(57)【要約】  熱刺激装置（１）は、電気刺激を加えるための手段（１９）および加熱と冷却を行うための手段（１９、２０、２１、２２）を備える。加熱パッド（１９）、冷却パッド（２０、２１）、および加熱と冷却を組み合わせたパッド（２２）を含む、刺激装置とともに使用するためのパッドも実現される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気刺激を加えるための手段と、
加熱および冷却を行うための手段と、
を備える熱刺激装置。
【請求項２】
少なくとも１つの加熱パッドと、
少なくとも１つの冷却パッドと、
を備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの加熱パッドは、
電気刺激を加えるための前記手段と、
熱を加えるための手段と、
を備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの加熱パッドは、上部層、治療すべき領域と接触するための下部層、ならびに電気刺激を加えるための前記手段および熱を加えるための前記手段を支持するための第１および第２の中間層を備える請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記冷却パッドは、液体状態または気体状態の冷却剤を受けるための手段を備える請求項２に記載の装置。
【請求項６】
液体冷却剤を気化するための手段をさらに備える請求項５に記載の装置。
【請求項７】
加熱および冷却の両方を行うことができる少なくとも１つのパッドを備える請求項１または２に記載の装置。
【請求項８】
前記パッドは、１つまたは複数のペルチェ素子を備える請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記パッドは、ヒートシンク手段を備える請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記パッドは、熱交換器手段を備える請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記パッドは、前記パッドの温度を調節するために中央演算処理装置に接続された温度センサーを備える請求項２から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
熱刺激装置とともに使用するための請求項２から１０のいずれか一項で定義されるパッド。
【請求項１３】
添付図を参照して本明細書に説明されているような熱刺激装置。
【請求項１４】
熱刺激装置とともに使用するための、添付図を参照して本明細書に説明されているようなパッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱刺激装置に関する。より具体的には、本発明は、加熱と冷却の両方を行うことができる熱刺激装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな治療用途に関して、電気刺激、熱治療、および熱刺激を含むいくつかの治療モダリティ（ｍｏｄａｌｉｔｙ）が、当技術分野で現在知られている。電気刺激は、単一の筋肉または筋肉群に電流を印加することを伴う。その結果収縮が起きて、損傷した筋肉を強化し、浮腫を低減することから、痛みを和らげ、治癒を促進することまでさまざまな効果を生み出しうる。
【０００３】
多くの電気刺激システムは、２から４つのチャネルに限定されており、したがって、患者に貼り付けられるパッドの数は２から４つだけである。パッドは、通常、極めて小さく、典型的には、電池から電力を得る。この結果、印加する電力の量は少なく、その結果生じる電界の治療深さは低いものとなる。従来の電気刺激システムによって発生する電界の浅い深さは、性能と患者にとってのメリットを制限する。より多くの電流を、多くの場合に電力線または主電源から印加することによってこの制限に対処しようと試みるシステムもあった。しかし、従来の電気刺激パッドのサイズは小さいので、印加する電力の量を増やす、つまり、より大きな電流を使用した場合に、患者は痛みまたは不快感に悩むとの多くの報告がある。
【０００４】
熱治療自体は、筋肉の痙攣の弛緩および治癒を促進する血流の増大などの多くの効果を有するので非常に有用である。しかし、併用療法、つまり、マッサージ、超音波および／または電気刺激などの他のモダリティの相乗利用は、熱治療の単独利用に比べて効果が高いことが判明している。
【０００５】
熱刺激は、熱治療と電気刺激とを同時に使用することを伴うそのような併用療法の１つである。熱刺激では、熱の治癒効果は、電気刺激の強化、トーニング、鎮痛、および治癒効果と併せてもたらされる。さらに、加熱は、患者がより大きな電流に耐えられるようになるという点で有効であることも判明している。このため、熱を使わずに電気刺激を用いた場合に比べて電界強度を高め、浸透深さを大きくし、したがって、より肯定的な結果を得ることが可能である。
【０００６】
治療または保護対策のいずれかとして、異なる病状の治療のために低体温療法も使用されうる。局部的な損傷または痛みについては加熱、冷却、またはこれらの併用で治療することにより、治癒過程をスピードアップすることができる。実際、低体温療法の実施は、水を循環させる技術による冷却用ブランケットまたはラップをあてがうことを伴う。これらは、漏れの影響を受けやすく、電動機器との併用には勧められない。
【０００７】
特許文献１では、熱的に調節される使用者の身体の一部の周りにフィットする熱放散部材およびペルチェ熱電圧モジュールを備える個人用冷却および／または加熱デバイスを説明している。特許文献２は、局所的領域を冷却もしくは加熱するために衣服の中に形成されうる柔軟な熱電構造物に関するものである。特許文献３は、デバイスの内面から延在し、使い捨ての、または再利用可能なパックから熱、冷たさ、または振動を伝えることができる伝導部材を備える鎮痛治療デバイスに関するものである。特許文献４は、暖かい部分と冷たい部分が交互に並べて備えるサーマルグリルに関する。特許文献５は、身体の局部的領域を冷却し、および／または加熱するための熱デバイスに関する。
【０００８】
そこで、当技術分野では、より安全で、効果的な熱刺激治療を行うための、また加熱と冷却の両方を施すことで治療上の処置を講じることができる、改善された装置または方法が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６，１２５，６３６号
【特許文献２】米国特許第３，０９９，１３７号
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１６３９８４号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／０１４０１６５号
【特許文献５】米国特許第３，１３２，６８８号
【特許文献６】米国特許出願第１２／５９２，４９８号
【特許文献７】米国特許出願第１２／５９２，４９２号
【特許文献８】米国特許出願第１２／５９２，４７０号
【特許文献９】米国特許出願第１２／５９２，４９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本明細書で開示されているのは、加熱および冷却を行うための手段を備える熱刺激装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、電気刺激を加えるための手段と、加熱および冷却を行うための手段と、を備える熱刺激装置が実現される。好ましくは、電気刺激を加えるための手段は、人間もしくは動物の身体に電気刺激を施すように動作可能である。好ましくは、加熱および冷却を行うための手段は、人間もしくは動物の身体に加熱および冷却を施すように動作可能である。本明細書で開示されているさまざまな例によれば、加熱および冷却を行うための手段は、加熱だけ、冷却だけ、または加熱と冷却の両方を同時に施すことができる。電気刺激を加えるための手段は、加熱および冷却を行うための手段が加熱、冷却、または加熱と冷却の両方を人間もしくは動物の身体に施すのと同時に電気刺激を人間もしくは動物の身体に施すことができる。好ましくは、加熱、冷却、および電気刺激は、同時に施される。
【００１２】
好ましい実施形態では、熱刺激装置は、少なくとも１つの加熱パッドと、少なくとも１つの冷却パッドと、を備える。
【００１３】
好ましくは、少なくとも１つの加熱パッドは、電気刺激を加えるための前記手段および熱を加えるための手段を備える。少なくとも１つの加熱パッドは、上部層、治療すべき領域と接触するための下部層、ならびに刺激手段および加熱手段を支持するための第１および第２の中間層を備えることができる。
【００１４】
好ましくは、冷却パッドは、液体状態または気体状態の冷却剤を受けるための手段を備える。
【００１５】
別の好ましい実施形態では、熱刺激装置は、加熱および冷却の両方を行うことができる少なくとも１つのパッドを備える。
【００１６】
加熱および冷却を組み合わせたパッドは、好ましくは、１つまたは複数のペルチェ素子を備える。パッドは、ヒートシンク手段および／または熱交換器手段をさらに備えることができる。
【００１７】
好ましくは、本発明によるパッドは、パッドの温度を調節するために中央演算処理装置に接続された温度センサーを備える。好ましくは、温度センサーは、熱電対を備える。
【００１８】
パッドは、熱刺激装置とは独立して実現することもできる。本発明の第２の態様によれば、加熱パッド、冷却パッド、および加熱と冷却を組み合わせたパッドのうちの１つまたは複数が、上で説明されているような熱刺激装置とともに使用することを目的として実現される。
【００１９】
本発明を、図面および図を参照しつつさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による熱刺激装置のブロック図である。
【図２】本発明による熱刺激装置のさまざまな部分を示す流れ図である。
【図３】本発明による熱刺激装置とともに使用するための加熱および電気刺激パッドの図である。
【図４Ａ】上から見た、図３の加熱および電気刺激パッドの３つの層の概略図である。
【図４Ｂ】上から見た、図３の加熱および電気刺激パッドの３つの層の概略図である。
【図４Ｃ】上から見た、図３の加熱および電気刺激パッドの３つの層の概略図である。
【図４Ｄ】上から見た、図３の加熱および電気刺激パッドの３つの層の概略図である。
【図５Ａ】下から見た、図３の加熱および電気刺激パッドの３つの層の概略図である。
【図５Ｂ】下から見た、図３の加熱および電気刺激パッドの３つの層の概略図である。
【図５Ｃ】下から見た、図３の加熱および電気刺激パッドの３つの層の概略図である。
【図５Ｄ】下から見た、図３の加熱および電気刺激パッドの３つの層の概略図である。
【図６】図５Ｂおよび４Ｃの層の概略図である。
【図７】冷却パッドを備える本発明による装置の概略図である。
【図８】図７に示されているような冷却パッドの中間層の概略上面図である。
【図９】本発明による加熱と冷却を組み合わせたパッドの概略上面図である。
【図１０】本発明による加熱と冷却を組み合わせたパッドの概略底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１を参照すると、本発明による熱刺激装置１が例示されている。当該装置は、ディスプレイおよび制御ユニット２を備えることができる（例えば、ｉＰａｄ（登録商標）または他の好適なコンピューティングデバイス）。
【００２２】
装置１は、１つまたは複数のインターフェースカード３、好ましくは２０個までのインターフェースカード３、およびオプションのインターフェースカード４も備えることができる。それぞれのインターフェースカード３は、電気刺激、加熱、および／または冷却を患者に施すためのパッドを受けるように適合されている。好ましくは、それぞれのインターフェースカード３は、それ専用の中央演算処理装置（または「ＣＰＵ」）５を有する。それぞれのインターフェースカード３は、パッド内に配置されている熱電対または抵抗温度計（例えば、Ｐｔ１０００またはＰｔ１００白金抵抗温度計）などの温度センサーからフィードバックを受けるように適合されうる。装置１は、１つまたは複数のオプションのインターフェースカード４をさらに備えることができる。例えば、オプションのインターフェースカード４は、組織特性に基づきパッドの出力の生体フィードバック制御で使用するため、生体インピーダンス測定１６を行い、これにより、パッドの治療効果を最適化することができる。別の例として、オプションのインターフェースカード４は、超音波治療１７、レーザー治療１８、およびＲＥ／マイクロ波治療に使用することもできる。
【００２３】
装置は、好ましくは、主電源６から電力の供給を受け、インターフェースカード３、４に接続されたすべての付属装置類（後述のパッドを含む）は、電源ユニット（または「ＰＳＵ」）８を通じて装置１を介して主電源６から電力の供給を受けることができる。
【００２４】
使用時に、さらなる中央演算処理装置（または「ＣＰＵ」）７は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）接続９を介してディスプレイおよび制御ユニット２からプロトコルメッセージを受信し、それらのメッセージを解釈して、構成設定を適切なインターフェースもしくはパッドに配信する。ＣＰＵ７は、インターフェースもしくはパッドからメッセージおよびアラーム信号を受信し、これらのメッセージに基づき動作し、ステータス情報をディスプレイおよび制御ユニット２上のユーザーインターフェースに送信することもできる。
【００２５】
図２は、本発明による装置の概要を説明する流れ図を示しており、以下ではそれぞれの部分についてさらに詳しく説明する。３つのタイプのパッドが例示されている、つまり、電気による筋肉刺激と加熱とを組み合わせたパッド１９、気体または液体冷媒をヒートシンク２１と組み合わせて使用する冷却パッド２０、および１つまたは複数のペルチェ素子２２を使用する冷却と加熱とを組み合わせたパッドが例示されている。
【００２６】
パッドのインターフェースカード３は、パッドに求められている電気刺激パルスを供給するのに必要な電流および電圧を駆動する。これは、実際の電流および電圧も監視し、これらの電流および電圧を最大値に制限する。それに加えて、パッドのインターフェースカード３は、加熱に必要な電流も供給する。個別のパッドインターフェースを電気的に絶縁することが極めて重要なことである。もしそうしないと、パッド間に駆動電流が発生し、その結果、身体の中を電流が流れることになりうる。設計は、プリセットされハード配線された電流制限を含む。
【００２７】
ＣＰＵ５（例えば、マイクロコントローラ）をそれぞれのパッドのインターフェースカード３および／またはオプションのインターフェースカード４に追加することができる。これにより、ＣＰＵとの通信のためのプロトコルでバス方式を使用することができる。したがって、ケーブル配線の必要性が大幅に減じる。このマイクロコントローラは、電圧／電流を監視し、これらの電圧／電流を適切に制限することもできる。制限を超えるとアラームが発生する。刺激および熱に対するパッド１９のインターフェースの通常動作は、好ましくは、他の方法で命令が送られてくるまでＲＡＭ内に格納されているパルスシーケンスを連続的に循環させることである。パルスシーケンスは、例えばＩ２Ｃバスを介してインターフェースにダウンロードされる。一組のコマンドにより、これもまたＩ２Ｃを介して、新しいパルスシーケンスのアクティブ化、温度値およびステータスの読み取りなどを実行することができる。
【００２８】
図３は、熱および電気刺激を患者に加えるように適合された本発明の熱刺激装置とともに使用するためのパッド１９を示している。
【００２９】
装置１は、パッド１９内の温度センサー（熱電対など）からの入力を介して温度のフィードバック制御を行うための機能を内蔵していない場合、温度制御ユニット２５がパッド１９と装置１との間に接続されることができる。コネクタ２４（例えば、４ピンコネクタ）に付属する、遮蔽パッドケーブル２３を使用して、パッド１９、装置１、および温度制御ユニット２５を接続することができる。温度制御ユニット２５は、好ましくは、パッドが接続されたとき、パッドが加熱されているとき、温度設定点、設定点に達したとき、および発生しうるエラーもしくは障害を示すためのＬＣＤディスプレイを備える。故障は、エラーメッセージによって視覚的に、および／またはブザーを鳴らして知らせるアラームを発生することができる。システムは、ソフトウェアまたはハードウエアの故障が発生した場合に、加熱パッド１９への電流が切断されるように設定することができる。
【００３０】
好ましくは、パッドは、温度フィードバック制御手段、例えば、上で説明されているように、装置１とパッド１９との間に付加された外部温度制御ユニット２５を備える。装置１が内蔵温度制御手段を有している場合、通常は、外部温度制御ユニット２５を必要としない。この場合、ケーブル２３は、以下でさらに説明されているように、６ピンコネクタ２４で装着することができる。あるいは、８ピンコネクタを使用して、組み立てコストを低減することができる。
【００３１】
図４Ａ〜４Ｄおよび図５Ａ〜５Ｄを参照すると、加熱および刺激パッド１９は、４層、つまり、上部層１９ａ、第１の中間層１９ｂ、第２の中間層１９ｃ、および下部層１９ｄを備えることができる。
【００３２】
本出願の文脈内では、「下部層」という表現は、患者の皮膚と接触している層を指し、「上部層」という表現は、一番外側の層（つまり、患者の皮膚から最も遠く離れている層）を指し、「中間層」という表現は、下部層と上部層との間に配置された層を指す。「頂面」という表現は、使用時に、患者から離れる方向に面している表面を指し、「底面」という表現は、使用時に、患者に向かう方向に面している表面を指す。
【００３３】
上部層１９ａ（例えば、図４Ａおよび４Ｂを参照）は、好ましくは、電気刺激および熱が患者に向けられるように非伝導性熱可塑性ポリマーを備え、これにより熱損失を低減する。
【００３４】
第１の中間層１９ｂ（頂面については図４Ｃを、底面については図５Ｄを参照）は、好ましくは、シリコーンポリマー、熱可塑性プラスチック層、または１つもしくは複数の柔軟なプリント基板（ＰＣＢ）を備える。熱可塑性ポリマーは、成形工程で比較的操作しやすいためシリコーンポリマーより好ましい。それに加えて、シリコーンポリマーは、熱可塑性ポリマーと同様、固着しない傾向を有し、これが、上部層１９ａと下部層１９ｄの接着を改善するために中間層１９ｂ、１９ｃ内に１つまたは複数の孔４３を含むのが好ましい理由である。第１の中間層１９ｂの頂面は、シリコーンゴムで覆うことができる温度センサー１２（例えば、熱電対または抵抗温度計（例えば、Ｐｔ１０００））と、熱刺激装置１への接続が適切であるかどうかを示すために使用することができる、ＬＥＤ２６と、ケーブル２３を温度センサー１２、刺激電極１０、および加熱素子２８に接続するためのコネクタ２７（例えば、６ピンコネクタ）と、を備えることができる。
【００３５】
第２の中間層１９ｃ（頂面については図４Ｄ、底面については図５Ｃを参照）は、好ましくは、シリコーンポリマーを備える。第２の中間層１９ｃの上側は、加熱素子２８を備えることができ、加熱素子２８は、好ましくは表面に接着された撚線である。１つまたは複数の刺激線２９が第２の中間層１９ｃの底面に接着されうる。
【００３６】
下部層１９ｄ（図５Ｂを参照）は、非伝導性熱可塑性ポリマーを備えることができる。下部層１９ｄの下側は、１つまたは複数の刺激電極１０（好ましくは２つの刺激電極１０）を備えることができる。刺激電極１０は、導電性であり、好ましくは、伝導性熱可塑性ポリマーを備える。それぞれの刺激電極１０は、各刺激線２９に電気的に接続され（図５Ｃを参照）、これにより、熱刺激装置１において発生した電気刺激電流が電極１０を介して患者に加えられうる。
【００３７】
本出願で説明されているパッドは、好ましくは、事前に設定されたプラスチックポリマーの射出成形によって生産される。好ましくは、成形工程、品質（表面など）、および接着特性を最大限制御できるように熱可塑性ポリマーが使用される。両方の中間層は、好ましくは、複数の細長い孔４３、好ましくは３つの細長い孔４３を備え、これにより、成形工程において上部層１９ａと下部層１９ｄとの間の適切な接着を確実にする。
【００３８】
図６は、第２の中間層（見えない）と第１の中間層１９ｂを伴う下部層１９ｄの概略上面図である。プリント基板（ＰＣＢ）またはソフトプリント基板がＬＥＤ２６とともに第１の中間層１９ｂの頂面上に設けられうる。使用時に、ＬＥＤ２６は、上部層１９ａを通して見え、パッド１９が熱刺激装置１に適切に接続されているときにそのことを示す。
【００３９】
好ましくは、プリント基板は、６ピンコネクタ２７を備える。コネクタ２７の２つのピンは、加熱素子２８に接続され、コネクタ２７の２つのピンは、刺激電極１０に接続され、コネクタ２７の残りの２つのピンは、温度センサー１２に接続される。図６は、ケーブル２３の断面図を含んでおり（左下を参照）、加熱素子２８用に２本線、刺激電極１０用に２本線、そして熱電対１２用に２本の線が用意されている。図６は、成形工程における安定化のためコネクタとともに装着されているケーブル２３の概略図（右下）も含む。ポリウレタン（ＰＵ）ケーブル２３は、パッド１９との接着を最大化し、それによって、水をパッド１９に進入させショートを引き起こす可能性のあるひび割れを防ぐために好ましい。
【００４０】
図７は、本発明による冷却パッド２０、２１の原理を例示する図である。図７に示されているように、インターフェースカード３は、冷却パッド２０、２１および冷却デバイス３０に結合される。冷却パッド２０、２１は、冷却デバイス３０に結合される。それぞれの冷却パッド２０、２１は、冷媒（本明細書では冷却剤と称する）を受けるように適合されている。インターフェースカード３は、それぞれの冷却パッド２０、２１への冷却剤の供給を調節することができる。冷却デバイス３０は、好ましくは、熱刺激装置１の外部にある。冷却デバイス３０は、ガス冷却器（例えば、低温冷却器）または液体冷却器（例えば、サーモスタット制御を用いた冷却槽）を伴う。両方のシステムについて、冷却パッドは、供給導管３１および戻り導管３２を通して冷却デバイス３０からの冷媒（ガスまたは液体）によってフラッシングされうる。
【００４１】
次に、気体冷却剤を使用する冷却デバイス３０および冷却パッド２０の一例の動作について説明する。熱力学的サイクルの開始時に、冷却剤が冷却デバイス３０内に液体として存在する。次いで、冷却剤は、ポンプで供給導管３１を介して冷却パッド２０に送り込まれる。冷却剤が冷却パッド２０に到達すると、熱が患者の身体から冷却剤に伝えられる。熱伝達により、身体は冷却され、それと同時に、冷却剤が熱される。冷却剤が熱せられると、これは冷却パッド２０内で気化する、つまり、患者の身体から出る熱が、冷却剤を液体状態から気体状態に変化させる。次いで、冷却剤がポンプで戻り導管３２を介して冷却デバイス３０に送り込まれ、そこで、凝縮し、液体状態に戻る。冷却デバイス３０内にヒートシンクが設けられており、これにより、気体冷却剤から熱を取り去り、冷却剤を液体状態に戻し、冷却剤を実質的に初期温度に戻す。次いで、熱力学的サイクルが繰り返される。冷却剤は、アルゴン、窒素、または身体を冷却する所望のレベルを達成するのに適した他の冷却剤とすることができる。
【００４２】
次に、気体冷却剤を使用する冷却デバイス３０および冷却パッド２０の別の例の動作について説明する。熱力学的サイクルの開始時に、冷却剤が冷却デバイス３０内に気体として存在する。次いで、冷却剤は、ポンプで供給導管３１を介して冷却パッド３０に送り込まれる。冷却剤が冷却パッド２０に到達すると、熱が患者の身体から冷却剤に伝えられる。熱伝達により、身体は冷却され、それと同時に、冷却剤が熱される。次いで、冷却剤がポンプで戻り導管３２を介して冷却デバイス３０に送り込まれる。冷却デバイス３０内のヒートシンクが、冷却剤から熱を取り去り、冷却剤を実質的に初期温度に戻す。次いで、熱力学的サイクルが繰り返される。前の例と同様に、冷却剤は、アルゴン、窒素、または身体を冷却する所望のレベルを達成するのに適した他の冷却剤とすることができる。
【００４３】
次に、液体冷却剤を使用する冷却デバイス３０および冷却パッド２１の動作について説明する。熱力学的サイクルの開始時に、冷却剤が冷却デバイス３０内に液体として存在する。次いで、冷却剤は、ポンプで供給導管３１を介して冷却パッド２１に送り込まれる。冷却剤が冷却パッド２１に到達すると、熱が患者の身体から冷却剤に伝えられる。熱伝達により、身体は冷却され、それと同時に、冷却剤が熱される。次いで、冷却剤がポンプで戻り導管３２を介して冷却デバイス３０に送り込まれる。冷却デバイス３０内のヒートシンクが、冷却剤から熱を取り去り、冷却剤を実質的に初期温度に戻す。次いで、熱力学的サイクルが繰り返される。液体冷却剤が使用される場合、ループ内に冷却剤の物理的状態の変化はない、つまり、冷却剤は、熱力学的サイクル全体を通して液体状態のままであることに留意されたい。液体冷却剤は、水であってよい。より好ましくは、液体冷却剤は、冷却デバイス３０内での冷却剤の凍結を防止するため、添加剤（イソプロパノールなど）を入れた水である。
【００４４】
本発明による冷却パッド２０、２１は、好ましくは、上部層、中間層、および下部層を備える。上部層と下部層は両方とも、温度分布が均一になるようにプラスチックポリマー、好ましくは、「冷却プラスチックポリマー」および／または高熱伝導熱可塑性ポリマーを備える。
【００４５】
中間層２０ａ、２１ａは、プラスチックポリマー（好ましくは、熱可塑性低伝導性ポリマー）を備え、頂面および底面を有する。好ましくは、中間層２０ａ、２１ａの一方の表面（図８を参照）は、ケーブル２３を介した温度センサー１２への電気的接続部を備える。他方の表面（図７を参照）は、好ましくは、それに接着された１つまたは複数の導管３１、３２を備える。導管３１、３２は、好ましくはポリウレタンから形成される。導管３１、３２は、冷却デバイス３０と流体的に接続する。
【００４６】
冷却パッド２０、２１は、温度センサー１２を備える。温度センサー１２は、熱電対または白金抵抗温度計とすることができる。温度センサー１２は、好ましくは、導管３１、３２が配置されている冷却表面上に置かれる。ケーブル２３は、好ましくは遮蔽され、ポリウレタンで覆われる。ケーブルは、好ましくは、２本の線のみを備える。温度センサー１２は、インターフェースカード３にケーブル２３によって電気的に接続される。体温を所望の温度にするために、冷却デバイス３０は、温度センサー１２からのフィードバックに基づきインターフェースカード３によって制御されうる。特に、インターフェースカード３は、冷却デバイス３０を制御して液体もしくはガス冷却剤の流量を調節することができる。冷却剤の流れを調節することによって、冷却剤によって身体から取り去られる熱の量を制御することができ、これにより、所望の温度が得られる。温度は、皮膚温度が１℃未満に下がらないように調節することができる。好ましくは、冷却パッド２０、２１の表面温度は、１℃より高く、好ましくは４２℃未満である。必要ならば、加熱手段を熱刺激装置内に、または冷却パッド２０、２１内に設けて、冷却パッド内の冷却剤温度のさらなる調節を行うことができる。
【００４７】
図９は、１つまたは複数のペルチェ効果熱電素子１５を使用する、本発明による加熱と冷却を組み合わせたパッド２２の原理を例示する図である。この実施形態では、加熱および刺激パッドに関して上で説明されているのと同様に温度センサー１２からのフィードバックによって温度を制御することができるので、外部冷却デバイスを必要としない。特定の極性を有する電圧がペルチェ素子１５に印加されたときに、パッド２２は、冷却に使用することができる。印加される電圧の極性を切り替えることによって、パッド２２を加熱に使用することができる。使用時に、ペルチェ素子１５の両面の間の温度差は、典型的には、最大６０℃までである。したがって、パッド２２は、図９および図１０に概略が示されているように、上部層２２ａの表面からの放熱が最大になるように設計される。加熱および冷却温度は、事前選択することができ、また好適な制御手段を使用して制御することができる。
【００４８】
加熱と冷却を組み合わせたパッドは、好ましくは、上部層２２ａ、中間層３３、および下部層２２ｂを備える。図９は、上部層２２ａおよび中間層３３の概略上面図である。図１０は、下部層２２ｂおよび中間層３３の概略底面図である。
【００４９】
好ましくは、上部層２２ａは、ペルチェ素子１５からの放熱を可能にするヒートシンク手段を備える。あるいは、またはそれに加えて、上部層２２ａは、放熱が最大になるように「冷却プラスチックポリマー」または高熱伝導熱可塑性ポリマーを備えることができる。ヒートシンク手段は、空冷フィンアレイ（例えば、上部層の上側に設けられた大きな表面積を持つ構造物、好ましくは熱伝導性ポリマーを備える大きな表面積を持つ構造物）または上部層２２ａに隣接する液体を備えることができる。液体は、例えば、ポケットまたはジャケット内に配置され、冷却システムに接続されうる。頂面と底面との間の差は約６０度になりうるため、頂面温度は６０度を超えることを意味し、放散させる必要がある。
【００５０】
加熱と冷却を組み合わせたパッド２２は、ペルチェ素子１５と患者の皮膚との間の熱交換を確立するために熱交換器手段を備えることができる。熱交換器手段は、患者の皮膚との熱的な接触を確立するために熱流体流れ経路および／または熱的接触パッドを備えることができる。
【００５１】
中間層３３は、１つまたは複数の孔４３を備え、これにより、成形工程において上部層２２ａと下部層２２ｂとの間に最大の接着を実現することができる。上部層２２ａおよび下部層２２ｂは、好ましくは、非伝導性熱可塑性ポリマーまたは低伝導性熱可塑性ポリマーを備える。
【００５２】
中間層３３の底面は、１つまたは複数のペルチェ素子１５を備えることができる。中間層３３の底面は、プラスチックポリマー１２で覆われた温度センサー１２をさらに備えることができる。
【００５３】
中間層３３の頂面は、コネクタ２７およびＬＥＤ２６を備えることができる。ペルチェ素子１５の４つの溶接／コネクタポイント（つまり、コネクタ２７）が図示されているが、素子を接続する線は図示されていない。コネクタ２７は、溶接／コネクタポイントに取り付けることができる。図面は、（並列結合された）ペルチェ素子１５用の２本の線と温度センサー１２（温度フィードバックを行う）用の２本線を含む、遮蔽されたポリウレタンケーブル２３の断面を示している。電流は、コネクタ２７を介して熱刺激装置１からペルチェ素子１５に供給される。
【００５４】
本明細書で説明されている熱刺激装置は、有利には、電気刺激と加熱の両方を行うことができる第１のパッド１９および冷却を行うことができる第２のパッド２０、２１、２２を備える。２つの異なるタイプのパッドを組み合わせると相乗治療効果が得られ、これにより、第１のパッド１９を介して熱を加えることで、身体の特定の部位への電気刺激電流を増やしても患者が耐えられるようにすることができ、その一方で、第２のパッド２０、２１、２２を介して身体の同じ部位を同時に冷却することによって、腫れと炎症を低減するのを助けることができる。例えば、同じ筋肉（または筋肉群）の異なる領域を、熱、電気刺激、および冷却で、同時に治療することができる。熱刺激装置は、加えられる熱、電気刺激、および冷却を調整して、治療効果が最適になるようにすることができる。したがって、本明細書で開示されている熱刺激措置は、筋肉損傷の治療およびリハビリに特に有効である。
【００５５】
本出願で説明されている熱刺激装置は、制御システムおよび／または温度フィードバックの機能を持つ１つまたは複数のパッドを備えることができ、これは米国特許出願第１２／５９２，４９８号、米国特許出願第１２／５９２，４９２号、米国特許出願第１２／５９２，４７０号、米国特許出願第１２／５９２，４９３号のどれか１つにおいて説明されているとおりである。
【００５６】
本出願で説明されている熱刺激装置およびパッドは、筋肉損傷の治療、リハビリに特に有利であるが、弛緩およびマッサージにも特に有利である。
【００５７】
本発明は、純粋に例によってのみ説明されていること、また詳細の修正は、本発明の範囲内において行うことができることは理解されるであろう。
【符号の説明】
【００５８】
１  熱刺激装置
２  制御ユニット
３  インターフェースカード
４  オプションのインターフェースカード
５  中央演算処理装置（ＣＰＵ）
６  主電源
７  中央演算処理装置（ＣＰＵ）
８  電源ユニット（ＰＳＵ）
９  Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）接続
１０  刺激電極
１２  温度センサー
１５  ペルチェ効果熱電素子
１６  生体インピーダンス測定
１７  超音波治療
１８  レーザー治療
１９  パッド
１９ａ  上部層
１９ｂ  第１の中間層
１９ｃ  第２の中間層
１９ｄ  下部層
２０  冷却パッド
２０ａ  中間層
２１  冷却パッド、ヒートシンク
２１ａ  中間層
２２  パッド
２２ａ  上部層
２２ｂ  下部層
２２  ペルチェ素子
２３  遮蔽パッドケーブル
２４  コネクタ
２５  温度制御ユニット
２６  ＬＥＤ
２７  コネクタ
２８  加熱素子
２９  刺激線
３０  冷却デバイス
３１  供給導管
３２  戻り導管
３３  中間層
４３  孔
【図３】
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【図４Ａ】
2013540545.tif 000004
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
2013540545.tif 000012
【図７】
2013540545.tif 000013
【図８】
2013540545.tif 000014
【図９】
2013540545.tif 000015
【図１０】
2013540545.tif 000016
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年1月14日(2013.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気刺激を加えるための手段と、
加熱および冷却を行うための手段であって、少なくとも１つの加熱パッド及び少なくとも１つの冷却パッドを備える手段と、
を備える熱刺激装置において、
前記熱刺激装置は、前記少なくとも１つの加熱パッドを介して熱及び電気刺激を提供する一方、前記少なくとも１つの冷却パッドを介して冷却を同時に提供するように動作可能であり、
前記熱刺激装置はさらに、前記熱、前記電気刺激、及び前記冷却を調整するように動作可能である、熱刺激装置。
【請求項２】
前記少なくとも1つの加熱パッドは、
電気刺激を加えるための前記手段と、
熱を加えるための手段と、
を備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも1つの加熱パッドは、上部層、治療すべき領域と接触するための下部層、ならびに電気刺激を加えるための前記手段および熱を加えるための前記手段を支持するための第1および第2の中間層を備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記冷却パッドは、液体状態または気体状態の冷却剤を受けるための手段を備える請求項１に記載の装置。
【請求項５】
液体冷却剤を気化するための手段をさらに備える請求項４に記載の装置。
【請求項６】
加熱および冷却の両方を行うことができる少なくとも1つのパッドを備える請求項１に記載の装置。
【請求項７】
加熱および冷却の両方を行うことができる前記少なくとも1つのパッドは、1つまたは複数のペルチェ素子を備える請求項６に記載の装置。
【請求項８】
加熱および冷却の両方を行うことができる前記少なくとも1つのパッドは、ヒートシンク手段を備える請求項６に記載の装置。
【請求項９】
加熱および冷却の両方を行うことができる前記少なくとも1つのパッドは、熱交換器手段を備える請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記パッドは、前記パッドの温度を調節するために中央演算処理装置に接続された温度センサーを備える請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
熱刺激装置とともに使用するための請求項１から９のいずれか一項で定義されるパッド。
【国際調査報告】
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