CN103987346B - 用于冷却患者的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于在鼻内冷却患者、特别是遭受心血管急症的患者的脑部的装置。该装置包括用于装纳气体混合物的加压气体容器和具有内腔、近端开口和至少一个远端开口的插管。该插管用于被导入到患者的鼻咽内。当操作时，当气体从该至少一根插管中排出时气体会发生绝热膨胀，因而冷却并且在鼻咽和鼻腔内部提供冷却效果。

Description

用于冷却患者的装置和方法
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的、用于为患者提供体内和体外冷却，特别是提供鼻腔内和口内冷却以保护患者的脑部以及提供肺部冷却以保护患者的心肌和其他器官例如肾脏、肝脏和肺部的方法和装置。
背景技术
已知导致脑灌注损伤的事件会造成永久性脑部损伤。可造成这种后果的事件会由于例如心跳骤停、急性心肌梗塞、缺血性脑卒中、外伤性损伤或神经源性发烧而出现。在心跳骤停的事件中，在复苏以后在住院治疗过程中死亡的最常见原因与由例如缺氧性脑病引起的缺血性损伤有关。已知不具有神经性缺陷的患心跳骤停的患者的复苏在时间上是紧要的。
还已知的是在脑灌注损伤的情形中，所引发的治疗性低温可以降低或防止对脑部造成损伤。
引发治疗性低温的一种方法是向上腔静脉和下腔静脉中引入冷却导管。这种侵入式方法仍然基本上被限制在医院场合中，因其需要有无法在救护车中运输的大型设备。
引发治疗性低温的非侵入式方法是使用配有冷却液的毯子、背心或外套。在另一个方法中，患者被置于冰浴中以降低体温。该方法要求使用笨重且不可运输设备，同时提供很大程度上由患者体重所影响的不可靠的、不明确的冷却效果。
因此，期望提供用于在晕厥之后马上特定地冷却受脑灌注损伤的患者的脑部和身体的装置和方法，其可在医院场合中以及之外易于由急救团队操作。
WO2008/063179Al提出了用于非侵入式的脑部和全身冷却的方法和装置。通过鼻腔给送呈雾或喷雾形式的喷洒液。冷却效果依靠通过鼻咽的直接热传递、蒸发散热和/或血源性冷却。由各种形式的全氟化碳的蒸发所产生的气体被用作冷却介质。
WO2008/094505Al描述了使用冷却气体冷却脑部的装置和方法。该文献公开了一种用于通过鼻孔插入的经鼻插管。该装置特征还在于可膨胀封堵器。该封堵器被调整以封堵鼻咽，从而防止液体从鼻腔到呼吸道的流动。通过向鼻外部施加压力装置并且向内眦静脉施加压力，脑静脉血流增多。气体的冷却由气体通过其中的冷却盘管，或由当气体从压力容器中排出时且在进入患者鼻咽之前气体的绝热膨胀来实现。
但是，所有这些现有技术方法或是有赖于潜在危险物质，或是在例如紧急救援人员和第一急救人员频繁遇到的危难状况下使用和维护很复杂。
发明内容
因此本发明的目的是克服现有技术的缺点；特别是提供易于使用、制造和维护成本低廉并且针对急救状况、尤其是在现场及在送到医院场合的运输过程中以最低程度训练即可使用的、用于冷却遭受脑灌注损伤或遭受脑灌注损伤风险的患者脑部或其他器官的方法、装置和套件。
该目的可以通过根据独立权利要求的、用于在体内冷却患者，特别是用于向患者的脑部提供鼻腔内冷却的方法和装置来实现。在本发明上下文中的患者是遭受或面临脑灌注损伤的相当大风险的哺乳动物。该患者是处于治疗中的人类或者兽医所指的几乎任何类型的动物。该装置尤其有助于遭受心血管急症的患者。该装置包括用于装纳一气体或气体混合物的加压气体容器。该气体容器优选适于承受其中储存气体的压力。为此可使用材料例如碳钢、不锈钢、铝或复合材料。在更优选的实施例中，气体容器适于保存气体或气体混合物，其中一气体基本呈液体形式。该装置还包括至少一根插管，该至少一根插管的尺寸和形状构造成可导入患者的鼻咽、患者的口部或患者的气管内。该至少一根插管呈大致杆状并且可直接地或通过柔性的例如可弯曲管有效连接至加压气体容器。该至少一根插管还可被套入柔软材料例如硅树脂或PU中。在优选的实施例中，插管基本上由半刚性材料，例如PVC、PU或PP构成。
优选地，插管的尺寸和形状构造成可导入到血管特别是腔静脉的内部。更优选地，插管适配成血管内可膨胀气囊且设置有冷却接触面。
该加压气体容器和该至少一根插管适于当气体或气体混合物从该至少一根插管中排出时提供该气体或气体混合物的绝热膨胀。该至少一根插管具有至少一个内腔和至少两个开口，其中一个开口将插管与加压气体容器有效连接，而另一个开口用作操作中的气体出口。在本发明的上下文中，更靠近加压气体容器的插管开口被称为插管的近端，而具有气体出口的插管端被称为插管的远端。内腔形成在插管内的中空空间并且在操作中即在气体释放的过程中与加压气体容器的内部流体连通。
经发现，这样的装置对于冷却患者的脑部或者其他体内区域或器官是有效的，而无需仰仗其他冷却机构。
在优选实施例中，该气体容器和该至少一根插管通过连接机构相连。该连接机构适于基本阻止该气体或气体混合物在从容器向该至少一根插管流动时的绝热膨胀。根据本发明的连接机构包括独立部件，例如密封件或密封剂、阀、阀挡板、压力调节器、流量控制器、例如用于操作阀的切换机构、以及杆和弹簧等。
在优选实施例中，连接机构还包括位于加压罐和插管之间的大体柔性管。该柔性管的长度优选为50mm至1500mm，更优选为300mm。该柔性管由可以承受气体的高压但仍具有易弯性的材料制得。合适的柔性管可由塑料制得。优选地，该柔性管可具有加入其中的支撑或加强金属丝网。
在另一优选实施例中，插管长为50mm至200mm之间，尤其更优选地长为60mm至180mm之间，最优选地该插管长为约100mm。或者，该装置可配备有适配患者解剖结构的可伸缩或可更换式插管。
该至少一根插管优选包括至少一个远端开口。该远端开口适于允许气体在经该远端开口从插管排出时产生绝热膨胀。
根据另一优选实施例，插管的远端设有从该远端突出的延伸部。如果该插管远端抵接患者身体区域，该延伸部避免封闭该远端开口。特别地，该延伸部由从该插管的远端突出的至少一个拱形部形成。可以具有一个或多个拱形部。该拱形部或多个拱形部可以形成在附接到插管远端的帽状部上。或者，该延伸部由具有其中形成有至少一个孔的外表面的帽状部形成。
根据本发明的另一个优选实施例，插管由塑料制得，金属嵌件可以被布置在该插管的远端以形成远端开口。这样的金属嵌件允许更精确地限定远端开口。此外，这还可以避免在较低温度下导致直径减小的塑料收缩。
根据本发明的又一个实施例，为安全考虑，插管可以被如此选择，以具有这样的管壁，该管壁的厚度可以承受至少某一最小压力，通常可以承受气体容器内最大压力的约两倍的压力。通过这样的布置，可以避免在例如封闭开口情形下发生插管爆裂。但是，制造具有这样的相对大壁厚的插管使得插管厚重且非柔性。作为替代，优选地，插管在其近端上可以设置有限压件。该限压件具有较小的直径以使得当气体通过该部件时不会发生绝热膨胀。然而，该直径被选择以限制插管内的最大内压，以防插管爆裂。
在优选实施例中，除了远端开口和近端开口以外，该至少一根插管还包括至少一额外开口。该开口适于允许气体或气体混合物从插管排出时发生绝热膨胀。在优选实施例中，该至少一额外开口相对靠近远端开口地放置且紧邻插管的上述端均匀布置。在另一优选实施例中，插管具有多于两个的开口。优选地，插管具有2至30个附加开口。在更优选实施例中，插管具有2至10个附加开口。这些开口被如此构造，以提供气体从插管排出时的绝热膨胀。在优选实施例中，插管开口的宽度为约50μm至300μm，以确保在气体排出时发生绝热膨胀。
在优选实施例中，在应用部位之外，例如在鼻咽或者其他合适部位之外，即在离开罐和进入插管时，基本无绝热膨胀或有可忽略的绝热膨胀。
在另一个优选实施例中，该装置具有延伸到加压罐内的管。该管在操作过程中例如当插管和加压罐之间实现流体连通时用作气体流入管。优选地，该管伸入该加压罐内的深度不会超过其可灌装高度的一半，该可灌装高度为从例如该罐的肩部直至其底部竖向测得的罐高度。这防止在插管和加压罐之间的流体通道打开时液化气体不以气态相地从罐内排出。
在另一个优选实施例中，当气体从罐中排出之前，少量的第一液化气体可以从罐中排出。这对于提供快速的初始冷却是有用的。这可以通过在罐的内部提供围绕管入口的杯状部来实现。当摇晃或当通过所述管灌装该罐时，少量液态气体优选为液态CO2或液态N2O会留在杯状部中。一旦加压罐和插管之间建立流体连通，即加压罐被打开，该少量液化气体从罐中排出并且在患者的应用区域例如鼻咽、口部或肺部提供快速冷却效果。
在操作时，处于第一应用模式的插管通过外鼻孔插入到患者的鼻咽中，气体被释放从而经连接机构从加压气体容器排到插管内。气体在经插管开口排出时在患者鼻咽绝热膨胀。这在鼻咽组织上并且在最终靠近患者脑部中产生立即冷却效果。颈动脉的冷却提供进一步的脑部冷却效果。
根据另一操作模式，插管可以被插入到患者的口部直至口咽。当释放气体并且通过绝热膨胀，在应用部位即在口咽和口腔内会实现冷却。
虽然口部相对于待冷却的脑部还有一定距离，该在口部处的应用具有一些优点。口部中的冷却更容易、更简单并且可以作为鼻部冷却的附加，因而可以提高冷却效果。
还可能的是在口部的大腔中释放更大量的气体并且可以降低应用部位处结冰的危险。此外，应用至口部比应用至鼻部更容易。因此，由于其简易性，应用至口部可以由未受训练的医疗人员例如家庭成员或任何外行人员容易地实施。
在另一个模式中，在患者的气管内应用插管可以用于冷却肺部例如将肺部用作冷却整个身体的热交换器，以在复苏之后保护心肌以及其他器官例如肾脏、肝脏或肺。冷却肺部并且因而保护心肌和其他器官可以与通过在口部和/或鼻部中应用本发明装置的脑部冷却进行，但也可以独立进行。
根据本发明的又一个优选实施例，该装置包括用于将插管固定到患者身体的应用部位上的固定机构。通常地，该固定机构还包括用于将插管密封连接到应用部位上的密封件。该密封件可以例如由闭合患者的口鼻的橡胶带形成。
该装置在环境温度下易于储存，并且还无需潜在地危害患者或环境的冷却剂手段或气体，例如全氟化碳。
在另一优选实施例中，插管大致笔直或具有高达20mm的曲率半径。
在另一个优选的实施例中，该装置包括被布置为容纳至少一根插管的插管用管。
根据本发明的另一个优选实施例，插管包括内部的优选基本刚性的内管和外部的优选基本柔软的外管，其中所述内管和外管都包括至少一个内腔。优选地，内管包括第一内腔，外管包括第二内腔，其中优选第一和第二内腔通过内管上的开口流体连通。更优选地，第一和第二内腔进一步适于通过外管上的开口与鼻咽流体连通。
或者，第二内腔包括与用于将气体例如二氧化碳排流的出口。
这种布置允许加压气体从第一内腔流至第二内腔时发生绝热膨胀以提供冷却效果，而同时可防止或降低加压气体如CO2与患者之间的接触。
优选地，包括第二内腔的外管适于容纳或含有固体或液体例如水。更优选地，第二内腔中的固体或液体具有相对高的比热容，即该固体或液体比大多数固体或液体吸收更多的热能而不引起温度显著升高，在正常的温度和压力条件下，优选为100至5000J/(kg·K)之间，更优选为2000至4500J/(kg·K)之间，最优选为2060至4185J/(kg·K)之间。更进一步优选地，包围第二内腔的外管在其预期使用中基本不透液体和气体。
第二内腔中的该液体具有的优点是气体通过开口从内管排出时进行的绝热膨胀冷却该液体，同时该液体被用作产生冷却的储存介质。因此，即使当排空气体罐以后，冷却效果可以被有利地延长。
在加压气体从第一内腔至第二内腔的绝热膨胀以及相关联地产生冷却的过程中，可能会出现在第二内腔内的液体结冰。
另一方面，在绝热膨胀之前，第一内腔中的加压气体受到加压气体容器和插管之间的外部温度的影响，并因而使得所产生的冰融化。
此外，冰的融化和其中所产生的液体的温度升高使得该液体的体积膨胀。该液体的体积膨胀进一步引起邻近该液体的冰破碎。
尤其在插管远端处的液体结冰以及融化时相应的破碎的这种机制对于气体的稳定循环是重要的。可通过流量计观察变化的气体(CO2)流量。
可以在第二内腔内提供易溶液体，例如氯化钠溶液，以降低结冰温度。
更优选地，外管的护套由柔性的特别是可充胀材料组成。外管的可充胀护套具有的优点是，当向第二内腔供应气体而充胀外管时，可以使插管与患者组织特别是患者鼻咽和/或口部组织直接接触。
优选地，该装置包括布置在第二内腔的出口处的压力阀，该压力阀适于控制第二内腔外部的气体流量。更优选地，该装置还适于控制第一内腔和第二内腔之间的气体流量。
这样的布置允许将第一内腔和第二内腔之间气体流量调整为大于通过压力阀的气体流量，从而获得外管的可控的扩张。
优选地，至少沿着管的整个长度容纳插管。更优选地，在插管远端的远侧处的管端位于患者的头部的外部。优选地，该管是气管导管。
这样的布置具有的优点是，仍可由插管控制冷却，同时仍具有通向患者的肺部的通道，以用于人工通气，优选供应氧气或氧气和一氧化二氮的混合物的人工通气。
在本发明的另一个方面，提供一种装置，包括加压气体容器和可充胀袋，其中可充胀袋包括适于当充胀时形成外冷却接触面的基本上封闭的护套，其中加压气体容器和可充胀袋适于当释放气体时例如通过气体或气体混合物的绝热膨胀在袋内提供冷却效果。
WO2006/000006A2提出通过可充胀袋和储存液化空气的加压气体容器来在外部冷却患者，但是，其中的可充胀袋完全包裹患者会导致汽化的液化空气和患者之间的直接接触。
具有带外冷却表面的这种可充胀袋的布置可以有利地导致患者的外部冷却，同时患者的胸腔仍然可以例如用于复苏。
优选地，可充胀袋适于在充胀时形成盆以在后面和侧面基本环绕患者。
更优选地，可充胀袋适于在充胀时形成盆以在后面和侧面基本环绕患者，而同时将头部和臂部留在外。可充胀袋的这种形式具有的优点是臂部可用于静脉液体给药。更优选地，可充胀袋形成为可以包裹在患者周围的无袖背心。
还更优选地，至少一个管被布置在袋内特别是在袋壁处，该至少一个管道在气体从加压气体容器中释放时是可充胀的。优选地，该管道包括至少一个开口，该至少一个开口适于允许气体在经开口从管排出时的绝热膨胀因以提供冷却效果。
当气体例如CO2释放到袋内时和/或袋内的、包括至少一个适于允许气体绝热膨胀的开口的这样的管内时，可以实现袋的冷却。袋可以被来自加压气体容器的加压气体充胀和/或额外地被来自附加气源的加压气体充胀。
更优选地，加压气体容器和可充胀袋直接或通过柔性管有效相连。
该可充胀袋具有的优点是，可实现在患者身体的外部冷却。该可充胀袋易于与前文所示的冷却插管结合使用，从而使用一加压流体容器来实现多重冷却效果。但是，被加压气体冷却的这种袋还可以有利地不具有这种插管。
在另一个优选实施例中，气体容器适于保存选自由氧、氮、二氧化碳、一氧化二氮、氦、氖、氩、氪和氙构成的组的气体或气体混合物。优选地，气体混合物是氧、二氧化碳、一氧化二氮和氩的混合物。在优选实施例中，二氧化碳或一氧化二氮在罐内被加压以液化。该罐因而装有液相的二氧化碳或一氧化二氮和气相的氧、氩、一氧化二氮和二氧化碳。罐内压力确保在操作时、即通过打开连接机构在插管和加压罐之间建立流体连通时，气体可以从罐中被排出。这些气体优选为医用级的。
加压气罐的尺寸被选择为保存优选为0.5至5升更优选的是1升的体积。已经发现的是500g的液态CO2足以在例如膨胀后提供267升的CO2。
由于液态到气态的改变，冷却效果可在加压气罐附接到插管处产生。
在本发明的另一方面，提供一种装置，包括加压气体容器和至少一根插管，其中加压气体容器和/或插管的部分基本被用于汲取冷量的机构包围。
优选地，该用于汲取冷量的机构由盘绕在加压气罐和/或插管周围的螺旋管来提供。优选地，该螺旋管是柔性管。螺旋管内的流体可以是在低压下供应的气体例如氧气。
或者，该用于汲取冷量的机构由中空外套提供。优选地，该外套具有流入口和流出口，流入口和流出口之一特别是通过柔性管与插管有效连接，且另一个与气源例如氧气源有效连接。
更优选地，加压气罐和/或插管被绝热层包围。更优选地，螺旋管被绝热层包围。
该螺旋管配置为冷量汲取提供支持。
还更优选地，螺旋管与如上所示的插管有效连接以用于向患者提供附加的冷却，因而可结合使用。但是，这种用于汲取冷量的机构还有利地无需如上所示的插管而向独立的插管提供冷却。
流经螺旋管的流体被冷却并且可以被用于附加地冷却患者。这可以通过向患者给送经冷却流体(可以是氧气)来实现。或者，经冷却流体还可以被提供以冷却如上所述的袋。
优选地，由螺旋管给送的附加冷却可以由螺旋管和插管内部之间的连接机构提供。这样的布置具有的优点是，在插管的远端处绝热膨胀之前可以冷却加压气体。
或者，独立的插管被布置在螺旋管的端部处以在应用部位处使用。优选地，螺旋管的这样的插管可被与连接加压气体容器的插管并行布置。
此外，包围螺旋管的绝热层的布置减小了环境热量向螺旋管或中空外套的表面的传导。优选地，绝热层由发泡或挤出的聚苯乙烯组成。
作为汲取冷量的替代或补充，加压气罐可以这样的方式形成以使得其可以被定位在患者的外部应用部位处。该外部的应用部位可以是患者的颈部。这导致附加的外部冷却。
优选地，产生冷却的加压气罐可以被包围在罩壳内，该罩壳的尺寸和尺寸构造成用作颈枕。更优选地，该罐的罩壳基本上是柔性和导热材料，例如可以给患者有效地传递冷却能量的金属或复合物。
在另一个优选实施例中，该装置包括两个而非一个插管。该两个插管适于各插入一个鼻孔中。
在另一个优选实施例中，该装置还配备有温度传感器。该温度传感器优选为邻近或者位于插管的远端处。
另一个优选实施例包括用于调整和控制每分钟从加压罐排出的气体体积、期望温度和/或排气的长度和持续时间的电控制器或调制器。已经发现有利地是，借助在插管远端处的传感器提供反馈机制和反馈中的自动调整功能。通过这些手段，鼻咽或口咽中的期望温度可与实际达到的温度进行对比。因此可进一步包括安全机制，以防止冷却至特定阀值以下。
所述电控制器或调制器可以配备有电源。为此，常规的电源例如锂电池已被证明是有效的。
在本发明的另一个方面，一种装置包括具有用于向应用部位施加气体或气体混合物的至少一根插管的加压气体容器和喷雾器，其中该喷雾器被布置在插管处。
优选地，该喷雾器适于雾化包含活性药物成分例如抗生素的流体。更优选地，该喷雾器通过管与气源、优选CO2和/或O2源相连以雾化流体。另一个管可以被布置在喷雾器处以提供来自流体源的流体。更优选地，喷雾器布置在插管远端处。
喷雾器的这种布置允许向患者的优选身体部分、例如在肺炎或预防肺炎情形下向肺部输送和施加活性药物成分。这是有利地，因为肺炎是由本发明所提供的患者冷却治疗之后报告的最常见的并发症。因此，喷雾器的作用是喷洒用于预防感染的抗生素或类似的杀菌剂。
喷雾器可以容易地与如上所示的冷却插管结合使用，从而在冷却患者之后同时提供活性药物成分。但是，不具有向患者提供冷却的插管的喷雾器也是有利的。
本发明的另一个方面提供用于在体内、优选为在鼻腔内和/或口内冷却患者脑部的套件。该套件特别有助于安装到急救设备例如救护车或者固定的或可移动的急救站上。该套件包括如上所述的装置，该装置具有用于装纳气体或气体混合物的加压气体容器和至少一根插管，该至少一根插管用于导入到患者的开口例如鼻咽或口咽中并且适于提供气体或气体混合物从插管中排出时的绝热膨胀。该套件还包括用于给所述装置装载气体或气体混合物的气源。该气源可以是选自由氧、二氧化碳、氦、氖、氩、一氧化二氮、氪和氙构成的组中的气体或气体混合物的源。在优选实施例中，该气源是氧、二氧化碳、一氧化二氮和氩的源。
在本发明的上下文中，多种气体混合物已被证明是可以提供期望效果。在优选实施例中，该气体或气体混合物不含任何全氟化碳。
在另一个优选实施例中，气体混合物包括占到总体积的1％至99％，优选为5％至50％，更优选为30％的量的氧。
在又一个优选实施例中，加压气体容器适于装纳液态CO2或液态N2O和液态O2或液态N2的混合物。
优选地，加压气体容器适于在加压气体容器的非封闭状态中装纳液态CO2或液态N2O和液态O2或N2的混合物。
液态O2或N2和液态CO2或液态N2O在加压气体容器中的混合导致在加压气体容器的液面以上空间中形成的蒸气压力升高。
优选地，稳定剂被加到加压气体容器内的液态CO2或液态N2O和液态O2或N2的混合物中。该稳定剂可以是惰性材料，优选为粉状形式。
处于非封闭状态的加压气体容器内的液态混合物在操作过程中可能会泄漏。液态混合物中的稳定剂可以用作海绵体，因而可以降低泄漏风险并且利于操作加压气体容器。
本发明中的加压气体容器的非封闭状态是指在正常使用中，加压气体容器的内装物与环境间基本上不通过封闭部件密封。
由于罐中装有用作海绵体的惰性材料，当打开插管和加压罐之间的流体通道时，可以防止液态气体不以气相从罐中排出。
液态形式的气体或气体混合物例如液态O2和液态N2的储存可以通过在储存部件中保持足够的冷却和/或足够的压力来保证。
由于在加压气体容器的非封闭状态中混合物的储存仅允许在低压下储存气体，所以加压气体容器中必须处于低温。优选地，加压气体容器包括适于允许在加压气体容器的非封闭状态中以-196℃的温度储存液态CO2或液态N2O和液态O2或液态N2的混合物的绝热层。加压气体容器的绝热层可由发泡聚苯乙烯组成。
通过由闭合部件限制流出加压气体容器的气体流动可以在加压气体容器的液位以上空间内实现足够低的温度、加压至高达1000巴的气体。
优选地，加压气体容器适于与约70℃至80℃的上方外部温度充分隔绝。这具有的优点是加压气体容器可以在救护车中使用。通常地，在救护车中使用其它气源例如N2O源的容器，这可以有利地稳定加压气体容器的储存温度。
在优选实施例中，气源中的气体或气体混合物中的至少一种以液态储存。为此，气体需要在足够压力下以液态形式储存在加压罐内。已知用于将气体转换成液体状态的手段。针对本发明，加压是将气体储存在加压气体容器中的优选手段。
在优选实施例中，CO2或N2O被以约60巴加压，从而能够以液态存在气源中。
本发明的另一个方面是用于提供在体内冷却患者特别是用于提供在鼻腔内或口部内冷却患者的脑部的方法。该方法对于遭受心血管急症的患者特别有用。提供如前所述的用于冷却脑部的装置。所述装置的至少一根插管通过外鼻孔被插入到患者的鼻咽中。气体或气体混合物被提供以通过打开插管和加压气体容器之间的连接机构从该至少一根插管中排出。在一个操作模式中，气体通过从插管中排出而进入到患者的鼻咽部中时发生的绝热膨胀而被冷却。
根据另一个操作模式，插管被插入到患者的口部中。当通过插管释放气体时，利用绝热膨胀，可以冷却气体并因而冷却患者的脑部。
在又一个操作模式中，插管被插入到患者的气管内并且当从气体插管中排出时在患者的肺部上产生冷却效果。
虽然这些可替代的应用部位(口部和气管)也在上下文中优选通过绝热膨胀来冷却，但是可以理解的是还可以使用用于实现冷却的其他流体，例如当蒸发时产生冷却的液体例如液态CO2、液态一氧化二氮、乙醚、丙酮或全氟化碳。
根据本发明的又一个方面，提供一种包括流体源的装置，该流体源适于在应用时由所述源产生冷却。根据本发明的这个方面，该装置适于应用到患者的口部或患者的气管中。
相应地，本发明的又一方面涉及用于为患者提供体内冷却的方法，其中流体被应用到患者的应用部位上。该流体适于在应用时产生冷却。该应用部位选自患者的口部或气管。
在优选实施例中，使用选自由氧、氮、二氧化碳、氦、氖、氩、一氧化二氮、氪和氙构成的组中的气体混合物来实施该方法。优选地，使用氧气和所述组中的至少另一种气体来实施该方法。
在另一个优选实施例中，除了氧气以外，还使用至少一种惰性气体。
在优选实施例中，液相由液态CO2或液态N2O组成，气相由气态O2、CO2、一氧化二氮和Ar组成。当打开加压罐和插管之间的流体通道时，气相的混合物首先排出，而液态CO2或液相的一氧化二氮挥发并且再补充气相的CO2或一氧化二氮的内装物。通过这种方式，借助于从装置中排出时的绝热膨胀，CO2或一氧化二氮可用作气体的推进剂以及冷却剂。这还意味着最初会给患者供应相对大量的O2和Ar，这已发现对于其氧化和神经保护作用而言是有利的。
本发明的另一个方面涉及一种方法。该方法包括将加压气体容器和可充胀袋相接合。来自加压气体容器的加压气体通过打开连接机构被供应至可充胀袋以向患者提供冷却效果。
优选地，加压气体由冷却部件冷却以向患者提供外部冷却。更优选地，通过气体的绝热膨胀实现冷却效果。
本发明的另一个方面涉及用于向应用部位施加活性药物的方法。该方法包括的步骤是接合加压气体容器和至少一根插管(8)以用于向应用部位施加气体或气体混合物。在另一个步骤中，喷雾器与插管相连并且被操作以用于向应用部位施加活性药物成分。
本发明的另一个方面涉及用于在体外冷却患者的方法。加压气体容器和至少一根插管接合。加压气体容器和/或插管的部分由用于汲取冷量的机构包围。
附图说明
不构成限制地借助实例和附图，以参考下文的优选实施例来进一步说明本发明。
图1：示出根据本发明的加压罐的示意图；
图2：示出带有根据本发明的插入的插管的患者头部的横截面示意图；
图3：示出根据本发明的插管的远端的示意图；
图4：示出具有根据本发明的气源和装置的套件的示意图；
图5：示出用于根据本发明的装置的气动切换线路的示意图；
图6a和图6b：示出用于将插管固定到患者鼻部上的固定机构；
图7a和图7b：示出用于将插管固定到患者口部上的固定机构；
图8a和图8b：示出位于插管的远端处的延伸部的第一实施例；
图9a和图9b：示出位于插管的远端处的延伸部的第二实施例；
图10a和图10b：示出插管的远端的示意性截面图和俯视图；
图11：示出插管的近端的示意性截面图；
图12：示出用于气管应用的装置的示意图；
图13：示出具有螺旋管和隔热层的加压罐的示意图；
图14：示出具有外套和隔热层的加压罐的示意图；
图15：示出与加压气体容器相连的可充胀袋的示意图；
图16：示出通过与加压气体容器相连的可充胀袋的横截面视图；
图17：示出带有围绕用于口内冷却的插管和用于通气的插入的气管导管的患者的头部的横截面的示意图；
图18：示出插入的气管导管与应用于气管导管内腔内的插管的示意图；
图19：示出根据本发明的插管的远端的示意图，其中第二内腔内具有液体。
具体实施方式
图1示出了由金属或复合材料制成的加压气体罐1，该加压气体罐含有液相2的二氧化碳,一氧化二氮以及气相3的二氧化碳、氧、氮、一氧化二氮和氩的加压气体。金属的或PVC连接管4伸入加压罐1的内部中空空间。加压罐1被要求能够抵抗至少100巴的压力。
闸阀5被可操作地布置在输送管30和加压罐1之间并且被用于触发气体通过输送管30和柔性金属丝网加强管31排出到插管8(图1中未示出)内。柔性管31的长度为30cm。止回阀6用于向罐内单向灌装气体、气体混合物或液化液体(还可以参照图5)。在例如由不当储存或过大的环境热量引发的罐内超压的情形中，安全阀7可以给气体减压并且防止爆炸。加压罐1适于保持1升等效体积的加压气体混合物并具有高度为25cm和宽度为10cm的尺寸。闸阀5、输送管30、止回阀6和安全阀7在柔性管31和加压罐1之间形成连接机构32，当打开闸阀5时，该连接结构32将气体的绝热膨胀降低至可忽略的程度并且将气体输送到插管8(图1中未示出)。输送管30的远端9装有倒钩以能够将柔性管31稳定地固定到输送管30上。
在本实例中，气体混合物由氧、氮、二氧化碳、一氧化二氮和氩构成。液相2主要由液态二氧化碳或液态一氧化二氮构成。气相3由气态二氧化碳或气态一氧化二氮、气态氧、气态氮和气态氩构成。这些气体是医用级气体。医用级气体和加压罐1可以由例如慕尼黑(德国)的Linde集团供应。
管4从连接机构32伸入加压罐1的内部。在本实施例中，管4具有略尖末端并且由帽状部10覆盖，该帽状部10半球状地包围该末端，以在该末端和帽状部10之间留出贮窝。帽状部10因而在导管4的末端周围形成杯状部。当摇晃加压罐时，该帽状部10会被填充少量液态CO2或一氧化二氮33，因此当打开闸阀5时可以为患者提供第一注射量的液态CO2或一氧化二氮。该注射量提供第一次快速冷却效果，在这之后气相3从罐中释放。当气相3最初含有压力大于CO2和/或一氧化二氮的大量的O2和氩气时，这很早地为患者提供氧气和氩气神经保护作用供应的进一步积极效果。该杯状部通常具有约0.5ml的体积。
管4被这样构造以防止浸入到液相2内。加压罐的灌装液位b为罐高的一半或不到一半，因而不论罐的位置如何，可以防止液态CO2或一氧化二氮的意外地释放。
具有近端8″和远端8'的插管8在图2中被示出为插入到患者12的鼻咽13中。插管8借助于远端8'首先穿过患者12的外鼻孔11进入鼻咽13地被插入。加压气体从插管的远端处8'排出，并且通过绝热膨胀冷却附近区域。这在鼻咽13中产生冷却环境，并且通过热传递冷却头盖骨后前方的骨14来提供冷却效果，因而在脑部15上造成冷却效果。
本实例中的插管8是由半刚性材料例如金属或塑料(PVC)构成并且覆以作为外管的硅橡胶。该硅橡胶可以是促成润滑和经鼻孔插入的可更换的单次使用的覆层。
当打开阀，CO2从插管8的远端8'排出时，其温度可达到约.5℃。
图3进一步详细地示出插管。插管的远端8'由环绕在半刚性塑料(PVC)内管17周围的硅橡胶外管18组成。内腔16通过半刚性塑料管17中的开口21和硅橡胶外管18中的孔20可以与外界流体连通。此外，该结构可以在半刚性塑料管17和硅橡胶外管18之间提供另一内腔，因而使得气体在从半刚性塑料管17中排出时在所述另一内腔中进行主要的绝热膨胀并且在从硅橡胶外管18中排出时进行第二、次要的绝热膨胀。这使得冷却效果可以更均匀地分布。
图4示出根据本发明的套件。主要由插管24、连接机构25和加压气体容器26构成的、用于在鼻腔内冷却脑部的装置22与气体储存装置23有效连接，该气体储存装置23包含气体混合物，优选由二氧化碳或一氧化二氮和氧构成的混合物。这使得套件27可以被用于在鼻腔内冷却脑部或口部。
图6a和图6b示意性示出了通过鼻孔11应用到患者12上的插管8。该插管8通过条带40被固定在该部位。条带40例如可以包括用于快速施加和脱开的Velcro构造。插管8可通过胶41附接到条带40上。
图7a和图7b示出用于将插管8应用到患者口部上的固定装置。插管8通过条带50在患者口部中被保持就位，该条带50通过例如Velcro固定机构围绕患者头部被固定。条带50设置有由橡胶制成的并且可以密封地施加到患者的口部的密封罩52。插管通过胶51可以附接到密封件52上。
为了避免封闭如图8a和图8b所示的插管8的远端孔口19，提供延伸部。该延伸部以帽状部34的形式制成，该帽状部34包括在插管8的远端8'处的、在远端开口19相对侧上的一个拱形部35。该拱形部35通过插管8的远端8'与患者身体的部分接触而避免封闭远端孔口19。
图8b示出插管的远端的俯视图。拱形部35横跨但不会封闭插管的远端开口19。
图9a和图9b示出具有以周向120°布置的三个拱形部的另一个实施例，而图8b的实施例示出具有一个单个拱形部25以180°布置的构型。
根据图8a和图9a的拱形部可以被设置在帽状部34中，该帽状部可与插管独立制成且可附接到插管8远端。通常地，这样的帽状部可以通过注塑法由塑料制成或还可以成形为金属件。
图10a和图10b示出插管的远端的另一个实施例。该插管8由塑料制成，在插管8的远端处布置有金属嵌件36。该金属嵌件36在其远端处具有减小的横截面因而形成远端孔口19。金属嵌件36具有允许与插管8的内表面摩擦和/或形状配合连接的波纹状外周面。此外还可能应用图8a或图9a所示的拱形部以与图10a所示的嵌件结合。拱形部可以与嵌件36一体形成或者作为独立部件。
图11示意性地示出了插管8的近端处的横截面。插管8的近端8″设置有具有减小直径d的嵌件37。该直径被选择以当流体流经嵌件37时避免发生绝热膨胀。但是，直径d被选择以限制插管8的内腔内的压力。
图12示出根据本发明的插管8的另一应用。插管8被应用在气管T内的气管内导管60的内腔中。该气管内导管可以是例如通过由急救人员提供的侧切口而被应用到气管中的标准管。该气管内管设置有套囊61。插管8可以经该管被插入到气管杈之前不远处的应用部位，以冷却患者的肺部。如果气体G因绝热膨胀而从插管8中排出，那么邻近插管的远端8'的区域会被冷却。当然也有可能使用适用于在气管内应用的插管8的管。还可以使用通过蒸发产生冷却效果的液体来代替通过绝热膨胀进行冷却的气体。
虽然图12仅示出在气管处的应用，当然可以理解的是这种冷却可以结合如上所示的在鼻咽或口部内的冷却来使用。
图13示出具有螺旋管65的加压罐1。螺旋管65由盘绕加压罐1的柔性管形成。这种柔性管的直径为6mm并且由塑料构成。流经螺旋管65的流体是从O2源例如加压O2罐所供应的O2。螺旋管65的入口侧63将螺旋管65与O2源(图13中未示出)相连，而螺旋管65的出口侧64与独立的插管8相连。其中，附加的冷却气体使得气体或气体混合物从插管的一个端部上排出。图13还示出包围螺旋管65和加压罐1的颈部的绝热层70。绝热层70由发泡或挤出聚苯乙烯构成。
图14示出环绕加压罐1的中空外套66。外套66和加压罐1的颈部被绝热层70包围。中空外套66具有用于以与如上文中图13所示的相似方式供应冷却流体的流入口67和流出口68。流入口67连接O2源(图14中未示出)。流出口68连接插管(图14中未示出)以向患者提供附加冷却。
图15示出通过连接机构25和柔性管24与插管8相连的加压气体容器26。柔性管24还包括用于将加压气体容器26和可充胀袋75的管77相连的支管28。管77沿着可充胀袋75的患者侧的袋壁盘绕。进入管77的加压气体充胀该管77。当充胀时，加压气体流过管道77的开口78地绝热膨胀因而在外部冷却患者P。可充胀袋75和管77由橡胶制得，而该橡胶由组织强化。可充胀袋75形成在后面和侧面环绕患者的盆。头部和臂部置于袋75之外，臂部仍然可以用于静脉液体给药。
图16示出通过可充胀袋75的截面图，其中可充胀袋75的管77通过柔性管24和连接机构25与加压气体容器26相连。患者P的头部和臂部置于袋75之外。可充胀袋75的管77沿着可充胀袋75的患者侧袋壁布置，以有效地在外部冷却患者P。
图17示出患者头部的横截面的示意图。气管导管60如图12所示围绕插管8地经患者口部插入。插管远端的远侧处的管道远侧位于患者头部之外。气管导管设置有套囊61。插管8可以穿过导管插入到气管杈之前不远处的应用部位，以冷却患者的肺部。气管导管60包括具有用于密封地布置插管8的入口和用于密封地布置通气管91的入口的支管92。气管导管60处的通气管91的布置允许通向患者的肺部的用于人工通气的通道，同时由插管8来管控冷却。气管导管60基本上是柔性材料，例如聚氯乙烯(PVC)和/或聚丙烯(PP)。
图18示出如图12或图17所示的已插入患者的气管内的气管导管60的示意图，其中插管8被应用在气管导管60的内腔内。插管8的远端8'由已在图3中示出的围绕内管17的外管18组成。内腔16通过开口21与位于内管17和外管18之间的另一内腔62流体连通。外管18是柔软材料例如硅树脂。当气体从内管17通过开口21排出而进入到另一内腔62时，产生绝热膨胀。另一内腔62包括用于排流气体例如CO2的出口59，因而防止或者最小化气体与患者之间的接触。
图19示出已示于图3和图18的包括围绕内管17的外管18的插管8远端8'的示意图。第一内腔16通过开口21与内管17和外管18之间的第二内腔62流体连通。第二内腔62适于容纳液体L例如水。液体在操作该装置之前已在第二内腔62内提供。通过开口21从内管17排出时产生绝热膨胀的气体被冷却并冷冻该水，其中水的功能是作为用于冷却的储存介质。开口21可以被调整以基本上仅可渗透气体而不可渗透液体。在气体出口处设置压力阀57，其控制流出第二内腔的气体流量。将第一和第二内腔之间的气体流量调整为高于通过压力阀57的气体流量会导致外管18的可控制的充胀。图19示出与患者P口部组织直接接触的被充胀的外管18。

Claims (33)

1.一种用于提供在体内冷却遭受心血管急症的患者(12)的装置(22)，其包括:
用于装纳气体或气体混合物的加压气体容器(1；26)，和
具有内腔、近端开口(8″)和至少一个远端开口(8′)的至少一根插管(8)，所述至少一根插管(8)为基本刚性的以便被应用到应用部位，以便被导入到患者的鼻咽(13)、患者的口部或者患者的气管中，
其特征是，所述加压气体容器(1；26)和所述至少一根插管(8)
-适于在气体从所述至少一根插管排出时提供气体或气体混合物的绝热膨胀，并且
-所述至少一个远端开口(8′)适于允许经所述至少一个远端开口(8′)从所述至少一根插管(8)排出的气体发生绝热膨胀，
-其中，所述至少一个开口(8″)被构造成提供气体在所述应用部位从插管排出时的绝热膨胀，以及
-其中，至少一个开口的宽度为50μm至300μm，以确保在气体排出时发生绝热膨胀。
2.根据权利要求1所述的装置(22)，其中，所述加压气体容器(1；26)和所述至少一根插管(8)通过连接机构(25；4,5,6)相连，所述连接机构(25；4,5,6)适于基本防止气体或气体混合物从所述容器向所述至少一根插管(8)流动时发生绝热膨胀。
3.根据权利要求1所述的装置(22)，其中，所述至少一根插管(8)的长度在50mm和200mm之间。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述插管(8)具有一远端(8′)，所述远端配设有从所述端(8′)突出的延伸部(35)。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述延伸部形成从所述端(8′)突出的至少一个拱形部(35)。
6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述延伸部由附接到所述插管(8)的该端(8′)的帽状部(34)形成，所述帽状部在其外表面上包括至少一个开口。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述插管(8)由塑料制成，其中金属嵌件(36)布置在所述插管(8)的远端(8′)处，所述金属嵌件(36)形成所述远端开口(19)。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述插管(8)包括管壁，所述管壁的厚度被如此选择，使所述插管(8)能承受所述加压气体容器内的最大压力的至少两倍的压力。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述插管(8)包括邻近其近端(8″)的限压件(37)，所述限压件具有减小的直径(d)以使得当所述气体或气体混合物从所述容器经所述限压件(37)流动时不发生绝热膨胀。
10.根据权利要求1所述的装置(22)，其中，所述至少一根插管(8)包括至少一个额外开口(20,21)。
11.根据权利要求1所述的装置(22)，其中，所述至少一根插管(8)是基本笔直的或者具有高达20mm的曲率半径。
12.根据权利要求1所述的装置(22)，其中，所述加压气体容器(1；26)含有选自由氧、氮、二氧化碳、氦、氖、氩、一氧化二氮、氪和氙构成的组中的加压气体或气体混合物。
13.根据权利要求1所述的装置(22)，其中，所述装置(22)包括用于插入患者(12)的两个鼻孔(11)的两根插管(8)。
14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括用于将所述插管(8)固定在患者身体上的应用部位的固定机构(40；50)。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述固定机构还包括用于将所述插管(8)密封连接到应用部位的密封件(52)。
16.根据权利要求1所述的装置(22)，其中，所述插管(8)包括内部的内管(17)和外部的外管(18)，其中所述内管(17)和所述外管(18)包括至少一个内腔。
17.根据权利要求16所述的装置(22)，其中，所述内管(17)包括第一内腔(16)，所述外管(18)包括第二内腔(62)，其中所述第一和第二内腔通过所述内管(17)上的开口(21)流体连通并且适于通过所述外管(18)上的开口(20)与鼻咽(13)流体连通。
18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述外管(18)适于容纳或含有固体或液体。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述外管(18)所容纳或含有的固体或液体具有100至5000J/(kg·K)之间的比热容。
20.根据权利要求17所述的装置，其中，所述外管(18)的护套由柔性的材料构成。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述装置包括布置在所述第二内腔(62)的出口处且适于控制流出所述第二内腔(62)的气体流量的压力阀(57)。
22.根据权利要求1所述的装置(22)，其中，所述装置具有伸入所述加压气体容器(1)内的第二管(4)。
23.根据权利要求22所述的装置(22)，其中，所述第二管未延伸超过所述加压气体容器的最大灌装高度(a)的一半灌装高度(b)。
24.根据权利要求22所述的装置(22)，其中，所述第二管(4)具有环绕其末端的帽状部(10)，其中所述帽状部适于保持一定量的液态气体。
25.根据权利要求1所述的装置(22)，其特征是，所述装置(22)包括布置成容纳所述至少一个插管(8)的插管用管(90)。
26.根据权利要求1所述的装置，包括流体源，所述流体源适于在流体从所述源释放到应用部位时产生冷却效果，其中，所述装置包括连接或可连接至所述源且适于应用到患者的口部或患者的气管的至少一根插管。
27.根据权利要求1所述的装置，包括加压气体容器(1)和可充胀袋(75)，其中，所述可充胀袋包括适于在充胀时形成外冷却接触面的大致闭合的护套，其中所述加压气体容器(1)和所述可充胀袋(75)适于在气体从所述容器释放时通过气体或气体混合物的绝热膨胀在所述袋内提供冷却效果。
28.根据权利要求1所述的装置，包括加压气体容器(1)和用于向应用部位施加气体或气体混合物的至少一根插管(8)，其特征是，所述装置包括布置在所述插管(8)上的喷雾器(85)。
29.根据权利要求1所述的装置，包括加压气体容器(1)和至少一根插管(8)，其特征是，所述加压气体容器和/或所述插管的部分基本被用于汲取冷量的机构包围。
30.一种用于在鼻腔内冷却遭受心血管急症的患者(12)的脑部(15)的套件(27)，包括：
根据权利要求1所述的装置(22)，和
用于为所述装置(22)装载气体或气体混合物或液化气体的气源(23)，其中所述气源是选自由氧、氮、二氧化碳、氦、氖、氩、一氧化二氮、氪和氙构成的组中的气体或气体混合物源。
31.根据权利要求30所述的套件(27)，其中，所述气源(23)是氧气、二氧化碳和氩气的混合物的源。
32.根据权利要求30所述的套件(27)，其中，所述气源(23)是氧和选自氮、二氧化碳、氦、氖、氩、一氧化二氮、氪和氙构成的组中的至少一种其它气体的混合物，所述混合物中的氧含量占到总体积的1至99％。
33.根据权利要求30所述的套件，其中，所述气源(23)中的气体或气体混合物以液体形式储存。
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