CN112190390B - 一种形状记忆低温治疗颈套及其使用方法 - Google Patents

一种形状记忆低温治疗颈套及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种形状记忆低温治疗颈套及其使用方法，包括低温层与调节低温层温度的温控装置，还包括：形变层，由形状记忆聚合物材料和/或形状记忆合金制成，适于带动低温层在初始形态与工作形态之间变形，工作形态为低温层呈环状并适于贴合夹持患者颈部的形状，初始形态为低温层呈平面状并适于脱离患者颈部；隔热层，位于低温层与形变层之间，用于隔绝形变层与低温层之间的热传递；驱动装置，适于驱动形变层变形。本发明结合形状记忆聚合物材料的变形恢复效应，当患者需要展开颈套时，激励形变层即可实现展开，并且可以根据病患颈部情况控制良好地贴合，以及在出现紧急情况下的自展开处理，提供了一种安全可靠的低温治疗颈套与治疗方法。

Description

一种形状记忆低温治疗颈套及其使用方法
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及一种自适配可展开的形状记忆低温治疗颈套及其使用方法。
背景技术
目前，低温治疗方法(又称亚低温治疗)适用于心搏骤停、低温麻醉、中毒性休克、重型颅脑损伤手术后、缺血缺氧性脑病、心力衰竭、高热惊厥、肝性脑病与溺水等患者，低温治疗方案使患者的身体部分温度维持在较低的温度范围内，减缓代谢，使氧自由基和兴奋性氨基酸减少，抑制脑细胞的死亡，对脑功能的保护具有非常重要的作用。
作为低温治疗仪器中常见的低温治疗颈套，需要多个医护人员操作才可实现对患者的治疗，操作过程较为繁琐。同时，在低温治疗过程中，病患大多处于躁动状态，对刺激的反应较低，容易发生窒息，在无人监管的情况下，具有很大的安全风险。
发明内容
本发明解决的问题是：现有的低温治疗颈套操作过程繁琐，需要多个医护人员操作才可实现对患者的治疗，操作过程较为繁琐，同时，在低温治疗过程中，病患大多处于躁动状态，对刺激的反应较低，容易发生窒息，在无人监管的情况下，具有很大的安全风险。
为解决上述问题，本发明提供一种自适配可展开的形状记忆低温治疗颈套，包括低温层与调节所述低温层温度的温控装置，还包括：
形变层，由形状记忆聚合物材料和/或形状记忆合金制成，适于带动所述低温层在初始形态与工作形态之间变形，所述工作形态为所述低温层呈环状并适于贴合夹持患者颈部，所述初始形态为所述低温层呈平面状并适于脱离患者颈部；
隔热层，位于所述低温层与所述形变层之间，用于隔绝所述形变层与所述低温层之间的热传递；
驱动装置，适于驱动所述形变层变形。
进一步地，所述低温层包括低温流体袋、循环装置与循环管，所述低温流体袋通过循环管与所述温控装置连接，所述低温流体袋内含有冷媒，所述温控装置适于调节所述冷媒的温度，所述循环装置适于控制所述冷媒在所述低温流体袋与所述温控装置之间流动。
进一步地，所述隔热层包括隔热袋，所述形变层位于所述隔热袋内，所述隔热层由气凝胶毡和/或钠基隔热软毡制成。
进一步地，所述形变层包括多个形变单元，相邻两个所述形变单元之间刚性连接，所述驱动装置适于独立控制每个所述形变单元变形。
进一步地，所述形变单元为方形结构，多个所述形变单元呈线性矩阵式排列。
进一步地，所述形状记忆低温治疗颈套还包括控制器，所述控制器与所述驱动装置电连接，所述控制器用于控制所述驱动装置驱动所述形变层变形；所述控制器与所述温控装置电连接，所述控制器用于控制所述温控装置调节所述低温层的温度。
进一步地，所述形状记忆低温治疗颈套还包括血氧传感器和/或心率传感器，所述血氧传感器与所述控制器电连接，所述心率传感器与所述控制器电连接。
进一步地，所述形状记忆低温治疗颈套还包括弹性装置，所述弹性装置设置在所述形变层背离所述低温层的外侧面上，所述弹性装置适于提供弹性恢复力以使所述低温层由工作形态变形至初始形态。
进一步地，所述形变层由上至下依次包括上围颈、中围颈与下围颈，所述上围颈的顶部与所述下围颈的底部均为圆弧状。
本发明的另一目的在于提供一种形状记忆低温治疗颈套使用方法，采用上述任一项所述的形状记忆低温治疗颈套，包括如下步骤：
步骤S100、获取患者颈部三维数据，建立三维模型；
步骤S200、依据所述三维模型，将形变层的形变单元划分为不同区域，成型所述形变层至工作形态，所述工作形态下所述形变层的形状与所述三维模型相匹配；
步骤S300、激励所述形变层至初始形态，依据所述形变层装配所述形状记忆低温治疗颈套；
步骤S400、当所述形状记忆低温治疗颈套置于患者颈部后，启动驱动装置并驱动不同区域的所述形变单元变形，所述形变层变形至工作形态，达到所述工作形态后关闭所述驱动装置，开启温控装置进行低温治疗。
进一步地，当所述形状记忆低温治疗颈套置于患者颈部后，若血氧传感器获取的患者血氧浓度低于血氧安全浓度和/或心率传感器获取的患者心率值超过心率安全值，则控制器控制所述驱动装置驱动所述形变层由工作形态变形至初始形态，并关闭所述温控装置。
本发明所提供的自适配可展开的形状记忆低温治疗颈套及其使用方法，相对于现有技术的有益效果在于：
(1)本发明结合形状记忆材料的变形恢复效应，当患者需要展开颈套时，控制驱动装置激励形变层，即可实现颈套的展开，提供了一种安全可靠、效果良好的局部低温处理方法，并且可以根据实际病患颈部情况控制良好地贴合，以及在出现紧急情况下的自展开处理。
(2)本发明的形状记忆低温治疗颈套，其形状记忆结构层采用区域化形变单元结构设计，可根据患者颈部数据的不同来控制不同形变单元协调变形，使得变形后形状和不同患者的颈部都能很好地贴合。
(3)本发明的形状记忆低温治疗颈套具有优异的健康监测效果，当检测到患者血氧、体温与心率等特征出现异常时，可自行展开缓解不良状况并发出警告信息。同时配备的传感器将治疗信息传递到控制端，减少了陪护人员的工作量，节约了大量人力物力成本。并且结构刚度较大，能够很好地预防病患躁动等原因导致窒息等现象的发生，提高了治疗过程的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例所述的形状记忆低温治疗颈套结构示意图；
图2为本发明实施例所述的形状记忆低温治疗颈套初始形态示意图；
图3为本发明实施例所述的形状记忆低温治疗颈套工作形态示意图；
图4为本发明实施例所述的形变层结构示意图；
图5为本发明实施例所述的形变层结构爆炸示意图；
图6为本发明实施例所述的形变单元连接示意图；
图7为本发明实施例所述的形变单元变形示意图。
附图标记说明：
1-低温层；11-低温流体袋；12-循环装置；13-循环管；2-温控装置；3-形变层；31-形变单元；32-上围颈；33-中围颈；34-下围颈；4-隔热层；5-驱动装置；6-温度传感器；7-血氧传感器；8-心率传感器；9-弹性装置；10-控制器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。
低温治疗颈套，工作时环套在患者脖颈外侧，通过降低低温治疗颈套的温度以使患者的脖颈处温度降低，减缓患者代谢，使氧自由基和兴奋性氨基酸减少，抑制脑细胞的死亡，对患者进行低温治疗。
现有的低温治疗颈套多由医护人员对患者进行安装与工作操作，操作过程较为繁琐，患者无法自行进行，并且针对不同的患者无法对颈套的形状进行调整；同时，在低温治疗过程中，病患大多处于躁动状态，对刺激的反应较低，容易发生窒息，在无人监管的情况下，具有很大的安全风险。
并且，现有的低温治疗颈套的降温效果不佳，需要不断为病患调整降温装置，耗费大量人力与财力；另一方面，有时仅需要对病患进行局部的降温处理，不需要进行大面积的降温处理。
本实施例提供一种自适配可展开的形状记忆低温治疗颈套，结合图1-图3所示，包括低温层1、温控装置2、形变层3、隔热层4与驱动装置5。
具体地，低温层1为适于与患者颈部皮肤接触的治疗层，在工作时低温层1处于较低的温度，以对患者颈部进行低温治疗。
温控装置2用于调节低温层1的温度，在低温层1处于工作形态时，温控装置2根据需要的温度调节低温层1至合适的温度。
形变层3由形状记忆聚合物材料或形状记忆合金制成，或者形变层3由形状记忆聚合物材料与形状记忆合金组合形成；形状记忆材料制成的形变层3能够在一定温度下自动变形，带动低温层1在初始形态与工作形态之间变形。具体地，初始形态指的是低温层1呈平面状并适于脱离患者颈部，初始形态下的形状记忆低温治疗颈套形状见图2所示；工作形态指的是低温层1呈环状并适于贴合夹持患者颈部，工作形态下的形状记忆低温治疗颈套形状见图3所示。需要说明的是，图2仅示例性的给出了平面状的颈套形状，在实际产品使用中，稍有弯曲但是不妨碍低温治疗颈套脱离患者颈部的弯曲状，也落入本发明所述的低温治疗颈套所限定的保护范围内。
具体地，形状记忆聚合物为形状记忆聚合物复合材料，具体可以为苯乙烯系形状记忆聚合物、氰酸脂系形状记忆聚合物、环氧树脂系形状记忆聚合物、形状记忆聚氨酯与形状记忆聚酯等材料中的一种或多种组合，可添加碳纤维、玻璃纤维、氨纶纤维与芳纶纤维中的一种或多种作为增强相。
隔热层4设置在形变层3与低温层1之间，形状记忆材料制成的形变层需要加热至其玻璃态温度才可变形，而低温层1工作时需要降低至较低温度，隔热层4能够较好地隔绝形变层3与低温层1之间的热传递，确保形变层3与低温层1的工作不会发生相互影响。
驱动装置5，用于驱动形变层3变形，具体地，包括电激励装置、磁激励装置、红外激励装置与加热激励装置中的一种或多种组合。例如，驱动装置5为加热片，贴合固定在形变层3上可对形变层3的所有区域进行加热，以驱动形变层3变形。
本发明提出一种自适配可展开的形状记忆低温治疗颈套，结合形状记忆材料的变形恢复效应，当患者需要展开颈套时，控制驱动装置激励形变层3，即可实现颈套的展开，提供了一种安全可靠、效果良好的局部低温处理方法，并且可以根据实际病患颈部情况控制良好地贴合，以及在出现紧急情况下的自展开处理。
具体地，结合图1所示，低温层1包括低温流体袋11与循环装置12，循环装置12可为循环泵。低温流体袋11通过循环管13与温控装置2连接，循环泵同样与循环管13连接；低温流体袋11内含有冷媒，冷媒沿低温流体袋11、循环管13、循环装置12、循环管13、温控装置2、循环管13与低温流体袋11的线路循环，循环装置12用于提供循环动力，温控装置2用于调节冷媒的温度至所需的低温温度。可选地，冷媒也可不行成循环回路而采取低温流体袋11与温控装置2之间的单线双向流动，具体以实际产品需求进行选择。
具体地，隔热层4可以为单层结构，固定在形变层3与低温层1之间；较好地，隔热层4为双层结构的隔热袋，形变层3置于隔热袋内，以使形变层3与外部环境完全隔热，防止形变层3温度的变化对患者造成不必要的伤害。具体地，隔热层4由气凝胶毡和/或钠基隔热软毡制成，对形变层3的温度变化进行有效的热隔绝。
结合图1所示，所述形状记忆低温治疗颈套还包括控制器10，控制器10与驱动装置5电连接，在需要低温层1由初始形态变形至工作形态或由工作形态变形至初始形态时，控制器10控制驱动装置5启动，驱动装置5以驱动形变层3变形。具体地，控制器10还与温控装置2电连接，在获取低温信号并获取低温温度信号时，控制器10控制温控装置2开启，温控装置2依据获取的低温温度信号控制低温层1的温度至所需温度。
较好地，所述形状记忆低温治疗颈套还包括温度传感器6，温度传感器6位于低温层1背离形变层3的内侧面上，温度传感器6与控制器10电连接，用于监控低温层1工作时的温度，防止温度过低对患者造成损伤，同时能够防止温度不足而无法有效的进行低温治疗，确保低温治疗的有效进行。
较好地，所述形状记忆低温治疗颈套还包括血氧传感器7与心率传感器8，血氧传感器7与心率传感器8均与控制器电连接。血氧传感器7在低温层1处于工作形态并处于低温条件时，实时监测患者的血氧浓度，并将检测到的血氧浓度数据反馈至控制器；同样地，心率传感器8在低温层1处于工作形态并处于低温条件时，实时监测患者的心率值，并将检测到的心率值数据反馈至控制器。当血氧浓度低于血氧安全浓度和/或心率值高于心率安全值时，控制器10控制驱动装置5启动并驱动形变层3由工作形态变形至初始形态，及时展开形状记忆低温治疗颈套以防止患者发生窒息，同时将温控装置2关闭，确保患者使用本实施例所述形状记忆低温治疗颈套的安全性。
具体地，形状记忆低温治疗颈套还包括弹性装置9，弹性装置9具体可为弹性片或拉簧，弹性装置9设置在形变层3背离低温层1的外侧面上。具体地，当低温层1变形至工作形态时，弹性装置9提供弹性恢复力以给予低温层1由工作形态变形至初始形态的恢复动力，在形变层3在驱动装置5的驱动下软化后，弹性装置9拉动形变层3至初始形态。
具体地，结合图6与图7所示，形变层3由多个形变单元31组成，形变单元31的形状与尺寸可相同，也可不同。本实施例以相同形状与尺寸的方形形变单元31为例，多个形变单元31呈线性矩阵式分布，并且形变单元31处于同一平面上，相邻两个形变单元31之间刚性连接，驱动装置5可独立控制每个形变单元变形。当形变单元31的数量足够多时，通过控制每个形变单元31的形状变化，可使形变层3变化成多种形状，例如如图7所示的形变单元31变形示例，两侧的形变单元31未变形而中部的形变单元31发生形变，形变层3在局部不同区域进行不同的曲率变化，进而形变层3带动低温层1变形后，形状记忆低温治疗颈套能够与患者颈部进行紧密的贴合，提高治疗舒适性，提高低温治疗的均匀性，提高低温治疗的效果。
当形变层3包括多个形变单元31时，驱动装置5可单独控制每个形变单元31变形，如在每个形变单元31外侧固定一独立的加热片。
具体地，形变单元31之间刚性连接，可通过钢管或铁管进行固定连接，可选地，在形成形变单元31时在其侧边形成螺纹孔，通过两端具有外螺纹的螺栓进行刚性连接。
对于患者脖颈而言，通常为非规则形状，不同区域的弯曲程度不同。当采用整体式的形变层3时，无法做到每个区域的弯曲程度与患者脖颈相匹配。本实施例采用多个形变单元31呈线性矩阵式排列的方式，结合图7所示，当中间区域需要弯曲程度较大时，控制中部形变单元31进行较大程度弯曲而两侧形变单元31进行较小程度的弯曲，以匹配该区域的弯曲形状。
具体地，结合图4至图5所示，形变层3包括上围颈32、中围颈33与下围颈34，具体地，上围颈32由多个形变单元31组成，并且上围颈32顶部为弧形结构，上围颈32底部与中围颈33固定连接。如图3所示，在形状记忆低温治疗颈套变形至工作形态时，上围颈32弯曲为外翻的护颈部，并且变形至与头部弧形相匹配的弯曲状，以对患者的头部进行较好地支撑。而中围颈33为多个形变单元31排列组成的长板状结构，在形状记忆低温治疗颈套变形至工作形态时，中围颈33围合成环状并适于对患者颈部进行低温治疗。下围颈34同样由多个形变单元31组成，下围颈34底部为弧形结构，且下围颈34顶部与中围颈33固定连接，在形状记忆低温治疗颈套变形至工作形态时，下围颈34同样弯曲为外翻的护颈部，并且变形至与肩颈处形状相匹配的弯曲状，防止尖锐部分对肩颈部分进行压迫，提高用户的体验舒适度。
具体地，驱动装置5可分别驱动形变层3的上围颈32、中围颈33与下围颈34进行变形。例如加热装置可有多个，每个加热装置可分别控制上围颈32、中围颈33与下围颈34进行变形。
低温层1形状与中围颈33的形状相匹配，即上围颈32与下围颈34的变形不会带动低温层1进行变形。
隔热层4的形状与上围颈32、中围颈33与下围颈34组合成的整体形状相同，即上围颈32、中围颈33与下围颈34均置于隔热袋内。
在上述实施方式的基础上，本实施例还提供一种上述形状记忆低温治疗颈套的使用方法，包括如下步骤：
步骤S100、获取患者颈部三维数据，建立可构成形变层3的三维模型；
步骤S200、依据所述三维模型，将形变层3的形变单元31划分为不同区域，依据不同区域的变形程度，成型所述形变层3至工作形态，所述工作形态下所述形变层3的形状与所述三维模型相匹配；
步骤S300、激励所述形变层3至初始形态，依据所述形变层3装配所述形状记忆低温治疗颈套；
步骤S400、将所述形状记忆低温治疗颈套置于患者颈部，启动驱动装置5并驱动不同区域的所述形变单元31变形，所述形变层3变形至工作形态，达到所述工作形态后关闭所述驱动装置5，开启温控装置2进行低温治疗；
步骤S500、低温治疗结束时，关闭所述温控装置2，控制所述驱动装置驱动所述形变层3由工作形态变形至初始形态。
具体地，三维模型可依据数据统计得出不同群体所共同适用的模型，其应用在不同群体或患者具有一定的偏差。较好地，基于不同的群体如儿童、成年人及老人等不同年龄段以获取不同群体的三维模型。进一步地，针对某一患者获取该患者匹配的三维模型，使本实施例所述的形状记忆低温治疗颈套与该患者呈最大程度的匹配。
具体地，在步骤S200中成型形变层3时，采用固化成型工艺，包括拉挤成型、模压成型、浇注成型和增材制造技术等，得到成型后具有特定弯曲角度的形变层3，形状与患者颈部形状相匹配。
具体地，所述步骤S200中，先将不同的形变单元31依据其所处的不同区域，成型至符合三维模型的形状，再进入步骤S300，施加外部激励使形变单元31达到其玻璃化转变温度Tg而变形至展开状，再将不同区域的形变单元31按其所在区域进行刚性连接，形成展开状的形变层3；再将形变层3套入隔热袋中并封闭隔热袋，隔热袋可与低温层1在装配前已经固定连接为一体，此时完成整个形状记忆低温治疗颈套的装配工作，再进入步骤S400中通过对不同区域的形变单元31进行激励，不同区域的形变单元31变形弯曲至特定弯度，形变层3带动低温层1变形至工作形态。
具体地，在获取三维模型后，可采用3D打印或4D打印技术成型变形层3至工作形态。
较好地，在低温治疗过程中，若血氧传感器获取的患者血氧浓度低于血氧安全浓度和/或心率传感器获取的患者心率值超过心率安全值，控制器10控制警报装置发生警报，告知患者与其他人员知晓患者存在窒息危险；较好地，控制器10控制所述驱动装置5驱动所述形变层3由工作形态变形至初始形态，并关闭所述温控装置2。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种形状记忆低温治疗颈套，包括低温层(1)与调节所述低温层(1)温度的温控装置(2)，其特征在于，还包括：
形变层(3)，由形状记忆聚合物材料和/或形状记忆合金制成，适于带动所述低温层(1)在初始形态与工作形态之间变形，所述工作形态为所述低温层(1)呈环状并适于贴合夹持患者颈部，所述初始形态为所述低温层(1)呈平面状并适于脱离患者颈部，其中，所述形变层(3)包括上围颈(32)、中围颈(33)和下围颈(34)，所述上围颈(32)由多个形变单元(31)组成，所述上围颈(32)顶部为弧形结构，所述上围颈(32)底部与所述中围颈(33)固定连接，所述中围颈(33)为多个形变单元(31)排列组成的长板状结构，所述下围颈(34)顶部与所述中围颈(33)固定连接，所述下围颈(34)底部为弧形结构，当所述低温层(1)为工作形态时，所述上围颈(32)和所述下围颈(34)弯曲为外翻的护颈部；
隔热层(4)，位于所述低温层(1)与所述形变层(3)之间，用于隔绝所述形变层(3)与所述低温层(1)之间的热传递；
驱动装置(5)，适于驱动所述形变层(3)变形；
弹性装置(9)，所述弹性装置(9)设置在所述形变层(3)背离所述低温层(1)的外侧面上，所述弹性装置(9)适于提供弹性恢复力以使所述低温层(1)由工作形态变形至初始形态。
2.根据权利要求1所述的形状记忆低温治疗颈套，其特征在于，所述低温层(1)包括低温流体袋(11)、循环装置(12)与循环管(13)，所述低温流体袋(11)通过所述循环管(13)与所述温控装置(2)连接，所述低温流体袋(11)内含有冷媒，所述温控装置(2)适于调节所述冷媒的温度，所述循环装置(12)适于控制所述冷媒在所述低温流体袋(11)与所述温控装置(2)之间流动。
3.根据权利要求1所述的形状记忆低温治疗颈套，其特征在于，所述隔热层(4)包括隔热袋，所述形变层(3)位于所述隔热袋内，所述隔热层(4)由气凝胶毡和/或钠基隔热软毡制成。
4.根据权利要求1所述的形状记忆低温治疗颈套，其特征在于，所述形变层(3)包括多个形变单元(31)，相邻两个所述形变单元(31)之间刚性连接，所述驱动装置(5)适于独立控制每个所述形变单元(31)变形。
5.根据权利要求4所述的形状记忆低温治疗颈套，其特征在于，所述形变单元(31)为方形结构，多个所述形变单元(31)呈线性矩阵式排列。
6.根据权利要求1-5任一项所述的形状记忆低温治疗颈套，其特征在于，所述形状记忆低温治疗颈套还包括控制器(10)，所述控制器(10)与所述驱动装置(5)电连接，所述控制器(10)用于控制所述驱动装置(5)驱动所述形变层(3)变形；所述控制器(10)与所述温控装置(2)电连接，所述控制器(10)用于控制所述温控装置(2)调节所述低温层(1)的温度。
7.根据权利要求6所述的形状记忆低温治疗颈套，其特征在于，所述形状记忆低温治疗颈套还包括血氧传感器(7)和/或心率传感器(8)，所述血氧传感器(7)与所述控制器(10)电连接，所述心率传感器(8)与所述控制器(10)电连接。
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