专利名称：用于对人或哺乳动物的身体部分进行治疗性冷却和加温的装置的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及用于通过选择性地且独立地控制设置于便携式载体之内的珀耳帖效应热电设备的加热和冷却以在人体或哺乳动物上产生可重复的温度场系列的方法和
>J-U ρ α装直。
背景技术：
随着人们年龄的增长或健康恶化(身体欠佳)，这在我们的社会是常见的，他们变得更容易受到与锻炼和重复性运动相关的伤害。这些伤害造成很大痛苦，并可能妨碍个人在其日常生活中的官能的能力，包括工作时间的损失。肱骨外上髁炎，也称为网球肘，是用于描述接近肱骨发生的炎症的术语，该位置是恰在肘关节上方的上臂骨的臂外侧上小点。疼痛也可能出现于前臂和肘的其他区域中。网球肘导致的炎症是由于两个肌腱彼此摩擦造成的。肌腱是将肌肉连接到骨骼的强的组织群。在反复受应力或过度使用时，肌腱可能变得发炎，导致称为肌腱炎的疼痛状况，这可能发生于全身的肌腱中。网球肘有两种通常的处置方法。一种处置方法是在前臂上使用用于加压的带以阻抑肌肉和肌腱上的重复应 力。另一种方法是使用交替的加温和冷冻处置，以减少炎症。通常，加压带定位得或者过紧或者过松。如果带过紧，它可能限制循环并导致麻木。如果带过松，它会失去其有效性，并且甚至可能脱落。典型地，人们在第一次引入加压带处理时，他们往往会期望更快地治愈病状而使带束得过紧。导致的麻木可能会不舒适并延迟带的治疗效果。此外，在夏季，带可能变得不舒适，因为在皮肤和带之间保持了太多的热量。替代地，热处理和冷处理通常需要两个独立的设备冰袋与加热板交替。尽管是有效的处置选项，但冰袋和加热板通常不方便固定。用这种方式，人们不能容易走来走去，而必须在接受处置时坐下等待。凝胶袋可以简化处置，因为它们能够保持热量并能够向处置点供冷，但是患者的运动仍然受限。为了解决这些限制，现在有臂带、腿带、躯干带和肩带，在这些带里面患者能够向期望的处置区域施加已经加热或冷却的凝胶袋。不过，这种系统的限制是凝胶袋不会长时间地维持处置温度。
发明内容
本发明大体涉及通过利用热电冷却(TEC)设备和系统(也通称为珀耳帖设备)来解决以上所描述的处置难题。在授予Chiurco等人的美国专利No. 4860748和授予Sakuragi等人的美国专利No. 6097088中描述和示出了其他珀耳帖类型的设备，在此通过引用将其全文并入。
在本发明的一个示范性实施例中，提供了一种方法和装置，用于通过选择性地且独立地控制设置于至少一个热传导垫或构件(设置于便携式载体或支持带上)上的至少一个珀耳帖效应热电设备的加热和冷却，以在人体或哺乳动物上产生可重复的温度场系列。在这一实施例中，热传导垫便于从一个热电设备向处置区域提供加热或冷却处置(以及能量分布和施加)。在相关的实施例中，可以从透气衬垫和/或支持带取下热电设备组件以允许进行清洁和维护。在本发明的一个示范性实施例中，提供了一种方法和装置，通过选择性地且独立地控制具有张力或加压监测的珀耳帖效应热电设备(设置于便携式载体或支持带上)的加热和冷却，以在人体或哺乳动物上产生可重复的温度场系列。在相关的实施例中，包括具有振动电动机的振动组件，其在热电设备的加热周期(或冷却周期)工作，以促进愈合和更快的恢复时间。在示范性实施例中，加热和冷却都是利用被动设备提供的，在给其施加电压时，其一侧将冷却，另一侧将加温。可以通过反转所述设备上的电压以交换加温侧和冷却侧。通过具有阀门的封闭系统中的液体和或气体的热传导来进行TEC中热处理和冷处理的分布。在一个示范性实施例中，本发明提供了一种包括附接带或构件的移动治疗处置设备，其按预编程的计划自动地提供交替的热处理和冷处理而无需用户的额外动作。在该示范性实施例中，带自身包括通气孔，以减少渗出，还包括张力(或加压)监测系统，以防止处置区域上或其附近的带构件过紧。在本发明的各示范性实施例中，相对于现有处置选项，提供了显著的便利性和效率方面的改善。此外，本发明的若干实施例具有其他应用，例如减小由于外伤、扭伤、粘液囊炎或过度使用而造成的身体中的肿胀。受影响的区域可以在身体上几乎任何地方，例如但不限于，手臂、腿、背部和颈部，只要是需要热/冷处理的地方。本发明的各实施例解决了这些和其他难题。在本发明的一个示范性实施例中，使用带包裹人体的任何区域以向皮肤和下层的组织和肌肉提供加温处置和冷 却处置。该带还允许空气流经该带本身，同时连续监测带的张力。此外，能够通过直观的用户接口编程控制处置系统，这将允许用户在进行热和冷处置的同时执行例行日常活动。在又一相关的实施例中，该设备是可移动并且人体工程学友好的设备，并且其允许使用通过对流或泵送方法造成的流体动力过程利用至少一个热传导垫或构件在更大处置区域上分布热处置和冷处置。传导构件的流体路径中的小阀门确保在设备在热和冷处置交替时的流向。在又一示范性实施例中，用户接口是合理的并且能够进行容易的设置识别，其中红色表示热处置，蓝色表示冷处置或温度。用“C”标记表示冷，用“W”标记表示加温，用“时钟”符号表示处置时间或处置时长子确保了容易的识别控制。这一示范性系统按照用户编制的程序提供连续热、连续冷和间断热和冷。在该示范性实施例中，带构件是透气的，或由透气材料制造，从而减少了处置区域上或其附近的发汗或发痒。电子组件是可移除的，以便易于日常清洁。在本示范性实施例中，监测带张力(或加压)消除了带是否过紧的未知因素，使用锂电池技术(或其他可充电电池源或使用太阳能电池)使得这种设备可以移动。最后，使用被动电子元件来切换珀耳帖设备上的极性使得没有活动部分以及长的设备寿命。
有利地，本发明的各实施例提供增加通信设备，用于在两个或更多热电设备之间进行有线或无线通信以促进交替的加热冷却周期，作为处置方案的一部分；并入温度测量设备或传感器(热敏电阻器、热电偶等)来感测温度以防止患者受到过热或过冷的设备的损伤；在支持带中并入通风孔或狭缝；以及通过容纳潮湿毛巾、布或其他织物促进暖湿加热治疗。在本发明的另一方面中，一种装置通过在与处置区域相邻的身体表面上创建一系列温度场用于处置人体区域，所述装置包括热传导构件和至少一个热电器件，用于响应于设置于热传导构件上的电输入产生温度变化。该装置还包括插入所述热电器件和热传导构件之间的金属构件以及设置于所述热电器件上的至少一个散热构件。该装置还包括连接到所述热电器件的电子控制器器件，用于控制所述热电器件，使得所述热电器件在处置区域上创建能够变化的温度场；所述电子控制器器件适于连接到便携式电源；以及连接到所述电子控制器器件的治疗控制器件，用于在反转所述热电器件的温度梯度之前控制所述热电器件产生的温度的时间和强度。在相关实施例中，省去了插入到所述热电器件和热传导构件之间的金属构件。在本发明的又一方面中，一种方法通过在与处置区域相邻的身体表面上创建一系列温度场而处理人体的部分的疼痛，所述方法包括如下步骤Ca)在与所述处置区域相邻的身体表面上放置热传导构件，所述热传导构件上设置有热电器件，并且所述热电器件上设置有一个散热构件；以及(b)经由电子控制器器件控制所述热电器件以在处置区域上创建能够变化的温度场，所述电子控制器器件和热电器件适于连接到便携式电源。该方法还包括如下步骤(C)经由处置控制器件控制所述电子控制器器件，从而在反转所述热电器件的温度梯度之前控制所述热电器件产生的温度的时间和强度；以及(d)监测从包括以下内容的组中选择的至少一个的特性身体表面上的热传导构件的加压；所选温度处置的持续时间；以及所选温度处置的强度。在本发明的相关方面中，振动组件连接到金属构件并适于在向处置区域施加热时生成振动。在另一相关实施例中，同步组件耦合到微型计算机，所述同步组件还包括至少两个通信模块，所述两个通信模块适于连接到至少两个热电器件从而产生交替的温度场，以促进处置区域中的血流。在又一 相关实施例中，所述热传导构件由用于传导流体通过所述热传导构件的多个管构成，所述管具有至少一个热流控制构件，所述热流控制构件从包括以下构件的组中选择单向阀、单向阀和泵、以及泵。在又一实施例中，包括针对时间和温度的视觉指示器，所述视觉指示器从包括以下组成的组中选择与所述电子控制器器件相邻设置的LED、时钟按钮、按钮机构。
图1是根据本发明的具有电子组件的治疗带构件的实施例的透视图、分解图。图2A和2B分别是根据本发明的珀耳帖组件的分解图和透视图。图3是根据本发明的电子组件的分解图。图4是根据本发明的张力监测设备的透视图。图5A和5B是根据本发明的电子组件的前视图和后视图。图6是根据本发明的治疗带组件的透视图。
图7A和7B是根据本发明的热转移垫或热分布构件的其他实施例的透视图。图8是根据本发明的具有振动组件的治疗带组件的分解图。图9是带有根据本发明的包括了同步设备的治疗设备的人类腿部的视图。图10图示了根据本发明的控制治疗设备的各元件的各种功率水平的各种脉冲列。图11是根据本发明的微处理器组件的示意图和电路。在附图中所有的图中，相同的附图标记表示相同的元件或部分。
具体实施例方式以下描述仅仅意在例示而非限制。基于本描述，本发明的其他实施例对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。总体上参考图1，示出了袋式治疗带或支撑构件I的透视图，其示出了电子单元IA如何适配到带中并且用一组钩和毛圈搭扣扣紧条2和一套相应的紧扣紧件6将其固定就位，而扣紧条3固定和封闭袋结构。在该示范性实施例中，治疗板5放在窗口 7 (治疗板处于其中)上方，而带中的一组冷却孔9 (或狭缝)允许通风。带的未端10 (其上具有扣紧结构)通过扣式拉紧环8放置以将带I固定就位并且调节带在处置部位上的带张力或加压。在其他示范性实施例中，带构件I是背心、小袋、带条的小袋、背包等，其允许便携地支持本发明的治疗设备。现在参考图2A和2B，示出了根据本发明教导的分解的珀耳帖治疗组件11和可移除组件100。具体参考图2A ，组件11还包括设置于治疗带I的外部的散热构件12，该散热构件12被配置为根据治疗周期消散热和冷。环氧树脂或粘合层15将三个部分固定在一起将散热器12固定到珀耳帖设备11A，将珀耳帖设备11固定到导热网16 (其也可以是金属编织物、网或板以进行加热和冷却)。环氧树脂材料可以是导体材料，例如热导环氧树脂和/或导热脂。导热网16附接到热分布垫17，其向皮肤提供治疗并传导能量到热测量或感测设备(例如热敏电阻器或热电耦)，使得耦合到温度测量或感测设备的微处理器能够通过利用脉宽调制打开和关闭温度来针对温度加以调节(参见图10的样本波形)。治疗组件11还包括温度感测(或测量)设备13的接触点和用于温度感测(或测量)设备14 (例如热敏电阻器、热电偶等)的第二接触点。现在参考图2B，图示了根据本发明的治疗带组件的散热组件100的透视图。在示范性实施例中，散热组件102由两个等同的部分构成，即冷却散热器104和加温散热器106。为了用户易于使用和目视识别，一半将是阳极电镀蓝铝(104)，另一半将是阳极电镀红铝
(106)。这些和各种实施例被配置为设置于热分布垫17上。现在参考图3，示出了电子组件IA (其构成治疗带的一部分)的部件的分解图，电子组件包括安装在半脊基底或板25上的电子线路板18和电池21。顶板23和底板24 (两者都可以由软质塑料制造)构成的外壳底部包含通过窗口 24A的档板。半脊基底25安装到电子线路板18的底部并利用环氧树脂或某种其他粘合剂附接到治疗设备组件19的边缘。(在与图2关联的说明中更详细描述了治疗设备组件19)。在本示范性实施例中，治疗设备组件19适于通过窗口 23A和窗口 24A突出，并且包括散热热感测/读取/测量设备20和热板感测/读取/测量设备22，它们分别适于为冷和暖温度提供温度读数。电路板18电耦合至电池21和另一侧的设备组件19。现在参考图4，示出了与电路板18集成的机械张力(或加压)组件26，其适于电地以及机械地耦合到治疗设备组件19。在本示范性实施例中，张力组件26包括张力滑板构件26A，其放置于标志传感器28中并附接于弹簧构件29。张力线27附接于塑料基底的远点并且另一端附接于张力滑板构件26A。张力组件26还包括其上有电子线路I的印刷电路板(PCB) 30，并且包括设置于板30上的蓝色LED31、红色LED33、设置在一组基底34上的一组接口按钮32A-32C。在治疗带被挂起(或放在用户身上)时将拉动张力线，张力线继而拉动张力滑板26A。如果正确系紧治疗带，标志传感器28将没有光通过，并且系统将确定带不是过紧。如果带变得太紧，张力滑板26A中的孔26B将允许光通过，系统将识别出带过紧，接着红色LED33将闪烁。在治疗带的用户接口 32的一个示范性实施例中，有3个按钮32A、32B和32C，和2个LED31和33 (图6中示出了另一范例)。每个按钮都被标记并且具有不同颜色红、蓝和绿。红色按钮32A控制加温的强度，蓝色按钮32B控制冷却强度，绿色按钮32C控制治疗间隔的持续时间。两个LED红色33和蓝色31指示加温或冷却活动。表 A
权利要求
1.一种用于通过在与处置区域相邻的身体表面上创建一系列温度场而处置人体的区域的装置，所述装置包括 热传导构件； 至少一个热电器件，其用于响应于设置于所述热传导构件上的电输入而产生温度变化； 金属构件，其插入到所述热电器件和所述热传导构件之间； 至少一个散热构件，其设置于所述热电器件上； 电子控制器器件，其连接到所述热电器件，用于控制所述热电器件，使得所述热电器件在处置区域上创建能够变化的温度场；所述电子控制器器件适于连接到便携式电源；以及， 治疗控制器件，其连接到所述电子控制器器件，用于在反转所述热电器件的温度梯度之前控制所述热电器件产生的温度的时间和强度。
2.如权利要求1所述的装置，还包括支持带构件，所述支持带构件被配置为邻近所述处置区域支持所述热传导构件，所述热传导构件上具有所述热电器件和散热器。
3.如权利要求2所述的装置，还包括张力监测组件，所述张力监测组件适于连接到所述电子控制器器件并且被配置为确定设置于所述处置区域之上的所述支持带的张力。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述热电器件包括珀耳帖效应器件。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述治疗控制器件包括 热强度控制器件，其连接到所述电子控制器器件，用于控制所述热电器件的热强度；以及， 冷强度控制器件，其连接到所述电子控制器器件，用于控制所述热电器件的冷强度。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述热传导构件包括至少一个管和至少一个阀门，所述管传导流体通过所述热传导构件，所述阀门用于控制所述流体通过所述热传导构件的流动。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述电子控制器器件包括可编程微型计算机，所述可编程微型计算机被配置为以各种功率水平并且用各种调制模式生成脉冲列，从而控制包括以下内容的组中的一项暖温处置的时间、冷温处置的时间、暖温处置的强度和冷温处置的时间。
8.如权利要求7所述的装置，还包括振动组件，其连接到所述金属构件并且适于在向所述处置区域施加热时产生振动。
9.如权利要求7所述的装置，还包括耦合到所述微型计算机的同步组件，所述同步组件还包括至少两个通信模块，所述至少两个通信模块适于连接到至少两个热电器件，从而生成交替的温度场以促进所述处置区域中的血流。
10.如权利要求6所述的装置，其中，所述热传导构件包括多个管和至少一个热流控制构件，所述多个管传导流体通过所述热传导构件，所述至少一个热流控制构件是从包括以下内容的组中选择的单向阀、单向值和泵、以及泵。
11.如权利要求3所述的装置，还包括从包括以下内容的组中选择的针对时间和温度的视觉指示器邻近所述电子控制器器件设置的LED、时钟按钮、以及按钮机构。
12.一种用于通过在与处置区域相邻的身体表面上创建一系列温度场而处置人体的区域的装置，所述装置包括 热传导构件； 至少一个热电器件，其用于响应于设置于所述热传导构件上的电输入产生温度变化； 设置于所述热电器件上的至少一个散热构件； 电子控制器器件，其连接到所述热电器件，用于控制所述热电器件使得所述热电器件在处置区域上生成能够变化的温度场；所述电子控制器器件适于连接到便携式电源；并且
13.如权利要求12所述的装置，还包括治疗控制器件，其连接到所述电子控制器器件，用于在反转所述热电器件的温度梯度之前控制所述热电器件产生的温度的时间和强度。
14.如权利要求12所述的装置，还包括插入到所述热电器件和所述热传导构件之间的金属构件。
15.如权利要求12所述的装置，其中，所述治疗控制器件还包括 热强度控制器件，其连接到所述电子控制器器件，用于控制所述热电器件设备的热强度；以及 冷强度控制器件，其连接到所述电子控制器器件，用于控制所述热电器件的冷强度。
16.如权利要求13所述的装置，还包括张力监测组件，所述张力监测组件适于连接到所述电子控制器器件并且被配置为确定设置于所述处置区域之上的支持带的张力，其中，所述支持带被配置为邻近所述处置区域支持所述热传导构件，所述热传导构件上具有所述热电器件和散热器。
17.如权利要求12所述的装置，还包括可移除组件，所述可移除组件包括所述至少一个热电器件和所述至少一个散热构件，所述可移除组件适于促进它的清洁和维护。
18.如权利要求12所述的装置，还包括适于邻近所述热传导构件设置的至少一个吸湿材料元件，其中，所述吸湿材料在加热周期期间释放湿气。
19.如权利要求13所述的装置，还包括振动组件，其连接到所述金属构件并适于在向所述处置区域施加热时产生振动。
20.如权利要求12所述的装置，其中，所述电子控制器器件包括可编程微型计算机，所述可编程微型计算机被配置成以各种功率水平并且用各种调制模式生成脉冲列，从而控制包括以下内容的组中的一个暖温处置时间、冷温处置时间、暖温处置强度、以及冷温处置时间。
21.一种通过在与处置区域相邻的身体表面上创建一系列温度场而处置人体的部分的疼痛的方法，所述方法包括如下步骤 (a)在与所述处置区域相邻的身体表面上放置热传导构件，所述热传导构件具有设置在其上的热电器件以及设置在所述热电器件上的一个散热构件； (b)经由电子控制器器件控制所述热电器件以在处置区域上创建能够变化的温度场，所述电子控制器器件和热电器件适于连接到便携式电源； (C)经由治疗控制器件控制所述电子控制器器件，从而在反转所述热电器件的温度梯度之前控制所述热电器件产生的温度的时间和强度；以及 (d)监测从包括以下内容的组中选择的至少一个特性身体表面上的热传导构件的加压、所选温度处置的持续时间、以及所选温度处置的强度。
全文摘要
由微处理器控制并设置于热传导垫上的至少一个热电组件被配置为向所述热电组件和定位了可移除电子器件和透气衬垫的邻近处置区域传导能量以及从它们传导能量。还可以选择热强度、冷强度和序列之间的时间延迟以及具有振动和张力监测的交替的温度序列以促进血流和加快愈合。
文档编号A61F5/00GK103068346SQ201180038588
公开日2013年4月24日 申请日期2011年6月9日 优先权日2010年6月11日
发明者W·R·曼德尔 申请人:W·R·曼德尔