TWI732830B - 熱治療裝置及其製造方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
一種熱治療裝置，其包含遠紅外線材料、輻射反射層及熱能來源，其中該輻射反射層位在該遠紅外線材料與該熱能來源之間。
Description
本發明係有關醫療性處理裝置(例如：貼片)。更特定言之，本發明係有關使用遠紅外線輻射(FIR)之醫療性處理裝置。
受慢性疼痛所苦的人通常會服用止痛藥來緩解疼痛。然而，僅能暫時緩解疼痛。止痛藥亦可能具有非所欲之副作用。
有些人尋求替代治療法，如：傳統中醫(TCM)及/或物理治療法。其中一種替代治療選項為遠紅外線輻射治療。FIR已用於提供快速疼痛緩解，並活化免疫系統，以供受傷的肌肉長期修復。FIR涵蓋波長3與100μm之間的電磁波譜。特別值得注意的是約3至約25μm之間的波長，更具體而言，約5至約25μm。
本發明有助於預防及緩解疼痛，尤指慢性肌肉疼痛。其可提供疼痛緩解而不需要攝取藥物，且沒有藥物之副作用。本發明利用FIR，以熱貼片之型式，施加在個體皮膚，來提供疼痛緩解。FIR裝置之設計可讓人隨時隨地佩戴。FIR貼片為個體皮膚提供低能量並具有緩解疼痛之效力。
本發明係有關一種熱治療裝置，其包含遠紅外線材料、輻射反射層及熱能來源，其中該輻射反射層位在遠紅外線材料與熱能來源之間。
本發明包括一種熱治療裝置，其包含遠紅外線材料、輻射反射層及熱能來源，其中該輻射反射層位在該遠紅外線材料與該熱能來源之間，且其中該裝置在約40℃至約45℃下具有之發射率為至少0.75。
本發明亦包括一種用於製造熱治療裝置之程序，其包含以下步驟：提供遠紅外線材料與熱能來源，及將輻射反射性層放置在該遠紅外線材料與該熱能來源之間。
本發明進一步包括一種治療身體疼痛之方法，其包含以下步驟：將熱治療裝置施加至個體，其中該裝置包含遠紅外線材料、輻射反射層及熱能來源，其中該輻射反射層位在該遠紅外線材料與該熱能來源之間。
10‧‧‧FIR熱貼片裝置
15‧‧‧FIR貼片/FIR貼片裝置/熱貼片
20‧‧‧FIR材料
25‧‧‧FIR材料
30‧‧‧反射性層
35‧‧‧反射性層/反射層
40‧‧‧能量來源
45‧‧‧能量來源
100‧‧‧皮膚
110‧‧‧FIR貼片裝置
120‧‧‧FIR材料
130‧‧‧反射性層
結合附圖將更了解本實施方式，其中類似之參考符號代表類似之元件，如下：圖1繪示FIR測量裝置；圖2A、2B及2C說明先前技術之FIR熱貼片裝置；圖3說明本發明FIR熱貼片裝置之一個實施例；及圖4說明本發明FIR貼片裝置之一替代實施例。
如本文中所使用，「發射率(emissivity)」係指物體發射紅外線能量之能力之測量值。所發射之能量提供該物體之溫度的指示。發射率可具有0(例如：有光澤的鏡子)至1.0(例如：黑體)的值。
發射率係使用FIR測量裝置測定，如圖1所示者。採用FTIR系統執行測量，其係由加熱系統與檢測系統組成。加熱系統包括樣本加熱器及IR563/301型黑體，溫度穩定性為每24-h期間至高0.2K。加熱系統係固定在可移動平台上，其可以在受熱樣本與黑體之間切換，以用相同光徑長度檢測輻射。檢測系統係由Bruker Corporation EQUINOX55型傅立葉轉換(Fourier-transform)紅外線光譜儀、光圈及離軸拋物面鏡組成。離軸拋物面鏡之直徑為80mm，焦距200mm。使用兩個光圈來限制雜散光。
藉由下式計算樣本之法向光譜發射率ε x ，
其中M x 為來自受熱樣本之輻射；M B 為在相同溫度下，來自黑體之輻射，且ε B 為黑體之法向光譜發射率。
依照上述方法，測定在不同波長與所欲溫度下之發射率。使用5μm至25μm波長範圍內之平均發射率代表不同樣本之發射率。
在測量期間，樣本在4000cm-1-至400cm-1(2.5μm至25μm)範圍內之波數解析度(wavenumber resolution)固定在4cm-1，重覆掃瞄至多1000次，以改善訊號雜訊比。在任何新溫度點製備樣本時，至少需要半小時來建立熱平衡。
如本文中所使用，「透射率(transmissivity)」係指介質容許電磁輻射通過之程度。
如本文中所使用，「能量密度(energy density)」係使用下列方程式計算：
其中λ1與λ2分別為起點與終點時之輻射波長；k為波茲曼常數(Boltzmann’s constant)；t為溫度；h為普朗克常數(Planck’s constant)；c為介質中之光速，不論介質係實質或真空；M(λ,T)為呈不同波長之輻射所釋出之能量；且M(λ1-λ2,T)為在指定溫度下，呈λ1-λ2之波長範圍間之輻射的黑體所釋出之能量。
本發明係有關一種熱治療裝置，其包含遠紅外線材料、輻射反射層及熱能來源，其中該輻射反射層位在遠紅外線材料與熱能來源之間。
該遠紅外線材料通常係定位成與使用該裝置之個體直接接觸。遠紅外線材料可為例如：纖維(例如：非織物、織物、或其組合)或膜(例如：聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯胺及其組合)。
此外，遠紅外線材料通常包括碳黑、陶瓷粉、或其混合物。通常，碳黑或陶瓷粉係浸入遠紅外線材料之纖維或膜中。
理想上，遠紅外線材料具有之發射率大於0.55。在一個實施例中，FIR材料具有之發射率大於0.75。
本發明裝置之另一項基本特色為輻射反射層，其位在遠紅外線材料與熱能來源之間。在一個實施例中，該輻射反射層包括金屬。合適之金屬包括例如：鋁、銅、金、鋼、鋅及其組合。在另一實施例中，輻射反射層具有之傳導率為至少約10W/mK。此外，該反射層具有之厚度為約1微米至約1000微米係所欲的。
熱治療裝置包括熱能來源。熱能來源可為能夠產生或保持熱度之任何合適來源。在一個實施例中，熱能來源發射的熱比人類皮膚表面溫度高約1℃至約10℃。
在一個特定實施例中，熱能來源包含熱填充材料，其係會進行放熱化學反應之物質之混合物。例如，數種市售暖手器及醫療性發熱產品含有基於鐵粉之混合物，當鐵曝露到空氣時即氧化而釋熱。此等系統類型詳細敘述於例如：美國專利第5,918,590號中。在本技術領域中已知調配此等混合物以維持至少約40℃之溫度至少4小時，且至多24小時。取決於施用法及所欲之產品設計，溫度可以維持至少約8小時、至少約10小時、至少約12小時、至少約16小時、或任何所欲之時段。
在另一實施例中，熱能來源包含熱組成物，熱組成物包括可微波之蓄熱材料。合適之蓄熱材料包括例如：米、玉米、大麥、櫻桃核、基於澱粉之合成粒、及類似物。此等材料通常保有合適之熱度約20至約60分鐘。
在另一實施例中，熱能來源包含熱組成物，熱組成物包括電熱物品，如：電阻加熱器、或熱電加熱元件，如：帕耳帖元件(Peltier element)。
在一個實施例中，熱能來源提供溫度約38℃至約48℃之熱能量。特定言之，當施加該裝置至個體之皮膚時，該熱能來源發射約40℃至約45℃的熱係所欲的。
該熱治療裝置在波長範圍5至25μm下具有之能量密度為約10.83mW/cm2至約15.45mW/cm2亦係所欲的。因此，熱治療裝置之發射率應為至少約0.75，且FIR材料之表面溫度為約40℃至約45℃。較佳地，其在波長範圍5至25μm下具有之能量密度為約11.55mW/cm2至約15.45mW/cm2，該熱治療裝置之對應的發射率為至少約0.8，且FIR材料之表面溫度為約40℃至約45℃。
在一個較佳實施例中，熱治療裝置包含非織物之遠紅外線材料、金屬之輻射反射層及熱能來源，其中該輻射反射層位在該遠紅外線材料與該熱能來源之間，且其中該裝置在波長範圍5至25μm下具有之能量密度為約10.83mW/cm2至約15.45mW/cm2，其表示發射率為至少約0.75且遠紅外線材料之表面溫度為約40℃至約45℃。
熱治療裝置可為順應型或配合身體各種不同部位定型。例如，熱治療裝置可設計成肌肉或肌肉群(如：人體之背部、頸部或肩膀)之特別形狀。
應了解的是，導熱性組件可呈各種不同形狀，包括圓形、半球形、長形、橢圓形、圓柱體、星形、蘑菇形、或相似形狀。依據本發明之實施例，在與個人身體交介面上之導熱性組件之形狀可為平坦或非平坦形，包括(但不限於)：半球形、錐體形、圓錐形、凹形、凸形、凸塊、或含有一陣列的較小形狀，例如：半球形突出物。
本發明附圖將參考附圖中所說明之實施例詳細敘述。然而，所屬技術領域中具有通常知識者將輕易理解的是，本文針對此等圖示之詳細敘述係以闡釋為目的，因為本發明可以延伸超越此等有限之實施例。
圖2A、2B、及2C提供目前可用之FIR貼片裝置之實例。圖2A中，FIR貼片15基本上係由FIR材料25製成，其係施加在皮膚100上。圖2B繪示先前技術之FIR貼片裝置15之另一實施例，其中能量來源45係加在相鄰於FIR材料25處。圖2C中顯示FIR貼片裝置15，其具有FIR材料25、能量來源45、及反射性層35，其中能量來源位在FIR材料與反射性層之間。此特定組態中，熱貼片15將會吸收來自反射層35之所有反射，並將其轉換成熱能。反射層35僅有助於維持溫度。
圖3中顯示本發明FIR熱貼片裝置10，其具有FIR材料20、反射性層30、及能量來源40，其中反射性層位在FIR材料與能量來源之間。本發明者已發現，藉由將反射性層30定位在FIR材料20與能量來源40之間可顯著改善裝置之發射率。
圖4中繪示一替代實施例，其中反射性層130之位置係相鄰於FIR貼片裝置110中之FIR材料120。在此同樣地，此特定組態中，該裝置之發射率有顯著改善。
本發明亦包括一種用於製造熱治療裝置之程序，其包含以下步驟：提供遠紅外線材料與熱能來源，及將輻射反射性層放置在該遠紅外線材料與該熱能來源之間。
本發明亦包括一種治療身體疼痛之方法，其包含以下步驟：將熱治療裝置施加至個體，其中該裝置包含遠紅外線材料、輻射反射層及熱能來源，其中該輻射反射層位在該遠紅外線材料與該熱能來源之間。
提供下列實例以進一步說明本發明之組成物及方法。應了解的是，本發明不受所述實例之限制。
製備各種不同貼片組態實例並測試發射率。
製備各種不同反射性層類型以測試發射率
使用Clopay Plastics所生產之膜(Clopay FIR膜D5(Clopay FIR film D5))作為FIR(遠紅外線)材料。將各種不同反射性層與Clopay FIR膜D5組合，其中改變FIR材料之厚度。測定該組合之發射率並示於表1。
數據顯示FIR膜層之厚度不會實質上影響最終發射率。
各種不同反射性層類型與各種不同FIR材料組合之製備
將各種不同反射性層類型與各種不同類型之膜材料組合，以測定發射率。黑色多孔膜與白色膜來源於Clopay Plastics。數據顯示於表2。
數據證實，當使用不同類型的FIR材料(例如：膜)時，不同類型的反射性層可以加強發射率。
具有熱源之各種不同反射性層類型與各種不同膜之製備
將各種不同反射性層類型和各種不同類型之膜材料與放熱式熱貼片組合，以提供熱及FIR治療，用於肌肉疼痛緩解及修復。表3之數據顯示該裝置之發射率。
數據顯示，當使用不同類型的FIR材料時，不同類型的反射性層可以加強發射率。最佳範圍包括40℃以上之溫度及0.8以上之發射率。
雖然本發明已參照其具體實施例敘述如上，但顯而易見的是，仍可在不偏離本文所揭示之本發明概念下做出許多變更、修飾、及變化。因此，意欲涵括所有落入隨附之申請專利範圍之精神及廣義範疇內之此等變更、修飾、及變化。本文所引述之所有專利申請案、專利、及其他出版物之全文均以引用之方式併入本文中。
20:FIR材料
30:反射性層
40:能量來源
100:皮膚
Claims (16)
- 一種熱治療裝置，其包含：一遠紅外線材料；一輻射反射層；及一熱能來源，其中該輻射反射層位在該遠紅外線材料與該熱能來源之間；其中該熱能來源提供溫度38℃至48℃之熱能；其中該遠紅外線材料可被定位成與使用該熱治療裝置之個體直接接觸。
- 如請求項1之裝置，其中該遠紅外線材料包含碳黑或陶瓷粉。
- 如請求項1之裝置，其中該遠紅外線材料為纖維或膜。
- 如請求項3之裝置，其中該纖維係選自由非織物、織物及其組合所組成之群組。
- 如請求項3之裝置，其中該膜係選自由聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯胺及其組合所組成之群組。
- 如請求項1之裝置，其中該遠紅外線材料具有之發射率約大於0.55。
- 如請求項1之裝置，其中該輻射反射層包括金屬。
- 如請求項7之裝置，其中該金屬為鋁、銅、金、鋼、鋅及其組合。
- 如請求項1之裝置，其中該輻射反射層具有之傳導率為至少10W/mK。
- 如請求項1之裝置，其中當該裝置施加在個體之皮膚上時，該熱能來源發射的熱為約40℃至約45℃。
- 如請求項1之裝置，其中該熱能來源係由化學反應或由電能提供。
- 如請求項1之裝置，其中該熱能來源包含可微波之蓄熱材料。
- 如請求項1之裝置，其中該裝置在約40℃至約45℃下具有之發射率為至少0.75。
- 如請求項1之裝置，其中該遠紅外線材料為非織物，該輻射反射層為金屬，其中該裝置在約40℃至約45℃下具有之發射率為至少0.75。
- 一種用於製造熱治療裝置之方法，其包含以下步驟：提供遠紅外線材料與熱能來源，及將輻射反射性層放置在該遠紅外線材料與該熱能來 源之間，其中該熱能來源提供溫度38℃至48℃之熱能，且其中該遠紅外線材料可被定位成與使用該熱治療裝置之個體直接接觸。
- 一種熱治療裝置之使用方法，其包含以下步驟：將熱治療裝置施加至個體，其中該裝置包含遠紅外線材料、輻射反射層及熱能來源，其中該輻射反射層位在該遠紅外線材料與該熱能來源之間；及佩戴該熱治療裝置達一段足以減輕身體疼痛之時間，其中該熱能來源提供溫度38℃至48℃之熱能，且其中該遠紅外線材料可被定位成與該個體直接接觸。
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