冷却产品和方法

专利名称：冷却产品和方法
冷却产品和方法本申请是2009年8月10日提交的美国申请第61/232，565号、2009年8月10日提交的美国申请第61/232，564号 和2009年8月10日提交的美国申请第61/232，677号的非临时申请并要求上述美国申请的优先权。背景冷冻疗法被定义为从身体除去热的物质或产品对身体的治疗应用，使得组织温度降低。通常结合冷冻疗法使用压缩。压缩的益处可以包括在皮肤和冷源之间的改进的接触、到该区域的血流的较大减少以及可以进一步降低组织温度的增加的隔热效果。压缩还可以帮助控制水肿形成，水肿形成可以在损伤之后出现，或者继发于在高强度训练期间的持续轻伤。冷冻疗法或冷疗法可以减少疼痛、新陈代谢和肌肉痉挛，从而在软组织损伤之后使得炎性响应最小化并改善恢复。各种方法例如冰裹法、冰巾、冰按摩、凝胶包、冷却喷雾、冷浸、制冷气体和充气夹板可用于实现冷冻疗法。单次使用的化学反应袋和可重复使用的低温凝胶包也用于冷冻疗法。单次使用的袋是包含仅当该袋被挤压时得到接触的两种化学品的柔性塑料袋。这种动作破坏了内部塑料膜，允许两种化学品混合，产生吸热反应。所得到的冷并不持续，且该产品必须在其单次使用之后废弃。由于它们的潜在地极端的温度(低至零下20摄氏度)，冷冻的低温凝胶填充的包或凝胶包应极为小心地使用，且使用者应该总是在凝胶和皮肤之间放置毛巾以限制对皮肤的潜在冻伤、神经损伤和增加的肿胀和炎症。还使用开孔泡沫凝胶冷包装，但其具有若干限制，包括使用者厌恶在打开这种产品时以及在使用这种产品整个期间从产品脱落的小的砂粒和大块的聚乙烯醇(PVA)和PVA/凝胶颗粒。因此，存在对减少身体热量而不使得使用者遭受潜在极端的温度、维持其随时间的完整性且优选地可重复使用的冷却产品的需要。还存在对降低或维持物品例如食品和饮料储存容器、药品、医疗相关的物质例如医药例如胰岛素和其他生物制剂、组织样品和血液的温度的冷却产品的需要，该冷却产品消除或减少了对运输冰或冰水的需要，且不需要外部电源或由冷凝、融化或溢出引起的清洗。概述本发明的说明性实施方式包括冷却产品，该冷却产品可以用于用来治疗各种疾病和病痛的冷冻疗法和采用压缩的冷冻疗法，并可以从被覆盖组织抽出热量，帮助修补损伤和加快手术后愈合。体现所公开的技术的产品可以向使用者提供以与其他解决方案所需要的相比很少的预先准备和常常更低的重量应用这样的冷冻疗法的能力。这样的发明的理想应用包括但不限于，在热的环境中从事消防、体育和费力工作活动的个体，例如诸如在处于训练和战斗情形两者中的军事人员的情况。所公开的冷却产品还可以用于降低或维持可以容纳食品和药物的瓶子和其他容器的温度。
冷却产品通常包括用聚合物凝胶浸溃的基材。抗微生物剂可以结合入产品中。凝胶可以具有例如PVA、PVP或PVA/PVA共混物本体。
基材可以是纺织的、无纺的或编织的。在本发明的一个说明性实施方式中，冷却产品是压缩包装，其中基材是编织物、弹性聚合物/棉花共混物，其中基材的伸长率在长度上比在宽度上更大。在本发明的另一个说明性实施方式中，冷却产品是垫，其中基材是针刺无纺聚酯或聚酯/人造纤维共混物。冷却产品可以形成为其他物品，例如诸如身体包裹物、容器包装、衣物(articleof clothing)例如背心和长手套、垫和毯子。冷却产品可以具有在一侧或两侧上的释放衬垫和在一侧或两侧上的保护覆盖物。本发明还包括用于制造冷却产品的方法。在本发明的一个说明性实施方式中，该方法包括使多孔基材经历第一水溶液，该第一水溶液包括一种或多种聚合物、抗微生物剂、凝胶产生或增强剂和基本上是水的剩余物。然后使被弄湿的基材经历第二水溶液，该第二水溶液包括无机凝结剂、抗微生物剂；增塑剂，和基本上是水的剩余物。然后将经浸溃基材充分地干燥，并通过例如模切形成为所需的产品。附图描述可以参考以下图来理解说明性的制造工艺和所得到的说明性产品图I描绘了根据本发明的一个说明性实施方式的浸没工艺。图2是根据本发明的一个说明性实施方式的冷冻疗法冷却包装的透视图。图3是根据本发明的一个说明性实施方式的基本上沿着图2中的线II-II截取的放大的断片截面图(fragmentary sectional view)。图4阐明根据本发明的一个说明性实施方式的冷冻疗法冷却包装的一个应用。图5阐明根据本发明的一个说明性实施方式的另一个冷冻疗法冷却包装。图6是根据本发明的一个说明性实施方式的冷冻疗法背心的透视图。图7是根据本发明的一个说明性实施方式的基本上沿着图I中的线II-II截取的放大的断片截面图。图8是阐明根据本发明的一个说明性实施方式的附着于基材以增强从皮肤表面的水芯吸的薄织物的放大的断片透视图。图9阐明根据本发明的一个说明性实施方式的具有VelciO紧固件的模切背心服装。

图10阐明根据本发明的一个说明性实施方式的另一个冷冻疗法服装。图11阐明根据本发明的一个说明性实施方式的容器包装产品。图12示出根据本发明的一个说明性实施方式的长手套。图13描绘根据本发明的另一个说明性实施方式的套袖包装。图14描绘根据本发明的另一个说明性实施方式的长手套。图15描绘根据本发明的另一个说明性实施方式的毯子。图16描绘根据本发明的一个说明性实施方式的垫。图17示出根据本发明的一个说明性实施方式的垫的层。发明详述本发明的说明性实施方式包括基于水的、装入凝胶的基材，该基材可以例如用于减轻由于以下引起的肿胀和疼痛扭伤、挫伤、昆虫咬伤、肌肉痉挛、头痛、退行性关节病、夕卜科、腱炎、腕管、烧伤处理、运动创伤、关节炎、水肿、药物诱发的周围水肿、骨挫伤、热应激/中风和腕管本发明的示例性实施方式可以具有以下特征中的一个或多个无毒的、无胶乳、可生物降解的、“绿色的”和对环境安全、在长期的时间段内能够维持被影响区域的有效冷却、能够符合皮肤由此最大化从皮肤吸取热能的能力、可以被冷冻以提高冷却、和可以从被覆盖区域吸出热量。本发明的实施方式包括冷却产品，该冷却产品通常包括用聚合物凝胶(还称为“凝胶化聚合物”)浸溃的基材并具有抗微生物剂。凝胶可以是例如基于聚乙烯醇(PVA)的凝胶、基于PVA/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)共混物的凝胶或基于PVP的凝胶。冷却产品特别适合于用作用于治疗各种损伤的包装。示例性的包装具有以下范围的尺寸宽度约I英寸至约8英寸；长度约48英寸至约72英寸；和厚度约1/32英寸至约1/2英寸。为了增加的治疗益处，产品可以被形成为起到压缩包装的作用。产品给予压缩的能力相当大部分地取决于所使用的基材材料。如果压缩是所需的，那么可以将编织物、Spandex /棉花共混物可以用作基材。在本发明的一个特定的实施方式中，Spandex 在基材中的百分比范围是约1%至约6%。应注意，Spandex 可以与除了棉花之外的材料共混，所述材料包括合成材料、天然材料、和合成材料/天然材料共混物。冷却产品基材可以是纺织的或非纺织的，但应是多孔的以容纳凝胶。在本发明的一个说明性实施方式中，基材是不溶于水的，即，基材在浸没在水中或与水接触之后并不溶于水中或容易地分裂。本发明包括其中仅基材的一部分或多个部分用凝胶浸溃的实施方式，且还包括其中整个基材用凝胶浸溃的实施方式。基材材料的另外的实例包括开孔聚氨酯亲水性泡沫；具有2. 71bs/ft3至3. 71bs/ft3的极小密度和在33. 2psi至40. 5psi范围内的拉伸强度以及14g/g海绵至22g/g海绵的持水量的细的或中型双单元(double cell);聚酯、棉花/聚酯共混物；棉花；棉花/ Spandex 共混物；人造纤维/聚酯/ Spandex 共混物；棉花/平针织物Spandex ;弹性伸长绷带材料；尼龙/ Spandex 共混物；Spandex /聚酯Lycra 共混物；Spandex /尼龙/聚酯/棉花共混物；棉花/Lycra 共混物；尼龙/棉花/聚酯Lycra 共混物；其他材料与Lycra 和/或Spandex 的共混物；尼龙/Spandex 带子共混物；聚酰胺；聚酰胺共混物；具有加入的拉伸增强剂(stretch enhancer)的无纺聚酯；高性能聚酰胺纱线和聚合物；高性能聚酰胺纱线和聚合物共混物；Enkalon ; Enka 纱线；Enka 纱线共混物；Verona -万能可渗透织物；聚酯细丝/细丝斜纹织物；和具有优良的渗透性品质和将起到凝胶的载体的作用的任何材料。在本发明的一个示例性实施方式中，基材织物包括具有在3至12盎司每平方码的范围内的等级(预处理干重)的编织的带肋的棉花/ Spandex 织物。对于一些应用，还可以使用具有在2至20盎司每平方码的范围内且优选地在3-8盎司每平方码的范围内的等级(预处理干重)的无纺聚酯织物。应注意，在列出Spandex 或Lycra 的地方，Spandex 或Lycra 可以被替代为其他相似的或相同的弹性聚合物材料，例如属于氨纶或弹性聚合物类别中的那些。在本发明的一个说明性实施方式中，基材由30/1精梳棉和55丹尼尔Spandex 圆形编织物(纬线编织物)制成，其中将棉纱放在Spandex 上方，并优选地在30"直径圆柱体中的每英寸具有28支针的细切单面针织机上织成平针织物结构。优选的织物被设计为在漂白工艺中实现长度(经线)和宽度(纬线)两者上的高的收缩率。该收缩率使得织物能够在完成时具有最小的宽度收缩率、拉伸和卷曲，但具有最大的长度拉伸以利于最终产品的包装过程。此外，在该说明性的实施方式中，将坯布面料在Jet Dye机器中漂白成光学白(optic white)。然后经漂白的织物切开平幅并展幅(热定形)。还可以在该点加入 抗微生物剂。然后将精加工过的光学白织物在圆网印刷机上用颜料印上例如标志语。然后将经印刷的织物展幅成优选地60"可用宽度、以8. 2盎司/平方码(280gm/平方米)的最终规格。基材重量和厚度的一般说明性范围是重量-约I. O盎司/平方码至约7. 5盎司/平方码；厚度约.015英寸至约.100英寸。有利地，已发现，在用添加剂例如阻燃剂、软化剂等处理之前浸溃材料大大地改进了凝胶与基材的粘着。这允许线或纤维适当地被凝胶包覆。虽然大部分添加剂造成粘着问题，但已经发现，即使在浸溃之前已经用抗微生物剂处理基材，也可以获得优良的凝胶粘着。冷却产品可以包含布置在经浸溃基材上的聚合物释放衬垫。在产品形成之后将衬垫放在适当的位置，并将衬垫除去以供使用。衬垫可以由例如聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其他相似的非粘合剂材料形成或可以由编织材料、纺织材料或无纺材料组成。第二衬垫或覆盖物可以布置在冷却产品的至少一部分上。该衬垫还可以具有各种材料，例如编织材料、纺织材料或无纺材料。通过将经浸溃基材夹在两个特定类型的衬垫之间，产品可以呼吸，而不必须使产品接触使用者的皮肤。经浸溃基材可以例如诸如通过平整而层叠至衬垫，或仅仅被压在适当的位置。冷却产品还可以包括在经浸溃基材的一侧的至少一部分上方的覆盖物，该覆盖物在产品被使用时保留在产品上。覆盖物可以由增强水从皮肤的蒸发的材料制成。允许蒸气在一个方向通过而不允许流体在相反方向通过的材料是合适的。可以使用各种织物和塑料膜。可以利用冷却效果增强成分、麻醉剂、紫外线抑制剂、阻燃剂、粘合剂、抗静电成分或其任何组合，这些物质在基材被浸溃之后被添加到产品中，或合并到用于制成产品的水溶液之一中。冷却效果增强成分可以是例如薄荷醇或包含薄荷醇的混合物。麻醉剂成分可以是例如利多卡因或包含利多卡因的混合物。对于一些应用，优选的是，产品是抗水的。冷却产品可以包括在基材上的印花或其他形式的装饰或信息，使得甚至当基材被凝胶浸溃时，冷却产品是可见的。冷却产品可以与容器或袋一起销售以容纳产品并保持和/或补充水分。冷却产品可以通过Y辐射来灭菌和消毒。使用本文描述的产品的方法包括增强产品的冷却能力和再使用产品的步骤。由于凝胶化基材的热冷却性质，冷却产品将有效地冷却被覆盖区域，甚至当冷却产品处于室温环境时。为了增强的冷却，可以在穿戴之前将产品放在冰箱中。可以将冷却产品浸入冷水或冰水中，例如持续2-10秒，在该时间内最终产品的热力学冷却性质允许包装传导冷水和/或冰水的温度。(通常，该产品将获得冷水或冰水的温度并通常保持该温度，持续约30分钟或更长的时间。)对于再使用，在下一次使用之前，可以将产品例如用少量的冷水再水化，密封在优选地基本上气密容器中并放置在冰箱中或保持在室温下。或在穿戴冷却产品达若干小时之后，可以将冷却产品反转，使得对着使用者身体的部分现在在外部(在包装的情况下，可以将包装从外部再卷向内，使得最外层现在是最内层)；和然后放置在水(优选地冷水)下方。一旦从水流除去产品，就可以挤压产品以除去过量的水。然后可以把冷却产品放回到可再密封袋或容器。在再次需要冷却产品之前，可以将袋或容器放置在冰箱或柜中。已经证明随后的应用(6至8次)有效持续若干小时持续时间。在本发明的一个示例性实施方式中，将产品包装在可再用的容器中或与这样的容器一起销售。说明性的产品和它们的使用方法可以将皮肤温度从正常的92-94 ° F降至约65-82° F，这取决于利用产品的连续时间的长度或取决于包装的起始温度的约10-20° F温差。根据本发明的一个说明性实施方式，以下描述冷却产品和身体的温度。将冷却产品冷冻，这将冷却产品冷却至约39° F。在放置在人身体上约5分钟内，产品升温至约61.4° F并继续在温度上以15分钟间隔升至以下温度74. 9° F、68. 0° F、65. 1° F和68.1° F。然后产品稳定到约68. 1° F并保持该温度，持续约2小时使用时间。在室温下，当蒸发过程在接下来的6-8小时内继续从真皮驱散热并冷却各层皮肤和下面的组织时，产品为约68. 1° F并在接下来的60分钟利用时间内逐渐升至约71。F并继续保持该温度。现在将更详细地描述用于浸溃基材的溶液的各种组分。如上所述，使用聚合物例如PVA、PVP或PVA与PVP的组合制备说明性凝胶。PVP可以是例如BASFLuvitec 聚合物。PVA和PVA/PVP共混物的表面张力主要取决于水解度。部分水解等级产生具有最低的表面张力和较高的水敏性的溶液。水敏性(稀释)还可以通过加入糖、甘油、山梨糖醇(还称为“葡糖醇”)、脲和盐例如硝酸钠和氯化钙来增加。可得到具有三个主要水解范围(99+%、96%至98%、和86%至89% )的PVA。“水解百分比”是在起始材料聚乙酸乙烯酯中的被水解为醇基团的乙酸酯基团的百分比。完全水解，即具有约98%或更大的水解的聚乙烯醇的期望性质，是减小的水敏性和增加的拉伸强度。部分水解，即约88%水解的聚乙烯醇具有增加的水敏性且是优良的分散剂。PVA的水解范围通常在约96%至约小于100%，且本发明的一个特定实施方式包括约99%水解的PVA。虽然对于许多应用来说，上述水解范围和水解度是优选的，但本发明包括超级、完全等级、中间等级和增粘等级的PVA。在本发明的一个示例性实施方式中，利用完全水解的PVA，这允许产品中较高程度的醇基团和来自母体化合物的较少量的乙酸酯基团。当形成凝胶时，这提高了硼酸盐分子与醇的交联，这可以导致牢固的、均一的产品。当用完全水解的PVA工作时，可以更好地控制达到凝胶状态，因为完全水解的PVA的溶液具有较高的粘度，且占较高优势的羟基可以有助于交联。 如上所述，可以使用PVA和PVP的共混物。在本发明的一个特定的实施方式中，基于重量，PVA的量大于PVP的量。其他说明性的共混物包括大于约O重量百分比至约2重量百分比的PVP，且优选的范围是约O. 25重量百分比至约I. O重量百分比；和约4重量百分比至约10重量百分比的PVA，且对于一些应用来说，优选的量是6重量百分比，其中重量百分比是相对于总的水溶液测量的，这将在下面描述。其他说明性的范围包括约4重量百分比至约6重量百分比的PVA和约5重量百分比至约15重量百分比的PVP。PVP的K值的说明性范围是约88. O至约98. O ;和约27. O至约33. O。PVPpH的说明性范围是约3. O至约9. O。说明性的PVP玻璃转变温度是约180°C。示例性的PVP饱和吸湿值(23 °C，75 %相对湿度)是约40 %。PVA,PVP和PVA/PVP共混物的化学性质和物理性质可以包括无毒性、可加工性、优良的耐化学性、宽范围的结晶度、优良的膜形成能力、完全的可生物降解性和高的晶体模量
坐寸οPVP例如诸如以名称Luvitec ,BASF销售的PVP包括具有不同分子量的乙烯基吡咯烷酮均聚物和共聚物。可以使用乙烯基吡咯烷酮均聚物，例如以Luvitec K等级销售的乙烯基吡咯烷酮均聚物。还可以使用乙烯基吡咯烷酮和乙烯基乙酸酯单体的共聚物，例如Luvitec VA等级的。这些产品可以以粉末形式或以水溶液形式。当组装产品时粘性度可能是重要的，因为粘性度有助于将部件保持在一起和保持在适当的位置。随时间耐久的粘附力还可能是重要的。PVP商标例如Luvitec 提供优良的初始粘性和优良的随时间的粘附力两者。通常，具有低毒性、对皮肤和眼睛无刺激性的PVP是合适的。PVP当与水交联时变成特别地适合于皮肤粘合剂应用的水凝胶。一旦在皮肤上，PVP使得经浸溃基材易于在没有伤害的情况下除去。PVA或PVA/PVP共混物可以通过加入保留水的吸湿剂来增塑。一般而言，不会破坏凝胶的透明度的PVA、PVP和PVA/PVP共混物的水溶性增塑剂特别适合于本发明的许多实施方式，尽管较不透明或不透明的凝胶在本发明的范围内。这样的增塑剂优选地软化PVA、PVP和PVA/PVP共混物，提供所需的粘性，和帮助使材料更易于从衣物洗掉。说明性的这样的增塑剂是具有2至5个碳原子和2至3个羟基的烷烃，例如甘油；丙二醇；乙二醇；和二乙二醇；虽然乙二醇和二乙二醇可能具有一些毒性性质。凝胶增塑剂可以有助于产品的耐久性、光泽、强度和柔性。在本发明的实施方式中，甘油(例如，USP)是特别有用的，因为其可溶于聚合物中并降低玻璃转变温度(Tg)值。可以使用其他增塑剂，例如乙酰化单酸甘油酯；梓檬酸烧基酯、山梨糖醇、Eastman Company DBP Plasticizer(邻苯二甲酸二丁酯)和 / 或 Ferro corporation Santicizer 。增塑剂使PVA或PVA/PVP共混物转化为凝胶。以使得获得材料与本身的最佳自粘着度的量将增塑剂加入溶液中。当PVA、PVP或PVA/PVP共混物与无机化合物通过化学交联作用反应时，PVA、PVP或PVA/PVP共混物将胶凝。形成的凝胶优选地具有固体样的稠度，是自支持的(self-supporting)且是非常柔性的和顺从的。 三乙二醇和甘油还可以用作增塑剂。甘油是优良的增塑剂，因为其降低了 PVA的溶解温度并提高了沸点。由于许多原因而利用甘油，原因包括以下事实甘油对环境实际上无毒且通过摄食基本上无毒和对皮肤无害。甘油还可以增加产品的保存期。
除了使用甘油或其他增塑剂之外，可以使用物理技术例如热处理和辐射或化学剂例如硼酸来交联PVA、PVP和PVA/PVP共混物。PVA、PVP和PVA/PVP共混物的化学性质和机械性质可以通过交联而显著改变。例如，交联度的增加可以导致所得到的聚合物的熔点增加、溶解度减小和拉伸强度增加。在本发明的一个说明性实施方式中，硼酸钠用于产生交联，由此提高最终产品的强度、阻燃特征和柔性。消泡剂可以例如小于1% d/d的速率引入用于与凝胶一起浸溃基材的一种或两种水溶液中。合适的消泡剂的实例是Antifoaml 16FG、Drewplus L474、Foamaster KB或Foamaster V。将硼酸钠加入PVA/PVP共混物或PVA处理过的基材通常增加纤维直径并增加溶液的粘度。可以例如约3重量百分比至8重量百分比利用的其他凝结剂是氢氟酸、六亚甲基、六亚甲基二异氰酸酯、乙二醛、二醇例如二丙二醇、二苯甲酸酯类型例如二苯甲酸二丙二醇酯和二苯甲酸二乙二醇酯、邻苯二甲酸酯例如邻苯二甲酸二丁酯、以及液体聚酯例如苯甲酸和邻苯二甲酸的三乙二醇聚酯，其他湿润剂包括氯化钙、二醇、甘油、脲、山梨糖醇。代表性的增粘剂包括，松香、松酯胶、烃类树脂、氢化松香、妥尔油松香、萜烯树脂、和其他的以及基于水的粘附领域中已知的其他物质。虽然存在相当数量的可以有效地杀死微生物并可以对聚合物乳液和其他工业产品提供非常优良的防腐的抗微生物剂，但这些中仅有限数量展示对高级有机体例如人类可接受的低毒性。在本发明的一个说明性实施方式中，使用是广谱防腐剂的羟甲基甘氨酸钠，例如Suttocide A 50%溶液。该溶液对酸/丙烯酸聚合物提供了水溶性防腐剂以及中和剂的益处。羟甲基甘氨酸钠在高达12的pH下保持活性且可以在低至pH 3. 5的酸性条件下使用。甚至在低的浓度下，羟甲基甘氨酸钠针对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌、酵母和霉菌是活性的，提供了成本有效的防腐。抗微生物剂的另一个说明性实例是氯己定。二葡萄糖酸氯己定USP溶液5%是二葡萄糖酸氯己定20 % EP的水溶液。氯己定2-5 %具有优良的杀菌效果且针对普通的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌以及真菌是活性的。这些抗微生物剂或者以下抗微生物剂中的任何抗微生物剂可以例如以约2-5重量百分比的量连同同样地制备的抗微生物剂和NanocideAntimicrobial涂饰剂(finish) —起加入到水溶液中例如与70 %异丙醇或60 %乙醇共混的二葡萄糖酸氯己定、二葡萄糖酸氯己定和奥替尼啶二盐酸盐共混物或其他氯己定共混物、三氯生、PCMX、苯酌· (phenol)(苯酌· (carbolic acid))化合物或70%异丙醇或60%乙醇或百里酚(还称为2-异丙基-5-甲酚)的共混物、4-异丙基-3-甲酚或任何浓度的异丙基甲酹、或任何浓度的百里酹和香疗酹(carvacrol)(香疗酹(cymophenol))的共混物、Dow Chemical Kathon LX 1400、NllOSept 、BASF' s Protectol 和 Aseptrol。抗微生物剂的另外的实例包括磺胺嘧啶银、按重量百分比计O. 5%硝酸银溶液或按重量百分比计5%醋酸甲磺灭脓(磺胺米隆)溶液；莫匹罗星(百多邦)；或制霉菌素。为了增强在皮肤上的冷却效果，可以将按容重计1%至7%的薄荷油、薄荷醇晶体 (野薄荷提取-结晶，迅速冷冻或相似的)和/或优选地3%薄荷醇共混物加入到一种或两种水溶液中。可以使用化学触发皮肤中的对冷敏感的受体以提供冷却感觉的其他冷却效果增强成分。
另外，可以加入约I重量百分比至约5重量百分比的麻醉剂，例如利多卡因(Iidocaine)(利多卡因(Xylocaine))、lanacane、二丁卡因、奥布卡因、丙吗卡因、丙氧苯卡因、丙氧间卡因或其他局部麻醉剂。包括苯佐卡因、苯佐卡因和薄荷醇、丁卡因(还称为阿美索卡因)和苦味酸氨苯丁酯的苯甲酸酯是可以利用的其他局部麻醉剂。可以将这些剂加入到水溶液中的一种或两种中。局部麻醉剂可以帮助止痒，堵塞皮肤中的神经末梢并可以提供局部疼痛减轻。 基材可以包含文字、设计和/或照片、图以及类似物(在此之后称为“印刷”，其中该术语并不表示将“印刷”赋予基材上的特定工艺，而仅用作简写形式(shorthand))，它们甚至在基材被浸溃之后将是可见的。“印刷”工艺和油墨必须与浸溃工艺和相关的材料可相容。还可能的是，文字、设计、照片等是在凝胶浸溃工艺之前或期间粘附至基材的单独的部件。印刷可以是纯粹装饰的或向冷却产品提供实用性。例如，印刷可以提供使用说明书。印刷可以通过例如丝网印刷、辊筒印刷、热转移印刷或其他方法而给予基材，且还可以被纺入或熔入基材。印刷必须具有坚牢度且能够经得起包括所使用的溶液的组分的浸溃工艺。基材可以用阻燃剂例如多溴联苯醚(PBDE)、聚EMC防火剂和基于PVA和被KMnO4氧化的PVA的安全阻燃剂组合物(聚合物-有机炭发泡剂(former))或有机(非盐)阻燃剂预处理。可以加入包含亚乙基胺衍生物的说明性的紫外线抑制剂。亚乙基胺衍生物由于它们的抗静电性质而可以被加入，且通过使用有机凝结剂，季铵化合物可以与某些水溶性的中性盐或碱性盐一起使用。现在将描述形成冷却产品的说明性方法。使多孔基材例如通过喷涂、浸溃或其他形式的浸没来经历具有一种或多种聚乙烯化合物例如PVA、PVP或PVA/PVP共混物的水溶液，直到基材变得被溶液基本上或完全地浸溃。溶液中的聚乙烯化合物的说明性的重量百分比范围是约4重量百分比至约6重量百分比；和约4重量百分比至约10重量百分比。PVA/PVP共混物可以包含例如，大于约O重量百分比至约2重量百分比的PVP，且优选的范围是约O. 25重量百分比至约I. O重量百分比；和约4重量百分比至约10重量百分比的PVA，且对于一些应用来说，优选的量是约6重量百分比。任选地，可以加入约2重量百分比至约7重量百分比范围的抗微生物剂，例如二葡萄糖酸氯己定或Suttocide A 50%溶液。另外的说明性的范围是约3重量百分比至约5重量百分比，优选地约3重量百分比。溶液还包括约I重量百分比至7重量百分比的凝胶产生或增强组分例如甘油和基本上是水的剩余物。凝胶产生或增强组分的其他说明性的范围包括溶液的约I重量百分比至约5重量百分比；和约3重量百分比至约4重量百分比。可以通过用刀片或刮板刮削、平整或技术组合从基材除去过量的溶液。然后使被弄湿的基材再次通过喷涂、浸溃或其他形式的浸没来经历另一种水溶液。该第二水溶液包括约3重量百分比至约8重量百分比的引起聚合物的交联的无机凝结剂例如硼酸钠和任选的约2重量百分比至约5重量百分比的另外的抗微生物剂；和大于O重量百分比至约5重量百分比的增塑剂例如甘油以及基本上是水的剩余物。可以通过用刀片或刮板刮削、平整或技术组合从基材除去过量的溶液。然后例如通过使用气刀干燥经浸溃的基材。经浸溃的材料将可能展示超过3500° F的耐燃性和耐热性。根据本发明的一个说明性实施方式的溶液组分和制备如下所示。
水溶液I :PVA 4_10重量百分比,优选为6重量百分比PVP 0-2重量百分比，优选为0. 25-1. 0重量百分比抗微生物剂2-5重量百分比，优选为3重量百分比甘油1-7重量百分比；优选为2-5重量百分比；基本上是水的剩余物水溶液2 硼酸钠3-8重量百分比，优选为5重量百分比抗微生物剂2-5重量百分比，优选为2-3重量百分比，更优选为3重量百分比甘油0-7重量百分比；优选为0-5重量百分比；更优选为1-2重量百分比所添加的其他剂将以所指示的重量百分比[例如薄荷醇1% _7%、止痛药等]。第一水溶液将第一水溶液加热到约180° F，然后允许冷却到160° F或更低，此时，将抗微生物剂例如优选地3重量百分比的Suttocide A 50%溶液搅拌到水溶液中。
_6] 第二水溶液将硼酸钠加入到温水以溶解硼酸钠，然后加入甘油和抗微生物剂。在本发明的示例性实施方式中，每一种水溶液都优选地通过以下来制备将60%的水与构成溶液的其他成分混合，并且对于第一水溶液将溶液加热到约180° F-190。F，且对于第二水溶液将溶液加热到约160° F-170。F。在加热和混合阶段期间，连续搅拌溶液，优选地不使用消泡剂。因此，搅拌慢到足以避免溶液的发泡。通常将需要约10分钟-45分钟来将溶液升到前述温度。一旦达到所需的温度，就将溶液组分充分混合，且如果有必要则充分融化。然后，通过加入在足以将溶液冷却到小于160° F温度下的剩余的40%的水来冷却溶液。然后加入抗微生物剂。图I描绘根据本发明的一个说明性实施方式的冷却产品制造工艺和设备。基材辊50包含将通过设备供入的未经处理的(未经浸溃的)基材材料，在设备中用聚合物凝胶浸溃基材。将基材供入第一水溶液的槽(bath) 52，槽52容纳一种或多种聚乙烯化合物例如PVA和/或PVP或其他类似的物质以及本文描述的另外的成分。在该步骤中，优选地通过该槽供入基材，使得其完全浸没在溶液中。然后从基材除去过量的溶液。在本发明的该说明性实施方式中，首先将基材通过压紧辊54供入，压紧辊54由两个不同尺寸的辊56、58形成。然后，使基材经过刮板60。喷雾器62将第二水溶液喷涂到基材上以引起或促进聚合物的交联。然后，基材沿着长路径64前进，这将需要约10秒-20秒以允许交联发生。然后，使用气刀66来干燥经浸溃的基材。最后，将基材再次绕到辊68上。一些基材例如编织物在它们被展开和/或用溶液浸溃时将倾向于从边缘向内卷曲。因此，该设备包含卷曲消除器以使得基材平坦。第一卷曲消除器70位于紧接在喷雾器62之前以使得材料平坦，因此它均匀地接收溶液。第二卷曲消除器72被定位为离开喷雾器62的下游，且紧接卷取辊68的上游，使得当材料被轧到辊68上时是平坦的。浸溃工艺时间将取决于所选择的基材的吸收速率。可以通过在浸溃之前对基材进行机械压缩来减少该时间，以从微单元挤出空气。凝胶优选地完全浸溃基材，但可以仅部分地浸溃基材，形成冷却产品材料。
PVA或PVA/PVP溶液与凝结溶液的交联可以快速地发生，通常是在I秒到60秒内，这取决于所利用的基材的性质。需要充足的时间来确保凝结溶液遍及经浸溃的基材的有效迁移。然后，可以使用刀片或其他合适的装置来从基材擦去过多的凝胶，且使基材干燥以除去过量的水。可以通过将经处理的基材完全暴露于对流热或辐射热以蒸发水、或者通过将经处理的基材暴露于气刀以除去过量 的水分来减少干燥时间。除了气刀之外或代替气刀，可以通过利用越过空气干燥扇、红外加热系统或其他合适的干燥机构的辊系统来完成干燥。这可以将干燥时间减少到小于五分钟。然后，可以使经浸溃的基材形成多种产品，例如包装、敷布、垫、补片、套袖、背心、衬衫、短裤、短袜、手冷却器、足冷却器、头饰例如带、鸭舌帽(cap)或圆边帽(hat)、T恤、短裤、内裤、衬衫、手套或其他衣物。本发明的凝胶浸溃的基材还可以潜在地用作药物递送系统。通过将水凝胶与无机盐结合，它们变得可导电，且因此还可以用于电外科。然后，可以使得冷却产品材料形成例如冷冻疗法包装。说明性的冷冻疗法包装的厚度范围是约1/32英寸至约1/4英寸。然后，该冷冻疗法包装被不同地转化成最终产品形式。在冷冻疗法包装的情况中，凝胶浸溃的基材被切割成例如约I英寸到8英寸宽度X约48英寸到72英寸长度的片。在本发明的示例性实施方式中，该包装被辊轧到具有例如O. 5英寸到1-1/2英寸的直径的芯上。可以将该包装储存在例如由PVC或其他塑料或塑料/金属化膜制成的保持水分的袋或其他容器中。可以通过将水加入储存容器来再水合该包装。尽管通常优选产生冷却产品材料，且然后将该材料形成为所需的产品，但对于一些应用，首先从基材形成所需的产品且然后用凝胶和其他部件浸溃也是可能的。参见图2和图3，冷却产品材料20包括充当用于支持水基凝胶22的多孔基材的载体织物21 (基材)。该凝胶浸溃载体并通常通过导热性和蒸发的组合从身体抽走热来提供冷却。在本发明的一个说明性实施方式中，冷却产品材料表面23、24被设计为是光滑和有光泽的，同时仍维持使得该包装附着于自身而不附着于皮肤的自粘附性质。基材载体21的实例包括在弹性聚合物上的棉花，例如运动衫结构的以约1%至约6%圆形纬线编织物的Spandex 。弹性聚合物的另外的说明性范围包括约2%至约4% ；以及约4%至约6%。存在其他形式的被包含在本发明的范围内的最终产品，包括但不限于补片和其他经处理的产品例如可以包括压缩的如图4中所阐明的绷带/包装25以及如图5中所阐明的肩裹25。可以消毒最终产品，以允许它们用于手术间。消毒和净化可以由Y辐射完成。在本发明的一个说明性实施方式中，Y消毒工艺使用钴60辐射来杀灭微生物。Y辐射可以贯穿包装和产品，且适用于本发明的实施方式中所使用的基材中的大多数或全部。根据本发明的一个说明性实施方式的冷冻疗法背心组件提供优选地阻燃和耐热的、轻量的和容易使用的冷冻疗法溶液，用于将身体中心温度保持在可接受的水平。参见图6-图8，以背心10形式的冷却产品包括浸溃基材11，浸溃基材11包括保持水基凝胶13的多孔载体织物14。浸溃基材11通过导热性和蒸发的组合从身体抽走热来提供冷却。背心还可以包括被设计为增强水的蒸发且由此增加冷却效果的薄织物或塑料膜12。如本文所使用的，宽泛地使用术语“背心”，且其可以包括除了覆盖胸和背区域之外还覆盖肩部或臂的各部分的外衣。
在冷冻疗法背心的说明性的实施方式中，凝胶浸溃的基材11被切割成约18英寸到36英寸X36英寸的片。该尺寸可以适用于例如图15中所示的冷却毯子38，以便以非侵入式方式降低身体温度。其可以由单片的冷却产品材料17形成，尽管并不必须是这样。被设计为具有吸湿能力的薄织物或塑料膜12可以被应用到载体以增强冷却效果。所切割的片然后被切割成如图9中所示的背心图案，使得使用者在他/她的头部上滑动外衣且沿着他们的身体的后侧和前侧悬垂。紧固件15、16被附接于外衣的侧部，允许使用者安全地将外衣固定到他们的身体。紧固件15、16可以是例如可以容易地相互附接且重复地连接和断开的钩和环材料。图10描绘根据本发明的一个说明性实施方式的另一个外衣30。在该实 施方式中，外衣30是以无袖上衣的形式。最终的外衣通常且优选地具有约1/16英寸至1/4英寸的厚度，以使得外衣的重量最小化，同时仍提供足够的冷却和阻燃性/耐热性。外衣将通常且优选地被折叠入12英寸X 16英寸标准尺寸的PVC塑料袋或其他保持水分的容器中。在凝胶已经完全地干燥而不能重复使用时，PVC塑料袋或其他容器将充当再水合袋，允许使用者在废弃之前重复使用该产品多次。冷却产品还可以是以例如图11中示出的容器包装32的形式。容器包装32可以用于在使用或运输期间冷冻和/或保持所容纳的物品例如食品和饮料或药品冷却。在许多情况中，其消除或减少了对运输冰或冰水的需要，且不需要外部电源或由于冷凝、融化或溢出引起的清洗。本发明的说明性实施方式可以消除或减少从不卫生的冷却器和冷热袋发生的交叉污染；冷却器或冷热袋中的冰和冰/水混合物出现的融化，以及将手放在融化的水中，当从冷却器/冷热袋移除食品产品时水滴在其他冷却器/冷热袋内容物。容器包装32可以卷绕瓶或其他容器，其将在几乎没有粘附、凝结或融化的情况下附着于该容器，且将提供冷却，或维持在冷冻的温度。冷冻包装32可以卷起和储存在优选地气密的容器，且被重复使用。冷冻或浸没在冷水或冰水中增强了冷却效果，无论是否同时在袋或其他容器中。该包装还可以浸没在冷水或冰水中，通常只持续短的时间段(约2秒-20秒-取决于该包装的整体尺寸-更大的包装需要更长的浸没时间)，然后在卷绕容器的同时通过手挤压或擦除或冷冻来除去过量的水。容器包装32可以被只制作为带有或不带有拉伸的能力。拉伸的能力可以促进符合容器的冷却包装。各实例将是编织物基材由棉花/斯潘德克斯(spandex)或类似物、或嵌入有符合其卷绕的容器的侧部的凝胶的无纺材料。在容器包装的示例性实施方式，该包装具有在约1/8英寸和约1/2英寸厚、约4英寸至约36英寸宽和约10英寸至约36英寸长之间的尺寸。在另外的实施方式中，包装尺寸是在约1/8英寸和约1/2英寸厚、7英寸到10英寸宽和约9英寸至约20英寸长之间。由于该产品的附着到本身的能力，其可以以其当前尺寸组合，且被层化以根据需要提供更厚、更持久的产品。非浸溃基材优选地是无纺聚酯或聚酯共混物，重约2盎司/码2至约4盎司/码2，优选地约3盎司/码2，且具有约.07英寸至约.10英寸范围内的厚度。出于包括但不限于烧伤垫、指裹、条带、面罩、腿裹或其他形式的其他目的，还可以以各种其他尺寸形成该产品。图12和图13中如所示的，本发明包括身体包裹物，其可以例如用于覆盖身体部位，例如腕、臂或其部分。图12示出根据本发明的一个说明性实施方式的套袖包装34，其覆盖腕、一部分前臂和一部分手。图13示出根据本发明的一个说明性实施方式的另一个变化形式的套袖包装或前臂长手套36，其覆盖腕和一部分前臂。图12和图13中所示出的冷却产品的说明性的实施方式尤其用于厨房职员，例如厨师。该包装提供对烧伤的保护，且还帮助在热的环境中使得最终使用者的真皮(皮肤)保持冷却。通过在工作轮班开始时将冷却套袖、包装或长手套应用到前臂，保护职员免受意外烫伤、火焰、热油和热接触事件。该包装不附着于皮肤，但附着于其本身，且可以例如以约9英寸-10英寸X 16英寸的已经用聚合物凝胶处理的无纺聚酯织物片提供。在本发明的另外的实施方式中，约九英寸宽度的包装，例如，为前臂提供良好的覆盖物。约8英寸至约18英寸的长度将允许该包装充分地包扎前臂，且将在合理的时间量内提供冷却效果套袖或长手套的基材优选地是针刺、无纺的聚酯/人造纤维，例如SoftSorbHYG008。理想地，其将具有6盎司/码2的重量、.075英寸-.095英寸的厚度、在纵向(MD)651bs和在横向(CMD) IOOlbs的最小张力、在IOlbs下40 (MD)和25 (CMD)的平均伸长率以及7. Ogm/gm的平均吸收率。套袖或长手套的其他说明性的基材范围是从约英寸O. 05至约O. 13英寸的厚度；约31bs.盎司/码2至约8盎司/码2的重量。先前已经遭受较小的工作场所烧伤或烫伤的雇员可以用套袖包装保护受影响的区域，该包装的特征中的一个是凝胶提供皮肤的冷却以及热/火屏障。可以将冷却产品材料形成为垫40，例如图16和图17中所示出的，例如宽度为约4英寸至10英寸且长度4英寸至16英寸的块。这些可以被应用到身体的特定区域中，例如下背或肩部。理想地，该垫将在一侧上具有例如由聚丙烯制成的释放衬垫42，以及被穿着为离开身体的被按压到垫40的侧部以保护可能被该垫磨损的衣物的织物外部覆盖物44。外部覆盖物44可以是与浸溃基材46相同的材料，但将不被浸溃。非浸溃外部覆盖物44应该容易地例如通过使用压辊附着于浸溃基材46。优选地，在浸溃基材46充分湿润时进行这一点以促进粘着。释放衬垫42优选地具有至少一个有织纹的侧部以帮助其附着于浸溃基材46。垫基材将优选地是针刺、无纺的聚酯，例如具有约I. 50盎司.码2的重量和约.017英寸033英寸的厚度的Home Furnishing style VYL009。垫的其他说明性的重量范围包括约I盎司/码2至约3盎司/码2。垫的其他说明性的厚度范围包括约.010至约.050。本发明可以以多种方式来体现，例如，产品例如冷却垫、制作用于冷却应用的浸溃基材的方法、制作冷却产品的方法、冷却身体的方法、冷冻疗法的方法、处理烧伤的方法、减少肿胀的方法和处理损伤的方法，包括将本文描述的任何产品应用到身体以提供冷却效果。冷冻疗法方法的实施方式包括在急性炎性阶段期间-在损伤之后的最初24小时到48小时-且在高于约59° F(15°C)的温度施用该疗法，以避免或减少血管舒张和细胞损伤或细胞死亡的可能性或程度。已经描述了本发明的各种实施方式，每一个都具有要素的不同组合。本发明不限于所公开的具体实施方式
，且可以包括所公开的要素的不同组合，且可以包括先前技术的各方面。尽管已经通过说明性的实施方式描述了本发明，但本领域中的技术人员将想起另外的优点和修改。因此，本发明在其宽泛方面不限于本文示出和描述的具体细节。可以在至少某种程度上例如对材料组分的比例以及产品配置和类型进行修改而不偏离本发明的精神和范围。因此，预期本发明不限于具体的说明性实施方式，而应在所附的权利要求和它们的等效物的完整精神和范围内 解释。
权利要求
1.一种冷却产品，包括 基材，其用聚合物凝胶浸溃，并具有抗微生物剂。
2.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述凝胶是PVA凝胶。
3.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述凝胶是PVA/PVP共混物。
4.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述基材是编织物、弹性聚合物/棉花共混物。
5.如权利要求4所述的冷却产品，其中所述基材的伸长率在长度上比在宽度上更大。
6.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述基材是针刺无纺聚酯或聚酯/人造纤维共混物。
7.如权利要求3所述的冷却产品，其中所述PVA/PVP共混物是以水溶液形式，其中所述PVP在大于约O重量百分比至约2重量百分比的范围内，且所述PVA为约4重量百分比至约10重量百分比。
8.如权利要求7所述的冷却产品，其中所述PVP在约0.25重量百分比至约I. 0重量百分比的范围内。
9.如权利要求4所述的冷却产品，其中所述产品是压缩包装。
10.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述产品是垫。
11.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述产品是容器包装。
12.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述产品是背心。
13.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述产品是以包装的形式并具有以下范围的尺寸 宽度约I英寸至约8英寸； 长度约48英寸至约72英寸；和 厚度约1/32英寸至约1/2英寸。
14.如权利要求4所述的冷却产品，其中弹性聚合物相对于棉花的百分比范围为约1%至约6%。
15.如权利要求I所述的冷却产品，还包括覆盖物，所述覆盖物在所述经浸溃基材的一侧的至少一部分上方，其中所述覆盖物增强水的蒸发。
16.如权利要求I所述的冷却产品,还包括麻醉剂成分。
17.如权利要求I所述的冷却产品，还包括在所述经浸溃基材的侧部上方的覆盖物，所述经浸溃基材包括所述相同基材的非浸溃形式。
18.如权利要求I所述的冷却产品，还包括 可再密封容器，其用于容纳所述产品并保持和/或补充水分。
19.如权利要求I所述的冷却产品，还包括一种或多种无机盐。
20.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述产品是套袖。
21.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述产品是长手套。
22.如权利要求I所述的冷却产品，其中所述产品通过Y辐射来灭菌和消毒。
23.—种形成冷却产品的方法,包括 使多孔基材经历第一水溶液，所述第一水溶液包括约2重量百分比至约10重量百分比的一种或多种聚乙烯化合物、约2重量百分比至约5重量百分比的抗微生物剂、约I重量百分比至7重量百分比的凝胶产生或增强组分和基本上是水的剩余物；和使所述被弄湿的基材经历第二水溶液，所述第二水溶液包括约3重量百分比至8重量百分比的无机凝结剂、约2重量百分比至约5重量百分比的抗微生物剂；和约大于O重量百分比至约5重量百分比的增塑剂以及基本上是水的剩余物。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述聚乙烯化合物是PVA。
25.如权利要求23所述的方法，其中所述聚乙烯化合物是PVA/PVP共混物。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述PVP在大于约O重量百分比至约2重量百分比的范围内，且所述PVA为所述第一水溶液的约4重量百分比至约10重量百分比。
27.如权利要求26所述的冷却产品，其中所述PVP在约0.25重量百分比至约I. 0重量百分比的范围内。
28.如权利要求23所述的方法，其中所述第一水溶液包括约2重量百分比至约7重量百分比的抗微生物剂。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述抗微生物剂是羟甲基甘氨酸钠。
30.如权利要求23所述的方法，其中所述增塑剂是甘油。
31.如权利要求23所述的方法，其中所述无机凝结剂是硼酸钠。
32.如权利要求23所述的方法，其中所述PVA是约99%水解的。
33.如权利要求23所述的方法，其中一种或多种聚乙烯化合物的总浓度是约4重量百分比至约6重量百分比。
34.如权利要求23所述的方法，其中所述基材是编织物、弹性聚合物/棉花共混物。
35.如权利要求23所述的方法，还包括将所述冷却产品形成压缩包装。
36.如权利要求23所述的方法，还包括将所述冷却产品形成背心。
37.如权利要求23所述的方法，还包括将所述冷却产品形成容器包装。
38.如权利要求23所述的方法，还包括将所述冷却产品形成垫、身体包裹物或毯子。
39.如权利要求23所述的方法，还包括加入无机盐。
40.一种冷却身体或物体的方法，包括 将权利要求I所述的产品应用至所述身体或物体。
全文摘要
公开了冷却产品和制造方法。冷却产品包括用聚合物凝胶和抗微生物剂浸渍的基材。产品可以是压缩包装、垫、身体包裹物、容器包装、毯子或衣物。
文档编号A61F7/10GK102625683SQ201080035427
公开日2012年8月1日 申请日期2010年8月6日 优先权日2009年8月10日
发明者劳丽·A·福登, 卡罗尔·M·福登 申请人:苏梅特里亚有限责任公司