[0002] 本申请要求2012年3月12日提出申请的美国
专利申请13/418,197的权益,其公开内容在此通过引用以其整体并入。
背景技术
[0003] 骨科损伤和剧烈运动通常伴随着显著的组织肿胀和肌肉
疼痛,可以导致长期损伤和急性损伤。已经使用多种技术帮助提供治疗。例如,冷冻治疗产品长期用于提供骨科损伤的治疗和康复护理。冷冻治疗产品包括简单的
冰袋和通过循环经过治疗包的冷
水进行冷却的更复杂的
流体泵送机。例如,Kolen等人(参考美国专利5980561)描述的技术使用冰水浴和泵送系统,所述泵送系统泵送沿着病人伤口的骨科包的流体从而帮助控制在该部位的组织温度。这样的技术有助于处理该损伤部位的肿胀、水肿和高温。在病人康复时,用冷
水循环通过骨科包可以有助于控制肿胀。这些技术是有用的,但是对于病人和内科医生使用而言比较笨重。例如,许多技术需要使用一桶冰和冷水。该桶使用不便且太重不宜运输,削弱便携性和可移动性。而且,随着冷水通过骨科包和沿着病人损伤部位循环,其变热且返回到冰浴,使冰融化并最终升高浴液的温度。为了长期使用,冰必须定期再补给和更换,从而在控制病人损伤部位的肿胀和温度方面仍然有用。当病人处于看管人的监督下,例如护士,看管人必须反复加入冰,以维持病人合适的冷冻治疗。此外,必须移除对应于融化冰的水量。该定期维护增加了病人或护理者的身体劳损。由于温度变化或治疗中的流逝还导致治疗不那么有效,直到更换冰。
[0004] 基于水的系统倾向于渗漏、溅出或引起治疗部位冷凝。在治疗部位的水增加伤口感染的可能性,需要更频繁的伤口
敷料变化。渗漏、溅出和冷凝还可以引起床上用品或家具损坏,以及在某些情况中,可以损坏治疗系统。
[0005] 而且,尽管
温度控制有效地用于降低肿胀和疼痛,其不一定处理更深的组织疼痛。传统上,更深组织疼痛是利用将
电流传输到病人组织的
电极电刺激来处理的。而且,电极刺激系统通常不配置为和冷冻治疗一起使用。例如,水倾向于在低温表面周围冷凝,当结合电疗法设备一起使用时,将引起电刺激中需要使用的
电子部件周围
腐蚀和生锈。电子部件上的水还将引起不期望的电效应,包括电学特性变化(诸如阻抗)和电子部件之间或主体的其他零件之间形成导电分流路径(诸如“
短路”),使得刺激无效、不受控制或危险。管理较重的冰桶和电刺激
控制器也非常麻烦。
[0006] 改进的技术对本领域有益,尤其当其为系统部件更长的使用寿命,提供更轻、更小和更易于控制的冷却源或加热源或控制器,降低或消除在治疗部位的水带来的
风险,或为冷却(或加热)治疗和电刺激系统提供更兼容的
接口。
发明内容
[0007] 本文中公开了提供使用空气或其他气体作为冷却或加热治疗流体的温度控制医疗器件的系统和方法。该系统和方法为遭受骨科损伤或其他损伤的病人提供治疗。流体通过治疗骨科包传输到病人治疗部位。该系统和方法优选地包括温度调节器和反馈机制,以允许护理者或病人调节传输到治疗部位的流体温度。该系统和方法优选地使用基于气体的流体,例如空气,有助于保护或降低在系统部件或治疗包部件周围的腐蚀,从而有助于维持更长的使用寿命。在一些
实施例中,电刺激模
块应用于病人损伤部位,并结合温度控制治疗使用,以帮助进一步提高疼痛管理和损伤恢复的选择。
[0008] 一般地,公开了一种用于提供治疗给病人的气体传递系统。在一些实施中,系统包括具有进气端口的
外壳、用于调节和控制外壳内的气体温度的装置、和用于将温度控制气体传输到治疗部位的装置。一些实施包括利用气体温度调节器、进气端口和耦合管将温度控制气体传输到治疗部位的系统,其中耦合管具有配置为接收来自调节器的气体的第一端和配置为在控制温度将气体传输到治疗垫的第二端。该系统配置为与治疗垫一起使用,治疗垫具有配合病人治疗部位的第一表面与连接治疗垫和治疗部位的一个或多个带子或
紧固件。温度调节器可以布置在治疗垫内,以提供板上疼痛管理解决方案。该系统还可以包括布置在治疗垫内且
定位在温度调节器和进气端口之间的流体连通中的管。在一些实施例中,进气端口是与环境空气连通的
歧管,环境空气用作用于流体治疗的流体。
[0009] 在一些实施例中,温度调节器是热电器件,例如帕尔帖器件,其具有冷却部件和可选地加热部件。该系统,包括冷却部件和加热部件,可以被包围在单个外壳中。单个外壳包括第一侧和与第一侧相对布置的第二侧,其中第一侧上有与第一
流管的接口,第二侧上有与可以接收来自调节器的流体的第二流管的接口。第一管优选地连接到第一侧以接收来自冷却部件的流体,而第二管接收来自加热部件的流体。在一些实施例中,第一管和第二管在
阀门处相接,并经过耦合管的第一部分流入阀门,该阀门具有输出管,其包括连接到治疗垫的耦合管的第二部分。
[0010] 在一些实施例中,治疗垫具有至少一个孔径,流体通过该孔径从垫排出。至少一个孔径可以包括多个孔径,那些孔径可以沿着垫的内表面的长度和宽度布置。多个孔径还可以布置在垫的下表面内的多个凹痕的相应凹痕内。例如,垫表面可以包括具有周期性波状部的蛋箱形式的多个凹痕。
[0011] 还可以设想其他垫实施。例如,垫可以至少部分由
泡沫构成。还可以被包围在具有允许气体离开治疗部位的气体排出部的
框架内。垫还可以具有布置在耦合管和治疗垫之间的
扩散板,其中扩散板构造为分配传输到治疗部位的气体。
[0012] 该系统还可以配置为与提供电刺激治疗的电极一起使用。在一些实施例中,系统包括构造为接收用于将电流传输到治疗部位的电极的连接器。在一些实施中,连接器定位在病人组织附近或邻接病人组织的治疗垫的内表面上。连接器可以是母扣插孔,其接收具有扣到插孔的阳
螺纹管接头的电极。在一些实施中,连接器固定在包的壁内。垫的第一表面还可以包括至少一个孔,气体可以通过所述孔从温度调节器流出,连接器可以定位在邻近至少一个孔的
位置,因此与其配合的电极在治疗气体气流内,这允许系统提供流体治疗和电刺激给相同组织部位。
[0013] 系统可以配置有流体治疗和电刺激部件两者。在一些实施中,流体治疗和电刺激部件配置在治疗垫内,提供同时提供表面治疗(即,经过温度控制气体)和更深组织治疗(即,经过电刺激)的完全整合的板上疼痛管理系统。板上系统包括为流体温度控制提供动
力、将流体泵送到治疗部位以及提供电刺激给治疗部位必需的
电池或其他电源和
管道系统和
电路。
[0014] 还可以包括其他部件。例如,可以提供
吹风机将气体泵送到治疗部位。吹风机被配置为将来自温度调节器的气体以任意合适的速度传输到治疗部位。例如,吹风机可以被配置为以每秒至少1米的速度传递气体,在大约每秒2米和大约5米之间,或在每秒大约1米和大约10米之间。在替代实施方式中,吹风机可以被配置为以小于每秒1米或大于每秒10米的速度传递气体,如确定为这样适用于对治疗部位的有效温度调节的话。
[0015] 该系统还可以被配置用于更复杂的应用。例如,可以组合提供加热和冷却。在那些实施中,耦合管可以包括第一耦合管段,其具有被配置为接收来自温度调节器的第一气体的第一端和被配置为将第一气体传输到第一治疗垫部件的第二端;和第二耦合管段,其具有被配置为接收来自温度调节器的第二气体的第一端和被配置为将第二气体传输到第二治疗垫部件的第二端。第一气体由调节器冷却,第二气体由调节器加热。该气体可以分配给多个治疗垫。例如,其可以提供给配置为配合第一治疗部位的第一垫;和配合病人身上的第二治疗部位的第二垫(即,膝盖和躯干)。垫可以提供给不同病人,例如冷却垫可以放置在一个病人身上,加热垫可以放置在另一个病人身上,同时传输到两个病人身上的流体由相同的调节器生成。
[0016] 在一些实施例中,温度
传感器监控治疗部位的温度,并将电
信号传输到调节流体温度的调节器。温度调节器具有接收来自温度传感器的信息的控制器,当来自传感器的信号指示治疗部位的温度已经达到或超过预先确定的温度时触发警报。温度调节器被配置为当治疗部位的温度达到预先确定的温度时触发自动关闭机制。在一些实施例中,当治疗已经应用一段预先确定的时间时则触发自动关闭机制。在一些实施例中,温度传感器附接到治疗垫。温度传感器可以是红外
二极管或其他合适的产品。
[0017] 还设想了改进的流管结构。在一些实施例中,流结构被配置为将温度控制气体传输到骨科治疗垫,其包括具有限定内径的泡沫内表面、限定外径的泡沫外表面和与管同轴的内部线圈的流管。线圈布置在泡沫内表面和泡沫外表面中至少一个的部分内。壁的结构降低流动损耗,从而提供充足的气流速度。例如,泡沫内表面可以基本平滑,允许更高效地流动。内部线圈可以布置在泡沫内表面和泡沫外表面之间,或具有沿着泡沫外表面定位的至少一部分内部线圈或沿着泡沫内表面定位的至少一部分内部线圈。流管直径是优选地在大约0.25英寸和大约0.75英寸之间,或只是在大约0.1英寸和大约2英寸之间。当用于本文中公开的一个或多个系统中时,所述管道配合将温度控制气体分配到治疗垫的扩散板。
[0018] 其他改进的流结构包括用于骨科气体传递设备的管道互连件。实例互连件包括具有第一泡沫材料和第一孔径的泡沫管,具有第二泡沫材料和以干涉配合来配合泡沫管的第一孔径的第一端的泡沫耦合件。泡沫管的第一孔径具有内径,泡沫耦合件的第一端具有配合第一孔径的内径的外径。泡沫管的第一孔径具有外径,泡沫耦合件的第一端具有配合第一孔径的外径的内径。互连件是通过降低外部热传输提高
流线路的热效率的热隔绝件。第一泡沫材料和第二泡沫材料可以都是隔绝泡沫,可以是基本上相同的泡沫。例如,热隔绝材料的导热率可以小于大约每米0.08瓦特每米开尔文。这些结构还可以用于本文中描述的系统和方法。
[0019] 还考虑使用方法和操作设备的方法。一些方法通过下述步骤:接收气体到外壳中、冷却外壳内的一部分气体和使经冷却的气体通过第一管从外壳流出并与第一身体部位
接触来提供温度控制的治疗给身体部位。方法还可以包括加热外壳内的一部分气体以及使经加热的气体通过第二管流出并与第二身体部位接触。经冷却的气体和经加热的气体可以在阀中混合,混合气体通过第三管传输到身体部位。方法还可以设想测量治疗期间病人身体部位的
皮肤温度,和将指示测量的温度的信号发送到外壳内的温度调节器。然后电流提供给外壳,从而基于信号调节气体温度。通过基于温度信号调节外壳内部件的极性来调节气体温度。诸如帕尔帖器件的热电温度控制器件可以用于加热和冷却气体。
[0020] 气体传输到治疗部位,优选地通过具有至少一个孔(和优选地多个孔)的垫直接接触身体部位。至少一个孔优选地在第一身体部位上基本对齐和接触第一身体部位,因此气体可以通过一个或多个孔流到第一身体部位。电极可以定位在身体部位上(或在多个身体部位上),该方法可以包括通过电极将
电信号发送到身体部位同时使经冷却的气体流到该身体部位和电极。相同的方法步骤可以利用加热气体执行,包括将电极定位在第二身体部位同时让加热气体流到第二身体部位。一些实施使用环境空气作为治疗气体。
[0021] 还设想控制骨科装置的温度的方法,包括在骨科装置内的温度调节器中接收气体;提供电流给温度调节器从而调节接收气体的温度;和在调节气体温度之后气体从骨科装置中排出。该方法可以包括使气体通过设备中的多个孔流动,其中多个孔暴露至大气。可以在温度调节器内将一部分气体冷却到低于环境空气温度的第一温度。在温度调节器内将一部分进气加热到高于环境空气温度的第二温度。检测在病人身体部位的温度并将信号发送到温度调节器与
阈值比较,这确定合适的温度范围用于排出气体。
[0022] 系统可以利用灭菌单元配置为提供无菌气体。在一些实施中,灭菌系统包括灭菌设备,例如紫外线
光源、
过滤器或离子
净化器。例如,紫外线光源可以是灭菌
灯泡或紫外线LED。过滤器可以是高效微粒空气(HEPA)过滤器、超低渗透空气(ULPA)过滤器或
活性炭过滤器。灭菌单元可以耦合到治疗垫。在一些实施中,灭菌单元包括紫外线光源、过滤器和离子净化器的组合。在一些实施中,灭菌单元耦合到温度调节器。灭菌单元还可以耦合到进气端口。在一些实施中,灭菌单元可替换或从系统中可移除,例如,通过流管中的槽。
[0023] 系统可以配置有一个或多个保温封包。在一些实施中,保温封包耦合到治疗垫,例如,沿着垫的底面。保温封包可以柔韧以顺应治疗部位。例如,保温封包可以包括在密封且柔软包壳中的水、乙二醇、羟乙基
纤维素和
硅中的一个。在一些实施中,垫包括定位在保温封包上方的至少一个孔径,因此流体在流过至少一个孔径之后流到所述包上。垫的一些实施例包括多个孔径。多个孔径可以沿着保温封包的至少两侧布置。
[0024] 系统还可以被配置为利用诸如水的流体提供闭环温度控制治疗。在一些实施中,系统包括温度调节器、治疗垫,治疗垫具有被配置为配合治疗部位的表面,以及耦合管,耦合管具有被配置为接收来自调节器的流体的第一端和被配置为在控制温度将流体传送到治疗垫的第二端。在一些实施中,温度调节器是热电器件,诸如帕尔帖器件。
[0025] 回顾本公开之后本领域的普通技术人员将可以对本公开做出改变和改进,其中所公开的特征可以通过与本文中描述的一个或多个特征任意组合和子组合(包括多个从属组合和子组合)实施。以上所述或所示各种特征,包括其任意部件,可以与其他系统组合起来或集成在其他系统中,而且,可以省略或不实施某些特征。
附图说明
[0026] 参考附图根据以下
说明书将更全面的理解前述和其他目的和优势。这些描绘的实施例应当理解为说明性的而非限制性的,在附图中:
[0027] 图1描绘一种控制系统,用于调节用于治疗骨科损伤或其他疼痛或与运动或其他体育运动相关联的外伤的治疗系统中的治疗气体的温度。
[0028] 图2描绘用于控制治疗气体温度的系统中使用的温度调节器的实例。
[0029] 图3A-3C描绘热电温度控制系统的实例。
[0030] 图4A-4B描绘热电温度控制单元和其应用的振幅和
频率信息的实例。
[0031] 图5描绘治疗流体温度控制系统。
[0032] 图6描绘具有与冷却空气混合的加热空气的温度控制系统的替代实施例。
[0033] 图7A-7B描绘配置为与基于空气或气体的治疗流体系统一起使用的治疗垫的实例。
[0034] 图8A-8C描绘配置为与基于气体或空气的流体治疗结合电刺激系统一起使用的治疗垫的实例。
[0035] 图9描绘配置为将热量传输到损伤部位或从损伤部位传递热量的治疗垫的实例。
[0036] 图10描绘用于提供温度控制治疗和电刺激给病人的系统。
[0037] 图11A-11C描绘配置为与基于气体冷却剂的系统一起使用的治疗包的实例。
[0038] 图12A-12C描绘结合电刺激和温度控制的流体治疗的板上治疗控制系统。
[0039] 图13A-13B描绘配置为提高温度控制治疗设备中的治疗气体的热效率的流管。
[0040] 图14描绘用于温度控制的治疗系统中使用的管的耦合件。
[0041] 图15描绘用于调节皮肤温度的服装。
[0042] 图16描绘具有集成流体通道的温度调节服装。
[0043] 图17描绘在服装内的集成温度控制系统。
[0044] 图18A-18B描绘温度调节服装。
[0045] 图19-21描绘灭菌气体或流体的方法。
[0046] 图22描绘具有集成灭菌单元的温度控制系统。
[0047] 图23A-25B描绘具有保温封包的温度控制系统。
具体实施方式
[0048] 为了全面地理解本文中所述的系统、设备和方法,现在将描述一定说明性的实施例。本文中所公开的系统和方法提供基于空气或其他气体的温度控制医疗器件。系统和方法可以应用于为遭受骨科损伤或其他损伤的病人提供治疗。为了简洁和说明起见,关于骨科损伤或其他疼痛肿胀来描述系统、设备和方法。本领域的普通技术人员将理解,本文中公开的系统、设备和方法可以酌情适用和改进,本文中描述的系统、设备和方法可以用于其他合适的应用,包括医疗设备治疗系统和方法,这样的其他增加和改进将不偏离本发明的保护范围。
[0049] 一般地,系统和方法提供疼痛和损伤管理系统,使用经调节以满足病人身体需要的温度控制流体,并将流体通过温度调节系统和治疗骨科包传输到病人治疗部位。系统和方法还优选地包括反馈机制,允许护理人员或病人调节传输到治疗部位的流体温度。系统和方法优选地使用基于气体的流体,诸如环境空气,其帮助保护或降低在系统部件周围的腐蚀,包括在治疗包周围的腐蚀,从而帮助其维持较长的使用寿命。在一定优选的实施例中,利用空气或其他气体而不是水或其他较重液体,来允许电刺激模块应用于病人损伤部位,以及结合温度控制治疗仪器使用,有助于进一步提高病人治疗的选择和损伤康复。当使用电刺激部件时为了安全有效的治疗有必要控制湿度。
[0050] 系统和方法的一些实施在以下附图中描述。这些应当视为说明性的而非限制性的。图1示出用于控制医疗器件或由医疗器件传输的治疗流体的温度控制系统,例如用于治疗骨科损伤或其他肌肉、骨头或韧带疼痛的治疗垫。系统100包括接收来自气体源104的气体或空气和将气体或空气温度调节到期望水平用于传输给病人的温度调节单元102。气体源104可以使用,例如,压缩气体或环境空气。如图所示,温度调节器102通过输入线路106接收在温度(T1)的气体并通过输入线路106传输在输出温度(T2)的气体。系统100还包括温度信号线103,其是优选地附接到温度传感器132的电线。在替代实施例中,系统
100为液体流体提供温度控制,诸如水,作为对气体温度控制的替换或增加。液体流体还可以如本文中所述的用于处理损伤部位。
[0051] 系统100被配置为与治疗垫110一起工作,应用于病人114的损伤或治疗部位112。在使用中,输入来自气体源104的气体,在调节器102内将气体温度调节到输出温度T2。然后在温度T2的气体传输到纱布块110,由定位在或接近损伤部位112的温度传感器
132检测病人的损伤部位112的温度。温度传感器132将电信号通过线路103发送到温度调节器102,该信号指示在部位112的温度。那些信号用于调节温度调节器102内部的流体温度,进而,温度为T2的气体传输到部位112。在优选的实施例中,温度为T2的气体是可调节的,例如,在45-65°F的范围内。
[0052] 在一些实施例中,温度调节器102独立于温度传感器132起作用。例如,温度传感器132可以将测量的温度输出值LED显示器,以供用户(病人或看护人员)观看。替代实施例不包括温度传感器。例如,温度调节器132可以具有工作范围,该工作范围可以由用户选取。可选的工作范围的实例可以包括用于“冷冻”治疗、“温热”治疗或“
热疗法的环境。或者,温度调节器可以由具有从“冷冻”治疗、“温热”治疗或“热疗法”的连续可选范围的旋钮来控制。病人或用户可以基于个人舒适程度提供反馈,并相应地调节所述调节器132。
[0053] 图2描绘温度调节器102的实例,其包括具有布置且配置在外壳116内的冷却表面118和加热表面112的温度加热/冷却单元115。在一些实施例中,外壳116是塑料。温度控制单元115从进气端口105通过进气管106接收气体(例如,可以是环境空气或来自封闭容器的气体),并且输送所述气体穿
过冷却表面118和加热表面120的一个或两个。在冷却空气实例中,来自冷却表面118的冷却空气流出控制单元115进入流管108,用于传输到所述垫。温度控制单元115还包括第二输出管122,其传输来自温度控制单元115的加热空气以在大气中
通风或流回系统以供稍后在病人损伤部位或以其他方式关于病人使用,下面将更全面地描述。在一些实施例中,诸如水的流体流经进气管106,在表面118或120加热或冷却,然后通过管108或122传输。
[0054] 在一些实施中,温度调节器102包括具有内壁的塑料或
聚合物外壳,温度控制单元115用
螺栓栓到或用钉钉到或旋到或以其他方式连接到这些壁。管106、108、和122连接到温度调节器102的外表面102a和102b,以及通过布置在那些表面上的接口孔或端口连接到控制单元115的壁。例如,流管108通过温度调节器102b的壁插入孔口117。在其相对端管108还通过接口端口109连接至冷却表面118。类似地,加热表面120具有接口端口111(诸如漏斗),温热液体通过接口端口从加热元件流入流管122。
[0055] 温度控制单元115可以形成为像帕尔帖器件帕尔帖器件,具有一连串导电和
半导体板,直流电流通过导电和半导体板流动,从而调节一对外表面板的温度。帕尔帖器件帕尔帖器件121的实例在图3A中示出。如图所示,帕尔帖器件所述器件包括N型半导体板153和P型半导体板155。N型半导体板,用作“负电荷”的载体,具有用于运载电荷的流动电子,其优选地由诸如碲化铋的掺杂半导体材料或其他合适的热电材料构成。P型半导体板,用作“正电荷”的载体,具有通常称为“空穴”的穴用于接收电子,其优选地由诸如碲化铋的适当掺杂的半导体材料或其他合适的热电材料构成。在包括多个半导体板153和155的实施例中,板优选地以交替模式布置,如图3中所示。如图所示,板优选地以互相平行的方式布置。半导体板153、155布置在金属板154、156之间并且由金属板154、156电连接,使得电流“i”(利用传统的电流符号,或与电子e的流动相反的“正电流”)流过下部金属板156a,然后流过P型半导体板155,然后流过上部金属板154a,然后流过N型半导体板153,然后流过下部金属板156b。如图所示,对于任意数量的板可以重复执行该布置。还可以向着相反方向来应用电流。
[0056] 帕尔帖器件121电连接到电路150内的电源152。在使用中,电源152将DC电流“i”传输到板156a,引起净的正电荷通过P型半导体板155经过孔流到金属板154a,导致热从金属板156a流向金属板154a,从而升高金属板154a的温度和降低金属板156a的温度。类似地,当电流“i”传输到N型半导体板153时,净的负电荷经过电子流向金属板154a,导致热从金属板156b流向金属板154a,从而升高金属板154a的温度和降低金属板156a的温度。在实践中,电荷载体(空穴和电子)并行流动,将热从设备的一侧运载到另一侧。设备121包括
传热表面118和120。如上所述,传热表面118是由邻接下部金属板156a-156c的热材料组成的冷却表面,传热表面120是由邻接上部金属板154a-154b的热材料组成的加热表面。举例来说,表面118和120是由陶瓷材料构成的。在实践中,表面118和120提供来自金属板154、156的热存储和热传输,用于将温度为T1的传输气体的温度调节到温度T2。表面118和120还可以提供与电路的电绝缘。如上所述,表面118的温度低于表面120的温度。然而,任一侧可以用作加热侧或冷却侧,具体取决于电流的方向。具体地,反转电流的极性将导致表面118的温度高于表面120的温度,因为电荷载体进而热量将向着相反方向流动。
[0057] 在实践中,当气体或其他流体流过传热表面118和120时,其温度从温度T1调节到温度T2。在一些一些实施例中,如图3B中所示,传热表面包括用于提高温度调节的效率的结构。例如,传热表面318,与图3A的表面118和120相似,可以具有肋319。肋319增加表面318的表面积,其提供更大的接触以便让气体与接触表面318相接,从而迅速且高效地调节气体温度。表面318的肋319可以具有用于提高热传输的其他结构,包括脊、剖面线(hatching)、线圈、齿和气孔。
[0058] 在图3C中所示的实施例中,传热表面318包括包壳321。当在合适的位置时,包壳321形成在肋319之间的封闭通道322,气体或其他流体流经该通道。包壳321可以由热绝缘材料形成,诸如聚苯乙烯泡沫塑料、聚
氨酯泡沫塑料或其他合适的材料,用于降低与外部环境的热交换。在将气体或其他流体的温度从温度T1调节到目标温度T2的过程中,最小化外部热交换会提高效率、精确性和速度。当加热或冷却流体时,诸如水,具有通道322的包壳321特别有用,可以提供受控制的流。
[0059] 如上所述,温度调节器102的温度控制单元115优选地被配置为通过电力线路103与温度传感器132进行电气通信。图4A描绘与温度传感器132进行通信的热电温度控制单元115的示意性实施例。温度传感器132包括至少一个皮肤温度传感器132和空气温度传感器136。在一些实施中,提供同时具有皮肤温度传感器133和空气温度传感器136的传感器。在一些实施中,皮肤温度传感器133是(IR)红外二极管。IR二极管能够独立于气体温度测量皮肤温度。此外,IR二极管能够根据热
辐射测量皮肤温度,而不接触皮肤。
[0060] 如图4A中所示,布置在电力线路103内的控制器130接收来自温度传感器132沿着输入电力线路103的输入温度传感器信号,处理该信号,并将该信号转
化成指示由传感器132检测的治疗垫的温度的
数字信号。例如,控制器130接收来自皮肤温度传感器133沿着线路103a的温度信号。控制器可以是
微控制器、处理器或其他计算设备。
[0061] 控制器130比较数字化的
输入信号和可以被编程到控制器中的阈值,用于为病人的皮肤温度建立合适且健康的范围,以及产生沿着线路103c的
输出信号,所述输出信号指引热电温度控制单元115增加或降
低电压源152两端的电压,由此调节从温度控制单元115传输的气体温度。在一些实施例中,控制器130将温度测量值存储在存储介质中,以供在治疗期间或治疗之后
访问。存储介质可以包括,但不限于,RAM、ROM、PROM(FPROM、EPROM、EEPROM)、闪存、CD-ROM、DVD或其他固态存储技术、光学
存储器、磁存储设备、或可以用于存储温度信息的任意其他介质。例如,控制器可以将温度测量值记录纸存储卡中,然后病人、医师或监控或调节治疗的其他护理人员可以访问存储卡。
[0062] 在冷冻治疗中,重要的是病人的皮肤温度不要
过热或过冷。由于血管的生理差异、体重、健康、损伤类型、年龄和其他因素,用于维持健康组织的目标控制温度范围可以根据个体改变。气体的典型目标温度T2是55°F,其功能范围是45-65°F。在使用中,控制器已经编程用于病人皮肤可接受的适当窄范围的温度,并将来自温度传感器132的温度测量值与该范围进行比较。如果信号指示低于该范围下限的温度,那么传输到治疗垫的气体温度优选地调节为更温热。如果信号表明病人温度超过该范围的上限,那么冷却所述气体。在优选的实施例中,监控皮肤温度,例如,通过IR二极管,并且调节气体温度,例如T2。
[0063] 在优选的实施中,提供安全机制,以便如
果皮肤温度达到表明体温过低或其他无法忍受的皮肤温度水平或冷空气暴露的预先确定的阈值,则禁用传输冷却治疗气体。类似地,如果使用温热气体,提供阈值上限,如果超过阈值上限,则触发出停止或减少温热气体的传输。
[0064] 在一些实施例中,提供安全机制将治疗持续时间限制在安全极限值内。例如,控制器130可以在预先确定的治疗时间之后自动地停止治疗,诸如60分钟治疗时间,然后自动关断。控制器可以基于治疗期间的气体温度和皮肤
温度计算安全治疗持续时间,并提供合适的治疗性干预,包括调节气体温度或停止治疗。在一些实施例中,可以周期性地提供治疗,例如,30分钟治疗时间,然后60分钟间歇时间。在一些实施例中,例如,在医师监督下,在多达48-72个小时或更长时间按照规定连续提供治疗。最小、最大和目标温度范围和治疗持续时间都优选地被编程到微控制器中,用于控制传输到治疗垫的气体的温度,因此控制病人皮肤的温度。在一些实施例中,安全机制包括将治疗参数记录到存储介质中,诸如闪存,治疗参数可以包括,例如,治疗持续时间、治疗日期和时间、皮肤温度、气体或流体温度和关断或其他调节的日期和时间。
[0065] 在使用中,随着控制器感测病人温度并进行调节,控制器调节传输到帕尔帖器件121的电流大小、脉冲宽度或频率(或其组合),因而调节表面118和121的温度,进而,调节离开温度调节器102中的气体温度T2。图4B示出可以传输到控制器的实例信号的不同脉冲频率和脉冲宽度。例如,一个脉冲图案示为信号142。更高频率和更低频率的脉冲宽度示为信号144。较低频率、较长脉冲宽度描绘为信号146。
[0066] 传输到病人的治疗气体的温度可以利用由温度控制元件115加热或冷却的气体的温热部分或冰冷部分和由从治疗部位返回的气体来控制。图5描绘与图1的系统100相似的用于控制在治疗垫的温度的系统300。如图所示,冷冻治疗气体200通过在温度T2的管子108传输到治疗垫。气体流过治疗垫110(经过带子180-184绑在病人114上),通过返回线路212离开治疗垫。离开的气体210加热到温度T3,因为其穿过损伤部位,该损伤部位由于肿胀和高温已经肿胀和变热。温热气体T3流回温度调节器102并与调节器内的冷气混合,然后传输回所述垫。
[0067] 还如图5中所示,温度传感器132获取垫内气体温度或者直接在治疗部位的气体温度,并将温度
控制信号134发送回调节器102用于调节冷冻治疗气体200温度T2,以传输回垫110。温热治疗气体214可以在另一个位置通过排放线路212排放或传输回到病人。在一些实施中,温热气体214被发送回布置在病人不同治疗部位的第二垫治疗垫,例如在躯干周围或
肩膀周围,从而捕获来自温热气体的热以温暖病人。在一些实施例中,提供冷冻治疗给第一治疗部位,诸如膝盖,同时提供温法治疗给第二治疗部位,诸如下背部。例如,第一治疗部位可以具有可以通过冷却而被辅助的肿胀,而第二治疗部位可以具有可以通过加温法辅助的肌肉紧绷。同时进行的冷却和温热还可以在治疗期间为病人提供更大的舒适度。例如,某些病人发现,当在第二治疗部位同时提供温法治疗时在一个治疗部位的冷却治疗更容易忍受。在一些实施例中,第二垫布置在不同病人上。
[0068] 还如图5中所示的是吹风机250,其优选地用于推送冷气体200和推送温热气体214穿过系统。吹风机可以是泵、风扇或用于移动流体的其他设备。吹风机吸入来自大气(或罐或其他源)的温度为T1的气体,在温度控制元件115上吹散气体(参考图2-图4),因而气体穿过系统。在一些实施例中,吹风机速度,因此气体的流动速度,是可调节的。调节气体的流动速度提供调节在治疗部位的温度的替代或额外方式。增加流动速度增加传输的气体体积,因而增加系统的载
热能力。在一些实施例中,气体的速度在大约每秒1米和每秒10米之间,优选地在大约每秒3.5米。然而,任意合适的速度可以用于提供在目标温度的有效温度控制治疗。例如,更高的气体速度可以用于更大损伤部位或温度升高的部位。
[0069] 利用流体循环和混合的替代温度控制系统在图6中描述。如图所示,冷空气200和温热空气214在传输到垫之前在混合阀“V1”中混合。冷空气200从外部冷却元件穿过线路108,在阀“V2”处加热的空气214通过排放线路202穿过加热元件。现有的温热气体可以在阀“V2”处分离,向下流过线路202b,在那里气体被排放或沿着管道202和在阀“V1”混合。在期望的垫输入温度混合空气220然后传输到垫治疗垫110。温度调节器102由此可以调节调节器内产生的冷空气200的温度,还可以改变在混合阀“V1”的加热空气214下游的温度。这提供辅助过程用于调节进入垫的流体温度。在某些实施中,再循环或混合加热空气214和冷空气允许用户更快地调节混合空气220的温度,从而更合适地适应病人的温度需求。
[0070] 本文中描述的系统提供适用于温度控制的治疗的空气或其他气体给病人,其可以提供比
现有技术更强的优势。如上所述,温度控制优选地由两个热电过程执行,诸如通过在导
电介质上的电压变化和通过循环控制,这允许微调和快速调节治疗流体。在优选的实施中,使用空气或其他基于气体的流体提供改进提供给病人的治疗的额外优势。一个优势是气体和空气可以用于冷却系统,所述系统将空气或气体直接分配给病人的治疗部位,而不需要完全绝缘的包(wrap),尽管可以使用具有完全绝缘的包的闭合环路系统。在一些实施中,骨科包本身被配置为允许治疗气体直接在病人组织上流动,因而提供潜在更干燥且更直接的治疗控制源。在一些实施中,这样的系统允许护理人员集成诸如电疗法的其他治疗。
[0071] 本文中描述的系统和方法,包括系统100和300,还可以提供其他流体的温度控制治疗,包括诸如水的流体。流体温度可以在温度调节器102调节到温度T2,通过管子108传输到治疗垫,和通过返回线路212返回到温度调节器102,在温度调节器102中温度可以适当地调节到目标温度T2和再循环。流体温度可以进一步利用阀门控制从而直接混合,如图6中所述。
[0072] 闭合环路流体系统比使用流体的传统温度控制治疗系统具有优势。例如,传统系统需要使用冰和冷水的较大储具。存储桶笨拙且较重难以运输,其可以减少便携性和机动性。而且,随着冷水循环通过骨科包和沿着病人的损伤部位,其变暖和返回到冰浴,在其中融化冰,最终提高冰浴的温度。为了长期使用,冰必须定期补给和更换,才能在管理病人损伤部位的肿胀和温度方面仍然有用。当病人在看护人员的监督下,诸如护士,看护人员必须反复加入冰,以维持病人合适的冷冻治疗。此外,必须移除对应于融化冰的体积的水。定期维护增加病人或看护人员的身体劳损。由于治疗过程中的温度变化或治疗流逝导致治疗效率降低,直到更换冰。
[0073] 系统300通过可以将气体或流体直接加热或冷却到目标温度T2的温度调节器102提供温度调节,而不需要冰。因此,系统300利用较小的储具和较少体积的流体,这降低了尺寸和重量,因此提高便携性且易于使用。在一些实施例中,系统300中的流体总体积在损伤部位和温度调节器之间连续循环,使得不需要使用储具且使用相对小体积的流体。例如,系统300需要少于1000毫升(mL)的流体,诸如水,其循环以提供温度控制治疗给损伤部位。在一些实施例中,系统300中的流体体积取决于损伤部位112的尺寸和所使用的垫的尺寸(即,垫110)。例如,更小损伤部位112将使用更小垫110和更少体积的水。在一些实施例中,系统300需要少于500mL的流体。在一些实施例中,系统300需要少于250mL的流体。在一些实施例中,系统300同时使用流体和气体提供温度控制的治疗。
[0074] 图7A和图7B描绘为系统配置的直接提供治疗(或加热治疗)给病人组织的治疗垫的实例。如图所示,骨科包110具有内表面500、外部背层502、支持褶皱505、以及布置在内表面500和背层502之间的流体通道504。图7B描绘沿着线A-A’所示的包110的剖视图。如上所述,多个孔506沿着包110的内表面500布置。孔允许气体507从温度调节器(诸如通过气体线路108的调节器102)流出和接触在损伤部位112的病人组织。包110通过多个带子180和182被固定至病人,例如
支撑褶皱505围绕病人膝盖。如图7B中所示,在治疗温度T2的气体从气体线路108流入流体通道504,随着其穿过流体通道,在各个孔506离开,直接提供温度控制的气体507给病人治疗部位。这允许比需要在能够冷却病人之前改变包裹的表面温度的封闭系统更快地冷却病人。
[0075] 如上所述,具有沿着内表面500布置的一个或多个孔506的包110可以被配置为接收和附接一个或多个电极,用于提供电刺激(即,电流、电压)或其他治疗结合温度控制的气体治疗给病人。图8A-8C描绘配置为具有沿着包的内表面500布置的电极的图7A-7B的包110的实例。如图所示,两个电极对510和512分别安装在内表面500上。那些电极对通过布置在包110的壁内的接线连接到电刺激单元。如图所示,电极通过阳铆头电极连接和阴铆头电极连接安装(但是可以想到其他技术)。特别地,内孔连接器520安装在内表面500上,被配置为接收阳电极铆头522。阳铆头522具有配合在内孔连接器520的外壳530的插孔内的按钮524。当电极通过铆头连接到壁时,可以提供电刺激给损伤部位112。与此同时,在温度T2的温度控制的治疗气体507(可以被加热或冷却)流过流体通道504并排出孔506。当气体507流出孔到达组织部位112时,气体将接触和包围电极阳铆头522,而不会腐蚀铆头522,反之如果水或其他流体用作冷却剂时则会出现腐蚀。气体的流动和循环防止在电极、垫和皮肤处出现冷凝。冷气优选地干燥,因此可以结合电刺激应用于病人,而不会腐蚀电极和使电极生锈,不会使电子部件短路。
[0076] 流体通道540还构造为允许温度控制的气体在内孔连接器外壳530后面流动,而不会腐蚀该部件。特别地,内孔连接器外壳530缝入或粘到包的内表面500的壁501,在该壁内保持稳定,同时温度控制的气体在其后面流动和在流体通道504内保持稳定。
[0077] 当骨科包110被配置为同时提供基于机械和基于电的治疗时,包层500和502配置有绝缘
电缆,允许导电线路从电极或温度传感器通行到系统的控制机制。图8C是沿着线B-B’截取的包110的剖视图,其示出与绝缘电缆542并行延伸的绝缘电缆540。电缆540、542两者均布置在流体通道504内。还可以使用其他结构,例如,电缆可以缝纫或配置在流体通道504上方或下方,从而进一步隔离电缆和流动气体。如图所示,绝缘电缆540容纳温度控制信号线103,绝缘电缆542容纳从电刺激电极的连接器外壳530延伸到定位在包外部的电刺激控制器的电线。
[0078] 如图9中所描绘的,在一些实施例中,热通过热交换层在治疗部位和气体之间传输,但是气体并不直接传输至治疗部位。无空气流入治疗部位的热交换可以是期望的,如果气体可以引起刺激或使该部位干燥的话。流体通道540具有热交换层550,其表面554耦合到损伤部位112,和隔绝层560。当在温度T2的热流过流体通道504时,来自治疗部位112的热在热交换层550之间传输,因而降低损伤部位112的温度并且将气体温度升高至T3。气体带走热,不会直接对损伤部位吹风。在替代实施例中,温度控制的流体,诸如水,流过流体通道508,在层550和损伤部位112之间交换热,从而提供冷冻治疗或温热治疗,而不直接传输流体到损伤部位112。
[0079] 热交换层550是由充分高导热率(即,大于大约每米0.1瓦特开尔文或“W/m-K”)的材料构造,从而允许热在损伤部位和气体之间流动。例如,热交换层550可以是箔、聚酯
薄膜、复合物或任意其他合适的材料。在一些实施例中,热交换层550包括纹理或其他结构,诸如肋552,从而增加热交换层550的表面积,因而增加在损伤部位和气体之间的热交换。隔绝层560起到导热屏障的作用,降低外部环境和气体之间的热交换,从而提高在治疗部位的热交换效率,隔绝层通常是由具有低导热率(即,小于大约0.1W/m-K)的材料构成。在一些实施例中,隔绝层600是聚氨基
甲酸酯。或者,具有高
比热容(即,大于大约每千克
2000焦
耳开尔文或J/Kg-K)的材料可以用作传导流体屏障。例如,隔绝层560可以包括丙二醇。
[0080] 图10描绘被配置为提供温度控制的治疗结合电刺激治疗给病人的系统600。系统600与图5中所示的系统300相似(具有与本文描述的其他系统相似的部件),其中增加电刺激(“e-stim”单元602)。特别地,电刺激单元602具有控制器609,其通过导电线路542连接到多个电极510。例如,电刺激单元602和控制器609可以与Empi Select 1.5、SportX、300PV、IF3Wave或DJO有限责任公司公司生产的有源刺激单元相似。如上所述,如图8C中所示,
导线542可以布置在治疗垫的流体通道内的绝缘电缆中。在操作中,用户可以通过操作温度调节器102控制流过入口管线108的冷冻治疗气体200的温度,同时可以通过电刺激控制器602控制提供给治疗垫的电刺激治疗的参数(电流、电压、幅度、频率、
波形、功率等)。
[0081] 尽管其接口上具有孔的骨科包在病人和冷却或加热流体之间提供直接接触,但是还可以使用垫的其他实施。图11A描绘配置用于基于气体冷却剂的系统的替代热治疗垫620的分解图,诸如以上所述的。如图所示,包620包括在上端的隔绝层622和下部框架532,下部框架具有在通道634周长周围布置的一连串气体保险阀636a-636d的通道634。网层640放置在隔绝层622和下部框架632之间,以提供关于病人的
衬垫或‘平衡物(standoff)层’,从而允许传输气体在治疗部位周围充分流动。网具有布置在网层630的上表面631和隔绝层622之间的有孔扩散板。有孔扩散板628由连接环624
覆盖。连接器环接合到接收来自温度调节器的流管108的远端的泡沫接
头管626。
[0082] 在操作中,温度控制的气体流过管108,通过布置在连接器环624的中间的孔625进入泡沫接头管626,然后通过隔绝层中的孔623到达扩散板628上。当气体接触扩散板628时,如箭头629所示横向分散,因此在网层630的上表面631上扩散,基本等于所传输气体的压力。网层630优选地在具有多个密集波状部的蛋壳或蛋箱形状结构中形成,允许气体在上表面631的轮廓上下和周围流动。在一些实施例中,多个孔径635布置在波状部
637内,优选地在一个或多个波状部637的底井中。气体流过网层630,进入下部框架632的通道634,最终通过
安全阀636a-636d清除。随着气体在网层631内经过,其冷却与上表面631相对的网层630的下表面633,从而为病人提供冷却。网630还可以构造为允许进气流过下表面633,因而直接冷却病人皮肤和通过安全阀636排出。加热还可以通过简单反转加热元件115上的极性来应用,加热元件115诸如是帕尔帖器件121,或以其他方式提供温热气体的加热源或源。
[0083] 隔绝层622是柔软聚合物或其他柔性材料,诸如
橡胶、聚乙烯或其他合适的材料。连接器环624是优选地聚合物或薄金属,定位在泡沫接头626下方以支承接合626。接头
626的远端延伸穿过孔625和623以连接接头626到层622和环624,以便关于扩散板合适地定位。
[0084] 有孔扩散板628具有多个孔,因此易于吸入。其优选地由有孔聚合物或薄金属材料构造。在一些实施中,其由聚乙烯或聚酯构造,大约0.5毫米到大约5毫米厚,优选地大约1mm-2mm。在一些实施例中,网层630具有蛋壳状表面且是泡沫。在替代实施例中,网层630是金属网。下部框架632具有在其周长周围的
垫片,其帮助将下部框架632固定到病人身上。垫片640优选地由柔软聚合物构造,并且将包保持在适当位置和将可以连接到框架下表面或网层的电极保持在适当位置。在一些实施例中,聚合物是
粘合剂。在这方面,垫片可以有助于消除对用于附接电极的水凝胶或丙三醇凝胶的需求,因为整个包本身将足够粘,足以使包对准病人,因此将电极对准其合适位置。例如,电极可以缝或缝入金属网或下部框架,如图8A-8C中所示。
[0085] 网层630在图11B和图11C中进一步详细示出。图11B描绘上表面631的顶视图。波状部637包括由多个脊662包围的多个凹入凹陷结构660。孔径635在脊662上描绘,但是可以布置在网层630的任意部分上。图11C描绘脊662和凹陷660的横截面。在优选的实施中,网层630是由具有多个孔径的开胞泡沫构造或可以由紧密网状线或其他材料制造。脊662和凹陷660可以包括两者之间的缝隙或间距,正如在金属网的情况下,以允许治疗气体流过和到达病人。
[0086] 以上所述的治疗温度控制系统可以改进,以用于改善病人处理和使用,具有较低轮廓和完全板上实施。图12A-12C描绘具有用于冷却或加热病人组织的完全板上温度控制调节器的治疗包外壳的实例。图12A示出膝部包700的侧视图,图12B示出该膝部包的正视图。如图所示,膝部包700(与以上所述的骨科包系统100相似)包括板上温度控制调节器702,所述调节器通过进气端口704接收诸如环境空间或存储气体的气体,通过驱动控制旋钮701调节其温度。进气和温度控制部件都加载在外壳707内,是自容式的且自供电的,因此病人可以提供冷冻治疗或温法治疗,无需携带较大冰浴或其他笨重的
能量或冷却流体源。还可选地包括电极
致动器710,包700被配置在具有电极的包内,与以上所述相似。图12C示出从内侧看的膝部包700的横截面,温度控制调节器702完全在板上且加载在包本身的层内。如图所示,温度调节器702缝到或缝入包的外层709内,将气体传输到内部网层
630。在一些实施例中,外层709具有顶面和底面和厚度,基本由泡沫构造。调节器702同时包括
进气歧管712和用于接收和泵送通过系统的环境空气的吹风机713。吸入的环境空气穿过也布置在外层709内的内管720,提供与加热/冷却室721的流体连通,加热/冷却室721装备有加热或冷却元件(或两者都有)和风扇。例如,元件721可以与以上所述的加热/冷却元件115相似。空气温度在室721内调节。然后,空气离开室,通过外层709中的出口孔或端口723,进入流体通道650,该通道与包壁内的通道504相似。然后空气穿过网层630中的多个孔径706,进入包的内部区域114,在那里空气接触病人的组织。室720内流体的温度控制是由旋钮701调节的。
[0087] 还如图所示,多个电极512被配置在网层630的内表面上(或以其他方式在包700的内表面中),可以通过操作电极致动器710调节所述电极以提供治疗电刺激。电池714还加载到控制单元702内,从而提供用于运转吹风机、温度控制和电极刺激电流控制的板上电源。该结构提供完全板上的易于使用和低剖面控制系统,其允许病人同时接收温度控制的治疗和包括电刺激在内的电极治疗,从而同时处理表面和深度组织疼痛。适用于该操作的合适电池的实例可以包括具有至少5000毫安小时(mAh)电荷的12V灯式电池。可充电电池包括但不限于,商售的镍氢电池、锂聚合物电池和铅酸电池或也可以使用定制形式的电池。
[0088] 在一些实施中,还包括改进的隔绝管道系统和流结构。图13A-13B描绘可以用作例如以上所示实例的气流线路108的流管800的实例。该流管800是优选地由泡沫或其他隔绝材料制造,其具有带内流管804的外部泡沫或其他隔绝表面802。内流管804优选地具有当流过管800时接触气体或空气的内泡沫表面806。在一些实施中,管800可以倾向于扣住或扭结和因而削弱系统的冷却或加热功能。图13A通过提供同轴布置在外泡沫表面802和管800的内流管804之间的壁内的自膨式内线圈810处理该问题。线圈801可以由镍
钛诺线制造,或由自膨式且可以在压力下保持其位置的其他可卷回和可膨胀材料制造。线圈810优选地在管800内被共同
挤压(co-extrude),使得其设置在管的壁内。替代地,线圈
810可以布置在外表面802周围,如图13B中所示。
[0089] 内流管804具有足够宽可以允许高压空气或其他气体流过管的流体通道径“d1”。流管表面806可以充分光滑,以提供充足的气流。在一些实施例中,直径“d1”可以在大约
0.25英寸和0.75英寸之间,外表面可以在大约0.25英寸和大约2英寸之间,从而提供在大约0.5英寸和0.75英寸之间的外径“d2”,优选地在大约0.375英寸和0.75英寸之间。然而,可以使用任意合适的直径“d1”和“d2”获得充足气流和热隔绝。例如,较大治疗垫或多个治疗垫可以需要更大管道系统用于增大的气流。
[0090] 额外的隔绝结构还可以用于帮助存储能量和使治疗气体维持在期望温度。图14描绘耦合机制的实例,所述耦合机制可以用于提供在治疗流体传输管108和治疗垫之间或在温度调节器的出口和传输管108的入口之间的连接周围的隔绝。如图所示,泡沫耦合部830包括上壁830a和下壁830b,具有构造为孔径的第一阴内部插孔831和第二阴插孔833。
狭窄通路835布置在耦合部830内的两个插孔之间。第一插孔831接收在到治疗垫的线路上的阳连接器端。管832的连接器端834通过摩擦配合而配合在阴插孔831内。优选地,连接器端834还是由泡沫制造,因此,插孔831的内壁的泡沫可以通过
摩擦连接,关于连接器端834聚在一起。在耦合部的相对侧上使用类似的结构,其中具有泡沫壁833的阴插孔接收来自流管108的泡沫连接器端108a。通路835在上部830a和下部830b泡沫壁之间的流体通道中变窄,具有分别小于插孔831或833的直径的直径。在实践中,管108、管832和耦合部830都是热隔绝器,能够通过降低外部热传输来提高流动线路的热效率。管108、管
832和耦合830可以是隔绝泡沫,是基本相同的泡沫。例如,管108、管832和耦合部830可以由具有不大于大约0.08W/m-K,优选地小于大约0.5W/m-K的导热率的泡沫材料构造。在使用中,延伸部108a和834都插入其各自的阴插孔831和833中,因而通过摩擦配合或干涉配合保持在一起。因而温度控制的气体通过管108传输,通过通路835穿过泡沫连接器端108a并进入治疗垫。在一些实施例,耦合部可以整体装备有管108或管832。
[0091] 本文中所述的系统和方法可以集成服装,用来提供病人穿戴的温度调节服装。图15描绘可以穿戴在病人腿上的实例服装940。服装940包括至少一个口袋944,用于保持布置在外壳942内的一个或多个治疗垫,诸如治疗垫110。图15中描绘的服装940包括多个口袋944a-d。在一些实施例中,外壳942是由抗压织物构造,诸如斯潘德克斯弹性纤维、尼龙、聚酯或乳胶,提供压力给损伤部位和更牢固地保留治疗垫。
[0092] 服装940的外壳942形成至少一个袖套,构造为卷绕在具有损伤部位的病人解剖结构周围,诸如腿、臂、肩、背部或胸部。所描绘的服装940包括多个袖套946a和946b。服装940还具有内侧区域941,由袖套946的内边界形成,用于接收病人身体。至少一个口袋944优选地定位在损伤部位附近或直接在损伤部位上,诸如病人114的损伤部位112,可以利用内网、网或其他有孔通路,其与所述垫接合并允许流过垫110的气体穿过服装内壁并进入服装940的内侧区域941,在那里气体接触损伤部位以帮助促进损伤部位的温度调节。
在一些实施中,口袋944在服装上的位置可以根据病人定制,可以由损伤部位的位置和尺寸确定。
[0093] 服装940可以被配置为将气体直接传输到损伤部位,如先前所述。例如,垫110可以包括如图7A-7C和图8A-8C中所描绘的至少一个孔506或图12A-12C中所描绘的孔径706。至少一个孔或孔径可以定位在袖套946中。在一些实施中,服装940被配置为在损伤部位和热交换层上的气体直接传输热,诸如层550,如图9中所描绘的。
[0094] 在一些实施中,垫110形成为具有冷或热空气产生源(例如,帕尔帖器件或本文中讨论的其他实例)的集成自容式温度控制设备,冷或热空气产生源可以放置在口袋944内侧。例如,包含帕尔帖器件的外壳可以粘到或缝入垫,诸如垫110,以产生单个手持式设备。然后垫放置在口袋中,当被启动时通过口袋内表面将冷(或热)空气吹到病人身上。
[0095] 图16示出服装外壳902内具有集成流体通道904的服装900。示出至少一个流体通道904,在某些实施例中,使用多个流体通道。在一些实施例中,外壳902是由抗压织物构造,诸如斯潘德克斯弹性纤维、尼龙、聚酯或乳胶,以提供压力给损伤部位。
[0096] 服装900的外壳902形成至少一个袖套910,如所描绘的袖套910a和910b,构造为包在具有损伤部位的病人解剖结构周围,诸如腿、手臂、肩膀、背部、或胸部。在操作中,在温度T2的气体进入在入口端906的通道并流过通道904中的管,因而调节损伤部位的温度。例如,流体通道904可以包括如图7A-7C和图8A-8C中所描绘的至少一个孔506或图12A-12C中所描绘的孔径706,用于将气体直接传输到损伤部位。在一些实施例中,孔或孔径定位在袖套910中。在一些实施中,孔或孔径的位置可以根据病人定制,以及由损伤部位的位置和尺寸确定。在一些实施例中,流体通道904包括热交换层,诸如图9中所描绘的层
550,用于在损伤部位和气体之间传输热量。气体流过电路通道,然后在温度T3通过出口
908释放。在一些实施例中,例如,通过吹风机对气体加压,从而提供压力。
[0097] 图17示出具有至少一个集成的温度调节器924的服装920,与图1和图2中所示的温度调节器102相似。服装920包括多个调节器924。在一些实施中,温度调节器924包括热电发生器,诸如图3A中描绘的帕尔帖器件121。电缆929连接温度调节器924和电源,诸如电池或出口。在一些实施中,温度调节器924由集成的电池提供动力。
[0098] 在实践中,温度调节器924提供在损伤部位附近加热或冷却用于进行高效的温度调节。在一些实施中,温度调节器924的位置根据病人定制,并由损伤部位的位置和尺寸确定。在一些实施中,每个调节器的目标温度独立于其他调节器调节。温度调节器924的结构可以是柔性的,以适应病人的轮廓。
[0099] 在实践中,服装920包括外部织物或外壳922。在一些实施中,外壳922使用由抗压织物构造,诸如斯潘德克斯弹性纤维、尼龙、聚酯或乳胶,以提供压力给损伤部位。服装920的外壳922形成至少一个袖套926,如所描绘的袖套926a和926b,构造为包在具有损伤部位的病人解剖周围,诸如腿、手臂、肩膀、背部或胸部。温度控制的气体可以直接在袖套
926内通过至少一个孔或孔径传输到损伤部位,如先前所述,例如在图7A-7C、图8A-8C和图
12A-12C所示那样。在一些实施中,孔或孔径的布置根据病人定制,并由损伤部位的位置和尺寸确定。在一些实施中,通过热交换层在损伤部位和气体之间传输热量,诸如图9中所描绘的层550。在一些实施中,服装920包括多个温度调节器924。多个温度调节器可以这样可选地耦合,使得每个调节器的目标温度基本相同。
[0100] 图18A-18B描绘形成为像一条裤子的额外温度调节服装960,其具有至少一个袖套974。所描绘的服装960包括多个袖套974a和974b。服装960包括外层962和内层964。外层962和内层964之间的空间963形成气体室,如图18B中描绘的C-C的剖视图。在一些实施中,服装960包括卡环或紧固件,诸如腰带970和袖口972,在治疗期间使服装保持在合适的位置。在实践中,在温度T2的气体通过进入部位966进入服装960的气体室963。
服装960可以被配置为将气体直接传输到损伤部位,如先前所述。例如,内层962可以包括孔或孔径或多个孔或孔径,如图7A-7C、图8A-8C、和图12A-12C中所描绘的。在实践中,孔或孔径定位在袖套974中。在一些实施例中,孔或孔径放置在接近损伤部位的位置或直接放置在损伤部位上。在一些实施中,孔或孔径的布置可以根据病人定制,并由损伤部位的位置和尺寸确定。
[0101] 在一些实施中,内层964是热交换层,与图9中描绘的层550类似,配置为在在损伤部位和气体之间传递热量。内层964由允许在损伤部位和气体之间有热流的材料构造。例如内层964可以是箔、聚酯薄膜、化合物或其他任何合适的材料。
[0102] 在一些实施中,内层964是由抗压织物构成的,用于提供压力给损伤部位。由于其材料组成和结构,材料还允许在损伤部位和气体之间进行热交换。例如,材料可以是有孔的、半孔的或织物的。
[0103] 在实践中,在温度T3下的气体通过释放阀968离开服装960。释放阀968可以包括一个或多个阀门、孔或孔眼。例如,服装960可以包括分布在外层962上的多个孔眼。在替代实施例中,当室963中的气体超过预先确定的压力时释放阀968自动地打开。
[0104] 在附图15-18中,已经描绘用于腿部和躯干的服装。然而,服装可以适用于利用本文中描述的系统和方法应用或排除病人解剖的任何部分,包括但不限于,腿部、手臂、胸部、背部、臀、肩膀、颈部、手和脚。服装还可以包括电刺激元件,诸如图8A-8C、图10和图12A-C中描绘的电极和控制器。在一些实施例中,一个或多个温度调节器、吹风机、控制器、电池、电源、电刺激控制器、电极或其他系统元件集成在以上所述的服装上或其中。
[0105] 通过本文中公开的任何系统或方法传输到治疗部位的流体可以经历消毒,以防止感染或
疾病传播。例如,接收冷冻治疗或温法治疗的病人在损伤部位或在身体的其他部位具有开放性创伤,应当保持清洁和无致病原,诸如细菌、病毒、
真菌、挥发性有机物、化学品或其他空气中的病原体。利用基于水的治疗,水可能在损伤部位渗漏、溢出或冷凝,增加感染的可能性、引起不适或弄湿衣物,因此需要改变。水还能损坏家具、引起电气部件故障或损坏系统或周围物。
[0106] 灭菌系统可以用于处理这些问题。一般地,灭菌系统包括一个或多个关于治疗系统定位的设备和方法,从而降低、灭活、或消除治疗流体中的致病原。在一些实施中,灭菌设备包括在流体流动路径内或接近流体流动路径,在流体进入治疗垫之前(即,在进入垫的流管内)接触或应用于流体。在流体是基于气体的和直接接触病人的实施例中(即,图7A-8C),在气体进入垫之前进行灭菌特别重要。图19-21示出用于灭菌系统和方法中使用的气体或其他流体的设备和方法。图19示出灭菌单元330,其包括气体334通过其流动的流体通道332。流体通道332包括紫外线(UV)光源336,诸如布置在流体通道332上或其附近的UV二极管或灭菌灯泡(在该情况中,布置在流体通道壁333的外部周围)。优选地,UV光源336发射出
波长在大约240纳米(nm)和280nm之间的光337。在一些实施例中,光源336发射出波长在大约150nm和200nm之间的光337。光源336可以发射出多个波长的光337,包括但不限于大约185nm和254nm。
[0107] 在实践中,气体334进入流体通道332作为未灭菌气体334a。未灭菌气体334a沿着流体通道332流动并穿过来自光源336的发射光337,所述光杀死
微生物或使其无害,诸如未灭菌气体334a中存在的细菌、病毒、真菌,以提供经灭菌的气体334b。如本文中所述,灭菌气体334传输到治疗部位,诸如部位112。
[0108] 图20描绘具有过滤器346的灭菌单元340。过滤器布置在流体通道342内侧。过滤器346陷获微粒物质、微粒(即,尺寸小于100微米的微粒)和微生物,包括但不限于,细菌、病毒和真菌。在一些实施例中,过滤器346包括纤维。例如,过滤器346可以是高效颗粒空气(HEPA)过滤器、超低渗透空气(ULPA)过滤器、
活性炭过滤器或其他过滤系统。在一些实施例中,过滤器346是从系统340可移除的,并且可以被清洁或替换。例如,流体通道342包括接收诸如过滤器346的过滤器的上部槽347。如果需要过滤器346可以被移除和替换。过滤器346(或任何其他灭菌设备,例如本文中讨论或示出的那些灭菌设备)可以安装在一次性流体流动模块内,该一次性流体流动模块可以可移除地连接在管或治疗系统的其他流动架构内,并在其有效寿命到期之后被丢弃。
[0109] 在实践中,气体344进入流体通道342作为未灭菌气体344a。未灭菌气体344a沿着流体通道342流动并通过过滤器346,过滤器陷获微粒物质、微粒和微生物,诸如细菌、病毒和真菌。气体344通过过滤器后出现作为经灭菌气体344b。如本文中所述,经灭菌气体344b传输到治疗部位,诸如部位112。
[0110] 图21描绘具有离子净化器356的灭菌单元350。离子净化器包括带电表面357。随着未灭菌空气354a流过流体通道352,通过离子或静电
吸附到带电表面将尘埃粒子和微生物与空气354a分离,以提供经灭菌空气354b,其如本文中所述传输到治疗部位,诸如部位112。在一些实施例中,离子净化器356产生臭
氧来净化气体354。
[0111] 灭菌单元可以用于任何组合或子组合中。例如,通过组合如图19中描绘的UV灭菌单元和图20中描绘的过滤单元可以净化空气。还可以使用其他灭菌方法,包括但不限于,光催化氧化、偏振介质电子空气净化、流体离子净化器。
[0112] 图22描绘具有集成灭菌单元360的温度控制系统。灭菌单元可以包含一个或多个灭菌设备,诸如UV灭菌单元330、过滤器灭菌单元340、离子净化器灭菌单元3340或其他设备。温度调节器102耦合到流管108。在优选的实施例中,灭菌系统360沿着接近垫110的流管108布置,用于刚好在气体传输到垫110之前对气体灭菌,以确保气体在传输到治疗部位时是干净且无菌的。在一些实施例中,灭菌系统360耦合到温度调节器102。该耦合可以是永久的或模块化的和可移除的。例如,灭菌单元360可以被配置为具有安装在垫110之前的流动架构内的一次性模块中的灭菌设备,当灭菌设备已经达到其使用寿命末期时可以移除,例如当过滤器或净化器充满或UV源已经发射出一定量的能量时。
[0113] 尽管主要在温度控制的气体治疗的背景中描述,但是本文中描述的系统和方法还可以利用气体流体进行温度控制治疗,包括但不限于,诸如水的流体。例如,本文中描述的系统和方法可以提供适用于流体的闭合环路温度控制循环系统。
[0114] 在一些实施例中,温度控制系统使用一个或多个保温封包。在一些实施中,一个或多个保温封包集成在治疗垫内,诸如本文中公开的治疗垫。图23A、图23B和图23C描绘被配置为具有多个保温封包511以提供冷冻治疗(或温法治疗)给个病人的实例垫治疗垫110的前横截面视图和剖视图(沿着线A-A’)。在替代实施例中,使用单个保温封包511。
如图所示,骨科包110具有布置在形成流体通道504的下表面的内层500和形成流体通道
504的上边界或衬背的上层502之间的流体通道504。封包511布置在垫110的口袋515中的包110的内表面500下方或沿着包110的内表面500。在一些实施例中,口袋515部分或完全封闭所述封包511。包110通过多个带子180和182固定于病人,例如,在病人膝盖周围。在一些实施例中,封包511是柔韧的且顺应治疗部位。例如,封包511可以包含密封在柔性外壳中的流体或凝胶。
[0115] 如图23B中所示,在治疗温度T2的气体507流入流体通道504(例如,从气体输出线路108),穿过流体通道504,并接触所述封包511。如图所示,多个孔径或孔506与流体通道504流体连通。孔506沿着封包511和流体通道504之间的包110的内表面500布置,允许在治疗气体和病人损伤部位112之间流体连通。多个孔506优选地在保温封包的至少两个侧面周围布置。随着流体沿着流体通道504流动,在气体504和封包511之间进行
对流热交换509,以帮助提供额外的温度控制。孔506允许气体507沿着流体通道504流动,以调节封包511的温度。在实践中,封包511放置在接近孔506的口袋515中,使得气体507可以与封包511进行对流热交换509。气体507流过孔506,在垫的内部分散,因此气体507接触在损伤部位112的病人组织(例如关于图7A-8C讨论和所示)。在一些实施例中,气体507在离开通道504之后接触所述封包511。
[0116] 图23C描绘替代实施例,其中保温封包511布置在接近孔506的下方或直接布置在孔506的下方,使得气体507流过孔506,接触封包511,离开口袋515,在垫110的内部扩散,从而接触在损伤部位112的病人组织。在实践中,口袋515导热,允许在损伤部位112和保温封包511之间进行热传输,以进行对损伤部位112的高效温度控制治疗。在一些实施例中,口袋515可透过气体507。
[0117] 保温封包511优选地具有高比
热容(即,大于大约2000J/Kg-K),以为病人提供加热或冷却。保温封包511可以包括被密封的流体或凝胶,包括但不限于在密封柔性外壳中的水、乙二醇、羟乙基
纤维素、或硅石。封包511可以在放置在垫中之前进行冷却或加热(例如,在
冰箱、冷冻箱或
微波炉中),气体507在封包511周围流动可以使封包511的温度维持在合适水平。传统的保温封包必须从治疗部位移除,以将其充电到期望温度。此外,传统的温度保温封包在治疗期间改变温度,一般接近室温,这限制了对治疗部位的温度调节的效力。与此相反,保温封包511的温度通过气体507维持,使得保温封包511可以在期望温度连续使用。
[0118] 图24描绘具有保温封包511和热交换层513的垫110的可选实施例的剖视图。可以使用多个保温封包511。封包511布置在口袋517的内表面500和热交换层513之间。气体507流过孔506,接触封包511,离开口袋517,并沿着热交换层513扩散。在一些实施例中,口袋517完全包住所述封包511。在一些实施例中,口袋517可透过气体507。口袋
517可以形成为通过热交换层513和内表面500的缝。
[0119] 热交换层513覆盖封包511和接触治疗部位112。通过在热交换层513上传导和对流,对病人损伤部位进行冷却或加热。热交换层513是由具有充分高导热率(即,大于大约0.1W/m-K)的材料构造,以允许在治疗部位112和保温封包112之间进行热流动。例如,热交换层513可以是箔、聚酯薄膜、
复合材料、网或任何其他合适的材料。在一些实施例中,层513不可透过气体或流体,使得气体507不直接接触治疗部位112。气体507被引导返回温度调节器(例如,通过返回线路212到达调节器102),形成闭合环路进行再循环。在替代实施例中,热交换层513是至少半透过气体507的,气体507通过层513流到治疗部位112。例如,热交换层513可以包括孔或由纤维或网状材料构造。
[0120] 图25A描绘垫578,其具有用于将温度控制的气体传输到保温封包511的孔径582。封包511沿着包578的内表面580布置在口袋519内。图25B描绘沿着图25A的线A-A’所示的垫578的剖视图。在治疗温度T2的气体586从温度调节器(诸如通过气体线路108的调节器102)沿着管584流动并通过孔径582,以提供温度控制的气体586给封包
511,并将封包511的温度维持在目标温度T2。在一些实施例中,垫578包括热交换层588,其接合治疗部位112。热交换层588与先前讨论的热交换层513和550相似,在于允许在治疗部位112和保温封包112之间通过对流和传导让热量流动。在一些实施例中,层588不可透过气体或流体,使得气体586不直接接触治疗部位112。气体586可以被引导返回温度调节器(例如通过返回线路212到达调节器102)进行再循环。优选地,热交换层588是至少半透过气体586的,气体586通过层588流到治疗部位112。例如,热交换层588可以包括气孔或由纤维或网状材料构造。
[0121] 理解的是,前述描述仅仅是示例性的,不限于本文中提供的细节。尽管在本公开中已经提供一些实施例,但是应当理解的是,在不偏离本公开的保护范围的情况下,所公开的系统、设备和方法和其部件可以通过许多其他具体形式实施。
[0122] 在回顾本公开之后本领域的普通技术人员可以进行改变和改进,其中公开的特征可以在本文中描述的一个或多个其他特征的任何组合和子组合中实施(包括多个依赖的组合和子组合)。以上描述或示出的各种特征,包括其任何部件,可以组合或集成在其他系统中,而且,一些特征可以被省略或不实施。
[0123] 在不偏离本文中公开的信息的保护范围的情况下,本领域的普通技术人员可以对示例做出变化、替代和改变。本文中引用的所有参考在此通过引用以其整体并入,成为本公开的一部分。