CN101945625A - 热治疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可重复使用的缓解疼痛的治疗装置，例如束带；和具有一个或多个导热部件的一次性热装置，所述导热部件从所述装置表面伸出，并且能够从一次性或可重复使用的装置传送热、冷或振动至使用者身体的目标部位。

Description

热治疗装置
背景技术
对于肌肉疼痛和关节酸痛的患者，热敷可以降低流体粘度，松弛僵硬肌肉，改善患病区域的血流，促进组织修复，并让身体产生放松的感觉。对于一些急性损伤，冷敷可使疼痛变得麻木、使血管收缩并减轻炎症反应。热敷皮肤作为可以渗透到更深组织内的方式，过去一直用于缓解肌肉和关节疼痛以及治疗一些炎症。在皮肤上敷冷物料也一直用于类似的治疗，特别用于治疗例如关节炎等炎症反应。
在某些情况下，传统的加热装置使用暴露于空气时会发生氧化的化学制剂(例如铁粉)来产生热。市售的热化学制剂产品主要为一次性发热片类型，其可以是填充有放热组合物的松散形成的织物热活性部件。提供热的另一种方式是通过连接到电源的电加热元件。由于使用所需时间通常长于4小时，因此就电源而言，通常用于这些类型的装置的电源为墙壁电插座或电池。
其他化学加热装置包括将加热部分结合到织物中的产品，这些织物可以适形或塑型以贴合身体的各个部位，例如膝部或背部，如美国专利No.6,074,413所示。在这样的情况下，整个产品(包括服装和供热放热配方材料)通常都是一次性的，因为它们都结合在一体产品中。化学加热部分不能从这类一体产品中除去，并且因此整个装置设计为使用后扔掉。通常每次可使用6至12小时，并且使用者在24小时内可使用2-3个这样的产品。这些类型的产品具有以下缺点：松散的粉末制剂不能总是充分地与皮肤的各部分贴合，并且由于纺布或无纺布表面与皮肤接触，因此不能完全将热传导到皮肤。
其他类型的装置，例如美国专利No.5,484,366中所示的那些，举例说明了非一次性元件，例如使用具有凝胶插件容器的后束带。在这样的装置中，凝胶插件必须手动再加热或冷却，需要用户更多的主动参与来重复使用。类似地，美国专利No.6,416,534中所示的装置使用具有柔性织物的后束带和使用电热进行再加热的凝胶插件。该类型的装置还涉及用户的主动参与和用于加热凝胶插件的可能延迟时间。美国专利No.6,074,413涉及具有一个或多个热插件的一次性热背套，此热插件包括多个加热单元，在加热单元中将热施加到用户背部的特定区域，用于缓解疼痛。美国专利No.5,605,144涉及一种具有小袋的加热服，此小袋可容纳空气致动的插入式化学加热插件。
美国专利No.5,484,366涉及有氧/综合训练束带。此训练束带的每一端具有带扣件的直条材料，从而使端部可以扣在一起以形成闭合束带。后背腰垫连接到束带的后部主体。后背腰垫具有至少一个口袋，用于安装化学凝胶插件，由此用户将会在佩戴束带时热敷腰部区域。凝胶插件可加热或冷却至所需温度。美国专利No.6,623,419涉及治疗型后束带，并且涉及其制造方法。此束带包括固定到束带的磁体和热活性凝胶材料。美国专利No.5,179,942涉及腰垫式治疗型加热/冷却/空气带。此腰垫在下腰部分具有一个口袋，此口袋可容纳用于产生热变化或提供空气用于支撑的插件。
如美国专利No.7,147,610所示，还公开了其他的装置，该装置将按摩元件和加热元件结合以使得可方便地在单个装置中进行使用。此类装置体积较大，是非分立装置，并且需要使用外部电源(即接线盒)，因为加热和按摩元件需要利用电能。另外，虽然该部件可重复使用，但是电元件往往不能清洗。公开的美国专利申请2004/0082886涉及用于缓解手和脚的疼痛和压力的治疗装置。此便携式装置提供用于手或脚的热和振动治疗。
美国专利No.5,925,072涉及一次性弹性热插件，其中基于铁粉的放热组合物分为多个部分，并且结合到后束带中。在该组合物中，由于组合物与皮肤之间被织物隔层隔开，因此热导率并不理想。美国专利No.5,918,590涉及一种特定加热单元装置，该装置包含基于铁粉的放热组合物，其中限定了特定放热制剂和口袋填充体积。
美国专利No.6,146,342涉及具有多个随机致动的压力感应元件的按摩垫。此设备通过使身体经受来自往复式柱塞的撞击来按摩身体。柱塞以平面排列固定在柔性垫中。每个柱塞具有可交替地使柱塞从柔性垫突出并缩回到柔性垫中的相关螺线管装置。电路包括电源线和插头组件、串联布置在电源线和插头组件上的手动控件和随机向螺线管生成操作信号的控制器。加热元件可任选地包括在柔性垫中，并具有设置在控件之间的合适控制器。
如美国专利No.7,077,858中所示，其他类型的装置包括利用电热使用柔性热交换器来将冷却和加热试剂分布到皮肤的那些装置。美国专利No.6,409,748涉及具有提供快速初始加温的可拆卸凝胶插件的加热垫。美国专利No.4,846,176涉及热绷带，此热绷带具有可紧贴皮肤放置以使接触到的皮肤区域均匀加热或冷却的适形区。
附图说明
图1A是具有导热按摩部件的热治疗插件的侧视图。
图1B是具有导热按摩部件的热治疗插件的俯视图。
图2是热治疗插件的侧视图，此插件具有带水分导孔的导热按摩部件。
图3是具有热插件的热治疗束带的侧视图
图4是具有热插件的热治疗束带的侧视图，其中导热组件的束带上具有挖切部。
发明内容
本发明涉及一种穿戴在接近人体皮肤位置的热插件，并且包括为人体皮肤提供按摩和热觉的方法，用于治疗人体肌肉酸痛和疼痛的方法，以及一种包括热插件的治疗装置。本发明的热插件、装置和方法对于处理肌肉和关节疼痛十分有效。
具体实施方式
本发明涉及一种装配在服装中的与人体皮肤紧密接触的热插件。本发明还提供了一种包括热插件和服装的治疗装置。本发明还提供了用于治疗患者肌肉酸痛和疼痛的方法。
本发明的热装置通常装配在服装中。合适的服装包括束带、后束带、背套、套袖、膝套、肘袖、膝盖或手肘的护具或托架、肩带背心、肩部护套、腕袖、护腕、护踝套、护踝绷带、足托、袜子、手套、手支具或者其他通常用于固定关节的支撑和托架。合适的服装还包括被设计为可附着到皮肤上的制品，例如贴片。此服装可以是可重复使用的，例如由可清洗织物(如尼龙氨纶织物)构成。或者，此服装可以是一次性的，例如由非织造材料构成。此服装优选地具有用于容纳热插件的口袋。此口袋优选地由可透气的多孔织物构成，并且附于将紧邻皮肤穿戴的服装的表面。
在一个具体实施例中，口袋形状与热插件的形状在轮廓上吻合。在将服装设计为可附着到皮肤上的实施例中，粘合剂可以连续地涂覆在贴片型服装的一个表面上，或者不连续地涂覆在服装的边缘。粘合剂可以设计为可附着到皮肤上，或者可以设计为可附着到使用者衣物的内部。此贴片型服装可以制成类似套筒或套管的形状以便插入热插件，或者可以是附有口袋的扁平织物。在一个实施例中，贴片型服装由一次性的可透气非织造织物构成。
本发明的热插件包括热活性部件和导热部件。此热活性部件可以传递热或传递冷以用于治疗。此导热部件提高热或冷的传递率，增强用户的感受。
在一个实施例中，热贮存器可包括热活性组合物：热成分、增加冷或热时活化并由此保持热或冷的一种材料或多种材料的组合；热填充组合物，或者它们的组合。在一个实施例中，此热贮存器包括用于所述热组合物的封装件(如图2和3中的14所示)。
此热贮存器包括可以是用于产生或保持热，或者用于维持低温(冷)的任何合适材料的热组合物。在一个实施例中，此热组合物发出高于人体皮肤表面温度约1至约10℃的热。在替代实施例中，热填充材料保持低于人体皮肤表面温度约1至约100℃的温度。
在一个特定实施例中，热贮存器包括热填充材料，热填充材料为进行放热反应的物质的混合物。例如，多种市售暖手袋和治疗热产品含有基于铁粉的混合物，其在铁暴露于空气中氧化时释放热。这些类型的体系在(例如)美国专利No.5,918,590中详细描述。在本领域中已知，配制这些混合物要将至少约40℃的温度维持至少4小时，并且最多24小时，例如至少约8小时，如至少约10小时，至少约12小时，或者至少约16小时。
在另一个实施例中，热贮存器包括热填充材料，该材料是可微波加热的热保持材料。合适的热保持填充材料包括大米、小麦、大麦、樱桃核、基于淀粉的合成颗粒等。此类材料通常可在适当的热水平下保持约20至约60分钟。
在另一个实施例中，热贮存器包括热活性部件，此热活性部件可包括电加热或电冷却的物品，例如电阻加热器，或基于热电的冷却和加热元件，例如Peltier元件。
在某些实施例中，通过热电偶在人体皮肤和本发明热插件的导热部件之间进行测量所得到的温度差为38℃、40℃、41℃、45℃或50℃。
在另一个实施例中，热贮存器包括在室温下可冷冻的液体或凝胶的热填充材料。存储在冰箱中时，此材料固化并且在低于约5℃的温度下维持约20分钟至约90分钟。在一个这样的实施例中，通过插在个人皮肤和本发明热插件的导热部件之间的热电偶测量的温度为5℃、10℃、20℃、25℃或30℃。
在一个实施例中，热贮存器为在约-20℃至20℃或在约0℃的温度下为固态的一种材料或多种材料的组合。在一个实施例中，热贮存器基本上不含可燃、易燃或挥发性材料。如本文所用，“基本上不含”定义为低于热贮存器的1重量％。可燃材料包括但不限于(例如)醇类(如乙醇、甲醇和丁醇)的燃料；或燃料，例如打火机油、煤油、灯油以及它们的混合物。
在一个实施例中，热贮存器包括封装件。热贮存器的可选封装件可以是容纳热贮存器或此热贮存器中的热填充组合物的任何材料。在一个实施例中，封装件为由可透气的无纺布构造的小袋。在另一个实施例中，封装件为用于容纳可冷冻液体的不透水的聚合物薄膜小袋。在另一个实施例中，封装件由纺织织物构成。在某些实施例中，封装件为一个小袋，该小袋具有由相对非导热织物形成的一个表面以及包括导热部件的第二表面。
此导热部件的热导率为至少约10W/mK，例如至少约100W/mK，如约150W/mK至约250W/mK。为了便于比较，一些代表性材料的热导率如下所示：
聚丙烯：0.12W/mK
不锈钢：21W/mK
铝：221W/mK
形成此导热部件的合适材料包括金属，诸如铝、铜、银、钢、和铝、铜、银、钢的金属合金，以及它们的组合；非金属导热材料，例如碳基材料，包括石墨、玻璃碳、导热塑料、聚合物、橡胶或者诸如传导性织物、复合物、陶瓷以及它们的混合物。任选地，这些导热部件可包含由上述金属构成的金属丝或纤维，以使其更导热。优选地，导热部件与热填充组合物、或与空气和水分不反应。
在热贮存器包含通过微波活化的热填充材料的实施例中，此导热部件必须经过相应设计。例如，在此实施例的一个版本中，此导热部件包含非金属物质，例如陶瓷。在此实施例的另一个版本中，此导热部件包括塑性部分，此塑性部分具有不会暴露于微波能量中的屏蔽金属表面。在此实施例的又一个版本中，此导热部件可与热活性部件以及用于微波加热后将导热部件附接到热活性部件的工具(诸如粘合剂)独立包装。
在某些优选的实施例中，此导热部件的表面有一部分凸起高出热活性部件平面。在一些这样的实施例中，凸起部分是圆形的。如本文所用，圆形定义为椭圆形、半椭圆形、半圆形或圆形。在一些此类实施例中，导热表面的凸起部分从活性部件表面凸起约2毫米至约3厘米。表面的凸起部分可有利地在抵靠皮肤固定时提供按摩感受。例如，当本发明的热插件以后束带的形式穿戴时，导热部件的凸起部分与皮肤紧密接触，此凸起部分可提供手指的感受，在穿着者运动时按摩皮肤。在一个具体实施例中，所有或部分导热部件可构造为围绕支撑元件旋转或在承窝内旋转。在该实施例中，导热按摩元件可以塑型为圆柱体、球体、八面体、十二面体或任何合适的可旋转形状。
在更广泛的实施例中，导热部件可以是多种形状，包括圆形、半球形、细长形、椭球形、圆柱形、星形、蘑菇状或类似形状。根据本发明的实施例，导热部件在个人身体界面处的形状可以是平的或不平的，包括但不限于半球形、角锥形、圆锥形、凹型、凸型、突起状或包含较小形状(例如半球形突出物)的阵列。
在一些实施例中，导热部件可在热活性部件表面上形成单连续层。例如，导热部件可以是在其表面中具有深长的突出物的单片金属薄片。在一些其他实施例中，导热部件可不连续地布置在热活性部件的表面上。例如，导热部件可以是具有挖切部以改善热插件的外观或透气性的单片金属薄片，或者导热部件可包括多个单独的金属部件，其单独地附着到热填充组合物的封装件表面。在导热部件为单片金属薄片的实施例中，金属薄片的厚度可以为约0.006mm至约0.3mm，或者约0.01mm至约0.2mm。金属薄片可存在于热贮存器的一个表面上，两个或多个表面上，或围绕整个热贮存器。
在某些实施例中，导热部件自身可形成热填充组合物的封装件的一部分。例如，热填充组合物可以是封装在袋形结构中的粉末，该袋形结构的一个表面由多孔的无纺布构成，另一个表面由金属导热材料构成，或者热填充组合物可以是封装在袋形结构中的可冷冻液体或凝胶，该袋形结构的一个表面由不透水的聚合物薄膜构成，另一个表面由金属薄膜构成。
在某些实施例中，导热部件可以全部或部分包含在如图3和4所示的热贮存器的封装件中。例如，导热部件可以是直径为约1毫米至约20毫米，例如约2毫米至约10毫米的颗粒的形式，这种颗粒遍布在热填充组合物中。
在另一个这样的实施例中，热插件可构造成使得导热部件的一部分与热填充材料和封装件内部接触，而导热部件的另一部分突出穿过封装件中的开口，以形成外表面。
导热部件可以是刚性的，或柔性且可压缩的。在利用导热部件传送按摩感的实施例中，导热部件的按摩元件优选地有足够刚性，使得当按摩元件被压在皮肤上时可保持形状。导热部件的凸起部分可以是实心、中空或使用导热或非导热材料填充。图2示出了一个实施例，其中凸起部分16上设置有孔，以便释放保留在其中的一种或多种试剂。此试剂可通过热贮存器12产生的热或通过移除一个或多个覆盖层(未示出)而释放。在一个实施例中，导热部件的凸起部分的内部表面直接接触热填充材料。在一个实施例中，导热部件使用金属颗粒填充。在某些实施例中，热贮存器中不包含导热部件的侧面(即相对侧)夹在刚性部分或背衬中，以使贮存器在放进服装后保持原形。在一个实施例中，刚性部分或背衬可由非导热材料构成，例如但不限于塑料、聚丙烯或聚乙烯。在一个实施例中，刚性部分或背衬层叠在无纺袋的侧面上，此无纺袋包含放热的热组合物。
本发明的另一方面涉及用于治疗或处理人体疼痛，特别是肌肉或关节疼痛的方法。由于长期以来热敷和按摩都被认为是处理疼痛的有效方式，因此在导热部件至少有一部分表面凸起而高出热活性部件平面的实施例中，本发明的热插件为将热觉和按摩感传送给使用者提供了途径。与提供热和按摩的其他方法相比较，本发明的方法有利地是便携的、可穿戴的并且持久的，并且需要使用者出力最少。本发明热插件的按摩作用的另一个有益效果是进一步增加患病区域的血液流动，有利于将排泄物从患病组织氧化和去除。本发明热插件的按摩作用的又一个有益效果是感觉提示，可以提醒用户该产品正在工作。感觉提示可提高治疗方法的患者顺从性。一种这样的养生法包括将本发明的热插件与皮肤紧密接触(经由衣物或贴片)穿戴约1小时至约16小时。例如，使用者可穿戴此热插件约4小时至约8小时，或约8小时至约12小时，或约8小时至约16小时，从而在进行工作或休闲活动的同时为患病的肌肉或关节提供热。
在本发明热插件的治疗使用中，一种或多种导热部件与用户身体接触，可直接接触皮肤，或通过用户穿着的衣物或服装接触身体。同时，此一种或多种导热部件与热插件接触。此一种或多种导热部件用于从热插件有效地将热或冷传送到个人的身体。另外，当直接施加到皮肤上时，一个或多个导热部件在身体或皮肤上产生不均匀的热感觉，使得与导热部件紧密接触的身体或皮肤区域相对于相邻区域具有更强的热觉或冷觉。
在一个实施例中，导热元件基本上不含活性炭，例如活性炭少于导热部件填充物的0.1重量％。
在一个实施例中(未示出)，由导热部件的凸起部分形成的内部腔室使用能够长时间保温的物质进行填充，例如热珠、封装的水、蜡、相变材料、陶瓷、砂、谷物、大米、小麦、玉米等。甚至在热活性部件内部的化学制剂停止传送或产生热之后，位于导热部件内部并且能够长时间保温的物质可继续长时间地释放或吸收热。另外，在热活性部件内部的化学制剂偶尔过热的情况下，所述物质能够吸收多余的热，从而提供保护以防止过热。
极为有利地，导热部件凸起部分的周围空间可用于汗水的去除和蒸发，并形成不接触任何工具或不被任何工具覆盖的身体或皮肤区域。另外，当传递热和传递冷的导热部件紧邻身体时，传递到身体的热差异(皮肤和装置之间的温差)可能更高。由于热的传递，这一差异可以在没有大量热能损失的情况下实现。在一个实施例中，热贮存器为热包。
每个热包的导热部件数量可以是一个至若干个。在一个实施例中，6个至30个或更多个导热部件安装在一个底座或热包上。图1B示出了具有十二个导热部件16的装置10。在一个实施例中，导热部件的宽度为约5毫米至约50毫米，例如约7毫米至约20毫米。在一个实施例中，导热部件的高度为约5毫米至约50毫米，例如约7毫米至约20毫米。如图1A中明确显示，高度是指装置10的表面到导热部件16的顶端之间的距离。
在导热部件形状为半球形的实施例中，直径与部件宽度相等，为约5毫米至约50毫米，例如约10毫米至约30毫米。在该实施例中，半球形部件的半径与高度相等，为约2.5毫米至约25毫米，例如约5毫米至约20毫米。圆形的导热部件16如图1B所示。
在导热部件形状为椭圆形的实施例中，直径与部件的最大宽度相等，为约5毫米至约50毫米，例如约10毫米至约30毫米。在该实施例中，椭圆形部件的高度为约2.5毫米至约25毫米，例如约5毫米至约20毫米。
在一些实施例中，导热部件可通过部件内部空间的体积限定。在某些实施例中，导热部件的内部体积可以为约0.01毫升至约50.00毫升，例如约0.03毫升至约33.00毫升，例如约0.10毫升至约2.00毫升。
在一个实施例中，其中有多个导热部件存在于装置中，所有导热部件的高度相同，而在另一个实施例中，一些导热部件较高，另一些则较低，例如第一部分的导热部件为约5毫米至约10毫米高，而第二部分为约10毫米至约15毫米高，可选的第三部分为约15毫米至约20毫米高。
热装置可以是适用于紧邻人体皮肤穿戴的任何形状和尺寸，并且可以可冲切的任何形状和尺寸进行商业性生产。例如，热插件10可以是圆形、三角形、方形、矩形、五边形、六边形等。在一个实施例中，热插件的至少一个尺寸为约1英寸至约30英寸。在一个具体实施例中，热贮存器12具有三角形形状，宽为约2英寸至约6英寸，总长为约2英寸至约12英寸。
在某些实施例中，热装置可以是基本上平的，装置的厚度在约2毫米至约30毫米的范围内，并且插件的其他尺寸在约24毫米至约720毫米的范围内。

Claims (28)

1.一种紧邻人体皮肤穿戴的热装置，包括：
a)包含热组合物的热贮存器，所述热组合物在约0℃或更高的温度下为固态；
b)热导率为至少约10W/mK的导热部件，所述导热部件与所述热贮存器温度通信并且布置在所述热贮存器和所述皮肤之间。
2.根据权利要求1所述的热装置，其中所述导热部件具有至少约100W/mK的热导率。
3.根据权利要求1所述的热装置，其中所述导热部件具有约150W/mK至约250W/mK的热导率。
4.根据权利要求1所述的热装置，其中所述热贮存器具有外表面。
5.根据权利要求1所述的热装置，其中所述导热部件的一部分表面凸起而高于所述热活性部件的外表面。
6.根据权利要求1所述的热装置，其中所述导热部件形成连续层。
7.根据权利要求1所述的热装置，其中所述导热部件是不连续的。
8.根据权利要求1所述的热装置，其中所述热活性部件包括封装件，并且所述导热部件附接到所述封装件的一个表面。
9.根据权利要求1所述的热装置，其中所述热贮存器包括封装件，并且所述导热部件位于所述封装件的一个表面。
10.根据权利要求1所述的热装置，其中所述导热部件主要由金属构成。
11.根据权利要求1所述的热装置，其中所述导热部件包括选自传导性织物、复合物、塑料、聚合物、橡胶、陶瓷以及它们的混合物的至少一个元件。
12.根据权利要求2所述的热装置，其中所述传导性部件具有圆形的凸起突出部分。
13.根据权利要求12所述的热装置，其中当对此类热活性部件从其表面或封装件表面进行测量时，所述凸起突出部分的最大高度为约5毫米至约50毫米。
14.根据权利要求12所述的热装置，其中所述凸起部分具有圆形边缘，并且围绕支撑元件或在承窝内旋转。
15.根据权利要求1所述的热装置，其中当紧邻人体皮肤穿着时所述热组合物发出高于人体皮肤表面温度约1℃至约10℃的热。
16.根据权利要求15所述的热装置，其中所述热组合物包括铁粉。
17.根据权利要求15所述的热装置，其中所述热组合物包括可微波加热的热保持材料。
18.根据权利要求1所述的热装置，其中所述热组合物的温度低于人体皮肤表面温度约1至约100℃。
19.根据权利要求16所述的热装置，其中当紧邻人体皮肤穿戴时，所述热填充材料可将至少约40℃的温度维持约4小时至约16小时。
20.根据权利要求16所述的热装置，其中当紧邻人体皮肤穿戴时，所述热填充材料可将至少约40℃的温度维续至少约10小时。
21.一种为患者提供按摩感和热觉的方法，包括为根据权利要求2所述的热装置提供用于容纳所述热装置的服装，并将所述服装置于接近使用者皮肤的位置。
22.一种用于治疗人体肌肉酸痛和疼痛的方法，包括穿戴根据权利要求1所述的热装置约1小时至约16小时。
23.一种紧邻人体皮肤穿戴的热装置，包括：
a)包括热组合物的热贮存器，所述热组合物产生与皮肤表面温度相差至少10℃的温度；以及
b)热导率为至少约10W/mK的导热部件。
24.一种包括可穿戴服装的治疗装置，所述服装具有至少一个用于容纳根据权利要求1所述的热装置的口袋。
25.根据权利要求24所述的治疗装置，其中所述口袋的形状与相应热装置的形状基本上相同。
26.根据权利要求24所述的治疗装置，其中所述服装适形以贴合到人体的肩部、背部、膝部或肘部上。
27.根据权利要求24所述的治疗装置，其中所述服装是可重复使用的。
28.根据权利要求24所述的治疗装置，其中所述服装是一次性的。
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