DE102020103385A1 - Device for the supportive treatment of damaged human tissue - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur unterstützenden Behandlung von geschädigtem menschlichem Gewebe mit mindestens einem thermoelektrischen Element zur Zu- oder Abfuhr thermischer Energie in das bzw. aus dem Gewebe, und einer elastischen Textilbasis zur Aktivierung der natürlichen menschlichen Heilungs- und/oder Regenerationsmechanismen. Um eine Vorrichtung zur unterstützenden Behandlung von geschädigtem menschlichem Gewebe vorzuschlagen, welche einfach aufgebaut und effizient ist und außerdem die endogene Wundversorgung verbessert, ist vorgesehen, dass die Textilbasis zumindest einseitig zur Anhaftung an menschlicher Haut ausgelegt ist, und das thermoelektrische Element dabei in die Textilbasis eingebunden ist.The invention relates to a device for the supportive treatment of damaged human tissue with at least one thermoelectric element for supplying or removing thermal energy into or from the tissue, and an elastic textile base for activating the natural human healing and / or regeneration mechanisms. In order to propose a device for the supportive treatment of damaged human tissue which is simple in structure and efficient and which also improves endogenous wound care, it is provided that the textile base is designed at least on one side for adherence to human skin, and the thermoelectric element is integrated into the textile base is.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur unterstützenden Behandlung von geschädigtem menschlichem Gewebe.The invention relates to a device for the supportive treatment of damaged human tissue.
Bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art handelt es sich um Therapiegeräte, welche die körpereigenen Heilungsprozesse unterstützen, zur Verkürzung dieser beitragen und damit einhergehende Beschwerden lindern. Ein derartiges Therapiegerät mit individuellen Kühl- und/oder Heizelementen, insbesondere zur Reduktion von Schwellungen im Kopfbereich eines Menschen, ist bereits aus der
Vorrichtungen mit ähnlichem Anwendungsbereich werden in der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie bevorzugt im Zuge postoperativer Behandlungen, z.B. nach einem implantologischen Eingriff am Kiefer, zur Verkürzung der Heilungsphase bei gleichzeitiger Linderung von damit einhergehenden Beschwerden eingesetzt.Devices with a similar field of application are preferred in oral, maxillofacial and facial surgery in the course of post-operative treatments, e.g. after an implantological intervention on the jaw, used to shorten the healing phase while relieving the associated complaints.
Vorrichtungen der bereits bekannten Art weisen nur eine beschränkte Unterstützung der typischen Wundheilungsvorgänge des menschlichen Organismus auf. So kann insbesondere durch Kühleffekte lediglich einer Überwärmung des die Wunde umgebenden Gewebes entgegengewirkt werden. Damit einhergehend können zwar auch bspw. Ödeme und/oder Hämatome reduziert werden, diese Prozesse sind jedoch durch die Versorgungskreisläufe des menschlichen Organismus begrenzt, welche aufgrund der zugrundeliegenden Verletzung möglicherweise sogar ohnehin eingeschränkt sind.Devices of the already known type have only limited support for the typical wound healing processes of the human organism. In particular, cooling effects can only counteract overheating of the tissue surrounding the wound. Along with this, for example, edema and / or hematoma can also be reduced, but these processes are limited by the supply cycles of the human organism, which may even be restricted anyway due to the underlying injury.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur unterstützenden Behandlung von geschädigtem menschlichem Gewebe vorzuschlagen, welche einfach aufgebaut und effizient ist und außerdem die endogene Wundversorgung verbessert.The invention has for its object to provide a device for the supportive treatment of damaged human tissue, which is simple in structure and efficient and also improves endogenous wound care.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur unterstützenden Behandlung von menschlichem Gewebe nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen.The invention solves the problem by a device for the supportive treatment of human tissue according to
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens ein thermoelektrisches Element zur Zu- oder Abfuhr thermischer Energie in das bzw. aus dem Gewebe auf. Ein solches thermoelektrische Element ist dazu ausgebildet, dass es in zwei Richtungen von elektrischem Strom durchflossen wird. Wird das thermoelektrische Element in eine erste Richtung von einem Strom durchflossen, so entzieht es der Umgebung Energie in Form von Wärme. Wird es entsprechend in eine zweite Richtung durchflossen, so gibt es wiederum Wärmeenergie an die Umgebung ab.The device according to the invention has at least one thermoelectric element for supplying or removing thermal energy into or from the tissue. Such a thermoelectric element is designed so that electrical current flows through it in two directions. If a current flows through the thermoelectric element in a first direction, it extracts energy in the form of heat from the surroundings. If it is flowed through accordingly in a second direction, then again it releases thermal energy to the surroundings.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist weiter eine elastische Textilbasis zur Aktivierung der natürlichen menschlichen Heilungs- und/oder Regenerationsmechanismen auf. Die Textilbasis wird bevorzugt aus einem im Wesentlichen aus natürlichen und hautfreundlichen Fasern bestehenden Material, wie bspw. Baumwolle, Flachs, Hanf oder anderen Naturfasern (insbesondere pflanzlichen oder tierischen Ursprungs) gefertigt. Dem können bspw. konventionelle Kunstfasern wie Viskose und/oder insbesondere elastische Kunstfasern wie Elasthan beigefügt werden. Es ist denkbar, dass der Hauptanteil an Naturfasern durch Kunstfasern ersetzt wird. Die Bestimmung einer geeigneten Materialzusammensetzung begründet sich insbesondere auf eine hautfreundliche und langlebige Fasermischung, welche bspw. einen möglichst hohen Wärmeleitkoeffizienten aufweisen kann und außerdem atmungsaktiv ist. Hinsichtlich einer Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der Materialzusammensetzung ist es weiter möglich, einer entsprechend zuvor beschriebenen Fasermischung feine Stränge eines sehr gut wärmeleitenden Metalls beizufügen oder gar ein solches Geflecht in eine entsprechende Fasermischung einzubetten.The device according to the invention also has an elastic textile base for activating the natural human healing and / or regeneration mechanisms. The textile base is preferably made from a material consisting essentially of natural and skin-friendly fibers, such as, for example, cotton, flax, hemp or other natural fibers (in particular of vegetable or animal origin). Conventional synthetic fibers such as viscose and / or in particular elastic synthetic fibers such as elastane can be added to this. It is conceivable that the majority of natural fibers will be replaced by synthetic fibers. The determination of a suitable material composition is based in particular on a skin-friendly and long-lasting fiber mixture which, for example, can have the highest possible coefficient of thermal conductivity and is also breathable. With regard to an improvement in the thermal conductivity of the material composition, it is further possible to add fine strands of a very good heat-conducting metal to a correspondingly described fiber mixture, or even to embed such a braid in a corresponding fiber mixture.
Kennzeichnend ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung, dass die Textilbasis zumindest einseitig zur Anhaftung an menschlicher Haut ausgelegt ist und das thermoelektrische Element dabei in die Textilbasis eingebunden ist. So kann die Textilbasis bspw. auf der entsprechenden Seite dafür ausgebildet sein, einen Klebstoff zu halten, insbesondere einen Klebstoff, welcher hautfreundlich ist und ohne an der Haut Schäden zu verursachen wieder ablösbar ist. Ein solcher Klebstoff kann bspw. ein Acrylatkleber sein, welcher durch Körperwärme und Druck aktiviert wird. Es ist möglich, dass die Textilbasis insbesondere einseitig mit einer entsprechenden Klebstoffschicht präpariert ist. Diese kann zum Schutz vor Oxidation und/oder Verschmutzung mit einer Schutzfolie (Trägerfolie) überzogen sein, welche wiederum dem Klebstoff gegenüber chemisch selektiv ist und außerdem vor einer Anhaftung der Textilbasis an menschlicher Haut rückstandlos und einfach entfernbar ist.It is characteristic of the device according to the invention that the textile base is designed at least on one side for adhesion to human skin and the thermoelectric element is integrated into the textile base. For example, the textile base on the corresponding side can be designed to hold an adhesive, in particular an adhesive which is kind to the skin and can be removed again without causing damage to the skin. Such an adhesive can be an acrylate adhesive, for example, which is activated by body heat and pressure. It is possible that the textile base is prepared on one side in particular with an appropriate adhesive layer. To protect against oxidation and / or soiling, this can be coated with a protective film (carrier film), which in turn is chemically selective with respect to the adhesive and can also be removed without residue and easily before the textile base adheres to human skin.
Das thermoelektrische Element kann bspw. direkt mit der Textilbasis über Halteelemente verbunden sein. So können bspw. Klammern, Ösen, oder Rastnasen in die Textilbasis eingearbeitet sein, zu welchen das thermoelektrische Element entsprechende Gegenstücke aufweisen kann. Auch ist es möglich, dass in der Textilbasis bspw. ein im Wesentlichen ebenes plattenartiges Verbindungsstück angeordnet ist, an welchem das thermoelektrische Element entsprechend mit Haltelementen der vorgenannten Art oder auch stoffschlüssig verbunden werden kann. The thermoelectric element can, for example, be connected directly to the textile base via holding elements. For example, clips, eyelets or locking lugs can be incorporated into the textile base, to which the thermoelectric element can have corresponding counterparts. It is also possible that, for example, an essentially flat plate-like connecting piece is arranged in the textile base, on which the thermoelectric element can be correspondingly connected to holding elements of the aforementioned type or also integrally.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt im Kopfbereich des zu behandelnden Menschen benutzt. Die Hautpartie, an welcher die Vorrichtung über die Textilbasis angehaftet wird, ist bevorzugt frei von oberflächlichen Verletzungen und/oder Erkrankungen. Solche ungewünschten Kriterien können bspw. Schnitte, Risse, Abschürfungen oder auch Ekzeme, Ausschläge o.ä. sein. Weiter liegt die vorgenannte Hautpartie besonders bevorzugt im Bereich einer Wange, also bspw. ausgehend von einer zurückliegenden operativen Behandlung am Kiefer an der unmittelbaren Hautoberfläche.The device according to the invention is preferably used in the head region of the person to be treated. The area of skin to which the device is attached via the textile base is preferably free of superficial injuries and / or diseases. Such undesired criteria can include cuts, tears, abrasions or eczema, rashes or the like. be. Furthermore, the aforementioned skin area is particularly preferably in the area of a cheek, that is, for example, starting from a previous surgical treatment on the jaw on the immediate skin surface.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen erhöhten Wirkungsgrad hinsichtlich der Aktivierung und Unterstützung der natürlichen menschlichen Heilungs- und Regenerationsmechanismen auf. Die Kombination von äußerer thermischer und mechanischer Einflussnahme auf das Stoffwechselsystem begünstigt sowohl die Reduktion von Schwellungen, als auch die Reduzierung der Aktivität von entzündungsfördernden Wirkstoffen und Bakterien. Auch unterstützt dies wirksam eine Beschleunigung der Immunantwort und hilft Schmerzen zu lindern. Es kann ein rascher Abtransport unerwünschter beschädigter und/oder toter Zellen, von schmerzinduzierenden Botenstoffe und/oder von Verunreinigungen ermöglicht werden. Die Textilbasis stimuliert den lymphatischen Abfluss und begünstigt den Ausgleich des Gewebebedarfs an Nährstoffen und Sauerstoff. Damit werden zusätzlich ischämische Gewebeschäden verhindert. Gegenüber ähnlichen Varianten von thermotherapeutischen Vorrichtungen bspw. lokal anordbaren Kühl- und/oder Heizelementen weist sich die erfindungsgemäße Vorrichtung als vorteilhaft aus.The device according to the invention has an increased efficiency with regard to the activation and support of the natural human healing and regeneration mechanisms. The combination of external thermal and mechanical influence on the metabolic system favors both the reduction of swellings and the reduction of the activity of inflammatory substances and bacteria. This also effectively supports an acceleration of the immune response and helps to relieve pain. A rapid removal of undesired damaged and / or dead cells, of pain-inducing messenger substances and / or of impurities can be made possible. The textile base stimulates the lymphatic drainage and favors the balancing of tissue requirements for nutrients and oxygen. This also prevents ischemic tissue damage. Compared to similar variants of thermotherapeutic devices, for example locally arranged cooling and / or heating elements, the device according to the invention proves to be advantageous.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das thermoelektrische Element derart in einem Ausschnitt der Textilbasis eingebunden ist, dass das thermoelektrische Element direkten Kontakt zur menschlichen Haut hat. Dies hat den Vorteil, dass keine Stoffe zwischen der Hautoberfläche des Patienten und dem thermoelektrischen Element angeordnet sind, welche die Übertragung von Wärmeenergie per direkter Wärmeleitung dämpfen. Die Textilbasis kann bspw. einen Ausschnitt aufweisen, welcher dazu geeignet ist, dass das thermoelektrische Element darin zumindest im Wesentlichen formgenau platziert und mit der Textilbasis verbunden werden kann. Die vorgenannte Verbindung zwischen der Textilbasis und dem thermoelektrischen Element wird bevorzugt stoffschlüssig, besonders bevorzugt durch Kleben oder sogar Heißkleben, erzeugt.According to a preferred embodiment, the thermoelectric element is integrated in a section of the textile base in such a way that the thermoelectric element has direct contact with human skin. This has the advantage that there are no substances between the patient's skin surface and the thermoelectric element which dampen the transfer of thermal energy by direct heat conduction. The textile base can have, for example, a cutout which is suitable for the thermoelectric element to be at least substantially precisely positioned therein and to be connected to the textile base. The abovementioned connection between the textile base and the thermoelectric element is preferably produced in a materially bonded manner, particularly preferably by gluing or even hot gluing.
Es ist möglich, dass die Textilbasis - zumindest in dem Bereich, in welchem das thermoelektrische Element angeordnet werden soll - durch ein Zusatzmaterial verstärkt ist. Dies steht im Einklang mit der vorgenannten Forderung, dass die Wärmeleitung von dem thermoelektrischen Element zur Hautoberfläche ohne nachteilige Dämpfung geschehen soll, da dieses Zusatzmaterial bspw. ein dünnes Metallelement und/oder Metallfasern aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen Metall mit sehr hohem Wärmeleitkoeffizienten sein kann. Eine solche Verstärkung kann das in dem entsprechenden Bereich anzuordnende thermoelektrische Element aufgrund der lokalen Erhöhung des E-Moduls der Textilbasis stützen. Insbesondere in diesem Bereich ist es dann leicht möglich, das thermoelektrische Element kraft- und/oder formschlüssig mit der Textilbasis zu verbinden.It is possible that the textile base - at least in the area in which the thermoelectric element is to be arranged - is reinforced by an additional material. This is in line with the aforementioned requirement that the heat conduction from the thermoelectric element to the skin surface should take place without disadvantageous damping, since this additional material can be, for example, a thin metal element and / or metal fibers made of copper, aluminum or another metal with a very high coefficient of thermal conductivity . Such a reinforcement can support the thermoelectric element to be arranged in the corresponding area due to the local increase in the elastic modulus of the textile base. In this area in particular, it is then easily possible to connect the thermoelectric element to the textile base in a non-positive and / or positive manner.
Die Textilbasis soll bspw. dafür geeignet sein, die vorgenannten mechanischen Einflüsse auf das menschliche Gewebe zu induzieren, insbesondere die Stimulation des lymphatischen Abflusses. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Textilbasis daher als kinesiologisches Tape, speziell als Lymphtape, ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der spezielle Aufbau eines solchen kinesiologischen Tapes nur diejenigen Spannungen auf das menschliche Gewebe übertragen kann, welche für die gewünschte Stimulation von Bedeutung sind. Ein solches kinesiologisches Tape besteht bevorzugt im Wesentlichen aus Baumwollfasern, welche rechtwinklig zueinander verflochten werden. In einer Längsrichtungparallel zu den äußeren langen Rändern - werden diesem Geflecht zusätzlich ElasthanFasern untergewoben, welche für die Dehnbarkeit des Tapes in Längsrichtung sorgen. Eine Dehnbarkeit quer zu dieser Längsrichtung ist hingegen unerwünscht. Anstelle der Baumwollfasern ist es auch möglich, eine andere Naturfaser nach den weiter oben genannten Kriterien zu benutzen. Das kinesiologische Tape ist bevorzugt einseitig mit einem Kleber versehen, welcher wiederum von einer leicht und rückstandslos ablösbaren Trägerfolie abgedeckt wird. Als Kleber können insbesondere alle Klebstoffe der eingangs hinsichtlich der Beschreibung der Textilbasis genannten Art zum Einsatz kommen.The textile base should, for example, be suitable for inducing the aforementioned mechanical influences on human tissue, in particular the stimulation of the lymphatic drainage. According to a further preferred embodiment, the textile base is therefore designed as a kinesiological tape, especially as a lymph tape. This has the advantage that the special structure of such a kinesiological tape can only transmit to the human tissue those tensions which are important for the desired stimulation. Such a kinesiological tape preferably consists essentially of cotton fibers, which are intertwined at right angles to one another. In a longitudinal direction parallel to the outer long edges - this braid is additionally woven under elastane fibers, which ensure the stretchability of the tape in the longitudinal direction. Stretchability transverse to this longitudinal direction, however, is undesirable. Instead of the cotton fibers, it is also possible to use another natural fiber according to the criteria mentioned above. The kinesiological tape is preferably provided on one side with an adhesive, which in turn is covered by a carrier film which can be removed easily and without residue. In particular, all adhesives of the type mentioned at the beginning with regard to the description of the textile base can be used as adhesives.
Als Lymphtape wird die Verwendung eines kinesiologischen Tapes der vorgenannten Art zur Begünstigung des lymphatischen Abflusses bezeichnet. Es wird entsprechend kein andersartiges Tape benötigt. Das Tape wird dabei bspw. ausgehend von einer Basis - an der bevorzugt das thermoelektrische Element angeordnet ist - in mehrere Teilstränge aufgefächert. Diese Teilstränge werden wellenförmig und mit leichtem Zug von der Basis aus jeweils parallel zueinander entlang des zu beeinflussenden Lymphödem auf die Haut aufgeklebt. Es weiter möglich, dass ausgehend von der vorgenannten Basis Teilstränge entsprechend in jeweils entgegengesetzte Richtungen auf die menschliche Haut geklebt werden. Dann würde das thermoelektrische Element bevorzugt mittig zwischen den entgegensetzt verlaufenden Teilsträngen auf der Basis angeordnet sein.Lymph tape is the use of a kinesiological tape of the aforementioned type to promote lymphatic drainage. Accordingly, no other type of tape is required. The tape is, for example, starting from a base - on which the thermoelectric is preferred Element is arranged - fanned out into several sub-strands. These partial strands are glued onto the skin in a wave-like manner and with a slight pull from the base, parallel to each other along the lymphedema to be influenced. It is also possible that, based on the above-mentioned base, partial strands are glued to the human skin in opposite directions. Then the thermoelectric element would preferably be arranged in the middle between the opposing partial strands on the base.
Wie vorangehend beschrieben, ist es vorgesehen, dass das thermoelektrische Element in der Lage ist, sowohl exotherm als auch endotherm zu agieren, es also Energie in Form von Wärme abgeben aber auch aufnehmen kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das thermoelektrische Element daher als Peltier-Element ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Bauform des thermoelektrischen Elements in dieser Ausführung kompakt gehalten werden kann. Ein Peltier-Element besteht aus einer abwechselnden Anordnung von n- bzw. p-dotierten Halbleiterpellets, die jeweils abwechselnd entweder oben oder unten über eine Metallbrücke miteinander verbunden sind. Diese Pellets können bspw. rechteckig oder sogar quaderförmig ausgebildet sein. Die Anordnung entspricht einer elektrischen Reihenschaltung und wird weiter bevorzugt von einem nicht-stromleitenden aber dafür gut wärmeleitenden Material als Gehäuse eingefasst. Ein solches Material kann bspw. eine Keramik sein. Es ist bspw. möglich, dass die vorgenannte Halbleiteranordnung in einem Harz oder einem Kunststoff vergossen wird, insofern das entsprechende Material einen guten Wärmeleitkoeffizienten aufweist. Als gut können entsprechende Werte bevorzugt größer 50 W/(m*K), besonders bevorzugt größer 100 W/(m*K) und ganz besonders bevorzugt größer 150 W/(m*K) angesehen werden.As described above, it is provided that the thermoelectric element is able to act both exothermally and endothermally, that is to say it can also give off energy in the form of heat but also absorb it. According to a further preferred embodiment, the thermoelectric element is therefore designed as a Peltier element. This has the advantage that the design of the thermoelectric element can be kept compact in this embodiment. A Peltier element consists of an alternating arrangement of n- or p-doped semiconductor pellets, which are alternately connected to each other either above or below by a metal bridge. These pellets can be, for example, rectangular or even cuboid. The arrangement corresponds to an electrical series connection and is more preferably enclosed as a housing by a non-current-conducting but good heat-conducting material. Such a material can be a ceramic, for example. For example, it is possible for the aforementioned semiconductor arrangement to be cast in a resin or a plastic, insofar as the corresponding material has a good coefficient of thermal conductivity. Corresponding values can preferably be regarded as greater than 50 W / (m * K), particularly preferably greater than 100 W / (m * K) and very particularly preferably greater than 150 W / (m * K).
Wird nun ein Strom angelegt, welcher bspw. von einem p-dotierten einem n-dotierten Ladungsträger zuströmen soll, so wird Energie benötigt, um das Elektron in das energetisch höherwertige Halbleiterband zu übertragen. Diese Energie wird dort in Form von Wärme von außen aufgenommen. An dem Übergang von dem entsprechenden n-dotierten zu einem nächsten p-dotierten Ladungsträger muss wiederum Energie (in Form von Wärme) abgegeben werden, da bei diesem Übergang das Energieniveau absinkt. Somit kann das Peltier-Element auf der einen Oberfläche Wärme aufnehmen (Kühlseite) und diese auf der gegenüberliegenden Oberfläche abgeben (Heizseite). Auch ist eine Anwendung im Sinne einer moderaten Hyperthermie zur Verbesserung der transkutanen Passage von Arzneimitteln (z.B. Cremes) möglich.If a current is now applied which, for example, is to flow from a p-doped to an n-doped charge carrier, energy is required in order to transfer the electron into the higher-energy semiconductor band. This energy is absorbed from the outside in the form of heat. At the transition from the corresponding n-doped to a next p-doped charge carrier, energy (in the form of heat) must again be released, since the energy level drops during this transition. The Peltier element can thus absorb heat on one surface (cooling side) and emit it on the opposite surface (heating side). Use in the sense of moderate hyperthermia to improve the transcutaneous passage of medicinal products (e.g. creams) is also possible.
Es kann bspw. bei großen Energiemengen passieren, dass sich auf der Heizseite eines Peltier-Elements ein Hitzestau ergibt, also, dass weniger Wärme von der Heizseite an die Umgebung abgeführt wird, als von der Kühlseite aus nachgeliefert wird. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dem Peltier-Element daher ein Kühlkörper zur Vergrößerung der Wärmeaustauschoberfläche zugeordnet. Ein solcher Kühlkörper weist bevorzugt eine feingerippte Oberfläche auf, so dass sich ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ergibt. Der Kühlkörper wird entsprechend aus einem gut wärmeleitenden Material, bevorzugt einem Nichteisenmetall wie bspw. Aluminium oder Kupfer gefertigt. Solche Nichteisenmetalle können außerdem durch geringes Gewicht im Gegensatz zu gängigen Eisenmetallen, bspw. Stählen, aufwarten, was hinsichtlich der Anordnung des Peltier-Elements an der Hautoberfläche eines Menschen nur durch Anhaftung einer Textilbasis der zuvor beschriebenen Art entsprechende Vorteile mit sich bringt.With large amounts of energy, for example, it can happen that heat accumulates on the heating side of a Peltier element, i.e. that less heat is dissipated from the heating side to the environment than is supplied from the cooling side. According to a further preferred embodiment, the Peltier element is therefore assigned a heat sink to enlarge the heat exchange surface. Such a heat sink preferably has a finely ribbed surface, so that there is a large ratio of surface to volume. The heat sink is correspondingly made of a good heat-conducting material, preferably a non-ferrous metal such as aluminum or copper. Such non-ferrous metals can also come up with a low weight in contrast to common ferrous metals, for example steels, which only brings about corresponding advantages with regard to the arrangement of the Peltier element on the skin surface of a person only by adhering to a textile base of the type described above.
Eine weitere Möglichkeit, um den Austausch von Wärme an der Heizseite eines Peltier-Elements mit der Umgebung weiter zu verbessern, ist es, Mittel zum verbesserten Abtransport dieser Wärme an dem Peltier-Element oder zusätzlich an einem Kühlkörper der zuvor beschriebenen Art vorzusehen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist daher ein Lüfter zur Verbesserung des Wärmeabtransports vorgesehen. Die Größe des Lüfters orientiert sich an der Größe des Peltier-Elements bzw. des daran angeordneten Kühlkörpers.Another way to further improve the exchange of heat on the heating side of a Peltier element with the environment is to provide means for better removal of this heat on the Peltier element or additionally on a heat sink of the type described above. According to a further preferred embodiment, a fan is therefore provided to improve the heat dissipation. The size of the fan is based on the size of the Peltier element or the heat sink arranged thereon.
Ein geeigneter Lüfter kann bevorzugt über dieselben Mittel mit Energie versorgt werden wie das thermoelektrische Element. Ebenso kann ein solcher Lüfter, wie das thermoelektrische Element selbst, besonders bevorzugt auch in der Lage sein, Befehle in Form von elektrischen Signalen zu empfangen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dem thermoelektrischen Element eine Regelungseinheit und eine Stromquelle zugeordnet. Eine entsprechende Stromquelle kann bspw. ein Netzteil sein, welches an einer haushaltsüblichen Netzsteckdose angeschlossen wird. Auch ist es möglich, dass die Stromquelle als USB-Netzausgang eines Computers, Laptops, Tablets, Smartphone oder USB-Netzsteckers ausgebildet ist. Über eine solche USB-Verbindung könnte zugleich die Regelungseinheit mit dem thermoelektrischen Element verbunden sein.A suitable fan can preferably be supplied with energy by the same means as the thermoelectric element. Likewise, such a fan, like the thermoelectric element itself, can particularly preferably also be able to receive commands in the form of electrical signals. According to a further preferred embodiment, a control unit and a current source are assigned to the thermoelectric element. A corresponding power source can, for example, be a power supply unit which is connected to a standard household power socket. It is also possible for the power source to be designed as a USB network output of a computer, laptop, tablet, smartphone or USB network plug. The control unit could also be connected to the thermoelectric element via such a USB connection.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst eine solche Regelungseinheit einen sensorischen Teil, welcher wiederum wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der Hautoberfläche, und wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des thermoelektrischen Elements, sowie wenigstens einen Spannungs- und/oder Stromsensor zur Erfassung der an das thermoelektrische Element angelegten Spannung und/oder des angelegten Stroms umfasst. Dies hat den Vorteil, dass die entsprechenden Messwerte bekannt sind, mit welchen die Betriebszeiten und die Betriebsintensität auf den Bedarf und den Gesundheitszustand bzw. den Stand des Heilungsprozesses des Patienten abgestimmt werden können. Als Temperatursensor kommen bevorzugt baulich kleine und besonders bevorzugt flache Sensoren, wie bspw. Platin- oder Siliziumsensoren aus der Klasse der Kaltleiter zum Einsatz. Ebenso können Heißleiter oder Thermoelemente als Temperatursensoren für die vorstehende Ausführungsform eingesetzt werden, wobei die Thermoelemente einen Aufbau ähnlich einem thermoelektrischen Element der vorgenannten Art aufweisen, sich jedoch den Effekt zu Nutze machen, dass durch eine Änderung der Temperatur eine Elektronenbewegung in dem Thermoelement induziert wird (Seebeck-Effekt). Ein entsprechender Spannungs- und/oder Stromsensor ist frei von Restriktionen, insbesondere hinsichtlich der baulichen Größe, als da dieser nicht im Bereich des thermoelektrischen Elements angeordnet sein muss. So kann ein solcher Sensor bspw. auch als Kombisensor, also zur gleichzeitigen Messung von Strom und Spannung ausgelegt und dabei im Bereich der Stromquelle angeordnet sein. Es ist weiter möglich, dass dem thermoelektrischen Element eine Mehrzahl von Temperatursensoren zugeordnet ist, so dass bspw. die Temperaturen sowohl auf der der Hautoberfläche zugewandten Seite, als auch der entsprechend abgewandten Seite gemessen werden. Mit Hilfe eines solchen Temperaturgradienten lassen sich bspw. Rückschlüsse auf die Kühl- bzw. Heizleistung des thermoelektrischen Elements ziehen.According to a further preferred embodiment, such a control unit comprises a sensory part, which in turn has at least one temperature sensor for detecting the temperature of the skin surface, and at least one temperature sensor for detecting the temperature of the thermoelectric element, and at least one voltage and / or current sensor Detection of the voltage applied to the thermoelectric element and / or the applied current includes. This has the advantage that the corresponding measured values are known, with which the operating times and the operating intensity can be matched to the need and the state of health or the state of the healing process of the patient. The temperature sensor used is preferably structurally small and particularly preferably flat sensors, such as platinum or silicon sensors from the PTC class. Thermistors or thermocouples can also be used as temperature sensors for the above embodiment, the thermocouples having a structure similar to a thermoelectric element of the aforementioned type, but taking advantage of the effect that an electron movement is induced in the thermocouple by a change in temperature ( Seebeck effect). A corresponding voltage and / or current sensor is free of restrictions, in particular with regard to the structural size, since it does not have to be arranged in the area of the thermoelectric element. Such a sensor can, for example, also be designed as a combination sensor, that is to say for simultaneous measurement of current and voltage, and can be arranged in the region of the current source. It is also possible for the thermoelectric element to be assigned a plurality of temperature sensors, so that, for example, the temperatures are measured both on the side facing the skin surface and on the corresponding side facing away. With the aid of such a temperature gradient, conclusions can be drawn, for example, about the cooling or heating power of the thermoelectric element.
Zum Vergleich und zur Verarbeitung der Messwerte der im sensorischen Teil angeordneten Sensoren und zur Steuerung des von der Stromquelle ausgegebenen Stroms, umfasst gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Regelungseinheit auch einen Steuerungsteil. So ist es bspw. möglich, dass der Steuerungsteil weiter eine Software-Schnittstelle umfasst, um von einem PC, Laptop, Smartphone o.ä. Signale zu empfangen. Der Steuerungsteil umfasst entsprechend die Mittel, um bspw. die Richtung der Bestromung des thermoelektrischen Elements zu kontrollieren, und damit, ob dieses Wärme direkt an das menschliche Gewebe abgibt, oder Wärme von dort aufnimmt und abtransportiert. Ebenso ist es möglich, dass mit Hilfe des Steuerungsteils entsprechende Heiz- und Kühlphasen getaktet oder sogar programmiert werden. Damit können bspw. individualisierte Behandlungsprogramme gefahren werden, je nach Grad und Stand der zu versorgenden Verletzung. Wenn dem thermoelektrischen Element weiter, wie vorangehend dargestellt, ein Lüfter zugeordnet ist, so kann auch dieser hinsichtlich seiner Drehzahl und damit hinsichtlich der bewegten Luftmenge und der damit einhergehenden Wärmeabfuhr gesteuert werden. Solche Parameter können überdies im Rahmen vorprogrammierter Therapieprogramme durch einen solchen Steuerungsteil abgespielt werden. Solche Therapieprogramme können weiter auf Erfahrungswerten basieren, wobei diesen Daten, bspw. aus einer Datenbank, zugrunde liegen können, welche aus der vielfachen Anwendung der vorliegenden Vorrichtung an verschiedenen Patienten zu wissenschaftlichen Zwecken heraus eruiert wurden. According to a further preferred embodiment, the control unit also includes a control part for comparing and processing the measured values of the sensors arranged in the sensory part and for controlling the current output by the current source. For example, it is possible for the control part to further comprise a software interface in order to be able to use a PC, laptop, smartphone or the like. Receive signals. The control part accordingly comprises the means, for example to control the direction of the energization of the thermoelectric element, and thus whether it emits heat directly to the human tissue or absorbs and transports heat from there. It is also possible for the control part to be used to clock or even program corresponding heating and cooling phases. Individualized treatment programs can be run, for example, depending on the degree and status of the injury to be treated. If a fan is also assigned to the thermoelectric element, as described above, this can also be controlled with regard to its speed and thus with regard to the amount of air moved and the associated heat dissipation. Such parameters can also be played back in the context of pre-programmed therapy programs by such a control part. Such therapy programs can also be based on empirical values, these data, for example from a database, which are based on the multiple use of the present device on different patients for scientific purposes.
Dafür kann der Steuerungsteil entsprechende Mittel zur Erfassung, Verarbeitung und Speicherung von Betriebsdaten bereithalten, welche auch mit entsprechenden Patientendaten in Korrelation gebracht werden können.For this purpose, the control part can have appropriate means for recording, processing and storing operating data, which can also be correlated with corresponding patient data.
Insbesondere hinsichtlich längerfristiger Behandlungen kann es vorteilhaft sein, wenn der Patient trotz der Benutzung einer Vorrichtung der vorstehenden Art mobil bleibt. Dabei wäre es bspw. nachteilig, wenn der Patient wegen der Versorgung des thermoelektrischen Elements, der Regelungseinheit oder ähnlichem auf die räumliche Nähe zu einer ortsfesten Stromquelle angewiesen wäre. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Stromquelle daher ein Akkumulator und das thermoelektrische Element mitsamt der Regelungseinheit zum kabellosen Betrieb ausgelegt. Unter einem Akkumulator wird insbesondere eine wiederaufladbare Batterie verstanden. Es ist jedoch möglich, auf die Eigenschaft der „Wiederaufladbarkeit“ zu verzichten und handelsübliche Einweg-Batterien zu verwenden. Zumindest im Sinne der Nachhaltigkeit ist eine wiederaufladbare Variante jedoch zu bevorzugen. Es ist entsprechend vorteilhaft, wenn zumindest der Regelungseinheit Mittel zur kabellosen Kommunikation, bspw. ein WLAN- oder Bluetooth-Adapter zugeordnet ist. Entsprechend sind auch die weiteren zuvor beschriebenen Bauteile der Regelungseinheit und auch eine möglicherweise gekoppelte Software für den entsprechend kabellosen Betrieb geeignet.With regard to longer-term treatments in particular, it can be advantageous if the patient remains mobile despite the use of a device of the above type. It would be disadvantageous, for example, if the patient were dependent on the proximity to a stationary power source because of the supply of the thermoelectric element, the control unit or the like. According to a further preferred embodiment, the current source is therefore designed as an accumulator and the thermoelectric element together with the control unit for wireless operation. An accumulator is understood to mean in particular a rechargeable battery. However, it is possible to dispense with the “rechargeability” property and to use commercially available disposable batteries. At least in terms of sustainability, however, a rechargeable variant is preferable. It is accordingly advantageous if at least the control unit is assigned means for wireless communication, for example a WLAN or Bluetooth adapter. Accordingly, the other components of the control unit described above and also a possibly coupled software are suitable for the corresponding wireless operation.
Dementsprechend kann es vorteilhaft sein, auf die Betriebsparameter auch mobil Einfluss zu nehmen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das thermoelektrische Element mitsamt der Regelungseinheit zur Fernbedienung ausgelegt. So kann eine Ferndiagnose bei bspw. geänderten Beschwerden des Patienten ermöglicht werden und der Behandelnde entsprechende Messwerte kontrollieren. Weiter kann die Funktion der Vorrichtung fernüberwacht und ggf. auch Fernjustierungen per Remote Control durchgeführt werden.Accordingly, it can be advantageous to also have a mobile influence on the operating parameters. According to a further preferred embodiment, the thermoelectric element together with the control unit is designed for remote control. In this way, remote diagnosis can be made possible in the event of, for example, changed symptoms of the patient and the treating person can check corresponding measured values. Furthermore, the function of the device can be monitored remotely and, if necessary, remote adjustments can also be carried out by remote control.
Die schnelle Einflussnahme auf die Betriebsparameter der Vorrichtung von außen, ggf. auch mobil gemäß der zuvor benannten Ausführungsform, kann sicherheitstechnisch relevant sein. So ist es möglich, dass im seltenen Fehlerfall eine Abschaltung des thermoelektrischen Elements sehr zeitnah notwendig ist. Gründe können bspw. eine zu hoch angelegte Spannung und damit ein zu großer Temperaturgradient zwischen thermoelektrischem Element und Hautoberfläche sein, welches zu Unwohlsein oder Verletzungsgefahr führt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Regelungseinheit daher zur Notabschaltung ausgebildet.The quick influence on the operating parameters of the device from the outside, possibly also mobile according to the previously mentioned embodiment, can be relevant in terms of safety technology. So it is possible that in the rare event of an error Switching off the thermoelectric element is necessary very promptly. Reasons can be, for example, an excessively high voltage and thus an excessive temperature gradient between the thermoelectric element and the skin surface, which leads to discomfort or risk of injury. According to a further preferred embodiment, the control unit is therefore designed for emergency shutdown.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel mit Bezug auf Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur unterstützenden Behandlung von geschädigtem menschlichem Gewebe nach einer Ausführungsform; -
2 eine Draufsicht auf dieVorrichtung nach 1 ; -
3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
-
1 a perspective view of a device for the supportive treatment of damaged human tissue according to an embodiment; -
2nd a plan view of the device after1 ; -
3rd a cross section through a device according to the invention.
Eine beispielhaft in
Das Kinesiotape
Auf der dem Menschen zugewandten Seite weist das Kinesiotape
Wie
Das Kinesiotape
An dem Peltier-Element
Das Lüfterelement ist gemeinsam mit dem Peltier-Element
Die Steuereinheit
Zur Illustration der Funktionsweise des Peltier-Elements
Bzgl. der
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Vorrichtung zur unterstützenden Behandlung von geschädigtem menschlichem GewebeDevice for the supportive treatment of damaged human tissue
- 22nd
- Peltier-ElementPeltier element
- 44th
- Kinesiologisches Tape (Kinesiotape)Kinesiological tape (kinesiotape)
- 66
- KühlkörperHeatsink
- 88th
- LüfterelementFan element
- 99
- StromquellePower source
- 1010th
- SteuereinheitControl unit
- 1111
- BasisabschnittBase section
- 1212
- TapefingerTapefinger
- 1414
- EinbuchtungenIndentations
- 1515
- Gehäusecasing
- 1616
- MetallbrückenMetal bridges
- 1818th
- p-dotiertes Halbleiterpelletp-doped semiconductor pellet
- 2020th
- n-dotiertes Halbleiterpelletn-doped semiconductor pellet
- BB
- MetallbrückeMetal bridge
- 11
- InputInput
- LL
- LängsrichtungLongitudinal direction
- N N
- n-dotiertes Halbleiterpelletn-doped semiconductor pellet
- OO
- Outputoutput
- PP
- p-dotiertes Halbleiterpelletp-doped semiconductor pellet
- QpQp
- WärmestromHeat flow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2018/071933 A1 [0002]WO 2018/071933 A1 [0002]
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020103385.0A DE102020103385A1 (en) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Device for the supportive treatment of damaged human tissue |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102020103385.0A DE102020103385A1 (en) | 2020-02-11 | 2020-02-11 | Device for the supportive treatment of damaged human tissue |
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Publication Number | Publication Date |
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WO2018071933A1 (en) | 2016-10-17 | 2018-04-26 | Schoeggler Christoph | Device for cooling a body region |
-
2020
- 2020-02-11 DE DE102020103385.0A patent/DE102020103385A1/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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