TWI514992B - 可攜式濕熱系統 - Google Patents

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TWI514992B TW098115916A TW98115916A TWI514992B TW I514992 B TWI514992 B TW I514992B TW 098115916 A TW098115916 A TW 098115916A TW 98115916 A TW98115916 A TW 98115916A TW I514992 B TWI514992 B TW I514992B
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Description

可攜式濕熱系統
本發明係針對可攜式熱傳送系統。詳言之，本發明係針對產生水蒸氣且提供濕熱之可攜式熱傳送系統。本發明亦包括製造可攜式熱傳送系統之方法及提供疼痛緩解、深肌加熱、增加血液流量、減少心臟作功、放鬆、傷口癒合、濕氣之傳送、活性劑之傳送、身體升溫、呼吸緩解、皮膚水合作用、增強睡眠及物理治療之方法。
本申請案主張2008年5月15日申請之美國臨時申請案第61/053,480號及2008年8月29日申請之美國臨時申請案第61/093,009號的權利，其中之每一申請案之全文以引用的方式併入本文中。
拋棄式熱敷包已變成一種應用熱來緩解暫時或慢性的身體疼痛(aches and pains)之不適的風行方式。拋棄式熱敷包通常包含用於產生熱之發熱組合物，其中發熱組合物通常包含金屬粉末、鹽及允許發熱組合物在金屬粉末氧化之後釋放熱之水。其他拋棄式或可再用裝置可使用由酸與鹼之中和作用產生之能量；無機鹽之水合作用之熱；可再加熱凝膠；及用於產生熱之電能。已發現該等裝置大體適合於與僵硬肌肉及關節、神經痛、背痛、風濕、呼吸系統症狀及其類似者相關聯之疼痛的治療。該等裝置通常產生熱但含有較少濕氣。
一些拋棄式加熱裝置可提供持續熱歷時自約一小時至約二十四小時之週期，且大體經描述為較不肮髒且比其他習知熱源(諸如，熱水療、熱毛巾、濕熱治療敷袋(hydrocollator)、加熱墊及彈性壓縮帶)更便於使用。然而，(諸如)藉由熱水療或熱毛巾傳送熱與濕氣兩者存在優勢。常常感覺濕熱更溫和及舒適，且可比乾熱更迅速地傳送熱及疼痛緩解。然而，傳送濕熱之習知方法(諸如，熱毛巾及熱水療)可能麻煩且不便利且大體不為可攜式的。另外，特定方法(諸如，熱毛巾)及主張傳送蒸汽熱之一些當前產品僅可傳送熱歷時一短時間週期(有時15分鐘或15分鐘以下)。
增強可攜式熱敷包裝置中之發熱反應以提供較長之加熱持續時間及/或提供熱及濕氣的各種方法包括將各種且不同的碳材料(諸如，活性及非活性碳材料)併入發熱組合物中。其他方法包括將保水劑(water-retainer)或保水材料添加至發熱組合物以允許存在過剩水且產生水蒸氣。
生產提供熱及濕氣之加熱裝置之其他方法包括試圖調節發熱反應之速率及範圍，產生水蒸氣，調節水蒸氣之溫度，及使使用者之皮膚與水蒸氣之可能損害皮膚之溫度絕緣。舉例而言，參見Ono之美國專利第6,629,964號。然而，用於提供熱及濕氣之熟知之加熱方法及裝置提供不充分之水蒸氣量，因為已知之裝置要麼不產生有效用於提供足夠熱及濕氣之水蒸氣量(特定言之，在深肌組織中)；要麼不產生歷時一長時間週期之水蒸氣，大體歷時小於約4至8小時，常常歷時小於1小時，且通常歷時約15分鐘。另外，先前技術之該等裝置經設計以傳送蒸汽或熱蒸氣本身。
另外，已知技術之裝置通常藉由使發熱組合物中之水汽化而產生水蒸氣。然而，已知含有活性碳及鐵之典型發熱組合物之熱效能對組合物中之水含量高度敏感且視組合物中之水含量而定。具體言之，發熱加熱單元中之水之過剩含量可導致加熱之緩慢速率。此係歸因於限制發生發熱反應所需之空氣之可用性的水。因此，空氣之限制導致緩慢加熱及非常少之水蒸氣產生或沒有水蒸氣產生。然而，藉由設法減少此種組合物中之水含量以便達成快速加熱速率，可顯著地減少發熱反應之持續時間；亦即，反應將迅速地結束，因為活性碳在其乾燥時喪失其吸附氧之能力。
另外，為了高的水汽化率，發熱組合物必須變得非常熱(>65℃)。此外，為了提供深肌加熱及深肌中之有效的、持續疼痛緩解，深肌溫度應高於38℃。然而，因為人類皮膚可能在升高的皮膚溫度(彼等熟習此項技術者咸信，溫度為高於約43℃)下受到損害，所以加熱裝置必須能夠保持人類使用者之皮膚溫度低於約43℃同時為皮膚及深肌提供高量之熱。因此，濕熱裝置必須藉由保持皮膚溫度低於約43℃而在傳送高含量之熱的同時保護皮膚免受發熱組合物之高溫。
因此，儘管用於提供熱及濕氣之技術中存在進步，但仍需要一種可攜式加熱裝置，其提供快速水蒸氣產生及加熱，提供持續之水蒸氣產生，傳送有效量之熱以提供深肌加熱，且維持皮膚溫度低於約43℃。
本發明包括一可攜式濕熱傳送系統，其包含：
(a)水蒸氣產生部分，其包含水蒸氣源及熱源；及
(b)水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一在預先選定之溫度範圍下傳送濕熱的鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面，其中濕熱之約15%至約95%為凝結之潛熱。
濕熱傳送系統可將水蒸氣-空氣混合物提供至潛熱傳送表面且，其中該水蒸氣-空氣混合物具有約30℃至約50℃之露點溫度。
本發明亦包括提供一治療裝置，其包含：可攜式濕熱傳送系統，該可攜式濕熱系統包含一包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；及水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一在預先選定之溫度範圍下傳送濕熱的鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面，且濕熱之約15%至約95%為凝結之潛熱。該裝置可為選自由以下各物組成之群之物品：背敷包、膝敷包、頸敷包、經期敷包、關節敷包、手/腕敷包、頸至臂敷包、面部敷包、腳敷包、身體敷包、毯子、繃帶、多用途敷包、貼片、敷墊及其組合。
本發明包括提供一治療裝置，其中水蒸氣產生部分包含複數個水蒸氣產生加熱單元，該等加熱單元包含微粒發熱組合物。
本發明亦包括提供一治療裝置，其中該熱源包含複數個加熱單元，該等加熱單元中之至少一部分排成一列；且其中一發泡體材料製成之條帶上覆該列加熱單元，從而提供平行於該列加熱單元之氣室。
本發明亦包括提供治療裝置，其包含：(a)可攜式濕熱傳送系統，該系統包含一包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分，其中該水蒸氣源為吸收至控水劑(water manager)上之水且該熱源為包含鐵之微粒發熱組合物；(b)水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含至少一水蒸氣-空氣混合層及至少一水蒸氣-空氣分布層，其中該水蒸氣-空氣混合層為包含選自由織布材料、不織布材料及其組合組成之群之材料的至少一層之通氣結構，且該水蒸氣分布層包含至少一發泡體材料層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一在預先選定之溫度範圍下傳送濕熱的鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面。濕熱之約15%至約95%為凝結之潛熱。
本發明亦包括為使用者提供效益之方法，其包含：提供一可攜式濕熱傳送系統，該可攜式濕熱傳送系統包含一包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；及水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一在預先選定之溫度範圍下傳送濕熱的鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面；將該系統應用至使用者之一表面，其中該潛熱傳送表面最接近使用者之該表面而定位；開始該系統之加熱；及在預先選定之溫度範圍下將濕熱轉移至使用者之皮膚，其中該濕熱為約15%至約95%的凝結之潛熱。
本發明之提供濕熱之裝置及方法可增進疼痛緩解之速度，增加深肌溫度，增加血液流量，且減少心臟作功。另外，本發明之裝置及方法可輔助傷口癒合，提供身體升溫，傳送活性劑，傳送濕氣至皮膚，提供放鬆，提供呼吸緩解，增強睡眠，輔助加熱區域之物理治療，促進或增強手術後恢復，促進或增強損傷恢復及其組合。本發明之裝置及方法亦可用於美容及治療組合物至及經由皮膚及黏膜之改良的、可控制的及均一的應用。
本發明包括一可攜式濕熱傳送系統，其包含：包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層，該水蒸氣-空氣分布層具有一鄰近該水蒸氣調節部分而安置之潛熱傳送表面。該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通，且空氣及水蒸氣可在水蒸氣產生部分與水蒸氣-空氣調節部分內及之間流動。潛熱傳送表面鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置。濕熱系統之潛熱傳送表面在預先選定之溫度範圍下傳送濕熱，且濕熱之約15%至約95%為凝結之潛熱。對於用於在人類皮膚上使用之可攜式濕熱系統，預先選定之溫度應為將不損害或燒傷皮膚之溫度(較佳低於約43℃)。
本發明之可攜式濕熱傳送系統將熱安全地且迅速地傳送至人體。本發明亦包括用於將熱安全地且迅速地傳送至身體之方法，用於提供深部組織加熱、疼痛緩解、傷口癒合、減少心臟作功、放鬆、增加血液流量、傳送濕氣、增強睡眠、物理治療及傳送活性劑之方法。本發明之裝置及方法可傳送持續之濕熱歷時高達約8小時。系統可為單次用拋棄式系統或可併入可再用或部分可再用系統中。
此處將在與人體一起使用之情況下描述可攜式濕熱傳送系統。然而，如熟習此項技術者將瞭解，本文中所描述之可攜式濕熱系統及方法可同等地適用於與其他動物、植物或無生命物體一起使用，從而認識到潛熱傳送表面之最大溫度及所傳送之熱之總量可使用本文中所論述之方法來調整以最佳化用於預定配戴者之效能。舉例而言，動物體溫及大小可大體上不同於人類之體溫及大小且因此可能需要變化選定之溫度範圍及/或待轉換為水蒸氣之濕氣之量及/或所使用之加熱單元之數目以適應選定種類之生理學及/或解剖學。
本發明可包含以下或由以下組成或基本上由以下組成：本文中所描述的本發明之元件及限制，以及本文中所描述之額外或可選成份、組份或限制中之任一者。
如本文中所使用，「水蒸氣」指代氣態水。「水蒸氣-空氣混合物」及「水蒸氣-空氣混合」指代將空氣添加至如本文中所定義之「水蒸氣」。必須添加能量以實現將液態水改變成水蒸氣之相變。在本文中所論述之例示性實施例中，使用熱能。經添加以實現自液態水至水蒸氣之相變之能量為蒸發之潛熱。蒸發能量之潛熱係在水蒸氣至液態水之凝結之相變之後釋放且被稱作凝結之潛熱。如本文中所使用之字「蒸汽」亦指代氣態水，且術語「水蒸氣」與「蒸汽」在本文中可互換地使用，理解「蒸汽」僅指代水蒸氣而非水蒸氣與液態水滴之混合物。
如本文中所使用，「露點」溫度指代水蒸氣-空氣混合物在其中的水蒸氣開始凝結之前必須冷卻至之溫度。
「濕度比」為水蒸氣之重量與乾空氣之重量的比率。
如本文中所使用之「潛熱」指代在相變(亦即，至或自固體、液體或氣體)期間由物質釋放或吸收之熱之形式的能量之量。
如本文中所使用之「濕氣」指代水。
如本文中所使用之「濕熱」指代可轉移之熱能之約15%至約95%為水蒸氣之凝結之潛熱的形式的熱。因為水蒸氣及水蒸氣凝結與濕熱相關聯，所以濕熱包括濕氣組份。濕熱傳送系統亦可轉移水蒸氣及液態水(當發生凝結且釋放潛熱時)。因為濕熱傳送系統在一些實施例中可結合另一類型之熱傳送系統操作，所以應理解，潛熱之形式的可轉移之熱能之約15%至95%意謂用於濕熱傳送系統且濕熱之此產生位準應由濕熱傳送系統維持歷時至少約10分鐘，或者，歷時至少20分鐘，且或者，歷時至少30分鐘。
如本文中所使用之「預先選定之溫度」可包括規定溫度加上或減去-1℃或者加上或減去2℃，或最大溫度(亦即，不大於規定溫度之溫度)或溫度範圍，理解預先選定之溫度意謂溫度行為可預測且可在規定條件下再生。
術語「活性」或「活性劑」及「治療劑」在本文中可互換地使用，且包括醫藥活性劑以及具有所要或有益之效應之物質(諸如，美容劑或芳香療劑)。
如本文中所使用之術語「表面」可包括表面本身或一(或多個)材料層中之一層。
如本文中所提供的術語活性劑之「有效量」或「治療有效量」經定義為該劑之至少足夠提供所要之治療效應的量。
術語「中值粒徑」意謂存在與具有小於指定中值大小之大小之粒子一樣多的具有大於指定中值大小之大小之粒子。
其他定義在本發明之描述內出現時根據需要而提供。
除非另外規定，否則本文中所揭示的所有測徑規量測之厚度係根據ASTM方法第D5729號來量測。
除非另外規定，否則本文中所揭示的所有基本重量係根據ASTM方法第D3776號來量測。
除非另外規定，否則本文中所揭示的所有透氣性係根據ASTM方法第D737號來量測。
除非另外規定，否則本文中所揭示之所有濕蒸氣滲透率(MVTR)係根據ASTM方法第E96號來量測。
除非另外規定，否則所有百分比、份數及比率係以重量計。屬於所列之成份及組份之所有該等重量係基於特定成份含量且，因此，除非另外規定，否則不包括可包括於可購得之材料中之載體或副產物。
濕熱傳送系統
濕熱之生理學效益(諸如，快速疼痛緩解、深肌加熱及增加血液流量)僅可在濕熱裝置傳送特定的、有效量之濕熱的情況下達成。為了有助於便利使用，需要濕熱傳送系統為可攜式。本發明提供可攜式、便利的、安全濕熱傳送系統中之有效量之濕熱的傳送。本發明之可攜式濕熱傳送系統包括：包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層及潛熱傳送表面。具體言之，該結構經設計以提供水蒸氣及空氣混合及分布，從而提供快速的、安全的、有效的及持續的濕熱產生及轉移。
在圖1中提供例示性濕熱系統之橫截面示意圖。參看圖1，系統包含水蒸氣產生部分10及水蒸氣-空氣調節部分20。水蒸氣-空氣調節部分20包含水蒸氣-空氣混合層24及水蒸氣-空氣分布層22。如圖1展示，水蒸氣-空氣調節部分20***於水蒸氣產生部分10與潛熱傳送表面30之間。圖1中所展示之濕熱傳送系統進一步包含外表面層40。外表面40最接近於水蒸氣產生部分10且與潛熱傳送表面30相對而定位。
在一項實施例中，水蒸氣產生部分產生在約50℃至約70℃之溫度下之水蒸氣。當形成水蒸氣時，不僅水蒸氣升溫而且熱被儲存為汽化之潛熱。為了產生水蒸氣，必須迅速地加熱水蒸氣源且傳送高水汽化率歷時至少約10分鐘較佳約30分鐘或30分鐘以上之時間週期。當水蒸氣凝結時，釋放所儲存之汽化熱。由於水蒸氣在凝結時由潛熱轉移之熱之量值且因為水蒸氣容易產生且可用，所以水蒸氣為轉移熱之理想候選者。在本文中所描述之例示性實施例中，使用發熱熱組合物(諸如，如在美國申請案第11/233916號中所揭示的以鐵為主之熱組合物)來產生用於產生水蒸氣之熱。然而，如熟習此項技術者將瞭解，其他熱材料組合物及/或熱源及/或其他能源可同樣用於在本發明之實踐中產生熱。
在例示性實施例中，水蒸氣產生部分包括用於產生熱及可用於汽化之水之熱組合物。視需要，可互混此等組份。
濕熱系統之水蒸氣-空氣調節部分具有多個用途及功能。第一功能係允許足夠空氣進入水蒸氣產生部分以支援發熱反應。提供足夠空氣以支援發熱反應係重要的，因為可攜式濕熱傳送系統之可滲透部分緊靠著身體佩戴。為了使發熱組合物中之水汽化，組合物之溫度可與約70℃一般高。然而，因為人類皮膚在約43℃下可燒傷，所以必須保護人類皮膚免受熱發熱組合物。因此，在目前濕熱傳送系統中，當產生水蒸氣時，水蒸氣經由水蒸氣-空氣調節部分/至水蒸氣-空氣調節部分中而離開水蒸氣產生部分。當水蒸氣通過水蒸氣-空氣調節部分時，水蒸氣與空氣混合且經分布以使得蒸氣-空氣混合物之露點溫度降低至預先選定之溫度範圍。對於人類之一般使用，此較佳為不傷害皮膚或其他組織之溫度。習知地，咸信約43℃或低於43℃為將不燒傷皮膚之溫度。然而，應認識到，皮膚與高溫源之接觸將僅在皮膚於接收能量時不能夠耗散能量時才導致燒傷。因此，能量轉移以及溫度為組織損害之可能性之決定因素。通常，在乾燥或傳導性熱轉移中，當皮膚溫度超過約43℃時發生燒傷。然而，不希望遵循理論，咸信在濕熱之狀況下，大量能量經由凝結之潛熱而轉移。因此，水蒸氣空氣混合物之溫度可比(例如)約50℃高得多，且若由水蒸氣轉移之能量之量不足及/或能量轉移之速率不足以使皮膚溫度升高高於43℃及/或能量耗散之速率足以將皮膚溫度維持在約43℃或低於43℃，則皮膚將不會燒傷。
本發明之系統使得能夠使用高於約43℃之溫度而不傷害人類組織。先前認為離開濕熱裝置之水蒸氣之本身溫度必須降低至小於約50℃(如藉由乾球溫度計或熱電偶量測)以便防止皮膚燒傷。然而，發明者已發現，組織損害及/或能量轉移之可能性並不是可靠地反應於如藉由習知乾球溫度計或熱電偶量測之溫度中，而是更可靠地與水蒸氣之露點溫度有關。不同於乾球溫度，露點溫度與氣體混合物中之水蒸氣之量有關。露點溫度藉由水蒸氣-空氣混合物之濕度比(其為空氣中之濕氣之絕對含量)來判定。露點溫度與濕度比之關係係露點溫度隨著濕度比增加而增加。與其乾球溫度(亦即，顯熱)相比較，水蒸氣-空氣混合物之能量含量更受水蒸氣之量(亦即，所儲存之潛熱)影響。在調節水蒸氣-空氣比率中，水蒸氣-空氣混合物之乾球溫度中可能存在偶然減小。然而，不需要調節水蒸氣-空氣混合物之乾球溫度，因為溫度改變中所獲得或損失之能量顯著小於作為潛熱而存在之能量。因此，經由潛熱而轉移之能量之量可藉由調節水蒸氣-乾空氣比率而控制。此種比率可表示為水蒸氣之磅/乾空氣之磅或表示為水蒸氣之kg/乾空氣之kg。
作為調節露點溫度(而不是調節乾球溫度點)之重要性之說明，考慮例示性條件A與B，其中條件A與B具有相同焓或能量含量但具有不同量之水蒸氣。條件A為在飽和點(最大量水蒸氣)之水蒸氣-空氣混合物且具有約43.3℃(約110℉)之乾球溫度。因為混合物飽和，所以乾球溫度與露點溫度相同。條件A下之水蒸氣-空氣比率為約0.06 lb水蒸氣/lb乾空氣。
條件B具有較低濕度，或較不飽和之水蒸氣-空氣混合物及約0.052 lb水/lb之水蒸氣-空氣比率。為了具有與條件A相同之能量含量，條件B需要在顯著高於條件A之乾球溫度(約60℃)。條件B之約0.052 lb水/lb乾空氣之水蒸氣-空氣比率對應於約40.6℃之露點溫度。當水蒸氣-空氣混合物(諸如，條件B之水蒸氣-空氣混合物)接觸皮膚時，其在60℃下將不會燒傷皮膚，因為熱轉移速率非常緩慢。當水蒸氣-空氣混合物接觸皮膚時，水蒸氣-空氣混合物將冷卻且在約40.6℃(約105℉)下凝結於皮膚上，當水蒸氣-空氣混合物凝結時，能量轉移速率將非常高但將不會燒傷皮膚，因為水蒸氣-空氣混合物之凝結溫度或露點溫度僅為40.6℃。與此對比，條件A之水蒸氣-空氣混合物將在約43.3℃(約110℉)下凝結於皮膚上且快速地轉移其潛熱含量。因此，條件A造成比條件B大的引起皮膚燒傷之風險，即使條件A之乾球溫度顯著小於條件B下之水蒸氣-空氣混合物之乾球溫度。
因此，不同於先前技術，與調節水蒸氣-空氣混合物之乾球溫度相對比，本發明調節水蒸氣-空氣混合物比率。藉由調節水蒸氣-空氣比率，凝結溫度或露點溫度得以控制。當水蒸氣-空氣比率經調節至小於約0.085 lb水蒸氣/lb乾空氣時，露點溫度小於50℃。較佳地，將水蒸氣-空氣比率調節至小於約0.060 lb水蒸氣/lb乾空氣將水蒸氣-空氣混合物之露點溫度降低至小於43℃。控制濕熱敷包之露點溫度中的優點中之一者在於：系統之熱力學提供一溫度調變，其中潛熱之轉移藉由皮膚溫度來調變(亦即，潛熱在露點下轉移。因此，除非皮膚溫度處於或低於水蒸氣之露點，否則將不發生轉移)。此特定用於皮膚不可耗散熱之風險群體以及歸因於低血液流量、高脂肪含量及其類似者之正常群體。藉由將露點溫度控制至小於43℃，可防止對於風險群體之皮膚燒傷，因為藉由潛熱之轉移將在皮膚溫度到達露點溫度時停止。
因此，為了避免皮膚燒傷，水蒸氣與乾空氣之量或比率必須經調節以使得水蒸氣在不會引起對組織之傷害之溫度下凝結。對於人類皮膚，(例如)若露點溫度小於約43℃，則將不發生對組織之傷害。
對於需要較高露點溫度之應用(諸如，對於一些治療應用)，水蒸氣空氣比率可較高。在此等應用中，皮膚溫度仍可低於43℃，因為發明者已驚人地發現：藉由使用本發明之濕熱系統，血液灌流中存在顯著增加。視需要，假定高水蒸氣-空氣混合物與皮膚之接觸時間短及/或僅允許水蒸氣之一部分凝結於皮膚處，則亦可使用高露點溫度。短接觸時間限制可用於接觸皮膚之水蒸氣之量。或者，系統可經設計以使得水蒸氣之一部分經引導至皮膚且允許水蒸氣之一部分遠離皮膚逸出系統。接觸時間及或允許接觸皮膚之水蒸氣-空氣混合物之量可受敷包設計及受敷包中之加熱單元位置影響。
本發明之可攜式濕熱傳送系統選擇性地引導水蒸氣。在意欲用於人類使用之系統中，將水引導朝向使用者之皮膚。對於人類使用，到達皮膚之水蒸氣將具有在約36℃至約50℃或者約36℃至約45℃或者約36℃至約43℃或者約36℃至約42℃或者約38℃至約42℃及或者約38℃至約40℃的所要之治療露點溫度下之露點。系統可將水蒸氣引導至選定之目標歷時約二十秒至約八(8)小時或者約二十分鐘至約五(5)小時及或者約二分之一(1/2)小時至約兩(2)小時之週期。對於人類使用，可針對需要該處理之人適當地選擇最大皮膚溫度及將皮膚溫度維持在最大皮膚溫度之時間之長度，以便達成所要之治療效益而無任何不利事件(諸如，皮膚燒傷)。水蒸氣-空氣調節部分確保將治療量之濕熱傳送至使用者之皮膚而無不利效應。
濕熱系統之水蒸氣-空氣調節部分具有水蒸氣空氣混合層及水蒸氣空氣分布層。另外，當水蒸氣-空氣調節器之一功能為調整水蒸氣與空氣之比例時，水蒸氣-空氣調節部分必須與水蒸氣產生部分流體連通，其中水蒸氣在水蒸氣空氣產生部分與水蒸氣-空氣調節器部分之間自由地通過。在一例示性實施例中，水蒸氣-空氣調節部分鄰近水蒸氣產生部分。另外，水蒸氣-空氣調節部分需要空氣之供應以實現水蒸氣-空氣比率調整但因為特定比率或比率範圍係所要的，所以需要空氣供應之調節。可(例如)藉由控制用於建構系統之材料之密度及/或孔隙率或者藉由使用水及/或不可滲透空氣之材料中之通道及孔而調節空氣供應。
水蒸氣-空氣調節部分與最終使用者之間的界面為潛熱傳送表面。在例示性人類應用之狀況下，此將為濕熱傳送系統之最接近人類皮膚之表面。在一些實施例中，潛熱傳送表面可接觸或部分地接觸皮膚表面。在其他實施例中，可能需要在潛熱傳送表面與皮膚之間具有小氣隙。在濕熱傳送系統中，將所產生之水蒸氣優先地引導朝向潛熱傳送表面。可使水-蒸汽通過潛熱傳送表面至使用者，水-蒸氣可凝結於將潛熱能量轉移至使用者之潛熱傳送表面處，或者，可發生水蒸氣凝結與水-蒸氣轉移之組合。
已選擇潛熱傳送「表面」之術語。然而，表面不意欲限於任何特定幾何形狀，且包括(但不限於)平坦表面、波狀表面及不規則表面。潛熱傳送表面可包含一材料層。視需要，潛熱傳送表面可整體地附接至水蒸氣空氣-調節器部分，及/或水蒸氣空氣-調節器部分之一部分之表面。或者，(例如)潛熱傳送表面可為用於系統之可再用固持器之一部分。
水蒸氣產生部分
本發明之水蒸氣產生部分含有至少一水蒸氣源及一熱源。水蒸氣源可以許多方式產生能量及水蒸氣。熱源之非限制性實例包括化學能；由酸與鹼之中和作用產生之能量；無機鹽之水合作用之熱；可再加熱凝膠；及電能。可將水蒸氣源與熱源組合。舉例而言，發熱加熱單元可包括作為濕熱傳送系統之水蒸氣產生部分的燃料(亦即，熱源)與水及/或固持於控水劑(water manager)中之水的混合物。或者，水與燃料(亦即，熱源)可分離，其中水自儲集器供應或經應用至諸如皮膚之表面且接著與由熱產生源產生之熱接觸。在包含與水不相容之能源(諸如，電氣元件)之水蒸氣產生部分中，能源可用於加熱分離的含水元素以產生水蒸氣。用於本發明中之水蒸氣產生部分之一非限制性實例使用包括形成於至少一水蒸氣產生加熱單元中之控水劑中之水的發熱組合物。濕熱傳送系統可含有單一加熱單元或複數個加熱單元。複數個加熱單元在本發明之系統中尤其有用。複數個加熱單元允許各種大小及形狀之可撓性系統。另外，複數個加熱單元之使用允許用於控制露點之水蒸氣-空氣混合比率之容易控制。舉例而言，可藉由增加/減小加熱單元之數目而增加/減小用於固定水-蒸氣混合及通氣設計之露點溫度。驚人地，發明者亦發現：可藉由變化水蒸氣產生部分之每一單位面積所使用之加熱單元的數目而控制加熱之持續時間及所傳送之總能量。每面積之加熱單元之數目愈大，所提供之加熱之持續時間愈長。每面積之加熱單元之數目愈少，所提供之加熱之持續時間愈短。在一些實施例中，可能需要使用濕熱傳送系統與其他類型之加熱單元(諸如，乾加熱單元)之組合。
發熱組合物
在一項例示性實施例中，藉由包含微粒發熱組合物之發熱加熱單元來提供用於產生水蒸氣之熱能。發熱組合物包含可流動之微粒預混合物及鹽水溶液。美國專利申請案第11/233916號中所揭示之發熱組合物為合適之發熱燃料組合物之例示。
微粒發熱組合物具有所要之特徵與必須經處理以達成所要特徵之特定考慮事項兩者。舉例而言，可以兩種主要方式藉由發熱組合物之微粒組份之粒徑來影響發熱加熱單元之效能。第一，發熱組合物之微粒組份之粒徑的變化可導致發熱組合物內之粒子分離或偏析。粒徑直接影響粒子遷移率且微粒組份之遷移率可變化，從而導致粒子分離或偏析。發熱組合物之歸因於粒子偏析之改變可導致小於最佳及/或所要之反應行為。
本文中所定義之發熱組合物包含具有所界定之中值粒徑範圍之微粒組份以使得發熱組合物抵抗粒子分離或偏析。然而，預期具有高於或低於本文中所界定之範圍之中值粒徑範圍的微粒組份適合用於本文中所定義之發熱組合物中。
可藉由發熱組合物之微粒組份之粒徑而影響發熱加熱單元之效能的第二方式在於粒徑影響空氣通過微粒發熱組合物之可近接性。為了支援及持續用於釋放水蒸氣之劇烈發熱反應，微粒發熱組合物應為多孔的以使空氣可自由近接微粒發熱組合物之反應物。微粒發熱組合物應為多孔的，甚至最初具有高水含量(用於高水蒸氣產生)且在整個反應中保持多孔。為了成為多孔且保持多孔，微粒發熱組合物需要具有有效的控水劑組份，且發熱組合物之組份之粒徑應展現疏鬆粒子填充行為。不希望受理論束縛，咸信適當孔隙率及維持孔隙率為產生具有長的熱產生週期(亦即，歷時約8-24小時之熱產生)之加熱單元及產生在複數個加熱單元中具有一致的、可再生行為之組合物的重要因素。
在一項實施例中，本發明之加熱單元包含微粒發熱組合物，其在加熱單元併入可攜式濕熱傳送系統中時提供用於可靠加熱及因此於數分鐘至數小時之時框期間的可靠且實質之水蒸氣產生。例示性微粒發熱組合物包含微粒預混合組合物及鹽水溶液。
微粒預混合組合物之組份可包括鐵粉末、碳、吸收劑膠凝材料及水，下文中詳細地描述該等組份。鹽水溶液之組份可包括金屬鹽、水及視需要氫氣抑制劑(諸如，硫代硫酸鈉)。大體藉由建構微粒預混合組合物且快速地將預混合物配入鹽水溶液中以導致形成發熱組合物來製備本文中所定義之微粒發熱組合物。
為了用於濕熱裝置中，微粒發熱組合物應具有提供快速初始加熱且亦提供熱歷時持續之時間週期的能力。此項技術中已知之典型發熱加熱裝置大體可快速地提供高含量之熱但僅持續幾分鐘，或可提供熱歷時持續之時間週期但可能花費高達約30分鐘來加熱。本發明提供部分藉由選擇微粒發熱組合物內之組份而達成的快速且持續之加熱。以非限制性實例說明，可藉由修改組份粒徑而控制加熱之速度、加熱之持續時間及發熱反應之溫度。
借助於說明，修改發熱反應之一個特定方法涉及使用具有約200 μm之中值粒徑之鐵粉末及具有約300 μm之中值粒徑之吸收劑膠凝材料，其中吸收劑膠凝材料與鐵粉末之中值粒徑比為約1.5：1。吸收劑膠凝材料與鐵粉末之此特定比率提供展現難以藉由習知發熱組合物達成的快速初始加熱及水蒸氣產生之發熱組合物。不希望遵循理論，咸信試圖將高含量之濕氣併入習知發熱組合物中會在填隙粒子空隙中產生水，水限制氧流動且減緩初始加熱之速率。為了將水保持在填隙粒子空隙體積之外，常常將控水劑併入發熱組合物中以吸收過剩濕氣。然而，歸因於使用非常精細之鐵粒子(基於鐵氧化反應受鐵粒子之表面積限制之信念)之技術中的一般慣例，大多數控水劑(諸如，蛭石及吸收劑膠凝材料)具有顯著大於鐵粒子之粒徑。因此，按照慣例，咸信小鐵粒子增加鐵表面積。
然而，如發明者在美國專利申請案第11/233916號中發現及描述，孔隙率為反應速率中之重要因素。因此，控水劑與鐵之粒子之間的大小差異可促進粒子偏析及緊密粒子填充，從而抑制反應。舉例而言，當控水劑與鐵粒子之粒徑比大於約7：1時，可發生緊密粒子填充及反應之抑制。
因此，在本發明之情況下，使用具有吸收劑膠凝材料與鐵粉末之特定中值粒徑比之發熱組合物來達成所要之填充。選定之粒徑分布及比率有助於防止填隙粒子空隙體積中之過剩水，且防止粒子偏析及填充空隙體積，以便達成初始加熱之較快速率。本發明中之吸收劑膠凝材料與鐵粉末之中值粒徑比為約10：1至約1：10，或者約7：1至約1：7，或者約5：1至約1：5，及或者約3：1至約1：3。
鐵
咸信，本文中所定義之例示性微粒發熱組合物在鐵粉末氧化之後釋放熱。不存在對鐵粉末之純度、種類、大小等之特定限制，只要其可用於經由與水及空氣之氧化反應而產生熱產生即可。
本發明之微粒發熱組合物包含濃度在約10%至約90%或者約30%至約88%及或者約50%至約87%(以乾預混合組合物之重量計)之範圍內的一或多個鐵粉末組份。另外，本發明之系統可包含大於約0.1 g鐵粉末/cm3之加熱單元。
鐵粉末之合適來源之非限制性實例包括鑄鐵粉末、還原鐵粉末、電解鐵粉末、廢鐵粉末、海綿鐵、生鐵、熟鐵、各種鋼、鐵合金、此等鐵源之經處理變體及其組合。
海綿鐵為鐵粉末之一種可尤其有利之來源(歸因於海綿鐵之高內表面積)。因為內表面積比外表面積大幾個數量級，所以不可藉由粒徑來控制反應性。可購得之海綿鐵之非限制性實例包括可自位於USA之New Jersey之Hoeganaes公司購得的M-100及F-417。
具有約50 μm至約400 μm或者約100 μm至約400 μm及或者約150 μm至約300 μm之中值粒徑的鐵粉末為適合用於本文中之例示性大小。其他大小同樣可適合，只要鐵之中值粒徑與吸收劑膠凝材料之中值大小之比率使得粒子之大小及分布提供具有足夠空隙體積之粒子填充以允許空氣之大體上自由近接。
可使用篩選法(諸如，ASTM方法B214中所揭示之方法)來判定鐵粉末及本文中所定義之任何其他微粒組份之中值粒徑。大體而言，經由由不同大小組成之一系列篩網來篩分粒子，且量測保持於每一篩上之粒子之重量分率。接著使用每一篩中之粒子之重量分率來建構累積的重量分布曲線。藉由相對於小於保持於下一最大篩網上之粒徑之粒子的累積添加之重量百分比繪製粒徑而建構累積的重量分布曲線。自累積的重量分布曲線判定中值直徑，其中以與累積重量之50%對應之粒徑來定義中值直徑。關於建構累積的重量分布曲線之細節在粒徑量測中之「呈現大小分析資料之方法(Methods of Presenting Size Analysis Data)」(第153-156頁，第4版本，Terrence Allen(1990))中加以描述。
碳
在本發明之一實施例之例示性微粒發熱組合物中，包含濃度在約1%至約25%或者約1%至約15%及或者約1%至約10%(以組合物之重量計)之範圍內的一或多個碳組份。
適合用於本文中之碳之非限制性實例包括活性碳、非活性碳及其混合物。碳組份具有約25 μm至約200 μm及或者約50 μm至約100 μm之中值粒徑。活性碳特別有用。另外，各種碳之組合亦有用。
活性碳在內部結構中極其多孔，從而給予其尤其優良之氧吸附能力。事實上，當活性碳被弄濕時，活性碳具有極佳地吸附氧之能力，因此允許活性碳充當氧化反應中之催化劑。在存在高吸水材料(諸如，吸收劑膠凝材料或蛭石)之情況下，水對於碳之可用性可受限制。因此，重要的是在添加高吸水材料之前將活性碳預先弄濕。不受理論束縛，咸信：由於當將微粒預混合物配入鹽水中時活性碳不能有效地完成抵抗高吸水材料，所以應將活性碳預先弄濕。當活性碳被預先弄濕時，釋放吸附之熱以使得由活性碳吸收之水處於熱力學低能態中且因此水不會自活性碳遷移至高吸水材料。因此，當添加高吸水材料時，活性碳保持濕的，且能夠充當用於吸附氧之催化劑。
除催化行為之外，活性碳可提供充當用於發熱反應及/或吸附氣味(諸如，由鐵粉末之氧化引起之彼等氣味)之輔助控水劑的優點。
合適碳之非限制性實例包括適合用於本文中的由椰子殼、木材、木炭、煤、硬灰煤及其類似者及其組合所製備之活性碳，但由其他原材料(諸如，畜產品、天然氣、脂肪、油、樹脂及其組合)所製備之彼等活性碳亦有用。不存在對所使用之活性碳之種類的限制。然而，較佳之活性碳具有優良之氧吸附能力。可購得之活性碳之實例為可自位於USA之VA之Covington的MeadWestvaco購得的活性碳。
另外，本文中所定義的微粒發熱組合物中之碳之量應最小以便最大化填隙粒子空隙體積。碳通常為最精細之粒子組份，且過剩碳可導致碳填滿其他材料之較大粒子之間的填隙粒子空隙體積。因此，由於用於本文中的相對高含量之吸收劑膠凝材料，所以用於產生濕熱之發熱組合物中所需的碳之量大體顯著低於用於習知之發熱組合物中之量。因此，本文中之碳主要用於其催化活性且最低限度地用於其保水性質。
因為低含量之預先弄濕之碳使得預混合物能夠容易地吸收鹽水溶液，所以本發明之加熱單元之高速製造亦高度需要低含量之預先弄濕之碳。在高含量之碳之情況下，歸因於碳之弄濕，所以鹽水吸收速率緩慢。因此，低含量之預先弄濕之碳顯著增加本文中所定義之加熱單元之製造速率。
吸收劑膠凝材料
本發明之微粒發熱組合物包含濃度在約1%至約25%或者約1%至約15%及或者約1%至約10%(以組合物之重量計)之範圍內的一或多個吸收劑膠凝材料。
適合用於本文中之吸收劑膠凝材料(「AGM」)致能本發明之微粒發熱組合物內的物理上或化學上之保水。詳言之，吸收劑膠凝材料用作以受控方式儲存用於釋放之水及釋放水的功能。在加熱之後，所儲存之水自AGM釋放且藉由吸收熱而轉換成水蒸氣，因此，作為水蒸氣中之汽化之潛熱而儲存熱能。另外，可利用所儲存之水之一部分來維持活性碳濕氣含量。藉由將過剩水儲存於AGM(而不是填隙粒子空隙體積)中，加熱單元中之發熱組合物能夠使鐵快速地氧化且產生高得足以產生自儲存於AGM中之水產生之水蒸氣的內部溫度。由於AGM之高保水能力，加熱單元中之發熱組合物在持續之時間週期期間保持高度反應。儘管不希望受理論束縛，但咸信AGM可防止或抑制液態水進入及/或維持於微粒發熱化合物之填隙空隙中，藉此有助於防止發熱組合物之「溢流」。
合適之吸收劑膠凝材料之非限制性實例包括具有吸收流體性質且可在與水接觸之後形成水凝膠之彼等吸收劑膠凝材料。此種吸收劑膠凝材料之一實例為基於多酸(例如，聚丙烯酸)之形成水凝膠的吸收劑膠凝材料。此類型之形成水凝膠之聚合材料為在與諸如水之液體接觸之後吸入該等流體且藉此形成水凝膠之彼等材料。此等特別有用之吸收劑膠凝材料大體包含由可聚合、不飽和之含酸單體所製備的大體上不溶於水、輕微交聯、部分中和、形成水凝膠之聚合物材料。在該等材料中，由不飽和之含酸單體形成之聚合組份可包含整個膠凝劑或可接枝至其他類型之聚合物部分(諸如，澱粉或纖維素)上。丙烯酸接枝澱粉材料為此後者類型。因此，特定合適之吸收劑膠凝材料包括水解丙烯腈接枝澱粉、丙烯酸接枝澱粉、聚丙烯酸酯、順丁烯二酸酐為主之共聚物及其組合。聚丙烯酸酯及丙烯酸接枝澱粉材料特別有用。可購得之聚丙烯酸酯之非限制性實例包括可自位於USA之Tennessee之Chattanooga的Nippon Shokubai購得之彼等聚丙烯酸酯。
吸收劑膠凝材料具有約300 μm至約800 μm或者約400 μm至約800 μm及或者約500 μm至約800 μm之中值粒徑。已展示具有300 μm或大於300 μm之中值粒徑的吸收劑膠凝材料貢獻最小粒子偏析效應或不貢獻粒子偏析效應。減少偏析效應提供改良之持續溫度以便在不具有諸如皮膚燒傷之不利事件之情況下達成所要之治療熱效益。減少偏析效應亦允許包含複數個加熱單元且提供高達五個小時之濕治療熱之可攜式熱傳送裝置的高速生產。
如上文所描述，本文中所定義之微粒發熱組合物具有吸收劑膠凝材料與鐵粉末之特定中值粒徑比。已發現，包含所定義的選定之中值粒徑比之此等組份的發熱組合物展現最小偏析效應或無偏析效應，其產生滿足用於所要之治療濕熱效益之預定熱行為的發熱組合物。
除吸收劑膠凝材料之外，本發明之微粒發熱組合物可視需要而包含具有毛細管功能及/或親水性之其他保水材料。可在微粒發熱組合物中包括濃度在約0.1%至約25%或者約0.5%至約20%及或者約1%至約15%(以組合物之重量計)之範圍內的此等可選保水材料。該等可選保水材料之非限制性實例包括蛭石、多孔矽酸鹽、木材粉末、木粉、棉花、紙張、植物性物質、羧甲基纖維素鹽、無機鹽及其組合。吸收劑膠凝材料及可選保水材料在美國專利第5,918,590號及第5,984,995號中進一步加以描述。
金屬鹽
本發明之微粒發熱組合物包含濃度在約0.5%至約10%或者約0.5%至約7%及或者約1%至約5%(以組合物之重量計)之範圍內的一或多個金屬鹽。
適合用於本文中之金屬鹽之非限制性實例包括充當用於活化鐵粉末之表面以有助於與空氣之氧化反應的反應促進劑且提供至發熱組合物之電導以持續腐蝕(亦即，氧化)反應的彼等金屬鹽。一般而言，存在可單獨或組合使用以持續鐵之腐蝕反應的若干合適之鹼、鹼土及過渡金屬鹽。
合適之金屬鹽之非限制性實例包括硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽及其組合。硫酸鹽之特定非限制性實例包括硫酸鐵、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸錳、硫酸鎂及其組合。氯化物之特定非限制性實例包括氯化銅、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、氯化錳、氯化鎂、氯化亞銅及其組合。氯化銅、氯化鈉及其混合物為特別有用之金屬鹽。可購得之氯化鈉之實例包括可購自位於美國伊利諾州芝加哥市之Morton Salt的氯化鈉。
水
本發明之微粒發熱組合物包含濃度在約1%至約50%或者約1%至約35%及或者約5%至約33%(以組合物之重量計)之範圍內的水。適合用於本文中之水可來自任何適當來源，適當來源之非限制性實例包括自來水、蒸餾水、去離子水或其任何混合物。
已知發熱加熱單元之熱效能對濕氣含量高度敏感，少量水僅給予短反應時間且太多水減緩所要之加熱速率及/或「溢流」加熱單元並終止反應。在產生濕熱之裝置中，挑戰更大，因為需要水之供應來產生濕熱之水蒸氣。然而，已發現，本發明之具有藉由鐵及AGM之粒徑之大小及分布的選擇而形成之填隙空間的粒子發熱組合物不僅提供在反應之過程中產生高量之水蒸氣(每單元超過0.25公克之水蒸氣)時高度有效之加熱單元，而且提供具有快速初始加熱時間以迅速地達成所要之溫度的加熱單元。此係藉由將足夠重量比之水併入吸收劑膠凝材料以使得微粒發熱組合物具有高內部保水性(較佳具有充當主要儲藏室之AGM)及高填隙粒子空隙體積來達成。本發明之微粒發熱組合物包含約3：1至約9：1及或者約4：1至約7：1(以發熱組合物之重量計)之重量比的水與吸收劑膠凝材料。
本發明之微粒發熱組合物可包含高含量之水且仍係以比當前加熱單元低之單元重量含量來建構。因此，本發明之發熱組合物在高水濃度之情況下得以更有效地利用，且需要較少發熱組合物來達成水蒸氣產生之所要之量及持續時間。
可選組份
本發明之發熱組合物可進一步包含已知的或另外有效用於發熱組合物中之一或多個可選組份，其限制條件在於可選組份與上文所描述之組成組份物理上及化學上相容，或不另外過度地削弱產物穩定性、美感或效能。
適合用於本文中之可選組份包括諸如以下之材料：用於粒子之黏聚之黏聚助劑，其非限制性實例包括玉米糖漿、麥芽糖醇糖漿、結晶山梨糖醇糖漿及非晶系山梨糖醇糖漿；乾黏合劑，其非限制性實例包括微晶纖維素、微細纖維素、麥芽糊精、經噴霧乾燥之乳糖(sprayed lactose)、共結晶蔗糖及糊精、改質右旋糖、甘露糖醇、預膠凝澱粉、磷酸二鈣及碳酸鈣；氧化反應增強劑，其非限制性實例包括元素鉻，錳、銅及包含該等元素之化合物；氫氣抑制劑，其非限制性實例包括無機及有機鹼化合物及鹼弱酸鹽，其特定非限制性實例包括硫代硫酸鈉、亞硫酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣、碳酸鈣及丙酸鈉；填補劑，其非限制性實例包括天然纖維素片段(包括木屑、棉短絨及纖維素)、碎片形式之合成纖維(包括聚酯纖維)、發泡合成樹脂(諸如，發泡聚苯乙烯及聚胺基甲酸酯)、無機化合物(包括矽石粉末、多孔矽膠、硫酸鈉、硫酸鋇、氧化鐵及氧化鋁)；防結塊劑，其非限制性實例包括磷酸三鈣及矽鋁酸鈉(sodium silicoaiuminate)；及其混合物。
該等組份亦包括：增稠劑，其非限制性實例包括玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、羧甲基纖維素及α澱粉(alpha-starch)；及界面活性劑，其非限制性實例包括陰離子、陽離子、非離子、兩性離子及兩性界面活性劑。如適當時可將其他可選組份包括於本文中之組合物或系統內，包括增容劑，其非限制性實例包括偏矽酸鹽、鋯及陶瓷及其混合物。可在微粒發熱組合物中包括濃度在約0.01%至約35%及或者約0.1%至約30%(以組合物之重量計)之範圍內的可選組份。
發生氧化反應必須有氧。然而，在本文中所呈現之例示性實施例中，不需要內部氧源。視需要，在本發明之範疇內之其他實施例中，可在製備微粒發熱組合物時將產生氧之化學材料併入微粒發熱組合物中。適合於與本發明一起使用之氧源之非限制性實例包括空氣及人工製造的各種純度之氧。因為空氣便利且廉價，所以空氣特別有用。
加熱單元
本發明之水蒸氣產生部分之加熱單元可包含利用發熱鐵氧化反應系統來提供水蒸氣源之微粒發熱組合物。由微粒發熱組合物組成且用作用於傳送濕熱之水蒸氣源的加熱單元應具有甚至在高水含量之情況下亦能夠保持高度反應之微粒發熱組合物。高水含量提供歷時延長之時間週期的高速率之水蒸氣產生。當將微粒發熱組合物併入可攜式濕熱傳送系統之水蒸氣產生部分中時，微粒發熱組合物提供快速水蒸氣產生。水蒸氣產生部分與水蒸氣-空氣調節部分流通，水蒸氣-空氣調節部分藉由調節水蒸氣空氣混合物中之水蒸氣與空氣之比例而將水蒸氣之露點調整至預先選定之溫度。對於人類使用，預先選定之露點溫度較佳為將不傷害人類組織之溫度。
本發明之發熱組合物為微粒發熱組合物。如本文中所使用，「微粒」指代組合物內所含有的分離粒子。本文中所定義之微粒發熱組合物含有分離粒子，其中每一粒子具有在約25 μm至約800 μm之範圍內之中值粒徑。粒徑之範圍較佳產生具有填隙孔隙空間之組合物。
在例示性實施例中，藉由製備弄濕之碳鐵與AGM之預混合物(隨後用鹽水溶液來進行處理)而製備發熱組合物。在一項例示性實施例中，組合物包含：約10重量%至約90重量%之鐵粉末；選自由活性碳、非活性碳及其混合物組成之群的約1重量%至約25重量%之碳；約1重量%至約25重量%或者約2重量%至約12重量%之吸收劑膠凝材料；及約1重量%至約50重量%或者約1重量%至約35重量%或者約15重量%至約35重量%之水。本發明之例示性單一加熱單元可包含每單元約0.4 g之預混合物至每單元約2.5 g之預混合物，及每單元約0.4 g之鹽水溶液至每單元約1.5 g之鹽水溶液。本發明之加熱單元可包含約0.8 g至約10.0 g或者約1.5 g至約3.5 g及或者約2.5 g至約3.0 g的每單元之總單元重量。在濕熱傳送系統之一例示性實施例中，可使用複數個加熱單元來建構系統。
如上文所描述，對於發熱組合物內之粒子分離或偏析之最小化而言，發熱組合物之微粒組份(特定言之，鐵及AGM)之粒徑的選擇係重要的。粒徑直接影響粒子遷移率且微粒組份之遷移率可變化，從而導致粒子分離或偏析。本文中所定義之發熱組合物較佳包含具有所界定之中值粒徑範圍之微粒組份以使得發熱組合物抵抗粒子分離或偏析。然而，預期具有高於或低於本文中所界定之範圍之中值粒徑範圍的微粒組份適合用於本文中所定義之發熱組合物中。
與大多數習知商業加熱單元相比較，本發明之加熱單元小，因為粒徑選擇將對用於補償粒子偏析效應之發熱組合物之過剩含量的需要最小化。如上文所描述，藉由使用特定比率之鐵粉末與吸收劑膠凝材料而減少本發明之微粒發熱組合物中之粒子偏析效應。另外，不受理論束縛，咸信該等發熱組合物之氧化反應速率由發熱組合物之孔隙率控制。氧通過微粒發熱組合物之可近接性受粒子之填充行為(亦即，填隙空隙體積)及受存在於發熱組合物中之水之量影響。粒子填充行為至少部分藉由粒子之相對粒徑及大小之分布來判定。
在例示性實施例中，加熱單元形成於統一結構中，該統一結構包含至少兩個相對表面，較佳地，一個大體上不可滲透空氣且不可滲透濕氣之表面(諸如，薄膜層基質材料)及一個高度可滲透空氣且可滲透濕氣之通氣表面(諸如，聚合物不織布材料)。為了將水蒸氣引導朝向皮膚，將加熱單元之可滲透空氣及濕氣之側朝向濕熱傳送系統之潛熱傳送表面側安置。在一項實施例中，可滲透空氣及濕氣之表面***於濕熱傳送系統之加熱單元與水蒸氣-空氣調節部分之間，且水蒸氣-空氣調節部分***於加熱單元與潛熱傳送表面之間。大體上不可滲透空氣之表面可或者為外表面或者最接近外表面而定向。
可藉由使用複數個加熱單元來提供均一加熱及水蒸氣產生。藉由使用複數個加熱單元，可減小個別加熱單元之大小。加熱單元之相對小之大小及其在本發明之系統中的間隔甚至使得空氣能夠流動至加熱單元。另外，可藉由所使用之加熱單元之數目及其間隔來控制所產生之水蒸氣。以非限制性實例說明，在一項例示性實施例中，相同大小及組合物(例如，在除加熱單元之數目及加熱單元之間的間隔之外的所有方面相同)之兩個可攜式熱傳送系統，由24個加熱單元製成之系統具有小於由12個加熱單元製成之系統之水蒸氣產生速率的兩倍之水蒸氣產生速率，但仍持續四倍長之時間。不受理論束縛，咸信非線性水蒸氣產生與持續時間之關係係歸因於系統之可近接空氣之固定表面積。因此，可藉由所使用之加熱單元之數目及其在給定區域內之間隔來控制反應速率、水蒸氣產生速率及熱產生之持續時間。
通氣表面
加熱單元之通氣表面(例如，「通氣加熱單元表面」)可用作將空氣提供至水蒸氣產生部分中之微粒發熱組合物且防止微粒發熱組合物漏泄至加熱單元之外以及形成作為水蒸氣-空氣調節部分之一部分之水蒸氣-空氣混合層的雙重功能。特定言之，當在例示性實施例中通氣表面朝向皮膚而定向時，當系統用於相抵於皮膚之垂直定向中時，通氣表面影響水蒸氣與空氣之混合之調節。通氣的面向皮膚之表面之變化因此可用於調節與所產生之水蒸氣混合之空氣的量，以幫助降低水蒸氣-空氣混合物之露點溫度。然而，由於通氣表面之高空氣可滲透性，所以通氣表面不具有對系統之反應速率(且特定言之，水蒸氣產生速率)之限制效應。
通氣加熱單元表面可由基本重量可自約15 gsm(每平方米之公克數)變化至約90 gsm及或者自約15 gsm變化至約76 gsm之SMMS(紡黏-熔噴-熔噴-紡黏)材料、SMS(紡黏-熔噴-紡黏)材料、紡黏材料、熔噴材料、網格、編織品及其組合形成。在SMMS材料中，結構中之「S」層提供強度及空氣進入，而兩個「M」層係由精細得多之丹尼爾(denier)長絲製成，其起防止較小碳粒子漏泄至單元之外之作用。用於SMMS層之合適之材料的非限制性實例包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯或彼等熟習此項技術者已知之其他合適之聚合物材料。
通氣加熱單元表面可具有大於約25 cm3/cm2/sec之透氣性且可具有大於約5,000 g/m2/24H之濕蒸氣穿透率。通氣表面可具有約0.05 mm至約1 mm或者約0.1 mm至約0.8 mm及或者約0.4 mm之厚度。
加熱單元之相對表面
加熱單元之相對的、不可滲透空氣或可半滲透空氣/不可滲透濕氣或可半滲透濕氣之表面可由薄膜或層壓至不織布以形成薄膜層基質之薄膜製成。一般而言，合適之薄膜為具有熱密封性且能夠被容易地熱熔融之彼等薄膜。若使用不織布材料，則不織布材料提供對薄膜層基質之支撐及完整性。合適之薄膜之非限制性實例包括聚乙烯、聚丙烯、耐綸、聚酯、聚氯乙烯、二氯亞乙烯、聚二氯亞乙烯、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、皂化乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、天然橡膠、再生橡膠，及合成橡膠，及其組合。薄膜層基質具有在約1 μm至約300 μm之範圍中之厚度，可為不可滲透空氣至可半滲透空氣及不可滲透濕氣至可半滲透濕氣。對於不織布，若使用，則具有輕量及高抗張強度之較佳特性性質之彼等不織布(諸如，耐綸、人造絲、纖維素酯、聚乙烯衍生物、聚烯烴、聚醯胺或聚酯)係合適的。
較佳不織布材料之非限制性實例為約15 gsm至約100 gsm(每平方米之公克數)之基本重量之SMMS層壓結構。該等不織布材料大體描述於Riedel之「不織布黏合方法及材料(Nonwoven Bonding Methods and Materials)」(Nonwoven World(1987))中。可購得之不織布薄片之實例為可自位於U.S.A之PA之Haxle Township的FQN(First Quality Nonwoven)購得的材料編號W502FWH。
有用之薄膜層基質之非限制性實例包括層壓至具有約5 μm至約100 μm之厚度之聚(乙烯乙酸乙烯酯)或低密度聚乙烯(LDPE)薄膜的聚丙烯不織布薄片。可購得之聚丙烯/乙烯乙酸乙烯酯(PP/EVA)薄膜之實例為可自OH U.S.A之Cincinnati之Clopay Plastics購得的材料編號DH245。
可藉由在通氣表面材料之相對表面與不可滲透/可半滲透薄膜之周邊周圍將通氣表面材料之相對表面與不可滲透/可半滲透薄膜黏合在一起藉此形成囊、封套或袋而形成加熱單元。亦可藉由真空、熱成形、機械壓印、真空壓印或其他可接受之方式而在不可滲透空氣/可半滲透空氣及不可滲透濕氣/可半滲透濕氣之基質中製成袋。較佳用於本文中的為熱成形，其描述於「熱成形(Thermoforming)」(Marilyn Bakker編輯之The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology，第668-675頁(1986))中。
當填滿微粒發熱組合物時，每一加熱單元具有填補體積、空隙體積及單元體積。如本文中所使用之填補體積意謂經填補之加熱單元中的微粒組合物之體積。如本文中所使用之空隙體積意謂完成的加熱單元中留下的未被微粒組合物填補之單元之體積，其在加熱單元中無壓差且基質材料無額外拉伸或變形之情況下進行量測。如本文中所使用之單元體積意謂填補體積加上加熱單元之空隙體積。填補體積與單元體積之比率係約0.7至約1.0，或者約0.75至約0.0，更或者約0.8至約1.0，或者約0.85至約1.0，及或者約0.9至約1.0。
亦可根據最大厚度點處之加熱單元之高度或厚度來量測加熱單元。在例示性實施例中，最大厚度點處之加熱單元之厚度為自大於約0.2 cm(公分)至約1.0 cm，較佳自大約約0.3 cm至約0.9 cm，或者自約0.4 cm至約0.8 cm，及或者自約0.5 cm至約0.7 cm。
所得之加熱單元可具有任何幾何形狀，例如，圓盤、三角形、角錐體、圓錐、球體、正方形、立方體、矩形、長方體、圓柱體、橢圓體及其類似者。加熱單元之形狀在其幾何形狀中可為狹長的，長軸平行於基質，具有約0.2 cm至約5 cm或者自大於約0.5 cm至約1 cm之高度、約0.2 cm至約20 cm或者約5 cm至約10 cm之寬度，及約1 cm至約20 cm或者約5 cm至約10 cm之長度，從而產生約0.04 cm3至約30 cm3及或者約1.25 cm3至約10 cm3之單元體積。
或者，形狀可為經整形為具有以下之幾何形狀之圓盤：具有約0.2 cm至約5 cm、約1 cm至約4 cm或者約2 cm至約3 cm之單元直徑，及約0.2 cm至約1 cm或者約0.3 cm至約0.9 cm或者約0.4 cm至約0.8 cm及或者約0.5 cm至約0.7 cm之高度，從而產生約0.0045 cm3至約20 cm3或者約0.2 cm3至約1 cm3之單元體積。
加熱單元可具有約0.03 cm2至約20 cm2或者約0.1 cm2至約20 cm2及或者約1 cm2至約20 cm2的每單元之平坦視圖表面積。具有此每單元之面積之加熱單元容易併入提供與體形之改良一致性的可撓性裝置中；甚至將均一熱提供至目標區域；且增進穿戴者之舒適度。
加熱單元可具有每單元約0.4 g之預混合物至每單元約2.5 g之預混合物或者每單元約1.0 g之預混合物至每單元約2.4 g之預混合物及或者每單元約1.5 g之預混合物至每單元約2.3 g之預混合物的預混合物重量。具有此每單元之預混合物重量之加熱單元亦容易併入提供與體形之改良一致性的可撓性裝置及系統中；甚至將均一熱提供至目標區域；且增進穿戴者之舒適度。
在濕熱系統之一項例示性實施例中，使用複數個加熱單元。所有加熱單元可為濕熱產生器或濕熱產生器之組件，或者加熱單元之一部分可為結合乾加熱單元使用之濕熱產生器或濕熱產生器之組件。
在包含一或多個濕熱傳送系統(其中水蒸氣源併入加熱單元中)之例示性濕熱敷包中，水蒸氣源可包含敷包之總平坦面積之約25%至約90%或者約25%至約75%及或者約25%至約60%的平坦面積。
水蒸氣-空氣調節部分
本發明之濕熱傳送系統含有如上文所描述之水蒸氣產生部分。水蒸氣產生部分較佳選擇性地將水蒸氣引導朝向水蒸氣-空氣-調節部分。如上文所描述，在一例示性實施例中，此可使用水蒸氣產生裝置之一側上之可滲透薄膜及水蒸氣產生裝置之另一側上之不可滲透薄膜來實現。水蒸氣-空氣調節部分提供用於露點溫度之調整。水蒸氣產生部分與水蒸氣-空氣調節部分流體連通，且將離開系統之水蒸氣-空氣混合物之露點溫度減小至用於將潛熱傳送至目標使用者之安全溫度。在本文中所描述之實施例中，經由諸如薄膜或其他可滲透材料之可滲透材料來達成流體連通。然而，熟習此項技術者將瞭解，給予流體連通之其他配置(諸如，通道或孔)可同樣適合於有助於流體連通。
視需要，水蒸氣-空氣調節部分可將由水蒸氣產生部分產生之水蒸氣朝向潛熱傳送表面及最終使用者目標定向。在人類治療及美容應用之狀況下，此意謂朝向使用者之身體表面。較佳地，潛熱傳送表面或者舒適地相抵於皮膚而固持或者非常接近皮膚而固持，其中受控且預先選定之間隙量存在於表面與皮膚之間。因此，濕熱傳送系統可藉由黏著地黏附至皮膚而固持於適當位置中，或者置放於至少部分地藉由符合身體表面輪廓而固持於適當位置中之固持器(諸如，袋、敷包或波狀裝置)中。固持器可將水蒸氣產生部分及/或水蒸氣-空氣調節部分相抵於所要之身體部分而固持於適當位置中。在一項例示性實施例中，水蒸氣-空氣調節部分或者水蒸氣-空氣調節部分之一部分包括於固持器之結構中。固持器可為單次用之拋棄式固持器或可再用固持器。可藉由此項技術中已知的多種方式中之任一者而將固持器固持於適當位置中，多種方式包括(但不限於)黏著劑、扣件、帶、連鎖零件、紐扣、搭扣或其組合。
在一例示性實施例中，水蒸氣-空氣調節部分可包含至少一水蒸氣-空氣混合層及至少一水蒸氣-空氣分布層。該等層經配置以使得水蒸氣及空氣可通過該等層且處於該等層與水蒸氣產生部分之間。特定言之，當系統係以壓縮系統之方式使用時，水蒸氣-空氣調節部分亦可有助於空氣至水蒸氣產生部分中及水蒸氣離開水蒸氣產生部分之均一流動。為了最小化壓縮之效應，需要使用抵抗壓縮之水蒸氣混合層。此種材料之一實例為針軋不織布材料。水蒸氣-空氣調節部分亦可包含一或多個潛熱傳送表面。潛熱傳送表面可為水蒸氣-空氣調節部分之一部分之表面本身或者包含一或多個材料層。
包含水蒸氣-空氣混合層、水蒸氣-空氣分布層及潛熱傳送表面之水蒸氣-空氣調節部分的透氣性係約25 cm3/cm2/sec至約8000 cm3/cm2/sec，或者約300 cm3/cm2/sec至約8000 cm3/cm2/sec，及或者約500 cm3/cm2/sec至約7000 cm3/cm2/sec(使用ASTM方法第D737號來量測)。水蒸氣-空氣調節部分之濕蒸氣穿透率係約500 g/m2/24H至約2,500 g/m2/24H，或者約1,000 g/m2/24H至約2,000 g/m2/24H，且特定言之大於約1400 g/m2/24H(如使用ASTM方法第E96號來量測)。在一例示性實施例中，水蒸氣-空氣調節部分可包含一或多個水蒸氣-空氣混合層及一或多個水蒸氣-空氣分布層。
在一項例示性實施例中，特別有用之配置係使用單一水蒸氣空氣分布層及單一水蒸氣-空氣混合層。在此實施例中，將濕熱系統併入濕熱敷包及/或包中。關鍵的是將濕熱敷包或敷袋之周邊熱密封以便將濕熱系統之單一水蒸氣空氣分布層及單一水蒸氣-空氣混合層之周邊密封於濕熱敷包之周邊內。在一較佳實施例中，水蒸氣-空氣分布層可由發泡體材料來建構，其中發泡體之基底材料大體上不可滲透空氣及水蒸氣但其具有允許空氣及/或水蒸氣通過之通道及/或孔。包含熱密封於周邊周圍之穿孔發泡體層之水蒸氣空氣分布層限制空氣進入濕熱敷包之周邊中。因此，水蒸氣分布層中之孔及/或通道之大小及數目用以藉由允許足夠空氣產生水蒸氣同時亦允許離開之水蒸氣容易地朝向皮膚移動至敷包之外因此調節反應速率且又調節所產生之水蒸氣之量而調節系統。藉由調節所產生之水蒸氣之量，可簡化敷包之水蒸氣調節部分。此外，對於使用熱單元之實施例，用於反應之空氣之量的調節亦有助於加熱單元之加熱之控制，以使得單元不會到達過度高之溫度。在一項例示性實施例中，僅需要1/32吋之單一發泡體層而同時供優良濕熱產生與轉移效能且供替換濕熱包之用手將包自氣密封裝移除(其開始活化作用及至可再用熱敷包或固持器中之安裝)之安全處理。於半耐濕熱敷包或其他半耐濕熱裝置中需要便於處理之薄濕熱包，因為便於處理之薄濕熱包允許拋棄式濕熱包之安全處理及敷包之一部分之便利再利用。
在一項例示性實施例中，特別有用之配置係使用兩個水蒸氣-空氣混合層及兩個水蒸氣-空氣分布層(在該兩者之間交替)，其中第一水蒸氣-空氣混合層鄰近水蒸氣產生部分。或者，水蒸氣-空氣分布層可鄰置於水蒸氣產生部分。視需要，如上文所描述，水蒸氣空氣混合層亦可實體上與水蒸氣產生部分整體相關聯地形成。
本發明之系統經設計以允許發熱水蒸氣源在約50℃至約70℃之高溫下操作，以最大化水蒸氣產生同時在用於人類使用之選定溫度下將潛熱及濕氣傳送至使用者。對於人類使用者，選定之溫度通常為不傷害皮膚之溫度。因為水蒸氣及水蒸氣之釋放潛熱之凝結對於濕熱系統中之能量轉移而言為重要的，所以在一較佳實施例中，用於濕熱系統之預先選定之溫度為最接近潛熱傳送表面之水蒸氣-空氣混合物之露點溫度。在用於人類使用之例示性實施例中，露點溫度可為約45℃，或者約43℃，或者約40℃，其中「約」包括變化+/-1℃或者+/-2℃之溫度。因此，系統為使用者提供免受熱損害之保護且維持儲存熱能並隨後釋放熱能之理想水蒸氣產生環境。
發明者已驚人地發現，在一些例項中可使用高於約43℃之露點溫度而不會傷害人類組織。不希望遵循理論，咸信此係可能的，因為傳送至使用者之身體之足夠的潛熱能刺激循環且有助於熱能之耗散從而避免傷害。或者，敷包之設計可修改水-蒸汽與皮膚之接觸時間，使得接觸時間不足以使所有水蒸氣凝結；因此減少至皮膚之能量轉移。
在一例示性實施例中，藉由將水蒸氣與空氣之混合物調節至小於約0.085 lb水蒸氣/lb乾空氣之水蒸氣-乾空氣比率而使水蒸氣安全用於皮膚接觸。藉由調節水蒸氣與空氣之比率，水蒸氣-空氣混合物中之水蒸氣將在露點溫度下凝結，以便可將熱視需要且安全地轉移至使用者之皮膚而無熱損傷之風險。如本文中所使用，「乾空氣」指代不具有可感知之水含量之空氣。
本文中之描述包括使用兩對水蒸氣-空氣混合層及兩對水蒸氣-空氣分布層之例示性實施例。然而，如熟習此項技術者將瞭解，兩個或兩個以上水蒸氣-空氣混合層中之一者或複數者或兩個或兩個以上水蒸氣-空氣分布層中之一者或複數者或其某一組合亦可用於本發明之實踐中。在具有複數個混合層及/或分布層之實施例中可能需要每一層及/或每一類型之材料之位置、厚度、透氣性及濕蒸汽穿透率的調整，以產生合適之熱及空氣混合環境。
在一項例示性實施例中，可藉由利用平行於多個加熱單元之列而安置之一或多個縱向條帶而調節水蒸氣與乾空氣之比率。該(等)條帶可充當水蒸氣-空氣調節部分之一部分。參看圖2中之簡化示意圖示，在一例示性實施例中，熱加熱單元50在敷包52之主體上排成數列。發泡體條帶54縱向地上覆該列加熱單元50中之每一者，形成空氣通道56。較佳地，條帶54定位於濕熱系統中在濕熱系統中之加熱單元50與潛熱傳送表面之間。縱向條帶可用以產生平行於一列多個加熱單元之氣室。氣室可輔助提供空氣至水蒸氣產生部分中之均一流動，且輔助水蒸氣-空氣混合。可調整縱向條帶之高度以使得水蒸氣與乾空氣之比率小於0.085 lb水/lb乾空氣，且或者小於約0.060 lb水/乾空氣。不希望遵循理論，咸信複數個加熱單元上方之條帶使得條帶所涵蓋之該複數個加熱單元能夠起作用及/或協作地影響。不必將所有加熱單元分群及/或成列對準且由條帶涵蓋。在一些實施例中，可用一條帶涵蓋僅加熱單元之一列或一群或加熱單元之列或群組之一部分。
水蒸氣-空氣混合層
在一項例示性實施例中，該至少一水蒸氣-空氣混合層可包含約18 gsm與約430 gsm(每平方米之公克數)之間及或者約50 gsm至約150 gsm的通氣結構。該至少一水蒸氣-空氣混合層可具有根據ASTM方法第D5729號之約1 mm至約19 mm或者約0.1 mm至約4 mm或者約0.1 mm至約5 mm及或者約1 mm至約4 mm的測徑規量測之厚度。
適合於水蒸氣-空氣混合層之材料之非限制性實例包括編織材料；不織布材料，包括濕式布層(wet-laid)、氣流式布層(air-laid)、點式黏合、針軋及熱黏合不織布材料；織品；聚乙烯；聚丙烯；聚酯；木漿；人造絲；纖維植物為主之材料，包括纖維素、羊毛、絲綢、黃麻、***、棉花、亞麻布、劍麻、苧麻；及其組合。
該至少一水蒸氣-空氣混合層具有約400 cm3/cm2/sec至約17,000 cm3/cm2/sec及或者約1,000 cm3/cm2/sec至約1,500 cm3/cm2/sec(如藉由ASTM方法第D737號量測)之透氣性，及約5,000 g/m2/24H至約7,000 g/m2/24H及或者約5,500 g/m2/24H至約6,500 g/m2/24H(如藉由ASTM方法第E96號量測)之濕蒸氣穿透率。
水蒸氣-空氣分布層
在一項例示性實施例中，該至少一水蒸氣-空氣分布層可包含具有約0.1 mm至約13 mm或者約0.5 mm至約6 mm及或者約1 mm至約2 mm的測徑規量測之厚度(根據ASTM方法第D5729號)的絕緣材料層。該至少一水蒸氣-空氣分布層可具有約5 gsm至約430 gsm或者約5 gsm至約50 gsm及或者約5 gsm至約25 gsm(如藉由ASTM方法第D3776號量測)之基本重量。水蒸氣-空氣分布層之材料為大體上不可滲透空氣及濕氣，且可抵抗壓縮。
適合於水蒸氣-空氣分布層之材料之非限制性實例包括聚乙烯為主之發泡體、聚丙烯為主之發泡體、聚酯為主之發泡體、聚苯乙烯為主之發泡體、聚胺基甲酸酯為主之發泡體、發泡塑膠薄片、塑膠薄膜、箔、紙箔層壓物、紙張、不織布、海綿、玻璃絨、玻璃纖維及其組合。
不可滲透空氣及濕氣之材料可具有小於約0.025 cm3/cm2/sec(使用ASTM方法第D737號量測)之透氣性，及小於約200 g/m2/24H(如使用ASTM方法第E96號量測)之濕蒸氣穿透率。該材料亦可具有約0.5 W/m*K至約285 W/m*K(K為開爾文度數)之熱導率及約5 kg/m3至約150 kg/m3之密度。此材料之熱導率可自以下來源獲得：A.L.Edwards之「For Computer Heat-Conduction Properties Data」(UCRL-505，版權K&K Associates，1997)。
在一些實施例中，特定言之，若發熱氧化反應用作用於水蒸氣產生之機制，則可能需要選擇性地穿孔不可滲透空氣及濕氣之材料以形成水蒸氣-空氣分布層且允許空氣及水蒸氣通過至使用者，並允許空氣進入且到達水蒸氣產生部分。或者，可使用孔及/或通道來允許空氣及空氣-水蒸氣混合物之通過。
儘管用於水蒸氣-空氣分布層之材料可大體上不滲透空氣及水蒸氣，但其應經組合、建構或組態以使得蒸汽-空氣分布層之總透氣性係約500 cm3/cm2/sec至約2500 cm3/cm2/sec或者約1000 cm3/cm2/sec至約2500 cm3/cm2/sec及或者約1500 cm3/cm2/sec至約2300 cm3/cm2/sec(如藉由ASTM方法第D737號量測)。蒸氣-空氣分布層之濕蒸汽穿透率係約6,000 g/m2/24H至約9,000 g/m2/24H或者約7,000 g/m2/24H至約8,500 g/m2/24H或者約7,500 g/m2/24H至約8,500 g/m2/24H及較佳約8,100 g/m2/24H(如藉由ASTM方法第E96號量測)。
縱向條帶
如上文針對一項實施例所描述，水蒸氣-空氣調節部分亦可包含縱向條帶。縱向條帶可用於為系統提供用於反應之額外空氣且提供額外水蒸氣-空氣混合。縱向條帶可包含任何可撓性及不可壓縮材料。可調整縱向條帶之高度以達成小於約0.085 lb水/lb乾空氣及或者小於約0.060 lb水蒸氣/lb乾空氣的所要之水蒸氣-空氣比率。適合用於縱向條帶中之材料之非限制性實例包括聚乙烯基發泡體、聚丙烯基發泡體、聚苯乙烯基發泡體、聚胺基甲酸酯基發泡體、發泡塑膠薄片、塑膠薄膜、箔、紙箔層壓物、不織布、海綿、玻璃絨、玻璃纖維及其組合。不管系統為單次用拋棄式系統還是系統為可再用系統，縱向條帶均可最接近系統之潛熱傳送表面而安置。視需要，對於系統之一部分為拋棄式之可再用系統，縱向條帶可為拋棄式或可再用部分之一部分。
潛熱傳送表面
當系統處於使用中時，潛熱傳送表面與水蒸氣-空氣調節部分流通且鄰接或鄰近於目標使用者表面。潛熱傳送表面可接觸使用者表面(例如，在人類使用之狀況下為皮膚)，或者以潛熱傳送表面與使用者表面之間的預定間隙定位。潛熱傳送表面可為水蒸氣-空氣調節器部分之一部分上之一表面或者一分離層。在一例示性實施例中，潛熱傳送表面可為(例如)具有約20 gsm至約100 gsm或者約40 gsm至約90 gsm及特定言之約80 gsm至約82 gsm之基本重量的材料層。在一例示性實施例中，潛熱傳送表面可具有(例如)約0.05 mm至約12 mm及或者約0.1 mm至約5.0 mm及或者約0.2 mm至約2 mm的測徑規量測之厚度。潛熱表面可具有約200 cm3/cm2/sec至約500 cm3/cm2/sec或者約300 cm3/cm2/sec至約400 cm3/cm2/sec及特定言之約314 cm3/cm2/sec(使用ASTM方法第D737號量測)的透氣性。潛熱表面可具有大於約5,000 g/m2/24H(使用ASTM方法第E96號量測)之濕蒸氣穿透率。
用於潛熱傳送表面之合適材料之非限制性實例包括耐綸、人造絲、纖維素酯、聚乙烯衍生物、聚烯烴、聚醯胺、聚酯、聚丙烯、纖維素、羊毛、絲綢、黃麻、***、棉花、亞麻布、劍麻、苧麻及其組合
系統之外表面層
較佳地，系統之與潛熱傳送表面側相對之外表面層(亦即，在用於人類使用之例示性實施例中，水蒸氣產生部分之外側或距皮膚最遠之表面)可包含防止系統之非面向皮膚側變得太熱且亦引導熱向下朝向系統之面向皮膚側的絕緣層。絕緣層可鄰近加熱單元之相對側或形成水蒸氣產生部分之其他水蒸氣源而置放。
適合於絕緣層之材料之非限制性實例包括聚乙烯基發泡體、聚丙烯基發泡體、聚苯乙烯基發泡體、聚酯基發泡體、聚胺基甲酸酯基發泡體、發泡塑膠薄片、塑膠薄膜、箔、紙箔層壓物、不織布、海綿、玻璃絨、玻璃纖維及其組合。此種絕緣層可具有約0.1 mm至約3 mm或者約0.5 mm至約2.5 mm或者約1 mm至約2 mm及或者約1 mm的測徑規量測之厚度(根據ASTM方法第D5729號)。
此種絕緣層具有小於約0.025 cm3/cm2/sec(使用ASTM方法第D737號量測)之透氣性，及小於約250 g/m2/24H(使用ASTM方法第E96號量測)之濕蒸氣穿透率。絕緣層亦具有約0.5 W/m*K至約285 W/m*K(K為開爾文度數)之熱導率及約5 kg/m3至約150 kg/m3之密度。此材料之熱導率可自以下來源獲得：A.L.Edwards之「For Computer Heat-Conduction Properties Data」(UCRL-505，版權K&K Associates，1997)。
可鄰近絕緣層而添加可選的一或多個最外材料層。此種最外材料之非限制性實例包括上文針對皮膚接觸層所描述之彼等材料。絕緣層及最外材料亦可形成為預先組合之層壓物。視需要，此最外材料層可充當涵蓋物及/或為用於在使用中將裝置固持於適當位置中之結構之一部分。
可以熟習此項技術者所已知的任何數目之方式將熱產生及/或水蒸氣-空氣調節部分之各種層及/或潛熱傳送表面黏合在一起。合適之附接方法之非限制性實例包括該等層之周邊周圍之熱密封；每一層之間的熱熔膠或黏著劑；噴塗黏著劑(spay-on adhesive)；超音波黏合/焊接；壓力黏合；捲曲及其組合。在一些實施例中，可能需要選擇性地僅黏合該等層中之一些。
可模製部分
視需要，本發明之系統亦可包含可模製部分及或定位於模製結構中。可模製部分可提供用於系統在主體之部分(在其上可能難以達成優良配合，諸如，面及/或頭)上之使用的額外可撓性及穩定性。
可形成可模製部分之材料之非限制性實例包括金屬箔、金屬線框結構、可撓性塑膠結構、可撓性層壓結構及其組合。此種可模製部分可併入系統之結構內，或可為可移除地或可非移除地附接至外表面之外部結構。
熱敷包
包含濕熱系統之敷包、敷袋或貼片可為自含式或者置放於固持器中。自含式實施例可(諸如)藉由黏著劑或藉由形成敷包(其可藉由搭接、捆紮或扣件來緊固)之材料延伸而直接附接至使用者。亦應理解，裝置可為單次用裝置或可再用或部分可再用。對於可再用裝置，諸如熱源之可替換部分應為可便利地移除的，但可緊固至位置中以用於使用。
用於固持器之合適材料包括(但不限於)所列出的如適合用於潛熱傳送表面及/或外表面層之材料。
製造方法 發熱組合物加熱單元
本發明之微粒發熱組合物可藉由適合於提供發熱組合物(其提供濕治療熱效益)之任何已知或另外有效的技術來製備。本發明之微粒發熱組合物較佳使用習知之摻合技術(諸如，本文中所描述之摻合技術)來製備。摻合本發明之微粒發熱組合物之組份的其他合適方法更充分描述於Yasuki等人於1987年3月17日申請之美國專利第4,649,895號中。
在一較佳實施例中，摻合微粒發熱組合物之組份之特定技術涉及將碳添加至摻合器或混合器，其後接著添加少量總水分，且接著混合碳/水組合物。通常添加足夠水以輔助摻合同時避免過早發熱反應。停止混合且將吸收劑膠凝材料添加至碳/水組合物。恢復混合直至將所有組份澈底混合為止，且接著添加鐵粉末並進行混合。接著摻合組合物，直至組合物經澈底混合以形成微粒預混合物為止。分離地混合氯化鈉、視需要之氫氣抑制劑(諸如，硫代硫酸鈉)及剩餘的水以形成鹽水溶液，接著將鹽水溶液添加至鐵粉末預混合物以形成在本發明之加熱單元之構造中有用的微粒發熱組合物。
在一例示性實施例中，可藉由將固定量之微粒預混合物組合物添加至薄膜層基質薄片中之袋(諸如，聚丙烯/聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(EVA)共擠薄膜層基質薄片中之袋)而製備具有兩個相對表面之加熱單元。在此過程中，快速地將水或鹽水配於預混合物組合物之頂部，且將諸如由聚丙烯SMMS不織布基質形成之結構之通氣結構置放於單元上方，其中一表面相對且面向預先形成之含袋薄片之EVA薄膜側。使用低熱將薄膜層與不織布層黏合在一起，形成統一結構。所得之加熱單元含有密封於薄膜層與通氣結構之間的袋中之微粒發熱組合物。
亦發現，藉由本文中所描述之方法製備之加熱單元在最初提供高水蒸氣產生且貫穿所要之熱處理中尤其有效，其限制條件在於：加熱單元包含包含本文中所界定的吸收劑膠凝材料與鐵粉末之選定中值粒徑比的發熱組合物。
或者，可藉由使用真空形成袋來製備個別加熱單元。亦即，使用真空將薄膜層基質表面拖曳成模，其中微粒預混合物組合物置放於模正上方之薄膜層基質表面之頂部。將微粒預混合物組合物投入真空形成之袋中，真空形成之袋藉由在模之底部中之薄膜上所施加的真空而固持於適當位置中。接著，快速地將鹽水溶液配於預混合物組合物之頂部。接著將諸如SMMS聚丙烯不織布基質表面之通氣結構置放於第一薄膜層基質表面之上方以形成相對第一薄膜層基質表面之表面，以便在該兩個相對表面之間含有微粒發熱組合物。接著將微粒發熱組合物密封於第一相對表面與第二相對表面之間。一旦加熱單元經形成且經密封，就釋放真空。製造複數個加熱單元之此特定結構及方法對於濕熱敷包特別有利，因為其消除了具有分離的不可滲透濕氣之薄膜以保持所產生之水蒸氣引導朝向裝置之面向皮膚側的需要。
可個別地或作為複數個加熱單元而使用所得之加熱單元。對於治療熱處理，通常需要複數個單元。(例如)單一加熱單元之使用可能對於藥品傳送應用有用。可將加熱單元併入諸如拋棄式及/或可再用身體敷包、多用途敷包、繃帶、毯子及其類似者之各種可攜式裝置中。可包括濕熱傳送系統之一些身體敷包(諸如，背敷包、膝敷包、頸敷包、經期敷包、關節敷包、手/腕敷包、頸至臂敷包、面部敷包、腳敷包、身體敷包、毯子、繃帶、貼片、包、多用途敷包及其組合)可具有用於將敷包保持於圍繞/相抵於身體之各部分之適當位置中的構件。保持構件可包括(但不限於)黏著劑及/或緊固系統(諸如，可重新閉合之兩部分卡鉤及環圈緊固系統、連接、扣件及其類似者)。
或者，(例如)由複數個加熱單元形成之水蒸氣產生部分可為拋棄式，且可配合至可再用裝置中以使得裝置之一部分為拋棄式且一部分可再用。以非限制性實例說明，水蒸氣產生部分可為拋棄式且水蒸氣-空氣調節部分可為可再用的。
在配入鹽水溶液中之後的1至5分鐘內將所得之加熱單元封裝於次級不可滲透空氣之封裝中，以防止發生氧化反應，直至需要為止，如在上文所提及之美國專利第4,649,895號中所描述。假定使用熟習此項技術者已知之方式(諸如，氮封))將加熱單元保持於沒有氧之環境中，則亦可在稍後時間封裝加熱單元。
根據各種效應及效能需要，可添加額外層或可在裝置之面向皮膚側、相對側或面向皮膚側與相對側兩者上修改層。實例包括(但不限於)可將不織布面向皮膚層組織化(texturize)以賦予柔軟度或可將芳香或活性劑注入層。
以非限制性實例說明，如下文所描述，可將一或多個絕緣層添加至面向皮膚側或相對側。或者或另外，可如下文所描述將各種其他層添加至裝置之面向皮膚側。可用周邊密封在通過所有層之周邊周圍密封最終結構，或可使用密封系統將每一層密封至鄰近層，密封系統之非限制性實例包括噴塗黏著劑、超音波黏合、聚合物焊接系統、每一層之間的熱熔膠或黏著劑、壓力黏合、捲曲及其組合。
在一項例示性實施例中，加熱單元可具有不同加熱輸出。舉例而言，可能存在高濕熱/短時加熱單元與較低濕熱/較長時間加熱單元之組合。加熱單元之加熱之持續時間可受控制的方式之實例包括(但不限於)包括於單元中之發熱微粒組合物材料之量及/或可用於形成水蒸氣之濕氣之量。另一例示性變化係在單一裝置中結合一或多個習知傳導熱單元使用一或多個濕熱傳送系統熱單元。
本發明之系統可視需要而併有待經由皮膚傳送之治療組份，其中該可選治療組份包括芳族化合物、非活性芳族化合物、美容活性劑、醫藥活性劑、保濕活性劑、健康活性劑、營養補充劑、芳香療劑、其他治療劑及其組合。
該等活性劑之量可視特定活性劑而變化。本發明之實施例所提供之量大體小於在乾燥環境中經由皮膚配入(諸如，藉由乾加熱機制)所需之彼等量。
可將可選治療組份併入作為獨立基質層之水蒸氣產生部分中，併入形成加熱單元之基質層中之至少一者中，併入加熱單元中所含有之化學物中，併入獨立的含活性劑單元中，或併入待與水蒸氣產生部分及水蒸氣-空氣調節部分一起使用之獨立的、離散裝置中。加熱單元亦可包含獨立的基質層，或併入相對表面、自黏組份及/或吸汗組份中之至少一者中。
本發明能經受多種類型之活性材料，活性材料包括(但不限於)揮發性材料、水溶性材料、在周圍溫度下具有有限水溶性之材料及其組合。另外，在一些狀況下，(諸如)當結合合適溶劑或增溶劑呈現給系統時，可在系統中利用不溶於水之材料。
活性芳族化合物之非限制性實例包括芳香療劑、薄荷腦、樟腦、桉樹及其混合物。非活性芳族化合物之非限制性實例包括苯甲醛、檸檬醛、癸醛、醛及其組合。美容活性劑之非限制性實例包括增濕活性劑、減皺活性劑、膚色增強活性劑、皮膚增亮活性劑、皮膚變黑活性劑及其組合。醫藥活性劑/治療劑之非限制性實例包括抗生素、維生素、營養補充劑、草本劑、抗病毒劑、鎮痛劑、消炎劑、止癢劑、退熱劑、麻醉劑、減充血劑、黏液溶解劑、鎮咳劑、抗組織胺、疼痛緩解劑、抗真菌劑、抗菌劑及其組合。詳言之，疼痛緩解活性劑之非限制性實例包括阿司匹林、雙水楊酯、二氟苯水楊酸、布洛芬、酮洛芬、萘丁美酮、炎痛喜康(piroxicam)、萘普生、雙氯芬酸(dicloenac)、吲哚美辛、舒林酸、甲苯醯吡酸、依託度酸、酮洛酸、奧沙普秦(oxaproxin)、塞內昔布及其組合。
本發明具有許多用途，用途之非限制性實例包括傳送一致、安全、有效且持續的濕熱、疼痛緩解、深肌加熱、增加血液流量、減少心臟作功、傷口癒合、身體升溫、活性劑之傳送、濕氣之傳送、呼吸緩解、皮膚水合作用、增強睡眠、物理治療及其組合。可變化系統之形狀、大小及形式以有助於特定選定之用途，亦即，身體敷包、面部敷包、多用途敷包、繃帶、毯子及其類似者。
對於人類使用，系統安全且有效地傳送大量潛熱同時維持約36℃至約50℃或者約36℃至約45℃或者約36℃至約42℃或者約36℃至約43℃或者38℃至約42℃及或者約38℃至約40℃之皮膚表面溫度。系統在開始加熱約5分鐘內亦提供約36℃之皮膚表面溫度。另外，在一項實施例中，系統提供至少38℃之皮膚表面溫度歷時至少約60分鐘(如藉由熱電偶量測)。
在一項實施例中，系統能夠藉由傳送至皮膚表面之水蒸氣-空氣混合物之露點溫度的調整而傳送安全熱。藉由調整水蒸氣與空氣之比例或濕度比而調整露點。在一例示性實施例中，水蒸氣-空氣混合物具有小於0.065 lb水蒸氣/lb乾空氣及或者小於約0.060 lb水蒸氣/lb乾空氣(其對應於約40℃至約50℃之露點溫度)的水蒸氣與空氣之濕度比。
因為用於身體上的系統之水蒸氣-空氣混合物之溫度僅高出約32℃至約35℃之正常皮膚溫度幾度，且水蒸氣-空氣混合物之露點溫度大致為其到達皮膚時之正常皮膚溫度，所以可經由來自水蒸氣-空氣混合物之水之凝結的潛熱而將熱安全地轉移至皮膚。因此，系統能夠安全地將大量熱傳送至皮膚，其中約15%至約95%或者約20%至約80%及或者約40%至約75%之熱係以潛熱來傳送。在一項實施例中，濕熱系統傳送約15%至約95%之熱作為凝結之潛熱歷時至少10分鐘或者至少30分鐘或者，歷時至少約1小時或者歷時至少約3小時，或者，歷時至少約5小時。
除傳送熱之外，濕熱系統亦可為組織提供變濕，因為水蒸氣凝結至水且將凝結之潛熱傳送至組織。
可藉由以下方法來量測皮膚表面溫度。可使用熱電偶來進行溫度量測。可藉由將熱電偶定位於皮膚與潛熱傳送表面之間而進行溫度量測。在一例示性實施例中，用K-型熱電偶(Omega，零件# 5SRTC-TT-K-40-72)來進行溫度量測，且藉由溫度資料自動記錄器(Omega，HH84)來記錄。為了量測使用者之皮膚之表面溫度，使用者就座於約22℃之房間中歷時約20分鐘以將皮膚正規化至室溫及條件。在彼時間期間，置放熱電偶且用膠帶將其黏在皮膚表面上，當心不要將膠帶置放於熱電偶之感測區域上方。在平衡時間期滿之後，可量測溫度且記錄歷時所要之時間週期。
為了有助於測試結果之標準化，在一些實施例中，需要建構待量測之濕熱系統，將其密封於不可滲透之容器中且將其放在一邊歷時24小時以使其在測試之前平衡。當將測試系統時，將系統自不可滲透之容器/保護封裝移除以活化加熱單元且將其置放於使用者之身體部分(通常為前臂或背)上，其中溫度量測裝置(例如，熱電偶及/或熱通量感測器)接觸身體部分與量測裝置之間的身體部分。可進行單一量測或者隨著時間的過去而量測一系列量測。通常，可在應用待測試系統之前及/或在應用用於參考目的之系統之後量測皮膚溫度。此可藉由將量測裝置置放於皮膚上來實現。
所有量測較佳在周圍環境條件(亦即，進行量測之實驗室或區域中約21℃至約23℃之溫度範圍及約38%至約42%之相對濕度範圍)下進行。
較佳在濕熱系統經活化且處於使用者上之位置中時量測露點溫度，因為特別感興趣之露點溫度與身體與濕熱敷包之間的水蒸氣之量有關。身體與濕熱敷包之間的水蒸氣之量視由敷包產生之水蒸氣之量減去所凝結之水蒸氣之量及流出敷包之水蒸氣之量而定。
可用具有不鏽鋼HM47453SP過濾器之Vaisala HUMICAP HMT337露點傳輸器(Vaisala)來量測露點溫度。此單元係由Vaisala製造，且自其美國辦公室(在10 D Gill St.，Woburn，Massachusetts 01801，電話1-888-824-7252)獲得。此器具具有防止在高濕度環境中在探針上凝結之加熱濕度探針。為了記錄露點溫度，將濕熱敷包活化以開始產生熱及水蒸氣且將其置放於使用者之表面上。對於人類使用者，背或前臂之皮膚係便利的，但可在可使用裝置之任何表面處進行量測。較佳地，允許系統在開始量測之前在1至5分鐘內「穩定」。為了進行量測，將濕度探針***在濕熱包與使用者表面之間且允許使其穩定。將露點溫度顯示於量測裝置之傳輸器上。在已穩定歷時約90秒之後進行露點溫度量測。探針量測非常區域化之環境，因此可能需要在敷包與表面之間的各種位置處進行多次量測。
如本文中所描述的本發明之系統可產生並傳送在安全皮膚溫度下的約75 W/m2至約500 W/m2或者約100 W/m2至約200 W/m2或者約200 W/m2至約500 W/m2及或者約300 W/m2至約500 W/m2之熱通量。
可視需要而使用紅外成像來監視及/或量測所產生及/或所轉移之熱。由FLIR系統製造之FLIR系統SC660紅外相機裝備有用於影像分析之FLIR ExaminIR軟體及MX 350 24"桌面三角架或類似者。
濕熱系統產生熱並將熱傳送至皮膚之表面，其中傳送至皮膚之表面之熱的約15%至約95%或者約20%至約80%及約40%至約75%係以水蒸氣-空氣混合物凝結之後的潛熱傳送。不希望遵循理論，咸信轉移至使用者之熱之剩餘部分係藉由傳導而熱轉移。因為大多數熱轉移係經由藉由水蒸氣-空氣混合而控制露點溫度而經由身體上/中之凝結，所以本發明之系統可將高達習知乾加熱敷包之峰值加熱含量之兩倍至五倍的峰值加熱含量傳送至身體同時維持約43℃或43℃以下之恆定皮膚溫度，藉此為使用者提供安全之使用經歷。
系統在反應期間以不同速率產生熱。最初，系統以接近2.0 mg/min/cm2之水蒸氣產生之非常高的速率產生水蒸氣。在此週期期間，熱轉移至皮膚之速率非常高，因為系統使用之約第一30分鐘期間的此量之水蒸氣之凝結的潛熱引起至皮膚之熱通量之大增加，藉此非常快速地增加深肌及皮膚溫度。藉由在應用系統之約10-60分鐘內發生且接著在水蒸氣與皮膚表面處之凝結水蒸氣之間的平衡露點溫度下穩定的穩定皮膚溫度來證明藉由凝結之潛熱而傳送熱。恆定溫度下至皮膚之高熱通量之繼續添加證明：潛熱負責至深肌組織之熱轉移之至少約15%及高達約95%，同時維持小於將引起對皮膚之傷害或損害之溫度的恆定的選定溫度。在用於人類使用之例示性實施例中，溫度小於約43℃或者小於約41℃或者小於約39℃。
皮膚之增加的濕氣含量亦增進皮膚之熱導率且增進經由皮膚且更深入至皮下組織中之熱轉移的速率。一旦初始水蒸氣產生速率使深部組織及皮膚溫度升高至治療水平，則水蒸氣產生部分經設計以便將水蒸氣產生速率減小至約0.05 mg/min/cm2與約1.0 mg/min/cm2之間的較低水平。在此較低持續速率下，系統繼續產生水蒸氣，其提供足夠潛熱以將皮膚及深部組織溫度維持在在系統使用之第一10-30分鐘內達成的所要治療溫度歷時系統使用之持續時間。
由於大量熱通量(例如，供應足夠熱以在系統開始加熱10至30分鐘內將身體組織質量之溫度升高至治療溫度而未將皮膚暴露給損害溫度的能力；亦即，維持小於約43℃之皮膚溫度)，所以潛熱可將系統之熱效益傳送給使用者。此與習知乾熱敷包形成對比，習知乾熱敷包依賴於傳導熱轉移，傳導熱轉移將需要將皮膚溫度升高至高於50℃以在小於一小時內傳送38℃之深肌溫度。
在一項例示性實施例中，與通常傳送約50 W/m2至約100 W/m2之熱通量的習知乾敷包相比較，本發明之濕熱傳送系統之能量輸出係約75 W/m2至約500 W/m2之熱通量或者約100 W/m2至約300 W/m2之熱通量及或者約150 W/m2至約250 W/m2。此為在安全應用溫度下在相同時間週期期間約3倍的傳送至身體之熱差。
可藉由使用PU_22(Huksaflux，HuksefluxUSA有限公司，P.O.Box 850，Manorville，New York 11949)熱通量感測器來量測熱通量。使用OM-DAQPRO-5300自動記錄器(Omega Engineering有限公司，地址：One Omega DR.，Box 4047 Stamford，CT，USA，電話(203)359-1660)來讀取來自熱通量感測器之信號。該單元經程式化以將其自熱通量感測器所接收之毫伏信號轉換成W/m2。使用USB介面將來自自動記錄器之資料轉移至電腦。在一例示性量測中，以10秒間隔記錄資料歷時1小時。在進行量測時，首先將該(等)熱通量感測器連接至自動記錄器且以軟體起始資料記錄。將待測試之濕熱系統自其密封的儲存囊或容器移除且藉由與空氣接觸而使其活化。置放濕熱系統，其中釋放水蒸氣之側在熱通量感測器頂部。一旦將加熱裝置置放於熱通量感測器上，資料之擷取就開始且接著記錄量測歷時所要之時間週期。將熱通量結果列表且可相對於時間進行繪製。此種曲線圖特別有用於幫助界定表示最大熱通量、穩態熱通量之時間間隔及具有減小熱通量之間隔。
潛熱之量測
可使用熱通量及水損失/產生速率來判定所釋放之潛熱。為了判定濕熱系統之為潛熱之總熱%，當將系統之可滲透側面向上置放系統時，量測濕熱敷包之熱輸出(例如，熱通量)。進行此操作以便允許濕氣自由地逸出敷包且不再被吸收回至敷包。為了量測總熱通量，將濕熱敷包置放於附接至在23℃之溫度及40%之相對濕度的環境中維持在36℃之恆定溫度板之表面的熱通量感測器頂部。藉由使來自可自VWR Scientific(Suwanee，GA，USA，型號1157)購得的溫度受控之循環水浴的水以1.3 L/min之速率循環而使溫度板維持在恆定溫度。可使用之恆定溫度板描述於JIS S 4100(日本標準協會)中。
藉由量測濕熱系統之重量改變而判定水蒸氣產生速率。下文描述用於判定水蒸氣產生速率之方法。為了計算潛熱，將水損失率乘以水之潛熱(其為2.261 kJ/gm之水)。
繪製熱通量及水損失率。可藉由檢查熱通量與水汽化率之曲線圖以判定具有最大熱通量及最長穩態行為之每一者的時間間隔而執行歸因於潛熱之%總熱通量的計算。可使用多個時間點來計算所提供之熱通量之範圍，因為在一項實施例中提供快速加熱與水蒸氣產生以及持續加熱與水蒸氣產生兩者。因此，熱通量及水蒸氣產生可在發熱反應之過程中變化。
對於一個例示性24單元濕熱敷包(其中在60分鐘時間週期期間以五個規則隔開之間隔量測熱)，為潛熱之總熱百分比在約42%至約61%之範圍內。更具體言之，對於一至五之量測，為潛熱之總熱百分比分別為49%、61%、61%、42%及47%。對於一至五之量測，熱之總量分別為約750 W*min/m2、約2400 W*min/m2、約5000 W*min/m2、約3400 W*min/m2及約1500 W*min/m2。此實例僅用於說明之目的而提供且不應被解釋為一限制，因為本發明之許多其他變化係可能的。
使用熱通量及水蒸氣損失率來計算每一時間間隔的歸因於潛熱之%熱通量。下文展示所使用之等式：
本發明之系統及方法將作為潛熱之所產生的熱之約15%至約95%或者約20%至約80%及或者約40%至約75%轉移至使用者。
由濕熱系統轉移之潛熱之產生及量可區別於作為「蒸汽」加熱裝置銷售之先前裝置，先前裝置通常在藉由此方法測試時展示無可偵測到的潛熱轉移量。
本發明之可攜式濕熱傳送系統在應用於身體時亦顯著地影響皮膚及肌肉溫度，從而引起應用系統之區域中之血液循環/流動速率的增加。身體中之總的心血管作功歸因於系統之應用而減少，即使局部血液流量顯著地增加。
系統在將系統應用至使用者之皮膚之區域的時間週期期間提供為應用系統之前的皮膚之區域之靜止血液流動速率的約3倍至約9倍的增加。在例示性24濕熱單元實施例中，系統增加血液流量約5倍(與乾熱敷包相比較)，且在例示性12濕熱單元實施例中，系統增加血液流量約2倍(與乾熱敷包相比較)。系統之例示性24單元濕熱實施例之歷時一小時的使用同等地將血液流量增加至習知濕熱治療敷袋處理且大於習知之熱水療處理。此實例僅用於說明之目的而提供且不應被解釋為一限制，因為本發明之許多其他變化係可能的。
當以一時間週期期間的平均血壓與平均心率之乘積量測心臟工作負荷時，藉由本發明之可攜式熱傳送系統至人類使用者之皮膚的應用，心臟工作負荷減小至少約4%。藉由乾熱敷包或其他典型儀器治療之加熱(諸如，濕熱治療敷袋)之應用，基本上將心臟作功固持為恆定的。在熱水療浴之狀況下，在15分鐘之應用期間，心臟工作負荷顯著地增加20%以上。由本發明提供之心臟放鬆之類型先前不可藉由可攜式濕熱裝置達到。
濕熱傳送系統可將深肌溫度增加至大大高出皮膚表面下2.5 cm處約36℃之典型靜止溫度的溫度，至約38℃之溫度。系統亦在自開始加熱約60分鐘內在使用者之皮膚之外表面下至少約2.5 cm的深度處提供至少約38℃之組織溫度，同時維持皮膚之外表面之小於約43℃的溫度。
此外，系統在自開始加熱約20分鐘內在使用者之皮膚之外表面下至少約2.5 cm處提供組織之溫度之高出初始組織溫度量測至少約1℃的增加，同時維持皮膚之外表面之小於約43℃的溫度；在自開始加熱約40分鐘內在使用者之皮膚之外表面下至少約2.5 cm處提供組織之溫度之高出初始組織溫度量測至少約2℃的增加，同時維持皮膚之外表面之小於約43℃的溫度；及在自開始加熱約60分鐘內在使用者之皮膚之外表面下至少約2.5 cm處提供組織之溫度之高出初始組織溫度量測至少約3℃的增加，同時維持皮膚之外表面之小於約43℃的溫度。
在本發明之濕加熱系統之例示性12加熱單元及24加熱單元實施例之使用期間的使用者之深肌溫度及皮膚溫度可與用於習知乾熱加熱單元裝置之深肌溫度及皮膚溫度進行比較。例示性24單元濕熱單元裝置將深肌加熱至約38℃，最大皮膚溫度為約40℃。例示性12單元濕熱單元裝置將深肌加熱至約37.5℃，最大皮膚溫度為約40℃。習知乾加熱單元裝置在60分鐘之加熱之後將深肌加熱至小於約36.5℃，最大皮膚溫度為約35℃。此實例僅用於說明之目的而提供且不應被解釋為一限制，因為本發明之許多其他變化係可能的。
此種深部組織溫度對於先前僅可藉由熱水療浴之使用達成的熱加熱之類型而言為典型的。由本發明提供之加熱能力之類型先前不可藉由可攜式濕熱裝置達到。
可藉由以下方法來量測皮膚溫度及深部組織溫度。
藉由熱敏電阻探針TSD202A(由CA之Goleta之BIOPAC有限公司生產)來量測皮膚溫度。此種探針為具有0.6秒之回應時間之「快速回應」探針，且直徑為1.7 mm。藉由MP100 16位元A/D轉換器來數位化探針之輸出，且將其儲存於電腦上。
藉由T熱電偶探針及導線(由NJ USA之Clifton之Physitemp Instruments有限公司生產的零件第IT-18號)來量測深肌溫度。熱電偶為具有0.3秒之時間常數的24規格。以22規格針將熱電偶***組織中。
在量測深肌溫度之前，使配戴者就座於22℃房間中歷時20分鐘。在20分鐘期間，分別將熱敏電阻及熱電偶置放於皮膚上及皮膚下方。藉由雷射都卜勒微流影像儀(laser Doppler imager)掃描配戴者之定位有熱敏電阻及熱電偶之區域以量測皮膚血液流量。應用待測試之加熱裝置或儀器治療(例如，習知乾熱敷包、本發明之系統、熱水療、濕熱治療敷袋等)歷時一匹配用於所使用之加熱儀器治療之標準臨床治療協定的時間週期。在測試週期之後，再次掃描配戴者之測試區域以量測皮膚血液流量。在測試週期結束之後，移除熱敏電阻及熱電偶且檢驗置放熱電偶之區域並進行清理。在實驗期間每隔5分鐘，以10點視覺類比量表向配戴者循環詢問配戴者對熱之感覺及對加熱儀器治療之滿意程度。
使用針軋入皮膚而將熱電偶置放於距皮膚表面2.5 cm的四頭肌組織中。為了將熱電偶置放於組織中，以60度角將針***皮膚，深度藉由超音波成像來驗證。一旦***熱電偶，就將針移除且將無菌熱電偶留在組織中之適當位置中。在測試週期期間，配戴者之肢體不移動，以最小化對肢體之任何潛在外傷。為了保證無菌，在使用之前用CIDEX使熱電偶總成殺菌歷時一小時，且接著用無菌鹽水洗滌。
將熱電偶置放於深肌組織中，且並非脂肪層。藉由配戴者之上部大腿之超音波量測(Sonosite 180，Seattle WA USA)來確認置放。
藉由經鑑定以用於人類及醫院使用之Iso-thermex數位溫度計系統來轉換熱電偶之輸出。此種裝置準確至0.1%且由Columbus Instruments(Columbus，OH，USA)生產。
在整個測試中將熱電偶留在適當位置中且在移除加熱儀器治療之後歷時15分鐘。將本發明之系統留在適當位置中歷時1小時。
可使用紅外雷射都卜勒流量計(來自USA之CA之Goleta的Biopac系統之TST 140探針)來量測皮膚血液流量。該裝置具有具1 cm2之活性表面積之3 g扁平探針。將探針塞入LDF 100C放大器中，且藉由16位元類比至數位轉換器(Biopac系統，NP150，Goleta，CA，USA)將其數位化成每秒2,000個樣本。在流量量測之前將單元升溫歷時30分鐘。在實驗之前及實驗結束時校準流量探針。藉由探針取樣之組織體積為1 mm3。在實驗之前使測試配戴者就座於22℃房間歷時20分鐘，在此時間期間量測血液流量。
在應用加熱儀器治療之前、緊接移除加熱儀器治療之後及在移除加熱儀器治療之後5分鐘、10分鐘及15分鐘進行量測。
可接著分析隨著時間的過去之皮膚及肌肉溫度及皮膚血液流量。
心臟作功為在特定條件下身體所消耗的心臟工作之計算表示。心臟作功經定義為心率與舒張及收縮血壓之算術平均值的乘積。
開始心臟作功=平均開始心率×開始平均血壓。
開始平均血壓=((平均開始收縮血壓-平均開始舒張血壓)×0.33+平均開始舒張血壓)/100。
結束心臟作功=平均結束心率×結束平均血壓。
結束平均血壓=((平均結束收縮血壓-平均結束舒張血壓)×0.33+平均結束舒張血壓)/100。
心臟工作負荷之差=開始心臟工作負荷-結束心臟工作負荷。
以每分鐘之搏動數來量測心率。藉由一分鐘之週期期間的測試配戴者之橈動脈脈搏之個別感受來量測心率。
藉由測試配戴者之右臂之聽診來量測血壓(使用空氣血壓計)。根據美國心臟協會之程序及標準來判定收縮及舒張壓力且以mmHg來提供，其中收縮為第一輕拍聲(tapping)且舒張為自輕拍聲至弱擊聲(muffle)之改變。使血壓護腕膨脹至200 mmHg且壓力以每秒間隔3 mmHg減小。
系統亦可在系統開始加熱約10分鐘內提供舒適及疼痛緩解之感覺。為了判定舒適程度及疼痛緩解，使用0-10點視覺類比量表來量測主觀舒適度。此種量表可(例如)在上文所描述的測試配戴者之腿中的深肌測試期間使用。在應用加熱儀器治療之前量測舒適度及疼痛緩解，且在第一小時期間每隔5分鐘、接著此後可每一小時進行量測(對於較長實驗)。在移除加熱儀器治療之後，在5分鐘、10分鐘及15分鐘時量測舒適度及疼痛緩解。或者，可藉由評估藉由濕熱系統之處理之前及之後的運動範圍而分析疼痛緩解。
本發明之系統亦產生約0.05 mg水蒸氣/min/cm2至約2.5 mg水蒸氣/min/cm2之水蒸氣產生部分，及或者約0.1 mg水蒸氣/min/cm2至約2.0 mg水蒸氣/min/cm2之水蒸氣產生部分，其中水蒸氣經由至皮膚表面上之凝結而將濕氣傳送至皮膚表面。
可藉由量測本發明之系統或其他發熱加熱裝置自開始加熱前至消耗系統之後的重量改變(且在系統之使用期間隨著時間的過去)而量測所產生之水蒸氣之量及水蒸氣產生速率。為了量測及記錄重量改變，使用RS232C介面電纜將Mettler-Toledo天平模型PG503-S連接至執行Toledo BalanceLink(Mettler Toledo AG，CH-8606 Greaifensee，電話+41 44 944 22 11)軟體之電腦。在測試之前，根據製造商之指令校準天平。將4吋厚立體發泡體(stero-foam)薄片置放於天平之量表頂部且將天平調零。
將待測試之系統自其在製造之後被儲存至之氣密箔囊中移除，將其置放於立體發泡體薄片之中心，其中潛熱傳送表面面向上以使得水蒸氣可逸出，且開始資料記錄。記錄發熱加熱裝置之開始重量及此後之發熱加熱裝置之重量，直至系統被消耗為止，且藉此可量測自反應開始至結束之濕氣損失。
重量損失之量與水損失之量相關，水損失之量估計在反應期間所產生之水蒸氣之量。在諸如本發明之發熱組合物之發熱組合物的情況下，因為發熱組合物之其他組份當中誰都沒在反應期間損失，且水並不作為反應之一部分而消耗，所以損失之重量可與損失之水及所產生之水蒸氣相關。基於損失之重量之量測與所產生之水蒸氣之計算為近似值，因為在反應之過程期間產生氧化鐵，且因此在反應之過程期間亦獲得某一重量。然而，產生最小量之氧化鐵且因此獲得最小量之重量。因此，損失之重量之量近似損失之水之量。
可藉由將由系統產生之水蒸氣之總量除以應用系統之皮膚之面積而計算使用者之皮膚之每面積所產生的水蒸氣之量。亦可藉由將由系統產生之水蒸氣之量除以水蒸氣產生之持續時間而計算每單位時間所產生之水蒸氣。一般熟習此項技術者應理解如何執行該等計算，或者手動地或者使用電腦軟體。
另外，系統可在小於約30分鐘之時間週期期間將皮膚濕氣含量增加至少約300%(與應用系統之前的皮膚濕氣含量相比較)。
藉由Corneometer 810電容皮膚濕氣計(Courage Khazaka Electronics，Cologne，DE)來量測皮膚濕氣之量及皮膚濕氣之增加。皮膚水份測試儀(corneometer)藉由電容來測定皮膚之角質層之濕度含量。皮膚水合作用程度之變更導致電容之改變。在7.1 N/cm2之壓力下將電容探針應用至皮膚歷時一秒。皮膚電容之程度由1-100單位來指示。一個單位表示20 nm之量測深度處的0.02 mg/cm2之角質層之水含量。非常乾燥之皮膚小於30單位，乾燥皮膚為30-45單位且足夠濕潤之皮膚大於45單位。
藉由對20 nm之深度施加100,000週期/秒(Hz)之頻率的電磁波以成像皮膚表面而量測組織(亦即，在此狀況下為皮膚)電容。將探針置放於測試配戴者之皮膚上在需要研究之位置處。在測試之前，使配戴者就座於約22℃及40%相對濕度之房間中歷時20分鐘，以允許皮膚達到正規化條件。在移除加熱儀器治療之前及緊接移除加熱儀器治療之後量測電容(自該電容計算皮膚濕氣)。
使用方法
熱裝置可僅為濕熱系統或結合習知傳導加熱系統使用之濕熱系統。舉例而言，熱裝置可包含至少一濕熱單元，且至少一乾加熱單元可併入熱裝置中。此組態可(例如)在以調節方式提供熱及濕熱以有助於芳族物質或治療劑之傳送中有用。
本發明可提供以可攜式形式傳送一致、安全、有效且持續之熱以提供以下之方法：疼痛緩解、深肌加熱、增加血液流量、減少心臟作功、放鬆、傷口癒合、濕氣之傳送、活性劑之傳送、身體升溫、呼吸緩解、皮膚水合作用、增強睡眠、物理治療及其組合，此視系統之形狀、大小及形式(亦即，身體敷包、面部敷包、繃帶、毯子及其類似者)而定。
本發明之一實施例包括提供深肌加熱之方法，其包含：
(a)提供可攜式濕熱系統，其包含包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；及水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面；
(b)將系統應用至使用者之皮膚；
(c)將由系統產生之水蒸氣-空氣混合物供應至使用者之皮膚；及
(d)將熱轉移至使用者之皮膚，其中系統將熱轉移至使用者之皮膚且其中約15%至約95%之熱作為凝結之潛熱至使用者同時維持小於約43℃之皮膚溫度。
該方法可提供約75 W/m2至約500 W/m2或者約100 W/m2至約200 W/m2或者約200 W/m2至約500 W/m2及或者約300 W/m2至約500 W/m2之熱通量。
另外，該方法可包含在系統之開始加熱約5分鐘內提供至少約36℃之皮膚表面溫度的步驟。該方法亦可在自系統之開始加熱約60分鐘內在皮膚之外表面下至少約2.5 cm之深度處提供至少約38℃之組織溫度，同時維持皮膚之外表面之小於約43℃的溫度。
本發明之一實施例亦包括提供快速疼痛緩解之方法，其包含：
(a)提供可攜式濕熱系統，其包含包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；及水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面；
(b)將系統應用至使用者之皮膚；
(c)開始系統之加熱；及
(d)將由系統產生之水蒸氣-空氣混合物供應至使用者之皮膚；其中系統在自系統之開始加熱約60分鐘內提供疼痛緩解同時維持小於約43℃之皮膚溫度。
該方法可進一步包含以下步驟：提供疼痛緩解活性劑；及經由皮膚傳送活性劑。可將疼痛緩解活性劑併入水蒸氣產生部分中，併入水蒸氣源中，或併入水蒸氣-空氣調節部分中。亦可將疼痛緩解活性劑併入結合本發明之系統使用之獨立裝置中以經由皮膚傳送疼痛緩解活性劑。
本發明之一實施例亦包括增加血液流量之方法，其包含：
(a)提供可攜式濕熱系統，其包含包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；及水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面；
(b)將系統應用至使用者之皮膚；
(c)開始系統之加熱；及
(d)在應用系統至使用者之皮膚之時間週期期間，將應用系統之使用者之皮膚的區域中之血液流量增加約2倍至約9倍(與應用系統之前的皮膚之區域之血液流量相比較)；同時維持小於約43℃之皮膚溫度。
本發明亦包括提供減少心臟作功及放鬆之方法，其包含：
(a)提供可攜式濕熱系統，其包含包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；及水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面；
(b)將系統應用至使用者之皮膚；
(c)開始系統之加熱；及
(d)在將系統應用至使用者之皮膚之時間週期期間將心臟作功減少至少約4%同時維持小於約43℃之皮膚溫度。將系統應用至使用者之皮膚之時間週期可為至少約1小時。
本發明之一實施例亦包含將濕氣提供至皮膚之方法，其包含：
(a)提供可攜式濕熱系統，其包含包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；及水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面；
(b)將系統應用至使用者之皮膚；開始系統之加熱；
(c)產生約0.05 mg水蒸氣/min/cm2之水蒸氣產生部分至約10 mg水蒸氣/min/cm2之水蒸氣產生部分，其中水蒸氣經由至皮膚之表面上之凝結而將濕氣傳送至皮膚之表面。
該方法可進一步包含在小於約60分鐘之時間週期期間將皮膚濕氣含量增加至少約300%(與應用系統之前的皮膚濕氣含量相比較)之步驟。該方法亦可包含以下步驟：提供美容活性劑；及將美容活性劑傳送至皮膚。
本發明之一實施例亦包括為使用者提供效益之方法，其包含：
(a)提供可攜式濕熱系統，其包含包含水蒸氣源及熱源之水蒸氣產生部分；及水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含水蒸氣-空氣混合層及水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；且該水蒸氣-空氣調節部分具有一鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面；
(b)將該系統應用至使用者之表面，其中潛熱傳送表面最接近使用者之表面而定位。
(c)開始該系統之加熱；及
(d)在預先選定之溫度範圍下將濕熱轉移至使用者之皮膚，其中濕熱係約15%至約95%的凝結之潛熱。
該方法可進一步包含提供選自由以下各效益組成之群之效益的步驟：在將該系統應用於使用者之皮膚之時間週期期間將心臟作功減少至少約4%；將該使用者之應用該系統之皮膚的區域中之血液流量增加約3倍至約9倍(與應用該系統之前的皮膚之該區域之血液流量相比較)；提供放鬆；提供傷口癒合；提供呼吸緩解；提供身體升溫；提供皮膚水合作用，提供增強睡眠；提供物理治療，促進或增強手術後恢復，促進或增強損傷恢復及其組合。
實例
以下實例進一步描述並證明本發明之範疇內之實施例。該等實例僅用於說明之目的而給出且不應被解釋為本發明之限制，因為在不偏離本發明之精神及範疇的情況下本發明之許多變化係可能的。除非另外規定，否則所有舉例說明之濃度為重量-重量百分比。
實例1-3水蒸氣源
下文舉例說明之水蒸氣源為用於本發明之系統之水蒸氣產生部分中的填滿微粒發熱組合物之發熱加熱單元。
藉由使用習知摻合技術形成微粒發熱組合物來製備下文舉例說明之微粒發熱組合物，其中所得組合物提供用於本發明之加熱單元之建構。
藉由將活性碳及水添加至摻合器或混合器(諸如，Littleford Day混合器)中且將其混合歷時約十分鐘來製備預混合物。接著添加聚丙烯酸酯吸收劑膠凝材料，且將混合物混合歷時約10分鐘。接著，將海綿鐵粉末添加至混合器，且將所得預混合物混合歷時約5分鐘。
將大致2.2 g之所得預混合組合物添加至聚丙烯/EVA共擠薄膜(例如，60% PP/40% EVA共擠RMS# GCAS10045989、24.7 gsm、1.4密耳(Clopay，Augusta，KY)薄膜)之薄片中的每一預先形成之袋，該等袋藉由真空形成袋而產生。
接著，藉由將水、氯化鈉及視需要之硫代硫酸鈉添加至混合器中且將其混合歷時約15分鐘來製備鹽水溶液。接著快速地將所得鹽水溶液配入預混合組合物上。
將100%聚丙烯完成零件# CTM4417064、44.1 gsm SMMS(First Quality Nonwovens，McElhattan，PA)不織布材料之通氣表面置放於含有預混合物及鹽水之袋之上方，面向預先形成之含袋之EVA側。使用低熱將薄膜薄片與SMMS黏合在一起，從而形成統一結構。所得之統一結構含有加熱單元，其含有密封於通氣表面之相對表面與相對薄膜層表面之間的袋中的微粒發熱組合物。
在將鹽水添加至微粒組合物之後不久加熱單元開始產生熱，因此，將頂面與底面黏合且將完成的加熱單元迅速地封裝於氣密次級封裝中以用於將來使用。
表1說明本發明之加熱單元之不同微粒發熱組合物。
下文參看圖3及圖1描述本發明之實例實施例。相同符號貫穿全文表示相同結構元件。
圖3說明具有兩個水蒸氣-空氣混合層及兩個水蒸氣-空氣分布層作為水蒸氣-空氣調節部分之一部分的濕熱傳送系統的實施例。參看圖3，水產生部分110包含加熱單元180。加熱單元180根據實例1使用上述表1之組合物而建構。鄰近水產生部分110的為水蒸氣-空氣調節部分120。鄰近水產生部分110之第二側的為包含絕緣層及最外層之外表面140。
加熱單元180具有配入袋111中之微粒發熱組合物，袋111形成於不可滲透空氣、不可滲透濕氣之聚丙烯/EVA薄膜層(例如，60% PP/40% EVA共擠RMS# GCAS10045989、24.7 gsm、1.4密耳(Clopay，Augusta，KY))之與聚丙烯SMMS(例如，100%聚丙烯34 gsm SB/4 gsm M/4 gsm M/34 gsm SB、代號W502FWH634、76 gsm(Polymer Group有限公司，Waynesboro，VA))通氣表面170相對的相對表面160中。
外表面140鄰近於相對表面160且包含兩層：包括1/16吋絕緣聚丙烯發泡體層162(例如，100% PP 1/16" MicroFoam RMS#95818584、16 gsm(Pregis，Wurtland，KY))及最外之聚丙烯不織布層164。
鄰近通氣表面170的為高蓬鬆度(loft)聚乙烯/聚酯不織布棉絮(例如，經由空氣黏合之70% 9 dpf PET/PE BICO/30% 12 dpf中空PET纖維RMS#95169555、84 gsm(Libeltex，Meulebeke，Belgium))之3 mm厚之第一水蒸氣-空氣混合層124。鄰近第一水蒸氣-空氣混合層124的為1/16吋厚穿孔聚丙烯發泡體(例如，100% PP 1/16" MicroFoam RMS# 5818584、16 gsm(Pregis，Wurtland，KY)；在內部經由切割模變更以添加穿孔)之第一水蒸氣-空氣分布層122。鄰近第一水蒸氣-空氣分布層122的為與用於第一水蒸氣空氣混合層124中之材料相同之材料的高蓬鬆度聚乙烯/聚酯不織布棉絮之第二3 mm厚之水蒸氣-空氣混合層125。鄰近第二水蒸氣-空氣混合層125的為與用於第一水蒸氣-空氣分布層122中之材料相同之材料的1/16吋厚穿孔聚丙烯發泡體之第二水蒸氣-空氣分布層123。附接至第二水蒸氣-空氣分布層123的為包含聚丙烯不織布材料(例如，50/50聚丙烯/聚乙烯BICO零件# 236YLJO09P、80 gsm(Fiberweb，Washougal，WA)，在內部經由機械變形而變更)之兩個接觸皮膚層之潛熱傳送表面130。在該等層之周邊周圍將該等層密封在一起以形成一系統。
參看圖1，圖1說明僅具有一個水蒸氣-空氣混合層及一個水蒸氣-空氣分布層之濕熱系統的實施例。參看圖1，加熱單元80根據上述實例1使用表1之組合物而建構。加熱單元80具有配入袋11中之微粒發熱水蒸氣產生組合物，袋11形成於聚丙烯/EVA(例如，60% PP/40% EVA共擠RMS# GCAS10045989、24.7 gsm、1.4密耳(Clopay，Augusta，KY))薄膜層60之與100%聚丙烯(亦即，完成的零件# CTM4417064、44.1 gsm SMMS(First Quality Nonwovens，McElhattan，PA))SMMS通氣表面70相對的相對表面中。
外表面40鄰近於相對表面薄膜層60且包含兩層：包括1/16吋絕緣聚丙烯發泡體(例如，MicroFoam RMS#5818584、16 gsm(Pregis，Wurtland，KY))層及最外之聚丙烯不織布層。
鄰近通氣表面70的為水蒸氣空氣混合層24，其包含高蓬鬆度聚乙烯/聚酯(例如，經由空氣黏合之70% 9 dpf PET/PE BICO/30% 12 dpf中空PET纖維RMS#95169555、84 gsm Libeltex，Meulebeke，Belgium))不織布棉絮之3 mm厚之水蒸氣-空氣混合層20。鄰近水蒸氣-空氣混合層24的為1/16吋厚穿孔聚丙烯發泡體(例如，100% PP 1/16" MicroFoam RMS#95818584、16 gsm(Pregis，Wurtland，KY)；在內部經由切割模變更以添加穿孔)之水蒸氣-空氣分布層22。鄰近水蒸氣-空氣分布層22的為包含聚丙烯不織布材料(例如，50/50聚丙烯/聚乙烯BICO零件#236YLJO09P、80 gsm(Fiberweb，Washougal，WA)，在內部經由機械變形而變更)之兩個接觸皮膚層之潛熱傳送表面30。在該等層之周邊周圍將該等層密封在一起以形成一系統。
參看圖4，圖4為本發明之治療裝置500之一實施例的俯視平面圖，治療裝置500具有形成包括水蒸氣源及熱源之包含微粒發熱組合物之水蒸氣產生部分的複數個加熱單元(例如，二十四(24)個加熱單元)580。
IR成像實例
圖5A及圖5B展示本發明之活化濕熱傳送系統治療裝置之一例示性實施例的IR影像。圖5A為本發明之活化濕熱傳送系統治療裝置之外表面的視圖。如圖5A展示，在IR影像中之外表面上可見個別加熱單元之輪廓。圖5B為本發明之活化濕熱傳送系統治療裝置之潛熱傳送表面的視圖。如圖5B展示，水蒸氣-空氣調節部分有助於活化系統之潛熱傳送表面上方的熱之分散及均一性。如圖5B展示，在將熱傳送至潛熱傳送表面之活化系統的潛熱傳送表面之IR影像中，個別加熱單元之周邊形狀不可識別(歸因於熱之分散)。
本文中所揭示之尺寸及值不應被理解為嚴格地限於所敍述之精確數值。相反，除非另外規定，否則每一該尺寸意欲意謂所敍述之值與環繞彼值之功能上均等的範圍兩者。舉例而言，經揭示為「40 mm」之尺寸意欲意謂「約40 mm」。
除非明確地排除或另外限制，否則本文中所引證之每個文獻(包括任何交叉參考案或相關專利或申請案)之全文藉此以引用的方式併入本文中。任何文獻之引證並非一許可：其為關於本文中所揭示或主張之任何發明之先前技術，或其單獨或任何結合任一(或任何)其他參考案、教示、建議或揭示任何此類發明。另外，就此文獻中之術語之任何意義或定義與以引用之方式併入之文獻中的相同術語之任何意義或定義衝突的方面而言，此文獻中對彼術語所指派之意義或定義將支配。
儘管已說明並描述本發明之特定實施例，但對於彼等熟習此項技術者而言以下將係顯而易見的：可在不偏離本發明之精神及範疇之情況下進行各種其他改變及修改。因此，意欲將在本發明之範疇內之所有該等改變及修改涵蓋於附加申請專利範圍中。
10．．．水蒸氣產生部分
11．．．袋
20．．．水蒸氣-空氣調節部分
22．．．水蒸氣-空氣分布層
24．．．水蒸氣-空氣混合層
30．．．潛熱傳送表面
40．．．外表面層
50．．．加熱單元
52．．．敷包
54．．．條帶
56．．．空氣通道
60．．．相對表面薄膜層
70．．．通氣表面
80．．．加熱單元
110．．．水產生部分
111．．．袋
120．．．水蒸氣-空氣調節部分
122．．．第一水蒸氣-空氣分布層
123．．．第二水蒸氣-空氣分布層
124．．．第一水蒸氣-空氣混合層
125．．．第二水蒸氣-空氣混合層
130．．．潛熱傳送表面
140．．．外表面
160．．．相對表面
162．．．絕緣聚丙烯發泡體層
164．．．最外之聚丙烯不織布層
170．．．通氣表面
180．．．加熱單元
500．．．治療裝置
580．．．加熱單元
圖1為本發明之一實施例之簡化橫截面示意圖。
圖2為本發明之一實施例之簡化示意圖。
圖3為本發明之一實施例之橫截面示意圖。
圖4為本發明之一實施例之俯視圖。
圖5a及圖5b為活化可攜式濕熱傳送系統之一實施例的紅外線照片。圖5a為外表面之視圖，且圖5b為潛熱傳送表面之視圖。
10．．．水蒸氣產生部分
11．．．袋
20．．．水蒸氣-空氣調節部分
22．．．水蒸氣-空氣分布層
24．．．水蒸氣-空氣混合層
30．．．潛熱傳送表面
40．．．外表面
60．．．相對表面薄膜層
70．．．通氣表面
80．．．加熱單元

Claims (16)

  1. 一種可攜式濕熱傳送多次使用裝置系統，其包含：(a)一水蒸氣產生部分，其包含一水蒸氣源及一熱源；及(b)一水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含一水蒸氣-空氣混合層及一水蒸氣-空氣分布層；該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通；該水蒸氣-空氣調節部分具有一在一預先選定之溫度範圍下傳送濕熱的鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面，其中該濕熱之約15%至約95%為凝結之潛熱；該水蒸氣產生部分係一單次用拋棄式裝置；且其中該水蒸氣-空氣調節部分係可再使用。
  2. 如請求項1之系統，其中該預先選定之溫度範圍小於約43℃。
  3. 如請求項1之系統，其中該系統在該系統之該潛熱傳送表面處提供一小於約0.085lb水蒸氣/lb乾空氣之水蒸氣-乾空氣比。
  4. 如請求項1之系統，其中該水蒸氣產生部分包含至少一水蒸氣產生加熱單元，該加熱單元包含一微粒發熱組合物且，其中該水蒸氣產生加熱單元具有一約1cm2至約20cm2之平坦表面積。
  5. 如請求項1之系統，其中該水蒸氣-空氣混合層具有一約400cm3/cm2/sec至約17,000cm3/cm2/sec之透氣性及一約5,000g/m2/24h至約7,000g/m2/24h之MVTR。
  6. 如請求項1之系統，其中該水蒸氣-空氣混合層具有一約0.1mm至約5mm之厚度。
  7. 如請求項1之系統，其中該水蒸氣-空氣分布層包含一具有一小於約0.25cm3/cm2/sec之透氣性之大體上不可滲透空氣的材料，其中該水蒸氣-空氣分布層包含導致該水蒸氣-空氣分布層具有一大於約500cm3/cm2/sec至約2500cm3/cm2/sec之透氣性的複數個水蒸氣分布孔。
  8. 如請求項1之系統，其中該水蒸氣-空氣分布層係選自由以下各物組成之群：聚乙烯為主之發泡體、聚丙烯為主之發泡體、聚酯為主之發泡體、聚苯乙烯為主之發泡體、聚胺基甲酸酯為主之發泡體、發泡塑膠薄片、塑膠薄膜、箔、紙箔層壓物、紙張、不織布、海綿、玻璃絨、玻璃纖維及其組合。
  9. 如請求項1之系統，其中該水蒸氣-空氣調節部分包含複數個該等水蒸氣-空氣混合層及複數個該等水蒸氣-空氣分布層。
  10. 如請求項1之系統，其中該系統將一水蒸氣-空氣提供至一潛熱傳送表面，且其中該水蒸氣-空氣混合物具有一約30℃至約50℃之露點溫度。
  11. 如請求項1之系統，其中該系統提供約75W/m2至約500W/m2之熱通量。
  12. 如請求項1之系統，其中該系統將濕熱提供至一人類皮膚表面，於該皮膚該表面維持約38℃至約42℃的溫度，同時產生一約100W/m2至約500W/m2之熱通量之量。
  13. 如請求項1之系統，其中該系統，其進一步包含一選自由以下各物組成之群之活性劑：醫藥活性劑、芳族活性劑、美容活性劑、保濕活性劑、健康活性劑、草本劑、營養補充劑、芳香療劑及其組合。
  14. 如請求項1之系統，其進一步包含一可模製部分。
  15. 如請求項1之系統，其中該可模製部分係選自由以下各物組成之群：金屬箔、金屬線框結構、可撓性塑膠結構、可撓性層壓結構及其組合。
  16. 一種治療裝置，其包含一可攜式濕熱傳送系統，該系統包括：(a)一水蒸氣產生部分，其包含一水蒸氣源及一熱源，其中該熱源包括複數個加熱單元，且至少該複數個加熱單元之一部分排成一列；及(b)一水蒸氣-空氣調節部分，該水蒸氣-空氣調節部分包含一水蒸氣-空氣混合層及一水蒸氣-空氣分布層；(i)其中該水蒸氣-空氣調節部分具有一在一預先選定之溫度範圍下傳送濕熱的鄰近該水蒸氣-空氣調節部分而安置之潛熱傳送表面，其中該濕熱之約15%至約95%為凝結之潛熱；且(ii)其中一發泡體材料製成之一條帶上覆該列加熱單元及該潛熱傳送表面，該條帶提供一平行於該列加熱單元之氣室；其中該水蒸氣產生部分與該水蒸氣-空氣調節部分流體連通。
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