JP2012521791A - 副鼻腔内への酸化窒素の通気及び上気道の疾患の抑制のためのデバイス - Google Patents

Abstract

副鼻腔内への酸化窒素の通気と上気道の疾患の抑制のためのデバイスであって、ハウジング(16)、ハウジング(16)中に形成された振動発生器(11)、振動発生器(11)に連絡するエネルギー供給ユニット(17)、及び振動発生器(11)と機械的／物理的に接触し、一部がハウジング(16)内に形成されている振動トランスミッタ(19)を含むデバイスを開示する。振動トランスミッタ(19)は、プリセットされた下限より低い振動が人体へ伝達されるのを防止する１つのユニットとして設計されており、人体に触れる振動トランスミッタ(19)の治療ユニットは、プリセットされた閾値の上限のある振動数で振動する治療ユニットとして設計されており、その振動発生器(11)は、３０秒間で下限から上限に増大し上限から下限へ減少する、少なくとも１０振動周期を生成するユニットとして設計されている。本発明のデバイスは、上下気道及び肺循環の疾患、例えば種々の起原の鼻炎、副鼻腔炎、鼻詰まり、感冒、インフルエンザ、気管支炎、気管支収縮、喘息及び慢性閉塞性肺疾患（COPD）等の治療及び診断に好適である。

Description

この発明は、副鼻腔内への酸化窒素の通気及び上気道の疾患の抑制のためのデバイス、特に、副鼻腔を洗浄して呼吸器疾患を抑制するためのデバイスであって、ハウジングと、前記ハウジング内に中に配置されている振動発生器と、前記振動発生器に連絡するエネルギー供給ユニットと、前記振動発生器と機械的／物理的に接触しており、一部が前記ハウジング内に配置されている、振動トランスミッタと、を含むデバイスに関する。提案されたデバイスは、上下気道及び肺循環のそれぞれの疾患、例えば種々の起原の鼻炎、副鼻腔炎、鼻詰まり、感冒、インフルエンザ、気管支炎、気管支収縮、及び慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）等の治療及び検査に好適である。

生物の頭蓋、例えば、人間の頭蓋はいくつかの空気で満たされた空間、いわゆる鼻腔に連絡する副鼻腔を含んでいる。副鼻腔の中で最大のものは、上顎洞又は顔の空洞であって、その体積は成人で、４ｃｍ^３〜３５ｃｍ^３、平均で１２ｃｍ^３である。副鼻腔は、直径１〜３ｍｍの小さな開口部を経て鼻腔につながれます。洞の内側を覆う粘膜が鼻腔の粘膜に結合されるので、鼻腔及び洞の疾患は通常は副鼻腔炎として連関して生じる。

副鼻腔炎にはいくつかの型がある。最もよくあるものは、上気道の弱い感染に起因する炎症を意味する感冒（common cold）である。異物、主として植物の花粉に起因して炎症を引き起こす、アレルギー起原の副鼻腔炎もしばしば起こる。

いわゆる「薬物性鼻炎」は、局所的に適用可能な、鼻の静脈を収縮させる製剤を７〜１０日間を越えて連続的に使用することによって発現する。

気道の衛生状態、主として粘液線毛輸送機能の作用は、呼吸器疾患の発現に決定的に重要である。粘液線毛輸送機能は、粘膜の繊毛の一方向への鞭のような動きによって引き起こされる。輸送は、繊毛の動き及び粘膜物質の粘弾性によって影響を受ける。

洞の通気性は、呼吸器疾患の発現に関して同様に不可欠なものである：閉塞された又は通気が悪い洞は、炎症に罹りやすい。

洞の通気性の検査のための公知の方法は、鼻を通って吐き出される酸化窒素ガス（ＮＯ）の量についての観察に関係がある。ＮＯは人体によって生成し物質であって、それは保護効果を有する。

鼻炎、及び上気道の疾患の治療は、通常は、全く単純である。患者には、休養及び補液が必要であり、そして、症状を緩和させるために、薬物、例えば、鎮痛剤及び解熱剤、更には、抗ヒスタミン薬、ビタミン、粘液−溶解剤(mucus dissolvent)及び去痰薬等を提供し得る。病原体によって引き起こされた鼻炎の治療に関しては、ウイルスに対する適切な薬物は、事実上は無い。抗生物質は細菌感染を防止し及び治療するために使用される。鼻炎が薬物の影響の下で改善しない場合、それは洞に広がっている可能性がある。

下気道の疾患の中で、喘息及びＣＯＰＤの処置には薬物を使用するが、喘息及びＣＯＰＤの突然の一時的悪化を薬物療法で有効に防ぐことができない。それは、そのような事態は通常は空気と共に人体に突然に入る物質に起因するためである。従って、必要であれば、下気道呼吸器系の自己清浄化機構(self-clearing mechanism)を迅速に増強することができる治療を用いることも理にかなっている。

米国特許出願公開第２００３／０１７２９３９号は、振動を利用して顔の内部空洞のうっ血を取り除くことを達成し得る方法及びデバイスを開示している。その効力に提案されたデバイスは、外部の振動トランスミッタに接続されており、動力源及び振動発生器を含むハンドル部分を含んでおり、体表面を通して硬組織へ振動を伝達するように選択された体表面に対して押し付けられる必要があるのは、この外部の振動トランスミッタである。その文献によれば、主として耳痛を軽減するか若しくは取り除くために、伝達される機械的振動によって、うっ血を機械的に取り除くこと、及び、ユーザが対向する対の歯の間でつかむことができるように振動トランスミッタが設計されており、その場合にはデバイスは歯痛を和らげることができるということが、方法の特別な特徴であり、そして、デバイスはそのように設計されている。デバイスは、可聴周波数（即ち、人間の耳の可聴範囲より低い周波数）を適用することによってその目的を達成する。文献は、振動によってＮＯを遊離させる可能性については何も言及しておらず、そして従って、それは、その効力の具体的解決策若しくは提案のいずれも含んでいない。

米国特許出願公開第２００８／０１９５００１号は、洞の痛みを緩和するデバイス及び方法について記載しており、デバイスは、人体に振動を伝達するデバイスとしてここでも達成されている。そのデバイスを臥位においても適用可能にするために、それは特に曲がった形状をしており、体表面に振動を伝える振動トランスミッタはデバイスの長手方向の軸に対して角度をなしている。この構成も、夾雑物及びうっ血を機械的に緩めて除去することを目的としているが、文献は、使用する振動周波数に言及していない。この構成の主な問題点は、上述したデバイスと同様に、機械的効力を生じさせることによって、堆積物及び一般的な悪い感覚を取り除いたり終わらせたりすることを試みることである。

健康な人間では、洞内のＮＯ濃度が格別に高いということはよく知られていることである：それは２０〜３０ｐｐｍ（分子１００万分率）に達し得る。従って、洞内の高いＮＯ濃度は、何らかの保護的作用を有し得るという可能性もある。鼻内ＮＯ濃度を上昇させようとする試みはこの可能性を有効に利用するものである。洞から鼻の方向のＮＯの流出は妨げられるので、鼻のＮＯ濃度を上げるために種々の技術的解決手段が考案された。

［１３］ Lundberg J.及びWeitzberg E.は、洞と鼻腔との間のガス交換は洞の共鳴周波数で増大するので、気流を振動させることによって鼻の中のＮＯの量が著しく増加することを見出した（国際特許出願公開ＷＯ０３／０６３７０３参照）。ＷＯ０３／０６３７０３によれば、振動する気流を利用して、又はそのような気流を生成するデバイスによって、主な鼻腔内のＮＯの量を増加させることができる。振動する気流は、閉じた口でハミングすること、即ち「ｍ」及び「ｎ」の音の鼻での発声することによって、又は外部の音源によって生成することができる。そのようなデバイスは、診断の目的で人間に用いることができる。

しかしながら、強いハミングは全く疲れやすく、腫れた鼻粘膜が鼻を通る空気の流れを既に防止している場合には、鼻を通してはき出す空気のハミングや、又は外部のデバイスを利用して振動させた空気の鼻を通って吸い込むことは、実現することができない。
従って、ほとんどの患者では、振動する気流の出願による洞の通気は、臨床的に適用することができない。

国際特許出願公開ＷＯ０３／０１３６５３は、鼻炎の治療のもう１つの可能性について開示している。これは鼻の中へ光を入れる出願、換言すれば：ライノフォトセラピー（鼻炎の光治療（ｒｈｉｎｏｐｈｏｔｏｔｈｅｒａｐｙ））である。例えば米国特許出願第２００６／０２７１０２４号にも同様の解決策が記載されている。ライノフォトセラピーには、鼻づまりとは一緒に使用することができないという問題点もある。

鼻炎または副鼻腔炎の治療に関する主な問題の１つは、その病気が不愉快ではあるが危険ではないと考える患者の協力傾向が低いことである。彼らは、症状が緩和すると治療を止め、そして、症状が戻ると、当然のことながら、同じ治療はそれほど効果的ではなかったり、あるいは、効果が全くなかったりする。従って、日常的なルーチンの活動と平行して、患者が適用を受けることができるような単純で効率的な処置方法について著しい必要性がある。

上顎洞及び前頭洞のそれぞれの振動パラメータは、既知の数式、ヘルムホルツの式によって説明することができ、共鳴周波数は空洞の体積、空洞の頚部で測定される直径、及び一定の振動拡散速度での頚部の長さの関数である。

上述した国際特許出願公開ＷＯ０３／０６３７０３に記載されている方法を用いた我々の測定の間、我々は、上気道及び下気道の疾患に、鼻内のより高いＮＯレベルが治療効果を有するということを思いがけなく見出した。同時に、著しい若しくは完全な鼻詰まりの場合には、その方法は適用することができず、更に、個人によって治療効果に著しい差があるので、そのような疾患を治療するために気流の振動を適用することは有利ではない。従って、患者を治療するためには、鼻詰まりの場合にも、上気道及び下気道の中でＮＯの量を増加させること、及び治療効果を引き起こすことのためにそれぞれ適切な方法又はデバイスが必要とされている。

米国特許出願第２００８／０２００８４８号に開示されているように、副鼻腔の近くの顔面に適用された振動には治療効果がある。しかしながら、米国特許出願第２００８／０２００８４８号に記載されている振動発生器は、上顎洞の近くで発生させた振動が上側の歯の大臼歯の歯根にわたって拡がるため、人間の重要な部分に疼痛を生じ得る。上顎骨の上若しくは近くに適用された振動発生器のパフォーマンスを低減させることは可能であるが、その結果、上顎洞から主鼻腔へ流れるＮＯの量、従って、鼻腔に及ぼされる治療効果も同様に低減することになる。従って、振動エネルギーをもっぱら上顎洞の上側頂部は伝達し、また、前述の振動が上顎洞の下側壁へ及び／又はその近くを覆う歯根へ拡がらないような振動発生デバイスが求められている。人間の頭蓋の複雑さを考慮すると、精巧な形及び縫合線を有する空間的表面における機械的振動の実際の挙動は、前もってモデル化することができないパラメータを有するため、このタイプの振動発生デバイスを製造することには、注意深い実験分析が必要である。

我々の実験は、頭蓋骨の中からの頬骨の上方へ、鼻の縦方向の断面に対して垂直に伝えられる振動は、歯痛を引き起すことなく、鼻の中のＮＯの量を増加させることができるという驚くべきことを示した。頬骨上で部分的に生成された振動は、頬骨の３つの延長部を通り、頬骨と上顎骨との結合部にて一部は反映され、顎及び前頭骨及び側頭骨の乳様突起にまで一部は浸透するが、そこで複数の向きへ変更されて既に反響し、分散し著しく弱められる。３次元方向に分かれた振動波は、共通鼻腔の横の、いわゆる中鼻道自然口ルート（osteomeatal complex)の領域で再び一体になる。上顎洞の上側頂部は頬骨に位置している。上顎洞の容積の９０パーセント以上は上顎骨内に存在するが、驚くべきことに、上顎洞の上側頂部に達する頬骨内の振動はそれ自体で、上顎洞内に収容されるＮＯの総量で鼻腔の洗いを行うことができる。

しかしながら、人間の顔面に接触させられる、米国特許出願公開第２００８／０２００８４８号に記載されたデバイスのその部分を頬骨に触れさせても、鼻においてＮＯの増加は達成されなかった。おそらく、デバイスによって生成された振動の周波数は上顎洞の共鳴周波数に適合しておらず、従って上顎洞と鼻腔との間で増強されたガス交換は生じていないと考えられる。

上顎洞の容積及び共鳴周波数が、まず個人によって大きく異なること、そして、更に、それは各個人において時間の経過とともに継続的に変化するということは一般的に知られている。所定の個人において時間の経過とともに変化するということは、いわゆる鼻のサイクル（nasal cycle)によるものである。鼻のサイクルの間に、主として粘膜の腫れ方の変化によって、鼻の内部断面は周期的に変化する。粘膜の厚さの変化は、洞の口の断面及び長さの両方に影響する。共鳴パラメータは、粘膜の腫れ方によって、口の開口部が狭くなったり、同時に口の長さが増大したりする結果の影響によって、連続的に変化し、従ってそれらを計算するのは困難である。従って、適用する振動が洞の実際の共鳴周波数と数回は一致するように、単一の治療サイクルの期間で手動制御によってプリセットされた範囲内で周波数を連続的に変更することができる振動発生デバイスが我々には必要である。しかしながら、米国特許出願公開第２００８／０２００８４８号による機械的な構成は、機械的な軌道上を進められるいくつかの不活性な塊（masses)を含んでおり、それは速い周波数変化の場合に強いノイズを生じ、そしてパワー・インパルスが動いている塊の支持部の早めの侵食を生じる。

副鼻腔のヘルムホルツ共鳴周波数が人間において異なり得るため、そして所定の個人の副鼻腔のヘルムホルツ共鳴周波数は鼻のサイクルと共に継続的に変化するため、そのデバイスによって生成された振動が上側の歯に拡がったり、歯痛を引き起こしたりしないように、人間の副鼻腔に典型的に可能な共鳴周波数をスキャンし、並びに、鼻腔内のＮＯの量を増加させ及び人間の呼吸器疾患の治療のために好適な治療のための振動発生デバイスを開発することが必要である。

我々は、所望の周波数範囲内で早い周期変化ができ、その一部が著しい摩砕性(attrition)にさらされない機械的振動発生器を有することが必要であることを理解した。

従来技術において知られている振動発生デバイスは、通常、動力源、スイッチ及びそれらの使用を促進するための他のサブユニットを含み、それは取り付けられた振動要素となる。しかしながら、複数要素システムの振動はより多くのノイズを生成する。高周波ノイズは、上側の歯の根に達する場合があるのに対して、低周波数ノイズは眼球損傷を引き起こす場合がある。従って、そのようなデバイスには、人体に対していかなる潜在的に有害なノイズも伝えないようにすることが必要とされる。

ノイズを減らすために、例えば内側及び外側の制振構造を使用することは可能である。内側のノイズダンピングは、ダンピング材料の統合、又は種々の振動するパーツの緊密な機械的取り付けによって実現することができる。内側振動ダンピング材料を使用することは、デバイスのサイズの増大によって制限されている。デバイス内部のサブユニットの緊密な一体化は、他方では、動力源の置換を悪化させる。

我々は、驚くべきことに、人間の顔面に取り付けた場合に、更に、断続的モードの操作において、３０秒間にその振動周波数を下限から上限まで少なくとも１０回変化させて、１５００Ｈｚを越える振動を顔面骨に伝達しないので、上気道及び下気道のそれぞれの疾患の治療には、種々の技術的な形態で製造された振動発生デバイスのそれらのバージョンだけが好適であるということを見出した。

これら及びその他の発明の目的は、請求項１に記載するように、特に副鼻腔内の酸化窒素を通気し及び上気道の疾患を抑制するためのデバイスによって達成された。

本発明のいくつかのさらなる有利な態様例は、引用形式請求項に記載している。

以下において、提案するデバイスの典型的な態様例を示す添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図１は人間の顔面の詳細について、本発明による影響を受ける顔の部分を概略図で示している。 図２ａ及び２ｂは、提案するデバイスが効果を及ぼす上顎洞の周囲を強調する図である。 図３は、振動発生器に見込まれるブロック図である。 図４は、本発明のデバイスに見込まれる概略図である。 図５は、振動発生器によって生成する振動周波数に見込まれる経過を示す図である。 図６ａ及び６ｂは、振動発生器によって生成する振動周波数に見込まれる別の経過を示す図である。 図７は、異なる振動での本発明のデバイスによる治療の効果を示す図である。 図８は、異なる振動での本発明のデバイスによる治療の効果を示す図である。 図９は、成人男性及び女子のそれぞれについての、代表的な音響鼻腔計測法（acoustic rhinometry)の研究の結果を示す図である。 図１０は、成人男性及び女子のそれぞれについての、代表的な音響鼻腔計測法の研究の結果を示す図である。 図１１は、男子及び女子の鼻のサイクルによる上顎洞の共鳴周波数の変化を示す図である。 図１２は、本発明によるデバイスに見込まれる態様例の振動周波数を示す図である。 図１３Ａ及び１３Ｂは、男性及び女性に典型的な最大酸化窒素シグナルがそれぞれ引き起こされる場合の、本発明によるデバイスに見込まれる態様例の振動スペクトルを示す図である。 図１４は、ブロック図上で、本発明によるデバイスの操作に見込まれる方法の概略図である。

＜最良の形態＞
図１は人間の顔面の一部の外観を示しており、本発明の影響を受けた領域が示されている。この図は、前頭洞１、上顎洞２及び涙管３のラインを示している。涙管３のライン内で、上顎骨の中を下方に広がる振動は、上側の歯に達して、歯痛を引き起こす。

図２ａは、頬骨４についてのより接近した図を提供しており、矢印５は適用される振動の方向を示している。図２ｂは、上顎洞２、中鼻道自然口ルート６（鼻腔の小孔の位置）及び上側の歯７の位置を示している。振動が頬骨４へ伝達されるべき方向を、矢印５によって再び示す。

図３は、ブロック図レベルでの、本発明によるデバイスに見込まれる態様例を示している。各ユニットの具体的な構成は、その機能に基づいて、当業者に自明になることに注意されたい。先の解決策から知られている振動発生器は、新しいタイプのコントロールユニットを備えた本発明に関連している。本明細書に示す例において、適用される波形を生成する関数発生器（function generator)は、マイクロプロセッサー８で形成された鋸歯発生器(saw-tooth generator)であり、一方、それは、例えば、習慣的な接続で操作されるAtmel AT tiny ２６１型であってもよい。鋸歯発生器はスイッチ９によって作動し、図では独立して示していないが、手動操作を容易に行うことができるように、本発明では、デバイスのハウジングに押しボタンの形態で設けられている。マイクロプロセッサー８は、プリセット電圧値及びそれによる周波数値を生成し、振動センサ１０によってモーター１１へ導かれる。モーター１１は、振動発生器の主要部を本質的に構成するが、所定の例では高回転数の振動モーター、例えばペニー・モーター・シリーズ（Penny motor Series )１２０２あるいはファウルハーバー・モーター・シリーズ（Faulhaber motor Series)０２０６等であるが、そのようなデバイスにおいて慣習的に用いられる種々のモーター１１も、パラメータを適切に設定することによって使用することができる。

更に、マイクロプロセッサー８の鋸歯発生器は、スイッチング及びタイミングステージへ接続され、部分的には鋸歯発生器へのデバイスのリンク動力源１３へ接続され、及び、部分的には、場合によって、我々の測定に理想的で必要な３０秒間の処理サイクルを提供するために接続される。振動センサ１０は、１つ若しくはいくつかの電気的な変換器を利用して、鋸歯発生器によって生成する周波数及び振幅をモニターし、そして、規定された公称周波数及び振幅と共に、想定された振動の生成に影響を及ぼすフィードバックを供給する。ステージ１２は、空間的位置スイッチ２０に接続されるが、その役割は本明細書の以下の部分で説明することになる。

本発明のデバイスの好ましい態様は、いくつかの運転モードにおいて外部コンピューターから再プログラムすることができるマイクロプロセッサー８を含んでおり、また、操作の最適周波数走査モードはメモリーから活性化することができる。従って、デバイスは、いくつかの種類の患者群と共に効率的に使用することができる。最適の効果を確保するために、本発明による好ましい態様は、人体に接触する、デバイスの部分へ回転センサ若しくは振動センサを組み込み、そしてそれは既知の方法でマイクロプロセッサー８にフィードバックを供給し、及び操作パラメータを所望の値の範囲内に維持することを可能にする。

図４は、本発明のデバイスに見込まれる物理的実現の概略図であるが、利用、必要及び可能性の範囲に沿って変更することができる。手での保持性を提供するため、デザインされた外殻部材(mantle)１５の中に配置されているロッド形状のハウジング１６は、電気的振動発生器を使用する場合には、電源１７（これは電池、蓄電池(accumulator)又はその他の電流源であってよい）を順に含んでいる。振動コントローラーは、スイッチング及びタイマーステージ１２、鋸歯発生器及び振動センサ１０を備えたマイクロプロセッサー８を備えている。次いで、振動発生器（それはその軸と同じ部分で作られていたか、その上に固定された電気モーター１１及び、その軸状部と同じピースで形成されているか又はそれに押し込まれている偏心ホイール１１を含み、本質的には振動トランスミッタであり、デバイスのハウジング１６の側方から突出する、ハンマー１９を通して振動を伝達する。空間的位置スイッチ２０は、仮に正しい位置で保持されれば、もっぱらデバイスの動作を確保し、そして、正しい位置は音エミッター２１によって示される。デバイス全体は、５０〜１００ｍｍの長さ及び１５〜３５ｍｍの幅（又は円筒状のハウジングが使用される場合には直径）のデバイスとして設計することができ、いつでも適用できているように、キーホルダーに取り付けることもできる。

本発明によれば、歯痛を防止するために、人体に接する本発明のデバイスの振動トランスミッタには、ダンピング材料（振動ダンパー要素２２）が部分的に設けられており、他方では、その設計によって、デバイスは自然な掌握によって保持することができ、デバイスによって生成された振動は、下方の歯の方へは広がらず、４つの頬骨４の３つの延長部に沿って分割され、そして上側の歯には著しく弱められた形態でのみ達する。

その技術的構成に関しては、デバイスは最大で１つの振動発生器を含んでおり、それは多くとも２つの独立した機械的サブパーツ（ピエゾセラミック、又は軸及び偏心のホイール１８、又は電磁石で動く機械的要素）から構成されている。更に、デバイスは、少なくとも１つの柔軟な若しくは弾性のある内側制振要素（例えば、動力源１７を押し下げるバネ）と、人間の顔面に接し、皮膚にやさしく、清浄化が容易な少なくとも１つの外側の制振要素２２と、を含んでいる。皮膚にやさしい既知の制振材料には、ＰＶＣを含まないウレタンフォームラバーがあるが、それらは、フォームの内側に入り込んだ水分（湿分）を乾燥させるのに長い時間がかかるので、清浄化が容易ではない。水密性表面を備えた皮膚にやさしいシリコーンゴムの制振材料もあるが、これらは低い音を弱める効果が小さい。

最も単純な機械的振動発生デバイスは、回転する軸に取り付けられた偏心ホイールであって、軸の回転は、磁界又は軸に取り付けられている何らかの機械的力のベアリングによってもたらされる。回転する偏心ホイールは、モーター１１の軸の振動をもたらし、それは軸の固定部へ、電気モーター１１のハウジング１６は、そして、電気モーター１１のケーシング１５へ伝わり、そこでハンマー部品１９は振動を人体に伝えるように設計されている。ハンマー部品１９はモーター１１の軸に対して垂直であり、また、人体に接するハンマー部品１９の表面、すなわち制振要素２２は、モーター１１の軸と平行であるかまたは、それと最大で４５°の角度をなしている。頬骨４内で３つの方向に分割された振動波は、いわゆる中鼻道自然口ルート６の領域において、共通の鼻腔の外壁上で再度一体化され、従って、デバイスによって生じた振動は、主として上顎洞２の上側頂部に達する。
上顎骨を通る振動は、数百倍も長い距離を経て、著しく減衰されて、弱まった形態で上側の歯に達し、従ってそれによって歯痛が引き起こされることはない。

図５は、マイクロプロセッサー８の鋸歯発生器によって生成した典型的な周波数の経過を示している。ここに示すケースでは、鋸歯発生器は、断続的な線形周波数ストロークを生成し、それは、５０Ｈｚから１５００Ｈｚまでの周波数範囲を数回スキャンし、その結果、１回の振動サイクルには約１秒かかる。既に言及したように、全治療セッションの時間は３０秒を超えることはなく、このことはスイッチング及びタイミングステージ１２によって確保される。

図６ａ及び図６ｂは、図５と同様の図を示しているが、ここでの振動サイクルの期間は１秒よりもはるかに短い。図６ａに描かれている周波数ストロークは、図６ｂに示されている交番極性(alternating polarity)の電流によって生成しており、実際には、反対の回転方向で達成される振動を意味しており、従って、反対方向への振動の振幅は等しい。極性の変化は振動を生成する電気モーター１１をチェックする。従って、個々の周波数ストロークは時間がより短くなり、そして、全治療セッションが３０秒を超えることはない。

図７及び図８は、異なる振動で、本発明のデバイスを用いた治療の効果を示している。図７は、種々の振動パラメータでの鼻のＮＯ放出レベルを示している。デバイスが走査モードで適用される場合に、最も高いＮＯレベルが生成する。図８で観察することができるように、洞から洗い出されたＮＯは、減少する粘液線毛輸送時間（サッカリン・テスト）によって示されるように、鼻の中での粘液線毛輸送を向上させる。デバイスが走査モードで使用される場合に、最大の変化が生じる。

更に、図７及び図８に示すように、男性と女性とに引き起こされた効果の範囲は、それぞれ異なる。このことは、鼻のサイクルが、男性と女性とに異なる程度で、副鼻腔の共鳴周波数に影響を及ぼすということによって説明される。

図９及び図１０は、鼻のサイクルの間における鼻の内部パラメータの連続的及び性特異的変化を示す実験の測定結果を示しており、それは例えばさらに音響鼻腔計測法によって検査することができる。鼻のサイクル内では、鼻の粘膜の腫脹が低減（充血除去）すると、鼻腔の副鼻腔の口切開（小孔）は拡大し、従って、洞の共鳴周波数は増大する。図９は、成人男性についての代表的な音響鼻腔計測法の図を示しており、そこでは容積は６ｃｍ^３へ増大している。図１０は、成人女性についての同様の測定を示しており、ここでの変化は通常よりも大きく、デバイスはもはやそれを検知することができなかった。その記録は、１分の間隔で作成された。矢印で示されたポイントＰは、左側及び右側のそれぞれ上顎洞２の小孔である。鼻のサイクルの間に小孔が拡大する場合には、矢印の上方の測定曲線は鼻のより大きな断面積を示している。それは、超音波が洞から屈折するためである（J.Appl. Physiol. 99:616-623 2005）。

鼻のサイクルによる共鳴周波数の変化が男性と女性とで異なることの別の理由は、平均洞容積の値も異なるということである：女性では洞容積はより小さく、従って、開いた洞では共鳴周波数はより高い。閉じた洞あるいは部分的に閉じられた洞の場合には、男性と女性との間の差が顕著ではない。このことは、男性（第１列）と女性（後方の列）において、鼻のサイクルによる、上顎洞２の共鳴周波数の変化を示す図１１に見ることができる。男性では、９〜１６４Ｈｚの範囲で共鳴周波数は変化している。本発明のデバイスによる治療効果では、洞が開き、そして、開いた洞の共鳴周波数は、１３２〜１６４Ｈｚの範囲にあり、平均で１４４Ｈｚ（ｎ＝５）である。女性では、９〜３４８Ｈｚの範囲で共鳴周波数は変化する。本発明のデバイスによる治療効果では、洞が開き、そして、開いた洞の共鳴周波数は、１１１〜３４８Ｈｚの範囲にあり、平均で２２７Ｈｚ（ｎ＝５）である。

振動デバイスが副鼻腔の実際の典型的な共鳴周波数で作動する場合、酸化窒素（ＮＯ）で満たされた洞の通気、及び同時に、鼻の中で測定したＮＯの量は、その最大となることになる。従って、上顎洞２に通気し、及び、鼻のＮＯレベルの上昇を通じて各種疾患を治療するために使用するデバイスは、男性、女性、小児あるいは他の亜属（アジア人、アフリカ人若しくは白人）のためにそれぞれ特別の周波数走査モードでの操作を行うこともできる筈である。図１２は、代表試料についての、本発明のデバイスに見込まれる態様例の振動周波数を示している。最初の振動（１２Ａ）は、白色人種の男性の上顎洞２を開いて通気する場合であるが、第２の振動（１２Ｂ）は、白色人種の女性の上顎洞２を開いて通気する場合であろう。例としてだけで示された振動物理療法１２Ａ及び１２Ｂに加えて、他の振動パターンも、例えば小児のために生成することとができる。治療セッションの間、ここで示された振動物理療法は、人の裁量で選ばれた順序で、繰返して組み合わせることができ、それによって種々の性や年齢等の個人に本発明のデバイスを効果的に使用することが確保される。当業者にとっては明らかであるであろうが、本発明のデバイスは、目標とされた群の治療デバイスとして使用するために、単一の型の振動のみを発することができるデバイスとして設計することもできる。

開いた洞の理論的な共鳴周波数は数式によって計算することができるが、実際には、解剖学的パラメータの可測性は非常に不正確なので、計算された有効な共鳴周波数は著しく異なり、そして更に、それらは鼻のサイクルによる連続的な変化の対象である。治療の視点から見て、有効な共鳴周波数又は共鳴周波数バンドは、洞からの最大のＮＯ流出に帰着すべきものである。

図１３Ａ及び１３Ｂは、男性と女性とにそれぞれ典型的な最大の酸化窒素シグナルを引き起こす場合の、本発明のデバイスに見込まれる態様の振動スペクトルを示している。測定された共鳴周波数は、男性については式に基づいて計算された値よりも低く、女性については測定によって規定された共鳴周波数は対応する計算値より高い。５ｐｐｂ定義での鼻のＮＯ測定は、最小の１３０Ｈｚと最大の１６４Ｈｚとの間で、男性について実際に計算された１４４Ｈｚの平均共鳴周波数の代わりに、最適値が１２０Ｈｚの振動であり、一方、女性では、最小の１１１Ｈｚと最大の３４８Ｈｚとの間で、実際に計算された２２７Ｈｚの平均共鳴周波数の代わりに、３８０Ｈｚでの振動が、開いた洞の場合の、鼻の中での最大のＮＯ濃度上昇をもたらすことが示されている。同様のギャップは、粘液線毛輸送時間の減少に関して見出される。これらのギャップの理由は、計算された共鳴周波数は、実際のところ、個々の洞、例えば容積に関して最大の上顎洞についてのみ提供することができ、一方、実際に振動は、ＮＯ濃度の変化を経て、すべての副鼻腔に広がっており、我々はＮＯ含量と共にすべての副鼻腔にあてはまる、実際に得られた共鳴周波数を規定することにあり得る。

本発明のデバイスのプロトコルの仕様は、振動の影響の下で、低い共鳴周波数（９−４６Ｈｚ）を有する、閉じたあるいは部分的に閉じた大きな上顎洞２を開くことができ、それの結果、得られる共鳴周波数は、特に女性の場合に、急激に及び著しく増大する（１１１〜３４８Ｈｚ）ことになるであろうということを考慮に入れるべきである。従って、本発明によれば、治療は、走査モード中で、特定の周波数範囲内で常に実行されるべきである。治療の効果での下で閉じた洞が開くまで，低い周波数の振動（０〜１１１Ｈｚ）を適用することが好ましい。その後、最大の鼻のＮＯ濃度向上を引き起こすためには、開いた洞のより高い共鳴周波数でより長い間振動を適用する必要がある。効率を上げるために、振動周波数は、平均容積よりも小さい副鼻腔の通気を確保するためにも、短い時間で予期された共鳴周波数以上に上昇させることになる。同時に、何らかの負の効果を防止するため、高い振動周波数と同時のノイズを低減させる必要がある。

見込まれる例として、上述したような本発明のデバイスの運転モードは図１４にフローチャートとして示しているが、それによって、走査モードのこれまで先例がない適用に加えて、デバイスのあと２つの基本的な特徴が強調されており、もっぱら生理学的に適切な位置及びパラメータ（縦方向の位置及び使用／サイクルの期間の制御）の下での使用が認められる。

他方、再始動した振動サイクルの低い周波数サイクルは、前の振動サイクルの間ではまだ十分に開いていない部分的に閉じた洞を開くことを促進するので、振動の無いインターバル（０．１〜３．０ミリ秒、図１２参照）は、洞のＮＯによる部分的再充填を部分的に確保するために、各振動サイクルの後に挿入する必要がある。２０〜３０秒の全治療セッションは、数回反復される振動サイクルから構成されます。

副鼻腔をＮＯガスで十分に満たすために、治療セッションの間では、４〜５分の中断を採り入れる必要がある。従って、提案されるデバイスの好ましい態様では、デバイスは、スイッチ・オンの後での規定された時間の間だけ動作し、その後自動的に停止し、スイッチング及びタイマーステージ１２が防止することによって、次の４分間は再始動することができない（図３参照）。

上述した例は、計算された共鳴周波数と鼻のＮＯ濃度の変化と共に測定された共鳴周波数とは、いくつかの要因のために同一ではないので、個々の副鼻腔の計算された共鳴周波数によって作動するデバイスが副鼻腔からの生物学的に有効なＮＯガスの通気に適切ではないことを証している。すなわち、治療目的に使用されたデバイスの適切な振動周波数と鼻のＮＯ濃度を向上させるために適切な振動周波数とは、適切な精度で前もって定義することができず、更に、一定の振動周波数の適用がすべての個人にとっては適切なものとはならないであろうということは全く確かである。最適な振動モードの経時的な経路にはいくつかの種類があり、その中で人々の所定のグループに好ましいプロトコルは、単に実験的にのみ決定することができるのである。

例えば、デバイスの外部ケーシング上に出る矢印によって示されるように、デバイスは、そのエネルギー源を含む部分が頂部にあるように、頬骨４の領域のほお骨と接触させられる。１つの好ましい技術的な態様において、デバイスは、操作時に、デバイスが垂直な姿勢に近い正しい姿勢をとるように、内側空間位置のスイッチ２０を含んでいる。この垂直な姿勢に近い姿勢において、頭蓋骨に伝達された振動は、主として上顎洞２の中鼻道自然口ルート６の部分の方へ広がることになる。仮に、振動を下向きに向かわせるような努力がなされる場合、（矢印は上向きで）正確に保持されたデバイスは、
ｉ）そのサイズのために側頭骨又は前頭骨に対して置かれ、眼窩へ向かって（内側へ及び上側へ）向きを変えるか、又は
ｉｉ）内部空間の位置スイッチ２０がデバイスの動作を妨げるかのいずれかを行うことになる。

従って、デバイスによって頭蓋骨へ伝えられる振動の方向は、上側の歯根の向きへ直接的に広がることにはなり得ない。

個人が鼻骨または前頭上でデバイスを使用する場合には、正しく保持されたデバイスを傾けることはできず、間違った角度で保持されたデバイスを始動させることはできないので、振動は歯７の方へ下方に広がるようにする必要があった。従って、図に示される正しい向きにデバイスを操作することのみができるので、ガイドによって適用されたバイブレータデバイスが歯痛を引き起こすことはない。

本発明のデバイスに見込まれる機械的、そして、適切な電子的構造は、当業者には明らかであり、実施をするのが容易であろう。採用し得る解決手段は、米国特許出願第２００８／０２００８４８号、同第２００８／０１９５００１号及び同第２００３／０１７２９３９号のそれぞれに一つずつ及び種々の組合せで詳細に説明しており、それらの開示内容は、本発明のデバイスを実施する上で、十分な程度での参考文献であると考えられる。

Claims (10)

1. 特に副鼻腔内への酸化窒素の通気及び上気道の疾患の抑制のためのデバイスであって、
   −ハウジング（１６）と、
   −前記ハウジング内に配置された振動発生器（１１）と、
   −前記振動発生器（１１）に連絡するエネルギー供給ユニットと、
   −前記振動発生器（１１）と機械的／物理的に接触しており、一部がハウジング内に配置されている、振動トランスミッタ（１９）とを含み、
   −その振動トランスミッタ（１９）は、５０Ｈｚの閾値よりも低い振動を人体に伝達することを防止するユニットとして設計され、
   −人体に接する振動トランスミッタ（１９）の治療部は、最大１５００Ｈｚの周波数で振動する治療要素として設計され、
   −その振動発生器（１１）は、３０秒間で、閾値の下限から閾値の上限まで増大して前記閾値の上限から前記閾値の下限まで減少する振動周期を少なくとも１０回生成するユニットとして設計されている、デバイス。
2. 前記振動発生器（１１）が、振動周波数に影響を及ぼすコントロールユニットに結合している、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記振動発生器（１１）が電気的な動作手段を含み、それに結合する前記コントロールユニットが、前記動作手段に周波数ストロークを供給する鋸歯発生器を含む、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記鋸歯発生器が、極性を交番にする鋸歯発生器である、請求項３に記載のデバイス。
5. 前記鋸歯発生器が、断続的出力シグナルを生成する鋸歯発生器である、請求項３または４に記載のデバイス。
6. 前記鋸歯発生器が、非対称の振幅及び交番の極性の鋸歯発生器である、請求項３〜５のいずれかに記載のデバイス。
7. 前記コントロールユニットが、前記振動発生器（１１）に前記３０秒間の作動を行わせるタイミングステージを含む、請求項１〜６のいずれかに記載のデバイス。
8. 人間の顔面に接触し、皮膚に優しく、そして清浄化が容易な少なくとも１つ柔軟な外側制振要素（２２）を含む、請求項１〜７のいずれかに記載のデバイス。
9. 前記外側制振要素（２２）が、人体に接触する振動トランスミッタ（１９）の表面に配置されている、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記振動発生要素（１１）と前記ハウジング（１６）との間に配置される、少なくとも１つの柔軟な内側制振要素（１７）を含む請求項１〜９のいずれかに記載のデバイス。

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