CN213098688U - 颅脑温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种颅脑温度控制系统，该控制系统包括：气源、制冷装置、制热装置、管路、调节阀和第一测温传感器；所述气源、所述制冷装置和所述制热装置依次通过所述管路连接；所述气源，用于产生气体；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，以使所述气体与颅脑进行换热；所述制冷装置，用于对所述管路中的气体制冷；所述制热装置，用于对所述管路中的气体制热；所述调节阀，用于调节所述管路中的气体的流量；所述第一测温传感器，用于实时反馈人体的颅脑温度。本实用新型的方案能够单独应用于颅脑的低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段全流程的工作，同时能够避免造成人体呼吸道的冻伤。

Description

颅脑温度控制系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器械的技术领域，特别涉及一种颅脑温度控制系统。

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全适用于三个阶段，即目前尚无设备能够单独应用于颅脑的低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段全流程的工作。另外，以鼻腔内喷洒高挥发性液体法为例(例如参见申请号为201520775307.9的专利)，该方法主要通过向鼻腔内喷射可快速挥发吸热的液态物质实现颅脑的传导性降温，但是该方法由于属于非受控的挥发吸热，因此可能造成人体呼吸道的冻伤。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种颅脑温度控制系统，能够单独应用于颅脑的低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段全流程的工作，同时能够避免造成人体呼吸道的冻伤。

本实用新型实施例提供了一种颅脑温度控制系统，包括：气源、制冷装置、制热装置、管路、调节阀和第一测温传感器；

所述气源、所述制冷装置和所述制热装置依次通过所述管路连接；

所述气源，用于产生气体；

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，以使所述气体与颅脑进行换热；

所述制冷装置，用于对所述管路中的气体制冷；

所述制热装置，用于对所述管路中的气体制热；

所述调节阀，用于调节所述管路中的气体的流量；

所述第一测温传感器，用于实时反馈人体的颅脑温度。

在一种可能的设计中，还包括：控制装置；

所述控制装置分别与所述制冷装置、所述制热装置、所述第一测温传感器和所述调节阀电连接；

所述控制装置，用于接收所述第一测温传感器反馈的实时温度、调节所述调节阀的开度，并根据所述第一测温传感器反馈的实时温度，调节所述制冷装置制冷的温度以及调节所述制热装置制热的温度。

在一种可能的设计中，还包括：呼吸支持装置；

所述呼吸支持装置与所述控制装置电连接，所述呼吸支持装置与所述管路连接；

所述呼吸支持装置，用于给人体提供呼吸支持以及实时监测人体的呼吸率；

所述控制装置，还用于根据所述呼吸支持装置反馈的实时呼吸率，调节所述调节阀的开度和所述制冷装置制冷的温度。

在一种可能的设计中，还包括：血氧饱和度测量装置；

所述血氧饱和度测量装置与所述控制装置电连接；

所述血氧饱和度测量装置，用于实时监测人体的血氧饱和度；

所述控制装置，还用于根据所述血氧饱和度测量装置反馈的实时血氧饱和度，调节所述调节阀的开度和所述制冷装置制冷的温度。

在一种可能的设计中，还包括：血压心率测量装置；

所述血压心率测量装置与所述控制装置电连接；

所述血压心率测量装置，用于实时监测人体的血压和心率；

所述控制装置，还用于根据所述血压心率测量装置反馈的实时血压和实时心率，调节所述调节阀的开度和所述制冷装置制冷的温度。

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，从而实现了对颅脑温度的控制，进而上述方案能够单独应用于颅脑的低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段全流程的工作，同时能够避免造成人体呼吸道的冻伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型一个实施例提供的颅脑温度控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的颅脑温度控制系统的结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的颅脑温度控制系统中控制装置及其各电连接部件的示意图；

图4是本实用新型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是本实用新型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6是本实用新型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7是本实用新型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8是图7中第二换热组件去掉第三换热管和风扇后的结构示意图。

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-第一测温传感器；107-控制装置；108-呼吸支持装置；109-血氧饱和度测量装置；110-血压心率测量装置；111-第二测温传感器；112-湿化器；

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。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型一个实施例提供的颅脑温度控制系统的结构示意图；图3是本实用新型一个实施例提供的颅脑温度控制系统中控制装置及其各电连接部件的示意图。请参阅图1和图3，该颅脑温度控制系统包括：气源101、制冷装置102、制热装置103、管路104、调节阀105和第一测温传感器106；

气源101、制冷装置102和制热装置103依次通过管路104连接；气源101用于产生气体(可以是空气或氧气)；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，以使气体与颅脑进行换热；制冷装置102用于对管路104中的气体制冷；制热装置103用于对管路104中的气体制热；调节阀105用于调节管路104中的气体的流量；第一测温传感器106用于实时反馈人体的颅脑温度。

在本实用新型实施例中，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，从而实现了对颅脑温度的控制，进而上述方案能够单独应用于颅脑的低温诱导阶段、低温维持阶段和复温阶段全流程的工作，同时能够避免造成人体呼吸道的冻伤。

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和第一测温传感器106，如此就可以实现颅脑温度的精确控制。

在一些实施方式中，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。

在一些实施方式中，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。

需要说明的是，本实用新型的主要构思是利用气体通入鼻腔中，以与颅脑进行换热，为进一步体现该实用新型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，而且对于躯干核心体温影响较小。

第一测温传感器106用于实时反馈人体的颅脑温度，具体而言是利用第一测温传感器106测量人体的颈静脉球的温度，以使颈静脉球的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，将第一测温传感器106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。

图2是本实用新型一个实施例提供的颅脑温度控制系统的结构示意图。如图2和图3所示，在本实用新型的一个实施例中，该颅脑温度控制系统还包括：控制装置107；控制装置107分别与制冷装置102、制热装置103、第一测温传感器106和调节阀105电连接；控制装置107用于接收第一测温传感器106反馈的实时温度，并根据第一测温传感器106反馈的实时温度，调节制冷装置102制冷的温度以及调节制热装置103制热的温度。

在本实用新型实施例中，相比通过人工对调节阀105的开度、制冷装置102制冷的温度以及制热装置103制热的温度等参数的调节的方式，通过利用控制装置107可以实现对调节阀105的开度、制冷装置102制冷的温度以及制热装置103制热的温度等参数的调节，从而可使颅脑温度(即第一测温传感器106反馈的实时温度)实现更加精确的控制。

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。

颅脑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。

根据生物组织的大惯性、纯滞后、非线性特点，本实用新型实施例提供一种自适应PID控制调节算法(在此不对该算法进行赘述，只是说明其采用的原理)，该PID控制调节算法集成在该控制装置107内，其中控制装置107的输入为设定温度r(k)，输出为第一测温传感器106反馈的实时温度y(k)，将r(k)和y(k)做差获得温度偏差e(k)，该温度偏差e(k)经过控制装置107内的PID调节输出为制冷装置102的设定制冷温度u(k)，利用该设定制冷温度u(k)对患者颅脑进行降温。同理，制热控制过程和上述制冷控制过程类似，在此不进行赘述。

在本实用新型的一个实施例中，该颅脑温度控制系统还包括：湿化器112；湿化器112与管路104连接，湿化器112用于控制进入鼻腔的气体的湿度。

在低温诱导阶段，通过控制装置107控制制冷装置102对管路104中通过的气体进行降温和控制调节阀105的开度来调节管路104中通过的气体流量，制热装置103不动作，如此可实现对气体经精确降温后通入鼻腔，以使颅脑温度可以较为精确地按照设定降温速率(如0.1℃/min)降低。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30℃)，如此可以对颅脑损伤情况下的脑组织提供有效保护。可以理解的是，在该阶段可以利用湿化器112对通入鼻腔中的气体进行加湿，以保障患者呼吸的舒适度。

在低温维持阶段，通过控制装置107控制制冷装置102对管路104中通过的气体进行降温和控制调节阀105的开度来调节管路104中通过的气体流量，制热装置103不动作，如此可实现对气体经精确降温后通入鼻腔，以使颅脑温度可以较为精确地维持在设定温度(如30℃)。由于该阶段通常维持在10个小时以上，所以该阶段湿化器12可以动作，以保障患者呼吸的舒适度。

在复温阶段，通过控制装置107控制制热装置103对管路104中通过的气体进行升温和控制调节阀105的开度来调节管路104中通过的气体流量，制冷装置102不动作，如此可实现对气体经精确升温后通入鼻腔，以使颅脑温度可以较为精确地按照设定升温速率进行升温。该阶段对于安全性的要求大于升温速率的要求，可以设定该设定升温速率为0.25℃/h。可以理解的是，在该阶段可以利用湿化器112对通入鼻腔中的气体进行加湿，以保障患者呼吸的舒适度。

在本实用新型的一个实施例中，该颅脑温度控制系统还包括：呼吸支持装置108；呼吸支持装置108与控制装置107电连接，呼吸支持装置108与管路104连接；呼吸支持装置108用于给人体提供呼吸支持以及实时监测人体的呼吸率；控制装置107还用于根据呼吸支持装置108反馈的实时呼吸率，调节调节阀105的开度和制冷装置102制冷的温度。

在本实用新型实施例中，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108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108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。

例如，当呼吸率小于12次/分钟时，呼吸率每降低1次/分钟，通过控制装置107调节调节阀105的开度和制冷装置102制冷的温度，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)。

在本实用新型的一个实施例中，该颅脑温度控制系统还包括：血氧饱和度测量装置109；血氧饱和度测量装置109与控制装置107电连接；血氧饱和度测量装置109用于实时监测人体的血氧饱和度；控制装置107还用于根据血氧饱和度测量装置109反馈的实时血氧饱和度，调节调节阀105的开度和制冷装置102制冷的温度。

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。

在本发明实施例中，当血氧饱和度小于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。

在本实用新型的一个实施例中，该颅脑温度控制系统还包括：血压心率测量装置110；血压心率测量装置110与控制装置107电连接；血压心率测量装置110用于实时监测人体的血压和心率；控制装置107还用于根据血压心率测量装置110反馈的实时血压和实时心率，调节调节阀105的开度和制冷装置102制冷的温度。

在本实用新型实施例中，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。

其中，对血压生理状态的响应动作如下：

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，使得第一测温传感器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℃)。

对心率生理状态的响应动作如下：

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。

在本实用新型的一个实施例中，该颅脑温度控制系统还包括：第二测温传感器111；第二测温传感器111与控制装置107电连接；第二测温传感器111用于实时监测人体的体温；控制装置107还用于根据第一测温传感器106和第二测温传感器111反馈的实时温度，调节调节阀105的开度、制冷装置102制冷的温度以及制热装置103制热的温度。

在本发明实施例中，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。通过设置第一测量传感器106和第二测温传感器111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。

当第二测温传感器111测量的中心体温小于第一体温设定阈值(如36.5℃)时，控制装置107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，以使第二测温传感器111测量出的温度值以设定升温速率(如0.25℃/h)升高；

当第二测温传感器111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，控制装置107控制制热装置103停止工作并调节制冷装置102制冷的温度，以使第二测温传感器111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4是本实用新型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，在本实用新型的一个实施例中，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。

在本实用新型实施例中，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。

在本实用新型的一个实施例中，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。

在本实用新型实施例中，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，从而有利于减小颅脑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5是本实用新型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5所示，在本实用新型的一个实施例中，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。在本实用新型实施例中，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4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6是本实用新型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6所示，在本实用新型一个实施例中，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。在本实用新型实施例中，通过设置两个半导体制冷片31，相比图5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7是本实用新型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7所示，在本实用新型一个实施例中，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。在本实用新型实施例中，通过设置两个第二换热块33，相比图6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。

在本实用新型一个实施例中，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8是图7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8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。

可以理解的是，本实用新型实施例示意的结构并不构成对颅脑温度控制系统的具体限定。在本实用新型的另一些实施例中，颅脑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实用新型进行了详细展示和说明，然而本实用新型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实用新型更多的实施例，这些实施例也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.颅脑温度控制系统，其特征在于，包括：气源(101)、制冷装置(102)、制热装置(103)、管路(104)、调节阀(105)和第一测温传感器(106)；

所述气源(101)、所述制冷装置(102)和所述制热装置(103)依次通过所述管路(104)连接；

所述气源(101)，用于产生气体；

所述管路(104)，用于使所述气源(101)产生的气体通过，并使所述气体进入人体的鼻腔，以使所述气体与颅脑进行换热；

所述制冷装置(102)，用于对所述管路(104)中的气体制冷；

所述制热装置(103)，用于对所述管路(104)中的气体制热；

所述调节阀(105)，用于调节所述管路(104)中的气体的流量；

所述第一测温传感器(106)，用于实时反馈人体的颅脑温度。

2.根据权利要求1所述的颅脑温度控制系统，其特征在于，还包括：控制装置(107)；

所述控制装置(107)分别与所述制冷装置(102)、所述制热装置(103)、所述第一测温传感器(106)和所述调节阀(105)电连接；

所述控制装置(107)，用于接收所述第一测温传感器(106)反馈的实时温度，并根据所述第一测温传感器(106)反馈的实时温度，调节所述调节阀(105)的开度、调节所述制冷装置(102)制冷的温度以及调节所述制热装置(103)制热的温度。

3.根据权利要求2所述的颅脑温度控制系统，其特征在于，还包括：呼吸支持装置(108)；

所述呼吸支持装置(108)与所述控制装置(107)电连接，所述呼吸支持装置(108)与所述管路(104)连接；

所述呼吸支持装置(108)，用于给人体提供呼吸支持以及实时监测人体的呼吸率；

所述控制装置(107)，还用于根据所述呼吸支持装置(108)反馈的实时呼吸率，调节所述调节阀(105)的开度和所述制冷装置(102)制冷的温度。

4.根据权利要求2所述的颅脑温度控制系统，其特征在于，还包括：血氧饱和度测量装置(109)；

所述血氧饱和度测量装置(109)与所述控制装置(107)电连接；

所述血氧饱和度测量装置(109)，用于实时监测人体的血氧饱和度；

所述控制装置(107)，还用于根据所述血氧饱和度测量装置(109)反馈的实时血氧饱和度，调节所述调节阀(105)的开度和所述制冷装置(102)制冷的温度。

5.根据权利要求2所述的颅脑温度控制系统，其特征在于，还包括：血压心率测量装置(110)；

所述血压心率测量装置(110)与所述控制装置(107)电连接；

所述血压心率测量装置(110)，用于实时监测人体的血压和心率；

所述控制装置(107)，还用于根据所述血压心率测量装置(110)反馈的实时血压和实时心率，调节所述调节阀(105)的开度和所述制冷装置(102)制冷的温度。

6.根据权利要求2所述的颅脑温度控制系统，其特征在于，还包括：第二测温传感器(111)；

所述第二测温传感器(111)与所述控制装置(107)电连接；

所述第二测温传感器(111)，用于实时监测人体的体温；

所述控制装置(107)，还用于根据所述第一测温传感器(106)和所述第二测温传感器(111)反馈的实时温度，调节所述调节阀(105)的开度、所述制冷装置(102)制冷的温度以及所述制热装置(103)制热的温度。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的颅脑温度控制系统，其特征在于，所述制冷装置(102)，包括：第一换热组件(2)和第二换热组件(3)；

所述第一换热组件(2)包括容器(21)、第一换热管(22)和第二换热管(23)，所述第一换热管(22)和所述管路(104)连接，所述容器(21)内容纳有第一液态换热介质(211)，至少部分所述第一换热管(22)设置于所述容器(21)内，所述第二换热管(23)用于通过所述第一液态换热介质(211)，所述气体能够通过所述第一换热管(22)与所述第一液态换热介质(211)换热；

所述第二换热组件(3)用于与所述第二换热管(23)中的所述第一液态换热介质(211)换热。

8.根据权利要求7所述的颅脑温度控制系统，其特征在于，所述第二换热组件(3)，包括：半导体制冷片(31)；

所述半导体制冷片(31)用于与所述第二换热管(23)中的所述第一液态换热介质(211)换热。

9.根据权利要求8所述的颅脑温度控制系统，其特征在于，所述第二换热组件(3)，还包括：第一换热块(32)；

所述第一换热块(32)与所述半导体制冷片(31)相贴；

所述第一换热块(32)具有第一腔体(321)，所述第二换热管(23)与所述第一腔体(321)连通。

10.根据权利要求9所述的颅脑温度控制系统，其特征在于，所述半导体制冷片(31)的个数为两个，所述第一换热块(32)设置于两个所述半导体制冷片(31)之间并分别与两个所述半导体制冷片(31)相贴，两个所述半导体制冷片(31)与所述第一换热块(32)相贴的端面均为制冷面或制热面。

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