JP4447454B2 - 心肺蘇生（ｃｐｒ）のための胸部圧迫装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は救急医療装置とその方法、および心停止患者の蘇生に関するものである。

アメリカ心臓学会の現行ガイドラインでは、心肺蘇生（CPR）における胸部の圧迫は、1分間に80〜100回の頻度、1.5〜2.0インチ（3.8〜5.1 cm）の深度で実施することが要求されている（心肺蘇生および救急心血管系看護のための2000年ガイドライン）。救急医療従事者がこのガイドラインに従ってCPRを実施しても、体内の循環血流量は正常のおよそ25〜30％である。しかし、胸部圧迫を長時間持続することが必要な場合、心臓と胸郭の十分な圧迫を持続することは不可能ではないとしても困難である。経験を積んだ医療スタッフでもせいぜい数分間しか十分な胸部圧迫を持続できない。(Hightower, et al. Decay In Quality of Chest Compression Over Time, 26 Ann. Emerg. Med. 300, Sep. 1995)。このように、長時間のCPRが必要な場合、患者の蘇生あるいは回復はしばしば失敗に終わっている。すなわち、もしCPRが十分に実施できたならば、心停止の患者をもっと長い時間生き長らえさせることができたことは明らかである。長時間にわたってCPRを実施した報告（45〜90分）がたまに見られ、冠動脈バイパス手術により最終的に患者が救命された報告もある。（Tovar, et al. Successful Myocardial Revascularization and Neurologic Recovery, 22 Texas Heart J. 271, 1995 を参照）。

血流量を増しCPRの効率を高めようとする努力の一環として、我々は心臓発作の患者の胸部を自動的に圧迫する胸部圧迫システムを開発した。この装置は患者の胸部に巻き付けた幅広のベルトから構成されている。このベルトはCPRに必要な胸部の圧迫を引き起こすために胸部を繰り返し締め付けるようになっている。本装置は出願中の特許（09/866,377；出願日2001年5月21日、09/087,299；出願日1998年5月29日）に記載されており、それらの全体的な開示は参照としてこの出願書類にも包含されている。CPRの基本的な手順のその他の改良点がいくつか提案されている。WoudenbergのCardiopulmonary Resuscitator（心肺蘇生装置；米国特許第4,664,098号、1987年5月12日）では空気シリンダで出力する胸部圧迫装置が紹介されている。Waide, et al.のExternal Cardiac Massage Device（体外心マッサージ装置；米国特許第5,399,148号、1995年3月21日）では手動で操作する別の胸部圧迫装置が紹介されている。Lach, et al.のResuscination Method and Apparatus（心肺蘇生の方法と装置；米国特許第4,770,164号、1988年9月13日）では胸部を圧迫するために幅の広いバンドと背中の左右どちらかに配置した止め板を用い、胸部上での側面同士の圧迫動作による胸部の圧迫法が提案されている。Kelly, et al.のChest Compression Apparatus for Cardiac Arrest（心停止のための胸部圧迫装置；米国特許第5,738,637号、1998年4月14日）では胸部を圧迫するために鉗子様道具に取り付けた柔軟性のある非弾性のベルトを利用している。HalperinのCardiopulmonary Resuscination and Assisted Circulation System（心肺蘇生と補助循環システム；米国特許第4,928,674号、1990年5月29日）に示されているように、CPRのための胸部圧迫に膨張式ベストも提案されている。BarkolowのCardiopulmonary Resuscitator Massager Pad（心肺蘇生装置マッサージ用パッド；米国特許第4,570,615号、1986年2月18日）に示され市販されているThumper（サンパー）装置および同様なその他の装置は、持続的で自動の閉鎖式胸部圧迫法を提供している。Barkolowは光線の取り合わせで支援された胸腔上のピストンを提示している。このピストンは患者の胸骨の上に配置され、空気圧で胸部を繰り返し押し下げるように設定されている。

米国特許第4,664,098号 米国特許第5,399,148号 米国特許第4,770,164号 米国特許第5,738,637号 米国特許第4,928,674号 米国特許第4,570,615号

ここに示す装置および方法は、胸部を圧迫するために締め付けベルト、反復膨張する嚢(bladder)、または往復運動するピストンを使用した自動胸部圧迫システムの胸部圧迫法を改善したものである。

CPR中に胸部と胸部圧迫に使用する特殊装置との間に嚢を配置する。さまざまな病態の患者においてこの嚢は胸部圧迫の実効性を増強する。この嚢はまた、不均等な圧力や心臓が休止期にあるときに不必要な圧力をかけず、圧迫に使用するベルト、嚢、またはピストンによる圧力を均等化させる。

嚢はいくつかの様式で組み入れられる。嚢は相互に流体をやり取りする、横に並んだ3つ以上の腔またはセクションにより構成される。この嚢は構造的な弾力性を持たせるために内部が網状または開放房状の弾性泡材で満たされる。嚢には圧均等化のためのバルブが付いており、嚢の内圧を周囲の大気圧と同じにすることができる。弁がないと、膨張式ベストシステムに使用されているアクティブ嚢と同様、嚢は相当量の流体で一杯になり、圧迫動作中に嚢内の流体が十分移動できなくなるおそれがある。

図1は胸部圧迫装置２が装着され使用準備が整った患者１を示す。ベルト３および背板内のベルト締め付け機構が患者胸部を圧迫するための装置を構成している。ベルトは、患者の胸部と胸郭の周りに付けたベルトを締め付けるのに必要な動力となるベルト締め付け機構に操作可能につながっている。ベルト締め付け機構は、継続中の出願第09/866,377号に示されているモータもしくはモータで動くスプール、ベルトを締め付けるその他の自動装置、またはベルトを締め付けるその他の手動装置である。

嚢４は患者の胸部と圧迫ベルトの間に配置する。ベルトの下の位置を示すために破線で描かれている嚢４は、ベルト３に固定される。その次に、ベルトはマジックファスナのベルクロ（登録商標）、またはその他のファスナからなる2つのオーバーラップ部分５，６で体に固定される。嚢４には、嚢の内圧を測定する圧力トランスデューサないし他の装置に接続されている検知用ライン７が付いている。圧力トランスデューサは次に電気的に制御装置に接続される。嚢自体は圧力トランスデューサと共に提供され、その場合1本の伝達ケーブル８により圧力トランスデューサと制御装置が電気的につながれる。係属中の出願第09/866,377号に説明されているように、制御装置は圧迫力すなわちベルト締め付け機構によるベルトの締め付け程度を制御するのに、嚢内圧のフィードバックを利用している。

嚢４の中央部分９を患者の胸骨の上に配置する。右側方部分１０は患者胸部の右胸部上に配置され、左側方部分１１は患者胸部の左胸部上に配置される。嚢の左右側方部分は患者胸郭の中央から側方に沿って広げる。嚢の長さによっては左側方部分および右側方部分は患者胸郭を完全に覆うが、大部分の患者では胸骨の上端と下端の幅で腋窩から腋窩までの胸部前面が嚢に覆われる。このように、嚢全体４の（体幹の長軸方向１２で規定される）高さは6〜8インチ（15.3〜20.3 cm）、（左右への短軸方向１３で規定される）幅12〜16インチ（30.5〜40.6 cm）、厚さ約1.5インチ（3.8 cm）である。このサイズの嚢は、通常の患者の胸部全体を十分覆う。特に高さ約8インチ（20.3 cm）、幅約16インチ（40.6 cm）（患者との相対的な位置）、厚さ約1.5インチ（3.8 cm）の長方形の嚢は、ほとんどの患者に適合し、どのような患者でも使用することができる。

嚢４は気体または液体のような圧力伝達媒体で満たされる。嚢はまた、空気が嚢内の隅々まで移動できるよう、開放房状泡材またはフィルタ泡材のような泡材で満たすこともできる。泡材により嚢は圧力伝達媒体で満たされていなくても潰れないような構造的な支えが得られる。さらに、嚢４には弁が付いており、使用者が嚢の内圧を上げたり下げたりすることができるようになっている。

大部分の患者では、胸骨部の方が胸部および胸郭のその他の部分よりもへこみやすいことから、圧迫中、嚢は右側方部分１０および左側方部分１１が中央部分９よりも大きく圧迫される。これにより、嚢内の流体は中央部分に押しやられる。したがって加圧により嚢の中央部分がより大きく膨張し、その結果胸骨部分が最も強く圧迫される。このような効果は、単一腔型でも複数腔型でも認められる。

すべての患者で、圧迫動作中、患者胸部上の嚢の圧力が変動し、胸部全体に一様な圧力がかかる。一様な圧力がかかるとまず胸部の最も応諾性のある部分が圧迫される。（このとき、患者の大部分で胸骨部分が最初に圧迫される）。続いて、胸部のその次に応諾性のある部分がそれ以外の比較的強固な部分よりもいくらか大きく圧迫される。最終的に、胸部全体がある程度圧縮され、胸部の最も応諾性のある部分がそれより強固な部分より大きく圧迫される。このようにして、胸部圧迫中、胸部にかけられた圧力に対する胸郭の容積減少は最大になる。したがって、嚢が存在することにより胸部圧迫による心拍出がより効果的になる。

さらに、患者にかける胸部圧迫装置の総圧力を大きくしても、この嚢があることにより胸部にかかる単位面積当たりの圧力が変化するため患者に外傷を与える可能性を抑えることができる。嚢があることにより胸部にかける総圧力を約100ポンド（45 kg）から約700ポンド（315 kg）にすることができる。図に示した胸部圧迫ベルトにより約350〜400ポンド（158〜180 kg）の総圧力を胸部にかけることが好ましい。このように嚢は、嚢を使用しない手動圧迫もしくは自動圧迫に比較して患者に傷害を与える可能性を変えないかまたは小さくしながら、胸部圧迫装置の圧力を以前知られていた胸部圧迫法の総圧力限界よりはるかに大きくすることを可能にしている。逆に、嚢には約100平方インチ（約650 cm²）の下面があることから、その圧力密度（単位面積当たりの圧力負荷）は手によるCPRレベルを十分下回り、胸部に10 psi以下の圧力をかけるだけで有効CPR圧迫力が得られる。図に示した胸部圧迫ベルトにより1平方インチ当たり約2.50〜4ポンド（約1.1〜1.8 kg）の圧力を胸部にかけることが好ましい。

図２は、泡沫インサート２１を含めた嚢４の分解図である。嚢４は溶解または接着剤により貼り合わされた、または辺縁２２，２３，２４，２５に沿ってつなぎ合わされた2つの部分から形成されている。それに加えて、嚢４の前側２６および後ろ側３３は2つのデバイダ２７の部分で（機械的に、またはその他の方法で）結合あるいは互いに密封されている。このデバイダは分割接合線とも呼ばれる。デバイダ２７は（患者体幹の長軸方向１２で規定される）幅が約1/16インチ（1.6 mm）から約1インチ（2.54 cm）、（患者の左右の軸方向１３で規定される）長さが約1/2インチ（1.27 cm）から嚢のおよそ全長である。さらに、デバイダにクリーズ２８を付けることにより、嚢４を折り畳みやすくすることができる。開口３０の線上に等圧化チェックバルブ２９を設置し、以下に詳説するように、非使用時に嚢の内圧を大気圧と同じにし、圧迫中はしっかり密閉する。

各デバイダ２７は双方向性のあるそれぞれの部分を完全に密封しない方が望ましい（デバイダが嚢の上下間の高さ全体を占めないようにする）。こうして、流体が流体通路３１を通って各部分間を行き来するようにする。それ以外の発明の実施形態として、デバイダにより1つまたは複数の嚢を他の嚢から完全に閉鎖することができる。さらに、デバイダ２７を嚢の中心から離して配置し、左右の軸方向１３に関して中央部分が右側方部分および左側方部分よりも広くすることもできる。こうすることにより、胸骨を効果的に圧迫するよう中央部分が十分広くなる。

図３は、３つの部分からなる嚢４の横断面である（右側方部分１０、左側方部分１１、中央部分９）。この横断面は図２の線３２（すなわち、流体通路３１を通る線）に沿った部分である。嚢の前面２６および後面３３が流体通路３１では結合していない。したがって、流体は嚢部分の間を行き来する。ここに示されている嚢は複数の腔から構成されている1個の嚢で、腔の間をつなぐ流体通路が付いている。嚢システムはいくつかに分かれた嚢から構成され、嚢を互いに結合し、嚢間を流体が行き来するための管によって接続されてもよい。

図4は、バネ定数が異なる一連のスプリング３５で表した理論上の患者胸郭３４の圧迫状態を示す。大部分の患者にとって、胸骨に関係する部分が最も応諾性があり（最も柔らかい）、バネ定数１ｋで示されている。胸郭の側面部は応諾性が少なく（より硬い）、２ｋあるいは３ｋで示されている。胸郭の胸骨部分が最も容易に圧迫されることから、胸骨を圧迫するときが最もエネルギー効率が高くなる。この効果は胸部を脊柱に向かってさらに圧迫するときに増大する。胸部圧迫ベルトに嚢を追加することにより、図５および図６に示すように、ここに示したモデルの利点を組み入れた圧迫装置ができあがる。

図５は、胸骨４０上の患者胸部とベルトの間に嚢４が付いた自動胸部圧迫装置２を装着した患者１の横断面である。装置は先の特許出願第09/866,377号に記載されているものとよく似ている。中央部分９、右側方部分１０、左側方部分１１からなる嚢４が患者の胸骨上に配置されている。嚢があることにより、圧迫中、胸骨部に特に力が加わり、胸郭の他の部分には均等に力が加わる。

ベルトの左側部分４１および右側部分４２は合わさって接合線をなし牽引ストラップ４３につながる。牽引ストラップは駆動スプール４４に固定される。ベルトの右側部分４２は、牽引ストラップの中央端４５（すなわち、患者に装着したとき、体の中央に近い側の端部）から、中央部にある下位スピンドル４６と右側方上位スピンドル４７の下を通って、脊柱支持板４８の下、そして使用中の患者の体幹右側の下を外方に向かって伸びる。ベルトの左側部分４１は、牽引ストラップの中央端４５から、左側方上位スピンドル４９の周りで反転して、脊柱支持板４８の下、そして使用中の患者の体幹左側の下を外方に向かって伸びる。非使用時は、ベルトをベルト収納部５０に収める。脊柱支持板４８はカートリッジ上を下方および上方へ伸張し、カートリッジ上に患者を支え、カートリッジに出入りするベルトのための空間を作る。このように、使用中ベルトにかかる摩擦負荷の大部分は削減される。脊柱支持板の上面にはPTFE（テフロン（登録商標））シート（図示せず）を張り、胸部圧迫による摩擦や摩擦音を軽減する。側方スピンドルの側方への幅の取り方により、ベルトが胸郭の側面や背面に当たらないように胸部にベルトを装着したり、胸郭全周に巻き付くように装着することができる。この図に示すベルトは患者の胸部と側面に接触するが背面には直接当たらないように、側方スピンドルが離れている。

脊柱支持板４８の働きは図５および図６にも認められる。この支持板は背中を凹凸状に走行する脊柱陥凹５１を超えて側方に伸張している。脊柱支持板の幅は大部分の患者で背中の脊柱陥凹５１を挟んだ両側の肩甲骨５２または肩甲骨の内側境界部５３、あるいは僧帽筋の隆起５４に達するようにする。このように支持板は脊柱陥凹５１に広がり、背柱陥凹を超えて僧帽筋隆起５４または肩甲骨の内側境界部５３まで両側に及ぶ。ベルト部分４２，４１は支持板の下、さらに支持板とカートリッジないし背板の間の上下方向の隙間を通り、側方の幅が狭くて支持板の幅を少し超えるだけの場合、患者の体とカートリッジの間を直接走行しないようにする。また図５および図６には、自動胸部圧迫装置の右側方背板５５および左側方背板５６も示されている。患者の胸郭３４および脊柱５７も参照のため示されている。

図6は、圧迫中の自動胸部圧迫装置２と胸骨４０上に配置された嚢４を装着した患者１の横断面を示す。圧迫中、胸郭３４はいくらか卵円形の横断面が維持される。しかし、胸郭の側方部分は胸骨部ほど圧迫されないため、圧迫している間、圧迫力により内部の流体は左側方部分１１および右側方部分１０から中央部分に流入する。したがって、中央部分９は膨隆し、嚢が付いていない場合より胸骨を強く押すことになる。

図５および図６に見られるように、嚢は胸部周囲のベルトがゆったりしている図５の最初の緩んだ状態から、患者の胸部の周りでベルトが締め付けられて圧力をかけた図６の状態になる。緩んだ状態では、嚢の右側方部分、中央部分、左側方部分がそれぞれ流体で満たされている。圧力をかけた状態では、右側方部分と左側方部分が十分圧迫され、内容の流体のいくらかまたはすべてが中央部分に移動する。（圧迫している間、嚢は流体で充満状態になり、流体が流れなくなり嚢からの出入りが止まる）。腔が適切な相対的大きさになるように嚢部分の相対的な大きさを（前後のシートが合わさる接合線の位置を適切に定めることにより）調整し、圧迫中にかかる圧力によって側方腔が完全に圧迫されて流体がすべて排出し、中央部分の前後方向への膨らみが制限されることがないようにする。（嚢が単一であれば、胸骨はまだ選択的に圧迫される。単一腔の嚢の辺縁はまだ圧迫されて、嚢の中央部分に流体が寄せられる。したがって、単一腔の嚢の中央部分は膨隆し胸郭が選択的に圧迫される。）

図７は、中央部下面６６が弾性素材で作られている弛緩状態の嚢４の横断面を示す。それとは異なり、嚢の下面６６をネオプレン、ゴム、ゴムで被覆されたライクラ、その他の弾性素材のいずれかにすることができる。中央部分９の下面だけが弾性素材で作られているが、中央部分すべてを弾性素材で作ることも可能である。反対に、右側方部分１０および左側方部分１１は比較的弾性の少ない素材でできている。単一腔の嚢の場合は、下面の部分を弾性素材で作ることができる。

嚢が圧迫ベルトからの圧力を受けると、側方部分１０，１１の流体が中央部分９に移動する。中央部分の下面６６には柔軟性があるため、中央部分９は弾性素材でできていない場合に比べてより大きく拡張する。単一腔の嚢の場合は、嚢の側方部分から嚢の中央部分に流体が押しやられて弾性部分が選択的に拡張する。嚢の中央部分が患者に向かって拡張し、ベルトによる力を胸部の柔軟な部分と柔軟でない部分に均等に及ぼす。典型的な患者では、この装置により胸骨は後方へ押し込まれる。

図８は、中央部分９の下面６６がひだ状になっていて患者の体に対して相対的に上下する嚢４の横断面を示す。嚢全体は比較的弾性の少ない素材で作り、ひだ状の部分は弾性素材で作ることができる。それとは異なり、中央部分９全体の上面と下面をひだ状にすることもできる。いずれの場合も、ひだ状の下面のひだの数は１から約１０（２から２０個の屈曲）までの範囲で、多くの患者で約5個のひだ（10個の屈曲）が採用される。単一腔の嚢の場合は、下面の部分をひだ状にすることができる。

嚢に圧力が加わると、側方部分１０，１１から中央部分９に圧力が伝達される。中央部分の下面６６がひだ状のため、嚢は選択的に拡大する。単一腔の嚢の場合は、嚢の側方部分から嚢の中央部分に流体が押しやられて、ひだ状部分が選択的に拡張する。嚢の中央部分が選択的に拡大するため、胸骨も選択的に押し下げられる。

図９は、胸骨の上に1つ目の嚢４を置き、その上に別の嚢６７を重ねる様式で自動胸部圧迫装置２を装着した患者１を示す。（２つ目の嚢はパッド、房状の単一部分、複数の部分に分かれた嚢にすることができる）。この図のベルトは、中央にある駆動スプール４４に巻かれている。この駆動スプールは側方のスピンドル４７，４９を介してベルトを引っ張って巻きつける。スピンドルは患者の胸郭３４の幅よりも外側に位置しており、ベルトが胸郭の一部に触れることなく胸部に至るようになっている。ベルト３またはその他の胸部を締め付けるための装置は、両方の嚢を患者の胸部（胸郭３４の前面）に固定する。２つ目の嚢６７は比較的弾性の少ない素材で作られ、圧力の変化により形状はわずかしか変化しないようにする。２つ目の嚢は空気、ゲル、水性ゲル、泡材、水、その他の適切な流体などの圧力伝達媒体で満たす。

２つ目の嚢６７は患者の胸郭３４に部分的に高圧がかかるのを防ぐ。言い換えれば、胸骨以外の部分に圧力が均等にかかるようにする。圧迫中、２つ目の嚢はその側方部分６８で嚢４の側方部分１０，１１を押すことにより、その側方部分から嚢の中央部分９に圧力が伝わる助けをする。

図１０は、胸骨４０の上に1つ目の嚢４を置き、その下に別の嚢６７を挟み込む様式で自動胸部圧迫装置２を装着した患者１を示す。この様式では、圧迫中、胸骨を選択的に押さえることに違いはないが、2つ目の嚢は患者の胸郭３４に沿って圧迫力を一層均等にする助けとなる。

図１１は、胸骨４０の上に５つの腔からなる嚢６９を置き、その上に別の嚢６７を重ねる様式で自動胸部圧迫装置２を装着した患者１を示す。５つの腔からなる嚢では、左側方部分７０、左内側部分７１、右側方部分７２、右内側部分７３、中央部分９の間で流体が行き来する。これに負荷をかけると流体を介した圧力が側方部分および内側部分から中央部分に伝わる。こうして中央部分９が選択的に拡張して胸骨４０が選択的に押し込まれる。

５つの腔からなる嚢６９は、嚢４と同じ素材で作られ、同じ流体または泡材が入れられる。さらに、5つの腔からなる嚢の中央部分９の下面６６は弾性素材にするか、ひだ状にすることができる。一般に、嚢はいくつの腔に分けられても構わない。しかし大抵の場合、３つの部分に分かれた嚢が患者に最も良く適合し、圧迫により患者の胸骨を選択的に押し込むことができる。

図１２は嚢４付き胸部圧迫装置による胸部圧迫を受けている患者１を示している。作動装置８１（または圧力を与える別の方法）がピストン８２を駆動し、ピストンは圧迫プレート８３を背板８４または他の硬い面に向かって駆動する。圧迫プレートは、胸部を繰り返し押さえ込んで胸部を圧迫する。プレートは胸部前面を完全に覆う大きさをしている。嚢４は圧迫プレート８３と患者の胸部の間に配置する。図１２に示す嚢は単一腔で（複数の腔の嚢でもよい）、圧力伝達媒体で満たされている。

圧迫プレートが患者の胸部に向かって駆動すると、嚢４が変形する。胸部の中で胸骨部４０は側面部や内側部よりも容易に押し下げられることから、嚢の側方部分１０，１１は嚢の中央部分９よりも強く押しつぶされる。こうして、圧力は中央部分９に伝達され、嚢の中央部分が拡張することになる。嚢の中央部分の拡張により、胸部が胸骨４０の位置で後方に押し下げられる。この作用は単一腔の嚢でも複数腔の嚢でも認められる。

図１３は、図１２で示した患者１、嚢４、作動装置８１、ピストン８２、圧迫プレート８３の側面図である。嚢は圧迫プレート８３の底面全体を占める大きさと形にしてもよい。嚢は小さめにしてもよく、それでも、圧迫中、嚢が変形して胸骨４０を選択的に押し下げるには十分の大きさである。

図１４は樽状の胸部を持った患者８５における圧迫装置の効果を示している。図１４に圧迫の状態を示すように、患者の胸部に配置したベルト３を繰り返し締め付けたり緩めたりすることにより胸部圧迫装置は圧迫を実施する。嚢４はベルト３と患者の胸骨４０の間に配置する。大部分の患者で嚢は患者の胸骨を選択的に圧迫する。しかし、胸部が樽状の患者では胸骨の応諾性は低く、普通の患者の胸骨の場合より圧迫に対する抵抗は大きい。胸部圧迫装置を樽状胸部の患者に適用し操作する場合は、嚢の右側方部分１０、左側方部分１１、中央部分９は、図１４に示すように、より均一に圧迫する傾向がある。それでもCPRは効果があり、嚢は圧迫の圧力を再分配し続ける。このように、患者に危害を及ぼすリスクを有意に増大することなく、患者胸部により大きな総圧力を加えることができる。

その他のさまざまなＣＰＲ装置にも嚢を組み入れることができる。患者の胸部周囲にベルトまたはバンドを置き、ベルトを締め付けるためのその他のさまざまな方法（手動の牽引レバー、はさみのような装置、モータなど）をベルトに取り付けることができる。例えばKelly(米国特許第5,738,637号)の装置には、患者胸部の中央への配置に適合し患者胸部の周りに巻かれたベルトに接続されている作動装置と一体化したベース、およびベースの上に取り付けられ作動装置およびベルトに接続された「圧力変換器」を含んでいる。圧力変換器は作動装置にかかる下向きの力をベルトにかかる接線方向の力に変換する。上記の嚢をKellyに記述されているベースの間に挿入して、患者への力の掛かり方をさらに良くすることができる。

その他の装置では、胸部を圧迫する方法として胸部に力を掛けるためのピストン、プレート、またはその他の手段を用いている。それらは力を掛けるためにピストン、プレート、あるいはサンパー（登録商標）装置のようなその他の手段を駆動するための装置に機能上接続される。力をかけるためのピストン、プレート、その他の手段を駆動するための装置には、患者胸部に力をかけるためのモータ、手動の牽引レバー、作動装置、その他の手段からなる。圧迫ボードのような硬い圧迫面で圧迫を実施するとき、手による胸部圧迫に嚢を使用することもできる。どのような場合でも、圧迫装置と患者胸部の間に嚢を使用することができる。使用中、嚢は図１、図５、図６に示した装置に対するのと同様に機能する。別の装置では、嚢を圧迫ベストと患者胸部の間に配置することができる。患者の胸部に力をかける仕組みを使用しているどのような胸部圧迫技術にも嚢を使用することができる。

嚢にはさまざまな様式がある。嚢４には単一部分式と複数部分式がある。嚢４の容積は最大数百cm³までさまざまである。嚢４全体は高さ（患者との相対的な位置、体幹の長軸方向１２によって規定される）約3〜18インチ（7.6〜45.7 cm）、幅（患者との相対的な位置、患者の左右の軸方向１３によって規定される）約4〜24インチ（10.2〜61.0 cm）、厚さ約1/4〜3インチ（0.6〜7.6 cm）である。嚢４はここに示した長方形（これには円筒形を含む）のような縦横の長さに比べて厚さが小さい形態以外にも様々な形にすることができる。このように嚢は、男性、女性、小柄な人、大柄な人など異なる患者の胸部の大きさに合わせて様々なサイズにすることができる。

嚢４は、ポリエステル、ケブラー（登録商標）、または200デニエルナイロンオックスフォード布地などの強靭な布地にウレタンコーティングを二重に施したような非弾性素材で作ることができる。同じような強度と弾性を有するその他の素材を使用することもできる。嚢は図２に示すように、分離した部品で、または注入成形などの方法で形作ることもできる。この素材はわずかに弾性があり、使用時には約２０％伸張する。素材の係数は約2000psi以上である。しかし、嚢そのものは側方部分１０，１１が圧迫されたとき嚢の中央部分９が拡大するように設計されている。嚢は部分的にのみ泡材、空気と泡材、その他の圧力伝達媒体で満たされる。この場合、中央部分は側方部分が圧迫されたときまだ拡張する。圧迫されると側方部分は有益にも完全に空になるまで圧迫され変形するが、中央部分は圧迫により完全に平坦になる（上側と下側のシートが合わさる）ほどに弾性があるか変形可能であるべきである。

嚢に使用することができる泡材には、SIF（登録商標）泡材、ポリウレタン、ポリエチレン、その他のポリマー泡材がある。泡材には1インチ当たり約５個から１００個以上の孔があるが、大抵の場合1インチ当たり１５個の孔で十分である。嚢４は、嚢の右側方部分１０および左側方部分１１から中央部分９に圧力を伝達できる空気、泡材、水、ゲル、水性ゲル、アルコール、オイル、その他の流体で満たすことができる。流体を満たす場合、嚢の腔間を行き来しやすいよう粘性が低い流体にする。嚢の重量を低くするため、流体は（分子量の小さい）軽量のものにする。嚢には骨組みとしてプラスチック製または柔軟性のある素材のリブ（支持体）を組み入れることもできる。骨組みは単独で、あるいは胸部圧迫装置が緩んでいる間、反発力で嚢が拡張しているように泡沫材と組み合わせて使用することができる。

水抵抗性、防水性、または、（腔が複数の部分からなる場合には）嚢の各部分を結合しやすくするため、嚢は内面、外面のどちらかまたは両面にコーティングを施すことができる。素材やコーティングにかかわらず、嚢は水や体液に抵抗性があり、濡れていても乾いていても素材の性質が維持されなければならない。望ましいコーティング材には、ポリウレタン、ポリウレタンでコーティングされたポリエステル、ポリエステルポリウレタン、または同等のものがある。コーティングの厚さは約0.003インチ（0.08 mm）から約0.050インチ（1.3 mm）と様々であるが、多くの場合約0.006インチ（0.15 mm）が適切である。

必要ならば、嚢にそのほかの特長を加えることもできる。例えば、嚢を患者の胸部に適切に配置するための助けとして、嚢に印や仕切りを付けることができる。嚢にトランスデューサ、圧力センサ、負荷力センサを付けることもできる。センサで嚢にかかっている負荷あるいは嚢内の圧力を測定する。

上述のように、嚢内の圧が大気圧とほぼ同じになったときに空気が嚢に出入りするよう、嚢にバルブを付けることができる。一般に、バルブを挟んで圧力が少し異なるときバルブは通過性となる。すなわち、嚢内の圧力がわずかに大気圧を超えている場合、バルブは圧力が等しくなるようにする。しかし、嚢内の圧力が（圧迫により）急激に上昇すると、バルブは完全に閉じて嚢から空気が漏れないようにする。このように、バルブは漏れのチェックバルブとして働き、バルブを挟んで圧力がほぼ等しい場合は空気の通過を許し、バルブを挟んで圧力が大きく異なるときは完全に密閉する。このようなバルブをここでは均等化チェックバルブと呼ぶ。

バルブは、（包装中や輸送中に折り畳まれているときなどの）嚢が膨らんでいない状態で保管できるよう、また使用準備ができる前は大気圧を維持するようにする。また、バルブは嚢を製造して充填した場所から使用する場所まで出荷するとき、嚢内の圧力を調整する必要がないようにする。さらにバルブは、ヘリコプターでの輸送中や飛行機の中での使用、山岳地帯での使用など、周囲の気圧が急に変化するような場面でも装置の安定した使用を可能にする。

大気圧が嚢内の圧力とほぼ同じときにのみ空気を通すような適切なバルブであれば使用できる。簡単な例は、外部に開いている嚢の開口と連通している嚢内部のフロッピーラテックスチューブである。もっと複雑な構造では、バルブは上部の層と底部の層からなり、少なくとも底部の層は弾力性のある素材でできている。上部の層および底部の層は互いに密着しているが、少なくとも1つの脱気孔を層間に設け、上部の層には穴を開ける。上部の層は開口部が外界とつながるように配置し、底部の層は通路が嚢内に開口するように配置する。大気圧が嚢内の圧力にほぼ等しい場合、空気はこの開口部、脱気孔、嚢を通って出入りする。嚢に圧力がかかると、この嚢内の圧力により２つの層が合わさり、脱気孔が塞がって嚢が密閉される。このタイプの適切なバルブは、PekarのInlet Check Valve for Pump Mechanism(ポンプ機構のための入力チェックバルブ；米国特許第5,372,487号)に記載されている。

その他の適切なバルブは膜バルブで、各膜には小さな穴が開いており、バルブにかかる圧力に大きな上昇がない限り小さな穴が互いに一致する。圧力により穴がずれ始めると、圧迫されている間、嚢が密封される。嚢が圧迫されている間、嚢内の空気の総量を維持するその他の方法には、嚢を密封するために使用直前に使用するピールオフタブ、バネで少しずらして開いたままになる従来からのチェックバルブ、最初の圧迫の際に密閉されるチェックバルブ、または胸部を圧迫するのに使用するベルトの閉鎖で密封するチューブ中のボールを用いたボール式チェックバルブがある。その他のバルブの例には、ベルクロ（登録商標）（または取り外し式の固定手段）により押さえ付けるプランジャ、あるいは圧迫が始まったときに閉鎖するバルブがある。

嚢には、嚢を被覆保護し再使用ができるようにするためのライナあるいはカバーなど、その他の特長がいくつかある。ライナは、他の圧迫手段におけるベルトの一部として使用するよう設計するか、単に嚢を覆うだけで他の機能を持たせないようにすることもできる。（このように、パッドとライナは胸部を圧迫するための装置に簡単に取り付けられる）。ライナはPTFEやePTFE（ともにテフロン（登録商標））のような低摩擦性、水抵抗性、非弾性の素材、または同様の素材で作られる。ライナは嚢の一面または複数の面、ひとつの面の一部、あるいは嚢全体を覆うようにできる。それに加えて、一面または複数の面をPTFEやePTFE（ともにテフロン（登録商標））または同様の素材でコーティングするか、製造することができる。

嚢はまた、ECGおよび除細動電極あるいはインピーダンス測定電極が一体化した徐細動装置に装備することができる。ECGおよび除細動電極（インピーダンス測定電極と同じ電極である場合もある）は、患者からパッドをはずすときにパッドの表面を破るようなブレークアウェイ電極にすることができる。患者のモニタを続けるため、電極は患者の胸部に残したままにする。嚢は、血圧モニタ、体温、血中酸素レベル、その他の生物学的パラメータなど医療スタッフが要望する生物学的パラメータの反応を測定する1つまたはそれ以上の装置を付けて提供することもできる。さらに、嚢は別の患者に繰り返し使用するようにデザインすることも、使用毎に廃棄するようにデザインすることもできる。

この装置と方法の望ましい実施形態は開発された環境を参照して記載されたが、これは本発明の原理を単に説明したものである。本発明の精神および添付の特許請求の範囲から離れることなく、その他の形態および構成が工夫されてもよい。

嚢が一体化した胸部圧迫装置により胸部圧迫を受けている患者を示す。 嚢を露出させたときの図である。 嚢の横断面を示す。 一連のスプリングで表した患者胸郭の圧迫状態を示す。 自動胸部圧迫装置と胸骨上に配置された嚢を装着した患者の横断面を示す。 圧迫中の自動胸部圧迫装置と胸骨上に配置された嚢を装着した患者の横断面を示す。 中央部下面が弾性素材で作られている嚢の横断面を示す。 中央部下面がひだ状になっている嚢の横断面を示す。 胸骨の上に1つ目の嚢を置き、その上に別の嚢を重ねる様式で自動胸部圧迫装置を装着した患者を示す。 胸骨の上に1つ目の嚢を置き、その下に別の嚢を敷く様式で自動胸部圧迫装置を装着した患者を示す。 胸骨の上に5つの腔からなる嚢を置き、その上に別の嚢を重ねる様式で自動胸部圧迫装置を装着した患者を示す。 嚢が一体化した胸部圧迫装置により胸部圧迫を受けている患者を示す。 図12で示した患者、嚢、作動装置、ピストン、圧迫プレートの側面図を示す。 胸部がタル状の患者が、嚢が一体化した胸部圧迫装置により胸部圧迫を受けている状態を示す。

符号の説明

１…患者
２…胸部圧迫装置
３…ベルト
４…嚢
９…中央部分
１０…右側部分
１１…左側部分
１２…体幹の長軸方向
１３…左右の短軸方向
２０…脊柱支持板
２７…デバイダ（第１デバイダおよび第２デバイダ）

Claims (5)

1. 患者の胸部の回りに少なくとも部分的に配置されるようにしたベルト、および前記ベルトと操作可能に連結されて、前記ベルトを締め付ける締め付け手段を含む胸部圧迫手段と、
   前記胸部圧迫手段と患者の胸部の間に配置される嚢とを備え、
   前記嚢は、左側方部分、中央部分、および右側方部分を含み、各部分は圧力伝達媒体を収容し、圧力伝達媒体は各部分の間を行き来し、
   前記ベルトは、患者の胸部の周囲に少なくとも部分的に伸びるようにされ、
   前記締め付け手段は、胸部を繰り返し圧迫するために、前記ベルトを蘇生速度で繰り返し締め付けたり緩めたりするようにされ、
   前記嚢は、患者の胸部の右側の上に配置されるようにした右側方部分、患者の胸部の中央部の上に配置されるようにした中央部分、および患者の胸部の左側の上に配置されるようにした左側方部分を含み、前記嚢は、胸部の回りで前記ベルトが緩んでいる時に得られる第１の弛緩形態と、患者の胸部の回りで前記ベルトが締め付けられている時に得られる第２の加圧形態とを有し、前記弛緩形態では、前記右側方部分、前記中央部分と前記左側方部分の各々は流体で満たされ、前記加圧形態では、前記右側方部分と前記左側方部分は圧縮されて、前記右側方部分と前記左側方部分の中の前記流体の一部が前記中央部分に押込まれる結果、前記中央部分が、膨張して、心肺蘇生のために患者の胸骨を強く押圧することを特徴とする患者にＣＰＲを実施するためのシステム。
2. 前記嚢は、該嚢を大略満たす弾性泡材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 患者の胸部の回りに少なくとも部分的に配置されるようにしたベルト、および前記ベルトと操作可能に連結されて、前記ベルトを締め付ける締め付け手段を含む胸部圧迫手段と、
   前記胸部圧迫手段と患者の胸部の間に配置される嚢とを備え、
   前記嚢は、左側方部分、中央部分、および右側方部分を含み、各部分は圧力伝達媒体を収容し、圧力伝達媒体は各部分の間を行き来し、
   患者の胸部の中央部の上に配置されるようにしたベースと、
   患者の胸部の周囲を包むように構成されたベルトに連結された作動装置と、
   前記ベースに取り付けられるとともに前記作動装置および前記ベルトに連結され、前記作動装置に下向きに印加される力を、前記ベルトに印加される接線方向力に変換するように操作可能である圧力変換器とをさらに備え、
   前記嚢は、流体で満たされていると共に、前記ベースと患者の胸部の間に配置され、前記嚢が、分割されて、中央部分と流体連通する左側方部分と、前記中央部分と流体連通する右側方部分とを形成するように、少なくとも２個のデバイダが前記嚢内に配置され、
   前記嚢は、患者の胸部の右側の上に配置されるようにした右側方部分、患者の胸部の中央部の上に配置されるようにした中央部分、および、患者の胸部の左側の上に配置されるようにした左側方部分を含み、前記嚢は、胸部の回りで前記ベルトが緩んでいる時に得られる第１の弛緩形態と、患者の胸部の回りで前記ベルトが締め付けられている時に得られる第２の加圧形態とを有し、前記弛緩形態では、前記右側方部分、前記中央部分と前記左側方部分の各々は流体で満たされ、前記加圧形態では、前記右側方部分と前記左側方部分は大略圧縮されて、前記右側方部分と前記左側方部分の中の前記流体が前記中央部分に押込まれる結果、前記中央部分が、膨張して、心肺蘇生のために患者の胸骨を強く押圧することを特徴とする患者にＣＰＲを実施するためのシステム。
4. 前記嚢は、患者の胸部の幅全体に大略渡ることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
5. 前記嚢は、患者に対して幅が約１６インチ（４０．６ｃｍ）、高さが約８インチ（２０．３ｃｍ）であることを特徴とする請求項３に記載のシステム。

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