СИСТЕМА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЕПЛА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ФОТОТЕРАПИИ
HEAT RECOVERING SYSTEM FOR PHOTOTHERAPY DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Данное изобретение относится к устройствам лучевой или фототерапии (светолечения) для использования около ткани млекопитающего. Более конкретно, данное изобретение относится к устройствам фототерапии, содержащим систему использования тепла для повторного использования остаточного тепла от источника света.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно, что лучевые системы или системы освещения, использующие LED и/или OLED, будут работать лучше при низких температурах. Следовательно, каждая система освещения будет иметь систему охлаждения для ограничения температуры LED и/или OLED.
При использовании испускающих излучение устройств для применения около ткани млекопитающего, очень важно контролировать и ограничивать температуру облучаемой ткани. В общем, тепловые потери в смысле остаточного тепла от устройств LED и/или OLED будут устранены через пассивное или активное охлаждение, например сток теплоты с вентилятором или без него в окружающую среду. В случае если такая система не желательна, вместо этого электрическая энергия, вводимая в LED и/или OLED, может быть ограничена таким образом, что тепло, создаваемое LED и/или OLED, не повышает температуру ткани выше допустимых уровней.
Все решения, предложенные в предыдущем уровне техники, предназначены для устранения тепла от устройства, испускающего излучение в окружающую среду, посредством использования стока теплоты, как, например, в гибком излучателе, предложенном в US 6290713. Однако этому решению не хватает эффективности, когда испускающие излучение устройства для применения около ткани млекопитающего отдельно носятся под одеждой, которая будет ограничивать тепловое рассеяние в окружающую среду.
Безопасность является очень важной в отношении медицинских устройств, также конкретно для устройств, которые используются в прямом контакте с тканью млекопитающего, такой как кожа человека. Должно быть гарантировано, чтобы в случае сбоя устройства не вносились риски для пользователя/пациента.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было бы предпочтительно иметь светоизлучающее устройство для применения около ткани млекопитающего, которое эффективно обходится с теплом, генерируемым этим устройством, безопасным образом для ткани млекопитающего. Было бы дополнительно, желательно, достичь такого светоизлучающего устройства для применения около ткани млекопитающего, которое является безопасным для работы под одеждой.
Для лучшей адресации к одному или нескольким таким вопросам, в первом аспекте изобретения обеспечено светоизлучающее устройство для применения около ткани млекопитающего, содержащее подложку, имеющую переднюю поверхность и противоположную обратную поверхность, причем указанная подложка вмещает по меньшей мере один источник излучения на указанной передней поверхности, где указанный по меньшей мере один источник излучения выполнен для облучения указанной ткани млекопитающего в области испускания излучения; участок распространения тепла расположен на указанной обратной поверхности указанной подложки в тепловом контакте по меньшей мере с одним источником излучения; где указанный участок распространения тепла имеет расширенную область, простирающуюся вне указанной подложки в направлении, по существу параллельном указанной подложке и где указанная расширенная область указанного участка распространения тепла расположена в тепловом контакте с указанной тканью млекопитающего, где светоизлучающее устройство приложено около указанной ткани млекопитающего. Этот участок распространения тепла может быть, например, плоским участком распространения тепла, так как соответствующая форма испускающего излучение устройства для применения около ткани млекопитающего часто является плоской.
Этот источник излучения может быть источником энергии, способным прикладывать энергию к указанной ткани млекопитающего. В одном варианте осуществления данного изобретения, источник излучения является, однако, источником света, дополнительно используемым для фототерапии.
В контексте этой заявки, термин «в тепловом контакте» относится к способности обмена тепловой энергией между двумя системами, например, между источником излучения и участком распространения тепла или между расширенной областью участка распространения тепла и тканью млекопитающего. Тепловой контакт необязательно требует, чтобы эти системы находились в прямом физическом контакте; например, между этими системами может быть помещен теплопроводящий материал. Тепловой контакт устанавливает предпочтительный путь для переноса тепла между двумя системами.
Таким образом, представлено светоизлучающее устройство, имеющее испускающую излучение область, облучающую ткань млекопитающего, например кожу человека, и темную область, по меньшей мере частично окружающую испускающую излучение область, и в эту темную область простирается расширенная область участка распространения тепла. Участок распространения тепла транспортирует потери тепла и остаточное тепло от испускающей излучение области к расширенной области, т.е. темной области этого устройства, близкой к коже. Тепловой контакт расширенной области участка распространения тепла с кожей в темной области, предпочтительно в значительной ее части, эффективно устраняет тепло из «горячей» области, т.е. испускающей излучение области, где генерируется тепло, и повторно использует это тепло в «холодной» области, т.е. темной области испускающего излучение устройства, в которую участок распространения тепла простирается через расширенную область. Когда источником излучения является источник света, испускающая излучение область может быть названа светоизлучающей областью, и фраза «участок распространения тепла имеет расширенную область, простирающуюся вне указанной подложки» может быть также записана как «участок распространения тепла имеет расширенную область, простирающуюся вне светоизлучающей области в темную область». При работе, при помощи источников излучения в испускающей излучение области, создающей как функциональное излучение, так и остаточное тепло, пользователь испытает более однородное распределение тепла по большей области испускающего излучение устройства, тем самым также увеличивается терапевтическое влияние тепла на кожу. В предпочтительном варианте осуществления, расширенная область участка распространения тепла имеет размер, равный по меньшей мере 25% от размера светоизлучающей области. Это гарантирует заметный перенос тепла к ткани млекопитающего в периферийной области вокруг светоизлучающей области. В более предпочтительных вариантах осуществления, размер расширенной области участка распространения тепла равен по меньшей мере 50% или даже 100% размера светоизлучающей области. Расширенная область большого размера существенно способствует дополнительному переносу тепла к ткани млекопитающего и существенно расширяет рабочую область испускающего излучение устройства вне светоизлучающей области.
Поскольку значительная величина тепла может быть устранена из испускающей излучение или свет области, более высокий выход излучения в терминах интенсивности или люменов на площадь может быть применен без существенного повышения температуры кожи снаружи безопасного рабочего окна. Более высокий выход излучения приводит к более эффективной терапевтической (лечебной) обработке, и дополнительное остаточное тепло эффективно устраняется и повторно используется для прогрева окружающей кожи, что дополнительно обеспечивает синергетический эффект, так как длина волны терапевтического лечебного излучения является более эффективной в комбинации с тепловой стимуляцией. Повторное использование остаточного тепла в устройствах лучевой терапии является особенно предпочтительным в применениях для ослабления боли, когда тепло, следующее за длиной волны терапевтического лечения, обеспечивает успокаивающее и расслабляющее действие на мышцы.
Испускающее излучение устройство может дополнительно содержать по меньшей мере один дополнительный электрический компонент, расположенный на указанной подложке, где указанный по меньшей мере один дополнительный электрический компонент также находится в тепловом контакте с указанным участком распространения тепла. Таким образом, может также повторно использоваться остаточное тепло от электроники. Обсуждаемые преимущества повторного использования тепла, таким образом, также достигаются в комбинации с другими электронными компонентами в испускающем излучение устройстве.
Участок распространения тепла и его расширенная область могут также сделать это устройство по существу безопасным благодаря тому факту, что когда происходит некоторый сбой (например, короткое замыкание в электронике или батареях), тепловое рассеяние будет распространяться на большую область поверхности, уменьшая скорость повышения температуры и давая пользователю достаточно времени для удаления этого устройства от тела. Поскольку это тепло направлено на тело, вместо обратной стороны этого устройства, пользователь быстро почувствует некоторый сбой, прежде чем какая-либо опасность воспламенения произойдет с одеждой, которую пользователь может носить поверх устройства.
Этим дополнительным электрическим компонентом может быть компонент, выбранный из группы, состоящей из батареи, микропроцессора и любого другого электрического оборудования, полезного для испускающего излучение устройства.
Испускающее излучение устройство может содержать изолирующий слой, расположенный для покрытия участка распространения тепла таким образом, что потери тепла в окружающую атмосферу минимизируются. Таким образом, потери энергии из источника излучения и другой электроники повторно используются в столь высокой степени, насколько это возможно. Это также делает несущественным для функционирования устройства то, имеет ли человек, носящий его, одежду, покрывающую испускающее излучение устройство. Это является преимуществом в повседневной жизни пользователя, так как пользователю не нужно беспокоиться об этом устройстве или его работе при одевании или раздевании в различных ситуациях, например, при выходе из дома, когда холодно и необходима теплая одежда или когда он ложится в постель или встает с постели, что может часто происходить для человека, лечащегося от ран. Этот изолирующий слой может быть сделан из ткани или пены или любого соответствующего изолирующего материала, который является гибким и удобным для использования.
Расширенная область участка распространения тепла может простираться вне подложки в одном конкретном направлении или расширенная область может простираться вне подложки во всех направлениях, тем самым окружая испускающую излучение или свет область.
Контакт указанной расширенной области с указанной тканью млекопитающего может быть выполнен с возможностью препятствования утечке излучения, по меньшей мере в одном направлении, параллельном указанной подложке, из устройства. Утечка излучения может быть раздражающей для пользователя и может быть также опасной для пользователя или других людей, если лучевая или световая терапия осуществляется в ультрафиолетовой или инфракрасной областях. Отдельное использование устройства также облегчается.
Источником излучения испускающего излучение устройства может быть LED, лампа накаливания и/или газоразрядная лампа. Источником излучения может быть любой источник излучения, подходящий для использования в терапевтическом устройстве, использующем излучение на ткань млекопитающего. LED являются предпочтительными благодаря их низкому использованию энергии, улучшающему время работы батареи устройства и уменьшающему величину остаточного тепла, которое необходимо распространить и вывести от источника излучения. В одном варианте осуществления, LED расположены в двумерной матрице, характеризующейся регулярным расстоянием между соседними LED, называемым шагом этой матрицы. Испускающая излучение или свет область может затем рассматриваться как непрерывная область, покрытая этой матрицей, где эта непрерывная область простирается на расстояние в полшага за периферийными LED.
В случае источника излучения высокой мощности или потребляющих энергию дополнительных электронных компонентов, площадь поверхности указанной расширенной области и площадь теплового контакта указанной расширенной области с указанной тканью млекопитающего могут быть увеличены как функция величины дополнительного тепла, созданного от этих компонентов и распространенного указанным участком распространения тепла. Площадь участка распространения тепла, таким образом, выбирается для обеспечения достаточного эффекта распространения тепла для используемой электроники и источника излучения. Если больше энергии используется в этом устройстве, например, из-за использования источника излучения типа накаливания, то площадь участка распространения тепла и, таким образом, это устройство может быть большим.
Расширенная область испускающего излучение устройства может быть сделана из теплопроводящего и гибкого материала. Участок распространения тепла и это устройство может быть тогда обернуто, например, вокруг руки, следуя контурам тела, что увеличивает комфорт ношения этого устройства, и в то же время увеличивает область контакта для ткани млекопитающего, используемую для распространения тепла от источника излучения и электронных компонентов. Расширенная область может быть дополнительно сделана из легковесного материала для улучшения опыта пользователя, что уменьшает ощущение пользователем дополнительного веса устройства и, таким образом, повышает комфорт ношения устройства.
Испускающее излучение устройство может использоваться на любом млекопитающем, например, на человеке. Одни и те же эффекты и большинство преимуществ, однако, также достигаются, когда это устройство используется для любого млекопитающего животного, обрабатываемого при помощи лучевой терапии.
В дополнительном аспекте данного изобретения, обеспечен способ облучения ткани млекопитающего, в котором ткань млекопитающего облучается при помощи излучения по меньшей мере от одного источника излучения, и тепловая энергия по меньшей мере от одного источника излучения распространяется к расширенной области участка распространения тепла и термально проводится по меньшей мере от части расширенной области участка распространения тепла к ткани млекопитающего. В предпочтительном варианте осуществления, источником излучения является источник света, излучающий как свет, так и тепло к ткани млекопитающего.
Преимущества, свойственные особенностям светоизлучающего устройства, описанные выше, применяются к способу, описанному в этом параграфе, и включают в себя среди прочих увеличенную область распространения тепла, максимальное повторное использование остаточного тепла и большую область действия (т.е. эффективно обрабатываемую область ткани млекопитающего) лучевой терапии.
Отметим, что данное изобретение относится ко всем возможным комбинациям особенностей, изложенных в формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеприведенные задачи, а также дополнительные задачи, особенности и преимущества данного изобретения будут более полно поняты посредством ссылки на следующее иллюстративное и не ограничивающее подробное описание предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения, взятых в сопряжении с сопутствующими чертежами, где:
Фиг.1 показывает вид в поперечном разрезе испускающего излучение устройства согласно одному варианту осуществления данного изобретения.
Фиг.2 показывает вид сверху испускающего излучение устройства согласно одному варианту осуществления данного изобретения.
Как показано на чертежах, размеры слоев и областей преувеличены с иллюстративными целями и, таким образом, обеспечены для иллюстрации основных структур вариантов осуществления данного изобретения. Подобные ссылочные позиции везде относятся к подобным элементам.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Данное изобретение будет теперь более полно описано ниже со ссылкой на сопутствующие чертежи, в которых показаны предпочтительные в настоящее время варианты осуществления данного изобретения. Это изобретение может быть, однако, воплощено во многих различных формах и не должно толковаться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь; скорее, эти варианты осуществления обеспечены для тщательности и завершенности, и для полной передачи объема изобретения специалисту.
Фиг.1 является схематическим представлением испускающего излучение устройства 1 согласно первому варианту осуществления данного изобретения.
Матрица из испускающих излучение диодов LED 6 расположена на гибкой подложке, такой как гибкая PCB (например, каптоновая фольга) или электронная ткань. Излучение, испускаемое LED 6, направлено к ткани 2 млекопитающего, для фотонной терапии. Испускающее излучение устройство, таким образом, выполнено с возможностью работы в качестве системы прямой подсветки. Фиксированное расстояние между LED 6 и тканью 2 млекопитающего обеспечивается посредством прокладки 11, имеющей отверстия, с воздухом в них, для поддержки LED 6. В дополнение к сохранению расстояния между LED 6 и кожей 2, эта прокладка имеет мягкое соприкосновение с тканью 2 млекопитающего. Трехмерная гибкая пена может использоваться для комбинирования обеих этих функциональностей.
Кроме излучения в форме света, LED 6 также генерируют тепло, некоторая величина которого излучается в направлении ткани 2 млекопитающего, вместе со светом. При работе пользователь, следовательно, подвергается излучению света и тепла через первую терапевтическую область ткани 2 млекопитающего, обращенной в сторону размера LED матрицы. Эта область может считаться испускающей излучение или свет областью, упомянутой выше.
Участок 7 распространения тепла помещен на обратной стороне LED подложки и устраняет остаточное тепло (т.е. тепло не переносится через прямую эмиссию к ткани 2 млекопитающего) от LED 6. Участок 7 распространения тепла, как изображено на фиг.1 и фиг.2, является существенно большим, чем размер LED матрицы, а расширенная область 8 изогнута по направлению к ткани 2 млекопитающего по меньшей мере вдоль части периферии LED матрицы (например, к левой стороне и правой стороне этой матрицы). Расширенная область 8 участка 7 распространения тепла находится в тепловом контакте с тканью 2 млекопитающего. Следовательно, тепло, устраненное от LED 6, проводится вкось через участок распространения тепла и проводится или излучается по направлению к ткани 2 млекопитающего. На фиг.1 тонкий слой расположен между расширенной областью 8 участка 7 распространения тепла и тканью 2 млекопитающего, причем этот слой может быть, например, из того же самого материала и той же структуры, что и прокладка, упомянутая выше (например, тонкий слой пены, имеющий некоторое количество выемок или отверстий с подобным видом и ощущением и подобной структурой поверхности, что и LED прокладка). Участок 7 распространения тепла, таким образом, расширяет (основную) испускающую излучение или свет область при помощи (дополнительной) излучающей тепло области, частично окружающей (основную) испускающую излучение или свет область. Участок 7 распространения тепла может быть изготовлен из любого известного теплопроводящего материала для подложек или тонкого листового материала.
Фиг.1 и фиг.2 также изображают другие компоненты этого устройства, такие как батареи 9, PCB 10 с контроллером и электроникой для возбуждения LED 6 и общее покрытие или оболочку, которая может быть основана на ткани или пенных материалах.
Вариант осуществления, показанный на фиг.1, может быть, например, гибким испускающим излучение устройством, подходящим для ослабления боли, где тепло может обеспечить значительную часть терапевтического эффекта.
Посредством использования тонкой проводящей подложки 5, участок распространения тепла может быть сконструирован таким образом, что терапевтическая область существенно увеличивается и в то же время все же обеспечивает устройство, которое является гибким и имеет легкий вес и, следовательно, является удобным для ношения.
В дополнение к тому преимуществу, что остаточное тепло эффективно повторно используется, устройство 1 согласно одному варианту осуществления данного изобретения будет также иметь минимальные потери в окружающую атмосферу, что является особенно выгодным при использовании в качестве устройства терапии, которое будет носиться под одеждой и т.д.
Дополнительное преимущество данного изобретения состоит в том, что участок 7 распространения тепла может также работать в качестве защитного слоя внутри этого устройства для распространения случайных источников тепла в малой области (например, из-за коротких замыканий) по большей области, тем самым предотвращая кожные ожоги.
Хотя данное изобретение было иллюстрировано и подробно описано в чертежах и вышеприведенном описании, такая иллюстрация и описание должны считаться иллюстративными или примерными, а не ограничивающими; данное изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления.
Например, можно практиковать данное изобретение в некотором варианте осуществления, в котором используется множество источников тепла (резисторы, лампы накаливания, диоды и т.д.), в дополнение к источнику излучения или заменяющих источники излучения. Такое устройство может быть выгодно использовано для ослабления боли, где успокаивающий эффект тепла обеспечивает расслабление ткани 2 млекопитающего.
Специалист также понимает, что для приложения тепловой энергии к ткани млекопитающего, также можно использовать оборудование или электроды прямого теплового контактирования, помещенные на ткань млекопитающего или даже введенные в нее. Идея данного изобретения также применяется к использованию любых других средств для нагревания ткани млекопитающего вместо источника излучения.
Другие вариации раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и задействованы специалистами в данной области техники при использовании заявленного изобретения, из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или стадий, а единственное число не исключает множественности. Единственный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, изложенных в формуле изобретения. Тот простой факт, что некоторые меры изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что не может с выгодой использоваться некоторая комбинация этих мер. Любые ссылочные знаки в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие этот объем.