(57)【要約】  変化する肺のコンプライアンスをシミュレートするための装置であって、間に人工肺（１）が配置される２つの主要な構成材（３および４）を有する構造であり、主要な構成材が、肺が膨らむときに、肺（１）により互いに離れて移動するように適合され、呼気状態の前記肺（１）から空気を出すように互いに向かって移動するように適合された構造と、２つの主要な部品（３および４）を互いに向かって移動させるように作用する力を設けるように作用するバイアス手段（１７および１８）と、を備える装置を提供する。バイアス手段は、バネ保持メカニズム（２２および３２）による作用に応じて、力を与えるように選択的に取り付け可能である、少なくとも１つのバネ（１７および１８）を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変化する肺のコンプライアンスをシミュレートするための装置であって、間に人工肺が配置される２つの主要な構成材を有する構造であり、前記主要な構成材が、前記肺が膨らむときに、前記肺により互いに離れて移動するように適合され、呼気状態の前記肺から空気を出すように互いに向かって移動するように適合された前記構造と、前記２つの主要な部品を互いに向かって移動させるように作用する力を設けるように作用するバイアス手段と、を備え、前記バイアス手段が、バネ保持メカニズムによる作用に応じて、前記力を与えるように選択的に取り付け可能である、少なくとも１つのバネを備えることを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記バネが、前記２つの主要な部品の間に選択的に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記保持メカニズムが、バネ把持手段と、バネの把持位置とバネの取り外し位置との間に前記バネ把持手段を移動させるように適合されたアクチュエータと、を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記アクチェータがソレノイドであることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記バイアス手段が、各バネ保持メカニズムによる作用に応じて前記２つの主要な部品の間に選択的に取り付け可能である、少なくとも２つのバネを備え、前記バネが異なる弾性係数を有することを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか1項に記載の装置。
【請求項６】
通常の肺をシミュレートする、基本的な肺のコンプライアンスを設けるように、前記２つの主要な部品の間に常に連結された基本的なバイアス手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか1項に記載の装置。
【請求項７】
前記２つの主要な部品が、ヒンジ式に連結され、前記少なくとも１つのバネが、前記ヒンジの反対側に配置されることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか1項に記載の装置。
【請求項８】
前記２つの主要な部品が、一対の一般的なプレート形状の構成材を備えることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか1項に記載の装置。
【請求項９】
コンプライアンス値のテーブルを含むコンピュータ、および組み合わせで各コンプライアンス値を与える、対応する一式のバネを備え、前記コンピュータが、前記テーブルに基づいて所望のコンプライアンス値を受け取るように適合されており、作動されるべきバネの組み合わせを決定し、このバネの前記バネ保持メカニズムにシグナルを惹起させて、それにより組み合わせで前記所望のコンプライアンス値を与えるバネが、前記２つの主要な部品の間に連結されることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１０】
前記バネ把持手段が、前記バネと対面する傾斜面と、前記傾斜面と隣接するアンダーカットと、を備えたフックであり、前記傾斜面が前記バネ上のループと接するように且つ前記ループをアンダーカットに案内するように適合されて、それにより前記ループが前記アンダーカットに捕獲されることを特徴とする、請求項３乃至請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、続く請求項１の問題に応じて、変化する肺のコンプライアンスをシミュレートする装置に関する。
【０００２】
本発明は、肺のコンプライアンス、すなわち、換気される（人工呼吸）ときに、肺から示される抵抗、に変化をもたらすことができる、患者シミュレータを実現することを目的とする。これにより、呼吸器官の問題の診断および処置を練習する機会を提供する。
【背景技術】
【０００３】
肺のコンプライアンスとは、www.biology-online.org.によると、「肺容量は圧力の強さが変化するごとに変化する。このことが肺の圧力量の特性を完全に明白に説明しているわけではないが、それでも肺の比較剛性の測定のような実施に役立っている。肺が堅くなると、コンプライアンスが低下する。コンプライアンスは、肺に線維組織を蓄積させてしまう疾病または肺胞の空間の浮腫により低下する。こうしたことは肺気腫で増加し、また加齢とともに増加し、両方のケースにおいて、恐らく弾性組織が変化するためである」と定義されている。ヒトの肺のコンプライアンスは、一般的に直線的ではない。
【０００４】
患者が欠損などを引き起こす疾病の類により低下したコンプライアンスを有する場合について、呼吸術を練習することはまた、蘇生処置を実施する医療の開業医、診療補助者、および医療関係者にとって、非常に有益である。
【０００５】
Ｌｅａｒｄａｌ  Ｍｅｄｉｃａｌ  ＡＳは、肺のコンプライアンスの変化をシミュレートすることができる肺シミュレータを備えたマネキンを提案している。国際特許公報ＷＯ２００５／０３２３２７では、この装置が、胸部の２枚のプレート間に配置された肺（単数／複数）を実施形態で開示している。プレート間の空間または離れようとする抵抗が様変わりし、それにより肺を膨らませることが困難であった。下側のプレートが固定される一方で、上側のプレートは、動かすことができた。肺が人工呼吸を介して膨らむときに上側が持ち上がり、胸部の揚力をシミュレートした。この換気に対する通常の抵抗は、胸部が持ち上がるときに胸部皮膚が伸長することによって生じた。肺の不撓性の増加を引き起こすためにアクチュエータが作動され、上側の胸部プレートを下側のプレートに向けて引き下げた。これは、肺サックに圧力をかけ、使用者が空気を肺に吹き込むことをより困難にさせた。アクチュエータは、空気圧作動メカニズムまたは電気機械的なメカニズムを含む一方で、ストラップは弾性ストラップ、バンドまたは引っ張りバネであった。
【０００６】
この装置は所望の結果をもたらしたが、いくつかの点を含めて、かなり複雑であることが判明した。アクチュエータによる所望のコンプライアンス量を設定することも困難であった。
【０００７】
特定の肺のコンプライアンスを設定するように使用することができる、別の装置もいくつか知られている。
【０００８】
同出願人に属するものでもある米国特許第３７３６３６２号では、コンプライアンスを増加させる２つのバネの使用を示している。バネのプレテンションを調整できる。しかし、調整手段をなんら示しておらず、調整は恐らくバネを取り替えるか、または何らかの手動調整により行なわなければならないのだろう。これは、コンプライアンスの調整がかなりの時間を要し、実際には非常にまれにしか行われないであろうことを意味している。
【０００９】
ドイツ特許第３０４９５８３号では、バネの張力によりコンプライアンスを変化させるように調整できる一式のバネを示している。この調整も、一式のナットを変えることにより、手動で行わなければならない。これも、コンプライアンスを合理的で正確な値に設定することが困難である。
【００１０】
米国再発行特許第２９３１７号は、コンプライアンスを変化させるように調節可能なバネの使用を開示している。この場合、調整はブロックをスライドさせることにより行われ、バネの一端がレールに沿って固定されている。ブロックはねじによりレールに固定される。この調整も手動で行わねばならず、ここでは所定の値に設定することが非常に困難である。
【００１１】
米国特許第４４３０８９３号は、米国再発行特許第２９３１７号と同様の原理を示しており、同様の欠点を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際特許公報ＷＯ２００５／０３２３２７
【特許文献２】米国特許第３７３６３６２号
【特許文献３】ドイツ特許第３０４９５８３号
【特許文献４】米国再発行特許第２９３１７号
【特許文献５】米国特許第４４３０８９３号
【発明の概要】
【００１３】
前述の先行技術の装置は、さらに別の共通した欠点も有している。実際のコンプライアンスと所望のコンプライアンスとの間に直接的な相互関係がない。これは、コンピュータがマネキンに接続されると、コンピュータは、肺がどのようなコンプライアンスに設定されるかを知る能力がない、または非常に限定されていることを意味する。マネキンの生理的状態が決定されるときに、コンプライアンスを取り込むことができない、または非常に限定した方法で取り込む結果となる。これは、コンピュータが実際のコンプライアンスについて正確な値を有していないため、使用者の実行で、的確にフィードバックすることができないことを意味する。それゆえ、本発明のさらなる目的は、使用者にフィードバックするときに、コンピュータが情報を有し、取り込むことができるいくつかの値の１つにコンプライアンスを設定する手段を提供することである。
【００１４】
いくつかの先行技術の装置は、肺のコンプライアンスを変化させないばかりか、利用できる容量も変化させない。実際の患者に与える効果と同じ効果が得られないため、これは極めて望ましいものといえず、たとえコンプライアンスが変化しても肺の容量は事実上同じままである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、第一に規定型の装置を提供することであり、装置は異なるコンプライアンスに容易に調整され、精確で判断可能なコンプライアンス値を与える。値は、患者シミュレータまたは周囲の温度と無関係であるべきである。患者シミュレータは、屋内外の両方で使用でき、そのため温度が摂氏数十度で変化してもよい。
【００１６】
さらに、コンプライアンス値は、肺として選択される材料と無関係にあるべきである。的確なコンプライアンス値を得られるように、装置にいずれの調整をすることなく、肺を別の肺と取り替えることができるべきである。
【００１７】
これは、変化する肺のコンプライアンスをシミュレートするための装置により実現される。この装置は、間に人工肺が配置される２つの主要な構成材を有する構造であり、主要な構成材は、肺が膨らむときに、肺により互いに離れて移動するように適合され、呼気状態の肺から空気を出すように互いに向かって移動するように適合された構造と、２つの主要な部品の間で作用して、２つの主要な部品を互いに向かって移動させるように作用する力を設けるバイアス手段と、を備えている。ここでバイアス手段は、バネ保持メカニズムによる作用に応じて、２つの主要な部品の間で選択的に取り付け可能である、少なくとも１つのバネを備える。
【００１８】
好ましくは、保持メカニズムは、バネ把持手段、およびバネ把持位置とバネ取り外し位置との間でバネ把持手段を移動させるように適合されたアクチュエータを備えている。これによりコンプライアンス値を自動で調整することができる。
【００１９】
アクチュエータがソレノイドであれば、簡易で小型の装置が実現される。
【００２０】
バイアス手段が、それぞれのバネ保持メカニズムによる作用に応じて、２つの主要な部品の間に選択的に取り付けることができる、少なくとも２つのバネを備え、バネが異なる弾性係数を有していれば、複数のコンプライアンス値の間で選択するという選択肢が提供される。
【００２１】
さらに装置が基本的なバイアス手段を備えていれば、２つの主要な部品の間に、基本的な肺のコンプライアンスは常に連結され、通常の肺のシミュレートが提供される。
【００２２】
好ましくは、２つの主要な部品は、ヒンジ式に連結され、少なくとも一方のバネはヒンジの反対側に配置される。これにより、簡素で小型の装置となり、コンプライアンス値の有効な予測可能性が得られる。
【００２３】
２つの主要な部品が一対の一般的なプレート形状の構成材を備えていれば、プレート間に人工肺が容易に適応される。
【００２４】
好ましい実施形態での装置は、コンプライアンス値のテーブルを含有するコンピュータと、組み合わせで各コンプライアンス値を与える、対応する一式のバネとを備え、コンピュータが、テーブルに基づいて所望のコンプライアンス値を受け取るように適合されており、作動されるべきバネの組み合わせを決定し、それらのバネのバネ保持メカニズムにシグナルを惹起させて、それにより組み合わせで所望のコンプライアンス値を与えるバネが、２つの主要な部品の間に連結される。この方法により、インストラクタまたはコンピュータのプログラムは、多様に組み合わせることができる作動バネに注意することなく、所望のコンプライアンス値を入力することができる。
【００２５】
バネ把持手段が、バネと対面する傾斜面と、傾斜面と近接するアンダーカットとを備えたフックであり、傾斜面がバネのループに隣接するように且つループをアンダーカット内に案内するように適合されていれば、それによりループがアンダーカット内に捕獲され、２つの主要な構成材の間に自動でバネを接続する簡素な手段が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の好ましい実施形態の斜視図である。
【図２】係合したバネを備える図１の装置の部分的な長手方向の断面図である。
【図３】係合していないバネを備える図１の装置の部分的な長手方向の断面図である。
【図４】一式の２つのバネを備える装置について、作動した１つのバネ、両方のバネ、または作動していない両方のバネの圧力対容量の図である。
【図５】一式の２つのバネを備える装置について、作動した１つのバネ、両方のバネ、または作動していない両方のバネの圧力対容量の図である。
【図６】一式の２つのバネを備える装置について、作動した１つのバネ、両方のバネ、または作動していない両方のバネの圧力対容量の図である。
【図７】一式の２つのバネを備える装置について、作動した１つのバネ、両方のバネ、または作動していない両方のバネの圧力対容量の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
これから、本発明を付随の図面を参照して更に詳細に説明する。
図１は、本発明の好ましい実施形態を形態化する装置を示す。装置は、Ｌａｅｒｄａｌ  Ｍｅｄｉｃａｌ  ＡＳにより作製され、ＳｉｍｍＭａｎ（登録商標）のもと販売されているマネキンのような、蘇生練習用マネキンの胸部内に配置されることを目的とする。しかし、装置は別の種類の蘇生練習機器に含まれてもよい。
【００２８】
以下において、「下側」および「上側」のような方向性の用語を使用するときは、図面に示されるような部品の配向または状態を表すことを目的とし、装置が使用されるときの通常の配向でもある。しかし、装置の配向は使用されるときでも、図面に示される装置の配向から外れてもよいことに留意されたい。
【００２９】
人工肺１を備える装置は、当技術分野では共通して知られているように、好ましくはプラスチックのシート材で出来ている。肺は、肺保持構造２に配置され、２つの主要な構成材を有している。第一の主要な構成材は下側の固定具３であり、第二の主要な構成材は上側の押圧プレート４である。固定具および押圧プレートは、ヒンジ５によりヒンジ式に互いに連結されている。肺１は主要な構成材３および４の間に配置されて、それにより空気が肺１内に押し込まれ、その結果肺１を膨らませるときに、押圧プレート４が固定具３から持ち上がり、ヒンジ５の周囲を回転する。ヒンジ５は、固定具３に対して押圧プレート４がスイングできるいずれの型でもよいが、本発明の実施形態では、ヒンジの留め具６を備えており、固定具３から垂直方向に突出している各ポスト８に形成されたピンホール７にある各端、および押圧プレート４から突出している一対の小穴９で受け止められている。
【００３０】
呼気状態をシミュレートする間、肺１から空気を吐き出すために、弾性バンド１０の形態にあるバイアス手段が押圧プレート４と固定具３との間で作用し、その結果バイアス力を与えて押圧プレート４を固定具３に向かって移動させるように作用する。弾性バンド１０の各端を受け止めるように、押圧プレート４はフック１１を有し、固定具はフック１２を有している。弾性バンド１０は、好ましくは永久的なゴムバンドであってもよい。好ましくは、弾性バンドは保持構造２の、２つの長手方向側面の各面に設けられている。
【００３１】
肺保持構造２の一端にヒンジ５を備え、肺５の流入開口および流出開口が配向されている。気道抵抗バルブ１３が固定具３に取り付けられ、肺１の開口に接続されている。気道チューブ１４が、バルブ１３に接続されている。一般的には蘇生バッグまたは蘇生を練習するヒトから空気がチューブに押し込まれるときに、空気はバルブ１３に流入し、ヒトの気道の抵抗量に対応する所定の度合いに制限される。バルブの制限は、通常の抵抗または病理の抵抗をシミュレートするように調整することができる。圧力チューブ１５も、バルブ１３に接続されている。このチューブ１５を介して、肺における圧力が計測されてもよい。バルブ１３はそれ自体が公知の形状であり、さらに詳しく説明はしない。
【００３２】
ヒンジ５の反対側の肺保持構造２の一端に、コンプライアンス設定手段１６が設けられている。コンプライアンス設定手段は、一対のバネ１７および１８を備え、好ましくはらせん状であり、それらのバネは押圧プレート４の縁に取り付けられている。取り付けは任意の適した方法で成されてもよいが、好ましい実施形態では、取り付け部は、バネ１７および１８上のループ２０を抜けて押圧プレート４の縁から突出している留め具１９と、留め具１９を囲むリング部２１と、であり、ループ２０が留め具１９から外れるのを回避している。バネを構造のヒンジの端に向けて傾けることにより留め具１９から容易に外してもよく、ループ２０をリング部２１と留め具１９との間に通してもよいことが読み取られる。留め具の上側はＶ字型の刻み目３１（図２を参照のこと）を有しており、バネがそれ以上留め具から離脱することを回避している。
【００３３】
バネ１７および１８の反対端において、バネはバネ保持メカニズム２２および３２に、選択的に取り付けられてもよい。バネ保持メカニズム２２および３２は、図２および図３に最も良く示されている。図２は、バネ１７および１８が係合された状態のバネ保持メカニズムを介した、部分的な長手方向の断面図を示している。フック２３を備えるメカニズムは、肩部２５を形成するアンダーカット２４を備えた形状をしており、肩部２５の下にバネ１７および１８上のループ２６が受け止められてもよい。アンダーカットと反対側の肩部２５の上側に、フック２３は傾斜面２７を有している。フックはソレノイド２８に連結され、図２に示される位置にフックをスライドさせるように適合されている。バネ２９は、ソレノイドが電圧を印加されないときは、図３に示される位置にフックを戻すように適合されている。フックは、示される２つの位置間で滑面３０上をスライド可能である。
【００３４】
弾性バンド１０の弾性は、弾性バンドが、押圧プレート４と固定具３との間で作用するときのみ作用し、バネ１７および１８が外れるときに、肺は通常の健康な肺のコンプライアンスを有するように適合されている。増加したコンプライアンスをシミュレートするために、バネ１７および１８の一方または両方が保持メカニズム２２および３２のフック２３により係合される。バネ１７および１８を係合するために、ソレノイド２８は電圧をされて、肩部２５がバネ１７および１８のすぐ下になる位置、すなわち図２に示される位置に、バネ２９の力に対してフックを引き寄せ、保持する。次いで押圧プレート４は肺からの呼気により下がり、バネ１７およびバネ１８上のループ２６は傾斜面２７から動き出し、肩部２５の先端に対して後方にスライドし、アンダーカット２４に滑り込み、肩部２５の下側に残存するようになる。肩部の下側は、肩部２５の先端に向かって若干下側に傾斜し、それによりループは容易にアンダーカット２４から外れることはできない。押圧プレート４が肺の膨らみにより再度上側に移動すると、バネはこの移動に対する力と共に作用し、その結果肺の膨らみに対する抵抗を増加させる（すなわち増加したコンプライアンスを有する）。
【００３５】
コンプライアンスを低減させることが望ましいときは、ソレノイドに電力せず、それにより図４に示される位置に移動させることができ、肩部２５はもはやバネ１７および１８の下には配置されていない。これにより、バネのループ２６はアンダーカット２４から滑り出し、従ってフック２３との係合から外れる。それにより、バネは押圧プレート４の移動を制限することができない。
【００３６】
本発明の装置は任意の数のバネ１７および１８を有してもよく、押圧プレート４の縁に沿った利用可能な空間にのみ制限される。示される実施形態では、装置は２つのバネを有しており、異なる弾性係数を有しても良い。バネ１７および１８の両方、バネ１７、またはバネ１８のいずれかを係合する、あるいはいずれも係合させないことにより、肺についての４つの異なるコンプライアンス値が設定されてもよい。マネキンが各胸部の各側に１つずつ、２つの肺を有している場合、これらの肺のそれぞれが、本発明による装置を備えてもよい。両方の装置にある全てのバネについて、異なる弾性係数を備えたバネを使用することができる。従って、２つのバネを各々備えた２つの装置は一緒になって、総数１６の異なるコンプライアンス間で選択する選択肢を与えても良い。
【００３７】
好ましくは、コンピュータはソレノイド２８を制御するように使用される。コンピュータは、異なるコンプライアンス値のテーブルを含んでもよく、バネの組み合わせは各値に対応する。次いで、特定のコンプライアンスを設定することにより、組み合わせで所望のコンプライアンス値を与えるバネを係合させるソレノイドに、一連のシグナルを誘発する。テーブルは、作動した、または作動していない異なるバネの組み合わせについて、容量対圧力を与える、下記の理論上の表１に類似していてもよい。この方法により、先に言及したように、圧力はホース１５を介して測定されてもよく、肺の容量はテーブルで調べることにより判定することができる。例えば、測定された２５ｍｂａｒの圧力は、バネ２が作動すると、肺の実際の容量が３２５ｍｌになることを意味する。
【表１】
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【００３８】
図４乃至図７は、試験した一式のバネの圧力対容量の実際の値を示している。各曲線は、「患者」の特定の状態を表している。これらの値は、コンピュータの表１と類似するテーブルとして表される。
【００３９】
これは、設定したコンプライアンスおよび実際のコンプライアンスが常に対応することを意味する。それゆえ、練習者が最善の処置をシミュレートした患者に施し、ＣＰＲの質について生徒にフィードバックする場合、コンプライアンスを演算の数値に取り込むことが可能であり、コンピュータは容易に判定することができる。ＣＰＲの質について重要な値は、後に再検討するために記憶させることもできる。
【００４０】
特定のバネの組み合わせを特定の疾病に割り当てることも可能であり、それにより指導者は、一定のコンプライアンスの度合いに特徴付けられた特定の疾病をシミュレートしてマネキンを設定することができ、コンピュータは組み合わせでこのコンプライアンスを与えるバネを係合させるソレノイドに電圧を印加する。
【００４１】
当業者であれば、本発明を形態化させる別の方法を構想するであろう。例えば、平行に移動することができる押圧プレートを有する装置が本発明の目的に応じて機能するように、２つの主要な部品の構造の間にヒンジ接続を使用する必要はない。ソレノイドで操作したフック以外にバネを係合させる別の手段、例えば、バネに取り付けられた永久磁石に作用する電磁石、を使用することも可能である。アクチュエータは、空気圧式、油圧式でもよく、または電気モータにより回転されるネジでもよい。増加したコンプライアンスを与えるためにらせん状のバネを使用する代わりに、弾性バンド、ガスバネ、渦巻バネ、または板バネのように、別の種類のバイアス手段を使用することも可能である。結果として、本発明を使用するときに、当業者の自由使用内でこれらおよび別の変更が存在する。
【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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【国際調査報告】
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