JP2013537081A - 振動型呼気陽圧装置 - Google Patents

Abstract

患者に気道浄化（クリアランス）治療を施す方法が、患者からチェンバ内へ呼気気流を受入するステップと、該呼気気流の受入に応答してチェンバ１０内に背圧が生成されるようにするステップと、該背圧が或る所定レベルに少なくとも等しくなることのみに応答して、上記チェンバの下流に配置された磁気ダックビル弁２６等の一方向弁を開放させるステップと、上記一方向弁が開放されている場合に該一方向弁を通過する前記呼気気流に応答して、該一方向弁の下流に例えば振動型ボール逆止弁３２を用いて振動効果が発生されるようにするステップと、該振動効果に応答する上記チェンバを介して患者に打撃的感覚を供給するステップとを含む。

Description

本発明は、肺臓内に粘液分泌物が蓄積する嚢胞性線維症等の肺臓疾患の治療に係るもので、特に肺臓から斯様な分泌物を取り除く際に使用するための振動性呼気陽圧（ＰＥＰ）装置に関する。

患者が肺臓内の粘液の大量の蓄積に悩む多数の呼吸病状が知られている。１つの斯様な呼吸病状は嚢胞性線維症である。嚢胞性線維症は遺伝的な進行性衰弱病であり、欠陥遺伝子が肺臓内の粘膜繊毛輸送障害を生じさせ、慢性肺閉塞、炎症及び感染につながる。従って、このような病状に苦しむ人にとり気道を浄化することは重要であり、これらの人は、そのようにしようとして相当の時間を費やしている。

多数の気道浄化技術が良く知られている。このような技術は、用手胸部理学療法（ＣＰＴ）、体位排液法、呼吸訓練及び咳払いを含む。多くの人は、気道を清浄する作業を補助するために気道清浄装置も使用する。多くの斯様な装置が知られている。１つのタイプの気道清浄装置は、呼気陽圧（ＰＥＰ）装置として知られている。ＰＥＰ装置は典型的には小型の手持ち式装置であり、マウスピースと、呼気の間には抵抗を発生するが、吸入の間には空気が容易に流れ込むのを可能にする一方向弁を含むチェンバとを有している。ＰＥＰ装置を使用して患者の肺臓を清浄するために、該患者は当該装置を介して数回息を吸い込み及び吐き出し、次いで緩んだ粘液を取り除くために息を吹き出す。他の関係する気道清浄装置は、振動（又は振動型）呼気陽圧装置として知られている。振動（振動型）ＰＥＰ装置は、粘液を揺らして緩むのを補助するために患者の肺臓に振動も付与する点を除き、ＰＥＰ装置と同様の態様で動作する。

上記のような技術及び装置は嚢胞性線維症等の呼吸病状を処置するのに有効であるが、この分野では改善の余地がある。

一実施例においては、呼気陽圧装置であって、貫通する流体通路を有し患者の呼気気流を受けるように構成されたチェンバと；前記流体通路に沿って設けられる磁気ダックビル弁であって、第１極性を持つ複数の第１磁石を支持する第１壁部と前記第１極性とは反対の第２極性を持つ複数の第２磁石を支持する第２壁部とを有し、前記第１磁石及び第２磁石が当該磁気ダックビル弁に抵抗性割れ開き力を生成するように構成され、少なくとも或る背圧が前記チェンバ内に生成されることのみに応答して開くように構成された磁気ダックビル弁と；前記流体通路に沿って前記磁気ダックビル弁の下流に設けられる振動型ボール逆止弁とを有する呼気陽圧装置が提供される。

他の実施例においては、呼気陽圧装置であって、患者の呼気気流を受けるように構成されたチェンバと；該チェンバの下流に設けられ、少なくとも或る背圧が前記チェンバ内に生成されることのみにより開くように構成された一方向弁と；前記一方向弁の下流に設けられる振動型ボール逆止弁とを有し、前記チェンバ、前記一方向弁及び前記振動型ボール逆止弁が直線状の流体流れ通路に沿って設けられる呼気陽圧装置が提供される。

更に他の実施例においては、患者に気道浄化措置を施す方法であって、前記患者からチェンバ内へと呼気気流を受け入れるステップと；前記呼気気流を受け入れることにより、前記チェンバ内に背圧が発生されるようにするステップと；前記チェンバの下流に配置された一方向弁を、前記背圧が或る所定のレベルに少なくとも等しくなることによってのみ開かせるステップと；前記一方向弁が開いている場合に、該一方向弁を介して前記呼気気流が通過することにより前記一方向弁の下流で振動効果を発生させるステップと；前記振動効果に応答して前記チェンバを介して前記患者に打撃的感覚を与えるステップとを有する方法が提供される。

本発明の上記及び他の目的、フィーチャ及び特徴、並びに関連する構造のエレメントの動作方法及び機能、各部の組み合わせ、製造の経済性は、下記の記載及び添付請求項を添付図面を参照して考察すれば一層明らかとなる。上記添付図面の全ては本明細書の一部を形成するもので、各図において同様の符号は対応する部分を示している。しかしながら、該図面は図解及び説明の目的のみのものであり、本発明の範囲を定めることを意図するものではないと明確に理解されるべきである。尚、明細書及び請求項において使用される場合、そうでないと明示しない限り、単数形のものは複数のものを含むものである。

図１は、本発明の一実施例による振動型呼気陽圧（ＰＥＰ）装置の概略断面図である。 図２は、図１の振動型呼気陽圧（ＰＥＰ）装置の概略断面図であり、患者の吸入の間における該装置の動作を示す。 図３は、図１の振動型呼気陽圧（ＰＥＰ）装置の概略断面図であり、患者の呼気の間における該装置の動作を示す。 図４は、図１の振動型呼気陽圧（ＰＥＰ）装置の一部を形成することが可能な磁気ダックビル弁の一実施例の等角投影図である。 図５は、図１の振動型呼気陽圧（ＰＥＰ）装置の一部を形成することが可能な磁気ダックビル弁の他の実施例の等角投影図である。

ここで使用される、例えば頂部の、底部の、左側の、右側の、上部の、下部の、前部の、後部の及びこれらの派生語等の方向的表現は、図面に示された構成要素の向きに関係するものであり、明示しない限り、請求項を限定するものではない。

ここで使用される場合、２以上の部分又は構成部品が一緒に"結合"されるという文言は、これら部分が直接的に又は１以上の中間部分若しくは構成部品を介して一緒に結合され又は動作されることを意味する。

ここで使用される場合、２以上の部分又は構成部品が互いに"係合"するなる文言は、これら部分が直接的に又は１以上の中間部分若しくは構成部品を介して互いに対して力を及ぼすことを意味する。

ここで使用される場合、"数"なる用語は、１又は１より大きな整数（即ち、複数）を意味する。

図１は、本発明の一実施例による振動型呼気陽圧（ＰＥＰ）装置２の概略断面図である。図２は、振動型ＰＥＰ装置２の患者による吸入の間における動作を示す概略断面図であり、図３は振動型ＰＥＰ装置２の患者による呼気の間における動作を示す概略断面図である。

振動型ＰＥＰ装置２は、マウスピース部４を含んでいる。マウスピース部４は患者との境界部であり、患者が口を該マウスピース部の第１端６上に置くと共に、振動型ＰＥＰ装置２を介して息を吸入及び吐くのを可能にするように構成されている。例示した実施例において、マウスピース部４は射出成形されたプラスチックから製造される。

振動型ＰＥＰ装置２は、更に、空気吸入チェンバ１０、磁気ダックビルチェンバアセンブリ２０、及び振動型ボール逆止弁アセンブリ３２を含んでいる。空気吸入チェンバ１０、磁気ダックビルチェンバアセンブリ２０、及び振動型ボール逆止弁アセンブリ３２の各々の構造及び機能は下記に詳細に説明する。

図１〜３に見られるように、空気吸入チェンバ１０の第１端１２はマウスピース部４ の第２端８に結合されている。空気吸入チェンバ１０はインライン逆止弁アセンブリを有し、該逆止弁は、患者が息を吸い込んだ場合に、空気が当該振動型ＰＥＰ装置２の長手方向流体通路１４に流入するのを可能にする。例示した実施例では、空気吸入チェンバ１０は、（マウスピース部４と同様に）、射出成形されたプラスチックから製造される（他の実施例では、空気吸入チェンバ１０及びマウスピース部４は単一の一体構造としてモールド成形される）。図示の実施例においては、該空気吸入チェンバ１０の吸入ポート管１８に逆止弁１６が設けられている。吸入ポート管１８は、上記長手方向流体通路１４に対して垂直に向けられている。１つの特別な限定するものでない実施例では、逆止弁１６は、患者の息の吸入により生成される真空圧によって内側に変形して割れ開き、空気が空気吸入チェンバ１０及びマウスピース部４を介して患者の気道内に自由に流れ込む（図２）のを可能にする順応性のある弾性（エラストマ）ディスクである。患者の息の吐き出しに際し（図３）、呼気圧が逆止弁１６を閉じ、空気吸入チェンバ１０を密閉し、該空気吸入チェンバ１０内に陽圧上昇を生じさせる。空気吸入チェンバ１０における該陽圧上昇は、当該振動型ＰＥＰ装置２における磁気ダックビルチェンバアセンブリ２０及び振動型ボール逆止弁アセンブリ３２に下記に詳細に説明するような態様で影響を与える。

図１〜３に見られるように、磁気ダックビルチェンバアセンブリ２０の第１端２２は空気吸入チェンバ１０の第２端２４に結合されている。磁気ダックビルチェンバアセンブリ２０は、空気吸入チェンバ１０に対して磁気ダックビル弁２６を保持し且つ封止する。磁気ダックビル弁２６は、当該弁の唇部又は壁部３０Ａ、３０Ｂの先端に固定された一連のバイアスの付された小型磁石２８を有する一方向ダックビル弁である（壁部３０Ａに固定された磁石２８は、壁部３０Ｂに固定された磁石２８の極性とは逆の極性を有する）。磁石２８に磁気ダックビル弁２６内に制御された抵抗性の割れ開き力を生じさせる。該割れ開き力は、（ｉ）患者の呼気により空気吸入チェンバ１０内に十分な背圧（或る所定の量（即ち、割れ開き圧）より大きな）が達成された場合にのみ磁気ダックビル弁２６が弾発的に開くのを可能にし（図３）、（ii）空気吸入チェンバ１０内の圧力が患者の呼気の終了時に低下した（上記所定の割れ開き圧より低く）場合に磁気ダックビル弁２６が迅速に弾発的に閉じられるようにする。当該実施例において、磁石２８は、直径が２mm、厚さが１mmで、各々が３７.４６メガガウスエルステッド（MGOe）の最大エネルギ積を有するニッケルメッキネオジム磁石である。磁気ダックビル弁２６の開成の際における患者に対する感覚は、（ｉ）詳細に後述する振動型ボール逆止弁アセンブリ３２の動作開始に先立つ急速な圧力低下又ははじけ、及び（ii）患者の呼気の終了時における明確な閉成圧力である。当該実施例では、磁気ダックビル弁アセンブリ２０における磁気ダックビル弁２６以外の部分は、射出成形されたプラスチックにより製造される。

図４は、磁気ダックビル弁２６'と符号が付された磁気ダックビル弁２６の特別な限定するものでない実施例の等角投影図である。図４に見られるように、磁気ダックビル弁２６'の各壁部３０Ａ'、３０Ｂ'は、磁石２８を内部に保持するための一体的なポケット３４を有している。更に、磁気ダックビル弁２６'の各壁部３０Ａ'、３０Ｂ'は、当該磁気ダックビル弁２６'が直線的な先細り弁の形態をとるように平らな構造体である。

図５は、磁気ダックビル弁２６"と符号が付された磁気ダックビル弁２６の他の特別な限定するものでない実施例の等角投影図である。図５に見られるように、磁気ダックビル弁２６"の各壁部３０Ａ"、３０Ｂ"は、内部に磁石２８を保持するための一体的なポケット３４を有している。更に、磁気ダックビル弁２６"の各壁部３０Ａ"、３０Ｂ"は、傾斜された主壁部３８に結合された平らな長方形状の角度が付けられた部分３６を有している。磁気ダックビル弁２６"が閉じた場合、上記の角度が付けられた部分３６は互いに係合し、相俟って平らな唇状の密閉面３９を形成する。

振動型ＰＥＰ装置２は、更に、磁気ダックビルチェンバアセンブリ２０の第２端４０に接続された振動型ボール逆止弁アセンブリ３２を含んでいる。振動型ボール逆止弁アセンブリ３２は、先細りの（例えば、円錐状の）同調された空気流入口４２と、該空気流入口４２の端部における円形弁座４４と、チェンバ４６と、穿孔されたキャップエレメント４８と、該キャップエレメント４８内に組み込まれた緩衝体５０（ゴム等の弾性材料から形成される）と、チェンバ４６内に設けられた球状エレメント５２とを有している。当該実施例においては、上記球状エレメント５２はポリプロピレンから作製されている。空気流入口４２は、患者の吐き出した息の速度を上昇させ、これに応答して球状エレメント５２を弁座４４から変位させる（図３）。球状エレメント５２が弁座４４から押し離されると、圧力低下が生じ、該圧力低下は真空（ベルヌーイ効果）を発生させ、上記球状エレメント５２を弁座４４に吸い戻す。また、緩衝体５０もバネのように作用し、球状エレメント５２が衝突すると、該球状エレメントを弁座４４に向かって押し戻す（このように、緩衝体５０は上記真空と一緒に作用して、チェンバ４６の再密閉を加速させる）。この過程は、患者が振動型ＰＥＰ装置２に息を吹き込み、磁気ダックビル弁２６が押しやられて開状態に維持される間に、複数回反復し、往復振動効果を生じ、該効果は患者に該振動型ＰＥＰ装置２を介して打撃的な感覚を与え、患者の気道から粘液を除去する助けとなる。斯かる振動的且つ打撃的感覚は、呼気が終了し、空気吸入チェンバ１０内の圧力が前記割れ開き圧より低下する結果として磁気ダックビル弁２６が弾発的に閉じられるまで、継続するであろう。当該実施例において、振動型ボール逆止弁アセンブリ３２の構成部品（球状エレメント５２及び内部のゴム製緩衝体５０以外の）は射出成形されたプラスチックから作製されている。

このように、該振動型ＰＥＰ装置２は、呼気の間に抵抗と振動との両方を与えて、気道を清浄するのを補助するための、嚢胞性線維症患者等の患者により使用することが可能なツールである。本発明は、吸入投薬（RDD：Respiratory Drug Delivery）又は心拍数変化（ＨＲＣ：Heat Rate Change）のための気道浄化装置に適用することもでき、噴霧器又は他の吸入器型の装置にも適用することができる。

以上、本発明を、現在最も実用的且つ好ましい実施例であると考えられるものに基づいて解説の目的で詳細に説明したが、斯様な詳細は該目的のためのみのものであり、本発明は開示された実施例に限定されるものではなく、逆に、添付請求項の趣旨及び範囲内である変更例及び等価な装置をもカバーすることを意図するものであると理解されるべきである。例えば、本発明は、可能な範囲において、何れかの実施例の１以上のフィーチャを何れかの他の実施例の１以上のフィーチャと組み合わせることができることを考慮していると理解されるべきである。

Claims (16)

1. 呼気陽圧装置であって、
   貫通する流体通路を有し、患者の呼気気流を受けるチェンバと、
   前記流体通路に沿って設けられる磁気ダックビル弁であって、第１極性を持つ複数の第１磁石を支持する第１壁部と前記第１極性とは反対の第２極性を持つ複数の第２磁石を支持する第２壁部とを有し、前記第１磁石及び第２磁石は当該磁気ダックビル弁に抵抗性割れ開き力を生成し、少なくとも或る背圧が前記チェンバ内に生成されることのみに応答して開く磁気ダックビル弁と、
   前記流体通路に沿って前記磁気ダックビル弁の下流に設けられる振動型ボール逆止弁と、
   を有する呼気陽圧装置。
2. 前記チェンバは前記流体通路に対して垂直に向けられた空気吸入ポートを備える空気吸入チェンバを有し、前記空気吸入ポートは該空気流入ポートへの流体の流入のみを可能にする逆止弁を有する請求項１に記載の呼気陽圧装置。
3. 前記空気流入チェンバの第１端に結合されたマウスピース部を更に有し、前記磁気ダックビル弁は前記空気吸入チェンバの第２端に結合された磁気ダックビル弁アセンブリ内に設けられる請求項２に記載の呼気陽圧装置。
4. 前記流体通路は当該呼気陽圧装置の長軸に沿って設けられる長手方向流体通路である請求項２に記載の呼気陽圧装置。
5. 前記振動型ボール逆止弁は振動型ボール逆止弁アセンブリの一部として設けられ、該振動型ボール逆止弁アセンブリの第１端は前記磁気ダックビル弁アセンブリの出口端に結合され、前記振動型ボール逆止弁アセンブリは、該振動型ボール逆止弁アセンブリの前記第１端に設けられた先細りポートと、該先細りポートの終端に設けられる弁座と、該弁座に隣接して設けられる第２チェンバと、該第２チェンバ内に設けられる球状エレメントとを含み、該球状エレメントは前記第２チェンバ内で移動して前記弁座に間欠的に係合する請求項３に記載の呼気陽圧装置。
6. 前記振動型ボール逆止弁アセンブリは前記第２チェンバ内に前記弁座に対向して配置される緩衝体エレメントを含み、前記球状エレメントは該緩衝体エレメントに間欠的に係合する請求項５に記載の呼気陽圧装置。
7. 前記緩衝体エレメントが弾性材料から形成される請求項６に記載の呼気陽圧装置。
8. 呼気陽圧装置であって、
   患者の呼気気流を受けるチェンバと、
   前記チェンバの下流に設けられ、少なくとも或る背圧が前記チェンバ内に生成されることのみに応答して開く一方向弁と、
   前記一方向弁の下流に設けられる振動型ボール逆止弁と、
   を有し、前記チェンバ、前記一方向弁及び前記振動型ボール逆止弁が直線状流体流れ通路に沿って設けられる呼気陽圧装置。
9. 前記チェンバは前記直線状流体流れ通路に対して垂直に向けられた空気吸入ポートを備える空気吸入チェンバを有し、前記空気吸入ポートは該空気流入ポートへの流体の流れのみを可能にする逆止弁を有する請求項８に記載の呼気陽圧装置。
10. 前記一方向弁は前記チェンバの端部に結合された弁アセンブリ内に設けられ、前記振動型ボール逆止弁は振動型ボール逆止弁アセンブリの一部として設けられ、該振動型ボール逆止弁アセンブリの第１端は前記弁アセンブリの出口端に結合され、前記振動型ボール逆止弁アセンブリは、該振動型ボール逆止弁アセンブリの前記第１端に設けられた先細りポートと、該先細りポートの終端に設けられる弁座と、該弁座に隣接して設けられる第２チェンバと、該第２チェンバ内に設けられる球状エレメントとを含み、該球状エレメントは前記第２チェンバ内で移動して前記弁座に間欠的に係合する請求項８に記載の呼気陽圧装置。
11. 前記振動型ボール逆止弁アセンブリは前記第２チェンバ内に前記弁座に対向して配置される緩衝体エレメントを含み、前記球状エレメントは該緩衝体エレメントに間欠的に係合する請求項１０に記載の呼気陽圧装置。
12. 前記緩衝体エレメントが弾性材料から形成される請求項１１に記載の呼気陽圧装置。
13. 患者に気道浄化措置を施す方法であって、
    前記患者からチェンバ内へと呼気気流を受け入れるステップと、
    前記呼気気流を受け入れることにより、前記チェンバ内に背圧を発生させるステップと、
    前記チェンバの下流に配置された一方向弁を、前記背圧が或る所定のレベルに少なくとも等しくなることによってのみ開かせるステップと、
    前記一方向弁が開いている場合に、該一方向弁を介して前記呼気気流が通過することにより前記一方向弁の下流で振動効果を発生させるステップと、
    前記振動効果に応答して前記チェンバを介して前記患者に打撃的感覚を与えるステップと、
    を有する方法。
14. 前記一方向弁は、第１極性を持つ複数の第１磁石を支持する第１壁部と前記第１極性とは反対の第２極性を持つ複数の第２磁石を支持する第２壁部とを有する磁気ダックビル弁であり、前記第１磁石及び第２磁石は当該磁気ダックビル弁に抵抗性割れ開き力を生成し、該磁気ダックビル弁は前記チェンバ内の前記背圧が少なくとも前記或る所定のレベルに等しくなることのみにより開く請求項１３に記載の方法。
15. 前記振動効果を発生させるステップが、前記振動効果を前記一方向弁の下流に配置された振動型ボール逆止弁に生じさせるステップを有する請求項１３に記載の方法。
16. 前記チェンバ、前記一方向弁及び前記振動型ボール逆止弁が直線状の流体流れ通路に沿って設けられる請求項１５に記載の方法。

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