(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構体（２）と及び前記構体に取り付けた可動部材（１２）とを有するデバイス（１００）であって、前記可動部材は前記デバイスを経由する呼吸作用によって揺動運動を生じ、それによって前記デバイスを経由する呼気に交互の抵抗を与える、該デバイスを備える呼吸療法装置であって、前記構体（２）に取り付けた振動センサ（２０）を備え、前記振動センサ（２０）は、前記可動部材（１２）の揺動によって生じて前記構体に伝達される振動に応答して、前記デバイス使用の指標となる信号を発生することを特徴とする、呼吸療法装置。
【請求項２】
請求項１記載の呼吸療法装置において、前記構体は、前記デバイス（１００）の外側ハウジング（２）を有することを特徴とする、呼吸療法装置。
【請求項３】
請求項２記載の呼吸療法装置において、前記センサ（２０）は、前記外側ハウジング（２）に取り付けることを特徴とする、呼吸療法装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項記載の呼吸療法装置において、前記センサ（２０）は、加速度計を有することを特徴とする、呼吸療法装置。
【請求項５】
請求項１〜３のうちいずれか一項記載の呼吸療法装置において、前記センサ（２０）は、圧電素子（２１）を含むビーム（２２）を有し、また前記ビーム（２２）を一方の端部で支持して、前記構体（２）に伝達される振動が前記ビーム（２２）を撓ませ、前記圧電素子（２１）からの出力を変化させるようにすることを特徴とする、呼吸療法装置。
【請求項６】
請求項５記載の呼吸療法装置において、前記ビーム（２２）は、他方の端部（２６）寄りで質量（２７）を支持することを特徴とする、呼吸療法装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか一項記載の呼吸療法装置において、前記装置は、前記センサ（２０）の出力を記憶する記憶部（２９）を有することを特徴とする、呼吸療法装置。
【請求項８】
請求項１〜７のうちいずれか一項記載の呼吸療法装置において、前記装置は、前記装置をいつ使用したか、前記装置の使用持続時間、及び前記装置の使用の質のうち１つ又は複数の指標となる出力を発生するよう構成することを特徴とする、呼吸療法装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項記載の呼吸療法装置において、前記装置は、前記装置経由での呼気中に開口（１０）を開閉する弁素子（１１）をロッカーアーム（１２）に設けることを特徴とする、呼吸療法装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか一項記載の呼吸療法装置において、前記装置（１００）は振動ＰＥＰ治療装置とし、また装置は、前記装置を経由する呼気に対する周期振動する抵抗を生ずるよう構成することを特徴とする、呼吸療法装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構体と及びこの構体に取り付けた可動部材とを有するデバイスであって、可動部材はデバイスを経由する呼吸作用によって揺動を生ずる、該デバイスを備える種類の呼吸療法装置に関する。
【０００２】
本発明は、さらに、ユーザーの呼吸療法装置使用を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
呼気陽圧（ＰＥＰ：positive expiratory pressure）装置、すなわち、デバイスを経由する呼気に抵抗を与える装置は、様々な呼吸障害、例えば、慢性閉塞性肺疾患、気管支炎、嚢胞性線維症及び無気肺を患っている患者の治療に役立てるのに広く使用されている。より最近では、流れに対して交互の抵抗を与えるこのような装置は、とくに有効であることが分かってきている。このような装置の１つの例としては、スミスズ・メディカル社によってアカペラ（スミスズ・メディカル社の登録商標）の商標名の下で販売されており、また特許文献１〜４に記載されているものがある。他の振動呼吸療法装置としては、例えば、セイヤー（Thayer）社製造の「Quake」、モナハン（Monaghan）社製造の「AeroPEP」、スミスズ・メディカル社製造の「TheraPEP」、パーカッショネア（Percussionaire）社製造の「IPV Percussionator」が入手可能である。フィリップス社製「CoughAssist」のような他の装置も入手可能である。呼吸療法装置は、逆に、吸気中に流れに交互抵抗を与えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，５８１，５９８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７７６，１５９号明細書
【特許文献３】米国特許第７，０５９，３２４号明細書
【特許文献３】米国特許第７，６９９，０５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有効化するには、これら装置は処方された時間間隔で規則的に使用しなければならない。慢性疾患の場合、患者は、持続的緩和を維持するためには、残りの人生にわたりこの装置を毎日使用する必要がある。
【０００６】
これら装置は極めて有効ではあるが、ユーザーは、しばしば所定頻度で規則的に装置を使用するのを怠ることがある。装置使用の記録を維持するのは極めて困難であり、とくに、患者が仮定で使用しているときには困難である。臨床医は、症状悪化が患者の処方通りに装置を使用しないことによるものか否か、又は他の要因によるものか否かが分からない。
【０００７】
本発明の目的は、代替的呼吸療法装置を得るにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、上述した種類の呼吸療法装置を提供するにあり、本発明による呼吸療法装置は、前記構体に取り付けたセンサを備え、前記センサは、前記可動部材の揺動運動によって生じて前記構体に伝達される振動に応答して、前記デバイス使用の指標となる信号を発生することを特徴とする。
【０００９】
前記構体は、好適には、前記デバイスの外側ハウジングを有する。前記センサは、好適には、前記外側ハウジングに取り付ける。前記センサは、加速度計を有することができる。前記センサは、圧電素子を含むビームを有し、また前記ビームを一方の端部で支持して、前記構体に伝達される振動が前記ビームを撓ませ、前記圧電素子からの出力を変化させるようにすることができる。前記ビームは、好適には、他方の端部寄りで質量を支持する。前記装置は、前記センサの出力を記憶する記憶部を有することができる。前記装置は、前記装置をいつ使用したか、前記装置の使用持続時間、及び前記装置の使用の質のうち１つ又は複数の指標となる出力を発生するよう構成することができる。前記装置は、前記装置経由での呼気中に開口を開閉する弁素子をロッカーアームに設けることができる。前記装置は振動ＰＥＰ治療装置とし、また装置は、前記装置を経由する呼気に対する周期振動する抵抗を生ずるよう構成することができる。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、構体と及び前記構体に取り付けた可動部材とを有する呼吸療法のデバイスであって、前記可動部材は前記デバイスを経由する呼吸作用によって揺動運動を生ずる、該デバイスの使用を評価する方法を提供し、この方法は、前記デバイスの前記構体に伝達される振動をモニタリングするステップを有することを特徴とする。
【００１１】
前記方法は、好適には、感知した振動の期間の指標を記憶するステップを有する。前記方法は、振動周波数を決定するステップを有する。
【００１２】
本発明のさらなる態様によれば、本発明の上述した他の態様による方法に使用する装置を提供する。
【００１３】
本発明による振動ＰＥＰ装置を含む装置及びその使用方法を、以下に単に例として添付図面につき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明装置の分解斜視図である。
【図２】センサ内部の斜視図である。
【図３】センサの代替的形態の斜視図である。
【図４Ａ】１回の呼気からの出力図である。
【図４Ｂ】複数呼吸の治療サイクルにわたる出力図である。
【図４Ｃ】１週間にわたる装置使用状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず図１につき説明すると、呼吸療法デバイス１００は、外側のハウジング２内に収納したロッカーアセンブリ１を備え、ハウジング２は、ほぼ半円筒形形状の上側部分３及び下側部分４を有する。デバイスは、円形断面の調整可能なダイヤル５によって組立てが完了する。外側のハウジング２は、一方の端部に呼吸入口７を有し、また反対側端部に吸気入口８を有して一方向弁（図示せず）を含む空気流チューブ６を収納し、この一方向弁により空気流チューブ内に空気が流入するが、吸気入口８から空気が流出するのを阻止する。空気流チューブ６は、非線形的輪郭の出口開口１０を有し、ロッカーアーム１２に取り付けた円錐状の弁素子１１によって開閉し、ロッカーアーム１２はその長さの中間位置で横方向軸線周りに枢着する。空気流チューブ６及びハウジング２はロッカーアーム１２を取り付けるための構体をなす。ロッカーアーム１２の呼吸入口７から遠い方の末端において、調整可能な支持フレーム１４に取り付けた永久磁石（図示せず）によって生ずる磁場と相互作用する鉄ピン１３を担持する。この磁石構成は、患者がデバイス経由で呼吸しないとき、ロッカーアーム１２の末端を押し下げ、これにより弁素子１１を出口開口１０に封止係合する状態に下方に押し下げるようにするものである。支持フレーム１４の一方の端部におけるカムフォロワ突出部１５はダイヤル５におけるカム溝孔１６に位置し、ダイヤルを回転することにより支持フレーム１４は、磁石とともに上下動することができ、鉄ピン３に相互作用する磁場強度を変化させる。ダイヤル５は、ユーザーに対する治療的有用性を最大化するようデバイス経由での空気流の動作周波数及び抵抗を調整することができる。
【００１６】
患者が呼吸入口７経由で空気を吸い込むとき、空気は吸気入口８から空気流チューブ６に沿って呼吸入口まで引き込まれる。患者が息を吐き出すとき、吸気入口８における一方弁が閉じ、この経路に沿っていかなる空気も流出するのを阻止する。その代わりに、呼気圧がロッカーアーム１２における弁素子１１の内側に加わり、弁素子１１を磁石吸着力に抗して開口１０から持ち上げ、これにより空気は大気に流出することができる。開口１０はロッカーアーム１２の末端が持ち上がるとき有効排出領域を増大させる非線形輪郭を有し、またこれによりアームが復帰降下して開口を閉じることができる。ユーザーが十分な呼気圧を加え続ける限り、開口１０が開閉するときロッカーアーム１２は上昇及び降下を繰り返して、デバイス経由の呼気流に対する振動性の交互的又は周期振動的な中断を生ずる。さらに、デバイスの構造及び動作に関する情報は特許文献１に見られ、この文献の内容は参照により本明細書に組み入れられるものとする。
【００１７】
ここまで記載した限りにおいて、デバイスは普通のものである。
【００１８】
本発明装置は、上述のデバイス１００と、このデバイスの構体に取り付けたセンサ２０を備える。とくに、センサ２０はハウジングの外面に取り付ける。センサ２０はハウジング２の内部に取り付けることができるが、センサを外部に取り付けることにより、デバイス内部への電気的アクセスを設ける必要性を回避する。センサ２０は、ロッカーアーム１２がシーソーのように上下に揺動するときに、ロッカーアーム１２の一部がデバイスの他の部分に接触することによって生じてデバイスの構体に伝達される振動に反応する。センサ２０は、振動に応答する任意な普通の種類、例えば加速度計とすることができる。しかし、好適には、センサ２０は、図２に示すような種類の圧電素子２１を有する。この圧電素子２１は、メジャメント・スペシャリティーズ（Measurement Specialities）社から入手可能なモデルのMiniSense 100NM又はMiniSense 100とするが、他の圧電式のセンサを使用することもできる。それは、それ自体圧電材料である薄い屈曲可能な長方形のビーム２２を有する、又は支持基板に結合した圧電材料を有する。ビーム２２の一方の端部を片持ちレバー状に２個の支柱２４によって支持し、これら支柱２４は、圧電素子２１に対する電気的接続を行う電極として作用し、またビームを回路板２５の上方に平行に保持するよう作用する。ビーム２２の反対側の遊端２６は小さい質量２７を支持し、これにより垂直平面内におけるいかなる加速もビーム遊端を上下に撓ませる。圧電素子２１のこの撓みは、出力電極２４の両端間に電荷又は電圧を生ずる。空気流チューブ６及びハウジング２により生ずる構体に伝達される振動は、ロッカーアーム１２の揺動の周波数及び大きさ（力強さ）に基づく周波数及び振幅で圧電素子２１を振動させる。
【００１９】
センサ素子２１は良好な線形性及びダイナミックレンジを有する。質量２７は周波数レスポンス及び感度を変えるよう変更することができる。素子２１を使用して連続的又はパルス的な振動又は衝撃を検出することができる。共振周波数以下の励起周波数に対して、圧電素子２１は、「ベースライン」感度で支配される線形的出力を発生する。共振における感度は相当高くなる。高周波成分を含む衝撃は共振周波数を励起する。低周波運動を検出するセンサ素子２１の能力は、外部電気回路によって大きく影響を受ける。
【００２０】
圧電素子２１の出力を回路板２５における回路２９に供給し、この回路板２５は、好適には、LDTC MiniSense 100のアナログＰＣＢとする。回路２９は、低電力オペアンプ、コンパレータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、信号調整に使用される記憶及び受動素子を有し、また調整可能な利得を有する。センサ２０自体が処理手段を有する、又は処理手段を外部のユニット２８に設けることができる。とくに、処理は圧電素子２１からの出力を適当な統計的な処理、例えば、時間領域分析又は周波数領域分析をして有用なパラメータに変換するよう構成する。高速フーリエ変換、相関分析、有限インパルス応答フィルタ等を用いる普通の信号処理を使用することができる。センサ２０は、さらに、出力を記録するためのメモリを有し、また例えば、振動の平均周波数、治療セッションの日時、治療セッションの持続時間、及び感知した振動の振幅から導き出した平均圧力又は流れを表す呼気ブレスの質の程度のような情報を患者に与えるディスプレイを有することができる。回路板は、さらに、例えば、ＵＳＢコネクタのような出力ソケット１２０を有する、又は例えば、Bluetooth（登録商標）無線周波数プロトコルを使用するワイヤレス出力部を有することができる。
【００２１】
回路板に取り付ける代わりに、圧電素子２１′は、図３に示すように保護カプセル３０内に封入することができる。カプセル３０は、処理回路を僅かにしか、又は全く持たないようにするが、処理及び記憶を実施する遠隔回路に接続することができるコネクタ３１を有する。
【００２２】
圧電素子２１からの代表的な出力を図４Ａに示し、この図において、ロッカーアーム１２の揺動が呼気中に一層力強くなるとき重畳交互信号を有するほぼ矩形波に沿って出力が上昇する。ユーザーが呼気ブレスを吐ききったとき、ロッカーアーム１２は、出口開口１０を閉じる静止状態に戻る。このことが起こるとき、圧電素子２１の出力は急激に低下する。
【００２３】
図４Ｂは、１回の治療セッション中における一連の呼吸を示す。
【００２４】
図４Ｃは、１週間の曜日毎の７つのトレースを示し、マークは治療セッションを行った時点を示す。
【００２５】
当然のことながら、センサから得られた情報を提示し、ユーザー及び臨床医に最も有用な態様で与える多くの異なる方法がある。
【００２６】
本発明装置は、振動を生ずる任意な普通の呼吸療法に使用することができる。治療装置は、他の処置、例えば、噴霧療法又はエアロゾル薬剤投与と組み合わせることができる。
【００２７】
本発明によれば、ユーザー及び臨床医に知られており、また信頼されている既存であり普通の治療装置を容易に変更して、装置使用に関する有用データを得ることができる。このようにして、ユーザーは、どのように処方された治療プログラムにうまく適合しているかをよりよく気付くことができ、したがって、最大効果を得るよう装置使用を変更することができる。臨床医も患者の順守状況をチェックすることができ、患者のいかなる症状悪化も順守欠如によるものか否か、又は他の治療が必要か否かを認識することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ロッカーアセンブリ
２    ハウジング
３    上側部分
４    下側部分
５    ダイヤル
６    空気流チューブ
７    呼吸入口
８    吸気入口
１０    出口開口
１１    弁素子
１２    ロッカーアーム
１３    鉄ピン
１４    支持フレーム
１５    カムフォロワ突出部
１６    カム溝孔
２０    センサ
２１    圧電素子
２１′  圧電素子
２２    ビーム
２４    支柱
２５    回路板
２６    遊端
２７    質量
２８    ユニット
２９    回路
３０    保護カプセル
３１    コネクタ
１００    呼吸療法デバイス
１２０    出力ソケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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