第２の端部から第１の端部に向かって流動するとき、第２の構成にあるように構成される、吸着ベッド。
２６．第２の構成では、弁は、第２の端部を通して流動する流体の少なくとも一部を内部の少なくとも側壁に向かって再指向する、実施例２５に記載の吸着ベッド。
２７．内部は、弁が第１の構成にあるとき、第１の圧力を、および弁が第２の構成にあるとき、第１の圧力未満の第２の圧力を有する、実施例２５または実施例２６に記載の吸着ベッド。
２８．吸着ベッドであって、
窒素吸着剤材料を格納するように構成される、内部と、
吸着ベッドの端部部分に位置付けられる、シールアセンブリであって、
少なくとも部分的に、シールアセンブリの外周の周囲に延在する、第１のシール要素と、
少なくとも部分的に、シールアセンブリの外周の周囲に延在する、第２のシール要素と、
第１のシール要素と第２のシール要素との間に画定され、少なくとも部分的に、シールアセンブリの外周の周囲に延在する、流体チャネルと、
内部および流体チャネルを流体的に結合する、１つまたはそれを上回る流路と、
を含む、シールアセンブリと、
を備え、
吸着ベッドは、濃縮酸素を発生させるためのシステム内の対応する筐体の中に挿入されるように構成され、吸着ベッドは、本システムの対応する筐体の中に挿入されると、流体チャネルが、筐体内の１つまたはそれを上回るポートと整合するように構成される、吸着ベッド。
２９．吸着ベッドであって、
第１の端部部分と第２の端部部分との間に延在し、窒素吸着剤材料を格納するように構成される、内部を有する、円筒形筐体を備え、
吸着ベッドは、第２の端部部分に近接するテーパ状部分を含み、
内部の内側寸法は、テーパ状部分に沿って減少し、円筒形筐体の外側寸法は、テーパ状部分に沿って実質的に同一のままである、
吸着ベッド。
３０．円筒形筐体は、テーパ状部分を含む、実施例２９に記載の吸着ベッド。
３１．吸着ベッドは、テーパ状部分挿入部を含み、テーパ状部分挿入部は、円筒形筐体の内部内に位置付けられ、テーパ状部分を画定する、実施例２９に記載の吸着ベッド。
３２．テーパ状部分は、線形テーパリングを有する、実施例２９－３１のいずれかに記載の吸着ベッド。
３３．テーパ状部分は、凸状テーパリングを有する、実施例２９－３２のいずれかに記載の吸着ベッド。
３４．テーパ状部分は、凹状テーパリングを有する、実施例２９－３３のいずれかに記載の吸着ベッド。
３５．内側寸法は、内径である、実施例２９－３４のいずれかに記載の吸着ベッド。
３６．内径は、テーパ状部分の第１の端部における第１の内径からテーパ状部分の第２の端部における第２の内径まで減少する、実施例３５に記載の吸着ベッド。
３７．第１の内径は、約１．２５インチ～２．２５インチであり、第２の内径は、約０．２５インチ～約１．２５インチである、実施例３６に記載の吸着ベッド。
３８．第１の内径と第２の内径との間の比は、約５：１～１．５：１である、実施例３６または実施例３７に記載の吸着ベッド。
【0085】
ＩＶ．結論
当業者が本明細書の開示から理解するであろうように、上記に説明されるシステムの種々の構成要素が、単一のシステム、デバイス、または構成要素に組み合わせられることができる。例えば、本技術に従って構成される吸着ベッドおよび／または酸素アセンブリは、窒素吸着剤材料からデシカント材料を隔離する弁（例えば、図４に関して説明されるような）、縦横比を最適化するための螺旋挿入部（例えば、図５Ａ－５Ｄに関して説明されるような）、流入／流出ポートのサイズを変化させる弁類（例えば、図６Ａ－６Ｃに関して説明されるような）、酸素発生サイクルの種々の段階の間に流路を変化させる流動制御要素（例えば、図７Ａおよび７Ｂに関して説明されるような）、および／または吸着ベッドの内側寸法を変化させるテーパ状部分（例えば、図８Ａ－９に関して説明されるような）を含む、本明細書に説明される特徴の任意の組み合わせを含んでもよい。同様に、前述の特徴のうちのいずれかが、図１－３Ｂを参照して本明細書に説明される人工呼吸器の中に、統合された酸素生産を伴う他の人工呼吸器の中に、または独立型酸素濃縮器の中に組み込まれることができる。当業者がさらに理解するであろうように、上記に説明されるシステムの種々の構成要素は、省略されることができ、および／または上記に明示的に説明されない付加的構成要素が、本技術の範囲から逸脱することなく、本システムに追加されてもよい。例えば、本技術の具体的実施形態が、例証の目的のために本明細書に説明されているが、周知の構造および機能が、本技術の実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを回避するために、詳細に示されていない、または説明されていないことを理解されたい。また、本技術の具体的実施形態およびそれに関する実施例が、例証目的のために上記に説明されるが、種々の同等の修正が、当業者が認識するであろうように、本技術の範囲内で可能性として考えられる。例えば、ステップが、所与の順序において提示されるが、代替実施形態は、異なる順序においてステップを実施してもよい。本明細書に説明される種々の実施形態はまた、さらなる実施形態を提供するために組み合わせられてもよい。故に、本技術は、本明細書に明確に識別される構成に限定されず、むしろ、説明されるシステムおよび方法の変形例および改変を包含する。
当業者が本明細書の開示から理解するであろうように、上記に説明されるシステムの種々の構成要素が、単一のシステム、デバイス、または構成要素に組み合わせられることができる。例えば、本技術に従って構成される吸着ベッドおよび／または酸素アセンブリは、窒素吸着剤材料からデシカント材料を隔離する弁（例えば、図４に関して説明されるような）、縦横比を最適化するための螺旋挿入部（例えば、図５Ａ－５Ｄに関して説明されるような）、流入／流出ポートのサイズを変化させる弁類（例えば、図６Ａ－６Ｃに関して説明されるような）、酸素発生サイクルの種々の段階の間に流路を変化させる流動制御要素（例えば、図７Ａおよび７Ｂに関して説明されるような）、および／または吸着ベッドの内側寸法を変化させるテーパ状部分（例えば、図８Ａ－９に関して説明されるような）を含む、本明細書に説明される特徴の任意の組み合わせを含んでもよい。同様に、前述の特徴のうちのいずれかが、図１－３Ｂを参照して本明細書に説明される人工呼吸器の中に、統合された酸素生産を伴う他の人工呼吸器の中に、または独立型酸素濃縮器の中に組み込まれることができる。当業者がさらに理解するであろうように、上記に説明されるシステムの種々の構成要素は、省略されることができ、および／または上記に明示的に説明されない付加的構成要素が、本技術の範囲から逸脱することなく、本システムに追加されてもよい。例えば、本技術の具体的実施形態が、例証の目的のために本明細書に説明されているが、周知の構造および機能が、本技術の実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを回避するために、詳細に示されていない、または説明されていないことを理解されたい。また、本技術の具体的実施形態およびそれに関する実施例が、例証目的のために上記に説明されるが、種々の同等の修正が、当業者が認識するであろうように、本技術の範囲内で可能性として考えられる。例えば、ステップが、所与の順序において提示されるが、代替実施形態は、異なる順序においてステップを実施してもよい。本明細書に説明される種々の実施形態はまた、さらなる実施形態を提供するために組み合わせられてもよい。故に、本技術は、本明細書に明確に識別される構成に限定されず、むしろ、説明されるシステムおよび方法の変形例および改変を包含する。
【0086】
さらに、本技術のいくつかの実施形態と関連付けられる利点が、それらの実施形態の文脈において説明されているが、他の実施形態もまた、そのような利点を呈し得、全ての実施形態が、本技術の範囲内に該当するために、必ずしもそのような利点を呈する必要があるわけではない。故に、本開示および関連付けられる技術は、本明細書に明確に示されない、または説明されない他の実施形態を包含することができる。
【0087】
文脈が別様に明確に要求しない限り、説明および実施例全体を通して、単語「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、および同等物は、排他的または網羅的意味と対照的に、包括的意味で、すなわち、「限定ではないが、～を含む」の意味で解釈されるものである。本明細書に使用されるように、用語「接続される」、「結合される」、またはそれらの任意の変形は、２つまたはそれを上回る要素の間の直接または間接的のいずれかの任意の接続または結合を意味し、要素の間の結合または接続は、物理的、論理的、またはそれらの組み合わせであり得る。加えて、単語「本明細書では」、「上記」、「下記」、および類似する意味の単語は、本願に使用されるとき、本願の任意の特定の部分ではなく、全体としての本願を指すものとする。文脈が許す場合、単数または複数を使用する上記の詳細な説明における単語はまた、それぞれ、複数または単数を含んでもよい。本明細書に使用されるように、「Ａおよび／またはＢ」におけるような語句「および／または」は、Ａのみ、Ｂのみ、およびＡおよびＢを指す。さらに、実施形態が関連する技術分野において公知の均等物を有する、具体的整数が、本明細書に言及される場合、そのような公知の均等物は、個々に記載される場合と同程度に本明細書に組み込まれると見なされる。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図3I】
【図3J】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】
【国際調査報告】