ТЕПЛОПАКЕТ МНОГОКРАТНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК A61F7/08 

Изобретение имеет отношение к созданию теплопакета многократного пользования. Настоящее изобретение также имеет отношение к созданию пускового устройства для теплопакета. Кроме того, настоящее изобретение имеет отношение к созданию переохлажденного перенасыщенного рекристаллизуемого раствора для использования в теплопакете и способа его приготовления.

Нагревание и охлаждение в различных областях применения может быть осуществлено при помощи самых различных технологий, в зависимости от конкретной необходимости. Например, лица, страдающие от мышечных болей, обычно используют для снятия боли резиновые мешки (грелки), наполненные горячей кипящей водой. В случае любого ушиба головы врач обычно предписывает прикладывать лед в качестве первой помощи. В случае сильного жара обычным домашним средством является наложение на лоб ткани, намоченной холодной водой, чтобы сбить температуру. Многие люди при проведении развлекательных поездок берут с собой пакеты с пищей или даже исходные (сырые) продукты и устройство для варки пищи. Другая необходимость в тепловой энергии возникает в отдаленных районах, где невозможно достать топливо или оно очень дорого. Следовательно, для разрешения указанных трудных ситуаций необходимо разработать пути и средства экономически выгодной выработки теплоты, преимущественно без использования обычных видов топлива. Для удовлетворения указанной необходимости в течение последних 15 лет наблюдается развитие устройств, называемых теплопакетами. Основной принцип работы теплопакета заключается в использовании теплоты, вырабатываемой за счет начала химической реакции между двумя или несколькими химикатами, или в результате запуска зарождения (начала) кристаллизации переохлажденного химического раствора. В контексте настоящего изобретения раскрыт этот второй аспект.

На рынке имеются различные устройства нагрева, такие как грелки в виде мешков с горячей водой, портативные электрические грелки или работающие от батарей нагреватели. Однако в случае мешка с горячей водой горячую воду, заливаемую в мешок, можно получить только при помощи топлива или электрической энергии. Кроме того, грелка с водой быстро остывает, что снижает ее положительный эффект. В случае электрической грелки требуется постоянная подача электрической энергии, что ограничивает использование указанного нагревательного устройства только теми местами, в которых имеется электричество, то есть в основном внутри помещения. В случае работающих от батарей нагревателей требуется регулярно подзаряжать батареи или заменять их при тщательной разрядке. Во всех указанных случаях другими недостатками являются весьма ограниченная область применения и необходимость принятия мер безопасности в случае электрических нагревательных устройств.

Нетрадиционный теплопакет был раскрыт в патенте US 4532110 (1985). В этом патенте описано получение тепловой энергии за счет запуска кристаллизации переохлажденного насыщенного раствора ацетата натрия. Запуск производится при помощи специально разработанного устройства. Вся сборка пускового устройства и переохлажденного раствора заключена в пластиковом контейнере, изготовленном из ПВХ, полиуретана, и т.п. Недостаток этого устройства заключается в том, что пусковое устройство, использованное для начала кристаллизации переохлажденного раствора ацетата натрия, должно иметь защитный слой из золота или серебра, предназначенный для защиты от коррозии, вызванной контактом с химикатами. Это является нежелательным, потому что использованный для пускового устройства материал и так является дорогим, таким как сплав CuBe. Кроме того, использованный для теплопакета материал ПВХ имеет весьма ограниченный срок годности при хранении, что вызвано неизбежным выщелачиванием ионов хлорида за счет присутствия раствора соли натрия. Этот недостаток присутствует и в других устройствах, которые раскрыты в патентах US 4572158; 5058563 и 5205278. Другой недостаток раскрытых устройств, за исключением патента US 5058563, заключается в том, что переохлажденный раствор имеет тенденцию к течению в одну сторону, что приводит к неравномерному нагреванию и к возникновению трудностей при использовании теплопакета, так как возникает необходимость приспосабливать форму пакета для конкретного применения ранее запуска кристаллизации и образующейся в результате теплоты.

В патенте US 5058563 предложено использовать добавку для того, чтобы вызвать гелеобразование в ходе кристаллизации. Это гелеобразование помогает поддерживать желательную плотность раствора и, следовательно, однородность теплоты по всей полезной поверхности. Использованный в этом патенте материал для гелеобразования представляет собой растворимый в воде полимер гидроэтил целлюлозы. Этот материал, хотя и позволяет произвести гелеобразование раствора со всеми положительными последствиями, является нестабильным, что не позволяет повторно использовать теплопакет.

В патенте US 5843145 раскрыт теплопакет многократного пользования, в котором образующая гель смесь трех компонентов герметизирована в пластиковом мешке. Этот теплопакет многократного пользования нуждается во внешнем нагревании или охлаждении. В случае применения, связанного с нагреванием, теплопакет помещают в СВЧ-печь или в другое нагревательное устройство для активизации (возбуждения) пакета. В указанном патенте заявлено, что температура теплопакета сохраняется в течение достаточно длительного времени, что позволяет использовать указанное устройство в качестве теплопакета. Однако с учетом того, что пакет нуждается во внешнем средстве нагрева, его использование в качестве теплопакета представляется затруднительным, тем более, что предварительный нагрев пакета должен производиться в течение 2 часов. Это не позволяет использовать указанный пакет в практической непредвиденной ситуации, а также в отдаленных районах, в которых отсутствуют такие средства нагрева, как СВЧ-печь.

В патенте Японии JP 58180575 раскрыт пакет для охлаждения, в котором использована смесь, которая среди прочего содержит хлорид анилина. Однако в указанном устройстве смесь работает в качестве эндотермического материала, когда растворенный в воде материал поглощает теплоту и создает эффект охлаждения.

Задачами настоящего изобретения является устранение указанных недостатков известных ранее технических решений.

Первой задачей настоящего изобретения является создание теплопакета многократного пользования, который позволяет устранить указанные недостатки.

Другой задачей настоящего изобретения является создание теплопакета, который имеет срок годности при хранении, составляющий по меньшей мере 6 месяцев.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание теплопакета, который можно использовать повторно (рециркулировать) по меньшей мере 100 раз.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание теплопакета, который сохраняет теплоту по меньшей мере в течение 2 часов.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание теплопакета (грелки), который может быть использован для терапевтических применений.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается теплопакет многократного пользования, который содержит мягкий герметизированный пластиковый мешок (пакет), в котором находится смесь переохлажденного перенасыщенного рекристаллизуемого раствора неорганического материала, спирта и химических добавок, а также средство для запуска рекристаллизации переохлажденного перенасыщенного рекристаллизуемого раствора неорганического материала.

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения пластиковый мешок изготовлен из полипропилена или из поливинилхлорида.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения неорганический материал выбирают из ацетата натрия и нитрата кальция.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения переохлажденный перенасыщенный рекристаллизуемый раствор неорганического материала приготавливают в воде хорошего качества.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения вода хорошего качества представляет собой не имеющую бактерий воду из-под крана или дистиллированную воду.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения спирт выбирают из этиленгликоля и глицерина.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения химическая добавка представляет собой органический амин.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения органический амин представляет собой анилин.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения переохлажденный перенасыщенный рекристаллизуемый раствор содержит следующую смесь: гидратированная соль ацетата натрия 50-70 вес.%, этиленгликоль 1-10 вес.%, анилин 10-20 вес.% и вода 10-29 вес.%.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения средство для запуска рекристаллизации представляет собой механическое устройство, выбранное из группы, в которую входят зажим "крокодил" и предохранительный стопорный штифт.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения материал пускового устройства представляет собой некорродирующий материал.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения некорродирующий материал для пускового устройства представляет собой нержавеющую сталь.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения теплопакет имеет срок годности при хранении, составляющий по меньшей мере 6 месяцев.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения теплопакет выполнен с возможностью рециркуляции, составляющей по меньшей мере 100 циклов.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения теплопакет сохраняет теплоту по меньшей мере в течение 2 часов.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения теплопакет используют для терапевтических применений, а также для нагревания тела на больших высотах.

Настоящее изобретение также имеет отношение к созданию способа изготовления теплопакета многократного пользования, который предусматривает приготовление гидратированного раствора неорганического материала в воде, добавление спирта в этот раствор и тщательное перемешивание, добавление анилина и тщательное перемешивание образовавшейся смеси, введение смеси в мягкий герметизированный пластиковый мешок и добавление к этому пускового устройства.

Настоящее изобретение также имеет отношение к созданию смеси для использования в теплопакете многократного пользования, причем указанная смесь содержит раствор неорганического материала в воде, спирт и анилин.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения смесь имеет следующий состав: гидратированная соль ацетата натрия 50-70 вес.%, этиленгликоль 1-10 вес.%, анилин 10-20 вес.% и вода 10-29 вес. %.

Настоящее изобретение также имеет отношение к созданию способа приготовления смеси для использования в теплопакете многократного пользования, который предусматривает приготовление гидратированного раствора неорганического материала в воде, добавление спирта в указанный раствор и тщательное перемешивание, добавление анилина и тщательное перемешивание образовавшейся смеси.

Смесь в соответствии с настоящим изобретением, предназначенная для использования в теплопакете многократного пользования, не является простой смесью, а представляет собой синергетическую смесь, свойства которой превышают агрегацию свойств индивидуальных компонентов смеси.

Прежде всего приготавливают гидратированный раствор предпочтительно ацетата натрия предпочтительно чистого в обычной воде путем перемешивания 500-700 г этого вещества в 0,1-0,3 литрах воды. Раствор приготавливают путем тщательного перемешивания ацетата натрия в воде. В этот раствор добавляют многоатомный спирт и предпочтительно этиленгликоль. Полученную смесь тщательно перемешивают и затем в нее вводят другую добавку и предпочтительно анилин, и тщательно перемешивают образовавшуюся смесь. Введение многоатомного спирта обеспечивает однородность рекристаллизованного переохлажденного насыщенного раствора ацетата натрия. Это достигается за счет контролируемого увеличения вязкости образовавшейся смеси после рекристаллизации за счет запускающего действия, осуществляемого при помощи механического устройства. Использование анилина в смеси теплопакета увеличивает срок годности при хранении теплопакета, а также создает уникальное свойство рециркулируемости (возможности повторного использования) теплопакета. После приготовления смесь вливают в пластиковый мешок с преимущественным объемом 100 мм², изготовленный из тонкого листа (из пленки) поливинилхлорида (ПВХ). Использование анилина в качестве добавки создает желательное свойство предотвращения выщелачивания пластического материала и за счет этого увеличивает срок годности при хранении. Зажим "крокодил" из нержавеющей стали вводят в теплопакет, который затем окончательно герметизируют с открытого конца. Теперь теплопакет готов к применению и имеет типичное содержимое, которое имеет следующий состав (но не ограничено им): гидратированная соль ацетата натрия 50 вес. %, этиленгликоль 1 вес.%, анилин 20 вес.% и вода 29 вес.%. Активность рекристаллизации запускают путем мягкого нажима на зажим "крокодил" и мгновенного его отпускания. При этом начинается рекристаллизация и мгновенно выделяется теплота во всем объеме теплопакета. Этот теплопакет легко может быть обернут вокруг участка тела для осуществления его согревания. Температура пакета составляет 45^oС относительно окружающей температуры и сохраняется ориентировочно от 2 до 3 часов в зависимости от размера теплопакета.

В типичном терапевтическом применении, после активизации пакет обертывают полотенцем и накладывают на тело пациента. Охлаждение пакета до окружающей температуры происходит ориентировочно в течение 4 часов. Пакет реактивируют, положив его в горячую воду, что приводит к плавлению кристаллизованного содержимого пакета, после чего пакет достают из горячей воды и охлаждают до окружающей температуры. После этого теплопакет готов для нового использования.

Принцип, лежащий в основе изобретения, заключается в том, что образование гидратированной соли приводит к началу эндотермической реакции, поглощающей теплоту кристаллизации. При осуществлении кристаллизации за счет запускающего действия теплота кристаллизации выделяется в контейнер, в результате чего внешняя поверхность контейнера нагревается. Это делает устройство полезным в любых применениях. Получаемая при помощи теплопакета температура может быть установлена за счет выбора количества переохлажденного перенасыщенного раствора гидратированной соли. Кроме того, срок годности при хранении устройства также может быть установлен за счет соответствующего увеличения количества анилина или любых других добавок, таких как гидроксиды или карбонаты.

Новизна устройства в соответствии с настоящим изобретением заключается в том, что теплопакет является устройством многократного пользования, имеет большой срок годности при хранении и может быть использован повторно.

Эта новизна теплопакета создается изобретательским уровнем, который предусматривает добавку гидроксидов, карбонатов или аминов в рекристаллизуемую смесь.

В варианте изобретения, который описан в примерах, теплопакет изготовлен за счет первоначального растворения гидратированной соли ацетата натрия в воде. После этого добавляют этиленгликоль и производят тщательное перемешивание, после чего добавляют анилин. После этого смесь вновь тщательно перемешивают и затем вливают в пластиковый мешок из ПВХ. Используют пусковое устройство в виде зажима "крокодил" из нержавеющей стали, который помещают внутрь мешка, после чего мешок герметизируют.

Приведенные далее примеры даны для пояснения изобретения и не имеют ограничительного характера.

Пример 1
Теплопакет содержит гидратированную соль ацетата натрия 50 вес.%, этиленгликоль 1 вес.%, анилин 20 вес.% и воду 29 вес.%. Запуск производят нажимая 3 раза на зажим "крокодил". Кристаллизация приводит к мгновенному росту температуры до 75^oС. Охлаждение пакета до окружающей температуры происходит в течение ориентировочно 4 часов.

Пример 2
Теплопакет содержит гидратированную соль ацетата натрия 60 вес.%, этиленгликоль 4 вес.%, анилин 15 вес.% и воду 21 вес.%. Запуск производят нажимая 3 раза на зажим "крокодил". Кристаллизация приводит к мгновенному росту температуры до 65^oС. Охлаждение пакета до окружающей температуры происходит в течение ориентировочно 4 часов.

Пример 3
Теплопакет содержит гидратированную соль ацетата натрия 70 вес.%, этиленгликоль 6 вес.%, анилин 10 вес.% и воду 14 вес.%. Запуск производят нажимая 3 раза на зажим "крокодил". Кристаллизация приводит к мгновенному росту температуры до 75^oС. Охлаждение пакета до окружающей температуры происходит в течение ориентировочно 4 часов.

Пример 4
Теплопакет содержит гидратированную соль ацетата натрия 70 вес.%, этиленгликоль 10 вес.%, анилин 10 вес.% и воду 10 вес.%. Запуск производят нажимая 3 раза на зажим "крокодил". Кристаллизация приводит к мгновенному росту температуры до 70^oС. Охлаждение пакета до окружающей температуры происходит в течение ориентировочно 4 часов.

Результаты примеров сведены в таблицу.

Настоящее изобретение имеет следующие основные преимущества:
1. Теплопакет легко может быть изготовлен с использованием доступных химикатов средней чистоты.

2. Теплопакет может храниться по меньшей мере 6 месяцев.

3. Теплопакет легко может изменять свою форму и облегать любой контур, так как он остается гибким даже после рекристаллизации.

Изобретение относится к медицине. Описан теплопакет многократного пользования, который содержит мягкий герметизированный пластиковый мешок, в котором находится смесь переохлажденного перенасыщенного рекристаллизуемого раствора неорганического материала, спирта и химических добавок, а также средство для запуска рекристаллизации переохлажденного перенасыщенного рекристаллизуемого раствора неорганического материала. Теплопакет имеет срок годности при хранении, составляющий, по меньшей мере, 6 месяцев. 4 с. и 10 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Теплопакет многократного пользования, который содержит мягкий герметизированный пластиковый мешок, содержащий смесь переохлажденного перенасыщенного рекристаллизуемого раствора неорганического материала, спирта и анилина, а также средство для запуска рекристаллизации переохлажденного перенасыщенного рекристаллизуемого раствора неорганического материала, отличающийся тем, что средство для запуска выбрано из группы, состоящей из зажима "крокодил" и предохранительного стопорного штифта.2. Теплопакет многократного использования по п.1, в котором пластиковый мешок изготовлен из полипропилена или поливинилхлорида.3. Теплопакет многократного пользования по п.1, в котором неорганический материал выбран из ацетата натрия и нитрата кальция.4. Теплопакет многократного пользования по п.1, в котором переохлажденный перенасыщенный рекристаллизуемый раствор неорганического материала приготовлен в практически чистой воде.5. Теплопакет многократного пользования по п.4, в котором практически чистая вода представляет собой не имеющую бактерий воду из-под крана или дистиллированную воду.6. Теплопакет многократного пользования по п.1, в котором спирт выбран из этиленгликоля и глицерина.7. Теплопакет многократного пользования по п.1, в котором переохлажденный перенасыщенный рекристаллизуемый раствор содержит следующую смесь, вес.%: гидратированная соль ацетата натрия 50-70; этиленгликоль 1-10; анилин 10-20; вода 10-20.8. Теплопакет многократного пользования по п.1, в котором средство запуска выполнено из некорродирующего материала, такого, как нержавеющая сталь.9. Теплопакет многократного пользования по п.1, в котором средство запуска представляет собой зажим "крокодил".10. Переохлажденный перенасыщенный рекристаллизуемый раствор для использования в теплопакете, который содержит смесь раствора неорганического материала, спирта и анилина.11. Переохлажденный перенасыщенный рекристаллизуемый раствор по п.10, в котором неорганический материал выбирают из ацетата натрия и нитрата кальция.12. Переохлажденный перенасыщенный рекристаллизуемый раствор по п.10, отличающийся тем, что содержит смесь гидратированной соли ацетата натрия 50-70 вес.%, этиленгликоля 1-10 вес.%, анилина 10-20 вес.% и воды 10-29 вес.%.13. Способ приготовления смеси для использования в теплопакетах многократного пользования, который включает приготовление гидратированного раствора неорганического материала в воде, добавление спирта в указанный раствор и тщательное перемешивание образующейся смеси, отличающийся тем, что неорганический материал выбирают из ацетата натрия и нитрата кальция, спирт выбирают из этиленгликоля и глицерина.14. Способ изготовления теплопакета многократного пользования, который включает приготовление гидратированного раствора неорганического материала в воде, добавление спирта в этот раствор и тщательное перемешивание, добавление анилина и тщательное перемешивание полученной смеси, введение смеси в мягкий герметизированный пластиковый мешок и добавление к этому средства запуска, отличающийся тем, что средство запуска выбирают из зажима "крокодил" и предохранительного стопорного штифта, при этом оба выполнены из некорродирующего материала.