JP5421406B2 - Patient temperature control system - Google Patents
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Description
本発明は、患者体温制御システムにおける熱交換機能を制御するシステムおよび方法に関し、より具体的には、温度のオーバーシュートおよび過度な温度の揺れを回避する方式で熱交換を制御することに関する。 The present invention relates to a system and method for controlling a heat exchange function in a patient temperature control system, and more particularly to controlling heat exchange in a manner that avoids temperature overshoot and excessive temperature fluctuations.
身体組織を選択的に冷却および/または加熱するために、接触パッド・システムを使用することが知られている。そのようなシステムでは、水または空気などの流体が、1つまたは複数のパッドを循環して、患者との間の表面から表面への熱エネルギー交換に影響を与える。1つの非常に効果的な接触パッドおよびそれに関係するシステムが、本願明細書に援用する米国特許第6,197,045号明細書に開示されている。その´045特許において留意されているように、密接なパッド患者間接触を確立して維持する能力は、接触パッド・システムの医学的な有効性を完全に実現するために、しばしば非常に重要である。 It is known to use contact pad systems to selectively cool and / or heat body tissue. In such a system, a fluid such as water or air circulates through one or more pads and affects the surface-to-surface thermal energy exchange with the patient. One highly effective contact pad and related system is disclosed in US Pat. No. 6,197,045, incorporated herein by reference. As noted in the '045 patent, the ability to establish and maintain intimate pad-patient contact is often very important to fully realize the medical effectiveness of the contact pad system. is there.
後者に関して、人間の身体に対する温度の作用は、よく文書化されてきた。高温または高体温は、通常条件下において、さらにより重要なことには病気または手術などの物理的に緊張している期間中に、脳に有害である可能性がある。反対に、より低い身体温度または中庸な低体温は、ある程度の神経保護を提供する可能性がある。中庸から深刻な低体温は、身体、具体的には心臓血管システムにより有害である傾向がある。 Regarding the latter, the effect of temperature on the human body has been well documented. High temperature or hyperthermia can be harmful to the brain under normal conditions, and even more importantly during periods of physical tension such as illness or surgery. Conversely, lower body temperature or moderate hypothermia may provide some degree of neuroprotection. Moderate to severe hypothermia tends to be harmful to the body, specifically the cardiovascular system.
温度管理または体温調節は、2つの異なる方式で見ることが可能である。温度管理の第1態様は、異常身体温度を処置する、すなわち、高温の身体を冷却する、または低温の身体を温めることを含む。体温調節の第2態様は、ある程度の神経保護を獲得するように発作を起こしている患者を冷却するなど、生理学的利益を提供するように患者の体温を物理的に制御する技術を使用する発展的処置である。 Temperature management or temperature regulation can be viewed in two different ways. A first aspect of temperature management involves treating abnormal body temperature, ie, cooling a hot body or warming a cold body. The second aspect of thermoregulation is the development of using techniques to physically control the patient's body temperature to provide physiological benefits, such as cooling the patient who is having a seizure to gain some degree of neuroprotection Treatment.
低体温は、冷却環境への暴露、脳の損傷、または複雑な手術手続きを含めて、様々な理由により生じる可能性がある。手術中、患者は、身体体温調節システムに対する一般的な麻酔の影響および内臓の長引く暴露の結果として、中庸な低体温を通常経験する。医療患者または手術患者の中庸な低体温は、抜管する時間を長引かせ、凝結異常の一因となり、感染の機会を増大させ、震えの結果として心臓の負担を増大させると考えられてきた。 Hypothermia can occur for a variety of reasons, including exposure to a cooling environment, brain damage, or complex surgical procedures. During surgery, patients typically experience moderate hypothermia as a result of general anesthetic effects on the thermoregulatory system and prolonged exposure of the internal organs. Moderate hypothermia in medical or surgical patients has been thought to prolong the time to extubate, contribute to coagulation abnormalities, increase the chance of infection, and increase the burden on the heart as a result of shivering.
高体温は、全身的な炎症性反応、敗血症、発作、または他の脳障害の結果として起きる可能性がある。脳に対する高体温の影響の機構は、明確には理解されていないが、中庸な体温上昇でさえ、神経障害の一因となる可能性があることを示す証拠が存在する。高体温は、代謝率も増大させ、身体のエネルギー貯蓄を激減させる可能性がある。 Hyperthermia can occur as a result of a systemic inflammatory response, sepsis, seizures, or other brain damage. The mechanism of hyperthermic effects on the brain is not clearly understood, but there is evidence that even moderate increases in body temperature can contribute to neuropathy. High body temperature can also increase metabolic rate and drastically reduce the body's energy storage.
以上を考慮すると、接触パッド・システムの認識された医療応用分野がますます拡大していることを理解することが可能である。例として、発作および頭部外傷の患者が被る神経損傷を低減するために、初期治療において冷却パッド・システムを使用することが可能である。追加の応用分野には、心肺バイパス手術などの手術手続き中に患者を選択的に加熱/冷却することがある。 In view of the above, it is possible to understand that the recognized medical application field of contact pad systems is expanding. As an example, a cooling pad system can be used in initial treatment to reduce nerve damage experienced by patients with stroke and head trauma. An additional field of application is the selective heating / cooling of patients during surgical procedures such as cardiopulmonary bypass surgery.
これらおよび他の医療応用分野が発展したので、本発明者は、熱交換パッド・システムの予測性、応答性、適応性、および携帯性を向上させることが望ましいことを認識した。より具体的には、既知の加熱/冷却接触パッド・システムは、多くの応用分野に有効であることが実証されているが、本発明者は、制御システムおよび関連する制御方法をさらに改善することにより、追加の性能の目的および潜在的な応用分野を実現することが可能であることを認識した。 As these and other medical application fields have evolved, the inventor has recognized that it is desirable to improve the predictability, responsiveness, adaptability, and portability of heat exchange pad systems. More specifically, while known heating / cooling contact pad systems have proven effective for many applications, the inventors have further improved the control system and associated control methods. Recognizes that additional performance objectives and potential application areas can be realized.
具体的には、本発明の1つの目的は、1つまたは複数の相互接続可能接触パッドを介した迅速な加熱/冷却能力を提供し、一方、サイズ、重量、および動作効率をももたらす改良された患者体温制御システムおよび方法を提供することにある。 Specifically, one object of the present invention is an improvement that provides rapid heating / cooling capability through one or more interconnectable contact pads, while also providing size, weight, and operational efficiency. To provide a patient temperature control system and method.
本発明の他の目的は、高い熱交換確実性を提供し、一方、1つまたは複数の接触パッドの相互接続性により適用の順応性に対応する改良された患者体温制御システムおよび方法を提供することにある。 It is another object of the present invention to provide an improved patient temperature control system and method that provides high heat exchange reliability while addressing application flexibility through the interoperability of one or more contact pads. There is.
本発明の他の目的は、容易なセットアップおよび携帯性を容易にする改良された患者体温制御システムおよび方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、1つまたは複数の相互接続可能接触パッドの着用および性能の改善をもたらす改良された患者体温制御システムを提供することにある。
It is another object of the present invention to provide an improved patient temperature control system and method that facilitates easy setup and portability.
It is another object of the present invention to provide an improved patient temperature control system that provides improved wearing and performance of one or more interconnectable contact pads.
本発明の他の目的は、患者の快適さを向上させる改良された患者体温制御システムおよび方法を提供することにある。
上記の目的および追加の利点の1つまたは複数は、以下において開示する体温制御システムの特徴および関連する方法を使用することによって実現することが可能である。システムの特徴には、流体の加熱および冷却の少なくとも一方に影響を与えるための少なくとも1つの熱交換器と、流体を熱交換器に循環させる循環ポンプと、患者と接触パッドとの間の伝熱に影響を与える少なくとも1つの相互接続可能な患者接触パッドとを含むことが可能である。本明細書の目的では、「接触パッド」という用語は、流体が入力ポートから出力ポートに通って流れることが可能であり、そうでない場合は、加熱または冷却に影響を与えるために患者に接触するように適合されるあらゆるタイプのパッドを指す。
It is another object of the present invention to provide an improved patient temperature control system and method that improves patient comfort.
One or more of the above objects and additional advantages may be achieved by using the features of the temperature control system and related methods disclosed below. System features include at least one heat exchanger to affect at least one of heating and cooling of the fluid, a circulation pump that circulates fluid through the heat exchanger, and heat transfer between the patient and the contact pad And at least one interconnectable patient contact pad that affects For the purposes of this specification, the term “contact pad” allows fluid to flow from an input port to an output port, otherwise it contacts the patient to affect heating or cooling. Refers to any type of pad that is adapted to.
一態様では、本発明のシステムは、接触パッドと流体相互接続可能な少なくとも1つの第1流体リザーバまたは「メーク・アップ流体リザーバ」を含むことも可能である。第1流体リザーバを使用して、使用中にパッドを満たす/循環させるためにリザーバから除去可能な流体を含むことが可能である。この態様に関連して、該システムは、通常の加熱/冷却動作中に、流体が、第1流体リザーバを事実上通らずに、循環ポンプによってパッドおよび熱交換器を循環可能であるように確定することが可能である。この構成により、迅速な流体温度変化を該システムにおいて達成することが可能であるが、その理由は、循環流体のみが温度制御されるからである(たとえば、第1流体リザーバ内に残存しているあらゆる追加の流体は、流体循環中に温度制御されない)。これに関連して、熱交換器要件を緩和することが可能である。さらに、複数の相互接続可能接触パッドを満たすのに十分な流体容積を第1リザーバに含むことによって、順応性を維持することが可能である。 In one aspect, the system of the present invention may also include at least one first fluid reservoir or “make-up fluid reservoir” that is fluidly interconnectable with the contact pad. The first fluid reservoir can be used to contain fluid that can be removed from the reservoir to fill / circulate the pad during use. In this regard, the system establishes that during normal heating / cooling operations, fluid can be circulated through the pad and heat exchanger by a circulation pump without substantially passing through the first fluid reservoir. Is possible. With this arrangement, a rapid fluid temperature change can be achieved in the system because only the circulating fluid is temperature controlled (eg, remaining in the first fluid reservoir). Any additional fluid is not temperature controlled during fluid circulation). In this connection, it is possible to relax the heat exchanger requirements. In addition, compliance can be maintained by including sufficient fluid volume in the first reservoir to fill a plurality of interconnectable contact pads.
該システムは、流体が、通常の加熱/冷却動作中に循環する第2流体リザーバまたは「循環流体リザーバ」からもなることが好ましい。これに関連して、第1リザーバおよび第2リザーバは、流体が、第2流体リザーバを通ることにより第1流体リザーバから除去され、再び第1流体リザーバに再び流れ込むことが可能であるように、直接流体相互接続することが可能である。さらに、熱交換器、循環ポンプ、第1流体リザーバ、および第2流体リザーバは、共通のハウジング内に支持して配置することが可能であり、該システムは、携帯使用を容易にするように、ほぼ自蔵式である。 The system preferably also comprises a second fluid reservoir or “circulating fluid reservoir” in which the fluid circulates during normal heating / cooling operations. In this regard, the first reservoir and the second reservoir are such that fluid can be removed from the first fluid reservoir by passing through the second fluid reservoir and flow again into the first fluid reservoir. Direct fluid interconnection is possible. In addition, the heat exchanger, the circulation pump, the first fluid reservoir, and the second fluid reservoir can be supported and disposed within a common housing, the system to facilitate portable use Almost self-contained.
より具体的には、第1流体リザーバのすべてまたは少なくとも一部を第2流体リザーバより物理的に上に配置して、流体が第1リザーバから第2リザーバへ重力により流れることに備えることが可能である。これに関連して、第1リザーバの上部をほぼ大気圧に維持することが可能であり(たとえば、半浸透性フィルタを有するベントを介して)、気体を該システムから除去する/該システムの中に通過させることが可能である。さらに、第2リザーバが接触した流体量を感知するために、第2流体リザーバにおいてセンサを提供することが可能であり、流体量が所定量より降下した場合/とき、ユーザ出力を提供することが可能である。 More specifically, all or at least a portion of the first fluid reservoir may be physically located above the second fluid reservoir to provide for fluid flow from the first reservoir to the second reservoir by gravity. It is. In this regard, it is possible to maintain the top of the first reservoir at approximately atmospheric pressure (eg, via a vent with a semi-permeable filter) to remove gas from / in the system. It is possible to pass through. Further, a sensor can be provided in the second fluid reservoir to sense the amount of fluid contacted by the second reservoir, providing a user output when / when the fluid amount falls below a predetermined amount. Is possible.
たとえば、センサは、出力信号を制御装置(マイクロプロセッサなど)に提供することが可能であり、制御装置は、信号をユーザ出力(表示装置および/または可聴出力装置など)に送信する。そのようなユーザ出力は、ユーザに状況について警告することが可能であるだけでなく、流体再充填手続きに関してユーザに助言することも可能である。さらに、制御装置は、リザーバの感知された流体量が、所定レベルより降下した場合/とき、循環ポンプおよび熱交換器を自動的にターン・オフすることが可能である。 For example, the sensor can provide an output signal to a control device (such as a microprocessor), which transmits the signal to a user output (such as a display device and / or an audible output device). Such user output can not only alert the user about the situation, but can also advise the user regarding the fluid refill procedure. In addition, the controller can automatically turn off the circulation pump and heat exchanger when / when the sensed fluid volume in the reservoir falls below a predetermined level.
上記した態様にさらに関して、システム(たとえば、該システムが、相互接続可能パッドから流体分離されているとき)内に存在する流体の第1流体容積および第2流体容積をそれぞれ含むために、第1流体リザーバおよび第2流体リザーバを提供することが可能であり、第1流体容積は、第2流体容積より大きい。第1流体容積は、第1流体容積の約3%と50%との間にあることが好ましい。理解することが可能であるように、相互接続可能接触パッドは、第2流体容積より大きい内容積を有することが可能であり、第1流体リザーバに含まれている流体の少なくともいくらかが、加熱/冷却中にパッドを循環するために、第1リザーバから流れ出ることが可能である。そのような目的で第1リザーバから除去される流体量は、相互接続されているパッドの数に依存する。 Further to the aspects described above, the first fluid volume includes a first fluid volume and a second fluid volume, respectively, of fluid present in the system (eg, when the system is fluidly separated from the interconnectable pad). A fluid reservoir and a second fluid reservoir can be provided, the first fluid volume being larger than the second fluid volume. The first fluid volume is preferably between about 3% and 50% of the first fluid volume. As can be appreciated, the interconnectable contact pad can have an internal volume that is greater than the second fluid volume, and at least some of the fluid contained in the first fluid reservoir is heated / It is possible to flow out of the first reservoir to circulate the pad during cooling. The amount of fluid removed from the first reservoir for such purposes depends on the number of interconnected pads.
以上の内容と関連して、流体を第1流体リザーバに含む工程と、その流体の少なくとも一部が第1リザーバから流れ出る工程とを含む本発明の体温制御方法が提供されることを理解することが可能である。除去された部分は、第1リザーバを事実上通らずに、少なくとも1つの相互接続された接触パッドと、その接触パッドに流体相互接続された熱交換器とを循環する。次に、該方法は、パッドと患者との間の伝熱に影響を与えるために、パッドを患者に接触させる工程をさらに含む。通常、除去された部分に対応する流体量は、たとえば所与の患者加熱/冷却手続きを完了した際に、第1流体リザーバに戻る。 In connection with the foregoing, it should be understood that there is provided a body temperature control method of the present invention comprising the steps of including a fluid in a first fluid reservoir and at least a portion of the fluid flowing out of the first reservoir. Is possible. The removed portion circulates at least one interconnected contact pad and a heat exchanger fluidly interconnected to the contact pad without substantially passing through the first reservoir. The method then further includes contacting the pad with the patient to affect heat transfer between the pad and the patient. Typically, the fluid volume corresponding to the removed portion returns to the first fluid reservoir, for example upon completion of a given patient heating / cooling procedure.
該方法は、接触パッドの流体相互接続を選択的に確立する工程をさらに含むことが可能である。これに関して、該方法は、所与の状況において患者を加熱/冷却する医療従事者によって適切であると見なされるように、1つまたは複数の接触パッドに選択的かつ容易に相互接続し、またそれから分離することが可能であるシステムを使用して実施することが可能であるということが予期される。そのような目的では、該方法は、第1流体容積を第1流体リザーバに保持し、かつ第2流体容積を第2流体リザーバに保持することにさらに備えることが可能であり、第1流体容積および第2流体容積は、複数の接触パッドを満たすのに十分であるように組み合わされている。好ましくは、第2流体リザーバに存在する流体量を感知することが可能であり、センサ出力信号は、上記で言及したように、ユーザ出力を提供するために使用可能である(たとえば、流体レベルが事前に設定された量より降下したとき)。 The method can further include selectively establishing a fluid interconnection of the contact pads. In this regard, the method selectively and easily interconnects to and from one or more contact pads, as deemed appropriate by a medical practitioner heating / cooling the patient in a given situation. It is anticipated that it can be implemented using a system that can be separated. For such purposes, the method may further comprise retaining the first fluid volume in the first fluid reservoir and retaining the second fluid volume in the second fluid reservoir, wherein the first fluid volume And the second fluid volume is combined to be sufficient to fill the plurality of contact pads. Preferably, the amount of fluid present in the second fluid reservoir can be sensed and the sensor output signal can be used to provide a user output, as noted above (eg, the fluid level is When falling below a preset amount).
記述されたシステムおよび方法は、負圧下で相互接続可能接触パッドを流れる循環流体を汲み出すことに備えることも可能である。そのような負圧は、循環ポンプをパッドの下流に配置することによって確立することが可能であり、流体は、パッドから熱交換器を経て第2流体リザーバの中にポンピングされる。言及したように、第2流体リザーバは、ほぼ大気圧に維持することが可能である。好ましくは、本発明の方法は、第1流体リザーバおよび第2流体リザーバより上に相互接続接触パッドを配置することにさらに備えることが可能である。そのような配置により、たとえばパッドから漏れた/ポンプが停止した場合に、流体が相互接続可能接触パッドから流れ出て、再びシステムに流れ込むことが容易になる。 The described system and method can also provide for pumping circulating fluid through the interconnectable contact pads under negative pressure. Such negative pressure can be established by placing a circulation pump downstream of the pad, and fluid is pumped from the pad through the heat exchanger and into the second fluid reservoir. As mentioned, the second fluid reservoir can be maintained at approximately atmospheric pressure. Preferably, the method of the present invention can further comprise disposing interconnect contact pads above the first fluid reservoir and the second fluid reservoir. Such an arrangement facilitates fluid to flow out of the interconnectable contact pad and back into the system, for example if the pad leaks / pump stops.
他の態様では、循環ポンプおよび少なくとも1つの熱交換器だけでなく、循環ポンプの入口側と相互接続接触パッドの出口ポートとの間に流体相互接続された圧力センサをさらに含む本発明の患者体温制御システムが提供される。圧力センサは、循環ポンプを制御するために使用可能な出力圧力信号を提供することが可能である。再び、相互接続可能接触パッドにおいて負圧を確立するように、循環ポンプを配置することが可能である。次に、出力圧力信号を使用して、負圧を所定の範囲内に維持するように、循環ポンプを制御することが可能である。そのような構成により、1つまたは複数の相互接続可能接触パッドのそれぞれにおいて、所望の最低圧力を維持することが容易になる。 In another aspect, the patient body temperature of the present invention further includes a pressure sensor fluidly interconnected between the inlet side of the circulating pump and the outlet port of the interconnecting contact pad as well as the circulating pump and at least one heat exchanger. A control system is provided. The pressure sensor can provide an output pressure signal that can be used to control the circulation pump. Again, the circulation pump can be arranged to establish a negative pressure at the interconnectable contact pads. The output pressure signal can then be used to control the circulation pump to maintain the negative pressure within a predetermined range. Such a configuration facilitates maintaining a desired minimum pressure in each of the one or more interconnectable contact pads.
さらに、該システムは、圧力センサからの出力圧力信号を受信し、それに応答して、制御信号を循環ポンプに提供する制御装置を含むことが可能である。後者に関して、ポンプの動作速度を制御するために、制御信号を提供することが可能である。より具体的には、制御装置は、出口圧力信号および所定の情報集合を使用して(たとえば、相互接続可能接触パッドの所望の圧力範囲に対応する)ポンプの動作速度を制御することが可能である。 Further, the system can include a controller that receives the output pressure signal from the pressure sensor and responsively provides a control signal to the circulation pump. With respect to the latter, it is possible to provide a control signal to control the operating speed of the pump. More specifically, the controller can use the outlet pressure signal and a predetermined set of information to control the operating speed of the pump (eg, corresponding to the desired pressure range of the interconnectable contact pad). is there.
本発明のシステムは、循環ポンプの出口側と相互接続可能接触パッドの入口ポートとの間における流体の流量を測定する流量計を含むことも可能である。流量計は、出力流れ信号を提供する。次に、出力流れ信号とポンプ動作速度および/または出力圧力信号との所定の関係の特定に応答して出力を提供するユーザ出力装置を含むことが可能である。主な例として、そのような所定の関係は、潜在的な流体回路障害物(パッド相互接続に使用された配管線のキンクなど)の存在を示すことがある状況に対応する可能性がある。ユーザ出力は、状況に対処する際にユーザを補助するために、治療行為情報を含むことが可能である。 The system of the present invention may also include a flow meter that measures the flow rate of fluid between the outlet side of the circulation pump and the inlet port of the interconnectable contact pad. The flow meter provides an output flow signal. Next, a user output device can be included that provides an output in response to identifying a predetermined relationship between the output flow signal and the pump operating speed and / or output pressure signal. As a major example, such a predetermined relationship may correspond to a situation that may indicate the presence of a potential fluid circuit obstruction (such as a piping kink used for pad interconnection). The user output can include treatment action information to assist the user in dealing with the situation.
記述されたシステムでは、流量計および熱交換器、ならびにあらゆる他の圧力降下システム構成要素(流体リザーバなど)は、循環ポンプの下流で相互接続可能パッドの上流に配置することが可能であることが好ましい。そのようにすることによって、相互接続可能パッドにおいて所望の負圧をより確実に維持することが可能である。再び、言及したシステム構成要素は、自蔵システムとなるように、共通のハウジングに支持して配置すること可能である。 In the described system, the flow meter and heat exchanger, and any other pressure drop system components (such as a fluid reservoir) can be located downstream of the circulation pump and upstream of the interconnectable pad. preferable. By doing so, it is possible to more reliably maintain the desired negative pressure at the interconnectable pads. Again, the mentioned system components can be supported and arranged in a common housing so as to be a self-contained system.
上記で言及した本発明のシステムに関連して、流体に熱交換器および少なくとも1つの相互接続接触を循環させるように循環ポンプを動作する工程と、循環ポンプの入口側と少なくとも1つの相互接続接触パッドの出口ポートとの間における流体の圧力を感知する工程とを含む患者体温制御方法が提供されることを理解することが可能である。感知された流体圧力は、ポンプを動作する工程において使用される。動作する工程は、接触パッドにおいて負圧を確立することに備えることが可能である。さらに、感知圧力に関して出力圧力信号を提供することが可能であり、出力圧力信号は、負圧を所定の範囲内に維持するために、動作する工程において使用される。そのような所定の範囲は、所望の伝熱に影響を与えるのに十分な流体の流れを維持することを保証し、一方、接触パッドに過度に応力をかけることがある高圧を回避するように、所与の相互接続接触パッドの属性に関して設定することが可能である。 In connection with the system of the invention referred to above, operating the circulation pump to circulate a heat exchanger and at least one interconnect contact in the fluid, and at least one interconnect contact with the inlet side of the circulation pump It can be appreciated that a method of controlling patient temperature is provided that includes sensing the pressure of fluid between the outlet port of the pad. The sensed fluid pressure is used in the process of operating the pump. The step of operating can provide for establishing a negative pressure at the contact pad. In addition, an output pressure signal can be provided with respect to the sensed pressure, and the output pressure signal is used in the operating process to maintain the negative pressure within a predetermined range. Such a predetermined range ensures that sufficient fluid flow is maintained to affect the desired heat transfer, while avoiding high pressures that may overstress the contact pads. , Can be set with respect to the attributes of a given interconnect contact pad.
本発明の方法は、循環流体の少なくとも一部を流体リザーバに含む工程と、流体リザーバをほぼ大気圧に維持する工程とをさらに含むことが可能である。次に、維持する工程は、流体リザーバの周囲大気などに対する通気を提供することが可能である。 The method of the present invention may further include the steps of including at least a portion of the circulating fluid in the fluid reservoir and maintaining the fluid reservoir at approximately atmospheric pressure. Next, the maintaining step can provide ventilation to the ambient atmosphere of the fluid reservoir and the like.
さらに、該方法は、上記で言及した出力圧力信号を使用して、制御信号を循環ポンプに提供する(たとえば、マイクロプロセッサ制御装置を介して)工程を含むことが可能であり、そのような制御信号は、ポンプの動作速度を制御する。さらに、該方法は、循環ポンプの下流および相互接続接触パッドの入口ポートの上流において流量を測定する工程を含むことが可能であり、出力流れ信号を(制御装置などに)提供することが可能である。次に、該方法は、出力流信号とポンプ動作速度および/または出力圧力信号との所定の関係の特定に応答してユーザ出力を提供することが可能である。言及したように、そのような所定の関係は、システムの流体回路における障害物を示す条件に関して確立される可能性がある。ユーザが取る可能性がある少なくとも1つの治療応答を識別するために、ユーザ出力を提供することが可能である。 Further, the method can include the step of providing a control signal to the circulating pump (eg, via a microprocessor controller) using the output pressure signal referred to above, such control. The signal controls the operating speed of the pump. In addition, the method can include measuring flow rate downstream of the circulation pump and upstream of the inlet port of the interconnect contact pad, and can provide an output flow signal (such as to a controller). is there. The method can then provide a user output in response to identifying a predetermined relationship between the output flow signal and the pump operating speed and / or output pressure signal. As mentioned, such a predetermined relationship may be established with respect to conditions indicative of an obstruction in the fluid circuit of the system. User output may be provided to identify at least one treatment response that the user may take.
追加の態様では、流体の加熱/冷却の少なくとも一方のための熱交換器と、流体に熱交換器および相互接続可能接触パッドを循環させる循環ポンプと、相互接続可能パッドに流体相互接続可能であり、かつ循環流体の少なくとも一部を含む流体リザーバとを含む本発明のシステムが提供される。この態様で重要なことは、流体リザーバの内部が、ほぼ大気圧に維持されることである。そのような目的のために、ベントを流体リザーバに相互接続することが可能であり、そのようなベントは、気体が通過することを可能にし、かつ流体の通過を制限するように、多孔質疎水性膜を有する。さらに、相互接続可能パッドにおいて負圧を確立するように、循環ポンプを配置することが可能である。そのような構成により、流体が接触パッドを確実に通過することが容易になり、パッドに穴が開いたまたは破れた場合に、流体の漏れが最小限に抑えられる。 In an additional aspect, the heat exchanger for at least one of heating / cooling of the fluid, a circulation pump for circulating the heat exchanger and the interconnectable contact pad to the fluid, and the fluid interconnectable to the interconnectable pad And a fluid reservoir containing at least a portion of the circulating fluid. What is important in this aspect is that the interior of the fluid reservoir is maintained at approximately atmospheric pressure. For such purposes, it is possible to interconnect a vent to a fluid reservoir, such a vent allowing the passage of gas and limiting the passage of fluid so as to restrict the passage of fluid. Has a sex membrane. Furthermore, a circulation pump can be arranged to establish a negative pressure at the interconnectable pad. Such a configuration facilitates reliable passage of fluid through the contact pad and minimizes fluid leakage if the pad is pierced or torn.
言及したベント(たとえば流体リザーバにある)と流体リザーバの出口側との間に、ベント線を提供することも可能である。さらに、ベント線を開閉するために、ベント・バルブを提供することが可能であり、ベント線を開放すると、内部に確立された負圧に応答して、気体がベント線および相互接続接触パッドを自由に通過する。ベント線は、流体リザーバの上端部に相互接続されることが好ましい。 It is also possible to provide a vent line between the mentioned vent (eg in the fluid reservoir) and the outlet side of the fluid reservoir. In addition, a vent valve can be provided to open and close the vent line, and opening the vent line causes the gas to vent the vent line and interconnect contact pads in response to the negative pressure established therein. Pass freely. The vent line is preferably interconnected to the upper end of the fluid reservoir.
ベント・バルブを開放/閉鎖するために、制御装置を提供することも可能である。それに関連して、制御装置を動作するユーザ入力命令を受信するために、ユーザ・インタフェースを含むことが可能である。すなわち、ユーザは、ベント・バルブが閉鎖され、流体が相互接続可能接触パッドを循環する1動作モードにおいてシステムを動作することなどが可能である。他の動作モードでは、気体を少なくとも1つの相互接続可能接触パッドを通して汲み出して、流体を接触パッドから排出するように、ベント・バルブの開放を制御装置に「命令」することが可能である。そのような動作モードは、所与の患者体温制御手続きの完了時に使用することが可能である。再び、様々なシステム構成要素を共通のハウジングに支持して配置することが可能である。 It is also possible to provide a control device to open / close the vent valve. In that regard, a user interface may be included to receive user input instructions for operating the controller. That is, the user can operate the system in one mode of operation in which the vent valve is closed and fluid circulates through the interconnectable contact pads. In other modes of operation, the controller can be “commanded” to open the vent valve to pump gas through the at least one interconnectable contact pad and drain fluid from the contact pad. Such a mode of operation can be used upon completion of a given patient temperature control procedure. Again, various system components can be placed in support of a common housing.
以上を考慮して、流体に熱交換器と、流体リザーバと、その間に流体相互接続された少なくとも1つの接触パッドとを循環させるように循環ポンプを動作する工程と、流体リザーバをほぼ大気圧に維持する工程とを含む他の本発明の方法も提供される。動作する工程は、相互接続接触パッドにおいて負圧を確立することに備えることが可能である。それに関連して、接触パッドは、流体リザーバより上に配置することが可能であることが好ましい。 In view of the above, operating the circulation pump to circulate a heat exchanger through the fluid, the fluid reservoir, and at least one contact pad fluidly interconnected between them, and bringing the fluid reservoir to approximately atmospheric pressure Other methods of the invention are also provided, including the step of maintaining. The act of operating can provide for establishing a negative pressure at the interconnect contact pad. In that regard, the contact pad is preferably capable of being placed above the fluid reservoir.
流体を相互接続接触パッドから排出するために、該方法は、気体がベント線を通って相互接続接触パッドに流れ込むことにさらに備えることが可能である。そのような気体の流れは、制御装置によって提供される制御信号に応答して、ベント線に配置されたベント・バルブを開放/閉鎖することによって選択的に達成することが可能である。再び、ユーザによって提供された入力命令に応答して、そのような制御信号を提供することが可能であり、一つの動作モードにおいて流体を排出し、他の動作モードにおいて加熱/冷却のために流体を循環させることが可能である。 In order to drain fluid from the interconnect contact pad, the method can further comprise allowing gas to flow through the vent line into the interconnect contact pad. Such gas flow can be selectively achieved by opening / closing a vent valve located in the vent line in response to a control signal provided by the controller. Again, in response to an input command provided by the user, it is possible to provide such a control signal, draining fluid in one mode of operation and fluid for heating / cooling in another mode of operation. Can be circulated.
他の態様では、熱交換器と、流体に熱交換器および相互接続可能パッドを循環させるための循環ポンプと、熱交換器の出口側から再び循環ポンプの入口側に流体を流すための流体バイパス線とを使用する患者体温制御システムおよび方法が提供される。そのような構成は、たとえば、パッドを相互接続する前に、または流体がパッドを流れる前に、流体の事前条件付けを達成するために、相互接続可能接触パッドを経ずに循環流体を加熱/冷却することを見込む。本発明のシステム/方法と関連して、流体バイパス線を開閉するために、バイパス・バルブを使用することが可能である。さらに、バルブを開放/閉鎖する制御信号を供給するために、制御装置を提供することが可能である。次に、該システム/方法は、流体条件付けを開始/終了して、それによりバイパス・バルブを開放/閉鎖するコマンドなどの命令を制御装置において受信するためのユーザ・インタフェースを使用することも可能である。 In another aspect, a heat exchanger, a circulation pump for circulating the heat exchanger and interconnectable pad through the fluid, and a fluid bypass for flowing fluid from the outlet side of the heat exchanger back to the inlet side of the circulation pump A patient temperature control system and method using the wire is provided. Such a configuration, for example, heats / cools the circulating fluid without an interconnectable contact pad to achieve fluid preconditioning prior to interconnecting the pads or before the fluid flows through the pads. Expect to do. In connection with the system / method of the present invention, a bypass valve can be used to open and close the fluid bypass line. In addition, a controller can be provided to provide a control signal to open / close the valve. The system / method can then use a user interface to start / end fluid conditioning and thereby receive commands at the controller, such as a command to open / close the bypass valve. is there.
一つの構成では、本発明のシステムは、循環流体の少なくとも一部を含む流体リザーバを備えることも可能であり、流体バイパス線が、流体リザーバと循環ポンプの入口側との間に延びる。そのようなリザーバは、上記したようにシステムから気体を除去するために、排出させることが可能である。 In one configuration, the system of the present invention can also include a fluid reservoir containing at least a portion of the circulating fluid, and a fluid bypass line extends between the fluid reservoir and the inlet side of the circulation pump. Such a reservoir can be drained to remove gas from the system as described above.
さらに、循環流体の温度を感知し、それに応答して出力温度信号を提供する流体温度センサを使用することが可能である。次に、そのような出力温度センサを熱交換器の制御に使用することが可能である。たとえば、制御装置は、熱交換器の動作を制御するために、流体出力温度信号を受信することが可能であり、流体は、所定の範囲内の温度に調節される。そのような範囲は、上記したユーザ・インタフェースにおいて設定することが可能である。再び、上記したシステム構成要素を共通のハウジングに支持して配置することが可能である。 Further, it is possible to use a fluid temperature sensor that senses the temperature of the circulating fluid and provides an output temperature signal in response thereto. Such an output temperature sensor can then be used to control the heat exchanger. For example, the controller can receive a fluid output temperature signal to control the operation of the heat exchanger, and the fluid is adjusted to a temperature within a predetermined range. Such a range can be set in the user interface described above. Again, the system components described above can be placed in support of a common housing.
他の態様では、流体をそれぞれ加熱および冷却する第1熱交換器および第2熱交換器と、流体を少なくとも1つの相互接続接触パッドに循環させる循環ポンプとを使用する患者体温制御システムおよび方法が提供される。ポンプおよび第1熱交換器ならびに第2熱交換器を支持して収容するために、ハウジングも提供され、熱交換器の一方は、媒体の加熱または冷却の一方を提供する外部源に選択的に相互接続可能である。言及した構成により、構成要素および重量が低減された温度制御システムおよび関連する方法を提供することが可能であり、それにより、入手可能性が向上する。主な例として、言及した熱交換器の一方は、著しい流体冷却を必要とする応用分野に冷却流体を提供する外部流体冷却システムと選択的に相互接続可能とすることが可能である。 In another aspect, a patient temperature control system and method using a first heat exchanger and a second heat exchanger that respectively heat and cool fluid and a circulation pump that circulates fluid to at least one interconnecting contact pad. Provided. A housing is also provided for supporting and housing the pump and the first heat exchanger and the second heat exchanger, wherein one of the heat exchangers is selectively connected to an external source that provides one of heating or cooling of the medium. Can be interconnected. The configurations mentioned can provide temperature control systems and associated methods with reduced components and weight, thereby increasing availability. As a prime example, one of the heat exchangers mentioned can be selectively interconnectable with an external fluid cooling system that provides cooling fluid for applications requiring significant fluid cooling.
本発明のシステム/方法は、外部源と相互接続された熱交換器を通して流体をポンピングする補助ポンプをさらに使用することが可能である。次に、システム流体の温度を感知して、補助ポンプの動作を制御するのに使用可能な出力温度信号を提供する流体温度センサを提供することが可能である。これに関して、出力温度信号を受信して、補助ポンプの速度を設定する制御信号を提供する制御装置を提供することも可能であり、外部源との所望の程度の伝熱が達成される。 The system / method of the present invention may further use an auxiliary pump that pumps fluid through a heat exchanger interconnected with an external source. A fluid temperature sensor can then be provided that senses the temperature of the system fluid and provides an output temperature signal that can be used to control the operation of the auxiliary pump. In this regard, it is also possible to provide a controller that receives the output temperature signal and provides a control signal that sets the speed of the auxiliary pump, and a desired degree of heat transfer with an external source is achieved.
本発明の他の追加の態様では、流体の加熱および冷却の一方のための熱交換器と、流体に熱交換器および少なくとも1つの流体相互接続可能な接触パッドを循環させるための循環ポンプと、熱交換器のそれぞれ上流および下流に配置された第1流体温度センサおよび第2流体温度センサとを使用する患者体温制御システムおよび方法が提供される。そのようなセンサは、循環流体の温度を感知して、第1温度出力信号および第2温度出力信号を提供する。さらに、第1温度出力信号および第2温度出力信号を使用して制御信号を熱交換器に提供するために、制御装置を使用することが可能である。記述した構成により、パッドへ/パッドから流れる流体の温度が決定されるので、患者への/患者からの相互接続可能接触パッドを経た熱交換量を決定することが可能である。したがって、熱交換器をより精確に制御して、目標患者体温を達成することが可能である。 In another additional aspect of the invention, a heat exchanger for one of heating and cooling of the fluid, a circulation pump for circulating the heat exchanger and at least one fluid interconnectable contact pad through the fluid; Patient temperature control systems and methods are provided that use a first fluid temperature sensor and a second fluid temperature sensor disposed upstream and downstream of the heat exchanger, respectively. Such a sensor senses the temperature of the circulating fluid and provides a first temperature output signal and a second temperature output signal. In addition, a controller can be used to provide a control signal to the heat exchanger using the first temperature output signal and the second temperature output signal. With the described configuration, the temperature of the fluid flowing to / from the pad is determined, so it is possible to determine the amount of heat exchange through the interconnectable contact pad to / from the patient. Thus, the heat exchanger can be more precisely controlled to achieve the target patient body temperature.
さらにこれに関して、該システム/方法は、循環ポンプと、相互接続可能な接触パッドへの出口ポートとの間における流体の流量を測定する流量計を使用することが可能である。そのような流量計は、流量出力信号を提供することが可能であり、この流量出力信号は、熱交換器制御信号を提供する際に、制御装置によっても使用可能である。 Further in this regard, the system / method may use a flow meter that measures the flow rate of fluid between the circulation pump and the outlet port to the interconnectable contact pad. Such a flow meter can provide a flow output signal that can also be used by the controller in providing a heat exchanger control signal.
さらに、言及したシステム/方法は、患者の体温を示す入力信号を受信して、熱交換器制御信号を提供する際にそのような信号を使用するように適合された制御装置を含むことが可能である。例として、入力信号は、1つまたは複数の患者核心体温センサから受信することが可能である。例として、そのような患者核心体温センサは、鼻咽頭、食道、膀胱、鼓膜、および/または直腸の探針を比較することが可能である。 Further, the mentioned system / method may include a controller adapted to receive an input signal indicative of the patient's body temperature and use such signal in providing a heat exchanger control signal. It is. As an example, the input signal can be received from one or more patient core temperature sensors. By way of example, such a patient core temperature sensor can compare nasopharynx, esophagus, bladder, tympanic membrane, and / or rectal probes.
理解することが可能であるように、上記した様々な特徴のそれぞれは、随意に選択システムにおいて組み合わせることが可能である。さらに、多くのユーザ・インタフェースの特徴は、高度に自動的でユーザにとって使い易いシステムをもたらすように実施することが可能である。 As can be appreciated, each of the various features described above can optionally be combined in a selection system. In addition, many user interface features can be implemented to provide a highly automatic and user-friendly system.
本発明者は、本明細書において使用する様々な熱交換装置の精確な制御を提供する温度制御システムを構成することが有利であることをさらに認識した。本発明者は、該システムが、温度の揺れおよびオーバーシュートを著しく低減する様々な温度制御モデリングを使用する特別に構成された制御装置を含むことが可能であることをさらに認識した。 The inventor has further recognized that it is advantageous to construct a temperature control system that provides precise control of the various heat exchange devices used herein. The inventor has further recognized that the system can include specially configured controllers that use a variety of temperature control modeling that significantly reduces temperature swings and overshoots.
本明細書には、患者体温制御システムにおいて使用される温度制御装置が記述されている。制御装置は、該システムの入口および出口において温度を測定する複数の温度センサと、温度制御を提供するために患者の上に配置可能な体温制御パッドへのおよびそれからの水の流量を監視する流量計とに電気的に接続可能である。制御装置において受信された信号は、該システムを循環する流体の流量と、少なくとも1つの体温制御パッドへ循環する流体の出力温度と、少なくとも1つの体温制御パッドから循環する流体の入力温度とを示す。 Described herein is a temperature control device for use in a patient temperature control system. The controller includes a plurality of temperature sensors that measure temperature at the inlet and outlet of the system and a flow rate that monitors the flow of water to and from the body temperature control pad that can be placed on the patient to provide temperature control. It can be electrically connected to the meter. The signal received at the controller indicates the flow rate of the fluid circulating through the system, the output temperature of the fluid circulating to the at least one body temperature control pad, and the input temperature of the fluid circulating from the at least one body temperature control pad. .
温度制御システムの動作中、制御装置は、様々なセンサから受信した信号を処理して、いくつかの制御項を計算するように構成される。制御項は、1つまたは複数の熱交換装置に送信可能な1つまたは複数の電力信号を計算するためにさらに使用可能である。制御項は、入口温度と選択設定点との間の流体について、該システムを循環する流体の温度の第1差に比例する第1制御項を含むことが可能である。制御装置によっても使用可能である第2制御項は、出口温度と選択温度設定点との差に比例する可能性がある。システム制御装置は、熱交換装置の1つまたは複数に送信可能な電力信号を生成するために、第1項および第2項をさらに使用することが可能である。応答して、熱交換装置は、それに応じて循環温度の温度に影響を与えることが可能である。 During operation of the temperature control system, the controller is configured to process signals received from various sensors to calculate a number of control terms. The control terms can further be used to calculate one or more power signals that can be transmitted to the one or more heat exchange devices. The control term may include a first control term that is proportional to the first difference in the temperature of the fluid circulating through the system for the fluid between the inlet temperature and the selected set point. The second control term, which can also be used by the controller, may be proportional to the difference between the outlet temperature and the selected temperature set point. The system controller can further use the first and second terms to generate a power signal that can be transmitted to one or more of the heat exchange devices. In response, the heat exchange device can influence the temperature of the circulation temperature accordingly.
本発明の一つの構成では、該システムによって使用可能な熱交換装置は、電力信号に応答して流体を加熱するように特別に構成された第1熱交換装置を含むことが可能である。電力信号の受信に応答して循環流体を冷却するように、第2熱交換装置を構成することが可能である。流体を熱交換装置に通過させるために、1つまたは複数の補助ポンプを使用することが可能である。 In one configuration of the invention, the heat exchange device usable by the system may include a first heat exchange device specially configured to heat the fluid in response to the power signal. The second heat exchange device can be configured to cool the circulating fluid in response to receiving the power signal. One or more auxiliary pumps can be used to pass the fluid through the heat exchange device.
本発明の他の構成では、第1制御項は、循環水を測定入口温度から選択温度設定点に上昇または降下させるために必要な理論上の伝熱率にモデリングすることが可能である。より具体的には、第1制御項は、利得項、測定流量、提供された流れオフセット、ならびに上述した温度差の組合せにより、計算することが可能である。 In other configurations of the present invention, the first control term can be modeled to the theoretical heat transfer rate required to raise or lower the circulating water from the measured inlet temperature to the selected temperature set point. More specifically, the first control term can be calculated by a combination of the gain term, the measured flow rate, the provided flow offset, and the temperature difference described above.
第2制御項は、出口の測定温度が温度設定点に到達する際に、温度変化率を制御するように特別に構成することが可能である。具体的には、第2項によって対処される事項は、設定点付近における出力温度の揺れおよびオーバーシュートである。本発明の他の構成によれば、第2制御項は、修正比例積分微分(PID)制御装置に基づくことが可能である。PID制御アルゴリズムの一部として、修正積分項および修正微分項を含むことが可能である。また、システムを流れる流体の測定流量に関する可変利得が使用可能である。 The second control term can be specially configured to control the rate of temperature change when the outlet measured temperature reaches the temperature set point. Specifically, the matter addressed by the second term is output temperature fluctuation and overshoot in the vicinity of the set point. According to another configuration of the invention, the second control term can be based on a modified proportional integral derivative (PID) controller. As part of the PID control algorithm, it is possible to include a modified integral term and a modified derivative term. Also, a variable gain for the measured flow rate of the fluid flowing through the system can be used.
修正積分項に関して、これは、長期にわたる測定誤差の総和によって近似することが可能である。誤差は、出口温度と温度設定点との測定温度差である。測定誤差は、制御された方式にて使用可能としてもよい。たとえば、誤差が過度に緩慢に減少していたり、またはどんな割合であっても増大していたりする場合、現行誤差を総和に使用することが可能である。誤差の大きさが指定値より大きい場合、積分が変化しないように、統合をさらに制限することが可能である。積分項の最小値および最大値は、温度交換装置の制御全体の大部分とならないように、さらに限定することが可能である。 With respect to the modified integral term, this can be approximated by the sum of measurement errors over time. The error is the measured temperature difference between the outlet temperature and the temperature set point. The measurement error may be usable in a controlled manner. For example, if the error is decreasing too slowly or increasing at any rate, the current error can be used for the summation. If the magnitude of the error is greater than a specified value, the integration can be further limited so that the integral does not change. The minimum and maximum values of the integral term can be further limited so as not to be a major part of the overall control of the temperature exchange device.
修正微分項に関して、これは、最近のNデータ点(誤差)に適応された「ランニング最小2乗」線の傾斜を決定することにより計算することが可能である。修正微分項の大きさは、雑音に対する応答を防止するように、ある状況において限定することも可能である。 With respect to the modified derivative term, this can be calculated by determining the slope of the “running least squares” line adapted to the most recent N data points (error). The magnitude of the modified derivative term can also be limited in certain circumstances to prevent response to noise.
本発明によれば、該システムは、入口または出口の測定温度に応じて、1つまたは複数の異なるモードにおいて動作するようにさらに構成することが可能である。たとえば、高過ぎるまたは低過ぎる温度は、患者にとって危険である可能性がある。したがって、本明細書において記述する制御モデルは、ある温度において異なる応答をするように構成することが可能である。一つのモードでは、温度が高過ぎると検出された場合、より迅速な割合で増大するように修正積分項を変更することが可能である。これは、修正積分項に加重ファクタを乗算することによって実施することが可能である。さらに、温度が降下している場合、修正微分項を不能にすることが可能である。 In accordance with the present invention, the system can be further configured to operate in one or more different modes depending on the measured temperature of the inlet or outlet. For example, temperatures that are too high or too low can be dangerous for the patient. Thus, the control model described herein can be configured to respond differently at a certain temperature. In one mode, the modified integral term can be changed to increase at a faster rate if it is detected that the temperature is too high. This can be done by multiplying the modified integral term by a weighting factor. In addition, the modified differential term can be disabled when the temperature is decreasing.
本発明によれば、制御装置は、体温制御システムの一部として構成することが可能である。体温制御システムは、該システムの入口および出口において温度を監視する1つまたは複数の温度センサを含むことが可能である。出口温度センサは、システム内の任意のリザーバから患者の上に配置された体温制御パッドに流れる水温を測定するように特別に構成される。入口温度センサは、体温制御パッドから本明細書において記述するシステムに流れる流体温度を測定する。該システムは、循環流体を保持するための1つまたは複数のリザーバと、選択された割合で流体にシステムを循環させる1つまたは複数のポンプとをさらに含むことが可能である。さらに、該システムには、熱交換器に配置された媒体と流体との熱交換に影響を与えるために、第1熱交換器または第2熱交換器を流れる流体をポンピングするように構成された少なくとも1つの補助ポンプを含むことが可能である。該システムの構成に応じて、補助ポンプを流れる流体の流量は、温度を制御する手段とすることが可能である。さらに制御装置と関連して、ユーザ・インタフェース装置とすることが可能であり、この装置により、システムのユーザは、温度設定点および最低温度ならびに最高温度など、該システムによって使用される値を手作業で入力することが可能である。温度を制御するプログラムされたシーケンスも入力することが可能である。たとえば、手術中、手続きの様々な部分で、制御された冷却または加熱を使用することが可能である。これらのシーケンスは、自動的にまたは手作業で開始することができるようにプログラムすることが可能である。 According to the present invention, the control device can be configured as part of a body temperature control system. The body temperature control system may include one or more temperature sensors that monitor temperature at the inlet and outlet of the system. The outlet temperature sensor is specifically configured to measure the temperature of water flowing from any reservoir in the system to a body temperature control pad located on the patient. The inlet temperature sensor measures the fluid temperature flowing from the body temperature control pad to the system described herein. The system can further include one or more reservoirs for holding circulating fluid and one or more pumps that circulate the system through the fluid at a selected rate. Further, the system is configured to pump fluid flowing through the first heat exchanger or the second heat exchanger to affect heat exchange between the fluid disposed in the heat exchanger and the fluid. It is possible to include at least one auxiliary pump. Depending on the configuration of the system, the flow rate of the fluid flowing through the auxiliary pump can be a means to control the temperature. In addition, in conjunction with the control device, it can be a user interface device, which allows the system user to manually set the values used by the system, such as temperature set point and minimum and maximum temperature. It is possible to input with. A programmed sequence for controlling the temperature can also be entered. For example, controlled cooling or heating can be used at various parts of the procedure during surgery. These sequences can be programmed so that they can be started automatically or manually.
システムの動作に関して、体温制御パッドを温度制御システムに接続することが可能であり、手術手続きを実施する前に、体温制御設定を特定することが可能である。手続きが開始され、体温制御システムが始動された後、入口および出口の温度センサにおいて、ならびに流量計から、周期的に読取りを行う。これらの周期的な読取りのそれぞれについて、第1制御項および第2制御項の値を計算する。上記で議論したように、第1制御項は、測定流体温度と設定点との間の温度入口における測定誤差に比例する。第2制御項は、出口温度と設定点との間の誤差に比例する。 With respect to system operation, a body temperature control pad can be connected to the temperature control system and body temperature control settings can be specified prior to performing a surgical procedure. After the procedure is started and the body temperature control system is started, periodic readings are taken at the inlet and outlet temperature sensors and from the flow meter. For each of these periodic readings, the values of the first and second control terms are calculated. As discussed above, the first control term is proportional to the measurement error at the temperature inlet between the measured fluid temperature and the set point. The second control term is proportional to the error between the outlet temperature and the set point.
第1制御項および第2制御項が計算された後、電力信号が生成されて、所望のタイプの熱交換を提供するように特定された熱交換装置に送信される。温度を監視しているので、出口または入口の測定温度が温度の指定範囲を超えたことを検出することが可能である。この状況において、制御装置は、第2項がより迅速な割合で増大する代替動作モードを自動的に開始する。温度が許容可能な範囲の方向に移動し始めた後、調節工程を緩慢にしないように、微分項をゼロに設定することが可能である。第2項をより迅速な割合で増大させることは、出口温度が再び所望の範囲内にあることが検出されるまで続行される。この時点で、制御装置は、通常の動作モードを開始することが可能である。動作中、事前プログラム・シーケンスの一部として、1つまたは複数の温度設定点を特定することが可能であり、それにより、システムは、流体の温度を所望の温度設定点に変化させる。 After the first control term and the second control term are calculated, a power signal is generated and transmitted to the heat exchange device identified to provide the desired type of heat exchange. Since the temperature is monitored, it is possible to detect that the measured temperature at the outlet or inlet exceeds the specified temperature range. In this situation, the controller automatically initiates an alternative mode of operation where the second term increases at a faster rate. After the temperature begins to move in an acceptable range, the derivative term can be set to zero so as not to slow down the adjustment process. Increasing the second term at a faster rate continues until it is detected that the outlet temperature is again within the desired range. At this point, the controller can start a normal operating mode. During operation, one or more temperature set points can be identified as part of the pre-program sequence so that the system changes the temperature of the fluid to the desired temperature set point.
本発明の追加の態様および利点は、以下に提供するさらなる記述を考慮する際に、当業者には明らかになるであろう。 Additional aspects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the further description provided below.
図1、2、および3A〜3Cは、本発明の多くの態様からなる患者体温制御システムの一実施形態に関する。当業者には明らかになるように、そのような態様は、様々な他の実施形態において実施することが可能である。 1, 2 and 3A-3C relate to one embodiment of a patient temperature control system comprising a number of aspects of the present invention. As will be apparent to those skilled in the art, such aspects can be implemented in a variety of other embodiments.
図1の水圧概略図によれば、図示された患者体温制御システム10は、患者を加熱/冷却するために、1つまたは複数の接触パッドに選択的に相互接続することが可能である。例として、パッド1は、米国特許第6,197,045号明細書に記載されたタイプとすることが可能である。システム10には、負圧下(たとえば、通常の動作中、好ましくは少なくとも約−11684パスカル(約−3psi)であり、最も好ましくは少なくとも約−48263パスカル(約−7psi)の負である)においてパッド1を流れる流体(水など)を汲み出すための循環ポンプ20と、流体を含む循環リザーバ30およびメーク・アップ・リザーバ40と、システム10を循環する流体を加熱/冷却する制御可能な熱交換装置62、64(たとえば、流体を加熱する電気ヒータおよびラジエータ/温度流体冷却)とが含まれる。 According to the hydraulic schematic of FIG. 1, the illustrated patient temperature control system 10 can be selectively interconnected to one or more contact pads to heat / cool the patient. As an example, pad 1 can be of the type described in US Pat. No. 6,197,045. The system 10 includes a pad under negative pressure (eg, during normal operation, preferably at least about -11684 Pascals (about -3 psi), and most preferably at least about -48263 Pascals (about -7 psi) negative). A circulation pump 20 for pumping fluid (such as water) flowing through 1, a circulation reservoir 30 and a make-up reservoir 40 containing fluid, and a controllable heat exchange device for heating / cooling the fluid circulating in the system 10 62, 64 (eg, electric heater and radiator / temperature fluid cooling to heat fluid).
1次流体線50(たとえば配管線によって確定された)が、言及したシステム構成要素を流体相互接続する。外部インタフェースを介した他の選択的な流体冷却/加熱を実施するために、2次流体線52(たとえば配管線によって確定された)を、組込み熱交換装置66で各端部において1次流体線50に流体相互接続することが可能である。さらに、流体を選択的に条件付けするために、流体バイパス線54(たとえば、配管線によって確定された)をリザーバ40と循環ポンプ20との間において流体相互接続することが可能である。 A primary fluid line 50 (e.g., established by piping) fluidly interconnects the mentioned system components. To perform other selective fluid cooling / heating via the external interface, the secondary fluid line 52 (eg, established by the plumbing) is connected to the primary fluid line at each end by a built-in heat exchanger 66. 50 can be fluidly interconnected. Further, a fluid bypass line 54 (eg, established by piping) can be fluidly interconnected between the reservoir 40 and the circulation pump 20 to selectively condition the fluid.
リザーバ30および40と、循環ポンプ20と、熱交換装置62、64、および66と、言及した流体線50、52、および54とは、すべて、共通ハウジング100の内部に配置することが可能である。ハウジング100は、選択的に開放可能/閉鎖可能な流体出力ポート110および流体入力ポート120を備えており、その間でパッド1を選択的に流体相互接続することが可能である。後者に関して、対向配管3/マニホルド5組立て品を提供して、出口ポート110および入口ポート120に相互接続することが可能であり、1つまたは複数のパッドが、対向マニホルド5の間に流体相互接続可能である。 The reservoirs 30 and 40, the circulation pump 20, the heat exchange devices 62, 64, and 66 and the fluid lines 50, 52, and 54 referred to can all be placed inside the common housing 100. . The housing 100 includes a selectively openable / closable fluid output port 110 and fluid input port 120 between which the pad 1 can be selectively fluidly interconnected. With respect to the latter, an opposing piping 3 / manifold 5 assembly can be provided and interconnected to the outlet port 110 and the inlet port 120, with one or more pads being in fluid interconnection between the opposing manifolds 5. Is possible.
さらに記述するように、パッド1を満たしている/空にしている間(たとえば、流体の条件付けおよびパッド1の相互接続の後)、流体が、循環リザーバ30からパッド1の中へ、およびメーク・アップ・リザーバ40から循環リザーバ30へ/循環リザーバ30からメーク・アップ・リザーバ40へ流れる。通常の患者加熱/冷却動作中、流体は、メーク・アップ・リザーバ40をほぼ通らずに、循環リザーバ30と、パッド1と、熱交換装置62および64および/または66とを循環する。 As further described, while filling / emptying pad 1 (eg, after fluid conditioning and pad 1 interconnection), fluid is transferred from circulation reservoir 30 into pad 1 and to make-up. Flow from the up reservoir 40 to the circulation reservoir 30 / from the circulation reservoir 30 to the makeup reservoir 40. During normal patient heating / cooling operations, fluid circulates through the circulation reservoir 30, the pad 1, and the heat exchange devices 62 and 64 and / or 66 without substantially passing through the make-up reservoir 40.
システム10の流体包含、取扱い、および熱交換の構成要素について、図1および3A〜3Cを参照してさらに詳細に記述する。循環リザーバ30は、メーク・アップ・リザーバ40より物理的に下に配置することが可能であり、その間に延びる流体相互接続線32を有する。図3A〜3Cに示す実施形態では、循環リザーバ30上部は、メーク・アップ・リザーバ40の底部より下に位置する。明らかになるように、そのような構成は、メーク・アップ・リザーバ40から循環リザーバ30の中への流体の重力による流れを提供する。これに関連して、メーク・アップ・リザーバ40は、相互接続されたとき、パッド1より物理的に下に配置することが可能である。 The fluid containment, handling, and heat exchange components of the system 10 are described in further detail with reference to FIGS. 1 and 3A-3C. The circulation reservoir 30 can be physically located below the make-up reservoir 40 and has a fluid interconnect line 32 extending therebetween. In the embodiment shown in FIGS. 3A-3C, the top of the circulation reservoir 30 is located below the bottom of the make-up reservoir 40. As will become apparent, such a configuration provides for gravity flow of fluid from the make-up reservoir 40 into the circulation reservoir 30. In this connection, the make-up reservoir 40 can be placed physically below the pad 1 when interconnected.
動作中、循環リザーバ30内の気体は、流体相互接続線32を通ってメーク・アップ・リザーバ40の中に上昇することが可能である。さらに、ベント線34を、循環リザーバ30から気体を除去するために、循環リザーバ30の上部において提供することが可能である。ベント線34は、大気に対するノンスピル出口を介して大気に通気されることが可能であり、または、図1に示すように、メーク・アップ・リザーバ40の中に通気されることが可能である。次に、メーク・アップ・リザーバ40は、大気へのノンスピル出口44を有するベント線42を備えることが可能である。ベント44は、メーク・アップ・リザーバ40内において大気圧(たとえば約101353パスカル(約14.7psi))を維持するように機能する。例として、ベント44は、流体の流れを制限し、気体が膜を通過することを可能にする多孔質疎水性膜からなることが可能である。 In operation, the gas in the circulation reservoir 30 can rise through the fluid interconnect line 32 and into the make-up reservoir 40. Further, a vent line 34 can be provided at the top of the circulation reservoir 30 to remove gas from the circulation reservoir 30. The vent line 34 can be vented to the atmosphere through a non-spill outlet to the atmosphere or can be vented into the make-up reservoir 40 as shown in FIG. The make-up reservoir 40 can then include a vent line 42 having a non-spill outlet 44 to the atmosphere. The vent 44 functions to maintain atmospheric pressure (eg, about 101353 Pascal (about 14.7 psi)) in the make-up reservoir 40. As an example, the vent 44 can comprise a porous hydrophobic membrane that restricts fluid flow and allows gas to pass through the membrane.
理解することが可能であるように、ベント線34および42を含むことは、パッド1を循環する流体から気泡を除去することを提供するため、有利である。これに関して、漏れがシステム10の外部に配置された流体回路において生じた場合(たとえば、パッド1における漏れ)、循環ポンプ20によって生成された負圧動作条件のために、空気が、漏れによりシステム10の中に吸い込まれることに留意されたい。次に、そのような空気は、ノンスピルベント44を経て、メーク・アップ・リザーバ40から最終的に排除される。 As can be appreciated, including vent lines 34 and 42 is advantageous because it provides for the removal of air bubbles from the fluid circulating through pad 1. In this regard, if a leak occurs in a fluid circuit located outside of the system 10 (eg, a leak in the pad 1), due to the negative pressure operating conditions generated by the circulation pump 20, the air is leaked due to the leak. Please note that it is inhaled. Such air is then finally removed from the make-up reservoir 40 via a non-spill vent 44.
パッド1から流体を排除するために、システム10は、循環リザーバ30の下流にある1次流体線50に一端において相互接続されたベント線46を含むことが可能である。ベント線46の他端は、メーク・アップ・リザーバ40の上部に相互接続することが可能である。制御可能なベント・バルブ90を、メーク・アップ・リザーバ40より物理的に上の位置においてベント線46に沿って挿入して、リザーバ40に選択的に気体を流すことが可能である。より具体的には、パッド1を空にするために、循環ポンプ20が動作している間、ベント・バルブ90を選択的に開放することが可能である。次に、空気が、パッド1を通過して、パッド1内の流体を排出するために、ベント44と、メーク・アップ・リザーバ40と、ベント・バルブ90とを経て、1次流体線50の中に吸い込まれる。同時に、パッド1内の流体は、循環ポンプ20によってパッド1から汲み出され、その後、循環リザーバ30を通ってメーク・アップ・リザーバ40において収集される。 To exclude fluid from the pad 1, the system 10 can include a vent line 46 that is interconnected at one end to a primary fluid line 50 downstream of the circulation reservoir 30. The other end of the vent line 46 can be interconnected to the top of the make-up reservoir 40. A controllable vent valve 90 can be inserted along the vent line 46 at a position physically above the make-up reservoir 40 to selectively flow gas into the reservoir 40. More specifically, vent valve 90 can be selectively opened while circulation pump 20 is operating to empty pad 1. Next, air passes through the pad 1, passes through the vent 44, the make-up reservoir 40, and the vent valve 90 in order to discharge the fluid in the pad 1. It is sucked in. At the same time, fluid in the pad 1 is pumped from the pad 1 by the circulation pump 20 and then collected in the make-up reservoir 40 through the circulation reservoir 30.
流体は、循環リザーバ30に流体相互接続され、かつその下に配置されたドレイン36を経てシステム10から除去することが可能である。パッド1がシステム10から分離されているとき、出口ポート110を経て流体をシステム10の中に容易に導入することが可能である。 The fluid can be removed from the system 10 via a drain 36 that is fluidly interconnected to and disposed below the circulation reservoir 30. When the pad 1 is separated from the system 10, fluid can be easily introduced into the system 10 via the outlet port 110.
熱交換装置62、64、および66は、すべて、循環ポンプ20の下流および循環リザーバ30の上流に配置することが可能である。そのような配置により、循環ポンプ20正圧側に対するこれらの構成要素に関連する圧力降下が分離され、それにより、パッド1内において所望の負圧を維持するポンプ20の能力が向上する。 The heat exchange devices 62, 64, and 66 can all be located downstream of the circulation pump 20 and upstream of the circulation reservoir 30. Such an arrangement isolates the pressure drop associated with these components relative to the positive side of the circulation pump 20, thereby improving the ability of the pump 20 to maintain the desired negative pressure within the pad 1.
図1にさらに示すように、流体を熱交換装置66に選択的に循環させるために、別個に制御可能な補助ポンプ68を2次流体線52に沿って挿入することが可能である。熱交換装置66は、ハウジング100内の所定の位置に配置することが可能であり、外部冷却および/または加熱源との好都合な相互接続を容易にする。一つの構成では、熱交換装置66は、ハウジング100の底部に配置された両面交換器からなることが可能であり、流体は、外部冷却装置200から熱交換器66の一側を経て再び冷却装置200を通って循環し、システム10内の流体は、冷却を向上させるために、熱交換器66の他側を通過する。補助ポンプ68の速度は、交換器66において所望の程度の流体冷却/加熱の影響を与えるように選択的に制御することが可能である。上述した2次流体線52を提供することにより、大型で重い冷却機器または加熱機器を、システム10とは依然として物理的に分離しているが、システム10と組み合わせて使用することが可能になる。これにより、システム10は著しくより小さくかつより軽量になり、携帯性が向上する。 As further shown in FIG. 1, a separately controllable auxiliary pump 68 can be inserted along the secondary fluid line 52 to selectively circulate fluid to the heat exchange device 66. The heat exchange device 66 can be placed in place within the housing 100 to facilitate convenient interconnection with external cooling and / or heating sources. In one configuration, the heat exchanging device 66 can consist of a double-sided exchanger located at the bottom of the housing 100, and the fluid can be cooled again from the external cooling device 200 through one side of the heat exchanger 66. Circulating through 200, fluid in system 10 passes through the other side of heat exchanger 66 to improve cooling. The speed of the auxiliary pump 68 can be selectively controlled to affect the desired degree of fluid cooling / heating in the exchanger 66. By providing the secondary fluid line 52 described above, large and heavy cooling or heating equipment is still physically separated from the system 10 but can be used in combination with the system 10. This makes the system 10 significantly smaller and lighter, improving portability.
流体バイパス線54にさらに関して、図1は、循環ポンプ20の下流でパッド1から上流の位置におけるメーク・アップ・リザーバ40と1次流体線50との間の流体相互接続を示す。流体バイパス線54は、制御可能バイパス・バルブ92を通って経路指定され、流体バイパス線54を流れる流体の流れを選択的に制御することが可能である。具体的には、パッド1を相互接続する前にシステム10の流体を事前条件付けすることに備えるために、バイパス・バルブ92を開放することが可能である。たとえば、流体は、循環ポンプ20および熱交換装置62、64、および/または66の動作を介してバイパス流体線54を循環することが可能であり、それにより、パッド1を相互接続する前に所望の流体温度が達成される。従って、効果的な患者体温制御をより迅速に確立することが可能であり、患者の快適さが向上する。 With further reference to the fluid bypass line 54, FIG. 1 shows the fluid interconnection between the make-up reservoir 40 and the primary fluid line 50 in a position downstream of the circulation pump 20 and upstream of the pad 1. The fluid bypass line 54 can be routed through the controllable bypass valve 92 to selectively control the flow of fluid through the fluid bypass line 54. Specifically, the bypass valve 92 can be opened to prepare for preconditioning the fluid of the system 10 prior to interconnecting the pads 1. For example, fluid can be circulated through the bypass fluid line 54 via the operation of the circulation pump 20 and heat exchange devices 62, 64, and / or 66, thereby allowing the pad 1 to be desired before interconnecting it. Fluid temperature is achieved. Thus, effective patient temperature control can be established more quickly, improving patient comfort.
上述した流体の経路指定、包含、および熱交換の構成要素の他に、図1、2、および3A〜3Cに示すシステム10は、システム制御および性能の向上のために、いくつかのセンサも備えている。具体的には、メーク・アップ・リザーバ40において、その内部の流体量を感知するために、レベル・センサ80を提供することが可能である。1構成では、レベル・センサ80は、圧力センサからなることが可能であり、感知したヘッド圧力に関して、リザーバ40内の流体量を決定することが可能である。そのような流体レベル感知をシステム10において使用して、所定量より下および/または上の流体レベルを感知した際に、ユーザ警告、システム制御、および/またはシステム不能化をもたらすようにすることが可能である。 In addition to the fluid routing, containment, and heat exchange components described above, the system 10 shown in FIGS. 1, 2, and 3A-3C also includes several sensors for system control and improved performance. ing. Specifically, a level sensor 80 can be provided in the make-up reservoir 40 to sense the amount of fluid therein. In one configuration, the level sensor 80 can comprise a pressure sensor and can determine the amount of fluid in the reservoir 40 with respect to the sensed head pressure. Such fluid level sensing may be used in the system 10 to provide user alerts, system control, and / or system disablement when sensing fluid levels below and / or above a predetermined amount. Is possible.
パッド1を循環する流体の所望の温度を確立するために、システム10は、1つまたは複数の温度センサを使用することが可能である。具体的には、出口温度センサ70を熱交換装置62、64、および66の下流のある位置において1次流体線50に沿って配置することが可能である。図1に示した実施形態では、出口温度センサ70は、循環リザーバ30において、その内部の流体温度を感知するために提供される。代替としておよび/または追加として、パッド1の下流で熱交換装置62、64、および66の上流のある位置において、1次流体線50に沿って入口温度センサ72を配置することが可能である。図1に示した実施形態では、入口温度センサ72は、循環ポンプ20の上流に配置される。センサ70および/または72によって感知された流体の温度は、循環流体の所望の温度を獲得するために、熱交換装置62、64、および66の1つまたは複数の制御と関連して使用することが可能である(たとえば、補助ポンプ68の動作を制御することによって)。さらに記述するように、出口流体温度センサ70および入口温度センサ72の両方を含むことは、パッド1と所与の患者との間の熱エネルギー交換率の持続的な計算を見込み、それにより、システム性能の向上に使用可能な情報が得られる(たとえば、「目標」患者体温の所定の範囲内に迅速に上昇するように、熱交換装置62、64、およびポンプ68を制御する)。 In order to establish the desired temperature of the fluid circulating through the pad 1, the system 10 can use one or more temperature sensors. Specifically, the outlet temperature sensor 70 can be disposed along the primary fluid line 50 at a location downstream of the heat exchange devices 62, 64, and 66. In the embodiment shown in FIG. 1, an outlet temperature sensor 70 is provided in the circulation reservoir 30 to sense the fluid temperature therein. Alternatively and / or additionally, an inlet temperature sensor 72 can be positioned along the primary fluid line 50 at a location downstream of the pad 1 and upstream of the heat exchange devices 62, 64, and 66. In the embodiment shown in FIG. 1, the inlet temperature sensor 72 is disposed upstream of the circulation pump 20. The temperature of the fluid sensed by the sensors 70 and / or 72 should be used in conjunction with one or more controls of the heat exchange devices 62, 64, and 66 to obtain the desired temperature of the circulating fluid. Is possible (eg by controlling the operation of the auxiliary pump 68). As will be further described, including both the outlet fluid temperature sensor 70 and the inlet temperature sensor 72 allows for a continuous calculation of the thermal energy exchange rate between the pad 1 and a given patient, thereby providing a system Information is available that can be used to improve performance (eg, control heat exchangers 62, 64, and pump 68 to quickly rise within a predetermined range of “target” patient body temperature).
温度センサ70および72の他に、システム10は、熱交換装置62、64、および66から下流に1次流体線50に沿って配置された警報流体温度センサ74をさらに含むことが可能である。図1に示した実施形態では、警報温度センサ74は、循環リザーバ30において、その内部の流体温度を感知するために配置される。警報温度センサ74は、出口温度センサ70の温度感知にとって冗長な可能性がある温度感知を提供し、循環流体が所定の温度範囲外にあるあらゆる危険性を実質的に低減することが可能である。たとえば、システム10は、センサ70または74のどちらかによって、所定の高/低範囲外の流体温度を感知した際に、循環ポンプ20が自動的に停止されるようにすることが可能である。 In addition to temperature sensors 70 and 72, system 10 can further include an alarm fluid temperature sensor 74 disposed along primary fluid line 50 downstream from heat exchange devices 62, 64, and 66. In the embodiment shown in FIG. 1, the alarm temperature sensor 74 is arranged in the circulation reservoir 30 to sense the fluid temperature therein. The alarm temperature sensor 74 provides temperature sensing that may be redundant to the temperature sensing of the outlet temperature sensor 70, and can substantially reduce any risk that the circulating fluid is outside a predetermined temperature range. . For example, the system 10 can cause either the sensor 70 or 74 to cause the circulation pump 20 to be automatically stopped when a fluid temperature outside a predetermined high / low range is sensed.
システム10は、相互接続可能パッド1の下流で、かつ循環ポンプ20の上流に配置された入口圧力センサ82をさらに含むことが可能である。より具体的には、入口圧力センサ82は、入口ポート120と循環ポンプ20の入口側との間に1次流体線50に沿って配置することが可能である。言及した位置において流体の圧力を感知することにより、相互接続可能パッド1内における所定で所望の負圧を維持することが容易になる。これに関して、循環ポンプ20の速度は、センサ82における感知流体圧力に関して制御することが可能である。そのような機能は、1つまたは複数のパッド1がシステム10に相互接続されているかに関係なく、記述した構成によって提供される。 The system 10 may further include an inlet pressure sensor 82 disposed downstream of the interconnectable pad 1 and upstream of the circulation pump 20. More specifically, the inlet pressure sensor 82 can be disposed along the primary fluid line 50 between the inlet port 120 and the inlet side of the circulation pump 20. Sensing the pressure of the fluid at the mentioned location facilitates maintaining a predetermined and desired negative pressure within the interconnectable pad 1. In this regard, the speed of the circulation pump 20 can be controlled with respect to the sensed fluid pressure at the sensor 82. Such functionality is provided by the described arrangement regardless of whether one or more pads 1 are interconnected to the system 10.
システム10は、循環ポンプ20の下流において1次流体線50に沿って配置された流量計94をさらに含むことが可能である。図示した実施形態では、流量計94は、循環ポンプ20と熱交換装置62、64、および66との間に配置される。流量計94は、1次流体線50を流れる流体の流れを感知するために設けられ、それにより、パッド1を流れる予期される流体の流れ対実際の流体の流れを監視することが容易になる。次に、そのような機能により、システム10が、潜在的な望ましくない流体の流れの障害物を検出することが可能になる(たとえば、パッド1を入口ポート110または出口ポート120に相互接続する配管線3におけるキンク)。さらに、流体の流量を監視することにより、患者の熱エネルギー交換および流体加熱/冷却制御の決定が容易になる。 The system 10 can further include a flow meter 94 disposed along the primary fluid line 50 downstream of the circulation pump 20. In the illustrated embodiment, the flow meter 94 is disposed between the circulation pump 20 and the heat exchange devices 62, 64, and 66. A flow meter 94 is provided for sensing the fluid flow through the primary fluid line 50, thereby facilitating monitoring of the expected fluid flow through the pad 1 versus the actual fluid flow. . Such a function then allows the system 10 to detect potential undesired fluid flow obstructions (eg, piping that interconnects pad 1 to inlet port 110 or outlet port 120). Kink in line 3). In addition, monitoring fluid flow facilitates patient thermal energy exchange and fluid heating / cooling control decisions.
上記したように、様々な熱交換装置62、64、および66と、ポンプ20および68と、バルブ90および92とは、すべて選択的に制御することが可能である。やはり言及したように、特定されたセンサは、いくつかのシステム制御機能を達成するために使用可能な情報を提供することが可能である。そのような機能をさらに記述するために、ここで、図2の電気概略図を特に参照する。システム10が、信号条件付けインタフェース140を介して様々な言及したセンサに作動的に相互接続された少なくとも1つの制御装置またはマイクロプロセッサ130を含むことが可能であることが重要である。例として、信号条件付きインタフェース140は、様々なセンサから受信したアナログ信号をたとえばフィルタリングやシフトさせるためのハードウエア/ソフトウエアからなることが可能である。さらに、条件付き信号を処理のためにデジタル信号に変換するために、A/D変換器をインタフェース140またはプロセッサ130において提供することが可能である。 As noted above, the various heat exchange devices 62, 64, and 66, pumps 20 and 68, and valves 90 and 92 can all be selectively controlled. As also mentioned, the identified sensor can provide information that can be used to accomplish several system control functions. To further describe such functions, reference is now made specifically to the electrical schematic diagram of FIG. Importantly, the system 10 can include at least one controller or microprocessor 130 operatively interconnected to various referenced sensors via a signal conditioning interface 140. As an example, the signal conditional interface 140 may comprise hardware / software for filtering or shifting analog signals received from various sensors, for example. Further, an A / D converter can be provided at interface 140 or processor 130 to convert the conditional signal to a digital signal for processing.
理解されるように、プロセッサ130は、デジタル信号を処理して、本明細書において記載する様々な制御機能を提供するように、プログラムすることが可能である。より具体的には、プロセッサ130は、メモリ132(不揮発性ランダム・アクセス・メモリなど)に記憶されている制御アルゴリズムおよび関連する事前設定/ユーザ確定制御限界/範囲を使用することが可能である。制御アルゴリズムと共に使用可能な制御限界集合を選択的に修正し、ならびにシステム動作を開始/終了するために、システム10は、プロセッサ130に相互接続されたユーザ・インタフェース150を含むことが可能である。ユーザ・インタフェース150は、1つまたは複数の入力装置(キーパッド・エントリ、タッチ・スクリーン、ポインタを有するマウスなど)と、ならびに1つまたは複数の表示装置152とを含むことが可能である。表示装置152は、システム動作条件、設定、およびユーザに対する警報を表示する、および/またはユーザにシステム10のセットアップおよび動作、ならびに対象となるシステム条件が検出された場合に行うことが可能な治療行為を促すことが可能である。 As will be appreciated, the processor 130 can be programmed to process the digital signals and provide various control functions described herein. More specifically, processor 130 may use control algorithms and associated preset / user defined control limits / ranges stored in memory 132 (such as non-volatile random access memory). To selectively modify the control limit set that can be used with the control algorithm, as well as to initiate / end system operation, the system 10 can include a user interface 150 interconnected to the processor 130. The user interface 150 may include one or more input devices (such as a keypad entry, touch screen, mouse with a pointer, etc.), as well as one or more display devices 152. The display device 152 displays system operating conditions, settings, and alarms to the user, and / or the user can set up and operate the system 10, and therapeutic actions that can be taken if the system conditions of interest are detected. Can be encouraged.
この時点で、システム10は、内部駆動回路(図示せず)に給電する電源160(24ボルトDC源など)をさらに含む、またはそれに相互接続可能とすることが可能であることに留意されたい。次に、駆動回路は、上記で言及した様々なセンサ、ならびに温度シミュレータ180、較正シミュレータ182、および制御チップ172に駆動信号を供給することが可能である。さらに、電源160は、駆動信号を、スイッチ162を介して、ベント・バルブ90、バイパス・バルブ92、循環ポンプ20、および補助ポンプ68に提供し、かつ固体リレー164(SSR)を介してヒータ62に提供することが可能である。最後に、電源160は、駆動信号をラジエータ/ファン64およびエレクトロニクス・ファン170に直接提供することが可能である。 At this point, it should be noted that the system 10 may further include or be interconnectable with a power supply 160 (such as a 24 volt DC source) that powers internal drive circuitry (not shown). The drive circuit can then provide drive signals to the various sensors referred to above, as well as to the temperature simulator 180, calibration simulator 182, and control chip 172. In addition, power supply 160 provides drive signals to vent valve 90, bypass valve 92, circulation pump 20, and auxiliary pump 68 via switch 162, and to heater 62 via solid state relay 164 (SSR). Can be provided. Finally, the power supply 160 can provide drive signals directly to the radiator / fan 64 and the electronics fan 170.
電源160が、上記で言及した流体取扱い装置および熱交換装置のそれぞれに駆動信号を供給している間、プロセッサ130が、その動作を制御する。より具体的には、プロセッサ130は、ベント・バルブ90およびバイパス・バルブ92の開放/閉鎖状態を制御することが可能である。プロセッサ130は、循環ポンプ20および補助ポンプ68の動作(速度など)を制御することも可能である。さらに、プロセッサ130は、所望の量の加熱および冷却を実施するために、ヒータ62およびラジエータ/ファン64の動作を(たとえばファンの制御により)制御することが可能である。図2に示す実施形態では、リレー166が、プロセッサ130と補助ポンプ68およびラジエータ/ファン64との間に挿入され、プロセッサ130からの制御信号は、外部熱交換装置200が使用されていないとき、ラジエータ/ファン64に向けられ、プロセッサ130からの制御信号は、外部熱交換装置200が相互接続されているとき、補助ポンプ68に向けられる。他の構成では、ラジエータ/ファン64および補助ポンプ68の両方にその二重動作のために連携して制御信号を提供することが可能である。 While power supply 160 provides drive signals to each of the fluid handling devices and heat exchange devices referred to above, processor 130 controls its operation. More specifically, the processor 130 can control the open / closed state of the vent valve 90 and the bypass valve 92. The processor 130 can also control the operation (speed, etc.) of the circulation pump 20 and the auxiliary pump 68. Further, the processor 130 can control the operation of the heater 62 and the radiator / fan 64 (eg, by fan control) to perform the desired amount of heating and cooling. In the embodiment shown in FIG. 2, a relay 166 is inserted between the processor 130 and the auxiliary pump 68 and the radiator / fan 64, and the control signal from the processor 130 is used when the external heat exchange device 200 is not in use. Control signals from the processor 130 directed to the radiator / fan 64 are directed to the auxiliary pump 68 when the external heat exchange device 200 is interconnected. In other configurations, it is possible to provide control signals to both the radiator / fan 64 and the auxiliary pump 68 in concert for their dual operation.
図2は、1つまたは複数の外部患者体温センサ210と信号条件付けインタフェース140との相互接続を示すことに留意されたい。患者体温センサ210は、たとえば、アナログ信号を信号条件付けインタフェース140に提供する1つまたは複数の身体核心体温センサ(鼻咽頭、食道、膀胱、鼓膜、および直腸の探針など)からなることが可能である。次に、インタフェース140は、事前設定温度制御アルゴリズムの応用例において使用するために、デジタル信号をプロセッサ130に提供する。主な例として、外部センサ210から受信した温度データをプロセッサ130において使用して、事前設定/ユーザ確定患者「目標」温度に関してシステム10によって影響を与えられる熱交換の量および率を決定することが可能である。次に、プロセッサ130は、適切な制御駆動信号をヒータ62、ラジエータ/ファン64、および/または補助ポンプ68に提供することが可能である。 Note that FIG. 2 illustrates the interconnection of one or more external patient temperature sensors 210 and signal conditioning interface 140. The patient temperature sensor 210 can comprise, for example, one or more body core temperature sensors (such as nasopharynx, esophagus, bladder, tympanic membrane, and rectal probe) that provide analog signals to the signal conditioning interface 140. is there. The interface 140 then provides a digital signal to the processor 130 for use in preset temperature control algorithm applications. As a major example, the temperature data received from the external sensor 210 may be used in the processor 130 to determine the amount and rate of heat exchange affected by the system 10 with respect to the preset / user defined patient “target” temperature. Is possible. The processor 130 can then provide appropriate control drive signals to the heater 62, radiator / fan 64, and / or auxiliary pump 68.
構成要素の他に、図2は、データ・バス174を介して外部動作室データの自動記録装置(自記計)220および/または外部診断プロセッサ230をプロセッサ130に選択的に相互接続することが可能であることをも示す。理解されるように、システム10を自動記録装置220および/またはプロセッサ230と接続する能力は、システム10のセンサの1つまたは複数から収集された情報、またはセンサ情報の処理に使用され、かつセンサ情報に応答したデジタル情報を含めて、デジタル情報をダウンロードおよびアップロードすることを許容する。 In addition to the components, FIG. 2 is capable of selectively interconnecting the external operating room data logger (recorder) 220 and / or the external diagnostic processor 230 to the processor 130 via the data bus 174. It also shows that. As will be appreciated, the ability to connect the system 10 with the logger 220 and / or the processor 230 is used to process information collected from, or sensor information from, one or more of the sensors of the system 10 and the sensor. Allows digital information to be downloaded and uploaded, including digital information in response to the information.
ここで、患者体温制御方法の一実施形態の工程流れ図を示す図4を参照する。そのような方法は、図1〜3のシステムの実施形態の動作と関連して実施することが可能であり、様々な工程のより良好な理解を容易にするために、図1〜3のシステム実施形態の動作に関して記述される。しかし、以下で記述する方法は、様々な異なるシステムの実施形態において実施することが可能であることを理解されたい。 Reference is now made to FIG. 4, which shows a process flow diagram of one embodiment of a patient temperature control method. Such a method can be implemented in connection with the operation of the system embodiment of FIGS. 1-3, and to facilitate a better understanding of the various processes, the system of FIGS. The operation of the embodiment will be described. However, it should be understood that the methods described below can be implemented in a variety of different system embodiments.
図4に示すように、システム10の動作は、ユーザによるシステム制御限界/範囲の選択的確立にまず行うことが可能である(工程300)。限界/範囲の設定は、入力装置154においてユーザによって達成することが可能である(たとえば、表示装置152においてユーザに使い易いプロンプティングにより)。例として、設定可能な限界/範囲は、目標患者体温、最低/最高患者体温、循環流体の目標温度、および最高/最低流体温度を含むことが可能である。 As shown in FIG. 4, the operation of the system 10 can be first performed for selective establishment of system control limits / ranges by the user (step 300). Setting limits / ranges can be accomplished by the user at the input device 154 (eg, by prompting the user on the display device 152 for ease of use). By way of example, the configurable limits / ranges may include target patient temperature, minimum / maximum patient body temperature, target temperature for circulating fluid, and maximum / minimum fluid temperature.
次に、システム10の重要な動作能力を確認/較正するために、システム試験を完了することが可能である(工程310)。例として、そのような試験は、工程300が完了した際に自動的に開始することが可能であり、および/またはそうでない場合は、表示装置152のプロンプティングおよび入力装置154のユーザ入力に準拠して選択的に開始することが可能である。システム試験は、システム10の様々なセンサ、流体処理装置、熱交換装置、および関連する回路の動作を確認するために、プロセッサ130によって開始される任意の数の自動手続きを含むことが可能である。 The system test can then be completed to confirm / calibrate the critical operating capabilities of the system 10 (step 310). By way of example, such a test can be initiated automatically upon completion of process 300 and / or otherwise complies with prompting of display device 152 and user input of input device 154. It is possible to start selectively. The system test can include any number of automated procedures initiated by the processor 130 to verify the operation of the various sensors, fluid treatment devices, heat exchange devices, and associated circuitry of the system 10. .
具体的には、プロセッサ130は、試験信号を温度シミュレータ180(たとえば、既知の値の1つまたは複数の抵抗からなる)に自動的に送信することが可能であり、それにより、温度シミュレータ180は、アナログ信号入力を試験のためにコンパレータ166に提供する。たとえば、プロセッサ130によって提供された試験信号により、温度シミュレータ180が、所定の値(たとえば、最高温度に対応する)を超えたアナログ信号入力をコンパレータ166に提供することが可能である。そのような信号により、コンパレータ166は、スイッチ162を開放する信号を送信し、ならびに応答信号をプロセッサ130に送信するはずである。次に、プロセッサ130は、スイッチ162の応答を監視して、コンパレータ166およびスイッチ162の両方の動作を確認することが可能である。システム試験手続きは、プロセッサ130から較正シミュレータ182(たとえば1つまたは複数の抵抗からなる)に試験信号を提供することを含むことも可能である。次に、較正シミュレータ182は、条件付けされたアナログ信号を提供することが可能である。この信号は、動作中に外部センサ210から受信した信号を、表示される精確な患者体温に変換することが可能であるように、プロセッサ130によってシステム10を自動的に較正するために使用される。 In particular, the processor 130 can automatically send a test signal to a temperature simulator 180 (eg, consisting of one or more resistors of known values) such that the temperature simulator 180 can The analog signal input is provided to the comparator 166 for testing. For example, a test signal provided by processor 130 may allow temperature simulator 180 to provide an analog signal input to comparator 166 that exceeds a predetermined value (eg, corresponding to a maximum temperature). Such a signal should cause comparator 166 to send a signal to open switch 162 as well as a response signal to processor 130. The processor 130 can then monitor the response of the switch 162 to confirm the operation of both the comparator 166 and the switch 162. The system test procedure may also include providing a test signal from the processor 130 to the calibration simulator 182 (eg, consisting of one or more resistors). The calibration simulator 182 can then provide a conditioned analog signal. This signal is used by the processor 130 to automatically calibrate the system 10 so that the signal received from the external sensor 210 during operation can be converted to the exact patient temperature displayed. .
図4に示すように、システム試験手続きのいずれかが、システム10に問題があることを指摘した場合(工程320)、ユーザ警告をユーザ・インタフェース150において提供することが可能である(工程320)。例として、視覚警報を表示装置152において提供することが可能である。追加としておよび/または代替として、可聴警報信号をユーザ・インタフェース150において提供することが可能である。警報出力が提供された際に、ユーザは、警報状況に対処するように適切な訂正行為を取ることが可能である。これに関して、ユーザ・インタフェース150は、治療命令をユーザに表示して、ある状況におけるユーザのオーバーライドを許容する。 As shown in FIG. 4, if any of the system test procedures indicate that there is a problem with the system 10 (step 320), a user alert can be provided at the user interface 150 (step 320). . As an example, a visual alert can be provided on display device 152. Additionally and / or alternatively, an audible alert signal can be provided at the user interface 150. When an alarm output is provided, the user can take appropriate corrective action to address the alarm situation. In this regard, the user interface 150 displays treatment instructions to the user to allow user override in certain situations.
図4の方法実施形態は、システム10による流体の随意の事前条件付けを提供する(工程330)。以前に言及したように、そのような事前条件付けは、1つまたは複数の接触パッド1と相互接続する前に、システム10内の流体を加熱または冷却することを必要とする可能性がある。時間が許すとき、そのような事前条件付けは、患者の快適さおよび迅速な患者の体温変化の両方の観点から望ましい可能性がある。例として、事前条件付け工程は、入力装置154を介してユーザによって選択的に開始することが可能である。 The method embodiment of FIG. 4 provides for optional preconditioning of fluid by the system 10 (step 330). As previously mentioned, such preconditioning may require heating or cooling the fluid in the system 10 before interconnecting with the one or more contact pads 1. When time permits, such preconditioning may be desirable in terms of both patient comfort and rapid patient temperature changes. As an example, the preconditioning process can be selectively initiated by the user via input device 154.
流体事前条件付けの開始に従って(工程330)、システム10の様々な構成要素を自動的におよび/または手作業で制御することが可能である(工程340)。より具体的には、ここで図5を参照すると、プロセッサ130によって制御信号を送信することにより、システム10のバイパス・バルブ92を開放することが可能である(工程500)。次に、プロセッサ130による制御信号の送信に従って、循環ポンプ20を所定の速度で動作することが可能である(工程510)。バイパス・バルブ92の開放および循環ポンプ20の動作により、メーク・アップ・リザーバ40内の流体が、バイパス流体線54を通り、循環ポンプ20を通り、循環リザーバ30を経て再びメーク・アップ・リザーバ40の中に流れる。 Following the initiation of fluid preconditioning (step 330), various components of the system 10 can be automatically and / or manually controlled (step 340). More specifically, referring now to FIG. 5, it is possible to open the bypass valve 92 of the system 10 by sending a control signal by the processor 130 (step 500). Next, the circulation pump 20 can be operated at a predetermined speed in accordance with the transmission of the control signal by the processor 130 (step 510). By opening the bypass valve 92 and the operation of the circulation pump 20, the fluid in the makeup reservoir 40 passes through the bypass fluid line 54, the circulation pump 20, the circulation reservoir 30, and the makeup reservoir 40 again. It flows in.
図5によって示すように、流体温度を感知して、流体温度が所定の所望範囲内にあるかを判定することが可能である(工程520)。より具体的には、温度センサ70を使用して、循環リザーバ30における流体の温度を感知することが可能であり、感知温度信号は、所定の範囲との比較のために、プロセッサ130に提供される。後者に関して、所定の範囲は、事前に設定する、そうでない場合はセットアップ動作と関連してユーザによって確立することが可能である。感知温度が所定の範囲内にない場合、プロセッサ130は、所望の程度の流体加熱/冷却(工程530)を達成するために、制御信号を熱交換装置62、64および/または補助ポンプ68に送信することが可能である。理解することが可能であるように、センサ70による温度感知およびプロセッサ130による熱交換装置62、64、ならびにポンプ68の制御は、所望の流体温度を確立する必要に応じて、続行される。 As illustrated by FIG. 5, the fluid temperature can be sensed to determine if the fluid temperature is within a predetermined desired range (step 520). More specifically, the temperature sensor 70 can be used to sense the temperature of the fluid in the circulation reservoir 30, and the sensed temperature signal is provided to the processor 130 for comparison with a predetermined range. The With respect to the latter, the predetermined range can be preset or otherwise established by the user in connection with the setup operation. If the sensed temperature is not within the predetermined range, the processor 130 sends control signals to the heat exchange devices 62, 64 and / or the auxiliary pump 68 to achieve the desired degree of fluid heating / cooling (step 530). Is possible. As can be appreciated, temperature sensing by the sensor 70 and control of the heat exchange devices 62, 64 and the pump 68 by the processor 130 are continued as needed to establish the desired fluid temperature.
ここで図4に戻ると、実際の患者の加熱/冷却の開始は、1つまたは複数の接触パッド1をシステム10に相互接続することを必要とする(工程350)。そのような相互接続に関連して、システム10は、ユーザが、入力装置154において適切な制御入力を提供することを必要とする可能性がある。接触パッド1を相互接続した後、パッドを流れる流体循環を開始することが可能である(工程360)。これに関して、適切なユーザ入力が、入力装置154において必要とされる可能性があり、その際に、事前設定速度設定アルゴリズムに従って、循環ポンプ20を動作することが可能である。上記で言及した工程350および360に関連して、パッド1および患者は、図6に示すように、システム10より上に配置することが好ましい。 Returning now to FIG. 4, the initiation of actual patient heating / cooling requires interconnecting one or more contact pads 1 to the system 10 (step 350). In connection with such interconnections, the system 10 may require a user to provide appropriate control inputs at the input device 154. After the contact pads 1 are interconnected, fluid circulation through the pads can be initiated (step 360). In this regard, appropriate user input may be required at the input device 154, in which case the circulation pump 20 can be operated according to a preset speed setting algorithm. In connection with steps 350 and 360 referred to above, pad 1 and the patient are preferably placed above system 10 as shown in FIG.
この時点で、システム試験をさらに提供することが可能である(工程370)。主な例として、プロセッサ130は、流量計94および/または圧力センサ82によって提供された信号と、循環ポンプ20の既知の動作速度とを使用して、流体がシステム10および相互接続パッド1を適切に循環しているかを判定することが可能である。より具体的には、循環ポンプ20の所与の動作速度について、センサ82によって感知された圧力および流量計94によって測定された流体の流れは、通常の動作条件下では、所定の範囲内において予測可能であるべきである。流量計94から受信した信号が、流れ容積が所定の範囲外にあることを示す場合、プロセッサ130は、ユーザにとって潜在的に懸念される状況ならびにユーザ・インタフェース150において取るべき潜在的な治療行為を特定することが可能である(工程380)。例として、パッド1をシステム10に相互接続するために使用された配管線3のキンクを検査するメッセージを、表示装置152において提供することが可能である。さらに、システム条件が所定の範囲外にある場合、および/または所定の時間内に訂正されない場合、循環ポンプ20、熱交換装置62、64、および/または補助ポンプ68の動作を自動的に終了するように、プロセッサ130を提供することが可能である(工程190)。 At this point, further system testing can be provided (step 370). As a main example, the processor 130 uses the signals provided by the flow meter 94 and / or pressure sensor 82 and the known operating speed of the circulation pump 20 to ensure that the fluid is suitable for the system 10 and interconnect pad 1. It is possible to determine whether it is circulating. More specifically, for a given operating speed of the circulation pump 20, the pressure sensed by the sensor 82 and the fluid flow measured by the flow meter 94 are predicted within a predetermined range under normal operating conditions. Should be possible. If the signal received from the flow meter 94 indicates that the flow volume is outside the predetermined range, the processor 130 may indicate a situation of potential concern to the user as well as potential therapeutic actions to be taken at the user interface 150. It can be identified (step 380). By way of example, a message can be provided at the display device 152 that checks the kink of the pipeline 3 that was used to interconnect the pad 1 to the system 10. Further, if the system conditions are outside the predetermined range and / or are not corrected within the predetermined time, the operation of the circulation pump 20, the heat exchange devices 62, 64, and / or the auxiliary pump 68 is automatically terminated. As such, a processor 130 may be provided (step 190).
システム10が通常の予測範囲内で動作していると想定して、相互接続パッド1において所望の患者の加熱/冷却を提供するように、システム10を自動的に制御することが可能である。これに関して、入口ポート120の入口圧力は、所定の動作範囲において維持することが可能であり、循環流体の温度は、パッド1を経た患者の所望の加熱/冷却に影響を与えるように確立することが可能である(工程400)。相互接続パッド1において所望の負圧を維持するために、プロセッサ130は、入口圧力センサ82によって提供された感知圧力信号を使用して、動作ポンプ20の速度を制御することが可能である。循環流体の温度を確立するために、プロセッサ130は、システム10の温度センサ72、70からの出力信号の一方または両方と、ならびに外部温度センサ210によって提供された感知温度信号とを使用することが可能である。そのような感知温度信号のすべてを使用することが特に有利であることに留意されたい。より具体的には、これらの信号のすべてを使用することは、患者との熱交換の計算を許容する。従って、熱交換装置の制御を設定することが可能である。一つの構成では、そのような設定は、以下のアルゴリズムを使用して提供することが可能である。 Assuming that the system 10 is operating within normal predictive ranges, the system 10 can be automatically controlled to provide the desired patient heating / cooling at the interconnect pad 1. In this regard, the inlet pressure of the inlet port 120 can be maintained in a predetermined operating range, and the temperature of the circulating fluid is established to affect the desired heating / cooling of the patient through the pad 1. Is possible (step 400). In order to maintain the desired negative pressure at the interconnect pad 1, the processor 130 can use the sensed pressure signal provided by the inlet pressure sensor 82 to control the speed of the operational pump 20. In order to establish the temperature of the circulating fluid, the processor 130 may use one or both of the output signals from the temperature sensors 72, 70 of the system 10 as well as the sensed temperature signal provided by the external temperature sensor 210. Is possible. Note that it is particularly advantageous to use all such sensed temperature signals. More specifically, using all of these signals allows for the calculation of heat exchange with the patient. Therefore, it is possible to set the control of the heat exchange device. In one configuration, such a setting can be provided using the following algorithm.
W=KQ(Ti−Tt)−MCdTavg/dt
ここで、W=熱交換装置62、64、および66の伝達、
K=カロリー/分からワットへの変換、
Q=水の流量(たとえば、流量計94によって測定)、
Ti=水の入口温度(たとえば、センサ72によって測定)、
Tt=水の目標温度(たとえば、ユーザによって設定)、
M=循環水の質量(たとえば、システム10によって入力または決定)、
C=水の熱容量、及び、
dTavg/dt=循環する水の温度の平均変化率(たとえば、センサ70による測定を使用して決定)。
W = KQ (T i -T t ) -MCdT avg / dt
Where W = transmission of heat exchangers 62, 64 and 66,
K = conversion from calories / minute to watts,
Q = water flow rate (eg, measured by flow meter 94),
Ti = water inlet temperature (eg, measured by sensor 72),
Tt = target temperature of water (e.g. set by user),
M = mass of circulating water (eg, entered or determined by system 10),
C = heat capacity of water, and
dT avg / dt = average rate of change in the temperature of the circulating water (determined using measurement by sensor 70 for example)
ここで図4に戻ると、センサ70、72、74、82、および94からの出力信号を周期的に使用して、事前設定の許容範囲内においてシステム動作を保証することが可能である(工程410)。監視動作が許容限界外にある場合、訂正行為のためにユーザ警告を提供することが可能であり(工程420)、懸念される条件が続く場合、動作を自動的に終了することが可能である(工程390)。 Returning now to FIG. 4, the output signals from sensors 70, 72, 74, 82, and 94 can be used periodically to ensure system operation within a preset tolerance (steps). 410). If the monitoring action is outside acceptable limits, a user alert can be provided for corrective action (step 420) and the action can be automatically terminated if the condition of concern persists. (Step 390).
上述した熱交換器アルゴリズムに関して、本明細書において記載するシステムは、該システムが、特定の患者体温設定点に近付き、かつそれを維持する方式を制御する追加のアルゴリズムを使用するようにさらに構成することが可能である。再び図2を参照すると、プロセッサ130は、動作中に、これらの水温制御アルゴリズムの1つまたは複数にアクセスして使用することが可能であり、それにより、水温に制御された方式で影響を与えることが可能である。 With respect to the heat exchanger algorithm described above, the system described herein is further configured to use an additional algorithm that controls the manner in which the system approaches and maintains a particular patient temperature set point. It is possible. Referring again to FIG. 2, the processor 130 can access and use one or more of these water temperature control algorithms during operation, thereby affecting the water temperature in a controlled manner. It is possible.
本発明によれば、使用される水温制御アルゴリズムは、水温が所望の設定点温度に迅速に近付いて、次いでその近傍で維持されるように、循環水に加えられる電力(単位時間当たりのエネルギー)を決定する。本明細書において使用される温度制御アルゴリズムは、選択された患者体温設定点付近での著しい温度の揺れを低減し、システムの監視温度の1つまたは複数が事前設定範囲外にあるとき、水温を迅速に変化させる能力を含むようにさらに構成される。 In accordance with the present invention, the water temperature control algorithm used is the power applied to the circulating water (energy per unit time) so that the water temperature quickly approaches the desired set point temperature and then is maintained in its vicinity. To decide. The temperature control algorithm used herein reduces significant temperature fluctuations near the selected patient temperature set point and reduces the water temperature when one or more of the monitored temperatures of the system are outside the preset range. Further configured to include the ability to rapidly change.
本発明の一実施形態によれば、供給された電力は、少なくとも2つの制御項の組合せを使用して計算することが可能である。第1項は、該システムの入口において測定される水温に基づき、第2項は、出口の水温に基づく。この温度制御工程の一部として、出口水温は、設定点まで駆動される温度である。第1制御項は、入口水温と患者体温設定点との計算された差に比例する可能性がある。より具体的には、第1制御項は、利得、それから減算されたオフセット項を有する測定流量、水温設定点と測定入口水温との差、の積とすることが可能である。これは、以下の式で計算することが可能である。 According to one embodiment of the invention, the supplied power can be calculated using a combination of at least two control terms. The first term is based on the water temperature measured at the inlet of the system, and the second term is based on the outlet water temperature. As part of this temperature control process, the outlet water temperature is the temperature driven to the set point. The first control term may be proportional to the calculated difference between the inlet water temperature and the patient body temperature set point. More specifically, the first control term can be the product of the gain, the measured flow rate with the offset term subtracted from it, and the difference between the water temperature set point and the measured inlet water temperature. This can be calculated by the following equation.
制御項1=利得×(測定流量−流れオフセット)×(水温設定点−測定入口温度)。
上記の式によれば、測定流量が流れオフセットより小さい場合、制御項1はゼロに設定される。流れオフセットがゼロに設定された場合、制御項1が、測定入口温度から水温設定点まで循環水を上昇または降下させるのに必要な伝熱率に等しいように、利得を選択することが可能である。制御項1は、水温を温度設定点まで変化させる理論的な温度変化を提供するが、アルゴリズムは、本明細書に記述するシステムの現実的な特性を考慮に入れるようにさらに改良することが可能である。
Control term 1 = gain × (measured flow rate−flow offset) × (water temperature set point−measurement inlet temperature).
According to the above equation, if the measured flow rate is less than the flow offset, control term 1 is set to zero. If the flow offset is set to zero, the gain can be selected so that control term 1 is equal to the heat transfer rate required to raise or lower the circulating water from the measured inlet temperature to the water temperature set point. is there. Control term 1 provides a theoretical temperature change that changes the water temperature to the temperature set point, but the algorithm can be further refined to take into account the realistic characteristics of the system described herein. It is.
具体的な1つの特性は、現実的には、実際の熱入力率または加えられる電力がコマンド値に正確には整合しない可能性があることである。これは、2つ以上の熱効果装置を使用して伝熱を提供する状況では特に当てはまる。本質的に、ヒータは熱を加えることのみが可能であり、ラジエータ、冷却装置、氷、またはある他の装置は、冷却するためにのみ使用することが可能である。さらに、ヒータによって提供される実際の電力は、線電圧の変化、ヒータの電気抵抗、及び、環境への熱損失により、コマンド値から変化することがある。冷却装置によって除去される電力は、周囲大気温度、気流の部分的な遮断、および様々な他のファクタによって影響を受けることがある。 One specific characteristic is that in practice, the actual heat input rate or applied power may not exactly match the command value. This is especially true in situations where two or more heat effect devices are used to provide heat transfer. In essence, the heater can only apply heat, and a radiator, cooling device, ice, or some other device can only be used to cool. Further, the actual power provided by the heater may vary from the command value due to changes in line voltage, heater electrical resistance, and heat loss to the environment. The power removed by the cooling device can be affected by ambient air temperature, partial blockage of airflow, and various other factors.
考慮に入れることが可能な第2の特性は、水に熱を加える、または、水から熱を除去することが瞬間的ではないということである。時間のある瞬間に決定された必要な伝熱率を、その瞬間において適用することは可能ではない。より具体的には、最速のシステムにおいても、コマンドが開始される時間と、熱交換装置が指定レベルまで冷却または加熱する時間量、したがって水に熱を加える/水から熱を除去するのにかかる時間量との間には、ある程度の遅延が生じる。 A second property that can be taken into account is that it is not instantaneous to add or remove heat from the water. It is not possible to apply the required heat transfer rate determined at a moment in time at that moment. More specifically, even in the fastest systems, the time at which a command is initiated and the amount of time that the heat exchanger cools or heats to a specified level, and thus it takes to add heat to / remove heat from the water. Some delay occurs between the amount of time.
考慮に入れることが可能な第3の特性は、特定の水量に追加することが可能な、または、それから除去することが可能な熱量に対する限界である。たとえば、ラジエータは、ある特定の流量以下では動作することが可能ではなく、ある特定の最低温度には到達可能ではない。 A third property that can be taken into account is the limit on the amount of heat that can be added to or removed from a particular amount of water. For example, a radiator cannot operate below a certain flow rate and cannot reach a certain minimum temperature.
上述した特性を考慮に入れるために、利得を、理論的に必要な伝熱率をもたらす値より低い値に設定することが可能であり、非ゼロの流れオフセットを含むことも可能である。流れオフセット項により、低流量では制御項1の値が低減され、上述した伝熱遅延の影響が低減される。 In order to take into account the characteristics described above, the gain can be set to a value lower than that which would theoretically require the heat transfer rate, and can include non-zero flow offsets. The flow offset term reduces the value of control term 1 at low flow rates and reduces the effects of the heat transfer delay described above.
第2制御項は、水温の変化率、ならびに温度設定点付近の揺れ制動を制御することを主に対象とする。第2項は、水温設定点と測定出口温度との差を使用して計算される。上述したように、測定出口温度は、水が体温制御パッドを循環する前に、システムの出口において測定される。本発明によれば、第2項を計算するアルゴリズムは、いくつかの修正を伴う比例、積分、および微分(PID)制御装置に基づくことが可能である。 The second control term is mainly intended to control the rate of change of the water temperature and the shaking braking near the temperature set point. The second term is calculated using the difference between the water temperature set point and the measurement outlet temperature. As described above, the measured outlet temperature is measured at the outlet of the system before water circulates through the body temperature control pad. In accordance with the present invention, the algorithm for calculating the second term can be based on a proportional, integral, and derivative (PID) controller with some modifications.
本明細書において使用可能なPID制御装置は、以下の式によって表すことが可能である。
PID制御=Kp×誤差+KI×積分(誤差)+Kd×微分(誤差)
ここで、
Kp=比例利得、
KI=積分利得、
Kd=微分利得、
誤差=出口温度と設定点との間の測定温度。
The PID control device that can be used in this specification can be expressed by the following equation.
PID control = K p × error + K I × integration (error) + K d × differentiation (error)
here,
K p = proportional gain,
K I = integral gain,
K d = differential gain,
Error = measured temperature between outlet temperature and set point.
第2項を計算するために水温制御アルゴリズムによって使用される式は、以下の通りである:
制御項2=可変利得×(Kp×誤差+KI×(修正積分(誤差))+Kd×(修正微分(誤差))。
The equation used by the water temperature control algorithm to calculate the second term is as follows:
Control term 2 = variable gain × (K p × error + K I × (corrected integration (error)) + K d × (corrected derivative (error))).
可変誤差は、システムを流れる水の測定流量を使用して計算される。上述したように、流量は流量計を使用して計算される。可変利得は以下の式によって計算される:
可変利得=K0+K1×測定流量。
The variable error is calculated using the measured flow rate of water flowing through the system. As described above, the flow rate is calculated using a flow meter. The variable gain is calculated by the following formula:
Variable gain = K 0 + K 1 × measured flow rate.
これは、利得を計算する式の単なる1つの表現であるが、当業者であれば他の形態を使用することが可能であることを理解するであろう。
上記の式を見ると、可変利得は、測定流量が増大する際に増大することがわかる。システムをさらに研究することにより理解されるように、水温を所与の量だけ上昇させるのに必要な伝熱率は、流量が増大する際に増大しなければならない。また、出口水温は、ヒータおよび冷却装置の下流において測定されるので、所与の水の塊(bolus)に熱を加える時間とその温度を測定する時間との間に時間遅延が存在する。この時間遅延は、流量が減少するに従って増大する。
This is just one representation of the equation for calculating the gain, but those skilled in the art will appreciate that other forms can be used.
Looking at the above equation, it can be seen that the variable gain increases as the measured flow rate increases. As will be understood by further study of the system, the heat transfer rate required to increase the water temperature by a given amount must increase as the flow rate increases. Also, since the outlet water temperature is measured downstream of the heater and cooling device, there is a time delay between the time to apply heat to a given water bolus and the time to measure that temperature. This time delay increases as the flow rate decreases.
制御システムを分析する際に理解されるように、時間遅延は、制御システムにおいて揺れおよびオーバーシュートを誘起する傾向がある。時間遅延が増大する際に、制御システムの応答は、オーバーシュートを低減するように緩慢にしなければならない。これは、比例利得Kpおよび積分利得KIを低減し、微分項Kdを増大させることによって達成することが可能である。測定雑音がある場合、大きな微分により、制御システムが不安的になることがある。したがって、可変利得を使用して、制御項の比例利得および積分部分を低減し、一方微分は変更しないままとする。その結果、微分項は、より低い流量において制御項のより大きな部分に寄与する。 As is understood when analyzing a control system, time delays tend to induce wobble and overshoot in the control system. As the time delay increases, the response of the control system must be slowed to reduce overshoot. This reduces the proportional gain Kp and the integral gain K I, it can be accomplished by increasing the differential term Kd. In the presence of measurement noise, large differentials can make the control system uneasy. Therefore, variable gain is used to reduce the proportional gain and integral part of the control term, while the derivative remains unchanged. As a result, the derivative term contributes to a larger portion of the control term at lower flow rates.
本明細書において記述するシステムを流れる水の流量は、システムに接続された体温制御パッドの数に関係する。パッド数は伝熱表面積に直接関係し、伝熱表面積は機械に対する伝熱負荷に関係する。流量が増大する際に、熱負荷は一般に増大する。本明細書において記述する制御システムは、負荷が増大するに従い、応答性が高まるように構成される。 The flow rate of water flowing through the system described herein is related to the number of body temperature control pads connected to the system. The number of pads is directly related to the heat transfer surface area, which is related to the heat transfer load on the machine. As the flow rate increases, the heat load generally increases. The control system described herein is configured to increase responsiveness as the load increases.
本明細書において記述する積分項は、定常状態の誤差を排除するように構成される。本明細書において記述するシステムによれば、小さく、緩慢に変化する誤差が存在する場合、誤差の積分は、誤差をゼロにするように、時間と共に徐々に増大する。しかし、システムに時間遅延が存在する場合、オーバーシュートおよび揺れをもたらすことがある。 The integral term described herein is configured to eliminate steady state errors. According to the system described herein, if there is a small and slowly changing error, the error integration will gradually increase over time to bring the error to zero. However, if there is a time delay in the system, it can lead to overshoot and wobble.
システム動作に影響を与える可能性がある温度限界を回避するために、温度のオーバーシュートを最低限に抑えることが重要である。上述した修正積分項は、積分が可能な条件を限定することによって、オーバーシュートおよび揺れを低減するように適合される。サンプリングしたデータ・システムでは、積分は、長時間にわたる誤差の総和によって近似される。本明細書において記述する制御システムによれば、現状誤差は、誤差の大きさが非常に緩慢に減少する場合、または任意の割合で増大する場合にのみ、修正積分項に追加される。統合は、誤差の大きさが所定の値(5℃など)より大きい場合に積分が変化しないように、さらに制限することが可能である。修正積分項の最大値および最小値は、制御全体の大部分とならないようにも制限される。 It is important to minimize temperature overshoot to avoid temperature limits that may affect system operation. The modified integral term described above is adapted to reduce overshoot and sway by limiting the conditions under which integration is possible. In a sampled data system, the integral is approximated by the sum of errors over time. According to the control system described herein, the current error is added to the modified integral term only if the magnitude of the error decreases very slowly or increases at any rate. The integration can be further limited so that the integration does not change if the magnitude of the error is greater than a predetermined value (such as 5 ° C.). The maximum and minimum values of the modified integral term are also limited so that they do not become a major part of the overall control.
微分は、サンプリング時間によって除算された2つの連続測定の差によって通常近似される。測定雑音を有するシステムでは、これは、近似微分の大きな変化となることがあり、これにより、制御項が大きく変化することがある。これは、デジタルフィルタリングで対処することが可能であるが、信号対雑音比が非常に大きい可能性があるので、フィルタリングの結果は、良好な近似ではない。 The derivative is usually approximated by the difference between two consecutive measurements divided by the sampling time. In systems with measurement noise, this can be a large change in the approximate derivative, which can cause a significant change in the control term. This can be addressed with digital filtering, but the result of filtering is not a good approximation since the signal-to-noise ratio can be very large.
本明細書において使用する修正微分項は、最近のNデータ点に適応された「ランニング最小2乗」線の傾斜を決定することによって計算することが可能である。この近似の導出は、以下のように実施することが可能である:
微分を決定するために、最近のNデータ点を通るように線を適合する。点(Ti,Ti)が与えられると、点を通るように適合された最小2乗線
T=A+Bt
は、以下から決定される:
The modified differential term used herein can be calculated by determining the slope of the “running least squares” line applied to the most recent N data points. The derivation of this approximation can be performed as follows:
To determine the derivative, fit a line through the most recent N data points. Given a point (Ti, Ti), a least-squares line adapted to pass through the point T = A + Bt
Is determined from:
最小2乗傾斜計算に関して、以下の例の定数を使用することが可能である:
時間総和=45; \*(0+1+2・・・9)時間総和ではない
2乗時間和=285; *(1+4+9+・・・+8)
デルタ=825; \*10−num−サンフ゜ル*2乗時間総和−(総和−時間)2
タウ=1; \*サンプリング期間
サンプル数=10 \*使用されているサンプルの数
変数は、以下を含むことが可能である:
時間誤差総和 \*時間温度誤差の総和
誤差総和 \*誤差の総和
誤差インターセプト \*最小2乗インターセプト項
誤差傾斜 \*最小2乗傾斜
当初、すべての変数は、ゼロに設定される。
For the least square slope calculation, the following example constants can be used:
Total time = 45; \ * (0 + 1 + 2 ... 9) Not total time Squared time sum = 285; * (1 + 4 + 9 + ... + 8)
Delta = 825; \ * 10 -num- sample * squared time total- (total-time) 2
Tau = 1; \ * Sampling period Number of samples = 10 \ * Number of samples used Variables can include:
Sum of time error \ * Sum of time temperature error Error sum \ * Sum of error Error intercept \ * Least square intercept term Error slope \ * Least square slope Initially, all variables are set to zero.
時間誤差総和=時間誤差総和=τ*誤差総和+サンプル数*τ*誤差+誤差インターセプト
誤差総和=誤差総和−誤差インターセプト+誤差;
誤差インターセプト=(時間2乗総和*誤差総和−時間総和*時間誤差総和)/デルタ;
誤差傾斜=(サンプル数*時間誤差総和−時間総和*誤差総和)/デルタ
修正微分項の大きさは、雑音への応答を防止するように限定することも可能である。
Total time error = Total time error = τ * Total error + Number of samples * τ * Error + Error intercept Total error = Total error-Total error + Error;
Error intercept = (time square sum * error sum-time sum * time error sum) / delta;
Error slope = (number of samples * total time error−total time * total error) / delta The magnitude of the modified differential term can also be limited to prevent response to noise.
上述した工程を使用する際に、様々な安全上の特徴もシステムに組み込むことが可能である。より具体的には、ある監視条件が検出された場合、1つまたは複数の代替処理モードを使用することが可能である。たとえば、水温が非常に高いまたは非常に低い場合、代替動作モードにより、水温を可能な限り迅速に安全領域内にすることが可能である。動作の前に、最大許容水温設定点を設定することが可能である(42℃など)。この値より高い温度は、患者にとって危険な可能性がある。本明細書において記述するアルゴリズムは、水温を再びより安全なレベルまで迅速に降下させるように、42℃より高温では異なる応答をするように構成することが可能である。このモードにおいて実施するために、修正積分項を、より迅速な割合で増大させることが可能である。これは、修正積分項に加重ファクタを乗算することによって実施することが可能である。さらに、微分項は、温度が降下している間、不能にされる(ゼロに設定される)。非ゼロ積分項は、温度の降下率を遅くさせる傾向がある可能性がある。反対に、本明細書において記述するシステムが低体温を誘起するように使用される状況では、温度が指定最低温度より降下する場合、修正積分項および修正微分項は、迅速な温度上昇を提供するように、さらに修正することが可能である。 Various safety features can also be incorporated into the system when using the processes described above. More specifically, if a monitoring condition is detected, one or more alternative processing modes can be used. For example, if the water temperature is very high or very low, an alternative mode of operation can bring the water temperature into the safe area as quickly as possible. Prior to operation, a maximum allowable water temperature set point can be set (eg, 42 ° C.). Temperatures above this value can be dangerous for the patient. The algorithm described herein can be configured to respond differently at temperatures above 42 ° C. so as to quickly drop the water temperature again to a safer level. To implement in this mode, the modified integral term can be increased at a faster rate. This can be done by multiplying the modified integral term by a weighting factor. In addition, the derivative term is disabled (set to zero) while the temperature is decreasing. Non-zero integral terms may tend to slow the rate of temperature drop. Conversely, in situations where the system described herein is used to induce hypothermia, the modified integral and modified derivative terms provide a rapid temperature rise when the temperature falls below a specified minimum temperature. Further modifications are possible.
本明細書において記述するシステムの通常の動作モードを、図8a〜8dのフローチャートにおいて開示する。温度制御システムの特定の動作モードに応じて、水の温度設定点が、準備の前にシステムのユーザによって選択され、または、事前にプログラムされたシーケンスの一部として特定される。たとえば、体温制御パッドが低体温を誘起するものである状況では、温度設定点は、それに応じて冷却するように選択される。反対に、温度制御システムが加熱モードにある場合、温度設定点は、所望の量の身体加熱を提供するように選択される。またこの時点において、流れオフセット設定値が確立される。システムの動作中、システムの入口および出口の両方の水温を周期的に測定する。 The normal mode of operation of the system described herein is disclosed in the flowcharts of FIGS. Depending on the specific operating mode of the temperature control system, the water temperature set point is selected by the user of the system prior to preparation or specified as part of a pre-programmed sequence. For example, in situations where the body temperature control pad induces hypothermia, the temperature set point is selected to cool accordingly. Conversely, when the temperature control system is in the heating mode, the temperature set point is selected to provide the desired amount of body heating. Also at this point, a flow offset setpoint is established. During system operation, water temperatures at both the inlet and outlet of the system are measured periodically.
電力信号を計算する初期工程として、現行測定流量が、選択された流れオフセットより大きいかについてまず判定することが可能である。測定流量が、流れオフセットより小さい場合、第1制御項はゼロに設定され、計算工程は続行される。測定流量が流れオフセットより小さくない場合、第1制御項は、上記から、様々なセンサからの読取りを伴う数式を使用して計算される。 As an initial step in calculating the power signal, it can first be determined whether the current measured flow rate is greater than the selected flow offset. If the measured flow is less than the flow offset, the first control term is set to zero and the calculation process continues. If the measured flow rate is not less than the flow offset, the first control term is calculated from above using equations with readings from various sensors.
第1制御項が特定の期間について計算された場合、処理は、第2制御項の計算に継続する。この時点で、出口温度が測定される。次いで、測定出口温度と設定点温度との差である現行誤差値が計算される。 If the first control term is calculated for a specific period, processing continues with the calculation of the second control term. At this point, the outlet temperature is measured. A current error value, which is the difference between the measured outlet temperature and the set point temperature, is then calculated.
次いで、変化率を計算するために、現行誤差を以前のデータと組み合わせる。最後のNの誤差が識別され、上述したように適合された「ランニング最小2乗」線を計算する。この変化率を使用して、修正積分を識別する。Nより少ない誤差が利用可能である場合、利用可能な点のみを使用して計算する。 The current error is then combined with the previous data to calculate the rate of change. The last N errors are identified and a “running least squares” line fitted as described above is calculated. This rate of change is used to identify the modified integral. If less than N errors are available, calculate using only available points.
次いで、現行誤差値を事前に決定された誤差範囲である積分帯と比較する。誤差値が積分帯内にない場合、誤差値は、時間にわたる誤差の積分の推定として使用される総和には追加されない。これは、測定温度が設定点温度に近付くまで、制御項の積分部分を効果的に無効にする。これは、オーバーシュートおよび揺れを低減するのに役立つ。積分項は、定常状態誤差を低減または排除することを意図している。誤差が大きいとき、設定点に向かって迅速に駆動され、定常状態では駆動されない。誤差が小さいときのみ誤差を積分項に追加することにより、制御装置の積分部分が非定常状態誤差に応答することが防止される。 The current error value is then compared to an integration band that is a predetermined error range. If the error value is not within the integration band, the error value is not added to the sum used as an estimate of the error integral over time. This effectively disables the integral part of the control term until the measured temperature approaches the set point temperature. This helps to reduce overshoot and swing. The integral term is intended to reduce or eliminate steady state errors. When the error is large, it is driven quickly towards the set point and not in steady state. Adding the error to the integral term only when the error is small prevents the integral part of the controller from responding to unsteady state errors.
誤差が積分帯内にある場合、誤差の大きさが迅速に減少しているかについて判定が行われる。誤差の大きさが所定の割合以上で減少していない場合、積分項に追加される。そうでない場合、積分項は変化されない。定義によって、定常状態誤差は変化しないので、誤差の変化率を使用して積分項に追加するかを判定することにより、積分項が定常状態誤差にのみ応答することが保証される。これにより、積分項が、オーバーシュートおよび揺れを誘起することがある過度な保証をすることが防止される。 If the error is within the integration band, a determination is made as to whether the magnitude of the error is rapidly decreasing. If the error magnitude has not decreased by more than a predetermined percentage, it is added to the integral term. Otherwise, the integral term is not changed. By definition, the steady state error does not change, so using the rate of change of error to determine whether to add to the integral term ensures that the integral term responds only to the steady state error. This prevents the integral term from making excessive guarantees that may induce overshoot and wobble.
積分総和を計算する工程が完了した後、出口温度が上限を超えたかについてさらに判定することが可能である。以前に記述したように、測定温度が最高温度を超える、または最低温度より降下する状況では、システムは、温度をそれぞれ迅速に降下または上昇させるように構成することが可能である動作モードを開始する。この状況では、加重ファクタを現行測定誤差に追加することが可能であり(この場合、誤差に2を乗算する)、この修正誤差が積分総和に追加される。 After the step of calculating the integral sum is completed, it can be further determined whether the outlet temperature has exceeded the upper limit. As previously described, in situations where the measured temperature exceeds the maximum temperature or falls below the minimum temperature, the system initiates an operating mode that can be configured to rapidly decrease or increase the temperature, respectively. . In this situation, it is possible to add a weighting factor to the current measurement error (in this case, multiply the error by 2) and this correction error is added to the integral sum.
累積誤差の最小2乗適応について計算された傾斜が負であるかについて、さらに問合わせを行うことが可能である。負である場合、これは温度が降下していることを意味し、したがって、傾斜をゼロに設定することが可能であり、これにより、微分項が効果的に不能になり、温度変化率が増大する。 Further inquiries can be made as to whether the slope calculated for the least squares adaptation of the accumulated error is negative. If negative, this means that the temperature is dropping, so the slope can be set to zero, which effectively disables the derivative term and increases the rate of temperature change. To do.
この時点で、修正積分項および修正微分項は計算されており、両項とも、所定の範囲外にないように限定することが可能である。これらの範囲は、修正積分項が制御項全体の大部分とならないように確立される。計算される第2制御項の最終成分は、流れ変化利得である。上述したように、これは、流量計から受信した信号を使用して行うことが可能である。 At this point, the corrected integral term and the corrected differential term have been calculated, and both terms can be limited so that they are not outside the predetermined range. These ranges are established so that the modified integral term is not a major part of the overall control term. The final component of the calculated second control term is the flow change gain. As mentioned above, this can be done using the signal received from the flow meter.
可変利得および修正微分項ならびに修正積分項が計算されているので、全制御項を生成するために、制御項2を計算して、制御項1に付加することが可能である。全制御項も、所定の範囲内に限定することが可能である。最後に、熱交換を使用するべきであるかについて判定を行うことが可能である。選択された装置に基づいて、コマンド信号が生成されて送信される。上述した制御工程は、システム・プログラムおよび/またはシステムのユーザによる手作業動作に応じて、周期的に反復される。 Since the variable gain and modified derivative term and modified integral term are calculated, the control term 2 can be calculated and added to the control term 1 to generate the entire control term. All control terms can also be limited within a predetermined range. Finally, a determination can be made as to whether heat exchange should be used. A command signal is generated and transmitted based on the selected device. The control process described above is repeated periodically in response to manual actions by the system program and / or system user.
ここで、ユーザ・インタフェース150の一実施形態を示す図6を参照する。そのようなインタフェース150について、上述したシステム10の様々な特徴の例示的な適用に関して記述する。ユーザ・インタフェース150は、ユーザ動作キー502〜518と、メッセージ・スクリーン530と、患者体温表示装置540とからなる。メッセージ・スクリーン530は、動作中に、パラメータ設定、警告、及び警報を表示する。 Reference is now made to FIG. 6 illustrating one embodiment of a user interface 150. Such an interface 150 will be described with respect to an exemplary application of various features of the system 10 described above. The user interface 150 includes user operation keys 502 to 518, a message screen 530, and a patient temperature display device 540. Message screen 530 displays parameter settings, warnings, and alarms during operation.
患者体温センサ210が所与の手続きで使用される場合、表示装置540が測定された患者体温を提供する。一つの構成では、表示温度は25℃から42℃の範囲であるべきである。患者体温センサ210が適所にある場合、アイコン542が患者体温の傾向または変化を示す。図示したように、アイコン542は、複数の上方向矢印および下方向矢印からなることが可能であり、上方向矢印と下方向矢印との間には円がある。照明された上方向黄色矢印は、患者の体温が上昇していることを示す。照明された下方向黄色矢印は、患者の体温が降下していることを示す。照明された矢印が高くまたは低くなるほど、温度の変化は迅速である。黄色の円のみが照明されているとき、患者の体温はほぼ一定である。 When the patient temperature sensor 210 is used in a given procedure, the display device 540 provides the measured patient temperature. In one configuration, the indicated temperature should be in the range of 25 ° C to 42 ° C. When patient temperature sensor 210 is in place, icon 542 indicates a trend or change in patient temperature. As shown, the icon 542 can consist of a plurality of upward and downward arrows, with a circle between the upward and downward arrows. The illuminated upward yellow arrow indicates that the patient's body temperature is rising. An illuminated down yellow arrow indicates that the patient's temperature is falling. The higher or lower the illuminated arrow, the faster the temperature change. When only the yellow circle is illuminated, the patient's body temperature is almost constant.
システム10の4つの主な自動動作モードをキー502〜508を使用して設定することが可能である:
1.「患者体温制御モード」−−キー502を押すことによって設定、
2.「水温制御モード」−−キー504を押すことによって設定、
3.「排出モード」−−キー506を押すことによって設定、
4.「停止モード」−−キー508を押すことによって設定、
特定のモードおよび対応するパラメータ設定の修正に関する追加の情報は、さらに記述するように、所与のモードにある間に、「アップ矢印」キー510または「ダウン矢印」キー512を押すことによって達成することが可能である。
The four main automatic operating modes of the system 10 can be set using the keys 502-508:
1. “Patient temperature control mode” —set by pressing key 502,
2. "Water temperature control mode"-set by pressing key 504,
3. “Eject mode” —set by pressing key 506,
4). “Stop Mode” —set by pressing key 508,
Additional information regarding the modification of a particular mode and corresponding parameter settings is achieved by pressing the “Up Arrow” key 510 or the “Down Arrow” key 512 while in a given mode, as further described. It is possible.
患者体温制御モードでは、システム10は患者の体温を監視して、設定対象温度に制御するように自動的に機能する。対象温度を達成するために、水を必要に応じて冷却または加熱し、パッド1を経てポンピングする。一つの構成では、患者体温は33℃と37℃との間において制御および監視することが可能である。稼動されたとき、キー502の上の黄色インジケータ光が照明される。水の流量が、1分当たりのリットル(すなわち「lpm」)でメッセージ・スクリーン530に表示される。 In the patient temperature control mode, the system 10 automatically functions to monitor the patient's temperature and control it to the set target temperature. To achieve the target temperature, the water is cooled or heated as necessary and pumped through the pad 1. In one configuration, patient temperature can be controlled and monitored between 33 ° C and 37 ° C. When activated, the yellow indicator light on the key 502 is illuminated. The water flow rate is displayed on message screen 530 in liters per minute (ie, “lpm”).
水温制御モードでは、システム10は温度制御された水がパッド1を流れるように自動的に機能する。水はオペレータによって設定された特定の目標温度に制御される。一つの構成では、目標水温は4℃と42℃との間で設定することが可能である。稼動されたとき、キー504の上の黄色インジケータ光が照明される。このモードが稼動しているとき、警報条件が生じない限り、水温および流量が、メッセージ・スクリーン530に表示される。 In the water temperature control mode, the system 10 automatically functions so that temperature-controlled water flows through the pad 1. The water is controlled to a specific target temperature set by the operator. In one configuration, the target water temperature can be set between 4 ° C and 42 ° C. When activated, the yellow indicator light on the key 504 is illuminated. When this mode is active, the water temperature and flow rate are displayed on the message screen 530 unless an alarm condition occurs.
排出モードでは、システム10はパッド1から水を排出するように自動的に機能する。モードが稼動されたとき、キー506の上の黄色光が照明される。このモードが稼動しているとき、メッセージ(「水を排出する」など)が、メッセージ表示スクリーン530に表示される。パッド1が空になったとき、自動的に停止モードに戻るように、システム10を提供することが可能である。 In the drain mode, the system 10 automatically functions to drain water from the pad 1. When the mode is activated, the yellow light on the key 506 is illuminated. When this mode is active, a message (such as “drain water”) is displayed on the message display screen 530. It is possible to provide the system 10 to automatically return to the stop mode when the pad 1 is empty.
停止モード・キー508を随時押すことにより、3つの他のモード(すなわち患者体温制御、水温制御モード、または排出モード)のいずれかが停止される。稼動されたとき、停止モード・キー508の上の黄色光が照明される。対応するモード・キーを押すことによって、あらゆる他のモードを停止モードから稼動することが可能である。 By pressing the stop mode key 508 at any time, one of three other modes (ie, patient temperature control, water temperature control mode, or drain mode) is stopped. When activated, the yellow light above the stop mode key 508 is illuminated. Any other mode can be activated from the stop mode by pressing the corresponding mode key.
様々なシステム設定および他の情報に、停止モード、水温制御モード、および患者体温モードにおいてメッセージ・スクリーン530の表示されたメニューおよび情報リストから到達することが可能であり、たとえば、以下が含まれる:
1.設定患者目標温度
2.設定水目標温度
3.測定水レベル
4.設定最高/最低水温
5.設定高および低患者体温警告設定
6.他のセットアップ・パラメータ(データ出力間隔など)
理解することが可能であるように、言及した設定は、各手続きについて変更することが可能である。システム10は、システム10が無効にされた後、設定がデフォルト・パラメータに戻るように提供することが可能である。新しいデフォルト・パラメータは、所望であれば、永続的に保存することも可能である。
Various system settings and other information can be reached from the displayed menu and information list on message screen 530 in stop mode, water temperature control mode, and patient temperature mode, including, for example:
1. 1. Set patient target temperature 2. Set target water temperature Measurement water level 4. Maximum / minimum water temperature setting 5. Set high and low patient temperature warning settings Other setup parameters (data output interval, etc.)
As can be appreciated, the settings mentioned can be changed for each procedure. The system 10 can provide settings to return to default parameters after the system 10 is disabled. New default parameters can also be saved permanently if desired.
上記で言及したように、「アップ矢印」キー510および「ダウン矢印」キー512により、ユーザは、メッセージ・スクリーン530上のメニューおよび情報リストをスクロールすることが可能になる。それに関連して、「入力キー」514により、オペレータは、パラメータ設定を選択および変更することが可能になる。たとえば、矢印キー510、512を使用してメッセージ・スクリーン530に列挙された所与のパラメータを選択することが可能であり、次いで、入力キー514を押して、公表された方式(明るくする、または異なる色で照明するなど)パラメータを表示することが可能である。次に、矢印キー510、512を使用して、設定値を増大または減少させることが可能である。所望の値が表示されたとき、ユーザは、入力キー514を押して、再び設定を確立することが可能である。「メイン・メニュー・キーに戻る」516は、所与のメニューを出て、ユーザをメイン・メニューに戻す。「警報/警告」アイコン520は、警告または警報条件を検出した際に、自動的に照明される。「キャンセル・キー」520を押すことにより、警告または警報は解除される。 As mentioned above, “up arrow” key 510 and “down arrow” key 512 allow the user to scroll through menus and information lists on message screen 530. In that regard, the “input key” 514 allows the operator to select and change parameter settings. For example, the arrow keys 510, 512 can be used to select a given parameter listed in the message screen 530, and then the input key 514 can be pressed to publish the published method (lighten or different It is possible to display parameters (such as lighting with color). The arrow keys 510, 512 can then be used to increase or decrease the setpoint. When the desired value is displayed, the user can press the input key 514 to establish the setting again. “Return to Main Menu Key” 516 exits the given menu and returns the user to the main menu. An “alarm / warning” icon 520 is automatically illuminated when a warning or alarm condition is detected. By pressing the “Cancel key” 520, the warning or alarm is released.
システム10の使用前に、リザーバ30および40は、蒸留水または滅菌水などの流体で満たされているべきである。これを実施するために、システム10は、プラグインなどを介した適切な電源出口など、電源160に接続されるべきである。ターン・オンされた後、簡潔な自己検査を実施して停止モードに入るように、システム10を提供することが可能である。停止モード・キー508の上の黄色光が照明される。「ダウン矢印」キー512を使用して、ユーザは、表示装置が「水レベル「XX」使用−充填するためにエンタを押す」を読み取るまで、メニューをスクロールすることが可能である。次いで、ユーザは、充填管をブロック・マニホルド5の上の入口コネクタの1つの中に接続することが可能である。充填管の他端は、水容器の中に配置することが可能である。次いで、エンタ・キー514を押して、システム10に充填を開始させ、充填が完了したときに自動的に停止させることが可能である。次いで、システム10は停止モードに戻る。 Prior to use of the system 10, the reservoirs 30 and 40 should be filled with a fluid such as distilled or sterile water. In order to do this, the system 10 should be connected to a power source 160, such as a suitable power outlet, such as via a plug-in. After being turned on, the system 10 can be provided to perform a brief self-test and enter a stop mode. The yellow light above the stop mode key 508 is illuminated. Using the “down arrow” key 512, the user can scroll through the menu until the display reads “water level“ XX ”use—press enter to fill”. The user can then connect the filling tube into one of the inlet connectors on the block manifold 5. The other end of the filling tube can be placed in a water container. The enter key 514 can then be pressed to cause the system 10 to begin filling and automatically stop when filling is complete. The system 10 then returns to the stop mode.
充填工程は、停止モード・キー508を押すことによって、随時中断することが可能である。しかし、リザーバ30、40は、最大数の使用については、十分に充填されない可能性がある。再充填する前に実行することが可能である手続きの数を決定するために(たとえば、所定の数のパッドの設計限界を想定する)、ユーザは、アップ矢印キー510およびダウン矢印キー512を使用して、メッセージ・スクリーン530が水レベルおよび残された使用数を表示するまで、メニューをスクロールすることが可能である。 The filling process can be interrupted at any time by pressing the stop mode key 508. However, the reservoirs 30, 40 may not be fully filled for the maximum number of uses. To determine the number of procedures that can be performed before refilling (eg, assuming a predetermined number of pad design limits), the user uses the up arrow key 510 and the down arrow key 512 The menu can then be scrolled until the message screen 530 displays the water level and the remaining usage count.
システム10で温度を制御する多くのパラメータは、将来の使用のために、変更および/または適応および保存することが可能であることに留意されたい。所与の患者についてシステム10を使用する前に、ユーザがどの設定を使用するかを決定することが可能である。すべてのパラメータは、新しい設定が保存されない限り、デフォルト設定に戻る。 It should be noted that many parameters that control temperature in the system 10 can be changed and / or adapted and stored for future use. Before using the system 10 for a given patient, it is possible to determine which settings the user will use. All parameters revert to default settings unless new settings are saved.
停止モード・キー508が光っている間、温度パラメータに到達することが可能である。ユーザは、アップ矢印キー510またはダウン矢印キー512を押して、様々なメニュー選択肢をスクロールすることが可能である。一つの構成では、デフォルト設定および選択肢の範囲は、以下のように設定することが可能である:
ユーザ選択動作設定:
パラメータ デフォルト 選択肢
データ出力間隔 1分 オフ、5秒から10分
間隔5〜60秒 ――5秒
間隔1から10分 ――1分
データ出力フォーマット コンパクト コンパクトまたは詳細
ユーザ選択処理モード:
パラメータ デフォルト 範囲 増分変化
患者対象温度 37℃ 33℃から37℃ 0.1℃増分
水対象温度 37℃ 4.0℃から42.0℃ 1.0℃増分
最高水温 42℃ 32.0℃から42.0℃ 1.0℃増分
最低水温 4℃ 4.0℃から32℃ 1.0℃増分
ユーザ調節可能警告:
パラメータ デフォルト 範囲 増分変化
患者高体温警告 42℃ 25.1℃から42.0℃ 0.1℃
患者低体温警告 25℃ 25.0℃から41.9℃ 0.1℃
パラメータ デフォルト 増分変化
冷却のために接続された冷却装置 いいえ はい又はいいえ。
While the stop mode key 508 is illuminated, it is possible to reach the temperature parameter. The user can scroll through various menu options by pressing the up arrow key 510 or the down arrow key 512. In one configuration, the default settings and the range of options can be set as follows:
User-selected operation settings:
Parameter Default Option Data output interval 1 minute Off, 5 seconds to 10 minutes
Interval 5-60 seconds --5 seconds
Interval 1 to 10 minutes-1 minute Data output format Compact Compact or detailed User-selected processing mode:
Parameter Default Range Incremental change Patient temperature 37 ° C 33 ° C to 37 ° C 0.1 ° C increment Water target temperature 37 ° C 4.0 ° C to 42.0 ° C 1.0 ° C increment Maximum water temperature 42 ° C 32.0 ° C to 42. 0 ° C 1.0 ° C increment Minimum water temperature 4 ° C 4.0 ° C to 32 ° C 1.0 ° C increment User adjustable warning:
Parameter Default range Incremental change Patient hyperthermia warning 42 ° C 25.1 ° C to 42.0 ° C 0.1 ° C
Patient hypothermia warning 25 ° C 25.0 ° C to 41.9 ° C 0.1 ° C
Parameter Default Incremental change Cooling device connected for cooling No Yes or no.
デフォルト設定のいずれかを停止モードから変更するために、ユーザは以下の手続きを使用することが可能である:
1.アップ矢印キー510およびダウン矢印キー512を使用して、メッセージ・スクリーン530に表示される設定にアクセスする。
To change any of the default settings from stop mode, the user can use the following procedure:
1. The up arrow key 510 and the down arrow key 512 are used to access settings displayed on the message screen 530.
2.エンタ・キー514を押し、修正することが可能であるパラメータを強調させる。
3.アップ矢印キー510またはダウン矢印キー512を押して、所望の設定に到達する。エンタ・キー514を押して保存する。
2. Press enter key 514 to highlight parameters that can be modified.
3. Press the up arrow key 510 or the down arrow key 512 to reach the desired setting. Press enter key 514 to save.
4.追加の設定を変更するために、メニューのスクロールを続行し、アップ矢印キー510またはダウン矢印キー512を押して、適切なスクリーンに到達する。
5.表示パラメータを強調、選択、および保存するために、手続きを反復する。
4). To change additional settings, continue to scroll through the menu and press the up arrow key 510 or the down arrow key 512 to reach the appropriate screen.
5. Repeat the procedure to highlight, select, and save display parameters.
6.新しく構成されたパラメータは、システム10がターン・オフされるまで、所与の手続きを通して残存する。
すべての適応されたパラメータは、永続的に、またはユーザがそれらの変更を決定するまで、保存することが可能である。新しく設定されたパラメータをデフォルト設定として保存するために、ユーザは、以下の手続きを使用することが可能である:
1.「セットアップ」スクリーンが表示されるまで、メニュー・スクリーンをスクロールする。
6). The newly configured parameters remain through a given procedure until the system 10 is turned off.
All adapted parameters can be saved permanently or until the user decides to change them. To save newly set parameters as default settings, the user can use the following procedure:
1. Scroll through the menu screen until the "Setup" screen is displayed.
2.エンタ・キー514を押して、「現行設定保存」が表示されるまで、メニューをスクロールする。
3.エンタ・キー514を押して、設定を保存する。
2. Press the enter key 514 to scroll through the menu until “Save current settings” is displayed.
3. Press enter key 514 to save the settings.
次いで、温度センサ210を患者に配置して、システム10に接続することが可能である。その後、患者の体温を監視および制御することが可能である。
患者の処置を続行するために、上記で記述したように、ユーザは、停止モード・キー508を押して、停止モード・キー508が稼動されたときに提供されたメニューを使用し、パラメータのすべてが所望の設定にプログラムされていることを確認することが可能である。以下の設定は、まず留意すべきものである:
1.患者目標温度:患者について温度設定点を決定する。温度設定範囲は33℃から37℃に限定することが可能である。
The temperature sensor 210 can then be placed on the patient and connected to the system 10. The patient's body temperature can then be monitored and controlled.
To continue the patient's treatment, as described above, the user presses the stop mode key 508 and uses the menu provided when the stop mode key 508 is activated and all of the parameters are It is possible to verify that it is programmed to the desired setting. The following settings should be noted first:
1. Patient target temperature: Determine the temperature set point for the patient. The temperature setting range can be limited to 33 ° C to 37 ° C.
2.最高水温:ユーザが、患者処置モード中にパッドを循環する最高水温を決定することを可能にする。
3.患者体温最高または最低警告:ユーザが、システム10が警告を提供すべき患者の体温を決定することを可能にする。
2. Maximum water temperature: Allows the user to determine the maximum water temperature that circulates the pad during the patient treatment mode.
3. Patient temperature maximum or minimum warning: Allows the user to determine the patient's temperature at which the system 10 should provide an alert.
次に、ユーザは、患者体温制御モード・キー502を押すことが可能である。その後、メッセージ・スクリーン530は、システム10の設定患者目標体温、現行水温、及び、現行水流量を示す。ある手続きについて、または温度センサ210が配置される前に、温度を制御せずに、加熱サイクルまたは冷却サイクルを開始することが可能である。患者の体温を自動的に制御せずに、水温制御モードを使用して、温度制御水を循環させることが可能である。このモードは、温度探針が配置されているか否かに関係なく、使用することが可能である。これを実施するために、ユーザは、停止モードまたは水温制御モードにある間、アップ矢印キー510またはダウン矢印キー512を押すことによって、水対象温度スクリーンにアクセスすることが可能である。次いで、ユーザは、以下のように、水温を所望の設定に調節することが可能である:
1.「水目標温度37℃、変化に入る」がメッセージ・スクリーン530に出現するまで、アップ矢印キー510またはダウン矢印キー512を押す。
The user can then press the patient temperature control mode key 502. The message screen 530 then indicates the system 10 set patient target body temperature, current water temperature, and current water flow rate. It is possible to initiate a heating or cooling cycle for a procedure or before temperature sensor 210 is deployed without controlling the temperature. Without automatically controlling the patient's body temperature, it is possible to circulate temperature controlled water using the water temperature control mode. This mode can be used regardless of whether the temperature probe is arranged. To do this, the user can access the water target temperature screen by pressing the up arrow key 510 or the down arrow key 512 while in stop mode or water temperature control mode. The user can then adjust the water temperature to the desired setting as follows:
1. Press the up arrow key 510 or the down arrow key 512 until “water target temperature 37 ° C., entering change” appears on the message screen 530.
2.新しい水目標温度が所望される場合、エンタ・キー514を押して、温度を強調する。 3.所望の温度が表示されるまで、アップ矢印キー510またはダウン矢印キー514を押す。4.0℃と42℃との間で、1.0℃/Fの増分で変更することが可能である。 2. If a new water target temperature is desired, the enter key 514 is pressed to highlight the temperature. 3. Press the up arrow key 510 or the down arrow key 514 until the desired temperature is displayed. It is possible to change between 4.0 ° C and 42 ° C in 1.0 ° C / F increments.
水目標温度が設定され、モード・キー502が押された後、システムは水温を所望の設定に調節することを開始する。流量が、メッセージ・スクリーン530に示される。流量は、患者のサイズ、使用されるパッドのスタイル、および適用されるパッドの数とに応じて、変化する可能性がある。 After the water target temperature is set and the mode key 502 is pressed, the system starts to adjust the water temperature to the desired setting. The flow rate is shown in message screen 530. The flow rate can vary depending on the size of the patient, the style of pad used, and the number of pads applied.
言及したように、システム10は、以下の
1.患者体温警告
2.水温警告
を含めて、ユーザがある警報を事前にプログラムすることを可能にする特徴をシステム10に組み込むことが可能である。
As mentioned, the system 10 includes: 1. Patient temperature warning Features that allow the user to pre-program certain alerts, including water temperature alerts, can be incorporated into the system 10.
具体的には、システム10は、患者の体温が設定レベルを超えたとき、水温がその設定レベルを超えて上昇または留まる場合に、警告するデフォルト警報を提供することが可能である。患者の体温が設定レベルより降下したとき、水温がその設定レベルより下に減少または留まる場合に、ユーザに警告するデフォルト警報も存在する。 Specifically, the system 10 can provide a default alert that warns when a patient's body temperature exceeds a set level if the water temperature rises or stays above that set level. There is also a default alert that alerts the user when the patient's body temperature falls below a set level if the water temperature decreases or stays below that set level.
高および低患者設定体温警告を、以下のように、ユーザによって確立することが可能である:
1.停止モードにある間、スクリーンが「患者体温高警告42℃、変更のためエンター」または「患者体温低警告25.0℃、変更のためエンター」を表示するまで、アップ矢印キー510またはダウン矢印キー512を使用して、メニューをスクロールする。
High and low patient set temperature alerts can be established by the user as follows:
1. While in the stop mode, the up arrow key 510 or the down arrow key until the screen displays “Patient high temperature warning 42 ° C., enter for change” or “Patient low temperature warning 25.0 ° C., enter for change” Use 512 to scroll through the menu.
2.エンタ・キーを押し、アップ矢印キー510またはダウン矢印キー512を使用することによって、新しい温度を選択する。高温範囲は、25.1℃と52.0℃との間において0.1℃の増分で調節されるように提供することが可能である。低温範囲は、25.0℃と51.9度との間において0.1℃の増分で調節されるように提供することが可能である。 2. Press the enter key and use the up arrow key 510 or the down arrow key 512 to select a new temperature. The high temperature range can be provided to be adjusted in increments of 0.1 ° C. between 25.1 ° C. and 52.0 ° C. The low temperature range can be provided to be adjusted in increments of 0.1 ° C. between 25.0 ° C. and 51.9 degrees.
3.エンタ・キーを押して保存する。
理解することが可能であるように、多くの追加の警告および警報を提供することが可能である
これに関してより一般的には、以上の記述は、本発明の理解を容易にすることを厳密に目的としており、そうでない場合は、以下の請求項によって確定される範囲を限定することを意図していない。
3. Press the Enter key to save.
As can be appreciated, many additional warnings and alarms can be provided. More generally in this regard, the above description is strictly intended to facilitate understanding of the present invention. It is intended and is not intended to limit the scope otherwise determined by the following claims.
Claims (11)
流体の加熱および冷却の一方のための第1熱交換器と、
1次流体線を介して流体を最初に熱交換器に通し、次に少なくとも1つの流体相互接続可能接触パッドに通して循環させる循環ポンプであって、前記少なくとも1つの相互接続可能接触パッドの出口ポートと相互接続可能な入口側を有し、かつ前記少なくとも1つの相互接続可能接触パッドにおいて負圧を確立するように動作する循環ポンプと、
循環ポンプの入口側と前記少なくとも1つの相互接続可能接触パッドの相互接続可能な出口ポートとの間に相互接続された圧力センサであって、循環ポンプを制御するために使用可能な出力圧力信号を提供する圧力センサと、
循環ポンプと前記少なくとも1つの相互接続可能接触パッドへの出口ポートとの間における流体の流量を測定する流量計であって、流量出力信号を提供する流量計と、
第1熱交換器に流れ込む流体および第1熱交換器から流れ出る流体の温度を感知して、第1温度出力信号および第2温度出力信号を提供するために、第1熱交換器の上流および下流にそれぞれ配置された第1流体温度センサおよび第2流体温度センサと、
測定された患者の体温を示す入力信号を受信し、かつ、その入力信号を第1温度出力信号、第2温度出力信号および流量出力信号と共に使用して、第1制御信号を第1熱交換器に提供する制御装置とからなり、制御装置はさらに出力圧力信号を使用して、循環ポンプの動作速度を制御する第2制御信号を循環ポンプに提供することにより、負圧を所定の範囲に維持するシステム。 A patient temperature control system,
A first heat exchanger for one of heating and cooling of the fluid;
A circulation pump for circulating fluid first through a primary fluid line through a heat exchanger and then through at least one fluid interconnectable contact pad, the outlet of the at least one interconnectable contact pad A circulating pump having an inlet side interconnectable with a port and operative to establish a negative pressure at said at least one interconnectable contact pad;
A pressure sensor interconnected between an inlet side of the circulation pump and an interconnectable outlet port of the at least one interconnectable contact pad, the output pressure signal being usable for controlling the circulation pump; A pressure sensor to provide,
A flow meter for measuring a flow rate of fluid between a circulation pump and an outlet port to the at least one interconnectable contact pad, the flow meter providing a flow output signal;
Upstream and downstream of the first heat exchanger to sense the temperature of the fluid flowing into and out of the first heat exchanger and providing a first temperature output signal and a second temperature output signal A first fluid temperature sensor and a second fluid temperature sensor respectively disposed in
An input signal indicative of the measured patient temperature is received and used in conjunction with the first temperature output signal , the second temperature output signal, and the flow rate output signal , and the first control signal is used as the first heat exchanger. The control device further uses the output pressure signal to provide a second control signal for controlling the operation speed of the circulation pump to maintain the negative pressure within a predetermined range. System.
第1流体リザーバと相互接続されるとともに流体を収容するための第2流体リザーバとをさらに備え、
第1熱交換器は第2流体リザーバと相互接続されるとともに、流体部分が第1流体リザーバを通って循環することなく、第1熱交換器、第2流体リザーバ、および前記少なくとも1つの相互接続可能接触パッドを通って循環可能であり、第2流体温度センサは第2流体リザーバに設けられる請求項1に記載のシステム。 A first fluid reservoir for containing fluid;
A second fluid reservoir interconnected with the first fluid reservoir and containing a fluid;
The first heat exchanger is interconnected with the second fluid reservoir and the first heat exchanger, the second fluid reservoir, and the at least one interconnect without a fluid portion circulating through the first fluid reservoir. contactable pads Ri cyclable der through, the second fluid temperature sensor system according to claim 1 that is provided in the second fluid reservoir.
入力信号に対応する測定された患者の体温、および
第1温度出力信号および第2温度出力信号の少なくとも一方に対応する流体温度
のうちの少なくとも一方からなるユーザ出力を提供する請求項8に記載のシステム。 The user interface is
9. The user output comprising: a measured patient body temperature corresponding to the input signal; and a fluid temperature corresponding to at least one of the first temperature output signal and the second temperature output signal. system.
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