头部冷却器 【技术领域】
本发明涉及一种头部冷却器，用于佩带到接受细胞抑制疗法的人的头部。
背景技术
接受用细胞抑制剂进行治疗(化学疗法)或者类似疗法的人经常会脱发。在治疗期间，通过使头发部位(通常是头皮)保持低温，能够预防脱发或者显著减少脱发。
US 6,156,059公开的一种头部冷却器包括头罩，该头罩放在人的头皮上，用于包覆病人的头部和颈部。头罩内具有流道，冷却流体通过该流道流动，头罩形成有内侧换热面，该内侧换热面置于头皮上以冷却头皮。与每个流道相连设置有温度传感器，用于记录该处温度。
不同病人头部的形状和尺寸变化很大。如果头部冷却器太大或者太宽，则换热面与头之间会形成间隙。然后，由于换热面没有与头皮的整个表面相接触，因此会影响头皮的冷却。结果，在间隙区域冷却效率降低，导致脱发。
根据日本专利申请No.6270060的说明书摘要，提出在头罩的内表面安装多个袋体，向这些袋体供送压力流体，以便将换热面压在病人的头部和颈部以冷却头皮。
目前所用的头部冷却器的缺点是头罩不容易适应病人头部和颈部的尺寸和/或形状，从而会导致冷却效率太低或者被削弱。
另一个缺点是目前提供的头部冷却器无法冷却眉毛或者眉毛区域。对于接受细胞抑制疗法的病人来说，掉眉毛同样是个问题。
【发明内容】
本发明的目的是克服或者至少是减轻上述缺点中的至少一个，这通过具有权利要求1所述特征的装置来实现。
根据本发明的一个方面，提供一种头部冷却器，该头部冷却器包括要被佩戴于患者头部的换热帽以及用于冷却流体的至少一个流道系统，该流道系统设置于所述换热帽内，形成要被施加到头部上以冷却该头部的内侧换热面。所述换热帽适用于补偿所述头部冷却器的内侧面与头部之间可能会出现的形状和尺寸方面的差异、和/或能够进行调节以补偿所述头部冷却器的内侧面与头部之间可能会出现的形状和尺寸方面的差异。
头部冷却器还包括由隔热材料(例如还可以是弹性的)制成的外部隔热罩，用于包覆所述换热帽。头部冷却器包括填充装置，该装置通过供给流体导热材料来填充换热帽的内表面与头部之间的间隙。
根据一种实施方式，换热帽被分割成能够在相邻的边缘部分接合的多个部分。这些部分彼此重叠且可以彼此相对滑动，并且在横向上被相对斜切。每个部分具有用于冷却流体的至少一个流道系统。流道的横截面为楔形、圆形、半圆形、长方形、椭圆形、正方形或者任何其他形状。被分割的部分具有用于冷却流体的共同的入口和/或出口流道，或者用于冷却流体的独立的入口和/或出口流道。流道沿所述被分割的部分的每一侧延伸，这些部分聚合到换热帽上的共同的位置，优选是顶端，并且延伸到该位置的开口。
填充装置包括位于换热帽上的至少一个外部连接件，该外部连接件与所述换热帽的内侧与头皮之间的空间连通。
根据另一种实施方式，头部冷却器还包括由扁平的柔性材料袋构成的内头罩，该内头罩形成所述换热帽的内侧的内衬，所述袋可充气。所述袋形成单个或者多个空腔。在所述袋的空腔与流道系统之间设置有至少一个阀或者其他装置如管道，用于从所述系统向所述袋的单个空腔/多个空腔供给冷却流体。
提供有用于控制冷却流体的流量的装置。提供有连接件，用于向所述流道系统或者向所述单个空腔或多个空腔供给空气或者气体或者气体混合物(在压力下)，以排出所述袋中的冷却流体。
根据一种可选的实施方式，头部冷却器还包括眉毛冷却器，所述眉毛冷却器包括扁平的柔性材料袋，所述袋可充气。所述袋形成单个空腔或者多个空腔，在所述袋地空腔与流道系统之间设置有至少一个阀或者其他装置如管道，用于从所述系统向所述袋的单个空腔/多个空腔供给冷却流体。
根据本发明的第二个方面，提供用于在化学疗法过程中预防脱发的头部冷却器的应用。
通过下面的详细说明并参考附图以及权利要求书，将呈现本发明的其他目的、特征和优点。
【附图说明】
为了解释本发明，下面参考附图对本发明的一些实施方式进行描述，其中：
图1是根据本发明的头部冷却器在患者使用时的透视图；
图2是图1中头部冷却器的侧视图；
图3是使用中的头部冷却器的侧视图，但没有显示外部隔热罩；
图4是带有另外的管道的图3中的头部冷却器；
图5是图4中的头部冷却器在将流体注射并填充换热帽的换热面与头皮之间的间隙过程中的侧视图；
图6是被分割的换热帽的侧视图，其中显示了分离开的部分；
图7是图6中的换热帽的侧视图，其中分开的部分已经闭合且互连；
图8显示具有另外的管道的图6中的换热帽；
图9显示具有另外的管道的图7中的换热帽；
图10是在其顶端具有空腔的内头罩的前侧透视图；
图11是图10中内头罩的后侧透视图；
图12显示具有另外的管道的图10中的内头罩；
图13显示具有另外的管道的图11中的内头罩；
图14是眉毛冷却器的前侧示意图；
图15是图14中眉毛冷却器的透视图；
图16是图15中眉毛冷却器的后侧透视图；
图17显示图1中的头部冷却器，其具有眉毛冷却器以及位于高位的隔热的眉毛罩；以及
图18显示图17中的头部冷却器，其具有位于低位的隔热的眉毛罩。
附图中相同的附图标记用于表示相同的部件，以改进说明书的易读性以及为了清楚。
【具体实施方式】
根据本发明一种实施方式的头部冷却器10包括换热帽11和外部隔热罩12，如图1和图2所示。外部隔热罩装在换热帽上以将该换热帽稳固于患者身上。外部隔热罩由隔热的弹性材料制成，例如潜水服所用类型的氯丁橡胶，以在换热帽与周围环境之间实现隔热。
颏带13能够提高外部隔热罩的稳定性。颏带的第一端连接到外部隔热罩的一侧的下边缘，颏带的第二端连接到外部隔热罩的另一侧，该第二端具有可以调节和松开连接的维可牢型紧固件(Velcro type fastener)。
图3、图4和图5显示不带有外部隔热罩的头部冷却器。换热帽11由柔性且优选弹性的材料制成，例如医用级别的硅树脂橡胶，以牢固地佩戴于患者的头部和颈部。换热帽形成有内部隔断，该内部隔断可以由换热帽的材料制成且限定有两个流道系统：第一个流道系统31在换热帽的前部延伸；第二个流道系统32在换热帽的颈部延伸。柔性软管33和34分别连接到换热帽的入口35和36，并与流道系统31和32连通。与两个流道系统31和32都连通的出口37与柔性软管38连接。软管33、34、38与外部装置(未显示)连接，以使冷却流体经过流道系统进行循环，并且具有用于控制冷却流体流量的装置。由于头的前部比头的后部要产生更多的热量，所以前部、即第一流道系统31中的流量可以大于颈部、即第二流道系统32中的流量。作为选择，冷却流体的温度可以是前部低于颈部。
两个流道系统31和32可以是曲折形状、复杂迷宫(labyrinth)形状、和/或简单迷宫(maze)形状，如图3至图6所公开的。这些形状可以最大化与头部接触的换热面。还优选的是，使流道系统31和32在围绕头部的方向、即在基本垂直于患者前后轴(anteroposterior axis)的平面内充分的延伸。以此方式，在冷却过程的早期，冷却流体的冷却性能仍然较高时，头部血管(基本是向前的方向)将与流动的冷却流体交叉，确保基本上所有的血液与头部冷却器进行热交换。此外，相信提供的压力可以最小化，因为在使用中冷却流体在全部向前的方向上、即向上仅仅需要从入口向头顶流动一次。
还优选的是，使入口35和36位于头部冷却器的后端，如图3所公开的。因此，在头部冷却器中循环的冷却流体将基本上在基本垂直于患者前后轴的平面内流动，同时通过逐级升高的方式，在曲折形状、复杂迷宫形状、和/或简单迷宫形状的流道系统31和32中从头部冷却器的后端向前端流动。以此方式，要被冷却的温热血液将与具有高冷却性能的冷却流体以全部平行热交换的方式进行热交换，以便在后部产生更高的热交换效率。后部更高的热交换效率是有利的，因为可以确保进入头皮的血液具有较高的初期温度下降。
本发明可以通过将头部冷却器以柔性且优选弹性的材料形成为两个部件来实现，例如医用级别的硅树脂橡胶，其中第一部件，例如在使用时最接近头骨的部件，可以通过形成用于成型流道系统的突肋来形成所述流道系统；第二部件，例如在使用时最接近周围环境的部件，可以是基本平的部件。然后，例如通过在第一部件的突肋上提供胶粘物，然后将第二部件施加到该第一部件上，从而将第一和第二部件彼此结合在一起，由此第一部件和第二部件将粘结在一起，同时在突肋之间的空间内形成流道系统31和32。在此之前，以这种方式在头部冷却器内形成流道系统是不可能的，因此制造具有整体式曲折形状、复杂迷宫形状、和/或简单迷宫形状的流道系统的头部冷却器也是不可能的。
与这里所述结构不同的任何其他结构也可以用来使冷却流体在流道系统中循环，例如流道系统可以具有独立的出口，或者两个流道系统可以互连，从而形成具有单个入口的单个系统。可选择的实施方式可以包括一个系统或者多于两个系统。流道系统的流路的横截面可以是任意形状，例如圆形、半圆形、椭圆形、三角形、长方形、正方形或者楔形。如图3和图4所示，换热帽包括两个空心柱栓39，用于插入温度传感器，以分别检测流道系统31和32区域的头皮表面处或附近的温度。传感器可以与一装置工作相连，该装置使冷却流体通过流道系统进行循环，以根据所检测的温度来控制冷却流体的流量以及头皮相关区域的温度。
所述换热帽还包括另外的空心柱栓41，用于插入安全温度传感器，以检测头皮表面处或附近的温度。安全温度传感器检测头皮上的或者附近的与上述柱栓39相关的独立位置的温度，且与上述用于使冷却流体循环的装置工作相连，以在如果例如头皮上或附近的温度下降到设定温度之下时，用于关闭所述装置，以避免冻伤。
在一种可供选择的实施方式中，柱栓可以省略，或者可以仅设置一个柱栓或者多于两个柱栓。
如上所述，患者头部和颈部的尺寸和形状与换热帽的尺寸和形状之间可能会存在差异，从而导致换热帽的内侧与头皮之间出现间隙。这会影响患者头皮的冷却效率，因为换热帽的内表面、即换热面的一部分与头皮表面没有接触。
为了补偿形状差异，可以在换热帽的顶端另外设置空心柱栓42，注射器43可以连接到该空心柱栓42，用于向间隙内注射导热材料44，如图4所示。用于此目的的适合材料例如是凝胶、水溶胶、液体如水或冷却液，以及糊状物等。材料可以包括添加剂，例如血管收缩物质，例如尼古丁，和/或导热材料如盐或金属。柱栓42可以位于图4所示位置之外的其他位置，在换热帽上的其他位置还可以设置另外的空心柱栓40，例如用于插入另外的管道A、B，这将在下面进行解释。
为了补偿头部和颈部的尺寸差异，提供换热帽60的另一种实施方式，如图6所示。换热帽60被分割成两个部分61和62，并且具有互相重叠且可以彼此相对滑动的边缘部分。该边缘部分可以在其横向上相对斜切以减小该重叠部位的材料厚度。换热帽具有入口63和64，这两个入口分别设置在两个部分61和62上，并且与流道相连通，以使冷却流体通过该流道进行循环，如上所述。设置出口65用于使流回到冷却装置的冷却流体再次循环。考虑到不同的头部尺寸以及形成换热帽内表面与患者头部之间最小可能的空气间隙，设置有装置70用于联锁换热帽的两个部分。在换热帽的顶端或者在两个部分的聚合处设置有孔或开口71，例如基本为圆形或椭圆形，以避免换热帽的锥形变形。
为了进一步提高换热帽对患者头部和颈部尺寸的适应性，从入口开始的流道可以沿一个或者多个部分的隔断的每一侧设置，并从换热帽的底部边缘延伸到换热帽的顶端，或者进一步延伸到对面的底部边缘，以便在将换热帽佩戴于患者头部时，避免换热帽与头皮之间产生一个或多个间隙。流道可以具有楔形、矩形或半圆形横截面，其具有设置在患者头部的基部或者最宽部，以提高换热帽对头部的适应性。
根据一种可选的实施方式，换热帽可以局部分割成一个部分，或者整体分割成多个部分，这些部分聚合到一点并且延伸到一个开口。此外，每个部分可以具有一个或者多个入口以及一个或者多个出口，并且可以具有多个流道系统，这些流道系统可以相互独立，或者可以使用或不使用相同的入口和/或出口来互连。
在换热帽11和60的内侧和/或外侧可以设置补充的孔(未显示)，这将在下面详细解释。可以为所述孔设置阀或者管道。
根据任意一种所述实施方式的换热帽，可以具有设置在外表面上的突出脊(未显示)，以便在佩戴于患者头部时，换热帽可以与外部隔热罩12之间形成空气间隙。
为了进一步提高头部冷却器的冷却效率，提供内头罩100作为换热帽11、60的内衬，戴在患者的头上，并置于换热帽11、60的下面。该内头罩包括由一层的、或者两个或多个叠层的柔性的、弹性或非弹性的塑料材料或者其他材料制成的平坦的袋，其通过焊接、粘接、缝合或任意其他方式接合形成位于内头罩内的一个空腔或者多个独立的空腔。在所述一个或者多个空腔内设置有一个或者多个有或者没有阀103的孔102，以允许循环的冷却流体通过管道A、B(如图12、13所示)从冷却流体源进入以填充该一个或者多个空腔，以便最小化患者头部与换热帽11、60之间的空气间隙，从而提高患者头部与换热帽之间的热传导。类似地，有或者没有阀或者管道A、B的所述孔102还允许冷却流体流出，以使流体再次循环回到冷却流体源。
图10和图11显示的内头罩100具有形成于其顶端的空腔101，其中该空腔具有至少两个带有阀103的孔102。作为选择，管道A、B可以设置到孔102，如图12和图13所示。塑料材料的颏带104设置到内头罩的下部边缘，用于固定内头罩于患者。
在进一步的实施方式中，内头罩100的空腔(或多个空腔)通过孔102与换热帽11、60的流道系统连通，孔102可以通过阀103连接到换热帽11、60上的另外的孔40，因此换热帽的流道系统可以将冷却流体供给内头罩。供给可以在治疗期间连续进行，或者在治疗开始之前即刻进行。针对后一种情形，当空腔已满时，阀关闭。作为选择，可以通过连接到至少一个软管33、34、38的管道A、B，或者通过注射器或其他手段注射流体，来为空腔填充冷却流体。此外，可以在将罩置于患者头上之前，为空腔填充冷却流体。阀103可以是不同类型，例如压力调节阀、截止阀等等。
在内头罩上可以设置一个或者多个另外的可密封或不可密封的开口，用于注射凝胶或具有适当粘度的其他流体，以最小化换热帽与患者头部之间的空气间隙，从而进一步提高二者之间的热传导。
在安装到换热帽11、60的流道系统的软管34、35、38上，可以连接用于排空管道或者排空阀的连接装置，以便通过大气压或高压的空气或气体或气体混合物给内头罩的空腔充气，或者利用真空给空腔放气，从而在完成治疗之后排出空腔中剩余的冷却流体。在某些情况下，可以简单地使用重力经过管道通过流道系统来排空空腔。
在上述实施方式中，换热帽中具有一些冷却流体流道，但是也可以具有单个空间或者彼此互连的多个空间，冷却流体通过该单个空间或者多个空间在流体入口和流体出口之间传送。
根据上述实施方式的头部冷却器可以补充设置眉毛冷却器140，用于冷却患者的眉毛，如图14、15、16所示。眉毛冷却器由柔性且优选弹性的材料制成，例如医用级别的硅树脂橡胶或塑料材料，以紧密适配患者的前额。眉毛冷却器包括扁平的袋，由一层或者两个或多个叠层通过焊接、粘接、缝合或以其他任何方式接合而形成一个或者多个空腔。软管142的第一端连接到眉毛冷却器，并与所述一个或者多个空腔连通以允许循环的冷却流体流入和流出。软管142的第二端可以分别连接到软管33和34，软管33和34连接到冷却流体源，或者该第二端可以直接连接到冷却流体源。眉毛冷却器可以包括一个或者多个空心柱栓(未显示)，用于插入一个或者多个温度传感器，以控制眉毛冷却器140所在区域的温度。
眉毛冷却器可以与头部冷却器组合使用，如图17和图18所示，或者单独使用。图17显示患者具有紧紧佩戴在眉毛上的眉毛冷却器140以及佩戴在头部上的头部冷却器10。软管142设置在外部隔热罩12的下面。在眉毛冷却器140的上面设置有眉毛冷却罩170，用于隔开周围空气，该眉毛冷却罩170在图17中显示为位于高位，在图18中显示为位于低位。
在眉毛冷却器140的所述一个或多个空腔中可以设置带有或不带有阀的孔，用于通过与冷却流体源直接连通的外部软管来循环及再次循环冷却流体。此外，可以在将眉毛冷却器佩戴到患者眉毛上之前，为眉毛冷却器填充冷却流体。
上述头部冷却器用于医疗用途，更具体地，用于在化学疗法治疗过程中预防脱发。通过将头部冷却器佩戴到患者头部上，还提供了一种预防患者脱发的方法。
此外，上述头部冷却器用于医疗用途，更具体地，用于治疗中风患者。中风患者的头部冷却可以减轻中风引起的伤害。通过将头部冷却器佩戴到患者头上，还提供了一种治疗中风患者的方法。
权利要求书中，术语“包括”不排除具有其他元件或步骤。此外，虽然单独列出，但是可以应用多个装置、元件或者方法步骤。另外，虽然在不同的实施方式中包括了一些单独的特征，但是这些特征可以通过其他方式予以组合，不同实施方式中包含的内容并不意味这些特征的组合不可行。另外，单数引用并不排除复数。不定冠词“a”、“an”并不排除多数。权利要求书中的附图标记仅仅是作为澄清性的例子，而不应解释为以任何方式限制权利要求的范围。