DE69835092T2

DE69835092T2 - Hin- und herbewegende plattform für die bewegung einer person nach vorne und hinten in kopf-fuss richtung

Info

Publication number: DE69835092T2
Application number: DE69835092T
Authority: DE
Inventors: A. Marvin Miami Beach SACKNER; Michael D. Miami INMAN; J. William Royal Oak MEICHNER
Original assignee: Non-Invasive Monitoring Systems Inc Miami Beach; Non-Invasive Monitoring Systems Inc
Current assignee: Non-Invasive Monitoring Systems Inc Miami Beach; Non-Invasive Monitoring Systems Inc
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2018-03-14
Also published as: DE69835092D1; EP1006845A1; JP2002515804A; WO1998039996A1; IL131523A0; EP1006845B1; ATE331457T1; EP1006845A4; JP4391595B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plattformanordnung mit einer beweglichen Plattform, die in einer oszillierenden Bewegung so betätigbar ist, daß ein Gegenstand auf der Plattform sich in eine Kopf- und Fußrichtung mit der Plattform bewegen kann. Derzeit vorgesehene Anwendungen der Erfindung werden Variationen in Geschwindigkeit, Frequenz und Symmetrie der Oszillationsbewegung der Plattform verwenden und wenigstens folgendes einschließen: Schlafeinleitung, Apnoeverhinderung, Aufwachfunktionen, Linderung des Syndroms ruheloser Beine und schmerzhafter Beine und das Syndrom des Bewegens der Zehen, nicht-invasive Beatmungsbewegung, nicht-invasive vibratorische Beatmung, Vergrößerung des Herzschlagvolumens, nicht-invasive kardiopulmonare Bypassunterstützung, Mediatorfreisetzung und Stimulierung der Darmbeweglichkeit.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es ist seit langem anerkannt, daß viele physiologische Merkmale, wie Atemgeschwindigkeit und Herzschlag, von Menschen oder anderen Tieren zyklisch sind und daß Körper bestimmten Typen von oszillatorischen Stimulationen mit wohltuenden Ergebnissen antworten. Z.B. haben Eltern seit langem erkannt, daß das Wiegen eines Babys vor und zurück in einer Kopf- und Fußrichtung ihr Kind beruhigt und das Einsetzen des Schlafens des Kindes beschleunigt. Viele Vorrichtungen sind entworfen und vermarktet worden, um dieses Ziel zu erreichen. Zu dieser elterlichen Beobachtung zeigen wissenschaftliche Beweise an, daß Babys besser entwickelte Propriozeptiv-Vestibular-Empfängersysteme haben als Erwachsene. Dieser wissenschaftliche Nachweis war die Basis für die Entwicklung von Vorrichtungen, welche versuchen, das Baby in einer simulierten mütterlichen Entwicklungsumgebung durch Merkmale zu beruhigen wie Bewegungen in einem speziell entworfenen Bett, um das Gehen der Mutter zu simulieren, wenn das Baby ein Fötus war, in Verbindung mit simulierten Geräuschen der mütterlichen Atemgeräusche, Herzgeräusche und Magen-Darm-Trakt-Geräusche in einem solchen System.
Weiterhin scheint es, daß sanfte, geringe Oszillationen auf einem Wasserbett die Frequenz von Apnoen bei Frühgeburten vermindern. Stand-der-Technik-Vorrichtungen zum Verhindern von Apnoe, einschließlich Luftmatratzen mit einer Blasenkammer, Vorrichtungen, welche Gehörstimulierung induzieren, Vorrichtungen, welche Vibrationen in einem peripheren Sensorikbereich des Kindes induzieren, ein Bett mit einer Federung und Antriebssystem, um Bewegung zu simulieren, die der Fötus erfährt, während die Mutter geht, und Vorrichtungen zum Erzeugen von mechanischen Vibrationen, welche den Herzschlag der Mutter simulieren. Diese Vorrichtungen sind dahingehend passiv, daß sie konstant ihre auralen oder mechanischen Stimulationen erzeugen. Andere verwenden nicht-invasive Atemüberwachungssysteme, um äußere Stimulationen auszulösen, um ein gegenläufiges kardiorespiratorisches Ereignis zu beenden wie ein Apnoeereignis. Solche ausgelösten Systeme setzen rauhere Wiegebewegungen und Vibrationen ein, um die gegenläufigen kardiorespiratorischen Ereignisse festzulegen. Es wird z.B. empfohlen, daß das Baby durch Berühren und leichtes Schütteln stimuliert wird, um Wachwerden hervorzurufen und dadurch ein Apnoeereignis zu beenden.
US-Patent Nr. 4,619,270 offenbart eine Krippenvorrichtung, die ausgestaltet ist, um ein Baby, das darin liegt, kräftig von einer Seite zur anderen oder auf und ab (d.h. vertikal) zu schütteln, wenn das Baby Atem- oder Herzprobleme erfährt.
Wie oben erwähnt, ist die Atemgeschwindigkeit eines Atmungssystems eine klinische physiologische Körperfunktion. Viele Formen von Vibrationen und oszillatorischen Stimulationen, welche die zyklischen Merkmale des Atmungssystems verwenden, werden verwendet für medizinische und/oder experimentelle Zwecke. Es ist beispielsweise bekannt, daß äußere Brustvibrationen in Kombination mit Luftröhrengaseinblasen, was eine Form von Hochfrequenzvibrationsbeatmung (HFVV) ist, ein effektives Mittel künstlicher Beatmung bei Versuchstieren ist. Wenn anästhesierte gelähmte Hunde z.B. in der seitlichen Dekubitusstellung mit deren Brust auf einer mit einer Frequenz von 15–30 Hz und einer Amplitude von 2–4 mm auf und ab vibrierenden Platte plaziert werden, und ein geringer Luftstrom eingeatmet wird in die Luftröhre auf dem Niveau der Carina, wird adäquater Gasaustausch aufrechterhalten. Es ist gefunden worden, daß die Vibration der Brustwand die Atemlosigkeit vermindert. Die Vibration der inspiratorischen Brustwandmuskeln bei der Einatmung (In-Phase) vermindert Atemlosigkeit, die verbunden ist mit Hypercapnia und resistiver Belastung bei normalen Subjekten und Patienten mit obstruktiver Lungenkrankheit. Vibration wird typischerweise angewandt unter Verwendung von zwei Standardphysiotherapievibratoren bei einer Vibrationsamplitude von 2 mm bei 120 Hz, manuell ausgelöst durch ein Einatmungsströmungssignal, das auf einem Speicheroszilloskop angezeigt wird. Keine Vorrichtungen oder Verfahren sind hingegen bekannt, wo Vibration oder andere oszillatorische Bewegung allein die Beatmung unterstützen werden.
Konventionelle mechanische Beatmer mit positivem Druck oder Hochfrequenz-Oszillationsbeatmer mit positivem Druck unterstützen die Beatmung durch wiederholte Einführung in die Lungen und dann Freisetzung von Luftvolumina. Ein Problem bei diesen konventionellen Methoden der Beatmungsunterstützung ist, daß ein eher großer Druck erforderlich ist, um die Lungen aufzublasen. Die Aufblasungen der Lunge mit hohem positivem Druck, erzeugt durch mechanische Beatmer, können die Lungen schädigen bei einem Phänomen, das als "Barotrauma" bezeichnet wird. Jüngere Untersuchungen haben nachgewiesen, daß Lungenverletzungen auch aus hohen flutenden Volumina oder "Volutrauma" resultieren können, wovon die Hauptdeterminante das Einatmungsvolumen am Ende ist. Ein Beatmer, der adäquat Gase in den Lungen austauscht und der weniger Druck in den Lungen erfordert, würde die Wirkungen und/oder die Häufigkeiten von "Barotrauma" und "Volutrauma" vermindern. Hochfrequenzoszillationsbeatmung wird bei verminderter akuter und chronischer Lungenverletzung verwendet. Konventionelle hochfrequente Oszillationsbeatmung erfordert hingegen das Einfügen eines verrohrten Luftweges, was unter bestimmten Umständen nicht geeignet sein kann, bei denen mechanische Beatmungsunterstützung erforderlich ist.
Der Herzschlag ist eine andere zyklische physiologische Funktion des Körpers. Viele medizinische Vorgänge wie kardiovaskulare Wiederbelebung nutzen die zyklische Natur des Herzrhythmus. Obgleich viele manuelle und automatische Verfahren zur kardiopulmonaren Wiederbelebung verwendet worden sind, muß das perfekte Verfahren immer noch beschrieben werden. Aktive mechanische Kompression und Dekompression ist das am häufigsten empfohlene Verfahren. Sein Vorteil gegenüber Standardkompression ist es, daß das Hinzufügen von aktiver Dekompression venösen Rückstrom erleichtert, wenn der Brustdruck negativ bezüglich des Atmosphärendrucks wird. Ein CPR-Verfahren unter Verwendung einer phasenartigen Brust- und Abdominalkompression-Dekompression mit einem Lifestick^® Wiederbeleber als CPR wurde berichtet. Dieses Verfahren schlägt vor, daß aktive Kompression und Dekompression sowohl von Thorax als auch Abdomen mit einem Phasenversatz von 180° optimal ist, und nachfolgende Versuche haben nahegelegt, daß weitere Verbesserung mit einem Phasenversatz von 240° erzielt werden könnte.
Ein anderes medizinisches Verfahren, welches die zyklische Natur des Herzschlages ausnutzt und verwendet wird zur Verbesserung des Blutflusses, wird extern verstärkte Gegenpulsierung genannt, deren Ziele es sind, den Druck zu vermindern, der durch das Myokardium bei Systole erzeugt wird, und um die Funktion des beeinträchtigten Myokardiums durch Erhöhung des Herzblutflusses zu vergrößern. Die extern verstärkte Gegenpulsierung wird ausgeführt durch Komprimieren der Gefäßbetten in den Muskeln der Beine und Schenkelpartien, einschließlich des Gesäßes, in einer sequentiellen Weise, fortschreitend von den Waden zu den unteren und dann den oberen Schenkelpartien. Dieser Vorgang wird vollbracht durch Platzieren und selektives Aufblasen von aufblasbaren Bälgen um die Extremitäten. Die Zeitgabe der Kompression wird geregelt durch ein Elektrokardiogramm mit der Aktivierung einer Blasebalgkompression in der Nähe der elektrokardiographischen T-Welle (Diastole). Dies verursacht verstärkten Blutfluß und -druck, um die koronaren Gefäße bei der Diastole bei dem niedrigsten intramyokardialen Druck zu erreichen. Kompression verstärkt auch venösen Rückfluß und Herzleistung. Der Außendruck wird dann abgelassen bei der nächsten folgenden R-Welle (Systole), was systolische Entlastung und Vergrößerung der Gefäßarbeit verursacht. Diese Behandlung verbessert das Überleben bei Patienten mit kardiogenem Schock nach myokardialem Infarkt, um signifikant die Sterblichkeit bei akutem myokardialem Infarkt zu vermindern und Hämodynamik bei chronischer Angina Pectoris zu verbessern. Dennoch ist das Verfahren komplex.
Ein weiteres Verfahren, das die Vorteile der zyklischen Natur des Herzrhythmus verwendet, ist Hochfrequenz-Jet-Ventilation, um das Herzschlagvolumen zu vergrößern. Da systemischer venöser Rückfluß und Faktoren, die die linksventrikulare Leistung bestimmen, über den Herzzyklus variieren können, können phasenartige Verstärkungen beim Intrathoraxdruck, wie erzeugt durch Hochfrequenz-Jet-Ventilation differentiell ventrikulare Vorbelastung oder Nachbelastung beeinträchtigen, wenn sie an spezifischen Punkten des Herzzyklus abgegeben werden. Wenn die Kontraktilität normal ist, beeinträchtigen selektive Erhöhungen des Intrathoraxdrucks bei der Enddiastole minimal die ventrikulare Belastung und verursachen sanfte hemodynamische Störung. Wenn die kardiatische Kontraktilität beeinträchtigt ist und die Fülldrucke erhöht sind, ist die selektive Erhöhung von intrathoratischem Druck bei der der Systole verbunden mit vergrößertem Herzschlagvolumen trotz Verminderungen beim linken Ventrikularfülldruck. Bei akuter Mitralinsuffizienz unter Erhöhung Intrathoraxdruckes durch Erhöhung des Druckgradienten für den linken Ventrikularausstoß erhöht sich die Herzleistung. Dies wurde demonstriert durch Verwendung von Hochfrequenz-Jet-Ventilation, die abgeschaltet wurde, entweder bei der kardiatischen Systole oder auch bei der Diastole, in einem Tiermodell. Verglichen mit konventioneller mechanischer Beatmung mit positivem Druck induzierte systolische synchrone Jet-Ventilation eine größere Verstärkung des Herzschlagvolumens als diastolische synchrone Jet-Ventilation. Dieses Verfahren ist hingegen sehr komplex und sehr invasiv gegenüber dem Subjekt, an welchem es ausgeführt wird.
In letzter Zeit sind viele Hinweise gesammelt worden, die anzeigen, daß Erhöhungen bei der Amplitude und Frequenz von Blutstrom und vaskularer Scherbeanspruchung die vaskulare Funktion und Struktur verstärkt. Eine Methode zum Verstärken des Zyklus von Blutstrom und intravaskularer Scherbeanspruchung ist Bewegung. Verstärkungen bei Scherbeanspruchung am vaskularen Endothelium, verursacht durch Verstärkungen beim Blutdurchfluß und Pulsschlag, führen zu einer verstärkten Freisetzung zuträglicher Mediatoren wie Stickstoffoxyd, Prostacyclin, Renin und Gewebeplasminogenaktivator. Verminderte Scherbeanspruchung verursacht geringere Freisetzung von diesen Mediatoren, welche die Entwicklung von arteriosklerotischen Verletzungen fördern. Es wird vermutet, daß bewegungsinduzierte Verstärkungen bei Blutstrom und Scherbeanspruchung durch Erhöhen der Freisetzung von Stickstoffoxyd und Prostacyclin die endothelabhängige Vasodilation verstärken und vielfache Vorgänge inhibieren, die bei Atherogenese und Restenose involviert sind. Kongestives Herzversagen, welches gekennzeichnet ist durch verminderte Herzleistung, führt zu verminderter Scherbeanspruchung bei den Endothelzellen und wenig zuträglicher Mediatorfreisetzung. Wie oben erwähnt ist es der beste Weg, einen angemessen Level aufrechtzuerhalten, sich zu bewegen; hingegen ist es schwierig für einige Leute, sich zu bewegen, entweder aufgrund von physischen Begrenzungen oder Atemproblemen.
Ein anderes Problem, das durch Ruhen herbeigeführt wird, ist das Syndrom ruheloser Beine und schmerzhafter Beine und das Syndrom des Bewegens der Zehen. Das Syndrom ruheloser Beine ist ein allgemeines Problem, das durch Ruhen herbeigeführt wird und durch Aktivität gelindert wird. Es wird behandelt mit einer Vielzahl von Medikationen, welche alle größere Nebenwirkungen haben.
Gemäß den "National Digestive Diseases Information Clearing House on Constipation" kann ein Mangel an Bewegung zu Darmträgheit führen. Darmträgheit tritt oft auf nach einem Unfall oder bei einer Krankheit auf, wenn jemand bettlägerig ist und sich nicht bewegen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Plattform mit Hin- und Herbewegung bereitzustellen, die betreibbar ist zum Wiegen eines Subjekts in einer Kopf- und Fußrichtung, um das Einsetzen des Schlafes zu induzieren, Apnoen zu verhindern oder zu minimieren, das Subjekt schnell zu schütteln in Kopf- und Fußrichtung zum Wecken des Subjekts, wenn das Subjekt ein gegenläufiges kardiorespiratorisches Ereignis erfährt, die Wirkungen des Syndroms ruheloser Beine und schmerzhafter Beine und des Syndrom des Bewegens der Zehen zu lindern, das Subjekt in Kopf- und Fußrichtung zu oszillieren für nicht-invasive Bewegungsbeatmung, nicht-invasive vibratorische Beatmung, nicht-invasive kardiopulmonare Wiederbelebung, nicht-invasive Gegenpulsierung, Verstärkung des Herzschlagvolumens und nicht-invasive kardiopulmonare Beipassunterstützung, um Mediatorfreisetzung aus Endothelauskleidung eines Vaskularsystems freizusetzen und die Darmbeweglichkeit zu stimulieren.
Die Plattform umfaßt ein Brett, das ausgebildet ist aus steifem Material, auf welchem eine Matratze oder ein anderer Typ von Polstergegenstand angeordnet werden kann. Die Plattform ist bewegbar, verbunden mit einem Rahmen unter Verwendung von Bewegungsmodulen, die operativ die Plattform in Kopf- und Fußrichtung bewegen. Die Bewegungsmodule können elektrische oder pneumatische Magnetventile sein. Die Module können einen Wechselstrom- oder Gleichstrommotor mit linearer Welle oder ein Hydraulikstellglied umfassen. Die Bewegungsmerkmale der Plattform werden geregelt durch die Bewegungsmodule mit Kontrollsignalen, die aus einem Prozessor kommen, um die Amplitude, Frequenz und Bewegungsbeschleunigung zu regeln. Der Prozessor umfaßt ferner einen Speicher, in welchem Bewegungsvorgaben gespeichert werden können, welche Informationen bezüglich der spezifischen Bewegungstypen umfassen. Eine spezifische Oszillationsbewegung zum Induzieren von Schlaf basierend auf der Wiegebewegung von Wiegen und/oder Tätscheln eines Babys in den Schlaf kann z.B. in dem Speicher abgespeichert werden. Die Plattform kann auch leicht geschüttelt werden, um Apnoeereignisse zu verhindern. Diese Bewegungen der Plattform können manuell eingestellt werden, um für individuelle Subjekte zu passen. Die eingestellten Bewegungen können aufgezeichnet werden unter Verwendung eines Detektors wie eines Beschleunigungsmessers oder eines anderen Detektortyps zum Anzeigen der Bewegungscharakteristiken der Plattform wie ein Geschwindigkeitsmesser oder ein Positionsdetektor durch Herunterladen der Information von dem Detektor in den Prozessorspeicher. Die aufgezeichneten Bewegungsmerkmale können danach zugänglich werden zum Wiederherstellen dieser speziellen Bewegung zu einem späteren Zeitpunkt. Signale von dem Detektor können verwendet werden als ein Maß der Qualitätskontrolle der Effizienz der Plattform. Der Detektor kann auch verwendet werden als Sicherheitsvorrichtung, wodurch der Prozessor die Bewegung der Bewegungsmodule unterbricht, wenn die Plattformbewegung die Ausgabe des Detektors veranlaßt, einen vorbestimmten Grenzwert zu überschreiten. Anstatt der Verwendung vorfestgelegter Vorgaben kann die Bewegung der Plattform auch manuell einstellbar sein durch dynamisches Variieren der Bewegungsmerkmale wie ihrer Frequenz, Amplitude und Beschleunigung bei der reziproken Bewegung unter Verwendung einer Eingabevorrichtung zur Festlegung des Bewegungstyps.
Die Plattformanordnung umfaßt optional eine Überwachungsvorrichtung zum Auslösen einer spezifischen Bewegung der Plattform beim Auftreten eines Ereignisses. In einer einfachen Ausführung könnte das Ereignis das Schreien eines Babys sein. In diesem Fall kann die Überwachung ein Mikrofon sein und der Prozessor kann eine leichte Wiegebewegung der Plattform einleiten, wenn ein vorbestimmter Geräuschpegel überschritten wird. Das Ereignis könnte auch ein gegenläufiges kardiorespiratorisches Ereignis sein wie zentrale, gemischte und obstruktive Apnoen, verlängerte Apnoe, pulswellenformvalidierte arterielle Sauerstoffsättigung, Herzgeschwindigkeitsänderungen aus einem Elektrokardiogramm, ernste Hypoxämie und/oder ernste Bradykardie. Der Prozessor antwortet auf dieses Ereignis durch schnelles Schütteln der Plattform, um das Subjekt aufzuwecken und das gegenläufige Ereignis zu beenden. Wenn das gegenläufige Ereignis beendet wird durch Schütteln, können die zusätzlichen stimulatorischen Module oder Funktionalitäten nacheinander oder parallel durch das Schütteln aktiviert werden. Die zusätzlichen stimulatorischen Module können eine starke Lichtquelle einschließen, die auf das Gesicht des Subjekts gerichtet ist, ein Stimmgeräusch, das das Subjekt zum Aufwachen ruft und/oder eine pulsartige Luftsäule, die auf die Haut gerichtet wird. Andere Typen von Stimulanzien, die direkt das Subjekt kontaktieren, können auch verwendet werden. Das bevorzugte Verfahren zum Beenden dieses Typs eines gegenläufigen Ereignisses muß hingegen Stimulanzien einsetzen, die nicht direkt das Subjekt kontaktieren, um ein potentielles Trauma zu vermeiden, das durch die Vorrichtungen, die im direkten Kontakt mit dem Körper wirken, hervorgerufen wird.
Die Überwachungsvorrichtung zur Überwachung dieser gegenläufigen Ereignisse ist vorzugsweise basiert auf Respitrace^®-Technologie, einschließlich Plethysmographie, Elektrokardiographie und Pulswellen, die durch Pulsoximetrie validiert sind.
Die sich hin- und herbewegende Plattform der Erfindung ist auch zum Oszillieren bei oder nahe bei Resonanzfrequenz des Atemsystems eines Subjekts auf der Plattform betreibbar, wie im Bereich von 3–12 Hz bei einer Amplitude von annähernd 1,5–2,5 cm, um eine unterstützte Beatmung und/oder Beatmungsquelle für das Subjekt bereitzustellen. Die Plattform wird zusätzlich betrieben zum Unterstützen von Beatmung oder Unterstützen der Beatmung bei der Frequenz normaler Atemgeschwindigkeiten und kann vibriert werden bei hohen Frequenzen (15–30 Hz) und niedrigen Amplituden (0,2–0,5 cm), um Dyspnoe bei Lungenkrankheit zu lindern und als eine Luftröhrengaseinblasung. Vorrichtung des Standes der Technik zum Induzieren umfassen kleine Vibrationsvorrichtungen, die auf oder unter dem Brustkorb des Subjekts angeordnet werden. Die Plattform der vorliegenden Erfindung umfaßt hingegen Vibration über den gesamten Brustbereich und verstärkt daher sehr die Wirkungen der Vibration.
Die Plattform der Erfindung bei Hochfrequenzoszillationen von 4–10 Hz erhöht auch 1) die Synthese in den Aveolen und Freisetzung von Tensiden in die Luftwege aus den Aveolen, verteilt 2) gleichmäßig pharmakologische Mittel in den Lungen und reinigt 3) zurückgebliebene bronchiopulmonare Sekretionen durch oszillatorische zweiphasige Gas-Flüssig-Wechselwirkung.
Die Oszillationen der sich hin- und herbewegenden Plattform bei 3–12 Hz dienen auch als Kardiopulmonar- oder Herzunterstützung für 1) kardiopulmonare Wiederbelebung, 2) Gegenpulsierung, 3) Vergrößerung des Herzschlagvolumens und 4) nicht-invasiven kardiopulmonaren Bypass.
Die oszillatorische Bewegung der Plattform kann schließlich die zuträglichen Effekte von Bewegung durch Fördern der Endothelscherbeanspruchung ersetzen, die auch als eine Quelle für endogene Stickoxidfreisetzung zur Behandlung von Einheiten dient, in welchen dieser Mediator indiziert wird. Diese Einheiten umfassen als nicht begrenzendes Beispiel septischen Schock, chronisches Herzversagen, Cerebralgefäßunfälle und Bluthochdruck in der Lunge. Die Bewegungsplattform kann auch bei der Vorbeugung des Syndroms ruheloser Beine und bei der Vorbeugung und Behandlung von Darmträgheit bei bettlägerigen Patienten helfen.
Die verschiedenen Merkmale der Neuheit, welche die Erfindung kennzeichnen, sind speziell in den anliegenden Ansprüchen hervorgehoben und bilden einen Teil der Offenbarung. Für ein besseres Verständnis der Erfindung, ihrer Handhabungsvorteile und spezifische Gegenstände, die durch ihre Erfindung erzielt werden, soll Bezug genommen werden auf die Zeichnungen und die Beschreibung, in welchen bevorzugte Ausführungen der Erfindung veranschaulicht und beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen, in denen ähnliche Referenzzeichen ähnliche Elemente über verschiedene Ansichten bezeichnen.
1 ist ein Schema einer Ausführung der Plattformanordnung der vorliegenden Erfindung,
1a bildet eine alternative Konstruktion der Plattform der Anordnung der 1 ab,
2a, 2b und 2c zeigen die Bewegungsmodule und Plattform von der Anordnung der 1,
2d bildet eine andere Ausführung der Plattform der Anordnung ab,
3a und 3b zeigen ein Subjekt auf der Plattform bei den Arbeitspositionen der Plattform, die in den 2a und 2b jeweils gezeigt ist,
4 ist ein Blockschema des Regelkreises für die Plattformanordnung der vorliegenden Erfindung,
5 ist eine schematische Abbildung einer Verbindung des Pneumotachographen und des Spannungsfließkreises, der an den Luftweg des Subjekts über ein T-Stück bei Tests der Plattformanordnung angebracht ist, und
6–15 sind Reihen von Grafiken, die die physiologischen Wellenformen für ein drittes Ferkel bei NIMCPR zeigen.
Detaillierte Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungen
Zunächst Bezug auf 1 nehmend, umfaßt eine Plattformanordnung 10 der vorliegenden Erfindung zum Oszillieren eines Subjekts in Kopf- und Fußrichtung A, d.h. parallel zu oder entlang der Ausdehnung oder Länge des Körpers des Subjekts, eine Plattform 11, die auf Bewegungsmodulen 12 angebracht ist. Ein fester Teil 122 von jedem Bewegungsmodul 12 ist fest verbunden mit einem Trägerrahmen (nicht in 1 gezeigt). Ein bewegbarer Teil 121 jedes Bewegungsmoduls 12 ist verbunden mit Plattform 11. Die Plattform 11 kann aus einem steifen Material konstruiert sein, wie Sperrholz, Metall oder Spanplatte. Die Bewegungsmodule 12 können die Form jeglicher Vorrichtung annehmen, die betätigbar ist, um kontrolliert die gewünschte Oszillationsbewegung der Plattform 11 zu bewirken und können z.B. implementiert werden durch elektrische oder pneumatische Magnetventile, Wechselstrom- oder Gleichstrommotoren mit einer linearen Welle oder Hydraulikstellgliedern. Die Bewegungsmodule 12 können alternativ doppelt wirkende stangenlose Luftzylinder umfassen, die darunter angebracht werden können, wie z.B. Origa NR50-32-2020/50 × 6-B-M (Origa Corporation, Glendale Heights, IL 60138-4818) oder ähnliche Zylinder. Die Amplituden-, Frequenz- und Wellenformmerkmale der Bewegung der stangenlosen Luftzylinder, die mit der Plattform verbunden sind, werden kontrolliert in der Offenbarung der Erfindung durch pneumatische gesteuerte Ventile, betätigt durch Eingreifen von 24V Magnetventilen, wie Mac 52A-14-BOA-DM-DDFJ-IJB-416Y (MacValves, Inc., Wixom, MI 48393-2892) oder ähnlichen Ventilen. In dieser speziellen Ausführung umfassen die Bewegungsmodule 12 sowohl stangenlose Luftzylinder als auch Pneumatikventile. Die Module 12 sind bevorzugt Gleichstrommotoren, um von deren schnellen An-/Aus-Antwortzeiten zu profitieren. Ein solcher Gleichstrommotor kann verwendet werden in dem APS 113 Electro-Seis und seinem zugehörigen Leistungsverstärker APS 124 (APS Dynamics, Inc., Carlsbad, CA 92008).
In der Seitenansicht der Plattform 11 von 1 sind nur die beiden Bewegungsmodule 12 gezeigt. In der bevorzugten Ausführung sind zwei zusätzliche Bewegungsmodule 12 symmetrisch an der Seite der Plattform 11 positioniert, die in 1 zu sehen ist (d.h. an vier Ecken der Plattform). Anstelle von vier Bewegungsmodulen 12 kann hingegen die Plattformanordnung 10 alternativ ein einziges Bewegungsmodul 12 umfassen, so lange wie die Plattform 11 ausreichend über ihre Hin- und Herbewegung gestützt ist. Die Plattform kann z.B. mit einem einzigen Bewegungsmodul 12 zur Bewegung der Plattform in Oszillationsbewegung verbunden werden und die Plattform kann zusätzlich gestützt werden durch passive Gleitträger, um die Plattform über ihre Oszillationsbewegung zu stabilisieren.
Die Ausführung, die in 1 gezeigt ist, bildet Bewegungsmodule 12 ab zur Erzeugung von linearer Oszillationsbewegung der Plattform 11 in Kopf- und Fußrichtung, abgebildet durch den Doppelpfeil A. Die Bewegungsmodule 12 können hingegen verbunden werden, um andere Bewegungstypen zu ergeben, wie entlang eines Bogens B, wie abgebildet in 1a. Ähnlich kann die Bewegung auch einem kreisförmigen, elliptischen oder anders geformten Weg folgen.
Die Merkmale der Oszillationsbewegung der Plattform 11 in Kopf- und Fußrichtung wie die Amplitude, Frequenz und Bewegungsbeschleunigung können durch einen Prozessor 20 geregelt werden, welcher Regelsignale an die Bewegungsmodule 12 abgibt, um eine spezifische Plattformbewegung zu erzeugen. Der Prozessor 20 kann ein Mikroprozessorsystem umfassen oder einen Standardwellenformgenerator, welcher sich in die verfügbaren Bewegungsmodule 12 wie Gleichstrommotoren einpaßt. Der Prozessor 20 kann optional Mittel umfassen zur Änderung der Bewegungsmerkmale und kann einen Speicher 25 umfassen, der Vorlagen für verschiedene Bewegungstypen einschließt, Mittel zum Ändern der Bewegungsmerkmale und der Speicher wird detaillierter unten beschrieben.
Ein Subjekt 30, wie ein Kind oder ein Erwachsener, kann direkt auf der Plattform 11 wie in 1 gezeigt platziert werden. Eine Matratze oder ein anderer Polstermaterialtyp (nicht in den Zeichnungen gezeigt) kann alternativ auf der Plattform 11 zwischen der oberen Oberfläche der Plattform 11 und dem Subjekt 30 angeordnet werden, so daß das Subjekt 30 in einer komfortableren Umgebung liegt. Die Plattformanordnung 10 kann optional integriert werden mit einer gewöhnlichen Wiege oder einem Bett. Das Subjekt 30 kann auf der Plattform 11 mit einer Angurtung 18 gehalten werden. In einer wechselnden Umgebung werden der Kopf, die Beine und Arme des Subjekts vom direkten Kontakt mit der Plattform 11 abgehalten und werden gestützt durch Stützen 35, die sie von der Plattform 11 wegheben. Die Stützen 35 können Schlingen oder Fußstützen umfassen, die benachbart, aber getrennt von der Plattform 11 sind, um den Kopf, Nacken, Arme und Beine des Subjekts zu stützen. Auf diese Weise wird nur der Brustkorb des Subjekts 30 durch die Wirkung der Plattform 11 direkt beeinträchtigt.
Die 2a und 2b sind detailliertere Ansichten der Plattform 11 und Bewegungsmodule 12. 2a zeigt die Maximalbewegung der Plattform 11 nach rechts bezüglich der Bewegungsmodule 12 und die 2b zeigt die Maximalbewegung der Plattform 11 nach links. Die entsprechenden 3a und 3b bilden jeweils eine Seitenansicht eines gestützten Subjekts 30 bei den maximalen Bewegungspositionen der Plattform 11 ab. Die Bewegung der Plattform erzeugt eine Paradoxialbewegung des Magens des Subjekts und der Brust, d.h. eine Richtung der Bewegung veranlaßt den Magen, sich ausreichend herauszubewegen und die Brust, sich ausreichend nach innen zu bewegen, während die Gegenbewegungsrichtung den gegenteiligen Effekt hervorruft.
In Hinsicht auf 2 nun umfaßt die Plattformanordnung 10 Seitenanbringungen 13 und Zentralanbringung 14 zum festen Verbinden der Bewegungsmodule 12 an dem Trägerrahmen 17. In 2c ist der Trägerrahmen 17 gezeigt mit einem Paar von gestuften Trägern 15, an welchen die Seitenanbringungen 13 ruhen und einem Stützpunktträger 16, an welchem die Zentralanbringung 14 schwenkbar verbunden ist. Jeder der gestufte Träger 15 umfaßt eine Vielzahl von Stufen 19, an welche die Seitenanbringungen 13 tragend verbindbar sind. Die Position der gestuften Träger 15 ist ein einstellbar, so daß die Plattform 11 selektiv im Hinblick auf den Rahmen 17 um +/–18° neigbar ist und befestigt werden kann in einer geneigten Orientierung. Das Subjekt 30 auf Plattform 11 kann seinen oder ihren Kopf oder Füße zueinander angehoben haben. 2c zeigt die Plattform 11 in ihrer zentralen im Wesentlichen horizontalen Position.
Anstelle des Kippens der gesamten Plattform 11 können Teile von Plattform 11 geneigt werden, so daß nur der Oberkörper des Subjekts oder Füße angewinkelt werden. Die Ausführung, die in 2d gezeigt ist, umfaßt eine Plattform 11' mit einem Trägerteil 111 und zwei getrennt anwinkelbare Plattformabschnitte 112, 113, von denen jeder z.B. um +18° anwinkelbar ist. 2d bildet illustrativ Plattformabschnitt 113 in vollständig geneigter Position ab. Obwohl Abschnitte 112 und 113 als nach oben schwenkbar gezeigt sind, können sie auch nach unten aus deren horizontalen Positionen geneigt werden.
Bezug nehmend auf das Blockschema in 4, ist der Prozessor 20 signalmäßig verbunden mit dem Bewegungsmodul 12, welches operativ die Plattform 11 wie oben beschrieben hin- und herbewegt oder oszilliert. Der Prozessor 20 kann optional verbunden sein mit einer Eingabevorrichtung 21 wie eine Tastatur, kontinuierlich variablen Nummernschaltern oder Knöpfen, die voreingestellt sind zum Ändern der Frequenz, Amplitude, Beschleunigung und/oder Form der Wellenform der Oszillationsbewegung. Die Eingabevorrichtung 21 kann ausgeführt werden in einer getrennten Einheit, die getrennt ist von dem Prozessor 20 oder einem integralen Teil davon. Ein optionaler Detektor 40 kann verwendet werden als Kontrollvorrichtung, um ein Feedback an den Prozessor zu geben zum Korrigieren seiner Ausgangssignale, um die gewünschte Bewegung der Plattform 11 zu erzeugen. Der Detektor 40 und Prozessor 20 können auch eingesetzt werden als Sicherheitsvorrichtung, in welcher der Regler die Bewegung der Plattform stoppt, wenn der Detektor detektiert, daß eine Charakteristik der Bewegung einen vorbestimmten Grenzwert überschritten hat. Detektor 40 kann als Beschleunigungsmesser, Geschwindigkeitsmesser, Positionsdetektor oder jeden anderen Vorrichtungstyp implementiert werden, der die speziellen Merkmale der Bewegung von Plattform 11 detektiert. Obwohl der Detektor als die Bewegung der Plattform 11 überwachend gezeigt ist, kann er auch verbunden werden zur Überwachung der Bewegung des Subjekts 30.
In einer anderen Ausführung umfaßt der Prozessor 20 oder ist verbunden mit einem zugeordneten Speicher 25, der eines oder mehrere Muster zum Erzeugen verschiedener Bewegungstypen abspeichert. In dieser Ausführung wählt der Anwender eines der abgespeicherten Muster unter Verwendung der Eingabevorrichtung 21 aus und kann weiterhin die Merkmale des Musters unter Verwendung der Eingabevorrichtung 21 einstellen, um die Frequenz, Amplitude und/oder Beschleunigung der Plattform 11 zu ändern. Die Speichervorrichtung 25 kann ein ROM- oder ein Lese-/Schreibspeicher sein, in welchem der Anwender/die Anwenderin seine oder ihre eigenen Bewegungsmuster abspeichert.
Eine der Bewegungen, zu welchen die Plattformanordnung 10 in der Lage ist, ist eine Hin- und Herbewegung in Kopf- und Fußrichtung des Subjekts 30 bei annähernd 0,3–1,5 Hz, um Schlaf einzuleiten. Eine andere Bewegung ist eine gemischte Frequenzbewegung von 0,3–1,5 Hz. Diese Mischfrequenzbewegung wird bevorzugt durchgeführt, während ein Subjekt auf der Plattformanordnung schläft, um das Auftreten von Apnoen zu minimieren.
Gezeigt in 4 ist auch ein physiologischer Monitor 50 zum Überwachen von physiologischen Merkmalen des Subjekts 30. Der physiologische Monitor 50 und Prozessor 20 können selektiert werden, um kardiorespiratorische Ereignisse umzukehren, wie zentrale, gemischte und obstruktive Apnoen, verlängerte Apnoe, pulswellenformvalidierte Arteriensauerstoffsättigung, Herzgeschwindigkeitsänderungen aus einem Elektrokardiogramm, ernste Hypoxämie und/oder ernste Bradykardia. Der Prozessor 20 ist programmiert, um auf die Detektion eines gegenläufigen Ereignisses durch schnelles Schütteln der Plattform 11 in einer nicht gleichförmigen Bewegung aus 2–4 Hz zu antworten, um das Subjekt 30 zu wecken und das gegenläufige Ereignis zu beenden.
Wenn das gegenläufige Ereignis nicht durch die Schüttelbewegung beendet wird, können zusätzliche Stimuliermodule 60 der Reihe nach oder parallel mit dem schnellen Schütteln der Plattform 11 aktiviert werden, abhängig von der Schwere des gegenläufigen Ereignisses. Zusätzliche Stimuliermodule 60 können visuelle Stimulierung umfassen wie eine starke Lichtquelle, die auf das Gesicht des Subjekts gerichtet ist, Hörstimulierung wie ein Stimmgeräusch, das das Subjekt zum Aufwachen ruft und eine körperliche Stimulierung wie eine pulsartige Luftsäule, die auf die Haut gerichtet wird. Andere Typen von Stimulierungen, die das Subjekt direkt kontaktieren, können auch verwendet werden. Hingegen ist das bevorzugte Verfahren zum Beenden gegenläufiger Ereignisse, Stimulierungen einzusetzen, die nicht direkt das Subjekt kontaktieren, aufgrund potentiellen Traumas, welches durch direkten Kontakt mit dem Körper verursacht werden kann.
Die Überwachungsvorrichtung 50 basiert vorzugsweise auf Respitrace^®-Technologie und umfaßt, aber ist nicht begrenzt auf, Plethysmographie, Elektrokardiographie und Pulswellen, die durch Pulsoximetrie validiert sind. Anstelle von Respitrace^®-Technologie kann der Monitor 50 die Form von jeglichem Vorrichtungstyp zum Überwachen von physiologischen Signalen annehmen, die anzeigend sind für die physiologischen Vorgänge des Subjekts 30 wie Quecksilber in silastatischen Belastungsanzeigen und induktive Signalwandlerkreise.
Wenn das Subjekt ein Kind ist, kann die Überwachungsvorrichtung 50 auch ein schreiendes Kind detektieren, wobei der Prozessor 20 automatisch antwortet durch Auslösen einer Wiegebewegung der Plattform 11, um das Baby bei niedrigen sinusartigen Frequenzen von etwa 0,3–1,5 Hz zu beruhigen.
Da die Bewegung, die dem Brustkorb des Subjekts verliehen wird, durch Hin- und Herbewegen der Plattform 11 als Abweichungen bei verschiedenen physiologischen Wellenformen erscheinen wird, z.B. Atmung, Elektrokardiogramm, Elektroenzephalogramm, Elektromyogramm, Blutdruck, Zentralvenendruck, Thorako-Kardiograph usw., ist es notwendig, diese Abweichungen von den detektierten Wellenformen zu filtern, um die Untersuchung der primären physiologischen Wellenformen zu erlauben, die überwacht wird, wenn dies für den Betreiber von Interesse ist. Filtern kann durch adaptive Rauschauslöschung vollbracht werden. Ein Auslöschsignal wird abgeleitet von dem Detektor 40, der wenigstens eines aus Linearbewegung, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Bewegung der Plattform 11 mißt. Ein adaptiver Algorhythmus im Prozessor 20 erzeugt dann ein Referenzrauschsignal, das eine Abschätzung des Rauschens in dem primären Signal umfaßt, das empfangen wird am Eingang des adaptiven Filters und substrahiert das Referenzrauschsignal von dem Signal, das vom Subjekt kommt, um eine genaue Abschätzung des physiologischen Signals zu ergeben.
Die Bewegung von Plattform 11 kann auch ausgelöst werden vom Herzschlag des Subjekts 30, um Bewegungen in den gewünschten Teilen des Herzzyklus zu ergeben oder der Atmung des Subjekts 30, um Bewegungen in den gewünschten Bereichen des Atemzyklus zu ergeben. Wenn Plattform 11 ausgelöst wird unter Verwendung des Herzschlages als Primärsignal, kann Monitor 50 ein Elektrokardiogramm oder eine Blutdrucküberwachung umfassen. Als Atemsystemsauslöser kann Monitor 50 ein externes Einzel- oder Dualband Respitrace^®-System umfassen, das positioniert ist über dem Brustkorb oder einem Pneumatograph-Luftströmungssensor, angeordnet beim Luftweg und angebracht an einem Ende des Luftzufuhr- oder Sauerstoffströmungssystems. Feedbackschleifen von dem ersten physiologischen primären Signal an Prozessor 20 implementieren solche Auslöserregelungen.
Die Plattform 11 ist betreibbar zum Vibrieren bei oder nahe Resonanzfrequenz des Atemsystems des Subjekts 30 wie in dem Bereich von etwa 3–12 Hz, um assistierte Beatmung zu ergeben und/oder als eine alleinige Unterstützung der Beatmung. Die Bestätigung, daß die Plattformanordnung 10 eine alleinige Beatmungsunterstützung ergeben kann, basiert auf Experimenten, die in anästhesierten Ferkeln ausgeführt wurden, deren Atemmuskeln gelähmt wurden mit intravenösem Pancuronium.
Für die Experimente mit anästhesierten Ferkeln wurde eine Plattform 11 an das Bewegungsmodul 12 geheftet, umfassend einen Gleichstrommotor mit Linearbewegung, um das Subjekt 30 hin und her zu bewegen, und zwar in einer horizontalen Kopf-Fuß-Richtung, um Beatmung ohne Verbindung zu den Atemwegen zu erzielen, was als nicht-invasive Beatmungsbewegung bezeichnet wird (NIMV) von Nims aus Miami Beach, Florida. Mit signifikanter Amplitude der Plattformbewegung (d.h. 1,5–2,5 cm) und Frequenzen von 3–12 Hz, bewegt sich der Magen des Subjekts 30 nach außen und der Brustkorb bewegt sich nach innen während einer Taktphase und umgekehrt in entgegengesetzter Richtung des Taktes (siehe 3a & 3b). Die Experimente verwendeten anästhesierte, gelähmte, normale Ferkel, die 3–5 Tage alt waren und 1,5–2 kg wogen.
Eine Tracheotomie wurde ausgeführt zum Messen des Volumens und Bereitstellen von PEEP von 5 cm H₂O. Die Kontrolle für Wechsel beim PaO₂, was auftreten kann als Folge von NIMV, wurde eine Strömungsabweichung von 100% FiO₂ beibehalten. Basislinienwerte von Arterienblutgasen wurden erhalten unter Verwendung von konventionellen mechanischen Beatmungen bei einer Frequenz von zehn Atemzügen pro Minute und dem mittleren Luftwegdruck von 4,3 cm H₂O. Nach Lähmung mit Pancuroniumbromid wurden die Ferkel gestartet auf NIMV bei Frequenzen von 4 bis 10 Hz. Die Frequenz von Hin- und Herbewegung blieb konstant über die folgenden 2 Stunden. Die folgende Tabelle zeigt die Messungen, die gemacht wurden bei den Experimenten (*p < 0,05 Bl vs. Zeit), welche den Mittelwert X und die Standardabweichung (SD) für jede Messung zeigt.

* pH=Arterienblut pH, Pa CO₂=Arterien pH, PaCO₂=Arterienkohlendioxyddruck, PaO₂=Arteriensauerstoffdruck

Eine Spitze durch den Luftwegdruck, gemessen am proximalen Ende der Tracheotomie, reicht von 1,5–3,6 cm H₂O beim NIMV. Die stabilen Normalwerte von Arterienblutgasen, gezeigt bei NIMV, zeigen an, daß das Verfahren Beatmung ohne das Risiko eines Barotraumas vom positiven Druck aufrechterhält, der auf den Luftweg angewandt wird.
Das Volumen pro Atemzug, hervorgerufen durch jeden Takt der Plattform 11, wurde bestimmt durch Integrieren der Luftstromwellenform des Pneumatographen, erhalten bei dem Spannungsströmungskreis 100, der an dem Luftweg durch ein T-Stück 101 wie in 5 gezeigt angebracht ist. In der bevorzugten Ausführung wird kontinuierlicher positiver Luftwegedruck (CPAP) bereitgestellt durch den Spannungsströmungskreis 100 in Verbindung mit NIMV, um Alveolenöffnungen zu stabilisieren und Kohlendioxydentfernung in die Atmosphäre aus der Luftöffnung zu fördern.
In Ferkeln wurde gefunden, daß das Atemvolumen (Luftvolumen pro Atemzug) am Luftweg annähernd 75 bis 50% des vorgenannten Atemvolumens für Ferkel pro Gewicht mit den niedrigeren Werten bei den höheren Bewegungsfrequenzen (10 Hz) und den höheren Werten bei den niedrigeren Bewegungsfrequenzen (3 Hz) war. Die Amplitude der Plattformbewegung war größer mit niedrigen Frequenzen als mit hohen Frequenzen.
Die durch NIMV erzeugten Atemvolumina unter Verwendung der sich hin- und herbewegenden Plattform 11 sind geringer als die spontanen Atemvolumen bei höheren Atemfrequenzen als das Subjekt normalerweise atmet. Diese Atemvolumina, erzeugt durch die sich hin- und herbewegende Plattform 11, ermöglichten hingegen adäquate Ventilierung, wie bestätigt durch die Messung von Normalwerten von Arterienblutgasen, d.h. PaCO₂ und PaO₂. Der erforderliche Druck, um die Lungen aufzublasen, unter Verwendung der sich hin- und herbewegenden Plattform 11 ist kleiner für mechanische Beatmungen mit positivem Druck oder Hochfrequenzoszillationen mit positivem Druck. Die Verminderung bei der geforderten Druckerwartung mit der sich hin- und herbewegenden Plattform 11 minimiert Lungenschädigung, die als Folge von Aufblasen mit positivem Druck mit mechanischen Beatmungen auftreten kann, einem Phänomen, das als "Barotrauma" und "Volutrauma" bezeichnet wird. Das Experiment mit anästhesiertem Ferkel zeigt daher an, daß die sich hin- und herbewegende Plattform 11 eine effiziente Beatmungsunterstützungsvorrichtung ist.
Ein weiteres Experiment wurde ausgeführt, um die Effizienz von NIMV in Gegenwart von abnormalen, versteiften Lungen zu testen. Dieses wurde nachgewiesen durch befriedigende Beatmungsunterstützung bei drei anästhesierten, gelähmten Ferkeln, welchen eine Suspension von 20% menschlichem Meconium in die Luftröhren eingetropft wurde. Das Modell für dieses Experiment mit Ferkeln, denen Meconium eingetropft wurde, hat seine Basis im Meconiumatmungssyndrom (MAS), welches eine gewöhnliche Ursache von Atmungsmangel unter Neugeborenen Kindern ist. Annähernd 5% von mehr als 500.000 von Meconium befallenen Babys, die in den Vereinigten Staaten jedes Jahr geboren werden, entwickeln MAS. Ein Drittel dieser Kinder entwickelt Atemversagen, das mechanische Beatmung erfordert. Neugeborene mit MAS, die mechanische Beatmung benötigen, haben Sterblichkeitsraten von bis zu 60% und der Tod ist oft durch anhaltende pulmonare Überbeanspruchung des Neugeborenen bedingt, die gewöhnlich mit MAS verbunden ist. Meconium wird vermutet als Inaktivierer von endogenem Tensid, jenem Tenside, das die pulmonaren Alveolen auskleidet.
In dem Meconiuminstillierexperiment zeigen die drei Ferkel, die intratracheale Einträufelung von Meconium empfangen hatten, die erwarteten physiologischen Reaktionen wie in der medizinischen Literatur vermerkt, wenn dieses Medikament anästhesierten Tieren verabreicht wird. Es gab eine unmittelbare Verminderung bei der Atmungsbereitschaft (Volumenänderung geteilt durch Druckänderung), was verstärkte Steife der Lungen bedeutet. Auch tiefgreifende Hypoxämie trat auf. Die Herzleistung, widergespiegelt durch Sauerstoffgehaltdifferenzen von arteriellem minus gemischtem venösen Sauerstoff, verminderte sich. Die sich hin- und herbewegende Plattform 11 unter Verwendung von NIMV brachte PaO₂ fast wieder auf normale Gehalte zurück in einem Tier bei 30 Minuten nach Meconiuminstillieren und bei 2 Stunden für die anderen beiden trotz des Versagens, kardiatischen Ausstoß zu vergrößern. Dieses Phänomen kann eine Regenerierung von Tensid und/oder Verminderung von pulmonarer Arterienüberspannung vermindern, hervorgerufen durch Meconium durch hochfrequente NIMV. Die Verminderung bei der pulmonaren Arterialüberspannung resultierte aus vergrößerter Scherbeanspruchung am Endothel aufgrund von NIMV-induziertem Pulsschlag in Blutgefäßen, was zu verstärkter Stickstoffoxidfreisetzung führt. Dies verbessert die Ventilation-zu-Perfusion-Verhältnisse in der Lunge mit konsequent verbesserter arterieller Oxigenierung. Hinsichtlich der Tensiddefizienz ist es mit verschiedenen Typen von hochfrequenten Positivdruckventilatoren gefunden worden, daß es signifikant weniger schwere histologische Veränderungen als mit konventionellen mechanischen Beatmungen gab. Die verminderte Schwere von Arteriosklerose (Lungengewebekollaps), welche verbunden sein könnte mit Tensidinaktivierung, war am durchschlagendsten, wenn sie verglichen wurde mit Tieren, die auf konventionelle mechanische Ventilatoren gesetzt wurden. Es kann sein, daß hochfrequente Positivdruckventilatoren innere Vibrationen erzeugten, ähnlich zur Brust-Physiotherapie, die die obstruktive Natur von Meconium lindern. Es gab auch ein großes Volumen von normal erscheinendem Lungengewebe in Tieren, die Meconium empfangen haben, trotz Absaugung des Luftröhren-Bronchialbaumes, um es zu entfernen. Die Zeitdauer der Wiederherstellung von arteriellem Sauerstoff mit der sich hin- und herbewegenden Plattform unter Verwendung von NIMV war schließlich zeitlich viel früher als der Zeitplan nach Berichten aus der Literatur unter Verwendung von hochfrequenten Positivdruckventilatoren.
Bei dem Modell mit anästhesiertem Ferkel und bei normalen Erwachsenen ist nicht invasive Überwachung mit einem kommerziellen atmungsinduzierenden Plethysmographiesystem (Respitrace^®, Nims, Miami Beach, FL) unter Verwendung von Messfühlern am Brustkorb und Unterleib, um Frequenz- und Volumenoszillationen zu erhalten, unbefriedigend aus zwei Gründen. Der erste ist die geringe Probenahmerate (50 Punkte pro Sekunde), die es nicht erlaubt, eine geeignete Auflösung von Atemsignalen so hoch wie 10 Hz oder höher zu erhalten. Dieses Problem wird überwunden mit atmungseinleitenden Phlethysmographprobenahmen bei Geschwindigkeiten von 200 Punkten/Sek. Das zweite Problem ist die Natur der Körperoszillation, die erzeugt wird durch die sich hin- und herbewegende Plattform 11.
Paradoxialbewegungen des Brustkorbes und der Unterleibspartien des Atemsystems treten auf, wenn die Plattform 11 sich hin- und herbewegt, was viele Bewegungsfreiheitsgrade des Atemsystems verursacht. Dieses Atmungsmuster macht das Kalibrieren des Respritrace^® atmungseinleitenden Plethysmographen ungültig beim natürlichen Atmen oder bei konventioneller mechanischer Beatmung bei normaler Geschwindigkeit und erfordert, daß die Kalibrierung bei hochfrequenter NIMV ausgeführt wird. Mit der ateminduzierenden Plethysmographprobenahme von 200 Punkten/Sek. verbunden mit einem einzelnen Meßfühler der den gesamten Rumpf bedeckt, wird dieses Problem auch umgangen. Anstelle eines atemeinleitenden Plethysmographen kann Monitor 50 andere Technologien umfassen, welche Meßfühler verwenden, die hergestellt werden können, um den gesamten Rumpf zu bedecken wie Quecksilber in silastatischen Druckmeßgeräten und umlaufende Induktionsmeßfühler.
Zusätzlich zur hochfrequenten NIMV kann Plattform 11 auch verwendet werden zur Atmungsunterstützung bei Frequenzen nahe von normalen Atemgeschwindigkeiten, welche bei Erwachsenen 12–22 Atemzüge pro Minute und bei Neugeborenen 30–60 Atemzüge pro Minute sind. Bei dieser Anwendung kann die sich hin- und herbewegende Plattform 11 verwendet werden als einzige Beatmungsunterstützung oder als Beatmungsunterstützung für spontane Atemzüge bei Subjekten, die mit unpassender Beatmung atmen. In einer Ausführung zur Beatmungsunterstützung wird die Bewegung von Plattform 11 ausgelöst, wenn eine Anregungsschwelle überschritten wird, gemessen von Monitor 50 aus einer Atmungswellenform oder ihrer Ableitung, die von dem atmungsinduzierenden Plethysmographen oder einem Pneumatographen kommt, der am Luftweg angeordnet ist. Die Vergrößerung kann auch eingestellt werden, um eine Einsatzzeit von Apnoe auszulösen bei einer festgelegten Geschwindigkeit oder einer ausgewählten Fraktion von spontanen Atemzügen wie z.B. jedem zweiten Atemzug, jedem fünften Atemzug oder anderen Intervallen oder Zeiträumen.
Plattform 11 kann auch bei höheren Frequenzen bei einem vibratorischen NIMV-Modus verwendet werden. Bei dieser weiteren Betätigungsform wird die sich hin- und herbewegende Plattform 11 Zyklen bei etwa 15–40 Hz mit Takten kleiner Amplitude, etwa 2–4 mm, Länge oder mehr verwendet zur Brustwandvibration.
Brustwandvibration hat zwei Hauptanwendungen: 1) Verwendung zusammen mit Luftröhrengaseinblasung (über einen Katheter, der in der Luftröhre platziert wird, um Sauerstoff oder ein Sauerstoffgemisch abzugeben) und 2) Dispnoe zu lindern (die unangenehme Bewußtheit eines Subjekts von Kurzatmigkeit) bei Lungenkrankheit. Die vibratorischen Atemvolumina sind im Bereich von 0,1–0,2 ml pro kg Körpergewicht. Der hochfrequente NIMV-Modus (4–10 Hz) der sich hin- und herbewegenden Plattform 11, der oben beschrieben ist, ergibt zum Vergleich Atemvolumina von Ferkeln in der Größenordnung von 3–5 ml pro kg Körpergewicht. Bei dem vibratorischen NIMV-Modus ergibt die sich hin- und herbewegende Plattform 11 die kleinen Atemvolumina wie bekannt aus der vibratorischen Platte oder Scheibe in jeder Körperpositur. Die sich hin- und herbewegende Plattform 11 hat eine maximale Vibrationsfrequenz von etwa 40 Hz, aber verteilt das Vibrationsgefühl über den gesamten Rücken, ein potentieller Vorteil gegenüber bekannten Physiotherapievibrationsscheiben, welche nur 25 mm Durchmesser haben.
Bei der ersten genannten Verwendung des vibratorischen NIMV-Modus helfen die Vibrationen bei der Diffusion von Gasen in den Lungen. Bei der zweiten Anwendung vermindert die Vibration der Brustwandatmungsmuskeln beim Einatmen (In-Phase) die Atemlosigkeit, die verbunden ist mit Hypercapnia und resistiver Belastung bie normalen Subjekten und Patienten mit chronischer obstruktiver Lungenkrankheit. Vibration vermindert Atemlosigkeit, da sie verstärkte neuronale vom Atemsystem aufsteigende Information erzeugt. Anwendungen des Vibrationsgefühls über den gesamten Körper mit Plattform 11 wird die aufsteigende Information in großem Maße beeinträchtigen. Die Vibration bei Einatmen kann ausgelöst werden von einem Monitor 50 wie dem Respitrace^® Plethysmographen oder pneumotographischen Atemwellenformen.
Die Plattform 11 kann auch an einen Standort so angepaßt werden, daß Bewegung ausgeübt werden kann, während vibratorisches NIMV angewandt wird. Diese Anordnung erlaubt es Patienten mit chronischen Lungenkrankheiten wie chronischer obstruktiver Lungenkrankheit und Lungenfibrose, ihre physische Fitneß aufrechtzuerhalten.
NIMV, induziert durch Hin- und Herbewegen von Plattform 11, erzeugt auch nicht-ventilatorische Wirkungen auf die Lunge. Diese Wirkungen umfassen 1) eine erhöhte Synthese in den Alveolen und Freisetzung von Tensid an die Luftwege aus den Alveolen, 2) eine gleichmäßige Verteilung von pharmakologischen Mitteln in der Lunge und 3) eine Reinigung zurückerhaltener bronchiopulmonarer Sekretionen mittels oszillatorischer zweiphasiger Gas-Flüssig-Wechselwirkung.
Das Tensid Phosphatidylcholin ist ein Tensid, das synthetisiert und sekretiert wird durch alveolare Typ-II-Zellen und bildet eine wichtige Komponente des Alveolar- Auskleidungsfluids. Die klassische Rolle ist es, die Oberflächenspannung der Alveolarlufträume zu vermindern zu einem Grad, daß die Öffnung der Alveolareinheiten sich stabilisiert an Stellen, an denen Gasaustausch stattfindet. Die Alveolen würden ohne Tensid kollabieren, was zu einem Atelektase genannten Zustand führt. Bei frühgeborenen Kindern mit Mangel an Tensid tritt aufgrund von unzureichender Synthese Tensidmangel auf. Dies führt zum kindlichen Atemstreßsyndrom, einem Zustand, der gekennzeichnet ist durch massive pulmonare Atelektase, Hyalinmembranen in den Alveolen und entzündliche Veränderungen. Merkliche Hypoxämie tritt auf und solche Patienten benötigen mechanische Beatmungsunterstützung. Die Behandlung besteht in parentaler, maternaler Verabreichung von Dexamethason, wenn die Wehen in der 26–32 Schwangerschaftswochen beginnen, um endogene Tensidsynthese im Fötus zu verstärken. Bei der Geburt wird exogenes Tensid eingeträufelt in die Lungen eines Kindes mit diesem Zustand. Diese Therapie vermindert, aber eliminiert nicht vollständig Kindessterblichkeit. Solche Patienten werden oft mechanische Beatmung benötigen und entwickeln schädigende oder tödliche Hirnblutungen bei mechanischer Ventilatortherapie. Meconium-Ansaugungs-Syndrom, ein Zustand bei Neugeborenen, der Tensid inaktiviert, kann zu Atemstörung, Hypoxämie und Tod führen.
Tensid wird nicht nur den Alveolen, sondern auch in Bronchiolen und kleinen Luftwegen gefunden. Zusätzlich zu dieser Rolle als Oberflächenspannungsverminderer in Alveolen hat Tensid andere Eigenschaften. Jeder Zustand bei Babys oder Erwachsenen, der gekennzeichnet ist durch Schleimhautanomalie, mucociliare Tranportdefizienz, Atemwegsverstopfung oder bronchioalveolaren Kollaps, könnte von Tensidtherapie profitieren, Beispiele von diesen Zuständen umfassen unter anderem Bronchialasthma, Lungenemphysem, zystische Fibrose und chronische Bronchitis. Tensid hat ferner entzündungshemmende und bakterizide Eigenschaften, die Vorteile bei verschiedenen Lungenkrankheiten bieten.
Beatmung verstärkt die Bewegung von Tensid in die Luftwege und Hyperpnoe (exzessive Beatmung) und verstärkt die Aktivität von Cholinphosphat-Cytidyltransferase, dem geschwindigkeitsbestimmenden Enzym bei der Tensidsynthese. Hochfrequente NIMV (4–12 Hz) induziert mit der sich hin- und herbewegenden Plattform 11 hat das Vermögen, Tensidsynthese zu fördern und deren Freisetzung von den Alveolen in die Luftwege. Sie kann dafür angewandt werden auf die Behandlung von Lungenkrankheiten, markiert durch Tensidanomalien, die oben genannt sind.
Die gleichmäßige Verteilung von pharmakologischen Mitteln in den Lungen wird auch gefördert mit hochfrequenter NIMV induziert mit der erfinderischen sich hin- und herbewegenden Plattform 11. Dieses Phänomen ist analog zur Suspension von festen Partikeln in einem Flüssigvehikel durch Schütteln des Behälters. Dieses Verfahren könnte verwendet werden zusammen mit Medikationen, die an die Lungen als Aerosole abgegeben werden, oder andere Instillationen, wie Flüssigkeiten, Emulsionen oder Suspensionen. Solche Medikationen können unter anderem Corticosteroide, Antibiotika, Bronchiodilatoren, Enzyme, Antitrypsin, Heparin, Tenside und Hormone umfassen.
Schließlich wird jede Reinigung von bronchiopulmonaren Sekretionen im Atemsystem vollständig unter Verwendung von einer hochfrequenten Hin- und Herbewegung der Plattform 11 durch eine oszillatorische zweiphasige Gas-Flüssig-Wechselwirkung in den Lungen. Dies ist analog zur Brustphysiotherapie in Patienten mit zystischer Fibrose, chronischer Bronchitis und Pneumonie, in welcher der Husten verwendet wird, um Sekretionen aus den Luftwegen auszuhusten. Durch Verlängern der Einatemphase und Verkürzen der Ausatemphase von Oszillationen werden genügend hohe Fließgeschwindigkeiten entwickelt beim Ausatmen, um Bedingungen zum Transport von Sekretionen durch zweiphasige Gas-Flüssig-Wechselwirkung zu erzeugen.
Zusätzlich zu ventilatorischen Wirkungen dient die sich hin- und herbewegende Plattform 11 als Vorrichtung zur kardiopulmonaren oder kardiatischen Unterstützung, wenn sie bei hohen Atemfrequenzen oder normalen Gefäßfrequenzen (3–12 Hz) betätigt wird. Die Typen von kardiopulmonarer oder kardiatischer Unterstützung umfassen 1) kardiopulmonare Wiederbelebung, 2) Gegenpulsierung, 3) Vergrößerung des Gefäßschlagvolumens und 4) nicht-invasiver kardiopulmonarer Bypass. Dieser Arbeitsmodus wird nicht-invasive kardiopulmonare Bewegung (NIM) oder Herzunterstützung genannt.
Bezüglich der kardiopulmonaren Wiederbelebung deformiert die sich hin- und herbewegende Plattform 11 im NIMV-Modus mit hoher Frequenz bei einem Herzstillstand von Subjekt 30 die Brustwand des Subjekts und komprimiert und dekomprimiert dadurch aktiv das Herz. Bei einem Takt der sich hin- und herbewegenden Plattform 11 in einer Richtung bewegt sich die Brustwand paradoxial nach außen zum Unterleib; während eines Schlags in Gegenrichtung bewegt sich die Brust paradoxial nach innen zum Unterleib.
Bei den oben diskutierten Experimenten unterstützte NIMV die Beatmung in anästhesierten, gelähmten Ferkeln für wenigstens zwei Stunden. Die bei diesen Experimenten verwendete Plattform 11 wurde auch verwendet, um kardiopulmonare Wiederbelebung (NIMCPR) zu erzielen. Nachfolgend werden die Ergebnisse der NIMCR Experimente beschrieben.
Bei diesen Experimenten wurde CPR in zwei tracheotomierten, anästhesierten und gelähmten Ferkeln am Ende eines Experimentprotokolls unter Verwendung von NIMCPR ausgeführt. Zwei Ferkel von 1,8 und 2 kg Gewicht wurden platziert auf einem kräftigen Strom von 100% FiO₂ und PEEP + 5cmH₂O. Die Tiere empfingen eine lethale Dosis von KCl, und EKG- und Blutdruckmessungen (BP) bestätigten Herzstillstand. Die Tiere blieben bei 5 und 10 Hz jeweils im NIMCPR. NIMCPR wurde für 30 Minuten fortgesetzt. Während dieser Zeit wurden der Blutdruckunterschied und der mittlere Blutdruck erhalten (siehe Tabelle hierunter). Basislinienmessungen (BL) bei konventioneller mechanischer Beatmung (PIP = 14, PEEP + 2) wurden vor NIMCPR getätigt.
Ein drittes Tier beim NIMV hatte elektromechanische Dissoziation 10 Minuten nach Intratrachealverabreichung von Meconiumlösung. Während NIMV unter Verwendung von Plattform 11 fortgesetzt wurde, hielt die elektromechanische Dissoziation für 18 Minuten an. (Siehe 6 bis 20 für Aufzeichnungen der Atemvolumenwellenform von Respitrace^® (Vt), Rib Cage waveform von Respitrace^® (RC), Abdominalwellenform von Respitrace^® (AB), Elektrokardiogramm (ECG), und Blutdruckwellenform (BPr) für das dritte Tier). 6 und 7 zeigen ein Verlangsamen des Herzschlages (ECG) und einen Abfall beim Blutdruck (BPr) nach Meconiumeintröpfelung. 8 und 9 zeigen, daß NIMS schnelle Oszillationen bei den Atmungsplethysmographwellenformen (Vt, RC und AB) erzeugt, die nicht auf das Volumen kalibriert sind aufgrund der vielen Freiheitsgrade einer Bewegung der Atmung, die mit NIMV erwartet wird. Bewegungsartifakte sind auch in der ECG-Wellenform anwesend. Der Herzschlag in 8 ist 10 Schläge/min, während er kleiner als 0,1 Schläge/min in 9 ist. 10 fährt fort, tiefe Hypospannung und elektrochemische Dissoziation zu zeigen. 11 zeigt einen höheren mittleren Blutdruck mit NIMV als ohne ihn. Pulsschläge auf der Blutdruckwellenform liegen auch vor. 12 und 13 zeigen die Wiederherstellungswirkung eines effektiven mechanischen Herzschlages und von Blutdruck nach intravenöser Verabreichung von Epinephrin. Die günstige Wirkung, die ausgeübt wird von Ephinephrin zeigt an, daß Blut zirkuliert haben mußte von den Venen zu den arteriellen Seiten der Zirkulation, was die Gegenwart einer effizienten voranschreitenden Zirkulierung mit NIMV zeigt. 13 zeigt, daß der mittlere Blutdruck von 9 auf 249 mmHg für 3 Minuten anstieg, gefolgt von einer graduellen Verminderung von 160 mmHg für 20 Minuten. 14 zeigt an, daß NIMCPR einen Phasenversatz zwischen der Brust (RC) und dem Unterleib (AB) von annähernd 180° erzeugt. 15 zeigt schließlich die Wiederherstellung des Elektrokardiogramms auf den normalen Sinusrhythmus mit einer Herzgeschwindigkeit von annähernd 200 Schlägen/Minute. Diese Experimente zeigen NIMCPR an als vielversprechendes Verfahren zum Erzielen von nicht-invasiver kardiopulmonarer Wiederbelebung.
Dieses neue Verfahren für CPR ist effizient, da die Herzventile geöffnet werden beim kardiatischen Arrest und Blut durch das Herz in einer Vorwärtsrichtung aufgrund des Schließens von venösen Ventilen an den oberen thoriatischen Einlässen fließt. Der gemessene mittlere Blutdruck der Ferkel war niedrig beim NIMCPR, aber nicht außerverhältnismäßig bei einem Erwachsenen unter Berücksichtigung des neugeborenen Zustands der Ferkel. Der mittlere Blutdruck in Erwachsenen ist etwa 100 mm Hg und ist 22–28 mm Hg bei geschlossener Brustkompression. Der normale mittlere Blutdruck des Ferkels war etwa 60 mm Hg und reichte bei CPR von 9 bis 18 mm Hg.
Die sich hin- und herbewegende Plattform 11 kann als alleinstehendes System arbeiten oder der Prozessor 20 kann ausgelöst werden von einem Monitor 50 wie einem Elektrokardiogramm oder anderem Pulsmonitor, um den Betrieb zu starten, sollte kardiatischer Arrest oder Ventrikularfibrilation stattfinden.
Externe verstärkte Gegenpulsierung ist ein anderer Typ von gefäßbezogenem medizinischen Verfahren, welche unter Verwendung der sich hin- und herbewegenden Plattform 11 vollzogen werden kann. Ähnliche Wirkungen zu jenen mit konventioneller Gegenpulsierung beobachteten, werden mit der sich hin- und herbewegenden Plattform erhalten. Der Monitor 50 umfaßt hier ein Elektrokardiogramm, das Auslöser verwendet wird, wobei sich die Plattform 11 in einer Richtung bewegt, so daß die Brust sich nach außen bewegt, um verstärkten Blutstrom bei Diastole und in der Gegenrichtung bei Systole zu bewirken, um systolische Entlastung hervorzurufen. Dieses Verfahren einer Pulsabgabe wird als nicht-invasiver Bewegungspuls (NIMP) bezeichnet.
Die Wirkungen eines anderen Verfahrens, Hochfrequenz-Jet-Ventilation, können auch erhalten werden mit der sich hin- und herbewegenden Plattform 11, die ausgelöst wird durch das Elektrokardiogramm, um das Herzschlagvolumen unter Verwendung von NIMP zu vergrößern.
Basierend auf erfolgreicher Anwendung von NIMCPR und CPR kann die sich hin- und herbewegende Plattform 11 auch verwendet werden als Mittel für nicht-invasiven kardiopulmonaren Bypass, um auf einem nicht schlagenden Herz zu arbeiten in Verbindung mit minimalinvasiver Gefäßchirurgie. Da die Bewegung der Plattform 11 auf eine reguläre periodische Bewegung gesetzt werden kann, wird Roboterregelung von Operationsinstrumenten, die synchronisiert ist mit der Plattformbewegung, ein ruhendes Herz durch die Prinzipien von virtueller Realität ermöglichen. Das heißt, das Herz und die Operationsinstrumente würden sich zueinander nicht bewegen.
Die Betätigung der sich hin- und herbewegenden Plattform 11 ruft auch Endothelialstreß hervor, was zuträgliche Mediatoren bei dem Gefäßsystem freisetzt. Die Freisetzung dieser zuträglichen Mediatoren tritt normalerweise bei körperlicher Bewegung auf. Die NIMV unter Verwendung der sich hin- und herbewegenden Plattform 11 kann daher die zuträglichen Effekte von Bewegung für jene ersetzen, die keinen Bewegung treiben können aufgrund von körperlichen Beschränkungen und Atemschwierigkeiten. Prostaglandine, welche freigesetzt werden als Wirkung von verstärktem Endotherialstreß, spielen eine Rolle bei der männlichen Erektionsfunktion; daher kann die Verwendung der Plattform 11 auf diese Weise auch bei Impotenz helfen.
Durch Durchlaufen verschiedener Frequenzen der Plattform 11 in Patienten, die auf dem System schlafen, ist Linderung des Syndroms ruheloser Beine und Schmerzen der Beine und des Syndrom des Bewegens der Zehen möglich aufgrund der Bewegungen der Plattform, die Gliederaktivität stimulieren, was eine bekannte Linderung dieser Symptome ist.
Gemäß einer NIH-Publikation, geliefert vom National Digestive Diseases Information Clearing House on Constipation, kann ein Bewegungsmangel zu Verstopfung führen. Die Veröffentlichung gibt z.B. an, daß Verstopfung oft nach einem Unfall oder nach Krankheit auftritt, wenn jemand bettlägerig ist und sich nicht bewegen kann. Die sich hin- und herbewegende Plattform 11 kann betätigt werden, um den Unterleib in einer Weise analog zu oder stimulierend für die Auf- und Ab-Bewegung zu schütteln, die stattfindet beim Gehen und Rennen, und kann daher ähnlich Magenbewegungen simulieren.
Während fundamental neue Merkmale der Erfindungen gezeigt und beschrieben und hervorgehoben worden sind, wie sie bei einer bevorzugten Ausführungsform davon angewandt werden, wird es daher verstanden werden, daß verschiedene Auslassungen und Ersetzungen und Änderungen bei der Form und Details von den veranschaulichten Erfindungen und deren Betätigung durch Fachleute gemacht werden können, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen. Es ist ausdrücklich beispielsweise vorgesehen, daß alle Kombinationen von Elementen und/oder Verfahrensschritten, welche im wesentlichen die gleiche Funktion auf im wesentlichen demselben Wege ausführen, um die dieselben Ergebnisse zu erzielen, im Rahmen der Erfindung liegen. Es sollte auch darüber hinaus anerkannt werden, daß Strukturen und/oder Elemente und/oder Verfahrensschritte, die gezeigt sind und/oder beschrieben in Verbindung mit jeglicher offenbarten Ausführungsform der Erfindung in jede andere offenbarte oder beschriebene oder nahegelegte Form oder Ausführung als allgemeine Angelegenheit der Designwahl eingefügt werden kann. Es gibt daher die Intention, lediglich wie angezeigt durch die Reichweite der hier anliegenden Ansprüche begrenzt zu sein.

Claims

Plattformanordnung zum Bewegen einer lebenden Person in einer Schwingbewegung, umfassend: einen Rahmen; und eine Verschiebeeinheit einem ortsfesten Teil und einem bewegbaren Teil, das im Betrieb relativ zu dem ortsfesten Teil bewegbar ist, wobei das ortsfeste Teil fest mit dem Rahmen verbunden ist; eine Plattform, die die Person tragend auf der Plattform aufnimmt und die mit dem bewegbaren Teil verbunden ist, um die Plattform selektiv in einer Schwingbewegung mit wirksamer Bewegung des bewegbaren Teils zu bewegen; dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren eine Steuereinheit umfaßt, die funktionell mit der Verschiebeeinheit verbunden ist, um zumindest die Frequenz und die Amplitude der Bewegung des bewegbaren Teils zu steuern, um wahlweise eine Schwingbewegung der Plattform in einer im wesentlichen kopfwärts-fußwärts Richtung auszulösen, um mindestens eines von einer belüftungsmäßigen Hilfe für die Person, einer belüftungsmäßigen Unterstützung für die Person, einer kardiopulmonalen/kardialen Unterstützung und/oder Hilfe für die Person einschließlich einer kardiopulmonalen Reanimierung und eines nicht invasiven kardiopulmonalen Bypasses sowie einer erhöhten endothelialen Scherspannung zum Freisetzen günstiger Überträgersubstanzen in einem Gefäßsystem der Person zu leisten.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei die Frequenz und die Amplitude der Schwingbewegung der Plattform gewählt werden, um die Person zum Schlafen zu bringen.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei die Frequenz und die Amplitude der Schwingbewegung der Plattform für die Minimierung oder die Verhinderung des Auftretens von Atemstillständen bei der Person gewählt werden.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen physiologischen Monitor zum Überwachen eines physiologischen Signals der Person, der signalmäßig mit der Steuereinheit verbunden ist, und wobei die Steuereinheit so betrieben werden kann, daß sie die Bewegung der Plattform in Antwort auf das mit dem physiologischen Monitor empfangene physiologische Signal steuert.
Plattformanordnung nach Anspruch 4, wobei der physiologische Monitor so betrieben werden kann, daß er die Person überwacht, um ein nachteiliges Ereignis zu erfassen, und wobei die gesteuerte Bewegung des bewegbaren Teils an der Plattform eine Schüttelbewegung zum Aufwecken der Person als Reaktion auf die Erfassung des nachteiligen Ereignisses ausführt.
Plattformanordnung nach Anspruch 5, wobei das nachteilige Ereignis eines von einem zentralen, kombinierten und behindernden Atemstillstand, mit Pulswellen validierter arterieller Sauerstoffsättigung, Herzfrequenzänderungen, schwerer Hypoxämie und schwerer Bradykardie umfaßt.
Plattformanordnung nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Aktivierungsmittel für ein zusätzliches Stimulationsmodul als Reaktion auf die Erfassung des nachteiligen Ereignisses, wobei das zusätzliche Stimulationsmodul eines von einer auf das Gesicht der Person gerichteten starken Lichtquelle, einer Gehörstimulierung und einer auf die Haut der Person gerichteten pulsierenden Luftsäule umfaßt.
Plattformanordnung nach Anspruch 4, wobei der physiologische Monitor ein Elektrokardiogramm umfaßt und die gesteuerte Bewegung auf das Elektrokardiogramm ansprechen kann, um eine Gegenpulsation bei der Person zu erzeugen.
Plattformanordnung nach Anspruch 4, wobei der physiologische Monitor ein Elektrokardiogramm umfaßt und die gesteuerte Bewegung auf das Elektrokardiogramm ansprechen kann, um das Herzschlagvolumen der Person zu erhöhen.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei die gesteuerte Bewegung gewählt wird, um bei der Person nicht-belüftungsmäßige Wirkungen auszulösen, die eines von einer zunehmenden Lungenbläschensynthese bei der Person, einer gleichmäßigen Verteilung pharmakologischer Mittel in dem Atmungssystem der Person und der Abführung von in dem Atmungssystem der Person festgehaltenen Sekreten umfassen.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei die Frequenz und die Amplitude der Schwingbewegung der Plattform gewählt werden, um das "restless-leg"-Syndrom und schmerzende Beine und das Syndrom der sich bewegenden Zehen bei der Person zu behandeln.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei durch die gesteuerte Bewegung eine sinusförmige Bewegung der Plattform bewirkt wird, um eine auswärtsgerichtete Bewegung des Unterleibs der Person zusammen mit einer inwärtsgerichteten Bewegung des Brustkorbs der Person in einer Bewegungsrichtung der Plattform und entgegengesetzte Wirkungen an der Person in Gegenrichtung zu der Bewegung der Plattform zum Zweck von einer von einer Hilfe und einer Unterstützung für die Belüftung der Person hervorzurufen.
Plattformanordnung nach Anspruch 12, des weiteren mit einem Atmungsgerät mit kontinuierlichem Überdruck, bei dem ein gerichteter Luft- oder Sauerstoffstrom funktionell an die Person anschließbar ist.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei durch die gesteuerte Bewegung an der Plattform eine Vibration mit einer Frequenz im Bereich von 30–40 Hz ausgeübt wird, um eine Belüftung der Person mit Gasdiffusion in die Luftröhre zustande zu bringen.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei durch die gesteuerte Bewegung an der Plattform Vibrationen mit einer Frequenz im Bereich von 30–40 Hz bewirkt werden, um bei einer Person mit einer Lungenkrankheit die Empfindung von Atemnot bei der Person zu vermindern.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei durch die gesteuerte Bewegung eine Bewegung der Plattform bewirkt wird, welche eine Bewegung des Unterleibs der Person nach außen und eine Bewegung des Brustkorbs der Person nach innen in einer Bewegungsrichtung der Plattform und eine entgegengesetzte Wirkung in Gegenrichtung zu der Bewegung der Plattform zwecks kardiopulmonaler Reanimierung der Person hervorzurufen, wenn das Herz der Person stehengeblieben ist oder ein Herzkammerflimmern erlitten hat.
Plattformanordnung nach Anspruch 16, des weiteren mit einem Atmungsgerät mit kontinuierlichem Überdruck, bei dem ein gerichteter Luft- oder Sauerstoffstrom funktionell an die Person anschließbar ist.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei durch die gesteuerte Bewegung an der Plattform eine Bewegung bewirkt wird, durch welche eine paradoxe Bewegung des Unterleibs und der Brust der Person zur Erhöhung der Beweglichkeit des Gedärms der Person hervorgerufen wird.
Plattformanordnung nach Anspruch 4, wobei der physiologische Monitor eine von einer Vorrichtung zur Verwendung für die induktive Atmungsplethysmographie, die Elektrokardiographie und die mit Pulswellen validierte Oximetrie umfaßt.
Plattformanordnung nach Anspruch 4, wobei der physiologische Monitor funktionell mindestens eine physiologische Wellenform aus der Gruppe von Wellenformen überwacht, welche Atmung, Elektrokardiogramm, Elektroenzephalogramm, Elektromyogramm, Blutdruck, Zentralvenendruck und Thoraxkardiographie umfassen.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei die Verschiebeeinheit eines von einem elektrischen Solenoid, einem pneumatischen Solenoid, einem Elektromotor mit einer linearen Welle und einem hydraulischen Stellglied umfaßt.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, des weiteren mit einem Detektor zum Erfassen eines von einer Position, einer Geschwindigkeit und einer Beschleunigung der Plattform und zum Senden eines Ausgangssignals zu der Steuereinheit.
Plattformanordnung nach Anspruch 22, des weiteren mit einem Filtermittel für Ablenkungen in den physiologischen Wellenformen der Person, die durch die Bewegung der Plattformanordnung hervorgerufen werden.
Plattformanordnung nach Anspruch 23, wobei das Filtermittel für Ablenkungen einen adaptiven Rauschunterdrückungsfilter umfaßt, der das von dem Detektor gesendete Ausgangssignal empfängt.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, des weiteren mit einer Eingabevorrichtung, die zum Einstellen einer von der Frequenz, der Amplitude und der Beschleunigung der Plattform funktionell mit der Steuereinheit verbunden ist.
Plattformanordnung nach Anspruch 25, des weiteren mit einem Speicher, der mit der Steuereinheit verbunden ist und eine Mehrzahl von Vorlagen zum Auslösen ausgewählter gesteuerter Bewegungen des bewegbaren Teils zur Ausführung verschiedener Arten einer vorgegebenen Bewegung der Plattform speichert, wobei die Eingabevorrichtung zum Zweck einer Wahl unter den mehreren Vorlagen betreibbar ist.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei die Plattform relativ zu dem Rahmen kippbar ist, um eines von den Füßen und dem Kopf der Person relativ zu dem anderen gehoben werden.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei die Plattform einen ersten Teil und einen zweiten Teil umfaßt; und wobei der erste Teil relativ zu dem zweiten Teil kippbar ist, um eines von den Füßen oder dem Kopf der Person relativ zu dem anderen zu heben.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, wobei die Schwingbewegung eine von einer linearen Bewegung, einer bogenförmigen Bewegung, einer kreisförmigen Bewegung und einer elliptischen Bewegung umfaßt.
Plattformanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren einen Monitor umfaßt, der zum Überwachen einer physiologischen Eigenschaft der Person und zum Ausgeben eines Monitorsignals als Reaktion auf die physiologische Eigenschaft funktionell angeschlossen ist, wobei die Steuereinheit das Monitorsignal empfängt, um als Reaktion auf das Monitorsignal wahlweise eine Schwingbewegung der Plattform in einer im wesentlichen kopfwärts-fußwärts Richtung in Bezug auf die Person auszulösen und dadurch mindestens eines von einer belüftungsmäßigen Hilfe für die Person, einer belüftungsmäßigen Unterstützung für die Person, einer kardiopulmonalen/kardialen Unterstützung und/oder Hilfe für die Person einschließlich einer kardiopulmonalen Reanimierung und eines nicht invasiven kardiopulmonalen Bypasses sowie einer erhöhten endothelialen Scherspannung zum Freisetzen günstiger Überträgersubstanzen in einem Gefäßsystem der Person zu leisten.
Schwingende Plattformanordnung nach Anspruch 30, wobei das Bewegungsmittel betätigbar ist, um die Plattform durch eine Schwingbewegung mit einer vorgegebenen Frequenz und Geschwindigkeit zu bewegen, die für eines von einer Hilfe bei der Belüftung der Person, einer Unterstützung für die Belüftung der Person und der Bereitstellung einer kardiopulmonalen/kardialen Unterstützung für die Person ausgewählt wird.
Schwingende Plattformanordnung nach Anspruch 31, wobei die kardiopulmonale/kardiale Unterstützung eines von einer kardiopulmonalen Reanimierung und einem nicht invasiven kardiopulmonalen Bypass sowie einer erhöhten endothelialen Scherspannung in dem Gefäßsystem der Person umfaßt.
Schwingende Plattformanordnung nach Anspruch 30, wobei die Schwingbewegung eine von einer hochfrequenten Schwingbewegung, einer niederfrequenten Schwingbewegung und einer Vibrationsbewegung umfaßt.
Verfahren zum Leisten von Unterstützung oder Hilfe für eine von einer kardiorespiratorischen Funktion und einer kardiovaskulären Funktion bei einer lebenden Person, mit den folgenden Schritten: Positionieren und Halten der lebenden Person auf einer bewegbaren Plattform, so daß zumindest der Rumpf der lebenden Person als Reaktion auf eine Bewegung der bewegbaren Plattform bewegbar ist; und Einleiten einer Hin- und Herbewegung der bewegbaren Plattform; dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren den Schritt des Steuerns von mindestens der Frequenz und der Amplitude der Hin- und Herbewegung der bewegbaren Plattform im wesentlichen entlang einer kopfwärts und fußwärts Richtung in Bezug auf die lebende Person mit einer Steuereinheit derart umfaßt, daß durch die Hin- und Herbewegung mindestens eine von einer belüftungsmäßigen Hilfe für die Person, einer belüftungsmäßigen Unterstützung für die Person, einer kardiopulmonalen/kardialen Unterstützung und/oder Hilfe für die Person einschließlich einer kardiopulmonalen Reanimierung und eines nicht invasiven kardiopulmonalen Bypasses sowie einer erhöhten endothelialen Scherspannung zum Freisetzen günstiger Überträgersubstanzen in dem Gefäßsystem der Person geleistet wird.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung umfaßt, um eine paradoxe Bewegung des Unterleibs und der Brust der Person als Reaktion auf die Hin- und Herbewegung auszulösen.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft das manuelle Einstellen der Steuereinheit umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 36, des weiteren umfassend den Schritt des Aufzeichnens der Eigenschaften der manuell eingestellten Hin- und Herbewegung in einem Speicher in der Steuereinheit.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft das Erfassen der Eigenschaft der Bewegung der Plattform mit Hilfe eines Detektors, des Sendens eines die erfaßte Bewegung darstellenden Signals zu der Steuereinheit und des Steuerns der Plattform als Reaktion auf das erfaßte Signal umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei der Schritt des Steuerns des weiteren das Beenden der Hin- und Herbewegung umfaßt, wenn das die erfaßte Bewegung darstellende Signal einen Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 34, des weiteren mit dem Schritt des Überwachens eines physiologischen Zeichens der lebenden Person.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei der Schritt des Überwachens eines physiologischen Zeichens die Verwendung eines adaptiven Rauschunterdrückungsfilters zum Filtern von Ablenkungen in dem durch die Hin- und Herbewegung hervorgerufenen physiologischen Zeichen umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei der Schritt des Einleitens der Hin- und Herbewegung des weiteren das Einleiten der Hin- und Herbewegung umfaßt, wenn während des Schritts des Überwachens eines physiologischen Zeichens ein nachteiliges kardiorespiratorisches oder kardiovaskuläres Ereignis erfaßt wird.
Verfahren nach Anspruch 42, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Hin- und Herbewegung umfaßt, um die lebende Person zum Zwecke der Beendigung des erfaßten nachteiligen kardiorespiratorischen oder kardiovaskulären Ereignisses zu wecken.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung das Steuern der Hin- und Herbewegung als Reaktion auf das physiologische Zeichen umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung als Hilfe oder Unterstützung beim Belüften der lebenden Person umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung als Hilfe beim Einblasen von Gas in die Luftröhre der Person umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung zur Linderung von Atemnot bei der Person umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung zur Anwendung der kardiopulmonalen Reanimierung der lebenden Person umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung zur Bereitstellung eines nicht invasiven kardiopulmonalen Bypasses umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 34, des weiteren mit dem Schritt des Überwachens eines Herzrhythmus der lebenden Person mit einem Elektrokardiogramm, und wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung als Reaktion auf das Elektrokardiogramm umfaßt, um das Herzschlagvolumen zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 34, des weiteren mit dem Schritt des Überwachens eines Herzrhythmus der lebenden Person mit einem Elektrokardiogramm, und wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung als Reaktion auf das Elektrokardiogramm umfaßt, um den Blutstrom bei der lebenden Person zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung zur Erzeugung einer endothelialen Scherspannung umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei der Schritt des Steuerns einer Eigenschaft der Hin- und Herbewegung der Plattform des weiteren das Steuern der Eigenschaft der Hin- und Herbewegung zur Erhöhung der Motilität der Gedärme der lebenden Person umfaßt.