JPH06501869A - 汎用温熱治療装置とその技法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 汎用温熱治療装置とその技法 発明の背景 （発明の分野） 本発明は、概して温熱治療に関し、詳述すれば、家庭内や医療施設内、野外にお いて利用でき、患者の局部皮膚にａＰ４治療用熱を宛かうようになっていると共 に、患者の局部皮膚における敏感度の閾値が、患者に宛がわれでいる時の加熱媒 体の温度レベルで判断できるようになっている汎用温熱治療用アプリケータに関 する。患者の局部皮膚における敏感度の閾値とは、加熱媒体の温度がその閾値よ りも高くなると患者が不快感を覚えるか、損傷を受けるかどうかの分かれ目とな る温度値であって、温熱治療用アプリケータは、患者の温度に対する敏感度を越 えるピーク温度の熟エネルギーパルスを周期的に宛かうようになっており、その 際、隣接するパルス間隔中に、患者の皮膚において温度が過大にならないように 熱の浸透が行われるようになっている。

（従来技術の状、態） 本明細書において用いる１′問題部位」なる用語は、腫瘍、皮膚の下にあって問 題を起こしていると共に、＠熱油ｔｇ処置が適している筋肉やその他の部位を意 味する。

人体の内部には、正常温度レベルというものがあって、一般には華ｆｆ１９１Ｌ ６度が正常温度レベルと言われている。ところが、実際には、−日の２４時間内 では、体温はこの名目温度値を境に上下動している。体温は、基礎代謝作用によ り体内から発生する熱量と体外に逃げる熱量との関係で定まる。それとは別に、 筋肉を運動させると余分の熱が生ずるが、この熱は皮膚からの放熱作用、伝熱作 用ないし蒸発作用の増大や、急速深呼吸作用に伴って発散される。

体Ｊこ黙を宛かえば、筋肉痛や疼痛、苦痛などの軽減のみならず、病理学的状態 の治療に有用であることは、古代より医療従事者の間で知られている。現に、関 節炎やその他の異常の治療に温熱を利用するのが普通である。種々の症患を軽減 したり、或いは治療するために、熱湯を充填しＩ；瓶を用いたり、電熱パッドを 用いることがはやっている。体表面に温熱を宛かうに当たっては、対流作用を利 用し１：す、加熱物体に直接接触したりして、即ち、伝熱作用を利用したり、エ ネルギーを体に照射したりして宛がっている。

ところが、電気的、或いはその他の方法で醸し出した温熱を患者に対して効果的 に宛かうとなると、これまで問題があった。皮膚下の問題部位へと生体組織を介 して熱を浸透させるには、皮膚に宛がうその熱の温度が許容範囲内にあれば、有 用な効果をもたらすには不十分な温熱が問題部位に宛かわれることになる。

Ｊｕｓｔｕｆ　Ｆ、　Ｌｅｈｍａｎｎが編纂し、１９８２年にｌｌｌｉｌｌｉａ ｍｓ　ａｎｄ　Ｗｉｌｋｉｎｓ社より出版されたｒＴｅｒａｐｅｕｔｉｃ　Ｈｅ ａｔ　ａｎｄ　Ｃｏ１ｄ（治療用熱媒と冷媒）」における第１Ｏ章ｒＴｈｅｒａ ｐｅｕｔｉｅ）ｆｅａｔ（治療用熱媒）」において指摘されているように、温熱 を宛かうとコラーゲン組織の伸展性が増大すること、関節の凝りを軽減すること 、それに、苦痛を軽減することから、望ましい治療効果をもたらしてくれる。更 に、温熱を宛かうことで、筋肉痙牽が回復するし、炎症性浸潤や洋種、滲出物を 消散させるし、また、血液の流れを促進させることもできる。

Ｌｅｈｍａｎｎ編纂の本で指摘されているように、パラフィン浴や、熱風ないし 熱湯、照射熱（赤外線）などの如くの種々の熱媒を用いて表在性温熱を宛かうの が普通である。ある特定の患者については、温度に対する敏感度の閾値はその患 者が暴露される熱媒の温度レベルであって、それを越えると患者は不快感を覚え るようになっている。従って、敏感度の閾値より低い熱媒の温度レベルであれば 幾らか許容できるが、それ以上であれば最早耐えられなくなる。例えば、温熱療 法を受けている患者が耐えられないほど熱く感じ、それがために温熱療法を中断 したがるようでは、その患者に宛かわれている熱媒の温度はその患者の敏感度の 閾値以上になっているのは明きらかである。

温度敏感度の閾値は、高温に瞬間的ないし間欠的に曝されると、人によってはそ の高温ｔ：耐えられることもあるから、加熱媒体に連続して曝した上で判断すへ さである。

温度敏感度の閾値は、加熱媒体の特性に応じて変わる。従って、Ｌｅｈｍａｎｎ 編纂の本において言及されているように、加熱媒体が熱湯であり、それが熱容量 の低い加熱パラフィンと同一温度で、しかも、それと同一の態様で患者に宛かわ れた場合、患者によってはパラフィンなら耐えられるが、熱湯では耐えられない ようなことがあるが、それは熱湯の比熱が高く、シかも、伝熱性が大きいからで ある。

以上のことから、従来の温熱対処方では、用いる媒体の種類に係わらず、たとえ 皮膚下の問題部位に適量の熱が浸透し得るほど高温度レベルにほぼ一定に保ｊ： れた加熱媒体に患者を曝すと、その時の皮膚下の温度は許容レベルを越えている の普通であり、患者が非常に不快感を覚えるか、最悪の場合は組織が火傷を起こ すことになる。

また、最近に至って、遁傷を周囲組織よりも高温に加温すると、腫傷は収縮して 消散することがわかった。雑誌”Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　Ｔｉｍｅｓ、ｌの１９８２ 年４月１４日号（ｓｅｃｔｉｏｎＣ２）に掲載された癌治療の最新療法について の論文で触れているように、癌部位では血の循環か悪く、しかも、熱発散能が小 さくなっているとの事実が、温熱療法のを動性の根拠となっている。そこで、「 それ故、華氏１１３度以上の温度を宛かえば、正常組織を温存しつつ癌細胞を殺 すことができる」と論じている。

問題部位の治療での温熱療法の有用性を一般に示すために、人間なら誰もが最も 普通に感じる苦痛の一つである背痛について考えてみるとする。Ａｍｅｒｉｃａ ｎ　Ｍｅ−ｄｉｃａｌ　Ａｓ５ｏｃｉａｔｉｏｎより出版された’Ｂｏｏｋ　ｏ ｆ　Ｂａｃｋ　Ｃａｒｅ（背中のいたわりの本）」において指摘されているよう に、人間なら大概の人は一生のある時に背痛を患っているものである。

非常に複雑な構造をしている背中は、骨、軟骨、神経、血管、それに幾層も重な り合った筋肉とで構成されており、しかも、それぞれがそれなりの症状を引き起 こす要因をもっている。物理療法では、緊張を軽減したり、背筋痙翠を軽減した りするのに、温熱がよく使われている。前掲のｒＢｏｏｋ　ｏｆ　Ｂａｃｋ　Ｃ ａｒｅ」でも指摘されているように、問題部位に温熱を宛がうには、温めたタオ ルや、熱湯入り瓶、電熱バンド、赤外線ランプ、パラフィン浴などを利用して問 題部位の直上の皮膚に温熱を宛てかっている。

全ての従来の加温アプリケータでは問題部位の直上の皮膚に連続して温熱を宛て がっているから、許容温度レベルが厳しく規定されている。そこで、もっと体内 ｉ＜ｉこ温熱を浸透させたい場合では、体内外の温度差が大きければ大きいほど 、伝熱速度が大きいことから、表面域での温度を上昇させてより大量の＠熱が伝 わるようにしなければならない。温熱を連続して宛てがう場合、その温熱の温度 が体温から過剰と言えるほど高いのでなければ充分耐えられるものであるから、 最早不快感を覚えるようなことがない時点がすぐ訪れてくる。従って、ある特定 の患者の温度敏感度の閾値は、その患者に対して連続して宛てがえる熱媒体の温 度であって、それを越えるとその患者が非常に不快感を覚える温度値を意味する 。

連続加温療法では、安全性を厳格にするために、敏感度の閾値よりは非常に高く はない比較的低温Ｉ：８いて行われているから、温熱を宛てがえば軽減する背痛 やその他の痛みの治療での効果には限度がある。また、腫傷の場合では、腫傷患 部に温熱を連続して宛てがうに当たって癌細胞を殺す温度まで患部温度を上昇さ せるのに必要な温度は、その患部における皮膚では耐えられないほどの高温にな っているなど、実際上の問題点がある。

本発明は、特定の症状ないし問題部位を温熱治療することに係わるものではなく 、そのための有効な温熱治療用アプリケータに係わるものである。

従来のギバート特許第４，６６７．６５８号には、患者が連続して曝される加熱 媒体の温度レベルで患者の温度に対する敏感度の閾値が決まり、その閾値を越え ると患者が不快感を覚えるか、または、損傷を受けることになっている治療用温 熱を皮膚に宛てがう技術が開示されている。これによれば、温度敏感度の閾値よ りは高くはないが、肩囲温度よりは高いベースレベルにある温度の加熱媒体に皮 膚を曝すようになっており、この場合での加熱媒体の温度は周期的にベースレベ ルより高くなるようにして、ピーク温度値が閾値よりは非常に高い高温熱工不ル ギーバルスを醸し出すよらにしている。

この熱パルスのデユーティづイクルは、パルス間隔の間に患者の加温部位の直下 における局所で、皮膚上で過剰温度上昇を引き起こすことなく内部伝熱作用が達 成されるように選ばれており、それにより患者は不快感を覚えたり、損傷を受け ることなく高温エネルギー治療の恩恵に与ることかでさる。

ギバート特許によれば、これを行うための装置が開示されており、この装置では 、モーターにより定速駆動される遠心式ニアブロワ−で周囲温度にある外気を吸 引して、熱風が患者の局部皮膚に吹き込まれるように配置したアプリケータを介 して吸引空気を吹さ出す一方、その後熱風が外気に排出されるように構成してい る。

ブロワ−用モーターの入口側には、ブロワ−に吸入された空気を加熱するコイル 形電熱ヒーターが装着されている。ヒーター素子と高電圧供給装置との間に電子 制御器があって、患者に曝すパルス状温熱パターンのベース温度を設定するよう になっている。この電子制御器は、繰返しサイクルタイマーにより周期的にバイ パスされるようになっているので、供給装置からの高電圧が直接ヒーター素子に 供給されてベース温度よりも高くなっている空気の温度を上昇させる一方、ピー ク値が閾値よりも非常に高い高エネルギーパルスを醸し出すよ引こしている。

このギバート特許の装置では、ブ０ワーとヒーターとは、加温アプリケータが取 り付けられている万能ジヨイントのところで終端している送風チューブと接続し た排気口のあるケーシングに装着されている。これには装置自体を支えるために スタンドが必要であり、従って加温アプリケータを患者のいるところへ持って行 ったり、場所に拘らず所望の皮膚部位域に加温アプリケータを宛てがうようにす るのは困難であって、患者の方が装置の設置場所に赴く必要があるので、加温ア プリケータを宛てがう部位がはっきりと限られている。例えば、よくあることと して馬の脚に対して温熱療法を篇そうとすれば、ギバート特許の装置でノま無理 である。

ギバート特許に開示されているような形式の装置は、装置のコストや寸法、復雑 な構造からして、診療所や病院などの医療施設で用いるのに適しているが、携帯 性が重要な要素となる患者のいる家庭で用いたり、或いは野外で用いることはで きない。

まｊ：、ギバート特許に開示されている装置の実用上の問題点としては、その装 置から生じた熱風が患者の皮膚から外気に排出されている点にある。この装置に 用いられている各ヒーターは７５０ワット以上の電力を消費するから、装置が設 置されている室内ないし事務所内の空気の温度が不快に感じられるほど上昇して しまうし、特に、装置を一日中繰り返して複数の患者を対象に利用している場合 では、無視できない。

更に、加熱された空気が装置のブロワ−に連続して吸入されてしまうし、しかも それが周囲温度を越えているから、温熱療法での加熱パターンにおける所望温度 レベルを一定に保つことは困難である。

尚、パルス状温熱療法を効果的に実施するためには、皮膚の表面温度を敏感度の 閾値よりも低いベースレベルに保つ必要があり、このベースレベルの温度が連続 して上昇するのであれば、装置は最早効果的なものではなくなる。

ギバート特許に開示されている装置が高ワツト電力消費型電熱ヒーターを要して いる理由は、ヒーターに吸入される全ての空気が周囲温度にあって、しかも、定 流量の空気を吸入する必要があるからである。周囲温度よりも高い所望のピーク 温度レベルを達成しようとすれば、高ワツト消費型ヒーターが必要になってくる 。従って、このようなヒーターを用いていること、まＩ；、それにより消費され る電力が莫大であることから、装置の製造コストと稼働コストとが事実上高騰し ている。

関連のある従来例としては、この他にギバート特許第４，３９８．５３５号、第 ４．４６１゜２９９号、第４，５９５．００８号などがある。

（発明の要旨） 前述のことから、本発明の主たる目的は、家庭内や医療施設内、野外において利 用でき、患者の局部皮膚にパルス状温熱エネルギーパターンで温熱療法用熱を宛 てがうことのできる汎用アプリケータを提供することにある。

本発明の際立った利点に内には、下記の利点がある。

Ａ、　アプリケータはそれ自体で充分なもので、ニアブロワ−とヒーターとを含 んでいる。

Ｂ、　アプリケータは非常にコンパクトで、手にすることかできると井に、皮膚 に対して静置させる、或いは角度の変えられるスタンドに装着しておくこともで きる。

Ｃ０アプリケータには比較的低ワット消費型ヒーターが備わっており、製造費や 稼働費が比較的低廉である。

Ｄ、　アプリケータは相当量の加熱空気を循環させて、外気への加熱空気の排出 を最小限Ｉこしているので、閉ざされた室内や事務所内でも室温を異常Ｉこ上昇 させることなく、長時間に互って利用できる。

Ｅ、患者（人間か、または動物）の体の至るところの皮膚にアプリケータを迅速 に宛てがうことかできる。

Ｆ、アプリケータは比較的低コストで生産できる。

また、本発明の目的は、熱風か、または赤外線照射ヒーターとして何れにも機能 するアプリケータを提供することにある。ある事例では、浸透特性からして、皮 膚下の問題部位へと皮膚から温熱を浸透させる！こめに、組織の伝熱性に依存す る対流加熱に対して赤外線照射が好ましいことがある。

笥単に説明ずれば、二Ｊ１らの目的は、患者の局部皮膚域に温熱療法用熱を宛て がう汎用アプリケータにより達成される。二のアプリケータは、底が開放底端に なっているドーム形ケ−７ングからなり、この開放底端は皮膚とは隔離した状態 に維持されて両者間に空気路を構成している。このドーム形ケーシングの内部中 間にモーター駆動式ファンが同心的に配置されており、このファンが電気的に励 起されると、ドーム形ケーシングに内部において負圧部域をファンの上方に、ま ｔ；、正圧部域をその下方に醸し出すようになっている。従って、負圧部域から 吸い込まれた空気が正圧部域に流入し、やがて空気路から排出される。この空気 路から排出された空気は負圧部位へと還流するので、空気路から外気へ逃げる空 気量を最小限にする循環路を形成している。

ドーム形ケーシング内の負圧部位に、螺旋状抵抗コイルで構成しｔ；リング形電 熱ヒーターが同心的に配置されている。このリング形ヒーターが励起されると、 循環路を流れている空気がこのコイルを貫流するが、その際ファン速度に応じた 温度まで加熱される。ファン速度が高ければ高いほど、加熱温度は低くなる。フ ァン駆動用モーターは電子制御装置と連係してファン速度を、空気路における空 気の加熱温度が周囲温度よりは高いベースレベルにあるが、患者の温度敏感度の 閾値よりは高くはない温度となる所定の高速値から、空気の加熱温度がベースレ ベルよりも高くなって、ピーク値が温度敏感度の閾値よりも高くなる高温熱ノく ルスを醸し出す所定の低速値へと周期的に変えるようになっている。

簡単な図面の説明 本発明とその他の目的や利点などがよりよく理解されるためにも、添付図面を参 照してなす下記の説明を参照されたし。

第１図は、本発明により温熱治療用アプリケータの斜視図である。

第２図は、温熱治療用アプリケータの底面図である。

第３図は、第２図における線３−３に沿う平面での縦断面図である。

第４図は、第３［ｍｉ二おける線４−４に沿う平面での横断面図である。

ｔ＄５図は、温熱治療用アプリケータの電子制御装置のブロック図を示す。

第６図は、温熱治療用アプリケータで生成する熱の温度パターンを示すグラフで ある。

第７図は、赤外線照射と対流加熱の何れもが行える温熱治療用アプリケータの別 の実施例の断面図である。

発明の説明 アプリケータ： 第」図及び第２図には、本発明ｌこかかるアプリケータが示されており、このア プリケータは電気絶縁性を有する高強度の難燃性合成プラスチック材料で成形ざ れたドーム形ケーシング１０を備えている。ポリカーボネートはこの目的に適し ている。ドーム形ケーシングｌＯは、円形フランジ１１に囲繞されるとともに開 口したベースを備えている６実際には、このフラン・ノにエラストマー材料の環 状ＩＪソング取り付けられるが、この環状リングは、治療を受ける患者の皮膚に アプリケータを当てた時に保護クラン３ンとして作用する。所定サイズの一連の 空気入口ポート１２が円形にフランジ１１の近傍のケーシングの壁に形成されて いる。このアプリケータは７レキ／プルケーブル＋３１こより、アプリケータに 収容されている電気ヒーター及びファンモーターに給電する電気制御装置１４に 接続されている。

第３図及び第４図に示されるように、ドーム形ケーシング１０の内部中間位置に 同心状に管軸ファン１６が取り付は用ねじ込みロッド１５を介して小型ＤＣモー タ−１７の軸に支承されており、ファンとモーターは円筒状ハウジングＨに収容 されている。ニー／ポンデンサン社（Ｎｉｐｐｏｎ　Ｄｅｎｓａｎ　Ｃｏｒｐ、 ）により製造されているＮＩＤＥＣＢｅｔａ　ＳＬ　ＤＣ１２Ｖ　ＷＭフ丁ンブ ロワーはこの目的に適したものであり、このファンは特許公報第４．６８２．０ ６５号に開示されている。

ケーシング内部のファン１６の上方には同心状にリング形電熱ヒーター１８が取 り付けられており、このリング形電熱ヒーター１８は上下環状絶縁プレート２１ ．２０に挟持されたセラミックの分離絶縁体１９の円形アレイの周囲に巻かれた 抵抗線の螺旋コイルで形成されている。

ファンモーター１７が起動すると、回転ファンはヒーター１８によって占有され ている上部ケーシングスペースに負圧領域Ｎとファン下方に正圧領域Ｐを作り出 す。

環状の保護スクリーンあるいはメノンユ２２が下プレート２０とケーシングの壁 の間に延在しており、リング形ヒーターへの異物の混入を防止している。モータ ー１７とカラー２４の間には保護ワイヤガード２３が介在しており、カラー２４ はワイヤガード２３に取り付けられるとともに円筒状ハウジング１７と整列せし められ、ファンへのアクセスを防止している。

ファンモーターとリング形ヒーターを支承するねじ込み口Ｉド１５及びこれに取 り付けられたカラーはケーシングの屋根部から延び、エラストマーのり、ジョン 材でできた脚２５で終端している。第３図に示されるように、この脚は手当を受 ける患者の局部の皮膚面Ｓからアプリケータを常に離間させ、この比較的狭いス ペースに空気の乱流域Ｚを作り出している。環状の絶縁プレート２１の下部には 熱センサ２６が支承されており、このセンサはテキサスインスツルメント社（Ｔ ｅｘａｓ　Ｉｎ−ｓｔＩｎ−５ｔｒｕ　Ｃｏｍｐａｎｙ）により商品化されてい るクリフラン（Ｋｌｉｘｏｎ）スイッチのようなバイメタルスイッチが好ましく 、なんらかの理由により過熱した場合にアプリケータを保護するものである。

作動中、ケーシング内の領域Ｎの負圧により、ケーシングの開口ベース下方の流 動域２がら空気がこの領域に流れ込む。同時に、第３図の矢印で示されるように 、ポー目２を介して外部の空気が負圧領域Ｎに多少流れ込む。

負圧領域Ｎに流れ込んだ空気はリング形ヒーター１８を通過して、ファンによっ て正圧領域Ｐに押し出されるまで均一な温度に加熱され、この正圧領域Ｐから加 熱された空気は皮膚面Ｚに熱を与える流動域Ｚに排出される。この領域から、相 当量の加熱された空気が負圧領域に戻ることにより循環ループが形成されるので 、加熱された空気はアプリケータを取り巻く大気中にほとんど逃げることはない 。

管軸ファンは空気を均一な温度で連続して正圧領域Ｐに排出し、この空気流は正 圧領域において流動域２から流れ込んだ空気により取り囲まれる。カラー２４が あるので、両者間での干渉はない。

従って、本発明にかかるアプリケータにより、加熱された相当量の空気を再循環 させることが可能となり、熱損失をかなり削減できる。さらに、ヒーター素子に 供給されたパワーを脈動させることなく、空気の流動域Ｚに流れ込んだ空気流を 脈動させることが可能となり、患者に加えられた脈動する熱波のベース位相とピ ーク位相の間でパワーは一定に維持される。このようにして、良好な結果を得る うえで必要なパワーは、従来のギバート特許に開示されているアプリケータに必 要なパワーに比べ、かなり減少させることができる。また、本発明にかかるアプ リケータによれば、このアプリケータが発生する熱エネルギのほとんどすべては 温熱治療に消費されるので、このアプリケータが使用される部屋の周囲温度はそ んなに上昇しない。

電子制御装置１４は交流パワー（即ち、６０サイクルの１２Ｖ交流）をリング形 電熱ヒーター１８に供給するとともにこのパワーを制御しており、まｔ；、全く 同し感覚を二人の患者が持っていることはなく、何人かの患者には受容できる温 度でも他の何人かの患者には我慢できないこともあるということを考慮にいれて 、治療を受ける患者に適用される空気か患者の我慢できる温度となるようにして いる。それ故、実際の制御装置は温度を微増できるようにＴＪＲ節できることが 望ましい。

ヒーター１８の作動中、ＤＣファンモーター１７には、モーター１７の定格電圧 からこれより低い電圧レベルまで周期的に変化する作動電圧が印加されている。

従って、ファンモーターの定格電圧がファンが高速で作動する１２Ｖ直流であり 、モーターに印加された電圧が１２Ｖと８Ｖの間で周期的に変化するならば、フ ァン速度は高速から低速へと周期的に移行する。

リング形ヒーターのコイルをその外周から白濁へと通過する空気の速度と、ヒー ターによりこの空気に与えられる熱量の関係を知ることは重要である。

ファンが高速で作動し、その結果、リング形ヒーターを空気が素早く通過する時 、コイルを通過する途中で空気に与えられる熱量は小さいので、空気温度の上昇 は比較的小さい。しかしながら、ファンが低速で作動し、空気がリング形ヒータ ーのコイルをゆっくり通過する場合は、ヒーターのコイルを通過する途中で空気 に与えられる熱量はもっと大きい。この場合、空気温度の上昇は比較的大きい。

このアプリケータにおいて、モーターがその定格電圧で作動すると、ファン速度 は扁〈なり、空気は周囲温度よりも高いが患者が我慢でさる限界温度より多少低 いベースレベルまで加熱される。モーターがその定格電圧より低い電圧で作動１ ４、ファンが低速の時、空気はベース温度レベルより十分高いピーク温度まで加 熱される。患者の感覚の限界に対するベース及びピーク温度レベルの関係を、本 発明のアプリゲータによって達成される温熱治療技術と関連して以下検討する。

温熱治療技術： 本発明にかかるアプリケータは、領域Ｚを通過する空気流によって１．ε者の問 題部位の上の局部皮膚面に熱エネルギを加える温熱治療技術を達成する。この領 域２の温度は、空気流の速度が高いときには、周囲温度より十分高く患者の感覚 の限界より多少低い大略一定のベースレベルである。空気流の速度が低い間に、 そのｉ度はベースレベルより十分高いピークレベルに達するまで上昇する。従っ て、温度がこのピークレベルに、例えば１分以上維持されたならば、体内の問題 部位に向かう熱伝達速度は早くなるが、同時に患者に極度の不快感を与えるとと もに、害を及ぼす結果となる。

それ故、加えられた熱エネルギを許容範囲に抑えると同時に、皮膚より内部の問 題部位に向かって素早く熱伝達させるために、本発明にかかる技術では、熱エネ ルギは脈動する熱波の形で力ａえられる。

本発明にかかる技術によれば、領域Ｚで治療を受ける患者の限られた皮膚面に対 し空気流が排出される。第６図に図解されているように、大気より導入された空 気の温度は、当初は周囲温度（即ち、７０°Ｆ）である。ファンによって制御さ れた空気の速度が早くなると、周囲温度（７０°Ｆ）より十分高く患者の温度感 覚の限界（即ち、１３５’　Ｆ）より多少低い一定のベースレベル（即ち、１３ ０’　Ｆ）まで空気は加熱される。

第６図において、１秒ずつ増加する時間に対し、温度がプロットされている。

空気流の温度は熱エネルギパルスによってそのベースレベルより十分高く、感覚 限界より遥かに高いピークレベル（即ち、１６０°Ｆ）まで周期的に上昇してい るのが理解できる。この温度上昇は、ファンによって制御されｔ；空気速度が低 い時に発生する。

図示された例では、デユーティサイクルは、約１秒間続く各パルスＰのあとに４ 秒間のインターバルがあり、空気流はこのインターバルではベースレベルの温度 に保持される。

その結果、空気熱波の脈動パターンが発生し、ベース温度レベルの熱気流が局部 皮膚面に吹き付けられ、領域Ｚで皮膚面を通過する。この空気流は周期的にピー クレベルの温度まで上昇し、治療を受けている局部皮１面は皮膚の感覚の限界よ りかなり高い温度の熱エネルギｌこさらされることになるが、その期間は不快感 を与えないほどの短期間である。この後、かなり低いベース温度レベルのインタ ーバルが続き、この期間中、体内組織から問題部位に向かって熱伝達が素早く行 われる。体内に向かって熱伝達が行われるので、皮膚面の温度は感覚の限界を越 えないよう程度まで下降する。

本発明にかかる技術により、患者に不快感を与えたり、加熱される組織に害を及 ぼすことなく、熱を受ける限られｊ；皮膚面の下方にある体内の問題部位の温度 をかなり上昇させることが可能となる。内部熱の温度は、これまで不快感を与え たり害を及ぼすことなく達成できｔ；温度よりかなり高いので、公表されている よりもはるかに大きな有益な結果がもたらされる。

電子制御装置： 第５図は電子制御装置１４の一実施例を示しており、この装置は第１図のアプリ ケータｌＯとは離間して設けられている。このユニットは交流パワーライン２７ （即ち、１２０ポルト、６０ヘルツの交流）に接続され、バイメタルスイッチ２ ６を介してこの電圧が供給される。前述したように、バイメタルスイッチは、な んらかの理由でアプリケータ内の温度が異常上昇した場合に、ヒーターを切る役 割を果たすものである。

交流パワーラインの電圧はまた、降圧変圧器と全波整流器を備えた直流ｔＷ、２ ８にも印加されており、ファンモーター１７の定格電圧に相当するレベルの直流 出力電圧を発生する。従って、定格電圧がＤ　Ｃ１２Ｖの場合には、これは直流 電源２８の出力電圧である。モーター１７は、定格電圧で作動すると最大回転数 となり、定格電圧より低い電圧で作動するとその速度は遅くなる。

直流電源２８の出力と７テンモーター１７の入力端子の間には、直列に可変抵抗 器２９が接続されており、この可変抵抗器はモーターの定格電圧以下の電圧、例 えばＤＣ８Ｖ、をモーターの入力端子に発生できるよう調節可能である。モータ ーが低い電圧レベルで作動すると、ファン１６は低速で回転する。電圧が例えば ６．５Ｖの場合には、回転速度は更に低くなる。

直流ｔ１２８の出力にはまた、オンオフタイマ、従って、デユーティサイクルを 狭立して制御する制御ノブ３１．３２を有するリピートサイクルタイマ３０が接 続されている。従って、タイマのオフ期間は１秒から２０秒に、また、オン期間 は１秒から２０秒になるように時間間隔は設定される。

タイマ３０は抵抗器２９と分岐接続されており、各サイクルの途中でタイマがオ ンになると、抵抗器２９を短絡して直流電源２８の全出力をモーター２７に印加 し、その定格電圧でファン１６を高速で駆動する。各サイクルの途中でタイマが オフすると、抵抗器２９は短絡されることはなく、減圧された電圧がモーターに 印加され、ファンを低速で駆動する。

従って、タイマ３０がオフとなりファンが低速で回転するたびに、発生した熱は ベースレベルよりかなり高い所望のピークレベルに到達する。しかしながら、タ イマ３０がオンとなるＩ；びにファンは高速で回転し、発生する熱は減少し、患 者が我慢できる限界より多少低いベースレベルの温度となる。

実際には、電子制御装置をアプリケータから離間させることなく、一体内に使用 してもよい。

変形例のアプリケータ： 図１乃至図４に示すアプリケータは、パルス状熱パターンで熱を患者に供給する 強制対流について使用される。いくつかの例においては、パルス状パターンで患 者に赤外線を受けさせることが好ましいかもしれない。なぜならこのような放射 は組織を浸透して組織に吸収され、対流の場合のように、組織内の伝導に依存し ないからである。

この目的のために、図７に示すように、アプリケータは更に、ファンモーター１ ７を囲む円形状の抵抗線から成る赤外線ヒーター３２を備えている。赤外線を皮 膚表面に向けるように作用する環状シールド３２Ｆが赤外線ヒーター３２上に装 着される。

変形アプリケータにおいて、関連電子制御装置に、アプリケータが対流モードで 動作すべき時に図５に示すように作動するようユニットを切り換える選択スイッ チが設けられる。しかし、アプリケータか赤外線モードで動作すべき時では選択 スイッチはユニットを操作して、赤外線ヒーターがパルス状熱パターンを供給す るように周期的に励起されて、ファンが患者の皮膚を冷却するよう連続的に操作 される。

利用方法： 本発明に係るアプリケータは使用時には、人間の患者の選択された皮膚部域に直 接保持又は１１．Ｒされる。あるいは、揺動アームを有する調整自在のスタンド 上にアプリケータを自在継手を使って支持して、患者の背中や肩を温熱治療する 必要がある場合ｆこアプリケータをこれらの部域に靜！されるようｌこ指向でき る。

アプリケータは小型で携帯自在であり、関連電子遠隔制御システムを小型で携帯 自在のキャビネット内に収納して、アプリケータを診察室、病院又は屋外と共に 家庭で容易に使用できる。または、−組のアプリケータを使えば、温熱治療で手 当すべき為の脚の両画に当てるようｌこ支持できる。

本発明にかかる汎用温熱治療用アプリケータの好ましい実施例を図示し、かう記 載しているけれども、本質的な精神から離脱することなしｊ二条くの変更や修正 が可能であることが理解されるであろう。

実際上、電気ヒーター１３に導かれたラインにパワーコントローラヲ設けて、発 熱量を該当する患者に適当なレベルに調整できる。更に、どれくらい多くの熱が 発生しているかを知るために、熱を感知するサーミスタをアプリケータｌこ設け て、サーミスタを遠隔デジタル読出し装置に接続してもよい。

「−′７ １−一で 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ギバート、ベツテイナアメリカ合衆国　９０５０３　カリフォ ルニア州、トランス、プラザ・デル・アモ・ナンバー４１８．２８００番

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．生体の局所的な皮膚部域に温熱治療熱を印加して皮膚部域の熱を過度に上昇 させることなしに皮膚部域の下方に位置する問題部位に熱を伝達するように、熱 エネルギーを生体に浸透させるように構成したアプリケータにおいて、（ａ）屋 根、開口基部と、屋根と開口基部を通過する長手軸心を有し、又、アブリケータ の使用時に、開口基部は、開口基部と皮膚部域の間に狭い気流区域を形成するよ うに皮膚部域に対して離隔維持されるドーム形ケーシングと、（ｂ）屋根と開口 基部の間の中間位置でケーシング内に同軸配置された電気モーター駆動式ファン であって、ファンを励起したとき、ファンはファンより上のケーシング内の領域 に負圧を、また、ファンより下のケーシング内の領域に正圧を醸し出し、結果と しての差圧により空気がファンの回りで負圧領域に引き込まれると共に、ファン を通って正圧領域に押し込まれ、アプリケータを囲む外気への空気の放出が最小 限となる気流区域内の循環気流ループをドーム形ケーシング内に作るファンと、 （ｃ）励起したときに、循環ループ内の空気を連続的に加熱するように機能する 負圧領域内に配置された電気ヒーターと、（ｄ）周期的な電圧波でファンモータ ーを励起する手段であって、電圧が低値と高値の間を周期的に往復することによ り、各サイクルの低値区間内のファンは、低速で作動して、気流区域内の加熱さ れた空気の温度を高値区間内の所定のピークレベルに到達させて高速で作動する ことにより、気流区域内の加熱された空気の温度を所定のピークレベルよりも低 く且つ周囲レベルよりも高い所定のベースレベルに到達させる手段とを備えるア プリケータ。
2. ２．生体が人間の患者の生体であって、それを越えると患者が過度の不快感を経 験する気流区域内の空気の温度レベルによって決定される温度敏感度の閾値を患 者が有し、又、ファンモータを励起する手段は、周囲よりも高いが敏感度の閾値 よりも低いベースレベル温度を生成するように調節自在であり、更に、ピークレ ベル温度は、その温度が閾値よりもはるかに高い高エネルギーパルスを生成する ようにベースレベルよりも高く、且つ、パルスの衝撃係数は、皮膚温度が閾値を 越えて大幅に上昇することを防止するように、内部熱伝達がパルス間の区間内で 皮膚より下の箇所内で行われることを許容する請求項１に記載のアプリケータ。
3. ３．ケーシングを耐熱性及び難燃性材料で形成した請求項１に記載のアプリケー タ。
4. ４．ファンが空気の柱を正圧領域内に投入する管軸ファン（ｔｕｂｅ−ａｘｉａ ｌ　ｆａｎ）であって、空気の柱は気流区域から引き込まれた空気によって囲ま れた請求項１に記載のアブリケータ。
5. ５．ファンが取り付け軸によってケーシング内に支持され、又、取り付け軸は、 ケーシングの屋根から延在すると共に、気流区域を形成するようにケーシングを 皮膚部域に対して離隔維持するように機能する開口基部を越えて延在する脚部に おいて終了する請求項１に記載のアプリケータ。
6. ６．電気ヒーターが、リング形ヒーターを作るようにスタンドオア絶縁体の回り に曲げた螺旋抵抗コイルによって形成され、又、リング形ヒーターをケーシング 内に同軸に装着した請求項１に記載のアプリケータ。
7. ７．スタンドオア絶縁体を上部環状絶縁板と下部環状絶縁板の間に挟んだ請求項 ６に記載のアプリケータ。
8. ８．環状保護スクリーンを更に備え、保護スクリーンの内方縁部が下部絶縁板の 外方縁部と合致する一方、保護スクリーンの外方縁部がケーシングの壁と合致す る請求項７に記載のアブリケータ。
9. ９．円筒カラーが、チューブアクシャルファンの下方に装着されると共に、空気 の柱を封鎖するようにケーシングと同軸である請求項４に記載のアプリケータ。
10. １０．カラーとファンの間に挟んだ線状ガードを更に備えた請求項９に記載のア プリケータ。
11. １１．モーターが定格操作電圧を有する定圧直流モーターであり、周期的な電圧 波の各サイクルは、大きさが定格電圧よりも低い電圧区間とそれに続く大きさが 定格電圧に等しい電圧区間を有する直接電圧である請求項１に記載のアプリケー タ。
12. １２．モーター駆動式ファンの回りでケーシング内に配置したリング状赤外線ヒ ーターと、電気ヒーターが赤外線ヒーターを励起するように操作不可であるとき のみ操作自在の手段とを更に備える請求項１に記載のアプリケータ。
13. １３．赤外線ヒーターを励起する手段は、赤外線を周期的なエネルギーパターン で皮膚部域へ向けて投射させるようにパルス電圧を赤外線ヒーターに印加し、更 に、エネルギーパターンにおいて、各サイクルの最初の区間におけるエネルギー の強度は低く、又、高強度のエネルギー区間が最初の区間に後続する請求項１２ に記載のアプリケータ。
14. １４．赤外線ヒータ上に装着されて、赤外線を皮膚部域へ向けるように赤外線を 反射する反射シールドを更に備える請求項１３記載のアプリケータ。
15. １５．ケーシング内に止着されたスペーサ手段を備え、更に、スペーサ手段は、 狭い気流区域を形成するように生体の皮膚部域と係合するよう、開口を越えて突 出する請求項１記載のアブリケータ。
16. １６．患者が過度の不快感を経験する周囲より高い湿度値である温度感度閾値を 有する患者を手当する温熱治療方法において、（ａ）流れ区域を周囲よりも充分 に高い温度まで加熱する工程と、（ｂ）低速と高速の間で周期的に往復する速度 で気流を流れ区域に貫流させて、熱を気流と高温区間と低温区間に伝達する工程 と、（ｃ）患者の皮膚表面を流れ区域から流出する気流に曝し、又、低温が周囲 よりも高く且つ閾値よりも低いベース値を有し、且つ、高温が閾値よりもはるか に高いピーク値を有するように区間の温度が設定され、更に、衝撃係数が、皮膚 表面温度が閾値を越えて大幅に上昇することを防止するように連続する高温ピー ク間の区間における皮膚表面の間の部域で内部熱伝達が行われることを許容する 工程とを備える方法。
17. １７．気流を患者の皮膚表面から流れ区域に戻して、気流を再循環させる工程を 更に備える請求項１６記載の方法。
18. １８．大略一定の電圧で操作される電気ヒータによって、熱が流れ区域に供給さ れる請求項１６記載の方法。
19. １９．気流が電気ブロワによって流れ区域を貫流せしめられ、更に、電気ブロワ は、レベルが低圧レベルから高圧レベルに周期的に往復する電圧で操作される請 求項１８記載の方法。