生命体热量控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种控制个体的躯体温度的系统与方法。所述系统包括一个用于将热量传递给个体的躯体表面部分或从该部分带走热量的热交换器；至少一个用于测量个体的实际ＢＣＴ（ａＢＣＴ）并发射一个ａＢＣＴ数据信号的ＢＣＴ传感装置；至少一个用于测量表征躯体表面和躯体核心之间的热传递动态（ＨＴＤ）的参数并发射一个ＨＴＤ数据信号的传感装置；以及一个控制模块，用于接收来自测量装置的数据信号（包括ａＢＣＴ数据信号和ＨＴＤ数据信号），并发射一控制信号，用于控制热交换器的热交换性能，使之成为数据信号和期望的躯体核心温度（ｄＢＣＴ）的函数。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生命体的体温调节系统和方法。本专利技术的系统和方法可用于人体和动物体。
技术介绍
和现有技术生命体可维持正常的体温，在正常情况下人体体温约为36．5-37℃。但是，躯体在极端温度条件下或在各种医疗处置中可能无法恰当调节体温。这种情况例如包括个体暴露于极端温度下，以及在各种生理疾病和医疗条件(例如全身麻醉)下，躯体丧失了恰当调节体温的能力。低温为体温降低，可能出现在暴露于冷环境中的情况。轻度低温为躯体的核心温度(即躯体内的内部器官和组织温度)降低到约低于正常体温2℃，这种情况一般发生在外科手术中或手术之后，这是由全身麻醉引起的，即病人由于代谢降低而倾向于丧失躯体热量，并且是由于内部躯体器官或组织(例如位于腹腔和胸腔内)暴露于周围空气中。60％以上的术后病人经历低温，并且在例如体外循环心脏手术等一些外科手术中，90％以上的成年病人经历低温。低温可导致各种严重的生理问题，包括心脏病、凝血病、免疫功能受损、伤口愈合受影响、寒颤、药物的有关药理学性能改变等。高热，即体温升高到正常体温以上也会引起各种生理疾病，并且如果达到极限会对生命产生威胁。长期以来人们认为，临床上需要一种体温控制装置。MicroClimate Systems Inc．，Stanford，MI，U．S．A．销售便携式个人冷却系统系列(销售商标为KOOLVEST，KOOLJACKET，KOOLBAND，KOOLPAID以及其它)，该系统准备给在热环境中进行躯体运动的健康人使用(参见网址http／／www．microclimatte．com／prodline．html或http／／www．microclimate．com／work．html)。所述系统由一件外衣(它可以是背心、夹克衫、室内便帽、颈圈等等)和嵌入在其中的管子组成，管子中的水由电动泵驱动而流动。水在进入外衣内的管子之前先流过冰块或冷却装置。用户可以控制泵的运转率、温度等。Mallinckrodt Inc．，St．Louis，MO，USA以及其它公司也提供类似的产品系列(参见网址http／／www．mallinckrodt．com／ccd)。美国专利US4，807，447(Macdonald等人)公开了类似的系统。该系统的新特点为利用人的呼吸来操作制冷压缩机。美国专利US3，738，367、4，094，357、4，094，367、4，149，541、4，844，072、5，184，612和5，269，369公开了各种采用外衣、垫或毯以及热传递元件，例如嵌入其中的管线的系统。但是，由于各种生理原因，除了后面将进一步详细说明的本专利技术以外，以上系统总的来说均不能对个体的体温提供适当控制，并且特别是不能对手术后经受全身麻醉的病人提供适当的体温控制。另外还需要在兽医学中对体温进行控制，特别是在全身麻醉的手术中控制体温。动物，特别是小动物有时由于未对体温变化进行控制而在手术后死亡。专利技术概述在下文中，“核心温度”一词用于表示躯体内部的温度，即体内内部器官和组织的温度。核心温度一般通过直肠测量(“直肠温度测量”)，但也可通过将探头插到其它各种体腔中测得，例如采用口、鼻或耳部探头。“表面温度”一词用于表示外部躯体表面的温度，(该外部躯体表面可以是皮肤，或者为例如在烧伤情况下皮肤已去除时的最外层)。应注意到，表面温度在不同的躯体部分之间可以是变化的。可以采用各种温度检测器来测量表面温度，例如包括测量从特定皮肤部分发射出的红外线的红外线传感器、与皮肤接触的检测器，如热电偶装置、热敏电阻等。依据本专利技术，已经清楚的是现有温度调节装置的主要缺点为它们没有足够地服从这样一个事实，即躯体不是一个被动的热传导体，而应认为是内在的动态生理热调节机构，躯体核心和外周间的热传递性能可以由其改变。例如，当暴露于低温下时，外周血管收缩，这样流向外周的血流降低，从而减少了外周与躯体核心之间的热传递。在其它情形下，血管舒张导致流向外周的血流增加到高于正常水平，这样使躯体核心与外周之间的热传递增加。根据本专利技术，提供一种控制躯体温度的系统和方法。本专利技术的系统和方法能够受控冷却躯体温度、受控加热并调节个体的体温，从而使躯体温度维持在期望的设定温度下。本专利技术的独特特征是将躯体考虑为是从皮肤至躯体核心的复杂热传递系统。该系统的复杂性表现为具有热传递动态性能，即生理变化可使皮肤和躯体核心之间的热传递率发生变化。可采用各种装置来确定这种热传递动态(HTD)，这一点在后面将详细描述。本专利技术提供的用于控制个体的躯体核心温度(BCT)的系统包括-一个用于将热量传递给个体的躯体表面部分，或从该躯体表面部分带走热量的热交换器；-至少一个用于测量个体的实际BCT(aBCT)并发射一个aBCT数据信号的BCT-传感装置；-至少一个用于测量表征躯体表面与躯体核心之间的热传递动态(HTD)的参数，并发射一个HTD数据信号的传感装置；以及-一个控制模块，用于从测量装置接收包括aBCT数据信号和HTD数据信号的数据信号，并发射一个控制信号来控制所述热交换器的热交换性能，使之成为该数据信号和期望的躯体核心温度(dBCT)的函数。该热交换器或者可具有内部加热和制冷的能力，如包括珀尔贴效应(Peltier effect)模块，或者该热交换器可与至少一个冷和／或热流体源相连，该流体继而在这种流体源和热交换器之间循环，以使交换器和所述流体源之间发生热／冷传递。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于控制一个体的内部躯体温度的方法，该方法包括以下步骤(a)确定期望的躯体核心温度(dBCT)；(b)提供与个体的外部躯体表面的至少一部分相接触的热交换器，该热交换器用于向躯体部分传递热量或从该部分带走热量；(c)连续测量一些参数，这些参数至少包括实际躯体核心温度(aBCT)和表征躯体表面与躯体核心之间的热传递动态(HTD)的参数。(d)在一个处理器中，接收对应于该测量参数的数据信号，比较aBCT和dBCT，根据比较结果确定是否需要加热或冷却，并根据aBCT／dBCT差和所述HTD发射控制信号来控制所述热交换器的热传递性能。对所述热交换器的热交换性能的控制，可包括改变热交换器和躯体表面之间的热传递性能，这一点例如可通过改变躯体表面和皮肤之间的热传导参数来实现，例如向位于热交换器内的热辐射／热吸收部件与皮肤之间配置的空气袋泵入或抽出空气；或优选通过改变热交换器的温度，这样或者可以减少加热或冷却的范围，停止加热或冷却操作，或者使加热或冷却操作分别倒转为冷却或加热操作。在倒转过程中，首先起热源作用的热交换器将切换变成散热器(heat sink)，或者反过来，这样热传递的方向颠倒。热交换器例如可包括电子加热／冷却装置，例如为珀尔贴装置或其它。但是依据本专利技术的优选(但不是限定性的)实施例，热交换器的类型为包括一个或多个导管或流体传递媒体，以便使加热受控流体穿过其中，将热量传递给个体的躯体表面或从该表面吸收热量。一般为液体(非唯一的)的流体，例如水可通过泵或其它用于该目的的适当装置驱动穿过导管或媒体。这样，这些流体在热交换器和一个热和／或冷源之间形成循环。热交换器一般为柔软的，从而能够在开始时与躯体的表面接触，以便进行有效的热传递。除了前面提及的测量装置(BCT传感装置和用于测量表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制个体的躯体核心温度（ＢＣＴ）的系统，包括： － 一个用于将热量传递给个体的躯体表面部分，或从该躯体表面部分带走热量的热交换器； － 至少一个用于测量个体的实际ＢＣＴ（ａＢＣＴ）并发射一个ａＢＣＴ数据信号的ＢＣＴ－传感装置； － 至少一个用于测量表征躯体表面与躯体核心之间的热传递动态（ＨＴＤ）的参数，并发射一个ＨＴＤ数据信号的传感装置；以及 － 一个控制模块，用于从测量装置接收包括ａＢＣＴ数据信号和ＨＴＤ数据信号的数据信号，并发射一个控制信号来控制所述热交换器的热交换性能，使之成为该数据信号和期望的躯体核心温度（ｄＢＣＴ）的函数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊格尔库什尼尔，
申请(专利权)人：MTRE先进技术有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]