Портативное устройство подачи влажного тепла

Портативное устройство подачи влажного тепла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Приоритет данной заявки заявляется по дате подачи предварительных заявок на патент США №61/053480, поданной 15 мая 2008, и №61/093009, поданной 29 августа 2008 года, содержание которых полностью включено в данный документ посредством ссылки.

Данное изобретение относится к портативному устройству подачи тепла. В частности, данное изобретение относится к портативному устройству подачи тепла, которое создает водяной пар и обеспечивает влажное тепло. Данное изобретение также относится к способам создания портативного устройства подачи тепла и способам облегчения боли, прогревания глубоких мышц, усиления кровотока, сокращения работы сердца, расслабления, заживления ран, подачи влаги, подачи активных веществ, прогревания тела, облегчения дыхательной деятельности, увлажнения кожи, улучшения сна и физиотерапии.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одноразовые тепловые повязки стали популярным приспособлением для подачи тепла для облегчения дискомфорта, вызванного временными или хроническими ноющими или острыми болями. Указанные повязки обычно содержат экзотермическую композицию, которая предназначена для выработки тепла и обычно содержит металлический порошок, соли и воду, которая обеспечивает возможность выделения тепла экзотермической композицией при окислении металлического порошка. В других одноразовых или многоразовых приспособлениях для генерации тепла может использоваться энергия, полученная при нейтрализации кислот и оснований, тепло, выделенное при гидратации неорганических солей, повторно нагреваемые гели и электроэнергия. Было установлено, что такие приспособления в целом подходят для облегчения ноющих и острых болей, связанных с ригидностью мышц и суставов, невралгической боли, позвоночной боли, ревматизма, симптомов респираторных заболеваний и т.п. Такие приспособления обычно вырабатывают тепло, но содержат мало влаги.

Некоторые одноразовые нагревающие приспособления могут обеспечивать поддерживаемое тепло в течение периодов времени приблизительно от одного часа до суток и в целом считаются менее пачкающими и более удобными для использования, чем другие общепринятые источники тепла, такие как вихревые ванны, горячие полотенца, распределители влаги, грелки-подушки и эластичные компрессионные ленты. Однако имеются преимущества в подаче как тепла, так и влаги, например, с помощью вихревой ванны или горячего полотенца. Влажное тепло часто ощущается как более успокаивающее и комфортное и может обеспечивать более быструю подачу тепла и облегчение боли, чем сухое тепло. Однако обычные способы подачи влажного тепла, например, использование горячих полотенец и вихревых ванн, могут быть громоздкими и неудобными и обычно не являются портативными. Кроме того, некоторые способы, например, использование горячих полотенец и некоторых существующих изделий, которые должны обеспечивать паровой обогрев, могут подавать тепло лишь в течение короткого периода времени, иногда в течение 15 мин или менее.

Различные способы улучшения экзотермических реакций в портативных приспособлениях с тепловым обертыванием для обеспечения большей длительности прогревания и/или обеспечения тепла и влаги включают введение в экзотермические композиции различных углеродистых материалов, например, материалов с активированным или неактивированным углем. Другие способы включают добавление к экзотермической композиции задерживающих или удерживающих воду материалов для обеспечения возможности наличия избытка воды и создания водяного пара.

В других способах создания нагревающих приспособлений, обеспечивающих тепло и влагу, выполняют попытку регулирования скорости и длительности экзотермической реакции, в результате которой образуется водяной пар, а также регулируют температуру водяного пара и изолируют кожу пользователя от температуры водяного пара, которая может повредить ее. Например, см. патент США №6629964 автора Оnо. Однако наиболее известные способы нагрева и приспособления для подачи тепла и влаги создают не отвечающее требованиям количество пара, поскольку известные приспособления либо не подают количество водяного пара, эффективно обеспечивающее достаточное количество тепла и влаги, особенно в ткань глубоких мышц, либо не создают водяной пар в течение длительного периода времени, обычно в течение периода от приблизительно менее 4 часов до 8 часов, часто менее часа и, как правило, около 15 минут. Кроме того, такие известные приспособления предназначены по существу для подачи пара или горячего пара.

Более того, известные приспособления обычно создают водяной пар вследствие испарения воды в экзотермической композиции. Однако известно, что тепловые характеристики обычных экзотермических композиций, содержащих активированный уголь и железо, весьма чувствительны к уровню содержания воды в композиции и зависят от него. В частности, избыточный уровень воды в экзотермической тепловой ячейке может являться причиной низкой скорости нагрева. Это обусловлено тем, что вода ограничивает поступление воздуха, необходимого для возникновения экзотермической реакции. Таким образом, указанное ограничение воздуха приводит к замедлению нагрева и весьма незначительному испарению или его полному отсутствию. Однако при попытке уменьшить уровень содержания воды в такой композиции для повышения скорости нагрева может значительно уменьшиться длительность экзотермической реакции, то есть указанная реакция будет быстро прекращаться вследствие потери активированным углем при высыхании способности поглощать кислород.

Кроме того, для достижения высокой скорости испарения экзотермическая композиция должна достаточно сильно разогреться (до температуры >65°C). Более того, для обеспечения прогревания глубоких мышц, а также эффективного и продолжительного облегчения боли в глубокой мышце температура указанной мышцы должна превышать 38°C. Однако поскольку при повышенных температурах кожи, которые по предположениям специалистов превышают приблизительно 43°C, она может быть повреждена, то нагревающее приспособление должно быть выполнено с возможностью поддержания температуры кожи пользователя ниже приблизительно 43°C с одновременной подачей большого количества тепла к коже и глубокой мышце. Следовательно, приспособление для подачи влажного тепла должно защищать кожу от воздействия высокой температуры экзотермической композиции с одновременным обеспечением высоких уровней нагрева при поддержании температуры кожи на уровне ниже приблизительно 43°C.

Таким образом, несмотря на достижения в области технологии подачи тепла и влаги до сих пор существует необходимость в портативном нагревающем приспособлении, которое обеспечивает быстрое испарение воды и нагрев, обеспечивает длительное испарение воды, подает эффективное количество теплоты для прогревания глубоких мышц и поддерживает температуру кожи на уровне ниже приблизительно 43°C.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном изобретении предложено портативное устройство подачи влажного тепла, содержащее:

(a) секцию создания водяного пара, которая содержит источник водяного пара и источник тепла, и

(b) секцию регулирования водяного пара-воздуха, которая содержит слой смешивания водяного пара-воздуха и слой распределения водяного пара-воздуха,

причем указанные секция создания водяного пара и секция регулирования водяного пара-воздуха проточно сообщаются,

при этом указанная секция регулирования имеет поверхность передачи скрытой теплоты, расположенную смежно с указанной секцией и подающую влажное тепло в предварительно выбранном температурном диапазоне, причем от приблизительно 15% до приблизительно 95% указанного влажного тепла является скрытой теплотой конденсации.

Указанное устройство может подавать смесь водяной пар-воздух к поверхности передачи скрытой теплоты, причем температура конденсации указанной смеси составляет от приблизительно 30°С до приблизительно 50°C.

В данном изобретении также предложено терапевтическое приспособление, которое содержит устройство подачи влажного тепла, содержащее секцию водяного пара, которая содержит источник водяного пара и источник тепла, и секцию регулирования водяного пара-воздуха, которая содержит слой смешивания водяного пара-воздуха и слой распределения водяного пара-воздуха, причем указанные секция создания водяного пара и секция регулирования водяного пара-воздуха проточно сообщаются, при этом указанная секция регулирования имеет поверхность передачи скрытой теплоты, расположенную смежно с указанной секцией и подающую влажное тепло в предварительно выбранном температурном диапазоне, причем от приблизительно 15% до приблизительно 95% указанного влажного тепла является скрытой теплотой конденсации. Указанное приспособление может представлять собой изделие, выбранное из группы, в которую входят повязки для поясницы, для колена, для шеи, повязки, используемые при менструации, повязки для суставов, повязки для руки/запястья, шейно-плечевые повязки, повязки для лица, для ступни, для тела, одеяла, бандажи, универсальные повязки, пластыри, подушки и их комбинации.

В данном изобретении предложено терапевтическое приспособление, в котором секция создания водяного пара содержит набор создающих водяной пар тепловых ячеек, содержащих порошковую экзотермическую композицию.

В данном изобретении также предложено терапевтическое приспособление, в котором источник тепла содержит набор тепловых ячеек, причем по меньшей мере часть указанных ячеек расположена в ряд, который покрыт полосой из вспененного материала с обеспечением воздушного промежутка, параллельного указанному ряду тепловых ячеек.

В данном изобретении также предложено терапевтическое приспособление, содержащее (a) портативное устройство подачи влажного тепла, которое содержит секцию создания водяного пара, содержащую источник водяного пара и источник тепла, причем указанный источник водяного пара представляет собой воду, абсорбированную на регуляторе воды, а указанный источник тепла представляет собой порошковую экзотермическую композицию, содержащую железо, (b) секцию регулирования водяного пара-воздуха, которая содержит по меньшей мере один слой смешивания водяного пара-воздуха и по меньшей мере один слой распределения водяного пара-воздуха, причем указанный слой смешивания представляет собой вентилируемую структуру, содержащую по меньшей мере один слой материала, выбранного из группы тканых материалов, нетканых материалов и их комбинаций, а указанный слой распределения содержит по меньшей мере один слой вспененного материала, при этом указанные секция создания водяного пара и секция регулирования водяного пара-воздуха проточно сообщаются, причем указанная секция регулирования имеет поверхность передачи скрытой теплоты, расположенную смежно с указанной секцией и подающую влажное тепло в предварительно выбранном температурном диапазоне. От приблизительно 15% до приблизительно 95% указанного влажного тепла является скрытой теплотой конденсации.

В данном изобретении также предложен способ оказания благоприятного воздействия на пользователя, включающий обеспечение портативного устройства подачи влажного тепла, содержащего секцию создания водяного пара, которая содержит источник водяного пара и источник тепла, и секцию регулирования водяного пара-воздуха, которая содержит слой смешивания водяного пара-воздуха и слой распределения водяного пара-воздуха, причем указанные секция создания водяного пара и секция регулирования водяного пара-воздуха проточно сообщаются, при этом указанная секция регулирования имеет поверхность передачи скрытой теплоты, расположенную смежно с указанной секцией и подающую влажное тепло в предварительно выбранном температурном диапазоне, наложение указанного устройства на поверхность тела пользователя, причем указанную поверхность располагают проксимально к поверхности тела пользователя, инициирование нагревания указанного устройства и перенос влажного тепла к коже пользователя в предварительно выбранном температурном диапазоне, при этом от приблизительно 15% до приблизительно 95% указанного влажного тепла является скрытой теплотой конденсации.

Предложенные устройства и способы, которые обеспечивают влажное тепло, могут повышать скорость облегчения боли, увеличивать температуру глубоких мышц, усиливать кровоток и сокращать работу сердца. Кроме того, предложенные устройства и способы могут способствовать заживлению ран, обеспечивать прогревание тела, подавать активные вещества и влагу к коже, обеспечивать расслабление, облегчать дыхательную деятельность, улучшать сон, способствовать физиотерапии нагреваемой области, ускорять или улучшать послеоперационное восстановление, ускорять или улучшать восстановление после получения ран, а также обеспечивать комбинации указанных действий. Предложенные приспособления и способы также могут использоваться для улучшенного, контролируемого и равномерного наложения косметических и лечебных составов на кожу и их проникновения в кожу и слизистые оболочки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Файл данной заявки содержит по меньшей мере один чертеж, выполненный в цвете. Копии файла заявки на патент с цветными чертежами могут быть получены из Патентного ведомства США после отправки запроса и внесения необходимой пошлины.

Фиг.1 изображает упрощенный схематический разрез варианта выполнения данного изобретения,

фиг.2 изображает упрощенный схематический вид варианта выполнения данного изобретения,

фиг.3 изображает схематический разрез варианта выполнения данного изобретения,

фиг.4 изображает вид сверху варианта выполнения данного изобретения,

фиг.5а и 5b изображают фотоснимки в инфракрасном излучении варианта выполнения приведенного в действие портативного устройства подачи влажного тепла. Фиг.5а изображает вид внешней поверхности, а фиг.5b изображает вид поверхности передачи скрытой теплоты.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном изобретении предложено портативное устройство подачи влажного тепла, которое содержит секцию создания водяного пара, содержащую источник водяного пара и источник тепла, секцию регулирования водяного пара-воздуха, содержащую слой смешивания водяного пара-воздуха и слой распределения водяного пара-воздуха, который имеет поверхность передачи скрытой теплоты, расположенную смежно с указанной секцией регулирования. Указанные секция создания водяного пара и секция регулирования водяного пара-воздуха проточно сообщаются, при этом водяной пар может проходить в обе указанные секции, а также между ними. Поверхность передачи скрытой теплоты расположена смежно с секцией регулирования водяного пара-воздуха. Указанная поверхность устройства подает влажное тепло в предварительно выбранном температурном диапазоне, причем от приблизительно 15% до приблизительно 95% указанного влажного тепла является скрытой теплотой конденсации. В случае устройства подачи влажного тепла, используемого на коже пользователя, предварительно выбранная температура должна быть температурой, не вызывающей повреждения или ожога кожи, предпочтительно ниже приблизительно 43°C.

Предложенное портативное устройство подачи влажного тепла быстрым и безопасным способом подает тепло к телу пользователя. В данном изобретении также предложены способы быстрой и безопасной подачи тепла к телу, способы прогревания глубоких тканей, облегчения боли, заживления травм, снижения работы сердца, расслабления, усиления кровотока, увлажнения, улучшения сна, физиотерапии и снабжения активными веществами. Предложенные приспособления и способы могут обеспечивать непрерывную подачу влажного тепла вплоть до приблизительно 8 часов. Данное устройство может представлять собой одноразовое устройство или может быть встроено в многоразовое или частично многоразовое устройство.

В данном документе приведено описание предложенного портативного устройства в контексте использования на теле пользователя. Однако специалисту в данной области техники должно быть понятно, что описанные в данном документе устройство и способы подачи влажного тепла в равной степени применимы для животных, растений или неодушевленных объектов, принимая во внимание возможность регулирования максимальной температуры поверхности передачи скрытой теплоты и общего количества подаваемого тепла при помощи рассматриваемых в данном документе способов с обеспечением оптимизации эффективности для заданного объекта. Например, температуры и размеры тела животного могут существенно отличаться от температур и размеров тела человека, и, следовательно, может существовать необходимость изменения предварительно выбранного температурного диапазона, и/или количества влаги, преобразуемого в водяной пар, и/или количества используемых тепловых ячеек в соответствии с физиологией и/или анатомией выбранных видов.

Изобретение может содержать элементы и ограничения описанного в данном документе изобретения, состоять или по существу состоять из них, а также может содержать любые дополнительные или возможные ингредиенты, компоненты или ограничения, описанные в данном документе, состоять или по существу состоять из них.

Используемое в данном документе выражение «водяной пар» относится к воде в газообразном состоянии, выражения «смесь водяной пар-воздух» и «смешивание водяного пара-воздуха» относятся к добавлению воздуха к «водяному пару» в соответствии с его определением в данном документе. Для осуществления фазового перехода жидкой воды в водяной пар необходимо добавление энергии. В иллюстративном варианте выполнения, рассмотренном в данном документе, используется тепловая энергия. Энергия, добавляемая для осуществления указанного фазового перехода, является скрытой теплотой парообразования. Скрытая теплота энергии парообразования высвобождается при фазовом переходе вследствие конденсации водяного пара в жидкую воду и рассматривается как скрытая теплота конденсации. Используемый в данном документе термин «пар» также относится к воде в газообразном состоянии, а выражения «водяной пар» и «пар» могут использоваться взаимозаменяемо с учетом того, что термин «пар» относится только к водяному пару, а не к смеси водяного пара и капель жидкой воды.

Используемое в данном документе выражение «температура точки росы» относится к температуре, до которой необходимо охладить смесь водяной пар-воздух до начала конденсации содержащегося в ней водяного пара.

«Коэффициент влажности» представляет собой отношение массы водяного пара к массе сухого воздуха.

Используемое в данном документе выражение «скрытая теплота» относится к количеству энергии в виде тепла, высвобожденного или поглощенного веществом во время фазового перехода (т.е. перехода в твердое, жидкое или газообразное состояние либо из него).

Используемый в данном документе термин «влага» относится к воде.

Используемое в данном документе выражение «влажное тепло» относится к теплу, в котором от приблизительно 15% до приблизительно 95% передаваемой тепловой энергии находится в виде скрытой теплоты конденсации водяного пара. Поскольку водяной пар и конденсация водяного пара связаны с влажным теплом, то влажное тепло содержит компонент влаги. Устройство подачи влажного тепла также может переносить водяной пар, а при конденсации и высвобождении скрытой теплоты - и жидкую воду. Так как указанное устройство в некоторых вариантах выполнения может работать совместно с устройством подачи тепла другого типа, то следует понимать, что от приблизительно 15% до приблизительно 95% передаваемой тепловой энергии, находящейся в виде скрытой теплоты, предназначено для устройства подачи влажного тепла и что данный уровень создания влажного тепла должен поддерживаться с помощью указанного устройства в течение по меньшей мере приблизительно 10 мин, как вариант, в течение по меньшей мере 20 мин и, как еще один вариант, в течение по меньшей мере 30 мин.

Используемое в данном документе выражение «предварительно выбранная температура» может означать заданную температуру с погрешностью ±1°C или, как вариант, ±2°C, или максимальную температуру (т.е. температуру, не превышающую заданную температуру), или температурный диапазон в предположении, что выражение «предварительно выбранная температура» означает, что поведение температуры является прогнозируемым и воспроизводимым при заданных условиях.

Выражения «активное вещество» или «активный агент» и «лечебное средство» могут использоваться в данном документе взаимозаменяемо и охватывать фармацевтические активные вещества, а также вещества, которые оказывают требуемое или благоприятное воздействие, например, косметические агенты или ароматерапевтические агенты.

Используемый в данном документе термин «поверхность» может означать собственно поверхность или один слой из слоев материала (материалов).

Используемые в данном документе выражения «эффективное количество» или «терапевтически эффективное количество» активного агента определены как количество вещества, по меньшей мере достаточное для обеспечения требуемого терапевтического эффекта.

Выражение «средний размер частиц» означает, что количество частиц, размер которых превышает определяемый средний размер, столь же велико, как и количество частиц, размер которых меньше определяемого среднего размера.

Другие определения приведены при необходимости по мере их появления в описании изобретения.

Все приведенные в данном описании измеренные каверномером толщины, измерены в соответствии со способом №D5729 стандарта ASTM (Американское общество испытания материалов), если не указано иначе.

Все основные массовые значения, приведенные в данном описании, измерены в соответствии со способом №D3776 стандарта ASTM, если не указано иначе.

Все приведенные в данном описании значения воздухопроницаемостей измерены в соответствии со способом №D737 стандарта ASTM, если не указано иначе.

Все приведенные в данном описании значения скоростей проницаемости водяных паров измерены в соответствии со способом №Е96 стандарта ASTM, если не указано иначе.

Все значения процентных содержаний, долей и коэффициентов приведены относительно массы, если не указано иначе. Все такие массы, относящиеся к перечисляемым ингредиентам и компонентам, указаны на основе конкретного уровня ингредиента и, соответственно, не содержат носителей или побочных продуктов, которые могут содержаться в коммерчески доступных материалов, если не указано иначе.

Устройство подачи влажного тепла

Физиологически благоприятное воздействие влажного тепла, такое как быстрое облегчение боли, прогревание глубоких мышц и усиление кровотока, может быть достигнуто только в том случае, если устройство подачи влажного тепла подает конкретное, эффективное количество влажного тепла. Для облегчения и удобства использования желательно, чтобы указанное устройство было портативным. Данное изобретение обеспечивает подачу эффективного количества влажного тепла с помощью портативного удобного безопасного устройства. Указанное устройство содержит секцию создания водяного пара, содержащую источник водяного пара и источник тепла, и секцию регулирования водяного пара-воздуха, которая содержит слой смешивания водяного пара-воздуха, слой распределения водяного пара-воздуха и поверхность передачи скрытой теплоты. Более конкретно, указанная конструкция предназначена для смешивания водяного пара с воздухом и их распределения с обеспечением быстрого, безопасного, эффективного и непрерывного образования и переноса влажного тепла.

На фиг.1 изображен схематический разрез иллюстративного устройства подачи влажного тепла. В соответствии с фиг.1 указанное устройство содержит секцию 10 создания водяного пара и секцию 20 регулирования водяного пара-воздуха. Указанная секция 20 регулирования содержит слой 24 смешивания водяного пара-воздуха и слой 22 распределения водяного пара-воздуха. Как показано на фиг.1, секция 20 расположена между секцией 10 создания водяного пара и поверхностью 30 передачи скрытой теплоты. Устройство подачи влажного тепла, показанное на фиг.1, дополнительно содержит внешний поверхностный слой 40, который расположен проксимально к секции 10 с противоположной стороны от поверхности 30.

В одном варианте выполнения секция создания водяного пара выделяет водяной пар при температуре от приблизительно 50°C до приблизительно 70°C. При образовании водяного пара происходит не только его нагрев, но и аккумуляция тепла в виде скрытой теплоты парообразования. Для создания водяного пара источник водяного пара должен обеспечивать быстрое нагревание и высокую скорость испарения воды в течение периода времени, составляющего по меньшей мере приблизительно 10 мин, предпочтительно 30 мин или более. Аккумулированное при парообразовании тепло высвобождается при конденсации водяного пара. Водяной пар идеально подходит для переноса тепла благодаря интенсивности теплопереноса скрытой теплотой во время его конденсации, а также вследствие простоты создания водяного пара и доступа к нему. В иллюстративных вариантах выполнения, описанных в данном документе, тепло для получения водяного пара вырабатывается с использованием экзотермической тепловой композиции, например, композиции на основе железа, описанной в заявке на патент США №11/233916. Однако специалисту в данной области техники должно быть понятно, что для производства тепла при реализации данного изобретения на практике также могут использоваться другие композиции из тепловых материалов, и/или источники тепла, и/или другие источники энергии.

В иллюстративном варианте выполнения секция создания водяного пара содержит термическую композицию для образования тепла и воду, пригодную для парообразования. Как вариант, данные компоненты могут быть смешаны.

Секция регулирования, входящая в состав указанного устройства, выполняет множество задач и функций. Первая функция заключается в обеспечении возможности поступления достаточного количества воздуха в секцию создания водяного пара для поддержания экзотермической реакции. Обеспечение достаточного количества воздуха для поддержания экзотермической реакции является важным обстоятельством, поскольку проницаемая часть портативного устройства подачи влажного тепла изнашивается при контакте с телом пользователя. Для испарения воды в экзотермической композиции температура указанной композиции может быть доведена до 70°C. Однако поскольку кожа пользователя может получить ожог при температуре приблизительно 43°C, то возникает необходимость в защите кожи от воздействия горячей экзотермической композиции. Таким образом, в предложенном устройстве по мере образования пар выходит из секции создания водяного пара через/в секцию регулирования водяного пара-воздуха. При прохождении водяного пара через указанную секцию регулирования он смешивается с воздухом и распределяется так, что температура конденсации смеси водяной пар-воздух понижается до предварительно выбранного температурного диапазона. В случае основного применения для человека такой температурой предпочтительно является температура, которая не повреждает кожу или другие ткани. Обычно считается, что температура, не вызывающая ожога кожи, составляет приблизительно 43°C или меньше. Однако следует понимать, что контакт кожи с источником высокой температуры приводит к ожогу только в том случае, если кожа не способна рассеивать получаемую энергию. Таким образом, перенос энергии, также как и температура, определяет вероятность повреждения тканей. Как правило, при переносе сухого тепла или кондуктивной передаче тепла ожог возникает, когда температура кожи превышает приблизительно 43°C. Однако, если не ограничиваться теорией, считается, что в случае влажного тепла большая часть энергии переносится при помощи скрытой теплоты конденсации. Таким образом, температура смеси водяной пар-воздух может иметь более высокое значение, например, приблизительно 50°C, при этом на коже не возникает ожога, если количество энергии, переносимое водяным паром, является недостаточным, и/или переносится со скоростью, недостаточной для поднятия температуры кожи выше 43°C, и/или рассеивается со скоростью, достаточной для поддержания температуры кожи на уровне приблизительно 43°C или ниже.

Предложенное устройство обеспечивает возможность использования температур, превышающих приблизительно 43°C, без вреда для тканей тела человека. Ранее считалось, что собственно температура водяного пара, выходящего из устройства подачи влажного тепла, должна быть понижена до значения меньше чем приблизительно 50°C, измеренного сухим термометром или термопарой, для предотвращения ожога кожи. Однако заявителями было установлено, что возможность повреждения ткани и/или перенос энергии не отражаются достоверно температурой, измеренной обычным сухим термометром или термопарой, а скорее, более достоверно относятся к температуре точки росы водяного пара. В отличие от температуры, измеренной по сухому термометру, температура точки росы зависит от количества водяного пара в газообразной смеси. Температура точки росы определяется значением удельной влажности смеси водяной пар-воздух, которое представляет собой абсолютное значение уровня влажности воздуха. Связь между температурой точки росы и удельной влажностью выражается в повышении указанной температуры при увеличении удельной влажности. На содержание энергии в смеси водяной пар-воздух большее влияние оказывает количество водяного пара (т.е. аккумулированная скрытая теплота), чем его температура по сухому термометру (т.е. физическая теплота). При регулировании соотношения водяной пар-воздух возможно случайное понижение температуры по сухому термометру смеси водяной пар-воздух. Однако регулирование указанной температуры не требуется, поскольку величина энергии, полученной или потерянной при изменении температуры, значительно меньше величины энергии, присутствующей в виде скрытой теплоты. Таким образом, количество энергии, переносимой с помощью скрытой теплоты, может контролироваться путем регулирования соотношения водяного пара и сухого воздуха. Такое соотношение может быть выражено в виде отношения фунт водяного пара/фунт сухого воздуха или кг водяного пара/кг сухого воздуха.

В качестве иллюстрации важности регулирования температуры точки росы вместо регулирования температур по сухому термометру рассмотрим состояния А и В с одинаковой энтальпией или запасом энергии, но с различными количествами водяного пара. В состоянии А смесь водяной пар-воздух находится в точке насыщения (максимальное количество водяного пара) и имеет температуру по сухому термометру приблизительно 43,3°C (приблизительно 110°F). Поскольку указанная смесь является насыщенной, то температура по сухому термометру и температура точки росы являются одинаковыми. Соотношение водяной пар-воздух в состоянии А составляет приблизительно 0,6 фунт водяного пара/фунт сухого воздуха (0,027 кг водяного пара/кг сухого воздуха).

В состоянии В влажность понижена или смесь водяной пар-воздух является менее насыщенной, а соотношение водяной пар-воздух составляет приблизительно 0,052 фунт воды/фунт сухого воздуха (0,026 кг воды/кг сухого воздуха). Для получения такого же запаса энергии, как в состоянии А, в состоянии В должна иметь место более высокая температура по сухому термометру (около 60°C), чем в состоянии А. Соотношение водяной пар-воздух приблизительно 0,052 фунт воды/фунт сухого воздуха (0,026 кг воды/кг сухого воздуха) в состоянии В соответствует температуре точки росы приблизительно 40,6°C. Когда смесь водяной пар-воздух такая, как в состоянии В, входит в контакт с кожей, она не обжигает кожу при температуре 60°C, поскольку скорость теплопередачи очень невысока. При контакте с кожей смесь водяной пар-воздух охлаждается и конденсируется на коже при температуре приблизительно 40,6°C (приблизительно 105°F). При конденсации указанной смеси скорость передачи энергии очень высока, однако ожога кожи не происходит, так как температура конденсации или температура точки росы смеси составляет лишь 40,6°C. В отличие от данного состояния в состоянии А смесь водяной пар-воздух конденсируется на коже при температуре приблизительно 43,3°C (приблизительно 110°F) и быстро передает свой запас скрытой теплоты. В результате риск возникновения ожога кожи в состоянии А выше, чем в состоянии В, даже несмотря на то, что температура по сухому термометру в состоянии А значительно меньше температуры смеси водяной пар-воздух в состоянии В.

Таким образом, в отличие от известного уровня техники данное изобретение обеспечивает регулирование соотношения компонентов смеси водяной пар-воздух, а не регулирование ее температуры по сухому термометру. Путем регулирования соотношения водяной пар-воздух обеспечивается контроль температуры конденсации или температуры точки росы. Когда соотношение водяной пар-воздух регулируется с получением значения меньше чем приблизительно 0,085 фунта водяного пара/фунт сухого воздуха (0,042 кг водяного пара/кг сухого воздуха), температура точки росы составляет менее 50°C. Предпочтительно регулирование соотношения водяной пар-воздух с получением значения менее чем приблизительно 0,06 фунта водяного пара/фунт сухого воздуха (0,027 кг водяного пара/кг сухого воздуха) понижает температуру точки росы смеси водяной пар-воздух до значения менее 43°C. Одно из преимуществ регулирования температуры точки росы повязки, подающей влажное тепло, заключается в том, что термодинамика указанного устройства обеспечивает изменение температуры, при котором изменение переноса скрытой теплоты определяется температурой кожи (т.е. скрытая теплота передается при температуре точки росы; таким образом, перенос теплоты не происходит до тех пор, пока температура кожи не примет значение на уровне или ниже температуры точки росы водяного пара). Это особенно полезно в случае пациентов, входящих в группу риска, кожа которых не может рассеивать тепло так же, как кожа здоровых людей, вследствие медленного кровотока, высокого содержания жиров и т.п. Путем регулирования температуры точки росы с получением значения менее 43°C можно предотвратить ожоги кожи для лиц, входящих в группу риска, поскольку перенос скрытой теплотой прекращается, когда температура кожи достигает температуры точки росы.

Таким образом, для предотвращения ожога кожи необходимо регулировать количество водяного пара или отношение водяного пара к сухому воздуху с обеспечением конденсации водяного пара при температуре, не причиняющей вреда ткани. В случае кожи человека повреждение ткани не возникает при температуре точки росы, например, меньше чем приблизительно 43°C.

В областях применения, в которых требуется более высокая температура точки росы, например, для некоторых терапевтических применений, соотношение водяной пар-воздух может быть более высоким. В этих случаях температура кожи может оставаться на уровне ниже 43°C, поскольку заявителями было неожиданно установлено, что при использовании предложенного устройства подачи влажного тепла наблюдается значительное усиление кровотока. При желании также возможно использование более высокой температуры точки росы при условии короткого времени вхождения в контакт с кожей смеси водяной пар-воздух с высоким содержанием водяного пара и/или обеспечения возможности лишь частичной конденсации водяного пара на коже. Короткое время контакта ограничивает количество водяного пара, имеющегося в распоряжении для вступления в контакт с кожей. Как вариант, устройство может быть выполнено так, что часть водяного пара направляется к коже, а другая часть может выходить из устройства на расстоянии от кожи. На время контакта и/или количество смеси водяной пар-воздух, входящей в контакт с кожей, может оказывать влияние конструкция повязки и положения тепловых ячеек в повязке.

Предложенное портативное устройство подачи влажного тепла изб