吸収性ゲル化材料を有する発熱組成物を含む加熱セルの製造方法
【課題】使い捨てヒートラップ類に組み込むのに好適である加熱セルの製造方法に関する。
【解決手段】加熱セルは、吸収性ゲル化材料を含む発熱組成物を含み、この際吸収性ゲル化材料は一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの軽減における改善された熱の適用を提供する。吸収性ゲル化材料は、粒子状発熱組成物内に水を保持できるようにし、その結果水が制御された速度で放出されて鉄粉末の酸化を生じさせ、これによりこの粒子状発熱組成物が、持続温度が改善された長持ちする熱の発生を提供する。
【解決手段】加熱セルは、吸収性ゲル化材料を含む発熱組成物を含み、この際吸収性ゲル化材料は一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの軽減における改善された熱の適用を提供する。吸収性ゲル化材料は、粒子状発熱組成物内に水を保持できるようにし、その結果水が制御された速度で放出されて鉄粉末の酸化を生じさせ、これによりこの粒子状発熱組成物が、持続温度が改善された長持ちする熱の発生を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使い捨てヒートラップ類に組み込まれるのに好適である加熱セルの製造方法に関する。詳細には、本発明は吸収性ゲル化材料を含む発熱組成物を含む加熱セルの製造方法に関し、この際前記吸収性ゲル化材料は改善された熱の適用を提供する。
【背景技術】
【０００２】
使い捨てヒートラップ類は、一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの不快感を軽減するために熱を適用することの応用としてよく知られるようになってきた。これらの使い捨てヒートラップ類は典型的に、熱を発生するための発熱組成物を含み、ここで、前記発熱組成物は典型的に、金属粉末、塩類、及び前記金属粉末の酸化時に前記発熱組成物に熱を放出させる水を含む。この使い捨てヒートラップによって提供される加熱処置は、こわばった筋肉及び関節、神経の痛み、背中の痛み、リウマチなどと関連する疼き及び痛みの処置に好適であることが見出されている。
【０００３】
使い捨て加熱装置は、約１時間〜約２４時間の期間の持続された加熱を提供することができ、及び渦巻き風呂（whirlpools）、ホットタオル、ハイドロコレーター、加熱用パッド、及び弾性圧縮バンドのような他の従来の加熱源より使用するのが面倒でなく及び便利であると説明されている。使い捨て加熱装置は更に、一貫した及び制御された温度を維持できる満足のいく装置であると説明されており、例えば、持続された温度を提供し、その結果一過性又は慢性の痛みを処置するために、一貫した、便利な、及び快適な熱の適用をもたらすために、特定の鉄酸化化学に基づく加熱セル類が使い捨て身体用ラップ類に組み込まれるのに好適であるということを開示している、米国特許第５，９１８，５９０号を参照のこと。
【０００４】
しかしながら、約２４時間までの期間温度を持続する一方、この持続された温度の一貫性は改善されることができるということが判明している。発熱反応を増進する１つの手法は、活性化及び不活性炭材料のような炭素材料を組み込むことである。他の手法としては、水保持剤（water-retainers）又は水保持材料（water-holding materials）の添加が挙げられる。例えば、米国特許第６，４３６，１２６号；第６，０９９，５５６号；及び第５，２３３，９８１号に開示された使い捨て加熱装置を参照のこと。米国公開特許出願２００４／００４２９６５及び２００４／０１７８３８４に開示されている加熱装置もまた参照のこと。
【０００５】
吸水性ポリマーを含む発熱組成物の１つの具体例は、米国特許出願公開２００２／００２０４０６に開示されている。この公報は、発熱剤を吸水性ポリマーと混合し及び次いでこの剤／ポリマー混合物をアルコール、架橋剤、又は可塑剤と共に特定の圧力で圧縮することにより合体された、合体発熱媒体を開示している。
【０００６】
発熱組成物を含む使い捨て加熱装置の技術分野での開示にもかかわらず、加熱期間を通して制御された及び持続された温度を提供する発熱組成物を含む、特定の加熱装置がなお必要とされている。加熱セル類の熱的性能は、水分レベルに極めて影響を受け易く、及び典型的な加熱セルはその加熱セルの加熱温度を持続するために約２７％以上の水濃度を含むことができるということが知られている。しかしながら、約２７％以上のレベルの高濃度の水を包含させると、結果として所望の初期加熱温度よりも遅くなる可能性がある。従って、治療効果のために所望される温度に急速に到達するための能力、及びその温度を持続する能力は、達成するのが困難である。
【０００７】
更に、既存の加熱装置は、極めて凝離作用を起こしやすい発熱組成物を含有する。組成構成成分間の粒径の違いは粒子の凝離の原因となる可能性があると考えられる。例えば、水保持剤類（例えば、バーミキュライト、木粉、吸収性ゲル化材料）を、鉄粉末及び炭素と組み合わせて含む発熱組成物を含有する加熱装置は、凝離する傾向を有する。典型的に、水保持剤の粒径は、鉄及び炭素粒子と比較した場合に極めて大きい。例えば、既存の加熱装置類は、発熱組成物を含むことができ、この際水保持剤の鉄粒子に対する中位径は、１０：１以上であることが多く、高度な粒子凝離をもたらす。
【０００８】
凝離が原因で粒子混合組成物を変更すると、最適なものよりも劣り及び／又は意図された設計とは異なる製品の熱的性能につながる恐れがある。従って、粒子凝離の作用を補うためには過剰の発熱組成物が必要であるため、典型的には既存の加熱装置では最大の反応効率は達成されない。これらの加熱装置類は典型的には、比較的大きな体積を有する加熱セルを含み、それによってそれらを過剰な発熱組成物に適応できるようにしている。
【０００９】
吸収性ゲル化材料を含む発熱組成物を含む加熱セルは、２４時間までの期間一貫した温度を維持することにおいて有効であるとともに、初期の加熱温度に急速に到達することにおいて特に有効であるということが見出されている。他の組成成分との精選された比で用いた時、吸収性ゲル化材料は、凝離のような組成変化に抵抗する発熱組成物を提供することに加えて、改善された熱の適用を提供するということが見出されている。最小限の凝離作用を与えるか又は全く凝離作用を与えないために、本発明の発熱組成物は、吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された粒径比を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の加熱セルは、背中用ラップ、膝用ラップ、胴部用ラップ、関節用ラップ、月経用ラップ、首から腕用ラップなどのような、使い捨て加熱装置に組み込まれるべき加熱セルを提供する、適合性のある物理的寸法を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、粒子状発熱組成物を含む加熱セルの製造方法に関し、ここで、本方法は、（ａ）約０．４ｇ〜約２．５ｇのプレミックスセル重量を有する粒子状プレミックス組成物を構築する工程と（ｂ）前記プレミックス組成物上に塩水溶液を急速に投入する工程とを含む。得られた加熱セルは少なくとも２つの対向する表面を含む一体化構造に形成されるポケット内に組み合わされ、ここで、少なくとも１つの表面は酸素透過性である。
【００１２】
粒子状プレミックス組成物の構成成分は、（ａ）約１０重量％〜約９０重量％の鉄粉末と、（ｂ）約１重量％〜約２５重量％の、活性炭、不活性炭、及びこれらの混合物から成る群から選択される炭素と、（ｃ）約１重量％〜約２５重量％の、約３００μｍ〜約８００μｍの中位径を有する吸収性ゲル化材料と、（ｄ）約１重量％〜約１０重量％の水とを包含する。
【００１３】
塩水溶液の構成成分は、（ａ）約０．５重量％〜約２０重量％の金属塩、約１重量％〜約９０重量％の水と、（ｃ）任意で約０．０１重量％〜約１０重量％の水素ガス抑制剤とを包含する。
【００１４】
使い捨て加熱装置の温度の一貫性は、改善されることができ、それにより加熱装置は２４時間までの期間の持続された加熱を提供するということが見出されている。このような加熱装置は、具体的に定義された方法によって製造された具体的に定義された加熱セルを含み、この際、前記加熱セルは、吸収性ゲル化材料を有する発熱組成物を含む。この吸収性ゲル化材料は、粒子状発熱組成物内に水を保持できるようにし、その結果水が制御された速度で放出されて鉄粉末の酸化を生じさせ、これによりこの粒子状発熱組成物が、持続温度が改善された長持ちする熱の発生を提供することになる。
【００１５】
粒子状発熱組成物はその発熱組成物の加工中に凝離作用を経験する可能性があり、このことが一貫した及び制御された温度の維持を提供しない場合のある発熱組成物をもたらすということもまた見出されている。最小限の凝離作用を与えるか又は凝離作用を全く与えないために、本発明の粒子状発熱組成物は、約１０：１〜約１：１０、好ましくは約７：１〜約１：７、より好ましくは約５：１〜約１：５、及び最も好ましくは約３：１〜約１：３の吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された中位径比を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の加熱セルは、粒子状発熱組成物を含む。一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの不快感を軽減するために当該加熱セルが使い捨て加熱装置に組み込まれる場合、当該粒子状発熱組成物は改善された持続温度を提供する。
【００１７】
本発明の発熱組成物は、粒子状発熱組成物である。本明細書で使用する時、「粒子状」とは組成物内に含有された別個の粒子をいう。換言すれば、本明細書で定義される粒子状発熱組成物は別個の粒子を含有し、ここで、各粒子は約２５μｍ（ミクロン）〜約８００μｍの範囲の中位径を有する。
【００１８】
本明細書で定義される発熱組成物の粒子状構成成分の粒径の変化は、発熱組成物内での粒子の分離又は凝離をもたらす可能性がある。換言すれば、粒径は粒子の移動性に直接影響し、及び本明細書で定義される粒子状構成成分はその移動性を変化させて、結果として粒子の分離又は凝離が引き起こされる可能性がある。本明細書で定義される発熱組成物は好ましくは、その発熱組成物が粒子の分離又は凝離に抵抗するような範囲の、定義された中位径を有する粒子状構成成分を含む。しかしながら、本明細書で定義される範囲を上回る又は下回る範囲の中位径を有する粒子状構成成分が本明細書で定義される発熱組成物で使用するのに好適であるということも企図されている。
【００１９】
本明細書で使用する時、「持続された温度」とは、約２０秒〜約２４時間、好ましくは約２０分〜約２０時間、より好ましくは約４時間〜約１６時間、最も好ましくは約８時間〜約１２時間の期間の、約３２℃〜約５０℃、好ましくは約３２℃〜約４５℃、より好ましくは約３２℃〜約４０℃、及び最も好ましくは約３２℃〜約３７℃の範囲の温度を言い、ここで、最大皮膚温度、及び皮膚温度を最大皮膚温度に維持する時間の長さは、高温を長時間用いることによって負うことのある皮膚火傷のようないかなる有害事象も伴わずに所望の治療効果が達成されるように、そのような処置を必要とする人によって適宜選択されてよい。本発明の粒子状発熱組成物によって提供される「持続された温度」の維持は、このような痛みを有する人の、骨、筋肉、及び／又は関連の痛みを包含する、急性の、再発の、及び／又は慢性の痛みを実質的に軽減し、及び粒子状発熱組成物を含む使い捨て加熱装置が負傷した体の部分から取り除かれた後でさえ、いずれの有害事象も伴わずに軽減が実質的に長く続くことが示されている。
【００２０】
本明細書で使用する時、用語「使い捨て」とは、長期の使用の後廃棄されるように意図された装置を言う。換言すれば、本明細書で定義される「使い捨て」加熱装置は、その加熱装置が本発明の加熱セルによって提供された熱の放出において十分に働いた後は、好適なごみ容器に入れられることを意味する装置を言う。本明細書で定義される使い捨て加熱装置は、その使い捨て加熱装置が熱の放出において十分に働ききるまで、一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの軽減における反復使用のために、再密閉可能な実質的に空気不透過性の容器中に保存されることができる。
【００２１】
本発明の加熱セルは、粒子状発熱組成物を含み、ここで、この粒子状発熱組成物は、本明細書に記載される本発明の要素及び限定、並びに本明細書に記載される追加の又は任意の成分、構成成分、又は限定のいずれかを含み、それらから成り、又はそれらから本質的に成ることができる。
【００２２】
全ての百分率、割合及び比は、特に指定のない限り、粒子状発熱組成物の重量による。
列挙する成分に関するこのようなすべての重量は、具体的成分の濃度に基づいており、そのため特に指定のない限り、市販の材料に包含されている可能性があるキャリアや副生成物を包含しない。
【００２３】
本明細書に記載される出版物、特許出願、及び発行された特許を包含する本明細書で引用する全ての文献は、関連部分において、本明細書に参考として組み込まれる。いかなる文献の引用も、本発明に対する従来技術として利用できることのいずれかの決定に関する容認ではない。
【００２４】
加熱セル
本発明は、粒子状発熱組成物を含む加熱セルに関する。当該加熱セルは、使い捨て加熱装置に組み込まれて一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの軽減における持続温度の改善を提供することができる。当該加熱セルは好ましくは、複数の加熱セルとして使い捨て加熱装置中に組み込まれる。
【００２５】
当該加熱セルは、少なくとも２つの対向する表面、好ましくはフィルム層基材面を含む一体化構造に形成され、ここで、少なくとも１つの表面は酸素透過性であり、及び粒子状発熱組成物で満たされている場合、充填体積、空隙体積、及びセル体積を有する。充填体積とは、本明細書で使用する時、充填された加熱セル中の粒子状組成物の体積を意味する。空隙体積とは、本明細書で使用する時、加熱セルにおける圧力差なしで、及び基材材料の追加の延伸又は変形なしで測定された、最終加熱セル中で粒子状組成物によって満たされずに残っているセルの体積を意味する。セル体積とは、本明細書で測定する時、加熱セルの充填体積プラス空隙体積を意味する。充填体積とセル体積の比は、約０．７〜約１．０、好ましくは約０．７５〜約１．０、より好ましくは約０．８〜約１．０、更により好ましくは約０．８５〜約１．０、及び最も好ましくは約０．９〜約１．０である。
【００２６】
加熱セルはまた、その頂き部（apex）でも測定されることができる。本明細書で定義される加熱セルの頂き部（apex）は、約０．２ｃｍ（センチメートル）よりも大きく約１．０ｃｍまで、好ましくは約０．３よりも大きく約０．９ｃｍまで、より好ましくは約０．４ｃｍ〜約０．８ｃｍ、及び最も好ましくは約０．５ｃｍ〜約０．７ｃｍの高さを有する。
【００２７】
前述したように、当該加熱セルは、少なくとも２つの対向する表面、好ましくはフィルム層基材面を含む一体化構造に形成される。フィルム層基材は好ましくは、フィルム類、又は不織布布地へと積層化されたフィルム類で作製される。一般には、好ましいフィルム類はヒートシール可能であり、及び容易に熱融合されることができる。不織布は、使用される場合、フィルム層基材に支持及び一体性を与える。好適なフィルムの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン、ポリスチレン、鹸化されたエチレン−ビニルアセテートコポリマー、エチレン−ビニルアセテートコポリマー、天然ゴム、再生ゴム、及び合成ゴムが挙げられる。フィルム層基材の厚さは、約１〜約３００μmの範囲であり、及び酸素透過性であっても酸素不透過性であってもよい。不織布布地については、軽量及び高い引張り強度の好ましい特性を有するもの、例えば、ナイロン、レーヨン、セルロースエステル、ポリビニル誘導体、ポリオレフィン類、ポリアミド類、又はポリエステル類、キュプロアンモニウムセルロース（ベムバーグ（Bemberg））、及び他の高分子量化合物類、並びに毛、絹、ジュート、麻、綿、リネン、サイザルアサ、又はラミーのような天然材料が好適である。これらの不織布材料については、概して、その全体が参考として本明細書に組み込まれる、リーデル（Riedel）の「不織布結合法及び材料（Nonwoven Bonding Methods and Materials）」（不織布の世界（Nonwoven World）（１９８７年））に記載されている。本発明の好ましいフィルム層基材は、約５〜約１００μmの厚さを有する、ポリ（エチレン−ビニルアセテート）又は低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）のフィルムに積層化されたポリプロピレン不織布シートである。市販の不織布シートの１つの例は、米国、バージニア州、ウェインスボロ（Waynesboro）にあるＰＧＩ（ポリマー・グループ・インターナショナル（Polymer Group International））から市販されている、物質番号Ｗ５０２ＦＷＨである。市販のポリプロピレン／エチレンビニルアセテート（ＰＰ／ＥＶＡ）フィルムの１つの例は、米国、オハイオ州、シンシナティ（Cincinnati）のクロペイ・プラスチックス（Clopay Plastics）から市販されている、物質番号ＤＨ２４５である。
【００２８】
対向する表面は、２つの基材をそれらの周囲で共に結合し、それによって、フィルム側をパウチ、エンベロープ、又はポケットの内側（充填されるべき側）に向け、及び不織布側を外側に向けた、パウチ、エンベロープ、又はポケットを形成することにより作製できる。ポケットはまた、熱成形、機械的エンボス加工、真空エンボス加工、又は他の許容可能な手段によって、基材中に作製することができる。その全体が参考として本明細書に組み込まれる、「熱成形（Thermoforming）」、包装技術のワイリー百科事典（The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology）、６６８〜６７５頁（１９８６年）、（マリリン バッカー（Marilyn Bakker）編）に記載された熱成形が、本明細書で使用するのに好ましい。
【００２９】
得られる加熱セルは、あらゆる幾何学的形状、例えば、円盤、三角形、ピラミッド、円錐、球形、正方形、立方体、矩形、方形平行六面体、円柱形、楕円体等を有することができる。本発明の好ましい形状は、約０．２ｃｍ〜約５ｃｍ、好ましくは約１ｃｍ〜約４ｃｍ、より好ましくは約２ｃｍ〜約３ｃｍのセル直径、及び約０．２ｃｍより大きく約１ｃｍまで、好ましくは約０．３ｃｍより大きく約０．９ｃｍまで、より好ましくは約０．４ｃｍ〜約０．８ｃｍ、及び最も好ましくは約０．５ｃｍ〜約０．７ｃｍの高さを有し、その結果約０．００４５ｃｍ３〜約２０ｃｍ３、好ましくは約０．２ｃｍ３〜約１１ｃｍ３のセル体積を有する円盤型の形状を含む。あるいは、本発明の加熱セルの形はまた、その形状が細長いものであって、その長軸が基材と平行であり、約０．２ｃｍ〜約５ｃｍ、好ましくは約０．５ｃｍよりも大きく約１ｃｍまでの高さ、約０．２ｃｍ〜約２０ｃｍ、好ましくは約５ｃｍ〜約１０ｃｍの幅、及び約１ｃｍ〜約２０ｃｍ、好ましくは約５ｃｍ〜約１０ｃｍの長さを有し、その結果約０．０４ｃｍ３〜約２０００ｃｍ３、好ましくは約１．２５ｃｍ３〜約１０ｃｍ３のセル体積を有していてもよい。
【００３０】
本発明の加熱セルは好ましくは、セル当たりの断面積が約０．０３ｃｍ２〜約２０ｃｍ２、より好ましくは約０．１ｃｍ２〜約１５ｃｍ２、更により好ましくは約１ｃｍ２〜約１０ｃｍ２、及び最も好ましくは約３ｃｍ２〜約７ｃｍ２である。このセル当たりの断面積を有する加熱セルは、体の形体に対する改善された適合性を与える身体用ラップなどに容易に組み込まれる。
【００３１】
本発明の加熱セルは好ましくは、セル当たり約０．４ｇのプレミックス〜セル当たり約２．５ｇのプレミックス、より好ましくはセル当たり約１．０ｇのプレミックス〜セル当たり約２．４ｇのプレミックス、及び最も好ましくはセル当たり約１．５ｇのプレミックス〜セル当たり約２．３ｇのプレミックスのプレミックス重量を有する。このセル当たりのプレミックス重量を有する加熱セルもまた、体の形体との改善された適合性を与え、及び従って、目標領域に対する均等で一様な加熱及び改善された着用者の快適性を与える、身体用ラップ類などに容易に組み込まれる。
【００３２】
本発明の加熱セルの酸素透過性は、具体的に所望された透過性特性を有するパウチ、エンベロープ、ポケット、及び／又はカバーリング層を形成するフィルム層基材のためのフィルム類又はフィルムコーティング類を選択することによって、与えることができる。所望の透過性特性は、微小多孔性フィルム類によるか、又はその中に孔若しくは穴が形成されるフィルム類により与えられてもよい。これらの穴／孔の形成は、押出鋳造／真空成形によるか、又は熱針開口化によるものであってよい。酸素透過性はまた、フィルム層基材の少なくとも１つに、例えば、少なくとも１つのピン、好ましくは約２０〜約６０個のピンの列であって例えば先細の先端部及び約０．２ｍｍ〜約２ｍｍ、好ましくは約０．４ｍｍ〜約０．９ｍｍの直径を有するものを用いて通気穴を穿孔することによって本発明において提供することができる。
【００３３】
あるいは、フィルム層基材を共に結合し、それらの間のポケット内に本明細書の以下で定義する粒子状発熱組成物を封入した後で、加熱セルの片側に、例えば、少なくとも１つのピン、好ましくは約２０〜約６０個のピンの列であって、例えば先細の先端部及び約０．２ｍｍ〜約２ｍｍ、好ましくは約０．４ｍｍ〜約０．９ｍｍの直径を有するものを用いて通気孔を穿孔してもよい。これらのピンは、加熱セル材料の片側を貫通して、粒子状発熱組成物中に約２％〜約１００％、好ましくは約２０％〜約１００％、及びより好ましくは約５０％〜約１００％の深さまで押し付けられる。この穴の構成は、粒子状発熱組成物の酸化中、加熱セル中に約０．０１ｃｃＯ２／ｍｉｎ．／５ｃｍ２〜約１５．０ｃｃＯ２／ｍｉｎ．／５ｃｍ２（２１℃、０．１ＭＰａ（１気圧）で））、好ましくは約０．９ｃｃＯ２／ｍｉｎ．／５ｃｍ２〜約３ｃｃＯ２／ｍｉｎ．／５ｃｍ２（２１℃、０．１ＭＰａ（１気圧））で）の酸素の拡散を与える。上部カバーフィルム層に通気穴が提供されているのが好ましいが、下部カバーフィルム層に、及び／又は双方に通気穴を提供することもまた可能である。
【００３４】
本発明の加熱セルには、任意で、皮膚を通って送達されるべき構成成分を組み込んでもよく、ここで、その任意構成成分としては、活性芳香族化合物類、非活性芳香族化合物類、薬剤活性物質類、又は他の治療剤類、及びこれらの混合物が挙げられる。任意構成成分は、別個の基材層として加熱セルに組み込まれることができ、又はフィルム層基材の少なくとも１つに組み込まれることができる。かかる活性芳香族化合物としては、メントール、カンファー、ユーカリ、及びこれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。
かかる非活性芳香族化合物としては、ベンズアルデヒド、シトラール、デカナール、アルデヒド、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。かかる薬剤活性物質／治療剤としては、抗生物質類、ビタミン類、抗ウィルス剤類、鎮痛剤類、抗炎症剤類、止痒剤類、解熱剤類、麻酔剤類、抗カビ剤類、抗菌剤類、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。加熱セルはまた、別個の基材層を含んでもよく、又はフィルム層基材、粘着性の構成成分、及び／又は吸汗性構成成分の少なくとも１つに組み込まれてもよい。
【００３５】
発熱組成物
本発明の加熱セルは、加熱セルが使い捨て身体用ラップのような使い捨て加熱装置に組み込まれた場合に改善された持続温度を提供する、粒子状発熱組成物を含む。粒子状発熱組成物は粒子状プレミックス組成物及び塩水溶液を含む。
【００３６】
粒子状プレミックス組成物の構成成分は典型的には、鉄粉末、炭素、吸収性ゲル化材料、及び水を包含し、これらの構成成分については詳細には後述する。また、塩水溶液の典型的な構成成分には、金属塩、水、及び任意でチオ硫酸ナトリウムのような水素ガス抑制剤が包含される。本明細書で定義される発熱組成物は一般に、粒子状プレミックス組成物を構築し、及び前記プレミックスに塩水溶液を急速に投入して、本発明の加熱セルの形成をもたらすことにより調製される。本発明の典型的な加熱セルは、セル当たり約０．４ｇのプレミックス〜セル当たり約２．５ｇのプレミックス、及びセル当たり約０．４ｇの塩水溶液〜セル当たり約１．５ｇの塩水溶液を含むことができる。従って、本発明の発熱組成物は、セル当たり、約０．８ｇ〜約４．０ｇ、好ましくは約１．５ｇ〜約３．５ｇ、より好ましくは約２．５ｇ〜約３．０ｇの総セル重量を含むことができる。
【００３７】
当該粒子状発熱組成物の発熱性酸化反応の速度、持続性、及び温度は、空気と接触する面積を変化させることにより、より具体的には酸素の拡散性／透過性を変化させることにより、所望のように制御することができる。発熱反応を改変する他の方法としては、組成物内の構成成分の選択、例えば、後述する具体的な構成成分を選択すること、構成成分の粒径を改変すること等によるものが挙げられる。
【００３８】
実例として、発熱反応を改変するための１つの詳細な方法は、約２００μｍの中位径を有する鉄粉末、及び約３００μｍの中位径を有する吸収性ゲル化材料を添加することを伴い、ここで、吸収性ゲル化材料と鉄粉末との中位径の比は、１．５：１である。吸収性ゲル化材料と鉄粉末とのこの精選された比は、既存の発熱組成物では達成が困難であった、速い初期加熱温度及び長い加熱持続性を示す発熱組成物を提供するということが示された。既存の発熱組成物は、高濃度の水分を含み、この水分が粒子間空隙中に水を生じさせ、この水が酸素の流れを制限し及び初期加熱温度の速度を遅くするものと考えられる。吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された中位径比を含む発熱組成物は、粒子間空隙から余計な水を追い出し、その結果初期加熱温度のより早い速度が達成されるということが見出されている。
【００３９】
鉄粉末
本発明の粒子状発熱組成物は、１以上の鉄粉末構成成分を、組成物の約１０重量％〜約９０重量％、好ましくは約３０重量％〜約８８重量％、より好ましくは約５０重量％〜約８７重量％の範囲の濃度で含む。
【００４０】
本明細書で定義された粒子状発熱組成物は、鉄粉末の酸化時に熱を放出すると考えられる。鉄は、鉄の発熱酸化に伴う電気化学的反応のためのアノードであることが知られている。鉄粉末は、電気伝導性の水及び空気と共に発熱を生ずるために使用することができる限り、その純度、種類、大きさ等に特に制限はない。例えば、約５０μｍ〜約４００μｍ、好ましくは約１００μｍ〜約４００μｍ、より好ましくは約１５０μｍ〜約３００μｍの中位径を有する鉄粉末は、本明細書で使用するのに好適であることが見出されている。
【００４１】
鉄粉末、及び本明細書で定義されるあらゆる他の粒子状構成成分の中位径は、ＡＳＴＭ法Ｂ２１４に開示された方法のようなふるい法を用いて決定することができる。一般には、粒子は、異なる大きさから成る一連のふるいを通って選別され、及び各スクリーン上に保持された粒子の重量分画を測定する。次いで、各スクリーンにおける粒子の重量分画を使用して、累積重量分布曲線を作成する。累積重量分布曲線は、粒径を、二番目に大きなふるい上に保持された粒径よりも小さい粒子の累積的に加えられた重量％に対してプロットすることによって作成される。中位径は、累積的重量分布曲線から決定され、ここで、中位径は、累積重量の５０％に相当する粒径として定義される。累積重量分布曲線の作成における詳細は、粒径測定（Particle Size Measurement）、１５３〜１５６ページ、第４版、テレンス・アレン（Terrence Allen）（１９９０年）の「サイズ分析データを提示する方法（Methods of Presenting Size Analysis Data）」に記載されており、それらの記述の全体を参考として本明細書に組み込む。ふるい法を例示するために、各ふるいがそれよりも下のスクリーンよりも大きなスクリーン開口を有する米国標準ふるいの積み重ね体の一番上のメッシュスクリーン上に約１００ｇ＋／−０．１ｇの試験サンプルを載せ、一番上のスクリーン上に蓋を置き、そのふるいの積み重ね体を次いでテイラー・ロタップ・シェイカー（Tyler RoTap shaker）のような機械的に作動されるふるいシェイカーにクランプで固定し、このシェイカーを１５分間作動させ、この間に手動でふるう時に起こる振盪の動きが機械的に再現され、その振盪プロセス中にふるい積み重ね体のタッピングが起こって粒子がメッシュスクリーンを通って落ちるのを助け、１５分の振盪の後、各メッシュスクリーン上に収集された物質の重量を０．１ｇの単位で量る。すべての分画の重量の合計が試験サンプルの重量の９９．７％未満となってはならない。各ふるい上に保持された分画の重量は、０．１％の単位で試験サンプルの重量の百分率として表される。試験サンプルの重量の０．０４重量％以下であるあらゆる分画は「微量」と報告すべきである。試験サンプルの重量の０．０５重量％以上であるあらゆる分画は、小数点以下２桁まで報告するように指定されない限り、０．１％として報告される。分画が無い場合、０．０％と報告すべきである。次に中位径が決定される。
【００４２】
好ましくは、粒子状発熱組成物は、本明細書の下記で定義する吸収性ゲル化材料と鉄粉末の精選された中位径比を含む。構成成分類のこの精選された中位径比を含む発熱組成物は、熱の適用が改善され及び粒子の凝離に対する抵抗性のような組成変化に抵抗する能力を有する加熱セルを提供することが示されている。吸収性ゲル化材料の鉄粉末に対する中位径比は、典型的に、約１０：１〜約１：１０、好ましくは約７：１〜約１：７、より好ましくは約５：１〜約１：５、及び最も好ましくは約３：１〜約１：３の範囲である。
【００４３】
本発明の加熱セルは典型的に、既存の加熱セルと比較して小さく、及び粒子の凝離作用を補うために過剰なレベルの発熱組成物を使用することはできない。実際、過剰なレベルの発熱組成物を添加すると、加熱セルの熱的性能に顕著な変化が生ずる可能性がある。粒子の凝離作用は、本明細書で定義した範囲内の中位径を有する鉄粉末を用いることによって、特に吸収性ゲル化材料が鉄粉末に対して一定の比で組み合わされた鉄粉末を用いることによって低減されることが見出されている。発熱組成物の反応速度は、発熱組成物の多孔性によって制御され、換言すれば、加熱セルが熱を放出する速度は、粒子の充填挙動（すなわち粒子間空隙体積）によって、及びその発熱組成物中に存在する水の量によって、影響を受けると考えられる。本明細書で定義される鉄粉末は、低い充填挙動を与え、一方吸収性ゲル化材料は、水が粒子間隙に入り込むのを防ぎ、こうして、一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みを処置するために速い初期加熱温度及び加熱の長期持続性を示す加熱セルがもたらされる。
【００４４】
本発明の鉄粉末の好適な供給源の非限定例としては、鋳鉄粉末、還元鉄粉末、電解鉄粉末、くず鉄粉末、海綿鉄、銑鉄、錬鉄、種々の鋼鉄、鉄合金、これらの鉄供給源の処理された変化形、及びこれらの混合物が挙げられる。海綿鉄が好ましい。
【００４５】
海綿鉄は鉄粉末の１つの供給源であり、海綿鉄の内部表面積の高さゆえに、特に有利である場合がある。内部表面積は、外部表面積よりも桁違いに大きいため、反応性は粒径によって制御されない場合がある。市販の海綿鉄の非限定例としては、Ｍ−１００及びＦ−４１７が挙げられ、米国、ニュージャージー州にある、ホーガニーズ・コーポレーション（the Hoeganaes Corporation）から入手可能である。
【００４６】
海綿鉄は、鉄鋼製造業において、鉄鋼の生産のための基本原料として利用される材料である。いずれの製造法にも限定されるものではないが、海綿鉄は、粉砕した形態の赤鉄鋼（Ｆｅ２Ｏ３）鉄鉱石を送風溶鉱炉温度よりもいくらか低い温度の還元ガス環境に曝すことによって生産されてよい。海綿鉄は、海綿鉄の生成を包含して、米国特許第２，２４３，１１０号；第２，７９３，９４６号；第２，８０７，５３５号；第２，９００，２４７号；第２，９１５，３７９号；第３，１２８，１７４号；第３，１３６，６２３号；第３，１３６，６２４号；第３，１３６，６２５号；第３，３７５，０９８号；第３，４２３，２０１号；第３，６８４，４８６号；第３，７６５，８７２号；第３，７７０，４２１号；第３，７７９，７４１号；第３，８１６，１０２号；第３，８２７，８７９号；第３，８９０，１４２号；及び第３，９０４，３９７号に、より具体的に開示されており、これらの開示は参考として本明細書に組み込まれる。
【００４７】
酸素は鉄の酸化反応が起こるために必要である一方で、内部酸素源は本発明の加熱セルでは必要ではないが、しかし、本発明の範囲を変更することなく、酸素生成化学物質を、その調製の時点で粒子状発熱組成物に組み込んでもよい。本発明の目的のために使用される酸素源には、空気及び人工的に作られる種々の純度の酸素が包含される。これらの酸素源の中では、空気が最も簡便であり安価であるため好ましい。
【００４８】
炭素
本発明の粒子状発熱組成物は、１以上の炭素構成成分を、組成物の約１重量％〜約２５重量％、好ましくは約１重量％〜約１５重量％、より好ましくは約１重量％〜約１０重量％の範囲の濃度で含む。
【００４９】
本明細書で使用するのに好適な炭素の非限定例としては、活性炭、不活性炭、及びこれらの混合物が挙げられる。炭素構成成分は、約２５μｍ〜約２００μｍ、好ましくは約５０μｍ〜約１００μｍの中位径を有する。活性炭が好ましい。
【００５０】
活性炭は、鉄の発熱酸化に伴う電気化学的反応のためのカソードとして機能する。しかし、不活性炭粉末、すなわちコストを低減するためにブレンドされた炭素を追加で使用することによって、そのカソードの能力を拡張することができる。故に、上記炭素の混合物は本発明でも同様に有用である。
【００５１】
活性炭は、内部構造において極端に多孔質であり、それによって特に良好な酸素吸収能が付与される。事実、活性炭は、その活性炭が湿っている時に、酸素を極めて良好に吸収する能力を有し、それ故に活性炭を電気化学的反応における触媒として機能させることができる。
【００５２】
更に、活性炭は、水をよく吸収でき、及び水保持材料として機能することができる。更に、活性炭は、鉄粉末の酸化によって生ずるもののような臭気を吸収することができる。
【００５３】
ココナッツの殻、木材、木炭、石炭、骨炭等から調製された活性炭は、本明細書で使用するのに好適であるが、動物性産物類、天然ガス、脂肪類、油類、及び樹脂類のような他の原料から調製されたものもまた、本発明の粒子状発熱組成物において有用である。使用される活性炭の種類には制限は無いが、好ましい活性炭は良好な酸素吸収能を有するものである。市販の活性炭の例としては、バージニア州（米国）、コビントン（Covington）にあるミードウェストヴェーコ（MeadWestvaco）から入手可能な活性炭が挙げられる。
【００５４】
発熱組成物の早い加熱を提供しつつ、熱の持続時間を維持するために、発熱組成物は、活性炭よりも多くの吸収性ゲル化材料を有するべきである。吸収性ゲル化材料が活性炭よりも少ない場合には、発熱反応は水分含量に影響されやすくなり、及びあまり早く熱くならないということが示されている。理論に束縛されないが、これは、吸収性ゲル化材料と活性炭との間の水分の獲得競争に起因し、及び発熱反応が進むためには、活性炭は、それが酸素を吸収するための触媒として作用するために十分なだけ、湿っている必要があるものと考えられる。
【００５５】
更に、本明細書で定義される粒子状発熱組成物中の炭素の量は、粒子間空隙体積を最大にするために最小限とされるべきである。炭素は典型的には、最も細かい粒子状構成成分であり、及び過剰の炭素は、粒子間空隙体積を埋める炭素となり得る。使用される吸収性ゲル化材料が比較的高い濃度であるために、発熱反応に必要な炭素の量は、既存の発熱組成物に使用されるものよりも著しく少ないことが見出されている。従って、炭素はその触媒活性のために主に使用され、及びその水保持特性のためには最小限に使用される。
【００５６】
低濃度の炭素はまた、その低濃度の炭素が塩水溶液を急速に吸収するためのプレミックスを提供するので、本発明の加熱セルの製造方法のために極めて望ましい。このことは、本明細書で定義される加熱セルの製造方法の速度を著しく増大させる。
【００５７】
吸収性ゲル化材料
本発明の粒子状発熱組成物は、１以上の吸収性ゲル化材料を、組成物の約１重量％〜約２５重量％、好ましくは約１重量％〜約１５重量％、より好ましくは約１重量％〜約１０重量％の範囲の濃度で含む。
【００５８】
本明細書で使用するのに好適な吸収性ゲル化材料は、本発明の粒子状発熱組成物内に水を物理的又は化学的に保持することを可能にする。特に、吸収性ゲル化材料は、鉄粉末構成成分に水を徐々に供給する機能を果たし、この際、水は制御された速度で放出される。
理論に束縛されるものではないが、吸収性ゲル化材料は、発熱組成物の種々の粒子間の空隙に水が入り込むこと、又はその中に維持されることを防止し又は抑制し、それによって浸水を防止し又は抑制するのを助けることができる。
【００５９】
好適な吸収性ゲル化材料の非限定例としては、流体吸収特性を有し及び水と接触してヒドロゲルを形成できる吸収性ゲル化材料が挙げられる。こうした吸収性ゲル化材料の１つの具体例は、ポリ酸、例えばポリアクリル酸をベースとするヒドロゲル形成性吸収性ゲル化材料である。このタイプのヒドロゲル形成性ポリマー材料は、水のような液体と接触した時に、このような流体を吸収し、及びそれによってヒドロゲルを形成するものである。これらの好ましい吸収性ゲル化材料は一般に、重合可能な不飽和酸含有モノマー類から調製される、実質的に水不溶性の、わずかに架橋され部分的に中和されたヒドロゲル形成性ポリマー材料を含む。このような材料において、不飽和の酸含有モノマー類から形成されるポリマー構成成分が、ゲル化剤全体を構成してもよく、又はデンプン若しくはセルロースのような他の種類のポリマー部分にグラフト化されてもよい。アクリル酸グラフト化デンプン物質がこの後者の種類のものである。このように、具体的な好適な吸収性ゲル化材料としては、加水分解アクリロニトリルグラフト化デンプン、アクリル酸グラフト化デンプン、ポリアクリレート、無水マレイン酸系コポリマー、及びこれらの組み合わせが挙げられる。ポリアクリレート類及びアクリル酸グラフト化デンプン物質が好ましい。市販のポリアクリレート類の非限定例としては、テネシー州（米国）、チャタヌーガ（Chatanooga）にある日本触媒（Nippon Shokubai）から入手可能なポリアクリレート類が挙げられる。
【００６０】
吸収性ゲル化材料は、約３００μｍ〜約８００μｍ、好ましくは約４００μｍ〜約８００μｍ、より好ましくは約５００μｍ〜約８００μｍの中位径を有する。３００μｍ又はそれ以上の中位径を有する吸収性ゲル化材料は、最小限の凝離作用に寄与するか又は全く凝離作用に寄与しないことが示されている。凝離作用を低減することにより、持続温度が改善され、その結果皮膚火傷のようないかなる有害事象も伴わずに所望の治療的加熱効果が達成される。凝離作用の減少はまた、２４時間までの治療的加熱を提供する複数の加熱セルを含む使い捨て加熱装置を高速で生産することを可能にする。
【００６１】
本明細書で上述したように、本明細書で定義される粒子状発熱組成物は好ましくは吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された中位径比を有する。定義された精選された中位径比のこれらの構成成分を含む発熱組成物は、最小限の凝離作用を示すか又は全く凝離作用を示さず、これにより所望の治療的加熱効果のための意図された熱的挙動を満たす発熱組成物がもたらされるということが示されている。
【００６２】
吸収性ゲル化材料に加えて、本発明の粒子状発熱組成物は任意で、毛管作用及び／又は親水性特性を有する他の水保持材料を含むことができる。これらの任意の水保持材料は、粒子状発熱組成物中に、組成物の約０．１重量％〜約２５重量％、好ましくは約０．５重量％〜約２０重量％、より好ましくは約１重量％〜約１５重量％の範囲の濃度で包含されることができる。このような任意の水保持材料の非限定例としては、バーミキュライト、多孔質シリケート類、木粉（wood powder）、木粉（wood flour）、綿、紙、植物性物質、カルボキシメチルセルロース塩類、無機塩類、及びこれらの混合物が挙げられる。吸収性ゲル化材料及び任意で水保持材料は、米国特許第５，９１８，５９０号、及び第５，９８４，９９５号に更に記載され、この記載は本明細書に参考として組み込まれる。
【００６３】
金属塩
本発明の粒子状発熱組成物は、１以上の金属塩類を、組成物の約０．５重量％〜約１０重量％、好ましくは約０．５重量％〜約７重量％、より好ましくは約１重量％〜約５重量％の範囲の濃度で含む。
【００６４】
本明細書で使用するのに好適な金属塩類には、鉄粉末の表面を活性化して空気との酸化反応を容易にするための反応促進剤として作用する、及び発熱組成物に導電性を与えて腐食反応を持続させるようにする金属塩類が包含される。一般に、鉄の腐食反応を持続させるために単独で又は組み合わせで使用できる幾つかの好適なアルカリ、アルカリ土類、及び遷移金属塩類が存在する。
【００６５】
好適な金属塩類の非限定例としては、サルフェート類、クロライド類、炭酸塩類、酢酸塩類、ニトレート類、ニトライト類、及びこれらの混合物が挙げられる。サルフェート類の具体的な非限定例としては、硫酸第二鉄、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マンガン、硫酸マグネシウム、及びこれらの混合物が挙げられる。クロライド類の具体的な非限定例としては、塩化第二銅、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マンガン、塩化マグネシウム、塩化第一銅、及びこれらの混合物が挙げられる。塩化第二銅、塩化ナトリウム、及びこれらの混合物は好ましい金属塩である。市販の塩化ナトリウムの例としては、イリノイ州（米国）、シカゴ（Chicago）にあるモートン・ソルト（Morton Salt）から入手可能な塩化ナトリウムが挙げられる。
【００６６】
水
本発明の粒子状発熱組成物は、水を、組成物の約１重量％〜約３５重量％、好ましくは約５重量％〜約３３重量％の範囲の濃度で含む。本明細書で用いるのに好適な水は、あらゆる適切な供給源から得ることができる。例えば、水道水、蒸留水、若しくは脱イオン水、又はこれらのいずれかの混合物が本明細書で用いるのに好適である。
【００６７】
加熱セル類の熱特性は、水分濃度に対し極めて影響を受け易く、及び典型的な加熱セルは、加熱セルの加熱温度を持続させるために、約２７％以上の濃度で水を含むことができるということが知られている。しかしながら、約２７％以上のレベルの高濃度の水を包含することにより、所望の初期加熱温度よりも遅くなる可能性がある。従って、治療効果のための所望の温度に素早く到達する能力、及びその温度を持続する能力は、達成するのが困難である。しかし、本発明の粒子状発熱組成物は持続された、制御された、及び一貫した温度を維持するのに極めて有効な加熱セルを提供するだけでなく、初期加熱温度の速い加熱セルを提供し、従って皮膚火傷のようないずれの有害事象も伴わずに所望の治療的加熱効果を提供する加熱セルをもたらすということが見出されている。これは、粒子状発熱組成物が高度な内部の水の保持及び大きな粒子間空隙体積を有するように、水と吸収性ゲル材との十分な重量比を組み込むことによって達成される。本発明の粒子状発熱組成物は、発熱組成物の重量基準で約３：１〜約９：１、好ましくは約４：１〜約７：１の、水と吸収性ゲル化材料との重量比を含む。
【００６８】
更に、既存の加熱セルは典型的には、加熱セルの加熱温度を持続する時間の長さを増大させるために高い濃度の水を含む。それ故に、本発明の発熱組成物は、高濃度の水を含むことができ、及び既存の加熱セル類よりも低いセルの重量レベルで構築されることができる。すなわち、本発明の発熱組成物は、高い水濃度でもってより効果的に使用され、及び所望の加熱温度持続時間を達成するために必要とされる発熱組成物がより少ない。
【００６９】
任意構成成分
本発明の発熱組成物は、既知の又は発熱組成物に使用するのに有効な、その他の１以上の他の任意構成成分を、その任意構成成分が本明細書で上述した組成構成成分と物理的及び化学的に適合性であり、又は他の態様で生成物の安定性、審美性、又は性能を過度に損わない限りにおいて、更に含んでもよい。本明細書で用いるのに好適な他の任意構成成分としては、コーンシロップ、マルチトールシロップ、結晶性ソルビトールシロップ、及び非晶質ソルビトールシロップを包含するアグロメレーション助剤類；微結晶セルロース、微小セルロース、マルトデキストリン、噴霧ラクトース、共結晶化スクロース及びデキストリン、改質デキストロース、マンニトール、事前にゼラチン化されたデンプン、リン酸二カルシウム、並びに炭酸カルシウムを包含する乾燥結合剤類；元素クロム、マンガン、銅、及び前記元素を含む化合物類を包含する、酸化反応増強剤剤；無機及び有機アルカリ化合物類、及びアルカリ弱酸塩類を包含し、具体的な非限定例としてはチオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及びプロピオン酸ナトリウムが挙げられる、水素ガス抑制剤類；木材粉塵、綿リンター、及びセルロースを包含する天然セルロース断片類、ポリエステル繊維類を包含する断片形状の合成繊維類、発泡ポリスチレン及びポリウレタンなどの発泡合成樹脂類、シリカ粉末、多孔質シリカゲル、硫酸ナトリウム、硫酸バリウム、鉄酸化物類、及びアルミナを包含する無機化合物類、などの充填剤類；リン酸三カルシウム及びシリコアルミン酸ナトリウムなどの固化防止剤類；並びにこれらの混合物、のような物質が挙げられる。かかる構成成分としては、コーンスターチ、ジャガイモデンプン、カルボキシメチルセルロース、及びαデンプンなどの増粘剤類、及びアニオン性、カチオン性、非イオン性、双極性、及び両性種に包含されるものなどの界面活性剤類も挙げられる。更に他の任意構成成分が、適切な場合、本明細書の組成物又は物品内に包含されてもよく、メタシリケート類、ジルコニウム、及びセラミックス、及びこれらの混合物のような増量剤類が挙げられる。他の任意構成成分は、組成物の約０．０１重量％〜約３５重量％、好ましくは約０．１重量％〜約３０重量％の範囲の濃度で粒子状発熱組成物中に包含されることができる。
【００７０】
製造方法
本発明の粒子状発熱組成物は、治療的加熱効果を提供する発熱組成物を与えるために好適なあらゆる既知の又はそれ以外の有効な技術によって調製されてよい。本発明の粒子状発熱組成物は、好ましくは、本明細書に記載されるようなブレンド技術などの従来のブレンド技術を用いて調製される。本発明の粒子状発熱組成物の構成成分をブレンドするための他の好適な方法は、米国特許第４，６４９，８９５号（ヤスキ（Yasuki）ら、１９８７年３月１７日発行）に、より詳細に記載されており、この記述は本明細書に参考として組み込まれる。
【００７１】
粒子状発熱組成物の構成成分をブレンドするための具体的な技術は、炭素をブレンダー又はミキサーに添加し、次いで全体の水のうちの少量を加え、次にこの炭素／水の組み合わせを混合することを伴う。通常はブレンドを助けつつ腐食が激しく増大するのを回避するために十分な水が添加される。混合を停止し、及びその炭素／水の組み合わせに吸収性ゲル化材料を加える。すべての構成成分が完全に混合されるまで混合を再開し、次いで鉄粉末を加え及び混合する。次に組成物を、完全に混合されて粒子状プレミックスが形成されるまでブレンドする。塩化ナトリウム、任意でチオ硫酸ナトリウムなどの水素ガス抑制剤、及び残りの水を別個に混合して塩水溶液を形成し、それを次に鉄粉末プレミックスに加えて、本発明の加熱セルの構築に使用される粒子状発熱組成物を形成する。
【００７２】
個々の加熱セルは、ポリプロピレン不織布／ＬＤＰＥフィルム層基材シート中のポケットのようなフィルム層基材シート中のポケットに、定量の粒子状プレミックス組成物を加えることによって調製することができる。この工程では、水及び塩水溶液をプレミックス組成物の最上部に急速に投入し、及びポリプロピレン不織布／ポリ（エチレン−ビニルアセテート）フィルム層基材の平坦シートを、そのポリ（エチレン−ビニルアセテート）フィルム側が予め形成されるポケットを含有するシートのＬＤＰＥフィルム側に向くようにセルを覆って配置する。２枚のシートのフィルム層を低温加熱を用いて互いに結合し、一体化した構造体を形成する。得られる加熱セルは、２枚のフィルム層基材シートの間のポケット内に密封された粒子状発熱組成物を含有している。本明細書に記載された方法によって調製された加熱セルは、加熱セルが本明細書で定義された吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された中位径比を含む発熱組成物を含むならば、初期に及び所望の加熱処置の間中、一貫した、持続された、及び制御された加熱温度を提供するのに特に有効であることが見出されている。
【００７３】
あるいは、個々の加熱セルは、真空を用いてポケットを形成することにより調製することができる。すなわち、真空を用いて、フィルム層基材面を鋳型に引き込み、粒子状プレミックス組成物を鋳型を直接覆うフィルム層基材面の最上部に配置する。その粒子状プレミックス組成物を真空形成されるポケット内へと落とし、及び鋳型の底部の粒子状プレミックス組成物にかけられた真空によって所定位置に保持する。次に、塩水溶液を、プレミックス組成物の最上部に急速に投入する。次に第２のフィルム層基材面を第１のフィルム層基材面を覆って配置し、粒子状発熱組成物が２つの表面の間にくるようにする。次いで粒子状発熱組成物を第１及び第２のフィルム層基材面の間に封入する。
【００７４】
得られた加熱セルは、単独で、又は複数の加熱セルとして使用することができ、この際、この加熱セルは使い捨て身体用ラップ類のような種々の使い捨て加熱装置に組み込むことができる。典型的には、身体用ラップは、膝、首、背中等のような身体の様々な部分の周りの所定位置にラップを保持するための手段を有し、及び様々なスタイル及び形状を含むことができ、この際保持手段としては、再閉鎖可能な２つの部品からなるフック及びループ締着装置のような締着装置が挙げられる。
【００７５】
得られた加熱セルは、好ましくは、既に参考として本明細書に組み込まれている前述した米国特許第４，６４９，８９５号に記載されているように、所望されるまで酸化反応が起こるのを防止するように、第２の空気不透過性のパッケージ中に包装される。あるいは、空気不透過性の除去可能な接着剤ストリップを加熱セルの通気穴を覆って配置し、そのストリップが除去された時に、空気が加熱セルに入ることが可能となり、こうして鉄粉末の酸化反応を活性化するようにすることができる。
【実施例】
【００７６】
以下の実施例は、本発明の範囲内にある実施形態を更に説明及び実証する。これら実施例は、例示の目的のためのみに提示するものであって、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それらの多くの変形が可能であるので、本発明を限定するものと解釈すべきではない。すべての例示した濃度は、特に指定のない限り、重量−重量パーセントである。
【００７７】
下記に例示する粒子状発熱組成物は、従来のブレンド技術を用いて粒子状発熱組成物を形成することにより調製され、この際、得られる組成物は本発明の加熱セルの構築を与える。
【００７８】
プレミックスは、活性炭及び水を、リトルフォード・デイ・ミキサー（Littleford Day Mixer）のようなブレンダー又はミキサー中に加え、及び約１０分間混合することにより調製される。次にポリアクリレートなどの吸収性ゲル化材料を加え、及び混合物を約１０分間混合する。次に、海綿鉄などの鉄粉末をミキサーに加え、及び得られたプレミックスを約５分間混合する。
【００７９】
およそ２．２ｇの得られたプレミックス組成物を、ＬＤＰＥのフィルムでコーティングされたポリプロピレン不織布のシート中にポケットを形成するように熱形成され、予め形成されるポケットに加える。
【００８０】
次に、水、塩化ナトリウムなどの金属塩、及び任意でチオ硫酸ナトリウムをミキサー中に加え及び約１５分間混合することにより塩水溶液を調製する。次いで得られた塩水溶液をプレミックス組成物上に急速に投入し、その結果本発明の１以上の加熱セルが構築される。
【００８１】
次にポリ（エチレン−ビニルアセテート）でコーティングされた平坦なポリプロピレン不織布シートを加熱セルを覆って配置し、及び底部シートへと熱結合させる。セルの周囲の過剰の材料が２．５ｃｍとなるように、加熱セルの周りの材料を切り取る。直径およそ０．５ｍｍの１００個のピンを同時に、それらがその発熱組成物中におよそ１００％侵入するが底部シートは貫通しないところまで、セルの片側に押し付ける。この穿孔工程は、約１ｃｃ／ｍｉｎ．／５ｃｍ２（２１℃、０．１ＭＰａ（１気圧）において）の拡散Ｏ２の透過性をもたらす。セルは、塩水溶液が粒子状組成物に加えられた後すぐに熱を発生し始めるので、上部シート及び底部シートを結合し、及び完成した加熱セルを将来的な使用のために、気密な第２のパッケージ中に素早く包装する。
【００８２】
得られた加熱セルは、背中用ラップ、膝用ラップ、関節用ラップ、月経用ラップ、首から腕用ラップ等のような使い捨て身体用ラップを包含する使い捨て加熱装置に組み込むことができる。
【表１】
【００８３】
本発明の粒子状発熱組成物で用いるのに好適な特定の実施形態について記載したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の様々な変更及び修正を実施できることが当業者には明白であろう。本発明の範囲内にあるこのような全ての修正については、添付の特許請求の範囲に包含されるものとする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使い捨てヒートラップ類に組み込まれるのに好適である加熱セルの製造方法に関する。詳細には、本発明は吸収性ゲル化材料を含む発熱組成物を含む加熱セルの製造方法に関し、この際前記吸収性ゲル化材料は改善された熱の適用を提供する。
【背景技術】
【０００２】
使い捨てヒートラップ類は、一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの不快感を軽減するために熱を適用することの応用としてよく知られるようになってきた。これらの使い捨てヒートラップ類は典型的に、熱を発生するための発熱組成物を含み、ここで、前記発熱組成物は典型的に、金属粉末、塩類、及び前記金属粉末の酸化時に前記発熱組成物に熱を放出させる水を含む。この使い捨てヒートラップによって提供される加熱処置は、こわばった筋肉及び関節、神経の痛み、背中の痛み、リウマチなどと関連する疼き及び痛みの処置に好適であることが見出されている。
【０００３】
使い捨て加熱装置は、約１時間〜約２４時間の期間の持続された加熱を提供することができ、及び渦巻き風呂（whirlpools）、ホットタオル、ハイドロコレーター、加熱用パッド、及び弾性圧縮バンドのような他の従来の加熱源より使用するのが面倒でなく及び便利であると説明されている。使い捨て加熱装置は更に、一貫した及び制御された温度を維持できる満足のいく装置であると説明されており、例えば、持続された温度を提供し、その結果一過性又は慢性の痛みを処置するために、一貫した、便利な、及び快適な熱の適用をもたらすために、特定の鉄酸化化学に基づく加熱セル類が使い捨て身体用ラップ類に組み込まれるのに好適であるということを開示している、米国特許第５，９１８，５９０号を参照のこと。
【０００４】
しかしながら、約２４時間までの期間温度を持続する一方、この持続された温度の一貫性は改善されることができるということが判明している。発熱反応を増進する１つの手法は、活性化及び不活性炭材料のような炭素材料を組み込むことである。他の手法としては、水保持剤（water-retainers）又は水保持材料（water-holding materials）の添加が挙げられる。例えば、米国特許第６，４３６，１２６号；第６，０９９，５５６号；及び第５，２３３，９８１号に開示された使い捨て加熱装置を参照のこと。米国公開特許出願２００４／００４２９６５及び２００４／０１７８３８４に開示されている加熱装置もまた参照のこと。
【０００５】
吸水性ポリマーを含む発熱組成物の１つの具体例は、米国特許出願公開２００２／００２０４０６に開示されている。この公報は、発熱剤を吸水性ポリマーと混合し及び次いでこの剤／ポリマー混合物をアルコール、架橋剤、又は可塑剤と共に特定の圧力で圧縮することにより合体された、合体発熱媒体を開示している。
【０００６】
発熱組成物を含む使い捨て加熱装置の技術分野での開示にもかかわらず、加熱期間を通して制御された及び持続された温度を提供する発熱組成物を含む、特定の加熱装置がなお必要とされている。加熱セル類の熱的性能は、水分レベルに極めて影響を受け易く、及び典型的な加熱セルはその加熱セルの加熱温度を持続するために約２７％以上の水濃度を含むことができるということが知られている。しかしながら、約２７％以上のレベルの高濃度の水を包含させると、結果として所望の初期加熱温度よりも遅くなる可能性がある。従って、治療効果のために所望される温度に急速に到達するための能力、及びその温度を持続する能力は、達成するのが困難である。
【０００７】
更に、既存の加熱装置は、極めて凝離作用を起こしやすい発熱組成物を含有する。組成構成成分間の粒径の違いは粒子の凝離の原因となる可能性があると考えられる。例えば、水保持剤類（例えば、バーミキュライト、木粉、吸収性ゲル化材料）を、鉄粉末及び炭素と組み合わせて含む発熱組成物を含有する加熱装置は、凝離する傾向を有する。典型的に、水保持剤の粒径は、鉄及び炭素粒子と比較した場合に極めて大きい。例えば、既存の加熱装置類は、発熱組成物を含むことができ、この際水保持剤の鉄粒子に対する中位径は、１０：１以上であることが多く、高度な粒子凝離をもたらす。
【０００８】
凝離が原因で粒子混合組成物を変更すると、最適なものよりも劣り及び／又は意図された設計とは異なる製品の熱的性能につながる恐れがある。従って、粒子凝離の作用を補うためには過剰の発熱組成物が必要であるため、典型的には既存の加熱装置では最大の反応効率は達成されない。これらの加熱装置類は典型的には、比較的大きな体積を有する加熱セルを含み、それによってそれらを過剰な発熱組成物に適応できるようにしている。
【０００９】
吸収性ゲル化材料を含む発熱組成物を含む加熱セルは、２４時間までの期間一貫した温度を維持することにおいて有効であるとともに、初期の加熱温度に急速に到達することにおいて特に有効であるということが見出されている。他の組成成分との精選された比で用いた時、吸収性ゲル化材料は、凝離のような組成変化に抵抗する発熱組成物を提供することに加えて、改善された熱の適用を提供するということが見出されている。最小限の凝離作用を与えるか又は全く凝離作用を与えないために、本発明の発熱組成物は、吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された粒径比を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の加熱セルは、背中用ラップ、膝用ラップ、胴部用ラップ、関節用ラップ、月経用ラップ、首から腕用ラップなどのような、使い捨て加熱装置に組み込まれるべき加熱セルを提供する、適合性のある物理的寸法を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、粒子状発熱組成物を含む加熱セルの製造方法に関し、ここで、本方法は、（ａ）約０．４ｇ〜約２．５ｇのプレミックスセル重量を有する粒子状プレミックス組成物を構築する工程と（ｂ）前記プレミックス組成物上に塩水溶液を急速に投入する工程とを含む。得られた加熱セルは少なくとも２つの対向する表面を含む一体化構造に形成されるポケット内に組み合わされ、ここで、少なくとも１つの表面は酸素透過性である。
【００１２】
粒子状プレミックス組成物の構成成分は、（ａ）約１０重量％〜約９０重量％の鉄粉末と、（ｂ）約１重量％〜約２５重量％の、活性炭、不活性炭、及びこれらの混合物から成る群から選択される炭素と、（ｃ）約１重量％〜約２５重量％の、約３００μｍ〜約８００μｍの中位径を有する吸収性ゲル化材料と、（ｄ）約１重量％〜約１０重量％の水とを包含する。
【００１３】
塩水溶液の構成成分は、（ａ）約０．５重量％〜約２０重量％の金属塩、約１重量％〜約９０重量％の水と、（ｃ）任意で約０．０１重量％〜約１０重量％の水素ガス抑制剤とを包含する。
【００１４】
使い捨て加熱装置の温度の一貫性は、改善されることができ、それにより加熱装置は２４時間までの期間の持続された加熱を提供するということが見出されている。このような加熱装置は、具体的に定義された方法によって製造された具体的に定義された加熱セルを含み、この際、前記加熱セルは、吸収性ゲル化材料を有する発熱組成物を含む。この吸収性ゲル化材料は、粒子状発熱組成物内に水を保持できるようにし、その結果水が制御された速度で放出されて鉄粉末の酸化を生じさせ、これによりこの粒子状発熱組成物が、持続温度が改善された長持ちする熱の発生を提供することになる。
【００１５】
粒子状発熱組成物はその発熱組成物の加工中に凝離作用を経験する可能性があり、このことが一貫した及び制御された温度の維持を提供しない場合のある発熱組成物をもたらすということもまた見出されている。最小限の凝離作用を与えるか又は凝離作用を全く与えないために、本発明の粒子状発熱組成物は、約１０：１〜約１：１０、好ましくは約７：１〜約１：７、より好ましくは約５：１〜約１：５、及び最も好ましくは約３：１〜約１：３の吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された中位径比を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の加熱セルは、粒子状発熱組成物を含む。一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの不快感を軽減するために当該加熱セルが使い捨て加熱装置に組み込まれる場合、当該粒子状発熱組成物は改善された持続温度を提供する。
【００１７】
本発明の発熱組成物は、粒子状発熱組成物である。本明細書で使用する時、「粒子状」とは組成物内に含有された別個の粒子をいう。換言すれば、本明細書で定義される粒子状発熱組成物は別個の粒子を含有し、ここで、各粒子は約２５μｍ（ミクロン）〜約８００μｍの範囲の中位径を有する。
【００１８】
本明細書で定義される発熱組成物の粒子状構成成分の粒径の変化は、発熱組成物内での粒子の分離又は凝離をもたらす可能性がある。換言すれば、粒径は粒子の移動性に直接影響し、及び本明細書で定義される粒子状構成成分はその移動性を変化させて、結果として粒子の分離又は凝離が引き起こされる可能性がある。本明細書で定義される発熱組成物は好ましくは、その発熱組成物が粒子の分離又は凝離に抵抗するような範囲の、定義された中位径を有する粒子状構成成分を含む。しかしながら、本明細書で定義される範囲を上回る又は下回る範囲の中位径を有する粒子状構成成分が本明細書で定義される発熱組成物で使用するのに好適であるということも企図されている。
【００１９】
本明細書で使用する時、「持続された温度」とは、約２０秒〜約２４時間、好ましくは約２０分〜約２０時間、より好ましくは約４時間〜約１６時間、最も好ましくは約８時間〜約１２時間の期間の、約３２℃〜約５０℃、好ましくは約３２℃〜約４５℃、より好ましくは約３２℃〜約４０℃、及び最も好ましくは約３２℃〜約３７℃の範囲の温度を言い、ここで、最大皮膚温度、及び皮膚温度を最大皮膚温度に維持する時間の長さは、高温を長時間用いることによって負うことのある皮膚火傷のようないかなる有害事象も伴わずに所望の治療効果が達成されるように、そのような処置を必要とする人によって適宜選択されてよい。本発明の粒子状発熱組成物によって提供される「持続された温度」の維持は、このような痛みを有する人の、骨、筋肉、及び／又は関連の痛みを包含する、急性の、再発の、及び／又は慢性の痛みを実質的に軽減し、及び粒子状発熱組成物を含む使い捨て加熱装置が負傷した体の部分から取り除かれた後でさえ、いずれの有害事象も伴わずに軽減が実質的に長く続くことが示されている。
【００２０】
本明細書で使用する時、用語「使い捨て」とは、長期の使用の後廃棄されるように意図された装置を言う。換言すれば、本明細書で定義される「使い捨て」加熱装置は、その加熱装置が本発明の加熱セルによって提供された熱の放出において十分に働いた後は、好適なごみ容器に入れられることを意味する装置を言う。本明細書で定義される使い捨て加熱装置は、その使い捨て加熱装置が熱の放出において十分に働ききるまで、一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの軽減における反復使用のために、再密閉可能な実質的に空気不透過性の容器中に保存されることができる。
【００２１】
本発明の加熱セルは、粒子状発熱組成物を含み、ここで、この粒子状発熱組成物は、本明細書に記載される本発明の要素及び限定、並びに本明細書に記載される追加の又は任意の成分、構成成分、又は限定のいずれかを含み、それらから成り、又はそれらから本質的に成ることができる。
【００２２】
全ての百分率、割合及び比は、特に指定のない限り、粒子状発熱組成物の重量による。
列挙する成分に関するこのようなすべての重量は、具体的成分の濃度に基づいており、そのため特に指定のない限り、市販の材料に包含されている可能性があるキャリアや副生成物を包含しない。
【００２３】
本明細書に記載される出版物、特許出願、及び発行された特許を包含する本明細書で引用する全ての文献は、関連部分において、本明細書に参考として組み込まれる。いかなる文献の引用も、本発明に対する従来技術として利用できることのいずれかの決定に関する容認ではない。
【００２４】
加熱セル
本発明は、粒子状発熱組成物を含む加熱セルに関する。当該加熱セルは、使い捨て加熱装置に組み込まれて一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みの軽減における持続温度の改善を提供することができる。当該加熱セルは好ましくは、複数の加熱セルとして使い捨て加熱装置中に組み込まれる。
【００２５】
当該加熱セルは、少なくとも２つの対向する表面、好ましくはフィルム層基材面を含む一体化構造に形成され、ここで、少なくとも１つの表面は酸素透過性であり、及び粒子状発熱組成物で満たされている場合、充填体積、空隙体積、及びセル体積を有する。充填体積とは、本明細書で使用する時、充填された加熱セル中の粒子状組成物の体積を意味する。空隙体積とは、本明細書で使用する時、加熱セルにおける圧力差なしで、及び基材材料の追加の延伸又は変形なしで測定された、最終加熱セル中で粒子状組成物によって満たされずに残っているセルの体積を意味する。セル体積とは、本明細書で測定する時、加熱セルの充填体積プラス空隙体積を意味する。充填体積とセル体積の比は、約０．７〜約１．０、好ましくは約０．７５〜約１．０、より好ましくは約０．８〜約１．０、更により好ましくは約０．８５〜約１．０、及び最も好ましくは約０．９〜約１．０である。
【００２６】
加熱セルはまた、その頂き部（apex）でも測定されることができる。本明細書で定義される加熱セルの頂き部（apex）は、約０．２ｃｍ（センチメートル）よりも大きく約１．０ｃｍまで、好ましくは約０．３よりも大きく約０．９ｃｍまで、より好ましくは約０．４ｃｍ〜約０．８ｃｍ、及び最も好ましくは約０．５ｃｍ〜約０．７ｃｍの高さを有する。
【００２７】
前述したように、当該加熱セルは、少なくとも２つの対向する表面、好ましくはフィルム層基材面を含む一体化構造に形成される。フィルム層基材は好ましくは、フィルム類、又は不織布布地へと積層化されたフィルム類で作製される。一般には、好ましいフィルム類はヒートシール可能であり、及び容易に熱融合されることができる。不織布は、使用される場合、フィルム層基材に支持及び一体性を与える。好適なフィルムの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン、ポリスチレン、鹸化されたエチレン−ビニルアセテートコポリマー、エチレン−ビニルアセテートコポリマー、天然ゴム、再生ゴム、及び合成ゴムが挙げられる。フィルム層基材の厚さは、約１〜約３００μmの範囲であり、及び酸素透過性であっても酸素不透過性であってもよい。不織布布地については、軽量及び高い引張り強度の好ましい特性を有するもの、例えば、ナイロン、レーヨン、セルロースエステル、ポリビニル誘導体、ポリオレフィン類、ポリアミド類、又はポリエステル類、キュプロアンモニウムセルロース（ベムバーグ（Bemberg））、及び他の高分子量化合物類、並びに毛、絹、ジュート、麻、綿、リネン、サイザルアサ、又はラミーのような天然材料が好適である。これらの不織布材料については、概して、その全体が参考として本明細書に組み込まれる、リーデル（Riedel）の「不織布結合法及び材料（Nonwoven Bonding Methods and Materials）」（不織布の世界（Nonwoven World）（１９８７年））に記載されている。本発明の好ましいフィルム層基材は、約５〜約１００μmの厚さを有する、ポリ（エチレン−ビニルアセテート）又は低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）のフィルムに積層化されたポリプロピレン不織布シートである。市販の不織布シートの１つの例は、米国、バージニア州、ウェインスボロ（Waynesboro）にあるＰＧＩ（ポリマー・グループ・インターナショナル（Polymer Group International））から市販されている、物質番号Ｗ５０２ＦＷＨである。市販のポリプロピレン／エチレンビニルアセテート（ＰＰ／ＥＶＡ）フィルムの１つの例は、米国、オハイオ州、シンシナティ（Cincinnati）のクロペイ・プラスチックス（Clopay Plastics）から市販されている、物質番号ＤＨ２４５である。
【００２８】
対向する表面は、２つの基材をそれらの周囲で共に結合し、それによって、フィルム側をパウチ、エンベロープ、又はポケットの内側（充填されるべき側）に向け、及び不織布側を外側に向けた、パウチ、エンベロープ、又はポケットを形成することにより作製できる。ポケットはまた、熱成形、機械的エンボス加工、真空エンボス加工、又は他の許容可能な手段によって、基材中に作製することができる。その全体が参考として本明細書に組み込まれる、「熱成形（Thermoforming）」、包装技術のワイリー百科事典（The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology）、６６８〜６７５頁（１９８６年）、（マリリン バッカー（Marilyn Bakker）編）に記載された熱成形が、本明細書で使用するのに好ましい。
【００２９】
得られる加熱セルは、あらゆる幾何学的形状、例えば、円盤、三角形、ピラミッド、円錐、球形、正方形、立方体、矩形、方形平行六面体、円柱形、楕円体等を有することができる。本発明の好ましい形状は、約０．２ｃｍ〜約５ｃｍ、好ましくは約１ｃｍ〜約４ｃｍ、より好ましくは約２ｃｍ〜約３ｃｍのセル直径、及び約０．２ｃｍより大きく約１ｃｍまで、好ましくは約０．３ｃｍより大きく約０．９ｃｍまで、より好ましくは約０．４ｃｍ〜約０．８ｃｍ、及び最も好ましくは約０．５ｃｍ〜約０．７ｃｍの高さを有し、その結果約０．００４５ｃｍ３〜約２０ｃｍ３、好ましくは約０．２ｃｍ３〜約１１ｃｍ３のセル体積を有する円盤型の形状を含む。あるいは、本発明の加熱セルの形はまた、その形状が細長いものであって、その長軸が基材と平行であり、約０．２ｃｍ〜約５ｃｍ、好ましくは約０．５ｃｍよりも大きく約１ｃｍまでの高さ、約０．２ｃｍ〜約２０ｃｍ、好ましくは約５ｃｍ〜約１０ｃｍの幅、及び約１ｃｍ〜約２０ｃｍ、好ましくは約５ｃｍ〜約１０ｃｍの長さを有し、その結果約０．０４ｃｍ３〜約２０００ｃｍ３、好ましくは約１．２５ｃｍ３〜約１０ｃｍ３のセル体積を有していてもよい。
【００３０】
本発明の加熱セルは好ましくは、セル当たりの断面積が約０．０３ｃｍ２〜約２０ｃｍ２、より好ましくは約０．１ｃｍ２〜約１５ｃｍ２、更により好ましくは約１ｃｍ２〜約１０ｃｍ２、及び最も好ましくは約３ｃｍ２〜約７ｃｍ２である。このセル当たりの断面積を有する加熱セルは、体の形体に対する改善された適合性を与える身体用ラップなどに容易に組み込まれる。
【００３１】
本発明の加熱セルは好ましくは、セル当たり約０．４ｇのプレミックス〜セル当たり約２．５ｇのプレミックス、より好ましくはセル当たり約１．０ｇのプレミックス〜セル当たり約２．４ｇのプレミックス、及び最も好ましくはセル当たり約１．５ｇのプレミックス〜セル当たり約２．３ｇのプレミックスのプレミックス重量を有する。このセル当たりのプレミックス重量を有する加熱セルもまた、体の形体との改善された適合性を与え、及び従って、目標領域に対する均等で一様な加熱及び改善された着用者の快適性を与える、身体用ラップ類などに容易に組み込まれる。
【００３２】
本発明の加熱セルの酸素透過性は、具体的に所望された透過性特性を有するパウチ、エンベロープ、ポケット、及び／又はカバーリング層を形成するフィルム層基材のためのフィルム類又はフィルムコーティング類を選択することによって、与えることができる。所望の透過性特性は、微小多孔性フィルム類によるか、又はその中に孔若しくは穴が形成されるフィルム類により与えられてもよい。これらの穴／孔の形成は、押出鋳造／真空成形によるか、又は熱針開口化によるものであってよい。酸素透過性はまた、フィルム層基材の少なくとも１つに、例えば、少なくとも１つのピン、好ましくは約２０〜約６０個のピンの列であって例えば先細の先端部及び約０．２ｍｍ〜約２ｍｍ、好ましくは約０．４ｍｍ〜約０．９ｍｍの直径を有するものを用いて通気穴を穿孔することによって本発明において提供することができる。
【００３３】
あるいは、フィルム層基材を共に結合し、それらの間のポケット内に本明細書の以下で定義する粒子状発熱組成物を封入した後で、加熱セルの片側に、例えば、少なくとも１つのピン、好ましくは約２０〜約６０個のピンの列であって、例えば先細の先端部及び約０．２ｍｍ〜約２ｍｍ、好ましくは約０．４ｍｍ〜約０．９ｍｍの直径を有するものを用いて通気孔を穿孔してもよい。これらのピンは、加熱セル材料の片側を貫通して、粒子状発熱組成物中に約２％〜約１００％、好ましくは約２０％〜約１００％、及びより好ましくは約５０％〜約１００％の深さまで押し付けられる。この穴の構成は、粒子状発熱組成物の酸化中、加熱セル中に約０．０１ｃｃＯ２／ｍｉｎ．／５ｃｍ２〜約１５．０ｃｃＯ２／ｍｉｎ．／５ｃｍ２（２１℃、０．１ＭＰａ（１気圧）で））、好ましくは約０．９ｃｃＯ２／ｍｉｎ．／５ｃｍ２〜約３ｃｃＯ２／ｍｉｎ．／５ｃｍ２（２１℃、０．１ＭＰａ（１気圧））で）の酸素の拡散を与える。上部カバーフィルム層に通気穴が提供されているのが好ましいが、下部カバーフィルム層に、及び／又は双方に通気穴を提供することもまた可能である。
【００３４】
本発明の加熱セルには、任意で、皮膚を通って送達されるべき構成成分を組み込んでもよく、ここで、その任意構成成分としては、活性芳香族化合物類、非活性芳香族化合物類、薬剤活性物質類、又は他の治療剤類、及びこれらの混合物が挙げられる。任意構成成分は、別個の基材層として加熱セルに組み込まれることができ、又はフィルム層基材の少なくとも１つに組み込まれることができる。かかる活性芳香族化合物としては、メントール、カンファー、ユーカリ、及びこれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。
かかる非活性芳香族化合物としては、ベンズアルデヒド、シトラール、デカナール、アルデヒド、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。かかる薬剤活性物質／治療剤としては、抗生物質類、ビタミン類、抗ウィルス剤類、鎮痛剤類、抗炎症剤類、止痒剤類、解熱剤類、麻酔剤類、抗カビ剤類、抗菌剤類、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。加熱セルはまた、別個の基材層を含んでもよく、又はフィルム層基材、粘着性の構成成分、及び／又は吸汗性構成成分の少なくとも１つに組み込まれてもよい。
【００３５】
発熱組成物
本発明の加熱セルは、加熱セルが使い捨て身体用ラップのような使い捨て加熱装置に組み込まれた場合に改善された持続温度を提供する、粒子状発熱組成物を含む。粒子状発熱組成物は粒子状プレミックス組成物及び塩水溶液を含む。
【００３６】
粒子状プレミックス組成物の構成成分は典型的には、鉄粉末、炭素、吸収性ゲル化材料、及び水を包含し、これらの構成成分については詳細には後述する。また、塩水溶液の典型的な構成成分には、金属塩、水、及び任意でチオ硫酸ナトリウムのような水素ガス抑制剤が包含される。本明細書で定義される発熱組成物は一般に、粒子状プレミックス組成物を構築し、及び前記プレミックスに塩水溶液を急速に投入して、本発明の加熱セルの形成をもたらすことにより調製される。本発明の典型的な加熱セルは、セル当たり約０．４ｇのプレミックス〜セル当たり約２．５ｇのプレミックス、及びセル当たり約０．４ｇの塩水溶液〜セル当たり約１．５ｇの塩水溶液を含むことができる。従って、本発明の発熱組成物は、セル当たり、約０．８ｇ〜約４．０ｇ、好ましくは約１．５ｇ〜約３．５ｇ、より好ましくは約２．５ｇ〜約３．０ｇの総セル重量を含むことができる。
【００３７】
当該粒子状発熱組成物の発熱性酸化反応の速度、持続性、及び温度は、空気と接触する面積を変化させることにより、より具体的には酸素の拡散性／透過性を変化させることにより、所望のように制御することができる。発熱反応を改変する他の方法としては、組成物内の構成成分の選択、例えば、後述する具体的な構成成分を選択すること、構成成分の粒径を改変すること等によるものが挙げられる。
【００３８】
実例として、発熱反応を改変するための１つの詳細な方法は、約２００μｍの中位径を有する鉄粉末、及び約３００μｍの中位径を有する吸収性ゲル化材料を添加することを伴い、ここで、吸収性ゲル化材料と鉄粉末との中位径の比は、１．５：１である。吸収性ゲル化材料と鉄粉末とのこの精選された比は、既存の発熱組成物では達成が困難であった、速い初期加熱温度及び長い加熱持続性を示す発熱組成物を提供するということが示された。既存の発熱組成物は、高濃度の水分を含み、この水分が粒子間空隙中に水を生じさせ、この水が酸素の流れを制限し及び初期加熱温度の速度を遅くするものと考えられる。吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された中位径比を含む発熱組成物は、粒子間空隙から余計な水を追い出し、その結果初期加熱温度のより早い速度が達成されるということが見出されている。
【００３９】
鉄粉末
本発明の粒子状発熱組成物は、１以上の鉄粉末構成成分を、組成物の約１０重量％〜約９０重量％、好ましくは約３０重量％〜約８８重量％、より好ましくは約５０重量％〜約８７重量％の範囲の濃度で含む。
【００４０】
本明細書で定義された粒子状発熱組成物は、鉄粉末の酸化時に熱を放出すると考えられる。鉄は、鉄の発熱酸化に伴う電気化学的反応のためのアノードであることが知られている。鉄粉末は、電気伝導性の水及び空気と共に発熱を生ずるために使用することができる限り、その純度、種類、大きさ等に特に制限はない。例えば、約５０μｍ〜約４００μｍ、好ましくは約１００μｍ〜約４００μｍ、より好ましくは約１５０μｍ〜約３００μｍの中位径を有する鉄粉末は、本明細書で使用するのに好適であることが見出されている。
【００４１】
鉄粉末、及び本明細書で定義されるあらゆる他の粒子状構成成分の中位径は、ＡＳＴＭ法Ｂ２１４に開示された方法のようなふるい法を用いて決定することができる。一般には、粒子は、異なる大きさから成る一連のふるいを通って選別され、及び各スクリーン上に保持された粒子の重量分画を測定する。次いで、各スクリーンにおける粒子の重量分画を使用して、累積重量分布曲線を作成する。累積重量分布曲線は、粒径を、二番目に大きなふるい上に保持された粒径よりも小さい粒子の累積的に加えられた重量％に対してプロットすることによって作成される。中位径は、累積的重量分布曲線から決定され、ここで、中位径は、累積重量の５０％に相当する粒径として定義される。累積重量分布曲線の作成における詳細は、粒径測定（Particle Size Measurement）、１５３〜１５６ページ、第４版、テレンス・アレン（Terrence Allen）（１９９０年）の「サイズ分析データを提示する方法（Methods of Presenting Size Analysis Data）」に記載されており、それらの記述の全体を参考として本明細書に組み込む。ふるい法を例示するために、各ふるいがそれよりも下のスクリーンよりも大きなスクリーン開口を有する米国標準ふるいの積み重ね体の一番上のメッシュスクリーン上に約１００ｇ＋／−０．１ｇの試験サンプルを載せ、一番上のスクリーン上に蓋を置き、そのふるいの積み重ね体を次いでテイラー・ロタップ・シェイカー（Tyler RoTap shaker）のような機械的に作動されるふるいシェイカーにクランプで固定し、このシェイカーを１５分間作動させ、この間に手動でふるう時に起こる振盪の動きが機械的に再現され、その振盪プロセス中にふるい積み重ね体のタッピングが起こって粒子がメッシュスクリーンを通って落ちるのを助け、１５分の振盪の後、各メッシュスクリーン上に収集された物質の重量を０．１ｇの単位で量る。すべての分画の重量の合計が試験サンプルの重量の９９．７％未満となってはならない。各ふるい上に保持された分画の重量は、０．１％の単位で試験サンプルの重量の百分率として表される。試験サンプルの重量の０．０４重量％以下であるあらゆる分画は「微量」と報告すべきである。試験サンプルの重量の０．０５重量％以上であるあらゆる分画は、小数点以下２桁まで報告するように指定されない限り、０．１％として報告される。分画が無い場合、０．０％と報告すべきである。次に中位径が決定される。
【００４２】
好ましくは、粒子状発熱組成物は、本明細書の下記で定義する吸収性ゲル化材料と鉄粉末の精選された中位径比を含む。構成成分類のこの精選された中位径比を含む発熱組成物は、熱の適用が改善され及び粒子の凝離に対する抵抗性のような組成変化に抵抗する能力を有する加熱セルを提供することが示されている。吸収性ゲル化材料の鉄粉末に対する中位径比は、典型的に、約１０：１〜約１：１０、好ましくは約７：１〜約１：７、より好ましくは約５：１〜約１：５、及び最も好ましくは約３：１〜約１：３の範囲である。
【００４３】
本発明の加熱セルは典型的に、既存の加熱セルと比較して小さく、及び粒子の凝離作用を補うために過剰なレベルの発熱組成物を使用することはできない。実際、過剰なレベルの発熱組成物を添加すると、加熱セルの熱的性能に顕著な変化が生ずる可能性がある。粒子の凝離作用は、本明細書で定義した範囲内の中位径を有する鉄粉末を用いることによって、特に吸収性ゲル化材料が鉄粉末に対して一定の比で組み合わされた鉄粉末を用いることによって低減されることが見出されている。発熱組成物の反応速度は、発熱組成物の多孔性によって制御され、換言すれば、加熱セルが熱を放出する速度は、粒子の充填挙動（すなわち粒子間空隙体積）によって、及びその発熱組成物中に存在する水の量によって、影響を受けると考えられる。本明細書で定義される鉄粉末は、低い充填挙動を与え、一方吸収性ゲル化材料は、水が粒子間隙に入り込むのを防ぎ、こうして、一過性の又は慢性の身体の疼き及び痛みを処置するために速い初期加熱温度及び加熱の長期持続性を示す加熱セルがもたらされる。
【００４４】
本発明の鉄粉末の好適な供給源の非限定例としては、鋳鉄粉末、還元鉄粉末、電解鉄粉末、くず鉄粉末、海綿鉄、銑鉄、錬鉄、種々の鋼鉄、鉄合金、これらの鉄供給源の処理された変化形、及びこれらの混合物が挙げられる。海綿鉄が好ましい。
【００４５】
海綿鉄は鉄粉末の１つの供給源であり、海綿鉄の内部表面積の高さゆえに、特に有利である場合がある。内部表面積は、外部表面積よりも桁違いに大きいため、反応性は粒径によって制御されない場合がある。市販の海綿鉄の非限定例としては、Ｍ−１００及びＦ−４１７が挙げられ、米国、ニュージャージー州にある、ホーガニーズ・コーポレーション（the Hoeganaes Corporation）から入手可能である。
【００４６】
海綿鉄は、鉄鋼製造業において、鉄鋼の生産のための基本原料として利用される材料である。いずれの製造法にも限定されるものではないが、海綿鉄は、粉砕した形態の赤鉄鋼（Ｆｅ２Ｏ３）鉄鉱石を送風溶鉱炉温度よりもいくらか低い温度の還元ガス環境に曝すことによって生産されてよい。海綿鉄は、海綿鉄の生成を包含して、米国特許第２，２４３，１１０号；第２，７９３，９４６号；第２，８０７，５３５号；第２，９００，２４７号；第２，９１５，３７９号；第３，１２８，１７４号；第３，１３６，６２３号；第３，１３６，６２４号；第３，１３６，６２５号；第３，３７５，０９８号；第３，４２３，２０１号；第３，６８４，４８６号；第３，７６５，８７２号；第３，７７０，４２１号；第３，７７９，７４１号；第３，８１６，１０２号；第３，８２７，８７９号；第３，８９０，１４２号；及び第３，９０４，３９７号に、より具体的に開示されており、これらの開示は参考として本明細書に組み込まれる。
【００４７】
酸素は鉄の酸化反応が起こるために必要である一方で、内部酸素源は本発明の加熱セルでは必要ではないが、しかし、本発明の範囲を変更することなく、酸素生成化学物質を、その調製の時点で粒子状発熱組成物に組み込んでもよい。本発明の目的のために使用される酸素源には、空気及び人工的に作られる種々の純度の酸素が包含される。これらの酸素源の中では、空気が最も簡便であり安価であるため好ましい。
【００４８】
炭素
本発明の粒子状発熱組成物は、１以上の炭素構成成分を、組成物の約１重量％〜約２５重量％、好ましくは約１重量％〜約１５重量％、より好ましくは約１重量％〜約１０重量％の範囲の濃度で含む。
【００４９】
本明細書で使用するのに好適な炭素の非限定例としては、活性炭、不活性炭、及びこれらの混合物が挙げられる。炭素構成成分は、約２５μｍ〜約２００μｍ、好ましくは約５０μｍ〜約１００μｍの中位径を有する。活性炭が好ましい。
【００５０】
活性炭は、鉄の発熱酸化に伴う電気化学的反応のためのカソードとして機能する。しかし、不活性炭粉末、すなわちコストを低減するためにブレンドされた炭素を追加で使用することによって、そのカソードの能力を拡張することができる。故に、上記炭素の混合物は本発明でも同様に有用である。
【００５１】
活性炭は、内部構造において極端に多孔質であり、それによって特に良好な酸素吸収能が付与される。事実、活性炭は、その活性炭が湿っている時に、酸素を極めて良好に吸収する能力を有し、それ故に活性炭を電気化学的反応における触媒として機能させることができる。
【００５２】
更に、活性炭は、水をよく吸収でき、及び水保持材料として機能することができる。更に、活性炭は、鉄粉末の酸化によって生ずるもののような臭気を吸収することができる。
【００５３】
ココナッツの殻、木材、木炭、石炭、骨炭等から調製された活性炭は、本明細書で使用するのに好適であるが、動物性産物類、天然ガス、脂肪類、油類、及び樹脂類のような他の原料から調製されたものもまた、本発明の粒子状発熱組成物において有用である。使用される活性炭の種類には制限は無いが、好ましい活性炭は良好な酸素吸収能を有するものである。市販の活性炭の例としては、バージニア州（米国）、コビントン（Covington）にあるミードウェストヴェーコ（MeadWestvaco）から入手可能な活性炭が挙げられる。
【００５４】
発熱組成物の早い加熱を提供しつつ、熱の持続時間を維持するために、発熱組成物は、活性炭よりも多くの吸収性ゲル化材料を有するべきである。吸収性ゲル化材料が活性炭よりも少ない場合には、発熱反応は水分含量に影響されやすくなり、及びあまり早く熱くならないということが示されている。理論に束縛されないが、これは、吸収性ゲル化材料と活性炭との間の水分の獲得競争に起因し、及び発熱反応が進むためには、活性炭は、それが酸素を吸収するための触媒として作用するために十分なだけ、湿っている必要があるものと考えられる。
【００５５】
更に、本明細書で定義される粒子状発熱組成物中の炭素の量は、粒子間空隙体積を最大にするために最小限とされるべきである。炭素は典型的には、最も細かい粒子状構成成分であり、及び過剰の炭素は、粒子間空隙体積を埋める炭素となり得る。使用される吸収性ゲル化材料が比較的高い濃度であるために、発熱反応に必要な炭素の量は、既存の発熱組成物に使用されるものよりも著しく少ないことが見出されている。従って、炭素はその触媒活性のために主に使用され、及びその水保持特性のためには最小限に使用される。
【００５６】
低濃度の炭素はまた、その低濃度の炭素が塩水溶液を急速に吸収するためのプレミックスを提供するので、本発明の加熱セルの製造方法のために極めて望ましい。このことは、本明細書で定義される加熱セルの製造方法の速度を著しく増大させる。
【００５７】
吸収性ゲル化材料
本発明の粒子状発熱組成物は、１以上の吸収性ゲル化材料を、組成物の約１重量％〜約２５重量％、好ましくは約１重量％〜約１５重量％、より好ましくは約１重量％〜約１０重量％の範囲の濃度で含む。
【００５８】
本明細書で使用するのに好適な吸収性ゲル化材料は、本発明の粒子状発熱組成物内に水を物理的又は化学的に保持することを可能にする。特に、吸収性ゲル化材料は、鉄粉末構成成分に水を徐々に供給する機能を果たし、この際、水は制御された速度で放出される。
理論に束縛されるものではないが、吸収性ゲル化材料は、発熱組成物の種々の粒子間の空隙に水が入り込むこと、又はその中に維持されることを防止し又は抑制し、それによって浸水を防止し又は抑制するのを助けることができる。
【００５９】
好適な吸収性ゲル化材料の非限定例としては、流体吸収特性を有し及び水と接触してヒドロゲルを形成できる吸収性ゲル化材料が挙げられる。こうした吸収性ゲル化材料の１つの具体例は、ポリ酸、例えばポリアクリル酸をベースとするヒドロゲル形成性吸収性ゲル化材料である。このタイプのヒドロゲル形成性ポリマー材料は、水のような液体と接触した時に、このような流体を吸収し、及びそれによってヒドロゲルを形成するものである。これらの好ましい吸収性ゲル化材料は一般に、重合可能な不飽和酸含有モノマー類から調製される、実質的に水不溶性の、わずかに架橋され部分的に中和されたヒドロゲル形成性ポリマー材料を含む。このような材料において、不飽和の酸含有モノマー類から形成されるポリマー構成成分が、ゲル化剤全体を構成してもよく、又はデンプン若しくはセルロースのような他の種類のポリマー部分にグラフト化されてもよい。アクリル酸グラフト化デンプン物質がこの後者の種類のものである。このように、具体的な好適な吸収性ゲル化材料としては、加水分解アクリロニトリルグラフト化デンプン、アクリル酸グラフト化デンプン、ポリアクリレート、無水マレイン酸系コポリマー、及びこれらの組み合わせが挙げられる。ポリアクリレート類及びアクリル酸グラフト化デンプン物質が好ましい。市販のポリアクリレート類の非限定例としては、テネシー州（米国）、チャタヌーガ（Chatanooga）にある日本触媒（Nippon Shokubai）から入手可能なポリアクリレート類が挙げられる。
【００６０】
吸収性ゲル化材料は、約３００μｍ〜約８００μｍ、好ましくは約４００μｍ〜約８００μｍ、より好ましくは約５００μｍ〜約８００μｍの中位径を有する。３００μｍ又はそれ以上の中位径を有する吸収性ゲル化材料は、最小限の凝離作用に寄与するか又は全く凝離作用に寄与しないことが示されている。凝離作用を低減することにより、持続温度が改善され、その結果皮膚火傷のようないかなる有害事象も伴わずに所望の治療的加熱効果が達成される。凝離作用の減少はまた、２４時間までの治療的加熱を提供する複数の加熱セルを含む使い捨て加熱装置を高速で生産することを可能にする。
【００６１】
本明細書で上述したように、本明細書で定義される粒子状発熱組成物は好ましくは吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された中位径比を有する。定義された精選された中位径比のこれらの構成成分を含む発熱組成物は、最小限の凝離作用を示すか又は全く凝離作用を示さず、これにより所望の治療的加熱効果のための意図された熱的挙動を満たす発熱組成物がもたらされるということが示されている。
【００６２】
吸収性ゲル化材料に加えて、本発明の粒子状発熱組成物は任意で、毛管作用及び／又は親水性特性を有する他の水保持材料を含むことができる。これらの任意の水保持材料は、粒子状発熱組成物中に、組成物の約０．１重量％〜約２５重量％、好ましくは約０．５重量％〜約２０重量％、より好ましくは約１重量％〜約１５重量％の範囲の濃度で包含されることができる。このような任意の水保持材料の非限定例としては、バーミキュライト、多孔質シリケート類、木粉（wood powder）、木粉（wood flour）、綿、紙、植物性物質、カルボキシメチルセルロース塩類、無機塩類、及びこれらの混合物が挙げられる。吸収性ゲル化材料及び任意で水保持材料は、米国特許第５，９１８，５９０号、及び第５，９８４，９９５号に更に記載され、この記載は本明細書に参考として組み込まれる。
【００６３】
金属塩
本発明の粒子状発熱組成物は、１以上の金属塩類を、組成物の約０．５重量％〜約１０重量％、好ましくは約０．５重量％〜約７重量％、より好ましくは約１重量％〜約５重量％の範囲の濃度で含む。
【００６４】
本明細書で使用するのに好適な金属塩類には、鉄粉末の表面を活性化して空気との酸化反応を容易にするための反応促進剤として作用する、及び発熱組成物に導電性を与えて腐食反応を持続させるようにする金属塩類が包含される。一般に、鉄の腐食反応を持続させるために単独で又は組み合わせで使用できる幾つかの好適なアルカリ、アルカリ土類、及び遷移金属塩類が存在する。
【００６５】
好適な金属塩類の非限定例としては、サルフェート類、クロライド類、炭酸塩類、酢酸塩類、ニトレート類、ニトライト類、及びこれらの混合物が挙げられる。サルフェート類の具体的な非限定例としては、硫酸第二鉄、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸マンガン、硫酸マグネシウム、及びこれらの混合物が挙げられる。クロライド類の具体的な非限定例としては、塩化第二銅、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マンガン、塩化マグネシウム、塩化第一銅、及びこれらの混合物が挙げられる。塩化第二銅、塩化ナトリウム、及びこれらの混合物は好ましい金属塩である。市販の塩化ナトリウムの例としては、イリノイ州（米国）、シカゴ（Chicago）にあるモートン・ソルト（Morton Salt）から入手可能な塩化ナトリウムが挙げられる。
【００６６】
水
本発明の粒子状発熱組成物は、水を、組成物の約１重量％〜約３５重量％、好ましくは約５重量％〜約３３重量％の範囲の濃度で含む。本明細書で用いるのに好適な水は、あらゆる適切な供給源から得ることができる。例えば、水道水、蒸留水、若しくは脱イオン水、又はこれらのいずれかの混合物が本明細書で用いるのに好適である。
【００６７】
加熱セル類の熱特性は、水分濃度に対し極めて影響を受け易く、及び典型的な加熱セルは、加熱セルの加熱温度を持続させるために、約２７％以上の濃度で水を含むことができるということが知られている。しかしながら、約２７％以上のレベルの高濃度の水を包含することにより、所望の初期加熱温度よりも遅くなる可能性がある。従って、治療効果のための所望の温度に素早く到達する能力、及びその温度を持続する能力は、達成するのが困難である。しかし、本発明の粒子状発熱組成物は持続された、制御された、及び一貫した温度を維持するのに極めて有効な加熱セルを提供するだけでなく、初期加熱温度の速い加熱セルを提供し、従って皮膚火傷のようないずれの有害事象も伴わずに所望の治療的加熱効果を提供する加熱セルをもたらすということが見出されている。これは、粒子状発熱組成物が高度な内部の水の保持及び大きな粒子間空隙体積を有するように、水と吸収性ゲル材との十分な重量比を組み込むことによって達成される。本発明の粒子状発熱組成物は、発熱組成物の重量基準で約３：１〜約９：１、好ましくは約４：１〜約７：１の、水と吸収性ゲル化材料との重量比を含む。
【００６８】
更に、既存の加熱セルは典型的には、加熱セルの加熱温度を持続する時間の長さを増大させるために高い濃度の水を含む。それ故に、本発明の発熱組成物は、高濃度の水を含むことができ、及び既存の加熱セル類よりも低いセルの重量レベルで構築されることができる。すなわち、本発明の発熱組成物は、高い水濃度でもってより効果的に使用され、及び所望の加熱温度持続時間を達成するために必要とされる発熱組成物がより少ない。
【００６９】
任意構成成分
本発明の発熱組成物は、既知の又は発熱組成物に使用するのに有効な、その他の１以上の他の任意構成成分を、その任意構成成分が本明細書で上述した組成構成成分と物理的及び化学的に適合性であり、又は他の態様で生成物の安定性、審美性、又は性能を過度に損わない限りにおいて、更に含んでもよい。本明細書で用いるのに好適な他の任意構成成分としては、コーンシロップ、マルチトールシロップ、結晶性ソルビトールシロップ、及び非晶質ソルビトールシロップを包含するアグロメレーション助剤類；微結晶セルロース、微小セルロース、マルトデキストリン、噴霧ラクトース、共結晶化スクロース及びデキストリン、改質デキストロース、マンニトール、事前にゼラチン化されたデンプン、リン酸二カルシウム、並びに炭酸カルシウムを包含する乾燥結合剤類；元素クロム、マンガン、銅、及び前記元素を含む化合物類を包含する、酸化反応増強剤剤；無機及び有機アルカリ化合物類、及びアルカリ弱酸塩類を包含し、具体的な非限定例としてはチオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及びプロピオン酸ナトリウムが挙げられる、水素ガス抑制剤類；木材粉塵、綿リンター、及びセルロースを包含する天然セルロース断片類、ポリエステル繊維類を包含する断片形状の合成繊維類、発泡ポリスチレン及びポリウレタンなどの発泡合成樹脂類、シリカ粉末、多孔質シリカゲル、硫酸ナトリウム、硫酸バリウム、鉄酸化物類、及びアルミナを包含する無機化合物類、などの充填剤類；リン酸三カルシウム及びシリコアルミン酸ナトリウムなどの固化防止剤類；並びにこれらの混合物、のような物質が挙げられる。かかる構成成分としては、コーンスターチ、ジャガイモデンプン、カルボキシメチルセルロース、及びαデンプンなどの増粘剤類、及びアニオン性、カチオン性、非イオン性、双極性、及び両性種に包含されるものなどの界面活性剤類も挙げられる。更に他の任意構成成分が、適切な場合、本明細書の組成物又は物品内に包含されてもよく、メタシリケート類、ジルコニウム、及びセラミックス、及びこれらの混合物のような増量剤類が挙げられる。他の任意構成成分は、組成物の約０．０１重量％〜約３５重量％、好ましくは約０．１重量％〜約３０重量％の範囲の濃度で粒子状発熱組成物中に包含されることができる。
【００７０】
製造方法
本発明の粒子状発熱組成物は、治療的加熱効果を提供する発熱組成物を与えるために好適なあらゆる既知の又はそれ以外の有効な技術によって調製されてよい。本発明の粒子状発熱組成物は、好ましくは、本明細書に記載されるようなブレンド技術などの従来のブレンド技術を用いて調製される。本発明の粒子状発熱組成物の構成成分をブレンドするための他の好適な方法は、米国特許第４，６４９，８９５号（ヤスキ（Yasuki）ら、１９８７年３月１７日発行）に、より詳細に記載されており、この記述は本明細書に参考として組み込まれる。
【００７１】
粒子状発熱組成物の構成成分をブレンドするための具体的な技術は、炭素をブレンダー又はミキサーに添加し、次いで全体の水のうちの少量を加え、次にこの炭素／水の組み合わせを混合することを伴う。通常はブレンドを助けつつ腐食が激しく増大するのを回避するために十分な水が添加される。混合を停止し、及びその炭素／水の組み合わせに吸収性ゲル化材料を加える。すべての構成成分が完全に混合されるまで混合を再開し、次いで鉄粉末を加え及び混合する。次に組成物を、完全に混合されて粒子状プレミックスが形成されるまでブレンドする。塩化ナトリウム、任意でチオ硫酸ナトリウムなどの水素ガス抑制剤、及び残りの水を別個に混合して塩水溶液を形成し、それを次に鉄粉末プレミックスに加えて、本発明の加熱セルの構築に使用される粒子状発熱組成物を形成する。
【００７２】
個々の加熱セルは、ポリプロピレン不織布／ＬＤＰＥフィルム層基材シート中のポケットのようなフィルム層基材シート中のポケットに、定量の粒子状プレミックス組成物を加えることによって調製することができる。この工程では、水及び塩水溶液をプレミックス組成物の最上部に急速に投入し、及びポリプロピレン不織布／ポリ（エチレン−ビニルアセテート）フィルム層基材の平坦シートを、そのポリ（エチレン−ビニルアセテート）フィルム側が予め形成されるポケットを含有するシートのＬＤＰＥフィルム側に向くようにセルを覆って配置する。２枚のシートのフィルム層を低温加熱を用いて互いに結合し、一体化した構造体を形成する。得られる加熱セルは、２枚のフィルム層基材シートの間のポケット内に密封された粒子状発熱組成物を含有している。本明細書に記載された方法によって調製された加熱セルは、加熱セルが本明細書で定義された吸収性ゲル化材料と鉄粉末との精選された中位径比を含む発熱組成物を含むならば、初期に及び所望の加熱処置の間中、一貫した、持続された、及び制御された加熱温度を提供するのに特に有効であることが見出されている。
【００７３】
あるいは、個々の加熱セルは、真空を用いてポケットを形成することにより調製することができる。すなわち、真空を用いて、フィルム層基材面を鋳型に引き込み、粒子状プレミックス組成物を鋳型を直接覆うフィルム層基材面の最上部に配置する。その粒子状プレミックス組成物を真空形成されるポケット内へと落とし、及び鋳型の底部の粒子状プレミックス組成物にかけられた真空によって所定位置に保持する。次に、塩水溶液を、プレミックス組成物の最上部に急速に投入する。次に第２のフィルム層基材面を第１のフィルム層基材面を覆って配置し、粒子状発熱組成物が２つの表面の間にくるようにする。次いで粒子状発熱組成物を第１及び第２のフィルム層基材面の間に封入する。
【００７４】
得られた加熱セルは、単独で、又は複数の加熱セルとして使用することができ、この際、この加熱セルは使い捨て身体用ラップ類のような種々の使い捨て加熱装置に組み込むことができる。典型的には、身体用ラップは、膝、首、背中等のような身体の様々な部分の周りの所定位置にラップを保持するための手段を有し、及び様々なスタイル及び形状を含むことができ、この際保持手段としては、再閉鎖可能な２つの部品からなるフック及びループ締着装置のような締着装置が挙げられる。
【００７５】
得られた加熱セルは、好ましくは、既に参考として本明細書に組み込まれている前述した米国特許第４，６４９，８９５号に記載されているように、所望されるまで酸化反応が起こるのを防止するように、第２の空気不透過性のパッケージ中に包装される。あるいは、空気不透過性の除去可能な接着剤ストリップを加熱セルの通気穴を覆って配置し、そのストリップが除去された時に、空気が加熱セルに入ることが可能となり、こうして鉄粉末の酸化反応を活性化するようにすることができる。
【実施例】
【００７６】
以下の実施例は、本発明の範囲内にある実施形態を更に説明及び実証する。これら実施例は、例示の目的のためのみに提示するものであって、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それらの多くの変形が可能であるので、本発明を限定するものと解釈すべきではない。すべての例示した濃度は、特に指定のない限り、重量−重量パーセントである。
【００７７】
下記に例示する粒子状発熱組成物は、従来のブレンド技術を用いて粒子状発熱組成物を形成することにより調製され、この際、得られる組成物は本発明の加熱セルの構築を与える。
【００７８】
プレミックスは、活性炭及び水を、リトルフォード・デイ・ミキサー（Littleford Day Mixer）のようなブレンダー又はミキサー中に加え、及び約１０分間混合することにより調製される。次にポリアクリレートなどの吸収性ゲル化材料を加え、及び混合物を約１０分間混合する。次に、海綿鉄などの鉄粉末をミキサーに加え、及び得られたプレミックスを約５分間混合する。
【００７９】
およそ２．２ｇの得られたプレミックス組成物を、ＬＤＰＥのフィルムでコーティングされたポリプロピレン不織布のシート中にポケットを形成するように熱形成され、予め形成されるポケットに加える。
【００８０】
次に、水、塩化ナトリウムなどの金属塩、及び任意でチオ硫酸ナトリウムをミキサー中に加え及び約１５分間混合することにより塩水溶液を調製する。次いで得られた塩水溶液をプレミックス組成物上に急速に投入し、その結果本発明の１以上の加熱セルが構築される。
【００８１】
次にポリ（エチレン−ビニルアセテート）でコーティングされた平坦なポリプロピレン不織布シートを加熱セルを覆って配置し、及び底部シートへと熱結合させる。セルの周囲の過剰の材料が２．５ｃｍとなるように、加熱セルの周りの材料を切り取る。直径およそ０．５ｍｍの１００個のピンを同時に、それらがその発熱組成物中におよそ１００％侵入するが底部シートは貫通しないところまで、セルの片側に押し付ける。この穿孔工程は、約１ｃｃ／ｍｉｎ．／５ｃｍ２（２１℃、０．１ＭＰａ（１気圧）において）の拡散Ｏ２の透過性をもたらす。セルは、塩水溶液が粒子状組成物に加えられた後すぐに熱を発生し始めるので、上部シート及び底部シートを結合し、及び完成した加熱セルを将来的な使用のために、気密な第２のパッケージ中に素早く包装する。
【００８２】
得られた加熱セルは、背中用ラップ、膝用ラップ、関節用ラップ、月経用ラップ、首から腕用ラップ等のような使い捨て身体用ラップを包含する使い捨て加熱装置に組み込むことができる。
【表１】
【００８３】
本発明の粒子状発熱組成物で用いるのに好適な特定の実施形態について記載したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の様々な変更及び修正を実施できることが当業者には明白であろう。本発明の範囲内にあるこのような全ての修正については、添付の特許請求の範囲に包含されるものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）０．４ｇ〜２．５ｇ、好ましくは１.０ｇ〜２．４ｇのプレミックスセル重量を有する粒子状プレミックス組成物を作製する工程と、
（ｂ）前記プレミックス組成物の上に塩水溶液を投入する工程と
を含む、粒子状発熱組成物を含む加熱セルの製造方法。
【請求項２】
前記粒子状プレミックス組成物が、
（ａ）１０重量％〜９０重量％の鉄粉末と、
（ｂ）１重量％〜２５重量％の、活性炭、不活性炭、及びこれらの混合物から成る群から選択される炭素と、
（ｃ）１重量％〜２５重量％の吸収性ゲル化材料と、
（ｄ）１重量％〜１０重量％の水と
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記吸収性ゲル化材料の中位径と前記鉄粉末の中位径の比が、１０：１〜１：１０である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記鉄粉末が、５０μｍ〜３００μｍの中位径を有し、前記鉄粉末が、鋳鉄粉末、還元鉄粉末、電解鉄粉末、くず鉄粉末、銑鉄、海綿鉄、錬鉄、鋼鉄、鉄合金、及びこれらの混合物から成る群から選択され、好ましくは前記鉄粉末が海綿鉄である、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記吸収性ゲル化材料が、加水分解アクリロニトリルグラフト化デンプン、アクリル酸グラフト化デンプン、ポリアクリレート、無水マレイン酸系コポリマー、及びこれらの混合物から成る群から選択されるヒドロゲル形成性ポリマー材料であり、前記ヒドロゲル形成性ポリマー材料が、３００μｍ〜８００μｍの中位径を有する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記塩水溶液が、
（ａ）０．５重量％〜２０重量％の金属塩と、
（ｂ）１重量％〜９０重量％の水と、
（ｃ）所望により、０．０１重量％〜１０重量％の水素ガス抑制剤と
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記金属塩が、アルカリ金属塩類、アルカリ土類金属塩類、遷移金属塩類、及びこれらの混合物から成る群から選択され、好ましくは塩化ナトリウム、塩化第二銅、及びこれらの混合物である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記水素ガス抑制剤が、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、プロピオン酸ナトリウム、及びこれらの混合物から成る群から選択され、好ましくは前記水素ガス抑制剤が、チオ硫酸ナトリウムである、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記加熱セルが、少なくとも２つの対向する表面を含む一体化構造に形成されるポケット内に組み合わされ、少なくとも１つの表面が、酸素透過性である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記加熱セルが、背中用ラップ、膝用ラップ、首用ラップ、月経用ラップ、関節用ラップ、及び首から腕用ラップから成る群から選択される使い捨て加熱物品に組み込まれる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１】
（ａ）０．４ｇ〜２．５ｇ、好ましくは１.０ｇ〜２．４ｇのプレミックスセル重量を有する粒子状プレミックス組成物を作製する工程と、
（ｂ）前記プレミックス組成物の上に塩水溶液を投入する工程と
を含む、粒子状発熱組成物を含む加熱セルの製造方法。
【請求項２】
前記粒子状プレミックス組成物が、
（ａ）１０重量％〜９０重量％の鉄粉末と、
（ｂ）１重量％〜２５重量％の、活性炭、不活性炭、及びこれらの混合物から成る群から選択される炭素と、
（ｃ）１重量％〜２５重量％の吸収性ゲル化材料と、
（ｄ）１重量％〜１０重量％の水と
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記吸収性ゲル化材料の中位径と前記鉄粉末の中位径の比が、１０：１〜１：１０である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記鉄粉末が、５０μｍ〜３００μｍの中位径を有し、前記鉄粉末が、鋳鉄粉末、還元鉄粉末、電解鉄粉末、くず鉄粉末、銑鉄、海綿鉄、錬鉄、鋼鉄、鉄合金、及びこれらの混合物から成る群から選択され、好ましくは前記鉄粉末が海綿鉄である、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記吸収性ゲル化材料が、加水分解アクリロニトリルグラフト化デンプン、アクリル酸グラフト化デンプン、ポリアクリレート、無水マレイン酸系コポリマー、及びこれらの混合物から成る群から選択されるヒドロゲル形成性ポリマー材料であり、前記ヒドロゲル形成性ポリマー材料が、３００μｍ〜８００μｍの中位径を有する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記塩水溶液が、
（ａ）０．５重量％〜２０重量％の金属塩と、
（ｂ）１重量％〜９０重量％の水と、
（ｃ）所望により、０．０１重量％〜１０重量％の水素ガス抑制剤と
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記金属塩が、アルカリ金属塩類、アルカリ土類金属塩類、遷移金属塩類、及びこれらの混合物から成る群から選択され、好ましくは塩化ナトリウム、塩化第二銅、及びこれらの混合物である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記水素ガス抑制剤が、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、プロピオン酸ナトリウム、及びこれらの混合物から成る群から選択され、好ましくは前記水素ガス抑制剤が、チオ硫酸ナトリウムである、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記加熱セルが、少なくとも２つの対向する表面を含む一体化構造に形成されるポケット内に組み合わされ、少なくとも１つの表面が、酸素透過性である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記加熱セルが、背中用ラップ、膝用ラップ、首用ラップ、月経用ラップ、関節用ラップ、及び首から腕用ラップから成る群から選択される使い捨て加熱物品に組み込まれる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【公開番号】特開２０１１−８７９４１（Ｐ２０１１−８７９４１Ａ）
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２５１０８８（Ｐ２０１０−２５１０８８）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【分割の表示】特願２００８−５３０７３８（Ｐ２００８−５３０７３８）の分割
【原出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（３０９０４０７０１）ワイス・エルエルシー (181)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５１０８８（Ｐ２０１０−２５１０８８）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【分割の表示】特願２００８−５３０７３８（Ｐ２００８−５３０７３８）の分割
【原出願日】平成１８年９月２２日（２００６．９．２２）
【出願人】（３０９０４０７０１）ワイス・エルエルシー (181)
【Ｆターム（参考）】
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