用于提供受控的吸入空气流的装置的制造方法
【专利说明】用于提供受控的吸入空气流的装置
[0001]相关专利申请的交叉参考
[0002]本发明要求于2014年4月3日提交的美国临时专利申请N0.61974699的优先权，以及于2015年3月20日提交的美国专利申请N0.14663881的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
[0003]本发明总体涉及一种用于将吸入空气从双隔间空气储罐提供到面罩的装置，并且更具体而言，涉及一种用于在高浓度氧气和对比低浓度氧气之间转换以提供给用户所选择浓度的氧气的装置。
【背景技术】
[0004]降低血楽中溶解的氧气浓度的事件诱使健康状况产生不利变化。Manfred vonArdenne的《多步骤氧气疗法》一书中详细地记载了这些变化，其通过引用的方式并入本文，其中在第一章生理机制中具体讨论了血管炎症机制。
[0005]血浆氧气浓度的短期降低通常会导致内皮炎症，从而造成持久且通常为永久性的血管收缩。这些降低的发生通常是化学、物理或情绪紧张事件的结果。这些收缩会降低给下游组织的血液和氧气输送，导致组织疼痛、对疾病的抵抗力下降以及退化加速。
[0006]血浆氧气长期减少会使无血管细胞结构，如软骨、韧带、白血细胞和眼睛晶状体失去氧气，导致无血管结构，包括血管系统本身的弹性、性能和修复能力降低。这些血浆缺氧条件仍然未被发现，并且因此许多失调症中的不可作用的辅因子仍然未被发现。
[0007]现有技术系统利用单一空气混合物，其中以固定氧气分压将额外的氧气供给到身体。Ardenne公开了通过使用连续输送气流中的固定氧气分压在体能挑战期间供给额外氧气以增大呼吸混合物的氧气分压的多种方法。
[0008]Ardenne还公开了使用体能挑战，如运动、高温或药物肾上腺模拟，来同时上调呼吸扰动，如心率和呼吸潮气量。增大呼吸扰动使更多的氧气溶解在血浆中，得到治疗因血浆缺氧造成的多种健康状况的一系列方法。
[0009]Ardenne公开了运动员在运动期间补充氧气的固定速率在每分钟2_3公升到每分钟50公升之间变动。已知对于健全的个人来说，升高补充氧气速率防止身体达到最大呼吸扰动，并因此低于最大可达到的溶解的血浆氧气。
[0010]在运动期间供给固定量的额外氧气的现有技术系统的供氧仅增至大约本发明可实现的二分之一。氧气分压的固定升高导致呼吸扰动净减小，这是因为额外的氧气使哺乳动物的心脏和肺更易于满足呼吸需求。
[0011]由于需要最大的心率和最大的动脉扩张将最大的脉压输送到毛细血管，因此呼吸扰动的这种减小限制了组织灌注。示例性组织灌注反映通过心脏栗送的血液的压力，以及富氧血浆喷射通过因内皮炎症或损伤导致变窄的血管狭窄区域的能力。
[0012]当哺乳动物达到同时发生最大脉搏和最大氧气分压的新的呼吸状态时，出现本发明的示例性表现。当体力迅速耗尽的哺乳动物从呼吸混合物中氧气分压降低的呼吸挑战状态转换到混合物具有最大氧气分压的呼吸恢复状态时，会特异性地引发这种状态。
[0013]当体力耗尽的哺乳动物实现同时发生最大呼吸扰动以及呼吸最大氧气分压的混合物时，出现新的示例性效果。这刚好出现在从低氧气分压到高氧气分压的转换之后。体力耗尽的哺乳动物经历氧气分压升高的最大心跳的这些时刻为任何已知的现有技术系统所实现不了的组织氧气灌注创造最优条件。
[0014]通过新的同时发生的生理最大值指示这些最大值:最大氧气潮气量、最大脉搏率、呼吸混合物中的最大氧气分压、静脉结构中的最大血液压力、缺氧诱导的血管舒张，所有都用于使毛细血管入口处产生最大血压压力，并因此为哺乳动物创造最大组织血液灌注。对于本领域技术人员显而易见的是，由于使用单一空气浓度，因此任何现有技术系统都实现不了这些同时发生的最大条件。
[0015]新实现的这些最大值产生从血液流动改善到器官系统和全身肌肉改善的快速的生理作用，其中以包括精神表现的药理实验进行测量。因此，需要重新产生Ardenne所公开的生理改善的装置，使用多步骤氧气疗法，所述改善通常出现在36个小时内，当提供两种不同浓度的氧气时出现在大约15分钟或更短时间。
[0016]而且，所述装置应比现有技术系统所公开的那些装置提供更强烈和渐增的生理改善。而且，所述装置应显著而迅速地增加人类运动能力增大的试验。
[0017]许多现有技术系统利用不同的氧气输送率，但没有公开对比空气混合物的使用。存在三类现有技术系统:多步骤氧气，其在运动期间输送氧气分压的固定增量；使用高压的，其在休息时将固定水平增大的氧气分压输送到全身；以及低氧训练系统，其在休息时或运动期间输送降低的氧气分压，以引起持久的适应性变化，从而改善总氧气利用。
[0018]解决血浆氧气不足的关键在于利用身体对渐进对比海拔的适应性响应。对于提供便携舱，已经进行了各种尝试，便携舱模拟不同的海拔以示出海拔上升的效应，以及/或者获得模拟不同海拔的一些优点，例如，对于运动训练而言。其已经用于训练运动员，以用于实现改善运动表现、海拔预适应和/或身体健康的目的。
[0019]在低氧舱和运动系统中，乘员经受较低的氧气分压以便模拟高海拔。利用具有降低的氧气分压的呼吸混合物将体力耗尽的哺乳动物暴露于低氧条件下是众所周知的。这种暴露产生已知用于改善远端组织供氧的有益的血管状态。当哺乳动物适应低氧条件时，通常会出现所述有益效果，其导致低氧血管舒张和其他效果。
[0020]同时发生低氧血管舒张和体力耗尽会导致毛细血管处的脉压增大，其将使比正常情况下更多的血液喷射通过毛细血管。增强的脉压改善组织灌注。然而，低氧体力耗尽的挑战在于由于呼吸混合物中氧气减少，因此血浆中包含的氧气少于正常情况的氧气。这种减少通常防止溶解在血浆中的氧气起内皮抗炎症的作用，如Ardenne所公开的，并且可引起其他的炎症。
[0021]对本领域技术人员来说显而易见的是，本发明的示例性方面利用低氧条件来建立低氧血管舒张，以便使毛细血管处产生最大脉压，然后转换到最大氧气分压，以通过增大的氧气分压从现有技术低氧训练系统可获得的降低的氧气血浆氧气分压改变为增强的氧气分压。
[0022]该转换条件创造远端组织处的示例性和新颖条件，所述条件通过仅利用降低的氧气分压的非转换低氧训练系统实现不了，或者即使在当体力耗尽的哺乳动物通过恢复到正常空气而从低氧训练恢复的恢复过程中也实现不了。本发明的示例性方面利用由低氧体力耗尽，紧接着增强氧气而产生的血管状态。对本领域技术人员来说显而易见的是，本发明因此相对于所有形式的低氧训练系统和舱具有新颖性。
[0023]另一种类型的模拟系统包括高压舱，并用于医疗和体育产业中。实质上，高压舱的乘员接受高压治疗，在其中他们承受相对较高的氧气分压。除其他用处以外，已知高压治疗还用于增强肌肉再生并用于增大体液中所溶解的氧气水平。
[0024]传统高压舱通常由能够承受压差的刚性材料制成。因此，高压治疗不是一般情况都可以进行的，并且通常仅用于顶尖运动员和所选择的患者。
[0025]然而，相对于本发明，现有技术便携舱具有一些缺点。高压治疗具有身体上缓慢的响应时间，通常需要使用40个小时或更长时间，以产生临床上可测量的结果。使用本发明，通常在大约3分钟内为健全用户实现等效且通常较好的结果。
[0026]高压舱要求全身增压，这通常导致大多数用户感觉内耳不适。物理封装也会导致许多用户产生幽闭恐惧。医疗级高压舱所需材料的花费至少是本发明的量的20倍。医疗高压管理需要一个或两个受过训练的操作者在医疗或专业环境下对健康受到挑战的个人进行安全管理。因此，需要一种装置来提供增强的运动形式，其对于能够进行几乎任何形式的静态运动的任何人来说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，尽管高压舱、低氧呼吸系统和具有氧气系统的固定混合运动的领域不断发展，仍需要呼吸输送系统，以便为血浆中的最大氧气分压并因此为组织氧气灌注创造最优生理条件。这种组合提供与血浆缺氧以及受阻的组织氧气灌注相关的健康状况的示例性缓解能力，并因此提供新颖性，以克服用于高压和/或低氧治疗的现有技术便携舱的缺点。这些系统不利用本发明的可迅速转换的对比氧气分压。对本领域技术人员来说显而易见的是，现有技术系统不单独或以任何实际组合创造本发明的新的血管状态。
[0028]因此，期望有性价比更高的用于将受控的吸入空气流从空气