專利名稱：用于冷卻患者的罩子和包括這種罩子的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷卻患者身體的至少一部分的罩子，它包括至少一個裝有冷卻流體并且用于設(shè)置在身體或身體部分上的冷卻元件，在使用之前將冷卻元件冷卻至低于凝固點(diǎn)。
另外，本發(fā)明涉及用于冷卻患者身體的至少一部分的裝置，包括至少一個上述冷卻罩和冷卻設(shè)備。
本發(fā)明尤其涉及對心博停止或中風(fēng)患者的冷卻。但是，本發(fā)明也可以適用于患有腦外傷、脊髓損傷或膿毒性休克的患者。最后，根據(jù)本發(fā)明的冷卻罩可以適用于創(chuàng)傷、扭傷等的冷卻。但是根據(jù)本發(fā)明的冷卻罩還能夠適用于冷卻例如食物等的物品。
背景技術(shù)：
研究已經(jīng)證明，通過在成功復(fù)蘇之后降低體溫能夠明顯提高遭受心博停止的患者的存活幾率。降低體溫不僅降低了在患者大腦中的耗氧量，而且還減緩了各種細(xì)胞分解過程，這種細(xì)胞分解過程即使在血液循環(huán)成功復(fù)蘇之后也會造成不可修復(fù)的神經(jīng)損壞。盡管在流動和急救護(hù)理系統(tǒng)方面的進(jìn)步和在強(qiáng)化醫(yī)學(xué)中現(xiàn)有醫(yī)療技術(shù)的采用，患者在醫(yī)院外面出現(xiàn)心博停止存活的幾率仍然非常小。在工業(yè)化國家中在醫(yī)院外面突發(fā)心博停止在每年中為100,000個人中有36至128個。如果心博停止受害者在最初的4至6分鐘內(nèi)沒有接受治療，則容易出現(xiàn)不可恢復(fù)的大腦損傷。在沒有得到治療的情況下存活幾率每過一分鐘將降低7-10％。在10分鐘之后，只有很少的復(fù)蘇方法獲得成功。
目前在心博停止之后的治療集中在復(fù)蘇努力上。使用生命維持醫(yī)療裝置和非常先進(jìn)的外科技術(shù)使得醫(yī)生即使在較長的發(fā)作時間之后也能夠恢復(fù)受害人的血液循環(huán)，但是仍然會出現(xiàn)不可復(fù)原的大腦損傷的問題。即使在恢復(fù)自發(fā)血液循環(huán)之后，由于在心博停止期間的化學(xué)和物理血液變化，致命的大腦和組織損壞過程將繼續(xù)(復(fù)蘇后綜合癥)。在復(fù)蘇之前、期間和之后造成大腦損傷的病理生理機(jī)理有多個方面。迄今為止，還沒有提供任何的專門治療方法來在自發(fā)血液循環(huán)恢復(fù)之后保護(hù)大腦。能夠抑制細(xì)胞破壞的機(jī)理的生物醫(yī)學(xué)藥物盡管仍處于早期階段，但已經(jīng)成為非常有希望的研究領(lǐng)域。因此整個世界的研究小組正在研究其它應(yīng)付那些致命機(jī)理的可選方案。
目前，降低體溫是用于防止或消除復(fù)蘇后綜合癥的最先進(jìn)醫(yī)療理念。許多研究已經(jīng)證實是，在特定局部缺血情況，尤其是心博停止之后降低體溫具有明顯的積極效果。與非受控降低體溫不同，用于心臟或神經(jīng)外科或用于在心博停止之后的復(fù)蘇的降低體溫療法需要受控的條件。降低體溫療法限定了不同的冷卻等級輕度降低體溫36-33℃中度降低體溫32-28℃重度降低體溫27-11℃深度降低體溫10-6℃超深度降低體溫5-0℃與在心臟病引起的心博停止的昏迷幸存者中的正常溫度相比，針對施加輕度降低體溫的研究已經(jīng)表明，體溫降低改善了在這些患者中的存活幾率和神經(jīng)恢復(fù)。在2003年7月，美國心臟協(xié)會發(fā)表了對通過輕度降低體溫而在醫(yī)院外面冷卻心博停止的受害者的建議。該屬于ERC(歐洲復(fù)蘇協(xié)會)、AHA(美國心臟協(xié)會)和許多其它全世界的協(xié)會并且一直在努力形成用于心肺復(fù)蘇的一致性指南的ILOR(國際復(fù)蘇聯(lián)絡(luò)委員會)于2002年10月在歐洲已經(jīng)提出該建議。
在輕度降低體溫中，冷卻的開始時間及其持續(xù)時間非常關(guān)鍵。當(dāng)前可用的冷卻方法不適用于早期進(jìn)行降低體溫。雖然浸入在冰水中產(chǎn)生相對迅速的冷卻，但是該方法實際上是不可操作的。在脫衣服并且在頭部和軀干上施加冰包覆期間冷卻進(jìn)行得太慢。血液的體外冷卻是用于降低溫度的最快方法，但仍然涉及邏輯問題(logistic problem)。雖然采用心肺旁路和熱交換器導(dǎo)致迅速溫降，但是由于需要時間來獲得血管通路并且準(zhǔn)備設(shè)備，所以延遲了冷卻。即使靜脈注入大量冰冷流體也只能導(dǎo)致患者緩慢冷卻。
在成功復(fù)蘇之后應(yīng)該盡可能快地開始輕度體溫降低。與在成功復(fù)蘇之后的輕度體溫降低相反，采用另一種體溫降低方法在動物試驗中被證實是非常有希望的，即在心博停止期間非?？焖龠M(jìn)行重度降低體溫，以便隨后在在冷卻保護(hù)下將患者送到醫(yī)院并且只在醫(yī)院處在受控條件下進(jìn)行復(fù)蘇(休眠)。但是，該構(gòu)思仍然必須在動物試驗中進(jìn)行驗證。
迅速進(jìn)行體溫降低冷卻以阻礙細(xì)胞破壞機(jī)理不限于心博停止受害者。其它已經(jīng)證實降低體溫是有益的可能病癥包括心肌梗塞、中風(fēng)、腦外傷、脊髓損傷或膿毒性休克。
當(dāng)前可用的非侵入性冷卻設(shè)備不能用來冷卻患者，因為低溫必須通過皮膚和肌肉傳遞，并且那些系統(tǒng)只是局部作用并且不會覆蓋整個身體表面?，F(xiàn)有的設(shè)備非常大、笨重并且難以操縱，并且需要相對較長的準(zhǔn)備工作。另外，這些可用的設(shè)備通常需要連續(xù)供電，并且這在例如救護(hù)車中是不能實現(xiàn)的。
US2002/0193852A1披露了一種用于溫暖或冷卻患者的輕型便攜式系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于提供液體冷卻介質(zhì)的裝置和用來使冷卻介質(zhì)循環(huán)流動以便將由冷卻介質(zhì)輸送的寒冷傳遞給患者的裝置。輸送裝置布置成包圍著患者，并且讓患者的臉自由。袋狀輸送裝置包含有間隔件，在它們之間形成有空腔以便導(dǎo)入冷卻介質(zhì)。受冷或受熱的液體在袋子端部上注入并且在相對端部上排出。除了所涉及的緊密性問題之外，所述設(shè)備非常笨重，因為需要大量液體。而且，通過該方法只能實現(xiàn)相對較低的冷卻速度。最后，只有患者的頭部沒有被冷卻流體充分覆蓋，因此沒有被充分冷卻。另外，患者的這個封裝不能實現(xiàn)檢查或治療，例如在患者身上進(jìn)行心臟按摩。
其它已知的冷卻裝置涉及要頻繁地將皮膚冷卻至0℃以下的溫度，因此對皮膚造成凍傷。例如通過存放在深度冷凍箱中的裝有其凝固點(diǎn)低于0℃的冷卻劑(例如，凍鹽、乙醇溶液或氣體)的冰塊或冰袋來冷卻身體部分是危險的，因為直接施加這種冷卻元件將使皮膚冷卻至0℃以下的溫度，這會導(dǎo)致?lián)p傷。例如用冰塊進(jìn)行冷卻涉及在身體表面和冰塊之間由于冰融化而形成的絕熱水層的問題。由于水的導(dǎo)熱性較差，所以不能進(jìn)行最佳的身體冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
與該現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明的目的在于提供一種上述用于冷卻遭受心博停止的患者身體的至少一部分的罩子，通過該罩子可以在不會由于低溫對患者造成任何傷害的情況下獲得盡可能高的冷卻速度。該冷卻罩要盡可能小并且輕，以便使之能夠用在醫(yī)院之外，例如用在救護(hù)車中，而且還可以用在這些設(shè)施以外的地方。該冷卻罩要能夠在無需專門訓(xùn)練人員的情況下使用。另外，該冷卻罩能夠盡可能廉價地生產(chǎn)，以便使之能夠用作一次性產(chǎn)品。
本發(fā)明的再一個目的在于提供上述用于冷卻患者身體的至少一部分的裝置，它包括至少一個上述冷卻罩和冷卻設(shè)備，通過該裝置能夠獲得盡可能高的冷卻速度并且盡可能設(shè)計為小而輕。該冷卻裝置要盡可能與外面電源獨(dú)立地使用，以便使之能夠用在醫(yī)院或救護(hù)車以外的地方。
要避免或減少已知系統(tǒng)的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第一目的如此實現(xiàn)，將與冷卻流體相比具有良好導(dǎo)熱性的材料裝在冷卻元件中以吸收冷卻流體。該特征確保了將補(bǔ)償冷卻流體(例如水)的通常較差的導(dǎo)熱性，并且在將冷卻罩施加在患者皮膚上時由于良好的導(dǎo)熱性將非常迅速地到達(dá)冷卻流體的熔融溫度。冰的大量融化熱量因此能夠用于冷卻目的。只要選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s流體，則可以避免在皮膚上出現(xiàn)凍傷。通過根據(jù)本發(fā)明組合使用包含在具有相對較好導(dǎo)熱性的材料中的冷卻流體，將可以實現(xiàn)所期望的高冷卻速度。為此，冷卻罩的熱容必須較大，以便確保對患者身體或身體部分的冷卻。這樣，采用冰的融化熱量、即由冰吸收而使冰變?yōu)橐后w的熱量來冷卻身體。具有良好導(dǎo)熱性的材料阻礙了形成會妨礙對患者的身體或身體部分進(jìn)一步冷卻的絕熱水層。相對于其它已知系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，冷卻罩的應(yīng)用特別簡單，并且因此能夠通過未經(jīng)訓(xùn)練的人員來進(jìn)行，而且該罩子還可以短暫抬起以進(jìn)行檢查或治療(例如心臟按摩)。最后，由于根據(jù)本發(fā)明的具有組合的良好導(dǎo)熱性和高熱容的冷卻罩不會對皮膚造成損害并且對內(nèi)部器官的傷害更小，所以采用根據(jù)本發(fā)明的冷卻罩不易出現(xiàn)不良癥狀，該冷卻罩可以根據(jù)其應(yīng)用改變尺寸和厚度。
導(dǎo)熱良好的材料可以包括用具有良好導(dǎo)熱性的金屬或金屬合金(例如鋁、銅或鋼)制成的金屬棉。在每個冷卻元件中的金屬棉由適當(dāng)?shù)耐鈿ぐ鼑?，并且浸漬有冷卻流體。一旦例如在冰箱中冷卻該冷卻罩，則滲透金屬棉的液體冷卻介質(zhì)將呈現(xiàn)固態(tài)。在使用該冷卻罩時，通過金屬棉提高了冷卻流體的本來較差的導(dǎo)熱性，以便確保熱量或冷氣從冷卻罩迅速傳遞給身體，因此使得在皮膚表面上的溫度迅速降低至冷卻液體的融化溫度。如果冷卻液體的融化溫度基本上不低于0℃，則不必?fù)?dān)心在皮膚上會出現(xiàn)凍傷。
還可以通過用具有良好導(dǎo)熱性的金屬或金屬合金例如鋁、銅或鋼制成的金屬泡沫來形成良好導(dǎo)熱材料。金屬泡沫為由金屬制成并且具有特別低的重量以及高機(jī)械穩(wěn)定性的材料。另外，包含在金屬泡沫中的孔隙使之能夠滲透進(jìn)液體并且提供較大的內(nèi)表面面積。
金屬泡沫優(yōu)選為通孔泡沫，以便能夠盡可能多地吸收冷卻流體。
還可以使用石墨作為良好導(dǎo)熱性材料。相比于上述金屬，石墨具有更高的導(dǎo)熱性，并且也更輕。另外，該材料也更便宜并且對生物無害。石墨也可以按照所謂的膨脹石墨的形式使用。石墨具有巨大的液體吸收力。填充有石墨的空間例如可以填充大約90％的水。該材料因此非常適用于根據(jù)本發(fā)明的用途。
為了安全避免由于溫度太低而對患者皮膚造成的損傷，冷卻流體包括水。由于水的融點(diǎn)為0℃，所以在皮膚上不會出現(xiàn)0℃以下的溫度，因此不會凍傷皮膚。在優(yōu)選實施方案中，采用超純凈水。此外，水的融化熱相對較高，為355kJ/kg。融化熱為冰變?yōu)樗盏臒崃俊?br> 為了獲得應(yīng)用靈活的冷卻罩，優(yōu)選將幾個冷卻元件布置在柔性支撐件上。只要為冷卻元件選擇了合適的尺寸，則可以將冷卻罩最優(yōu)地適用于所要冷卻的身體部分的不同表面。
柔性支撐件優(yōu)選由膠乳制成。由天然橡膠制成的該材料特別容易加工、相對廉價并且延伸性很好。另外，該材料對環(huán)境安全并且可以分解，而且能夠承受相關(guān)的低溫。
柔性支撐件還可以由硅酮制成。該材料特別柔性并且可以延伸，從而能夠很容易將冷卻罩安放在皮膚上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個特征，在冷卻元件或支撐件和身體或身體部分之間布置有絕熱層。這為皮膚表面提供了抵抗體溫過度降低的更好保護(hù)，這可以在各種用途中適用。當(dāng)然，絕熱層可以直接固定在冷卻罩上或者與之形成為一體。
為了防止支撐件撕裂，它可以包括例如由織物形成的加強(qiáng)層。
為了獲得冷卻元件的盡可能高地?zé)崛?，同時使得冷卻元件尤其在高度方面具有較小的尺寸，所述至少一個冷卻元件優(yōu)選設(shè)計為具有長方體形狀。
為了防止冷卻罩由于周圍空氣而迅速變暖，可以將絕熱件布置在至少一個冷卻元件的背離身體的側(cè)面上?？梢酝ㄟ^各種具有較差導(dǎo)熱性并且容易加工的材料來獲得這種絕熱件。
另外，可以將反射層布置在所述至少一個冷卻元件的背離身體的側(cè)面上，以避免或減小冷卻罩例如由于太陽輻射而變暖。
與支撐件一樣，冷卻元件可以由膠乳制成。如前面所指出的一樣，該材料特別容易加工，相對廉價并且高度可延伸。
冷卻元件也可以由硅酮制成。如前面所述一樣，該材料特別柔軟并且可以延伸。
可以將由具有超高導(dǎo)熱性的材料制成的板布置在所述至少一個冷卻元件的面對身體的表面上，以促進(jìn)將寒冷傳遞給患者。該板可以為金屬板。
可選的是，支撐件可以設(shè)計成至少在位于冷卻元件下面的地方上具有更小的厚度，以便確保最佳的熱傳遞。
在所述至少一個冷卻元件上或者在支撐件上分別設(shè)有用于與其它冷卻元件或支撐件連接的部件。這使得幾個冷卻元件能夠以模塊方式并排布置并且相互連接。所得到的冷卻罩的尺寸和形狀適用于相應(yīng)的使用情況。
連接部件可以由拉鏈形成。
為了防止冷卻罩在患者身上滑動，可以在至少一個冷卻元件上或者在支撐件上設(shè)置用于固定在患者上的部件，例如具有快鎖閉合件(諸如維可牢(Velcro)閉合件)的帶狀件。如果該固定部件直接緊固在冷卻罩上，則將確保固定部件在使用的情況下就位于手邊。這對于在心博停止患者中應(yīng)用而言尤為重要，因為在那些情況中必須特別快地進(jìn)行復(fù)蘇測量。
為了冷卻罩與患者更好的接觸，也可以在冷卻元件上、在其面對著身體的表面上設(shè)置粘接層。在施加冷卻罩之前，優(yōu)選將附著在粘接層上的覆蓋箔片剝掉，于是冷卻罩將附著在患者皮膚上。在該情況中，優(yōu)選采用對皮膚安全的粘合劑。可以將粘接層例如以液體狀態(tài)施加在冷卻罩的至少一部分底面上，然后由適當(dāng)?shù)牟采w。同樣，可以將以雙面膠帶形式的粘接層粘貼在面對著身體的冷卻罩側(cè)面上。
如果在冷卻元件之間設(shè)有切口、穿孔等，則冷卻罩的分開以及其對在尺寸方面的相應(yīng)要求的使用將特別容易，并且優(yōu)選可以不使用工具就可以實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個特征，設(shè)有用于測量患者體溫的傳感器。也可以與適當(dāng)?shù)碾娮悠骷⑶遗c音頻或視頻輸出部件連接的這些傳感器使得例如能夠監(jiān)測在皮膚表面上的溫度，以便根據(jù)所檢測的溫度數(shù)值來采取適當(dāng)?shù)拇胧Ｔ谏眢w的心臟附近區(qū)域進(jìn)行溫度檢測特別重要，因為例如將心肌冷卻到低于30℃將重新帶來心博停止的危險。
在將該冷卻罩用于心博停止患者的情況下，如果設(shè)有用于心臟按摩的裝置則是有利的。這樣，能夠在冷卻患者的同時進(jìn)行自動心臟按摩。用于心臟按摩的自動泵扣合在患者的胸廓上。作用在胸廓上的周期性壓力脈沖將維持血液循環(huán)。如果這種自動心臟按摩裝置與根據(jù)本發(fā)明的冷卻罩接合，則將進(jìn)一步增大患者的存活幾率。
根據(jù)用途，冷卻元件可以按照毯子或睡袋形式提供。
為了冷卻大腦，也可以選擇帽子形式。在該情況中，冷卻元件的尺寸當(dāng)然必須因此進(jìn)行適應(yīng)性變化。對于帽子而言，將采用比用于毯子的冷卻元件更小的冷卻元件，以便獲得冷卻罩的更小彎曲半徑。
另外，例如在手或腳扭傷的情況下，冷卻元件可以按照手套或長襪形式布置。
在使用不同冷卻流體或甚至不同尺寸的冷卻元件時，可以設(shè)置代碼，優(yōu)選為顏色代碼，以幫助選擇相應(yīng)的冷卻罩。例如這將使得醫(yī)生或救護(hù)人員能夠迅速選擇并且使用適當(dāng)?shù)睦鋮s罩。
根據(jù)本發(fā)明的第二個目的是通過上述裝置來實現(xiàn)的，其中冷卻設(shè)備設(shè)計成將冷卻罩冷卻至0℃以下。這樣，唯一關(guān)鍵的是冷凍所述冷卻流體，以便對于冷卻過程而言利用在冷卻流體從冷凍狀態(tài)變?yōu)橐后w狀態(tài)時所吸收的融化熱量。在凝固點(diǎn)以下進(jìn)一步冷卻將難以改善整個平衡。
冷卻設(shè)備可以按照深度冷凍箱的方式由電操作制冷單元構(gòu)成。
冷卻設(shè)備也可以包括帕爾帖(Peltier)元件。
對于救護(hù)或其它應(yīng)用情況而言，優(yōu)選的是，冷卻設(shè)備不需要任何外部電源，并且僅僅包括具有絕熱件的并用于容納冷卻罩的容器。冷卻罩在存放在包括絕熱件的上述無源容器中預(yù)定時間之前首先在深度冷凍箱中冷卻。通過選擇適當(dāng)?shù)慕^熱件，可以不用外部電源就能夠?qū)崿F(xiàn)幾天到一個星期的冷卻時期，且冷卻罩不會出現(xiàn)升溫，而升溫則將使冷卻罩不能進(jìn)一步使用。
由抽空硅酸(evacuated silicic acid)制成的絕熱材料對于該容器而言特別有效。由硅酸制成并且由Wacker以例如WDS的名稱銷售的絕熱箔片具有優(yōu)異的絕熱性能。
為了用在救護(hù)車中以及還用在門診患者的臨床部門中，優(yōu)選的是，使冷卻設(shè)備與患者輪床一體形成。因此冷卻罩將容易在任意時刻操作，并且能夠迅速地施加，以便確保心博停止患者的更高的存活幾率。
根據(jù)本發(fā)明的再一個特征，設(shè)有至少一個用于測量溫度的傳感器?？梢耘c評估單元連接并且任選與音頻和/或視頻輸出單元連接的這種傳感器能夠提供例如在冷卻設(shè)備中的溫度，以便例如在超過預(yù)定溫度的情況下采取特殊的措施。
最后應(yīng)該提出，根據(jù)本發(fā)明的冷卻罩和冷卻設(shè)備不只是供人使用，而且理論上也可以用于動物。


下面將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說明。其中圖1為具有施加在其上的冷卻罩的患者的示意圖；圖2顯示出沿著圖1的剖面線II-II穿過患者的剖面；圖3為在冷卻罩的冷卻元件上的俯視圖；圖4顯示出沿著剖面線IV-IV穿過根據(jù)圖3的冷卻元件的剖面；圖5放大顯示出穿過一部分冷卻罩的剖面；圖6為在由幾個元件組裝好的冷卻罩上的俯視圖；圖7顯示出穿過用于冷卻冷卻罩的冷卻裝置的剖面；并且圖8顯示出在動物試驗中在皮膚上和皮膚下面的溫度進(jìn)程。
具體實施例方式
圖1為患者1的示意性俯視圖，在其身上在上身和四肢上布置有根據(jù)本發(fā)明的多個冷卻罩2。所述冷卻罩2分別包括至少一個將在下面更詳細(xì)說明的冷卻元件3。根據(jù)應(yīng)用情況，冷卻罩2可以設(shè)計成平面狀或軟管狀。冷卻罩2的應(yīng)用非常迅速并且簡單，而且由于根據(jù)本發(fā)明的特征將防止皮膚冷卻至過低的溫度，而由此形成凍傷。另一方面，冷卻罩2能夠迅速降低體溫，并且例如在心博停止的情況中提高存活幾率以及完全恢復(fù)的幾率。
圖2為穿過根據(jù)圖1的患者的沿著II-II線剖開的剖面。軟管狀冷卻罩2圍繞著胸部和手臂布置。為了便于施加冷卻罩2，其可以設(shè)計為平面的，以便圍繞著患者1的身體或身體部分鋪設(shè)和固定。對于心博停止患者而言，必須用冷卻罩2覆蓋胸部區(qū)域和后背區(qū)域以保護(hù)骨髓、并且覆蓋頭部區(qū)域以保護(hù)大腦。冷卻罩2優(yōu)選包括幾個冷卻元件3，它們例如布置在由例如膠乳制成的柔性支撐件4上。代替使用支撐件4，冷卻元件3當(dāng)然也可以相互連接。
圖3為例如為長方體形狀的冷卻元件3的俯視圖。從圖4的剖視圖中可以看出，冷卻元件3包括由耐寒、可伸展合成材料(例如膠乳或硅酮)制成的封罩5。封罩5與接觸板6連接，該接觸板6優(yōu)選由導(dǎo)熱材料(例如金屬)或?qū)岷铣刹牧现瞥?。?dāng)然，封罩5和接觸板6也可以做成為單個部件。在這方面，膠乳尤為合適，因為它容易加工。另外，該材料對環(huán)境安全并且能夠承受低溫而不會降低其性能。冷卻元件3容納有導(dǎo)熱良好的材料7，該材料7中裝有冷卻流體8。由于該導(dǎo)熱良好的材料7(例如金屬棉、金屬泡沫或石墨)，增強(qiáng)了導(dǎo)熱性并且冷卻流體8的冷將更加迅速傳遞到患者1的身體表面上。為了防止或減小裝在冷卻元件3中的冷卻流體8從外部升溫，可以將絕熱件9布置在冷卻元件3背離患者1的身體的側(cè)面上。另外，也可以在絕熱件9上布置反射層10以防止由于太陽輻射而升溫。該反射層10例如可以通過將具有鋁顆粒的膠乳混合物簡單地噴射在冷卻罩2上來制造。設(shè)在支撐件4上的冷卻元件3或幾個冷卻元件3的陣列布置在患者1的相應(yīng)身體區(qū)域上。容納在冷卻元件3中的材料8的良好導(dǎo)熱性使得患者1的皮膚表面迅速冷卻，因此還使得患者1的內(nèi)部溫度較快地降低。
圖5為穿過一部分冷卻罩2的剖視圖，其中冷卻元件3布置在柔性支撐件4上。這里，冷卻元件3沒有以長方體方式布置，而是布置成截頭金字塔形式，這提供了更容易地制造性和增強(qiáng)的穩(wěn)定性。冷卻元件3還能夠與柔性支撐件4形成為一體。導(dǎo)熱良好的材料8和冷卻流體7包含在冷卻元件3的內(nèi)部中。為了提高從患者1向冷卻元件3的熱傳遞，支撐件4優(yōu)選設(shè)計成在冷卻元件3的區(qū)域中比剩余區(qū)域具有更小的厚度。當(dāng)然同樣可以將接觸板6布置在冷卻元件3面對著患者1的身體的側(cè)面上(參見圖4)。對于某些應(yīng)用而言，可以將絕熱層11布置在冷卻罩2和患者1的皮膚表面之間，以便防止患者1的皮膚太快冷卻至低于預(yù)定溫度數(shù)值。為了監(jiān)測在患者1的皮膚表面上的溫度，可以設(shè)置傳感器12，它松散設(shè)置或膠粘在患者1的皮膚上或者布置在冷卻罩2的絕熱層11或支撐件4中。溫度傳感器12與合適的評估電子器件以及任選的音頻或視頻輸出單元連接，以便給醫(yī)生或救護(hù)人員示出在皮膚上的相應(yīng)溫度。如上所述，冷卻罩2的面對著患者1的身體的側(cè)面的至少一些部分可以設(shè)有粘接層(未示出)，用來與患者1的皮膚表面形成更好的連接。
圖6為兩個冷卻罩2的俯視圖，每個冷卻罩包括四個配備有連接部件13(例如拉鏈)的冷卻元件3。這樣，可以通過幾個模塊形成合適的冷卻罩2。在冷卻元件3之間，冷卻罩2也可以設(shè)有切口22、穿孔等。這些用來防止在患者1的皮膚表面和冷卻罩2之間形成絕熱空氣墊，并且另一方面可提高冷卻罩2的靈活性?？梢酝ㄟ^例如在冷卻罩2的制造之后進(jìn)行穿孔來方便迅速地形成切口22。此外，優(yōu)選在不使用工具的情況下可以更容易使冷卻罩2在這些切口22或穿孔區(qū)域中分開，以便使該冷卻罩2在尺寸方面適用于相應(yīng)條件。
冷卻罩2與自動心臟按摩裝置(未示出)的組合也是最優(yōu)的。
圖7為穿過冷卻設(shè)備14的剖視圖，該冷卻設(shè)備14用于冷卻所述冷卻罩2或者用于防止已經(jīng)冷卻的冷卻罩2變暖。冷卻設(shè)備14優(yōu)選設(shè)計成將冷卻罩2冷卻至0℃以下或低于冷卻流體8的凝固點(diǎn)，并且包括與電源16連接的冷卻聚合體(aggregate)15。冷卻設(shè)備14還可以通過具有絕熱件17并用來容納冷卻罩2的無源容器21形成。在選擇了適當(dāng)?shù)慕^熱件17時，可以將已經(jīng)冷卻的冷卻罩2存放數(shù)日而不用供能。在冷卻設(shè)備14的容器16中，設(shè)有用于測量溫度的傳感器18，它可以與評估單元19連接，并且任選與音頻或視頻輸出單元20連接。由此能夠監(jiān)測冷卻罩2使用的準(zhǔn)備狀態(tài)。
其中冷卻設(shè)備14與患者輪床一體形成的應(yīng)用方式尤為令人感興趣。這使得能夠特別迅速地使用冷卻罩2，這在患者1(未示出)的心博停止的情況下尤為重要。
圖8顯示出在將根據(jù)本發(fā)明的冷卻罩2應(yīng)用在動物試驗中時試驗動物的在皮膚表面上的溫度TH和在皮膚下27.5mm的深度中的身體溫度TK的進(jìn)程。將根據(jù)本發(fā)明的冷卻罩2設(shè)置在多個分別重75-95kg的豬身上。冷卻元件3容納有裝在鋁片中的純凈水。在時刻t0處，將冷卻罩設(shè)置在試驗動物上，由此在幾秒內(nèi)將皮膚溫度TH降低至0℃。另外，由于使用水作為冷卻流體8，所以不可能使溫度降低至0℃以下。因此，在試驗動物的皮膚上不會出現(xiàn)任何凍傷。在時刻t0施加冷卻罩2之后幾分鐘身體溫度TK開始下降，最終在大致15分鐘之后到達(dá)32-33℃。身體溫度TK隨著施加持續(xù)時間而繼續(xù)下降，并且在大致30分鐘之后到達(dá)24-25℃。身體溫度TK的時間長短記錄(history)取決于試驗動物或患者1的血液循環(huán)以及冷卻罩2的尺寸。在使用豬進(jìn)行的動物試驗中，在大約30分鐘內(nèi)實現(xiàn)大腦溫度下降5℃。冷卻罩2大約覆蓋0.6m2的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置1即使在醫(yī)院或類似機(jī)構(gòu)外面也能夠特別迅速冷卻患者、尤其是心博停止患者，以便提高存活幾率并且降低大腦損傷的危險。該裝置還可以應(yīng)用于其它情況，其中輕度或更強(qiáng)的體溫降低將是更有利的。
下面將按照實施例的方式對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說明。下面的表格示出了一些材料的比熱c、導(dǎo)熱性λ和密度ρ的一些數(shù)值或數(shù)值范圍。

鋁和石墨在導(dǎo)熱性λ方面具有大致相同的性能。在重量和體積方面，根據(jù)比熱c，石墨優(yōu)于鋁。水具有非常差的導(dǎo)熱性λ。如果水例如補(bǔ)充有10vol.％的鋁或石墨，則其導(dǎo)熱性λ將增加大約20倍。通過將以特別是水的冷卻流體注入到與水相比具有非常好導(dǎo)熱性λ的材料中，能夠克服水的較差導(dǎo)熱性。冰的比熱c基本上不會受到較小量的鋁、石墨、銅的影響。冰的比熱c因此與鋁、石墨、銅等的導(dǎo)熱性λ結(jié)合。通過使水在-5℃至-20℃凝固，從而可以提供大約10-40KJ/kg的吸熱能力，以便在皮膚表面上達(dá)到所期望的0℃的溫度。
根據(jù)非常粗略的估計，預(yù)計人體組織的比熱c為4KJ/kg·℃。在35℃的皮膚溫度下，熱吸收能力為140KJ/kg，即比冷卻墊大3至14倍的熱吸收性。因此，冷卻罩不可能在皮膚上造成凍傷。在冰融化期間，通過冰的融化熱來實現(xiàn)冷卻效果。但是，雖然普通冰將在皮膚表面和冰之間形成水層(這將進(jìn)一步妨礙身體冷卻)，但是本發(fā)明抑制了形成絕熱層，由此確保了有效冷卻。
為了使重量大約為90kg并且體溫為37℃的人體冷卻5℃，將需要熱量Q＝c.m.ΔT＝4×90×5＝1800KJ。為此，將需要質(zhì)量稍大于5kg的冰。在動物試驗中的理論值和測試實際值之間存在相當(dāng)高的一致性。在對體重為75-95kg的豬的研究中，分別應(yīng)用了七個14cm×38cm的冷卻罩和七個8cm×30cm的墊部件以及15cm×40cm的頭罩。這形成大約0.6m2的表面。在-15℃下冷凍這些冷卻罩。所獲取的溫度在30分鐘內(nèi)在豬的大腦中下降5℃。
具體的實際結(jié)果必須通過進(jìn)一步的試驗來證實和優(yōu)化。如上面所指出的一樣，冷卻罩也可以用來冷卻物品(例如食物等)。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻患者的至少一部分身體的罩子(2)，它包括至少一個裝有冷卻流體(8)和用來設(shè)置在身體或身體部分上的冷卻元件(3)，在應(yīng)用之前將冷卻元件(3)冷卻至低于凝固點(diǎn)，所述罩子的特征在于，在冷卻元件(3)中包含有與冷卻流體(8)相比具有良好導(dǎo)熱性的材料(7)，以便吸收冷卻流體(8)。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻罩，其特征在于，所述良好導(dǎo)熱材料(7)包括用具有良好導(dǎo)熱性的金屬或金屬合金例如鋁、銅或鋼制成的金屬棉。
3.如權(quán)利要求1所述的冷卻罩，其特征在于，所述良好導(dǎo)熱材料(7)包括用具有高導(dǎo)熱性的金屬或金屬合金例如鋁、銅或鋼制成的金屬泡沫。
4.如權(quán)利要求3所述的冷卻罩，其特征在于，所述金屬泡沫為通孔泡沫。
5.如權(quán)利要求1所述的冷卻罩，其特征在于，所述良好導(dǎo)熱材料為石墨。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，所述冷卻流體(8)包括水。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，幾個冷卻元件(3)布置在柔性支撐件(4)上。
8.如權(quán)利要求7所述的冷卻罩，其特征在于，所述支撐件(4)由硅酮制成。
9.如權(quán)利要求8所述的冷卻罩，其特征在于，所述支撐件(4)由膠乳制成。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，設(shè)有絕熱層(11)，該絕熱層布置在冷卻元件(3)或支撐件(4)和身體或身體部分之間。
11.如權(quán)利要求9或10所述的冷卻罩，其特征在于，所述支撐件(4)包括加強(qiáng)層。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，至少一個冷卻元件(3)基本上設(shè)計為具有長方體形狀。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，在所述至少一個冷卻元件(3)的背離身體的側(cè)面上布置有絕熱件(9)。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，在所述至少一個冷卻元件(3)的背離身體的側(cè)面上布置有反射層(10)。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，所述冷卻元件(3)由膠乳制成。
16.如權(quán)利要求1至14中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，所述冷卻元件(3)由硅酮制成。
17.如權(quán)利要求1至16中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，在至少一個冷卻元件(3)的面對著身體的側(cè)面上布置有由具有超高導(dǎo)熱性的材料制成的接觸板(6)。
18.如權(quán)利要求7至16中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，與剩余區(qū)域相比，至少在冷卻元件(3)下方，所述支撐件(4)設(shè)計成具有減小的厚度。
19.如權(quán)利要求1至18中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，在所述至少一個冷卻元件(3)上或者在支撐件(4)上，分別設(shè)有用于與其它冷卻元件(3)或支撐件(4)連接的部件(13)。
20.如權(quán)利要求19所述的冷卻罩，其特征在于，所述連接部件(13)由拉鏈形成。
21.如權(quán)利要求1至20中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，在所述至少一個冷卻元件(3)上或者在支持件(4)上設(shè)有用于固定在患者身上的部件。
22.如權(quán)利要求21所述的冷卻罩，其特征在于，所述固定部件包括帶狀件優(yōu)選為具有例如維可牢閉合件的快鎖閉合件。
23.如權(quán)利要求1至22中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，在面對著患者(1)的側(cè)面上設(shè)有粘接層。
24.如權(quán)利要求1至22中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，在所述冷卻元件(3)之間設(shè)有切口(22)、穿孔等。
25.如權(quán)利要求1至24中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，設(shè)有用于測量患者(1)溫度的傳感器(12)。
26.如權(quán)利要求1至25中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，設(shè)有用于心臟按摩的電氣裝置。
27.如權(quán)利要求1至26中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，所述冷卻元件(3)設(shè)置成毯子形式。
28.如權(quán)利要求1至26中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，所述冷卻元件(3)設(shè)置成睡袋形式。
29.如權(quán)利要求1至26中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，所述冷卻元件(3)設(shè)置成帽子形式。
30.如權(quán)利要求1至26中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，所述冷卻元件(3)設(shè)置成用于接收手臂或腿部的柔性管形式。
31.如權(quán)利要求1至26中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，所述冷卻元件(3)設(shè)置成手套形式。
32.如權(quán)利要求1至26中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，所述冷卻元件(3)設(shè)置成長襪形式。
33.如權(quán)利要求1至32中任一項所述的冷卻罩，其特征在于，設(shè)有代碼，優(yōu)選為彩色代碼。
34.一種用于冷卻患者(1)的至少一部分身體的裝置，它包括根據(jù)權(quán)利要求1至33中任一項所述的冷卻罩(2)以及冷卻設(shè)備(14)，其特征在于，所述冷卻設(shè)備(14)被設(shè)計用來將所述冷卻罩(2)冷卻至低于0℃的溫度。
35.如權(quán)利要求34所述的冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻設(shè)備(14)包括電操作的制冷單元(15)。
36.如權(quán)利要求35所述的冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻設(shè)備(14)包括帕爾帖元件。
37.如權(quán)利要求36所述的冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻設(shè)備(14)包括用來容納冷卻罩(2)并且具有絕熱件(17)的無源容器(16)。
38.如權(quán)利要求37所述的冷卻裝置，其特征在于，所述容器(16)的絕熱件(17)包括抽空硅酸。
39.如權(quán)利要求34至38中任一項所述的冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻設(shè)備(14)與患者輪床形成為一體。
40.如權(quán)利要求34至39中任一項所述的冷卻裝置，其特征在于，設(shè)有用于測量溫度的至少一個傳感器(18)。
41.如權(quán)利要求40所述的冷卻裝置，其特征在于，至少一個溫度傳感器(18)與評估單元(19)連接，并且任選與音頻和/或視頻輸出單元(20)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于冷卻患者(1)、尤其是心搏停止患者的至少一部分身體的罩子(2)，它包括至少一個裝有冷卻流體(8)和用來設(shè)置在身體或身體部分上的冷卻元件(3)，在應(yīng)用之前將冷卻元件(3)冷卻至低于凝固點(diǎn)。本發(fā)明還涉及一種用于冷卻患者(1)的至少一部分身體的冷卻裝置，該冷卻裝置包括所述類型的冷卻罩(2)和冷卻設(shè)備(14)。本發(fā)明的目的是提供一種冷卻罩(2)，該冷卻罩(2)能夠特別迅速的冷卻患者(1)的身體，而不會有凍傷患者(1)的危險。為此，在所述冷卻元件中容納與冷卻流體(8)相比具有練好導(dǎo)熱性的材料(7)，例如包括鋁、銅或鋼的金屬棉，或包括鋁或石墨的顆粒，所述材料(7)吸收所述冷卻流體(8)、尤其是水。
文檔編號A61F7/10GK101031263SQ200580032713
公開日2007年9月5日 申請日期2005年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
發(fā)明者W·貝林杰, F·斯特茨, R·法沃卡 申請人:埃姆庫斯急救醫(yī)學(xué)冷藏系統(tǒng)公司