(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠、
固定部とこの固定部に対して動くことのできる可動部とを有し、固定部が前記の枠に固定状に連結されている変位モジュール、
動物の被験体を台上に支持可能に載せるための台であって、前記可動部の機能的な動きを伴う、台の揺動運動のうちの選ばれた動きのために前記可動部に連結された台、及び
１）被験体の換気補助あるいは換気支援、及び非侵襲性心肺バイパス形成術を含む被験体の心肺／心臓支援、及び２）被験体の脈管系における有益なメディエイタを放出するための増大した内皮応力のうちの一方を選択的にもたらすために、台の揺動運動における所定の振動数、振幅及び加速度をもたらすように可動部の制御された動きを選択的に引き起こすための、前記変位モジュールに連結された制御装置を備えてなり、
換気補助あるいは換気支援をもたらすことは、被験体の肺と外部環境との間でガス交換が引き起こされるように、被験体の横隔膜の頭骨部−尾骨部方向への動きを引き起こすことを含んでいる
動物の被験体を揺動運動で動かすための台組立体。
【請求項２】
台の揺動運動における前記の振動数、振幅及び加速度が、被験体に眠りを引き起こすように選ばれている請求項１記載の台組立体。
【請求項３】
台の揺動運動における前記の振動数、振幅及び加速度が、被験体に無呼吸が起きるのを極力少なくするか防ぐように選ばれている請求項１記載の台組立体。
【請求項４】
被験体の生理的信号を監視しかつ信号によって前記制御装置に連結された生理的モニタをさらに備え、前記制御装置が、その生理的モニタの受けた生理的信号に応じて前記台の動きを制御するように操作できる請求項１記載の台組立体。
【請求項５】
生理的モニタが、有害事象を検出するために被験体を監視するように操作でき、可動部の制御された動きにより、有害事象が検出されると被験体に覚醒のための揺さぶり運動が台にもたらされる請求項４記載の台組立体。
【請求項６】
有害事象が、中枢性、混合性及び閉塞性無呼吸、脈波形で確認された動脈内酸素飽和、心拍数の変化、重度の低酸素血症及び重度の徐脈のうちの１つである請求項５記載の台組立体。
【請求項７】
有害事象が検出されると付加的な刺激モジュールを作動させる手段をさらに備え、この付加的な刺激モジュールが、被験体の顔に向けられた強い光源、聴覚刺激装置、及び被験体の皮膚に向けられた脈動状気柱のうちの１つである請求項５記載の台組立体。
【請求項８】
生理的モニタが、心電図であり、前記の制御された動きが、被験体に反対拍動をもたらすためにその心電図に反応する請求項４記載の台組立体。
【請求項９】
生理的モニタが、心電図であり、前記の制御された動きが、被験体の一回心拍出量を増大させるためにその心電図に反応する請求項４記載の台組立体。
【請求項１０】
前記の制御された動きが、被験体の肺胞による表面活性剤合成の増進、被験体の呼吸気系における薬剤の均等分配、及び被験体の呼吸気系における残留分泌物の除去のうちの１つからなる換気に関係しない非換気効果を被験体に導き出すように選ばれている請求項１記載の台組立体。
【請求項１１】
台の揺動運動における前記の振動数、振幅及び加速度が、不穏下肢症候群及び有痛性脚・騒擾性足指症候群を治療するように選ばれている請求項１記載の台組立体。
【請求項１２】
前記の制御された動きは、被験体の換気を補助しあるいは支援するために台が一方方向へ動くと被験体の胸部の内方への動きとともに被験体の腹部の外方への動きが生じ、台が他方方向へ動くと被験体に逆の効果が生じるように、台の正弦曲線状の動きをもたらす請求項１記載の台組立体。
【請求項１３】
前記被験体に連結できる、被験体へ向かって流れるように偏位した空気流あるいは酸素流のある連続陽圧呼吸装置をさらに備えている請求項１２記載の台組立体。
【請求項１４】
前記の制御された動きが、気管ガス拡散を伴う被験体の換気を行うために、３０〜４０ヘルツの範囲にある振動数の振動を台にもたらす請求項１記載の台組立体。
【請求項１５】
前記の制御された動きが、肺疾患のある被験体に対して被験体の息切れ知覚を減らすために、３０〜４０ヘルツの範囲にある振動数の振動を台にもたらす請求項１記載の台組立体。
【請求項１６】
前記の制御された動きは、被験体の心臓が心室細動を抑えあるいは被ったときに被験体の心肺機能を回復させるために、台が一方方向へ動くと被験体の腹部の外方への動きと被験体の胸部の内方への動きとが生じ、台が他方方向へ動くと被験体に逆の効果が生じるような動きを台にもたらす請求項１記載の台組立体。
【請求項１７】
前記被験体に連結できる、被験体へ向かって流れるように偏位した空気流あるいは酸素流のある連続陽圧呼吸装置をさらに備えている請求項１６記載の台組立体。
【請求項１８】
前記の制御された動きは、被験体の腸の運動を増進するために、被験体の腹部と胸部との逆説的な動きを台にもたらす請求項１記載の台組立体。
【請求項１９】
前記生理的モニタが、呼吸誘発性体積記録法、心電図検査法及び脈波形確認型動脈内酸素飽和度測定法を用いる装置の１つからなる請求項４記載の台組立体。
【請求項２０】
前記生理的モニタが、呼吸、心電図、脳波、筋電図、血圧、中枢静脈圧及び胸部心拍記録からなる波形の群から少なくとも１つの生理的波形を監視する請求項４記載の台組立体。
【請求項２１】
前記変位モジュールが、電気式ソレノイド、空気式ソレノイド、直線軸のある電気モータ、及び液圧アクチュエータのうちの１つからなる請求項１記載の台組立体。
【請求項２２】
台の位置、速度及び加速度のうちの１つを検出して出力信号を前記制御装置へ送るための検出器をさらに備えている請求項１記載の台組立体。
【請求項２３】
台組立体の動きにより生じた被験体の生理的波形における偏向を取り除くための手段をさらに備えている請求項２２記載の台組立体。
【請求項２４】
偏向を取り除くための前記手段が、前記検出器から送られた出力信号を受けるノイズ排除フィルタを備えている請求項２３記載の台組立体。
【請求項２５】
前記台の動きの振動数、振幅及び加速度のうちの１つを調整するために前記制御装置に接続された入力装置をさらに備えている請求項１記載の台組立体。
【請求項２６】
前記制御装置に接続されて、台の所定の動きに異なった種類の動きをもたらすために複数のテンプレートを格納している記憶部をさらに備え、入力装置が、その複数のテンプレートの中から選択するように操作できるものである請求項２５記載の台組立体。
【請求項２７】
台が、被験体の足部及び頭部のうちの一方を他方に対して持ち上げるために枠に対して傾けることのできるものである請求項１記載の台組立体。
【請求項２８】
台が、第１部分及び第２部分を備え、その第１部分が、被験体の足部及び頭部のうちの一方を他方に対して持ち上げるために第２部分に対して傾けることのできるものである請求項１記載の台組立体。
【請求項２９】
前記揺動運動が、直線状運動、アーチ状運動、環状運動及び楕円状運動のうちの１つからなる請求項１記載の台組立体。
【請求項３０】
動物の被験体を支持可能に載せるための面を有する台、
この台を揺動運動で動かすための手段、
被験体の生理的特性を監視しかつその生理的特性に応じて監視信号を出力するために接続されたモニタ、及び
その監視信号を受けかつ前記の動かすための手段に接続され、監視信号に応じて台の揺動運動の振動数及び速度のうちの１つを制御する制御装置を備えてなり、
前記の動かすための手段が、被験体の換気補助あるいは換気支援、及び被験体への心肺／心臓支援のうちの一方を選択的にもたらすために選ばれた所定の振動数及び速度を備えた揺動運動で台を動かすために操作できるものであり、
換気補助あるいは換気支援をもたらすことは、被験体の肺と外部環境との間でガス交換が引き起こされるように、被験体の横隔膜の頭骨部−尾骨部方向への動きを引き起こすことを含んでいる
揺動する台組立体。
【請求項３１】
心肺／心臓支援が、心肺機能回復法及び非侵襲性心肺バイパス形成術のうちの１つと、被験体の脈管系における増大した内皮応力とを備えている請求項３０記載の揺動する台組立体。
【請求項３２】
前記揺動運動が、高振動数揺動運動、低振動数揺動運動及び及び震動性運動のうちの１つからなる請求項３０記載の揺動する台組立体。
【発明の詳細な説明】
関連出願
この出願は、分割出願第６０／０４０，４５７号及び第６０／０６４，５４１号に基づく優先権を主張するものである。これらの分割出願の双方における開示は、引用によってこの明細書にそっくり組み込まれる。
発明の背景
１．発明の分野
この発明は、台に乗せられた被験者を台とともに頭部方向及び足部方向へ移動させるために、揺動運動で操作できる移動可能な台を有する台組立体に関するものである。一般に、この発明の意図する用途によれば、台の揺動運動の速度、振動数及び対称性における変形が役に立ち、また少なくとも次のものを含むであろう。すなわち、睡眠誘発、無呼吸予防、覚醒作用、不静止脚症候群及び有痛脚・爪先動き症候群からの解放、非侵襲性運動換気、非侵襲性震動換気、非侵襲性心肺蘇生、非侵襲性反対拍動、拍動量の増大、非侵襲性心肺バイパス鼓舞、メディエイタ解放、及び腸運動の刺激である。
２．関連技術の説明
人間や他の動物における呼吸数や心拍などの生理的特性の多くは周期的なものであり、身体は有益な結果を伴うある種の揺動刺激に反応する、と長い間、考えられてきた。例えば、親たちは、赤ん坊を前後方向に揺すると赤ん坊をなだめることができるとともに速く眠らせることができる、と長い間、考えてきた。装置はたいてい、このような目的を果たすように設計されかつ選定されてきた。親の観察に加えて、科学的証拠によって、大人よりも赤ん坊の方が自己刺激に感応する前庭感覚器官システムの発達が良好であったことがわかる。この科学的証拠は、妊婦の息遣い、心音、及びそのようなシステム内の胃腸音とともに、赤ん坊が胎児であったときの母親の歩き方をまねるように設計された特別なベッドにおける動きのような特徴を通して赤ん坊を模擬的な妊婦発達環境でなだめることを目的とした装置の発達にその根拠を置く。
さらに加えて、ウォーターベッドへの穏やかで小さい振動により、早産児に無呼吸の発生する頻度が減るかも知れない。無呼吸を防ぐ従来の装置には、気泡室のある空気マットレス、聴覚刺激を引き起こす装置、新生児の末梢感覚中枢に振動を引き起こす装置、母親が歩いているときに胎児が経験した動きをシミュレートするために懸架装置と駆動システムとを備えたベッド、及び母親の心拍をシミュレートする機械的振動を作り出すための装置が含まれる。これらの装置は、聴覚あるいは機械的刺激を常に作り出す点では受身のものである。他の装置は、無呼吸事象のような有害な心肺機能回復事象を終わらせるように外部刺激を引き起こすために非侵襲性呼吸監視システムを用いるものである。このような起動システムによると、有害な心肺機能回復事象を終わらせるためには、いっそう耳障りな揺さぶりと震動とが生じる。例えば、目覚めさせて無呼吸事象を終わらせるために、赤ん坊には触れて優しく揺することで刺激を与えるのが好ましい。
説明したように、呼吸システムの呼吸数は身体の周期的な生理機能である。呼吸システムの周期的特性を利用する震動及び揺動の刺激の形態は、医学及び／または実験の目的で用いられることが多い。例えば、高振動数震動換気（ＨＦＶＶ）の形態を採る気管ガス注入を伴う外部胸部震動は、実験動物の人口換気に効果的な手段である。例えば、麻酔をかけられて麻痺した犬がその胸部を振動数１５〜３０ヘルツ、上方及び下方への振幅２〜４ｍｍの震動板に載せられて側臥位置に置かれ、気管内に少量の空気流が竜骨の水準まで注入され、充分なガス交換が続けられる場合である。胸壁が震動すると息切れが少なくなることもわかった。吸気（位相が同じで）中に胸壁の吸息筋が震動すると、炭酸過剰症に伴う息切れが少なくなり、慢性閉塞性肺疾患のある標準的な被験者あるいは患者の抵抗負荷が少なくなる。震動は、記憶オシロスコープに表示された吸気流信号から手で起動された、２つの標準的な物理療法の震動器−１２０ヘルツで２ｍｍの震動振幅を有する−を用いて通常、与えられる。しかしながら、震動あるいは他の揺動運動だけによって換気を支援する装置あるいは方法はまったく知られていない。
従来の陽圧機械的換気装置あるいは陽圧高振動数揺動換気装置は、肺に繰り返し導き入れられる空気の容積で換気を支援する。このような従来の換気支援法には、肺を膨張させるためにかなり高い圧力が必要であるという問題があった。機械的換気により生じた肺の高陽圧膨張で、「気圧障害」と呼ばれる現象で肺が損傷を受けるおそれがある。最近の研究によって、肺の損傷は、主な決定因子が吸気後休止容積である、大きい一回換気量すなわち「換気障害」に起因する可能性もあることが明らかになった。肺の中のガスを充分に交換し、肺の中の圧力をほとんど必要としない換気装置によれば、「気圧障害」及び「換気障害」の影響及び／または発生が減るであろう。高振動数揺動換気法は急性及び慢性の肺損傷の少なくなった場合に用いられている。しかしながら、従来の高振動数揺動換気法では、機械的換気支援の必要ないくつかの環境下では適切でないと思われる挿管気道を挿入する必要がある。
心拍は身体における別の周期的生理機能である。心血管機能回復法などの医学治療法の多くには、心リズムが周期性を持っているという利点がある。心肺機能回復のために用手方法もしくは自動方法が多く用いられてきたが、完全な方法はまだ記述されていない。活性機械的加圧減圧法は、一番最近に主張された方法であり、その標準的加圧の利点は、活性減圧を与えると静脈還流が促進されることと、胸腔の内圧が大気圧に対して負になることである。また、ＣＰＲのためのライフスティック（Ｌｉｆｅｓｔｉｃ，登録商標）蘇生器を備えた胸部腹部加圧減圧法を用いるＣＰＲ法が最近、報告された。この方法によれば、胸部および腹部の活性加圧減圧法は位相シフトが１８０°であるときに最適であると推測され、また、その後の試験によれば、位相シフトが２４０°であるとさらに改善されるであろうと推測された。
心拍の周期的性質を利用しかつ血流を改善するために用いた別の医療方法は、外部増進反対拍動法と呼ばれており、その目的は、心収縮の間に心筋によって生じた圧力を減らすことと、冠血流量を増やすことで傷ついた心筋の作用を増大させることである。外部増進反対拍動法は、脚および大腿（臀部を含む）における筋肉内の血管床を、ふくらはぎから下腿ひいては上腿へ進行する一連の方法により加圧することで、実行される。この医療方法は、空気膨張袋を体肢の周りに置いて選択的に膨らませることで、なし遂げられる。加圧のタイミングは、心電図によって制御され、心電計のＴ波（心拡張）の付近に袋加圧が施される。これにより、血流と血圧が増えて、血流は最低心筋内圧力での心拡張時に冠状血管に至る。加圧によって、静脈還流量および心拍出量も増える。すると、外部圧力は、次のＲ波の間（心収縮）に開放されて、心収縮時の負荷減弱をもたらし心臓の負担を減らす。このような処置帆方法は、急性心筋梗塞の間に運動性を大きく減らし、また慢性狭心症における血行動態を改善するために、心筋梗塞が起こった後に心原性ショックを与えることで患者の命を救うのに役立つ。しかしながら、このような方法は複雑である。
心リズムの周期的性質を利用するさらに別の処置方法は、心臓の拍出量を増やすための高振動数ジェット換気法である。全身の静脈還流と左心室の動作とが心臓サイクルにわたって大きく変わるので、胸腔内圧の一過性増加は、高振動数ジェット換気法で作られたように、心臓サイクルの特異点で分配されたときに、心室の前負荷および後負荷に特異に影響を及ぼすであろう。収縮性が正常であれば、拡張終期における胸腔内圧の選択的増加は、心室の負荷を最小にして血行動態の劣化をゆるやかにする。心収縮性が減り、充満圧力が増えると、選択的に増大する心収期の胸腔内圧は、左心室の充満圧力が減るにもかかわらず、増加した１回拍出量に関係する。急性僧帽弁閉鎖不全では、左心室駆出のための圧力勾配が増大することで増大する胸腔内圧により、心拍出量が増える。このことは、動物モデルでの心収縮あるいは心拡張から引き起こされた高振動数ジェット換気法を利用することで立証された。従来の陽圧機械的換気と比べると、心収縮同期ジェット換気法では、１回拍出量が、心拡張同期ジェット換気法の場合よりも著しく増大した。しかしながら、このような処置方法もまたきわめて複雑であり、それを実行するには被験者に対して侵襲性がきわめて高い。
最近、血流の振幅および周波数や血流の血管内の剪断応力が増大すると脈管の機能および構造が高まるという多くの証拠が蓄積された。血流のサイクルおよび血管内の剪断応力を増大させるための１つの方法は運動である。血流及び脈の増大によって生じた脈管内皮への剪断応力が増大すると、酸化窒素、プロスタサイクリン、レニン、およびプラスミノーゲンアクチベーターなどの有益なメディエイタも大量に放出される。剪断応力が減少すると、動脈硬化による障害のおそれが大きくなるこれらのメディエイタの放出は少なくなる。血流および剪断応力の運動誘発性増大は、酸化窒素およびプロスタサイクリンの放出が増えるにつれて、内皮依存性の血管拡張を増やし、アテローム発生および再狭窄に含まれた多数のプロセスを抑制する。心拍出量の減少によって特徴付けられる鬱血性心不全は、内皮細胞への剪断応力を減らし、有益なメディエイタの放出を少なくする。すでに説明したように、適切なレベルを維持するためのもっともいよい方法は運動である。しかしながら、物理的な拘束かまたは呼吸上の問題のためにいくらかの人にとっては運動は難しい。
休息によって促進された別の病気は、不穏下肢症候群および有痛性脚・騒擾性足指症候群である。不穏下肢症候群は休息によって促進されかつ活動によって解放される一般的な病気である。この病気は、重大な多くの副作用があるさまざまな薬物療法により治療されている。
最後に、中央便秘消化器病情報交換室によれば、運動不足により便秘が起きる。便秘は、事故の後あるいは人が寝たきりで運動のできないときにしばしば起きる。
発明の概要
この発明の１つの目的は、被験者を頭部・足部方向に揺り動かして睡眠の始まりを引き起こすために操作可能な往復運動台を提供すること、無呼吸を防止しあるいは極力少なくすること、被験者が有害な心肺事象に会っているときに被験者を目覚めさせるために被験者を頭部・足部方向にすばやく揺さぶること、不穏下肢症候群及び有痛性脚・騒擾性足指症候群の影響を軽減すること、非侵襲性運動換気、非侵襲性震動換気、非侵襲性心肺機能回復法、非侵襲性反対拍動法、１回拍出量の増大及び非侵襲性心肺バイパス形成支援のために被験者を頭部・足部方向に振動ささせること、脈管系の内皮層から放出されたメディエイタを作り出すこと、及び腸の運動性を刺激することである。
台は、硬い材料から形成されてその上にマットレスあるいは他の種類のクッション物を置くことのできるボードを備えている。台は、この台を頭部・足部方向に作動的に動かす変位モジュールを用いて枠に可動状に連結されている。変位モジュールは、電気式あるいは空気式のソレノイドからなっていてもよい。このモジュールは、直線軸を有する交流あるいは直流モータまたは液圧アクチュエータからなっていてもよい。台の運動特性は、変位モジュールにより、運動の振幅、振動数及び加速度を制御するために処理装置から発する制御信号で制御される。この処理装置は、特定種類の運動に関連する情報を含む運動テンプレートを記憶することのできる記憶部をさらに備えている。例えば、往復台の揺り動かし及び／または赤ん坊を眠らせる軽いたたきに基づいた睡眠を引き起こすための特定の揺動運動をその記憶部に記憶することができる。台は、無呼吸事象を防止するために、ゆるやかに揺り動かすこともできる。台のこれらの運動は、個々の被験者に合うように、手で調整することができる。調整された運動は、加速度計などの検出器、または速度計あるいは位置検出器などの、台の運動特性を表示するための他の種類の検出器を用いて、その検出器からの情報を処理装置の記憶部にダウンロードすることで、記録することができる。記録された運動特性に対しては、後に特別な運動を再現するために、その後、アクセスすることができる。検出器からの信号は、台の効力を定量的に制御する測定値として用いることができる。検出器は、台の運動によりその検出器の出力値が所定の制限値を超えたときに処理装置が変位モジュールの運動を停止させる安全装置として用いることもできる。前もってセットされたテンプレートを用いる代わりに、台の運動は、運動の型を決めるための入力装置を用いて、往復運動の間にその振動数、振幅及び加速度などの運動特性を動的に変化させることにより、手で調整することもできる。
台組立体は、ある事象が起こったときに台の特定運動を引き起こすための監視装置を含んでいてもよい。簡単な実施態様では、その事象は赤ん坊の泣き叫びであろう。この場合、そのモニタはマイクロホンであってもよく、処理装置は、前もってセットされた可聴レベルを超えたときに台を穏やかに揺り動かす運動を始めてもよい。その事象はまた、中枢混合型閉塞性無呼吸、遅延性無呼吸、脈波形確認型動脈酸素飽和、心電図からの心拍数変化、重度の低酸素血症及び／または重度の徐脈であってもよい。
処理装置は、この事象に応じて台をすばやく揺さぶり、被験者を目覚めさせてその有害事象を終わらせる。もしも、その揺さぶりによってもその有害事象が終わらないときには、刺激モジュールあるいは刺激機能性を追加して、その揺さぶりに対して直列にあるいは平行に活動させてもよい。追加する刺激モジュールとしては、被験者の顔へ向けられる強い光源、被験者に呼びかけて目覚めさせる音声および／または被験者の皮膚へ向けられた空気柱などがある。被験者に直接接触する他の種類の刺激を用いてもよい。しかしながら、この種の有害事象を終わらせるための好ましい方法は、身体に直接接触して作用する装置によって引き起こされる潜在的な外傷を防止するように、被験者に直接接触しない刺激を用いることである。
これらの有害事象を監視するための監視装置は、体積記録法、心電図検査法及び脈波確認型脈酸素測定法を含むレスピトレース（Ｒｅｓｐｉｔｒａｃｅ，登録商標）法に基づくのが好ましい。
この発明の往復台もまた、補助された換気をもたらすためおよび／または被験者の換気源として、台の上における被験者の呼吸システムの、約１．５〜２．５ｃｍの振幅で３〜１２ヘルツの範囲にある共振振動数であるいはその近傍で揺動するように操作できる。台は、正常な呼吸率の振動数で換気を支援しあるいは換気を援助するために、追加して操作でき、また、肺疾患における呼吸困難を緩和するため及び気管ガス吸入法における助力として、高振動数（１５〜３０ヘルツ）かつ低振幅（０．２〜０．５ｃｍ）で震動することもできる。震動を引き起こすための従来の装置は、被験者の胴の上あるいは下に置かれた小さい震動装置だけからなる。しかしながら、この発明の台は、胸部領域の全体にわたって震動を引き起し、それによって震動の影響をきわめて大きくする。
高振動数の振動４〜１０ヘルツで、この発明の台もまた、１）肺胞における復位と、肺胞から気道への表面活性剤の放出とを増大させ、２）肺の中へ薬理学上の薬剤を均等に分配し、そして、３）気管支肺に保持された分泌物を揺動の２相気液相互作用によって一掃する。
３〜１２ヘルツで往復台が振動すると、１）心肺機能回復法、２）反対拍動法、３）心臓の１回拍出量、及び４）非侵襲性心肺バイパス形成法のための心肺支援あるいは心臓支援としても機能する。
最後に、台の揺動運動は、内皮の剪断応力を増大させることで、身体運動の有益な効果の代わりになることができる。移動台はまた、不穏下肢症候群を防止しまた寝たきりの患者における便秘症を防止しかつ治療する。
この発明を特徴付ける新規性のさまざまな特徴は、この開示に添付されかつこの開示の一部を形成する請求の範囲において、特殊性をもって指摘されている。この発明、その操作の利点、その使用によって達成された特別の目的をよりよく理解するためには、この発明において例示されかつ記載された好適な実施態様にある図面と記載事項とを参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
図画において、類似の参照符号は、いくつかの図を通して同様の要素を表す。
図１は、この発明に係る台組立体の実施態様の概略図である。
図１ａは、図１の組立体における台の交互構成を示す。
図２ａ、図２ｂ及び図２ｃは、図１の組立体における変位モジュール及び台を示す。
図２ｄは、その組立体における台の別の実施態様を示す。
図３ａ及び図３ｂはそれぞれ、図２ａ及び図２ｂに示された台の操作位置でその台に乗せられた被験者を示す。
図４は、この発明に係る台組立体のための制御回路のブロック図である。
図５は、この台組立体の試験中にＴ形部品を介して被験者の気道に取り付けられた呼吸気流計とバイアス流体回路との接続の概略図である。
図６〜図１５は、ＮＩＭＣＰＲの際における第３子豚のための生理的波形を示す一連のグラフである。
この発明の好ましい実施態様の詳細な説明
まず、図１によれば、被験者を頭部方向・足部方向Ａ−すなわち、被験者の身体の延長あるいは長さに平行あるいは沿う方向−へ往復させるための、この発明に係る台組立体１０は、台１１を備えており、台１１は変位モジュール１２に搭載されている。それぞれの変位モジュール１２の固定部１２２は、支持フレーム（図１では図示略）に固定状に接続されている。それぞれの変位モジュール１２の可動部１２１は、台１１に接続されている。台１１は、例えば合板、金属あるいは圧縮パーティクルボードのような、どのような剛性材料から構成してもよい。変位モジュール１２は、台１１に所望の往復運動を制御可能に生じさせるために操作できる装置であれば、どのような形態を採ってもよく、また、一例として電気式ソレノイドや空気式ソレノイド、直線軸を有するＡＣモータやＤＣモータ、あるいは液圧アクチュエータで実施してもよい。変位モジュール１２は、これに代えて、その下に取り付けることのできる無ロッド式復動空気シリンダ、例えばオリガＮＲ５０−３２−２０２０／５０ｘ６−Ｂ−Ｍ（イリノイ州  ６０１３８−４８１８、グレンデール  ハイツ、オリガ  コーポレーション）、あるいはそれと同様のシリンダを備えていてもよい。台に接続されたその無ロッド空気シリンダの運動の振幅特性、振動数特性及び波形特性は、この発明の開示形態では、マック  ５２Ａ−１４−ＢＯＡ−ＤＭ−ＤＤＦＪ−ＩＪＢ−４１６Ｙ（ミシガン州  ４８３９３−２８９２、ウィコム、マック  バルブ  インコーポレイテッド）、あるいはそれと同様のバルブなどの、２４Ｖソレノイドの操作による案内空気バルブで制御される。このような特別の実施態様では、変位モジュール１２は、無ロッド式空気シリンダと空気バルブとの両方を備えている。モジュール１２は、オン／オフ反応時間が速いという利点のあるＤＣモータであるのが好ましく、そのようなＤＣモータの１つとしては、ＡＰＳ１１３エレクトロ−セイと、これに適合するパワーアンプＡＰＳ１２４（カリフォルニア州  ９２００８、カールスバッド、エイピーエス  ダイナミックス  インコーポレイテッド）とで用いられるものでもよい。
図１では、台１１の側面と、ただ２つの変位モジュール１２とが示されている。好ましい実施態様では、さらに２つの変位モジュール１２が、図１に認めることができる台１１の側面に対称に（すなわち、台の４隅に）配置される。しかしながら、４つの変位モジュール１２の代わりに、台組立体１０は、台１１がその往復動中に充分に支持されるのであれば、単一の変位モジュール１２を備えたものでもよい。例えば、台は、その台を往復動するように動かすための単一の変位モジュール１２に接続されてもよく、その台をその往復動中に安定にさせるためにさらに受動摺動式支持部で支持されてもよい。
図１に示す実施態様では、変位モジュール１２は、両矢印Ａで示す頭部方向・足部方向への台１１の直線往復動を発生させるように、表されている。しかしながら、変位モジュール１２は、図１ａに示された円弧Ｂに沿うような他の種類の動きをもたらすように接続されてもよい。同様に、その動きは、円形軌跡、楕円形軌跡あるいは他の形状の軌跡を描いてもよい。
頭部方向・足部方向への台１１の往復動における、運動の振幅、振動数及び加速度などの諸特性は、台が特定の動きを生じるように制御信号を変位モジュール１２に送る処理部２０で制御される。処理部２０は、ＤＣモータのような手に入る変位モジュール１２に界接するマイクロ処理部システムもしくは既製の波形発生機を備えていてもよい。処理部２０は、運動の諸特性を変更するための手段を任意に含んでいてもよく、また、種々の型の運動のための運動テンプレートを含む記憶部２５を含んでいてもよい。運動の諸特性を変更するための手段及び記憶部は、以下でさらに詳しく説明される。
幼児あるいは成人の被験者３０は、図１に示すように、台１１の上に直接、乗せられる。この代わりに、被験者３０をより快適な環境に置くために、台１１の上面と被験者３０との間にマットレスや他の種類のクッション材料を置いてもよい。台組立体１０を従来の幼児用ベッドや成人用ベッドと一体化するのは任意である。被験者３０は引き具１８の付いた台１１の上に保たれる。
別の実施態様では、被験者３０の頭、脚及び腕は、台１１に直接接触することなく、これらを台１１から引き上げる支持具３５によって支持される。支持具３５は、被験者の頭、腕及び脚を支持するために台１１に隣接するが台１１とは別にされた吊革や支脚を備えていてもよい。この場合、台１１の動きによって被験者３０の胴だけが直接影響を受ける。
図２ａ及び図２ｂは、台１１及び変位モジュール１２のいっそう詳しい図である。図２ａは、台１１が変位モジュール１２に対して右側へ最大に変位した状態を示し、図２ｂは、台１１が左側へ最大に変位した状態を示す。対応する図３ａ及び図３ｂはそれぞれ、台の動きによって、被験者の腹部及び胸部に矛盾した動きが生じる。すなわち、一方方向への動きによって腹部が外側へ充分に動き胸部が内側へ充分に動く。また、他方方向への動きによって逆の作用が生じる。
さて、図２ｃによれば、台組立体１０は、変位モジュール１２を支持フレーム１７にしっかりと接続するための側部マウント１３及び中央マウント１４を含んでいる。図２ｃにおいて、フレーム１７は、側部マウント１３が載る一対の段状支持具１５と、中央マウント１４が枢軸状に接続される支点支持具１６とを有するように、示されている。それぞれの段状支持具１５は、側部マウント１３を支持可能に接続できる複数の段１９を含んでいる。段状支持具１５の位置は、台１１がフレーム１７に対して±１８°だけ選択的に傾斜できるように、調節することができる。したがって、台１１上の被験者３０の頭を、他の部分よりも引き上げることができる。図２ｃは、台１１が実質的に水平な中央位置にある状態を示す。
台１１の全体を傾斜させる代わりに、被験者の上半身だけまたは足だけが傾斜するように、台１１の一部を傾斜させてもよい。図２ｄに示す実施態様には、１つの支持部１１１と、分けて傾斜させることができ、例えば、＋１８°だけ別々に傾斜させることのできる２つの台部分１１２，１１３とを有する台１１´が含まれる。図２ｄは、充分に傾斜した位置にある台部分１１３を例示的に示す。部分１１２，１１３は上方へ傾斜できるように示されているが、これらは水平位置から下方へ傾斜してもよい。
さて、図４のブロック図によれば、処理部２０は、前記のように台１１を作動的に往復ないし揺動させる変位モジュール１２に信号によって接続されている。処理部２０は、キーボード、連続可変ダイヤル、あるいは往復動の振動数、振幅、加速度及び／または波形の形状を変更するためのボタン状プリセットのような入力装置２１に接続されていてもよい。入力装置２１は、処理部２０から分かれたユニットに組み込まれてもよく、処理部２０の一体部分として存在してもよい。台１１に所望の動きをさせるようにその出力信号を補正するための処理部にフィードバックをもたらす制御装置として、検出器４０を利用するのは任意である。検出器４０及び処理部２０は、運動特性が所定限度を超えたことをその検出器が検出したときに制御部が台の動きを止める安全装置として用いてもよい。検出器４０は、台１１の特定の運動特性を検出する加速度計、速度計、位置検出器、あるいは他の種類の装置として用いてもよい。この検出器は、台１１の動きを監視するように示されているが、被験者３０の動きを監視するために接続してもよい。
別の実施態様では、処理部２０は、種類の異なる動きを行わせるためのテンプレートを１つ以上格納する関連記憶部２５を含んでいるか、記憶部２５に接続されている。このような実施態様では、使用者は、格納されたテンプレートの１つを入力装置２１を用いて選ぶが、台１１の振動数、振幅及び／または加速度を変えるために入力装置２１を用いてテンプレートの諸特性を調整することもできる。
台組立体１０ができる運動の１つは、睡眠を誘発させるために被験者３０の頭部方向及び足部方向への、約０．３〜約１．５ヘルツの往復動である。別の運動は０．３〜１．５ヘルツの混合振動数の運動である。この混合振動数の運動は、無呼吸が起きるのを最小限にするように、被験者が台組立体の上で眠っている間に生じるのが好ましい。
図４には、被験者３０の生理的諸特性を監視するための生理的モニタ５０もまた示されている。生理的モニタ５０及び処理部２０は、中枢性無呼吸、混合性無呼吸、閉塞性無呼吸、長期無呼吸、脈波形有効性動脈酸素飽和、心電図からの心拍数変化、重度の低酸素血症及び／または重度の徐脈などの有害心肺事象を検出するために用いることができる。処理部２０は、被験者３０が目覚めるようにまた有害事象が終わるように、台１１を２〜４ヘルツからの不均一な動きで高速振動させることで有害事象の検出に対応するようにプログラムされている。
この振動運動でも有害事象が終わらない場合には、有害事象の深刻度に応じ、台１１の高速振動に続いてあるいはそれと並行して、付加的な刺激モジュール６０を作動させることができる。付加的な刺激モジュール６０は、被験者の顔に向けられた強い光源のような視覚的刺激、目を覚ますように被験者に呼びかける音声のような聴覚的刺激、及び被験者の皮膚に向けられた脈動空気柱のような物理的刺激を含むことができる。被験者に直接接触する他の種類の刺激を用いることもできる。しかしながら、有害事象を終わらせる好ましい方法は、被験者の身体に直接接触することにより引き起こされるおそれのある潜在性外傷を考慮すれば、被験者に直接接触しない刺激を用いることである。
監視装置５０は、レスピトレース（Ｒｅｓｐｉｔｒａｃｅ，登録商標）法に基づいているのが好ましく、体積記録法、心電図検査法、及び脈波有効性脈酸素測定法を含んでいるが、これらに限定されるものではない。レスピトレース（登録商標）法の代わりに、モニタ５０は、シラスティック歪みゲージや誘発性円周変換器における水銀のような、被験者３０の生理的過程を表示する生理的信号を監視するためのどのような種類の装置の形態をとってもよい。
被験者が幼児である場合には、監視装置５０は、約０．３〜約１．５ヘルツからの低くて正弦曲線状の振動数で幼児をなだめるために、自動的に応答して台１１のロック動作を起こす処理部２０によって、幼児が泣き叫んでいることを検出するようにしてもよい。
往復する台１１によって被験者の胴に伝えられた動きは、例えば呼吸、心電図、脳電図、筋電図、血圧、中枢静脈圧、胸郭心拍記録器などの種々の生理的波形における偏向として現れるので、一次生理的波形がオペレータにとって関心のあるものであれば、一次生理的波形の検査を監視することができるように、検出された波形からこれらの偏向を濾過することが必要になる。この濾過は、適合できるノイズ削除により行うことができる。削除信号は、台１１の運動の直線状変位、速度及び加速度のうちの少なくとも１つが記録された検出器４０から得られる。したがって、処理部２０における適合できるアルゴリズムにより、適合できる濾過器の入力部で受けた一次信号におけるノイズの推定値を備えた参照ノイズ信号が発生し、また、生理的信号を正確に推定するために、被験者から生じた信号から参照ノイズ信号が差し引かれる。
台１１の運動は、心臓サイクルの所望部分内での運動をもたらすために被験者３０の心拍から起動してもよく、呼吸サイクルの所望部分内での運動をもたらすために被験者３０の呼吸から起動してもよい。台１１が一次信号としての心拍を用いて起動される場合には、モニタ５０は、心電図モニタあるいは血圧モニタから構成することができる。呼吸システムにより起動する場合には、モニタ５０は、胴を覆って配置された単一帯域もしくは複式帯域の外部レスピトレース（登録商標）システムあるいは、気道に配置されてバイアス式の空気もしくは酸素流動システムの一端に取り付けられた呼吸気流計空気流センサから構成することができる。一次生理的信号から処理部２０へのフィードバックループにより、そのような起動制御が行われる。
台１１は、補助換気をもたらすため及び／または換気の単独支援として、被験者の呼吸システムにおける約３〜約１２ヘルツの範囲などの共鳴振動数であるいはその振動数付近で振動させるように操作することができる。台組立体１０が換気の単独支援をもたらすことができるという主張は、呼吸筋が静脈パンクロニウムにより麻痺した麻酔子豚で行われた実験に基づくものである。
このような麻酔子豚実験では、フロリダ州のマイアミビーチのニムズによる非侵襲性運動換気（ＮＩＭＶ）として言及される、気道に接続されることのない換気を行うために、台１１は、被験体３０を水平な頭部方向・足部方向へ往復状に移動させる直線変位直流モータを備えた変位モジュール１２に取り付けられた。台の移動（すなわち、１．５〜２．５ｃｍ）のかなりの振幅と３〜１２ヘルツの振動数とにより、１回のストロークで被験体３０の腹部が外側へ動き胸郭が内側へ動く。また、他方方向へのストロークによって逆の作用が生じる（図３ａ及び図３ｂを参照）。実験は、麻酔がかけられ、麻痺した、生後３〜５日で体重１．５〜２ｋｇの正常な子豚を用いて行われた。
容積を測定しかつ５ｃｍＨ2Ｏの機械的持続的陽圧呼吸を行わせるために気管切開を行う。ＮＩＭＶの結果として起きると思われるＰａＯ2の変化を制御するために、１００％ＦｉＯ2のバイアス流を維持して流した。動脈血中ガスの基線値は、１分間当たり１０呼吸、すなわち４．３ｃｍＨ2Ｏの気道圧の振動数で従来の機械的換気を用いて得られた。臭化パンクロニウムで麻痺させてから、それらの子豚に４〜１０ヘルツの振動数でＮＩＭＶを開始した。次の２時間の間、往復の振動数を一定に維持した。次の表によれば、実験（★Ｐ＜０．０５  血液対時間）中に得られた測定値が示されており、各測定値の平均Ｘと標準偏差（ＳＤ）とが表わされている。
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気管切開の近位端で測定された気道圧力の山から谷までは、ＮＩＭＶの間、１．５〜３．６ｃｍＨ2Ｏの範囲にあった。ＮＩＭＶ中に示された動脈血中ガスの安定した正常値により、この方法は、気道にもたらされた正圧による気圧性外傷のおそれがなく換気を維持することができるということがわかる。
台１１の各ストロークにより生じた１呼吸あたりの容積は、図５に示すＴ型部品を介して気道に取り付けられたバイアス流体回路１００で得られた呼吸気流計の空気流波形を積分することで決められる。好ましい実施態様では、肺胞の開口を安定化させかつＣＯ2を気道開口から雰囲気へ容易に解放させるために、ＮＩＭＶと共同したバイアス流体回路１００により連続状気道正圧（ＣＰＡＰ）がもたらされる。
子豚では、気道での一回換気容積（一呼吸当たりの空気の容積）は、高振動数（１０ヘルツ）での低い移動値と低振動数（３ヘルツ）での高い移動値とを有する重量により、子豚の予想一回換気容積のほぼ７５〜５０％であることがわかった。台移動の振幅は、低振動数のものの方が高振動数のものよりも大きかった。
往復する台１１を用いるＮＩＭＶにより生じた一回換気容積は、被験者が正常に呼吸するよりも高呼吸振動数での自然発生的な一回換気容積よりも低い。しかしながら、これらの一回換気容積は、動脈血中ガス、すなわちＰａＣＯ2及びＰａＯ2の正常値を測定することで確かめるのと同様に、充分な換気を可能にした往復する台１１により生じた。さらに、往復する台１１を用いて肺を膨張させるために必要な圧力は、従来の正圧機械的換気あるいは正圧高振動数揺動換気のためのものよりも小さい。往復する台１１を伴う必要な圧力が減少すると、機械的換気装置で正圧膨張を行う結果として生じるかもしれない肺の損傷すなわち「気圧障害」や「換気障害」と称される現象が少なくなる。したがって、麻酔子豚実験によれば、往復する台１１は有効な換気支援装置であることがわかる。
補強された異常な肺が存在するときにＮＩＭＶの有効性を試験するために、さらに別の実験が行われた。この実験は、人間の胎便の２０％懸濁液を気管に滴下注入し、麻酔をかけて麻痺させた３匹の子豚における充分な換気支援により立証された。この胎便注入子豚実験は、新生児の間に呼吸困難をしばしば引き起こす胎便吸引症候群（ＭＡＳ）にその基礎を置いている。アメリカ合衆国で毎年生まれる５００，０００人以上の胎便汚染新生児のうちの約５％にＭＡＳが起きる。これらの新生児の３分の１は、呼吸不全になり、機械的換気が必要になる。機械的換気が必要なＭＡＳを持った新生児は、死亡率が６０％に達しており、一般にＭＡＳに関連のある新生児の持続性肺高血圧症に死亡が関係している。胎便は、不活性な内因性表面活性剤、すなわち、肺胞を内張りする表面活性剤であると考えられている。
胎便注入実験では、気管内に胎便が滴下注入された３匹の子豚は、同剤を麻酔のかけられた動物に投与した際に医学文献に記載されたような予期した生理的反応を示した。肺の補強が増えたことを示す呼吸追従（容積の変化÷圧力の変化）がすぐに減少した。根深い低酸素血症もまた起きた。静脈酸素含量の混合された動脈欠損が反映されるように、心拍出量は差を減少させた。ＮＩＭＶを用いる往復する台１１には、心拍出量を増やすために、胎便注入に続いてＰａＯ2が１つの動物に３０分、かつ他の２つの不全に２時間、正常水準にもどるまでほとんど再記録された。この現象は、高振動数ＮＩＭＶによる表面活性剤の再生に関係があるのかもしれない。表面活性剤の欠乏に関しては、種類が異なるいくつかの高振動数の正圧換気装置を用いると、従来の機械的換気を用いた場合に比べて、過酷な組織変化がきわめて少ないことが分かった。表面活性剤の不活性に関係があると思われる肺拡張不全（肺組織の衰弱）の過酷度は、従来の機械的換気装置による動物と比べた場合にもっとも著しく減少した。これは、高振動数の正圧換気装置が、胸郭理学療法と同様に胎便の閉塞性を緩和する内部振動を発生させたためであろう。動物が胎便を受け、それを取り除くために気管気管支樹に吸引しなかったにもかかわらず、その動物の正常に見える肺組織の容積が大きいこともわかった。最後に、ＮＩＭＶを用いた往復する台による動脈酸素化の回復の時間経過は、高振動数正圧換気装置を用いた文献中の報告によるタイミングよりもきわめて早いものであった。
麻酔のかけられた子豚モデルと正常な成人とにおいて、揺動の振動数と容積とを得るために胸郭・腹部変換器を用いた、市販の呼吸誘導容積記録器システム（フロリダ州、マイアミビーチ、ニムズのレスピトレース（Ｒｅｓｐｉｔｒａｃｅ，登録商標））を備えた非侵襲性監視法は、２つの理由から不満足なものである。第１の理由は、抽出速度が低い（１秒当たり５０点）ことであり、この抽出速度では、１０ヘルツ以上のような高い呼吸信号を適切に解析することができない。第２の問題は、往復する台１１により生じる胴の揺動の性質である。
台１１が往復すると起きる呼吸システムでの胸郭と腹部との矛盾した動きにより、呼吸システムの動きに複数の自由度が生じる。この呼吸パターンにより、レスピトレース（登録商標）呼吸誘導容積記録器の基礎的な推測の基になる較正が無効になり、すなわち、この呼吸システムが２つの自由度で動くことができなくなる。しかしながら、呼吸誘導容積記録器が胴全体を覆う単一変換器に接続されて２００点／秒の速度で抽出をする場合には、この問題はなくなる。呼吸誘導容積記録器の代わりに、モニタ５０は、シラスティック歪みゲージや誘発性円周変換器における水銀のような、胴全体を覆うために組み立てることのできる変換器を用いる他の技術を備えていてもよい。
高振動数ＮＩＭＶに加えて、台１１は、成人では１分当たり１２〜２２呼吸、新生児では１分当たり３０〜６０呼吸の正常な呼吸率に近い振動数での換気支援装置のために用いてもよい。このように適用するとき、往復する台１１は、不適当な換気で呼吸している被験者の自発呼吸をさせるために、単独の換気支援装置あるいは換気補助装置として用いてもよい。換気補助装置の実施態様では、吸息性域値が、気道に配置された呼吸誘導容積記録器あるいは呼吸気流計から生じる呼吸波形あるいはその派生物からモニタ５０によって測定された値を超えたときに、台１１の動きが引き起こされる。自発呼吸の一定速度あるいは選択した分数で、例えば２秒ごとの呼吸、５秒ごとの呼吸、あるいは他の時間間隔ごとの呼吸として無呼吸の設定時間を引き起こすために、添加装置を取り付けてもよい。
台１１は振動性ＮＩＭＶモードでのいっそう高い振動数で用いることもできる。このような別の操作モードでは、往復する台１１は、小振幅のストロークを有する約１５〜４０ヘルツで、約２〜４ｍｍ以上の距離で回帰し、胸壁振動のために用いられる。胸壁振動の用途は主に２つである。その１は、気管内ガス注入法（気管内に置いたカテーテルを通して酸素あるいは空気−酸素混合物を送り込むもの）を伴う使用であり、その２は、肺の疾患における呼吸困難（被験者が息切れを不快に認識すること）を緩和することである。振動による一回換気量は、体重１ｋｇ当たり０．１〜０．２ｍｌの範囲にある。比較のために説明すると、上述した往復する台１１の高振動数ＮＩＭＶモード（４〜１０ヘルツ）では、子豚の一回換気量は、体重１ｋｇ当たり３〜５ｍｌのオーダーにある。振動性ＮＩＭＶモードでは、往復する台１１により、どのような体位においても、公知の振動板あるいは振動ディスクと同様に小さい一回換気量がもたらされる。往復する台１１の最大振動数は約４０ヘルツであるが、この振動数によれば胴全体にわたって振動の感覚が振り分けられる。このことは、直径がわずか２５ｍｍである公知の理学療法における振動ディスクを超える隠れた利点である。
振動性ＮＩＭＶモードの第１の用途では、振動により、ガスが肺の中へ広がるのが促進される。第２の用途では、吸気中に（同期して）胸壁の吸息性筋が振動すると、炭酸過剰症に伴う息切れと、慢性閉塞性肺疾患のある標準の被験者や患者における抵抗性負荷とが少くなる。振動により息切れが少なくなるのは、その呼吸システムから神経求心性情報が多く作られるからである。台１１で胴全体にわたって振動の感覚を振り向けると、その求心性情報に大きい影響が及ぶであろう。吸気中の振動は、レスピトレース（登録商標）容積記録器のようなモニタ５０あるいは肺気流速度計の呼吸波形から引き起こすことができる。
台１１は、振動性ＮＩＭＶを施す間に運動を実行することができるように、ルームサイクルに取り付けることもできる。このような配置によれば、慢性閉塞性肺疾患や肺繊維症のような慢性肺疾患のある患者が健康体操を続けることができる。
往復する台１１により引き起こされたＮＩＭＶによれば、肺に換気装置によらない諸効果ももたらす。これらの効果は、１）肺胞の復位が進むことと、肺胞から気道の中へ表面活性剤が解放されること、２）薬剤が肺の中へ均一に分散されること、３）振動する２相の気−液相互作用によって気管支肺の残留分泌物が取り除かれることである。
表面活性剤であるホスファチジルコリンは、肺胞のII型細胞によって合成されて隠されており、肺胞の内張り流体の重要な要素を構成している。その標準的な役目は、肺胞の空間における表面張力を、ガス交換の起きる部位である肺胞単位の開口が安定化する程度まで減らすことである。表面活性剤がなければ、肺胞は肺拡張不全と呼ばれる病気になるように衰弱するであろう。未熟児にあっては、不適切な復位のために表面活性剤の欠乏が生じる。これにより、広範囲の肺拡張不全、肺胞中のヒアリン膜、及び炎症性の変化に特徴のある病気である新生児呼吸障害症候群が引き起こされる。著しい低酸素血症が起こり、その患者には機械的換気による支援が必要になる。分娩が妊娠後２６〜３２週の間で始まる場合には、胎児における内因性表面活性剤合成を増やすために、処置として、胎児期における妊婦にデクサメタゾーンを投与するものがある。誕生時に、この病気を持った新生児の肺の中へ外因性表面活性剤が滴下される。新生児死亡率は、この治療により減るが、完全になくなるわけではない。この患者には機械的換気がまだ必要であり、機械的換気中に衰弱あるいは胎児性頭蓋内出血が起きるかもしれない。表面活性剤を不活性化する、新生児の病気である胎便吸引症候群により、呼吸障害、低酸素血症及び死亡が起きるかもしれない。
表面活性剤は、肺胞の中だけでなく、細気管支や気道の中でも見い出される。表面活性剤には、肺胞中における表面張力を減少させるという役目に加えて、他のいくつかの特性がある。粘液異常、粘膜繊毛移送欠乏、気道閉塞あるいは気管支肺胞衰弱という特徴を持つ幼児あるいは成人の病気は、どのようなもものでも表面活性剤療法により利益を受けるであろう。これらの病気の例としては、特に、気管支喘息、肺気腫、嚢胞性繊維症及び慢性気管支炎が含まれる。表面活性剤にはさらに、種々の肺疾患に利益をもたらす抗炎症性及び殺菌性がある。
換気をすることで、表面活性剤が気道の中へ移動しやすくなり、呼吸昂進（過換気）により、表面活性剤の合成時における速度制限酵素であるリン酸塩コリンシチジルトランスフェレーゼの活性度が増加する。往復する台１１により引き起こされた高振動数ＮＩＭＶ（４〜１２ヘルツ）によれば、表面活性剤の合成と、肺胞から気道への表面活性剤の解放とを促進することができる。したがって、前記のような表面活性剤異常により現れる肺疾患のために高振動数ＮＩＭＶを用いることができる。
この発明の往復する台１１により引き起こされた高振動数ＮＩＭＶによれば、肺の中に薬剤を均一に分布させることもまた促進される。この現象は、容器を振り動かして固体粒子を液体媒体の中に浮遊させる場合に似ている。この方法は、エアゾールとして肺へ送られ、または液体、エマルジョンあるいは懸濁液として滴下された薬剤とともに用いられるであろう。このような薬剤は特に、コルチコイド、抗生物質、気管支拡張薬、酵素、抗トリプシン、ヘパリン、表面活性剤及びホルモンを含んでいる。
最後に、この呼吸システムにおける気管支肺分泌物の除去は、台１１の高振動数往復動を肺の中での２相気液相互作用に用いることで達成される。このことは、嚢胞性繊維症、慢性気管支炎、及び肺炎に罹った患者の、咳によって分泌物を気道へ押し上げる胸郭物理療法に似ている。２相気液相互作用で分泌物の移送状態を作り出すために、振動の吸息相を長くし、また呼息相を短くすると、呼息の際に充分な高流速が得られる。台組立体１０を傾斜させることができるようにすると、重力によって分泌物を取り除くのに役立つ。
往復する台１１は、換気による効果の他に、高呼吸振動数あるいは標準心臓振動数（３〜１２ヘルツ）で操作すれば、心肺あるいは心臓を元気づけるための装置として役に立つ。心肺あるいは心臓を元気づける類型としては、１）心肺機能回復法、２）反対拍動法、３）拍動量の増大法、及び４）非侵襲性心肺バイパス形成手術が含まれる。この操作モードは、非侵襲性（ＮＩＭ）心肺あるいは心臓鼓舞法と呼ばれている。
心肺機能回復法にあっては、被験者３０の心拍停止の際に往復する台１１を高振動数ＮＩＭＶモードで操作すると、被験者の胸壁が曲がり、それによって心臓がさかんに収縮しかつ拡張する。往復する台１１が一方方向へストローク動くと、胸壁は腹部とは逆に外側へ動く。また、台１１が他方方向へ１ストローク動くと、胸壁は腹部とは逆に内側へ動く。
前記の諸実験において、ＮＩＭＶによると、麻酔がかけられて麻痺した子豚に少なくとも２時間、換気の鼓舞が行われた。それらの諸実験で用いた台１１は、心肺機能回復法（ＮＩＭＣＰＲ）をなし遂げるためにも用いられた。次に、ＮＩＭＣＰＲによる実験結果を説明する。
これらの実験で、心肺機能回復法は、ＮＩＭＣＰＲを用いる実験計画法の終わりに、気管が切開され麻酔がかけられて麻痺した２匹の子豚に施された。体重が１．８ｋｇと２．０ｋｇとである２匹の子豚を、１００％ＦｉＯ2と＋５ｃｍＨ2ＯのＰＥＥＰとを備えたバイアス流の上に置いた。２匹の子豚は致死量のＫＣＬを受けて、心電図と血圧（ＢＰ）測定とにより心臓停止が確認された。２匹の子豚はそれぞれ、５ヘルツと１０ヘルツとのＮＩＭＣＰＲに残った。ＮＩＭＣＰＲは３０分間続いた。その間に、血中ガス、脈圧差及び平均血圧を測定した（以下の表を参照）。従来の機械的換気における基線（ＢＬ）測定をＮＩＭＣＰＲに先立って行った。
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ＮＩＭＶにおける３匹目の子豚には、胎便溶液を気管内へ投与した後に、電気機械的解離を施した。ＮＩＭＶが台１１を用いて行われる場合に、電気機械的解離が１８分間、持続した。（その３匹目の子豚に対するレスピトレース（登録商標）の一回換気量波形（Ｖｔ）、レスピトレース（登録商標）の胸郭波形（ＲＣ）、レスピトレース（登録商標）の腹部波形（ＡＢ）、心電図（ＥＣＧ）及び血圧波形（ＢＰｒ）の記録のために２０を通る図６を参照。）図６及び図７には、胎便滴下をした後に心拍（ＥＣＧ）の速度が落ちることと、血圧（ＢＰｒ）が低下することが示されている。図８及び図９には、ＮＩＭＶにより、呼吸容積記録器の諸波形（Ｖｔ、ＲＣ及びＡＢ）に高速振動が起きることが示されている。これらの波形は、呼吸付随物がＮＩＭＶとともに動くときに多自由度があるため、容積に換算されることはない。ＥＣＧ波形には、運動による人工産物もまた認められる。図８における心拍は１０回／分であり、図９における心拍は０．１回／分よりも少ない。続いて、図１０には、重度の低血圧と電気機械的解離とが示されている。図１１には、ＮＩＭＶのある平均血圧は、ＮＩＭＶのない場合よりも高いことが示されている。血圧波形における拍動もまた認められる。図１２及び図１３には、エピネフリンを静脈内に投与した後に機械的心拍と血圧とが効果的に回復したことが示されている。エピネフリンが発揮する好都合の作用によれば、血液はＮＩＭＶのある前進循環があることを表示する循環の静脈側から動脈側へ循環しなければならないことが示される。図１３には、平均血圧が、３分間に９ｍｍＨｇから２４９ｍｍＨｇまで上昇し、次いで２０分間に徐々に１６０ｍｍＨｇまで下降したことが示されている。図１４には、ＮＩＭＣＰＲにより、胸部（ＲＣ）と腹部（ＡＢ）との間に約１８０°の位相変位が起きたことが示されている。最後に、図１５には、心電図が約２００回／分の心拍を表す標準湾曲状周期性のあるものに回復したことが示されている。したがって、これらの実験によれば、Ｎ非侵襲性心肺機能回復法を施すためにはＮＩＭＣＰＲが将来有望であることがわかる。
ＣＰＲのためのこの新しい方法は、心拍停止の際には心臓弁が開いていて、上部胸郭入口で静脈弁が閉じられることにより血液が心臓中を順方向へ流れるので、効果的である。測定した子豚の平均血圧は、ＮＩＭＣＰＲの間、低いものであったが、子豚の新生状態を考慮すると成体とは釣り合いを失ったものではなかった。成体の平均血圧は、約１００ｍｍＨｇであり、閉鎖胸部圧迫の間は２２〜２８ｍｍＨｇである。子豚の標準平均血圧は、約６０ｍｍＨｇで、ＣＰＲの間は９〜１８ｍｍＨｇであった。
往復する台１１は、独立したシステムとして作動してもよく、処理器２０は、心拍停止あるいは心室細動を起こすであろう作動を開始するために心電図あるいは他の脈モニタなどのモニタ５０から起動されてもよい。
外部強化反対拍動法は、往復する台１１を用いることで行うことのできる、心臓に関する別種の治療法である。従来の反対拍動法で観察されたのと同様の効果が、往復する台で得られた。ここで、モニタ５０は、起動子として用いられる心電図を備えており、台１１は、胸部が心拡張期の間に血流を増やすように外方へ動き、心収縮期の間に収縮期放出を起こすように内方へ動くような方向へ動く。脈を伝えるこのような方法は、非侵襲性運動パルス法（ＮＩＭＰ）と言われている。
さらに別の方法である高振動数ジェット換気法も、ＮＩＭＰを用いて１回心拍出量を増大させるために心電図によって起動される往復する台１１で得ることができる。
ＣＰＲのためにＮＩＭＣＰＲを上手に適用すると、鼓動しない心臓の治療に用いるために、往復する台１１を、微小侵襲性心臓手術とともに非侵襲性心肺バイパス形成手術のための手段として用いることもできる。台１１の動きを規則的な周期運動に設定することができるので、台の動きに同期した操作器具のロボット制御により、停止した心臓を仮想現実の原理で蘇らせることができるであろう。すなわち、心臓と操作器具とは互いに相対運動をするであろう。
往復する台１１の操作により、脈管系における有益な媒介物を放出する内皮応力が生じる。これらの有益な媒介物の放出は通常、物理療法の間に起きる。したがって、往復する台１１を用いるＮＩＭＶは、物理的拘束あるいは呼吸不全により運動することのできない人のために運動の有益な効果に置き換えることができる。増大した内皮応力の結果として放出されるプロスタグランジンは、男性勃起機能における役割を演じ、したがって、台１１をこのような方法で使用すれば、インポテンツの助けになる。
このシステムの上で眠る患者に対し台１１をいろいろな振動数でサイクル動作させると、不穏下肢症候群及び有痛性脚・騒擾性足指症候群は、これらの症状を軽減するために公知である台の動きが四肢の動きを真似たものであるため、軽減することができる。
最後に、中央便秘消化器病情報交換室により提供されたＮＩＨ刊行物によれば、運動不足により便秘が起きるおそれがある。例えば、同刊行物によれば、人が事故や病気で寝たきりになり運動をすることができなかったときの後に、しばしば便秘になるとのことである。往復する台１１は、歩行及び走行を引き起こし、したがって便通を起こすように真似た、上下動に類似しあるいはそれを真似た方法で腹部を振動させるように操作することができる。
したがって、この発明の新規な特徴が好ましい実施態様として示され、説明及び指摘がされてきたが、さまざまな省略と置き換えと、図示された装置の形態及び詳細の変形とが、この発明の精神から逸脱することなく当業者によって行われてもよいということは理解されるであろう。例えば、同一の結果を達成するために実質的に同一の方法で実質的に同一の機能を果たす、それらの要素及び／または方法ステップを組み合わせることがすべてこの発明の範囲内にあることを意図しているのは明らかである。さらに、この発明のあらゆる開示形態あるいは実施態様とともに示されかつ／あるいは説明された構造及び／または要素及び／または方法ステップを、開示され説明されあるいは示唆された他のあらゆる形態または実施態様に設計上の選択の一般的事項として組み入れることができるということを認識すべきである。したがって、ここに添付された請求の範囲の意図するところにより指示された点でだけ制限されるということをもくろむものである。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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