(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張可能の器具であって肢の表面に配置されて気体により膨張されたとき当該器具の下の肢を加圧するように適合された膨張可能の器具と、選択された圧力を前記器具に維持するために制御された圧力の気体を前記器具に供給する圧力制御手段と、気体通路を前記器具と前記圧力制御手段との間に形成するための所定の長さを有する可撓性の配管であって前記器具に接続された第１の端部と前記圧力制御手段に接続された第２の端部とを有する配管とを含み、
前記圧力制御手段は、
前記配管の第２の端部に接続されたパルス発生手段であって所定の時間間隔の間、前記配管内の気体を一時的に加圧しかつ該気体を前記配管から放出させて前記配管の第２の端部の圧力を感知するための感知位置において気体の圧力に変化を与えることにより前記配管に気体のパルスを導入するパルス発生手段と、
前記感知位置で、反射された気体パルスと前記反射された気体パルスの極性とを感知することにより、所定時間間隔を経過後に感知した気体の圧力変化が基準レベルを超えかつ前記反射された気体パルスの極性が前記配管に導入された前記気体のパルスの極性と一致したときに配管閉塞信号を発生する配管開放監視手段とを含む、気体式医療装置。
【請求項２】
前記基準レベルは所定の閾値である、請求項１に記載の気体式医療装置。
【請求項３】
前記配管開放監視手段は、さらに、前記配管における圧力パルスが発生した時と前記所定の時間間隔後に感知された気体圧力の変化が基準レベルを超えた時との間の経過時間を表す経過時間信号を発生する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記配管開放監視手段は、さらに、前記配管を通る気体パルスの速度と前記経過時間信号により表される経過時間とを使用して、前記配管の閉塞位置を推定する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記配管は前記気体通路の確立及び中断をすべく前記器具に対する前記配管の着脱を選択的に行うことを許す取り外し可能の器具接続手段を含み、
前記配管開放監視手段は、前記配管が前記器具から分離されたことを検知してその旨を意味する器具切り離し信号を発生するように適合されている、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記配管は前記器具接続手段と前記器具との間に空気の通路を確立し、前記配管監視手段は、さらに、前記圧力制御手段と前記配管の長さに沿って測定された閉塞箇所との間の距離を表示するように適合されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記配管は、気体通路の確立及び中断をするべく前記圧力制御手段への前記配管の着脱を選択的に行うことを許す取り外し可能の圧力制御接続手段を含み、
前記配管開放監視手段は、さらに、前記配管が圧力制御手段から切り外された時を検知してその旨を意味する圧力制御切り離し信号を発生するように適合されている、請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンパデマの治療、患者の深い静脈血栓症の予防等に一般に用いられる空気式肢圧縮システムや、外科的処置を容易にすべく一般に用いられる空気式絞圧器システムのような気体式医療機械の分野に関する。特に、本発明は、患者の外部に取り付けられた膨張式のカフス又は器具と、膨張式のカフス又は器具の下の身体部分に一定の圧力又は所望の加圧波形を連続的又は間欠的に作用させるべく膨張式のカフス又は器具に配管により接続された機器とを有する気体式医療器械に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気を用いる多くの医療器械は、患者の外部に装着される膨張可能部と、一定の圧力又は所定の圧力波形を膨張可能部の下の身体部分に連続的又は間欠的に作用させるべく膨張可能部に配管により接続された機器部とを有する。そのような一般的な２種類の機械として、深い静脈血栓症の予防及びリンパデマ（lymphedema）の治療のための空気式肢圧縮システムと、外科的処置のための空気式絞圧器システムとがある。
【０００３】
典型的な空気式絞圧器システムにおいて、膨張可能のカフスは、肢の所望の位置を囲み、また動脈血流を停止させるに必要な最小圧力を越える圧力を膨張式カフス内に、カフス配置位置に外科的処置をするために適当な時間期間を越えて、維持する圧力制御器に可撓性チューブにより接続される。この種の絞圧器システムは、例えば、米国特許第4,469,099号、同第4,479,494号及び同第5,439,477号や、米国特許出願第08/297,256号等に記載されているように、公知である。
【０００４】
リンパデマの処置及び深い静脈血流の予防のための典型的な空気式肢圧縮システムにおいて、膨張可能器具は、この膨張式器具を周期的に膨張させるべく膨張式器具の空気圧を制御する圧力制御器に可撓性チューブにより接続されており、これにより横にされた肢に周期的に圧力を作用させて、肢に近い静脈血流を増加させる。このような肢圧縮システムは、例えば、米国特許第3,892,229号及び同第4,013,069号や、米国特許出願第4,013,069号等に記載されている。
【０００５】
空気式の絞圧器システム及び肢圧縮システムの使用において共通の問題は、圧力制御器と膨張可能カフス又は器具との間に空気通路を形成する可撓性の空気チューブにある。圧力制御器は、ときどき患者から取り外すことができるように配置され、患者に対するスタッフと他の機器との間にあってそれらの周りを圧力制御器から伸びる長く非常に可撓性の大きいチューブの使用を余儀なくされる。空気用接続器は、典型的には、圧力制御器及びカフス又は器具に対し可撓性チューブを着脱するように使用される。そのような絞圧器システム及び肢圧縮システムを使用する間、チューブに生じる空気閉塞度合い及び関係する接続器を含むチューブの開放は、システムの機能を変更し、大きく損なうことになる。例えば、使用の前又は使用の間、チューブは、捩れ、部分的に又は完全に閉塞され、それにより空気流が制限されるか、又は圧力制御器がカフス又は器具から完全に分離され、その結果所望の圧力がカフス又は器具に生じることを妨げる。また、チューブは、機能不全又は操作者エラーを通して、圧力制御器から若しくはカフス又は器具から切り離され、さらに所望の圧力がカフス又は器具に生じることを妨げる。
【０００６】
米国特許第4,520,819号には、チューブの閉塞を確実に検出する差圧閉鎖検出器を備えた絞圧器システムが記載されている。しかし、このシステムは、圧力制御器と空気カフスとの間に２つのチューブを使用する絞圧器システムに制限され、また他の各種の制限を有する。
【０００７】
本発明は、気体圧力パルスを短時間の間気体通路に導入し、次いでパルスが気体通路の断面積の変化に遭遇したとき、気体パルスから生じる反射を、導入したパルスの振幅を反射パルスの振幅と比較することにより、分析する音響的反射方式の適用を導入している。気体通路の長さ方向における特定位置の断面積の変化がその特定位置から反射した音響的パルスの振幅に比例しており、反射パルスが検出されるまでの遅延時間から気体通路の長さ方向における特定位置を決定することができるので、そのような気体通路は断面積及び長さにおいて特徴付けられる。音響的反射方式の原理のより詳細な説明は、米国特許第4,326,416号に記載されている。
【０００８】
口頭に付けられた測定器から気道清浄器のように生者の通路の物理的特性を決定するために音響的反射方式を用いる技術は知られている。例えば、米国特許第4,326,416号、同再審査証明書第B1 4,326,416号を参照。他の技術は、鼻咽頭腔の形を決定すべく対象者の鼻腔に波動チューブ及び音響的反射方式を適用する技術として知られている。例えば、米国特許第5,316,002号を参照。米国特許第5,445,144号には、身体内で移動可能のカテーテル又はチューブの、配置を案内し、位置を決定し、確実に開放させるように、音響的反射方式を用いる技術が記載されている。しかし、これらの従来技術は、治療のために固定の位置において生者の人体に外部に装着されて周期的に又は延長時間の間加圧される空気式医療器械の膨張可能のカフス又はスリーブ及び圧力制御器を相互に連通するチューブとこれに関連する接続器との分離、完全な閉塞、又は、部分的な閉塞を決定する又は示す技術又は装置を記載していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、気体式医療器械における配管の開放を監視する装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、気体による絞圧器システム又は肢加圧システムのような気体式医療器械のスリーブ又はカフスと圧力制御器とを相互に連通させるチューブのような配管とこれに関連する接続器との分離、完全な閉塞及び部分的な閉塞を決定してその位置を示す手段を含む。本発明において、部分的な閉塞又は完全な閉塞に関連するカフス又は器具と医療器械の圧力制御器とを連通させる配管の断面積の変化は、そのような部分的な又は完全な閉塞から生じる音響的反射の変化を分析することにより決定されて、その位置を示す。同様に、配管のカフス又は器具の分離又は圧力制御器からの配管の分離に関係する開放の変化は、圧力パルスからの音響的反射の変化を分析することにより決定することができる。
【００１１】
本発明は、肢に配置される膨張可能の器具であって気体で膨張されたとき器具の下の肢に圧力を作用させるように適合された膨張式器具と、気体通路を確立する配管と、気体を制御された圧力で配管に供給する圧力制御手段とを含み、配管は膨張式器具と圧力制御手段との間に気体通路を確立し、圧力制御手段は、配管の感知位置に気体パルスを発生するパルス発生手段であって所定の時間の間感知位置の気体に圧力の変化を与えるパルス発生手段と、感知位置で気体の圧力変化を感知して所定時間を経過後に感知した気体の圧力変化が基準レベルを超えたとき配管閉塞信号を発生する開放監視装置とを含む、気体式医療装置に向けられる。
【００１２】
本発明に係る気体式医療装置は、膨張可能の器具であって肢の表面に配置されて気体により膨張されたとき当該器具の下の肢を加圧するように適合された膨張可能の器具と、選択された圧力を前記器具に維持するために制御された圧力の気体を前記配管に供給する圧力制御手段と、気体通路を前記器具と前記圧力制御手段との間に形成するための所定の長さを有する可撓性の配管であって前記器具に接続された第１の端部と前記圧力制御手段に接続された第２の端部とを有する配管とを含む。前記圧力制御手段は、前記配管の第２の端部に接続されたパルス発生手段であって所定の時間間隔の間、前記配管の第２の端部の圧力を感知するための感知位置において気体の圧力に変化を与えることにより前記配管に気体のパルスを導入するパルス発生手段と、前記感知位置で、反射された気体パルスと前記反射された気体パルスの極性とを感知することにより、所定時間間隔を経過後に感知した気体の圧力変化が基準レベルを超えかつ前記反射された気体パルスの極性が前記配管に導入された前記気体のパルスの極性と一致したときに配管閉塞信号を発生する配管開放監視手段とを含む。
【００１３】
好ましくは、本発明の配管開放監視手段は、気体圧力の最大変化と配管閉鎖信号の始まりとの間の経過時間を表す経過時間信号を発生して、経過時間信号により表される経過時間に対応する配管の閉鎖位置を推定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図示の実施例は、当業者が本発明を容易に理解しかつ使用することができるように、本発明の原理及びその適用並びに現実的な使用を説明するために記載し、選択したものであり、本発明は、図示の実施例に限定されない。
【００１５】
図示の好ましい実施例は、膨張式のカフス又は器具を空気制御器に接続する医療機械部分を含む空気用配管の開放を監視することに主として向けられている。空気用配管の開放は、検出した音響的反射を主に使用して、配管に生じる閉塞を監視し、その位置を示す。しかし、以下に説明する方法及び装置は、断面積及び長さに関して空気システムの特性をより完全に決定することに適用することができる。例えば、機械に接続された空気付属品を識別することに使用することができる。
【００１６】
当業者が本発明の原理をより容易に理解しかつ本発明の実際的な適用を認識し得るようにするために、米国特許第4,469,099号、同第4,479,494号及び同第5,439,477号、並びに、米国特許出願第08/297,256号に記載されているような空気式止血器システムすなわち空気式絞圧器システムに本発明を組み込むことができる。本発明は、また、米国特許出願第08/639,782号に記載されているような肢圧縮システムに組み込むことができる。
【００１７】
図１は、機器１０２と、患者の肢に圧力を作用させるべく機器１０２より膨張させることができる加圧カフス１０４とを含む。機器１０２は、ブロック図の形で示されており、また後に説明する。
【００１８】
カフス１０４は、可撓性のチューブのような配管１０６（１／８インチ（3.17mm）及び１５フィート（4.572m）のＩＤフレキシブル・プラスチック・チューブ）により多岐管１０８に空気的に連結（すなわち、連通）されている。多岐管１０８は、配管１０６、バルブ１１０（米国オハイオ州シンシナティーのクリッパード・インツルメンツ・ラボラトリー社のEV0-3-6V）、バルブ１１２及び変換器１１４（モトローラ・セミコンダクター社のMPX 5100）を連通している。多岐管１０８は、圧力変換器１１４とバルブ１１０，１１２との間の物理的間隔が最小になるように構成されている。バルブ１１２は、多岐管１０８内の圧力がチューブすなわち配管１１６内の圧力より高いとき、多岐管１０８から配管１１６へのガスの流れを防止する逆止弁である。
【００１９】
バルブ１１０は、マイクロプロセッサ１１８（米国カリフォルニア州のインテル社の80C196KB）により発生された制御信号に応答し、バルブ・ドライバ１２０により調整されて、多岐管１１８を大気圧に接続し、カフス１０４の圧力を解放させる。
【００２０】
空気ポンプ１２２は、配管１１６によりバルブ１１２に連通されている。ポンプ１２２は、マイクロプロセッサ１１８で発生した制御信号に応答してカフス１０４を加圧するように、ポンプ・ドライバ１２４により作動させられる。
【００２１】
圧力変換器１１４はカフス１０４内のガス圧力を表すカフス圧信号を発生し、このカフス圧信号はマイクロプロセッサ１１８の入力のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）に転送されてデジタル化される。カフス圧信号は、マイクロプロセッサ１１８において、後に説明するようにポンプ１２２及びバルブ１１０を作動させる信号を発生することによりカフス１０４の圧力を基準信号で表される基準圧力に近い値に調節すべく、カフス膨張信号、カフス収縮信号及びカフス圧基準信号と組み合わされて使用される
【００２２】
圧力変換器１１４からのカフス圧信号は、ハイパス・フィルタ１２８を介して増幅器１２６に供給される。本発明のこのような適用において、ハイパス・フィルタ１２８は通過帯域が５０Ｈｚの単純なＲＣフィルタである。圧力変換器１１４により発生されたカフス圧信号の振幅は、ほぼ５ｍボルト／供給圧力mmＨｇである。好ましい実施例において、増幅器１２６は、６００のゲインと、４００Ｈｚ、３ｄＢの帯域幅とを有する。増幅器１２６の調整出力は制限された通過帯域及び増幅されたカフス圧信号の交流（ＡＣ）成分であり、この信号は以後反射圧力パルス（ＲＰＰ）信号といい、またマイクロプロセッサ１１８の入力のアナログ・デジタル変換器に供給される。マイクロプロセッサ１１８は、後に説明するように、配管１０６の閉塞試験をすべくＲＰＰ信号を分析する。
【００２３】
キースイッチ１３０はマイクロプロセッサ１１８の入力に接続されており、機器１０２の使用者は、カフス基準圧力を設定し、アラーム限界値を設定し、マイクロプロセッサ１１８のオペレーティング・ソフトウエアにより決定された機器１０２を制御すべく、キースイッチ１３０を通してマイクロプロセッサ１１８と通信することができる。
【００２４】
表示装置１３２は、マイクロプロセッサ１１８の出力に接続されている。好ましい実施例において、表示装置１３２は７セグメントのＬＥＤと適宜なインターフェース電子装置とからなる。動作時、マイクロプロセッサ１１８は、表示装置１３２を介して各種の信号のレベルで機器１０２の使用者と通信することができる。これらの信号は、カフス圧信号、カフス基準圧信号及び閉塞アラーム信号を含むが、それらに制限されない。
【００２５】
音声変換器１３４は、マイクロプロセッサ１１８の出力に接続されており、また機器の使用者をアラームの状態に注目させるようにマイクロプロセッサ１１８により使用される。
【００２６】
図１において、電源１３６は全ての電子装置及び電気要素の通常の動作のために、調整された電力を提供する。
【００２７】
マイクロプロセッサ１１８は、バルブ１１０及びポンプ１２２の動作を制御することにより、カフス１０４の圧力を基準圧に近い値に調整する。マイクロプロセッサ１１８は、３０ｍ秒の規則的なインターバルで標準サブルーチンに入る。マイクロプロセッサ１１８は、標準サブルーチンにおいて、カフス圧信号を抽出し、次いでカフス圧信号とカフス圧基準信号との差からカフス圧エラー信号を計算する。計算されたカフス圧エラー信号は、バルブ１１０又はポンプ１２２のための作動時間を計算すべく比例／積分制御アルゴリズムにおいて使用される。バルブ１１０及びポンプ１２２のための新たな作動時間は、普通のサブルーチンに入るたびに計算される。
【００２８】
カフス圧信号がカフス１０４内の実際の圧力を確実に表すようにするために、マイクロプロセッサ１１８は配管１０６の閉塞チェックの試験を周期的に行う。
【００２９】
マイクロプロセッサ１１８は、これに維持された閉塞試験タイマにより決定された割合で、図２に示す閉塞試験サブルーチンを開始することにより配管１９６の閉塞チェックを周期的に実行する。好ましい実施例においては、閉塞試験は、カフス１０４の圧力を調整しつつ、毎秒１回開始される。配管１０６の閉塞が見つかると、閉塞試験を開始する割合は毎秒２回に増加される。一回の閉塞試験は、図２のフローチャートに示しかつ以下に説明するように実行される。
【００３０】
先ず、上記した標準サブルーチンによるバルブ１１０及びポンプ１２２の作動が一時停止される（２０２）。次いで、閉塞試験サブルーチンが６０ｍ秒の期間休止する（２０４）。これは、多岐管１０８、配管１０６及びカフス１０４の加圧時間が等しくなり、バルブ１１０及びポンプ１２２の作動により人為的に発生する圧力を決めることを許す。
【００３１】
次いで、マイクロプロセッサ１１８はＲＰＰ信号を１ミリ秒毎に１試料の割合で抽出し記憶する工程を開始する（２０６）。閉塞試験サブルーチンは７ｍ秒の期間バルブ１１０を作動させることにより継続され（２０７）、この動作は、バルブ１１０の機械的制限のためにバルブをほぼ３ｍ秒間実際に開放させる。バルブ１１０の一時的な動作は、機器１０２の通気システム内にほぼ３ｍ秒間圧力パルスを導入する。パルスの有限の幅は、この通気システムのために実験法により決定した。
【００３２】
次いで、ＲＰＰ信号の取得及び記憶が継続される（２１０）。好ましい実施例においては、この抽出は６０の試料を取得するまで続けられる。ＲＰＰ信号の取得が終了すると（２１２）、標準サブルーチンによるバルブ１１０及びポンプ１２２の作動が再開される（２１４）。
【００３３】
図２に示す閉塞試験サブルーチンは、以下に記載するように、記憶したＲＰＰ信号を処理して評価する工程に続く。ＲＰＰ信号の評価の結果配管１０６が閉塞していることを示していると（２１８）、マイクロプロセッサ１１８により維持された閉塞アラーム信号のレベルが閉塞アラームを指示するレベルに設定され（２２２）、閉塞試験タイマの割合が５００ｍ秒に調整される（２２２）。ＲＰＰ信号の評価の結果配管１０６が閉塞していないことを示していると（２１８）、マイクロプロセッサ１１８に維持された閉塞アラーム信号のレベルが閉塞アラームの存在しないことを指示するレベルに設定され（２２４）、閉塞試験タイマの割合が１０００ｍ秒に設定される（２２６）。
【００３４】
多岐管１０８がバルブ１１０の一時的開放により予圧されて、多岐管１０８からのガスの付随する放出により多岐管１０８内に瞬時的な圧力変化を生じると、この圧力パルスは、配管１０６に沿ってカフス１０４に向けて伝播し、変換器１１４で感知される。ガスの一時的放出により生じたパルスの極性は、負と規定される。導入された圧力パルスの振幅は、バルブ１１０の開口寸法、バルブ１１０の開放時間及び多岐管１０８内の静的圧力により主として決定される。
【００３５】
導入圧力パルスが配管１０６の断面積の変化に遭遇すると、導入圧力パルスの一部は配管１０６に沿って変換器１１４に向けて反射されて、変換器１１４により検出される。導入圧力パルスに対するこの反射圧力パルスの極性及び振幅は、生じた反射エリアの配管１０６における断面積の変化の度合いを示す。圧力パルスの導入と反射圧力パルスの検出との間の経過時間は、断面積の変化が存在する配管１０６の領域に対する往復距離を計算することに使用される。
【００３６】
例えば、配管１０６が直径又は断面積の本質的増加を受ける配管１０６に同等のカフス１０４に入り込んでいる点では、導入圧力パルスは極性を変化させて反射される。
【００３７】
図３ａは、配管１０６が閉塞されないときの好ましい実施例から記録したＲＰＰ信号を示す。図３ａにおいては、ＲＰＰ信号を記号３０２で示し、導入圧力パルスを記号３０４で示し、反射圧力パルスを記号３０６で示している。反射圧力パルスが、導入パルスに対し反対の極性であり、しかも導入圧力パルスに続いて３０ｍ秒の間生じる、ということを図３ａから知ることができる。
【００３８】
加圧カフス１０４に使用したガスの圧力パルスの伝播率が既知であると、機器１０２からカフス１０４までの距離は圧力パルスの導入と反射圧力パルスの検出との間の経過時間に伝播率をかけ、その結果を２で割ることにより計算することができる。好ましい実施例においては、伝播率は毎ｍ秒１フィート（30.48ｃｍ）、すなわちほぼ空気中の音速であり、それゆえにカフス１０４は機器１０２からほぼ１５フィート（4.572ｍ）であることを計算することができる。
【００３９】
図３ｂは、配管１０６がカフス１０４に入り込んでいる点で配管１０６が閉塞されたときの好ましい実施例から記録したＲＰＰ信号を示す。図３ｂにおいては、ＲＰＰ信号を記号３０８で示し、導入圧力パルスを記号３１０で示し、反射圧力パルスを記号３１２で示している。図３ｂから、反射圧力パルスが導入パルスと同じ極性であり、また導入パルスに続いて３０ｍ秒間生じる、ということを知ることができる。
【００４０】
図３ｃは、配管１０６が機器１０２とカフス１０４との間の中間で閉塞したときに好ましい実施例から得たＲＰＰ信号を示す。図３ｃにおいては、ＲＰＰ信号を記号３１４で示し、導入圧力パルスを記号３１６で示し、反射圧力パルスを記号３１８で示している。図３ｃから、反射圧力パルスが導入パルスと同じ極性であり、導入パルスに続いて１５ｍ秒間生じる、ということを知ることができる。反射パルス３１８に続く他のパルスは、導入圧力パルスの残響である。
【００４１】
図１に示す機器１０２において、マイクロプロセッサ１１８は、記憶したＲＰＰ信号を処理しかつ評価して、反射圧力パルスの振幅を導入圧力パルスの振幅に対して検査することにより、配管１０６が閉塞しているか否かを決定する。
【００４２】
反射パルスの極性が導入パルスの極性と本質的に同じであり、反射パルスの振幅が実験により確定した所定の閾値を越えていると、配管１０６が閉塞していると決定され、閉塞アラーム信号はマイクロプロセッサ１１８により閉塞アラームを指示する所定のレベルに設定される。
【００４３】
反射パルスの極性が導入パルスの極性と本質的に反対であり、実験により確定した所定の閾値を越えていると、閉塞アラーム信号は閉塞アラームの不在を表す所定のレベルに設定される。
【００４４】
記憶したＲＰＰ信号の分析の間、マイクロプロセッサ１１８は、導入圧力パルスと反射圧力パルスとの間の経過時間を計算し、配管１０６における閉塞点までの距離を上記したように計算する。この距離は、閉塞の場所を突き止めるように機器の使用者に知らせるべく表示装置に表示される。
【００４５】
閉塞アラーム信号が閉塞アラームを指示するレベルに設定されると、マイクロプロセッサ１１８は音声変換器１３４を作動させ、適宜なメッセージを表示装置１３２に表示することにより機器１０２の使用者に注意を促す。
【００４６】
当業者は、通気システムにおける圧力パルスを導入すべくバルブ１１０を開放させる時期、増幅器１２６のゲイン及び帯域幅等、好ましい実施例に用いた各種の定数が本発明の特殊な実施例のものであり、本発明の他の適用には他の定数を選択してもよいことを認識するであろう。
【００４７】
上記に述べかつ図１に示す絞圧器システムにおいては、少量の気体を通気システムから速やかに放出させることにより圧力パルスを通気システムに導入する。この方法は、通気システムが大気圧を越えるレベルに加圧される、ということを必要とする。しかし、圧力パルスを他の手段により通気システムに導入することができる、ということは当業者に明らかであろう。例えば、圧力パルスは、通気システムより高圧のガス源に接続されたバルブを介して少量のガスを速やかに付加することにより導入することができるし、通気システムの一部の容量を速やかに変更することによっても導入することができる。
【００４８】
上記に述べかつ図１に示す空気式絞圧器システムは、膨張式カフスに接続された単一の通気接続を有する。いくつかの加圧機械は、例えば、改良された調整及び安全性のためにカフスに接続された２つの通気接続を有する空気式絞圧器システムのように、単一の膨張式カフスに接続された複数の通気接続システムを有する。本発明を適用することができる機械をより容易に理解するために、２つの通気接続を有する空気式絞圧器システムについて、以下に説明する。
【００４９】
図４は、図１に示すシステムに類似しているが、１つのカフスに対し２つの通気接続を有する空気式絞圧器システムを示す。図４は、機器４０２と、患者の肢に圧力を作用させるように機器４０２により膨張させることができる加圧カフス４０４とからなるシステムを示す。機器４０４は、ブロック図として示されており、また以下に説明する。
【００５０】
カフス４０４は、配管４０６により多岐管４０８に及び配管４１０により多岐管４１２にそれぞれ連通されている。多岐管４０８は、配管４０６、バルブ４１４、及び、検出器すなわち変換器４１６に連通されている。多岐管４１２は、配管４１０、バルブ４１８、及び、検出器すなわち変換器４２０に連通されている。多岐管４０８及び４１２は、変換器とバルブとの間の物理的距離が最小になるように構成されている。
【００５１】
バルブ４１８は、マイクロプロセッサ４２２で発生した制御信号に応答して、多岐管４１２を大気に接続し、カフス４０４の圧力を開放する。
【００５２】
圧搾空気ポンプ４２４は、通風可能に貯留器４２６に配管４２８により接続されている。ポンプ４２４は、マイクロプロセッサで発生した制御信号に応答して貯留器４２６を加圧するように作用する。配管４３０により貯留器４２４に連通された圧力変換器４３０は、貯留器４２４内の圧力を表す信号を発生して、マイクロプロセッサ４２２のＡＤＣ入力に供給する。マイクロプロセッサ４２２は、貯留器圧信号及びカフス圧信号に応答して、貯留器４２２内の圧力をカフス４０４より１００ｍｍＨｇ高いガス圧に維持させるようにポンプ４２４の作動を制御する。
【００５３】
配管４３４は、貯留器４２６にバルブ４１４を介して連通されている。バルブ４１４は、マイクロプロセッサ４２２で発生した制御信号に応答して、多岐管４０８を配管４３４に連通させ、ガスを貯留器４２６から流出させて、カフス４０４を加圧する。
【００５４】
圧力変換器４１６，４２０はカフス４０４内の圧力を表すカフス圧信号を発生し、カフス圧信号はカフス圧信号をデジタル化するマイクロプロセッサ４２２のＡＤＣ入力に供給される。カフス圧信号は、マイクロプロセッサにおいて以下に説明するように、バルブ４１４及び４１８を動作させるための信号を発生して、カフス４０４の圧力を基準圧信号により表される基準圧力の近くに調整するように、カフス膨張信号、カフス収縮信号及びカフス圧基準信号と組み合わされて使用される。
【００５５】
圧力変換器４１６からのカフス圧信号は、また、ハイパス・フィルタ４３８を介して増幅器４３６に供給される。増幅器４３６の出力信号は配管４０６の反射圧力パルス信号（ＲＰＰ信号）であり、このＲＰＰ信号はマイクロプロセッサ４２２のＡＤＣ入力に供給される。同様に、圧力変換器４２０からのカフス圧信号はハイパス・フィルタ４４２を介して増幅器４４０に供給される。増幅器４４０の出力信号は配管４４２のためのＲＰＰ信号であり、このＲＰＰ信号はマイクロプロセッサ４２２のＡＤＣ入力に供給される。
【００５６】
キースイッチ４４４はマイクロプロセッサ４２２の入力に接続されており、機器４０２の使用者は、カフス基準圧力を設定し、アラーム限界値を設定し、マイクロプロセッサ４２２のオペレーティング・ソフトウエアにより決定された機器４０２を制御すべく、キースイッチ４４４を通してマイクロプロセッサ４２２と通信することができる。
【００５７】
表示装置４４６は、マイクロプロセッサ４２２の出力に接続されている。動作時、マイクロプロセッサ４２２は、各種の信号のレベルを機器４０２の使用者に表示装置４４６により知らせてもよい。これらの信号は、カフス圧信号、カフス基準圧信号及び閉塞アラーム信号を含むが、それらに制限されない。
【００５８】
音声変換器４４８は、マイクロプロセッサ４２２の出力に接続されており、また機器４０２の使用者をアラーム状態に注目させるようにマイクロプロセッサ４２２により用いられる。
【００５９】
図４において、電源４５０は、全ての電子装置及び電気要素の通常の動作のために調整された電力を提供する。
【００６０】
マイクロプロセッサ４２２は、バルブ４１４，４１８の動作を制御することにより、カフス１０４内の圧力をその基準圧力に近い値に調整する。マイクロプロセッサ４２２は、一定のインターバルで、標準サブルーチンに入る。マイクロプロセッサ１１８は、標準サブルーチン内において、カフス圧信号を抽出し、次いでカフス圧信号とカフス圧基準信号との差からカフス圧エラー信号を計算する。計算されたカフス圧エラー信号は、バルブ４１４又は４１８のための作動時間を計算すべく比例／積分制御アルゴリズムにおいて使用される。バルブ４１４及び４１８のための新たな作動時間は、普通のサブルーチンに入るたびに計算される。
【００６１】
カフス圧信号がカフス４０４内の圧力を確実に表すようにするために、マイクロプロセッサ４２２は配管４０６及び４０８の閉塞試験を周期的に実行する。閉塞試験は、図１に示す機器１０２における閉塞試験と同じように実行される。
【００６２】
機器４０２による閉塞試験において、バルブ４１４，４１８の動作によるカフス４０４の調整が一時停止され、所定期間経過後に圧力パルスが多岐管４０８及び４１２に導入される。負の圧力パルスはバルブ４１８の瞬時動作により多岐管４１２に導入され、それにより多岐管４１２からの気体の放出が行われる。これは、図１に示す機器１０２における圧力パルスを導入する方法と同じである。正の圧力パルスはバルブ４１４の瞬時の動作により多岐管４０８に導入され、それにより気体が貯留器４２８から多岐管４０８に放出される。
【００６３】
変換器４１６及び４２０により得られたＲＰＰ信号は取得されて分析され、次いでカフス４０４の圧力調整の再開が許される。上記したように、ＲＰＰ信号は、導入圧力パルスの極性及び振幅を反射圧力パルスのそれらと比較することにより、配管４０６，４０８の閉塞試験のために評価される。反射圧力パルスの極性が導入圧力パルスのそれと同じであり、反射パルスの振幅が所定の閾値を越えていると、配管が閉塞していると決定され、閉塞アラーム信号が閉塞アラームを指示するレベルに設定される。
【００６４】
図１及び図４は、通気システムを特徴付けると共に圧力を調整し制御する好ましい実施例の各種の要素を使用する空気式絞圧器システムに組み込まれた好ましい実施例を示す。好ましい実施例のより一般的な概念を図５に示す。これは、図１及び図４のより一般的な概念であり、診断機能又は治療機能を有する膨張式のカフス又は器具に通気配管により接続された圧力制御器を含む他の空気式医療器械に本発明を適用した場合の説明を含む。
【００６５】
図５において、空気式肢圧縮システムは、機器５０２を含む。機器５０２は、通気接続器５０６と、配管５０８と、通気接続器５１０とを介して、加圧スリーブ５０４に接続されている。加圧制御器５１２は、スリーブ５０４を加圧するガスを供給し、またスリーブ５０４内のガス圧力を制御する。
【００６６】
マイクロプロセッサ５１４、圧力変換器５１６及び圧力パルス発生器５１８は、機器５０２及びスリーブ５０４間における通気接続の開放を監視するための空気反射率計を含む。スリーブ５０４が通気接続器５０６又は５１０において機器５０２から切り離されると、通気接続長さの変化が検出される。配管５０８が閉塞すると、その旨が検出される。
【００６７】
配管５２０は、圧力制御器５１２をバルブ５２２に接続する。バルブ５２２は、配管５２０を多岐管５２４に接続し、作動されると圧力制御器５１２を通気システムから遮断するノーマル・オープンのバルブである。多岐管５２４は、バルブ５２２、通気接続器５０６、変換器５１６及び圧力パルス発生器５１８を相互に接続している。多岐管５２４は、変換器５１６と圧力パルス発生器５１８との間の物理的距離が最小になるように、構成されている。
【００６８】
マイクロプロセッサ５１４は、バルブ５２２及び圧力パルス発生器５１８を制御し、また変換器５１６で発生される信号を処理して評価する。通気システム内の圧力変化を表す変換器５１６の出力信号は、マイクロプロセッサ５１４のアナログ／デジタル変換器（ＤＡＣ）入力に供給される。
【００６９】
動作時、マイクロプロセッサ５１４は、配管５０８の閉鎖試験を周期的に行う。この閉鎖試験において、マイクロプロセッサ５１４は、先ず、圧力制御器５１２の通気システムを多岐管５２４から遮断させるようにバルブ５２２を作動させる。次いで、空気をバルブ５２２の閉鎖により人為的に消散させることを許す期間に十分な時間を経過した後、マイクロプロセッサ５１４は変換器５１６からの信号の処理及び評価を開始し、圧力パルス発生器５１８を作動させる。
【００７０】
圧力パルス発生器５１８は、配管５０８を通ってスリーブ５０４に向かう圧力パルスを多岐管５２４に導入する。発生器５１８により導入された圧力パルスは、直径又は断面積が変化する配管５０８の地域に導入圧力パルスが遭遇することにより発生する反射圧力パルスを変換器５１６で検出するに十分な振幅及び期間を有する。例えば、圧力パルスの反射は、配管５０８がスリーブ５０４に入り込み、配管５０８が閉鎖されることにより生じる。
【００７１】
マイクロプロセッサ５１４は、上記したように、導入圧力パルスの振幅と検出した反射圧力パルスの振幅とを比較することにより、変換器５１６で発生される信号を処理して評価する。反射パルスの極性が導入パルスのそれと同じであり、反射圧力パルスの振幅が所定の閾値を越えていると、配管５０８は閉塞している、と決定され、表示器５２６は作動される。スリーブ５０４の加圧に使用するガスの圧力パルスの伝播率が既知であると、マイクロプロセッサ５１４は、機器５０２から、反射を生じている配管５０２の位置までの距離を計算する。この距離は、閉塞位置を機器５０２の使用者を知らせて矯正作業をさせるように、マイクロプロセッサ５１４により指示器５２６に表示される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】膨張式絞圧器カフスを制御機器に接続する１つの空気用配管を有する空気式絞圧器システムに本発明を適用した好ましい実施例のブロック図である。
【図２】閉塞試験のときの図１に示す装置が実行する作動シーケンスのフローチャートを示す図である。
【図３】図１に示す装置により記録した信号の波形を示す図である。
【図４】膨張式絞圧器カフスを制御機器に接続する２つの空気用配管を有する空気式絞圧器システムに本発明を適用した好ましい実施例のブロック図である。
【図５】空気式絞圧器システム及び空気式肢圧縮システムのような空気式医療機械に本発明を適用した好ましい実施例の一般的なブロック図である。
【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４】
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【図５】
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