(57)【要約】  患者自身の胸壁と腹部の周辺に密着するように構成された動的に可動で多要素の人工肋骨ケージから成る負圧換気システムが開示されている。人工肋骨ケージの形状、寸法、動的な動きは患者自身の胸壁のそれを模倣するように設計されている。その人工肋骨ケージには胸骨要素を含む人工胸壁を形成するために、人工肋骨を結合している人工背骨が含まれている。患者の腹部上に置くための腹部要素は移行要素により胸壁要素に接続されていて、腹部要素が胸壁要素に近づいたり離れたりできる。胸壁と腹部の要素が協調するように相互作用をして、換気装置が吸入と排気の間に胸壁と腹部の両方を動かせて、患者自身の自然な呼吸パターンを模倣する。
2007512905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖系を形成するために、患者の胸壁及び腹部に密封性の取付けになるように構成された人工肋骨ケージ、その人工肋骨ケージが背骨要素、その背骨要素に結合された複数の肋骨要素、患者の胸部に対して（ａｇａｉｎｓｔ）置けるように構成された胸骨要素、患者の腹部に対して（ａｇａｉｎｓｔ）置けるように構成された腹部要素を含むこと、その胸骨要素と腹部要素が肋骨要素に取付けられていること、
その場合、胸骨要素と腹部要素が移行要素によりお互いに可動的に接続されていて、腹部要素に対する胸骨要素の動きが人工肋骨ケージの寸法と形状に変化を生じ呼吸サイクル中に人工肋骨ケージ内に負圧と正圧を生じること、
を含んで成る呼吸支援システム。
【請求項２】
移行要素がシリンダーとピストンのアセンブリーであることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項３】
シリンダーとピストンのアセンブリーが胸骨要素と腹部要素に固定するように取付けられていることを特徴とする請求項２のシステム。
【請求項４】
移行要素が動力化（ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ）したねじ状レバーであることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項５】
人工肋骨ケージには、その人工肋骨ケージと患者の胸の間に配置するのに適した発泡性の裏張り材が含まれていることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項６】
腹部要素と胸骨要素はお互いに対してスライド可能に動けることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項７】
複数の肋骨要素の少なくともひとつが胸骨要素にボール・ソケット・ジョイント（ｂａｌｌ  ａｎｄ  ｓｏｃｋｅｔ  ｊｏｉｎｔ）により可動的に結合していることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項８】
複数の肋骨要素の少なくともひとつが腹部要素にボール・ソケット・ジョイントにより可動的に結合していることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項９】
複数の肋骨要素の少なくともひとつが背骨要素にボール・ソケット・ジョイントにより可動的に結合していることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１０】
システムが、一回換気量（ｔｉｄａｌ  ｖｏｌｕｍｅ）、呼吸数（ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｒａｔｅ）及び、吸気対呼気の比から成るグループから選択した生理学的パラメーターを調節するための自動フィードバック・システムと高周波振動換気（ｈｉｇｈ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）を含むことを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１１】
システムが自動化されていることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１２】
腹部要素に対する胸骨要素の動きが人工肋骨ケージの断面寸法に変化を生じることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１３】
胸骨要素と腹部要素のお互いの方に向う動きが複数の肋骨要素と背骨要素の間の角度を小さくすることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１４】
胸骨要素と腹部要素のお互いから離れる動きが複数の肋骨要素と背骨要素の間の角度を大きくすることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１５】
人工肋骨ケージにはカバーが含まれることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１６】
人工肋骨ケージには裏張り材が含まれることを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１７】
人工肋骨ケージが患者の胸部及び胴体下部の周囲に置くためのジャケットを形成することを特徴とする請求項１のシステム。
【請求項１８】
さらに、心血管虚脱又は心停止を経験している患者を蘇生させるための胸部圧迫を実施するように構成された請求項１のシステム。
【請求項１９】
背骨要素がそれに取付けられた４本の肋骨要素を有し、かつ、最上部の肋骨要素と最下部の肋骨要素が背骨要素に堅く取付けられ、かつ、第一中間肋骨要素と第二中間肋骨の要素がジョイントにより肋骨要素に揺動可能（ｐｉｖｏｔａｌｌｙ）に結合していることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項２０】
最上部の肋骨要素がジョイントにより胸骨要素に揺動可能に結合され、又、最下部の肋骨要素がジョイントにより腹部要素に揺動可能に結合されていることを特徴とする請求項１９の装置。
【請求項２１】
中間肋骨要素のひとつがジョイントにより胸骨要素に可動的に結合され、又、他の中間肋骨要素がジョイントにより腹部要素に可動的に結合されていることを特徴とする請求項１９の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は呼吸支援装置に関する。より特定すれば、呼吸困難又は呼吸不能を経験している患者の呼吸を支援するための換気システムに関する。さらに特定すれば、本発明は患者自身の自然な呼吸パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）を模倣して駆動され、人工肋骨ケージ（ｃａｇｅ）を有する負圧換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸不能を経験している患者は多くの場合換気（即ち呼吸用気体の交換）及び肺の膨張を容易にし、それにより、肺のつぶれを防止するために、外部の装置又はシステムから支援された換気を必要とする。これらの患者の呼吸を容易にするひとつの公知の方法は胸壁の周囲に間欠的に負圧を加えて、肺の中を負圧にして内部への空気の流れを生じ、及び／又は他の呼吸用気体を肺に加えることである。吸気中に肺と胸壁内に蓄積されたエネルギーを用いて、呼吸用気体を呼吸系から出す。これは肺と胸壁が呼気の間に縮むからである。負圧換気の概念は１６７０年以来知られている。このとき、Ｊｏｈｎ  Ｍａｙｏｗが負圧換気装置の原型を最初に導入した。その原型は患者が座ることができる箱から成っていた。箱には空気を箱から出し入れする空気袋とベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）が取付けられていた。空気袋の口は患者の首の周囲で密封されていて、閉鎖系を形成していた。それゆえ、ベローズの動きが患者の周囲で負圧を生じて、空気を患者の肺に出し入れするのに役立った。
【０００３】
多年に亘って、その後、他のいくつかの換気装置のモデル（ｍｏｄｅｌｓ）がＭａｙｏｗの負圧換気の原理に基づいて開発された。１９３０年代初期に、Ｄｒｉｎｋｅｒの「鉄の肺」のモデルが広く人気を得ていて、その時点での最新の換気技術であると考えられていた。１９９２年までに、いくつかの改良された携帯用鉄の肺のモデルが開発され、製造された。通常は、Ｓｐｅｎｃｅｒ−ＤＨＢの鉄の肺として引用されていて、その時点では換気技術の最新の技術を代表すると言われていた。これらの新しい負圧換気装置はその巨大な寸法と重量により使用するのが困難であると判明した。１９８０年代以前は、全ての負圧換気装置が患者の換気パターンを制御していた。１９８０年代までに、Ｅｍｅｒｓｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙが負圧換気を支援しうる換気装置を開発した。これは負圧の発生を患者の吸気効果と協調できた。これが、患者を快適にし、負圧呼吸装置との同期が大きく改善された。同時に、Ｄｏｍｉｎｉｃ  Ｒｏｂｅｒｔ  ｏｆ  Ｆｒａｎｃｅが１９８０年代初期に鼻マスク（ｍａｓｋ）を経由して非侵襲性（ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅ）正圧換気の概念を導入した。Ｒｏｂｅｒｔの方法は小型軽量で携帯可能な換気装置により換気支援を行なえた。その時点で入手できた負圧換気装置に有意な改良が行われた。
【０００４】
Ｒｏｂｅｒｔ以来、非侵襲性の正圧換気が、急性又は慢性の呼吸障害を有する患者に呼吸支援を提供するために次第に人気を得るようになった。非侵襲性正圧換気が広く受入れられるようになったのは、部分的にこの種の換気装置が提供する多くの便宜性に基づいている：小型（小さな専用の床面積のみを必要とする）、操作の単純化、患者への物理的アクセス（ａｃｃｅｓｓ）が容易。それにより、傷、圧点、種々のカテーテル、静脈注射及び寝具に密接に注意できた。それでも、これらの利点にかかわらず、非侵襲性の正圧換気にはいくつかの欠点がある。例えば、非侵襲性の正圧換気では、患者が意思疎通（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ）しにくく、顔と口内の痛み、食事の困難、胃の膨張を生じうる。多くの患者により許容されているけれども、この換気方法はほとんど好まれていない。
【０００５】
それとは対称的に、全身負圧換気は患者の快適性で非常に優れている。全身負圧換気装置では、患者が言葉で意思疎通でき、換気装置自体を用いるために又はその治療中に鎮静
状態を必要としない。これらの装置で換気している患者は換気支援装置と「戦う」必要がない。さらに、その大きな容量を持つ機械が直ちに、かつ、快適に非同期的呼吸の努力を圧倒する。特に重要なこととして、負圧換気は非侵襲性正圧の換気を上回る生理的利点を提供している。全身の負圧換気は、正圧換気と共に生じるような患者の心臓出力の低減を生じないで、逆に高める。負圧換気の間、胸郭内平均圧力が低減し、かつ、静脈の還流が容易である。全身の負圧換気も、患者の換気と潅流の適合性を改善する。これは、患者の支援されない自然の呼吸パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）と同様のパターンで気体が肺内に移動するからである。さらに重要なこととして、正圧換気と比較すると、負圧換気は、気道の分泌をきれいに（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）しやすく、気道の繰返し吸引、気管支鏡及び気管支挿管を避けて、それにより、微生物の重複感染の危険を避けることで優れている。
【０００６】
現在利用できる負圧換気システムは、その大きな寸法と重量、介護提供者による患者への物理的アクセス（ａｃｃｅｓｓ）が無いこと、患者の快適性が限られていることにより妨げられている。現在利用可能な携帯用負圧換気装置は全身換気装置ほどには効果的でない。それらは患者にとって取付けるのが困難である。頚部、腕、及び、臀部のシール周辺からの漏洩が非常に一般的である。患者の身体全域で空気の吸引を生じ、好ましくない冷却効果を生じる。さらに、これらの携帯用負圧換気装置は患者の動きを妨げ、ユーザーにとって快適ではない。それゆえ、現在利用可能なシステムよりも、寸法が小さく、重量が軽く、介護提供者と患者の両方が操作しやすく、患者にとってより快適な、改良をされた負圧換気システムが必要である。さらに、呼吸パターンを変えるために、より自動化された機能を持つ負圧換気装置が望ましい。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、患者自身の胸壁と腹部の周辺に密着するように形成された動的に可動で、多要素の人工肋骨ケージから成る改良された負圧換気システムを提供する。その人工肋骨ケージが患者自身の胸壁に対する構造的支持を行っていて、患者の胸部の動きに影響を与える柔軟な支柱要素から成っている。人工肋骨ケージの形状、寸法、動的移動は、患者自身の胸壁のそれを模倣するように設計されている。人工肋骨ケージには人工肋骨を接続している人工背骨を含む胸壁要素が含まれている。患者の腹部に置くための腹部要素は、その腹部要素が胸壁要素に近付いたり離れたりできるように移行要素により胸壁要素に接続している。胸壁及び腹部の要素が協調した相互作用をすることで、換気装置は胸壁と腹部の両方を吸気と呼気の間に動かして、患者自身の自然の呼吸パターンを模倣できる。
【０００８】
操作に当たって、人工肋骨ケージの胸壁要素の前部を引き上げて、同時に、腹部要素の前部を引き上げることにより、人工肋骨ケージを動かす。これが行われると、胸壁要素と腹部要素の前部が胸壁要素と腹部要素の後部から離れる。この動きは、人工肋骨ケージの人工背骨と人工肋骨の間の角度を変化することにより達成される。そのような動きにより、負圧換気システムの全体的寸法と重量を有意に単純化して低減する。
【０００９】
本発明の負圧換気システムは呼気段階の間に胸部内の一時的正圧を発生でき、呼気のピーク（ｐｅａｋ）流量を高め、気道の分泌を患者がきれいにするのに役立つように咳を発生させ、及び／又は、発生を容易にしている。自動フィードバック・システムを換気装置に組込んで、一回換気量、呼吸数、吸気対呼気の比（Ｉ：Ｅ  ｒａｔｉｏ）の個別調節をして、患者の自然呼吸との同期を可能にする。さらに、測定された呼吸終期のＣＯ２を用いて、一回換気量、呼吸数、又は、その両方を自動調節できる。
【００１０】
さらに、そのシステムは、心肺の圧迫をさらに効率的に行なえる。患者の血液循環が不適当なとき、例えば、心停止中に、蘇生プロセス（ｐｒｏｃｅｓｓ）の非常に重要な要素は胸部圧迫である。胸壁の圧迫と緩和により、胸部内の正圧と負圧を交互に生じ、それが心臓の弁作用により心室内の圧力の増減に変換され、血流を前進させる。しかしながら、
胸部が押されると、胸部内の圧力上昇の振幅が、横隔膜の下方への変位により低減する。胸部に加えられる圧力が除去されると、圧迫中に胸壁に蓄積された反発力が胸部内に負圧を生じて、静脈内の血の戻りと心房及び心室への再充填を容易にしている。胸壁に加えられた圧力が除去されると、横隔膜の上方への動きにより、このプロセスの効率が低くなる。本発明は人工肋骨ケージと腹部要素が協調する方向及び反対方向の動きを与えるので、ＣＰＲ（心肺蘇生法）の間に、胸部内の正圧と負圧の振幅が、胸部圧迫のサイクル中に大きくなる。従って、本発明のシステムがＣＰＲの間の蘇生の有効性が高くなる。
【００１１】
本発明は添付した例示的図面と関連して行われた以下の詳細説明から完全に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
ここで、一定の実施例を示し、ここに開示された装置及び方法の構造、機能、製造、利用の原理を全体的に理解できるようにしている。これらの実施例の１以上の実例が添付図面に示されている。当業の通常技術者であれば、ここに特に示した、又、添付図面で示した装置及び方法が非限定的実施例であること、及び、本発明の範囲は請求項によってのみ限定されることを理解するであろう。一実施例に関連して図示又は記述されている特徴は他の実施例の特徴と組合わせても良い。そのような修正と変形は本発明の範囲内に含めることを意図している。
【００１３】
ここで、本発明の図面に、特に、図１に注目すると、患者１２に取付けられた負圧換気システム１０が示されている。システム１０には、肋骨要素２６、２８、３０、３２が調節可能に取付けられた背骨要素２２から成っていて、動的に可動しうる人工肋骨ケージ（ＡＲＣ、ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  ｒｉｂ  ｃａｇｅ）２０が含まれている。背骨要素内のジョイント（ｊｏｉｎｔ）２４により、患者が患者自身の背骨を一定角度まで曲げることができる。最上部にある第一肋骨要素２８と隣接する肋骨要素２６が胸骨要素４０に取付けられ、人工胸壁を形成するために患者自身の胸骨に接して置くように形成されている。一実施例では、第一肋骨要素２８が背骨要素２２には堅く取付けられるが、胸骨要素４０にはジョイント４２により揺動可能に（ｐｉｖｏｔａｌｌｙ）接続している。同じ実施例で、肋骨要素２６が背骨要素２２にジョイント４４により、又、胸骨要素４０にジョイント４６により揺動可能に接続している。又、肋骨要素３０及び３２が腹部要素６０にそれぞれジョイント４８及び５０により揺動可能に取付けられている。腹部要素６０は患者の腹腔に接して置くように構成される。第一肋骨要素２８と同様に、最下部の肋骨要素３２が示されているように背骨要素２２に堅く取付けられている。集合的に、背骨要素２２、肋骨要素２６、２８、３０、３２、胸骨要素４０、及び、腹部要素６０が本発明の人工肋骨ケージ２０を形成している。
【００１４】
一実施例で、人工肋骨ケージ２０の動きが、胸骨要素４０に腹部要素６０を移行可能に取付けることにより影響を受ける可能性がある。一実施例で示すように、腹部要素６０はピストン（ｐｉｓｔｏｎ）とシリンダー（ｃｙｌｉｎｄｅｒ）のような移行要素５２を通して胸骨要素４０に接続している。ピストンとシリンダーは腹部要素６０と胸骨要素４０がお互いにジョイント５４に沿ってスライド（ｓｌｉｄｅ）できる。カラー・リング（ｃｏｌｌａｒ  ｒｉｎｇｓ）のようなシール５６が患者の頚部の周囲を密封するために胸骨要素４０に沿って位置し、又、患者の胴体下部の周囲の密封のため、腹部要素６０に沿って位置し、患者１２の腕に対するシール（図示しない）に沿って位置して、患者の胴体と人工肋骨ケージ２０の間で閉鎖系を形成する。それゆえ、胸骨要素４０と腹部要素６０がお互いにスライドしあっているように、相互接続された肋骨要素２６、２８、３０、３２と背骨要素２２が各呼吸運動を調節し、それにより、人工胸壁の断面寸法を変える。断面寸法を変えると共に、経胸腔的（ｔｒａｎｓｔｈｏｒａｃｉｃ）圧力の変化が人工肋骨ケージ２０内で生じる。即ち、人工胸壁と患者の胴体（即ち、胸部と腹部）の間で圧力の増減を生じる。呼気の終わりに、肋骨内負圧のバイアス（ｂｉａｓ）を含めることにより、呼気の終端正圧の実効膨張を換気体系に加えることができる。
【００１５】
本発明の一側面で、負圧換気システム１０が患者の身体に密に適合するように形成されるので、システムと患者１２の間に有意なエアスペース（ａｉｒｓｐａｃｅ）が存在しない。炎症を防止するために、閉じた発泡スペーサー（ｓｐａｃｅｒ）を用いて、腹部要素６０及び/又は胸骨要素４０の裏張りをする。他の側面で、人工肋骨ケージ内の圧力を検出するために、圧力センサー５８を含めることができる。図１に示すように、システム１０は自動化できる。例えば、移行要素５２又はピストンとシリンダーを、そのピストンとシリンダーを駆動するための導伝性流体（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｆｌｕｉｄ）のために、チューブ６２に接続する。チューブ６２は胸骨要素４０と腹部要素６０がお互いに移動できるように、ピストンとシリンダーから流体を出し入れするために用いられるポンプ６４にチューブ６２を接続できる。ポンプ６４の機能は液体をピストンとシリンダー５２から出し入れすることである。ピストンとシリンダーはスライドして２要素４０、６０をお互いに近付けたり遠ざけたりする。この動きが肋骨要素２６、２８、３０、３２と背骨要素２２の間の角度を変えて、人工胸壁の断面寸法を変える。電動ポンプ６４は電池又は壁面コンセントにより電力を受ける。
【００１６】
システム１０の生理学的パラメーター（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の制御機能を大きくするために、制御盤６６を含めて、生理学的測定の監視及びシステム１０の動作制御を含めることができる。示されているように、制御盤６６は圧力センサー５８からの信号を伝送する線（ｗｉｒｅ）６８に接続できる。又、呼吸終期のＣＯ２測定値を入手するために患者の鼻腔に取付けたサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）管７０にも接続できる。又は、ガス流量を検出するサーミスター（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）に接続できる。制御盤を通して、ポンプ６４を制御でき、以下のパラメーターを設定する：呼吸数、一回換気量、Ｉ：Ｅ比、肺容量（残留）、例えば、患者自身の呼吸努力は圧力センサー５８による圧力の上昇として検出される。その信号は制御盤６６に送られ、呼吸サイクル（ｃｙｃｌｅ）を開始する。患者の呼吸努力が無い場合、ベーシック・バックアップ・レート（ｂａｓｉｃ  ｂａｃｋｕｐ  ｒａｔｅ）（例えば、１２呼吸回数／分）を設定できる。従って、組織の酸素化の自動フィードバック（ｆｅｅｄ  ｂａｃｋ）を用いて胸内負圧のバイアスを制御できる。
【００１７】
他の実施例では、移行要素５２又はピストンとシリンダーを背骨要素２２及び肋骨要素２６、２８、３０、３２のひとつに取付けることができた。この構成で、ピストンはシリンダーに出入りするようにスライドできて、肋骨要素２６、２８、３０、３２と背骨要素２２の間の角度を変化し、それが、人工胸壁の断面寸法を変化させる。
【００１８】
他の実施例では、図２に示すようにモーター７２を胸骨要素４０に直接取付けることができる。モーター７２は腹部要素６０に対して胸骨要素４０を動かすために、ねじ状レバー（ｌｅｖｅｒ）を含むことができる。モーター７２が一方向に回転するとき、胸骨要素４０と腹部要素６０が互いに離れるように押す。モーター７２が反対方向に回るとき、それは２要素４０、６０をお互いに近付くように引張る。モーター７２を電源７４に取付けることができ、電源ケーブル７６から電圧を受取る。電源７４はねじ状レバーを駆動するために、２方向の一方にモーター７２を回す。
【００１９】
図３Ａから３Ｄは、本発明のシステムの側面として形成される人工肋骨ケージ２０の基本的な形状変化のダイナミックス（ｄｙｎａｍｉｃｓ）を示している。前述のように、人工胸壁の形状は患者の自然の胸腔のそれと同様である。図３Ａは呼気終期での人工肋骨ケージ２０の側面図を示していて、胸骨要素４０と腹部要素６０が重なっている。図３Ｂは線Ｂ−Ｂに沿った人工肋骨ケージ２０の断面を示している。吸気の間、図３Ｃに示すように２要素４０及び６０がお互いに離れる方向にスライドして、肋骨要素２６、２８、３０、３２と背骨要素２２の間の角度を拡大する。それゆえ、ｂ１＞ａ１、及び、ｂ２＞ａ２。そして、図３Ｄに示すように、両方の要素４０及び６０の断面が拡大する。（即ち、Ｙ＞Ｘ）。
【００２０】
図３Ａから３Ｄで示すように、人工胸壁の断面寸法の変化は横隔膜のレベル（ｌｅｖｅｌ）で最大になり、かつ、第一肋骨２８で最小になる。一方、腹部要素６０の形状は患者自身の腹部のそれと同様である。従って、人工胸壁はその患者自身の肋骨ケージを模倣する。背骨要素２２と肋骨要素２６、２８の間の角度（ａ１）の拡大により、吸引段階の間、断面寸法の増大を生じている。同じ原理が腹部要素６０に適用される。しかし、肋骨要素３０、３２と背骨要素２２の間の角度（ａ２）が反対方向を向く。腹部要素６０の断面寸法の変化は、呼吸サイクルの間に、横隔膜レベルで最大になり、肋骨要素３２で最小になる。これらのダイナミックスは患者自身の胸壁を自然呼吸の間に生じるのと同様に動かすことができる。
【００２１】
操作に当たって、胸骨要素４０と腹部要素６０が前部の横隔膜レベルでお互いが一致して、及び、重なる。これらの２要素４０、６０がお互いに接近と離反をするように動き、移行要素５２の支援を受けてお互いにスライドできる。このスライド運動は図４に示すようにピストンとシリンダーのシステム８０により駆動できる。液体８６がポンプでシリンダー８４に送られるとき、シリンダー８４からピストン８２を押す。この動きにより、腹部要素６０から離れるように胸骨要素４０がスライドする。なぜなら、シリンダー８４が胸骨要素４０上に固定されるからである。その一方で、ピストン８２が腹部要素６０に固定的に取付けられている。液体がシリンダー８４から除去されると、胸骨要素と腹部要素４０、６０がお互いに近付くように動く。これら２要素４０、６０の相対的動きにより、背骨要素２２と肋骨要素２６、２８、３０、３２の間の角度が変化して、人工胸壁の体積と患者の肺容量が変化する。
【００２２】
肋骨要素２８，３０と背骨要素２２が動けるように、ボール・ソケット・ジョイント（ｂａｌｌ  ａｎｄ  ｓｏｃｋｅｔ  ｊｏｉｎｔ）９０は、図５Ａ及び５Ｂに示されたもののように、ジョイント４４で肋骨要素２８、３０を背骨要素２２に結合するために使用できる。同様に、胸骨と腹部の要素４０、６０に対して肋骨要素２６、２８、３０、３２が動けるように、ジョイント４２、４６、４８でボール・ソケット・ジョイント９０を用いて、肋骨要素２６、２８、３０、３２を胸骨及び腹部の要素４０、６０に結合できる。示されている実施例では、第一肋骨要素２８と背骨要素２２の間には、又は、肋骨要素３２と背骨要素２２の間にはジョイントは無い。図５Ａに示されているように、背骨要素２２に取付けられた肋骨要素２６はジョイント４６で胸骨要素４０に接続されている。それは図５Ｂでボール・ソケット・ジョイント９０として拡大して示されている。そこでは肋骨要素２６にはその末端のボール・コネクター（ｂａｌｌ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）９２が含まれ、ボール・コネクター９２を保持するように形成された胸骨要素４０の球面ソケット９４内で回転可能かつ揺動可能に動ける。肋骨要素２６は背骨要素２２に同様に接続されている。本システム１０内の肋骨要素２６、２８、３０、３２、及び、背骨要素２２又は胸骨又は腹部の要素４０、６０の間の全てのジョイントが、示されているボール・ソケット・ジョイント９０に似た構造にしうることが想定されている。
【００２３】
本システムの特徴は、人工肋骨要素２６、２８、３０、３２の形状が患者の実際の肋骨ケージの形状を模倣していることである。図６に示すように、隣接する肋骨要素間に若干の重なりを生じうる。本システム１０により、肋骨要素２６、２８、３０、３２の長さは患者１２の寸法に基づいて調節可能である。肋骨要素の長さが選ばれると、その肋骨要素は剛直な肋骨（図示せず）を形成するように背骨要素上でロック（ｌｏｃｋ）し、固定（ｆｉｘ）しうる。胸骨要素４０は、示されているように、患者１２を人工肋骨ケージ２０の内側にはめ込むために２個の分離した要素４０ａと４０ｂとして形成できる。胸骨要素の２個の半割４０ａ、４０ｂは依然として肋骨要素２６、２８、３０、３２により背骨要素２２に接続されているけれども、患者１２を置く前に、胸骨要素の２個の半割４０ａ、４０ｂを開くことができる。この特徴により人工肋骨ケージ２０を患者１２の上に困難を生ぜずに、置くことができる。人工肋骨ケージ２０が患者１２の上に置かれると、胸骨要素４０の２個の半割４０ａ、４０ｂはロック９６のように、一要素を形成するようにロックし、固定できる。
【００２４】
本発明の他の側面では人工肋骨ケージ２０には、図７Ａ及び７Ｂに示されているように、気密なシステム１０を提供するために、カバー（ｃｏｖｅｒ）１０２と、若干の弾性を持つ薄いプラスチック・シート（ｐｌａｓｔｉｃ  ｓｈｅｅｔ）から成る裏張り１０４を含めることができる。裏張りをして、カバーをした人工肋骨ケージ２０は、患者の胸壁と胴体下部の周囲に配置するために、負圧換気ジャケット１００を形成できることが想定されている。ジャケット１００は閉鎖系を生じるように患者の頚部、腕、胴体を密封する。それゆえ、人工肋骨ケージ２０の断面寸法を変えることは、患者の胸部と腹部の壁面周辺の圧力変化になる。
【００２５】
ここで換気システムとして記述されているけれども、本発明は蘇生システムとしても使用しうる。人工肋骨ケージ２０は腹部要素６０と共に、心血管虚脱及び／又は心停止を経験している患者の蘇生のために、胸部圧迫を行なえるように設計されている。システム１０は、人工肋骨ケージ及び腹部要素に協調方向と反対方向の動きを与えることにより、心肺圧迫を効果的に行なえるので、ＣＰＲ中に、胸郭内の正圧と負圧の振幅が胸部圧迫のサイクル（ｃｙｃｌｅ）中に上昇する。従って、本発明はＣＰＲ中に蘇生の効果を高める。
【００２６】
前述の内容が本発明の原理の例示に過ぎないこと、及び、当業者による種々の修正が本発明の範囲と精神から逸脱せずに行なえることを理解されたい。ここで行われた参照は、その全体が参照用として明確に組込まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の負圧換気システムに取付けられた患者の側面からの斜視図である。
【図２】本発明の負圧換気システムの他の実施例に取付けられた患者の側面からの斜視図である。
【図３Ａ】呼気の終わりでの本発明の人工肋骨ケージの側面図である。
【図３Ｂ】Ｂ−Ｂの線に沿った図３Ａの人工肋骨ケージの断面図である。
【図３Ｃ】吸気の終わりでの本発明の人工肋骨ケージの側面図である。
【図３Ｄ】Ｄ−Ｄの線に沿った図３Ｃの人工肋骨ケージの断面図である。
【図４】本発明のシリンダーとピストンのシステムの側面からの斜視図である。
【図５Ａ】本発明の人工肋骨ケージの断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａのボール及びソケットのジョイントの拡大図である。
【図６】本発明の人工肋骨ケージの斜視図である。
【図７Ａ】Ａ−Ａの線に沿った図７Ｂの負圧換気ジャケットの断面図である。
【図７Ｂ】本発明の負圧換気ジャケットの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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