(57)【要約】  気管支肺の分泌物を除去するためにパーカッション支援を有する改良された吸気／呼気システムは、患者の気道に接続するための導管と、患者の吸気および呼気に対応する第１のレートで、その導管に交互の正圧変動および負圧変動を供給するための圧力源と、正圧変動中および負圧変動中に第２のより高いレートで圧力を変化させて、周期的に、正圧を正圧変動中に減少させ、負圧を負圧変動中に減少させて、吸気および呼気の少なくとも一方中にパーカッションパルスを提供し、患者の気道から気管支肺分泌物を除去するための制御機構とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気管支肺の分泌物を除去するためのパーカッション支援を有する改良された吸気／呼気システムであって、
患者の気道に接続するための導管と、
患者の吸気および呼気に対応する第１のレートで、前記導管に交互の正圧変動および負圧変動を供給するための圧力源と、
正圧変動中および負圧変動中に第２のより高いレートで圧力を変化させて、周期的に、前記正圧を正圧変動中に減少させ、前記負圧を負圧変動中に減少させて、吸気および呼気の少なくとも一方中にパーカッションパルスを提供し、前記患者の気道から気管支肺分泌物を浄化するための制御機構と
を備える、改良された吸気／呼気システム。
【請求項２】
前記制御機構が、バルブデバイスを含む、請求項１に記載の改良された吸気／呼気システム。
【請求項３】
前記バルブデバイスが、前記正圧および前記負圧のパルスを生成するために、前記圧力源によって供給される前記正圧および前記負圧を通気する、請求項２に記載の改良された吸気／呼気システム。
【請求項４】
前記パルス中に減少する圧力レベルを設定するための流れ制御デバイスさらに含む、請求項１に記載の改良された吸気／呼気システム。
【請求項５】
前記流れ制御デバイスが、絞り機構を含む、請求項４に記載の改良された吸気／呼気システム。
【請求項６】
前記第２のレートの周波数を制御するための駆動デバイスをさらに含む、請求項１に記載の改良された吸気／呼気システム。
【請求項７】
前記駆動デバイスが、モータおよびモータ駆動回路を含む、請求項６に記載の改良された吸気／呼気システム。
【請求項８】
前記バルブが、前記圧力パルスを生成するための開放位置、および閉鎖位置を有する、請求項２に記載の改良された吸気／呼気システム。
【請求項９】
前記バルブが、前記導管における前記圧力源によって作られた前記圧力変動の全体圧力を低減するための部分的閉鎖位置、および前記圧力パルスを生成するための開放位置を有する、請求項２に記載の改良された吸気／呼気システム。
【請求項１０】
前記周波数および前記バルブのストロークの少なくとも一方を制御するための駆動回路をさらに含む、請求項９に記載の改良された吸気／呼気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸気および呼気の少なくとも一方中に、気管支肺の分泌物を取り除くためのパーカッション支援を有する改良された吸気／呼気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
負圧を有する機械式吸気および呼気（ＭＩ−Ｅ）の使用は、無効な咳をする患者が気道から分泌物を除去するのを助けるためのよく知られた技法である。その技法から利益を受けることのできる患者は、ポリオ後の、筋ジストロフィーの、脊椎萎縮症（ＳＭＡ）の、心臓手術後の、筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）の、機械的に換気される、または気管支樹の上方に分泌物を移動させるために必要な大量の呼気流を生成するには不十分な筋力を有する任意の人を含む。その技法は、送風機およびバルブの使用を含み、それらは、フェースマスク、マウスピース、または気管チューブ用アダプタを介して、交互に、まず肺を膨張させるために正圧を加え、次いで、大量の呼気流を生成するために急速に負圧にシフトさせる。ＭＩ−Ｅの１つの欠点は、異常に厚くまたは粘着性の分泌物を有する患者に対して有効性が限られていることである。このような患者においては、ＭＩ−Ｅは、大量の呼気の空気流を生成することができるが、分泌物は、肺内の気道に付着したまま留まる傾向があり、移動あるいは流動化する（loosen）ことができない。
【０００３】
患者の気道中の分泌物を流動化させるのにパーカッションを用いることもよく知られた技法である。最も広く用いられているものは、「胸部理学療法」と呼ばれ、看護士または理学療法士が、カップ状にした手を用いて胸壁をリズミカルに叩き、肺組織中に振動を生成する。機械的な「圧迫器（thumpers）」または正圧ベストを介して体の外部からと、気道に正圧の短いバーストを用いてフェースマスクもしくはマウスピースを介して体の内部からとの両方でそのパーカッションを達成する装置もある。さらに、「Flutter（登録商標）」（Axcan Scandipharm）および「Acapella（登録商標）」（DHD Healthcare）のようないくつかのデバイスは、患者自身の呼気流を用いて気道中に振動を生成する。
【０００４】
これらの様々なパーカッション技法の欠点は、患者の気道中の分泌物を有効に流動化するが、ＭＩ−Ｅが行うようにその分泌物を積極的に除去することはない。実際、不十分な最大咳呼気流量を有する患者の場合、パーカッションだけを使用すると、粘液プラグを流動化することはできるが、患者はそれを吐き出せず、気道閉塞を引き起こす可能性がある。さらに、神経筋疾患または一般の筋力低下を有する患者は、「Flutter（登録商標）」または「Acapella（登録商標）」デバイスを用いるための適切な空気流を生成することができない。
【０００５】
一手法である特許文献１は、正圧（吸入）または負圧（吐き出し）の両方ではなく、いずれか一方に振動を加える。それは、いくつかの適用例において満足なものではなかった。さらに、その手法は、患者に供給する空気を膜ポンプを用いて変動させる。かかるポンプは、大型であり可搬性に寄与せず、一次圧力源を駆動するのに使用されるエネルギに加えてかなりのエネルギを必要とする。さらに、圧力振動を加える場合、この手法は、一次圧力源それ自体によって供給される圧力に反して作用しなくてはならない。
【特許文献１】米国特許第２９１８９１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の一目的は、改良された吸気／呼気システムを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、気管支肺の分泌物を除去するためのパーカッション支援を提供する改良された吸気／呼気システムを提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、正圧変動と負圧変動のいずれか一方、または両方中に、パーカッションパルス支援を提供する改良された吸気／呼気システムを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、患者の吸気および呼気（それぞれ、正圧および負圧変動）と同時に、パーカッションパルス支援を提供する改良された吸気／呼気システムを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、小型で、より可搬性があり、よりエネルギを節約する改良された吸気／呼気システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、患者の吸気および呼気に対応する第１のレートで、交互に、正圧変動および負圧変動を供給し、正圧変動中および負圧変動中に第２のより高いレートで圧力を変化させて、周期的に、正圧を正圧変動中に減少させ、負圧を負圧変動中に減少させて、吸気および呼気の少なくとも一方中にパーカッションパルスを提供し、患者の気道から気管支肺分泌物を除去することによって、気管支肺の分泌物を除去するためのパーカッション支援を有する改良された吸気／呼気システムを行うことができると認識することから得られている。
【００１２】
本発明は、気管支肺の分泌物を除去するためのパーカッション支援を有する改良された吸気／呼気システムを特徴とする。患者の気道に接続するための導管と、患者の吸気および呼気に対応する第１のレートで、その導管に交互の正圧変動および負圧変動を供給するための圧力源とがある。制御機構は、正圧変動中および負圧変動中に第２のより高いレートで圧力を変化させて、周期的に、正圧を正圧変動中に減少させ、負圧を負圧変動中に減少させて、吸気および呼気の少なくとも一方中にパーカッションパルスを提供し、患者の気道から気管支肺分泌物を除去する。
【００１３】
好ましい実施形態では、制御機構はバルブデバイスを含むことができる。バルブデバイスは、正圧および負圧のパルスを生成するために、空気圧力源によって提供される正圧および負圧を通気することができる。パルス中に減少する圧力レベルを設定するための流れ制御デバイスもあり得る。その流れ制御デバイスは、絞り機構を含むことができる。第２のレートの周波数を制御するための駆動デバイスもあり得る。駆動デバイスは、モータおよびモータ駆動回路を含むことができる。バルブは、圧力パルスを生成するための開放位置、および閉鎖位置を有することができる。バルブは、導管中における圧力源によって作られた圧力変動の全体圧力を低減するための部分的閉鎖位置、およびパーカッションパルスを生成するための開放位置を有することができる。周波数およびバルブのストロークの少なくとも一方を制御するための駆動回路もあり得る。
【００１４】
当業者であれば、他の目的、特徴、および利点は、好ましい実施形態に関する以下の説明および添付の図面から思い付くであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下で開示の１つまたは複数の好ましい実施形態以外に、本発明は、他の諸実施形態が可能であり、また様々な方法で実施もしくは実行することができる。したがって、本発明は、その用途において、以下の記載中に述べられたまたは図面中に説明された構成要素の構造および構成の詳細に限定されないことを理解すべきである。
【００１６】
図１に、本発明による気管支肺分泌物を除去するためのパーカッション支援を有する、改良された吸気／呼気システム１０が示されており、それは、患者の鼻および口を覆うフェースマスク１８を介して、患者１６に空気を供給し、空気を引き抜くための正／負の圧力源１２および導管１４を含む。代替的には、導管１４は、図２の気管切開部挿入管２０、または図３の気管内挿入管２２と係合することもできる。細菌濾過器２４は、通常、導管中のいずれかの場所に含まれる。パーカッション制御機構は、導管２８と、モータ３４およびモータ駆動回路３６を含む駆動デバイス３２によって作動するバルブデバイス３０とを含む。図４で、バルブデバイス２６のバルブ３０は、導管２８と係合するポート４２と、モータ３４のシャフト４６によって駆動されるロータ４４とを含む図４の外側固定部分４０を含む。ロータ４４は、各回転に１回、ポート４２と位置が合う半径部分５０と、その端部５４で大気に開放されている軸部分５２とを含む直角チャネル４８を含む。したがって、モータ３４によってシャフト４６が回転すると、ロータ４４も同様に回転し、導管２８と位置合わせされる位置を除き、回転全体を通してチャネル５０をポート４２から解放する。
【００１７】
その動作においては、図１で分かるように、それは導管１４における圧力源１２によって提供される正圧および負圧を通気する。モータ３４が速く回転すればするほど、圧力および導管１４に通気される回数が増える。その作用は、図５でさらに容易に理解可能であり、そこでは、一次圧力サイクルが、それぞれ吸気／呼気、すなわち吸入／吐き出し動作期間である正圧変動６２と、それに続く負圧変動６４から構成されることが示されている。正変動６２および負変動６４のそれぞれ中のバルブ３０およびモータ３４による通気は、正圧変動６２中に正圧を瞬間的に減少させる鋭いパーカッションパルス６６を提供し、負の圧力パルス６４中に負圧を低減する同様のパーカッションパルス６８を生成する。パーカッションパルス６６および６８を伴う一次の正圧変動６２および負圧変動６４の、この連続的な吸気／呼気サイクルの組合せは、同時に、分泌物を流動化しかつそれを患者の気道から引き抜くための極めて有効な、安全および快適な手段を提供する。本発明は同様に、吸気および呼気の少なくとも一方に加えられるパーカッション圧力にも適用される。
【００１８】
図６で、正／負源１２は、吸気７２のための正の出力すなわち吸入出力と、呼気のための負７４の出力すなわち吐き出し出力とを有する従来の送風機７０を含むことができる。３ポジション摺動バルブ７６は、負ポート７８、正ポート８０、および、通常、大気圧に接続されている一時停止ポート８２を含む。従来方法でモータ８６によって駆動される偏心機構８４は、揺動子（swinger）８８を、正ポート８０から、負ポート７８に、一時停止ポート８２に、戻って正ポート８０になど、以下同様に移動させる。パーカッションパルスの周波数は、モータ３４の速度によって決定されるが、それらのパルスの大きさは、流れ制御デバイス９０を用いて制御することができ、それは、絞りバルブ９２と、バルブ３０の各サイクルで通気される空気量を制御するつまみネジ９４など何らかの調整手段とを含むことができる。その絞り機能はまた、図７の流れ制御デバイス９０ａによって達成することも可能であり、それは、つまみネジ９４ａによってバルブ３０ａの長手方向軸に沿って前後に移動可能なキャッププレート９２ａを使用する。
【００１９】
他の実施形態では、図８で、ポペットタイプのバルブ１００は、パーカッションパルスを提供するために閉鎖位置１０４と開放位置１０６の間で直線アクチュエータ１０２によって作動し得る。代替的には、ポペットバルブ１００は、パーカッションパルスの生成装置として、ならびに圧力源１２および導管１４によって提供される全体の圧力のための制御装置として機能することができる。その場合、バルブが部分的閉鎖位置１０８にあるとき、圧力の一部が常に放出され、次いで、開放位置１０６にあるとき、さらに放出されてパーカッションパルスが生成されるように、ポペットバルブ１００が開放位置１０６と部分的閉鎖位置１０８の間を移動するはずである。周波数およびストローク制御回路１１０は、ポペットバルブ１００の振動の周波数、ならびにそのストロークの距離を制御するために使用される。
【００２０】
本発明の特定の特徴が、いくつかの図面中で示され他では示されていないが、それは、便宜のためだけであり、各機能は、本発明による任意のまたはすべての他の機能と組み合わせることができる。本明細書で使用される用語、「含む（including）」、「備える／含む（comprising）」、「有する（having）」、および「有する／用いる（with）」は、広くかつ包括的に解釈されるべきであり、またどんな物理的な相互接続にも限定されるべきではない。さらに、本出願中に開示のいずれの実施形態も可能性のある唯一の実施形態であると見なすべきではない。
【００２１】
当業者であれば、他の諸実施形態を思い付くであろうが、それらは、添付の特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による吸気／呼気システムの概略のブロック図である。
【図２】患者の気道に対するシステムの代替的な接続を示す概略図である。
【図３】患者の気道に対するシステムの代替的な接続を示す概略図である。
【図４】図１のパーカッション制御機構の拡大詳細図である。
【図５】変調パーカッションパルスがその上に重ね合わされた正圧変動および負圧変動を示す波形の図である。
【図６】図１の正／負の圧力源のより詳細な概略図である。
【図７】図１に対する代替パーカッション制御機構の概略図である。
【図８】図１で使用可能な他の代替パーカッション制御機構の概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  吸気／呼気システム
１２  正／負圧力源
１４  導管
１６  患者
１８  フェースマスク
２０  気管切開部挿入管
２２  気管内挿入管
２４  細菌濾過器
２６  バルブデバイス
２８  導管
３０  バルブ
３０ａ  バルブ
３２  駆動デバイス
３４  モータ
３６  モータ駆動回路
４０  外側固定部分
４２  ポート
４４  ロータ
４６  シャフト
４８  直角チャネル
５０  半径部分
５２  軸部分
５４  端部
６２  正圧変動
６４  負圧変動
６６  パーカッションパルス
６８  パーカッションパルス
７０  送風機
７２  吸気
７４  負
７６  ３ポジション摺動バルブ
７８  負ポート
８０  正ポート
８２  一時停止ポート
８４  偏心機構
８６  モータ
８８  揺動子
９０  流れ制御デバイス
９０ａ  流れ制御デバイス
９２  絞りバルブ
９２ａ  キャッププレート
９４  つまみネジ
９４ａ  つまみネジ
１００  ポペットバルブ
１０２  アクチュエータ
１０４  閉鎖位置
１０６  開放位置
１０８  部分的閉鎖位置
１１０  周波数およびストローク制御回路
【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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【国際調査報告】
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