JP2023536843A - 酸素及び他の物質を保存するための自動システム - Google Patents

Abstract

受容体に供給する酸素及び他のガスを保存するためのシステム（１０）及び方法。供給導管（４０８）は、ガスをソース（４０６）からリザーバ（４０４）に提供し、リザーバ（４０４）は、環境気圧でガス量を保持する。導管（４２２）は、ガスをリザーバ（４０４）から受容体まで供給する。電気機械式システムまたは非接触システム（４５６）などの膨張検出システムは、リザーバ（４０４）が膨張状態未満であること、及びリザーバ（４０４）が膨張状態まで膨張されたこと、を検出する。弁システムは、リザーバが所定の膨張状態にあるときに、ガスがソース（４０６）からリザーバ（４０４）の中に流入するのを防止する。弁システムは、リザーバ（４０４）が所定の膨張状態未満のときに、ガスがソース（４０６）からリザーバ（４０４）の中に流入するのを可能にし、それによってリザーバ（４０４）内のガスを、環境気圧を上回るよう加圧することなく、継続的に補充することができる。【選択図】図１

Description

本出願は、２０２０年７月２７日に申請された米国仮特許出願第６３／０５６，９４４号明細書、及び２０２０年１０月１２日に申請された米国特許出願公開第１７／０６８，７１８号明細書の優先権を主張する。これら両方は、参照として本明細書に組み込まれる。

本発明は全体的に、ソースから受容体までの、ガスの送達に関する。より詳細には、本明細書で開示するのは、酸素ならびに他のガス及び物質を供与体リザーバから受容体まで、環境気圧における容積変位によって、ソースから供与体リザーバへの自動充填を用いて送達するときに、酸素ならびに他のガス及び物質を保存するためのシステム、ならびに方法である。本システム及び方法の実施形態において、酸素ならびに他のガス及び物質は、環境気圧のガスを伴う供与体リザーバの自動充填を用いて、受容体の必要に応じて、供与体リザーバから受容体まで、それらの間の圧力差を介して移される。

酸素の供給は、病院患者及び他の人にとって必要不可欠である場合がある。一方で、発展途上国において、及び全ての場所で増加する要望の時期の間、酸素不足及び超過コストは、利用可能性に大きい制限を課すことがあり、必要とする患者の健康及び安全を危険にさらす場合がある。例えば、本文献を執筆している間も続く、ＣＯＶＩＤ－１９パンデミック中に、酸素に対する要望は、病院及び他の介護施設に、生命を救うガスに対する緊急の必要性を残している。２０２０年６月２４日付けのＡＰネットワークニュースからのヘッドラインは、「世界中の医療用酸素の欠乏は、生命に対する多くの喘ぎをもたらす（Ｓｃａｒｃｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｌｅａｖｅｓ Ｍａｎｙ Ｇａｓｐｉｎｇ ｆｏｒ Ｌｉｆｅ．）」と警鐘を鳴らした。その１日後、ロイターは、「ＣＯＶＩＤの事例が１０００万となり、ＷＨＯは酸素不足に警鐘を鳴らす（ＷＨＯ Ｗａｒｎｓ ｏｆ Ｏｘｙｇｅｎ Ｓｈｏｒｔａｇｅ ａｓ ＣＯＶＩＤ Ｃａｓｅｓ Ｓｅｔ ｔｏ Ｔｏｐ １０ Ｍｌｎ）」と注意し、世界保健機構は、世界中で毎週概ね１００万人の新たなコロナウィルス事例が発生し、世界は１日に６２０，０００ｍ^３の酸素が必要となるであろうことに基づいて推定しており、それはＣＯＶＩＤ－１９患者だけで、大まかに８８，０００本の大型シリンダと等しい。

補助酸素が患者に供給される１つの方法は、酸素シリンダまたはタンクなどの加圧された酸素ソースと患者との間に、通常は延長チューブである流体接続を介することである。加圧されたソースは、酸素の一定の流れを患者に供給する。なぜなら酸素は、タンクから接続チューブを通して継続的に、患者が呼吸しているか否かに拘わらず、移動するからである。その結果、患者が息を吐き出す間、したがって酸素を吸入できない間でも、酸素は絶えず流れて浪費される。実際、この継続した圧力で送り込む方法で、絶えず供給された酸素の半分以上は浪費され、周囲に排出される。

したがって、１人の患者の酸素資源を保存することは、他の１人の生命を救うことになり得る。さらに、酸素を保存することは、患者ごとの全体的な要望を減らすだけではなく、単位当たりの酸素のコストを低減させることにも貢献するであろう。その一方で、各患者は十分な酸素の供給を必要とする。このように、浪費を最小限に抑えながら、いかにして必要に応じて十分な酸素の供給を提供するかが、課題である。

この課題に対する解決策を理解するために、何が、酸素を含んだ空気の流れを肺の中に送るか、いかにして流れを正常に開始して、患者と周囲の空気との間で維持するか、及びいかにして胸腔内圧が吸気を通して減少しながら、肺胞内圧が変化するか、を理解する必要がある。空気は、他の流体と同様に、より高い圧力領域から、より低い圧力領域に移動する。肺の中への空気の流れは、周囲と肺胞との間における圧力勾配を確立する必要がある。この推進圧勾配は、吸気筋の収縮によって成される。吸気筋の収縮は、胸壁を拡張させ、胸腔の圧力を低下させて、それによって胸内圧及び肺胞内圧は、ボイルの法則に従って減少する。筋肉の収縮は、胸部の体積を変化させ、肺胞内圧の変化をもたらす。次にそれは、肺の中に空気の流れを入れるための、推進圧を提供する。

通常、肺は、呼吸中に空気から酸素を吸収する。しかし、特定の条件では、人が十分な酸素を得ることを妨げる場合がある。その結果、酸素送達器具を用いた酸素療法が必要となる。患者は、患者の鼻に配されたチューブを通すか、フェイスマスクを介するか、または患者の導管または気管に設置されたチューブを介して、酸素ソースから酸素療法を受けることができる。酸素治療は、肺が受け取って血液に送達する酸素量を増加させる。酸素療法は、患者の血液酸素レベルがかなり低い状況にあるとき、患者に処方され得る。低い血液酸素は、患者に息切れ、疲労、または困惑を感じさせ、患者の身体に損傷を与える場合がある。酸素治療は、治療可能な呼吸器疾患などによって一時的に、または長期的に必要とされ得る。酸素ソースは、圧縮された酸素ガスまたは液体であることが多い。

酸素タンクは、継続的に生産、搬送、貯蔵、及び充填されなければならない。呼吸困難に関わるエピデミック、またはパンデミック中などの緊急事態において、危険なほど必要性が供給を上回る場合がある。さらに、遠隔地及び経済的に課題のある地域において、酸素供給の十分な補充を提供することは、非常にコストがかかり、絶望的に不可能である場合がある。その一方で、救命用の酸素が非常に不足しており、酸素が常にチューブを通して患者に供給されているため、供給された酸素の少なくとも半分が、供給された酸素の全てが無駄になる呼気中を含め、大気中に排出されてしまう。

前述の観点において、本発明者は、患者に酸素供給の準備を整えることを可能とし、その一方で、浪費される酸素を最小限に抑えるかまたは排除し、それによって個々の患者の必要量を最小限に抑え、酸素の効果的な供給を最大限にして、より良好な患者の治療及び最適な健康結果を、たとえ公衆衛生の危機のときでもコスト効率よく可能にするシステム及び方法に対する、重要な必要性を認識した。

患者に酸素を十分に供給するための重要な必要性を認識した上で、本発明の主な目的は、生命を救うことである。

本発明を、浪費される酸素を減少させることで利用可能な酸素供給の効果的な使用を最大限にするという必要性において、酸素及び他の流動性物質を、患者及び他の受容体に供給するためのシステム及び方法を提供するという基本的な目的を伴い、さらに説明する。

本発明の実施形態における別の目的は、非効率的な酸素の損失を最小限に抑えるか、または排除しながら、必要に応じて十分な酸素の供給を可能にする、酸素及び他の流動性物質を、受容体まで供給するためのシステム及び方法を提供することである。

本発明が明示する別の目的は、使用効率を最大限にして、かつ供給コストを最小限に抑える、酸素及び他の流動性物質を受容体まで供給するための、システム及び方法を提供することである。

本発明におけるこれら及び別の目標、利点、ならびに詳細は、本明細書及び図面を精査する者だけではなく、本明細書で開示するシステム及び方法を、操作において検討する機会を有する者にも、明確になるであろう。しかし、前述の複数の目標を、本発明の単一の実施形態において達成することが可能で、実際に好ましい場合であっても、全ての実施形態が、各々及び全ての考えられる利点及び機能を達成することを求めず、または必要としないことを理解されたい。それに関わらず、全てのこのような実施形態は、本発明の範囲内にあると考えるべきである。

前述の説明は、より詳細な以下の説明の、より良好な解釈を可能にし、かつ当技術分野に対する本発明者の貢献の、より良好な理解を浸透させるために、本発明のさらに重要な目的及び特徴について広く概要を延べたものであることを、理解されたい。任意の特定の実施形態またはその態様を詳細に説明する前に、本発明のコンセプトの、以下の詳細な構造及び例示は、本発明の多くの考えられる明示の例に過ぎないことを、明確にしなければならない。

前述の目的の１つまたは複数を前進させるために、本発明の実施形態を、患者に供給する酸素を保存するためのシステムとして特徴付けることができる。このシステムは、拡張可能かつ圧縮可能な供与体リザーバを有し、それは外壁、酸素量を保持するための容積、及びこの容積内に酸素を出し入れ可能にするための少なくとも１つの孔、を有する。本明細書に開示するように、供与体リザーバは、ホイルのシェルなどの、可撓性材料のシェルを備えることができる。供給導管は、酸素を酸素ソースから受け入れるよう適応される。この供給導管は、供与体リザーバに酸素を供給するための第１の端部、及び酸素ソースに流体接続させるための第２の端部を有する。環境気圧導管は、供与体リザーバから受容体までの流体経路に沿って、酸素を供給するよう適応される。この環境気圧導管は、酸素を供与体リザーバから受け取るためのコネクタなどを通して、供与体リザーバと流体連通する第１の端部と、受容体に流体接続させるための第２の端部と、を有する。膨張検出システムは、供与体リザーバが所定の膨張状態まで酸素で膨張された第１の状態と、供与体リザーバが所定の膨張状態未満である第２の状態と、を検出するために動作可能である。最後に、弁システムは、酸素ソースと供与体リザーバとの間に配設される。この弁システムは、供与体リザーバが第１の状態にあるときに、酸素が酸素ソースから供与体リザーバの中に流入するのを防止するために、閉鎖状態に動作し、供与体リザーバが第２の状態にあるときに、酸素が酸素ソースから供与体リザーバの中に流入するのを可能にするために、開放状態に動作する。この構造下で、受容体としての患者の呼吸マスクを通して、供与体リザーバから、酸素を患者に供給することができる。供与体リザーバは、所定の膨張状態まで自動的に補充することができる。

本システムの実施において、弁システム及び膨張検出システムは、供与体リザーバ内の酸素量を実質的に環境気圧に維持するよう動作する。例えば、供与体リザーバを、完全に膨張した状態を有するものと考慮することができる。膨張検出システムは、供与体リザーバが、完全に膨張した状態に対して、所定の範囲内まで膨張したことを検出するよう動作できる。膨張検出システムは、供与体リザーバが、完全に膨張した状態に対して所定の範囲内まで膨張したときの、第１の状態を検出することができ、供与体リザーバが、完全に膨張した状態に対して所定の範囲未満の、第２の状態を検出することができる。

特定の実施形態において、膨張検出システムは、電気機械式システムを備える。例えば、膨張検出システムは、供与体リザーバが、酸素で所定の膨張状態まで膨張したときに、供与体リザーバの外壁によって動かされるよう配設されたスイッチを、備えることができる。このスイッチを、重力などで、弾性力で圧縮可能な部材によって、または他の効果的な方法によって、供与体リザーバに向けて付勢させることができる。スイッチは、供与体リザーバの容積に対して内側位置に、または内側位置を越えてスイッチが配設された、作動状態と、供与体リザーバの酸素量が所定の膨張状態に達したときに、供与体リザーバの外壁によって外側にスイッチが動かされた、作動停止状態と、を有するものと考慮することができる。弁システムは、スイッチが作動停止状態にあるとき、酸素が酸素ソースから供与体リザーバの中に流入するのを防止するよう動作し、スイッチが作動状態にあるとき、酸素が酸素ソースから供与体リザーバの中に流入するのを可能にするよう動作する。

本システムの詳細な明記において、スイッチはフロートスイッチを含む。例えばこのフロートスイッチは、中央柱に対して拡張可能かつ収縮可能なカラーを伴う、接触構造を有することができる。このカラーは磁石を保持し、中央柱は電気接触部を保持できる。これらの電気接触部は、スイッチが作動状態にあるときに、磁石の近接によって電気接触される。

本システムの実行によると、弁システムはソレノイド弁の形態をとることができ、それは膨張検出システムと電気通信する。供与体リザーバが第１の状態にあるときに、ソレノイド弁を、膨張検出システムによって閉鎖状態に誘導して、酸素が酸素ソースから供与体リザーバに流入するのを防止できる。供与体リザーバが第２の状態にあるときに、ソレノイド弁を、膨張検出システムによって開放状態に誘導して、酸素を酸素ソースから供与体リザーバに流入するのを可能にできる。

患者の呼吸マスクなどの受容体送達デバイス、または別の受容体送達デバイスを、環境気圧導管の第２の端部に連結させることができる。さらに特定の実施形態において、供与体リザーバを、ハウジング内に配設することができる。このハウジングは、本システムのメインハウジング、メインハウジング内のサブハウジング、または他のタイプのハウジング、を含み得る。他の実施において、供与体リザーバを、ハウジングなしで配設することができる。ハウジングが提供された場合、膨張検出システムは、スイッチを伴う電気機械式システムを備えることができる。このスイッチは、ハウジングによって支持され、供与体リザーバが酸素で所定の膨張状態まで膨張したときに、供与体リザーバの外壁によって動かされるよう配設される。さらに詳細には、ハウジングは、供与体リザーバの膨張状態が視覚的に認識できるよう、透明とすることができる。

本システムの実施形態は、供与体リザーバから受容体までの流体経路に沿って配設された一方向吸気弁を、さらに組み込むことができる。この一方向吸気弁は、酸素が供与体リザーバから、環境気圧導管と通して、受容体まで酸素が流れるのを可能にするよう動作できるが、酸素の逆流を防止する。

本発明の代替の実施において、膨張検出システムは、非接触検出システムを含む。例えば膨張検出システムは、光学検出システムの形態をとることができる。

本発明を、酸素供給を保存する方法で、人または他の生きた患者に酸素を供給するために利用されるように、主に説明したが、本発明は酸素を保持して分注することに限定されない。実際、他のガス、及びガスの混合物、ならびに他の流体は、本発明の範囲内で可能である。その程度まで、本発明の実施形態は、ガスの供給を提供するためのシステムとして、より広義に特徴付けることができる。さらに、必ずしもガスを患者に供給する必要はない。他の受容体が企図され、特許請求の範囲によって明示的に除外され得ない限り、本発明の範囲内にある。

前述の説明は、以下の詳細な説明のより良好な解釈を可能にし、かつ当技術分野に対する本発明者の貢献の、より良好な理解を浸透させるために、本発明のさらに重要な目的及び特徴について広く概要を延べたものであることを、理解されたい。任意の特定の実施形態またはその態様を詳細に説明する前に、本発明のコンセプトの、以下の構造の詳細及び例示は、本発明の多くの考えられる明示の例に過ぎないことを、明確にしなければならない。

本発明による、ガスを保存するための自動システムの概略図である。 本明細書で開示する、ガスを保存するための自動システムを利用して、一連の呼吸サイクルを表わす概略図である。 ガスを保存するための自動システムにおける、代替の実施形態の上面図である。 図３における、ガスを保存するための自動システムの正面立面図である。 図３における、ガスを保存するための自動システムの側部斜視図である。 オン状態にある、ガスを保存するための自動システムのための、膨張検出システムの上部斜視図である。 オン状態にある、膨張検出システムの下部斜視図である。 オフ状態にある、膨張検出システムの側部立面図である。 カバー部分及び保持された膨張検出システムを取り除いた、本明細書で開示する、ガスを保存するための自動システムの上面図である。 図９における、ガスを保存するための自動システムの底面図である。 本発明による、ガスを保存するための代替の自動システムの上面図である。 図１１における、ガスを保存するための自動システムの拡大上面図である。 図１１における、ガスを保存するための自動システムの底面図である。 図１１における、ガスを保存するための自動システムの側部立面図である。 図１１における、ガスを保存するための自動システムの前部斜視図である。 図１１における、ガスを保存するための自動システムの、フィルタ及び一方向吸気弁の斜視図である。 本発明による、ガスを保存するための別の自動システムにおける、概略上面図及び側部立面図である。 本発明による、ガスを保存するためのさらに別の自動システムにおける、概略上面図及び側部立面図である。

本明細書で開示される、酸素及び他の物質を保存するためのシステム及び方法は、広範で様々な実施形態の対象となる。しかし、当業者が本発明を理解して、本明細書で開示される本発明を適切な場合に実施できることを保証するために、より広範な発明の特定の好ましい実施形態が、以下で説明され、添付の図面で示される。

図面をさらに詳細に見ると、本発明による自動ガス保存システム４００の構造及び動作が、図１を参照して理解することができる。本明細書で示して説明するように、自動ガス保存システム４００は、必要に応じて環境気圧の酸素を、供与体リザーバ４０４から、患者の呼吸マスク４２６などの受容体まで供給することを提供する。供与体リザーバ４０４は、酸素を環境気圧で保持し、圧縮された酸素ガスまたは液体酸素のタンクなどの酸素ソース４０６から、酸素が継続的に供給される。供与体リザーバ４０４が酸素を環境気圧で保持することで、酸素の大量かつゆとりのある供給が、患者の吸気のために絶えず利用可能である。それに付随して、患者の呼気中の酸素損失は、実質的に排除され、それによって個々の受容体への可用性を損なうことなく酸素の供給を保存する。なぜなら供与体リザーバ４０４内の酸素は、自動的に補充されるからである。

本実施形態における供与体リザーバ４０４は、拡張可能かつ圧縮可能なシェル、空気袋、またはハウジング４０２内に配設された他の拡張可能かつ圧縮可能な本体、を備える。ハウジング４０２は、より大きい構造内の主ハウジングまたはサブハウジングとすることができる。しかし、供与体リザーバ４０４は、本発明の範囲内で、必ずしもハウジング４０２内にある必要はない。ハウジング４０２は、リザーバ４０４が拡張された際にハウジング４０２によって画定された境界の１箇所または複数個所に向けて、リザーバ４０４のシェルが押圧するよう、リザーバ４０４の境界を画定する。この非限定例において、ハウジング４０２は、リザーバ４０４の下部境界を画定する底部、リザーバ４０４の上部境界を画定する上部、及びリザーバ４０４の長手方向の境界を画定する遠位端部、を有する。ここで、リザーバ４０４は、楕円形の卵型を有し、ハウジング４０２は、全体的に立方体を有する。しかし他の形状、及び形状の組み合わせが容易に可能であり、特許請求の範囲で明確に限定し得る以外は、本発明の範囲内である。例えば図１０に示される自動ガス保存システム４００の実施形態のように、リザーバ４０４のシェルにおける下壁部分を、接着ストリップ４４８または任意の他の方法によって、ハウジング４０２の底部に接着するか、または固定することができる。

この例において、リザーバ４０４は、縁部に沿って接合された、第１及び第２の楕円体によって封止して画定され、本体部分及び頸部を伴うシェル、または外壁構造を画定する。リザーバ４０４は、リザーバ４０４の頸部における入口孔を除いて、封止される。シェルは、可撓性で実質的にガスを通さない材料から形成され、当業者に公知である多くのこのような材料が可能であり、各々は本発明の範囲内である。リザーバ４０４のシェルは、例えばライニング層を伴うか、または伴わずに、可撓性ポリマー材料から形成することができる。リザーバ４０４を画定する材料は、例えばアルミニウム製ライニングを有するポリマー材料の１層または複数の層から形成された、ホイルから構成することができる。リザーバ４０４の他の構成は可能であり、本発明の範囲内である。リザーバ４０４は、１つまたは複数の可撓性壁、圧縮可能壁、折り畳み可能壁、拡張可能壁、薄い壁、または内部のガス量を保つことが可能な他の壁、を含んだ組み合わせを有することができる。

好ましくは、軽量で可撓性ホイルによるリザーバ４０４の構成で可能であるように、一旦拡張されたリザーバ４０４は、それ自体の構造的一体性か、または別の理由かによって、環境気圧チューブ４２２を通した受容体４２６までの流体接続などで、環境気圧に通じているときでも、拡張された形状及び構成を実質的に維持する傾向がある。本明細書で教示するように、拡張されたとき、好ましい実施形態におけるリザーバ４０４は、その壁の重量によって、それ自体で大きく潰れることはない。酸素で充填されたとき、リザーバ４０４は一時的に区画分けされた酸素量を環境気圧で貯蔵し、受容体４２６によってそこから引き出されるのを待つ。

この例ではＴ型コネクタを備えた、流体コネクタ４１８は、リザーバ４０４の頸部のアパーチャなどを通して、供与体リザーバ４０４に流体連通した、第１の長手方向ポートを有する。流体コネクタ４１８は、環境気圧チューブ４２２に、及びチューブ４２２を通して受容体４２６に流体連通した、第２の長手方向ポートを有する。最後に、流体コネクタ４１８は、酸素ソース４０６と流体連通した、第１及び第２の開口部間の、第３の側方ポートを有する。ソース４０６からコネクタ４１８までの流体連通は、例えば酸素ソース４０６から、ハウジング４０２に固定された酸素コネクタ４１０までの供給導管として作用する高圧チューブ４０８、及び酸素コネクタ４１０から供給弁４１２までの高圧チューブ４５２、を通すことができる。第１、第２、及び第３のポートは、流体コネクタ４１８内で、互いに流体連通する。

この例では電気機械式のソレノイド弁４１２を備えた、供給弁４１２は、開放状態及び閉鎖状態を有する。弁４１２は、加圧された酸素ソース４０６とリザーバ４０４との間に、流体的に挿置される。供給弁４１２が開放状態にあるとき、酸素を、酸素ソース４０６から、チューブ４０８を通し、弁４１２を通し、コネクタ４１８を通し、そしてリザーバ４０４の中に移すことができる。弁４１２が閉鎖状態にあるとき、酸素ソース４０６とリザーバ４０４との間における酸素の通過は妨げられる。

一方向吸気弁４２４は、流体コネクタ４１８の第２のポートに流体接続させ、流体コネクタ４１８を第１のポートを通してリザーバ４０４の頸部に流体接続させるなどして、リザーバ４０４と受容体４２６との間に挿置される。一方向吸気弁４２４は、ガスが供与体リザーバ４０４から、環境気圧チューブ４２２を通して受容体４２６まで流れるのを可能にするよう動作するが、受容体４２６から供与体リザーバ４０４の中などへの、ガスの逆流を防止する。ガスフィルタ４２０は、受容体４２６と一方向吸気弁４２４との間、したがって受容体４２６と供与体リザーバ４０４との間に、流体的に挿置される。フィルタ４２０及び一方向吸気弁４２４は、図１６において、自動ガス保存システム４００の残りから離れて示される。

本明細書に開示するように、供与体リザーバ４０４における酸素量は、実質的に環境気圧で保持される。環境気圧は、供与体リザーバ４０４の周りにおける空気の圧力、と定義することができる。受容体が呼吸の吸気段階にあるとき、酸素は、供与体リザーバ４０４から、環境気圧チューブ４２２を通して引き出されることになり、それによって供与体リザーバ４０４における酸素量から引き出して、供与体リザーバ４０４における酸素量を減少させる傾向にある。供与体リザーバ４０４の圧縮可能な性質により、リザーバ４０４は収縮する傾向となる。収縮したとき、供与体リザーバ４０４は、リザーバを加圧することなく、膨張検出システムの動作によって、酸素が自動的に補充され、それによってリザーバ４０４内の酸素は、実質的に環境気圧を保つ。

膨張検出システムは、補充する酸素が供与体リザーバ４０４に供給されない、第１の状態と、補充する酸素が供与体リザーバ４０４に供給される、第２の状態と、を有する。第１の状態は、供与体リザーバ４０４が、ある所定の膨張状態まで酸素で膨張された状態であり、第２の状態は、供与体リザーバ４０４が、所定の膨張状態未満に酸素で膨張された状態とすることができる。膨張検出システムは、供与体リザーバ４０４が所定の膨張状態に達したことを検出するよう動作する。所定の膨張状態は、供与体リザーバ４０４が、所定のサイズ、または任意の寸法または寸法の組み合わせにおける他の膨張状態に達したときに、検出され得る。本発明の実施形態において、供与体リザーバ４０４は、完全に膨張した状態を有すると考慮することができ、膨張検出システムは、供与体リザーバ４０４が完全に膨張した状態まで膨張したことを検出するか、または完全に膨張した状態に対して所定の範囲内まで膨張したことを検出する。限定ではなく例として、膨張検出システムは、供与体リザーバ４０４が閾値の膨張レベル以上に酸素で膨張されたとき、検出することができる。閾値の膨張レベルは、完全に膨張した状態以下とし得る。

本開示を精査すると、当業者は、供与体リザーバ４０４が所定の膨張状態まで膨張されたことを検出するために、膨張検出システムとして動作するであろう複数の機構を理解し得る。このような各機構は、特許請求の範囲によって明示的に限定され得ない限り、本発明の範囲内にある。膨張検出機構は、機械式システム、電気式システム、電磁式システム、光学システム、電気機械式システム、音声作動システム、運動センサ、光センサ、及び所定の膨張状態まで供与体リザーバ４０４が膨張されたことを検出するために効果的な、任意の他のタイプのシステム、を備えることができる。所定の膨張状態には、供与体リザーバ４０４内の酸素が実質的に環境気圧にある間に到達され得ることに、再び留意されたい。

図１の非限定の実施形態において、膨張検出システムは、供与体リザーバ４０４が所定の膨張状態まで充填されたことを検出するための、電気機械式システムを備える。膨張検出システムは、リザーバ４０４が膨張段階に達したときに、供与体リザーバ４０４に接触するよう、供与体リザーバ４０４によって接触されるよう、供与体リザーバ４０４によって動かされるよう、または供与体リザーバ４０４によって作動されるよう配設された、接触構造４１６を有する。本発明の範囲内で、接触構造４１６の位置及び構造は、変化し得る。図１の実施形態において、例えば接触構造４１６は、ハウジング４０２の遠位端壁から、またはハウジング４０２の遠位端壁を通して、ハウジング４０２の容積の中に突出して配設され、それによって接触構造４１６は、リザーバ４０４の遠位端に向けて突出し、かつ係合できる。しかし、図３～図１５の実施形態において、接触構造４１６は、ハウジング４０２の上壁から、またはハウジング４０２の上壁を通して、ハウジング４０２の容積の中に突出して配設され、リザーバ４０４の中間部分に係合する。そこで、接触構造４１６は、ハウジング４０２の上壁に固定された支持構造４３４によって保持される。本発明によると、接触構造４１６を別様に保持させることができる。

接触構造４１６は、供与体リザーバ４０４が膨張状態に向けて拡張する際に、供与体リザーバ４０４によって動かされるよう位置付けられる。接触構造４１６は、例えば押下げられ、枢動され、回転され、または供与体リザーバ４０４によって、より詳細には供与体リザーバ４０４の拡張によって、作動され得る。接触構造４１６は、フロースイッチ４１４として、もしくはフロースイッチ４１４の構成要素として、またはフロースイッチ４１４を作動させることによって、動作する。接触構造４１６が、供与体リザーバ４０４の拡張によって作動されるとき、フロースイッチ４１４は、リザーバ４０４を補充及び充填するために、酸素が酸素ソース４０６からリザーバ４０４に流入することができるオン状態と、酸素が酸素ソース４０６からリザーバ４０４に流入するのを防止するオフ状態と、の間で弁４１２の作動を引き起こす。接触部材４１６は、重力下におけるバネ力によって、弾力性によって、もしくは他の付勢方法によって、またはそれらの組み合わせによって、供与体リザーバ４０４に向けて付勢される。

図１における非限定の実施形態において、供与体リザーバ４０４は、ハウジング４０２内に配設される。追加または代替として、供与体リザーバ４０４は、サブハウジング内に配設させることができ、同様にサブハウジングは、ハウジング４０２に配設されるか、または独立して位置し得る。さらに図１７に示されるように、例えば供与体リザーバ４０４を、ハウジングまたは筐体なしで配設することができ、この場合、以下でさらに詳細に説明するが、接触構造４１６及び場合によってはフロースイッチ４１４は、供与体リザーバ４０４に対する接触、もしくは他の感知、もしくは係合するために、周囲のバンド、剛性アーム、または別の保持構造４５４などによって保持され得る。接触構造４１６及びフロースイッチ４１４は、共に、場合によってはユニットとして、または別個の配置として、保持され得る。図１７において、接触構造４１６は、保持構造４５４によって保持される。保持構造４５４は、硬質の支持アームか、または任意の他の支持構造として、供与体リザーバ４０４に係合し得る。フロースイッチ４１４は、接触構造４１６に一体化される。

このように接触構造４１６は、ハウジング４０２によって、保持構造４５４によって、またはリザーバ４０４に接触して保持される。本発明を限定することなく、接触構造４１６は、ハウジング４０２内で部分的にもしくは全体によって、もしくはハウジング４０２のアパーチャを通して、もしくはリザーバ４０４を保持したサブハウジングのアパーチャを通して、リザーバ４０４に接触するよう保持され得るか、または、全くハウジングにはない接触構造４１６が、供与体リザーバ４０４に接触するよう保持され得る。

接触構造４１６が、拡張、枢動、または供与体リザーバ４０４の容積に向けた内側方向における他の運動などによって十分に動かされたとき、フロースイッチ４１４は作動状態を有し、それはオン状態と考慮される。供与体リザーバ４０４の酸素量が、所定の膨張状態未満で、それによって外壁が内側に歪められるか、もしくは動かされたとき、接触構造４１６は、供与体リザーバ４０４に向けて内側方向に動いて、作動状態にするのを可能にする。接触構造４１６が、収縮、枢動、または供与体リザーバ４０４から離れる外側方向の他の運動などによって動かされたとき、フロースイッチ４１４は作動停止状態で、それはオフ状態であると考慮され得る。供与体リザーバ４０４の酸素量が所定の膨張状態に達して、供与体リザーバ４０４の外壁が供与体リザーバ４０４の拡張によって外側に進められたとき、接触構造４１６は、フロースイッチ４１４を作動停止状態まで調整するために外側に動かされ、それはオフ状態である。例えば、接触構造４１６が押込みスイッチである場合、供与体リザーバ４０４の拡張は、供与体リザーバ４０４の外壁またはシェルを外側へ押圧し、接触構造４１６及びフロースイッチ４１４を押圧して作動停止状態にする。

図３～図１０の実施形態において、接触構造４１６及びスイッチ４１４は、作動フレーム構造を伴うフロートスイッチとして具現化される。図７及び図８を詳細に参照すると、接触構造４１６の作動フレーム構造は、供与体リザーバ４０４の長手方向及び全体的に表面に対して、全体的に垂直の垂直軸に沿って可動となるよう、保持されているのが確認できる。接触構造４１６の作動フレーム構造は、リザーバ４０４の壁によって係合するよう、及び係合されるように配設された、遠位のドーナツ状リング４４４を有する。近位のドーナツ状リング４４２は、複数のロッド部材４４６によって、遠位のドーナツ状リング４４４に対して平行に離されて維持され、カラー４４０は、近位のドーナツ状リング４４２を伴って動くよう固定される。

ドーナツ状リング４４２及び４４によって形成された、作動フレーム構造、ロッド部材４４６、及びカラー４４０は、中央柱４３６に対して拡張可能かつ収縮可能である。環状プレート４３８は、作動フレーム構造のカラー４４０の遠位における中央柱４３６の長さに沿って固定され、それによって環状プレート４３８は接触構造４１６を浮遊式に保持する。図７が示すように、カラー４４０は、供与体リザーバ４０４が所与のレベル未満で充填されたとき、重力下で、環状プレート４３８と接触するように落下する傾向がある。

中央柱４３６は、リードスイッチ４１４などの磁気スイッチ４１４を収容し、接触構造４１６の作動フレーム構造は、磁石４４７をカラー４４０内に保持する。作動フレーム構造が、図７のように供与体リザーバが膨張状態未満で拡張されたとき、リードスイッチ４１４の接触部４４５（図８に示される）は互いに接触するよう引寄せられ、電気回路を完成させて、スイッチ４１４を作動状態に始動させ、弁４１２をオンに作動させる。ここで酸素は、酸素ソース４０６からリザーバ４０４に流入するのを可能にされる。リザーバ４０４が、所定の膨張状態まで充填されたとき、カラー４４０内の磁石４４７は、リードスイッチ４１４の接触部４４５から離れるよう動かされ、回路を遮断してスイッチ４１４を作動停止状態まで始動させ、それによって弁４１２をオフ状態に作動させる。ここで酸素は、酸素ソース４０６からリザーバ４０４に流入するのを防止される。

重力、弾性圧縮部材もしくは拡張部材を含んだ任意の機構、または機構の任意の組み合わせによるものとすることができる、接触構造４１６の付勢によって、供与体リザーバ４０４の酸素量が、所定の膨張状態未満など、所定の閾値未満に減少したときに、接触構造４１６は作動状態に自動的に動き、フロースイッチ４１４を作動させ、かつ弁４１２をオン状態に作動させて、酸素が酸素ソース４０６からリザーバ４０４に流入するのを可能にする。供与体リザーバ４０４の酸素量が、所定の膨張状態を上回るなど、所定の閾値に達したとき、接触構造４１６は、供与体リザーバ４０４の壁によって作動停止状態まで動かされ、スイッチはオフ状態に配設される。作動停止状態において、弁４１２は閉鎖され、保存ガスがソース４０６から供与体リザーバ４０４に流入するのを防止する。

したがって供与体リザーバ４０４は、過膨張または過圧となることなく、供与体リザーバ４０４の所与の最大容量範囲となるよう、または最大容量範囲内となるよう、膨張させることができる。したがって供与体リザーバ４０４内の酸素は、概ね環境気圧を超過するのを防止される。しかし特許請求の範囲によって要求される以外、本発明の実施形態は、接触構造４１６もしくはフロースイッチ４１４、または両方を、潜在的に環境気圧を超過した圧力または膨張状態を含む、いくつかの他の所定の膨張状態または圧力における、作動停止状態まで、または供与体リザーバ４０４の最大量を大幅に下回る膨張状態まで、誘導するよう較正し得る。フロースイッチ４１４及び弁４１２を、電気式、機械式、電気機械式、または別様に構成及び構築されたもの、とすることができる。

当業者は、特許請求の範囲によって明示的に限定され得る以外、本発明の範囲内における各々の機構を用いて、供与体リザーバ４０４が所定の膨張状態まで膨張されるのを検出するための、膨張検出システムとして動作する他の機構を理解することに、やはり気付くであろう。例えば、図１８の実施形態のように、膨張検出システムは、代替として、例えばレーザ検出システムなどによって実行され得る光学検出システム、カメラシステム、赤外線膨張検出システム、または他の効果的な光学もしくは非接触検出システムなどの、非接触検出システム４５６の形態をとることができる。例えば、図１８の非限定の実施形態において、非接触検出システム４５６は、リザーバ４０４の一方の側に保持されたレーザまたは他の発光体などの発光器と、リザーバ４０４の反対側に保持された受光器と、を伴って形成される。このような構造で、供与体リザーバ４０４の膨張状態を、供与体リザーバ４０４が発光器から受光器までの光の通信を妨げる状態まで膨張されるなど、非接触方法で感知することができる。リザーバ４０４は、所定の反射率を実証するか、または他の非接触方法で実証する。

図１～図１６における自動ガス保存システム４００の実施形態において、供給弁４１２はソレノイド弁を含む。ソレノイド弁は、フロースイッチ４１４を伴い、電気回路における電気配線などを通して電気通信する。例示のように、電気回路、電子メモリ、配線、ならびに他の電気制御及び接続要素を含むことができる電気制御システムは、膨張検出システムと協働して、ソレノイド供給弁４１２を開放状態に誘導し、フロースイッチ４１４が作動状態にあるときに、ソース４０６から酸素が流れるのを可能にする。電気制御システムは、電力源から電力を受け取ることができる。電力源は、電力供給接続４３０を通した交流電流源、バッテリ電源などの直流電流源、または他の電力源、とすることができる。電力源からの電力の流れは、電力スイッチ４３２によって制御することができる。ソレノイド弁４１２は、膨張検出システム及び電気制御システムによって、閉鎖状態まで誘導され、フロースイッチ４１４が作動停止状態にあるときに、酸素がソース４０６からリザーバ４０４に流入するのを防止する。本明細書で参照した構成要素の各々を、本発明の範囲内で、さらに組み合わせるか、または分離させることができる。

ソレノイド弁４１２は、電気回路が、膨張検出システムにおけるフロースイッチ４１４の、作動状態への運動によって、または他の作動によって閉じられたとき、電気的に開放することができる。ソレノイド弁４１２は、電気回路が接触構造４１６によって開放され、フロースイッチ４１４が作動停止状態まで動かされたとき、自動的に閉鎖してさらなる供与体リザーバ４０４の充填を防止し、それは供与体リザーバ４０４が所定の膨張状態まで充填されたことを表わすことができる。接触構造４１６及びフロースイッチ４１４が、リザーバ４０４によって外側に接触構造４１６を押圧または押込むことによって作動される、本発明の例において、開放された電気回路が確立され、接触構造４１６がリザーバ４０４によって外側に十分押圧され、ソレノイド弁４１２が閉鎖位置にあるとき、電気は流れない。接触構造４１６が、リザーバに向けて内側に拡張することなどによって十分進み、リザーバ４０４が所定の膨張状態未満に減少したことを表わすとき、電気回路は閉じられ、電気を流してソレノイド弁４１２を開放状態まで作動させることで、酸素が流れて供与体リザーバ４０４を充填することができる。

弁４１２が開放状態にある場合でも、ソース４０６から供与体リザーバ４０４への、酸素の流量、流れ圧、または流れ圧及び流量の両方を、例えば図１に示される流れ制限コネクタ４１５などによって制限することができる。流れ制限コネクタ４１５は、ソース４０６から供与体リザーバ４０４への酸素の流量を、１リットル／分未満または任意の他の流量など、所定の流量に制限することができる。流れ制限コネクタ４１５は、例えば、０．０２ｍｍの内径、または流体システム内の他の導管接続部と比較して低減された他の寸法を有するコネクタなど、細径チューブコネクタを備え得る。したがって、供与体リザーバ４０４内の急激な圧力変化は、弁４１２を開放することで防止することができる。

図２を参照すると、自動ガス保存システム４００が、一連の呼吸サイクル中における動作で表わされ、必要とする人または他の生きた患者によって着用されたマスクなどの受容体４２６に、必要に応じた供給を提供する。自動ガス保存システム４００の動作において、患者による吸気は、環境気圧の酸素を供与体リザーバ４０４から引き出すことによって、リザーバ４０４を収縮する傾向となるよう動作することになる。リザーバ４０４が、所定の膨張状態の間に減少したとき、リザーバ４０４は、ソース４０６から酸素を供給することによって、自動的に所定の膨張状態まで充填される。したがって、環境気圧の酸素を継続的に補充する量は、一方向吸気弁４２４を通して引き出されるリザーバ４０４内、及び呼吸サイクルの自然な吸気段階中における環境気圧チューブ４２２内で利用可能である。受容体４２６が吸気に係合されていないとき、酸素はリザーバ４０４から引き出されない。リザーバ４０４内の酸素量が所定の膨張状態未満に減少すると、接触構造４１６及びフロースイッチ４１４によって形成された膨張検出システムはそれを検出し、弁４１２を開放状態に始動させることになる。次に酸素の流れは酸素ソース４０６から可能になり、それによって供与体リザーバ４０４は所定の膨張状態に達するまで酸素で充填されることになる。所定の膨張状態に達すると、膨張検出システムはそれを検出し、弁４１２を閉鎖状態まで始動させて、呼吸サイクルの別の吸気段階がリザーバ４０４から酸素量を引き出すまで、ソース４０６から供与体リザーバ４０４へのさらなる酸素の供給を防止することになる。このように供与体リザーバ４０４は、自動的に酸素が供給され、その一方で、リザーバ４０４内における酸素の加圧は、自動的に防止される。補助酸素は、安全かつ効果的に、必要に応じた体積変位システムによって環境気圧で患者まで供給され、呼吸サイクルの全吸気段階中に酸素の移動を可能にする。その一方で、実際に吸気段階以外の任意の段階における、呼吸の呼気段階中の無駄な酸素の解放は防止される。

供与体リザーバ４０４は、リザーバ４０４が潰れ始めると直ぐに、高圧チューブ４０８を通して、及び供給弁４１２を通して、加圧されたソース４０６から補充する酸素を自動的に受け取る。リザーバ４０４を自動的に充填することは、呼吸サイクルの次の吸気段階に利用可能な酸素の供給を、供与体リザーバ４０４が常に保持し、その一方でリザーバ４０４の酸素は環境気圧を超過しないことを保証する。供与体リザーバ４０４が、部分的もしくは完全に透明のハウジング４０２、またはハウジング４０２の観察アパーチャを通して、視覚的に露出された場合、観察者には、供与体リザーバ４０４の膨張状態の視覚的確認がもたらされる。このように自動ガス保存システム４００は、補助酸素を受容体４２６に対して一致した送達を提供することができる。なぜなら、供与体リザーバ４０４及びシステム４００は一般的に、供与体リザーバ４０４における環境気圧の酸素の貯蔵及び補充と、所定の膨張状態に達した供与体リザーバ４０４における、酸素供給の自動的な終了と、に基づいた、患者の生理学的通気に一致するからである。

本発明の範囲内で、システム４００は、酸素の流れ、ならびに患者の呼吸特性の、計測、記録、及び分析ができる。非限定の例によると、体積計測の流れメータは、酸素ソース４０６に接続され得る。追加または代替として、１つまたは複数の流れメータが、システム４００を流れ抜けるガスの経路に沿って、ハウジング４０２内に保持され得る。例えば、流れメータが弁４１２を通過する酸素を計測するために配設され得る。表わされた実施形態において、弁４１２は流れメータを組み込むことができ、それによって流れメータは弁内に示されるよう考慮するのが望ましく、または流れメータは別様に配設することができる。例えば、流れメータは、さらにまたは追加として、リザーバ４０４と環境気圧チューブ４２２との間に配設され得る。所与の時間の間にわたり、システム４００によって受容体４２６に供給される酸素量を測定することで、吸気及び呼気のサイクル毎に、または複数の判断、計測、及び分析を行うことができる。例えば患者によって吸われた酸素量、及び追加または代替として、酸素ソース４０６に残った酸素量、を判断することができる。電子メモリ及び電気システムで動作するソフトウェア、またはそれらとの通信を介して、システム４００は、システム４００の使用に基づいて、データを収集、処理、及び分析することができる。

本明細書でしばしば示し説明したように、受容体４２６は、補助酸素を受ける生存患者の呼吸マスクとすることができるが、他の受容体及び送達装備も可能であり、本発明の範囲内である。患者に装着されたとき、患者、及び呼吸マスクまたは他の酸素送達装備は、集合的に受容体４２６と称される場合がある。他の受容体送達装備は、例えば限定ではないが、鼻カニューレ、ラリンジアルマスク（ＬＭＡ）、気管内チューブ、気管切開術、人工呼吸器取付具、ＣＰＡＰ機械コネクタ、アンビューバッグ、またはレクリエーション用酸素のための送達デバイスなど、他の呼吸用付属物を含み得る。自動ガス保存システム４００は、特許請求の範囲が明示的に要求しない限り、受容体４２６に対して限定しない。

図１に示されるように、受容体マスク４２６は、１つまたは複数の一方向呼気弁４２８を有することができ、患者に対する酸素供給を調整するための、当業者に公知の調整機構を含むことができる。必要に応じて、医師によって判断された患者に必要な酸素濃度は、現在使用されているデバイスを用いて確実かつ想定通りに希釈かつ制御され、それはシステム４００の範囲内である。限定ではなく例として、吸気チューブ４２２または受容体マスク４２６の孔の数、径、または他の特徴は、多かれ少なかれ、患者のための受容体マスク４２６に臨床的に必要とされる望ましい濃度を実現するために、酸素の増減を可能にするよう調整することができる。

図２をさらに参照すると、患者の受容体４２６への必要な酸素供給のための方法、及びそれに関する自動ガス保存システム４００の一致した動作を、さらに理解することができる。そこでは、呼吸サイクルの変遷が、自動ガス保存システム４００における供与体リザーバ４０４の充填及び再充填動作を伴い、並行して示される。肺を拡張させるために、吸気筋は、２つの主要因、すなわち肺の伸展性と、主に気道を通る空気の流れに対する摩擦抵抗の形態である気道抵抗と、を乗り越える。吸気の開始において、横隔膜は収縮して下降し、胸の容積を拡張させる。横隔膜の下降は、腹腔内容物を圧縮し、胸腔内容物の圧力を減らす。胸腔の拡張及びその圧力低下を伴い、胸膜腔内圧及び肺胞内圧の両方は低下する。肺胞内圧は、低環境気圧レベルまで低下し、肺の中への、空気の流れの圧力勾配が確立される。肺の中への空気の流れ、及び肺気量は、肺の中への空気の流れにおける圧力勾配が存在を停止したとき、肺胞内圧が環境気圧レベル（０ｃｍ Ｈ_２Ｏ）まで上昇するまで、増加する。静かな吸気の終わりに、胸膜腔内圧は約－８ｃｍ Ｈ_２Ｏに達し、肺を広げる経肺圧は、８ｃｍ Ｈ_２Ｏ（ＰＩ＝Ｐａ－Ｐｐｌ＝０－（－８）＝８ｃｍ Ｈ_２Ｏ）まで増加する。

静かな呼気中にサイクルは逆転する。吸気筋は弛緩し、肺の内側への弾性収縮力は肺の収縮をもたらす。収縮中に肺及び胸壁は１つのユニットとして動く。肺からの空気流は、肺胞内圧が大気圧または環境気圧（０ｃｍ Ｈ_２Ｏ）と等しくなったときに停止する。

ボイルの法則に基づき、ガス分子の数が一定である閉鎖システムで、任意の一定温度において、ガスによって加えられた圧力は、ガス量と反比例して変化する。したがって、ガス量が増加すると、ガスによって加えられた圧力は低下する。反対に、体積が減少すると圧力は増加する。

このように、本システム４００及び方法の動作において、患者が、呼吸サイクルの吸気段階中に呼吸するとき、補助酸素の継続した流れが、呼吸サイクルの全吸気段階を通して、システム４００から患者の肺に入る。流量、圧力、及び体積は、吸気段階の異なるポイントで様々である。流れは、肺胞内圧が、供与体リザーバ４０４の内側で環境気圧未満に低下することで始まる。それは、システム４００が、特許請求の範囲が別様に要求しない限り、環境気圧より高い圧力及び低い圧力で作動し得ることを、ここでも理解される。次に、供与体リザーバ４０４は、環境気圧にある加圧されていない酸素を、継続した流れとして、しかし吸気サイクル中に様々なスピードで、受容体４２６を通して患者に直接供給する。流量、圧力、体積、及び呼吸速度は、供与体リザーバ４０４が環境気圧に維持されるため、患者のものとほぼ一致する。呼吸サイクルの吸気段階を通した時間の各ポイントにおける、補助酸素を患者の生理的通気値に適合させるシステム４００を用いて、受容体フェイスマスク４２６、または計画よりも補助酸素を増減させずに利用可能な、任意の他の酸素送達装備を通して、処方された酸素濃度を確実に送達することを保証する。流量、肺胞内圧、及び回呼吸量を、呼吸サイクルの吸気段階を通して、各ポイントで一致させることができ、それは、患者の生理的通気値が、吸気段階における異なるポイントで様々であることが理解される。

患者の肺に向けた酸素の継続した流れは、患者の胸腔内圧が呼吸サイクルの吸気段階の最後における供与体リザーバ４０４の環境気圧と平衡するまで、持続される。そのとき、患者までの酸素の流れは、次の吸気段階が始まるまで停止する。呼吸サイクルの呼気段階中に、システム４００から患者へ酸素は流れないが、高圧酸素のソース４０６からの圧縮された酸素の流れは供給され、所定の膨張状態に達するまで供与体リザーバ４０４を拡張させる。一旦リザーバ４０４が、所定の膨張状態まで再充填されて環境気圧になると、供与体酸素リザーバ４０４は、患者の次の吸気段階が始まるときに、補助酸素を供給する準備が整う。膨張検出システムは、供給弁４１２を自動的に遮断して、一旦リザーバ４０４が満たされて環境気圧になったら、さらなる酸素の流れを防止する。全吸気サイクルを通して、供与体リザーバ４０４から患者の肺までの、補助酸素の信頼できる量及び濃度を、受動的かつ持続的に移すことは、圧縮された酸素ソース４０６と受容体マスク４２６などの患者の酸素送達装備との間に設置された、供与体リザーバ４０４を用いて可能である。

したがって自動ガス保存システム４００は、広範な状況で患者に補助酸素を提供するために利用することができる。さらに、特許請求の範囲が明示的に限定し得ない限り、自動ガス保存システム４００は酸素の取扱いに限定されず、患者にガスを提供することに必ずしも限定されない。リザーバ４０４に自動的に補充することで、ガスまたは他の物質を分注する、他の用途も可能である。

多くの状況が補助酸素を必要とし得る。例えば本文献を執筆しているときも、非常に多くの患者は、ＣＯＶＩＤ－１９コロナウィルス感染症に由来する急性の低酸素呼吸不全よって、補助酸素を必要としている。補助酸素を必要とする、他の疾病として、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）の急性増悪、及び急性の深刻な気管支喘息が挙げられる。慢性閉塞性肺疾患の患者は、ＣＯ_２保持を伴うか、または伴わない、慢性低酸素血症を有することが多い。この状況における酸素は、増悪が落ち着くまで必要とされる。１００％までの高いＦｉＯ_２（吸入酸素濃度）が、低酸素血症が深刻である場合に最初に投与される場合があるが、それは直ぐに５０～６０％のＦｉＯ_２に漸減する。補助酸素の目標は、５５～６０ｍｍＨｇのＰａＯ_２（動脈血酸素分圧）を維持することであり、それは約９０％のＳｐＯ_２（動脈血酸素飽和度）に相当する。高濃度の酸素は、低酸素換気駆動を鈍らせ、それは低換気及びＣＯ_２保持を促進させ得る。かなりの程度まで酸素の送達を保証するベンチマスクなど、調整された流れデバイスを使用することが好ましいと考えられる。一旦患者が安定すると、鼻カニューレに移行することができる。鼻カニューレは、ほとんどの患者にとって、より快適かつ受け入れ可能である。急性の深刻な喘息または喘息持続状態の患者は、深刻な気道障害及び炎症を有する。それらは一般に低酸素血症である。このような状態では、動脈血のサンプルが直ちに得られ、鼻カニューレを介して、または好ましくはフェイスマスクを介して、酸素を４～６リットル／分の流量で、３５～４０％のＦｉＯ_２を実現するよう開始される。より速い流れは、酸素供給を改善する見込みはない。流量は、約８０ｍｍＨｇまたは通常値近くのＰａＯ_２を維持するために調整される。低酸素血症が残存する場合、及び／または高炭酸血症が促進される場合に、換気の補助が必要とされる。

これらの臨床サンプルは、患者への信頼できるＦｉＯ_２（吸入酸素濃度）を供給することの重要性を示す。しかし、従来のシステムでは、空気の閉じ込めを克服するために、それらも大きい流量で継続的な流れを必要とし、圧縮された酸素をシリンダから患者に直接補助するとき、これらのシステムを無駄なものとする。さらに、これらのシステムが、パルス流（ＰＦ）などを用いて呼吸サイクルの吸気段階中のみ、断続的に圧縮された酸素を送達して、酸素の継続した送達を回避する場合でさえ、これらのシステムは、圧縮された酸素のパルスを、空気の閉じ込めを克服するために患者が必要とするよりも、大幅に多くの酸素を含有して、患者に提供しなければならない。

呼吸サイクルの吸気段階中に、必要に応じてのみ酸素を供給することによって、本システム４００及び方法は、必要な供給を損ねることなく、酸素の保存及び酸素のコスト低下において洗練され、かつ効率的である。呼吸サイクルの呼気段階中に、患者にガスを送達しないので、圧縮された酸素ソース４０６からの酸素の流れは、吸気中のみに断続的であり、例えば信頼できる酸素濃度を維持し、かつ空気の閉じ込めを克服するための、先行技術の高濃度酸素マスクによって要求されるような継続した流れではない。それらは酸素濃度を希釈して、患者に信頼できない濃度を送達する。一定の流れで圧縮された酸素を特に大きい流量で使用する酸素送達システムは、浪費が多くコストがかかる。さらに、加圧された酸素の送達は、複雑かつ困難である場合があり、しばしば複雑なソフトウェア、詳細なアルゴリズム、ならびに故障及び破損の影響を受けにくい複数の構成要素を必要とする。そのため修理を必要とし、かつ安全な機構を要求して、そのようなシステムのコスト及び複雑性のさらなる要因となる。

したがって、先行技術の典型的なシステム下では、比較的安価な酸素送達システムを提供できるが、それは加圧された酸素の一定の流れを要求し、半分以上の貴重なガスが、単に周囲に排出される。フェイスマスクまたは別の酸素送達デバイスを通して、パルス流（ＰＦ）を用いて送達される酸素を伴うシステムは、吸気段階中のみに酸素を供給するよう、かつ呼気中には酸素を供給しないよう努め、全体の酸素必要量を減少させる。しかし、そのような送達は高価な装備を要求し、かつ環境気圧では付与されない。さらに、補助酸素のパルスを、適切なタイミングで提供し、患者の呼吸に完全に一致させることは、特に患者の酸素要求が経時的に変化する場合、困難または不可能である場合がある。

本自動ガス保存システム４００を用いた供与体リザーバ４０４によって提供される、自然に吸入される酸素の必要に応じた供給により、先行技術のシステムによって呈された多くの欠点及び制限を克服する。例えば、処方された吸入酸素濃度を実現するために、多くの先行技術システムは、患者の最大吸気流量（ＰＩＦＲ）に依拠する。例えば、患者が低い吸入酸素濃度を必要としたとき、鼻カニューレを低い流量で使用することが役立つが、この実施は、患者の酸素を低い吸入酸素濃度のみに制限する。患者が酸素の要求を大幅に増加させるべき場合、回呼吸量と、吸気「スピード」と、呼吸数とによって左右される、より多くの空気を肺の中に送るための吸気努力は、酸素または酸素／空気混合物が鼻カニューレもしくは他の送達デバイスによって供給される流量を、ＰＩＦＲが超過することになる。これは、ＰＩＦＲの時間において、多かれ少なかれ室内空気の同調化が生じ、得られたＦｉＯ２を予測できないように変化させることを意味する。他方で、高濃度の酸素が患者に必要とされる場合、非常に大きい酸素の流れ（１０～１５リットル／分）で非再呼吸フェイスマスクを使用することで、処方の濃度で、ＰＩＦＲにあまり依存しない、信頼できる酸素送達を再び保証する。しかし、半分以上の酸素は周囲に浪費され、供給コストはそれに応じて増加する。

圧縮されたガスのタンクは、本明細書ではしばしば酸素ソース４０６と示し、かつ称する一方で、他の酸素ソース４０６も可能であり、本発明の範囲内である。別の非限定例によって、自動ガス保存システム４００は、酸素濃縮器によって供給される酸素を用いて、必要に応じて酸素を患者に提供できる。酸素濃縮器は、タンクを必要としない。代わりに、酸素濃縮器は、空気を取り入れ、空気から窒素を除去することによって、医療用酸素を必要とする患者のための酸素富化ガスを残す。この圧縮された酸素の通常の流れは、１～５リットル／分である。ハイエンドの酸素濃縮器は５０リットル／分まで送達できるが、それらはより多くの電気及びより多くのメンテナンスを必要とする。

本明細書で開示する自動ガス保存システム４００を、酸素濃縮器と、患者のフェイスマスクまたは鼻カニューレなどの受容体４２６と、の間に設置することで、流れの制限のために必要な量または十分な供給が濃縮器によって提供されない場合、余分な酸素を、使用のために環境気圧で貯蔵することができる。例えば、酸素濃縮器が１０リットル／分を提供し、患者の飽和レベルが低下したときに、突然より多くを必要とする場合、利用可能な環境気圧の酸素量が供与体リザーバ４０４に存在することになる。リザーバ４０４なしでは、患者は、それ自体が制限される濃縮器の流れに制限される。したがって、リザーバ４０４なしでは、患者が生存するために、より多くの酸素を必要とする場合、選択肢はマスクへの酸素の流れを増加させることであり、それは不可能であるか、または患者に挿管して機械的換気を使用する場合があるが、それは医師及び患者の両者が避けたいことである。

酸素ソース４０６が酸素濃縮器である場合、自動ガス保存システム４００を、酸素濃縮器と、患者のマスク４２６または他の受容体と、の間に設置することができ、それによって酸素が濃縮器を離れるとき、酸素は大きいリザーバ４０４に入り、そこで酸素は、患者が吸入するまで環境気圧を保つ。患者が呼吸してリザーバ４０４から酸素を引き出すとき、リザーバ４０４は消耗し始め、酸素ソース４０６としての酸素濃縮器からの供給弁４１２は開き、リザーバ４０４を酸素濃縮器からの圧縮された酸素で補充する。患者が息を吐き出すとき、リザーバ４０４と患者との間で、受容体マスク４２６または他のものを通した流れは生じない。患者の呼気段階中に、濃縮器から流れる酸素を浪費するのではなく、流れはリザーバ４０４を補充するために利用される。一旦リザーバ４０４が満杯になると、供給弁４１２は酸素濃縮ソース４０６からの酸素の流れを停止させる。患者が再び呼吸するとき、供与体リザーバ４０４は、所定の膨張状態未満に収縮し、遮断弁４１２は開いて、リザーバ４０４を酸素濃縮器からの酸素で補充する。このサイクルは全ての呼吸で繰り返される。この方法で、吸気中に患者によって取り込まれない酸素は、損失せずに貯蔵される。１つの例において、吸入中に約５リットルの高濃度酸素しか必要としない患者が使用した酸素２０リットル／分の出力の濃縮器４０６は、１０リットル以上を残し、それは供給の有用性を広げることができる。このように酸素濃縮器を、それらの意図された目的のために使用でき、その一方で、作動時間、電気、摩耗及び裂け目、ならびに修理に対して、より少ない要求を有し、それによってエンドユーザのために、より有用かつ信頼できる投資を示す。さらに、システム４００及び酸素ソース４０６としての濃縮器は協働して、より高い濃度を必要とする患者に、より信頼できる酸素濃度を提供する。

本明細書で開示するように、自動ガス保存システム４００及び方法は、ガスまたはガスの混合物を、供与体リザーバ４０４から受容体４２６まで、環境気圧で提供する。受容体４２６がその圧力を、供与体リザーバ４０４の圧力未満に下げたとき、リザーバ４０４内における環境気圧のガスまたはガスの混合物を、供与体リザーバ４０４から引き出すことができ、一旦受容体４２６の圧力がリザーバ４０４の圧力と平衡したら、リザーバ４０４から環境気圧のガスを引き出すことを直ちに停止する。システム４００は、供与体リザーバ４０４から受容体４２６まで環境気圧で、ガスまたはガスの混合物を提供でき、受容体４２６に達する混合物中のガスのパーセンテージを、環境気圧の混合物に含まれる各ガスの導管における抵抗などによって、調節することができる。

システム４００は、供与体リザーバ４０４の圧力を環境気圧未満に下げることによって、受容体４２６がガスの必要性を作り出したときのみ、継続して加圧されたガスの流れを制限することで、１つまたは複数のソース４０６からのガスを保存する。したがって供与体リザーバ４０４は、受容体４２６による圧力差の制御に基づいた要求の、正確な量及びスピードに適合する方法で、ガスを受容体４２６に利用可能にすることによって、環境気圧のリザーバ４０４からのガスの移動を受動的に可能にできる。システム４００の実施形態において、供与体リザーバ４０４は、環境気圧だけではなく、呼吸サイクル中の吸入段階など、受容体４２６と供与体リザーバ４０４との間の圧力差によって作り出された流れの、初めから終わりまでの移動中における時間の全てのポイントで１：１比率のガス量の抵抗なしで、完全に受動的な移動に適応するよう、十分大きくもある。システム４００の実施において、患者の吸気、スピード、圧力、時間、及び量と、供与体リザーバ４０４からのガスの移動との図表は同等であり、実質的に鏡像のようになる。吸入中など、受容体４２６の圧力低下は、全体的にリザーバ４０４からの体積の移動のために使用される。チャンバまたはリザーバが酸素を、環境気圧よりも高い圧力で含有する場合などのように、圧力逆止弁を開放して流れを開始させるための、追加の圧力は必要ない。システム４００は、閉鎖されたシステムとして作動できるか、または周囲の環境気圧に開放されることができ、その一方で環境気圧が維持される。システム４００は、必要なときのみ、受容体４２６までのガスの流れを制限することによって、ガスを保存する。患者が、吸気中のみ受容体マスク４２６まで流れる補助酸素を吸入するので、継続した流れシステムと比較して、１／２～１／３などまで大幅に減少した酸素量しか要求されない。

本発明の実施において、システム４００を、睡眠時無呼吸及びＣＯＰＤの処置に使用されるＣＰＡＰ機械のために、様々な酸素濃度を提供するソースとして使用することができる。システム４００は、例えばシステム４００をＣＰＡＰ機械の空気入力に接続することによって、加圧されたソース４０６から酸素を保存するのに役立ち得る。特に呼吸不全の患者を処置するために、大きい流れが必要とされるとき、システム４００は、酸素濃縮器のために、環境気圧でリザーバ４０４を提供し、それによって患者が、環境気圧でより信頼できる酸素濃度を吸入または吸気することができる。さらに、システム４００は、酸素ソース４０６として酸素濃縮器を補助し、同じ酸素濃度の酸素を、あまり酸素の流れを要求せず、減少した動作時間、減少した電気消費、増加した機械の寿命、及びより少ない修理及び部品で、患者に提供できる。さらに、ガスが保存され、事前に１人のみの患者に供給された酸素濃縮器を、場合によっては要求する供給量に依存することに付随して、複数の患者に使用することもできる。

本明細書で使用されるように、単数のアイテムに対する言及は、別様に明記して述べられるか、または文脈から明白である以外、複数のアイテムを含み、その逆も含むことを理解されたい。別様に明記して述べられるか、または文脈から明白である以外、文法上の接続詞は、結合された節、文、単語などの、任意で全ての離接的及び結合的組み合わせを表わすよう意図される。したがって例えば用語「または（ｏｒ）」は、一般的に「及び／または」を意味するものと理解されたい。本明細書における値の範囲の列挙は、限定を意図されず、本明細書で別途指摘しない限り、代わりに範囲内に収まる、任意で全ての値を指し、このような範囲内の各個別の値は、本明細書で個々に列挙されるかのように、本明細書の中に組み込まれる。用語「約（ａｂｏｕｔ）」「概ね（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」などは、数値を伴うとき、意図された目的を満たすよう動作するために、当業者によって理解され得るような変動を示すものと解釈するべきである。同様に、「概ね（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」または「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの近似的な用語は、物理的特徴を指すために使用されるとき、対応した使用、機能、または目的を満たすよう動作するために、当業者によって理解され得る変動の範囲を企図するものと、理解されたい。本明細書で提供される、任意で全ての例、または例示的な用語「などの（ｓｕｃｈ ａｓ）」は、単に、より良好に実施形態を示すことを意図するものであり、実施形態の範囲の限定を課するものではない。本明細書における用語は、実施形態を実施するために必須である任意の定義されない要素を示すとは、解釈するべきではない。本説明において、「第１の」、「第２の」、「上部」、「底部」、「上方」、「下方」などの用語は、便宜的な用語であり、限定する用語と解釈するべきではない。

開示される、酸素及び他の物質を保存するための、自動システムのための、本発明の特定の詳細及び実施形態により、当業者は、それらに対して多くの変更及び追加を、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく成し得ることを、理解されたい。現在の好ましい実施形態が、本明細書で明らかにされる広範な発明の、単なる例であることを念頭におくとき、これは特に当てはまる。したがって、本発明の主な特徴を念頭におくことで、それら主な特徴を組み込んだ実施形態を作り上げることができ、一方では、好ましい実施形態に含まれた全ての特徴は組み込まないことが、明白となろう。

したがって、以下の特許請求の範囲は、本発明にもたらされる保護の範囲を定義するものとする。本発明の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、それら特許請求の範囲は、同等の構造を含むものとする。複数の、以下の特許請求項は、ある要素を、特定の機能を実施するための手段として、時として構造または材料を詳説することなく表わし得るか、または表わすよう解釈され得ることを、さらに留意しなければならない。法の要件として、任意のこのような特許請求項は、本明細書で明示的に説明した、対応する構造及び材料だけではなく、法律的に認識できる、それらの同等物も網羅するよう解釈されるものとする。

Claims (31)

1. 患者に供給する酸素を保存するためのシステム（１０）であって、
   外壁、酸素量を保持するための容積、及び前記容積内に出入りする酸素の通過を可能にするための少なくとも１つの孔、を有する、拡張可能かつ圧縮可能な供与体リザーバ（４０４）と、
   酸素を酸素ソース（４０６）から受け入れるよう適応され、酸素を前記供与体リザーバ（４０４）に供給するための第１の端部、及び前記酸素ソース（４０６）に流体接続させるための第２の端部、を有する供給導管（４０８）と、
   前記供与体リザーバ（４０４）から受容体まで、流体経路に沿って酸素を供給するよう適応され、酸素を前記供与体リザーバ（４０４）から受け取るために前記供与体リザーバ（４０４）に流体連通する第１の端部、及び前記受容体に流体接続させるための第２の端部、を有する環境気圧導管（４２２）と、
   前記供与体リザーバ（４０４）が所定の膨張状態まで酸素で膨張される第１の状態、及び前記供与体リザーバ（４０４）が所定の膨張状態未満である第２の状態、を検出するために動作可能である、膨張検出システムと、
   前記酸素ソース（４０６）及び前記供与体リザーバ（４０４）の間に配設された、弁システムであって、前記供与体リザーバ（４０４）が前記第１の状態にあるときに、空気が前記酸素ソース（４０６）から前記供与体リザーバ（４０４）の中に流入するのを防止するよう閉鎖状態に動作し、前記供与体リザーバ（４０４）が前記第２の状態にあるときに、酸素が前記酸素ソース（４０６）から前記供与体リザーバ（４０４）の中に流入するのを可能にするために開放状態に動作する、弁システムと、
   を備えることを特徴とする、システム（１０）。
2. 前記弁システム及び前記膨張検出システムは、前記供与体リザーバ（４０４）の酸素量を実質的に環境気圧で維持するよう動作することを特徴とする、請求項１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
3. 前記供与体リザーバ（４０４）は、完全に膨張した状態を有し、前記膨張検出システムは、前記供与体リザーバ（４０４）が前記完全に膨張した状態の所定の範囲内まで膨張したことを検出するよう動作し、前記膨張検出システムは、前記供与体リザーバ（４０４）が、前記完全に膨張した状態の所定の範囲内まで膨張した第１の状態を検出し、前記膨張検出システムは、前記供与体リザーバ（４０４）が、前記完全に膨張した状態の所定の範囲未満まで膨張した第２の状態を検出することを特徴とする、請求項２に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
4. 前記供与体リザーバ（４０４）は、可撓性材料のシェルを備えることを特徴とする、請求項１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
5. 前記供与体リザーバ（４０４）は、ホイルのシェルを備えることを特徴とする、請求項４に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
6. 酸素ソース（４０６）をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
7. 前記膨張検出システムは、電気機械式システムを含むことを特徴とする、請求項１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
8. 前記膨張検出システムは、前記供与体リザーバ（４０４）が、所定の膨張状態まで酸素で膨張したとき、前記供与体リザーバ（４０４）の外壁によって動かされるよう配設されたスイッチ（４１４）を備えることを特徴とする、請求項７に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
9. 前記スイッチ（４１４）は、前記供与体リザーバ（４０４）に向けて付勢されることを特徴とする、請求項８に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
10. 前記スイッチ（４１４）は、前記スイッチ（４１４）が前記供与体リザーバ（４０４）の容積に対して内側位置に、または越えて配設される作動状態と、前記供与体リザーバ（４０４）の酸素量が所定の膨張状態に達したときに、前記スイッチ（４１４）が、前記供与体リザーバ（４０４）の外壁によって外側に動かされる作動停止状態と、を有し、前記弁システムは、前記スイッチ（４１４）が前記作動停止状態にあるときに、酸素が前記酸素ソース（４０６）から前記供与体リザーバ（４０４）の中に流入するのを防止するよう動作し、前記弁システムは、前記スイッチが前記作動状態にあるときに、酸素が前記酸素ソース（４０６）から前記供与体リザーバ（４０４）の中に流入するのを可能にするよう動作することを特徴とする、請求項８に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
11. 前記スイッチ（４１４）はフロートスイッチ（４１４）を含むこと特徴とする、請求項１０に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
12. 前記フロートスイッチ（４１４）は、中央柱（４３６）に対して拡張可能かつ収縮可能なカラー（４４０）を伴う接触構造（４１６）を備え、前記カラー（４４０）は磁石（４４７）を保持し、前記中央柱（４３６）は電気接触部（４４５）を保持し、前記電気接触部（４４５）は、前記スイッチ（４１４）が作動状態にあるときに、前記磁石（４４７）の近接によって電気接触されることを特徴とする、請求項１１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
13. 前記弁システムは、前記膨張検出システムと電気通信するソレノイド弁（４１２）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
14. 前記ソレノイド弁（４１２）は、前記供与体リザーバ（４０４）が第１の状態にあるときに、前記膨張検出システムによって閉鎖状態に誘導され、酸素の流れが前記酸素ソースから前記供与体リザーバ（４０４）に流入するのを防止し、前記ソレノイド弁は、前記供与体リザーバ（４０４）が第２の状態にあるときに、前記膨張検出システムによって開放状態に誘導され、酸素の流れが前記酸素ソースから前記供与体リザーバ（４０４）に流入するのを可能にすることを特徴とする、請求項１３に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
15. 前記環境気圧導管の第２の端部に連結された、受容体送達デバイス（４２６）をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
16. 前記受容体送達デバイス（４２６）は、呼吸マスク（４２６）を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
17. 前記供与体リザーバ（４０４）は、ハウジング（４０２）内に配設されることを特徴とする、請求項１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
18. 前記膨張検出システムは、スイッチ（４１４）を伴う電気機械式システムを備え、前記スイッチは、前記ハウジングによって支持され、かつ前記供与体リザーバ（４０４）が前記所定の膨張状態まで酸素で膨張されたとき、前記供与体リザーバ（４０４）の外壁によって動かされるよう配設されることを特徴とする、請求項１７に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
19. 前記ハウジング（４０２）は透明であり、それによって前記供与体リザーバ（４０４）の膨張状態を視覚的に認識できることを特徴とする、請求項１７に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
20. 前記システム（１０）は、前記供与体リザーバ（４０４）から前記受容体までの流体経路に沿って配設された、一方向吸気弁（４２４）をさらに備え、前記一方向吸気弁（４２４）は、酸素が前記供与体リザーバ（４０４）から、前記環境気圧導管（４２２）を通って、前記受容体まで流れるよう、しかし酸素の逆流を防止するよう動作することを特徴とする、請求項１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
21. 前記膨張検出システムは、非接触検出システム（４５６）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
22. 前記膨張検出システムは、光学検出システム（４５６）を含むことを特徴とする、請求項２１に記載の酸素を保存するためのシステム（１０）。
23. ガスの供給を提供するためのシステム（１０）であって、
    外壁、ガス量を保持するための容積、及び前記容積内に出入りするガスの通過を可能にするための少なくとも１つの孔を有する、拡張可能かつ圧縮可能な供与体リザーバ（４０４）と、
    ガスをガスソース（４０６）から受け入れるよう適応され、ガスをリザーバ（４０４）に供給するための第１の端部、及び前記ガスソース（４０６）に流体接続させるための第２の端部、を有する供給導管（４０８）と、
    前記リザーバ（４０４）から受容体まで、流体経路に沿ってガスを供給するよう適応され、ガスを前記リザーバ（４０４）から受け取るために前記リザーバ（４０４）に流体連通する第１の端部、及び前記受容体に流体接続させるための第２の端部、を有する環境気圧導管（４２２）と、
    前記リザーバ（４０４）が所定の膨張状態までガスで膨張される第１の状態、及び前記リザーバ（４０４）が所定の膨張状態未満である第２の状態、を検出するために動作可能である、膨張検出システムと、
    前記ガスソース（４０６）及び前記リザーバ（４０４）の間に配設された、弁システムであって、前記リザーバ（４０４）が前記第１の状態にあるときに、前記弁システムが閉鎖状態において、ガスが前記ガスソース（４０６）から前記リザーバ（４０４）の中に流入するのを防止するよう作動し、前記リザーバ（４０４）が前記第２の状態にあるときに、前記弁システムが開放状態において、ガスが前記ガスソース（４０６）から前記リザーバ（４０４）の中に流入するのを可能にするよう作動する、弁システムと
    を備えることを特徴とする、システム（１０）。
24. 前記弁システム及び前記膨張検出システムは、前記リザーバ（４０４）のガス量を実質的に環境気圧で維持するよう動作することを特徴とする、請求項２３に記載のシステム（１０）。
25. 前記リザーバ（４０４）は、完全に膨張した状態を有し、前記膨張検出システムは、前記リザーバ（４０４）が、前記完全に膨張した状態の所定の範囲内まで膨張したことを検出するよう動作し、前記膨張検出システムは、前記リザーバ（４０４）が、前記完全に膨張した状態の所定の範囲内まで膨張した第１の状態を検出し、前記膨張検出システムは、前記リザーバ（４０４）が、前記完全に膨張した状態の所定の範囲未満まで膨張した第２の状態を検出することを特徴とする、請求項２４に記載のシステム（１０）。
26. 前記供与体リザーバ（４０４）は、シェルまたは可撓性材料を備えることを特徴とする、請求項２３に記載のシステム（１０）。
27. 前記膨張検出システムは、前記リザーバ（４０４）が、所定の膨張状態まで膨張したとき、前記リザーバ（４０４）の外壁によって動かされるよう配設されたスイッチ（４１４）を備えることを特徴とする、請求項２３に記載のシステム（１０）。
28. 前記スイッチ（４１４）は、前記スイッチ（４１４）が前記リザーバ（４０４）の容積に対して内側位置に、または越えて配設される作動状態と、前記リザーバ（４０４）のガス量が所定の膨張状態に達したときに、前記スイッチ（４１４）が、前記リザーバ（４０４）の外壁によって外側に動かされる作動停止状態と、を有し、前記弁システムは、前記スイッチ（４１４）が前記作動停止状態にあるときに、ガスが前記ガスソース（４０６）から前記リザーバ（４０６）の中に流入するのを防止するよう動作し、前記弁システムは、前記スイッチ（４１４）が前記作動状態にあるときに、ガスが前記ガスソース（４０６）から前記供与体リザーバ（４０４）の中に流入するのを可能にするよう動作することを特徴とする、請求項２７に記載のシステム（１０）。
29. 前記スイッチ（４１４）はフロートスイッチ（４１４）を含むこと特徴とする、請求項２８に記載のシステム（１０）。
30. 前記膨張検出システムは、非接触検出システム（４５６）を含むことを特徴とする、請求項２３に記載のシステム（１０）。
31. 前記膨張検出システムは、光学検出システム（４５６）を含むことを特徴とする、請求項３０に記載のシステム（１０）。

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