KR20090127920A - 발열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 열원의 피부측 상에 배치되는 제1 단열 재료를 포함하며 일관된 피부측 온도를 제공하는 장치 및 방법이 개시되며, 상기 장치는 약 0.8 미만의 온도 변화율을 제공한다. 또한, 개선된 피부 건강을 제공하는 방법 및 수동적인 피부측 온도 제어를 제공하는 방법이 포함된다.

Description

발열 장치{THERMAL DEVICE}

본 발명은 사용 중에 발열 장치의 일관된 피부측 온도를 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 장치 및 방법은 약 0.8 미만의 온도 변화율을 제공한다.

히트 랩(heat wrap)과 같은 일회용 장치 및 재사용 가능한 장치는, 일시적 또는 만성적 통증, 고통 및 상처로 인한 불편을 완화시키기 위해 열을 인가하기 위한 대중적인 방법이 되었다. 예를 들면, 보통의 히트 랩은 보편적으로 열을 발생시키는 발열성 조성물을 수용하는 열원을 포함하고, 상기 발열성 조성물은 금속 분말, 염 및 물로 이루어지며, 상기 열원은 발열성 조성물이 금속 분말의 산화에 따라 열을 방출할 수 있도록 한다. 다른 장치들은 재사용이 가능할 수 있으며, 재가열 및 재사용이 가능할 수 있는 고체 재료, 입자상 재료 또는 겔 타입의 재료를 포함할 수 있다. 또한, 다른 장치는 전원에 플러그를 끼우거나 또는 배터리로 작동되는 전기식 장치일 수 있다. 이러한 열원이 통합된 장치는 일반적으로 경직된 근육 및 관절과 관련된 통증 및 고통, 신경통, 등의 통증, 류머티즘, 관절염, 및 상처 등의 치료에 적절함을 발견하였다.

이러한 장치는 약 1 시간 내지 약 24 시간 동안 지속되는 열을 제공할 수 있 으며, 예컨대 월풀(whirlpool), 고온 타월, 하이드로콜레이터(hydrocollator) 및 전기 가열 패드보다 더 편리하고 휴대가 용이하며 엑세스 가능하고 입수가 용이한 것이 일반적이다.

현재 이용 가능한 대부분의 발열 장치는 일정한 온도를 형성하는 데 반해 일정한 양의 열을 발생시키도록 구성된다. 이러한 장치는, 오직 장치의 열 발생율 및 열 손실율이 일정하게 유지될 때에만 일관된 온도를 형성하거나 제공하게 된다. 사용 중에, 상기 장치의 열원의 실제 온도, 및 이에 따른 장치의 피부측 상의 온도, 그리고 이에 따른 사용자의 피부 상의 온도는 변할 수 있다. 대부분의 이러한 발열 장치는 일정한 조건 하에서 특정 온도의 열원을 형성하도록 제작된다. 보편적으로, 이들 장치는 일정한 주위 온도에서 일정한 온도의 플레이트 상에 상기 장치를 배치함으로써 시험된다. 그러나, 실제 사용 조건은 종종 상이하다. 특히, 열 제거율이 크게 변할 수 있다. 사용 중의 열 제거는, 사용자 몸의 열 발산 능력과(즉, 불량한 혈류는 몸이 제거할 수 있는 열의 양을 감소시키는 결과를 초래함), 옷, 주위 온도 및 상기 장치에 대한 기류를 비롯한 환경적 요인을 포함하는 다양한 인자에 의해 영향을 받는다. 추가적으로, 예컨대 발열성 조성물에 대한 공기 흐름을 증가시키는 신체의 움직임으로 인해 착용하고 있는 동안 열 발생율이 증가할 수 있다. 그 결과로서, 열원 온도, 및 상기 장치의 피부측 상의 온도, 그리고 사용자의 피부의 온도는 43 ℃를 초과하는 온도에 이를 수 있는데, 이 온도에서 피부는 화상을 입을 수 있다. 추가적으로, 이러한 피부측 온도의 상승은 점진적이며 심지어 온도가 43 ℃에 근접하거나 또는 이를 초과하더라도 사용자는 이러한 온도 상승 을 쉽게 인식하지 못하는 것이 일반적이다. 따라서, 상처는 서서히 생길 수 있으며, 사용자는 너무 늦은 시점에 그리고 피부가 화상을 입은 후에야 이를 인지하게 된다.

따라서, 이러한 화상을 줄이거나 없애기 위한 노력이 지속되어 왔다. 이러한 접근법의 대부분은 열원 온도를 조절하거나, 또는 열 발생량을 조절하는 것에 초점을 맞추고 있다. 이러한 다수의 노력에서는, 발열성 조성물에서 열원 온도를 조절하기 위해 과잉의 열을 흡수하도록 상 변화 재료를 발열성 조성물에 통합시킨다. 그러나, 상 변화 재료는 한정된 열 흡수 능력을 가지며 고가이다. 따라서, 8 시간 이상의 열이 요구되는 치료 목적의 통증 완화를 위해 사용되는 히트 랩의 경우에는 이들 재료가 실용적이지 않다. 따라서, 발열성 조성물이 과도하게 고온이 되지 못하도록 하는 것은 어렵고/어렵거나 비용이 많이 소요될 수 있다.

발열성 조성물을 이용하여 일정한 온도를 유지하기 위한 다른 접근법은, 열 손실율의 임의의 변화를 보상하기 위해 반응 속도를 제어하는 것을 포함한다. 이는, 보편적으로, 장치를 관통하는 공기 유동을 조절함으로써 또는 반응 매체에서의 산소 접근성을 감소시키기 위해 열 발생 화학 작용에 과잉의 물을 방출함으로써 수행된다. 그러나, 실제로, 예컨대 신체의 움직임이 공기 유동에 영향을 줄 수 있기 때문에 공기 유동 제어를 통해 열 발생을 제어하기는 어렵다. 또 다른 접근법에서는, 온도가 소정의 최대값을 초과할 때 반응을 종료시키는 약품을 첨가함으로써 반응을 제어하였다. 그러나, 운반 중의 높은 온도 및 저장 조건에서의 높은 온도 때문에, 장치의 사용 이전에 조기에 반응 종료용 약품이 방출되며, 이는 장치를 무용 하게 만든다.

따라서, 신속하게 온도를 감지하고자 하는 사용자의 요구를 충족시키기 위해, 충분한 열 발생을 제공하는 장치를 제공하도록 발열 장치의 피부측 온도를 조절하는 효과적인 장치 및 방법에 대한 요구가 상존하고 있다. 그러나, 또한 피부에 대한 열손상(heat injury)을 줄이거나 없애는 한편 치료를 위한 열을 전달하기 위한 비용효과적 수단에 대한 요구도 상존하고 있다. 마지막으로, 단일 열원 또는 다수의 열원을 구비하는 발열 장치의 단일 사용 및/또는 다중 사용에 관한 사용자 편의성의 증대, 보다 일관된 압력 분포, 그리고 보다 양호한 맞춤을 제공하고자 하는 요구가 상존한다.

본 발명은 열원의 피부측 상에 배치되는 제1 단열 재료를 포함하며 일관된 피부측 온도를 제공하는 장치를 포함하는데, 상기 장치는 약 0.8 미만의 온도 변화율을 제공한다.

본 발명은 또한 피부에 대한 열로 인한 손상을 없애기 위해 광범위한 사용 조건에 걸쳐 약 43 ℃ 미만인 피부측 온도를 제공하고 유지한다. 본 발명은 약 24 시간까지 약 36 ℃ 내지 약 42 ℃의 피부측 온도를 제공하고 유지한다.

또한, 본 발명은, 열원과 사용자의 피부 사이에 배치되는 제1 단열 재료를 포함하는 장치를 사용자의 피부에 적용함으로써 일관된 피부측 온도를 제공하는 방법, 피부 건강을 개선하는 방법, 및 수동적인 피부측 온도 제어를 제공하는 방법을 포함하며, 이때 상기 장치는 열원 온도의 변화에 대한 피부측 온도의 변화율이 약 0.8 미만이 되도록 하는데, 즉 열원 온도가 1 ℃ 변할 때마다 상기 장치의 피부측 온도는 약 0.8 ℃ 미만으로 변한다.

도 1은 열원의 피부측 상에 제1 단열 재료를 구비하는 것인 본 발명의 실시예의 개략적인 도면이다.

도 2는 열원의 피부측 상의 제1 단열 재료, 상부층 및 피부측 층을 구비하는 것인 본 발명의 실시예의 개략적인 도면이다.

도 3은 열원의 피부측 상의 제1 단열 재료를 구비하고 피부로부터 먼 쪽을 향해 열원의 상부측 상에 제2 단열 재료를 구비하는 것인 본 발명의 실시예의 개략적인 도면이다.

도 4는 열원의 피부측 상의 제1 단열 재료 및 열원의 상부측 상의 상부층을 구비하는 것인 본 발명의 실시예의 개략적인 도면이다.

도 5는 복수의 재료층이 제1 단열 재료를 형성하는 것인 본 발명의 실시예의 개략적인 도면이다.

도 6은 본 발명의 발열 장치의 실시예의 평면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 실시예의 부분 단면 측부 입면도이다.

본 발명은, 열원의 피부측 상에 배치되는 제1 단열 재료를 포함하여 일관된 피부측 온도를 제공하는 장치 및 방법을 포함하며, 이때 상기 장치는 약 0.8 미만의 온도 변화율을 제공하는데, 즉 열원 온도가 1 ℃ 변할 때마다 상기 장치의 피부 측 온도는 약 0.8 ℃ 미만으로 변한다.

장치

본 발명의 장치의 비한정적인 예에는, 목, 어깨, 등, 복부, 손, 손목, 팔꿈치, 팔, 다리, 무릎 그리고 발목을 위한 피복, 랩, 및/또는 장치로서, 단독 사용 가능하고, 일회용이며, 재사용이 가능한 피복, 랩 및/또는 장치가 포함되며, 이러한 장치는 사용자 체형과 동형이 되도록 되어 있다. 사용자의 피부와 직접 접촉하도록 본 발명의 장치를 착용하거나 또는 옷 위에 본 발명의 장치를 착용할 수 있다. 이후에, 장치가 사용자의 피부와 접촉하거나, 사용자의 피부에 이웃하거나 또는 사용자의 피부 상에 배치되는 것과 관련하여 "피부"라는 단어를 사용하는 것은, 피부에 직접 접촉하는 것을 의미하고/의미하거나 상기 장치를 옷 위에 착용하는 경우에는 피부를 향하는 것을 의미한다.

본 발명의 장치는 열원 온도에 대한 피부측 온도의 온도 변화율이 약 0.8 미만이 되도록 한다. 따라서, 열원 온도가 1 ℃ 변할 때마다 상기 장치의 피부측 온도는 올라가든지 내려가든지 약 0.8 ℃ 미만으로 변한다. 대안으로, 상기 장치는 열원 온도의 변화에 대한 장치의 피부측 온도의 변화율이 약 0.7 미만, 대안으로 약 0.5 미만이 되도록 한다. 이러한 온도 변화율은 본 명세서에서 설명하는 방법에 따라 결정된다.

본 발명의 장치 및 방법은 또한 약 43 ℃ 미만의 피부측 온도를 일관되게 유지한다. 대안으로, 본 발명의 장치 및 방법은 약 36 ℃ 내지 약 42 ℃, 대안으로 약 37 ℃ 내지 약 42 ℃, 대안으로 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃의 일관된 피부측 온도 를 유지한다. 추가적으로, 상기 장치 및 방법은 약 5 분 이내에 적어도 약 36 ℃의 피부측 온도를 달성하고 제공한다.

본 발명의 장치는 열원의 피부측에 배치되는 제1 단열 재료를 포함한다. 상기 장치는 추가적으로 열원의 상부측에서 열원 위에 배치되는 적어도 하나의 상부층 및, 제1 단열 재료와 사용자의 피부 또는 옷 사이에 배치되는 적어도 하나의 선택적인 피부측 층을 포함할 수 있다. 이러한 상부층 및/또는 선택적인 피부측 층(들)은, 외관, 촉감, 편안함, 색상, 형상, 맞춤 및 이들의 조합을 비롯한 다양한 이유와 용도로 제공될 수 있다. 또한, 상기 장치는, 열원의 상부측에 배치되고 사용자의 피부로부터 멀리 향하여 열원과 상부층 사이에 배치되는 제2 단열 재료를 포함할 수 있다.

피부측 온도에 대해 이전보다 최대한 양호한 제어를 제공하는 것 이외에도, 본 발명의 장치 및 방법은 또한 열을 전달하기 위한 장치의 보다 양호한 맞춤 및 정합을 제공한다. 특히, 이하에서 설명되는 바와 같이 복수 개의 히트 셀(heat cell)이 사용되는 경우, 복수 개의 히트 셀은 상기 장치가 다양한 방향 또는 축으로 굽어질 수 있고 가요성을 갖도록 함으로써 상기 발열 장치의 보다 양호한 맞춤을 달성하는 데에 도움이 된다. 따라서, 본 발명은, 장치가 과도하게 조이거나 과도하게 느슨하고 적소에 양호하게 유지되지 않음에 따른 피부에 대한 열 손상뿐만 아니라 압력, 마찰, 혹은 미끄럼에 따른 손상을 줄이거나 없앰으로써 전반적으로 양호한 피부 건강을 제공한다.

제1 단열 재료

본 명세서에서 사용될 때, 제1 단열 재료란 장치를 형성하기 위해 사용되는 임의의 상부층, 피부측 층, 및/또는 열원에 추가로 채용되는 단열 재료를 의미한다. 제1 단열 재료는 본 명세서에서 설명하는 제1 온도 변화 효과를 제공한다.

피부측 온도의 제어는 피부에 대한 열 관련 손상을 피하는 데 있어서 중요하다. 그러나, 사용자가 발열 장치의 효과를 느끼기 위해서는, 상기 장치를 사용자의 피부 위에 장착한 후에 인식할만한 온도 상승이 있어야만 한다. 보통 사람의 체온은 대략적으로 35 ℃이다. 따라서, 약 35 ℃보다 높은 온도는 보편적으로 피부에 따뜻한 것으로 인식된다. 그러나, 약 43 ℃보다 높은 온도는 피부에 화상을 유발할 수 있다. 발열 장치의 사용 조건이 변경되며, 이에 따라 발열 장치의 피부측 온도에 영향을 미치기 때문에, 특정 사용 조건에 있어서 일부 장치의 열원 온도 및 피부측 온도는 곧잘 43 ℃보다 높게 상승할 수 있다.

본 발명은 가열 개시 이후 약 5 분 이내에 약 36 ℃의 피부측 온도를 달성하고 제공하기 때문에, 본 발명을 이용하면, 상기 장치의 사용자는 신속하게 온기를 감지할 수 있다. 그러나, 열원의 피부측에 발열 장치에서의 제1 단열 재료를 이용하면, 사용자의 피부에 화상을 입히지 않으면서 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃의 목표 피부측 온도를 달성할 수 있다. 본 발명에서 이용 가능한 열원 온도는, 요구되는 피부측 온도보다 단지 약 2 ℃ 내지 약 3 ℃만큼 높을 필요가 있을 뿐이다. 추가적으로, 43 ℃보다 높은 열원 온도 및 사용 조건과 무관하게, 본 발명의 장치의 피부측 온도는 사용 시간 동안 약 43 ℃를 넘지 않는다. 본 발명의 장치의 피부측 온도는 가열 개시 이후 약 30 분 이내에, 대안으로 가열 개시 이후 약 15 분 이내에 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃의 목표 피부측 온도까지 가온된다.

피부측 온도는, 약 1 시간이 넘는 시간 동안, 대안으로 약 4 시간이 넘는 시간 동안, 대안으로 약 8 시간이 넘는 시간 동안, 대안으로 약 12 시간이 넘는 시간 동안, 대안으로 약 16 시간이 넘는 시간 동안, 그리고 대안으로 약 24 시간 동안 목표 온도 범위에서 유지될 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법은 사용자로부터 장치를 제거한 후, 적어도 약 2 시간 동안, 대안으로 약 8 시간 동안, 대안으로 약 16 시간 동안, 대안으로 약 1일 동안, 대안으로 약 3일 동안 통증 완화가 유지되도록 할 수 있다.

따라서, 열원의 피부측 상의 제1 단열 재료를 추가하면, 열원 온도의 변화(상승 또는 저하)의 효과를 감쇄시켜 오랜 시간 동안에 걸쳐 요구되는 온도 범위에서 상기 장치의 일관된 피부측 온도를 제공한다.

본 발명의 제1 단열 재료는 공기를 포함하여 그 단열 특성을 제공한다. 공기는 가장 효과적인 천연 단열재이다. 사용 중에 그 단열 특성을 유지하기 위해, 제1 단열 재료의 또 다른 바람직한 특성은, 등에 랩을 착용하는 동안 착용자의 등에 위치하는 바와 같이 사용 중에 일반적으로 발생되는 압력을 받을 때 절첩되지 않는 것이다.

제1 단열 재료로서 적절한 재료의 비한정적인 예에는, 개방 셀 폼(foam) 및/또는 폐쇄 셀 폼과 같은 폼, 부직물, 스폰지, 글라스 울, 섬유 유리가 포함된다. 이들 재료는 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 스펀본드 가공될 수 있고, 멜트블로운 가공될 수 있으며, 카드성형 가공될 수 있고, 하이드로폼(hydroform) 가공될 수 있으며, 발포 열성형(foamed thermoformed) 가공될 수 있고, 스프레이온(spray-on) 가공될 수 있으며, 에어레이 가공(air-lay)될 수 있고, 이들의 조합에 의해 가공될 수 있다. 구체적으로 유용한 단열 재료에는, 예컨대 미국 일리노이주 디어필드 프레지스 코포레이션으로부터 입수 가능한 폴리프로필렌 마이크로폼 MF060 및 역시 프레지스로부터 입수 가능한 폴리에틸렌 애스트로폼 - 1/32" (AF030), 1/16" (AF060), 1/32" (AF090)이 포함된다.

대안으로, 예를 들면, 하나 이상의 유형의 부직 재료로 된 층이 제1 단열 재료로서 사용될 수 있다. 복수 개의 부직 재료 층을 접거나, 재성형하거나 또는 적재하고, 서로 접착시켜 두께를 증가시킬 수 있으므로, 이에 따라 부직 재료 자체가 열원과 사용자의 피부 또는 옷 사이에 배치되는 제1 단열 재료일 수 있다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 비한정적인 예로서, 미국 뉴저지주 브릿지워터 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 #70-4589와 같은 건축용 접착제를 이용하여 이들 층을 접착시킬 수 있다. 대안으로, 이들 부직 재료는 초음파 방식으로, 열적으로 또는 부직 재료 접착과 관련된 분야의 당업자에게 공지된 다른 방식에 의해 서로 접착될 수 있다. 적절한 부직 재료의 비한정적인 예로는, 나일론, 레이온, 셀룰로오스 에스테르, 폴리비닐 유도체, 폴리올레핀, 폴리아미드 또는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 큐프로암모늄 셀룰로오스(미국 뉴욕주 뉴욕 아사히 카제이 어메리카 인크로부터 입수 가능함) 및 다른 고분자량 화합물뿐만 아니라 모직, 실크, 황마, 대마, 면, 린넨, 사이잘 및 모시를 비롯한 천연 재료가 포함된다. 구체적인 적절한 부직 재료의 비한정적인 예에는, 미국 버지니아주 웨이네스보로 피지아이 인크로부터 22 gsm(grams per square meter)로 입수 가능한 폴리프로필렌 카드성형 가공된 부직물 #6780, 또는 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 파이버웹으로부터 입수 가능한 매우 길게 카드성형 가공된 부직물, 또는 미국 뉴욕주 그레이트 넥 에프큐엔(FQN; First Quality Nonwovens) 인크로부터 입수 가능한 바와 같은 30 gsm SMMS(spunbond, meltblown, meltblown, spunbond) 라미네이트가 포함된다. 이들 부직 재료는 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 스펀본드 가공될 수 있고, 멜트블로운 가공될 수 있으며, 카드성형 가공될 수 있고, 매우 길게 카드성형 가공될 수 있으며, 에어레이 가공될 수 있고, 이들의 조합으로 가공될 수 있다. 이러한 부직 재료는 리델(Riedel)의 "부직물 접착 방법 및 재료(Nonwoven Bonding Methods and Materials)", Nonwoven World(1987)에 대체로 설명되어 있다.

제1 단열 재료는, 제1 단열 재료의 유형, 사용되는 열원의 유형, 및 요구되는 피부측 온도에 따라 필수적인 단열 특성을 제공하기 위해 약 1/64 인치 내지 약 1 인치의 두께를 갖는다. 대안으로, 제1 단열 재료는 약 1/32 인치 내지 약 1/2 인치, 대안으로 약 1/16 인치 내지 약 3/8 인치의 두께를 갖는다. 구체적으로 유용한 두께 및 유형의 제1 단열 재료는, 미국 일리노이주 디어필드 프레지스 코포레이션으로부터 입수 가능한 1/16 인치 두께의 폴리프로필렌 마이크로폼 MF060이다.

예컨대 열원의 피부측 및/또는 상부측에서 제1 단열 재료 및/또는 제2 단열 재료로서 폼을 사용하는 경우, 이러한 폼은 사용자의 체형과 동형이 될 수 있으며 이에 따라 열의 전달을 개선한다. 따라서, 복수 개의 히트 셀을 포함하는 열원 및 제1 단열 재료의 조합에 의해 발열 장치가 쉽게 체형과 동형이 될 수 있도록 함으 로써, 확실한 맞춤을 달성하기 위해 시도하는 중에 과도하게 장치를 조여야 할 필요가 줄어들게 된다.

제1 단열층은, 비한정적인 예로서, 발열성 조성물을 포함하는 열원에 접착될 수 있다. 이러한 접착은, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 비한정적인 예로서, 미국 뉴저지주 브릿지워터 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 #70-4589와 같은 건축용 접착제를 이용하여 행해질 수 있다. 대안으로, 이러한 접착은 초음파 방식으로, 열적으로, 또는 당업자에게 공지된 다른 방식에 의해 행해질 수 있다.

제1 단열 재료는, 제1 단열 재료와 사용자의 피부 또는 옷 사이에 있는 선택적인 피부측 재료층으로 덮여있을 수 있다.

열원

본 발명과 함께 이용 가능한 열원은, 단일 사용 열원, 재사용 가능한 열원 혹은 다중 사용 열원, 전기적 열원, 발열성 조성물 열원, 결정화열 조성물 열원, 및 이들의 조합일 수 있다.

본 발명에서 유용한 예시적인 열원은, 발열성 조성물을 포함하는 적어도 하나의 히트 셀을 포함한다. 상기 적어도 하나의 히트 셀은 적어도 2개의 마주보는 표면을 포함하는 단일화된 구조로 형성되며, 이때 적어도 하나의 표면은 공기 투과 성이고, 상기 발열성 조성물은 2개의 마주보는 표면 사이에 충전된다.

히트 셀의 실시예에 있어서, 2개의 마주보는 표면은 막 층 기판 표면일 수 있다. 막 층 기판 표면은 막 또는 부직 재료에 적층된 막으로 이루어질 수 있다. 일반적으로 선호되는 막은, 열 밀폐 가능하고 열적으로 쉽게 융합될 수 있는 막이다. 부직 재료가 사용되는 경우, 부직 재료는 막 층 기판에 대한 지지 및 일체성을 제공할 수 있다.

적절한 막의 비한정적인 예에는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리우레탄, 폴리스티렌 비누화 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 천연 고무, 재생 고무 및 합성 고무가 포함된다. 바람직한 막 층 두께는 약 1 내지 약 300 ㎛의 범위이며, 공기 투과성이거나 또는 공기 불투과성일 수 있다.

바람직한 부직 재료는 가벼운 중량 및 높은 인장 강도의 특징적 특성을 갖는다. 비한정적인 예로는, 나일론, 레이온, 셀룰로오스 에스테르, 폴리비닐 유도체, 폴리올레핀, 폴리아미드, 또는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 큐프로암모늄 셀룰로오스(미국 뉴욕주 뉴욕 아사히 카제이 어메리카 인크로부터 입수 가능함) 및 다른 고분자량 화합물뿐만 아니라 모직, 실크, 황마, 대마, 면, 린넨, 사이잘, 및 모시를 비롯한 천연 재료가 포함된다. 구체적으로 적절한 부직 재료의 비한정적인 예로는, 미국 버지니아주 웨이네스보로 피지아이 인크로부터 22 gsm으로 입수 가능한 폴리프로필렌 카드성형 가공된 부직물 #6780, 또는 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 파이버웹으로부터 입수 가능한 매우 길게 카드성형 가공된 부직물, 또는 미국 뉴욕주 그레이트 넥 FQN 인크로부터 입수 가능한 바와 같은 30 gsm SMMS 라미네이트가 포함된다. 부직 재료는 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 스펀본드 가공될 수 있고, 멜트블로운 가공될 수 있으며, 카드성형 가공될 수 있고, 매우 길게 카드 성형 가공될 수 있으며, 에어레이 가공될 수 있고, 이들의 조합으로 가공될 수 있다. 이러한 부직 재료는 리델의 "부직물 접착 방법 및 재료", Nonwoven World(1987)에 대체로 설명되어 있다.

바람직한 막 층 기판 표면은, 막, 임의의 건축용 접착제 및 부직물과 같은 모든 적층 재료의 조합으로서 총 두께가 약 400 내지 약 1500 ㎛인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 또는 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트)(EVA)의 막에 적층된 폴리프로필렌(PP) 부직 시트를 포함한다. 본 발명과 함께 이용하는 경우 유용하며 상업적으로 입수 가능한 부직 시트의 예는, 미국 버지니아주 웨이네스보로에 소재한 피지아이(Polymer Group International)로부터 입수 가능한 재료 번호 제W502FWH호가 있다. 본 발명과 함께 이용하는 경우 유용하고 상업적으로 입수 가능한 폴리프로필렌/에틸렌 비닐 아세테이트(PP/EVA) 막 재료의 예로는, 미국 오하이오주 신시네티의 클로페이 플라스틱스로부터 입수 가능한 제DH245호가 있다.

2개의 마주보는 표면은, 파우치, 리세스, 엔벨로프, 포켓 또는 챔버를 형성하도록 2개의 막 층 기판 표면의 둘레를 서로 접합시킴으로써 형성될 수 있다. 각각의 재료의 막측은, 파우치, 리세스, 엔벨로프, 포켓, 또는 챔버의 내측(즉, 충전되는 쪽)을 향하며, 부직측은 외부를 향한다. 파우치는 또한 열성형, 기계적 엠보싱, 진공 엠보싱, 또는 다른 수단에 의해 막 층 기판 표면에 제작될 수 있다. 바람직한 방법은, 마릴린 배커(Marilyn Bakker)가 편저한 "열성형(Thermoforming)", 더 윌리 엔사이클로피디아 오브 패키징 테크놀로지(The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology), pp 668-675 (1986)에 설명된 바와 같이 열성형에 의한 것 이다.

결과적인 히트 셀은, 이로써 한정되는 것은 아니지만 디스크형, 삼각형, 피라미드형, 원추형, 구형, 정사각형, 입방형, 직사각형, 직사각 평행육면체, 실린더형, 및 타원형을 비롯한 임의의 기하학적 형상을 가질 수 있다.

히트 셀의 공기 투과도는, 파우치, 리세스, 엔벨로프, 포켓 또는 챔버를 형성하고/형성하거나 덮는 막 층 기판 표면을 위한 막 혹은 막 코팅을 선택함으로 제공될 수 있다. 요구되는 투과도는, 미공성 막에 의해, 또는 기공 혹은 구멍이 형성된 불투과성 막에 의해 제공될 수 있다. 이러한 기공 또는 구멍의 형성은, 사출성형 캐스팅/진공 성형에 의해 또는 고온 니들 천공법에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 공기 투과도는, 예컨대 적어도 하나의 핀, 바람직하게는 약 20 개 내지 약 60 개의 핀으로 이루어진 어레이를 이용하여 적어도 하나의 막 층 기판 표면에 통기 구멍을 천공함으로써 제공될 수 있다. 바람직하게는 상부 막 층 기판 표면에 통기 구멍이 마련되지만, 하부 막 층 기판 표면에 통기 구멍을 마련하고/마련하거나 상부 막 층 기판 표면 및 하부 막 층 기판 표면 양자에 통기 구멍을 마련하는 것도 역시 가능할 수 있다.

본 발명과 함께 이용 가능한 투과도의 비한정적인 예에는, 약 4 cfm 미만, 대안으로 약 3 cfm 미만, 대안으로 약 2 cfm 미만, 대안으로 약 1.5 cfm 미만, 그리고 대안으로 약 0.8 cfm 미만인 공기 투과도(ASTM D737-96에 기재된 방법을 사용하여 측정됨)가 포함된다.

일반적으로, 폴리프로필렌/에틸렌 비닐 아세테이트 층과 같은 막 층 기판 표 면에 포켓을 구성하며, 입자상 발열성 예혼합물을 구성하고, 정해진 양의 입자상 발열성 예혼합물을 각각의 포켓에 추가하며, 신속하게 입자상 발열성 예혼합물을 염수 용액(brine solution)과 함께 조제하여 발열성 조성물을 형성하고, 사전에 형성된 포켓 수용층의 에틸렌 비닐 아세테이트측을 향하는 에틸렌 비닐 아세테이트측을 이용하여 충전된 포켓 위에 폴리프로필렌/에틸렌 비닐 아세테이트 막 층 기판 표면의 평평한 시트를 배치함으로써 발열성 조성물을 포함하는 히트 셀을 준비할 수 있다. 2개의 막 층 기판 표면은, 적은 열을 이용하여 서로 접착되며, 이에 따라 복수 개의 히트 셀을 포함하는 단일화된 구조를 형성한다. 충전된 포켓을 형성하고/형성하거나 덮는 폴리프로필렌/에틸렌 비닐 아세테이트 막 층 기판 표면에는 복수 개의 구멍이 형성될 수 있으며, 이에 따라 하나 또는 2개의 막 층 기판 표면은 공기 투과성으로 제작된다. 본 발명과 함께 사용 가능한 입자상 발열성 예혼합 조성물의 구성성분의 비한정적인 예로는, 철 분말, 탄소, 흡착성 겔 재료, 및 물이 포함된다. 염수 용액의 구성성분의 비한정적인 예로는, 금속 염 및 물이 포함되며, 선택적으로 티오황산염 나트륨과 같은 수소 가스 반응 억제제가 포함된다.

발열성 조성물의 발열 산화 반응의 속도, 유지시간 및 온도는 발열성 조성물의 산화 반응을 위해 이용 가능한 공기의 양을 조절함으로써 필요에 따라 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 막 층 기판 표면(들)의 천공도(degree of perforation)를 변경하고 막 층 기판 표면(들)을 통해 복수 개의 구멍을 제공하는 등의 방법에 의해 공기 투과성인 막 층 기판 표면(들)을 통한 공기 확산 및/또는 투과도를 변경시킬 수 있다. 발열 반응을 변경시키는 다른 방법으로는, 이로써 한 정되는 것은 아니지만, 예컨대 특정 성분을 선택하거나 성분의 입자 크기를 변경함으로써 열원의 성분을 선택하는 방법이 포함된다. 추가적으로, 예컨대 질석과 같은 물 관리제 및/또는 폴리아크릴산염 나트륨과 같은 물 흡착성 겔 약품을 포함함으로써, 그리고 첨가되는 염수의 양을 변경함으로써, 공기 확산을 위한 발열성 조성물의 공극율을 변경시킬 수 있다.

복수 개의 히트 셀을 포함하는 결과적인 단일 구조는 단독으로 사용될 수 있거나 또는 일회용 랩 및 재사용 가능한 랩과 같은 다양한 크기와 형상의 발열 장치에 통합될 수 있다. 전형적인 랩 장치는 요구되는 신체 위치 상에 상기 장치를 유지하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 이러한 수단의 비한정적인 예로는, 후크 및 루프 타입 파스너(closure) 및/또는 점착물을 갖춘 스트랩이 포함된다.

전술한 바와 같이 공기로 활성화되는 발열성 조성물 히트 셀을 포함하는 열원은, 바람직하게는 부가적인 공기 불투과성 패키지에 패키징되어 원할 때까지 산화 반응이 일어나지 않도록 한다.

대안으로, 점착 스트립과 같이 공기 불투과성이며 제거 가능한 스트립이 공기 투과성인 막 층 기판 표면에 있는 천공부 위에 배치될 수 있으며, 이에 따라 스트립이 제거될 때 공기가 히트 셀로 유입되어 산화 반응을 활성화시킨다. 대안으로, 발열 장치에 일체로 통합되는 대신, 재사용 가능할 수 있는 랩 장치에 해제 가능하게 부착 가능하고 사용 후 폐기 가능할 수 있는 시트 또는 적층 구조와 같은 별도의 열원 구조로 히트 셀을 성형할 수 있다.

상부층

본 발명의 실시예의 선택적인 상부층은 부직 재료일 수 있다. 상부층에 적절한 재료의 비한정적인 예로는, 나일론, 레이온, 셀룰로오스 에스테르, 폴리프로필렌, 폴리비닐 유도체, 폴리올레핀, 폴리아미드, 또는 폴리에스테르, 큐프로암모늄 셀룰로오스 섬유(미국 뉴욕주 뉴욕 아사히 카제이 어메리카 인크로부터 입수 가능함) 및 다른 고분자량 화합물뿐만 아니라 모직, 실크, 황마, 대마, 면, 린넨, 사이잘, 및 모시를 비롯한 천연 재료가 포함된다. 구체적으로 적절한 부직 재료의 비한정적인 예로는, 미국 버지니아주 웨이네스보로에 소재하는 피지아이 인크로부터 22 gsm으로 입수 가능한 폴리프로필렌 카드성형 가공된 부직물 #6780, 또는 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 파이버웹으로부터 입수 가능한 매우 길게 카드성형 가공된 부직물, 또는 미국 뉴욕주 그레이트 넥에 소재한 에프큐엔 인크로부터의 라미네이트와 같은 30 gsm SMMS 라미네이트가 포함된다. 부직 재료는 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 카드성형 가공될 수 있고, 매우 길게 카드성형 가공될 수 있으며, 스펀본드 가공될 수 있고, 멜트블로운 가공될 수 있으며, 에어레이 가공될 수 있고, 이들의 조합으로 가공될 수 있다. 이러한 부직 재료는 리델의 "부직물 접착 방법 및 재료", Nonwoven World(1987)에 대체로 설명되어 있다. 상부층은 열원의 상부측 상에서 열원 위에 배치될 수 있고, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같은 비한정적인 예로서 미국 뉴저지주 브릿지워터 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 #70-4589와 같은 핫멜트 건축용 접착제를 이용하여 부착될 수 있으며, 15 gsm으로 나선형으로 부착될 수 있다. 대안으로, 이러한 접착은 초음파 방식으로, 열적으로, 또는 당업자에게 공지된 다른 방식에 의해 이루어질 수 있다.

선택적인 피부측 층

본 발명의 장치는 또한 제1 단열 재료 위에 배치되는 선택적인 피부측 층을 포함할 수 있으며, 이에 따라 선택적인 피부측 층은 제1 단열 재료와 사용자의 피부 또는 옷 사이에 있게 된다. 선택적인 피부측 층은, 당업자가 이해할 수 있는 비한정적인 예로서 미국 뉴저지주 브릿지워터 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 #70-4589와 같은 핫멜트 건축용 접착제를 이용하여 부착될 수 있고, 15 gsm으로 나선형으로 부착될 수 있다. 대안으로, 이러한 접착은 초음파 방식으로, 열적으로, 또는 당업자에게 공지된 다른 수단에 의해 이루어질 수 있다.

선택적인 피부측 층은, 예컨대 부직 재료로 된 층일 수 있다. 선택적인 피부측 층에 적절한 재료의 비한정적인 예로는, 나일론, 레이온, 셀룰로오스 에스테르, 폴리비닐 유도체, 폴리올레핀, 폴리프로필렌, 폴리아미드 또는 폴리에스테르, 큐프로암모늄 셀룰로오스(미국 뉴욕주 뉴욕 아사히 카제이 어메리카 인크로부터 입수 가능함) 및 다른 고분자량 화합물뿐만 아니라 모직, 실크, 황마, 대마, 면, 린넨, 사이잘, 및 모시를 비롯한 천연 재료가 포함된다. 구체적으로 적절한 부직 재료의 비한정적인 예로는, 미국 버지니아주 웨이네스보로에 소재하는 피지아이 인크로부터 22 gsm으로 입수 가능한 폴리프로필렌 카드성형 가공된 부직물 #6780, 또는 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 파이버웹으로부터 입수 가능한 매우 길게 카드성형 가공된 부직물, 또는 미국 뉴욕주 그레이트 넥에 소재한 에프큐엔 인크로부터 입수되는 30 gsm SMMS 라미네이트와 같은 SMMS 라미네이트가 포함된다. 부직 재료 는 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이 카드성형 가공될 수 있고, 매우 길게 카드성형 가공될 수 있으며, 스펀본드 가공될 수 있고, 멜트블로운 가공될 수 있으며, 에어레이 가공될 수 있고, 이들의 조합으로 가공될 수 있다. 이러한 부직 재료는 리델의 "부직물 접착 방법 및 재료", Nonwoven World(1987)에 대체로 설명되어 있다.

제2 단열 재료

제1 단열 재료에 추가하여, 열원과 상부층 사이에 제2 단열 재료가 배치될 수 있다. 제2 단열 재료는 제1 단열 재료와 동일하거나 상이한 재료일 수 있으며, 제1 단열 재료에 대해 전술한 재료로부터 선택될 수 있다. 그러나, 장치의 상부측 상에 제2 단열 재료를 사용하고 이 장치의 상측부가 공기 투과성인 경우, 공기에 의해 활성화되는 발열성 조성물이 장치의 열원으로서 사용된다면, 공기가 장치에 유입되어 발열성 조성물을 활성화시키도록 하기 위해 제2 단열 재료는 반드시 공기 투과성이거나 또는 공기 투과성으로 제작되어야 한다. 제2 단열 재료는, 당업자가이해할 수 있는 바와 같은 비한정적인 예로서, 미국 뉴저지주 브릿지워터 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 #70-4589와 같은 핫멜트 건축용 접착제에 의해 발열성 열원의 상부 막 기판 표면에 및/또는 상부층에 부착될 수 있고 15 gsm으로 나선형으로 부착될 수 있다. 대안으로, 이러한 접착은 초음파 방식으로, 열적으로 또는 당업자에게 공지된 다른 수단에 의해 이루어질 수 있다.

부착 수단

본 발명의 장치는 목, 어깨, 등, 복부, 손, 손목, 팔, 팔꿈치, 다리, 무릎 및 발목과 같은 다양한 신체 부분 상에 또는 신체 부분 주위에 장치를 유지하기 위한 다양한 수단을 구비할 수 있다. 이러한 수단의 비한정적인 예로는, 가요성이 있고/있거나 탄성이 있을 수 있는 적어도 하나의 스트랩, 점착물, 후크 및 루프 고정 시스템, 및 이들의 조합이 포함된다.

선택적인 구성요소

본 발명의 피부 온도 조절을 위한 장치는 장치로부터 배출될 구성요소를 선택적으로 통합함에 있어서 특히 유리하다. 이러한 구성요소의 비한정적인 예로는, 방향족 화합물, 피부 치료용 화합물, 약제용 약품 또는 치료용 약품, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 선택적인 구성요소는 별도의 층으로서 히트 셀에 통합될 수 있으며, 적어도 하나의 히트 셀의 막 층 기판(전술한 바와 같음) 중 적어도 하나에 통합될 수 있고, 제1 단열 재료에 통합될 수 있으며/있거나 상부층 및/또는 피부측 층에 통합될 수 있다. 이러한 구성요소의 비한정적인 예에는, 멘톨, 장뇌, 유칼립투스 및 이들의 조합물; 벤즈알데히드, 시트랄, 데카날, 알데히드, 및 이들의 조합물; 항생제, 비타민, 피부 치료용 및/또는 연화용 및/또는 조절용 화합물, 항바이러스제, 항균제, 진통제, 항염증제, 항소양제(antipruritics), 해열제(antipyretics), 마취제, 항미생물제(antimicrobial agents), 및 이들의 조합물이 포함된다. 또한, 상기 장치는 하나 이상의 히트 셀의 막 층 기판 중 적어도 하나에 통합되거나 또는 별도의 층으로서 통합되는 땀 흡수용 구성요소 및/또는 자체 점착성 구성요소를 포함할 수 있다.

온도 변화율 조절 방법

본 명세서에서 사용될 때, 장치에 의해 제공되는 "온도 변화율"이란, 열원 온도에 대한 장치의 피부측 온도의 변화율이며, 정해진 시험 조건에서 후술하는 바와 같이 측정된다. 본 발명의 장치 및 방법은 약 0.8 미만의 온도 변화율을 제공하며, 즉 열원 온도가 1 ℃ 변할 때마다 장치의 피부측 온도는 약 0.8 ℃ 미만으로 변화한다.

측정 대상 장치는 23 ℃ +/- 0.2 ℃로 유지되는 온도 제어실에서 측정된다. 상기 온도 제어실에서는 온도 측정 장소에 걸쳐 공기 유동이 존재해서는 안 된다.

장치를 측정할 때, 온도 변화율은 열원을 제외하고는 전체적으로 장치에 의한 것이다. 전술한 바와 같은 상부층 및 피부측 층의 재료와 같이 발열 장치에서 사용되는 대부분의 재료는, 어느 정도의 단열 특성을 갖는다. 발열 장치의 온도 변화율을 측정할 때, 상기 장치는 분해되어야만 하고 제거되는 열원, 즉 임의의 발열성 조성물, 입자상 조성물, 겔 타입 조성물, 또는 전기 소자는 시험 대상 장치로부터 제거되어야만 한다.

장치의 온도 변화율은, 장치의 피부측이 핫 플레이트의 표면으로부터 멀리 떨어진 상태에서 핫 플레이트의 표면 상에 (장치의 열원이 제거된 상태로) 장치를 테이핑함으로써 측정된다. 사용되는 핫 플레이트는 가변 온도 제어 설정을 이용하는 실험실용 핫 플레이트이며, 미국 아이오와주 듀부크에 소재한 바스테드/써몰린이 제작한 모델 제SP 49625호(또는 등가의 모델)이다. 핫 플레이트의 가열 제어 정도를 증가시키기 위해, 미국 코네티컷주 브리스톨에 소재한 웨너 일렉트릭이 제작한 파워스탯 가변 단권변압기(Powerstat variable autotransformer)에 핫 플레이 트를 연결한다.

시험 대상 장치는 미국 미네소타주 세인트 폴에 소재한 쓰리엠 컴퍼니가 제작한 3M 6200 테이프를 이용하여 핫 플레이트에 테이핑된다. 상기 장치는 핫 플레이트의 표면과 양호하고 균일하게 접촉을 유지하는 것이 중요하다. 따라서, 상기 장치의 에지는 핫 플레이트의 표면에 테이핑된다. 어떠한 방식으로도 상기 장치를 신장시키거나 또는 변형시키지 않도록 주의한다. 3M 6200 테이프는, 가요성이 있고 신장 가능하며, 상기 장치를 신장시키거나 또는 변형시키지 않으면서 상기 장치가 평평하게 유지되도록 보장하고 핫 플레이트의 표면과 양호하고 균일하게 접촉하도록 보장하기 위해 요구되는 장력을 제공하기 때문에 사용된다.

핫 플레이트의 표면의 온도를 측정하기 위해, 미국 코네티컷주 스탬포드에 소재한 오메가 엔지니어링 인크로부터 입수한 열전쌍으로서, 직경이 0.010 인치이고 부품번호가 제SC-GG-K-30-36호인 타입 K 단열 비드형 와이어 열전쌍을 사용한다. 열전쌍은, 발열 장치가 테이핑되는 위치에 인접한 핫 플레이트의 표면 상의 소정 위치에서 3M 6200 테이프를 이용하여 핫 플레이트의 표면에 테이핑된다.

상기 장치의 피부측의 온도를 측정하기 위해, 3M 6200 테이프를 이용하여 타입 K 열전쌍을 장치의 피부측에 테이핑한다.

2개의 열전쌍 모두는, 미국 코네티컷주 스탬포드에 소재하는 오메가 엔지니어링 인크가 제작한 모델 제HH84호인 하나의 핸드헬드 온도계에 부착된다.

장치의 온도 변화율을 시험하기 위해, 핫 플레이트의 표면에 테이핑된 열전쌍에 의해 측정되는 바와 같은 50 ℃의 안정적인 온도로 핫 플레이트를 설정한다. 핫 플레이트는 제작자에 의해 보정(calibration)된다. 핫 플레이트는 15 분 동안 안정화되도록 허용된다. 일단 핫 플레이트의 온도가 안정화되면, 시험 대상 장치는 핫 플레이트에 테이핑된다. 다음으로 제2 열전쌍이 전술한 바와 같은 장치에 테이핑되며, HH84 온도계에 연결된다. 2개의 열전쌍은 모두 HH84 온도계에 부착된다. HH84는 이중 채널 온도계이므로 단지 하나의 온도계만이 필요하다. HH84 온도계는 제작자에 의해 사전에 보정되며, '온(on)' 버튼을 누르면 데이터를 획득하고 기록하도록 설정된다. 다음으로 핫 플레이트에 대한 전원은 꺼지고, HH84 온도계의 데이터 획득 특징부가 켜진다. HH84 온도계는 데이터 획득 능력이 있으며, 온도계에 부착되는 2개의 열전쌍에 대해 적어도 1 시간 동안 매 3 초마다 온도 측정값을 기록하도록 프로그래밍되어 있다. HH84 온도계로부터의 데이터는 이후 컴퓨터로 전달되며, 이 컴퓨터에서는 엑셀 스프레드시트(엑셀 소프트웨어는 미국 워싱턴주 레드몬드에 소재하는 마이크로소프트 코포레이션으로부터 입수 가능함)에서 이들 데이터를 도표화한다. 핫 플레이트가 냉각됨에 따라, 핫 플레이트의 표면과 발열 장치의 피부측의 표면 사이의 온도차는 시간에 따라 기록된다. 핫 플레이트의 열량(thermal mass) 때문에, 냉각 속도는 핫 플레이트 표면 및 발열 장치 상에서 정상상태 온도값을 읽을 수 있을 정도로 충분히 느리다.

계산

본 발명의 장치 및 방법은, 열원 온도의 상승 또는 하강으로 인해 발열 장치의 피부측 온도가 보다 작게 (1에 대해서 1 미만으로) 상승 또는 하강하도록 한다. 일단 온도 측정값이 기록되면, 미국 캘리포니아주 산호세에 소재하는 시스탯 소프 트웨어 인크로부터 입수 가능한 시그마 플롯 소프트웨어를 이용하여 방정식 T_TD = m × T_HP + b에 맞도록, 대응하는 핫 플레이트 온도에 대한 발열 장치의 피부측 온도의 최소 자승 선형 회귀 분석이 행해진다. 변수 T_TD 및 T_HP는 각각 발열 장치(TD)의 피부측 온도 및 핫 플레이트(HP)의 표면 온도를 나타낸다. m은 직선의 기울기이며, b는 T_HP가 0일 때 T_TD 축과의 교차점이다. 시험 대상 장치의 온도 변화율은 직선의 기울기, 즉 m에 반영된다. 직선의 기울기, 즉 m은, 시험 대상 장치의 피부측 온도가 열원 온도의 변화에 대해 변화하는 양상을 나타낸다. 본 발명의 장치 및 방법은 약 0.8 미만의 기울기, 즉 0.8 미만의 m을 제공한다. 최소 자승 분석은 직선을 데이터 점에 맞추기 위해 데이터 점에서 행해지는 표준 통계 분석이다. 이러한 분석은 1978년 존 윌리 앤드 선즈, 인크가 펴낸 조지 이. 피. 박스, 윌리엄 지. 헌터, 제이. 스튜어트 헌터의 "실험을 위한 통계학"의 453 내지 455 쪽에 설명되어 있다.

제작 방법

본 발명에 따른 장치는 다수의 다양한 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명의 장치의 실시예는, 열원으로서 전술한 바와 같이 제작되며 복수 개의 히트 셀을 구비하는 단일 시트 구조를 형성하고, 이 시트 구조를 소정 장치 형상으로 절단한 후 건축용 접착제를 이용하여 제1 단열 재료, 상부층 및/또는 선택적인 피부측 층과 같은 하나 이상의 층을 부착함으로써 제작될 수 있다. 제1 단열 재료는 열원과 선택적인 피부측 층 사이에 배치될 수 있거나, 또는 전술한 바와 같 이 사용자의 피부 또는 옷에 직접 접촉될 수 있다.

발열성 조성물을 열원으로서 사용한다면, 발열성 조성물을 둘러싸는 막 층 기판 표면 중 적어도 하나는 바람직하게는 공기 투과성이며, 이는 장치의 피부측으로부터 멀리 떨어져 열원의 상부에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 막 층 기판 표면 중 단지 하나만이 공기 투과성이고 열원의 공기 투과 가능한 측면이 사용자의 피부를 향해 배치되는 경우, 여전히 발열성 조성물에 공기가 도달하도록 공기 투과도를 조절할 수 있다. 예를 들면, 통기 구멍은, 열원으로의 공기 유동이 반응속도를 결정하지 않도록 충분히 크게 크기면에서 조절될 수 있다. 대안으로, 발열성 조성물의 공극율을 변경하여 반응속도를 결정하는 단계가 되도록 할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 공기 투과성인 막 층 기판 표면은 장치의 피부측으로부터 멀리 떨어져 열원의 상부측에 있다.

예

다음의 비한정적인 예는 추가적으로 본 발명의 범위에 속하는 실시예를 설명하고 예시한다. 이들 예는 오로지 설명을 목적으로 제시된 것이고 본 발명을 한정하는 것으로 간주해서는 안 되는데, 왜냐하면 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 이들 예의 다수의 변형이 가능하기 때문이다.

도 1 내지 도 5의 개략적인 도면은 단지 본 발명의 장치를 형성할 수 있는 구성요소의 배치 및 정렬상태를 나타내기 위해 사용된다. 이들 구성요소는 축적에 맞도록 도시된 것이 아니다. 도 1 내지 도 5의 모든 열원은 단지 예시를 목적으로 사용되는 타원 형상의 영역으로 도시되며, 임의의 특정 열원을 나타내지 않을 뿐만 아니라 임의의 이러한 열원의 비례하는 크기 또는 형상으로 나타내지 않는다.

도 1은, 제1 단열 재료(2)가 열원(4)의 피부측 상에 배치되며 건축용 접착제(6)에 의해 상기 피부측에 부착되는 것인 본 발명의 실시예의 개략적인 도면이다.

도 2는, 제1 단열 재료가 피부측 층과 열원 사이에 배치되는 것인 본 발명의 실시예의 개략적인 도면이다. 폼 재료, 부직 재료, 스펀본드 가공된 재료, 카드성형 가공된 재료, 하이드로폼 재료, 또는 에어레이 가공된 단열 재료로 된 층은, 발열 장치의 피부측 층과 열원 사이에서 제1 단열 재료로서 사용된다. 이러한 실시예는, 열원(12)에 15 gsm으로 나선형으로 부착되는 건축용 접착제(10)(즉, 미국 뉴저지주 브릿지워터에 소재한 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 핫멜트 건축용 접착제 #70-4589)에 의해 부착되는 상부측 층(8)을 구비한다. 제1 단열 재료(14)는 건축용 접착제(10)에 의해 열원(12) 및 피부측 층(16)에 부착된다.

도 3은, 제1 단열 재료가 피부측 층과 열원 사이에 통합되고 제2 단열 재료가 상부측 층 및 열원 사이에 통합되는 것인 본 발명의 실시예의 개략적인 도면이다. 열원의 상부측 및 피부측 상에서 사용되는 단열 재료는 동일한 재료일 수 있거나 상이한 재료일 수 있다. 장치는 상부층(18)을 구비하고, 폼 단열 재료, 부직 단열 재료, 스펀본드 가공된 단열 재료, 카드성형 가공된 단열 재료, 하이드로폼 가공된 단열 재료 또는 에어레이 가공된 단열 재료와 같은 제2 단열 재료(20)를 구비한다. 제2 단열 재료(20)는 건축용 접착제(22)(즉, 미국 뉴저지주 브릿지워터 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 #70-4589)에 의해 상부층(18)에 부착된다. 제2 단열 재료(20)는 건축용 접착제(22)에 의해 열원(24)에 부착된다. 제1 단열 재료(26)는 건축용 접착제(22)에 의해 열원(24)의 피부측에 부착된다. 제1 단열 재료(26)는 건축용 접착제(22)(즉, 미국 뉴저지주 브릿지워터 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 #70-4589)에 의해 피부측 층(28)에 부착된다.

도 4는, 제1 단열 재료가 열원의 피부측에 부착되고 또한 발열 장치의 피부측 층을 형성하는 것인 실시예의 개략적인 도면이다. 상부층(30)은 건축용 접착제(32)(즉, 미국 뉴저지주 브릿지워터 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 #70-4589)에 의해 열원(34)에 부착된다. 제1 단열 재료(36)는 건축용 접착제(32)를 이용하여 열원(34)의 피부측에 부착되며, 발열 장치의 피부측 층을 형성한다.

도 5는, 제1 단열 재료가 복수 개의 부직 재료로 된 층으로 이루어지며, 이 부직 재료는 두께를 증가시켜 제1 단열 재료를 형성하도록 절첩되거나 재성형되거나 또는 적층되고 서로 접합되며, 또한 발열 장치의 피부측 층을 형성한다. 이들 층은 건축용 접착제(즉, 미국 뉴저지주 브릿지워터 내셔널 스타치 앤드 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 #70-4589)를 이용하여 접착된다. 상기 장치는 상부층(38), 건축용 접착제(42)를 이용하여 장치의 상부측에 부착되는 열원(40)을 구비한다. 건축용 접착제(42)는 제1 단열 재료(44)를 열원(40)의 피부측에 부착시킨다.

도 6은, 사용자의 등 및/또는 둔부 영역에서 사용하기 위한 본 발명의 발열 장치의 실시예의 평면도이다. 상기 장치(46)는 복수 개의 히트 셀(48)을 구비하며, 사용자의 몸통 및/또는 둔부 주위를 감쌀 수 있는 연장 스트랩 부분(50a, 50b)을 구비한다. 부착 수단(52)(즉, 후크 및 루프 고정 시스템의 일부)이 스트랩 부분(50a)의 일단부에 도시되어 있다. 부착 수단(52)은 스트랩 부분(50a, 50b)을 함께 고정시켜 사용자의 몸통 및/또는 둔부 둘레에 상기 장치를 유지하기 위해 사용된다. 대응하는 부착 수단이 스트랩(50b) 상에 배치되지만 도시된 도면에서는 볼 수 없다.

도 7은 도 6에 도시된 실시예의 부분 단면도이다. 장치(46)는, 발열성 조성물(62)을 둘러싸는 제1 막 층(58) 및 제2 막 층(60)으로 구성된 열원에 건축용 접착제(56)로 부착되는 상부층(54)을 포함한다. 제1 단열 층(64)은 건축용 접착제(66)에 의해 제2 막 층(60)에 부착된다. 피부측 층(68)은 건축용 접착제(70)에 의해 제1 단열 층(64)에 부착된다.

다른 실시예에 있어서는, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 도시되지는 않았지만, 사용되는 열원에 따라 일관된 피부측 온도를 제공하는 장치가 단일 사용 장치뿐만 아니라 다중 사용 장치로서 또는 다중 사용 장치 내에 형성될 수 있다. 재사용 가능하고/가능하거나 다중 사용 가능한 장치의 비한정적인 예는, 열원을 유지하는 재사용 가능한 포켓 내에 적어도 하나의 제1 단열 재료의 적어도 하나의 층을 구비하는 장치를 포함하며, 이때 제1 단열 재료는 사용 중에 사용자의 피부 또는 옷과 열원 사이에 배치된다.

추가적인 실시예에 있어서, 예컨대 제1 단열 재료를 유지하는 랩 장치가 열원과 사용자의 피부 사이에서 적소에 위치하는 경우, 제1 단열 재료(들)는 직접 사용자의 피부에 부착되는 장치 또는 시스템의 분리 가능하고/가능하거나 제거 가능한 부분으로서 부착될 수 있거나, 시스템의 일부로서 사용될 수 있다.

본 명세서에서 개시되는 치수 및 값은 기재된 정확한 수치의 값으로서 엄격하게 제한되는 것으로 이해해서는 안 된다. 대신, 달리 명시되지 않는 한, 이러한 각각의 치수는 기재된 값과 그 값 주위의 기능적으로 등가인 범위 양자를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, "40 mm"로 개시된 치수는 "약 40 mm"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 상세한 설명에 인용된 모든 문헌은, 인용함으로써 본 명세서의 대응 부분에 포함되는데, 임의의 문헌의 인용부는 이 인용부를 본 발명에 대한 종래 기술로서 인정한다는 의미로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에서의 용어의 임의의 의미 혹은 정의가, 인용함으로써 포함되는 문헌에서의 동일한 단어의 임의의 의미 혹은 정의와 상충되는 경우에는, 본 명세서에서 해당 용어에 부여된 의미 또는 정의에 따르도록 한다.

본 발명의 특정 실시예를 예시하고 설명하였지만, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도 다양한 다른 변경 및 변형이 행해질 수 있음은 당업자에게 명확하다. 따라서, 첨부된 청구범위에서는 이러한 모든 변경 및 변형이 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (42)

1. 일관된 피부측 온도를 제공하는 장치로서, 열원의 피부측 상에 배치되는 제1 단열 재료를 포함하며, 상기 장치는 약 0.8 미만의 온도 변화율을 제공하는 것인 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 약 0.7 미만의 온도 변화율을 제공하는 것인 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 장치는 약 0.5 미만의 온도 변화율을 제공하는 것인 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 장치는 약 43 ℃ 미만의 피부측 온도를 제공하고 유지하는 것인 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 장치는 약 36 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이의 피부측 온도를 제공하고 유지하는 것인 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 장치는 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이의 피부측 온도를 제공하고 유지하는 것인 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 장치는 가열 개시 후 약 5 분 이내에 적어도 약 36 ℃인 상기 장치의 피부측 온도를 제공하는 것인 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 장치는 가열 개시 후 약 30 분 미만 이내에 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이인 피부측 온도를 제공하는 것인 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 장치는 가열 개시 후 약 15 분 미만 이내에 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이인 피부측 온도를 제공하는 것인 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 장치는 약 24 시간 이하의 시간 동안 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이의 피부측 온도를 제공하고 유지하는 것인 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 제1 단열 재료는 폼, 부직물, 스폰지, 글라스 울, 섬유 유리, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 제1 단열 재료는 약 1/64 인치 내지 약 1 인치의 두께를 갖는 것인 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 제1 단열 재료는 약 1/32 인치 내지 약 1/2 인치의 두 께를 갖는 것인 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 제1 단열 재료는 약 1/16 인치 내지 약 3/8 인치의 두께를 갖는 것인 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 열원은 단일 사용 열원, 재사용 가능한 열원, 결정화열 열원, 입자상 발열성 조성물, 전기적 열원, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 열원은 입자상 발열성 조성물을 포함하는 적어도 하나의 히트 셀을 포함하는 것인 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 히트 셀은 적어도 2개의 마주보는 표면을 포함하는 단일화된 구조로 형성되며, 이때 적어도 하나의 표면은 공기 투과성이고, 상기 입자상 발열성 조성물은 상기 2개의 마주보는 표면 사이에 배치되는 것인 장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 열원의 상부측 상에 배치되는 상부층을 더 포함하는 것인 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 상부층은 부직 재료인 것인 장치.
20. 제18항에 있어서, 상기 상부층은, 나일론, 레이온, 셀룰로오스 에스테르, 폴리비닐 유도체, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 셀룰로오스, 모직, 실크, 황마, 대마, 면, 린넨, 사이잘, 모시 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료인 것인 장치.
21. 제1항에 있어서, 피부측 층을 더 포함하는 것인 장치.
22. 제21항에 있어서, 상기 피부측 층은 부직 재료인 것인 장치.
23. 제21항에 있어서, 상기 피부측 층은, 나일론, 레이온, 셀룰로오스 에스테르, 폴리비닐 유도체, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 셀룰로오스, 모직, 실크, 황마, 대마, 면, 린넨, 사이잘, 모시 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 재료인 것인 장치.
24. 제21항에 있어서, 상기 제1 단열 재료는 상기 열원 및 상기 피부측 층 사이에 배치되는 것인 장치.
25. 제1항에 있어서, 상기 열원의 상부측 상에 배치되는 제2 단열 재료를 더 포 함하는 것인 장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 제2 단열 재료의 상부측 상에 배치되는 상부층을 더 포함하는 것인 장치.
27. 제25항에 있어서, 상기 제2 단열 재료는, 폼, 부직물, 스폰지, 글라스 울, 섬유 유리, 스프레이 온 재료(spray-on material), 에어레이 가공된 재료, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 장치.
28. 제1항에 있어서, 방향족 화합물, 피부 치료용 화합물, 약제용 화합물, 치료용 화합물, 비타민, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 추가적인 구성요소를 더 포함하는 것인 장치.
29. 제1항에 있어서, 상기 장치는 사용자의 체형과 동형이 되며, 상기 피부에 대해 균일한 압력 및 맞춤을 제공하는 것인 장치.
30. 사용 중에 발열 장치의 일관된 피부측 온도를 제공하는 방법으로서, 열원의 피부측 상에 배치되는 제1 단열 재료를 포함하는 장치를 사용자의 피부에 부착하는 것을 포함하며, 상기 장치는 약 0.8 미만의 온도 변화율을 제공하는 것인 방법.
31. 제30항에 있어서, 약 0.7 미만의 온도 변화율을 제공하는 것을 포함하는 것인 방법.
32. 제30항에 있어서, 약 0.5 미만의 온도 변화율을 제공하는 것을 포함하는 것인 방법.
33. 제30항에 있어서, 약 43 ℃ 미만으로 상기 피부측 온도를 유지하는 것을 포함하는 것인 방법.
34. 제30항에 있어서, 약 36 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이로 상기 피부측 온도를 유지하는 것을 포함하는 것인 방법.
35. 제30항에 있어서, 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이로 상기 피부측 온도를 유지하는 것을 포함하는 것인 방법.
36. 제30항에 있어서, 약 24 시간 이하의 시간 동안 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이로 상기 피부측 온도를 유지하는 것을 포함하는 것인 방법.
37. 제30항에 있어서, 가열 개시 이후 약 30 분 미만 이내에 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이인 상기 장치의 피부측 온도를 제공하는 것을 포함하는 것인 방법.
38. 제30항에 있어서, 가열 개시 이후 약 15 분 미만 이내에 약 39 ℃ 내지 약 42 ℃ 사이인 상기 장치의 피부측 온도를 제공하는 것을 포함하는 것인 방법.
39. 제30항에 있어서, 가열 개시 이후 약 5 분 이내에 약 36 ℃인 상기 장치의 피부측 온도를 제공하는 것을 포함하는 것인 방법.
40. 피부 건강을 개선시키는 방법으로서, 열원의 피부측 상에 배치되는 제1 단열 재료를 포함하는 장치를 사용자의 피부에 부착하는 것을 포함하며, 이때 상기 장치는 약 0.8 미만의 온도 변화율을 제공하는 것인 방법.
41. 제40항에 있어서, 상기 장치는 사용자의 체형과 동형이 되며, 상기 피부에 대해 균일한 압력 및 맞춤을 제공하는 것인 방법.
42. 수동적인 피부측 온도 제어 방법으로서, 열원의 피부측 상에 배치되는 제1 단열 재료를 포함하는 장치를 사용자의 피부에 부착하는 것을 포함하며, 이때 상기 장치는 약 0.8 미만의 온도 변화율을 제공하는 것인 방법.

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