CN103550023A - 用于加热垫系统的温度管理的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了用于加热垫系统的温度管理的设备和方法。根据一些实施方案,用于在保暖垫上使病人温暖的装置包括加热元件,以将保暖垫的表面加热。供电设备可用于向所述加热元件提供电能。多个传感器中的相应各传感器被联接,以检测保暖垫表面的选择部分处的温度,而加热元件传感器被联接以检测加热元件的温度。温度控制电路板被嵌入在保暖垫中,并且被电连接至多个传感器和加热元件传感器。温度控制电路板可用于基于所述多个传感器和加热元件传感器所检测到的温度,将保暖垫的表面处的温度限制为安全温度。
Description
本申请是申请日为2008年3月12日、名称为“用于加热垫系统的温度管理的设备和方法”的第200880007958.6号发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明的技术领域涉及用于保暖垫(thermal pad)的加热控制电路,更具体而言,涉及保暖垫系统的温度管理。
背景技术
相比于之前的观点,保持病人的体温近来已被认为在提供健康方面是一个更加重要的因素。在手术过程中,当进行麻醉导致休眠、在休克过程中、或者作为多种医疗状况的后果,病人的体温可能会下降。在这种情形中,提供一个毯子以保持病人体内的温暖,通常不足以将病人保持并控制在合适的体温。
目前一些在病人上提供加热空气流的系统,也不能提供对病人的合适体温的充分控制。这也很难保证空气热量被合适地传递给病人,同时,很难保证不过分加热正在给病人进行医护过程的任何医生或医护人员。另外,在许多普通的医疗和手术情况中,通常有静脉液体输送(intravenous fluid delivery),诸如给药。如今不存在集成为单个电源和加热系统的系统,所述设备将保持加热病人的所有热源——诸如IV液体、保暖垫、室内热量等——的合适温度,连同监测并控制病人体的当前温度。
如美国专利6,653,607号、6,924,467号、6,933,469号和6,967,309号中所公开的保暖垫,使用独特的X-射线可透射加热元件加热以保持病人体的正常体温。加热元件的温度通过光纤传感器反馈信号被控制(光子控制)。该信号是在垫子的表面外罩上不同位置处所记录的最高温度。对施加到病人皮肤的热量的安全控制是这种控制设计的主要功能,但是这不足以保证病人体处于正确温度。
在上述美国专利中所公开的保暖垫没有提供一种装置以防止保暖垫的表面温度超过用于使病人温暖的安全温度。换言之,在要加热保暖垫上具有相当大体重的病人的情况下,该体重将导致热量从病人到保暖垫的大量热力学传递。在手术刚开始时,病人体将保暖垫的表面温度加热到用于温暖病人的保暖垫的选定安全温度之上,但是随后却不能在整个手术过程中合适地响应于所需温度的变化。因此,上述美国专利的保暖垫设计不能保证保暖垫的表面温度不超过保暖垫的选定安全温度。
因此,希望拥有一种解决或者减轻上述问题中至少一些的保暖垫。
发明内容
根据一实施方案,一种用于在保暖垫上使病人温暖的装置,该装置包括:加热元件,其用于加热所述保暖垫的表面;供电设备,其可运行以向所述加热元件提供电能;多个表面温度传感器,其被联接以检测所述保暖垫的表面的选择部分处的温度;加热元件温度传感器,其被联接以检测所述加热元件的温度;以及温度控制电路板,其被嵌入在保暖垫内并且电联接至所述多个传感器和所述加热元件传感器,所述温度控制电路板用来基于所述多个传感器和所述加热元件传感器所检测到的温度,将保暖垫的表面处的温度保持到安全温度。
根据另一实施方案,一种用于在保暖垫上使病人温暖的方法,该方法包括:提供加热元件以加热所述保暖垫的表面;提供供电设备以向所述加热元件供电;联接多个传感器接近于所述保暖垫的表面的选择部分,以检测所述表面的选择部分的温度;联接一加热元件接近于所述加热元件,以检测所述加热元件的温度;以及基于所述多个传感器和所述加热元件传感器所检测到的温度,调整提供至所述加热元件的电能,以将保暖垫的表面处的温度限制到安全温度。
附图说明
在附图中,相同的参考数字代表类似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置未必根据比例画出。例如,各种元件的形状和角度不是按比例画的,并且这些元件中的一些被任意放大和定位以提高附图的清晰性。而且,如所画的元件的具体形状,不意在传达关于具体元件的真正形状的任何信息,并且仅被选择以便于在附图中进行识别。
图1是根据本发明一实施方案的温度管理系统的示意图。
图2A是根据本发明一实施方案,包含嵌入其中的温度控制电路板的保暖垫的立体分解图。
图2B是根据本发明一实施方案,关于图2A的保暖垫的一部分的局部分解详细视图。
图2C是根据本发明一实施方案,关于温度控制电路板的分解图。
图3是根据本发明一实施方案,关于控制保暖垫的温度的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一实施方案,用于保暖垫2的温度管理系统1的示意图。
温度管理系统1包括电联接至供电设备4的保暖垫2。保暖垫2包括下部泡沫层6和上部泡沫层8,该二者之间夹有一加热元件10。温度控制电路板12被嵌入在下部泡沫层6中,并且被定位接近于保暖垫2的一个角落。温度控制电路板12被定位在保暖垫2的该角落中,或者有利地定位在保暖垫2中,使得该温度控制电路板位于辐射(例如,X辐射)范围以及当病人躺在垫子上时预期的病人位置的范围之外。第一和第二表面温度传感器14、16被定位在上部泡沫层8内并且接近于保暖垫2的表面。第一和第二表面传感器14、16可这样布置,使得可以测定不同位置处的保暖垫2的表面温度。另外,加热元件传感器18被嵌入在下部泡沫层6中并且接近于加热元件10。加热元件传感器18可用于测定加热元件10的当前温度,而第一和第二表面传感器14、16可用于测定保暖垫2的表面上多个位置处的温度。温度控制电路板12不允许保暖垫4表面的温度超过最大安全温度(例如,大约40℃)并在运行时将其保持在选定温度范围内。在一实施方案中,加热元件10可被加热至最大安全温度。
供电设备4包括主电源20、副电源22、存储器板24、微处理器25、USB端口26、显示器27、多个IV液体端口28、以及通信端口30。微处理器25提供供电设备4和垫子电路板12中所有组件的电控制。通信端口30提供供电设备4和保暖垫2之间的数据通信路径31。所述通信端口31可采用多针设计的形式。所述IV数据端口28分别联接至多个IV加热装置32。所述多个IV加热装置32由副电源22供电。所述多个IV加热装置32中的每个都可包括如美国专利(代理人案卷号600071.401)中所描述的各种实施方案。USB端口26可被联接至计算机系统34,以允许将存储器24中的存储数据传输至计算机系统34。所述USB端口26允许访问存储器24和计算机系统34的各种软件程序(例如,Excel电子表格)。计算机系统34可采用PC、膝上型电脑(laptop)或者手持式设备,诸如便携式电话、黑莓等。计算机系统34可允许无线传输数据至供电设备4,和从供电设备4中无线传出数据。
副电源22可采用12V电源的形式,该12V电源可用于向供电设备4、多个IV加热装置32中的每个、以及温度控制电路板12供电。主电源20可采用48V电源的形式,该48V电源可用于向嵌入在保暖垫2中的加热元件10供电。12V和48V电源可由,例如,Condor Electronics公司提供,并且用于从AC到DC电的电能转换。数据通信路径31可以是无线或有线通信路径中的一种。当该数据通信路径31采用有线通信路径的形式时,电线可以是双向电缆。换言之,所述电线在各端都是可拆卸的。所述双向电缆能够有利地允许电缆被更换,而无需更换联接至其的供电设备4。
用户可选择要从主电源向加热元件10传输的电能量,使得加热元件10可将保暖垫2的表面加热到安全温度范围(例如,低于40℃)内的预期温度。根据预期用途和手术室医护过程,用户或微处理器25中的系统软件可选择温度范围,所述垫子的温度将保持在该温度范围内。例如,垫子可将温度保持在30~38℃的范围内,或者在一些其他的选定范围内。供给至加热元件10的电能量基本预示了当其上没有病人时传输至垫子4的表面的热量。
图2A示出了根据本发明一实施方案,关于保暖垫2和嵌入其中的温度控制电路板12的立体分解图。图2B示出了保暖垫2的一部分的局部分解详细图,而图2C根据本发明一实施方案示出了温度控制电路板12的分解图。
温度控制电路板12可采用三光束分离器的设计形式。温度控制电路板12可以是包覆在抗静电泡沫外壳13内的光纤电路板。所述抗静电泡沫外壳13可以防止放电。第一和第二表面温度传感器14、16,以及加热元件温度传感器18可以是,例如,联接至电路板12的光纤或者红外传感器。在保暖垫2内嵌入有电路板12和传感器14、16、18,消除了对将保暖垫2内部的传感器14、16、18联接至垫子外的供电板4的外部光纤电缆的需要,相反地,通过电线总线31将电路板12电联接至保暖垫2外部的位置。
将光纤电缆嵌入在保暖垫2内是有利的,使得可使用轻易可更换的、不太贵的双向电缆形成通信路径31。
温度控制电路板12包括微处理器36。所述微处理器36可用于从第一和第二表面传感器14、16以及加热元件传感器18接收温度数据。基于从所述表面传感器14、16中的至少一个或者加热元件传感器18中所接收的温度信息,对加热元件10进行控制。所述微处理器36从表面传感器14、16以及加热元件传感器18接收温度数据,并且根据从表面传感器14、16中的至少一个以及加热元件传感器18所接收的温度数据控制加热元件10。在任意给定时间,微处理器36选择所述特定传感器中的一个,以基于其对加热元件10进行控制。
当初始启动时,供电设备4将加热元件10供电至默认温度,例如,大约37℃。如果垫子4上没有病人,那么保暖垫4的表面温度也可以处于默认温度(例如,37℃)。否则,如果保暖垫4上存在病人,那么病人可导致从病人人体的一部分向保暖垫4的热力学热传递。增加至保暖垫4的热量的量可基于病人的尺寸、体形和体重而变化。
微处理器36可用于确定保暖垫4上是否存在病人。例如,微处理器36可将来自第一和第二表面温度传感器14、16的温度数据与来自加热元件传感器18的温度数据相比较,或者将来自第一和第二表面传感器14、16的温度数据与例如大约32℃的温度相比较。当第一和第二传感器14、16中的至少一个检测到温度高于加热元件传感器18的检测温度,或者高于大约32℃时,那么垫子4上存在有病人。响应于此,供电设备4可启动声音报警以指示这种过温度事件。所述声音报警可以是,例如,由Floyd Bell公司制造的,并且采用钟声、号声或者铃声的形式。一旦确定病人存在其上并导致附加加热保暖垫2,微处理器36就选择来自第一和第二表面传感器14、16的温度数据来控制加热元件10。这确保了保暖垫4的表面温度不超过安全温度。否则,如果确定的是在保暖垫4上没有病人,那么微处理器36就选择来自加热元件传感器18的温度数据来控制加热元件10。
换言之,当病人存在于保暖垫4上并且导致附加加热保暖垫4时,第一和第二表面传感器14、16可作为主传感器,而加热元件传感器18作为从传感器。当其上不存在病人时,加热元件传感器18可以是主传感器,而第一和第二表面传感器14、16作为从传感器。微处理器36选择来自主传感器的温度数据而不选来自从传感器的温度数据来控制加热元件10。
微处理器36通过指令供电设备4给加热元件10供给一电能量来控制加热元件10,所述电能量使得加热元件10能够保持在预期温度。供给至加热元件10的电能量取决于来自主传感器14、16、18的温度数据。
在一些实施方案中,病人可沿着保暖垫4的长度完全躺下,而在其他实施方案中,病人可部分躺下或者坐在保暖垫4的表面的一部分上。根据一实施方案,病人可坐在保暖垫4的该部分上,同时在该部分下面具有第一和第二表面传感器14、16中的一个。因此,根据这种实施方案,表面传感器14、16中的一个作为主传感器,而另一传感器14或16以及加热元件传感器18作为从传感器。例如,如果第一表面传感器14被定位在病人的下面,而第二表面传感器16不在下面,那么将存在从病人到接近于第一表面传感器14的保暖垫4表面的热力学热传递。因此,在这种实施例中,第一表面传感器14将是主传感器,而第二表面传感器16和加热元件传感器18将是从传感器。微处理器36可使用来自第一表面传感器14的检测温度来控制加热元件10。
根据一实施方案,用户可选择保暖垫4的预期温度(例如,大于37C)。尽管加热元件传感器18检测到一温度值基于等于选定温度,但是第一和第二表面传感器14、16可检测一温度值(即,响应于躺在其上的病人以及热力学产生的附加热量)高于选定温度。响应于此,温度控制电路板12将第一和第二表面传感器14、16的温度数据传送至供电设备4,以导致提供至加热元件10的电能减少或者停用(deactivated),从而将保暖垫4的表面温度降低至安全温度。当第一和第二表面传感器14、16检测到一温度值高于加热元件传感器18所检测的温度时,第一和第二表面传感器14、16变成主传感器,而加热元件传感器18变成从传感器。当加热元件传感器18检测到的高于第一和第二表面传感器14、16的温度值时,加热元件传感器18变成主传感器,而第一和第二表面传感器14、16变成从传感器。主和从传感器的确定防止了保暖垫4超过响应于病人的各种尺寸、体形和体重的选定温度。微处理器36的这种确定的有利之处在于,防止了垫子4表面过度加热可能放置其上的病人。从而避免了基于不代表真正病人温度的局部温度传感的过度加热。
微处理器36也测定传感器中的误差并且将这种误差的指示值传输至供电设备4。供电设备4可以作为处理器25内的自诊断设备,可以指示故障诸如,例如,特定传感器是否已被断开。在将保暖垫2和/或IV加热装置32加热的过程中的故障或误差可被呈现为具有各种颜色的LED的形式。例如,绿色的LED可表示合适的热运行,而红色的LED可表示在加热IV液体或垫子2的过程中的故障或误差。
供电设备4通过多点运行来保持对病人温度的一致控制。该供电设备控制输入到病人的IV液体的温度,并且如果认为病人体冷的话,可将液体加热至稍高温度。相比于仅仅从垫子10的表面加热器,输入较温暖的液体是一种更加直接和快速的方法,以便直接温暖内部器官和内部身体功能。微处理器25可协调并控制用于病人的多加热源的均匀温度管理系统,一个加热源是病人躺在其上的保暖垫,另一个是直接输入到病人的血管的IV液体。
在一实施方案中,不存在IV液体加热器32和端口28,在这种实施方案中,通过垫子10控制病人的温度。
联接至保暖垫2的供电设备4是一种多功能设备,其供应受控且安全的应用系统,该应用系统用于温暖位于保暖垫2(例如,手术室台子)上的病人,并且在一实施方案中,也用于加热IV液体。所述供电设备4可在手术过程中被使用,以确保病人被保持温暖在安全温度并且在选定温度范围内。根据一实施方案,供电设备可以是7"×7"×9"-7"(即,倾斜的操作面),并且被轻易夹到IV输液架或者其他的管状安装面。例如,可使用GCX PC1000夹子将供电设备4夹到IV输液架。供电设备4可包括用于定位在一表面(诸如,例如,手术室(OR)手术台支架)上的安装垫。
供电设备4包括操作者控制显示器27,当安装到IV输液架的下部时,该显示器允许轻易视觉监控或操纵。供电设备4的单个外壳允许液体轻易流出和清洁。该单个外壳建立了一允许充分空气环流的内部空腔,以保持冷的运行环境。
嵌入在供电设备4内的存储器板24可用于存储至少100个小时的保暖垫4的运行历史以及IV加热装置32的运行历史。运行历史可通过USB端口26被传输至计算系统34中的电子表格(例如,Excel电子表格)。可替代性地,经由诸如,例如,WAN或者LAN的安全网络,运行历史可被无线传输至计算系统34,或者从计算系统34中被传出。
供电设备4的操作者可经由USB端口26访问计算机系统34中的应用程序,并且在它们之间传输数据。例如,操作者可访问对于特定病人在一限定时间段内的保暖垫2和IV加热装置32的运行历史。在一实施方案中,供电设备4具有时钟和日历特征,其允许操作者设置当地日期和时间。操作者可设置一定时器,使得供电设备4在一限定时间量之后被启动。附加地和/或替代性地,在一预期时间量之后,供电设备4可被设置为停用。
而且,供电设备4可用于以多种语言中的至少一种显示数据。这允许供电设备4可编程为全世界医护从业者所使用的语言。供电设备4的可编程特征可经由附带的计算机可读介质(例如,软盘、光盘、USB驱动器等)来获取。
图3示出了根据本发明一实施方案,控制保暖垫2的温度管理系统的方法300的流程图。
方法300始于302,例如响应于供电设备4的启动。供电设备4可被手动启动(即,用户启动的)或者自动启动(即,定时器启动的)。如上所述,供电设备4可被初始启动以导致加热元件10加热至默认温度值,例如,大约37℃。可替代性地,用户可选择将从主电源传送至加热元件10的电能量,使得加热元件10可将保暖垫2的表面加热至预期温度。预期温度和默认温度都在安全温度范围(例如,低于40℃)内。
在304处,温度控制电路板12接收分别由第一表面传感器14、第二表面传感器16和加热元件传感器18所检测的温度值。
在306处,微处理器36确定第一表面传感器14、第二表面传感器16和加热元件传感器18是否检测到基本相同的温度值。响应于所确定的第一表面传感器14、第二表面传感器16和加热元件传感器18检测到基本相同的温度值,控制转到308。
在308处,微处理器36指令供电设备4保持供给至加热元件10的电能。供给至加热元件10的电能允许保暖垫2保持在预期温度。所述方法将控制转到304。
在310处,响应于所确定的第一表面传感器14、第二表面传感器16和加热元件传感器18检测到基本不同的温度值,微处理器36确定所述传感器14、16和18中的哪个检测到最高温度值。微处理器将使用来自检测到最高值的表面温度传感器的温度,基于该最高值进行温度控制。因此,如果表面温度传感器14显示出高于表面温度传感器16的温度,那么然后14将变成基于其进行控制的主传感器。一旦在一种情况下表面温度传感器中的任一个高于例如32℃的选定值,或者在另一情况下高于另一选定温度,它们将变成用于控制温度的主传感器,由于其更加准确地反映了病人的真实温度。
在312处,微处理器36确定所述表面传感器14、16中的至少一个检测的温度是否大于加热元件10的温度。在314处,响应于所确定的表面传感器14、16中的至少一个检测的温度值大于加热元件传感器18所测定的值,微处理器36指令供电设备4停用或者减少供给至加热元件10的电能。供电设备4可被停用,直至保暖垫2的表面处的温度基本等于加热元件10的温度或者在安全温度范围内。可替代性地,减少供给至加热元件10的电能导致加热元件10消散较少热量,从而降低加热元件10的温度以及保暖垫2的表面处的温度。所述方法将控制转到304。
否则,如果加热元件传感器18检测到的温度值大于第一和第二表面传感器14、16的温度值,所述方法将控制转到308以保持合适的温度。
在本说明书中所引用的和/或在申请数据表中所列出的所有上述美国专利、美国专利申请公开文本、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利公开文本,都通过引用的方式整体纳入本说明书。
从上文中应理解的是,尽管已出于示例性目的在此描述了本发明的具体实施方案,但是在不偏离本发明的主旨和范围的情况下,可进行各种修改。在该说明书中,列出了特定的具体细节以提供关于本发明的各种实施方案的彻底理解。本领域的普通技术人员应理解的是,没有这些细节也可以实施本发明。当然,与液体加热设备相关的众所周知的结构、设备和方法,包括供电电源和最终结构没有被示出或者详细描述,以避免非必要地使说明书模糊。而且,具体特征、结构或特性都能以任意合适的方式结合在一个或多个实施方案中。因此,除了如所附权利要求限制的,本发明不受限制。
Claims (10)
1.一种用于在保暖垫上使病人温暖的装置,其中所述保暖垫包括泡沫层,该装置包括:
加热元件,其被联接以加热所述保暖垫的表面;
供电设备,其用于向所述加热元件提供电能;
多个表面温度传感器,其被联接以检测所述保暖垫的表面的多个选择部分处的温度;
加热元件温度传感器,其被联接以检测所述加热元件的温度;以及
温度控制电路板,其被嵌入在所述保暖垫的泡沫层内并且电联接至所述温度传感器中的每一个,所述温度控制电路板用来基于由所述温度传感器中的至少一个所检测到的温度,将保暖垫的表面处的温度保持在选定温度范围内。
2.根据权利要求1所述的装置,其中所述温度控制电路板包括微处理器,以接收由所述多个温度传感器所检测到的温度。
3.根据权利要求2所述的装置,其中当所述多个表面温度传感器中的至少一个所检测的温度在32℃以上时,所述微处理器确定所述保暖垫上存在有病人。
4.根据权利要求2所述的装置,其中当所述多个表面温度传感器中的至少一个所检测到的温度大于所述加热元件温度传感器所检测到的温度时,所述微处理器确定所述保暖垫上存在有病人。
5.根据权利要求2所述的装置,其中响应于所述多个表面温度传感器中的至少一个大于所述加热元件温度传感器所检测到的温度,所述微处理器选择所述多个表面温度传感器中的至少一个所检测到的温度以控制所述加热元件。
6.根据权利要求5所述的装置,其中所述温度控制电路板将所述多个表面温度传感器中的至少一个所检测到的温度传输至供电设备,以使得提供至加热元件的电能减少,减少提供至所述保暖垫的热量的量。
7.根据权利要求2所述的装置,其中响应于所述多个表面温度传感器中的至少一个等于或者低于所述加热元件温度传感器所检测到的温度,所述微处理器选择所述加热元件温度传感器所检测到的温度来控制所述加热元件。
8.根据权利要求7所述的装置,其中所述温度控制电路板将所述加热元件温度传感器所检测到的温度传输至供电设备,以使得提供至加热元件的电能被保持,使得所述加热元件的温度不变。
9.根据权利要求1所述的装置,其中所述供电设备包括存储器,所述存储器用于存储至少100个小时的运行数据,所述运行数据包括所述多个表面温度传感器和所述加热元件温度传感器所检测到的温度以及被施加至所述加热元件的电能。
10.根据权利要求9所述的装置,其中所述供电设备进一步用于向至少一个静脉液体加热装置供电,并且将至少100个小时的液体加热数据存储在存储器中。
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