СИСТЕМА И УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОГО ЛЕЧЕНИЯ С ПРОТОКОЛОМ НА ОСНОВЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2015 года по МПК A61F7/00 H01L35/00 F25B21/02 

Изобретение относится к устройству теплового лечения и способу формирования протокола на основе обратной связи для теплового лечения части тела человека или животного. В частности, анализируются данные, полученные в результате тепловой обработки части тела. На основе полученных данных лечение части тела затем адаптируется для оптимизации благоприятного для здоровья эффекта.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к технической области теплового лечения тела человека.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к технической области теплового лечения тела человека или животного посредством устройства, предоставляющего охлаждение и/или нагревание тела, используя биологическую обратную связь для выбора и/или адаптации определенного протокола теплового лечения.

Предшествующий уровень техники

Тепловое лечение предоставляет охлаждение и/или нагревание тела, чтобы достигнуть благоприятного для здоровья эффекта, такого как, но не ограничиваясь ими, уменьшение боли, быстрое уменьшение опухоли и повышенная подвижность.

Эффективное тепловое лечение влечет за собой обмен некоторым количеством энергии (теплом или холодом) с телом в течение определенного промежутка времени и следование конкретной последовательности лечения циклов лечения. Оптимальное количество обмениваемой энергии зависит от многих факторов, которыми трудно управлять и которые будут изменяться от пациента к пациенту и от болезни к болезни.

Соответственно, существует необходимость в устройстве и системе для преодоления проблем, имеющихся на предшествующем уровне техники, и оптимизации теплового лечения пациента.

Задачи изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в предоставлении устройства теплового лечения и системы, оптимизирующей лечение пациента.

Дополнительная задача изобретения состоит в предоставлении устройства и системы теплового лечения, которые автоматически определяют оптимальный протокол лечения для пациента.

Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения будут раскрыты и станут очевидны из последующего описания.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству теплового лечения и способу формирования протокола на основе обратной связи для теплового лечения части тела человека или животного. Более конкретные признаки предпочтительных вариантов осуществления излагаются в зависимых пунктах формулы изобретения.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет устройство и систему, содержащую средство измерения параметров пациента, являющихся результатом текущего теплового лечения, и обеспечивающую обратную связь по этим параметрам устройству лечения для управления текущим лечением. Эта система адаптации протокола на основе биологической обратной связи может давать в результате лучшее и даже оптимальное лечение для конкретного пациента.

В соответствии с настоящим изобретением предоставляется устройство теплового лечения для формирования протокола на основе обратной связи для теплового лечения части тела человека или животного. Устройство содержит средство измерения, выполненное с возможностью получения данных теплового лечения от части тела, и средство адаптации теплового лечения части тела она основе полученных данных.

В конкретном варианте осуществления средство измерения выполнено с возможностью определения количества тепловой энергии, обмениваемой во время теплового лечения части тела, на основе полученных данных.

В конкретном варианте осуществления средство адаптации теплового лечения выполнено с возможностью изменения температуры и/или давления, и/или продолжительности, и/или продолжительности/частоты циклов теплового лечения и/или содержания лечения каждого цикла теплового лечения.

В конкретном варианте осуществления устройство дополнительно содержит средство хранения, выполненное с возможностью хранения полученных данных и документирования адаптации теплового лечения.

Например, документирование теплового лечения может быть осуществлено посредством формирования протокола и, в частности, защиты/сохранения протокола на процессорном модуле, который может быть частью устройства теплового лечения. Протокол может содержать данные и/или команды, и/или последовательности команд и может быть выполнен с возможностью управления действием теплового лечения.

В конкретном варианте осуществления средство измерения содержит, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью определения конкретного параметра части тела.

В конкретном варианте осуществления конкретный параметр является, по меньшей мере, одним из размеров части тела, проводимости кожи, цвета кожи, температуры кожи, текстуры кожи, частоты сердечных сокращений, кровяного давления или насыщенности крови.

В конкретном варианте осуществления параметром, определяемым датчиком средства измерения устройства теплового лечения, являются размеры части тела и/или параметр, относящийся к тепловому лечению, например, скорость потока, температура, давление при лечении. В этом случае, например, дополнительное устройство, например устройство теплообмена, может содержать, по меньшей мере, датчик, выполненный с возможностью определения параметров, связанных с частью тела, таких как проводимость кожи, цвет кожи, температура кожи, текстура кожи, частота сердечных сокращений, кровяное давление или насыщенность крови.

В соответствии с настоящим изобретением предоставляется система формирования протокола на основе обратной связи для теплового лечения части тела человека или животного. Система содержит устройство теплового лечения, как обсуждалось выше, и устройство теплообмена, соединенное с устройством теплового лечения и выполненное с возможностью предоставления нагревания и/или охлаждения части тела.

В конкретном варианте осуществления система дополнительно содержит средство датчика, выполненное с возможностью определения конкретных параметров части тела.

Как обсуждалось выше, датчик может быть выполнен с возможностью определения параметра(ов), связанного с частью тела, такого как проводимость кожи, цвет кожи, температура кожи, текстура кожи, частота сердечных сокращений, кровяное давление или насыщенность крови.

Дополнительно система может содержать средство для управляемой подачи лекарственного средства, например определенного фармацевтического препарата, подаваемого насосом медикаментов пациенту, в котором система через подходящие датчики определяет реакцию пациента на лечение, а именно, изменения параметра(ов), связанного с частью тела. Система может предоставлять определенную диагностику, основываясь на реакции пациента, и/или изменить тепловое лечение управляемым способом, чтобы оптимизировать лечение пациента посредством замкнутого контура управления (с обратной связью).

Например, сочетание лечения с использованием устройства теплового лечения с другими видами терапевтического лечения, такими как, но не ограничиваясь ими, антибиотики, противовоспалительные препараты и препараты химиотерапии, может вызывать положительный синергетический эффект лечения. В одном варианте осуществления устройство теплового лечения может использоваться для применения криолечения к области тела (например, руке), инфицированной бактериями, которые, например, обычно устойчивы к антибиотикам (например, устойчивые к метицилину Staphylococcus aureus). Применение криолечения может, таким образом, вызвать снижение бактериального деления и/или распространения в ткани, предоставляя больше времени для эффективной работы антибиотиков в затронутой зоне. Это может в результате привести к благоприятному результату лечения, где альтернативой могла бы быть ампутация как единственно возможный другой жизнеспособный вариант.

Дополнительно, раскрытое здесь изобретение может действовать для контроля прогресса пациента в отношении криолечения в сочетании с другими видами терапевтического лечения и, соответственно, обновления протокола лечения, например, выбора лекарственного средства и оптимальной частоты подачи дозы для максимизации фармацевтической эффективности.

Данные распределения температуры могут быть получены посредством инфракрасной камеры и могут быть показаны врачу и/или использоваться для управления тепловым лечением с помощью обратной связи. Дополнительно, время, прошедшее с начала времени теплового лечения, может также учитываться при управлении тепловым лечением, основанном на определении параметра(ов), связанного с различными частями тела.

Хотя настоящее изобретение обсуждает использование биологической обратной связи для адаптации протокола лечения, предпочтительно раскрыть оптимальное средство получения показаний биологической обратной связи, предпочтительно являющееся неинвазивным. Например, величина теплообмена между тепловой накладкой или элементом теплообмена Пельтье и кожей может быть определена посредством использования температурно чувствительной поверхности между такой тепловой накладкой или элементом теплообмена Пельтье и кожей. Альтернативно, результат измерения мощности, прикладываемой к текучей среде в тепловой накладке или в самом элементе теплообмена Пельтье, может предоставить косвенное определение теплообмена с телом. Альтернативно, величина теплообмена между элементом теплообмена Пельтье и кожей (такой элемент теплообмена Пельтье, предпочтительно созданный способом, раскрытым в патенте США № 6017337, автор Pira) может быть определена косвенно, измеряя разность температур между холодной боковой стороной и горячей боковой стороной элемента Пельтье и скорость потока жидкости, охлаждающей радиатор на горячей стороне. Альтернативно, результат прямого измерения биологической обратной связи (например, температуры) от пациента может быть получен при использовании средства датчика для получения показаний от дренажного катетера, который был вставлен в тело, например, после восстановительной хирургии колена. Хотя здесь были раскрыты различные предпочтительные средства получения показаний биологической обратной связи, не исключаются другие средства получения таких показаний.

В конкретном варианте осуществления устройство теплообмена является гидравлическим устройством и/или элементом теплообмена Пельтье.

Эффект Пельтье использует термоэлектрическое охлаждение для создания потока тепла между соединением двух различных типов материалов. Охладитель Пельтье, нагреватель или термоэлектрический тепловой насос является твердотельным активным тепловым насосом, передающим тепло от одной стороны устройства к другой стороне против температурного градиента (от холода к теплу) при потреблении электроэнергии.

В соответствии с настоящим изобретением предоставляется способ формирования протокола на основе обратной связи для теплового лечения части тела человека или животного. Способ содержит этапы, на которых получают данные теплового лечения от части тела и адаптируют тепловое лечение части тела на основе полученных данных.

В конкретном варианте осуществления этап адаптации теплового лечения содержит контроль количества тепловой энергии, обмениваемой во время теплового лечения.

В конкретном варианте осуществления этап получения данных содержит определение конкретного параметра части тела.

В конкретном варианте осуществления способ дополнительно содержит этап документирования адаптации теплового лечения посредством формирования протокола и/или выбора известного протокола.

Известный протокол может быть протоколом, который был предварительно (то есть до текущего цикла теплового лечения части тела) сформирован, например, во время теплового лечения другого пациента и/или другой части тела, и/или во время теплового лечения того же самого пациента, и/или той же самой части тела, но в другое время/день. Дополнительно, известный протокол может быть протоколом, который был создан путем компьютерного моделирования, конкретно адаптированным к заболеванию пациента.

Например, (новый) протокол формируется, если определено, что никакой из известных протоколов не "подгоняется" под текущие потребности пациента. В частности, протокол формируется на основе известного протокола (например, который был использован в предыдущем цикле) и затем адаптируется в зависимости от данных, полученных из текущего цикла.

В конкретном варианте осуществления адаптация теплового лечения является итерационным процессом, адаптирующим тепловое лечение на основе полученных данных и предварительно полученных данных.

Предварительно полученные данные означают данные, полученные перед текущим циклом теплового лечения части тела. Выполняя этот процесс, следующий цикл лечения может быть дополнительно улучшен и приспособлен к текущим потребностям, так чтобы выздоровление пациента могло быть дополнительно улучшено.

В соответствии с настоящим изобретением, предоставляется компьютерный программный продукт. Компьютерный программный продукт содержит один или более считываемых компьютером носителей, имеющих исполняемые компьютером команды для выполнения и управления этапами способа, как описано выше.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематическое изображение устройства теплового лечения для использования вместе с устройством теплового обмена.

Фиг.2 - схематическое изображение устройства теплового лечения для использования вместе с другим устройством теплового обмена.

Фиг.3 - графическое представление уменьшения опухоли под действием изобретения.

Фиг.4 - графическое представление уменьшения боли под действием изобретения; и

фиг.5 - графическое представление уменьшения количества дней пребывания пациента в больнице или количества дней нетрудоспособности пациента.

Подробное описание изобретения

Различные варианты осуществления настоящего изобретения описываются в дальнейшем со ссылкой на чертежи. Следует заметить, что чертежи выполнены не в масштабе и элементы схожих структур или функций представлены подобными ссылочными позициями на всех чертежах. Следует также отметить, что чертежи предназначены только для того, чтобы облегчить описание конкретных вариантов осуществления изобретения. Кроме того, аспект, описанный в сочетании с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения, не обязательно ограничивается этим вариантом осуществления и на практике может быть реализован в любых других вариантах осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1 устройство (1) теплового лечения управляет тепловым лечением части тела (2) человека посредством устройства (3) теплового обмена, способного осуществлять обмен теплом или холодом. Устройство теплового лечения и устройства теплового обмена могут быть соединены посредством гидравлического канала и электрического канала (предоставляемого элементом Пельтье) или того и другого или посредством другого средства. Эффект теплового обмена измеряется и контролируется посредством средства (5) измерения, состоящего, по меньшей мере, из одного датчика, иногда объединенного с подсистемой преобразования сигнала и получения сигнала. Средство измерения может быть частью устройства теплового лечения или может быть отдельным от него. Средство измерения может быть частично встроено в устройство. Средство измерения выполнено с возможностью измерения влияния теплообмена с частью тела и/или измерения аспектов самого теплообмена.

На фиг.2 схематично показан вариант осуществления, в котором устройство (3) теплообмена содержит элемент теплообмена Пельтье.

Эффект теплового лечения заключается в улучшении здоровья пациента. Это может проявляться как уменьшение опухоли, снижение боли, быстрое выздоровление, меньшее число дней пребывания в больнице, а также другие проявления.

На фиг.3 представлен пример, в котором тепловое лечение со временем приводит к уменьшению опухоли. В крайней левой точке на графике (1) происходит событие, вызывающее опухоль части тела. Через некоторое время, если никакое тепловое лечение не применяется, появляется максимум опухоли, представленный наивысшей точкой на графике (1). После этого опухоль медленно спадает и, в конце концов, исчезает полностью. При применении оптимального теплового лечения часть тела реагирует на то же самое событие по-другому. На графике (2) тепловое лечение применено и результатом является более низкий максимум и уменьшение опухоли. На графике (3) тепловое лечение применяется неоптимальным образом: максимальная опухоль меньше, чем в случае отсутствия лечения, но выше, чем при оптимальном лечении. Уменьшение опухоли происходит быстрее, чем при отсутствии теплового лечения, но медленнее, чем при его использовании.

На фиг.4 показан тот же самый принцип, но в применении к улучшению здоровья в отношении уменьшения боли. Оно может происходить отдельно или в сочетании с эффектом, показанным на фиг.3.

На фиг.5 показан тот же самый принцип, но выраженный как уменьшение количества дней, проведенных пациентом в больнице, или количества дней нетрудоспособности пациента. Столбик (1) показывает соответствующее значение без какого-либо теплового лечения, столбик (2) - при оптимальном тепловом лечении и столбик (3) - при неоптимальном тепловом лечении.

Настоящее изобретение действует, например, так, что позволяет устройству (1) теплового лечения получать или приближаться к оптимальному лечению в реальном масштабе времени посредством сбора данных измерений, относящихся к реакции пациента на текущее лечение, или данных измерений, относящихся к теплообмену с частью тела, используя такие данные для адаптации или выбора протоколов оптимального лечения для конкретного пациента.

Данные измерений, относящиеся к реакции пациента, могут измеряться прямо или косвенно, используя либо физические реакции на лечение, либо психологические связи. Примеры измерений включают в себя измерение размеров части тела (например, длины окружности конечности), проводимости кожи, цвета кожи, температуры кожи, текстуры кожи, частоты сердечных сокращений, кровяного давления или насыщения крови или других эффектов, которые могут являться результатом теплового лечения.

Данные измерений могут измеряться прямо или косвенно, посредством контроля количества энергии, обмениваемой посредством теплообменника.

Данные измерений могут транслироваться/передаваться на устройство теплового лечения. Устройство теплового лечения учитывает данные измерений для оптимизации текущего протокола лечения. Оптимизация влечет за собой оптимизацию (а) температуры, при которой имеет место теплообмен, (b) давления, при котором имеет место теплообмен, (c) продолжительности тепловых циклов, (d) продолжительности всего лечения, (e) разностей температур и давлений в различных точках цикла лечения. Эффект оптимизации приводит в результате к благоприятному эффекту для пациента, измеряемому либо по одному из, либо по сочетанию уменьшения опухоли, уменьшения боли, меньшего количества дней пребывания в больнице, уменьшенного времени нетрудоспособности, лучшего самочувствия пациента и по любому другому благоприятному эффекту, который может быть получен в результате теплового лечения.

Процесс оптимизации объединяет данные измерений со статистикой, собранной при медицинском исследовании. В регулярные моменты времени в течение лечения эффект лечения, являющийся следствием фактических параметров лечения, коррелируется с известными данными. Параметры лечения затем адаптируются в направлении, в котором ожидается лучший эффект. Предпочтительно, вслед за этой адаптацией собираются новые данные измерений, и описанный выше процесс повторяется до тех пор, пока никакое дополнительное лечение не потребуется (предоставляя, таким образом, итерационный процесс оптимизации теплового лечения).

Хотя изобретение было представлено и подробно описано в предшествующем описании, такое представление и описание должны считаться иллюстративными или примерами, не создающими ограничений; изобретение, таким образом, не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Признаки, упомянутые в связи с одним вариантом осуществления, описанным здесь, могут также быть полезны как признаки другого варианта осуществления, описанного здесь, без явной демонстрации этих признаков. Изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники, занимающимися на практике заявленным изобретением, исходя из изучения раскрытия и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащее" не исключает другие элементы или этапы, и единственное число не исключает множественное число. Простой факт, что некоторые измерения повторяются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что сочетание этих измерений не может использоваться для достижения преимущества.

Группа изобретений относится к медицине. Система формирования протокола на основе обратной связи для теплового лечения части тела человека или животного содержит устройство теплообмена для нагревания и/или охлаждения части тела, соединенное с устройством теплового лечения, с помощью которого осуществляют способ формирования протокола. При этом формируют протокол для теплового лечения на основе известного протокола. Получают данные, относящиеся к реакции пациента на тепловое лечение, от части тела с помощью средства измерения. Адаптируют сформированный протокол на основе полученных данных с помощью средства адаптации. На этапе адаптации протокола контролируют количество тепловой энергии, обмениваемой во время теплового лечения и определяемой с помощью средства измерения. Средство адаптации выполнено с возможностью изменения температуры и/или давления, и/или продолжительности/частоты циклов теплового лечения, и/или содержания лечения каждого цикла теплового лечения, и/или продолжительности всего лечения. Применение изобретений позволит адаптировать протокол теплового лечения для пациента за счет определения количества обмениваемой тепловой энергии. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство теплового лечения для формирования протокола на основе обратной связи для теплового лечения части тела человека или животного, содержащее
средство измерения, выполненное с возможностью получения данных, относящихся к реакции на тепловое лечение, от части тела;
средство адаптации теплового лечения части тела на основе полученных данных;
при этом средство измерения выполнено с возможностью определения на основе полученных данных количества тепловой энергии, обмениваемой во время теплового лечения части тела; и
при этом средство адаптации теплового лечения выполнено с возможностью изменения температуры и/или давления, и/или продолжительности/частоты циклов теплового лечения, и/или содержания лечения каждого цикла теплового лечения, и/или продолжительности всего лечения.

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее средство хранения, выполненное с возможностью хранения полученных данных и документирования адаптации теплового лечения.

3. Устройство по п. 1, в котором средство измерения содержит, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью определения конкретного параметра части тела.

4. Устройство по п. 3, в котором конкретный параметр является, по меньшей мере, одним из размеров части тела, проводимости кожи, цвета кожи, температуры кожи, текстуры кожи, частоты сердечных сокращений, кровяного давления, насыщенности крови.

5. Система формирования протокола на основе обратной связи для теплового лечения части тела человека или животного, содержащая:
устройство теплового лечения по любому из предшествующих пунктов; и
устройство теплообмена, соединенное с устройством теплового лечения и выполненное с возможностью предоставления нагревания и/или охлаждения части тела.

6. Система по п. 5, дополнительно содержащая средство датчика, выполненное с возможностью определения конкретных параметров части тела.

7. Система по п. 5 или 6, дополнительно содержащая средство управляемой подачи лекарственного средства, причем система выполнена с возможностью определения реакции части тела на лекарственное средство.

8. Система по п. 5, в которой устройство теплообмена является гидравлическим устройством и/или элементом теплообмена Пельтье.

9. Система по п. 5, в которой устройство теплового лечения выполнено с возможностью управления тепловым лечением части тела (2) человека или животного посредством устройства теплового обмена.

10. Система по п. 5, в которой устройство теплового лечения и устройство теплового обмена соединены посредством гидравлического канала и/или электрического канала.

11. Система по п. 10, в которой электрический канал содержит элемент Пельтье.

12. Способ формирования протокола на основе обратной связи для теплового лечения части тела человека или животного, содержащий этапы, на которых:
формируют протокол для теплового лечения на основе известного протокола;
получают данные, относящиеся к реакции пациента на тепловое лечение, от части тела;
адаптируют сформированный протокол на основе полученных данных;
при этом этап адаптации протокола содержит этап, на котором:
контролируют количество тепловой энергии, обмениваемой во время теплового лечения.

13. Способ по п. 12, в котором этап получения данных содержит этап, на котором:
определяют конкретный параметр части тела.

14. Способ по п. 12, дополнительно содержащий этап, на котором:
документируют адаптацию протокола.

15. Способ по п. 12, в котором адаптация протокола является итерационным процессом, адаптирующим протокол на основе полученных данных и предварительно полученных данных.

16. Способ по п. 12, дополнительно содержащий этап, на котором:
обновляют адаптированный протокол в качестве протокола на основе обратной связи посредством учета реакции части тела на консервативное лечение.

17. Считываемый компьютером носитель, имеющий исполняемые компьютером команды для выполнения этапов способа по любому одному из пп. 12-16.