JP2005519700A - 低酸素訓練及び低酸素治療のための装置 - Google Patents

Abstract

高地での運動選手のトレーニングを真似るための呼吸器具は、（チューブ４）によって大気に接続された二酸化炭素吸収器を含むチャンバ（３）に接続されたマウスピース（１）を備えている。使用時には、吐き出された空気が二酸化炭素吸収器を通過してコンジットへと入り、ここで大気中の空気と混合され、この混合物が再呼吸される。

Description

本発明は、運動選手、歌手、呼吸の困難な人、呼吸効率及び持久力を高めたい人のような人々の呼吸を改善するための器具に関する。

運動選手、特に中距離及び長距離の種目に参加する運動選手は、よく高地でトレーニングを行うが、そのような高地トレーニングは運動選手の能力を増進させることが知られている。このような増進は、高地での酸素レベルが低いので肉体の動作が一層効率的になる必要があるためであると考えられている。

順応した運動選手は、その肉体が低炭酸に適応可能であるために、高地で走ることができる。この適応は、換気能力の大幅な向上をもたらして、休息中の低酸素を防止するのに十分なＯ_２を供給するだけでなく、激しいランニング中にも十分な換気を提供してくれる。この適応は、低地での能力向上をももたらしてくれる。

しかし、この適応プロセスは常にスムーズに行くとは限らず、一般には激しい高山病が起こる。高地では、最初は低酸素により、そして続いて低炭酸により、呼吸中枢を交互に刺激及び抑制することとなるため、チェーン−ストークス呼吸へと至り、これは睡眠中に極めて著しくなる。その無呼吸時には、ひどい低酸素により、睡眠から昏睡状態へと移行し、時には昏睡状態から死へと移行する可能性もある。

呼吸の速度及び深さを自発的に増大させると、ＣＯ_２が、肉体の物質代謝によって生成される速度よりも高速で吐き出され、その結果、血液中のＣＯ_２量が低下し、すなわち低炭酸となる。力強くて速い呼吸が数分以上続くと、低炭酸がますますひどくなり、脳の血管収縮や神経系のいやな兆候が引き起こされる。

物質代謝によるＣＯ_２の生成を適当に増大させることなしに、呼吸の速度と深さが増大すること、すなわち過呼吸は、自発的に起こし得るか、或いは、過換気症候群、酸素欠乏の低酸素症、又は機械的換気によって引き起こされ得る。全ての場合において、その結果として生じる低炭酸症は、ますます深刻な兆候を引き起し、達成可能な過剰換気量の制限要因となる。多くの状況 −良い例は高所飛行時に生じ得る酸素欠乏低酸素症である− において、換気の大きな増大が望まれ、ＣＯ_２を豊富にした空気がそれを可能にしてくれる。

注文に応じたＣＯ_２と空気との混合物を準備して提供する代わりとして、ＣＯ_２の豊富な呼気を利用する各種の試みがなされている。事実、急患室の医師達は、簡単なクラフト紙の袋の中で患者に呼吸させることで、不安、恐怖、又はトラウマから生じ得る過換気症を治療している。この紙袋は、過換気症患者が自分の呼気を保存して再呼吸するのを可能にする。

紙袋を利用した様々な例が、米国特許第3,455,294号、第4,508,116号、及び第4,628,926号に記述されている。長いチューブが紙袋の代わりに使用されており、これらのチューブは本質的に紙袋の効果を真似たものである。

米国特許第4,275,722号には呼吸練習器及び再呼吸装置が開示されており、これは、バルブ系を介して吸入チャンバと吐出チャンバを提供するものであり、上記吐出チャンバから再呼吸される空気の量を変化させるためのスライド機構を備えている。この装置は、チャンバとバルブと機構の複雑なネットワークを有しており、これらは全て、吐出チャンバと、吸い込む前に呼気から湿気を除去する吸入チャンバとを介して、呼気を導くように設計されている。吐出チャンバは周囲空気に広く開放されることで、新鮮な空気が底で入手できるようになっている。

これらの装置は全て、高地での呼吸効果の問題をなくし、生理的な困難に打ち勝つように設計されており、高地トレーニングの効果を再生するために使用することはできない。
高地へ旅行するための支出を避けるために、高地トレーニングの効果を低地で再生するといった努力や、高地で生活する代わりに、空気圧を減じた部屋の中でトレーニングすることは、設定や操作の費用が高くつき、使用するのに不便である。運動選手がトレーニング中に、この運動選手に空気流を制限することは、効果的でない。それは、それぞれの息から得られる空気の体積が減少されてしまい、運動選手に逆効果を生じさせてしまう可能性があるからである。空気が低酸素量を有するように再呼吸気を利用するようにした現在の装置は、前述したように過剰な二酸化炭素ができるように導くことになるため、実用的でない。

そこで、上記の問題点を回避して、少なくとも部分的に高地トレーニングの効果を再生する、簡単で効果的な装置を創案した。
本発明によれば、使用者がそれを介して呼吸可能なマウスピースを備えた呼吸器具であって、前記マウスピースは二酸化炭素吸収器を含むチャンバの入口に接続され、該チャンバの出口は大気に開放されたコンジットに接続されており、使用時には、前記コンジット内の空気が前記使用者によって吐き出された空気と前記大気からの空気との混合物となり、該混合物が前記使用者によって吸い込まれることを特徴とする呼吸器具、が提供される。

上記二酸化炭素吸収器は、カセイソーダパレット、ソーダ石灰等のような、従来使用されている二酸化炭素吸収器のいずれであってもよい。二酸化炭素吸収器は、二酸化炭素を吸収するにつれて色が変わることが好ましく、そのようにすることで、使い果たした時に視認可能となる。

上記コンジットはフレキシブルなチューブであってもよく、その長さは、再呼吸される空気に加えられる大気からの空気の量に依存することが望ましい。コンジットが長いほど、大気からの新鮮な空気は各息に少なく加えられる。チューブの直径が１．５ｃｍから４ｃｍのものにおいては、長さ５０ｃｍから１．５メートルのチューブが使用可能である。

大気からの空気は、拡散と、各吸い込みによって生じた圧力低下とによって、コンジットに入る。
使用時には、マウスピースが、例えばストラップや伸縮自在なバンド等で結ばれることにより、使用者の顔に取り付けられる。使用時に入った酸素は減少するので、自動的なリリース機構を備えて、不快な場合には空気がマウスピースに直接入り込むようにするのが好ましい。

使用時には、空気が使用者によって吐き出されて、二酸化炭素吸収器チャンバを通過することで過剰な二酸化炭素が吸収され、続いてコンジットへと入り、そこで大気からの空気と混合される。この空気は、二酸化炭素吸収器チャンバを介して吸い込まれ、この吸い込まれた空気は、高地で見出される空気と同様な中身である、酸素と二酸化炭素とを有する空気からなっている。コンジットの長さと、二酸化炭素吸収器チャンバの中身とを調整することにより、選択された高度での条件を再生可能である。これにより、高地の条件への段階的な順応を達成するのが可能になり、これは高地トレーニングに等しい。

トレーニング中の運動選手に使用されるのと同様に、本発明の器具は、呼吸の弱々しい又は不完全な人々がその呼吸を強化して酸素代謝の効率を改善するのを手助けするのにも使用可能であり、また、事故や身体障害の影響により呼吸が弱くなっているのを克復するためにも使用可能である。

本発明は添付の図面に示されており、ソーダ石灰を含むチャンバ（３）にチューブ（２）によって接続されたマウスピース（１）を備えている。チャンバ（３）の出口には、フレキシブルなチューブ（４）が設けられている。

使用時には、使用者はマウスピースを顔に固定し、使用者がこのマウスピース（１）を介して呼吸するようにする。使用者が息を吐くと、この使用者によって吐き出された空気が二酸化炭素吸収器チャンバ（３）を通過し、ここで過剰な二酸化炭素が吸収され、続いてチューブ（４）に入り、ここで大気からの空気と混合される。この空気は、次に二酸化炭素吸収器チャンバ（３）を介して吸い込まれ、この吸い込まれた空気は、高地で見出される空気と同様な中身である、酸素と二酸化炭素とを有する空気からなっている。コンジット（４）の長さと、二酸化炭素吸収器チャンバ（３）の中身とを調整することにより、選択された高度での条件を再生可能である。これにより、高地の条件への段階的な順応を達成するのが可能になり、これは高地トレーニングに等しい。

リリースバルブ（５）を備えて、不快又は危険な場合には、これを操作して空気の入口をマウスピースに直接的に開放することが可能である。この種のバルブは、特定の条件下で自動的に始動され得る。

本発明を示す図である。

Claims (6)

1. 使用者がそれを介して呼吸可能なマウスピースを備えた呼吸器具であって、前記マウスピースは二酸化炭素吸収器を含むチャンバの入口に接続され、該チャンバの出口は大気に開放されたコンジットに接続されており、使用時には、前記コンジット内の空気が前記使用者によって吐き出された空気と前記大気からの空気との混合物となり、該混合物が前記使用者によって吸い込まれることを特徴とする呼吸器具。
2. 前記二酸化炭素吸収器は、該吸収器が二酸化炭素を吸収するにつれて該吸収器の色が変化するようになされたカセイソーダペレット又はソーダ石灰を備える請求項１記載の呼吸器具。
3. 使用者の顔に前記マウスピースを取り付けるための取り付け手段を備えている請求項１又は２記載の呼吸器具。
4. 前記取り付け手段は、ストラップや伸縮自在なバンド等である請求項３記載の呼吸器具。
5. 前記チューブは、直径が１．５ｃｍから４ｃｍであり、長さが５０ｃｍから１．５メートルである前記請求項のいずれか１項に記載の呼吸器具。
6. リリース機構を備え、該リリース機構は、その操作時に空気がマウスピースに直接入り込むのを可能にする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の呼吸器具。

Images