CN1886102B - 热垫和包括这种热垫的装置 - Google Patents

Abstract

热垫，其包括一块体网络(1)，该块体网络包括一保温材料并由间隙隔开，所述块体包含一可变形保温材料，所述块体通过舌状件连接，所述舌状件包括：弹性固态体，所述弹性固态体固定至所述块体(1)，并构成所述可变形保温材料；和/或弹性膜(7)，其连接至所述块体(1)且处于压力之下，从而挤压一在所述间隙(8)中的可变形体；和/或舌状件(6)，其对处于所述间隙(8)中的流体是可渗透的。

Description

热垫和包括这种热垫的装置

技术领域

本发明涉及热垫和热垫的应用。

背景技术

医院部门和流动医疗是热垫的主要使用者，尤其是用于外部热疗和为了缓解疼痛或在各种疗法，例如，冷冻疗法中。

事实上，已知冷疗可缓解疼痛(头痛，偏头痛，牙痛，肌痛或炎症引起的疼痛等等)或促进淤血、水肿的再吸收，和意外伤或外科伤的愈合。

美国专利US 3545230提出了一种冷却垫，该垫使用固态物质熔解时的潜在热量。在熔解阶段，温度保持恒定。该冷却垫包括在密封柔性封套中的不溶层和吸水凝胶。一惰性和柔性的基体(例如纤维或一种织物)浸没在凝胶中，以加强垫的机械抵抗力并使垫呈现任一几何形状。为了使垫具备柔韧性，厚度很小(刚刚几毫米)的多层凝胶相互叠加，一柔性和惰性膜插入在这些凝胶层中。该已知的垫的缺点是，生产难度大且昂贵性能脆弱且应用有限。

在欧洲专利文件EP 0123949中，垫的制冷物质包括特定结构的凝胶片，该凝胶片具有可与橡胶相比的弹性，且在制冷的温度下不粘结在一起。凝胶片在垫中相对于彼此的移动使得垫具备所需的柔韧性。但是，该垫的缺点是，需要昂贵的凝胶，且制造精细，造价高昂。

美国专利US 3885403提出了使用一种含有高比例的制冷剂的凝胶作为制冷物质，该凝胶把凝固点降到正常使用温度以下。丙三醇和丙烯二醇被建议用作制冷剂，以降低凝固点。对于这种已知的垫，制冷不是源自于熔解时的潜在热量，而是来自于凝胶的逐渐再加热。这种已知的垫的特点是，它的结构简单，并保持良好的柔韧性和对柔性变形的适应性，因为凝胶不经历一个固态阶段。另一方面，它具有使用寿命短的缺点，因为制冷不是源自于熔解时的潜在热量，而是来自于凝胶的逐渐再加热。而且，这种垫的生产率(制冷或每单位时间吸取的卡路里)不是恒定的，而是随着凝胶被再加热而减少，而这正是该已知垫的又一个缺点。

文件WO97/11657公开了一种蜂窝状的面板(panneaux)，该面板由充填了保温剂的腔室格形成。在这些腔室之间，该面板具有构成直线的区域，这些构成直线的区域具有低的断裂点，允许把它按意愿根据这些垫所想要的应用分割成(通过剪切或拉伸)预定尺寸的热垫。在这种蜂窝状的面板中，裂缝是它的几个缺点的诱因。其一，裂缝降低了所述面板的保温能力；其二，当所述面板被应用到病人的皮肤上时，裂缝对所述面板均匀作用造成障碍。

法国专利文件FR 1018835A描述了一种热垫，该热垫包括一个带保温材料的隔间网络，这些单元通过柔性膜相互连接。该隔间网络被封闭在一柔性封套中，该封套与所述隔间的壁一起形成一空腔，该空腔中充填了保温流体。这些已知的热垫的柔性差，且难以变形，主要是在封套的保温流体是液体或颗粒状态的固体物质时。因此，这种热垫不适于均匀地施加在人或动物的肢体上。

发明内容

本发明旨在克服已知热垫的上述缺点，并满足潜在使用者的需要(尤其是在医院环境中)，通过提供一种新设计的热垫，该新设计把极好的柔性/弹性，与对甚至运动中的形状的完美适应性，及处于大致恒定温度下的高而持久的热量值结合在一起，这种热垫的作用是均一的(尤其是当它用于人体的一部分上时)，它在使用中的厚度能够保持大致恒定，它的尺寸和形状基本上是不受到限制的，它能够经受大的压力变化而不变形，而且它由于上述特点可适应许多不同的用途，尤其是在医院环境中，而无需大的处理。

因此，本发明涉及一种热垫，该热垫包括多块体的网络，这些块体通过铰接，通过间隙隔开，所述块体包括保温材料，且所述间隙至少部分地被填充以可变形保温材料，所述热垫的特征在于，铰接部选自：

-连接至块体从而形成至少部分上述可变形保温材料的弹性固态体；

-连接至块体且处于压力之下，从而挤压在间隙中的可变形体的弹性膜，所述可变形体从而组成可变形材料的至少一部分；和

-该铰接部，可渗透处于间隙中的流体，所述流体从而形成可变形保温材料的至少一部分。

根据本发明的热垫，是用于与有形的物体接触，目的在于影响该物体与周围环境的热量交换。

术语“物体”被理解成在广义上指代有形的对象。它无区分地指代固态、液态和气态物体。在固态物体的情况中，它可以例如是固态物体的表面或动物或人的解剖体的一部分。在液态物体的情况中，它可以是液体处理槽平台的表面。在本发明的这种应用中，该热垫，例如，可用作两种不同液体之间或一种液体和周围空气，例如环境之间的密封的隔离墙。在气态物体的情况中，它包括空气。在本发明的这种应用中，根据本发明的热垫可例如形成两种不同空气，例如热空气(工业锅炉的空气)和温和温度下的空气之间的屏蔽。作为变型，在液态或气态物体的情况中，它可以被封闭在密封的封套，例如一种柔性膜中。

周围环境可以是气态或液态环境。在气态环境的情况中，它可以例如是空气，一个加热空间的空气，一个制冷空间的空气(例如冷藏室)或一个工业锅炉的空气(未尽列)。在周围环境是液态环境的情况中，它可以是水或工业化学处理槽。

在本说明书中，术语“正常使用温度”是指当热垫被使用时，块体和/或间隙的保温材料的温度。

在本说明书中，术语“垫”是在很广泛的意义上指代各种固体或柔性元件，其用于与物体(如前定义)接触，从而至少部分地覆盖该物体，或者全部或部分地包裹该物体。根据本发明的热垫从而可以根据它所想要的用途适用于很不同的方式中。它可以例如采用床上用品的形式(枕头、被子、床垫)、口袋、袖筒、衣服的一个物件或衣服的一个物件的一部分、包装、屏蔽物或帘子、覆盖物(未尽列)。它可以被制成各种可组装的模块。

根据本发明的热垫是一种这样的垫，当它与一个物体(如前定义)接触时，在正常使用温度下，使得所述垫和所述物体之间的热量交换大致恒定或有助于保持所述物体温度的大致恒定。

根据本发明的热垫，当它的正常使用温度不同于它所接触的物体，从而在所述垫和所述物体之间产生热量交换时，被称为“生热垫”或“制冷垫”。当热量交换自然地产生在从物体朝向热垫的方向上时，它是制冷垫。而在当热量交换产生在从热垫到物体的方向上时，根据本发明的热垫是生热垫。

根据本发明的热垫，当它的正常使用温度基本等于它所接触的物体的温度，从而在所述物体和热垫之间没有热量交换时，被称为“恒温垫”。根据本发明的恒温垫则通过在物体与周围环境之间形成热量交换障碍，提供热绝缘体的技术功能。

根据本发明的热垫，包括多块体的网络，在这些块体之间设置有间隙。间隙通常相互连接。

热垫的每个块体被定义为固体元件。根据本发明的热垫的块体的形状将在下文详述。

这些块体被组装在一个网络中。它们还被隔开，以形成它们之间的间隙的网络。根据本发明的热垫从而包括在块体的交织结构中的间隙的交织结构。块体网络通常包括一个块体单层，但由多个叠加块体的层构成的网络并不排除在本发明以外。

网络的块体相互铰接。也就是说，网络的块体通过铰接部相互连接。关于铰接部的详情将在下文中提供。

在根据本发明的热垫中，块体的形状和尺寸、间隙的形状和尺寸和铰接部的选择，适于使得块体的网络形成固体结构，该固体结构通过弯折和/或扭转和/或围绕分布在三维空间中的多个轴旋转而可变形。根据本发明的热垫的这种特性使得它易于适应基本上它被应用的物体的任何形状(例如人或动物解剖体的一部分)，并可随同运动。

根据本发明的热垫，块体和间隙包括保温材料(matière光焕发thermique)。保温材料将在下文说明。

块体的形状取决于热垫的用途，且对于本发明的定义不是很重要的。块体可以例如具有球形、半球形、卵形、环形、透镜形、圆锥形、截头锥台形或多面体形。块体可是具有扁平的、弯曲或偏斜面、例如螺旋状，或可包括扁平面的、弯曲或偏斜面的组合。它们可以例如具有结合了弯曲的圆形面和端部的扁平面的小桶的形状。总而言之，任何形状都是可以接受的，该形状与间隙和连接块体的铰接部一起，允许热垫如上所述地变形。通常，优选多面体形状。多面体形状中，优选直角或角锥形多面体。尤其推荐截头角锥形。直角或角锥形多面体中，带不规则四边形、正方形、长方形或八角形基底的多面体为优选。

在本发明的优选实施例中，每个块体由两个棱锥台沿它们的大底面结合而形成，例如两个三棱锥台、不规则四棱锥台、正方四棱锥台或八棱锥台。在本发明的该优选实施例中，有利地，块体被铰接在该两个棱锥台的上述大底面的几何平面中。

如上所述，设置在块体之间的间隙具有允许这些块体围绕连接它们的铰接部移动的功能。间隙的形状取决于各种参数，如块体网络所想要的变形类型(单轴、双轴或三轴弯曲，扭转、伸展或两个或数个这些变形类型的组合)，变形程度，块体的形状或尺寸，所采用的铰接部和块体之间的铰接部的布置。

在根据本发明的热垫中，块体是保温材料制成的。块体的保温材料使得根据本发明的热垫具有保温特性。在制冷垫的情况中，块体的保温材料选自那些一旦获得正常使用温度且然后处于冷却就释放大量的热的保温材料。在生热垫的情况中，块体的保温材料选自那些一旦获得正常使用温度且然后被加热就获取大量的热的保温材料。在恒温垫的情况中，块体的保温材料选自那些阻碍热量交换或那些一旦获得正常使用温度且然后就需要大量热量的输入以改变它们的温度的保温材料。在正常使用温度下具有高的特定温度的保温材料通常适合于根据本发明的三种类型。这些保温材料是那些在技术中已知的，且因为它们积累大量热量的特性而被使用，且尤其在作为热量积累装置中得到应用的保温材料。

在根据本发明的热垫中，块体可以整个地由保温材料制成，该保温材料则必须在正常使用温度下及在操作该热垫的正常温度下是固态的。作为变型，块体可以，除了保温材料以外，还包括另一种物质，该物质本身并不执行如上所述的保温材料的功能。在所有块体中的保温材料可以是相同的或者可以取决于块体而不同。而且，每一个块体可以包括一种单一的保温材料或两种或多种保温材料的混合物。在本说明书中，术语“保温材料”无区分地指代一种单一的保温材料或不同保温材料的混合物。

根据本发明的热垫的一个特定实施例中，块体包括单元，在单元中容纳保温材料。根据本发明的热垫的该实施例尤其适合于块体的保温材料在正常使用温度下或在操作该热垫的正常温度下不是固态的情况。在根据本发明的热垫的该实施例中，单元的外部形状必须满足上述有关块体的形状的要求。单元的物质的选择由这样的需要决定，即所述单元相对于它们所包括的保温材料以及它们正常使用中的化学和热量环境是化学惰性的。单元还必须具有与该垫在正常情况下在正常使用温度下或在操作过程中所处于的机械应力相适应的机械性能，且它们必须基本上不能变形(它们必须由刚性或半刚性的材料制成且具有合适的形状)。在该特定情况下，每一个单元可以是完全地与邻近的单元隔离，或作为变型，单元可以相互接触以允许所述单元的流体内容物在它们之间循环。在热垫的保温材料是液体或气体的情况下，单元的壁通常是液体或气体不可渗透的。通常，塑料材料适于制造单元。有用的塑料材料包括聚烯烃——尤其是乙烯和丙烯的聚合物和共聚物、氯化聚合物——尤其是氯乙烯和偏二氯乙烯(chlorurede vinylidéne)聚合物和共聚物、苯乙烯-乙烯-丁基-苯乙烯共聚物(copolymères styrène-éthylène-butyle-styrène)、和聚氨酯。聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯和苯乙烯-乙烯-丁基-苯乙烯共聚物在大多数的应用中都是适合的。作为变型，单元还可以由金属制成，例如由可锻金属或如铝和铝合金的合金的拉制板制成。根据另一个变型，单元或单元中的一些由复合材料形成：单元的一部分由一种材料制成而另一部分由另一种材料制成。根据另一个变型，单元网络的一部分由一种材料制成而单元网络的另一部分由另一种材料制成。

任何已知的制造方法都可用来制造单元网络。模塑，拉制(emboutissage)，挤出和注塑都是适合的。根据一种合适的方法，形成塑料或金属材料的波纹片，从而该波纹片具有孔或半-单元网络。然后，另一块板被粘贴或焊接到该波纹片上，以堵塞波纹片的孔且形成单元。该另一块板可以是波纹片或平板。

在本发明的一个优选实施例中，块体的保温材料包括一种物质，该物质在正常使用温度下经历形态改变。在本发明的该实施例中，术语“形态改变”在其通常的意义下考虑，且概括了在基本上恒定的温度下的物质的物理和/或化学变化，其特征在于形态改变的潜在热量。取决于所采用的物质，形态改变尤其可包括固体的熔解，液体的固化，液体的汽化，气体的凝结，盐的部分或全部与水结合，盐的部分或全部脱水，非晶体固体的结晶或晶体的从一种同素异形形式到另一种同素异形形式的再结晶。在本发明的该实施例中，块体的保温材料可以全部由上述在正常使用温度下经历形态改变的物质制成。作为变型，块体的保温材料还能包括其它物质或材料——它在正常使用温度下经受状态的改变。那么，为了避免无目的地堆积文字，它被认作是在正常使用温度下经历形态改变的整个保温材料。在任何情况下，应明确地理解，如上所述，本发明不排除其中块体只有一部分保温材料经历形态改变的情况(在该情况下，当它由多种化合物的混合物制成，其中只有一种化合物在正常使用温度下经历形态改变或当加入另一种物质，而该物质不涉及热垫的保温功能时，例如一种磁铁)。

在如上所述的优选实施例中，在正常使用温度下块体的保温材料所经历的形态改变，在制冷垫的情况中对应于所述物质吸收的热量，而在生热垫的情况中，则对应于所释放的热量。在恒温垫的情况中，在正常使用温度下块体的保温材料所经历的形态改变，对应于当所述正常使用温度(也是热垫所要用于的物体的温度)低于周围环境的温度时所述保温材料所吸收的热量。当正常使用温度高于周围环境的温度时，形态改变对应于被保温材料释放的热量。

为了使用一种真实的根据刚刚所描述的优选实施例的热垫，块体的保温材料的状态应当合适地选择。在热垫被用作制冷垫的情况中，首先，必须使块体的保温材料处于这样的形态，即在正常使用温度下，该形态将对应于热量吸收经历形态改变(例如，固体的熔解或液体的汽化)。在热垫被用作生热垫的情况中，首先，必须使块体的保温材料处于这样的形态，即在正常使用温度下，该形态对应于热量产生而经历形态改变(例如，液体的固化或结晶或气体的凝结)。在热垫被用作恒温垫的情况中，在温度高于正常使用温度的周围环境中，首先，必须使块体的保温材料处于这样的形态，即在正常使用温度下，该形态对应于热量吸收经历形态改变(例如，固体的熔解或液体的汽化)。在热垫被用作恒温垫的情况中，在温度低于正常使用温度的周围环境中，首先，必须使单元的保温材料处于这样的形态，即在正常使用温度下，该形态对应于热量产生经历形态改变(例如，液体的固化或结晶或气体的凝结)。而且，所有其它事项等同于刚刚所描述的优选实施例中的情况，保温材料获得了最好的结果，即，在正常使用温度下，具有形态改变的高的潜在热量。

在刚刚所描述的优选实施例中，在正常使用温度下经历形态改变的块体的保温材料可以是一种纯的物体。作为变型，它可以是一种化学成分，该化学成分与所述正常使用温度相适合，从而形态改变发生在基本上恒定的温度下。

在上述优选实施例和它的实施变型中，块体的保温材料的选择取决于热垫的正常使用温度。这就是说，其本身取决于热垫所想要的应用。水和含水的解决方案通常适合于想要应用于治疗的制冷垫的特定情况中。纯水适合于热垫的正常使用温度接近273K(0℃)的应用中。对于正常使用温度低于273K的应用，建议使用含水解决方案，其中，所溶解的物体和其浓度的选择取决于制冷垫的正常使用温度。建议这样来选择溶解物体及其浓度，即在该垫的正常使用温度下，所述溶解物体的部分或全部沉淀被避免。溶解物体的例子包括氯化钠、氯化钙、碳酸钠、丙烯二醇、丙三醇、乙醇和丙醇。

如上所述，当块体的保温材料是液体时，保温材料被封闭在单元中，单元的壁通常是不渗透液体的。当在正常使用温度下经历汽化的液体保温材料被使用时，对于单元，使用带有定向可渗透性的壁或不渗透保温材料的液相而渗透其气相的壁(例如，不可渗透/可透气的PU)，其结果可以是有利的。但是，本发明不限于该实施例，本发明还涵盖了单元的壁不渗透单元的保温材料的液相也不渗透单元的保温材料的气相的情况。

在根据本发明的热垫中，块体的保温材料形成了垫的主要活性元素，且使垫获得保温特性(制冷、生热或恒温特性，取决于所想要的应用)。

间隙的保温材料具有通过增加其活性表面和其活性容积而提高垫的有效性的功能。间隙的保温材料必须具备类似于那些上述用于块体的保温材料的保温特性。因此，其保温特性必须适于垫所想要的目的，其正常使用温度，垫所想要用于的物体的温度及周围温度。至于间隙的保温材料的保温特性，以上针对块体的保温材料所述的那些内容可以重复。

间隙的保温材料还必须是可变形的。间隙的保温材料的该附加特性是必要的，以允许被连接的块体的移动和垫的变形。间隙的保温材料的选择和/或其实施从而取决于垫的结构参数，如块体的形状、分隔块体的间隙的形状、块体的铰接部和在块体网络中这些铰接部的位置。

在根据本发明的热垫的一特定实施例中，间隙的保温材料包括弹性固态物体。该物体，例如，可以包括合成聚合体形式或弹性体例如天然或合成橡胶形式的泡沫。在泡沫的情况中，它可以是一种具有开放气孔的类型或具有封闭气孔的类型。这些气孔可以被一种气体填充，该气体具有比空气低的传热系数，例如氮或氩。

在根据本发明的热垫的另一个实施例中，间隙的保温材料包括一种流体。该流体可包括液体、气体、凝胶(或粘滞流体)或破碎微粒状的固体(例如粉末)。在本发明的该实施例中，间隙必须被密封，以保持保温材料。所使用的密封装置不应当是块体在其铰接部上移动的障碍。关于间隙的密封装置的其它信息将在下文中提供。在根据本发明的热垫中，间隙可以是部分地或完全地被保温材料填充。优选的是，块体网络的间隙完全被保温材料填充。

取决于根据本发明的热垫所想要的应用，可反射红外光辐射或紫外线辐射的物质可加入到块体和间隙的保温材料和/或如果相关的话，膜或封套中。该反射物质的例子尤其包括铝粉。同样地，对于其它特定的应用，有利地，可吸收红外辐射的物质例如碳粉可加入到保温材料和/或如果相关的话，膜或封套中。

在根据本发明的热垫中，块体之间的间隙可以是开放的。当间隙的可变形保温材料在正常使用温度下或该热垫的正常操作条件下是可变形的固体(例如泡沫)时，本发明的该实施例是适合的。可选地，块体之间的间隙可以被密封装置密封。在间隙的保温材料在正常使用温度下或该热垫的正常操作条件下是流体(如上所述)的情况下，这种可选方案是必要的。它还适合于间隙的保温材料是可变形固态物体的情况中。如上所述，适合选取一种不妨碍被连接的块体的移动的密封装置。

根据本发明的保温材料的特征在于块体的铰接部的设计。它的特征尤其在于对所述铰接部的创新性选择，所述铰接部的选择与间隙的保温材料的选择相关联，从而，块体网络可以在空间的三个方向中通过伸展、扭转或旋转来经受变形。

因此，根据本发明的第一种实施方式，块体的铰接部包括弹性固态体，该弹性固态体连接至块体，从而构成间隙保温材料的至少一部分。有关该弹性固态体的信息已在上文中给出。

在本发明的该第一实施方式中，弹性固态体与块体的连接可通过任何适当的方式来实现，例如，焊接或通过螺钉或销(未尽列)。

在本发明的第二实施方式中，块体的铰接部包括弹性膜，该膜连接至块体，并以这样的方式处于张力之下，从而挤压出现在间隙中的可变形体，所述可变形体从而形成可变形保温材料的至少一部分。该可变形体可以是弹性固态体或流体。在流体的情况下，它可以是不可压缩流体或可压缩流体。有关该弹性固态体和流体的信息已在上文中给出。

在本发明的该实施方式中，每一个间隙可以被一单独的膜所覆盖。膜从而适当地连接至块体，以允许块体处于张力之下。可采用任何适当的方式，例如，粘结或焊接。当间隙的保温材料是流体(气体或液体)时，膜与块体的连接必须是密封的。在本发明的上述第二实施方式的一特定变型中，一不可渗透的弹性薄片覆盖至少一部分或整个块体网络，该薄片从而替代密封间隙的单独的膜。在本发明的上述第二实施方式的另一个特定变型中，块体网络被封闭在密封和弹性的封套中。在该另一个变型中，封套可以被适当地连接至块体，以堵塞间隙，从而，当间隙的保温材料是流体(气体或液体)时，间隙被密封。在间隙的保温材料是可变形固体(例如泡沫或弹性体)的情况下，封套可以无差异地连接至块体网络中的所有块体、一些块体、或不连接至任何块体。封套与块体的连接可以通过任何适当的方式来实现。适当的方式包括粘结和焊接。封套可是简单的或者它可以包括一复杂的薄膜或者它可以包括相互连接或不相互连接的多层。它可以是每一面都是不同的组成。它可以具有某种处理和添加剂，以使它具备根据其使用的特定活性。当间隙的保温材料是一种流体时，它可以包括进口管/出口管，以引入或循环间隙的保温材料。

在本发明的第三实施方式中，块体之间的间隙包括一种流体，且铰接部可渗透所述流体。在本发明的该实施方式中，流体可包括液体、气体、凝胶或破碎微粒状的固体(例如，粉末)，且它形成间隙的可变形保温材料的至少一部分。有关间隙的流体的信息已在上文中给出。在本发明的该第三实施方式中，铰接部的选择将取决于出现在间隙中的流体的形态。所述铰接部可以例如包括可透气或渗透液体的柔性膜(可能是弹性)、柔性的和穿孔的隔板、栅格板、带穿孔的铰链、或任何其它不会妨碍出现在间隙中的流体的自由循环的铰接部。

取决于间隙中的可变形保温材料的类型，根据本发明的热垫可以结合多种类型的铰接部，例如，连接至块体的弹性固态体、枢轴和膜片。作为一种变型，除了铰接部，网络的块体可以通过刚性突出物相互连接，突出物的抵抗弯曲的机械抗力是低的且是被控制的。在本发明的该变型中，刚性突出物用于对垫施加刚性，使得它更容易操作，和当垫应用于物体上且变形时，刚性突出物断裂。

根据本发明的热垫具有结合了一极佳的储热和热量交换特性和一极佳的柔性/弹性的有利特性，该有利特性允许热垫迅速地以这样的方式适应它被应用于其上的物理物体的形状，从而，它完美地匹配该物体的形状，从而确保温度或所述物体的整个被覆盖的表面上的热量交换的的均一调控。由于根据本发明的保温材料的设计和结构，它的厚度对它的柔性和变形能力没有影响。也就是说，本发明允许使垫的厚度适应于所希望的保温特性(它的保温能力)，而无须不利地影响它的柔性或它的易于适应各种物体形状的能力。

在根据本发明的热垫的一特定实施例中，块体网络在其表面的至少一部分上支撑密封的弹性封套，该封套通常设置有流体(例如气体)进入和排出装置。在本发明的该实施例中，封套用于与上述物理物体接触，从而必须产生热量交换。通过把预定量的合适的流体(正常情况下是空气)引入到封套中，可以控制热垫和该物理物体之间的热量交换。

在根据本发明的热垫中，块体网络可以设置在一单一层中。作为一种变型，块体网络可以通过叠加多个层来形成。该单层或多个层的组件可以有利地作为夹层保持在两个被密封的弹性封套之间，通常，该封套中的每一个设置有用于流体(例如气体)的进入和排出装置。在该实施形式中，封套中的一个通过在一适当的支承件(例如一绷带或一刚性壳体)上得到支撑，因而能以一确定的压力将热垫压贴到所述物体上。另一封套能调节在保温材料和所述物体间的热量传递，如更上面所公开。

根据本发明的热垫有许多种应用。它尤其可用作恒温垫(或恒温器)，以保持容器如瓶子或保温瓶的温度。根据本发明的热垫的该用途被应用到工业中，用于保持化学产品在预定温度之下，以及在食品行业中，用于加热、冷却和保持食品储藏室的温度。

根据本发明的热垫还具有作为制冷垫的用途，尤其在化学或医药行业中，用于把化学产品保持在低温下，以及在食品行业中，用于保存食品。

由于它的形状匹配和可变形性质，该热垫尤其适合于以衣物的形式和各种保健器材(例如：外科用敷布、面罩、按摩工具)的形式应用于与舒适保健相关的领域。

由于它的极佳的变形能力，根据本发明的热垫尤其适合于应用在医疗、保健和运动领域，尤其是对于热疗和冷冻疗法。冷冻疗法是一种被广泛采用的医疗技术，尤其用于缓解疼痛(例如，头痛、偏头痛、牙痛、肌肉疼痛和发炎引起的疼痛)，以促进血肿或水肿的吸收以及意外或手术伤的愈合。

因此，本发明还涉及包括根据本发明的热垫的用于人体或动物体治疗的装置。

在根据本发明的装置中，垫和它的块体网络适合于治疗方法或取决于所述装置所想要应用的人体或动物体的部分。

在根据本发明的装置的一个特定实施例中，垫被设置在一刚性壳体内侧。在根据本发明的装置的该实施例中，刚性壳体通常适合于热垫所需要施加于其上的人或动物体的部分。它具有，例如肘、膝、手指、足或头骨的形状。

在根据本发明的装置的该实施例中，刚性壳体可以形成为两个或多个铰接元件，以使得更容易把它放置在人体或动物体上。当该装置想要被应用到人或动物的头部上时，尤其推荐根据本发明的装置的该实施例。

在该实施例的一个有利的变型中，一个密封的弹性封套插入刚性壳体和垫的块体网络之间，而该封套通常设置有用于流体的进入和排出装置。本发明的该变型实现了把热垫均匀地施加在人体和动物体上。它还允许热垫以预定压力施加在人体或动物体上，该预定压力通过允许进入封套的流体的压力来调控。

在上述实施例的另一个变型中，一块板被连接至刚性壳体，该板的尺寸这样设定，使得它可以与刚性壳体一起形成一个密封的腔室，该腔室包括热垫。在根据本发明的装置的该变型中，热垫和刚性壳体形成用于操作该装置的密封箱体的一个整体部分。通过使用一块被适当地绝缘的板，该装置从而被设计成允许保持预定的保温特性。从而，该装置尤其适合于应用在医院以外的急救中，例如在公路上。在根据本发明的装置的上述变型中，刚性壳体和铰接的板可设置有例如带温度计和压力计医疗仪器。它还可以设置有一个在操作该装置时，尤其在它的运输和储存中，用于生热和致冷的独立的装置。

本发明还涉及保温壁，该保温壁包括根据本发明的热垫的组件，该组件位于两个隔断体和一个隔断体或一个物体之间。保温壁可以是生热壁，制冷壁或恒温壁，取决于容纳在它的两个隔断体之间的热垫是生热垫、制冷垫还是恒温垫。

根据本发明的保温壁可以例如形成热水瓶的壁。

在根据本发明的保温壁中，优选使用热垫，其中，块体网络设置在充填了可变形保温材料的封套中。至少该封套的保温材料的一部分可以包括间隙的保温材料。

附图说明

本发明的特点和细节将在附图的下文的描述中变得更为清楚，这些附图示出本发明的一些特定实施例。

图1是根据本发明的热垫的一特定实施例的横截面示意图；

图2示出图1的热垫的一个局部切下的细节处的透视图；

图3示出图2的细节透视图；

图4示出在水平截面中的根据本发明的热垫的另一个实施例；

图5示出在竖直截面中的图4的热垫；

图6示出根据本发明的装置的一特定实施例的透视图；

图7是根据本发明的装置的另一个实施例的局部切下的侧视图；

图8是图7的装置的后视图；

图9是根据本发明的装置的第三实施例的横截面图；

图10示出在竖直截面中的根据本发明的保温壁；

图11示出可用于图10的保温壁中的根据本发明的热垫；和

图12示出可用于图10的保温壁中的根据本发明的另一个热垫。

这些图不是按规定比例来绘制的。

相同的附图标记通常指代相同的元件。

具体实施方式

图1和2中所显示的热垫包括块体1的网络，由中空的单元形成。块体或单元1具有棱柱的形状，该棱柱带有正方形基底。每一个单元1由两个截头棱锥3和4形成，该两个截头棱锥沿它们的长正方形基底连接。该两个截头棱锥的侧脊具有成斜角的边2。单元1的网络是由两块柔性聚合物材料(例如，塑化聚二氯乙烯或苯乙烯-乙烯-丁基-苯乙烯共聚物)的波纹片5的组合件形成的，该两块波纹片在单元之间沿舌状件6相互预拉制和焊接在一起(一块波纹片5显示在图3中)。舌状件6是柔性和弹性的，且它们用作单元1之间的铰接部。它们被孔9穿透，该孔的功能在下文说明。通过弯折或扭转波纹片5的组合件，具备单元的垫从而可以呈现复杂的外形，以匹配一适当物体，例如，人或动物解剖体的一部分。

图1至3的热垫是制冷垫，该制冷垫旨在用于冷冻疗法。为此目的，单元1充填了适当的保温材料，对该保温材料的限定已在上文中给出。有利地，保温材料是一种水溶溶液，该水溶溶液具有适合的凝固点，且该凝固点出现在对应于该垫所用于的温度(正常使用温度)的温度。当正常使用温度接近273K(或0℃)，该水溶溶液可被蒸馏水或矿泉水取代。

形成在单元1和舌状件6之间的间隙8填充了可变形保温材料。保温材料是弹性固态体，例如一种弹性体或聚合物泡沫制成的质体。优选地，它被选择成在正常使用温度下具有高的特定热量。

柔性和弹性封套7围绕单元1和间隙8的网络。弹性封套7例如是苯乙烯-乙烯-丁基-苯乙烯共聚物膜。

在治疗应用中使用图1至3的热垫之前，该垫被保持例如在一冷柜中，该冷柜的温度足够低，以凝固单元1的水溶溶液。当差不多要被使用时，该热垫被从冷柜中取出，且它可以立即被施加在人体的某个将要接收冷冻治疗的部位上，例如手、头或胳膊。由于封套7和舌状件6的柔性以及包含在间隙8中的保温材料10的弹性，该垫变形且完美地适配于人体的形态。

在图1至3的热垫的一个改进的实施例中，弹性封套7被焊接至单元1上，并处于张力之下，从而间隙8的弹性固态体10被保持在这些间隙8中的弹性压缩的状态中。

当显示在图1至3中的热垫被用于医学治疗时，一块敷布可插入热垫和人体的该解剖部分之间。任何通常用在医学治疗中的敷布都是适合的。它例如包括一纱布。在热垫被放置在该敷布上之后，它牢固地附着于身体的该部分上，而人体的该部分经绷带(粘合剂和其它)处理，这样，当它变形时，它完全贴合被处治的身体的该整个部分。作为变型，该垫其本身可以设置有一种可重新定位类型的医疗用粘合件。在该特定情况下，所述绷带是多余的。

为了改善在被处治的解剖部分上的垫的保温作用，有利地，可在第一热垫上放置第二热垫。在这种情况中，只有第一热垫[直接施加在人体(或敷布)上的那一个]被放入冷柜中，另一个热垫被保持在环境温度中。在该应用中，第二热垫可用作绝热体。它尤其可用作绑扎和/或压紧的绝缘绷带。它可设置有用于优化应用于凹面体形状的可充气袋囊。

在一些实施例中，垫可以在一个单一的物件中结合保温功能和绝缘绷带的功能，且可包括上述插入热垫和人体的解剖部分之间的敷布。

在图1至3的热垫的一改进实施例中，舌状件6被孔9(该孔的功能在下文说明)穿透，且间隙8的保温材料10在正常使用温度下处于液体或凝胶状态。在垫的该实施例中，封套7连接至单元1，从而密封间隙8。当垫经受变形时，孔9具有允许流体保温材料在间隙8的网络中循环的功能。

热垫的结构可允许其被在间隙和/或单元(通过填充/循环通道)中的流体的循环使用。

生热/制冷混合物的反应可用于独立地启动保温功能或延长作用的时间，而无需移开或重新装填垫。

垫可包括控制和调整温度的元件。

在图4和5中显示的实施例中，垫包括单元1的网络，其间插入弹性固态物质10的网络。弹性固态物质10是例如弹性体或聚合物树脂泡沫的固态物质。弹性固态物质10通过粘合或焊接连接至单元1的网络。弹性网络10还用作单元1之间的铰接部。

图6示出根据本发明的热垫用在人体的一个单元的治疗装置中。治疗可以是例如胳膊或大腿的冷疗。为此目的，该装置包括热垫。热垫包括，如上所述，块体1和间隙8的网络，该网络包括合适的保温材料。热垫连接至将用于把它连接至人的胳膊的绷带12。一个矩形开口13形成在块体8的网络中。开口13用作提供一通向胳膊的一特定区域的入口，以使胳膊处于合适的治疗之下(例如，治疗伤口、擦伤或胳膊上的另一种局部不适)。开口13可被用来对胳膊施加敷药。作为变型，它可被根据本发明的一个小型的可移除热垫来填充。图6的装置的热垫可以例如是一制冷垫，设计成降低胳膊的温度，而可通过开口13接近的区域接受适当的治疗。

图6的装置显然可以适于动物肢体，例如马腿的治疗。

图7和8示出根据本发明的用于人的头骨的治疗的装置。该装置包括刚性壳体14，该刚性壳体成形为紧密贴合人的头部15和颈部的头盔的形状。该头盔由三个铰接元件16，17和18组成(图8)。元件16用于覆盖头骨的顶部，元件17和18用于围绕颈部。头盔的内部被以更大尺寸显示在一个由图7中的附图标记X指代的区域中。它包括刚性壳体14之下的热垫。热垫真实地根据本发明，且依次包括绝缘层19，密封封套20(该封套的功能将在下文中说明)，包括保温材料和第二密封封套22的铰接的块体网络11。该密封封套20包括在压力下把流体喷入其中的装置(未示)。通常是空气通过一个电泵或手动泵(用于自行车或用在医学或保健压力计上的类型)被喷入袋囊中。袋囊22类似于袋囊20，且也被设计成用于在压力下喷射预定量的空气。当有必要对病人的头部进行冷疗，例如降低病人头部温度时，头盔和它的热垫被保持在冷柜中一段适当的时间，从而，它们达到一预定温度。然后，头盔的元件16被施加在病人头部15上的头骨的顶部，而元件17和18被围绕病人的颈部折叠。然后，预定量的空气被喷入袋囊20中，以把具有预定压力的铰接的块体网络11施加到病人的头部15上。接着，预定量的空气可被喷入袋囊22中。气袋囊22用以形成块体网络11和头部15之间的绝缘膜，从而调控头部15和热垫的块体网络11的保温材料之间热量流。通过选择适当量的空气，按意愿控制被喷入袋囊22中的热量流。有利地，图7和8的装置的刚性壳体14设置有带例如温度计或压力计的医疗器械。

图9示出图7和8的装置的实施例的变型。在图9的装置中，刚性壳体14具有适于覆盖人的头骨的顶部的半球的形状。它由两个铰接部连接在环25上的元件23和24构成，该环用以围绕前额高度处的头盖骨。元件23和24每一个都在它们的内表面上具有一个根据本发明的热垫(未示)。两块面板26和27则也铰接到环25上。该两块面板26和27与元件23和24一起形成一个腔室，在该腔室中封闭有元件23和24的热垫。从而，刚性壳体14和它的热垫属于用于运输和操作该装置的箱体的集成部分(该箱体可以是密封和绝缘的)。图9中显示的装置尤其适合于医院以外的急救应用中，例如用于公路上的急救。刚性壳体14还可以设置有独立的用于在该装置的运输或它的操作中的生热或制冷的装置。

图10示出根据本发明的热垫的另一种应用。它示出用于保存器官或冷冻食品的保温瓶的制冷壁28的一部分。制冷壁28包括一对隔断体29和30，该对隔断体在它们之间限定了填充有根据本发明的小型制冷垫31的腔室。根据本发明，每一个制冷垫31包括被柔性膜33连接的且填充了刚性制冷物质，例如冰的块体32(图11)。块体32的网络被封闭在柔性密封封套34中，该封套被填充了流体制冷物质35。流体制冷物质35可以例如是一种凝胶。制冷物质35的可变形性质优化了壁28的制冷特性。

图12示出可用在图10的制冷壁28中的制冷垫31的另一个实施例。在该实施例中，制冷垫包括被枢轴33连接且包括刚性制冷物质(例如冰)的块体链32。块体链32封闭在填充了制冷凝胶35的管状封套34中。

通过扩展，本发明还涉及保温壁，在该保温壁中，热垫包括在柔性封套中的单个块体32(包括刚性保温材料)，该柔性封套包括流体保温材料[液体、气体、凝胶或破碎微粒状态的保温材料(粉末)]。

Claims (29)

1.热垫，其包括一块体网络，该块体由铰接部连接并由间隙隔开，所述块体包括一保温材料，而所述间隙至少部分地被填充以一可变形保温材料，其特征在于，所述铰接部从以下三类部件中选取之一：

-弹性固态体，其固定至所述块体(1)，并因而构成上述可变形保温材料的至少一部分；

-弹性膜(7)，其连接至所述块体(1)且处于压力之下，从而挤压一在间隙(8)中的可变形体，所述可变形体因而构成所述可变形保温材料的至少一部分，所述可变形体是弹性固态体或流体；和

-舌状件(6)，其对流体是可渗透的，所述流体处于所述间隙(8)中，在这种情况中所述流体因而构成所述可变形保温材料的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的热垫，其特征在于，在所述间隙(8)的所述可变形保温材料包括所述弹性固态体的情况中，所述弹性固态体包括弹性体，所述弹性体是泡沫。

3.根据权利要求1所述的热垫，其特征在于，所述可渗透的舌状件(6)包括穿孔(9)的膜，所述穿孔的膜是柔性的和/或弹性的。

4.根据权利要求1所述的热垫，其特征在于，所述弹性膜(7)构成围绕所述块体(1)和所述间隙(8)的网络的弹性封套。

5.根据权利要求1所述的热垫，其特征在于，所述块体(1)的形状选自圆锥形，截头锥台形，球形，半球形，卵形，环形或透镜形。

6.根据权利要求1所述的热垫，其特征在于，所述块体(1)的形状是多面体形。

7.根据权利要求6所述的热垫，其特征在于，所述块体(1)为多面体，该多面体具有三角形的、不规则四边形的、正方形的或八角形的底面。

8.根据权利要求7所述的热垫，其特征在于，每个块体(1)由两个棱锥台(3，4)构成，所述两个棱锥台(3，4)沿它们的大底面结合；并且，所述块体被铰接在安设在所述大底面的几何平面中的所述舌状件(6)上。

9.根据权利要求1所述的热垫，其特征在于，所述块体(1)包括含有所述保温材料的单元。

10.根据权利要求9所述的热垫，其特征在于，在所述块体(1)的保温材料呈液态或气态的情况中，所述单元对于所述保温材料的状态是密封的。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的热垫，其特征在于，至少一种所述保温材料包括在正常使用温度下经受形态改变的物质。

12.根据权利要求11所述的热垫，其特征在于，上述物质是一种纯的物体或一种化学成分，所述化学成分与所述正常使用温度相适合。

13.根据权利要求4所述的热垫，其特征在于，所述块体网络(11)被密封的所述弹性封套(20或22)所覆盖，所述弹性封套设置有流体的进入和排出装置。

14.根据权利要求1至10中任一项所述的热垫，其特征在于，一开口(13)嵌设在所述块体网络(11)中。

15.根据权利要求14所述的热垫，其特征在于，所述开口(13)包含另一个可移除的块体网络。

16.根据权利要求1所述的热垫，其特征在于，所述块体被铰接在单一层中。

17.根据权利要求16所述的热垫，其特征在于，所述单一层被夹持在两个密封的弹性封套(20，22)之间，该两个弹性封套中的每一个设置有一流体的进入和排出装置。

18.根据权利要求4所述的热垫，其特征在于，所述块体被设置在至少两个层中。

19.根据权利要求18所述的热垫，其特征在于，所述两个层被夹持在两个密封的所述弹性封套之间，所述两个密封的弹性封套中的每一个设置有一流体的进入和排出装置。

20.根据权利要求1所述的热垫，其特征在于，所述块体网络被设置在一填充有所述可变形保温材料的封套中。

21.根据权利要求20所述的热垫，其特征在于，所述封套的所述可变形保温材料的至少一部分包括所述间隙的所述可变形保温材料。

22.包括根据权利要求1至21中任一项所述的热垫的装置，所述装置用于人体或动物体的治疗。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述热垫被设置在一刚性壳体(14)的内部。

24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述刚性壳体(14)具有人的头骨(15)的形状。

25.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述刚性壳体(14)包括至少两个铰接元件(16，17，18)。

26.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，至少一块面板(26，27)被铰接至所述刚性壳体(14)，且所述面板的尺寸被设定成能与所述刚性壳体一起形成一包括所述热垫的大致密封的腔室。

27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述刚性壳体(14)和/或一面板(26，27)设有包括温度计或张力计的一医疗器械。

28.包括根据权利要求20或21所述的热垫(31)的叠合件的保温壁，所述保温壁位于两个隔断体(29，30)之间。

29.包括根据权利要求4所述的热垫的装置，所述装置用于人体或动物体的治疗；所述热垫被设置在一刚性壳体(14)的内部；密封的所述弹性封套(20)插入在所述块体网络(11)和所述刚性壳体(14)之间，所述密封的弹性封套(20)配设有所述流体的进入和排出装置。

Images