WO2012136810A1

WO2012136810A1 - Vorrichtung zum nicht-invasiven kühlen

Info

Publication number: WO2012136810A1
Application number: PCT/EP2012/056360
Authority: WO
Inventors: Heiko SCHÖNING
Original assignee: Schoening Heiko
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2012-10-11
Also published as: EP2693997A1; US20140128945A1; DE102011001932B3; JP2014509915A

Abstract

Um eine Vorrichtung (1) zum nicht-invasiven, selektiven Kühlen des Gehirns eines, insbesondere menschlichen, Warmblüters mit zuschaltbaren autarken Kälteerzeugungsmitteln (4, 18, 19) und Befestigungsmitteln zum Befestigen im Hals-Kopfbereich des Warmblüters dahingehend zu verbessern, dass eine schnellere und wirkungsvollere Absenkung der Gehirntemperatur bei Warmblütern ohne die Notwendigkeit von medizinischem Fachpersonal möglich ist, wird vorgeschlagen, dass die Befestigungsmittel derart ausgestaltet sind, dass die Vorrichtung (1) an dem Warmblüter zur Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung (9, 15, 16) zwischen den Kälteerzeugungsmitteln (4, 18, 19) und mindestens einer Halsschlagader des Warmblüters befestigbar ist.

Description

Vorrichtung zum nicht-invasiven Kühlen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum nicht-invasiven Kühlen des Gehirns eines, insbesondere menschlichen, Warmblüters mit zuschaltbaren autarken Kälteerzeugungsmitteln und Befestigungsmitteln zum Befestigen im Hals-Kopfbereich des Warmblüters.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art dienen dazu, bei Warmblütern nach Eintreten bestimmter Krankheitszustände, beispielsweise ischämische Hypoxie des Gehirns, im Rahmen der ersten Hilfe durch gezielte lokale Erzeugung einer Hypothermie zu behandeln. Im Unterschied zu anderen bekannten Verfahren zur künstlichen Erzeugung einer Hypothermie ermöglichen gattungsgemäße Vorrichtungen die lokale Temperaturabsenkung im Hals-Kopfbereich des Warmblüters. Davon abzugrenzen sind Verfahren und Vorrichtungen, bei denen eine systemische Hypothermie mit den damit einhergehenden zusätzlichen Risiken erzeugen. Insbesondere bei der Behandlung von Patienten mit Schlaganfall, Herzstillstand oder Schädel-Hirn-Trauma ist es nach medizinischer Erkenntnis von entscheidender Bedeutung, für eine Minimierung reversibler Schäden, schnell und vor Ort auch durch medizinische Laien eine selektive Hypothermie des Gehirns einleiten zu können.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der US 4,750,493 bekannt. Die bekannte Vorrichtung basiert auf einem Kälteerzeugungsmittel in Form von Tabletten aus Ammoniumnitrat, welche zum Auslösen der Kälteerzeugung mit einem Wasserreservoir zum Auslösen einer endothermen Reaktion in Verbindung gebracht werden. Auf diese Weise ist es mit der bekannten Vorrichtung möglich, die Kälte autark zu erzeugen, ohne dass ein Anschluss an eine externe Einrichtung erforderlich ist.

Die bekannte Vorrichtung ist kapuzenartig ausgestaltet. Mit Nachteil ist daher der gewünschte Kühlungseffekt für das Gehirn nur unzureichend erhältlich. Denn die Kühlung erfolgt durch die stark wärmedämmende Kopfhaut und Schädeldecke, welche eine Barriere für den Wärmeaustausch mit dem Gehirn darstellt. Mit Nachteil tritt daher die Abkühlung zumindest erst verzögert ein, obwohl zur effektiven Verhinderung irreversibler Schäden im Erste-Hilfe Bereich eine möglichst schnelle Abkühlung angestrebt ist. Darüber hinaus ist bei der bekannten Vorrichtung aufgrund der Applikation an der Schädeldecke unter Umständen mit Nachteil eine ausreichende Temperaturabsenkung im Gehirnbereich nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik dahingehend zu verbessern, dass eine schnellere und wirkungsvollere Absenkung der Gehirntemperatur bei Patienten auch ohne medizinisches Fachpersonal erzielbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Befestigungsmittel derart ausgestaltet sind, dass die Vorrichtung an dem Warmblüter zur Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung zwischen den Kälteerzeugungsmitteln und mindestens einer Halsschlagader des Warmblüters befestigbar ist. Die Halsschlagadern insbesondere bei menschlichen Patienten sind im Halsbereich vergleichsweise nahe der Hautoberfläche angeordnet. Sie fungieren gleichsam als Heizleitungen für das Gehirn. Indem erfindungsgemäß vorgesehen ist, die Kälteerzeugungsmittel durch geeignete Ausgestaltung der Befestigungsmittel zur Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung mit mindestens einer Halsschlagader des Warmblüters zu befestigen, kann daher mit Vorteil eine selektive Abkühlung des Gehirns schnell und mit minimalen thermischen Verlusten und Nebenwirkungen erzielt werden.

Wenn in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Befestigungsmittel derart ausgestaltet sind, dass die Vorrichtung mindestens einen mit einer Halsschlagader des Warmblüters in Wärmeaustausch stehenden Bereich mit dem Kälteerzeugungsmittel im Wesentlichen überdeckend befestigbar ist, lässt sich mit Vorteil eine gezielte Abkühlung des zum Gehirn fließenden Bluts durch einen direkten Wärmeaustausch erzielen.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Kälteerzeugungsmittel Mittel zum Auslösen einer endothermen Reaktion, insbesondere durch Zusammenbringen eines ersten Reagenz mit einem zweiten Reagenz. Diese Ausgestaltung der Kälteerzeugungsmittel ermöglicht mit Vorteil eine Kälteerzeugung unabhängig von externen Energiequellen oder dergleichen. Zudem ist mit Vorteil die Kälteerzeugung problemlos auch durch medizinische Laien zum Beispiel in Erste-Hilfe Situationen möglich. Dazu muss lediglich insbesondere das erste mit dem zweiten Reagenz in Verbindung gebracht werden, indem beispielsweise ein wasserenthaltender Behälter zur Durchmischung mit einem Salz geöffnet wird. Beim Auflösen des Salzes nimmt das Gemisch, wie für sich genommen bekannt, Umgebungswärme auf.

Beispielsweise kann Ammoniumnitrat (NH₄NO₃) mit Wasser in Verbindung gebracht werden, um die erfindungsgemäße Kühlwirkung zu erhalten. Gleichermaßen können andere Salze in Wasser gelöst werden, um diesen Effekt zu erhalten. Beispielsweise eignet sich Harnstoff, Kochsalz, Kaliumchlorid oder Magnesiumchlorid als in Wasser zu lösendes Reagenz.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Kälteerzeugungsmittel einen einen ersten, das erste Reagenz sowie einen chemisch gegenüber diesem geschlossenen zweiten, mit dem zweiten Reagenz gefüllten, flexiblen Behälter enthaltenden flexiblen schlauchartigen Behälter. Insbesondere kann im Rahmen der Erfindung der zweite Behälter ein mit Wasser gefüllter Kunststoffbeutel sein. Ebenfalls kann der erste, äußere Behälter als Kunststoffbehälter ausgestaltet sein, welcher die wassergefüllte Plastikumhüllung neben dem ersten Reagenz enthält. Im Rahmen der Erfindung haben sich Folien aus Polyamid, Polyethylen oder Polypropylen bzw. Mischungen daraus als geeignete Materialien für die Behälter erwiesen. Entscheidend bei der Materialwahl ist erfindungsgemäß, dass eine chemische Trennung der in den beiden Behältern gelagerten Reagenzien auch über lange Zeiträume sichergestellt ist. Zum anderen sollte es möglich sein, den wasserenthaltenden Beutel zum Platzen zu bringen, um die endotherme Reaktion in Gang zu setzen.

Wenn in Weiterbildung der Erfindung der erste Behälter in zwei oder mehr miteinander kommunizierende Teilvolumina aufgeteilt ist, wobei das erste Reagenz über die Teilvolumina verteilt angeordnet ist, lässt sich mit Vorteil eine Steuerung des zeitlichen Verlaufs der Kühlwirkung erzielen. Dazu kann beispielsweise im Rahmen der Erfindung eine unterschiedliche Menge von dem ersten Reagenz in den unterschiedlichen Teilvolumina enthalten sein, um je nach Erreichen des zweiten Reagenz, also in der Regel Wasser, des jeweiligen Teilvolumens eine verzögerte In-Gangsetzung der endothermen Reaktion zu erzielen. Ebenfalls ist es im Rahmen der Erfindung möglich, unterschiedliche Reagenzien, wie zum Beispiel unterschiedliche Salze, in den unterschiedlichen Teilvolumina anzuordnen, um eine möglichst langanhaltende gleichmäßige Kühlleistung zu erzeugen.

Insbesondere kann erfindungsgemäß mit Vorteil das erste Reagenz mit dem zweiten Reagenz endotherm reagierend ausgestaltet sein, wobei das erste Reagenz als Granulat mit einer Vielzahl von Körnern, als Suspension und/oder als Gel vorliegt.

Wenn darüber hinaus in Ausgestaltung der Erfindung wenigstens einige der Körner mit einer die endotherme Reaktion mit dem zweiten Reagenz verzögernden und/oder beschleunigenden Beschichtung versehen sind, lässt sich mit Vorteil eine länger anhaltende, gleichmäßige Kühlungswirkung für das Gehirn erreichen. Dies geht mit Vorteil erfindungsgemäß jedoch nicht auf Kosten einer zur Abwendung von irreversiblen Schäden von Warmblütern entscheidenden schnellen Bereitstellung einer ersten Kühlleistung. Eine Beschichtung zur Beschleunigung kann im Rahmen der Erfindung insbesondere einen Katalysator umfassen.

Insbesondere kann erfindungsgemäß die verzögernde Beschichtung der Körner Zellulose umfassen.

Eine gleichmäßige, gleichzeitig kurzfristig einsetzende wie auch lang anhaltende Kühlleistung lässt sich in spezieller Ausgestaltung der Erfindung erreichen, wenn das Granulat aus einem Gemisch von Körnern mit unterschiedlichen Volumina besteht.

Die gleiche Wirkung hat eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wonach das Granulat aus einem Gemisch von Körnern mit Beschichtungen aus unterschiedlichen Stoffen und/oder von Körnern mit unterschiedlichen Schichtdicken besteht. Der zuständige Fachmann wird im Rahmen seines Fachwissens aufgrund routinemäßiger Versuche geeignete Gemischzusammensetzungen hinsichtlich Schichtdicke und Beschichtungsstoffen ermitteln können, um einen gewünschten zeitlichen Verlauf der Kühlungsleistung zu erzeugen.

Um die erfindungsgemäße Befestigung der Vorrichtung am Patienten zur Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung zwischen den Kälteerzeugungsmitteln und einer Halsschlagader besonders günstig zu erreichen, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Befestigungsmittel halskrausenartig zum Befestigen um den Hals des Warmblüters herum ausgestaltet sind. Insbesondere können zum Verschließen der Halskrause Klettverschlussverbindungen oder Ähnliches vorgesehen sein.

Die Vorrichtung wird weiter verbessert, wenn zusätzlich ein bandförmiger Druckverschluss um die vorzugsweise halskrausenartige Vorrichtung zur Straffung angebracht wird, um den Anpressdruck der Vorrichtung im Bereich der Halsschlagadern zu optimieren.

Wenn der bandförmige Druckverschluss durch Materialverstärker ausschließlich im Bereich der Halsschlagadern erweitert wird, optimiert sich zusätzlich der Anpressdruck in diesem Bereich im Verhältnis zum restlichen Band.

In anderer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird dies erreicht, indem die Befestigungsmittel schwimmwestenartig zum Umhängen um den Hals des Warmblüters ausgestaltet sind. Dabei muss erfindungsgemäß eine Kontaktierung der Kälteerzeugungsmittel mit Bereichen des Halses des Warmblüters sichergestellt sein, welche in wärmeübertragender Verbindung mit den Halsschlagadern stehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird weiter verbessert, wenn Wärmeleitungsmittel, insbesondere ein, vorzugsweise hydrophiles, Gel umfassend, zur Kontaktierung mit einem Hautbereich des Warmblüters in einer Umgebung mit mindestens einer Halsschlagader angeordnet sind, um eine Wärmeübertragung über die wärmeleitende Verbindung zu unterstützen. Insbesondere hat sich in diesem Zusammenhang eine Mischung aus Wasser mit Methylparaben (4-Hydroxybenzoesäuremethylester) als geeignet erwiesen, um eine möglichst effektive Wärmeleitung zwischen den Halsschlagadern und den Kühlungsmitteln zu erreichen. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, die Wärmeleitungsmittel im Wesentlichen nur in einer unmittelbaren Umgebung der Halsschlagader des Warmblüters vorzusehen, um die Kühlleistung gezielt und selektiv auf die Halsschlagadern zu fokussieren.

Insbesondere können in diesem Zusammenhang erfindungsgemäß die Wärmeleitungsmittel einen kissenartigen Träger umfassen, welcher vorzugsweise mit einer zum bestimmungsgemäßen Gebrauch entfernbaren Schutzfolie versehen ist. Die Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Erste-Hilfe Maßnahme, beispielsweise bei Patienten nach Herzstillstand und Reanimation, durch medizinische Laien, wird hierdurch mit Vorteil begünstigt. Denn zu dem Gebrauch der Vorrichtung muss lediglich die endotherme Reaktion, beispielsweise durch Zusammendrücken und Aufplatzen eines Wasserbeutels, in Gang gesetzt werden und vor Auflegen der Vorrichtung auf den Hals des Warmblüters die Schutzfolie über den Wärmeleitungsmitteln abgezogen werden. Die Handhabbarkeit gestaltet sich auf diese Weise günstiger, als wenn beispielsweise als Wärmeleitungsmittel ein in einer separaten Tube vorhandenes Kühlgel oder ähnliches appliziert werden muss.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Temperaturregelungsmittel vorgesehen, um einer durch die Kälteerzeugungsmittel hervorgerufenen Abkühlung unter einen vorgegebenen Temperaturwert entgegenzuwirken. Insbesondere, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Erste-Hilfe Maßnahme von medizinischen Laien eingesetzt wird, lässt sich auf diese Weise dem Auftreten einer den Warmblüter gefährdenden übermäßigen Abkühlung des Gehirns entgegenwirken. Insbesondere kann die Ausgestaltung der Vorrichtung auf den Zieltemperaturbereich von 32°C bis 34°C im Gehirn, also dem Bereich der sogenannten therapeutischen milden Hypothermie, eingestellt sein.

Als geeignete Temperaturregelungsmittel kommen insbesondere passive Regler in Frage.

Insbesondere können in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Temperaturregelungsmittel Latentwärmespeichermittel, vorzugsweise paraffinähnliche Substanzen enthaltend, umfassen. Unter Latentwärmespeicherung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Speicherung von Wärme in einem Material, welches einen Phasen Übergang erfährt, verstanden. Als Latentwärmespeichermittel sind insbesondere sogenannte Phase-Change-Materialien (PCM) geeignet.

Wenn erfindungsgemäß als Temperaturregelungsmittel ein PCM verwendet wird, kann dieses Material insbesondere als Mikrokapseln vorliegen.

In welche paraffinähnliche Substanzen eingelagert sind, in für sich genommen bekannter Weise erfolgt eine Speicherung von Wärme bei dem Phasenübergang von fest nach flüssig, wenn das Material Wärme aufnimmt und auf diese Weise die Temperatur nach unten stabil hält. Andererseits erfolgt in bekannter Weise ein Phasenübergang von flüssig nach fest, wenn das Material Wärme abgibt und auf diese Weise die Temperatur nach oben konstant hält.

Insbesondere können in Ausgestaltung der Erfindung die Temperaturregelungsmittel zur Unterbindung einer wärmeleitenden Verbindung zwischen den Kälteerzeugungsmitteln und dem Warmblüter in Bereichen, die mit einer Halsschlagader des Warmblüters im Wesentlichen nicht in Wärmeaustausch stehen, angeordnet sein. Mit Vorteil erreicht man durch diese erfindungsgemäße Anordnung der Temperaturregelungsmittel, dass die Übertragung der Kühlungsleistung von den Kälteerzeugungsmitteln auf die Halsschlagadern nicht von den Temperaturregelungsmitteln beeinträchtigt wird, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, dass der Bereich außerhalb der in Wärmeaustausch mit den Halsschlagadern stehenden Bereiche nicht in unerwünschter Weise heruntergekühlt wird. Bei der Wahl der Temperaturregelungsmittel, insbesondere wenn diese als Latentwärmespeichermittel ausgestaltet sind, wird in dem Fachmann bekannter Weise ein Material mit einem Phasenübergang bei der einzuregelnden Temperatur ausgewählt.

Wenn Anzeigemittel zum Anzeigen einer Zuschaltung der Kälteerzeugungsmittel vorhanden sind, wird es dem Bediener, welcher häufig ein medizinischer Leihe sein wird, erleichtert, festzustellen, ob er die Kälteerzeugungsmittel bereits zugeschaltet hat oder nicht. Als Anzeigemittel kann zum Beispiel eine Leuchtdiode verwendet werden, die beim Aktivieren der Kälteerzeugungsmittel gleichzeitig eingeschaltet wird.

Ferner können in Weiterbildung der Erfindung Temperaturanzeigemittel vorgesehen sein. Im einfachsten Fall kann man im Rahmen der Erfindung ein Farbumschlagfeld verwenden, welches derart an der Vorrichtung angebracht ist, dass es eine Temperatur des Warmblüters misst. In diesem Zusammenhang ist zum Beispiel in JP 09313520 A beschrieben, dass anhand einer Temperaturmessung auf der Haut auf die Kerntemperatur des Warmblüters geschlossen werden kann. Dies kann bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein wichtiger Parameter sein, um anzuzeigen, ob in unerwünschter Weise eine systemische Hypothermie vorliegt, in welchem Falle die Behandlung abgebrochen werden sollte.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung im Wesentlichen sandwichartig in Lagen aufgebaut, wobei eine das Kälteerzeugungsmittel enthaltende Kühllage durch eine zum Dämmen der Kühllage von dem Warmblüter ausgebildete Trennlage im Wesentlichen überdeckt ist, wobei die Trennlage Aussparungen zur Herstellung der wärmeleitenden Verbindung aufweist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann gemäß einer Weiterbildung mit einer feuchtigkeitsabsorbierenden, insbesondere superabsorbierenden, Beschichtung versehen sein. Mit Vorteil lassen sich beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Warmblüter die superabsorbierenden Mittel anfeuchten, um eine langanhaltende Kühlung durch Verdunstungskälte auf der Haut des Warmblüters zu erzielen. Die superabsorbierenden Materialien können zudem Schweiß des Warmblüters aufnehmen, um diese Wirkung zu verstärken.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.

Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:

Figur 1: schematischer Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen des Gehirns;

Figur 2: Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Figur 1 auf die dem Patienten zuzuwendende Seite in Blickrichtung des Pfeils II gemäß Figur 1;

Figur 3: Sicht auf die dem Patienten abzuwendende Seite der Vorrichtung gemäß Figur 1 in Blickrichtung des Pfeils III in Figur 1;

Figur 4: Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 1 entlang der Linie IV-IV in Figur 1;

Figur 5: Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Figur 1 entlang der Linie V-V in Figur 1;

Figur 6: Draufsicht entsprechend der Darstellung in Fig. 2 auf eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen Gehirnkühler 1 als Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum nicht-invasiven, selektiven Kühlen des Gehirns eines Patienten. Der Gehirnkühler 1 hat allgemein, wie in den Draufsichten gemäß den Figuren 2 und 3 zu erkennen, die Form eines rechteckigen breiten Bandes, welches wie eine Halskrause um den Hals eines menschlichen Patienten gelegt werden kann. Der Gehirnkühler 1 ist in mehreren Lagen sandwichartig aufgebaut.

Eine erste Trennlage 2 ist beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Gehirnkühlers 1 zum direkten Auflegen auf den Hals des Patienten vorgesehen. An die Trennlage 2 schließt sich eine temperaturstabilisierende Lage 3 an. An die temperaturstabilisierende Lage 3 schließt sich in Richtung der patientenabgewandten Seite des Gehirnkühlers 1 eine Kühllage 4 an. Die Kühllage 4 ist an der dem Patienten abzuwendenden Seite mit einer weiteren temperaturstabilisierenden Lage 5 bedeckt. An die temperaturstabilisierende Außenlage 5 schließt sich schließlich wiederum an der patientenabgewandten Seite eine stark dämmende Außenlage 6 an. Der Aufbau der einzelnen Lagen und deren Funktion wird weiter unten mit Bezug auf die Figuren 2 bis 5 beschrieben.

Anhand der Figur 1 ist veranschaulicht, dass der insgesamt flexible Gehirnkühler 1 an der patientenabgewandten Seite der Trennlage 2 mit einem weichen Klettpolster versehen ist. Das weiche Klettpolster 7 dient zum ringartigen Zusammenschließen des Gehirnkühlers 1 mit einem an der patientenabgewandten Seite der Außenlage 6 angebrachten harten Klettpolster 8. Zum Anlegen des Gehirnkühlers 1 um den Hals eines Patienten wird der Gehirnkühler 2 mit der Trennlage 2 auf den Hals des Patienten aufgelegt und um den Hals herum geführt. Schließlich wird das harte Klettpolster 8 unter den von dem weichen Klettpolster 7 abgedeckten Bereich geführt und mit dem weichen Klettpolster 7 verschlossen. Alternativ kann jede andere Verschlussmethode, insbesondere auch magnetische, oder Haken oder Ähnliches im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Die Trennlage 2 besteht aus Neopren, insbesondere mit einer Stärke von 1,5 oder 2 mm.

Wie in der Schnittdarstellung gemäß Figur 1 zu erkennen, ist die Trennlage 2 durch zwei paarweise angeordnete Aussparungen 9 unterbrochen. Im Bereich der Aussparungen 9 ist somit eine direkte wärmeleitende Verbindung zwischen der dem Patienten zuzuwendenden Außenseite der Trennlage 2 zu tieferliegenden Lagen des Gehirnkühlers 1 gegeben.

Die Figur 2 zeigt in Blickrichtung des Pfeils II gemäß Figur 1 eine Draufsicht auf die dem Patienten zuzuwendende Seite der Trennlage 2. In der Figur 2 ist die Ausgestaltung der Aussparungen 9 deutlich zu erkennen. Danach haben die Aussparungen 9 jeweils die Form eines Parallelogramms, wobei sie ausgehend von einer parallel zueinander ausgerichteten, Unterseite 10 voneinander V-artig abgewandt sind. Ein Abstand 11 zwischen den beiden Aussparungen 9 beträgt daher an den Unterseiten 10 etwa 2 mm, wohingegen ein Abstand 12 an den ebenfalls parallel ausgerichteten Oberseiten der Aussparungen 9 40 mm beträgt. Die Höhe 13 der Aussparungen 9 beträgt etwa 80 mm. Die Breite 14 der Aussparungen 9 beträgt etwa 30 mm. Diese Ausgestaltung und Anordnung der Aussparungen 9 in der Trennlage 2 ermöglicht es, denm Gehirnkühler 1 derart um den Hals eines menschlichen Patienten zu legen, dass die Aussparungen 9 über Bereichen des Halses angeordnet sind, an denen die Halsschlagadern oberflächennah verlaufen und auf diese Weise einen Wärmeaustausch mit der Umgebung zulassen. Die Aussparungen 9 in der Trennlage 2 sind insbesondere mit einem mit Kontaktgel getränkten Kühlpflaster 15 ausgefüllt. Das Kühlpflaster 15 ist vorzugsweise mit Hydroxy-Ethylzellulose-Gel und/oder nicht-ionischem wasserhaltigen Liniment und optional goldhaltigen Nanopartikeln getränkt und mit einer abziehbaren Schutzfolie zur patientenzuzuwendender Seite versehen. Das Kühlpflaster 15 ist in Figur 2 schematisch durch eine Schraffur nur für die Aussparung 9 gezeigt. Tatsächlich sind jedoch gemäß bevorzugter Ausführungsform der Erfindung beide Aussparungen 9 mit einem Kühl- bzw. Kontaktgel enthaltenden Kühlpflaster ausgefüllt.

Wie besonders gut in Figur 4 in Verbindung mit der Schnittdarstellung gemäß Figur 1 zu erkennen, wobei Figur 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV gemäß Figur 1 ist, ist die temperaturstabilisierende Lage 3, welche sich an die Trennlage 2 anschließt, im Bereich der Aussparungen 9 in der Trennlage 2 durch eine rechteckige Aussparung 16 unterbrochen. Die Höhe der Aussparung in der temperaturstabilisierenden Lage 3 entspricht dabei im Wesentlichen der Höhe 13 der Aussparungen 9 in der Trennlage 2.

Die temperaturstabilisierende Lage 3 besteht aus einem Latentwärmespeichermaterial nach Art eines Thermovlies. Als Latentwärmespeichermaterial hat sich im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Mehrkomponentenfaser auf Basis von Paraffinkohlenwasserstoffen als geeignet erwiesen. Ein derartiges Material und dessen spezieller Aufbau zur Erzielung der temperaturstabilisierenden Eigenschaften ist beispielsweise in der DE 601 24 275 T2 beschrieben, auf dessen Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen wird. Auch der DE 699 23 566 T2 kann der zuständige Fachmann eine für den Einsatz als temperaturstabilisierende Lage 3 im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Materialausgestaltung auf Basis von mikroeingekapselten Phasenänderungsmaterialien entnehmen. Auch der in der DE 698 23 690 T2 beschriebene thermoisolierende Artikel, bei welcher ein in einer Vielzahl von Mikrokügelchen enthaltenes Phasenwechselmaterial paraffinische Kohlenwasserstoffe enthält, ist für die erfindungsgemäße temperaturstabilisierende Lage 3 geeignet.

Das Material der temperaturstabilisierenden Lage 3 ist erfindungsgemäß vorzugsweise zur Einregelung auf einen Temperaturwert von 11,5°C ausgewählt. Dementsprechend ist der Schmelzpunkt des Phasenübergangsmaterials im Wesentlichen bei 11,5°C zu wählen. Dies kann der Fachmann im Rahmen routinenmäßiger Versuche durch Finden geeigneter Mischungen beispielsweise unterschiedlich kettiger Paraffinkohlenwasserstoffe erreichen.

Wie besonders gut in Figur 5 in Verbindung mit Figur 1 zu erkennen, schließt sich an die temperaturstabilisierende Lage 3 eine Kühllage 4 an. Die Darstellung gemäß Figur 5 entspricht einem Schnitt entlang der Linie V-V in Figur 1, wobei ein Teilausschnitt der Trennlage 2 zusätzlich aufgeschnitten dargestellt ist. Wie in Figuren 1 und 5 zu erkennen, besteht die Kühllage aus einem äußeren Folienschlauch 17. In dem äußeren Folienschlauch 17, welcher gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel insbesondere aus einem Gemisch aus Polyamid und Polyethylen hergestellt ist, befindet sich eine Anzahl Körner 18 aus Ammoniumnitrat und/oder Harnstoff. Die Körner 18 sind innerhalb des Innenvolumens des äußeren Folienschlauchs 17 verteilt angeordnet. Der äußere Folienschlauch 17 beinhaltet ferner einen Wasserbeutel 19 aus einem Polyamid-/Polyethylengemisch. Der Wasserbeutel 19 ist vollständig geschlossen, um das darin enthaltene Wasser zunächst vollkommen von den Körnern 18 in dem Folienschlauch 17 getrennt zu halten. Der äußere Folienschlauch 17 ist ebenfalls vollständig dicht verschlossen, so dass weder die Körner 18 noch der Wasserbeutel 19 noch flüssiges Wasser aus dem Folienschlauch 17 austreten können. Der die Kühllage 4 bildende Folienschlauch 17 erstreckt sich gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel über die gesamte Ausdehnung des Gehirnkühlers 1.

Wie wiederum besonders gut in Figur 1 erkennbar, schließt sich an der dem Patienten abzuwendenden Seite des Gehirnkühlers 1 an die Kühllage 4 eine weitere temperaturstabilisierende Lage 5 an. Diese ist hinsichtlich des Materials und der übrigen Eigenschaften, mit Ausnahme des Schmelzpunktes von hier -1,5°C, im Wesentlichen genauso aufgebaut wie die weiter oben beschriebene temperaturstabilisierende Lage 3, welche sich an die Trennlage 2, die in Kontakt mit dem Patienten gebracht wird, anschließt. Im Unterschied zu der temperaturstabilisierenden Lage 3 zwischen der Trennlage 2 und der Kühllage 4 ist die temperaturstabilisierende Lage 5 zwischen Kühllage 4 und Außenlage 6 jedoch nicht durch eine Aussparung unterbrochen.

Schließlich ist mit Bezug auf die Figur 3 eine Draufsicht entsprechend dem Pfeil III in Figur 1 auf den Gehirnkühler 1 zu erkennen, welche die Außenlage 6 zeigt. Die Außenlage 6 besteht aus Neopren von vorzugsweise einer Stärke von 1,5 oder 2 mm. Wie in der Figur 3 zu erkennen, ist auf der Oberfläche der Außenlage 6 ein Druckpunkt 20 durch farbliche Markierung für den Benutzer ersichtlich. Der Druckpunkt 20 ist auf der Außenlage 6 derart platziert, dass er im an den Patienten angelegten Zustand des Gehirnkühlers 1 am Hals eines Patienten in etwa über dem Kehlkopf angeordnet ist. In Bezug auf die Kühllage 4 ist der Druckpunkt 20 derart markiert, dass er in etwa mittig über dem Wasserbeutel 19 liegt, welcher seinerseits innerhalb des äußeren Folienschlauchs 17 im Wesentlichen im Bereich der Aussparung 16 innerhalb der temperaturstabilisierenden Lage 3 und damit oberhalb der Aussparungen 9 in der Trennlage 2 angeordnet ist.

Weiter ist in der Figur 3 zu erkennen, dass um den Druckpunkt 20 herum ein im Wesentlichen rechteckig geformtes Diodenleuchtband 21 angeordnet ist. Dieses ist auf der Oberfläche der Außenlage 6 aus Neopren zum Beispiel durch Kleben befestigt. Das Diodenleuchtband 21 ist handelsüblich ausgestaltet. Zur elektrischen Versorgung des Diodenleuchtbands 21 ist in die Außenlage 6 ein Einschnitt 22 eingearbeitet, durch welchen ein Kabel des Diodenleuchtbands 21 zu der darunter angeordneten, in den Figuren nicht dargestellten Batterie- und Schaltelektronik geführt ist. Die Schaltelektronik des Diodenleuchtbands 21 ist derart ausgestaltet und angeordnet, dass beim Ausüben eines Drucks auf den Druckpunkt 20 ab einem Mindestdruck das Diodenleuchtband 21 eingeschaltet wird, um anzuzeigen, dass der Druckpunkt 20 betätigt wurde und der Wasserbeutel 19 aufgeplatzt ist, um die endotherme Reaktion innerhalb der Kühllage 4 in Gang zu setzen.

Die einzelnen Lagen und Komponenten des Gehirnkühlers 1 sind durch Vernähung oder Verklebung miteinander verbunden. Insbesondere können die Kühlpflaster 15 mit der Trennlage 2 an den Rändern der Aussparungen 9 vernäht sein. Ferner ist vorzugsweise die temperaturstabilisierende Lage 3 mit Trennlage 2 vernäht oder durch Hochdruckbedampfung integriert. Ebenfalls ist der äußere Folienschlauch 17 an ihn umgebenden Foliennähten, welche in den Figuren nicht dargestellt sind, mit der Trennlage 2 vernäht. Weiter ist die zweite temperaturstabilisierende Lage 5, welche sich an die Kühllage 4 anschließt, mit der Trennlage 2 vernäht oder verklebt. Schließlich ist die Trennlage 2 mit der Außenlage 6 vernäht. Die Vernähung ist in den Figuren, insbesondere in Figur 1, nicht zu erkennen.

Zur Benutzung des erfindungsgemäßen Gehirnkühlers 1 gemäß den Figuren 1 bis 5 zur sofortigen Behandlung eines Patienten mit beispielsweise einem Schlaganfall im Rahmen der Ersten Hilfe wird wie nachfolgend beschrieben vorgegangen. Der Benutzer legt den Gehirnkühler 1 auf einen festen Untergrund mit der Außenlage 6 nach oben. Anschließend drückt er mit einem Daumen auf den Druckpunkt 20 bis das Diodenleuchtband 21 leuchtet. Dabei wird auf den in der Kühllage 4 darunter angeordneten Wasserbeutel 19 ein Druck ausgeübt, welcher den Wasserbeutel 19 zum Platzen bringt. Dies führt zu einer Vermischung des in dem Wasserbeutel 19 enthaltenen Wassers mit den Körnern 18, die sich innerhalb des äußeren Folienschlauchs 17 befinden. In dem Gemisch lösen sich nun die Körner 18 im Rahmen einer endothermen Reaktion unter Aufnahme von Wärme auf. Diese Wärme wird über die wärmeleitende Verbindung durch die Aussparung 16 und die beiden in den Aussparungen 9 in der Trennlage 2 enthaltenen Kühlpflaster 15 den Hallschlagadern des Patienten entnommen. Dadurch wird die dem Gehirn des Patienten zugeführte Blutmenge gezielt herabgekühlt, um in kontrollierter Weise eine selektive Hypothermie nur im Gehirnzu erzeugen. Die Energiemenge ist dabei derart abgestimmt, dass keine signifikante systemische Hypothermie auftritt.

Die Trennlage 2 und insbesondere die temperaturstabilisierenden Lagen 3 und 5, welche die Kühllage 4 umgeben, stellen dabei sicher, dass zum einen ein Wärmeaustausch im Wesentlichen ausschließlich über den genannten Wärmeleitungskanal durch die Aussparungen 16, 9 und das Kühlpflaster 15 erfolgt, um selektiv nur die Halsschlagadern des Patienten zu kühlen. Auch wirken die temperaturstabilisierenden Lagen 3, 5 einem unerwünschten Herabkühlen des Gehirns des Patienten unter einen in diesem Ausführungsbeispiel mit 32°C gewählten Temperaturwert entgegen.

Die Entfaltung der Kühlleistung innerhalb der Kühllage 4 kann bei der Herstellung des Gehirnkühlers gezielt gesteuert werden, wenn die Größe der Körner 18 variiert wird und/oder wenn eine bestimmte Größenverteilung der Körner 18 verwendet wird. Auch können alle oder ein Teil der Körner 18 mit einer die endotherme Reaktion verzögernden Beschichtung, beispielsweise aus Zellulose, versehen sein. In den Figuren nicht dargestellt, kann der äußere Folienschlauch 17 in Teilvolumina unterteilt sein. Insbesondere kann ein Teilvolumen derart definiert sein, dass ein Verrutschen des Wasserbeutels 19 gegenüber dem Druckpunkt 20 auf der Außenlage 6 verhindert wird.

Auf diese Weise ist erfindungsgemäß ein Gehirnkühler als bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum nicht-invasiven, selektiven Kühlen des Gehirns gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, welcher als Erste-Hilfe Maßnahme vor Ort von medizinischen Laien zur Sofortbehandlung insbesondere mit therapeutischer milder Hypothermie verwendet werden kann. Mit Vorteil erfolgt eine gezielte Kühlung nur des Gehirns durch Angreifen an den Halsschlagadern. Die spezielle Materialzusammensetzung und –anordnung des erfindungsgemäßen Gehirnkühlers stellt darüber hinaus sicher, dass einem medizinisch bedenklichen übermäßigen Herabkühlen entgegengewirkt wird.

Figur 6 zeigt in einer Draufsicht entsprechend der Darstellung in Figur 2 eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen des Gehirns. Der innere Aufbau und prinzipielle Funktionsweise der in Figur 6 gezeigten Vorrichtung kann entsprechend dem Aufbau und der prinzipiellen Funktionsweise der mit Bezug auf die Figuren 1 bis 5 erläuterten Vorrichtung sein.

Die in Figur 6 gezeigte Ausgestaltung zeigt jedoch eine besonders günstige Form eines oberen Abschlusses 23 der Vorrichtung. Diese weist in einem Bereich zwischen den V-förmlich angeordneten Aussparungen 9 einen konkaven Abschnitt 24 auf, dessen Krümmung so gewählt ist, dass sich die Vorrichtung zur Herstellung einer besonders guten wärmeleitenden Verbindung zwischen den Halsschlagadern und den Aussparungen 9 unter Berücksichtigung der Körperform im Übergang zwischen Hals und Kieferknochen eignet.

An den konkaven Abschnitt 24 des oberen Abschlusses 23 schließt sich zu beiden Seiten jeweils ein weiterer konkav gekrümmter Abschnitt 25, 26 an. Dabei weisen die konkav gekrümmten Abschnitte 25, 26 eine geringere Krümmung als der konkave Abschnitt 24 zwischen den Aussparungen 9 im oberen Abschluss 23 des Gehirnkühlers 1 auf, um beim Anlegen des Gehirnkühlers an den Hals eines Patienten an eine Krümmung des Umfangs des Halses des Patienten angepasst zu sein.

Darüber hinaus ist die Krümmung benachbarter Abschnitte 24, 24 bzw. benachbarter Abschnitte 24, 26 derart ausgestaltet, dass ein Abstand 27 des oberen Abschlusses 23 vom geradeverlaufenden unteren Abschluss 28 mit zunehmender Entfernung von dem konkaven Abschnitt 24 abnimmt. Dadurch ist der konkave Abschnitt 24 im Bereich zwischen den Aussparungen 9 an beiden Seiten durch spitz zulaufende Bereiche 29, 30 begrenzt. Beim Anlegen eines Gehirnkühlers gemäß Figur 6 an den Hals, beispielsweise mit Hilfe eines Klettverschlusses oder anderen für sich genommen bekannten Vorrichtungen, fügt dieser sich aufgrund der in Figur 6 gezeigten Form des oberen Abschlusses 23 mit den konkaven Abschnitten 24, 25, 26 besonders gut an die anatomische Form eines menschlichen Halses an, um auf diese Weise eine besonders gute wärmeleitende Verbindung im Bereich der Aussparungen 9 mit den Halsschlagadern herstellen zu können.

BEZUGSZEICHENLISTE

Gehirnkühler
Trennlage
temperaturstabilisierende Lage
Kühllage
temperaturstabilisierende Lage
Außenlage
weiches Klettpolster
hartes Klettpolster
Aussparung
Unterseite
Abstand
Abstand
Höhe
Breite
Kühlpflaster
Aussparung
äußerer Folienschlauch
Körner
Wasserbeutel
Druckpunkt
Diodenleuchtband
Einschnitt
oberer Abschluss
konkaver Abschnitt
konkav gekrümmter Abschnitt
konkav gekrümmter Abschnitt
Abstand
unterer Abschluss
spitz zulaufender Bereich
spitz zulaufender Bereich

Claims

Vorrichtung (1) zum nicht-invasiven Kühlen des Gehirns eines, insbesondere menschlichen, Warmblüters mit zuschaltbaren autarken Kälteerzeugungsmitteln (4, 18, 19) und Befestigungsmitteln zum Befestigen im Hals-Kopfbereich des Warmblüters, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel derart ausgestaltet sind, dass die Vorrichtung (1) an dem Warmblüter zur Herstellung einer wärmeleitenden Verbindung (9, 15, 16) zwischen den Kälteerzeugungsmitteln (4, 18, 19) und mindestens einer Halsschlagader des Warmblüters befestigbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel derart ausgestaltet sind, dass die Vorrichtung (1) mindestens einen mit einer Halsschlagader des Warmblüters in Wärmeaustausch stehenden Bereich mit den Kälteerzeugungsmitteln (4, 18, 19) im wesentlichen überdeckend befestigbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteerzeugungsmittel (4, 18, 19) Mittel zum Auslösen einer endothermen Reaktion, insbesondere durch Zusammenbringen eines ersten Reagenz (18) mit einem zweiten Reagenz, umfassen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteerzeugungsmittel (4, 18, 19) einen ersten, das erste Reagenz (18) sowie einen chemisch gegenüber diesem geschlossenen zweiten, mit dem zweiten Reagenz gefüllten, flexiblen Behälter (19) enthaltenden flexiblen schlauchartigen Behälter (17) umfassen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Behälter (17) in zwei oder mehr miteinander kommunizierende Teilvolumina aufgeteilt ist, wobei das erste Reagenz (18) über die Teilvolumina verteilt angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Reagenz (18) mit dem zweiten Reagenz endotherm reagierend ausgestaltet ist, wobei das erste Reagenz (18) als Granulat mit einer Vielzahl von Körnern, als Suspension und/oder als Gel vorliegt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Körner mit einer die endotherme Reaktion mit dem zweiten Reagenz verzögernden und/oder beschleunigenden Beschichtung versehen sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verzögernde Beschichtung Zellulose umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat aus einem Gemisch von Körnern mit unterschiedlichen Volumina besteht.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat aus einem Gemisch von Körnern (18) mit Beschichtungen aus unterschiedlichen Stoffen und/oder von Körner (18) mit unterschiedlichen Schichtdicken besteht.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel halskrausenartig zum Befestigen um den Hals des Warmblüters herum ausgestaltet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel schwimmwestenartig zum Umhängen um den Hals des Warmblüters ausgestaltet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeleitungsmittel (15), insbesondere ein, vorzugsweise hydrophiles, Gel und/oder ein Liniment umfassend, zur Kontaktierung mit einem Hautbereich des Warmblüters in einer Umgebung mindestens einer Halsschlagader angeordnet sind, um eine Wärmeübertragung über die wärmeleitende Verbindung zu unterstützen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitungsmittel einen kissenartigen Träger (15) umfassen, welcher vorzugsweise mit einer zum bestimmungsgemäßen Gebrauch entfernbaren Schutzfolie versehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Temperaturregelungsmittel (3, 5) vorgesehen sind, um einer durch die Kälteerzeugungsmittel (4, 18, 19) hervorgerufenen Abkühlung unter einen vorgegebenen Temperaturwert entgegenzuwirken.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregelungsmittel (3, 5) Latentwärmespeichermittel, vorzugsweise paraffinähnliche Substanzen enthaltend, umfassen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregelungsmittel (3, 5) zur Unterbindung einer wärmeleitenden Verbindung zwischen den Kälteerzeugungsmitteln (4, 18, 19) und dem Warmblüter in Bereichen, die mit einer Halsschlagader des Warmblüters im wesentlichen nicht in Wärmeaustausch stehen, angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anzeigemittel (21) zum Anzeigen einer Zuschaltung der Kälteerzeugungsmittel (4, 18, 19) aufweisen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Temperaturanzeigemittel vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen sandwichartig in Lagen (2, 3, 4, 5, 6) aufgebaut ist, wobei eine das Kälteerzeugungsmittel (4, 18, 19) enthaltende Kühllage (4) durch eine zum Wärmeisolieren der Kühlschicht von dem Warmblüter ausgebildete Trennlage (2) im wesentlichen überdeckt ist, wobei die Trennlage (2) Aussparungen (9) zur Herstellung der wärmeleitenden Verbindung aufweist.