CN101951970A - 治疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包括柔性密封封套和在所述封套内的凝胶的治疗装置。所述凝胶包括水、增稠剂、以及包括甘油和皂的生物柴油副产物甘油。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括可以用作热敷或冷敷的热凝胶的治疗装置。
背景技术
许多常伴有立即肿胀的损伤例如扭伤、挫伤、或脱臼的治疗通常涉及应用冷冰敷或其他材料来减慢血液流到受伤部位,从而减少肿胀。然而,在由损伤所引起的初始创伤和肿胀消退后,经常可行的是施加热敷到损伤区域来促进愈合。同样,在过去多种方法已用于此目的,包括热毛巾或热敷垫。
包括密封封套的治疗装置已经使用或至少知道一段时间,所述密封封套内部具有可按所需施加热或冷的材料(也就是说,材料分别起热源或散热器的作用)。在一些实施例中,装置是一次性使用的;在其他实施例中装置可以重复使用,例如在通过浸入热水或在微波炉中照射而加热或者通过放置进冷却器、冷藏箱等冷却之后重复使用。此类治疗装置的一些示例性实施例公开在美国专利No.3,780,537(Spencer)、No.3,874,504(Verakas)、No.4,462,224(Dunshee)、4,854,012(Kelley)、5,697,961(Kiamil)以及5,843,145(Brink)中。
许多热源/散热器材料已被建议用于治疗装置。在所需性能标准中材料在整个可用温度范围内表现出所需程度的适形能力,以便其可以与损伤位置适形以提供有效的治疗处置。现在经常用于热敷/冷敷的一种常用的凝胶是石油基丙二醇。尽管性能良好,但是此材料衍生自石油,因此不是来自可持续源。另外,其正变得更加昂贵。
发明内容
根据前述,已经认识到需要性能良好、成本相对低、并可持续的用于热治疗装置的替代凝胶。本发明提供了包括用作为凝胶的防冻剂组分的生物柴油副产物甘油而形成的凝胶作为热传递构件的治疗装置。此类凝胶已发现提供出人意料良好的性能。有利地,其比传统的丙二醇基凝胶便宜并衍生自更可持续的源。
简而言之,本发明提供了一种包括柔性密封封套以及所述封套内的凝胶的治疗装置。在一个实施例中,凝胶包括水、增稠剂以及包括甘油(丙烷-1,2,3-三醇)和皂的生物柴油副产物甘油。
在另一个实施例中,凝胶包括(a)在约2重量%和约5重量%之间的羟丙基甲基纤维素;(b)包括甘油和皂的生物柴油副产物甘油;(c)在约65重量%和约73重量%之间的水;以及(d)小于约O.5重量%的防腐剂。甘油包括在约23重量%和约25重量%之间的所述凝胶,并且皂包括在约0.01%和约1%之间的所述凝胶。
已发现上述的生物柴油副产物甘油凝胶组合物很适合将热在对象之间来回传递的热治疗装置中使用。生物柴油副产物甘油凝胶组合物当冷却到至少低至约0°F(-18℃)时仍然保持相对柔软并有弹性,并在当加热到高达约212°F(100℃)或更高温度时仍保持足够的粘度。另外,其由可持续材料制成并且是可堆放的。
具体实施方式
生物柴油利用酯交换反应过程来生产。在酯交换反应过程中,富含油和/或脂肪的甘油三酯与醇(例如,甲醇或乙醇)和碱(例如,氢氧化钾或氢氧化钠)混合,得到甲酯生物柴油料流和甘油支流。此甘油支流通常包含甘油、甲醇(或乙醇)、水、无机盐(催化剂残余,例如,NaCl或KCl)、自由基(例如,NaOH或KOH)、游离脂肪酸、游离脂肪(例如,来自植物油或动物脂肪的未反应的甘油单酯、二酯和三酯)、皂化脂肪以及各种其他不同量的有机非甘油物质(MONG)。如本文所用,参照生物柴油副产物甘油,术语“皂”用来共同指甘油支流内的无机盐、自由基、游离脂肪酸、游离脂肪、皂化脂肪以及MONG。未处理过的甘油支流通常包含约60重量%至约80重量%的甘油、约10重量%至约20重量%的甲醇以及约12重量%至约20重量%的皂和水。未经处理的甘油支流组合物可根据酯交换反应过程如何高效地进行而变化很大。
通常,生物柴油生产商将甲醇(或乙醇)从甘油支流分离以重复使用,从而在中和后留下通常被称为粗甘油的物质。在原始状态,此粗甘油可以具有高盐皂含量和丰富的颜色(例如,黄色至深棕色);然而,在粗甘油生产商/供应商之间甘油、甲醇(或乙醇)、皂、水和MONG的量,以及pH和颜色可以有很大的变化。因此,粗甘油中由于盐和其他物质的存在而很少直接使用,并且其燃料值也是很小的。生物柴油工业每年生成数百万加仑的粗甘油废液,并且生产的量随着生物柴油制备的急剧增长而迅速增加。人们已经发现此类粗甘油(本文也称为“生物柴油副产物甘油”)很适合用作治疗装置中的散热器材料。意外的是,甲醇(或乙醇)、皂以及其他MONG的存在不会不利地影响凝胶的性能。
可用于本发明的凝胶组合物包括生物柴油副产物甘油。凝胶组合物通常包括在约25重量%和约35重量%之间的生物柴油副产物甘油。
生物柴油副产物甘油包括甘油和皂。生物柴油副产物甘油通常包括在约60重量%和约99.7重量%之间、更通常在约70重量%和约90重量%之间的甘油。食品级生物柴油副产物甘油,例如,包括至少99.7重量%的甘油。食品级甘油可用于本发明的凝胶组合物,但如此高地纯度不是必要的。
本发明的凝胶组合物通常包括在约15重量%和约35重量%之间的甘油、优选地在约20重量%和约30重量%之间的甘油、更优选地在约23重量%和约25重量%之间的甘油。
本发明的凝胶组合物优选地包括在约0.01重量%和约1重量%之间的皂。人们已经发现少量的皂使得本发明的凝胶组合物更容易清洁(如果溢出)。皂可以包括无机盐、自由基、游离脂肪酸、皂化脂肪、游离脂肪、和/或其他MONG。
甲醇(或乙醇)通常从生物柴油副产物甘油分离以重复使用,但是仍然经常存在残余的甲醇。优选地,对于将要加热(例如,在微波中)的治疗装置而言,凝胶包括小于约0.5%的醇(优选地,小于约0.1%)。
除了生物柴油副产物甘油以外,可用于本发明的凝胶包括水和增稠剂。凝胶通常包括在约50重量%和约75重量%之间的水(优选地,约65重量%至约72重量%的水)。增稠剂可以是,例如,天然胶质聚合物、纤维素质物或纤维素衍生物。在各种实例中,增稠剂通常包括约2重量%至约5重量%的凝胶组合物。可用的增稠剂包括,例如,瓜尔胶、黄蓍胶、刺槐豆胶、黄原胶、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、Liporamnosan牌聚乙二醇(12)吡喃型葡萄糖共聚物、Idroramnosan牌聚乙二醇(8)吡喃型葡萄糖共聚物、羟乙基纤维素、SGP牌吸收性聚合物等。
羟丙基甲基纤维素是优选的增稠剂。其通常以细分颗粒形式市售。合适的羟丙基甲基纤维素可得自米德兰的陶氏化学公司,型号为K15M。其以商品名“METHOCEL”可得自陶氏化学公司。
羧甲基纤维素钠可得自麻萨诸塞州梅德菲尔德的S&G Resources公司。
Liporamnosan牌聚乙二醇(12)吡喃型葡萄糖共聚物、Idroramnosan牌聚乙二醇(8)吡喃型葡萄糖共聚物可得自Tri-K工业公司。SGP牌吸收性聚合物是水解淀粉-聚丙烯腈接枝共聚物,可得自爱荷华州马斯卡廷的Grain Processing公司。
优选地,本发明的凝胶组合物的pH在约3和约9之间。
在本发明的一些实施例中,凝胶还包括防腐剂以抑制微生物的生长。人们已经发现生物柴油副产物甘油凝胶易受到生物污染物例如细菌或真菌的影响。防腐剂通常包括小于约0.5重量%的凝胶组合物。然而,如果凝胶具有相对高的甲醇浓度(例如,大于约1.5重量%)和高pH(例如,在约pH9之上),则防腐剂通常是不必要的。可用的防腐剂的实例包括苯甲酸钠和柠檬酸、对羟基苯甲酸脂(例如,甲基和丙基羟基苯甲酸酯)、甲醛、DowicilTM200(可得自密歇根州米德兰的陶氏化学公司)等。优选地,防腐剂是苯甲酸钠和柠檬酸。
其他辅剂例如染料(例如,食品级染料)还可以痕量添加到凝胶中。
本发明的凝胶组合物可以通过首先例如在滚筒将增稠剂混合进生物柴油副产物甘油并将其混合直至形成均匀润湿的浆料而大批量地制备(例如,450kg至900kg的批量)。浆料随后通过搅拌可溶于水箱中。如果正在使用防腐剂和/或其他辅剂,则其通常在浆料形成前添加到水中。例如,当苯甲酸钠和柠檬酸被用作防腐剂时,苯甲酸钠首先溶于水,并且然后柠檬酸被添加并溶于水中。最后,浆料被添加并充分混合。
本发明的生物柴油副产物凝胶在广泛的温度范围内保持其凝胶状的稠度。对用于治疗装置而言,重要的是装置/凝胶,例如,在从约-18℃至约65℃温度的范围内保持柔性并适形。本发明的凝胶组合物在此温度范围内保持柔韧并适形(例如,其易于弯曲并成型以治疗各种身体关节)。当其用作治疗冰袋时,本发明的治疗装置可以储存在冷藏箱中。本发明的治疗装置/凝胶在从通常的家用冰箱移除后保持柔性并适形。在从约-10℃至约-6℃的温度下,例如,本发明的凝胶组合物通常包括小于约25%的冰(优选地,小于约10%的冰)。另外,在从约-10℃至约-6℃的温度下,本发明的凝胶组合物通常不包含大于约2cm3的冰块(优选地,不超过0.5cm3;更优选地,不超过约0.01cm3)。
生物柴油副产物凝胶密封在柔性封套中。封套通常将是矩形的,但是其可以是任何形状。例如,在一些实施例中治疗装置可专门被构造以方便在身体的特定位置上使用。
封套应当是强韧材料,该强韧材料是液体不可透的,并在例如从用作冰袋时的冷藏箱范围温度到高至用作热袋时的高温的操作温度范围内保持柔韧且完整。封套优选是抗穿刺的,并可按需是基本透明或不透明的。用于现在已知的治疗装置的许多合适的封套材料可以与本发明的装置一起使用。封套可由,例如,聚乙烯、聚酯、聚丙烯、纤维素酯、纤维素醚、尼龙、聚乙烯醇缩醛、聚氯乙烯-乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等来制备。优选的袋体材料由可用微波炉加热的层合材料构成,例如,聚乙烯/尼龙或在美国专利No.4,756,311(Francis)中所述的或尼龙sclair层合物。一种合适的袋体材料是层合到0.0635mm聚乙烯的0.0254mm双轴取向尼龙,其常用于食品包装。最优选地,封套由直链低密度聚乙烯/聚酯层合物构成,例如ScotchpakTM膜为0.0254mm聚酯/0.0635mm聚乙烯层合物,其可从明尼苏达州圣保罗的3M公司商购获得。两片Scotchpa膜可以通过机械强力热密封而彼此外围地密封。
封套可以形成并沿着形成的轴柄周围密封,并且当封套形成时凝胶可以泵入封套。填充封套的顶部密封可在同时制成,例如,当下一个封套的底部密封形成时。
在使用中,本发明的治疗装置可以放入冷藏箱或其他致冷设备用作冷敷,或者可以放入热水或在微波中加热以用作热敷。对于应用到人体而言,装置通常会加热到约60℃并具有升高身体皮肤的温度(从其约30℃的正常温度)到约35℃至约45℃范围内某处的水平至少20分钟的作用。装置可以放置在布套、或袋或小包中,如在美国专利No.4,953,550(Dunshee)中所述的那些以缓解热量,从而使得装置不会烫疼皮肤。当用来从人体移除热量时,装置将被冷却到至少约-10℃(优选地,冷却到约-18℃),并具有降低身体的皮肤温度至约10℃至约15℃范围内的水平至少20分钟的作用。
本发明的治疗装置可重复地使用。然而,如果封套开始破裂或者使用者只是希望扔掉它,则生物柴油副产物凝胶可以成为堆肥,因为其是生物可降解的。
本发明的生物柴油副产物热凝胶还可用于其他应用,诸如,例如,在运输或储存期间对易腐蚀或温度敏感的物品提供热保护。包含本发明的热凝胶的袋可用于,例如,储存食品或对温度敏感的医药用品的冷却。因为是无毒的,所以其很适用于食品和医疗应用;然而,其也可用于各种其他的冷却应用。
实例
本发明将通过下面的示例性实例做进一步的解释。在这些实例中引用的特定材料及其量,以及其他条件和细节不应当解释为不适当地限制本发明。
除非另外指明,所有的量都以重量份或重量百分比来表示。
实例1
凝胶组成:
·30%(90克)的粗甘油(威斯康星州希特克的Apple Valley生物柴油集团)
·4%(12克)羟丙基甲基纤维素-MethocelTMK15M(www.colorcon.com,由密歇根州米德兰的陶氏化学公司制备)
·65.75%(197.25克)水
·0.08%(0.24克)苯甲酸钠(华盛顿州卡拉马的EmeraldPerformance Materials公司)
·0.17%(0.51克)柠檬酸(罗得岛东普罗维登斯的DeWolfChemical公司)
将90克的可购自Apple Valley生物柴油集团的温热生物柴油副产物甘油放进1夸脱尺寸的塑料拉链储存袋。Apple Valley生物柴油副产物甘油在室温下是半固体,并必须略微加温成为液体形式。将12克的MethocelTMKl 5M粉末羟丙基甲基纤维素添加到甘油副产物,并用手指揉捏袋体混合以形成甘油和粉末的均匀润湿的浆料。将197.25克的水量入单独的容器,并将0.24克可购自Emerald Performance Materials公司的苯甲酸钠NF粉末溶于水中。将0.51克可购自DeWolf Chemical公司的Jungbunzlauer柠檬酸随后溶于所得的水和苯甲酸钠溶液。将所得的水和防腐剂混合物随后添加到甘油/MethocelTM浆料。将袋体拉链扣上关闭,注意从袋体获得大部分或全部的空气。当袋体完全关闭时,将混合物剧烈地摇动并揉捏以使所有成分均匀地混合。厚凝胶在约一分钟内形成。袋体放置在平整表面上。MethocelTM需要若干小时来完全与水化合,并变为半透明的凝胶。由于甘油副产物中皂含量的原因,此凝胶非常结实。对此粗甘油的分析通过NMR完成,并发现:
71.41%甘油
11.28%甲醇
17.31%皂
此凝胶在室温下非常结实,但当冷冻到-9℃至-6℃时非常柔韧并且不含造成凝胶粗糙触感的大冰晶结构。
实例2
凝胶组成:
·30%(90克)的Glenn粗甘油(明尼苏达州白熊湖城的Glenn公司)。
·4%(12克)羟丙基甲基纤维素-MethocelTMK15M
·65.75%(197.25克)水
·0.08%(0.24克)苯甲酸钠
·0.17%(0.51克)柠檬酸
将90克可购自Glenn公司的生物柴油副产物甘油放进1夸脱尺寸的塑料拉链储存袋。Glen公司生物柴油副产物甘油在室温下是粘性液体。将12克的MethocelTM K15M粉末羟丙基甲基纤维素添加到甘油副产物,并用手指揉捏袋体混合以形成甘油和粉末的均匀润湿的浆料。将197.25克的水量入单独的容器,并将0.24克的苯甲酸钠NF粉末溶于水中。将0.51克的Jungbunzlauer柠檬酸随后溶于所得的水和苯甲酸钠溶液。将所得的水和防腐剂混合物随后添加到甘油/MethocelTM浆料中。将袋体拉链扣上关闭,注意从袋体获得大部分或全部的空气。当袋体完全关闭时,将混合物剧烈地摇动并揉捏以使所有成分均匀地混合。厚凝胶在约一分钟内形成。袋体放置在平整表面上。MethocelTM需要若干小时来完全与水化合,并变为半透明的凝胶。对此Glenn粗甘油的分析通过NMR完成,并发现:
89.8%甘油
1.65%甲醇
1.85%水
6.48%皂和灰分
0.22%氯化钠
实例3
凝胶组成:
·30%(90克)的Glenn粗甘油(明尼苏达州白熊湖城的Glenn公司)
·4%(12克)羧甲基纤维素钠(麻萨诸塞州梅德菲尔德的S&GResources公司)
·65.75%(197.25克)水
·0.08%(0.24克)苯甲酸钠
·0.17%(0.5l克)柠檬酸
将90克可购自Glenn公司的生物柴油副产物甘油放进1夸脱尺寸的塑料拉链储存袋。Glen公司生物柴油副产物甘油在室温下是粘性液体。将12克的粉末羟丙基甲基纤维素添加到甘油副产物,并用手指揉捏袋体混合以形成甘油和粉末的均匀润湿的浆料。将197.25克的水量入单独的容器,并将0.24克的苯甲酸钠NF粉末溶于水中。将0.51克的Jungbunzlauer柠檬酸随后溶于所得的水和苯甲酸钠溶液。将所得的水和防腐剂混合物随后添加到甘油/羧甲基纤维素钠浆料。将袋体拉链扣上关闭,注意从袋体获得大部分或全部的空气。当袋体完全关闭时,将混合物剧烈地摇动并揉捏以使所有成分均匀地混合。厚凝胶在约一分钟内形成。袋体放置在平整表面上。羧甲基纤维素钠需要若干小时来完全与水化合,并变为半透明的凝胶。对此Glenn粗甘油的分析通过NMR完成,并发现:
89.8%甘油
1.65%甲醇
1.85%水
6.48%皂和灰分
0.22%氯化钠
实例4
凝胶组成:
·25%(75克)的Glenn USP Kosher生物柴油甘油(明尼苏达州白熊湖城的Glenn公司)
·4%(12克)羟丙基甲基纤维素-MethocelTMK15M
·70.75%(212.25克)水
·0.08%(0.24克)苯甲酸钠
·0.17%(0.51克)克柠檬酸
将75克可购自Glenn公司的kosher生物柴油副产物甘油放进1夸脱尺寸的塑料拉链储存袋。Glen公司生物柴油副产物Kosher甘油在室温下是粘性液体。将12克的MethocelTM K15M粉末羟丙基甲基纤维素添加到kosher甘油副产物,并用手指揉捏袋体混合以形成甘油和粉末的均匀润湿的浆料。将212.25克的水量入单独的容器,并将0.24克的苯甲酸钠NF粉末溶于水中。将0.51克的Jungbunzlauer柠檬酸随后溶于所得的水和苯甲酸钠溶液。将所得的水和防腐剂混合物随后添加到甘油/MethocelTM浆料。将袋体拉链扣上关闭,注意从袋体获得大部分或全部的空气。当袋体完全关闭时,将混合物剧烈地摇动并揉捏以使所有成分均匀地混合。厚凝胶在约一分钟内形成。袋体放置在平坦表面上。MethocelTM需要若干小时来完全与水化合,并变为半透明的凝胶。对此Glenn kosher甘油的分析是:
99.7%甘油
0.5%甲醇、水和皂
Claims (21)
1.一种治疗装置,其包括柔性密封封套和在所述封套内的凝胶,所述凝胶包括水、增稠剂、以及包括甘油和皂的生物柴油副产物甘油。
2.根据权利要求1所述的治疗装置,其中所述生物柴油副产物甘油还包括选自甲醇和乙醇的醇。
3.根据权利要求2所述的治疗装置,其中所述醇是甲醇。
4.根据权利要求2所述的治疗装置,其中所述凝胶包括小于约0.5重量%的醇。
5.根据权利要求1所述的治疗装置,其中所述凝胶包括在约15重量%和约35重量%之间的甘油。
6.根据权利要求5所述的治疗装置,其中所述凝胶包括在约20重量%和约30重量%之间的甘油。
7.根据权利要求6所述的治疗装置,其中所述凝胶包括在约23重量%和约25重量%之间的甘油。
8.根据权利要求1所述的治疗装置,其中所述皂包括游离脂肪酸、以及甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯。
9.根据权利要求1所述的治疗装置,其中所述增稠剂是天然胶质聚合物、纤维素质物、或纤维素衍生物。
10.根据权利要求9所述的治疗装置,其中所述增稠剂是羟丙基甲基纤维素。
11.根据权利要求1所述的治疗装置,其中所述凝胶还包括防腐剂。
12.根据权利要求11所述的治疗装置,其中所述防腐剂包括苯甲酸钠和柠檬酸。
13.根据权利要求1所述的治疗装置,其中所述凝胶具有在约3和约9之间的pH。
14.根据权利要求1所述的治疗装置,其中所述凝胶在从约-10℃至约-6℃的温度下是可适形的。
15.根据权利要求1所述的治疗装置,其中所述凝胶在从约-10℃至约-6℃的温度下不包含大于约2cm3的冰块。
16.根据权利要求15所述的治疗装置,其中所述凝胶在从约-10℃至约-6℃的温度下不包含大于约0.5cm3的冰块。
17.根据权利要求16所述的治疗装置,其中所述凝胶在从约-10℃至约-6℃的温度下不包含大于约0.01cm3的冰块。
18.一种治疗装置,其包括柔性密封封套和在所述封套内的凝胶,所述凝胶包括:
(a)在约2重量%和约5重量%之间的羟丙基甲基纤维素;
(b)包括甘油和皂的生物柴油副产物甘油;
(c)在约65重量%和约73重量%之间的水;以及
(d)小于约0.5重量%的防腐剂;
其中所述甘油包括在约23重量%和约25重量%之间的所述凝胶,并且所述皂包括在约0.01重量%和约1重量%之间的所述凝胶。
19.根据权利要求18所述的治疗装置,其中所述生物柴油副产物甘油包括甲醇,所述甲醇以小于约0.5重量%的量存在于所述凝胶中。
20.一种热凝胶,其包括水、增稠剂以及包括甘油和皂的生物柴油副产物甘油。
21.根据权利要求20所述的热凝胶,其还包括甲醇或乙醇。
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