专利名称：具有生物反馈驱动方案的热处理系统和仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及人体热处理的技术领域。更具体地，本发明涉及凭借一种利用生物反馈来选择和/或调整某一热处理方案由此向身体提供冷却和/或加热的设备来对人体或动物体进行热处理的技术领域。
背景技术：
热处理向身体提供冷却和/或加热以实现有益健康的效果，诸如但不限于疼痛减轻、快速消肿、和活动性增强。有效的热处理需要在某一时间区间内与身体进行一定量的能量(热或冷)交换， 随后则进行处理循环的特定处理序列。优化的交换能量的量取决于许多因素，这些因素难以控制并且会因患者和疾病的不同而有所变化。因此，需要一种能够克服现有技术中问题并能优化对患者进行的热处理的仪器和系统。发明目的本发明的一个目的在于提供一种优化对患者进行的热处理的热处理仪器和系统。本发明的又一个目的在于提供一种自动确定针对患者的最优处理方案的热处理仪器和系统。本发明的其他目的和优点将会从如下描述被公开并变得显见。
发明内容
本发明涉及一种用于生成对人或动物的身体部位进行热处理的反馈驱动方案的热处理设备和方法。关于优选实施例的更多具体特征在从属权利要求中限定。在一个实施例中，本发明提供一种仪器和系统，包括用于测量由正在进行的热处理导致的患者参数并且将这些参数反馈给所述处理设备以控制所述正在进行的热处理的装置。这一生物反馈驱动方案调整系统可以为具体患者产生更好且均勻的优化处理。根据本发明，提供了一种用于生成对人或动物的身体部位进行热处理的反馈驱动方案的热处理设备。该设备包括适于从身体部位获取热处理数据的测量装置，以及基于所获取的数据调整对所述身体部位进行的热处理的装置。在一个特定实施例中，该测量装置适于基于所获取的数据确定在对身体部位进行热处理期间所交换的热能的量。在一个特定实施例中，调整所述热处理的装置适于改变热处理的温度和/或压力和/或持续时间和/或循环的持续时间/频率、和/或每个热处理循环的处理内容。在一个特定实施例中，所述设备还包括适于存储所获取的数据并记录对热处理进行的所述调整的存储装置。例如，对热处理的记录可以通过生成方案并且将该方案特别安全保存/存储在处理器单元(可以是该热处理设备的一部分)上来实现。方案可以包括数据和/或命令和/ 或命令序列，并且可以适于控制热处理的操作。在一个特定实施例中，所述测量装置包括适于确定身体部分的特定参数的至少一个传感器。在一个特定实施例中，所述特定参数是身体部位的尺寸、皮肤传导性、皮肤颜色、 皮肤温度、皮肤纹理、心率、血压、和血饱和度中的至少一种。在一个特定实施例中，由热处理设备的测量装置的传感器确定的所述参数是身体部位的尺寸和/或与所述热处理相关的参数，例如流速、温度、处理压力Pf。在此情况下，例如再一个设备(例如，热交换设备)可以包括适于确定与身体部位相关的一个或多个参数的至少一个传感器，所述一个或多个参数诸如皮肤传导性、皮肤颜色、皮肤温度、皮肤纹理、 心率、血压、和血饱和度。根据本发明，提供了一种用于生成对人或动物的身体部位进行热处理的反馈驱动方案的系统。本系统包括如上所述的热处理设备以及连接至所述热处理设备并且适于向身体部位提供加热和/或冷却的热交换设备。在一个特定实施例中，所述系统包括适于确定身体部分的特定参数的传感器装置。如上所述，所述传感器可以适于确定与身体部位有关的一个或多个参数，诸如皮肤传导性、皮肤颜色、皮肤温度、皮肤纹理、心率、血压、和血饱和度。此外，所述系统可以包括向患者受控地施药(例如，由药泵施与的某种配药)的装置，其中所述系统经由合适的传感器确定患者对施药的反应，即，与身体部位相关的一个或多个参数的变化。所述系统可以基于患者的反应提供某种诊断和/或凭借闭环(反馈)控制而以受控方式修改所述热处理以优化对患者的处理。例如，热处理设备进行的处理与其他医疗处理(诸如但不限于抗生素、抗炎药和化学治疗药)的组合可以引起正性的增效处理效果。在一个实施例中，热处理设备可被用于向被细菌感染的身体区域(例如，手臂)施加低温处理，其中所述细菌例如是通常耐受抗生素的(例如，耐新青霉素的金黄色葡萄球菌)。以这种方式应用低温处理可以减缓细菌分裂和/或在组织内的传播，从而为抗生素提供更多的时间以有效地工作于感染区域。这会对原本只能将截肢作为唯一可行选项的病例得到良好的处理结果。此外，这里公开的本发明可以操作用以监视与结合其他医疗处理的低温处理有关的患者病程，并由此更新处理方案，例如用于最大化配药效能的药物选择和优化的剂量率。温度分布数据可由IR(红外)相机获得，并且可被显示给医生和/或用于热处理的反馈控制。此外，在基于对与身体各部位相关的一个或多个参数的确定而控制所述热处理的情况下还可计及在该热处理期间流逝的时间。虽然本发明讨论使用生物反馈来调整处理方案，但是有利的是公开获取生物反馈读数的(优选无创的)优化装置。例如，在热垫或珀耳帖热交换元件与皮肤之间的热交换的量可以通过使用在此热垫或珀耳帖热交换元件和皮肤之间的温度敏感表面而被确定。作为替换，对热垫或珀耳帖热交换元件内流体本身的功率输出的测量可以提供对与身体热交换的间接确定。作为替换，珀耳帖热交换元件(这类珀耳帖热交换元件优选地在Pira的美国专利No. 6017337公开中构造)和皮肤之间的热交换的量可以通过测量珀耳帖元件的冷侧和热侧之间的温差以及在热侧上冷却散热片的液体流速而被间接确定。作为替换，来自患者的生物反馈(例如，温度)的直接测量可以通过使用传感器装置获取来自导流管的读数而被获取，所述导流管例如已在膝重建手术之后被插入体内。虽然在此已经公开了获取生物反馈读数的各种优选手段，但是并没有排除获取这类读数的其他手段。在一个特定实施例中，所述热交换设备可以是液压设备和/或珀耳帖热交换元件。珀耳帖效应使用热电冷却在两种不同类型的材料的接头处之间创建热通量。珀耳帖冷却器、加热器、或热电加热泵是通过电能消耗逆着温度梯度(即，从冷到热)将热从设备的一侧传递到另一侧的固态有源热泵。根据本发明，提供了一种用于生成对人或动物的身体部位进行热处理的反馈驱动方案的方法。该方法包括从身体部位获取热处理数据以及基于所获取的数据调整对所述身体部位进行的热处理的步骤。在一个特定实施例中，调整所述热处理的步骤包括监视在热处理期间交换的热能的量。在一个特定实施例中，获取所述数据的步骤包括确定身体部分的特定参数。在一个特定实施例中，所述方法还包括通过生成方案和/或通过选择已知的方案来记录对热处理进行的调整的步骤。已知的方案可以是在前(意味着在身体部位的当前热处理循环之前)生成的方案，例如在对不同患者和/或身体部位进行的热处理期间，和/或在对相同的患者和/或身体部位但在不同的时间/日期进行的热处理期间生成的方案。此外，已知的方案可以是由尤其适于所述患者的所述疾病的计算机仿真生成的方案。例如，如果确定已知的方案都不“适合”患者的实际需要，则生成(新的)方案。更具体地，方案基于已知的方案(例如，在之前的循环中使用的)生成并在随后取决于从当前循环获取的数据而进行调整。在一个特定实施例中，对热处理进行的调整是基于所获取的数据和在前获取的数据来调整所述热处理的迭代过程。在前获取的数据意味着数据是在对身体部位的现有热处理循环之前获取的。这样做，下一次处理循环可被进一步改善并且适于实际需要，由此可以进一步增强患者的恢复。根据本发明，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括具有用于激活并控制如上所述方法的各步骤的计算机可执行指令的一个或多个计算机可读介质。
图1示意性地示出了与热交换设备一并使用的热处理设备；图2示意性地示出了与另一热交换设备一并使用的热处理设备；图3是通过本发明的操作使得肿胀消退的图形表示；
图4是通过本发明的操作使得疼痛减轻的图形表示；图5是患者住院天数或患者无法活动的天数的减少的图形表示。
具体实施例方式以下将参考附图描述本发明的各个实施例。应该注意到各附图不是按比例绘制的，并且类似结构或功能的元素贯穿各附图由类似的参考数字表示。还应注意的是各附图仅仅旨在方便对本发明具体实施例的描述。此外，结合本发明特定实施例描述的一个方面不是必须限于该实施例并且可以在本发明的任意其他实施例中实践。在图1中，热处理设备(1)借助能够交换热或冷的热交换设备C3)来控制对人体部位( 进行的温度处理。热处理设备和热交换设备可以通过液压导管、电导管(提供珀耳帖元件)、以上两者、或其他装置连接。热交换的效果由测量装置( 测量并监视，所述测量装置(5)由至少一个传感器(有时与信号条件和信号获取子系统结合)组成。该测量装置可以是热交换设备的一部分或者可以与其相分离。测量装置可以被部分嵌入所述设备。 测量装置适于测量与身体部位进行的热交换的效果，和/或测量热能交换本身的各方面。在图2中示意性示出了一个实施例，其中热交换设备C3)包含珀耳帖热交换元件。热处理的效果代表了对患者的健康益处。这可以自我表现为肿胀消退、疼痛减轻、 快速恢复、更少的住院天数、以及其他现象。图3代表了一个其中温度处理导致肿胀随时间消退的示例。在曲线⑴的最左点， 出现使身体部位肿胀的事件。在某段时间之后，如果没有施加热处理，则出现由曲线⑴中的最高点表示的最大肿胀。其后，肿胀缓慢消退并且最终完全消退。在施加了优化热处理的情况下，身体部位于是会对相同事件作出不同反应。在曲线O)，施加热处理并且导致更低的最大点并且导致肿胀消退。在曲线(3)，以一种次优化的方式施加热处理最大肿胀要低于未经处理的情况，但是高于优化处理的情况。肿胀消退要快于未经热处理的情况，但是慢于优化处理的情况。图4描绘了相同原理但是应用于疼痛减轻的对健康有益的效果。这一效果可以单独发生也可以结合图3描述的效果发生。图5描绘了相同原理但被表达为患者住院天数或患者无法活动的天数的减少。条 (1)自我表现为没有任何温度处理的情况，条( 是具有优化温度处理的情况，而条(3)则是具有次优化的温度处理的情况。本发明例如通过使得热处理设备(1)能够达到或接近优化处理来操作，而达到或接近优化则通过收集与患者对正在进行的处理的反应相关的测量数据或是与身体部位热交换有关的测量数据并且利用这些数据实时调整或选择用于该特定患者的优化处理方案来实现。与用户反应相关的测量数据可以使用对处理的物理反应或心理反应而被直接或间接测量。测量的示例包括测量身体部位的尺寸(例如，腿围或臂围)、皮肤传导性、皮肤颜色、皮肤温度、皮肤纹理、心率、血压、血饱和度或者可由温度处理导致的任何其他效果。测量数据可以通过监视由热交换器交换的能量的量而被直接或间接测量。测量数据可以被中继/传送给热处理设备。热处理设备考虑所述测量数据来优化正在进行的处理方案。所述优化需要对如下各项进行优化(a)进行热交换的温度，(b)进行热交换的压力，(c)热循环的持续时间，(d)总处理持续时间，(e)在处理循环各点处的温度和压力差。优化的效果导致对患者的有益效果，并作为如下的一项或组合测得肿胀消退、疼痛减轻、更少的入院天数、无法活动的时间减少，患者舒适感增加，以及能够通过热处理获得的任何其他有益效果。优化处理将测量数据与通过医疗研究收集的统计信息相结合。在处理期间的定期时刻，将实际处理参数导致的处理效果与已知数据相关。所述处理参数随后被朝向预期有更好效果的方向进行调整。优选地，在这一调整之后，收集新的测量数据并且重复上述过程，直到不再需要额外处理(于是提供优化该热处理的迭代过程)。虽然已在前述详细例示和说明了本发明，但是这些例示和说明应被认为是示例或说明性而非限制性的；因此本发明并不限于所公开的实施例。结合此处描述的一个实施例提及的特征也可以有利地作为在此描述的没有显性示出这些特征的另一个实施例的特征。 本领域技术人员可以理解并影响公开实施例的各种变体，并且能够从对所述公开和所附权利要求的学习中实践要求保护的发明。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“a”或“an”不排除多个。需要认识到某些测度在彼此不同的从属权利要求中详述并不表示不能有利地使用这些测度的组合。
权利要求
1.一种用于生成对人或动物的身体部位进行热处理的反馈驱动方案的热处理设备，包括适于从所述身体部位获取热处理数据的测量装置； 基于所获取的数据调整对所述身体部位进行的热处理的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述测量装置适于基于所获取的数据确定在对所述身体部位进行热处理期间所交换的热能的量。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中调整所述热处理的装置适于改变热处理的温度和/或压力和/或持续时间和/或循环的持续时间/频率、和/或每个热处理循环的处理内容。
4.如权利要求1、2或3所述的设备，还包括适于存储所获取的数据并记录对所述热处理进行的调整的存储装置。
5.如前述任一权利要求所述的设备，其中所述测量装置包括适于确定所述身体部位的特定参数的至少一个传感器。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述特定参数是身体部位的尺寸、皮肤传导性、皮肤颜色、皮肤温度、皮肤纹理、心率、血压、和血饱和度中的至少一种。
7.一种用于生成对人或动物的身体部位进行热处理的反馈驱动方案的系统，包括 如前述任一权利要求所述的热处理设备；以及连接至所述热处理设备并且适于向所述身体部位提供加热和/或冷却的热交换设备。
8.如权利要求7所述的系统，还包括适于确定所述身体部位的特定参数的传感器装置。
9.如权利要求7或8所述的系统，还包括受控地施药的装置，其中所述系统优选地适于确定所述身体部位对施药的反应。
10.如权利要求7、8或9所述的系统，其中所述热交换设备是液压设备和/或珀耳帖热交换元件。
11.一种用于生成对人或动物的身体部位进行热处理的反馈驱动方案的方法，包括如下步骤从所述身体部位获取热处理数据；基于所获取的数据调整对所述身体部位进行的热处理。
12.如权利要求11所述的方法，其中调整所述热处理的步骤包括 监视在所述热处理期间交换的热能的量。
13.如权利要求10、11或12所述的方法，其中获取数据的步骤包括 确定所述身体部位的特定参数。
14.如权利要求10、11、12或13所述的方法，还包括如下步骤通过生成方案和/或通过选择已知的方案记录对热处理进行的所述调整。
15.如前述任一权利要求所述的方法，其中对热处理进行的所述调整是基于所获取的所述数据和在前获取的数据来调整所述热处理的迭代过程。
16.如前述任一权利要求所述的方法，还包括如下步骤通过考虑所述身体部位对医疗处理的反应来更新所述反馈驱动方案。
17.—种包括一个或多个计算机可读介质的计算机程序产品，所述计算机可读介质具有用于执行如权利要求10-14中任一项所述方法的各步骤的计算机可执行指令。
全文摘要
本发明提供一种用于生成对人或动物的身体部位进行热处理的反馈驱动方案的热处理设备。该设备包括适于从身体部位获取热处理数据的测量装置，以及基于所获取的数据调整对所述身体部位进行的热处理的装置。此外，提供了一种用于生成对人或动物的身体部位进行热处理的反馈驱动方案的方法。所述方法包括从身体部位获取热处理数据，以及基于所获取的数据调整对所述身体部位进行的热处理的步骤。
文档编号A61F7/00GK102596117SQ201080037608
公开日2012年7月18日 申请日期2010年7月1日 优先权日2009年7月3日
发明者L·E·A·德瓦格纳埃雷 申请人:瓦格纳国际股份公司