CZ20003216A3 - System and method for heat control of a living body - Google Patents
System and method for heat control of a living body Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20003216A3 CZ20003216A3 CZ20003216A CZ20003216A CZ20003216A3 CZ 20003216 A3 CZ20003216 A3 CZ 20003216A3 CZ 20003216 A CZ20003216 A CZ 20003216A CZ 20003216 A CZ20003216 A CZ 20003216A CZ 20003216 A3 CZ20003216 A3 CZ 20003216A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- temperature
- fluid
- heat
- heat exchanger
- cooling
- Prior art date
Links
Landscapes
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Abstract
Systém pro regulaci teploty (BCT) tělního jádrajedince je proveden s výměníkem tepla, zejména ve formě oděvu (220), pro přenos tepla na části tělního povrchu jedince nebo pro odvádění tepla z těchto částí, a alespoň jedním snímacím zařízením pro měření skutečné teploty (aBCT)jedince a pro vysílání datového signálu charakterizujícího tuto skutečnou teplotu (aBCT)jedince do regulačního zařízení (94) a pro vysílání regulačního signálu pro regulaci vlastností výměníku tepla vyměňovat teplo jako funkce datových signálů a požadované teploty (dBCT) tělního povrchujedince. Systém obsahuje alespoň jedno přídavné snímací zařízení pro měření parametru udávajícího teplotu tělního povrchu jedince pro určení parametru udávajícího dynamiku (HDT) přenosu tepla mezi tělním povrchemjedince a tělnímjádremjedince a pro vydávání datového signálu charakterizujícího dynamiku (HDT) přenosu tepla do regulačního zařízení (94).The body temperature control system (BCT) is made with a heat exchanger, in particular in the form of a garment (220), for transferring heat to a part of the body's surface or for removing heat from these parts, and at least one sensing element a real temperature measurement device (aBCT) and pro transmitting a data signal characterizing this actual signal temperature (aBCT) of the individual to the control device (94) and pro transmitting a control signal to control the properties of the exchanger heat exchange as a function of data signals a the desired temperature (dBCT) of the body surface. System it comprises at least one additional sensor for measuring a parameter indicating the body surface temperature of the subject for determining the heat transfer rate (HDT) parameter between the body surface and the body and the body issuing dynamics data signal (HDT) heat transfer to the control device (94).
Description
Oblast technikyTechnical field
Předkládaný vynález se týká systému a způsobu termoregulace živého těla. Sytém a způsob předkládaného vynálezu mohou být aplikovány na člověka i na jiné živočichy.The present invention relates to a system and method of thermoregulation of a living body. The system and method of the present invention can be applied to humans and other animals.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Živé tělo je schopno za normálních okolností udržovat normální tělní teplotu, která u člověka činí 36,5-37°C. Avšak je-li tělo vystaveno extrémním teplotním podmínkám nebo celé řadě léků, nemusí být teplota těla správně regulována. K tomu dochází například u jedinců vystavených extrémním teplotám a u celé řady onemocnění a stavů (např. celková anestézie), kdy tělo ztrácí svoji schopnost správně regulovat teplotu těla.The living body is normally able to maintain a normal body temperature of 36.5-37 ° C. However, if the body is exposed to extreme temperature conditions or a variety of drugs, the body temperature may not be properly controlled. This occurs, for example, in individuals exposed to extreme temperatures and in a variety of diseases and conditions (such as general anesthesia) where the body loses its ability to properly regulate body temperature.
Hypotermie znamená snížení teploty těla, ke které může dojít například vystavením studenému prostředí. K mírné hypotermii, při které je teplota tělního jádra (zejména teplota vnitřních orgánů a tkání v těle) snížena o zhruba 2°C pod normální teplotu, běžně dochází během a po chirurgických zákrocích prováděných pod celkovou anestézií, protože pacienti mají tendenci ztrácet tělesné teplo vlivem sníženého metabolismu a v důsledku vystavení vnitřních tělních orgánů a tkání, např. v břišní nebo hrudní dutině, okolní teplotě.Hypothermia means a decrease in body temperature, which can occur, for example, by exposure to a cold environment. Mild hypothermia, in which the core body temperature (especially the temperature of internal organs and tissues in the body) is lowered by about 2 ° C below normal temperature, commonly occurs during and after surgeries performed under general anesthesia, as patients tend to lose body heat due to decreased metabolism and exposure to internal body organs and tissues, e.g., in the abdominal or thoracic cavity, at ambient temperature.
K hypotermii dochází u více než 60% pacientů po chirurgickém zákroku. U některých chirurgických postupů, jako jsou například operace na otevřeném srdci, dochází k hypotermii u více než.90% dospělých jedinců.Hypothermia occurs in more than 60% of patients after surgery. In some surgical procedures, such as open-heart surgery, hypothermia occurs in more than 90% of adults.
Hypotermie může způsobit rozličné těžké fyziologické problémy zahrnující onemocnění srdce, koagulopatie, narušení imunitních funkcí, porušené hojení ran, chvění, narušené farmakokinetické vlastnosti léků, atd.Hypothermia can cause various severe physiological problems including heart disease, coagulopathy, impaired immune function, impaired wound healing, tremor, impaired pharmacokinetic properties of drugs, etc.
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 ' ·· · · 9 «· 9 9 ♦ 9 ·9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 '·· · 9 · · 9 9 ♦ 9 ·
9 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9
2· · 9 · 999999 9992 · 9 · 999999 999
9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9
999 9999 99 99 99 99999 99 99 99 99 99
Hypertermie, zejména zvýšení tělesné teploty nad normální hodnoty, může způsobit rozličná fyziologická onemocnění a pokud je extrémní, může ohrožovat život.Hyperthermia, especially elevation of body temperature above normal levels, can cause various physiological diseases and, if extreme, can be life-threatening.
Po dlouhou dobu je známá klinická potřeba prostředku pro kontrolu tělesné teploty.For a long time, there is a known clinical need for a body temperature control device.
Společnost MicroClimate Systems lne., Stanford, MI, U.S.A., uvedla na trh sérii přenosných osobních chladících systémů (prodávaných pod ochrannými známkami Koolvest, Kooljacket, Koolband, Koolpaid a další), které jsou určeny pro zdravé osoby, které provádějí fyzickou aktivitu v horkém prostředí (viz internet http://www.microclimate.com/prodline.html nebo http://www.microclimate.com/work.html). Systém se skládá z oděvu (tím může být vesta, kabát, pokrývka hlavy, krční límec, atd.) se zabudovaným potrubím, kterým protéká voda poháněná pumpou na baterie. Voda protéká ledem nebo chladícím zařízením než vstoupí do potrubí v oděvu. Uživatel může regulovat činnost pumpy, teplotu, atd. Podobnou řadu produktů poskytuje také společnost Mallinckrodt lne., St. Louis, MO, U.S.A. (viz internet http://www/mallinckrodt.com/ccd) a také jiné společnosti.MicroClimate Systems Inc., Stanford, MI, USA, has launched a series of portable personal refrigeration systems (sold under the trademarks Koolvest, Kooljacket, Koolband, Koolpaid and others), designed for healthy people performing physical activity in a hot environment (see http://www.microclimate.com/prodline.html or http://www.microclimate.com/work.html). The system consists of clothing (which can be a vest, coat, headgear, neck collar, etc.) with a built-in duct through which water runs through the battery pump. Water flows through ice or cooling equipment before entering the pipeline in the garment. The user can regulate pump operation, temperature, etc. A similar product line is also provided by Mallinckrodt Inc. St. Louis, MO, U.S.A. (see Internet http: //www/mallinckrodt.com/ccd) as well as other companies.
Podobný systém je uveden také v patentu U.S. Patent 4807447 Mmacdonald et al.). Jedinečným rysem tohoto systému je, že kompresor chladícího zařízení funguje na základě dýchání osoby.A similar system is also disclosed in U.S. Pat. No. 4807447 (Mmacdonald et al.). A unique feature of this system is that the refrigeration compressor operates on the basis of a person's breathing.
Rozličné systémy založené na použiti oděvu, podušek nebo pokrývek s prvky sloužícími k přenosu tepla, jako je například zabudované potrubí, jsou uvedené v patentech U.S. Patents 3738367, 4094357, 4094367, 4149541, 4844072, 5184612 a 5269369. Avšak v důsledku různých fyziologických důvodů, které vyplývají pouze z předkládaného vynálezu a které budou dále specifikovány, neposkytuje žádný z výše uvedených systémů adekvátní kontrolu tělesné teploty jedinců obecně a zejména pacientů po chirurgickém zákroku před celkovou anestézií.Various systems based on the use of clothing, cushions or blankets with heat transfer elements, such as built-in piping, are disclosed in U.S. Pat. Patents 3738367, 4094357, 4094367, 4149541, 4844072, 5184612 and 5269369. However, due to various physiological reasons that only follow from the present invention and which will be further specified, none of the above systems provides adequate control of the body temperature of individuals in general and patients in particular. surgery before general anesthesia.
• · • · • · · ····· ·· · • · · · · · · • · ♦ ·· · · «♦· · · · · · · · · · · · ♦ · ♦ · ♦
Také ve veterinární medicíně existuje potřeba kontroly tělesné teploty, zejména kontroly tělesné teploty během chirurgických zákroků pod celkovou anestézií. Živočichové, zejména malá zvířata, občas během chirurgického zákroku zemřou v důsledku nekontrolovaných změn tělesné teploty.Also in veterinary medicine there is a need for body temperature control, especially body temperature control during surgical procedures under general anesthesia. Animals, especially small animals, occasionally die during surgery due to uncontrolled changes in body temperature.
Qfeoený popis vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
V následujícím popisu bude používán termín teplota jádra k označení teploty v těle, zejména teploty vnitřních orgánů a tkání. Teplota jádra je typicky měřena rektálně (měření rektální teploty), ale může být také měřena vložením sond do celé řady jiných tělních dutin, např. se jedná o sondy pro měření teploty v dutině ústní, nosní nebo ušní. Termín teplota povrchu bude používán k označení teploty vnějšího tělního povrchu (kterým může být kůže, nebo zevní vrstvy v případě chybění kůže např. při popáleninách). Mělo by být poznamenáno, že teplota povrchu se může lišit mezi různými částmi těla. Teplota povrchu může být měřena pomocí celé řady teplotních sond zahrnujících například infračervený senzor měřící infračervené záření ze specifické části kůže, sondy připevněné na kůži, jako jsou například termická zařízení, termistory, atd.In the following description, the term core temperature will be used to denote body temperature, particularly internal organ and tissue temperatures. The core temperature is typically measured rectally (rectal temperature measurement), but can also be measured by inserting probes into a variety of other body cavities, eg, probes for measuring the temperature in the oral, nasal, or ear cavity. The term surface temperature will be used to denote the temperature of the outer body surface (which may be the skin, or the outer layer in the case of absence of the skin, for example, in burns). It should be noted that the surface temperature may vary between different parts of the body. The surface temperature can be measured using a variety of temperature probes including, for example, an infrared sensor measuring infrared radiation from a specific portion of the skin, probes attached to the skin, such as thermal devices, thermistors, etc.
Ve shodě s předkládaným vynálezem bylo shledáno, že hlavním nedostatkem dosavadních termoregulačních zařízení je, že nedostatečně slaďují fakt, že tělo není pasivní vodič tepla, ale že spíše využívá vnitřní dynamické fyziologické termoregulační mechanismy, které mohou měnit přenos tepla mezi tělním jádrem a periferií. Například po expozici nízké teplotě nastává vazokonstrikce periferních krevních cév, čímž dochází ke snížení průtoku krve k periferii a tudíž ke snížení přenosu tepla mezi periferií a tělním jádrem. V jiných situacích dochází k vazodilataci vedoucí ke zvýšenému průtoku krve k periferii, což vede ke zvýšení přenosu tepla mezi tělním jádrem a periferií.In accordance with the present invention, it has been found that the main drawback of the prior art thermoregulatory devices is that they do not sufficiently align the fact that the body is not a passive heat conductor, but rather uses internal dynamic physiological thermoregulatory mechanisms that can change heat transfer between the body core and peripheral. For example, after exposure to low temperature, vasoconstriction of peripheral blood vessels occurs, thereby reducing blood flow to the periphery and thereby reducing heat transfer between the periphery and the body core. In other situations, vasodilatation results in increased blood flow to the periphery, resulting in increased heat transfer between the body core and the periphery.
Ve shodě s předkládaným vynálezem je poskytnut systém a způsob pro kontrolu tělní teploty. Systém a způsob vynálezu umožňuje kontrolované ochlazování těla, kontrolované ohřívání, právě tak jako regulaci tělní teploty, tak aby se udržela na požadované nastavené hodnotě. Jedinečným rysem vynálezu je fakt, že bere v úvahu komplexnost přenosu tepla z kůže do tělního jádra. Tato komplexnost se manifestuje dynamickým přenosem tepla, zejména pak fyziologickými změnami, které narušují stupeň přenosu tepla mezi kůží a tělním jádrem. Tato dynamika přenosu tepla (HTD) může být určena celou řadou způsobů, jak je dále ilustrováno níže.In accordance with the present invention there is provided a system and method for controlling body temperature. The system and method of the invention allow controlled cooling of the body, controlled heating, as well as controlling body temperature to maintain the desired set point. A unique feature of the invention is that it takes into account the complexity of heat transfer from the skin to the body core. This complexity is manifested by dynamic heat transfer, particularly by physiological changes that disrupt the degree of heat transfer between the skin and body core. This heat transfer dynamics (HTD) can be determined in a number of ways, as further illustrated below.
Ve shodě s předkládaným vynálezem je poskytnut systém pro kontrolu teploty tělního jádra (BCT), který je tvořen:In accordance with the present invention, a body core temperature control (BCT) system is provided comprising:
- výměníkem tepla pro přenos tepla nebo k odnímání tepla částí povrchu těla/- heat exchanger for heat transfer or heat removal of body surface parts /
- alespoň jedním zařízením snímajícím teplotu tělního jádra určeném pro měření skutečné teploty tělního jádra (aBCT) a pro vysílání aBCT datového signálu;- at least one body core temperature sensing device for measuring the actual body core temperature (aBCT) and transmitting the aBCT data signal;
- alespoň jedním snímacím zařízením pro měření parametrů dynamiky přenosu tepla (HTD) mezi tělním povrchem a tělním jádrem a pro vysílání HTD datového signálu; a- at least one sensing device for measuring heat transfer dynamics (HTD) parameters between the body surface and the body core and for transmitting an HTD data signal; and
- kontrolním modulem pro registraci datových signálů z měřících zařízení, tvořených aBCT a HTD datovými signály, a pro vysílání kontrolního signálu pro kontrolu výměny tepla řečeného výměníku tepla jako funkce datových signálů požadované teploty tělního jádra (dBCT).- a control module for registering data signals from measuring devices consisting of aBCT and HTD data signals, and for transmitting a control signal for controlling the heat exchange of said heat exchanger as a function of the desired body core temperature (dBCT) data signals.
Výměna tepla může být zajištěna vnitřním zahřívacím nebo ochlazovacím zařízením, zahrnujícím například moduly na bázi Peltierových efektů, nebo může být výměník tepla připojen k alespoň jednomu zdroji studené a/nebo horké kapaliny, která poté cirkuluje mezi tímto zdrojem a výměníkem tepla, čímž dochází k přenosu tepla mezi výměníkem a řečeným zdrojem.The heat exchange may be provided by an internal heating or cooling device including, for example, Peltier effect modules, or the heat exchanger may be connected to at least one source of cold and / or hot liquid, which then circulates between that source and the heat exchanger, thereby transferring heat between the exchanger and said source.
• · • Λ• · • Λ
V dalším aspektu předkládaný vynález poskytuje způsob kontroly vnitřní teploty těla, který je tvořen následujícími kroky:In another aspect, the present invention provides a method for controlling the internal body temperature, comprising the steps of:
a) definováním požadované teploty tělního jádra (dBCT);a) defining a desired body core temperature (dBCT);
b) zajištěním výměníku tepla a zprostředkováním kontaktu mezi tímto výměníkem a alespoň částí zevního povrchu těla ,.za účelem přenosu nebo odnímání tepla z části těla;(b) providing a heat exchanger and mediating contact between the heat exchanger and at least a portion of the external surface of the body for the purpose of transferring or removing heat from a portion of the body;
c) průběžným měřením parametrů zahrnujících alespoň skutečnou teplotu tělního jádra (aBCT) a parametr ukazující na dynamik přenosu tepla (HTD) mezi tělním povrchem a jádrem; ac) continuously measuring parameters including at least the actual body core temperature (aBCT) and a parameter indicating the heat transfer dynamics (HTD) between the body surface and the core; and
d) registrací datových signálů pomocí procesoru, které odpovídají měřeným parametrům, dále srovnáním aBCT s dBCT, určením potřeby zahřívání nebo ochlazování a vysíláním kontrolního signálu kontrolujícího přenos tepla řečeným výměníkem tepla na podkladě rozdílu aBCT/dBCT a řečené HTD.d) registering data signals by a processor corresponding to the measured parameters, further comparing aBCT with dBCT, determining the need for heating or cooling, and sending a control signal controlling the heat transfer through said heat exchanger based on the aBCT / dBCT difference and said HTD.
Kontrola vlastností výměny tepla řečeného výměníku tepla může zahrnovat změnu vlastností přenosu tepla mezi výměníkem tepla a tělním povrchem, které může být. dosaženo například změnou parametrů tepelné vodivosti mezi tělním povrchem a kůží, například pumpováním nebo odstraňováním vzduchu ze vzduchových kapes umístěných mezi prvky vyzařujícími a absorbujícími teplo mezi výměníkem tepla a kůží, nebo přednostně změnou teploty výměníku tepla, a to buďto snížením rozsahu zahřívání nebo ochlazování, zastavením zahřívání nebo ochlazování, nebo změnou zahřívání nebo ochlazování za ochlazování nebo respektive zahřívání. Při této změně výměník tepla fungující nejprve jako zdroj tepla je přepnut, aby fungoval jako zařízení odnímající teplo nebo více versa, tedy obrácením směru přenosu tepla.Checking the heat exchange properties of said heat exchanger may include changing the heat transfer properties between the heat exchanger and the body surface, which may be. achieved, for example, by changing the thermal conductivity parameters between the body surface and the skin, for example by pumping or removing air from the air pockets positioned between the heat radiating and absorbing elements between the heat exchanger and the skin, or preferably by changing the heat exchanger temperature, either by reducing the heating or cooling range; heating or cooling, or by varying heating or cooling while cooling or heating, respectively. In this change, the heat exchanger operating first as the heat source is switched to function as a heat sink or more versa, thus reversing the direction of heat transfer.
Výměník tepla se může například skládat z elektrického zahřívacího/chladícího zařízení, např. Peltierova zařízení či jiných. Avšak ve shodě s přednostní, neomezující formou vynálezu je výměník tepla tvořen jednou nebo více potrubními trubičkami nebo kapalným přenosovým médiem k umožnění průtoku tepelné kontrolní kapaliny a k přenosu nebo absorpci tepla • 9For example, the heat exchanger may consist of an electric heating / cooling device, such as a Peltier device or the like. However, in accordance with a preferred, non-limiting embodiment of the invention, the heat exchanger is formed by one or more tubing or a liquid transfer medium to allow the flow of the thermal control liquid and to transfer or absorb heat.
9999
9 9 99 9 9
9 49 4
9 9 9 49 9 9 4
999 9 9 99 4998 9 9 99 4
9 · 9 49 · 9 4
9 9 9 9 9' z povrchu těla. Kapalina, kterou je typicky, avšak nikoli výlučně, tekutina, např. voda, může protékat potrubními trubičkami nebo médiem pomocí pumpy, nebo za pomoci jiného vhodného zařízení. Tato kapalina cirkuluje mezi výměníkem tepla a zdrojem tepla a/nebo chladna. Výměník tepla je typicky flexibilní, aby umožnil těsný kontakt s povrchem těla za účelem účinného přenosu tepla.9 9 9 9 9 'from the body surface. A liquid, which is typically, but not exclusively, a liquid, such as water, may flow through the tubing or medium through a pump or other suitable device. This fluid is circulated between the heat exchanger and the heat source and / or cold. The heat exchanger is typically flexible to allow close contact with the body surface for efficient heat transfer.
Navíc k výše zmíněným měřícím zařízením (BCT snímací zařízení a zařízení k měření řečené HTD) se může systém dále skládat z jednoho nebo více zařízení měřících teplotu cirkulující kapaliny a vysílajících příslušný datový signál ke kontrolnímu zařízení. V případě, kdy je systém složen ze dvou nebo více zařízení, může alespoň jedno sloužit jako zařízení snímající vstupní teplotu kapaliny vstupující do alespoň jedné trubičky nebo kapalného přenosového média, a alespoň jedno další může sloužit jako zařízení snímající výstupní teplotu kapaliny vystupující z alespoň jedné trubičky nebo kapalného přenosového média. Pokles teploty (delta T) mezi vstupem a výstupem oděvu je velmi dobrým indikátorem řečené HTD, protože tato informace spolu s informací o průtoku kapaliny umožňuje přesný výpočet přenosu tepla mezi výměníkem tepla a tělem, které závisí na řečené HTD. Proto ve shodě s přednostní formou vynálezu jsou řečené delta T a průtok kapaliny používány jako parametry HTD.In addition to the aforementioned measuring devices (BCT sensing devices and measuring devices for said HTD), the system may further comprise one or more devices measuring the temperature of the circulating liquid and transmitting the respective data signal to the monitoring device. In the case where the system is comprised of two or more devices, at least one may serve as a device for sensing the inlet temperature of the liquid entering the at least one tube or liquid transfer medium, and at least one other may serve as a device for sensing the outlet temperature of the liquid exiting from the at least one tube. or a liquid transfer medium. The temperature drop (delta T) between the inlet and outlet of the garment is a very good indicator of said HTD, since this information together with the fluid flow information allows an accurate calculation of the heat transfer between the heat exchanger and the body, which depends on said HTD. Therefore, in accordance with a preferred embodiment of the invention, said delta T and liquid flow are used as HTD parameters.
Výměník tepla, který je předmětem vynálezu, je typicky oděv, který se obléká na část těla jedince. Oděv typicky pokrývá alespoň 30%, přednostně alespoň 40% povrchu těla. Tímto způsobem systém, který je předmětem vynálezu účinně stabilizuje s minimální tolerancí tělní teplotu jedince na požadovanou teplotu tělního jádra. Takový oděv může být v různých formách v závislosti na požadovaném použití. Oděv může být například navržen pro použití u jedinců provádějících těžkou práci za extrémně vysokých teplotních podmínek za účelem ochlazení jejich těla. Pro tento účel musí být oděv relativně pružný, aby co nejméně omezoval volný pohyb jedince. Oděv může být také • · · ·· · · ·9 ·· • · · · · « · « · · * » • · ···· · · · « • · ·· · ····· ·· · • · · · · · · · · ··· ···· ·· ·« ·· navržen pro lékařské použití, buďto pro účely snížení teploty tělního jádra u jedinců s nemocemi provázenými velmi vysokou horečkou, pro účely zvýšení teploty tělního jádra u jedinců v hypotermii, nebo pro oba účely. Současnou přednostní formou vynálezu je aplikace systému pro kontrolu tělní teploty pacientů během nebo po celkové anestézii. Pro tento účel může mít výměník tepla, typicky ve formě oděvu, celou řadu otvorů umožňujících přístup pro provedení rozličných chirurgických postupů, pro parenterální podávání léků nebo tekutin, nebo pro drenáž tělních tekutin (např. exkretů nebo krve).The heat exchanger object of the invention is typically a garment that wears part of an individual's body. The garment typically covers at least 30%, preferably at least 40% of the body surface. In this way, the system object of the invention effectively stabilizes, with a minimum tolerance, the body temperature of an individual to the desired body core temperature. Such garments may be in various forms depending on the desired use. For example, the garment may be designed for use in individuals performing heavy work under extremely high temperature conditions to cool their body. For this purpose, the garment must be relatively flexible to minimize the free movement of the individual. The garment can also be a 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9, 9 Designed for medical use, either to reduce body core temperature in individuals with very high fever diseases, to increase body core temperature in individuals in hypothermia, or both. A current preferred embodiment of the invention is the application of a system for controlling the body temperature of patients during or after general anesthesia. For this purpose, the heat exchanger, typically in the form of a garment, may have a variety of apertures allowing access to perform various surgical procedures, for parenteral administration of drugs or fluids, or for drainage of body fluids (eg excretions or blood).
Jedním z příkladů použití systému a způsobu předkládaného vynálezu jsou ve shodě s výše zmíněnou formou vynálezu chirurgické zákroky na otevřeném srdci. Při těchto zákrocích se typicky snižuje teplota těla na hodnotu okolo 32°C. Během takové operace je dočasně zastavena aktivita srdce a krev cirkuluje přes mimotělní oběh. Po takové operaci je potřeba zvýšit co nej rychleji teplotu těla na normální hodnotu, protože prolongované snížení teploty tělního jádra může pacienta poškodit, někdy i dokonce ohrozit jeho život. Podle dnešní lékařské praxe se ke konci chirurgického zákroku zahřívá krev během cirkulace přes mimotělní oběh. Avšak tento postup je nedostatečný, protože nedochází k dostatečnému zahřátí tělního jádra, a jakmile dojde k odpojení od mimotělního oběhu a k recirkulaci krve přes reaktivované srdce, dochází ke snížení teploty krve. Zahřívání po těchto zákrocích je v dnešní době typicky prováděno používáním zahřátých pokrývek, foukáním horkého vzduchu na jedince, atd. Celkem vzato, dnes dostupné způsoby neumožňují účinnou monitoraci a kontrolu teploty tělního jádra. Ve shodě s vynálezem může být teplota tělního jádra kontrolované snížena během počáteční fáze chirurgického zákroku, poté udržována na hodnotě okolo 32°C pomocí zahřívání nebo ochlazování dle potřeby a nakonec kontrolované zvýšena na konci zákroku na hodnotu normální teploty těla.One example of the use of the system and method of the present invention is, in accordance with the above-mentioned embodiment, open heart surgery. These procedures typically lower the body temperature to about 32 ° C. During such surgery, heart activity is temporarily stopped and blood circulates through the extracorporeal circulation. After such an operation, it is necessary to raise the body temperature as quickly as possible to a normal value, as prolonged lowering of the body core temperature may harm the patient, and even endanger his or her life. According to current medical practice, at the end of surgery, blood is heated during circulation through extracorporeal circulation. However, this procedure is inadequate because the body core is not sufficiently heated, and as soon as the extracorporeal circulation is disconnected and the blood is recirculated through the reactivated heart, the blood temperature decreases. Heating after these procedures is typically done today by using warm blankets, blowing hot air on the individual, etc. In summary, the methods available today do not allow effective monitoring and control of body core temperature. In accordance with the invention, the body core temperature can be controlled lowered during the initial phase of the surgery, then maintained at about 32 ° C by heating or cooling as needed, and finally controlled increased to the normal body temperature at the end of the procedure.
• 4» 44 4· 44' ·· ··· · · 4 4 · · 4 · ♦ • 4 4 44 4 4 44 4 4 4 44 4 4444 4 4 4 4 4 · 4 . · 4 4 4 4 4 4• 4 »44 4 · 44 '·· ··· · · 4 4 · · 4 · ♦ • 4 4 44 4 4 44 4 4 4 44 4 4444 4 4 4 4 4 · 4. · 4 4 4 4 4
4444444 44 44 44 444444444 44 44 44 44
Systém a způsob, které jsou předmětem vynálezu mohou být obecně použity ke kontrole teploty těla pacienta v perioperačni době u celé řady různých chirurgických operaci.The system and method of the invention can generally be used to control the patient's body temperature at a perioperative time in a variety of surgical operations.
Je nepochybné, že výměník tepla ve formě oděvu může být typicky navržen v různých formách a velikostech, aby splňoval specifikace jedinců různého věku, váhy, jejich režimu, atd., nebo specifické požadavky specifických lékařských postupů.It will be appreciated that the heat exchanger in the form of a garment may typically be designed in various forms and sizes to meet the specifications of individuals of different ages, weights, regimens, etc., or specific requirements of specific medical procedures.
Navíc k použití u člověka, zejména v humánní medicíně, může způsob a systém, které jsou předmětem předkládaného vynálezu najít uplatnění v celé řadě aplikací ve veterinární medicíně. Stejné problémy s udržením normální tělní teploty, stejně tak jako s kontrolovaným ochlazováním během chirurgických zákroků, se vyskytují také ve veterinární medicíně. Jak bude oceněno, může být výměník tepla typicky ve formě podložky, přikrývky nebo oděvu, navržen v různých tvarech, v závislosti na typu zvířete, typu chirurgické operace, atd.In addition to human use, particularly in human medicine, the method and system of the present invention may find application in a variety of veterinary applications. The same problems with maintaining normal body temperature, as well as with controlled cooling during surgical procedures, also occur in veterinary medicine. As will be appreciated, the heat exchanger can typically be in the form of a mat, blanket or garment, designed in various shapes, depending on the type of animal, type of surgery, etc.
Systém, který je předmětem předkládaného vynálezu, určený pro použití na operačním sále může být typicky navržen, aby umožňoval výměnu dat s jinými přístroji na operačním sále. Jedná se například o importaci dat týkajících se teploty krve v mimotělním oběhu, dat týkajících se srdečního rytmu nebo krevního tlaku z odpovídajících měřících zařízení, atd.The system of the present invention intended for use in an operating room can typically be designed to allow data exchange with other operating room devices. These include, for example, importing data relating to extracorporeal blood temperature, cardiac rhythm or blood pressure data from appropriate measuring devices, etc.
Snímací zařízení pro měření parametrů kůže odpovídající řečené HTD (toto zařízení je dále uváděno pod názvem HTD zařízení) může ve shodě s jednou formou vynálezu zahrnovat zářízení.pro měření teploty na části kůže umístěné proximálně k části kůže, na kterou je umístěn výměník tepla. HTD může být poté určena například jedním nebo oběma z následujících způsobů:A sensing device for measuring skin parameters corresponding to said HTD (hereinafter referred to as the HTD device) may, in accordance with one embodiment of the invention, include an apparatus for measuring the temperature of the skin portion proximal to the skin portion on which the heat exchanger is placed. The HTD can then be determined, for example, in one or both of the following ways:
5) určením změny teploty na řečené části kůže po zahřátí nebo ochlazení přilehlých částí kůže pomocí výměníku tepla, nebo5) determining a temperature change on said skin part after heating or cooling adjacent skin parts using a heat exchanger; or
6) posouzením změny rozdílu teploty mezi částí kůže a jádrem během zahřívání nebo ochlazování těla.6) assessing the change in temperature difference between the skin part and the core during heating or cooling the body.
• · * • · · 9 • ·9 9
9 99 9
99
9 999 99,999 9
9999
9999
9 9 99 9 9
9 9999 999
9.9 ·99.9 · 9
99 999 9
9 9 9 99
9 9 99 9 9
9 999 99
Řečené HTD zařízení se může ve shodě s jinou formou vynálezu skládat z výše zmíněných alespoň dvou snímacích zařízení pro měření teploty kapaliny, která vstupuje do alespoň jedné trubičky výměníku tepla, a teploty, která vystupuje z alespoň jedné trubičky. Kontrolní zařízení poté registruje alespoň dva datové signály týkající se měřené teploty, poté počítá řečenou HTD na podkladě rozdílu teplot vstupu a výstupu, který je určen buďto kontrolami nebo měřen příslušným měřícím zařízením.Said HTD device may, in accordance with another embodiment of the invention, comprise the aforementioned at least two sensing devices for measuring the temperature of the liquid entering the at least one heat exchanger tube and the temperature that exits the at least one tube. The control device then registers at least two data signals relating to the measured temperature, then calculates said HTD based on the difference in temperature of the inlet and outlet, which is determined either by the controls or measured by the respective measuring device.
Ve shodě s jinými formami vynálezu je řečené HTD zařízení přizpůsobeno pro měření řečené HTD, přičemž tento parametr může být jeden z celé řady kožních parametrů a parametrů průtoku periferní krve. Tyto parametry mohou být stanoveny pomocí mnoha technik, například technikami měření echo dopplerovského signálu, vodivosti kůže, periferního tlaku krve, teploty kůže, barvy kůže, atd.In accordance with other embodiments of the invention, said HTD device is adapted to measure said HTD, which parameter may be one of a variety of skin and peripheral blood flow parameters. These parameters can be determined using a variety of techniques, for example, techniques to measure echo doppler signal, skin conductivity, blood peripheral pressure, skin temperature, skin color, etc.
Jeden z hlavních rysů vynálezu se týká měření řečené dynamiky přenosu tepla (HTD) a začlenění této dynamiky do celkového posuzování režimu kontroly tepla jedince. Specificky, pokud parametry HTD ukazují na výskyt vazokonstrikce, mělo by být aplikované ochlazování dočasně zastaveno nebo sníženo. Někdy je výhodné také obrátit způsob přenosu tepla, tedy dočasně zahřívat i při nastaveném ochlazování. To znamená, že ochlazovací způsob zahrnuje občasné tepelné pulsy načasované a uzpůsobené řečené HTD.One of the main features of the invention relates to measuring said heat transfer dynamics (HTD) and incorporating this dynamics into the overall assessment of an individual's heat control regime. Specifically, if HTD parameters indicate the occurrence of vasoconstriction, the applied cooling should be temporarily stopped or reduced. Sometimes it is also advantageous to reverse the heat transfer method, that is, to heat up temporarily even when cooling is set. That is, the cooling method comprises intermittent heat pulses timed and adapted to said HTD.
Systém může mít uživatelské rozhraní umožňující uživateli nastavit dBCT, zejména teplotní nastavitelný bod systému. Uživatelské rozhraní může dále obsahovat kontrolní prostředky umožňující selektivní funkci systému buďto automatickým způsobem, zejména způsobem umožňujícím jak ochlazování, tak i zahřívání v závislosti na směru a odchylce aBCT od dBCT. Navíc kontrolní prostředky mohou také typicky umožnit volbu pouze zahřívání nebo pouze ochlazování.The system may have a user interface allowing the user to adjust the dBCT, particularly the system temperature setpoint. The user interface may further comprise control means allowing the selective operation of the system either in an automatic manner, in particular in a manner allowing both cooling and heating depending on the direction and deviation of aBCT from dBCT. In addition, the control means may also typically allow only heating or cooling to be selected.
• Β· Β < Β« ·Β (· ·· » · · · » Β Β · Β · • · 9 9 9 9 9 Φ Β ,Ο • · Β * · Β Β Β · · · « >• Β Β Β Β Β Β · · · · • • • • • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
Π · · · · 9 9 9 9 ·>Π · · · · 9 9 9 9 ·>
-L V 999 9999 99 99 99 *·-L V 999 9999 99 99 99
Zahřívání je typicky omezeno tak, že teplota povrchu výměníku tepla, který je v kontaktu s tělním povrchem, nepřesáhne maximální teplotu, např. teplotu okolo 40°C a neklesne pod minimální teplotu, např. okolo 15°C.Heating is typically limited so that the surface temperature of the heat exchanger in contact with the body surface does not exceed a maximum temperature, eg, about 40 ° C, and does not fall below a minimum temperature, eg, about 15 ° C.
Aby bylo dosaženo účinného chlazení nebo zahřívání musí být výměník tepla, typicky ve formě oděvu, připevněn na kůži jedince. Někdy je potřeba mít na sobě oděv delší dobu a to může způsobit vznik otlačenin. Aby se zabránilo tomuto problému, má výměník tepla ve shodě s jednou formou předkládaného vynálezu dva nebo více jednotlivých subsystémů kontrolujících průtok. Tyto subsystémy mohou být použity intermitentně, zejména, je-li jeden systém naplněn tekutinou a použit, zatímco druhý je prázdný a nevyvíjí tedy tlak na kůži; a více versa. Ve shodě s další formou vynálezu je přestup tekutiny do oděvu dočasně zastaven po dobu několika sekund až minut, aby došlo ke snížení tlaku na kůži, čímž dochází ke snížení tlaku.In order to achieve efficient cooling or heating, the heat exchanger, typically in the form of a garment, must be affixed to the skin of the individual. Occasionally it may be necessary to wear the garment for an extended period of time and this can cause bruising. To avoid this problem, the heat exchanger has two or more individual flow control subsystems in accordance with one embodiment of the present invention. These subsystems can be used intermittently, especially when one system is filled with fluid and used while the other is empty and does not exert pressure on the skin; and more versa. In accordance with another embodiment of the invention, the transfer of fluid to the garment is temporarily stopped for a few seconds to minutes to reduce the pressure on the skin, thereby reducing the pressure.
Ve shodě s jednou formou vynálezu se systém skládá z elektrické in-line kapalinové zahřívací/chladící jednotky a cirkulace kapaliny vede přes řečenou jednotku pro zahřívání nebo chlazení. Zahřívání nebo chlazení kapaliny v této jednotce může být dosaženo za pomoci pomocné cirkulační kapaliny k přenosu tepla přes intermediární část výměníku tepla v řečené jednotce. Ve shodě s jinou formou vynálezu se systém skládá z alespoň jednoho rezervoáru studené kapaliny a alespoň jednoho rezervoáru horké kapaliny a obsahuje systém kontrolující průtok kapaliny pro selektivní usměrňování kapaliny z těchto rezervoárů. Jednou z výhod nezávislých rezervoárů horké a studené kapaliny je, že může být rychle dosaženo přepínání mezi zahříváním a chlazením.In accordance with one embodiment of the invention, the system consists of an electric in-line liquid heating / cooling unit and the circulation of the liquid is conducted through said heating or cooling unit. The heating or cooling of the liquid in this unit can be achieved by means of an auxiliary circulating liquid to transfer heat through the intermediate portion of the heat exchanger in said unit. In accordance with another embodiment of the invention, the system comprises at least one cold liquid reservoir and at least one hot liquid reservoir and comprises a liquid flow control system for selectively directing liquid from these reservoirs. One of the advantages of independent reservoirs of hot and cold liquid is that switching between heating and cooling can be quickly achieved.
V systému tvořeném nezávislými rezervoáry horké a studené kapaliny je systém kontrolující průtok přednostně upraven aby umožnil návrat kapaliny zpět do rezervoáru odkud kapalinaIn a system consisting of independent reservoirs of hot and cold liquid, the flow control system is preferably adapted to allow the liquid to return to the reservoir from where the liquid
J • · pochází. Je preferováno, aby během přepínání mezi studenou a horkou kapalinou nebo vice versa původní kapalina protékala nejprve k rezervoáru odkud pochází a teprve poté, co je teplá kapalina využita je po svém návratu nasměrována do druhého rezervoáru. Studený rezervoár může být zahříván a horký rezervoár může být ochlazován. Toho může být dosaženo pomocí zařízení snímajícího teplotu kapaliny protékající výměníkem tepla a pouze pokud zařízení změří rychlou změnu teploty, nasměruje systém kontrolující průtok kapalinu do nového rezervoáru.J • · comes. It is preferred that during switching between cold and hot liquid or vice versa, the original liquid flows first to the reservoir from where it originates and only after the hot liquid is utilized is directed to the second reservoir upon its return. The cold reservoir may be heated and the hot reservoir may be cooled. This can be achieved with a liquid temperature sensing device flowing through the heat exchanger, and only if the device measures a rapid temperature change does the flow control system direct the liquid to a new reservoir.
Aby bylo porozuměno vynálezu a aby bylo vidět, jak může být použit v praxi, bude přednostní forma vynálezu nyní popsána neomezujícím příkladem s příležitostným odkazem na připojená vyobrazení:In order to understand the invention and to see how it can be used in practice, a preferred embodiment of the invention will now be described by way of non-limiting example with occasional reference to the accompanying drawings:
SďRUěNŠ—POPIG OBRÁZKŮ:SORTED — PICTURE DESCRIPTION:
Na Obr. 1A je vyobrazen oděv ve shodě s formou vynálezu.In FIG. 1A shows a garment in accordance with an embodiment of the invention.
Na Obr. 1B je vyobrazeno zvětšení oblasti označené na Obr. 1A písmenem B s dvěmi vnějšími vrstvami, které jsou částečně odděleny pro ilustrativní účely.In FIG. 1B shows an enlargement of the region indicated in FIG. 1A letter B with two outer layers partially separated for illustrative purposes.
Na Obr. 1B je vyobrazen pohled shora na otevřený položený oděv pro použití v systému ve shodě s formou vynálezu.In FIG. 1B is a top view of an open laid garment for use in a system in accordance with an embodiment of the invention.
Na Obr. 3 je schématická ilustrace oděvu z Obr. 1, aplikovaného na pacienta.In FIG. 3 is a schematic illustration of the garment of FIG. 1 applied to the patient.
Na Obr. 4 je uveden boční pohled na pacienta v oděvu z Obr. 3. Na Obr. 5 je uveden oděv ve shodě s další formou vynálezu v otevřeném stavu s pacientem ležícím na tomto oděvu opatřeném adhezívní hmotou.In FIG. 4 is a side view of the patient in the garment of FIG. 3. In FIG. 5 shows the garment in accordance with another embodiment of the invention in an open state with a patient lying on the garment provided with an adhesive mass.
Na Obr. 6 schématické obecné vyobrazení systému ve shodě s vynálezem.In FIG. 6 is a schematic general illustration of a system in accordance with the invention.
Na Obr. 7 je schématický boční pohled na systém z Obr. 6.In FIG. 7 is a schematic side view of the system of FIG. 6.
Na Obr. 8 uvedena hlavní schématická ilustrace systému ve shodě s další formou vynálezu.In FIG. 8 is a schematic illustration of a system in accordance with another embodiment of the invention.
• · tt• · tt
Na Obr. 9A a 9B je uveden schématický blokový diagram algoritmu, který funguje v systému ve shodě s jednou formou vynálezu. (Obr. 9B je pokračováním Obr. 9A).In FIG. 9A and 9B is a schematic block diagram of an algorithm that operates in a system in accordance with one embodiment of the invention. (Fig. 9B is a continuation of Fig. 9A).
DETAÍLNÍ- POPIS PŘEBNOSWÍCH FOREM VYNÁLEZUDETAILED DESCRIPTION OF THE PRESENT FORMS OF THE INVENTION
Na Obr. 1A je vyobrazen pohled shora na oděv 2 v otevřené úpravě ve shodě s jednou formou vynálezu. Oděv 2 je navržen pro upevnění na trup osoby. Oděv 2, který může být.specificky vidět na Obr. 1B, je tvořen dvěmi zevními vrstvami 4 a 6, mezi kterými je definován prostor 7, kudy protéká kapalina. Oděv obsahuje vstup 8 pro kapalinu a výstup 10 pro kapalinu vstupující do a vystupující z prostoru pro průtok kapaliny. Oděv má přepážku 12, která definuje cestu průchodu kapaliny, která je schématicky reprezentovaná šipkou 14. Kapalinou je typicky voda, ale může jí být jakákoli jiná vhodná kapalina, např. alkohol, olej, atd., a může to být také v jiných formách vynálezu plyn, například vzduch.In FIG. 1A is a top view of an open-garment garment 2 in accordance with one embodiment of the invention. The garment 2 is designed to be attached to a person's torso. The garment 2, which can be seen specifically in FIG. 1B is formed by two outer layers 4 and 6, between which space 7 is defined, through which the liquid flows. The garment comprises a liquid inlet 8 and a liquid outlet 10 entering and exiting the liquid flow space. The garment has a baffle 12 which defines a liquid pathway schematically represented by the arrow 14. The liquid is typically water, but may be any other suitable liquid, e.g., alcohol, oil, etc., and may also be in other embodiments of the invention. gas, for example air.
Jak je dále vidět na Obr. 1B, obsahuje oděv matrici ze spájených bodů 16, kde jsou dvě zevní vrstvy 4 a 6 oděvu 2 spájeny k sobě. Při použití oděvu dochází k tomu, že tekutina roztlačuje dvě vrstvy od sebe a plní prostor mezi spájenými body. Spájené body zajišťují strukturální integritu dvou vrstev a dále zajišťují určitou rezistenci proudu kapaliny a následně významně rovnoměrnou distribuci kapaliny v celém prostoru 7 oděvu určeném pro průtok kapaliny. Jak bude bezpochyby oceněno, je vnitřní struktura oděvu pouze příkladem. V jiných formách vynálezu může být oděv tvořen dvěmi zevními vrstvami vytvářejícími sendvič s porózní matricí uvnitř, může obsahovat trubičky nebo jiné potrubí zpuštěné nebo definované spájenými liniemi, atd.As further seen in FIG. 1B, the garment comprises a matrix of soldered dots 16 wherein two outer layers 4 and 6 of the garment 2 are soldered together. When the garment is used, the fluid pushes the two layers apart and fills the space between the soldered points. The soldered points provide the structural integrity of the two layers and further provide a certain resistance to the liquid flow and consequently a significantly uniform distribution of the liquid throughout the liquid flow compartment 7 of the garment. As will be appreciated, the inner structure of the garment is merely an example. In other embodiments of the invention, the garment may be formed by two outer layers forming a sandwich with a porous matrix therein, it may comprise tubes or other conduits lowered or defined by soldered lines, etc.
Pohled shora na oděv je ve shodě s další formou vynálezu uveden v otevřené úpravě a obecně označen vztahovou značkou 20, jak je vidět na Obr. 2. Oděv 20 má otvory 22 a 24, které umožňují, pokud je oděv upevněn na osobu, přístup k části kůže uložené • · • · · <* · • · · 4 ·· ·» pod tímto oděvem, například pro měření teploty kůže, pro injekce, atd. Spíše než otvory 22 a 24 může být oděv také vybaven chlopněmi sloužícími podobnému účelu. Oděv je vybaven několika zářezy 2_8, 30 a 32 pro upevnění oděvu na tělo jedince, jak může být vidět na Obr. 3. Oděv, který může mít podobnou vnitřní strukturu, jaká je uvedena na Obr. 1B, je tvořen spájenými liniemi 34A, 34B, 35, 36A a 36B, které společně definují cestu průtoku kapaliny představovanou šipkami 37A, 37B, 37C a 37D sahajícími od vstupu 44 kapaliny a výstupu 46 kapaliny. V tomto případě má oděv takovou strukturu, že hrudník a břišní část jedince jsou ponechány volné, což činí oděv vhodný pro hrudní a břišní chirurgii. Pro jiné chirurgické aplikace může mít oděv celou řadu jiných různých tvarů. Oděv může být navíc poskytnut v různých velikostech, aby seděl jedincům o různé váze, pohlaví, věku, atd.The top view of the garment, in accordance with another embodiment of the invention, is shown in an open configuration and generally indicated by 20 as seen in FIG. 2. The garment 20 has apertures 22 and 24 which, when the garment is mounted on a person, allows access to a portion of the skin stored beneath the garment, for example, to measure the temperature of the skin. , for injection, etc. Rather than the apertures 22 and 24, the garment may also be provided with flaps for a similar purpose. The garment is provided with a plurality of notches 28, 30 and 32 for attaching the garment to an individual's body, as can be seen in Figs. A garment that may have a similar internal structure to that shown in FIG. 1B, it is formed by soldered lines 34A, 34B, 35, 36A, and 36B that together define a fluid flow path represented by arrows 37A, 37B, 37C, and 37D extending from the liquid inlet 44 and the liquid outlet 46. In this case, the garment has a structure such that the chest and abdomen of the individual are left free, making the garment suitable for thoracic and abdominal surgery. For other surgical applications, the garment may have a variety of other different shapes. In addition, the garment may be provided in different sizes to fit individuals of different weight, sex, age, etc.
Oděv může být tvořen celou řadou různých materiálů zahrnujících tkaninu, plasty, atd. Oděv by měl být přednostně pružný a elastický, aby padnul tělu jedince. Zevní vrstva tkaniny může být potažena materiálem izolujícím teplo k zabránění přenosu tepla do zevního prostředí. Navíc může mít oděv měkkou vnitřní výstelku, jako je například plsť, aby se zamezilo výskytu otlaků.The garment may be comprised of a variety of different materials including fabric, plastics, etc. The garment should preferably be elastic and elastic to fit the body of the individual. The outer fabric layer may be coated with a heat insulating material to prevent heat transfer to the external environment. In addition, the garment may have a soft inner lining, such as a felt, to prevent pressure sores.
Dále může být oděv, jak bude vysvětleno v odkazu na Obr. 5, vybaven vnitřní vrstvou absorbující kapalinu.Further, the garment, as will be explained with reference to FIG. 5, provided with an inner liquid-absorbing layer.
Oděv může být vyroben pro opakované použití, nebo může být vyroben příležitostně pro jedno použití. Oděv vyrobený pro opakované použití by měl být vyroben z materiálů, které umožňují sterilizaci jakýmkoli z celé řady známých sterilizačních postupů.The garment may be made reusable or may be made occasionally disposable. Reusable garments should be made of materials that allow sterilization by any of a variety of known sterilization techniques.
Jak je vidět na Obrázcích 2-4 jsou trubičky 44 a 46 pro vstup a výstup kapaliny připojitelné k jednotce 48 kontrolující teplotu kapaliny (zobrazena na Obr. 4).As seen in Figures 2-4, the fluid inlet and outlet tubes 44 and 46 are connectable to the fluid temperature monitoring unit 48 (shown in Figure 4).
• · • · · · · · • · · · · · • · · · « · ··· · · · · · · · · · · · · · · · · · · ···
Aby bylo možno snadno připevnit a odstranit oděv, je typicky vybaven oddělitelnými prostředky určenými k připevnění, 'jako jsou například prvky 50 na bázi suchého zipu (např. Velcro™) .To be easy to attach and remove, the garment is typically provided with detachable attachment means, such as Velcro ™ based fasteners (e.g., Velcro ™).
Na Obr.5 je planární pohled na oděv 120 ve shodě s další formou vynálezu v otevřené poloze před upevněním na tělo pacienta. Na tomto obrázku jsou použity podobné vztahové značky jako na Obrázcích 2-4 s indexem 100 (zejména s předponou 1) a čtenář je pro vysvětlení odkazován na popis Obrázků 2-4. Jak je dále vidět na Obr. 5, je matrice 50 vyrobena z absorbujího materiálu. Typicky má tato matrice vrstvu propustnou pro kapalinu a obsahuje hygroskopický materiál schopný absorbovat kapaliny a udržet je uvnitř. Tyto matrice s vlastnostmi absorbujícími kapalinu jsou dobře známé v oboru a detailní popis jejich struktury přesahuje rámec této přihlášky.Fig. 5 is a planar view of the garment 120 in accordance with another embodiment of the invention in an open position prior to attachment to a patient's body. In this figure, similar reference numerals are used as in Figures 2-4 with an index of 100 (particularly prefix 1) and the reader is referred to the description of Figures 2-4 for explanation. As further seen in FIG. 5, the die 50 is made of an absorbent material. Typically, the matrix has a liquid permeable layer and contains a hygroscopic material capable of absorbing and retaining liquids therein. Such matrices with liquid-absorbing properties are well known in the art and a detailed description of their structure goes beyond the scope of this application.
Na Obr. 5 jsou také uvedeny sondy 60 a 62 snímající teplotu kůže a sonda 64 pro měření rektální teploty. Navíc mohou být použity i jiné typy zařízení měřících teplotu, například zařízení měřící teplotu uvnitř ucha, infračervený senzor měřící teplotu kůže, zařízení měřící teplotu v ústech určené k měření teploty jádra, atd. Jak je vysvětleno výše, je teplota kůže měřena ve shodě s jednou formou vynálezu za účelem určení dynamiky přenosu tepla (HTD) kůže. Ke stejnému účelu, jako alternativa k měření teploty kůže, mohou být měřeny i jiné parametry, mezi které patří barva kůže, vodivost kůže, periferní tlak krve, pokles teploty zahřívací nebo chladící kapaliny (jak bude také uvedeno níže), stejně tak jako další parametry, které mohou indikovat výskyt vazokonstrikce nebo vazodilatace.In FIG. Also shown in Figure 5 are skin temperature probes 60 and 62 and a rectal temperature probe 64. In addition, other types of temperature measuring devices may be used, such as an inner ear temperature measuring device, an infrared skin temperature measuring device, a mouth temperature measuring device for measuring core temperature, etc. As explained above, the skin temperature is measured in accordance with one. form of the invention to determine the heat transfer dynamics (HTD) of the skin. For the same purpose, as an alternative to skin temperature measurement, other parameters may be measured, including skin color, skin conductivity, peripheral blood pressure, drop in heating or cooling fluid temperature (as will also be discussed below), as well as other parameters which may indicate the occurrence of vasoconstriction or vasodilation.
Navíc mohou být s výhodou poskytnuta zařízení 70 a 72 snímající teplotu určená pro měření teploty vstupní a výstupní kapaliny. Tyto informace mohou být také využity pro určení stupně přenosu tepla mezi výměníkem tepla, zejména oděvem, a kůží, aby mohla být posouzena HTD.In addition, temperature sensing devices 70 and 72 may be advantageously provided for measuring the temperature of the inlet and outlet fluids. This information may also be used to determine the degree of heat transfer between the heat exchanger, in particular clothing, and the skin, in order to assess the HTD.
Na Obrázcích 6 a 7 je uvedeno schéma systému ve shodě s další formou vynálezu. Pacient 80 je vybaven oděvem 220 (schématicky zobrazen na Obr. 5 jako obdélník) . Na Obrázcích 6 a 7 jsou uvedeny stejné vztahové značky, jako jsou použity dříve, pouze s indexem 200. Oděv 220 je vybaven vstupem 244 a výstupem 246 pro kapalinu s kontinuálním kapalinovým potrubím nebo kontinuálním porózním prostorem 240 mezi nimi, zabudovaným do oděvu 220. Celá řada snímacích zařízení uvedených zde schématicky jako komponenta 90, přenáší datové signály odrážející fyziologické parametry pacienta ke kontrolnímu zařízení 94.Figures 6 and 7 show a scheme of the system in accordance with another embodiment of the invention. Patient 80 is provided with garment 220 (shown schematically in Figure 5 as a rectangle). In Figures 6 and 7, the same reference numerals are used as before, with only an index of 200. The garment 220 is provided with a liquid inlet 244 and a liquid outlet 246 with a continuous liquid duct or a continuous porous space 240 therebetween incorporated in the garment 220. a number of sensing devices shown schematically as component 90 herein transmit data signals reflecting the physiological parameters of the patient to the control device 94.
Systém této formy vynálezu je přizpůsoben k zahřívání i k chlazení pacienta. V jedné formě vynálezu je horká i studená kapalina poskytována z příslušných nezávislých rezervoárů horké a studené kapaliny 96 a 98. Každý z těchto rezervoárů má příslušné vstupy 101, 102 a příslušné výstupy 103, 104 pro kapalinu. Systém je vybaven pumpou 105 pro pohánění kapaliny systémem.The system of this embodiment is adapted to both heat and cool the patient. In one embodiment, both hot and cold liquid are provided from respective independent hot and cold liquid reservoirs 96 and 98. Each of these reservoirs has respective inlets 101, 102 and respective liquid outlets 103, 104. The system is equipped with a pump 105 for driving the fluid through the system.
Systém je vybaven dvěmi ventily 106 a 107 kontrolujícími průtok pro selektivní přenos vracející se nebo čerpané kapaliny z jednoho ze dvou rezervoárů. Pumpa 105 a ventily 106 a 107 kontrolující průtok jsou napájeny elektřinou pomocí kontrolního zařízení 94 prostřednictvím ovládacích kabelů 108, 109 a 110.The system is equipped with two flow control valves 106 and 107 for selectively transferring returning or pumped liquid from one of the two reservoirs. The pump 105 and the flow control valves 106 and 107 are supplied with power by the monitoring device 94 via control cables 108, 109 and 110.
Dojde-li k přepnutí zahřívání na chlazení, nebo více versa, jsou příslušným způsobem přepnuty i ventily kontrolující průtok. Ve shodě s jednou formou vynálezu je výstup 246 pro kapalinu vybaven tepelným senzorem 272, který umožňuje přepnutí vracející se kapaliny z jednoho rezervoáru do jiného pouze na podkladě rychlé změny teploty registrované snímacím zařízením 272, které poté přenáší datový signál ke kontrolnímu zařízení • · • · ·· ·· · ··· -L Ό ·«· ···· ·· ·· ··If heating is switched to cooling, or more versa, the flow control valves are switched accordingly. In accordance with one embodiment of the invention, the liquid outlet 246 is provided with a temperature sensor 272 that allows the return of the liquid from one reservoir to another only by rapid temperature change registered by the sensing device 272, which then transmits a data signal to the monitoring device. ··· · ··· -L Ό · «· · ·
94, které posléze způsobuje přepnutí ventilu kontrolujícího průtok. Uspořádání je takové, že první ventil kontrolující průtok, který je přepnut, je ventil 107, a pokud například přepnutí bylo ze studené na horkou kapalinu, pokračuje ventil 106 v nasměrování vracející se kapaliny do rezervoáru 102 a pouze na podkladě registrace prudkého poklesu teploty senzorem 272 se vracející kapalina usměrňuje do rezervoáru 96.94, which then causes the flow control valve to switch. The arrangement is such that the first flow control valve to be switched is valve 107, and if, for example, the switch was from cold to hot liquid, valve 106 continues to direct the returning liquid to reservoir 102 and only by registering a sharp temperature drop by sensor 272 the returning liquid is directed to the reservoir 96.
V dalších formách vynálezu, jak je uvedeno na Obr. 8, je zahřívání a ochlazování pracovní kapaliny prováděno on-line pomocí tepelné pumpy pracující jako zahřívací/ochlazovací jednotka. Tato jednotka, která může být například vybavena tepelnými pumpami na bázi Peltierova efektu, může být snadněji kontrolována, aby ohřívala nebo chladila kapalinu procházející touto jednotkou.In other embodiments of the invention, as shown in FIG. 8, the heating and cooling of the working fluid is performed on-line by a heat pump operating as a heating / cooling unit. This unit, which may for example be equipped with Peltier effect heat pumps, may be more easily controlled to heat or cool the liquid passing through the unit.
Na Obr. 8 je uveden schématický popis systému ve shodě s formou vynálezu. Zde opět, podobně jako bylo použito v popisu výše, je použit index “300, a čtenář je odkazován na předchozí popis pro vysvětlení jeho funkce. Kontrolní zařízení 394 je vybaveno displejem 311 ke znázornění registrovaných parametrů, například měřené teploty jádra, měřené teploty kůže, požadované teploty jádra, průtoku, teploty kapaliny, atd. Kontrolní zařízení je navíc vybaveno kontrolním panelem 312 a procesorem 313. Procesor 313 registruje datové signály ze všech snímacích zařízení (zařízení 364 měřící teplotu jádra, zařízení 362 měřící teplotu kůže, volitelné zařízení 314 měřící teplotu kůže na bázi infračervených paprsků, a jiné). Navíc procesor také získává teplotní data ze zařízení 370 a 372 snímajících teplotu vstupující a vystupující kapaliny a teplotní data registrovaná zahřívacím/chladícím zařízením 315 prostřednictvím senzoru 316. Zařízením 315 může být například známá tepelná pumpa na bázi Peltierova efektu. Navíc kontrolní zařízení kontroluje průtok pumpy 308 prostřednictvím ovládacího kabelu 317 a kontroluje teplotu zařízení 315 prostřednictvím kabelu 318.In FIG. 8 shows a schematic description of a system in accordance with an embodiment of the invention. Here again, as used in the description above, the index "300" is used, and the reader is referred to the previous description to explain its function. The control device 394 is equipped with a display 311 to display the registered parameters, such as measured core temperature, measured skin temperature, desired core temperature, flow, liquid temperature, etc. The control device is additionally equipped with a control panel 312 and a processor 313. all sensing devices (core temperature measuring device 364, skin temperature measuring device 362, optional infrared-based skin temperature measuring device 314, and others). In addition, the processor also obtains temperature data from the inlet and outlet fluid temperature sensing devices 370 and 372, and the temperature data registered by the heating / cooling device 315 via the sensor 316. For example, the device 315 may be a known Peltier effect heat pump. In addition, the control device controls the flow of the pump 308 via the control cable 317 and controls the temperature of the device 315 via the cable 318.
• ·• ·
• · • ' · · · · • · · · · ««··· ♦ · ·· · · · · · · · · · · · «« ··· ♦ · ·
Na základě různých datových signálů registrovaných procesorem a za použití různých algoritmů navržených ve shodě s obecným principem vynálezu, jak je například uvedeno níže, může být kontrolován průtok kapaliny a/nebo její teplota. Ke správné kontrole různých parametrů mohou být použity prostřednictvím procesoru 313 různé servo kličky.Based on the different data signals registered by the processor and using various algorithms designed in accordance with the general principle of the invention, such as below, the fluid flow and / or its temperature can be controlled. Various servo loops may be used via processor 313 to properly check the various parameters.
Na Obr. 8 je pomocí krabicového diagramu uveden algoritmus různých vypočítaných kroků algoritmu používaného v procesoru ve shodě s formou vynálezu. Na rozdíl od předchozích obrázků nemají vztahové značky použité na tomto obrázku žádný vztah k dříve uvedeným vztahovým značkám.In FIG. 8, an algorithm of various calculated steps of an algorithm used in a processor in accordance with an embodiment of the invention is shown by means of a box diagram. In contrast to the preceding figures, the reference numerals used in this figure have no relation to the previously mentioned reference numerals.
V prvním rozhodovacím kroku 410 je systém spuštěn a je zkontrolována jeho integrita. Pokud systém detekuje chybu jakékoli z jeho komponent, je spuštěna vypínací sekvence 412 systému. V iniciálním kroku jsou nastaveny různé operační způsoby. Ty mohou být automatické, nebo provádějí pouze zahřívání, nebo pouze ochlazování.In the first decision step 410, the system is started and its integrity checked. If the system detects an error in any of its components, the system shutdown sequence 412 is triggered. In the initial step different operating methods are set. These can be automatic, or perform only heating or cooling only.
Mezi další parametry, které mohou být nastaveny uživatelem, patří minimální a maximální povolená teplota kapaliny určené k přenosu tepla, typicky vody, za účelem zabránění poškození tkáně stejně tak jako k zamezení diskomfortu pro pacienta, obzvláště není-li pod celkovou anestézií.Other parameters that can be set by the user include the minimum and maximum allowable temperature of the heat transfer fluid, typically water, to prevent tissue damage as well as to avoid discomfort to the patient, especially when not under general anesthesia.
V dalších dvou rozhodovacích krocích 414 a 416 je porovnávána skutečná teplota vody (označená na obrázku jako TEPLOTA VODY) s maximální povolenou teplotou vody (VYSOKÁ TEPLOTA) a s minimální povolenou teplotou vody (NÍZKÁ TEPLOTA).In the next two decision steps 414 and 416, the actual water temperature (indicated as WATER TEMPERATURE) is compared with the maximum allowable water temperature (HIGH TEMPERATURE) and the minimum allowable water temperature (LOW TEMPERATURE).
V případě, že v kroku 414 je teplota vody vyšší než je limit VYSOKÁ TEPLOTA, je spuštěna chladící sekvence 418 a v případě, že v kroku 416 je teplota vody příliš nízká, je spuštěna zahřívací sekvence 420.In step 414, if the water temperature is higher than the HIGH TEMP limit, the cooling sequence 418 is started, and if in step 416 the water temperature is too low, the heating sequence 420 is started.
• ·• ·
V dalším rozhodovacím kroku 422 je zvolen operační způsob na podkladě zadání uživatele, a to buďto pouze chladící způsob, pouze zahřívací způsob, nebo způsob automatický, označené značkami 424, 426 a 428.In the next decision step 422, the operating method is selected based on user input, either cooling only, heating only, or automatic, indicated by 424, 426 and 428.
V prvním rozhodovacím kroku 430 zahřívacího způsobu je porovnávána teplota jádra (TEPLOTA JÁDRA) s požadovanou nastavenou teplotou tělního jádra (NASTAVENÁ HODNOTA”). Je-li teplota tělního jádra nad nastavenou hodnotou, je systém instruován, aby přešel na záložní způsob 432, zejména je pak zastavena funkce zahřívání. V průběhu funkce záložního způsobu je průběžně měřena teplota tělního jádra a je porovnávána s nastavenou hodnotou.In the first heating step decision step 430, the core temperature (CORE TEMPERATURE) is compared with the desired set core body temperature (SETTING VALUE). If the body core temperature is above the set value, the system is instructed to switch to the backup method 432, in particular the heating function is stopped. During the backup mode function, the core temperature is continuously measured and compared to the set value.
Pokud je zjištěno, že je teplota tělního jádra pod nastavenou hodnotou, je porovnána teplota vody s vysokou teplotou v bodě 434 a pokud je teplota vody nižší než vysoká teplota, je spuštěn zahřívací způsob 420. Pokud je zjištěno, že je teplota vody nad vysokou teplotou, je systém opět instruován, aby přešel na záložní způsob 432.If the core body temperature is found to be below the set point, the water temperature is compared to the high temperature at 434 and if the water temperature is lower than the high temperature, the heating method 420 is started. If the water temperature is found to be above the high temperature. , the system is again instructed to switch to the backup method 432.
V prvním rozhodovacím kroku 440 chladícího způsobu 424 je porovnávána teplota jádra s nastavenou hodnotou. Je-li teplota tělního jádra pod nastavenou hodnotou, je systém instruován, aby přešel na záložní způsob 432. Pokud je teplota tělního jádra pod nastavenou hodnotou, systém určuje, zdali došlo k vazokonstrikci kůže 442. Pokud k vazokonstrikci nedošlo, přechází chladící způsob do dalšího rozhodovacího kroku 444, v kterém je porovnávána teplota vody s minimální povolenou teplotou. Pokud je teplota vody nižší než NÍZKÁ TEPLOTA, je systém instruován, aby přešel na záložní způsob 432, a pokud je nad touto teplotou, je zahájena chladící sekvence 418.In the first decision step 440 of the cooling method 424, the core temperature is compared to a set value. If the core body temperature is below the set point, the system is instructed to switch to the backup mode 432. If the core body temperature is below the set point, the system determines whether there is a vasoconstriction of the skin 442. If the vasoconstriction has not occurred, decision step 444 in which the water temperature is compared to the minimum allowable temperature. If the water temperature is lower than the LOW TEMPERATURE, the system is instructed to switch to the backup mode 432, and if it is above this temperature, the cooling sequence 418 is initiated.
Pokud je zjištěno v kroku 442, že došlo k vazokonstrikci (tj.If it is determined in step 442 that vasoconstriction has occurred (i.e.
je zjištěna nízká vodivost mezi jádrem a periferií) i přes fakt, že probíhá chladící způsob, je spuštěna zahřívací sekvence. Pokud je zjištěno, že vazokonstrikce odezněla, je znovu zahájeno chlazení.low conductivity between the core and the periphery is detected) despite the fact that the cooling process is in progress, the heating sequence is triggered. If the vasoconstriction is found to have subsided, cooling is resumed.
V prvním rozhodovacím kroku 450 automatického způsobu 428 je porovnávána teplota jádra s nastavenou hodnotou. Je-li teplota tělního jádra pod nastavenou hodnotou, je systém instruován, aby přešel na zahřívací způsob 426. Pokud je teplota tělního jádra pod nastavenou hodnotou, sekvence pokračuje do dalšího rozhodovacího kroku 452 a zde, pokud je teplota jádra nad nastavenou hodnotou, je spuštěna chladící sekvence 424. Pokud je teplota jádra pod nastavenou hodnotou je systém přepnut na záložní způsob.In the first decision step 450 of the automatic method 428, the core temperature is compared to a set value. If the core body temperature is below the set value, the system is instructed to switch to the heating method 426. If the core body temperature is below the set value, the sequence proceeds to the next decision step 452 and here, if the core temperature is above the set value, If the core temperature is below the set value, the system is switched to the backup mode.
V algoritmu popsaným výše je jediným kontrolovaným parametrem teplota vody. Mělo by být známo, že v jiných formách vynálezu mohou být kontrolovány také další parametry, jako je například průtok kapaliny určené k přenosu tepla. Navíc mohou být ve výstupu systému zapracovány například na podkladě dat importovaných z mimotělního oběhu také různé další parametry, jako je například teplota krve.In the algorithm described above, the only parameter checked is the water temperature. It should be understood that in other embodiments, other parameters, such as the flow rate of the heat transfer fluid, can also be controlled. In addition, various other parameters, such as blood temperature, can also be incorporated in the system output, for example based on data imported from the extracorporeal circulation.
Jak bude oceněno, určení výskytu vazokonstrikce může být založeno na podkladě celé řady parametrů, jak je zmíněno výše v popisu, za použití dat získaných z jednoho nebo více z výše popsaných snímacích zařízení.As will be appreciated, the determination of the occurrence of vasoconstriction may be based on a variety of parameters, as mentioned above, using data obtained from one or more of the above-described sensing devices.
Claims (24)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20003216A CZ20003216A3 (en) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | System and method for heat control of a living body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20003216A CZ20003216A3 (en) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | System and method for heat control of a living body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ20003216A3 true CZ20003216A3 (en) | 2001-05-16 |
Family
ID=5471809
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20003216A CZ20003216A3 (en) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | System and method for heat control of a living body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ20003216A3 (en) |
-
1999
- 1999-01-29 CZ CZ20003216A patent/CZ20003216A3/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6508831B1 (en) | System and method for heat control of a living body | |
US6685731B2 (en) | Method and system for improving cardiovascular parameters of a patient | |
US11324656B2 (en) | Methods and apparatus for adjusting blood circulation | |
US6113626A (en) | Heat transfer blanket for controlling a patient's temperature | |
US6500200B1 (en) | Heat exchanger garment | |
US6375673B1 (en) | Heat transfer blanket for and method of controlling a patient's temperature | |
JP4191384B2 (en) | A heat transfer blanket and method for managing patient temperature. | |
US5871526A (en) | Portable temperature control system | |
US20070101478A1 (en) | Physiologically based warming gloves | |
US20080077205A1 (en) | Cooling-normothermic-heating device with activated negative pressure system | |
US20130325089A1 (en) | Method and apparatus for cooling the head or neck of a patient | |
GB2263872A (en) | Cooling or heating arrangements | |
JP2008246196A (en) | Method and apparatus for adjusting blood circulation | |
KR20120123408A (en) | Methods and apparatus for enhancing vascular access in an appendage to enhance therapeutic and interventional procedures | |
KR20160065099A (en) | Portable thermoelectric cooling device for therapeutic carniocervical hypothermia | |
WO2017035341A1 (en) | Methods and devices for core body temperature management | |
US20220296413A1 (en) | Targeted Temperature Management Pad Design | |
CZ20003216A3 (en) | System and method for heat control of a living body | |
MXPA00008487A (en) | System and method for heat control of a living body |