用于光治疗设备的热回收系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及靠近哺乳动物组织（2）应用的辐射发射设备（1），其包括：具有前表面（4）和相对的后表面（5）的衬底（3），所述衬底在所述前表面（4）上容纳至少一个辐射源（6）。所述至少一个辐射源（6）被布置用于在所述哺乳动物组织（2）上应用能量。热扩散部件（7）被布置在所述衬底（3）的所述后表面（5）上并与所述至少一个辐射源（6）热接触。所述热扩散部件（7）具有在基本上平行于所述衬底（3）的方向上延伸超过所述衬底（3）的延伸区（8）。所述热扩散部件（7）的所述延伸区（8）被布置成与所述哺乳动物组织（2）热接触。
【专利说明】用于光治疗设备的热回收系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及靠近哺乳动物组织使用的辐射或光治疗设备。更加具体地，本发明涉及包括用于再使用来自光源的剩余热的热回收系统的光治疗设备。
【背景技术】
[0002]已知使用LED和/或OLED的辐射或照明系统将在低温下表现得更好。因此，每个这样的照明系统将具有冷却系统来限制LED和/或OLED的温度。
[0003]当使用辐射发射设备来用于靠近哺乳动物组织应用时，控制和限制被照射的组织的温度是非常重要的。一般而言，在来自LED和/或OLED设备的剩余热方面的热损失将经由被动的或主动的冷却(例如带有或不带有风扇的散热装置)移除到环境中。在这样的系统不合期望的情况下，则输入到LED和/或OLED的电力可能反而是有限的，使得由LED和/或OLED产生的热没有将组织温度提高到可接受的水平以上。
[0004]在现有技术中所提出的解决方案都倾向于通过使用散热将热从辐射发射设备移除到周围环境中，正如例如在US 6290713中所提出的柔性照明器那样。然而，当靠近哺乳动物组织应用的辐射发射设备被离散地穿着在衣服之下时(这将限制到环境的热耗散)，这种解决方案缺乏效率。
[0005]就医疗设备而言安全性是非常重要的，特别是对于与诸如人类皮肤的哺乳动物组织直接接触地使用的设备而言同样是这样。必须要保证在设备故障的情况下，不引起对使用者/患者的危险。
【发明内容】
[0006]具有以下特性的靠近哺乳动物组织应用的光发射设备将会是有利的:其以对哺乳动物组织安全的方式有效地处理由该设备生成的热。进一步期望的将是实现安全运行在衣服之下的靠近哺乳动物组织应用的光发射设备。
[0007]为了较好地解决这些关注点中的一个或多个，在本发明的第一方面中提供了一种靠近哺乳动物组织应用的辐射发射设备，其包括具有前表面和相对的后表面的衬底，所述衬底在所述前表面上容纳至少一个辐射源，其中所述至少一个辐射源被布置用于在辐射发射区中照射所述哺乳动物组织；热扩散部件，其被布置在所述衬底的所述后表面上并与所述至少一个辐射源热接触；其中所述热扩散部件具有在基本上平行于所述衬底的方向上延伸超过所述衬底的延伸区，并且其中当靠近所述哺乳动物组织应用辐射发射设备时，所述热扩散部件的所述延伸区被布置成与所述哺乳动物组织热接触。热扩散部件例如可以是平坦的热扩散部件，这是因为靠近哺乳动物组织应用的辐射发`射设备的适合形状通常是平坦的。
[0008]辐射源可以是能够将能量应用到所述哺乳动物组织的任何能量源。然而，在本发明的一个实施例中，辐射源是附加地用于光治疗的光源。
[0009]在本申请的上下文中，术语“热接触”指的是在两个系统之间交换热能的能力，例如是在辐射源和热扩散部件之间或者在热扩散部件的延伸区和哺乳动物组织之间。热接触不一定需要系统的直接物理接触；例如可以在系统之间放置导热材料。热接触在两个系统之间建立了用于热传递的优选路径。
[0010]因此，所提出的辐射发射设备具有照射例如人类皮肤的哺乳动物组织的辐射发射区和至少部分地环绕辐射发射区的暗区，热扩散部件的延伸区延伸到该暗区中。热扩散部件将热损失和剩余热从辐射发射区传送到延伸区(即设备的接近皮肤的暗区)。热扩散部件的延伸区与皮肤在暗区中的热接触(优选地其大部分)将热从“热”区(即热被生成的辐射发射区)有效地移除并且在“冷”区(即辐射发射设备的暗区，热扩散部件经由延伸区延伸到其中)中再使用该热。当辐射源是光源时，辐射发射区可以被称作光发射区并且短语“热扩散部件具有延伸超过所述衬底的延伸区”还可以被写作“热扩散部件具有延伸超过光发射区并进入暗区的延伸区”。在操作中，通过采用在辐射发射区中的产生功能性辐射和剩余热二者的辐射源，使用者将体验到横跨辐射发射设备的较大面积的较均匀的热分布，从而同样提高了皮肤上的热的治疗效果。在优选实施例中热扩散部件的延伸区具有光发射区的尺寸的至少25%的尺寸。这保证了在围绕光发射区的外围区中的到哺乳动物组织的可感知的热传递。在更加优选的实施例中，热扩散部件的延伸区的尺寸是光发射区的尺寸的至少50%或甚至至少100%。那么大尺寸的延伸区基本上有助于到哺乳动物组织的附加热传递并且基本上将辐射发射设备的操作区延伸超过光发射区。
[0011]因为显著量的热可以从辐射或光发射区移除，所以可以应用在强度或单位面积流明方面更高的辐射输出 而基本上不会将皮肤温度增加到安全操作窗口外部。更高的辐射输出导致更有效的治疗，并且附加的剩余热被有效地移除并且再使用来温暖周围的皮肤，这另外地提供了协同作用，因为治疗恢复辐射波长在与温暖刺激组合时更加有效。在辐射治疗设备中的剩余热的再使用在用于疼痛缓解的应用中特别有利，其中除了治疗恢复波长外，温暖在肌肉上提供抚慰和放松的效果。
[0012]辐射发射设备还可以包括布置在所述衬底上的至少一个附加的电气组件，其中所述至少一个附加的电气组件同样与所述热扩散部件热接触。这样，同样可以再使用来自该电子装置的剩余热。所讨论的热的再使用的优点因此同样在与辐射发射设备中的其它电子组件的组合中实现。
[0013]热扩散部件及其延伸区还可以使该设备在本质上安全，这是由于以下事实:当故障发生时(例如在电子装置或电池中的短路)热耗散将在大表面区域上扩散开，从而降低温度增加的速度，并且给使用者足够的时间来将该设备从身体移除。由于热被导向身体而不是导向设备的背侧，因此在使用者可能穿着于该设备上的衣服发生任何火灾前使用者将快速感觉到故障。
[0014]附加的电气组件可以是选自以下各项的组件:电池、微处理器以及对辐射发射设备有用的任何其它电气装备。
[0015]辐射发射设备可以包括被布置成覆盖热扩散部件的绝缘层，使得到周围大气的热损失最小化。这样，来自辐射源和其它电子装置的能量损失被再使用到尽可能高的程度。这也使得设备的功能与穿着该设备的人是否穿有覆盖该辐射发射设备的衣服无关。这在使用者的日常生活中是优点，因为当使用者在不同情境中穿衣或脱衣时不需要担心该设备或它的操作，例如当外出时天气寒冷并且需要暖和的衣服、或者当去睡觉或者起床时，这对于正在从损伤中恢复的人来说可能是频繁的。绝缘层可以由织物或者泡沫或者柔性且使用舒适的任何适合的绝缘材料制成。
[0016]热扩散部件的延伸区可以在一个特定方向上延伸超过衬底，或者延伸区可以在所有方向上延伸超过衬底从而完全地环绕辐射或光发射区。
[0017]所述延伸区与所述哺乳动物组织的接触可以被布置成在平行于所述衬底的至少一个方向上防止辐射从设备泄露出。来自设备的辐射泄露可以在平行于所述衬底的所有方向上被进一步防止。辐射泄露对于使用者而言可能是令人烦扰的，并且如果辐射或光治疗在UV和/或IR域中执行则还可能危害使用者或其他人。同样促进了设备的离散使用。
[0018]辐射发射设备的辐射源可以是LED、白炽灯和/或气体放电灯。辐射源可以是适于用在对哺乳动物组织使用辐射的治疗设备中的任何辐射源。LED是优选的，这是由于它们的低功率使用，从而改进设备的电池时间并且降低需要从辐射源扩散开并且转移走的剩余热的量。在一个实施例中，LED被布置在用相邻LED之间的固定距离表征的二维阵列中，其中所述固定距离也被称作阵列的间距。辐射或光发射区然后可以被看作是阵列所覆盖的连续区，其中该连续区以间距距离的一半延伸越过外围LED。
[0019]在高功率辐射源或消耗功率的附加电子组件的情况下，所述延伸区的表面积和所述延伸区与所述哺乳动物组织的热接触面积可以依据从这些组件产生并被所述热扩散部件扩散的附加热的量来增加。热扩散部件的面积因此被选择成为所使用的电子装置和辐射源提供充足的热扩散效果。如果在 设备中使用更多的功率(例如由于白炽辐射源的使用)，则可以使热扩散部件的面积以及因此设备的面积更大。
[0020]辐射发射设备的延伸区可以由导热且柔性的材料制成。热扩散部件和设备然后可以例如绕手臂卷曲，从而沿着身体的轮廓、增加穿着该设备的舒适度、并且同时增加到哺乳动物组织的接触面积以用于扩散来自辐射源和电子组件的热。延伸区可以进一步由轻量材料制成以改善使用者体验、降低使用者对该设备的(附加)重量的意识、并且从而增加穿着该设备的舒适度。
[0021]辐射发射设备可以被使用在例如人类的任何哺乳动物上。然而，当设备被用于采用辐射治疗医治的任何哺乳动物时，同样获得相同的效果和大多数的优点。
[0022]在本发明的另一方面中提供了一种辐射哺乳动物组织的方法，其中采用来自至少一个辐射源的辐射来照射哺乳动物组织，并且来自至少一个辐射源的热能被扩散到热扩散部件的延伸区并从热扩散部件的延伸区的至少一部分热传导到哺乳动物组织。在优选实施例中辐射源是向哺乳动物组织发射光和热二者的光源。
[0023]归因于上面所描述的光发射设备的特征的优点相对应地应用于在本段落中描述的方法并且除了其它之外包含增加的热扩散区、剩余热的最大化再使用和辐射治疗的较大作用面积(即有效医治的哺乳动物组织面积)。
[0024]要指出的是本发明涉及在权利要求中记载的特征的所有可能组合。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]本发明的上述目的以及附加的目的、特征和优点将通过参考下面结合附图的本发明的优选实施例的说明性且非限制性的详细描述而更加全面地理解，在附图中:
图1示出了根据本发明的实施例的辐射发射设备的横截面视图。[0026]图2示出了根据本发明的实施例的辐射发射设备的顶视图。
[0027]正如在各图中所图示的，出于说明性目的，各层和各区域的尺寸被夸大并且因此被提供来图示本发明的实施例的一般结构。在全部附图中相同的参考标号指相同的元件。
【具体实施方式】
[0028]现在将在下文中通过参考附图来更加全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的目前优选的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应当被解释为受限于本文所陈述的实施例；相反地，这些实施例出于彻底性和完整性被提供并且用来将本发明的范围全面地传达给本领域技术人员。
[0029]图1是根据本发明的第一实施例的辐射发射设备I的示意性表示。
[0030]辐射发射二极管LED 6的阵列被布置在诸如柔性PCB (例如聚酰亚胺箔)或电子织物的柔性衬底上。朝哺乳动物组织2引导LED 6发射的辐射以用于光子治疗。辐射发射设备因此被配置成作为直接照射(direct lit)系统来运行。LED 6和哺乳动物组织2之间的固定距离借助于具有用于支撑LED 6的孔(其中带有空气)的间隔物11来确保。除了保持LED 6与皮肤2之间的距离之外，间隔物柔软触碰哺乳动物组织2。三维柔性泡沫可以被用来将这些功能性二者组合起来。
[0031]除了以光的形式的辐射，LED 6还生成热，一定量的热连同光一起被发射在哺乳动物组织2的方向上。在操作中，使用者因此横跨哺乳动物组织2的面向LED阵列尺寸的第一治疗区遭受光和热的辐射。该区域可以被看作上面提到的辐射或光发射区。
[0032]热扩散部件7定位在L ED衬底的背侧并且从LED 6移除剩余热(即热不经由直接发射传递到哺乳动物组织2)。如在图1和图2中所描绘的，热扩散部件基本上大于LED阵列的尺寸，并且延伸区8沿着LED阵列的外围的至少一部分朝哺乳动物组织2弯曲(例如到阵列的左侧和右侧)。热扩散部件7的延伸区8与哺乳动物组织2热接触。因此，从LED 6移除的热经由热扩散部件向侧面传导并且朝哺乳动物组织2传导或发射。在图1中薄层被布置在热扩散部件7的延伸区8和哺乳动物组织2之间，该层例如可以与上面提及的间隔物的材料和结构相同(例如具有许多缺口或孔的薄泡沫层，其具有与LED间隔物类似的外观和感觉以及类似的表面结构)。热扩散部件7因此延伸(主要的)辐射或光发射区，其中(附加的)热辐射区部分环绕(主要的)辐射或光发射区。热扩散部件7可以从任何已知的导热衬底或箔材料制造。
[0033]图1和图2还描绘了该设备的其它组件，诸如电池9、具有控制器和用于驱动LED6的电子装置的PCB 10、以及可以基于织物和泡沫材料的总体覆盖物或包封物。
[0034]图1中示出的实施例可以例如是适合用于疼痛缓解的柔性辐射发射设备，其中温暖可以提供主要部分的治疗效果。
[0035]通过使用薄导热衬底5，热扩散部件可以被设计成使得治疗区被充分扩大并同时仍然提供一种柔性且轻量从而穿着舒适的设备。
[0036]除了剩余热被有效再使用这一优点之外，根据本发明的实施例的设备I还将具有到周围大气的最小损失，这在被用作穿着于衣服下面的治疗设备等时非常有益。
[0037]本发明的附加优点在于热扩散部件7还可以作为设备内部的保护层来操作以横跨较大区扩散小区中的意外热种子(例如由于短路而产生的)，从而防止皮肤烧伤。[0038]尽管已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述要被看作是说明性或示例性而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。
[0039]例如，在这样的实施例中操作本发明是可能的，其中除了辐射源之外或者取代辐射源，使用多个热源(电阻器、白炽灯、二极管等)。这样的设备可以有利地被用于缓解疼痛，其中热的抚慰效果为哺乳动物组织2提供了放松。
[0040]本领域技术人员同样理解到为了将热能应用到哺乳动物组织，使用定位到哺乳动物组织上或者甚至侵入哺乳动物组织的直接热接触装备或电极同样是可能的。本发明的发明性概念同样适用于使用用于加热哺乳动物组织的任何其它装置而不是辐射源。
[0041]本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附的权利要求能够理解并做出所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以满足在权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载特定措施这一仅有事实不指示这些措施的组合不能够被有利地使用。在权利要求中的任何参考标记不应当被解释为限制范围。`
【权利要求】
1.一种靠近哺乳动物组织(2)应用的辐射发射设备(1)，包括: -具有前表面(4)和相对的后表面(5)的衬底(3)，所述衬底在所述前表面(4)上容纳至少一个辐射源(6)，其中所述至少一个辐射源(6)被布置用于将辐射应用到所述哺乳动物组织(2)； -热扩散部件(7 )，其被布置在所述衬底(3 )的所述后表面(5 )上并与所述至少一个辐射源(6)热接触； -其中所述热扩散部件(7)具有在基本上平行于所述衬底(3)的方向上延伸超过所述衬底(3)的延伸区(8)，并且其中当靠近所述哺乳动物组织(2)应用所述辐射发射设备时，所述热扩散部件(7)的所述延伸区(8)的至少一部分被布置成与所述哺乳动物组织(2)热接触。
2.根据权利要求1的辐射发射设备，其中所述延伸区(8)的表面积是所述衬底(3)的表面积的至少25%，更优选地为所述衬底(3)的表面积的至少50%。
3.根据权利要求1的辐射发射设备，进一步包括至少一个附加的电气组件(9，10)，其中所述至少一个附加的电气组件(9，10)与所述热扩散部件(7)热接触，并且其中所述附加的电气组件是选自电池(9)、微处理器(10)或用于驱动至少一个辐射源(6)的电子组件的组件。
4.根据权利要求4的辐射发射设备，其中所述延伸区(8)的表面积和所述延伸区(8)与所述哺乳动物组织(2)的热接触面积的大小是基于所述至少一个附加的电子组件(9，10)所生成的热量来进一步来确定的。
5.根据前面任一项权利要求的辐射发射设备，进一步包括被布置成覆盖所述热扩散部件(7)的绝缘层。
6.根据前面任一项权利要求的辐`射发射设备，其中所述延伸区(8)被布置在平行于所述衬底的至少一个方向上。
7.根据前面任一项权利要求的辐射发射设备，其中所述延伸区(8)被布置在平行于所述衬底的所有方向上。
8.根据前面任一项权利要求的辐射发射设备，其中所述至少一个辐射源(6)是选自:LED、白炽灯、气体放电灯以及热发射元件中的至少一个。
9.根据前面任一项权利要求的辐射发射设备，其中所述延伸区(8)被进一步布置成防止辐射从所述设备泄露出。
10.根据前面任一项权利要求的辐射发射设备，其中所述延伸区由导热且柔性的材料制成。
11.根据前面任一项权利要求的辐射发射设备，其中所述延伸区由轻量材料制成。
12.根据前面任一项权利要求的辐射发射设备，其中所述哺乳动物是人。
13.一种辐射哺乳动物组织(2)的方法，包括以下步骤: -提供具有前表面(4)和相对的后表面(5)的衬底(3)，所述衬底在所述前表面(4)上容纳至少一个辐射源(6)； -提供布置在所述衬底(3)的所述后表面(5)上的与所述至少一个辐射源(6)热接触的热扩散部件(7 )，其中所述热扩散部件(7 )具有在基本上平行于所述衬底(3 )的方向上延伸超过所述衬底(3)的延伸区(8)；-采用来自所述至少一个辐射源(6)的辐射来辐射所述哺乳动物组织(2)； -将热能从所述至少一个辐射源(6)扩散到所述热扩散部件(7)的所述延伸区(8)，以及； -将热能从所述热扩散部件(7)的所述延伸区(8)的至少一部分传导到所述哺乳动物组织(2)。
14.根据权利要求13的方法，其中所述至少一个辐射源(6)是光源，并且其中采用来自所述至少一个辐射源(6)的辐射来辐射所述哺乳动物组织(2)包括发射光并且将热从所述至少一个光源辐射到所述哺乳动物组织(2 )。
15.将根据权利要求1`到11的任一项的辐射发射设备用于缓解疼痛的用途。
【文档编号】A61N5/06GK103826697SQ201280046991
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年9月24日 优先权日:2011年9月26日
【发明者】B.尤伊特贝杰塞, G.M.卡龙 申请人:皇家飞利浦有限公司