用于提供受控的吸入空氣流的裝置的制造方法
【專利說明】用于提供受控的吸入空氣流的裝置
[0001]相關專利申請的交叉參考
[0002]本發明要求于2014年4月3日提交的美國臨時專利申請N0.61974699的優先權，以及于2015年3月20日提交的美國專利申請N0.14663881的優先權，其全部內容通過引用的方式并入本文。
技術領域
[0003]本發明總體涉及一種用于將吸入空氣從雙隔間空氣儲罐提供到面罩的裝置，并且更具體而言，涉及一種用于在高濃度氧氣和對比低濃度氧氣之間轉換以提供給用戶所選擇濃度的氧氣的裝置。
【背景技術】
[0004]降低血楽中溶解的氧氣濃度的事件誘使健康狀況產生不利變化。Manfred vonArdenne的《多步驟氧氣療法》一書中詳細地記載了這些變化，其通過引用的方式并入本文，其中在第一章生理機制中具體討論了血管炎癥機制。
[0005]血漿氧氣濃度的短期降低通常會導致內皮炎癥，從而造成持久且通常為永久性的血管收縮。這些降低的發生通常是化學、物理或情緒緊張事件的結果。這些收縮會降低給下游組織的血液和氧氣輸送，導致組織疼痛、對疾病的抵抗力下降以及退化加速。
[0006]血漿氧氣長期減少會使無血管細胞結構，如軟骨、韌帶、白血細胞和眼睛晶狀體失去氧氣，導致無血管結構，包括血管系統本身的彈性、性能和修復能力降低。這些血漿缺氧條件仍然未被發現，并且因此許多失調癥中的不可作用的輔因子仍然未被發現。
[0007]現有技術系統利用單一空氣混合物，其中以固定氧氣分壓將額外的氧氣供給到身體。Ardenne公開了通過使用連續輸送氣流中的固定氧氣分壓在體能挑戰期間供給額外氧氣以增大呼吸混合物的氧氣分壓的多種方法。
[0008]Ardenne還公開了使用體能挑戰，如運動、高溫或藥物腎上腺模擬，來同時上調呼吸擾動，如心率和呼吸潮氣量。增大呼吸擾動使更多的氧氣溶解在血漿中，得到治療因血漿缺氧造成的多種健康狀況的一系列方法。
[0009]Ardenne公開了運動員在運動期間補充氧氣的固定速率在每分鐘2_3公升到每分鐘50公升之間變動。已知對于健全的個人來說，升高補充氧氣速率防止身體達到最大呼吸擾動，并因此低于最大可達到的溶解的血漿氧氣。
[0010]在運動期間供給固定量的額外氧氣的現有技術系統的供氧僅增至大約本發明可實現的二分之一。氧氣分壓的固定升高導致呼吸擾動凈減小，這是因為額外的氧氣使哺乳動物的心臟和肺更易于滿足呼吸需求。
[0011]由于需要最大的心率和最大的動脈擴張將最大的脈壓輸送到毛細血管，因此呼吸擾動的這種減小限制了組織灌注。示例性組織灌注反映通過心臟栗送的血液的壓力，以及富氧血漿噴射通過因內皮炎癥或損傷導致變窄的血管狹窄區域的能力。
[0012]當哺乳動物達到同時發生最大脈搏和最大氧氣分壓的新的呼吸狀態時，出現本發明的示例性表現。當體力迅速耗盡的哺乳動物從呼吸混合物中氧氣分壓降低的呼吸挑戰狀態轉換到混合物具有最大氧氣分壓的呼吸恢復狀態時，會特異性地引發這種狀態。
[0013]當體力耗盡的哺乳動物實現同時發生最大呼吸擾動以及呼吸最大氧氣分壓的混合物時，出現新的示例性效果。這剛好出現在從低氧氣分壓到高氧氣分壓的轉換之后。體力耗盡的哺乳動物經歷氧氣分壓升高的最大心跳的這些時刻為任何已知的現有技術系統所實現不了的組織氧氣灌注創造最優條件。
[0014]通過新的同時發生的生理最大值指示這些最大值:最大氧氣潮氣量、最大脈搏率、呼吸混合物中的最大氧氣分壓、靜脈結構中的最大血液壓力、缺氧誘導的血管舒張，所有都用于使毛細血管入口處產生最大血壓壓力，并因此為哺乳動物創造最大組織血液灌注。對于本領域技術人員顯而易見的是，由于使用單一空氣濃度，因此任何現有技術系統都實現不了這些同時發生的最大條件。
[0015]新實現的這些最大值產生從血液流動改善到器官系統和全身肌肉改善的快速的生理作用，其中以包括精神表現的藥理實驗進行測量。因此，需要重新產生Ardenne所公開的生理改善的裝置，使用多步驟氧氣療法，所述改善通常出現在36個小時內，當提供兩種不同濃度的氧氣時出現在大約15分鐘或更短時間。
[0016]而且，所述裝置應比現有技術系統所公開的那些裝置提供更強烈和漸增的生理改善。而且，所述裝置應顯著而迅速地增加人類運動能力增大的試驗。
[0017]許多現有技術系統利用不同的氧氣輸送率，但沒有公開對比空氣混合物的使用。存在三類現有技術系統:多步驟氧氣，其在運動期間輸送氧氣分壓的固定增量；使用高壓的，其在休息時將固定水平增大的氧氣分壓輸送到全身；以及低氧訓練系統，其在休息時或運動期間輸送降低的氧氣分壓，以引起持久的適應性變化，從而改善總氧氣利用。
[0018]解決血漿氧氣不足的關鍵在于利用身體對漸進對比海拔的適應性響應。對于提供便攜艙，已經進行了各種嘗試，便攜艙模擬不同的海拔以示出海拔上升的效應，以及/或者獲得模擬不同海拔的一些優點，例如，對于運動訓練而言。其已經用于訓練運動員，以用于實現改善運動表現、海拔預適應和/或身體健康的目的。
[0019]在低氧艙和運動系統中，乘員經受較低的氧氣分壓以便模擬高海拔。利用具有降低的氧氣分壓的呼吸混合物將體力耗盡的哺乳動物暴露于低氧條件下是眾所周知的。這種暴露產生已知用于改善遠端組織供氧的有益的血管狀態。當哺乳動物適應低氧條件時，通常會出現所述有益效果，其導致低氧血管舒張和其他效果。
[0020]同時發生低氧血管舒張和體力耗盡會導致毛細血管處的脈壓增大，其將使比正常情況下更多的血液噴射通過毛細血管。增強的脈壓改善組織灌注。然而，低氧體力耗盡的挑戰在于由于呼吸混合物中氧氣減少，因此血漿中包含的氧氣少于正常情況的氧氣。這種減少通常防止溶解在血漿中的氧氣起內皮抗炎癥的作用，如Ardenne所公開的，并且可引起其他的炎癥。
[0021]對本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明的示例性方面利用低氧條件來建立低氧血管舒張，以便使毛細血管處產生最大脈壓，然后轉換到最大氧氣分壓，以通過增大的氧氣分壓從現有技術低氧訓練系統可獲得的降低的氧氣血漿氧氣分壓改變為增強的氧氣分壓。
[0022]該轉換條件創造遠端組織處的示例性和新穎條件，所述條件通過僅利用降低的氧氣分壓的非轉換低氧訓練系統實現不了，或者即使在當體力耗盡的哺乳動物通過恢復到正常空氣而從低氧訓練恢復的恢復過程中也實現不了。本發明的示例性方面利用由低氧體力耗盡，緊接著增強氧氣而產生的血管狀態。對本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明因此相對于所有形式的低氧訓練系統和艙具有新穎性。
[0023]另一種類型的模擬系統包括高壓艙，并用于醫療和體育產業中。實質上，高壓艙的乘員接受高壓治療，在其中他們承受相對較高的氧氣分壓。除其他用處以外，已知高壓治療還用于增強肌肉再生并用于增大體液中所溶解的氧氣水平。
[0024]傳統高壓艙通常由能夠承受壓差的剛性材料制成。因此，高壓治療不是一般情況都可以進行的，并且通常僅用于頂尖運動員和所選擇的患者。
[0025]然而，相對于本發明，現有技術便攜艙具有一些缺點。高壓治療具有身體上緩慢的響應時間，通常需要使用40個小時或更長時間，以產生臨床上可測量的結果。使用本發明，通常在大約3分鐘內為健全用戶實現等效且通常較好的結果。
[0026]高壓艙要求全身增壓，這通常導致大多數用戶感覺內耳不適。物理封裝也會導致許多用戶產生幽閉恐懼。醫療級高壓艙所需材料的花費至少是本發明的量的20倍。醫療高壓管理需要一個或兩個受過訓練的操作者在醫療或專業環境下對健康受到挑戰的個人進行安全管理。因此，需要一種裝置來提供增強的運動形式，其對于能夠進行幾乎任何形式的靜態運動的任何人來說是安全的且易于使用，并且不需要管理者并且可在家中安全使用。
[0027]因此，盡管高壓艙、低氧呼吸系統和具有氧氣系統的固定混合運動的領域不斷發展，仍需要呼吸輸送系統，以便為血漿中的最大氧氣分壓并因此為組織氧氣灌注創造最優生理條件。這種組合提供與血漿缺氧以及受阻的組織氧氣灌注相關的健康狀況的示例性緩解能力，并因此提供新穎性，以克服用于高壓和/或低氧治療的現有技術便攜艙的缺點。這些系統不利用本發明的可迅速轉換的對比氧氣分壓。對本領域技術人員來說顯而易見的是，現有技術系統不單獨或以任何實際組合創造本發明的新的血管狀態。
[0028]因此，期望有性價比更高的用于將受控的吸入空氣流從空氣