DE3902233C2 - Beutelförmige Kühlvorrichtung - Google Patents

Beutelförmige Kühlvorrichtung

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Description

Hohlkörper, die mit kühlbaren Materialien, wie Kühlflüssigkei­ ten, gefüllt sind und zur Kühlung von Gegenständen, Körperteilen und ähnlichem verwendet werden, sind bekannt.
Beispielsweise kennt man sogenannte "Kühlakkumulatoren", die in wärmeisolierte Kühltaschen zur Frischhaltung von Nahrungsmitteln eingelegt werden. Sie bestehen aus starren Kunststoffgehäusen, die mit Spezialkunststoffen gefüllt sind. Durch Einlegen in eine Tiefkühltruhe werden sie gekühlt und geben dann in der Kühlta­ sche nach und nach ihre Kälte ab.
Man kennt auch Hohlkörper aus Gummi, die mit warmem oder kaltem Wasser oder mit Eisstücken gefüllt werden und besonders für medizinische Zwecke eingesetzt werden, wie Wärmeflaschen und Eiskrawatten, letztere zum Kühlen des Halsbereiches nach Operationen. Beispielsweise beschreibt die US-PS 4 523 353 einen Eisbeutel, der auf seiner der Kühlung dienenden Seite aus einem mit dem Kühlmedium in Berührung stehenden, flüssigkeitsdichten Material besteht, welches außen mit einem wasserabsorbierenden Material beschichtet ist, das wiederum außen mit einem durch Löcher wasserleitenden Material beschichtet ist.
Weiterhin sind Kunststoffbeutel bekannt, in die ein Gel einge­ schweißt ist. Nach dem Kühlen in einer Tiefkühltruhe können solche Gelbeutel noch wie Knetmasse auf ungleichmäßig geformte Körper, wie menschliche Gelenke, modelliert werden. Durch die Starrheit des Beutelmaterials erfolgt aber die Anpassung an unregelmäßig geformte Gegenstände oder Körperteile nur mäßig, so daß die Kältekapazität nur teilweise ausgenutzt wird. Außerdem dringt in die Hohlräume zwischen dem Gelbeutel und dem mensch­ lichen Gelenk oder anderen Körperteil von außen Luft und damit Luftfeuchtigkeit ein, die bei Erreichung des Taupunktes kon­ densiert. Dadurch lassen sich exakt objektivierbare Werte der Kühltherapie nicht erreichen, und eine wünschenswerte Homogeni­ tät der Kältebehandlung ist nicht gewährleistet.
Man überwindet in der Kühltherapie diesen Nachteil der nur teilweisen Auflage des Kühlbeutels durch übermäßige Kühlung bis auf -18°C und schützt die Hautfläche der Behandlungsregion vor Erfrierungen durch Einlegen von Baumwollstoffen, saugfähigen Papieren oder ähnlichem. Eine genaue Therapietemperatur läßt sich aber dabei nicht einhalten, da die Größe der Auflagefläche des Kühlbeutels und andere Faktoren nicht bekannt sind. Festge­ stellte Hauttemperaturunterschiede bis zu 10°C an den Gelenken von therapierten Rheumapatienten lassen ernsthafte Zweifel an einer exakten Objektivierung der bekannten Kühlanwendung aufkommen und die Therapieerfolge in Frage stellen.
Ein weiterer Nachteil der den Patienten vor Erfrierungen schützenden Einlegematerialien besteht darin, daß sich darin zwangsläufig Kondenswasser sammelt und durch die hohe Tempera­ turleitfähigkeit von Wasser einen Empfindungsschmerz (Kälte­ schmerz) entstehen läßt, was beim Anwender leicht zur Antipathie gegen Kälteanwendung führen kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand nun darin, die Nachteile bekannter Kühleinrichtungen inbesondere für medizinische Anwendung, zu vermeiden und Kühlvorrichtungen zu bekommen, die insbesondere keinen Kälteschmerz verursachen.
Die erfindungsgemäße beuteiförmige Kühlvorrichtung zur Füllung mit einer Kühlflüssigkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens auf der einen, der Kühlung dienenden Seite aus einem mit der Kühlflüssigkeit in Berührung stehenden, flüssigkeits­ dichten, dampfdurchlässigen Material besteht, welches auf der nicht mit der Kühlflüssigkeit in Berührung stehenden Außenseite von einer hydrophilen, wasserabsorbierenden Materialschicht und auf deren Außenseite von einer hydrophoben, wasserleitenden Materialschicht überlagert ist, wobei alle diese Materialien bielastische Werkstoffe sind und das flüssigkeitsdichte, dampfdurchlässig Material beim Abkühlen auf -18°C die Kraftdeh­ nungswerte seiner Ausgangselastizität um höchstens 20% ver­ ändert.
Die Elastizität des flüssigkeitsdichten, dampfdurchlässigen Materials soll beim Kühlen möglichst unverändert bleiben, so daß die Kraftdehnungswerte seiner Ausgangselastizität sich vorzugsweise höchstens um 10%, besonders nahezu 0% beim Abkühlen auf -18°C verändern.
Eine solche Kühlvorrichtung läßt sich im wesentlichen voll­ flächig auf unregelmäßig geformte Gegenstände, Körperteile und ähnliches auflegen, so daß nicht nur eine Teilkühlung des Gegenstandes oder Körperteiles erfolgt und damit repro­ duzierbare Therapieergebnisse möglich sind. Auch bewegte Ge­ genstände oder Körperteile lassen sich vollflächig kühlen, wie beispielsweise alle gelenkigen Skelettregionen, wie Knie oder Ellenbogen. Auf diese Weise läßt sich die Vorrichtung mit Erfolg zur Kältetherapie rheumatischer Erkrankungen na­ mentlich im Akutzustand verwenden. Neu bei der Anwendung des Erfindungsgegenstandes ist, daß seine allseitige Elastizität eine behinderungsfreie Bewegungstherapie ermöglicht.
Dadurch daß bei den beutelförmigen Kühlvorrichtungen nach der Erfindung eine starke Unterkühlung nicht erforderlich ist, wird eine Erfrierungsgefahr ausgeschlossen.
Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß das als unangenehm empfundene und die Therapie beeinträchtigende Kondenswasser durch eindringende Luft oder Schweißabgabe von der Haut sich nicht in der hautnahen hydrophoben Außenschicht ansammelt, sondern von dort in die hydrophile wasserabsorbierende Schicht gesaugt wird, so daß im Bereich der Haut eine trockene und kühle Mikroatmosphäre entsteht, die eine Verlänge­ rung der Therapiezeit ermöglicht, wodurch nicht nur die Haut abgekühlt, sondern auch das betroffene Gelenk bis ins Innere entzündungshemmend und schmerzbefreiend therapiert werden kann.
Wider Erwarten sind mit den erfindungsgemäßen Kühlvorrich­ tungen bei nur -5 bis 7°C wirksame längerfristige, wie beispielsweise halbstündige Kühlanwendungen mit Temperatur­ senkungen von ca. 16 °C am lebenden Objekt möglich, wie bei­ spielsweise von 32 auf 16°C. Dies ist wohl darauf zurückzu­ führen, daß außer der aus Kühlflüssigkeit stammenden Kälte­ abgabe zusätzlich kontinuierlich eine Kühlung durch die Ver­ dampfung des Kühlmittels und den Dampfdurchtritt durch das dampfdurchlässige Beutelmaterial erfolgt. Auch zu Beginn der Kälteanwendung möglicherweise noch austretender Körper­ schweiß und kondensierende Feuchtigkeitsanteile der Außen­ luft werden durch die feuchtigkeitsleitende hydrophile Schicht der hydrophoben Beutelabdeckungsschicht zur Verdamp­ fung zugeführt.
Als Kühlflüssigkeit für die beutelförmige Kühlvorrichtung nach der Erfindung können unterschiedliche, im Regelfall wäßrige Flüssigkeiten verwendet werden, insbesondere solche, die beim Abkühlen der Flüssigkeit auf die Anwendungstempera­ tur von üblicherweise etwa -5 bis -18°C keine oder nur ge­ ringe Viskositätsveränderung in Form einer Versteifung zei­ gen. Die Kühlflüssigkeit bewirkt zusammen mit den bielasti­ schen Beutelmaterialien eine Dreidimensionalität des Erfin­ dungsgegenstandes, wodurch eine volle Kälteübertragung ge­ währleistet ist.
Für die medizinische Anwendung reichen im allgemeinen Beu­ teltemperaturen von -5 bis -7°C aus, die durch Einfüllung einer wäßrigen Kochsalzlösung erreicht werden. Zur Erlangung von Extremtemperaturen von -16°C bis -18°C können die Flüssigkeitsfüllungen aus einem Wasser/Ethanol-Gemisch mit beispielsweise 40 bis 50 Vol.-% Ethanol oder einem Ethandiol (Glykol)/Wassergemisch mit einem Volumenanteil von etwa 30% Glykol verwendet werden.
Wenn hier von einem flüssigkeitsdichten, dampfdurchlässigen Material die Rede ist, so ist dies im Regelfall ein wasser­ dichtes, wasserdampfdurchlässiges Material. Bei Wasser-Alko­ hol-Gemischen kann es aber auch erwünscht sein, daß das Ma­ terial alkoholdampf- bzw. glykoldampfdurchlässig ist.
Da der Beutel selbst wenigstens auf einer Seite aus dem Flüssigkeitsdichten, dampfdurchlässigen Material besteht, ist es zweckmäßig, wenn dieses thermoplastisch und siegelfä­ hig ist oder eine thermoplastische, siegelfähige Kunststoff­ schicht aufweist. Siegelfähig bedeutet hier beispielsweise heißsiegelfähig, hochfrequenzsiegelfähig oder ultraschall­ siegelfähig und kann auch als thermisch aktivierbar bezeich­ net werden. Beispielsweise und vorzugsweise besteht dieses flüssigkeitsdichte, dampfdurchlässige Material wenigstens teilweise aus Polyurethan, Polyester oder Polytetrafluor­ ethylen.
Gegebenenfalls können beide Beutelseiten aus diesem Material bestehen, doch gibt es für die nichtkühlende Seite keine Notwendigkeit hierfür. Diese kann auch aus einem dampfun­ durchlässigen Material bestehen und besteht vorzugsweise aus einem bielastischen wärmeisolierenden Material oder ist von einem solchen überlagert. Dadurch wird die Kälteabgabe auf der nichtkühlenden Seite nach außen reduziert, so daß die Kühlflüssigkeit länger ihre Kühlwirkung behält.
Die hydrophile, wasserabsorbierende Materialschicht ist bei­ spielsweise ein Gewebe oder Gespinst und besteht vorzugswei­ se wenigstens teilweise aus Baumwolle. Diese Schicht dient dazu, Kapillaraktivität und eine große Oberfläche Wasser von der Haut wegzusaugen und die Haut bei der Kältetherapie trocken zu halten. Zur Unterstützung des Effektes und zur Vergrößerung der Verdampfungsleitung aus dieser Schicht kann zweckmäßig zwischen ihr und dem flüssigkeitsdichten, dampf­ durchlässigen Material des Beutels eine zusätzliche Schaum­ stoffschicht angeordnet sein, wie beispielsweise eine dünne Polyurethanschaumfolie.
Die dem therapierten Körperteil am nächsten liegende Schicht ist die hydrophobe, wasserleitende Materialschicht, durch die hindurch das Wasser von der Haut weggesaugt wird. Diese besteht zweckmäßig aus einem Polyamid-, Polyester- oder Po­ lypropylengespinst. Sie besitzt durchgehende Poren oder Öff­ nungen, wie ein Fasergeflecht, Gespinst, Gewebe, Schaumstoff oder eine porenhaltige Folie.
Die verschiedenen Materialschichten können mit dem flüssig­ keitsdichten, dampfdurchlässigen Material fest verbunden sein. Es ist aber auch möglich, daß die Materialschichten einfach in der bezeichneten Reihenfolge auf dem flüssig­ keitsdichten, dampfdurchlässigen Material aufgelegt sind.
Um die Anpassung an unregelmäßig geformte Gegenstände, ins­ besondere Körperteile, wie Gelenke, weiter zu verbessern, ist zweckmäßigerweise in den Beutel ein flüssigkeitsabsor­ bierendes Material, wie insbesondere eine allseitig elasti­ sche Schaumstoffplatte, vorzugsweise aus Polyurethan auf Po­ lyetherbasis eingelegt. Diese saugt die Kühlflüssigkeit auf, so daß sie sich nicht beim Anlegen oder Verwenden der Vorrichtung innerhalb des Beutels verschiebt.
Zur Befestigung insbesondere im Therapiebereich ist es zweckmäßig, daß die nicht der Kühlung dienende Außenschicht des Beutels eine für die Befestigung von Klettbändern erfor­ derliche henkelplüschartige Oberflächenstruktur aufweist und daß an der Vorrichtung Klettbänder zur Halterung vorgesehen sind.
Die Kühlflüssigkeit kann werkseitig in den Beutel eingefüllt werden, worauf dieser dann verschweißt werden kann. Zweckmä­ ßig ist es jedoch, den Beutel mit einem verschließbaren Ein­ füllstutzen oder Einfüllventil für Flüssigkeit zu versehen, so daß die Kühlflüssigkeit vom Anwender eingefüllt werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nicht nur zur Kühlung von Körperteilen zu therapeutischen Zwecken, sondern auch in herkömmlicher Weise zur Kühlung von Nahrungsmitteln oder Gegenständen beliebiger Formgebung verwendet werden. Dies eröffnet, wie auch bei den beschriebenen Beuteln eine Reihe neuer Anwendungsgebiete, besonders dann, wenn Hautabkühlun­ gen zwischen 3 bis 6°C erwünscht sind. Diese sind nämlich mit dem flüssigkeitsverdampfenden Erfindungsgegenstand ohne Vorkühlung bei Raumtemperatur erreichbar und können im Medi­ zinbereich beispielsweise zur Herabminderung der "Morgen­ steife" bei chronischer Polyarthritis und bei technischer Anwendung beispielsweise zur Kühlung von Kraftfahrersitzen in heißen Klimazonen Verwendung finden.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
Eine beutelförmige Kühlvorrichtung nach der Erfindung wurde mit folgendem Schichtenaufbau hergestellt:
Als äußerste Schicht auf der Kühlseite wurde in in der Flä­ che von ca. 35×23 cm bielastischer Mehrschichtstoff, ket­ tengewirkt mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von 240 g/m² verwendet, der aus etwa 10% Elasthangarn, 40% Polyamidgarn und 50% Baumwollgarn bestand. Das Baumwollgarn bildete eine Seite des Mehrschichtstoffes.
Eine Polyurethanschaumstoffolie auf Polyesterbasis mit einer Fläche von 35×23 cm, einem spezifischen Gewicht von ca. 25 kg/m³ und einer Ausgangsdicke von 1,5 mm wurde im Flammkaschierverfahren mit der Baumwollseite des Mehrschichtstoffes verbunden. Auf der anderen Seite wurde die Schaumstoffolie mit einer elastischen, chemisch vernetzten wasserdampfdurchlässigen Polyurethanfolie mit einem Gewicht pro Flächeneinheit vopn ca. 35 g/m² verbunden, die auf der von der Schaumstoffolie abgewandten Seite mit einer Schicht eines thermoplastischen heißsiegelfähigen ebenfalls wasserdampfdurchlässigen Polyurethans mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von 35 g/m² bedeckt war.
Die nichtkühlende Beutelwand wurde von der gleichen Polyurethanfolie gebildet. Über dieser lag eine Polyurethanschaumstoffolie auf Polyesterbasis mit einem spezifischen Gewicht von 25 kg/m³ und einer Ausgangsdicke von 2,1 mm. Darüber wurde eine bielastische Wärmeisolierschicht aus einem Kettwirkstoff mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von ca. 230 g/m² aus 12% Elasthangarn und 88% Po­ lyamidgarn mit einer langflorigen klettverschlußfähigen Au­ ßenseite im Flammbondierverfahren aufgebracht.
Die beiden die Beutelvorderwand und die Beutelrückwand bil­ denden Schichtstoffe wurden durch Heißsiegeln unter Einbau eines Einfüllventils und unter Einlegen einer hochelasti­ schen absorbierenden, flüssigkeitsverteilenden Platte aus ultraschallverschweißtem Verbundstoff an den Kanten mitein­ ander verschweißt. Als Kühlflüssigkeit wurden 500 g eines Gemisches aus 50 Vol.-% Ethanol und 50 Vol.-% Wasser einge­ füllt.
Für die Benutzung wurden Klettverschlüsse angebracht. Die Vorrichtung war geeignet, vollflächig anliegend an Gelenken oder anderen Körperteilen angeordnet zu werden.
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde mit folgenden Ausnahmen wiederholt:
Anstelle des bielastischen Mehrschichtstoffes wurde ein plattierter bielastischer Rundwirk- bzw. Rundstrickstoff mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von ca. 180 g/m² mit 29% Polyamid und 71% Baumwollanteil verwendet.
Als Wärmeisolierschicht wurde ein plattierter bielastischer Rundwirk- bzw. Rundstrickstoff mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von 150 g/m² mit einem Materialanteil von etwa 33% texturiertem Polyamid und 67% monofilen Polyamidgarnen verwendet.
Als Kühlflüssigkeit wurden 500 g wäßriger Kochsalzlösung mit einem Gehalt von etwa 7% Kochsalz verwendet.

Claims (9)

1. Beutelförmige Kühlvorrichtung zur Füllung mit einer Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens auf der einen, der Kühlung dienenden Seite aus einem mit der Kühlflüssigkeit in Berührung stehenden, flüssigkeits­ dichten, dampfdurchlässigen Material besteht, welches auf der nicht mit der Kühlflüssigkeit in Berührung stehenden Außenseite von einer hydrophilen, wasserabsorbierenden Materialschicht und auf deren Außenseite von einer hydro­ phoben, wasserleitenden Materialschicht überlagert ist, wobei alle diese Materialien bielastische Werkstoffe sind und das flüssigkeitsdichte, dampfdurchlässige Material beim Abkühlen auf -18°C die Kraftdehnungswerte seiner Augangs­ elastizität um höchsten 20% verändert.
2. Beutelförmige Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsdichte, dampfdurch­ lässige Material thermoplastisch, siegelfähig ist oder eine thermoplastische siegelfähige Kunststoffschicht aufweist.
3. Beutelförmige Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsdichte, dampfdurchlässige Material wenigstens teilweise aus Polyurethan, Polyester oder Polytetrafluorethylen besteht.
4. Beutelförmige Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophile, wasser­ absorbierende Materialschicht wenigstens teilweise aus Baumwolle besteht.
5. Beutelförmige Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophobe, wasser­ leitende Materialschicht aus einem Polyamid-, Polyester- oder Polypropylengespinst besteht.
6. Beutelförmige Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem flüssig­ keitsdichten, dampfdurchlässigen Material und der hydrophi­ len wasserabsorbierenden Materialschicht zusätzlich eine Schaumstoffschicht angeordnet ist.
7. Beutelförmige Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht der Kühlung dienende andere Seite aus einem bielastischen wärmeisolie­ renden Material besteht oder von einem solchen überlagert ist.
8. Beutelförmige Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Beutel ein flüssigkeitsabsorbierendes Material eingelegt ist.
9. Beutelförmige Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssigkeitsabsorbierende Material aus einer allseitig elastischen zelligen Werkstoffplatte aus hydrolysefestem Polyurethanschaumstoff oder einem Laminat hiervon besteht.
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