CN106102666A - 具有集成地结合的氧激活加热器的可热成型的夹板结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种集成的可热成型的夹板和加热器及其制造方法包括热塑性材料和与该热塑性材料操作性地结合的氧激活加热器。该集成的可热成型的夹板和加热器密封在氧不可渗透的壳体内。通过从该密封的壳体去除该组件或通过移开将允许氧渗透该壳体内的多孔区域并且进而与该加热器接触的可去除的密封体，允许氧激活该加热器。

Description

具有集成地结合的氧激活加热器的可热成型的夹板结构及其 制造方法

相关申请的交叉引用

无

发明领域

本发明涉及与加热器组合的便携的可热成型的夹板结构，该加热器利用大气氧作为用于放热反应的化学反应物来源。

发明背景

可热成型的材料与模子和夹板结合使用用于医疗目的多年。实际上，这样的材料相比于常规的“硬膏”模子和夹板提供若干益处，例如更快的固化时间，消除与其结合的漫长的施加工艺和在病人皮肤上造成的潮湿。

美国专利号4,778,717涉及用于热塑性的、可热成型的复合物的特定结构。

美国专利号5,652,053公开了利用由互穿聚合物网络构成的材料的分子或分子间的组合以引起该组合的结构从非晶态转变至粘弹性和橡胶似的状态。虽然这样的结构可以对使用者提供一些支撑，但是当需要脊状支撑(例如典型地是需要夹板或模子时的情况)时，其不是有效的。

美国专利申请号20080319362和20120101417两者都公开了能够与放热加热反应结合使用的可热成型的模子或夹板，该放热加热反应用于引起热塑性材料从相对刚性的状态变为有延展性的状态，使得能够将该材料成型至需要支撑的病人的一部分。令人遗憾地，为了在这样的反应中加热该热塑性材料，将该材料放置在单独且独特的加热袋内，在该袋内发生该放热反应。在适当加热后，该热塑性材料从该袋中被去除并且准备好使用。

另外，本发明的受让人提供了氧基加热器及用于其的各种包装。例如参见，2010年5月25日颁布的美国专利号7,722,782；2009年2月9日提交的美国申请序列号12/376,927；2010年9月2日提交的美国申请序列号12/874,338；2013年10月16日提交的美国申请序列号14/055,250；2013年10月21日提交的美国申请序列号14/058,719；2013年10月21日提交的美国申请序列号14/058,496；和2013年1月4日提交的美国序列号13/734,594，通过引用将所有这些并入本文。

这些公开的加热器和包装在提供氧基加热器和/或用于其的包装方面是成功的。

虽然上面公开的装置和方法可能够提供有效的可成型的夹板或模子而不使用水，但是这样的装置没有一个公开了包含用于与夹板或类似物一起使用的热塑性材料和与该热塑性结合构建的氧激活加热器的单一集成结构。提供本发明以解决这些和其他的问题。

发明概述

本发明涉及一种集成的可热成型的夹板和加热器，其含有热塑性材料，该热塑性材料具有顶面和与该顶面相对的底面，和与该热塑性材料的该顶面和该底面中的至少一者结合操作性地附接的氧激活加热器。

在本发明的一个优选实施方案中，该氧激活加热器包括加热器片、芯吸层和空气扩散体层，每一个具有各自的顶表面和与它们各自的顶表面相对的底表面。该加热器片的底表面布置成与该热塑性材料的该顶面或该底面中的至少一者操作性地接触，并且该芯吸层的底表面布置成与该加热器片的该顶表面操作性地接触。在这个优选实施方案中，该扩散体层的底表面布置成与该芯吸层的顶表面操作性地接触。该芯吸层纳入和分布用于在该加热器片暴露于氧时与该加热器片一起操作性地使用的电解质。

在本发明的另一个优选实施方案中，该加热器片包含在暴露于氧时与氧放热地反应的金属基基材。

在本发明的另一个优选实施方案中，去除该芯吸层并且该电解质直接地纳入到该加热器片中。

在本发明的该优选实施方案中，该加热器片的该底表面和该热塑性材料的结合的顶面或底面中的至少一者包括在两者之间的黏合组分。该黏和组分可以包括胶黏剂和/或非织造织物。

还预计本发明包括与该热塑性材料的该底面结合的隔热材料。

还预计本发明包括与该加热器的该顶面结合的隔热材料。还预计的是该空气扩散体层能够充当在该加热器片或芯吸层的顶面上的隔热材料。

在本发明的又一个优选实施方案中，该空气扩散体层包括在该空气扩散体层的该底表面的整体周围的周边区域。这个周边区域固定至该热塑性材料的结合的顶面或底面的一部分，进而容纳与该热塑性材料操作性地结合的该加热器片和芯吸层。

本发明的该优选实施方案包括外壳体，该外壳体具有内区域和外表面。在这个优选实施方案中，该外壳体的该内区域内容纳该氧激活加热器和该热塑性材料。该外壳体包括密封体并且该外壳体由实质上阻止氧转移进入该外壳体的该内区域中的材料制成。

在本发明的一个优选实施方案中，该外壳体包括氧渗透区域和在该氧渗透区域上方的可去除的密封体。因此氧被允许进入该外壳体的该内区域中，并且进而，在该可去除的密封体的至少局部移开时与该氧激活加热器接触。

本发明还包括制造集成的可热成型的夹板和加热器的方法，其包含制作氧激活加热器的步骤；附接热塑性材料与该氧激活加热器的步骤；在壳体的内区域内布置附接的热塑性材料和氧激活加热器的步骤；和密封该壳体以阻止氧侵入该壳体的该内区域中，并且进而阻止该氧激活加热器的激活的步骤。

在该方法的一个优选实施方案中，该制作氧激活加热器的步骤包含以下步骤：在金属基加热器基材的顶表面上放置电解质芯吸层，其中该芯吸层包括顶表面和与该顶表面相对的底表面；和在该电解质芯吸层上方布置空气扩散体层以将该电解质芯吸层夹在该空气扩散体层和该金属基加热器基材之间。

该热塑性材料包括顶面和与该顶面相对的底面。优选该方法还包括将该金属基加热器基材粘附至该热塑性材料的该顶面的步骤。还优选该空气扩散体层的外周片区域固定至该热塑性材料的该顶面的一部分。

在该方法的另一个优选实施方案中，将该金属基加热器粘附至该热塑性材料的该顶面的步骤包含将胶黏剂或非织造毡与该热塑性材料的该顶面和该金属基加热器基材的底表面结合的步骤。

还在另一个优选的实施方案中，该方法还包括以下步骤：将氧渗透区域成型到外壳体中以允许环境氧侵入该壳体的该内区域中，并且进而与该氧激活加热器接触；和在该氧渗透区域上方结合可去除的密封体以实质上阻止该氧侵入该壳体的该内区域中直到移开该可去除的密封体。

本发明还涉及一种可热成型的夹板工具，包含：热塑性材料，该热塑性材料具有顶面和与该顶面相对的底面；与该热塑性材料的该顶面和该底面中的至少一者结合操作性地附接的氧激活加热器，其中该可热成型的夹板和氧激活加热器密封在氧不可渗透的壳体内；和弹性绷带，其用于在该可热成型的夹板成型为所需的构造后将该可热成型的夹板与病人固定。

附图简要说明

该附图(包括其以提供本公开内容的进一步理解)并入并且构成本申请文件的一部分，说明了本公开内容的实施方案并且与详细说明书一起起到解释本公开内容的原理的作用。没有试图去比对于本公开内容的基础理解和可以实践其的各种方式所必要的更详细地显示本公开内容的结构细节。在附图中：

附图图1是本发明的分解图；

附图图2是本发明的正视剖视图；

附图图3是本发明的特征之一的顶视透视图；

附图图4是本发明的特征之一的顶视图；和

附图图5是本发明的特征之一的正视侧视图。

附图详细说明

参考在附图中描述和/或说明并且在以下说明中详述的非限制性实施方案和实例，更充分地解释了本公开内容及其各种特征和有利细节。应该注意在附图中说明的特征不是按比例绘制的，并且如本领域技术人员会意识到的，即使没有在本文中明确地阐述，一个实施方案的特征也可以被其他实施方案利用。众所周知的组分和加工技术的描述可以省略以便不会不必要地混淆本公开内容的实施方案。本文中使用的实例仅仅旨在便于理解可实践本发明的手段，并进一步使本领域的技术人员能够实践本公开内容的实例。因此，本文中的实例和实施方案不应视为对本发明的范围进行限制。

在图1中显示了集成的可热成型的夹板和加热器10，其包含热塑性材料12和氧激活加热器18。热塑性材料18，其将导致可成型和刚性的夹板，具有顶面14和底面15。如本领域普通技术人员会理解的，该热塑性材料是可容易从多种来源获得并且在加热至预定温度(例如大约210℉)时变成有延展性的(“可成型的”)。当该温度耗散时，该热塑性材料将反向回复到刚性状态。

氧激活加热器18包括加热器片20、芯吸层24和空气扩散体层28。加热器片20、芯吸层24和空气扩散体层28，每一个分别具有顶表面和底表面21和22、25和26以及29和30。该加热器片包含在暴露于氧时与氧放热地反应的金属基基材。虽然将该加热器片确定为“片”或“基材”，但是通过本发明预计的是该加热器片实际地能够以层施加，例如通过沉积涂覆，或材料的滚压等。

与氧激活加热器结合的通用机械构造和化学组成的实例在本领域是已知的，并且在发明背景中通过引用将具体实例并入本文。如采用这样加热器的领域的普通技术人员将容易地理解的，芯吸层24起到将该电解质均匀地分配到该加热器片中的作用。该电解质促进当该加热器片暴露于氧时发生的反应。

如在图2中更详细地显示的(但是在图1中也是明显的)，加热器片20的底表面22与热塑性材料12的顶面14操作性地结合。这样的结合能够作为两者之间的化学或机械接合或者其组合的结果而发生。例如，如图1中显示，热塑性材料12的顶面与黏合组分34结合。在这个实施方案中，该黏合组分包含固定至该热塑性材料的非织造织物。虽然公开了非织造织物，但是通过本发明还预计了其他黏合组分，包括但不限于胶黏剂材料，例如胶和双面热带(thermal tape)。(例如参见在图3中显示的双面热带34)。除充当黏合剂的毡之外，所需要的毡还可以包括一些隔热性质。因此，预计这样的毡或也与热塑性材料12的底面15结合的其他隔热材料40(参见图5)，因为该底面将是接触病人皮肤的面。图5中的隔热材料40能够充当回弹垫(称作模垫)，并且置于热塑性材料12的底面15上用于在将可热成型的夹板和加热器10成型至病人的合适区域时提供热保护，以及在该热塑性加热器从有延展性的状态反向回复到相对刚性状态后向穿戴者提供舒适性。

如在图1和2中能够看到的，芯吸层24的底表面26与该加热器片的顶表面21操作性地结合并且该底表面在该顶表面上方。此外，将空气扩散体层28的底表面30操作性地布置在该芯吸层的顶表面25上方。如图2中显示，空气扩散体层(其允许在与氧结合时氧向该芯吸层的相对均匀的分散并且与该芯吸层接触，并且进而与该加热器片接触)包括作为具有长度和宽度大于该芯吸层和加热器片的长度和宽度的结果的周边区域45。因此，空气扩散体层28的周边区域45附着至热塑性材料12的该顶面的一部分。这样的附着固定/容纳与该热塑性材料操作性地结合的加热器片和芯吸层。

如在图1和2中显示，可热成型的夹板和加热器10进一步包括外壳体50。该外壳体，一旦在氧激活加热器18和热塑性材料12周围组装，就包括内区域51和外表面52(参见图2)。如在图2中能够看到的，这样的组件完全布置在该外壳体的内区域内。如图1和2中显示，外壳体50分别地包括第一材料片58和第二材料片59。第一材料片和第二材料片在它们的边缘处附着(参见图2)从而形成密封体53。该外壳体由对氧传递相对不可渗透的材料制作。对于该外壳体而言可接受的材料的一个实例是以商品名称A6661-MO可从Curwood Inc.P.O.Box 2968,2200Badger Ave.,Osjkosh,WI 54903商购的。密封体53也对氧传递是相对不可渗透的。

如在图4中显示，外壳体50可以包括氧渗透区域55和操作性地布置在该氧渗透区域上方和周围的可去除的密封体56。该氧渗透区域包括孔或将允许氧传递进入该外壳体的内区域51中的部分。然而，可去除的密封体56包含旨在阻止氧传递从这里通过的材料(其可以与用于外壳体50的材料相同)。因此，氧将被阻止进入该壳体的内区域，除非和直到至少部分去除该可去除的密封。虽然外壳体被描述具有氧渗透区域，但是还预计的是不使用这样的区域。在这样的情况下，在从该外壳体的内区域51物理去除该集成的加热器和热塑性材料时氧将仅传递至该氧激活加热器。

通过制作具有空气扩散体层28、芯吸层24和金属基(例如锌)加热器基材20的氧激活加热器18和将它们全部固定至热塑性材料12来制造集成的可热成型的夹板和加热器10。如之前所解释的，该加热器片通过化学和/或物理的接合(例如采用施加至该热塑性材料的顶面14的胶黏剂或非织造毡)粘附至该热塑性材料。另外，为了热防护和舒适性，可以将模垫40(图5)施加至该热塑性材料的底面15。还如之前所解释的，该空气扩散体层包括延伸超出该芯吸层和加热器片的周边的周边区域45。因为该热塑性材料具有还大于该芯吸层和加热器片的长度和宽度的长度和宽度，所以该空气扩散体层的该周边区域45能够固定至该热塑性材料的一部分(参见图2)。在这种情况下，通过在该空气扩散体和该热塑性材料之间成为“夹层的”抵靠该热塑性材料来保持该加热器片，并且该加热器片至该热塑性材料的直接黏合可以是不需要的。

外壳体50由对于氧而言相对不可渗透的柔性材料制作。构建该外壳体以具有顶片58和底片59。一旦构建，就将该组合与集成的氧激活加热器18(图1)以及热塑性材料12布置在将变成该外壳体的内区域51内(图2)。该外壳体的该顶片和底片随后密封在一起，任选地在真空下，形成密封体53使得该外壳体的该内区域基本上无氧，并且其中该外壳体在该热塑性材料和氧激活加热器周围基本上相符合。

作为可替代的实施方案，可制作具有孔或氧渗透区域55和布置在其上方的可去除的密封体56的该外壳体的顶片58。如之前所描述的，在这样的实施方案中，在该可去除的密封体的至少部分去除时氧将仅传递进入该外壳体的该内区域中。

在操作中，需要该集成的可热成型的夹板和加热器的使用者会仅仅打开该外壳体(例如通过用剪刀切密封的边缘，或通过在穿孔线处撕开)并且随后从其中移出该集成的热塑性材料和氧激活加热器。随着来自周围环境的氧接触该空气扩散体层，并且进而接触该芯吸层，将发生化学反应，引起该加热器片产生放热反应。这个放热反应将导致热从该加热器片释放朝向并进入该热塑性材料中。一旦温度足够高，其就将引起该热塑性材料变形或变成有延展性的。在此时，

人们会随后放置该集成的装置在人的手臂(例如)上并且按压该热塑性材料抵靠人的手臂直到它成型于其上。一旦适当地成型，将弹性绷带或类似物缠绕在该人的手臂和该集成的热塑性材料和氧激活加热器周围以便将其固定到位。因为施加至该人的手臂的该热塑性材料的面可以包括隔离垫(例如模垫)，所以他或她将不遭受不安全的温度。该空气扩散体层还具有隔热性质，所以还将保护应用该装置的人免受不安全的温度。

在该热塑性材料适当地成型后不久，来自该加热器的放热反应将停止并且该热塑性材料的升高的温度将快速地开始耗散。这样的热耗散将随后引起该热塑性材料从有延展性的(可模制的)状态反向回复到刚性状态。

该集成的可热成型的夹板和集成的加热器还被制作成工具。该工具包括固定地布置在该外壳体内的该集成的热塑性材料和所结合的氧激活加热器，以及弹性绷带。

本发明的额外特征、优点和实施方案可以从该详细说明和附图的考虑中得到阐述或为明显的。此外，要理解的是，前面的发明概述和相关的详细说明和附图是示例性的，且旨在提供进一步的解释而不是限制所要保护的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种集成的可热成型的夹板和加热器，其含有：

-热塑性材料，该热塑性材料具有顶面和与该顶面相对的底面；和

-与该热塑性材料的该顶面和该底面中的至少一者结合操作性地附着的氧激活加热器。

2.根据权利要求1的该发明，其中该氧激活加热器包含：

-加热器片、任选的芯吸层和空气扩散体层，每一个具有各自的顶表面和与它们各自的顶表面相对的底表面，其中：

-该加热器片的底表面布置成与该热塑性材料的该顶面和该底面中的至少一者操作性地接触；

-该芯吸层的底表面布置成与该加热器片的该顶表面操作性地接触；和

-该空气扩散体层的底表面布置成与该芯吸层的顶表面操作性地接触。

3.根据权利要求2的该发明，其中该加热器片包含在暴露于氧时与氧放热地反应的金属基基材。

4.根据权利要求2或3的该发明，其中该芯吸层配料有用于在该加热器片暴露于氧时与该加热器片一起操作性的使用的电解质。

5.根据权利要求2-4任一项的该发明，其中该加热器片的该底表面和该热塑性材料的结合的顶面或底面中的至少一者包括在两者之间的黏合组分。

6.根据权利要求5的该发明，其中该黏合组分包括胶黏剂。

7.根据权利要求5或6的该发明，其中该黏合组分包含非织造材料。

8.根据权利要求1-7任一项的该发明，还包括与该热塑性材料的该顶面或该底面中的至少一者结合的隔热材料。

9.根据权利要求8的该发明，其中该隔热材料包含该空气扩散体层和隔热垫中的至少一者。

10.根据权利要求2-9任一项的该发明，其中：

-该空气扩散体层包括在该空气扩散体层的该底表面的整体周围的周边区域；和

-该周边区域固定至该热塑性材料的结合的顶面或底面的一部分，进而容纳与该热塑性材料操作性地结合的该加热器片和芯吸层。

11.根据权利要求2-10任一项的该发明，还包括外壳体，该外壳体具有内区域和外表面，其中在该外壳体的该内区域内容纳该氧激活加热器和该热塑性材料。

12.根据权利要求11的该发明，其中该外壳体包括密封并且其中该外壳体包含实质上阻止氧转移进入该外壳体的该内区域中的材料。

13.根据权利要求12的该发明，其中该外壳体包括氧渗透区域和在该氧渗透区域上方的可去除的密封，其中氧进入该外壳体的该内区域中，并且进而，在该可去除的密封的至少局部取代时与该氧激活加热器接触。

14.制造集成的可热成型的夹板和加热器的方法，其包含以下步骤：

-制作氧激活加热器；

-物理地结合热塑性材料和该氧激活加热器；

-在壳体的内区域内布置附着的热塑性材料和氧激活加热器；和

-密封该壳体以阻止氧侵入该壳体的该内区域中，并且进而阻止该氧激活加热器的激活作用。

15.根据权利要求14的该方法，其中该制作氧激活加热器的步骤包含以下步骤：

-在金属基加热器基材的顶表面上放置电解质芯吸层，其中该芯吸层包括顶表面和与该顶表面相对的底表面；和

-在该电解质芯吸层上方布置空气扩散体层以将该电解质芯吸层夹在该空气扩散层和该金属基加热器基材之间。

16.根据权利要求15的该方法，其中该热塑性材料包括顶面和与该顶面相对的底面，该方法还包括将该金属基加热器基材粘附至该热塑性材料的该顶面的步骤。

17.根据权利要求16的该方法，还包含将该空气扩散体层的外周边区域固定至该热塑性材料的该顶面的一部分的步骤。

18.根据权利要求16或17的该方法，其中将该金属基加热器粘附至该热塑性材料的该顶面的步骤包含将胶黏剂和非织造毡中的至少一者与该热塑性的材料的该顶面和该金属基加热器基材的底表面结合的步骤。

19.根据权利要求14的该方法，还包括以下步骤：

-将氧渗透区域成型到外壳体中以允许环境氧侵入该壳体的该内区域中，并且进而与该氧激活加热器接触；和

-在该氧渗透区域上方结合可去除的密封以实质上阻止该氧侵入该壳体的该内区域中直到取代该可去除的密封。

20.一种可热成型的夹板工具，包含：

-热塑性材料，该热塑性材料具有顶面和与该顶面相对的底面；

-与该热塑性材料的该顶面和该底面中的至少一者结合操作性地附着的氧激活加热器，其中该可热成型的夹板和氧激活加热器密封在氧不可渗透的壳体内；和

-弹性绷带，用于在该可热成型的夹板成型为所需的构造后将该可热成型的夹板与病人固定。