(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の胸部に圧力および高周波数圧力パルスを加えるための装置であって、
前記人の前記胸部を圧力および高周波数圧力パルスに晒すための、前記人の前記胸部上に配置されるように適合される空気コアを有する服と、
内部の閉鎖空間、空気が前記閉鎖空間に流れ込むことを可能にするための空気入口通路、ならびに空気および空気圧パルスが前記閉鎖空間から出ることを可能にするための空気出口通路とを有する筐体と、
前記空気出口通路から前記服の前記空気コアに空気および空気圧パルスを搬送するための、前記服および筐体に接続されるホース部材と、
前記閉鎖空間に配置される第１の空気ディスプレイサと、
前記閉鎖空間における角運動のために前記第１の空気ディスプレイサを前記筐体上に旋回可能に搭載する第１の旋回部材と、
前記閉鎖空間に配置される第２の空気ディスプレイサと、
前記閉鎖空間における角運動のために前記第２の空気ディスプレイサを前記筐体上に旋回可能に搭載する第２の旋回部材とを備え、
前記第１および第２の空気ディスプレイサは、前記閉鎖空間を第１のチャンバ、第２のチャンバおよび第３のチャンバに分離し、
前記第１および第２のチャンバは、空気が前記第１および第２のチャンバに流れ込むことを可能にするために前記空気入口通路に対して開口しており、
前記第３のチャンバは、前記第１および第２の空気ディスプレイサの間に配置され、空気および空気圧パルスが前記第３のチャンバから、前記服および筐体に接続される前記ホース部材に流れることを可能にするために前記空気出口通路に開口しており、前記装置はさらに、
空気が前記第１および第２のチャンバから前記第３のチャンバに流れることを可能にするとともに空気が前記第３のチャンバから前記第１および第２のチャンバに流れることを防止するよう動作可能である、各第１および第２の空気ディスプレイサ上に搭載される気流制御弁と、
第１および第２の位置の間で前記第１の空気ディスプレイサを角運動するよう動作可能である、前記第１のチャンバに配置されるとともに前記筐体上に回転可能に搭載される第１の動力伝達機構と、
第１および第２の位置の間で前記第２の空気ディスプレイサを角運動するよう動作可能である、前記第２のチャンバに配置されるとともに前記筐体上に回転可能に搭載される第２の動力伝達機構と、
前記第１および第２の動力伝達機構を同時に動作して、前記第１および第２の空気ディスプレイサを、互いに向かうようにおよび互いに離れるように、反対の方向に角運動させ、前記第１および第２のチャンバに空気を引き込み、前記気流制御弁を通じて前記第３のチャンバに空気を送り、前記服の前記空気コアへの移送のために前記第３のチャンバから空気および空気圧パルスを放出するよう、前記第１および第２の動力伝達機構に動作可能に接続される動力伝達アセンブリと、
前記第１および第２の動力伝達機構が、前記第１および第２のディスプレイサを、互いに向かうようにおよび互いから離れるように、反対の方向に角運動させるように、前記動力伝達アセンブリを駆動するためのモータとを備える、装置。
【請求項２】
前記筐体は内壁を含んでおり、
前記第１の空気ディスプレイサは外周縁を有し、
前記第１の空気ディスプレイサの前記外周縁上に搭載される第１のシールが前記筐体の前記内壁に摺動可能に係合可能であり、
前記第２の空気ディスプレイサは外周縁を含んでおり、
前記第２の空気ディスプレイサの前記外周縁上に搭載される第２のシールが前記筐体の前記内壁に摺動可能に係合可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１および第２の空気ディスプレイサの前記外周縁は、外方向に開口する溝を含んでおり、
前記第１および第２のシールは、前記溝に配置されるリブおよび発泡材料を含み、前記発泡材料は、前記リブを付勢して前記筐体の前記内壁に係合させることにより前記第１および第２の空気ディスプレイサと前記筐体の前記内壁との間で空気の流れを抑制する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の動力伝達機構は、
前記第１の空気ディスプレイサ上に搭載される第１のアームと、
前記動力伝達アセンブリに駆動可能に接続される第１のクランクシャフトと、
前記アームに係合可能な、前記第１のクランクシャフト上に搭載される第１のローラと、
前記第１のクランクシャフト上に搭載されるとともに前記第１の空気ディスプレイサに係合して配置される第２のローラとを含み、
前記第２の動力伝達機構は、
前記第２の空気ディスプレイサ上に搭載される第２のアームと、
前記筐体上に回転可能に搭載されるとともに前記動力伝達アセンブリに駆動可能に接続される第２のクランクシャフトと、
前記第２のクランクシャフト上に搭載されるとともに前記第２のアームと係合して配置される第３のローラと、
前記第２のクランクシャフト上に搭載されるとともに前記第２の空気ディスプレイサと係合して配置される第４のローラとを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のアームは対向する端を有しており、
旋回部材が、前記第１の空気ディスプレイサに向かうおよび前記第１の空気ディスプレイサから離れる運動のために、前記第１のアームの一端を前記第１の空気ディスプレイサ上に旋回可能に搭載し、
第１の部材が、前記第１のアームの他端に隣接して前記第１の空気ディスプレイサに固定され、
付勢部材が、前記第１のアームを付勢して前記第１のローラと係合させるよう、前記第１の部材と前記第１のアームの前記他端との間に配置され、
第２のアームは対向する端を有しており、
旋回部材が、前記第２の空気ディスプレイサに向かうおよび前記第２の空気ディスプレイサから離れる運動のために、前記第２のアームの一端を前記第２の空気ディスプレイサ上に旋回可能に搭載し、
第２の部材が、前記第２のアームの他端に隣接して前記第２の空気ディスプレイサに固定され、
付勢部材が、前記第２のアームを付勢して前記第３のローラと係合させるよう前記第２の部材と前記第２のアームの前記他端との間に配置される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
各付勢部材は、ばねを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
角運動する前記第１および第２の空気ディスプレイサによって生成される前記空気圧を調整するために前記第１および第２のチャンバへの前記空気の流れおよび前記第１および第２のチャンバからの前記空気の流れを制限するよう動作可能な気流制限装置を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記気流制限装置は、
前記第１および第２のチャンバへの前記空気の流れを調整するよう動作可能な第１の部材と、
前記第１および第２のチャンバへの前記空気の流れを変化させるよう前記第１の部材の位置を調節することにより、前記筐体から前記服の前記空気コアに放出される前記空気パルスの前記空気圧を調節する第２の部材とを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１および第２のディスプレイサは各々、
一体の剛性部材を含み、前記一体の剛性部材は、
外端と、内端と、前記ボディの前記外端に結合される凸状の外端セクションとを有する概して平坦なボディと、
前記ボディの前記内端に結合されるリッジとを有し、前記リッジは対向する端を有し、
さらに、
前記リッジの前記対向する端に結合されるとともに前記リッジの前記対向する端から外方向に延在する円筒状の旋回部材を備える前記第１及び第２の旋回部材を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ボディ、凸状の外端およびリッジは、
外周溝と、
前記溝に配置される少なくとも１つのシールとを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記シールは、前記溝に配置される周囲リブおよび発泡材料を含んでおり、
前記発泡材料は前記リブを付勢して前記筐体と係合させる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記リッジは、前記リッジの前記対向する端に隣接して配置される突起を含んでおり、
前記旋回部材は前記突起に結合されている、請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、胸部治療服とともに動作可能な医療機器と、血液循環を支援し、肺および気管からの粘液を緩めて除去し、筋肉の緊張および神経の緊張を和らげるために、人の身体に反復的な圧縮力を加える方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
健康な個人における呼吸器官からの粘液の除去は主として、身体の正常な粘膜毛様体作用および咳によって達成される。正常な状態下では、これらのメカニズムは非常に効率的である。正常な気道粘液線毛輸送系の機能障害または呼吸器系の粘液の分泌過多によって、肺に粘液および堆積物（debris）が蓄積し、低酸素血、炭酸ガス過剰症、慢性気管支炎および肺炎といった重い合併症を引き起こし得る。これらの合併症は、生活の質を低下し得、また死の原因にさえなり得る。呼吸器系の粘液の除去の異常は、百日咳、嚢胞性線維症、無気肺、気管支拡張症、空洞性肺疾患、ビタミンＡ欠乏症、慢性閉塞性肺疾患、喘息、線毛不動症候群、および神経筋の異常といった多くの病状の現われである。たばこの煙、大気汚染物質およびウイルス感染に晒されることも、粘液線毛機能に悪影響を与える。外科手術後の患者、麻痺のある人間、および呼吸窮迫症候群の新生児も粘液線毛輸送の低下を示す。
【０００３】
胸部理学療法には臨床的有効性の長い歴史があり、典型的に、呼吸器系の粘液の輸送を向上する標準の医学的摂生法の一部である。胸部理学療法は、胸の機械的な操作、振動による体位ドレイナージ、強制的な咳（directed cough）、作動サイクルの呼吸、自己の体内より生ずるドレイナージを含み得る。胸の外部操作および呼吸器系の行動トレーニングは、受け入れられている手法である。粘液の除去を向上する胸部理学療法のさまざまな方法がしばしば、最適な効能のために組み合わされ、主治医によって患者ごとに規範的に個別化される。
【０００４】
嚢胞性線維症（Cystic fibrosis（ＣＦ））は、白色人種の間で最も一般的な遺伝による、生命の危険がある遺伝病である。遺伝的欠陥は、細胞における塩化物の伝達および当該細胞からの塩化物の伝達を攪乱し、外分泌腺からの正常な粘液が非常に濃く粘着性になり、その結果、膵臓、肺および肝臓において腺の管を塞ぐことになる。膵臓の腺の攪乱により、重要な消化酵素の分泌が阻害され、栄養不良につながり得る腸に関する問題が引き起こされる。さらに、濃い粘液が肺の呼吸器官に蓄積し、慢性感染症、瘢痕化および肺活量の低下を引き起こすことになる。通常の咳では、これらの粘液の堆積物を除去するのに十分ではない。ＣＦは通常、人生の最初の１０年間に現われ、しばしば幼時期に現われる。最近まで、ＣＦを患った子どもは十代まで生きるとは考えられなかった。しかしながら、消化酵素の補足、抗炎症の治療、肺理学療法および抗生物質における進歩によって、平均余命の中間値は３０年まで増加し、５０代を超えて生存している患者も存在する。ＣＦは劣性遺伝子によって遺伝する。これは、両親がともに当該遺伝子を有する場合、子がその病気を患う可能性は２５パーセントであり、当該遺伝子を有する可能性が５０パーセントであり、遺伝学的に影響されない可能性が２５パーセントであるということを意味する。両親から変異した遺伝子を引き継いだ個人の中には、この病気を発症しない者も存在する。ＣＦの通常の進行は、胃腸の障害、成長障害、肺の反復感染および多重感染、ならびに呼吸機能不全による死を含む。重篤な胃腸症状を経験する人も存在するが、ＣＦを患っている人の大部分（９０パーセント）は最終的に呼吸器障害により死亡する。
【０００５】
嚢胞性線維症（ＣＦ）を患っている事実上すべての人は、彼らの医療摂生法の毎日の部分として呼吸療法を必要とする。肺において濃く粘着性の粘液が堆積すると、気道が塞がれ、細菌をそこに捕えることになり、呼吸器感染症および慢性炎症に理想的な環境が提供される。この炎症によって肺組織の永久的な瘢痕が引き起こされ、酸素を吸収し最終的に生命を維持する肺の能力が低下する。感染を防ぎ肺活量を維持するために、体調がよい場合であっても呼吸療法が行なわれなければならない。従来は、介護者が肺理学療法（Chest Physical Therapy（ＣＰＴ））を１日につき１回〜４回行なっていた。ＣＰＴは、介護者が肺の各肺葉の上で胸および背中を「叩きながら」すなわち強く打ちながら、人が１２の体位のうちの１つの体位を取ることからなる。１２の体位すべてにおいて肺のすべての領域を治療するには、吸入療法とともに、３０分から４５分間、強く打つことが必要である。ＣＰＴは、胸部叩打によって緩んだ気道分泌物を揺動し、当該緩んだ粘液を口へと排液することにより粘液を取り除く。緩んだ粘液を除去するのに、能動的な咳が最終的に必要である。ＣＰＴは、通常は家族であるがそのような家族が存在しなければ看護師または呼吸療法士といった介護者の補助を必要とする。これは、ＣＦを患っている人および介護者の両方にとって肉体的に消耗するプロセスである。患者および介護者が規定されたプロトコルに従わないことは、この方法の効果がなくなる、よく認識された問題である。また、ＣＰＴの有効性は、技術に非常に敏感であり、介護者が疲れると低下する。治療を行なうのに他の人が必要であることは、ＣＦを患っている人の独立性を厳しく制限している。
【０００６】
ＣＦおよび気道確保治療といった、ベッドおよび椅子に制限される呼吸器系の症状が悪い人は、肺呼吸機能および血液循環を支援するようその人の胸部を高周波数の圧力パルスに晒す圧力パルス付与装置によって治療される。圧力パルス付与装置は、人の上半身の周りに着用されるよう適合される胸部治療服に動作可能に結合される。病院での用途、医療クリニックでの用途および家庭介護での用途において、その人の左側または右側に隣接して選択的に配置され得るポータブルな空気圧力パルス付与装置に接続可能である、適用が容易で低コストの使い捨ての胸部服が必要とされている。
【０００７】
患者の胸部に圧力を加え、また圧力を和らげるための人工圧力パルス付与装置は、肺呼吸機能を補助し、ＣＦを患っている人の肺から粘液を緩めて除去することを補助するために使用されている。その人の胸および肺を圧力パルスまたは振動に晒すことで、肺および気道の粘液の粘性が減少し、これにより流体の移動性および肺からの除去が向上する。身体パルス付与方法および装置の例が、参照によって本願明細書において援用される米国特許番号第６，５４７，７４９号においてＣ．Ｎ．Ｈａｎｓｅｎによって開示されており、この例は空気圧およびパルス発生器を収容するケースを有している。当該ケースに旋回可能に搭載されたハンドルは、発生器の移送を容易にするようハンドグリップとして使用される。発生器を含むケースは、呼吸療法を必要とする個人に治療を提供するよう、人によって異なる位置に運ばれなければならない。これらの装置は、患者の胸を取り囲む、空気を収容する貯気部を有するチョッキを使用している。身体パルス付与装置とともに使用されるチョッキの一例は、Ｃ．Ｎ．ＨａｎｓｅｎおよびＬ．Ｊ．Ｈｅｌｇｅｓｏｎによって米国特許番号第６，６７６，６１４号において開示される。当該チョッキは、空気圧およびパルス発生器とともに使用される。ソレノイドまたはモータ操作による空気弁、ベロー、およびピストンといった機械的な機構が、規則的なパターンまたはパルスでダイヤフラムおよび貯気部に圧力下の空気を供給するよう先行技術において開示される。各患者の治療のためにおよび当該治療中に、空気の圧力および空気パルス周波数を調節するよう、手動操作による制御が使用される。ＣＦを患っている人の胸部の周りに着用された貯気部は、１秒あたり２５サイクルの周波数で、胸部を繰り返し圧縮および解放する。各圧縮によって、空気が肺の肺葉を通って進み、これにより気道の側からの分泌物を切断し、当該分泌物を口へと進め、口において通常の咳によって当該分泌物が除去され得る。胸部圧迫医療装置の例は、以下の米国特許に開示される。
【０００８】
米国特許番号第４，８３８，２６３号および米国特許番号第５，０５６，５０５号において、Ｗ．Ｊ．ＷａｒｗｉｃｋおよびＬ．Ｇ．Ｈａｎｓｅｎは、人の胸を取り囲む胸部チョッキを有する胸部圧迫装置を開示している。テーブル上に配置される筐体に配置されるモータ駆動のロータリ弁によって、空気がチョッキに流れ込むことが可能になるとともに、そこからの空気を、その人の胸に加圧パルスを加えるよう放出することが可能になる。代替的なパルスポンピングシステムは、ｄｃ電気モータで操作されるロッドによりクランクシャフトに接続されるベローの対を有する。モータのスピードは、チョッキに加えられる圧力パルスの周波数を制御するようコントローラにより調整される。患者は、空気抜きチューブの端を開閉することによって、チョッキにおける空気の圧力を制御する。装置は、呼吸療法を必要とする人々に治療を提供するよう、人によって異なる位置に運ばれなければならない。
【０００９】
米国特許番号第５，７６９，８００号においてＭ．Ｇｅｌｆａｎｄは、空気圧制御部が支持表面に沿って移動されることを可能にするようホイールを装備した空気圧制御部を有する心肺蘇生システムのためのチョッキの設計を開示している。
【００１０】
米国特許番号第５，７６９，７９７号および米国特許番号第６，０３６，６６２号においてＮ．Ｐ．Ｖａｎ  ＢｒｕｎｔおよびＤ．Ｊ．Ｇａｇｎｅは、空気チャンバを有する壁と、当該壁に搭載されるとともに空気チャンバに晒されるダイヤフラムとを含む空気パルス発生器を有する振動胸部圧迫装置を開示している。ダイヤフラムに旋回可能に接続されるとともにクランクシャフトに回転可能に接続されるロッドは、クランクシャフトの回転の間に、ダイヤフラムに力を伝達する。電気モータは、運動する当該ダイヤフラムによって生成される空気パルスの周波数を調整するよう、選択された制御スピードでクランクシャフトを駆動する。チャンバにおける空気の気圧を上回る正圧を維持するよう送風機が空気チャンバに空気を送達する。ダイヤフラムを運動し送風機を回転するモータに対する制御は、空気チャンバにおける空気圧パルスおよび空気の圧力に応答する。これらの制御は、チョッキにおけるパルス周波数および空気圧を制御するようモータの動作スピードを調整する、空気パルスおよび空気圧に応答するフィードバックシステムを有する。空気パルス発生器は、ハンドルおよびホイールの対を有する移動可能なユニットである。
【００１１】
米国特許番号第６，５４７，７４９において、Ｃ．Ｎ．Ｈａｎｓｅｎはまた、人の体を高周波数の圧迫力に晒すチョッキに方向付けられる空気圧力パルスを生成するようｄｃモータに動作可能に接続されるダイヤフラムを有する身体パルス付与装置を開示している。第１の手動制御により、空気圧パルスの周波数を調整するためにモータのスピードを制御するよう動作が行われる。第２の手動制御により、チョッキに方向付けられる空気の圧力を調節するよう気流制御弁が動作され、これにより、人の体に対するチョッキ圧力を調整する。モータのスピードの増加または減少によって、空気圧パルスの周波数および人の体にかかるチョッキ圧力が変化する。当該第２の手動制御は、選択されたチョッキ圧力を維持するようチョッキ圧力を調節するために、その人または介護者によって使用されなければならない。
【００１２】
米国特許番号第７，５３７，５７５号において、Ｃ．Ｎ．Ｈａｎｓｅｎ、Ｐ．Ｃ．ＣｒｏｓｓおよびＬ．Ｈ．Ｈｅｌｇｅｓｏｎは、人の上半身に圧力および高周波数の圧力パルスを加えるための方法および装置を開示している。第１のユーザプログラマブルメモリが、患者の上半身の周りに配置されるチョッキへの圧力下の空気および空気圧パルスの供給の持続期間を制御するよう装置を動作するモータの動作時間を制御する。第２のユーザプログラマブルメモリが、チョッキに方向付けられる空気圧パルスの周波数を調整するようモータのスピードを制御する。手動操作された気流制御弁は、チョッキに方向付けられる空気の圧力を調節し、これにより人の上半身に対するチョッキ圧力を調整する。モータのスピードの増加または減少により、空気圧パルスの周波数が変化し、人の上半身に対するチョッキ圧力が変化する。選択されたチョッキ圧力を維持するよう、その人または介護者によって、手動操作される気流制御弁は使用されなければならない。チョッキ圧力は、選択されたチョッキ気圧を維持するようプログラムされない。
【００１３】
米国特許番号第７，１２１，８０８号においてＮ．Ｐ．Ｖａｎ  ＢｒｕｎｔおよびＭ．Ａ．Ｗｅｂｅｒは、電気モータを有する空気パルスモジュールを有する高周波数空気パルス発生器を開示している。このモジュールは、電気モータに動作可能に接続されるクランクシャフトにより駆動される第１および第２のダイヤフラムアセンブリを含む。空気パルスモジュールは、空気チャンバアセンブリにおいて、選択された周波数で正弦波波形パターンにて空気を振動させる。別個の電気モータで駆動される送風機によって、空気チャンバにおいて定常状態の空気圧が確立される。空気パルスモジュールの動作を制御するための電子回路を制御基板が担持する。電子回路および電気モータによって生成された熱からの熱の解放を最大限にするために、放熱構造が使用される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明の概要
本発明は、高周波数の胸郭壁振動を伝えて気道確保を促進し、人間における気管支ドレナージを改善する医療機器および方法である。装置の主な構成要素は、ユーザがプログラム可能な時間制御部、周波数制御部および圧力制御部を有する空気パルス発生器と、空気膨張可能な胸部服と、空気パルス発生器から胸部服に空気圧および圧力パルスを伝達するために空気パルス発生器を胸部服に結合するフレキシブルホースとを含む。空気パルス発生器は、一貫した容積式の空気の変位、空気圧および胸部服への気流を提供する空気ディスプレイサアセンブリを有する。空気ディスプレイサアセンブリは、気流制御弁から空気を取り込み、選択された周波数で空気圧力パルスを胸部服に排出するよう互いに対して角運動する２つの一体の剛性部材またはディスプレイサを有する。代替的な空気ディスプレイサアセンブリは、気流制御弁から空気を取り込み、選択された周波数で空気圧力パルスを胸部服に排出して人の胸郭壁を高周波数振動に晒すよう角運動する１つの一体の剛性ディスプレイサを有する。ダイヤフラムおよび弾性部材は、空気ディスプレイサアセンブリにおいて使用されない。別個の偏心のクランクシャフト動力伝達部を含む動力駆動システムは、剛性ディスプレイサ同士を反対の方向に角運動する。これらの偏心のクランクシャフト動力伝達部は、プログラム可能なコントローラにより調整される変速モータによって駆動される。多くの人に治療処置を提供するよう発生器が異なる位置に移動されることを可能にするホイールを有する持ち運び可能な台座上に搭載される空気パルス発生器が示される。持ち運び可能な台座によって、ベッドまたは椅子に制限される人の対向する側に隣接して空気パルス発生器が配置されることが可能になる。台座は、異なる位置および人に対応するよう空気パルス発生器の高さが調節されることを可能にする線形昇降部を含む。胸部治療服は、空気を収容するための１つまたは複数の細長い概して平行なチャンバを有する細長い柔軟な貯気部または空気コアを有する。空気コアの下部分に結合される空気入口コネクタは、空気パルス発生器の空気パルス出口に結合されるフレキシブルホースに解放可能に結合される。胸部治療服は、人のベッドまたは椅子のいずれの側からも到達可能な単一の空気入口コネクタにより、反転可能である。空気パルス発生器は、簡便な使用のために、空気パルス発生器の制御部を支持する筐体を含む。空気パルス発生器の制御部は、空気パルス発生器の動作の時間または持続時間、空気パルスの周波数および治療服に方向付けられる空気パルスの圧力を調整するよう電子メモリプログラムを活性化するためのユーザ対話型の制御部を有する制御パネルを含む。空気パルス発生器によって確立された空気の圧力は、空気パルスの周波数で調整され、これにより、パルス周波数が変更される場合、空気圧は選択された圧力に実質的に維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】台座に搭載される空気パルス発生器にホースにより接続される、人の胸部の周りに配置される胸部治療服の斜視図である。
【図２】人の胸部の周りに配置される図１の胸部治療服の、部分的に断面を示す前面図である。
【図３】人の胸部上の図２の胸部治療服の右側の拡大断面図である。
【図４】図１の空気パルス発生器のためのユーザがプログラム可能な制御システムの図である。
【図５】空気パルス発生器の上平面図である。
【図６】図５に示される空気パルス発生器の前面図である。
【図７】図５に示される空気パルス発生器の右端の端面図である。
【図８】図５に示される空気パルス発生器の左端の端面図である。
【図９】図６の線９−９に沿った断面図である。
【図１０】図５の空気パルス発生器の空気パルスディスプレイサアセンブリの斜視図である。
【図１１】図９の線１１−１１に沿った断面図である。
【図１２】図９の線１２−１２に沿った拡大断面図である。
【図１３】筐体の部分が除去された状態の図５の空気パルス発生器の斜視図である。
【図１４】図９の線１４−１４に沿った斜視図である。
【図１５】閉位置にある空気パルスディスプレイサアセンブリを示す、図５の線１５−１５に沿った断面図である。
【図１６】開位置にある空気パルスディスプレイサアセンブリを示す、図１５に類似する断面図である。
【図１７】空気パルスディスプレイサアセンブリのディスプレイサを角運動させるクランクシャフトを回転するための代替的な動力伝達アセンブリの斜視図である。
【図１８】図１７の動力伝達アセンブリの右端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明の説明
図１に示される人の胸郭壁に高周波数の圧力パルスを加えるための人体パルス付与装置１０は、筐体１２を有する空気パルス発生器１１を含む。移動可能な台座２９は、床のような表面上に発生器１１および筐体１２を支持する。台座２９は、呼吸療法士および患者の介護者が人体パルス付与装置全体を、呼吸療法を必要する多くの人を収容する異なる位置および収納位置に運ぶことを可能にする。空気パルス発生器１１は、台座２９から分離可能であり、人の体の部分に呼吸療法を提供するよう使用され得る。
【００１７】
人体パルス付与装置１０は、人の胸部に圧力および反復的な高周波数の圧力パルスを加えて分泌物および粘液の除去治療を提供するよう、胸部治療服３０とともに使用される装置である。呼吸器系の粘液除去は、百日咳、嚢胞性線維症、無気肺、気管支拡張症、空洞性肺疾患、ビタミンＡ欠乏症、慢性閉塞性肺疾患、喘息および繊毛不動症候群といった多くの医学的状態に適用可能である。外科手術後の患者、麻痺のある人、および呼吸窮迫症候群の新生児は、粘液線毛輸送が低下している。ホース６１を通じて、空気パルス発生器１１は、人の胸部に高周波数の胸壁振動またはパルスを与え、粘液線毛輸送が低下した人において粘液除去および気道確保を向上する。人の肺および気管に呼吸療法を提供するのに加えて、高周波数の圧力パルスが胸部に加えられる。
【００１８】
図１および図４に示されるように、筐体１２は、前壁１３と、上壁１６に結合される側壁２６および２７とを有する概して長方形の部材である。上壁１６の上に延在される水平ハンドル１８を有するアーチ形の部材１７が、上壁１６の対向する部分に結合され、これにより、手動で空気パルス発生器１１を運ぶためにハンドル１８が使用され得るとともに、空気パルス発生器１１を台座２９に搭載するのが容易になる。上壁１６上に搭載される制御パネル２３は、治療服３０に方向付けられる空気の時間、周波数および圧力をプログラムするよう対話型の制御部２４を有する。治療服３０に送られる空気の時間、周波数および圧力をプログラムするために、スイッチおよびダイヤルを含む他の制御装置が使用され得る。制御部２４は、呼吸療法士およびパルス付与装置１０のユーザによって容易にアクセス可能である。
【００１９】
民間のケアホーム、介護施設およびクリニックは、異なる部屋または場所に、治療として呼吸療法または高周波数の胸壁振動を必要とする多くの人を収容することができる。空気パルス発生器１１は、必要とされる場所に手動で移動され得、人の胸部の周りに配置される胸部治療服３０にフレキシブルホース６１により接続され得る。空気パルス発生器１１は、ベッドまたは椅子に制限され得る人６０の左側または右側に隣接して選択的に配置され得る。
【００２０】
台座２９は、外方向に延在する脚部３３、３４、３５、３６および３７を有する基部３２に搭載される直立したガス作動ピストンおよびシリンダアセンブリ３１を有する。他のタイプの線形の拡張可能および収縮可能な装置が、発生器１１の位置を変化させるよう使用され得る。支持表面に沿った身体パルス付与装置１０の移動を促進するよう、キャスターホイール３８が脚部３３〜３７の外端に旋回可能に搭載される。１つ以上のホイール３８には、固定位置に装置１０を保持するよう、解放可能なブレーキが設けられる。台座の例は、参照によって本願明細書において援用される米国特許番号第７，７１３，２１９号において、Ｌ．Ｊ．ＨｅｌｇｅｓｏｎおよびＭｉｃｈａｅｌ  Ｗ．Ｌａｒｓｏｎによって開示されている。ピストンおよびシリンダアセンブリ３１は、呼吸療法士またはユーザに簡便な高さに空気パルス付与器１０を持ち上げるよう線形に延在可能である。足で操作されるリングレバー３９を有するガス制御弁は、ピストンおよびシリンダアセンブリ３１の線形の伸長とパルス付与器１０のその結果の上昇とを調整するために使用される。空気パルス発生器１１は、その上位置と下位置との間の位置に配置され得る。レバー３９およびガス制御弁は、ピストンおよびシリンダアセンブリ３１の下端に動作可能に関連付けられる。
【００２１】
平行な水平方向部材４２および４３と載台４４とを有するフレームアセンブリ４１により、直立したピストンおよびシリンダアセンブリ３１上に筐体１２が搭載される。ピストンおよびシリンダアセンブリ３１の上部材は、載台４４の中間に固定される。載台４４の対向する端４６は、水平方向部材４２および４３の上で下に向けられ、留め具４８によりそこに固定される。水平方向部材４２および４３の対向する端に結合される直立した反転したＵ字型のアーム５１および５２は、筐体１２の対向する側壁２６および２７に隣接して配置される。Ｕ字型のハンドル５６および５７は、アーム５１および５２に結合され、アーム５１および５２から外方向に延在し、床またはカーペット上での空気パルス発生器１１および台座２９の手動による移動を容易にするようハンドグリップを提供する。側壁２７上に搭載される電気ソケット５８は、空気パルス発生器１１に電力を提供するようソケット５８に嵌合するプラグ（図示せず）をアーム５１が保護するように、アーム５１に取り囲まれる領域に面する。管状の空気出口スリーブが筐体１２の側壁２６に搭載される。胸部治療服３０につながるホース６１はスリーブ中に嵌り込み、空気、空気圧および空気パルスがホース６１を通って胸部治療服３０に移動して圧力およびパルスを人の身体に加えることを可能にする。
【００２２】
図３に示される胸部治療服３０は、胸郭壁６９の全周に実質的な面接触をして人の胸郭壁６９の周りに配置される。服３０は、空気パルスおよび圧力下の空気を収容するための１つ以上の閉鎖チャンバ４０を有する空気コア３５を含む。当該チャンバにおける空気の圧力は、服３０が胸郭壁６９に強固に接触した状態を保持する。空気コア３５は、チャンバ４０から空気を放出する複数の穴を有する。胸部治療服３０は、矢印７１および７２によって示される反復される高周波数の圧縮または圧力パルスを人の肺６６および６７ならびに気管６８に加えるよう機能する。圧力パルスに対する肺６６および６７ならびに気管６８の反応により、肺組織の反復的な伸張および収縮が引き起こされ、これにより分泌物および粘液除去治療が行われる。胸腔は、肺６６および６７と、心臓６２と、動脈６３および６４と、胸郭７０とを含む胸郭の上部のみを占める。胸郭７０はまた、肺６６および６７ならびに気管６８への圧力パルスの分散を補助する。
【００２３】
図４に示されるように、空気パルス発生器１１は、筐体１２内に配置されるケース１００を有する。ケース１００上に搭載される電気モータ１０１は、発生器１１によって作り出されるとともに服３０に方向付けられる空気パルスの時間期間および周波数を制御するよう動作する。モータ１０１の回転スピードを示す信号を生成するようホール効果センサのようなセンサ１０２が使用される。電気ケーブル１０４によりモータ１０１に配線されるモータスピード制御レギュレータ１０３は、モータ１０１の動作スピードを制御する。モータスピード制御レギュレータ１０３に配線される電源１０５は、電気モータ１０１への電力を制御するレギュレータ１０３に電力を供給する。この電源は、従来のグリッド電力および／またはバッテリであり得る。モータ１０１のスピードを決定し、コントローラ１０６にスピードデータを提供するために他の装置が使用され得る。モータ１０１の回転スピードを制御するために、３相ｄｃモータのセンサレス通信制御が使用され得る。モータスピード制御レギュレータ１０３に電気ケーブル１０７で配線された、メモリコンポーネントおよびルックアップデータテーブルを有するユーザがプログラム可能な制御部を有するコントローラ１０６は、モータ１０１の動作時間、モータ１０１のスピード、および矢印１４３によって示される、服３０に方向付けられる空気の圧力を制御する。センサ１０２によって生成される信号は、コントローラのルックアップデータテーブルにケーブル１０８によって送信される。当該ルックアップデータテーブルは、モータ１０１のスピードおよび空気パルスの周波数が変化する際に、選択された空気圧を維持するよう、選択された空気圧に対してモータ１０１のスピードおよびその結果生じる空気パルスの周波数を調整する。ルックアップテーブルは、予め決定され、スタティックプログラムストレージに格納される、モータ１０１のスピードと空気パルス発生器によって作り出される空気圧とのデジタルデータのアレイであり、モータ１０１のスピードの変化によって初期化されて、空気パルス発生器１１によって作り出される事前に設定または選択される空気圧を維持するように気流制御部材１２２を調整するために、ステッパモータ１２６に出力を提供する。ルックアップテーブルは、いくつかのデータ入力を得て推論された応答を推定するように設計された識別アルゴリズムを含んでもよい。
【００２４】
制御パネル２３のスクリーン２４は、３つのユーザ対話型制御部１０９、１１０および１１１を有してもよい。制御部１０９は、モータ１０１の動作の時間または持続時間である。たとえば、この時間は、０分から３０分まで選択可能である。制御部１１０は、たとえば１秒あたり５〜２０サイクルすなわち５〜２０Ｈｚの間で空気パルス周波数を制御するモータスピードレギュレータである。空気パルスの周波数の変化によって、服３０における空気圧が増加または減少する。服３０における空気の圧力は、平均空気圧またはバイアス空気圧を制御する制御部１１１を使用して選択される。時間、周波数および圧力の変化は、制御部１０９、１１０および１１１に沿って指圧力を加えることによって手動で変更され得る。制御パネル２３は、外部電源に空気パルス発生器１１を接続するよう動作可能である開始記号１１２を含んでもよい。設定記号１１３およびホーム記号１１４は、選択された時間、周波数および圧力をコントローラ１０６のメモリデータに埋め込むよう使用され得る。ケーブル１１６は、制御パネル２３にコントローラ１０６を配線する。１つ以上のケーブル１１７は、制御パネル２３をコントローラ１０６に配線し、これによりスライダ制御部１０９、１１０および１１１によって生成される時間、周波数および圧力信号がコントローラ１０６に送信される。抵抗性技術または容量性技術の形態にある触覚スイッチおよびダイヤルを含む他のタイプのパネルおよび装置が、コントローラ１０６にユーザ入力を提供するよう使用され得る。
【００２５】
服３０における空気圧は、空気パルス発生器１１に入る空気の流れおよび空気パルス発生器１１から出る空気の流れを制限または阻むよう動作可能な可変オリフィスを有する比例気流制御弁１１８として示される第１の部材により調整される。弁１１８はボディ１１９を有しており、ボディ１１９は、空気がボディ１１９を通って流れることを可能にするよう第１の通路１２１を有する。第１の通路へ延在する端を有する気流制御部材または制限部１２２は、通路１２１を通るチューブ１３１への空気の流れを調整する。ボディ１１９は、限られた量の空気がチューブ１３１に流れ込むことを可能にする第２の空気バイパス通路１２３を有する。通路１２３における空気は、気流制限部１２２をバイパスし、これにより、最小の治療処置が０にならないように、最低量の空気が空気パルス発生器１１に流れ込む。ボディ１１９の空気入口端に接続されるフィルタ１２４は、周囲空気をフィルタリングし、周囲空気が弁１１８の中に流れ込むことを可能にするとともに弁１１８から流れ出ることを可能にする。気流制限部１２２は、ステッパモータ１２６として示される第２の部材により調整される。ステッパモータ１２６は、モータ１２６に加えられる電力が存在しない際に固定されたままであるステップと呼ばれる固有設定インデックスポイントを有する。ステッパモータ１２６は、ケーブル１２７により、モータ１２６の動作を制御するコントローラ１０６に配線される。ステッパモータによって制御される絞り弁の一例は、米国特許出願公開番号ＵＳ２０１０／０２８８３６４号においてＧ．ＳｉｎｇおよびＡ．Ｊ．Ｈｏｍｅによって開示されている。ステッパモータ制御は、参照によって本願明細書において援用される米国仮特許出願連続番号第６１／５７３，２３８号においてＬ．Ｊ．ＨｅｌｇｅｓｏｎおよびＭ．Ｗ．Ｌａｒｓｏｎによって記載される。ソレノイド制御弁、回転可能な溝付ボール弁または移動可能な円板弁といった、電子制御部を有する他のタイプの気流メータが、空気パルス発生器１１への気流を調整するよう使用され得る。オリフィス部材１２８は、チューブ１３１に位置する縦方向通路１２９を有する。オリフィス部材１２８は、服３０における過剰な空気圧力を防止するよう、空気パルス発生器１１への最大の気流および空気パルス発生器１１からの最大の気流を制限する。
【００２６】
図５〜図９、図１１および図１３に示されるように、空気パルス発生器の筐体１００は、前壁１３２および後壁１３３を有しており、これらの壁１３２および１３３の間には第１のポンピングチャンバ１３７および１４０が存在する。内壁１３４と、壁１３２および１３３の対向する端に取り付けられる端壁１３６とが、チャンバ１３７および１４０を取り囲む。図１４において分かるように、内壁１３４は、空気がチャンバ１４８からチャンバ１３７および１４０に流れ込むことを可能にするよう複数の通路１３８および１３９を有する。壁１３４は、空気がチャンバ１４８からチャンバ１３７および１４０に流れ込むことを可能にする付加的な通路、開口部または穴を有し得る。端壁１３６は外方向に突出する管状の突起１４１を有しており、当該突起１４１は、矢印１４３によって示される空気が、空気パルス発生器１１からホース６１の中および服３０に流れることを可能にするよう通路１４２を有する。気流パルスの周波数は、モータ１０１の動作スピードを変動することにより調整される。気流制御弁１１８は主として、空気パルス発生器１１から服３０に放出される空気の圧力を調整する。
【００２７】
隣接する内壁１３４に結合される第２の筐体１４４は、図９および図１３に示されるマニホルドチャンバ１４８を取り囲むカバー１４６を収容する。複数の留め具１４７が筐体１４４およびカバー１４６を内壁１３４に固定する。カバー１４６に搭載されチューブ１３１に接続される管状のコネクタ１４９は、気流制限弁１１８からマニホルドチャンバ１４８内に空気が流れることを可能にする。通路１３８および１３９は、マニホルドチャンバ１４８ならびにポンピングチャンバ１３７および１４０に対して開口しており、これにより空気がマニホルドチャンバ１４８からポンピングチャンバ１３７および１４０の中に流れることが可能になる。
【００２８】
図９および図１０に示されるように、空気ディスプレイサアセンブリ１５１は、ポンピングチャンバ１３７および１４０に空気を引き込むよう動作する。空気ディスプレイサアセンブリ１５１は、服３０に方向付けられる空気を注入およびパルス付与するために第１の位置と第２の位置との間で揺動または旋回するよう動作可能である２つの剛性の空気ディスプレイサ１５２および１５３を有する。空気ディスプレイサアセンブリは、服３０に空気圧パルスを提供するよう第１の位置と第２の位置との間で旋回するよう動作可能である単一のディスプレイサであってもよい。単一のディスプレイサは、動力伝達部１７９により角運動されるディスプレイサ１５２の構造および機能を含む。ディスプレイサ１５２の後部セクション１５９の対向する側は、外方向に延在する軸またはピン１５４および１５６を有する。ピン１５４は、軸受１５７により端壁１３６上に回転可能に搭載される。ピン１５６は、軸受１５８により内壁１３４上に回転可能に搭載される。旋回可能にディスプレイサ１５２を筐体１００に搭載するよう単一の旋回部材が使用され得る。ディスプレイサ１５２は、図１５および図１６に示される開位置および閉位置の間で固定横軸の周りを旋回する際にその幾何学的形状が変化しない剛性部材である。ディスプレイサ１５２は、横方向の後部リッジ１５９および半円筒状の前方セクション１６１を有する概して長方形状を有する。概して平らな中間セクション１６２は、前方セクション１６１に後部リッジ１５９を結合する。全外周部は、シールアセンブリ１６３を収容する凹部または溝１６５を有する。図１２に示されるように、溝１６５は、ディスプレイサ１５２の外側セクション１６１の外端に対して開口する長方形状を有する。ディスプレイサ１５２の後部リッジ１５９および中間セクション１６２は各々、シールアセンブリ１６３を保持するための溝１６５を有する。図１２に示されるように、シールアセンブリ１６３は、剛性の構成要素リブ１６４と、低密度弾性発泡構成要素１６９とを有する。シールアセンブリ１６３は、溝１６５に部分的に配置される高密度ポリマーリブ１６４を含む。リブ１６４の外面は、壁１３４の内面１６６と摺動係合している。リブ１６４はさらに、図１１および図１４に示されるように、壁１３２および１３３の凹状に曲がった内面１６７および１６８と摺動係合する。図９に戻って、シールアセンブリ１６３は壁１３２、１３３、１３４および１３６の内面と摺動係合する。図１２に戻って、シールアセンブリ１６３の発泡構成要素は、溝１６５の基部に配置される独立気泡エラストマー発泡材料のばね１６９である。ばね１６９は、リブ１６４を壁１３４の表面１６６と封止係合状態にする。発泡材料ばね１６９の付勢力はさらに、リブ１６４の構造的な公差および摩耗を補償する。他のタイプのシールおよびばね付勢力が、壁１３２、１３３、１３４および１３６を係合するようディスプレイサ１５２とともに用いられ得る。
【００２９】
図１１に示されるように、ディスプレイサ１５２の中間セクション１６２は複数の穴１７１を有しており、これにより矢印１７６によって示されるように、チャンバ１３７からディスプレイサ１５２および１５３の間に位置するパルス付与チャンバ１７７に空気が流れることを可能にする開口部を提供する。中間セクション１６２上に搭載されるチェック弁１７２は、空気がチャンバ１３７からチャンバ１７７に流れることを可能にし、チャンバ１７７からチャンバ１３７に戻る空気の流れを妨げる。チェック弁１７２は、中間セクション１６２における穴に押し込まれるステム１７３と、チャンバ１７７における空気の圧力がチャンバ１３７、１４０および１４８における空気圧よりも高い場合にチャンバ１７７からチャンバ１３７に戻る空気の流れを防止するよう穴１７１の底部をカバーする環状の柔軟なフランジ１７４とを有する一体の柔軟な部材である。チャンバ１３７および１４０からチャンバ１４８への空気の流れを制御するよう、他のタイプのチェック弁およびチェック弁の他の位置が使用され得る。
【００３０】
図９、図１０および図１１に示されるように、電力駆動システムは、第１の位置と第２の位置との間で第１および第２のディスプレイサを角運動するよう空動きなしで動作可能であるアンチバックラッシュ装置を含む。アンチバックラッシュ装置は、ディスプレイサ１５２の中間セクション１６２の上に位置するアーム１７８を含む。アーム１７８の第１の端は、旋回ピン１８１により支持部１７９に旋回可能に接続される。支持部１７９は、ディスプレイサ１５２の後部セクション１５９に固定される。ピン１８１の旋回軸は、ピン１５４および１５６の旋回軸と平行である。アーム１７８の第２の端または前端１８２は、半円筒セクション１６１に隣接する中間セクション１６２の上部に向かって下方向に延在する。前端１８２は、ディスプレイサ１５２の中間セクション１６２の上部の上において間隔を空けている直立凹部１８３と底壁１８４とを有する。凹部１８３内に配置され底壁１８４を通って延在する直立ボルト１８６が、ディスプレイサ１５２の中間セクション１６２における穴１８８へとねじ込まれる。ボルト１８６のヘッドとアーム１７８の底壁１８４との間に位置するコイルばね１８７が、アーム１７８をディスプレイサ１５２の上部に向かって付勢および旋回する。アーム１７８およびコイルばね１８７は、クランクシャフト１８９にアンチバックラッシュ機能を与え、摩耗および熱膨張を補償する。アーム１７８は、開位置と閉位置との間の角運動のために空気ディスプレイサ１５２を旋回するよう動力伝達機構１７９と協働する。
【００３１】
動力伝達機構１８９は、ディスプレイサ１５３に向かっておよびディスプレイサ１５３から離れるようにディスプレイサ１５２を角運動させ、チャンバ１３７に空気を引き込むとともにチャンバ１７７において空気を圧縮およびパルス付与するよう、ディスプレイサ１５２およびアーム１７８に動作可能に関連付けられる。動力伝達機構１８９は、軸受１９２により端板１３６上に回転可能に搭載される一端を有するシャフト１９１を有するクランクシャフトである。シャフト１９１の対向する端は、軸受１９３により内板１３４に回転可能に搭載される。シャフト１９１を回転可能に筐体壁１３４および１３６に搭載するために、他の構造が使用され得る。クランクシャフト１８９は、シャフト１９１の回転軸からオフセットするクランクピン１９４を含む。クランクピン１９４上に回転可能に搭載される円筒ローラ部材の第１の対１９６は、ディスプレイサ１５２の中間セクション１６２における凹部に保持される第１のパッド１９７を係合する。クランクピン１９４上に回転可能に搭載される円筒ローラ部材の第２の対１９８が、ディスプレイサ１５２の中間セクション１６２における凹部に保持される第２のパッド１９９に係合する。ローラ部材１９６および１９８は、アーム１７８の対向する側上で軸方向に間隔を置いている。図１０において理解されるように、クランクピン１９４の中央上に回転可能に搭載されるローラ部材２０１は、アーム１７８の底面２０２を係合する。ローラ部材２０１は、ディスプレイサ１５２の上部の上において間隔を空けている。シャフト１９１の回転により、円形路でクランクピン１９４が運動し、これにより、ローラ部材１９６および１９８が、閉位置へと下方向にディスプレイサ１５２を角運動させ、ローラ部材２０１が、開位置へと上方向にディスプレイサ１５２を角運動させる。ばね１８７は、アーム１７８をローラ部材２０１との連続的な係合状態に維持し、ローラ部材１９６および１９８によってパッド１９７および１９９上に反力を作り出し、これにより、アーム１７８とローラ部材２０１との間にて隙間、バックラッシュまたは空動きが除去される。
【００３２】
ディスプレイサ１５３はディスプレイサ１５２と同じ構造を有する。軸またはピン２０３は、ディスプレイサ１５３の後部セクションを旋回可能に搭載する。ピン２０３の軸方向の軸はピン１５４および１５６の軸方向の軸と平行である。ディスプレイサ１５３の全外周縁は、図１５および図１６に示されるように筐体１０１の曲面２０６および２０７と、板１３４および１３６の内面とに係合して配置されるシール２０４を有する。シール２０４は、図１２に示されるシール１６３と同じリブおよびばねを有する。ディスプレイサ１５３の中間セクションは、空気がチャンバ１４０から空気パルスチャンバ１７７に流れることを可能にするとともに、チャンバ１７７における空気がチャンバ１４０へ戻るよう流れるのを防止するために、チェック弁２０８に関連付けられる穴を有する。チェック弁２０８は、図１１に示されるチェック弁１７２と同じステムおよび環状の柔軟なフランジを有する。ディスプレイサ１５３の後部セクションに固定される支持部２１１に旋回可能に接続されるアーム２０９は、動力伝達アセンブリ２１２に動作可能に関連付けられる。動力伝達アセンブリ２１２は、図１５および図１６に示されるように、ディスプレイサ１５３を閉位置と開位置との間で角運動するよう動作する。動力伝達アセンブリ２１２は、シャフト２１３と、ディスプレイサ１５３上に搭載されるパッド２１６を係合するローラ部材２１４とを有するクランクシャフトである。動力伝達アセンブリ２１２は、動力伝達アセンブリ１８９と同じ構造を有する。ディスプレイサ１５３上に搭載されるチェック弁２０８は、チャンバ１４０からチャンバ１４２への空気の流れを制御し、チャンバ１４２からチャンバ１４０に空気が戻るように流れるのを防止する。チェック弁２０８は、図１１に示されるチェック弁１７２と同じ構造を有する。
【００３３】
図１５および図１６に示されるように、動力伝達アセンブリ１８９および２１２は、パワートレーンアセンブリ２１７により、反対の回転方向に駆動される。パワートレーンアセンブリ２１７は、電気モータ１０１によって駆動され、モータ１０１に駆動可能に接続されるタイミングプーリ２１８を含む第１のベルト駆動部を有する。タイミングプーリ２１８は、駆動される歯形タイミングプーリ２２１の周りに巻かれた無端歯形ベルト２１９を受け入れる。プーリ２２１によって動力が与えられた第２のベルト駆動部は、シャフト１９１に接続された第１のプーリ２２２とシャフト２１３に接続された第２のプーリ２２３とを矢印２２４および２２６に示されるように反対方向に回転する。第２のベルト駆動部は、動力伝達アセンブリ１８９および２１２を動作して、それらのそれぞれのクランクシャフトを反対の回転方向に回転し、ディスプレイサ１５２および１５３を図１５および図１６に示される開位置および閉位置に同時に角運動させ、これにより、チャンバ１７７において空気にパルスを付与する。プーリ２２１によって駆動されるプーリ２２７は、アイドラプーリ２２９および２３１上に載りプーリ２２２および２２３の対向する弓形のセグメントの周りに巻かれる無端のサーペンタイン両面歯形ベルト２２８を収容する。パワートレーンアセンブリ２１７の全体は、第２の筐体１４４のチャンバ１４８内に位置する。パワートレーンアセンブリ２１７ならびに動力伝達アセンブリ１８９および２１２は、開位置および閉位置に空気ディスプレイサ１５２および１５３を角運動してポンピングチャンバ１３７および１４０からパルス付与チャンバ１７７に空気を流し、パルス付与チャンバ１７７からホース６１および服３０に空気圧パルスを方向付けるよう動作可能な動力駆動システムを含む。
【００３４】
使用の際、図１〜図３に示されるように、服３０は人の上半身または胸郭壁６９の周りに配置される。服３０の周部分は、１つ以上の内部チャンバ４０を有する空気コア３５を含んでおり、服３０の周部分は胸郭壁６９上に心地よくぴったり合うように維持される。空気コア３５および空気パルス発生器１１に、細長いフレキシブルホース６１が接続される。空気パルス発生器１１の動作により、圧力下の空気と高周波数の空気圧パルスとがホース６１へと排出され、これらは空気コア３５の内部チャンバ４０に移される。図２および図３に示されるように、高周波数圧力パルス７２は、空気コア３５からその人の胸郭壁６９に送られ、これによりその人の胸郭壁６９が呼吸療法を受ける。人６０または介護者は、空気パルス発生器１１の動作の持続期間と、空気圧パルスの周波数と、空気パルス発生器１１によって作り出される空気の圧力とをプログラムするよう、制御パネル２３に関連付けられる時間制御部、周波数制御部および圧力制御部１０９，１１０，１１１を設定する。時間プログラムは、空気ディスプレイサ１５２および１５３を動作するモータ１０１の動作を制御する。図１５および図１６に示されるように、空気ディスプレイサ１５２および１５３は、開かれた第１の位置から閉じられた第２の位置の間で互いに対して角をなして旋回する。空気ディスプレイサ１５２および１５３は、ポンピングチャンバ１３７および１４０に空気を引き込む。ポンピングチャンバ１３７および１４０への空気の流れは気流制御弁１１８により調整される。ステッパモータ１２６による気流制御弁１１８の調節により、発生器１１によって服３０の空気コア３５に放出される空気の圧力が制御される。チャンバ１４８への空気の流れは、チャンバ１４８への最大の気流を制御するよう気流オリフィス部材１２８によって制限され、服３０において過剰な空気圧力を防止する。ポンピングチャンバ１３７および１４０における空気は、チェック弁１７２および２０８を通って、空気ディスプレイサ１５２と１５３との間に位置するパルス付与チャンバ１７７に送られる。互いに向かう空気ディスプレイサ１５２および１５３の角運動により、パルス付与チャンバ１７７において空気にパルスが付与され、空気および空気パルスが空気出口通路１４２を通じてホース６１へ排出される。ホース６１は、服３０の空気コア３５に空気および空気パルスを運び、これにより、人の胸部を圧力および高周波数の圧力パルスに晒す。
【００３５】
図１３に示されるように、モータ１０１は、動力伝達アセンブリ２１７を駆動してクランクシャフト１８９および２１２を回転させ、開位置と閉位置との間で空気ディスプレイサ１５２および１５３を角をなして同時に旋回させる。空気ディスプレイサ１５２および１５３に旋回可能に搭載されたアーム１７８および２０８は、クランクシャフト１８９および２１２と協働して空気ディスプレイサ１５２および１５３の角運動を制限する。アーム１７８および２０８の外端は、クランクシャフト１８９および２１２にアンチラッシュ機能を与え摩耗および熱膨張を補償するコイルばね１８７を支持する。
【００３６】
図１７および図１８に示される空気パルス発生器３００の修正例は、人の胸郭壁に反復力を加えるようにホース６１によって服３０に方向付けられる空気圧および空気パルスを確立するよう動作可能である。空気パルス発生器３００は、端壁３０１および３０２を含む筐体を有する。端壁３０１および３０２の間に位置するディスプレイサアセンブリ３０３は、マニホルドチャンバ３０８から空気ポンピングチャンバ３１２および３１３に空気を引き込むよう互いに対する角運動のために端壁３０１および３０２上に旋回可能に搭載される１対のディスプレイサ３０４および３０６を有する。ポンピングチャンバ３１２および３１３における空気は、ディスプレイサ３０４および３０６上に搭載されるチェック弁を通って、ディスプレイサ３０４および３０６の間に位置するパルス付与チャンバ３１５に流れる。ディスプレイサ３０４および３０６は、参照により本願明細書において援用される、図９、図１５および図１６に示されるディスプレイサ１５２および１５３と同じ構造および機能を有する。図１８に示されるように、ディスプレイサ３０４は、端壁３０２に結合される円筒状の突起３１８に搭載される軸受３１７に保持される軸またはピン３１６を有する。ディスプレイサ３０４の対向する側は、端壁３０１上に回転可能に搭載される軸またはピンを有する。ディスプレイサ３０４の下に位置するディスプレイサ３０６は、端壁３０２に結合される円筒状の突起３２２に搭載される軸受３２１に保持される軸またはピン３１９を有する。ディスプレイサ３０４および３０６は、ピン３１６および３１９の横方向に間隔を空けた平行の水平軸の周りを互いに対して角運動する。端壁３０７に結合される筐体またはケーシング３０２は、マニホルドチャンバ３０８を取り囲む。筐体３０７に取り付けられる空気入口管状部材（図示せず）を有するカバーが、マニホルドチャンバ３０８を取り囲む。図１８に示される端壁３０２は、空気がマニホルドチャンバ３０８からポンピングチャンバ３１２および３１３に流れるよう通路または開口部３０９、３１０および３１１を有する。クランクシャフト３１４および３２０は、反対の弓形の方向にディスプレイサ３０４および３０６を角運動させるよう動作して、チャンバ３０８から開口部３０９、３１０および３１１を通ってポンピングチャンバ３１２および３１３に空気を引き込み、パルス付与チャンバ３１５において空気にパルスを付与することにより、空気圧および空気パルスがホース６１によって服３０に方向付けられる動力伝達機構である。
【００３７】
電気モータ３２４により駆動される動力伝達アセンブリ３２３は、クランクシャフト３１４および３２０を回転し、これによりクランクシャフトが同時にディスプレイサ３０４および３０６を角運動する。動力伝達アセンブリ３２３は、クランクシャフト３１４および３２０を回転させる第２のパワートレーン３２７を駆動する第１のパワートレーン３２６を有する。第１のパワートレーン３２６は、駆動されるタイミングプーリ３３２の周りに位置する無端歯形ベルト３３１に係合可能であるモータ駆動シャフト３２９上に搭載される駆動タイミングプーリ３２８を有する。プーリ３３２は、固定された支持部３３６上に搭載される軸受３３４に保持されるシャフト３３３に固定される。支持部３３６は、留め具３３７および３３８により筐体３０７に取り付けられる。第２のパワートレーン３２９は、シャフト３３３上に搭載される駆動タイミングプーリ３３９を有する。軸受３３４は、支持部３３６上にシャフト３３３を保持する。タイミングプーリ３３９、３４２および３４３の周りを延在するベルト３４１は、クランクシャフト３１４および３２０上に搭載されるプーリ３４２および３４３を回転し、これにより、クランクシャフト３１４および３２０を回転し、互いに対してディスプレイサ３０４および３０６を角運動させる。ディスプレイサ３０４および３０６の移動により、マニホルドチャンバ３０８に空気が引き込まれ、開口部３０９および３１１を通ってポンピングチャンバ３１２および３１３に引き込まれる。ポンピングチャンバ３１２および３１３における空気圧がパルス付与チャンバ３１５における空気圧よりも大きい場合、空気はチェック弁を通ってポンピングチャンバ３１２および３１３からパルス付与チャンバ３１５に流れる。ディスプレイサ３０４および３０６が互いに向かうよう運動すると、空気圧および空気パルスは、ホース６１へと送られ、ホース６１によって服３０の空気コア３５に運ばれる。服３０の空気コア３５における空気圧および空気パルスによって、人の胸郭壁が反復的な力に晒される。
【００３８】
身体パルス付与装置および方法は、嚢胞性線維症を患っている人に適用可能であると記載された。身体パルス付与装置および方法は、気管支拡張症の人、手術後の無気肺、およびあるステージの神経筋疾患（stage neuromuscular disease）、頻繁に肺炎を患う人工呼吸器に依存する患者、および移動性が低減しているかまたはトレンデレンブルグ体位の耐性が貧弱な人に適用可能である。広範囲の疾病および症状から発生する分泌物除去の問題を有する人は、本発明の身体パルス付与装置および方法を使用する治療の候補である。
【００３９】
本願明細書において開示される身体パルス付与装置および方法は、角運動可能な１つ以上の空気ディスプレイサと、空気パルス発生器および方法の時間、周波数および圧力動作についてプログラムされる制御部とを有する。身体パルス付与装置および方法は、図示および記載されたような特定の材料、構成、配置および動作方法に限定されないことが理解される。本発明から逸脱することがなければ、部分、部分のサイズ、構造の材料、配置および位置における変更が当業者によってなされてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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