Тепловое устройство

Тепловое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройствам и способам, обеспечивающим поддержание со стороны теплового устройства, обращенной к коже, постоянной температуры при использовании. Коэффициент изменения температуры в предлагаемых устройствах и согласно предлагаемым способам не превышает 0,8.

Уровень техники

Для согревания, смягчающего неприятные ощущения, вызванные временными или хроническими заболеваниями и травмами, широко используются как выбрасываемые после использования, так и многократно применяемые устройства, такие как тепловые повязки. В общем случае тепловые повязки, например, содержат тепловой источник, содержащий экзотермический состав, который вырабатывает тепло и который содержит металлический порошок, соли и воду, а выработка тепла происходит при окислении металлического порошка. Подобные устройства могут быть также многократного использования и включать твердые, порошкообразные или гелеобразные материалы, которые могут быть повторно нагреты и повторно использованы. Подобные устройства могут быть также электрическими, т.е. могут быть подключены к электрической сети или работать от батареи. Устройства, содержащие такие источники тепла, признаны в общем подходящими для лечения недомоганий, связанных с ригидностью мышц и суставов, невралгией, болью в спине, ревматизмом, артритом, травмами и т.п.

Такие устройства могут обеспечивать непрерывную подачу тепла от одного часа до двадцати четырех часов, и в общем более удобны, мобильны, доступны и дешевы, чем, например, вихревые ванны, горячие прокладки, гидроколлаторы и электрогрелки.

Большинство имеющихся в настоящее время тепловых устройств обеспечивают выработку постоянного количества тепла, а не поддержание постоянной температуры. Такие устройства обеспечивают поддержание постоянной температуры только при постоянных скоростях теплообразования и теплоотдачи устройства. На практике фактическая температура теплового источника в устройстве, и следовательно температура этого устройства с той стороны, которая обращена к коже, а значит температура поверхности кожи пользователя, - могут изменяться. Большинство таких тепловых устройств выполнены с возможностью обеспечения заданной температуры теплового источника при неизменных условиях. Обычно проверка таких устройств заключается в их размещении на пластине с постоянной температурой при фиксированной температуре окружающей среды. Однако на практике условия использования часто бывают различными. В частности, скорость отвода тепла может изменяться в широких пределах. Отвод тепла во время практического использования зависит от различных факторов, включая способность тела пользователя рассеивать тепло, (т.е. слабое кровообращение ведет к снижению количества тепла, которое тело может рассеять) и условия окружающей среды, включая одежду, температуру окружающей среды и поток воздуха вдоль устройства. Кроме того, скорость выработки тепла может увеличиваться во время носки устройства, например, вследствие перемещения тела, увеличивающего подачу воздуха на экзотермический состав. В результате температура теплового источника и температура устройства со стороны, обращенной к коже, и на поверхности кожи пользователя могут превышать 43°С, при которых возможен ожог кожи. Кроме того, такое повышение температуры со стороны, обращенной к коже, в общем происходит постепенно и может быть не замечено пользователем, даже когда температура достигает или превышает 43°С. Таким образом травмирование может происходить медленно, и пользователь может не замечать его и допустить ожог кожи.

Ранее предпринимались попытки уменьшить такие ожоги или не допускать их. Большинство решений этой проблемы сосредоточено на регулировке температуры теплового источника или количества образуемого тепла. С целью регулировки температуры теплового источника в экзотермических составах в них часто добавляют вещество, осуществляющее при работе переход из одной фазы в другую для поглощения избыточного тепла. Однако такие вещества отличаются ограниченной теплоемкостью и высокой стоимостью, поэтому они не могут быть признаны подходящими для тепловых повязок, используемых в медицине для ослабления боли, для чего необходимо использовать тепло в течение по меньшей мере 8 часов. Таким образом, предотвращение чрезмерного разогрева экзотермических составов может быть технологически трудным и/или дорогим.

Другие подходы к решению вопроса обеспечения постоянной температуры при использовании экзотермических составов предусматривают управление скоростью реакции с целью компенсации изменения скорости теплоотдачи. Обычно это реализуют регулировкой потока воздуха, проходящего через устройство, или подачей воды в избыточном количестве в химические реагенты, участвующие в выработке тепла, для уменьшения поступления кислорода в среду реакции. Однако на практике управление выработкой тепла путем управления воздушным потоком технологически сложно осуществить, поскольку, например, на воздушный поток может влиять движение тела пользователя. Возможно также управление реакцией путем добавления реагентов, которые гасят реакцию, когда температура превышает заданный уровень. Однако высокая температура при транспортировке и хранении может привести к преждевременному выпуску гасящих реагентов до начала использования устройства, так что устройство станет неэффективным.

Таким образом, сохраняется потребность в эффективном устройстве для регулировки температуры и; способе регулировки температуры тепловых устройств со стороны, обращенной к коже, при этом устройство должно обеспечивать выработку тепла, достаточного для удовлетворения желания пользователя быстро почувствовать тепло. Также остается потребность в рентабельных средствах подачи лечебного тепла, меньше травмирующих кожу теплом или не допускающих такого травмирования. Наконец, остается потребность в обеспечении улучшенного прилегания тепловых устройств одноразового и/или многоразового использования, имеющих один тепловой источник или несколько таких источников, более равномерного распределения давления в этих устройствах и повышенного удобства их использования.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящим изобретением раскрыто устройство, обеспечивающее поддержание со стороны, обращенной к коже, постоянной температуры, содержащее первый изолирующий материал, расположенный с той стороны теплового источника, которая обращена к коже; и обеспечивающее коэффициент изменения температуры меньше 0,8.

Настоящее изобретение также позволяет обеспечить поддержание со стороны, обращенной к коже, температуры ниже 43°С в широком диапазоне условий применения с целью исключения чрезмерного нагрева, травмирующего кожу. Настоящее изобретение позволяет не менее 24 часов поддерживать температуру со стороны, обращенной к коже, примерно от 36°С до 42°С.

Настоящее изобретение также предлагает способы поддержания со стороны, обращенной к коже постоянной температуры, способы оздоровления кожи и способы пассивного регулирования температуры со стороны, обращенной к коже, накладыванием на кожу пользователя устройств, содержащих первый изолирующий материал, расположенный между тепловым источником и кожей пользователя; причем коэффициент или отношение изменения температуры этого устройства со стороны, обращенной к коже, к изменению температуры теплового источника меньше 0,8, т.е. изменению температуры теплового источника в устройстве согласно настоящему изобретению на каждый градус С соответствует изменение температуры со стороны, обращенной к коже, меньше 0,8°С. Это обеспечивает технический результат в виде уменьшения флуктуации температуры устройства со стороны, обращенной к коже, из-за флуктуации температуры теплового источника, а также плавность изменения температуры устройства со стороны, обращенной к коже, при резком изменении температуры теплового источника.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 схематически показывает вариант реализации изобретения, в котором со стороны теплового источника, обращенной к коже, размещен первый изолирующий материал.

Фиг.2 схематически показывает вариант реализации изобретения, в котором имеется первый изолирующий материал, размещенный со стороны теплового источника, обращенной к коже, а также верхний слой и слой стороны, обращенной к коже.

Фиг.3 схематически показывает вариант реализации изобретения, в котором со стороны теплового источника, обращенной к коже, размещен первый изолирующий материал, а с верхней стороны теплового источника, обращенной от кожи, размещен второй изолирующий материал.

Фиг.4 схематически показывает вариант реализации изобретения, в котором со стороны теплового источника, обращенной к коже, размещен первый изолирующий материал, а с верхней стороны теплового источника размещен верхний слой.

Фиг.5 схематически показывает вариант реализации изобретения, в котором слои материала формируют первый изолирующий материал.

Фиг.6 схематически показывает вид сверху одного из вариантов реализации теплового устройства согласно настоящему изобретению.

Фиг.7 показывает частичное сечение варианта реализации, показанного на фиг.6.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает устройства, которые обеспечивают поддержание постоянной температуры со стороны, обращенной к коже, содержащие: первый изолирующий материал, расположенный с той стороны теплового источника, которая обращена к коже, и способы; причем коэффициент изменения температуры, обеспеченный устройством, меньше 0,8, т.е. изменению температуры теплового источника в устройстве согласно настоящему изобретению на каждый градус С соответствует изменение температуры со стороны, обращенной к коже, меньше 0,8°С.

УСТРОЙСТВА

В качестве примеров устройств согласно настоящему изобретению могут быть указаны однократно применяемые, выбрасываемые после использования и многократно применяемые компрессы, повязки и/или устройства для шеи, плеча, спины, живота, руки запястья, локтя, кисти руки, ноги, колена и лодыжки, причем такие устройства соответствуют форме тела пользователя. Устройства согласно настоящему изобретению можно носить в непосредственном контакте с кожей пользователя или поверх одежды. В дальнейшем использование слова "кожа" со ссылкой на устройство, контактирующее с кожей пользователя, расположенное рядом с его кожей или на ней; означает то, что оно непосредственно контактирует с кожей и/или обращено к коже, если устройство носят поверх одежды.

Устройства согласно настоящему изобретению обеспечивают со стороны, обращенной к коже, по отношению к температуре теплового источника коэффициент изменения температуры меньше 0,8. Таким образом, изменению температуры теплового источника на каждый градус С, будь это увеличение или уменьшение, в устройстве согласно настоящему изобретению соответствует изменение температуры со стороны устройства, обращенной к коже, меньше 0,8°С. В другом варианте реализации изобретения устройства обеспечивают со стороны устройства, обращенной к коже, по отношению к изменению температуры теплового источника коэффициент изменения температуры меньше 0,7, а еще в одном варианте реализации изобретения меньше 0,5. Коэффициент изменения температуры определяют согласно способу, описанному здесь. В частности, обеспечение указанного коэффициента означает, что даже в случае чрезмерного увеличения температуры теплового источника вероятность возникновения у пользователя связанного с этим дискомфорта и/или повреждения снижена за счет того, что вызванное этим изменение температуры стороны устройства, обращенной к коже, менее существенно. Иными словами, обеспечение снижения флуктуации температуры стороны устройств, обращенной к коже, и минимизация ее изменения позволяют достичь большей безопасности устройства, в частности при использовании устройства в течение ночи, так что пока пользователь спит, имеют место только самые малые флуктуации температуры, которые не вызовут у пользователя ожогов при использовании устройства в течении длительного периода времени. Таким образом, обеспечение указанного коэффициента изменения температуры стороны устройства, обращенной к коже, позволяет снизить флуктуации температуры стороны устройства, обращенной к коже, что делает устройство более безопасным и удобным в использовании и обеспечивает оздоровление кожи пользователя.

Устройства и способы согласно настоящему изобретению также обеспечивают поддержание со стороны, обращенной к коже температуры ниже 43°C. В другом варианте реализации изобретения устройства и способы обеспечивают постоянное поддержание со стороны, обращенной к коже температуры примерно 36-42°C, еще в одном варианте реализации изобретения от 37°C до 42°C, и еще в одном варианте реализации изобретения от 39°C до 42°C. Кроме того, устройства и способы согласно настоящему изобретению позволяют примерно за 5 минут достигнуть со стороны, обращенной к коже, температуры по меньшей мере 36°C.

Устройства согласно настоящему изобретению содержат первый изолирующий материал, расположенный со стороны теплового источника, обращенной к коже. Устройства дополнительно могут содержать по меньшей мере один верхний слой, расположенный поверх теплового источника возле его верхней стороны, и по меньшей мере один дополнительный слой стороны, обращенной к коже, расположенный между первым изолирующим материалом и кожей или одеждой пользователя. Такой верхний и/или дополнительный слой (слои) стороны, обращенной к коже, может быть выполнен по различным причинам и для различных целей, относящихся к внешнему виду, тактильным характеристикам, комфорту, цвету, форме, прилеганию и их комбинациям. Устройства также могут содержать второй изолирующий материал, расположенный с верхней стороны теплового источника, обращенной от кожи пользователя, между тепловым источником и верхним слоем.

По сравнению с известными решениями предлагаемые устройства и способы не только улучшают управление температурой стороны, обращенной к коже, но и обеспечивают лучшие прилегание устройств для подачи тепла и их согласование по геометрической форме. В частности, использование нескольких тепловых ячеек, как описано ниже, способствует улучшенному прилеганию теплового устройства благодаря обеспечению гибкости и пластичности устройств в различных направлениях или вдоль различных осей. Таким образом, настоящее изобретение способствует общему оздоровлению кожи вследствие смягчения или устранения не только теплового травмирования кожи, но и травмирования, вызванного сдавливанием, трением или сползанием устройств, которые оказались слишком тесными или слишком свободными и потому не способны хорошо удерживаться на месте.

ПЕРВЫЙ ИЗОЛИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ

В настоящем документе первый изолирующий материал означает изолирующий материал, использованный в дополнение к любому верхнему слою, слою, обращенному к коже и/или тепловому источнику, используемому для формирования устройства. Первый изолирующий материал создает первый эффект изменения температуры, описанный здесь.

Управление температурой стороны, обращенной к коже, необходимо для предотвращения теплового травмирования кожи. Однако чтобы пользователь ощущал действие теплового устройства, температура должна быть значительно увеличена после размещения устройства на коже пользователя. Нормальная температура тела человека равна приблизительно 35°С. Температуры выше 35°С обычно ощущаются кожей как тепло. Однако температуры выше 43°С могут привести к ожогу кожи. Поскольку условия использования тепловых устройств различны и таким способом влияют на температуру теплового устройства со стороны, обращенной к коже, при некоторых условиях использования температура теплового источника и температура некоторых устройств со стороны, обращенной к коже, может возрасти намного больше 43°С.

При использовании предлагаемого устройства пользователь может быстро ощутить тепло, поскольку в настоящем изобретении уже через 5 минут после начала нагрева сторона, обращенная к коже, приобретает температуру 36°С. Однако благодаря тому, что в тепловом устройстве со стороны теплового источника, обращенной к коже, использован первый изолирующий материал, обеспечено получение со стороны, обращенной к коже, заданной температуры от 39°С до 42°С без ожога кожи пользователя. Согласно настоящему изобретению температура теплового источника должна превышать заданную температуру со стороны, обращенной к коже, лишь на 2-3°С. Кроме того, даже если температура теплового источника превышает 43°С, независимо от условий использования предлагаемого устройства его температура со стороны, обращенной к коже, при использовании не превышает 43°С. В предлагаемых устройствах со стороны, обращенной к коже, температура достигает заданной от 39°С до 42°С через 30 или через 15 минут после начала нагрева.

Со стороны, обращенной к коже, температура может поддерживаться в заданном температурном интервале более 1 часа, 4 часов, 8 часов, 12 часов, 16 часов или 24 часов. Устройства и способы согласно настоящему изобретению могут обеспечить стабильное ослабление боли по меньшей мере в течение 2 часов, 8 часов, 16 часов, 1 дня, или 3 дней после снятия устройства с пользователя.

Таким образом, добавление первого изолирующего материала на тепловой источник со стороны, обращенной к коже, смягчает последствия изменений (увеличения или уменьшения) температуры теплового источника и сохраняет температуру устройства со стороны, обращенной к коже, в необходимом интервале в течение всего периода времени.

Изолирующие свойства предлагаемого первого изолирующего материала обусловлены наличием в нем: воздуха. Воздух является самым эффективным природным изолятором. Сохранение изолирующих свойств изолирующего материала при его использовании обеспечивается его другим необходимым свойством, а именно тем, что он не сминается под действием давления, обычно имеющего место, когда пользователь лежит на спине со спинной повязкой.

Примеры подходящих материалов, для первых изолирующих материалов включают: вспененный материал, такой как пенопласт с открытыми ячейками и/или закрытыми ячейками, нетканый материал, поропласт, стекловату, стекловолокно. Возможно использование материалов типа спанбонд, мелтблаун, а также кардные, полученные гидроформированием, вспениванием, термоформованием, распылением, аэродинамическим способом и представляющих собой комбинации этих способов, что очевидно для специалиста. Изолирующие материалы, которые особенно пригодны для этой цели, включают, например полипропиленовый микропенопласт MF060, поставляемый компанией Pregis Corp., г.Дирфилд, штат Иллинойс, США, и полиэтилен "Astrofoam", также поставляемый компанией Pregis Corp., толщиной 1/32 дюйма (0,79 мм) (AF030), 1/16 дюйма (1,58 мм) (AF060), 1/32 дюйма (0,79 мм) (AF090).

Еще в одном варианте реализации изобретения в качестве первого изолирующего материала могут быть использованы, например, слои нетканого материала по меньшей мере одного типа. Несколько слоев нетканого материала могут быть сложены, обработаны или пакетированы и скреплены вместе посредством связующего с целью увеличения толщины таким способом, что нетканый материал сам может быть первым изолирующим материалом, размещаемым между тепловым источником и кожей пользователя или одеждой. Для специалиста очевидно, что эти слои могут быть соединены конструкционным клеем, таким как клей #70-4589, поставляемый компанией National Starch & Chemical Company, г.Бриджуотер, штат Нью-Джерси, США. В другом варианте реализации изобретения нетканые материалы могут быть связаны друг с другом ультразвуковым, термическим или другим способом, известным из области техники соединения нетканых материалов. Примеры подходящих нетканых материалов включают: нейлон, искусственный шелк, эфир целлюлозы, поливиниловые производные, полиолефины, полиамиды или полиэфиры, полипропилен, медно-аммиачную целлюлозу (поставляемую компанией Asahi Kasei America Inc, г.Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США) и другие высокомолекулярные соединения, а также натуральные материалы, в том числе шерсть, шелк, джут, пеньку, хлопок, лен, сизаль и рами. Примеры особенно подходящих нетканых материалов включают: кардный нетканый материал #6780 на основе полипропилена, поставляемый компанией PGI, Inc, г.Уэйнсборо, штат Вирджиния, США, с погонной плотностью 22 грамма на квадратный метр (г/м²); или высокорастяжимый кардный нетканый материал, поставляемый компанией Fiberweb, г.Симпсонвиль, штат Южная Каролина, США; или слоистый материал SMMS (спанбонд, мелтблаун, мелтблаун, спанбонд) с погонной плотностью 30 г/м², такой как поставляемый компанией First Quality Nonwovens, Inc (FQN), г.Грэйт-Нэк, штат Нью-Йорк, США. Нетканые материалы могут быть такими как: спанбонд, мелтблаун, кардные, высокорастяжимые кардные, формованные аэродинамическим способом и их комбинациями, как очевидно для специалиста. Такие нетканые материалы в общем описаны Риделем в публикации "Нетканые способы соединения и материалы", Нетканый Мир (Riedel "Nonwoven Bonding Methods and Materials", Nonwoven World, 1987).

Первый изолирующий материал имеет толщину от 1/64 дюйма (0,39 мм) до 1 дюйма (25,4 мм) для обеспечения необходимых изолирующих свойств, в зависимости от типа первого изолирующего материала, типа использованного теплового источника и необходимой температуры стороны, обращенной к коже. В другом варианте реализации изобретения первый изолирующий материал имеет толщину от 1/32 дюйма (0,79 мм) до 1/2 дюйма (12,7 мм) или от 1/16 дюйма (1,58 мм) до 3/8 дюйма (9,52 мм). Больше всего подходит в качестве первого изолирующего материала полипропиленовый микропенопласт MF060 толщиной 1/16 дюйма (1,58 мм), поставляемый компанией Pregis Corp., г.Дирфилд, штат Иллинойс, США.

Если пену используют как первый изолирующий материал и/или как второй изолирующий материал, например, со стороны теплового источника, обращенной к коже и/или с его, верхней стороны, такой вспененный материал может соответствовать форме тела пользователя и таким образом обеспечивать улучшенную теплопередачу. Таким образом, комбинация из теплового источника, содержащего несколько тепловых ячеек, и первого изолирующего материала, позволяет легко приспособить тепловое устройство к форме тела, вследствие чего может быть уменьшена потребность в чрезмерном затягивании устройства и достигнуто надежное прилегание.

Например, первый изолирующий слой может быть прикреплен к тепловому источнику, содержащему экзотермический состав. Такое прикрепление может быть, например, выполнено конструкционным клеем, таким как #70-4589, поставляемым компанией National Starch & Chemical Company, г.Бриджуотер, штат Нью-Джерси, США. В другом варианте реализации изобретения такое прикрепление может быть осуществлено ультразвуковыми, термическими или иными известными средствами.

Первый изолирующий материал может быть покрыт дополнительным слоем, обращенным к коже и расположенным между первым изолирующим материалом и кожей или одеждой пользователя.

ТЕПЛОВОЙ ИСТОЧНИК

Тепловой источник, пригодный для использования в настоящем изобретении, может быть однократного использования, многократного использования или многофункциональным, электрическим, на основе экзотермического состава, состава, выделяющего тепло при кристаллизации, и представлять собой комбинации указанных вариантов.

Примерный тепловой источник, используемый в настоящем изобретении, содержит по меньшей мере одну тепловую ячейку, содержащую экзотермический состав. Эта тепловая ячейка сформирована в виде унифицированной структуры по меньшей мере с двумя противолежащими поверхностями, пространство между которыми заполнено экзотермическим составом и по меньшей мере одна из которых является воздухопроницаемой.

В варианте реализации тепловой ячейки две противолежащих поверхности могут быть поверхностями основы, выполненными в виде пленочного слоя. Эти поверхности основы могут быть изготовлены из пленок, которые могут быть использованы сами по себе или нанесены в виде слоя на нетканые материалы. В общем случае предпочтительно в качестве пленок использовать пленки, выполненные с возможностью термосварки и термического плавления. Нетканые материалы, если их используют, могут поддерживать пленочные слои основы и придавать им целостность.

Примеры подходящих пленок включают полиэтилен, полипропилен, нейлон, полиэфир, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, полиуретан, полистирол, омыленный сополимер этилена и; винилацетата, сополимер этилена и винилацетата, натуральный каучук, регенерированный каучук и синтетический каучук. Предпочтительная толщина пленочного слоя лежит в диапазоне от 1 мкм до 300 мкм, и пленка может быть воздухопроницаемой или непроницаемой.

Предпочтительны нетканые материалы, которые отличаются малым весом и высокой прочностью на разрыв, например нейлон, искусственный шелк, эфир целлюлозы, поливиниловые производные, полиолефины, полиамиды или полиэфиры, полипропилен, медно-аммиачную целлюлозу (поставляемую компанией Asahi Kasei America Inc, г.Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США) и другие высокомолекулярные соединения, а также натуральные материалы, включая шерсть, шелк, джут, пеньку, хлопок, лен, сизаль и рами. Особенно подходящими неткаными материалами являются кардный нетканый материал #6780 на основе полипропилена, поставляемый компанией PGI, Inc, г.Уэйнсборо, штат Вирджиния, США, с погонной плотностью 22 г/м²; высокорастяжимый кардный нетканый материал, поставляемый компанией Fiberweb, г.Симпсонвиль, штат Южная Каролина, США; или слоистый материал SMMS (спанбонд, мелтблаун, мелтблаун, спанбонд) с погонной плотностью 30 г/м², такой как поставляемый компанией First Quality Nonwovens, Inc (FQN), г.Грэйт-Нэк, штат Нью-Йорк, США. В качестве нетканых материалов могут быть использованы материалы, такие как спанбонд, мелтблаун, а также кардные, материалы высокорастяжимые кардные материалы, материалы, формованные аэродинамическим способом и их комбинации, известные специалистам. Такие нетканые материалы в общем описаны Риделем в публикации "Нетканые способы соединения и материалы", Нетканый Мир (1987).

Предпочтительные поверхности основы, выполненные в виде пленочного слоя, включают нетканые листы полипропилена (РР), нанесенные с образованием слоистого материала на пленку из поли(этиленвинилацетата) (EVA) или полиэтилена низкой плотности (LDPE), общая толщина которых, полученная комбинацией всех слоистых материалов, таких как пленка, плюс любой конструкционный клей; плюс нетканый материал, составляет от 400 мкм до 1500 мкм. Примером имеющегося в продаже нетканого листа, пригодного для использования с настоящим изобретением, является материал № W502FWH, поставляемый компанией PGI (Polymer Group International), расположенной в г.Уэйнсборо, штат Вирджиния, США. Примером имеющегося в продаже пленочного материала из полипропилена/ этиленвинилацетата (PP/EVA), пригодного для использования в настоящем изобретении, является материал № DH245, поставляемый компанией Clopay Plastics, г.Цинциннати, штат Огайо, США.

Две противолежащие поверхности могут быть сформированы скреплением посредством связующего двух поверхностей основы, выполненных в виде пленочного слоя, по их периметрам и формированием в результате мешка, гнезда, конверта, кармана или камеры. Пленочная сторона каждого материала обращена к внутренней части мешка, гнезда, конверта, кармана или камеры (т.е. сторона для заполнения), а нетканая сторона обращена наружу. Мешки также могут быть образованы поверхностями основы, выполненной в виде пленочного слоя, термоформованием, механической штамповкой, вакуумной штамповкой или другими средствами. Предпочтительным является способ термоформования, таким как описанный в разделе "Термоформование" Энциклопедии Технологии Упаковок ("Thermoforming", The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology), стр.668-675, издательство Уили (1986), редактор Мэрилин Бейкер.

Готовая тепловая ячейка может иметь любую геометрическую форму, включая помимо прочего диск, треугольник, пирамиду, конус, сферу, квадрат, куб, прямоугольник, прямоугольный параллелепипед, цилиндр и эллипсоид.

Воздухопроницаемость тепловых ячеек может быть обеспечена выбором пленок или пленочных покрытий для поверхностей основы, выполненных в виде пленочного слоя, формирующих и/или покрывающих мешки, гнезда, конверты, карманы или камеры. Необходимая проницаемость может быть обеспечена микропористыми пленками или непроницаемыми пленками, которые имеют сформированные в них поры или отверстия. Формирование таких пор или отверстий может быть выполнено литьевым формованием под давлением, вакуумным формованием или прошивкой горячей иглой. Воздухопроницаемость также может быть обеспечена выполнением вентиляционных отверстий по меньшей мере в одной из поверхностей основы, выполненной в виде пленочного слоя, с использованием, например, по меньшей мере одного пробойника, предпочтительно матрицы с 20-60 пробойниками. Хотя вентиляционные отверстия предпочтительно выполнены в верхней поверхности основы, выполненной в виде пленочного слоя, они также могут быть выполнены в нижней поверхности основы, выполненной в виде пленочного слоя, и/или в обеих поверхностях.

Воздухопроницаемость (измеренная с использованием способов, описанных в стандарте ASTM D737-96) в настоящем изобретении может быть меньше 4 куб. фут/мин (0,1132 м³/мин), 3 куб. фут/мин (0,0849 м³/мин), 2 куб. фут/мин (0,0566 м³/мин), 1,5 куб. фут/мин (0,04245 м³/мин) или 0,8 куб. фут/мин (0,02264 м³/мин).

Тепловые ячейки, содержащие экзотермический состав, могут быть в общем выполнены способом, включающим:

формирование карманов в поверхностях основы, выполненной в виде пленочного слоя из таких материалов, как полипропилен/ этиленвинилацетат;

формирование порошкообразной экзотермической предварительной смеси;

укладку в каждый карман фиксированного количества порошкообразной экзотермической предварительной смеси;

быстрое добавление в порошкообразную экзотермическую предварительно подготовленной дозы смеси концентрированного соляного раствора для формирования экзотермического состава; и

размещение поверх наполненных карманов плоского листа поверхности основы, выполненной в виде пленочного слоя из полипропилена/этиленвинилацетата, этиленвинилацетатная сторона которого обращена к этиленвинилацетатной стороне предварительно сформированного содержащего карман слоя.

Две поверхности основы, выполненной в виде пленочного слоя, скрепляют вместе с использованием небольшого нагрева и таким способом формируют унифицированную структуру, содержащую несколько тепловых ячеек. В поверхности основы, выполненной в виде пленочного слоя из полипропилена/этиленвинилацетата, формирующей и/или покрывающей заполненные карманы, может быть сформировано несколько отверстий таким способом, что по меньшей мере одна из поверхностей основы, выполненной в виде пленочного слоя, является воздухопроницаемой. Примеры компонентов предварительной смеси, используемой для формирования порошкообразного экзотермического состава и пригодной для использования с настоящим изобретением, включают железный порошок, углерод, абсорбирующий гелеобразующий материал и воду. Примеры компонентов концентрированного соляного раствора включают соль металла, воду и при необходимости водородный ингибитор, такой как тиосульфат натрия.

Скорость, продолжительность и температура термогенной реакции окисления экзотермического состава могут быть заданы регулировкой количества воздуха, подаваемого для его окисления. В частном случае, распределение и/или проницаемость воздуха через воздухопроницаемую (воздухопроницаемые) поверхность (поверхности) основы, выполненной в виде пленочного слоя, может быть задана различным конфигурированием размещения в ней (них) отверстий или выполнением в этой (этих) поверхности (поверхностях) сквозных отверстий. К другим способам модифицирования экзотермической реакции относятся помимо прочего выбор компонентов теплового источника, например, выбор конкретного компонента или изменение размера частиц компонентов. Кроме того, способствующая распределению воздуха пористость экзотермического состава может быть задана например, добавлением регулятора влаги, такого как вермикулит, и/или водопоглощающих гелевых реагентов, таких как полиакрилат натрия, а также различным количеством добавленного концентрированного соляного раствора.

Полученная в результате унитарная структура, содержащая несколько тепловых ячеек, может быть использована самостоятельно или встроена в тепловые устройства разных размеров и форм, такие как повязки, выбрасываемые после использования, и повязки многократного использования. Типичные повязочные устройства могут иметь средства их удержания на теле в необходимом месте. Примеры таких средств включают полоски с крючками и петлями, например застежки и/или липучки.

Тепловые источники, содержащие активируемые воздухом тепловые ячейки с экзотермическим составом как описано выше, предпочтительно упакованы во вторую воздухонепроницаемую упаковку с целью предотвращения преждевременного окисления.

Еще в одном варианте осуществления изобретения поверх отверстий в воздухопроницаемой поверхности основы, выполненной в виде пленочного слоя, могут быть размещены воздухонепроницаемые съемные полосы, такие как клеевые ленты, так что при удалении этих полос воздух входит в тепловые ячейки, в результате чего начинается реакция окисления. Тепловые ячейки могут быть не только встроены в тепловое устройство, но и формировать тепловой источник как отдельную структуру в виде листа или из слоев, которая может быть выброшена после использования и выполнена с возможностью прикрепления с возможностью раскрепления к повязочному устройству многократного использования.

ВЕРХНИЙ СЛОЙ

Дополнительный верхний слой в вариантах реализации настоящего изобретения может быть нетканым материалом. Примеры подходящих материалов для верхнего слоя включают: нейлон, искусственный шелк, эфир целлюлозы, полипропилен, поливиниловые производные, полиолефины, полиамиды или полиэфиры, медно-аммиачное целлюлозное волокно (поставляемое компанией Asahi Kasei America Inc, r. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США), и другие высокомолекулярные соединения, а также натуральные материалы, включая шерсть, шелк, джут, пеньку, хлопок, лен, сизаль и рами.

Особенно подходят такие нетканые материалы, как например кардный нетканый материал #6780 на основе полипропилена, поставляемый компанией PGI, Inc, г.Уэйнсборо, штат Вирджиния, США, с погонной плотностью 22 г/м²; высокорастяжимый кардный нетканый материал, поставляемый компанией Fiberweb, г.Симпсонвиль, штат Южная Каролина, США; или слоистый материал SMMS (спанбонд, мелтблаун мелтблаун; спанбонд) с погонной плотностью 30 г/м², такой как поставляемый компанией First Quality Nonwovens, Inc (FQN), г.Грэйт-Нэк, штат Нью-Йорк, США. Возможно использование нетканых материалов таких как кардные материалы, высокорастяжимые кардные материалы, спанбонд, мелтблаун, материалы, формованные аэродинамическим способом и их комбинации, известные специалистам. Такие нетканые материалы в общем описаны Риделем в публикации "Нетканые способы соединения и материалы", Нетканый Мир (1987). Верхний слой может быть размещен поверх теплового источника на его верхней стороне и может быть наложен, например, с использованием горячего расплава конструкционного клея, такого как клей #70-4589, поставляемый компанией National Starch & Chemical Company, г.Бриджуотер, штат Нью-Джерси, США, нанесенного по спирали из расчета 15 грамм на квадратный метр (г/м²). Такое прикрепление может быть также выполнено ультразвуковыми, термическими или иными известными средствами.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ СТОРОНЫ, ОБРАЩЕННОЙ К КОЖЕ

Устройство согласно настоящему изобретению также может содержать дополнительный слой стороны, обращенной к коже, размещенный поверх первого изолирующего материала таким образом, что он расположен между первым изолирующим материалом и кожей или одеждой пользователя. Для специалиста очевидно, что дополнитель