Concentrador portátil de oxígeno.

Un aparato portátil (20) de suministro de oxígeno de adsorción por oscilación de presión o por oscilación depresión de vacío para usos médicos,

que tiene componentes operativos dentro de un alojamiento (104, 106)que contiene un chasis central (108), incluyendo los componentes operativos:

al menos dos lechos adsorbentes (30, 32) para adsorber nitrógeno del aire ambiente y para producir unproducto gaseoso que tiene una mayor concentración de oxígeno con respecto a la del aire ambiente,teniendo cada lecho (30, 32) un extremo (30a, 32a) de entrada para recibir el aire ambiente y descargarnitrógeno adsorbido,

y un extremo (30b, 32b) de salida para suministrar en momentos seleccionables el producto gaseoso a unasalida (68) del aparato (20),

un colector (120) de alimentación/desecho sobre el que están montados directamente los lechos (30, 32) ensus extremos (30a, 32a) de entrada;

un colector (122) de producto sobre el que están montados directamente los lechos (30, 32) en susextremos (30b, 32b) de salida;

un compresor (24) montado de forma desmontable directamente sobre el colector (120) dealimentación/desecho;

canales internos en el colector (120) de alimentación/desecho y configurados para estar en comunicaciónde fluido con las entradas (30a, 32a) de los lechos y el compresor (24);

canales cortados dentro del colector (122) de producto y configurados para estar en comunicación de fluidocon las salidas (30b, 32b) de los lechos y una salida (68) del aparato (20);

al menos dos válvulas (40, 42) de entrada y al menos dos válvulas (44, 46) de desecho montadas en elcolector de alimentación/desecho, estando cada una de las válvulas de entrada en comunicación de fluidopor medio de un canal del colector de alimentación/desecho con el compresor (24) y uno de los extremos(30a, 32a) de entrada de los lechos y controlando el flujo de aire ambiente al interior del lecho adsorbente, ycada una de las válvulas (44, 46) de desecho montadas en el colector de alimentación/desecho ycontrolando el flujo de gases de desecho procedente de uno de los lechos adsorbentes (30, 32);

un conjunto (60) de control que incluye un depósito (62) de mezcla montado de forma desmontable en elcolector (122) de producto y en comunicación de fluido con los extremos de salida de los lechosadsorbentes;

una válvula (74) de control del flujo montada de forma desmontable en el colector (122) de producto y encomunicación de fluido con la salida del aparato, estando el depósito de mezcla y la válvula de control delflujo en comunicación de fluido mutua, y accionada la válvula de control del flujo mediante la inhalación delusuario para controlar el suministro del producto gaseoso procedente de los lechos adsorbentes a la salidadel aparato; y

un orificio de purga y una válvula de ecualización de un aparato de suministro de oxígeno de adsorción poroscilación de presión, o un aparato de suministro de oxígeno de adsorción por oscilación de presión devacío;

manteniéndose conjuntamente los dos lechos (30, 32), los dos colectores (120, 122) y el compresor (24)como una unidad compacta por medio de un único tornillo alargado (130) que pasa a través de loscolectores (120, 122) entre los lechos (30, 32) y está roscado en el compresor (24); y

todos los componentes operativos están mantenidos conjuntamente como una unidad compacta y comouna unidad enganchable al chasis central (108).

Concentrador portátil de oxígeno Campo de la invención La presente invención versa, en general, acerca de un aparato de concentración de gas para separar mezclas de gas mediante adsorción por oscilación de presión (“PSA”) y adsorción por oscilación de presión de vacío (“VPSA”) y, más en particular, acerca de un aparato de PSA y de VPSA concebido para suministrar oxígeno para uso médico.

Antecedentes de la invención El tipo general y los principios de operación de PSA y de VPSA, que son bien conocidos, se describen, por ejemplo, en los documentos US-A-3.564.816; US-A-3.636.679; US-A-3.717.974; US-A-4.802.899; US-A-531.807; US-A5.755.856; US-A-5.871.564; US-A-6.524.370; y US-A-6.764.534, entre otros. Los aparatos, tanto de PSA como de VPSA, pueden incluir uno o más adsorbentes, teniendo cada uno un lecho de criba fijo de material adsorbente para fraccionar al menos un gas constituyente de una mezcla gaseosa mediante adsorción en el lecho, cuando se dirige secuencialmente la mezcla gaseosa procedente de una corriente de alimentación a través de adsorbentes en una dirección en el sentido de la corriente. Mientras un adsorbente lleva a cabo la adsorción, se purga simultáneamente otro adsorbente de su gas constituyente adsorbido. En un aparato de PSA, la purga se lleva a cabo mediante parte del producto gaseoso que está siendo retirado del adsorbente primero o productor y es dirigido a través del otro adsorbente en una dirección en contra de la corriente. En un aparato de VPSA, la purga se lleva a cabo, principalmente, por medio de vacío producido en la entrada del adsorbente para aspirar el gas purgado del adsorbente. Una vez está purgado el otro adsorbente, se dirige entonces la corriente de alimentación en un momento preestablecido al otro adsorbente en la dirección en el sentido de la corriente, de forma que el otro adsorbente lleve a cabo la adsorción. Entonces, se purga el primer adsorbente bien de forma simultánea, o en otra secuencia temporizada si hay más de dos adsorbentes, todo lo cual se comprenderá después de una lectura de las patentes descritas anteriormente.

Cuando se utiliza tal aparato, por ejemplo, para producir una concentración elevada de oxígeno a partir de aire ambiente para ser utilizado en diversas aplicaciones, ya sean médicas, industriales o comerciales, el aire que entra en el aparato normalmente contiene aproximadamente un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y un 0, 9% de argón, y una cantidad variable de vapor de agua. Principalmente, el aparato elimina la mayor parte de nitrógeno para producir un producto gaseoso, que para fines médicos, por ejemplo, puede contener típicamente al menos aproximadamente un 80% de oxígeno. La mayor parte de tales aparatos para usos médicos son generalmente demasiado voluminosos para ser utilizados por pacientes que están de viaje o que, si no, desean salir del entorno de su hogar por cualquier razón. En esos casos, los pacientes normalmente prescindirán del uso de concentradores de oxígeno y volverán al uso de depósitos presurizados de oxígeno. Aunque los depósitos de oxígeno han sido muy útiles para permitir que los pacientes tengan mayor movilidad, no obstante tienen un uso restringido debido, por ejemplo, a una capacidad limitada de almacenamiento de oxígeno o debido a que su uso puede estar prohibido en ciertos modos de transporte público o emplazamientos en los que los materiales inflamables pueden crear un peligro. Aunque se puede ampliar la vida útil de los depósitos de oxígeno mediante el uso de dispositivos de concentración de oxígeno (“OCD”) , como se da a conocer, por ejemplo, en el documento US-A-6.427.690, su uso no obstante continúa siendo problemático debido a inquietudes de seguridad y de almacenamiento, acceso a recargas de oxígeno, y gastos médicos continuos y papeleo de reembolso por el oxígeno.

Se ha desarrollado un concentrador muy portátil de oxígeno particularmente útil utilizado para fines médicos y que opera según los principios de PSA como se da a conocer en el documento US-A-6.764.534, la presente invención se basa en ese conocimiento por medio de un concentrador de oxígeno aún más compacto, de menor peso y sumamente portátil para usos médicos.

Como es bien conocido ahora, el uso más eficaz del oxígeno inhalado se produce en el inicio de la inhalación, y se han construido diversos dispositivos para suministrar oxígeno desde depósitos presurizados de oxígeno únicamente cuando los dispositivos detectan antes una inhalación y únicamente durante la etapa inicial del ciclo de inhalación. Por ejemplo, el documento US-A-6.764.534 da a conocer un sistema que solo suministra principalmente oxígeno en la etapa inicial de inhalación al detectar una caída en la presión según es detectada por la inhalación de un usuario a través de una cánula convencional (no mostrada) para accionar una circuitería de transductor que provoca que se abra una válvula de control del flujo durante un tiempo predeterminado y permita que una cantidad predeterminada del gas enriquecido con oxígeno sea suministrada al usuario en concentración de oxígeno de hasta aproximadamente un 95%.

El documento US-A-4.802.899 da a conocer un separador de aire para separar al menos un elemento constituyente del aire suministrado desde una fuente de aire por medio de un par de lechos de adsorción, un separador de aire que utiliza una caja de control y un conjunto de componentes operativos dispuestos en tal relación mutua dentro de la caja de control, de forma que faciliten el servicio y el mantenimiento del separador de aire. Los componentes operativos del separador de aire incluyen un conjunto de componentes de filtrado, un regulador de presión, un par de válvulas de alimentación, un par de válvulas de desecho, un par de válvulas de producto y de ecualización y un

controlador de flujo del producto conectados operativamente en comunicación de flujo entre sí para encaminar el aire de alimentación a través del separador y que están dispuestos en un plano sustancialmente vertical dentro de la caja de control.

Debido a que los componentes operativos están dispuestos en una disposición generalmente plana, cada uno de los componentes operativos es inmediata y fácilmente accesible.

El documento US-A-5.871.564 da a conocer un aparato de adsorción por oscilación de presión para variar de forma selectiva la concentración de al menos un constituyente de una mezcla gaseosa al enviar una mezcla gaseosa a un adsorbente para generar un producto gaseoso particular mientras que se suministra a otro adsorber tanto una porción predeterminada del producto gaseoso para purgar el otro adsorbente de su gas adsorbido como una cantidad seleccionada del producto gaseoso, con independencia del caudal y además de la porción predeterminada, para producir una concentración relativa deseada de los constituyentes del producto gaseoso a partir de un intervalo de concentraciones relativas.

El documento WO-A-03/090.903 da a conocer un aparato de adsorción por oscilación de presión para producir una mezcla de gases con una mayor concentración de un gas particular, tal como oxígeno, a partir de aire ambiente, en el que los componentes más ruidosos del aparato están contenidos en un módulo desmontable interno que está separado mediante un aislamiento sonoro del resto del aparato para atenuar la vibración transmitida por la estructura, reducir el ruido emitido, y para absorber el sonido aéreo.

El documento US-A-4.302.224 da a conocer una máquina para concentrar el oxígeno en el aire para fines médicos utilizando cualquier técnica de adsorción por oscilación de presión (PSA) y que comprende una combinación de características para proporcionar un dispositivo de peso reducido, fiable y compacto, especialmente adecuado para ser utilizado en hogares.

Resumen de la invención La presente invención proporciona un aparato concentrador de oxígeno que puede operar bien mediante principios de PSA o bien de VPSA, consigue las concentraciones requeridas de oxígeno para la o las aplicaciones deseadas, y, no obstante, es muy portátil y fácilmente manipulado y transportado incluso por pacientes con capacidades físicas relativamente limitadas. Esto se consigue mediante una configuración única de componentes operativos combinados en un diseño estructural inventivo.

El uso previsto del aparato es suministrar oxígeno suplementario de alta pureza a personas que padecen, por ejemplo, diversas formas de enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) . Preferentemente, la invención utiliza un concentrador de dos lechos junto con un OCD o controlador de flujo integrado para proporcionar oxígeno en dosis predeterminadas hasta un equivalente de un caudal de aproximadamente... [Seguir leyendo]

1. Un aparato portátil (20) de suministro de oxígeno de adsorción por oscilación de presión o por oscilación de

presión de vacío para usos médicos, que tiene componentes operativos dentro de un alojamiento (104, 106)

que contiene un chasis central (108) , incluyendo los componentes operativos:

5 al menos dos lechos adsorbentes (30, 32) para adsorber nitrógeno del aire ambiente y para producir un

producto gaseoso que tiene una mayor concentración de oxígeno con respecto a la del aire ambiente,

teniendo cada lecho (30, 32) un extremo (30a, 32a) de entrada para recibir el aire ambiente y descargar

nitrógeno adsorbido,

y un extremo (30b, 32b) de salida para suministrar en momentos seleccionables el producto gaseoso a una

10 salida (68) del aparato (20) ,

un colector (120) de alimentación/desecho sobre el que están montados directamente los lechos (30, 32) en

sus extremos (30a, 32a) de entrada;

un colector (122) de producto sobre el que están montados directamente los lechos (30, 32) en sus

extremos (30b, 32b) de salida;

15 un compresor (24) montado de forma desmontable directamente sobre el colector (120) de

alimentación/desecho;

canales internos en el colector (120) de alimentación/desecho y configurados para estar en comunicación

de fluido con las entradas (30a, 32a) de los lechos y el compresor (24) ;

canales cortados dentro del colector (122) de producto y configurados para estar en comunicación de fluido

20 con las salidas (30b, 32b) de los lechos y una salida (68) del aparato (20) ;

al menos dos válvulas (40, 42) de entrada y al menos dos válvulas (44, 46) de desecho montadas en el

colector de alimentación/desecho, estando cada una de las válvulas de entrada en comunicación de fluido

por medio de un canal del colector de alimentación/desecho con el compresor (24) y uno de los extremos

(30a, 32a) de entrada de los lechos y controlando el flujo de aire ambiente al interior del lecho adsorbente, y

25 cada una de las válvulas (44, 46) de desecho montadas en el colector de alimentación/desecho y

controlando el flujo de gases de desecho procedente de uno de los lechos adsorbentes (30, 32) ;

un conjunto (60) de control que incluye un depósito (62) de mezcla montado de forma desmontable en el

colector (122) de producto y en comunicación de fluido con los extremos de salida de los lechos

adsorbentes;

30 una válvula (74) de control del flujo montada de forma desmontable en el colector (122) de producto y en

comunicación de fluido con la salida del aparato, estando el depósito de mezcla y la válvula de control del

flujo en comunicación de fluido mutua, y accionada la válvula de control del flujo mediante la inhalación del

usuario para controlar el suministro del producto gaseoso procedente de los lechos adsorbentes a la salida

del aparato; y

35 un orificio de purga y una válvula de ecualización de un aparato de suministro de oxígeno de adsorción por

oscilación de presión, o un aparato de suministro de oxígeno de adsorción por oscilación de presión de

vacío;

manteniéndose conjuntamente los dos lechos (30, 32) , los dos colectores (120, 122) y el compresor (24)

como una unidad compacta por medio de un único tornillo alargado (130) que pasa a través de los

40 colectores (120, 122) entre los lechos (30, 32) y está roscado en el compresor (24) ; y

todos los componentes operativos están mantenidos conjuntamente como una unidad compacta y como

una unidad enganchable al chasis central (108) .