CN109475750A

CN109475750A - 远红外线辐射热贴片

Info

Publication number: CN109475750A
Application number: CN201680083214.7A
Authority: CN
Inventors: 盛玲; 吴旭峰; 潘亚麟
Original assignee: Johnson and Johnson Consumer Companies LLC
Current assignee: Johnson and Johnson Consumer Inc
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2019-03-15
Also published as: EP3426341A1; TWI732830B; TW201808239A; EP3426341B1; US20190009105A1; EP3426341A4; WO2017152379A1

Abstract

一种热治疗装置，其包括远红外线材料(20)、辐射反射层(30)、及热能来源(40)，其中该辐射反射层(30)位于该远红外线材料(20)与该热能来源(40)之间。

Description

远红外线辐射热贴片

【技术领域】

本发明涉及医疗性处理装置(例如：贴片)。更具体说，本发明涉及使用远红外线辐射(FIR)的医疗性处理装置。

【现有技术】

受慢性疼痛所苦的人通常会服用止痛药来缓解疼痛。然而，仅能暂时缓解疼痛。止痛药亦可能具有不希望的副作用。

有些人寻求替代治疗法，如：传统中医(TCM)和/或物理治疗法。其中一种替代治疗选项为远红外线辐射治疗。FIR已用于提供快速疼痛缓解，并活化免疫系统，以供受伤的肌肉长期修复。FIR涵盖波长3与100μm之间的电磁波谱。特别值得注意的是约3至约25μm之间的波长，更具体而言，约5至约25μm。

本发明有助于预防及缓解疼痛，尤指慢性肌肉疼痛。其可提供疼痛缓解而不需要摄取药物，且没有药物的副作用。本发明利用FIR，以热贴片的型式，施加于对象皮肤，以提供疼痛缓解。FIR装置的设计可让人随时随地佩戴。FIR贴片为对象皮肤提供低能量并具有缓解疼痛的效力。

【发明内容】

本发明涉及一种热治疗装置，其包含远红外线材料、辐射反射层、及热能来源，其中该辐射反射层位于远红外线材料与热能来源之间。

本发明包括一种热治疗装置，其包含远红外线材料、辐射反射层、及热能来源，其中该辐射反射层位于该远红外线材料与该热能来源之间，且其中该装置在约40℃至约45℃下具有的发射率为至少0.75。

本发明还包括一种用于制造热治疗装置的方法，所述方法包括以下步骤：提供远红外线材料与热能来源，及将辐射反射层设置在该远红外线材料与该热能来源之间。

本发明进一步包括一种治疗身体疼痛的方法，所述方法包括以下步骤：将热治疗装置施加至对象，其中该装置包含远红外线材料、辐射反射层、及热能来源，其中该辐射反射层位于该远红外线材料与该热能来源之间。

【附图简要说明】

结合附图将更了解本实施方式，其中类似的参考符号代表类似的组件，如下：

图1描绘FIR测量装置；

图2A、2B及2C说明现有技术的FIR热贴片装置；

图3说明本发明FIR热贴片装置的一个实施方式；及

图4说明本发明FIR贴片装置的一个替代实施方式。

【具体实施方式】

如本文中所使用，“发射率(emissivity)”是指物体发射红外线能量的能力的测量值。所发射的能量提供该物体的温度的指示。发射率可具有0(例如：有光泽的镜子)至1.0(例如：黑体)的值。

发射率可使用FIR测量装置测定，如图1所示。采用FTIR系统进行测量，其是由加热系统与检测系统组成。加热系统包括样本加热器及IR563/301型黑体，温度稳定性为每24-h期间至高0.2K。加热系统固定在可移动平台上，其可以在受热样本与黑体之间切换，以用相同光径长度检测辐射。检测系统系由Bruker公司EQUINOX55型傅立叶变换(Fourier-transform)红外线光谱仪、光圈及离轴抛物面镜组成。离轴抛物面镜的直径为80mm，焦距200mm。使用两个光圈来限制杂散光。

藉由下式计算样本的法向光谱发射率ε_x，

其中M_x为来自受热样本的辐射；

M_B为在相同温度下，来自黑体的辐射，且

ε_B为黑体的法向光谱发射率。

依照上述方法，测定在不同波长与所希望的温度下的发射率。使用5μm至25μm波长范围内的平均发射率代表不同样本的发射率。

在测量期间，样本在4000cm^-1-至400cm^-1(2.5μm至25μm)范围内的波数分辨率(wavenumber resolution)固定在4cm^-1，重复扫瞄至多达1000次，以改善讯号噪声比。在任何新温度点制备样本时，至少需要半小时来建立热平衡。

如本文中所使用，“透射率(transmissivity)”是指介质容许电磁辐射通过的程度。

如本文中所使用，“能量密度(energy density)”使用下列方程式计算：

其中λ₁与λ₂分别为起点与终点时的辐射波长；

k为波兹曼常数(Boltzmann’s constant)；

t为温度；

h为普朗克常数(Planck’s constant)；

c为介质中的光速，不论介质是实质或真空；

M(λ,T)为呈不同波长的辐射所释出的能量；且

M(λ₁-λ₂,T)为在指定温度下，呈λ₁-λ₂的波长范围间的辐射的黑体所释出的能量。

该远红外线材料通常定位成与使用该装置的对象直接接触。远红外线材料可为例如：纤维(例如：非织物、织物、或其组合)或膜(例如：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰胺、及其组合)。此外，远红外线材料通常包括碳黑、陶瓷粉、或其混合物。通常，碳黑或陶瓷粉浸入远红外线材料的纤维或膜中。

理想地，远红外线材料具有的发射率大于0.55。在一个实施方式中，FIR材料具有的发射率大于0.75。

本发明装置的另一项基本特征为辐射反射层，位于远红外线材料与热能来源之间。在一个实施方式中，该辐射反射层包括金属。合适的金属包括例如：铝、铜、金、钢、锌、及其组合。在另一实施方式中，辐射反射层具有的传导率为至少约10W/mK。此外，期望该反射层具有的厚度为约1微米至约1000微米。

热治疗装置包括热能来源。热能来源可为能够产生或保持热度的任何合适来源。在一个实施方式中，热能来源发射的热比人类皮肤表面温度高约1℃至约10℃。

在一个特定实施方式中，热能来源包含热填充材料，其是会进行放热化学反应的物质的混合物。例如，数种市售暖手器及医疗性发热产品含有基于铁粉的混合物，当铁曝露到空气时即氧化而释热。这种系统类型详细叙述于例如：美国专利第5,918,590号中。在本技术领域中已知调配这种混合物以维持至少约40℃的温度至少4小时，且最长达24小时。取决于施用法及所期望的产品设计，温度可以维持至少约8小时、至少约10小时、至少约12小时、至少约16小时、或任何期望的时段。

在另一实施方式中，热能来源包含热组成物，热组成物包括可微波的蓄热材料。合适的蓄热材料包括例如：米、玉米、大麦、樱桃核、基于淀粉的合成粒、及类似物。这种材料通常保有合适的热度约20至约60分钟。

在另一实施方式中，热能来源包含热组成物，热组成物包括电热物品，如：电阻加热器、或热电加热组件，如：帕耳帖组件(Peltier element)。

在一个实施方式中，热能来源提供温度约38℃至约48℃的热能量。具体说，当施加该装置至对象皮肤时，期望该热能来源发射约40℃至约45℃的热。

期望该热治疗装置在波长范围5至25μm下具有的能量密度为约10.83mW/cm²至约15.45mW/cm²。因此，热治疗装置的发射率应为至少约0.75，且FIR材料的表面温度为约40℃至约45℃。较佳地，其在波长范围5至25μm下具有的能量密度为约11.55mW/cm²至约15.45mW/cm²，该热治疗装置对应的发射率为至少约0.8，且FIR材料的表面温度为约40℃至约45℃。

在一个较佳实施方式中，热治疗装置包括非织物的远红外线材料、金属的辐射反射层、及热能来源，其中辐射反射层位于远红外线材料与热能来源之间，且其中该装置在波长范围5至25μm下具有的能量密度为约10.83mW/cm²至约15.45mW/cm²，其表示发射率为至少约0.75且远红外线材料的表面温度为约40℃至约45℃。

热治疗装置可为顺应型或配合身体各种不同部位定型。例如，热治疗装置可设计成肌肉或肌肉群(如：人体的背部、颈部或肩膀)的特别形状。

应了解的是，导热性组件可呈各种不同形状，包括圆形、半球形、长形、椭圆形、圆柱体、星形、蘑菇形、或相似形状。依据本发明的实施方式，在个体身体交界处的导热性组件的形状可为平坦或非平坦形，包括(但不限于)：半球形、锥体形、圆锥形、凹形、凸形、凸块、或含有一数组的较小形状，例如：半球形突出物。

本发明附图将参考附图中所说明的实施方式详细叙述。然而，所属技术领域中具有通常知识者将容易理解的是，本文针对这些图示的详细叙述是以阐释为目的，因为本发明可以延伸超越这些有限的实施方式。

图2A、2B、及2C提供目前可用的FIR贴片装置的实施例。图2A中，FIR贴片15基本上由FIR材料25制成，施加在皮肤100上。图2B描绘现有技术的FIR贴片装置15的另一实施方式，其中能量来源45加在相邻于FIR材料25处。图2C中显示FIR贴片装置15，其具有FIR材料25、能量来源45、及反射层35，其中能量来源位于FIR材料与反射层之间。此特定构型中，热贴片15将会吸收来自反射层35的所有反射，并将其转换成热能。反射层35仅有助于维持温度。

图3中显示本发明FIR热贴片装置10，其具有FIR材料20、反射层30、及能量来源40，其中反射层位于FIR材料与能量来源之间。本发明者已发现，通过将反射层30定位于FIR材料20与能量来源40之间可显著改善装置的发射率。

图4中描绘一替代实施方式，其中反射层130的位置相邻于FIR贴片装置110中的FIR材料120。在此同样地，此特定构型中，该装置的发射率有显著改善。

本发明还包括一种用于制造热治疗装置的方法，包括以下步骤：提供远红外线材料与热能来源，及将辐射反射层设置在该远红外线材料与该热能来源之间。

本发明还包括一种治疗身体疼痛的方法，包括以下步骤：将热治疗装置施加至对象，其中该装置包含远红外线材料、辐射反射层、及热能来源，其中该辐射反射层位于该远红外线材料与该热能来源之间。

提供下列实施例以进一步说明本发明的组成物及方法。应了解的是，本发明不受所述实施例的限制。

制备各种不同贴片构型的实施例并测试发射率。

实施例1

制备各种不同反射层类型以测试发射率

使用Clopay Plastics所生产的膜(Clopay FIR膜D5(Clopay FIR film D5))作为FIR(远红外线)材料。将各种不同反射层与Clopay FIR膜D5组合，其中改变FIR材料的厚度。测定该组合的发射率并示于表1。

表1

	反射层类型	FIR材料的材料厚度(μm)	FIR材料的发射率	最终发射率(ε)
					1	铜	500	0.77	0.82
2	铝	500	0.77	0.86
					3	铜	75	0.77	0.85
4	铝	75	0.77	0.83

*Clopay FIR膜D5系由聚酯与竹炭制成。

数据显示FIR膜层的厚度不会实质上影响最终发射率。

实施例2

各种不同反射层类型与各种不同FIR材料组合的制备

将各种不同反射层类型与各种不同类型的膜材料组合，以测定发射率。黑色多孔膜与白色膜来源于Clopay Plastics。数据显示于表2。

表2

黑色多孔膜为Clopay的多孔FIR膜(聚酯与竹炭的组合)，具有孔径100至200微米，及具有26.8gsm(每平方米的克数)及厚度0.38mm。

白色膜为Clopay的多孔膜(不含FIR活性物的聚酯)，具有孔径100至200微米。

白色非织物膜为标准湿巾材料，由纤维素纤维与聚酯制成，具有40～60gsm及0.25～0.4mm厚度，可购自Nbond Nonwovens Ltd.。

HTA为一种非织物材料。

数据证实，当使用不同类型的FIR材料(例如：膜)时，不同类型的反射层可以加强发射率。

实施例3

具有热源的各种不同反射层类型与各种不同膜的制备

将各种不同反射层类型和各种不同类型的膜材料与放热式热贴片组合，以提供热及FIR治疗，用于肌肉疼痛缓解及修复。表3的数据显示该装置的发射率。

表3

1：可购自Emana Fiber Transforma(Emana FIR纤维纺织物系由81％聚酰胺与19％Spandex制成，具有250gsm)。

数据显示，当使用不同类型的FIR材料时，不同类型的反射层可以加强发射率。最佳范围包括40℃以上的温度及0.8以上的发射率。

虽然本发明已参照其具体实施方式叙述如上，但显而易见的是，仍可在不偏离本文所揭示的本发明概念下做出许多变更、修饰、及变化。因此，意欲涵括所有落入随附之申请专利范围之精神及广义范畴内之此等变更、修饰、及变化。本文所引述之所有专利申请案、专利、及其他出版物之全文均以引用之方式并入本文中。

Claims

1.一种热治疗装置，其包含：

远红外线材料；

辐射反射层；及

热能来源，

其中所述辐射反射层位于所述远红外线材料与所述热能来源之间。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述远红外线材料包含碳黑或陶瓷粉。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述远红外线材料为纤维或膜。

4.如权利要求3所述的装置，其中所述纤维选自：非织物、织物及其组合。

5.如权利要求3所述的装置，其中所述膜选自：聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰胺及其组合。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述远红外线材料具有的发射率大于约0.55。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述辐射反射层包括金属。

8.如权利要求7所述的装置，其中所述金属为铝、铜、金、钢、锌、及其组合。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述辐射反射层具有的传导率为至少10W/mK。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述热能来源提供温度约38℃至约48℃的热能。

11.如权利要求1所述的装置，其中当所述装置施加在对象皮肤上时，所述热能来源发射的热为约40℃至约45℃。

12.如权利要求1所述的装置，其中所述热能来源由化学反应或由电能提供。

13.如权利要求1所述的装置，其中所述热能来源包含可微波的蓄热材料。

14.如权利要求1所述的装置，其中所述装置在约40℃至约45℃具有的发射率为至少0.75。

15.一种热治疗装置，其包括非织物的远红外线材料、金属的辐射反射层、及热能来源，其中所述辐射反射层位于所述远红外线材料与所述热能来源之间，且其中所述装置在约40℃至约45℃具有的发射率为至少0.75。

16.一种用于制造热治疗装置的方法，其包括以下步骤：提供远红外线材料与热能来源，及将辐射反射层设置在所述远红外线材料与所述热能来源之间。

17.一种治疗身体疼痛的方法，其包括以下步骤：将热治疗装置施加至对象，其中所述装置包括远红外线材料、辐射反射层、及热能来源，其中所述辐射反射层位于所述远红外线材料与所述热能来源之间；及佩戴所述热治疗装置达一段足以减轻身体疼痛的时间。