JP2020504677A - セルフシーリング性の加圧された四肢エンクロージャ - Google Patents
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Abstract
Description
[02] 本発明は、四肢のまわりの圧力を管理する方法及び機器の分野に関する。
[04] 一部の医療用途においては、四肢に対する圧力の影響を研究することが望ましい。1つの例は、参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第62/423,768号に記載されているような、手の甲の静脈からの中心静脈圧の光学測定である。そのような用途において、四肢のまわりに圧力を発生させるために使用される方法が、注目する圧力を上回るような四肢上へのさらなる接触圧力を発生しないことが重要である可能性がある。エンクロージャ圧力を上回る接触圧力を利用しない方法で四肢のまわりの加圧されたエンクロージャを作成することは、困難な課題である。その困難さは、人間の四肢に固有の物理的複雑さ及び解剖学的変異性によって、並びに、シーリング機構を単一の操作者により簡単に使用したいという要求によって増大する。
[06] 本発明の実施形態により、人間の生理学及び解剖学と関連する多くの微妙な違いに正しく対処することによって、四肢上への圧力効果の評価のための、セルフシーリング性の加圧された四肢エンクロージャの作成が可能になる。実施形態は、シール位置の接触圧力がエンクロージャ圧力を上回らない、又は四肢に沿ってかなり局所的な圧力勾配を作成しないシステムを提供することによって、使用目的と関連する基準に対処する。四肢の生理学的特性のために、シール機構は、皮膚及び組織変形、並びにエンクロージャ境界に対する組織の移動の存在下で機能しなければならない。
[37] 定義
[38] 「シール接合部」は、可撓性スリーブと四肢の組織との間の接触している領域を表す。
[48] 四肢上の圧力変動の影響を研究する使用目的のために、以下のシステム機能が、さまざまな例示的実施形態によって提供される。
[58] 本発明の実施形態は、協調して働く3つの構成要素を一体化したものを含む。構成要素は、(1)エンクロージャに四肢を入れることができる可変穴を有する外部剛性開口と、(2)有効なエアシールを作成するために径方向に圧縮される内部の径方向可撓性材料と、(3)シールが正圧の軸方向力に対抗することを可能にする設計要素と、を含む。各構成要素の特性及びそれらの統合機能は以下で説明される。
[64] エンクロージャの圧力を越えない四肢への圧力が、腕への圧力を生成するための主要な機構である可撓性シールを使用して適合されるという制約は、エンクロージャの内部とエンクロージャの外部との圧力差の結果である。図3は、この要素の例示的実施形態を示す。この例では、可撓性シール材料は、エンクロージャの内面に取り付けられるスリーブであり、軸方向の抵抗は、スリーブと四肢との間の摩擦によって提供される。開口の形状は円形であり、四肢は円錐台としてモデル化される。さらに、四肢は、説明の容易さのために開口の中心にあることを前提とする。図は、四肢のための効果的なシールシステムを定義するいくつかの要素を示す。外部剛性開口101は、エンクロージャ103への入口を画定する。可撓性スリーブ102は、エンクロージャに気密に取り付けられる。開口の直径は、直径aと示される。四肢と剛性開口との間の片側の隙間は、距離gとして定義される。大部分の個人で典型的であるように、四肢の直径は軸方向に変化する。スリーブ104の遠位直径は、直径dとして定義される、シール接合部の四肢の最大直径より大きい。図3に描かれるように、エンクロージャ内は正圧ではなく、スリーブは四肢に対して圧縮されない。
[79] 軸方向の剛性を基にしたシールシステム
[80] 上記の実施形態は、軸方向圧力に対抗する力がシールと四肢との間の摩擦によって提供されるシールシステムの例を使用した。本発明は、シールの軸方向剛性に基づくシールシステムも提供する。これらの例示的実施形態は、静止摩擦による力が空気圧に対抗するという考慮事項に基づかない。むしろ、シールは、空気圧に対抗する軸方向の圧縮強度を提供する。図13は、概念の重要な要素を示す。エンクロージャの圧力が増加すると、空気押圧力は、シール機構の構造要素によって対抗される。構造要素は、固体とすることができ、圧力下で変形することができ、又は、ばねのようにふるまうことができる。図13に示されるように、小さい押圧力は、より小さい圧縮度となり、その一方で、増加した押圧力は、さらなる圧縮を発生させることができる。シール要素の剛直性又は剛性は、この圧縮に抵抗する。図面に示されるように、軸方向の押圧力に対抗する静摩擦係数の要件はなく、極端な場合、理論的には、システムは、摩擦のない表面で効果的に作動することができる。
[87] 可変開口システムは、寸法が変わる一組の固定された開口を使用して実装することができる。図18は、このようなシステムの例を示す。開口を形成する剛性ディスク1801は、エンクロージャ1804の前面パネルに取り付けられる。ディスクは、開口寸法の最適化を可能にする簡易着脱要素1802を使用して、簡単に着脱されることができる。シールを形成する可撓性スリーブは、1803においてディスクの唇部に取り付けられる(図示せず)。
[89] 連続的に可変開口システムが図19に示されている。システムは、開口寸法の便利な調整を可能にするアイリス絞りを使用する。使用者は、エンクロージャに四肢を入れることを可能にするために、調整レバー1901を使用して開口を広く開けることができ、次いで、より近位の四肢のまわりの隙間寸法を最小化するために、開口を縮小させることができる。アイリスの個別の薄片は、薄片によって作成される表面が空気流に抵抗することを保証するために、ゴム入り塗料で被覆することができる。
[92] 上で概説された原理を実証するために実験データを含める。データは、前腕まわりのエンクロージャを使用して、1人の被験者から収集された。開口寸法は、図18で説明されて示されたような、一組の剛性ディスクを使用して変更された。可撓性スリーブは、シールを作成するのに使用された。スリーブのために使用される材料は、物理的及び幾何学的特性の重要性を実証するために変更された。利用されたスリーブ材料は、薄いシリコーン(厚さ0.5mm未満、本例では厚さ0.42mm)及び厚いシリコーン(厚さ0.5mm〜3mm、本例では厚さ1.05mm)であり、スリーブがない例も含めた。薄いシリコーンスリーブ及び厚いシリコーンスリーブは、皮膚上と類似した静摩擦係数を有した。被験者の前腕位置は、腕と剛性開口との間の隙間寸法が2.75インチの最小開口直径に対して実質的にゼロであるように調整された。次いで、隙間寸法は、開口直径に比例して増加させた。各実験は、ばらつきを評価するために4回繰り返された。
Claims (32)
- 四肢を収容して、四肢を変化する圧力にさらす加圧可能エンクロージャ用のシーリング機器において、前記加圧可能エンクロージャは、前記エンクロージャに四肢を入れることができるように寸法決めされた穴を有しており、
前記穴で圧力管理システムをシール係合するように構成された、可撓性材料のスリーブを備え、
前記スリーブが、前記穴と係合して、前記エンクロージャ内で四肢に沿って距離を伸ばすのに十分な長さを有し、前記エンクロージャが周囲に対して加圧されていないとき、所定の閾値を超える圧力を前記四肢上に及ぼすことなく、前記四肢の前記遠位端を前記エンクロージャ内に伸ばすことができ、
前記スリーブが、前記エンクロージャが周囲よりも高く加圧されているとき、前記四肢の前記表面をシール係合するのに十分可撓性である、シーリング機器。 - 前記材料が、30cmH2O以上の周囲に対する圧力で、非正角度進行構成を有する、請求項1に記載のシーリング機器。
- 前記可撓性材料が、ラテックス又はシリコーン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ナイロン織物、ケブラ織物、及びテリレン織物のうちの1つ又は複数を備える、請求項1に記載のシーリング機器。
- 複数の接触センサが前記四肢と前記シーリング機器又は前記加圧可能エンクロージャの剛性部分との接触を検知するように、前記スリーブ及び前記圧力管理システムに対して配設される前記複数の接触センサをさらに備える、請求項1に記載のシーリング機器。
- 複数の圧力センサが前記シーリング機器又は前記加圧可能エンクロージャの剛性部分によって前記四肢上に及ぼされる圧力を検知するように、前記スリーブ及び前記加圧可能エンクロージャに対して配設される前記複数の圧力センサをさらに備える、請求項1に記載のシーリング機器。
- 前記スリーブが、複数のバッテンをさらに備え、各バッテンが、前記軸方向に堅く、前記バッテンが前記エンクロージャから外への前記スリーブの変形に抵抗するように前記スリーブに実装される、請求項1に記載のシーリング機器。
- 前記スリーブが、前記穴との前記係合から遠くよりも、前記穴との前記係合の近くで、より大きい軸方向剛性を有する、請求項1に記載のシーリング機器。
- 前記スリーブが、前記穴との前記係合から、前記穴との前記係合から遠い領域まで、滑らかに減少する軸方向剛性を有する、請求項7に記載のシーリング機器。
- 前記スリーブの厚さ、材料組成、密度、又はそれらの組合せが、前記穴との前記係合の近くの領域から、前記穴との前記係合から遠い領域まで変化する、請求項7に記載のシーリング機器。
- 前記スリーブが蛇腹折りで構成されて、容積の周囲を上回る圧力が前記蛇腹折りを圧縮するような、折り曲げに対する抵抗を有する、請求項1に記載のシーリング機器。
- 前記スリーブ材料が、前記四肢の前記表面との低い摩擦係数を有する、請求項10に記載のシーリング機器。
- 前記スリーブ蛇腹折りが、前記四肢をシール係合する前記スリーブの圧縮より小さい圧力で圧縮される、請求項10に記載のシーリング機器。
- 前記可撓性材料が、薄いシリコーン、厚いシリコーン、又はそれらの組合せを備える、請求項1に記載のシーリング機器。
- 四肢を収容して、前記四肢を変化する圧力にさらす加圧可能エンクロージャにおいて、
前記エンクロージャに前記四肢を入れることができるように寸法決めされた穴を有し、
前記穴の前記寸法が、異なる寸法決めされた四肢及び圧力による前記四肢の変化に適合し、前記四肢と、前記システムが前記エンクロージャ内で所定圧力を維持することができるだけ十分に小さい前記穴との間の隙間で前記四肢を囲むように調整することができる、加圧可能エンクロージャ。 - アイリスの調整によって調整可能である穴を提供するアイリス開口を備える、請求項14に記載の圧力管理システム。
- 薄片が、前記体積への四肢の進入に対応し、重なり合う薄片内に置かれる四肢の前記寸法に近い縮小された穴を提供するために重なり合うように、前記加圧可能エンクロージャに柔軟に取り付けられた前記複数の重なり合う薄片を備える、請求項14に記載の加圧可能エンクロージャ。
- 請求項1に記載のシーリング機器をさらに備える、請求項14〜16のいずれか1項に記載の加圧可能エンクロージャ。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載のシーリング機器をさらに備える、請求項14に記載の加圧可能エンクロージャ。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載のシーリング機器を備える、圧力管理システム。
- 周囲を上回る圧力の状況で四肢を測定するように構成される医療器械において、
請求項19に記載の圧力管理システムを備える、医療器械。 - 周囲を上回る圧力で四肢の測定を行う方法において、
請求項19に記載の圧力管理システムを提供することと、
前記四肢を前記圧力管理システムに挿入することと、
前記加圧可能エンクロージャを加圧することと、
前記測定を行うことと、を含む方法。 - 前記四肢が前記スリーブの前記遠位端を過ぎて前記エンクロージャに伸びるように、前記スリーブが構成される、請求項1に記載のシーリング機器。
- 加圧可能エンクロージャ用の四肢シール機器において、
四肢が前記スリーブを通過することを可能にする可撓性スリーブを備え、
前記スリーブが、前記エンクロージャの内部と外部との間の圧力勾配に敏感な空気流制限を設けるために、その物理的構成を変える、四肢シール機器。 - 前記シールが、30cmH20より小さい圧力で、非正角度進行構成を得るために、その物理的構成を変える、請求項23に記載の四肢シール機器。
- 前記エンクロージャが周囲を上回るように加圧されたとき、前記スリーブが所定の閾値を上回る圧力をもたらさない、請求項23に記載の四肢シール機器。
- 前記フレキシブルチューブが、前記エンクロージャに取り付けられており、増加する圧力により増加する軸方向の引張りを受ける、請求項23に記載の四肢シール機器。
- 前記空気流制限が、前記エンクロージャにおいて、四肢の静脈の壁内外圧差がゼロになるのに十分である、請求項23に記載の四肢シール機器。
- 前記スリーブが、
前記エンクロージャの内部へのアクセスを可能にする開口への近位取り付けと、
前記四肢を円周方向に取り囲む遠位開口と、を有し、
前記スリーブの物理的構成の変更が前記エンクロージャにおける圧力上昇によって特徴づけられ、前記遠位スリーブの前記部分を前記四肢に対して圧縮させて、同時に、前記開口の近くの前記スリーブの要素が軸方向引張を受ける、請求項23に記載のシーリング機器。 - 前記材料の圧縮抵抗が前記四肢の軸に直交するよりも前記四肢の前記軸と一直線に並ぶ方が大きいような構成において、前記スリーブが非対称の材料特性を有する空気抵抗性のある材料を備える、請求項23に記載の四肢シール機器。
- スリーブが、前記エンクロージャの穴と前記四肢との間の隙間を有する前記エンクロージャに取り付けられ、
前記エンクロージャが加圧されたときの前記シールと前記四肢との間の摩擦と、軸方向の変形に対する前記スリーブの抵抗とによる力が、第1の所定の閾値を上回る圧力での前記隙間における圧力による前記シール上の力に少なくとも等しい、請求項23に記載の四肢シール機器。 - 前記エンクロージャが加圧されたときの前記シールと前記四肢との間の摩擦と、軸方向の変形に対する前記スリーブの抵抗とによる力が、第2の所定の閾値より小さい圧力での前記隙間における圧力による前記シール上の前記力より小さい、請求項30に記載の四肢シール機器。
- (a)繊維の循環リングを通して前記エンクロージャに前記四肢が入ることを可能にする前記繊維の循環リングを備え、
(b)前記繊維の円形リングが、空気抵抗を一緒に提供する複数の重なり合う繊維を備え、
(c)前記繊維が、
前記エンクロージャ内からの押圧力に対抗するような長手方向の剛直性と、
前記エンクロージャに前記四肢が入ることを可能にする半径方向の柔軟性と、
前記エンクロージャの前記圧力が周囲を上回るときに前記繊維が前記腕のまわりにシールを形成することを可能にする半径方向の柔軟性と、を有する、加圧可能エンクロージャ用の四肢シール機器。
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