(57)【要約】  カムにより駆動されるＣＰＲ圧迫装置において、カムは、所望の圧迫波形が生じるように形成される。
2015519179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の胸部を圧迫するための装置であって、
患者の胸部に接触するように適合させた圧迫素子と、
患者の胸部に対して圧迫及び圧迫解放のサイクルを反復して付与するために前記圧迫素子に力を加えるべく動作可能な駆動システムと、
を備え、
前記駆動システムが前記圧迫素子を下方に付勢するように動作可能なカムシステムを含み、前記駆動システムは駆動素子としてカムを含む、患者の胸部を圧迫するための装置。
【請求項２】
前記圧迫素子が、患者の胸骨の領域で且つ患者の胸骨の領域に限定して患者の胸部に接触するように適合させた圧迫パッドである、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記駆動素子がラジアルカムを含み、前記ラジアルカムがカムプレートを含み、前記ラジアルカムがフォロアを介して前記圧迫素子に動作可能に接続される、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記駆動素子がラジアルカムを含み、前記ラジアルカムが円筒状カムを含み、前記円筒状カムがフォロアを介して前記圧迫素子に動作可能に接続される、請求項２記載の装置。
【請求項５】
前記カムプレートが、圧迫立ち上がり時間より実質的に速い圧迫解放、に先立つ高閾値保持、に先立つ前記圧迫立ち上がり時間により特徴付けられる圧迫相を含む圧迫波形が生じるように形成される、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記円筒状カムが、圧迫立ち上がり時間より実質的に速い圧迫解放、に先立つ高閾値保持、に先立つ前記圧迫立ち上がり時間により特徴付けられる圧迫相を含む圧迫波形が生じるように形成された溝を備えることを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記カムプレートが、前記カムの角回転の第一の部分の間は、患者に均一速度で圧迫を加えるために前記カムフォロアが均一な圧迫速度で第一の方向に移動され、前記カムの角回転の第二の部分の間は、略一定の圧迫閾値に前記圧迫素子が保持される圧迫静止期間を与えるために前記カムフォロアが略静止状態に保持され、前記カム回転の第三の部分の間は、患者の胸部にかかる下向きの張力から前記接触手段を解放するように前記均一な圧迫速度より実質的に大きい速度で前記フォロアが第二の方向に移動されるように、形成される、請求項３記載の装置。
【請求項８】
前記円筒カムが、前記カムの角回転の第一の部分の間は、患者に均一速度で圧迫を加えるために前記カムフォロアが均一な圧迫速度で第一の方向に移動され、前記カムの角回転の第二の部分の間は、略一定の圧迫閾値に前記圧迫素子が保持される圧迫静止期間を与えるために前記カムフォロアが略静止状態に保持され、前記カム回転の第三の部分の間は、患者の胸部にかかる下向きの張力から前記接触手段を解放するように前記均一な圧迫速度より略大きい速度で前記フォロアが第二の方向に移動されるように形成された溝を備えることを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項９】
前記圧迫素子が、圧迫パッドを含む、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記圧迫素子が、圧迫ベルトを含む、請求項１記載の装置。
【請求項１１】
患者の胸部を圧迫するための装置であって、
患者の胸部を圧迫するための手段と、
前記圧迫するための手段に動力を供給する略均一な手動入力を不均一な圧迫波形に変換するための手段と、
前記変換するための手段に人力を付与するための手段と、
を備える、患者の胸部を圧迫するための装置。
【請求項１２】
前記波形が、圧迫行程と保持相と解放相とを含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記波形が、更に、圧迫間休止部を含む、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記胸部を圧迫するための手段がピストンを含み、前記変換するための手段が手で回転可能なカムプレートを含む、請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
前記変換するための手段がカムを含み、前記カムが、前記胸部接触手段の圧迫行程に対応する立ち上がりスロープ部と、前記胸部接触手段の最大圧迫位置に対応する一定最大半径域を持つ最大半径部と、前記胸部接触手段の解放相に対応する立ち下がりスロープ部とを構成する角度領域を有する、請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
前記カムが、前記胸部接触手段の最小圧迫位置に対応する一定最小半径を持つ最小半径部を構成する付加的な角度領域を有する、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記変換するための手段がカムを含み、前記カムが、前記胸部接触手段の圧迫行程に対応する漸増半径域と、前記胸部接触手段の最大圧迫位置に対応する一定最大半径域と、前記胸部接触手段の前記解放相に対応する漸減半径域とを構成する角度領域を有する、請求項１１記載の装置。
【請求項１８】
前記カムが、前記胸部接触手段の最小圧迫位置に対応する一定最小半径を持つ一定最小域を構成する付加的な角度領域を有する、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
患者の胸部を圧迫するための装置であって、
患者の胸部に接触するための手段と、
前記接触手段に動作可能に係合されるカムフォロアと、
カム軸と前記カム軸を回転させるための手段とに動作可能に接続されるカムと、
を備え、
前記カムが、圧迫立ち上がり時間より実質的に速い圧迫解放に先立つ高閾値保持に先立つ前記圧迫立ち上がり時間により特徴付けられる圧迫相を含む圧迫波形が生じるように形成される、患者の胸部を圧迫するための装置。
【請求項２０】
前記カムが、前記カムの角回転の第一の部分の間は、患者に均一速度で圧迫を加えるために前記カムフォロアが均一な圧迫速度で第一の方向に移動され、前記カムの角回転の第二の部分の間は、略一定の圧迫閾値に前記接触手段が保持される圧迫静止期間を与えるために前記カムフォロアが略静止状態に保持され、前記カム回転の第三の部分の間は、患者の胸部にかかる下向きの張力から前記接触手段を解放するように前記均一な圧迫速度より実質的に大きい速度で前記フォロアが第二の方向に移動されるように形成されたカムプレートを含む、請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記カムフォロアが、前記接触手段に動作可能に係合するピストンに固定される、請求項１９記載の装置。
【請求項２２】
前記接触手段が、圧迫ベルトを含む、請求項１９記載の装置。
【請求項２３】
前記接触手段が、圧迫パッドを含む、請求項１９記載の装置。
【請求項２４】
患者の胸部を圧迫するための装置であって、
患者の胸部に接触し且つ患者の胸部に圧迫力を加えるように適合させた圧迫パッドを、患者の胸郭の下に位置決めするように適合させた裏板と、
前記裏板に固定され且つ前記裏板の上方に配置されるガントリであって、前記裏板が患者の胸郭の下に配置されたときに前記ガントリが患者の胸部上に位置するように前記裏板に対して配置されるガントリと、
患者に圧迫力を伝達するために患者の胸部に接触するように適合させた圧迫パッドと、
前記ピストンの上下動が前記圧迫パッドの上下動になるように前記圧迫パッドに垂直方向に固定されると共に前記圧迫パッドの上方に位置するフォロアピストンと、
前記ピストンに動作可能に係合されるカムプレートと、
前記カムプレートを回転させるように動作可能なモータ又はハンドクランクと、
を備える、患者の胸部を圧迫するための装置。
【請求項２５】
前記カムプレートが、圧迫立ち上がり時間より実質的に速い圧迫解放に先立つ高閾値保持に先立つ前記圧迫立ち上がり時間により特徴付けられる圧迫相を含む圧迫波形が生じるように形成される、請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記カムが、前記カムの角回転の第一の部分の間は、患者に均一速度で圧迫を加えるために前記カムフォロアが均一な圧迫速度で下方に移動して圧迫パッドを下方に付勢し、前記カムの角回転の第二の部分の間は、略一定の圧迫閾値に前記圧迫パッドを保持する圧迫静止期間を与えるために前記カムフォロアと圧迫パッドが略静止状態に保持され、前記カム回転の第三の部分の間は、患者の胸部にかかる下向きの張力から前記接触手段を解放するように前記均一な圧迫速度より実質的に大きい速度で前記フォロアピストンと圧迫パッドが上方に移動するように形成されたカムプレートを含む、請求項２４記載の装置。
【請求項２７】
前記カムの角回転の第四の部分の間は、胸部の弛緩静止期間を与えるために前記フォロアピストンと圧迫パッドが略静止状態に保持される、請求項２５記載の装置。
【請求項２８】
前記カムの角回転の第四の部分の間は、低閾値での圧迫静止期間を与えるために前記フォロアピストンと圧迫パッドが略静止状態に保持される、請求項２５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、2012年6月14日提出の米国特許出願第13/523,561号に基づく優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
以下に説明する本発明は、ＣＰＲ圧迫装置の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
心肺蘇生術（ＣＰＲ）は、心拍停止に陥った人を蘇生させる際に用いる周知の有益な救急処置法である。ＣＰＲは、心臓及び胸腔を締め付けて血液を体内に送り込むために、反復して胸部を圧迫する必要がある。肺に空気を供給するためには、口移し式呼吸やバッグマスク装置等の人工呼吸が用いられる。救急処置の施術者が胸部圧迫を手で効果的に行った場合、体内の血流量は、正常な血流量の約２５％乃至３０％になる。しかしながら、熟練した医療補助者でも、十分な胸部圧迫を数分間以上続けることは困難である。Hightower他によるDecay in Quality of Chest Compressions Over Time（「胸部圧迫特性の経時的減衰」）26 Ann. Emerg. Med. 300 (Sep. 1995)。このように、ＣＰＲを用いた患者の生命維持・蘇生は、不首尾に終わることも多い。それでも、胸部圧迫を十分に続けることができるならば、心拍停止状態の人の生命を長時間に亘り維持することも可能である。長時間(４５分から９０分) に亘りＣＰＲを続けた結果、心拍停止状態の人が冠動脈パイパス手術により救命された、という報告も時折なされている。Tovar他によるSuccessful Myocardial Revascularization and Neurologic Recovery （「効果的な心筋血管再生手術と神経系の回復」）22 Texas Heart J. 271 (1995)参照。
【０００４】
良質の胸部圧迫動作は、救助者の側の筋運動の熟練度から見て達成するに困難であり、また、十分な血流量を確保するに足る深さまで胸骨を圧迫するためには１５０ポンド（約６８ｋｇ）もの力を必要とすることが、数多くの研究で明らかにされている。この結果、ＣＰＲ実施中に、救助者が十分な圧迫を加えることができないほどに疲れ切ってしまうことも多い。
【０００５】
血流量を増やし、その場に居合わせた人による蘇生処置の効果を高めるべく、ＣＰＲ実施用の種々の空圧式又は電動式の機械装置（機械式装置）が提案されている。これらの装置の一変形例では、空圧駆動ピストンを、LUCAS(登録商標)ＣＰＲ装置におけるように固定ガントリを用いて患者上に懸下するか、或いは、Thumper(登録商標)ＣＰＲ装置におけるようにカンチレバー式ガントリ構造を用いて患者上に懸下している。Lucas(登録商標)II装置は、モータ駆動ピストンを使用している。これらの装置において、ピストンは反復して下方に付勢され、患者の胸部を押圧することにより胸部を圧迫する。このような装置の別の変形例では、ベルトを患者の胸部周りに配置し、そのベルトを用いて胸部の圧迫を行っている。ベルトで患者の胸部を圧迫する胸部圧迫装置は、我々自身の特許、Mollenauer他のResuscitation Device Having a Motor Driven Belt to Constrict/Compress the Chest（胸部締め付け／圧迫用のモータ駆動ベルトを有する蘇生装置）米国特許第6,142,962号（2000年11月7日）；Sherman他のCPR Assist Device with Pressure Bladder Feedback（圧力ブラダフィードバック付きＣＰＲ支援装置）米国特許第6,616,620号（2003年9月9日）；Sherman他のModular CPR assist device（モジュール式ＣＰＲ支援装置）米国特許第6,066,106号（2000年5月23日）；及びSherman他のModular CPR assist device（モジュール式ＣＰＲ支援装置）米国特許第6,398,745号（2002年6月4日）に、開示されている。これらの特許は、それぞれ出典を明記することによりその開示内容全体を本願明細書の一部とする。AUTOPULSE（登録商標）として市販されている我々の装置は、JensenのLightweight Electro-Mechanical Chest Compression Device（軽量電気機械式胸部圧迫装置）米国特許第7,347,832号（2008年3月25日）及びQuintana他のMethods and Devices for Attaching a Belt Cartridge to a Chest Compression Device（胸部圧迫装置にベルトカートリッジを取り付ける方法及び装置）米国特許第7,354,407号(2008年4月8日)を含む我々の先行特許に多少詳細に記載されている。米国特許第6,616,620号は、また、装置の圧迫波形を制御するシステムも記載している。圧迫波形とは、圧迫深度と一回あたりの胸部圧迫時間との関係を示した図１のグラフを指す。グラフは、胸骨が弛緩状態から被圧迫状態まで押し下げられる圧迫工程の下降段階と、患者の胸骨が脊柱から特定の距離に保持される保持段階と、胸骨がその非圧迫中立状態に復帰する解放段階と、胸骨が略解放されるか或いは一定の圧迫最少しきい値に保持される圧迫間段階と、を示している。
【０００６】
Kelly他のChest Compression Apparatus for Cardiac Arrest（心拍停止用の胸部圧迫装置）米国特許第5,738,637号(1998年4月14日)に記載された装置等の手動式ＣＰＲ装置が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの手動式装置は、胸骨の圧迫に必要な力の量を最小化して救助者の疲れを減らすために、多少なりとも機械的効用を利用するのが普通である。これらの手動式システムの一つの欠点は、血流量を最適化し得る適正な波形特性を持った圧迫を加えようとする際に、依然として救助者の筋運動の熟練具合に頼っていることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に説明する装置及び方法は、圧迫波形の簡単な機械的制御を提供する。所望の波形とは、保持段階の継続時間が最大化され、解放段階が最小化されるような波形である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＣＰＲに有用な圧迫波形の説明図である。
【図２】患者に装着された、カム作動ピストンを有するＣＰＲ圧迫装置の説明図である。
【図３】図２のＣＰＲ圧迫装置の破断図である。
【図４】図２のＣＰＲ圧迫装置の横断面図である。
【図５】カム作動圧迫ベルトを有するＣＰＲ圧迫装置の説明図である。
【図６】カム作動圧迫ベルトを有するＣＰＲ圧迫装置の説明図である。
【図７】図２乃至図５の装置で使用されるカムプレートの説明図である。
【図８】図２乃至図５の装置で使用されるカムプレートの説明図である。
【図９ａ】図１、図２、及び図３のカム作動ピストン又はベルトシステムにより取得される圧迫波形のグラフである。
【図９ｂ】図２、図３、及び図４のカム作動ピストン又はベルトシステムにより取得される圧迫波形のグラフである。
【図１０】先の各図の胸部圧迫装置での使用に適した円筒状カムの説明図である。
【図１１】カンチレバー式ピストンシステムを有するカム駆動圧迫装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
圧迫波形を制御可能な手動式胸部圧迫装置は、図２及び図３に示した回転ハンドクランクにより作動されるカム駆動プランジャ機構により実現される。図２及び図３は、患者１に装着されたＣＰＲ圧迫装置の説明図である。この胸部圧迫装置２は、ピストン３を用いて圧迫を加える。ピストン３は、患者の胸部に載置されてストラップで固定された状態で、患者上に懸下されるか、（LUCAS(登録商標)ＣＰＲ装置のように）固定ガントリを用いて患者上に懸下されるか、或いは、Thumper(登録商標)ＣＰＲ装置のようにカンチレバー式ガントリ構造を用いて患者上に懸下される。図示したように、装置は、ピストンハウジング５を垂下する固定ガントリ４と、ばね６により上方に付勢されるハウジング内のフォロアピストン３（図２に示す）と、カム軸８上のカムプレート７と、を備えている。カムプレートは、フォロアピストンを下方に付勢するように回転可能である。圧迫パッド９は、患者の胸骨にピストン力を加えるように適合させており、フォロアピストンの底部に位置する。一方、フォロアピストンとカムプレートの間（ピストンの頂部）にはカムフォロアディスク１０が配置され、カムディスクと当接する。カムフォロアディスクは、カムフォロア軸１１を介してピストンに回転可能に固定されている。（なお、圧迫パッドが弾性ダイアフラム等の別の手段により上方に付勢されている、或いは、ボックスカム機構でカムプレートに固定されているならば、カムディスクは、圧迫ベルト上に直接作用してもよい。）従って、基本システムは、患者の胸部に接触するように適合させた圧迫素子（例えば、パッド）と、患者の胸部に圧迫及び圧迫の解放のサイクルを反復して付与すべく圧迫素子に力を加えるように動作可能な駆動システムと、を備えている。駆動システムは、圧迫波形を制御するように形成されたカム等の駆動素子を備える。
【００１１】
手による略均一な作動力を後述する略不規則で不均一な圧迫波形に変換するための手動式手段は、カム作動システムの利点である。図示したように、カムプレートは、カムプレートを回転させるべくＣＰＲ施術者により回されるハンドクランクの取っ手１２に固定されている。ばねは、カムプレートが切り欠きまで回転する毎に胸部に対する圧迫力を迅速に解放するように、フォロアピストンと圧迫パッドを絶えず上方に付勢している。圧迫サイクルにおける所望の上昇行程は、システムの下降行程中にばね内に蓄積されるエネルギーを使って達成される。従って、装置は、圧迫サイクルの一部を制御するために付勢ばねの蓄積エネルギーを使用する。かくして、ＣＰＲ施術者は、圧迫パッドを下方に駆動すべく十分な力を加えながらばね内にエネルギーを蓄積するように装置を操作する。ＣＰＲ施術者は、ハンドクランクを通してカムの一定の回転を維持するだけでよく、ＣＰＲ施術者からの他の制御とは独立に、カムの形状により圧迫波形が制御されることになる。
【００１２】
ガントリは、支柱１４を介して背板１３に固定される。図２及び図３に示したように、背板は左右の部分に分割されており、ガントリは、様々な体型の患者を収容すべく横方向の拡張を可能とするために、つめ車機構を介して横方向に（患者の幅方向に）拡張することができる。また、支柱は、拡張用つめ車機構を介して、垂直方向に拡張可能（患者に対して前（腹側）／後(背側)寸法で拡張可能）である。背板は、患者の胸郭の下側に適合するように形成されると共に、支柱及びガントリと協働して、患者に対してピストンを固定する手段を構成し、それにより、ピストン移動を胸骨の下方移動及び胸郭の圧迫動作に変換している。ガントリ及び支柱は、患者の上方にアーチ形にかかる単一構造として一体形成されてもよい。
【００１３】
図４は、図１に示した装置の横断面図であり、ガントリ４と、ピストンハウジング５と、ピストン３と、付勢ばね６と、カムプレート７と、圧迫パッド９及びカムプレート７と、を示し、更に、患者１を支持する下側の背板１３を示している。この図に示された解剖学的標識構造は、患者の胸骨２０と、脊柱２１と、左右の肩甲骨２２Ｒ及び２２Ｌと、を含む。ガントリ、支柱、及び背板は、圧迫パッドが胸骨上に位置するようにして患者を取り囲んでおり、支柱は、ガントリ４から背板まで下降している。使用時に、患者は、胸骨をピストンの下に、脊柱及び肩甲骨を背板上に置いた状態で、ピストンハウジングに対して固定されたままでなくてはならない。胸骨及び胸郭の前部（腹側）が脊柱、肩甲骨、及び背板に向けて下方に圧迫される間、脊柱及び肩甲骨は、プラットフォームに対して固定又は略固定されたままである。
【００１４】
図２及び図３のカム作動原理は、ZOLL Circulation社のAutoPulse 圧迫装置において、実現することができる。図５は、カム作動圧迫ベルトを有するＣＰＲ圧迫装置を示している。装置は、患者１に装着された圧迫ベルトを有する。この装置は、AutoPulse(登録商標)ＣＰＲ圧迫装置に類似しており、その構成要素は、圧迫ベルト２４Ｌ及び２４Ｒと、ベルトの負荷分散部２５Ｌ及び２５Ｒと、幅の狭いストラップ部２６Ｌ及び２６Ｒと、ブラダ２７と、スピンドル２８Ｌ及び２８Ｒと、ハウジング２９と、を含む。ベルトは、ボックスカム３０によりぴんと張られ、フォロア３１は、カムの外形に一致する溝内で追従してベルトに当接し、ベルトの一部を下方に押し下げることにより、患者の胸部及び胸郭の周りにベルトを締め付けて、一定の蘇生速度でＣＰＲを実現している。ベルトは、フォロア上に載って動いてもよいし、また、フォロアに固定されていてもよい。カムは、ハウジング内に設けられたモータにより駆動されるカム軸３２（カム軸はモータの駆動軸であってもよいし、ギアボックスを介してモータに間接的に接続されてもよい）に取り付けられるか、或いは、適当な変換手段を介してカム軸に接続されたハンドクランクにより駆動されるカム軸３２に取り付けられる。この図に示された解剖学的標識構造は、患者の胸骨２０と、脊柱２１と、左右の肩甲骨２２Ｒ及び２２Ｌと、を含む。標識構造を参照すると、胸部圧迫バンドは、負荷分散部が胸骨上の胸部（即ち、胸郭の前面又は前部）に位置するように、患者に巻き付けられ、幅の狭いストラップ部は、負荷分散部から下降して両側のスピンドルに巻回され、そこから駆動スプールまで走行する。両側のスピンドルは、典型的な患者の肩甲骨の真下又は側方に位置するように、装置の中央中心線から横方向に離間しており、その結果、圧迫バンドを締め付けると、胸部を前／後の方向（腹側／背側の方向）に圧迫することになる。図６は、高圧迫状態における図５の装置の説明図である。図６では、カムは１８０°回転しており、ハウジング内でベルトを上方に付勢する結果、患者の胸部上のベルト部分を下方に牽引して胸部を圧迫する。
【００１５】
図７は、図２乃至図５の装置で使用されるカムプレートの説明図である。カムは、その回転中に少なくとも三つの圧迫相が生じるように形成されている。先ず、カム形状は、クランクが回転するに連れて遊動輪とのカムの接点の半径が漸増して圧迫波形の（図１に示すような）下降行程相を形成する立ち上がりスロープ部（半径漸増域）３３を含む。これは、胸部を圧迫する圧迫行程に対応すると共に、図２のピストンの下降行程に対応する。次に、カム形状の後続の円弧又は角範囲において、カム形状は、クランクが回転するときに遊動輪とのカムの接点の半径が略一定の半径である、（カム軸に対して）等直径の最大半径部（一定最大半径域）３４を含む。これは、圧迫波形の（図１に示したような）保持相に対応すると共に、図２のピストンが最大圧迫位置に保持される期間に対応する。次に、カム形状の後続の円弧又は角範囲において、カム形状は、クランクが回転するに連れて遊動輪との接点の半径が漸減する立ち下がりスロープ部（カム立ち下がりスロープ部又は半径漸減域）３５を含む。これは、圧迫波形の（図１に示したような）解放相に対応すると共に、図２のピストンがその一番上の位置まで急速に上昇する期間に対応する。また、遊動輪とのカムの接点の半径が略一定の半径である第４の相が存在してもよい。これは、圧迫間休止相となる最小部（一定最小域）である。カムのこの部分は、また、カム軸に対して等直径でもある。カムが回転する毎に、圧迫、高閾値保持、解放、及び低閾値保持から成る完全なサイクルが達成される。カムは、毎分９０乃至１２０回の圧迫速度で回転可能であり、毎分９０乃至１２０圧迫の蘇生速度で圧迫を行うことができる。この回転速度は、American Heart Association（米国心臓協会）により推奨される圧迫速度に対応する。
【００１６】
図８は、類似の波形を達成すべくピストンと協働して作動するように構成されたカムの説明図である。このカムの顕著な特徴は、切り欠き立ち下がりスロープ部３６であり、この切り欠き立ち下がりスロープ部は、カムの円形で等直径の最大半径部３４のすぐ後ろに続き、最大半径部は立ち上がりスロープ部３３に続き、立ち上がりスロープ部は基部半径部３７に続き、基部半径部は切り欠き−最小半径移行部３８を介して切り欠きまで延びている。この構成では、基部半径部は、直ちに立ち上がりスロープ部に移行し、ピストン又はベルトに弛緩状態を与えるカムの最小休止円弧が存在しない。カムの立ち上がりスロープ部又は開始スロープ部は、ピストンの圧迫行程又はベルトの締め付け段階に対応し、最大半径部は最大休止円弧及び高圧迫閾値に対応し、切り欠き部はピストンの解放行程及びベルトの弛緩段階に対応する。
【００１７】
図７及び図８のカム及び関連するカム図面で示したように、半径漸増相（カムの立ち上がり半径部）は好ましくは継続時間が短く、半径漸増相（立ち上がりスロープ部）の回転半径範囲は約４５乃至１６０°であり、半径漸減相（立ち下がりスロープ部）は好ましくは圧迫サイクルの他の部分よりも継続時間が短く、半径漸減相（立ち下がりスロープ部）の回転半径範囲は約０乃至４５°のカムの角回転である。また、圧迫の保持相に対応する一定半径相（最大半径部）は、約９０乃至１８０°のカムの角回転等の、或いは、圧迫サイクル全体の約２５％乃至５０％の、より長い継続時間を有することが好ましい。圧迫間休止相（カムの最小半径部）は、カム形状に含まれる場合には、９０°までのカムの角回転又は圧迫サイクル全体の約２５％とすることができる。
【００１８】
１００ｒｍｐ（回転／分）（６００ミリ秒／圧迫）の回転速度の場合、カムの各部分の円弧範囲は、圧迫下降行程相が２００ミリ秒、保持相が２７５ミリ秒、解放上昇相が２５ミリ秒、圧迫間休止相が１００ミリ秒となるように構成することができる。
【００１９】
図８のカムは、圧迫立ち上がり時間より実質的に短時間の圧迫解放相に先立つ高閾値保持相に先立つ、圧迫立ち上がり時間により特徴付けられる圧迫相を含む圧迫波形が生じるように形成されている。特に、立ち上がり時間が約２２５ミリ秒、高閾値保持時間が約２５０ミリ秒で毎分１２０回の圧迫を実行させる場合、次の圧迫の開始前に休止を入れずに次の圧迫を開始すべく立ち上がり半径部までの即座の復帰と共に、低閾値位置までの迅速な解放が必要となる。カムは、カム角度対フォロア変位量の間の関係を示す変位図により説明してもよい。図９ａは、カムプレートの位置に対するピストン高さを示すカム図である。図において、０°の位置は、図８に示したカムの０°位置に対応する（この位置は、単にカム形状とカム図との間の対応関係を確立するために、任意に定義される）。
【００２０】
図８において、立ち下がり半径域は３６０°で始まり、立ち上がり半径域は約１５°で始まり、一定最大半径域は約１６０°で始まる。一定最大半径域はカム軸に対して略等直径であるので、この期間中、ピストン位置は相対的に固定されたままである。立ち下がりスロープ部の切り欠きの性質及びそれに伴う立ち下がり半径域の無視し得る角範囲により、この相の間に、ピストンは比較的早く立ち上がる。
【００２１】
圧迫間休止を有するカムを示す図７において、立ち下がり半径域は２２５°で始まり、一定最小半径域は２７０°で始まり、立ち上がり半径域は０°で始まり、一定最大半径域は９０°で始まる。一定最大半径域はカム軸に対して略等直径であるので、一定最小半径域中の場合と同様、この期間中、ピストン位置は相対的に固定されたままである。立ち下がり半径域の比較的短い角範囲により、この相の間に、ピストンは比較的早く立ち上がる。
【００２２】
図９ｂは、図８のカムと共に使用した場合、図２乃至図５のカム作動ピストン又はベルトシステムにより取得される圧迫波形のグラフである。これは、関係するカムフォロアに対するカムの作用を説明するために使用される変位図に対応する。図に示したように、フォロア（プレートまたはベルト）の変位量は、カムの角位置に依存する。図７に示すカムの０°位置に対応する図の始点として、ピストンが下方に移動するか又は図５及び図６のカムがベルトを上方に付勢し始める圧迫サイクルの始点を任意に選定することにより、図は、圧迫行程中に、０°乃至１６０°の角移動に対応する漸増圧迫相を示す。これは、ピストン又は圧迫ベルトに対するカムの圧迫スロープ部の当接に対応する。次に、１６０°乃至３６０°の範囲でカム最大半径部がフォロア又はベルトに当接するときは、フォロア／ベルトは静止したままであり、胸部に対する圧迫力はグラフに符号３９として示したように、高閾値に留まる。カムが回転して最大半径部がフォロアを通過するか或いはベルトから離間した後、切り欠き部がフォロアを通過するか或いはベルトに対向し、ベルトに加わる圧迫力が急激に減少する。最後に、カムが回転して０°に戻ると、最小半径部がフォロア又はベルトに当接する。
【００２３】
図１１は、カンチレバー式ピストンシステムを有するカム駆動圧迫装置の説明図である。この図は、カンチレバー４０で患者１上に懸下されたピストンハウジング５を示している。この装置は、図２及び図３に示した直接式カム／フォロア構造を採用することもできるが、この図は、患者の側部に配置されたモータ又はハンドクランクにより、患者の胸骨上に直接位置したピストンを作動させる機構を説明している。ピストン３と付勢ばね６は、ピストンハウジング内に配置される。カム７とカム軸８は、カンチレバーを支持する支柱１４内に配置される。支柱は背板１３に固定されており、患者は、圧迫パッドが胸骨上に適正に留まるように位置決めされ、好ましくは背板に拘束され且つ固定される。カム軸を駆動するモータ又はハンドクランクは、カム軸に動作可能に接続されており、支柱内にあるいは支柱の基部でハウジング内に配置されてもよい。この場合ローラフォロアであるカムフォロアは、ピボット４２を片持ち支持するためにその中間点で回転可能に固定されたレバー４１の端部で固定される。レバーはカムプレート７まで延びているので、フォロアの動きはピストンの動きに変換される。カム形状は、図９ｂの圧迫波形を生じさせるために、図７に示したカムに対応する。
【００２４】
圧迫波形を取得するために、種々のカム構造を採用することができる。シリンダプレートの代わりに、シリンダ周りの溝内に乗るフォロアに動作可能に接続された円筒状カムを使用してもよい。適当な円筒状カムは、シリンダ周りの溝４４を有する円筒状カム４３を示す図１０において説明されている。溝は、溝内に乗るように適合させたフォロアを収容する。フォロアは、また、図２乃至図４に示したピストンに、或いは、適当な変換機構を介して図５及び図６に示したベルトに、固定されている。円筒状カム上では、溝は、矢印により示されているように上から見て時計方向に回転してピストン上のフォロアと係合するとき、プレートの立ち上がり半径部と、プレートの最大半径部と、立ち下がりスロープ部と、プレートの最小半径部とにそれぞれ対応する弧状領域４５、４６、４７、及び４８により特徴付けられる。
【００２５】
図１１は、カンチレバー式ピストンシステムを有するカム駆動圧迫装置の説明図である。このシステムでは、ガントリ４は、（Thumper(登録商標)装置と同様に）患者の一方の側だけで支持される。ピストン３と圧迫パッド９は、図２乃至図５のように患者の胸骨上に配設され、ガントリは、支柱１４上に支持されることにより背板１３に固定されている。カムプレート７は、装置の側方でガントリの側部内又は支柱内に配置され、ロッカー５１のロッカー軸部５０と当接する。カムプレートとロッカー軸との間には、フォロア軸５２又はフォロアディスクを配置してもよい。ロッカーは、ピボット５３を介してガントリに取り付けられ、ピボットは。ロッカー軸部の上向きの動きがロッカーアーム５４とピストン３と圧迫パッド９の下向きの動きとなるように、ロッカーを回転させる。
【００２６】
図４及び図５に示した直接駆動並びに図１１に示したレバーに加えて、カムの動きを圧迫ピストン又は圧迫ベルトに移転するための種々の手段を使用してもよい。種々のカム構造の利点は、臨床的用途であれ、実験的用途であれ、種々の圧迫波形をもたらすカムを用いて取得することができる。圧迫パッドと圧迫ベルトは、患者の胸部に接触するための適当な手段であるが、他の胸部接触手段を用いてもよい。既に説明したように、カムプレート又はカムシリンダであり得るカム素子は、回転して周期的に胸部圧迫ピストンや胸部圧迫ベルト等の胸部圧迫手段と直接的に或いはフォロア又はロッカー等の変換手段を介して間接的に係合するとき、形状により決定される圧迫波形に応じて胸部の周期的な圧迫を行うべく胸部圧迫手段を制御するように、形成される。カムは、その形状に拘わらず、臨床的又は実験的用途の異なる波形が生じるように形成された他のカムと容易に交換し得る。圧迫深度を増大し且つ最深圧迫点（圧迫パッドの最低位置）と最高解放点（圧迫パッドの最高位置）との間の差を拡大するように、カムプレートを大きくしてもよい（或いは、カムシリンダを改変してもよい）。最大半径部と立ち上がりスロープ部と立ち下がりスロープ部と最小半径部の半径を長くしたり短くしたり変更したりするために、カムプレートの外形又はカムシリンダの溝を容易に改変することができ、これにより、（最大半径部の作用で規定される）高圧迫保持相の長短、（立ち下がりスロープ部の長さ又は切り立ち度に対応する）圧迫解放相の長短、（最小半径部の作用で規定される）低圧迫保持相又は完全開放相の長短、（立ち上がりスロープ部の形状により規定される）圧迫行程の長短を変更することができる。カムの各部分の一部又は全ての変更は、単にカムの交換により実現できる。図に示したハンドクランクは、カムに人間の力を加える手段を構成しているが、フットペダル等の他の手段を代わりに用いてもよい。
【００２７】
患者に対して適正な圧迫速度を維持すべく救助者により使用されるように、回転式血流速度計をクランク軸線の近傍に設けてもよい。
【００２８】
かくして、上述した装置及び方法は、圧迫波形の単純な機械的制御を提供する。望ましい波形は、圧迫立ち上がり時間がある程度短く、圧迫が高圧迫閾値で略一定に保持され、圧迫の解放が極めて迅速な波形である。米国特許第7,374,548号等の従来の特許において、ZOLL Circulation社は、適当な圧迫波形を達成するシステムを記載している。このシステムは、関連制御システムを有するモータにより駆動される圧迫ベルトで心拍停止状態の患者の胸部を圧迫することに成功したAutoPulse(登録商標)ＣＰＲ圧迫装置において、商業化されている。このシステムは、ある程度短い圧迫立ち上がり相と高圧迫閾値での略一定保持相と極めて短い圧迫解放相とを有する圧迫波形が生じるように動作する。望ましい波形は、患者の胸部に当接するように適合させた圧迫パッド又は圧迫ベルトである圧迫素子を駆動するためのフォロアと係合するカムを備えたカム軸を用いることにより、手動式のＣＰＲ胸部圧迫システム又はモータ駆動式のシステムにおいて達成することができる。この場合、ピストンのフォロアプレート、ピストン、圧迫パッド又はベルト表面がフォロアとして機能する。システム内のカムは、ハンドクランク又はモータ駆動軸の回転運動を圧迫ピストンの直線変位又は圧迫ベルトの直線牽引力に変換するディスク又はシリンダ付きのラジアルカムである。圧迫素子は、圧迫ベルトであってもよく、この場合、フォロアは、圧迫ベルトに又はカムの運動をベルトの締め付けに変換する中間構造に作用する。上述した圧迫素子は、胸部接触手段であり、様々な形態で構成されてよい。カムは、全体として円形で且つ偏心的に駆動軸に取り付けられてもよいし、全体として洋梨形状であってもよい。上述したように、ラジアルカム及びアンギュラローラフォロア等の他の構造体を使用することもできる。これらのカム及びその等価構造体は、（手動式か機械式かを問わず）略均一な入力を圧迫手段の不均一な運動及びその結果としての患者の胸部に加えられる不均一な圧迫波形に変換するための手段を含む。
【００２９】
以上、装置及び方法の好適な実施形態をそれらの開発環境に言及して説明してきたが、それらは、本発明の原理の単なる例示に過ぎない。様々な実施形態の構成要素を、他の種概念のそれぞれに組み込んで、かかる他の種概念と組み合わせてそれらの構成要素の利益を享受してもよく、様々な有益な利点を各実施形態単独で或いは相互に組み合わせて採用してもよい。本発明の趣旨及び添付特許請求の範囲から逸脱することなく他の実施形態及び構成を考案してもよい。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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