JP5323719B2 - リモートプレコンディショニングを行うシステム - Google Patents

Description

本発明は、リモートプレコンディショニングを行うシステムに関する。

虚血性疾患は、先進工業国における死亡率の主要原因である。組織の損傷は、虚血（組織への血流の停止）とそれに伴う再潅流（組織への血液の再流入）に起因することが確証されている。虚血および再潅流は微小循環を乱し、組織の損傷や臓器の機能不全につながる。腎臓、心臓、肝臓、膵臓、肺、脳、および腸などの臓器は、虚血や再潅流のあと損傷を受けることで知られている。

虚血プレコンディショニング（ＩＰＣ）では、被験者の体の一部を短期間、虚血発現の状態にするが、これによって、これに続く虚血発現では組織が傷に対して耐性を示すことが分かっている。このような虚血プレコンディショニングの現象は、Ｍｕｒｒｙ等によって最初に説明され、ほとんどの哺乳類組織で立証されている。現在ＩＰＣは、虚血再潅流（Ｉ−Ｒ）傷害に対する最も効き目のある先天的保護機構の一つとして認識されている。実験モデルによって確固とした保護効力を立証できるにも関わらず、その有効性についての臨床報告は比較的少ない。これは、治療介入前に標的臓器を一時的に虚血にするのが困難であることに、少なくとも部分的には関係している。また、ＩＰＣを誘発する方法自体が、組織の機能不全を招く可能性もある。

リモートプレコンディショニング（ｒＩＰＣ）は、被験者の保護されるべき組織のうち、少なくともいくつかの組織から離れた位置に、一時的な虚血を意図的に誘発することをいう。ｒＩＰＣは多くの場合、被験者の肢から離れた位置にある臓器を守るために、肢を一時的に虚血にする。リモートプレコンディショニング（ｒＩＰＣ）は、１９９３年にプルジクレンク（Ｐｒｚｙｋｌｅｎｋ）等によって最初に説明された。プルジクレンク等は、冠動脈回旋枝領域における一時的な虚血によって、離れた位置にある心筋が傷に対して耐性を示すようになり、左前方冠動脈領域の虚血が長引くことを明らかにした。心筋の保護については、腎虚血、肝臓虚血、腸間膜動脈の虚血、および骨格筋後肢の虚血など、さまざまな遠隔的刺激によって立証されている。

リモートプレコンディショニングは、一般に被験者の血圧を計測するのに用いられる機器である血圧計（ｓｐｈｙｇｎａｍｏｍｅｔｅｒ）を用いて行われてきた。血圧計のカフを、被験者の腕に巻き、腕の血流を閉塞させるのに十分な圧力（すなわち、被験者の収縮期血圧より高い圧力）になるまで膨張させる。医師が定めた期間（本明細書においては、虚血期間という）肢の血流を止めるように、血圧計を膨張状態で維持する。虚血期間後カフから圧力を解放し、一定の期間（本明細書においては、再潅流期間という）、肢の血液を再潅流させる。その後、血圧計を再び膨張させ、この工程を医師が定める回数速やかに繰り返す。

血圧計または手動式の止血帯を用いてｒＩＰＣを行うとき、困難を伴う場合がある。このような方法では一般に、医師や看護師、または他の医療専門家が処置を行わなければならない。また、医師もしくは看護師は、１時間以上に及ぶこともあるリモートプレコンディショニングの処置に終始立ち会わなくてはならない。リモートプレコンディショニングのプロトコルは、被験者によってまたは被験者の治療によってさえも大きく異なる場合があり、治療を施す者を混乱させかねない。

血圧測定システムもあるが、少なくともいくつかの理由で、ｒＩＰＣを行うには不十分
である。これらのシステムは、被験者の肢周囲で圧力を長期間保持するようには構成されていない。また、被験者にリモートプレコンディショニングを行うのに必要なだけ、虚血期間と再潅流期間を循環させることができない。このように、もしｒＩＰＣを用いてｒＩＰＣの全治療に必要な血圧測定処理を各周期でモニタするなら、もしくはやり直すなら、血圧測定システムでは依然として、医療専門家の立会いが必要となるであろう。

手術部位の血液を無くすために、手術時に被験者の肢の血流を閉塞するシステムもある。このようなシステムについて、特許文献１に記載がある。このシステムは、カフの圧力を収縮期圧よりも高い設定値に維持する。しかし、ｒＩＰＣが十分に行えるようカフを緩めたり再び膨張させたりする制御手段について記載していない。

体外式カウンターパルセーションで被験者に血流を流す場合、その他のシステムが用いられてきた。このようなシステムについて、特許文献２に記載がある。体外式カウンターパルセーション治療では、一連の空気圧カフを被験者の肢に巻く。そして、被験者の心臓への血流を増加させる圧力波を生成するように、カフを膨張させたり収縮させたりする。膨張と収縮の周期は、ｒＩＰＣで一般に用いられる長い期間の代わりに、被験者の心拍に調節される。この点において、体外式カウンターパルセーションの治療システムは、ｒＩＰＣを行うには不十分である。

国際公開第ＷＯ８３／００９９５号 米国特許出願公開第２００６−００５８７１７号明細書

本出願人によって、医療専門家の継続的な立会いを必要とせずｒＩＰＣを行うシステムを提供する必要性が認められた。

本発明の一態様によると、リモートプレコンディショニングを行うシステムが開示される。システムは、被験者の肢周囲で収縮するように構成されたカフを備える。カフにはアクチュエータが接続されている。アクチュエータは、作動時に被験者の肢周囲でカフを収縮させて、肢の血流を減少させる。アクチュエータの制御は、複数の治療周期を含む治療プロトコルにしたがって、コントローラが行う。各治療周期は、カフ作動と虚血期間を含む。カフ作動の間、肢の血流を閉塞するよう、収縮期圧よりも高い圧力になるまで、アクチュエータは被験者肢周囲のカフを収縮させる。虚血期間の間、足の血流を閉塞するよう、作動アクチュエータは肢周囲のカフを収縮期圧よりも高い設定値に維持する。虚血期間は、少なくとも５秒間継続する。各治療周期は、アクチュエータによってカフを解除し、肢に血流を流す圧力解除と、肢周囲でカフを緩んだ状態に維持し、足の血流を流す再潅流期間とを含む。再潅流期間は、少なくとも１分間継続する。

本発明の各種実施形態は、特定の利点をもたらす。本発明のすべての実施形態が同じ利点を有するわけではなく、すべての状況下で共通の利点をもたない実施形態もある。
本発明のさらなる特徴と利点、および本発明の各種実施形態の構成について、図面を参照し以下に詳細を説明する。

被験者の肢周囲で収縮するように構成された空気圧膨張式のカフを含む、リモートプレコンディショニングシステムの一実施形態を示す概略図。 ｒＩＰＣシステムの操作スキームの一実施形態を示すブロック図。 被験者の肢周囲で収縮するように構成されたカフの別例を示す図。

添付図面は、正しい縮尺で描かれたものではない。図面において、さまざまな図面で同一の構成要素またはほぼ同一の構成要素は、それぞれ類似した番号で示される。明確にするために、各図面のすべての構成要素に番号が付されているわけではない。

本発明の各種実施形態を、例として図面を参照しながら以下に説明する。
本発明の各種態様は、リモートプレコンディショニングを行う、安全で信頼性のある方法を提供するシステムに関する。本システムは、医療専門家が定めた治療プロトコルを実施可能であり、医療専門家による管理を最小限にまたは不要にしたものである。本システムの実施形態は、被験者を保護する機能と、治療プロトコルへの準拠をモニタする機能とを含む。

図１に例示するシステム全体は、カフ１０と、アクチュエータ１２と、コントローラ１４と、ユーザインターフェース１６とを備える。カフは、被験者の肢１５に、たとえば被験者の腕または脚に巻かれるように構成されている。アクチュエータは、肢の血流を閉塞するよう作動時に肢周囲でカフを収縮させる。コントローラは、治療周期を一回または複数回繰り返す治療プロトコルを実行する。治療周期そのものは、カフを作動させて血流を抑制する工程と、虚血期間にカフを作動状態に維持する工程と、カフを解除する工程と、カフを緩んだ状態に維持して再潅流を行う工程とを含む。

図２は、本発明の一実施形態による、ｒＩＰＣを行うのに用いられる操作スキームを示すブロック図である。このスキームでは、最初にカフを被験者の肢に巻く。そしてシステムが作動し、コントローラを介して治療プロトコルを開始する。一実施形態において、システムの起動は医療専門家が行う。他の実施形態において、システムの起動は、被験者自身が行ってもよい。カフが収縮することにより、被験者の肢に収縮期圧よりも高い初期圧力が与えられる。本明細書において、初期圧力はシステムのデフォルト値であってもよい。あるいは、初期圧力は特定の治療プロトコルにプログラムされてもよい。カフが収縮し、その結果被験者にコロトコフ（Ｋｏｒｏｔｋｏｆｆ）音または振動の発現が見られるかをモニタリングすることにより、被験者の収縮期圧が識別される。収縮期圧が識別されると、システムは治療プロトコルの最初の治療周期を開始する。いくつかの実施形態において、収縮期圧を治療プロトコルの最初の部分として識別してもよい。

カフが収縮し、被験者の収縮期圧よりも治療プロトコルに定義された分だけ高い目標圧力が被験者の肢に与えられると、治療周期が開始する。これにより、被験者の肢の血流が閉塞される。被験者の肢に対する外圧は、治療プロトコルに定義された虚血期間維持される。システムは、圧力解放基準について（たとえば、システムの電源異常、システムの出力スパイク、迅速解除機構の手動による起動）、被験者を虚血期間モニタする。システムは、被験者の肢の再潅流の兆候についても、被験者を虚血期間モニタする。そして再潅流を防ぐために、カフによって与える外圧を増加する。再潅流の兆候としては、コロトコフ音または振動の発現などがある。虚血期間の経過後、カフは被験者の肢周囲の圧力を解放し、再潅流を可能にする。再潅流は、治療周期に定義される再潅流期間行ってよい。

最初の治療周期は、再潅流期間の経過により終了してもよい。このときカフが被験者の肢周囲で収縮し、別の虚血期間肢の血流を閉塞するように作動したときに、次の治療周期を開始してもよい。一つまたは複数のさまざまな理由により、前回の治療周期で収集したデータを記録してもよい。そのような理由としては、被験者がどの程度治療プロトコルに準拠しているかを医療専門家が決定するのを助けたり、血圧データの記録をとったり、医
学研究を支援したりすることが挙げられるが、これらに限られない。

図１に示すカフは被験者の肢周囲に配置され、作動時に肢周囲で収縮するように構成される。一実施形態において、被験者の上腕、ふくらはぎ、または大腿部にスリーブを巻き、適当な位置でぴったりと固定する。被験者の肢周囲の適当な位置でスリーブを固定するのに用いるフックやループ状の部材を、カフの一部に備えていてもよい。アクチュエータは、被験者の肢の血流を閉塞するまで肢を締め付けるように、カフを膨張させる。

図に示すカフは膨張式の袋状部材であるブラダ（図示なし）を含む。膨張式ブラダは、空気などの流体を取り込み、被験者の肢周囲でカフを拡張および収縮させる。ブラダは、軟質のプラスチックまたは軟質ゴムなどの空気不浸透性材料で構成される。ブラダの一端には接続ポート１８があり、接続ポート１８は、膨張時はブラダに空気を入れ、収縮時はブラダから空気を出すのを許容する。ポートは、空気ホースなどでアクチュエータへ接続する場合に、その接続を助ける複数の連結機構を含んでもよい。これらの機構としては、糸、クリップなどがある。図に示す実施形態においては、カフ内に一つのブラダが配置されているが、他の実施形態も可能である。いくつかの実施形態によると、たとえば布スリーブ自身が空気不浸透性のものであってもよく、この場合、ブラダは別途必要ない。本発明の態様はこれに限られず、他の実施形態においては、複数の別々の膨張ブラダを共通のスリーブに組み込んでもよい。

ｒＩＰＣ治療を受ける被験者の一般的なサイズは、新生児から肥満成人に至るまで大きく変動し得る。このような変動があるため、被験者の肢周囲長の予測される変動に応じた広い範囲で、カフの実施形態を調節可能とすることが望ましい。各種実施形態によると、カフは９１．４４ｃｍ（３フィート）を超える長さの膨張可能な布スリーブである。この場合、９１．４４ｃｍ（３フィート）までの周囲長が対応可能である。カフの各種実施形態において、幅は５０．８ｍｍ（２インチ）、２５．４ｍｍ（１インチ）、またはより狭くてもよく、新生児などさらに小さい被験者の上腕または脚に対応可能である。本発明の態様はこれに限られず、その他の実施形態においては、さらに小さいサイズの脚を巻くように構成されてもよい。

被験者の脚周囲でカフを圧縮または解除するアクチュエータとして、さまざまな装置を用いてもよい。図１に示す実施形態のように、アクチュエータは、空気ホースを介して膨張カフに圧搾空気を供給する空気圧ポンプを含む。アクチュエータは、放出弁２０も含む。放出弁２０は、作動時に膨張カフと外部環境との間の通路を開き、カフから圧搾空気を逃す。これにより、カフは被験者の脚周囲で緩む。

空気ポンプは、圧縮空気を供給可能な装置であってもよい。いくつかの実施形態によると、空気ポンプはピストン圧縮機であるが、遠心力ポンプ、スクロール圧縮機など他のポンプを用いてもよい。いくつかの実施形態によると、ポンプは３．０４８〜６０９．６立方ｃｍ（０．１〜２０立方フィート）／分の流速、および５０ｐｓｉ以下の上部圧力で空気を供給するように構成されてもよい。本発明の態様はこれに限られず、他の流速および／または圧力も可能である。

上記のように、アクチュエータは、被験者の肢周囲からカフを解除する解除機構を含んでもよい。図に示す実施形態において、解除機構はコントローラハウジング内に配置された放出弁２０であってもよい。図示のとおり、放出弁はソレノイド操作であってもよい。また、放出弁は全閉位置から全開位置まですばやく移動し、カフから空気を速やかに放出して、カフを被験者から速やかに解除することができる。いくつかの実施形態によると、同じ放出弁または別の放出弁をゆっくり開くように作動させてもよい。これにより、たとえば被験者の血圧測定に必要とされるように、カフの圧力が調節され、あるいは圧力解放
をより制御することができる。

システムのいくつかの実施形態は、被験者の肢からカフを速やかに解除する安全機能を含んでもよい。また、これらの実施形態のいくつかにおいて、システムは、被験者が不快を感じたときなど、簡単に起動できるものであってもよい。一実施形態において、安全解除部２２は、カフ上にまたはカフ付近に配置される大きなボタンであってもよい。この場合、安全解除部は被験者の手の届く範囲にあるとする。他の実施形態において、安全解除部はたとえば被験者の空いている方の手で持つことができる別のアクチュエータであってもよい。安全解除部を起動することにより、空気圧カフの放出弁が開き、カフから空気が速やかに放出される。

システムは、継続的に動作するカフ解除機構を含んでもよい。一例として、カフから圧搾空気を継続的にゆっくり持続して放出するように、持続放出弁を空気圧カフに組み込んでもよい。たとえ電源異常が生じても、あるいは余剰の安全機能が適切に動作するのを妨げるイベントが生じた場合でさえ、持続放出機構によって被験者の肢から安全に解除することができる。持続放出機構は空気圧カフに限られず、空気圧膨張式のカフを用いない実施形態に同様の機構を組み込んでもよい。

システムのいくつかの実施形態は、治療プロトコルから情報を受信するコントローラと、リモートプレコンディショニングを行うようアクチュエータを制御するための、システム内のその他のセンサとを含む。コントローラと治療プロトコルは種々の方法で組み合わせてもよい。たとえば、一実施形態において、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより、コントローラと治療プロトコルを組み合わせてもよい。ソフトウェアで組み合わせる場合、一つのコンピュータであろうと、あるいは複数のコンピュータに分散されていようと、ソフトウェアコードは適切なプロセッサまたは一群のプロセッサ上で実行可能である。本明細書に記載の機能を実行する一つの構成要素または一群の構成要素は概して、本明細書に記載の機能を制御する一つまたは複数のコントローラとみなしてよい。一つまたは複数のコントローラは、種々の方法で実装されてもよい。たとえば、専用のハードウェアや、上記の機能を実行するマイクロコードもしくはソフトウェアを用いてプログラムされた汎用のハードウェア（たとえば、一つまたは複数のプロセッサ）で実装されてもよい。一つもしくは複数のコントローラは、一つもしくは複数のホストコンピュータに、または一つもしくは複数の記憶システムに備えられていてもよい。あるいは、一つもしくは複数のコントローラに接続された一つもしくは複数の記憶装置を備えた他のコンピュータに備えられていてもよい。一実施形態において、コントローラは無線で、電気ケーブルで、または光ケーブルで遠隔地と通信する通信リンクを備える。

この点において、本発明の実施形態の実施は、コントローラによって実行されると、本発明の実施形態に記載の機能を実現する、コンピュータプログラム（すなわち、複数の命令）形式の治療プロトコルで符号化されたコンピュータ読み取り可能な媒体（たとえば、コンピュータメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、テープなど）を含む。コンピュータ読み取り可能な媒体は、本発明の態様を実施すべく記憶した治療プロトコルがコンピュータシステムリソースに読み込まれるよう、可搬型のものであってもよい。さらに、実行されることにより上記の機能を実現する治療プロトコルまたはコントローラは、ホストコンピュータ上で動作するアプリケーションプログラムに限られない。むしろ、治療プロトコルという語は、本明細書においては、本発明の上記の態様を実施するためのプロセッサをプログラムするのに用いられるコンピュータコード（たとえば、ソフトウェアもしくはマイクロコード）を意味する。

システムは、被験者および／またはシステム自身の一部から情報を受信する一つまたは
複数のセンサ２６を備えてもよい。このようなセンサは、被験者のどの部位（たとえば、治療中の肢）の血流の情報を受信するものであってもよい。これらのセンサは、システムの他の操作パラメータに関する情報を受信するものであってもよい。操作パラメータとは、たとえば、空気圧カフ内の空気圧、カフによって印加される圧力の直接の読取値、または張力バンドの各部の引張などである。

空気圧カフは、カフ内の圧力を測定するセンサを備えてもよい。カフの圧力とは、カフ下の肢の血管内における圧力を直接示すものであることが多い。システムのコントローラは、本明細書に記載のように、治療周期の虚血期間維持される圧力である特定のカフ圧力を対象にしてプログラムされることが多い。空気圧カフを含む実施形態において、圧力センサはカフの加圧空間、空気ホース、またはアクチュエータ内のいずれの場所に配向されてもよい。カフと被験者の肢の外表面との間の圧力を直接測定するために、圧力センサをカフの内表面に配置してもよい。カフは使用の際、圧力センサが被験者の動脈の上に直接置かれるように配置されてもよい。これにより、対象とする血管の圧力をより直接的に測定することができる。

一実施形態において、システムはコロトコフ音を識別する一つまたは複数の振動および／もしくは超音波センサ２８を備えてもよい。コロトコフ音は一般に、収縮期血圧と拡張期血圧との間の圧力が外部から被験者の動脈にかかるときに生じると理解されている。収縮期圧は、被験者の血管内の血流を完全に閉塞する圧力値と関係している。この場合収縮期圧は、システム内の圧力が血流を許容する程度に十分低いか、あるいは血流を閉塞させる程度に十分高いかを識別するためのフィードバックとして、システムに用いられてもよい。

カフが取り付けられる肢の血流の停止もしくは再潅流を確認するために、一つまたは複数のセンサが備えられていてもよい。たとえば、いくつかの実施形態において、カフが取り付けられる肢の先端部、たとえば肢の手指もしくは足指に、パルス酸素濃度計３０を配置してもよい。パルス酸素濃度計により、被験者の血管内の血液脈動や、酸素で飽和したヘモグロビンのパーセントなどの情報が得られる。パルス酸素濃度計は、血流の閉塞を確認するために、肢の血流が流れていないときに脈動がないかを検出する。また、パルス酸素濃度計は、酸素で飽和したヘモグロビンのパーセントを検出するものであってもよい。ヘモグロビンのパーセントは、肢の血流が止まると低下する。本発明の態様はこれに限られず、その他のセンサを用いて血流の停止を確認してもよい。その他のセンサとして、たとえば、光プレチスモグラフ（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｉｃ）変換器、超音波流量変換器、温度変換器、赤外線検知器、近赤外線変換器などを用いてもよい。

上記のように、システムはコントローラを介してシステムの操作を指示する治療プロトコルを含む。治療プロトコルの実施形態には、カフ作動と、虚血期間と、カフ解除と、再潅流期間とを含む治療周期が含まれる。治療プロトコルの多くの実施形態において、治療周期は複数回繰り返されてもよい。また、治療プロトコルのいくつかの実施形態は、収縮期圧の識別を含む。

治療周期のカフ作動部分は、肢の血流を閉塞させるよう被験者の肢周囲のカフを収縮する工程を含む。カフの収縮は、コントローラによって治療プロトコルから指示（たとえば、カフの目標圧力となる設定値）を読み取り、カフが目標の設定値に至るようコントローラを初期化することによって行われる。目標の設定値に達したかどうかは、本明細書で説明したセンサや技術を用いて感知してもよい。

治療周期の虚血期のあいだ、被験者の肢の血流が再潅流しないように、肢周囲で圧力が維持される。虚血期の長さ（虚血期間という）は、一般に医師もしくは他の医療専門家によって定められ、治療プロトコルにプログラムされる。虚血期間は数秒間、または２０分ほど、またはそれよりも長い時間であってもよいが、本発明の態様はこれらに限られない。いくつかの実施形態において、虚血期間は同じ治療プロトコルにおいて治療周期ごとに異なるが、他の実施形態においては一定である。例えば、いくつかの実施形態では、虚血期間は、治療プロトコルの最初の治療周期において１分未満であり、この治療プロトコル中の次の治療周期において１分を超えるように設定される。すなわち、この虚血期間は、治療プロトコル中の少なくとも２回目以降の各治療周期で少なくとも１分間継続されるように設定される。

コントローラは、カフが与える圧力を、被験者の収縮期圧よりも高い設定値に維持するように動作する。カフの実施形態において、被験者の肢から徐々にカフを緩ませて圧力を下げ、結果的に再潅流を可能にしてもよい。これは被験者の肢の筋肉の弛緩、肢周囲のカフの伸張、（意図的なもしくは意図的でない）空気漏れなどさまざまな要因によって生じる。この目的のために、センサは圧力読み取りをフィードバックとしてコントローラへ与えてもよい。コントローラは、設定値と読み取った実際の圧力値との差を測定してもよく、また、エラーを補償するために、アクチュエータに必要な命令を送ってもよい。

さまざまな方法を用いて、虚血期間におけるコントローラの設定値を適切に定義し得る。一実施形態によると、設定値は医師（もしくは他の医療専門家）によって、手動で治療プロトコルに入力される。あるいは、設定値は、被験者の収縮期圧を鑑みて医師が選択してもよい。一実施形態において、設定値として被験者の収縮血圧よりも高い固定値（たとえば、５ｍｍＨｇ、１０ｍｍＨｇ、１５ｍｍＨｇ、２０ｍｍＨｇ、２５ｍｍＨｇ、３０ｍｍＨｇ）を選択してもよい。あるいは、被験者の収縮期圧よりも高いその他の固定値を選択してもよい。他の実施形態において、設定値は、被験者の収縮期血圧のパーセント（たとえば、収縮期圧の１０２％、１０５％、１１０％、１１５％）で定義してもよい。あるいは、本発明の態様はこれに限られず、その他のパーセントであってもよい。収縮期圧よりも高い値は、医療専門家が設定してもよい。また、被験者のサイズ、被験者の肢のサイズ、被験者の血圧、血流停止の確認など複数の要因に依存して設定してもよいが、これらに限られない。

いくつかの実施形態によると、治療プロトコルは、被験者の収縮期血圧を識別する期（フェーズ）を含む。収縮期圧よりも高いと思われるある値以上になると、コロトコフ音または振動の発現をセンサで肢をモニタしたまま、体系的な方法により被験者の肢周囲のカフを緩めてもよい。収縮期圧が識別されると、治療プロトコルは通常どおり継続される。

収縮期圧の識別は、任意により治療プロトコル中のどの時点で行ってもよく、あるいはまったく行わなくてもよい。いくつかの実施形態によると、各治療周期は、被験者の収縮期血圧の識別とともに開始する。他の実施形態において、収縮期圧の識別は、治療プロトコルの初期の部分で一度だけ行う。さらに他の実施形態において、収縮期圧の識別は、各治療周期におけるカフ解除部分でカフを解除したときに行ってもよい。本発明の態様はこれらに限られず、本明細書に記載のとおり、収縮期圧の識別を治療プロトコル中にまったく行わなくてもよい。

システムは、虚血期間に圧力の設定値を調整するように構成されてもよい。本明細書で説明したように、システムは、たとえばコロトコフ音または振動などで示される再潅流の発現を検出するセンサを備えてもよい。虚血期間のコロトコフ音の発現は、カフの圧力が収縮期圧よりも下がったこと、あるいは、以前収縮期圧よりも高かった設定値を収縮期圧が越えたこと、のいずれかを示し得る。このような状況において、新たに識別した収縮期圧および／またはその他の情報に基づいて、コントローラは設定値を調節してもよい。この場合、望ましくない再潅流を識別し、防ぐことができる。

治療周期のカフ解除部分は、虚血期間の最後に起こり、拡張期血圧よりも低い圧力にカフを解除することを含む。いくつかの実施形態によると、カフ解除は、カフの圧力もしくは張力を解除する工程を含む。空気圧カフを用いる実施形態において、これは単に排気弁
を全開位置に移動してカフの圧力を速やかに下げること、またそれに応じて被験者の肢周囲のカフを速やかに緩めることと関係する。本発明の態様はこれに限られず、他の実施形態においては、よりゆっくりと制御した方法でカフを緩めてもよい。また、本明細書に記載のように、カフ解除において、被験者の収縮期圧を識別または確認するために、コロトコフ音または振動の発現をモニタしてもよい。

治療周期の実施形態において、再潅流期間はカフ解除の次である。肢の再潅流は一定の期間行ってもよい（再潅流期間という）。虚血期間と同様に、再潅流の長さは、５秒間、１分間以上、２０分間、またはそれよりも長い時間などさまざまである。再潅流期間は、治療プロトコルが共通の場合、各治療周期で一定であってもよい。本発明の態様はこれに限られず、再潅流期間は各治療周期で異なってもよい。

治療プロトコルの治療周期は、何回であってもよい。本明細書で記載するように、治療プロトコルを完了するまで、共通の治療周期を２回、３回、４回、またはそれ以上単に複数回繰り返してもよい。あるいは、治療プロトコルの治療周期は、異なるパラメータでプログラムされてもよい。異なるパラメータとは、たとえば異なる虚血期間、再潅流期間、虚血期間における圧力の設定値などである。

いくつかの実施形態において、システムは、被験者を治療スキームへ確実に準拠させる機能を含む。一例として、実施形態はシステムパラメータ（たとえば、カフの圧力もしくは張力）を治療プロトコルのすべてのフェーズで記録するデータロギング機能を含んでもよい。また、操作日時を記録してもよい。システムの実際の使用について、被験者がどの程度準拠しているかを医師が確認できるように、記録し保持してもよい。患者の識別情報などのその他の特徴をシステムに記録してよい。

システムの実施形態は、治療プロトコルの進捗について被験者または医療専門家に通知する各種機能を備えてもよい。治療プロトコルの各期（フェーズ）に聴覚的もしくは視覚的な表示装置が伴ってもよい。たとえば経過時間や、あるいは治療プロトコルのある部分またはプロトコル全体の残り時間を、時計で示してもよい。本発明の態様はこれに限られず、実施形態は被験者および／または医療専門家に通知を行うその他の機能を含んでもよい。

いくつかの実施形態によると、システムは被験者が不正に変更したり、誤って再プログラムしたりするのを防ぐ機能を備える。一例として、いくつかの実施形態においては、再プログラム機能へのアクセスは、コードの入力後にのみ可能である。これにより、被験者が誤って治療プロトコルを再プログラムすること、あるいはシステムの操作を妨げてしまうことを防止できる。電子キーや機械的ロックなどその他の装置を用いることにより、誤って再プログラムされるのを防止してもよい。

システムは、さまざまな環境下で用いられるように構成されてもよい。システムは、たとえば病院などの健康管理施設において簡単に移動できるようキャスタ付きの可搬型スタンドに搭載されてもよい。スタンドによりコントローラ、ユーザインターフェース、カフへの接続部を、被験者および／または被験者を管理する医師もしくは看護師にとって都合のよい高さに配置することが可能である。他の実施形態において、システムは、医療施設外での携帯使用が可能となるように構成されてもよい。このような実施形態において、システムは、スーツケースに簡単に設置して持ち運びし易いように構成されてもよい。本発明の態様はこれに限られず、他の実施形態では携帯用に構成されなくてもよい。

システムは図１に示す構成要素に限られない。たとえば図３に示すように、他の実施形態において、カフは代替の機構によって被験者の肢を収縮するように構成されてもよい。
図に示す実施形態において、カフは一端にラチェット機構を備えたバンドとして構成される。バンドは使用の際、自身の自由端がラチェット機構に通されて被験者の肢に巻かれる。このような実施形態において、アクチュエータは、ラチェット機構を介してバンドの自由端をさらに引っ張ると肢周囲でカフを引き戻す機構か、あるいは、バンドを緩めるようにラチェット機構を開放して肢からカフを解除する機構を備えてもよい。本発明の態様はこれに限らず、止血帯機構など別の機構も可能である。

図３を参照して説明したように、いくつかの実施形態のよるカフは、膨張はしないが別の機構によって被験者の肢周囲で締め付けられるバンドを備えてもよい。このような実施形態において、アクチュエータは、バンドの一端をバンドのその他の部分に相対移動させてバンドを引っ張られた状態に配置させるように構成した引張機構を含んでもよい。図に示すように、この機構は、ハウジング内で互いに接近して保持された対向ローラを含んでもよい。ハウジングは、バンドの自由端を受け入れるスロットと、バンドの反対側の端部への固定取り付け用固定位置とを備える。バンドの自由端は、スロット内とローラ間に通される。ローラは互いに回転するように電気モータなどで機械的に作動され、ハウジングを介して自由端を引っ張ることにより、被験者の肢周囲のバンドを締めてもよい。

引張機構は、ラチェット式のフリーホイール機構に搭載された対向ローラを備えてもよい。フリーホイール機構により、スロットを介して一方向に、最小の抵抗力でバンドを引っ張ることができる。これにより、バンドは被験者の肢周囲にぴったり付く位置まで速やかに引っ張られる。フリーホイール機構が解除されたり、対向ローラが作動したりしない限り、フリーホイール機構は、バンドがスロットを介して緩む方向に動くのを防ぐ。本発明の態様はこれに限られず、すべての実施形態がフリーホイール機構を含むわけではない。

対向ローラは使用の際、バンドを締めたり緩めたりするようにいずれかの方向に回転する。必要に応じ、ローラはバンドが特定の張力になるまですばやく回転するものであってもよい。ローラは使用の際、バンドの張力を微調整するように作動されてもよい。被験者の肢からカフを解除するとき、対向ローラが自由に移動可能となるよう、ラチェット機構またはクラッチを解除してもよい。これにより、張力が速やかに緩められる。

本発明の態様は、本明細書に記載のカフの実施形態に限られない。一例として、いくつかの実施形態においては、手術中にカフを配置する場合のように、患者の動脈に直接接するように配置してもよい。

本発明の実施形態は、虚血性傷害の可能性もしくは重症を未然に防ぎ、抑え、または低減するのが望まれる場合に有用であり得る。本発明の実施形態は、治療的および予防的な処置を考慮したものである。本明細書に開示された治療方法を、心臓、脳、腎臓、膵臓、肺、および腸などの臓器における虚血性傷害を低減するのに用いてもよい。リモートプレコンディショニングの生理学的機構については、本明細書において参照として援用される本出願人による米国特許出願「Ａｎｔｉ−Ｉｓｃｈａｅｍｉｃ Ａｇｅｎｔ」（出願日：２００６年１１月１０日、米国速達便ラベル番号：ＥＶ４９２３２２８２７ＵＳ、代理人整理番号：Ｈ０７８０．７００００ＵＳ００）に詳しく記載されている。

上記の明細書は、当業者が本発明を実施するのに十分なものと考えられる。実施形態は単に本発明の一つまたは複数の態様を説明するためのものであるため、本発明は実施形態の範囲に限られるものではない。機能的に同等なその他の実施形態も本発明の範囲内と考えられる。本明細書に記載のものに加え、本発明のさまざまな変形例も上記の記載から当業者には明確である。本発明の各限定は、本発明の各種実施形態を包含するものであってもよい。このため、一つの要素または複数の要素の組み合わせに関わる本発明の各限定が
、本発明の各態様に含まれてもよい。本発明の適用範囲は、本明細書に記載されまた図面に示された構成の詳細および構成要素の配置に限られない。本発明はその他の実施形態も可能とし、また種々の方法で実施および実行が可能である。

また、本明細書で用いられる表現および専門用語は、説明のためのものであり、限定的に解釈されないものとする。「からなる」「を備える」「を有する」「を含む」「に関係する」などの使用およびそれらのバリエーションは、その用語の後に列挙された物と、かかる物の等価物と、さらには追加物をも包含するものである。

Claims (17)

1. リモートプレコンディショニングを行うシステムであって、
   被験者の肢周囲で膨張するように構成されたカフと、
   前記カフに接続され、作動時には前記カフを被験者の肢周囲で膨張させて肢の血流を減少させるアクチュエータと、
   複数の治療周期を含む治療プロトコルに従って前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、各治療周期は、
   前記アクチュエータが、肢の血流を閉塞するよう被験者の肢周囲の前記カフを収縮期圧より高い圧力になるまで膨張させる、カフ作動と、
   前記アクチュエータが、肢の血流を閉塞するよう肢周囲のカフによって与えられる圧力を収縮期圧よりも高い設定値に維持する虚血期間と、
   前記アクチュエータが、肢の血流を許容するよう前記カフを緩める圧力解除と、
   肢の血流を許容するよう前記カフを緩んだ状態で肢周囲に保持し、かつ少なくとも一分間以上継続する再潅流期間とを含み、
   前記治療周期が複数回繰り返されるとともに、
   前記虚血期間は、前記治療プロトコル中の少なくとも２回目以降の各治療周期で少なくとも一分間継続されるシステム。
2. 前記治療プロトコルは、収縮期圧の識別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. 収縮期圧の識別は、（ａ）最初の治療周期の前に行われるか、（ｂ）複数の治療周期それぞれで行われることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記虚血期間は、カフによって与えられる圧力を前記設定値で維持するアクチュエータによるさらなる作動を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. （ａ）前記設定値は被験者の収縮期圧よりも１０ｍｍＨｇ高いか、
   （ｂ）前記設定値は被験者の収縮期圧よりも２０ｍｍＨｇ高いか、
   または
   （ｃ）前記設定値は被験者の収縮期圧よりも３０ｍｍＨｇ高いことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 肢の再潅流を識別する変換器をさらに備え、
   前記コントローラは虚血期に変換器から信号を受信し、再潅流が起こっていないことを確認することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 前記コントローラは再潅流期に変換器から信号を受信し、肢の再潅流を確認することを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記変換器は、光プレチスモグラフ変換器、超音波流量変換器、温度変換器、赤外線検知器、近赤外線変換器のうちから選択されることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
9. 圧力解放基準が満たされたときに肢の血流を許容するようカフを緩めるように構成された安全解除部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
10. 前記圧力解放基準は、システムの電源異常、システムの出力スパイク、手動解除スイッチの起動のうちから選択される一つまたは複数の基準を含むことを特徴とする請求項９に記載のシステム。
11. 前記治療プロトコルは、再プログラム可能に構成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
12. （ａ）被験者が利用可能であり、被験者が治療プロトコルの開始および終了を制御可能なユーザインターフェース、
    （ｂ）被験者によるシステムの使用について記録するデータロギング手段、または
    （ｃ）前記カフから継続して圧力を解放する抽気弁、
    をさらに備えた請求項１に記載のシステム。
13. 前記コントローラは、被験者による治療プロトコルの変更を防ぐ複数の保護手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
14. 治療周期は、治療プロトコル中に５回繰り返されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
15. 前記カフは、空気圧膨張式のカフであり、
    前記アクチュエータは、空気ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
16. 携帯用に構成された、請求項１に記載のシステム
17. リモートプレコンディショニングを行うシステムであって、
    被験者の肢周囲で膨張するように構成されたカフと、
    前記カフに接続され、作動時には前記カフを被験者の肢周囲で膨張させて肢の血流を減少させるアクチュエータと、
    複数の治療周期を含む治療プロトコルに従って前記アクチュエータを制御するコントローラとを備え、各治療周期は、
    前記アクチュエータが、肢の血流を閉塞するよう被験者の肢周囲の前記カフを膨張させる、カフ作動と、
    前記アクチュエータが、肢の血流を閉塞するよう肢周囲のカフによって与えられる圧力を設定値に維持する虚血期間と、
    前記アクチュエータが、肢の血流を許容するよう前記カフを緩める圧力解除と、
    肢の血流を許容するよう前記カフを緩んだ状態で肢周囲に保持し、かつ少なくとも一分間以上継続する再潅流期間とを含み、
    前記治療周期が複数回繰り返されるとともに、
    前記虚血期間は、前記治療プロトコル中の少なくとも２回目以降の各治療周期で少なくとも一分間継続されるシステム。

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