НАКЛАДКА ДЛЯ ФОТОТЕРАПИИ С УВЕЛИЧЕННОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЕЙ
LINING FOR PHOTOTHERAPY WITH INCREASED THERMAL INSULATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройствам светотерапии для использования вблизи ткани млекопитающего. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройствам светотерапии для использования в качестве обезболивающей накладки, комплекта деталей для изготовления такой накладки и к способу ее сборки.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Расход энергии является ключевым параметром при разработке портативного устройства. В частности, для портативных и носимых устройств, которые используют для лечения свет высокой интенсивности, например, от СИДов высокой мощности, расходование батареи даже более важно, потому что высокая интенсивность света требует значительной мощности. Кроме того, такие портативные устройства должны быть в состоянии соответствовать таким требованиям высокой мощности без подзарядки в течение длительных периодов времени в течение последующих сеансов использования. Кроме того, чтобы выполнить устройство носимым, эти требованиям должны быть реализованы в малом форм-факторе.
В ряде лечений светотерапией она эффективна для активации телесных процессов, которые инициируют расширение сосудов. Расширение сосудов является частью теплорегуляторной системы тела и считается полезным для заживления ран, обезболивания и здоровья кожи.
Дополнительная проблема устройств светотерапии, которые лечат, например, мышечную боль, используя свет, состоит в том, что источник света вырабатывает тепло. В предшествующем уровне техники эта задача решается с использованием теплоотвода, как, например, в патенте США 6290713, где осветитель пассивно или активно охлаждается, так что поверхность контакта с кожей остается ниже требуемой температуры. Пассивное охлаждение представляют в виде ребра, расположенного так, чтобы обеспечить повышенную передачу тепла, вырабатываемого СИДами, от кожи пациента. Для дополнительной защиты пациента от тепла, вырабатываемого источником света на основе СИД, патент США 2010/179469 использует изолирующий слой между участком, выполненным с возможностью контактировать с кожей пациента, и источником света. Патент США 2010/179469 дополнительно предлагает регулировать тепло с помощью системы управления теплом для предотвращения перегрева пациента, например, посредством увеличения подачи охладителя или скорости вентилятора.
В определенной степени потребление энергии устройствами светотерапии может быть уменьшено за счет работы СИДа в импульсном режиме вместо режима непрерывного возбуждения СИДа, между тем, при этом по-прежнему создается эффект расширения сосудов, поскольку расширение сосудов активируется посредством тепловых рецепторов, расположенных на коже, при этом расширение сосудов может быть инициировано относительно короткими, но мощными вспышками света. Активировавшись, оно будет оставаться действенным в течение относительно длительного периода времени, порядка нескольких минут, без необходимости дополнительного теплового стимула. Однако может появиться другая проблема, поскольку пользователь может ощущать периоды между импульсами света как холод, что делает устройство неприятным при использовании.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является улучшение существующего уровня техники путем решения по меньшей мере одной из проблем, указанных выше.
В первом аспекте изобретения обеспечивается светоизлучающее устройство для использования вблизи ткани млекопитающего, содержащее: гибкий корпус, имеющий лицевую поверхность для обращения к упомянутой ткани млекопитающего и противоположную тыльную поверхность, при этом упомянутый гибкий корпус вмещает в себя по меньшей мере один источник света, причем упомянутый по меньшей мере один источник света выполнен с возможностью облучения области облучения упомянутой ткани млекопитающего; и теплоизолирующий слой, покрывающий тыльную поверхность гибкого корпуса, при этом теплоизолирующий слой имеет большую площадь поверхности, чем гибкий корпус.
Посредством изолирования светоизлучающего устройства тепло от источника света (повторно) используется при терапевтическом лечении. Тепло может быть полезным во множестве терапевтических лечений, например, при обезболивании, и является полезным для осуществления расширения сосудов. Испытания показали, что значительное количество тепла, вырабатываемого светоизлучающим устройством, рассеивается через кожу. Эксперименты также показывают, что изолирование накладки не резко увеличивает тепловую нагрузку на кожу. Напротив, изоляция сохраняет тепло в накладке и гарантирует более продолжительное ощущение тепла, что полезно как на физическом/физиологическом уровне, так и на психологическом уровне. Кроме того, общая потребляемая мощность источника света может быть уменьшена и, следовательно, срок службы батареи для светоизлучающего устройства может быть увеличен.
Дополнительный неожиданный эффект состоит в том, что при одинаковом облучении температура кожи не увеличивается более или быстрее при увеличении изоляции. Скорость повышения температуры даже уменьшается, в противоположность тому, что можно было ожидать. Причина этого неожиданного эффекта состоит в том, что расширение сосудов увеличивается, тем самым унося больше тепла от области облучения, и, таким образом, уменьшая скорость повышения температуры. Это дает возможность использования больших поверхностных плотностей потока излучения для светоиндуцированного лечения без подвергания опасности кожи, т.е. поддерживая при этом температуру кожи в безопасных диапазонах. Таким образом, увеличение изоляции светоизлучающего устройства для фототерапии имеет много благоприятных эффектов, таких как разрешение больших поверхностных плотностей потока излучения, увеличение расширения сосудов, увеличение длительности лечения, уменьшение потребления/потребностей в энергии и продление срока службы батареи.
Теплоизоляция также делает лечение менее зависимым от внешней среды. Результаты от использования устройства будут, таким образом, более предсказуемыми, поскольку они не зависят, например, от температуры окружающей среды, толщины одежды, носимой пользователем, и покрытия устройства и т.д.
Теплоизолирующий слой светоизлучающего устройства может иметь величину термического сопротивления, определенную по шкале термического сопротивления (TOG), британского стандарта 4745, используемого в текстильной промышленности для одеял/одежды. Как правило, флисовое одеяло толщиной от 2 до 3 мм обеспечивает величину термического сопротивления 0,5 TOG, соответствующую 0,05 м2К/Вт. Для светоизлучающего устройства согласно вариантам осуществления изобретения эффективным признан TOG изолирующего слоя выше 0,2, предпочтительно выше 0,4, более предпочтительно выше 0,5 по причинам, описанным выше.
Источник света светоизлучающего устройства предпочтительно представляет собой СИД, хотя он может быть источником света в группе, состоящей из СИД, лампы накаливания и газоразрядной лампы. Преимущества использования СИДа или СИДов состоят в том, что они являются энергоэффективными и часто имеют узкий спектр своего излучения, который в свою очередь помогает сократить потребление энергии, поскольку выходная мощность по существу генерируется в требуемом для лечения диапазоне ах) длин волн.
В варианте осуществления источник света представляет собой ряд СИДов, распределенных по светоизлучающей области, соответствующей области облучения. Они, например, могут быть распределены в виде матрицы над светоизлучающей областью. Матрица на основе СИД, являясь (в сборе) источником света большой площади, делает возможным в равной степени подвергать обработке большую площадь ткани млекопитающих без использования громоздкой и/или усложненной оптики для рассеивания излучения от одного источника света по всей области излучения.
Светоизлучающее устройство может дополнительно содержать блок управления для управления выходом источника света. Согласно варианту осуществления блок управления выполнен с возможностью возбуждать источник света в соответствии с заранее определенными схемами интервалов «включено» и «выключено». Поскольку изолирующий слой уменьшает тепловые потери, температура падает в течение периода «выключено» источника света или могут быть значительно уменьшены горячие точки в периоде «включено» источника света. Это дает возможность дополнительного уменьшения рабочего цикла в схеме интервалов возбуждения источника света, т.е. использование более коротких периодов «включено» и более длительных периодов «выключено», делая светоизлучающее устройство еще более энергоэффективным и, таким образом, энергосберегающим. В контексте данного использования период «включено» относится к периоду, в котором источник света возбуждается для излучения света при уровне поверхностной плотности потока излучения, достаточном для инициирования процесса расширения сосудов в ткани млекопитающего, а период «выключено» относится к периоду, в котором источник света возбуждается для излучения света при уровне поверхностной плотности потока излучения, недостаточном для инициирования ответной реакции в виде расширения сосудов в ткани млекопитающего. Следовательно, «выключено» не обязательно равносильно «отсутствию света».
Теплоизолирующий слой может быть выполнен из материала, входящего в группу материалов, состоящую из материалов, сочетающих низкий вес, низкую теплоемкость и высокое термическое сопротивление. Примерами таких материалов являются текстиль и пеноматериал.
В варианте осуществления изолирующий слой имеет площадь поверхности, которая составляет по меньшей мере 150% площади поверхности области излучения, более предпочтительно по меньшей мере 200% площади поверхности светоизлучающей области. Это гарантирует, что изолирующие свойства и преимущества, описанные выше, достигаются полностью и благоприятные эффекты изоляции усиливаются. Обеспечение изолирующего слоя, который значительно больше, чем светоизлучающая область, имеет то преимущество, что в дополнение к изолированию гибкого корпуса, вмещающего в себя источник (и) света, он также изолирует значительную область ткани млекопитающего от внешней среды и, следовательно, помогает поддержанию эффекта тепла по всей значительно большей области, чем сама светоизлучающая область.
Упомянутый изолирующий материал для удобства использования может быть облегченным материалом.
Светоизлучающее устройство согласно изобретению можно использовать на человеке, но те же самые эффекты и большинство преимуществ также имеют место при использовании на любом млекопитающем.
В дополнительном аспекте изобретения обеспечивается комплект деталей для изготовления светоизлучающего устройства для использования вблизи ткани млекопитающего, при этом комплект деталей содержит: гибкий корпус, имеющий лицевую поверхность для обращения к упомянутой ткани млекопитающего и противоположную тыльную поверхность, при этом упомянутый гибкий корпус вмещает в себя по меньшей мере один источник света, причем упомянутый по меньшей мере один источник света выполнен с возможностью облучения области облучения упомянутой ткани млекопитающего; и теплоизолирующую крышку, выполненную с возможностью покрывать тыльную поверхность гибкого корпуса, при этом теплоизолирующая крышка имеет большую площадь поверхности, чем гибкий корпус.
Для специалиста в данной области техники очевидно, что комплект деталей может быть осуществлен таким же образом, как светоизлучающее устройство, описанное выше, и имеет те же самые соответствующие преимущества.
В третьем аспекте изобретения обеспечивается способ сборки светоизлучающего устройства для использования вблизи ткани млекопитающего, включающий в себя этапы: обеспечение гибкого корпуса, имеющего лицевую поверхность для обращения к упомянутой ткани млекопитающего и противоположную тыльную поверхность, при этом упомянутый гибкий корпус вмещает в себя по меньшей мере один источник света, причем упомянутый по меньшей мере один источник света выполнен с возможностью облучения области облучения упомянутой ткани млекопитающего; и покрытие тыльной поверхности гибкого корпуса теплоизолирующей крышкой, при этом теплоизолирующая крышка имеет большую площадь поверхности, чем гибкий корпус.
Следует отметить, что изобретательский способ может включать любой из признаков, описанных выше, совместно с изобретательским светоизлучающим устройством, и имеет те же самые соответствующие преимущества. Дополнительно отмечается, что изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, перечисленных в формуле изобретения.
Изобретение предпочтительно используется при применениях, где тепло, как считается, имеет дополнительный или даже синергический эффект вдобавок к влиянию света, испускаемому из светоизлучающего устройства на ткань млекопитающего. Примеры такого использования включают в себя обезболивание, заживление ран или использования, когда успокаивающее влияние тепла на ткани млекопитающего, которые лечатся, может обеспечить преимущества. Следовательно, изобретение может также использоваться при применениях, где главной целью является выработка тепла и приложение тепла к ткани млекопитающего, причем в таком случае источник света является источником тепла, а само по себе световое излучение отодвигается на второй план, например, могут быть использованы СИДы ИК-излучения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеуказанные цели, а также дополнительные цели, признаки и преимущества настоящего изобретения будут более полно приняты во внимание со ссылкой на следующее иллюстративное и не ограничивающее подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, взятое в отношении прилагаемых чертежей, на которых:
Фиг. 1 представляет собой изображение разреза изолированного светоизлучающего устройства согласно изобретению.
Фиг. 2а представляет собой схематическое изображение изолированного светоизлучающего устройства согласно изобретению.
Фиг. 2b представляет собой схематическое изображение другого варианта осуществления изолированного светоизлучающего устройства согласно изобретению.
Фиг. 3 представляет собой график, показывающий эффекты улучшения изоляции светоизлучающего устройства в соответствии с вариантом осуществления изобретения, в котором используется интервальный возбуждаемый источник света.
Как проиллюстрировано на фигурах, размеры слоев и областей преувеличены в иллюстративных целях и, таким образом, предназначены для иллюстрации общих структур вариантов осуществления настоящего изобретения. Повсюду одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
2
Фиг. 1 показывает вид разреза варианта осуществления осветительного устройства согласно настоящему изобретению. Осветительное устройство 1 собирается с помощью гибкого корпуса 3, имеющего лицевую поверхность 4 и тыльную поверхность 5. Источник 6 света прикрепляется к лицевой стороне 4 в форме матрицы СИД, обращенной к ткани млекопитающего, обычно коже. Альтернативно источник света может быть встроен или вставлен в гибкий корпус или быть прикреплен к тыльной поверхности гибкого корпуса и облучать через гибкий корпус в направлении ткани млекопитающего. Гибкий корпус 3 с источником 6 света покрывается теплоизолирующим слоем 7 или встраивается в него, так что устройство и ткань, накрытая устройством, термически изолируются от окружающей среды. Источник света выполнен с возможностью облучать ткань, не касаясь ее непосредственно. Теплоизолирующий слой, как правило, 2-4 мм толщиной и предпочтительно имеет величину термического сопротивления 0,5 TOG (по шкале термического сопротивления) или более, что соответствует 0,05 мК/Вт или более.
Фиг. 2а показывает светоизлучающее устройство 1 с лицевой стороны 4, стороны, на которой находится источник света, т.е. матрица СИД. Фиг. 2а показывает вариант осуществления, где размер изолирующего слоя много больше, чем размер облучаемой области. Фиг. 2b показывает другой вариант осуществления устройства, где размер изолирующего слоя лишь немного больше, чем размер облучаемой области. Этот вариант осуществления можно использовать, если требуется небольшое устройство, например, если большее устройство не подходит к области ткани, подлежащей обработке.
Фиг. 3 показывает температурную ответную реакцию кожи при использовании импульсно-возбуждаемого источника света, встроенного в (i) изолированное светоизлучающее устройство, например, накладку с теплоизолирующим слоем на тыльной части накладки (сплошная линия), и (ii) дополнительное изолированное светоизлучающее устройство, например, ту же самую накладку, обернутую вокруг части корпуса и покрытую дополнительной теплоизоляционной оберткой (штриховая кривая). Увеличение температуры кожи соответствует периоду «включено», а снижение температуры кожи соответствует периоду «выключено» источника света. С увеличением изоляции снижение температуры в периоде «выключено» уменьшается, что делает возможными более длительные периоды «выключено». Однако, и это не ожидалось, также в период «включено» повышение температуры уменьшается с увеличением изоляции. Это приписывается системной ответной реакции увеличенного расширения сосудов. Увеличенное расширение сосудов также приводит к более низкой средней температуре (41,5 градусов для изолированного и 40 градусов для изолированного + обернутого на Фиг. 3). Соответственно уровень поверхностной плотности потока излучения и вместе с этим светоиндуцированные эффекты в ткани могут дополнительно увеличиваться без риска ожогов кожи.
Следовательно, увеличение изоляции имеет много благоприятных эффектов, таких как предоставление возможности увеличения поверхностной плотности потока излучения, увеличение расширения сосудов, увеличение длительности лечения (длительнее времена «выключено»), уменьшение потребления/потребностей в энергии и, следовательно, продление срока службы батареи.
Это устройство и сопутствующий способ использования устройства, описанные выше, эффективно уменьшают потребление энергии в портативных и/или носимых устройствах, особенно в тех устройствах, которые поддерживают или инициируют процессы расширения сосудов в ткани млекопитающего в качестве части желаемого эффекта, например, при лечении мышечной боли, наряду с фотобиологическими светоиндуцированными эффектами светотерапии. Интервал «включено» на самом деле активирует расширение сосудов и фотобиологическую ответную реакцию, которая длится даже после того, как ввод тепла/света прекращается во время интервала «выключено». Эти эффекты являются благоприятными и действенными для здоровья кожи, заживления ран и обезболивания.
Следует отметить, что особенности сборки не имеют значения для данного изобретения. Понятно, что предполагаются другие модифицирования настоящего изобретения и в некоторых случаях некоторые признаки изобретения могут быть применены без соответствующего использования других признаков. Таким образом, вполне логично, что прилагаемая формула изобретения истолковывается в широком смысле в значении в соответствии с объемом изобретения.
Кроме того, изменения к раскрытым вариантам осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами при практической реализации заявленного изобретения из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а неопределенный артикль «а» или «an» не исключает множества. Сам факт того, что определенные меры перечислены во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих мер не может быть использовано с преимуществом.