JP7677982B2 - 起立性低血圧緩和装置 - Google Patents

Description

本発明は、起立性低血圧緩和装置に関する。より詳細には、限定されないが、本発明は、外部ケーシング内に配置されたキャリッジを備え、当該キャリッジ上に、周囲にテザー(綱）が少なくとも部分的に巻き付けられたスピンドルを有する起立性低血圧緩和装置であって、前記キャリッジはキャリッジ付勢機構によって外部ケーシングから離れるように付勢され、前記テザーはスピンドルに接続されたスピンドル付勢機構によって引き込まれた状態に付勢される、起立性低血圧緩和装置に関する。

健康な状態では、人体は、安静位（座位又は臥位）から立位に変化することによって生じる血圧変化を迅速に感知して修正することができる。起立性低血圧（ＯＨ）は、身体の反射機構（自律神経系）の障害を表す状態であり、姿勢が変化した際に、又は長時間に亘る静立状態から、患者の血圧調節不能をもたらす。この血圧障害により、頭部などの解剖学的に上部にある身体部位への血流が減少する。これにより、立ちくらみ、めまい、失神、視覚変化、脱力、認知障害、気絶、狭心症及び脳卒中を引き起こすことがある。入院を余儀なくされる転倒などの二次的な続発症は更に重大な懸念であり、脳損傷、骨折、不動などの衰弱予後に一般的に関連し得る。ＯＨは、理論上は生理学的に良性と考えられ場合もあるが、その有病率及び予後故に患者に広範な影響を及ぼす可能性がある。

現在のＯＨ治療には、原因となる薬剤の回避、水分補給の増加、起立前の飲料水のボーラス投与、食事制限及び物理的圧迫衣服又は物理的圧迫手技などの非薬理学的治療が含まれる。しかし、これらの治療は一般に実用的ではなく、複雑若しくは不快であったり、又は患者へのコンプライアンスが低いために有効でない場合がある。

物理的圧迫手技の種類は臨床的に制限されており、ＯＨを患う患者集団では、介助なしで行うことが困難な場合が多い。等速運動(isokinetic exercise)（例えば、立ち上がる前にウェイトを持ち上げること等）を行うと患者の血圧が上昇する可能性がある。しかし、血圧と患者が行う運動の速度及び力との間に相関関係がないため推奨されない。これは、安全な治療域を超える可能性のある血圧の大きな変動につながり、脳卒中又は動脈瘤の破裂などの合併症を引き起こす可能性がある。

本発明は、これらの従来技術の課題を克服しようとするものである。

即ち、本発明は、起立性低血圧緩和装置(orthostatic hypotension alleviation device)であって、
貫通した開口を備えた外部ケーシング、
外部ケーシング内に配置され、キャリッジ変位軸に沿って開口に向かけて及び開口から離れるように往復変位するように構成されたキャリッジ(carriage)、
キャリッジ上に配置され、スピンドル軸を中心として回転するように構成されたスピンドル、
スピンドルの周囲に少なくとも部分的に巻き付けられているテザー(tether；綱)であって、開口を通って延びる遠位端を備え、引き込み状態(retracted configuration)から伸長状態(extended configuration)へと伸長可能であるように構成され、伸長状態では、遠位端を開口から引き離してスピンドルをスピンドル軸を中心として回転させることによってテザーが完全に伸長されるテザー、
スピンドルに接続され、テザーを引き込み状態へと付勢するように、スピンドル軸を中心としてスピンドルに付勢トルクを加えるように構成されたスピンドル付勢機構、及び、
キャリッジに接続された外部ケーシング内に配置され、キャリッジを開口から離れるように付勢するように構成されたキャリッジ付勢機構、
を備えた、起立性低血圧緩和装置を提供する。

本発明の装置は、２つの付勢機構を採用している。これらにより、患者はわずかな力でテザーを伸長させることができるため、等速運動を行うことによる望ましくない影響を抑制することができるが、テザーが伸長されると、キャリッジ付勢機構によって与えられる比較的強い付勢力に抗して等尺運動(isometric exercise)を行うことができる。

好ましくは、キャリッジ付勢機構は、キャリッジと外部ケーシングとの間に接続される。

好ましくは、キャリッジ付勢機構は、キャリッジ変位軸に実質的に平行な軸に沿って伸長する少なくとも１つのキャリッジ付勢バネを備える。

好ましくは、キャリッジ付勢バネは、バネ定数ｋを有し、ｋは、テザーへの引張力がスピンドルが最初に回転し始める値まで増加すると、その値でキャリッジ付勢バネが部分的に圧縮されるか又は部分的に伸長されるような値を有する。

好ましくは、キャリッジ付勢バネは、バネ定数ｋを有し、ｋの値は、スピンドル付勢機構によってスピンドルに加えられるトルクと釣り合うトルクをスピンドルに発生させる引張力Ｐ_Ｃがテザーに加えられたときに、キャリッジ付勢バネが部分的に圧縮されるか、又は部分的に伸長されるような値である。

好ましくは、スピンドル付勢機構はスピンドルとキャリッジとの間に接続される。

好ましくは、スピンドル付勢機構は、ぜんまいバネを備える。

好ましくは、キャリッジはキャリッジプレートと、キャリッジプレートに接続された内部ケーシングとを備え、スピンドル及びスピンドル付勢機構は内部ケーシング内に配置される。

好ましくは、内部ケーシングはキャリッジプレートに取り外し可能に接続される。

好ましくは、起立性低血圧緩和装置は、キャリッジ変位軸に沿ったキャリッジの位置を検出するための位置検出機構をさらに備える。

好ましくは、位置検出機構は、外部ケーシングの内部に配置された第１の電気接点及び第２の電気接点を備え、第１の接点は第２の接点に近接しており、第１の接点及び第２の接点は、キャリッジが変位軸に沿って移動するときに、キャリッジが第１の接点に当接して第２の接点との接触を促すように配置される。

好ましくは、起立性低血圧緩和装置は、加速度計、血圧センサ及び脈拍計のうちの少なくとも１つをさらに備える。

好ましくは、起立性低血圧緩和装置は、人体に接続するために外部ケーシングに接続されたストラップをさらに備える。

好ましくは、ストラップはリストストラップである。

本発明は、添付の図面を参照して、限定的ではない例として説明される。

運動分野で使用するための公知の装置を示す図である。 本発明の装置の第１の実施形態を示す図である。 図２の装置のキャリッジの下面を示す図である。 図２の装置の動作を示す図である。 図２の装置の動作を示す図である。 図２の装置の動作を示す図である。 図２の装置の動作を示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態を示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態を示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態を示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態を示す図である。

図１に公知の運動装置１を示す。装置１は、貫通した開口３を有するケーシング２を備える。ケーシング２の外側にはループ４が取り付けられている。ケーシング２内にはスピンドル軸を中心として自由に回転するスピンドル（図示せず）が配置されている。テザー５は、このスピンドルに巻き付けられて開口３を通って延びている。

使用時に、使用者は片方の足にループ４を取り付ける。次に、使用者はテザー５を把持してケーシング２から上方に引き出し、引き込み状態から伸長状態へとテザー５を伸長させて等速運動を行う。ケーシング２内の調節可能な付勢手段が、テザー５を引き込み状態へと付勢し、テザー５を伸長させるときに使用者が行う操作をコントロールする。

このような装置１は、パーソナルな運動分野に適用されるが、起立性低血圧緩和装置としての使用には適さない。実際、このような装置を患者が起立性低血圧を緩和するために使用することは危険であり得る。使用者が行う運動は等速運動（すなわち、実質的に一定の速度で抵抗に対して筋肉を収縮させることを含む運動）である。血圧と、使用者が行う運動の速度及び力との間には相関関係がない。これは、安全な治療域を超える可能性のある血圧の大きな変動につながり、脳卒中又は動脈瘤の破裂などの合併症を引き起こす可能性がある。

図２には、本発明の起立性低血圧緩和装置１０の第１の実施形態が概略的に示されている。装置１０は、外側ケーシング壁１２によって画定された外部ケーシング１１を備える。開口１３は、外部ケーシング壁１２を貫通している。外部ケーシング１１の上半分は、外部ケーシング１１の中を可視化するために図示していない。

外部ケーシング１１内には、キャリッジプレート１５を備えたキャリッジ１４が配置されている。キャリッジプレート１５は、キャリッジ変位軸１６に沿って開口１３に向かっておよび開口から離れるように往復変位するように構成されている。

図３は、キャリッジ１４の下面と外部ケーシング壁１２の一部とを示す。キャリッジ１４の下面は舌部１７を備える。外部ケーシング壁１２内には、対応する溝１８が配置されている。使用時に、舌部１７は溝１８内に配置されるため、キャリッジ１４はキャリッジ変位軸１６に沿って移動するように拘束される。

図２に戻ると、装置１０は、キャリッジプレート１５上に配置されたスピンドル１９をさらに備える。スピンドル１９は、本実施形態では、キャリッジ変位軸１６に対して実質的に垂直なスピンドル軸２０を中心に自由に回転できる。

テザー２１は、スピンドル１９の周囲に部分的に巻き付けられている。テザー２１の近位端２２はスピンドル１９に接続されている。テザー２１の遠位端２３は、図示されているように外部ケーシング壁１２の開口１３を通過して延びている。図２では、テザー２１は、引き込み状態で示されており、テザー２１の大部分はスピンドル１９の周りに巻き付けられ、テザー２１の遠位端２３のみが外部ケーシング１１の開口１３を通って延びている。テザー２１の遠位端２３を開口１３から引き離すことによってスピンドル１９は回転するため、テザー２１は伸長状態へと伸びる。伸長状態では、テザー２１は、もはやスピンドル１９の周りに巻き付けられておらず、テザー２１を引っ張ってもスピンドル１９のさらなる回転は生じない。これについては、以下でより詳細に説明する。

スピンドル付勢機構２４が、スピンドル１９とキャリッジ１４との間に接続されている。本実施形態では、スピンドル付勢機構２４は、ぜんまいバネ２４である。明確にするため、ぜんまいバネ２４の２つの端部のみが図示されている。スピンドル付勢機構２４は、テザー２１を引き込み状態に向けて付勢するように、スピンドル軸２０を中心としてスピンドル１９にトルクを加えるように構成されている。テザー２１を部分的に伸長させ、次に、解放する場合、スピンドル付勢機構２４によってスピンドル１９に加えられたトルクは、スピンドル１９を回転させ、引き込み状態に到達するまでテザー２１を引き込む。

装置１０は、キャリッジ１４と外部ケーシング１１との間に配置されたキャリッジ付勢機構２５さらに備える。キャリッジ付勢機構２５は、キャリッジ１４を開口１３から離れるように付勢するように構成されている。本実施形態では、キャリッジ付勢機構２５は、バネ定数Ｋを有するキャリッジ付勢バネ２５を備え、キャリッジ付勢バネ２５はキャリッジ変位軸１６に実質的に平行な軸に沿って伸長する。

図４（ａ）は、テザー２１が引き込み状態にある装置１０を上から見た概略図である。ここでも、明確にするために、ぜんまいバネ２４の端部のみが示されている。また、開口１３に近接した外部ケーシング壁１２の一部のみが図示されている。使用時に、患者は片手で外部ケーシング１１を把持し、他方の手でテザー２１の遠位端を把持する。あるいは、装置１０は比較的コンパクトであるため、患者は、外部ケーシング１１に接続されたリストストラップによって手首につなぐことができ、これによって片手操作を可能にする。次に、患者はテザー２１の遠位端２３を引っ張り始める。最初は、患者によって加えられる力は小さい。この引張力により、テザー２１に張力が発生し、これは、スピンドル軸２０を中心としてスピンドル１９にトルクを発生させる。このトルクは、ぜんまいバネ２４によってスピンドル軸２０を中心としてスピンドル１９に加えられる逆方向のトルクよりも小さいため、スピンドル１９は回転しない。しかしながら、この張力は、キャリッジ付勢バネ２５のわずかな圧縮を引き起こし、図４（ｂ）に示すように、キャリッジ１４をキャリッジ変位軸１６に沿って開口１３に向かってわずかに変位させる。

次に、患者は、テザー２１への引張力を値Ｐ_ｃまで増加させる。この時点で、スピンドル軸２０を中心としてスピンドル１９に加えられるトルクは、反対方向のスピンドル付勢機構２４によってスピンドル１９に加えられるトルクと釣り合う。

次に、患者は、Ｐ_ｃを超えるようにテザー２１への引張力を増加させる。すると、テザー２１によってスピンドル１９に生じたトルクは、ぜんまいバネ２４によって生じた反対方向のトルクを超える。したがって、スピンドル１９は回転し始め、この引張力を維持することによって、患者は、引き込み状態から図４（ｃ）に示す伸長状態へとテザー２１を伸長させることができる。伸長状態では、テザー２１はスピンドル１９から完全に解かれ、スピンドル１９はそれ以上回転しない。

ぜんまいバネ２４によってスピンドル１９に加えられるトルクは比較的小さい。したがって、患者は、テザー２１を、引き込み状態から伸長状態へと、容易に外部ケーシング１１から引っ張ることができる。この時点で患者が等速運動を行っている間、関与する力は小さく、患者の血圧の有意な上昇を引き起こさない。

テザー２１が伸長状態になると、患者は引張力をさらに増加させる。スピンドル１９が回転しなくなると、この引張力の増加によってキャリッジ付勢バネ２５は図４（ｄ）に示すように圧縮される。キャリッジ付勢バネ２５は比較的硬いバネ（すなわち、高いバネ定数を有する）であるため、キャリッジ付勢バネ２５の実質的な圧縮を生じさせるためには、引張力の比較的大きな増加が必要とされる。

患者が所望の引張力（典型的には２０～１００Ｎの範囲）でテザー２１を引張ると、患者は、キャリッジ付勢バネ２５の付勢力に抗してテザー２１を静止状態に保持し、等尺運動(isometric exercise)（すなわち、力が加えられるが筋肉の伸縮はしない運動）を行う。等尺運動により、患者の血圧を制御しながら上昇させる。患者が、テザー２１を、キャリッジ付勢バネ２５の付勢力に抗して、所望の時間テザーを保持した後、患者はテザー２１を解放し、このテザー２１はぜんまいバネ２４によって引き戻されて引き込み状態に戻る。

一般的に言えば、キャリッジ付勢バネ２５は、バネ定数ｋを有する。このｋの値は、スピンドル付勢機構２４によってスピンドル１９に加えられたトルクと釣り合うトルクをスピンドル１９に発生させるためにテザー２１に引張力Ｐ_ｃが加えられたときに、キャリッジ付勢バネ２５が部分的に圧縮されるような値である。言い換えれば、テザー２１への引張力が、スピンドル１９が最初に回転し始める値まで増加すると、この引張力の値でキャリッジ付勢バネ２５は部分的に圧縮される。バネ定数が小さすぎると、スピンドル付勢バネ２５は完全に圧縮されてから、スピンドル１９が回転し始める。すると、患者は、テザー２１が伸長状態に達した後にキャリッジ付勢バネ２５がさらに圧縮されることによって、次のコントロールされた等尺運動を行うことができない。

図５には、本発明による起立性低血圧緩和装置１０の代替的実施形態が示されている。本実施形態では、キャリッジ付勢バネ２５は、キャリッジ１４を挟んで開口１３と反対側にある。本実施形態では、キャリッジ付勢バネ２５は、動作中に使用者によって圧縮されるのではなく伸長される。ここでも、キャリッジ付勢バネ２５のバネ定数及びぜんまいバネ２４によって与えられるトルクは、テザー２１が引き込み状態から伸長状態に到達したときに、キャリッジ付勢バネ２５が部分的にのみ伸長されるように選択される。本実施形態では、キャリッジ付勢バネ２５が完全な伸長を超えて伸長して塑性変形するのを防止するためにエンドストップ２６が採用される。

図２の実施形態では、テザー２１が引き込み状態にあり、テザー２１に張力がない場合、キャリッジ付勢バネ２５は中立位置にある、すなわち、伸長も圧縮もされていない。本発明の代替的実施形態では、装置１０がこの状態にあるとき、キャリッジ付勢バネ２５は部分的に圧縮されるため、キャリッジ１４を開口１３からできるだけ離れるように付勢している。この実施形態の動作は、図２の動作と同じであるが、テザー２１が引張されたとき、キャリッジ１４は、テザー２１が伸長状態に到達し、引張力がキャリッジ付勢バネ２５によってキャリッジ１４に加えられる力を超える値に増加されるまで、開口１３に向かって移動しない。

本発明による装置１０のさらなる実施形態が図６に示されている。本実施形態では、キャリッジ１４は、キャリッジプレート１５に接続された内部ケーシング２７をさらに備える。スピンドル１９及びスピンドル付勢機構２４は内部ケーシング２７内に配置されている。スピンドル付勢機構２４はスピンドル１９と内部ケーシング２７との間に伸長している。好ましくは、内部ケーシング２７、スピンドル１９、テザー２１及びスピンドル付勢機構２４が必要に応じて単一のユニットとして取り外し及び交換することができるように、内部ケーシング２７はキャリッジプレート１５に取り外し可能に接続されている。

図４ａ～図４ｄを参照して説明したように、テザー２１が伸長状態に達すると、患者は引張力を増加させてキャリッジ付勢バネ２５を圧縮させ、キャリッジ１４を開口１３に向かって移動させる。したがって、キャリッジ１４の位置は、引張力（言い換えれば、テザー２１の引張力）の関数である。患者又は装置１０のいずれかに望ましくない副作用をもたらすことがあるため、患者が所定の引張力のみを加え、特に所定の引張力を超えないことが望ましい場合が多い。本発明による装置１０のさらなる実施形態が、垂直断面として概略的に図７ａに示されている。本実施形態は、キャリッジ１４の位置を決定するための位置検出機構２８をさらに備える。位置検出機構２８は、外部ケーシング１１内に配置された第１の電気接点及び第２の電気接点２９を備え、図示されているように、第１の接点２９は第２の接点２９から離れているが第２の接点２９に近接している。

患者がテザー２１への引張力を増加させると、キャリッジ１４は第１の電気接点２９に向かって移動して当接する。患者が引張力を増加させるにつれて、キャリッジ１４はさらに開口１３の近くへと移動し、第１の電気接点２９を第２の電気接点２９に向けて傾ける。患者が加える引張力が所定の引張力に達すると、図７ｂに示すように、第１の電気接点２９は第２の電気接点２９に接触する。装置は、この時点で、テザー２１の張力が典型的に２０～１００Ｎの範囲にあるように設計されている。電気回路３０が第１の電気接点２９及び第２の電気接点２９に接続され、２つの接点２９が接触したときに音又は光などの警告を発するように構成されている。患者は、警告が発せられるまで力を増加させてテザー２１を簡単に引っ張ることができ、次にテザー２１をその位置に保持して所望の等尺運動を行う。

電気回路３０は、さらなる機能を提供することができる。回路３０は、患者が所望の期間、等尺運動を行ったときに第２の警告を発することができるタイマーを備えていてもよい。タイマーはプログラム可能であってもよい。回路３０は、運動が行われた時間及び運動の継続時間などのデータをさらに記憶してもよく、これらは後の分析のためにダウンロードすることができる。

本発明のさらなる実施形態では、装置１０は、血圧モニタ及び脈拍数モニタをさらに備える。血圧モニタは、運動中に患者の血圧が安全なレベルを超えた場合に警報を発するように適合されている。同様に、脈拍数モニタは、運動中に患者の脈拍数が安全なレベルを超えた場合に警告を発するように適合されている。両方のモニタは、後の分析のためにデータを記憶するように構成されていてもよい。装置１０は、使用中に装置１０の動きを測定するための加速度計をさらに備えていてもよい。

Claims (14)

1. 貫通した開口を備えた外部ケーシング、
   外部ケーシング内に配置され、キャリッジ変位軸に沿って開口に向けて及び開口から離れるように往復変位するように構成されたキャリッジ、
   キャリッジ上に配置され、スピンドル軸を中心として回転するように構成されたスピンドル、
   スピンドルの周囲に少なくとも部分的に巻き付けられているテザーであって、開口を通って延びる遠位端を備え、引き込み状態から伸長状態へと伸長可能であるように構成され、伸長状態では、遠位端を開口から引き離してスピンドルをスピンドル軸を中心として回転させることによってテザーが完全に伸長されるテザー、
   スピンドルに接続され、テザーを引き込み状態へと付勢するように、スピンドル軸を中心としてスピンドルに付勢トルクを加えるように構成されたスピンドル付勢機構、及び、
   キャリッジに接続された外部ケーシング内に配置され、キャリッジを開口から離れるように付勢するように構成されたキャリッジ付勢機構、
   を備える、起立性低血圧緩和装置。
2. 前記キャリッジ付勢機構は、前記キャリッジと前記外部ケーシングとの間に接続される、請求項１に記載の起立性低血圧緩和装置。
3. 前記キャリッジ付勢機構は、前記キャリッジ変位軸に実質的に平行な軸に沿って伸長する少なくとも１つのキャリッジ付勢バネを備える、請求項２に記載の起立性低血圧緩和装置。
4. 前記キャリッジ付勢バネは、バネ定数ｋを有し、ｋは前記テザーへの引張力が前記スピンドルが最初に回転し始める値まで増加すると、その値で前記キャリッジ付勢バネが部分的に圧縮されるか又は部分的に伸長される値を有する、請求項３に記載の起立性低血圧緩和装置。
5. 前記キャリッジ付勢バネは、バネ定数ｋを有し、ｋの値は、前記スピンドル付勢機構によって前記スピンドルに加えられるトルクと釣り合うトルクを前記スピンドルに発生させる引張力Ｐｃが前記テザーに加えられたときに、前記キャリッジ付勢バネが部分的に圧縮されるか、又は部分的に伸長される値である、請求項３に記載の起立性低血圧緩和装置。
6. 前記スピンドル付勢機構は前記スピンドルと前記キャリッジとの間に接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載の起立性低血圧緩和装置。
7. 前記スピンドル付勢機構は、ぜんまいバネを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の起立性低血圧緩和装置。
8. 前記キャリッジはキャリッジプレートと、前記キャリッジプレートに接続された内部ケーシングとを備え、前記スピンドル及び前記スピンドル付勢機構は前記内部ケーシング内に配置される、請求項１から７のいずれか一項に記載の起立性低血圧緩和装置。
9. 前記内部ケーシングは前記キャリッジプレートに取り外し可能に接続される、請求項８に記載の起立性低血圧緩和装置。
10. 前記キャリッジ変位軸に沿った前記キャリッジの位置を検出するための位置検出機構をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の起立性低血圧緩和装置。
11. 前記位置検出機構は、前記外部ケーシングの内部に配置された第１の電気接点及び第２の電気接点を備え、前記第１の接点は前記第２の接点に近接しており、前記第１の接点及び前記第２の接点は、前記キャリッジが前記変位軸に沿って移動するときに、前記キャリッジが前記第１の接点に当接して前記第２の接点との接触を促すように配置される、請求項１０に記載の起立性低血圧緩和装置。
12. 使用中に装置の動きを測定するための加速度計、血圧センサ及び脈拍計のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の起立性低血圧緩和装置。
13. 人体に接続するために前記外部ケーシングに接続されたストラップをさらに備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の起立性低血圧緩和装置。
14. 前記ストラップはリストストラップである、請求項１３に記載の起立性低血圧緩和装置。