(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の胸部の周方向にフィットするよう作られた膨張可能なベスト（１０）であって、
患者の周方向にフィットするサイズを有し、前記胸部を含む患者の周方向に固定されるよう作られると共に、非伸縮性素材から形成されるベルト（１８）と、
前記ベルト（１８）に固定され、非伸縮性素材から形成されると共に、半径方向に膨張可能であり、使用時に、前記ベルトと前記人の胸部との間にチャンバを画成する空気嚢（２２）と、
前記ベルトに取り付けられかつ前記空気嚢と流動的に連絡し、かつ圧縮空気を運ぶ空気ホース（３８）に連結させるために適合された取付部と、
を備え、
前記空気嚢は、使用時に、前記人の胸部の前方全体にほぼ接触する外側表面を有し、ＣＰＲを行うために十分に膨張して前記患者の胸部を圧迫し、
前記空気ホースは、前記取付部から前記空気嚢（２２）への流動的な連絡を制御する空気注入バルブ（４４ａ；６６；８０）と、空気排出ポートと、前記空気嚢から前記空気排出ポートへの流動的な連絡を制御する空気排出バルブ（４４ｂ；７０；８４）と、を備え、
前記空気ホースは、誘導制御空気を提供するために適合した第１および第２内腔を有する多内腔であり、前記空気注入バルブおよび前記空気排出バルブが、誘導制御空気により制御されるポペット弁である、
ことを特徴とする、膨張可能なベスト。
【請求項２】
人の胸部の周方向にフィットするよう作られた膨張可能なベスト（１０）であって、
患者の周方向にフィットするサイズを有し、前記胸部を含む患者の周方向に固定されるよう作られると共に、非伸縮性素材から形成されるベルト（１８）と、
前記ベルト（１８）に固定され、非伸縮性素材から形成されると共に、半径方向に膨張可能であり、使用時に、前記ベルトと前記人の胸部との間にチャンバを画成する空気嚢（２２）と、
前記ベルトで取り付けられかつ前記空気嚢と流動的に連絡し、かつ圧縮空気を運ぶ空気ホース（３８）に連結させるために適合された取付部と、
を備え、
前記空気嚢は、使用時に、前記人の胸部の前方全体にほぼ接触する外側表面を有し、ＣＰＲを行うために十分に膨張して前記患者の胸部を圧迫し、
前記空気ホースは、
加圧空気と連絡するために適合した第１のより大きい内腔並びに誘導制御空気と連絡するために適合した第２および第３のより小さい内腔を有する多内腔ホースと、
空気排出ポートと、
前記第１のより大きい内腔に連結される入口と、前記取付部に連結されかつ前記第２の内腔によって運ばれる空気圧によって制御される出口とを有する前記多内腔ホースの端部に配される空気注入ポペット弁と、
前記取付部に連結される入口ポートと、前記排気ポートに連結されかつ前記第３の内腔によって運ばれる空気圧によって制御される出口とを有する前記多内腔ホースの端部に配される空気排出ポペット弁と、
を備える、
ことを特徴とする、膨張可能なベスト。
【請求項３】
前記空気嚢（２２）は、圧縮空気が充填されると膨張して、まず患者の胸部に適合し、その後に前記患者の胸部に周方向の圧力を加えるよう設けられる、請求項１または請求項２に記載のベスト。
【請求項４】
前記空気嚢（２２）のデッドスペースを縮小する手段をさらに備え、これにより該ベストへの空気注入および空気排出を行うために必要なエネルギーを減少させる、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のベスト。
【請求項５】
前記デッドスペースを縮小する手段は、前記空気嚢（２２）内で膨張した第二空気嚢（８８）である、請求項４に記載のベスト。
【請求項６】
前記第二空気嚢（８８）は、発泡物（９０）が注入される、請求項５に記載のベスト。
【請求項７】
前記デッドスペースを縮小する手段は、前記空気嚢（２２）内に配置される発泡物（９０）である、請求項４に記載のベスト。
【請求項８】
前記空気嚢（２２）は、ハニカム状である構造（９２）に分割されている、請求項４に記載のベスト。
【請求項９】
前記人の胸周りに前記ベルトを装着するため、前記ベルト（１８）の両端に固定された第１および第２のベルクロ（登録商標）ストリップ（１４、１６）をさらに備える、請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のベスト。
【請求項１０】
前記ベルト（１８）の一端に必要なハンドル（２０）をさらに備える、請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のベスト。
【請求項１１】
前記ベルト（１８）に取り付けられかつ前記空気嚢（２２）と流動的に連絡する安全バルブ（２４）を備え、当該安全バルブ（２４）は、事前に設定した空気嚢圧力を超える圧力を前記空気嚢（２２）から放出する、請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のベスト。
【請求項１２】
前記第１の内腔は加圧空気と連絡するために適合され、前記第２および第３の内腔は誘導空気と連絡するため適合され、かつ前記多内腔ホースはベストの圧力を圧力センサーに連絡する第４の内腔をさらに備える請求項２に記載のベスト。
【請求項１３】
前記ベルト（１８）が、ポリウレタンでダブルコートされたポリエステルから作られる、請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載のベスト。
【請求項１４】
前記空気嚢（２２）は、前面パネルの端部に設けられ、前記チャンバを形成するために前記ベルト（１８）に設けられた少なくとも１つの側面パネルをさらに備え、前記少なくとも１つの側面パネルおよび前記前面パネルは、非伸縮性素材から形成される、請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のベスト。
【請求項１５】
前記空気嚢は、互いに密封される第１のシートおよび第２のシートから形成され、前記第１のシートは、前記前面パネルであり、前記第２のシートは、前記少なくとも１つの側面パネルを含む、請求項１４に記載のベスト。
【請求項１６】
前記前面パネルおよび前記少なくとも１つの側面パネルがポリウレタンでダブルコートされたナイロン織物から作られる請求項１４または請求項１５に記載のベスト。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、心肺蘇生システム(ＣＰＲ)および循環支援システムに関し、特に、簡単な装着およびより少ないエネルギー消費の両方を提供する改良ベストの構造に関する。
技術背景
心拍停止は、一般的に心室性細動から生じ、その結果心臓は血液の送り出しを停止する。心室性細動の治療は、細動を取り除くことによって行われる。しかし、心室性細動の開始から数分以上が経過すると、心臓から酸素および栄養素がかなり奪われ、除細動は一般的に失敗に終わる。かかる場合には、除細動を成功させるために、心肺蘇生によって、心筋への酸化血液の流れを回復することが必要となる。
Halperinらに発行された米国特許第4,928,674号には、胸腔内に高レベルの圧力を生成する心肺蘇生方法が説明されている。Halperinらは、患者の胸の周りに周方向の圧力を加える空気制御システムによって操作される空気注入式ベストの使用を説明している。Halperinらは、硬いベースと、１つ又はそれ以上の空気注入式空気嚢を使用する様々なベストの構造を開示している。本発明は、Halperinらが説明したベストの構造の改良点を示したものであり、これにより２つの成果が得られる。第一に、どのようなきつさで装着するかを気づかうことなく患者に簡単に装着できるベストが設計されるという点であり、第二に、同一の圧迫／除圧サイクルを得るために必要とする圧縮空気がより少なく、それゆえエネルギー消費が少ないベストが設計されるという点である。後者の成果により、携帯ＣＰＲシステムが実用的なものとなる。
ＣＰＲでの使用のために提案される他の従来技術によるベストの構造としては、米国特許第4,424,806号および第4,397,306号があるが、これらでは上記のような成果は得られない。同様に、他の空気ベストの構造としては、従来技術の調査により米国特許第2,869,537号で説明される空気圧呼吸ベストも公知である。しかし、以上のようなベストは心肺蘇生システムのために設計されたものではなく、従って緊急時に簡単に装着することまたはエネルギー消費を最小にすることを達成するためには設計されていない。
発明の開示
本発明は、心肺蘇生システム（ＣＰＲ）および循環支援システムで使用するために設計された、改良された膨張式（空気注入式）ベストである。このベストは、従来技術の構造の欠陥を克服するものであって、特に２つの目的が達成される。第１の目的は、緊急時に簡単に装着できるベストの構造が得られるということである。この目的を達成するために重要な点は、半径方向に膨張可能な空気嚢を設計するということであり、この空気嚢は、まずはじめに患者の寸法に適合するように広がり、その後、周方向に所望の圧力を加える。第２の目的は、圧迫／除圧サイクルにおいて必要とされる圧縮空気量が最小であるベストを設計することである。かかる目的を達成することにより、エネルギー消費が削減され、携帯ベスト・システムが実用的なものとなる。
第１の目的を達成するために、本発明のベストは、きつく装着してもまたはゆるく装着しても同じくらい良好に機能を発揮するように設計される。ベストは、仰向きに寝ている患者の下に簡単にすべりこませ、患者の胸周りに渡らせるように設計されている。ベストは、複雑なフックまたはロックを必要とすることなく患者の胸周りに簡単に着用されるように設計されている。また、この改良ベストは、安全バルブをベストに直接配して設計される。改良ベストの構造の重要な点は、圧縮空気が充填されると半径方向に膨張する空気嚢手段であり、これはベストがきつく装着されてもまたはゆるく装着されても患者の寸法に合うようにするためのものである。
第２の目的を達成するためには、空気ホースおよびベスト内の「デッドスペース」が縮小される。「デッドスペース」は、胸部圧迫に寄与しない空気嚢およびチューブの容量として定義される。この目的を達成するため、ベストの構造のいくつかの実施例を開示する。第１の実施例では、空気注入および空気排出ポペットバルブがベストに圧縮空気を供給する多内腔空気ホースの構造に組み込まれている。第２の実施例では、独特の構造による空気注入／空気排出ポペットバルブがベストに組み込まれている。第３の実施例では、ベスト内に生じる「デッドスペース」をさらに取り除くための様々な技術を説明する。
【図面の簡単な説明】
図１Aないし図１Cは、改良されたＣＰＲベストの構造の様々な面を示す設計図である。
図２Aないし図２Cは、ベストの当初のきつさを調整するために、空気嚢手段が半径方向に膨張している状態を示す概要図である。
図３は、改良ベストの構造を含むＣＰＲシステムの概要図である。
図４は、空気注入／空気排出中のＣＰＲの圧力曲線を示す図である。
図５は、ベストに使用する空気制御システムを示す概要図である。
図６は、ベストをきつくまたはゆるく装着した際のベスト内の圧力曲線を示す図である。
図７は、エネルギー消費を削減するために空気ホース中に組み込まれた空気注入および空気排出バルブの構造を示す図である。
図８Aないし図８Bは、エネルギー消費を削減するためにベストに組み込まれた空気注入および空気排出バルブの構造を示す図である。
図10Aないし図10Cは、「デッド・スペース」を取り除くためのベスト構造の様々な構造を示す図である。
発明を実施するための最良の態様
本発明で説明する改良ベスト構造10の詳細は図1A、図1Bおよび図1Cに示す。ベスト10は、コネクタ12によりホースおよび空気制御システムと連結され(図３で示す)、制御された空気注入および空気排出を行う。ベスト10は、ベストを患者の体の周りに固定するために用いるベルクロ（登録商標）ストリップ１４及び１６によって患者の胸周りにフィットするように設計される。ベスト10の本体は、ベルト18、ハンドル20、半径方向に膨張可能な空気嚢22および圧力安全バルブ24を備える。ベルト18は、ポリウレタンでダブルコートされたポリエステルから作ることができる。一体式の安全バルブ24は、ベストの過剰空気注入に対して、さらなる保護を提供する。ハンドル20は、ベスト10を患者に装着する際に、オペレーターの助けとして使用される。操作の際、通常仰向けに寝ている患者は横を向くように回転される。ベストを装着する一つのテクニックでは、ベストハンドル20を患者の下に押し入れ、患者を回転させ仰向きに戻す。ハンドル20は、その後、患者の下からベストを短い距離引っ張るために使用される。患者のもう一方の側に残っているベスト部分を胸の周りに渡らせ、ハンドル20に隣接したベルクロ（登録商標）ストリップ１４とかみ合うようにベルクロ（登録商標）ストリップ１６を配置する。このように、ベストを患者の胸周りに固定した上で、制御された態様で空気嚢22に空気を注入し、これによって胸部に周方向の圧力を加えることができる。ベストの制御された空気注入／空気排出を行うことにより、胸部が周方向に圧迫され、酸化血液が心臓および脳へと送りこまれる。
改良ベストの構造では、患者にどのようなきつさでベストを装着するかということは重要ではない。ベストは、患者の様々な寸法に合わせて自動的に調整される。空気嚢22は、半径方向に膨張可能であって、その結果ベストが当初装着されるきつさとは関係なしに患者に事前に設定された圧力を加えるように設計される。図1A、図1Bおよび図1Cで示すとおり、空気嚢22は、ポリウレタンでダブルコートされたナイロン織物からなる２つの平坦な片から作られ、これらは、縫い目26、28および32、34に沿ってつなぎ合わせられる。このような幾何学的構造、および複数の側面パネルを使用する類似の構造により、空気嚢は空気注入の際に半径方向に膨張する(ベローズのように)ことができる。半径方向への膨張は、非伸縮性素材を用いることにより得られる。この非伸縮性素材は、空気注入されても特にバルーン化せずかつ一方方向に伸長することができる幾何学的形状を有する。この半径方向への膨張は、図2A、図2Bおよび図2Cに最もよく示される。空気嚢は、空気注入されると半径方向に膨張し、患者の胸部に接触する。ベルト18が患者の胸部の周囲にゆるくまたはきつく固定されても、空気嚢は、半径方向に膨張して胸部に均等に接触するように設計されている。胸部との接触後、空気嚢をさらに加圧することにより胸部に一定の周方向の圧力を加えることができる。ベスト構造のこのような特徴は、患者の体の周りにＣＰＲベストを実用的に装着するために重要である。
図３は、改良ベスト10を心肺蘇生システム全体の一部として示す概略図である。ベスト10上の雌コネクタ12は、ホース38によってベスト10を空気制御システム40に接続する。ハンドル20を使ってベストを患者の背中の下に押し込むことにより患者の体の周りにベスト10が配される。その後、ベストは、ベルクロ（登録商標）ストリップ１４と１６が接続されることにより(図1Aで示される)患者に固定される。ベストの空気嚢がユニークな構造を有するため、ベストは特定の強さで患者の体の周りに固定されなくてもよい。空気嚢の構造により、ベストはゆるくフィットされてもまたはきつくフィットされても調整が可能である。
空気制御システム40は、空気嚢22の空気注入および空気排出を行い、その結果特定の胸部圧迫および除圧サイクルを達成する。図４で示すとおり、空気嚢はまず空気注入されて、胸部の周方向に特定の圧力を加える(Pc)。その後、空気嚢は制御された態様で２番目に低いバイアス圧力(Pb)まで空気排出を行う。このサイクルは何度も繰り返される。一定のサイクル数の後、空気嚢の圧力はさらに大気圧(Pa)まで下げられ、患者に換気が行われる。治療が行われる限り、かかるサイクル全体が繰り返される。図４で示す実施例では、空気嚢の圧力は５回のサイクルで大気圧(Pa)まで下げられる。
図５は、制御システム40を示した概要図であり、これは空気ホース38により本発明のベスト10に接続されている。緊急救助バルブ24は、ベストの構造に組み込まれ、圧力が構造圧縮圧力(Pc)から一定の設定量超えた場合にベストから空気を放出する。制御システム40は、空気タンク42(加圧された空気を貯蔵するためのもの)、制御バルブ44(圧縮空気を空気タンク42からベスト10へと送りかつ圧縮空気をベストから放出するためのもの)、制御バルブ44(独立した２つのバルブ44aおよび44bを備える)、ベスト圧力変換器46(ベスト内の圧力を監視するためのもの)、コンピュータ48、モータ50、主空気ポンプ52(タンク42内に空気を送り出すためのもの)、誘導空気ポンプ54(圧縮空気を生成して制御バルブ44を操作するためのもの)、電源56、バッテリ58、誘導圧力マニホールド60(空気バルブ44に空気を配分する)を備える。操作の際、バルブ44aは開いており、そのためタンク42からの空気が接続管38を通って流れこみ、ベスト10に空気注入を行う。圧力変換器46が、圧力が圧縮圧力(Pc)に近づいていることを探知すると、バルブ44aは閉じられる。バルブ44bは、適切な時間間隔で開き、それによりベスト１０内の圧縮空気を逃がすことができる。センサー46が、ベスト内の圧力がバイアス圧力(Pb)に近づいていることを探知すると、コンピュータ48はバルブ44bを閉じる(第５サイクルでは、バルブ44bは次の空気注入サイクルの開始まで開いたままであり、これによってベストの圧力が大気圧(Pa)に近づくことができる)。コンピュータ48は、圧力が設定レベルに達する前に、アルゴリズムを利用してバルブ44aおよびバルブ44bを操作し、その結果バルブの作動と実際の閉鎖との間の時間の遅れを予想する。
前述のとおり、ベスト10は半径方向に膨張するように設計される。かかる構造上の特徴を有するため、ベストはきつく装着してもまたはゆるく装着してもかまわない。図６に示すとおり、ベストは胸部に適合するように膨張し、またさらに加圧されて圧縮圧力(Pc)に達するまで圧力が加えられる。図６では、患者の胸の周りにベストをきつく装着した場合およびベストをゆるく装着した場合が示される。いずれの場合にも、ベストは適切な距離だけ半径方向に膨張して胸部に接触し、かつ所望の圧縮圧力(Pc)が得られるまで圧力を加え続ける。しかしながら、ベストをゆるく装着すると、このゆるいベスト(図６)の中に流れこむ必要のある空気の量は多くなり、その結果圧縮圧力(Pc)に達するまでの時間が長くなる。(図６のt1(62)とt2(64)との差に留意せよ。）従って、ベストを患者の胸の周りに特定のきつさで正確に装着する必要性が避けられる。かかる特徴は大変重要である。というのも、患者のニーズに応えるという大変な状況では、ベストを正確に装着させるというさらなる気づかいを医者のチームに課すべきではないからである。
図７、図8Aおよび図8Bで示すベストの別の実施例では、制御バルブ44は空気ホース38の遠い端部(ベスト端部)またはベストに直接配される。空気注入／空気排出制御バルブをこのように配することにより、空気注入／空気排出サイクルの最中に消費される空気量は減少するが、これはホースがもはやサイクル毎に空気注入されないためである。この特徴により、各サイクルの最中に消費されるエネルギー量が減少し、その結果、より小型のモーター、より小型の貯蔵タンクおよびより小型のバッテリーが用いられることになる。かかる特徴は、携帯ＣＰＲベストの構造では特に重要である。
図７では、制御バルブ44は、空気ホース38のベスト側端部に配される。第１空気注入ポペットバルブ66は、誘導空気68によって制御され、ベスト10に加圧空気が入れられる。第２空気排出ポペットバルブ70は、誘導空気72により制御され、圧力をベスト10から逃がすことができる。空気注入バルブおよび空気排出バルブ44は前述と同様の態様で作動する(図５参照)。本実施例で用いる空気ホース38は、少なくとも３つの内腔を有する構造を必要とする。第１内腔７４は、ベストに空気注入するための加圧空気を含み、第２内腔は、空気注入ポペットバルブ６６を制御するための加圧誘導空気６８を含み、また第３内腔は、空気排出ポペットバルブ７０を制御するための加圧誘導空気７３を含む。別の構造では、４つの内腔が用いられ、１つの内腔はベストへの空気の供給のために、２つの内腔はバルブ誘導空気のために、もう１つの内腔(79)は制御コンピュータ用にベストの圧力を探知するために用いられる。
同様に、空気注入および空気排出バルブ44は、図8Aおよび図8Bに示すとおり、使い捨てベスト10上にその一部として配置することができる。前述のとおり、空気ホース38は少なくとも３つの内腔を含み、これらによって空気注入制御誘導空気、排出制御誘導空気および加圧注入空気(図8A参照)を供給する。また、図8Cに示すとおり、この実施例は誘導空気82によって制御される空気注入ポペットバルブ80および誘導空気86によって制御される空気排出ポペットバルブ84を含む。想定されるバルブの構造には様々なものがあり、電子的に作動できるバルブもまた発明者の考えに含まれていることは明らかである。重要な点は、バルブがベスト上に直接配置されているか、または空気ホースのベスト側端部に配置されるということである。また、バルブをベスト上に(または空気ホースのベスト側端部に)配することで消費電力がかなり削減され、その結果携帯ＣＰＲベストシステムが実用的なものとなることが想定される。この携帯システムでは、ＤＣバッテリの小型パックを用いて圧縮モーターに電力を供給するか、または高圧(4000psi程度)の空気で予め満たされた高圧タンクから電力の供給を受ける。
図10A、図10Bおよび図10Cは、ベスト内の「デッドスペース」を縮小することによりエネルギー消費量をさらに削減するベスト構造の様々な実施例を示す。ＣＰＲベストの操作に使うエネルギーの30％ないし40％が、圧縮空気がベストの空気嚢およびチューブ内部の「デッドスペース」に移動するために消費される。「デッドスペース」とは、胸部圧縮に寄与しない空気嚢およびチューブの容量として定義される(チューブ内のデッドスペースは、前述のとおり、制御バルブをベストに直接または空気ホースのベスト側端部に配することによって取り除くことができる)。ベスト自体の中の「デッドスペース」を縮小するためのいくつかの解決策を図10A、図10Bおよび図10Cに示す。図10Aでは、二次空気嚢88が空気供給源によって空気注入が行われ、その結果「デッドスペース」が縮小される。この二次空気嚢は、主空気嚢の前方または後方のいずれに配置してもよい。また、この二次空気嚢は、図10Cとの関連でより詳細に説明しているが、分割することもできる。図10Bでは、発泡物またはその他の物質90を空気嚢内に配して、「デッドスペース」を縮小する。他の別の実施例では、ために、発泡物またはその他の膨張可能な物質を二次空気嚢の中に挿入し、主空気嚢内のデッドスペースを取り除く。図10Cでは、分割されたかまたはハニカム状である構造92が、「デッドスペース」を縮小するために用いられる。「デッドスペース」が縮小されれば、ベストに空気注入を行いかつ所望圧縮圧力(Pc)を達成するために必要な圧縮空気の量は削減される。必要な圧縮空気の移動量がより少なくなれば、ＣＰＲシステムを操作するために必要なエネルギーもより少なくてすむ。
以上の説明に照らし、本発明で多くの変更および変形が可能なことは明らかである。従って、具体的に説明した以外の方法でも、付属クレームの範囲内で本発明を実施し得ることが理解されるべきであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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