JP6778926B2 - 非能動型呼吸運動訓練装置 - Google Patents

Description

本発明は、非能動型呼吸運動訓練装置に関し、特にその本体部に関する。

筋萎縮性側索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis：以下「ＡＬＳ」）等の神経筋疾患は、症状が進行すると呼吸筋力が低下し、肺の虚脱を引き起こすことが呼吸不全の要因となる。この神経筋疾患に依る肺の虚脱に対し、強制的に患者の肺へ蘇生バック等を用いて空気を送り込む呼吸理学療法は本邦のガイドラインでも推奨されている。
非特許文献１、非特許文献２及び非特許文献３には、この呼吸理学療法に関する記述がある。

Dong Hyun Kim, Seong-Woong Kang, Yoon Ghil Park, Won Ah Choi, and Hye Ree Lee "Artificial External Glottic Device for Passive Lung Insufflation" ［２０１６年５月１３日検索］、インターネット＜http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3220243/pdf/ymj-52-972.pdf＞ 有明陽佑，寄本恵輔，小林庸子，早乙女貴子「Lung insufflation capacity（LIC）を用いた呼吸理学療法（LIC Training）の効果 気管切開されている神経筋疾患患者における検討」第49 回日本理学療法学術大会（横浜）［２０１６年５月１７日検索］、インターネット＜https://www.jstage.jst.go.jp/article/cjpt/2013/0/2013_1399/_pdf＞ 公益社団法人 日本リハビリテーション医学会 診療ガイドライン委員会 公益社団法人 日本リハビリテーション医学会 神経筋疾患・脊髄損傷の 呼吸リハビリテーションガイドライン策定委員会 「神経筋疾患・脊髄損傷の 呼吸リハビリテーションガイドライン 」［２０１６年５月２４日検索］、インターネット＜http://www.jarm.or.jp/wp-content/uploads/file/member/member_publication_isbn9784307750400.pdf＞

ＡＬＳとは、運動神経細胞の変性によって筋が萎縮し、筋力が低下する神経変性疾患である。その症状は呼吸筋にも及び、発症後３年から５年で、呼吸筋の麻痺によって呼吸不全で死亡に至る。そこで、ＡＬＳに対する呼吸理学療法として、強制吸気により筋力低下で低下している自力での肺活量よりも多くの空気を肺に入れることで肺を拡張し、さらに喉で息溜めの保持を行うことにより、より強い有効な咳嗽が得られる。前述の非特許文献３には、市販の蘇生バックを用いて、呼吸筋に対する呼吸理学療法を行う方法とその可能性について開示されている。
しかしながら、咽頭部機能が脆弱している場合や気管切開などを施行したALS患者においては息溜めが困難であるため、市販の蘇生バックのみでは十分に肺を膨らませることは困難である。つまり、市販の蘇生バックのみでは強制的に肺を拡張するための性能を十分に満たしてはいない。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、ＡＬＳ患者に対し呼吸筋の萎縮の進行を遅らせる、効果的な呼吸理学療法を実現する、非能動型呼吸運動訓練装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の非能動型呼吸運動訓練装置は、本体部に、中空形状の内部空間を有すると共に、内部空間に対する開口部を構成し、蘇生バッグの部品である蘇生用マスクが取り付けられる空気吐出口と、内部空間に対する開口部を構成し、空気吐出口を水平に固定した状態において、空気吐出口に対して９０°を超え、かつ１８０°未満の角度で第一の方向に向けられて配置され、蘇生バッグの部品であるバッグが取り付けられる、空気供給口とを備える。
また、本発明の非能動型呼吸運動訓練装置の本体部は、内部空間に対する開口部を構成し、安全弁が取り付けられる安全弁取付口と、空気吐出口を水平に固定した状態において、空気吐出口に対して９０°を超え、かつ１８０°未満の角度で第一の方向と相対する第二の方向に向けられて配置されるグリップとを備える。
また、本発明の非能動型呼吸運動訓練装置の本体部は、内部空間に対する開口部を構成し、空気吐出口とグリップの間に配置され、操作者及び／または患者の操作で開閉される、呼気吐出口と、空気供給口に装着され、可動部分に突起を有するダックビルバルブである逆止弁とを備える。

本発明によれば、ＡＬＳ患者に対し呼吸筋の萎縮の進行を遅らせる、効果的な呼吸理学療法を実現することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態の例である、非能動型呼吸運動訓練装置の主要部品である本体部の外観正面図と、本体部の外観斜視図と、本体部のグリップの一部斜視図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部を構成する第一側面部と第二側面部をそれぞれ内側から見た正面図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部を構成する第一側面部と第二側面部をそれぞれ内側の斜め方向から見た斜視図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部の周縁部分を拡大した一部断面図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部の断面図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部に用いられる逆止弁の外観斜視図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部に用いられる逆止弁の上面図と、Ａ−Ａ方向の断面図と、Ｂ−Ｂ方向の断面図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部に安全弁を取り付ける状態を示す正面図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部に安全弁が取り付けられた状態を示す正面図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部の空気供給口にバッグを取り付ける状態を示す一部拡大図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部の空気吐出口にマスクを取り付ける状態を示す一部拡大図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部の空気吐出口にマスクを取り付ける前に、簡易流量計を取り付ける状態を示す一部拡大図である。 非能動型呼吸運動訓練装置の本体部の呼気吐出口に取り付けられたアダプタにホースを取り付ける状態を示す一部拡大図である。 非能動型呼吸運動訓練装置を示す概略図である。 非能動型呼吸運動訓練装置を患者に使用する状態を示す概略図である。 非能動型呼吸運動訓練装置を操作者が操作する状態を示す概略図である。 患者が非能動型呼吸運動訓練装置を使用している際、呼気を吐き出す際の、ホースの操作を示す概略図である。

バッグバルブマスクとも呼ばれる蘇生バッグは、空気あるいは酸素を添加した空気を適切な気圧で患者の肺に送り込み、他動的に患者の肺を換気して人工呼吸を行うための器具である。また、蘇生バッグの、患者の口元に装着される逆止弁ユニットには、患者の呼気を逃がす機構が設けられている。このため、呼吸筋を引き伸ばすに十分な気圧を与えるための機構が不足している。
発明者らは、蘇生バッグの部品を流用して、ＬＩＣ(Lung Insufflations Capacity)トレーニングに適した器具を完成した。ここで、ＬＩＣトレーニングとは、一方向弁バルブとバックバルブマスクを使用した、他動的な最大強制吸気量を強化する、呼吸理学療法を指す。

これより説明する非能動型呼吸運動訓練装置は、ＬＩＣトレーニングにおいて蘇生バッグに不足している機能を補う構造体であり、患者または理学療法士等の操作者が非能動型呼吸運動訓練装置を把持するためのグリップ、患者の肺から吐出される呼気を止める逆止弁、患者の肺に過大な気圧が加わらないための安全弁、患者または操作者の意思で呼気を吐出させるための呼気吐出口を有している。また、患者および操作者が非能動型呼吸運動訓練装置を把持し易くするために、グリップ、逆止弁、安全弁等の部品が、適切な角度をもって構造体に取り付けられるように配置されている。

図１Ａは、本発明の実施形態の例である、非能動型呼吸運動訓練装置の主要部品である本体部１０１の外観正面図である。図１Ｂは、本体部１０１の外観斜視図である。図１Ｃは、本体部１０１のグリップ１０２の一部斜視図である。
図２Ａは、本体部１０１を構成する第一側面部２０１を内側から見た正面図である。図２Ｂは、本体部１０１を構成する第二側面部２０２を内側から見た正面図である。
図３Ａは、第一側面部２０１を内側の斜め方向から見た斜視図である。図３Ｂは、第二側面部２０２を内側の斜め方向から見た斜視図である。
図４は、本体部１０１の周縁部分を拡大した一部断面図である。

図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、非能動型呼吸運動訓練装置の主要部品である本体部１０１は、蘇生バッグの部品であるバッグが取り付けられる空気供給口１０３、蘇生バッグの部品である蘇生用マスク（以下「マスク」と略）が取り付けられる空気吐出口１０４、安全弁が取り付けられる安全弁取付口１０５、呼気吐出口１０６、そしてグリップ１０２を有する。
図２Ａ及び図２Ｂ、そして図３Ａ及び図３Ｂから判るように、本体部１０１は、第一側面部２０１と第二側面部２０２を貼り合わせることで完成する。第一側面部２０１と第二側面部２０２の材質は、医療グレードのポリカーボネートやアクリル等の樹脂が使用される。
第一側面部２０１は、本体部１０１をグリップ１０２及び空気供給口１０３の側から見て、右側面に配置される部品である。これに対して、第二側面部２０２は、本体部１０１をグリップ１０２及び空気供給口１０３の側から見て、左側面に配置される部品である。

図４に示すように、第一側面部２０１の周縁部分は凹部４０１が形成されている。そして第二側面部２０２の周縁部分は凸部４０２が形成されている。この周縁部分に、医療グレードのシアノアクリレート系またはエポキシ系等の接着剤を塗布して、第一側面部２０１と第二側面部２０２を接着することで、本体部１０１が完成する。

図１Ｃから判るように、グリップ１０２は、患者または操作者が本体部１０１を把持するという目的から、持ち易い略楕円形状の断面を有している。また、図２Ａ及び図２Ｂ、そして図３Ａ及び図３Ｂから判るように、グリップ１０２の内部には形状を安定させるための仕切板３０１が、複数枚形成されている。グリップ１０２以外の、空気供給口１０３、空気吐出口１０４、安全弁取付口１０５及び呼気吐出口１０６は、全て開口部分が円形である。

図３Ｂに示すように、第二側面部２０２のグリップ１０２の部分には、位置決めのための突起３０２ａ、３０２ｂが設けられている。更に、図３Ａに示すように、第一側面部２０１のグリップ１０２の部分には、第二側面部２０２の突起３０２ａ、３０２ｂに対応する位置に位置決めのための穴３０３ａ、３０３ｂが設けられている。本体部１０１を組み立てる際には、突起３０２ａを穴３０３ａに、突起３０２ｂを穴３０３ｂに、それぞれ挿し込むことで、グリップ１０２の安定化が達成される。

図２Ａ、図２Ｂから判るように、本体部１０１は中空形状であり、空気供給口１０３、空気吐出口１０４、安全弁取付口１０５及び呼気吐出口１０６が中空形状の内部空間２０３に対する開口部を形成している。
図２Ａを用いて説明すると、空気吐出口１０４を水平に配置した状態で、空気供給口１０３は空気吐出口１０４に対して約１３５°の角度をもって、上方（第一の方向）に向けられて配置されている。また、グリップ１０２は空気吐出口１０４に対して約１３５°の角度で下方（第二の方向）に向けられて配置されている。更に、呼気吐出口１０６は空気吐出口１０４に対して約４５°の角度で下方に向けられて配置されている。そして、安全弁取付口１０５は空気吐出口１０４に対して約９０°の角度で上方に向けられて配置されている。

図１４で後述するが、空気供給口１０３はバッグが取り付けられる関係上、空気吐出口１０４に対して９０°を超え、かつ１８０°未満の上方の角度に向けられていることが望ましい。同様に、グリップ１０２は空気吐出口１０４に対して９０°を超え、かつ１８０°未満の下方の角度に向けられていることが望ましい。そして、呼気吐出口１０６はグリップ１０２に対して９０°未満の角度に向けられていることが望ましい。

図５は、本体部１０１の断面図である。図６は、逆止弁５０１の外観斜視図である。図７は、逆止弁５０１の上面図（図７Ａ）と、Ａ−Ａ方向の断面図(図７Ｂ)と、Ｂ−Ｂ方向の断面図(図７Ｃ)である。
図５に示すように、本体部１０１の空気供給口１０３の内部には、逆止弁５０１が取り付けられる。図１４にて後述するが、本体部１０１の空気供給口１０３にはバッグ１００１（図１４参照）が装着される。バッグは本体部１０１の内部空間２０３に空気を供給するためのものである。その際、本体部１０１の内部空間２０３に溜まった空気の、バッグへの逆流を防ぐために、逆止弁５０１が空気供給口１０３の内部に仕込まれている。

逆止弁５０１はシリコーンゴム等の弾性体で形成されるダックビルバルブである。逆止弁５０１の先端はスリット６０１が形成されており、このスリット６０１から空気が吐出する。この逆止弁５０１は、バッグから供給される空気を、本体部１０１の内部空間２０３へ送り出すと共に、内部空間２０３からバッグに対する空気の逆流を防止する。逆止弁５０１の傾斜部分６０２ａ、６０２ｂには第一突起６０３ａと第二突起６０３ｂがそれぞれ付着している。この第一突起６０３ａと第二突起６０３ｂの存在によって、逆止弁５０１の傾斜部分６０２ａ、６０２ｂの共振周波数が下がる。更に、図７Ａ及び図７Ｃに示すように、第一突起６０３ａが傾斜部分６０２ａに付着している箇所と、第二突起６０３ｂが傾斜部分６０２ｂに付着している箇所は、ややずれている。このため、図７Ｃは左右対称の形状になっていない。第一突起６０３ａと第二突起６０３ｂの形状と配置を僅かに異ならせることにより、左右の傾斜部分６０２ａと傾斜部分６０２ｂの共振周波数が異なるものとなる。このように第一突起６０３ａと第二突起６０３ｂを左右の傾斜部分６０２ａと傾斜部分６０２ｂに設けることで、逆止弁５０１から空気が本体部１０１の内部空間２０３に流入する際に、逆止弁５０１の傾斜部分６０２ａ、６０２ｂが振動して音が鳴る現象を防止することができる。

これより、図８から図１７を参照して、非能動型呼吸運動訓練装置の組み立て手順及び使用方法を説明する。
図８は、本体部１０１に安全弁８０１を取り付ける状態を示す正面図である。図９は、本体部１０１に安全弁８０１が取り付けられた状態を示す正面図である。なお、図８及び図９において、本体部１０１の呼気吐出口１０６には、ホースを取り付けるためのアダプタ８０２が取り付けられている。
安全弁８０１は、弁ユニット８０３とキャップ８０４よりなり、弁ユニット８０３を安全弁取付口１０５に収納した後、キャップ８０４を安全弁取付口１０５にねじ込むことで、本体部１０１に対する取り付けが完成する。この安全弁８０１は、本体部１０１の内部空間２０３に溜まっている空気の圧力が強過ぎて、患者の肺を損傷する事故を防ぐために設けられている。安全弁８０１の圧力は７０ｈＰａ 程度に設定される。なお、患者の年齢等に応じて、安全弁８０１の圧力設定が可変であると好ましい。

図１０は、本体部１０１の空気供給口１０３にバッグ１００１を取り付ける状態を示す一部拡大図である。図１１は、本体部１０１の空気吐出口１０４にマスク１１０１を取り付ける状態を示す一部拡大図である。図１２は、本体部１０１の空気吐出口１０４にマスク１１０１を取り付ける前に、簡易流量計１２０１を取り付ける状態を示す一部拡大図である。
図１３は、本体部１０１の呼気吐出口１０６に取り付けられたアダプタ８０２にホース１３０１を取り付ける状態を示す一部拡大図である。図１４は、非能動型呼吸運動訓練装置１４０１を示す概略図である。

図１０から図１４に示すように、本体部１０１の空気供給口１０３には、蘇生バッグの部品である、シリコーンゴム等で形成されるバッグ１００１が取り付けられる。空気吐出口１０４には、蘇生バッグの部品である、マスク１１０１が取り付けられる。呼気吐出口１０６には、アダプタ８０２を通じてホース１３０１が取り付けられる。但し、後述するが呼気吐出口１０６にアダプタ８０２とホース１３０１を取り付けることは必須ではない。操作者がグリップ１０２を握った状態で、人差指を使って呼気吐出口１０６を抑えて閉じるようにしてもよい。なお、必要に応じて空気吐出口１０４とマスク１１０１との間に簡易流量計１２０１を取り付けて、患者に与える空気の量を計測することもできる。

図１４に示すように、非能動型呼吸運動訓練装置１４０１は、本体部１０１にバッグ１００１、マスク１１０１及びホース１３０１が取り付けられることで完成する。
すなわち、非能動型呼吸運動訓練装置１４０１を構成する本体部１０１は、そのままではＬＩＣトレーニングに適していない蘇生バッグの部品を流用して、ＬＩＣトレーニングに適した空気圧を患者の肺に供給するための、内部空間２０３の空気圧を保持し、バッグ１００１からマスク１１０１へ、またマスク１１０１からホース１３０１へ空気流を中継する器具である。

次に、図１５から図１７を参照して非能動型呼吸運動訓練装置１４０１の使用形態について説明する。
図１５は、非能動型呼吸運動訓練装置１４０１を患者１５０１に使用する状態を示す概略図である。図１６は、非能動型呼吸運動訓練装置１４０１を操作者１６０１が操作する状態を示す概略図である。図１７は、患者１５０１が非能動型呼吸運動訓練装置１４０１を使用している際、呼気を吐き出す際の、ホース１３０１の操作を示す概略図である。
先ず、図１５に示すように、マスク１１０１を患者１５０１の口にあてがう。患者１５０１はマスク１１０１の根本を持ち、マスク１１０１の周囲から空気が漏れ出ないようにマスク１１０１を患者１５０１自身の顔に密着させて支持する。また、この際、患者１５０１は図１６に示すように、ホース１３０１の先端部分を握り、ホース１３０１の口を親指等で塞ぐ。

一方、図１６に示すように、操作者１６０１は非能動型呼吸運動訓練装置１４０１のグリップ１０２を一方の手で握り、バッグ１００１を他方の手で支持する。そして、操作者１６０１がバッグ１００１を絞ると、バッグ１００１の内部の空気が非能動型呼吸運動訓練装置１４０１の内部空間２０３を経由して、マスク１１０１をあてがわれる患者１５０１の口及び鼻から肺へ供給される。患者１５０１の肺に溜まった空気は、非能動型呼吸運動訓練装置１４０１の逆止弁５０１、安全弁８０１及びホース１３０１が閉じているうちは逆流しない。

バッグ１００１の先端部分には図示しないインテークバルブが装着されており、バッグ１００１の絞りを止めるとバッグ１００１自体が弾性復帰すると共にインテークバルブが開いて、バッグ１００１の内部に外気が流入する。すなわち、バッグ１００１の収縮を繰り返すと、患者１５０１の肺に空気が流入し、内部空間２０３及び患者１５０１の肺を満たす空気の気圧が上昇する。連続的に患者１５０１の肺へ空気を送り込む機能は、従来の蘇生バッグにはなかった機能である。
このように、非能動型呼吸運動訓練装置１４０１は、バッグ１００１の収縮を繰り返して、患者１５０１の肺に強制的に高い気圧の空気を送り込むことで、患者１５０１に対し、深呼吸に似た呼吸筋の引き伸ばしを擬似的に実現することができる。

図１７に示すように、患者１５０１は、息苦しさを感じたら指で塞いでいたホース１３０１の口から指を離す。すると、患者１５０１の息がホース１３０１から吐出される。再び、患者１５０１はホース１３０１の口を塞ぎ、操作者１６０１がバッグ１００１の収縮を繰り返して、患者１５０１の肺に強制的に高い気圧の空気を送り込む。このようにして、非能動型呼吸運動訓練装置１４０１を用いることで、患者１５０１の呼吸筋を強制的に引き伸ばす、ＬＩＣトレーニングを効果的に実現することができる。

なお、患者１５０１の代わりに操作者１６０１が患者１５０１の息を吐く作業を実施してもよい。この場合、ホース１３０１及びアダプタ８０２は不要になり、操作者１６０１はグリップ１０２を握る手の人差指で呼気吐出口１０６を塞いだり開けるといった操作を行う。

本実施形態においては、非能動型呼吸運動訓練装置１４０１を開示した。
非能動型呼吸運動訓練装置１４０１は、ポリカーボネート等の樹脂で構成される第一側面部２０１と第二側面部２０２を貼り合わせて形成され、内部空間２０３を有する中空形状のアダプタである。バッグ１００１を絞ると、バッグ１００１から吐出される空気は逆止弁５０１を通過し、マスク１１０１を通じて患者１５０１の肺へ供給される。バッグ１００１の絞りを止めると、バッグ１００１は弾性復帰し、インテークバルブから外気を取り込むが、患者１５０１の肺に溜まった空気はホース１３０１または呼気吐出口１０６を開かない限り、逆止弁５０１と安全弁８０１によって外部へは漏れない。

非能動型呼吸運動訓練装置１４０１の、バッグ１００１が取り付けられる空気供給口１０３には逆止弁５０１が内蔵される。この逆止弁５０１は、バッグ１００１を絞って空気を内部空間２０３へ供給する際に、不快な騒音の発生を防ぐため、第一突起６０３ａおよび第二突起６０３ｂが設けられている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。

１０１…本体部、１０２…グリップ、１０３…空気供給口、１０４…空気吐出口、１０５…安全弁取付口、１０６…呼気吐出口、２０１…第一側面部、２０２…第二側面部、２０３…内部空間、３０１…仕切板、３０２ａ、３０２ｂ…突起、３０３ａ、３０３ｂ…穴、４０１…凹部、４０２…凸部、５０１…逆止弁、６０１…スリット、８０１…安全弁、８０２…アダプタ、８０３…弁ユニット、８０４…キャップ、１００１…バッグ、１１０１…マスク、１２０１…簡易流量計、１３０１…ホース、１４０１…非能動型呼吸運動訓練装置、１５０１…患者、１６０１…操作者

Claims (2)

1. 中空形状の内部空間を有すると共に、前記内部空間に対する開口部を構成し、蘇生バッグの部品である蘇生用マスクが取り付けられる空気吐出口と、
   前記内部空間に対する開口部を構成し、前記空気吐出口を水平に固定した状態において、前記空気吐出口に対して９０°を超え、かつ１８０°未満の角度で第一の方向に向けられて配置され、前記蘇生バッグの部品であるバッグが取り付けられる空気供給口と、
   前記内部空間に対する開口部を構成し、安全弁が取り付けられる安全弁取付口と、
   前記空気吐出口を水平に固定した状態において、前記空気吐出口に対して９０°を超え、かつ１８０°未満の角度で前記第一の方向と相対する第二の方向に向けられて配置されるグリップと、
   前記内部空間に対する開口部を構成し、前記空気吐出口と前記グリップの間に配置され、操作者及び／または患者の操作で開閉される、呼気吐出口と、
   前記空気供給口に装着され、可動部分に突起を有するダックビルバルブである逆止弁と
   を本体部として具備する、非能動型呼吸運動訓練装置。
2. 前記本体部は、
   気密性を必要とする周縁部分に凹部が形成されている第一側面部と、
   周縁部分に前記第一側面部の凹部に対応する凸部が形成されている第二側面部と
   を貼り合わせて形成される、請求項１に記載の非能動型呼吸運動訓練装置。

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