JP2007516023A - 哺乳動物の身体との制御された熱伝達 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の分野は、概して哺乳動物の体温調節状態に関し、より具体的には、哺乳動物の身体との熱伝達の制御および管理に関する。
普通、哺乳動物の体温は体内の自律調節系によって制御されており、本明細書においてはこの系を体温調節系とよぶ。この系において重要な効果器の1つは、多毛でない皮膚表面(すなわち、手掌、足底、頬/鼻の部位)に存在する、身体の特定の皮膚領域への血流によって制御されている。これら領域の皮下には静脈叢とよばれる独特の解剖学的血管構造が存在する。これらの構造は、皮膚表面付近に大量の血液を送達する役割を果たす。この血液送達により、内臓を機能可能な温度域に維持するための大量の熱伝達が可能となる。血液は、静脈叢の動脈入力側をゲーティングまたは制御する動静脈吻合(AVA)により、静脈叢「ラジエータ」構造の通過を許される。このように、AVAは熱伝達系の必須部分として機能し、体温調節を可能にする。AVAと静脈叢はともに身体の適切な熱交換血管系を構成する。
哺乳動物の体温調節状態を操作および制御するための方法および装置を提供する。そのような方法を実施することおよび対象のハードウェアを稼動することを目的としたソフトウェアまたはプログラミングも本発明の一部をなす。
本発明の詳細な説明に入る前に、本発明は本明細書に記載された特定のバリエーションに限定されるわけではなく、無論さまざまに異なり得ることが理解されるべきである。哺乳動物の体温調節状態を操作するための方法および装置を提供する。以下の説明は、いかなる当業者にも本発明を作成および利用することができるよう示されるものである。具体的な手法および用途の説明は実施例としてのみ提供される。本明細書に説明される実施例に対する種々の改変は当業者に容易に理解されるものと思われ、本明細書に規定される一般的な原理は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の実施例および用途に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に説明および図示される実施例に限定されると意図されるものではなく、本明細書に開示される原理および特徴と矛盾しない、最も広い範囲に一致する。
熱交換血管系を含む哺乳動物の皮膚領域から外部環境への熱伝達は、一般的に、これら身体部分の領域の環境温度が皮膚の温度より低いときに生じる。この温度差は、哺乳動物身体の循環血液から外部環境へと熱エネルギーを動かす温度勾配を生じさせ、これにより、循環血液を介して哺乳動物の身体核心部を冷却する。しかし、これら身体部分の皮膚表面を横切る温度勾配が大きすぎる場合は、身体の自然な体温調節系がこれら領域の血管を収縮させ、その結果、これら領域への血流および血液循環が減少する。血流および血液循環の減少は、AVAを含む身体部分を介した、身体核心部から外部環境への熱伝達を減少させる。
図1は、本明細書に説明する方法のための例示的なシステム構成の図である。この例示的なシステムは、システムコントローラ4、圧力源5、熱交換エンジン6、体温調節感覚操作装置のコントローラ7、感覚操作装置8、コンダクタ1を含む手の封入容器2および12、足の封入容器13、配管接続および/または電気接続3、インターフェース特異的センサ10、ならびに体温センサ11を含んでいてもよい。
前述のように、例示的な方法およびシステムにより、哺乳動物の身体核心部から熱エネルギーまたは熱を取り除くことが可能である。したがって、本方法は、種々の異なる用途に用いるのに好適であり、代表的な用途としては、身体核心部の熱を取り除くことが望ましい、正常および異常な生理学的状態(例えば疾患)の治療がある。本方法が有用である代表的な用途としては、運動または作業誘発性の低体温の治療、脳卒中の治療、嚢胞性線維症の症状の治療、および多発性硬化症の症状の治療などがある。本明細書において治療とは、例えば不快感の軽減、症状の改善または除去など、治療対象の状態に関連する症状のうち1つまたは複数を少なくとも緩和することを意味する。
以上、種々の特徴を任意で組み込みながら複数の実施例に関して本発明を説明したが、本発明は、本発明の各態様またはバリエーションに関して予期されるものとして説明または提示されたものに限定されることはない。当業者には、本発明の範囲内で多数の修正およびバリエーションが可能であることが理解されるものと思われる。したがって、本発明の幅は、本明細書に提供される説明ではなく、添付の特許請求の範囲の文字どおりのまたは正当な範囲によってのみ限定される。以上を述べたうえで、本発明者らは、添付の特許請求の範囲を主張する。
Claims (45)
- 哺乳動物の身体部分から熱を伝達するための方法であって、以下の段階を含む方法:
該身体部分において血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階;
血管収縮と判定されたときに該身体部分に熱を供給する段階;および
血管拡張と判定されたときに該身体部分から熱を除去する段階。 - 身体部分が、動静脈吻合を含む身体部分である、請求項1に記載の方法。
- 身体部分をあらかじめ選択する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、該血管収縮または血管拡張の状態と関連する身体の特性を感知する段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、血流を測定する段階を含む、請求項1に記載の方法。
- 血流を測定する段階が、身体部分の体積を測定する段階をさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 血流を測定する段階が、レーザードップラーにより血流を測定する段階をさらに含む、請求項5に記載の方法。
- 血管収縮の状態が血流レベルの第一の範囲と関連し、且つ、血管拡張の状態が血流レベルの第二の範囲と関連する、請求項5に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、身体部分からの熱伝達を測定する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、身体の温度を測定する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、核心体温を測定する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、鼓膜温度を測定する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、身体部分の皮膚温度を測定する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、身体部分の生体インピーダンスを測定する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、身体部分の光吸収を測定する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、EKGを提供する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階が、ECGを提供する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張のうち少なくとも1つを制御する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張のうち少なくとも1つを制御する段階が、身体部分に血管拡張を誘発する段階を含む、請求項18に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張のうち少なくとも1つを制御する段階が、身体部分に血管収縮を誘発する段階を含む、請求項18に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張のうち少なくとも1つを制御する段階が、身体部分に表面処置剤を適用する段階を含む、請求項18に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張のうち少なくとも1つを制御する段階が、哺乳動物の体温調節系に影響を及ぼす段階を含む、請求項18に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張のうち少なくとも1つを制御する段階が、哺乳動物の視索前視床下部前部(POAH)に影響を及ぼす段階を含む、請求項18に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張のうち少なくとも1つを制御する段階が、あらかじめ選択された少なくとも1つの視覚刺激を提供する段階を含む、請求項18に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張のうち少なくとも1つを制御する段階が、薬物送達を含む、請求項18に記載の方法。
- 血管収縮または血管拡張のうち少なくとも1つを制御する段階が、身体部分の温度を調整する段階を含む、請求項18に記載の方法。
- 熱を供給する段階が、血管拡張をもたらすのに十分な熱を供給する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 身体部分に陰圧を印加する段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 哺乳動物の身体部分から熱を伝達するための方法であって、以下の段階を含む方法:
該身体部分から熱を除去することによって、血管拡張状態から血管収縮状態への該身体部分の移行を惹起する段階;
血管拡張から血管収縮への移行に関連する移行温度を判定する段階;
該身体部分において血管拡張を再度確立する段階;および
該移行温度と等しいかまたはそれ以上の温度の該身体部分から熱を除去する段階。 - 最初に身体部分が血管収縮状態にあるならば、血管拡張から血管収縮への移行を惹起する前に、血管拡張が生じるまで熱を供給する、請求項29に記載の方法。
- 血管拡張から血管収縮への移行の温度が2℃以内である、請求項29に記載の方法。
- 血管拡張から血管収縮への移行の温度が1℃以内である、請求項29に記載の方法。
- 血管拡張を再度確立した後に、血管収縮を惹起することなく温度を低下させる、請求項29に記載の方法。
- 請求項1〜28の一項または複数項に記載の方法をさらに含む、請求項29に記載の方法。
- 哺乳動物の身体部分から熱を伝達するための方法であって、
該身体部分において血管収縮または血管拡張の状態を判定する段階;
血管拡張と判定されたとき、熱を該身体部分へと伝達することまたは該身体部分から伝達することを選択する段階;および
血管収縮と判定されたとき、該身体部分に熱を供給することおよび該身体部分から熱を除去しないことのうち少なくとも1つを選択する段階
を含み、且つ、該哺乳物の最適な体温調節状態が維持される方法。 - 請求項1〜28の一項または複数項に記載の方法をさらに含む、請求項35に記載の方法。
- 哺乳動物の体温を制御するための方法であって、以下の段階を含む方法:
該身体部分の血管収縮または血管拡張の状態と関連する特性の測定結果を利用して制御するための手段により、該身体部分を、該身体部分に血管収縮を起こす温度より高い温度に維持しながら、
該身体部分から熱を除去するまたは該身体部分に熱を供給する段階。 - 身体部分の温度が18〜22℃より高く維持される、請求項37に記載の方法。
- 身体部分の温度を約25℃より低く維持する段階をさらに含む、請求項37に記載の方法。
- 哺乳動物の体温を制御するための方法であって、以下の段階を含む方法:
身体の少なくとも一部をコンダクタと熱連絡状態にする段階;
該身体部分の血管収縮または血管拡張の状態と関連する特性を測定する段階;および
該特性を血管拡張と関連させる値に基づいて、該身体部分の血管拡張を維持するため該コンダクタの加温または冷却を制御する段階。 - 値が以下の段階により判定される、請求項40に記載の方法:
血管拡張が生じるまで熱を供給する段階;
血管収縮が生じるまで熱を除去する段階;
血管拡張を再確立する段階;および
該値を、血管拡張から血管収縮への移行に対応する値と等しいかまたはそれを超える値に設定する段階。 - 値が、血管拡張から血管収縮への移行が生じる温度と等しいかまたはそれそれを超えるコンダクタの温度と関連付けられる、請求項41に記載の方法。
- 哺乳動物の身体部分とインターフェースするよう適合されたコンダクタ;
該コンダクタの温度を変化させるよう適合されたコントローラ;および
該身体部分の血管収縮または血管拡張と関連する特性を感知するためのセンサ要素を含む、該哺乳動物の体温を制御するためのシステムであって、
血管拡張の特性に関連するあらかじめ定められたスケジュールに基づいて、該身体部分の血管拡張を維持するために、該コントローラが該コンダクタの該温度を調整するシステム。 - 哺乳動物の少なくとも一部およびコンダクタの少なくとも一部と熱連絡状態にある熱交換媒体をさらに含む、請求項43に記載のシステム。
- 請求項1〜42の一項または複数項に記載の方法を実行するようにコントローラが適合された、請求項43に記載のシステム。
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