(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
心肺蘇生（Ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ  Ｒｅｓｕｓｃｉｔａｔｉｏｎ、ＣＰＲ）の妥当性を判定するデバイスであって、
電流源発生器と、
電流源発生器により発生させられた電流を検知する電圧センサと、
電圧センサにより検知された電流に基づき患者のインピーダンスの変化を判定するマイクロプロセッサと、
プロセッサ上で実行されるソフトウェアであって、
患者のインピーダンスの変化に基づき、胸腔内容積、胸腔内容積の変化、呼吸量、および呼吸率のうち少なくとも１つを判定し、
換気および圧迫の妥当性を示す信号を出力する
ソフトウェアと
を備えるデバイス。
【請求項２】
電流源発生器が、関数発生器、電流発生器、および電流モニタのうち少なくとも１つから構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
電圧センサが、入力増幅器、信号フィルタ、アナログ除算器、整流器、二乗平均平方根−直流（ＲＭＳ−ＤＣ）チップ、帯域フィルタ、マルチプレクサ、および出力増幅器のうち少なくとも１つを備える、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
２つの復調器を備え、第１の復調器は、搬送波としての発生器信号で信号をフィルタ処理し、第２の復調器は、９０°位相回転回路で信号をフィルタ処理する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
電源発生器、電圧センサ、およびマイクロプロセッサが、リード線インピーダンス電極パッドの中に完全に一体化される、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
人工呼吸器、自動圧迫デバイス、および除細動器のうち少なくとも１つをさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
信号が、人工呼吸器、自動圧迫デバイス、および除細動器のうち少なくとも１つに、圧迫率、圧迫の深さ、完全な解放、圧迫活動なし、および換気率のうち少なくとも１つを調節するよう指示する閉フィードバックである、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
除細動のタイミングを指示する、請求項６または７に記載のデバイス。
【請求項９】
電源発生器および電気信号センサに患者を結合するリード線をさらに備える、請求項６から８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
リード線が除細動器のパドルに結合される、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
除細動器により発生させられたショックから電気的に保護される、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
心肺蘇生（ＣＰＲ）の妥当性を判定するためのプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体であって、コンピュータに、
電流発生器で電流を発生させ、
電気信号を患者の中に注入させ、
電流が患者を通過した後に、電圧センサで電流を受信させ、
患者のインピーダンスレベルの変化を計測させ、
患者のインピーダンスの変化に基づき、胸腔内容積、胸腔内容積の変化、呼吸量、および呼吸率のうち少なくとも１つを判定させ、
換気および圧迫の妥当性を示す信号を出力させる
コンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
媒体がさらに、コンピュータに、第１の復調器を通して信号を搬送波としての発生器信号でフィルタ処理させ、第２の復調器を通して９０°位相回転回路で信号をフィルタ処理させる、請求項１２に記載の媒体。
【請求項１４】
人工呼吸器、自動圧迫デバイス、および除細動器のうち少なくとも１つに、圧迫率、圧迫の深さ、完全な解放、圧迫活動なし、および換気率のうち少なくとも１つを調節するようさらに指示する、請求項１２または１３に記載の媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体が組み入れられる、２０１１年７月２０日に出願された、「Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｉｎｔｒａｔｈｏｒａｃｉｃ  Ｖｏｌｕｍｅ  ｉｎ  Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ  Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ  Ｃａｒｅ」と題する米国特許仮出願第６１／５０９９５２号明細書の優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、心肺蘇生および他の救急治療の妥当性を評価するための方法およびデバイスを対象にする。詳細には、本発明は、インピーダンス信号を使用して、心肺蘇生、および他の救急治療の施与を評価し、最適化することにより、現在のデバイスの欠点を克服する機器および方法を対象にする。
【背景技術】
【０００３】
手動の圧迫であれ、自動的圧迫であれ、心肺蘇生（ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ  ｒｅｓｕｓｃｉｔａｔｉｏｎ、ＣＰＲ）の妥当性を評価する必要がある。ＣＰＲ中の操作者へのフィードバックは、ＣＰＲの質を改善し、かつ患者の生存の可能性を大きく高めるので、非常に重要である。現在、Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｌａｅｒｄａｌ、ＨｅａｒｔＳｉｎｅ、およびＺＯＬＬなどの会社による、ＣＰＲをモニタするデバイスおよび方法がいくつか存在する。ＣＰＲモニタリング技術で進展があり、現実の世界のＣＰＲの手順の改善がＰｈｉｌｉｐｓ社などにより記録に残された。しかしながら、現在、市場にあるデバイスは、ＣＰＲ中に最適な進行中のフィードバックを提供するには不十分である。ＣＰＲの質が、生存、および心停止に関連する患者の予後全体に直接影響を及ぼすことがはっきりと示された。残念なことに、救助者は、素人であっても、専門家であっても、確立されたガイドラインの範囲内でＣＰＲを実施しない場合が多い。しばしば、圧迫率、圧迫の深さ、完全な解放に関連する圧迫の反動、一貫した圧迫活動（それに対する「心肺蘇生が行われない（ｈａｎｄｓ−ｏｆｆ）」時間）、ならびに／または換気率および換気の深さが最適以下であり、予後にマイナスの影響を及ぼす。ＣＰＲ中、不十分な圧迫率および圧迫の深さが珍しくなく、その結果、血液および酸素の移動が不十分になる。圧迫が少なすぎることにより、脳、心臓、および他の器官の生存能力を維持するだけの十分な血流が提供されず、圧迫しすぎることにより、肋骨骨折、軟骨分離、または冠動脈もしくは心臓伝導系の損傷が引き起こされる可能性がある。最良の結果に関連する蘇生のパラメータの理解が増すと共に、救助者の行為を評価し、修正して、生存を改善し、機能的生存を最適化することが重要である。ＣＰＲに必要なさまざまな行為の実行のモニタリングを提供することができるツールが、ＣＰＲプロトコルを開発し、ＣＰＲトレーニングを改善し、臨床設定でリアルタイムのフィードバックを提供するために使用されることができる。
【０００４】
一次救命処置（Ｂａｓｉｃ  Ｌｉｆｅ  Ｓｕｐｐｏｒｔ、ＢＬＳ）換気および胸部圧迫の技能は、素人またはヘルスケアプロバイダにより常に修得されるわけでも、十分に保持されるものでもない。うまく実施された傍観者のＣＰＲが、突然の心停止から生存する際の決定要因であることが実証されたが、生存統計は依然として低いままである。教示されたガイドラインの遵守が、ＣＰＲトレーニングコースの直後でさえ不十分であることが示された。過度に急速な換気、不適切に高速な圧迫、不十分な反動を伴う圧迫、および不適切に浅くゆっくりとした圧迫を含むほとんどすべての種類の誤りが、病院の看護職員により実施されたことが、研究により実証された。特に、実際の実務でＣＰＲパラメータを計測するために開発されたすべての方法には欠陥があり、一般に、実際の実務でさまざまなＣＰＲパラメータを与える質が実際には知られていない。
【０００５】
効果的なＣＰＲ胸部圧迫を達成するためには、適切な率および深さで圧迫を提供する必要がある。現在の米国心臓協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｈｅａｒｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、ＡＨＡ）の推奨が、１分当たり１００回の率で圧迫を与えることである。２０１０年版のＡＨＡのＣＰＲガイドラインによれば、推奨される「圧迫と換気の比は、成人、子供、幼児（新生児を除く）の単一の救助者について、３０：２である」。これを翻訳すると、１分当たり３〜４回だけの呼吸となり、圧迫と共に反復される。ＣＰＲおよび緊急心血管治療（Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ  Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃｕｌａｒ  Ｃａｒｅ、ＥＣＣ）のための２０１０年版ＡＨＡガイドラインは続けて、人工呼吸はほぼ１秒後に与えられると推奨している。高度気道が確保されると、胸部圧迫は、（少なくとも１００回／分の率で）継続することができ、もはや換気と共に反復されることがない。このとき、人工呼吸は、６〜８秒ごとに約１回（１分当たり約８〜１０回の呼吸）提供されることができる。過大な換気は避けられるべきである。成人で少なくとも２インチ（５ｃｍ）の圧迫の深さ、幼児および子供で胸部の前後径の少なくとも１／３（１／３〜１／２）の圧迫の深さ（幼児でほぼ１．５インチ［４ｃｍ］、および子供で２インチ［５ｃｍ］）が推奨される。１．５インチ〜２インチの範囲は、成人に対してもはや使用されず、子供および幼児に対して指定された絶対的深さは、ＣＰＲおよびＥＣＣのための、以前のバージョンのＡＨＡガイドラインより深いことに留意されたい。具体的な１回換気量または分時換気量のパラメータが推奨されないのは、今日まで、患者が挿管され、人工呼吸器が取り付けられるまで、これらのパラメータを評価する、または追跡することが不可能であったためである。
【０００６】
２０１０年版ガイドラインは、「成人の胸骨が少なくとも２インチ（５ｃｍ）押し下げられるべきである」と推奨している。これは、「成人の胸骨がほぼ１．５インチ〜２インチ（ほぼ４ｃｍ〜５ｃｍ）押し下げられるべきである」と述べていた２００５年版ガイドラインと異なる。ＣＰＲの基礎となる概念が、主に胸腔内圧を増大させ、かつ心臓を直接圧迫することにより圧迫が血流を生み出すということである。圧迫により、組織に、特に心臓および脳に、非常に重要な血流、酸素、および他の物質の送達が引き起こされる。残念なことに、救助者は、「強く押す」推奨にもかかわらず、胸を十分に圧迫しない場合が多い。しばしば、重要な解放（または反動）段階が十分に実行されず、反動が不完全で、圧迫の間に心臓が十分に満たされない。現在、利用可能な科学が、少なくとも２インチの圧迫が、１．５インチの圧迫より効果的であることを示唆している。この理由のために、より平易なメッセージを提供するために、ＣＰＲおよびＥＣＣのための２０１０年版ＡＨＡガイドラインは、成人の胸の圧迫について１回の最小の深さを推奨している。しかしながら、手順を簡単にすることにより、所与の個人に最適な治療を提供する（すなわち、胸壁、および胸腔内構造物を損傷することなく、最も効果的な圧迫を提供する）可能性が低減される。
【０００７】
現実の世界のＣＰＲおよび、ＣＰＲガイドラインの厳守の質を計測するためにかなりの努力がなされた。ＣＰＲの質の計測センサを備えるプロトタイプの除細動器デバイスを使用して、実際の蘇生中に２つの別個のＣＰＲ研究が行われた。プロトタイプデバイスは、Ｌａｅｒｄａｌ社により設計された胸部圧迫センサを備えるＰｈｉｌｉｐｓ社のＨｅａｒｔＳｔａｒｔ４０００ＳＰ除細動器を使用した。Ｌａｅｒｄａｌ社およびＰｈｉｌｉｐｓ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅは、プロトタイプのＨｅａｒｔＳｔａｒｔ４０００ＳＰ除細動器の中に計測およびフィードバックの技術を組み入れた。デバイスは、圧迫を計測するための加速度計および圧力センサ（Ｌａｅｒｄａｌ社により設計された）を備える胸部圧迫センサを含む。除細動器は、ＣＰＲの音声／視覚的フィードバック構成要素をトリガする、ＣＰＲの質の解析ソフトウェアを収容できるように修正された。ＨｅａｒｔＳｔａｒｔ４０００ＳＰは、現実の世界でＣＰＲの質を評価するために、２つの別個の研究で実装された。一方の研究は、病院以外での心停止に焦点を当て、他方の研究は、病院内での心停止に焦点を当てた。これらの研究は、実際の蘇生患者に与えられる（国際的ガイドラインにより定義されるような）ＣＰＲの質を報告する客観的データを提供し、ＣＰＲの質が、病院内の事例でも病院以外の事例でも不十分であることがわかった。
【０００８】
Ｐｈｉｌｉｐｓ社は、医療補助者および麻酔専門看護師の実績を、彼らが国際的ＣＰＲガイドラインを厳守することに基づき調査した、心停止を伴う１７６名の成人患者について病院以外での研究を報告した。換気率は時間の大部分、範囲外であり、時間の６０％を超えて２０回換気／分より高いことが注目された。胸部圧迫は、自発循環が記録に残されていない時間のうち、４８％の間だけ施された。圧迫の２８％だけが、適切な深さであった。通常のトレーニングですでにＡＣＬＳトレーニングを受けた医療補助者および麻酔科職員のだれもが、研究参加直前にリフレッシャ（ｒｅｆｒｅｓｈｅｒ）コースを完了していたことは注目に値する。
【０００９】
病院内での第２の研究は、ＣＰＲパラメータの質を計測し、十分に訓練された一次救命処置（ＢＬＳ）および二次救命処置（ａｄｖａｎｃｅｄ  ｌｉｆｅ  ｓｕｐｐｏｒｔ、ＡＬＳ）の職員による、心停止に対する６７件の蘇生について、ＡＨＡおよび国際的ガイドラインへの遵守を評価した。圧迫が時間の２８％であまりにもゆっくりと（＜９０回／分）施され、与えられた圧迫の３７％を超えて浅すぎ、および患者が心停止状態であった間、圧迫なしの時間の平均パーセントが過大（２４％）であると判定された。病院内と病院以外の両方の心停止事例における不十分なＣＰＲの質が、操作者へのＣＰＲモニタリングおよびＣＰＲの質のフィードバックが必要であることを示唆している。
【００１０】
適切な胸部圧迫は、人間と動物の両方の研究によれば、良好な質の、成功するＣＰＲに関して最も重要な要因であり、４秒〜５秒の短い圧迫中断さえ、冠動脈灌流圧を低減する。冠動脈灌流圧、または大動脈圧と右心房圧の差は、自発循環の戻りを達成するために必要である。これは、ＣＰＲ中の胸部圧迫の中断が、ＣＰＲの手順に悪影響を及ぼす可能性があることを意味する。Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＪＡＭＡ）の論説が、心停止からの低い生存率を考慮して、ＣＰＲの質、ならびにＣＰＲおよびＥＣＣのガイドラインを更新する必要性について言及した。
【００１１】
ＣＰＲを施す中にフィードバックプロトコルを導入して、改善が示された。これらの改善には、正しい深さで施された圧迫のパーセンテージが２倍になったこと、（高すぎる傾向があった）平均圧迫率が下がったこと、過大に高い換気率が低減されたことが含まれていた。ＣＰＲの手順をリアルタイムで支援することに加えて、ＣＰＲ適用をモニタし、記録するデバイスが、使うたびに技能を強化することができるフィードバックを提供することができ、ＣＰＲガイドラインの厳守のレベルを実証するデータを提供することができ、改善のための領域を例示することができることが実証された。プロトコルは改善されることができ、このようなフィードバックは、成功するＣＰＲおよび機能的生存における最も重要な要因の調査を支援することができる。リアルタイムのフィードバックはまた、病院内および病院へ搬送中の、傍観者を含むさまざまな設定での蘇生教育に寄与することができる。このようなフィードバックは、全体が本明細書に組み入れられる米国特許出願公開第２００７／００１０７６４号明細書で説明されている。
【００１２】
Ａｉｒ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  ａｔ  Ｅａｓｔ  Ｃａｒｏｌｉｎａ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｓｃｈｏｏｌ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅの部門ですでに行われた調査が、空輸ＢＯ−１０５ヘリコプタの設定で胸部圧迫の効力の低下を実証した。この研究は、心肺蘇生（ＣＰＲ）中にリアルタイムのフィードバックを提供する圧力検知モニタリングを利用して、飛行中の圧迫効力が改善されることができるかどうかを判定するために行われた。１０人の航空看護師がそれぞれ、飛行中の２分間、圧迫の深さおよび手の配置を電気的に評価するマネキンに対して胸部圧迫を実施した。このとき、作業は、圧力検知デバイスから看護師へのリアルタイムのフィードバックを付加して繰り返された。圧力検知モニタからのフィードバックを利用して達成された正しい圧迫の平均的割合（９５．７±３．２％）は、対照群に対する対応する割合（３３．４±１２．１％）よりかなり高かった（Ｐ＜０．０１）。この研究は、飛行中の効果的胸部圧迫を実施する難しさが、圧迫効力に対するリアルタイムのフィードバックを付加することにより、有利な影響を及ぼされることを実証した。
【００１３】
Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｃａｒｅ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅの報告によれば、ＥＭＳ職員は、病院以外でのＣＰＲ中に、患者を過換気させる傾向がある。人工換気が、肺の中に陽圧を生み出し、冠動脈の過度の圧力の低下がもたらされる。その結果、圧迫の間に心臓の右側に、より少ない血液が戻り、ＣＰＲの有効性を低下させる。動物での追跡研究により、現場で得られるような換気率が生存率低下を引き起こすことが示された。
【００１４】
研究者が、要求に応じてＥＭＳ職員に同行し、ＣＰＲ中に与えられた換気の回数および継続時間を計測した。換気が１分当たり３７回の平均率で与えられることがわかったが、一方では、ＡＨＡにより推奨される率が、歴史的に１分当たり１２〜１５回の呼吸であり、今や、換気のないＣＰＲでは０という低さである。トレーニング実習の一部として、ＥＭＳ職員は、換気の回数を具体的に低減することを推奨するトレーニングが与えられた。その結果、換気の回数は１分当たり２２回に低下したが、換気の長さがより長くなり、トレーニング前の０．８５秒ではなく、平均して１．１８秒となった。トレーニング後でさえ、肺の中の陽圧が、時間の４７％存在すると報告された。関連する動物研究では、換気が１分当たり１２回の呼吸で実施されたとき、７匹中６匹の豚が生存し、換気が１分当たり３０回の呼吸で実施されたとき、７匹中１匹の豚だけが生存することがわかった。
【００１５】
外見上は適切なトレーニングであるにもかかわらず、専門家の救助者が、病院以外でＣＰＲ中に患者を一貫して過換気させると研究者は結論づけた。研究によれば、ＣＰＲを実施する個人は、換気率をモニタし、１分当たり１２回以下の呼吸に制限すべきである。報告は、これらの新しい発見が、ＣＰＲ調査、および生物医学デバイスの開発に重要な意味をもつはずであることをさらに示唆する。
【００１６】
特定の患者について胸部圧迫および人工呼吸の妥当性を正確に報告するデバイスが、ＣＰＲの有効性と安全性の両方を著しく高めることができる。また、手順を改善し、最適な手順を維持する方法を救助者に指示するデバイスが有用であり、潜在的に人命を救助することができる。さらに、圧迫の間に完全な反動を可能にすることは、ＣＰＲ中に心に留め、一貫して実行し、効果的にモニタすることは、介護者または緊急救助者にとって特に困難である。次の圧迫の開始前に、反動の妥当性を報告するデバイスが有利になる。
【００１７】
ＣＰＲの手順を計測するセンサが開発され、ＣＰＲ推奨とＣＰＲ推奨の実際の実施される方法との差または隔たりを評価するアルゴリズムが開発され、フィードバックが、視覚的、言葉の、または他の聴覚的フィードバックを介して送達された。このタイプのフィードバックがすでに説明されており、以下の特性を有するという目標を有する。
【００１８】
・圧迫および／または換気が、推奨されるＣＰＲガイドラインから逸脱したとき、かつこのときだけ補正を提供する。これは、トレーニング中と現実の世界のＣＰＲ中の両方で、介護者および潜在的救助者が自分のＣＰＲ技能を思いだし、微調整するのに役立つ。
【００１９】
・視覚的または聴覚的手段により明確で簡潔な、容易に解釈可能なデータを提供して、介護者または救助者が迅速に反応する能力を最適化にする。
【００２０】
・他の計測デバイスからの、他の個人的または散発性のデータからの主観的情報に対して、特別にプログラムされたデバイスから、一貫した正確な客観的入力を提供する。
【００２１】
・介護者または救助者が自分の行為を調節して、圧迫および換気を最適化することができるように、リアルタイムのデータを提供する。
【００２２】
・ＣＰＲの最も重要な局面が最初に対処され、必要に応じて微調整されることを確認することにより、介護者および救助者がＣＰＲ全体の手順を最適化することができるように優先される入力を提供する。
【００２３】
既存のデバイス
ＣＰＲ胸部圧迫が実施されるべき率および深さを視覚的におよび聴覚的に示すことにより、適切な率および深さの圧迫を与えるように介護者を支援するデバイスが入手可能である。現在入手可能なＣＰＲデバイスは、メトロノーム、圧力パッド、加速度計、およびＣＰＲの質をモニタするための基礎となる技術としての、経胸壁インピーダンス計測値などの方法を使用し、推奨を伝達する。これらＣＰＲモニタリング方法のすべてに、不十分なＣＰＲの手順につながる可能性のある欠陥があり、これらの欠陥は、この発明で説明される本発明により克服される。ＣＰＲを機械的に実施するデバイスについての特許が、同じく発行された。
【００２４】
音声フィードバックが、ＣＰＲの手順を改善することが実証された。いくつかのデバイスが、最適なＣＰＲのためにどれだけの頻度で胸が圧迫される必要があるかを示すために、１分当たり１００回のトーンという一定の率で可聴音を、および／または適切な率で視覚的フラッシュを与える。このメトロノーム法は、救助者の時間的圧迫に役立つが、圧迫が、熟慮された率および深さにあるかどうかを報告しない。
【００２５】
何人かの患者が、患者の胸を機械的に圧迫するデバイスを与えられたが、これらの方法は、手動ＣＰＲと比べて改善にならないことが示された。２０１０年版ＡＨＡガイドラインが、「２０１０年の国際コンセンサス会議の時点で、任意の薬剤または機械式ＣＰＲデバイスが心停止後の長期予後を改善することを実証するデータが依然として十分ではなかった。明らかに、これらの介入に伴う臨床的に重要な予後の差を検出するように適切に推進されたさらなる研究が必要である」ことを報告している。現在まで、個人に対して機械式ＣＰＲを適合させて予後を改善する試みが実現されず、機械式ＣＰＲは、依然としてガイドラインに含まれていない。現在の機械式ＣＰＲの欠点の１つが、機械式ＣＰＲの実装を最適化するための、胸腔内容積の変化についての適切なフィードバックが存在しないことである。したがって、圧迫率と圧迫の深さの両方だけでなく、換気の妥当性についても進行中の音声フィードバックを提供することができる、一体化されたデバイスが、好ましくは、ＣＰＲの手順を最適化する。
【００２６】
ＺＯＬＬ社のＣＰＲ−Ｄ−ｐａｄｚという１つのデバイスが、胸骨上に置かれたパッドの中に組み入れられた加速度計を利用する。システムは、経時的な加速度計の動きを、各圧迫中に動かされた距離に変換し、圧迫の率および深さについてのリアルタイムの評価を提供する。デバイスは、ＣＰＲ圧迫の深さを表示画面上に示す。デバイスはまた、適応性のあるメトロノームを提供して、適切な率および深さで救助者を手助けし、推奨する、すなわち、必要に応じて「もっと強く押してください」または「十分な圧迫です」と言葉で表す。このデバイスは、２０１０年版ガイドラインにより２インチより大きくなるように推奨される各圧迫の深さの計測値を提供するために、加速度計の動きに依存する。最適な圧迫は、患者の体格および解剖学的構造に応じて変わるが、大部分のＣＰＲがこのようなフィードバックなしに行われるので、ガイドラインが簡略化される。たとえば、当分野の何人かの熟練者が、より大きな男性に対して３インチ（７．６２ｃｍ）を推奨する。
【００２７】
Ｐｈｉｌｉｐｓ社のＱ−ＣＰＲという、市場の他の製品が、ＣＰＲの圧迫と換気の両方の要素に関する客観的計測値およびリアルタイムの補正フィードバックを提供するためのリアルタイムＣＰＲ計測およびフィードバックツールを提供する。この特徴は、手動除細動モードとＡＥＤモードの両方で利用可能である。このデバイスは、加速度計および圧力センサを介して圧迫の深さおよび圧迫率に関する情報を得るが、さらに、付加的データを提供して、介護者がＡＨＡ／ＩＬＣＯＲガイドラインに従って成人に対してＣＰＲを実施するよう促進するために、除細動パッドを通して計測された胸腔内インピーダンスを使用して、換気率を計算する。Ｐｈｉｌｉｐｓ社のＱ−ＣＰＲは、胸部インピーダンス計測値を使用して、胸腔内容積または肺気量に関係がある情報を計測する、または与えるのではなく、１分当たりの換気（ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ−ｐｅｒ−ｍｉｎｕｔｅ、ｖｐｍ）として提示される換気の率だけを報告する。これらのシステムは、胸腔内容積、または心臓マッサージおよび／または人工呼吸装置容積に関連する胸腔内容積変化を計測する能力を有しない。
【００２８】
Ｐｈｉｌｉｐｓ社のＱ−ＣＰＲデバイス、ＺＯＬＬ社のＣＰＲ−Ｄ−ｐａｄｚ、および加速度計だけに依存して、圧迫の適切な深さを判定する他のデバイスには特有の欠点がいくつかある。計測された加速度の小さな誤差が、報告される胸の変位の、受け入れがたいほど大きな誤差につながる可能性がある。０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）／秒２ほどの小さな、計測された加速度の誤差が、０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の変位誤差につながることが示された。胸部が少なくとも２インチ圧迫されなければならないとＡＨＡガイドラインが指定する一方で、たとえば小柄な女性のより大きなかなりの圧迫が肋骨への大きな損傷につながるので、変位の誤差が問題となる。推奨される２インチの圧迫でさえ、高齢で虚弱な骨粗鬆症の女性にとっては大きすぎる可能性がある。
【００２９】
さらに、現在のデバイスは、最初の開始位置からのドリフトのために、１つまたは複数の外部加速誤差をこうむりやすい。加速度計は、加速がどこで発生したかを判定することができないので、ＣＰＲ適用以外の加速により引き起こされた加速誤差が発生する可能性がある。したがって、患者が救急車で搬送されている場合、加速度計が道路の振動および隆起部を計測し、変位誤差を作り出す可能性がある。その結果、操作者は、不正確なタイミングおよび圧迫の深さでＣＰＲを実施するよう指示される可能性がある。
【００３０】
加速度計に基づくデバイスで起こる可能性のある他の誤差の原因が、加速度計の実際の、または報告された開始位置からのドリフトである。加速度計は、圧迫前の胸の最上部にある開始位置からの変位を計算するために使用される。最初の圧迫後、加速度計は、正確な最初の開始位置ではなく、開始ポイントに対する相対的位置だけを検出する。繰り返し圧迫が加えられたとき、加速度計は最初の開始位置の「記憶」を有しないので、報告される変位がドリフトする場合がある。
【００３１】
ドリフトは、たとえば、胸部が圧迫の間に、完全に弛緩した位置に戻ることができない場合に発生する可能性がある。加速度計は、新しい、下方の開始位置を、それが元の開始位置であるかのように使用し始めることができる。その結果、デバイスは、操作者に必要以上に強く、深く胸を圧迫するよう指示し、患者の肋骨を折る可能性がある。ドリフトはまた、身体の上で加速度計が徐々に滑るために、または換気がＣＰＲと同時に実施される場合に発生する可能性がある。
【００３２】
理想的条件の下で適切に動作させられる場合でさえ、加速度計に基づくＣＰＲデバイスではドリフトが依然として発生する。ＣＰＲ中に肋骨が折れた場合、胸は形状を徐々に変えて、加速度計の開始位置をドリフトさせる。他のタイプの負傷または疾病もまた、胸の形状を徐々に変える可能性がある。また、このようなデバイスでは、電極および加速度計は単体であるので、配置が損なわれる。前後および尖部−胸骨は、ＣＰＲ操作者に与えられない。したがって、このようなデバイスを小児科で使用することはできない。ＣＰＲデバイスが、誤ったドリフトのない正しい頻度および深さの圧迫で、外部加速度による影響なしに、操作者にＣＰＲを実施するよう指示することが可能であるべきである（現在の加速度に基づくＣＰＲデバイスでは不可能である）。
【００３３】
Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｉｎｃ．社により開発されたＲｅｓＱＰＯＤとして知られる１つの製品が、フェイスマスクまたは気管内チューブに取り付けられた一方向弁であり、換気バッグと共に使用される。この製品は、ＣＰＲの圧迫段階中に空気が肺に入るのを本質的に阻止し、それにより、肺の中に真空を生み出す。真空が吸入力を生み出し、吸入力が、腕および脚の静脈からより多くの脱酸素された血液を吸い戻し、これにより、こんどは、より多くの血流が特に脳に出て行くことができるようになる。
【００３４】
市場の１つの製品（Ｐｈｉｌｉｐｓ社によるＱ−ＣＰＲ）が、ＣＰＲの圧迫と換気の両方の要素に関する客観的計測値およびリアルタイムの補正フィードバックを提供するための、リアルタイムＣＰＲ計測およびフィードバックツールを提供する。この製品は、圧迫の深さと率だけでなく換気率に関する情報も提供して、ＡＨＡ／国際蘇生連絡協議会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｉａｉｓｏｎ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｎ  Ｒｅｓｕｓｃｉｔａｔｉｏｎ、ＩＬＣＯＲ）ガイドラインに従って成人にＣＰＲを実施するよう介護者に促すために、手動除細動モードと自動体外式除細動器（ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｄｅｆｉｂｒｉｌｌａｔｏｒ、ＡＥＤ）モードの両方で利用可能である。
【００３５】
市場におけるＰｈｉｌｉｐｓ社の他のデバイスが、患者の胸の中心にＣＰＲメータが適用された、患者の胸の上に置かれた多機能パッドを利用する。使用中、ＣＰＲメータが、胸部圧迫の深さおよび率を計測し、一方、換気アルゴリズムが多機能パッドから計測された胸部インピーダンスを解析して、換気率をもたらす。アルゴリズムが胸部／胸骨配置に基づきインピーダンスの変化を解釈するので、前／前パッドの配置が必要である。圧迫および換気アルゴリズムが、フィードバックアルゴリズムにより、必要に応じて視覚的計測値、および関連する聴覚的／テキストのフィードバックをもたらす。
【００３６】
Ｐｈｉｌｉｐｓ社のデバイスでは、圧迫の深さは、ＣＰＲメータからの信号から得られる、約１０秒の圧迫を表す波形として提示される。胸が圧迫されたとき、圧迫は波の下向きの動きとして表され、圧迫圧力が解放されたときベースラインまで跳ね返る。波のセクタに、良好な圧迫の深さを達成するのに役立つ目標ゾーンを示す２本の水平線が−３８ｍｍおよび−５１ｍｍ（−１．５インチおよび−２インチ）に引かれている。計算された１分当たりの圧迫（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ−ｐｅｒ−ｍｉｎｕｔｅ、ｃｐｍ）率が表示される。圧迫の深さまたは率がＡＨＡ／ＩＬＣＯＲガイドラインから大きく逸脱する場合、モニタ／除細動器は、視覚的および補正の可聴フィードバックを提供する。検出可能な圧迫が存在しない場合、流れのない時間値が、心肺蘇生が行われない秒数をカウントし、２秒で開始し、１秒増えるごとに増分される。
【００３７】
除細動パッドは、胸部インピーダンスの変化を検出することにより換気データを収集する。換気率は、１分当たりの換気（ｖｐｍ）として提示される。圧迫と同様に、換気率がＡＨＡ／ＩＬＣＯＲガイドラインの範囲外である場合、視覚的および可聴フィードバックが与えられる。
【００３８】
（手動モードおよび自動体外式除細動器（ＡＥＤ）モードでの）可聴音声プロンプトおよび（ＡＥＤモードでの基本ビューだけの）画面上のテキストプロンプトが、圧迫活動の経過を含むＣＰＲの手順に必要な調整に対して介護者に警報を発する。フィードバックは優先順位をつけられ、臨床的に重要な順序で与えられる。フィードバックはまた、最初の視覚的プロンプトに基づき補正が行われない場合だけ、介護者が最初に視覚的フィードバックを、次いで音声プロンプトを受信するように階層化される。操作者が一貫した胸部圧迫を提供するように支援をするＬＥＤ圧力センサが存在する。１つのこのようなデバイスが（ＣＰＲＥｚｙ  Ｐａｄ、ＣＰＲＥｚｙ、Ｈｅｒｆｏｒｄｓｈｉｒｅ、ＵＫ）、手でパッドに圧力が加えられたとき、感圧性発光ダイオードが、必要な正しい力の量を胸部圧迫ごとに示すように設計されている。異なる体重およびサイズの患者に必要な目標圧力を示すための４つの緑色ＬＥＤが、デバイス上に存在する。救助者は、患者のサイズを推定し、対応するＬＥＤを照らすだけの十分な圧力を加える必要がある。黄色のライトが、救助者に、大きすぎる圧力が加えられているという警報を発することができる。救助者は、被害者のおおよそのサイズに対応するＬＥＤを照らすだけの十分な力を加えるだけでこのリスクの軽減を達成する。救助者はまた、圧迫中に注意ライトが照らされたとき、胸部損傷のリスクが高まったことを認識する必要がある。最後に、このようなデバイスは扱いにくく、ＣＰＲ設定で容易に実装されない。
【００３９】
ＣＰＲの質を評価するのに役立つように設計された他のデバイスが、除細動器を組み込まれたＨｅａｒｔＳｉｎｅ社のＳａｍａｒｉｔａｎ  ＰＡＤ５００Ｐである。Ｓａｍａｒｉｔａｎ  ＰＡＤ５００Ｐは、インピーダンスカルジオグラム（Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｃａｒｄｉｏｇｒａｍ、ＩＣＧ）を使用して、ＣＰＲがどれだけうまく実施されているかを評価する。ＩＣＧ波形は心拍出量を表し、大動脈および肺血管を通る血流を検出するために使用されることができる。ＩＣＧ信号がマイクロプロセッサで診断アルゴリズムにより調べられ、操作者に圧迫の深さのフィードバックを提供するために使用される。デバイスはまた、除細動器からの電気ショックがいつ与えられるべきかを解析するために使用されるＥＣＧを計測する。
【００４０】
ＩＣＧ波形を得るために、経胸壁インピーダンスが、電極を使用して計測される。経胸壁インピーダンス計測値から呼吸の影響が、ＩＣＧを得るために意図的に除去される。したがって、ＰＡＤ５００Ｐは、心拍出量だけを計測し、換気量を計測するためにも、呼吸率を計測するためにも使用することができない。
【００４１】
血管を収縮させ、かつ胸を通る血液の流れ方を変える、天然のカテコールアミンまたは注入されたエピネフリンの影響ために、インピーダンスカルジオグラフィは、ＣＰＲ中には本質的に不正確である。水分補給が異常な状態の患者は、基準インピーダンスを変えることによりインピーダンスカルジオグラフィに別の問題を提起し、このことが、インピーダンスカルジオグラフィをインピーダンス呼吸記録法と組み合わせることが重要である理由である。
【００４２】
胸腔内容積、１回換気量、および毎分換気量を計測することは、ＣＰＲを最適化するために有用である。状況に応じて、ＣＰＲは人工呼吸を含んでもよく、含まなくてもよい。ＣＰＲが人工呼吸を含まない場合、圧迫中に肺を出入りして移動する空気の量を記録することはなおさら避けられない。人工呼吸が施される場合、口移し式蘇生により、または呼吸管を通して、人工呼吸が患者のために最適化されるべきである。高い率および多い量の人工呼吸は、肺に損傷を引き起こし、胸腔内圧を増大させることにより胸部圧迫の効力を低減する可能性がある。ＣＰＲ中に人工呼吸または換気を施す最良の方法が、１分当たり８〜１０回の換気の率を伴うものである。これが、低い平均胸腔内圧を有するという優先順位と、患者に酸素を供給するという優先順位のバランスを保つ。低い平均胸腔内圧により、心臓は血液を周囲の脈管構造の中に、より容易に拍出することができるようになる。吸入空気の量をモニタし、ＣＰＲ技術者または換気ユニットにフィードバックを提供することにより、ＣＰＲの施与がＡＨＡまたはＥＲＣのガイドラインに合うこと、および人工呼吸が患者の生存率を最大にするように最適化されることを保証することができる。
【００４３】
除細動およびＣＰＲが施され、心臓が独力で拍動を開始するほど十分に回復した後、拍出ができるだけ少ないエネルギーを必要とすることを保証することが重要である。胸腔内圧が低いとき、心臓はより少ないエネルギーで血液を周囲の組織の中に拍出することができる。低い胸腔内圧を維持するための秘訣が、一定の分時換気量を維持しながら、呼吸率を下げることにより、呼吸を制御することによる。これにより、低い平均胸腔内圧を維持しながら、十分な空気が呼吸されていることが保証され、心臓が回復することができるようになる。
【００４４】
心臓の活動を計測しようとしている間、ＡｔｚｌｅｒおよびＬｅｈｍａｎｎは、呼吸と共に変化させられる胸腔壁の電気インピーダンスに注目した。ＡｔｚｌｅｒおよびＬｅｈｍａｎｎは、呼吸インピーダンスの変化をアーチファクトとみなし、計測が行われる間、呼吸を停止するよう患者に要求した。１９４０年、同じく心臓のインピーダンスを研究している間、Ｎｙｂｏｅｒは、同じ呼吸インピーダンスのアーチファクトが自分の計測値の中にあることに気づいた。Ｎｙｂｏｅｒは、胸腔壁インピーダンスの変化と量の変化の両方を同時に記録することにより、肺活量計を使用して、胸腔壁インピーダンスの変化を量の変化に関連づける最初の人になることにより、アーチファクトの起源を確認した。ＧｏｌｄｅｎｓｏｈｎおよびＺａｂｌｏｗは、呼吸した量と胸腔壁インピーダンスを定量的に関連づける最初の研究者になることにより、インピーダンス呼吸記録法をさらに一歩進めた。ＧｏｌｄｅｎｓｏｈｎおよびＺａｂｌｏｗは、心臓信号アーチファクトを分離することの難しさを報告し、さらに、身体が動く間のアーチファクトに注目した。最小二乗回帰によりインピーダンス変化および呼吸した量の変化を比較した後、ＧｏｌｄｅｎｓｏｈｎおよびＺａｂｌｏｗは、２つには線形関係があると判定した。他のグループが、胸腔壁インピーダンスの変化と呼吸の呼気との間に線形関係を確認し、肺活量計の信号のほぼ９０％が胸部インピーダンス信号により説明されることができることを見いだした。関係性が線形であることが示されたが、多くのグループが、患者内および患者間に対する較正定数が試験の間で非常に変わりやすいことを見いだした。較正定数のこれらの差は、考慮されなければならないさまざまな生理学的特性および電極特性に帰することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００１０７６４号明細書
【非特許文献】
【００４６】
【非特許文献１】２０１０年版のＣＰＲおよびＥＣＣのためのＡＨＡガイドライン
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４７】
本発明は、現在の形式および設計に関連する問題を克服し、患者をモニタする新しいシステムおよび方法を提供する。現在のＣＰＲモニタリング方法およびデバイスには、不十分なＣＰＲの手順につながる可能性のある欠陥がある。本発明のデバイスおよび方法は、本明細書で説明される欠陥を克服する。本発明はまた、メトロノームに基づくデバイス、加速度計に基づくデバイス、および他の形態の経胸壁インピーダンスに基づくデバイスに関連する大きな欠点を克服する。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
本発明では、メトロノームデバイスにより提供される１分当たり一定の１００回の圧迫と異なり、ＣＰＲの手順に基づきフィードバックが与えられる。フィードバックは、より速くまたはより遅く圧迫するよう操作者に助言することができる。また、メトロノームデバイスと異なり、本発明は、操作者に胸部圧迫の深さについて助言することができ、換気パラメータを示すことができる。
【００４９】
（たとえば、Ｐｈｉｌｉｐｓ社およびＺＯＬＬ社の）加速度計に基づくデバイスと異なり、本発明は、ＣＰＲモニタリング中のドリフトまたは外部加速により影響を受けない。これにより、動いている車両内で正確なＣＰＲフィードバックが可能になる。また、本発明により、操作者が圧迫の間に胸に何らかの力を加えた場合でさえ、操作者が患者の胸を適切な深さで圧迫することができるようになる。操作者が圧迫の間に胸に何らかの力を加えることは、ＣＰＲ中にしばしば発生することがあり、加速度計に基づくデバイスではドリフト誤差を引き起こす。
【００５０】
ＨｅａｒｔＳｉｎｅ  ＰＡＤ５００Ｐと異なり、本発明は、インピーダンス記録を利用して、胸腔内容積に対する胸部圧迫の影響を報告し、人工呼吸と胸部圧迫の両方を最適化するために使用されることができる。胸部インピーダンス計測値は、人工呼吸の１回換気量、率、および毎分換気量を判定するために使用されることができる。人工呼吸に関する可聴フィードバックおよび視覚的フィードバックは、有害な患者予後を引き起こすことが知られている、ＣＰＲ中の過換気を防止するのに役立つ。
【００５１】
本発明の一実施形態が、心肺蘇生（ＣＰＲ）の妥当性を判定するためのデバイスを対象にする。デバイスは、電流源発生器と、電流源発生器により発生させられた電流を検知する電圧センサと、電圧センサにより検知された電流に基づき患者のインピーダンスの変化を判定するマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサ上で実行されるソフトウェアとを備える。ソフトウェアは、患者のインピーダンスの変化に基づき、胸腔内容積、胸腔内容積の変化、圧迫の率、圧迫の深さ、呼吸量、および呼吸率のうち少なくとも１つを判定し、呼吸および圧迫のうち少なくとも一方の妥当性を示す信号を出力する。
【００５２】
好ましい実施形態では、電流源発生器は、関数発生器、電流発生器、および電流モニタのうち少なくとも１つから構成される。好ましくは、電圧センサは、入力増幅器、信号フィルタ、アナログ除算器、整流器、二乗平均平方根−直流（ＲＭＳ−ＤＣ）チップ、帯域フィルタ、マルチプレクサ、および出力増幅器のうち少なくとも１つを備える。好ましくは、デバイスは２つの復調器を備え、第１の復調器は、搬送波としての発生器信号で信号をフィルタ処理し、第２の復調器は、９０°位相回転回路で信号をフィルタ処理する。
【００５３】
好ましくは、電源発生器、電圧センサ、およびマイクロプロセッサは、リード線インピーダンス電極パッドの中に完全に一体化される。好ましくは、デバイスは、人工呼吸器、自動圧迫デバイス、および除細動器のうち少なくとも１つをさらに備える。信号は、好ましくは、人工呼吸器、自動圧迫デバイス、および除細動器のうち少なくとも１つに、圧迫率、圧迫の深さ、完全な解放、圧迫活動なし、および換気率のうち少なくとも１つを調節するよう指示する閉フィードバックである。好ましくは、デバイスは除細動のタイミングを指示する。
【００５４】
好ましい実施形態では、デバイスは、電源発生器および電気信号センサを患者に結合するリード線をさらに備える。リード線は、好ましくは除細動器のパドルに結合される。好ましくは、デバイスは、除細動器により発生させられたショックから電気的に保護される。
【００５５】
本発明の他の実施形態が、心肺蘇生（ＣＰＲ）の妥当性を判定する方法を対象にする。方法は、電流発生器で電流を発生させるステップと、患者を通して電流を通過させるステップと、電流が患者を通過した後に電圧センサで電流を受信するステップと、１つまたは複数の周波数で患者のインピーダンスレベルの変化を計測するステップと、患者のインピーダンスの変化に基づき、胸腔内容積、胸腔内容積の変化、圧迫の率、圧迫の深さ、呼吸量、および呼吸率のうち少なくとも１つを計測するステップと、呼吸および圧迫のうち少なくとも一方の妥当性を示す信号を出力するステップとを備える。
【００５６】
好ましくは、電源発生器は、関数発生器、電流発生器、および電流モニタのうち少なくとも１つから構成される。電圧センサは、好ましくは、入力増幅器、信号フィルタ、アナログ除算器、整流器、二乗平均平方根−直流（ＲＭＳ−ＤＣ）チップ、帯域フィルタ、マルチプレクサ、および出力増幅器のうち少なくとも１つを備える。方法は、好ましくは、除細動のタイミングを指示するステップをさらに備える。ここで、方法は２つの復調器を備えるデバイス上で実行され、第１の復調器は、搬送波としての発生器信号で信号をフィルタ処理し、第２の復調器は、９０°位相回転回路で信号をフィルタ処理する。
【００５７】
好ましくは、方法は、人工呼吸器、自動圧迫デバイス、および除細動器のうち少なくとも１つをさらに備える。好ましい実施形態では、信号は、人工呼吸器、自動圧迫デバイス、および除細動器のうち少なくとも１つに、圧迫率、圧迫の深さ、完全な解放、圧迫活動なし、および換気率のうち少なくとも１つを調節するよう指示する閉フィードバックである。好ましくは換気の妥当性を示す出力信号は、リード線またはインピーダンス電極パッドから見ることができる、または聞こえる。
【００５８】
方法は、好ましくは、リード線を患者、電流発生器、および電圧センサに結合するステップを備える。方法は、好ましくは、リード線を除細動器のパドルに結合するステップを備える。デバイスは、好ましくは、除細動器により発生させられたショックから電気的に保護される。
【００５９】
本発明の他の実施形態が、コンピュータに、電流発生器で電流を発生させ、電気信号を患者の中に注入させ、電流が患者を通過した後に電圧センサで電流を受信させ、患者のインピーダンスレベルの変化を計測させ、患者のインピーダンスの変化に基づき、胸腔内容積、胸腔内容積の変化、圧迫の率、圧迫の深さ、呼吸量、および呼吸率のうち少なくとも１つを計測させ、呼吸および圧迫の妥当性を示す信号を出力させる、心肺蘇生（ＣＰＲ）の妥当性を判定するためのプログラム命令を含むコンピュータ可読媒体を対象にする。
【００６０】
好ましくは、電流発生器は、関数発生器、電流発生器、および電流モニタのうち少なくとも１つから構成される。好ましい実施形態では、電圧センサは、入力増幅器、信号フィルタ、アナログ除算器、整流器、二乗平均平方根−直流（ＲＭＳ−ＤＣ）チップ、帯域フィルタ、マルチプレクサ、および出力増幅器のうち少なくとも１つを備える。好ましくは、コンピュータは２つの復調器に結合され、媒体はさらに、コンピュータに、第１の復調器を通して信号を搬送波としての発生器信号でフィルタ処理させ、第２の復調器を通して９０°位相回転回路で信号をフィルタ処理させる。好ましくは、コンピュータは、人工呼吸器、自動圧迫デバイス、および除細動器のうち少なくとも１つに結合される。好ましくは、媒体はさらに、人工呼吸器、自動圧迫デバイス、および除細動器のうち少なくとも１つに、圧迫率、圧迫の深さ、完全な解放、圧迫活動なし、および換気率のうち少なくとも１つを調節するよう指示する。
【００６１】
本発明の他の実施形態が、心肺蘇生（ＣＰＲ）胸腔内容積インジケータを対象にする。ＣＰＲ胸腔内容積インジケータは、患者に結合されたインピーダンスモニタリングデバイスと、インピーダンスが所定のインピーダンス範囲から外れるかどうかを判定するインピーダンスモニタリングデバイスと通信状態にあるインピーダンス処理デバイスと、インピーダンスが所定のインピーダンス範囲から外れるという警報をＣＰＲ施与者に発するインジケータとを備える。
【００６２】
好ましい実施形態では、インピーダンス処理デバイスは、患者のインピーダンスの変化に基づき、胸腔内容積、胸腔内容積の変化、圧迫の率、圧迫の深さ、呼吸量、および呼吸率のうち少なくとも１つを判定する。好ましくは、インジケータは、音声インジケータおよび視覚的インジケータのうち少なくとも一方である。好ましくは、インジケータは、患者にショックを与えて、患者からインピーダンスを得る患者電極を備える自動体外式除細動器に結合される。デバイスは、好ましくは、リード線インピーダンス電極パッドの中に一体化される。
【００６３】
本発明の他の実施形態および有利な点が、以下の説明の中に一部示されており、この説明から一部明らかになってもよく、または本発明を実施することによって学ばれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のシステムの一実施形態を示す。
【図２】本発明のデバイスの一実施形態を示す。
【図３】患者に対して使用する、本発明のデバイスの一実施形態を示す。
【図４】本発明の一実施形態を表すデバイスの異なる部分を通る電流および情報の流れを示す。
【図５】本発明のユーザインタフェースの一実施形態を示す。
【図６】吸入空気の量に関連する胸部インピーダンスの相対レベルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
本明細書で具体化され、おおまかに説明されるように、本明細書の開示は、本発明の詳細な実施形態を提供する。しかしながら、開示される実施形態は、さまざまな形態および代替の形態で具体化されてもよい本発明の例示でしかない。したがって、特定の構造的および機能的詳細が限定的であるべきであるという意図があるのではなく、むしろ、意図することは、特定の構造的および機能的詳細が、特許請求の範囲の基礎を、当業者に本発明のさまざまな利用の仕方を教示する代表的な基礎として提供することである。
【００６６】
意外にも、胸部インピーダンスを計測することが、侵襲的カテーテルを必要とせずに、胸部の上に置かれる扱いにくいデバイスを必要とせずに、気流を妨害することなく、体の動きを制限することなく、ＣＰＲが与えられている部位に挿入されるデバイスを必要とせずに、およびＣＰＲを実施する胸および気道へのアクセスを制限することなく、胸腔内容積に関連する断続的な読取り値または連続的な追跡が得られることができる簡単な方法であることが発見された。
【００６７】
インピーダンスは複素量（ｚ）として表され、複素インピーダンスという用語が交換可能に使用されてもよく、好都合には、振幅特性と位相特性の両方を捕捉する極座標はｚ＝｜ｚ｜ｅｊθ、振幅｜ｚ｜は電圧差振幅と電流振幅の比を表し、一方、偏角θは電圧と電流の間の位相差を与える。ｊは虚数であり、電流記号との混乱を回避するためにこの文脈ではｉの代わりに使用される。直交座標ではｚ＝Ｒ＋ｊＸ、インピーダンスの実数は抵抗Ｒであり、虚数はｘである。
【００６８】
インピーダンスは、交流に対する対抗の計測値として使用される。数学的に、インピーダンスは、オームの法則に類似する以下の式により計測される：
Ｚ＝Ｖ／Ｉ  （１）
ここで、電圧＝Ｖ、電流＝Ｉ、およびインピーダンス＝Ｚである。未知のインピーダンスで電気を伝導する対象物が、簡単な回路から判定されることができる。既知の交流を対象物の両端に印加しながら、同時に対象物の両端の電圧を計測し、式（１）を使用してインピーダンスが得られる。胸部は、容積伝導体を表し、このため、イオン伝導体を支配する法則が適用されることができる。さらに、呼吸または圧迫中の器官の動きおよび胸郭の拡張が、計測されることができる伝導率の変化を生み出す。胸部全体のインピーダンスは、既知の電流を導入し、電極で胸部全体の電圧の変化を計測することにより計測される。
【００６９】
胸部および腹部を構成する組織層はすべて、経胸壁インピーダンスの計測値に影響を及ぼす。各組織は、電極間を流れる電流の大きさおよび方向に影響を及ぼす、異なる伝導率を有する。最外層から始まり、身体の表面は高い抵抗性を示すが、ほぼ１ｍｍの厚さしかない皮膚により覆われる。皮膚の下には、同じく高い抵抗性を有する脂肪の層が存在する。しかしながら、この層の厚さは非常に変わりやすく、身体の位置、および被験者の体形に依存する。後方から前方に移動すると、皮膚および脂肪の層の下に、非等方的な姿勢筋が存在する。姿勢筋は、縦方向に低い抵抗性を有するが、他すべての方向に高い抵抗性を有し、これは、皮膚と平行な方向に電流を伝導する傾向につながる。筋肉の下には肋骨が存在し、肋骨は、骨なので、高い絶縁性を有する。したがって、胸部を通る電流は、骨の間だけを流れることができる。電流が肺に到達すると、電流は、あらゆる身体組織のうち最も低い抵抗の１つを有する血液を通って移動すると仮説を立てられている。肺の通気、および胸の圧迫が、肺のサイズ、および電流の流れの経路を変化させ、計測されることができる抵抗またはインピーダンスの変化として現れる。
【００７０】
組織の非等方的特性のために、胸を通る放射状の電流の流れは、期待されるよりはるかに少ない。電流の大部分が、胸を通るのではなく胸の周辺を進む。その結果、インピーダンスの変化は、胸部周辺の変化、肺のサイズの変化、および横隔膜−肝臓質量の動きから生じる。下方の胸部レベルでの計測値は、横隔膜および肝臓の動きに起因し、上方の胸部レベルでは、計測値は、肺の通気および拡張に起因する。通常の状況で、ＣＰＲ中には、インピーダンス計測値は、圧迫に関連するような、肺からの空気の吐出しも、ＣＰＲ自体、口移し、マスクによる換気、末端の気管チューブのバッグによる換気、または機械的換気に関連する空気流入を含む、自然な手段および人工的手段による肺の換気も反映する。どんな状況の下でも、インピーダンス信号の解析が胸腔内容積を反映する。インピーダンス信号は解析されることができ、アルゴリズムが開発されることができ、ＣＰＲ中の換気と循環の両方を反映する総胸部容積に関する情報を与えるために、さらには、換気を分離し、定量化し、循環を分離し、定量化するために使用されることができる。これは、信号全体を解析することにより、または肺気量および率に関する呼吸変動モニタリング（Ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ、ＲＶＭ）および循環生理学に関係するインピーダンスカルジオグラフィ（ＩＣＧ）からのデータを組み合わせることにより実施されることができる。ＩＣＧだけでは、胸腔内容積への心臓マッサージの影響による、ならびに内因性および外来のカテコールアミンならびに他の薬剤、または静脈内輸液の投与による、ＣＰＲに関連する変化を報告するのには不十分である。一実施形態では、本発明は、フィルタ処理することなく、ＣＰＲ中の全体のインピーダンス変化に関連する情報を与え、この情報は、血行動態情報、および組織内の血液または流体の状態に焦点を当てる。他の実施形態では、本発明は、圧迫中の胸からの空気の吐出しに関連するインピーダンスの変化にのみ関連する情報を与える。他の実施形態では、一般に、圧迫の妥当性、換気の妥当性、またはＣＰＲの妥当性に関する情報を介護者に与えるために、ＩＣＧに類似するまたはＩＣＧと同一の、インピーダンス信号内部の血行動態に関する情報が、ＲＶＭ計測値に付加されることができる。ＣＰＲの状況では、インピーダンス信号は、肺の拡張および通気による変化と、胸腔の圧迫による変化と、横隔膜−肝臓質量の動きによる変化の総計である。心臓の充填の状態に対する除細動のタイミングが、固有の心臓活動または胸部圧迫に基づくという証拠を考慮して、一実施形態では、除細動は、結果を最適化するために、胸部圧迫のタイミングと連係させられる。一実施形態では、除細動は、音声または他の信号により推奨される、または自動的に与えられた、もしくは救助者により与えられた胸部圧迫、および機械的換気もしくはバッグによる換気を反映するインピーダンス計測値により判定される時間に自動的に与えられる。
【００７１】
ＣＰＲ
意外にも、インピーダンス計測値は、ＣＰＲの状況における肺気量および心臓容積に関係がある総胸腔内容積を反映させることができることが発見された。ＣＰＲは、胸部を圧迫し、かつ血液を心臓から外に、脳および身体に押し出すことにより機能する。挿管されていない患者では各圧迫が、血液を心臓から外に押し出すだけでなく、空気を肺から外に押し出す。この場合、計測されたインピーダンスは低下する。これはまさに、いつどのようにＣＰＲ中に血液が身体、脳、および心臓に拍出されるかである。挿管されていない患者での口移しもしくはマスクによる換気による蘇生呼吸中、または挿管された患者でのバッグによる換気（または機械的換気）中、空気が肺および胸部の中に押し込まれる。胸腔内圧が上昇させられ、かつ肺が換気中に拡張させられたとき、インピーダンスは上昇する。換気に関連する胸腔内圧の上昇は、相乗作用を引き起こす、または血液を心臓から外に押し出して、身体に供給するための心臓マッサージと競合する可能性がある。インピーダンスの変化をモニタすることにより、心臓マッサージの有効性を最適化することができる。本発明は、データを収集し、解析し、介護者にフィードバックを提供して、圧迫と換気の両方を考慮するインピーダンスに基づき、ＣＰＲの適用を最適化することができる。
【００７２】
タイミング
心臓の充填の状態に対する除細動のタイミングが、固有の心臓活動または胸部圧迫に基づくという証拠を考慮して、一実施形態では、除細動は、結果を最適化するために、胸部圧迫のタイミングと連係させられる。一実施形態では、除細動は、音声または他の信号により推奨される、または自動的に与えられた、もしくは救助者により与えられた胸部圧迫、および機械的換気もしくはバッグによる換気を反映するインピーダンス計測値により判定される時間に自動的に与えられる。
【００７３】
電極配置の影響
量の所与の変化に対して、あお向けにすることにより、呼吸中に最大の信号振幅および最低の信号対雑音比が得られる。すべてのＣＰＲ患者があお向けになることが好ましい。
【００７４】
本発明の一実施形態が、胸部インピーダンスの絶対測定値を提供し、本発明の他の実施形態が胸部インピーダンスの傾向を提供する。胸腔内容積の絶対測定値または傾向は、ＣＰＲ提供業者に有用となる可能性がある。
【００７５】
同じ電極配置を有しても、異なるサイズの個人に対する較正定数および信号振幅が変動性を示した。量の所与の変化に対するインピーダンスの変化は、一般に、薄い胸の人々では最大であり、より広いサイズの人々ではより小さい。これらの観察された差は、より大きな被験者の、電極と肺の間の脂肪組織および筋肉などの、より大量の、抵抗性を有する組織によるものであり、より大きな被験者では、容積の所与の変化に対して、全体的に、より小さな割合のインピーダンスの変化が得られる。一方、子供では、インピーダンス記録の心臓構成要素が、一般に成人より大きい。これは、子供より成人で心臓の周囲の脂肪沈着が大きいためであり、これは、心臓がインピーダンス計測に組み入れられないように遮断するのに役立つ。
【００７６】
実験では、第６肋骨のレベルで腋窩中央線に取り付けられた電極により、呼吸中のインピーダンス変化の正確な計測方法が得られた。胸部の上の上方に電極を置くことにより２つの変数間に、より大きな線形性が達成された。インピーダンス計測値の変動性は、血圧などの他のバイタルサインの計測値に見られる変動性と同等である。胸部インピーダンス計測値は、臨床目的としては十分正確である。デジタル信号処理により、リアルタイムのインピーダンス計測値のほぼ瞬時のフィルタ処理および平滑化が可能になり、これにより、アーチファクトおよび雑音の最小化が可能になる。胸部インピーダンスは、長期間の患者モニタリングで使用される。電極が比較的動かされないままである限り、インピーダンスの変化と量の変化の関係性は、長期間安定している。この情報は、患者がＣＰＲを断ち切られたときに、換気および循環の妥当性を保証するために使用されることができる。
【００７７】
一実施形態では、インピーダンスの変化、すなわちδＩは、圧迫量を計算するために使用されることができる。インピーダンス曲線に対して２つの主要な影響がある。第１の影響が心臓を出入りする血液の流れであり、第２の影響が肺を出入りする空気の流れである。これら２つの過程は、互いに容易に区別されることができる信号を発生させる。低インピーダンスの流体である血液が回路から取り除かれ、より高いインピーダンスのチャネルを通って電流を流れさせるので、血液の流れに対応する信号は、毎回の圧迫の最後に、インピーダンスの低下をもたらす。電気を伝導しない空気が回路から取り除かれるので、肺を通る空気の流れは、圧迫の最後にインピーダンスの低下をもたらす。
【００７８】
各過程がインピーダンス信号に影響を及ぼす率が異なるので、２つの信号は互いに容易にフィルタ処理されることができる。ほとんどの場合、肺から外に流れる空気に対する抵抗はほとんどないが、血液を拍出するために、心室の圧力が動脈の圧力を超えなければならない。これにより、心臓内の血流により発生させられた、信号の顕著な遅延、ならびに大動脈弁および肺動脈弁が開き、血液が心室から外に流れる明白なしきい値を引き起こす。
【００７９】
同じ電極が、除細動だけでなくインピーダンス読取りのために使用されることができる。しかしながら、データの忠実度を最大にするために、インピーダンス読取り用に４極性電極、または５から６本の電極の構成を使用することが好ましい。これらの電極は、既存の除細動器パッドの中に一体化されることができる。一実施形態では、６つの電極が２つのパッドの中に組み込まれ、各パッド内の１つの電極が、除細動ショックを与えるために使用され、各パッド内の１つの電極が、インピーダンスを計測するための電流を与えるために使用され、各パッド内の１つの電極が、インピーダンスを計測するための電圧を記録するために使用される。
【００８０】
他の実施形態では、２つのパッドの各々が２つの電極を有する。各パッド内の一方の電極が、インピーダンス計測値用の電流を与えるために使用され、各パッド内の一方の電極が、電圧を記録し、インピーダンスを計測するために使用される。この場合、各パッド内の一方または両方の電極が、除細動ショックを与えるために使用される。５つの電極の実施形態では、１つの電極が、信号を発生させるだけでなく、記録もする。他の実施形態では、２つのパッドの各々が単一の電極だけを有し、この電極は、インピーダンス計測電流を与え、電圧を記録し、除細動ショックを与えるために使用される。
【００８１】
すべての実施形態で、インピーダンス計測回路は、好ましくは、除細動ショックが与えられる前にスイッチを切られる電子スイッチ、ヒューズ、回路遮断器、および保護短絡回路を生み出すスイッチを含むがこれらに限定されない保護回路により除細動ショックから保護される。
【００８２】
実際には、重要なのは圧迫の深さではなく、むしろ、心臓から外に量を駆動して、身体、脳、および心臓自体に供給する胸腔内容積の変化である。本発明の一実施形態が、変位の単一の直線に沿った電流計測値より有利な３次元の胸腔内容積の変化とよりよく相関する特定の測定値を提供する。現在まで、デバイスは、この１次元の胸骨の変位だけを計測することができ、圧迫が胸の前後径の１／３〜１／２までの間にあることが推奨される小児科を除いて、推奨は、患者のサイズに関連する差に対処する技術の差を規定しなかった。本発明のデバイスの一実施形態が、所与の患者の胸腔内容積の変化を計測し、胸部圧迫の有効性のより適切な計測基準を提供する。一実施形態では、本デバイスは、救助者へのフィードバックが、救助者が所与の患者のサイズおよび胸腔内の解剖学的構造に適合したＣＰＲを与えるのに役立つ、胸腔内容積に基づく計測値を提供する。
【００８３】
一実施形態では、胸腔内容積を計測するデバイスはまた、同時に、換気率に関する情報を与える。好ましい一実施形態では、デバイスは、換気率だけでなく換気（１回換気）量に関する情報も同様に与える。１回換気量は、患者の適切な換気を提供する際の見積もりに同じく重要であり、実際には、非常に重要な値が、分時換気量（１回換気量および呼吸率）、すなわち、１分で交換される実際の空気の量である。不都合なことに、１回換気量および分時換気量は、一般に、量に基づくパラメータを計測または記録する方法が存在しないために、人工呼吸器をつながれていない患者では無視される。一実施形態では、デバイスは、救助者にフィードバックを提供して、基準胸腔内圧を最小にし、したがって、各心臓マッサージの効果を最大にするために、換気された呼吸が完全に吐き出されたことを確認する。
【００８４】
一実施形態では、圧迫後の胸部の完全な拡張、すなわち「反動」が評価されることができる。一実施形態では、胸腔内容積の曲線の形状が、１回の反復における圧迫の適用速度（率ではなく、むしろ圧迫運動自体の迅速性、ならびに「手放す」または反動段階の迅速性および完全性）を最適化するために解析されることができ、デバイスはこの情報を表示する。好ましい一実施形態では、デバイスはこの情報を解析し、音声および／または視覚的刺激を与えて、圧迫を最適化する。同様に、他の実施形態では、人工呼吸器の呼吸に関連する曲線の形状が例示され、フィードバックが複数の方法で与えられることができる。人工呼吸器に委ねられる前に、迅速に、かつ適切な量で最適な呼吸が与えられ、迅速に解放されるべきである。一実施形態では、デバイスは、呼吸曲線を解析し、介護者に、技法を修正して、換気と心臓の両方の介入を最適化するよう指示する。
【００８５】
ＣＰＲをモニタする従来の方法の１つの重大な欠点が、ＣＰＲ中に患者の身体が動いた場合、圧力センサが、不正確な結果を作り出すことである。たとえば、患者が柔らかいベッドの上にいる場合、センサは、患者の身体を加速している力を報告する。この力は、胸を圧迫しているのではまったくなく、むしろ患者を単に動かしている場合がある。このようなデバイスは扱いにくく、ＣＰＲ設定で容易に実装されない。それに比較して、本明細書で説明される方法は、患者の身体の動きにより影響を受けない。従来技術の中には、血流の測定値を使用して、ＣＰＲの妥当性を判定しようとするデバイスがあり、一方、直線性の胸壁の動きを使用するデバイスもあるが、意外にも、胸腔内および肺の中の空気のインピーダンスに関連するような、胸部インピーダンスの変化の計測値が、追加情報があってもなくても、ＣＰＲの妥当性の優れた計測基準を提供することが発見された。
【００８６】
一実施形態では、胸腔内および圧迫の完全な計測システムが、リード線／インピーダンス電極パッドの中に完全に一体化される。これにより、心臓マッサージおよび換気の手順についての、低コストで軽量な理想的配置のインジケータという独特の利点が提供される。パワー、電気的絶縁、および装置の嵩高性という現在の多くの課題が、この一体化により排除される。緊急治療の設定という独特の用途および環境が、この低パワーで簡単な洗練された電極パッドシステムに独特の課題および機会を提供する。この独特の予想外の簡単な解決策は、臨床医、ＥＭＳ専門家、および火事の専門家のための理想的解決策を提供する。この最適な軽量設計が、呼吸と心臓の両方の診断インジケータを提供し、さらに、呼吸および心臓の治療のための適切な診断および処置のステップを通して、経験を積んだ緊急治療プロバイダと新参の緊急治療プロバイダの両方を導く。
【００８７】
図１を参照すると、例示的な好ましいシステムが、処理装置（ＣＰＵ）１２０と、読出専用メモリ（ＲＯＭ）１４０およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１５０などのシステムメモリを含むさまざまなシステム構成要素を処理装置１２０に結合するシステムバス１１０とを含む少なくとも１つの汎用コンピューティングデバイス１００を含む。他のシステムメモリ１３０が、同様に使用できてもよい。本発明は、好ましくは、２つ以上のＣＰＵ１２０を備えるコンピューティングデバイス上で、またはより大きな処理能力を提供するために一緒にネットワーク接続されたコンピューティングデバイスのグループもしくはクラスタ上で動作する。システムバス１１０は、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、およびさまざまなバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスを含む、さまざまなタイプのバス構造のいずれでもよい。ＲＯＭ１４０などに格納された基本入出力（ＢＩＯＳ）が、好ましくは、始動中など、コンピューティングデバイス１００内部の要素間で情報を転送するのに役立つ基本ルーチンを提供する。コンピューティングデバイス１００はさらに、好ましくは、記憶装置、たとえば、ハードディスクドライブ１６０、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、テープドライブなどを含む。記憶装置１６０は、ドライブインタフェースによりシステムバス１１０に接続される。ドライブ、および結合されるコンピュータ可読媒体が、コンピューティングデバイス１００のためのコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータの不揮発性記憶装置を提供する。基本構成要素は当業者に公知であり、デバイスのタイプに応じて、たとえば、デバイスが小型のハンドヘルドコンピューティングデバイス、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータサーバ、無線デバイス、ウェブ対応デバイス、または無線電話などかどうかに応じて、適切な変形形態が企図される。
【００８８】
いくつかの実施形態では、システムは、好ましくは単一ＣＰＵにより制御されるが、他の実施形態では、システムの１つまたは複数の構成要素が、１つもしくは複数のマイクロプロセッサ（ＭＰ）、または他のコンピューティングデバイスにより制御される。さらに、ＣＰＵとＭＰの組合せが使用されることができる。好ましくは、ＭＰは埋め込まれたマイクロコントローラであるが、コマンドを処理することができる他のデバイスが、同じく使用されることができる。
【００８９】
本明細書で説明される例示的環境は、ハードディスクを利用するが、コンピュータによりアクセス可能なデータを格納することができる他のタイプのコンピュータ可読媒体、たとえば、磁気カセット、フラッシュメモリカード、デジタル多用途ディスク、カートリッジ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ビットストリームを含むケーブルまたは無線の信号などが、例示的動作環境でも使用されてもよいことを当業者には認識されたい。
【００９０】
コンピューティングデバイス１００とのユーザ対話を可能にするために、入力デバイス１９０が、任意の数の入力機構、たとえば、発話用マイクロホン、ジェスチャまたはグラフィカル入力のためのタッチスクリーン、電気信号センサ、キーボード、マウス、運動入力、発話などを表す。デバイス出力１７０は、当業者に公知のいくつかの出力機構のうち１つまたは複数、たとえば、プリンタ、モニタ、ライト、プロジェクタ、スピーカ、およびプロッタとすることができる。いくつかの実施形態では、出力は、ネットワークインタフェースを介することができる、たとえば、ウェブサイトにアップロードする、電子メールで送る、他の電子ファイルに添付する、または内部に配置する、およびＳＭＳまたはＭＭＳメッセージを送信することができる。いくつかの例では、多モードシステムにより、ユーザが複数のタイプの入力を提供してコンピューティングデバイス１００と通信することが可能になる。通信インタフェース１８０が、一般に、ユーザ入力およびシステム出力を規定し、管理する。任意の特定のハードウェア構成で動作する本発明に対する制限はなく、したがって、本明細書の基本的特徴は、これらの特徴が発展させられたとき、改善されたハードウェアまたはファームウェアの構成と容易に置き換えられてもよい。
【００９１】
説明を明確にするために、例証となるシステムの実施形態は、個々の機能ブロック（「プロセッサ」としてラベルをつけられた機能ブロックを含む）を備えるとして提示されている。これらのブロックが表す機能は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを含むがこれに限定されない共有または専用ハードウェアを使用することによって提供されてもよい。たとえば、図１に提示される１つまたは複数のプロセッサの機能が、単一の共有プロセッサ、または複数のプロセッサにより提供されてもよい（用語「プロセッサ」の使用が、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に指すと解釈されるべきではない）。例証となる実施形態は、マイクロプロセッサおよび／またはデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）のハードウェア、以下で説明される動作を行うソフトウェアを格納するための読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ならびに結果を格納するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備えてもよい。超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）のハードウェア実施形態だけでなく、汎用ＤＳＰ回路と組み合わせたカスタムＶＬＳＩ回路もまた提供されてもよい。
【００９２】
本発明の範囲に入る実施形態はまた、コンピュータ実行可能命令またはこれらの命令を格納されたデータ構造を移送するまたは有するためのコンピュータ可読媒体を含んでもよい。このようなコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータによりアクセスされることができる任意の利用可能な媒体とすることができる。限定としてではなく例として、このようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、またはコンピュータ実行可能命令もしくはデータ構造の形で所望のプログラムコードを移送または格納するために使用されることができる任意の他の媒体を備えることができる。ネットワークまたは他の通信接続（有線、無線またはこれらの組合せ）を介して情報がコンピュータに転送または提供されたとき、コンピュータは、接続をコンピュータ可読媒体として適切にみなす。したがって、このような任意の接続は、コンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。上記の組合せもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００９３】
コンピュータ実行可能命令は、たとえば、汎用コンピュータ、専用コンピュータまたは専用処理デバイスに、特定の機能または機能のグループを行わせる命令およびデータを含む。コンピュータ実行可能命令はまた、スタンドアロンまたはネットワーク環境でコンピュータにより実行されるプログラムモジュールを含む。一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを行う、または特定の抽象的データタイプを実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、およびデータ構造などを含む。コンピュータ実行可能命令、関連データ構造、およびプログラムモジュールは、本明細書で開示される方法のステップを実行するためのプログラムコード手段の例を表す。このような実行可能命令または関連データ構造の特定のシーケンスは、説明された機能をこのようなステップの中に実装するための対応する行為の例を表す。
【００９４】
本発明の他の実施形態が、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサに基づくまたはプログラム可能な家庭用電子機器、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む、多くのタイプのコンピュータシステム構成を備えるネットワークコンピューティング環境で実施されてもよいことを当業者は認識されよう。ネットワークは、インターネット、１つまたは複数のローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）、１つまたは複数のメトロポリタンエリアネットワーク（「ＭＡＮ」）、１つまたは複数の広域ネットワーク（「ＷＡＮ」）、１つまたは複数のイントラネットなどを含んでもよい。実施形態はまた、通信ネットワークを通して（有線リンク、無線リンクにより、またはこれらの組合せにより）連結されたローカルおよび遠隔の処理デバイスによりタスクが行われる分散コンピューティング環境で実施されてもよい。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、ローカルおよび遠隔のメモリ記憶装置の両方に配置されてもよい。
【００９５】
本発明は、好ましくは、計測されたインピーダンス値を量に変換するための一体化された電子回路、インピーダンス計測デバイス、およびコンピュータで、胸腔内容積を計測するインピーダンスシステムを備える。インピーダンス計測デバイスは、回路と、少なくとも１つのコンピューティングデバイス、好ましくはマイクロプロセッサと、好ましくは４つのリード線とを備え、２つのリード線は、電流を被験者の身体の中に注入するために使用され、少なくとも２つが前記患者の身体の電圧応答を読取るために使用される。一実施形態では、電極は、本明細書で説明されるように、除細動器パッドの中に組み入れられる。一実施形態では、電極は、標準的なＥＫＧまたはＩＣＧの読取り値をさらに与えるシステムの一部であってもよい。一実施形態では、電極は、ＥＫＧ入力を提供する電極と同じであってもよい。一実施形態では、電極は、第６肋骨のレベルで腋窩中央線に水平に取り付けられる。しかしながら、電極は、胸部の上に、上方または下方に置かれることができる。一実施形態では、複数の電極が使用され、除細動器パッドの中に組み入れられるものがあり、ＥＫＧ信号リード線の中に組み入れられるものもある。さらに、電極は、患者、状況、および他の生理学的懸念（たとえば、患者がペースメーカまたは他の人工デバイスを有するかどうか）に応じて、他の場所および構成で（たとえば、胸部に沿って垂直に、胸部全体に一定の角度で、または患者の前面の位置から患者の背面の位置に）置かれてもよい。
【００９６】
インピーダンス計測デバイスは、好ましくは、除細動器デバイスまたは他のＣＰＲ支援デバイスに結合されるコンピューティングデバイスに接続される。転送の際にデータが破損するのを防止するために、デジタルインタフェースが使用される。一実施形態では、インタフェースは、除細動ショックからの保護をシステムに提供する。
【００９７】
好ましい一実施形態では、デバイスを短絡することにより、除細動器からの高圧パルスを含むＥＳＤパルスからデバイスを同時に保護するために、および除細動器の電流分布に対する妨害を回避するようにデバイスを通って通過する電流を制限するために、高インピーダンス抵抗器と組み合わせて過渡電圧抑制ダイオードが使用される。デバイスのデータは、好ましくは、ＥＳＤ事象または除細動器放電により破損されず、デバイスの機能は、好ましくは、決して妨害されない。他の実施形態では、インピーダンス計測デバイスは、高インピーダンス抵抗器、ヒューズ、回路遮断器、トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、またはスイッチのうち少なくともいくつかを含む他のタイプの回路により保護される。
【００９８】
好ましい実施形態では、デバイスは、デバイスを自動的に較正する回路およびソフトウェアを含む。一実施形態では、較正は、さまざまな周波数で組織インピーダンスを計測する過程である生体電気スペクトルインピーダンス解析により得られるデータにより促進される。この実施形態では、生体電気インピーダンス解析からのデータが、水分補給レベル、基準インピーダンス、および身体組成を含むがこれらに限定されない、被験者の特定の特性を計算するために使用されてもよい。低レベルの水分補給により、身体の電気インピーダンスがより大きくなる。身体中の高レベルの脂肪が、同じく身体の平均電気インピーダンスの増大を引き起こすが、電気は最も小さな抵抗の経路を通過するので、全体のインピーダンスの低下を引き起こす可能性が高い。筋肉は、脂肪よりはるかに多くの血管があり、より大きな伝導性電解質を含むので、筋肉質の患者の身体が、筋肉質ではなかった同様のサイズの人よりはるかに低い電気インピーダンスを有する。これらの入力に基づき較正係数をスケール変更することにより、計算がより正確になる。
【００９９】
一実施形態では、本発明のデバイスの較正は、身体組織の代謝要件に基づく。予想は、好ましくは、計測され推定された患者の体重または理想体重に、空気の量、または体重の単位量により必要とされる１分当たりの空気の量を乗算することを伴う。理想体重は、患者の身長、人種、および／または年齢から決定され、Ｄｅｖｉｎｅ、Ｒｏｂｉｎｓｏｎ、Ｈａｍｗｉ、およびＭｉｌｌｅｒの式のうち１つまたは複数を使って決定されてもよい。
【０１００】
他の実施形態では、デバイスは、好ましくは、患者をシミュレートする、一体化されたモジュールを備え、自動化されたシステム試験およびデモンストレーションを可能にする。自動化されたシステム試験は、デバイスの手順を改善し、使用前にデバイスが正しく機能していることを保証する。
【０１０１】
好ましい実施形態では、デバイスは、注入される電流のごくわずかな偏差を補償し、かつ獲得されるデータの精度を高めるためのアナログ除算器を利用する。好ましい実施形態のアナログ除算器は、復調器の後、かつ整流器の前に置かれる。他の実施形態では、アナログ除算器は、精密整流器の後、または復調器の前を含むがこれらに限定されない、回路の他の場所に置かれてもよい。
【０１０２】
好ましい実施形態では、デバイスは、マイクロプロセッサにより駆動される適応電子回路を利用して、回路内の異なる増幅器に対して適切な利得を維持して、信号が範囲から外れるのを防止し、高いＳ／Ｎ比を維持する。マイクロプロセッサは、ハードウェア増幅器の各々で設定利得を追跡し、適切な値を常に出力するように、利得の計算中に適切に補償する。
【０１０３】
図２は、本発明のシステム２００の一実施形態の概略図である。電気信号が、信号源２０５で作成される。好ましくは、電気信号を発生させるために、調節可能な関数発生器２１０（たとえばＸＲ２２０６チップ）が使用される。関数発生器２１０は、好ましくは、マイクロプロセッサ（ＭＰ）２７５を介して、または手動で調節可能である。いくつかの実施形態では、関数発生器は、信号を改善するために調整されることができる。調整は一度または複数回行われることができる。水分補給のレベルを異なる周波数で検出するために、生体インピーダンス分光法が使用されることができ、このレベルは、関数発生器２１０を較正するために使用されることができる。同様に、体脂肪率が計算されることができる。
【０１０４】
信号源２０５はまた、電流発生器２１５（たとえばＨｏｗｌａｎｄ回路）を備える。電流発生器２１５は、好ましくは、パッド接触が変化しても（接触が完全に断たれた場合を除く）電源電流を一定に保つ。好ましい実施形態では、電流発生器２１５は、手順を改善するために調整されることができ、この調整は、手動でまたはＭＰ２７５により自動的に行われることができる。好ましい実施形態では、パッド接触品質がモニタされ、パッド接触が断たれた、またはあまりにも悪い品質であるので電子回路が補償することができないときに、警告が提供される。信号源２０５はまた、インピーダンスを計算するための電流モニタ２２０を備えてもよい。
【０１０５】
好ましい一実施形態では、信号源２０５はまた、患者シミュレータ２２５を備える。患者シミュレータ２２５は、実際の患者に類似するパラメータを使ってインピーダンスの変化をシミュレートすることができる。患者シミュレータ２２５は、システム２００の試験だけでなく、回路の較正のためにも使用されることができる。
【０１０６】
信号源２０５からの信号が患者２３０を通過し、センサ２３５により受信される。好ましくは、センサ２３０は入力インピーダンス増幅器２４０を備える。インピーダンス増幅器２４０は、不十分なまたは可変のパッド接触の、計測への影響を抑制する。インピーダンス増幅器２４０の利得は、好ましくは、質が向上した信号をその他のモジュールに提供するために、ＭＰ２７５により制御される。センサ２３０はまた、好ましくは、電力網などからの妨害を取り除くための信号フィルタ２４５を備える。信号フィルタ２４５は、標準的な高域フィルタ、復調器、または他の信号フィルタであってもよい。生体インピーダンス変化を検出し、信号中の動きアーチファクトを取り去るために、同期復調器がしばしば使用されることがある。
【０１０７】
好ましい一実施形態では、信号は２つの経路に分離される。第１の経路は、好ましくは、発生器信号を搬送波として使用して、計測された信号を復調する。第２の経路は、好ましくは、復調前に９０°位相回転回路を使用する。復調された信号は両方とも、電圧−ＲＭＳ変換器を使用して、ＲＭＳ値に変換されることができる。信号は、別個に計測され、加算され、次いで、平方根が計算される。これにより、被験者のどんな位相シフトも補償することが可能になり、抵抗およびリアクタンスの別個の計測を可能にし、これにより、動きアーチファクト補償のための価値のある情報だけでなく、水分補給レベル、脂肪率、および較正係数の計算も提供される。
【０１０８】
さらに、センサ２３０は、計測された電圧信号を電流モニタリング回路からの信号で除算してインピーダンスを計算するアナログ除算器２５０を備えてもよい。センサ２３０はまた、好ましくは、搬送周波数を取り除くための低域フィルタを備える、精密整流器または二乗平均平方根−直流（ＲＭＳ−ＤＣ）チップ２５５を備える。センサ２３０の出力は、好ましくは、患者のインピーダンスに比例するＤＣ信号である。センサ２３０はまた、呼吸に対応しない信号の部分を除去することにより、呼吸率だけを選択するための帯域フィルタ２６０を備えてもよい。帯域フィルタ２６０は、手動で、またはＭＰ２７５により自動的に較正されてもよい。好ましくは、センサ２３０は、複数のプローブ対を適合させるために、ＭＰ２７５により制御されるマルチプレクサ２６５を備える。好ましくは、２つのプローブ対が存在するが、それより多い、または少ないプローブ対が企図される。センサ２３０はまた、出力増幅器２７０を備えてもよい。出力増幅器２７０は、好ましくは、ＭＰ２７５により制御され、高精度デジタル化のために信号をアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２８０に提供する。異なるソース（たとえば、熱的妨害、電子的妨害、生物学的妨害、ＥＭ妨害）に由来する場合がある計測雑音を低減するために、オーバーサンプリングが使用される。ＭＰ２７５は、ＡＤＣにできるだけ高いケイデンスで計測を行うよう指令し、次いで、得られたデータをサンプリング周波数に対応する時間間隔にわたり平均する。サンプリング周波数は、インピーダンス計測デバイスによりコンピュータに提示されるようなインピーダンスサンプリングの周波数である。周波数は、好ましくは、呼吸の微小な特徴をすべてモニタするように十分高く設定される。
【０１０９】
制御可能な利得およびオーバーサンプリングを使用することにより、好ましくは、システムは非常に高い有効精度で（現在の実装では２８ビット、または４ｐｐｂと推定される）インピーダンスを計測することができるようになる。
【０１１０】
信号源２０５もセンサ２３０も、ＭＰ２７５により制御される。ＭＰ２７５は、好ましくは、信号処理をモニタする少なくとも１つのＡＤＣ２８０と、デジタル電位差計、マルチプレクサ、演算増幅器、信号発生器、および他のデバイスを制御するための少なくとも１つのデジタル出力２８５とを備える。好ましくは、ＭＰ２７５は、有線（たとえば、ＵＳＢ、シリアル）または無線（たとえば、ブルートゥースまたは無線インターネット）の接続を使用して、インタフェースデバイス（たとえば、タブレットＰＣ、ラップトップ、ネットブック、携帯電話、または他の携帯型コンピューティングデバイス）と通信する。好ましくは、インタフェースデバイスは、ＣＰＲ技術者にフィードバックを表示する。好ましくは、インタフェースは、１回換気量、呼吸率、毎分換気量、圧迫の深さ、および圧迫率という計測基準のうち１つまたは複数を表示する。
【０１１１】
図３は、ＣＰＲ作業中に使用される本発明の一実施形態を示す。胸部インピーダンスを計測するために、患者の胸の上にリード線３１０が置かれる。デバイス３２０が患者のそばにある。デバイスは胸部インピーダンスを解釈し、ＣＰＲ操作者に音声の、視覚的、および／またはテキストのフォーマットでフィードバックを提供する。
【０１１２】
図４は、本発明の一実施形態を通る電流およびデータ信号の流れを示す。デバイス内部の信号発生器４０５が、リード線４１０を通して電流を患者の胸全体に注入する。リード線内のインピーダンスセンサ４１５が胸部インピーダンスを計測し、呼吸信号が増幅される４２０。次いで、デバイスは、アナログの胸腔内インピーダンス信号を、較正および処理４３０のために使用されるデジタル信号４２５に変換する。次いで、患者の胸腔内容積が計算され４３５、この容積の肺の要素４４５および心臓の要素４４０に分離される。次いで、デバイスは、蘇生が妥当であるかどうか、およびどんなフィードバックが蘇生の質を改善することができるかを判定する。適切な音声および／または視覚的フィードバックがユーザインタフェースを通して施される４５５。
【０１１３】
図５は、本発明のユーザインタフェースの可能な一実施形態を示す。デバイスは、被験者の胸部インピーダンスを計測するリード線５５０に接続される。デバイスはＣＰＲの質をモニタし、操作者にフィードバックを与える。デバイスは、スピーカ５１０を通して音声フィードバックを与えて、操作者に、胸部圧迫の速度または深さを変更するよう伝える。デバイスはまた、ＬＥＤインジケータを使用して、どの調節が行われるべきかを操作者に示すことができる。圧迫速度インジケータ５２０は、圧迫のタイミングの調節が必要である場合、操作者に警報を発する。圧迫の深さのインジケータ５３０は、圧迫の深さの調節が必要である場合、操作者に警報を発する。両方のＬＥＤインジケータが、「良好」ＬＥＤからさらに離れて点灯することにより、ＣＰＲの手順が理想的な場合から離れている程度を示すことができる。
【０１１４】
図６は、胸部インピーダンスが換気量を計算するためにどのように使用されるかを示す。患者が息を吸うとき、横隔膜が収縮し６５０、胸が拡張する６１０。より多くの空気が肺の内部に存在すると、胸部全体のインピーダンスが増大する。逆に、患者が息を吐くとき、横隔膜が弛緩し６６０、胸壁が収縮する６２０。より少ない空気が肺の内部に存在し、胸部全体のインピーダンスが低下する。
【０１１５】
圧迫の妥当性の判定は、胸骨の変位よりも胸腔内容積の変化とよい関係がある。胸骨の変位だけでは、患者全体の動きを考慮しないので、圧迫の妥当性の良好な判定要因にならない。たとえば、患者が柔らかいベッドの上におり、患者全体が２インチ動いた場合、加速度計が大きな変位を読取ることができる。この場合、システムが適切な変位を登録し、システムが提供した命令が、不適切なＣＰＲが実施されている状況をもたらす。胸骨の変位はまた、患者のサイズ、体重、または体形の差を考慮しない。２０歳で５フィート（１５２．４ｃｍ）、１００ポンド（４５．３６キログラム）のやせた女性に対する２インチの変位は、５０歳で６フィート（１８２．８８ｃｍ）、３００ポンド（１３６．０８キログラム）の男性に対する２インチの変位と非常に異なる効果を及ぼす。
【０１１６】
緊急事態の範囲内で、最初の応答者が、自動体外式除細動器だけでなく、心肺蘇生（ＣＰＲ）中に「ショック」が必要であるかどうかを判定するよう支援することができるデバイスも必要とする。本明細書で説明される本発明は、胸部圧迫の妥当性を保証するための、優れた、臨床的により有用な、より使いやすい方法を提供することができる。新規な解決策は、ＣＰＲの妥当性をより正確に反映する胸腔内容積（肺気量）の変化を報告する。本発明は、好ましくは、圧迫および換気に関してほぼリアルタイムの客観的計測値および補正フィードバックを提供して、確立されたガイドラインに従って、熟練した救助者または未熟な救助者によるＣＰＲの手順を促進する。一実施形態では、本発明からの情報が、「ショック」を与える、圧迫の深さの増減、圧迫の率の増減、換気の率の増減、換気の量の増減などの行為を介護者に指示するアルゴリズムのための入力を提供する。
【０１１７】
一実施形態では、計測値が、所与の患者のパラメータに対して予測される胸腔内容積に関連づけられる。他の実施形態では、計測値が、電極の配置により、患者のサイズに対して補正される。好ましい実施形態では、インピーダンス計測値から胸腔内容積が計算される。他の実施形態では、インピーダンスデータから胸骨の変位が計算される。他の実施形態では、胸腔内容積は、（実際には、胸腔内容積および胸腔内容積変化を計算するために使用され、単なる胸骨の変位を計測するために使用される加速度計と異なる）１組の加速度計から計算される。他の実施形態では、胸腔内容積は、既存の加速度計技術での胸腔内容積と、加速度計から提供される一方向の変位または他の変位との組合せから計算される。
【０１１８】
一実施形態では、インピーダンスまたは加速度計に基づく、胸腔内容積および胸腔内容積の変化の計測値も、圧迫の率を提供する。一実施形態では、インピーダンスまたは加速度計に基づく、胸腔内容積および胸腔内容積の変化の計測値は、デバイスを制御して、ＣＰＲを改善する、またはＣＰＲの妥当性を確認するよう救助者に指令する、または解説するアルゴリズムへの入力を提供する。コマンドは、たとえば、より強く圧迫する、より弱く圧迫する、圧迫の深さを修正する、より速く圧迫する、よりゆっくりと圧迫する、良好な圧迫速度、換気量を修正する、換気が与えられる速度を修正する（より短い呼吸を与える、より長い呼吸を与える）、より速く換気する、よりゆっくりと換気する、良好な換気速度を含む。他の実施形態では、本発明は、音声信号、視覚的信号、またはテキスト信号を提供する。一実施形態では、本発明は、各圧迫を開始するための合図を与える。一実施形態では、本発明は、各換気を開始するための合図を与える。
【０１１９】
一実施形態では、インピーダンスまたは加速度計に基づく、胸腔内容積および胸腔内容積の変化の計測値は、この場合、開ループシステムまたは閉ループシステムである自動式ＣＰＲ圧迫デバイスを制御するアルゴリズムへの入力を提供する。一実施形態では、インピーダンスまたは加速度計に基づく、胸腔内容積および胸腔内容積の変化の計測値は、この場合、開ループシステムまたは閉ループシステムである自動式換気デバイスを制御するアルゴリズムへの入力を提供する。一実施形態では、インピーダンスまたは加速度計に基づく、胸腔内容積および胸腔内容積の変化の計測値は、この場合、開ループシステムまたは閉ループシステムである自動式複合型ＣＰＲ圧迫および換気デバイスを制御するアルゴリズムへの入力を提供する。
【０１２０】
一実施形態では、本発明は、換気の妥当性を報告し、手動式バッグで人工呼吸を受ける患者（ｈａｎｄ−ｂａｇｇｅｄ  ｐａｔｉｅｎｔ）のための改善、または携帯人工呼吸器に戻る閉ループシステムのための改善の指示を提供する。一実施形態では、本発明は、換気と圧迫の両方の妥当性を報告し、改善のための指示を提供する、または閉ループ制御のための他の装置と一体化する。
【０１２１】
Ｐｈｉｌｉｐｓ社のＱ−ＣＰＲメータという、市場の１つの製品が、手動除細動モードとＡＥＤモードの両方で利用可能な、ＣＰＲの圧迫と換気の両方の要素に関する客観的計測値およびリアルタイム補正フィードバックを提供する、リアルタイムＣＰＲ計測およびフィードバックツールを提供する。Ｑ−ＣＰＲデバイスは、圧迫の深さおよび率だけでなく換気率に関する情報も提供して、介護者がＡＨＡ／ＩＬＣＯＲガイドラインに従って成人に対してＣＰＲを実施するのを促進するが、胸腔内容積または肺気量に関して情報を提供しない。本発明の一実施形態が、他の技術により提供される呼吸率計測値に、呼吸量を計測する能力を付加する。本発明の一実施形態が、蘇生の妥当性に関する圧迫の深さの代わりに、またはこれに加えて、胸腔内容積の計測値という、向上した有用性を付加する。本発明の一実施形態が、心臓のインピーダンスデータから得られた心血流量／心拍出量に関する情報を１組の情報に付加する。
【０１２２】
Ｐｈｉｌｉｐｓ社のＨｅａｒｔＳｔａｒｔ  ＭＲｘという市場の他の製品が、胸部インピーダンスの変化を検出することにより、除細動パッドを通して換気を計測する。換気率は、１分当たりの換気（ｖｐｍ）として提示される。Ｐｈｉｌｉｐｓ社のシステムは、圧迫に関連する換気量または胸腔内容積変化と関係があるような胸腔内容積を計測する能力を有しない。胸腔内容積に関する具体的な情報がＣＰＲ中の圧迫および換気をよりよく指示するために利用されることができるように、インピーダンス信号が収集され、処理されることは、本発明の新規性である。
【０１２３】
一実施形態では、（好ましくは４つの）インピーダンス電極が、携帯型モニタ／除細動器の除細動器パッドの中に含まれる。他の実施形態では、（好ましくは４つの）インピーダンス電極が、除細動器パッドと分離して、胸腔内容積変化を記録するための、解剖学的に適切な場所に置かれる。好ましくは、追加のリード線が置かれる必要がないように、４つのインピーダンス電極からＥＫＧ信号が得られる。好ましくは、インピーダンスデバイスは、除細動器のショックから遮蔽される。
【０１２４】
本発明は、好ましくは、ＣＰＲを必要とするどんな患者に対しても、またはＣＰＲの必要性を評価するために使用されることができる。一実施形態では、デバイスは、ＥＭＴおよび軍人のための緊急輸送の範囲内で使用するために耐久性を高められる。本発明の一実施形態が、タイミングおよび手順の適切な管理、ならびに圧迫とバリアデバイス、マスク、または気管内チューブによる呼吸（換気）との連係を介護者が提供するのを支援する。
【０１２５】
一実施形態が、予後を改善するために、救急看護員または衛生兵をＣＰＲ圧迫に関する特定の指示および補正にて支援することができるＣＰＲフィードバックデバイスを含む。一実施形態では、本発明は、典型的なＡＥＤに結合するリード線を利用する。ＥＭＴは、既存の除細動器パッドの中に一体化されたリード線、および／または圧迫前のＥＫＧリード線を取り付ける。胸部を通して交番する電流または一定の電流を発生させることにより、インピーダンスの変化が検出される。インピーダンスの変化は、胸が圧迫されている率だけでなく、各圧迫の深さにも関連づけられる。計測された圧迫率は、最適値と比較され、警報システムを通して強制され、救助者は、圧迫率が高すぎるか、低すぎるか、適切であるかどうかを通知される。警報は、可聴的、視覚的、またはこれらの組合せとすることができる。計測された圧迫の深さは、最適値と比較され、警報システムを通して強制され、圧迫を施す人は、圧迫の深さが高すぎるか、低すぎるか、適切であるかどうかを通知される。
【０１２６】
デバイスの一実施形態が、他の胸腔内容積計測デバイスのインピーダンスを組み合わせて、文書化された記録、除細動器、心臓モニタ、呼吸モニタ、呼吸終期のＣＯ２（ＥＴＣＯ２）モニタ、パルスオキシメータ、人工呼吸器を含むがこれらに限定されない他のデバイスまたは記録方法から得られた他の情報と共にデータを与えて、これらのデータを格納する、または進行中のＣＰＲを支援するために簡約された１組のデータをほぼリアルタイムに介護者に提示する。
【０１２７】
一実施形態が、ＣＰＲを最も効果的に適用するための機械式デバイスを開発する過程の一環として、質の改善のために使用される。他の実施形態が、介護者がＣＰＲを実施している間に、現場で進行中の質の改善を介護者に提供するためのものである。他の実施形態が、インピーダンスまたは他の胸腔内容積の計測デバイスからのデータを格納し、かつ文書化された記録、除細動器、心臓モニタ、呼吸モニタ、ＥＴＣＯ２モニタ、パルスオキシメータ、人工呼吸器を含むがこれらに限定されない任意の他のデバイスまたは記録方法から得られた他の情報と共にデータを与えることにより、質の改善のために、ＣＰＲ事象の後に報告するためのデータを提供するためのものである。一実施形態では、インピーダンスを刺激してモニタするために、別個のリード線が使用される。一実施形態では、インピーダンスを刺激してモニタするために、ＥＫＧのリード線が使用される。一実施形態では、インピーダンスを刺激してモニタするために、除細動パッドが使用される。
【０１２８】
一実施形態では、本発明は、呼吸率、１回換気量、分時換気量（画面上に、または音声／聴覚的構成要素もしくは他の方法を介して報告されることができる）を含む、患者の呼吸パラメータの評価を提供し、自発呼吸であれ、手動式バッグによる人工呼吸（ｈａｎｄ  ｂａｇｇｉｎｇ）、または携帯型人工呼吸器、または他の人工呼吸器であれ、呼吸の妥当性について介護者に助言する。経験の浅い救助者が、ガイドラインに従ってＣＰＲを適用するように指示されることができるように、一実施形態が情報を提供する。
【０１２９】
ＢＬＳおよびＡＬＳレベルの介護者、ならびに医療以外の職員が、自分たちのＣＰＲ適用を最適化することができるように、一実施形態が、可変量の詳細と共に情報を提供する。一実施形態では、本発明は、圧迫率、圧迫の深さ、および完全な解放だけでなく、圧迫活動なし（すなわち「心肺蘇生が行われない」時間）、および換気率に関するフィードバックも救助者に提供する。
【０１３０】
一実施形態では、本発明は、圧迫率、圧迫の深さ、および完全な解放だけでなく、圧迫活動なし（すなわち「心肺蘇生が行われない」時間）、および換気率のうち１つまたは複数に関する開フィードバックまたは閉フィードバックを自動圧迫デバイスに提供する。
【０１３１】
一実施形態では、本発明は、圧迫率、圧迫の深さ、および完全な解放だけでなく、圧迫活動なし（すなわち「心肺蘇生が行われない」時間）、および換気率のうち１つまたは複数に関する開フィードバックまたは閉フィードバックを、換気と自動圧迫の両方を実施する一体化されたシステムに提供する。
【０１３２】
一実施形態では、本発明は、圧迫率、圧迫の深さ、および完全な解放だけでなく、圧迫活動なし（すなわち「心肺蘇生が行われない」時間）、および換気率のうち１つまたは複数に関する開フィードバックまたは閉フィードバックを人工呼吸器に提供する。
【０１３３】
一実施形態が、胸腔内肺気量に関係があるインピーダンスの変化を計測することにより、胸部圧迫の妥当性の評価（画面上に、または音声／聴覚的構成要素もしくは他の方法を介して報告されることができる）を提供する。
【０１３４】
一実施形態が、インピーダンス計測値に基づき、実際の、または相対的な心血流量／心拍出量の評価（画面上に、または音声／聴覚的構成要素もしくは他の方法介して報告されることができる）を提供する。この評価は、独立に計測され、報告されることができる、またはＣＰＲ圧迫の妥当性を定義するために、胸部容積データと一体化されることができる。一実施形態では、デバイスは、絶対値、または傾向の計測値を報告する（画面上に、または音声／聴覚的構成要素もしくは他の方法を介して報告されることができる）。一実施形態では、デバイスは後で確認するために結果を格納する。
【０１３５】
機械式ＣＰＲは、依然として米国心臓協会のガイドラインに含まれていない。本発明の一実施形態が、機械式ＣＰＲデバイスの圧迫の適用を最適化するために、機械式ＣＰＲデバイスにフィードバックを提供する。
【０１３６】
機械式デバイスは、単一の基準レベルで動作することができる、または圧迫および／または換気の妥当性を検出し、報告するデバイスからのフィードバックに基づき、最初に、断続的に、またはリアルタイムに調節されることができる。この調節は、介護者により（開ループ制御）、または機械式デバイス自体により（閉ループ制御）実施されることができる。
【０１３７】
現在の機械式ＣＰＲの欠点の１つが、機械式ＣＰＲの実装を最適化するための、胸腔内容積の変化についての適切なフィードバックが存在しないことである。本発明の一実施形態が、ＣＰＲの手順を最適化する、圧迫と換気の両方のための進行中の音声フィードバックを提供することができる、一体化されたデバイスを含む。
【０１３８】
水分補給が異常な状態の患者は、基準インピーダンスを変えることによりインピーダンスカルジオグラフィに別の問題を提起し、このことが、インピーダンスカルジオグラフィをインピーダンス呼吸記録法と組み合わせることが重要である理由である。
【０１３９】
本発明の他の実施形態および使用が、本明細書で開示される本発明の明細および実施の考察から当業者には明らかであろう。すべての刊行物、米国および外国の特許および特許出願を含む、本明細書で列挙されたすべての参考文献は、参照により具体的に全部組み入れられる。さらに、米国特許仮出願第６１／４４９８１１号明細書および第６１／４８０１０５号明細書は、参照により本明細書に具体的に全部組み入れられる。本明細書および例は例示でしかないと考えられ、本発明の真の範囲および精神は以下の特許請求の範囲により示されることが意図される。さらに、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」および「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」を含み、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ、およびｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）という用語は制限することが意図されない。
【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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