JP6263197B2 - 振動呼気陽圧装置 - Google Patents

Description

本願発明は、呼吸器官治療装置に関し、より詳細には、振動呼気陽圧（「ＯＰＥＰ」）装置に関する。

関連出願
本願は、２０１２年１１月３０日に出願されて係属中の米国仮出願第６１／７３１，８６１号、２０１２年１２月５日に出願されて係属中の米国仮出願第６１／７３３，７９１号、及び２０１３年３月１４日に出願されて係属中の米国仮出願第６１／７８１，５３３号の利益を主張し、ここに参照して組み入れる。

毎日、人は気管支分泌物の一種である痰を３０ミリリットル以上出している。咳は、通常、分泌物を分離して体の気道から除去するのに十分に効果的である。しかし、気道虚脱のようなより重大な気管支閉塞を患っている人にとって、一度だけの咳では閉塞物を除去するのにおそらく十分でない。

ＯＰＥＰ療法は、人体内の気管支分泌物を除去するための効果的な気管支の清浄化技術であり、慢性的な閉塞性肺疾患を患っている患者のような気管支閉塞の患者に対する治療や継続的な看護において重要となっている。ＯＰＥＰ療法、すなわち呼息中の呼気圧力の振動が、効果的に肺に背圧を伝え、それによって閉塞した気道が開き、気管支閉塞の一因となる分泌物が分離されると考えられている。

ＯＰＥＰ療法は魅力的な治療形態である。なぜならば、それをほとんどの患者に容易に教えることができるし、そのような患者は入院中でも家からでもＯＰＥＰ療法の施療に対して責任を持つことができるからである。そのため、多くの可搬型のＯＰＥＰ装置が開発されてきた。

一形態においては、呼吸器官治療装置は、少なくとも一つのチャンバーを有するハウジングと、少なくとも一つのチャンバー内に空気を受け入れるようにされたチャンバー吸気口と、空気少なくとも一つのチャンバーから空気がでることを許容するようにされた少なくとも一つのチャンバー排気口と、チャンバー吸気口と少なくとも一つのチャンバー排気口との間に形成された流路と、を備える。オリフィスが少なくとも一つのチャンバー内に流路に沿って配置されていて、この流路がこのオリフィスを通るようにされている。羽根が、オリフィスに隣接して配置されて、オリフィスを通る空気の流れに応じて回転するようになっている。羽根の周辺部分は、羽根の中央部分が実質的にオリフィスと整列したときにオリフィスを通る実質的に全ての空気の流れを羽根の一方の側に向けるように、羽根の中央部分に対して曲げられている。羽根の中央部分は、実質的に平面とすることができる。

別の形態においては、制限部材は、羽根に動作可能に接続されて、流路に沿う空気の流れが制限される閉止位置と流路に沿う空気の流れがあまり制限されない開放位置との間で回転するようにされている。制限部材と羽根とは、軸によって動作可能に連結されるようにすることができる。制限部材は、軸の回転軸線からずれた位置に重心を有するようにすることができる。重力が、制限部材及び羽根を、羽根の中央部分がオリフィスと整列しない位置に向かって、付勢するようにすることができる。

別の形態においては、呼吸器官治療装置は、少なくとも一つのチャンバーを有するハウジングと、少なくとも一つのチャンバー内に空気を受け入れるようにされたチャンバー吸気口と、少なくとも一つのチャンバーから空気が出ることを許容するようにされた少なくとも一つのチャンバー排気口と、チャンバー吸気口と少なくとも一つのチャンバー排気口との間に形成された流路と、を備える。オリフィスが少なくとも一つのチャンバー内に流路に沿って配置されて、この流路がこのオリフィスを通るようにされている。羽根が、オリフィスに隣接して配置されて、オリフィスを通る空気の流れに応じて回転するようになっている。羽根の周辺部分は、オリフィスを通る空気の流れに応じて、羽根の中央部分に対して曲がるようにされている。羽根は、実質的に平面とすることができる。

別の形態においては、羽根の周辺部分の柔軟性が、羽根の中央部分の柔軟性よりも大きくなるようにすることができる。羽根の周辺部分と羽根の中央部分とは、少なくとも一つのヒンジ点により分けられるようにすることができる。少なくとも一つのヒンジ点が、溝を有するようにすることができる。

別の形態においては、制限部材は、羽根に動作可能に接続されて、流路に沿う空気の流れが制限される閉止位置と流路に沿う空気の流れがあまり制限されない開放位置との間で回転するようにされている。

別の形態においては、呼吸器官治療装置は、少なくとも一つのチャンバーを有するハウジングと、少なくとも一つのチャンバー内に空気を受け入れるようにされたチャンバー吸気口と、少なくとも一つのチャンバーから空気が出ることを許容するようにされた少なくとも一つのチャンバー排気口と、チャンバー吸気口と少なくとも一つのチャンバー排気口との間に形成された流路と、を備える。オリフィスが少なくとも一つのチャンバー内に流路に沿って配置されていて、この流路がこのオリフィスを通るようにされている。羽根が、オリフィスに隣接して配置されていて、オリフィスを通る空気の流れに応じて回転するようになっている。羽根は、羽根の中央部分がオリフィスと整列しない位置に向かって付勢されている。羽根は、実質的に平面とすることができる。

さらに別の形態においては、羽根は、弾性バンドによって付勢されている。弾性バンドの一端は、羽根の、オリフィスに隣接している側とは反対の側に取り付けられるようにすることができる。

別の形態においては、制限部材は、羽根に動作可能に接続されて、流路に沿う空気の流れが制限される閉止位置と流路に沿う空気の流れがあまり制限されない開放位置との間で回転するようにされている。制限部材及び羽根は、軸によって動作可能に連結されるようにすることができる。制限部材は、軸の回転軸線からずれた位置に重心を有するようにすることができる。重力が、制限部材及び羽根を、羽根の中央部分がオリフィスと整列しない位置に向かって、付勢するようにすることができる。

ＯＰＥＰ装置の前方斜視図である。

図１に示すＯＰＥＰ装置の後方斜視図である。

図１のII−II線におけるＯＰＥＰ装置の断面斜視図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素を省略して示す図である。

図１のＯＰＥＰ装置の分解図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素とともに示す図である。

図１のIII−III線におけるＯＰＥＰ装置の断面斜視図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素とともに示す図である。

図１のVI−VI線におけるＯＰＥＰ装置の別の断面斜視図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素とともに示す図である。

図１のVII−VII線におけるＯＰＥＰ装置の別の断面斜視図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素とともに示す図である。

羽根に動作可能に接続された制限部材の前方斜視図である。

図８に示す羽根に動作可能に接続された制限部材の後方斜視図である。

図８に示す羽根に動作可能に接続された制限部材の正面図である。

図８に示す羽根に動作可能に接続された制限部材の頂面図である。

可変ノズルの前方斜視図であり、そこを通る呼気の流れがない状態の図である。

図１２の可変ノズルの後方斜視図であり、そこを通る呼気の流れがない状態の図である。

図１２の可変ノズルの前方斜視図であり、そこを通る呼気が大流量である状態の図である。

図１のＯＰＥＰ装置の頂面透視図であり、図１のＯＰＥＰ装置の動作の典型例を示す図である。 図１のＯＰＥＰ装置の頂面透視図であり、図１のＯＰＥＰ装置の動作の典型例を示す図である。 図１のＯＰＥＰ装置の頂面透視図であり、図１のＯＰＥＰ装置の動作の典型例を示す図である。

可変ノズルの別の実施形態の前方斜視図であり、そこを通る呼気の流れがない状態の図である。

図１６の可変ノズルの後方斜視図であり、そこを通る呼気の流れがない状態の図である。

第二の実施形態に係るＯＰＥＰ装置の前方斜視図である。

図８のＯＰＥＰ装置の後方斜視図である。

図１８のＯＰＥＰ装置の分解図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素とともに示す図である。

図１８のＩ−Ｉ線におけるＯＰＥＰ装置の断面図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素とともに示す図である。

図１８のII−II線におけるＯＰＥＰ装置の断面図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素とともに示す図である。

図１８のIII−III線におけるＯＰＥＰ装置の断面図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素とともに示す図である。

図１８のＯＰＥＰ装置の調整機構の前方斜視図である。

図２４の調整機構の後方斜視図である。

図１８のＯＰＥＰ装置に使用するための、羽根に動作可能に接続された制限部材の前方斜視図である。

図２６の制限部材と羽根とに組み付けられた、図２４の調整機構の前方斜視図である。

図８のＯＰＥＰ装置内における、図２７の組み立て体の部分断面図である。

図１８のＯＰＥＰ装置内における、図２７の組み立て体の取り付けを説明する部分断面図である。 図１８のＯＰＥＰ装置内における、図２７の組み立て体の取り付けを説明する部分断面図である。

図１８のＯＰＥＰ装置の正面図であり、ＯＰＥＰ装置の調整機能の外観を示す図である。

図１８のＯＰＥＰ装置内における、図２７の組み立て体の部分断面図である。

図１８のIII−III線におけるＯＰＥＰ装置の部分断面図であり、ＯＰＥＰ装置の可能な配置を示す図である。 図１８のIII−III線におけるＯＰＥＰ装置の部分断面図であり、ＯＰＥＰ装置の可能な配置を示す図である。

図１８のＯＰＥＰ装置の調整機構を示す頂面透視図である。 図１８のＯＰＥＰ装置の調整機構を示す頂面透視図である。

図１８のＯＰＥＰ装置の透視図であり、ＯＰＥＰ装置の調整機構を示す図である。 図１８のＯＰＥＰ装置の透視図であり、ＯＰＥＰ装置の調整機構を示す図である。

別の実施形態に係るＯＰＥＰ装置の前方斜視図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の後方斜視図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の底部の斜視図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の分解図である。

図３５のＩ−Ｉ線における断面図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素を省略した図である。

図３５のＩ−Ｉ線における断面図であり、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素とともに示す図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の内部ケーシングの前方斜視図である。

図４１のＩ−Ｉ線における内部ケーシングの断面図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の羽根の斜視図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材の前方斜視図である。

図４４の制限部材の後方斜視図である。

図４４の制限部材の正面図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の調整機構の前方斜視図である。

図４７の調整機構の後方斜視図である。

図４４−４６の制限部材と図４３の羽根とに組み付けられた、図４７−４８の調整機構の前方斜視図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の可変ノズルの前方斜視図である。

図５０の可変ノズルの後方斜視図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の一方向性バルブの前方斜視図である。

別の実施形態に係る呼吸器官治療装置の斜視図である。

図５３の呼吸器官治療装置の分解図である。

図５３のＩ−Ｉ線における呼吸器官治療装置の断面斜視図であり、該装置の内部構成要素とともに示す図である。

図５３のII−II線における呼吸器官治療装置の断面斜視図であり、該装置の内部構成要素とともに示す図である。

図５３のＩ−Ｉ線における呼吸器官治療装置の別の断面斜視図であり、典型的な呼気流路の一部を示す図である。

図５３のII−II線における呼吸器官治療装置の別の断面斜視図であり、典型的な呼気流路の一部を示す図である。

図５３のＩ−Ｉ線における別の断面斜視図であり、典型的な吸気流路の一部を示す図である。

図５３のII−II線における別の断面斜視図であり、典型的な吸気流路の一部を示す図である。

呼吸器官治療装置の別の実施形態の前方斜視図である。

図６１の呼吸器官治療装置の後方斜視図である。

図６１の呼吸器官治療装置の前方斜視図であり、装置ハウジングに形成された開口部を示す図である。 図６１の呼吸器官治療装置の後方斜視図であり、装置ハウジングに形成された開口部を示す図である。

図６１の呼吸器官治療装置の正面図であり、呼気、吸気、またはその両方によって選択的にＯＰＥＰ療法の施療を制御するための開口部に対するスイッチの位置を示す図である。 図６１の呼吸器官治療装置の正面図であり、呼気、吸気、またはその両方によって選択的にＯＰＥＰ療法の施療を制御するための開口部に対するスイッチの位置を示す図である。 図６１の呼吸器官治療装置の正面図であり、呼気、吸気、またはその両方によって選択的にＯＰＥＰ療法の施療を制御するための開口部に対するスイッチの位置を示す図である。

図６２のＩ−Ｉ線における呼吸器官治療装置の断面図である。

図６２のII−II線における呼吸器官治療装置の断面図である。

ＯＰＥＰ療法と直列に圧力閾値療法を実施するようにされた、別の実施形態に係る呼吸器官治療装置の前方斜視図である。

図６７の呼吸器官治療装置のＩ−Ｉ線における断面図である。

図６７の呼吸器官治療装置のＩ−Ｉ線における別の断面図である。

図６７の呼吸器官治療装置のII−II線における断面図である。

ＯＰＥＰ療法と並列に圧力閾値療法を実施するようにされた、別の実施形態に係る呼吸器官治療装置の前方斜視図である。

図７１の呼吸器官治療装置のＩ−Ｉ線における断面図である。

図７１の呼吸器官治療装置のＩ−Ｉ線における別の断面図である。

図７１の呼吸器官治療装置のII−II線における断面図である。

図７１の呼吸器官治療装置のIII−III線における断面図である。

呼息期間中に制限部材が閉止位置から開放位置にまで回転したときの、図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根との周りでの正味トルクの典型例を示す図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の断面図であり、呼息期間中に制限部材が閉止位置から開放位置にまで回転したときの、いくつかの位置での制限部材と羽根の位置を示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の断面図であり、呼息期間中に制限部材が閉止位置から開放位置にまで回転したときの、いくつかの位置での制限部材と羽根の位置を示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の断面図であり、呼息期間中に制限部材が閉止位置から開放位置にまで回転したときの、いくつかの位置での制限部材と羽根の位置を示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の断面図であり、呼息期間中に制限部材が閉止位置から開放位置にまで回転したときの、いくつかの位置での制限部材と羽根の位置を示す図である。

呼息期間中に図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根とに加わるトルクを示す図である。 呼息期間中に図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根とに加わるトルクを示す図である。 呼息期間中に図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根とに加わるトルクを示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根に対する改良を示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根に対する改良を示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根に対する改良を示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根に対する改良を示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根に対する改良を示す図である。

呼息期間中に図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材に加わるトルクを示し、またそれに対する改良を示す頂面図である。 呼息期間中に図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材に加わるトルクを示し、またそれに対する改良を示す頂面図である。

呼息期間中に図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根とに加わるトルクを示し、またそれに対する改良を示す頂面図である。 呼息期間中に図３５のＯＰＥＰ装置の制限部材と羽根とに加わるトルクを示し、またそれに対する改良を示す頂面図である。

別の改良した制限部材の頂面図である。

図３５のＯＰＥＰ装置の断面図であり、羽根に取り付けられた付勢部材を示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の断面図であり、羽根に取り付けられた付勢部材を示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の断面図であり、羽根に取り付けられた付勢部材を示す図である。

シャトル弁を備えるように改良した、図３５のＯＰＥＰ装置の部分断面図である シャトル弁を備えるように改良した、図３５のＯＰＥＰ装置の部分断面図である

図３５のＯＰＥＰ装置の部分断面図であり、分流器がないときの制限部材周りでの正味トルクを示す図である。 図３５のＯＰＥＰ装置の部分断面図であり、分流器があるときの制限部材周りでの正味トルクを示す図である。

吸息期間中に制限部材と羽根とが回転するようにされた、図３５のＯＰＥＰ装置の断面図である。 吸息期間中に制限部材と羽根とが回転するようにされた、図３５のＯＰＥＰ装置の断面図である。 吸息期間中に制限部材と羽根とが回転するようにされた、図３５のＯＰＥＰ装置の断面図である。

改良した羽根の部分頂面図である。 改良した羽根の部分頂面図である。 改良した羽根の部分頂面図である。

ＯＰＥＰ療法は、動作条件の範囲内において有効である。例えば、成人の呼気流量は１０から６０リットル／分の範囲であり、呼気の静圧は８から１８ｃｍＨ２Ｏの範囲に維持される。これらのパラメータの範囲内において、ＯＰＥＰ療法は、呼気圧力（すなわち振幅）が１０から４０Ｈｚの周波数で振動しながら、５から２０ｃｍＨ２Ｏの範囲での変化があるときに、最も効果的であると考えられている。一方で、未成年者の呼気流量はずっと低いかもしれないし、また呼気の静圧も低く維持されるかもしれない。そのため、ＯＰＥＰ療法の施療にとって最も効率的となる動作条件は変わる。同様に、呼吸器疾患を患っている人や、対照的に健康な運動選手にとっての理想的な動作条件は、平均的な成人のものとは異なっているかもしれない。後述するように、ここに開示したＯＰＥＰ装置の構成要素は、理想的な動作条件（すなわち、振動圧力の振幅や周波数）が特定されて維持されるように、選択可能であったり調整可能であったりする。ここに開示するいくつかの実施形態では、上述の望ましい範囲内の周波数および振幅を実現することができる。ここに開示するいくつかの実施形態ではまた、先に説明した範囲の外の周波数および振幅の範囲を実現するようにすることもできる。
第１の実施形態

図１−４には、ＯＰＥＰ装置１００の、前方斜視図、後方斜視図、前方断面斜視図、分解図がそれぞれ示されている。説明のために、図３においては、ＯＰＥＰ装置１００の内部構成要素が省略されている。ＯＰＥＰ装置１００は概して、ハウジング１０２、チャンバー吸気口１０４、第１のチャンバー排気口１０６、第２のチャンバー排気口１０８（図２及び７に最もよく示されている）、及びチャンバー吸気口１０４と流体連通するマウスピース１０９を備える。図１−４においては、マウスピース１０９はハウジング１０２と一体に形成されているように示されているが、マウスピース１０９は、理想的な動作条件を維持するように、取り外して、大きさや形状が異なるマウスピース１０９と置き換え可能とすることも想定される。概して、ハウジング１０２及びマウスピース１０９は、ポリマーのような耐久性のあるどのような材料によっても構成することができる。そのような材料の一つとして、ポリプロピレンがある。または、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）を使用することもできる。

また、呼吸管やガスマスク（図示しない）のような他の又は追加のインターフェースをマウスピース１０９と流体連通させたり、ハウジング１０２に関連づけたりして取り付けることもできる。例えば、ハウジング１０２に、マウスピース１０９と流体連通する別体の一方向性吸息バルブ（図示しない）を有する吸入口（図示しない）を設けて、ＯＰＥＰ装置１００の使用者が、呼息期間と吸息期間との間にＯＰＥＰ装置１００のマウスピース１０９を出すことなく、この一方向性バルブを通して周囲空気を吸息するとともにチャンバー吸気口１０４を通して呼息することができるようにすることができる。加えて、エアロゾル療法とＯＰＥＰ療法とを同時に実施するために、いかなる数のエアロゾル送達装置を、例えば上述の吸入口を介して、ＯＰＥＰ装置１００に接続してもよい。吸気口が、使用者がＯＰＥＰ装置１００とともに使用しようとする特定のエアロゾル送達装置の排気口や異なるマウスピースに対して適合可能な、例えば弾性のあるアダプター又は他の柔軟なアダプターを有するようにできる。本明細書においては、エアロゾル送達装置との用語には、以下に限定するものではないが、例えば、ネブライザー、ソフトミスト吸入器、加圧定量吸入器、ドライパウダー吸入器、保持チャンバーと加圧定量吸入器との組み合わせ、又は同種のものが含まれる。適した市販のエアロゾル送達装置には、以下に限定するものではないが、ＡＥＲＯＥＣＬＩＰＳＥ ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ、ＲＥＳＰＩＭＡＴ ｓｏｆｔ ｍｉｓｔ ｉｎｈａｌｅｒ、ＬＣ Ｓｐｒｉｎｔ ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ、ＡＥＲＯＣＨＡＭＢＥＲ ＰＬＵＳ ｈｏｌｄｉｎｇ ｃｈａｍｂｅｒｓ、ＭＩＣＲＯ ＭＩＳＴ ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ、ＳＩＤＥＳＴＲＥＡＭ ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ、Ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ Ｅｌｉｔｅ ｎｅｂｕｌｉｚｅｒ、ＦＬＯＶＥＮＴ ｐＭＤＩ、ＶＥＮＴＯＬＩＮ ｐＭＤＩ、ＡＺＭＡＣＯＲＴ ｐＭＤＩ、ＢＥＣＬＯＶＥＮＴ ｐＭＤＩ、ＱＶＡＲ ｐＭＤＩ ａｎｄ ＡＥＲＯＢＩＤ ＰＭＤＩ、ＸＯＰＥＮＥＸ ｐＭＤＩ、ＰＲＯＡＩＲ ｐＭＤＩ、ＰＲＯＶＥＮＴ ｐＭＤＩ、ＳＹＭＢＩＣＯＲＴ ｐＭＤＩ、ＴＵＲＢＯＨＡＬＥＲ ＤＰＩ、及びＤＩＳＫＨＡＬＥＲ ＤＰＩが含まれる。適したエアロゾル送達装置の記載は、米国特許第４，５６６，４５２号公報；第５，０１２，８０３号公報；第５，０１２，８０４号公報；第５，３１２，０４６号公報；第５，４９７，９４４号公報；第５，６２２，１６２号公報；第５，８２３，１７９号公報；第６，２９３、２７９号公報；第６，４３５、１７７号公報；第６，４８４，７１７号公報；第６，８４８，４４３号公報；第７，３６０，５３７号公報；第７，５６８，４８０号公報；及び第７，９０５，２２８号公報にあり、参照することによりこれらの全体を本明細書に組み入れる。

図１−４においては、ハウジング１０２は概して箱型である。しかし、いかなる形状のハウジング１０２を使用することもできる。さらに、チャンバー吸気口１０４、第１のチャンバー排気口１０６、及び第２のチャンバー排気口１０８は、複数（すなわち、２つ以上）の円形通路または直線状長穴のような、いかなる形状または一連の形状とすることができる。さらに重要なことには、当然のことながら、チャンバー吸気口１０４、第１のチャンバー排気口１０６、及び第２のチャンバー排気口１０８の断面形状は、後述する理想的な動作条件に影響を与える要因のほんの一部に過ぎない。

好ましくは、ハウジング１０２は、理想的な動作条件を維持するために、それに含まれる構成要素が定期的にアクセスされ、清掃され、交換され、または再構成されるように、開けることができる。そのため、ハウジング１０２は、図１−４において、前方部分１０１、中間部分１０３、及び後方部分１０５を有するものとして示されている。前方部分１０１、中間部分１０３、及び後方部分１０５は、ＯＰＥＰ装置１００がＯＰＥＰ療法を適切に施すのに十分な程度の密封を相互部分間に形成するように、スナップフィットや圧入などのようなあらゆる適当な手段によって、互いに取り外し可能に取り付けられてもよい。

図３に示すように、破線で示されている呼気流路１１０は、マウスピース１０９と、第１のチャンバー排気口１０６及び第２のチャンバー排気口１０８（図７）とのうちの少なくとも一つとの間に形成される。より具体的には、呼気流路１１０は、マウスピース１０９の部分から始まり、チャンバー吸気口１０４を通り、そして第１のチャンバー１１４すなわち入口チャンバー内に入る。第１のチャンバー１１４において、呼気流路は、１８０度曲がり、チャンバー通路１１６を通り、そして第２のチャンバー１１８すなわち出口チャンバー内に入る。第２のチャンバー１１８において、呼気流路１１０は、第１のチャンバー排気口１０６及び第２のチャンバー排気口１０８のうちの少なくとも一つを通って、ＯＰＥＰ装置１００を出る。このようにして、呼気流路１１０は「折り返し」、すなわち、チャンバー吸気口１０４と第１のチャンバー排気口１０６及び第２のチャンバー排気口１０８のうちの少なくとも一つとの間において長手方向で反転される。しかし、破線で示される呼気流路１１０は例示的なものであり、ＯＰＥＰ装置１００内に吐かれた空気が、マウスピース１０９又はチャンバー吸気口１０４から第１のチャンバー排気口１０６又は第２のチャンバー排気口１０８にまで進む際に、如何なる方向や経路にも流れうることは、当業者には当然のことであろう。

図３は、ＯＰＥＰ装置１００のハウジング１０２に関連したいくつかの他の特徴部を示している。例えば、押え部１２２は、後述するように、制限部材１３０（図５）が間違った方向に開くことを防止しており、制限部材１３０を収容する形状とされた座部１２４は、チャンバー吸気口１０４の周りに形成され、上部軸受部１２６と下部軸受部１２８とがハウジング１０２内に形成されてその間に回転可能に取り付けられた軸を収容するようにされている。一つ又は複数のガイド壁１２０が、第２のチャンバー１１８内に配置されていて、呼気を呼気流路１１０に沿って案内する。

図５−７には、ＯＰＥＰ装置１００の断面斜視図がその内部構成要素とともに示されている。ＯＰＥＰ装置１００の内部構成要素は、制限部材１３０と、羽根１３２と、任意的な可変ノズル１３６とを備える。図示のように、制限部材１３０と羽根１３２とは、上部軸受部１２６と下部軸受部１２８との間に回転可能に取り付けられた軸１３４によって動作可能に連結されており、制限部材１３０と羽根１３２とが軸１３４の周りで一緒に回転可能となるようになっている。より詳細な点は後述するが、可変ノズル１３６は、そこを通る呼気の流れに応じてサイズが大きくなるようにされたオリフィス１３８を有する。

図４−６はさらに、ハウジング１０２内の第１のチャンバー１１４及び第２のチャンバー１１８の分割された部分を示している。上述のように、チャンバー吸気口１０４は第１のチャンバー１１４への入り口を形成している。制限部材１３０は、チャンバー吸気口１０４の周囲の座部１２４に対して第１のチャンバー１１４の中側に配置されて、チャンバー吸気口１０４を通る呼気流路１１０に沿った呼気の流れが制限される閉止位置と、チャンバー吸気口１０４を通る呼気の流れがあまり制限されない開放位置との間で移動可能となっている。同様に、任意のものである可変ノズル１３６は、第１のチャンバー１１４に入った呼気の流れが可変ノズル１３６のオリフィス１３８を通って第１のチャンバー１１４から出るように、チャンバー通路１１６の周り又は中に配置されている。可変ノズル１３６のオリフィス１３８を通って第１のチャンバー１１４に入った呼気は、羽根１３２とガイド壁１２０とによって占められたハウジング１０２内における空間によって形成される第２のチャンバーに入る。羽根１３２の位置に応じて、呼気は、その後、第１のチャンバー排気口１０６と第２のチャンバー排気口１０８とのうちの少なくとも一方を通って第２のチャンバー１１８から出ることができる。

図８−１４は、ＯＰＥＰ装置の内部構成要素１００をより詳細に示す。まず図８−９を見ると、前方斜視図と後方斜視図とによって、軸１３４によって羽根１３２に動作可能に接続された制限部材１３０が示されている。制限部材１３０及び羽根１３２は、制限部材１３０が回転することによって羽根１３２が対応して回転し、またその逆も生じるように、軸１３４の周りで回転可能とされている。ハウジング１０２と同様に、制限部材１３０及び羽根１３２は、ポリマーのような耐久性のあるどのような材料によっても作製することができる。好ましくは、それらは、低収縮、低摩擦のプラスチックで構成される。そのような材料の一つとして、アセタールがある。

図示のように、制限部材１３０、羽根１３２、及び軸１３４は、一体の部材として形成される。制限部材１３０は概して円板状であり、羽根１３２は平面である。制限部材１３０は、軸１３４からずれている略円形の面１４０と、チャンバー吸気口１０４の周りに形成された座部１２４に係合する形状とされた、傾斜すなわち面取りをした縁１４２とを有する。このように、制限部材１３０は、チャンバー吸気口１０４を通る呼気の流れを実質的に密封して制限する閉止位置において座部１２４に係合するように、軸１３４によって形成される回転軸線の周りでチャンバー吸気口１０４に対して動くようにされている。しかし、制限部材１３０及び羽根１３２は、それらが、理想的な動作条件を維持するように選択された、異なる形状、大きさ、又は重さの制限部材１３０又は羽根１３２と独立して交換可能であるように、適当な手段によって連結される別々の構成要素として形成されてもよいことが想定される。例えば、制限部材１３０や羽根１３２は、一つ又は複数の起伏のある表面を有していてもよい。または、制限部材１３０はバタフライバルブによって構成されていてもよい。

図１０には、制限部材１３０及び羽根１３２の正面図が示されている。上述のように、制限部材１３０は軸１３４からずれた略円形の面１４０を備える。制限部材３０はさらに、閉止位置と開放位置との間の制限部材１３０の動きを容易にするように設計された第２のずれを有する。より具体的には、制限部材１３０の面１４０の中心点１４４が、放射方向でのずれと、軸１３４すなわち回転軸線とによって形成される平面からずれている。言い換えると、制限部材１３０の面１４０の表面積のうち軸１３４の一方の側の部分が、軸１３４の他方の側の部分に比べて、より大きくなっている。呼気により生ずるチャンバー吸気口１０４における圧力が、制限部材１３０の面１４０に作用する力をもたらす。制限部材１３０の面１４０の中心点１４４が上述のようにずれているので、その結果として生じる力の差により、軸１３４周りでのトルクが生じる。詳細は後述するが、このトルクが閉止位置と開放位置との間における制限部材３０の動きを促す。

図１１には、制限部材１３０及び羽根１３２の頂面図が示されている。図示のように、羽根１３２は制限部材１３０の面１４０に対して７５°の角度で軸１３４に取り付けられている。羽根１３２の角度は、上述のように理想的な動作条件を維持するように選択的に調整されることが想定されるが、好ましくは、６０°から８０°の間に維持される。また好ましくは、ＯＰＥＰ装置１００が完全に組み立てられて制限部材１３０が閉止位置にあるときに、可変ノズル１３６の中心線と羽根１３２との間の角度が１０°から２５°の間となるように、羽根１３２及び制限部材１３０が構成される。また、その構成に関わらず、制限部材１３０と羽根１３２との組み合わせが、軸１３４すなわち回転軸線上に重心を有するのが好ましい。本明細書の開示の全体からすれば、羽根１３２の角度は、ハウジング１０２の大きさや形状によって制限されて、羽根１３２及び制限部材１３０の全回転の概して半分より小さくなることは当業者にとって明らかである。

図１２及び図１３には、可変ノズル１３６の前方斜視図及び後方斜視図が、そこを通る呼気の流れがない状態で示されている。概して、可変ノズル１３６は、頂部と底部の壁１４６、側壁１４８、及びそれらの間に形成されたＶ字スリット１５０を有する。図示のように、可変ノズルは概してダックビル型バルブのような形をしている。しかし、他の形状や大きさのノズルやバルブを使用することも当然に可能である。可変ノズル１３６は、ハウジング１０２内において第１のチャンバー１１４と第２のチャンバー１１８との間に可変ノズル１３６を取り付けるように構成されたリップ部１５２を有していてもよい。可変ノズル１３６は、シリコンのような適度な柔軟性を有するどのような材料によって構成又は成形されていてもよく、好ましくは、０．５０から２．００ミリメートルの厚さの壁と、０．２５から１．００ミリメートルの幅、又は製造能力によってはより小さい幅のオリフィスとを有する。

上述のように、可変ノズル１３６は、ＯＰＥＰ装置１００の動作上、任意のものである。ＯＰＥＰ装置１００は、チャンバー通路１１６と可変ノズル１３６との両方を省略して、単一チャンバーの形態とすることも当然に可能である。ＰＥＰ装置１００は、可変ノズル１３６なしでも機能はするが、Ｏ可変ノズル１３６を備えた状態で動作すると、ＯＰＥＰ装置１００の性能は呼気流量のより広い範囲に亘って向上する。可変ノズル１３６がないときのチャンバー通路１１６、または可変ノズル１３６が含まれるときの可変ノズル１３６のオリフィス１３８は、増速した呼気の噴流を生じさせる役目を果たす。以下で詳細に説明するように、第２のチャンバー１１８に流入する呼気の速度が増加することで、呼気によって羽根１３２に加えられる力が比例的に増加し、そして、軸１３４周りでのトルクが増加するが、これら全てが理想的な動作条件に影響を与える。

可変ノズル１３６なしの状態では、第１のチャンバー１１４と第２のチャンバー１１８との間のオリフィスは、チャンバー通路１１６の大きさ、形状、及び断面積に従って決定され、それらは、ハウジングの中間部分１０３や後方部分１０５を交換するなどの適切な手段によって選択的に調整することができる。一方で、可変ノズル１３６がＯＰＥＰ装置１００内に含まれる場合には、第１のチャンバー１１４と第２のチャンバー１１８との間のオリフィスは、可変ノズル１３６のオリフィス１３８の大きさ、形状、及び断面積によって形成され、それらは呼気の流量や第１のチャンバー１１４内の圧力に応じて変化する。

図１４には、可変ノズル１３６の前方斜視図が、そこを通る呼気の流れがある状態で、示されている。図１４に示す可変ノズル１３６の一つの特徴は、オリフィス１３８がそこを通る呼気の流れに応じて開いた際にオリフィス１３８の断面形状が略長方形に維持され、それにより、ＯＰＥＰ療法の施療中において可変ノズル１３６を第１のチャンバー１１４（図３、図５）から第２のチャンバー１１８に向かって通過するときの圧力降下がより小さくなることにある。流量が増加しているときの、可変ノズル１３６のオリフィス１３８の略一貫した長方形形状は、頂部及び底部の壁１４６と側壁１４８との間に形成されるＶ字スリット１５０によって実現され、Ｖ字スリット１５０は側壁１４８が無制限に曲がるようにするのに役立つ。Ｖ字スリット１５０は、そこを通る呼気の漏れを最小限にするためにできる限り細くされるのが好ましい。例えば、Ｖ字スリット１５０の幅はおよそ０．２５ミリメートルであるが、製造装置の能力によっては、０．１０から０．５０ミリメートルの範囲内とすることもできる。Ｖ字スリット１５０を通って漏れる呼気は、最終的には第２のチャンバー１１８内でハウジング１０２から突出しているガイド壁１２０によって、呼気流路に沿うように向けられる。

当然のことながら、可変ノズル１３６が有する、ＯＰＥＰ装置１００の性能に影響を与える効果には、可変ノズル１３６の形状や材質を含む多数の要因が関係している。単なる一例として、呼気流量１５リットル／分で１０から１３Ｈｚという目標振動圧力周波数を実現するために、一実施形態においては、１．０×２０．０ミリメートルの通路すなわちオリフィスを利用することができる。しかし、呼気流量が増加するとこの実施形態における振動圧力の周波数も増加するが、それは目標周波数に比べて急すぎる変化率となる。呼気流量４５リットル／分で１８から２０Ｈｚという目標振動圧力周波数を実現するために、同実施形態で３．０×２０．０ミリメートルの通路すなわちオリフィスを利用することができる。このような関係性は、通路すなわちオリフィスが、可変ノズル１３６を隔てた圧力の降下を制限するために、呼気流量が増加したときに断面積が拡大することが望ましいことを明示している。

図１５Ａ−Ｃには、ＯＰＥＰ装置１００の頂面透視図によって、ＯＰＥＰ装置１００の動作の典型的な図が示されている。具体的には、図１５Ａは、初期位置、すなわちチャンバー吸気口１０４を通過する呼気の流れが制限されて羽根１３２が第１位置にあって呼気の流れを第１のチャンバー排気口１０６に向ける閉止位置、にある制限部材１３０を示している。図１５Ｂは、チャンバー吸気口１０４を通過する呼気の流れがあまり制限されなくなり、羽根１３２が可変ノズル１３６から流出する呼気の噴流に対してまっすぐに整列した、部分的な開放位置にある制限部材１３０を示している。図１５Ｃは、チャンバー吸気口１０４を通過する呼気の流れがさらに制限されなくなり、羽根１３２が第２位置となって、呼気の流れを第２のチャンバー排気口１０８に向ける開放位置にあるときの制限部材１３０を示している。当然のことながら、後述するサイクルはＯＰＥＰ装置１００の動作の単なる典型例であり、また多数の要因がＯＰＥＰ装置１００の動作に影響を与え、その結果、記載されたサイクルから逸脱することもある。しかし、ＯＰＥＰ装置１００の動作中、制限部材１３０及び羽根１３２は、概して図１５Ａに示す位置と１５Ｃに示す位置との間で往復動する。

ＯＰＥＰ療法の施療中、制限部材１３０及び羽根１３２は、最初、図１５Ａに示すように位置するかもしれない。この位置において、制限部材１３０は、チャンバー吸気口１０４を通過して呼気流路に沿う呼気の流れが実質的に制限される閉止位置にある。そのため、使用者がマウスピース１０８内に息を吐くと、チャンバー吸気口１０４における呼気圧力が上昇する。チャンバー吸気口１０４における呼気圧力が上昇すると、それに対応して制限部材１３０の面１４０に作用する力が大きくなる。上述のように、面１４０の中心点１４４が径方向のずれと軸１３４とによって形成される平面からずれているので、その結果として生じる合力が軸周りでの負のトルク、すなわち開放トルクを生み出す。これにより、開放トルクが制限部材１３０を回転させて開放するように付勢して、呼気が第１のチャンバー１１４に入るようにし、また、羽根１３２をその第１位置から離れるように付勢する。制限部材１３０が開き、呼気が第１のチャンバー１１４に導入されると、チャンバー吸気口１０４での圧力が降下して制限部材の面１４０に作用する力が小さくなり始めて、制限部材１３０を付勢しているトルクが小さくなり始める。

呼気がチャンバー吸気口１０４を通過して第１のチャンバー１１４に流入し続けると、呼気は、第１のチャンバー１１４と第２のチャンバー１１８との間に配置されたチャンバー通路１１６に到達するまで、ハウジング１０２によって呼気流路１１０に沿って案内される。もしＯＰＥＰ装置１００が可変ノズル１３６なしで動作されると、呼気は、呼気の噴流を形成する断面積の減少によりチャンバー通路１１６を通って加速される。同様に、もしＯＰＥＰ装置１００が可変ノズル１３６ありで動作されると、呼気は、可変ノズル１３６のオリフィス１３８を通って加速し、オリフィス１３８を通過する圧力が可変ノズル１３６の側壁１４８を外側に曲げ、それによりオリフィス１３８の大きさが増加し、また結果としてそこを通る呼気の流れも増加する。いくらかの呼気が可変ノズル１３６のＶ字スリット１５０から漏れている程度においては、その呼気はハウジング１０２内に突出するガイド壁１２０によって呼気の噴流に戻されて、呼気流路に沿って案内される。

次に、呼気が可変ノズル１３６やチャンバー通路１１６を通過して第１のチャンバー１１４から出て第２のチャンバー１１８に入ると、呼気は羽根１３２によってハウジング１０２の前方部分１０１に向けて案内され、逆方向に向けられた後に開放した第１のチャンバーの排気口１０６を通ってＯＰＥＰ装置１００から出る。ハウジング１０２の前方部分１０１に向かって呼気の方向が変化することによって、ハウジング１０２の前方部分１０１の近くでの第２のチャンバー１１８内での圧力が蓄積し、これにより、隣接する羽根１３２への力が生じ、追加的な軸１３４周りでの負のトルクすなわち開放トルクが生じる。制限部材１３０の面１４０及び羽根１３２に作用する力によって軸１３４の周りで生じる複合した開放トルクが、制限部材１３０及び羽根１３２を図１５Ａに示す位置から図１５Ｂに示す位置に向かって軸１３４周りで回転させる。

制限部材１３０及び羽根１３２が図１５Ｂに示す位置に回転すると、羽根１３２は可変ノズル１３６又はチャンバー通路１１６から出る呼気の噴流を横断する。最初、可変ノズル１３６又はチャンバー通路１１６からの呼気の噴流は羽根１３２上に力を生じさせ、その力が、羽根１３２、軸１３４、及び制限部材１３０の運動量とともに、羽根１３２及び制限部材１３０を図１５Ｃに示す位置にまで推進する。しかし、図１５Ｂに示す位置のあたりでは、可変ノズル１３６からの呼気によって羽根１３２に作用する力が、負のトルクすなわち開放トルクから正のトルクすなわち閉止トルクへと切り替わる。より具体的には、呼気が可変ノズル１３６を通過して第１のチャンバー１１４から出て第２のチャンバー１１８に入ると、呼気は羽根１３２によってハウジング１０２の前方部分１０１に向けて案内され、逆方向に向けられた後に開放した第２のチャンバーの排気口１０８を通ってＯＰＥＰ装置１００から出る。ハウジング１０２の前方部分１０１に向かって呼気の方向が変化することによって、ハウジング１０２の前方部分１０１の近くでの第２のチャンバー１１８内での圧力が蓄積し、これにより、隣接する羽根１３２への力が生じ、軸１３４周りでの正のトルクすなわち閉止トルクが生じる。羽根１３２及び制限部材１３０が図１５Ｃに示す位置に近づくように移動し続けると、第２のチャンバー１１８内のハウジング１０２の前方部分１０１の近くに蓄積する圧力及びこれによる軸１３４周りでの正のトルクすなわち閉止トルクが増加し続けて、呼気流路１１０に沿ってチャンバー吸気口１０４を通過する呼気の流れがあまり制限されなくなる。その一方で、制限部材１３０上に作用する力による軸１３４周りでのトルクも図１５Ｂに示す位置のあたりで負のトルクすなわち開放トルクから正のトルクすなわち閉止トルクに切り替わるが、その大きさは、制限部材１３０及び羽根１３２が図１５Ｂに示す位置から図１５Ｃに示す位置に回転するときには基本的には無視できるほどのものである。

羽根１３２及び制限部材１３０は、図１５Ｃに示す位置に到達した後には、軸１３４周りでの正のトルクすなわち閉止トルクの増加によって、逆向きに図１５Ｂに示す位置に向かって戻るように回転し始める。羽根１３２及び制限部材１３０が図１５Ｂに示す位置に近づき、チャンバー吸気口１０４を通る呼気の流れがだんだんと制限されていくと、軸１３４周りでの正のトルクすなわち閉止トルクが減少し始める。制限部材１３０及び羽根１３２が図１５Ｂに示す位置に到達すると、羽根１３２が可変ノズル１３６又はチャンバー通路１１６から出る呼気の噴流を横断し、これにより羽根１３２上への力が、羽根１３２、軸１３４、及び制限部材１３０の運動量とともに、羽根１３２及び制限部材１３０を図１５Ａに示す位置にまで戻すように推進する。制限部材１３０及び羽根１３２が図１５Ａに示す位置にまで戻った後は、チャンバー吸気口１０４を通過する呼気の流れが制限され、そして、上述のサイクルが繰り返される。

当然のことながら、一回の呼気期間中に、上述のサイクルは何度も繰り返される。このようにして制限部材１３０が、チャンバー吸気口１０４を通過する呼気の流れが制限される閉止位置とチャンバー吸気口１０４を通過する呼気の流れがあまり制限されなくなる開放位置との間で繰り返し動くことで、ＯＰＥＰ装置１００の使用者に振動する背圧が伝わり、ＯＰＥＰ療法が施される。

ここで図１６−１７を見ると、別の実施形態に係る可変ノズル２３６が示されている。可変ノズル２３６は、ＯＰＥＰ装置１００において、上述の可変ノズル１３６に替えて使用できる。図１６−１７に示すように、可変ノズル２３６は、オリフィス２３８、頂部及び底部の壁２４６、側壁２４８、及びリップ部２５２を有し、該リップ部２５２は、可変ノズル１３６と同様に、ＯＰＥＰ装置１００のハウジング内において第１のチャンバー１１４と第２のチャンバー１１８との間に可変ノズル２３６を取り付けるように構成されている。図１２−１３に示す可変ノズル１３６と同様に、この可変ノズル２３６は、シリコンのような適度な柔軟性を有するどのような材料によって構成又は成形されていてもよい。

ＯＰＥＰ療法の施療中に、可変ノズル２３６のオリフィス２３８がそこを通る呼気の流れに応じて開いた際に、オリフィス２３８の断面形状は略長方形に維持され、それにより、可変ノズル２３６を第１のチャンバー１１４から第２のチャンバー１１８に向かって通過するときの圧力降下がより小さくなる。流量が増加しているときの、可変ノズル２３６のオリフィス２３８の略一貫した長方形形状は、頂部及び底部の壁２４６に形成された薄くて、折り目の付けられた壁によって実現され、これにより側壁２４８がより容易に且つより小さい抵抗で曲がることを可能とする。当該実施形態のさらなる利点として、呼気が可変ノズル２３６のオリフィス２３８を通って流れている間に、例えば、図１２−１３に示す可変ノズル１３６のＶ字スリット１５０を介した漏れのような、頂部及び底部の壁２４６からの外部への漏れがないことがある。

ある応用においては正の呼気圧力だけ（振動なし）が望まれ、そのような場合にはＯＰＥＰ装置１００は、制限部材１３０なしとし、固定されたオリフィスまたは手動調整可能なオリフィスを代わりに使って動作させてもよいことは当業者にとって当然であろう。正の呼気圧力の実施形態は、望ましい範囲内において背圧を比較的に一定に維持するために、可変ノズル１３６又は可変ノズル２３６を備えてもよい。
第二の実施形態

ここで図１８−１９を見ると、第二の実施形態に係るＯＰＥＰ装置２００の前方斜視図及び後方斜視図が示されている。ＯＰＥＰ装置２００の構成及び動作は、ＯＰＥＰ装置１００と同様である。しかし、図２０−２４に最もよく示されるように、ＯＰＥＰ装置２００はさらに、ハウジング２０２と制限部材２３０とに対するチャンバー吸気口２０４の相対的位置を変更するようにされた調整機構２５３を備え、この調整機構２５３に対して操作可能に取り付けられた羽根２３２の回転範囲を変更するようになっている。それによって、以下で説明するように、使用者は、ハウジング２０２を開けたりＯＰＥＰ装置２００の構成要素を分解したりすること無く、ＯＰＥＰ装置２００によって施療されるＯＰＥＰ療法の周波数と振幅との両方を簡便に調整することが可能となる。

ＯＰＥＰ装置２００は、概して、ハウジング２０２、チャンバー吸気口２０４、第１のチャンバー排気口２０６（図２３、図３２）、第２のチャンバー排気口２０８（図２３、図３２）、及びチャンバー吸気口２０４と流体連通するマウスピース２０９を備える。ＯＰＥＰ装置１００と同様に、前方部分２０１、中間部分２０３、及びハウジング２０２の後方部分２０５は、理想的な動作条件を維持するために、それに含まれる構成要素が定期的にアクセスされ、清掃され、交換され、または再構成されるように、分解可能である。ＯＰＥＰ装置は、後述するように、調整ダイヤル２５４も有する。

ＯＰＥＰ装置１００に関連して上述したように、ＯＰＥＰ装置２００は、エアロゾル送達装置などの他の又は追加のインターフェースとともに使用できるようにしてもよい。これに関連して、ＯＰＥＰ装置２００は、マウスピース２０９とチャンバー吸気口２０４とに流体連通した吸入口２１１（図１９、図２１、図２３）を備える。上述の通り、吸入口が一方向性バルブ（図示しない）を有していて、ＯＰＥＰ装置２００の使用者が、吸息期間と呼息期間との間にＯＰＥＰ装置２００のマウスピース２０９を出すことなく、この一方向性バルブを通して周囲の空気を吸息し且つチャンバー吸気口２０４を通して呼息することができるようにすることができる。加えて、上述のエアロゾル送達装置を吸入口２１１に取り付けて、エアロゾル療法とＯＰＥＰ療法との同時施療を行うようにすることもできる。

ＯＰＥＰ装置２００の分解図が図２０に示されている。上述のハウジングの構成要素に加えて、ＯＰＥＰ装置２００は、ピン２３１によって羽根２３２に動作可能に接続された制限部材２３０、調整機構２５３、及び可変ノズル２３６を備える。図２１の断面図に示すように、ＯＰＥＰ装置２００の使用中、可変ノズル２３６は中間部分２０３とハウジング２０２の後方部分２０５との間に位置し、調整機構２５３、制限部材２３０、及び羽根２３２の組み立て体を形成している。

図２１−２３には、いくつかのＯＰＥＰ装置２００の断面斜視図が示されている。ＯＰＥＰ装置１００と同様に、破線によって示される呼気流路２１０は、マウスピース２０９と、第１のチャンバー排気口２０６と第２のチャンバー排気口２０８（図２３、図３２）とのうちの少なくとも一方との間に形成される。呼気流路２１０は、一方向性バルブ（図示しない）や吸入口２１１に取り付けられたエアロゾル送達装置（図示しない）によって、動作中に制限部材２３０によって閉じられたり閉じられなかったりするかもしれないが、マウスピース２０９から始まりチャンバー吸気口２０４に向けられる。チャンバー吸気口２０４を通過後、呼気流路２１０は、第１のチャンバー２１４に入り、そして可変ノズル２３６に向かって１８０°曲がる。可変ノズル２３６のオリフィス２３８を通過後、呼気流路２１０は第２のチャンバー２１８に入る。第２のチャンバー２１８において、呼気流路２１０は、第１のチャンバー排気口２０６と第２のチャンバー排気口２０８とのうちの少なくとも一方を通ってＯＰＥＰ装置２００から出る。破線によって示される呼気流路２１０は例示的なものであり、ＯＰＥＰ装置２００内に吐かれた空気が、マウスピース２０９又はチャンバー吸気口２０４から第１のチャンバー排気口２０６又は第２のチャンバー排気口２０８にまで横断する際に、如何なる方向や経路にも流れ得ることは、当業者には当然のことであろう。

図２４−２５を参照すると、ＯＰＥＰ装置２００の調整機構２５３の前方及び後方からの斜視図が示されている。概して、調整機構２５３は、調整ダイヤル２５４、軸２５５、及びフレーム２５６を備える。後述するように、突起２５８が調整ダイヤルの後方面２６０に配置されていて、使用者による調整機構２５３の選択的回転を制限するようになっている。軸２５５は、ハウジング２００（図２１、図２８−２９）に形成された上部及び下部軸受部２２６、２２８内に嵌合するようにされたキー溝部２６２を有する。軸は、制限部材２３０と羽根２３２とを動作可能に連結するためのピン２３１を受け入れるようにされた軸方向穴２６４をさらに有する。図示のように、フレーム２５６は、球状であり、以下で説明するように、ハウジング２０２に対して回転すると同時に、ハウジング２０２とフレーム２５６との間にＯＰＥＰ療法の施療を可能とするのに十分なだけの密封を形成するように構成されている。フレーム２５６は、制限部材２３０を収容するようにされた座部２２４によって形成される円形開口を有する。使用時、円形開口はチャンバー吸気口２０４として機能する。フレーム２５６は、制限部材２３０が間違った方向に開くのを防止するための押え部２２２をさらに有する。

図２６には、制限部材２３０及び羽根２３２の前方斜視図が示されている。制限部材２３０及び羽根２３２のデザイン、材料、及び構成は、ＯＰＥＰ装置１００に関して上述したものと同様である。しかし、ＯＰＥＰ装置２００における制限部材２３０及び羽根２３２は、調整機構２５３の軸２５５における軸方向穴２６４に挿通されるようにされたピン２３１によって動作可能に連結される。ピン２３１は、例えば、ステンレス鋼によって構成される。このようにして、制限部材２３０の回転が羽根２３２の対応する回転を生じさせ、またその逆も生じさせる。

図２７には、制限部材２３０と羽根２３２とに組み付けられた調整機構２５３の前方斜視図が示されている。この構成においては、制限部材２３０が、チャンバー吸気口２０４を通る呼気流路２１０に沿う呼気の流れが制限される閉止位置（図示の通り）と、チャンバー吸気口２０４を通る呼気の流れがあまり制限されない開放位置（図示しない）との間で、フレーム２５６と座部２２４とに対して回転可能であることが分かる。上述のように、羽根２３２は、軸２５５を通って延在するピン２３１によって制限部材２３０に動作可能に接続されて、制限部材２３０と一緒に動くようにされている。制限部材２３０及び羽根２３２は、以下で説明するように、ＯＰＥＰ装置２００のハウジング２０２内において回転可能な調整機構２５３によって支持されている。

図２８及び図２９Ａ−Ｂは、ＯＰＥＰ装置２００のハウジング２０２内に取り付けられた調整機構２５３を示す部分断面図である。図２８に示すように、調整機構２５３は、制限部材２３０及び羽根２３２とともに、上部及び下部軸受部２２６、２２８の周りで回転可能にハウジング２００に取り付けられており、これにより使用者が調整ダイヤル２５４を使って調整機構２５３を回転させることができるようにしている。図２９Ａ−２９Ｂはさらに、ハウジング２０２の下部軸受部２２８内に調整機構２５３を取り付けてロックするときの工程を示している。より具体的には、軸２５５のキー溝部２６２が、図２９Ａに示すように、ハウジング２０２に形成された回転ロック部２６６と整列してそこを通して挿入される。軸２５５のキー溝部２６２が回転ロック部２６６を通して挿入されると、軸２５５は９０°回転されてロック位置となるが、回転自在なままとなる。調整機構２５３も同様に、上部軸受部２２６内に取り付けられてロックされる。

ハウジング２０２及びＯＰＥＰ装置２００の内部構成要素が組み付けられると、軸２５５の回転は、回転ロック部２６６のロック位置内に軸２５５が保持されるように制限される。図３０のＯＰＥＰ装置２００の正面図に示すように、２つの押え部２６８、２８８がハウジング２０２上に配置されて、使用者が調整ダイヤル２５４を所定の位置に回転させたときにそれら押え部２６８、２８８が調整ダイヤル２５４の後方面２６０に形成された突起２５８に係合するようになっている。説明のために図３０においては、ＯＰＥＰ装置２００が、ハウジング２０２から開口部２６９を通って延在することになる調整ダイヤル２５４又は調整機構２５３なしで示されている。このようにして、調整ダイヤル２５４、調整機構２５３、及び軸２５５のキー溝部２６２の回転が適切に制限される。

図３１には、ハウジング２００内に取り付けられた調整機構２５３の部分断面図が示されている。上述のように、調整機構２５３のフレーム２５６は、球状であり、ハウジング２０２に対して回転すると同時に、ハウジング２０２とフレーム２５６との間にＯＰＥＰ療法の施療を可能とするのに十分なだけの密封を形成するように構成されている。図３１に示すように、ハウジング２０２から延在する柔軟性のある筒状部２７１が、フレーム２５６の一部を完全に取り囲んで、密封縁２７０を形成している。ハウジング２０２及び制限部材２３０と同様に、柔軟性のある筒状部２７１及びフレーム２５６は、低収縮、低摩擦のプラスチックから構成することができる。そのような材料の一つとして、アセタールがある。このようにして、密封縁２７０はフレーム２５６と全３６０°接触して、調整部材２５３の許容回転量の全範囲内において密封を形成する。

ここでＯＰＥＰ装置２００の選択的調整を、図３２Ａ−Ｂ、３３Ａ−Ｂ、及び３４Ａ−Ｂを参照して説明する。図３２Ａ−ＢはＯＰＥＰ装置２００の部分断面図であり、図３３Ａ−ＢはＯＰＥＰ装置２００の調整機構を示す図であり、図３４Ａ−ＢはＯＰＥＰ装置２００の頂面透視図である。ＯＰＥＰ装置１００に関連して上述したように、好ましくは、ＯＰＥＰ装置２００が完全に組み立てられて制限部材２３０が閉止位置にあるときに、可変ノズル２３６の中心線と羽根２３２との間の角度が１０°から２５°の間となるように、羽根２３２及び制限部材２３０が構成される。しかし、当然のことながら、ＯＰＥＰ装置２００の調整機構はここに記載したパラメータに限定されるものではなく、理想的な動作条件内においてＯＰＥＰ療法を施療するために如何なる構成が選択されてもよい。

図３２Ａは可変ノズル２３６の中心線からの角度が１０°であるときの羽根２３２を示し、一方、図３２Ｂは可変ノズル２３６の中心線からの角度が２５°であるときの羽根２３２を示している。図３３Ａは、制限部材２３０が閉止位置にあるときに可変ノズル２３６の中心線と羽根２３２との間の角度が１０°となるようにするための、フレーム２５６（透視図で示す）の可変ノズル２３６に対する必要な配置を示す。一方で、図３３Ｂは制限部材２３０が閉止位置にあるときに可変ノズル２３６の中心線と羽根２３２との間の角度が２５°となるようにするための、フレーム２５６（透視図で示す）の可変ノズル２３６に対する必要な配置を示す。

図３４Ａ−Ｂを参照すると、ＯＰＥＰ装置２００の側面透視図が示されている。図３４Ａに示す構成は図３２Ａ及び図３３Ａに示す図に対応し、制限部材２３０が閉止位置にあるときに可変ノズル２３６の中心線と羽根２３２との間の角度が１０°となっている。一方で、図３４Ｂは、図３２Ｂ及び図３３Ｂに示す図に対応し、制限部材２３０が閉止位置にあるときに可変ノズル２３６の中心線と羽根２３２との間の角度が２５°となっている。要するに、調整部材２５３のフレーム２５６は図３４Ａに示す位置から図３４Ｂに示す位置にまで反時計周りに１５°回転され、それにより羽根２３２の許容回転量も大きくなっている。

このようにして使用者は、調整ダイヤル２５４を回転させて、制限部材２３０及びハウジング２０２に対するチャンバー吸気口２０４の向きを選択的に調整することができる。例えば、使用者は、調整ダイヤル２５４を回転させて、それによりフレーム２５６を図３４Ａに示す位置に向かって回転させることにより、ＯＰＥＰ装置２００によって施療されるＯＰＥＰ療法の周波数及び振幅を増加させることができる。代わりに、使用者が、調整ダイヤル２５４を回転させて、それによりフレーム２５６を図３４Ｂに示す位置にまで回転することによって、ＯＰＥＰ装置２００によって施療されるＯＰＥＰ療法の周波数及び振幅を減少させることもできる。また、例えば図１８及び図３０に示すように、使用者がＯＰＥＰ装置２００を適切な構成に設定するのを補助するためにしるしを設けてもよい。

ＯＰＥＰ装置８００を参照して後述する動作条件と同様な動作条件をＯＰＥＰ装置２００に係るＯＰＥＰ装置に対して実現可能とすることもできる。
第３の実施形態

図３５−３７には、別の実施形態に係るＯＰＥＰ装置３００が示されている。ＯＰＥＰ装置３００は、選択的に調整可能である点においてＯＰＥＰ装置２００と同様である。図３５、図３７、図４０、及び図４９によく示されるように、ＯＰＥＰ装置３００は、ＯＰＥＰ装置２００と同様に、ハウジング３０２と制限部材３３０とに対するチャンバー吸気口３０４の相対的位置を変更するようにされた調整機構３５３を備え、該調整機構３５３に対して操作可能に取り付けられた羽根３３２の回転範囲を変更するようになっている。ＯＰＥＰ装置２００に関連して上述したように、使用者は、ハウジング３０２を開けたりＯＰＥＰ装置３００の構成要素を分解したりすること無く、ＯＰＥＰ装置３００によって施療されるＯＰＥＰ療法の周波数と振幅との両方を簡便に調整することが可能である。ＯＰＥＰ装置３００を使用したＯＰＥＰ療法の施療は、別の面では、ＯＰＥＰ装置１００に関して上述したものと同様である。

ＯＰＥＰ装置３００は、前方部分３０１、後方部分３０５、及び内部ケーシング３０３を有するハウジング３０２を備える。上述のＯＰＥＰ装置と同様に、前方部分３０１、後方部分３０５、及び内部ケーシング３０３は、理想的な動作条件を維持するために、それに含まれる構成要素が定期的にアクセスされ、清掃され、交換され、または再構成されるように、分解可能である。例えば図３５−３７に示すように、ハウジング３０２の前方部分３０１及び後方部分３０５は、スナップフィット係合によって取り外し可能に連結されている。

ＯＰＥＰ装置３００の構成要素が図３８の分解図にさらに示されている。概して、ＯＰＥＰ装置３００は、前方部分３０１、後方部分３０５、及び内部ケーシング３０３に加えて、マウスピース３０９、吸入口３１１、それらの間に配置された一方向性バルブ３８４、調整機構３５３、制限部材３３０、羽根３３２、及び可変ノズル３３６を備える。

図３９−４０に見られるように、内部ケーシング３０３は、ハウジング３０２内の前方部分３０１と後方部分３０５との間に嵌合され、第１のチャンバー３１４と第２のチャンバー３１８とを部分的に形成している。内部ケーシング３０３は、図４１−４２に示す斜視断面図においてより詳細に示されている。第１のチャンバー排気口３０６及び第２のチャンバー排気口３０８は、内部ケーシング３０３内に形成されている。内部ケーシング３０３の一端３８５は、可変ノズル３３６を受け入れるようにされていて、後方部分３０５と内部ケーシング３０３との間に可変ノズル３３６を維持する。調整機構３５３を支持するための上部軸受部３２６及び下部軸受部３２８は、内部ケーシング３０３内に少なくとも部分的に形成されている。ＯＰＥＰ装置２００に関連して上述した柔軟性のある筒状部２７１及び密封縁２７０と同様に、内部ケーシング３０３も、調整機構３５３のフレーム３５６の周囲に係合するための密封縁３７０を有する柔軟性のある筒状部３７１を備える。

羽根３３２は、図４３の斜視図においてより詳細に示されている。軸３３４は、羽根３３２から延在していて、制限部材３３０の穴３６５内の対応するキー溝部と係合して固定される。このようにして、軸３３４は、羽根３３２と制限部材３３０とが一緒に回転するように、羽根３３２を制限部材３３０に動作可能に連結する。

制限部材３３０は、図４４−４５の斜視図においてさらに詳細に示されている。制限部材３３０は、羽根３３２から延在している軸３３４を受け入れるためのキー穴３６５と、調整部材３５３の座部３２４に対する制限部材３３０の許容回転量を制限する押え部３２２とを有する。図４６の正面図に示すように、制限部材３３０は、制限部材２３０と同様に、閉止位置と開放位置との間における制限部材３３０の動きを容易にするように設計されたずれをさらに有する。より具体的には、制限部材３３０の面３４０の表面積のうち軸３３４を受け入れるための穴３６５の一方の側の部分が、穴３６５の他方の側の部分に比べて、より大きくなるようにしている。制限部材１３０に関連して上述したように、このずれが軸３３４周りの開放トルクを呼息期間中に生じさせる。

調整機構３５３は、図４７及び４８の前方及び後方斜視図により詳細に示されている。概して、調整機構は、内部ケーシング３０３上に形成された柔軟性のある筒状部３７１の密封縁３７０と係合するようにされたフレーム３５６を備える。フレーム３５６の円形開口が、制限部材３３０を収容するような形状とされた座部３２４を形成している。この実施形態においては、座部３２４がチャンバー吸気口３０４も形成する。調整機構３５３は、ＯＰＥＰ装置３００が完全に組み立てられたときに使用者が調整機構３５３及びチャンバー吸気口３０４の向きを選択的に調整できるようにするために、フレーム３５６からハウジング３０２を超える位置にまで延在するようにされた腕部３５４をさらに備える。調整機構３５３は、軸３３４を受け入れるための上部軸受部３８５及び下部軸受部３８６も有する。

羽根３３２、調整機構３５３、及び制限部材３３０の組み立て体が、図４９の斜視図に示されている。上述のように、羽根３３２と制限部材３３０とは軸３３４によって動作可能に連結されており、羽根３３２の回転が制限部材３３０の回転を生じさせ、またその逆も生じさせる。それに対して、調整機構３５３、及びチャンバー吸気口３０４を形成する座部３２４は、羽根３３２及び制限部材３３０に対して軸３３４周りで回転するようにされている。このようにして使用者は、腕部３５４を回転させることで、制限部材３３０及びハウジング３０２に対するチャンバー吸気口３０４の向きを選択可能に調整できる。例えば、使用者は、時計周りの方向に腕部３５４を回転させて、それによりフレーム３５６を回転させることで、ＯＰＥＰ装置３００によって施療されるＯＰＥＰ療法の周波数及び振幅を増加させることができる。または、使用者は、反時計周りの方向に調整用の腕部３５４を回転させて、それによりフレーム３５６を回転させることで、ＯＰＥＰ装置３００によって施療されるＯＰＥＰ療法の周波数及び振幅を減少させることができる。また、例えば図３５及び図３７に示すように、使用者がＯＰＥＰ装置３００を適切な構成に設定するのを補助するために、ハウジング３０２にしるしを設けてもよい。

図５０−５１の前方及び後方斜視図に、可変ノズル３３６がより詳細に示されている。ＯＰＥＰ装置３００における可変ノズル３３６は、可変ノズル３３６が、内部ケーシング３０３の一端３８５（図４１−４２）内に嵌合されて後方部分３０５と内部ケーシング３０３との間に可変ノズル３３６を維持するようにされた基板３８７を有する点を除き、ＯＰＥＰ装置２００に関連して上述した可変ノズル２３６と同様である。可変ノズル２３６と同様に、可変ノズル３３６及び基板３８７はシリコンから形成することができる。

図５２の前方斜視図に、一方向性バルブ３８４がさらに詳細に示されている。概して、一方向性バルブ３８４は、ハウジング３０２の前方部分３０１に取り付けるようにされた支持部３８８と、力や圧力に応じて支持部３８８に対して曲がるか枢動するようにされたフラップ３８９とを備える。本明細書に開示する当該実施形態及び他の実施形態において、本開示の技術から逸脱することなく他の一方向性バルブを使用できることは、当業者には当然のことであろう。図３９−４０から分かるように、一方向性バルブ３８４は、ハウジング３０２内でマウスピース３０９と吸入口３１１との間に配置される。

ＯＰＥＰ装置１００に関連して上述したように、ＯＰＥＰ装置３００はエアロゾル送達装置のような他の又は追加のインターフェースとともに使用するようにすることができる。これに関連して、ＯＰＥＰ装置３００は、マウスピース３０９と流体連通した吸入口３１１（図３５−３６、図３８−４０）を備える。上述のように、吸入口が別体の一方向性バルブ３８４（図３９−４０、図５２）を有しており、吸息期間と呼息期間との間にＯＰＥＰ装置３００のマウスピース３０９を出すことなく、この一方向性バルブ３８４を通して周囲の空気を吸息し且つチャンバー吸気口３０４を通して呼息することができるようにすることができる。加えて、上述の市販のエアロゾル送達装置を吸入口３１に取り付けて、エアロゾル療法（吸息時）とＯＰＥＰ療法（呼息時）との同時施療を行うようにすることもできる。

ＯＰＥＰ装置３００と上述の構成要素とが、図３９−４０に示す断面図においてさらに説明されている。説明のために、図３９の断面図はＯＰＥＰ装置の全ての内部構成要素３００を省略して示されている。

前方部分３０１、後方部分３０５、及び内部ケーシング３０３は組み立てられて第１のチャンバー３１４及び第２のチャンバー３１８を形成する。ＯＰＥＰ装置１００と同様に、破線によって示された呼気流路３１０は、マウスピース３０９と、内部ケーシング３０３内に形成されている第１のチャンバー排気口３０６（図３９−４０、図４２）と第２のチャンバー排気口３０８（図４１）とのうちの少なくとも一方との間に形成されている。呼気流路３１０は、吸入口３１１及び一方向性バルブ３４８によって、動作中に制限部材３３０によって閉じられたり閉じられなかったりするかもしれないが、マウスピース３０９から始まりチャンバー吸気口３０４の方に向けられる。呼気流路３１０は、チャンバー吸気口３０４を通過後、第１のチャンバー３１４に入り、可変ノズル３３６に向かって１８０°曲がる。呼気流路３１０は、可変ノズル３３６のオリフィス３３８を通過後、第２のチャンバー３１８に入る。第２のチャンバー３１８内において、呼気流路３１０は、第２のチャンバー３１８から出て、第１のチャンバー排気口３０６と第２のチャンバー排気口３０８とのうちの少なくとも一方を通って最終的にハウジング３０２から出る。破線によって示された呼気流路３１０は例示的なものであり、ＯＰＥＰ装置３００内に吐かれた空気が、マウスピース３０９又はチャンバー吸気口３０４から第１のチャンバー排気口３０６又は第２のチャンバー排気口３０８にまで進む際に、如何なる方向は経路にも流れ得ることは、当業者には当然のことであろう。上述のように、ＯＰＥＰ装置３００を使用したＯＰＥＰ療法の施療は、別の面では、ＯＰＥＰ装置１００に関して上述したものと同様である。

単なる例ではあるが、以下の動作条件又は動作特性が、調整ダイヤル３５４を周波数及び振幅を増加させるように設定したＯＰＥＰ装置３００に係るＯＰＥＰ装置によってなされる。

周波数及び振幅は、例えば、調整ダイヤル３５４を周波数及び振幅を減少させるように設定すると約２０％減少する。他の周波数及び振幅の目標値は各要素の特定の構成や大きさを変更することでなされ、例えば、羽根３３２の長さを増加させると周波数がゆっくりになり、一方でオリフィス３３８の大きさを小さくすると周波数が高くなる。上記の例は、上述の実施形態に係るＯＰＥＰ装置に対する動作条件の可能性のある単なる一組み合わせに過ぎない。
第４の実施形態

図５３−５６には、別の実施形態に係る呼吸器官治療装置４００が示されている。これまでに説明したＯＰＥＰ装置とは異なり、呼吸器官治療装置４００は呼息時と吸息時の両方で振動圧力療法を施すようにされている。当該呼吸器官治療装置４００に関して後述する概念は、上述のどのＯＰＥＰ装置にも適用することができ、それによって振動圧力療法が呼息時と吸息時の両方において施されるようにすることができることは、当業者にとって当然のことであろう。同様に、呼吸器官治療装置４００はこれまでに説明したＯＰＥＰ装置に関する上述の如何なる概念も含むことができ、例えば、可変ノズル、エアロゾル療法の施療のためのエアロゾル送達装置とともに使用できるようにされた吸入口、調整機構などを含むことができる。

図５３及び図５４に示すように、呼吸器官治療装置４００は、前方部分４０１、中間部分４０３、及び後方部分４０５、を有するハウジング４０２を備える。上述のＯＰＥＰ装置と同様に、ハウジング４０２は、理想的な動作条件を維持するための清掃やその中に収容されている構成要素の選択的な交換又は調整のためにハウジング４０２内の要素にアクセスできるようにするように、開けられるようになっている。ハウジング４０２は、第１の開口４１２、第２の開口４１３、及び第３の開口４１５をさらに備える。

第１の開口４１２はマウスピース４０９と関連づけられて図５３及び図５４に示されているが、第１の開口４１２は、代わりに、例えばガスマスクや呼吸管のような他のユーザーインターフェイスに関連づけられてもよい。第２の開口４１３は、第１の開口４１２での呼息時にハウジング４０２内に吐かれた空気がハウジング４０２から出ることを許容する一方向性呼息バルブ４９０を有する。第３の開口４１５は、第１の開口４１２での吸息時にハウジング４０２の外の空気がハウジング４０２内に入ることを許容する一方向性吸息バルブ４８４を有する。図５４にさらに詳細に示すように、呼吸器官治療装置４００は、呼気通路４９４及び吸気通路４９５を有する分岐板４９３をさらに備える。一方向性バルブ４９１は、呼気通路４９４に隣接して分岐板４９３に取り付けられ、第１の開口４１２に吐かれた空気に応じて開き、第１の開口４１２を通して吸い込まれた空気に応じて閉じるようにされている。別の一方向性バルブ４９２は、吸気通路４９５に隣接して分岐板４９３に取り付けられ、第１の開口４１２に吐かれた空気に応じて閉じ、第１の開口４１２を通して吸い込まれた空気に応じて開くようにされている。呼吸器官治療装置４００は、軸４３４によって動作可能に連結された制限部材４３０及び羽根４３２も備え、その組み立て体は上述のＯＰＥＰ装置と同様な形態で動作可能である。

図５５及び図５６には、図５３におけるI線及びII線における断面斜視図がそれぞれ示されている。呼吸器官治療装置４００は、上述のＯＰＥＰ装置に関連して示し且つ説明したものと同様な形態で、吸息時と呼息時との両方において振動圧力療法を施す。以下でさらに詳細に説明するように、ＯＰＥＰ装置４００は、複数の（すなわち、２つ以上の）チャンバーを備える。ハウジング４０２の第１の開口４１２を通して送られる空気は、吸い込まれたか吐かれたかに関わらず、第１のチャンバー４１４に収容された制限部材４３０を少なくとも部分的に通り、また制限部材４３０に動作可能に接続された羽根４３２を収容する第２のチャンバー４１８を通る流路を進む。これに関連して、第１の開口４１２に吐かれた空気と第１の開口４１２から吸い込まれた空気の両方の経路の少なくとも一部が重複して同方向となる。

例えば、典型的な流路４８１が図５５及び図５６において破線で示されている。上述のＯＰＥＰ装置と同様に、制限部材４３０は第１のチャンバー４１４内に配置されて、チャンバー吸気口４０４を通る空気の流れが制限される閉止位置と、チャンバー吸気口４０４を通る空気の流れがあまり制限されない開放位置との間で、チャンバー吸気口４０４に対して移動可能とされている。典型的な流路４８１は、チャンバー吸気口４０４を通過して第１のチャンバー４１４に入った後、１８０度曲がり、すなわち長手軸線方向で逆向きとなり（すなわち、流路４８１が折り返され）、オリフィス４３８を通って第２のチャンバー４１８に入る。上述のＯＰＥＰ装置と同様に、羽根４３２は、第２のチャンバー４１８内に配置され、羽根に隣接する圧力の上昇に伴って第１の位置と第２の位置との間で往復動するようにされており、それによって、動作可能に連結された制限部材４３０が閉止位置と開放位置との間で繰り返し移動するようにされている。典型的な流路４８１に沿って流れる空気は、羽根４３２の位置に従って、第１のチャンバー排気口４０６と第２のチャンバー排気口４０８とのうちのどちらか一方に向けられる。結果として、吸気又は呼気が典型的な流路４８１を進むと、チャンバー吸気口４０４での圧力が振動する。

チャンバー吸気口４０４での振動圧力が、一連のチャンバーを介して、呼吸器官治療装置４００の使用者に、すなわち第１の開口４１２に効果的に送り返される。図５５及び図５６に示すように、呼吸器官治療装置は、以下で詳細に説明する、第１の追加チャンバー４９６、第２の追加チャンバー４９７、及び第３の追加チャンバー４９８を備える。

マウスピース４０９及び第１の追加チャンバー４９６は、第１の開口４１２を介してハウジング４０２と連通している。第１の追加チャンバー４９６及び第２の追加チャンバー４９７は、分岐板４９３によって仕切られていて、呼気通路４９４を介して連通している。呼気通路４９４に隣接して取り付けられた一方向性バルブ４９１は、第１の開口４１２内に吐かれた空気に応じて開き、第１の開口４１２を通して吸い込まれた空気に応じて閉じるようにされている。

第１の追加チャンバー４９６及び第３の追加チャンバー４９８も分岐板４９３によって仕切られて、吸気通路４９５を介して連通している。吸気通路４９５に隣接して取り付けられた一方向性バルブ４９２は、第１の開口４１２に吐かれた空気に応じて閉じ、第１の開口４１２を通して吸い込まれた空気に応じて開くようにされている。

呼吸器官治療装置４００の周辺の空気と第１の追加チャンバー４９７とは、ハウジング４０２の第３の開口４１５を介して連通している。一方向性バルブ４８４は、第１の開口４１２内に吐かれた空気に応じて閉じ、第１の開口４１２を通って吸い込まれた空気に応じて開くようにされている。

呼吸器官治療装置４００の周囲の空気と第３の追加チャンバー４９８とは、ハウジング４０２の第２の開口４１３を介して連通している。第２の開口４１３に隣接して取り付けられた一方向性バルブ４９０は、第１の開口４１２内に吐かれた空気に応じて開き、第１の開口４１２を通して吸い込まれた空気に応じて閉じるようにされている。第３の追加チャンバー４９８は、第１のチャンバー排気口４０６及び第２のチャンバー排気口４０８を介して第２のチャンバー４１８と連通している。

図５７−５８を見ると、図５３のI線及びII線における各断面斜視図が第１の開口４１２すなわちマウスピース４０９と第２の開口４１３との間に形成される典型的な呼気流路４１０を示している。概して、ハウジング４０２の第１の開口４１２内への使用者による呼息時に、第１の追加チャンバー４９６内に圧力が生じて、一方向性バルブ４９１が開き、そして一方向性バルブ４９２が閉じる。次に、呼気は呼気通路４９４を通って第１の追加チャンバー４９７に入り、第１の追加チャンバー４９７内に圧力が生じ、一方向性バルブ４８４が閉じて、制限部材４３０が開く。次に、呼気は、チャンバー吸気口４０４を通って第１のチャンバー４１４に入り、長手軸線方向で逆向きとなり、第１のチャンバー４１４と第２のチャンバー４１８とを仕切っているオリフィス４３８を通って加速される。羽根４３２の向きに応じて、呼気は、次に第１のチャンバー排気口４０６と第２のチャンバー排気口４０８とのうちのどちらか一方を通って第２のチャンバー４１８から出て、第３の追加チャンバー４９８に入る。第３の追加チャンバー４９８内に圧力が生じると、一方向性バルブ４９０が開き、呼気が第２の開口４１３を通ってハウジング４０２から出ることが許容される。呼気流路４１０に沿う呼気の流れが一旦確立すると、上述のＯＰＥＰ装置に関連して説明したように、羽根４３２は第１の位置と第２の位置との間を往復動し、これによって制限部材４３０が閉止位置と開放位置との間を移動する。このようにして、呼吸器官治療装置４００は呼息時に振動療法を提供する。

図５９−６０を見ると、図５３のI線及びII線における別の各断面斜視図が、第３の開口４１５と第１の開口４１２すなわちマウスピース４０９との間に形成された典型的な吸気流路４９９を示している。概して、第１の開口４１２を通した使用者による吸息時に、第１の追加チャンバー４９６内の圧力が降下し、一方向性バルブ４９１が閉じて、一方向性バルブ４９２が開く。空気が第３の追加チャンバー４９８から第１の追加チャンバー４９６内に吸気通路４９５を通って吸い込まれると、第３の追加チャンバー４９８内の圧力が降下し始めて、一方向性バルブ４９０が閉じる。圧力が第３の追加チャンバー４９８内で降下し続けると、空気が第１のチャンバー排気口４０６と第２のチャンバー排気口４０８とを通して第２のチャンバー４１８から引き込まれる。空気が第２のチャンバー４１８から引き込まれると、第２のチャンバー４１８と第１のチャンバー４１４とを接続しているオリフィス４３８を通して第１のチャンバー４１４から空気が引き込まれる。空気が第１のチャンバー４１４から引き込まれると、第１の追加チャンバー４９７からチャンバー吸気口４０４を通って空気が引き込まれて、第１の追加チャンバー４９７内の圧力が降下し、一方向性バルブ４８４が開いて、空気が第３の開口４１５を通してハウジング４０２内に入ることが許容される。第１の追加チャンバー４９６と第１の追加チャンバー４９７との間の圧力差によって、一方向性バルブ４９１は閉じた状態に維持される。吸気流路４９９に沿う吸気の流れが一旦確立すると、羽根４３２は、上述のＯＰＥＰ装置に関連して説明したように、第１の位置と第２の位置との間で往復動し、これによって、制限部材４３０が閉止位置と開放位置との間で移動する。このようにして、呼吸器官治療装置４００は吸息時に振動圧力療法を提供する。
第５の実施形態

図６１−６６には、別の実施形態に係る呼吸器官治療装置５００が示されている。呼吸器官治療装置４００と同様に、呼吸器官治療装置５００は呼息時と吸息時の両方においてＯＰＥＰ療法を提供するようにされている。後述の点以外は、その構成要素及びＯＰＥＰ装置４００の構成は呼吸器官治療装置４００のものと全く同じか同様である。

呼吸器官治療装置５００は、ＯＰＥＰ療法の提供を、呼息時だけとするか、吸息時だけとするか、又は呼息時と吸息時の両方とするかを選択するようにされている点において呼吸器官治療装置４００と異なる。以下により詳細に説明するように、使用者は、スイッチ５０４の操作によって、ＯＰＥＰ療法の施療を呼息時だけとするか、吸息時だけとするか、又は呼息時と吸息時の両方とするかを選択することができる。呼吸器官治療装置５００に関連して後述する概念をこれまでに説明したどの実施形態にも適用できることは、当業者にとって当然のことであろう。

図６１及び図６２は呼吸器官治療装置５００の前方及び後方斜視図である。図６３Ａはスイッチ５０４を省略して示された呼吸器官治療装置５００の前方斜視図であり、図６３Ｂは後述するバルブ機構５５０を省略して示された呼吸器官治療装置５００の後方斜視図である。概して、呼吸器官治療装置５００は、前方部分５０１、中間部分５０３、及び後方部分５０５を有するハウジング５０２を備える。呼吸器官治療装置４００と同様に、ハウジング５０２は、その中に収容された構成要素の清掃や選択的交換又は調整にためにハウジング５０２の収容要素アクセスできるように、開けられるようになっている。

ハウジング５０２は、呼吸器官治療装置４００と同様に、図６３Ｂに示すように、第１の開口５１２、第２の開口５１３、及び第３の開口５１５を有する。図６３Ａに示すように、呼吸器官治療装置５００のハウジング５０２は、第４の開口５１６、及び第５の開口５１７をさらに備える。バルブ機構５５０は、一体に形成された一方向性呼息バルブ部材５９０及び一方向性吸息バルブ部材５８４を有し、それぞれ、第１の開口５１２での呼息時には空気がハウジング５０２から第２の開口５１３を通って出て、第１の開口５１２での吸息時には空気が第３の開口５１５を通ってハウジング５０２に入るようになっている点において、呼吸器官治療装置４００の一方向性呼息バルブ４９０及び一方向性吸息バルブ４８４と同様である。

第１の開口５１２はマウスピース５０９と関連づけられるように示されているが、第１の開口５１２は他のユーザーインターフェイスと関連づけられてもよい。加えて、図６１−６２に示すように、マウスピース５０９が規制部材５７９を備える制御孔５８０を備えていて、この規制部材５７９を、制御孔５８０を通過することができる呼気又は吸気の量を使用者が選択的に調整できるようにすることができる。図６１−６２に示すように、規制部材５７９は、空気が流れる制御孔５７９の断面積を増減させるための、マウスピース５０９に対して回転するようにされたリングとして形成されている。空気が流れる制御孔５８０の断面積を選択的に増加させることにより、使用者は呼吸器官治療装置５００によって施療されるＯＰＥＰ療法の振幅及び周波数を減少させることができ、またその逆も可能となっている。このようにして、使用者は呼吸器官治療装置５００を選択的に調整して理想的な動作条件を維持することができる。

図６４Ａ−Ｃには、呼吸器官治療装置５００の正面図が示されており、それらは、ＯＰＥＰ療法の施療を呼息時だけとするか、吸息時だけとするか、又は呼息時と吸息時の両方とするかを選択的に制御するための、第４の開口５１６及び第５の開口５１７に対するスイッチ５０４の位置を示している。もし図６４Ａに示すようにスイッチ５０４が中間位置にあると、第４の開口５１６と第５の開口５１７の両方が閉じられて、呼吸器官治療装置５００は呼息時と吸息時の両方においてＯＰＥＰ療法を提供するようになる。スイッチ５０４が中間位置にある状態では、呼吸器官治療装置５００は、図５７−６０に示され、また呼吸器官治療装置４００に関連して上述したように動作する。

スイッチ５０４が左方位置に移動された状態では、図６４Ｂに示すように、第４の開口５１６が閉じられる一方で第５の開口５１７は開けられたままとなり、呼吸器官治療装置５００は、図５７−５８に示す呼吸器官治療装置４００と同様な形態で、呼息時においてＯＰＥＰ療法を提供するようになる。吸息時には、空気は、図６５の断面図に示すように、第５の開口５１７を通してハウジング５０２内に引き込まれる。引き込まれた空気は、その後、実線で示されるように第５の開口５１７と第１の開口５１２に関連づけられたマウスピース５０９との間を、吸気流路５１８に沿って進んでいく。これに対して、スイッチ５０４が中間位置にあるときには、吸い込まれた空気は、図５９−６０に示す呼吸器官治療装置４００の吸気流路４９９と同様に、第３の開口５１５を通ってハウジング５０２内へと引き込まれて、破線によって示された吸気流路５１９を部分的に進む。

もしスイッチ５０４が、図６４Ｃに示すように、右方位置に動かされると、第４の開口５１６が開いた状態に維持されて、呼吸器官治療装置５００は図５９−６０に示す呼吸器官治療装置４００と同様な形態で吸息時にＯＰＥＰ療法を提供するようになる。呼息時には、空気は、図６６の断面図に示すように、第４の開口５１６を通ってハウジング５０２から出る。呼気は、実線で示されるように、第１の開口５１２に関連づけられたマウスピース５０９と第４の開口５１６との間の呼気流路５１０を進む。これに対して、スイッチ５０４が中間位置にあるときには、呼気は、図５７−５８に示す呼吸器官治療装置４００の呼気流路４１０と同様に、破線によって示された呼気流路５１１を進む。
第６の実施形態

図６７−７０には、別の実施形態に係る呼吸器官治療装置６００が示されている。以下で説明するように、呼吸器官治療装置６００は、ＯＰＥＰ療法と直列に圧力閾値療法を提供するようにされている。この呼吸器官治療装置６００は、吸息時にＯＰＥＰ療法と直列に圧力閾値療法を実施するように説明されているが、呼吸器官治療装置６００は呼息時にＯＰＥＰ療法と直列に圧力閾値療法を実施するようにすることも可能であることが想定される。

概して、呼吸器官治療装置６００は、ここに開示する他の実施形態と同様な形態でＯＰＥＰ療法を提供する。呼吸器官治療装置は、吸息入口端６０２及びマウスピース６０３を含むハウジング６０１を備える。吸気流路６０４は、破線で示されるように、呼息入口端６０２とマウスピース６０３との間でハウジング６０１内を通って規定される。吸気流路６０４は、呼息入口端６０２から始まり、第１のチャンバー６０５内、そして第２のチャンバー６０６内を通過し、その後にマウスピース６０３を通ってハウジング６０１から出る。呼息入口端６０２とマウスピースとは壁６１０によって仕切られている。呼息入口端６０２と第１のチャンバー６０５とは制限部材６０９によって仕切られている。第１のチャンバー６０５と第２のチャンバー６０６とはオリフィス６０７によって仕切られている。制限部材６０９は第２のチャンバー６０６内に配置された羽根６０８に動作可能に接続されており、羽根６０８の回転によって制限部材６０９が回転するようになっている。上述の実施形態に関連して説明したＯＰＥＰ療法の施療と同様に、空気は吸気流路６０４に沿って流れ、羽根６０８及び制限部材６０９は、制限部材６０９が閉じられた第１の位置と制限部材６０９が開けられた第２の位置との間で往復動し、これによって、マウスピース６０３での振動圧力が生じる。

加えて、呼吸器官治療装置６００は、呼吸入口端６０２内に配置された圧力閾値バルブ６１１を備える。圧力閾値バルブ６１１は、呼息入口端６０２において負圧が得られるまでは閉じた状態が維持されるようにされた、どのようなタイプの適したバルブとすることもできる。このようにして、呼吸器官治療装置６００はＯＰＥＰ療法と直列して圧力閾値療法を提供する。例えば、使用者がマウスピース６０３で吸息すると、マウスピース６０３内の圧力が降下し、それによって第２のチャンバー６０６内の圧力が降下し、第１のチャンバー６０５内の圧力が降下して、吸入口６０２内の圧力が降下する。呼息入口端６０２内が閾値圧力に達すると、圧力閾値バルブ６１１が開いて、空気が呼息入口端６０２を通ってハウジング６０１内に入ることができるようになる。空気が呼息入口端６０２を通ってハウジング６０１内に入ると、吸気流路６０４に沿って空気が引き込まれて、ＯＰＥＰ療法の施療がなされる。
第７の実施形態

図７１−７５には、別の実施形態に係る呼吸器官治療７００装置が示されている。以下で説明するように、呼吸器官治療装置７００はＯＰＥＰ療法と並列に圧力閾値療法を提供するようにされている。この呼吸器官治療装置７００は吸息時にＯＰＥＰ療法と並列に圧力閾値療法を実施するように説明されているが、呼吸器官治療装置７００は呼息時にＯＰＥＰ療法と並列に圧力閾値療法を実施するようにすることも可能であることが想定される。

概して、呼吸器官治療装置７００は、ここに開示する他の実施形態と同様な形態でＯＰＥＰ療法提供する。呼吸器官治療装置は、呼息入口端７０２及びマウスピース７０３を含むハウジング７０１を備える。ハウジング７０１は一つ又は複数の吸気開口部７１１を備える。吸気流路７０４は、点線で示されるように、吸気開口部７１１とマウスピース７０３との間をハウジング７０１を通って形成される。吸気流路７０４は、吸気開口部７１１から始まり、第１のチャンバー７０５内、そして第２のチャンバー７０６内を通過し、その後にマウスピース７０３を通ってハウジング７０１から出る。呼息入口端７０２と吸気開口部７１１とは壁７１０によって仕切られている。吸気開口部７１１と第１のチャンバー７０５とは制限部材７０９によって仕切られている。第１のチャンバー７０５と第２のチャンバー７０６とはオリフィス７０７によって仕切られている。制限部材７０９は第２のチャンバー７０６内に配置された羽根７０８に動作可能に接続されており、羽根７０８の回転によって制限部材７０９が回転するようになっている。上述の実施形態に関連して説明したＯＰＥＰ療法の施療と同様に、空気は吸気流路７０４に沿って流れ、羽根７０８及び制限部材７０９は、制限部材７０９が閉じられた第１の位置と制限部材７０９が開けられた第２の位置との間で往復動し、これによって、マウスピース７０３での振動圧力が生じる。加えて、呼吸器官治療装置７００は、呼吸入口端７０２内に配置された圧力閾値バルブ７１１を備える。圧力閾値バルブ７１１は、呼息入口端７０２において負圧が得られるまで閉じた状態が維持されるようにされた、どのようなタイプの適したバルブとすることもできる。このようにして、呼吸器官治療装置７００はＯＰＥＰ療法と並列して圧力閾値療法を提供する。例えば、使用者がマウスピース７０３で吸息すると、マウスピース７０３及び呼息入口端７０２において圧力が降下し、それによって第２のチャンバー７０６内の圧力が降下し、第１のチャンバー７０５内の圧力が降下して、吸気開口部７１１を通ってハウジング７０１内に空気が引き込まれる。空気が吸気開口部７１１を通ってハウジング７０１内に入ると、ＯＰＥＰ療法の施療のための吸気流路７０４に沿って空気が引き込まれる。加えて、もし呼息入口端７０２内が閾値圧力に達すると、圧力閾値バルブ７１１が開いて、空気が呼息入口端７０２を通ってハウジング７０１内に入ることができるようになる。空気が呼息入口端７０２を通してハウジング７０１に入ると、空気が、破線で示されるように、第２の吸気流路７１２に沿って引き込まれる。
無トルク状態

ここで、実施形態の動作における「無トルク状態」を、無トルク状態の可能性を低減する手段とともに説明する。以下の無トルク状態の可能性を低減する手段についての説明は図３５のＯＰＥＰ装置３００に関連してなされるが、当然のことながら、無トルク状態は上述のどの実施形態においても起こりうるし、以下で説明する無トルク状態の可能性を低減する手段はどの装置においても利用できる。同様に、当然のことながら、以下で説明する無トルク状態の可能性を低減するための手段は、２０１２年５月６日に出願され、ここに参照として包含する米国特許出願第１３／４８９，９８４に示され又は説明されているような、他の呼吸器官治療装置においても利用することができる。

無トルク状態は、上述の実施形態において、例えば呼息開始時点において制限部材と羽根とに負荷される正味トルクがゼロであるときに発生する。そのような状況においては、制限部材及び羽根は回転せず、ＯＰＥＰ療法が施療されない。本明細書においてトルクは、軸線、支点、又は旋回軸の周りで物体を回転させる性質の力として定義され、回転方向によって正または負のいずれかとなる。以下での説明のために、正のトルクは制限部材３３０を開くトルクとして定義され、負のトルクは制限部材３３０を閉じるトルクとして定義される。上述のように、トルクは、制限部材３３０と羽根３３２との両方に作用し、呼気流路３１０に沿う呼気の圧力と流れとにより発生する。制限部材３３０に作用するトルクは常に正であるが、一方で羽根３３２に作用するトルクは羽根３３２の位置に応じて正または負のいずれかとなる。本明細書において正味トルクは、制限部材３３０と羽根３３２とに作用する全トルクの合計として定義される。

図７６には、呼息期間中に制限部材３３０が閉止位置から開放位置にまで回転するときの、ＯＰＥＰ装置３００の制限部材３３０及び羽根３３０の周りでの例示的な正味トルクが示されている。図７６に示す正味トルクは、単なる例であり、ＯＰＥＰ装置３００に対する動作特性の可能性のある一例を示すに過ぎない。図７６に示された、制限部材３３０の回転中の４つの特定点について、以下で説明する。

第１の特定点、すなわち回転０°の点においては、制限部材３３０は完全に閉じられて、呼息期間中に第１のチャンバー３１４の中へと制限部材３３０を通って流れることができる空気はない。この点における制限部材３３０と羽根３３２との相対的位置は、図７７Ａ及び図７７Ｂに示されるとおりである。そのような位置においては、羽根３３２へのトルクはゼロとなり、制限部材３３０へのトルクは使用者によって発生される圧力に依存する。

第２の特定点においては、制限部材３３０は、例えばＯＰＥＰ装置３００内へと呼息している使用者によって発生された圧力によって開きはじめて、空気が制限部材３３０を通過して第１のチャンバー３１４の中へと流れることができるようになる。制限部材３３０が開くと、制限部材３３０上に作用するトルクは減少し始める一方で、羽根３３２上に作用するトルクは増加し始める。この点においては、制限部材３３０上のトルクが支配的であるので、制限部材３３０と羽根３３２とに作用する正味トルクは減少する。

第３の特定点においては、制限部材３３０及び羽根３３２は、制限部材３３０と羽根３３２とに作用する正味トルクが無い位置にある。この点における制限部材３３０及び羽根３３２のおおよその位置は、それぞれ図７７Ｃ及び７７Ｄに示す通りである。図７７Ｄに示すように、この位置においては、羽根３３２は可変ノズル３３６のオリフィス３３８とほぼ整列している。もし制限部材３３０及び羽根３３２が呼息期間開始時点においておよそそのような位置に静止していたとすると、結果として生じる正味トルクはおそらくゼロとなる。しかし、通常の動作条件下においては、制限部材３３０及び羽根３３２は静止せず、ＯＰＥＰ療法の連続した施療に対して、制限部材３３０及び羽根３３２をそのような位置を通過させて回転させるのに十分な運動量がある。

第４の特定点においては、制限部材３３０は第３の特定点として説明した「無トルク位置」を過ぎており、制限部材３３０及び羽根３３２に負荷されている正味トルクは負となる。

図７８Ａは、図３５のＯＰＥＰ装置３００の断面図であり、可能性のある無トルク状態を示している。上述のように、無トルク状態は、羽根３３２が可変ノズル３３６のオリフィス３３８にほぼ整列した位置で静止してしまったときに起こり得る。そのような状態において、使用者は、羽根３３２が図７８Ａに示す位置でないところに回転するまで、ＯＰＥＰ装置３００を単に叩いたり振ったりするかもしれない。または、使用者は、ハウジング３０２を開けて、羽根３３２を図７８Ａに示す位置でないところに回転させるかもしれない。

図７８Ａに示す位置において、オリフィス３３８を通って可変ノズル３３６から出る空気が、図７８Ａの矢印で示すように、羽根３３２の両側に相対的に均等に分かれて、制限部材３３０及び羽根３３２に作用する正味トルクがゼロとなると、羽根３３２は呼気流路３１０に沿う呼気の流れに応じて回転しないかもしれない。この位置においては、羽根３３２の両側の圧力が相対的に均等に維持されて、羽根３３２周りでのトルクは制限部材３３０周りでの反対のトルクによって相殺される。図７８Ｂにさらに示すように、羽根３３２が可変ノズル３３６と整列したときに、トルクは制限部材３３０に作用し続けている。そのため、羽根３３２が可変ノズル３３６と一致しているときには、制限部材３３０及び羽根３３２に作用するトルクは、開放トルクＴ１だけとなる。このトルクが制限部材３３０を回転させ始めて、それによって羽根３３２を回転させ始めると、羽根３３２の先端が、図７８Ｃに示すように、可変ノズル３３６から出る空気を羽根３３２の一方の側に向けさせ、それによって負のトルクＴ２が発生する。Ｔ１がＴ２に等しいときに、もし制限部材３３０及び羽根３３２の運動量が制限部材３３０及び羽根３３２を無トルク位置を超えて回転させ続けるのに十分でないとすると、無トルク状態が起こりうる。

ここで説明するように、無トルク状態の可能性を低減するための様々な方法の中には、羽根３３２が無トルク位置で停止することを防止することや、羽根３３２を無トルク位置でないところに強制的に移動させることがある。図７８Ｃに示す一実施形態においては、改良された羽根３３３が、無トルク状態の可能性を低減するようにされている。具体的には、改良された羽根３３３の周辺部分３３５が、改良された羽根３３３の中央部分３３７に対して曲げられている。そのため、図７８Ｅに示すように、もし、改良された羽根３３３の中央部分３３７が可変ノズル３３６のオリフィス３３８とまっすぐに一直線となる位置に改良された羽根３３３が静止してしまったとしても、改良された羽根３３３の曲げられた周辺部分３３５が、オリフィス３３８を通って可変ノズル３３６から出る空気を羽根３３３の一方の側に向ける。結果として、高い圧力が羽根３３３の一方の側に生じて、羽根３３３に回転を生じさせる。

改良された羽根３３３をＯＰＥＰ装置３００内に包含することによるさらなる改良が、図７８Ｆに示されている。改良された羽根３３３の曲げられた周辺部分３３５により、改良された羽根３３３の総回転量が、改良していない羽根３３２に比べて小さくなる。具体的には、改良された羽根３３３の周辺部分３３５は、改良していない羽根３３２よりも小さい回転の向きで第２のチャンバー３１８の壁に接触する。結果として、制限部材３３０（図３８−４０）が完全に閉じず、ＯＰＥＰ装置３００の性能に影響を与えかもしれない。制限部材３３０が確実に完全に閉じるようにするために、制限部材３３０に対する改良された羽根３３３の中央部分３３７の角度を調整することができる。

同様に、曲げられた周辺部分３３５は、無トルク位置を超えて回転し続けるために、制限部材３３０及び改良された羽根３３３の回転量を増加させて、その運動量を増大させる必要がある。例えば、ＯＰＥＰ装置３００が高い設定用に構成されて制限部材３３０が完全に閉じている状態である、図７８Ｇ−Ｈに示す一実施形態においては、羽根３３２は６．５°の回転量をもたらすが、改良された羽根３３３は１０．４°をもたらす。

図７９Ａ−Ｂに示す別の実施形態においては、重り３３１が制限部材３３０に加えられて、羽根３３２が無トルク位置に停止することを重力によって防止するようにしている。図７９Ａに示す上述の設計においては、制限部材３３０は、その重心が回転軸線に整列し、重力による追加的なトルクが生じないように、バランスがとられている。図７９Ｂに示す改良された設計においては、追加された重り３３１によって重心が回転軸線から移動している。そのため、ＯＰＥＰ装置３００が垂直位置に保持されたときには、例えば、付加的な重力トルクが制限部材３３０を閉じるように作用し、羽根３３２を無トルク位置でないところに移動させる。しかし、重り３３１を追加することによって、ＯＰＥＰ装置３００の動作特性が影響を受ける。そのため、制限機構３３０及び羽根３３２を無トルク位置でないところに移動させるのに十分な追加の重り３３１を設けるようにしながらも、その重りがＯＰＥＰ装置３００の性能を低下させるほどには多くないようにすることが重要である。一実施形態においては、追加の重りの理想的な量は０．２５ｇである。

別の実施形態においては、図８０Ａ−Ｂに示すように、上述の改良点の両方が利用されている。この実施形態においては、重り３３１が制限部材３３０に追加され、また、改良された羽根３３３の周辺部分３３５が中央部分３３７に対して曲げられている。このようにして、改良された羽根３３３は、Ｔ１及びＴ２が互いに打ち消し合うというよりもむしろ協働するように、改良された羽根３３３に作用する正のトルクＴ２を生じさせる。

図８１に示す別の実施形態においては、追加の重り３３９が、図７９Ｂに示す制限部材３３０の追加の重り３３１の反対側に追加されている。追加の重り３３９は制限部材３３０を開くように機能する正のトルクを発生させるのに役立つ。この実施形態の一つの利点は、無トルク位置を過ぎて回転するための運動量を増大させるために必要な制限部材３３０及び羽根３３２の回転量が、完全な開放位置からより大きくなる点にある。しかし、流量が低いときには、ＯＰＥＰ装置３００の性能が影響を受けるかもしれない。

別の実施形態においては、制限部材３３０上の重りに代えて又は追加して、重りが羽根３３２、軸３３４、又はその両方に追加されている。図８１Ｂ、図８１Ｃ、図８１Ｄ及び図８１Ｅに示すように、重りは、多くの異なる形態、形状、大きさを持ち、羽根３３２の一方の側、軸３３４、又はその両方に、好ましくは羽根３３２の中央位置に向かって取り付けられるか一体として構成される。必要に応じて、カウンタウェイト（図示しない）を、羽根３３２の反対側、軸３３４、又はその両方に同様な形態、形状、大きさで、又は、羽根３３２の反対側又は軸３３４に取り付けられるか一体として構成された重り３９０とは異なる形態、形状、大きさで追加することもできる。

別の実施形態においては、図８２Ａ−Ｃに示すように、弾性バンド３４１が、羽根３３２の中央部分３３７における可変ノズル３３６の反対側において羽根３３２に取り付けられている。図８２Ａ及び図８２Ｃに示すように羽根３３２が図示の位置にまで回転すると、弾性バンド３４１は張力を受けない。図８２Ｂに示すように羽根が図示の位置に回転すると、弾性バンド３４１が張力を受けて、羽根３３２を図８２Ａ又は図８２Ｂに示す位置に向かって付勢する。

図８３Ａ−８３Ｂに示すさらに別の実施形態においては、羽根３３２を無トルク位置でないところに回転させるために空気の流れが利用される。呼息の開始時点においては、図８３Ａに示すように、空気の流れは制限部材３３０によって第１のチャンバー３１４内に通る。第１のチャンバー３１４内で、シャトル弁３４２が呼気流路３１０を妨害する。シャトル弁３４２は、例えばスプリング（図示しない）によって、設計圧力で開閉するように付勢される。シャトル弁がこの位置にある状態では、呼気は出口開口３４３を通って第１のチャンバー３１４から出ることができる。そのため、制限部材３３０を過ぎて出口開口３４３から出る呼気の流れが、制限部材３３０及び羽根３３２を無トルク位置でないところに回転させる。そして、図８３Ｂに示すように、一定圧力で、シャトル弁３４２が開き、呼気の流れがＯＰＥＰ療法の施療のために呼気流路３１０を進む。シャトル弁３４２が呼気流路３１０に沿う呼気の流れを開放すると、シャトル弁３４２は理想的な動作特性を維持するために出口開口３４３を閉じる。

図８４Ａ−Ｂに示す別の実施形態においては、制限部材３３０及び羽根３３２を無トルク位置でないところに移動させるのに空気の流れが利用される。制限部材３３０の頂面図が図８４Ａ−Ｂに示されている。図８４Ａに示すように、無トルク位置において、呼気は、制限部材３３０の両側を通って流れることができる。開放トルクＴ１（上記参照）は、制限部材３３０に作用する全トルクの合計である。図８４Ｂに示すように、制限部材３３０の一方の側に呼気の流れの全てを導いて、開放トルクを増大させるために、分流器が制限部材３３０の上流側に追加されている。より大きな開放トルクによって開始時により多くの運動量がもたらされて、無トルク状態の可能性がより低くなる。

図８５Ａ−Ｃに示す別の実施形態においては、制限部材３３０及び羽根３３２を無トルク位置でないところに移動させるのに吸い込まれた空気が利用される。上述のように、ＯＰＥＰ装置３００は、吸息時に開くようにされた一方向性バルブ３８４を有する吸入口３１１を備える。図８５Ａ−Ｂに示すこの実施形態においては、空気が吸息中に制限部材３３０を通って流れることができるように、第２の一方向性バルブ３８３がＯＰＥＰ装置３００に追加されている。通常、吸息中は、可変ノズル３３６が閉じているので、空気は制限部材３３０を通って流れることができない。この実施形態においては、吸息中に制限部材３３０を通る空気の流れが、制限部材３３０及び羽根３３２を無トルク位置でないところに移動させるトルクを発生させる。図８５Ｃに示すように、呼息中は、両吸息バルブ３８３、３８４が閉じて、ＯＰＥＰ装置３００が通常通り機能する。

図８６Ａ−Ｃに示すさらに別の実施形態においては、制限部材３３０及び羽根３３２を無トルク位置でないところに移動させるのに羽根３３２の先端での空気の流れが利用される。図８６Ａに示すように、無トルク位置において、空気が可変ノズル３３６から出るときに曲がったり振動したりする柔軟な先端部３４７が羽根３３２の端部に加えられている。柔軟な先端部３４７は適したどのような弾性材料から形成してもよい。柔軟な先端部３４７が曲がったり振動したりすると、羽根３３２は無トルク位置でないところに移動される。柔軟な先端部３４７は一つ又は複数のヒンジ点３４９を有してもよい。柔軟な先端部３４７がその両側にヒンジ点３４９を有する場合には、図８６Ｂに示すように、柔軟な先端部が両方向に曲げられることになる。柔軟な先端部３４７が柔軟な先端部３４７の一方の側にのみヒンジ点３４９を有する場合には、図８６Ｃに示すように、柔軟な先端部はその方向にのみ曲げられることになり、これにより、上述の改良された羽根３３３と同様の、羽根３３２の曲げられた周辺部分が生じる。

呼吸器官治療装置の特定の実施形態に関連してこれまでに説明してきた様々な概念は、他の実施形態に関連して具体的に示したり説明したりしていないとしても、本明細書で説明した他のどの実施形態においても適用可能であることは、当業者にとって当然のことであろう。例えば、本明細書で説明したどの実施形態も、可変ノズル、エアロゾル療法の施療のためのエアロゾル送達装置とともに使用するために適合された吸入口、チャンバー吸気口の相対的位置や制限部材による許容動作範囲を調整するための調整機構、無トルク状態の可能性を低減する手段、などを備えることができる。

以上の説明はＯＰＥＰ装置を背景としてなされてきたが、如何なる呼吸器官装置もここに含まれる様々な技術の恩恵を受けられることは当業者にとって明らかである。以上の説明は、説明と記載の目的のために示されたものであり、発明を網羅したり、発明を開示された詳細な形態に限定したりすることを意図するものではない。本発明が、特許請求の範囲内に含まれる多くの変形例と改良を受け入れる余地があることは、当業者にとって明らかであろう。
典型的な実施例

他の実施例では、呼吸器官治療装置は、少なくとも一つのチャンバーを有するハウジング、ハウジング内の空気がハウジングから出ることができるようにするチャンバー排気口、及びハウジングの外の空気がハウジング内に入ることができるようにするチャンバー吸気口を備える。チャンバー吸気口とチャンバー排気口との間には流路が形成される。制限部材は、流路内に配置され、流路に沿う空気の流れが制限される閉止位置と流路に沿う空気の流れが制限されない開放位置との間で移動可能とされる。羽根は、流路と流体連通し、制限部材に動作可能に接続されて、第１の位置と第２の位置との間を、流路に沿う空気の流れに応じて、往復動するようにされている。一方向性バルブは、チャンバー吸気口とチャンバー排気口とのうちの一方に配置され、チャンバー吸気口とチャンバー排気口とのうちの該一方を閾値圧力が得られるまで閉じるようにされている。呼吸器官治療装置は、圧力閾値療法と直列にＯＰＥＰ療法を提供するように構成することもできる。

他の実施例では、呼吸器官治療装置は、少なくとも一つのチャンバーを有するハウジング、ハウジング内の空気がハウジングから出ることができるようにするチャンバー排気口、及びハウジングの外の空気がハウジング内に入ることができるようにするチャンバー吸気口を備える。チャンバー吸気口とチャンバー排気口との間には流路が形成される。制限部材は、流路内に配置され、流路に沿う空気の流れが制限される閉止位置と流路に沿う空気の流れがあまり制限されない開放位置との間で移動可能とされる。羽根は、流路と流体連通し、制限部材に動作可能に接続されて、第１の位置と第２の位置との間を流路に沿う空気の流れに応じて往復動するようにされている。一方向性バルブは、開口に配置されて、閾値圧力が得られるまで該開口を閉じるようにされている。呼吸器官治療装置は、圧力閾値療法と並列にＯＰＥＰ療法を提供するように構成することもできる。

別の実施形態では、呼吸器官治療装置は、少なくとも一つのチャンバーを有するハウジング、呼気を該少なくとも一つのチャンバー内に受け入れることができるようにするチャンバー吸気口、及び呼気が該少なくとも一つのチャンバーから出ることができるようにするチャンバー排気口を備える。チャンバー吸気口とチャンバー排気口との間には呼気流路が形成される。制限部材は、流路内に配置され、流路に沿う呼気の流れが制限される閉止位置と呼気流路に沿う呼気の流れが制限されない開放位置との間で移動可能とされる。羽根は、呼気流路と流体連通し、制限部材に動作可能に接続されて、第１の位置と第２の位置との間を呼気流路に沿う空気の流れに応じて往復動するようにされている。シャトル弁は、制限部材と羽根との間の位置で呼気の流れの中に配置され、チャンバー吸気口において得られた閾値圧力に応じて、呼気流路に沿う空気の流れが出口開口にそらされる第１の位置と、呼気流路に沿ってシャトル弁を過ぎる空気の流れが許容される第２の位置との間で、移動するようにされている。

別の実施形態では、呼吸器官治療装置は、少なくとも一つのチャンバーを有するハウジング、この少なくとも一つのチャンバー内に呼気を受け入れることができるようにするチャンバー吸気口、及び呼気が少なくとも一つのチャンバーから出ることができるようにするチャンバー排気口を備える。チャンバー吸気口とチャンバー排気口との間には呼気流路が形成される。制限部材は、流路内に配置され、流路に沿う呼気の流れが制限される閉止位置と呼気流路に沿う呼気の流れがあまり制限されない開放位置との間で移動可能とされる。羽根は、呼気流路と流体連通し、制限部材に動作可能に接続されて、呼気流路に沿う空気の流れに応じて第１の位置と第２の位置との間を往復動するようにされている。一方向性吸息バルブは、制限部材と羽根との間の位置において呼気流路に沿って配置され、吸息中にチャンバー吸気口において閾値圧力が得られると開くようにされている。

Claims (15)

1. 複数のチャンバーを有するハウジングと、
   該ハウジング内に吐かれる空気と該ハウジングから吸い込まれる空気とを送るようにされた、該ハウジングの第１の開口と、
   該第１の開口内に吐かれる空気が該ハウジングから出ることを許容するようにされた、該ハウジングの第２の開口と、
   該第１の開口での吸息時に、該ハウジングの外側の空気が該ハウジング内に入ることを許容するようにされた、該ハウジングの第３の開口と、
   該第１の開口と該第２の開口との間に形成された呼気流路、及び該第３の開口と該第１の開口との間に形成された吸気流路と、
   該呼気流路及び該吸気流路の中に配置され、該呼気流路又は該吸気流路に沿う空気の流れが制限される閉止位置と該呼気流路又は該吸気流路に沿う呼気の流れがあまり制限されない開放位置との間で移動可能とされた制限部材と、
   該呼気流路に沿う空気の流れが該呼気流路内の該制限部材よりも前の位置で該ハウジングから出ることを許容するようにされた、該ハウジングの第４の開口と、
   該第１の開口での吸息中に該ハウジングの外側の空気が該吸気流路内の該制限部材よりも後の位置で該吸気流路に入ることを許容するようにされた、該ハウジングの第５の開口と、
   該第４の開口と該第５の開口とのうちの一方又は両方を閉じられるように、該第４の開口及び該第５の開口に対して配置されたスイッチと、
   該呼気流路及び該吸気流路と流体連通し、該制限部材に動作可能に接続されて、該呼気流路又は該吸気流路に沿う空気の流れに応じて、第１の位置と第２の位置との間を繰り返し往復動するようにされた羽根と、
   を備えた、呼吸器官治療装置。
2. 該呼気流路と該吸気流路とが重複する部分を形成している、請求項１に記載の呼吸器官治療装置。
3. 該重複する部分に沿う該呼気流路と該吸気流路とに沿った空気の流れが、同じ方向である、請求項２に記載の呼吸器官治療装置。
4. 該制限部材が該重複する部分に配置され、該羽根が該重複する部分と流体連通している、請求項２又は３に記載の呼吸器官治療装置。
5. 該制限部材が該複数のチャンバーのうちの第１のチャンバー内に配置され、該羽根が該複数のチャンバーのうちの第２のチャンバー内に配置された、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の呼吸器官治療装置。
6. 該制限部材が該閉止位置にあるときには、該第１のチャンバーへの吸気口を通る空気の流れが制限され、該制限部材が該開放位置にあるときには、該吸気口を通る空気の流れがあまり制限されないようにされた、請求項５に記載の呼吸器官治療装置。
7. 該第１のチャンバーと該第２のチャンバーとがオリフィスによって接続されている、請求項５又は６に記載の呼吸器官治療装置。
8. 該羽根が、該オリフィスに隣接して配置されていて、該羽根に隣接する圧力の上昇に応じて、該制限部材を該閉止位置と該開放位置との間で移動させるようにされた、請求項７に記載の呼吸器官治療装置。
9. 該第２の開口が、該第１の開口での呼息中に該ハウジング内に吐かれた空気が該ハウジングから出ることを許容するようにされた一方向性呼息バルブを有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の呼吸器官治療装置。
10. 該第３の開口が、該第１の開口での吸息中に該ハウジングの外側の空気が該ハウジング内に入ることを許容するようにされた一方向性吸息バルブを有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の呼吸器官治療装置。
11. 該第４の開口と該第５の開口との両方を該スイッチによって閉じるように該スイッチが該第４の開口及び該第５の開口に対して位置づけられたときには、吸息時と呼息時との両方において振動圧力療法を提供するようにされた、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の呼吸器官治療装置。
12. 該第４の開口を該スイッチによって閉じるように該スイッチが該第４の開口に対して位置づけられたときには、呼息時において振動圧力療法を提供するようにされた、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の呼吸器官治療装置。
13. 該第５の開口を該スイッチによって閉じるように、該スイッチが該第５の開口に対して位置づけられたときには、吸息時において振動圧力療法を提供するようにされた、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の呼吸器官治療装置。
14. 該第１の開口と該第２の開口との間において該呼気流路に沿って配置され、該第１の開口内に吐かれる空気に応じて開き、該第１の開口を通して吸い込まれる空気によって閉じるようにされた一方向性バルブをさらに備える、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の呼吸器官治療装置。
15. 該第３の開口と該第１の開口との間において該吸気流路に沿って配置され、該第１の開口を通して吸い込まれる空気に応じて開き、該第１の開口内に吐かれる空気に応じて閉じるようにされた一方向性バルブをさらに備える、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の呼吸器官治療装置。
    

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