CN1291875A - 生命体热量控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制个体的躯体温度的系统与方法。所述系统包括一个用于将热量传递给个体的躯体表面部分或从该部分带走热量的热交换器;至少一个用于测量个体的实际BCT(aBCT)并发射一个aBCT数据信号的BCT传感装置;至少一个用于测量表征躯体表面和躯体核心之间的热传递动态(HTD)的参数并发射一个HTD数据信号的传感装置;以及一个控制模块,用于接收来自测量装置的数据信号(包括aBCT数据信号和HTD数据信号),并发射一控制信号,用于控制热交换器的热交换性能,使之成为数据信号和期望的躯体核心温度(dBCT)的函数。

Description

生命体热量控制系统和方法
发明领域
本发明涉及生命体的体温调节系统和方法。本发明的系统和方法可用于人体和动物体。
发明背景和现有技术
生命体可维持正常的体温，在正常情况下人体体温约为36．5-37℃。但是，躯体在极端温度条件下或在各种医疗处置中可能无法恰当调节体温。这种情况例如包括：个体暴露于极端温度下，以及在各种生理疾病和医疗条件(例如全身麻醉)下，躯体丧失了恰当调节体温的能力。
低温为体温降低，可能出现在暴露于冷环境中的情况。轻度低温为躯体的核心温度(即躯体内的内部器官和组织温度)降低到约低于正常体温2℃，这种情况一般发生在外科手术中或手术之后，这是由全身麻醉引起的，即病人由于代谢降低而倾向于丧失躯体热量，并且是由于内部躯体器官或组织(例如位于腹腔和胸腔内)暴露于周围空气中。
60％以上的术后病人经历低温，并且在例如体外循环心脏手术等一些外科手术中，90％以上的成年病人经历低温。
低温可导致各种严重的生理问题，包括心脏病、凝血病、免疫功能受损、伤口愈合受影响、寒颤、药物的有关药理学性能改变等。
高热，即体温升高到正常体温以上也会引起各种生理疾病，并且如果达到极限会对生命产生威胁。
长期以来人们认为，临床上需要一种体温控制装置。
MicroClimate Systems Inc．，Stanford，MI，U．S．A．销售便携式个人冷却系统系列(销售商标为KOOLVEST，KOOLJACKET，KOOLBAND，KOOLPAID以及其它)，该系统准备给在热环境中进行躯体运动的健康人使用(参见网址http：／／www．microclimatte．com／prodline．html或http：／／www．microclimate．com／work．html)。所述系统由一件外衣(它可以是背心、夹克衫、室内便帽、颈圈等等)和嵌入在其中的管子组成，管子中的水由电动泵驱动而流动。水在进入外衣内的管子之前先流过冰块或冷却装置。用户可以控制泵的运转率、温度等。Mallinckrodt Inc．，St．Louis，MO，USA以及其它公司也提供类似的产品系列(参见网址http：／／www．mallinckrodt．com／ccd)。
美国专利US4，807，447(Macdonald等人)公开了类似的系统。该系统的新特点为利用人的呼吸来操作制冷压缩机。
美国专利US3，738，367、4，094，357、4，094，367、4，149，541、4，844，072、5，184，612和5，269，369公开了各种采用外衣、垫或毯以及热传递元件，例如嵌入其中的管线的系统。但是，由于各种生理原因，除了后面将进一步详细说明的本发明以外，以上系统总的来说均不能对个体的体温提供适当控制，并且特别是不能对手术后经受全身麻醉的病人提供适当的体温控制。
另外还需要在兽医学中对体温进行控制，特别是在全身麻醉的手术中控制体温。动物，特别是小动物有时由于未对体温变化进行控制而在手术后死亡。
发明概述
在下文中，“核心温度”一词用于表示躯体内部的温度，即体内内部器官和组织的温度。核心温度一般通过直肠测量(“直肠温度测量”)，但也可通过将探头插到其它各种体腔中测得，例如采用口、鼻或耳部探头。“表面温度”一词用于表示外部躯体表面的温度，(该外部躯体表面可以是皮肤，或者为例如在烧伤情况下皮肤已去除时的最外层)。应注意到，表面温度在不同的躯体部分之间可以是变化的。可以采用各种温度检测器来测量表面温度，例如包括测量从特定皮肤部分发射出的红外线的红外线传感器、与皮肤接触的检测器，如热电偶装置、热敏电阻等。
依据本发明，已经清楚的是现有温度调节装置的主要缺点为它们没有足够地服从这样一个事实，即躯体不是一个被动的热传导体，而应认为是内在的动态生理热调节机构，躯体核心和外周间的热传递性能可以由其改变。例如，当暴露于低温下时，外周血管收缩，这样流向外周的血流降低，从而减少了外周与躯体核心之间的热传递。在其它情形下，血管舒张导致流向外周的血流增加到高于正常水平，这样使躯体核心与外周之间的热传递增加。
根据本发明，提供一种控制躯体温度的系统和方法。本发明的系统和方法能够受控冷却躯体温度、受控加热并调节个体的体温，从而使躯体温度维持在期望的设定温度下。本发明的独特特征是将躯体考虑为是从皮肤至躯体核心的复杂热传递系统。该系统的复杂性表现为具有热传递动态性能，即生理变化可使皮肤和躯体核心之间的热传递率发生变化。可采用各种装置来确定这种热传递动态(HTD)，这一点在后面将详细描述。
本发明提供的用于控制个体的躯体核心温度(BCT)的系统包括：
-一个用于将热量传递给个体的躯体表面部分，或从该躯体表面部分带走热量的热交换器；
-至少一个用于测量个体的实际BCT(aBCT)并发射一个aBCT数据信号的BCT-传感装置；
-至少一个用于测量表征躯体表面与躯体核心之间的热传递动态(HTD)的参数，并发射一个HTD数据信号的传感装置；以及
-一个控制模块，用于从测量装置接收包括aBCT数据信号和HTD数据信号的数据信号，并发射一个控制信号来控制所述热交换器的热交换性能，使之成为该数据信号和期望的躯体核心温度(dBCT)的函数。
该热交换器或者可具有内部加热和制冷的能力，如包括珀尔贴效应(Peltier effect)模块，或者该热交换器可与至少一个冷和／或热流体源相连，该流体继而在这种流体源和热交换器之间循环，以使交换器和所述流体源之间发生热／冷传递。
根据本发明的另一方面，提供一种用于控制一个体的内部躯体温度的方法，该方法包括以下步骤：
(a)确定期望的躯体核心温度(dBCT)；
(b)提供与个体的外部躯体表面的至少一部分相接触的热交换器，该热交换器用于向躯体部分传递热量或从该部分带走热量；
(c)连续测量一些参数，这些参数至少包括实际躯体核心温度(aBCT)和表征躯体表面与躯体核心之间的热传递动态(HTD)的参数。
(d)在一个处理器中，接收对应于该测量参数的数据信号，比较aBCT和dBCT，根据比较结果确定是否需要加热或冷却，并根据aBCT／dBCT差和所述HTD发射控制信号来控制所述热交换器的热传递性能。
对所述热交换器的热交换性能的控制，可包括改变热交换器和躯体表面之间的热传递性能，这一点例如可通过改变躯体表面和皮肤之间的热传导参数来实现，例如向位于热交换器内的热辐射／热吸收部件与皮肤之间配置的空气袋泵入或抽出空气；或优选通过改变热交换器的温度，这样或者可以减少加热或冷却的范围，停止加热或冷却操作，或者使加热或冷却操作分别倒转为冷却或加热操作。在倒转过程中，首先起热源作用的热交换器将切换变成散热器(heat sink)，或者反过来，这样热传递的方向颠倒。
热交换器例如可包括电子加热／冷却装置，例如为珀尔贴装置或其它。但是依据本发明的优选(但不是限定性的)实施例，热交换器的类型为包括一个或多个导管或流体传递媒体，以便使加热受控流体穿过其中，将热量传递给个体的躯体表面或从该表面吸收热量。一般为液体(非唯一的)的流体，例如水可通过泵或其它用于该目的的适当装置驱动穿过导管或媒体。这样，这些流体在热交换器和一个热和／或冷源之间形成循环。热交换器一般为柔软的，从而能够在开始时与躯体的表面接触，以便进行有效的热传递。
除了前面提及的测量装置(BCT传感装置和用于测量表征所述HTD的装置)以外，该系统还包括一个或多个用于测量循环流体的温度并向控制器发射相应数据信号的装置。有时当该系统包括两个或多个这种装置时，这些装置中的至少一个可作为入口温度传感装置来测量流体进入至少一个导管或流体传递媒体时的温度，并且至少另一个装置可作为出口温度传感装置来测量流体流出至少一个导管或流体传递媒体时的温度。外衣入口和出口之间的温度降低(ΔT)是很好的指示所述HTD的指示器，因为该信息与流体流速信息一起用于在所述HTD的基础上精确计算出热交换器与躯体之间的热传递。这样，依据本发明的优选实施例，所述ΔT和流体流速被用作HTD指示参数。
本发明的热交换器一般为覆盖穿在个体躯体一部分的外衣。一般该外衣设计成覆盖躯体表面的至少约30％，优选为至少约40％。采用这种方式，本发明的系统能在最小公差下有效地将个体的躯体温度稳定在期望的躯体核心温度下。这种外衣根据其用途具有不同的形式。例如，该外衣可设计成给在十分热的条件下进行强体力劳动的人使用，以便达到冷却其躯体的目的。为此目的，外衣应相对柔软，从而尽可能少地对人的自由运动产生限制。根据另一例子，该外衣可设计成用于医学目的，或者用于降低患有高烧疾病的人的核心温度，或者用于升高温度过低个体的核心躯体温度，或者两者兼有。本发明目前的优选实施例是应用该系统来控制全身麻醉过程中或之后的病人的躯体温度。出于该目的，一般为外衣形式的热交换器可具有各种开口，为各种外科手术的进行、肠胃外给药或供给流体以及排出躯体流体(例如分泌物或血液)提供出入口。
依据前述优选实施例，本发明系统和方法的一个应用例子是用于体外循环心脏手术。体外循环心脏手术一般包括将躯体温度冷却到约32℃。在这种手术中，心脏的活动性暂时受到约束，同时血液通过人工心肺设备循环。在这种手术之后，需要尽可能快速地升将躯体温度升高到正常温度，因为长时间维持这种核心躯体温度会有损伤，有时甚至危及生命。当前的医疗实践包括在手术结束时对通过人工心肺设备的血液进行加热。但是，这种加热实践已证明是不够的，因为采用这种方式躯体的核心没有得到足够的加热，一旦血液与所述设备不相连而通过复苏的心脏进行循环，血液温度立即下降。在所述过程中的加热目前通常是通过采用加热过的毯子、向个体吹热空气等来实现的。总之，目前采用的方法不能够有效地监视和控制躯体核心温度。依据本发明，在手术的初始阶段可以对躯体核心温度有控制地降温，然后将温度维持在约32℃，同时根据需要进行加热或冷却，最后在手术结束时有控制地进行加热而达到正常躯体温度。
总的来说，本发明的系统和方法可用于在范围很宽的不同外科手术过程中控制病人的躯体温度。
毫无疑问的是，呈外衣形式的热交换器一般可设计成具有各种形式和尺寸，以便满足各种年龄、体重、性别(agendas)等个体的技术规格，或满足特定医疗过程的特殊需求。
除了提供人体使用，特别是人体医疗使用以外，还发现本发明的方法和系统在兽医治疗中也有很宽的应用范围。在兽医治疗中也遇到了恢复正常躯体温度，在外科手术中进行受控冷却等相同的问题。显然，一般为垫、毯子或外衣形式的热交换器可根据动物类型、手术类型等设计成具有不同的形状。
用在操作室内的本发明的系统一般可设计成与该操作室内的其它仪器交换数据，例如从心肺设备引入有关血液温度的数据，从不同测量装置引入有关心跳或血压的数据等。
依据一个实施例，用于测量表征所述HTD的皮肤参数的传感装置(后面有时称为“HTD装置”)可包括测量靠近设有热交换器的皮肤部分温度的装置。然后例如可按下述一种或两种方式确定HTD：
(ⅰ)在热交换器对相邻皮肤部分加热或冷却之后确定所述皮肤部分的温度变化率，或
(ⅱ)判断在躯体加热或冷却过程中皮肤部分与核心之间的温差变化率。
依据本发明的另一实施例，所述HTD装置可由前面提及的至少两个传感装置构成，这两个传感装置用于测量流体进入热交换器内至少一个导管时的温度和流体从至少一个导管流出时的温度。这样，控制器接收至少接收两个关于测得温度的数据信号，然后根据入口或出口温度差以及流体流速来计算所述HTD，其中该流体流速或者通过对其控制而确定，或者通过合适的测量装置测得。
依据另一实施例，所述HTD装置适于测量表征所述HTD的参数，该参数可以是皮肤和外周血流变化的参数之一。这些参数可以通过许多技术，例如通过回波多普勒信号技术、皮肤热导性、外周血压、皮肤温度、皮肤颜色等来确定。
本发明的一个主要特征涉及所述热传递动态(HTD)的测量，并在个体的热控制方式中考虑该热传递动态。具体地说，当HTD参数指示出现血管收缩时，任何施加的冷却应暂时停止或降低。有时改变热传递方向，在冷却模式中暂时进行加热也是有益的。这意味着冷却模式根据所述HTD将包括在时间和空间上(timed and patterned)偶尔出现的热脉冲。
该系统可具有用户界面，允许用户输入dBCT，即系统的温度设定点。用户界面还可包括控制装置，允许将系统操作选择为处于自动模式，即允许根据方向或aBCT与dBCT的偏差来选择冷却或加热的模式。另外，该控制装置一般还允许选择仅加热模式或仅冷却模式。
加热一般将受到限制，以使与躯体表面接触的热交换器表面的温度不会超过最大值(例如约为40℃)，并且也不会降低到低到最低温度(例如约为15℃)。
为了有效地加热和冷却，一般为外衣形式的热交换器应与个体的皮肤贴合。有时需要穿着这样的外衣经历很长时间，这可能增加了对伤口产生压力的危险。为了避免这个问题，依据本发明的一个实施例，热交换器具有两个或多个单独的流动受控流动子系统，这些子系统可间歇使用，即一个系统由流体膨胀并使用；而另一系统收缩，这样不在皮肤上产生压力；反之亦然。依据另一实施例，向外衣传送流体的过程临时停止几秒至数分钟，以便减少在皮肤上产生的压力，其中对皮肤加压导致血流减少。
依据本发明的一个实施例，该系统包括一个电管线内流体加热／冷却装置，并且循环流体被导引流过用于加热或冷却的所述装置。流体在该装置内的加热或冷却也可通过穿过所述装置内的一个热交换器的中间的辅助循环热传递流体来实现。依据另一实施例，该系统包括至少一个冷流体储蓄池和至少一个热流体储蓄池，并且包括一个用于有选择地从这些储蓄池中抽出流体的流体流动控制系统。具有独立的热和冷流体储蓄池的一个优点在于，加热和冷却方式之间的切换可以迅速。
在包括独立的热流体和冷流体储蓄池的系统中，该流动控制系统优选适于允许返回流体流回该流体从中抽出的储蓄池中。优选的是从冷流体切换到热流体或反之时，初始流体最初将流回它从中抽出的储蓄池中，只有在已采用温流体之后才将返回流体引入另一储蓄池中。否则，冷储蓄池会被加热，或热储蓄池被冷却。上述工作可通过下述方式实现：设置测量流出热交换器的流体温度的温度传感装置，以及仅在该装置测量到有温度突变时才使流动控制系统开始导引流体流入新储蓄池。
为了理解本发明并使大家看到本发明是如何实现的，下面将通过对仅作为非限定性的例子的描述来说明优选实施例，并且有时采用附图作为参考：
附图说明
图1A为根据本发明实施例的外衣。
图1B为图1A中标记为“B”部分的放大图，为了说明的目的，两外层被部分剖开。
图2为用于本发明一实施例的系统中的展开外衣的顶视图。
图3为穿在一个病人身上的图1所示外衣的示意图。
图4为穿有图3所示外衣的病人的侧面正视图。
图5示出了本发明另一实施例的外衣，该外衣处于展开状态，并且躺在其上的病人身上带有粘接基片。
图6为本发明系统的总体示意图。
图7为图6所示系统的侧面正视图。
图8为根据本发明另一实施例的系统的原理示意图。
图9A和9B表示根据本发明一个实施例的系统中的运算操作流程图。(图9B为图9A的继续)。
优选实施例的详细说明
图1中可看到根据本发明一个实施例的外衣2处于展开状态的顶视图。外衣2被设计成与人体的躯干贴合。可特别参见图1B的外衣2由两个外层4和6构成，其中两外层之间限定一流体通道空间7。外衣设有分别供流体进入流体通道空间和从该空间排出的流体入口8和流体出口10。外衣设有一个隔板12，该隔板限定了一个由箭头线14示意性表示出的流体流动路径。流体一般为水，但也可采用其它合适的液体，例如酒精、油等，并且在其它实施例中还可以是气体，例如空气等。
如图1B中可进一步看到的那样，该外衣形成有焊接点矩阵16，其中外衣2的两个外层4和6彼此被焊接在一起。在采用流体力加压时，由于焊接点之间的空间充有流体而使两个外层彼此分开。焊接点保证了两个外层的结构整体性，并且还确保对流体流动产生一些阻力，并因此使流体流过外衣整个流体通道空间7时流体基本上是均匀分布的。毫无疑问，该外衣的内部结构仅仅是一个例子。在其它实施例中，外衣可以包括两个外层，这两个外层之间夹有多孔基体；外衣可包括嵌入其中或由焊接线限定的管子或其它导管等。
图2中可看到根据另一实施例的处于展开状态的外衣顶视图，该外衣总的表示为20。外衣20具有开口22和24，当外衣贴身穿到人体上时，所述开口确保能够进入到开口下面的皮肤部分处，以便用于皮肤温度测量、注射等。除了开口22和24以外，外衣还设有出于类似目的的阀瓣。外衣设有一些切口28，30和32，以便使外衣如图3所示与个体贴身。外衣可具有图1B所示的类似内部结构，形成焊接线34A，34B，35，36A和36B，这些焊接线一起限定了由箭头线37A，37B，37C和37D表示的流体流动路径，该路径延伸到流体入口44和出口46之间。此时，外衣构造成使个体的胸部和腹部露在外面，这样使该外衣适于胸部和腹部手术。为了满足其它外科应用，外衣可假设有各种不同的形状。另外，外衣还可具有各种尺寸，以便适合于不同体重、性别、年龄等的个体。
该外衣可由各种不同的材料制成，包括织物、塑料等。外衣应优选为具有柔性和弹性的，从而允许其与个体的躯体贴合。织物的外层可覆有热绝缘材料，以便防止热量传递到外界环境中。另外，外衣可具有内部柔软线，如毡圈等，以避免压迫伤口。
此外，如参照图5将说明的那样，外衣可设有一内部流体吸收层。
外衣可制成能够多次使用，或有时制成为一次性使用的。制成多次使用的外衣的材料应允许通过公知的多种消毒装置对其进行消毒。
如图2-4可看到的那样，流体进／出管44，46可与液体温度控制装置48(见图4)相连。
为了能够方便地穿上和脱去外衣，一般设有可拆开的固定装置，如钩和绒面(如VelcroTM)类型的附着件50。
图5为本发明另一实施例的外衣120的平面图，该外衣仍处于贴合到病人躯体上之前的展开状态。在该图中，用相同的参考数字加上“100”标记表示图2-4中用到的部件(即标记前面加上一个“1”)，并且读者可能参照结合图2-4的说明来了解它们。再次参见图5，图中有由吸收材料制成的基片50。一般这种基片具有一个可透过液体的层和一种能够吸收液体并保存在其中的吸温材料。这种具有液体吸收性能的材料是技术上公知的，在本申请之前已有对这种结构的详细描述。
图5中还有皮肤温度感应探测器60和62以及一个用于测量核心温度的直肠温度探测器64。另外，也可设有其它类型的温度测量装置，例如一个耳内温度测量装置、一个用于测量皮肤温度的红外线温度传感器、一个用于测量核心温度的口腔温度测量装置等。如前面说明的那样，依照本发明的一个实施例测量皮肤的温度，以便确定皮肤的热传递动态(HTD)。出于相同的目的，也可测量其它的参数来替代对皮肤温度的测量，包括皮肤颜色、皮肤热导、外周血压、热或冷流体的温度下降(如后面还将概述的那样)以及其它可指示血管收缩与血管舒张的出现的任何参数。
此外，还优选设置用于测量入口和出口流体温度的温度传感装置70和72。该信息也可用作反映热交换器(即外衣)和皮肤之间的热传递率，从而判断HTD。
从图6和7中可看到本发明另一实施例的系统示意图。在此所示的病人80穿有外衣220(图5中大致示为矩形)。在图6和7中，用相同的参考数字加上“200”标记表示前面用到的部件。外衣220上设有流体入口244和出口246以及在它们之间的嵌入外衣220内的连续流体导管或连续多孔空间240。这里示意用元件90示出的多个传感装置，将反映病人生理参数的数据信号传送给控制器94。
该实施例的系统适于对病人进行加热或冷却。在一个实施例中，分别由独立的热、冷流体储蓄池96和98提供热流体和冷流体。每个储蓄池分别有流体入口101，102和流体出口103，104。所述系统设有一个在系统内驱动流体的泵105。
该系统设有两个流动控制阀106和107，用于有选择地将返回流体传送到两个储蓄池之一中或从两个储蓄池之一中抽出流体。控制器94分别通过指令线108、109和110电动操作泵105以及流动控制阀106和107。
当从加热模式切换到冷却模式或反过来时，相应地转换流动控制阀。依照本发明的一个实施例，流体出口246设有一个热传感器272，这样仅当传感装置272感应到温度急剧变化时才允许返回流体从一个储蓄池转换到另一个储蓄池，之后将一数据信号传送给控制器94，该控制器随后打开流动控制阀。其配置为第一打开的流动控制阀是阀107，并且例如如果开关是从冷流体到热流体，则阀106将继续导引返回流体流入储蓄池102，同时仅在传感装置272记录有温度急剧下降时才使返回流体通入储蓄池96。
在另一实施例中，如图8所示，对工作流体的加热和冷却由操作作为加热器／冷却器装置的一个热泵来“在线”施行。这种装置例如可配备以珀尔贴效应加热泵，可很容易地控制成或者使加热流体或者使冷却流体通过其中。
从图8中可看到一个根据本发明一实施例的系统的示意图。这里同样是用相同的参考数字加上“300”标记来表示前面用到的部件，并且读者可根据前面的说明来了解它们的功能。控制器394设有一个显示器311，用来显示所记录的参数，例如测得的核心温度、测得的皮肤温度、期望的核心温度、流速、流体温度等。另外，该控制器还设有控制面板312和处理器313。处理器313接收来自所有传感装置(核心温度测量装置364、皮肤温度测量装置362、任选的红外线皮肤温度测量装置314以及其它等)的数据信号。此外，该处理器还接收来自入口和出口处流体温度传感装置370和372的温度数据以及由传感器316记录的加热／冷却装置315中的温度。装置315例如可以是本身为公知的珀尔贴效应加热泵。另外，该控制器通过指令线317控制泵308的流速，并通过指令线318控制装置315的温度。
在处理器记录的各种数据信号的基础上，并进行根据本发明的总的教导设计出的各种运算，例如后面例举的那样，从而可控制流体的流速和／或流体的温度。可通过处理器313执行各种伺服回路，从而适当地控制各种参数。
图9以方框图的形式示出了根据本发明的实施例在一处理器中执行的算法的各种计算步骤的运算法则。与前面的附图相反，在该图中使用的参考数字与前面采用的参考数字不同。
在第一判定步骤410中，系统被启动并检查完整性。如果系统在其任何元件中检测出故障，则系统关闭序列412启动。在起始步骤中，设定各种操作模式。这些设定可以是自动模式、仅加热模式或仅冷却模式。
其它可由用户设定的参数为热传递液体，一般为水的最小和最大允许温度，从而防止组织受损和干扰病人，特别是当病人不在全身麻醉的情况下时。
在接下来的两个进行判定步骤414和416中，将实际水温(在图中表示为“水温”)与最大允许水温(“高温”)和最小允许水温(“低温”)比较。当在步骤414中发现水温高于“高温”限时，冷却序列418启动；当在步骤414中发现水过冷时，加热序列420启动。
在接下来的判定步骤422中，根据用户的输入在分别由424、426和428表示的仅冷却模式、仅加热模式或自动模式中选择模式。
在加热模式的第一判定步骤430中，将躯体核心温度(“核心温度”)与期望的躯体核心温度(“设定点”)进行比较。当发现躯体核心温度高于设定点时，系统被初始化而进入等待模式432，即加热功能终止。在等待模式过程中，继续测量核心温度并与设定点进行比较。
当核心温度被确定为低于设定点时，则在步骤434处将水温与高温进行比较，如果水温低于高温，则加热模式420启动。如果发现水温高于高温，则系统再次被初始化而进入等待模式432。
在冷却模式424的第一进行判定步骤440中，将躯体核心温度与设定点进行比较，如果发现躯体核心温度低于设定点，则系统被初始化而进入等待模式432。如果核心温度不低于设定点，则由系统判定皮肤是否出现了血管收缩(442)。如果没有出现血管收缩，则冷却模式程序进入下一进行判定步骤444，在该步骤中将水温与最小允许温度进行比较。如果水温低于“低温”，则系统被初始化而进入等待模式432，如果水温高于“低温”，则冷却序列418启动。
在步骤442中，如果发现出现了血管收缩(即在核心和周边之间出现了低的热传导)，尽管此时处于冷却模式，也启动加热序列。当血管收缩确定为已停止时，冷却序列再次启动。
在自动模式428的第一进行判定步骤450中，将核心温度与设定点进行比较，如果发现核心温度低于设定点，则系统进入加热模式426。如果发现核心温度不低于设定点，则序列执行下一进行判定步骤452，在该步骤中，如果发现核心温度高于设定点，则冷却序列424启动。如果发现核心温度低于设定点，则系统转换为等待模式。
在前面描述的算法中，唯一的受控参数是水温。显然，在其它实施例中，也可对诸如热传递液体的流速之类参数进行控制。另外，基于从人工心-肺设备中输入的数据的各种其它参数，如血液温度等，也可作为系统输出的一个因数。
将会理解，可根据前面说明的各种参数，采用来自前面描述的一个或多个传感装置的数据来判定血管收缩的出现。

Claims (34)

1．一种用于控制个体的躯体核心温度(BCT)的系统，包括：-一个用于将热量传递给个体的躯体表面部分，或从该躯体表面部分带走热量的热交换器；-至少一个用于测量个体的实际BCT(aBCT)并发射一个aBCT数据信号的BCT-传感装置；-至少一个用于测量表征躯体表面与躯体核心之间的热传递动态(HTD)的参数，并发射一个HTD数据信号的传感装置；以及-一个控制模块，用于从测量装置接收包括aBCT数据信号和HTD数据信号的数据信号，并发射一个控制信号来控制所述热交换器的热交换性能，使之成为该数据信号和期望的躯体核心温度(dBCT)的函数。
2．如权利要求1的系统，其中所述热交换器包括一或多个导管，用来使加热控制流体通过其中，并将热量传递至个体的躯体表面或从躯体表面吸收热量。
3．如权利要求2的系统，其中热交换器与一装置连接，该装置使加热控制流体通过导管循环。
4．如权利要求2或3的系统，包括一或多个用于测量循环流体的温度并将相对于所处位置的数据信号发射给控制器的装置。
5．如权利要求2至4中任一项的系统，其中所述流体是液体。
6．如前述任一项权利要求的系统，其中所述热交换器的形式是拟穿在躯体一部分上的外衣。
7．如前述任一项权利要求的系统，该系统用于在全身麻醉过程中或之后或在手术期间内控制病人的躯体温度。
8．如权利要求7的系统，其中所述热交换器的形式是拟穿在躯体一部分上的外衣。
9．如权利要求8的系统，其中所述外衣具有开口，该开口可作为外科手术、肠胃外给药或流体排出的进出口。
10．如权利要求7或8的系统，其中外衣的至少一部分安装有可去除的柔软的液体吸收基片。
11．如前述任一项权利要求的系统，其中用于测量表征所述HTD的参数的所述传感装置，包括一个用于测量靠近设有热交换器的皮肤部分的温度的装置，而对HTD的确定是基于判断温度变化率。
12．如权利要求1至10中任一项的系统，其中用于测量所述皮肤参数的所述传感装置，包括一个用于测量靠近设有热交换器的皮肤部分的温度的装置，而对HTD的确定是基于确定所述皮肤部分和躯体核心之间的温差的变化率。
13．如权利要求4或5的系统，包括至少一个用于测量流体进入至少一个导管时的温度的入口温度传感装置，以及至少一个用于测量流体流出至少一个导管时的温度的出口温度传感装置，这些传感装置与控制器连接并分别发射数据信号；控制器根据入口／出口温度差和流体的流速计算所述HTD。
14．如前述任一项权利要求的系统，其中所述表面参数包括选自：躯体表面温度、皮肤颜色、外周皮肤血压、皮肤导电性、皮肤热导、回波多普勒信号组中。
15．如前述任一项权利要求的系统，其中在加热或冷却过程中，加热或冷却操作有时分别被临时停止或倒转至冷却或加热。
16．如权利要求15的系统，其中当确定的HTD表明在外周和躯体核心之间的热传递性能减少，预示发生了血管收缩时，加热或冷却过程自动进行停止或倒转。
17．如前述任一项权利要求的系统，其中该控制器具有冷却操作模式、加热操作模式和自动操作模式，以根据核心温度与期望的核心温度之差进行加热或冷却。
18．如前述任一项权利要求的系统，包括一个用户控制界面，允许用户设定dBCT或设定系统，从而在冷却操作模式、加热操作模式或自动操作模式下进行操作。
19．如前述任一项权利要求的系统，其中热交换器的温度维持在最低温度和最高温度之间，从而避免因受到过量加热或冷却而出现组织损伤。
20．如前述任一项权利要求的系统，其中热交换器构型成具有至少两个单独的流动受控的流动子系统。
21．如权利要求2至5中任一项的系统，包括至少一个电流体加热／冷却装置，并且流体被导引流过所述装置。
22．如权利要求2至5中任一项的系统，包括至少一个冷流体储蓄池和至少一个热流体储蓄池以及一个有选择地从这些储蓄池中抽取流体的流体流动控制系统。
23．如权利要求22的系统，其中该流体流动控制系统允许返回流体流回流体从中抽出的储蓄池。
24．如权利要求22或23的系统，包括至少一个测量流体从所述热交换器流出时的温度的温度传感装置，并且当流体从一个储蓄池抽到另一储蓄池的流动改变时，流体流动控制系统着手导引返回流体流入所述一个储蓄池中；当所述传感装置感应到实际温度改变时，它导引返回流体流向所述另一储蓄池。
25．一种用于控制一个体的内部躯体温度的方法，包括以下步骤：
(a)确定期望的躯体核心温度(dBCT)；
(b)提供与个体的外部躯体表面的至少一部分相接触的热交换器，该热交换器用于向躯体部分传递热量或从该部分带走热量；
(c)连续测量一些参数，这些参数至少包括实际躯体核心温度(aBCT)和表征躯体表面与躯体核心之间的热传递动态(HTD)的参数。
(d)在一个处理器中，接收对应于该测量参数的数据信号，比较aBCT和dBCT，根据比较结果确定是否需要加热或冷却，并根据aBCT／dBCT差和所述HTD发射控制信号来控制所述热交换器的热传递性能。
26．如权利要求25的方法，其中向躯体部分传递热量和从躯体部分带走热量是由通过所述热交换器传送热量控制流体来实现的。
27．如权利要求26的方法，其中所述流体是液体。
28．如权利要求25至28中任一项的方法，该方法用于在全身麻醉过程中或之后控制病人的躯体温度。
29．如权利要求25至28中任一项的方法，包括连续监视靠近设有热交换器的皮肤部分温度，并根据所述皮肤部分处的温度变化率来确定所述HTD。
30．如权利要求25至28中任一项的方法，包括连续监视靠近设有热交换器的皮肤部分温度，并根据确定所述皮肤部分和躯体核心之间不同的温度变化率来确定所述HTD。
31．如权利要求26或27的方法，包括连续监视入口流体温度，即流体进入所述热交换器时的温度；以及连续监视出口流体温度，即流体从所述热交换器流出时的温度，并根据入口／出口温度差和流体流速来计算所述HTD。
32．如权利要求25至31中任一项的方法，其中表征所述HTD的所述参数选自：躯体表面温度、皮肤颜色、外周皮肤血压、皮肤导电性、皮肤热导、回波多普勒信号组中。
33．如权利要求25至32中任一项的方法，其中在加热或冷却过程中，加热或冷却操作有时分别被临时停止或倒转至冷却或加热。
34．如权利要求33的方法，其中当表征所述HTD的所述参数表明出现了血管收缩时，加热或冷却过程停止或倒转。
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