(57)【要約】  本発明は、患者の呼吸サイクルに従って効率的に治療酸素を供給する液体酸素デリバリーシステムを提供するための方法及びシステムを述べる。本発明の例示的な実施の形態は、液体酸素貯蔵装置205、酸素節約装置215及びアキュムレータ装置210を有する携帯型液体酸素デリバリーシステム200を提供する。この携帯型液体酸素デリバリーシステムは総気体酸素ボリュームを有し、アキュムレータ装置は総気体酸素ボリュームに作用して縮小することができる。アキュムレータ装置は、例えば、ピストン及びアキュムレータチャンバを有し、このピストンがアキュムレータチャンバ内に収容される気体を排出することにより、酸素節約装置の入力における最低限の圧力が維持される。
2010517629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯型液体酸素デリバリーシステムであって、
液体酸素貯蔵装置、酸素節約装置、及びアキュムレータ装置を有し、当該携帯型液体酸素デリバリーシステムは総気体酸素ボリュームを持ち、前記アキュムレータ装置は、前記総気体酸素ボリュームに作用して縮小することができるシステム。
【請求項２】
前記液体酸素貯蔵装置と前記酸素節約装置に連通する供給ラインをさらに有し、前記アキュムレータ装置による前記総気体酸素ボリュームの縮小が、前記供給ライン中の予め定められた最低圧力を維持する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記酸素節約装置が患者にある量の酸素を供給するときに、前記予め定められた最低圧力が維持される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記予め定められた最低圧力は、それを下回ると前記酸素節約装置がもはや患者に十分な酸素の投与量を供給することができない圧力である、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記予め定められた最低圧力が5 psig以上である、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記予め定められた最低圧力が10 psig以上である、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記アキュムレータ装置が、ピストン及びアキュムレータチャンバを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
前記ピストンが、前記アキュムレータチャンバのボリュームに作用して縮小することができる、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ボリュームの縮小が、前記アキュムレータチャンバ中に収容されるある量の気体を排出する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記アキュムレータ装置から出力されるある量の気体が、前記供給ライン中の前記予め定められた最低圧力を維持する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記供給ラインが前記液体酸素貯蔵装置によって加圧されることができ、前記供給ラインの前記加圧が、前記アキュムレータ装置の前記ピストンを開いた位置に戻す、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
酸素療法を提供する方法であって、
液体酸素貯蔵装置中の液体酸素の供給から生成されるある量の気体酸素を、酸素節約装置に提供するステップ、
患者の呼吸サイクルの治療期間の間に、当該患者に前記ある量の気体酸素を供給するステップ、及び
予め定められた最低圧力を維持するために、前記液体酸素貯蔵装置と前記酸素節約装置との間の供給ラインのボリュームを変えるステップ、を有する方法。
【請求項１３】
前記液体酸素貯蔵装置と前記酸素節約装置との間の前記供給ラインのボリュームを変えるステップを、アキュムレータ装置が実行することができる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アキュムレータ装置が、前記液体酸素貯蔵装置及び前記酸素節約装置に連通して提供される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記供給ステップの後、前記供給ラインを定常状態圧力へと加圧するステップをさらに有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記予め定められた最低圧力が5 psig以上である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記予め定められた最低圧力が10 psig以上である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ある量の気体酸素を供給するステップが、患者による吸入の開始後500 ms以内に実行される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記ある量の気体酸素を供給するステップが、患者の呼吸サイクルの治療期間の間にのみ実行される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
ハウジング、前記ハウジングに通じるピストン、及び前記ハウジング内のアキュムレータチャンバを有し、
前記ピストンは、前記アキュムレータチャンバのボリュームを縮小して、当該アキュムレータチャンバ内に収容されるある量の気体を排出し、
排出された前記ある量の気体は、酸素節約装置の入力ポートにおける予め定められた最低圧力を維持する、アキュムレータ装置。
【請求項２１】
前記ピストンは、供給ライン中の圧力が目標レベルに達したときに前記アキュムレータチャンバ内に収容される気体を排出するように構成される、請求項２０に記載のアキュムレータ装置。
【請求項２２】
前記ピストンは、前記酸素節約装置が酸素のパルスの供給を始めた後に前記アキュムレータチャンバ内に収容される気体を排出するように構成される、請求項２０に記載のアキュムレータ装置。
【請求項２３】
前記ピストンは、液体酸素貯蔵装置により供給されるある量の気体によって、その開いた位置に戻されることができる、請求項２２に記載のアキュムレータ装置。
【請求項２４】
前記アキュムレータチャンバが、液体酸素貯蔵装置から前記酸素節約装置への供給ラインに連通する、請求項２０に記載のアキュムレータ装置。
【請求項２５】
前記予め定められた最低圧力が10 psig以上である、請求項２０に記載のアキュムレータ装置。
【請求項２６】
携帯型液体酸素デリバリーシステムであって、
ある量の液体酸素を収容する液体酸素貯蔵装置、
酸素節約装置、並びに
前記液体酸素貯蔵装置及び前記酸素節約装置に連通する供給ライン、を有し、
前記供給ラインのボリュームを縮小することにより、予め定められた最低圧力が前記供給ライン中で維持されることができる、システム。
【請求項２７】
前記供給ライン中で前記予め定められた最低圧力を維持するために前記供給ラインのボリュームを縮小することができるアキュムレータ装置をさらに有する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記アキュムレータ装置は、前記供給ライン中の圧力が目標レベルに達したときに作動することができる、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
携帯型液体酸素デリバリーシステムであって、
ある量の液体酸素を収容する液体酸素貯蔵装置、
空気式酸素節約装置、並びに
前記液体酸素貯蔵装置及び前記酸素節約装置に連通するアキュムレータ装置を有し、
前記空気式酸素節約装置が、患者による吸入の開始から500 ms未満で酸素ガスのボーラスを供給することができ、患者による吸入の開始から500 ms以降は、最低限の量の酸素ガスが患者に供給される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、液体酸素貯蔵及びデリバリーシステムの分野に関し、具体的には、効率的かつ効果的に液体酸素貯蔵及びデリバリーシステムを作動するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ますます多くの人々が、慢性閉塞性肺疾患（COPD）（例えば喘息及び気腫）や、嚢胞性線維形成、肺臓癌、肺臓損傷、心血管性疾患及び病んでいる又は損傷を受けた肺臓の結果として、慢性低酸素血症に苦しんでいる。現在、COPDのための療法はない。しかしながら、慢性低酸素血症の有害な影響は、酸素濃縮ガス又は純酸素がユーザの気道に供給される酸素療法の処方によって軽減される。酸素療法は、酸素を吸収する際の患者の肺臓の劣った機能を補償するのに役立つ。
【０００３】
追加の酸素の運搬は、３つの主要な方法のうちの１つを利用して提供されることができる。非通院患者のために、又は非通院期間の間の使用のために、酸素は、酸素を生成するために圧力スイング吸着システムを一般的に利用する据置きの酸素濃縮装置から供給されることができる。圧力スイング吸着("PSA")システムを利用している酸素濃縮装置は、それらが、おおよそ21%の酸素を含む周囲の空気を処理することができ、その酸素を周囲の空気から抽出することができるという点で有利である。それによって、患者は、高濃度の酸素を含むガスを供給されることができる。それらの使用目的には適しているが、酸素濃縮装置は一般に、扱いにくく、電力源（例えば電気コンセント）へのアクセスを必要とする。したがって、酸素濃縮装置は、携帯するには適しておらず、歩行可能な個人用には意図されていない。
【０００４】
酸素が常に必要ではない場合、例えば歩くとき又は身体的な活動を実行するときのみの場合、圧縮酸素システムが一般に処方される。圧縮酸素システムの一つの重要な不都合は、酸素が圧力下で貯蔵されるので、タンクを落下すると危険である可能性があることである。加えて、小型の携帯型圧縮酸素ボンベは、処方される流量及びタンクの種類に応じて、持続する長さが制限される。
【０００５】
圧縮酸素システムの代替物は、液体酸素("LOX")システムである。液体酸素は、圧縮気体酸素のスペースの1/10しか占有しないので有利である。しかしながら、液体状態を維持するためには、酸素は零下華氏300度前後の比較的低い温度に保たれなければならない。
【０００６】
従来のLOXシステムは、自宅にとどまる大きな据置きのLOX貯蔵容器を含む。従来のシステムはさらに、自宅外への旅行のために、据置きのユニットから充填されることができる小さな携帯型運搬装置を含む。多くの第一世代システムは、携帯型運搬装置の小さいLOX容量及び投与されるLOX流量に起因して、利用が制限された。さらに、不使用のときでも、携帯型運搬装置内のLOXは1日1ポンドの典型的な速度で蒸発し、それによって時間とともに携帯型運搬装置LOX供給を空にする。結果的に、従来の携帯型LOXシステムの不都合は、ユーザが、自宅据置きのLOX貯蔵容器から携帯型運搬装置を補充するために、一日の終わりまでに自宅に戻らなければならないことを要求することである。
【０００７】
多くの第一世代LOXシステムは、患者に酸素の一定の流動を提供する。これらのLOXシステムにおいて、流量計又は固定のオリフィスが、一定の流量で患者に所望のレベルの酸素を提供することができる。適切なレベルで酸素療法を供給することには成功したが、これらのLOXシステムは、重大な量の酸素を浪費する。これは、患者による肺のガス交換のサイクルの性質に起因する。一般的に、患者の血流に酸素を供給するのは、吸入の初めの半秒の間に吸い込まれるガスのみである。より具体的には、交換されて血流内に受け取られるのは、肺の肺胞又は呼吸気管支梢の球状露出に到達する酸素のみである。したがって、酸素の一定の流動を提供するLOXシステムにとって、吸入の最初の半秒以外の時間に供給される酸素は無駄になる。これは、患者に供給するための酸素の容量が制限されている携帯型LOXシステムにとって、非常に重大である。
【０００８】
一定流動LOXシステムによって無駄になる酸素の量を制限するために、酸素節約装置（"OCD"）が、患者の呼吸サイクルに従って酸素の流動を中断することを試みるために設計された。したがって、吸入の初期の間の治療酸素の流動を可能にして、吸入の最後の間及び吸入の間は酸素の流動を停止するために、これらの酸素節約装置は、患者による吸気を検出することが可能でなければならなかった。用語「酸素節約装置」、「節約装置」及び「節約器」は、同じ意味で用いられることに留意すべきである。
【０００９】
酸素節約装置は一般に、電子的に動作するものと、空気式で動作するものの、２つの種類がある。各々の種類は、異なる利点及び短所を示す。
【００１０】
電子的な節約装置は、作動するために電力源（一般にバッテリー）を必要とし、したがって電力源の周期的な取り替え又は充電を必要とする。さらに、電子的な節約装置は、多くの場合温度範囲制限を持つ集積化回路を有する。電子的な酸素節約装置は、時々、耐久性及びコストに関する更なる短所を伴う。
【００１１】
しかしながら、空気式の酸素節約装置は、人へのガスの運搬を間欠的に遮断するために、節約装置の中で加圧ガス及びその流動を使用する。したがって、空気式の節約装置は一般に、電力源及び複雑な電子回路を必要としない。しかしながら、従来の空気式の節約装置は、しばしばより扱いにくくて、作動するために、より複雑なガスライン又はカニューレを一般に必要とする。
【００１２】
多くの従来の空気式の節約装置は、二重ルーメンカニューレを利用する。従来の空気式の節約装置及びそれらの関連する二重ルーメンカニューレの例は、米国特許第4,044,133号(Myers)及び米国特許第5,360,000号(Carter)に開示されている。このカニューレの一つのルーメンはカニューレを着用している人に酸素を供給するためにあり、もう一方のルーメンは節約装置のセンシングポートに一般につながっている。空気式の節約装置は一般に、吸入の間に人に酸素を供給して、呼気に応答して人への酸素の流動を中断するために、センシングルーメン中の圧力の変化に反応する。残念なことに、二重ルーメンカニューレは、より高価で、より扱いにくく、一般に、電子回路節約装置及び多くのその他の医療装置において用いられる単ルーメンカニューレほど患者にとって快適でない。
【００１３】
従来の空気式の節約装置には、それらが若干の治療酸素の浪費を防止することに役立ちつつも、しばしば酸素の浪費を許し、関与しさえするという重大な欠点がある。より詳しくは、従来の空気式の節約装置は、節約装置の流出口での負圧を検知することによって一般的に作動する。負圧が流出口に存在する場合、患者による吸入に対応して、空気式の節約装置のセンシングバルブが開き、制御バルブが開いて、流出口からの酸素の流動を可能にする。したがって、患者が吸入を開始するとき、制御バルブは最初のパルスのために開く。患者が吸入し続ける場合、流出口の負圧は依然として存在し、制御バルブは開いたままであるか、再び開く可能性があり、酸素を出力し続ける。最初の半秒の酸素のみが治療に有用であるので、この最初の半秒以降に制御バルブを通過して出力される酸素は無駄になる。
【００１４】
これらの及びその他の欠点の結果として、空気式の酸素節約装置は、電子式のものを超えるそのような空気式の節約装置の特定の利点にもかかわらず、広範囲にわたって利用されなかった。空気式の節約装置の欠点を克服するためのさまざまな試みは、様々な結果を有し、それら自身の欠点及び短所を引き起こした。
【００１５】
空気式の酸素節約装置に関する欠点を克服することを試みた複数の酸素デリバリーシステムが存在する。そのような１つの酸素デリバリーシステムは、PCT出願番号PCT/US00/29374(PCT公開番号WO 01/33135)('374出願)に開示される。'374出願において説明される製品の商品名は、HELiOS(R)である。HELiOS(R)ウェブサイトwww.heliosoxygen.comで確認されるように、HELiOS(R)H300携帯型LOX運搬ユニットは、装置が２に設定される場合、LOXが枯渇する前に8〜10時間の使用を可能にする液体酸素の内容物を貯蔵する限られた容量を有する。HELiOS(R)は、LOXで満たされているときは約3.6ポンドの重量があり、空のときは2.75ポンドの重量がある。
【００１６】
空気式の酸素節約装置を有する他の酸素デリバリーシステムは、Precision Medical社によって販売されるEasymate液体酸素システムである。Precision Medical社のウェブサイト（www.precisionmedical.com）によれば、Easymate液体酸素システムは3.6ポンドであり、酸素節約レギュレータを利用するシングルルーメンシステムを提供する。さらに、Chad Therapeutics社によって販売されるChad Cypress酸素デリバリーシステムが、空気式の酸素節約装置を含む。全部で３つのこれらの装置（H300、Easymate液体酸素システム及びChad Cypress）は、空気式の酸素節約装置と関連したいくつかの欠点を克服することを試みる。
【００１７】
それらの使用目的には適しているが、空気式の酸素節約装置による従来技術の酸素デリバリーシステムは多くの欠点に苦しむ。最も重大な欠点は、これらの酸素デリバリーシステムの空気式の酸素節約装置が依然として酸素が無駄になることを許すことである。より具体的には、空気式の酸素節約装置は一般に、カニューレを通して呼吸する人の酸素消費プロフィルと調和しないように酸素を供給する。したがって、従来の空気式の酸素節約装置は、所望のレベルで酸素を節約することができない。
【００１８】
図1は、従来の酸素節約装置を有する特定の従来の酸素デリバリーシステムでの酸素のパルス流動波形の図を、標準リットル毎分（SLPM）対時間で示す。図1において、ゼロの時間値は、患者による吸入の開始を表す。酸素節約装置は一般的に、患者による吸入に対応する負圧を検知することによって起動する。したがって、ほとんどの酸素節約装置は、患者の吸入開始後の若干の時間において達成される負圧レベルで起動するように構成される。標準リットル毎分（Standard Liters Per Minute："SLPM")の単位で提供される図1に示されるパルス流動波形は、患者の呼吸サイクルの間の典型的な吸入によって起動される運搬を表わす。
【００１９】
波形105は、Chad Cypress酸素デリバリーシステムのパルス流動のプロットである。波形105によって図示されるように、患者への酸素の供給は、比較的長時間にわたって比較的小さい流量で行われる。既に説明したように、治療上の利点を提供するのは、一般に、吸入（図1のグラフの時間0.0）の後の最初の半秒（0.5秒）内に供給される酸素だけである。図1に示されるように、波形105によってグラフで示されるChad Cypress酸素デリバリーシステムの酸素流動プロファイルは、0.3秒付近まで開始せず、わずか2 SLPMの酸素でピークに達する。さらに、波形105によって示されるように、Chad Cypress酸素デリバリーシステムは、吸入の開始後、少なくとも1.2秒の間、酸素を供給し続ける。0.5秒以降にChad Cypress酸素デリバリーシステムによって出力される酸素の大部分は無駄になる。したがって、Chad Cypress酸素デリバリーシステムの空気式の酸素節約装置は、呼吸サイクルの非治療期間の間に供給することによって酸素を浪費する。
【００２０】
図1はさらに、Precision Medical社のEasymate 液体酸素システムのパルス流動のプロットを波形110で示す。波形110によって示されるように、Easymate液体酸素システムは、吸入後、少なくとも0.3秒まで酸素を供給し始めない。波形110によって示される供給では、Easymate液体酸素システムは、最初は約10 SPLMの速度で供給して、その初期ピーク速度から徐々に低下する。Easymate液体酸素システムは、吸入後0.5秒までChad Cypress酸素デリバリーシステムより多くの酸素を供給するが、0.5秒マークの後も依然として酸素を供給し続ける。波形110によって示されるように、Easymate液体酸素システムは、0.65秒付近まで酸素を供給し続ける。したがって、Easymate液体酸素システムは、呼吸サイクルの非治療期間の間に供給することによって、酸素を浪費する。
【００２１】
図1は、波形115として、HELiOS(R) H300 LOXシステムによる酸素の流量のグラフをさらに示す。波形115によって示されるように、HELiOS(R) H300 LOXシステムは、他の２つのユニットより前に、吸入の開始後0.2秒ごろに酸素を供給し始める。さらに、HELiOS(R) H300 LOXシステムは、図1に示されるその他の空気式の装置と比較して、比較的短い期間に比較的大きな酸素のインパルスを供給する。より詳しくは、HELiOS(R) H300 LOXシステムは、初期の短いパルス時間に約19 SLPMで酸素を供給して、それからより小さい酸素流量へと漸減する。しかしながら、波形115によって示される特定の供給サイクルの間、HELiOS(R) H300 LOXシステムは、0.5秒の治療中止後の期間の間も約1 SPLMで酸素を供給し続ける。
【００２２】
HELiOS(R) H300 LOXシステムは、多くの二重ルーメンシステムのように、患者が息を吐き出すまで酸素を供給し続ける。したがって、HELiOS(R) H300 LOXシステムは、患者が息を吐き出し始めるまでガスを浪費する。波形115で示される一例のサイクルによって図示されるように、HELiOS(R) H300 LOXシステムは、約0.6秒付近まで酸素を供給し続ける。したがって、Easymate液体酸素システム及びChad Cypress酸素デリバリーシステムよりも優れた流動ダイナミクスを示すが、HELiOS(R) H300 LOXシステムは、呼吸サイクルの非治療期間の間に供給することによって、酸素を浪費する。
【００２３】
図1に示される更なる波形120は、電子酸素節約装置を使用している圧縮酸素システム（高圧タンクシステム）、すなわち、Respironics社の電子パルス酸素装置(electronic Pulse Oxygen Device：ePOD(TM))を図示する。この装置は、米国特許出願番号11/096993（公開番号2006/ 0219245）に開示される。電子酸素節約装置を備えるePODシステムは、波形105, 110及び115の空気式の酸素節約装置の像とははっきりと異なる（波形120によって示される）パルス像を有する。ePOD電子酸素節約装置のパルス流動は、吸入開始後の0.15秒前後で比較的急速に開始し、0.4秒付近で終了する。波形120は、電子酸素節約装置が、約0.12秒の間、約11 SLPMで一貫した酸素のバーストを供給し、それから急速に減少することを示す。さらに波形120は、電子酸素節約装置を使用している圧縮酸素システムが、吸入から半秒の後は酸素を供給しないことを示す。
【００２４】
電子酸素節約装置のパルスは、比較的大量の酸素が急に始まり停止するダイナミックな流動によって供給される点で、パルス投与又はボックスパルスとして説明されることができる。したがって、いくつかの電子酸素節約装置は、呼吸サイクルの治療期間の間だけ酸素を供給することに、比較的成功している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
図1によって示されるように、従来の空気式の節約装置を有する従来の酸素デリバリーシステムは、それらの意図された目的のためには適しているが、酸素浪費を防止するには不十分である。図1によって示されるように、電子酸素節約装置を有する酸素デリバリーシステムのパルス投与特性は、図1に示される空気式の節約装置による従来の酸素デリバリーシステムのそれより優れた酸素供給パルスを提供する。しかしながら、上記のように、電子酸素節約装置を有する酸素デリバリーシステムは、その他の問題の中でも、消費電力及び複雑度に関する多くのそれら自身の欠点を被る。
【００２６】
したがって、酸素に対する患者の要求に可能な限り厳密に整合させることが可能な空気式の酸素節約装置を組み込んでいる液体酸素デリバリーシステムが必要である。加えて、電子酸素節約装置を組み込んでいる効率的な酸素デリバリーシステムのそれと同様の酸素供給パルスを提供することが可能な空気式ベースの酸素デリバリーシステムが必要である。言い換えると、電子節約装置システムの酸素供給を模倣することが可能な空気式の節約装置システムが必要である。さらに、従来の空気式の節約装置酸素デリバリーシステム及び電子酸素節約装置酸素デリバリーシステムの両方の欠点を克服することが可能な酸素デリバリーシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、患者の呼吸サイクルに従って効率的に治療酸素を供給する液体酸素デリバリーシステムを提供するための方法及びシステムを説明する。本発明の例示的な実施の形態は、液体酸素装置、酸素節約装置及びアキュムレータ装置を有する携帯型液体酸素デリバリーシステムを提供する。携帯型液体酸素デリバリーシステムは総気体酸素ボリュームを有し、アキュムレータ装置は総気体酸素ボリュームに作用して縮小することを可能にされる。
【００２８】
本発明のこれらの及び他の目的、特徴及び特性は、操作方法、構造の関連素子の機能、パーツの組み合わせ及び製造の経済と同様に、その全てがこの明細書の一部を形成する添付の図面を参照して、以下の説明及び添付の特許請求の範囲の考察により明らかになる。様々な図面において、同様の参照番号は対応する部分を指す。しかしながら、図面は図解及び説明のみを目的とするものであり、本発明の限定を定義するものとして意図されていないことが、明確に理解されるべきである。明細書及び請求の範囲において、単数形の名詞は、文脈において別途明確に述べられない限り、その名詞が指すものが複数含まれることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の酸素節約装置を有する特定の従来の酸素デリバリーシステムの酸素のパルス流動波形を標準リットル毎分対時間で図示するグラフ。
【図２】本発明の例示的な実施の形態による携帯型液体酸素デリバリーシステムの模式図。
【図３】本発明の例示的な実施の形態によるアキュムレータ装置の断面図。
【図４Ａ】図3のアキュムレータ装置の上面図。
【図４Ａ】図3のアキュムレータ装置の側面図。
【図５】本発明の例示的な実施の形態による携帯型液体酸素デリバリーシステムの酸素のパルス流動波形を標準リットル毎分対時間で図示するグラフ。
【図６】２つの携帯型液体酸素デリバリーシステムの２つの供給圧力波形を重量ポンド毎平方インチゲージ"psig"対時間で図示するグラフ。
【図７】本発明によるアキュムレータ装置210の第１の例示的な実施の形態のための４つの動作圧力を図示するグラフ。
【図８】本発明によるアキュムレータ装置210の第２の例示的な実施の形態のための４つの動作圧力を図示するグラフ。
【図９】本発明によるアキュムレータ装置210の第３の例示的な実施の形態のための４つの動作圧力を図示するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、従来の液体酸素デリバリーシステムの欠点に対処する。特に、本発明は、患者の呼吸サイクルに従って効率的に治療酸素を供給する液体酸素デリバリーシステムを提供するための方法及び装置を提供する。したがって、本発明により提供される液体酸素デリバリーシステムは、吸入の初期の部分の間に比較的大量の酸素を供給して、吸入の最後の間及び呼息の間は酸素の供給を抑制することを可能にされる。それによって、本発明は、従来の液体酸素デリバリーシステムで経験される酸素の浪費を制限する方法及びシステムを提供する。
【００３１】
例示的な実施の形態において、本発明は、液体酸素装置、酸素節約装置及びアキュムレータ装置を有する携帯型液体酸素デリバリーシステムを提供する。携帯型液体酸素デリバリーシステムは、総気体酸素ボリュームを有し、そしてアキュムレータ装置は、総気体酸素ボリュームに作用して縮小することを可能にされる。
【００３２】
例示的な実施の形態において、総気体酸素ボリュームは、携帯型液体酸素デリバリーシステムの中に蓄積される気体酸素の全ボリュームである。したがって、一つの例示的な実施の形態において、液体酸素装置、酸素節約装置への供給ライン及びアキュムレータ装置中に蓄積される気体酸素のボリュームの合計は、携帯型液体酸素デリバリーシステムの総気体酸素ボリュームに等しい。本発明の例示的な実施の形態によれば、アキュムレータ装置は、この総気体酸素ボリュームに作用して縮小することが可能である。例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置は、酸素節約装置への供給ラインと連通して提供されることができ、アキュムレータ装置の作動によって引き起こされるボリュームの縮小は、その供給ライン中の予め定められた最低圧力を維持することができる。他の実施の形態において、予め定められた最低圧力が酸素節約装置への入力において維持されるように、アキュムレータ装置が液体酸素装置に提供されることができる。
【００３３】
例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置は、液体酸素装置と酸素節約装置との間の供給ライン中で予め定められた最低圧力を維持することが可能である。したがって、酸素節約装置に供給されている気体酸素は常に、少なくとも特定の予め定められた最低圧力レベルを上回る。例示的な実施の形態において、携帯型液体酸素デリバリーシステムの酸素節約装置は、患者による吸入を検知して、吸入の開始後に酸素を供給することを可能にされる。患者への酸素節約装置による酸素のこの放出は、液体酸素装置と酸素節約装置との間の供給ライン中の圧力を減少させる場合がある。いくつかの効率的な空気式の酸素節約装置は、空気式システムの適切な機能を維持するために、予め定められた最低圧力が装置への入力で維持されることを必要とする。その予め定められた最低圧力より下に低下すると、空気式の酸素節約装置の機能を損なう又は妨げる可能性がある。
【００３４】
これらの望ましくない影響を防止するために、本発明の例示的な実施の形態では、酸素節約装置が吸入後の患者への酸素の流動を許す場合、アキュムレータ装置は、酸素節約装置への入力において予め定められた最低圧力を維持する。多くの実施の形態のための予め定められた最低圧力は、その圧力を下回ると酸素節約装置がもはや適切に機能しない圧力である。例えば、一実施例における予め定められた最低圧力は、約5重量ポンド毎平方インチゲージ("psig")である（但しそれに限定されない）。他の例において、予め定められた最低圧力は約10 psigである。当業者は、システムのための予め定められた最低圧力が、実現される酸素節約装置に従って変化する可能性があることを認識する。
【００３５】
例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置は、携帯型液体酸素デリバリーシステムの総気体ボリュームを動的に変更することが可能な多くの異なる種類の装置であることができる。例えば、携帯型液体酸素デリバリーシステムは、液体酸素装置中に第１の量の気体酸素を、酸素節約装置への供給ライン中に第２の量の気体酸素を、そしてアキュムレータ装置中に第３の量を蓄積することができる（但しそれらに限定されない）。この例に関して、携帯型液体酸素デリバリーシステムの総気体酸素ボリュームは、気体酸素の３つの量全ての合計と同じである。したがって、アキュムレータ装置は、携帯型液体酸素デリバリーシステムの総気体酸素ボリュームに作用して縮小することを可能にされた装置であることができる。例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置は、アキュムレータ装置中に蓄積された気体のボリューム、ひいては携帯型液体酸素デリバリーシステムの総気体酸素ボリュームを縮小することを可能にされることができる。例示的な実施の形態において、総気体酸素ボリュームの縮小は、酸素節約装置への供給ライン中の圧力が予め定められた最低圧力より上にとどまることを可能にする。
【００３６】
例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置は、電力源を必要としない空気式の装置であることができる。したがって、例示的な実施の形態におけるアキュムレータ装置は、携帯型液体酸素デリバリーシステム内の圧力の変化に基づいて作動することができる。例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置は、ピストン及びアキュムレータチャンバを含む。ピストンは、アキュムレータチャンバのボリュームに作用して縮小することを可能にされる。ピストンによるアキュムレータチャンバのボリュームの縮小は、アキュムレータチャンバ中に含まれるある量の気体を排出することができる。このある量の気体は、酸素節約装置の入力に接続されている供給ラインに入れられることができて、それによって供給ライン中の予め定められた最低圧力を維持することができる。他の実施形態の場合には、アキュムレータ装置は、総気体酸素ボリュームの圧力レベルに従って大きさを縮小するように構成されるブラダーであることができる。この実施例において、圧力レベルの変化に応じたブラダーの作動は、携帯型液体酸素デリバリーシステムの総気体酸素ボリュームを縮小することができ、予め定められた最低圧力を維持することができる。
【００３７】
酸素のパルス投与が酸素節約装置によって患者に供給された後で、システムは定常状態に戻ることができる。したがって、液体酸素装置は、供給ラインをその元の定常状態圧力レベルへ加圧することができる。例示的な実施の形態において、液体酸素装置による供給ラインの加圧は、アキュムレータ装置のピストンをその元の開いた位置に戻す。このように、アキュムレータチャンバは、次のパルス投与の供給の間に予め定められた最低圧力を維持するのに十分な気体を含む元の最大ボリュームに戻される。例えば、例示的な実施の形態において、供給ラインは20 psigの圧力レベルから始まることができる（但しそれに限定されない）。一旦酸素節約装置が吸入後にパルス投与を供給し始めると、例示的な実施の形態の供給ライン中の圧力は、目標圧力レベルまで下がる可能性がある。この目標圧力レベルにおいて、ピストンは作動して、10 psigの予め定められた最低圧力より上に供給ライン中の圧力を維持することができる。パルス投与が供給された後で、液体酸素装置は20 psigの定常状態圧力へと供給ラインを再加圧することができる。アキュムレータ装置がブラダーである他の実施例において、液体酸素装置は、20 psigの定常状態圧力へと供給ラインを再加圧することができ、それによってブラダーを膨張した大きさに戻すことができる。
【００３８】
図2は、本発明の例示的な実施の形態による携帯型液体酸素デリバリーシステム200の図を示す。図2は、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の例示的な実施の形態のシステムアーキテクチャ全体を示す。図2に示されるように、携帯型液体酸素デリバリーシステム200は、３つの主要なコンポーネント、液体酸素装置205、アキュムレータ装置210、及び酸素節約装置215を含むことができる。
【００３９】
例示的な実施の形態の液体酸素装置205は、液体酸素の貯蔵のための領域を提供し、その液体酸素を患者へ供給するための気体状態へ変換することを可能にする。例示的な実施の形態において、液体酸素装置205は、デュワーとしても知られる内側液体酸素容器220を含む。内側液体酸素容器220は、特定の量の液体酸素を含むことができる。内側液体酸素容器220の下の部分222は液体状態の酸素を含むことができ、上の部分224又はヘッドスペースは気体状態の酸素を含むことができる。
【００４０】
液体酸素装置205の内側液体酸素容器220は、充填ポート225を介して据置きの容器によって充填されることができる。充填ポート225は、液体酸素の据置きの容器との着脱可能な接続を可能にすることができる。例示的な実施の形態において、充填ポート225は、据置きのLOX貯蔵容器の排出ポートとの嵌合結合に適合している。嵌合結合は、直接的な接続を介するか又は移送導管（図示せず）を介することができる。充填ポート225は、充填ライン226を介して内側液体酸素容器220に接続する。充填ライン226は、充填管227を介して内側液体酸素容器220に液体酸素を給送することができる。それによって、液体酸素は、補充源から液体酸素装置205に供給されることができる。液体酸素装置205はさらに、外側容器230を含むことができる。外側容器230と内側液体酸素容器220との間のスペースは、内側液体酸素容器220内のLOXへの熱伝達を最小限にするために、少なくとも部分真空に排気されることができる。
【００４１】
例示的な実施の形態において、自動遮断アセンブリ235が、据置きのLOX貯蔵容器から液体酸素装置205の内側液体酸素容器220へのLOXの移送の間に利用されることができる。自動遮断アセンブリ235は、内部圧力解放管236、圧力等化開口237、遮断装置238を含むことができる。内部圧力解放管236は、排気管239及び内側液体酸素容器220と連通することができ、内部圧力は、内側液体酸素容器220から内部圧力解放管236の開口を通して排気管239に逃げることができ、内部圧力は最終的に、開かれた排気口240を通して雰囲気に逃げることができる。
【００４２】
遮断装置238は、LOXが内側液体酸素容器220に充填されているときに内部圧力が内部圧力解放管236を通して逃げることができるように構成されることができる。内側液体酸素容器220中に注がれているLOXのレベルが最大容量に到達するとき、遮断装置235は、LOXが雰囲気に漏れることを防止するように作動することができる。圧力等化開口237は、内部圧力解放管236及び内側液体酸素容器220と連通することができる。圧力等化開口237の大きさは、内部圧力解放管236の開口より実質的に小さくすることができる。したがって、圧力等化開口237は、LOXのわずかな量の内部圧力だけが内側液体酸素容器220から排気管239へと流れることを可能にすることができる。
【００４３】
例示的な実施の形態において、液体酸素装置205は、液体使用管245を含むことができる。液体使用管245は、充填管227中に収容されることができ、内側液体酸素容器220の下方部分222へと伸びることができる。液体酸素は、液体使用コネクタ247へと液体使用管245を通過することができる。液体使用コネクタ247は、気化コイル250に接続されることができる。気化コイル250は、液体状態から患者への供給のための気体状態への酸素の膨張を可能にするように構成されることができる。気化コイル250は、供給ライン265及びエコノマイザ257中に収容される一次安全弁255に接続されることができる。
【００４４】
一次安全弁255は、液体酸素装置205の内側液体酸素容器220内の圧力蓄積を防止することを助けることができる。液体酸素装置205の内側液体酸素容器220内の圧力がLOXの蒸発に起因して予め定められた制限を上回った場合、一次安全弁255は、排気気体を雰囲気に放出することができる。加えて、液体酸素装置205の例示的な実施の形態は、気体使用ライン260を提供することができる。内側液体酸素容器220の上部分224又はヘッドスペースに収容される気体は、暖化コイル261へと気体使用ライン260を通り抜けることができる。暖化コイル260は、供給ライン265及びエコノマイザ257中の二次安全弁262に接続されることができる。
【００４５】
図2に示されるように、気化コイル250及び260は、供給ライン265によってアキュムレータ装置210に接続されることができる。したがって、液体酸素装置205は、気体酸素をアキュムレータ装置210に供給するように構成されることができる。さらに、アキュムレータ装置210は、供給ライン265を介して酸素節約装置215に接続されることができる。
【００４６】
図2に示される例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置210は、双方向入出力ポート270を有する。他の実施形態の場合には、アキュムレータ装置210は、別々の入力ポート及び出力ポートを有する。当業者は、アキュムレータ装置210が、本発明の範囲から逸脱することなく様々な態様で供給ライン265と連通することができることを認識する。
【００４７】
多くの異なる種類の適切な酸素節約装置が、図2に示される酸素節約装置215として実現されることができる。例示的な実施の形態において、酸素節約装置215は、カニューレを通して呼吸する人の酸素消費プロファイルに合わせて酸素を患者に供給することが可能な、非常に効率的な空気式の酸素節約装置である。さらに、例示的な実施の形態において、酸素節約装置215は、単カニューレ酸素節約装置であることができる。例示的な実施の形態において、酸素節約装置215は、Concept 2 Manufacture and Design OCD社のPCT出願番号PCT/GB2005/050043（PCT公開番号WO/2006/092635）（'043出願）中に十分に説明される装置のような装置であることができる。この文献は本明細書に参照として組み込まれる。
【００４８】
多くの従来の空気式の酸素節約装置と異なり、「C2M酸素節約装置」とも呼ばれる'043出願において説明される酸素節約装置は、患者による吸入の開始後、半秒の前に酸素ガスのボーラス投与を患者に効率的かつ効果的に供給して、呼吸サイクルのその他の部分での酸素の供給を抑制することを可能にされる。例えば、'043出願によって教示される酸素節約装置は、500ミリ秒("ms")での治療中断の前に、48mlの酸素のパルス投与を患者に供給することが可能である（但しそれに限定されない）。したがって、酸素は治療期間の間にC2M酸素節約装置から供給され、酸素浪費は厳格に制限される。
【００４９】
'043出願で説明される酸素節約装置は短い時間で大きなボーラスの酸素を患者に効率的に投与することが可能であるが、特定のシステムパラメータが維持される場合にのみそうすることができる。すなわち、C2M酸素節約装置は、予め定められた最低圧力の酸素が酸素節約装置の入力に供給されることを必要とする。いくつかの実施の形態において、C2M酸素節約装置は、一定圧力をC2M酸素節約装置に提供する入口レギュレータを含む。C2M酸素節約装置への入力に提供される圧力がその一定圧力値よりも低下すると、C2M酸素節約装置の入口レギュレータはもはや一貫した流動を提供することができず、装置は不正確に機能するか故障しさえする。
【００５０】
本発明の例示的な実施の形態の携帯型液体酸素デリバリーシステム200は、C2M酸素節約装置を組み込むことができ、従来の装置と異なり、アキュムレータ装置210を用いてC2M酸素節約装置への入力で予め定められた最低圧力を維持することができる。当業者は、C2M酸素節約装置に加えて、酸素を効率的に供給することが可能なその他の酸素節約装置が、本発明の範囲を逸脱することなく本発明の携帯型液体酸素デリバリーシステム200において代用されることができることを認識する。
【００５１】
図3は、本発明の例示的な実施の形態によるアキュムレータ装置210の断面図を提供する。図3に示されるように、アキュムレータ装置210は、ばね315によって作動することが可能なピストン305を含む。図解された例示的な実施の形態において、ばね315はピストン305を取り囲む。さらに、アキュムレータ装置210は、アキュムレータチャンバ310を含む。図解された実施の形態において、アキュムレータチャンバ310は、円筒状のキャビティである。
【００５２】
アキュムレータチャンバ310はピストン305につながっており、ピストンが完全に開いた位置にあり、ばね315が完全に圧縮されている場合、アキュムレータチャンバは気体酸素で完全に満たされることができる。対照的に、ピストン305が完全に閉じた位置にあり、ばね315が完全に伸びている場合、アキュムレータチャンバ310は最小限の量の気体酸素を収容する。それによって、ピストン305は、アキュムレータチャンバ310のボリュームを縮小することができる。当業者は、アキュムレータ装置210が、本発明の範囲から逸脱することなく数多くの異なる態様で構成されることができることを認識する。
【００５３】
アキュムレータ装置210の耐久性及び性能許容範囲は、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の特定の実装例及び実施の形態に従って変わる場合がある。いくつかの実施の形態では、携帯型液体酸素デリバリーシステム200は、使用が制限された実施態様を意図することができ、アキュムレータ装置210の耐久性及び性能許容範囲は、比較的低い場合がある。しかしながら、例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置210は、何百万サイクルも作動することを求められる場合がある。したがって、アキュムレータ装置210のコンポーネントは、必ず一貫した結果を供給することが可能であることを必要とされる。
【００５４】
例示的な実施の形態において、ピストン305は、ベアリング320、シール325及びOリング330を介してアキュムレータチャンバ310にインタフェースする。ベアリング320、シール325及びOリング330を含むこのインタフェースは、アキュムレータ装置210の内壁への、確実な、信頼性が高い、耐久性のある接続を可能にする。例示的な実施の形態において、ピストン305は、何百万回も始動することを必要とされる場合がある。したがって、アキュムレータ装置210の内部コンポーネントは、これらの要求を満たすために、十分に精密でなければならない。例示的な実施の形態において、いくつかの実施の形態のアキュムレータチャンバ310の内壁は、厳密な精度で加工され、最小限の欠陥を含む滑らかな面を提供する。ピストン305のベアリング320、シール325及びOリング330インタフェースは、アキュムレータ装置210の内壁と共に、反復動作を同時に可能にしつつ、内壁とのしっかりしたシールを保証することができる。アキュムレータ装置のコンポーネントの精度及び耐久性は、装置が何百万回もの反復にわたって正確な性能を発揮することを可能にする。
【００５５】
例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置210は、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の供給ライン265に接続される。それによって、アキュムレータ装置は、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の総気体酸素ボリュームを縮小して、供給ライン中の予め定められた最低圧力を維持するように構成されることができる。例示的な実施の形態において、アキュムレータ装置210は、酸素節約装置215中に貯蔵される気体のボリュームに作用して縮小し、したがって携帯型液体酸素デリバリーシステムの総気体酸素ボリュームを縮小することを可能にされる。このボリュームの縮小は、予め定められた最低圧力が供給ライン265中で維持されることを可能にする。
【００５６】
例示的な実施の形態において、酸素節約装置215は、患者による吸入の開始を検知することを可能にされる。患者が吸入を開始すると、酸素節約装置215はその制御バルブを開け、患者に酸素を供給する。酸素節約装置215による患者への酸素の供給に従って、液体酸素装置205は、供給ライン265を介して酸素節約装置に酸素を供給する。酸素が酸素節約装置によって供給されると、供給ライン中の圧力は低下する場合がある。本発明の例示的な実施の形態によれば、アキュムレータ装置210は、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の総気体酸素ボリュームを縮小することによって、酸素が供給されるときの供給ライン265中の予め定められた最低圧力を維持するように構成される。したがって、酸素節約装置215による酸素の供給によって引き起こされる圧力降下にかかわらず、供給ライン265中の予め定められた最低圧力はアキュムレータ装置210によって維持されることができる。
【００５７】
図3に示されるように、アキュムレータ装置210は、供給ライン265中の圧力が目標レベルよりも低下したときにピストン305が作動するように構成される。したがって、アキュムレータ装置は、供給ライン265中の定常状態圧力がばね315を完全に圧縮された位置に保つように構成される。患者が吸入を開始して酸素節約装置215が酸素を出力し始めると、供給ライン中の圧力が目標レベルへと低下する可能性がある。結果として、ばね315は復元し、ピストン305がアキュムレータチャンバ310を横切る特定の距離を移動することを可能にする。そしてアキュムレータチャンバ310中に収容される酸素ガスは、供給ライン265の中へ放出され、予め定められた最低圧力が供給ラインの中で維持されて、したがって酸素節約装置215への入力が維持される。したがって、ばね315は、所望の圧力レベルでのピストン305の作動を可能にするのに十分なばね定数を備えるように構成されることができる。当業者は、このばね定数が、本発明の範囲から逸脱することなく、実施態様の詳細によって変わる場合があることを認識する。ばね315は、例示的な実施の形態において、システム中の圧力の変化に基づいて始動することを可能にされ、したがって、アキュムレータ装置は、給電された電子部品を含まない空気式の装置であることができる。
【００５８】
アキュムレータチャンバ310は、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の特定の実施態様に適した、多くの異なる大きさであることができる。例えば、アキュムレータチャンバ310は、携帯型液体酸素デリバリーシステムによって供給される気体酸素の最大ボーラスのボリュームに等しいボリュームであることができる（但しそれに限定されない）。例示的な実施の形態において、患者に供給される最大ボーラスボリュームは48mlである。したがって、この例示的な実施の形態において、アキュムレータチャンバ310のボリュームは、大気圧での酸素の48ミリリットル（"ml"）のボリューム（標準ml）と同じであり、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の高まった圧力に従って調整される。他の実施形態の場合には、液体酸素装置205が酸素のボーラスのうちのある割合を供給し、アキュムレータ装置210が残りを供給する。非限定的な例において、液体酸素装置205は、最大48mlのボーラス投与のうちの10%を提供することができる。したがって、アキュムレータチャンバ310は、ボーラス投与の残りの90%に等しいボリュームであるように構成される。当業者は、アキュムレータ装置210のコンポーネント及び携帯型液体酸素デリバリーシステム200の他のコンポーネントの大きさ及び相互関係は、本発明の範囲から逸脱することなく、実施態様特性に従って変わる場合があることを認識する。
【００５９】
図4Aは、本発明の原理によるアキュムレータ装置210の例示的な実施の形態の平面図である。図4Aに示されるように、アキュムレータ装置の例示的な実施の形態は一つの入出力ポート270を有する。他の実施例において、アキュムレータ装置は、別々の入力ポート及び出力ポートを有する。当業者は、アキュムレータ装置の入出力ポートの種類及び構成は、本発明の範囲から逸脱することなく変わる場合があることを認識する。入出力ポート270は、供給ライン265に接続されることができる。したがって、酸素ガスは、アキュムレータ装置の入出力ポート270を介して、供給ラインへ及び供給ラインから給送されることができる。
【００６０】
図4Bは、本発明の例示的な実施の形態によるアキュムレータ装置210の側面図である。図4Bに示されるように、アキュムレータ装置は、ピストン305、アキュムレータチャンバ310、ばね315及び他のコンポーネントを含むアキュムレータ装置210のさまざまなコンポーネントを収容する円筒状のハウジング構造410を含むことができる。円筒状のハウジング構造410は、アキュムレータ装置210に加えられる可能性がある激しいストレスに耐えることを可能にする強固かつ軽量な構造を提供することが可能な金属及び金属合金を含む、多数の異なる材料から構成されることができる。
【００６１】
図5は、本発明の例示的な実施の形態による携帯型液体酸素デリバリーシステム200について、標準リットル毎分対時間で酸素のパルス流動波形を図示しているグラフである。図5にグラフで示される携帯型液体酸素デリバリーシステム200の例示的な実施の形態では、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の酸素節約装置215は、'043出願で説明されるC2Mの空気式酸素節約装置である。
【００６２】
図5に示されるように、携帯型液体酸素デリバリーシステム200によって供給される酸素の流動は、いくつかの従来の電子酸素節約装置によって提供される効率的かつ効果的なパルス投与を模倣する。したがって、本発明の例示的な実施の形態による携帯型液体酸素デリバリーシステム200は、電子的節約装置を有する酸素デリバリーシステムのそれと同様のパルス投与を供給することが可能な空気式の節約装置を有する最初の酸素デリバリーシステムである。
【００６３】
波形505によって示されるように、図5にグラフで示される携帯型液体酸素デリバリーシステム200の例示的な実施の形態の酸素供給のパルスは、患者による吸入の開始の後200 ms程度で始まる。図5において、ゼロの時間値は、患者による吸入の開始を表す。C2M酸素節約装置は、患者による吸入に対応する負圧を検知することによって起動する。したがって、C2M酸素節約装置は、患者が吸入し始めた後の若干の時間において達成される負圧レベルにおいて起動するように構成されることができる。パルス流動波形505は、患者の呼吸サイクルの平均的な吸入パルスを表わす。
【００６４】
波形505によって示されるように、酸素供給のパルスは、約13標準リットル毎分の流量へと急増し、おおよそ150 msの間、約13標準リットル毎分で一定のままである。そして酸素供給パルスは、吸入の開始後、425 ms付近で急速に先細りになる。500 msでの治療供給の中断により、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の例示的な実施の形態の酸素節約装置215によって供給される流量は、実質的にゼロである。したがって、図5にグラフで示されるように、携帯型液体酸素デリバリーシステムによって提供される酸素供給パルスは大きく急速であり、半秒での中断マークの前に発生する。
【００６５】
例示的な実施の形態において、波形505によって図示されるように、パルス投与は比較的短い期間中に比較的大量の治療酸素を供給する。例示的な実施の形態において、波形505によって示されるパルス投与は、呼吸サイクルの治療期間（すなわち吸入の500 ms以内）の間の患者への48 mlの酸素ボーラスの供給を表す。図5に示される波形505のパルス投与は、従来技術において電子酸素節約装置によってのみ可能であるパルス投与又はボックスパルスを模倣する。より詳しくは、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の波形505は、本発明の例示的な実施の形態によって、図1に示されるePOD波形120の供給パルスを模倣する。しかしながら、ePODシステムとは異なり、携帯型液体酸素デリバリーシステム200は、本発明の例示的な実施の形態によって、電力源（バッテリー）の必要性、限られた耐久性及び限られた温度動作範囲を含む電子酸素節約装置の欠点を被らない。特に、本発明の例示的な実施の形態による携帯型液体酸素デリバリーシステムは、空気式の節約装置酸素デリバリーシステム及び電子節約装置酸素デリバリーシステムの両方の利点を提供することが可能な最初のシステムである。
【００６６】
図6は、２つの携帯型液体酸素デリバリーシステムの重量ポンド毎平方インチゲージ"psig"対時間で２つの供給圧力波形を図示するグラフである。波形605は、本発明の例示的な実施の形態による、携帯型液体酸素デリバリーシステム200のための供給圧力を図示する。波形610は、本発明のアキュムレータ装置210のないLOXシステムの供給圧力を図示する。図6に示される両方の波形について、供給圧力は、酸素節約装置への供給ライン中で測定された。
【００６７】
携帯型液体酸素デリバリーシステム200の例示的な実施の形態ついて、波形605は、供給ライン中の圧力が酸素の治療投与の供給前は約19 psigで安定していることを示す。酸素節約装置215が約230 msで患者に酸素を出力し始めると、供給ライン265中の圧力は低下し始める。波形605によって示されるように、供給ライン265中の圧力は、約400 msでの酸素供給パルスの最後近くで、その最下点に達する。波形604に示される例示的な実施の形態では、供給ライン265中で到達される予め定められた最低圧力は、約11.3 psigである。その最小値に到達した後、パルス投与が患者に供給された後で、供給ライン中の圧力は高められて、その元の値に戻る。
【００６８】
本発明の例示的な実施の形態によって、アキュムレータ装置210は、供給ライン265中の圧力が最小値より上にとどまることを可能にする。例えば、いくつかの実施態様のためのこの最小値は10 psigである（但しそれに限定されない）。例示的な実施の形態において、供給ライン中の圧力が最低限レベルより上にとどまることを保証するのは、ピストン305の作動及びアキュムレータチャンバ310のボリュームの縮小によって供給ライン265に入れられる更なる気体である。言い換えると、アキュムレータ装置210の作動は、アキュムレータチャンバ310のボリューム、ひいては携帯型液体酸素デリバリーシステム200の総気体酸素ボリュームを縮小する。総気体酸素ボリュームの縮小は、予め定められた最低圧力より上に供給ライン265中の圧力を維持することができる。アキュムレータ装置210がないと、供給ライン265中の圧力、ひいては酸素節約装置215への入力は、最低限レベルよりも下がる。
【００６９】
波形610は、C2M酸素節約装置を備えるがアキュムレータ装置210のないLOXシステムを示す。示されるように、アキュムレータ装置210のないLOXシステムは、実装されたC2M酸素節約装置に対して、供給ライン中の圧力が最低限レベル（10 psig）を割り込むことを許す。結果として、装置がその制御及び検知バルブが適切に動作することを保証するために、予め定められた最低圧力値に依存しているので、C2M酸素節約装置の機能は損なわれる。より詳しくは、C2M酸素節約装置の入力レギュレータは、10 psigの一定の流動を必要とする。波形610によって示されるように、アキュムレータ装置210のないシステムにおいて、供給ライン中の圧力は、酸素のパルス投与の供給の開始後すぐに、約275 msにおいて、10 psig以下に低下する。かくして、アキュムレータ装置のないLOXシステムでは、酸素が患者に供給され始めるとすぐに、酸素節約装置は不具合を起こす。波形610のLOXシステムは、約400 msまで、C2M酸素節約装置によって必要とされる予め定められた最低圧力レベルを回復することができない。図6の波形605及び610によって示されるように、携帯型液体酸素デリバリーシステム200は、本発明のアキュムレータ装置210の実施の形態無しでは、効率的かつ効果的なLOXシステムにならない。
【００７０】
携帯型液体酸素デリバリーシステム200のいくつかの実施の形態は、限られた又は一時的な用途ために構成されることができ、したがって、これらの実施の形態のコンポーネントの性能許容範囲を緩和する。他の実施の形態のコンポーネントの性能許容範囲は、長期間の使用のための厳しいレベルを満たさなければならない。例示的な実施の形態において、本発明の携帯型液体酸素デリバリーシステム200は、長期間にわたる有意の量のストレスに耐えることができる。既に説明したように、例示的な実施の形態におけるアキュムレータ装置210、並びに、ピストン305、ばね315、ベアリング320、シール325及びOリング330を含むそのコンポーネントは、何百万回も反復してもその完全性を維持することができる。これらの一貫した、精密なかつ信頼性が高いコンポーネントは、アキュムレータ装置210の例示的な実施の形態が、酸素節約装置215への供給ライン265中で予め定められた最低圧力を維持すること可能にし、したがって、携帯型液体酸素デリバリーシステム200の性能の低下を防止する。
【００７１】
アキュムレータ装置210のコンポーネントの十分性を検証するために、本発明のさまざまな例示的な実施の形態でテストが実行された。特に、携帯型液体酸素デリバリーシステムの３つの実施の形態が、システム動作の３年に相当する期間にわたってモニタリングされた。以下の表1は、それらの３つのユニットの検査の結果を示す。(1) closed, opening, (2) open, opening, (3) open, closing 及び(4) closed, closingを含む表に示された４つの動作圧力は、アキュムレータ装置210のピストン305の位置及びピストン305の動作に対応する。例えば、"closed, closing"は、ピストン305が完全に伸びており、ピストンの閉じる動作の後の閉じた状態を指す。
【表１】
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【００７２】
グラフは、テストされた携帯型液体酸素デリバリーシステム200の３つの例示的な実施の形態の十分性及びその信頼性を図示するために提供される。
【００７３】
図7は、本発明によるアキュムレータ装置210の第１の例示的な実施の形態の４つの動作圧力を図示するグラフである。描かれるように、４つの動作圧力は、アキュムレータ装置210のピストン305の位置及びピストンの動作に対応する。これらの４つの動作圧力が図7にグラフで示され、(1) closed, opening 715, (2) open, opening 705, (3) open, closing 710及び(4) closed, closing 720を含む。 図7に図示されるおおよそ290万サイクルが、約３年の期間にわたってアキュムレータ装置210によって実行されるサイクル数のエミュレーションを表す。図7のプロットラインによって示されるように、290万サイクルにわたって図7でテストされたアキュムレータ装置210の例示的な実施の形態の４つの動作圧力は、ほとんど変化しない。特に、closed, closing動作圧力としてプロットライン720によって示される予め定められた最低圧力レベルは、290万サイクルの経過にわたってこの例示的な実施の形態について予め定められた最低圧力レベルである10 psigより下に低下しない。
【００７４】
図8は、本発明によるアキュムレータ装置210の第２の例示的な実施の形態の４つの動作圧力を図示するグラフである。図7と同様に、(1) closed, opening 815, (2) open, opening 805, (3) open, closing 810及び(4) closed, closing 820を含む、４つの動作圧力が図8にグラフで示される。図7に図示された第１の例示的な実施例のように、図8に図示されるおおよそ290万サイクルが、３年の期間にわたってアキュムレータ装置210によって実行されるサイクル数のエミュレーションを表す。図8のプロットラインによって示されるように、290万サイクルにわたって図8でテストされたアキュムレータ装置210の第２の例示的な実施の形態の４つの動作圧力は、ほとんど変化しない。特に、closed, closing動作圧力としてプロットライン820によって示される予め定められた最低圧力レベルは、290万サイクルの経過にわたってこの例示的な実施の形態について予め定められた最低圧力レベルである10 psigより下に低下しない。
【００７５】
図9は、本発明によるアキュムレータ装置210の第３の例示的な実施の形態の４つの動作圧力を図示するグラフである。図7及び8と同様に、(1) closed, opening 915, (2) open, opening 905, (3) open, closing 910及び(4) closed, closing 920を含む、４つの動作圧力が図9にグラフで示される。図9のプロットラインによって示されるように、290万サイクルにわたって図9でテストされたアキュムレータ装置210の例示的な第２の実施の形態の４つの動作圧力は、ほとんど変化しない。特に、closed, closing動作圧力としてプロットライン920によって示される予め定められた最低圧力レベルは、290万サイクルの経過にわたってこの例示的な実施の形態について予め定められた最低圧力レベルである10 psigより下に低下しない。
【００７６】
本発明が最も実際的であり好ましい実施の形態であると現在みなされるものに基づいて説明を目的として詳細に説明されたが、そのような詳細は単にその目的のためだけであって、本発明は、開示された実施の形態に制限されず、それどころか、添付された特許請求の範囲の範囲内である変更及び均等なアレンジをカバーすることが意図されていることが理解されるべきである。例えば、本発明が、可能な限り、任意の実施の形態の一つ以上の特徴は、他の任意の実施の形態の一つ以上の特徴と組み合わせることができることを意図していることが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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