CN104470582A - 具有增加的热隔离的光疗贴片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及针对在哺乳动物组织（2）附近的应用（例如为了缓解疼痛）的发光设备（1），包括：具有用于面对哺乳动物组织的前表面（4）和相对的后表面（5）的柔性体（3），所述柔性体容纳至少一个光源（6），所述至少一个光源（6）被布置用于照射所述哺乳动物组织（2）的照射区域。隔热层（7）覆盖柔性体（3）的后表面（5）。隔热层（7）具有比柔性体（3）更大的表面面积。本发明还涉及针对这样的发光装置的成套部件并且涉及用于组装这样的发光设备的方法。

Description

具有增加的热隔离的光疗贴片

技术领域

本发明涉及用于在哺乳动物组织附近使用的光治疗设备。更具体地，本发明涉及用于用作疼痛缓解贴片（patch）的光治疗设备，用于制造这样的贴片的成套部件，并且涉及用于其组装的方法。

背景技术

对于便携式设备，功率消耗是关键的设计因素。更特别地，对于使用用于处置的高强度光（例如，来自高功率LED）的便携式且可穿戴的设备，电池消耗甚至更加重要，因为高强度光需要相当大的功率。此外，这样的便携式设备必须能够在没有再充电的情况下，在随后的光治疗的应用会话（application sessions）期间的较长的时间段上满足这样的高功率要求。另外，为了使得该设备可穿戴，必须以小的形状因数符合这些要求。

在许多光治疗处置中，激活触发血管舒张的身体过程是有效的。血管舒张是身体热调整***的一部分并且被认为对伤口愈合、缓解疼痛和皮肤健康是有益的。

使用光处置例如肌肉疼痛的光治疗设备的进一步的问题在于光源产生热量。在现有技术中，该问题是通过使用散热来解决的，例如，如在US6290713中，其中照明器被动地或者主动地冷却，使得皮肤接触表面保持在期望的温度以下。被动冷却被呈现为被定位以提供增加的从病人的皮肤离开的由LED产生的热量的转移的散热片（fin）。为了进一步保护病人以防由LED光源产生的热量，US2010/179469在适合于接触病人的皮肤的部分和光源之间使用隔热层。US2010/179469进一步建议使用热量管理***调节热量以防止病人过热，例如，通过增加冷却剂供给或者风扇的速度。

在某个程度上，可以通过对LED施以脉冲而不是连续地驱动LED，同时仍然创造血管舒张产生的效果来减小光治疗设备的功率消耗，因为血管舒张是经由位于皮肤中的热量感受器激活的，热量感受器可由相对短但强大的光猝发来触发。一旦其被激活，它将在相对长的时间段（大约几分钟）上保持有效，而无需另外的热量刺激。然而，另一问题可能出现，因为用户可能将光脉冲之间的时期体验为冷，使得设备使用起来不舒服。

发明内容

本发明的一个目的是通过处理上面鉴别的关注点中的至少一个来改进本领域的当前状态。

在本发明的第一方面中，提供了针对在哺乳动物组织附近的应用的发光设备，包括：具有用于面对所述哺乳动物组织的前表面和相对的后表面的柔性体，所述柔性体容纳至少一个光源，其中所述至少一个光源被布置用于照射所述哺乳动物组织的照射区域；和覆盖柔性体的后表面的隔热层，其中隔热层具有比柔性体更大的表面面积。

通过隔离发光设备，来自光源的热量在治疗的处置中被（再）使用。在大量的治疗处置中，例如，在疼痛的缓解中，热量可能是有益的，并且对于血管舒张产生是有益的。测试已经表明由发光设备生成的热量中的大量的量经由皮肤被耗散。试验还表明将贴片隔离不会显著地增加皮肤上的热量负载。与此相反，隔离保持贴片中的热量并且确保在物理的/生理的层面和心理层面这两个层面上有益的较长的持续的温觉。而且，可减少光源的总体功率使用，并且因此可以增加针对发光设备的电池寿命。

另一令人惊讶的效果在于利用同样的照射，皮肤温度不会随增加的隔离而增加更多或更快。与所预期的相反，温度增加速率甚至被降低。该令人惊讶的效果的原因在于血管舒张被增加，因而从照射区域带走更多的热量，并且因而降低了温度增加速率。这允许用于光诱导的处置的较大的照射的应用，而不会危及皮肤安全，即同时保持皮肤温度处于安全范围内。因此，增加发光光疗设备的隔离具有许多有益的效果，例如能够实现较高的照射、增加血管舒张、增加处置持续时间、降低功率消耗/要求并且延长电池寿命。

热隔离还让处置更少地受周围环境的影响。因而，来自于使用该设备的结果将更加可预测，因为它们不受例如周围温度、用户所穿的并且覆盖设备的衣服的厚度等的影响。

发光设备的隔热层可具有由在毯子/服饰织物行业中使用的英国标准4745—热总体级别（TOG）定义的隔离值。典型地，2至3mm厚的毛毯提供对应于0.05 m2K/W的0.5 TOG的热隔离值。对于根据本发明的实施例的发光设备，由于以上描述的原因，超过0.2，优选地超过0.4，更优选地，超过0.5的隔离层的TOG已经被证明是有效率的。

发光设备的光源优选地是LED，尽管它可以为由LED、白炽灯和气体放电灯构成的组中的光源。使用LED或多个LED的优势在于它们是具有能量效率的并且通常在它们的辐射谱中是窄的，这再次帮助减小能量消耗，因为输出功率基本上在用于处置的期望的（多个）波长范围中生成。

在实施例中，光源是分布在与照射区域对应的发光区域上方的多个LED。它们可以例如分布为发光区域上方的矩阵。作为（组装的）大的区域的光源的LED矩阵使得可能在不使用用于跨辐射区域扩展来自于单个的光源的辐射的大体积的和/或复杂的光学器件的情况下处置哺乳动物组织的同等大的区域。

发光设备可进一步包括用于控制光源输出的控制单元。根据实施例，控制单元被布置来根据预定的“接通”和“关断”间隔的方案驱动光源。由于隔离层减少热量损失，所以可以显著地减少在光源的“关断”期间的温度下降或者在光源的“接通”期间的过热点。这允许进一步减小光源间隔驱动方案的占空比，即使用较短的“接通”时间段和较长的“关断”时间段，使得发光设备更加具有电力效率并且因而节约电力。在本申请的上下文中，“接通”时间段指的是其中光源被驱动来以足以触发哺乳动物组织中的血管舒张过程的照射水平发光的时间段，并且“关断”时间段指的是其中光源被驱动来以不足以触发哺乳动物组织中的血管舒张响应的照射水平发光的时间段。因此“关断”不一定等于“没有光”。

隔热层可以由包括在由组合低重量、低热容和高隔离的材料构成的组中的材料制成。这样的材料的示例是纺织物和泡沫。

在实施例中，隔离层具有至少是照明区域的表面面积的150%的表面面积，更优选地，至少是发光区域的表面面积的200%。这确保全面地实现隔离特性和以上讨论的优势，并且提高隔离的益处。提供基本上比发光区域更大的隔离层具有以下优势：除了隔离容纳（多个）光源的柔性体之外，它也将大面积的哺乳动物组织与周围隔离，并且因此帮助跨比发光区域自身基本上更大的区域维持温暖效果。

所述的隔离材料可以是为了使用的舒适的低重量材料。

根据本发明的发光设备可以用在人类上，但是当用在任何的哺乳动物上时，也呈现相同的效果和大部分的优势。

在本发明的另一方面中，提供了用于制造针对在哺乳动物组织附近的应用的发光设备的成套部件，成套部件包括：具有用于面对所述哺乳动物组织的前表面和相对的后表面的柔性体，所述柔性体容纳至少一个光源，其中所述至少一个光源被布置用于照射所述哺乳动物组织的照射区域；和适合于覆盖柔性体的后表面的隔热盖，其中隔热盖具有比柔性体更大的表面面积。

对于本领域技术人员而言显然的是，可以以与上面描述的发光设备相同的方式体现成套部件，并且具有相同的对应的优势。

在本发明的第三方面中，提供了用于组装针对在哺乳动物组织附近的应用的发光设备的方法，包括如下步骤：提供具有用于面对所述哺乳动物组织的前表面和相对的后表面的柔性体，所述柔性体容纳至少一个光源，其中所述至少一个光源被布置用于照射所述哺乳动物组织的照射区域；和利用隔热盖覆盖柔性体的后表面，其中隔热盖具有比柔性体更大的表面面积。

应当注意，发明的方法可合并以上描述的与发明的发光设备关联的特征中的任何特征，并且具有相同的对应的优势。还注意，本发明涉及记载在权利要求中的特征的所有的可能的组合。

本发明有利地用于其中除了从发光设备发射的光的效果之外热量被认为在哺乳动物组织上具有附加的或者甚至协同作用的效果的应用中。这样的应用的示例包括疼痛缓解、伤口愈合或者其中正在被处置的哺乳动物组织上的温暖的抚慰效果可提供优势的应用。因此，本发明还可用于其中主要目的是生成热量并且将热量施加至哺乳动物组织的应用中，在该情形中，光源是热量的源并且光发射自身是次要的，例如可使用IR LED。

附图说明

通过参考当结合附图时做出的下面的例证性的并且非限制性的本发明的优选的实施例的详细说明，将更全面地领会到本发明的以上目的、以及附加的目的、特征和优势。

图1是根据本发明的隔离的发光设备的横截面图像。

图2a是根据本发明的隔离的发光设备的示意性图像。

图2b是根据本发明的隔离的发光设备的另一实施例的示意性图像。

图3是示出其中使用间隔驱动的光源的增加根据本发明的实施例的发光设备的隔离的效果的图。

如图中所图示的，为了图示的目的，层和区域的大小被放大，并且因而，它们被提供来图示本发明的实施例的一般结构。通篇相同的附图标记指示相同的元件。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的照明设备的实施例的横截面视图。照明设备1是通过具有前表面4和后表面5的柔性体3建立的。光源6以LED矩阵形式附接至前侧4，面对哺乳动物组织（通常，皮肤）。替代性地，光源可以并入或者嵌在柔性体中，或者附接至柔性体的后表面，并且穿过柔性体在哺乳动物组织的方向上照射。带有光源6的柔性体3被隔热层7覆盖或者嵌在隔热层7中，使得设备和由设备覆盖的组织与环境热隔离。光源被定位以致辐射组织而不直接地与组织接触。隔热层典型地为2-4mm厚，并且优选地具有对应于0.05m²K/W或者更大的0.5 TOG（热总体级别）或者更大的热隔离。

图2a从前侧4示出发光设备1，光源即LED矩阵位于该侧上。图2a示出了其中隔离层的大小比照射区域的大小大得多的实施例。图2b示出了其中隔离层的大小比照射区域的大小仅仅略大的设备的另一实施例。如果需要小的设备，则可使用该实施例，例如，如果较大的设备不符合要被处置的组织的区域。

图3示出了使用并入（i）隔离的发光设备，例如在贴片的后侧上具有隔热层的贴片（实曲线），和（ii）另一隔离的发光设备，例如环绕体部件缠绕的并且覆盖有附加的覆盖层的同一贴片（虚曲线）中的脉冲驱动的光源的皮肤的温度响应。皮肤温度的增加对应于接通时间段，并且皮肤温度的降低对应于光源的关断时间段。利用增加的隔离，关断时间段中的温度降低被减小，允许更长的关断时间段。然而，并且这没有被预期到，同样在接通时间段，由于增加的隔离，温度的增加减小。这归因于增加的血管舒张的***响应。增加的血管舒张还导致较低的平均温度（在图3中，对于隔离的，41.5度，并且对于隔离的+缠绕的，40度）。因此，可以进一步增加照射水平并且于是可以进一步增加组织中的光诱导的效果，而无皮肤烧伤的风险。

因此，增加隔离具有许多有益的效果，例如能够实现增加照射、增加血管舒张、增加处置持续时间（较长的关断时间）、降低功率消耗/要求并且因此延长电池寿命。

该设备和使用以上描述的设备的附随的方法有效地减小了便携式和/或可穿戴设备中的功率消耗，特别是支持或者触发哺乳动物组织中的血管舒张过程作为居于光治疗的光生物学光诱导效果之后的例如肌肉疼痛的处置中的期望的效果的一部分的那些设备。接通间隔确实地激活了血管舒张和甚至在热量/光输入在关断间隔期间已经停止之后持续的光生物学响应。这些效果是有益的并且对于皮肤健康、伤口愈合和缓解疼痛是有效能的。

应当注意，组装的细节对于本发明不重要。理解的是，设想本发明的其它的变型，并且在一些情形中，可以在没有对应的其它特征的使用的情况下利用本发明的一些特征。因此，适当的是，以与本发明的范围相一致的方式宽泛地解释所附的权利要求。

另外，在实践要求保护的发明时，依据附图、公开内容和所附的权利要求的研究，本领域技术人员能够理解并完成所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它的元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。某些手段仅记载在相互不同的从属权利要求中这一纯粹事实不表明不能有利地使用这些手段的组合。

Claims (12)

1.一种针对在哺乳动物组织（2）附近的应用的发光设备（1），包括：

- 具有用于面对所述哺乳动物组织的前表面（4）和相对的后表面（5）的柔性体（3），所述柔性体容纳至少一个光源（6），其中所述至少一个光源（6）被布置用于照射所述哺乳动物组织（2）的照射区域；和

- 覆盖所述柔性体（3）的所述后表面（5）的隔热层（7），其中所述隔热层（7）具有比所述柔性体（3）更大的表面面积。

2.根据权利要求1的发光设备，其中所述隔热层由至少0.2、优选地至少0.4、更优选地至少0.5的隔离值表征，所述隔离值由热总体级别（TOG）定义。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光源是LED。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述光源包括分布在发光区域上方用于照射所述照射区域的多个LED。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，还包括用于控制所述光源输出的控制单元，其中所述控制单元被布置成根据预定的光发射的间隔驱动所述光源，并且其中所述间隔的持续时间是基于所述隔热层的隔离值。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述隔热层由包括在由以下构成的组中的材料制成：纺织物和泡沫。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述隔离层具有比所述发光区域的表面面积的两倍更大的表面面积。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述隔离材料是轻重量材料。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述哺乳动物是人类。

10.一种用于制造针对在哺乳动物组织（2）附近的应用的发光设备（1）的成套部件，所述成套部件包括：

- 具有用于面对所述哺乳动物组织的前表面（4）和相对的后表面（5）的柔性体（3），所述柔性体容纳至少一个光源（6），其中所述至少一个光源（6）被布置用于照射所述哺乳动物组织（2）的照射区域；和

- 适合于覆盖所述柔性体（3）的所述后表面（5）的隔热盖（7），其中所述隔热盖（7）具有比所述柔性体（3）更大的表面面积。

11.一种用于组装针对在哺乳动物组织（2）附近的应用的发光设备（1）的方法，包括以下步骤：

- 提供具有用于面对所述哺乳动物组织的前表面（4）和相对的后表面（5）的柔性体（3），所述柔性体容纳至少一个光源（6），其中所述至少一个光源（6）被布置用于照射所述哺乳动物组织（2）的照射区域；和

- 用隔热盖（7）覆盖所述柔性体（3）的所述后表面（5），其中所述隔热盖（7）具有比所述柔性体（3）更大的表面面积。

12.根据权利要求1至9中的任一项所述的发光设备的针对疼痛缓解的使用。