(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器（１１）と、前記容器内に開いたマウスピース手段（１３）と、
前記マウスピース手段（１３）と空気貯蔵庫手段（１９）との間に設けられた二酸化炭素除去手段（１８）とからなる呼吸装置であって、
前記空気貯蔵庫手段（１９）は、前記空気貯蔵庫手段（１９）の有効容積を調整するための手段と周囲空気吸気口（２４）とを含み、ユーザから吐き出された空気が前記二酸化炭素除去手段（１８）を通って前記空気貯蔵庫手段（１９）内に流れ込み、前記周囲空気吸気口（２４）から流入する周囲空気と混合され、この混合された混合空気が前記二酸化炭素除去手段（１８）を介して前記マウスピース手段（１３）を通してユーザによって吸われる呼吸装置。
【請求項２】
二酸化炭素除去手段（１８）を通して、周囲空気吸気口（２４）に結合された空気貯蔵庫手段（１９）内に空気を吐き出すステップと、吐き出された空気が、前記周囲空気吸気口（２４）から流入する周囲空気と混合され、この混合された混合空気が前記二酸化炭素除去手段（１８）を介して吸われるステップとを含み、前記空気貯蔵庫手段の有効容積は、前記二酸化炭素除去手段（１８）に対して前記周囲空気吸気口（２４）を動かすことによって調整可能である呼吸方法。
【請求項３】
二酸化炭素除去手段（１８）は、前記マウスピース手段（１３）と内部に発泡材料（２７）を含む前記空気貯蔵庫手段（１９）との間の気流内に配置され、前記空気貯蔵庫手段（１９）が前記二酸化炭素除去手段（１８）と前記周囲空気吸気口（２４、２９）との間に少なくとも部分的に配置され、ユーザが前記マウスピース手段（１３）から二酸化炭素除去手段（１８）を通して吐き出した空気が前記空気貯蔵庫手段（１９）内で周囲空気と混合し、前記二酸化炭素除去手段と前記マウスピース手段を通して再び吸い込まれる請求項１に記載の呼吸装置。
【請求項４】
前記周囲空気吸気口手段（２４、２９）が前記空気貯蔵庫手段（１９）への開口である請求項３に記載の呼吸装置。
【請求項５】
前記二酸化炭素除去手段（１８）に対する前記周囲空気吸気口手段の距離が調整可能である請求項４に記載の呼吸装置。
【請求項６】
前記周囲空気吸気口手段（２４／２９）が複数の開口であり、１つの開口以外をすべて選択的に閉鎖する閉鎖手段（２５）があり、前記開口が前記二酸化炭素除去手段（１８）から異なる距離にある請求項４に記載の呼吸装置。
【請求項７】
前記二酸化炭素除去手段（１８）がソーダ石灰である請求項１または３に記載の呼吸装置。
【請求項８】
前記周囲空気吸気口手段（２４／２９）が周囲空気と連通する二酸化炭素除去手段（１８）から最も遠い前記空気貯蔵庫手段（１９）のチャンバの壁の開口である請求項３に記載の呼吸装置。
【請求項９】
発泡材料（２７）を内部に含む前記空気貯蔵庫手段（１９）を構成する第２のチャンバが前記二酸化炭素除去手段（１８）を構成する第１のチャンバ（１７）に結合でき、連通する前記周囲空気吸気口手段（２４、２９）を覆い、前記周囲空気と連通する第２のチャンバ内にさらに前記吸気および排気手段を含む請求項３に記載の呼吸装置。
【請求項１０】
発泡材料（２７）を内部に含む別のチャンバ（３０）が周囲空気吸気口手段を介して連通する前記第２のチャンバおよび別のチャンバ（３０ａ）に直列に結合でき、別のチャンバ（３０ａ）が周囲空気と連通する周囲空気吸気口手段を含む請求項８に記載の呼吸装置。
【請求項１１】
前記マウスピース手段（１３）が蓋（１２）に回転自在に結合された請求項１または３に記載の呼吸装置。
【請求項１２】
前記マウスピース手段（１３）が前記装置をユーザに対して遠位置に配置する細長い管路手段を含む請求項１または３に記載の呼吸装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、呼吸方法および装置に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、携帯用の高度シミュレート方法及びシミュレータ装置に関する。本呼吸方法および装置を使用するユーザは、本発明を使用することで、周囲空気より分圧が低い酸素を有する空気を呼吸することができ、本方法および装置が使用される場所より高い高度での状態をシミュレートする。したがって、例えば、ユーザは高度のより高い場所に旅行する前に、または能力トレーニングまたはスポーツ活動または医療分野のためによりより高い高度に順応することができる。
【０００３】
１９７０年代には、運動選手が高地で訓練し生活した場合、その運動選手の海面レベルおよび高地での成績が上がると考えられていた。ただし、今日、スポーツ科学者、運動選手およびコーチの一般的な意見では、高地で生活し訓練することが海面レベルでの成績に役立たないことがある。したがって、現在の傾向は高地で生活し（高高度で生活し）海面レベルで訓練する（低高度で訓練する）ことである。これは高度の恩恵を最大限にする最良の準備であると考えられている。
【０００４】
その結果、高地で生活し、海面レベルで訓練するモデルは、スポーツ科学研究者および運動選手およびコーチからかなりの注目を集めている。このモデルの重要な１つの問題は、ある山の頂上から（例えば、３０００メートル以上の）海面レベル（または例えば１０００メートル未満の海面レベル付近）への移動時間は回復に影響を与え、高地での生活の恩恵を低減または実際に無効にすることがあるという問題である。別の問題は、運動選手が高地での生活に適した任意の山から離れるのに長くかかった場合、その運動選手は所望の恩恵を受けることができないという問題である。また、高高度にさらされることは多くの医学条件で呼吸の改善にとって有益であるということはよく知られている医学的事実である。
【０００５】
周囲空気よりも分圧が低い酸素を生成し、それによって、高度をシミュレートする装置が例えばＵＳ４０８６９２３にように知られている。ただし、そのような装置は一般に複雑であり、バルブ調整などを含む。
【０００６】
（発明の概要）
本発明の目的は、ユーザが都合よく高地での生活をシミュレートできる呼吸方法および携帯用装置を提供することである。携帯装置の組み立てと操作が容易であることが好ましい。
【０００７】
一般に、本発明の一態様によれば、容器と、前記容器内に開いているマウスピース手段と、周囲空気吸気口の間に少なくとも部分的に配置された空気貯蔵庫手段と前記マウスピース手段との間で気流内に配置された二酸化炭素除去手段と、前記貯蔵庫手段の有効容積を調整するための手段とを含み、それによってユーザから吐き出された吐き出した空気が前記除去手段を通って前記貯蔵庫手段内に流れ込み、周囲空気と混合し、そのような混合空気が前記除去手段を介して前記マウスピースを通してユーザによって吸われる呼吸装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、二酸化炭素除去手段を通して，周囲空気吸気口に結合された前記空気貯蔵庫手段内に空気を吐き出すステップを含み、前記貯蔵手段の有効容積は、前記除去手段に対して前記吸気口を動かすことによって調整可能である呼吸方法が提供される。
【０００９】
一般に、第３の態様によれば、マウスピースと、周囲空気吸気口と、前記マウスピースと内部に発泡材料を含むチャンバとの間で気流内に配置された二酸化炭素除去手段とを含み、前記チャンバが前記除去手段と前記吸気口との間に少なくとも部分的に配置され、ユーザが前記マウスピースから前記除去手段を通して吐き出した空気が前記チャンバ内で周囲空気と混合し、同じ除去手段から前記マウスピースを通して再び吸い込まれる呼吸装置が提供される。
【００１０】
前記吸気および排気手段の本発明の好ましい態様はチャンバへの開口である。その開口の位置は調整可能である。
【００１１】
前記吸気および排気手段の第２の態様は複数の開口であって、１つの開口以外をすべて選択的に閉鎖する閉鎖手段があり、前記開口は前記除去手段から異なる距離にある。
【００１２】
本発明の別の態様では、別の発泡材を充填したチャンバを（第１の）チャンバに結合して、前記マウスピースと前記吸気および排気手段との有効距離を増加する。
【００１３】
好ましくは、前記除去手段はソーダ石灰である。
【００１４】
好ましくは、前記マウスピース手段は位置を調整できる。好ましい態様では、前記マウスピース手段は前記容器の開いた端部に着脱式に搭載されたキャップに回転自在に結合されている。
【００１５】
（好ましい実施形態の説明）  本発明の一形態による図１に示す装置１０は、ユーザが都合よくその装置を通して呼吸し、高地での呼吸をシミュレートするための携帯装置である。本装置を用いて、ユーザは高地の生活に同化し、それによって、高高度での低酸素状態に順応できる。以下に述べるように、本装置はその携帯性によってユーザが通常の動作時に本装置を通して呼吸できるが、いかなるトレーニング活動も本装置なしに実行することができる。
【００１６】
図１に示すように、第１の形態の本装置は開いた端部に搭載された着脱式蓋１２を備えた開放式容器（キャニスタ）１１の形式である。これはねじ込み式キャップでもよいが、クリップ式、締り嵌めなどのその他の取り付け手段も使用できることは当然である。開いたまたは排気口端部１３ａを有するマウスピース１３は、前記蓋１２のくぼみ部分１４内に位置する。
【００１７】
図２に最もよく示されているように、マウスピース１３は回転軸１５を中心に回転自在に取り付けられている。これによって、マウスピース１３は図に示す静止位置からより高い位置に移動できる。より高い位置では、ユーザはマウスピース１３の排気口端部１３ａに自分の口を当てることができる。
【００１８】
別の実施形態（以下に記述する）では、可撓性のホースまたはその他の導管を任意の適切な手段（簡単な押し込み式装置を含む）によってマウスピース１３の排気口端部１３ａに取り付けることができる。ホースの他端はユーザの口および／または鼻の内部またはその周囲に嵌合できるマウスピースを有する。
【００１９】
以下に説明するように、その他の装置を用いてユーザが本装置を通して呼吸することを容易にするために使用できることは、当業者には理解されよう。例えば、マウスピース１３に結合されたホースの遠位端のマウスピースではなく、例えば、ユーザの頭にかぶせる弾性の要素などのマスク状のものなどの、任意の知られている方法でユーザの口に固定することができるマスクなどを提供することができる。
【００２０】
マウスピース１３は呼吸管１６によって形成された通路を介して容器１１の内部によって形成されたチャンバと連通する。チャンバは第１のチャンバ部１７と第２のチャンバ部１９とに効果的に分割されている。この第２のチャンバ部１９は、以下に説明するように、吐き出した空気と周囲空気との混合空気の貯蔵庫として効果的に作用する。
【００２１】
第１のチャンバ部１７内には二酸化炭素洗浄材料１８がある。チャンバ部１７は隔壁２８を介してチャンバ部１９と連通する。隔壁２８は好ましくは空気が通るための複数の開口または通路を有する。好都合な構成では、隔壁２８は発泡材料またはメッシュによって形成できる。ただし、この隔壁２８は構成によっては不要である。
【００２２】
シミュレートする高度は調整可能である。これは、第２のチャンバ部１９内の吐き出した空気に加えられた周囲空気の有効容積を調整することで可能である。このチャンバ部１９は周囲空気すなわち新しい空気と吐き出した空気と混合し、貯蔵する貯蔵庫および混合チャンバとして有効に動作する。したがって、空気がチャンバ１９内に入って、チャンバ内に前からある吐き出した空気と混合し、吐き出した空気および周囲空気の混合空気を二酸化炭素洗浄材料１８を通して取り出してユーザが吸うことができるように、容器１１の壁に吸気口が設けられている。
【００２３】
したがって、ユーザによる吸入用に供給される単位体積の空気は、周囲空気より酸素含有量が少ない。その結果、周囲より高度の高いシミュレーションが得られる。
【００２４】
本発明の好ましい形態では、第２のチャンバ部１９は発泡材料２７と嵌合して装置内の空気の流れを調整する。構成を容易にするために、隔壁２８を省略し、洗浄材料を単に発泡材料２７によって支持させることができる。
【００２５】
本発明の好ましい形態によれば、シミュレートする高度を調整できる調整手段が設けられている。図１を参照すると、これは「高度ゲージ」２２（および対応する吸気／排気口）を異なる位置に上下させることで達成できる。その結果、シミュレートする高度が増えるにつれて、流入する周囲空気に対する保持される吐き出した空気の量を増やすことができる。これは吸気／排気口の高さより下の発泡材内部の空気の量が大量に混合しないために達成される。
【００２６】
ゲージ２２は外部からアクセス可能な操作ボタン、細長い縦方向のスロット２３内に摺動自在に係合するつまみなど２１によって所望の位置まで上下に動かすことができる。吸気／排気口（空気を排気させ、周囲空気を混合チャンバ１９に導く）は、つまみ２１の位置に応じて異なる位置としてチャンバ１９と常に連通するようにつまみ２１で移動する開口でよい。
【００２７】
あるいは、容器１１の壁に一連の開口２４（点線で詳細に示す）を設けることもできる。これらの開口２４の各々は着脱式プラグ２５によって閉じられる。したがって、ユーザはシミュレートされている高度を示す高度目盛りに隣接する開口２４からプラグを取り外す。このようにして、例えば、３０００メートルの高度をシミュレートする場合、プラグを３０００メートルのインジケータに隣接する開口２４から取り外すことになる。
【００２８】
混合チャンバ容積を調整し、同時に周囲空気がチャンバ内に確実に流れ込むようにするその他の手段は当業者には明らかであろう。
【００２９】
図４および５は可能な場合に同じ参照番号を用いる本発明の好ましい実施形態を示す。
【００３０】
図４はすべての発泡材インサートが２７で示されている分解図を示す。この実施形態では、２つのチャンバ１７、１９は共に端と端を接して、例えば、締り嵌めまたはスナップ嵌めで嵌合できる別個の「モジュール」である。
【００３１】
モジュール１７は以前と同様、二酸化炭素除去手段１８を含む。除去手段１８は装置がモジュール構成のために容易にアクセス可能で、必要に応じて交換または再調整できる。
【００３２】
モジュール１９は（図示の形態で）下の吸気口２９から装置を通った空気の流れを制限する２つの発泡フィルタ２７を含む。
【００３３】
有効容積は、発泡フィルタ２７を追加または取り外すことで、あるいは、好ましくは、別のモジュール１９を（領域３０および３０ａでの締り嵌めによって）嵌め込むことで調整できる。別のモジュール１９はそれによって装置１０全体を図示の長さよりも長くする。直列のモジュール１９を増やすと、マウスピース１３と吸気／排気口２９との（フォーム２７を介した）距離が増加するので、シミュレートする高度が大きくなる。
【００３４】
装置が容易にアクセス可能である本発明の好ましい形態によれば、容器の総容積は５０００ｍＬであるが、より詳細に言えば、約５００〜２０００ｍＬの範囲である。二酸化炭素洗浄材料１８の量はソーダ石灰を使用する場合、１００〜５００ｇ程度である。ソーダ石灰以外の洗浄材料を使用してもよい。別の構成では、二酸化炭素吸収材料を有するよりちいさいチャンバを提供することができる。
【００３５】
発泡材２７の密度に応じて、チャンバ１９のサイズを低減することもできる。発泡材の好ましい製品仕様は２３１０５である。この発泡材の密度は２３ｋｇ／ｍ３で、強度係数は１０５Ｎである。
【００３６】
その他の変形形態も当業者には明らかであろう。例えば、より好ましくない形態の装置は空気を吐き出した時に吐き出した空気の一部で膨張し、吸気時に空になる風船または袋を含むことができる。そのような構成は装置のサイズをさらに低減できる。
【００３７】
別の構成では、装置は廃棄可能にできる。経済的な製造コストを実現できる場合、装置を例えば４回使用してから廃棄することができる。ただし、装置は必要に応じて二酸化炭素洗浄／吸収材料１８を交換することで再利用できる。
【００３８】
本装置のその他の形態では、使用可能な補助装置を提供できる。例えば、組み込み式時間手段２６を備えた蓋１２を提供することが有用である。こうして、ユーザはタイマ２６をセットしてタイムアウト時に可視または可聴信号が発信できるようにすることができる。これによって、ユーザは装置の使用を終了する制限時間を設定することができる。
【００３９】
したがって、高地での呼吸をシミュレートするためのコンパクトな装置が本発明によって達成できる。これは、ユーザが吐き出した、または吸った空気を二酸化炭素洗浄／吸収材料に通すことで達成される。空気は吐き出した時と吸い込み時にその材料を通過する。この結果、コンパクトで、実際、本質的に廃棄可能な装置が提供される。
【００４０】
本明細書に記載した装置は他の高度シミュレーション装置と比較してはるかに組み立てと操作が簡単であると考えられる。その結果としてのコスト削減によって本装置は運動トレーニング用により幅広く利用可能になろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  装置の正面図である。
【図２】  装置の平面図である。
【図３】  装置の正面横断面図である。
【図４】  装置の好ましい実施形態の分解透視図である。
【図５】  好ましい実施形態の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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