KR20090073114A - 수술 중 환자의 온도 제어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나균일하게 유지시키기 위한 적외선 복사 가열 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템을 사용 중에, 환자의 신체 전체 및 신체의 하나 이상의 부분으로 복사열을 제공하기 위해 환자 근처의 눈에 띄지 않는 위치에 위치하는 적외선 복사 가열 수단; 사용 중에, 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 균일한 심부 온도를 초래하는 미리 지정된 범위 내에서, 환자의 신체의 피부 온도가 상승되거나 유지되도록 환자의 신체로의 복사열의 강도 수준 및 분포를 제어하기 위해 가열 수단과 통신하는 제어수단을 포함한다.

Description

수술 중 환자의 온도 제어{TEMPERATURE CONTROL OF PATIENTS DURING SURGERY}
본 발명은, 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 수술(surgery) 중에 환자의 체온을 상승시키거나 일정하게 유지시키기 위한 적외선 복사 가열 시스템(infrared radiant heating system)과 관련이 있다.
(통상적으로 수 시간 동안 계속 되는) 수술 중의 수술실에서 온도는 주로 의사(surgeon)에게 편리한 수준으로 설정되며, 이는 통상 20 ℃ 정도이다. 환자에게 이러한 온도는 너무 낮으며, 따라서 여러 이유로 인해 바람직하지 않다. 먼저, 수술 중에, 수술 부위(site)에서 환자의 신체 부분의 내부는 개방되고 노출되며, 따라서 대기(atmosphere)로의 체열의 손실을 발생시키고, 환자의 체온을 낮추는 결과를 초래한다. 두 번째로, 의사가 성공적으로 수술 절차를 수행할 수 있는 것이 가능한 상태를 방해하므로, 환자들은 두꺼운 천으로 덮여지지 않으며, 이는 또한 수술 중에 환자의 체온을 낮추는 결과를 초래한다.
수술 중에 환자를 따뜻하게 유지하기 위해서, 다양한 방법들이 종래에 사용되어 왔다. 예컨대, 수술대 위의 메트리스(mattress)를 가열하는 것은 환자의 오직 한 쪽에만 열이 가해진다는 결점이 있다. 또한, 환자는 수술 중에 그 메트리스 위 에 연장된 시간(extended period)동안 누워 있을 수 있으며, 이는 압력점(pressure point)들을 초래하고, 압력점은 열이 가해지는 것과의 결합으로 환자에게 부상을 일으킬 수 있다. 환자를 따뜻하게 하는 다른 방법은 가열 담요(heating blanket)의 사용을 수반하는데, 가열 담요는 다시 오직 환자의 한 쪽에만 열을 가하며, 그리고 수술을 수행하기에 매우 불편하다. 다른 방법은 환자에게 따뜻한 공기를 부는(blow) 것을 수반한다. 이러한 방법의 결점은 수술 중에 수술실의 대기의 소독(sterilization)을 방해할 수 있다는 것이다. 몇몇 수술들에 대해, 환자의 더욱 더 소독된 환경(surrounding)을 만들기 위해, 소독된 공기가 위에서 아래로 흐른다. 따뜻한 공기를 부는 것은 이러한 것을 방해한다. 또 다른 방법은 열 차폐물(heat shield)의 사용을 수반하며, 열 차폐물은 부피가 커서 사용하기에 편리하지 않다.
또한, 수술 중에 환자를 따뜻하게 하는데 사용되기 위해 다양한 가열 장치들이 제안되었으며, 이들 중 일부는 대류 가열기(convection heater)이다. 그러나, 그러한 장치들은 그 부피가 크거나, 수술 팀의 수술을 수행할 능력을 방해하거나, 또는 환자의 신체 전체에 균일하게 열을 가는 능력이 없음으로 인해, 비효율적이거나, 효과적이지 않다.
적외선 복사 가열 시스템(infrared radiant heating system)과 본 발명의 사용의 방법으로 이러한 그리고 다른 요구들이 만족된다.
본 발명에 따라서, 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도(core temperature)를 상승시키거나 균일하게(uniform) 유지시키기 위한 적외선 복사 가열 시스템이 개시된다.
특히, 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지하기 위한 적외선 복사 가열 시스템(infrared radiant heating system)을 제공하는 것이 본 발명의 목적이며, 시스템은,
환자의 신체 전체 또는 하나 이상의 부분에 복사열을 제공하기 위해, 사용 중에 환자 근처의 눈에 띄지 않는(unobtrusive) 위치에 위치하는, 적외선 복사 가열 수단;
그리고, 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 사용 중에, 균일한 심부 온도를 초래하는 미리 결정된 범위 내에서, 환자의 신체의 심부 온도가 상승되거나 유지되도록 환자의 신체로의 복사열의 강도 수준(intensity level) 및 강도의 분포(distribution of intensity)를 제어하기 위해 가열 수단과 통신하는 제어 수단을 포함한다.
다른 목표는 적외선 가열 수단이, 수술이 집행되는 수술실의 조명 시스템 안으로 통합된, 픽셀화된(pixelated) 적외선 광 조명 디바이스의 배열을 더 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
다른 목표는 적외선 광 조명 디바이스가 발광 다이오드(light emitting diode)를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
다른 목표는 제어 수단이 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응된 온도 감지 수단을 더 포함하는 시스템을 제공하는 것이며, 따라서 이는 제어 수단이, 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 강도 분포를 제어하도록 한다.
다른 목표는 수술 중에 환자에게 입혀지는 수술복 전제에 걸쳐서 적외선 가열 수단이 내장되며(embedded); 제어 수단은 수술복 전체에 걸쳐서 내장되고 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응되는 온도 감지 수단을 더 포함하며, 따라서, 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키도록 하기 위해, 제어 수단이 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 분포를 제어하도록 하는 시스템을 제공하는 것이다.
다른 목표는 수술 중에 환자에게 입혀지는 수술복 전체에 걸쳐서 적외선 가열 수단이, 풀어질 수 있도록 부착되며(releasably attached); 제어 수단은 수술복 전체에 걸쳐서, 풀어질 수 있도록 부착되고 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응되는 온도 감지 수단을 더 포함하며, 따라서, 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 제어 수단이 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 강도 분포를 제어하도록 하는 시스템을 제공하는 것이다.
다른 목적은 미리 결정된 피부 온도 범위가 약 37 ℃에서 41 ℃이며, 심부 온도가 약 37.5 ℃인 시스템을 제공하는 것이다.
다른 목적은, 적외선 복사 가열 시스템을 이용하여, 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키는 방법을 제공하는 것으로서, 이 방법은,
상기 시스템을 제공하는 단계로서, 상기 시스템을 사용 중에, 환자의 신체 전체 또는 신체의 하나 이상의 부분으로 복사열을 제공하기 위해 환자 근처의 눈에 띄지 않는 위치에 위치하는 적외선 복사 가열 수단; 그리고 사용 중에, 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 균일한 심부 온도를 초래하는 미리 결정된 범위 내에서, 환자의 신체의 피부 온도가 상승되거나 유지되도록 환자의 신체 전체로의 복사열의 강도 수준 및 강도의 분포를 제어하기 위해 가열 수단과 통신하는 제어 수단을 포함하는, 시스템을 제공하는 단계;
환자 근처에 가열 수단을 눈에 띄지 않는 방법으로 위치시키는 단계; 그리고
실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체의 피부 온도가 상승되거나 유지되도록, 가열 수단을 제어하는 단계를 포함한다.
다른 목적은 적외선 가열 수단이, 수술이 집행될 수술실의 조명 시스템으로 통합된, 적외선 광 조명 디바이스의 픽셀화된 배열을 더 포함하는 방법을 제공하는 것이다.
다른 목적은 적외선 광 조명 디바이스가 발광 다이오드를 포함하는 방법을 제공하는 것이다.
다른 목적은 제어 수단이 환자의 신체의 복수의 부분에서 피부 온도를 감지하도록 적응된 온도 감지 수단을 더 포함하며, 따라서, 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체 전체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 제어 수단이 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 분포를 제어하도록 하는 방법을 제공하는 것이다.
다른 목적은 수술 중에 환자에게 입혀지는 수술복 전체에 걸쳐서 적외선 가열 수단이 내장되며; 제어 수단은 수술복 전체에 걸쳐서 내장된 그리고 환자의 신체의 복수의 부분에서 피부 온도를 감지하도록 적응된 온도 감지 수단을 더 포함하고, 따라서, 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 제어 수단이 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 분포를 제어하도록 하는 방법을 제공하는 것이다.
다른 목적은 수술 중에 환자에게 입혀지는 수술복 전체에 걸쳐서 적외선 가열 수단이 풀어질 수 있게 부착되며; 제어 수단은 수술복 전체에 걸쳐서 풀어질 수 있게 부착된 그리고 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응된 온도 감지 수단을 더 포함하고, 따라서, 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 제어 수단이 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 분포를 제어하도록 하는 방법을 제공하는 것이다.
다른 목적은 미리 결정된 피부 온도 범위는 약 37 ℃에서 41 ℃이며 심부 온도는 약 37.5 ℃인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 양상들이 다음의 실시예들을 참조하여 더욱 자세히 설명된다. 도 1 내지 도 3은 2005년 5월 31일에 출원된 유럽 특허 출원 05104703.3으로부터 재생되었으며, 위 출원은 본 명세서에 의해 그 전체가 참고문헌으로 통합된다.
도 1은 이중층(double layer)의 1x3 능직 구성(twill weave)을 갖는 단일 색상 LED를 위한 한 예시의 단면 매트릭스(single sided matrix)의 씨실 축(weft axis)을 따라 보이는 개략적 단면도.
도 2는 이중층의 3x3 능직 구성(twill weave)을 갖는 단일 색상 LED를 위한 한 예시의 양면 매트릭스(double sided matrix)의 씨실 축을 따라 보이는 개략적 단면도.
도 3은 중앙 평면에 부사(float)를 포함하는, 이중층의 3x5 능직 구성(twill weave)을 갖는 단일 색상 LED를 위한 한 예시의 양면 매트릭스(double sided matrix)의 씨실 축을 따라 보이는 개략적 단면도.
도 4는 수술대 위에 위치하는, 독립적으로 어드레스 가능한(addressable) IR 광원(infrared light source)들의 배열을 묘사하는 본 발명의 한 실시예를 도시하는 도면.
본 발명에서 오직 환자의 신체만이 복사열을 받도록(radiated)/조명되도록(illuminated) 설계된 적외선(IR: infrared) 복사 광 조명 디바이스(radiant light illuminating device)의 사용을 제안한다. 적외선 광 조명은 더욱 균일하게 환자에게 열을 가하게 한다. 또한, IR 광은 피부에서 보다 깊이 침투하므로 그 가열은 더욱 효율적이며, 대류에 의한 가열로 발생하는 온도 프로파일(profile)보다 덜 가파른 온도 프로파일을 초래하고, 따라서 균일한 심부 온도(최적으로 약 37.5 ℃)를 초래한다. IR 복사는 환자의 영역으로 잘 제한되며(confined) 흡수되므로, 환자 주위의 영역은 거의 영향을 받지 않은 채로 남는다(따라서 수술 팀은 IR 복사의 영향을 받지 않는다).
예컨대, 한 실시예에서, IR 복사 가열 수단/광원은 수술실의 조명 시스템에 통합된다. 강도가 조정될 수 있는 다수의 IR 광원을 사용하여, 그 조명 영역 내의 강도 분포뿐만 아니라 잘 한정된 조명 영역 또한 한정될 수 있다. 이러한 방법으로 환자에게 균일하게 열이 가해질 수 있다. 바람직하게 IR 가열 수단은, 예컨대 픽셀화된 LED 배열인, 픽셀화된 배열의 형태이며, 각각의 LED는 최고 약 500밀리와트의 열 에너지 출력을 갖는다. LED는 전구보다 더욱 효율적이며 LED는 빛의 올바른 스펙트럼을 생성한다. 더욱 상세하게는, 본 발명에서 IR LED는 실질적으로 오직 비가시(non-visible) 적외선 광만을 생성한다. 조명 시스템은 통상적으로 환자의 신체가 뉘어지는 수술대 위의 고정된 천장 위치에 있다. 대안적으로, 한 천장 위치에 대해, 예컨대 픽셀화된 광 분포를 생성하기 위해, 분리되어 제어될 수 있는, 예컨대 할로겐 램프의 배열인, 다른 적외선 광원이 사용될 수 있다.
IR 복사의 강도 수준 및 강도 분포는 수동으로(manually) 어드레스 되거나 또는 피드백 루프(feedback loop)에 의해 제어될 수 있다. 후자의 경우 다양한 방법이 구상된다. 예컨대, 환자의 온도는 환자의 신체의 피부의 다양한 부위에 위치한 열 또는 온도 감지기에 의해 측정될 수 있다. 다음으로, 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키기 위한, 환자의 신체상의 적당한 IR 강도 수준 및 강도 수준 분포를 제공하기 위해, 이러한 정보가 IR 복사 가열 수단을 제어하는 제어 수단으로 전달되며, 상기 제어 수단에 의해 처리된다.
대안적으로, 환자의 온도를 측정하기 위해 IR 카메라가 사용될 수 있다. 다시, 제어 수단은 IR 복사 가열 수단으로부터 오는 IR 복사 광의 복사 강도 수준 및 강도 분포를 제어하기 위해 이러한 정보를 처리할 것이다.
예컨대, 도 4에 도시된 것과 같이, IR 광원의 배열(100)은 각각의 광 분포(210-215)를 생산하는 IR 광원(110-115)으로 구성된다. IR 광원을 분리하여 독립적으로 켜거나 끔(switching on/off)으로써 수술대(200) 위로 조명되는 배열은 조정될 수 있다. 예컨대 카메라와 같은, 추가적인 검출 시스템은 환자의 위치와 의사의 위치를 검출한다. 의사에게는 조명되지 않으며 환자에게는 조명되도록 광 분포가 조정된다. 또한, 예컨대 PID(Proportional-Integral-Derivative, 비례미분적분) 온도 제어기와 같은, 다른 제어 루프가 사용되며, 이는 환자의 피부 온도 및/또는 심부 온도를 측정하며, 이에 따라, 환자의 심부 온도가, 예컨대 약 37.5 ℃로, 실질적으로 일정하게 머무르도록 IR 광 강도를 조정한다.
예컨대, 한 실시예에서, IR 복사 가열 수단/광원을 환자가 수술 중에 입는 수술복 재료에 통합시킴으로써, 환자의 신체의 균일한 IR 조명이 가능하다. IR 복사 가열 수단으로부터 발산하는 조명 강도 수준 및 강도 분포를 제어하기 위해 제어 수단과 통신하는 온도/열 감지기가 수술복에 갖추어질 수 있다. 광원은 IR 발광 다이오드(LED: light emitting diode)일 수 있다. LED를 위한, 직물형(woven) 전극 배열의 예시가, 최근에 "A Fully Textile Electrode Lay-out Allowing Passive and Active Matrix Addressing(수동 및 능동 매트릭스 어드레싱을 허용하는 완전히 텍스타일로 된 전극 배치)"의 명칭으로 2005년 5월 31일에 출원된 유럽 특허(EP: European Patent) 출원 05104703.3 및 이에 대응하는 2006년 5월 30일에 출원된 국제 특허 출원 번호 PCT IB2006/051716에서 보다 완전하게 설명되며, 이에 의하여 그 둘 모두가 본 명세서에 완전하게 통합된다.
EP 05104703.3에 따르면, 한 실시예에서, 그러한 수술복은 다중층 구조(multilayer structure)를 갖는 직물형 텍스타일(woven textile)로 만들어질 수 있으며, 바람직하게 적어도 이중층 구조(double layer structure)로 만들어진다. 그러한 텍스타일은, 날실(warp) 방향으로 칭해지는 제 1 방향으로 실(yarn)로부터 짜여지며, 씨실(weft) 방향으로 칭해지는 제 2 방향으로 정렬된 실들로, 사이에 짜여진다(interwoven). 씨실 방향의 실은 날실 방향의 실을 가로지른다(traverse). 날실과 씨실 방향은 서로를 가로지르며 바람직하게 실질적으로 다른 하나에 대해 직교한다.
"날실" 및 "씨실"이라는 용어는, 단순히 텍스타일 시트(textile sheet)의 세로 및 가로 방향과 관련하여 사용되지만, 텍스타일 시트 직조기(weaving loom) 상에서의 텍스타일을 제조하는 방법에 대한 그 어떤 제한을 의미하기 위해 반드시 사용되지는 않는다는 것이 이해되어야 한다.
"다중층 날실(multi-layer warp)"이라는 용어는 복수의 층의 날실이, 분리되어 짜여진 조각들로부터 형성되는 다중층 텍스타일로부터 구별되는, 단일 텍스타일 조각을 짜기 위해 사용되는 텍스타일을 포함하기 위해 사용된다.
광전자 디바이스(optoelectronics device)가 텍스타일의 양쪽 면 중 하나 또는 양쪽 면 모두에 부착될 수 있다. 그러한 디바이스는 텍스타일로 연결되어야 할 필요가 있는, 두 개, 세 개, 네 개, 또는 더 많은 전극들을 가질 수 있다. 한 개, 두 개, 그리고 세 개의 색상의 발광 다이오드(LED)에 대해 예시적 실시예가 주어지지만, 개관된(outlined) 원리들은 다른 유형의 디바이스에 적합하도록 의도되었다. 발광 다이오드 외에도, 감지기(sensor), 발동기(actuator), 구동기(driver) 집적 회로 및 이와 같은, 다른 임의의 적합한 종류의 전자 부품이 부착될 수 있다. 두 개 그리고 세 개의 색상을 갖는 LED의 경우, 공유되는 양극(anode)이 나타날 것이다.
전기적으로 전도성(conductive)의 실들 및 전기적으로 비전도성(non-conductive)의 실들과 같은, 상이한 유형의 실들 및/또는 섬유가 사용될 수도 있다. 두 유형의 실 모두 단일 또는 다중 필라멘트(multifilament) 유형일 수도 있다. 만일 다중 필라멘트의 실을 사용한다면, 뿔뿔이 흩어진(stray) 단일 실 필라멘트들 사이에서 전기적 연결로 인한, 인접한 다중 필라멘트 실 사이에서의 단락 회로(short circuit)를 방지하기 위해 어느 정도의 비틀림(twist)이 필요하다. 본 발명에 따른 전도성 실은, 실의 적어도 한 외부 표면에서 전기적으로 전도성인 재료를 갖는 실로 정의된다. 그러한 실은 다양한 유형의 구조(construction)일 수도 있으며, 예컨대 다른 재료로 된 내부 핵(core)을 가질 수도 있다. 내부 핵은 비전도성 물질을 포함할 수도 있다. 본 발명에 따른 비전도성 실은 적어도 하나의 비전도성의 외부 표면을 갖는 것으로 정의되며, 전체적으로 비전도성 재료로 만들어지거 나 또는 전도성 핵을 가질 수도 있다.
어느 임의의 적합한 섬유 또는 실이, 전도성 그리고 비전도성 실에 대해 사용될 수도 있다. 예컨대, 구리, 스테인리스 스틸 또는 은으로 도금된 폴리아미드 섬유(polyamide fibre)가 전도성 실에 사용될 수 있을 것이다. 나일론, 면 또는 폴리에스테르 섬유(polyester fibre)가 비전도성 실에 사용될 수 있다.
사용될 LED 유형에 기초하여, 예컨대 LED가 단일 또는 다수(두 개/세 개)의 색상의 유형일지에 따라서, 다수의 직물 구조가 가능하다. 직물 구조 내의 층의 수는 사용되는 실의 유형 및 등급(grade) 그리고 직물의 밀도(pitch)에 의존할 수도 있다. 바람직하게 날실 방향의 층의 수는 두 개이며, 그러나 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 보다 많은 층들이 사용될 수도 있다. 설명된 실시예들에서, 씨실 방향으로 오직 하나의 층이 나타나며, 그러나 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 하나 보다 많은 수의 층들이 사용될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 한 예시적 실시예가 이중층 능직에 기초한 단면 매트릭스의 개략적 단면도의 형태로 도시된다. '단면 매트릭스(single-sided matrix)'라는 표현은 전기적 부품의 연결을 위한 전도성의 날실 및 씨실이 오직 텍스타일의 한 표면에만 나타난다는 것을 지시하기 위해 사용된다. 이는 양전극 연결(16) 및 음전극 연결(17)에서 단일 색상 LED를 직물형 구조의 한 면에 부착하기에 접합하다. 설계 선택에 따라서, '양극' 및 '음극' 연결의 지정이 바뀔 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 1 및 그 뒤의 도면들에서, 날실은 단면이 원으로 지시되는데, 채워진 원 들은 전기적으로 전도성인 날실(11)이며 개방된 원은 비전도성인 날실(12)이다. 채워진 선(13)은 날실에 관하여 가로질러 흐르는(run), 전도성인 씨실을 지시한다. 도 1에서, 오직 날실의 제 1 층(14)만이 전도성 실(11)을 포함한다. 날실의 제 2 층(15)은 오직 비전도성 날실만을 포함한다. 씨실은 복수의 전도성 씨실(13) 및 비전도성 씨실(도시되지 않음)로 구성될 수도 있다. 전도성 씨실(13)의 수(n)는 통상적으로 날실 방향의 분리하여 어드레스 할 수 있는 라인의 수를 결정한다. 전도성 날실(11)의 수(m)는 통상적으로 씨실 방향의 분리하여 어드레스 할 수 있는 라인의 수를 결정한다. 본 예시에서, 그러므로, 최대 n x m 개의 분리하여 어드레스 할 수 있는 단일 색상 LED가, 도 1에 나타난 반복 직물 패턴에 의해 만들어지는 텍스타일의 영역 내의 텍스타일에 부착될 수도 있다.
도 1에 나타난 직물은 제 1 표면(18) 상의 1x3 능직 직물이며, 제 2 표면(19) 상의 3x1 능직 직물이다. 각각의 전도성 날실(11)은 동일한 층에서 적어도 두 개의 이웃하는 비전도성 날실(12)을 갖는다. 인접한 전도성 날실(11)과 짜맞추는(interlacing) 전도성 씨실(13) 사이의 전기적 접촉은 비전도성 날실(12)을 사이에 넣는(interposing) 수단에 의해 방지된다. 본 예시에서, 인접하는 전도성 날실(11)은 적어도 세 개의 비전도성 날실(12)에 의해 분리된다. 각각의 전도성 씨실(13)은, 인접하는 전도성 씨실들 사이에서 그 어떤 전기적 접촉도 없도록, 적어도 두 개의 이웃하는 병렬의 비전도성 씨실을 갖는다.
본 명세서에서 설명되는 모든 실시예 및 예시에서의 비전도성 씨실은, 전도성 씨실들이 전도성 그리고 비전도성 날실의 주변 및 사이에서 짜여진 것과 같이, 전도성 씨실과 동일한 경로를 따를 필요는 없다는 것이 이해되어야 한다.
도 1의 전기적으로 전도성인 씨실(13)은 비전도성 날실들 사이에서 날실을 가로지른다. 이러한 가로지름(traversal)은 다중층의 날실을 통한 텍스타일(19)의 한 면으로부터의 씨실(13)의 전이를 수반하며, 제 2 날실 층(15) 및 제 1 날실 층(14)을 통과해 상기 직물의 다른 면(18)으로 지나간다.
전도성 씨실(13)이 다중층 날실의 적어도 한 층, 그리고 바람직하게 모든 층 내의 적어도 하나의 날실 주변에서 통과하는 직물을 통해, 전도성 씨실의 두 개의 연속된 가로지름은 루프(20)를 형성한다. 도 1에서, 루프(20)는 날실의 제 1 그리고 제 2 층(14, 15) 내의 두 개의 비전도성 날실의 전체를 둘러싼다. 루프(20)가 텍스타일의 제 1 표면(18) 상에서 양극의 전기적 연결(16)을 형성하는 동안, 전도성 날실(11)의 인접하는 부분(17)이 음의 전기적 연결을 형성한다.
도 2 및 도 3은 단일 색상 LED의 부착을 허용하는 양면 매트릭스 직물 구조의 두 예시를 설명한다. '양면 매트릭스(double sided matrix)'라는 표현은 전기적 부품의 연결을 위한 전도성 날실 및 씨실이 텍스타일의 두 면에 모두 나타난다는 것을 지시하기 위해 사용된다.
이러한 예시들은 또한, 짜맞추는(interlacing) 전도성 씨실(23)을 갖는, 날실의 제 1 층(24) 및 날실의 제 2 층(25)을 포함하는 이중층 직물의 형태이다. 이러한 양면 매트릭스 배열에서, 날실의 제 1 층(24)과 제 2 층(25) 모두는 전도성 날실(21)을 포함한다. 이러한 전도성 날실(21)은 또한 다중층 날실의 각각의 제 1 층(24) 및 제 2 층(25) 내의 텍스타일의 교번하는 면들(alternating faces)(26, 27) 상에 배치되며, 본 예시에서 다중층 날실은 오직 두 개의 층을 갖는다. 도 3의 직물 구조는 또한, 중앙 평면(central plane), 즉 날실의 제 1 층(24) 과 제 2 층(25) 사이의 평면에서, 전도성 씨실(33)에 의해 형성된 부사(float)(31)를 포함한다. 이러한 부사(31)는 다중층 날실의 상이한 평면들 내의 두 개의 인접한 날실 사이에서 씨실(33)의 통과에 의해 형성된다. 부사의 기능은, 이러한 경우, 전도성 씨실(33)이 한 가로지름에서부터 연속되는 가로지름까지, 가로지르는 날실의 수를 감소시킴으로써 직물 구조의 완전함(integrity)을 개선시키는 것이다.
직물의 섬유 매트릭스로의 다중 색상의 LED의 연결을 허용하기 위해, 각각의 음극에 대해 하나의 여분의 전도성 날실이 필요하다. 다시, 인접한 전도성 날실들 사이에서, 그리고 전도성 날실과 짜맞추는 전도성 씨실 사이에서 그 어떤 전기적 접촉도 없도록, 인접한 전도성 날실들은 적어도 하나의, 사이에 넣어지는(interposing) 비전도성 날실에 의해 분리된다. 인접한 전도성 씨실들도 또한, 인접한 전도성 씨실들 사이에서 그 어떤 전기적 접촉도 없도록, 적어도 하나의 비전도성 씨실에 의해 분리된다.
텍스타일은, LED와 같은, 전자 부품들에 덧붙여서, 전자 부품과의 원격 통신을 위한 그리고 전자부품과 전기적으로 연결하는 직물의 전도성 실을 포함하는 무선 주파수 안테나(radio frequency antenna)를 통합한다. 안테나는 전기적으로 전도성인 날실 및 씨실을 포함하는 코일(coil)의 형태일 수도 있다. 원격 통신은 구동 회로를 통해 가능해질 것이다. 안테나는 원격 제어 장비와의 통신 링크(link)를 제공하기 위해 사용될 것이다. 그러한 원격 제어 장비는 안테나로 신호를 제공할 것이며, 상기 신호는 그러면 구동 회로에 의해 다른 신호로 변환될 수 있으며, 상기 다른 신호는 그러면 직물에 부착된 전자 부품을 구동한다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 안테나는 직물로부터 원격 제어 장비로 신호를 송신할 것이다. 그러한 송신된 신호는, 온도 센서, 광 센서 또는 또는 다른 센서와 같은, 직물에 부착된 하나 이상의 전자 부품으로부터 구동 회로에 의해 수신된 정보를 포함할 것이다. 위에서 설명된 대로 텍스타일 내에 전자 회로를 짜는 것 이외의, 당업자에게 잘 알려진 기술이 사용될 수 있다는 것이 또한 이해된다. 그러한 기술은, 예컨대, 자수(embroidery)의 이용, 인쇄(printing), 그리고 물질을 전기 도금(electroplate)한 후에 그 위에 회로를 에칭(etching)하는 것을 포함한다.
일반적으로 약 37.5 ℃의 정상 심부 온도와 상관하는(correlate), 유용한 미리 결정된 피부 온도 범위는, 예컨대, 약 37 ℃에서 41 ℃이다. 피부 표면의 온도는 해부학적인 부위(anatomical site)에 따라 달라지지만, 대략 32 ℃에서 35 ℃ 사이이다. 여기서의 가정은 신체를 침투하는 IR 복사를 통해 체온이 상승된다는 것이다. 이것은 일정한 체온을 얻기 위해, 미리 결정된 온도는 그 보다 몇 도 더 높아야 하지만 절대로 고통 임계 수준(pain threshold level)에 가까워서는 안 된다는 것을 의미하며, 그 온도는 사람마다 다르지만 주로 41 ℃에서 45 ℃ 사이이다. 신체는 열을 방출하여 그 주위로 열을 전달하며, 이는 체온을 낮춘다. IR 복사 광원은 폐루프(closed loop) 시스템 내에서 이러한 손실을 보상해야 하며 체온을 일정하게 유지시켜야 한다. 이는, 예컨대, PID 제어 시스템을 이용하여, 감지기 온도와 실제 온도 사이의 차이에 의해, 가열 디바이스를 조절하기 위한 신호를 생성하 는 온도 감지기를 갖는 피드백 루프를 사용하여 달성될 수 있다. 그러한 시스템은 매우 잘 잘려져 있다. 본 발명은 두 개의 모드(mode) 중 하나에서 사용될 수 있다. 첫 번째로, 본 발명은 초기에 환자의 심부 온도를 상승시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 경우, 피부 온도는 제어수단을 이용하여 약 37 ℃에서 41 ℃ 사이의 범위, 또는 더욱 좁게 39 ℃에서 41 ℃ 사이의 범위로 설정될 수 있다. 이러한 모드에서, 환경과 환자 사이에서 양의 값의 순수 에너지 전달(positive net energy transfer)이 존재할 것이며, 이는 환자의 심부 온도의 상승을 초래한다. 일단 환자의 심부 온도가 허용할만한 수준에 도달하면, 본 발명은, 환자의 심부 온도를 유지시키기 위해 사용되는, 제 2 모드에서 사용될 것이다. 이러한 경우 피부 온도는 제어 수단을 이용하여, 예컨대 37.5 ℃로 설정될 것이며, 이는 환자와 환경 사이에서 대략 0의 순수 에너지 전달을 초래할 것이다. 이러한 경우 복사 온열기(radiant warmer)는 오직 환자의 열 손실을 보상한다.
온도 감지 수단은 잘 알려져 있으며, 예컨대, 귀 온도계 디바이스(ear thermometer device), IR 감지 디바이스, 피부 접촉 온도 감지기 등을 포함한다.
본 발명이 특정 실시예들에 대해 설명되었지만, 당업자들에게, 많은 개량(modification), 성능향상(enhancement), 및/또는 변화(change)들이, 본 발명의 사상(spirit) 및 범위로부터 벗어나지 않으면서, 달성될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 그러므로 이는 명백히 본 발명은 오직 청구항들의 범위 및 그와 동등한 것들에 의해서만 제한된다는 것이 의도된다.
본 발명은, 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 수술(surgery) 중에 환자의 체온을 상승시키거나 일정하게 유지시키기 위한 적외선 복사 가열 시스템(infrared radiant heating system)에 이용 가능하다.

Claims (14)

  1. 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키기 위한 적외선 복사 가열 시스템으로서,
    사용 중에, 복사열을 환자의 신체 전체 또는 신체의 하나 이상의 부분에 제공하도록 환자 근처의 눈에 띄지 않는 위치에 위치하는 적외선 복사 가열 수단; 그리고
    실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 사용 중에, 균일한 심부 온도를 초래하는 미리 결정된 범위 내에서, 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키도록 환자의 신체상의 복사열의 강도 수준 및 강도의 분포를 제어하기 위해 상기 가열 수단과 통신하는 제어 수단을 포함하는, 적외선 복사 가열 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 적외선 가열 수단은, 수술이 집행될 수술실의 조명 시스템으로 통합된 적외선 광 조명 디바이스의 픽셀화된 배열을 더 포함하는, 적외선 복사 가열 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 적외선 광 조명 디바이스는 발광 다이오드를 포함하는, 적외선 복사 가열 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어 수단은 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응되는 온도 감지 수단을 더 포함해서, 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 상기 제어 수단이 상기 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 강도 분포를 제어하도록 하는, 적외선 복사 가열 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 적외선 가열 수단은, 수술 중에 환자에게 입혀지는 수술복 전체에 걸쳐서 내장되며; 상기 제어 수단은, 상기 수술복 전체에 걸쳐서 내장되고 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응되는 온도 감지 수단을 더 포함해서, 미리 결정된 범위 내에서 상기 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 상기 제어 수단이 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 분포를 제어하도록 하는, 적외선 복사 가열 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 적외선 가열 수단은 수술 중에 환자에게 입혀지는 수술복 전체에 걸쳐서, 풀어질 수 있게 부착되며; 상기 제어 수단은 상기 수술복 전체에 걸쳐서, 풀어질 수 있게 부착되고 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응되는 온도 감지 수단을 더 포함해서, 미리 결정된 범위 내에서 상기 환자의 신체의 피부온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 상기 제어 수단이 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 강도 분포를 제어하도록 하는, 적외선 복사 가열 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기의 미리 결정된 피부 온도 범위는 약 37 ℃에서부터 41 ℃까지이며, 심부 온도는 약 37.5 ℃인, 적외선 복사 가열 시스템.
  8. 적외선 복사 가열 시스템을 이용하여 실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 수술 중에 상기 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키는 방법으로서,
    상기 시스템을 제공하는 단계로서, 상기 시스템은 상기 환자의 신체 전체 또는 신체의 하나 이상의 부분으로 복사열을 제공하기 위해 환자 근처의 눈에 띄지 않는 위치에 위치하는 적외선 복사 가열 수단; 그리고 실질적으로 상기 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 사용 시에, 균일한 심부 온도를 초래하는 미리 결정된 범위 내에서, 상기 환자의 신체의 피부 온도가 상승되거나 유지되도록 상기 환자의 신체 전체로의 복사열의 강도 수준 및 강도의 분포를 제어하기 위해 가열수단과 통신하는 제어 수단을 포함하는, 시스템을 제공하는 단계;
    상기 가열 수단을 눈에 띄지 않는 방법으로 환자 근처에 위치시키는 단계; 그리고
    실질적으로 환자의 신체를 둘러싼 영역의 온도에 영향을 미치지 않으면서, 미리 결정된 범위 내에서 상기 환자의 신체의 피부 온도가 상승하거나 유지되도록 상기 가열 수단을 제어하는 단계를 포함하는, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 적외선 가열 수단은 수술이 집행될 수술실의 조명 시스템으로 통합된 적외선 광 조명 디바이스의 픽셀화된 배열을 더 포함하는, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 적외선 광 조명 디바이스는 발광 다이오드를 포함하는, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키는 방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 제어 수단은 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응되는 온도 감지 수단을 더 포함해서, 미리 결정된 범위 내에서 상기 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 상기 제어 수단이 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 강도 분포를 제어하도록 하는, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키는 방법.
  12. 제 8항에 있어서, 수술 중에 환자에게 입혀지는 수술복 전체에 걸쳐서 상기 적외선 가열 수단이 내장되며; 상기 제어 수단은 상기 수술복 전체에 걸쳐서 내장되는 그리고 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응되는 온 도 감지 수단을 더 포함해서, 상기의 미리 결정된 범위 내에서 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 상기 제어 수단이 상기 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 분포를 제어하도록 하는, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키는 방법.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 적외선 가열 수단은 수술 중에 환자에게 입혀지는 수술복 전체에 걸쳐서, 풀어질 수 있게 부착되며; 상기 제어 수단은 상기 수술복 전체에 걸쳐서, 풀어질 수 있게 부착되고 상기 환자의 신체의 복수의 위치에서 피부 온도를 감지하도록 적응되는 온도 감지 수단을 포함해서, 상기의 미리 결정된 범위 내에서 상기 환자의 신체의 피부 온도를 상승시키거나 유지시키기 위해, 상기 제어 수단이 상기 가열 수단의 복사열 강도 수준 및 분포를 제어하도록 하는, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키는 방법.
  14. 제 8항에 있어서, 상기의 미리 결정된 피부 온도 범위는 약 37 ℃부터 41 ℃까지이며 심부 온도는 약 37.5 ℃인, 수술 중에 환자의 신체의 심부 온도를 상승시키거나 균일하게 유지시키는 방법.
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