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Die Erfindung betrifft eine miniaturisierte Wärmeübertragungseinrichtung zur berührungslosen thermischen Behandlung von insbesondere Insektenstichen und -bissen, Hautirritationen durch Nesselgift, Herpeserkrankungen und/oder Akne.
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Insektenstiche sind im Allgemeinen harmlos, können für den Betroffenen aber mit langwierigen lästigen Erscheinungen wie z.B. Jucken, Brennen, Rötung oder schmerzhafter Schwellung verbunden sein. Die juckende Einstichstelle sollte nicht aufgekratzt oder anderweitig mechanisch gereizt werden. Ansonsten wächst die Schwellung, die Symptome verstärken sich, die betroffene Haut kann sich infizieren und entzünden. Für Allergiker können Insektenstiche mitunter auch lebensbedrohlich sein. Zu den bekannten Methoden der Behandlung von Insektenstichen gehören z.B. Kältewickel, antiallergene Salben, topische Antihistaminika und homöopathische Mittel. Als Hausmittel können Zitronensaft, Essig mit Salz oder frisch aufgeschnittene Zwiebelscheiben den Juckreiz und die Schwellung lindern. Über Verdunstungskälte wirken Medizinprodukte wie Fenistil® Kühl-Roll-on, Systral® Kühl Gel oder Soventol® Stift Roll on Gel. Ein sicheres und dauerhaftes Abklingen der Schwellungen, des Brennens und des Juckreizes ist damit jedoch nicht möglich. Entgegengesetzt hierzu kann ein sogenannter Stichheiler (z.B. bite away Stichheiler) angewendet werden, ein Gerät, das über einen Wärmeimpuls das Insektengift neutralisiert.
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Aus dem Stand der Technik ist eine thermische Behandlung von Insektenstichen z.B. aus
EP1231875 A1 und
FR2746296 A1 bekannt, wobei mittels einer elektrischen Heizplatte ein Wärmeeintrag auf die Einstichstelle einwirkt. Damit die Wärme der Heizplatte in die zu behandelnde Stelle gelangt, ist ein guter und zuverlässiger Hautkontakt notwendig. Der Behandlungserfolg hängt dabei vom Geschick des Anwenders ab, wie gut er die Behandlungsstelle mit der Heizplatte trifft und wie gut der Wärmeübertrag in die Haut ist. Ein definierter Wärmeeintrag ist mit einer solchen Vorrichtung deshalb nur sehr schlecht möglich, auch weil es beim direkten Hautkontakt zu einem unmittelbaren Abkühlen der aufgeheizten Heizplatte kommt. Dieser Wärmeverlust muss nachgeregelt werden, was eine exakte Temperaturmessung und einen Regelschaltkreis erfordert. Darüber hinaus ist eine Aufheizphase der Heizplatte erforderlich, um die notwendige Betriebstemperatur zu erreichen. Der hohe Energieverbrauch durch Aufheizen der thermischen Masse der Heizplatte derartiger Vorrichtungen erfordert eine leistungsstarke Energiequelle und damit auch eine große Baugröße. Dadurch ist eine Integration in batteriebetriebene mobile Geräte nicht möglich. Insbesondere die Baugröße verhindert ein ständiges Mitführen der bekannten thermischen Stichheiler. Durch den direkten Hautkontakt können zudem Keime oder Krankheiten übertragen werden, wenn eine Anwendung an unterschiedlichen Personen ohne eine vorherige Desinfektion erfolgt.
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Jedes Jahr werden unzählige Menschen von Mücken, Bienen, Wespen oder anderen Insekten gestochen. Gewöhnlich hat man den Kältewickel, die schmerzstillende Salbe oder den thermischen Stichheiler nicht zur Hand. Doch gerade in den ersten Minuten erreicht die Behandlung des Insektenstichs die größte Wirkung, vor allem wenn das Insektengift durch z.B. einen Wärmeimpuls schnell neutralisiert werden kann. Die meisten Menschen besitzen jedoch ein Mobiltelefon (Smartphone) und führen es mit sich herum.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur berührungslosen thermischen Behandlung mittels infraroter Wärmestrahlung von insbesondere Insektenstichen und Hautirritationen durch Nesselgift, aber auch Herpeserkrankungen und Akne bereitzustellen, die sich in ein mobiles Gerät integrieren lässt, ohne chemische Wirkstoffe auskommt und eine schnelle Linderung der Symptome bzw. eine schnelle Heilung erlaubt.
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Die Aufgabe wird durch eine Wärmeübertragungseinrichtung zur berührungslosen thermischen Behandlung von Insektenstichen und Insektenbissen oder Hautirritationen, die mittels Wärmeeintrag auf einen Behandlungsort einwirkt, gelöst, wobei die Wärmeübertragungseinrichtung eine Infrarotstrahlungsquelle zur Abstrahlung einer breitbandigen Infrarotstrahlung mit einer Temperatur von größer als 800 K umfasst, ein infrarotdurchlässiges Fenster, durch welches die Infrarotstrahlung abgestrahlt wird sowie eine Steuer- und Kommunikationseinheit zum Steuern eines Wärmeeintrages in den von der Wärmeübertragungseinrichtung beabstandeten Behandlungsort sowie zum Kommunizieren mit einem mobilen Gerät und / oder einer Anwendersoftware.
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Die Wärmestrahlung der breitbandig emittierenden Infrarotstrahlungsquelle (IR-Quelle) wird auf die Behandlungsstelle, d.h. den Behandlungsort fokussiert. Der Wärmeübertrag erfolgt durch Strahlungsabsorption in der menschlichen Haut. Eine Aufheizphase gibt es nicht, da die Wärmestrahlung unmittelbar wirkt und die Hautstelle erwärmt. Die Haut wiederum absorbiert die Wärmestrahlung nahezu vollständig, unabhängig von ihrer Farbe, Ort und Temperatur. Als IR-Quelle kommt vorzugsweise ein thermischer Strahler zum Einsatz, da diese von Natur aus breitbandig Infrarotstrahlung emittieren. Thermische Strahler erzeugen Photonen durch Erwärmen von Material, deren Ausgangscharakteristik in erster Linie von der Temperatur des Strahlerelements bestimmt wird, wie sie das Planck'sche Strahlungsgesetz beschreibt. Damit alle Wellenlängen der IR-Strahlung emittiert werden, ist die Temperatur des thermischen Infrarotstrahlers vorzugsweise > 800 K. Um eine effiziente Abstrahlung erreichen zu können, sollte der Emissionsgrad des thermischen Infrarotstrahlers > 0,8 sein.
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Ein berührungsloser Wärmeeintrag durch Strahlungswärme (Infrarotstrahlung) hat insbesondere die Vorteile, dass kein direkter Kontakt mit der betroffenen Hautstelle bestehen muss und die Wirkung unmittelbar einsetzt, weil die menschliche Haut Strahlungswärme sehr gut absorbiert. Sie hat unabhängig von ihrer Farbe einen sehr hohen und wellenlängenunabhängigen Absorptionsgrad für infrarote Wärmestrahlung (vgl. J. Steketee, Phys. Med. Biol., 1973, Vol. 18, Nr. 5, S. 686-694). Im Wellenlängenbereich von (1...14) µm beträgt der Absorptionsgrad der Haut ca. 0,98, d.h. die Haut absorbiert nahezu vollständig infrarote Wärmestrahlung.
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Die Kommunikation und Steuerung mit dem mobilen Gerät und / oder der Anwendersoftware kann drahtlos, z. B. über Bluetooth, oder drahtgebunden über eine Hardwareschnittstelle erfolgen. Der Anwender startet eine App auf seinem mobilen Gerät und kann dann die Wärmeübertragungseinrichtung mit Parametern, wie z. B. den Hauttyp oder die Wärme- und Schmerzempfindlichkeit so einstellen, dass ein maximaler Behandlungserfolg erzielt wird. Die Stromversorgung der Wärmeübertragungseinrichtung kann ebenfalls drahtlos, beispielsweise durch induktive Kopplung, oder drahtgebunden erfolgen, wobei das mobile Gerät als Stromquelle dient.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung sind die Infrarotstrahlungsquelle und die Steuer- und Kommunikationseinheit in einem Gehäuse angeordnet und das Gehäuse weist einen Schnittstellenstecker und / oder eine Hardwareschnittstelle zum Verbinden mit dem mobilen Gerät auf. Durch den Schnittstellenstecker und/oder eine Hardwareschnittstelle ist es möglich, dass die Wärmeübertragungseinrichtung an ein mobiles Gerät angeschlossen werden kann. Über diese Verbindungsstelle kann die Wärmeübertragungseinrichtung mit dem mobilen Gerät kommunizieren und auch mit Strom versorgt werden und braucht keine eigene interne Stromversorgung. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass jedes mobile Gerät, beispielsweise ein Smartphone, jederzeit und unabhängig vom Typ mit der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung erweitert werden kann.
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Die IR-Quelle ist vorzugsweise in einem SMD-Gehäuse untergebracht, welches eine Baugröße von ca. 5x5x2 mm3, bevorzugt ca. 3x3x2 mm3 aufweist, damit eine kleine Bauweise sichergestellt ist.
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Über ein infrarotdurchlässiges Fenster, welches z.B. aus Saphir, Silizium (Si), Germanium (Ge), Kalziumfluorid (CaF2), Bariumfluorid (BaF2), Zinkselenid (ZnSe) oder Glas gebildet ist, aber auch Kunststoffe wie PMMA und PC gelangt die Wärmestrahlung auf den Behandlungsort, d.h. die zu behandelnde Hautstelle. Ist das Fenster als Linse ausgeführt, kann die Strahlung in einem definierten Abstand fokussiert werden.
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Eine integrierte Steuer- und Kommunikationseinheit regelt den Wärmeeintrag in die Haut. Zusätzlich kann über einen integrierten Strahlungsempfänger eine berührungslose Temperaturmessung der zu behandelnden Hautstelle erfolgen und die Wärmedosis exakt eingestellt und kontrolliert werden.
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Die Positioniergenauigkeit kann mit Hilfe einer Kamera, vorzugsweise mit Makroobjektiv, vereinfacht werden. Die Kamera kann aber auch zum automatischen Erkennen des Ortes der Behandlungsstelle und der Art des Insektenstichs eingesetzt werden.
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Für die Aus- bzw. Beleuchtung des Behandlungsortes kann die Wärmeübertragungseinrichtung eine Light-Emitting-Diode (LED) aufweisen.
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Um eine einfache, sichere und effektive Anwendung der Wärmeübertragungseinrichtung sicherzustellen, erfolgt die Bedienung der Wärmeübertragungseinheit über ein Computerprogrammprodukt, insbesondere eine Software (App), die sich auf dem mobilen Gerät installieren lässt. Die Software stellt dem Anwender unterschiedliche Benutzerprofile zur Verfügung, die u.a. das Alter (z.B. Baby, Kind, Erwachsener), das Geschlecht, den Hauttyp und die Wärme- und Schmerzempfindlichkeit berücksichtigen. Der Anwender kann aber auch ein eigenes, auf ihn genau abgestimmtes Benutzerprofil erstellen. Für eine optimale Behandlung kann der Anwender (sofern bekannt) die Insektenart sowie den Zeitpunkt und den Ort des Einstichs vor der Behandlung eingeben. Mit Hilfe der integrierten Kamera kann eine zusätzliche Diagnose des Insektenstichs erfolgen sowie auch der Ort bestimmt werden, wodurch sich die Behandlung entsprechend anpassen und optimieren lässt.
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Ein besonderer Vorteil der miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung ist die Verwendung als ein Ansteckmodul. Unter einem Ansteckmodul wird dabei verstanden, die erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung mittels des Schnittstellensteckers mit einem mobilen Gerät zu verbinden, d.h. dass die Wärmeübertragungseinrichtung mit einem mobilen Gerät, z.B. einem Smartphone verbindbar ist. Mit Hilfe der zusätzlichen Hardwareschnittstelle wird außerdem ein dauerhafter Verbleib der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung an dem mobilen Gerät ermöglicht. D.h. das mobile Gerät kann über die integrierte Hardwareschnittstelle der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung beispielsweise weiterhin elektrisch geladen oder mit einem PC verbunden werden bzw. mit anderen Geräten kommunizieren.
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Es ist auch möglich, dass die erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung in einem mobilen Gerät, beispielsweise in einem Smartphone als ein Modul integriert wird. Der Schnittstellenstecker und / oder die Hardwareschnittstelle sind dabei im Smartphone integriert.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung ist, dass diese keine integrierte Energiequelle aufweist, sondern die Energieversorgung über das mobile Gerät erfolgt. Damit kann die Wärmeübertragungseinrichtung besonders klein realisiert werden.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen
- 1 Erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung mit einer IR-Quelle und einer Steuereinheit als Ansteckmodul für ein mobiles Gerät;
- 2 Erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung mit einer IR-Quelle, einer Steuereinheit und einer zusätzlichen LED als Ansteckmodul für ein mobiles Gerät;
- 3 Erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung mit einer IR-Quelle, einer Steuereinheit, einer LED und einem Strahlungsempfänger zur berührungslosen Temperaturmessung als Ansteckmodul für ein mobiles Gerät;
- 4 Erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung mit einer IR-Quelle, einer Steuereinheit, einer LED, einem Strahlungsempfänger zur berührungslosen Temperaturmessung und einer zusätzlichen Hardwareschnittstelle als Ansteckmodul für ein mobiles Gerät;
- 5 Erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung mit einer IR-Quelle, einer Steuereinheit, einer LED, einem Strahlungsempfänger zur berührungslosen Temperaturmessung, einer zusätzlichen Hardwareschnittstelle und einer Kamera mit Makrolinse als Ansteckmodul für ein mobiles Gerät;
- 6 Erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung als Ansteckmodul an einem Smartphone;
- 7 Erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinrichtung mit IR-Quelle und einem Strahlungsempfänger zur berührungslosen Temperaturmessung als integriertes Modul in einem Smartphone;
- 8 Anwendung der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung zur Behandlung von Insektenstichen.
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1 zeigt die minimale Ausführungsform der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung 1 in einem Gehäuse 5 mit einer breitbandig emittierenden IR-Quelle 2 mit einem infrarotdurchlässigen Fenster 3 und einer Steuer- und Kommunikationseinheit 4, die über einen Schnittstellenstecker 6 (z.B. USB-C, Lightning) an ein mobiles Gerät 13 angesteckt werden kann. Die Stromversorgung der Wärmeübertragungseinrichtung 1 erfolgt über den Schnittstellenstecker 6 durch das angeschlossene mobile Gerät 13. Die Steuer- und Kommunikationseinheit 4 regelt und steuert die IR-Quelle 2 und übernimmt die Kommunikation mit dem mobilen Gerät 13 und der Anwendersoftware.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung 1 als Ansteckmodul für ein mobiles Gerät 13 mit einer zusätzlichen LED 12. Mit Hilfe der LED 12 kann der Behandlungsort 9, auch als Behandlungsstelle bezeichnet, beleuchtet und somit die IR-Quelle 2 leichter und genauer positioniert werden.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung 1 als Ansteckmodul für ein mobiles Gerät 13 mit einem zusätzlichen Strahlungsempfänger 8. Mit Hilfe des Strahlungsempfängers 8 ist beispielsweise eine berührungslose Messung der Hauttemperatur möglich. Dadurch kann die zugeführte Wärmedosis exakt eingestellt und kontrolliert werden. Die Behandlung wird damit effektiver und auch besser an das Schmerzempfinden des Anwenders angepasst. Je nach Auslegung des Strahlungsempfängers können auch zusätzlich spektrale Informationen über die Behandlungsstelle 9 gemessen und ausgewertet werden, um die Diagnose und die Behandlung zu optimieren.
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4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung 1 als Ansteckmodul für ein mobiles Gerät 13 mit einer IR-Quelle 2, einer LED 12, einem Strahlungsempfänger 8 zur berührungslosen Temperaturmessung, einer Steuer- und Kommunikationseinheit 4 und einer zusätzlichen Hardwareschnittstelle 7, wie z.B. USB-C oder Lightning. Mit Hilfe der zusätzlichen Hardwareschnittstelle 7 wird ein dauerhafter Verbleib der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung 1 an einem mobilen Gerät 13 ermöglicht. D.h. das mobile Gerät 13 kann über die integrierte Hardwareschnittstelle 7 der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung 1 beispielsweise weiterhin elektrisch geladen oder mit einem PC verbunden werden bzw. mit anderen Geräten kommunizieren.
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5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung 1 als Ansteckmodul für ein mobiles Gerät 13 mit einer IR-Quelle 2, einer LED 12, einem Strahlungsempfänger 8 zur berührungslosen Temperaturmessung, einer Steuer- und Kommunikationseinheit 4, einer zusätzlichen Hardwareschnittstelle 7 und einer integrierten Kamera 10 mit Makrolinse 11. Mit Hilfe der integrierten Kamera 10 kann eine zusätzliche Diagnose des Insektenstichs erfolgen sowie auch der Ort bestimmt werden, wodurch sich die Behandlung entsprechend anpassen und optimieren lässt. Die Kamera 10 kann zudem auch zum Positionieren verwendet werden, damit die Behandlungsstelle 9 möglichst gleichmäßig mit der IR-Strahlung bestrahlt wird. Dazu wird in der Software (App) auf dem mobilen Gerät 13 das Kamerabild angezeigt sowie auch der Abstrahlbereich der IR-Quelle 2. Die Behandlung kann automatisch starten, sobald die IR-Quelle 2 richtig positioniert ist.
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6 zeigt die erfindungsgemäße miniaturisierte Wärmeübertragungseinrichtung 1 als Ansteckmodul für ein Smartphone. Da die meisten Menschen ein Smartphone besitzen, kann das miniaturisierte Ansteckmodul jederzeit mitgeführt und im Bedarfsfall sofort eine Behandlung durchgeführt werden.
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7 zeigt die erfindungsgemäße miniaturisierte Wärmeübertragungseinrichtung 1 mit IR-Quelle 2 und einem Strahlungsempfänger 8 zur berührungslosen Temperaturmessung als integriertes Modul 14 in einem Smartphone. Die Integration der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung 1 in ein Smartphone 13 ist die bevorzugte Ausführungsform. Dadurch kann das Modul 14 besonders klein gehalten werden, weil die bereits im Smartphone integrierte Elektronik (z.B. LED 12) und Sensorik (z.B. Kamera 10) zur Steuerung, Erkennung, Diagnose und Auswertung verwendet werden kann.
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8 zeigt die bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung 1 zur Behandlung von Insektenstichen und -bissen. Dazu wird die IR-Quelle 2 über der zu behandelnden Hautstelle positioniert. Die Applikation der Wärme kann automatisch oder per Knopfdruck erfolgen. Nach Abschluss der Behandlung kann über die Software (App) ein Feedback mitgeteilt werden. Da keine chemischen Wirkstoffe eingesetzt werden, sondern nur kontrolliert Wärme zugeführt wird, ist die Behandlung grundsätzlich frei von Nebenwirkungen und kann unbedenklich mehrfach wiederholt werden. Die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen miniaturisierten Wärmeübertragungseinrichtung 1 sind vielfältig.
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Herpes ist eine Viruserkrankung der Haut und tritt meist als lokal begrenzt stehende Bläschen auf, die mit Schmerzen, Brennen, Rötung und Juckreiz verbunden ist. Zur Behandlung kommen vor allem Cremes mit einem chemischen Wirkstoff zum Einsatz, die das Wachstum der Herpesviren hemmen. Nachteilig ist, dass Nebenwirkungen und Unverträglichkeiten auftreten können und die erhoffte Wirkung der Linderung mitunter ausbleibt.
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Medizinische Studien zeigen, dass sich Insektenstiche und - bisse, Hautirritationen durch Nesselgift, aber auch Herpeserkrankungen und Akne mithilfe von Wärme behandeln lassen und dabei Symptome wie Schwellungen, Juckreiz, Brennen und Rötungen gelindert werden. Die Wärme der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungseinrichtung 1 dringt in die Haut ein und neutralisiert z.B. die thermolabilen Giftstoffe des Insektenstiches und beseitigt somit Juckreiz, Brennen und Schwellungen. Alternative Anwendungen sind somit beispielsweise die Behandlung von Hautirritationen durch Nesselgift, Herpeserkrankungen oder Akne.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- miniaturisierte Wärmeübertragungseinrichtung
- 2
- Infrarotstrahlungsquelle
- 3
- infrarotdurchlässiges Fenster
- 4
- Steuer- und Kommunikationseinheit
- 5
- Gehäuse
- 6
- Schnittstellenstecker
- 7
- Hardwareschnittstelle
- 8
- Strahlungsempfänger
- 9
- Behandlungsort
- 10
- Kamera
- 11
- Makrolinse
- 12
- LED
- 13
- Mobiles Gerät, z.B. Smartphone
- 14
- Integriertes Modul
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1231875 A1 [0003]
- FR 2746296 A1 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- J. Steketee, Phys. Med. Biol., 1973, Vol. 18, Nr. 5, S. 686-694 [0008]
