JPH02503275A - 胸圧縮装置 - Google Patents

胸圧縮装置

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JPH02503275A JP63503912A JP50391288A JPH02503275A JP H02503275 A JPH02503275 A JP H02503275A JP 63503912 A JP63503912 A JP 63503912A JP 50391288 A JP50391288 A JP 50391288A JP H02503275 A JPH02503275 A JP H02503275A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 胸圧縮装置 (技術分野) 本発明は、一般には医学装置に、より詳細には、人の、特に嚢胞性線維症によっ て冒されている人々の、肺から粘液を離れさせ除去することを助ける振動胸圧縮 装置に関する。
(発明の背景) 嚢胞性線維症は、致命的な遺伝病である。20人に1人が劣勢遺伝子を持ち、嚢 胞性線維症を持つ子供の妊娠が、400の出産をする結婚毎におよそ1回生じる 。この病気に対する治療法は、発見されていない。嚢胞性線維症は、体の粘液分 泌線を冒すので、粘液の過剰生産が生じる。肺は、余分の粘液により連続的に満 たされ、形成と感染の危険を減少するために毎日除去されねばならない。今日、 治療は、気管支排液を得るための1日に3回または4回のエアロゾル療法と、吐 出のために粘液を離すための毎日の胸壁の物理的強打を含む。毎日の治療は、4 時間から6時間の範囲にわたり、胸を打つだめの呼吸治療者または少なくとも訓 練された個人を必要とする。
本発明は、犬について過去の研究により得られた事実を基にする。
周期的圧力は、気道で粘液の除去を助け、同時に起こる振動は、運動性を増大さ せることにより粘液の粘性を小さくする。犬についての研究は、犬の周りに肋骨 構造の領域で巻かれた変形血圧カフを使用した。カフの中の空気袋は、振動ポン プにより加圧される。
体への機械的振動の分野における技術は、呼吸、例えば人工呼吸を助けるlこめ に人に着せる膨張可能な上着や衣服などを示す。米国特許第3.043.292 号、同第2,354.397号、及び同第2.588.192号は、代表的なも のである。さらに、体のマツサージのために振動を与える衣服が、米国特許第3 ,310,050号に示されている。しかし、従来の技術は、前に説明した嚢胞 性線維症の治療の問題を解決′するものではない。
(発明の概要) 本発明は、人の胸に圧力を加えるための機構を含む、人のための振動圧縮装置を 目的としている。加圧機構は、加圧空気を収容する袋を含む。この装置は、また 、袋に対して加圧空気の規則的パターンのパルスを与える機構と、袋から加圧空 気を抜く機構と、このパルス発生機構と空気抜き機構を交互に調節する機構とを ふくむ。
好ましい実施例では、回転バルブが、圧力側から袋に入る空気と減圧側から袋を 排気する空気との周期変化を決定する。第一ブロワ−は回転バルブの加圧側に使 用され、第ニブロワーは、空気を急速に移動するために排気側に使用できる。袋 は、人にぴったり合い固定されるシェルにより人の胸に隣接して保持される。調 節スイッチは、回転バルブの加圧側でソレノイドバルブを作用させ、患者の呼吸 サイクルの吸気部分で加圧を停止させる。
別の実施例では、第一次ベローズは、人の胸に隣接した袋に空気を供給するため に振動される。さらに、第二次ベローズが、吸気の間に空にされた後に、袋を急 速に満たすことができる空気貯蔵部を満たすために振動される。
本発明に係る装置は、嚢胞性線維症を有する人々が面する治療問題に対する開拓 者的解決である。発明の効果は、通常の治療プログラムよりはむしろ本装置を利 用した治療プログラムから得られる利益に関係する。こめ点で、本発明の装置を 用いた治療プログラムは、嚢胞性線維症に対し、その人が機械だけを操作できる 点において独立性を与える。もはや訓練された個人によるスケジュール治療は、 必要ではない。このため、心理的自由と物理的自由と自尊心が増大する。その人 は、治療において柔軟になり、普通の風邪と戦う場合のように有用であれば、別 の治療を追加できる。他の長所は、治療費の著しい低下である。
(図面の簡単な説明) 本発明の効果と目的は、特に以下に簡単に説明する図面を参照して、以下に説明 される。
第1図は、本発明に係る他の実施例を操作する人の図である。
第2図は、本発明の好ましい実施例に係る装置の図式的な図面である。
第3図は、第1図に示された変形実施例に係る装置の図式的な図面である。
第4図は、患者の呼吸サイクルを表す振動的曲線に重ねられた圧カバルスの図で ある。
(好ましい実施例と変形実施例の詳細な説明)同じ参照番号が同じまたは対応す る部分を示す図面、特に第2図を参照して、本発明に係る装置は、番号lOによ り一般的に示される。第1図を参照して、変形実施例の装置は、一般に番号10 ’により示される。第1図において、図示されている人12は、シェル14と胸 の間に空気ベスト即ち袋16を備えたシェル14を着ている。ホース114は、 パルスポンピングシステム18をペスト袋16と結合する。図示されている人1 2は、ペスト袋16に対して空気パルスの供給を調節する制御スイッチ162を 左手に持ち、右手で、管116の開閉によりペスト袋の通気を調節する。
好ましい実施例10′は、後に明らかになるように片手だけで調節可能なことを 除いて、第1図と同様に示すことができる。第2図に示されるように、装置10 の空気パルスシステム18は、一対の大容量の再生式ブロワ−26,62を備え 、ブロワ−26は、大口径回転バルブ22により調節される出口を備える。圧力 側のブロワ−26は、1分当り27立方フイートの容積に43インチの水圧を発 生可能な市販のユニットを使用して試験された。ブロワ−26は、モーター27 により駆動される。試験ユニットは、l/2馬力のACモーターにより1725 rpmで駆動された。排気側ブロワ−62は、モーター63により駆動される。
試験ブロワ−は、1分当り27立方フイートの容積で28.5インチの水圧を発 生可能であった。この試験ブロワ−は、178馬力ACモーターにより1725 rpmで動かされた。好ましくは、圧力側ブロワ−26は、試験ユニットに関し て示されたように、排気後に急速に再膨張を完了するために排気側ブロワ−62 に比べて大きいサイズである。
交互の正と負の圧力は、回転バルブ22を介してベスト袋16に加えられる。バ ルブ22を通っての正の入力パルスの間に、システムの負の圧力側は、閉じられ る。負の圧カバルスの間に、システムの正の圧力側は、閉じられる。回転バルブ 22は、ベスト袋16に対し交互の正と負の圧力パルスを作り出し、モーター5 3により駆動される。試験の間、通常のDC調節器54により調節されるl/2 0馬力のDCモータ−53が使用される。磁気的ピックアップを備えt;電子タ コメーターが、バルブ回転速度を監視するために使用された。ブロワ−は連続的 に作動されるので、パルス速度は、調節器54により制御された。
ソレノイドバルブ24は、正側のブロワ−26と回転バルブ22の間に位置され る。試験の間、ソレノイドバルブ24は、1.25インチの口径であり、24ボ ルトの電力で作動された。バルブ24は、通常は閉じていて、患者の持つ手スイ ッチ30により調節される。關放位置では、正の43インチの水圧の加圧空気流 は、回転バルブ22に加えられ、回転バルブ22は、次に空気を圧力パルスの形 でベスト袋16へ通す。回転バルブ22が正側のブロワ−26とベスト袋16と の間の空気流れを關閉するので、パルスが生成される。パルス化率は回転バルブ 22の回転速度によって決定されるが、この回転速度は、モーター調節器54に よって決定される。
ソレノイドバルブ24が閉鎖位置にあるときは、正側のブロワ−26からの空気 流は、ベスト袋16へ通らない。むしろ、ベスト袋16は、負の圧力側のブロワ −62により排気される。そのような排気は、吸入の間に患者によって要求され る努力を小さくする。ある患者は、負の圧力が快適な吸入のためにベストを排気 するために必要でないと分かるかも知れない。そのような患者に対して、真空ま たは負の圧力のブロワ−62はオプションである。
手動の流れバルブ46は、正の圧力のブロワ−26とベスト袋16との間に位置 され、ベスト袋16への流量即ちパルス力を制御するために調整をする。同様に 、手動の流れバルブ64は、回転バルブ22と負側のブロワ−62の間に位置さ れ、排気に関連した調節を行う。即ち、ある患者に対しては、ベスト袋16の全 体の排気は不必要かも知れず、まt;は、希望しないかも知れない。回転バルブ 22は一定速度で回転するので、そして、負の側のブロワ−62は一定速度で作 動するので、流れバルブ64が回転バルブ22とブロワ−62との間の連通線を 制限するために取り付けられるとき、流れバルブ64は、回転バルブ22の1回 転の間に排気される空気量を有効に減らす。従って、装置10の圧力側がどれだ け長く閉じられるかに依存して、排気側の完全な排気は生じないかも知れない。
第2図に関連して、装置10が以下にさらに詳しく説明される。
圧力側ブロワ−26は、ホース28を通って、通常は閉じているソレノイドバル ブ24と連通している。ホースは、空気を1点から他の点へ向ける管や他の機構 であってもよいことが分かる。ソレノイドバルブ24は、好ましくは手動で操作 可能な流れ調節バルブ46を通って回転バルブ22と連通ずる。ここで、ホース 44は、ソレノイドバルブ24を流れ調節バルブ46と結合し、ホース48は、 流れ調節バルブ46を回転バルブ22と結合する。ホース50として示された1 本以上のラインが、回転バルブ22をベスト袋16と結合する。負の圧力側では 、回転バルブ22は、流れ調節バルブ64を介して排気ファン62と連通ずる。
ホース66は、回転バルブ22を流れ調節バルブ64と結合し、ホース68は、 バルブ64を7アン62と結合する。
ACモーター27は、加圧ファン26を駆動し、電線70.72を介して電源4 2へ結合される。ACモーター63は、排気7アン62を駆動し、線74.76 を介して電源42に結合される。DCモータ−53は、線57.58を介して調 節器54と結合される。
調節器54は、モーター53の速度を変えるための手動調節部56を含む。モー ター調節器54は、線59.60を介して電源42から電力を受は取る。
ソレノイドバルブ24は、絶縁トランス36をとおして電源42に結合される。
より詳細には、ソレノイドバルブ24は、トランス36の一つの側に線38を介 して結合され、トランス36の他方の側に線32.34を介して患者調節スイッ チ30を通って結合される。このトランスの他方の側は、電源42に線40,4 1を介して結合される。
嚢胞性線維症の患者は、一般に弱く、弱い咳をし、肺から粘液を離す事が出来ず 、時にはほとんど出来ない。高周波の振動の助けにより、粘液の粘性を減らし、 粘液を腟壁から離し、従って弱い咳でも粘液を取り易くなる。一部の粘液が取れ ると、咳が強くなり、それにより粘液がますます取れ易くなる。
第4図は、よりグラフ的な図を示す。より低周波のライン78は、患者の呼吸サ イクルを表す。この低周波ラインの部分に重畳されたより高周波のラインは、患 者の胸に対してベスト袋16により与えられるパルス化運動を表す。
始め、患者は、むしろ浅く呼吸し、吸気予備容積線82と呼気予備容積線84と の間の領域によって表される全肺容積の小さいパーセントのみを使用する。一部 の粘液が取れると、患者は、肺容積のより大きなパーセントを使い始める。治療 のゴールは、患者を深く呼吸させて、線86によって表される予備容積を減らし 、これにより、肺活量を大きくすることである。
装置10を使用するため、まず、ベスト袋16とシェル14が、個々の患者に適 合させて作られる。ベスト袋16は、肺を覆う胸の領域を覆わねばならない。ベ スト袋は、一つの空気室を備え、空気室には、少なくとも1個の、好ましくは2 個の空気ボートが胸の上側部分の近くに位置される。ベストは、試験モデルでは 、ホックとループの留め具を前に備えた15ミルのポリウレタンから作られた。
シェル14は、幾つかの可能なタイプのうちどれでも良い。例えば、固いシェル は、容易に着用出来るように別れた側部を備えたポリウレタンボディ鋳造品から 作っても良い。他方、シェル14は、非伸縮性衣服材料から柔らかなベストとし て作っても良い。あるいは、ベスト14は、非伸縮性衣服材料から作るが、固い ポリプロピレン板を収容するポケットを形成する前と後ろのパネルを持たせても 良い。全てのシェルのタイプは、好ましくは、ホックとループの留め具を備えさ せても良い。
患者がベスト袋16とシェル14とをベスト袋16が胸にいごこち良く、きつく はなく適合するようにして装着した後に、ホース50がそこに接続される。次に 、3個のモーター27.53.63が起動される。ソレノイドバルブ24が通常 は閉じているので、ファン26は、作動していないけれども、ベスト袋16を排 気するように作用する。排気7アン62は、いま作動していて、ベスト袋16を 排気するように機能する。患者は、次に、ソレノイドバルブ24を開くスイッチ 30を閉じて、モーター調節器54の調節部56によってセットされる周波数で の空気パルスによりベスト袋16の加圧を可能にする。もしシステムの圧力側か らの空気の量が大きすぎるか又は十分でなければ、手動調節バルブ46.64が 適当に作用される。
作用しているシステムにおいて、患者は、自分の呼吸サイクルに一致して装置l Oを調節することを学ばねばならない。即ち、呼気の間にパルス化を与え吸気の 間に排気をさせるように、スイッチ30は、呼気の間に下げていなければならず 、吸気の間に離される。
第4図に図式的に示されるように、その効果は、吸気予備容積線82の方に向く 滑らかな線78と呼気予備容積線84の方に向く重畳された波状の線80とによ って示される。個々の患者に対して適当な高周波パルス率は、異なった周波数と 異なった時間の長さのこの装置10を用いた治療において患者により呼吸される 流れ速度又は容積を測定して、経験的に得られる。本装置は、肺のエネルギー伝 達を最適化するようにパルス化率が個々の患者にたいして調整される点で特に利 点がある。典型的には、呼吸サイクルは、比較的低周波数であり、健康な人にお いては普遍的0.2から0.4ヘルツである。嚢胞性線維症や他の病気の人にお いては、呼吸周波数は、l又は2ヘルツまでに高くなり得る。高周波パルス化は 一般に10から30ヘルツの間に同調でき、小さな子供に対しては30ヘルツま で高くできる。どの場合でも、低周波呼吸サイクルは5ヘルツ以下であり、高周 波パルス化率は5ヘルツより上である。
好ましい実施例の装置が患者に多数の長所を提供することに留意するべきである 。圧縮パルス化は、胸全体に加えられる。パルス化周波数は、最適なエネルギー 伝達のt;めに同調できる。装置10は、患者により調節できる。もし患者がス イッチ30を落としても、装置10は、単に圧力を排気する。
装置lOの別の実施例は、第1図に描かれる。装置lO″は、第3図に図式的に 示される。パルスポンプシステムは、一対のベローズ88.90を備えるが、こ のベローズは、大きな乗り物のサスペンションのために共通して使用されるタイ プの空気バネであってもよい。ベローズ88.90は、反対の方向に作用する。
ベローズ88.90は、中央で支持されるクランクシャフト96に51タイミン グベル[12によって結合される1/2馬力のDC電気モーター92により駆動 される。タイミングベルト112は、一対のプーリー108.110と共に動く 。クランクシャフト96は、ベアリングピローブロック98.100により位置 に保たれる。可変速DCモーター調節器142は、モーター速度を制御するため に使用される。
第一次ベローズ88は、患者のベスト袋16と直接気体で通じている。空気は、 典型的にはlOかも30ヘルツで第一次ベローズ88よりベストへ圧縮され、ベ ストから排気される。パルスの容積は、患者の大きさに対して較正され、ポンプ ストロークとベローズの直径に依存する。
第二次ベローズ90は、ベスト袋16に対して別の空気の流れを与え、患者が、 ベスト袋接触圧を制御することを可能にする。このことは、前に説明したように 胸壁が吸気の間に膨張する間に圧力がほとんど又は全く必要でないかもしくは希 望されないから、重要である。従って、吸気の間にベスト袋16の中の空気は大 気中に通気され、通気の後で次の呼吸サイクルが始まる前に急速な圧力の回復が 有効な胸圧縮のために必要である。第二次ベローズ90は、小さな空気貯蔵タン ク130への直列の一方向バルブを通っての方向性の空気の流れを有する。この 空気貯蔵ターンクの圧力は、患者の吸気の間に約1psiになり、一方、空気ベ スト袋16は、大気中へ通じる。患者は、指で空気ホース116上の通気穴を覆 うか關けるかによりベスト袋の圧力を制御する。この穴が開いていれば、空気は 、大気へ抜ける。患者が空気穴を閉じ、かつ、ソレノイドバルブ132を調節す るスイッチ162も閉じると、空気貯蔵タンク中の圧縮空気は、膨張可能なベス ト袋に送られる。そのような作用は、有効な振動胸圧縮のために効率的な接触圧 に達するために患者が吸入を終わった後に、ベストの急速な再膨張を生じる。
更に詳細には、第3図に示される装置10’は、どちらもDCモータ−92によ り駆動される第一次ベローズ88と第二次ベローズ90とを有する。相互に面し ない側において、第一次と第二次のベローズ88.90゛は、同じ基礎部材92 .94によって保持される。
各基礎部材92.94は、平らな固体表面を備え、ベローズ88゜90をそれに 対して圧縮できる。クランクシャフト96は、ペアリロッド102は、一端で適 当にクランクシャフト96に結合され、他端でユニバーサルジヨイント104を 介してプランジャ106に取り付けできる。理解されるように、今の説明は機能 的部品にのみ関連しているが、構造的枠組みは、当業者によって容易に考え、組 み立てる事が可能である。プーリー108.110はクランクシャフト96に固 定され、モーター92のシャフトは、それぞれ、支持タイミングベルト112に 固定される。
第一次ベローズ88は管114を通ってベスト袋16と気体を通じる。管114 は、開放端118を備えた枝管116を備え、患者は、ベスト袋16中の圧力を 希望する時は開放端118を閉じ、ベスト袋16を通気したいときは開放端11 8を開く。第二次ベローズ90は、第二次ベローズ90の方へ流れの方向に開く 一方向逆止弁122を備えた管120を通して補給空気を受は取る。第二次ベロ ーズ90は、また、第二次ベローズ90から離れる流れ方向に通じる一方向逆止 弁126を備えた管124を通って気体を通じる。
バルブ126は、空気貯蔵タンク130と管128を通して気体を通じる。空気 貯蔵タンク130は、ソレノイドバルブ132と一方向逆止弁134を通して管 114と気体を通じていて、管136゜138.140を介して、貯蔵タンク1 30から離れる方向にだけ流れを生じる。ソレノイドバルブ132が開いている とき、空気貯蔵タンク130からの空気は、第一次ベローズ88とベスト袋16 の一方または双方を流れる。特に、第一次ベローズ88のための補給空気は、ベ スト袋16または貯蔵タンク130により供給される。
モーター92は、調H器142と線144.146を介して接続される。調節器 142は、電源148と線150,152を介して接続される。ソレノイドバル ブ132は、電源148からトランス154により絶縁される。トランス154 の一次側は、電源148と線156.158を介して接続される。トランス15 4の二次側は、線160と線164.166を介して患者により調節されるスイ ッチ162とを介しソレノイドバルブ132と接続される。
使用においては、好ましい実施例におけるように先ずベスト袋16とシェル14 とが患者12に適合される。患者12は、一方の手を管116の端に置き、他方 の手をスイッチ162に置く。モーター92は、起動され、モーター調節器14 2を使用して好ましい実施例の装置10′に関して説明したように希望の速度に 制御される。
次に、患者は、自分の呼吸サイクルに関していつ圧縮をかけるかを学習する。す なわち、呼気の間に、患者は、スイッチ162を開き、管116の端118を閉 じる。吸気の間に、患者が次にスイッチ162を閉じて管116の端118を閉 じるためにベスト袋16を通気することが一般に望ましい。
こうして、好ましい実施例と変形実施例の同装置10は、患者の胸に圧カパルス 与え、患者にパルスの速度とパルスの適用を調節できるようにするけれども、明 らかに、両システムの実際の部品は、実質的に異なっている。この点に関して、 好ましい実施例と変形実施例の構造と機能の長所と詳細は明らかにされたけれど も、しかしながら、それらは−例であり他の同等な実施例が可能であることが理 解される。従って、請求の範囲に表された語句の一般的な意味に含まれる範囲内 で、特に形や、大きさや、配置の事項において、変更がなされる。
FIG、2 FIG、4 国際調査報告

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.加圧空気を収容するための袋を備え、人の胸に力を加えるための手段と、 上記の袋に上記の加圧空気の規則的なパターンのパルスを供給するための手段と 、 上記の袋から上記の加圧空気を出すための手段と、上記のパルス供給手段と上記 の通気手段とを交互に調節するための手段とからなる、人のための振動胸圧縮装 置。
  2. 2.上記の力を加える手段が、上記の袋が人の胸に内側方向に力を加えるように 上記の袋の外側への膨張を制限するために人が着るシェルも備える請求項1に記 載された振動胸圧縮装置。
  3. 3.上記のパルス供給手段が、第一次ベローズと、上記の第一次ベローズと上記 の袋の間に空気を通すための第一手段と、 上記の第一次ベローズに空気を供給するための手段と、加圧空気のパルスを生成 するために上記の第一次ベローズを膨張形状と収縮形状との間で往復運動するた めの第一手段とを備える請求項1に記載された振動胸圧縮装置。
  4. 4.上記の空気供給手段が、加圧空気のための貯蔵部と、上記の貯蔵部から上記 の第一次ベローズへ一方向に空気を通じるための第二手段と、 第二次ベローズと、 上記の第二次ベローズから上記の貯蔵部へ一方向に空気を通じる第三手段と、 上記の第二次ベローズに空気を入れるための第三手段と、膨張形状と収縮形状と 間に上記の第二次ベローズを往復運動するための第二手段を備える請求項3に記 載された振動たくら胸圧縮装置。
  5. 5.上記の空気を出すための手段が上記の第一通気手段内に出口ボートを備え、 上記の調節手段が上記の出口ポートを覆いかつ開けるための上記の人により操作 可能な手段を備える請求項4に記載された振動胸圧縮装置。
  6. 6.上記の第二通気手まが一方向バルブを備え、上記の調節手段が、上記の第二 通気手段内に取り付けられたストップバルブとこのストップバルブを機能させる ための上記の人によって操作可能な手段とを備える請求項4に記載された振動胸 圧縮装置。
  7. 7.上記のパルス供給手段が、加圧ブロアーと、回転バルブと、このバルブを駆 動するための手段と、上記の加圧ブロアーと上記の回転バルブの間に空気を通じ るための第一手段と、 上記の回転バルブと上記の袋の間に空気を通じるための第二手段とをそなえる請 求項1に記載された振動胸圧縮装置。
  8. 8.上記の通気手段が、減圧ブロアーと、上記の回転バルブから上記の減圧ブロ アーへ空気を通じるための第三手段とを備える請求項7に記載された振動胸圧縮 装置。
  9. 9.上記の調節手段が、上記の第一通気手段内に取り付けられたストップバルブ を備え、上記の調節手段がさらに上記のストップパルプを作動するために上記の 人によって操作可能な手段を備える請求項8に記載された振動胸圧縮装置。
  10. 10.加圧空気を収容するための袋を備え、人の胸に力を加えるための手段と、 加圧ラインと減圧ラインを有し、交互に上記の袋に空気を吹き込み上記の袋から 空気を吹き出すための手段であって、さらに、上記の加圧ラインと上記の減圧ラ インの各に関して交互に開き閉じる回転バルブを備える手段と、 この手段の加圧ラインの開閉をスイッチするための手段とを備える、人のための 振動胸圧縮装置。
  11. 11.人の駒の近くに袋を拘束するステップと、交互に、上記の袋の中に比較的 一定の速度で加圧空気のパルスを循環するステップと、上記の袋を排気するステ ップとからなり、上記の循環ステップは上記の人の呼吸と周期を合わせ、上記の 袋排気ステップは上記の人による吸気を可能にし、上記の加圧空気は、上記の袋 内でのパルス化が機械的に上記の人の胸の中の粘液を取り除くように上記の人の 胸を強打する、胸から粘液を離すために人を助ける方法。
  12. 12.上記の循環ステップは、上記の加圧援助パルスの上記の袋への投与と上記 の袋の上記の排気を調節するためのスイッチを上記の人が操作することを含む請 求項11に記載された方法。
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