WO2019175111A1 - Kühlpad; kühlvorrichtung; kühlsystem sowie verfahren zum betrieb eines kühlpads und einer kühlvorrichtung - Google Patents

Kühlpad; kühlvorrichtung; kühlsystem sowie verfahren zum betrieb eines kühlpads und einer kühlvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2019175111A1
WO2019175111A1 PCT/EP2019/056032 EP2019056032W WO2019175111A1 WO 2019175111 A1 WO2019175111 A1 WO 2019175111A1 EP 2019056032 W EP2019056032 W EP 2019056032W WO 2019175111 A1 WO2019175111 A1 WO 2019175111A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat exchanger
cooling
cooling pad
heat
fluid
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/056032
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Stelzle
Gorden Steve LINK
Simon Werner
Britta Hagmeyer
Original Assignee
NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen filed Critical NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen
Priority to EP19711282.4A priority Critical patent/EP3764963A1/de
Publication of WO2019175111A1 publication Critical patent/WO2019175111A1/de
Priority to US17/018,704 priority patent/US20200405535A1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F7/02—Compresses or poultices for effecting heating or cooling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F7/10—Cooling bags, e.g. ice-bags
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B51/00—Testing machines, pumps, or pumping installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F2007/0054—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body with a closed fluid circuit, e.g. hot water
    • A61F2007/0056—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body with a closed fluid circuit, e.g. hot water for cooling
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F2007/0086—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body with a thermostat
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F2007/0093—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body programmed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F2007/0095—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body with a temperature indicator
    • A61F2007/0096—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body with a temperature indicator with a thermometer
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F7/02—Compresses or poultices for effecting heating or cooling
    • A61F2007/0225—Compresses or poultices for effecting heating or cooling connected to the body or a part thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F7/02—Compresses or poultices for effecting heating or cooling
    • A61F2007/0244—Compresses or poultices for effecting heating or cooling with layers
    • A61F2007/0246—Compresses or poultices for effecting heating or cooling with layers with a layer having high heat transfer capability
    • A61F2007/0247—Using a substance with high conductivity

Definitions

  • cooling pad Cooler; Cooling systems as well
  • Cooling bandage or a cooling pad in particular for applications in human and veterinary medicine, a corresponding cooling device, and a method for operating cooling pad and cooling device.
  • Cooling pads or cooling bandages and cooling devices are known from the prior art.
  • Temperature control known.
  • the system comprises a fluid circulation and temperature control device, to which optionally different cooling pads can be connected.
  • different cooling pads can be connected to the coolant center circuit.
  • a disadvantage of this solution is that the handling is complex. If handled improperly, the coolant may leak, especially when it is filled with coolant by the user or when it is connected to the coolant circuit.
  • the device essentially consists of a support or bandage through which a heat transfer medium flows, a cooling unit and measuring and control devices for controlling the transport of heat.
  • the bandage is connected to the supply unit or cooling unit via hoses and fluid couplings that can be closed on both sides. By connecting to the hoses of the bandage by self-locking fluid couplings, the risk of leakage is reduced. In other words, a kind of check valve is provided at the coolant transfer.
  • Peltier elements are not mechanically flexible and therefore can not readily be used directly in an orthosis adapted to the shape of the body. It can be associated with great effort to find a pleasant carrying position with targeted cooling.
  • the present invention is based on the object
  • a (fluid-filled) cooling pad is provided, in particular for human or veterinary applications, with a first heat exchanger;
  • an integrated pumping device for the heat transfer fluid; wherein the first heat exchanger and the second heat exchanger are traversed by the heat transport fluid;
  • conduit system fluidly connects the first heat exchanger to the second heat exchanger
  • the pumping means is adapted to effect exchange of the heat transfer fluid between the first heat exchanger and the second heat exchanger;
  • cooling pad comprises a hermetically sealed fluid circuit for the heat transport fluid, wherein the fluid circuit comprises the first heat exchanger, the second heat exchanger, the conduit system and the pumping means.
  • Cooling device especially for human or veterinary applications proposed with
  • a receptacle adapted to receive a heat exchanger of a cooling pad (described above);
  • a cooling device in particular with a thermoelectric cooling element such as a Peltier element; wherein the cooling device is adapted to supply heat to or dissipate from the heat exchanger of the cooling pad when the heat exchanger of the cooling pad is in the receptacle.
  • the cooling device may further comprise a drive device, which is configured to drive a pump device integrated in the cooling pad.
  • cooling device the cooling system and method may have similar or identical corresponding developments, as described in detail below for the cooling pad according to the invention.
  • a second heat exchanger is provided instead of a fluid interface to an external supply device. Heat received by the first heat exchanger can in turn be delivered to a cooling device via the second heat exchanger. Consequently, the proposed cooling device does not have to have a fluid interface either. Instead, a receptacle for the second heat exchanger is provided.
  • the cooling device of the cooling device is correspondingly designed to absorb heat from the absorbed heat. dissipate exchanger of the proposed cooling pad, if this is in the recording. It thus comes to the desired heat exchange, but without a user has to make manipulations on the fluid circuit. A transfer of cooling liquid or a heat transfer fluid between the cooling pad and the cooling device is therefore not required.
  • a fully integrated, closed, fluid-filled, cooling pad It is thus preferably provided a fully integrated, closed, fluid-filled, cooling pad.
  • the fluid circuit is completely enclosed in the cooling pad itself.
  • An advantage of a pre-filled cooling pad with hermetically closed fluid circuit is the simple, uncomplicated handling. It is not necessary for the user to handle coolant. In particular, the proposed cooling pad does not have a user-serviceable fluid interface. Leakage of coolant in case of improper handling can thus be avoided. This is problematical with conventional fluid-based cooling pads when connected to the coolant circuit. In order to prevent leakage in the art at most check valves are proposed. However, this is associated with additional effort and costs.
  • fluid-based cooling systems can also be that the hygiene can be improved.
  • the hygiene can be improved.
  • the closed fluid circuit thanks to the closed fluid circuit, the risk of cross-contamination of different patients can be avoided, which, for example, successively use the same cooling device.
  • an advantage of the proposed cooling device is that the
  • Cooling device only receives the heat exchanger but no direct fluid contact occurs.
  • a further advantage may be that a low thermal inertia can be achieved by an optimized, preferably very low volume of fluid. This allows a quick cooling and, because of the low heat capacity, a low power consumption. Consequently, a smaller, lighter system with improved mobility is possible. Due to the spatial separation of the cooling device and the cooling pad, there is preferably no return of heat, and unwanted warming of the tissue can be avoided.
  • Heating and / or cooling element is arranged directly on the inside of a bandage (without fluid circuit), is that the first and the second heat exchanger can be arranged spaced from each other. Thus, heat can be removed from the body parts to be cooled.
  • DE 42 19 392 A1 shows, in the case of operation as a cooling bandage, however, no solution to the problem of heat dissipation.
  • the sum of heat dissipated by the tissue and supplied electrical power would have to be dissipated to the environment via a heat sink of some kind.
  • the use is limited in particular under clothing or under an existing brace. Consequently, the solution shown in DE 42 19 392 A1 should in fact be useful only as a heat bond.
  • An advantage over conventional pre-cooled gel packs may be that there is no existing cooling infrastructure, such as e.g. Refrigerators or freezers, is required.
  • the proposed cooling device can have an energy store, such as a battery or a rechargeable battery, and can therefore also be operated away from an existing cooling infrastructure.
  • cooling or cold treatment can generally be understood to mean a heat treatment or the bringing about of a temperature change. This can include both the supply and the removal of heat. Consequently, a cooling pad can also be used for heating in addition to cooling.
  • a cooling device, cooling system or method For the sake of clarity, this discussion shortens, but without limitation, cooling. Under a pumping device, a circulating pump for the heat transfer fluid
  • the drive unit of the pumping device can be understood as a separate element which is preferably part of the cooling device cooperating with the cooling pad.
  • the first or second heat exchanger can have a heat absorption area for receiving heat and the respective other heat exchanger can have a heat emission area for emitting heat.
  • the cooling pad with its hermetically sealed fluid circuit for the heat transfer fluid is adapted to transfer heat between the first heat exchanger and the second heat exchanger.
  • the line system serves to transfer heat between the first and the second heat exchanger, and thus the heat transfer between the body region to be cooled and the cooling device.
  • the first heat exchanger absorbs heat, the heat is transported to the second heat exchanger by means of pumping means and line system and discharged there, e.g. to a cooling device.
  • the proposed cooling pad is thus an intermediate piece between the body region to be cooled and a cooling device arranged at a distance without, however, having to be connected to it in a fluidic manner.
  • the conduit system of the cooling pad may have a flow and a return, wherein the flow fluidly connects an inlet of the first heat exchanger and an outlet of the second heat exchanger; and wherein the return fluidly interconnects an output of the first heat exchanger and an input of the second heat exchanger.
  • a continuous circulation can be made possible.
  • the pumping means may be adapted to be driven by an external drive device without execution.
  • the pumping device preferably has no additional opening for the drive device.
  • An advantage of this embodiment may be that the cooling pad with its hermetically sealed fluid circuit is again better closed off from the outside world.
  • the pump device preferably has no mechanical, electrical see and / or fluidic implementation. For example, no mechanical feedthrough is provided for a drive axle of the pumping device.
  • the pumping device can be magnetically connected to an external
  • the pumping means may be a magnetically coupled gear pump.
  • the power transmission can thus be carried out magnetically without implementation.
  • Advantages of this embodiment can be high energy efficiency and increased safety.
  • a direct connection to the drive or contact with moving parts of the pumping device is not required.
  • other pump types such as a centrifugal pump or rotary lobe pump, can be used.
  • the pumping means may comprise an eddy current drive.
  • the pumping device can thus be designed to be driven by means of eddy current.
  • the pump device can be driven without execution by an eddy current drive device.
  • the pump device can be a gear pump which can be driven by means of an eddy current.
  • a gear of the gear pump may comprise an element, such as a disc, in which an eddy current can be induced.
  • a gear made of a metal such as copper may be provided.
  • a corrosion protection may further be provided, such as a coating for a gear of copper.
  • the pumping means may be a peristaltic pump.
  • a drive unit can be any suitable drive unit.
  • Peristaltic pumps are based on the principle of displacement by pinching in places, here, for example, squeezing the line system or the first and / or second heat exchanger or a line contained in the cooling pad.
  • An advantage of this embodiment may consist in a very cost-effective and further implementation without execution.
  • the pumping device may comprise a diaphragm pump.
  • a diaphragm pump may have a membrane covered with a membrane and an inlet and an outlet. Inlet and outlet can be closed by check valves such that during movement of the membrane (eg up and down movement) a fluid transport from
  • At least a part of the first heat exchanger is mechanically flexible.
  • the advantage of this embodiment can be that the cooling pad can be flexibly adapted to a shape of a region to be cooled, for example a body shape or a receptacle within an orthosis.
  • the same cooling pad can be used in different application scenarios, so that the storage can be reduced.
  • the first heat exchanger can be adapted to a body part to be cooled.
  • the adaptation can take place in a variety of ways, in particular with regard to the shape, the length of the line system and / or adapted to a required heat transfer performance. Further, for example, a height can be adjusted so that the first heat exchanger can be integrated into an existing orthosis or can be worn under this.
  • the cooling pad may have a diffusion-inhibiting coating.
  • Coating may preferably inhibit or reduce diffusion of the heat transfer fluid.
  • the coating is water vapor-tight.
  • An advantage of this embodiment is that the storability of pre-filled cooling pads can be improved.
  • the coating has at least one of a (thin) metal layer, a silicon oxide layer or multilayers of metal or inorganic thin layers.
  • the cooling pad may further be configured to compensate for a fluid reservoir
  • the reservoir may optionally be designed as an overpressure reservoir.
  • the reservoir can be designed such that it is pressurized when used as intended in a cooling device with pressure, for example by a corresponding spring mechanism of the cooling device.
  • the reserve could be thermally decoupled.
  • the reservoir can be integrated into the fluid circuit via a T-piece.
  • the reservoir is designed such that a pressure loss can be compensated, but does not contribute directly to the preferably low-holding heat capacity of the fluid circuit.
  • Cooling loops or bifilar arranged heat transfer fluid leading heat exchanger channels have.
  • An advantage of this embodiment may be that a more uniform temperature distribution on the skin can be achieved.
  • the cooling loops can be arranged, for example meandering. It can always have at least two adjacent cooling loops on average the same distance from a transition of the first heat exchanger to the line system.
  • heat transfer fluid-carrying fluid channels may have a semicircular channel cross-section in at least one of the first heat exchanger and the second heat exchanger.
  • the fluid channels may be arranged such that the flattened side of the semicircular channel cross section faces one side of the first and / or second heat exchanger, via which heat is to be absorbed or discharged.
  • the first heat exchanger may have a thickness between 1 mm and 10 mm, preferably between 2 mm and 8 mm, preferably between 4 mm and 6 mm.
  • An advantage of this embodiment may be that the arrangement is possible under an existing orthosis.
  • the first heat exchanger may have a heat exchanger surface and
  • the membrane has a thickness of not more than 250 ⁇ m, preferably not more than 100 ⁇ m.
  • the cooling pad may be at least partially biocompatible
  • the wearing comfort can be improved even with direct skin contact and skin irritations can be avoided, with simultaneous high mechanical stability through the tissue layer.
  • fluid channels in at least one of the first heat exchanger, the second heat exchanger and the conduit system may have a diameter between 2 mm and 3 mm.
  • the conduit system between the first heat exchanger and the second heat exchanger may have a length between 2 cm and 300 cm, preferably between 5 cm and 100 cm, preferably between 10 cm or 20 cm and 50 cm.
  • the fluid circuit may have a fluid volume between 5 ml and 100 ml,
  • the fluid circuit can have a fluid volume of 0.01-0.2 ml per cm 2 of cooling or heat exchanger surface + optionally offset of 10 - 50 ml for the fluid volume of the supply line.
  • the heat transfer fluid may comprise water and / or ethylene glycol.
  • a coolant with high heat capacity is used, since thus only a small volume of liquid or a low flow rate are required to effectively dissipate a sufficient amount of heat.
  • a heat transport medium or coolant for example, water, water / ethylene glycol or the like can be used. Since the fluid circuit is hermetically sealed, a variety of coolants can be used. Since even with improper handling is not to be feared that the coolant with the patient or even to be protected open wound in contact, patient safety is increased. Furthermore, cost-effective coolant can be used.
  • the cooling pad may be arranged for a heat flow between 15 mW and 100 mW, preferably between 15 mW and 80 mW, preferably between 25 mW to 65 mW per square centimeter of the area of the first heat exchanger.
  • the inventors have recognized that such heat flows enable a particularly advantageous cooling effect.
  • the measurement of a temperature-dependent amount of heat flow is described in Link G., Stelzle, M. "Measurement of temperature-dependent heat flow rate from human limbs toward thermoelectronic coolding device", Med. Devices Diagn. Eng., Vol. 2 (1): 72-74; 2017th
  • the first heat exchanger and the conduit system can have a
  • the common layer structure may comprise: an upper cover layer,
  • an intermediate layer in particular a foam layer, which is arranged between the upper cover layer and the lower cover layer; and wherein nals of the first heat exchanger and the conduit system, and preferably the second heat exchanger, are arranged in the intermediate layer.
  • An advantage of this embodiment can lie in a cost-effective production.
  • the cooling pad including line system and heat exchangers can be produced by means of lamination technology or film technology. Thanks to the hermetically sealed fluid circuit, it is not necessary to provide, for example, fluid couplings with check valves, which result in a complex production.
  • a cooling pad for human or veterinary applications
  • first heat exchanger and a conduit system in particular for connecting the first heat exchanger to a cooling device
  • first heat exchanger and the conduit system have a common layer structure with an upper cover layer, a lower cover layer, and an intermediate layer, in particular foam layer, which disposed between the upper cover layer and the lower cover layer; and wherein fluid passages of the first heat exchanger and the conduit system are arranged in the intermediate layer.
  • the second heat exchanger, the heat transfer fluid and the integrated pump means are optional features that may be provided but need not be provided.
  • An advantage of this embodiment can lie in a cost-effective production of the cooling pad.
  • Such a cooling pad may be further developed according to the further features of this disclosure.
  • the first heat exchanger, the line system and also the second heat exchanger can have a common layer structure.
  • the cooling device according to the second aspect may further comprise a
  • Temperature sensor and a controller have; the temperature sensor to is set up to detect a temperature of a cooling pad inserted into the receptacle and wherein the controller is adapted to drive the drive device and / or the cooling element as a function of (a setpoint and of) a temperature detected by the temperature sensor.
  • a control can be effected as a function of a set desired temperature and / or a flow and / or return temperature measured on the cooling pad.
  • the cooling pad itself may have one or more temperature sensors and the controller may be configured to control the drive unit and / or the cooling element as a function of these measured values.
  • the cooling device may comprise a cooling device with a Peltier element.
  • the temperature of the Peltier element can be measured and taken into account in the control.
  • the cooling device may further comprise a fan, which may be controlled based on the temperature of the Peltier element.
  • the controller may be configured to regulate a target temperature between 15 and 25 ° C.
  • the controller can be set up to regulate a given temperature profile.
  • the controller may be configured to effect cooling by 10 to 20 K with a cooling period of 10 to 15 minutes and to apply it several times a day for the first 1 to 5 days following an injury or operation.
  • the cooling pad and / or the cooling device may have a telemonitoring device and / or a remote control device.
  • the cooling device may further comprise a monitoring device.
  • the monitoring device can be set up to match a (rotational) speed of the drive device with a power consumption of the drive device.
  • an error message can be output in the event of a deviation.
  • the power consumption drops when the pump is idling, for example, when the cooling pad should be leaking or not sufficiently filled, or when the drive unit is not driving the pump because the cooling pad is not or not is inserted correctly.
  • the monitoring device can therefore be configured alternatively or additionally to carry out a coupling test of the pumping device with the drive device.
  • an optical or magnetic rotational speed detection of the pump device for flow rate measurement and / or regulation can be provided.
  • the monitoring device may be adapted to air bubbles in
  • the monitoring device can be designed as optical, capacitive and / or acoustic measuring devices.
  • An advantage of this design is that the detection of leaks and / or underfilling can be improved.
  • a monitoring device can protect the pump device against idling and / or be used for a controlled use of the above-mentioned fluid reservoir.
  • the cooling device may be an energy storage, such as a
  • An advantage of this embodiment is that the cooling can be done independently of a cooling infrastructure.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cooling pad according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cooling system with a cooling pad and an opened cooling device according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cooling pad according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cooling system with a cooling pad and an opened cooling device according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cooling pad according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cooling system with a cooling pad and an opened cooling device according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a cooling system with a cooling pad, a closed cooling device and an orthosis
  • Fig. 4 is a schematic illustration of an application of the system of Fig. 3;
  • Fig. 5 is a sectional view taken along A-A in Fig. 1;
  • Fig. 6 is a sectional view taken along B-B in Fig. 1;
  • FIG. 7 is a schematic representation of a cooling device
  • FIGS. 8 and 9 are schematic representations of a pumping device of a cooling pad and a corresponding drive device of a cooling device
  • FIG. 10 shows a perspective schematic illustration of the pumping device from FIG. 9; FIG. and
  • FIG. 11 is a flowchart of a method for operating a cooling pad and a cooling device.
  • FIG. 1 an embodiment of a cooling pad 10 is shown schematically.
  • Cooling pad can be used in particular for human or veterinary applications for heat and / or cold therapy.
  • the cooling pad 10 has a first heat exchanger 20 and a second heat exchanger 30.
  • the first heat exchanger 20 and the second heat exchanger 30 are arranged at a distance from each other and fluidly connected to one another via a line system 40.
  • the cooling pad 10 further comprises a pumping device 50, which is adapted to effect via the conduit system 40 an exchange of a heat transfer fluid between the first heat exchanger 20 and the second heat exchanger 30.
  • the line system 40 has in the present example, two hose lines, a flow 41 and a return 42.
  • the flow 41 is fluidly connected to an input 21 of the first heat exchanger 20 and an output 32 of the second heat exchanger 30.
  • the return 42 is fluidly connected to an outlet 22 of the first heat exchanger 20 and an inlet 31 of the second heat exchanger 30.
  • the second heat exchanger 30 may include flow guide structures 34 that are configured to effect a uniform flow across the surface of the heat exchanger.
  • flow guide structures 34 are configured to effect a uniform flow across the surface of the heat exchanger.
  • the pumping means 50 is between the
  • Line system 40 and the second heat exchanger 30 is arranged.
  • the pumping device can also be positioned at other locations, as shown by way of example in FIG. 2.
  • the pumping device 50 is arranged integrated in the second heat exchanger 30.
  • the cooling pad 10 is one each
  • the cooling pad 10 has a hermetically sealed fluid circuit. It is therefore not necessary to connect the cooling pad to an external fluid circuit.
  • the handling can be significantly simplified.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a cooling system 1 with a cooling pad 10 and a cooling device 60.
  • the cooling device 60 has a receptacle 61 for receiving the heat exchanger 30 of the cooling pad 10.
  • the cooling device may have a closure cap 62 for the receptacle 61.
  • the closure cap 62 is shown in FIG.
  • a cooling device 63 in particular with a thermoelectric cooling element such as a Peltier element, and a drive device 64 may be arranged.
  • the cooling device 63 is adapted to the heat exchanger 30 of the cooling pad 10 to supply heat or dissipate therefrom when the heat exchanger 30 of the cooling pad is in the receptacle 61.
  • the heat exchanger 30 and the cooling device 63 are preferably arranged such that they then come to rest one above the other.
  • the second heat exchanger 30 may have a planar heat-dissipating area 33, which corresponds to a position of the cooling device 63.
  • the cooling device 63 or a receptacle 61 of the cooling device can be structured, for example in order to i) increase the heat exchanger surface and / or ii) influence a fluid flow in the heat exchanger 30 when the heat exchanger is pressed by the cover 62.
  • flow guide structures can be provided which can influence a flow within the accommodated heat exchanger.
  • the cooling device may in its turn have flow guiding structures which are designed to effect a uniform flow over the surface of the heat exchanger.
  • the drive device 64 is adapted to be integrated in the cooling pad 10
  • the cooling device 60 may further include a housing 65 and a strap 66.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a cooling system 1 with a cooling pad 10, a closed cooling device 60 and in addition an orthosis 70.
  • the second heat exchanger and the pumping device 50 are received in the receptacle 61 and covered by the lid 62.
  • the cover 62 or the housing 65 therefore preferably protects the pumping device 50 and the second heat exchanger.
  • the orthosis 70 may be a conventional orthosis.
  • FIG. 4 shows a user 100 with an exemplary knee brace 70.
  • the cooling device 60 is preferably a battery-operated cooling device which can be used mobile and independent of further refrigeration infrastructure.
  • the cooling device 60 may be worn with a shoulder strap 66.
  • smaller units may also be provided, e.g. worn on the belt or directly on clothing or on the body.
  • Figs. 5 and 6 respectively show sectional views taken along A-A and B-B in Fig. 1. The first
  • Heat exchanger 20 (see FIG. 6) and the line system 40 (see FIG. 5) may have a common layer structure with an upper cover layer 25 and a lower cover layer 26. Between the upper cover layer 25 and the lower cover layer 26 there is an intermediate layer 27. The fluid channels of the first heat exchanger 20 and the line system 40 can be arranged in the intermediate layer 27.
  • the second heat exchanger 40 has a corresponding layer structure. Fluid channels of the second heat exchanger may also be arranged between the upper and lower cover layers 25, 26.
  • the pumping device 50 between the upper cover layer 25 and the lower cover layer 26 may be arranged. This allows a simple, inexpensive construction can be achieved.
  • the cooling pad may be formed in one piece.
  • the side surfaces also have common side layers 28, 29.
  • the fluid channels 23 may preferably have a
  • the flattened side is preferably arranged facing on one side or surface of the heat exchanger, via which Heat should be absorbed or delivered.
  • the heat absorption or discharge takes place via the upper cover layer 25.
  • the upper cover layer 25 may be formed as a thin, thermally conductive and fluid-tight membrane.
  • the cover layer 25 may form a sidewall of the fluid channels. This can facilitate the heat transfer since thermal resistances can be reduced.
  • the intermediate layer 27 may optionally have an insulating effect.
  • a semicircular cross-section of the fluid channels 23, with planar surface upwards, closed by a thin cover film for contact with a body surface for good heat transfer may be provided with an optional backside insulation layer.
  • Another advantage of flattened fluid channels 23 is that the thickness of the heat exchanger can be reduced.
  • the second heat exchanger can optionally be designed accordingly.
  • the second heat exchanger may also have fluid channels.
  • the fluid channels may have a flattened side, which may face the cooling device 60 during operation of the cooling device 63.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of a cooling system 1 with a
  • the cooling device 63 has an electrically operated Peltier element 81, which can be arranged on a cover 62. Alternatively, the Peltier element can also be arranged as shown in FIG. 2 below the receptacle. It is understood that several cooling devices can be provided.
  • the lid 62 is arranged by means of a hinge 82 on a base body of the housing 65 and forms together with this a receptacle 61 for the second heat exchanger 30th
  • the electrically operated Peltier element 81 cools the heat transfer fluid 11 circulated by the pump device 50 in the hermetically sealed fluid circuit of the cooling pad 10.
  • the waste heat ie the heat taken from the heat transfer fluid plus the electrical power of the Peltier element 81, can be cooled via a heat sink 83 and optionally a fan 84 are discharged.
  • About the closed fluid circuit is now on a target temperature
  • cooled heat transfer fluid 1 1 transported to the resting on a skin area 101 first heat exchanger 20 and there absorbs heat, so that the skin area 101 is cooled as desired.
  • the line cross-sections may preferably be optimized to require only minimal fluid volume so as to minimize the thermal inertia of the system, but at the same time provide a sufficiently high flow rate and not increase the energy required to recycle the cooling medium .
  • Typical cooling capacities heat removal from the tissue
  • Typical cooling surfaces are in the order of 100 to 500 cm 2. This is followed by cooling powers of the order of magnitude of 2 W to 30 W. Particularly in view of the usually temporary thermotherapy, this is also readily possible with battery-driven devices.
  • the pumping power for circulation may be 1 to 3 W or less.
  • the cooling device 60 may optionally include an energy storage 85 for off-grid
  • the cooling device 60 further comprises a control device.
  • the control device can realize the above-described functions of a controller 86 and / or a monitoring device 89.
  • the controller may be implemented in the form of a microcontroller, e.g. activates a power regulator for the power supply of the Peltier element and / or drives the drive device 64.
  • the cooling device 60 may optionally include a first and / or second temperature sensor 87, 88.
  • a first temperature sensor 87 can be provided in front of the cooling device 63 for measuring a return temperature and a second temperature sensor 88 can be provided after the cooling device for measuring a flow temperature. From the temperature difference and a volume flow of the heat transport fluid, a cooling performance taken from the skin area 101 can be estimated.
  • the pump device 50 can be designed to be driven by a drive device 64 of the cooling device 60 without any execution.
  • the drive device 64 may include an electric motor 91 and a cam 92.
  • the electric motor 91 can in turn be controlled via the control device 86.
  • FIG. 8 shows a plan view of the drive device 64 with the electric motor 91 and the driver 92.
  • the driver 92 may in turn comprise one or more magnets 93.
  • the pumping device 50 as shown in FIGS. 9 and 10, be designed as a magnetically coupled gear pump.
  • one or more magnets 96 are provided on at least one gear 95. If now the cooling pad with the pumping device 50 is inserted into the cooling device 60 in such a way that the magnets 96 of the gear 95 of the pumping device 50 come to rest via the magnet 93 of the drive unit 64, then a force of the drive device can be transmitted without execution.
  • the hermetically sealed fluid circuit can be obtained.
  • FIG. 11 shows a flow chart of a method 200 for operating a cooling pad and a cooling device.
  • a first step S201 the cooling pad and the corresponding cooling device are provided.
  • the second heat exchanger of the cooling pad is inserted into a receptacle of the cooling device.
  • the first heat exchanger of the cooling pad is applied to a point to be cooled.
  • the cooling operation is started with the cooling device. It is understood that cooling may also be for non-therapeutic purposes, for example for cosmetic purposes or for relaxation.
  • the method described herein allows very easy handling, even by less experienced users.
  • the application of the cooling device in step S203 can take place, for example, by means of a conventional orthosis or bandage or the like.
  • the proposed cooling pad can readily be used in a variety of different application scenarios.
  • the solutions disclosed herein, in particular after accidents, surgery or sports injuries, can help to prevent swelling, relieve pain and / or prevent tissue or nerve damage.
  • Another advantageous field of application is the cooling, in particular of extremities, during or after chemotherapy in order to avoid or reduce side effects such as numbness, nerve and tissue damage and hair loss.
  • An advantageous application in the field of veterinary medicine is the treatment of joint problems of horses.
  • a battery-powered cooling device can be fastened to the animal, for example by means of a carrying strap, and a preferably flexible cooling pad adapted to the shape of the relevant joint can provide optimal cooling.

Abstract

Kühlpad (10) für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen mit einem ersten Wärmetauscher (20); einem zweiten Wärmetauscher (30); einem Wärmetransportfluid; einem Leitungssystem (40); und einer integrierten Pumpeinrichtung (50) für das Wärmetransportfluid; wobei der erste Wärmetauscher (20) und der zweite Wärmetauscher (30) von dem Wärmetransportfluid durchflössen sind; wobei das Leitungssystem (40) den ersten Wärmetauscher fluidisch mit dem zweiten Wärmetauscher verbindet; wobei die Pumpeinrichtung (50) dazu eingerichtet ist einen Austausch des Wärmetransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher zu bewirken; wobei das Kühlpad (10) einen hermetisch abgeschlossenen Fluidkreislauf für das Wärmetransportfluid aufweist, wobei der Fluidkreislauf den ersten Wärmetauscher, den zweiten Wärmetauscher, das Leitungssystem und die Pumpeinrichtung aufweist. Ferner werden eine korrespondierende Kühlvorrichtung (60), ein Kühlsystem (1) und ein korrespondierendes Verfahren (200) vorgeschlagen.

Description

Kühlpad; Kühlvorrichtung; Kühlsvstem sowie
Verfahren zum Betrieb eines Kühlpads und einer Kühlvorrichtung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Medizintechnik und insbesondere eine
Kühlbandage bzw. ein Kühlpad, insbesondere für Anwendungen in der Human- und Veterinärmedizin, eine korrespondierende Kühlvorrichtung, sowie ein Verfahren zum Betrieb von Kühlpad und Kühlvorrichtung.
[0002] Kühlpads bzw. Kühlbandagen und Kühlvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
[0003] In Deutschland verletzen sich jährlich allein etwa 1 ,5 Millionen Menschen durch Sport- unfälle. Zur Erstversorgung bei akuten Verletzungen und zur postoperativen Behandlung wird dabei die Kälteanwendung als wichtigste Maßnahme eingesetzt. Ferner können durch Abkühlung von Extremitäten, z.B. Händen und Füßen, während und nach einer Chemotherapie Schädigungen des Gewebes und der peripheren Nerven vermieden werden.
[0004] Durch die Einwirkung von Kälte auf die Haut und das darunter liegende Bindegewebe kommt es einerseits zu einer Verengung der Blutgefäße (Vasokonstriktion) und einer Herabsetzung der lokalen Durchblutung. Zum anderen wird der Zellstoffwechsel verlang- samt als auch die Aktivität entzündungsfördernder Substanzen gehemmt sowie die Schmerzweiterleitung verzögert. Die Kältetherapie bewirkt somit eine rasche Schmerzlin- derung und eine lokale Abschwellung des verletzten Gewebes. Der daraus resultierende schnellere Heilungsprozess verkürzt die Rehabilitationszeit und reduziert die krankheits- bedingten Kosten, die ggf. durch einen Arbeitsausfall und einen stationären Kranken- hausaufenthalt entstehen.
[0005] Derzeit werden zur Kältetherapie vorwiegend kalte Wickel, Eisbeutel, vorgekühlte,
gelhaltige Cool-Packs, Kältekompressen (Kühlung aufgrund endothermer chemischer Reaktion) oder auch Eis-/Kältespray eingesetzt.
[0006] Ein Nachteil dieser Lösungen besteht jedoch darin, dass sie bei nicht fachgerechter
Anwendung häufig zu stark kühlen und somit Kälteschäden bis hin zu lokalen Erfrierun- gen im Gewebe verursachen. Kälteschäden haben mitunter den gegenteiligen Effekt, dass die Heilung verzögert statt gefördert wird.
[0007] Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Anwendung zur langfristigen Nachsorge von
Verletzungen im Alltag sehr aufwendig ist, da sich die Kühlprodukte schon nach kurzer Zeit erwärmen und wieder erneuert werden müssen. Eine sichere, langanhaltende und gleichbleibende, angemessene moderate kühlende Wirkung gelingt oftmals nicht.
[0008] Aus der US 4,962,761 ist ein verbessertes Kühlsystem mit kontrollierter
Temperaturregelung bekannt. Das System umfasst eine Fluidzirkulations- und Tempera- turregeleinrichtung, an welche wahlweise unterschiedliche Kühlpads angeschlossen werden können. Es können also je nach Anwendungsfall unterschiedliche Kühlpads an den Kühlmittekreislauf angeschlossen werden. [0009] Ein Nachteil dieser Lösung besteht jedoch darin, dass die Handhabung aufwändig ist. Bei nicht fachgerechter Handhabung kann es insbesondere bei der Befüllung mit Kühlmittel durch den Nutzer oder beim Anschluss an den Kühlmittelkreislauf zu einem Auslaufen des Kühlmittels kommen.
[0010] Aus der EP 0 039 443 A1 ist eine Vorrichtung zur Kühlung von Körperstellen oder
Körperteilen im Rahmen therapeutischer oder diagnostischer Maßnahmen bekannt. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer von einem Wärmetransportmedium durchflossenen Auflage oder Bandage, einem Kühlaggregat und aus Mess- und Rege- lungseinrichtungen zur Steuerung des Wärmetransportes. Die Verbindung der Bandage mit dem Versorgungsgerät bzw. Kühlaggregat erfolgt über Schläuche und beidseitig verschließbaren Flüssigkeitskupplungen. Indem die Verbindung zu den Schläuchen der Bandage durch selbstverriegelnde Flüssigkeitskupplungen erfolgt, ist die Gefahr des Auslaufens reduziert. Mit anderen Worten ist eine Art Rückschlagventil bei der Kühlmittel- Übergabe vorgesehen.
[0011] Ein anderer Ansatz ist in der DE 42 19 392 A1 offenbart. Darin wird eine orthopädische
Stützbandage für die Unterstützung von Heilprozessen im Bereich von Gelenken mit steifen, das Gelenk entlastenden Stützeinlagen beschrieben. Auf eine Kühlflüssigkeit bzw. Wärmetransportmedium wird vollständig verzichtet. Stattdessen werden temperatu rgere- gelte elektrische Heiz- und/oder Kühlelemente vorgeschlagen, welche direkt an der Innenseite der Stützbandage angeordnet sind, insbesondere Widerstands-Heizfolien und/oder Peltierelemente. Ein Nachteil von Peltierelementen besteht jedoch darin, dass Peltierelemente mechanisch nicht flexibel sind und daher nicht ohne weiteres unmittelbar in einer an die Körperform angepassten Orthese einsetzbar sind. Es kann mit großem Aufwand verbunden sein, bei zielgerichteter Kühlung eine angenehme Trageposition zu finden.
[0012] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das
eingangs genannte Kühlpad und die Kühlvorrichtung derart weiterzubilden, dass die Handhabung verbessert wird. Insbesondere wäre es wünschenswert eine verbesserte Kombination aus Kühlpad und Kühlvorrichtung bereitzustellen, welche Nachteile der vorstehend genannten Kühleinrichtungen ausräumen und deren Vorteile miteinander verbinden.
[0013] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein (fluidgefülltes) Kühlpad insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen bereitgestellt mit einem ersten Wärmetauscher;
einem zweiten Wärmetauscher,
einem Wärmetransportfluid;
einem Leitungssystem; und
einer integrierten Pumpeinrichtung (Umwälzpumpe) für das Wärmetransportfluid; wobei der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher von dem Wär- metransportfluid durchflossen sind;
wobei das Leitungssystem den ersten Wärmetauscher fluidisch mit dem zweiten Wärmetauscher verbindet;
wobei die Pumpeinrichtung dazu eingerichtet ist einen Austausch des Wär- metransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher zu bewirken;
wobei das Kühlpad einen hermetisch abgeschlossenen Fluidkreislauf für das Wärmetransportfluid aufweist, wobei der Fluidkreislauf den ersten Wärmetauscher, den zweiten Wärmetauscher, das Leitungssystem und die Pumpeinrichtung aufweist.
[0014] Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine korrespondierende
Kühlvorrichtung insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen vorgeschlagen mit
einer Aufnahme eingerichtet zur Aufnahme eines Wärmetauschers eines (vorste- hend beschriebenen) Kühlpads;
einer Kühleinrichtung, insbesondere mit einem thermoelektrischen Kühlelement wie einem Peltierelement; wobei die Kühleinrichtung dazu eingerichtet ist, dem Wärme- tauscher des Kühlpads Wärme zuzuführen oder von diesem abzuführen, wenn sich der Wärmetauscher des Kühlpads in der Aufnahme befindet. Die Kühlvorrichtung kann ferner eine Antriebseinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine in dem Kühlpad inte- grierte Pumpeinrichtung anzutreiben. [0015] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kühlsystem mit einem vorstehend genannten Kühlpad und einer vorstehend genannten korrespondierenden Kühlvorrichtung vorgeschlagen.
[0016] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Betrieb eines Kühlpads und einer Kühlvorrichtung vorgeschlagen, das Verfahren mit den Schritten:
Bereitstellen des vorstehend genannten Kühlpads und der korrespondierenden Kühlvorrichtung.
Einlegen des zweiten Wärmetauschers des Kühlpads in eine Aufnahme der Kühlvorrichtung;
Applikation des ersten Wärmetauschers des Kühlpads an einer zu kühlenden
Stelle;
Starten des Kühlvorgangs mit der Kühlvorrichtung.
[0017] Es versteht sich, dass die Kühlvorrichtung, das Kühlsystem und Verfahren ähnliche oder identische korrespondierende Weiterbildungen aufweisen können, wie nachfolgend im Detail für das erfindungsgemäße Kühlpad beschrieben.
[0018] Bei den aus dem Stand der Technik bekannten, fluidbasierten Lösungen kommt es zu einem Flüssigkeitsaustausch zwischen einer Kühlvorrichtung und einem Kühlpad. Die Handhabung von derartigen„nassen“ Kühlsystemen ist jedoch problematisch. Insbeson- dere bei ungeübtem Personal kann es zu einem Auslaufen der Kühlflüssigkeit kommen.
[0019] Demgegenüber weist das von den Erfindern vorgeschlagene Kühlpad selbst einen
hermetisch abgeschlossenen Fluidkreislauf auf. Statt einer Fluidschnittstelle zu einer externen Versorgungseinrichtung ist ein zweiter Wärmetauscher vorgesehen. Über den zweiten Wärmetauscher kann vom ersten Wärmetauscher aufgenommene Wärme wiederum an eine Kühlvorrichtung abgegeben werden kann. Folgerichtig muss auch die vorgeschlagene Kühlvorrichtung keine Fluidschnittstelle aufweisen. Stattdessen ist eine Aufnahme für den zweiten Wärmetauscher vorgesehen. Die Kühleinrichtung der Kühlvor- richtung ist entsprechend dazu eingerichtet, Wärme von dem aufgenommenen Wärme- tauscher des vorgeschlagenen Kühlpads abzuführen, wenn sich dieser in der Aufnahme befindet. Es kommt somit zu dem gewünschten Wärmeaustausch, jedoch ohne dass ein Benutzer Manipulationen am Fluidkreislauf vorzunehmen hat. Eine Übergabe von Kühl- flüssigkeit bzw. eines Wärmetransportfluids zwischen dem Kühlpad und der Kühlvorrich- tung ist mithin nicht erforderlich.
[0020] Es wird somit vorzugsweise ein vollintegriertes, geschlossenes, fluidgefülltes, Kühlpad bereitgestellt. Der Fluidkreislauf ist vollständig abgeschlossen im Kühlpad selbst enthal- ten. Ein Vorteil eines vorbefüllten Kühlpads mit hermetisch geschlossenem Fluidkreislauf besteht in der einfachen, unkomplizierten Handhabung. Es ist nicht erforderlich, dass der Nutzer mit Kühlmittel hantiert. Insbesondere weist das vorgeschlagene Kühlpad keine anwenderseitig zu bedienende Fluidschnittstelle auf. Ein Auslaufen von Kühlflüssigkeit bei nicht fachgerechter Handhabung kann somit vermieden werden. Dies ist bei konventionel- len fluidbasierten Kühlpads beim Anschluss an den Kühlmittelkreislauf problematisch. Um ein Auslaufen zu verhindern werden im Stand der Technik allenfalls Rückschlagventile vorgeschlagen. Dies ist jedoch mit zusätzlichem Aufwand und Kosten verbunden.
[0021] Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung gegenüber konventionellen
fluidbasierten Kühlsystemen kann ferner darin bestehen, dass die Hygiene verbessert werden kann. Indem ein das vorgeschlagene Kühlpad vorbefüllt sein kann, ist es nicht erforderlich, dass der Nutzer in Patientennähe, ggf. im Bereich einer offenen Wunde, mit einem Kühlmittel hantiert. Ferner kann dank des abgeschlossenen Fluidkreislaufs die Gefahr einer Kreuzkontamination verschiedener Patienten vermieden werden, welche beispielsweise nacheinander die gleiche Kühlvorrichtung nutzen.
[0022] Entsprechend besteht ein Vorteil der vorgeschlagenen Kühlvorrichtung darin, dass die
Kühlvorrichtung lediglich den Wärmetauscher aufnimmt aber kein direkter Fluidkontakt erfolgt.
[0023] Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung kann in der einfachen und schnellen
Austauschbarkeit der Kühlpads bestehen. Neben der Qualität kann somit auch die Effizienz der Patientenversorgung gesteigert werden. [0024] E in weiterer Vorteil kann darin bestehen, dass durch ein optimiertes, vorzugsweise sehr geringes Fluidvolumen eine geringe thermische Trägheit erreicht werden kann. Dies ermöglicht eine schnelle Abkühlung und, wegen der geringen Wärmekapazität, eine geringe Leistungsaufnahme. Folgerichtig ist ein kleineres, leichteres System mit verbes- serter Mobilität möglich. Durch die räumliche Trennung von Kühlvorrichtung und Kühlpad erfolgt vorzugsweise kein Rückfluss von Wärme und eine unerwünschte Aufwärmung des Gewebes kann vermieden werden.
[0025] E in Vorteil gegenüber der oben genannten DE 42 19 392 A1 , bei welcher ein elektrisches
Heiz- und/oder Kühlelement direkt an der Innenseite einer Bandage angeordnet ist (ohne Fluidkreislauf), besteht darin, dass der erste und der zweite Wärmetauscher beabstandet voneinander angeordnet sein können. Somit kann Wärme von der zu kühlenden Körper- steile abtransportiert werden. Die DE 42 19 392 A1 zeigt, im Falle des Betriebs als Kühl- bandage, hingegen keine Lösung zur Problematik der Wärmeabfuhr auf. Bei Verwendung eines Peltierelements müsste die Summe aus vom Gewebe abgeführter Wärmeleistung und zugeführter elektrischer Leistung über einen wie auch immer gearteten Kühlkörper an die Umgebung abgeführt werden. Somit ist der Einsatz insbesondere unter Kleidung oder unter einer bestehenden Orthese beschränkt möglich. Folgerichtig dürfte die in der DE 42 19 392 A1 gezeigte Lösung tatsächlich lediglich als Wärmebandage brauchbar sein.
[0026] Gegenüber konventionellen vorgekühlten Gel-Packs kann ein Vorteil darin bestehen, dass keine bestehende Kühlinfrastruktur, wie z.B. Kühl- oder Gefrierschränke, erforderlich ist. Insbesondere kann die vorgeschlagene Kühlvorrichtung einen Energiespeicher, wie eine Batterie oder einen Akkumulator aufweisen und daher auch abseits von einer bestehen- den Kühlinfrastruktur betrieben werden.
[0027] Unter dem Begriff Kühlen oder Kältebehandlung kann im Rahmen dieser Offenbarung allgemein eine Wärmebehandlung bzw. das Herbeiführen einer Temperaturänderung verstanden werden. Dies kann sowohl dass Zuführen als auch das Abführen von Wärme umfassen. Folgerichtig kann ein Kühlpad neben dem Kühlen auch zum Wärmen einge- setzt werden. Entsprechendes gilt für eine Kühlvorrichtung, Kühlsystem oder Verfahren. Zum besseren Verständnis wird im Rahmen dieser Offenbarung verkürzt, jedoch ohne Beschränkung, von Kühlen gesprochen. [0028] Unter einer Pumpeinrichtung kann eine Umwälzpumpe für das Wärmetransportfluid
verstanden werden. Die Antriebseinheit der Pumpeinrichtung kann als separates Element verstanden werden, welches vorzugsweise Bestandteil der mit dem Kühlpad zusammen- wirkenden Kühlvorrichtung ist.
[0029] Vorzugsweise kann der erste oder zweite Wärmetauscher einen Wärmeaufnahmebereich zur Aufnahme von Wärme und der jeweils andere Wärmetauscher einen Wärmeabgabe- bereich zur Abgabe von Wärme aufweisen. Das Kühlpad mit seinem hermetisch abge- schlossenen Fluidkreislauf für das Wärmetransportfluid ist zur Übertragung von Wärme zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher eingerichtet. Das Leitungssystem dient dem Wärmetransport zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher, und somit dem Wärmetransport zwischen der zu kühlenden Körperregi- on und der Kühlvorrichtung. Beispielsweise nimmt der erste Wärmetauscher Wärme auf, die Wärme wird mittels Pumpeinrichtung und Leitungssystem zum zweiten Wärmetau- scher transportiert und dort abgegeben z.B. an eine Kühlvorrichtung. Das vorgeschlagene Kühlpad ist somit ein Zwischenstück zwischen der zu kühlenden Körperregion und einer beabstandet angeordneten Kühlvorrichtung ohne jedoch fluidisch an diese angeschlossen werden zu müssen.
[0030] Vorzugsweise kann das Leitungssystem des Kühlpads einen Vorlauf und einen Rücklauf aufweisen, wobei der Vorlauf einen Eingang des ersten Wärmetauschers und einen Ausgang des zweiten Wärmetauschers fluidisch miteinander verbindet; und wobei der Rücklauf einen Ausgang des ersten Wärmetauschers und einen Eingang des zweiten Wärmetauschers fluidisch miteinander verbindet. Vorzugsweise kann somit eine kontinu- ierliche Zirkulation ermöglicht werden.
[0031] Vorzugweise kann die Pumpeinrichtung dazu ausgebildet sein, durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung angetrieben zu werden. Mit anderen Worten weist die Pumpeinrichtung vorzugsweise keine zusätzliche Öffnung für die Antriebseinrichtung auf. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit eines Austritts des Wärmetransportfluids vermindert werden. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann darin bestehen, dass das Kühlpad mit seinem hermetisch geschlossenen Fluidkreislauf nochmals besser von der Außenwelt abgeschlossen ist. Vorzugsweise weist die Pumpeinrichtung keine mechanische, elektri- sehe und/oder fluidische Durchführung auf. Beispielsweise ist keine mechanische Durch- führung für eine Antriebsachse der Pumpeinrichtung vorgesehen.
[0032] Gemäß einer Weiterbildung kann die Pumpeinrichtung magnetisch an eine externe
Antriebseinrichtung ankoppelbar sein. Insbesondere kann die Pumpeinrichtung eine magnetisch gekoppelte Zahnradpumpe sein. Die Kraftübertragung kann somit ohne Durchführung magnetisch erfolgen. Vorteile dieser Ausgestaltung können eine hohe energetische Effizienz und erhöhte Sicherheit sein. Eine direkte Verbindung zum Antrieb bzw. Kontakt zu beweglichen Teilen der Pumpeinrichtung ist nicht erforderlich. Es versteht sich, dass auch andere Pumpentypen, wie beispielsweise eine Kreiselpumpe oder Drehkolbenpumpe, zum Einsatz kommen können. Optional kann die Pumpeinrichtung einen Wirbelstromantrieb aufweisen. Die Pumpeinrichtung kann also dazu ausgebildet sein, mittels Wirbelstrom angetrieben zu werden. Insbesondere kann die Pumpeinrichtung durchführungsfrei von einer Wirbelstromantriebseinrichtung angetrieben zu werden.
Beispielsweise kann die Pumpeinrichtung eine mittels Wirbelstrom antreibbare Zahnrad- pumpe sein. Beispielsweise kann ein Zahnrad der Zahnradpumpe ein Element, wie beispielsweise eine Scheibe aufweisen, in weicher ein Wirbelstrom induziert werden kann. Beispielsweise kann ein Zahnrad aus einem Metall wie beispielsweise Kupfer vorgesehen sein. Vorzugsweise kann ferner ein Korrosionsschutz vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Beschichtung für ein Zahnrad aus Kupfer.
[0033] Die Pumpeinrichtung kann eine peristaltische Pumpe sein. Eine Antriebseinheit kann
peristaltisch von extern auf die Pumpeinrichtung einwirken und somit einen Austausch des Wärmetransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärme- tauscher bewirken. Peristaltische Pumpen beruhen auf dem Prinzip der Verdrängung durch streckenweises Quetschen, hier beispielsweise Quetschen des Leitungssystems oder des ersten und/oder zweiten Wärmetauschers bzw. einer im Kühlpad enthaltenen Leitung. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann in einer sehr kostengünstigen und weiter- hin durchführungsfreien Ausführung bestehen.
[0034] Die Pumpeinrichtung kann eine Membranpumpe aufweisen. Eine Membranpumpe kann eine mit einer Membran abgedeckte Kammer sowie einen Einlass und einen Auslass aufweisen. Ein- und Auslass können durch Rückschlagventile derart abgeschlossen sein, dass bei Bewegung der Membran (z.B. auf und ab Bewegung) ein Fluidtransport vom
Einlass zum Auslass erfolgt.
[0035] Vorzugsweise ist zumindest ein Teil des ersten Wärmetauschers mechanisch flexibel. Ein
Vorteil dieser Ausgestaltung kann darin bestehen, dass das Kühlpad flexibel an eine Form eines zu kühlenden Bereichs, beispielsweise eine Körperform oder eine Aufnahme innerhalb einer Orthese, anpassbar ist. Als weiterer Vorteil kann das gleiche Kühlpad in unterschiedlichen Anwendungsszenarien eingesetzt werden, sodass die Lagerhaltung reduziert werden kann.
[0036] Vorzugsweise kann der erste Wärmetauscher an ein zu kühlendes Körperteil angepasst sein. Die Anpassung kann auf vielfältige Art und Weise erfolgen, insbesondere hinsichtlich der Form, der Länge des Leitungssystems und/oder angepasst an eine erforderliche Wärmetransportleistung. Ferner kann beispielsweise eine Bauhöhe derart angepasst sein, dass der erste Wärmetauscher in eine bestehende Orthese integrierbar ist oder unter dieser getragen werden kann.
[0037] Vorzugsweise kann das Kühlpad eine diffusionshemmende Beschichtung aufweisen. Die
Beschichtung kann vorzugsweise eine Diffusion des Wärmetransportfluids hemmen bzw. reduzieren. Beispielsweise ist die Beschichtung wasserdampfdicht. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Lagerfähigkeit von vorbefüllten Kühlpads verbes- sert werden kann. Beispielsweise weist die Beschichtung wenigstens eines von einer (dünnen) Metallschicht, einer Siliziumoxidschicht oder Multischichten aus Metall- bzw. anorganischen dünnen Schichten auf.
[0038] Vorzugsweise kann das Kühlpad ferner ein Fluidreservoir eingerichtet zum Ausgleich von
Fluidverlusten des Wärmetransportfluids aufweisen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann darin bestehen, dass die Funktionsfähigkeit auch bei längerer Lagerdauer sichergestellt werden kann. Das Reservoir kann optional als Überdruckreservoir ausgebildet sein.
Optional kann das Reservoir derart ausgebildet sein, dass es bei bestimmungsgemäßem Einsatz in einer Kühlvorrichtung mit Druck beaufschlagt wird, beispielsweise durch einen entsprechenden Federmechanismus der Kühlvorrichtung. Vorzugsweise kann das Reser- voir thermisch abgekoppelt sein. Zum Beispiel kann das Reservoir über ein T-Stück in den Fluidkreislauf eingebunden sein. Vorzugsweise ist das Reservoir derart ausgebildet, dass ein Druckverlust ausgeglichen werden kann, trägt aber nicht unmittelbar zur vorzugsweise gering zu haltendenden Wärmekapazität des Fluidkreislaufs bei.
[0039] Vorzugsweise kann der erste und/oder zweite Wärmetauscher bifilar angeordnete
Kühlschleifen bzw. bifilar angeordnete Wärmetransportfluid führende Wärmetauscherka- näle aufweisen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann darin bestehen, dass eine gleich- mäßigere Temperaturverteilung auf der Haut erreicht werden kann. Die Kühlschleifen können beispielsweise mäanderförmig angeordnet sein. Es können stets zumindest zwei benachbarte Kühlschleifen im Mittel den gleichen Abstand von einem Übergang des ersten Wärmetauschers zum Leitungssystem aufweisen.
[0040] Vorzugsweise können Wärmetransportfluid führende Fluidkanäle in wenigstens einem von dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher einen halbkreisförmigen Kanalquerschnitt aufweisen. Die Fluidkanäle können derart angeordnet sein, dass die abgeflachte Seite des halbkreisförmigen Kanalquerschnitts einer Seite des ersten und/oder zweiten Wärmetauschers zugewandt sind, über welche Wärme aufgenommen bzw. abgegeben werden soll. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann darin bestehen, dass eine möglichst große Kontaktfläche zum Körper bei gleichzeitig minimalem/geringem Flusswiderstand und/oder minimalem/geringem Gesamtvolumen des Wärmetransportflu- ids erreicht werden kann.
[0041] Vorzugsweise kann der erste Wärmetauscher eine Dicke zwischen 1 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 8 mm, vorzugsweise zwischen 4 mm und 6 mm aufweisen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann darin bestehen, dass die Anordnung unter einer bestehenden Orthese möglich ist.
[0042] Vorzugsweise kann der erste Wärmetauscher eine Wärmetauscheroberfläche und
innerhalb des Wärmetauschers liegende Kühlschleifen aufweisen, wobei die Kühlschleifen bzw. das Wärmetransportfluid durch eine dünne, wärmeleitfähige und fluiddichte Memb- ran von der Wärmetauscheroberfläche getrennt sind. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann in einem effizienten Wärmeübergang zwischen einer zu kühlenden Stelle und dem Kühlpad bestehen. Vorzugsweise weist die Membran eine Dicke von nicht mehr als 250 pm, vorzugsweise von nicht mehr als 100 pm auf.
[0043] Vorzugsweise kann das Kühlpad zumindest abschnittsweise eine biokompatible,
wärmeleitfähige, insbesondere möglichst dünne, offenporige Gewebeschicht aufweist, insbesondere im Bereich einer Oberfläche des ersten Wärmetauschers. Somit können der Tragekomfort auch bei unmittelbarem Hautkontakt verbessert und Hautirritationen ver- mieden werden, bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität durch die Gewebeschicht.
[0044] Vorzugsweise können Fluidkanäle in wenigstens einem von dem ersten Wärmetauscher, dem zweiten Wärmetauscher und dem Leitungssystem einen Durchmesser zwischen 2 mm und 3 mm aufweisen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass gute Wärmetransporteigenschaften, geringe Dicke des Kühlpads und ein nicht zu hoher Fluidwiderstand vorteilhaft miteinander kombiniert werden.
[0045] Vorzugsweise kann das Leitungssystem zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher eine Länge zwischen 2 cm und 300 cm, vorzugsweise zwischen 5 cm und 100 cm, vorzugsweise zwischen 10 cm oder 20 cm und 50 cm aufweisen.
Vorteile dieser Ausgestaltung können in einer guten Positionierbarkeit des ersten und zweiten Wärmetauschers beabstandet voneinander besehen, wobei gleichzeitig das Fluidvolumen im Fluidkreislauf weiterhin gering gehalten wird.
[0046] Vorzugsweise kann der Fluidkreislauf ein Fluidvolumen zwischen 5 ml und 100 ml,
vorzugsweise zwischen 10 ml und 60 ml, vorzugsweise zwischen 15 ml und 40 ml, vorzugsweise zwischen 20 ml und 30 ml, aufweisen. Ein Vorteil dieser Lösung besteht in einer schnellen Kühlwirkung. Indem die Wärmekapazität des Wärmetransportfluids im Fluidkreislauf gering ist, ermöglicht das System eine verbesserte Wärmeübertragung, sodass eine hohe Abkühlgeschwindigkeit z.B. Abkühlraten von ca. 5-10 K/min ermöglicht werden können. Ein schnelles Ansprechverhalten ist damit gewährleistet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein effizienter Akkubetrieb der Kühlvorrichtung ermöglicht wird, da eine geringere Kühlleistung erforderlich ist. Ferner können der Behandlungs- und Tragekomfort verbessert werden. Insbesondere kann sich ein vermindertes Gewicht an der Behandlungsposition ergeben. Optional kann der Fluidkreislauf ein Fluidvolumen von 0,01 - 0,2 ml pro cm2 Kühl- bzw. Wärmetauscherfläche + ggf. Offset von 10 - 50 ml für das Fluidvolumen der Zuleitung aufweisen.
[0047] Vorzugsweise kann das Wärmetransportfluid Wasser und/oder Ethylenglykol aufweisen.
Vorteilhaft kommt ein Kühlmittel mit hoher Wärmekapazität zum Einsatz, da somit nur ein geringes Flüssigkeitsvolumen bzw. eine geringe Flussrate erforderlich sind, um effektiv eine ausreichende Wärmemenge abzuführen. Als Wärmetransportmedium bzw. Kühlmit- tel kann beispielsweise Wasser, Wasser/Ethylenglykol oder ähnliches eingesetzt werden. Da der Fluidkreislauf hermetisch abgeschlossen ist, können vielfältige Kühlmittel zum Einsatz kommen. Da auch bei unsachgemäßer Handhabung nicht zu befürchten ist, dass das Kühlmittel mit dem Patienten oder gar einer zu schützenden offenen Wunde in Kontakt kommt, wird die Patientensicherheit erhöht. Ferner können kostengünstige Kühlmittel zum Einsatz kommen.
[0048] Vorzugsweise kann das Kühlpad eingerichtet sein für einen Wärmefluss zwischen 15 mW und 100 mW, vorzugsweise zwischen 15 mW und 80 mW, vorzugsweise zwischen 25 mW bis 65 mW pro Quadratzentimeter Fläche des ersten Wärmetauschers. Die Erfinder haben erkannt, dass derartige Wärmeflüsse eine besonders vorteilhafte Kühlwir- kung ermöglichen. Die Messung einer temperaturabhängigen Wärmeflussmenge ist beschrieben in Link G., Stelzle, M.„Measurement of temperature dependent heat flow rate from human limbs towards thermoelectronic coolding device“, Med. Devices Diagn. Eng., Vol. 2(1 ): 72-74; 2017.
[0049] Vorzugsweise können der erste Wärmetauscher und das Leitungssystem einen
gemeinsamen Schichtaufbau aufweisen. Insbesondere können der erste Wärmetauscher, das Leitungssystem und auch der zweite Wärmetauscher einen gemeinsamen Schicht- aufbau aufweisen. Der gemeinsame Schichtaufbau kann folgendes aufweisen: eine obere Deckschicht,
eine untere Deckschicht, und
eine Zwischenschicht, insbesondere einer Schaumstoffschicht, welche zwischen der oberen Deckschicht und der unteren Deckschicht angeordnet ist; und wobei Fluidka- näle des ersten Wärmetauschers und des Leitungssystems, sowie vorzugsweise des zweiten Wärmetauschers, in der Zwischenschicht angeordnet sind. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann in einer kostengünstigen Herstellung liegen. Insbesondere kann das Kühlpad einschließlich Leitungssystem und Wärmetauschern mittel Laminiertechnik bzw. Folientechnik hergestellt werden. Dank des hermetisch geschlossenen Fluidkreislaufs ist es nicht erforderlich z.B. Fluidkupplungen mit Rückschlagventilen vorzusehen, welche eine aufwändige Herstellung zur Folge haben.
[0050] Optional kann ein Kühlpad für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen
bereitgestellt werden mit einem ersten Wärmetauscher und einem Leitungssystem, insbesondere zum Anschluss des ersten Wärmetauschers an eine Kühlvorrichtung, wobei der erste Wärmetauscher und das Leitungssystem einen gemeinsamen Schichtaufbau aufweisen mit einer oberen Deckschicht, einer unteren Deckschicht, und einer Zwischen- schicht, insbesondere Schaumstoffschicht, welche zwischen der oberen Deckschicht und der unteren Deckschicht angeordnet ist; und wobei Fluidkanäle des ersten Wärmetau- schers und des Leitungssystems in der Zwischenschicht angeordnet sind. In diesem Fall handelt es sich bei dem zweiten Wärmetauscher, dem Wärmetransportfluid und der integrierten Pumpeinrichtung um optionale Merkmale die vorgesehen sein können jedoch nicht vorgesehen sein müssen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann in einer kosten- günstigen Herstellung des Kühlpads liegen. Ein derartiges Kühlpad kann entsprechend den weiteren Merkmalen dieser Offenbarung weitergebildet sein. Insbesondere können der erste Wärmetauscher, das Leitungssystem und auch der zweite Wärmetauscher einen gemeinsamen Schichtaufbau aufweisen.
[0051] In einer Weiterbildung kann ferner die integrierte Pumpeinrichtung zwischen der
(gemeinsamen) oberen Deckschicht und der (gemeinsamen) unteren Deckschicht ange- ordnet sein. Dadurch kann die Herstellung nochmals vereinfacht werden. Insbesondere kann eine Dichtigkeit des Gesamtsystems durch eine umgebende Beschichtung sicherge- stellt werden, sodass Schnittstellen zwischen Wärmetauschern, Leitungssystem und/oder Pumpeinrichtung einfach und kostengünstig herstellbar sind.
[0052] Vorzugseise kann die Kühlvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt ferner einen
Temperatursensor und einen Regler aufweisen; wobei der Temperatursensor dazu eingerichtet ist, eine Temperatur eines in die Aufnahme eingelegten Kühlpads zu erfassen und wobei der Regler dazu eingerichtet ist, die Antriebseinrichtung und/oder das Küh- lelement in Abhängigkeit von (einem Sollwert und von) einer von dem Temperatursensor erfassten Temperatur anzusteuern. Vorzugsweise kann eine Regelung in Abhängigkeit von einer eingestellten Solltemperatur und/oder einer am Kühlpad gemessenen Vor- und/oder Rücklauftemperatur erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Kühlpad selbst einen oder mehrere Temperatursensoren aufweisen und der Regler dazu eingerichtet sein, die Antriebseinheit und/oder das Kühlelement in Abhängigkeit von diesen Messwer- ten anzusteuern. Optional kann die Kühlvorrichtung eine Kühleinrichtung mit einem Peltierelement aufweisen. Optional kann die Temperatur des Peltierelements gemessen und bei der Regelung berücksichtigt werden. Optional kann die Kühleinrichtung ferner einen Ventilator aufweisen, welcher basierend auf der Temperatur des Peltierelements angesteuert werden kann.
[0053] Vorzugsweise kann der Regler dazu eingerichtet sein, eine Solltemperatur zwischen 15 und 25°C einzuregeln. Optional kann der Regler dazu eingerichtet sein einen vorgegebe- nen Temperaturverlauf einzuregeln. Beispielsweise kann der Regler dazu eingerichtet sein, eine Abkühlung um 10 bis 20 K mit einer Kühldauer von 10 bis 15 min zu bewirken und in den ersten 1 bis 5 Tagen nach einer Verletzung bzw. Operation mehrmals täglich anzuwenden.
[0054] Optional können das Kühlpad und/oder die Kühlvorrichtung eine Telemonitoringeinrich- tung und/oder eine Fernsteuereinrichtung aufweisen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltungen besteht darin, dass die Kälteanwendung überwacht und bei Bedarf angepasst werden kann.
[0055] Vorzugsweise kann die Kühlvorrichtung ferner eine Überwachungseinrichtung aufweisen.
Die Überwachungseinrichtung kann dazu eingerichtet seine, eine (Rotations-) Geschwin- digkeit der Antriebseinrichtung mit einer Leistungsaufnahme der Antriebseinrichtung abzugleichen. Optional kann bei einer Abweichung eine Fehlermeldung ausgeben wer- den. Zum Beispiel fällt die Leistungsaufnahme ab, wenn die Pumpe leerläuft, beispiels- weise wenn das Kühlpad undicht oder nicht ausreichend gefüllt sein sollte oder wenn die Antriebseinheit die Pumpe nicht antreibt, weil das Kühlpad beispielsweise nicht oder nicht richtig eingelegt ist. Optional kann die Überwachungseinrichtung daher alternativ oder zusätzlich dazu eingerichtet sein, eine Kopplungsprüfung der Pumpeinrichtung mit der Antriebseinrichtung vorzunehmen. Optional kann eine optische oder magnetische Dreh- zahlerfassung der Pumpeinrichtung zur Flussratenmessung und/oder Regelung vorgese- hen sein.
[0056] Vorzugsweise kann die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet sein Luftblasen im
Kühlpad zu detektieren. Hierfür kann die Überwachungseinrichtung als optische, kapaziti- ve und/oder akustische Messeinrichtungen ausgebildet sein. Ein Vorteil dieser Ausgestal- tung besteht darin, dass die Erfassung von Undichtigkeiten und/oder Unterbefüllung verbessert werden kann. Eine Überwachungseinrichtung kann die Pumpeinrichtung vor Leerlauf schützen und/oder für eine geregelte Nutzung des oben erwähnten Fluidreser- voirs genutzt werden.
[0057] Vorzugsweise kann die Kühlvorrichtung einen Energiespeicher, wie beispielsweise eine
Batterie oder einen Akkumulator aufweisen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Kühlung unabhängig von einer Kühlinfrastruktur erfolgen kann.
[0058] Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
[0059] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu
erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[0060] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kühlpads gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems mit einem Kühlpad und einer geöffneten Kühlvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Fig.3 eine schematische Darstellung eines Kühlsystems mit einem Kühlpad, einer geschlossenen Kühlvorrichtung und einer Orthese;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anwendung des Systems aus Fig. 3;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung entlang A-A in Fig. 1 ;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung entlang B-B in Fig. 1 ;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Kühlvorrichtung;
Fig. 8 und 9 schematische Darstellungen einer Pumpeinrichtung eines Kühlpads und einer korrespondierenden Antriebseinrichtung einer Kühlvorrichtung;
Fig. 10 eine perspektivische schematische Darstellung der Pumpeinrichtung aus Fig. 9; und
Fig. 11 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Kühlpads und einer Kühlvorrichtung.
[0061] In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kühlpads 10 schematisch dargestellt. Das
Kühlpad kann insbesondere für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen zur Wärme- und/oder Kältetherapie eingesetzt werden. Das Kühlpad 10 weist einen ersten Wärmetauscher 20 und einen zweiten Wärmetauscher 30 auf. Der erste Wärmetauscher 20 und der zweite Wärmetauscher 30 sind voneinander beabstandet angeordnet und über ein Leitungssystem 40 fluidisch miteinander verbunden. Das Kühlpad 10 weist ferner eine Pumpeinrichtung 50 auf, die dazu eingerichtet ist, über das Leitungssystem 40 einen Austausch eines Wärmetransportfluids zwischen dem ersten Wärmetauscher 20 und dem zweiten Wärmetauscher 30 zu bewirken. [0062] Das Leitungssystem 40 weist im vorliegenden Beispiel zwei Schlauchleitungen auf, einen Vorlauf 41 und einen Rücklauf 42. Der Vorlauf 41 ist mit einem Eingang 21 des ersten Wärmetauschers 20 und einem Ausgang 32 des zweiten Wärmetauschers 30 fluidisch verbunden. Der Rücklauf 42 ist mit einem Ausgang 22 des ersten Wärmetauschers 20 und einem Eingang 31 des zweiten Wärmetauschers 30 fluidisch verbunden.
[0063] Der zweite Wärmetauscher 30 kann Strömungsleitstrukturen 34 aufweisen, die dazu ausgebildet sind eine gleichmäßige Strömung über die Fläche des Wärmetauschers zu bewirken. Somit kann der Wärmeaustausch über einen großen Teil der Oberfläche, vorzugsweise über die gesamte Oberfläche des Wärmetauschers stattfinden und kein Totwasser mit geringer Wärmetauschereffizienz entstehen.
[0064] In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist die Pumpeinrichtung 50 zwischen dem
Leitungssystem 40 und dem zweiten Wärmetauscher 30 angeordnet. Allerdings kann die Pumpeinrichtung auch an anderen Stellen positioniert werden, wie beispielhaft in Fig. 2 gezeigt. Dort ist die Pumpeinrichtung 50 in den zweiten Wärmetauscher 30 integriert angeordnet.
[0065] Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich handelt es sich bei dem Kühlpad 10 jeweils um ein
vollintegriertes, geschlossenes fluidgefülltes Kühlpad. Das Kühlpad 10 weist einen hermetisch abgeschlossenen Fluidkreislauf auf. Es ist somit nicht erforderlich, das Kühl- pad an einen externen Fluidkreislauf anzuschließen. Die Handhabung kann dadurch deutlich vereinfacht werden.
[0066] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 1 mit einem Kühlpad 10 und einer Kühlvorrichtung 60. Die Kühlvorrichtung 60 weist eine Aufnahme 61 zur Auf- nahme des Wärmetauschers 30 des Kühlpads 10 auf. Die Kühlvorrichtung kann einen Verschlussdeckel 62 für die Aufnahme 61 aufweisen. Der Verschlussdeckel 62 ist in Fig.
2 geöffnet dargestellt und gibt den Blick auf das innere der Aufnahme 61 frei. Dort können einer Kühleinrichtung 63, insbesondere mit einem thermoelektrischen Kühlelement wie einem Peltierelement, und eine Antriebseinrichtung 64 angeordnet sein. [0067] Die Kühleinrichtung 63 ist dazu eingerichtet ist, dem Wärmetauscher 30 des Kühlpads 10 Wärme zuzuführen oder von diesem abzuführen, wenn sich der Wärmetauscher 30 des Kühlpads in der Aufnahme 61 befindet. Hierfür sind der Wärmetauscher 30 und die Kühleinrichtung 63 vorzugsweise derart angeordnet, dass sie dann übereinander zum Liegen kommen. Insbesondere kann der zweite Wärmetauscher 30 einen flächigen Wärmeabgabebereich 33 aufweisen, welcher mit einer Position der Kühleinrichtung 63 korrespondiert.
[0068] Vorzugsweise kann die Kühleinrichtung 63 bzw. eine Aufnahme 61 der Kühleinrichtung strukturiert sein, beispielsweise um i) die Wärmetauscherfläche zu vergrößern und/oder ii) eine Fluidströmung im Wärmetauscher 30 zu beeinflussen, wenn der Wärmetauscher durch den Deckel 62 angedrückt wird. Beispielsweise können Strömungsleitstrukturen vorgesehen sein, welche eine Strömung innerhalb des aufgenommenen Wärmetauschers beeinflussen können. Vorzugsweise kann die Kühleinrichtung, alternativ oder zusätzlich zu den in Fig. 1 gezeigten Strömungsleitstrukturen des zweiten Wärmetauschers 30, ihrerseits Strömungsleitstrukturen aufweisen, die dazu ausgebildet sind eine gleichmäßige Strömung über die Fläche des Wärmetauschers zu bewirken. Somit kann der Wärmeaus- tausch über einen großen Teil der Oberfläche, vorzugsweise über die gesamte Oberflä- che des Wärmetauschers stattfinden und kein Totwasser mit geringer Wärmetauschereffi- zienz entstehen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Wärmeleitstruk- turen in der wiederverwendbaren Kühleinrichtung vorgesehen sind und die Fertigungskos- ten des Kühlpads reduziert werden können.
[0069] Die Antriebseinrichtung 64 ist dazu eingerichtet, die in dem Kühlpad 10 integrierte
Pumpeinrichtung 50 anzutreiben. Ein Beispiel hierfür wird nachfolgend mit Bezug auf Fig.
6 und 7 näher erläutert.
[0070] Die Kühlvorrichtung 60 kann ferner ein Gehäuse 65 und einen Trageriemen 66 aufweisen.
[0071] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 1 mit einem Kühlpad 10, einer geschlossenen Kühlvorrichtung 60 und zusätzlich einer Orthese 70. Der zweite Wärmetauscher und die Pumpeinrichtung 50 sind in der Aufnahme 61 aufgenommen und vom Deckel 62 verdeckt. Vorzugsweise schützt der Deckel 62 bzw. das Gehäuse 65 daher Pumpeinrichtung 50 und den zweiten Wärmetauscher. Bei der Orthese 70 kann es sich um eine konventionelle Orthese handeln.
[0072] Fig. 4 zeigt einen Nutzer 100 mit einer beispielhaften Knieorthese 70. Eine Dicke bzw.
Bauhöhe des ersten Wärmetauschers 20 ist vorzugsweise derart gewählt, dass der Wärmetauscher unter einer Orthese 70 getragen werden kann. Wie in Fig. 4 gezeigt führt das Leitungssystem 40 somit nunmehr von dem unter der Orthese 70 getragenen ersten Wärmetauscher 20 zur Kühlvorrichtung 60. Bei der Kühlvorrichtung 60 handelt es sich vorzugsweise um eine batteriebetriebene Kühlvorrichtung, welche mobil und unabhängig von weiterer Kälteinfrastruktur einsetzbar ist. Beispielsweise kann die Kühlvorrichtung 60 mit einem Schultergurt 66 getragen werden. Alternativ können, je nach erforderlicher Kühlleistung, auch kleinere Einheiten vorgesehen sein, welche z.B. am Gürtel oder direkt an der Kleidung oder am Körper getragen werden können.
[0073] Fig. 5 und Fig. 6 zeigen jeweils Schnittdarstellung entlang A-A und B-B in Fig. 1. Der erste
Wärmetauscher 20 (siehe Fig. 6) und das Leitungssystem 40 (siehe Fig. 5) können einen gemeinsamen Schichtaufbau aufweisen mit einer oberen Deckschicht 25 und einer unteren Deckschicht 26. Zwischen der oberen Deckschicht 25 und der unteren Deck- schicht 26 befindet sich eine Zwischenschicht 27. Die Fluidkanäle des ersten Wärmetau- schers 20 und des Leitungssystems 40 können in der Zwischenschicht 27 angeordnet sein. Vorzugsweise weist auch der zweite Wärmetauscher 40 einen entsprechenden Schichtaufbau auf. Fluidkanäle des zweiten Wärmetauschers können ebenfalls zwischen der oberen und der unteren Deckschicht 25, 26 angeordnet sein. Vorzugsweise kann auch die Pumpeinrichtung 50 zwischen der oberen Deckschicht 25 und der unteren Deckschicht 26 angeordnet sein. Dadurch kann ein einfacher, kostengünstiger Aufbau erreicht werden. Das Kühlpad kann einstückig ausgebildet sein. Optional weisen auch die Seitenflächen gemeinsame Seitenschichten 28, 29 auf.
[0074] I m Bereich des ersten Wärmetauschers können die Fluidkanäle 23 vorzugsweise einen
Querschnitt mit einer abgeflachten Seite aufweisen, beispielsweise einen halbkreisförmi- gen Querschnitt, wie in Fig. 6 gezeigt. Die abgeflachte Seite ist dabei vorzugsweise an einer Seite bzw. Oberfläche des Wärmetauschers zugewandt angeordnet, über welche Wärme aufgenommen bzw. abgegeben werden soll. Im vorliegenden Beispiel erfolgt die Wärmeaufnahme bzw. -abgabe über die obere Deckschicht 25. Vorzugsweise kann die obere Deckschicht 25 als eine dünne, wärmeleitfähige und fluiddichte Membran ausgebil- det sein. Die Deckschicht 25 kann eine Seitenwand der Fluidkanäle bilden. Dies kann den Wärmetransport erleichtern, da thermische Widerstände reduziert werden können.
Gegenüber der unteren Deckschicht 26 kann die Zwischenschicht 27 optional isolierend wirken. Vorzugsweise kann also ein halbkreisförmiger Querschnitt der Fluidkanäle 23, mit planarer Fläche nach oben, abgeschlossen durch eine dünne Deckfolie für den Kontakt zu einer Körperoberfläche für guten Wärmeübergang vorgesehen sein mit einer optionalen rückseitigen Isolationsschicht. Ein weiterer Vorteil von abgeflachten Fluidkanälen 23 besteht darin, dass die Dicke des Wärmetauschers reduziert werden kann.
[0075] Es versteht sich, dass der zweite Wärmetauscher optional entsprechend ausgebildet sein kann. Der zweite Wärmetauscher kann ebenfalls Fluidkanäle aufweisen. Die Fluidkanäle können eine abgeflachte Seite aufweisen, welche im Betrieb der Kühleinrichtung 63 der Kühlvorrichtung 60 zugewandt sein kann.
[0076] Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Kühlsystems 1 mit einer
Schnittdarstellung einer Kühlvorrichtung 60. In dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel weist die Kühleinrichtung 63 ein elektrisch betriebenes Peltierelement 81 auf, welches an einem Deckel 62 angeordnet sein kann. Alternativ kann das Peltierelement auch wie in Fig. 2 gezeigt unterhalb der Aufnahme angeordnet sein. Es versteht sich, dass auch mehrere Kühleinrichtungen vorgesehen sein können. Der Deckel 62 ist mittels eines Scharniers 82 an einem Grundkörper des Gehäuses 65 angeordnet und bildet zusammen mit diesem eine Aufnahme 61 für den zweiten Wärmetauscher 30.
[0077] Das elektrisch betriebene Peltierelement 81 kühlt mittels des zweiten Wärmetauschers 30 das durch die Pumpeinrichtung 50 umgewälzte Wärmetransportfluid 11 in dem hermetisch abgeschlossen Fluidkreislauf des Kühlpads 10. Die Abwärme, d.h. die dem Wärmetrans- portfluid entnommene Wärme zuzüglich der elektrischen Leistung des Peltierelements 81 können über einen Kühlkörper 83 und optional einen Ventilator 84 abgeführt werden. [0078] Über den geschlossenen Fluidkreislauf wird das nunmehr auf eine Solltemperatur
abgekühlte Wärmetransportfluid 1 1 zu dem auf einem Hautareal 101 aufliegenden ersten Wärmetauscher 20 transportiert und nimmt dort Wärme auf, so dass das Hautareal 101 wie gewünscht gekühlt wird.
[0079] Die Leitungsquerschnitte können vorzugsweise dahingehend optimiert sein, dass ein nur minimales Fluidvolumen benötigt wird, so dass die thermische Trägheit des Systems minimiert wird, gleichzeitig aber eine hinreichend hohe Flussrate realisiert werden kann und der Energieaufwand für die Umwälzung des Kühlmediums nicht zu hoch wird. Typi- sche Kühlleistungen (Wärmeabfuhr vom Gewebe) liegen in der Größenordnung 20 bis 60 mW/cm2. Typische Kühlflächen liegen in der Größenordnung von 100 bis 500 cm2. Daraus folgen Kühlleistungen in der Größenordnung von 2 W bis 30 W. Insbesondere in Anbetracht der üblicherweise zeitlich begrenzten Thermotherapie ist dies auch mit batte- riebetriebenen Geräten ohne weiteres möglich. Die Pumpleistung zur Umwälzung kann 1 bis 3 W oder weniger betragen.
[0080] Die Kühlvorrichtung 60 kann optional einen Energiespeicher 85 zum netzunabhängigen
Betrieb aufweisen. Vorzugsweise weist die Kühlvorrichtung 60 ferner eine Steuereinrich- tung auf. Die Steuereinrichtung kann die oben beschriebenen Funktionen eines Reglers 86 und/oder einer Überwachungseinrichtung 89 realisieren. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung in Form eines Mikrokontrollers implementiert werden, der z.B. einen Leistungsregler für die Stromversorgung des Peltierelements ansteuert und/oder die Antriebseinrichtung 64 ansteuert. Die Kühlvorrichtung 60 kann optional einen ersten und/oder zweiten Temperatursensor 87, 88 aufweisen. Insbesondere können ein erster Temperatursensor 87 vor der Kühleinrichtung 63 zur Messung einer Rücklauftemperatur und ein zweiter Temperatursensor 88 nach der Kühleinrichtung zur Messung einer Vorlauftemperatur vorgesehen sein. Aus der Temperaturdifferenz und einem Volumen- strom des Wärmetransportfluids kann eine dem Hautareal 101 entnommene Kühlleistung abgeschätzt werden.
[0081] Wie in Fig. 7 angedeutet und nachfolgend beispielhaft in Fig. 8, 9 und 10 gezeigt, kann die Pumpeinrichtung 50 dazu ausgebildet sein, durchführungsfrei von einer Antriebsein- richtung 64 der Kühlvorrichtung 60 angetrieben zu werden. Die Antriebseinrichtung 64 kann einen Elektromotor 91 und einen Mitnehmer 92 aufweisen. Der Elektromotor 91 kann wiederum über die Steuereinrichtung 86 angesteuert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Pumpreinrichtung durchführungsfrei mittels eines Wirbelstromantriebs anzutreiben.
[0082] Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf die Antriebseinrichtung 64 mit dem Elektromotor 91 und dem Mitnehmer 92. Der Mitnehmer 92 kann wiederum einen oder mehrere Magnete 93 aufweisen. Mittels dieser Magnete 93 kann durchführungsfrei eine Kraft auf die Pumpein- richtung 50 übertragen werden. Beispielsweise kann die Pumpeinrichtung 50, wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, als magnetisch gekoppelte Zahnradpumpe ausgeführt sein. Hierfür sind an zumindest einem Zahnrad 95 ein oder mehrere Magnete 96 vorgesehen. Wenn nun das Kühlpad mit der Pumpeinrichtung 50 derart in die Kühlvorrichtung 60 eingesetzt wird, dass die Magnete 96 des Zahnrads 95 der Pumpeinrichtung 50 über den Magneten 93 der Antriebseinheit 64 zum Liegen kommen, so kann eine Kraft der Antriebseinrichtung durchführungsfrei übertragen werden. Somit kann der hermetisch abgeschlossene Fluidkreislauf erhalten werden.
[0083] Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zum Betrieb eines Kühlpads und einer Kühlvorrichtung. In einem ersten Schritt S201 werden das Kühlpads und die korres- pondierenden Kühlvorrichtung bereitgestellt. In einem zweiten Schritt S202 wird der zweite Wärmetauscher des Kühlpads in eine Aufnahme der Kühlvorrichtung eingelegt. In einem dritten Schritt S203 wird der erste Wärmetauscher des Kühlpads an einer zu kühlenden Stelle aufgebracht. In einem vierten Schritt S204 wird der Kühlvorgang mit der Kühlvorrichtung gestartet. Es versteht sich, dass eine Kühlung auch zu nicht- therapeutischen Zwecken erfolgen kann, beispielsweise zu kosmetischen Zwecken oder zur Entspannung.
[0084] Das hierin beschriebene Verfahren ermöglicht eine sehr einfache Handhabung, auch durch weniger erfahrene Anwender. Die Applikation der Kühlvorrichtung in Schritt S203 kann beispielsweise mittels einer konventionellen Orthese oder Bandage oder dergleichen erfolgen. Somit kann das vorgeschlagene Kühlpad ohne weiteres in einer Vielzahl unter- schiedlicher Anwendungsszenarien zum Einsatz kommen. [0085] Die hierin offenbarten Lösungen können insbesondere nach Unfällen, Operationen oder Sportverletzungen helfen, Schwellungen zu vermeiden, Schmerzen zu lindern und/oder Gewebe bzw. Nervenschäden vorzubeugen. Ein weiteres vorteilhaftes Anwendungsgebiet ist die Kühlung, insbesondere von Extremitäten, während oder nach der Chemotherapie, um Nebenwirkungen wie Taubheitsgefühle, Nerven- und Gewebeschäden sowie Haar- ausfall zu vermeiden oder zu reduzieren. Ein vorteilhafter Anwendungsfall im Bereich Veterinärmedizin ist die Behandlung von Gelenkproblemen von Pferden. Hierbei kann eine akkubetriebene Kühlvorrichtung beispielsweise mittels eines Tragegurts am Tier befestigt werden und ein vorzugsweise flexibles, an die Form des betreffenden Gelenkes angepasstes Kühlpad für eine optimale Kühlung sorgen.

Claims

Patentansprüche
1. Kühlpad (10) für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen mit
einem ersten Wärmetauscher (20);
einem zweiten Wärmetauscher (30),
einem Wärmetransportfluid;
einem Leitungssystem (40); und
einer integrierten Pumpeinrichtung (50) für das Wärmetransportfluid;
wobei der erste Wärmetauscher (20) und der zweite Wärmetauscher (30) von dem Wärmetransportfluid durchflossen sind;
wobei das Leitungssystem (40) den ersten Wärmetauscher fluidisch mit dem zweiten Wärmetauscher verbindet;
wobei die Pumpeinrichtung (50) dazu eingerichtet ist einen Austausch des Wärmetransportfluid zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher zu bewirken;
wobei das Kühlpad (10) einen hermetisch abgeschlossenen Fluidkreislauf für das Wärmetransportfluid aufweist, wobei der Fluidkreislauf den ersten Wärme- tauscher (20), den zweiten Wärmetauscher (30), das Leitungssystem (40) und die Pumpeinrichtung (50) aufweist.
2. Kühlpad nach Anspruch 1 , wobei der erste oder zweite Wärmetauscher (20) einen Wärmeaufnahmebereich zur Aufnahme von Wärme aufweist und wobei der jeweils andere Wärmetauscher (30) einen Wärmeabgabebereich zur Abgabe von Wärme aufweist.
3. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leitungssystem (40) einen Vorlauf (41 ) und einen Rücklauf (42) aufweist, wobei der Vorlauf einen Eingang (21 ) des ersten Wärmetauschers (20) und einen Ausgang (32) des zwei- ten Wärmetauschers (30) fluidisch miteinander verbindet; und wobei der Rücklauf (42) einen Ausgang (22) des ersten Wärmetauschers (20) und einen Eingang (31 ) des zweiten Wärmetauschers (30) fluidisch miteinander verbindet.
4. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpeinrichtung (50) dazu ausgebildet ist, durchführungsfrei von einer externen Antriebseinrichtung (64) angetrieben zu werden.
5. Kühlpad nach Anspruch 4 wobei die Pumpeinrichtung (50) magnetisch an eine externe Antriebseinrichtung ankoppelbar ist, insbesondere wobei die Pumpeinrich- tung eine magnetisch gekoppelte Zahnradpumpe ist.
6. Kühlpad nach Anspruch 4, wobei die Pumpeinrichtung (50) eine peristaltische Pumpe ist.
7. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil des ersten Wärmetauschers (20) mechanisch flexibel ist.
8. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wärmetau- scher (20) an ein zu kühlendes Körperteil angepasst ist.
9. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer diffusions- hemmenden Beschichtung.
10. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Fluidreser- voir eingerichtet zum Ausgleich von Fluidverlusten des Wärmetransportfluids.
1 1. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei erste und/oder zweite Wärmetauscher (20, 30) bifilar angeordnete Kühlschleifen aufweist.
12. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Fluidkanäle in we nigstens einem von dem ersten Wärmetauscher (20 ) und dem zweiten Wärme- tauscher (30) einen halbkreisförmigen Kanalquerschnitt aufweisen.
13. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wärmetau- scher (20) eine Dicke zwischen 1 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 8 mm, vorzugsweise zwischen 4 mm und 6 mm aufweist.
14. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wärmetau- scher (20) eine Wärmetauscheroberfläche und innerhalb des Wärmetauschers lie gende Kühlschleifen aufweist, und wobei die Kühlschleifen durch eine dünne, wärmeleitfähige und fluiddichte Membran von der Wärmetauscheroberfläche ge- trennt sind.
15. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlpad (10) zumindest abschnittsweise eine biokompatible, wärmeleitfähige Gewebeschicht aufweist, insbesondere im Bereich einer Oberfläche des ersten Wärmetauschers (20).
16. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Fluidkanäle in we nigstens einem von dem ersten Wärmetauscher (20), dem zweiten Wärmetau- scher (30) und dem Leitungssystem (40) einen Durchmesser zwischen 2 mm und 3 mm aufweisen.
17. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leitungssystem (40) zwischen dem ersten Wärmetauscher (10) und dem zweiten Wärmetauscher (30) eine Länge zwischen 2 cm und 300 cm, vorzugsweise zwischen 5 cm und 100 cm, vorzugsweise zwischen 10 cm und 50 cm aufweist.
18. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fluidkreislauf ein Fluidvolumen zwischen 5 ml und 100 ml, vorzugsweise zwischen 10 ml und 60 ml, vorzugsweise zwischen 15 ml und 40 ml, vorzugsweise zwischen 20 ml und 30 ml.
19. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wärmetransport- fluid Wasser und/oder Ethylenglykol aufweist.
20. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, eingerichtet für einen Wärmefluss zwischen 15 mW und 100 mW, vorzugsweise zwischen 15 mW und 80 mW, vorzugsweise zwischen 25 mW bis 65 mW pro Quadratzentimeter Fläche des ersten Wärmetauschers (20).
21. Kühlpad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wärmetau- scher (20) und das Leitungssystem (40), sowie vorzugsweise der zweite Wärme- tauscher (30), einen gemeinsamen Schichtaufbau aufweisen mit
einer oberen Deckschicht (25),
einer unteren Deckschicht (26), und
einer Zwischenschicht (27), insbesondere einer Schaumstoffschicht, wel- che zwischen der oberen Deckschicht (25) und der unteren Deckschicht (26) an- geordnet ist; und
wobei Fluidkanäle des ersten Wärmetauschers (20) und des Leitungssys- tems (40), sowie vorzugsweise des zweiten Wärmetauschers (30), in der Zwi- schenschicht angeordnet sind.
22. Kühlpad nach Anspruch 21 , wobei ferner die integrierte Pumpeinrichtung (50) zwischen der oberen Deckschicht und der unteren Deckschicht angeordnet ist.
23. Kühlvorrichtung (60) für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen mit einer Aufnahme (61 ) eingerichtet zur Aufnahme eines Wärmetauschers (30) eines Kühlpads (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche;
einer Kühleinrichtung (63); wobei die Kühleinrichtung dazu eingerichtet ist, dem Wärmetauscher (30) des Kühlpads (10) Wärme zuzuführen oder von diesem abzuführen, wenn sich der Wärmetauscher des Kühlpads in der Aufnahme befin- det (61 ); und
einer Antriebseinrichtung (64), die dazu eingerichtet ist, eine in dem Kühl- pad (10) integrierte Pumpeinrichtung (50) anzutreiben.
24. Kühlvorrichtung nach Anspruch 23, ferner mit
einem Temperatursensor (87, 88); und einem Regler (86);
wobei der Temperatursensor dazu eingerichtet ist, eine Temperatur eines in die Aufnahme eingelegten Kühlpads (10) zu erfassen;
wobei der Regler (86) dazu eingerichtet ist, die Antriebseinrichtung (64) und/oder das Kühlelement (63) in Abhängigkeit einer von dem Temperatursensor erfassten Temperatur anzusteuern.
25. Kühlvorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, ferner mit einer Überwachungseinrich- tung (89), wobei die Überwachungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Ge- schwindigkeit der Antriebseinrichtung (64) mit einer Leistungsaufnahme der An- triebseinrichtung abzugleichen und bei Abweichung eine Fehlermeldung auszuge- ben.
26. Kühlsystem (1 ) für human- oder veterinärmedizinische Anwendungen mit
einem Kühlpad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 22; und einer Kühlvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 23 bis 25.
27. Verfahren zum Betrieb eines Kühlpads (10) und einer Kühlvorrichtung (60) mit den Schritten:
Bereitstellen eines Kühlpads (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und einer korrespondierenden Kühlvorrichtung (60) nach einem der Ansprüche 23 bis 25.
Einlegen des zweiten Wärmetauschers (30) des Kühlpads (10) in eine Auf- nahme (61 ) der Kühlvorrichtung (60);
Applikation des ersten Wärmetauschers (20) des Kühlpads (10) an einer zu kühlenden Stelle;
Starten des Kühlvorgangs mit der Kühlvorrichtung (60).
PCT/EP2019/056032 2018-03-12 2019-03-11 Kühlpad; kühlvorrichtung; kühlsystem sowie verfahren zum betrieb eines kühlpads und einer kühlvorrichtung WO2019175111A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19711282.4A EP3764963A1 (de) 2018-03-12 2019-03-11 Kühlpad; kühlvorrichtung; kühlsystem sowie verfahren zum betrieb eines kühlpads und einer kühlvorrichtung
US17/018,704 US20200405535A1 (en) 2018-03-12 2020-09-11 Cooling pad; cooling apparatus; cooling system and method for operating a cooling pad and a cooling apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018105674.5 2018-03-12
DE102018105674.5A DE102018105674B3 (de) 2018-03-12 2018-03-12 Kühlpad; Kühlvorrichtung; Kühlsystem sowie Verfahren zum Betrieb eines Kühlpads und einer Kühlvorrichtung

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/018,704 Continuation US20200405535A1 (en) 2018-03-12 2020-09-11 Cooling pad; cooling apparatus; cooling system and method for operating a cooling pad and a cooling apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019175111A1 true WO2019175111A1 (de) 2019-09-19

Family

ID=65802055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/056032 WO2019175111A1 (de) 2018-03-12 2019-03-11 Kühlpad; kühlvorrichtung; kühlsystem sowie verfahren zum betrieb eines kühlpads und einer kühlvorrichtung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200405535A1 (de)
EP (1) EP3764963A1 (de)
DE (1) DE102018105674B3 (de)
WO (1) WO2019175111A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021222815A1 (en) * 2020-04-30 2021-11-04 Dignitana Ab Scalp cooling apparatus, system, and method
WO2022106855A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 Cryogenx Limited A wearable cooling apparatus for on-site treatment of heat illness
WO2022248543A1 (de) * 2021-05-25 2022-12-01 Aurox Gmbh Temperiervorrichtung für gesichtsauflagepads

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113294958B (zh) * 2021-04-09 2022-10-11 深圳市至美优品科技有限公司 一种美容仪用冷凝装置
DE102021119872A1 (de) 2021-07-30 2023-02-02 NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen Kühlpad, Kühlvorrichtung, Kühlsystem sowie Verfahren zum Betrieb eines Kühlpads und einer Kühlvorrichtung
WO2023006889A1 (de) 2021-07-30 2023-02-02 NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tuebingen Zahnradpumpe mit axialkraftkompensationseinrichtung
DE202021104104U1 (de) 2021-07-30 2022-11-07 NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen, Körperschaft des öffentlichen Rechts Kühlpad, Kühlvorrichtung- und Kühlsystem
DE202021104701U1 (de) * 2021-09-01 2021-11-02 Semira Daub Kühleinrichtung

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967627A (en) * 1974-11-18 1976-07-06 Moore-Perk Corporation Hot/cold applicator system
EP0039443A1 (de) 1980-04-24 1981-11-11 Peter Steingraf Vorrichtung zur Kühlung von Körperstellen oder Körperteilen im Rahmen therapeutischer oder diagnostischer Massnahmen
US4962761A (en) 1987-02-24 1990-10-16 Golden Theodore A Thermal bandage
US5174285A (en) * 1990-01-08 1992-12-29 Lake Shore Medical Development Partners Ltd. Localized heat transfer device
DE4219392A1 (de) 1992-06-13 1993-12-16 Friedhelm Dr Med Steinweg Orthopädische Stützbandage
US20110238051A1 (en) * 2010-01-25 2011-09-29 Zeltiq Aesthetics, Inc. Home-use applicators for non-invasively removing heat from subcutaneous lipid-rich cells via phase change coolants, and associated devices, systems and methods
US20120172774A1 (en) * 2010-12-30 2012-07-05 Lowe Mark H Reinforced therapeutic wrap and method
US20160287434A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 Zoll Circulation, Inc. Cold plate design in heat exchanger for intravascular temperature management catheter and/or heat exchange pad
US20180369015A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 Appliance Development Corporation Thermal therapy device for providing controlled heating and cooling via an applied tissue interacting device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4990477B2 (ja) * 2001-10-11 2012-08-01 メディヴァンス インコーポレイテッド 流体温度応答による患者体温制御システム
US20040249427A1 (en) * 2003-06-06 2004-12-09 Yunes Nabilsi Medical cooler device
US7077858B2 (en) * 2003-09-22 2006-07-18 Coolhead Technologies, Inc. Flexible heat exchangers for medical cooling and warming applications
US7892269B2 (en) * 2005-04-18 2011-02-22 Zoll Circulation, Inc. External heat exchange pad for patient
EP2305188B1 (de) * 2005-04-27 2015-06-03 ZOLL Circulation, Inc. Vorrichtung zur Bereitstellung verbesserter Wärmeübertragung aus einem Körper
WO2008129357A2 (en) * 2006-12-26 2008-10-30 Thermaquatic, Inc. Heating and cooling pad, control unit therefor, system and method
FR2911643B1 (fr) * 2007-01-19 2009-03-13 Inergy Automotive Systems Res Methode et systeme de controle du fonctionnement d'une pompe
US8671940B2 (en) * 2010-01-22 2014-03-18 Carleton Technologies, Inc. Life support and microclimate integrated system and process with internal and external active heating
US8613762B2 (en) * 2010-12-20 2013-12-24 Medical Technology Inc. Cold therapy apparatus using heat exchanger
US11813194B2 (en) * 2017-03-06 2023-11-14 Board Of Regents, The University Of Texas System Water perfusion heat exchange pad for control of skin temperature

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967627A (en) * 1974-11-18 1976-07-06 Moore-Perk Corporation Hot/cold applicator system
EP0039443A1 (de) 1980-04-24 1981-11-11 Peter Steingraf Vorrichtung zur Kühlung von Körperstellen oder Körperteilen im Rahmen therapeutischer oder diagnostischer Massnahmen
US4962761A (en) 1987-02-24 1990-10-16 Golden Theodore A Thermal bandage
US5174285A (en) * 1990-01-08 1992-12-29 Lake Shore Medical Development Partners Ltd. Localized heat transfer device
DE4219392A1 (de) 1992-06-13 1993-12-16 Friedhelm Dr Med Steinweg Orthopädische Stützbandage
US20110238051A1 (en) * 2010-01-25 2011-09-29 Zeltiq Aesthetics, Inc. Home-use applicators for non-invasively removing heat from subcutaneous lipid-rich cells via phase change coolants, and associated devices, systems and methods
US20120172774A1 (en) * 2010-12-30 2012-07-05 Lowe Mark H Reinforced therapeutic wrap and method
US20160287434A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 Zoll Circulation, Inc. Cold plate design in heat exchanger for intravascular temperature management catheter and/or heat exchange pad
US20180369015A1 (en) * 2017-06-23 2018-12-27 Appliance Development Corporation Thermal therapy device for providing controlled heating and cooling via an applied tissue interacting device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LINK G.; STELZLE, M.: "Measurement of temperature dependent heat flow rate from human limbs towards thermoelectronic coolding device", MED. DEVICES DIAGN. ENG., vol. 2, no. 1, 2017, pages 72 - 74

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021222815A1 (en) * 2020-04-30 2021-11-04 Dignitana Ab Scalp cooling apparatus, system, and method
WO2022106855A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 Cryogenx Limited A wearable cooling apparatus for on-site treatment of heat illness
WO2022248543A1 (de) * 2021-05-25 2022-12-01 Aurox Gmbh Temperiervorrichtung für gesichtsauflagepads

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018105674B3 (de) 2019-08-01
US20200405535A1 (en) 2020-12-31
EP3764963A1 (de) 2021-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018105674B3 (de) Kühlpad; Kühlvorrichtung; Kühlsystem sowie Verfahren zum Betrieb eines Kühlpads und einer Kühlvorrichtung
EP1793775B1 (de) Auflage zum kühlen von patienten und kühleinrichtung mit einer solchen auflage
US20180263677A1 (en) Adhesive liners for cryotherapy
US10765552B2 (en) Cooling cup applicators with contoured heads and liner assemblies
US9844461B2 (en) Home-use applicators for non-invasively removing heat from subcutaneous lipid-rich cells via phase change coolants
DE69922931T2 (de) System zur wärmesteuerung eines lebenden körpers
US7559907B2 (en) Temperature-controllable device
KR101871659B1 (ko) 피하 지질 과다 세포로부터 열을 제거하는 디바이스, 시스템 및 방법
US5658324A (en) System and method for the reduction of secondary trauma
WO2004032720A2 (en) Multi-modal system for detection and control of changes in brain state
DE3015787A1 (de) Vorrichtung zur kuehlung von koerperstellen oder koerperteilen im rahmen therapeutischer oder diagnostischer massnahmen
EP3099277B1 (de) Kühlmatte mit dehnelementen zum kühlen eines körpers oder eines körperteils für medizinische oder leistungssteigernde zwecke (coolapp)
DE2948059A1 (de) Vorrichtung zur zeitweisen unterbrechung der arteriellen durchblutung am hautschaedel
EP4000567A1 (de) Vorrichtung zur wärmetherapeutischen behandlung eines ausgewählten bereichs des körpers eines menschen oder eines tieres und verfahren zum betreiben dieser vorrichtung
DE202021104104U1 (de) Kühlpad, Kühlvorrichtung- und Kühlsystem
DE102021119872A1 (de) Kühlpad, Kühlvorrichtung, Kühlsystem sowie Verfahren zum Betrieb eines Kühlpads und einer Kühlvorrichtung
AT413480B (de) Einrichtung zum kühlen eines patienten und einrichtung zur abgabe der kälte an einen patienten
EP3701916A1 (de) Multifunktionale, temperaturgesteuerte körperauflage (kompresse) zur kälte- und wärmebehandlung von gewebeflächen
WO2008040533A1 (de) Vorrichtung zum temperieren des körpers eines patienten
DE3505274A1 (de) Vorrichtung zur lokalen waerme- oder kaeltebehandlung
CN208974292U (zh) 一种医院医用冰袋
DE102022002801A1 (de) Vorrichtungen für ein Kryolipolyse-Gerät und Verfahren zur Kühlbehandlung
DE3925461A1 (de) Anordnung zum temperieren von oberflaechennahen bereichen von organismen
DE102022002813A1 (de) Kühlelemente für ein Kryolipolyse-Gerät mit Kühlvorrichtungen zur Körper-Konturierung eines Patienten mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines konkreten thermischen Energietransfers eines thermisch zu beeinflussenden Behandlungsareals
DE102021125746A1 (de) Flexible Kalt- und Warmkompresse

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19711282

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019711282

Country of ref document: EP

Effective date: 20201012