DE3308553A1

DE3308553A1 - Kuehl-auflage fuer den menschlichen koerper

Info

Publication number: DE3308553A1
Application number: DE19833308553
Authority: DE
Inventors: Udo Prof. Dr.med. 4130 Moers Smidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1983-03-10
Publication date: 1984-09-20
Also published as: US4718429A; DE3308553C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung· betrifft eine mit Durchströmungskanälen versehene flächige Auflage für den menschlichen Körper, welcher über wenigstens eine mit den Durchströmungskanälen verbundene Zuführleitung Kühlmittel relativ niedriger Temperatur von einer Kühlmittelquelle aus zuführbar und aus welcher über wenigstens eine mit den Durchströmungskanälen versehene Abführleitung das nach Durchströmen der Auflage relativ wärmere Kühlmittel abführbar ist.

Es ist bekannt, Personen an großer Hitzeeinwirkung ausgesetzten Arbeitsplätzen durch Kühlwesten oder Kühlanzüge gegen Überhitzung zu schützen, wobei die Durchstromung der in der Schutzkleidung vorgesehenen Durchströmungskanäle mit Kühlmittel aus einem auf dem Rücken getragenen Vorrat oder Kühlaggregat erfolgt. Diese Kühlkleidung dient also ausschließlich dazu, dem Träger das Arbeiten unter Bedingungen zu ermöglichen, unter denen sonst keine oder nur eine kurzzeitige Arbeitsleistung möglich wäre.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gewichtsreduktion von menschlichen Personen über eine Verringerung der Fettdepots zu erreichen.

Es ist inzwischen allgemein anerkannt, daß die Fettsucht, d.h. die übermäßige Bildung von Fettdepots, ein Energiebilanzproblem ist, welches mit individuell unterschiedlicher Värmeproduktion, vor allem von Abfallwärme zusammenhängt. Fettsüchtige haben bei verschiedenen chemischen Prozessen im Körper, z.B. bei der "Natrium-Kalium-Pumpe" einen besonders hohen Wirkungsgrad, wodurch sie weniger

Abfallwärme produzieren und abgeben und somit auch insgesamt weniger Energie verbrauchen. Da die Erzeugung von Wärme aber auch der Regelung und Aufrecht erhaltung der Körpertemperatur dient, kann man sie durch Wärmeentzug intensivieren. Der Körper produziert Wärme auf zwei Wegen, nämlich einerseits durch Herabsetzung des Wirkungsgrades bestimmter chemischer Prozesse, wobei mehr Abfallwärme produziert wird, und zum anderen durch Muskelzittern, d.h. die periodische Kontraktion und Entspannung von Muskeln, wobei die hierfür erforderlichen energieliefernden chemischen Reaktionen ebenfalls Wärme erzeugen.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß sich durch Wärmeentzug eine oder beide der vorstehend geschilderten Prozesse anregen lassen, und der Körper somit gezwungen wird, von der aufgenommenen und hauptsächlich in Form von Fettdepots gespeicherten Energie einen größeren Anteil in Wärme umzuwandeln, wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung einer der oben beschriebenen Kühlkleidung funktionell ähnlichen, zum Entzug von Wärmeenergie aus oberflächennahen Partien des menschlichen Körpers mittels Durchströmung mit einem Kühlmittel geeigneten Auflage als Mittel zur Körpergewichtsreduktion.

Die zweckmäßig in der Größe der zu kühlenden Körperpartie entsprechend bemessene Auflage ist dabei vorzugsweise aus einem sich der Körperpartie anschmiegenden Material hergestellt, wobei sie in an sich bekannter Weise die Form eines die zu kühlenden Körperpartien bedeckenden Kleidungsstücks haben kann, welches von der zu behandelnden Person angelegt und während bestimmter Behandlungsdauern getragen wird.

Alternativ kann die Auflage auch, die Form einer Matte haben, die beispielsweise auf der Matratze eines Bettes auflegbar bzw. in eine Bettdecke einziehbar ist, so daß die Behandlung auch während des Schlafs oder in Ruheperioden der zu behandelnden Person erfolgen kann.

Die Durchströmungskanäle werden dabei zweckmäßig zwischen zwei thermoplastischen Kunststoffolien gebildet, die entlang der Begrenzungen der Durchströmungskanäle miteinander verschweißt sind. Dabei ist das Muster der Kühlflächen durch eine entsprechende Führung der Durchströmungskanäle in Streifen-, Kreis- oder Mäanderform usw. unterschiedlichen Anforderungen anpaßbar.

Wenn ein möglichst gleichmäßiger flächiger Wärmeentzug gewünscht wird, empfiehlt es sich, auf der Außenfläche der der zu kühlenden Körperpartie zugewandten Kunststofffolie zusätzlich eine dünne Metallfolie, vorzugsweise eine Aluminiumfolie aufzukaschieren.

Zur Vermeidung einer Aufnahme von Wärmeenergie aus der Umgebung empfiehlt es sich außerdem, auf der Außenfläche der der zu kühlenden Körperpartie abgewandten Kunststoffolie eine Schicht aus wärmeisolierendem elastischem Material, beispielsweise eine Schicht aus Schaum-Kunststoff oder Schaum-Gummi aufzubringen.

Die Zuführ- und die Abführleitung sind an eine Rückkühlvorrichtung für das Kühlmittel angeschlossen, wobei die Rückkühlvorrichtung einen Kältespeicher aufweisen kann, der in einer gesonderten Kühlvorrichtung abkühlbar ist und seinerseits dem Kühlmittel Wärmeenergie zu entziehen

vermag. Als Kältespeicher können beispielsweise zuvor in einer tiefgekühlten Atmosphäre, beispielsweise einer Kühltruhe, unterkühlte sogenannte "Kühlakkus¹¹ Verwendung finden.

Andererseits kann die Rückkühlvorrichtung auch ein an eine gesonderte Kühlvorrichtung angeschlossener Wärmetauscher sein, in welchem dem Kühlmittel die von den gekühlten Körperpartien aufgenommene Wärmeenergie entzogen wird. Im einfachsten Fall kann der Wärmetauscher in einem mit Wasser aus dem Leitungsnetz durchströmbaren Behälter angeordnet sein, wobei der Zu- und Abfluß des Wassers in diesen Behälter in Abhängigkeit von der Erwärmung der Wassertemperatur steuerbar ist.

Um die Durchströmung der Auflage mit dem Kühlmittel sicherzustellen, empfiehlt es sich dabei, in die Zuführleitung eine motorisch antreibbare Pumpe ein- bzw. der Zuführleitung vorausehalten.

Alternativ kann die Auflage auch als Verdampfer in einen geschlossenen Kühlkreislauf einer Kälteanlage eingeschaltet sein, wobei die Kälteanlage entweder nach dem Kompressionsverfahren oder nach dem Absorptionsverfahren arbeiten kann₀

In der Zuführ- und/oder der Abführleitung kann der Fühler je eines Temperatur-Meß- oder Registrierinstruments vorgesehen sein. Aus einem Vergleich der Eintritts- und der Austrittstemperatur in die bzw. aus der Auflage läßt sich dann unter Berücksichtigung der Menge und spezifischen Wärme des über die ebenfalls registrierbare iSinschaltdauer und Förderleistung der das Kühlmittel

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umwälzenden Pumpe die dem Körper entzogene Wärmeenergie berechnen bzw. steuern.

Um unzulässige Unterkühlungen zu vermeiden, kann in der Zuführ- und/oder Abführleitung auch jeweils der Fühler eines die Durchflußmenge des Kühlmittels steuernden einstellbaren Thermostaten vorgesehen sein.

Zusätzlich zu dem System der Kühlmittel-Durchströmungskanäle kann in der Auflage auch ein gegenüber diesem getrenntes System von Durchströmungskanälen mit gesonderten Zuführ- und Abführleitungen für ein zweites Strömungsmittel mit von der Temperatur des Kühlmittels abweichender Temperatur vorgesehen sein, so daß während der Kühlbehandlung abgekühlte Körperpartien mittels eines erwärmten Strömungsmittels schnell wieder auf die Körpertemperatur aufgewärmt oder auch überwärmt werden können.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: *

Fig. 1 eine Vorderansicht auf eine erfiiidungsgemäße

Auflage, in Form einer von einer zu behandelnd Person anlegbaren Weste in schematischer Darstellung;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine mattenförmige Auflage mit parallelen Durchströmungskanälen für das Kühlmittel;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Pfeile 3-3 in Fig. 2; und

Fig. h eine schematische Draufsicht auf eine abgewandelte mattenförmige Auflage mit einem gegen über der Auflage gemäß Fig. 2 veränderten Anordnungsmuster der Durctiströmungskanäle.

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Die in Figur 1 gezeigte, als von einer zu behandelnden Person anlegbare Weste 10 ausgebildete erfindungsgemäße Auflage möge aus zwei Lagen einer flüssigkeits- und gasdichten thermoplastischen Kunststoffolie hergestellt sein, wobei die in der Zeichnung nur schematisch gestrichelt angedeuteten Durchströmungskanäle 12 durch Verschweißen der beiden Folienlagen entlang der Begrenzungen der Durchströmungskanäle entsprechend dem vorgegebenen Kanalmuster gebildet sein können. Wenn das Kanalmuster in einer der FoIienlagenvoreingeprägt ist, kann die zweite Folienlage - und zwar zweckmäßig die später dem Körper der zu behandelnden Person zugewandte Lage - in ebenflächiger Form mit der mit dem geprägten Kanalmuster versehenen Folienlage verschweißt (oder verklebt ) werden. Über wenigstens eine (nicht gezeigte) Zuführ- und eine Abführleitung ist ein flüssiges oder dampf- oder gasförmiges Strömungsmedium als Kühlmittel in das System der Durchströmungskanäle 12 einspeisbar und wieder aus ihm abführbar, wobei die Leitungen so am Kanalrauster angeschlossen sind, daß eine möglichst gleichmäßige und vollständige Durchströmung sämtlicher Kanäle erfolgt. So kann die Zuführleitung beispielsweise im Bereich des unteren Randes und die Abführleitung im Bereich des Halsausschnittes jeweils auf der Rückseite der Weste an das Kanalsystem angeschlossen werden. Das Kühlmittel kann dann über die Leitungen von einem auf dem Rücken des Benutzers aufgeschnallten oder - über Verbindungsschläuche - auch von einem gesondert aufgestellten, d.h. weggebauten, Kühlmittelvorrat bzw. Kühlaggregat zu- und abgeführt werden. Die Umwälzung des Kühlmittels könnte - bei flüssigen Kühlmitteln im einfachsten Fall aufgrund des sogenannten "Thermosyphoneffekt" erfolgen. Eine genauere Steuerung der Durchströmungsmenge in Abhängigkeit von der über den Kühlmittelkreislauf abzuführende Körperwärme ist jedoch durch eine

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motorisch antreibbare Umwälzpumpe möglich, deren Ein- und Ausschalten beispielsweise in Abhängigkeit von der Temperatur des zu- und abgeführten Kühlmittels gesteuert wird. Sofern übliche Kühlaggregate nach dem Kompressions- oder Absorptionsprinzip verwendet werden, ist ein thermostatisch steuerbarer Zwangsumlauf ohnehin gegeben. Wenn einer zu behandelnden Person Wärmeenergie nicht nur im Bereich des Oberkörpers, sondern zusätzlich beispielsweise auch über die Arme oder den ganzen Körper entzogen werden soll, wird anstelle der beschriebenen Weste eine Jacken- bzw. overallartige Kühlauflage verwendet, welche mit Durchströmungskanälen im Bereich der gesamten zu kühlenden Körper-Oberfläche versehen ist. Gegen Abkühlung besonders empfindliche Körperpartien könnendabei durch entsprechende Ausbildung des Musters der Durchströmungskanäle ausgespart werden.

In Fig. 2 ist schematisch eine rechteckige, mattenartige Auflage Ik mit parallelen Durchströmungskanälen 16 gezeigt, welchen das Kühlmittel über eine Zuführleitung 18 und einen in der Auflage gebildeten Verteilerkanal zugeführt wird, und aus welcher es über einen Sammelkanal 22 und eine an diesem angeschlossene Abführleitung Zk wieder austritt. Eine solche mattenartige Auflage Ik kann beispielsweise als Auflage auf einer Matratze und/oder als Einlage in einer Bettdecke eingesetzt werden, was den Vorteil hat, daß der Wärmeentzug in entspannter Ruhelage einer zu behandelnden Person erfolgen kann, ohne daß diese durch eine enganliegende kleidungsstückartige Auflage eingeengt ist. .

Die in Fig. 3 gezeigte Schnittansicht durch einen Abschnitt der Auflage l4 veranschaulicht dabei den lagenförmigen Aufbau der Auflage Ik aus zwei flexiblen thermoplastischen Kunststoffolien 26, 28, wobei erkennbar

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1st, daß die Durchströmungskanäle l6 durch Vorf orniung oder Einprägung von kanalartigeii Vertiefungen 30 in die körperabgewandte Folie 28 gebildet werden. Durch die ebenflächig auf die Folie 28 aufgelegte und entlang der Ränder der Vertiefung verschweißte körpernähere Folie 26 entstehen dann die geschlossenen Durchströmungskanäle l6. Auf die Außenfläche der Folie 26 ist eine dünne Aluminiumfolie 32 aufkaschiert, welche die flächige Wärmeaufnahme von den anliegenden Körperpartien verbessert.

Auf der Außenseite der körperabgewandten Folie 28 ist dagegen eine dickere, wärmeisolierende Schicht 3^ aus aufgeschäumtem Kunststoff, beispielsweise eine Polyurethan-Schaumschicht aufgebracht, welche neben der thermischen Isolierung der Durchgangskanäle l6 gegen Wärmeaufnahme aus der Umgebung auch einen Schutz gegen mechanische Druckbeanspruchungen der Durchgangskanäle bietet.

Im Falle der Ausbildung der Auflage als Kleidungsstück entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Weste, kann diese wärmeisolierende Schicht 3^ natürlich auch als von der Weste 10 getrennte, gesonderte Isolierwe-ste ausgebildet werden.

Die· in Fig. k gezeigte, ebenfalls mattenförmige Auflage l4 entspricht der vorstehend in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 beschriebenen Auflage Ik weitgehend mit der Ausntihme, daß die Durchströmungskanäle l6 nicht parallel und geradlinig von der einen zur anderen Schmalseite der Auflage, sondern in einem hiervon abweichenden, symmetrisch zur quer zur Mattenlängserstreckung verlaufenden Mittellinie der Auflage I^ ausgebildeten schleifenförmigen Kanalmuster ausgebildet sind, wobei die

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Zuführleitung 18 und die Abführleitung Zk etwa mittig an gegenüberliegenden Längsseiten der Auflage lk münden. Es ist klar, daß sich bei einer solchen Anordnung der Durchströmungskanäle ein anderer Temperaturgradient bezogen auf die Fläche der Auflage einstellt, als bei der Auflage mit einer Führung der Durchströmungskanale gemäß Fig. 2.

Es ist ersichtlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens Abwandlungen und Weiterbildungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele verwirklichbar sind, die beispielsweise auf die Führung und Lage der wärmeentziehenden Bereiche der Auflage, d.h. das Durchströmungskanal-Muster beziehen, welches auch aus mäander- oder kreisförmig verlaufenden Durchströmungskanälen zusammengesetzt sein kann. Die Kanäle können gleichmäßig, aber auch ungleichmäßig auf der Auflage verteilt angeordnet sein, wenn zum Beispiel in bestimmten Bereichen der Auflage ein besonders intensiver und in anderen Bereichen ein geringerer Wärmeentzug erfolgen soll. Gegebenenfalls können Teilbereiche der Auflage auch ganz von Durchströmungskanälen freigehalten werden, so daß dort überhaupt keine Kühlwirkung ausgeübt wird, oder es werden mit getrennten Zu- und Abführkanälen versehene nicht zusammenhängende Systeme von Durchströmungskanälen vorgesehen, die mit Strömungsmitteln unterschiedlicher Temperatur, z.B. einem Kühlmittel einerseits und einer erwärmten Flüssigkeit andererseits durchströmt werden, so daß über einzelne Bereiche der Auflage Wärmeenergie ab- und über andere Wärmeenergie zugeführt werden kann. Neben dem örtlich unterschiedlichen Wärmeentzug kann auch eine zeitliche Steuerung durch Veränderung der Temperatur des Kühlmittels erfolgen. So kann beispielsweise das von einer behandelten

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Person subjektiv als unangenehm empfundene Gefühl der Unterkühlung der behandelten Körperpartien durch Aufwärmung nach der Behandlung schnell beseitigt werden.

Als Kühlmittel können Flüssigkeiten, z.B. Wasser oder Salzlösungen (Sole) Verwendung finden, die nach der Durchströmung der Auflage in geeigneter Weise rückgekühlt werden. Andererseits können auch die heute in Kälteanlagen in großem Umfang verwendeten und in Abhängigkeit von den Druck- und Temperaturbedingungen teilweise flüssigen und teilweise dampfförmigen Fluor-Kohlenwasserstoff-Kühlmittel direkt zur Durchströmung der Auflage verwendet werden, die dann funktionell dem Verdampfer einer Kühlanlage entspricht.

Claims

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER *.QM30Q,ESß^!N 1* ;/?WI.I^JHRSTEIN 1 · TEL.: (02 01) 4126 87 Seite S 514

-Prof. Dr. Udo Smidt, Filderstraße 133, 4130 Moers 1

Kühl-Auflage für den menschlichen Körper

Patentansprüche

Mit Durchströmungskanälen versehene flächige Auflage für den menschlichen Körper, welcher über wenigstens eine mit den Durchströmungskanälen verbundene Zuführleitung Kühlmittel relativ niedriger Temperatur von einer Kühlmittelquelle aus zuführbar und aus welcher über wenigstens eine mit den Durchströmungskanälen versehene Abführleitung das nach Durchströmen der Auflage relativ wärmere Kühlmittel abführbar ist, gekennzeichnet durch die Verwendung als Mittel zur Körpergewichtsreduktion durch Entzug von Wärmeenergie aus oberflächennahen Partien des menschlichen Körpers.
2. Auflage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Größe der zu kühlenden Körperpartie entsprechend bemessene Auflage (10; 14) aus einem sich der Körperpartie anschmiegenden Material hergestellt ist.

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3. Auflage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (lO) die Form eines die zu kühlenden Körperpartien bedeckenden Kleidungsstücks hat.
Auflage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage die Form einer Matte hat, die auf die Matratze eines Bettes auflegbar bzw. in eine Bettdecke einziehbar ist.
5· Auflage nach einem der Ansprüche 1 bis k-, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmungskanäle (12; 16) zwischen zwei thermoplastischen Kunststoffolien (26j 28) gebildet sind, die entlang der Begrenzungen der Durchströmungskanäle (12; 16) miteinander verschweißt sind.
6. Auflage nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenfläche der der zu kühlenden Körperpartie zugewandten Kunststoffolie (26) eine dünne Metallfolie (32), vorzugsweise eine Aluminiumfolie, aufkaschiert ist.
7. Auflage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenfläche der der zu kühlenden Körperpartie abgewandten Kunststoffolie (28) eine Schicht aus tv'ärme isolierendem elastischem Material (3^+) aufgebracht ist,
8. Auflage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisolierende Schicht (3*0 eine Schicht aus Schaumkunststoff oder Schaumgummi ist.
ο Auflage nach, einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr- (l8) und die Abführleitung (24) an einer Rückkühlvorrichtung für das Kühlmittel angeschlossen sind.
10. Auflage nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkühlvorrichtung einen Kältespeicher aufweist, der in einer gesonderten Kühlvorrichtung abkühlbar ist und seinerseits dem Kühlmittel Wärmeenergie zu entziehen vermag.
11. Auflage nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkühlvorrichtung ein an eine gesonderte Kühlvorrichtung angeschlossener Wärmetauscher ist, in welchem dem Kühlmittel die von den gekühlten Körperpartien aufgenommene Wärmeenergie entzogen wird.
12. Auflage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß axe Zuführleitung (l8) eine motorisch antreibbare Pumpe zur Förderung des Kühlmittels ein- bzw. der Zuführleitung (18) vorgeschaltet ist.
13. Auflage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (10; 14) als Verdampfer in einen geschlossenen Kühlkreislauf einer Kälteanlage eingeschaltet ist.
14. Auflage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kälteanlage eine nach dem Kompressionsverfahren arbeitende Kälteanlage ist.
15· Auflage nach. Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Kälteanlage eine nach, dem Absorptionsverfahren arbeitende Kälteanlage ist.
l6. Auflage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführ- (18j und/oder der Abführleitung (24) der Fühler je eines Temperatur-Meß- oder Registrierinstruments vorgesehen ist.
17· Auflage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführ- (18) und/oder Abführleitung (24) der Fühler je eines die Durchflußmenge des Kühlmittels steuernden einstellbaren Thermostaten vorgesehen ist.
18. Auflage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem System der Kühlmittel-Durchströmungskanäle (12} l6) ein gegenüber diesem getrenntes System von Durchströ'mungskanälen mit gesonderter Zuführ- und Abführleitung für ein zweites Strömungsmittel mit von der Temperatur des Kühlmittels abweichender Temperatur vorgesehen ist.

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