專利名稱：治療性腦冷卻系統(tǒng)和脊髓冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及防護(hù)帽(例如可充當(dāng)腦冷卻系統(tǒng)和脊髓冷卻系統(tǒng)的頭盔)、與頭盔共同使用的裝置或機(jī)構(gòu)，尤其用來改善缺氧缺血性或創(chuàng)傷性腦損傷和脊髓損傷的長期后果。溫度的下降必須相對緩慢，即低于約O. 5°C Ar,以防止心律失常并保持血液的體內(nèi)平衡。
背景技術(shù)：
顱骨是堅(jiān)硬而不可彎曲的，而腦是柔軟的，具有明膠的稠度。腦被包在顱骨里面。顱骨穿過空間運(yùn)動(dòng)(加速)和接著在顱骨遇到靜止物體時(shí)快速停止這一動(dòng)作(減速)導(dǎo)致腦在顱骨內(nèi)移動(dòng)。腦以與顱骨不同的速率移動(dòng)，而且腦的不同部分由于其相對較輕或較重而以不同速度移動(dòng)。當(dāng)頭部受擊時(shí)顱骨和腦的差異移動(dòng)導(dǎo)致因彌漫性軸突剪切引起的直接腦損傷、挫傷和腦腫脹。本發(fā)明的頭盔涉及所有類型的頭盔。頭盔的一種類型是軍用頭盔，即軍事人員在戰(zhàn)斗中使用的頭盔。目前在使用的軍用頭盔具有Kevlar或防射彈外殼，其具有多個(gè)非功能性相互連接的墊以將頭盔保持就位。這些墊由粘彈性的高能量吸收泡沫制成。雖然它對頭部提供了對多種外來損害的保護(hù)，但是它不能防止減速(即彌漫性軸突損傷)或其它類型的射彈損傷(例如貫穿頭盔的子彈)。在健康狀況下，平均或均值腦溫度(約38 °C )超過身體核心體溫(約37. 5°C )約0.2°C到約0.5°C?！昂诵臏囟取笔侵干眢w深部組織的溫度。通過一系列在正常情況下有效的自主/內(nèi)分泌調(diào)節(jié)，這一溫度得到保持而具有最低的波動(dòng)。在包括發(fā)熱和體溫過高(它們在本文中被定義為不同的情況)的病理情況下，溫度控制可能會(huì)失敗。發(fā)熱是身體對抗病毒或細(xì)菌的防御機(jī)制的一部分，其中下丘腦(其如恒溫器一樣工作，是體內(nèi)調(diào)節(jié)溫度的主要器官)喪失了正確感知溫度的能力。這導(dǎo)致發(fā)生寒戰(zhàn)(其生成額外的熱量)從而激發(fā)免疫系統(tǒng)的效能。在沒有腦或脊髓損傷的情況下溫度的升高幫助身體抵抗感染介導(dǎo)的疾病。與之相比，體溫過高是無關(guān)于身體感染而發(fā)生的體溫升高，并可能成為需要立即治療以防致殘或死亡的醫(yī)療緊急情況。最常見的原因是中暑、對藥物的不良反應(yīng)和惡性高熱(用氟烷麻醉后)。與系統(tǒng)性溫度升高相反，在創(chuàng)傷性腦損傷和中風(fēng)后也觀察到局灶性和局部性腦溫度升高。體溫過高的反面是低體溫，其在生物的核心溫度降到36°C或正常身體機(jī)能所需溫度以下時(shí)發(fā)生。可通過暴露于冷卻劑而系統(tǒng)性地或局灶性地誘發(fā)低體溫。腦溫度超過身體核心體溫O. 2V -O. 5°C (“核心溫度”可由膀胱或直腸溫度推斷)。在各種腦損傷后保持恒定的核心溫度或防止溫度升高不足以對抗長期損害的發(fā)生。目前，輕度低溫(在此定義為表示33°C到36°C之間的腦溫度)的神經(jīng)保護(hù)性質(zhì)已在許多研究中得到證明。輕度低溫是現(xiàn)有的針對腦缺血和創(chuàng)傷最有效的神經(jīng)保護(hù)性療法之一。初步臨床研究已顯示，輕度低溫可能是一種相對安全的治療。在各種臨床試驗(yàn)中，已評估了使用輕度低溫來治療中風(fēng)和脊髓損傷患者的可行性。重點(diǎn)越來越多地放在開發(fā)確?；颊叩目焖倮鋮s的技術(shù)和方案上。將腦冷卻低溫的應(yīng)用從醫(yī)院環(huán)境轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場(例如戰(zhàn)爭/民用)的最大障礙之一是適當(dāng)?shù)睦鋮s技術(shù)的可用性。全身性的低溫最初通過表面冷卻來實(shí)現(xiàn)，這有時(shí)意味著在神經(jīng)外科患者在手術(shù)臺上的同時(shí)將該患者沉浸在冰水中。這一冷卻方法難于操作且需要較長時(shí)間的麻醉。最近，在嚴(yán)重頭部損傷的患者中嘗試了使用體外熱交換器主動(dòng)核心冷卻到32°c的可行性。目前，使用水循環(huán)毯的系統(tǒng)性表面冷卻是廣泛使用的誘導(dǎo)腦系統(tǒng)性低溫的方法。隨著冷卻裝置和方法得到改進(jìn)且被證明有效，關(guān)于溫度下降對損傷和疾病恢復(fù)的影響的更多數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)即將出現(xiàn)。為了防止熱下降后的寒戰(zhàn)，低溫治療的患者應(yīng)使用鎮(zhèn)靜劑。在這十年內(nèi)低溫將作為對急性神經(jīng)損傷患者的主要有效治療進(jìn)展而出現(xiàn)，臨床醫(yī)師和基礎(chǔ)科學(xué)家都對此保持樂觀。但是，供現(xiàn)場使用的簡單、有效的低溫設(shè)備仍有待開發(fā)。例如美國專利號6，969，399;7，056，334 ;7，077，858 ;7，087，075 ;7，179，279 ;7，303，579 ;6，986，783 ;7，056，282 和美國專利公開號2010/0211140都公開了冷卻技術(shù)和系統(tǒng)；但是，這些系統(tǒng)均不適合于非醫(yī)院環(huán)境的使用。此外，為了使輕度低溫有效，研究已顯示其必須在損傷的四小時(shí)內(nèi)進(jìn)行誘導(dǎo)。參見 Clifton 等，Lack of effect of induction of hypothermia after acute braininjury, New England Journal of Medicine 2001 Feb 22 ；344(8) :556-63 ;Clifton，Is keeping cool still hot An update on hypothermia in brain injury, CurrentOpinion in Critical Care,10(2) :116-9(2004 年 4 月)。因此，存在開發(fā)有效的、簡單的低溫設(shè)備以供移動(dòng)使用(例如在現(xiàn)場環(huán)境中)的需求。頭盔可由戰(zhàn)爭中的士兵或由平民使用。頭盔的使用將以受控的方式選擇性地且均勻地緩慢降低使用者的腦溫度，從而避免與低溫的快速誘導(dǎo)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。提供有效的、受控的機(jī)制將是非常期望的，該機(jī)制可以在腦損傷后立即由第三方觸發(fā)，且具有防止顱內(nèi)壓升高、腫脹以及急性和長期損害的效果。為了有效地達(dá)到這些目標(biāo)，該設(shè)備需要在無需移除患者的現(xiàn)有服裝(包括軍用/民用頭盔)的情況下有效。例如，美國專利號4，552，149 ;4，753，242 ；5，261，399 ;5，539，934 ;5，871，526 ;5，913，885 ;5，957，964 ;6，030，412 ;6，126，680 ；6，183，501 ;6，277，143 ;6，312，453 ;6，416，532 ;6，461，379 ;6，682，552 ;6，962，600 和7，846，118公開了用于冷卻體溫的帽子、外套、被毯(covers)等；但是，所有這些系統(tǒng)都需要在現(xiàn)場移除患者當(dāng)前的頭盔或衣物，這可能會(huì)加劇患者的病情，或者在戰(zhàn)場使用的情況下，將使患者易受到進(jìn)一步攻擊的傷害。另外，該系統(tǒng)需要是高度可移動(dòng)的，并且需要整合到使用者的當(dāng)前裝備中，這意味著系統(tǒng)或設(shè)備不應(yīng)妨礙使用者、損害使用者當(dāng)前裝備的功能或者像在其它這樣的系統(tǒng)中可能發(fā)生的那樣，在激活前容易由偶然的損害而導(dǎo)致失效。參見美國專利號 4，691，762 ;7，008，445 ;7，052，509 ;7，507，250 ;7，565，705 和 7，621，945。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于保護(hù)佩戴者的腦的低溫頭盔。該低溫頭盔具有一個(gè)或多個(gè)附接在頭盔主體內(nèi)部的可膨脹的墊或帽(其可以相互連接)。該系統(tǒng)也具有至少一個(gè)包含不同的冷卻氣體的罐或容器，和至少一個(gè)能夠測定佩戴者的腦溫度的溫度敏感探頭以用于溫度監(jiān)測，腦溫度可通過色彩指示計(jì)用可變顏色顯示或通過數(shù)字閱讀器顯示。將一個(gè)或多個(gè)雙向壓力敏感閥門設(shè)置在頭盔上用于接納所述罐，該罐膨脹相互連接的墊并以受控的方式將佩戴者的腦(以約O. 1°C到約O. 50C /小時(shí)的速率)冷卻到約33°C和約36°C之間。此外，可膨脹的領(lǐng)部通過降低穿過頸部的動(dòng)脈血的溫度來增強(qiáng)腦冷卻的誘導(dǎo)。將一個(gè)或多個(gè)雙向壓力敏感閥門設(shè)置在該領(lǐng)部上用于接納填充了冷卻氣體的罐。面罩、護(hù)目鏡和隔熱頭巾(hood)也可附接在頭盔上，并且可以與領(lǐng)部結(jié)合使用以建立溫度屏障。另一個(gè)實(shí)施方式涉及用于保護(hù)佩戴者的腦和/或脊髓的低溫頭盔。該低溫頭盔包括一個(gè)或多個(gè)可以相互連接的可膨脹墊。低溫頭盔可包括一個(gè)或多個(gè)可膨脹的脊髓帶(spinal cord strap)。還包括至少一個(gè)容納不同冷卻氣體的罐或容器和至少一個(gè)能夠測定溫度而用于溫度監(jiān)測的溫度敏感探頭。該頭盔能夠在約24小時(shí)內(nèi)將使用者的腦冷卻至約33°C到約36°C的平均溫度，而且能夠使使用者的腦溫度在該范圍內(nèi)保持約24小時(shí)到約96小時(shí)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本公開涉及用于軍用頭盔(其是指在戰(zhàn)斗中使用的頭盔)的腦冷卻系統(tǒng)和脊髓冷卻系統(tǒng)、裝置或機(jī)構(gòu)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，本公開涉及在非軍用頭盔(即用于非戰(zhàn)斗情形的頭盔)中的應(yīng)用。腦冷卻系統(tǒng)包括附接在頭盔主體內(nèi)表面上的可膨脹墊或一組相互連接的墊，以及允許從高壓罐輸送冷卻氣體的一系列閥門。脊髓冷卻系統(tǒng)包括附接在頭盔主體底部的一個(gè)或多個(gè)(例如一個(gè))可膨脹的條帶，以及允許從高壓罐輸送冷卻氣體的一系列閥門。腦和脊髓系統(tǒng)可在位于使用者頸部的領(lǐng)部處連接。該領(lǐng)部通過降低穿過頸部的動(dòng)脈血的溫度進(jìn)一步增強(qiáng)腦冷卻的誘導(dǎo)。不同冷卻氣體的使用允許腦可控地降低(以約O. 1°C到約O. 5°C的速率)到約33°C的溫度，這比核心溫度(約37. 50C )低約2. 5°C到4. 5°C。腦和脊髓冷卻系統(tǒng)通過包括溫度敏感探頭來進(jìn)行恒溫監(jiān)測，從而允許在必要時(shí)調(diào)節(jié)溫度。系統(tǒng)(例如頭盔和領(lǐng)部)內(nèi)部的最大壓力由一個(gè)或多個(gè)(例如三個(gè))單獨(dú)的雙向壓力敏感閥門控制。備選閥門的可用性避免了移動(dòng)受傷的頭部來使冷卻機(jī)構(gòu)工作的需求，和/或通過單獨(dú)的雙向壓力敏感閥門的校準(zhǔn)提供了任選的氣體流速。系統(tǒng)的附加部件包括護(hù)目鏡、面罩和頭巾，它們附接在頭盔主體上，并且當(dāng)組合時(shí)在冷卻系統(tǒng)已運(yùn)行后建立溫度屏障。軍用頭盔包括多個(gè)可膨脹的相互連接的墊，其接納鉤和環(huán)型緊固件，或者為鉤型或者為環(huán)型；頭盔主體，其在佩戴者的頭部和頭盔主體之間具有多個(gè)(包括但不限于約6到約10個(gè))可膨脹的相互連接的墊，其中可膨脹的相互連接的墊由與佩戴者的皮膚接觸的透氣的彈性材料制成，并且將容納可膨脹的充氣氣囊。此外，包括至少一個(gè)含有不同冷卻氣體的罐和/或容器以及一個(gè)或多個(gè)允許壓力受控地釋放的雙向壓力敏感閥門?？膳蛎浀南嗷ミB接的墊能夠用從容器釋放的氣體膨脹，該容器插入到設(shè)置在頭盔主體頂部和側(cè)面的雙向壓力敏感閥門之一中，該閥門與多個(gè)可膨脹的相互連接的墊連接。溫度敏感探頭與計(jì)量器連接，其可以用來監(jiān)測溫度。該腦冷卻系統(tǒng)還可包括通過降低穿過頸部的動(dòng)脈血的溫度而增強(qiáng)腦冷卻的誘導(dǎo)的可膨脹的領(lǐng)部。一個(gè)或多個(gè)雙向壓力敏感閥門設(shè)置在領(lǐng)部上用于接納填充了冷卻氣體的罐。另一個(gè)實(shí)施方式涉及用于軍用頭盔或民用頭盔的替換腦冷卻系統(tǒng)套件。該套件具有多個(gè)可膨脹的相互連接的墊，這些墊通過任何本領(lǐng)域已知的手段固定在軍用頭盔上，包括但不限于接納鉤和環(huán)型緊固件(或者鉤型或者環(huán)型)。頭盔主體在佩戴者的頭部和頭盔主體之間具有一個(gè)或多個(gè)可膨脹的相互連接的墊。該可膨脹的相互連接的墊由彈性材料制成，其可與佩戴者的皮膚接觸并且容納可膨脹的氣囊，該氣囊可以是充氣的。另外的相互連接的墊和緊固件可整合到可膨脹的領(lǐng)部中。另一個(gè)實(shí)施方式涉及包含與一個(gè)或多個(gè)閥門連接的可膨脹頭帶的頭盔，該可膨脹頭帶像氣囊一樣發(fā)揮功能。頭盔可具有附接的約2到約8個(gè)緩沖墊，這些緩沖墊定位在外周以允許頭帶膨脹。一個(gè)或多個(gè)雙向壓力敏感閥門允許從至少一個(gè)罐和/或容器受控地釋放壓力，該罐和/或容器插入到一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在頭盔主體頂部和側(cè)面的雙向壓力敏感閥門中，該閥門與可膨脹頭帶連接。另外的可膨脹頭帶、緩沖墊和壓力敏感閥門可整合到可膨脹的領(lǐng)部中。另一個(gè)實(shí)施方式涉及一種腦和脊髓冷卻系統(tǒng)，其包括可膨脹的冠帽和可膨脹的條帶，其能夠用從諸如罐的來源釋放的氣體膨脹，該罐插入到一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在條帶的頂部、中部或底部或鄰近領(lǐng)部的雙向壓力敏感閥門中。另外，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及在發(fā)生急性腦和/或脊髓損傷時(shí)提供即時(shí)但受控的低溫援助的益處的方法。一個(gè)實(shí)施方式提供使頭盔主體適應(yīng)于整合腦冷卻系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟將多個(gè)可膨脹的相互連接的墊整合到頭盔主體中，將一個(gè)或多個(gè)雙向壓力敏感閥門整合到頭盔主體中，將所述閥門與可膨脹的相互連接的墊連接，將至少一個(gè)含有冷卻氣體的罐與所述閥門連接，用冷卻氣體膨脹所述可膨脹的相互連接的墊和監(jiān)測至少一個(gè)溫度敏感探頭以確定使用者的腦溫度。面罩、護(hù)目鏡、隔熱頭巾和/或領(lǐng)部也可用來建立溫度屏障。如果保持輕度到中度低溫多達(dá)四小時(shí)的較長時(shí)間和/或直到患者從事故現(xiàn)場轉(zhuǎn)移到最近的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，那么預(yù)期有更好的預(yù)后。通過參考下面的附圖和詳細(xì)描述，將會(huì)理解本發(fā)明的進(jìn)一步的目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1A-K圖解地顯示了本發(fā)明的軍用頭盔腦冷卻系統(tǒng)。圖2A-D詳細(xì)顯示了沿本發(fā)明的軍用頭藍(lán)頭箍(headwear)的三個(gè)雙向閥門的位置。圖3A-E是本發(fā)明的軍用頭盔的透視圖，其具有附接在頭盔上以建立溫度屏障的面罩、護(hù)目鏡和隔熱頭巾。圖4A-E圖解地顯示了本發(fā)明的非軍用頭盔腦冷卻系統(tǒng)。圖5A-F示出了本發(fā)明的非軍用頭盔腦冷卻系統(tǒng)的部分的剖面圖。圖6A和6B是本發(fā)明的軍用頭盔腦冷卻系統(tǒng)的一些附加部件的透視圖，例如雙向閥門、將溫度顯示為可變顏色的色彩指示計(jì)、防護(hù)面罩/面具和下巴帶托。圖7A-H是用于本發(fā)明的軍用頭盔腦冷卻系統(tǒng)的隔熱頭巾的透視圖。圖8A-C是本發(fā)明的軍用頭盔腦和脊髓冷卻系統(tǒng)的透視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及包含頭盔的腦冷卻系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，該頭盔可以用于軍用頭盔或非軍用頭盔中。腦冷卻系統(tǒng)包括附接在頭盔主體內(nèi)表面上的可膨脹墊或一組可膨脹的相互連接的墊，以及一系列允許從高壓罐輸送冷卻劑(包括但不限于加壓的液體或氣體)的閥門。不同冷卻劑或冷卻氣體的使用(以約O. rc到約0.5°C/小時(shí)的速率)實(shí)現(xiàn)了輕度(約36°C )或中度(約33°C到約35°C )的腦低溫，這比腦溫度的正常范圍(約37. 5°C到約38.0°0低約2.51到約4.51。通過包括溫度敏感探頭和溫度顯示，腦冷卻系統(tǒng)進(jìn)行恒溫監(jiān)測。該顯示可以是顯示可變的顏色的色彩指示計(jì)，從而允許在必要時(shí)調(diào)節(jié)冷卻溫度。本發(fā)明也可包括通過降低穿過頸部的動(dòng)脈血的溫度而增強(qiáng)腦冷卻的誘導(dǎo)的領(lǐng)部。該領(lǐng)部可包含一個(gè)或多個(gè)雙向壓力敏感閥門，該閥門可設(shè)置為用于接納填充了冷卻劑的罐。領(lǐng)部也可具有各種結(jié)構(gòu)部件，例如可膨脹墊或見于本發(fā)明其余部分的其它部件，或者附件,例如紐扣、肩墊、領(lǐng)部加固件和拉鏈緊固件。另外,領(lǐng)部可具有各種結(jié)構(gòu)性質(zhì),例如是可膨脹的或不可膨脹的、空心的或可包括剛性組件，例如金屬、橡膠、塑料或其它材料。領(lǐng)部以及頭盔的生產(chǎn)完全在設(shè)備開發(fā)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的技能范圍內(nèi)。領(lǐng)部可由各類材料制成，包括但不限于透氣的彈性材料或聚合物，例如尼龍、滌綸、麥拉(mylar)、氨綸、凱夫拉爾(kevlar)或諾梅克斯(nomex)。本發(fā)明使用冷卻劑(通常以加壓氣體的形式)來冷卻腦溫度。預(yù)期各種氣體和液體或其混合物和該系統(tǒng)一起使用，其包括但不限于已知的冷卻劑，例如氮?dú)?、二氧化碳或惰性氣體例如氦氣。液體冷卻劑可包括全氟碳化物，包括但不限于全氟己烷、全氟戊烷或2-甲基-全氟戊烷；制冷劑，包括但不限于鹵代甲烷、鹵代烷和無水氨；以及納米流體，包括但不限于在載液中的氧化鋁、二氧化鈦、碳納米管、二氧化硅或金屬。通過使用加壓閥門和管將冷卻劑分布到整個(gè)系統(tǒng)中。系統(tǒng)內(nèi)部的最大壓力由一個(gè)或多個(gè)(例如三個(gè))單獨(dú)的雙向壓力敏感閥門控制。備選閥門的可用性避免了移動(dòng)受傷的頭部以使冷卻機(jī)構(gòu)工作的需要。本發(fā)明的系統(tǒng)可包含一個(gè)或多個(gè)雙向壓力敏感閥門，該閥門允許變化量的氣體流入可膨脹墊中。腦冷卻系統(tǒng)的附加部件可包括護(hù)目鏡、面罩和頭巾(它們附接在頭盔主體上)，并且當(dāng)與頭盔組合時(shí)，在冷卻系統(tǒng)已運(yùn)行后建立溫度屏障，從而允許保持腦的治療性冷卻最長達(dá)約12小時(shí)、約24小時(shí)、約48小時(shí)或約96小時(shí)。腦冷卻的這種保持通常是在穩(wěn)定患者后在醫(yī)院環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的氣體或流體輸送系統(tǒng)包括輸送固定的或基本固定的比例的液體和氣體。輸送系統(tǒng)是高度可移動(dòng)的，并且可通過使用雙向壓力敏感閥門調(diào)節(jié)到特定的氣體流速。向頭盔輸送氣體時(shí)，氣體將通過加壓閥從罐中的貯器或瓶流出。氣體或加壓的液體可進(jìn)一步流經(jīng)一系列已整合到可膨脹墊和/或頭盔中的氣體管線。氣體管線還可包含單一或分支的管。當(dāng)與加壓閥連通后貯器變?yōu)榻祲簳r(shí)，貯器的內(nèi)容物將流經(jīng)管線并進(jìn)入可膨脹墊。冷卻劑的流速將直接取決于從貯器或罐輸送的氣體的壓力，即較高的氣體壓力將產(chǎn)生較快的流速。因此，使用時(shí)，可向頭盔輸送固定的或預(yù)設(shè)的液體或氣體流速。流動(dòng)限制也可加入頭盔或頭盔的氣體輸送系統(tǒng)中。例如，限流器可使特定可膨脹墊與鄰近的可膨脹墊或者可膨脹的冠或帽的部分隔離。這在一個(gè)部分在使用前已損壞的時(shí)候是特別有用的。限流器可以基于使用前可膨脹墊的環(huán)境壓力是壓力敏感的。旋塞閥也可連接到位于可膨脹墊之間的氣體管線以引導(dǎo)至限流器的流動(dòng)或完全停止液體流動(dòng)。也可使用加壓濾器，從而確保沒有任何可膨脹墊超壓而導(dǎo)致墊的故障。超壓安全裝置的激活可切換壓力敏感閥門以停止氣體流動(dòng)和排空氣體管線或特定的可膨脹墊。
流體控制貯器或罐可以規(guī)定為耐受壓縮氣體的壓力，例如流體控制罐可以是針對超過100ps1、150psi或200psi的壓力進(jìn)行測試的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)容器。另夕卜，可以向容器添加設(shè)定在超過預(yù)期操作壓力(例如60到90psi)的值的爆炸隔膜或安全閥作為用于在超壓時(shí)排放氣體的安全裝置。容器可進(jìn)一步包含流量計(jì)，允許使用者觀察氣體或液體離開罐時(shí)的流速。通過使用各自適合某一特定壓力量的不同的壓力敏感閥門，通過對罐的更換或通過本領(lǐng)域已知的其它任何手段，操作者可能能夠調(diào)節(jié)進(jìn)入頭盔的流速。腦冷卻系統(tǒng)的頭盔設(shè)計(jì)為以受控速率在特定長度的時(shí)間內(nèi)將腦冷卻到特定的平均溫度。本文使用的術(shù)語受控的可以意味著恒定，即不隨時(shí)間變化，其中時(shí)間長度可控制得與需要的一樣短或一樣長?？偟膩碚f，可對同一患者使用不同的受控速率。冷卻速率可以是線性或非線性的。使用頭盔處理患者還需要以約O. TC到約O. 3°C /小時(shí)的受控速率讓腦復(fù)溫約24到約72小時(shí)的時(shí)間，或直到腦的平均溫度約為37. 5°C。升溫速率可以是線性或非線性的。頭盔能夠?qū)δX提供約O. 1°C到約O. 50C /小時(shí)、約O. 1°C到約O. 40C /小時(shí)、約
0.1°C到約O. 30C /小時(shí)、約O. 1°C到約O. 20C /小時(shí)、約O. 2°C到約O. 40C /小時(shí)、約O. 20C到約O. 30C /小時(shí)或約O. 3°C到約O. 50C /小時(shí)的冷卻速率。達(dá)到約33°C的腦平均溫度所需的時(shí)間可以是約12小時(shí)到約18小時(shí)?？墒褂妙^盔或可替代地使用與先進(jìn)醫(yī)療設(shè)施例如醫(yī)院結(jié)合的頭盔來達(dá)到該平均溫度。其它較高的腦平均溫度可在較短的時(shí)間段內(nèi)達(dá)到，時(shí)間范圍從在腦損害后立即到約2小時(shí)，這取決于冷卻速率。可向患者提供靜脈內(nèi)鹽水溶液來幫助腦的冷卻，該溶液保持在約4°C到約5°C的溫度，其量為例如O. 5、1. O和1. 5升。

低溫誘導(dǎo)后的腦平均溫度一般將低于核心體溫。低溫誘導(dǎo)后的腦平均溫度的范圍可以是約33 °C到約36 V、約34 °C到約37 °C、約33. 5 V到約36. 5 °C、約34 V到約36 V、約35°C到約36°C、約32°C到約35°C或約32°C到約33 °C。腦的平均溫度可保持延長的時(shí)間，例如約24小時(shí)到約96小時(shí)、約36小時(shí)到約72小時(shí)、約48小時(shí)到約56小時(shí)或約48小時(shí)?？墒褂妙^盔或可替代地使用與先進(jìn)醫(yī)療設(shè)施結(jié)合的頭盔來保持溫度。患者所經(jīng)歷的靈敏度，即得到的溫度變化和/或得到的溫度變化速率，將取決于患者的身體狀況，例如患者的體型和年齡。此外，可以進(jìn)行計(jì)算來確定如果所有冷卻僅僅集中在頭部的話頭部會(huì)變得多冷。對頭部的冷卻量可以使用以下假設(shè)來計(jì)算(I)腦的質(zhì)量，例如1.4kg，⑵水的比熱和(3)來自身體的熱傳遞(來自腦血流的加溫是可忽略的)。熱負(fù)荷計(jì)算是輻射加熱/冷卻系統(tǒng)的尺寸設(shè)定(sizing)和設(shè)計(jì)的重要部分。有兩種類型的熱損失需要考慮傳導(dǎo)和對流。計(jì)算-計(jì)算AT。舉例來說，AT是腦核心溫度(38°C )與腦表面溫度(37. 5°C )之間的差值。AT = 0.5°C。腦重量1.4kg(75%的水)，血流1.25升/11^11，腦體積
1,400cc (cm3)。典型的腦熱負(fù)荷計(jì)算由通過對流的表面熱損失計(jì)算和因血流(即傳導(dǎo))帶來的熱損失組成。頭盔主要通過傳導(dǎo)調(diào)節(jié)熱損失的程度。我們使用傅里葉定律計(jì)算ΔΤ:
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)使用者的腦的頭盔，所述頭盔包括 a.頭盔主體； b.附接在所述頭盔主體上的一個(gè)或多個(gè)可膨脹墊； c.一個(gè)或多個(gè)雙向壓力敏感閥門； d.能夠測定使用者的腦溫度的溫度敏感探頭；和 e.至少一個(gè)能夠膨脹所述可膨脹墊并冷卻使用者的腦的含冷卻劑的罐；其中該冷卻劑能夠?qū)δX提供約0. rc到約o. 5oC /小時(shí)的冷卻速率。
2.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中該頭盔能夠降低使用者的腦溫度至約33°C到約36°C的平均溫度。
3.如權(quán)利要求2所述的頭盔，其中該頭盔能夠?qū)⑹褂谜叩哪X溫度保持在約33°C到約36°C的范圍內(nèi)約24小時(shí)到約96小時(shí)。
4.如權(quán)利要求3所述的頭盔，其中該頭盔能夠?qū)⑹褂谜叩哪X溫度保持在約33°C到約36°C的范圍內(nèi)約48小時(shí)到約72小時(shí)。
5.如權(quán)利要求4所述的頭盔，其中該頭盔能夠?qū)⑹褂谜叩哪X溫度保持在約33°C到約36°C的范圍內(nèi)約48小時(shí)到約56小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中該頭盔能夠在約24小時(shí)內(nèi)將使用者的腦冷卻到約33 0C到約36 V的平均溫度。
7.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中該頭盔能夠在約48小時(shí)內(nèi)將使用者的腦冷卻到約33 0C到約36 V的平均溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述冷卻劑能夠?qū)κ褂谜叩哪X提供約0.TC到約0.40C /小時(shí)的冷卻速率。
9.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述冷卻劑能夠?qū)κ褂谜叩哪X提供約0.TC到約0.3°C /小時(shí)的冷卻速率。
10.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述冷卻劑能夠?qū)κ褂谜叩哪X提供約0.2°C到約0.3°C /小時(shí)的冷卻速率。
11.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述冷卻劑是冷卻氣體。
12.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述雙向壓力敏感閥門位于所述頭盔主體的頂部和側(cè)面。
13.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述雙向壓力敏感閥門中的一個(gè)或多個(gè)允許變化量的氣體流入所述可膨脹墊中。
14.如權(quán)利要求1所述的頭盔，進(jìn)一步包括附接在所述頭盔主體上以建立溫度屏障的面罩。
15.如權(quán)利要求1所述的頭盔，進(jìn)一步包括附接在所述頭盔主體上以建立溫度屏障的護(hù)目鏡。
16.如權(quán)利要求1所述的頭盔，進(jìn)一步包括附接在所述頭盔主體上以建立溫度屏障的隔熱頭巾。
17.如權(quán)利要求1所述的頭盔，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)可膨脹的脊髓帶。
18.如權(quán)利要求1所述的頭盔，進(jìn)一步包括設(shè)置為通過降低穿過使用者頸部的動(dòng)脈血的溫度而增強(qiáng)腦冷卻的誘導(dǎo)的領(lǐng)部。
19.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中該頭盔對使用者的腦的額葉、頂葉和枕葉的表面區(qū)域提供均勻的冷卻。
20.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述頭盔主體是軍用頭盔。
21.如權(quán)利要求1所述的頭盔，其中所述頭盔主體是非軍用頭盔。
22.如權(quán)利要求1所述的頭盔，進(jìn)一步包括替換套件。
23.一種使頭盔主體適應(yīng)于整合腦冷卻系統(tǒng)的方法，包括 a.將多個(gè)可膨脹的相互連接的墊整合到頭盔主體中； b.將一個(gè)或多個(gè)雙向壓力敏感閥門整合到所述頭盔主體中； c.將所述閥門與所述可膨脹的相互連接的墊連接； d.將至少一個(gè)含有冷卻氣體的罐與所述閥門連接； e.用冷卻氣體膨脹所述可膨脹的相互連接的墊；和 f.監(jiān)測至少一個(gè)溫度敏感探頭以測定使用者的腦溫度。
24.如權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括降低使用者的腦溫度至約33°C到約36°C的平均溫度。
25.如權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括以約0.1°C到約0. 5°C/小時(shí)的速率將使用者的腦溫度保持在約33°C到約36°C的范圍內(nèi)。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括使用領(lǐng)部通過降低穿過使用者頸部的動(dòng)脈血的溫度而增強(qiáng)腦冷卻的誘導(dǎo)。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括給予使用者麻醉劑。
28.如權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括給予使用者靜脈內(nèi)鹽水溶液。
全文摘要
本公開涉及用于軍用頭盔中以及以適應(yīng)性的形式用于非軍用頭盔中的腦冷卻和脊髓冷卻系統(tǒng)、裝置或機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)由附接在頭盔內(nèi)表面上的可膨脹墊或一組相互連接的墊以及允許從高壓罐輸送冷卻氣體的一系列閥門組成。不同冷卻氣體的使用使得能夠以比核心溫度低1.5℃-4.5℃的輕度(36℃)或中度(33℃-35℃)腦低溫實(shí)現(xiàn)腦冷卻和保持24到96小時(shí)。
文檔編號A42B3/00GK103037724SQ201180038433
公開日2013年4月10日 申請日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者羅納托·羅森塔爾 申請人:羅納托·羅森塔爾