JP5374501B2 - 四肢高気圧装置用制御装置 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００７年５月３１に出願された米国仮特許出願第６０／９３２，７０８号および２００７年１１月６日に出願された米国仮特許出願第６１／００２，０７７号の出願日の利得を主張するものであり、これらの開示内容は、参照することにより、ここに含まれるものとする。

高気圧チャンバは、患者の体の損傷または外傷の治癒を早めるために、治療気体を加えるための密封環境を作り出す装置である。特許文献１を参照されたい。この開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。加圧酸素をこのようなカプセル化された環境内に導入することによって、様々な種類の損傷および外傷の治癒が促進されることになる。特に、高気圧チャンバによる損傷および外傷の治療を種々の刺激剤と併せて行うことによって、肉芽化が促進され、毛細血管の酸素圧が高められ、血管新成に関連する成長因子ＶＥＧＦ、ＨＢ−ＥＧＩ、およびＫＧＦの発現を高め、これによって、細菌の増殖を抑止するのに必要な白血球機能を刺激することができる。また、高気圧チャンバ内への湿気の導入も、良好な結果をもたらすことができる。

高気圧チャンバが損傷および外傷を治癒するために最初に導入されたときは、これらの高気圧チャンバは、体の全体を包み込むようになっていた。時間が経過すると共に、高気圧チャンバは、より精巧になり、かつ多くの機能を含むようになり、例えば、特許文献１に記載されているような局所用高気圧チャンバも開発されてきた。

米国特許第５，０６０，６４４号明細書

しかし、高い効率および短い処理時間で患者の体の種々の外傷または損傷を治療するための高気圧外傷治療装置および方法が、今もなお必要とされている。

本発明の一態様によれば、高気圧外傷治療装置は、内部および内部と連通している開端を有しているチャンバと、チャンバに連結された膨張性四肢スリーブであって、チャンバの開端の近くでチャンバの内部に少なくとも部分的に配置可能になっている、膨張性四肢スリーブと、を備えている。

本発明の一実施形態では、高気圧外傷治療装置を操作する方法は、四肢を膨張性四肢 スリーブを通して装置のチャンバの開端内に挿入することを含んでいる。ここで、スリーブは、チャンバに連結されており、開端においてチャンバ内に少なくとも部分的に配置可能になっている。本方法は、四肢がスリーブ内に配置されたとき、スリーブを膨張状態に膨張させ、これによって、四肢の周囲にスリーブを密封することをさらに含んでいる。

他の実施形態では、高気圧外傷治療装置は、開端を有しているチャンバと、挿通される患者の四肢を受け入れるために、チャンバに連結された手段と、を備えている。この手段は、四肢を受け入れることができる第１の状態から、四肢の周囲に少なくとも部分的シールを形成する第２の状態に膨張可能になっている。第２の状態にあるとき、この手段は、チャンバの開端に隣接して、チャンバ内に少なくとも部分的に配置可能になっている。

さらに他の実施形態では、患者の四肢を治療する高気圧外傷治療装置は、治療される患者の四肢の一部を受け入れるように構成された内部を画定している柔軟チャンバであって、チャンバの内部と連通している開端を有している、柔軟チャンバを備えている。本装置は、開端に隣接して、チャンバに連結された膨張性スリーブをさらに備えている。スリーブは、内壁から離間された外壁を備えており、それらの内壁と外壁との間に内部領域を画定している。スリーブの少なくとも一部は、チャンバの開端に隣接して、チャンバの内部に拡張可能になっている。スリーブは、患者の四肢がスリーブを通してチャンバの内部の一部内に挿入可能となる第１の状態と、スリーブがチャンバ内に受け入れられている患者の四肢の周囲に少なくとも部分的シールを形成する第２の状態との間で膨張可能になっている。

本発明の他の態様では、高気圧外傷治療装置を制御するための制御装置は、負圧を生じさせるように操作可能な気体搬送アセンブリと、気体搬送アセンブリに連結された制御装置とを備えている。制御機器は、気体搬送アセンブリの一部が治療装置と連通している状態をもたらし、かつ治療装置内から周囲空気のような気体を少なくとも部分的に排気することによって、治療装置内に負圧を生じさせるように、気体搬送アセンブリを制御すべく操作可能になっている。

一実施形態では、高気圧外傷治療制御装置は、高気圧外傷治療装置の少なくとも一部内に負圧を生じさせるための手段を備えている。本制御装置は、手段に連結された制御機器であって、手段が治療装置の一部と連通している状態をもたらし、かつ治療装置の一部内から気体を少なくとも部分的に排気することによって、治療装置の一部内に負圧を生じさせるように、手段を制御すべく操作可能になっている、制御機器をさらに備えている。

他の実施形態では、高気圧外傷治療装置に気体を出入りさせる方法は、四肢を治療チャンバの開端内に挿入し、開端においてチャンバを密封した後、治療装置の治療チャンバ内に負圧を生じることを含んでいる。本方法は、治療チャンバ内から気体を少なくとも部分的に排気させることと、治療チャンバから気体が排気された後、治療チャンバ内に治療気体を供給することと、をさらに含んでいる。

さらに他の実施形態では、折畳み式高気圧外傷装置に出入りする気体の流れを制御する方法は、開端を有する装置の治療チャンバ内に四肢を挿入する前に、装置を剛性状態に保持するための装置の膨張性リブを、気体によって少なくとも部分的に膨張させることを含んでいる。本方法は、患者の四肢を受け入れるための装置の膨張性スリーブを、チャンバの開端において四肢を少なくとも部分的に密封する膨張状態に膨張させることをさらに含んでいる。加えて、本方法は、チャンバおよびリブの少なくとも１つから気体を少なくとも部分的に排気することと、この排気の後、チャンバに治療気体を供給することと、を含んでいる。

さらに他の実施形態では、折畳み式高気圧外傷治療装置に出入りする気体流れを制御する制御装置は、治療装置の膨張性スリーブ、治療チャンバ、および膨張性リブにそれぞれ連結されるように構成された第１の制御弁、第２の制御弁、および第３の制御弁を備えている。治療装置内において、膨張性リブは、治療装置を剛性状態に保持するためのものであり、治療チャンバは、患者の四肢を受け入れるための開端を備えており、膨張性スリーブは、スリーブが膨張状態にあるとき、チャンバの開端において四肢を密封するためのものである。本制御装置は、これらの制御弁を選択的に制御し、かつ第１の弁、第２の弁、および第３の弁の少なくとも１つが気体源またはポンプと流体連通している状態を選択的にもたらすプロセッサをさらに備えている。プロセッサは、四肢がチャンバ内に受け入れられる前に、リブを気体によって少なくとも部分的に膨張させるために第３の弁を制御し、チャンバの開端において四肢に対してスリーブを少なくとも部分的に密封するために第１の弁を制御し、スリーブを膨張させて、四肢に対してスリーブを密封した後、ポンプの操作に基づいて、チャンバから気体を少なくとも部分的に排気させるために第２の弁を制御し、かつ気体源から治療気体をチャンバに供給するために第２の弁を制御すべく、操作可能になっている。

本発明の他の態様では、高気圧外傷治療装置は、内部および内部と連通している開端を有しているチャンバと、四肢を受入れるように構成され、かつチャンバに連結された膨張性四肢スリーブと、を備えている。スリーブは、開端に隣接して、チャンバの内部に少なくとも部分的に配置可能になっている。本装置は、スリーブおよびチャンバの内部に連結された、負圧を生じさせるための気体搬送アセンブリと、気体搬送アセンブリに連結された制御機器とをさらに備えている。制御機器は、スリーブが開端においてチャンバの内部に少なくとも部分的に配置されている状態で、チャンバの開端に隣接して、四肢を少なくとも部分的に密封する膨張状態にスリーブを膨張させ、かつスリーブの膨張の後、チャンバの内部から気体を排気させることによって、チャンバの内部に負圧を生じさせるように、気体搬送アセンブリを制御すべく操作可能になっている。

さらに他の実施形態では、高気圧外傷治療装置に治療気体を供給する方法は、四肢を膨張性スリーブを通して装置のチャンバの内部に挿入した後、（ここで、チャンバは、内部と連通している開端を有し、膨張性スリーブは、チャンバに連結され、開端に隣接して、チャンバの内部に少なくとも部分的に配置可能になっており）、四肢スリーブがチャンバの内部に少なくとも部分的に配置された状態で、開端に隣接して、四肢とスリーブとの間に少なくとも部分的シールを生成する膨張状態に、四肢スリーブを膨張させることを含んでいる。また、本方法は、シールを生成させた後、チャンバの内部から気体を少なくとも部分的に排気させることと、チャンバの内部から気体を排気させた後、チャンバの内部に治療気体を供給することと、を含んでいる。

本発明の付加的な特徴および利点は、開示される実施形態の以下の詳細な説明を検討すれば、当業者に明らかになるだろう。

本発明の種々の目的、利点、および特徴は、添付の図面と関連して、以下の詳細な説明を読むことから、さらに十分に明らかになるだろう。なお、図面において、同様の参照番号は、同様の部品を指すものとする。

本発明の一態様による例示的な制御装置の斜視図である。 図１の制御装置の内部を示す概略図である。 本発明の実施形態による制御装置の制御モジュールの制御に基づく例示的な制御回路の部分的略ブロック図である。 本発明の態様によるプロセスのフローチャートである。 本発明の態様による高気圧外傷治療装置に連結された制御装置の部分的略ブロック図である。 高気圧外傷治療装置の実施形態の概略図である。 図６の高気圧外傷治療装置の一部の実施形態を示す断面図である。 高気圧外傷治療装置の他の実施形態の概略図である。 高気圧外傷治療装置用のシールの概略図である。 本発明による制御装置と共に用いられる局所用高気圧外傷治療装置の概略図である。

図１は、本発明の態様による柔軟な高気圧外傷治療装置の操作を制御するように構成された高気圧制御装置１０の斜視図である。制御装置１０は、望ましくは、可搬式であり、オペレータによって、容易に持ち上げられ、異なる手術位置に移動されることが可能になっている。制御装置１０のハウジング１１は、側パネル１２Ａ，１２Ｂ、端パネル１３Ａ，１３Ｂ、底パネル（図示せず）、および上パネル１４を備えている。以下に記載されると共に図示される本発明の実施形態は、柔軟式の外傷治療チャンバであるが、本発明による制御装置は、米国特許第５，０６０，６４４号明細書に記載されているような剛性式の外傷治療チャンバと共に利用されてもよいことを理解されたい。

図１を参照すると、上パネル１４は、表示器または表示灯６８，７０，７２と、制御装置１０の操作を制御するスイッチ２６，２８，３４とを有している。表示灯６８，７０，７２は、それぞれ、「リブを充填（fill ribs）」、「カフを充填（fill cuff）」、および「高気圧治療（hyperbaric therapy）」のような操作モードまたは操作サイクルを示し、スイッチ２６，２８，３４には、それぞれ、「カフ充填（cuff fill）」、「停止（stop）」、および「開始（start）」のラベルが付されている。従って、制御装置１０は、理解するのが容易でかつ用いるのが容易なスイッチ、および実施される具体的な操作に関してユーザに注意を喚起する表示器を備えていることになる。代替的実施形態では、表示灯に加えて、制御装置１０の表示器は、どのような他の形態、例えば、音声的、視覚的、またはその両方の形態であってもよい。

図２も参照すると、空気電磁制御弁３６，３８，４０および圧力除去弁４２，４３，４４が、ハウジング１１の裏面の側パネル１２Ｂに取り付けられている。真空ポンプ４１が、端パネル１３Ａに取り付けられ、電力スイッチ７４および１２０ＶＡＣ電源コード２３を備えている電源５８が、端パネル１３Ｂに取り付けられている。空気電磁制御弁は、クリッパード（Clippard） ＭＭＥ−３ＰＤＳ（Clippard Instrument Laboratory、オハイオ州シンシナティ）とすることができ、圧力除去弁は、エアトロール（Airtrol）ＲＶ−５３００−１０−Ｗ／Ｋ（Airtrol Components Inc.、ウィスコンシン州ニューバーリン）とすることができ、真空ポンプは、メド（Medo）ＶＰ０１２５−Ｖ１００５−Ｄ２−０５１１（Medo USA、イリノイ州ハノ−バーパーク）とすることができる。空気電磁制御弁に加えて、制御装置１０は、当技術分野において知られている制御装置の操作を行うどのような形式の弁などを含んでいてもよい。さらに、圧力除去弁に加えて、他の形式の弁が利用されてもよい。ここに述べた電磁弁に加えて、比例電磁弁が利用されてもよい。

図２をさらに参照すると共に、図３および図５も参照すると、供給源（図示せず）からの酸素のような治療気体が、側パネル１２Ａに取り付けられた給気口４５ｂを介して制御装置１０内に入り、それぞれの制御弁３６，３８，４０の供給口に送給されることになる。給排気口４５ｃ，４５ｄ、および給排気口アセンブリ４５ｅが、側パネル１２Ａに取り付けられており、それぞれ、制御弁３８，３６，４０に接続されている。アセンブリ４５ｅは、制御装置１０のマイクロプロセッサ６０に電気的に接続された従来式の圧力センサ１４５ｅを備えている。圧力除去弁４２，４３，４４は、それぞれ、制御弁３６，３８，４０と給排気口４５ｄ，４５ｃおよび給排気口アセンブリ４５ｅとの間の流路に接続されている。真空ポンプ４１は、空気制御弁３８，４０の排気口に接続されている。除去弁４２，４３，４４、真空ポンプ４１、およびカフ制御弁３６のそれぞれの排気口は、側パネル１２Ａに取り付けられた脱気口４５ａに通じている。給排気口、給排気口アセンブリ、制御弁、除去弁、およびポンプ４１を相互接続する管類は、従来の１／４インチ（０．６４センチ）径管類とすることができる。脱気口４５ａに接続される排気ライン用の管類は、従来の１／８インチ径管類とすることができる。外傷治療装置のチャンバ、カフまたはリブに出入りする気体、例えば、空気または治療気体を制御するために、どのような装置または構成が利用されてもよい。

図２および図３を参照すると、電源コード２３は、制御装置１０内の電子制御回路９０に電力を供給する目的で、＋１２Ｖおよび＋５Ｖを生成するために、スイッチ７４および電源モジュール５８に繋がれている。制御モジュール２２が、上パネル１４に取り付けられている。制御モジュール２２は、制御装置１０の制御回路９０に繋がれたプログラム可能マイクロプロセッサ６０を備えている。以下に詳細に説明するように、制御モジュール２２のマイクロプロセッサ６０は、気体を弁３６，３８，４０を介して高気圧外傷装置に出入りさせるように、弁３６，３８，４０に繋がれた制御回路９０を制御すべく操作可能になっている。一実施形態では、制御モジュール２２は、制御装置１０の制御弁に接続された制御回路９０の電子回路の一部または全てを含むことができ、マイクロプロセッサ、弁、および制御回路を組み合わせて操作することによって、高気圧外傷装置に気体を出入りさせることができる。どのような形式の電力構成または電源が利用されてもよい。例えば、電源は、バッテリであってもよい。

さらに、図３を参照すると共に、図５をさらに参照すると、制御回路９０は、酸素のような気体の流れを柔軟な高気圧装置１００にもたらす制御弁３６，３８、４０の各々の操作を制御するために、用いられるものである。主電力スイッチ７４によって、１２０ＶＡＣの電力が印加され、供給モジュール５８に供給されて、この供給モジュール５８が、制御回路９０を操作するための＋１２Ｖおよび５Ｖをもたらすようになっている。制御モジュール２２は、制御装置１０の機能、例えば、時間シーケンス、圧力シーケンス、および間欠的圧縮を操作するようになっている。間欠的圧縮は、当技術分野においてよく知られている技術により、任意選択的に、圧力センサ１４５ｅによって装置１００のチャンバ１１４内で検出された圧力に基づいて、制御モジュール２２によって決定され、かつ調整されるようになっている。

プログラム可能マイクロプロセッサ６０は、制御装置１０のソフトウエアプログラム制御をもたらすものである。以下にさらに詳細に説明することになるが、マイクロプロセッサ６０は、一般的に、使用時において、カフ１１２，リブ１１０、およびチャンバ１１４を備えている高気圧装置１００を操作する指令を含んでいる。一実施形態では、マイクロプロセッサ６０は、循環に関する指令を含んでおり、望ましくは、Ｂ７において受信した（圧力センサ１４５ｅによって検出されるようなチャンバ１１４内の圧力を表す）信号に基づいて、装置１００のチャンバ１１４内に気体を循環させるようになっている。マイクロプロセッサ６０は、オペレータが患者に対して高気圧治療の準備を開始するときに作動されるスイッチ３４から開始信号を受信するようになっている。次いで、マイクロプロセッサ６０は、トランジスタ６２_１，６２_２，６２_３，６２_４の各々のベースを制御する出力信号を、それぞれ、ポートＡ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に与えることになる。代替的実施形態では、循環は、オペレータによって入力された情報に基づいて、行われてもよい。オペレータは、必要に応じて、治療時間を設定し、かつ調整することができる。例えば、深部静脈血栓症（ＤＶＴ）の場合、循環は行われない。

出力信号ポートＡ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３からの主力電流は、それぞれ、抵抗６１_１，６１_２，６１_３，６１_４によって制限される電流である。抵抗６１_１，６１_２，６１_３，６１_４の各々の値は、望ましくは、１Ｋオームである。各制御リレー５２，５４，５６，５７は、フライバックダイオード６６を有している。このフライバックダイオードは、もし設けられていないとマイクロプロセッサ６０を損傷させることがある過渡電圧を抑止するものである。リレー５２，５４，５６，５７の制御に加えて、マイクロプロセッサ６０は、３つの表示灯、すなわち、「リブを充填」表示灯６８、「カフを充填」表示灯７０、および「高気圧治療」表示灯７２も制御するようになっている。表示灯６８，７０，７２の各々は、制御装置１０が実際に操作されている操作サイクルを制御装置１０のオペレータに表示するものである。表示灯６８，７０，７２は、それぞれ、マイクロプロセッサ６０からの「オン」信号および「オフ」信号に応じて、トランジスタ６２_５，６２_６，６２_７によって切り換えられるようになっている。マイクロプロセッサ６０は、アリゾナ州チャンドラーのMicrochip Technology Inc. によって製造されている１Ｋバイトの内部ＲＯＭ記憶装置を有する８ビットマイクロコントローラであるモデルＰＩＣ１６Ｆ８４Ａであるとよい。スイッチングトランジスタ６２_１〜６２_７は、市販されている２Ｎ３９０４である。制御リレーは、イリノイ州シャンバーグのOmron Electronics LICによって製造されているモデルＧ２Ｒ−１Ｓ−ＡＳＩ−ＤＣ１２であるとよい。マイクロプロセッサ６０は、内部に記憶されている指令を実行することができるどのような形式のコンピュータ、プロセッサ、または電子部品であってもよい。

図６は、米国特許出願公開第２００６／０１８５６７０号明細書に開示されているような、内部２１４および外部２１６を備える主チャンバ１１４を有している局所用高気圧外傷治療装置１００を示している。この開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。チャンバ１１４は、一端２１８で閉鎖され、他端２２０で開口されており、患者の四肢、例えば、脚２２２を受け入れる内部２１４を画定するように寸法決めされ、かつ形作られている。他端２２０に隣接しているのは、四肢２２２を密封するための膨張性カフシール１１２である。

図７も参照すると、チャンバ１１４は、外側シート２２４および内側シート２２６を備える折畳み式バッグによって画定されており、これら２つのシート２２４，２２６間に、空間２２５が画定されている。装置１００は、流体口１２０，１２１，１２２を備えている。流体口１２０，１２１，１２２は、それぞれ、カフ１１２の内部、空間２２５、およびチャンバ１１４の内部２１４に連通しており、これらの流体口を通って、気体が制御装置１０の操作に基づいて運ばれるようになっている。制御装置１０の給排気口４５ｃ，４５ｄおよび給排気口アセンブリ４５ｅは、それぞれ、装置１００の流体口１２１，１２０，１２２に流体連通して接続されている。

一実施形態では、制御装置１０によって、気体がシート２２４，２２６間の空間２２５に送られ、装置１００を剛性状態に膨張させ、チャンバ１１４の内部の気体圧が略周囲圧と周囲圧を超える圧力との間で循環されるとき、装置１００を剛性状態に保持するようになっている。他の実施形態では、チャンバ１１４の内側の治療気体が、制御装置１０によって、少なくとも略大気圧または略周囲圧と大気圧または周囲圧を最大で略５０ｍｍＨｇ超える圧力との間で循環されていてもよい。

図６を参照すると、装置１００は、シート２２４，２２６間に形成された複数の相互接続ポケット２３０または小形チャンバをさらに備えていてもよい。ポケットは、材料シートの一部を選択された不連続な箇所において互いに固着させることによって、形成することができる。これらのシートは、選択された部分において、どのような適切な手段によって固着されてもよい。例えば、シートは、ワッフル・パターン状に配列された不連続な選択箇所において、接着によるシール、ヒートシール、または超音波溶接によって、互いに固着されてもよい。本発明は、相互接続ポケット２３０を形成するための特定パターンに制限されるものではなく、他のパターンが利用されてもよい。

図８は、本発明の付加的な実施形態を示している。相互接続ポケット２３０を用いる代わりに、高気圧治療装置２１０は、装置２１０の両側に沿って少なくとも部分的に延在する膨張性リブ１１０を有することができる。この実施形態では、２枚のシート２２４，２２６は、それらの間で直線状に互いに固着され、これによって、長い通路または長い膨張性リブ１１０をもたらすようになっているとよい。リブ１１０は、チャンバ１１４を全体的または部分的に取り巻くことができ、どのような数のこのようなリブ１１０が設けられてもよい。リブ１１０は、前述した方法のいずれによって、形成されてもよい。

図４は、制御装置１０の操作を制御するために、マイクロプロセッサ６０が実行する操作を含んでいるフローチャート７５である。本発明の特徴を説明するために、高気圧装置１００と関連させて、制御装置１０の操作を説明する。図４と図１、図５および図６を参照すると、ブロック７６において、オペレータは、主電力スイッチ７４をオン操作し、マイクロプロセッサ６０および関連する電子制御回路９０を初期設定することによって、高気圧バッグの準備サイクルを開始する。次いで、オペレータは、「開始（start）」スイッチ３４を押し、信号をマイクロプロセッサ６０に送信する。これによって、リブ充填弁３８を作動させる信号がポートＢ３に与えられ、「リブ充填」表示灯６８を作動させる信号がポートＡ３に与えられることになる。酸素、窒素のような他の気体、または周囲空気が給排気口４５ｃに供給され、リブ１１０を膨張させ、余剰の酸素は、リブ用圧力除去弁４３を通って、脱気口４５ａに流れることになる。一実施形態では、弁３８は、装置１００の相互接続ポケット２３０に出入りする気体の流れを制御してもよい。

次に、ブロック７８において、マイクロプロセッサ６０は、５分タイマーを始動させ、オペレータが準備手順の停止を望んでいることを示す「停止（stop）」スイッチ２８のオン操作が行われるかどうかの判断を確認する。「停止」スイッチ２８が押された場合、マイクロプロセッサ６０は、空気電磁制御弁３６，３８，４０を休止状態にする指令を出力し、もし真空ポンプ４１が作動しているなら、この真空ポンプを停止させ、もし表示灯６８，７０，７２が点灯しているなら、これらの表示灯を消灯させることになる。五分タイマーが切れた後、ブロック８０において、マイクロプロセッサ６０は、「リブ充填」空気電磁制御弁３８を停止する指令、および「リブを充填」表示灯６８を消灯する指令を、それぞれ、ポートＢ３およびポートＡ３に与える。

リブ１１０が十分に膨張した状態で、患者の四肢がブロック８３においてチャンバ１１４内に置かれ、「カフ充填」スイッチ２６が作動されることになる。カフ充填スイッチからの信号を受信すると、マイクロプロセッサ６０は、カフ充填弁３６を作動する信号をポートＡ２に与え、「カフを充填」表示灯７０を作動させる信号をポートＡ１に与える。カフ１１２は、周囲の大気からの空気を用いて膨張されてもよいし、または窒素などの他の気体を用いて、膨張されてもよいことを理解されたい。

次に、ブロック８５において、マイクロプロセッサ６０は、２分タイマーを始動させ、オペレータが準備手順の停止を望んでいることを示す「停止」スイッチ２８のオン操作が行われるかどうかの判断を確認する。２分タイマーが切れた後、マイクロプロセッサ６０は、ポートＡ１，Ａ２の両方をオン状態のままとし、酸素が「カフ充填」空気電磁制御弁３６および弁４５ｄ内を流れている状態を保持すると共に、「カフを充填」表示灯７０が点灯している状態を保つことになる。カフ１１２に流れている余剰の酸素は、圧力除去弁４２によって排出され、脱気口４５ａを通って制御装置１０の外に放出されるようになっている。カフ１１２が十分に膨張した状態で、柔軟な高気圧バッグ１００は、患者の四肢に密封されていることになる。

次に、ブロック８６において、真空ポンプ４１を利用し、チャンバ１１４内に存在する周囲空気をチャンバ１１４から除去することになる。場合によっては、膨張したリブ１１０は、この周囲空気の排気に耐えて、剛性状態を持続することができるようになっていてもよい。

しかし、他の例では、選択される真空ポンプの大きさにもよるが、チャンバ１１４とリブ１１０の両方における気体を同時に排気させると、有利である。この同時排気は、チャンバ１１４の排気が、チャンバ１１４の壁に圧力を加え、これらの壁を内方に引っ張ることによって、生じることになる。チャンバ１１４が排気されている間、リブ１１０を膨張状態に保つこともできるが、これは、リブ１１０に過度の応力を加える可能性があることが分かっている。この応力は、チャンバ１１４の排気がリブ１１０を外傷に向かって内方に引っ張っている間、リブ１１０が剛性状態を持続しようとすることによって、生じるものである。従って、リブ１１０へのこの過度の応力を除去するために、リブ１１０を短期間排気するとよく、これによって、チャンバ１１４の排気が生じるとき、リブ１１０内の気体が壁に加えられた圧力に対抗することなく、リブ１１０が内方に引っ張られることが可能になる。リブ１１０およびチャンバ１１４は、チャンバ１１４の壁が外傷と接触しないように、排気されるようにすることができる。従って、ブロック８６において、マイクロプロセッサ６０のポートＢ１は、＋５Ｖを印加する指令を出力し、リレー５７と係合しているトランジスタ６２_４の接合点を飽和させ、これによって、真空ポンプ４１が、リブ１１０内の気体および治療チャンバ１１４内の気体の除去を開始することになる。排気が開始される前にチャンバ１１４に元々存在していた気体の約９５％以下が排気されるとよく、これによって、排気の後、チャンバ１１４内に元々存在していた気体、例えば、周囲空気の約５％がチャンバ１１４内に残ることになる。

代替的に、排気中、チャンバ１１４内の圧力に打ち勝つために、付加的な気体がリブ１１０に供給されてもよい。

次に、ブロック８７において、マイクロプロセッサ６０は、５分タイマーを始動させ、オペレータが準備手順の停止を望んでいることを示す「停止」スイッチ２８のオン操作が行われるかどうかの判断を確認する。ブロック８８において、５分タイマーが切れた後、マイクロプロセッサ６０は、真空ポンプ４１を停止する指令をポートＢ１に与える。リブ１１０が委縮し、かつチャンバ１１４が排気されているので、ブロック８９において、マイクロプロセッサ６０は、「治療チャンバ」空気電磁制御弁４０を作動する指令をポートＢ２に与え、弁３８を作動させる指令をポートＢ３に与える。酸素のような治療気体が、給気口４５ｂから、弁４０および給排気口アセンブリ４５ｅを通って、治療チャンバ１１４内に流れることになる。一実施形態では、リブ１１０は、治療気体がチャンバ１１４に供給されるとき、同時に空気または他の気体によって膨張されるようになっている。しかし、リブ１１０が委縮していない場合、ブロック８９において、チャンバ１１４のみが酸素によって充填され、治療が開始されることになる。

次に、ブロック９０において、マイクロプロセッサ６０は、５分タイマーを始動させ、「停止」スイッチ２８のオン操作が行われるかどうかの判断を確認する。もしこのブロック中、または高気圧治療期間中の任意の時点で、治療チャンバ１１４内の圧力が１気圧（ＡＴＡ）を５０ｍｍＨｇ超えた場合、すなわち、８１０ｍｍＨｇに達したとき、酸素が圧力除去弁４４によって排出され、脱気ポート４５ａを通って制御装置１０のボックスから放出されることになる。

ブロック９１において、５分タイマーが切れた後、マイクロプロセッサ６０は、空気電磁制御弁４０を停止する指令、および「カフを充填」表示灯７０を消灯する指令を、それぞれ、ポートＢ２およびポートＡ１に与える。また、マイクロプロセッサ６０は、「高気圧治療」表示灯７２を点灯する指令をポートＢ６に与える。次いで、マイクロプロセッサ６０は、ブロック９２において「停止」ボタン２８が押されたかどうかを継続して判断することになる。最後に、ブロック９３において、もし緊急事態または高気圧治療の完了のいずれかによって、「停止」ボタン２８が押された場合、マイクロプロセッサ６０は、カフ１１２への酸素流れを遮断する指令、および「高気圧治療」表示灯７２を消灯する指令を、それぞれ、ポートＡ２およびポートＢ６に与える。カフ１１２内の酸素は、空気電磁制御弁３６の排気ポートを介して、脱気ポート４５ａを通って制御装置１０から大気に放出されることになる。タイマーが全体を通して用いられているが、本発明の実施形態では、ここに記載されているブロックのいくつかまたは全てにおいて、タイマーは必ずしも必要ではなく、または必ずしも用いられなくてもよい。タイマーが内蔵されていない場合、停止ボタンを押すことによって、動作中のプロセスを簡単に停止することができる。他の実施形態では、タイマーに代わって、圧力センサのようなイベント駆動式のセンサなどが用いられてもよい。

高気圧治療の目的および例示的実施形態は、「高気圧酸素装置および供給方法」という表題の米国特許出願公開第２００６／０１８５６７０Ａ１号明細書に十分に開示されている。この開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。

一実施形態では、制御装置１０は、万一治療中にチャンバ１１４内の圧力がその設定圧力、例えば、１ＡＴＡよりも１００ｍｍＨｇ高い最大圧力、すなわち、８６０ｍｍＨｇを超えた場合に備えて、内蔵型安全機能を有していてもよい。このような実施形態では、図３および図５を参照すると、制御装置１０は、１Ｋレジスタ６１_８を介してトランジスタ６２_８のベースに接続されたポートＢ８を備えており、フライバックダイオード６６を有する制御リレー５９が、トランジスタ６２_８のコレクタをダンプ（排出）空気電磁制御弁３９に連結している。「停止」スイッチ２８が作動されると、制御装置１０は、給排気口アセンブリ４５ｅに流体連通している弁３９を開く指令をポートＢ８に与え、これによって、チャンバ１１４を自動的に０ｍｍＨｇに減圧させ、止血帯効果が生じる危険を避けるようになっている。止血帯効果は、治療圧が人体の毛細血管を閉鎖する圧力よりも高い圧力（１６−３３ｍｍＨｇ）に設定された場合、または誤動作が生じたとき、例えば、圧力センサが正確に作動していない場合、またはチャンバ１１４が略２２ｍｍＨｇを超える一定圧力に保持されているときに、生じることがある。制御装置１０のこの安全機能は、慢性的外傷を患っている患者、下肢に極めて脆弱な血管系を有している患者、および毛細血管閉鎖を生じる危険が高い患者に利点をもたらすことになる。代替的実施形態では、制御装置１０は、圧力センサ１４５ｅによって得られるチャンバ１１４内の圧力を表す信号に基づいて、弁３９を開く指令をポートＢ８に与えるようになっている。

図９に示されている本発明の他の態様では、高気圧治療装置１００のカフ１１２は、膨張状態にあるとき、チャンバ１１４の内側に部分的または全体的に配置されることが可能になっている。図９を参照すると、カフ１１２は、管状の膨張性スリーブ２４０を備えている。スリーブ２４０は、四肢がスリーブ２４０を通ってチャンバ１１４内に挿入されたとき、四肢に対して気密シールをもたらすことができる。スリーブは、長さＬと共に内径Ｉｄおよび外径Ｏｄを有している。スリーブ２４０は、内壁２４２、外壁２４４、および内壁２４２と外壁２４４とを互いに接続する側壁２４６をさらに備えている。内径Ｉｄは、内壁２４２によって形成され、外径Ｏｄは、外壁２４４によって形成されている。

スリーブ２４０は、このスリーブ２４０に配置された空気弁２４８を用いて、膨張されるようになっている。一実施形態では、弁２４８は、制御装置１０の弁４５ｄに流体連通して繋がれている。空気または任意の適切な気体が、内壁２４２と外壁２４４との間に導入され、スリーブ２４０を膨張させることになる。膨張前、内径Ｉｄは、Ｘである。膨張時、内径は、Ｘ未満である。これによって、膨張前のスリーブ２４０の直径は、スリーブ２４０内を摺動する四肢を収容するのに十分なほど大きいが、この直径を四肢の治療されない他の部分をぴったりと取り囲むのに十分な程度まで減少させることが確実なものとなる。一実施形態では、スリーブ２４０は、膨張していない状態または部分的にしか膨張していない状態では、十分に大きい直径を有するように構成されている。従って、スリーブ２４０がこのような状態にあるとき、治療のためにチャンバ１１４内に挿入された四肢の一部が、スリーブの内壁２４２に接触することなく、スリーブ２４０内を摺動することができ、その一方、スリーブの直径を四肢の治療されない他の部分をぴったりと取り囲むのに十分な程度まで減少させることができる。

一実施形態では、外壁２４４および側壁２４６は、内壁２４２の厚みよりも大きい厚みを有しているとよい。この厚みの差によって、スリーブ２４０が膨張したとき、概して、これらの厚い壁は、屈曲に耐えて、それらの大きさおよび寸法を保持し、内壁２４２が膨張を吸収することが確実なものとなる。このように、その薄い厚みによって、内壁２４２は、伸長し、膨張に適合して、内径Ｉｄが四肢を密封するのに十分な大きさまで減少することになる。これによって、スリーブ２４０が、どのような大きさまたは形状の異なる四肢の箇所、例えば、膝または足首に対しても十分な密封をもたらすことが可能になる。

一実施形態では、スリーブの壁厚は、シート２２４，２２６によって形成されたチャンバ壁の厚みよりも大きくなっている。これは、スリーブ２４０が、スリーブ２４０の膨張によるスリーブ内の圧力と、チャンバ１１４内の気体によってスリーブの外側に加えられる圧力と、に耐えねばならないからである。すなわち、スリーブ２４０は、スリーブ２４０の内側からの圧力およびチャンバ１１４の内側からの圧力を受けることになる。スリーブ２４０内の圧力は、チャンバ１１４内の最大圧力よりも著しく小さくなっている。従って、スリーブ２４０の内圧および外圧は、互いに相殺されることがない。

スリーブ２４０をチャンバ１１４内に配置する利点は、スリーブ２４０が四肢から脱落する発生率を低減させることが確実になる点である。チャンバ１１４の内側の気体は、外壁２４４に正圧を加え、スリーブ２４０を四肢の適所に保持することになる。膨張中、スリーブ２４０は、１ｐｓｉ以下の圧力で膨張されるようになっている。従って、スリーブ２４０を四肢に保持するのに、チャンバ１１４の外側に配置される他の形式の外傷治療シールまたはスリーブよりも低い圧力しか必要ではない。

チャンバ１１４の内側に配置されるこの種のスリーブ２４０は、再使用可能なチャンバ、米国特許第５，０６０，６４４号明細書（この開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする）に開示されているような剛性構造を有するチャンバ、および使い捨て式チャンバと共に、用いられてもよい。使い捨て式チャンバの場合、現在用いられているラテックスシールの代わりに、これらのスリーブ２４０を用いることができる。これは、患者によっては、ラテックスによって副作用を受けることがあるという点において、特に有利である。

図９をさらに参照すると、装置１００の代替的実施形態では、スリーブ２４０の外壁２４４は、チャンバ１１４の内壁面２４９に付着されている。加えて、スリーブ２４０は、十分に柔軟な材料から作製されている。従って、スリーブ２４０が膨張していないとき、または最小限しか膨張していないとき、スリーブ２４０を折り畳むかまたは巻き込むことができる。望ましい一実施形態では、スリーブ２４０は、装置１００の内部１１４が膨張していないかまたは最小限しか膨張していないとき、スリーブ２４０が内部１１４に存在しないように、スリーブ２４０を折り畳むことができる。

高気圧チャンバ装置１００の説明は、単なる例示にすぎず、ここに述べた制御装置１０は、どのような形式の高気圧チャンバと共に用いられてもよいことを理解されたい。例えば、制御装置１０は、再使用可能なチャンバ、胴部用チャンバまたは腹部用チャンバのような局所用高気圧チャンバ、またはチャンバ１１４内に複数のチャンバを形成するいくつかの内部リングを有する使い捨て式高気圧チャンバと共に用いられてもよい。また、この制御装置は、減圧によって外傷を治療するチャンバ、または圧縮治療または種々の治療の組合せを行うチャンバと共に用いられるように構成されてもよい。

本発明の一実施形態では、ここに説明した制御装置１０は、図１０に示されているような局所用高気圧チャンバ装置３００と共に利用されてもよい。米国特許第５，１５４，６９７号明細書を参照されたい。この開示内容も、参照することによって、ここに含まれるものとする。図１０を参照すると、局所用装置３００は、内部領域３１４を画定する上シート３０２および下シート３０４を備えている。加えて、局所用チャンバ３００は、患者に密着して領域３１４と連通しているシール３０８を有する開口３０６を備えている。さらに、局所用チャンバ３００は、制御装置１０の真空ポンプ４１および弁に接続される連結具３１０を備えている。いったん患者に取り付けられると、局所用装置３００は、装置１００の方法と同様の方法によって、制御装置１０によって操作されることが可能である。

本発明をここでは特定の実施形態を参照して説明してきたが、これらの実施形態は、本発明の原理および応用の単なる例示にすぎないことを理解されたい。従って、例示的実施形態に対して多くの修正がなされてもよいこと、および添付の請求項に記載されている本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の構成が考案されてもよいことを理解されたい。

Claims (21)

1. 高気圧外傷治療装置において、
   内部および前記内部と連通している開端を有しているチャンバと、
   前記チャンバに連結された膨張性四肢スリーブであって、前記チャンバの前記開端に隣接して、前記チャンバの内部に少なくとも部分的に配置可能になっている、膨張性四肢スリーブと、
   を備え、
   前記四肢スリーブは、四肢を受け入れるように構成されており、外径を画定している外壁および内径を画定している内壁を備えており、四肢が前記スリーブ内に受け入れられている膨張状態において、前記内壁は、前記四肢と密封接触しており、前記外壁は、前記チャンバの内部の一部を画定していることを特徴とする、高気圧外傷治療装置。
2. 前記四肢スリーブは、四肢を受け入れるように構成されており、かつ前記スリーブが膨張状態にあるとき、前記チャンバの前記開端に隣接して、前記四肢を密封するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記外壁は、前記内壁の厚みよりも大きい厚みを有していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
4. 前記スリーブの前記膨張状態において、前記内壁の前記内径は、前記スリーブが前記膨張状態に膨張する前の前記内壁の前記内径よりも小さくなっており、前記外壁の前記外径は、前記スリーブが前記膨張状態に膨張する前の前記外壁の前記外径と実質的に同じになっていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 前記四肢が前記スリーブ内に受け入れられて、前記スリーブが前記膨張状態にあるとき、前記スリーブ内の圧力は、前記チャンバの内部の圧力よりも小さくなっていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
6. 前記スリーブは、外壁および内壁を備えており、前記外壁および前記内壁は、それらの間に内部を形成するようになっており、前記スリーブは、弁を備えており、前記弁を通って、気体が前記内部に出入りすることが可能になっていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. 前記チャンバは、前記チャンバの開端に開口を有すると共に四肢を受け入れるように寸法決めされ、かつ形作られた折畳み式バッグを備えており、四肢が前記バッグ内に受け入れられている前記スリーブの膨張状態において、前記スリーブは、前記四肢を密封するために、前記バッグ内に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
8. 高気圧外傷治療装置を操作する方法であって、前記装置は、開端を有するチャンバと、前記チャンバに連結された膨張性四肢スリーブとを備えており、前記スリーブは、前記開端において前記チャンバ内に少なくとも部分的に配置可能になっている、方法において、
   四肢を、前記スリーブを通して、前記開端において前記チャンバ内に挿入することと、
   前記四肢が前記スリーブ内に配置されたときに、前記スリーブを膨張状態に膨張させ、これによって、前記四肢の周囲に前記スリーブを密封することと、
   を含み、
   前記チャンバ内の前記スリーブの一部が前記四肢と前記スリーブとの間に少なくとも部分的シールを形成するのに十分な圧力で、前記チャンバ内に気体を供給すること
   をさらに含んでおり、
   前記スリーブは、前記チャンバ内に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とする方法。
9. 前記スリーブは、前記四肢の一部が前記スリーブに接触することなく前記スリーブを通って前記チャンバ内に挿入可能となるように、配置可能になっていることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記スリーブは、外壁および内壁を備えており、前記外壁および前記内壁は、それらの間に内部領域を画定しており、前記膨張は、前記内部領域に加圧下で気体を供給することを含んでいることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
11. 前記膨張は、少なくとも部分的シールが前記四肢と前記スリーブとの間に形成されるまで、前記スリーブ内に気体を導入することを含んでいることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
12. 前記スリーブは、内壁および外壁を備えており、前記外壁は、前記内壁の厚みよりも大きい厚みを有しており、前記方法は、
    前記スリーブを膨張させ、前記外壁を実質的に非伸長状態に保ちながら、前記内壁の伸長を生じさせること
    をさらに含んでいることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
13. 前記スリーブが前記膨張状態に膨張されたとき、前記方法は、
    前記スリーブ内の圧力を超える前記チャンバ内の圧力を有するのに十分な圧力で、前記チャンバに気体を供給し、前記チャンバ内の前記圧力によって、前記内壁が前記四肢に対して少なくとも部分的シールを形成すること
    をさらに含んでいることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 前記スリーブ内の前記圧力は、約１ｐｓｉ以下であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記内壁および前記外壁は、それぞれ、内径および外径を画定しており、前記内径は、前記スリーブの膨張に基づいて減少し、前記外径は、実質的に変化しないことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
16. 高気圧外傷治療装置において、
    開端を有しているチャンバと、
    挿通される患者の四肢を受け入れるために、前記チャンバに連結された手段であって、前記四肢を受け入れることができる第１の状態から前記四肢の周囲に少なくとも部分的シールを形成する第２の状態に膨張可能になっており、少なくとも前記第２の状態にあるときに、前記チャンバの前記開端に隣接して、前記チャンバ内に少なくとも部分的に配置可能になっている、手段と、
    を備え、
    前記手段は、内壁および外壁を備えており、前記手段が第２の状態にあるとき、前記外壁は、前記チャンバの一部を画定し、前記内壁は、前記四肢を少なくとも部分的に密封するようになっており、
    前記内壁は、前記外壁よりも実質的に変形しやすくなっていることを特徴とする高気圧外傷治療装置。
17. 前記チャンバは、前記開端に開口を有すると共に四肢を受け入れるように寸法決めされ、かつ形作られた折畳み式バッグを備えており、四肢が前記バッグ内に受け入れられている前記手段の第２の状態において、前記手段は、前記バッグの前記開口において前記四肢を少なくとも部分的に密封するようになっていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
18. 患者の四肢を治療する高気圧外傷治療装置において、
    治療される患者の四肢の一部を受け入れるように適合された内部を画定している柔軟チャンバであって、前記チャンバの前記内部と連通している開端を有している、柔軟チャンバと、
    前記開端に隣接して、前記チャンバに連結された膨張性スリーブであって、内壁から離間した外壁を備え、それらの間に内部領域を画定しており、前記チャンバの前記開端に隣接して、前記チャンバの前記内部に拡張可能な少なくとも一部を有しており、前記患者の四肢が前記スリーブを通って前記チャンバの前記内部の一部内に挿入可能となる第１の状態と、前記スリーブが前記チャンバ内に受け入れられている前記患者の四肢の周囲に少なくとも部分的シールを形成する第２の状態との間で膨張可能になっている、スリーブと、
    を備え、
    前記四肢スリーブは、四肢を受け入れるように構成されており、外径を画定している外壁および内径を画定している内壁を備えており、四肢が前記スリーブ内に受け入れられている膨張状態において、前記内壁は、前記四肢と密封接触しており、前記外壁は、前記チャンバの内部の一部を画定していることを特徴とする高気圧外傷治療装置。
19. 折畳み式高気圧外傷治療装置に出入りする気体の流れを制御するための制御装置であって、前記治療装置は、前記治療装置を剛性状態に保持するための膨張性リブと、患者の四肢を受け入れるための開端を有する治療チャンバと、膨張状態にあるときに、前記チャンバの前記開端において前記四肢を密封する膨張性スリーブとを備えている、制御装置において、
    前記膨張性スリーブ、前記治療チャンバ、および前記膨張性リブにそれぞれ連結されるように構成された第１の制御弁、第２の制御弁、および第３の制御弁と、
    前記制御弁を選択的に制御し、かつ前記第１の制御弁、前記第２の制御弁、および前記第３の制御弁の少なくとも１つが気体源またはポンプに連通している状態を選択的にもたらすプロセッサであって、
    前記四肢が前記チャンバ内に受け入れられる前に、前記リブを気体によって少なくとも部分的に膨張させるように、前記第３の弁を制御し、
    前記チャンバの前記開端において前記四肢に対して前記スリーブを少なくとも部分的に密封し、前記スリーブを膨張させるように、前記第１の弁を制御し、
    前記スリーブを膨張させ、前記四肢に対して前記スリーブを密封させた後、前記ポンプの操作に基づいて、前記チャンバから気体を少なくとも部分的に排気させるように、前記第２の弁を制御し、かつ
    前記気体源から治療気体を前記チャンバに供給するように、前記第２の弁を制御すべく操作可能になっている、プロセッサと
    を備え、
    前記プロセッサは、
    前記治療気体が前記チャンバに供給される前に、前記ポンプの操作に基づいて、前記リブから気体を少なくとも部分的に排気させるように、前記第３の弁を制御すべく操作可能になっていることを特徴とする制御装置。
20. 前記プロセッサは、
    前記治療チャンバから気体が排気されている間またはその後に、前記リブに気体を供給するように、前記第３の弁を制御すべく操作可能になっていることを特徴とする、請求項１９に記載の制御装置。
21. 前記膨張性四肢スリーブは、外壁から離間した内壁を備え、前記外壁及および前記内壁間に膨張ガスを受け入れるための内部領域を形成しており、前記内壁および前記外壁は、前記チャンバの前記開端に連結され且つ前記開端から離れるように延在しており、前記スリーブの前記内壁および前記外壁は、第１の方向および第２の方向間に配置されるように構成されており、前記第１の方向は、前記スリーブの前記内壁および前記外壁が、前記チャンバの前記開端から前記チャンバの前記内部の外側に全体的に延在することを含み、前記第２の方向は、前記スリーブの前記内壁および前記外壁が、前記チャンバの前記開端から前記チャンバの前記内部の内側に全体的に延在することを含み、前記スリーブの前記内壁及び前記外壁は、前記チャンバの前記開端に隣接して、前記チャンバの前記内部の内側に少なくとも部分的に、前記チャンバの前記内部の外側に少なくとも部分的に、前記第１の方向および前記第２の方向の間に配置可能であることを特徴とする、請求項１、１６または１８のいずれかに記載の装置。
    

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