本申請為分案申請，其原申請的申請日為2010年9月14日，申請?zhí)枮?01080046664.1，名稱為“改變哺乳動物身體的溫度”。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2009年9月16日提交的美國臨時專利申請no.61/276,764和2009年9月16日提交的美國臨時專利申請no.61/276,787的利益，這兩個申請都通過引用以其整體并入本文。

本申請涉及用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)和方法。任選地，所述系統(tǒng)和方法可用于降低或升高哺乳動物受試者的核心體溫。任選地，所述系統(tǒng)和方法可用于降低或升高哺乳動物受試者的無毛皮膚的溫度。

背景

恒溫動物的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有將核心體溫保持在設(shè)定點的小變化內(nèi)的內(nèi)在能力。在設(shè)定點之上或之下的偏移可能引起損壞的身體功能、傷害，且甚至死亡可能出現(xiàn)。

體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作基于反饋控制信號和響應(yīng)的復(fù)雜非線性網(wǎng)絡(luò)，以調(diào)節(jié)在身體核心和環(huán)境之間的熱阻并調(diào)整內(nèi)部能量生成的速率和分布。該系統(tǒng)的操作在各種生理狀態(tài)和環(huán)境條件上是顯著有效的。

然而在某些情況下，體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能將核心溫度維持在設(shè)定的操作范圍內(nèi)，或可能存在治療或預(yù)防性的原因使該系統(tǒng)無效以引起超過正常范圍的核心溫度的變化。也有改變身體的部分而不是身體的核心的溫度可能是合乎需要的情況。例如，改變受試者的無毛皮膚的溫度可能是合乎需要的。

概述

本申請涉及用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)和方法。任選地，所述系統(tǒng)和方法可用于降低或升高哺乳動物受試者的核心體溫。任選地，所述系統(tǒng)和方法可用于降低或升高哺乳動物受試者的無毛皮膚的溫度。

例如，提供了用于增加或維持受試者的無毛組織的溫度的方法。還提供了用于冷卻受試者的核心體溫的方法。還提供了用于使受試者的核心體溫升溫的方法。

所述方法包括將熱施加到受試者的外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織。所施加的熱增加或維持無毛組織中的血液的灌注。通過增加或維持灌注，無毛組織的溫度可以任選地被增加。在一些方面，冷卻刺激可施加到具有增加或維持的灌注的無毛組織。在其它方面，加溫刺激可施加到具有增加或維持的灌注的無毛組織。當(dāng)使用冷卻刺激時，可減小受試者的核心溫度。當(dāng)使用加溫刺激時，可增加受試者的核心溫度。

任選地，外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織位于受試者的頸椎區(qū)域內(nèi)或腰椎區(qū)域內(nèi)。負(fù)壓力也可施加到無毛組織。負(fù)壓力可用于增加或維持無毛組織中的血液的灌注。

對于核心冷卻方法，受試者可能遭受心肺驟停、缺血性中風(fēng)、蛛網(wǎng)膜下腔出血、肝性腦病、外傷、腦外科手術(shù)、圍產(chǎn)期窒息、幼兒腦炎、體溫過高引起的事件或急性腦損傷。由于這些條件，所述方法可用于冷卻核心體溫并在受試者中建立體溫過低。對于加溫方法，受試者可能遭受體溫過低引起的事件。

還提供了用于冷卻受試者的核心體溫的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括配置成將熱施加到受試者的外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織的加熱設(shè)備。所施加的熱增加或維持無毛組織中的血液的灌注。所述系統(tǒng)還包括配置成將冷卻刺激施加到無毛組織的冷卻設(shè)備，并可以任選地包括適合于將負(fù)壓力施加到無毛組織的設(shè)備。

加熱設(shè)備可適合于將熱傳送到受試者的頸椎區(qū)域和/或腰椎區(qū)域。任選地，加熱設(shè)備配置成加熱覆蓋在受試者的外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織上面的皮膚。任選地，加熱設(shè)備配置成加熱覆蓋在受試者的外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織上面的皮膚之下的組織。加熱設(shè)備可以任選地選自電阻加熱設(shè)備、基于電磁的加熱設(shè)備、基于光的加熱設(shè)備、基于超聲波的加熱設(shè)備和基于放熱化學(xué)反應(yīng)的加熱設(shè)備所組成的組。冷卻設(shè)備可適合于將冷卻刺激提供到受試者的手掌和/或腳底區(qū)域和/或臉上的無毛皮膚的區(qū)域。任選地，冷卻設(shè)備包括被冷卻到低于無毛組織的溫度的液體。

還提供了用于使受試者的核心體溫升溫的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括配置成將熱施加到受試者的外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織的加熱設(shè)備。所施加的熱增加或維持無毛組織中的血液的灌注。所述系統(tǒng)還包括配置成將加溫刺激施加到無毛組織的加溫設(shè)備，并可以任選地包括適合于將負(fù)壓力施加到無毛組織的設(shè)備。

加熱設(shè)備可適合于將熱傳送到受試者的頸椎區(qū)域和/或腰椎區(qū)域。任選地，加熱設(shè)備配置成加熱覆蓋在受試者的外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織上面的皮膚。任選地，加熱設(shè)備配置成加熱覆蓋在受試者的外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織上面的皮膚之下的組織。加熱設(shè)備可以任選地選自電阻加熱設(shè)備、基于電磁的加熱設(shè)備、基于光的加熱設(shè)備、基于超聲波的加熱設(shè)備和基于放熱化學(xué)反應(yīng)的加熱設(shè)備所組成的組。加溫設(shè)備可適合于將加溫刺激提供到受試者的手掌和/或腳底區(qū)域和/或臉上的無毛皮膚的區(qū)域。任選地，加溫設(shè)備可以任選地選自電阻加溫設(shè)備、基于電磁的加溫設(shè)備、基于光的加溫設(shè)備、基于超聲波的加溫設(shè)備和基于放熱化學(xué)反應(yīng)的加溫設(shè)備所組成的組。

當(dāng)考慮描述本發(fā)明的優(yōu)選和可選實施方案的下面的詳細(xì)描述和附圖時，本發(fā)明的這些和其它特征和優(yōu)點將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得容易明顯。

附圖簡述

圖1是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的示例性系統(tǒng)的示意圖。

圖2a是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的示例性系統(tǒng)的示意圖。

圖2b是越過線2b-2b截取的圖2a的冷卻設(shè)備301的示意性橫截面圖。

圖3a是熱施加到受試者的頸椎體溫調(diào)節(jié)組織的示意圖。

圖3b是用于將熱施加到受試者的頸椎體溫調(diào)節(jié)組織的設(shè)備的示意圖。

圖4是示出用于冷卻或加熱哺乳動物受試者的核心溫度的示例性系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖5是示出用于改變哺乳動物受試者的溫度的示例性方法的流程圖。

圖6a和6b是示出圖4的示例性系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖7是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖8是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖9是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖10是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖11是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖12是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖13是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖14是用于改變哺乳動物身體內(nèi)的溫度的系統(tǒng)的方面的示意圖。

圖15是示出負(fù)壓力施加在手中的血液灌注上的效應(yīng)的曲線圖。

圖16是手的溫度隨時間變化的曲線圖。

圖17是示出作為所施加的負(fù)壓力的函數(shù)的手中的血液灌注中的增加的曲線圖。

圖18是示出熱通量、壓力和溫度隨時間變化的曲線圖。

圖19示出說明通過頸加熱的到手掌動靜脈吻合(ava)的血流和受試者的頸部的溫度的增加的曲線圖。

圖20示出說明通過頸加熱的到腳底動靜脈吻合(ava)的血流和受試者的頸部的溫度的增加的曲線圖。

圖21是示出脊骨皮膚的溫度和手的溫度隨時間變化的曲線圖。

圖22是示出脊骨皮膚的溫度和腳底溫度隨時間變化的曲線圖。

圖23示出說明無毛皮膚經(jīng)由經(jīng)過手的無毛組織的增加的血流的加溫和無毛皮膚的血液灌注隨時間變化的曲線圖。

圖24示出說明結(jié)合手掌和腳底冷卻經(jīng)由頸加熱的核心冷卻、隨時間變化的頸部的溫度和隨時間變化的手掌的溫度的曲線圖。

在不同圖中相似的參考數(shù)字和標(biāo)號指示相似的元件。

詳細(xì)描述

現(xiàn)在在下文中將參考本發(fā)明的特定實施方案來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。實際上，本發(fā)明可體現(xiàn)在很多不同的形式中，且不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的實施方案；更確切地，這些實施方案被提供，以便本公開將滿足可適用的法律要求。

哺乳動物體溫由內(nèi)部自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)緊密地調(diào)節(jié)，內(nèi)部自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括中央處理器和血液循環(huán)系統(tǒng)加上用于調(diào)節(jié)內(nèi)部能量生成的速率和位置的機構(gòu)。循環(huán)系統(tǒng)覆蓋整個身體并將熱從身體核心傳送到外圍區(qū)域，或在較不頻繁的情況下，將熱從外圍傳送到核心。

經(jīng)過皮膚的血流的改變在溫度調(diào)節(jié)中起重要的作用。例如，在非無毛皮膚中，血管舒張(細(xì)動脈和小動脈的舒張)和血管收縮(細(xì)動脈和小動脈的收縮)增加或減少了血流以與體溫調(diào)節(jié)需要相匹配。血管收縮和血管舒張的過程都響應(yīng)于局部的、全身的、中央的輸入而由有源裝置調(diào)節(jié)。

在正常情況下，當(dāng)身體和/或環(huán)境溫度高時，血管舒張有利于到涉及熱交換的表面區(qū)域的高血流，因而增加了對環(huán)境的熱損失并減小了深身體核心區(qū)域溫度。當(dāng)環(huán)境和/或體溫下降時，血管收縮減小了到皮膚表面的血流并最小化對環(huán)境的熱損失。

體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一個重要的效應(yīng)子由到在無毛發(fā)皮膚表面(也稱為無毛皮膚)處的身體的專門皮膚區(qū)域的血流控制，并包括在手的手掌、腳的腳底和耳、頰、前額和鼻區(qū)域或皮膚的包含特殊血管結(jié)構(gòu)的任何區(qū)域處的皮膚，該特殊血管在實現(xiàn)循環(huán)的血液和身體表面之間的傳熱中是有效的。在這些區(qū)域中在皮膚底部的是稱為靜脈叢的血管解剖結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)用于在血管舒張的條件下輸送與皮膚表面相鄰的大量血液。通過血液的這個輸送，相當(dāng)多的傳熱可出現(xiàn)，用于將內(nèi)部器官維持在可操作的溫度范圍內(nèi)。

允許血液通過動靜脈吻合(ava)穿過靜脈叢結(jié)構(gòu)，動靜脈吻合是直接使動脈血分流到靜脈而不穿過毛細(xì)血管的血管。當(dāng)血管舒張時，ava具有在毛細(xì)血管的數(shù)量級或大于毛細(xì)血管的直徑，從而為從心臟循環(huán)的血液提供低流動阻力路徑。在完全的靜脈舒張時，ava呈現(xiàn)整個循環(huán)系統(tǒng)的最低流動阻力，導(dǎo)致總心輸出量的相當(dāng)大的一部分流經(jīng)它們。皮膚ava與身體表面的相對接近度和用于攜帶大速率的血流的潛力使ava在體溫調(diào)節(jié)裝置中成為非常有效的熱交換媒介物。ava是身體的傳熱系統(tǒng)的內(nèi)部部分，提供重要的體溫調(diào)節(jié)控制。ava流動直徑的調(diào)節(jié)在與非無毛皮膚中的皮膚微循環(huán)比較時是唯一的。在穿過ava的流動阻力中的調(diào)節(jié)由血管收縮的啟動和松弛控制。

外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織的熱刺激可能引起ava流量的平均值的增加，其中血管舒縮波動以較高的平均流量疊加。外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織的熱刺激的移除可導(dǎo)致平均ava流量的降低，因為對ava血管收縮活動的松弛輸入減小了。在外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織的熱刺激和ava灌注速率之間的這種直接耦合提供強大的機會來操縱涉及無毛皮膚的對流傳熱過程，包括在身體表面和核心之間的能量通過來往ava的血液的循環(huán)的對流運動，而不涉及來自下丘腦的體溫調(diào)節(jié)控制組織的輸入。

這個系統(tǒng)的操作在各種生理狀態(tài)和環(huán)境條件上是明顯有效的。然而在某些情況下，體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能將核心溫度維持在設(shè)定的操作范圍內(nèi)，或可能存在治療或預(yù)防性的原因使系統(tǒng)無效以引起超過正常范圍的核心溫度的變化。在這些情況下，設(shè)備和方法被介入地應(yīng)用，以幫助或推翻體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

在腦由于醫(yī)療事件例如心臟驟停、中風(fēng)或創(chuàng)傷性腦損傷而變得極度缺乏氧的情況下，在調(diào)節(jié)身體核心溫度中的不同挑戰(zhàn)出現(xiàn)。實驗室和臨床數(shù)據(jù)指示，如果身體核心特別是腦的溫度可在突發(fā)事件的約90分鐘內(nèi)降低少至2℃，則明顯的治療益處被實現(xiàn)以限制死亡率和發(fā)病率。不幸的是，體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能經(jīng)由皮膚血管收縮以增加皮膚和核心之間的熱阻并通過顫抖來增加內(nèi)部新陳代謝熱生成的速率來阻止從正常體溫降低核心溫度。

一個例子是低溫治療的使用，以治療遭受可能由中風(fēng)、心臟驟停、創(chuàng)傷性腦損傷或另一疾病引起的腦缺血的發(fā)作的受試者。這樣的受試者可以在ava血管收縮的初始狀態(tài)中。此時，當(dāng)?shù)蜏刂委熢诙痰墓πr間窗內(nèi)被應(yīng)用時，根據(jù)本公開的方法，ava血管舒張的狀態(tài)在要求時引起。例如，使用所述的方法、系統(tǒng)和設(shè)備，低溫治療可被引入受試者體內(nèi)約90分鐘或更少，出現(xiàn)對將受益于低溫治療的受試者的損害的必然結(jié)果。例如，在對腦、心臟或其它組織的損害之后，低溫治療可從損害起被引入約90分鐘或更少。

在皮膚的大區(qū)域上的表面冷卻是無效的，因為它引入血管收縮，從而消除了在皮膚和核心之間的血液的直接循環(huán)，其是比通過身體結(jié)構(gòu)的寄生傳導(dǎo)有效得多的傳熱機制?？蛇x地，開發(fā)了用于直接通過將大量冷凍的鹽水溶液注入循環(huán)中來冷卻核心的方法。與這種技術(shù)相關(guān)的附加缺點包括在消毒條件下計算循環(huán)系統(tǒng)和將增加量的流體引入血液中的必要性，將流體引入血液中可能導(dǎo)致升高的血壓。因為這種技術(shù)一般在醫(yī)療設(shè)施中被實踐，所以在突發(fā)事件之后到醫(yī)療設(shè)施的輸送和治療的開始期間失去在治療時機窗(約90分鐘)期間的寶貴時間。本文所述的系統(tǒng)和方法可用于在腦缺血產(chǎn)生事件之后在90分鐘內(nèi)在要求時產(chǎn)生低溫治療的狀態(tài)。

另一體溫調(diào)節(jié)挑戰(zhàn)出現(xiàn)在人體溫過低時，在缺乏將在皮膚循環(huán)中導(dǎo)致血管舒張的狀態(tài)的條件例如麻醉時有再次升溫到正常體溫的必要性。最有效的傳熱機制是通過皮膚和核心之間的血液的循環(huán)來使身體核心升溫。然而，體溫過低引起的皮膚血管收縮阻擋了這種機制。本文所述的系統(tǒng)和方法繞過這種狀態(tài)，以獲得與身體熱核心的對流接觸機會用于加溫。

當(dāng)人在足以引起ava的血管收縮一段時間內(nèi)——特別是在手和腳中——受到冷環(huán)境時，另一需要出現(xiàn)。雖然這個標(biāo)準(zhǔn)體溫調(diào)節(jié)響應(yīng)是身體核心能量的守恒且對于長期生存是重要的，在短期內(nèi)它產(chǎn)生不舒適的狀況，有冷的手和腳的強烈感覺。典型響應(yīng)是：采用試圖使手和腳升溫的行為；提供在手和腳周圍的增加的絕緣；和/或應(yīng)用各種設(shè)備以積極地使手和腳升溫。然而，這些措施通常在短期內(nèi)不是有效的，因為它們不處理冷感覺的源，該源是ava的血管收縮。

所述的方法和設(shè)備可用于在缺乏可能使所有其它控制信號無效的極端局部條件的情況下在要求時觸發(fā)血管收縮的ava的打開，以產(chǎn)生經(jīng)過無毛皮膚的高水平的血液灌注。血管收縮的ava的血管舒張，或更機械地，ava的血管收縮的松弛實現(xiàn)所有前述熱生理挑戰(zhàn)的解決。

參考圖1，示出了示例性系統(tǒng)200。系統(tǒng)200可用于加熱或冷卻哺乳動物的核心溫度。系統(tǒng)還可用于加熱或冷卻哺乳動物的無毛組織。

系統(tǒng)200包括也稱為加熱設(shè)備的加熱元件202。加熱元件202可包括可用于加熱哺乳動物身體的皮膚和/或下層組織的任何設(shè)備。例如，加熱元件可包括電阻加熱元件，因此在被提供了電流時充當(dāng)傳統(tǒng)加熱墊。在這方面，加熱元件202可從電源232接收電流。然而，加熱元件202不限于電阻加熱設(shè)備，例如加熱墊。

加熱元件202可以是可升高哺乳動物的皮膚和/或哺乳動物身體的皮膚下面的組織的溫度的任何設(shè)備。本領(lǐng)域技術(shù)人員因此將認(rèn)識到，可使用很多可選的加熱元件。一些其它非限制例子包括放熱化學(xué)反應(yīng)、將電磁能、光、超聲波或其它能量施加到皮膚/下層組織。因此，可應(yīng)用用于加熱外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織以將其溫度升高到一個程度的很多不同的設(shè)備和過程，在這個程度，刺激的水平達到必要的閾值以引起在無毛皮膚中的ava上的血管收縮效應(yīng)的松弛。示例性加熱設(shè)備使用熱到皮膚的表面?zhèn)魉?。其它示例性加熱設(shè)備使用深組織熱傳送。

由加熱元件引起的溫度的增加可由溫度檢測設(shè)備216測量和/或監(jiān)控。溫度檢測設(shè)備216可位于加熱元件202附近，使得它可以任選地確定溫度信息，包括例如如果皮膚或下層組織的溫度增加，這樣的增加的程度和在接近加熱元件的皮膚或組織中的溫度的任何時間波動。任選地，溫度信息可被傳遞到計算機224的溫度檢測模塊244。溫度信息可例如使用處理器226來處理，且這樣經(jīng)處理的信息可用于調(diào)節(jié)由加熱元件產(chǎn)生的熱的強度和熱的持續(xù)時間。例如，電源模塊232也可與處理器226有效地通信，且溫度信息可用于增加或減小對加熱元件202的電供應(yīng)。

來自加熱元件202的熱可用于在要求時觸發(fā)無毛皮膚中的ava的血管收縮的松弛。有增加的ava灌注的很多益處，例如接近皮膚血流用于與放置在皮膚的表面上的加熱和冷卻源的血液的對流傳熱，以經(jīng)由血液的循環(huán)提供在身體核心和身體外表面之間的能量的有效傳輸。從血管收縮的狀態(tài)增加的ava灌注的另一益處是從自身體核心循環(huán)的溫暖血液到皮膚的增加的傳熱，從而減小或消除在手和腳的血管收縮的無毛皮膚中經(jīng)受的冷的感覺(這可能被感覺為不舒適的)。

用于使ava血管舒張的方法是將熱源應(yīng)用于在視前下丘腦外圍的體溫調(diào)節(jié)控制的部位處的組織。因此，外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織通過多個可選的裝置經(jīng)由加熱的熱刺激包括但不限于(a)應(yīng)用于皮膚的表面的熱源，(b)經(jīng)由紅外源的深度加熱，(c)經(jīng)由電磁源例如在透熱療法中的深度加熱，以及(d)經(jīng)由超聲波源的深度加熱。外圍體溫調(diào)節(jié)組織包括當(dāng)被加熱時對ava施加控制且不包括腦和下丘腦的組織。

圖3a和3b示出，在可為了這個目的而被加熱的外圍區(qū)域當(dāng)中的是脊髓的組織和最接近脊髓的組織，包括富有副交感神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)支配的頸和腰部區(qū)域。圖3a示出在加熱期間脊骨和上面的組織的橫截面視圖，以刺激穿過動靜脈吻合的血流，加熱源202通過動靜脈吻合施加到皮膚表面，或通過穿透機制到達穿過皮膚的更深的組織并到脊骨以在這些組織中產(chǎn)生升高的溫度。熱滲透由波示出，該波從源例如穿過頸椎和相關(guān)組織的截面的加熱墊發(fā)出。

當(dāng)被加熱的外圍區(qū)域是頸椎區(qū)域時，加熱元件或加熱源202可合并到可將熱有效地施加到頸椎區(qū)域的可穿戴的設(shè)備中。例如，加熱源202可合并到可穿戴的枕頭中。任選地，加熱源和枕頭的部分的輪廓可與受試者的頸解剖結(jié)構(gòu)的部分相符，以提供加熱源和受試者的皮膚之間的良好熱接觸。枕頭也任選地提供在加熱部位處的下層熱絕緣。

因此，控制ava的有效策略是將局部化加熱施加于在腦和無毛皮膚外圍的區(qū)域中，該無毛皮膚包含具有控制ava血管收縮的副交感神經(jīng)系統(tǒng)的熱神經(jīng)支配的ava。加熱的區(qū)域可能很小，以便限制對身體的總傳熱，避免引起身體的總能量的明顯增加和核心溫度的伴隨升高。除了頸錐和腰椎以外的區(qū)域也可被加熱，導(dǎo)致ava的血管舒張。穿過ava的增加的血流可容易使用例如多普勒超聲波技術(shù)來測量。因此，在視前下丘腦外圍的區(qū)域在被加熱時使穿過ava的增加的血流可容易被確定。

在皮膚表面上的熱刺激的時期用于允許足夠的時間來使熱向內(nèi)擴散以到達熱感受器位于脊骨內(nèi)部或附近的深度。引起ava血管舒張的刺激信號也可依賴于從皮膚的表面向內(nèi)的空間溫度梯度的幅度和/或取決于引起溫度的升高的熱梯度。刺激信號可以是在刺激部位處的溫度和溫度梯度的組合。

加熱過程以目標(biāo)組織的溫度被足夠地增加以引起血管收縮的ava的松弛的方式進行。加熱的量和方法可足以使目標(biāo)組織升高到至少39℃。在其它實施方案中，達到至少40℃。在其它實施方案中，達到至少41℃。在其它實施方案中，達到至少42℃。在其它實施方案中，達到至少43℃。在所有實施方案中，目標(biāo)組織的溫度不超過安全閾值，在該閾值之上，熱引起的損傷出現(xiàn)。對于大多數(shù)組織，該閾值溫度是43℃。

因此，熱刺激的水平可在用于引起ava血管舒張的閾值之上和用于引起熱損傷的閾值之下。刺激的水平在1分鐘或更長時間內(nèi)可以在39℃到43℃的溫度范圍內(nèi)以引起血管舒張，取決于身體的初始熱狀態(tài)。例如，刺激的水平在5分鐘或更長時間內(nèi)可以在39℃到43℃的溫度范圍內(nèi)以引起血管舒張，取決于身體的初始熱狀態(tài)以及加熱的方法和強度。

對于涉及加熱皮膚表面的方法，熱刺激的最小時期可能需要允許足夠的時間來使熱向內(nèi)擴散以到達熱感受器所位于的深度處，熱感受器提供控制到ava的血流的輸入。引起ava血管舒張的刺激信號也可取決于從皮膚的表面向內(nèi)的溫度梯度的幅度和溫度改變的時間速率。

加熱過程具有足夠的持續(xù)時間來使ava的血管舒張中的初始增加允許較大的血流。任選地，加熱過程被維持，直到ava血管舒張達到最大值，其可以由例如多普勒速度計來測量。

任選地，將在穿過ava的增加的血流被期望的整個時期內(nèi)維持加熱過程。加熱過程可以用在時間方面擺動的方式啟動，在該方式中，加熱的幅度可選地增加和降低。增加和降低加熱的周期性可具有從小于1秒到多于10分鐘變化的循環(huán)。任選地，在加熱的周期性被應(yīng)用的場合，單個循環(huán)的周期可以多于1秒且少于10分鐘。

對于可選地增加和降低加熱的模式被應(yīng)用的場合，較多和較少加熱或沒有加熱的相對周期可以是相等或不相等的。較多的加熱的時期或較少或沒有加熱的周期可以更大，如果它們不是相等的。對于所有實施方案，加熱的幅度可至少增加和減少一次，且在一些實施方案中，多于一次。對于所有實施方案，加熱的增加的速率和加熱的減少的速率可以或可以不是相等的，且都可以或可以不是線性的。對于加熱對其持續(xù)時間不是恒定的實施方案，增加和降低加熱幅度的速率和在時間方面的模式可以被設(shè)計和調(diào)節(jié)成最大化調(diào)節(jié)血管收縮的ava的松弛的外圍體溫調(diào)節(jié)控制中央組織中的目標(biāo)組織的刺激。任何期望的加熱協(xié)議可使用計算機224來實現(xiàn)。加熱協(xié)議可由來自用戶的輸入234編程和/或修改。

所述系統(tǒng)和方法可使ava在其基本狀態(tài)下變成血管舒張的，使得穿過無毛皮膚的血流可用作對流傳熱機制。如果ava在具有保存身體核心的能量的目標(biāo)的模式中是血管收縮的，那么與來自核心的身體排斥能一致的信號可用于使ava血管舒張。對ava的主要血管控制信號起源于下丘腦，并基于該組織的溫度。對于目標(biāo)是為了醫(yī)療目的而冷卻腦的應(yīng)用，例如在低溫治療中，將下丘腦加溫使ava血管舒張產(chǎn)生相反效果。

現(xiàn)在參考圖5，示出了作用的組合的生理和熱力學(xué)機制。例如，如在602中示出的，血管舒張可通過加熱體溫調(diào)節(jié)控制的外圍輸入部位604來觸發(fā)。加熱可松弛無毛ava的有效血管收縮606。血管收縮的松弛606導(dǎo)致無毛皮膚中的增加的血液灌注608。增加的血液灌注導(dǎo)致在缺乏表面冷卻時增加的皮膚溫度610。因此，圖1所示的系統(tǒng)200可以任選地用于增加無毛皮膚溫度。在本實例中，無毛皮膚的額外的加熱或冷卻是任選的。

因此提供了用于加熱哺乳動物受試者的無毛皮膚的方法，其包括將熱施加到引起位于無毛組織中的ava的血管舒張的受試者的區(qū)域。當(dāng)增加無毛皮膚的溫度是合乎需要的時，例如當(dāng)受試者的手、腳或臉是冷的時，該方法可能是合乎需要的。為了實現(xiàn)該方法，可使用包括加熱元件的系統(tǒng)，加熱元件應(yīng)用到引起位于無毛組織中的ava的血管舒張的的受試者的區(qū)域。例如，這樣的系統(tǒng)可包括配置成加熱頸椎或腰椎區(qū)域的皮膚或組織的加熱元件。

在其它例子中，所述系統(tǒng)可用于加熱或冷卻受試者的核心溫度。再次參考圖1，系統(tǒng)200可包括無毛皮膚冷卻器或加熱器設(shè)備204。對于冷卻操作，設(shè)備204可通過導(dǎo)管208接收冷凍或冷卻的流體或氣體。泵210可有效地將冷卻的流體或氣體泵送到設(shè)備204或通過設(shè)備204泵送。冷卻流體或氣體穿過設(shè)備的運動使設(shè)備冷卻。致冷設(shè)備206例如熱電冰箱可用于冷卻通過設(shè)備204和導(dǎo)管208循環(huán)的流體或氣體。泵210和致冷設(shè)備都可與計算機224有效地通信，使得設(shè)備的溫度和設(shè)備的冷卻協(xié)議可由計算機并通過用戶輸入來控制。如果無毛皮膚的加熱是期望的，則設(shè)備204可提供加熱作為對冷卻的可選方案。設(shè)備可使用上面關(guān)于加熱元件202所述的機構(gòu)中的任一個將熱施加到無毛皮膚和下層組織。

此外，系統(tǒng)可包括溫度傳感器220，其定位成探測設(shè)備204的溫度或探測在設(shè)備204附近的無毛皮膚的溫度。該溫度信息可傳遞到計算機224，在其中它可被處理以確定在無毛皮膚上的設(shè)備204的期望冷卻或加熱特征。

任選地，系統(tǒng)200還包括真空裝置214。真空裝置214通過真空管線212與設(shè)備204有效地通信。真空裝置可用于對無毛皮膚施加負(fù)壓力，設(shè)備204在無毛皮膚上冷卻或加熱。負(fù)壓力可用于增強受試者的無毛皮膚中的ava的舒張。如在系統(tǒng)200中所示的，真空裝置且因此施加在無毛皮膚上的負(fù)壓力可由計算機224控制。具體地，真空裝置通過真空模塊242與計算機224有效地通信。此外，設(shè)備204可配備有通過壓力傳感模塊240與計算機224有效地通信的壓力傳感器222。以這種方式，計算機224可處理壓力信息和溫度信息，且該信息可用于調(diào)節(jié)影響設(shè)備204的操作的因素，例如通過設(shè)備204循環(huán)的冷卻流體或氣體的溫度或時間特征或其負(fù)壓力或時間特征。

系統(tǒng)200當(dāng)與冷卻或加熱設(shè)備204一起使用時可用于改變受試者的身體的核心溫度。在這方面，溫度傳感器218可以任選地定位成獲取或監(jiān)控受試者的中央溫度。溫度傳感器218可用適當(dāng)?shù)姆绞蕉ㄎ怀蓮氖茉囌攉@得一個或多個中央溫度讀數(shù)。例如，溫度傳感器可以任選地放置在受試者的耳道、口腔或直腸中。溫度傳感器也可以任選地放置在受試者的前額或輔助區(qū)域上。

在沒有將任何特定的實施方案限制到任何特定的作用機制的情況下，通過使用加熱元件202加熱來使ava血管舒張和/或擴大使心輸出量的一大部分轉(zhuǎn)移到皮膚。皮膚介導(dǎo)促成流經(jīng)ava的血液和環(huán)境之間的熱交換，可接著經(jīng)由血液到身體熱核心的循環(huán)(用于加熱)或從身體熱核心的循環(huán)(用于冷卻)來進行對流傳熱。

穿過血管收縮的ava的增加的血流因此提供了通過將加熱或冷卻施加到無毛皮膚表面來引起在身體表面和身體核心之間的增加的能量流的機會，從而加熱或冷卻穿過ava灌注的血液，該血液將接著在引起核心組織的加熱或冷卻的溫度處循環(huán)回核心。

再次參考圖5，受試者的核心溫度可以任選地被冷卻612。冷卻受試者的核心溫度的步驟包括冷卻無毛皮膚614?？墒褂迷O(shè)備204如上所述實現(xiàn)這樣的冷卻。無毛皮膚的冷卻614引起熱從深皮膚結(jié)構(gòu)到表面的擴散616。此外，該方法可包括增加無毛皮膚中的血液的灌注，如步驟602-608所示的。

在無毛皮膚中的血液的增加的灌注608和熱從深皮膚結(jié)構(gòu)到表面的擴散616的組合導(dǎo)致流經(jīng)無毛皮膚中的ava的血液的對流冷卻618。冷卻的血液以最小的熱交換從外圍ava循環(huán)到身體核心620。這導(dǎo)致身體核心中的血液的對流升溫以降低核心溫度622。可能需要在經(jīng)過血管舒張開始的初始時間后維持外圍熱刺激，一直到冷卻可被施加到具有血管舒張的ava的無毛皮膚的整個時期，以產(chǎn)生逐漸增加的低溫治療狀態(tài)。任選地，表面冷卻被提供到無毛皮膚的區(qū)域，且同時的加溫被提供到富有控制ava血流的熱副交感神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)支配的皮膚的小區(qū)域。

在所述系統(tǒng)和方法中，可通過應(yīng)用依尺寸制造成產(chǎn)生身體熱核心溫度的期望下降的、具有質(zhì)量和初始溫度的一個或多個預(yù)冷凍的凝膠包來產(chǎn)生冷卻，或可選地可通過應(yīng)用產(chǎn)生身體熱核心溫度的期望升高的一個或多個預(yù)加溫的凝膠包來產(chǎn)生加溫。預(yù)冷凍和預(yù)加溫的凝膠包可以是可再次使用的或在使用之后可丟棄的。

可以任選地通過包含在柔性包內(nèi)的、在被混合時經(jīng)歷吸熱過程的化學(xué)元素的混合、由此降低混合物的溫度來產(chǎn)生冷卻?；旌铣煞挚杀活A(yù)先包裝在具有內(nèi)部隔離物的單個包中，內(nèi)部隔離物分離化學(xué)成分，直到冷卻被產(chǎn)生的時間，于是隔離物可能破裂以使用吸熱效應(yīng)實現(xiàn)成分的混合。

還參考圖5，受試者的核心溫度可以任選地被加熱624。加熱受試者的核心溫度的步驟包括加熱無毛皮膚626?？墒褂迷O(shè)備204如上所述來實現(xiàn)這樣的加熱。無毛皮膚的加熱626引起熱遠(yuǎn)離皮膚表面并到深皮膚結(jié)構(gòu)的擴散628。此外，該方法可包括增加無毛皮膚中的血液的灌注，如步驟602-608所示的。在無毛皮膚中的血液的增加的灌注608和熱到深皮膚結(jié)構(gòu)的擴散的組合導(dǎo)致流經(jīng)無毛皮膚中的ava的血液的對流加溫630。加溫的血液以最小的熱交換從周圍ava循環(huán)到身體核心632。這導(dǎo)致身體核心中的血液的對流冷卻以升高核心溫度634。任選地，表面加溫被提供到無毛皮膚的區(qū)域，且同時的加溫被提供到富有控制ava血流的熱副交感神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)支配的皮膚的小區(qū)域。

可通過混合經(jīng)歷放熱過程的化學(xué)元素來產(chǎn)生加溫，使混合物的溫度升高。在一些實施方案中，可通過割裂不可滲透的密封罩將化學(xué)物質(zhì)的密封包暴露于氧或空氣來產(chǎn)生加溫，導(dǎo)致包的溫度的持續(xù)的增加。通過割裂膜或隔離物或罩來操作的化學(xué)混合包在一次使用之后可丟棄。

預(yù)冷凍和預(yù)加溫的凝膠包以及吸熱和放熱化學(xué)混合包可以都是柔性的，允許包與無毛皮膚表面的形狀符合，從而確保比在冷卻或加溫基底是剛性的情況更好的熱接觸。

在一些實施方案中，冷凍或加溫的包可位于無毛皮膚的外圍，其中它們冷卻或加溫在泵的作用下循環(huán)到定位成與無毛皮膚接觸的柔性軟袋的液體。

在一些實施方案中，應(yīng)用于無毛皮膚的加溫或冷卻包可配備有一個或多個連接帶，以幫助維持包和無毛皮膚之間的有效熱接觸。這些實施方案可能在受試者不能積極地參與的條件下特別有用，確保傳熱的最佳水平出現(xiàn)在包和皮膚之間，例如當(dāng)受試者不知道治療過程或失去知覺時。

現(xiàn)在參考圖2a和2b，示出了用于冷卻核心體溫的示例性系統(tǒng)300。如關(guān)于圖1所述的，示例性系統(tǒng)包括計算機224和加熱元件202。加熱元件可用于加熱受試者組織以導(dǎo)致在受試者的無毛皮膚中的ava的舒張。也在上面描述的溫度傳感器216可探測極接近加熱元件202的皮膚和/或組織的溫度。因為溫度傳感器216與計算機224有效地通信，所以來自溫度傳感器的讀數(shù)可用于提供來自加熱元件202的加熱的期望水平。

系統(tǒng)300還包括與包括冷卻流體或氣體的導(dǎo)管208連通的熱交換器。熱交換器可包括壓縮機306和致冷劑302的源，例如r12。熱交換器還可包括溫度傳感器308以檢測在導(dǎo)管208之前的致冷劑的溫度，而第二溫度傳感器310檢測在導(dǎo)管之后的致冷劑的溫度。致冷劑可通過管304循環(huán)以冷卻導(dǎo)管208中的流體。

導(dǎo)管208可保存冷卻的流體或氣體，其可被抽吸到冷卻套筒301中并穿過冷卻套筒301。冷卻套筒301可以任選地放置在手、腳或臉的無毛皮膚上。圖2b示出穿過線2b-2b的套筒的橫截面。兩個額外的溫度傳感器可定位成監(jiān)控導(dǎo)管中的流體或氣體的溫度。第一溫度傳感器314可探測/監(jiān)控進入套筒的流體或氣體的溫度。第二溫度傳感器312可探測/監(jiān)控離開套筒的流體或氣體的溫度。

每個溫度傳感器308、310、312和314可通過溫度傳感器模塊244與計算機有效地通信。此外，壓縮機306和泵308也通過分別通過壓縮機316和泵240模塊與計算機224有效地通信。從溫度傳感器收集的信息和穿過熱交換器的通量可用于冷卻導(dǎo)管208中的流體或氣體，因此將套筒301冷卻到期望的溫度。

如在系統(tǒng)200和300中所示的，本文所述的方法可經(jīng)由以計算機224的形式的通用計算設(shè)備實現(xiàn)。計算機224的部件可包括但不限于一個或多個處理器或處理單元226、系統(tǒng)存儲器228和系統(tǒng)總線，系統(tǒng)總線將各種系統(tǒng)部件(包括處理器226)耦合到系統(tǒng)存儲器228。

系統(tǒng)總線可代表幾種可能類型的總線結(jié)構(gòu)中的一種或多種，包括存儲器總線或存儲控制器、外圍總線、加速的圖形端口和使用各種總線架構(gòu)中的任一個的處理器或局部總線。作為例子，這樣的結(jié)構(gòu)可包括工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)(isa)總線、微通道架構(gòu)(mca)總線、增強型isa(eisa)總線、視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(vesa)局部總線、以及也稱為mezzanine總線的外圍部件互連(pci)總線。該總線和在本說明書中規(guī)定的所有總線也可通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接來實現(xiàn)，且子系統(tǒng)(包括處理器226、大容量存儲設(shè)備230、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)適配器、系統(tǒng)存儲器、輸入/輸出接口、顯示器適配器、顯示設(shè)備和人機接口)中的每個可包含在一個或多個通過這種形式的總線連接的在物理上分離的位置處的遠(yuǎn)程計算設(shè)備內(nèi)，有效地實現(xiàn)完全分布式的系統(tǒng)。

計算機224一般包括各種計算機可讀介質(zhì)。這樣的介質(zhì)可以是可由計算機224訪問的任何可用介質(zhì)，并包括易失性和非易失性介質(zhì)、可移動或不可移動的介質(zhì)。系統(tǒng)存儲器228包括以易失性存儲器例如隨機存取存儲器(ram)、和/或非易失性存儲器例如只讀存儲器(rom)的形式的計算機可讀介質(zhì)。系統(tǒng)存儲器228一般包含數(shù)據(jù)，例如數(shù)據(jù)和/或程序模塊，例如處理單元226可立即訪問和/或目前由計算單元226操作的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。計算機226還可包括其它可移動/不可移動的、易失性/非易失性計算機存儲介質(zhì)。大容量存儲設(shè)備230可以是硬盤、可移動磁盤、可移動光盤、磁帶或其它磁性存儲設(shè)備、閃存卡、cd-rom、數(shù)字通用盤(dvd)或其它光學(xué)存儲器、隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、電可擦可編程只讀存儲器(eeprom)等。

任何數(shù)量的程序模塊可存儲在大容量存儲設(shè)備230上，作為例子包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件(或其某種組合)中的每個可包括編程和應(yīng)用軟件的元件。數(shù)據(jù)也可存儲在大容量存儲設(shè)備上。數(shù)據(jù)可存儲在本領(lǐng)域中已知的一個或多個數(shù)據(jù)庫的任一個上。這樣的數(shù)據(jù)庫的例子可包括access、sqlserver、mysql、postgresql等。數(shù)據(jù)庫可以是集中式的或分布在多個系統(tǒng)中。

用戶可經(jīng)由輸入設(shè)備將命令和信息輸入計算機224中。這樣的輸入設(shè)備的例子包括但不限于鍵盤、指示設(shè)備(例如，“鼠標(biāo)”)、麥克風(fēng)、操縱桿、串行端口、掃描儀等。這些和其它輸入設(shè)備可經(jīng)由耦合到系統(tǒng)總線的人機接口連接到處理單元226，但可以由其它接口和總線結(jié)構(gòu)例如并行端口、游戲端口或通用串行總線(usb)連接。

計算機224可使用到一個或多個遠(yuǎn)程計算設(shè)備的邏輯連接在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中操作。作為例子，遠(yuǎn)程計算設(shè)備可以是個人計算機、便攜式計算機、服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)計算機、對等設(shè)備或其它公共網(wǎng)絡(luò)節(jié)點等。在計算機223和遠(yuǎn)程計算設(shè)備之間的邏輯連接可經(jīng)由局域網(wǎng)(lan)和一般廣域網(wǎng)(wan)產(chǎn)生。這樣的網(wǎng)絡(luò)連接可以通過網(wǎng)絡(luò)適配器。網(wǎng)絡(luò)適配器可以在有線和無線環(huán)境中實現(xiàn)。這樣的聯(lián)網(wǎng)環(huán)境在辦公室、企業(yè)范圍的計算機網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)中是普通的。

應(yīng)用軟件的實現(xiàn)可存儲在某種形式的計算機可讀介質(zhì)上或在某種形式的計算機存儲介質(zhì)中傳輸。計算機可讀介質(zhì)可以是可由計算機處理的任何可用的介質(zhì)。作為例子而不是限制，計算機可讀介質(zhì)可包括“計算機存儲介質(zhì)”和“通信介質(zhì)”?！坝嬎銠C存儲介質(zhì)”包括在任何方法或技術(shù)中實現(xiàn)的易失性和非易失性、移動和不可移動介質(zhì)，用于存儲信息例如計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù)。

計算機存儲介質(zhì)包括但不限于ram、rom、eeprom、閃存或其它存儲技術(shù)、cd-rom、數(shù)字通用盤(dvd)或其它光學(xué)存儲器、盒式磁帶、磁帶、磁盤存儲器或其它磁性存儲設(shè)備、或可用于存儲期望信息并可由計算機訪問的任何其它介質(zhì)。所公開的方法的實現(xiàn)可存儲在某種形式的計算機可讀介質(zhì)上或在某種形式的計算機存儲介質(zhì)中傳輸。

所公開的方法的處理可由軟件部件執(zhí)行?？稍谟梢粋€或多個計算機或其它設(shè)備執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令例如程序模塊的一般背景下描述所公開的方法。通常，程序模塊包括執(zhí)行特定的任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型的計算機代碼，例程、程序、對象、部件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。所公開的方法也可在基于柵格的和分布式的計算環(huán)境中實踐，在這些環(huán)境中，任務(wù)由通過通信網(wǎng)絡(luò)連接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備執(zhí)行。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可位于本地和遠(yuǎn)程計算機存儲介質(zhì)中，包括記憶存儲設(shè)備。

雖然上面關(guān)于系統(tǒng)200和300描述的實施方案可用于根據(jù)本發(fā)明的方面冷卻或加熱核心溫度，但是應(yīng)注意，這些系統(tǒng)(包括計算機224)的特征是任選的。例如，用于冷卻核心體溫的系統(tǒng)可包括用于加熱受試者的皮膚或組織的加熱元件，這導(dǎo)致無毛皮膚中的ava的舒張。系統(tǒng)還可包括向受試者的無毛皮膚提供冷卻刺激的冷卻設(shè)備。這樣的冷卻設(shè)備任選地是流體的冷卻容器、冷卻凝膠包、冰立方或氣體的冷卻源。類似地，用于加熱核心溫度的設(shè)備可包括用于加熱受試者的皮膚或組織的加熱元件，這導(dǎo)致無毛皮膚中的ava的舒張。用于加熱的系統(tǒng)還可包括用于向受試者的無毛皮膚提供加熱刺激的加熱設(shè)備。

現(xiàn)在參考圖4，示出了示例性系統(tǒng)，其中控制器被應(yīng)用來根據(jù)核心(tc)、脊骨(ts)和手掌(th)和腳底(tf)皮膚表面來協(xié)調(diào)脊骨加熱(ts)和手掌(th)加熱或冷卻以及腳底(tf)加熱或冷卻。控制器算法提供對用戶的安全性和應(yīng)用的最佳熱性能，其中用戶的核心溫度被操縱。

圖6a和b示出用于分別冷卻或加熱手掌或腳底無毛皮膚的示例性設(shè)備404和406。這樣的示例性設(shè)備可以任選地用在系統(tǒng)200和300中，作為系統(tǒng)元件204。任選地，404和406用于冷卻，且導(dǎo)管208通過設(shè)備引導(dǎo)冷卻的流體或氣體，以向手掌或腳底無毛皮膚提供冷卻刺激。

圖6a示出用于加熱或冷卻包含動靜脈吻合血管結(jié)構(gòu)的手的無毛手掌皮膚的表面和手指的下側(cè)面的方法和設(shè)備可包括在特定的溫度建立與柔性熱或冷源軟袋的接觸區(qū)域，受控溫度的流體通過該軟袋經(jīng)由入口和出口流動，從而根據(jù)本公開的特定實施方案提供將能量添加到無毛皮膚或從無毛皮膚移除能量的熱機制。

圖6b示出用于加熱或冷卻包含動靜脈吻合血管結(jié)構(gòu)的腳的無毛腳底皮膚的表面和腳指的下側(cè)面的方法和設(shè)備可包括在特定的溫度建立與柔性熱或冷源軟袋的接觸區(qū)域，受控溫度的流體通過該軟袋經(jīng)由入口和出口流動，從而根據(jù)本公開的特定示例性實施方案提供將能量添加到無毛皮膚或從無毛皮膚移除能量的熱機制。

如關(guān)于系統(tǒng)200和300描述的，根據(jù)一些實施方案，所公開的系統(tǒng)和方法可包括將負(fù)壓力施加到受試者的皮膚的至少一部分。例如，負(fù)壓力可被施加到手、腳和/或臉上的無毛皮膚。在一些實施方案中，可將表面真空系統(tǒng)維持在預(yù)定的負(fù)壓力處，直到實現(xiàn)加溫或冷卻，即，直到受試者的身體核心達到期望的溫度。

任選地，冷凍或加溫的包可位于真空室和無毛皮膚外圍，其中它們冷卻或加溫在泵的作用下循環(huán)到位于與無毛皮膚接觸的真空室的內(nèi)部中的柔性軟袋的液體。

負(fù)壓力可以任選地高達約25mmhg、高達約50mmhg、高達約75mmhg、和/或高達約100mmhg。在一些實施方案中，本公開的設(shè)備可通過包括用于手動排空的裝置的便攜式表面真空系統(tǒng)，例如通過手動球泵送設(shè)備或手動線性泵送設(shè)備或手動旋轉(zhuǎn)泵送設(shè)備或手動鉸接泵送設(shè)備或風(fēng)箱泵送設(shè)備或自含式電池操作的真空泵來產(chǎn)生負(fù)壓力。

可以通過施加手、兩只手、腳、兩只腳、手和腳的組合的運動或通過施加其它身體器官的相對運動來操作手動真空生成系統(tǒng)。單人或多人的協(xié)作可操作手動真空生成系統(tǒng)。

便攜式表面真空系統(tǒng)包括真空泵，其可以可操作地連接到設(shè)計成只覆蓋被冷卻或加熱的無毛皮膚表面的不可滲透的蓋。不可滲透的蓋可包括連接到真空泵的吸入口和可操作來將真空泵所產(chǎn)生的真空中密封到哺乳動物的身體的無毛皮膚表面上的外圍密封物。表面真空系統(tǒng)還可包括用于將熱或冷傳送到無毛皮膚的加熱或冷卻裝置。

任選地，便攜式表面真空系統(tǒng)用于施加負(fù)壓力，而不將身體附肢插入非便攜式和/或剛性的真空室中。在這些實施方案中，真空封閉容積(即，真空室或負(fù)壓室)的外表面可使用不可滲透的柔性材料制成。冷卻或加溫包可在被覆蓋有這樣的不可滲透的柔性材料之前靠著治療部位處的無毛皮膚放置。不可滲透的柔性材料可以靠著其外圍周圍的無毛皮膚被密封。放置在不可滲透的柔性材料中的口提供到真空生成設(shè)備的連接，使得在密封周邊內(nèi)部的容積可被排空到期望水平的負(fù)壓力。當(dāng)產(chǎn)生真空時，其中在不可滲透的柔性材料的外表面上的大氣壓力的作用將機械力轉(zhuǎn)移到靠著內(nèi)部上的無毛皮膚放置的加熱包或冷卻包上，增加了在皮膚上的包的壓力，從而減小了包和皮膚之間的熱阻并在包和皮膚之間產(chǎn)生更有效的傳熱。

在其它實施方案中，本公開的便攜式表面真空系統(tǒng)允許通過將身體附肢插到便攜性剛性真空室中來施加負(fù)壓力。當(dāng)真空在內(nèi)部產(chǎn)生時，剛性室實質(zhì)上不改變其形狀。剛性室合并在身體附肢插入室中的位置處的密封元件，使得密封物在附肢的周邊周圍產(chǎn)生，以支持并維持在室的內(nèi)部上的負(fù)壓力。

在一些實施方案中，本公開的便攜式真空設(shè)備的剛性室可具有第二開口，第二密封蓋具有足以允許冷卻包或加溫包的插入并使操作員將所述包放置成與治療受試者的身體附肢接觸的尺寸。

密封蓋可以被容易和快速地打開和關(guān)閉，且在關(guān)閉位置上，它支持在剛性室的內(nèi)部中的負(fù)壓力的產(chǎn)生?？梢酝ㄟ^在鉸鏈上樞軸轉(zhuǎn)動或通過旋轉(zhuǎn)螺紋或通過松開或緊固閂鎖來打開和關(guān)閉密封蓋。密封介質(zhì)放置在蓋和剛性室的配合表面之間，以當(dāng)負(fù)壓力在剛性室的內(nèi)部產(chǎn)生時阻擋空氣的流動。剛性室可具有安裝成使操作員能夠監(jiān)控真空的狀態(tài)的機械真空計。

在一些實施方案中，表面真空系統(tǒng)可覆蓋無毛皮膚的約50mm²或更小。其它實施方案可覆蓋無毛皮膚的高達約500mm²。在一些應(yīng)用中，無毛皮膚的多個區(qū)域可以被同時治療，使得總治療區(qū)域是單獨的區(qū)域的添加。實際治療區(qū)域可根據(jù)對過程、部位的數(shù)量和受試者的總尺寸選擇的具有無毛皮膚的身體的區(qū)域來廣泛地改變。

現(xiàn)在參考圖7-14，提供了用在所述系統(tǒng)和方法上的示例性設(shè)備。圖7示出包括與無毛皮膚4的表面接觸的加溫或冷卻包5的便攜式負(fù)壓設(shè)備的橫截面視圖。柔性的不可滲透的蓋1位于在周邊周圍有密封物2的應(yīng)用區(qū)域上。在蓋內(nèi)部的負(fù)壓力3形成并施加到無毛皮膚。計量器7可用于監(jiān)控負(fù)壓力的水平，且具有到不可滲透的蓋的內(nèi)部的連接6的泵送(真空)源8用于在其中產(chǎn)生負(fù)壓力。圖7所示的設(shè)備可例如用作系統(tǒng)200和300的無毛皮膚冷卻設(shè)備204。

圖8示出包括具有剛性容器20的便攜式表面真空設(shè)備的負(fù)壓設(shè)備，身體的附肢23可插入剛性容器20中，壓力密封物24環(huán)繞地在插入點處的皮膚上。加溫包或冷卻包21定位成在容器內(nèi)部上的負(fù)壓力的條件下與無毛皮膚的表面接觸。提供用于在容器20內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓力27并連接26到容器內(nèi)部的源，且計量器25用于監(jiān)控負(fù)壓力的程度。圖8所示的設(shè)備可例如用作系統(tǒng)200和300的無毛皮膚冷卻設(shè)備204。

圖9示出包括剛性容器/室31的便攜式負(fù)壓設(shè)備，身體的附肢可插入剛性容器20中，壓力密封物環(huán)繞地在插入點處的皮膚上。加溫包或冷卻包可穿過而插入的第二開口33可在容器內(nèi)部上的負(fù)壓力的條件下與無毛皮膚的表面接觸?？梢酝ㄟ^旋轉(zhuǎn)具有陽螺紋34的可移除的元件32來打開和閉合第二開口，陽螺紋34匹配在剛性容器中的開口上的陰螺紋35。密封物質(zhì)例如特氟綸膠帶36任選地貼到螺紋上以在第二元件被連接時提供在第二可移除的元件和剛性容器之間的密封，以便包含在剛性容器內(nèi)部的負(fù)壓力。可移除的元件具有附件37，其可被抓緊以旋轉(zhuǎn)元件，用于從便攜式表面真空室的剛性容器安裝或移除元件。圖9所示的設(shè)備可例如用作系統(tǒng)200和300的無毛皮膚冷卻設(shè)備204。

圖10示出包括具有剛性容器41的便攜式表面真空設(shè)備的負(fù)壓設(shè)備，身體的附肢可插入剛性容器41中，壓力密封物環(huán)繞地在插入點處的皮膚上。設(shè)備還包括第二開口44，加溫包或冷卻包可穿過其而插入以在容器內(nèi)部上的負(fù)壓力的條件下與無毛皮膚的表面接觸?？梢酝ㄟ^樞軸旋轉(zhuǎn)由一個或多個鉸鏈43連接到剛性容器中的開口的周邊的一部分的第二元件42來打開和閉合第二開口。安裝在樞軸49上的一個或多個閂鎖46以及匹配銷47或其它鎖定設(shè)備用于靠著剛性容器中的第二開口將第二元件固定在密封位置上。密封物質(zhì)例如特氟綸膠帶任選地貼到剛性容器和/或第二元件的配合表面45上以在第二元件靠著剛性容器旋轉(zhuǎn)到第二閉合位置時提供在第二鉸接元件和剛性容器之間的密封，以便包含在剛性容器內(nèi)部的負(fù)壓力。手柄48設(shè)置成打開和關(guān)閉第二元件。圖10所示的設(shè)備可例如用作系統(tǒng)200和300的無毛皮膚冷卻設(shè)備204。

圖11示出包括具有剛性容器61的便攜式表面真空設(shè)備的負(fù)壓設(shè)備，身體的附肢可插入剛性容器61中，壓力密封物環(huán)繞地在插入點處的皮膚上。設(shè)備包括第二開口63，加溫包或冷卻包可穿過其而插入以在容器內(nèi)部上的負(fù)壓力的條件下與無毛皮膚的表面接觸。可通過移除被成形為匹配剛性容器中的開口的第二元件62來打開和閉合第二開口。在樞軸66上安裝一個或多個閂鎖65以及匹配銷67或其它鎖定設(shè)備用于靠著剛性容器中的第二開口將第二元件固定在密封位置上。密封物質(zhì)例如特氟綸膠帶任選地貼到剛性容器和/或第二元件的配合表面64上以在第二元件靠著剛性容器旋轉(zhuǎn)到閉合位置時提供在第二元件和剛性容器之間的密封，以便包含在剛性容器內(nèi)部的負(fù)壓力。圖11所示的設(shè)備可例如用作系統(tǒng)200和300的無毛皮膚冷卻設(shè)備204。

圖12示出負(fù)壓設(shè)備真空生成設(shè)備。該設(shè)備包括可操作地連接到86真空生成設(shè)備87以在不可滲透的蓋的內(nèi)部88上產(chǎn)生負(fù)壓力的不可滲透的蓋91。不可滲透的蓋可操作來覆蓋無毛皮膚表面81。不可滲透的蓋具有密封裝置83以密封無毛皮膚的周圍區(qū)域。不可滲透的蓋在其內(nèi)部包括柔性冷卻包或加溫包84，并靠著無毛皮膚放置，使得它可與皮膚交換熱。不可滲透的蓋任選地是柔性的，以便較高的外部壓力89和較低的內(nèi)部壓力85的組合作用當(dāng)被施加到不可滲透的蓋的表面區(qū)域82上時導(dǎo)致施加到柔性冷卻包或加熱包上的機械力90以迫使它靠著無毛皮膚，提供在界面處的減小的熱接觸阻力和在包和皮膚之間提高的傳熱。圖12所示的設(shè)備可例如用作系統(tǒng)200和300的無毛皮膚冷卻設(shè)備204。

圖13示出負(fù)壓容積封閉設(shè)備100，其可被應(yīng)用來密封無毛皮膚的限定區(qū)域，并在其內(nèi)可放置冷卻包或加溫包103以從皮膚傳送熱或?qū)醾魉偷狡つw。外圍密封物102在包含無毛皮膚的身體附肢101周圍形成。壓力監(jiān)控設(shè)備104用于連續(xù)地測量在負(fù)壓設(shè)備內(nèi)的壓力。設(shè)備還包括到真空生成源106的連接105，真空生成源106在沒有外部功率源的情況下是有效的。操作可通過手動裝置例如封閉容積的手動壓縮(風(fēng)箱或真空管或其它柔性壓縮設(shè)備110)、線性泵送運動108、旋轉(zhuǎn)泵送運算109、或通過用動力推動的裝置，其中便攜式自包含式能量源107例如電池驅(qū)動真空泵。圖13所示的設(shè)備可例如用作系統(tǒng)200和300的無毛皮膚冷卻設(shè)備204。

圖14示出柔性冷卻包或加溫包120，其可插入如在以前的附圖中所示的負(fù)壓容積的內(nèi)部中，以接觸并符合哺乳動物的無毛皮膚的拓?fù)鋵W(xué)。同時將熱傳送到皮膚并從皮膚傳送熱。根據(jù)本公開的特定實例，可通過預(yù)冷卻或預(yù)加熱、通過混合以前由隔離物(其可在治療時破裂以允許吸熱或放熱混合過程)分離的所包含的化學(xué)成分、或通過將所包含的化學(xué)成分暴露于空氣以在包從最初密封的容器移除之后引起放熱反應(yīng)，來使包達到期望治療溫度。

如自始至終描述的，穿過皮膚的動靜脈吻合的血流的控制對體溫調(diào)節(jié)功能是關(guān)鍵的。操縱穿過ava的血流(特別是從血管收縮的初始狀態(tài)起)的能力對涉及核心體溫的調(diào)節(jié)和用于減輕個人熱不舒適的問題的醫(yī)療應(yīng)用保持重要的結(jié)果。

本文描述了用于在要求時實現(xiàn)穿過ava的血液的流動的增加從而實現(xiàn)升高或降低身體核心溫度的能力的方法、過程、系統(tǒng)和設(shè)備。在一些實施方案中，動靜脈吻合(ava)可被舒張或擴張。在不將任何特定的實施方案限制到任何特定的作用機制的情況下，使ava舒張和/或擴張可使心輸出量的一大部分轉(zhuǎn)移到皮膚。皮膚可介導(dǎo)促成與環(huán)境的熱交換，環(huán)境可接著借對流將熱傳到身體熱核心。在一些實施方案中，在沒有ava血管舒張和/或擴張增加的情況下，核心溫度變化的速率可比使用現(xiàn)有的常規(guī)方法和設(shè)備可能的快10倍。

所述系統(tǒng)和方法可用于冷卻和/或加熱可以或可以不最初血管收縮的哺乳動物的核心溫度。結(jié)合體溫調(diào)節(jié)控制的外圍部位的熱刺激來產(chǎn)生對無毛皮膚的較大的血液灌注，無毛皮膚的表面可被加熱或冷卻，以分別從自身體核心循環(huán)的血液添加或移除熱。所公開的方法和設(shè)備能夠在要求時經(jīng)由血液的循環(huán)來增加在皮膚表面和身體核心之間的熱的對流流動。所述方法和系統(tǒng)可被應(yīng)用來從體溫正常狀態(tài)降低身體核心溫度以產(chǎn)生體溫過低狀態(tài)，并從體溫過高到體溫正常狀態(tài)，以及從體溫過高狀態(tài)到體溫正常狀態(tài)，并將身體核心溫度從體溫過高狀態(tài)增加到體溫正常狀態(tài)，以及從體溫正常狀態(tài)到體溫過高狀態(tài)。后一過程的示例性應(yīng)用可以是期望產(chǎn)生人工發(fā)熱狀態(tài)以增強癌癥治療的實例。

對于ava最初在血管收縮的至少部分狀態(tài)的一些實施方案中，通過加熱在腦外圍的體溫調(diào)節(jié)控制中心中的熱感受器的方法來至少部分地松弛或減小ava的血管收縮動作，以便刺激必要的輸入信號來減小ava中的血管收縮。增加的ava血管舒張的結(jié)果極大地降低了ava的流動阻力，使得存在心輸出量的較大一部分到ava的轉(zhuǎn)移。

作為穿過ava的增加的血流的結(jié)果，無毛皮膚將通過較大的對流傳熱來加溫，血液從較暖的身體核心流動。所述系統(tǒng)和方法可實現(xiàn)用于加熱到熱刺激外圍體溫調(diào)節(jié)控制組織的各種特定的設(shè)備和過程，其引起經(jīng)由與溫暖的核心血液的增加的對流熱交換來使無毛皮膚升溫的過程。

作為穿過ava的增加的血流的進一步的結(jié)果，無毛皮膚可用作在應(yīng)用于其表面和流經(jīng)ava的血液之間的加熱源或冷卻源之間的傳熱介質(zhì)。該過程創(chuàng)建調(diào)節(jié)心輸出量的一部分的溫度的機會，心輸出量循環(huán)回身體核心，在中間較大的直徑和較高速度的容器中有最小的熱交換，直到它與總的血液容積和身體核心的組織熱平衡，從而提供直接輸送鏈路來在外部調(diào)節(jié)身體核心溫度。

所述系統(tǒng)和方法可用于為了治療和其它使用而快速增加或降低哺乳動物的核心體溫。例如，體溫過低的引入提供了對腦的保護而免受在可能遭受損傷例如心肺驟停、缺血性中風(fēng)、蛛網(wǎng)膜下出血、肝性腦病、圍產(chǎn)期窒息、小兒病毒性腦炎或急性創(chuàng)傷性腦損傷的受試者中的缺血性事件。

所述系統(tǒng)和方法可用于響應(yīng)于體溫過高引起的活動或事件來冷卻用戶的身體。體溫過高引起的活動的一些非限制性例子包括耐久性限制的活動例如運動性能、和/或在高熱的環(huán)境中工作(采礦工業(yè)、建筑工業(yè)、森林工業(yè)、金屬處理工業(yè))、和/或暴露于高熱應(yīng)力的環(huán)境、和/或軍事行動。所述系統(tǒng)和方法也可用于改善或消除將體溫加溫到比正常操作范圍高的致命地危險的溫度的效應(yīng)。

所述系統(tǒng)和方法可用于響應(yīng)于體溫過低引起的活動或事件而使人類用戶的身體升溫。體溫過低引起的活動的一些非限制性例子包括在極端冷的環(huán)境中工作，和/或長時間暴露于非常冷的環(huán)境，特別是在缺乏相當(dāng)大的水平的物理活動時，和/或長時間暴露于水，和/或在冷/基于水的環(huán)境中的長時間運動活動，和/或在冷狀況下坐在車中。所述系統(tǒng)和方法可用于改善或消除可導(dǎo)致傷害和/或死亡的身體核心溫度的過度冷卻的效應(yīng)。

所述系統(tǒng)和方法可通過調(diào)節(jié)身體核心的溫度來安全地擴展前述類型的活動中的任一個的性能運轉(zhuǎn)和/或安全地擴展暴露于極端溫度的時期。在一些實施方案中，用戶可繼續(xù)參加活動或繼續(xù)暴露于極端溫度，因為用戶的移動性未被阻礙。

所述系統(tǒng)和方法可用于引起高達2℃的輕微體溫過低的狀態(tài)，而沒有侵襲皮膚表面和/或需要消毒條件和/或需要得到中央電力的任何技術(shù)。在一些實施方案中，本公開的設(shè)備或方法可由具有與ems醫(yī)療人員相當(dāng)?shù)挠?xùn)練水平的人員和在不能得到中央電力的曠野狀況下被實踐。

所述系統(tǒng)和方法可用于對處于缺血性損傷的危險中的受試者引入低溫治療。例如，局部化加熱可應(yīng)用于體溫調(diào)節(jié)控制的外圍部位以引起動靜脈吻合血管收縮的松弛來產(chǎn)生無毛皮膚的較大血液灌注，無毛皮膚接著被局部地冷卻以增強皮膚中的對流傳熱來產(chǎn)生身體熱核心到低溫治療的狀態(tài)的快速冷卻。這可用于為醫(yī)學(xué)案例例如心肺驟停、中風(fēng)、外傷性腦損傷、脈管系統(tǒng)手術(shù)、新生兒腦損傷及其組合提供治療或神經(jīng)保護。

任選地，可在沒有外部ac電源的情況下操作或執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備和方法。對于設(shè)備位于這樣的電源的物理接近范圍內(nèi)的應(yīng)用，將系統(tǒng)或所述系統(tǒng)的一部分連接到操作電力驅(qū)動的真空泵的固定電源可能是可能的。

任選地，所述系統(tǒng)和設(shè)備是便攜式的。在一些實施方案中，本公開的設(shè)備可以是重量輕的。便攜性和/或在沒有外部ac電源的情況下操作的能力和/或輕重量可在一些應(yīng)用中提供操作功能。例如，便攜性和/或輕重量提供在ems車中、在醫(yī)療直升機中、在商業(yè)班機中、在軍事操作車中、在工業(yè)工地、運動場和遠(yuǎn)程活動場地使用的優(yōu)點。便攜性和輕重量可使設(shè)備理想地攜帶在宇宙飛船或航行器上以向遭受缺血性事件的受試者提供立即救生治療。任選地，系統(tǒng)和設(shè)備可足夠緊湊以被放置和攜帶在急救箱中。

在一些實施方案中，使用表面真空系統(tǒng)來將負(fù)壓力施加到無毛皮膚表面的一部分移除了將包括無毛皮膚的附肢插入剛性真空容器中的必要性。

本公開的系統(tǒng)和設(shè)備可以完全是便攜式的，且不需要外部ac電源，使它們在關(guān)鍵醫(yī)療服務(wù)情況例如在傷害或道路事故的地點變得可用，或同時被攜帶在救護車或直升機上以提供為心肺驟停、中風(fēng)、外傷性腦損傷、新生兒腦損傷或損傷的受害人提供重要的快速冷卻治療，以提供保護而免于可能的缺血性損傷。本公開在一些實施方案中涉及便攜式加熱或冷卻設(shè)備、在ava最初不是活動的時將血流引入ava的方法、以及調(diào)節(jié)和/或調(diào)整和/或修改身體核心溫度同時允許用戶的移動性例如完全的移動性的方法。

任選地，無毛皮膚的表面可被加熱或冷卻，以便調(diào)節(jié)身體核心溫度而沒有不利地影響增強的ava血流，且用于在調(diào)節(jié)身體核心溫度的醫(yī)療益處可能被期望的各種場所和情況中實現(xiàn)。已知后面的場所和情況可包括在缺血性產(chǎn)生的事件之后不久在遠(yuǎn)離醫(yī)療服務(wù)設(shè)施的場所產(chǎn)生輕微的體溫過低。

對于設(shè)備位于這樣的電源的物理接近范圍內(nèi)的應(yīng)用，系統(tǒng)或設(shè)備可以任選地連接到操作電力驅(qū)動的傳熱流體泵和致冷系統(tǒng)的固定電源。在一些實施方案中，本公開的設(shè)備可以便攜式的。

本公開提供了可經(jīng)由對外周體溫調(diào)節(jié)控制的關(guān)鍵部位的聚焦熱刺激將血液灌注引出到無毛皮膚中的ava的方法和設(shè)備。對具有副交感神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)支配的外圍體溫調(diào)節(jié)控制的部位的熱刺激將使血管收縮松弛的信號發(fā)送到無毛皮膚中的ava，產(chǎn)生到無毛皮膚的增加的血流。這個刺激的一個結(jié)果是，在沒有局部加熱或冷卻時，無毛皮膚將從以前血管收縮狀態(tài)升溫。這個結(jié)果可用于在手和/或腳的加溫將引起熱舒適狀態(tài)的增加的場合中受益。

這個過程的一個應(yīng)用是將熱刺激合并到車的上座椅靠背中，由此頸椎可被加熱，以便當(dāng)環(huán)境溫度足夠低而引起不舒適時增強乘客的舒適度。額外的應(yīng)用包括對于人在延長的一段時間內(nèi)暴露于冷環(huán)境且只有低水平的身體活動的情況例如觀看運動比賽、在打獵埋伏處等待、記錄天空的觀測以及無數(shù)其它情況維持手掌和腳底的溫暖。可對手和腳變得不舒服地冷的任何狀況和在白天和夜晚的任何時間期間在住宅背景中使用本發(fā)明。醫(yī)療應(yīng)用可包括不舒服地冷的患者的加溫。它可結(jié)合無毛皮膚表面的加溫來將熱加到通過ava循環(huán)的血液，以便將熱循環(huán)到身體核心來從體溫過低的狀態(tài)加熱它，如可能需要的。

熱刺激可由各種方式引起，包括皮膚與加熱的表面的直接接觸、將溫暖的空氣流引導(dǎo)到刺激部位、和/或涂敷表面、和/或滲透在被控制的波長和強度處的電磁能。熱刺激的不同方式可改變處理時間以減小ava的血管收縮，以便與實現(xiàn)舒適或醫(yī)療益處的需要相配。熱刺激的強度可經(jīng)由反饋控制回路調(diào)節(jié)，以便確保安全而防止在刺激期間引起熱傷害并提供ava血管舒張的最佳控制。

評估了生理機制，其經(jīng)由穿過ava的對流血流管理無毛皮膚和身體核心之間的傳熱，對流血流通過施加脊骨加熱以松弛ava的血管收縮和通過將負(fù)壓力施加到無毛皮膚以使ava擴張來增強。

實施例1

負(fù)壓力對無毛皮膚的施加用于引起穿過ava血管結(jié)構(gòu)和相關(guān)的靜脈網(wǎng)的血液的流動的顯著增加。激光多普勒血流探頭用于根據(jù)所施加的負(fù)壓力的幅值來測量無毛皮膚中的血流的改變。

人手放置在密封的剛性真空室中，在該真空室上安裝電子負(fù)壓計。光學(xué)激光多普勒血流探頭安裝到中指的最遠(yuǎn)肉墊的皮膚上，以連續(xù)監(jiān)控血流。手指暴露于周圍溫度的空氣，而沒有有效的冷卻或加溫施加到皮膚。進行控制測量，而沒有在初始?xì)夂蜻m應(yīng)期之后施加的負(fù)壓力。負(fù)壓力增加到預(yù)定的水平并保持15分鐘，然后返回到零。

圖15中示出了在約40mmhg的負(fù)壓力下來自樣本協(xié)議的數(shù)據(jù)。圖15描繪血流曲線，并示出當(dāng)腔直徑隨時間變化而改變時象征ava血管活動的瞬時變化，從而改變流動阻抗和速度。關(guān)于該生理現(xiàn)象的機械基礎(chǔ)的幾個特征反映在數(shù)據(jù)中。例如，首先在負(fù)壓力的作用下，平均血液灌注速率增加了約30％，這對負(fù)壓技術(shù)功能是重要的。其次，結(jié)合所施加的負(fù)壓力的大變化，存在ava的明顯的瞬時血管收縮，而不管壓力的變化是正的還是負(fù)的。這個交感神經(jīng)驅(qū)動的行為是對到身體的突然環(huán)境輸入的典型響應(yīng)。第三，在負(fù)壓力被移除之后，灌注速率返回到約在施加負(fù)壓力之前的水平。這個行為指向直接原因并影響灌注中的增加和所施加的負(fù)壓力之間的關(guān)系。第四，在從ava血管收縮的初始固有狀態(tài)起的初始?xì)夂蜻m應(yīng)期期間，存在灌注中的大約三倍的大增加。

激光多普勒探頭還用于測量在灌注測量的部位處的皮膚表面溫度。圖16示出在這個實驗期間的溫度歷史。在實驗開始時，皮膚的初始溫度是24℃，其表示血管收縮狀態(tài)，如由ava灌注的相應(yīng)地低的值確認(rèn)的。圖15示出在沒有對血管舒張狀態(tài)的負(fù)壓力時在前11分鐘內(nèi)血流中的穩(wěn)定轉(zhuǎn)變。圖16證明皮膚溫度相應(yīng)地上升了約8℃到新的平衡值，因為溫暖的血液從身體核心穿過ava的增加的流動造成轉(zhuǎn)換到皮膚表面的逐漸加溫的內(nèi)部對流源。這個數(shù)據(jù)表明在ava灌注水平和皮膚傳熱以及溫度之間的耦合。

圖15進一步示出在11分鐘時負(fù)壓力的施加，在ava灌注中有相稱的增加。較高的灌注速率轉(zhuǎn)換成在溫暖的血液和皮膚組織之間的較大的對流效應(yīng)，導(dǎo)致表面溫度的進一步增加。圖16證明表面溫度進一步增加了2℃，作為負(fù)壓力的施加的結(jié)果。皮膚的表面溫度的凈增加是10℃，作為ava灌注中的增加的結(jié)果。溫度增加的這兩個步驟相應(yīng)于在灌注增加中的兩個步驟，展示這兩個現(xiàn)象的機械耦合。血液灌注對無毛皮膚中的對流傳熱的機械作用由這些數(shù)據(jù)驗證。

實施例2

進行類似于上面所述和在圖15中示出的那些測試的一系列測試，每個測試在負(fù)壓力的不同值處。目的是確定在灌注中的增加的幅值和所施加的負(fù)壓力的幅值之間是否存在比例關(guān)系。這些實驗的結(jié)果在圖17中示出，圖17示出當(dāng)中指的最遠(yuǎn)端肉墊暴露于在室溫空氣時的各種(分級的)負(fù)壓力值時由在該肉墊上的激光多普勒速度計測量的血液灌注中的增加

這些數(shù)據(jù)證明在所施加的負(fù)壓力和在ava灌注中的因而產(chǎn)生的增加之間的清楚的比例關(guān)系。在受試者技術(shù)中在血液灌注上的負(fù)壓力的機械作用由這些數(shù)據(jù)驗證。

實施例3

手的手掌表面通過與柔性軟袋接觸而受到冷卻，冷凍水通過該軟袋循環(huán)，同時負(fù)壓力施加到剛性室的內(nèi)部。熱通量計和熱電偶在手掌接觸軟袋的區(qū)域中固定到手掌。協(xié)議由在室溫的平衡期組成，后面順序地是負(fù)壓力的施加、然后使用17℃的水灌注軟袋、然后負(fù)壓力的停止、負(fù)壓力的重建和負(fù)壓力的最后停止。

圖18示出來自這個實驗的數(shù)據(jù)，在這個實驗中，具有23℃的溫度的水通過與手的手掌接觸的軟袋循環(huán)。當(dāng)施加負(fù)壓力(圖18的最下面的線)時，皮膚熱通量的相當(dāng)大的增加出現(xiàn)(圖18的最上面的線)，當(dāng)負(fù)壓力移除時，皮膚熱通量減小。在熱通量測量的部位處的皮膚的溫度被示為變化最小的曲線。

在十一(11)分鐘的平衡期之后，負(fù)壓力增加到40mmhg(其保持熱通量恒定)，且在21分鐘時，通過在17℃的軟袋的水循環(huán)開始，在熱通量中有相稱的增加。在30分鐘時，負(fù)壓力被設(shè)定到零，引起熱通量的立即下降。在36分鐘時，負(fù)壓力重新建立到40mmhg，且熱通量立即跳回到并保持在最大值。在41分鐘時，負(fù)壓力再次被移除，熱通量也下降到以前的較低值。這個數(shù)據(jù)展示在負(fù)壓力和經(jīng)過皮膚的熱流的增加之間的機械耦合。這個耦合表現(xiàn)為通過與穿過負(fù)壓力擴張的ava的血流的增加的對流來驅(qū)動。負(fù)壓力對受試者技術(shù)的皮膚中的傳熱的機械作用由這些數(shù)據(jù)驗證。

實施例4

加熱在富有影響ava血流的副交感神經(jīng)系統(tǒng)熱傳感器的外圍區(qū)域中的皮膚產(chǎn)生這個結(jié)果。結(jié)果在圖21中示出。加熱受試者的頸椎用于打開在受試者的手的無毛皮膚中的血管收縮的ava，這引起血壓灌注中的大的增加，從而使皮膚表面升溫。

圖21示出測試的示例性數(shù)據(jù)，在該測試中，強烈地血管收縮的狀態(tài)通過將聚焦加熱施加到沿著脊骨的選定區(qū)域來松弛。被加熱的總表面區(qū)域相當(dāng)小，以避免可能影響核心溫度的總的熱負(fù)荷。核心溫度被連續(xù)地監(jiān)控并在整個過程中保持恒定。當(dāng)受試者在強烈的血管收縮的狀態(tài)中時，表面熱電偶安裝在一只手的手掌上，該狀態(tài)在該實驗之前存在多于一個小時。熱電偶也安裝在加熱被施加的部位處的脊骨上面的皮膚上。

數(shù)據(jù)顯示對這個效應(yīng)的觸發(fā)溫度在高于約40℃的窄范圍內(nèi)。溫度被限制到低于約44℃，其在引起熱損傷的閾值附近。因此，溫度范圍是從約40℃到低于約44℃。

將熱施加到頸椎的皮膚直接導(dǎo)致無毛皮膚中的ava血管舒張。當(dāng)熱遠(yuǎn)離ava血管床擴散時，血管舒張產(chǎn)生來自身體核心的溫暖血液的增強的灌注、到周圍組織的對流傳熱和皮膚的表面的加溫。外圍加熱對從受試者技術(shù)的血管收縮狀態(tài)的aba血管舒張的機械作用由這些數(shù)據(jù)驗證。

實施例5

使頸椎升溫增加了在血管收縮的ava中的血流

熱刺激經(jīng)由加熱施加到中央體溫調(diào)節(jié)控制的外圍區(qū)域引起穿過ava血管結(jié)構(gòu)和相關(guān)的靜脈網(wǎng)的血液的流動的相當(dāng)大的增加。光纖激光多普勒血流探頭用于測量隨對頸椎施加的表面加熱的幅值變化的無毛皮膚中的血流的改變。表面細(xì)絲熱電偶用于測量在頸椎處的表面上的皮膚的溫度，在頸椎上貼電子加熱墊。

圖19和20示出分別經(jīng)過手指尖和第二腳趾的血液的流動響應(yīng)于加熱施加到頸椎處的表面上而增加。該數(shù)據(jù)顯示在無毛皮膚的兩個區(qū)域中，在頸椎處的皮膚溫度的升高之后灌注中的直接增加。

實施例6

使頸椎升溫增加了在最初血管收縮的手掌和腳底皮膚的表面溫度

當(dāng)存在血管收縮的初始狀態(tài)時，加熱在富有副交感神經(jīng)系統(tǒng)熱傳感器的外圍區(qū)域中的皮膚產(chǎn)生無毛皮膚的溫度的升高。加熱受試者的頸椎用于打開在受試者的手和腳的無毛皮膚中的血管收縮的ava，這引起血液灌注的大的增加，從而使皮膚表面升溫。

圖21和22示出測試的示例性數(shù)據(jù)，在該測試中，強烈地血管收縮的狀態(tài)通過將聚焦加熱施加到沿著脊骨的選定區(qū)域來松弛。被加熱的總表面區(qū)域相當(dāng)小，以避免可能影響核心溫度的總的熱負(fù)荷。核心溫度被連續(xù)地監(jiān)控并在整個過程中保持恒定。當(dāng)受試者在強烈的血管收縮的狀態(tài)中時，表面熱電偶安裝在一只手的手掌上(圖21)或一只腳的腳底(圖22)，該狀態(tài)在該實驗之前存在多于一個小時。熱電偶也安裝在加熱被施加的部位處的脊骨上面的皮膚上。

數(shù)據(jù)顯示對這個效應(yīng)的觸發(fā)溫度在高于表面上的約39℃的窄范圍內(nèi)。溫度被限制到低于約43℃，其在引起熱損傷的閾值附近。用于加熱在頸椎上的皮膚表面以觸發(fā)ava血管舒張的有效溫度范圍從約39℃到低于約43℃。

將熱施加到頸椎的皮膚直接導(dǎo)致無毛皮膚中的ava血管舒張。當(dāng)熱遠(yuǎn)離ava血管床擴散時，血管舒張產(chǎn)生來自身體核心的溫暖血液的增強的灌注、到周圍組織的對流傳熱和皮膚的表面的加溫。外圍加熱對從受試者技術(shù)的血管收縮狀態(tài)的aba血管舒張的機械作用由這些數(shù)據(jù)驗證。

光纖熱探頭也用于測量在手指尖處的灌注測量的部位處的皮膚表面溫度。圖23示出在這個實驗期間的溫度歷史。皮膚的初始溫度是24℃，其表示血管收縮狀態(tài)，如由ava灌注的相應(yīng)地低的值確認(rèn)的。穿過ava的灌注速率的數(shù)據(jù)顯示在到血管舒張狀態(tài)的前11分鐘內(nèi)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)變，皮膚溫度相應(yīng)地上升了8℃到新的平衡值，因為溫暖的血液從身體核心穿過ava的增加的流動造成轉(zhuǎn)換到皮膚表面的逐漸加溫的內(nèi)部對流源。這個數(shù)據(jù)表明在ava灌注水平和皮膚傳熱之間的耦合。在11分鐘時血液灌注的進一步刺激引起在溫暖的血液和皮膚組織之間的較大的對流效應(yīng)，導(dǎo)致表面溫度的進一步增加。圖23證明表面溫度進一步增加了2℃，作為負(fù)壓力的施加的結(jié)果。皮膚的表面溫度的凈增加是10℃，作為ava灌注中的增加的結(jié)果。血液灌注對無毛皮膚中的對流傳熱的機械作用由這些數(shù)據(jù)驗證。

實施例7

使頸椎升溫結(jié)合使手掌和腳底皮膚表面冷卻引起身體核心溫度的降低

對于本公開的設(shè)備、系統(tǒng)和方法的應(yīng)用，從其中ava是血管收縮的起始狀態(tài)，血管舒張的狀態(tài)被達到，以便實現(xiàn)增強皮膚循環(huán)的益處。一個例子是低溫治療的使用，以治療遭受例如由中風(fēng)、心臟驟停或創(chuàng)傷性腦損傷引起的腦缺血的發(fā)作的受試者。這樣的受試者可以在ava血管收縮的狀態(tài)中。此時，當(dāng)?shù)蜏刂委熢诙痰墓πr間窗內(nèi)被應(yīng)用時，根據(jù)本公開的方法，ava血管收縮的狀態(tài)被誘導(dǎo)并在整個核心冷卻過程中被維持。

手的手掌表面和有時腳的腳底表面通過與軟袋接觸而受到冷卻，冷凍水通過該軟袋循環(huán)，同時加熱施加到覆蓋頸椎上面的皮膚。熱通量計和熱電偶在手掌接觸軟袋的區(qū)域中固定到手掌/腳底。方案由在室溫的平衡期、然后使用20℃的水灌注軟袋組成。

圖24示出來自這些測試的數(shù)據(jù)。在實驗的約第80分鐘后，頸部加熱和手掌冷卻都在實行中。隨后，在約第80和110分鐘之間的30分鐘時期期間，受試者的身體核心下降到約0.4攝氏度。

如在說明書中使用的，且在所附權(quán)利要求中，單數(shù)形式“一個(a)”、“一種(an)”、“該(the)”包括復(fù)數(shù)所指對象，除非上下文另外清楚地規(guī)定。

如本文使用的術(shù)語“包含(comprising)”及其變形與術(shù)語“包括(including)”及其變形同義地使用，且是開放的非限制性術(shù)語。

受益于在前述描述中介紹的教導(dǎo)的本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到在本文闡述的本發(fā)明的很多修改和其它實施方案。因此，應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的特定實施方案，且修改和其它實施方案被規(guī)定為包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。雖然在本文使用特定的術(shù)語，但是它們僅在一般和描述的意義上使用，且不是為了限制的目的。