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Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrie- ben ist.
Es ist bereits eine Heizeinrichtung - gemäss der US 4,279,255 A - bekannt, welche aus einer Heizvorrichtung besteht, mittels der Wärme auf einen örtlichen Bereich eines Körpers aufgebracht wird. Die Heizvorrichtung besteht dabei aus einer flexiblen Heizeinheit, welche eine Mehrzahl elektrischer Widerstandsheizelemente beinhaltet, welche mittels wenigstens einer, in eine Batterie- packung eingesetzten Batterie elektrisch angespeist werden. Zu diesem Zwecke ist die Batterie mit den Widerstandsheizelementen über eine Energieübertragungsvorrichtung, insbesondere elek- trisch leitende Drähte, verbunden, weiche in deren Längen so dimensioniert sind, dass die Heizvor- richtung auf Körperteilen angeordnet werden kann, welche fern vom Schwerpunkt des Körpers liegen. Die Batteriepackung mit der eingesetzten Batterie liegt in etwa im Schwerpunkt des Körpers.
Darüber hinaus ist ein Schaltelement in Form eines Wahlschalters mit der Energieüber- tragungsvorrichtung an der Batteriepackung befestigt, mittels der jedes Widerstandsheizelement an- oder abgeschaltet werden kann, wodurch der Betrag der Wärmeenergie an unterschiedliche Erfordernisse angepasst werden kann. Weiters besitzt die Heizeinrichtung Befestigungsmittel, um die Batteriepackung in etwa im Schwerpunkt des Körpers anzuordnen, sowie weitere Befesti- gungsmittel, über die die Heizeinrichtung an einem Körperteil angeordnet werden kann.
Nachteilig bei dieser Ausführung ist, dass für einen längerdauernden Betrieb entsprechend grosse Batterien durch einen hohen Energiebedarf erforderlich sind und die Einhaltung einer vorgegebenen Temperatur nur mit relativ grossen Grenzen möglich ist, wodurch der Tragekomfort der Heizvor- richtung wesentlich reduziert wird und insbesondere ein mobiler Einsatz erschwert wird.
Weiters ist aus der EP 0 552 482 A2 ein thermisches Behandlungsgerät, dessen Energiever- sorgungseinrichtung einen Oszillatorschaltkreis enthält, bekannt. Dabei erfolgt die Regelung der Energieaufbringung mittels einem manuell stellbaren Regelschalter, wodurch ein grösserer Streube- reich in der Umsetzung der Energie und der Einwirkung auf die Behandlungszone unvermeidbar ist.
Aus der US 5,601,618 A ist eine mit Impulssignalen angesteuerte therapeutische Heizeinrich- tung bekannt, bei der eine Flächenwirkung durch gleichzeitige Beaufschlagung mehrerer über die Fläche verteilter Heizelemente erfolgt, wodurch ein erhöhter Steuer- und Regelaufwand erforder- lich wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine in ihrer Wirkung regelbare Heizeinrichtung zu schaffen, welche sich durch eine ökonomische Energienutzung auszeichnet.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruches 1 wiederge- gebenen Merkmale gelöst. Der überraschende Vorteil dabei ist, dass die Energieaufbringung durch die impulsweise Beaufschlagung des Heizelementes und die damit bewirkten effizienten Energie- nutzung bei gleichzeitiger feinfühliger Regelbarkeit auf die für die Behandlung eines menschlichen Körperteils erforderliche Temperatur bereits bei kleinen Kapazitäten der Energiequellen über einen langen Zeitraum hinweg erreicht wird.
Möglich ist dabei eine Ausbildung nach Anspruch 2, da dadurch eine einfache Ansteuerung der Leistungsendstufe zur Versorgung des Heizelementes mit Energie erreicht wird.
Vorteilhaft ist aber auch eine Weiterbildung nach Anspruch 3, wodurch ein sehr dünnes, trage- leichtes Wärmeübertragungselement erzielt wird.
Möglich ist aber auch eine Ausbildung nach Anspruch 4, weil damit gleichzeitig eine punkt- förmige Heizquelle im Bereich des Wärmeübertragungselementes erreicht wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung beschreibt aber auch Anspruch 5, womit eine feinfühlige stufen- lose Temperaturregelung für das Heizelement erreicht wird.
Gemäss einer vorteilhaften Ausbildung, wie im Anspruch 6 beschrieben, kann die Heizeinrich- tung an verschiedensten Bereichen eines Körpers in einfacher Weise angeordnet und mehrmals für Behandlungen verwendet werden, wobei jeweils ein satter Körperkontakt erreicht wird.
Von Vorteil ist dabei eine Ausführungsvariante nach Anspruch 7, wodurch der Wärmeverlust infolge von Abstrahlung in die Umgebung reduziert wird.
Vorteilhaft ist dabei eine Weiterbildung nach Anspruch 8, wodurch direkte Hautkontakte des Heizelementes und dadurch bewirkte Hautirritationen vermieden werden.
Eine Ausbildung nach Anspruch 9 hat den Vorteil, dass beim Entfernen der Heizeinrichtung vom Körper die Kleberschichte an der Heizeinrichtung verbleibt und somit eine mehrmalige Verwen-
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dung der Heizeinrichtung zur Behandlung von Körperstellen möglich ist.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 10 ist deshalb vorteilhaft, da eine festhaftende Verbindung geschaffen wird und somit ein selbsttätiges Lösen der Heizeinrichtung vom Körper vermieden wird und weiters Wärmeverluste im Verbindungsbereich der Heizeinrichtung und des Körpers vermie- den werden.
Möglich ist aber auch eine Ausführungsvariante nach Anspruch 11, wodurch eine Aufnahme für das Heizelement geschaffen wird und ein gleichzeitiges Anliegen der Kleberschichte und des Heiz- elementes oder der Deckschichte am Körper erzielt wird.
Anspruch 12 beschreibt einen einfach herzustellenden Schichtaufbau des Heizelementes, wel- ches durch diesen einen gegen äussere Einflüsse geschützten, beispielsweise korrosionsfesten, Aufbau besitzt.
Vorteilhaft ist weiters eine Ausbildung nach Anspruch 13, wodurch eine hochleitende und damit einen geringen Energieverlust bewirkende Heizleiterschichte gebildet wird.
Von Vorteil ist weiters eine Ausführungsvariante nach Anspruch 14, bei der das Einwirken bzw. das Entstehen von Absonderungen des Teilbereiches des Körpers, insbesondere der Haut sowie Hautirritationen, vermieden werden.
Eine Weiterbildung nach Anspruch 15 hat den Vorteil, dass eine Verschmutzung der Heizein- richtung, insbesondere der Kleberschichte, beispielsweise während eines Transportes vermieden wird.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 16 wird der Trage- und Bedienkomfort der Heizeinrich- tung weiter erhöht.
In Anspruch 17 ist eine vorteilhafte Weiterbildung beschrieben, durch welche ein Luftpolster geschaffen wird, der zu einer angenehmen und gleichmässigen Erwärmung eines Teilbereiches eines Körpers beiträgt.
Günstig ist auch eine Weiterbildung nach Anspruch 18, wodurch die "trockene" Wärmetherapie durch Anwendung zusätzlicher Therapeutika unterstützt wird und ein zusätzlicher positiver medi- zinischer Effekt erreicht wird.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Figuren beschriebenen Ausführungs- beispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemässe Heizeinrichtung in schematischer Darstellung;
Fig. 2 ein Wärmeübertragungselement der erfindungsgemässen Heizeinrichtung, geschnitten, gemäss den Linien 11 - 11 in Fig. 1;
Fig. 3 eine weitere Ausführung des Wärmeübertragungselementes, geschnitten ;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Steuerungs- und/oder Schaltvorrichtung der erfindungsge- mässen Heizeinrichtung.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können.
Weiters können auch Einzelmerkmale aus den gezeigten unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfindungsgemässe Lösungen darstellen.
In der Fig. 1 ist eine Heizeinrichtung 1 für die Wärmetherapie gezeigt. Eine derartige Heizein- richtung 1 eignet sich in ihrer Anwendung überall dort, wo durch Wärme eine schmerzlindemde, verspannungslösende oder ähnlich angenehme Wirkung auf den menschlichen Körper bzw. auf Körperteile erwünscht ist. Beispiele dafür sind rheumatische Beschwerden, Muskelverspannungen,
Rückenschmerzen, Verkühlungen der Kiefer und Stirnhöhlen, Blase, Nieren, Menstruationsbe- schwerden, Nervenschmerzen, Peitschenschlag-Syndrom sowie zur Unterstützung der Aufnahme von Heilmittel, die in Form von Einreibungen auf Körperteile aufgebracht werden.
Denkbar ist die
Heizeinrichtung 1 auch für das Warmhalten oder Erwärmen von exponierten Körperteilen, wie z.B. von Händen, Füssen, etc., und es ist möglich, für derartige Anwendungsfälle die Heizeinrichtung 1 in Handschuhen, Schuhen oder sonstigen Kleidungsstücken in geeigneter Weise anzuordnen.
Die Heizeinrichtung 1 weist ein flächiges, z. B. kreisförmiges oder eiliptisches Wärmeüber- tragungselement 2 auf, das mehrschichtig aufgebaut ist und im wesentlichen zumindest ein
Heizelement 3 umfasst, welches über eine Leitung 4 mit einem tragbaren Versorgungsgerät 5
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verbunden ist. Das Versorgungsgerät 5 besteht aus einem Gehäuse 6, in dem auswechselbar eine z. B. durch Akkus 7 gebildete Energiequelle 8 angeordnet ist. Desweiteren ist in dem Gehäuse 6 eine Steuerungs- und/oder Schaltvorrichtung 9 angeordnet, über welche die Energieversorgung des Heizelementes 3 aus den Akkus 7 geregelt erfolgt.
Für den Betrieb der Heizeinrichtung 1 weist das Versorgungsgerät 5 einen Ein- und Ausschalter 10, Kontrolleuchten 11 und gegebenenfalls Anschlussbuchsen 12 für das Wiederaufladen der Akkus 7 über ein externes Ladegerät auf. Weiters ist die Ausstattung des Versorgungsgerätes 5 mit einer Befestigungsvorrichtung 13, z. B. einem sogenannten Gürtelclip 14 möglich. Die Verbindung der Leitung 4 mit dem Versorgungsgerät 5 kann, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, über einen lösbaren Stecker 15 erfolgen.
In der Fig. 2 ist das Wärmeübertragungselement 2 in einer möglichen Ausführungsform in seinem Schichtaufbau gezeigt. Eine kreisrunde bzw. elliptische, folienartige Basisschichte 16, z.B. aus einem elastischen und wärmeisolierenden, atmungsaktiven Material ist einseitig mit einem hypoallergenem, dermatologisch geprüften Klebstoff 17 beschichtet. Konzentrisch zu einem äusseren Umfang 18 und eine umlaufende Kleberschichte 19 freilassend ist auf einer dem Anwen- dungsbereich, z. B. einer Körperzone 20, zugewandt das Heizelement 3 durch Verklebung mit dem Klebstoff 17 mit der Basisschichte 16 verbunden angeordnet. Das Heizelement 3 ist zur Vermei- dung eines direkten Hautkontaktes in Richtung der Körperzone 20 mit einer elastischen, selbstkle- benden Deckschichte 21 abgedeckt, welche mikroporös ausgebildet ist und damit eine Atmungs- aktivität gewährleistet.
Das zwischen der Basisschichte 16 und der Deckschichte 21 angeordnete Heizelement 3 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Kombination eines der Körperzone 20 zuge- wandten Flächenheizelementes 22 und eines auf einer der Körperzone 20 abgewandten Innen- fläche 23 auf dem Flächenheizelement 22 angeordneten, eine punktförmige Wärmequelle ausbil- denden Schaltelementes 24, z. B. einem Transistor. Das Flächenheizelement 22 besteht aus einer glasfaserverstärkten Epoxiharzfolie 25, auf der eine Heizleiterschichte 26, z.B. durch eine Walz- kupferauflage aufgebracht ist, die elektrisch leitend mit Ausgängen 27 des Schaltelementes 24 verbunden ist. Zum Schutz gegen Korrosion kann die Heizleiterschichte 26 mit einer Schutzlack- schichte 28 versiegelt sein.
An Eingängen 29 des Schaltelementes 24 ist die Leitung 4 zur Energie- übertragung abgeschlossen.
Vor der Verwendung des Wärmeübertragungselementes 2 und Anbringung desselben auf einer Körperzone 20 ist bevorzugt auf dem Wärmeübertragungselement 2 auf einer dem Anwen- dungsbereich zugewandten Oberfläche 30 eine abziehbare Hygieneschichte, z. B. aus einer transparenten Kunststoffolie 31 vorzusehen, die vor der Anwendung des Wärmeübertragungs- elementes 2 zu entfernen ist. Nach der Entfernung dieser Kunststoffolie 31 von einer umlaufenden Klebefläche 32 wird die das Heizelement 3 in etwa ringförmig umgebende Kleberschichte 19 freigelegt, mit der das Wärmeübertragungselement 2 auf der zur Behandlung vorgesehenen Körperzone 20 befestigt wird.
Ist nun das Wärmeübertragungselement 2 über die Leitung 4 mit dem Versorgungsgerät 5 ver- bunden, erfolgt die Inbetriebnahme durch Betätigung des Ein- und Ausschalters 10, wobei über die Kontrolleuchten 11 die Funktion überwacht werden kann. Diese Kontrolleuchten 11 werden z.B. durch LED's gebildet, die den Stromfluss an das Heizelement 3 und gegebenenfalls den Lade- zustand der Akkus 7 anzeigen.
Wie besser in Fig. 1 ersichtlich, umfasst die Steuerungs- und/oder Schaltvorrichtung 9 einen Mikroprozessor 33 zur Erzeugung von Impulssignalen zur Beaufschlagung des Schaltelementes 24 und zur Regelung des Energiezuflusses, wodurch einerseits ein energiesparender Betrieb und andererseits eine Heiztemperatur mit geringsten Temperaturtoleranzen erzielt wird. Vorgesehen ist vielfach weiters eine Stufenschaltung 34 zur Erzielung von unterschiedlichen Temperaturniveaus sowie gegebenenfalls eine Zeitschalteinrichtung 35 zur Vorwahl einer gewünschten Behandlungs- zeit und gegebenenfalls auch ein im Bereich des Heizelementes 3 angeordneter und mit der Steuerungs- und/oder Schaltvorrichtung 9 leitungsverbundener Temperatursensor 36 zur Über- wachung der Behandlungstemperatur.
Wie nun weiters aus Fig. 2 ersichtlich, wird zur Anwendung bzw. Behandlung einer Behand- lungszone das Wärmeübertragungselement 2 auf die Körperzone 20 durch Wirkung der Kleber- schichte 19 aufgebracht und die Leitung 4 mit dem Versorgungsgerät 5 verbunden. Nachdem die Energieversorgung des Heizelementes 3 in Betrieb genommen worden ist, erfolgt eine punktuelle
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Erwärmung der Behandlungszone durch das Schaltelement 24 bis punktuell eine Temperatur von in etwa 40 C erreicht wird. Im Verlauf des Temperaturanstieges kommt es jedoch zu einem kontinuierlichen Durchschalten des Schaltelementes 24, wodurch Energie der Heizleiterschichte 26 zugeführt wird, die auf der Epoxiharzfolie 25 aufgebracht ist, und damit den Erwärmungsbereich auf die Flächenausdehnung der mit der Heizleiterschichte 26 bestückten Epoxiharzfolie 25 er- weitert.
Das Schaltelement 24 bewirkt durch den Temperatur abhängigen Energiedurchgang eine Selbstregelung, wodurch geringste Temperaturtoleranzen erreicht werden und Wärmeirritationen der Haut wirkungsvoll vermieden werden.
Neben der beschriebenen bevorzugten Ausbildung, bei der das Wärmeübertragungselemente 2 durch die vorgesehene Kleberschichte 19 selbstklebend ausgebildet ist, besteht natürlich auch die Möglichkeit der Ausbildung ohne der Kleberschichte 19, um eine mögliche negative Auswirkung durch chemische Beeinträchtigung besonders empfindlicher Bereiche zu vermeiden. Dabei kann das Wärmeübertragungselement 2, z.B. mittels Druckverband, medizinischer Klebestreifen, etc. an den zu behandelnden Körperzonen 20 angebracht werden.
Weiters ist auch eine Ausführung denkbar, bei der das Wärmeübertragungselement 2 nur das Flächenheizelement 22 aufweist und das für die Ansteuerung der Heizleiterschichte 26 erforder- liche Schaltelement 24, z.B. Transistor, FET, etc. in der Steuerungs- und/oder Schaltvorrichtung 9 integriert angeordnet ist Damit kann auch in besonders heiklen Fällen eine punktförmige Wärme- einwirkung vermieden werden.
In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführung der erfindungsgemässen Heizeinrichtung 1, insbeson- dere das Wärmeübertragungselement 2 in Ansicht auf die einer Behandlungszone zugewandten Oberfläche 30 gezeigt. In der Basisschichte 16 ist das Heizelement 3, wie bereits in den vorher- gehenden Figuren beschrieben, eingebettet, die Oberfläche 30 ausbildend, ist auf der Basis- schichte 16 die Deckschichte 21 aufgebracht, wobei diese zum Umfang 18 der Basisschicht 16 mit einer äusseren Umrisslinie 37 konzentrisch verläuft und die umlaufende Klebefläche 32 frei lässt. In einer Ausnehmung 38 der Deckschichte 21 ist ein therapeutische Wirkstoffe speicherndes Vlies 39 angeordnet. Ein äusserer Umriss 40 entspricht dabei in etwa einem Umriss 41 des Heizelementes 3.
Damit ist es möglich, die Wärmetherapie zusätzlich durch Wirkstoffe, z. B. gewonnen aus Pflanzen aber auch aus chemischen Prozessen, zu unterstützen und damit anstelle einer trocke- nen Wärmebehandlung eine sogenannte feuchte Behandlungsmethode vorzunehmen, die durch die einwandfreie Resorpierung des Wirkstoffes durch die Haut der Behandlungszone schnelle Heilungserfolge bewirkt. Wirkstoffe für diese feuchte Behandlung sind weitestgehend bekannt und erhältlich. Der beschriebene Aufbau der erfindungsgemässen Heizeinrichtung 1 mit dem Wärme- übertragungselement 2 gewährleistet einen sicheren Sitz auf der Behandlungsstelle, auch bei Bewegungen der Körperzone 20, wodurch Wärmeirritationen bzw. ein wechselndes Wärmeempfin- den vermieden wird.
Neben der Behandlung von Störungen in bestimmten Körperzonen 20 ist der Einsatz der Heizeinrichtung 1 auch im Bereich von für medizinische Eingriffe vorgenommenen Öffnungen in Körperzonen 20 zur Beibehaltung der erforderlichen Temperatur in diesen Bereichen vorteilhaft vorzusehen.
In der Fig. 4 wird anhand eines Blockschaltbildes die Funktion zur Beaufschlagung des Heiz- elementes 3 mit Energie aus der Energiequelle 8, z. B. eines Nickel-Cadmium-Akkus, erläutert. Die Versorgung erfolgt erfindungsgemäss über ein Impulssteuermodul 42, welches im wesentlichen einen Oszillatorschaltkreis 43 zur Generierung eines Pulssignals konstanter Frequenz und einen Impulsmodulationsschaltkreis 44, der in Abhängigkeit eines vorgegebenen Sollwertes für die Temperatur des Heizelementes 3 mittels eines Temperaturwahlregler 45, z. B. Stufenschalter, ein pulsweitenmoduliertes Signal an eine Leistungsendstufe 46 abgibt. In der Leistungsendstufe 46 wird entsprechend den Pulssignalen die Energie an das Heizelement 3 über die Leitung 4 zugeführt. Das Heizelement 3 ist bevorzugt mit dem Temperatursensor 36 zur Überwachung der Temperatur des Heizelementes 3 ausgestattet.
Dieser kann, wie strichliert dargestellt, mit dem Temperaturwahlregier 45 verbunden sein, sodass im Temperaturwahlregler 45 ein entsprechendes Signal für den Impulsmodulationsschaltkreis 44 generiert wird. Durch ein derartiges Versorgungs- system des Heizelementes 3 mit der erforderlichen Energie wird einerseits eine hohe Regelge- nauigkeit erreicht, durch die unangenehm wirkende Temperaturschwankungen ausgeschlossen werden und andererseits ein ökonomischer Energieeinsatz erreicht. Dies ermöglicht auch die Anwendung sehr kleiner handlicher Akkus, wodurch sich die Heizeinrichtung 1 auch im mobilen
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Einsatz problemlos verwenden lässt.
Es wird noch darauf hingewiesen, dass zum Zwecke der verständlichen Darstellung in den Figuren die einzelnen Elemente der Heizeinrichtung 1 unmassstäblich dargestellt wurden.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Heizeinrichtung zum Erwärmen und/oder Temperieren einer Hautoberfläche mit Tiefen- wirkung auf Teilbereiche eines menschlichen Körpers für zumindest ein ein Heizelement umfassendes Wärmeübertragungselement und mit einem über eine Energieübertragungs- vorrichtung mit dem Wärmeübertragungselement verbundenen Energieversorgungsgerät und einer Steuerungs- und/oder Schaltvorrichtung, wobei das Heizelement durch ein
Flächenheizelement gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung des
Heizelementes (3) mit Energie in der Steuerungs- und/oder Schaltvorrichtung (9) in an sich bekannter Weise ein Oszillatorschaltkreis (43) zur Generierung von konstanten Pulssigna- len angeordnet ist, und dass diesem ein regelbarer Impulsmodulationsschaltkreis (44) zum
Verändern der Pulssignale für die Ansteuerung einer Leistungsendstufe (46)
zur Energie- anspeisung des Heizelements (3) aus der Energiequelle (8) nachgeordnet ist.