专利名称：用于改变病人体温的设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于改变病人体温的医疗设备，并且更具体地涉及能够有效、快速地调节病人体温、尤其是使体温降低的设备。
背景技术：
心动突然停止仍是一个严重的公共健康问题。美国每年大约有350,000人患病，总存活率大约为5％。即使可立即得到当前最先进的护理——包括心肺复苏术(CPR)、药物、通风设备和自动体外除颤器，但是可能最好的情况也仅有25％的存活率。很明显需要改进的处理此状况的疗法。
已经有许多关于偶然体温降低和心动停止得以康复的报道。此观察使得研究人员考虑将治疗性降低体温作为减小循环停止的不利后果的一种可能的疗法。各种研究已表明，适度的系统性降低体温(大约3-5℃(5.4-9.0))可减小对重要器官——包括大脑——的损害。在心动停止期间和之后导致的体温降低已证明了这一益处。使用心肺分流术也可有效地迅速实现此目标。将冷却流体直接引入动脉系统也成功地得到使用。但是，这两种侵入性方法需要大孔径血管内导管和将无菌溶液迅速引入病人体内。这种侵入性方法在处理医院外的急诊时具有明显的缺陷。
如果足够有效和便携，则非侵入性冷却是一种优选的方法。仅直接冷却头部已产生不同的结果。但是，在最近的临床研究中，复苏后通过非侵入性疗法将整个身体冷却到大约33℃(91.4)已证明惊人地有效。使用冷凝胶和冰袋可产生每小时大约0.9℃(1.6)的冷却，并且在保持神经不受到损害方面得到几乎100％的改进(Bernard S.A.et al.，Treatment ofComatose Survivors of Out-of-Hospital Cardiac Arrest with InducedHypothermia，346 New Eng.J.Med.557-563(2002))。在另一研究中，发现冷空气能够以每小时大约0.25℃(0.45)的速率冷却病人，这在相同的端点处导致40％的改进(Sterz F.et al.，Mild Therapeutic Hypothermiato Improve the Neurologic Outcome after Cardiac Arrest，346 New Eng.J.Med.549-556(2002))。在另一研究中，充水的冷却毯和冰袋共同应用于皮肤导致每小时0.8℃(1.4)的冷却速率(Felberg et al.，HypothermiaAfter Cardiac Arrest-Feasibility and Safety fo an External CoolingProtocol，104 Circulation 1799-1804(2001))。从这些研究所示出的可以认为，增加冷却速率可提高病人的获救率。
发明内容
本发明涉及一种用于改变病人体温的设备。该设备主要包括用于覆盖病人身体的至少一部分的盖以及顺从支承件。该盖和顺从支承件共同限定用于接纳病人身体的所述部分的包封件，并且构造成引导传热液体与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热液体之间的热传递。顺从支承件适于位于病人身体的所述部分之下并大致与所述部分的形状一致以邻近所述病人身体部分限定用于积聚传热液体的凹部(well)。
在另一个方面，该设备主要包括适于至少接纳病人的躯干和腿的包封件。该包封件能够与病人身体的形状和尺寸一致，从而容纳不同形状和尺寸的病人。液体输送系统能够驱动传热液体进入包封件以便与被接纳在该包封件内的病人躯干的至少一部分直接接触，以促进病人身体和传热液体之间的热传递。
在另一个方面，该设备主要包括包封件，该包封件限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间，并且构造成引导传热流体与被接纳在该内部空间内的病人身体的所述部分直接接触。该包封件至少部分地由柔性材料形成。包封件内的流体通道构造和设置成将传热液体引导到包封件内。该流体通道的至少一部分通过柔性材料限定。开口保持件被接纳在由柔性材料限定的流体通道的部分中以保持该通道打开并允许传热液体通过该开口保持件流过该流体通道。
在另一个方面，该设备主要包括限定用于接纳病人身体的一部分的内部空间的包封件。至少一个入口设置在病人身体的所述部分上方以便将传热液体引导到内部空间以流过所述病人身体部分，并且至少一个入口设置在被接纳在该内部空间内的病人身体的所述部分下方以便将传热液体引导到该内部空间以在所述病人身体部分的下方流动。
在另一个方面，该设备主要包括限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件。包封件中的入口允许传热液体流入包封件以便与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热液体之间的热传递。包封件中的出口允许传热液体从该包封件中排出。限流器与该出口流体连通以便在包封件内保持预定量的传热液体。
在另一个方面，一系统可在液体冷却模式和气体冷却模式中操作以便调节病人的体温。该系统主要包括限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件。液体输送系统在液体冷却模式中控制液体的温度并驱动液体进入包封件，以便在所述病人身体部分被接纳在该包封件内时与所述病人身体部分直接接触。气体输送系统在气体冷却模式中控制气体的温度并驱动气体进入包封件，以便在所述病人身体部分被接纳在包封件内时与所述病人身体部分直接接触。
在另一个方面，该设备主要包括限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件。该包封件大致与被接纳在该包封件的内部空间内的病人身体的所述部分邻近。该包封件还适于允许传热流体与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热流体之间的热传递。过滤系统过滤该传热流体。
在另一个方面，该设备主要包括限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件。该包封件适于允许传热流体与被接纳在该内部空间内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热流体之间的热传递。该包封件包括设置用于相对于该包封件安置病人身体的一部分的标记。
在另一个方面，本发明涉及一种用于调节病人体温的方法。该方法主要包括将病人身体的至少一部分封闭在包封件的内部空间内。该包封件具有用于将传热液体接纳到该内部空间内的入口，和与该包封件的内部空间流体连通以便从包封件排出传热液体的出口。另外，该方法包括通过包封件的入口将传热液体引导到内部空间内，以便与病人身体直接液体接触地流过该病人身体以促进病人身体与传热液体之间的热传递，并将液体引导到包封件的出口。该方法还包括将传热气体引导到内部空间内，以便与病人身体直接接触地流过该病人身体以促进病人身体与传热气体之间的热传递。
在另一方面，该方法主要包括向充气支承件填充流体以便支承病人身体的一部分并基本位于该部分之下。另外，该方法包括在充气支承件上方的位置将病人身体的至少一部分封闭在内部空间内。该方法还包括将传热液体引导到包封件的内部空间内，以便与病人身体直接液体接触地流过该病人身体以促进病人身体与传热液体之间的热传递。
在另一方面，该方法主要包括将病人身体的至少一部分封闭在包封件的内部空间内。该包封件具有用于将传热液体接纳到该内部空间内的入口，和与该包封件的内部空间流体连通以便从包封件排出传热液体的出口。另外，该方法包括通过包封件的入口将传热液体引导到内部空间内，以便与病人身体直接液体接触地流过该病人身体以促进病人身体与传热液体之间的热传递，并将液体引导到包封件的出口。该方法还包括在包封件内保持预定高度的传热液体。
其它目的和特征部分地显而易见，部分地在下文指出。
图1是用于改变病人体温的本发明设备的透视图，该设备安置在轮床(盖尼式床，gurney)上；图2是从轮床上卸下的设备的俯视图；
图3是图2的线3-3处的设备剖视图；图4是设备的分解透视图；图5是设备的俯视图，其中盖被向后拉并且多孔层被部分切除以便露出通道；图6是图2的线6-6处的剖视图，但是病人被移走；图7是在图6所示的盖内形成的通道的放大视图；图8是图7所示的顺从支承件内的通道的放大视图；图9是示出限流器的设备的端视图；图10是本发明的设备的控制系统的示意图；图11是本发明的设备的示意图，其示出气泵将空气泵送到顺从支承件内；图12是本发明的设备的示意图，其示出两个入口泵从底部和顶部将传热液体泵送到设备的内部空间内；图13是本发明的设备的示意图，其示出从设备的内部空间排出传热液体；图14是本发明的设备的示意图，其示出气泵将传热气体泵送到设备的内部空间内；图15是设备的俯视图，其中盖被向后拉以显示顺从支承件的另一构型；以及图16是设备的俯视图，其中盖被向后拉以显示顺从支承件的又一构型。
在各附图中相应的参考标号指示相应的部件。
具体实施例方式
现在参照附图，尤其参照图1和2，参考标号10总体上指示用于调节病人12的体温的设备。设备10主要包括用14指示的包封件，该包封件限定用于接纳病人身体的至少一部分的内部空间16(图5)。但是应理解，病人身体的任何部分(包括整个身体)都可放置在包封件14内，作为示例，示出的被接纳在包封件14的内部空间16内的病人身体的部分是自颈部向下的病人身体，包括躯干、臂和腿。包封件14适于大致与被接纳在其中的病人身体的形状一致以容纳不同体形和尺寸的病人。例如，在一种构型中，包封件14适合于具有成年男性的大约第5百分位数和大约第95百分位数之间的尺寸的个体。还可设想适合于接纳较小个体(例如婴儿、儿童、矮小的成人)或较大个体的包封件。
包封件14还适合于允许传热液体18(图12)例如水、盐水或其它合适的液体或传热气体116(图14)流入内部空间16，以便与病人身体直接接触以促进病人12和传热流体之间的热传递。为了提高病人12的温度，传热流体以比病人身体的部分高的温度被引导到包封件14的内部空间16内。例如，传热流体的温度可在大约43℃(109)到大约47℃(117)的范围内，例如大约45℃(113)。这种加温包封件可为遭受非故意的体温降低的病人12加温。
为了降低病人12的温度，传热流体以比被接纳在包封件14的内部空间16内的病人身体部分低的温度被引入包封件14，从而流体冷却病人身体部分。例如，传热流体的温度可在大约0.5℃(34)到大约4℃(36)的范围内。已发现以这种温度引入包封件14的传热流体以足以诱导体温降低的速率冷却身体，同时使得对病人皮肤的任何不利影响最小。应理解，可使用除了上面列出的温度之外的温度调节被接纳在包封件14的内部空间16内的病人12的温度。
如上所述，可使用降低体温来最小化或防止心动停止对重要器官——包括大脑——的损害。可很好地认识到，器官损害会并且通常在受害者心动停止之后不久发生。结果，迅速和有效地诱导体温降低以最小化或防止器官损害对受害者非常有好处。由于许多心动停止的受害者最初由第一目击者(即警察、消防队员、急救医务人员)救治，所以在一种构型中，设备10是便携式的以便远离医疗机构使用。此外，包封件14的尺寸和形状确定为可放置在担架例如救护车或急诊轮床(总体上用20指示)上，以有助于在将病人12放置在包封件内的同时以传统方式将病人12运送到医疗机构(图1)。因此，包封件14的宽度在大约66厘米(26英寸)和大约76厘米(30英寸)之间，长度在大约203厘米(80英寸)和大约210厘米(83英寸)之间，这是标准救护车或急诊轮床20的大概尺寸范围。可想到，包封件14可具有其它构型而不会背离本发明的范围。还可想到，包封件14可用于处理其它医疗状况或者可应用于其它医疗过程(例如体温过高、外伤、中风、心脏病发作、抗癌治疗的增强，手术支持，以及全面热管理)。此外，尽管病人12最常见地为人，但是设备10可用于其它动物。
在病人12内诱导体温降低所需的时间量依赖于许多因素，包括被接纳在包封件14的内部空间16内的病人身体的部分，传热流体的温度，以及传热流体与病人身体的部分接触的时间量。结果，在一种构型中，包封件14适于围绕颈部以下的病人身体，从而使病人的总表面积的大部分与传热流体进行热传递。如图3所示，包封件14包括用于覆在病人12颈部以下(的部分)上、以22指示的盖，以及位于病人整个身体之下、以24指示的顺从支承件。
如图2和3所示，盖22包括柔软的片状件26，该片状件适于在其自身重量下大致与其覆盖的病人12的轮廓一致。片状件26优选地用透明材料例如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯或聚氨酯制成，从而可观察被接纳在包封件内的病人的身体。应理解，片状件(未示出)可由不透明的材料制成，或者具有透明的一部分，而片状件的剩余部分是不透明的。在另一构型(未示出)中，盖22还包括设置在片状件26和病人身体之间的多孔层。该多孔层例如棉絮或开孔泡沫在与病人身体间隔开的位置支承片状件26，从而在片状件和病人身体之间形成允许传热流体通过的流体通路。
顺从支承件24是充气支承件，其类似于盖22，当病人身体搁置在该支承件上时也大致与病人身体的形状一致。此外，顺从支承件24使得在病人12下方的压力集中最小，这有助于传热流体在病人下方的流动并且使在病人皮肤内出现压疮的可能性最小。如图4内所示，顺从支承件24包括两个总体细长的充气管28，该管形成支承件的右侧和左侧。如图11所示，充气管28可选择性地使用气泵30(或手动地)充气并可通过从管中放出空气放气。现在参照图6，每个管28具有顶部32、底部34、面向内部的侧面36和面向外部的侧面38。面向内部的侧面36大致形成为与病人12的侧面轮廓一致。因此，管28在充气时共同在支承件24的中心(即在充气管28之间)限定用于接纳病人身体的凹槽40(图4)。更具体地，管28在充气时大致与病人12的侧面一致，从而形成尺寸和形状确定为用于接纳病人的头部和颈部的凹处42，用于接纳病人躯干的较宽的区域44，以及用于接纳病人的腿和脚的逐渐变细的凹处46。适于接纳病人12的头部和颈部的凹处42构造成沿向前看的方向支承头部，从而保持病人的呼吸通路(即鼻子和嘴)与包封件14的内部空间16内的传热流体不接触。凹处42防止病人的头部移到面向侧面的方向。管28在它们的面向外部的侧面38上可由刚性更大的材料例如刚性塑料保持住(以限定支承件的外周界)，从而限制管向外膨胀。应理解，顺从支承件24可具有不同的形状和尺寸，或者可以与文中所述的方式不同的方式与病人的身体一致。例如，顺从支承件24可填充有任何合适的流体——包括液体，或任何合适的可流动的材料——例如聚苯乙烯珠粒。
参照图4和6，液体不可渗透的片状件48在管28的基本上相对的部分之间延伸，并且多孔层50覆盖在该部件上。不可渗透部件48连接到管28，使得该部件从包封件14的头部凹处42朝逐渐变细的脚部凹处46倾斜。不可渗透部件48将传热流体保持在包封件14内，而多孔层50——例如高膨松度聚酯棉絮或开孔聚氨酯泡沫——允许传热流体与病人身体部分接触以流过整个包封件内的皮肤。不可渗透部件48包括透明材料例如PVC、聚乙烯或聚氨酯。应理解，不可渗透部件48可全部包含不透明材料，或者具有透明的一部分，而不可渗透部件的剩余部分是不透明的。还应理解，不可渗透部件48可连接到管，使得不可渗透部件处于大致水平的平面内或者从脚部凹处46朝头部凹处42倾斜。
再次参照图4，前端板52和后端板54在管28之间延伸，并且限定支承件24的向前和向后的范围。端板52、54可用多种材料例如半刚性塑料、塑料泡沫、弹性塑料板、可充气区段或受约束的可充气区段(例如相互粘合在一起的一连串可充气管)制成。
顺从支承件24还包括定位器56(图5)，例如头枕、前额绑带或印在支承件上的标记，该定位器向用户指明在哪里将病人12适当地放置在顺从支承件上。所述标记可以是文字(例如书面说明)、身体或其部分的轮廓线、或图像例如脸部图像。可想到，可将定位器56放置在包封件上或内部的任何位置。
如图3所示，顺从支承件24还可包括可选择性地充气的头枕55，该头枕不仅向用户提供在哪里安置病人12的指示，而且还保持病人的呼吸通路(即鼻子和嘴)与包封件14的内部空间16内的传热流体间隔开。此外，头枕55使病人头部向后形成角度，从而打开病人的呼吸通路。因此，头枕55将病人的头部放置在适合于口对口人工呼吸复苏术——实施CPR的步骤之一——的位置。在另一种构型(未示出)中，头枕55提供了搁置病人头部的枕头。结果，病人的头部向前成角度，这使得使用呼吸管来帮助病人呼吸是必要的。结果，病人的头部可大致水平、向前成角度或向后成角度地安置，从而为用户提供了选择最适合特定病人12的位置的选项。应理解，头枕55可用不可充气的部件形成。还应理解，头枕55可与顺从支承件24成一体，或者形成分离的部件。
顺从支承件24的端板52、54、不可渗透部件48以及充气管28共同构造成在顺从支承件的中心形成总体上用58指示的用于接纳病人12的整个身体的防水凹部。病人12在管28处于放气状态的情况下仰卧地安置在不可渗透部件48上。然后将管28充气以使管的内侧壁36同与其并列的病人身体的部分一致。管28提供沿纵向延伸的壁以防止传热流体18沿横向泄漏。端板52、54防止传热流体18沿纵向泄漏，并且不可渗透部件防止传热流体沿向下方向泄漏。应理解，不可渗透部件还可在管和端板之上延伸，从而防止沿所有方向泄漏。
结果，凹部58的尺寸和间隔确定为大致与被接纳在包封件14的内部空间16内的病人身体一致。因此，有效地改变病人12的温度所必需的传热流体的体积也依赖于病人的尺寸和形状。例如，为实现类似的传热速率，较大的病人将比较小的病人需要更多的传热流体。此外，包封件14的内部空间16内的传热液体保持为较薄的层，并且接近或接触安置在凹部58内的病人的身体。结果，可使有效地改变病人12的温度所必需的传热液体18的量最少。这在大量的传热液体18——可变得较重——需要用手携带的偏远区域变得愈加重要。例如，大约16升(4.2加仑)的传热液体18重大约16千克(35磅)，而大约12升的传热液体重大约12千克(27磅)。
凹部58通过允许传热流体18在病人身体下面和附近聚集，并且可将传热流体从在病人12下方的位置输送到病人身体，使得可在病人身体的下侧和旁边之间发生传热。凹部58的深度D沿包封件的纵向轴线改变(图3)。凹部58在接纳病人12的躯干的区域比在接纳头部、腿和脚的区域深，因为病人的大部分体重包含在躯干上。凹部58在适于接纳躯干的区域内的深度D在大约2.5厘米(1英寸)和大约20厘米(8英寸)之间，并且优选地在大约12.7厘米(5英寸)和大约15厘米(6英寸)之间。这些深度基本对应于在第5百分位数和第95百分位数之间的成年男性的胸高的大约一半。凹部58的深度的此变化允许比病人12的头部、腿和脚处更多的传热液体聚集在病人躯干周围，躯干是身体易于发生传热的区域。管理在适于接纳病人头部的区域内的传热液体18的深度的原因是显而易见的。应理解，凹部58可具有大致均匀的深度D，或者具有与所述的那些深度不同的深度，从而包封件14可设计用于较小或较大的成人、儿童或婴儿而不会背离本发明的范围。
如图2和5所示，盖22和顺从支承件24适于相互密封接合。盖22沿支承件24的边缘60铰接到支承件，以确保盖和支承件保持连接并相互正确地对齐以便使用。在另一种构型(未示出)中，密封部分62、64沿边缘60接合，从而允许从顺从支承件24上选择性地除去盖22。如图所示，盖22包括两个第一密封部分62，支承件24包括两个第二密封部分64。密封部分62、64包括拉链部件，例如由美国纽约Orangeburg的MiniGrip/ZIP-PAK——一ITW的子公司——制造的FLEXIGRIP7，它们可选择性地相互密封地接合。在另一种构型(未示出)中，密封部分62、64包括钩环紧固系统。例如，可将一条钩材料粘附到顺从支承件24上，并将一条环材料粘附到盖22上以便接合位于顺从支承件上的钩材料。应理解，可将环材料放置在顺从支承件24上而将钩材料放置在盖22上。
盖22稍小于支承件24，这使得盖和顺从支承件的密封部分62、64可位于支承件侧面上方且沿横向向内。结果，密封部分62、64安置成远离被接纳在包封件14的内部空间16内的病人12的中线，从而允许对病人实施CPR而不会与密封部分冲突。此外，密封部分62、64安置在包封件的大致保持水平的部分上。结果，使密封部分62、64弯曲或变形的可能性最小。密封部分62、64的弯曲和变形会减小密封或者被打开或闭合的能力。此外，密封部分62、64安置在其中传热液体18积聚在顺从支承件24的凹部58中的深度D上方的位置，这减小了对密封部分的要求(即密封部分不必一定形成水密密封)。最后，密封部分62、64对用户而言方便地定位，从而使得用户容易到达病人12。
参照图6到8，盖22的不可渗透部件26和顺从支承件24的不可渗透部件48包括柔性板状的面向身体的部件66和柔性板状的外部部件67，所述部件适于相互面对面地接合。面向身体的和外部部件66、67是液体不可渗透的，并且沿它们的相对侧相互接合以在它们之间形成用于传热流体的至少一个通道68(图2和5)。使用热密封沿接缝69将部件密封在一起以形成通道68，因为其提供了适当的强度而无需额外的原料。在本发明的范围内也可设想形成通道68或使部件66、67相互密封的其它方法例如粘合。通道68的长度大约等于盖22的长度，宽度大约为25mm，高度大约为3mm。应理解，给出的通道68的尺寸仅是示例，该通道可形成为具有不同的尺寸。
通道68构造成将流体分布到病人身体的大部分表面区域上。如图2和5所示，通道68在盖22的不可渗透部件26和顺从支承件24的不可渗透部件48中的每一个内包含基本沿包封件的纵向延伸的三个通道。因此，总共六个通道68中的三个设置在病人身体上方，而另三个设置在病人身体下方。至少两个通道68设置成在偏离病人身体中线的位置接合病人身体。该特征在要对病人12实施CPR时尤其有用，因为通常沿病人的中线进行胸部按压。当将病人12放置在包封件14内并且通道68基本对应病人的中线时，胸部按压会反复阻塞传热流体穿过通道的流动，由此减小穿过包封件14的流体流。当至少一些通道68偏离病人12的中线时，实施CPR治疗时进行的胸部按压会较少地破坏通过包封件14的流体流。在本发明的范围内还可设想通道68的其它构型。应理解，盖22和顺从支承件24可具有更多或更少的通道68而不会背离本发明的范围。还应理解，盖22的通道数量可与顺从支承件24不同。
现在参照图8，在顺从支承件24的不可渗透部件48内形成的通道68均由开口保持件70支承，该开口保持件保持通道打开并允许传热流体通过该开口保持件流过该通道。开口保持件70提供即使当承受负荷例如病人体重时仍保持通道68打开所必需的刚性，病人身体对在支承件24的不可渗透部件48内形成的通道68施加压力。开口保持件70可以是多孔材料，例如开孔泡沫、颗粒物质(例如聚苯乙烯珠粒)、棉絮、无纺织材料或机械装置例如盘簧。一种合适的开孔泡沫是由Foamex of Eddystown，Pennsylvania，USA制造并以商标SIF销售的每英寸具有大约25个孔的网状聚氨脂泡沫。
在盖22的不可渗透部件26内形成的通道68没有开口保持件70(图7)。结果，在用传热流体填充通道68之前，该通道的板状面向身体的部件66和板状外部部件67一般相互紧靠地平放。一旦传热流体在通道68内流动，则该通道的横截面区域增加以允许流体在所述部件之间流动。应理解，在顺从支承件24的不可渗透部件48内形成的通道68可基本没有开口保持件70，而在盖22内形成的通道68可具有开口保持件。
再次参照图5和6，盖22和顺从支承件24的面向身体的部件66内具有与通道68对应的至少一个开口72(即入口)，以便传热流体可以从通道流到位于面向身体的部件66和病人身体部分之间的多孔层50。每个入口72总体为圆形，并优选地具有大约1毫米(0.04英寸)的直径。小直径入口72限制传热流体从通道68到包封件14内的流动，从而使得通道的整个长度都充满传热流体。因此，传热流体经由通道68均匀地分配给每个入口72。盖22的不可渗透部件26和顺从支承件24的不可渗透部件48的面向身体的部件66分别设置在病人身体的上方和下方，从而将入口72设置在病人的相对侧上。如图5所示，支承件24的不可渗透部件48的面向身体的部件66具有多个入口72。盖22的不可渗透部件26的面向身体的部件66也具有以与顺从支承件24的入口72类似的方式设置的多个入口(未示出)。
可以改变安置在包封件14的各个部分内的入口72的数量以调节传热流体在整个包封件的分配。如图5所示，入口72安置成在整个包封件14均匀地分配传热流体。但是，应理解，可将入口72安置成向包封件14不均匀地分配传热流体。通过不均匀地分配流，可将传热流体引导到病人身体的选定部分，例如那些更易于发生传热的部分(例如头部、颈部、躯干)。
如图5所示，盖22的不可渗透部件26和顺从支承件24的不可渗透部件48中的通道68延伸通过在包封件14的底部附近的后端板54。结果，被引导通过通道68的传热流体从包封件14的底部区段B(即下部三分之一)通过中间区段M(即中间三分之一)流到顶部区段T(即顶部三分之一)。为了使流分配均匀，入口72的数量沿远离包封件的底部区段B的方向沿通道68增加。因此，中间区段M的入口72的数量大于底部区段B的入口数量，而顶部区段T的入口数量大于中间区段的入口数量。在所示构型中，每个通道68与位于底部区段B内的四个入口72、位于中间区段M内的六个入口以及位于顶部区段T内的十六个入口流体连通。在另一种构型(未示出)中，入口72的直径沿远离包封件的底部区段B的方向沿通道68改变。使用此方法，具有较小直径的入口72设置在底部区段B附近，而具有逐渐变大的直径的入口设置在中间和顶部区段M、T内。应理解，许多入口72的构型可通过改变入口的尺寸、形状和分布将传热流体适当地分配给病人12的身体。
包封件14还包括延伸通过顺从支承件24的后端板54的至少一个大直径(例如2.5厘米(1英寸))出口80，以便从包封件14排出传热流体18(图3)。可设想，该大直径出口80(的直径)可大于或小于2.5厘米。出口80的尺寸足以允许传热流体18靠重力以这样的速率从包封件14排出，该速率等于或大于将传热流体输送到包封件14的内部空间16的速率，从而防止包封件溢出。包封件14可具有多于一个的出口80，该出口可设置在包封件的其它区段，并且出口可具有其它的尺寸和形状。
如图3所示，倒置的U形管82(广义地，“限流器”)与出口80流体连通，以使包封件14内的传热液体18的深度D保持预定的液面(液位)，从而使得传热液体积聚在病人12附近和下方的顺从支承件24的凹部58内。倒置的U形管82具有预定的高度，由此形成传热液体在从包封件中排出之前必须溢出的溢流道(见图9)。例如，如果传热液体18在包封件14内保持在大约7厘米(2.8英寸)和大约15厘米(6英寸)之间的深度，则管82需要具有足以防止在选定高度之下的传热液体流过出口80并流出包封件的高度。由于管82在包封件14的出口80处使流体保持在给定的高度，其在包封件的出口处产生正表压，对于传热液体的深度在7厘米(2.8英寸)和大约15厘米(6英寸)之间的包封件，该正表压在大约0.69千帕(每平方英寸0.1磅)和大约1.47千帕(每平方英寸0.2磅)之间。在管82上设有通风口84以使空气进入从而防止从包封件14虹吸传热液体18。可选择性地关闭通风口84以促进虹吸，这在从包封件14排出传热液体18时是有利的。可设想，管82可以是透明的，以便查看在包封件14内容纳的传热液体18的液面。应理解，限流器可以是除了倒置的U形管82之外的装置例如调节阀而不会背离本发明的范围。
现在参照图10，该设备还包括总体用86指示的用于控制设备10的操作的控制系统。控制系统86包括控制单元88，该控制单元具有用户界面90和输送系统92。用户界面90包括用于可视地指示控制系统86的具体参数的显示器94、允许系统用户选择性地控制具体的系统功能的控制器96、以及用于测量病人12的体温的一个或多个温度传感器98。例如，控制器96可允许用户输入病人12的体温的设定点或目标值。显示器94例如可尤其连同病人12的实际体温、传热液体18的温度以及传热液体的流量一起显示此设定点温度。
控制系统86的输送系统92包括液体输送系统100和气体输送系统102，该液体输送系统100为一通常封闭的连续流系统，其中引导从出口80排出的传热液体18流回包封件14的通道68以便流过入口72并流入包封件的内部空间16(图12)，该气体输送系统102输送加压空气以给顺从支承件24的管28充气(图11)并流入包封件14以便与病人身体直接接触(图14)。参照图12和13，输送系统92包括液体热交换器104、气体热交换器118、贮液器106、三个泵(两个液泵108和一个气泵30)、多个阀110以及过滤系统112。应理解，输送系统92可具有更少或更多的部件而不会背离本发明的范围。
液体输送系统100的热交换器104用于将传热液体18的温度改变为在液体进入包封件14之前测量的入口温度Ti。从包封件14排出的传热液体18可在通过热交换器104之后被如上所述地重新引入包封件。热交换器104将排出的传热液体18的温度从在液体离开包封件14之后测量的出口温度To改变为入口温度Ti。这允许在包封件14和液体输送系统100之间重复使用相同的传热液体18。在本发明的范围内可设想各种类型的热交换器104。例如，本发明的热交换器104可结合有Peltier装置和/或相变材料以有助于使传热液体18在通过包封件14并由病人身体的温度改变之后恢复至其入口温度Ti。应理解，热交换器104可用于加热或冷却传热液体18。在所示实施例中，热交换器104是放置在贮液器106内与贮液器内的传热液体18直接接触的大约10磅的相变材料(例如冰)。应理解，可使用更多或更少的相变材料，并且热交换器104可放置在液体分配系统100内的其它位置。
贮液器106将传热液体18保持为由热交换器104所导致的温度，并且在入口泵108将该液体泵送到包封件14内之前存储该液体。贮液器106可具有绝缘层(未示出)以帮助在传热液体18被泵送到包封件14之前保持传热液体的温度。尽管可使用各种尺寸的贮液器，但是在所示实施例中该贮液器106的容量大约为16升(4.2加仑)。应理解，可使用具有不同容量的贮液器。例如，用于为儿童或婴儿尺寸的包封件14保持传热液体18的贮液器106可具有较小的容量，而用于为较大的包封件保持传热液体的贮液器具有较大的容量。
如图12所示，两个泵为入口泵108，该入口泵与贮液器106和包封件14的通道68流体连通，以便以每分钟大约5升(每分钟1.3加仑)的流量从贮液器将传热液体18泵送到包封件内。如图所示，一个入口泵108将传热液体引导到位于盖22的不可渗透部件26内的通道68，以便引导传热液体18越过病人身体的顶部，而另一个入口泵将传热液体引导到位于顺从支承件24的不可渗透部件48内的通道，从而引导传热液体通过病人身体的下面。这些泵108可相互独立地操作。因此，可选择性地引导传热液体18流过病人身体的顶部、病人身体的下面或全部(即，流过病人身体的顶部和病人身体的下面)。
泵108可以是齿轮泵，例如B&D Pumps，Inc.of Huntley，Illinois，USA制造的UGP-2000系列，或者由电机驱动的滚筒式泵头，例如Watson-Marlow OEM of Paramus，New Jersey，USA制造的500系列作用泵。此外，泵可具有可拆卸的泵头114，该泵头是一次性的以使随后的病人交叉感染的可能性最小。泵头114是泵108接触传热液体18的唯一部分。例如，泵头114可用较便宜的塑料材料制成，并且可容易地连接到泵108上以及从泵108上拆除。例如，泵头114用塑料材料制成并使用螺钉连接于泵108。因此，在使用之后，可将泵头114从泵108上拆除，完全丢弃，并在泵上安装新的泵头以便用于另一个病人。如果需要较高流量或其它参数，则可使用其它的泵——例如较高容量的齿轮泵或离心泵——而不会背离本发明的范围。
过滤系统112与包封件14的出口80流体连通以便在传热流体18被排出时过滤该液体，从而防止污染液体输送系统100的其它部件(即入口泵108和贮液器106)的可能性。过滤系统112包括特殊材料过滤器、活性炭以及杀灭细菌和病毒的紫外线。一种这样的过滤系统是Aqua SunInternational，of Minden，Nevada，USA制造的Aqua Sun Model SWP-V2。过滤系统112可位于液体输送系统100内的任何位置或者具有更大或更小的过滤能力而不会背离本发明的范围。
空气输送系统102包括气泵30，例如传统的往复式或涡旋式压缩机，该气泵与顺从支承件24流体连通以便为管28充气(图11)，并且与包封件14流体连通以便将空气116(广义地，“传热气体”)引导到包封件内(图14)。除了提供传热气体116的功能之外，气泵30还适于向顺从支承件24的管28填充空气。例如，泵30可能够以每分钟大约500升的流量向顺从支承件24的管28填充空气至大约2千帕(每平方英寸0.3磅)的正表压。应理解，可使用其它类型的气泵，并且气泵可具有与给出的流量不同的流量。
气泵30还用于为热传递目的而将空气泵送到包封件内(图14)。可使用空气热交换器118——例如在管线中的(inline)空气加热器或冷却器——来在空气被泵送到包封件内之前改变空气的温度。因此，可将温度改变的空气116引导到包封件内以调节被接纳在包封件中的病人的体温。当传热液体18或相变材料不可用时，此特征尤其有用。此外，温度改变的空气116可用于将病人12的体温保持为目标温度。例如，可将传热液体18引导到包封件14内以将病人12的温度迅速调节为或接近目标温度，然后温度改变的空气116可用于将病人体温保持为选定的目标温度。另外，可使用暖空气来抑制体温降低的病人有时会发生的颤抖。
如图11-14所示，阀110在通过输送系统92的传热液体18和传热气体116的流径上进行控制。阀110例如夹管阀可从闭合位置移动到打开位置，其中在闭合位置禁止传热液体18(或传热气体116)流过阀，在打开位置不禁止传热液体(或传热气体)流过阀。例如，一个阀110沿形成于顺从支承件24的不可渗透部件48内的通道68和贮液器106之间的流径设置。在闭合位置，此阀110禁止经过阀流到贮液器106，从而允许入口泵108将传热液体18泵送到包封件14的内部空间16的底部。在打开位置并且在入口泵108停止的情况下，阀110允许传热液体18靠重力流过顺从支承件24的不可渗透部件48内的通道68，并经过该阀流到贮液器106。设备10的其它的阀110以类似的方式控制在输送系统92的其它区段中的流动。在本发明的范围内可设想其它类型的阀和其它的阀构造。
在操作中，包封件14放置在大致平坦的表面例如救护车轮床20上。顺从支承件24充分地延伸到使得顺从支承件的下侧搁置在轮床上的位置。如果需要的话，使盖22脱离顺从支承件24，并围绕边缘60朝向包封件14的后端板54移动，从而露出顺从支承件24的中心。病人12被小心地放置在顺从支承件24的中心，位于覆盖在不可渗透部件48上面的多孔层50上并与定位器56对齐(即病人12的面部与面部图像对齐)，以确保病人正确的放置。然后启动气泵30以将管28充气到预期压力(图11)，从而使管28的内表面36同与其并列的病人身体的部分一致。可在使用期间的任何时候启动气泵30以将管28保持为预期压力。然后将盖22安置成覆盖病人身体的颈部以下的部分。盖22和顺从支承件24的密封部分62、64接合在一起，从而将病人12封闭在包封件14中。
然后使用控制单元88启动输送系统92以向病人身体输送传热液体18或传热气体116，以将病人12的体温调节到选定的温度(图12)。例如，可能期望将发生心动停止的病人12的体温从大约37℃(98.6)快速降低到大约28℃(82.4)。在此示例中，向贮液器106添加大约16升(4.2加仑)传热液体18(例如水)和大约4.5千克(10磅)相变材料(例如冰)。可能期望使用预冷却的传热液体18。然后通过两个入口泵108将温度降低到在大约0.5℃(32.9)和大约4℃(39.2)之间的传热液体18泵送穿过通道68和入口72并进入包封件14的顶部和底部，从而使传热液体18以每分钟大约5升(每分钟1.3加仑)的流量与病人身体直接接触。在病人身体下方的传热液体18流经由多孔层50生成的通道。除了能够同时将传热液体18泵送进包封件14的顶部和底部之外，还可选择性地操作入口泵108以将传热液体18仅泵送进包封件的顶部或仅泵送进包封件的底部。
传热液体18积聚在由病人12在顺从支承件24内生成的凹部58内，从而积聚在顺从支承件的接纳躯干的区域内的传热液体的体积大于(积聚在)顺从支承件的接纳头部、腿和脚的区域内的体积。传热液体在包封件14的内部空间16内积聚，直至其高度超过与出口80流体连通的排水管82形成的溢流道。排水管82使传热液体18保持在大约14厘米(5.5英寸)的目标深度，这在包封件14的出口80处产生大约1.4千帕(0.2psi)的正表压。达到高于由排水管82形成的溢流道的高度的任何传热液体18将以这样的流量被从包封件排出，即该流量等于或大于通过入口泵108将传热液体驱动到包封件14的内部空间16内的流量。
从包封件14排出的传热液体18通过过滤系统112以除去来自病人12的污染物，例如颗粒物质、病毒和细菌。将已过滤的传热流体18引导回贮液器106，在该贮液器中流体在再循环进入包封件14的内部空间16之前通过相变材料再冷却。传热流体18连续地再循环通过包封件14，直至病人的体温达到或接近选定的温度。即使在传热液体18停止(流动)之后病人的温度还会略微地降低，结果可能期望在尚未达到选定的温度时停止传热液体的流以防止过调节(即使病人的体温降低到选定的温度之下)。这时，关闭入口泵108并且传热液体18靠重力从包封件14排出。一旦关闭入口泵108，则调节阀110以允许通过与顺从支承件24内的通道68连通的入口72从包封件14的内部空间16排出传热液体18(图13)。可使用气泵30将空气泵送进包封件14的顶部以更迅速地从包封件排出传热液体18。此外，与包封件14的底部流体连通的入口泵108可用作出口泵，以将传热液体18从包封件的内部空间16泵送到贮液器106。
可通过开启气泵30并引导由气泵泵送的空气经过管线中的热交换器118来使病人12保持在选定的温度下(图14)。引导已冷却的传热气体116流入通道68并通过包封件14的入口72以便与病人身体直接接触。据认为，可使用传热气体116在长达大约12到24小时的期望时间段内保持病人的体温。传热气体116通过包封件的邻近病人颈部的未密封部分和/或出口80离开包封件14的内部空间16。
传热气体116还可用于在病人12内诱导比传热液体18慢的温度变化或用于抑制颤抖。另外，可在远离救护车或传热液体18的贮液器106的偏远位置使用传热气体116。这使得用户不需要将重的传热液体18和相变材料输运给病人而不会耽误对病人的治疗。在已将病人输运到合适的地点(例如救护车、医院)之后，可将传热液体18引入包封件14的内部空间16。
应理解，在上述操作期间，用户能够通过透明盖22保持对病人身体的视觉观察。如果需要额外的医疗护理，则可通过输送系统92的操作将盖22向后拉(或完全除去)以露出病人的身体。输送系统92将继续将传热液体18或传热气体116引导到病人身体的下侧。如果正在使用液体输送系统100，则可在向后拉动盖之前关闭将传热液体18引导到盖22内的通道68中的入口泵108，以防止任何传热液体18从设备10溢出。此外，该设备的所有操作都可在到医疗机构的途中在救护车内进行，从而不会耽误任何随后的医疗护理。
图15和16示出顺从支承件24的其它构型。图15示出的顺从支承件24包括总体为矩形的气垫120。气垫120仅部分地充气，从而允许在放置于该气垫上的病人(未示出)的重量下形成凹部。具有基本与上述结构相同的结构的矩形不可渗透部件122覆盖并固定在气垫120上。棉絮层123放置在不可渗透部件122上方。棉絮层123的一部分被切除以显示在下面的不可渗透部件122。出口124与凹部121以及延伸通过气垫120的后端板126的管道流体连通，以便从包封件的内部空间排出传热液体。
在图16的构型中，顺从支承件24包括可充气的椭圆形管128，该管围绕支承件的整个周边延伸。具有基本与上述结构相同的结构的不可渗透部件130设置在椭圆形管128的中心并围绕其整个圆周粘结于椭圆形管的下侧，以限定用于接纳病人身体的防水凹部132。
鉴于上文，可见实现了本发明的一些目标并且获得了其它有利的结果。
在介绍本发明或其优选实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”是指存在一个或多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”将是广泛意义上的，并且是指除了列出的元件之外还可存在其它的元件。
由于可在上述说明内进行多种改变而不会背离本发明的范围，所以上述说明中包含的和附图中示出的所有内容应理解为是说明性的而不是限制性的。
权利要求
1.一种用于改变病人体温的设备，所述设备包括用于覆盖病人身体的至少一部分的盖；以及顺从支承件，该顺从支承件适于位于病人身体的所述部分之下并大致与所述部分的形状一致以邻近所述病人身体部分限定用于积聚传热液体的凹部；该盖和顺从支承件共同限定用于接纳病人身体的所述部分的包封件，并且构造成引导传热液体与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热液体之间的热传递。
2.一种用于调节病人体温的设备，所述设备包括包封件，该包封件限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间，并且构造成引导传热流体与被接纳在该内部空间内的病人身体的所述部分直接接触，该包封件至少部分地由柔性材料形成；该包封件内的流体通道，该流体通道构造和设置成将传热液体引导到包封件内，该流体通道的至少一部分通过所述柔性材料限定；开口保持件，该开口保持件被接纳在所述由柔性材料限定的流体通道的部分中以保持该通道打开并允许传热液体通过该开口保持件流过该流体通道。
3.根据权利要求2的设备，其特征在于，所述开口保持件是多孔材料。
4.一种用于调节处于仰卧状态的病人的体温的设备，所述设备包括限定用于接纳病人身体的一部分的内部空间的包封件；设置于病人身体的所述部分上方的至少一个入口，该至少一个入口用于将传热液体引导到所述内部空间以流过所述病人身体部分；以及设置于被接纳在所述内部空间内的病人身体的所述部分下方的至少一个入口，该至少一个入口用于将传热液体引导到所述内部空间以在所述病人身体部分的下方流动。
5.根据权利要求4的设备，其特征在于，所述包封件包括多个设置于所述病人身体部分上方和下方的所述入口。
6.一种用于调节病人体温的设备，所述设备包括限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件；包封件中的入口，该入口允许传热液体流入包封件以便与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热液体之间的热传递；以及包封件中的出口，该出口允许传热液体从该包封件中排出；限流器，该限流器与出口流体连通以便在包封件内保持预定量的传热液体。
7.根据权利要求6的设备，其特征在于，所述限流器可操作以在包封件的出口保持大约1.4千帕(每平方英寸0.2磅)的正表压。
8.一种可在液体冷却模式和气体冷却模式中操作以便调节病人体温的系统，所述系统包括限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件；液体输送系统，该液体输送系统用于在液体冷却模式中控制液体的温度并驱动液体进入包封件，以便在所述病人身体部分被接纳在该包封件内时与所述病人身体部分直接接触；气体输送系统，该气体输送系统用于在气体冷却模式中控制气体的温度并驱动气体进入包封件，以便在所述病人身体部分被接纳在该包封件内时与所述病人身体部分直接接触。
9.根据权利要求8的系统，其特征在于，所述系统还包括用于在以液体冷却模式和气体冷却模式操作之间选择的控制器。
10.一种用于调节病人体温的设备，所述设备包括限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件，该包封件大致与被接纳在该包封件的内部空间内的病人身体的所述部分邻近，该包封件适于允许传热流体与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热流体之间的热传递，以及用于过滤传热流体的过滤系统。
11.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述过滤系统包括特殊材料过滤器、活性炭和紫外线。
12.一种用于调节病人体温的设备，所述设备包括限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件，该包封件适于允许传热流体与被接纳在该内部空间内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热流体之间的热传递，以及该包封件包括设置用于相对于该包封件安置病人身体的一部分的标记。
13.根据权利要求12的设备，其特征在于，所述包封件包括用于覆盖病人身体的所述部分的盖，以及适于至少位于被接纳在该包封件的内部空间内的病人身体的所述部分之下的支承件，所述标记设置在所述支承件上。
14.一种用于改变病人体温的设备，所述设备包括适于接纳病人身体的至少一部分的包封件，该包封件包括多个区域；泵，该泵能够驱动传热流体进入包封件以便与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热流体之间的热传递；以及至少一个阀，该阀用于选择性地调节传热流体的流径，从而可将传热流体引导到包封件的一个或多个区域。
15.根据权利要求14的设备，其特征在于，所述阀可调节以便允许传热流体流入包封件的选自(a)顶部区域；(b)底部区域；和(c)顶部和底部区域的一组区域。
16.一种用于改变病人体温的设备，所述设备包括具有适于接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件；液体输送系统，该液体输送系统能够驱动传热液体进入包封件的内部空间以便与被接纳在该包封件内的病人身体的至少一部分直接接触，以促进病人身体和传热液体之间的热传递；以及多个入口，所述入口与包封件的内部空间流体连通以便允许被液体输送系统驱动的传热液体通过所述入口进入包封件的内部空间，所述入口设置成将传热液体引导到被接纳在包封件的内部空间内的病人身体的所述部分的预先选定部位，使得流过所述病人身体部分的预先选定部位的传热液体的体积比流过所述病人身体部分的非选定部位的传热液体的体积大。
17.根据权利要求16的设备，其特征在于，所述包封件的尺寸和形状确定为用于接纳病人的整个身体，并且所述入口设置成引导传热液体与病人的躯干、头部和颈部直接液体接触地流动。
18.一种用于调节病人体温的设备，所述设备包括限定用于在其中接纳病人身体的至少一部分的内部空间的包封件，该包封件适于允许传热流体与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热流体之间的热传递，以及头枕，该头枕适于以使病人的呼吸通路打开的角度安置病人的头部。
19.根据权利要求18的设备，其特征在于，所述头枕是可充气的。
20.一种用于改变病人体温的设备，所述设备包括顺从支承件，该顺从支承件的尺寸和形状确定为用于接纳病人身体的一部分，并构造成引导传热液体与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热液体之间的热传递，所述顺从支承件适于位于病人身体的所述部分之下并大致与所述部分的形状一致以邻近所述病人身体部分限定用于积聚传热液体的凹部；以及用于驱动传热液体进入包封件的液体输送系统。
21.根据权利要求20的设备，其特征在于，所述顺从支承件具有右侧、左侧和中心，所述顺从支承件包括沿右侧和左侧延伸并在中心基本限定凹槽的至少一个充气管。
全文摘要
一种用于改变病人体温的设备，包括用于覆盖病人身体的至少一部分的盖(22)和顺从支承件(24)，该顺从支承件适于位于病人身体的所述部分之下并大致与所述部分的形状一致以邻近所述病人身体部分限定用于积聚传热液体的凹部。该盖和顺从支承件共同限定用于接纳病人身体的所述部分的包封件，并且构造成引导传热液体与被接纳在该包封件内的病人身体的所述部分直接接触，以促进病人身体和传热液体之间的热传递。
文档编号A61F7/00GK101090685SQ200580040088
公开日2007年12月19日 申请日期2005年9月16日 优先权日2004年9月24日
发明者R·B·朔克, M·科特 申请人:生命恢复系统Hd责任有限公司