JP2016501069A - 圧迫を回転的に感知してｃｐｒの動きと非ｃｐｒの動きとを区別する胸部圧迫モニター - Google Patents

Abstract

ＣＰＲ中に得られた胸部圧迫の深さを計測する胸部圧迫モニター。胸部圧迫モニターのセンサーが該モニターのハウジング内に配置されて、ＣＰＲ圧迫によるハウジングの圧迫とその結果としての変形がセンサーによって検出され、制御システムによって、胸部の下方向の変位を示す加速度信号に基づいて胸部圧迫深さを計算する開始点として用いられる。

Description

以下に記載の本発明は、心肺蘇生法（ＣＰＲ）の分野に関する。

ゾルメディカル社（ＺＯＬＬ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が販売するＲｅａｌ ＣＰＲ Ｈｅｌｐ（登録商標）およびＣＰＲ−Ｄ−ｐａｄｚの技術により、ＣＰＲの実施中に胸部圧迫モニタリングを行うことが可能になった。
この技術は、米国特許第６，３９０，９９６号明細書、同第７，１０８，６６５号明細書、および同第７，４２９，２５０号明細書に記載されており、加速度計を用いて胸部の加速度を計測し、加速度信号から各圧迫の深さを計算することを含む。
この技術は、ゾル社のＲｅａｌ ＣＰＲ Ｈｅｌｐ（登録商標）圧迫深さモニタリング・システムで、手動ＣＰＲの施術者にリアルタイムで速度と深さのＣＰＲフィードバックを与えるのに使用されている。
商業的には、この技術はゾル社の電極パッド、たとえばＣＰＲ−Ｄ・ｐａｄｚ（登録商標）電極パッドに実装されている。この技術はまた、トレーニング目的で、ＰｏｃｋｅｔＣＰＲ（登録商標）胸部圧迫モニターおよびＰｏｃｋｅｔＣＰＲ（登録商標）のｉＰｈｏｎｅのアプリケーションに実装されている。

Ｈａｌｐｅｒｉｎの米国特許第６，３９０，９９６号明細書、ならびにＰａｌａｚｚｏｌｏの米国特許第７，１２２，０１４号明細書は、ＣＰＲで要求されるテンポの速い胸部圧迫が繰り返される間、胸部圧迫深さを正確に決定することができる胸部圧迫モニターを記載している。
ＨａｌｐｅｒｉｎおよびＰａｌａｚｚｏｌｏのデバイスは、ＣＰＲの間、ＣＰＲ施術者の手と患者の胸骨との間に置かれるようにされている。
いずれの場合も、ＣＰＲ胸部圧迫モニターは、使用中は胸部に対し固定されて保持され、胸部圧迫モジュールは、他の供給源からの入力なしに、特に空間内または該圧迫モジュールから離れて固定されている他のセンサーからのデータの入力なしに、胸部圧迫モジュール内の加速度計からの加速度データに基づき各圧迫の深さを決定するように機能できる。
Ｈａｌｐｅｒｉｎの米国特許第６，３９０，９９６号明細書、同第７，１０８，６６５号明細書、および同第７，４２９，２５０号明細書の開示、およびＰａｌａｚｚｏｌｏの米国特許第７，１２２，０１４号明細書の開示を本明細書で参考として援用する。

他のさまざまな胸部圧迫モニターは、追加の入力を用いて圧迫の開始を検出することを必要とするか、または提案している。
Ｍｙｋｌｅｂｕｓｔらの「人命救助の現場や訓練における胸部圧迫のパラメータの測定／利用システムとその応用」米国特許第６，３０６，１０７号明細書（２００１年１０月２３日）は、加速度計を内蔵する圧力パッドを利用し、圧迫の深さを決定するために力作動スイッチで各圧迫の開始を検出することを必要とするデバイスを記載している。
しかし、Ｍｙｋｌｅｂｕｓｔは加速度計のみを用いて圧迫深さを測定する手段は提供しておらず、また、胸部圧迫深さの計測値の何種類かの誤差（ドリフトなど）の説明もしていない。
出願人の先行特許であるＰａｌａｚｚｏｌｏらの「ＣＰＲの間の胸部の圧縮深さの決定の方法」米国特許第７，１２２，０１４号明細書（２００６年１０月１７日）は、そのような追加入力を用いて圧迫深さを決定する方法を記載してから、圧迫開始を検出するスイッチの使用も記載しており、これは胸部圧迫による加速度と患者の外因による加速度とを区別するのに有益であり得る。

胸部圧迫モニターの正確性を高める以下に記載のデバイスと方法は、ＣＰＲの適切な実施を補助するのに使用されるものである。
このことは、圧迫ストロークの開始と関連付けられる、圧迫モニターまたは圧迫モニターの構成要素の変形を検出することによって、胸部圧迫の開始点を検出することで達成される。
たとえば、圧迫モニターで使用される加速度計は、加えられた圧迫力に応じて胸部圧迫モニター内の加速度計を胸部圧迫モニター内で回転させることで、圧迫ストロークの開始を検出するのに使用することができる。
これは、Ｈａｌｐｅｒｉｎの米国特許第６，３９０，９９６号明細書に記載される胸部圧迫モニターを改変することで達成される。Ｈａｌｐｅｒｉｎは、ＣＰＲの実施中、胸部圧迫の速度と深さを正確に計測する手持ち型のＣＰＲ胸部圧迫モニターを開示している。
このＣＰＲ圧迫モニターは、心停止状態の傷病者の胸部に対し、しっかりと固定されるようにされており、加速度計、プロセッサー、およびディスプレイやスピーカーなどの出力手段を含むハウジングを有する。
このシステムは、胸部圧迫を計測し促進して、ＣＰＲを効果的に行うことを容易にする。このデバイスは、正しく圧迫が行えるよう救助者に合図を提供する。
信号発生機構が、救助者が行った胸部の圧迫深さおよび圧迫頻度に対応する信号を提供し、ＣＰＲ施術者に合図を提供して、望ましい頻度範囲内で圧迫し、胸部変位を望ましい距離範囲内に維持できるように助ける。

胸部圧迫モニターは、ＣＰＲによる、胸部の背骨に対する深度を決定する加速度計を備える。関連ＡＥＤ内かまたはこの加速度計を収容するハウジング内の制御システムによって、動作検出装置が生成した出力信号を距離値に変換する。
この制御システムは、この距離値を望ましい距離値の範囲と比較し、信号機構を操作して、その距離値が望ましい距離値の範囲内であるかどうかにしたがって、胸部圧迫深さおよび頻度に関する指示の信号を送る。
胸部圧迫モニターはまた、該距離値に対応する信号を関連の胸部圧迫デバイスに提供するようにも操作することができる。

胸部圧迫の開始点の決定を補助するために、加速度計とその取付基板とは加速度計内に配置されるので、胸部圧迫中に上方向および下方向に動きながら自然に回転するかまたはよじれる場合がある。たとえば患者を車両内に搬送することで生じ得る外因的な加速度によって上方向および下方向に動くときは、通常は回転するかまたはよじれることはない。
制御システムは、加速度信号をまとめて、多数回繰り返された圧迫の深さを決定するようにプログラムされ、回転に対応する信号を用いて各圧迫の開始点を決定するが、回転を示す加速度信号を伴わない下方向への動きを示す加速度信号は無視する。

胸部圧迫モニターの他の構成要素の変形を検出する他のセンサーも、圧迫の開始と終了を検出するのに使用できる。
たとえば、圧迫中に撓み、曲がり、またはよじれ得るハウジングと組み合わせて、ハウジングに埋め込まれたひずみゲージ、圧電抵抗素子、インピーダンスセンサーを用いて、胸部圧迫動作によってのみ生じる、周囲の運動に影響されることがない、ハウジングの屈曲を検出してもよい。

各圧迫の開始を検出して圧迫深さの計算を向上させるのに加えて、システムは、圧迫後の圧迫力解除の素早さおよび完全性を含め、圧迫の終了の検出にも使用できる。
手動ＣＰＲ圧迫と一緒に使用すると、このデバイスは救助者に合図を提供でき、救助者が患者に加える下方向の力の除去がゆっくりすぎることを示し、素早く完全に胸部を解除し、各圧迫ストローク後は一切の圧迫力を除去するよう救助者に促す。

救助者が手動で胸部圧迫を行っている、患者に使用中の胸部圧迫モニターの使用を説明する図 図１の電極アセンブリの上面図 ゾルメディカル社のＲｅａｌ ＣＰＲ Ｈｅｌｐ（登録商標）胸部圧迫モニターに実装されている胸部圧迫モニターを説明する図 圧迫による加速度と患者の環境的動きによる加速度とを区別するように改変された図３の胸部圧迫モニターを説明する図 ハウジング上部の屈曲および加速度計アセンブリの回転を説明する図 ハウジング上部の屈曲および加速度計アセンブリの回転を説明する図 回転加速度計アセンブリおよび固定された非回転加速度計の両方を有する胸部圧迫モニターを説明する図 圧迫中の胸骨および／または胸郭の自然な傾きが、救助者が加えた圧迫による回転加速度計アセンブリの回転と区別できるような、患者に接するデバイスの向きを説明する図 圧迫中の胸骨および／または胸郭の自然な傾きが、救助者が加えた圧迫による回転加速度計アセンブリの回転と区別できるような、患者に接するデバイスの向きを説明する図 圧迫力によるハウジングの変形を検出するための追加手段を有する胸部圧迫デバイスを説明する図 圧迫力によるハウジングの変形を検出するための追加手段を有する胸部圧迫デバイスを説明する図 圧迫開始の指標としてのハウジングの変形を間接的に検出するための手段を説明する図 胸部圧迫デバイスが患者に設置されている、患者に使用中の胸部圧迫モニターの使用を説明する図 図１３で説明されている胸部圧迫デバイスと一緒に使用するようにされた、回転加速度計を有する胸部圧迫モニターを説明する図

図１は、救助者（ＣＰＲ施術者ともいう）２が手動で胸部圧迫を行っている患者（傷病者、ＣＰＲ被施術者ともいう）１への胸部圧迫モニターの使用を説明する。
蘇生の取組みの一環として、救助者は、ＥＣＧ電極アセンブリ３を患者の胸部に装着している。このアセンブリ（部）は、胸骨電極４、心尖電極５、および胸骨ブリッジ６を含む。胸部圧迫モニター７が、胸骨ブリッジ内で該ブリッジを構成する発泡層の間に挟まれて配置されている。十字線の印を伴うこのブリッジは、その構成ともあいまって、胸部圧迫モニターを傷病者の胸骨上に適切に配置するためのテンプレートの役割を果たすので、確実に胸骨電極および心尖電極が（患者の体格はそれぞれ異なるが）適切に配置される。
電極アセンブリは除細動器８に（ケーブル９を通じて）接続され、該除細動器は、ＥＣＧおよび除細動機能を制御することができ（およびＥＣＧを制御するようにプログラムされている）、圧迫モニターからの加速度信号を解釈し、それら加速度信号から圧迫深さを決定し、フィードバックを生成して救助者に提供する圧迫モニターの機能を制御することができる（および制御するようにプログラムされている）、１または複数の制御システムを備える。
フィードバックは、アナンシエーターを通じての音声フィードバックまたはディスプレイにあらわれる視覚フィードバックのどちらでもよい。これらの圧迫モニター機能は、Ｈａｌｐｅｒｉｎが記載するように、また、出願人のＰｏｃｋｅｔＣＰＲ（登録商標）デバイスで実施されているように、圧迫モニター自体に内蔵された制御システムにより達成することもできる。
フィードバックは、もっと深く圧迫するようにという合図、より速い、または、ゆっくりした速度で圧迫するようにという合図、および各圧迫後に患者の胸部を素早く完全に解除するようにという合図を含むことができる。

図２は、胸部圧迫モニター７を含む、図１の電極アセンブリの上面図である。この図では、胸骨電極４、心尖電極５、およびブリッジ６内の胸部圧迫モニター７の位置がよりはっきりと示されている。
胸部圧迫モニターは、図１に示す電極を配置するブリッジ内に発泡層間に挟まれて配置されているので、患者に装着されると、ＣＰＲ胸部圧迫モニターは患者の胸骨切痕上に配置される。この胸部圧迫モニターとそのハウジングは、発展中の当分野では、パックと呼ばれている。

図３は、ゾルメディカル社のＲｅａｌ ＣＰＲ Ｈｅｌｐ（登録商標）胸部圧迫モニターおよびＣＰＲスタットパッズまたはＣＰＲ−Ｄ−ｐａｄｚ（登録商標）に実装されている胸部圧迫モニター７を説明する。
パックは、ハウジング下部１３、および、ハウジング上部１４を有するハウジング１２を含む。ハウジング下部は、（患者胸部または患者胸郭の前側表面に対向する）わずかに凸面の底面１５を有して、患者の胸骨切痕に沿う。
ハウジング上部は、わずかに凹面の上面１６（患者に対し相対的に浅部）を有し、これは使用中パック上に手を配置しやすくする。
パックの加速度を計測する加速度計アセンブリ１７は、パッケージに入って、取付基板１８に配置される。
一般的には加速度計アセンブリは、複数軸の加速度計アセンブリであり、２個または３個の加速度計が互いに直交して配置されていて、２本または３本の直交軸線上の加速度を検出することができる。好ましくは、これらの軸線は、圧迫モニター内で圧迫軸線１９（典型的には、仰臥位の患者の前方／後方軸線に対応する垂直方向軸線）と重なるように揃えられ、１本または２本の軸線は該圧迫軸線に直交する（典型的には２本の水平方向軸線）。この配置により、Ｈａｌｐｅｒｉｎの特許文献に記載されているように、胸部圧迫深さを計測できる。
加速度計アセンブリは、２個か３個の加速度計がハウジングに回転可能に取り付けられた、別の加速度計も備えることができる。代わりに、以下に図７に関して記載するように、デバイスは、ハウジング内に配置された第１の固定加速度計、およびハウジング内に配置された第２の回転加速度計を用いることができる。

図３の基本的なデバイスを図４に示すように改変することができ、図４では、圧迫による加速度と、患者の環境的動きによる加速度とを区別するように、図３を改変した胸部圧迫モニターを説明している。
ハウジング２１は、上面１６に圧迫力が加わったときに、この上面が下方向に屈曲する程度にわずかに可撓性であるように、改変されている。
このデバイスでは、加速度計取付基板１８が圧迫軸線に対し相対的に傾斜し、たとえば回動点２２でハウジングに回転可能に固定されて、ハウジングに対し相対的に回転できる。
加速度計取付基板は傾いているので、上面に加えられた圧迫力の結果として、パックの下方向への動きと取付基板の回転、および複数軸線（３軸線または２軸線）加速度計アセンブリの回動点２２の周りでの回転の両方が生じる。（加速度計取付基板は、ヒンジまたは可撓継手（ｆｌｅｘ ｊｏｉｎｔ）でハウジングに固定することができるが、ハウジング内で発泡体またはゲル中に浮遊させるか、またはハウジング下部とハウジング上部とに単に固定してもよい。取付基板は、そのもとの傾斜位置に向けて、ハウジングの弾性部分との接続を通じて付勢されるが、ばねで付勢されてもよい。）
加速度計アセンブリは取付基板に配置され、したがって加速度計の軸線およびハウジングの軸線に対し所定の関係でハウジングに設けられ、ハウジングは患者の解剖学的構造に対し所定の関係に配置されるように構成されている。
好ましくは、加速度計のうちの１個が、その感度軸が圧迫軸線と整合するように取付基板およびハウジングに対して配置される。
図４のデバイスは、図１または図２に示すように電極アセンブリ内に組み入れてもよく、または、出願人のＰｏｃｋｅｔＣＰＲ（登録商標）胸部圧迫モニターおよびＨａｌｐｅｒｉｎに開示されるパックと同様に、スタンドアローンの胸部圧迫モニターにおいて使用することもできる。

この配置では、加速度計アセンブリを下方向に押す圧迫により、加速度計取付基板も回転する。複数軸線加速度計は、下方向への動きおよび回転を感知する。回転は圧迫の開始を示し、制御システムは複数の加速度計からの加速度計データを解析して圧迫モニターの下方向の変位を計算し、これはＣＰＲ圧迫の深さに対応する。
計算は加速度計の初期の向きによって変わることになるが、本発明の概念が理解されれば計算はルーチンで行う。加速度計データにより圧迫開始を検出することによって、デバイスは、圧迫深さをより正確に計算し、患者と圧迫深さモニターとに作用する他の力による加速度を無視できる。

図５は、ハウジング上部の屈曲および加速度計アセンブリの回転を説明する。図５は、救助者の圧迫の取組みの結果としての加速度計アセンブリの回転を説明する。
救助者は、電極アセンブリについての説明を通じて、自身の手２３の手根部が、ハウジング上部の凹面に載るようにパック２１に置いて、ＡＣＬＳのガイドラインにしたがってＣＰＲ圧迫を行うように、訓練され、および／または、促される。
各圧迫の間、救助者は、ハウジングを下方向に押し、ハウジング上部１４を屈曲および変形させてより凹面の形状にし、こうして加速度計アセンブリを、もとのわずかに傾斜した位置からより傾斜した位置まで、ハウジングに対し相対的に回転させる。
この回転は、加速度計アセンブリの加速度計によって感知され、加速度計はハウジング内の加速度計アセンブリの回転、ならびにハウジングの垂直方向および水平方向の変位に対応する加速度信号を生成する。ハウジングの垂直方向の変位に対応する加速度計信号は、手動で加えた圧迫により得られる胸壁の変位または圧迫深さに対応する。

図４および図５で説明されるデバイスにおいて、２軸線または３軸線加速度計の複数の加速度計は、圧迫開始を決定し、その後は圧迫深さを計算するのに必要な唯一のセンサーである。
計算を実行することができ、加速度計以外の信号またはハウジングに配置されていないかもしくはハウジングに対し固定されて配置されていないセンサーからの信号を参照することなく、およびモジュール外部の供給源に由来する信号を参照することなく、多数回繰り返された圧迫の圧迫深さを計算することができる（ただし、そのような追加の信号を加速度計と一緒に用いて圧迫の開始を決定し、および／または、圧迫深さを計算してもよい）。
ハウジングまたはモジュールは、その上面に、救助者の手のひらを受けて載せるようにして、患者の胸部に載置されるようにされており、こうして患者の胸部に対し固定されて保持されて、患者胸部の前側表面と一緒に動き、圧迫を受けている患者の胸部の動きに追随するようにされている。
加速度計はハウジングに設けられているので、ハウジングおよび患者胸部の前側表面と一緒に動く。加速度計は胸部の上方向と下方向の加速度ならびにハウジング内の加速度計アセンブリの回転を示す加速度信号を出力する。
関連の制御システムは、加速度信号を受信し処理して胸部圧迫の深さを決定して、患者の胸部の圧迫深さを示す圧迫信号を生成するようにプログラムされている。
制御システムは、さらに、モジュール外部の供給源に由来する信号を参照することなく、および患者の胸部に連結されていない供給源に由来する信号を参照することなく、加速度計アセンブリの回転を示す加速度計からの加速度計信号に基づいて圧迫の開始を決定し、次いで加速度信号を用いて胸部の下方向の変位を計算するようにプログラムされている。ただし、そのような追加の信号を加速度計と一緒に用いて圧迫の開始を決定し、および／または、圧迫深さを計算してもよい。
制御システムは、さらに、計算された変位を示す圧迫信号を出力し、計算された変位と所定の望ましい変位および圧迫速度との比較に基づいて、救助者に合図を提供し圧迫の質を示すようにプログラムされている。たとえば、得られた変位が不適切か、適切か、または過剰かを示す。

デバイスで使用される制御システムは、任意の適切なコンピューター制御システムであってよく、ハウジング内、関連の除細動器内、または関連の胸部圧迫デバイス内に配置することができる。または、制御システムは、汎用コンピューターかまたは専用の単目的コンピューターであってもよい。制御システムは、少なくとも１つのプロセッサーおよびプログラムコードを記憶している少なくとも１つのメモリーを備え、該コンピューターのプログラムコードは、該少なくとも１つのプロセッサーに関して、該プロセッサー上で実行されると、該プロセッサーに本明細書全体の制御システムに割り当てられた機能を実施させるように構成されている。
このような機能は、加速度計からの加速度計信号、および／または、他のセンサーが生成した信号を解釈して、圧迫深さを決定し、計算された圧迫深さを示す信号を生成し、音声スピーカーやディスプレイなどの出力装置を操作して救助者にフィードバックを提供し、またはそれらの信号を胸部圧迫デバイスの制御システムのフィードバックとして用いることを含む。

上述のデバイスは、救助者が各圧迫後に胸部を実質的に解除しているかどうかを決定することにも使用できる。
圧迫時の救助者の体重は、患者の胸郭がその自然な戻りによって、できるだけ素早く、救助者の体重で妨げられずに確実に膨らむことができるように、完全に除去することが必要である。
このことは、出願人の、Ｆｒｅｅｍａｎの米国特許第７，２２０，２３５号に記載されており、これを本明細書で参考として援用する。
Ｆｒｅｅｍａｎに記載されるように、最適な圧迫サイクルは、下方向の力を加える合間に、救助者が加えた圧迫力を非常に素早く解除することを特徴とする。すなわち、圧迫と圧迫の合間に、救助者の体重の圧迫力を、患者胸部からゆっくりと除去して患者の胸郭が元通りに膨らむのを抑制するのではなく、完全かつ直ちに解除するのが望ましい。
救助者の体重および付随する下方向の力を解除する結果、ハウジング上面１６はもとのわずかに凹面の形状に弾性的に戻り、したがって回転加速度計アセンブリももとのわずかに傾斜した位置に戻ることになる。
この戻りの即時性は、救助者が圧迫力を解除する素早さを示す。胸部変位を計測するのに使用される制御システムは、したがって、圧迫力解除の素早さを計算し、計算された解除速度を示す解除信号を出力し、計算された解除速度と所定の望ましい解除速度との比較に基づいて、スピーカーまたはディスプレイを操作して救助者に合図を提供して、圧迫と圧迫の合間に得られた解除が不適切か適切かを示すようにプログラムすることができる。
この合図によって、救助者は圧迫と圧迫の合間に自身の体重を患者に預けないように促されることができる。
圧迫サイクルは、圧迫ストロークと減圧解除を含む。解除後は、救助者は患者胸部から自身の体重を完全に除去すべきである。圧迫ストローク中、加速度計アセンブリはハウジングに対し相対的に傾く。または他の構成要素が変形する。圧迫ストロークが終わってもいくらか傾斜が残っている場合は、加速度計アセンブリがまだ救助者から押されていることを示す。
デバイス全体が上方向に動いていても、救助者の手が上方向の動きを抑制していれば、結果としていくらかの傾きが検出されることになる。不完全な解除を示す、傾きが加速度計アセンブリに残ったままの全体的には上方向の動きが検出されると、制御システムはディスプレイまたはスピーカーを操作して、救助者に各圧迫後により完全に胸部を解除するように促す。
この決定および合図は、米国特許第７，２２０，２３５号に開示の決定および合図、たとえば救助者がもとの圧迫開始点（つまり圧迫サイクルの頂点）に達していないという決定などと一緒に、またはその代わりに用いることができる。
図６は、救助者がパックから自身の体重または圧迫力を完全に除去しきれない場合のハウジング上部および加速度計アセンブリの構成を説明している。
ハウジング上部１４は、もとの開始位置に部分的にしか戻っておらず、その戻りは圧迫力を完全に除去しきれなかった救助者によって制限されている。
また、加速度計アセンブリ１７は、そのもとのわずかに傾斜した位置に部分的にしか回転して戻っていない。加速度計からの加速度計信号は、制御システムにより解釈され、加速度計アセンブリがもとの位置に回転して戻っていないことを示す。

図７は、図４のものと同様の回転加速度計アセンブリ、および固定された非回転加速度計アセンブリ２４の両方を有する胸部圧迫モニターを説明し、該非回転加速度計アセンブリ２４は、やはり非回転的にハウジングに固定された第２の回路基板２５に取り付けられているので、ハウジングに対し相対的に回転しない。
この追加の加速度計アセンブリは非回転的にハウジング１２に固定されているので、ハウジングの垂直方向の動き、横方向の動き、および回転を示す加速度計信号を生成する。これらの追加の加速度計信号は、回転加速度計アセンブリ１７によって提供される加速度計信号の補助として使用できる。
圧迫モニターのその他の部分は、ハウジング上部１４、ハウジング下部１３、回転加速度計アセンブリ１７を含め、図４のものと同様である。
この使用モードでは、圧迫深さは回転加速度計アセンブリの加速度計信号を用いて決定され、圧迫の開始は回転加速度計アセンブリの回転の検出によって決定され、固定加速度計アセンブリはハウジングの回転を検出する。
制御システムは、回転加速度計アセンブリの加速度計信号に基づいて胸部圧迫深さを決定し、回転加速度計アセンブリから受信した回転加速度信号の検出によって示される圧迫の開始を決定するように、プログラムされる。
制御システムは、さらに、固定加速度計から受信した加速度信号に基づいて圧迫深さ、または圧迫の開始の計算を調節するようにプログラムされる。たとえば、固定加速度計からの加速度信号が、ハウジングが回転加速度計アセンブリと一緒に回転したことを示す（つまり、両方のアセンブリが同様の回転を示す）場合、制御システムはハウジングの深さのすべての変化は疑似運動の結果によるもので、救助者が行ったＣＰＲ胸部圧迫の結果ではないと決定する。

補完的な操作モードでは、固定加速度計アセンブリ２４は、Ｈａｌｐｅｒｉｎの米国特許第６，３９０，９９６号に記載されるように一次加速度センサーとして使用することができる、回転加速度計アセンブリ１７は単に各圧迫の開始点を検出するのに使用される。この操作モードでは、制御システムは、固定加速度計からの加速度信号に基づいて胸部圧迫深さを決定し、回転加速度計アセンブリから受信した回転を示す加速度計信号から各圧迫の開始点を決定するようにプログラムされる。

図８および図９は、圧迫中の胸骨および／または胸郭の自然な傾きが、救助者が加えた圧迫による回転加速度計アセンブリの回転と区別できるような、患者に接するデバイスの向きを説明する。
加速度計アセンブリは、圧迫モニターの下方／上方の傾斜とアセンブリの横方向の傾斜とを区別する手段を提供する。
このことは、剣状突起の下方／後方の傾斜と、ハウジング内の加速度計アセンブリの傾斜との混同を避けるのに有用である。剣状突起の圧迫は胸骨とは異なる傾向があるので、胸骨切痕のところで胸部に取り付けられた圧迫モニターは、患者の下方／上方軸線に沿って傾く場合がある。
加速度計アセンブリは、そのヒンジ線が下方／上方軸線と平行になるようにハウジング内に取り付けられ、アセンブリはこのヒンジ線の周りでデバイスの外側／内側軸線にまたがり前後に回転する。加速度計アセンブリを体に適切に合わせることは、アセンブリの電極アセンブリへの最初の配置、および電極アセンブリの患者身体への適切な装着によって、確保される。
図８に示すように、ヒンジ線２６は、加速度計アセンブリ１７がＣＰＲ圧迫およびその結果のハウジング上部の変形に応じてその周りで回転する、線として定義される。
患者の上方／下方軸線２７は、該患者の頭部からつま先までの軸線である。前方／後方軸線２８は、該患者の前部（前方）から該患者の後部（後方）に延 びている。矢印２９で示す外側／内側軸線は、該患者の片側からもう片側に延びている。（説明した軸線の起点は、該患者に対して恣意的に配置されている。）一部の患者の胸骨は、圧迫が異なる傾向がある。胸骨の下端部は中間部分よりも深く押すことができるので、胸骨の下側部分と剣状突起は、患者の外側／内側軸線または面と交差して「傾く」か、または患者（またはデバイス）の前方／後方面内で回転するが、患者（またはデバイス）の下方／上方軸線の周りで大きく傾くことはない。
図９に示すように、胸骨の下側部分と剣状突起は、圧迫に応じて、外側／内側軸線２９の周りで傾いており（および、それに応じて患者とデバイスとで設定された外側／内側面と交差して傾いているが、上方／下方軸線の周りで傾いておらず、または水平方向の外側／内側面内で、もしくは前方／後方軸線の周りでよじれていない。すなわち、デバイスは胸部全体にかけて前後に揺れたり、胸壁の前側表面で回転したりはしていない。
このように、加速度計アセンブリがその周りで回転するヒンジ線は、患者の上方／下方軸線と整合し、前方／後方軸線および外側／内側軸線に垂直である（上方／下方軸線に必ずしも平行でなくてもよく、実際にはヒンジ線は前方／後方面内に存在することになる）。
このことは、加速度計アセンブリの回転が、外側／内側軸線の周りで傾斜している胸骨に追随してデバイスが傾斜したからではなく、圧迫による変形のせいであろうことを保証する。この望ましい整合は、加速度計アセンブリと基板とをハウジング内に配置し、ハウジングに印を設けて、ヒンジ線が実質的に患者身体の前方／後方面内にあるように患者身体に配置することを容易にすることで、確保することができる。
図２を参照すると、このことは、電極アセンブリ内にハウジングを配置することによって達成され、該電極アセンブリは胸骨電極と心尖電極とを適切に配置するように患者身体に置かれなくてはならない。高度に訓練を受けた救助者は、または未熟なユーザーであっても、典型的には電極アセンブリの表面に設けられた印があれば電極を適切に配置することができる。

図１０および図１１は、圧迫力によるハウジングの変形を検出するための追加手段を有する胸部圧迫デバイスを説明する。
図１０で説明されている胸部圧迫モニターは、下部と上部、加速度計アセンブリ１７、および取付基板１８（これはハウジングに対し固定されていても回転可能であってもよい）を有するハウジング１２を含む。
ひずみゲージ３０がハウジング上部１４に埋め込まれており、ハウジング上部１４はわずかに可撓性、柔性、または変形可能なので、救助者が患者胸部を押して上部を変形させるたびに該ひずみゲージも変形する。ひずみゲージが変形すると、該ひずみゲージ内の素子の抵抗が変化し、この変化は制御システムに送信される。
制御システムは、圧迫開始に付きものの急激な抵抗の変化を圧迫の開始として解釈し、該制御システムは、ひずみゲージからの抵抗値によって特定される開始位置を用いて、加速度計アセンブリからの加速度計信号を用いて胸部圧迫深さを計算するようにプログラムされる。
ハウジングの変形を検出するひずみゲージは、圧迫中にわずかに変形することができる材料を含む限りは側壁や下部など圧迫中に変形するハウジング内のどの部分にでも配置できる。

図１１で説明されている胸部圧迫モニターは、下部と上部、加速度計アセンブリ１７、および取付基板１８（これはハウジングに対し固定されていても回転可能であってもよい）を有するハウジング１２を含む。
感力抵抗素子３１がハウジング内に配置され、例示しているように、上部１４と下部の間に配置されているので、救助者が患者胸部を押して上部を変形させるたびに、上部が感力抵抗素子に当たる。
上部が感力抵抗素子に当たると、感力抵抗素子の抵抗が変化し、この変化は制御システムに送信される。
制御システムは、圧迫開始に付きものの急激な抵抗の変化を圧迫の開始として解釈し、該制御システムは、感力抵抗素子からの抵抗値によって特定される開始位置を用いて、加速度計アセンブリからの加速度計信号を用いて胸部圧迫深さを計算するようにプログラムされる。
図１０および図１１からわかるように、ハウジング上面は、少なくとも部分的に、圧電抵抗素子、ひずみゲージ（マイクロひずみゲージを含む）、感圧タッチスクリーン、またはハウジングの変形を検出する機能がある任意の他のセンサー、またはハウジングの変形を検出する任意の他の手段を備えることができる。
ハウジングの変形を検出する手段は、ハウジング上部、ハウジング下部、および圧迫中に検出可能な応力および／またはひずみを受ける胸部圧迫デバイスの任意の部分に配置されるか、またはそこに埋め込まれることができる。

図１０および図１１に説明するように圧迫開始の指標としてハウジングの変形を直接検出することに加えて、加速度計アセンブリの回転、またはハウジングが変形したとき回転するか撓む何か他の構成要素の撓みを検出することにより、間接的に変形を検出してもよい。
図１２は、圧迫開始を示すハウジングの変形を間接的に検出するための手段を説明する。
図１２は、ハウジング下部１３、ハウジング上部１４、加速度計アセンブリ１７およびその取付基板１８を有するパック１２を含み、該取付基板１８はハウジング下部１３とハウジング上部１４の間に回転可能に配置されているので、ハウジング上部からハウジング下部へ向けての圧迫により、加速度計アセンブリは点２２などの回動点の周りで回転する。
圧電フィルム３２が、ハウジング（図１２では下部）と、加速度計アセンブリまたは取付基板との両方に固定され、折り目３３に沿って折られている。圧迫力が加わるたびに、加速度計アセンブリは回動点２２の周りで回転し、圧電フィルム３２を曲げる。圧電フィルムの変形により、フィルム内に瞬間性電圧上昇が生じ、これは適当な電子機器により検出されて制御システムに送信される。
制御システムは、フィルムの撓みに付きものの瞬間性電圧上昇を圧迫の開始として解釈する。
圧電フィルムは、加速度計アセンブリおよび取付基板の回転を検出する手段を提供する。圧電フィルムの代わりに、切替の（ｐｏｓｉｔｉｏｎｅｄ）力変換素子、力スイッチ、もしくはリレースイッチ、圧電抵抗素子、ひずみゲージ（マイクロひずみゲージを含む）、感圧タッチスクリーン、または加速度計および／または加速度計アセンブリの下に配置された取付基板の回転を検出する機能がある。または、より一般的には、加速度計および／または取付基板の圧迫に誘導された動きを検出することができるように加速度計および／または取付基板に動作可能に接続されている任意の他のセンサーを含む、加速度計アセンブリおよび取付基板の回転を検出する他の手段を使用してもよい。
加えて、回転を検出する手段は、パック内で圧迫に応じて動く任意の構造または構成要素に動作可能に連結されていてもよい。
加速度計アセンブリは、図７で説明するように（要素２４および２５は固定加速度計を指す）、回転可能にハウジング内に固定することができる、回転基板または他の構成要素（加速度計付きまたは加速度計なし）は、回転検出手段に当たるかまたは相互作用するのに使用することができる。

使用においては、ＣＰＲ施術者が患者にＣＰＲ圧迫を行う間、圧迫深さモニターを使用する。
ＣＰＲ施術者は、胸部圧迫モニターを患者の胸骨の上で自身の手と患者胸部との間に置き、手で圧迫する（または、以下に説明するように、胸部圧迫デバイスと患者胸部との間に置き、胸部圧迫デバイスで圧迫を実施する）。
ＣＰＲ施術者は、ＥＣＧ／除細動器の電極も患者に設置する場合があり、胸部圧迫モニターは、図１および図２で示すように電極アセンブリに内蔵されている。ＣＰＲ施術者は胸部圧迫モニターを操作し、その制御システムは、回転の開始またはハウジングの変形を圧迫が開始された指標として用いて、上述したように加速度信号を解釈して胸壁の変位を決定し、開始点として回転または変形が検出された点を圧迫深さの計算に用いる。
制御システムは、計算された圧迫深さを望ましい所定の圧迫深さ（現行のＡＣＬＳガイドラインでは２インチ）と比較し、スピーカーまたはディスプレイを操作して圧迫の質に関する合図をユーザーに提供する。
制御システムは、計算された変位を示す圧迫信号の出力もできる。
同様に、センサーがもとの位置に戻る速度、またはハウジングがもとの非圧迫形状に跳ね返る速度に基づいて圧迫解除の質を評価するのに使用される場合、制御システムは、計算された解除速度を望ましい所定の解除速度と比較し、スピーカーまたはディスプレイを操作して解除の質に関する合図をユーザーに提供する。

図１３は、胸部圧迫デバイス３４が患者１に設置されている、患者に使用中の胸部圧迫モニターの使用を説明する。
胸部圧迫デバイスは出願人の米国特許第７，４１０，４７０号に記載されており、荷重分散パネル３６および引きストラップ３７（患者の両側にそれぞれ１本ずつ）がハウジング３８内で駆動スプールおよびモーターに取り付けられている圧迫ベルト３５（ファントム線で示す）を含む。
この図で示すように、ＥＣＧ電極アセンブリ３は患者胸部で荷重分散バンドの下に配置されている。このアセンブリは、図１で説明されている胸骨電極４、心尖電極５、胸骨ブリッジ６、および胸部圧迫モニター７を含む。胸部圧迫モニターおよび電極は、除細動器に直接接続されても、ハウジングに内蔵された接続部を介して接続されてもよい。胸部圧迫モニターは、患者と荷重分散パネルの間で患者の胸骨の上方に配置されている。

図１４は、胸部圧迫デバイス３４と一緒に使用するようにされた胸部圧迫モニターを説明する。
この圧迫モニターは、回転加速度計を含み、ハウジングは図１３で説明したような胸部圧迫デバイスと一緒に使用するようにされている。
ハウジング上部１４の外表面４３は凸面であるが、胸部圧迫デバイスのベルトが確実にハウジング上部に完全に当たって上部を変形させ、回転加速度計アセンブリが各圧迫中に回転することになるように、平坦でもよい。他の点では、圧迫モニターは図４に示すデバイスと同様である。

デバイスおよび方法を開発した環境に関連して好ましい実施形態を記載してきたが、それらは本発明の原理を単に説明するものである。さまざまな実施形態の要素を他の各種に組み入れて、それらの要素の利点をそのような他の種と組み合わせて得ることができ、さまざまな有用な特徴を単独または互いに組み合わせて実施形態に用いることができる。他の実施形態および構成は、本発明の精神および添付の特許請求の範囲から逸脱することなく考案することができる。

Claims (21)

1. 心肺蘇生法（ＣＰＲ）のＣＰＲ施術者による実施を容易にする胸部圧迫モニターであって、
   ＣＰＲ被施術者の胸部に対し固定されて保持されるようにされているハウジングと、
   前記ハウジング内に配置される加速度計アセンブリと、を備え、
   前記加速度計アセンブリは、前記ハウジングに対し回転可能に設けられている、胸部圧迫モニター。
2. 前記ハウジングの一部分は弾性であり、前記加速度計アセンブリは、圧迫力による前記ハウジングの変形の結果として前記加速度計アセンブリが回転するように、前記ハウジングに対し配置されている、請求項１に記載の胸部圧迫モニター。
3. 前記加速度計アセンブリは、前記胸部圧迫モニターの第１の軸線に沿って回転可能に設けられており、
   前記ハウジングは、凹面である上部、および、凸面である下部を有し、
   前記上部は、可撓性であり、前記ＣＰＲ施術者が加えた圧迫力に応じてわずかに変形する、請求項２に記載の胸部圧迫モニター。
4. 前記加速度計アセンブリは、前記胸部圧迫モニターの第１の軸線に沿って回転可能に設けられており、
   前記ハウジングは、凹面である上部、および、凸面である下部を有し、
   前記下部は、可撓性であり、前記ＣＰＲ施術者が加えた圧迫力に応じてわずかに変形する、請求項３に記載の胸部圧迫モニター。
5. 前記加速度計アセンブリは、前記胸部圧迫モニターの第１の軸線に沿って回転可能に設けられており、
   前記ハウジングは、前記第１の軸線に平行な第２の軸線に沿って凹面である上部、および、前記第１の軸線に沿って凸面である下部を有し、
   前記上部は、可撓性であり、前記ＣＰＲ施術者が加えた圧迫力に応じてわずかに変形し、それによって前記加速度計アセンブリを前記第１の軸線の周りで回転させる、請求項２に記載の胸部圧迫モニター。
6. 前記加速度計アセンブリは、前記胸部圧迫モニターの第１の軸線に沿って回転可能に設けられており、
   前記ハウジングは、前記上部は前記第１の軸線に平行な第２の軸線に沿って凹面である上部、および、前記第１の軸線に沿って凸面である下部を有し、
   前記下部は、可撓性であり、前記ＣＰＲ施術者が加えた圧迫力に応じてわずかに変形し、それによって前記加速度計アセンブリを前記第１の軸線の周りで回転させる、請求項３に記載の胸部圧迫モニター。
7. 前記ハウジング上部には、前記ＣＰＲ施術者が前記第１の軸線を前記前記ＣＰＲ被施術者の上方／下方軸線と合わせるのを助ける印が設けられている、請求項３に記載の胸部圧迫モニター。
8. 前記加速度計アセンブリは、前記胸部圧迫モニターの変位を示す加速度信号、および前記加速度計アセンブリの回転を示す加速度信号を生成する直交して配置される３個の加速度計を備え、さらに、
   前記加速度信号を受信し処理して胸部圧迫深さを決定し、前記患者胸部の前記圧迫深さを示す圧迫信号を生成し、前記加速度計からの加速度計信号に基づき前記加速度計アセンブリの回転を示す圧迫の開始を決定し、次いで前記加速度信号を用いて前記胸部の下方向の変位を計算し、前記計算された変位と所定の望ましい変位および圧迫速度との比較に基づいて、前記救助者に合図を提供して前記ＣＰＲ施術者が実施した圧迫の質を示すようにプログラムされている、制御システムを備える、請求項３に記載の胸部圧迫モニター。
9. 前記加速度計アセンブリは、前記胸部圧迫モニターの変位を示す加速度信号、および前記加速度計アセンブリの回転を示す加速度信号を生成する直交して配置される３個の加速度計を備え、さらに、
   前記加速度信号を受信し処理して胸部圧迫深さを決定し、前記ＣＰＲ被施術者の胸部の前記圧迫深さを示す圧迫信号を生成し、前記加速度計からの加速度計信号に基づき前記加速度計アセンブリの回転を示す圧迫の開始を決定し、次いで前記加速度信号を用いて前記胸部の下方向の変位を計算するようにプログラムされ、さらに、前記計算された変位を示す圧迫信号を出力するようにプログラムされている、制御システムを備える、請求項３に記載の胸部圧迫モニター。
10. 前記制御システムは、さらに、加速度信号を処理して前記胸部圧迫モニターからの圧迫力の解除速度を計算し、前記計算された解除速度と所定の望ましい解除速度とを比較し、スピーカーまたはディスプレイを操作して前記ＣＰＲ施術者に合図を提供して前記解除速度の質を示すようにプログラムされている、請求項９に記載の胸部圧迫モニター。
11. 心肺蘇生法（ＣＰＲ）を受けているＣＰＲ被施術者の胸部の圧迫深さを検出することで、ＣＰＲ施術者によるＣＰＲの実施を容易にする胸部圧迫モニターであって、
    前記ＣＰＲ施術者と、前記ＣＰＲ被施術者の胸部の間で、ＣＰＲ被施術者の胸部に対し固定されて保持されるようにされているハウジングであって、該ハウジングの一部分が前記ＣＰＲ施術者によるＣＰＲ圧迫中に変形するのに十分な可撓性を有するハウジングと、
    前記ＣＰＲ被施術者の前記胸部の変位を示す加速度を検出する、少なくとも１個の加速度計と、
    前記ハウジングの変形を検出し、前記ハウジングの変形を示す信号を生成する機能がある、センサーと、を備えている、胸部圧迫モニター。
12. 前記加速度計は、前記胸部圧迫モニターの変位を示す加速度信号を生成する機能があり、さらに、
    前記加速度信号を受信し処理して胸部圧迫深さを決定し、前記ＣＰＲ被施術者の胸部の前記圧迫深さを示す圧迫信号を生成し、前記ハウジングの変形を示す信号に基づいて圧迫の開始を決定し、次いで前記加速度信号を用いて前記胸部の下方向の変位を計算するようにプログラムされ、さらに、前記計算された変位圧迫信号を出力し、前記計算された変位と所定の望ましい変位および圧迫速度との比較に基づいて、前記救助者に合図を提供して前記ＣＰＲ施術者により得られた圧迫の質を示すようにプログラムされている、制御システムを備えている、請求項１１に記載の胸部圧迫モニター。
13. 前記センサーは感力抵抗素子を備えている、請求項１１に記載の胸部圧迫モニター。
14. 前記センサーはひずみゲージを備えている、請求項１１に記載の胸部圧迫モニター。
15. 前記センサーは圧電抵抗素子を備えている、請求項１１に記載の胸部圧迫モニター。
16. 前記センサーは感圧タッチスクリーンを備えている、請求項１１に記載の胸部圧迫モニター。
17. 前記センサーは圧電フィルムを備えている、請求項１１に記載の胸部圧迫モニター。
18. 前記制御システムは、さらに、センサー信号を処理して前記胸部圧迫モニターからの圧迫力の解除速度を計算し、前記計算された解除速度と所定の望ましい解除速度とを比較し、スピーカーまたはディスプレイを操作して前記ＣＰＲ施術者に合図を提供して前記解除速度の質を示すようにプログラムされている、請求項１１に記載の胸部圧迫モニター。
19. 心肺蘇生法（ＣＰＲ）の実施を容易にするシステムであって、
    ＣＰＲ被施術者の胸部に対し固定されて保持されるようにされているハウジングと、
    ＣＰＲ被施術者の胸部の変位を示す加速度信号を生成する第１の加速度計であって、前記ハウジング内に配置されている、第１の加速度計と、
    前記加速度計アセンブリの回転を示す加速度信号を生成する第２の加速度計であって、前記ハウジング内に回転可能に配置されている、第２の加速度計と、
    前記第１の加速度計からの前記加速度信号を、ＣＰＲによる前記ＣＰＲ被施術者の胸部の変位を示す距離値に変換するようにプログラムされている、制御システムと、を備え、
    前記制御システムは、さらに、前記第２の加速度計からの前記加速度信号を解釈して圧迫の開始点を決定し、前記第１の加速度計の後続の加速度を圧迫が加えられたことによる前記ＣＰＲ被施術者の胸部の変位として解釈し、前記第２の加速度計の回転に先行されない加速度は圧迫が加えられたことによる前記ＣＰＲ被施術者の胸部の変位とは関係ない動きとして解釈するようにプログラムされている、システム。
20. 前記制御システムは、さらに、前記ＣＰＲ被施術者の胸部の変位を示す前記距離値に対応する信号を出力するようにプログラムされている、請求項１９に記載の胸部圧迫モニター。
21. 前記制御システムは、さらに、前記第１の加速度計からの前記加速度信号を用いて前記胸部の下方向の変位を計算し、前記計算された変位と所定の望ましい変位および圧迫速度との比較に基づいて、前記ＣＰＲ施術者に合図を提供して前記救助者により得られた圧迫の質を示すようにプログラムされている、請求項１９に記載の胸部圧迫モニター。

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