专利名称：用于主动患者加温的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明的实施例通常涉及用于为患者加温的装置和方法。
背景技术：
体表取暖器是通过在皮 肤表面将热量传导进体内并且利用患者的循环系统将热量分送到身体的其他部分来帮助将患者体温维持在或者增加到正常体温水平的装置。这样的装置还可用于物理治疗或者需要局部加热的其他领域。体表取暖器的一种普通形式是其中将热空气泵入充气垫型毯子中的装置。这样的毯子典型地较大，并且因为空气是不良的热载体和导热体，所以热传递较差。在某些装置中，将热水泵入分室的垫子型毯子中。水是优良的热传送器，但是水室典型地被封装在绝缘体层中。在使用中，绝缘体层和气隙限制了到患者的热传导。因为在加热的空气或水介质和患者之间存在有大的热阻，所以经常将介质加热到明显比体温高的温度以便获得足够的热传递量。用来控制这样的基于囊状物的毯子的设备常常较大且笨重。另外，在加热的空气方案中，设备有噪声。具有电阻加热器的其它装置倾向于具有绝缘体层，并且由于中间不均匀的热量产生或者远离电阻加热器的部分的不均匀的热传导而导致具有形成热点的倾向。因此，存在有对于用于为患者进行表面加温的改进的方法和设备的需求。
发明内容
本文公开了用于为患者加温的方法和设备。在某些实施例中，患者加温装置可包括加热器层，所述加热器层包括布置在柔性衬底上的多个加热器单元；以及热传导层，所述热传导层被布置在加热器层的患者侧上以便将由加热器层产生的热量传递给患者。加热器单元可包括通过焦耳加热来产生热量的电路。在某些实施例中，电阻加热器可包括具有适于限制被患者感觉到的过热的转换温度的正温度系数(PTC)或负温度系数(NTC)材料。使用微型PTC电阻加热器或微型NTC电阻加热器使横过(across)患者加温装置的热点减到最少，因为每个加热器可独立地自调节。在某些实施例中，可设置温度传感器来提供被传递到加热器单元的功率的以及因此被传送给患者的热量的闭环控制。在某些实施例中，在操作期间，可测量加热器单元的电阻，从而允许将加热器单元用作温度传感器。在某些实施例中，可放置第二温度传感器与加热器单元热接触，从而方便作为温度传感器的加热器单元的精确校准。在使用期间，患者加温装置是柔性的以便于使患者加温装置适合患者。在某些实施例中，提高患者或者患者的一部分的温度的方法可包括把如本文任何实施例中描述的患者加温装置应用于患者；以及利用患者加温装置产生热量使得热量被传送给患者。在某些实施例中，患者加温装置套件可包括患者加温装置机构(setup),所述患者加温装置机构包括加热器层，所述加热器层包括多个加热器单元；以及热传导层，所述热传导层适于可移去地布置在患者加热装置机构上以便形成患者加温装置，其中热传导层适于布置在患者和加热器层之间，其中患者加温装置适于是柔性的以便于适合患者。在某些实施例中，可提供可置换的热传导层使得加热器层可用于两个或更多患者。在某些实施例中，提高两个或更多患者或者患者的多个部分的温度的方法可包括将如本文任何实施例中描述的患者加温装置应用于第一个患者；利用患者加温装置产生热量使得热量被传送给第一个患者；置换患者加温装置的热传导层；将患者加温装置应用于第二个患者；以及利用患者加温装置产生热量使得热量被传送给第二个患者。因此，患者加温装置的多个部分在装置被处置之前可以使用至少两次。
因此可以详细了解本发明的上述特征的方式、本发明的更具体的描述、上面的简要概述可以通过参考实施例得到，某些实施例在附图中被示出。然而，将会注意到，附图仅仅示出了本发明的说明性的实施例，因此不认为是对其范围的限定，因为本发明可以承认其它等效的实施例。
图I示意性地描绘了根据本发明的某些实施例的、在患者上使用患者加温装置。图2A-B示意性地描绘了根据本发明的某些实施例的患者加温装置的透视图。图3A-E示出了根据本发明的某些实施例的、在患者加温装置中使用的加热器单元的顶视图。图4示出了根据本发明的某些实施例的、在患者加温装置中使用的多个加热器单元的顶视图。图5示意性地描绘了根据本发明的某些实施例的患者加温装置的透视图。为了便于理解，在可能的地方使用了相同的附图标记，以指定图中共有的相同元件。附图未按比例绘制，并且为了清楚起见可以进行简化。预计了可将一个实施例的元件和特征有利地结合进其它实施例而不用作进一步的记载。
具体实施例方式本发明的实施例包括用于为患者加温的方法和设备。本发明的患者加温装置通常提供具有很少或无热点的局部温度控制来提高患者安全性并且易于有效地得到热量给患者。本发明的患者加温装置是可重复使用的或者是一次性的。本发明的患者加温装置工作不用空气或水流，这便于更简单并且更安静的操作，无空气和/或水流控制机构，并且没有可以产生污染风险和/或维护问题的流体流动。图I说明性地描绘了将两个患者加温装置100应用于患者。可在任何方便的位置(例如上臂或大腿)上使患者加温装置100与患者的皮肤接触。患者加温装置100是可以环绕患者或患者的一部分(例如，如图I所示环绕手臂和大腿)的柔性装置。可将成对的导线102、104耦合至电源(图5中示出)以便提供通过患者加温装置的电流。通常，可使患者加温装置100与具有更高血液循环的身体部分接触以便增强患者体内的热分送。与四肢接触的患者加温装置被认为可以提供到人体微循环系统的良好热通路(thermal access),以及因此提供有效的患者加温。尽管图I描绘了两个患者加温装置100，但是可以将更多或更少的患者加温装置(即一个或多个)应用于患者。另外，预计了可将患者加温装置放置在患者身上任何适于从患者加温装置100传递热量给患者的位置。此外，对于装置的更有效用途来说，患者加温装置100是可移去的、可改变位置的并且可以是可重复使用的或者一次性的。因此患者加温装置可用来在提供患者取暖上为健康护理提供者提供灵活性同时保留到患者其它部分的必要通路(例如，在外科手术期间)。针对所期望的应用，患者加温装置100通常可具有任何期望的尺寸和几何形状。在某些实施例中，为患者加温装置定尺寸以便能将它应用于大多数人的大腿而不用重叠额外的材料。在某些实施例中，为患者加温装置100定尺寸以便能将它应用于大多数人的上臂(肘以上)而没有额外的重叠材料。由于热传递效率，认为相对小尺寸的患者加温装置或多个这样的装置可以在许多低体温情况下提供传递足够热量(通过患者的循环系统)所需要的热量。使用小尺寸装置允许比利用其它加热装置可达到的更显著地接近患者。此外，尽管小尺寸，但是装置的效用允许它将用于远离需要医疗的区域的、具有良好循环的多个身体区域中的任何一个。这个紧凑的效用允许看护人员避免使用患者的背部-因为在提供使用时利用其它装置加温经常会使用患者的背部。常常不恰当的同时，背部具有不佳的循环，并且胸腔充当了热绝缘体。尽管可利用任何适合的位置，但是可用于利用患者加温装置100施加热量的区域 的另外的非限制性示例可包括大腿内侧、手臂、胸部侧面、肠、颈部等等。在某些实施例中，可利用例如通过患者体重或用带子、绳、钩和环形紧固件或者其他适当的粘合剂或装置提供的一些压力使患者加温装置100与患者部位接触，以保持患者加温装置所期望的位置。然而，这样的压力不应当显著地阻碍循环。在大多数情况下，认为患者加温装置100可以应用相当长的一段时间，例如24小时或者更多。可选择材料以便使由于使用患者加温装置而易于感染接触性皮炎的患者数量减到最小。图2A是根据本发明的某些实施例的患者加温装置100的部分的斜视图。患者加温装置100通常包括用于产生将要被传送到患者的热量的加热器层220，以及可选地，布置在加热器层的非患者侧上的热绝缘体210和布置在加热器层的患者侧上的热传导层230中的一个或两者。如图2A所示，在提供热绝缘体210和热传导层230两者的实施例中，可将它们布置在加热器层220的相对两侧上。在某些实施例中，可提供热绝缘体210，以便通过将患者加温装置100与环境(患者除外)隔离而在离开患者的方向上限制来自加热器层220的热量的传递。在无热绝缘体层210而患者加温装置的热量输出足以向患者提供所需热量的情况下，不需要这样的绝缘体层。在某些实施例中，热绝缘体210可以是薄的、柔性的闭孔泡沫塑料，尽管预期具有高内表面面积和低热传导的其它柔性材料提供了足够的热绝缘。例如，在某些实施例中，热绝缘体210可以具有人体的平均导热率的大约百分之十到大约百分之二十内的导热率。在某些应用中，例如在医院或具有如通过壁装电源插座提供的充足功率的其它设置中，热绝缘体可以是不必要的。在某些应用中，例如在如通过电池提供相对低功率的野外设置或其它情形中，通过使到环境的热量损失减到最小，热绝缘体可以帮助更有效的使用可用功率。在某些实施例中，热绝缘体210可以是邻近加热器层220在与加热器层220的患者侧相反的一侧上布置的层。在某些实施例中，热绝缘体210可以永久地或者可移去地耦合至加热器层220，例如通过粘接(如利用粘合剂等等)、热扩散、溶剂粘合、焊接、超声波焊接、机械紧固件(如系结、钩以及环形紧固件、缠绕等等)或其它适当的紧固方法。在某些实施例中，可将热绝缘体210放置在加热器层220附近而未将热绝缘体210耦合至加热器层220 (例如仅仅放置在加热器层220顶上)。在某些实施例中，可提供热传导层230来增强加热器层220和患者之间的热传导。可将热传导层230以促进从加热器层220到热传导层230充沛和均匀的热传递的任何适当方式热耦合至加热器层220。正如本文所使用的，热耦合意味着以最小化或者消除在传导层230和加热器层220之间的气穴或其它热绝缘材料的方式进行耦合。最小化或消除这样的气穴或热绝缘材料促进了从加热器层220到热传导层230充沛和均匀的热传递。正如本文所使用的，“热传导”将意味着以最小的温度下降将热能从一个位置传导到另一个位置的能力。在某些实施例中，热传导层230可被布置成紧邻加热器层220。通过使用粘合剂、焊接、声波焊接或者通过用于在加热器层220和热传导层230的材料之间结合的自然亲和力，可将热传导层230粘附到加热器层。在某些实施例中，例如通过使用底层涂料、等离子处理(例如电晕处理)等等可加工加热器层的介质基片222，以便增强加热器层220和热传导层230之间的结合。将热传导层230布置在患者皮肤和加热器层220之间，热传导层230典型地包括材料并且具有促进与患者良好的皮肤接触的厚度。热传导层230还可提供体积，由加热器 层220产生的热量通过该体积可以扩散以便变得更加均匀并且进一步避免了局部热点。可选择热传导层230的厚度以使热扩散和装置的效率相平衡。通常，更厚的热传导层230将提供横过热传导层平面(即图2A中所示的X-Y平面)的更多扩散。还可控制加热器层220的配置以提供患者加温装置100的可接受的热剖面。因此，可选择加热器层220和热传导层230的配置以便将热点减到最少同时保持患者加温装置100的有效操作。在某些实施例中，热传导层230的厚度至少是大约0. 5毫米。在某些实施例中，热传导层230的厚度小于大约3毫米。在某些实施例中，热传导层230的厚度在大约0. 75毫米和大约I. 5毫米之间。热传导层230可包括任何适当的可用于健康护理设置的热传导材料。在某些实施例中，热传导层230必须是消过毒的或者是可消毒的。在某些实施例中，消毒不是问题的地方，热传导层230不需要消毒(或者不需要是可消毒的)。在某些实施例中，热传导层230可包括被选择为具有良好热传导性和良好柔性的凝胶。在某些实施例中，凝胶是可充分模压的，使得它与由患者加温装置100的柔性提供的相比、可以在更进一步的程度上与患者的体形相一致。在某些实施例中，与例如人体背部脂肪层的患者的脂肪层相比，凝胶更导热并且在某些实施例中更显著地导热。在某些实施例中，凝胶可湿润患者的皮肤(包括适应患者皮肤的毛孔)，以减少或消除由患者加温装置和患者之间俘获的空气导致的热阻抗源。凝胶可以是例如由天然或合成聚合物形成的水凝胶。水凝胶典型地包含高含水量并且因此通常是导热的。经常将水凝胶用于伤口护理，并且相应地，认为可以选择凝胶材料以便应当获得适当的皮肤相容性。例如水凝胶的凝胶可由例如聚丙烯酰胺共聚物、乙烯顺式丁烯二酐共聚物、交联羧甲基纤维素、聚乙烯醇共聚物、交联氧化聚乙烯、聚丙烯腈的淀粉接枝共聚物、水胶体材料(例如羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素钙、果胶、明胶、瓜尔豆胶、豆角胶、骨胶原、刺梧桐树胶等等)等等形成。可将凝胶分散进泡沫结构，因而包括填满凝胶的泡沫。适用于本文描述的患者加温装置的水凝胶的一个示例是可从位于Des Mones,Iowa的Katecho公司买得到的。在某些实施例中，例如，可将凝胶暂时封入塑料膜或用塑料膜覆盖凝胶，以便阻止凝胶脱水。覆盖膜可以是完全地或者部分地移去的，例如可在将患者加温装置应用于患者之前移去覆盖膜，以便使热传导层230和患者之间的热接触最大化。用来可选地封住或覆盖凝胶的膜可以是例如聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等等)、聚乙烯等等，包括保护凝胶层以及阻止其脱水的任何薄膜。在某些实施例中，可将热传导层230可移去地耦合至加热器层220以便于再使用患者加温装置的剩余物。例如，在第一个患者上初次使用后，可将热传导层(它与第一个患者接触过)移去，并且可提供新的热传导层230以及将新的热传导层230耦合至加热器层220以便于为将患者加温装置应用于第二个患者提供清洁的表面。在热传导层230是凝胶材料的某些实施例中，患者加温装置的移去可损坏热传导层230。同样地，移去热传导层230凝胶材料的剩余物并且施加新的热传导层230可便于再次使用患者加温装置。作为备选，预计了患者加温装置可以是一次性的、单次使用的装置。在某些实施例中，可将患者加温装置的部件包装装配好并且准备使用。在某些实施例中，可将患者加温装置的部件作为套件分开包装。例如，可以为加热器层220以及可选 地分开布置在其中的热传导层230和/或热绝缘体210提供箔片、聚合物(例如高密度聚乙烯合成纸)或其它适当的材料包装。当打开包装时，可组装患者加温装置的部件来使用。在某些实施例中，可将加热器层220和热绝缘体210耦合在一起，仅热传导层230是分开的。在某些实施例中，可在与患者加温装置的其它部件分开的包装中提供热传导层230，以便当再次使用患者加温装置时可提供新的热传导层230。在某些实施例中，包装以及包装在其中的部件可以是消过毒的或者是可消毒的。加热器层220可配置成产生将要被传送到装置所应用的患者的热量。在某些实施例中，加热器层220可包括布置在介质基片222上的例如电阻加热器的一个或多个加热元件。例如，如图2B (用幻象说明性地描绘了热绝缘体210)所描绘的，可提供电路或加热器单元224来通过焦耳加热产生热量。尽管示出了单个加热器单元224，但是可提供多个加热器单元(例如参见图4)。例如，患者加温装置可包括几十、或几百或几千个加热器单元。另外，在特定的患者加温装置中提供的任何一个或所有的加热器单元可包括一个或多个加热元件。例如任何一个或多个加热器单元可包括几十、或几百、或几千个加热器元件。可以根据期望改变加热器单元和/或加热器元件或者加热器单元的其它部件的数量和/或几何形状，以便在其中提供所期望的每单位面积的功率密度、所期望的控制加热器的粒度等等。在某些实施例中，每个加热器元件可以是每侧大约0. 5英寸(I. 27厘米)或更小、或者0. 25英寸(0. 64厘米)或更小(例如加热器元件可具有大约0. 25平方英寸(0. 64平方厘米)或更小、或者大约0. 06平方英寸(0. 16平方厘米)或更小的主横截面面积)。也可使用更大或更小的加热器元件的其它尺寸。介质基片222通常是柔性的高分子膜，例如聚乙烯、聚酯等等。在某些实施例中，可通过丝网印刷导电墨水(例如聚合物厚膜墨水或膏剂)在介质基片222上形成加热器单元。还可预期在施加电流通过电路时电线或其它电阻材料提供足够的热量产生，并且还可使用电线或其它电阻材料。在某些实施例中，可将保护性介质涂层或层(未示出)布置在加热器单元或多个加热器单元(或者单元的加热器元件)顶上以保护加热器单元。可通过导线102、104将每个加热器单元224耦合至电功率源(例如电池、电源、壁装电源插座等等)。可选地，导线102、104可终止于可把插头插入耦合至用于患者加温装置的电源的匹配连接器中的连接器250。例如，在某些实施例中，其中患者加温装置被配置成在例如通过壁装电源插座提供的标准功率上运行，连接器250可以是配置成与壁装电源插座接口的标准插头。作为备选，在某些实施例中，连接器250可被配置成或直接或通过匹配连接器把插头插入电池组、变压器、电源等等。在提供了多个加热器单元的实施例中，为了易于将加热器单元耦合至功率源，可将用于提供功率给每个加热器单元的导线聚集并终止于公共连接器。加热器层可具有各种配置。通常，加热器层包括布置在其上的一个或多个加热器单元。加热器单元或多个加热器单元包括布置在其上的一个或多个加热器元件。每个加热器元件(或者作为备选，成组的加热器元件)可以是独立可控的以便提供所期望的局部热控制的粒度。在连接到电源的电路中，可提供一个或多个加热器元件。例如，在某些实施例中，可将多个独立可控的加热器元件布置成与由恒压电源提供的电源并联。在某些实施例中，可将多个独立可控的加热器元件布置成与由恒流电源提供的电源串联。在将加热器元件布置成与由恒压电源提供的电源并联的某些实施例中，独立可控的加热器元件可以是一条正温度系数(PTC)电阻墨水、或者布置成与PTC电阻墨水串联的电阻墨水、或者布置成与超过定义的转换温度而选择性地断开的有源电气元件串联的电阻墨水。在将加热器元件布置成 与由恒流电源提供的电源串联的实施例中，独立可控的加热器元件可以是一条负温度系数(NTC)电阻墨水、或者布置成与当独立可控的加热器元件超过某个预定的转换温度时用来选择性地分流通过元件并且远离电阻墨水的电流的有源电气元件(或多个元件的配置)并联的电阻墨水。例如，图3示出了根据本发明的某些实施例的具有布置在其上的加热器单元324A的加热器层220的说明性的顶视图。将加热器单元324A配置为包括导电导线302和304的电阻加热器，导电导线302和304具有桥接导电导线302和304的一条或多条电阻通路306。在某些实施例中，加热器单元的加热器元件主要包括电阻通路306。可选择电阻通路306的数量和尺寸以便控制加热器单元324A的表面密度。在某些实施例中，电阻通路306可具有约等于或大于介质基片222和热传导层230的总厚度的长度。在某些实施例中，电阻通路306可具有大于大约0. 5毫米、或者大于大约I毫米以及直到大约15毫米的长度。导线以及加热器单元324A的其它传导部分可包括如上所讨论的适当的传导材料。在某些实施例中，例如银基导电膏的导电墨水可在介质基片222上丝网印刷或以其他方式沉积并固化以形成导电导线302、304。电阻通路306可包括与导线302和304相同或者不同的材料。在某些实施例中，电阻通路306可包括碳基材料。在某些实施例中，电阻通路306可包括正温度系数材料。可丝网印刷的碳基墨水的适当示例包括从位于Research Triangle Park,NC 的 DuPont Microcircuit Materials 可得到的 7282、7102 和 7105 碳导体墨水。可丝网印刷的银基墨水的适当示例包括也可从DuPont Microcircuit Materials得到的5000、5021、5025和5028银导体墨水。在某些实施例中，至少某些电阻通路306可以由正温度系数(PTC)材料制成，其中当温度接近转换温度时电阻增大并且在某些实施例中电阻会突然增大。在电阻通路306包括PTC材料的实施例中，每个电阻通路306可定义患者加温装置的最小的独立可控的加热器兀件。在某些实施例中，横过(across)加热器层布置微型PTC加热器存在有益处；因为每个加热器独立地自调节，因此使用微型PTC电阻加热器使横过患者加温装置的热点减到最少。在某些实施例中，可以如上所讨论的类似方式使PTC材料沉积在基片上。可丝网印刷的正温度系数墨水的一个来源是从DuPont Microcircuit Materials可得到的7282 PTC碳电阻器。作为备选或者与电阻通路306结合，加热器单元的其它部件或者其中的部分也可由PTC材料形成。取决于患者加温装置的设计、或者控制器的操作，根据许多选项，可选择转换温度。在一个选项中，转换温度是期望通过凝胶层应用于患者的温度。在另一个选项中，转换温度是比所期望的使用温度稍微高点的温度并且在身体接触表面导致所期望的使用温度(由于凝胶层的热阻抗导致)。在另一个选项中，转换温度是比所期望的使用温度稍微高点的温度，它为另一个温度控制机制提供了安全备份。(在患者加温装置的上表面处的)所期望的使用温度典型地是大约37到43°C。对于人体来说，例如，所期 望的使用温度可以是大约37到40°C。对于具有较高体温的动物来说，它可以是大约40到43°C。将通过(提供给患者的)使用温度来为本专利申请定义“转换温度”。在某些实施例中，加热元件可提供高达每平方英寸I瓦特的功率。在某些实施例中，每平方厘米可存在有至少一个加热器元件(或加热器)。加热器本身可基本上比它们供热的凝胶的面积要小。在可行之处，为了计算这样的密度，通过加热元件之间的中间边界线来部分测量加热元件所占有的面积。对于外围边界线(因而不是通过以上句子的方法测量的)，通过与内部边界线所限定的线极其对称的线来测量面积。因此，在这种方法可行之处，密度是在这样限定的面积之和上的加热元件的总数量。在这种面积测量方法不可行之处，指导原则是要寻找可能对称的地方并且要避免将不涉及加热的过量面积计入外围。在操作中，在某些实施例中，可通过导线102、104将PTC电阻加热器(例如导电通路306 )的并联布置耦合至提供电压差的电源(例如电压电源)。在某些实施例中，电压电源可以是恒压电源。当PTC电阻加热器产生热量并且温度增加时，PTC电阻加热器的电阻增力口。根据PTC电阻加热器的选择和配置，当温度接近预定限度时，增加的电阻将导致电流朝向其它PTC电阻加热器或并联布置中提供的其它电流通路偏移。电流减小将导致PTC电阻加热器冷却、降低它的电阻，这又将增加通过其中的电流。这样的配置考虑了每一个独立的PTC电阻加热器上的自调节或独立控制。可预制加热器单元并将加热器单元耦合至加热器层基片或者直接形成在加热器层基片上，例如通过丝网印刷方法或用于形成电气迹线的其他印刷方法，如利用用热或溶剂蒸发韧化的墨水。PTC材料典型地由(a)聚合物颗粒和导体颗粒(例如基于聚合物的PTC材料)形成，使得-认为-在玻璃转变温度下体积增大导致导体颗粒分离，或者(b)某些陶瓷材料(例如基于陶瓷的PTC材料)形成，其中电阻增大-认为-由晶界效应产生。墨水可包含晶体状聚合物(例如高密度聚乙烯等等)的颗粒以及导体(例如石墨、银等等)的颗粒。可改变聚合物颗粒、导体颗粒、它们之间的比率等等的选择以改变加热器损失热量输出时的温度(例如转换温度)。陶瓷PTC材料经常是钛酸盐陶瓷。PTC材料的数量应当足以提供必要的电阻电压降，其提供了转换温度。可将加热器单元324 (和本文公开的任何其它实施例的加热器单元)耦合至电源，例如通过耦合至导电导线302和304的导线(图2A-B中所示的导线102、104)。例如，如图3A所示，可在导电导线302和304上提供接触部分318和320，以便于耦合到可进一步耦合至电源(如图5所示)的相应导线(未示出)。至少导线302、304的接触部分318、320可包括适合于可靠地耦合至电源的材料。可以以例如通过锡焊、铜焊、用导电粘合剂粘接、夹紧等任何适当的方式将来自电源的导线耦合至接触部分318和320，以便于提供鲁棒的电和机械耦合。当在302和304之间施加电压时，电流流过电阻通路，据此产生通过介质基片222(以及热传导层230，当存在时)传送到患者皮肤的热量。在某些实施例中，可提供一个或多个传感器来感测患者加温装置总体上或者患者加温装置的部分(例如各个加热器单元或成组的加热器单元)的温度(或与温度对应的度量)。可将传感器耦合到还被耦合至电源或功率调节器(例如下文讨论的电源504)的控制器(例如下文讨论的控制器502)以便检验患者加温装置100的正确机能和/或提供加热器层120上的加热器元件的温度的闭环控制。例如，可将感测的度量反馈到控制患者加温装置的控制器来帮助更精确控制患者加温装置的温度。例如，可使用感测的温度反馈来关掉整个患者加温装置或患者加温装置的若干部分，或者可使用反馈来控制供给一个、若干个或所有的患者加温装置加热器单元的功率。在某些实施例中，并且如图3A所描述的，传感器310可以设置在加热器单元324A的附近。传感器310可包括用于测量患者加温装置、其中的若干部分、和/或患者的温度的任何合适的传感器。例如，可将传感器310用于测量加热器元件的温度、除加热器元件之外 的患者加温装置的若干部分的温度、患者的皮肤温度等等。在某些实施例中，传感器310可包括通过热传感器316桥接的导电垫片312、314。在某些实施例中，热传感器316包括具有能被控制器利用来通过测量热传感器316的电阻确定热传感器316的温度的良好表征的温度-电阻关系的传导材料。在某些实施例中，热传感器316包括例如PTC印刷热敏电阻的正温度系数材料。在操作中，当加热器单元324A的温度接近定义的转换温度(也就是正温度系数材料的转换温度)时，感测到热传感器316的电阻大大增加，据此考虑了闭环控制电路以降低导线302、304两端的电压，这又减少了由加热器单元324A产生热量。作为备选或者结合，可将预制的传感器布置在加热器单元附近以便在加热器单元附近监控患者加温装置的温度。作为备选或者结合，可以感测整个加热器单元的电阻(也就是加热器单元本身充当了传感器)。例如，图4示出了当连接各个导线104并且连接各个导线102时作为单个单元操作的四个加热器单元424的集合。当断开各个导线104之间的电连通(并且同样地断开各个导线102之间的电连通)时，可独立测量四个加热器单元424的电阻，并且可独立地向每个加热器单元提供功率。这样，可将加热器单元与闭环控制电路结合使用以提供跨患者加温装置的加热器表面的独立温度控制，其中独立温度控制的面积与加热器单元的面积相似。在某些实施例中，可提供开关以便通过控制器基于所感测的加热器单元的电阻来控制每个加热器单元。尽管被描绘为邻近加热器单元，但是可将传感器布置成覆在加热器单元上面或位于加热器单元下面、或者根据需要布置在其它合适的位置用于感测温度。例如，在某些实施例中，传感器作为备选与其他传感器一起或者与其他传感器结合被布置在加热器单元(或单元的加热器元件)之上，或者被布置成越邻近加热器单元(或单元的加热器元件)就越精确地测量加热器单元的温度或加热器单元内一个或多个加热器元件的温度。还可提供多个传感器，布置成接近患者加温装置中的某些或所有加热器单元或者期望控制患者加温装置的操作的无论什么地方。在某些实施例中，可将患者加温装置外部的热传感器放置成与患者加温装置的加热器元件或加热器单元热连通，以考虑加热器元件或加热器单元的外部校准，使得可将加热器单元本身用于如上所述的精确热感测。外部热传感器可以是被分开设置的或者是控制传送到加热器单元的功率的连接器和电缆的一部分的精确NTC热敏电阻、热电偶或光学传感器。校准方法可包括将外部热传感器放置成与加热器单元连通，以及在没有被传送到患者加温装置的功率的情况下利用外部热传感器和加热器单元的电阻同时测量加热器单元的温度，以便建立作为温度传感器本身的加热器单元的单点温度校准。可通过施加功率给加热器单元并且同时测量和配对加热器单元温度和电阻来构建多点校准曲线。这种类型的校准方法可以是消除可能在制造中出现的不同患者加温装置之间零件和零件差异的有用方式，尤其是当利用聚合物厚膜丝网印刷加热器单元并且在没有校准的情况下对膜厚度(以及因此电阻)的不适当控制没有考虑加热器单元将要被用作热传感器时。作为备选或者结合，在某些实施例中，传感器可以至少部分地与加热器元件热隔离使得传感器可以更精确地测量通过患者加温装置的患者的温度，而不是加热器元件本身的温度。在这样的实施例中，可在传感器310和电阻加热器(例如导电通路306)之间设置热绝缘材料层322。在某些实施例中，层322可环绕或者基本上环绕传感器310，或者可将层322布置在传感器310和加热器单元的电阻加热器之间。在某些实施例中，可将传感器310布置在加热器层和层322之下，所述层322被布置在传感器310与加热器层之间。 如上所注意到的，可根据期望来选择包括每个加热器单元的配置和材料选择以提供所期望的尺寸和/或几何形状的加热器单元。例如，图3B是根据本发明的某些实施例的加热器单元324B的平面图。在图3B所描绘的实施例中，使多个正温度系数电桥326耦合在导线302和将导线302耦合至导线304的电阻通路306之间。如上所述，当加热器单元接近定义的转换温度时，正温度系数电桥326的电阻大幅增加限制了通过电路输送的电流，这又限制了由电路产生的热量。作为备选，整个导线302可包括在被加热超过定义的转换温度时显示电阻大幅增加、从而减少通过电路输送的电流并限制由电路产生热量的正温度系数材料。在某些实施例中，如图3C所描绘的，多个电阻通路306可具有与图3A和3B中所示相比不同的数量或几何形状。根据本文公开的教导，预计了还可使用其它几何形状。在某些实施例中，加热器层的某些或所有加热器单元可包括串联布置并由电流源驱动的、用于到患者的热量受控传递的负温度系数(NTC)电阻器或加热器元件。在某些实施例中，电流源可以是恒流电源。因为每个NTC加热器元件独立地自调节，所以可使用微型NTC电阻加热器使横过患者加温装置的热点减到最少。例如，图3D示出了根据本发明的某些实施例的、具有加热器单元324D的加热器层220的说明性的顶视图。除了如下文所讨论的，加热器单元324D在组成、配置和操作上可基本上与上文所讨论的加热器单元324A相似。如图3D所描绘的，在某些实施例中，加热器层220可包括布置在基片222上的加热器单元324D。加热器单元324D可包括布置在接触部分318和320之间的传导路径370。传导路径370由沿着导电导线302D布置的串联连接的电阻元件372形成(如图3D的细节所示)。电阻元件372可包括上文关于导电通路306所讨论的材料中的任一种，除了可使用负温度系数(NTC)材料代替PTC材料之外。加热器单元324D在侧边上可以是几个毫米(例如每边从大约I毫米到大约5毫米)，或者它可以基本上是加热器层220的尺寸。通过NTC加热器元件的每单位长度的电阻的量值和可用电流的量值可确定加热器单元324D的尺寸。在某些实施例中，多个单元例如被布置在横过整个加热器层的XY平面上并且全部由电流源独立地驱动。如上所述，利用PTC加热器元件，可感测整个NTC加热器单元或加热器元件的电阻，从而允许加热器单元或元件本身充当传感器并且还考虑了 NTC加热器单元的温度的闭环控制的可能性。在将负温度系数电阻器串联布置并利用电流源驱动的情况下，电阻器迹线的宽度限定了可提供温度的独立控制的尺寸。在这里，因为宽度典型地比导电导线(例如318和320)之间的电阻器迹线的长度小，所以患者加温装置的平面的较小尺寸限定了用于独立温度控制的尺寸。在将正温度系数电阻器并联布置并利用电压电源驱动的情况下，导体之间的间距(或者电阻电桥长度)限定了可提供独立温度控制的尺寸。在这里，患者加温装置的平面上的电阻器迹线(例如306)的较小尺寸典型地是电阻电桥长度，并且这个较小尺寸限定了用于独立温度控制的尺寸。在某些实施例中，在加热器元件包括PTC或NTC材料的地方，单个加热器元件的温度以及因此电特性可改变，并且因此单个加热器元件可相对于多个加热器元件如本文所述的表现相似。作为备选或者结合，在某些实施例中，加热器层的某些或所有加热器单元可包括微电路。例如，如图3E所描绘的，示出了包括微电路350的加热器单元324E。在某些实施 例中，微电路350包括加热器电路352、控制逻辑电路354、温度传感器356、开关电路358、便于将微电路耦合至电源的电源线362 (例如类似于本文讨论的导线102、104)以及控制导线360。加热器电路352包括用于响应于流过电路的电流而产生热量的一个或多个电阻加热器。可提供开关电路358来选择性地将加热器电路352的元件耦合至电源。可以为加热器电路352的单个元件、加热器电路352的元件的子集或上述组合提供开关作为控制整个加热器电路352的接通/断开开关。控制导线360提供了用于往返微电路350的通信的一条或多条导线。控制导线360可便于将微电路350耦合至其他部件用于从微电路350接收数据或传输数据到微电路350。例如，可将控制导线360耦合至远离微电路350的另一个控制器(如下文所讨论的)用于数据的远程控制或收集、输入数据的来源(例如来自远程温度传感器)，耦合至显示器、耦合至报警器等等。在某些实施例中，可提供控制逻辑电路354来控制微电路350的操作。例如，控制逻辑电路354可以控制开关电路358的操作，开关电路358可断开或闭合耦合在加热器电路352的一个或多个元件之间的开关，以增加或减少由加热器电路352产生的热负荷。在某些实施例中，可以响应于由温度传感器356提供的数据来提供这样的控制。如上文所讨论的，温度传感器356可以是在微电路350中设置的独立电路或者可以是其它电路(例如加热器电路352)的一部分。作为备选，在没有呈现温度传感器356的实施例中，可以响应于由布置在患者加温装置中其它地方的温度传感器提供的数据来提供这样的控制。在某些实施例中，例如通过经由控制导线360与患者加温装置连通的控制器(例如下文就图5讨论的控制器502)，可远程提供微电路350 (或多个微电路350)的控制。在这样的实施例中，可以从微电路350中省略掉控制逻辑电路354。加热元件(或加热器单元)的数量可取决于患者加温装置100的整个尺寸。加热元件的数量还可取决于每个加热元件的期望的尺寸。可以期望具有与实际一样多的加热元件，使得每个加热元件可各自对相应接触点处的热负荷进行响应。患者加温装置的整个尺寸应当是达到供应必需的热能以抵消来自躺着暴露在例如手术台上的患者的热对流的作用的程度，而不会超过最大期望的患者体表温度。使用独立的加热元件或加热器单元，每个都具有温度上限，有助于将热点(例如在患者加热装置上热量没有被有效地传送给患者(例如加热装置已经与患者分离)的位置处的热点)的形成减至最少。另外，更小的加热器单元可以减少患者加温装置100中潜在热点的数量。在某些实施例中，交指型传导路径308和320间距较小，典型的范围介于0. 5毫米和15毫米之间，使得各个加热元件较短，从而限定了可被独立控制用于热量产生的最小的横向尺寸。作为备选或者结合，如上文所讨论的，还可通过选择凝胶厚度来限制热点。在某些实施例中，可将加热器单元并联地耦合在一起，使得一个或多个加热器单元的断开或故障的结果对患者加温装置的性能几乎没有影响或者没有影响。在这样的实施例中，患者加温装置还可以定制尺寸以适合特定应用。例如，可以切去患者加温装置的若干部分以使患者加温装置更小从而安装到更小的患者身上，或者提供到最接近患者加温装置的期望的位置的患者身上的位置的附加通路。可提供切割线或其它分界线来表明在没有刺穿装置的必需部件(例如到电源的导线)的情况下 分割患者加温装置是安全的位置。图5示出了具有为说明目的而分开显示的层的、耦合至电源504 (或功率调节器)的并且可选地耦合至控制器502的患者加温装置100。电源504可以是用来操作患者加温装置的任何合适的功率源或功率供应，例如恒压电源、恒流电源、直流电源、交流电源、设备电源(例如壁装电源插座)等等。可提供传感器506 (类似于传感器310)并将其耦合至控制器502以便检验患者加温装置100的正确机能和/或以上文所讨论的方式提供加热器层120上的加热元件的温度的闭环控制。控制器502通常包括中央处理器(CPU)510、存储器512和用于CPU 510的辅助电路514，以及可将其耦合至并且可控制加热器层220的加热器单元(单独的或成组的)，和/或将其耦合至并且控制用于加热器层220的电源504，以及将其耦合至包括来自传感器506或来自加热器单元224的数据(例如加热器的电流消耗)和/或来自被耦合至通过患者加温装置100被加温的患者的温度监视器(未示出)的数据的数据输入。控制器502可以是可用于控制各种装置和子处理器的工业或医学设置的任何形式的通用计算机处理器的其中一种。CPU 510的存储器512或计算机可读介质可以是一个或多个容易获取的存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器、软盘、硬盘或任何其它形式的本地或远程的数字存储器。可将辅助电路514耦合至CPU 510用于以常规的方法支持处理器。这些电路可包括高速缓冲存储器、电源、时钟电路、输入/输出电路和子系统等等。可将用于患者加温装置的操作协议作为可被执行或调用以控制患者加温装置以本文所述的方式操作的软件程序存储在存储器512中。还可通过位于远离由CPU 510控制的硬件的第二 CPU(未示出)来存储和/或执行软件程序。控制器502可对指定使用患者加温装置是利用通过患者循环系统传送的局部热量来为整个患者加温还是主要地为局部区域加温的输入有响应。局部区域热量在物理治疗、损伤治疗等等方面是有用的。如上文所表明的，可以不用外部控制器，相反只利用包括PTC加热器单元或微电路以及可选地包括温度传感器的加热器层的固有的热控制特征来操作患者加温装置。同样地，可利用患者加温装置来减少可在各个加热器单元中产生的热量尖峰而不用主动控制每个加热器单元。这样的配置易于控制提供给患者的热能而不是装置的温度。在其它的实施例中，可利用最小的控制元件操作患者加温装置。这些选项易于用在高度可移动的形式，例如通过电池组来操作和/或无复杂的控制台。通常选择患者加温装置的材料使得装置整体充分柔软以便适合患者。如上所提及的，在某些实施例中，热传导层可以是一次性的。还预计了整个患者加温装置可以是一次性的，因为认为可以以使一次性使用可实现的价格区间来制造它。因为患者加温装置工作不用空气或水流，所以操作更简单，不需要空气和/或水流控制机制，并且不提供在无菌区域产生污染风险的流体流动。另外，尽管以上在某些层和材料的方面作了描述，但是预计了可与本发明的范围一致地来进行以上实施例的改变。例如，可利用相容的或提供如上所述的相似功能的不同材料，或者可提供基本上不会妨碍患者加温装置的操作的附加层。虽然前述旨在本发明的实施例，在没有背离其中的基本范围的情况下可设计本发明的其它实施例。下面被写为从属于独立权利要求的任何权利要求还可被写为从属于这样 的独立权利要求之下的任何权利要求，除非逻辑上排除了这样的从属性。
权利要求
1.一种患者加温装置，包括 加热器层，所述加热器层包括布置在柔性基片上的多个加热器单元； 布置在所述加热器层的患者侧上用来将由所述加热器层产生的热量传送到患者的热传导层；以及，可选地 布置在所述加热器层的非患者侧上的热绝缘体。
2.如权利要求I所述的患者加温装置，其中每个加热器单元包括通过焦耳加热产生热量的电路。
3.如权利要求2所述的患者加温装置，其中一个或多个加热器单元包括一个或多个加热器元件，并且其中至少某些加热器元件至少部分是由被配置成在接近转换温度时减少流过电阻加热器的电流的正温度系数材料形成。
4.如权利要求3所述的患者加温装置，其中以电学方式并联布置所述加热器元件并将所述加热器元件耦合至电压电源。
5.如权利要求2所述的患者加温装置，其中一个或多个加热器单元包括一个或多个加热器元件，并且其中至少某些加热器元件至少部分是由被配置成在接近转换温度时减少电阻加热器的电阻的负温度系数材料形成。
6.如权利要求5所述的患者加温装置，其中以电学方式串联布置所述加热器元件并将所述加热器元件耦合至电流源。
7.如权利要求2所述的患者加温装置，其中一个或多个加热器单元包括微电路。
8.如权利要求7所述的患者加温装置，其中所述微电路包括 加热器电路； 控制所述加热器电路的控制逻辑电路；以及 耦合至所述加热器电路的开关电路，其中所述控制逻辑控制开关电路的操作以便选择性地启用或停用所述加热器电路的加热器元件。
9.如权利要求2-8中任一项所述的患者加温装置，其中第一加热器单元的电阻随温度的变化被用来感测第一加热器单元温度。
10.如权利要求2-8中任一项所述的患者加温装置，其中所述热传导层包括水凝胶。
11.如权利要求2-8中任一项所述的患者加温装置，其中所述热传导层由在与皮肤接触时降低皮肤的热阻抗的材料制成。
12.如权利要求1-4以及7-8中任一项所述的患者加温装置，其中所述加热器单元用导线并联连接并且被布置成允许所述患者加温装置的一部分被移去而没有损害所述患者加温装置的剩余部分的操作，并且其中所述患者加温装置可选地还包括提供用来显示所述患者加温装置的什么地方能够被切割而不会损害所述患者加温装置的操作的可见分界线。
13.如权利要求2-8中任一项所述的患者加温装置，其中所述患者加温装置是柔性的以便在使用期间使患者加温装置适合患者。
14.如权利要求2-8中任一项所述的患者加温装置，还包括 控制所述加热器单元的操作的控制器，以及，可选地 配置成提供与所述患者加温装置的位置的温度相关联的度量给所述控制器的传感器。
15.一种患者加温装置套件，包括 患者加温装置机构，所述患者加温装置机构包括加热器层，所述加热器层包括多个加热器单元； 适于可移去地布置在所述患者加温装置机构上以便形成患者加温装置的热传导层，其中所述热传导层适于布置在患者和所述加热器层之间，其中所述患者加温装置适于是柔性的以便于适合所述患者；以及，可选地 布置在所述加热器层的非患者侧上的热绝缘体。
全文摘要
本文公开了用于为患者加温的方法和设备。在某些实施例中，患者加温装置(100)可包括加热器层(220)，所述加热器层包括布置在柔性基片(222)上的多个加热器单元(224)；患者加温装置(100)还包括布置在所述加热器层(220)的患者侧上用来将由所述加热器层(220)产生的热量传送到患者的热传导层(230)。所述加热器单元(224)可包括通过焦耳加热产生热量的电路。所述患者加温装置(100)是柔性的以便于在使用期间使所述患者加温装置(100)适合患者。
文档编号A61F7/02GK102781379SQ201180013410
公开日2012年11月14日 申请日期2011年1月5日 优先权日2010年1月11日
发明者B.L.卡瓦尔霍, D.E.凯西迪 申请人:通用电气公司