CN111685927A - 温度控制系统及该系统的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种温度控制系统及该系统的操作方法，该控制系统包括：气源、制冷装置、制热装置、管路、调节阀和生理参数检测装置；气源，可持续产生气体，并向管路中输送气体；管路，用于使气源产生的气体通过，并使气体进入人体的鼻腔，以使进入人体的鼻腔的气体与颅脑进行换热；制冷装置，用于对管路中流动的气体进行制冷处理；制热装置，用于对管路中流动的气体进行制热处理；调节阀，被设置在管路中，分别在第一操作、第二操作以及第三操作下调节该调节阀的开度，以调节管路中的气体的流量；生理参数检测装置，用于检测人体的生理参数。本发明的方案能够完成低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段三个阶段的温度控制处理。

Description

温度控制系统及该系统的操作方法

技术领域

本发明涉及医疗器械的技术领域，特别涉及一种温度控制系统及该系统的操作方法。

背景技术

颅脑低温疗法的治疗过程主要分成三个阶段：第一个是低温诱导阶段，在尽量短的时间内将颅脑温度降至目标温度；第二个是低温维持阶段，尽量稳定地将颅脑温度维持在某一温度下；第三个是复温阶段，安全有效地将颅脑温度恢复至正常体温。

目前，低温诱导阶段与低温维持阶段的典型技术包括：冰帽法、颈部血管输注低温液体法、血管内热交换降温法和鼻腔内喷洒高挥发性液体法，复温阶段的典型技术包括：体外热空气浴法、体外热水浴法、呼吸热空气法和输注加温液体法。

上述典型技术所对应的设备均不能完成三个阶段的温度控制处理。

发明内容

本发明实施例提供了一种温度控制系统及该系统的操作方法，能够完成低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段三个阶段的温度控制处理。

第一方面，本发明实施例提供了一种温度控制系统，包括：气源、制冷装置、制热装置、管路、调节阀和生理参数检测装置；

所述气源、所述制冷装置和所述制热装置均连接到所述管路；

所述气源，可持续产生气体，并向所述管路中输送所述气体；

所述管路，用于使所述气源产生的气体通过，并使所述气体进入人体的鼻腔，以使进入人体的鼻腔的气体与颅脑进行换热；

所述制冷装置，用于在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制冷处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制冷处理；在对应复温阶段的第三操作下，停止对所述管路中流动的气体进行制冷处理；其中，所述第一操作根据所述生理参数检测装置反馈的第一生理参数检测值生成，所述第二操作根据所述生理参数检测装置反馈的第二生理参数检测值生成；

所述制热装置，用于在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应复温阶段的第三操作下，对所述管路中流动的气体进行第三制热处理；其中，所述第三操作根据所述生理参数检测装置反馈的第三生理参数检测值生成；

所述调节阀，被设置在所述管路中，分别在所述第一操作、所述第二操作以及所述第三操作下调节该调节阀的开度，以调节所述管路中的气体的流量；

所述生理参数检测装置，用于检测人体的生理参数。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于上述所述的温度控制系统的操作方法，包括：

利用所述气源产生气体；

利用所述管路使所述气源产生的气体通过，并使所述气体进入人体的鼻腔，以使进入人体的鼻腔的气体与颅脑进行换热；

在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制冷处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制冷处理；在对应复温阶段的第三操作下，停止对所述管路中流动的气体进行制冷处理；其中，所述第一操作根据所述生理参数检测装置反馈的第一生理参数检测值生成，所述第二操作根据所述生理参数检测装置反馈的第二生理参数检测值生成；

在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应复温阶段的第三操作下，对所述管路中流动的气体进行第三制热处理；其中，所述第三操作根据所述生理参数检测装置反馈的第三生理参数检测值生成；

在所述第一操作、第二操作以及第三操作下调节调节阀的开度，以调节所述管路中的气体的流量。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的温度控制系统及该系统的操作方法通过在低温诱导阶段和低温维持阶段利用制冷装置对管路中流动的气体进行制冷处理、在复温阶段利用制热装置对管路中流动的气体进行制热处理以及利用调节阀对管路中的气体流量进行调节，以向鼻腔中通入合适温度和合适流量的冷气或热气，并利用鼻腔顶部和颅脑之间的热传导，实现对颅脑温度的控制，从而能够完成低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段三个阶段的温度控制处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的温度控制系统的结构示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的温度控制系统的结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的第一换热组件和第二换热组件的结构示意图；

图4是本发明另一个实施例提供的第一换热组件和第二换热组件的结构示意图；

图5是本发明又一个实施例提供的第一换热组件和第二换热组件的结构示意图；

图6是本发明再一个实施例提供的第一换热组件和第二换热组件的结构示意图；

图7是图6中第二换热组件去掉第三换热管和风扇后的结构示意图；

图8是本发明一个实施例提供的温度控制系统的操作方法的流程图。

附图标记：

101-气源；102-制冷装置；103-制热装置；104-管路；105-调节阀；106-生理参数检测装置；107-控制装置；

2-第一换热组件；

21-容器；

211-第一液态换热介质；

22-第一换热管；

23-第二换热管；

3-第二换热组件；

31-半导体制冷片；

32-第一换热块；

321-第一腔体；

322-第一连接头；

33-第二换热块；

331-第二腔体；

332-第二连接头；

34-第三换热管；

341-弯折段；

35-风扇。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一个实施例提供的温度控制系统的结构示意图。该温度控制系统包括：气源101、制冷装置102、制热装置103、管路104、调节阀105和生理参数检测装置106，其中：

气源101、制冷装置102和制热装置103均连接到管路104；

气源101，可持续产生气体，并向管路104中输送气体；

管路104，用于使气源101产生的气体通过，并使气体进入人体的鼻腔，以使进入人体的鼻腔的气体与颅脑进行换热；

制冷装置102，用于在对应低温诱导阶段的第一操作下，对管路104中流动的气体进行第一制冷处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对管路104中流动的气体进行第二制冷处理；在对应复温阶段的第三操作下，停止对管路104中流动的气体进行制冷处理；其中，第一操作根据生理参数检测装置106反馈的第一生理参数检测值生成，第二操作根据生理参数检测装置106反馈的第二生理参数检测值生成；

制热装置103，用于在对应低温诱导阶段的第一操作下，对管路104中流动的气体进行第一制热处理，或停止对管路104中流动的气体进行制热处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对管路104中流动的气体进行第二制热处理，或停止对管路104中流动的气体进行制热处理；在对应复温阶段的第三操作下，对管路104中流动的气体进行第三制热处理；其中，第三操作根据生理参数检测装置106反馈的第三生理参数检测值生成；

调节阀105，被设置在管路104中，分别在第一操作、第二操作以及第三操作下调节该调节阀105的开度，以调节管路104中的气体的流量；

生理参数检测装置106，用于检测人体的生理参数。

在本发明实施例中，上述方案通过在低温诱导阶段和低温维持阶段利用制冷装置102对管路104中流动的气体进行制冷处理、在复温阶段利用制热装置103对管路104中流动的气体进行制热处理以及利用调节阀105对管路104中的气体流量进行调节，以向鼻腔中通入合适温度和合适流量的冷气或热气，并利用鼻腔顶部和颅脑之间的热传导，实现对颅脑温度的控制，从而能够完成低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段三个阶段的温度控制处理。

在一些实施例中，气源101所产生的气体可以是空气或氧气，在此不进行具体限定。

在一些实施例中，气源101产生气体的方式可以是利用空压机或氧气瓶的方式，在此不进行具体限定。

在一些实施例中，沿气体的流动方向，制冷装置102位于制热装置103的前方，这是因为在低温诱导阶段和低温维持阶段，至少需要制冷装置102处于工作状态，例如还可以是制冷装置102和制热装置103均处于工作状态，此时制热装置103起到对经制冷装置102制冷后的气体进行辅助升温，以避免经制冷装置102制冷后的气体温度过低，为此，需要考虑沿气体的流动方向，制冷装置102位于制热装置103的前方。而当在复温阶段，只需要控制制热装置103处于工作状态即可。

在一些实施例中，该温度控制系统还包括湿化器(图中未示出)，湿化器与管路104连接，湿化器用于控制进入鼻腔的气体的湿度，如此有利于提高患者呼吸的舒适度。

需要说明的是，上述方案利用简单的而非复杂的设备组成，即仅包括气源101、制冷装置102、制热装置103、管路104、调节阀105和生理参数检测装置106，如此就可以实现颅脑温度的精确控制。进一步地，当颅脑温度调节之后，人体的身体状态会跟随颅脑温度发生变化，例如呼吸率、血氧饱和度、心率、血压和中心体温等生理参数会发生变化，如此通过上述简单的实现方式，可保证颅脑温度和生理参数能够被有效地调控，即在调节颅脑温度时，上述方案可以根据生理参数适应性地调节制冷装置102、制热装置103和调节阀105，如此不仅能够完成低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段三个阶段的温度控制处理，还能够避免由于生理参数发生变化而导致人体自身产生应激反应。

此外，为进一步体现上述发明构思与背景技术提及的典型技术的改进之处，现陈述如下内容：

医学手段严格控制下的治疗性、控制性低体温可以降低中枢氧代谢、阻断细胞凋亡、降低细胞内钙离子内流、抑制内源性毒性产物对脑细胞的损害等，具有明确的神经系统保护作用，尤其是可以减少脑组织的损伤，对于心脏骤停、缺血性脑卒中、颅脑外伤等病症的治疗具有极为重要的作用。

目前，临床上有两种途径实现脑部的控制性低体温，其一是全身降温，例如通过冷敷、输注降温液体、呼吸冷空气等方式降低体温，从而实现脑部低温，对脑组织、脑神经进行保护。这种方法发展时间较长、技术手段较为成熟，临床应用较为广泛，但也存在并发症较多、降温速度较慢等诸多缺陷，如目前临床常用的冰毯机降温速度约0.2-1℃/h，降至目标体温常需数小时，而常见的急性脑损伤救治时间往往不足1h，因此控制性低体温治疗的介入越早越好、降温速度越快越好。

其二是局部降温，例如通过冰帽、冰块等手段进行外部冷敷体表降温，或者实施介入导管术支持下的血管内热交换，或者经颈部血管低温液体灌注通过对脑供血的血管内灌注低温液体(如生理盐水)。前者各种局部体表降温的方法虽然避免了全身降温可能带来的并发症，但并没有改变降温速度过慢的缺陷。血管内热交换、经颈部血管低温液体灌注具有降温速度快、可控性好等诸多优点，但需要借助导管手术将热交换装置从股静脉插管放置到下腔静脉，或者实施较为复杂的血管结扎、穿刺等操作，实施较为复杂、对医疗条件要求较高、设备耗材昂贵等缺陷，难以大范围推广应用，更难以在心肺复苏、脑卒中等救治现场开展。

然而，由于鼻腔顶部和颅底(即颅脑底部)之间的距离仅不足1mm，如果向鼻腔中通入大量的低温气流，借助热传导作用，可较为有效地降低颅脑的局部温度，而且对于人体中心体温影响较小。

图2是本发明另一个实施例提供的温度控制系统的结构示意图。该温度控制系统还包括：控制装置107；

控制装置107，用于对低温诱导阶段、低温维持阶段以及复温阶段分别对应的样本生理参数进行相关性分析以及回归分析，建立低温诱导阶段、低温维持阶段以及复温阶段分别对应的生理参数与颅脑温度的函数关系；以及，

用于在确定当前所处的阶段为低温诱导阶段，则根据当前接收到的第一生理参数的检测值以及对应于低温诱导阶段的函数关系，触发第一操作；

用于在确定当前所处的阶段为低温维持阶段，则根据当前接收到的第二生理参数的检测值以及对应于低温维持阶段的函数关系，触发第二操作；

用于在确定当前所处的阶段为复温阶段，则根据当前接收到的第三生理参数的检测值以及对应于复温阶段的函数关系，触发第三操作。

在本发明实施例中，通过实时检测人体在不同阶段(即低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段)的不同生理参数，并对不同阶段的不同生理参数与颅脑温度之间进行相关性分析以及回归分析，这样就有助于对颅脑温度的精确控制，即基于人体生理参数的温度控制充分考虑了个体差异性，使得颅脑温度的控制更加精确和便捷。

需要指出的是，在治疗过程中，使颅脑温度维持在30℃可以起到最佳保护作用，温度过高保护作用不明显，温度过低容易诱发其他并发症。由于神经细胞对于温度非常敏感，即使微小的脑温变化也会影响其组织病理损害程度与范围，因此，温度控制精度在颅脑低温治疗过程中非常重要。

温度控制的稳定性也会影响治疗效果，在颅脑低温治疗维持阶段需要维持稳定的颅脑核心温度，尽量避免温度波动，减少人体自身体温调节系统产生的应激反应。同时颅脑低温治疗需要非常缓慢稳定的复温过程，以防止复温过快引起肌颤而颅内压反弹。此外，在颅脑低温治疗过程中，患者的生理状况(在下文会对不同的生理状况改变时，控制装置107会控制各被控对象(如制冷装置102、制热装置103和调节阀105)如何进行变化进行介绍)会随着病情及治疗手段等发生变化，因此颅脑低温治疗过程是一个时变对象，同时易受到内外多种因素的干扰，对温度控制的鲁棒性有很高的要求。

需要说明的是，相关分析是研究随机变量之间是否存在某种依存关系，是一种非确定性的关系。一般情况下，当两种要素之间为线性相关时，就要研究它们之间的相关程度和相关方向，所谓相关程度，是指他们之间的相关关系是否密切；相关方向是指两种要素之间相关的正负。相关程度和相关方向，可以用相关系数来衡量。相关系数表示随机向量的各个变量之间线性关系的密切程度，其取值范围在-1-+1之间，当其为正时，说明两个要素正相关，反之为负相关。只计算出相关系数并不能说明其两要素之间是否具有显著的相关性，还要对相关系数进行显著性检验，一般设定显著性水平为0.05，当P小于等于0.05时，说明两要素显著相关。

相关性分析分为简单相关分析和偏相关分析，简单相关分析是研究两个变量之间直接相关的程度，相关系数受其他因素的影响。偏相关分析是在把其他要素的影响排除在外的情况下，单独研究两个要素之间的相关系数。

在多变量相关的场合，由于变量之间存在错综复杂的关系，因此，偏相关系数与简单相关系数在数值上可能相差很大，有时甚至符号都可能相反。偏相关分析的显著性水平对于单侧检验为0.05，对于双侧检验为0.01。本发明实施例选择双侧检验，其值如果小于0.01，说明研究变量在0.01的显著性水平上显著相关。分别对每种生理参数与颅脑温度进行相关性分析，得到与颅脑温度相关程度较大的几种生理参数(如呼吸率、血氧饱和度、心率、血压和中心体温)。

回归分析是研究一个因变量与一个或多个解释变量之间的相互依存关系，并估计或预测解释变量对因变量的影响。回归分析和相关分析一样，也是研究变量之间非确定关系的多元统计分析方法，但其侧重点和应用面有所不同。回归分析是处理因变量Y和解释变量X之间关系的多元统计方法，由于X和Y之间关系的非确定性，对于固定解释变量的值，可以观察到一组因变量的值与之对应，这样就形成了以每一个解释变量X的给定值为条件的Y的条件分布，因此可以计算以X为条件Y相应取值的条件概率，这样通过一定的概率分布来描述因变量Y和解释变量X之间的关系。由于Y的条件平均值随着X的变化而变化，对于给定条件X时Y的条件数学期望：

E(Y|X)＝f(X)，其为随机变量Y对X的回归函数，或随机变量Y的均值对X的回归函数。通过回归分析可建立不同的生理参数与颅脑温度的函数关系，从而为颅脑温度的精确控制做准备。

在本发明的一个实施例中，生理参数检测装置106包括中心体温测量装置和颅脑温度测量装置，中心体温测量装置具有第一测量探头，该第一测量探头用于测量人体的肛温，颅脑温度测量装置具有第二测量探头，该第二测量探头用于测量人体的颈静脉球温度。

在本发明实施例中，为保证对颅脑温度进一步的精确控制，可以通过测量人体的颈静脉球温度来表征颅脑温度，这是因为一般颅脑温度无法直接进行测量，因此可以考虑间接测量，由于99％的颈静脉球血来自脑血管，通过颈静脉球血置管手术，将第二测量探头放置在颈静脉球处，如此可以用颈静脉球温度可以代替颅脑温度。当对人体进行亚低温治疗时，人体的中心体温也会发生变化，通过测量肛温(肛温为距肛门7cm处的深度直肠温度)可以对中心体温进行实时精确的检测。通过设置中心体温测量装置和颅脑温度测量装置有利于辅助控制装置107在对制冷装置102、制热装置103和调节阀105的控制，如此实现控制装置107在控制过程中的微调。

在本发明一个实施例中，控制装置107包括：

第一操作处理模块，用于在确定当前所处的阶段为低温诱导阶段且当前接收到的生理参数检测值均处于正常范围值时，根据对应于低温诱导阶段的函数关系，触发执行如下第一操作：控制制冷装置102的设定制冷温度比中心体温测量装置测量出的肛温低于第一预定值，且控制调节阀105的开度或制冷装置102的制冷温度，以使颅脑温度测量装置测量出的温度值按照设定降温速率下降；

第二操作处理模块，用于在确定当前所处的阶段为低温维持阶段且当前接收到的生理参数检测值均处于正常范围值时，根据对应于低温维持阶段的函数关系，触发执行如下第二操作：控制调节阀105的开度或制冷装置102的制冷温度，以使颅脑温度测量装置测量出的温度值维持在设定温度值；

第三操作处理模块，用于在确定当前所处的阶段为复温阶段且当前接收到的生理参数检测值均处于正常范围值时，根据对应于复温阶段的函数关系，触发执行如下第三操作：控制调节阀105的开度或制热装置103的制热温度，以使颅脑温度测量装置测量出的温度值按照设定升温速率上升。

在本发明实施例中，通过在控制装置107中设置第一操作处理模块、第二操作处理模块和第三操作处理模块，且每一个操作处理模块中均能够根据对应的函数关系触发相对应的操作，如此可以精确实现低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段三个阶段的温度控制。

举例来说：

在低温诱导阶段，第一操作如下：控制制冷装置102的设定制冷温度(例如28℃)比中心体温测量装置测量出的肛温(例如37.5℃)低于第一预定值(例如7.5℃)，且控制调节阀105的开度或制冷装置102的制冷温度，以使颅脑温度测量装置测量出的温度值按照设定降温速率(例如0.1℃/min)下降；

在低温维持阶段，第二操作如下：控制调节阀105的开度或制冷装置102的制冷温度，以使颅脑温度测量装置测量出的温度值维持在设定温度值(例如30℃)；

在复温阶段，第三操作如下：控制调节阀105的开度或制热装置103的制热温度，以使颅脑温度测量装置测量出的温度值按照设定升温速率(例如0.25℃/h)上升。

在上述实施例中，在低温诱导阶段，该设定降温速率为0.1℃/min时，可在数十分钟内使颅脑温度降至设定温度，如此可以对颅脑损伤情况下的脑组织提供有效保护。然而，在复温阶段，该阶段对于安全性的要求大于升温速率的要求，因此可以将该设定升温速率设置为0.25℃/h。

在本发明的一个实施例中，生理参数检测装置106进一步包括：呼吸支持装置，用于测量人体的呼吸频率以及向人体提供呼吸支持；

第一操作处理模块或第二操作处理模块进一步包括：呼吸处理单元；

呼吸处理单元，用于在接收到的生理参数检测值中的呼吸率小于第二预定值时，进一步触发执行如下第一操作或第二操作：控制呼吸支持装置打开，控制调节阀105的设定开度保持不变，以及根据呼吸率的降低速率控制制冷装置102的设定制冷温度的升高速率。

在本发明实施例中，在现场急救过程中，患者颅脑损伤，给予心肺复苏处理后对颅脑进行低温处理，同时给与呼吸支持装置治疗，根据治疗开始情况给予不同的治疗模式，对于自主呼吸存在且肺功能较好者可以给予CPAP或压力支持方式，根据需要给压2～10mmH₂0，以减少呼吸做功，增加PaO₂；对于呼吸衰竭代偿期患者可以给予SIMV模式，以保证患者的有效通气，改善呼吸；对于呼吸衰竭失代偿期患者应用安定抑制呼吸，然后可以给予容量控制方式通气，以缓解呼吸衰竭；综上，在低温诱导阶段时，使用呼吸支持装置来辅助控制呼吸，可以避免人体的呼吸肌做功产热，从而可以降低人体对刺激的敏感度，使患者更顺利降温。

举例来说，当呼吸率小于第二预定值(例如12次/分钟)时，控制调节阀105的设定开度保持不变(例如管路104中气体流量为10L/min)，控制装置107根据呼吸率的降低速率(例如1次/分钟)控制制冷装置102的设定制冷温度的升高速率(例如0.3℃/分钟)。

在本发明的一个实施例中，生理参数检测装置106进一步包括：血氧饱和度测量装置，用于测量人体的血氧饱和度；

第一操作处理模块或第二操作处理模块进一步包括：血氧饱和度处理单元；

血氧饱和度处理单元，用于在接收到的生理参数检测值中的血氧饱和度小于第三预定值时，进一步触发执行如下第一操作或第二操作：控制调节阀105的开度增大，控制制冷装置102的温度维持在设定制冷温度。

在本发明实施例中，当血氧饱和度小于第三预定值(例如94％)时，说明患者处于缺氧状态(包括供氧不足和低氧血症)，通过控制调节阀105的开度增大来增大管路104中的气体流量，以提供更多的氧量给到患者，从而可以减轻这种缺氧的生理状态。

举例来说：

当血氧饱和度小于90％时，此时说明患者处于低氧血症的生理状态，因此需要增大管路104中的气体流量，以提供更多的氧量给到患者，从而可以减轻这种低氧血症的生理状态，同时采用呼吸支持装置来辅助患者提供呼吸支持，以进一步减轻这种低氧血症带来的呼吸困难的并发症；

当血氧饱和度大于等于90％且小于等于94％时，说明患者处于供氧不足的生理状态，因此需要增大管路104中的气体流量，以提供更多的氧量给到患者，从而可以减轻这种供氧不足的生理状态，但是该生理状态不会导致患者呼吸困难，因此无需采用呼吸支持装置来辅助患者提供呼吸支持。

在本发明一个实施例中，生理参数检测装置106进一步包括：心率测量装置，用于测量人体的心率；

第一操作处理模块或第二操作处理模块进一步包括：心率处理单元；

心率处理单元，用于在接收到的生理参数检测值中的心率每升高第四预定值时，进一步触发执行如下第一操作或第二操作：控制调节阀105的开度增大，控制制冷装置102的设定制冷温度升高。

在本发明实施例中，正常的亚低温条件不会造成患者心率、血压出现明显变化，而不得当的低温条件治疗患者，容易引发心率减慢、心率失常、血压下降等并发症；例如，窦性心动过缓是低温治疗过程中患者较多出现的一种并发症，低血压在复温过程中较为常见。因此，对患者的心率和血压进行实时监测，有利于预防在低温诱导阶段或低温维持阶段中并发症的发生。

举例来说：

当心率大于等于100次/分钟且小于等于160次/分钟时，心率每升高第四预定值(例如10次/分钟)时，控制装置107控制制冷装置102的设定制冷温度升高(例如升高1℃)，心率增加会增加耗氧量，因此需要考虑增加气体流量，即控制装置107控制调节阀105的开度增大，例如可以增加2升/分钟。

当心率大于等于160次/分钟且小于等于220次/分钟时，心率每升高第四预定值(例如10次/分钟)时，控制装置107控制制冷装置102的设定制冷温度升高(例如升高1℃)，心率增加会增加耗氧量，因此需要考虑增加气体流量，即控制装置107控制调节阀105的开度增大，例如可以增加3升/分钟。相比心率在大于等于100次/分钟且小于等于160次/分钟的阶段，该阶段心率增加的更快，耗氧量增加的也更快，因此需要进一步增加气体流量。

在本发明一个实施例中，生理参数检测装置106进一步包括：血压测量装置，用于测量人体的血压；

第一操作处理模块或第二操作处理模块进一步包括：血压处理单元；

血压处理单元，用于在接收到的生理参数检测值中的血压每升高第六设定值时，进一步触发执行如下第一操作或第二操作：控制调节阀105的设定开度不变，控制制冷装置102的设定制冷温度升高。

举例来说：

上述血压包括收缩压和舒张压。

当收缩压大于等于140mmHg且小于等于159mmHg，舒张压大于等于90mmHg且小于等于99mmHg时(说明此时患者处于一级高血压状态)，收缩压或舒张压每升高第六设定值(例如10mmHg)，控制调节阀105的设定开度(例如10L/min)不变，控制制冷装置102的设定制冷温度升高(例如升高1℃)。

当收缩压大于等于160mmHg且小于等于179mmHg，舒张压大于等于100mmHg且小于等于109mmHg时(说明此时患者处于二级高血压状态)，收缩压或舒张压每升高第六设定值(例如10mmHg)，控制调节阀105的设定开度(例如10L/min)不变，控制制冷装置102的设定制冷温度升高(例如升高2℃)。

需要说明的是，在一级高血压和二级高血压的阶段中，当前气体流量已调节至符合患者正常的呼吸量，所以针对不同级别的高血压患者，只需调节输入气体温度，无需调节气体流量。而对于高血压患者，如果低温诱导阶段或低温维持阶段的温度仍然按照设定降温速率降低或维持在设定温度，则可能会因为温度较低而导致血管收缩，从而导致血压升高，如此不利于对高血压患者的治疗，因此需要对颅脑温度进行升温处理，即控制装置107调节制冷装置102制冷的温度，使得颅脑温度测量装置反馈的实时温度升高。此外，对于二级高血压的患者而言，其相比一级高血压的患者升高的温度应该要大一些(即前者可以升高2℃，后者可以升高1℃)。

在本发明一个实施例中，第一操作处理模块或第二操作处理模块进一步包括：中心体温处理单元；

第一制冷处理和第二制冷处理均包括停止制冷处理，下面对中心体温处理单元的触发情形进行介绍：

当第一测量探头测量的中心体温小于第一体温设定阈值(如36.5℃)时，中心体温处理单元控制制冷装置102停止工作并调节调节阀105的开度和制热装置103制热的温度，以使颅脑温度测量装置测量出的温度值以设定升温速率(如0.25℃/h)升高；

当第一测量探头测量的中心体温大于等于第二体温设定阈值(如37.7℃)且小于等于第三体温设定阈值(如40℃)时，中心体温处理单元控制制热装置103停止工作并调节制冷装置102制冷的温度，以使所述颅脑温度测量装置测量出的温度值升高(例如升高1℃)，调节调节阀105的开度增大，使管路104中的气体流量增大。这是因为人体的中心体温升高，会导致耗氧量升高，因此需要增加气体流量，例如可以增加3升/分钟。

综上所述，表1为低温诱导阶段和低温维持阶段的临床数据实验结果。

表1

图3是本发明一个实施例提供的第一换热组件和第二换热组件的结构示意图。如图3所示，在本发明的一个实施例中，制冷装置102，包括：第一换热组件2和第二换热组件3；

第一换热组件2包括容器21、第一换热管22和第二换热管23，第一换热管22和管路104连接，容器21内容纳有第一液态换热介质211，至少部分第一换热管22设置于容器21内，第二换热管23用于通过第一液态换热介质211，气体能够通过第一换热管22与第一液态换热介质211换热；

第二换热组件3用于与第二换热管23中的第一液态换热介质211换热。

在本发明实施例中，采用第一液态换热介质211与第一换热管22内的气体换热的方式，相比通过空气换热的方式，换热效率可以得到明显提升，从而使得可处理的气体流量可以更大，第一换热管22内的气体温度波动较小，以使向鼻腔中输入气体的温度的精确控制，进而上述技术方案不仅能够保证向鼻腔中输入气体的流量不受限制，而且能够保证向鼻腔中输入气体的温度的精确控制。

在一些实现方案中，第一液态换热介质211可以是水，当然也可以是其它液态换热介质，在此不进行具体限定。

在一些实施方式中，第一换热管22和第二换热管23均采用金属材料制成，如此有利于气体和第一液态换热介质211的换热，以及有利于第一液态换热介质211和第二换热组件3的换热。例如，第一换热管22和第二换热管23可以采用铜、铝或钢等金属材料制成。而且，设置于容器21内的第一换热管22呈螺旋状，如此可以增大第一换热管22的换热长度或换热面积，从而可使气体和第一液态换热介质211的换热更加充分。当然，设置于容器21内的第一换热管22也可以呈其它形状，例如具有多个弯折段，只要能够保证气体和第一液态换热介质211的换热充分即可。

在本发明一个实施例中，第二换热组件3包括半导体制冷片31，半导体制冷片31用于与第二换热管23中的第一液态换热介质211换热。半导体制冷片31采用两种不同半导体材料制成，半导体制冷片31通过电源组件(图中未示出，例如可以是蓄电池)对其进行供电，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，如此实现制冷和制热的目的。当第一换热管22内的气体需要加热时，可以将第二换热管23的一端贴设在半导体制冷片31制热的一端；当第一换热管22内的气体需要降温时，可以将第二换热管23的一端贴设在半导体制冷片31制冷的一端。为使第一换热组件2和第二换热组件3在工作时，不用对第二换热管23的位置进行改变，只需改变电源组件的电流方向，即只需将第二换热管23贴设在半导体制冷片31的一端，通过改变电源组件的电流方向，实现对第一换热管22内的气体的加热和降温。也就是说，即仅需设置半导体制冷片31便能实现对第一换热管22内的气体的加热和降温的作用。

因此，制热装置103可以是与上述制冷装置102相同的结构，当半导体制冷片31实现对第一换热管22内的气体加热时，此时上述结构为制热装置103。当然，制热装置103也可以是采用电加热带的方式，缠绕在管路104的周身上，以对管路104中的气体进行加热。

在本发明实施例中，采用半导体制冷片31相比采用压缩机制冷的方案，可以进一步减小第一换热组件2和第二换热组件3的体积，从而有利于减小温度控制系统的体积。

此外，采用压缩机制冷的方案存在如下问题：1)压缩机制冷响应时间长。压缩机启动后需要一定时间后冷源才能输出，而停机后仅是压缩机停机，但冷源还会进行温度交换；同时因为空气热容小的原因，导致温度仍会持续下降，且下降幅度较大。2)冷热切换时压缩机停机保护措施的影响，压缩机停机保护功能限制压缩机频繁开停，这不利于温度的精确控制。

而通过采用半导体制冷片31的制冷制热方案可以很好地解决上述问题，具体而言，半导体制冷片31至少具有如下优点：1)基于半导体制冷片的特性，其制冷、加热的速度响应时间快；2)半导体制冷片的热惯性小，输出结束后其残余的冷热源对第一液态换热介质211的影响很小，因此第一液态换热介质211的温度控制可以控制得很精确且波动范围小，也就是能够使第一换热管22内的气体的温度控制可以控制得很精确且波动范围小，同时也就不存在冷热频繁切换的问题。

图4是本发明另一个实施例提供的第一换热组件和第二换热组件的结构示意图。如图4所示，在本发明的一个实施例中，第二换热组件3还包括第一换热块32，第一换热块32与半导体制冷片31相贴；第一换热块32具有第一腔体321，第二换热管23与第一腔体321连通。在本发明实施例中，通过增设第一换热块32，使第二换热管23与半导体制冷片31的换热在第一换热块32中进行，具体来说，第一液态换热介质211通过第二换热管23进入到第一腔体321内，第一腔体321内的第一液态换热介质211与半导体制冷片31进行换热。该方案相比图3所示方案的优点在于：通过增设第一换热块32增大了第一液态换热介质211的换热面积，从而可以增加半导体制冷片31和第一液态换热介质211的换热效果。

图5是本发明又一个实施例提供的第一换热组件和第二换热组件的结构示意图。如图5所示，在本发明一个实施例中，半导体制冷片31的个数为两个，第一换热块32设置于两个半导体制冷片31之间并分别与两个半导体制冷片31相贴，两个半导体制冷片31与第一换热块32相贴的端面均为制冷面或制热面。在本发明实施例中，通过设置两个半导体制冷片31，相比图4所示方案的优点在于：增大了第一换热块32的换热面积，从而可以增加半导体制冷片31和第一液态换热介质211的换热效果。

图6是本发明再一个实施例提供的第一换热组件和第二换热组件的结构示意图。如图6所示，在本发明一个实施例中，第二换热组件3还包括两个第二换热块33，每一个半导体制冷片31均与一个第二换热块33相贴，半导体制冷片31设置于第一换热块32和第二换热块33之间。为避免每一个半导体制冷片31未与第一换热块32相贴的端面产生的热量或冷量可能通过空气或自身制作材料传递至第一换热块32，从而会导致第一换热块32的换热效果不佳，因此需要考虑在每一个半导体制冷片31未与第一换热块32相贴的端面增设第二换热块33，以将该端面产生的热量或冷量传递出去。在本发明实施例中，通过设置两个第二换热块33，相比图5所示方案的优点在于：增加了对半导体制冷片31未与第一换热块32相贴的端面产生的热量或冷量的散除，从而避免该端面产生的热量或冷量会影响第一换热块32的换热效果。

在本发明一个实施例中，第二换热组件3还包括第三换热管34和风扇35，第二换热块33具有第二腔体331，第三换热管34与第二腔体331连通，第三换热管34用于通过第二液态换热介质，第三换热管34具有多个依次连接的弯折段341，风扇35设置于弯折段341的一侧。在一些实现方案中，风扇35的风向为远离半导体制冷片31的方向，如此可避免弯折段341的热量或冷量对半导体制冷片31造成影响。通过设置多个依次连接的弯折段341，可使第三换热管34的换热面积增大，即在多个弯折段341处，可实现散热或散冷。

在一些实现方案中，第三换热管34也可以采用金属材料制成。例如，第三换热管34可以采用铜、铝或钢等金属材料制成，如此有利于第三换热管34内的第二液态换热介质的散热或散冷。另外，第二液态换热介质可以是水，当然也可以是其它液态换热介质，在此不进行具体限定。

图7是图6中第二换热组件去掉第三换热管和风扇后的结构示意图。如图7所示，第一换热块32还包括第一连接头322，通过设置第一连接头322，有利于第二换热管23和第一腔体321的连通。同理，第二换热块33还包括第二连接头332，通过设置第二连接头332，有利于第三换热管34和第二腔体331的连通。

图8是本发明一个实施例提供的温度控制系统的操作方法的流程图。如图8所示，本发明实施例提供了一种基于上述内容提及的温度控制系统的操作方法，该操作方法包括：

步骤S1、利用所述气源产生气体；

步骤S2、利用所述管路使所述气源产生的气体通过，并使所述气体进入人体的鼻腔；

步骤S3、在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制冷处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制冷处理；在对应复温阶段的第三操作下，停止对所述管路中流动的气体进行制冷处理；

步骤S4、在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应复温阶段的第三操作下，对所述管路中流动的气体进行第三制热处理；

步骤S5、在所述第一操作、第二操作以及第三操作下调节调节阀的开度，以调节所述管路中的气体的流量。

在本发明一个实施例中，该操作方法进一步包括：

对低温诱导阶段、低温维持阶段以及复温阶段分别对应的样本生理参数进行相关性分析以及回归分析，建立低温诱导阶段、低温维持阶段以及复温阶段分别对应的生理参数与颅脑温度的函数关系；

在确定当前所处的阶段为低温诱导阶段，则根据当前接收到的生理参数的检测值以及对应于低温诱导阶段的函数关系，触发所述第一操作；

在确定当前所处的阶段为低温维持阶段，则根据当前接收到的生理参数的检测值以及对应于低温维持阶段的函数关系，触发所述第二操作；

在确定当前所处的阶段为复温阶段，则根据当前接收到的生理参数的检测值以及对应于复温阶段的函数关系，触发所述第三操作。

上述操作方法由于与本发明温度控制系统的实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明温度控制系统的实施例中的叙述，此处不再赘述。

可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对温度控制系统的具体限定。在本发明的另一些实施例中，温度控制系统可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

以上各实施例中，硬件单元可以通过机械方式或电气方式实现。例如，一个硬件单元可以包括永久性专用的电路或逻辑(如专门的处理器，FPGA或ASIC)来完成相应操作。硬件单元还可以包括可编程逻辑或电路(如通用处理器或其它可编程处理器)，可以由软件进行临时的设置以完成相应操作。具体的实现方式(机械方式、或专用的永久性电路、或者临时设置的电路)可以基于成本和时间上的考虑来确定。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.温度控制系统，其特征在于，包括：气源、制冷装置、制热装置、管路、调节阀和生理参数检测装置；

所述气源、所述制冷装置和所述制热装置均连接到所述管路；

所述气源，可持续产生气体，并向所述管路中输送所述气体；

所述管路，用于使所述气源产生的气体通过，并使所述气体进入人体的鼻腔，以使进入人体的鼻腔的气体与颅脑进行换热；

所述制冷装置，用于在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制冷处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制冷处理；在对应复温阶段的第三操作下，停止对所述管路中流动的气体进行制冷处理；其中，所述第一操作根据所述生理参数检测装置反馈的第一生理参数检测值生成，所述第二操作根据所述生理参数检测装置反馈的第二生理参数检测值生成；

所述制热装置，用于在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应复温阶段的第三操作下，对所述管路中流动的气体进行第三制热处理；其中，所述第三操作根据所述生理参数检测装置反馈的第三生理参数检测值生成；

所述调节阀，被设置在所述管路中，分别在所述第一操作、所述第二操作以及所述第三操作下调节该调节阀的开度，以调节所述管路中的气体的流量；

所述生理参数检测装置，用于检测人体的生理参数。

2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，还包括：控制装置；

所述控制装置，用于对低温诱导阶段、低温维持阶段以及复温阶段分别对应的样本生理参数进行相关性分析以及回归分析，建立低温诱导阶段、低温维持阶段以及复温阶段分别对应的生理参数与颅脑温度的函数关系；以及，

用于在确定当前所处的阶段为低温诱导阶段，则根据当前接收到的第一生理参数的检测值以及对应于低温诱导阶段的函数关系，触发所述第一操作；

用于在确定当前所处的阶段为低温维持阶段，则根据当前接收到的第二生理参数的检测值以及对应于低温维持阶段的函数关系，触发所述第二操作；

用于在确定当前所处的阶段为复温阶段，则根据当前接收到的第三生理参数的检测值以及对应于复温阶段的函数关系，触发所述第三操作。

3.根据权利要求2所述的温度控制系统，其特征在于，所述生理参数检测装置包括：

中心体温测量装置，具有第一测量探头，该第一测量探头用于测量人体的肛温；

颅脑温度测量装置，具有第二测量探头，该第二测量探头用于测量人体的颈静脉球温度。

4.根据权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于，所述控制装置包括：

第一操作处理模块，用于在确定当前所处的阶段为低温诱导阶段且当前接收到的所述生理参数检测值均处于正常范围值时，根据对应于低温诱导阶段的函数关系，触发执行如下第一操作：控制所述制冷装置的设定制冷温度比所述中心体温测量装置测量出的肛温低于第一预定值，且控制所述调节阀的开度或所述制冷装置的制冷温度，以使所述颅脑温度测量装置测量出的温度值按照设定降温速率下降；

第二操作处理模块，用于在确定当前所处的阶段为低温维持阶段且当前接收到的所述生理参数检测值均处于正常范围值时，根据对应于低温维持阶段的函数关系，触发执行如下第二操作：控制所述调节阀的开度或所述制冷装置的制冷温度，以使所述颅脑温度测量装置测量出的温度值维持在设定温度值；

第三操作处理模块，用于在确定当前所处的阶段为复温阶段且当前接收到的所述生理参数检测值均处于正常范围值时，根据对应于复温阶段的函数关系，触发执行如下第三操作：控制所述调节阀的开度或所述制热装置的制热温度，以使所述颅脑温度测量装置测量出的温度值按照设定升温速率上升。

5.根据权利要求4所述的温度控制系统，其特征在于，所述生理参数检测装置进一步包括：呼吸支持装置，用于测量人体的呼吸频率以及向人体提供呼吸支持；

所述第一操作处理模块或第二操作处理模块进一步包括：呼吸处理单元；

所述呼吸处理单元，用于在接收到的所述生理参数检测值中的呼吸率小于第二预定值时，进一步触发执行如下第一操作或第二操作：控制所述呼吸支持装置打开，控制所述调节阀的设定开度保持不变，以及根据所述呼吸率的降低速率控制所述制冷装置的设定制冷温度的升高速率；

和/或，

所述生理参数检测装置进一步包括：血氧饱和度测量装置，用于测量人体的血氧饱和度；

所述第一操作处理模块或第二操作处理模块进一步包括：血氧饱和度处理单元；

所述血氧饱和度处理单元，用于在接收到的所述生理参数检测值中的血氧饱和度小于第三预定值时，进一步触发执行如下第一操作或第二操作：控制所述调节阀的开度增大，控制所述制冷装置的温度维持在设定制冷温度；

和/或，

所述生理参数检测装置进一步包括：心率测量装置，用于测量人体的心率；

所述第一操作处理模块或第二操作处理模块进一步包括：心率处理单元；

所述心率处理单元，用于在接收到的所述生理参数检测值中的心率每升高第四预定值时，进一步触发执行如下第一操作或第二操作：控制所述调节阀的开度增大，控制所述制冷装置的设定制冷温度升高。

6.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述制冷装置包括：第一换热组件和第二换热组件；

所述第一换热组件包括容器、第一换热管和第二换热管，所述第一换热管和所述管路连接，所述容器内容纳有第一液态换热介质，至少部分所述第一换热管设置于所述容器内，所述第二换热管用于通过所述第一液态换热介质，所述气体能够通过所述第一换热管与所述第一液态换热介质换热；

所述第二换热组件用于与所述第二换热管中的所述第一液态换热介质换热。

7.根据权利要求6所述的温度控制系统，其特征在于，所述第二换热组件进一步包括：半导体制冷片；

所述半导体制冷片，用于与所述第二换热管中的所述第一液态换热介质换热。

8.根据权利要求7所述的温度控制系统，其特征在于，所述第二换热组件进一步包括：第一换热块；

所述第一换热块与所述半导体制冷片相贴；

所述第一换热块具有第一腔体，所述第二换热管与所述第一腔体连通。

9.基于权利要求1-8中任一项所述的温度控制系统的操作方法，其特征在于，包括：

利用所述气源产生气体；

利用所述管路使所述气源产生的气体通过，并使所述气体进入人体的鼻腔，以使进入人体的鼻腔的气体与颅脑进行换热；

在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制冷处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制冷处理；在对应复温阶段的第三操作下，停止对所述管路中流动的气体进行制冷处理；其中，所述第一操作根据所述生理参数检测装置反馈的第一生理参数检测值生成，所述第二操作根据所述生理参数检测装置反馈的第二生理参数检测值生成；

在对应低温诱导阶段的第一操作下，对所述管路中流动的气体进行第一制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应低温维持阶段的第二操作下，对所述管路中流动的气体进行第二制热处理，或停止对所述管路中流动的气体进行制热处理；在对应复温阶段的第三操作下，对所述管路中流动的气体进行第三制热处理；其中，所述第三操作根据所述生理参数检测装置反馈的第三生理参数检测值生成；

在所述第一操作、第二操作以及第三操作下调节调节阀的开度，以调节所述管路中的气体的流量。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

对低温诱导阶段、低温维持阶段以及复温阶段分别对应的样本生理参数进行相关性分析以及回归分析，建立低温诱导阶段、低温维持阶段以及复温阶段分别对应的生理参数与颅脑温度的函数关系；

在确定当前所处的阶段为低温诱导阶段，则根据当前接收到的生理参数的检测值以及对应于低温诱导阶段的函数关系，触发所述第一操作；

在确定当前所处的阶段为低温维持阶段，则根据当前接收到的生理参数的检测值以及对应于低温维持阶段的函数关系，触发所述第二操作；

在确定当前所处的阶段为复温阶段，则根据当前接收到的生理参数的检测值以及对应于复温阶段的函数关系，触发所述第三操作。

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