JP2008531113A - 高気圧酸素供給装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

高気圧酸素装置１０及び高気圧酸素を供給する方法が開示されている。装置１０は、流体不浸透性材料の２枚のシート２４，２６によって画成された折畳み式バッグを含む筐体１２を備えている。シート２４，２６は、両端で共に密封され、これによって、ガスをシート間に供給し、筐体を剛性状態に膨張させ、筐体の内部の酸素圧力が周囲圧と周囲圧を超える圧力との間で周期的に変動するときに、筐体を剛性状態に保持することができる。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００５年２月２４日に出願された米国特許出願第１１／０６４，５８１号の出願日の利得を主張し、その開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。

［発明の分野］
本発明は、高気圧酸素供給装置及びその方法に関する。

開いた傷や炎症を治療するのに酸素を用いる方法は、従来の抗生物質による治療を補うか又はそれに代わる実際的な医学的応用として、古くから知られている。酸素は、開いた傷及び閉じた傷のいずれにおいても成長する傾向にある嫌気性微生物に対して、殺菌性を有すると考えられている。圧力下で酸素を傷に供給する方法は、高気圧治療法として当技術分野において知られている。このような酸素治療において圧力を変化させると、被治療領域における血液循環が向上することが知られている。これは、患者の血液を四肢に送り出し、これによって、患者の白血球が傷又は炎症に存在する病源菌の治療を良好に補助することができる、という付加的な利点も有する。

高気圧酸素を患者に送る装置は、一般的に、２つの広いカテゴリーに分類される。第１のカテゴリーには、患者の全身、又は患者の体の大部分、例えば、患者の両脚を囲むように設計されている大型の装置が含まれる。装置の第２のカテゴリーには、局所用の高気圧チャンバとして当技術分野において知られる、患者の体の局部的な領域、例えば、片方の脚又は片方の腕を囲む小型の可搬式装置が含まれる。

酸素を患者の開いた傷又は炎症に局所的に供給するのに、いくつかの異なる装置が用いられている。いくつかの既存の高気圧酸素装置は、傷の周囲に純酸素雰囲気をもたらす剛性のあるプラスチック筐体を備えている。いくつかの既存の装置の他の特性として、酸素が、周囲圧（ambient pressure）を超える圧力、具体的には、周囲圧よりも水銀柱５０ｍｍ高い最大許容レベルに至る圧力で、供給されることが挙げられる。１つの形態の装置では、酸素は、四肢の全体、例えば、傷又は炎症を一部に有する脚の全体に供給される。

種々の局所用の高気圧装置では、脚又は他の四肢の全体を覆うように設計された柔軟性（flexible）のあるバッグが利用されている。通常、これらの使い捨て高気圧酸素チャンバは、実質的に患者の脚の長さに対応するポリエチレン製バッグを備え、バッグの上部のテープを用いて、チャンバを太腿上部の周囲に密封するように構成されている。いくつかの高気圧酸素チャンバは、膨張性の単一層バッグの形態にある。この単一層バッグにおいて、酸素圧力は、最小値と最大値との間でパルス供給されるが、単一層バッグと関連する欠点は、酸素のパルス供給（pulsated delivery）中に、バッグ内の圧力が低下したとき、バッグが萎縮する傾向にあることである。バッグが萎縮することによって、バッグが治療される四肢の傷と接触する危険性が生じる。単一の四肢を治療するのに用いられ、かつパルス供給中にバッグ内の酸素圧力が低下したときに、萎縮しない高気圧酸素チャンバをもたらすことが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、局所用高気圧装置において、内部と外部とを有する筐体であって、前記筐体は、一端で閉鎖されるとともに他端で開口され、かつ前記患者の四肢を収容する大きさ及び形状を有しており、前記筐体は、両端で共に密封された流体不浸透性材料の２枚のシートを備える折畳み式バッグによって画成されており、一方のシートの第１の側面は、前記筐体の前記外部を画成しており、他方のシートの第１の側面は、前記筐体の前記内部を画成しており、これによって、ガスが２枚のシート間に供給され、前記筐体を実質的に剛性の状態に膨張させ、前記筐体の前記内部の酸素圧力が第１の圧力と第２の圧力との間で、例えば、少なくとも略周囲圧と周囲圧を超える圧力との間で周期的に変動するときに、前記筐体を実質的に剛性の状態に維持するようになっている、筐体を備えていることを特徴とする局所用高気圧装置が提供される。

いくつかの実施形態では、当該装置は、酸素が筐体から漏れるのを防ぐために、筐体の開端の近傍に、患者の四肢との間に接触をもたらすのに適合したシールがさらに設けられている。いくつかの実施形態では、このシールは、膨張性カフを含んでいる。他の実施形態では、このシールは、患者の四肢の周囲に巻き付けられるストラップを含んでいる。

本発明の他の態様は、患者の四肢を高気圧酸素によって処理する方法において、開端と閉端とを有する折畳み式バッグを、前記患者の四肢を収容するのに適合したチャンバを画成するように実質的に剛性の状態にするステップと、前記患者の四肢をチャンバの開端内に挿入するステップと、前記チャンバの内部に供給されたガスが漏れるのを防ぐために、前記チャンバを前記患者の四肢の周囲に密封するステップと、酸素を前記チャンバの内部に供給するステップとを含むことを特徴とする方法に関する。いくつかの実施形態では、この方法は、チャンバの内部の圧力を周囲圧と周囲圧を超える圧力との間で周期的に変動させ、バッグは、この周期的な変動の全体にわたって、剛性状態が維持されるようになっていることをさらに含んでいる。他の実施形態では、チャンバを患者の四肢の周囲に密封するステップは、バッグの開端の近傍に配置された膨張性カフを膨張させることを含む。

本発明の対象及びその種々の利点のさらなる完全な理解が、添付の図面を参照する以下の詳細な説明によってなされるであろう。

本発明のいくつかの例示的な実施形態を説明するに当たって、本発明が、以下の説明における構造又はプロセスのステップの詳細に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態を可能とし、種々の方法によって具体化、すなわち、実施されてもよい。

本発明は、高気圧酸素供給装置及び方法に関する。１つ又は複数の実施形態によれば、酸素治療装置は、種々の人体部分、例えば、限定はされないが、腕、手、足、及び脚を治療するのに用いられてもよいが、いくつかの実施形態によれば、これらの装置は、患者の脚の治療に特に適している。酸素供給装置の種々の特徴及び利点は、添付の図面を併用してなされる以下の詳細な説明からより明らかになるだろう。

図面、特に、図１〜６を参照すると、本発明の実施形態による酸素供給装置（oxygen delivery device）が示されている。図１，２は、内部１４と外部１６とを有する筐体１２を備えている局所用高気圧装置１０を示している。図２に示されるように、筐体１２は、一端１８で閉鎖し、他端２０で開口しており、患者の四肢、例えば、脚２２を収容することができる主チャンバを画成する大きさ及び形状を有している。図１，２に示されている筐体１２は、折畳み式バッグによって画成されている。このバッグは、少なくとも２枚のシート、具体的には、外側シート２４と内側シート２６とを備え、これらのシート２４、２６間に、空間２５が画成されている。筐体１２を画成するバッグは、筐体１２を画成するために共に密封される２枚以上のシートを備え得ることが理解されるだろう。例えば、バッグは、両端１８，２０及び両端１８，２０と接続する縁において、重ねられて共に密封される４枚の材料シート（図示せず）から形成されてもよく、すなわち、２枚の内側シートと２枚の外側シートとから形成されてもよい。４枚のシートから形成されるバッグは、内部、すなわち、２枚の内側材料シートによって囲まれる内部と、外部を画成する２枚の外側材料シートと、外側シートと内側シートとの間に形成される空間と、を有する筐体を提供するであろう。

シート２４，２６は、筐体の両端１８，２０で共に密封される流体不浸透性材料から形成されている。その結果、ガスをシート２４，２６間の空間２５に供給し、バッグを剛性状態に膨張させ、筐体の内部の酸素圧力が周囲圧と周囲圧を超える圧力との間で周期的に変動するとき、バッグをその剛性状態に維持することができる。いくつかの実施形態では、材料シートは、ポリエチレンのような樹脂材料であるが、本発明は、特定の種類の材料に限定されない。高気圧酸素供給の技術分野において知られているように、高気圧酸素治療には、酸素のパルス供給が含まれ得る。この酸素のパルス供給により、筐体の内部の酸素の圧力が、少なくとも略大気圧又は略周囲圧と、大気圧又は周囲圧よりも最大で水銀柱５０ｍｍ高い圧力との間で周期的に変動することになる。以下にさらに説明するように、この折畳み式の柔軟性のある高気圧酸素装置の構造によれば、装置を剛性状態に膨張させることができ、その結果、酸素のパルス供給中に、筐体の内部の酸素の圧力が大気圧まで減少しても、バッグが萎縮して患者の四肢の負傷部分と接触することがない。

図１，３に示されている装置は、酸素が筐体から漏れるのを防ぐために、筐体の開端２０の近傍には、患者の四肢との間に接触を確立するのに適応されたシールがさらに設けられている。図２，６に最もよく示されているように、このシールは、酸素処理中に患者の四肢２２を取り囲み、その四肢の周囲を実質的に液密封止するような膨張性カフ（inflatable cuff）２８から構成することができる。図示されているように、カフ２８は、第１のシールライン２９によって画成され、この第１のシールライン２９において、材料シートは、装置の開端１８に隣接する個所及び材料シートが共に密封される装置の末端部において、共に密封されている。以下にさらに詳細に説明するように、カフは、外側シート２４と、内側シート２６と、シート２４，２６間のカフ空間２７とによって画成されている。カフ空間２７にガスを供給し、カフ２８を膨張させることにより、カフ空間２７が大きくなる。図示されている実施形態では、膨張性カフは、筐体１２と一体的に形成され、材料シート２４，２６間に配置されている。

装置は、シート２４，２６間に形成された複数の相互接続されたポケット３０又は小型のチャンバをさらに備えることができる。これらのポケットは、２枚の材料シートの部分を選択された不連続な個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。具体的には、適切な手段によって、例えば、接着によるシール、ヒートシール、又は超音波溶接によって、２枚のシートをワッフル・パターンに似た配列の不連続な点で互いに密着させることによって、２枚のシートの選択された部分を互いに固着させることができる。本発明は、相互接続されたポケット３０を形成するような特定のパターンに限定されず、他のパターンも本発明の範囲内に含まれる。

シールが膨張性カフ２８から構成されている図１〜６に示される実施形態では、装置は、カフと連通する第１の流体口３２をさらに備えている。第１の流体口３２は、装置の閉端１８に隣接して配置され、カフ空間２７と流体連通する通路３４と連通することができる。この通路３４は、内側材料シート２６による空間によって画成されることができ、この場合、通路を画成するバッグのこの領域から、筐体を画成する外側材料シートを取り除くことができる。代替的に、通路は、カフ空間２７と連通するホース又は他の適切な構造によって画成されてもよい。第１の流体口３２は、必ずしも、図示されているように、カフ空間２７に接続される必要がないことが理解されるだろう。代替的な実施形態では、第１の流体口３２は、開端２０に隣接して設けられ、より直接的にカフ空間２７に接続されてもよい。

図２，４を参照すると、装置は、相互接続されたポケット３０と連通する第２の流体口３６をさらに備えることができる。図２，４に示されているように、ガスは、第２の流体口３６内に導かれ、内側シート２６と外側シート２４との間の空間を膨張させ、相互接続されたポケット３０を充填することができる。ガスは、全てのポケット３０が充填されるまで導入され、装置は、エアマットレスと同様の実質的に剛性の状態になるまで膨張することになる。加えて、装置が実質的に剛性の状態になるまでポケットを膨張させることによって、筐体は、患者の四肢、例えば、脚２２を保持する大きさ及び形状になる。

装置は、筐体１２の内部と連通する（図２，３に示されている）第３の流体口３８をさらに備えることができる。図８を参照すると、流体口３２，３６，３８の各々が、ガス供給源４０に接続され、ガス供給源４０は、流体口へのガスの供給を調整する制御装置４２に接続されている。制御装置４２は、流体口の各々へのガスの圧力及び供給速度を制御するように操作可能である。いくつかの実施形態では、酸素は、３つの流体口の全てに供給されるようになっている。他の実施形態では、空気又は他のガスが、カフ２８及び相互接続されたポケットを膨張させるために、流体口３２，３６に供給されるようになっている。

図７を参照すると、本発明の他の実施形態は、図１〜６に図示されてかつ記述されたのと同じ構成要素の全てを本質的に有する高気圧チャンバに関する。この実施形態では、同様の要素に対して、同じ参照番号が用いられている。装置１０は、筐体１２の内部１４に含まれる膨張性の枕（pillow）５０をさらに備えることができる。この枕５０は、チャンバの内部に一体的に形成されるとよい。枕５０を膨張させるために、別の流体口（図示せず）又は流体口３２を枕５０と連通させることができる。

図９は、高気圧チャンバ１０のさらに他の実施形態を示している。この実施形態でも、同じ参照番号は、前述の実施形態におけるのと同様の要素を示している。図９に示されている実施形態では、装置１０の開端２０のシールは、ストラップ６０によって構成されており、このストラップ６０は、装置１０に固定され得る筐体を形成するプラスチックと一体的に形成することができる。ストラップ６０は、患者の四肢２２の周囲を少なくとも一回取り巻く適切な長さを有し、いくつかの実施形態では、ストラップは、患者の四肢２２の周囲を少なくとも２回取り巻く大きさを有する。ストラップ６０は、ストラップ６０に実質的に気密シールをもたらすように装置１０に固着する接着剤又は適切な材料を含む接着部６２を備えているとよい。この実施形態では、図９に示されるように、カフを膨張させる第１の流体口３２が、省略されてもよく、又は代替的に、第１の流体口３２は、枕５０と流体連通するように配置されてもよいことが理解されるだろう。

本発明の他の態様は、患者の四肢を高気圧酸素で処理する方法に関する。この方法は、開端と閉端とを有する図示されている形態の折畳み式のバッグを、患者の四肢を収容するのに適応されたチャンバを画成するような剛性状態にし、患者の四肢をチャンバの開端内に挿入し、チャンバの内部に供給されたガスが漏れるのを防ぐために、チャンバを患者の四肢の周囲に密封し、酸素をチャンバの内部に供給することを含む。この方法は、チャンバの内部の圧力を周囲圧と周囲圧を超える圧力との間で周期的に変動させることをさらに含むことができる。この場合、バッグは、この周期的な変動の全体にわたって、剛性状態に維持される。四肢への酸素の供給中に、チャンバの内部が患者の脚に接触しないことが好ましい。圧力は、高気圧酸素治療の技術分野で知られているように、少なくとも大気圧より最大で約水銀柱５０ｍｍ高い圧力以下の範囲で周期的に変動されるとよい。

高気圧酸素治療の前に、着衣や軟膏の全てが患者の四肢から除去されるべきである。患者の四肢は、発泡材料の運び台上に配置されるとよい。代替的に、装置が膨張性の枕を備える実施形態では、枕を膨張させ、装置が剛性状態になるまで、装置の主チャンバを膨張させる。好ましい実施形態では、装置は、円管の形状を有するが、本発明は、どのような特定形状の装置にも限定されない。装置が剛性状態に膨張した後、発泡材料の運び台をチャンバ内に滑らせるか、又は患者の脚をチャンバの開端内に挿入し、膨張性の枕に置くかのいずれかによって、患者の四肢がチャンバ内に導かれるようになっている。

次いで、シールが装置の開端に形成されている。このシールは、カフを膨張させるか、又はストラップを患者の脚の周囲に巻き付けることによって、形成することができる。又は、代替的なシール手段を用いて、脚と柔軟性のあるチャンバとの間に良好なシールを確保するようにしてもよい。次いで、大気圧よりも水銀柱５０ｍｍ高い最大圧力に至るまで、酸素がチャンバ内に導入される。この場合、水銀柱５０ｍｍ以下の最大圧力に至るまで上昇させ、少なくとも略周囲圧又は略大気圧、例えば、周囲圧よりも水銀柱５インチだけ高い圧力に降下させるように、酸素の流れを約１分未満のサイクルタイムでパルス変動させることが望ましい。典型的には、１時間から２時間の治療期間中に、このサイクルが繰り返される。

本発明の１つ又は複数の実施形態によれば、装置を膨張させることによって、チャンバ壁は、鋭敏な傷から離れた状態で維持される。これによって、この装置の使用が患者にとってより心地よいものとなり、生物学的な汚染の危険性も低減される。従来の柔軟性がある構成は、この特徴を有していないので、従来の柔軟性のある設計でパルス治療を行なうと、剛性壁が存在しないことによって、装置が患者の四肢の周囲で萎縮することになる。本発明の１つ又は複数の実施形態によれば、使用後に、装置を容易に収納又は廃棄することができる。従来の剛性を有する高気圧チャンバを上回る他の利点は、この装置を屈曲させて、以前には剛性チャンバ内に配置させることができなかった脚に適合させることができる点にある。

柔軟性のあるチャンバの製造の例として、熱接合又は高周波溶接などの周知の方法を用いて、縫目又は継手を作る方法が挙げられる。ポリエチレンの種々の組合せが、装置の構成に適切であることが分かっている。明らかに、本発明の多くの他の修正及び変更が、当業者によってなされるだろう。従って、本発明は、酸素治療チャンバを構築するのに空気壁を利用する全ての高気圧治療装置の要旨及び範囲に限定されるべきではない。

本発明を特定の実施形態を参照して説明したが、これらの実施形態は、本発明の原理及び用途の単なる例示にすぎないことが理解されるべきである。従って、多くの修正が例示的な実施形態に対してなされてもよく、他の構成が特許請求の範囲及びそれらの等価物によって定義される本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく考案されてもよいことが理解されるべきである。

本発明の一実施形態による萎縮状態にある高気圧酸素装置の透視図である。 膨張状態にある図１に示される装置の透視図である。 図２における線３−３の断面図である。 図２における線４−４の断面図である。 図２における線５−５の断面図である。 図２における線６−６の部分断面図である。 本発明の他の実施形態による膨張状態にある高気圧酸素装置の透視図である。 図１の装置に酸素を供給するシステムが一緒に設けられている、図１の装置の上面図である。 本発明の他の実施形態による膨張状態にある高気圧酸素装置の透視図である。

Claims (28)

1. 酸素を患者の四肢に供給する局所用高気圧装置において、
   内部と外部とを有する筐体であって、前記筐体は、一端で閉鎖されるとともに他端で開口され、且つ前記患者の四肢を収容する大きさ及び形状を有しており、前記筐体は、両端で共に密封された流体不浸透性材料の２枚のシートを備える折畳み式バッグによって画成されており、一方のシートの第１の側面は、前記筐体の前記外部を画成しており、他方のシートの第１の側面は、前記筐体の前記内部を画成しており、これによって、ガスが前記２枚のシート間に供給され、前記筐体を実質的に剛性の状態に膨張させ、前記筐体の内部の酸素圧力が第１の圧力と第２の圧力との間で周期的に変動するときに、前記筐体を前記実質的に剛性の状態に維持するようになっている、筐体
   を備えていることを特徴とする局所用高気圧装置。
2. 酸素が前記筐体から漏れるのを防ぐために、前記筐体の前記開端の近傍には、前記患者の四肢との間に接触をもたらすのに適合されたシールがさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の局所用高気圧装置。
3. 前記シールは、膨張性カフを含んでいることを特徴とする請求項２に記載の局所用高気圧装置。
4. 前記膨張性カフは、前記筐体と一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の局所用高気圧装置。
5. 前記膨張性カフは、少なくとも２枚の材料シートによって画成されていることを特徴とする請求項４に記載の局所用高気圧装置。
6. 前記シールは、ストラップを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の局所用高気圧装置。
7. 前記ストラップは、接着部を備えていることを特徴とする請求項６に記載の局所用高気圧装置。
8. 前記２枚のシート間に形成された複数のポケットをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の局所用高気圧装置。
9. 前記ポケットは、相互接続されていることを特徴とする請求項８に記載の局所用高気圧装置。
10. 前記ポケットは、前記２枚の材料シートの部分を互いに固着することによって形成されていることを特徴とする請求項９に記載の局所用高気圧装置。
11. 前記筐体の前記内部に設けられた膨張性の枕をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の局所用高気圧装置。
12. 前記枕は、前記材料シートの１つと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の局所用高気圧装置。
13. 前記材料シートは、樹脂材料であることを特徴とする請求項１に記載の局所用高気圧装置。
14. 前記樹脂材料は、ポリエチレンを含むことを特徴とする請求項１３に記載の局所用高気圧装置。
15. 前記シート間に形成された複数の相互接続されたポケットをさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の局所用高気圧装置。
16. 前記カフと連通する第１の流体口をさらに備えていることを特徴とする請求項１５に記載の局所用高気圧装置。
17. 前記相互接続されたポケットと連通する第２の流体口をさらに備えていることを特徴とする請求項１６に記載の局所用高気圧装置。
18. 前記筐体の前記内部と連通する第３の流体口をさらに備えていることを特徴とする請求項１７に記載の局所用高気圧装置。
19. 前記流体口は、ガス供給源に接続されていることを特徴とする請求項１８に記載の局所用高気圧装置。
20. 前記流体口は、ガスの圧力を調整する制御装置に接続されていることを特徴とする請求項１９に記載の局所用高気圧装置。
21. 局所用高気圧装置において、
    流体不浸透性材料のシートを備える折畳み式バッグによって画成された主チャンバであって、前記バッグは、第１の端で密封されるとともに第２の端で開口されており、前記主チャンバは、患者の四肢を囲む大きさ及び形状を有しているような主チャンバと、
    前記主チャンバの前記開口した端の近傍において前記主チャンバを前記患者の前記四肢の周囲に密封するような膨張性カフと、
    ガスが第１の圧力と第２の圧力との間で周期的に変動するとき、前記主チャンバの内部が前記患者の前記四肢と接触しないように、前記折畳み式バッグを剛性状態に維持する手段と
    を備えていることを特徴とする局所用高気圧装置。
22. 前記折畳みバッグを剛性状態に維持する前記手段は、前記主チャンバの外部に配置された複数の膨張性の小型チャンバを含んでいることを特徴とする請求項２０に記載の局所用高気圧装置。
23. 患者の四肢を高気圧酸素によって処理する方法において、
    開端と閉端とを有する折畳み式バッグを、前記患者の四肢を収容するのに適合したチャンバを画成するように実質的に剛性の状態にするステップと、
    前記患者の四肢を前記チャンバの前記開端内に挿入するステップと、
    前記チャンバの内部に供給されたガスが漏れるのを防ぐために、前記チャンバを前記患者の四肢の周囲に密封するステップと、
    酸素を前記チャンバの内部に第１の圧力と第２の圧力との間でパルス変動させて供給するステップであって、前記バッグは、実質的に剛性の状態に維持され、前記患者の四肢の周囲で萎縮しないようになっている、ステップと
    を含むことを特徴とする方法。
24. 前記折畳み式バッグは、流体不浸透性材料の二重の層を備えており、該流体不浸透性材料の二重の層は、その間に空間を含んでいることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記バッグを剛性状態にするために、ガスを前記材料シート間に供給することをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 複数の相互接続されたポケットが、前記材料シート間に形成されていることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 前記チャンバを前記患者の四肢の周囲に密着するステップが、前記バッグの前記開端の近傍に配置された膨張性カフを膨張させることを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記チャンバを前記患者の四肢の周囲に密封するステップが、一体形成されたストラップを前記患者の脚の周囲に巻き付けることを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。

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