CN105007866A - 具有增加的水流通面积的混合医疗冷却垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医疗垫，所述医疗垫具有包括流体循环层和容纳层的双层部分以及包括所述流体循环层的单层部分。所述流体循环层用于容纳可穿过其中循环的第一热交换流体，其中所述医疗垫可操作以穿过所述流体循环层的第一侧面在所述第一热交换流体与患者之间热交换。所述医疗垫的流体容纳层与所述流体循环层的第二侧面的一部分互连，所述第二侧面与所述流体循环层的第一侧面相对。所述流体容纳层包封第二热交换流体，所述第二热交换流体可具有0℃或更低的凝固点。延伸超出所述流体容纳层的所述流体循环层的部分限定翼片，所述翼片为流体循环提供附加面积。

Description

具有增加的水流通面积的混合医疗冷却垫

相关申请

本申请要求2013年1月29日提交的名称为“HYBRID MEDICALCOOLING PAD WITH INCREASED WATER FLOW AREA”(具有增加的水流通面积的混合医疗冷却垫)的美国临时专利申请No.61/758,033的优先权，该申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及对内科患者进行冷却处理。更具体地讲，本申请涉及用于治疗受益于冷却处理的内科患者的冷却垫以及使用这种冷却垫的方法。

背景技术

对于多种医疗病症而言，系统冷却是一种有效的疗法。例如，中风和头部外伤患者的快速系统冷却具有显著的治疗有益效果。中风是死亡和神经失能的主要原因，但最近的研究表明，虽然中风患者的脑细胞在中风期间可能丧失其发挥作用的能力，但这些脑细胞不一定会迅速死亡。中风所引起的脑损伤可能需要经历数小时才能达到最大效应。如果在该时间段期间施行冷却神经保护剂疗法，则神经损伤可能受到限制并且中风患者的预后得以改善。

外伤(诸如可由车辆碰撞、跌倒等引起)患者存在类似可能性。这种外伤可通过与中风患者发生神经损伤的原理有共性的机制造成脑损伤。在初始头部外伤事件后在细胞水平的延迟继发损伤被认为是脑损伤后发生的最终组织缺损的主要影响因素。

多项研究表明，冷却疗法能为中风患者赋予神经保护并且可加速神经恢复。可使用置于患者身上的医疗冷却垫来施行这种冷却疗法。例如，可将垫置于患者的躯干上，并且使流体(诸如水或空气)循环穿过垫。然后在患者与循环流体之间交换热能，以使得当流体的温度低于患者的所需温度时，使患者冷却。

发明内容

本发明的实施例提供了包括多个层的医疗垫。医疗垫的第一层或流体循环层用于容纳可循环穿过其中的第一热交换流体(例如，经由互连泵/热交换单元循环的冷却流体)。流体循环层包括设置在第一表面和第二表面之间的至少一个流体路径或流体通道。医疗垫可选择性地定位成在其第一表面上接触患者，并且可操作用于穿过流体循环层的第一侧面或表面和医疗垫的第一侧面或表面在可循环的第一热交换流体与患者之间进行热交换。医疗垫的第二层或流体容纳层设置在流体循环层的第二表面的一部分(小于整个第二表面)上方，所述第二表面与流体循环层的第一表面相对。流体容纳层将第二热交换流体包封在第一表面和第二表面之间。流体循环层在第二表面上未被流体容纳层覆盖的一个或多个部分延伸超出流体容纳层的一个或多个侧边缘并且限定翼片部分。就这一点而言，医疗垫具有包括流体循环层和流体容纳层两者的双层部分以及包括流体循环层的一个或多个翼片部分。

在一种布置方式中，所述一个或多个翼片部分可具有与流体循环层中被流体容纳层覆盖的部分的面积至少相等的面积或组合面积。在另外的布置方式中，翼片部分可具有比医疗垫的双层部分的面积大的面积。在另外的布置方式中，翼片部分可具有为医疗垫双层部分的面积的120％、140％、160％、180％、200％或更大的面积。

粘合剂表面可设置在流体循环层的第一表面上并且适于与患者皮肤的可释放粘合剂接触。在某些实施例中，粘合剂表面跨越流体循环层的至少大部分横向范围延伸。一个或多个防粘衬垫可设置在粘合剂表面上方。例如，一个防粘衬垫可设置在流体循环层的第一表面上方，所述第一表面与流体循环层的被流体容纳层覆盖的第二表面相对。同样，流体循环层的延伸超出流体容纳层的每个翼片部分可具有单独的防粘衬垫。

医疗垫可操作用于穿过医疗垫的第一表面在第二热交换流体与患者之间进行热交换。在一些方法中，第二热交换流体可包含凝固点为0℃或更低的液体。继而，在此类方法中，可在使用之前，将容纳在流体容纳层中的第二热交换流体冷冻到例如至少半冻结状态。另外，在此类方法中，第二热交换流体可包含凝胶形式的液体。例如，可使用包含水/聚合物基质的凝胶材料。在一些具体实施中，可使用形状保持型凝胶。

在不同实施例中，医疗垫可被构造用于与第一热交换流体和第二热交换流体的不同水平的热导通。在一些实施例中，例如，与患者接触的医疗垫中超过30％的双层部分与第一热交换流体(例如，位于与其相邻的位置)热导通，并且在特定实施例中，与患者接触的医疗垫中大约50％的双层部分面积与第一热交换流体(例如，位于与其相邻的位置)热导通。相似地，在其他实施例中，与患者接触的医疗垫中超过30％的双层部分面积与第二热交换流体(例如，位于与其相邻的位置)热导通，并且在特定实施例中，与患者接触的医疗垫中大约50％的双层部分面积与第二热交换流体(例如，位于与其相邻的位置)热导通。在一个实施例中，与患者接触的医疗垫中大约50％的双层部分面积与第一热交换流体(例如，位于与其相邻的位置)热导通，并且与患者接触的医疗垫中大约50％的面积与第二热交换流体(例如，位于与其相邻的位置)热导通。

相对于医疗垫的双层部分而言，医疗垫的翼片部分可被构造为与第一热交换流体具有不同水平的热导通。例如，翼片部分中可有超过80％的面积与第一热交换流体接触，而双层部分可有大约50％的面积与第一热交换流体接触。多种其他组合是可能的，并且在本发明的范围之内。

流体循环层通常包括至少第一多个流体通道。在一种布置方式中，第一多个流体通道是相邻的并且具有第一重合构型。多个通道的重合构型的提供可有利于跨越垫与患者的界面维持所需热梯度，例如，因为可定位流体容纳层内的任何患者压力阻塞并且可使流体流分流最小化。

在一种布置方式中，第一多个流体通道可具有重合的蛇形构型。另外，垫可包括流体循环层内的第二多个相邻流体通道。这种第二多个流体通道可具有与第一多个流体通道的重合蛇形构型不同的第二重合构型。具有不同的对应重合构型的至少两组不同流体通道的提供增强了调整垫以适形于不同复杂构型的身体部位的能力，同时还提供了与患者的高度可靠且高有效程度的热交换。

在一种布置方式中，第一多个流体通道设置在医疗垫的双层部分中，并且第二多个流体通道设置在医疗垫的翼片部分中。结合该布置方式，医疗垫还可包括一个或多个中间流体分段室，用于从第一和第二多个流体通道中的一者接纳流体并且将此类流体分配到第一和第二多个流体通道中的另一者中。

在另外一种布置方式中，医疗垫可包括双层部分以及单独地且可枢转地互连到双层部分的第一和/或第二翼片部分。在一种布置方式中，每个翼片部分可围绕枢轴枢转，所述枢轴横向于医疗垫的侧边缘(例如，以约70°至110°之间的角度)。另外，第一多个流体通道可被设置为使得每个通道均包括位于第一和第二翼片部分之一中的U形部分。此类分段和通道化特征还有利于实现本发明的垫在具有不同复杂构型的身体部位上的适形定位的能力。

流体容纳层可包括多个室。在一些此类实施例中，所述多个室可各自在其内包封第二热交换流体的对应不同部分。在一些实施例中，所述多个包封室中每一个的至少一部分可位于与流体循环层的对应第一热交换流体容纳部分(例如流体流通道)横向相邻的位置(例如，并排)。

所述多个室中的每一个可远离流体循环层的第二表面突出，且其间限定压痕。例如，在一个实施例中，所述多个室可限定格栅形构型。在相邻室之间提供压痕(例如横向和/或纵向延伸的压痕)并且利用限定第一层和第二层的柔韧材料，实现了围绕此类压痕进行一定程度的枢转或铰链状移动。此类特征有利于与患者的医疗接触，并且在第二热交换流体为固体或半固体状态(例如，冰)时是特别有利的。

端口可与流体循环层流体互连，以便与为第一热交换流体的循环所提供的单独泵/热交换器单元选择性互连。在此类情况中，第一端口与流体循环层流体互连，以便使第一热交换流体循环到流体循环层中，并且第二端口与流体循环层流体互连，以便使第一热交换流体循环到流体循环层之外。

在另外一种布置方式中，一个或多个附加层可施用于医疗垫。在一种布置方式中，顶层或隔热层可设置在流体容纳层的顶表面的至少一部分上方。在另外一种布置方式中，顶层还可包括多个波纹，其在施用于不平坦表面上时允许医疗垫伸展或收缩(例如，在相邻室经历枢转或铰链状移动时)。例如，顶层可以手风琴状方式伸展或收缩。在又一种布置方式中，顶层可包括在一个或多个方向上跨越其横向范围延伸的一个或多个凹口。这些凹口可在顶层的顶表面下方延伸和/或可设置在下伏流体容纳层的相邻室之间的压痕内。

本发明的实施例还可具有热交换流体的不同热特性。例如，在各种实施例中，第一热交换流体或第二热交换流体中的至少一者的热导率可超过5.0W/mK、超过10.0W/mK、超过50.0W/mK、超过100.0W/mK或超过250W/mK。在各种实施例中，第一热交换流体或第二热交换流体中的所述至少一者可包括包含具有一定热导率的材料的液体，所述热导率超过所述液体的热导率至少10倍、50倍、100倍、500倍或1000倍。

本发明的实施例还包括使患者接触式冷却以及提供用于接触式冷却的医疗垫的方法。在前一方面，医疗垫可定位在患者身上，使得至少包括流体循环层和流体容纳层的医疗垫双层部分接触患者。作为第一传递步骤的一部分，使热能在医疗垫的流体容纳层与患者之间传递。流体容纳层可包封已冷冻到例如5℃或更低温度的第一热交换流体(例如，冷冻水)。作为第二传递步骤的一部分，还通过使第二热交换流体循环穿过医疗垫的循环层，使热能在医疗垫的循环层与患者之间传递。另外，第二传递步骤可包括使第二热交换流体循环穿过医疗垫的双层部分以及医疗垫的一个或多个单层部分。

第一传递步骤可在与患者接触的医疗垫中的超过30％的双层部分面积内执行，并且在一些情况下，在与患者接触的医疗垫中的大约50％的面积内执行。相似地，第二传递步骤可在与患者接触的医疗垫中的超过30％的双层部分面积内执行，并且在一些情况下，在大约50％的面积内执行。此外，第二传递步骤可在医疗垫的一个或多个单层部分内执行。

第一和第二传递步骤可至少部分地错开。例如，第一传递步骤可在第一位置处启动，而第二传递步骤可在与第一位置不同的第二位置处启动。在此类情况下，在启动第一传递步骤和启动第二传递步骤之间，可将患者从第一位置移动到第二位置，诸如在医用车辆中。在一些实施例中，第一传递步骤的至少一部分在移动步骤期间完成。

该方法还可包括在定位步骤、第一传递步骤和第二传递步骤的每一者之前冷却医疗垫。在此类情况下，可通过这种冷却将第一热交换流体冷冻到低于至少5℃的温度。在一些方法中，可在定位在患者身上的垫之前，将第一热交换流体冷冻到冻结或半冻结状态。

在一些实施例中，可通过将医疗垫粘附到患者身体部位的皮肤上，将医疗垫定位在患者身上。在此类实施例中，可将一个或多个衬垫从医疗垫的粘合剂表面移除，并且使医疗垫的粘合剂表面与患者身体部位的皮肤接触。粘合剂表面可跨越循环层的至少大部分横向范围延伸，并且可将一个或多个衬垫移除以暴露粘合剂表面的所需部分。因此，粘附可能需要将医疗垫的双层部分粘附到第一患者位置并且将医疗垫的一个或多个单层部分粘附到另外的患者位置。此类粘附步骤可同时或在时间上不同的时候执行。热交换可在第一传递步骤期间和第二传递步骤期间跨越粘合剂表面进行，例如无需转移或以其他方式重新定位医疗垫相对于患者的位置。

在一些实施例中，第二传递步骤包括使医疗垫与流体控制系统流体互连。在此类实施例中，第二热交换流体可循环穿过医疗垫的循环层和流体控制系统。

附图说明

通过参考本说明书的其余部分和附图，可以实现对本发明的性质和优点的进一步理解，其中在若干附图中使用相似的附图标记来表示相似的部件。在一些情况下，子标注与附图标记相关联并且位于连字符之后，用以表示多个类似部件中的一个。当仅提及附图标记并且未指明原有的子标注时，则是意在指代所有这样的多个类似部件。

图1A和图1B示出根据本发明实施例的医疗垫的总体构型。

图1C示出图1A的医疗垫的替代构型。

图2A和图2B提供顶视图和侧视图以示出一个实施例中的医疗垫的流体循环层的结构。

图2C示出一个示例性实施例中用于施用于患者的示例性医疗垫结构。

图2D示出一个示例性实施例中用于施用于患者的替代示例性医疗垫结构。

图3示出医疗垫实施例的另一种构型。

图4A是图3的医疗垫实施例的分解组装视图。

图4B是图3的医疗垫实施例的局部剖视图。

图4C是可与图3和图4A的医疗垫一起使用的替代顶层的透视图。

图5A、图5B和图5C是组成图4A的医疗垫实施例的相邻层的顶视图。

图5D是示于图5C中的图3医疗垫实施例的层的底视图。

图6A和图6B是示于图5C和图5D中的图3医疗垫实施例的层的剖面侧部的底视图。

图7A和图7B分别包括图3中所示的医疗垫实施例的入口端口的透视图和剖面透视图，所述入口端口与图3中所示的流体循环管路的连接器互连。

图8A和图8B示出图3中所示的医疗垫实施例的偏置、局部剖视图。

图9提供了与流体控制系统流体互连的多个医疗垫的示意图。

图10是流路图，示出了根据本发明实施例的医疗垫和相关流体循环系统的一个实施例。

图11是流程图，汇总了使用根据本发明实施例的医疗垫的方法。

具体实施方式

本发明的实施例提供了医疗垫及使患者接触式冷却的方法。医疗垫包括多个层，其中的至少一个层是用于容纳可主动循环穿过该层的可循环热交换流体的循环层，并且其中的至少一个层是包封所容纳的热交换流体的容纳层。单个医疗垫中主动循环层和被动容纳层的组合在冷却疗法有价值的病症的治疗中提供了许多有益效果。虽然包括主动循环层的医疗垫可提供有效冷却，但在首次遇到患者的地点处无法立即获得流体控制系统，这存在失去对于防止可用冷却疗法缓解的生物学损伤可能至关重要的时间的风险。具有预先冷冻的流体容纳层的医疗垫的提供允许这种垫在首次遇到患者的地点处施用于患者。这让患者可以在其治疗早期接受有益冷却。另外，一旦流体控制系统可用于主动冷却(例如，一旦将患者运送到医疗机构)，这种医疗垫即可就位。施行冷却疗法的时机可能对于实现疗法的有益效果至关重要，并且本文所述的组合必定会影响患者出现的不可逆生物学损伤的水平，在一些情况下甚至完全防止不可逆损伤。另外，出于许多原因，施用预先冷冻的医疗垫比施用冷却物质(诸如冰)更有效。例如，医疗垫的被动热交换流体可为由于具有更有效的热交换特性而更好地适于热交换的物质。包括粘合剂的医疗垫也有助于保持患者身上的恒定位置以便施行冷却疗法。另外，容纳在流体容纳层中的热交换流体可适形于下伏表面(例如，患者表面)的形状并且保持该下伏表面的覆盖度和对该下伏表面的冷却。也就是说，通过使用流体容纳隔室和/或形状保持型热交换流体(例如，凝胶)，容纳层可限制或防止热交换流体流到较低高度。

结合图1A和图1B提供了根据本发明实施例的医疗垫的一种结构的总体概览，其示出医疗垫100的一部分的三维视图。循环层116包括流体容纳层，用于容纳能够吸收和/或释放热能的可循环热交换流体。循环层116还可包括可适形导热层，有利于与患者进行热交换。设置在循环层116的顶表面的一部分上方的是流体容纳层104。具体地讲，流体容纳层104可与循环层116的侧表面或上表面互连，所述循环层116的侧表面或上表面与循环层116的皮肤接触侧或下表面相对。流体容纳层104可包括多个室108，所述多个室在一些实施例中可单独或共同包封，或在其他实施例中可分组包封。每个室108可由远离循环层110的第二侧面突出的柔韧构件限定，并且可在其间具有压痕，如图所示。在其中室108因此以大致矩形构型提供并且各自具有基本上相同的尺寸和形状的特定实施例中，容纳层104可因此具有格栅形构型，但这不是本发明的必要条件。在其他实施例中，室108的尺寸可以不同并且室108可不以矩形构型组织，特别是以可能适于施用于身体的特定部位或适于专门应用的形式组织。结合使用循环层与流体容纳层的示例性医疗冷却垫示出并描述于共同转让的美国专利申请No.13/230,663和13/662,0256中，所述专利申请的全部公开内容以引用方式并入本文以用于所有目的。

如图所示，流体容纳层104设置在流体循环层116的顶侧或顶表面的一部分(小于整个顶侧或顶表面)上方。就这一点而言，流体循环层116的第一部分142接触并附接到流体容纳层104的下表面或底表面以限定医疗垫的双层部分。流体循环层116的其余部分140a、140b未被流体容纳层覆盖。就这一点而言，这些其余单层部分或“翼片”延伸超出流体容纳层104的侧边缘。在本实施例中，第一翼片部分140a和第二翼片部分140b延伸超出流体容纳层104的第一侧边缘144a和第二侧边缘144b。然而，应当理解，可使用更多或更少翼片部分。另外，术语侧边缘不限于流体容纳层的直边缘，而是表示流体容纳层104的任何端部边缘。

第一热交换流体通常用于循环穿过循环层116，并且第二热交换流体通常用于容纳在容纳层104中。如下文进一步详细描述，第一和第二热交换流体有时可为相同流体，但这不是本发明的必要条件，并且在不同实施例中可在循环层和容纳层中使用不同热交换流体。将医疗垫施用于患者表面时，设置在流体容纳层104中的第二热交换流体将热传递穿过流体循环层116的皮肤接触侧。也就是说，第二热交换流体将热传递穿过流体循环层116。为了改善穿过流体循环层104的热传递，流体循环层利用叉指型结构，如下文进一步详细描述，该叉指型结构允许流体容纳层104的第二热交换流体的大部分与流体循环层的皮肤接触侧直接接触。在一些实施例中，第二热交换流体可包括凝胶材料(例如形状保持型凝胶材料)的液体。

粘合剂表面120(参见图1A)可设置在流体循环层116的皮肤接触侧上，以便将垫100粘附到患者的皮肤。一个或多个可移除衬垫124a-124c可设置在粘合剂表面120上方，以在未使用垫100时保护粘合剂表面120免遭污染。当使用垫100时，可选择性地移除可移除衬垫124a-124c。

在一种方法中，粘合剂表面120可作为多个面朝下的粘合剂带(例如，周边带和/或跨越医疗垫横向范围延伸的带)提供，它们各自具有设置在其上的可选择性移除的防粘衬垫124a-124c。粘合剂带可包括具有低变应原的压敏丙烯酸酯粘合剂的聚烯烃或聚氨酯膜，其锚固到具有基于橡胶的压敏粘合剂的垫100。

在另一种方法中，粘合剂表面120可设置在可适形的导热层上。可适形的导热层可包括第一材料，诸如液体(例如，水)，其悬浮于由第二材料(诸如聚合物)限定的基质中。就这一点而言，液体可优选地占第一材料和第二材料的总重量的约30至95重量％。粘合剂表面和热传递层可单独由不同材料构成。作为另一种选择，导热层可由水凝胶材料构成，所述水凝胶材料具有足够的粘合剂特性以便整体地提供粘合剂表面。在此类方法中，粘合剂表面120可跨越医疗垫100的皮肤接触侧的全部或至少大部分延伸，并且可被一个或多个可选择性移除的防粘衬垫124a-124c覆盖。

包括未被流体容纳层104上覆覆盖的翼片部分的医疗垫的任何实施例为医疗垫100提供另外的有益效果。例如，不含上覆流体容纳层的翼片部分140a、140b的使用允许提供另外的流体循环层表面积，以便在医疗垫100连接到流体控制系统时主动冷却增大面积的患者组织。在一种布置方式中，翼片部分具有与流体循环层116中被流体容纳层覆盖的双层部分142的面积至少相等的面积或组合面积。在另外一种布置方式中，该面积或组合面积为流体循环层116中被流体容纳层覆盖的双层部分142的面积的大于120％、大于140％、大于160％、大于180％或大于200％。

包括未被流体容纳层104上覆覆盖的一个或多个翼片部分的医疗垫的另一种有益效果是在流体控制系统连接之前，翼片部分140a、140b可向后折叠在流体容纳层104上方(参见图1B)。这允许医疗垫100更容易运送到首次遇到患者的地点。例如，在运送到患者的地点期间可将预先冷冻的医疗垫折叠并设置在冷却器中。此时，在运送回例如医院之前，可将垫100施用到患者，在医院中，可将流体控制系统连接到流体循环层116。然而，在运送之前和期间，该患者可获得被动流体容纳层104所提供的冷却有益效果。

如图1B所示，翼片部分140a、140b的柔性允许在运送期间减小医疗垫的尺寸。另外，翼片部分140a、140b相对于中心部分142的这种柔性可改善医疗垫对患者的粘附性。如图所示，翼片部分可操作以围绕枢轴相对于医疗垫的中心部分或双层部分142枢转，在本实施例中，所述枢轴与流体容纳层104的侧边缘144a、144b大致对齐。就这一点而言，应当指出的是，这些枢轴允许翼片在由包括上覆流体容纳层104的医疗垫的部分142的底表面限定的平面上方或下方约70°与110°之间挠曲。翼片部分的这种柔性允许将医疗垫施用到复杂的患者表面。

在使用时，应当理解，流体容纳层104中的第二热交换流体通常是预先冷冻的并且在一些情况下是冻结的。虽然在将医疗垫施用于下伏患者表面时流体容纳层104的单独室108之间的压痕提供了一定柔性，但在第二热交换流体冻结或几乎冻结时第一部分142适形于不平坦患者表面的能力有限。在这种布置方式中，医疗垫第一部分142的底部上的粘合剂带或粘合剂表面120可能与下伏患者表面具有有限的接触，从而提供对患者的有限粘附。相比之下，不含上覆流体容纳层104的翼片部分140a和140b保持更柔韧，并且可相对于医疗垫的第一部分枢转。就这一点而言，翼片部分可易于适形于下伏患者表面。另外，翼片部分相对于双层部分142挠曲的能力使得更易于将医疗垫附接到具有较小表面积和/或高弯曲度的身体部位。举例来讲，医疗垫的双层部分142可施用于患者大腿的前表面，而翼片部分则在大腿的侧面周围延伸。在该情形中，翼片部分104a、140b可用于将医疗垫更好地固定到下伏表面。也就是说，翼片部分104a、140b可用于将医疗垫固定在适当位置，即使下伏患者表面与医疗垫的双层部分142之间的适形接触有限和/或在下伏患者表面具有高弯曲度(例如，围绕患者腿部、手臂或躯干)的情况下也是如此。

图2A和图2B分别以顶视图(其中为便于举例说明，移除了流体容纳层)和侧视图示出了一个示例性实施例中的循环层116的结构细节。循环层116包括具有多个凹坑204的凹坑基质，所述多个凹坑204被结构化以实现与循环层和容纳层中热交换流体的所需水平的热导通。通过由凹坑204之间的循环层116的结构形成的通道212，在循环层116内提供流体路径。这使得第一热交换流体可以在围绕凹坑的蜿蜒或曲折通路中流动。多个蜿蜒路径的可用性有利地允许第一热交换流体以宽覆盖率流过循环层116，从而增强与患者皮肤的热交换并提高冷却的有效性。一个可能路径的一部分的例子以粗线210示出。

图2B的剖视图更具体地示出了在一个具体实施例中凹坑基质的结构如何限定通道212以及如何实现与第一和第二热交换流体的热交换。具体地讲，结构214(例如，包含基于聚合物的材料)可限定凹坑基质，其中通道212可密封地设置在结构214(例如，流体循环层的顶表面)与片状层215(例如，流体循环层的底表面)之间。通常，结构214由不可渗透材料(例如，基于聚合物的材料)的片层形成。形成到结构214中的是多个凹陷222和形成凹坑204的对应突出部220。在本实施例中，凹陷222形成到结构214的顶表面中，从而限定结构214的底表面上的对应突出部220。因此，当片状层215设置在结构214的底表面上方时，片状层215的顶表面抵靠突出部220并置。因此，突出部220与片状层215之间的空间限定通道212和循环层116。在由通道212限定的位置(例如，突出部220与片状层215之间的空间)处第一热交换流体与患者皮肤之间发生热交换，其中在施用医疗垫时第一热交换流体设置在患者皮肤附近，从而与患者皮肤直接或几乎直接热导通。

第二热交换流体与患者皮肤之间的热交换可在这些位置处在通道212之间发生，在这些位置处，循环层116的结构214允许第二热交换流体填充凹坑204的凹陷222。也就是说，第二热交换流体填充流体循环层中被流体容纳层104覆盖的部分142上方的凹陷222。在图示实施例中，包括容纳层104的单独包封的室218可限定在一个或多个凹坑216上方，以提供患者皮肤与容纳层104中的第二热交换流体之间的相邻定位和直接或几乎直接的热导通。与结构214类似，容纳层104由不可渗透材料(例如，基于聚合物的材料)的片层(例如，上片层)形成，所述片层被模制或以其他方式形成为所需形状，并且设置在结构214的上表面上方，以限定容纳层的单个室218。在各种实施例中，上覆室218的尺寸可被设定为各自在多个凹坑204上方延伸，以限定用于容纳第二热交换流体的单独室。在另外一种布置方式中，未被限定室218的容纳层部分覆盖的结构214的部分可被隔热层112覆盖。在施用于患者时，该隔热层112可减少穿过医疗垫的翼片部分的顶表面的热交换。隔热层112可由不可渗透材料的片层形成，并且可单独形成或形成为容纳层的一部分。就后者而言，应当理解，隔热层112与下伏结构214之间的空间不含第二热交换流体。

对于所示结构，循环层116的皮肤接触侧的大约50％设置在循环层附近，从而与循环层直接或几乎直接热导通，并且循环层116的皮肤接触侧的大约50％设置在容纳层104附近，从而与容纳层104直接或几乎直接热导通。也就是说，凹陷222的底表面的总面积可接触片状层215的50％。因此，片状层的50％可与穿过循环层116的第一热交换流体热接触。同样，流体循环层116中被流体容纳层104覆盖的部分142的片状层215的50％可与容纳在容纳层104内的第二热交换流体热接触。所述结构在其他实施例中可以有所变化，以实现不同层之间和/或所述层的不同部分的不同相对水平的热导通。例如，在不同实施例中，循环层116的皮肤接触侧的大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％、大于70％或大于80％被设置成与第一热交换流体直接或几乎直接热导通。在其他实施例中，循环层116中被流体容纳层104覆盖的部分142的皮肤接触侧的大于20％、大于30％、大于40％、大于50％、大于60％、大于70％或大于80％被设置成与第二热交换流体直接或几乎直接热导通。

应当指出的是，虽然图2A和图2B中所示的实施例总体上提供循环层116中被流体容纳层104覆盖的部分142的皮肤接触侧的大约100％与热交换流体中的一者或另一者导通，但这也不是本发明的特定必要条件。有时循环层116的皮肤接触侧的总面积中小于100％的面积可与热交换层中的一者导通(例如，翼片部分140a、140b的小于100％的面积可与流体循环层接触)。虽然纯粹出于治疗原因使100％的面积与热交换流体导通对于治疗某些病症可能有好处，但可施行治疗的身体部位的多种不同形状可使得优选的是具有这样的构型，其中小于100％的面积处于热导通，以便为用于此类应用的医疗垫提供更大的结构完整性，为身体的某些区域配置专门的循环路径，或出于诸如对于本领域技术人员显而易见的其他原因。在特定实施例中，循环层116的皮肤接触侧中大于50％、大于60％、大于70％、大于80％或大于90％的面积被设置成与第一和第二热交换流体中的一者或两者热导通。与不同热交换流体的热导通水平也可根据容纳层的不同构型视需要来设置。

在图1A-图2B的实施例中，容纳层104中的流体被设置成与循环层116直接热导通，以使得循环层的结构的顶部中的凹陷可容纳一些第二热交换流体。该实施例还允许容纳层104的不同室108彼此流体连通。在一个可供选择的实施例中，每个室可单独包封或可分组包封，以使得在单独组的室之间提供流体连通。此类实施例可适用于某些专门应用，其中在医疗垫的不同位置处需要不同热特性。

图2C提供了流体循环层116的底表面的医疗垫构型的一个图示，其中其面向患者的层被移除。如本领域技术人员应当理解，有许多可使用的构型，具体取决于诸如如下的因素：要施用医疗垫的身体的一个或多个部位、要治疗的病症的性质、在其中治疗病症的环境，即，是处于医院、医生诊室、事故现场还是其他地方。

构型包括区域158，在该区域中，可提供循环层(未示出)的凹坑，例如如上文所述。通道152可由肋状物154或凸起部分限定。流体循环穿过循环层116中的流体端口，所述流体端口可设置在歧管结合位点160a、160b以提供循环层内的通道152的入路。可选择性地确立端口的位置、构型和取向以提供各种优点。具体地讲，可提供端口以通过将端口或附接的管材紧靠患者皮肤按压，而避免患者体重产生皮肤上的局部高压区。减少此类高压区可降低造成压迫性溃疡的风险。另外，管材可在不多次翻转的情况下移出患者支撑平台(例如，应急担架)，从而降低互连管材屈曲或扭结的风险，所述屈曲或扭结会限制流体流。

肋状物154防止第一热交换流体顺着正好在循环层的输入端口与输出端口之间的路径流动，例如直接从位点160a流动到位点160b。相反，第一热交换流体沿着诸如以粗线164示出的路径流动。应当指出的是，该示例性路径为示意性的；在更详细的水平，第一热交换流体沿循的实际路径是蜿蜒路径，如层的凹坑结构所指示及如上文结合图2A和图2B所阐述。

在另外的实施例中，可能有利的是改变通道在流体循环层的不同部分中的构型。图2D提供了流体循环层116的底表面的医疗垫构型的另一个图示，其中其面向患者的层被移除。出于举例说明的目的，未示出循环层的凹坑。

在该实施例中，流体循环层116可包括肋状物构件154，其限定第一翼片部分140a中的第一对相邻流体通道170、第二翼片部分140b中的第二对相邻流体通道180、以及中心部分142中的第三对相邻流体通道190，所有这些通道在垫10的流体端口160a、160b之间延伸。可以理解，流体可从端口160a循环到端口160b，或者从端口160b循环到端口160a。

在图示实施例中，第一对相邻通道170和第二对180具有重合的蛇形构型。更具体地讲，构成第一对相邻通道170和第二对180的每个通道具有S形构型。另外，每对通道170、180中的此种通道可具有基本上共同的长度，例如在如沿着其各自中心路径所测量的平均长度的约25％内，并且还可具有基本上共同的平均宽度，例如在其平均宽度的平均值的约25％内。

第三对通道190也以镜像构型设置。如图所示，构成第三对通道190的每个通道沿循蛇形路径。另外，应当指出的是，该对通道190可具有基本上共同的长度，例如在如沿着其各自中心路径所测量的平均长度的约25％内，并且还可具有基本上共同的平均宽度，例如在其平均宽度的平均值的约25％内。

流体分段室184a、184b分别设置在流体端口160a、160b处。此类分段室用于分配流体并使穿过多个通道170、180和190的流体流规一化。

为了适应翼片部分，同时还提供与患者的有效热交换，应当进一步解决第一多个通道170和第二多个通道180的构型和相对宽度。具体地讲，第一多个通道170和第二多个通道180各自包括穿过翼片部分140a、140b延伸的U形部分。在所得的医疗垫中，各种翼片部分的枢轴基本上平行于通道170、180的U形部分的基部以及翼片部分的外侧边缘。

流体通道的特定构型可如例如美国专利No.6,648,905中所述，该专利的全部公开内容以引用方式并入本文以用于所有目的。例如，循环层内的第一多个通道可具有重合的蛇形构型。更具体地讲，构成第一多个通道的每个通道可具有大致S形的构型。此类通道可具有基本上共同的长度，诸如在这样的实施例中，其中每个通道的长度在如沿着其各自中心路径所测量的平均长度的约15％内。相似地，通道也可具有基本上共同的平均宽度，诸如在这样的实施例中，其中每个通道的宽度在每个通道的平均宽度的平均值的约25％内。第二多个通道也可以重合方式设置，并且相似地具有如所限定的基本上共同的长度和宽度。结构还可在流体端口处包括流体分段室以分配流体，并使穿过不同多个通道的流体流规一化。

医疗垫的变型是可能的，并且被视为在本发明的范围内。例如，应当理解，不含上覆流体容纳层的医疗垫的每个部分可分成两个或更多个独立的子翼片。如图1C所示，医疗垫也包括双层部分142，其具有覆盖在流体循环层116上面的流体容纳层104。设置在双层部分142的任一侧面上的是第一和第二翼片部分，其中流体循环层116不含上覆流体容纳层104。在该实施例中，垫包括多个翼片部分140a、140b、140c和140d，其中每对翼片140a、140c与140b、140d设置在包括上覆流体容纳层104的垫的部分142的相对侧面上。每对翼片140a、140c与140b、140d被狭缝146分隔开，以允许每个单独的翼片140a、140b、140c和140d围绕患者可枢转、可适形地定位。也就是说，这些狭缝146允许单独操纵每个翼片部分，而与相邻翼片的定位无关。另外，应当指出的是，在医疗过程中，可将侧翼片部分单独地附接到患者或不附接到患者。就这一点而言，医疗垫的第一部分142和每个翼片140a、140b、140c和140d可包括覆盖其粘合剂底表面的单独可移除衬垫124a-124e。

图3-图8B不同地示出了医疗垫300的更详细实施例。如图3和图4A所示，可提供流体循环管路380a、380b，使第一热交换流体循环穿过医疗垫300。例如，设置在流体循环管路380a的第一端处的连接器382a可与医疗垫300的流体循环层的第一翼片306a中的流体入口端口302a流体互连，并且设置在流体循环管路380b的第一端处的连接器382b可与医疗垫300的流体循环层的第二翼片306b中的流体出口端口302b流体互连。可提供流体循环管路380a、380b的第二端以用于与下文所述的流体控制系统选择性互连和断开。在图示实施例中，连接器装置384可设置在第一流体循环管路380a和第二流体循环管路380b的第二端，以与流体控制系统互连。在一种方法中，连接器装置384可具有美国专利No.6,827,728中所述的类型。

现在参见图4A和图4B，其进一步示出了图3的分解图以及沿着剖面线A-A'截取的图3的局部剖视图。在图示实施例中，医疗垫300可包括顶层320、容纳层330、中间层340、界面层350和底层360。如图所示，各种层可以堆叠或层叠的方式布置。此外，还设想了其他各种构型，包括为所用特定解剖区域设计的构型。

可提供中间层340和界面层350以在其间限定循环层(例如，通道352；参见图4B)，其中第一热交换流体可经由流体循环管路380a、380b流入并流出这种循环层。另外，可提供中间层340和容纳层330以在其间限定流体容纳层，以便容纳设置在例如一个或多个室332中的第二热交换流体。图4B还示出了片状界面层350，其具有顶表面，该顶表面与中间层340的底表面相邻设置。

如应当理解，可提供容纳在容纳层中的第二热交换流体以对患者进行冷却处理，这独立于第一热交换流体穿过流体循环层的中心部分308的循环和/或与之成重叠关系。另外，第一热交换流体可循环穿过翼片部分306a、306b流体循环层以对患者进行冷却处理，这独立于通过与循环层的中心部分308重叠的容纳层内容纳的第二热交换流体进行的患者冷却和/或与之结合进行。

在一种方法中，顶层320、容纳层330和中间层340的相邻层可在接头或接缝370处互连(例如，经由构成此类层的共聚物材料的射频焊接)，所述接头或接缝370大致围绕顶层320和容纳层330的周边延伸。界面层350可跨越其顶侧连接到中间层340的底侧。界面层350可限定粘合剂表面或粘合剂层。在一种方法中，患者界面层350可包含水凝胶材料，其跨越中间层340的底侧的横向范围设置(例如，跨越医疗垫的所有或基本上所有底侧)。例如，可使用这样的水凝胶材料，其包含由美国宾夕法尼亚州兰霍恩的雅得媚技术公司(AquaMed Technologies of Langhorne,Pennsylvania,U.S.A.)出售的聚合物/水基质。患者界面层350还可包括可移除衬垫或底层360，在将医疗垫300置于给定患者身上进行接触式冷却(例如，与患者皮肤的直接粘合剂接合)时，可易于将所述可移除衬垫或底层360从界面层350的粘合剂表面移除。在初始皮肤施用时粘合剂表面可表现出约20g/in至80g/in的剥离值，以有利于在患者身上的固定定位，还有利于使用后的移除。

如图4A和图4B所示，容纳层330可包括多个室332，这些室朝上远离容纳层的底侧并从中间层340的顶侧朝上突出，其中此类室332之间具有压痕334。中间层340的顶侧可设置有跨越其横向范围延伸的多个凹陷342，例如凹坑基质。相应地，中间层的底侧可设置有多个突出部354。总的来说，中间层340的底表面与界面层350的顶表面上的突出部354之间的空间限定循环层的流体流通道352。在一种方法中，室332和凹陷342可以相对的面对面关系设置以便实现其间的流体连通。就这一点而言，覆盖在垫的中心部分308上的容纳层所容纳的第二热交换流体的至少一部分可被限定容纳层的多个凹陷342和多个室332容纳。

在一种方法中，室332和压痕334可以行和列的形式布置，有利于医疗垫沿着压痕334挠曲，以便实现医疗垫300与患者的适形接合。就这一点而言，层320、330、340和350中的每一者可具有柔韧构造以有利于沿着其横向和/或纵向尺寸弯曲或挠曲。举例来讲，所述层中的每一者可包含共聚物材料，诸如聚烯烃材料(例如，乙烯-醋酸乙烯酯)。

为了进一步促进医疗垫300的适形定位和/或患者与循环穿过循环层的第一热交换流体之间增强的热传递，凹陷342可以交错的行和列的形式布置。就这一点而言，中间层340的顶侧上的凹陷342提供了中间层340的底侧上的对应突出部。继而，围绕突出部的曲折流动路径可限定在流体循环层内。

可提供顶层320以在顶层320与容纳层330之间限定隔热层或气隙。就这一点而言，这种隔热层可围绕室332，以在使用期间增强第二热交换流体与患者之间的热交换。也就是说，隔热顶层320提供了滞留空气的气穴，其起到隔离容纳层330中的室332的上表面的作用。隔热顶层的另外部分320a可在医疗垫的翼片部分306上方延伸。另外，为了增强顶层320的柔性，一系列波纹336可跨越顶层320的宽度延伸。参见图3和图4A。此类波纹336允许顶层拉伸和压缩，以有利于在医疗垫300施用于不平坦表面时下伏室332挠曲。

在图4C所示的另一个实施例中，顶层320包括跨越其横向范围延伸的多个压痕或凹口338。如图所示，与如图4A所示的波纹336相比，这些凹口明显更深，如从顶层320的顶表面测得。因此，这些凹口338使得顶层420具有更大柔性，从而医疗垫300的下伏层具有更大柔性。为了提供具有这种增加深度的凹口338，在一些情况下，有必要将顶层凹口定位在下伏流体容纳层330的室332之间的压痕334之间。

在图示实施例中，顶层凹口338以手风琴形构型跨越顶层的横向宽度延伸。这些凹口允许顶层伸展和收缩。然而，应当理解，作为跨越其横向宽度的凹口的替代和/或补充，顶层可包含其他构型的凹口，诸如跨越其横向长度的凹口。也就是说，顶层凹口338可限定格栅形构型，类似于流体容纳层中的室332之间的压痕334。这种布置方式可允许顶层在两个或更多个方向上伸展和/或收缩。另外，顶层凹口338的数量和/或间距可有所变化。例如，虽然顶层凹口338可设置在流体容纳层中每隔一行的室之间的压痕中，但也可设置在每行的室之间，每三行之间等。同样，如果顶层凹口设置在室332的列之间，此类压痕的数量和/或间距也可有所变化。另外，凹口的数量和/或间距可跨越医疗垫的横向宽度和横向长度独立地变化。例如并仅以举例的方式，凹口可设置在每隔一组的相邻室行之间以及每三组的相邻室列之间。

关于以上指出的特征，现在还参见图5A、图5B和图5C，其示出了层320、330和340的顶视图，并参见图5D，其示出了层340的底视图。顶层320可限定横向褶皱或波纹，其中的不同者可定位在容纳层330的室332的各列之间。

另外，顶层320可包括一个或多个开口347，用于穿过其中接纳填充端口304，如图4A所示，以便选择性用于使第二热交换流体流入容纳层中(例如，在医疗垫300的组装期间)。

现在参见图5B，其示出了容纳层330，其中室332和压痕334限定行和列的矩阵。另外，容纳层330可包括一个或多个开口337，用于穿过其中接纳填充端口304，如图4A所示。

如图5C和图5D所示，中间层340还包括开口845，用于穿过其中定位入口端口302a和出口端口302b。关于图5C，在中间层340的顶侧上示出了凹陷342。关于图5D，此类凹陷342限定中间层340的底侧上的朝下突出部354。另外，提供了肋状物344，其在中间层340的底侧上朝下突出。继而，可限定曲折流动路径，以使第一热交换流体在由凹陷342限定的突出部354周围的肋状物344之间流动。可以理解，这种曲折流体流可在入口端口302a与出口端口302b之间发生。

图6A和图6B及图7A和图7B不同地示出了流体端口与流体循环层的互连。图6A示出底侧的剖面部分、中间层340的侧边缘部分，显示了穿过其中延伸的开口345，并且示出突出部，其与在中间层340的底侧上朝下突出的突出部354和肋状物344对应。如图所示，突出部354具有截头圆锥构型。

图6B示出图6A中所示的剖面部分，其中入口端口302a的扩大端305设置在中间层340的底侧上。如图所示，扩大端305包括圆盘部分305a、孔305b和支座构件305c，所述支座构件305c围绕孔305b远离圆盘部分305a突出。入口端口302a可具有充分刚性的构造(例如，包含一体的模制塑料)，使得支座构件305c保持所需的层到层间距，以便流体在孔305b处流过。

入口端口302a被示出为与图7A和图7B中的连接器382a互连。如图所示，除了扩大端305之外，入口端口302a还包括与孔305b流体连通的管状部分307。可以理解，管状部分307的尺寸可被设定为能穿过中间层340的开口345装配。另外，管状部分307可被构造为与连接器382a选择性互连。

例如，并且如图7B所示，管状部分307可与连接器382a构造在一起，以实现单向的扣合互连。出于此类目的，管状部分307的顶端尺寸可被设定为在连接器382a处接纳管状端口385。另外，管状部分可设置有向内突出的唇缘307a。继而，第一管状端口385可具有锥形末端部分385a和相邻凹口，以便扣合接纳入口端口302a的管状部分307的唇缘307a。如图7A和图7B进一步所示，连接器382a可具有L形构型，所述L形构型包括在肘部386处相连的第一管状端口385和第二管状端口387，从而产生薄型互连覆盖区。管状部分387可带倒钩以实现与包括流体循环管路380a的管材的保持性流体型互连。可以理解，出口端口302b和连接器382b可以分别类似于上述入口端口302a和连接器882a的方式构造。

现在参见图8A，其示出了医疗垫300的剖视图，其中入口端口302a与连接器382a互连。为方便讨论，未示出流体循环管路380a。如图8A所示，入口端口302a的扩大端305定位在流体界面层350与中间层340之间，以便第一热交换流体流入和流出由界面层350和中间层340限定的循环层。如所指出，支座构件305b保持最小的所需间距，以有利于流体流入和流出流体循环层。

如图8B进一步所示，填充端口304可包括扩大端309，其设置在容纳层330的底侧与中间层340的顶侧之间。扩大端309可包括圆盘部分309a、孔309b和支座构件309c，所述支座构件309c围绕孔309b远离圆盘部分309a突出。支座构件309c保持最小的所需间距，以有利于流体流入容纳层中。填充端口304还包括管状部分，用于在容纳层填充期间与第二热交换流体源选择性流体互连并断开。可提供塞子313以在容纳层填充后封闭管状部分。

可以理解，医疗垫300可易于组装并准备好使用。例如，界面层350可设置有可移除层360，所述可移除层360可移除地附接到流体界面层的底部粘合剂表面。继而，界面层350的顶侧可与中间层340的底侧互连，其中端口302a和302b的扩大端305定位在其间，并且管状部分307穿过开口345定位。这种互连可发生在顶层320、容纳层330与中间层340互连之后或之前。可以理解，在这种互连之前，可将填充端口304的扩大端309设置在中间层340与容纳层之间，其中管状部分穿过开口347和337定位。

在设想的布置方式中，在为流体容纳层填充第二热交换流体之后，可冷却医疗垫300。举例来讲，在一些实施例中，医疗垫可直接设置于冰箱中，从而得到准备好使用的医疗垫300。

在使用时，可将底层360从流体界面层350的底侧的全部或一部分(例如，控制部分308)上的粘合剂表面移除，并且可将医疗垫300的粘合剂表面与患者接触以启动患者冷却。可以理解，此类患者冷却实现了第二热交换流体与患者之间的热交换。此类热交换可在例如运送患者期间发生。

另外，当希望经由循环穿过医疗垫300的第一热交换流体与患者之间的热交换进行患者冷却时，可将流体循环管路380a、380b的连接器382a、382b与端口302a、302b互连，并且可将连接器384与流体循环控制系统互连，其中第一热交换流体可循环穿过医疗垫300的循环层，以实现与经由第二热交换流体进行的患者冷却(例如，在第二热交换流体变暖期间和之后)相继的或相互独立的患者冷却。另外，与穿过循环层的循环相结合，如果此前未粘附一个或所有翼片部分306，则可将此类翼片部分粘附到患者。

对于第一和第二热交换流体两者而言，可在本发明的不同实施例中使用多种不同的热交换流体，包括气体和液体，诸如水。如本领域技术人员应当理解，垫100或300的热交换特征可取决于所使用的热交换流体的热特性。具体地讲，一些实施例利用热交换流体，所述热交换流体包含可为固态、液态或气态的杂质，以定制垫的热交换特性。

表I指示了可在不同实施例中使用的某些示例性材料的热特性和密度以及可与垫100在热方面相互作用的生物组织的热特性和密度。

表I

如表中所指出，水与金属或其他材料(诸如表中所列的那些)的组合可产生更大热导率。如果例如以10体积％铝或石墨来补充水，则其热导率增加约20倍。通过以这样的方式混合物质，可有利地利用水的流体特性，与此同时增加热导率。虽然铝和石墨具有类似热导率，但在一些实施例中，与使用铝相比，石墨的比热容提供附加的优点。

在一个实施例中，第一热交换流体可包括用于循环穿过循环层的液体，诸如水。另外，第二热交换流体可包括凝胶材料的液体。在一种方法中，可使用纤维素凝胶材料，其可流入容纳层中并且可固化以在容纳层内呈现形状保持状态。例如，可使用羧甲基纤维素(CMC)凝胶，其包括醋酸铝以与CMC交联并形成形状保持型凝胶。

图9提供了如何穿过循环层116实现循环的示意图。以下讨论利用与图1-图2B所示实施例相关的附图标记，然而应当理解，该讨论同样适用于图3-图8B的医疗垫300。该附图示出多个垫，诸如可适合要施用于身体的不同部位的构型，其中身体的形状使得使用单个垫不太有效。例如，在躯干上的施用可涉及对患者右侧使用垫100并且对身体弯曲的前侧使用垫100。对腿部的施用可涉及用于每个腿部的单独垫等。多个垫100中的每一者被示出为具有与结合图1详细描述的垫100相同的总体结构，包括循环层116和具有多个室108的容纳层104两者。

流体可通过可互连的流体控制系统模块520循环穿过流体端口504和508，诸如穿过互连的管路。在一种布置方式中，流体控制系统模块520包括泵532，用于在负压下抽吸流体穿过垫100，所述负压通常小于约-10psi，但在不同实施例中可使用其他压力。提供至少一个热交换装置528，以便冷却循环的流体和流体贮存器524。

图10中显示了流路图，以更详细地示出流体如何循环穿过医疗垫，所述医疗垫由附图中的附图标记610指代。使用垫-连接器对612将医疗垫与流体循环系统600连接。每个垫-连接器对612包括用于与医疗垫610的入口620连接的入口连接器612A以及用于与医疗垫610的出口622连接的出口连接器612B。可用柔性管材或适用于流体连接的类似结构，实现入口处和出口处的连接。仅举例来讲，所示实施例包括六个垫-连接器对612，以允许六个医疗垫610与流体循环系统600连接。但应当理解，本发明不受限于垫-连接器对612的数量，并且不同实施例可能具有更多或更少数量的垫-连接器对612。垫-连接器对612的每个入口连接器612A经由入口供给管路618连接到主入口连接器614，并且垫-连接器对612的每个出口连接器612B经由出口供给管路620连接到主出口连接器616。流体循环系统600还包括泵630、温度存储模块660和流体贮存器680。

泵630经由泵入口管路632连接到主出口连接器616的下游并且优选的是自吸式的。泵入口管路632中的温度传感器634和压力传感器636分别测量离开与流体循环系统600相连的垫610或多个垫的流体的温度和压力。来自压力传感器636的信息可用于控制泵630的速度，以使得大致恒定的负压得以保持。泵630经由泵出口管路638和三通阀640在上游与贮存器680和温度存储模块660两者连接。

温度存储模块660包括冷却元件662和温度传感器664。可激活冷却元件662以将温度存储模块660内的流体冷却到可被温度传感器664检测到的所需温度。温度存储模块660经由主温度存储模块出口管路666连接到贮存器680的上游，以使得当泵630正在运作(即，将流体泵送穿过其中)时，使已在温度存储模块660内冷却到所需温度的流体从其流出到贮存器680。可调节三通阀640以控制直接从泵630流到贮存器680的流体与从泵630经过温度存储模块660流到贮存器680的流体部分的比例，以便控制流入垫610中的流体的温度。温度存储模块660还经由次温度存储模块出口管路668连接到贮存器680。次温度存储模块出口管路668中的常开阀670允许在泵630未运作时流体从温度存储模块660排出到贮存器680。

流体贮存器680包括用于检测贮存器680内的液面的液面传感器682以及用于对贮存器680内的流体进行预冷却的冷却元件684。在需要时，诸如在液面传感器682指示液面已下降到低于指定水平时，可将附加流体穿过填充端口686加入贮存器中，所述填充端口通过填充管路688而与贮存器680连接。优选地，贮存器680具有不相混合的入口和出口以便使贮存器内的流体的非期望温度变化最小化。贮存器680的出口经由贮存器出口管路690连接到主入口连接器614。温度传感器692和流量传感器694可设置在贮存器出口管路690中。温度传感器692测量经由入口供给管路618为垫入口提供的流体的温度。来自温度传感器692的信息可用于调节三通阀640以控制流体温度。来自流量传感器694和泵入口管路632中的温度传感器634的信息可用于测定患者与连接到流体循环系统600的垫之间的热传递。提供了具有常关两通阀698的排出管路696，以便在冷却过程结束时从垫排出到贮存器680。

在可供选择的实施例中，流体循环系统600可使用其他构型，其例子示出并描述于共同转让的美国专利No.6,197,045中，该专利的全部公开内容以引用方式并入本文以用于所有目的。

图11提供了流程图，示出了使用根据本发明实施例的医疗垫的方法。虽然流程图设定了所执行的特定功能并且将其以示例性顺序示出，但这些并非意图进行限制。在各种可供选择的实施例中，可省略一些功能，可另外执行未明确示出的其他功能，和/或可改变附图中明确示出的顺序。

该方法开始于方框704处，将医疗垫的容纳层中的第二热交换流体冷冻。如此前所指出，在不同实施例中可使用不同热交换流体，因此在不同实施例中流体的相变点可以不同。在一些实施例中，第二热交换流体的凝固点等于或低于0℃。在其中第二热交换流体包含与另一种物质混合的水的那些实施例中，凝固点可高于或低于0℃。在某些实施例中，第二热交换流体可包括包含形状保持型凝胶材料的液体诸如水，其可冷冻到0℃或更低，使得在方框704处液体处于冻结状态或至少部分冻结的状态，并且其中当第二热交换流体在使用期间变暖时形状保持型凝胶保持初始构型。

还应当指出的是，在方框704处冷冻第二热交换流体可以涉及或可以不涉及流体的相变。例如，如果第二热交换流体为纯水，则其可冷冻到其凝固点0℃任一侧的温度，而不脱离本发明的预期范围。实际上，即使作为方框704处冷冻步骤的一部分而冻结了第二热交换流体，其仍然被视为本文所用的术语“流体”。另外，如果作为方框704处冷冻步骤的一部分而越过了第二热交换流体的蒸发点以使其从气态相变为液态，则其仍然被视为本文所用的术语“流体”。

通常预期医疗垫的使用会导致热能传递到第二热交换流体，并且这种传递可导致作为方框704处冷冻步骤的一部分而发生的相变的逆转。此类实施例也特别旨在落入本发明的范围之内。

在方框708处，识别出预期会受益于冷却疗法的施行的患者。患者可能遭受可用冷却疗法有效治疗的中风、头部外伤或其他损伤或疾病。但应当特别指出，患者遭受任何类型的疾病并不是本发明的必要条件，不论所述疾病是损伤造成的疾病还是其他疾病。在一些实施例中，冷却疗法可用作施行其他医疗过程的辅助疗法，诸如在接受手术的患者被识别为可能会受益于冷却疗法的施行时。

在方框712处，通过从医疗垫的一个或多个部分的粘合剂层移除一个衬垫或多个衬垫将医疗垫施用于所识别的患者，具体取决于该实施例是使用大致连续的粘合剂层和防粘衬垫还是具有多个粘合剂带和对应的多个防粘衬垫。在不使用粘合剂的实施例中，可省略方框712。在方框716处，将医疗垫定位在患者身上。通常预期的是，使用粘合剂将垫布置成与皮肤组织接触，所述粘合剂用于将流体容纳层下方的垫部分粘附到皮肤，从而在冷却疗法期间大致保持其在患者身上的位置。另外，可将不含上覆流体容纳层的其他部分(例如，翼片部分)粘附到患者的皮肤。但在可供选择的实施例中，可将垫定位在其他类型的组织上，不过此类实施例可省略粘合剂的使用。

如上所述的医疗垫的性质，特别是其热特性，允许在方框720处热能在容纳层与患者之间传递。所述传递导致患者冷却，至少在施用垫的区域中局部冷却，随之导致第二热交换流体变热。

在方框724处，将患者移动到第二位置，在方框728处可在所述第二位置使第一热交换流体循环穿过医疗垫的循环层。如有必要，可从垫的另外部分移除另外的衬垫，以将垫的这些另外部分粘附到患者，如任选方框726中所示。这导致在方框732处热能在循环层与患者之间传递。为了实现流体循环，可将医疗垫与流体控制系统选择性地互连。可使用流体控制系统实现第一热交换流体的循环，如结合图5和图6所述以及如在共同转让的美国专利No.6,197,045、No.6,648,905和No.6,799,063中所述，所有这些专利全文以引用方式并入本文。

在方框724处，患者的移动可以通过反映本发明多种具体实施的多种不同方式进行。这种移动也与本发明的其他方面组合，特别是包括两种热交换流体的使用，这两种热交换流体以不同方式使用以实现多种有益效果。例如，可存在这样的情形，其中在方框716处将医疗垫施用于患者的位置处，适当的流体控制系统不可用。这可发生于例如急救场所，其中本文所述类型的医疗垫留在医用车辆中，以供在急救地点无法获得流体控制系统的护理人员取用。这也可发生于这样的场所，其中医生将本文所述类型的医疗垫留在他或她的诊室，但流体控制系统留在医院。可存在此类情形的其他场所包括学校的诊所或护士站，这里可留有医疗垫以供使用，但没有大型且更专业的流体控制系统设备。一旦施行了治疗，就可在方框736处从患者身上移除医疗垫。与这种移除相结合，可将医疗垫从流体控制系统断开并进行处置。

本发明的以上说明是出于图示和描述的目的而提供的。此外，该描述并非意图将本发明限定为本文所公开的形式。因此，符合上述教导内容及相关领域的技术和知识的变型形式和修改形式均在本发明的范围内。上文所述的实施例旨在进一步解释本发明的已知实践模式，以便使本领域的技术人员能采用这些或其他一些实施例的方式连同本发明的一种或多种具体应用或使用所需的各种修改形式一起利用本发明。意图在于将所附权利要求书理解为包括现有技术所允许范围内的可供选择的实施例。

对若干实施例进行描述后，本领域的技术人员会认识到，可以在不脱离本发明实质的情况下使用各种修改形式、替代性构造以及等同物。因此，上述说明不应被视为对本发明范围的限制，本发明的范围在以下权利要求书中限定。

Claims (65)

1.一种医疗垫，包括：

流体循环层，所述流体循环层具有第一表面和第二表面，在所述第一表面和所述第二表面之间具有至少一个流体路径，以用于容纳可循环穿过其中的第一热交换流体；

流体容纳层，所述流体容纳层设置在所述流体循环层的第二表面上并且在所述流体循环层的小于全部所述第二表面的一部分上方延伸，其中所述流体容纳层包封第二热交换流体。

2.根据权利要求1所述的医疗垫，其中所述流体循环层的至少第一部分延伸超出所述流体容纳层的侧边缘。

3.根据权利要求2所述的医疗垫，其中所述流体循环层的至少第一部分和第二部分延伸超出所述流体容纳层的第一侧边缘和第二侧边缘。

4.根据权利要求2所述的医疗垫，其中延伸超出所述流体容纳层的侧边缘的所述流体循环层的第一部分与所述流体循环层中被所述流体容纳层覆盖的一部分枢转地互连。

5.根据权利要求4所述的医疗垫，其中所述第一部分沿着枢轴枢转地连接。

6.根据权利要求2所述的医疗垫，还包括：

粘合剂，所述粘合剂设置在所述流体循环层的第一表面上，其中所述粘合剂适于与患者皮肤进行可释放的粘合剂接触。

7.根据权利要求6所述的医疗垫，还包括：

可移除防粘衬垫，所述可移除防粘衬垫设置在所述粘合剂上方。

8.根据权利要求6所述的医疗垫，还包括：

第一防粘衬垫，所述第一防粘衬垫设置在粘合剂上方，所述粘合剂施用于所述流体循环层的第一表面的一部分上并且与被所述流体容纳层覆盖的所述第二表面的一部分相邻；以及

第二防粘衬垫，所述第二防粘衬垫设置在所述粘合剂上方，所述粘合剂施用于所述流体循环层的第一表面的第一部分，所述第一部分延伸超出所述流体容纳层的侧边缘，其中所述第一防粘衬垫和所述第二防粘衬垫可在不移除所述第一防粘衬垫和所述第二防粘衬垫中的另一者的情况下可移除。

9.根据权利要求6所述的医疗垫，其中所述粘合剂包含水凝胶材料。

10.根据权利要求1所述的医疗垫，其中所述容纳层的第二热交换流体与所述流体循环层的第一表面的一部分热接触。

11.根据权利要求10所述的医疗垫，其中所述流体循环层还包括形成于所述第二表面中的多个凹陷，其中所述第二热交换流体设置在所述凹陷的至少一部分中。

12.根据权利要求11所述的医疗垫，其中所述凹陷的底表面接触所述流体循环层的第一表面。

13.根据权利要求11所述的医疗垫，其中所述凹陷的底表面的总面积占所述流体循环层中被所述流体容纳层覆盖的所述第二表面的部分的面积的至少30％。

14.根据权利要求11所述的医疗垫，其中所述凹陷的底表面的总面积占所述流体循环层中被所述流体容纳层覆盖的所述第二表面的部分的面积的至少50％。

15.根据权利要求1所述的医疗垫，其中所述流体容纳层包括多个室。

16.根据权利要求15所述的医疗垫，其中所述多个室包括多个包封的室，所述多个包封的室各自在其内包封所述第二热交换流体的对应不同部分。

17.根据权利要求16所述的医疗垫，其中所述多个室中的每一个远离所述流体循环层的第二表面突出并且其间具有压痕。

18.根据权利要求17所述的医疗垫，其中所述多个室限定格栅形构型。

19.根据权利要求15所述的医疗垫，还包括：

隔热层，所述隔热层在所述多个室上方延伸以隔离所述流体容纳层。

20.根据权利要求1所述的医疗垫，还包括：

第一端口，所述第一端口与所述流体循环层流体互连，以便使所述第一热交换流体循环到所述流体循环层中；以及

第二端口，所述第二端口与所述流体循环层流体互连，以便使所述第一热交换流体循环出所述流体循环层。

21.根据权利要求1所述的医疗垫，其中所述第二热交换流体包括凝胶材料中的液体。

22.根据权利要求21所述的医疗垫，其中所述凝胶材料是形状保持型的。

23.根据权利要求1所述的医疗垫，其中所述第一热交换流体或所述第二热交换流体中的至少一者的热导率超过5.0W/mK。

24.根据权利要求1所述的医疗垫，其中所述流体容纳层还包括：

端口，所述端口用于将所述第二热交换流体设置在所述流体容纳层中。

25.根据权利要求1所述的医疗垫，其中所述第二热交换流体的凝固点为0℃或更低。

26.根据权利要求25所述的医疗垫，其中所述第一热交换流体或所述第二热交换流体中的至少一者包括包含材料的液体，所述材料的热导率超过所述液体的热导率至少100倍。

27.根据权利要求1所述的医疗垫，其中所述流体循环层还包括：

所述第一表面和所述第二表面之间的多个流体路径。

28.一种医疗垫，包括：

流体容纳层，所述流体容纳层在上表面和下表面之间具有至少一个室，其中所述室容纳热交换流体；

流体循环层，所述流体循环层在上表面和下表面之间具有至少一个流体路径，用于限定患者界面表面，其中所述至少一个流体路径允许流体选择性循环穿过其中，所述流体循环层还包括：

第一部分，其中所述第一部分的上表面设置在所述流体容纳层的所述下表面下方；以及

第二部分，所述第二部分延伸超出所述流体容纳层的第一侧边缘，其中所述第二部分的上表面不与所述流体容纳层的下表面接触。

29.根据权利要求28所述的医疗垫，其中所述流体循环层包括第三部分，其中所述第一部分和所述第二部分分别延伸超出所述流体容纳层的第一侧边缘和第二侧边缘，其中所述流体循环层的第二部分和第三部分各自的上表面不与所述流体容纳层的下表面接触。

30.根据权利要求28所述的医疗垫，其中所述流体循环层还包括：

所述上表面和所述患者下界面表面之间的多个流体路径。

31.根据权利要求30所述的医疗垫，其中：

第一亚组的所述多个流体路径设置在所述流体循环层的第一部分中；以及

第二亚组的所述多个流体路径设置在所述流体循环层的第二部分中。

32.根据权利要求28所述的医疗垫，其中所述流体循环层的第二部分至少围绕第一枢轴枢转地连接到所述流体容纳层的第一部分。

33.根据权利要求32所述的医疗垫，其中所述第二部分可操作以相对于所述枢轴在约70°与110°之间挠曲。

34.根据权利要求32所述的医疗垫，其中所述枢轴基本上平行于所述医疗垫的至少一个侧边缘。

35.根据权利要求28所述的医疗垫，还包括：

第一端口，所述第一端口与所述流体循环层流体互连，以便使所述第一热交换流体循环到所述流体循环层中；以及

第二端口，所述第二端口与所述流体循环层流体互连，以便使所述第一热交换流体循环出所述流体循环层。

36.根据权利要求28所述的医疗垫，其中所述第二部分的下表面的表面积至少等于所述第一部分的下表面的表面积。

37.根据权利要求28所述的医疗垫，其中：

所述流体循环层包括第三部分，其中所述第一部分和所述第二部分分别延伸超出所述流体容纳层的第一侧边缘和第二侧边缘，其中所述流体循环层的第二部分和第三部分各自的上表面不与所述流体容纳层的下表面接触；并且

其中所述第二部分和所述第三部分的下表面的组合表面积至少等于所述第一部分的下表面的表面积。

38.根据权利要求28所述的医疗垫，其中所述流体容纳层的热交换流体与所述流体循环层的第一部分的下表面的一部分热接触。

39.根据权利要求38所述的医疗垫，其中所述流体循环层还包括形成于所述上表面中的多个凹陷，其中所述热交换流体设置在所述凹陷的至少一部分中。

40.根据权利要求39所述的医疗垫，其中所述凹陷的底表面接触所述流体循环层的下表面。

41.根据权利要求39所述的医疗垫，其中所述凹陷的底表面的总面积占所述流体循环层的下表面的第一部分的面积的至少30％。

42.根据权利要求39所述的医疗垫，其中所述凹陷的底表面的总面积占所述流体循环层的下表面的第一部分的面积的至少50％。

43.根据权利要求28所述的医疗垫，其中所述流体容纳层包括多个室。

44.根据权利要求43所述的医疗垫，其中所述多个室包括多个包封的室，所述多个包封的室各自在其内包封所述热交换流体的对应不同部分。

45.根据权利要求44所述的医疗垫，其中所述多个室中的每一个远离所述流体容纳层的下表面突出并且其间具有压痕。

46.根据权利要求45所述的医疗垫，其中所述多个室限定格栅形构型。

47.根据权利要求28所述的医疗垫，还包括：

隔热层，所述隔热层在所述流体容纳层上方延伸以隔离所述流体容纳层。

48.一种用于使患者接触式冷却的方法，所述方法包括：

将医疗垫定位在所述患者身上，其中包括流体循环层和上覆流体容纳层的所述医疗垫的第一部分接触第一患者位置，并且包括流体循环层且不含上覆流体容纳层的所述医疗垫的第二部分接触第二患者位置；

在所述医疗垫的流体容纳层与所述第一患者位置之间进行第一热能传递，所述流体容纳层包封冷冻的第一热交换流体；以及

通过使第二热交换流体循环穿过所述医疗垫的流体循环层，在所述医疗垫的第一部分和第二部分的流体循环层与所述第一患者位置和所述第二患者位置之间进行第二热能传递。

49.根据权利要求48所述的医疗垫，其中所述第一热交换流体被冷冻到5℃或更低的温度。

50.根据权利要求48所述的方法，其中所述第一传递步骤在与所述患者接触的所述医疗垫的第一部分的大于30％的面积上方执行。

51.根据权利要求48所述的方法，其中所述第一传递步骤在与所述患者接触的所述医疗垫的第一部分的大约50％的面积上方执行。

52.根据权利要求48所述的方法，其中所述第二传递步骤在与所述患者接触的所述医疗垫的第一部分的大于30％的面积上方执行，并且在与所述患者接触的所述医疗垫的第二部分的大于30％的面积上方执行。

53.根据权利要求48所述的方法，其中所述第二传递步骤在与所述患者接触的所述医疗垫的第一部分的大约50％的面积上方以及在与所述患者接触的所述医疗垫的第二部分的大约50％上方执行。

54.根据权利要求48所述的方法，其中所述第一传递步骤在与所述患者接触的所述医疗垫的第一部分的大约50％的面积上方执行，并且所述第二传递步骤在与所述患者接触的所述第一部分医疗垫的大约50％的所述面积上方以及在与所述患者接触的所述医疗垫的第二部分的大约50％上方执行。

55.根据权利要求48所述的方法，其中所述第一传递步骤和所述第二传递步骤至少部分地错开。

56.根据权利要求55所述的方法，还包括：

在第一位置处第一次启动所述第一传递；以及

在与所述第一位置不同的第二位置处第二次启动所述第二传递。

57.根据权利要求56所述的方法，还包括在所述第一次启动与所述第二次启动之间将所述患者从所述第一位置移动到所述第二位置。

58.根据权利要求57所述的方法，其中移动所述患者包括将医用车辆中的所述患者从所述第一位置运送到所述第二位置。

59.根据权利要求58所述的方法，其中所述第一传递的至少一部分在所述移动步骤期间完成。

60.根据权利要求48所述的方法，还包括在所述定位步骤、所述第一传递步骤和所述第二传递步骤每者之前冷却所述医疗垫，其中通过这种冷却将所述第一热交换流体冷冻到低于至少5℃的温度。

61.根据权利要求48所述的方法，其中将所述医疗垫定位在所述患者身上包括将所述医疗垫的第一部分粘附到所述第一患者位置的皮肤以及将所述医疗垫的第二部分粘附到所述第二患者位置的皮肤。

62.根据权利要求61所述的方法，其中所述将所述医疗垫的第一部分粘附到所述第一患者位置的皮肤以及所述将所述医疗垫的第二部分粘附到所述第二患者位置的皮肤至少部分地错开。

63.根据权利要求61所述的方法，其中将所述医疗垫定位在所述患者身上包括：

从所述医疗垫的粘合剂表面移除衬垫；以及

使所述医疗垫的粘合剂表面与所述第一患者位置和所述第二患者位置中至少一者的皮肤接触。

64.根据权利要求63所述的方法，其中移除所述衬垫包括：

从所述医疗垫的第一部分的第一粘合剂表面移除第一衬垫，而不从所述医疗垫的第二部分的第二粘合剂表面移除第二衬垫。

65.根据权利要求48所述的方法，其中所述第二传递步骤包括：

将所述医疗垫与流体控制系统流体互连；以及

使所述第二热交换流体循环穿过所述医疗垫的流体循环层的第一部分和第二部分。