(57)【要約】  熱伝達流体チャネルと、チャネル内の流体と熱伝達の関係にある熱伝達プレートとを有する熱交換モジュール。熱電冷却器（ＴＥＣ）の基準側が、プレートに熱的に接触している。熱伝達タイルが、ＴＥＣのユーザ側に熱的に接触している。モジュールは、タイルを患者の皮膚との熱伝達の関係にして、動作可能に配置できるように構成されている。
2019533495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝達流体のチャネルと、
前記チャネル上に位置し、前記チャネル内の流体と熱伝達の関係にある熱伝達プレートと、
基準側が前記熱伝達プレートに熱的に接触している熱電冷却器（ＴＥＣ）と、
前記ＴＥＣのユーザ側に熱的に接触した熱伝達タイルと
を備える熱交換モジュールであって、
前記タイルが患者の皮膚と熱伝達の関係になるよう、動作可能に配置できるように構成された、熱交換モジュール。
【請求項２】
前記ＴＥＣは、前記熱伝達プレートと前記熱伝達タイルとの間に挟まれた関係に保持される、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記ＴＥＣを貫き、前記熱伝達プレートへ通過し、もしくは前記熱伝達プレートを貫き、かつ前記熱伝達タイルへ通過し、もしくは前記熱伝達タイルを貫くねじをさらに備える、請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記ＴＥＣは、前記熱伝達プレートと前記熱伝達タイルとの間に挟まれた関係にスナップ式にて保持される、請求項２に記載のモジュール。
【請求項５】
前記熱伝達プレートに取り付けられた第１のフックが、前記熱伝達プレートに取り付けられた第２のフックにスナップ式にて係合する、請求項４に記載のモジュール。
【請求項６】
前記熱伝達プレートと前記熱伝達タイルとの間および前記ＴＥＣの側方のシリコーン接着剤をさらに備える、請求項２に記載のモジュール。
【請求項７】
前記熱伝達プレートと前記熱伝達タイルとの間および前記ＴＥＣの側方において前記熱伝達タイルに取り付けられたサーミスタをさらに備える、請求項２に記載のモジュール。
【請求項８】
前記熱伝達プレートが取り付けられた可撓性シートをさらに備える、請求項１に記載のモジュール。
【請求項９】
熱伝導性タイルと、
ユーザ側および反対側の基準側を有する熱電冷却器（ＴＥＣ）と、
熱伝導性プレートと
を備える熱交換モジュール構造であって、
前記プレートは、前記ＴＥＣを前記ユーザ側が前記タイルの上面に熱伝導可能に接触し、前記基準側が前記プレートの下面に熱伝導可能に接触するように位置させるスナップ結合位置において、前記タイルとスナップ結合する、熱交換モジュール構造。
【請求項１０】
前記プレートは、第１のフックを含み、前記タイルは、第２のフックを含み、前記フックは、お互いに向かって押されたときに、前記スナップ結合位置を形成するように曲がって引っ掛かる、請求項９に記載の構造。
【請求項１１】
前記プレートが取り付けられる液体チャネルアセンブリをさらに備える、請求項９に記載の構造。
【請求項１２】
前記液体チャネルアセンブリは、液体チャネルを有し、前記プレートは、前記チャネルの壁の一部を形成する、請求項９に記載の構造。
【請求項１３】
前記タイルが配置される窓を有する可撓性フレームをさらに備える、請求項９に記載の構造。
【請求項１４】
第１および第２の熱伝導性タイルと、
前記タイルが間隔を空けた関係にて取り付けられる可撓性フレームと、
第１のユーザ側および反対側の第１の基準側を有しており、前記第１のユーザ側が前記第１のタイルの上面に熱伝導の関係に取り付けられる第１の熱電冷却器（ＴＥＣ）と、
第２のユーザ側および反対側の第２の基準側を有しており、前記第２のユーザ側が前記第２のタイルの上面に熱伝導の関係に取り付けられる第２の熱電冷却器（ＴＥＣ）と、
第１の部分と、前記第１の部分から離れた第２の部分と、湾曲した接続部分とを有するチャネルと
を備える熱交換アセンブリであって、
前記第１の部分および前記第１の基準側は、前記第１の基準側と前記チャネルを流れる液体との間で熱を伝達するように構成され、
前記第２の部分および前記第２の基準側は、前記第２の基準側と前記チャネルを流れる液体との間で熱を伝達するように構成されている、熱交換アセンブリ。
【請求項１５】
前記第１の部分の壁の一部を形成し、前記第１の基準側と熱伝達の関係にある第１の熱伝達プレートと、前記第２の部分の壁の一部を形成し、前記第２の基準側と熱伝達の関係にある第２の熱伝達プレートとをさらに備える、請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
熱伝導性の第１のタイルアセンブリと、
熱伝導性の第２のタイルアセンブリと、
第１のユーザ側および第１の基準側を有しており、前記第１のユーザ側が前記第１のタイルアセンブリに取り付けられている第１の熱電冷却器（ＴＥＣ）と、
第２のユーザ側および第２の基準側を有しており、前記第２のユーザ側が前記第２のタイルアセンブリに取り付けられている第２のＴＥＣと、
前記第１の基準側に熱伝導可能に取り付けられた熱伝導性の第１のプレートと、
前記第２の基準側に熱伝導可能に取り付けられた熱伝導性の第２のプレートと、
液体チャネルの少なくとも上部を定める上側シートアセンブリと、
前記第１のプレートが位置し、前記チャネルを流れるときの液体に熱的に接触する第１の領域と、前記第２のプレートが位置し、前記チャネルを流れるときの液体に接触する第２の領域とを有する下側シートアセンブリと
を備える、熱交換モジュール構造。
【請求項１７】
熱伝導性の第１のタイルと、前記第１のタイルにアクセスできる第１の開口部を有している第１のトレイと、第１のユーザ面および第１の基準面を有している第１の熱電冷却器（第１のＴＥＣ）とを含んでおり、前記第１のユーザ面が前記第１のタイルに熱伝導性を有して取り付けられている第１のサブアセンブリと、
熱伝導性の第２のタイルと、前記第２のタイルにアクセスできる第２の開口部を有している第２のトレイと、第２のユーザ面および第２の基準面を有している第２のＴＥＣとを含んでおり、前記第２のユーザ面が前記第２のタイルに熱伝導性を有して取り付けられている第２のサブアセンブリと、
第１の窓および第２の窓を有している可撓性フレームと、
前記第１の窓に配置され、前記フレームにスナップ式および／またはフック式で取り付けられた、前記第１のサブアセンブリと、
前記第２の窓に配置され、前記フレームにスナップ式および／またはフック式で取り付けられた、前記第２のサブアセンブリと、
熱伝達の液体が流れるときに前記液体を前記第１および第２の基準面との熱伝達の関係にするように構成されたチャネルと
を備える、熱交換モジュール構造。
【請求項１８】
前記第１のサブアセンブリは、前記第１のタイルに熱的に接触した第１の温度センサを含み、前記第２のサブアセンブリは、前記第２のタイルに熱的に接触した第２の温度センサを含む、請求項１７に記載の構造。
【請求項１９】
前記第１のアセンブリは、前記第１の温度センサからの配線および前記第１のＴＥＣからの配線が取り付けられる第１の電気コネクタを含み、前記第２のアセンブリは、前記第２の温度センサからの配線および前記第２のＴＥＣからの配線が取り付けられる第２の電気コネクタを含む、請求項１８に記載の構造。
【請求項２０】
前記第１のＴＥＣ、前記第１の温度センサ、および前記第１の電気コネクタは、第１のユニットを形成し、前記第１のユニットは、前記第１のタイルに接着される、請求項１８に記載の構造。
【請求項２１】
前記第１のトレイおよび前記第１のタイルは、前記フレームにスナップ式および／またはフック式にて取り付けられ、前記第２のトレイおよび前記第２のタイルは、前記フレームにスナップ式および／またはフック式にて取り付けられる、請求項１７に記載の構造。
【請求項２２】
前記フレームは、前記第１および第２のタイルを間隔を空けた状態に保つとともに、前記第１および第２のタイルの間の軸におけるモジュール構造の可撓性をもたらすように構成されている、請求項１７に記載の構造。
【請求項２３】
熱伝導性の第１の中央部分を有する第１のトレイと、第１のユーザ側および第１の基準側を有する第１の熱電冷却器（ＴＥＣ）とを含んでおり、前記第１のユーザ側は熱を伝えるように前記第１の中央部分に取り付けられている第１のＴＥＣアセンブリと、
熱伝導性の第２の中央部分および側縁部を有する第２のトレイと、第２のユーザ側および第２の基準側を有する第２の熱電冷却器（ＴＥＣ）とを含んでおり、前記第２のユーザ側は熱を伝えるように前記第２の中央部分に取り付けられている第２のＴＥＣアセンブリと
を備えており、
前記第１および第２のトレイは互いに取り付けられている、熱交換モジュール構造であって、
前記第１の基準側に熱伝導可能に取り付けられた第１の熱伝導性プレートと、
前記第２の基準側に熱伝導可能に取り付けられた第２の熱伝導性プレートと、
液体チャネルの少なくとも上部を定めるシートと
をさらに備え、
前記第１および第２の熱伝導性プレートは、前記液体チャネルの底壁の一部分を形成している、熱交換モジュール構造。
【請求項２４】
前記第１および第２の熱伝導性プレートが取り付けられた構造体をさらに備え、前記構造体は、前記第１の伝導性プレートのための第１の支持フレームと、前記第２の伝導性プレートのための第２の支持フレームとを含み、前記第１の支持フレームは、前記第２の支持フレームに連結されている、請求項２３に記載の構造。
【請求項２５】
前記液体チャネルは、直線的であり、前記プレートは、整列している、請求項２３に記載の構造。
【請求項２６】
前記液体チャネルは、複数の平行な液体チャネル部分を含み、各々の部分は、液体チャネルループで隣接する部分に接続されている、請求項２３に記載の構造。
【請求項２７】
前記液体チャネルは、平行な第１、第２、および第３の液体チャネル直線部分と、第１および第２の液体ループチャネル部分とを含み、前記第１のループチャネル部分は、前記第１および第２の直線部分の隣接する端部を接続し、前記第２のループチャネル部分は、前記第２および第３の直線部分の隣接する端部を接続する、請求項２３に記載の構造。
【請求項２８】
熱伝導性タイルと、
ユーザ側および反対側の基準側を有しており、前記ユーザ側が前記タイルに取り付けられている熱電冷却器（ＴＥＣ）と、
チャネルと、
前記チャネルの外側の周囲に位置し、前記第１の基準側と前記チャネルを通って流れるときの熱伝達液体との間で熱を伝達するように構成されたヒートシンクカラーと
を備える、熱交換モジュール構造。
【請求項２９】
前記カラーは、前記タイルに固定されている、請求項２８に記載の構造。
【請求項３０】
前記カラーは、楕円形の形状を有する、請求項２８に記載の構造。
【請求項３１】
前記チャネルは、周囲の領域よりも熱伝達性が大きい領域を有し、前記カラーは、前記領域に位置する、請求項２８に記載の構造。
【請求項３２】
前記領域は、前記チャネルのより薄いパッチによって定められている、請求項３１に記載の構造。
【請求項３３】
熱伝導性の第１のタイルと、第１のユーザ側および第１の基準側を有する第１の熱電冷却器（ＴＥＣ）とを含んでおり、前記第１のユーザ側は熱を伝えるように前記第１のタイルに取り付けられている第１のＴＥＣアセンブリと、
熱伝導性の第２のタイルと、第２のユーザ側および第２の基準側を有する第２の熱電冷却器（ＴＥＣ）とを含んでおり、前記第２のユーザ側は熱を伝えるように前記第２のタイルに取り付けられている第２のＴＥＣアセンブリと、
前記第１の基準側に熱伝導可能に取り付けられた熱伝導性の第１のプレートと、
前記第２の基準側に熱伝導可能に取り付けられた熱伝導性の第２のプレートと、
液体チャネルの少なくとも上部を定める上側シートと、
前記第１のプレートが配置され、前記チャネルを流れるときの液体と接触する第１の穴と、前記第２のプレートが配置され、前記チャネルを流れるときの液体と接触する第２の穴とを有する下側シートと
を備える、熱交換モジュール構造。
【請求項３４】
前記第１および第２のタイルは、互いにフレキシブルに取り付けられる、請求項３３に記載の構造。
【請求項３５】
前記下側シートは、細長いストリップであり、前記ストリップの一端に前記液体チャネルのための入口／出口継手と、前記ストリップの他端に前記液体チャネルのための出口／入口継手とをさらに備える、請求項３３に記載の構造。
【請求項３６】
前記下側シートは、互いに平行かつ一端において接続された第１および第２の細長いストリップを含み、前記液体チャネルは、一方のストリップから湾曲チャネル部分を介して他方のストリップへ通過し、前記第１および第２のプレートは、前記第１の細長いストリップに取り付けられ、前記第２のストリップに取り付けられた熱伝達性の第３および第４のプレートをさらに備える、請求項３３に記載の構造。
【請求項３７】
前記湾曲チャネル部分は、前記ストリップの端部に対して外側に延びている、請求項３３に記載の構造。
【請求項３８】
前記湾曲チャネル部分は、前記ストリップの端部に対して内側に延びている、請求項３３に記載の構造。
【請求項３９】
熱伝導性タイルと、
前記タイルの上面の上側スナップフックと、
前記タイルの前記上面上の熱電冷却器（ＴＥＣ）と、
熱伝導性プレートと、
前記プレートの下面に位置し、前記プレートを前記ＴＥＣに対し、したがって保持位置に、少なくとも部分的に保持するために、前記上側スナップフックにスナップ式にて取り付けられる下側スナップフックと
を備える、熱交換アセンブリ。
【請求項４０】
熱伝導性タイルと、
前記タイルの前記上面上の熱電冷却器（ＴＥＣ）と、
熱伝導性プレートと、
前記タイルおよび前記プレートに取り付けられ、前記プレートを前記ＴＥＣに対して保持するスナップ−フック機構と
を備える、熱交換アセンブリ。
【請求項４１】
前記スナップ−フック機構は、前記プレートが前記タイルに対して保持位置にスライドさせられるように構成されている、請求項４０に記載のアセンブリ。
【請求項４２】
前記スナップ−フック機構は、前記プレートが前記タイルに対して保持位置に押し下げられるように構成されている、請求項４０に記載のアセンブリ。
【請求項４３】
前記タイルに当接し、前記タイルを配置することができる患者の皮膚の温度を測定するように構成されたサーミスタ、をさらに備える、請求項４０に記載のアセンブリ。
【請求項４４】
ユーザの身体部分に対して配置することができるタイルと、
前記タイルによって支持され、開口部を有しているトレイと、
前記開口部に配置され、ユーザ側および基準側を有しており、前記基準側は前記タイルに対して熱伝導の状態にある熱電冷却器（ＴＥＣ）と、
前記タイルに熱的に連絡した状態にあることにより、前記身体部分の温度を検出する温度センサと、
液体チャンバボックスと、前記ボックスから出る第１のパイプと、前記第１のパイプから離れており、前記ボックスを出る第２のパイプとを有する液体チャンバアセンブリと
を備える熱交換モジュールであって、
前記ユーザ側は、前記ボックスの底部に配置され、前記ハウジングを通って流れる液体と熱伝導の関係にある、熱交換モジュール。
【請求項４５】
前記底部が開口していることで、前記ユーザ側が前記液体に直接接触する、請求項４４に記載のモジュール。
【請求項４６】
前記底部が開口していないことで、前記ユーザ側は前記液体に直接には接触しない、請求項４４に記載のモジュール。
【請求項４７】
前記底部が開口しており、前記底部の開口を覆い、前記基準側に対して固定され、前記パイプの一方から他方へ前記ハウジングを通って流れるときの液体と直接接触するように配置された熱伝導性プレートをさらに備える、請求項４４に記載のモジュール。
【請求項４８】
前記基準側は、前記プレートに接着されている、請求項４５に記載のモジュール。
【請求項４９】
前記基準側は、前記プレートに超音波溶接されている、請求項４５に記載のモジュール。
【請求項５０】
前記基準側は、前記プレートにヒートプレスされている、請求項４５に記載のモジュール。
【請求項５１】
前記基準側は、前記底部の開口を覆い、前記ハウジングを通って流れるときの液体に直接接触する、請求項４４に記載のモジュール。
【請求項５２】
前記基準側は、前記ハウジングに接着されている、請求項５１に記載のモジュール。
【請求項５３】
前記第１のパイプは、第１のホースの端部を受け入れるように構成された拡大されたヘッドを備えるパイプ端部を有し、前記第２のパイプは、第２のホースの端部を受け入れるように構成されたパイプ端部を有する、請求項４４に記載のモジュール。
【請求項５４】
前記ハウジングならびに第１および第２のパイプは、単一のユニットとして形成されている、請求項４４に記載のモジュール。
【請求項５５】
ＨＥＭを備えるソフトグッズであって、ユーザの身体の種類に適合するように製造されるソフトグッズを、製造する方法であって、
ソフトグッズを、人間の身体部分に関する特定の設計仕様に適合するように切断することと、
空気袋の内側層および外側層を溶接することと、
前記空気袋に空気管を溶接することと、
前記空気袋をソフトグッズの前記設計仕様に関係している外側層に接合することと、
内側層は前記設計仕様に関係しており、ソフトグッズの内側ファブリックを前記外側層に接合することと、
ジッパーを前記ソフトグッズに接合することと、
前記ソフトグッズをエッジ結合させ、前記エッジ結合によってＨＥＭを前記ソフトグッズ内に囲むことと
を含む、方法。
【請求項５６】
前記設計仕様は、背中、膝、肩、および足首からなる群から選択される、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
熱交換モジュール（ＨＥＭ）を備えるソフトグッズを産業用途に使用する方法であって、
ソフトグッズを含むＨＥＭを設計することであって、前記ソフトグッズは意図される用途に関する設計仕様を使用して設計される、設計することと、
前記産業用途は温度制御された装置を利用し、前記ＨＥＭを産業用途に統合することと、
ＨＥＭを備える前記ソフトグッズで前記産業用途の温度を制御することと
を含む、方法。
【請求項５８】
前記設計仕様は、帽子類、家具、ゲームシステム／ＶＲ着用具、および温度制御された入れ物／容器からなる群から選択される、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記産業用途は、寝具類、ゲーム、応急処置、医療処置、自動車の座席、工業生産、貨客座席、屋外レクリエーション、および手術台からなる群から選択される、請求項５７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年９月２８日に出願された本出願と同時係属の仮出願第６２／４００，９８６号の出願日の利益を主張し、その全内容が、参照により本明細書に組み入れられる。
著作権保護の対象物の告知
本特許書類中の資料の一部は、米国および他国の著作権法のもとでの著作権保護の対象である。著作権の所有者は、何人も本特許書類または本特許の開示を、米国特許商標局の公開されたファイルまたは記録に現れるとおりにファクシミリ複製することを拒否しないが、その他の点では、すべての著作権を余すところなく留保する。著作権の所有者は、連邦規則集第３７編セクション１．１４による権利を制限なく含む本特許書類を秘密に保つためのあらゆる権利を、放棄しない。
本開示の技術の一態様は、一般に、熱電冷却器（ＴＥＣ）を含んでおり、加熱または冷却に使用することが可能である可撓性熱交換モジュール（ＨＥＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の低体温療法は、これらに限られるわけではないが、脳損傷、脊髄損傷、筋肉損傷、および関節損傷の処置、ならびに抜け毛などの化学療法処置における副作用の回避など、さまざまな用途に使用されており、さらには心不全および新生児低酸素性虚血性脳症のための神経保護手段として使用されている。この療法は、典型的には、冷却が不完全かつ短時間であるアイスパックおよび／または化学低温パックの使用によって提供され、あるいは冷却を低温の流体の循環によってもたらすパッドまたはキャップによって提供される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
熱伝達流体チャネルと、チャネル内の流体と熱伝達の関係にある熱伝達プレートとを有する熱交換モジュールが、本明細書に開示される。熱電冷却器（ＴＥＣ）の基準側が、プレートに熱的に接触する。熱伝達タイルが、ＴＥＣのユーザ側に熱的に接触する。モジュールは、タイルを患者の皮膚との熱伝達の関係にして、動作可能に配置できるように構成される。タイル上に取り付けられたサーミスタが、タイルが配置された身体部分の温度を測定し、温度信号をＴＥＣの動作を制御するコントローラに送る。
【０００４】
本明細書に記載される技術のさらなる態様が、明細書の以下の部分において明らかにされ、詳細な説明は、本技術の好ましい実施形態を開示するが、それらを限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】患者の中核温を制御するために大腿部および腋の下の接触領域を冷却／加熱することによって動作している本開示のシステムの斜視図である。
【図２】制御ユニット、ＨＥＭ、およびアンビリカルの構成要素間の動作に関する接続を概説するシステムの概略図である。
【図３】左大腿部にＨＥＭを装着している患者の皮膚サーミスタによって測定された温度変化の時間経過を示すグラフである。時間０が、摂氏６度の目標温度での冷却プロセスの開始を示している。摂氏６度での３７分間の温度制御の後に、目標温度を摂氏４０度に変更し、２０分間にわたってその値を維持した。
【図４】ユーザが接続インターフェイスを介して制御ユニットに命令し、さらには／あるいは制御ユニットと対話することを可能にすることができる多様な装置を示す概略図である。
【図５】アンビリカルコネクタおよびＨＥＭアーキテクチャの概略図である。
【図６】本開示の取り外された流体チャネルアセンブリの上方からの斜視図である。
【図７】図６の取り外された流体チャネルアセンブリの分解斜視図であり、下側タイルアセンブリ部分から分離された上側流体チャネルアセンブリ部分を示している。
【図８】図７の上側流体チャネルアセンブリの分解斜視図であり、Ｕ字形の流体チャネルから分離された４つのプレートを示している。
【図９】本開示の直線チャネル全アセンブリの上方からの斜視図である。
【図１０】例えば図９のアセンブリにおいて使用することができる単一の直線チャネルモジュールの上方からの斜視図である。
【図１１】図１０の直線チャネルモジュールの下方からの斜視図である。
【図１２】図１０の直線チャネルモジュールの流体チャネルサブアセンブリの下方からの斜視図である。
【図１３】図１２の流体チャネルアセンブリの上方からの分解斜視図である。
【図１４】接続管がＵ字形の流体チャネルで置き換えられている点を除いて図１２のものと同様である本開示のＵチャネル流体チャネルアセンブリの上方からの斜視図である。
【図１５】図１４のアセンブリの上方からの分解斜視図である。
【図１６】本開示のブラインドファスナチャネルアセンブリの分解斜視図である。
【図１７】図１６の組み立てられたアセンブリの一部分の断面図である。
【図１８】本開示の流体ブロック全アセンブリの上方からの斜視図である。
【図１９】図１８のアセンブリの分解斜視図である。
【図２０】図１８のアセンブリの一部分の断面図である。
【図２１】図２０の流体ブロックの斜視図である。
【図２２】図２１の流体ブロックの分解斜視図である。
【図２３】説明の目的のための透明なトップシートと、熱伝達流体の流れを示す矢印とによる本開示の流体チャネルアセンブリの平面図である。
【図２４】図２３の線２４−２４において得た拡大断面図である。
【図２５】図２３の線２５−２５において得た拡大断面図である。
【図２６】プレートについて片面埋め込みを有している流体チャネルアセンブリの断面図である。
【図２７】図２６と同様の図であるが、両面埋め込みを有している。
【図２８】図２７と同様の図であるが、プレートがスロットを有している。
【図２９】図２８のスロット付きプレートを拡大して単独で示す底面図である。
【図３０】図２７と同様の図であるが、シールを用いた両面埋め込みを有しており、プレートが流体チャネルを流れる流体に直接には接触しない。
【図３１】図２６と同様の図であるが、プレート上に隆起特徴部を有している。
【図３２ａ】直線のスタンドオフ構成および図２３に示したスタンドオフの代案の平面図である。
【図３２ｂ】ボウタイのスタンドオフ構成および図２３に示したスタンドオフの代案の平面図である。
【図３２ｃ】二重直線のスタンドオフ構成および図２３に示したスタンドオフの代案の平面図である。
【図３２ｄ】二重カットｖ１のスタンドオフ構成および図２３に示したスタンドオフの代案の平面図である。
【図３２ｅ】二重カットｖ２のスタンドオフ構成および図２３に示したスタンドオフの代案の平面図である。
【図３３】例えば図４０のアセンブリにおいて使用することができるブラインドファスナアタッチメントを用いたタイルの取り付けを示す断面図である。
【図３４ａ】図３３と同様の断面図であるが、ブラインドファスナアタッチメントの代わりに圧潰ポストアタッチメントを示しており、図３４ａは、潰されていない状態のポストを示している。
【図３４ｂ】図３４ａと同様の図であるが、潰された後の取り付けられた状態のポストを示している。
【図３５】図４０のアセンブリにおいて見られるような可撓性フレームへのタイルのヒートプレスによる埋め込みを示す拡大断面図である。
【図３６】図３５と同様の図であるが、サーミスタ用の接着剤アタッチメントおよび可撓性フレーム用の接着剤で固定されたリテーナを示している。
【図３７】ユーザの快適さのためのタイルのユーザ側の熱伝導層を示す断面図である。
【図３８】本開示のＨＥＭアセンブリの一部分の断面図であり、セグメント化されたタイルと可撓性シートに接着剤で接合された伝導性プラットフォームとを有している。
【図３９】タイルの代わりに可撓性の熱伝導性材料を有するＨＥＭアセンブリの一部分の断面図である。
【図４０】ＴＥＣ用の接着剤アタッチメントおよび可撓性シートの２つの層の間に埋め込まれたプレートを使用するＨＥＭアセンブリの一部分の断面図である。
【図４１】水平方向スナップアタッチメントを有するＨＥＭアセンブリの一部分の断面図である。
【図４２】図４１のアセンブリの上方からの斜視図である。
【図４３】図４２のアセンブリの分解斜視図である。
【図４４】垂直方向スナップアタッチメントを有するＨＥＭアセンブリの一部分の断面図である。
【図４５】図４４のアセンブリの上方からの斜視図である。
【図４６】図４５のアセンブリの分解斜視図である。
【図４７】非熱伝導性ねじアタッチメントを有するＨＥＭアセンブリの一部分の断面図である。
【図４８】絶縁されたねじアタッチメントを有するＨＥＭアセンブリの一部分の断面図である。
【図４９】図４８のアセンブリの上方からの斜視図である。
【図５０】図４８のアセンブリの分解斜視図である。
【図５１】（例えば図４７に示した）ねじアタッチメントを有する本開示のＨＥＭアセンブリの下方からの斜視図である。
【図５２】図５１のＨＥＭアセンブリの分解斜視図である。
【図５３】図５１および図５２のＨＥＭアセンブリの流体チャネルアセンブリの下方からの斜視図である。
【図５４】図５３の流体チャネルアセンブリの分解斜視図である。
【図５５】図５２の可撓性フレームおよびタイルアセンブリの上方からの斜視図である。
【図５６】図５５のフレームおよびタイルアセンブリの分解斜視図である。
【図５７】本開示のＨＥＭアセンブリを組み立てるためのフロー図である。
【図５８】図５７からのＨＥＭを含むＨＥＭアセンブリを組み立てるためのフロー図である。本開示のソフトグッズの製造方法の概略図である。
【図５９】本開示のＨＥＭタイルのいくつかの形状の図である。
【図６０】非熱伝導性ねじによる組み立て方法を使用した湾曲タイルの断面図である。
【図６１】背中用のソフトグッズに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【図６２】膝用のソフトグッズに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【図６３】肩用のソフトグッズに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【図６４】足首用のソフトグッズに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【図６５】汎用パッドのソフトグッズに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【図６６】本開示のソフトグッズに挿入された本開示の空気袋の図である。
【図６７】ＨＥＭ内に収容された空気袋を有する本開示のＨＥＭアセンブリの分解斜視図である。
【図６８】本開示のソフトグッズボディスーツに挿入されて利用される本開示のＨＥＭのいくつかの図を示している。
【図６８ａ】熱的に制御されたスーツを含むソフトグッズを示している。
【図６８ｂ】ＣＰＵコンソールと一体化したソフトグッズを示している。
【図６８ｃ】ヘルメットまたは帽子類として利用されるソフトグッズを示している。
【図６８ｄ】家具に利用されるソフトグッズを示している。
【図６８ｅ】自動車の座席に利用されるソフトグッズを示している。
【図６８ｆ】データのフィードバックを提供する自動車に利用される実施形態を示している。
【図６８ｇ】医療製品（病院用寝具／手術台、首装具、および担架）に利用されるソフトグッズを示している。
【図６８ｈ】身体上で温度が別々に制御される実施形態を示している。
【図６８ｉ】ゲーム／仮想現実（ＶＲ）システムのための実施形態を示している。
【図６９】本開示の一連のＨＥＭで包まれた液体の入れ物／容器の図である。
【図７０】移動性を最適化するためのソフトグッズに収容された制御ユニットの実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
概要
本開示は、図１に大まかに示されている小型かつ可搬の装置システムを含み、そのようなシステムは、大まかに１００として示されている制御ユニットコンソールと、それらを動作可能に接続するアンビリカル（ｕｍｂｉｌｉｃａｌ）１０２と、起伏のある物体との直接接触を通じて熱を伝達するようにとくに設計された可撓性ＨＥＭ１０４に配置された熱電冷却器（ＴＥＣ）のアレイとを含む。当業者であれば、所望の目的に応じた任意のサイズ、形状、および一貫性の本開示のＴＥＣを理解し、設計および作製することができるであろう。主要な実施形態において、ＨＥＭは、治療用の低体温および温熱を引き起こすために皮膚を通した熱伝達に最適化された人間工学的ユニットである。図２に示されるシステムの機能アーキテクチャは、ＨＥＭ１０４の動作に必要なサポートをＨＥＭとの接続のためのアンビリカル１０２を通して提供する制御ユニット１００を想定する。制御ユニット１００は、場合によって、手で容易に持ち運ばれ、あるいはソフトグッズ（ｓｏｆｔ  ｇｏｏｄ）に一体化され、システムの移動性のさらなる利点を提供する可搬のコンソールであってよい。
【０００７】
制御ユニットおよびアンビリカル制御ユニットの構成および動作
制御ユニット１００は、エンクロージャと、電源と、電池および電子部品（リアルタイム（ＲＴ）制御ボード、グラフィックユニットインターフェイス（ＧＵＩ）、および接続インターフェイスを含むことができる）と、流体循環および放熱部品（流体ポンプ、流体リザーバ、ラジエータ、ファン、流量センサ、圧力センサ、流体圧力センサ、および空気弁を含む）とを含むことができる。
【０００８】
エンクロージャ
エンクロージャを、注型ウレタン、射出成形プラスチック、または任意の同等の方法で作製することができる。エンクロージャを、単一の部品から作製しても、互いに嵌め合わせられ、ねじで固定され、あるいは他の機械的な方法または接着法（これらの方法の組み合わせを含む）によって接続される複数のパネルを接合することによって作製してもよい。エンクロージャの主な目的は、制御ユニット１００の内部部品を収容し、ユニットをアンビリカルコネクタを介してＨＥＭとやり取りさせるために必要な入出力ポートおよびコネクタを支持することである。さらに、エンクロージャは、自身の剛性を維持し、ラジエータからの放熱のために空気を押し引きするファンの動作をサポートする適切な通気口を有する。さらに、エンクロージャを、電気部品の近くで流体が漏れた場合に安全性を維持するように構成することができる。
【０００９】
電源
主ＡＣ電源１０６に接続されると、電源は、制御ユニットおよびＨＥＭの内部動作のためのＤＣ電力と、バッテリ１０８を充電するための電力とを供給する。電源は、医療および商業施設、緊急車両、世界各地の家庭用の電力供給、などにおいて利用することができる主ＡＣ電力（２４０Ｖ／１１０Ｖ）に接続される。ＤＣ電圧は、６〜３６Ｖの範囲であり、最大電流容量は、典型的には２０Ａであるが、必要に応じて最大４０Ａまで拡張可能である。本実施形態において、電源１１０の仕様は、１２０／（２４０）ＶＡＣ入力、２４ＶＤＣ／２５Ａ出力、６００Ｗである。あまり電力を必要としないＨＥＭは、強力な電源を必要としないかもしれないが、より強力なシステムは、最大１．５ｋＷのＤＣ電力をもたらすことができる複数の電源を必要とするかもしれない。本明細書に開示される特定の実施形態が、さまざまな電力レベルの実施形態を必要とすることは、当業者にとって明らかであろう。
【００１０】
バッテリ
制御ユニット１００を、主ＡＣ電源１０６から切り離されてバッテリの電力のみで動作するときに長期間（４５分超）にわたって機能が維持されるように設計することができる。これは、１組の内部バッテリ１０８を備えることによって可能にされる。現在の実施形態において、これらは、２つの２４Ｖリチウムイオンバッテリである。この実施形態において、バッテリ１０８は、制御ユニット１００が主ＡＣ電源１０６に接続されているときは常に充電されている。他の実施形態においては、他の種類および定格の内部バッテリが、ユニットが商用ＡＣ電源に接続されているときに充電されると想定される。これに代え、外部バッテリ（バッテリパック）および／または外部電源を、制御ユニット１００の動作または内部バッテリの充電のために、内部バッテリの補足または代替として使用することができる。
これらの実施形態において、ユニットは、バッテリパックを所定の位置に受け入れて固定し、さらには／あるいはＤＣ電力の入力を可能にするＤＣレセプタクル１１２を、商用電源のレセプタクルとは独立に備えることができる。商用電源に接続されたとき、ユニットに接続された外部バッテリを、このレセプタクルを介して充電することも可能である。
【００１１】
電子部品
・リアルタイム（ＲＴ）制御ボード
リアルタイム（ＲＴ）制御ボードは、温度をフィードバック信号として使用して適切な電力をＨＥＭ１０４に伝送するように設計されたプリント回路基板である。ＲＴ制御ボード１１４は、ＨＥＭの冷却および加熱動作のリアルタイム制御に必要なすべての電子部品を含む。ＲＴ制御ボード１１４は、タイミングの目的のための内部クロックを有し、プログラム可能な中央処理装置（ＣＰＵ）、典型的には高性能アドバンストＲＩＳＣマシン（ＡＲＭ）６４ビットプロセッサを有することができるが、将来の実施形態においては、必要に応じて、より高度なプロセッサが想定される。ＣＰＵは、Ｃ言語またはアセンブリ言語あるいは他の同等のエンコード言語で記述されてよい専用設計の組み込みプログラムの下で動作する。組み込みソフトウェアは、ＨＥＭによる冷却および加熱、適切な流体の循環、ならびにファンの速度の適切な制御を担当するすべてのセンサおよびエフェクタの論理動作を監督する。重要なことに、組み込みソフトウェアは、システムが安全に動作しているかどうか、あるいはユーザに害を及ぼしかねない状態であるがために即座に停止させる必要があるかどうか、を判断するための複数のコード部分を含む。
【００１２】
ＲＴ制御ボード１１４が組み込まれたコードによって調整する主な変数は、ＨＥＭと接触する表面の温度である。これは、ＨＥＭ１０４内の１つ以上のサーミスタからのフィードバック情報をリアルタイムで分析し、これらの温度を変更または維持するために必要な電力を（１秒の何分の１かで）決定する複雑なアルゴリズムによって行われる。
【００１３】
一実施形態において、アルゴリズムは、２４個のサーミスタからのフィードバック温度を平均し、双方向電流制御のために比例積分微分（ＰＩＤ）機構を使用し、最大２４Ｖ／２０ＡのフルブリッジＰＷＭゲートドライバを使用してパルス幅変調（ＰＷＭ）の手法によって制御される電力でＨＥＭ１０４のＴＥＣ１１６のアレイを駆動することを含む。ＰＷＭ出力について、ＨＥＭ１０４への電力がＰＷＭの滞留時間に依存するＤＣ電圧値を有するように、カスケードＬＣフィルタによる低域通過フィルタ処理を行うことができる。さらに、ＨＥＭに供給される最大平均電圧出力を定める最小滞留時間が、各々のＨＥＭについて、各ＨＥＭの１ワイヤエンコーダ（下記を参照）から受信される識別情報を使用して具体的に決定される。これにより、各々のＨＥＭ１０４内の個々のＴＥＣについて最適な動作条件を設定することができる。別の実施形態においては、１２個のＴＥＣの直列接続アレイ（１２−ＴＥＣ  ＨＥＭ）からなるＨＥＭ１０４に供給される平均電圧が、２４Ｖであり、個々のＴＥＣパラメータを使用して、この実施形態について、それらの最小の性能係数（ＣＯＰ）が、摂氏３０度のデルタＴ（高温側温度マイナス低温側温度）において１．０に近いことが確認された。
【００１４】
図３に示されるように、この実施形態は、ＨＥＭによって、１１８で示される摂氏２５〜３４度の範囲の典型的な平均温度から、１２０によって示されるとおりの４分未満での摂氏１０度を下回る温度への皮膚の急速な冷却を可能にしつつ、１２２によって示されるように数十分間にわたって摂氏６度（下方の点線）の安定した温度値を維持する。摂氏６度の低温は、この場合において、患者の長期使用にとって安全な値として選択されているが、所望であれば、氷点を下回る温度も可能である。さらに、冷却相を加熱相に素早く反転させ、コントラスト療法を作り出すことができる。図３において１２４によって示されるように、摂氏６度の低温治療の後に患者の皮膚を摂氏４０度に加熱するために要する時間は、２分未満であり、この高い温度も、１２６によって示されるように数十分間にわたって安定に維持することが可能である。同様に、所望に応じて、摂氏４８度を超える高温も可能である。他の実施形態においては、それぞれが選択された時間期間にわたって続く複数の加熱／冷却サイクルを、ユーザによって容易にプログラムすることができる。
【００１５】
温度フィードバックが複数（１〜任意の数）のサーミスタからもたらされ、各々のサーミスタに重み係数を適用することができる他の制御アルゴリズムが考えられる。さらに、ＲＴ制御ボード１１４を、種々の電力制限を有する複数の電力出力を有するように設計でき、各々の出力を、ＰＩＤまたは他のアルゴリズムによって制御し、ＰＷＭまたは他の方法によって駆動することができる。これらの出力を、複数のＨＥＭに供給することができ、あるいは１つのＨＥＭ内の複数のＴＥＣバンクに供給することができる。これらの後者の実施形態は、ＨＥＭが種々の接触領域において独立して制御された温度を達成することを可能にする（局所的温度制御）。
【００１６】
局所的温度制御の実施形態は、表面接触の特定の領域を加熱しつつ、他の領域を冷却することで、患者の皮膚に数時間にわたって維持することができる温度勾配を生じさせる可能性を含む。表面温度勾配は、いくつかの健康状態において有益であり得、これに限られるわけではないが手術を含む複数の目的にとって有益であり得る深部組織勾配の生成を保証する。
【００１７】
・グラフィックユニットインターフェイス（ＧＵＩ）
ＧＵＩ１２８は、典型的には、タッチスクリーンを介して、ユーザからＲＴ制御ボード１１４へ、およびユーザからＲＴ制御ボード１１４への情報の伝送のためのインターフェイスとして機能する。タッチスクリーンは、最も関連性のあるシステムパラメータ（温度、圧力、流量、バッテリの充電、など）を表示し、ユーザが所望の温度、温度制御パラダイム、接続情報、などのパラメータを入力することを可能にする。一実施形態において、ＧＵＩ１２８は、高レベルの汎用プログラミング言語（標準Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐｙｔｈｏｎ、など）を使用してプログラムされ、タッチスクリーンに物理的に接続されたポータブルオペレーティングシステムインターフェイス（ＰＯＳＩＸ）を有する自身の専用のＣＰＵ（ＡＲＭ  ｉ．ＭＸ６）を有することができる。しかしながら、いずれも専用または市販のアプリケーションプログラム（ａｐｐｓ）ならびに種々の接続言語を使用して有線または無線接続によって接続される種々のＣＰＵ、組み込みのオペレーティングシステムプラットフォーム、リモートタッチスクリーン（スマートフォンおよび他のインテリジェントなリモートプラットフォームなど）、ラップトップ、またはコンソールコンピュータを使用する別の選択肢も、考えられる。結果として、ＧＵＩ１２８を、ＲＴ制御ボード１１４に内部的に接続し、タッチスクリーンがユーザにとって容易にアクセス可能であるように実装することができ、あるいはＧＵＩ１２８を、ＲＴ制御ボード１１４には内部的に接続されるが、タッチスクリーン装置またはコンピュータ（ラップトップまたはコンソール）には接続インターフェイス１３０を介して有線または無線の接続プロトコルを使用して外部的に接続されるコンソール常駐インターフェイスに分割することができる。
【００１８】
・接続インターフェイス
図４に示されるように、制御ユニット１００は、ＵＳＢおよびＲＳ２３２（ただし、これらに限られるわけではない）などの有線プロトコル１３４あるいはＷｉ−ｆｉおよびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（ただし、これらに限られるわけではない）などの無線プロトコル１３６を介して外部装置を使用することによってユーザ１３２との間の接続を可能にする内蔵インターフェイスを有する。接続インターフェイス１３０は、制御ユニット１００が有線または無線情報を検出し、認識プロトコルに従った後にリンクの確立をＲＴ制御ボード１１４に知らせることを可能にする。次いで、ユーザは、リモートプログラムによって制御され、有線または無線プロトコルを使用してデータを伝送するスレーブとして、制御ユニット１００を操作することができる。一実施形態において、制御ユニット１００は、有線または無線によるリモート制御の下で動作しつつシステムパラメータを表示するために内蔵タッチスクリーン１３８を使用する接続インターフェイス１３０を含む。タッチスクリーンを備えない実施形態において、システムステータスの表示の更新は、有線または無線でリモートアプリケーション１４０に送信される。
【００１９】
流体の循環および放熱の部品
制御ユニット１００内の流体の循環および放熱のための種々の部品は、ＨＥＭ１０４のＴＥＣアレイ１１６が発生させ、あるいは消費する熱の適切な交換、およびラジエータによるこの熱の環境との適切な交換に充分な流量で、流体がＨＥＭ１０４に分配されることを確実にする。典型的な実施形態において、循環する流体は、水、蒸留水、またはシステムの動作を妨げる可能性がある微生物の長期的な増殖を防ぐための抗菌剤を含む蒸留水であってよい。他の実施形態においては、（とりわけ）水の表面張力を下げるための薬剤、内部部品の寿命を守るための薬剤、ｐＨ変化を緩衝するための薬剤、および長期間の化学変化の視覚化のための着色剤など、さらなる添加剤が流体に含まれてよい。さらに他の実施形態においては、システムは、水と比べて熱伝導性が改善された合成流体を利用することができる。
【００２０】
・流体ポンプ
流体ポンプ１４２は、６〜２４Ｖの間の電圧で動作することができ、最小０．５Ｌ／分かつ最大２０Ｌ／分の流量で（アンビリカル接続１０２を介して）ＨＥＭにおいて流体を循環させることができる。現在の実施形態においては、最大静水圧が２４フィート水（１０．４ｐｓｉ）であり、最大流量が１６Ｌ／分である１２Ｖの遠心ポンプが、流体リザーバ、ラジエータ、コンソールの内部の接続管、アンビリカル接続管、およびＨＥＭ流体チャネル１４４を含む閉回路の構成にて動作する。この実施形態においては、内径３／８インチの可撓プラスチック管が、竹の子継手または圧縮継手を使用してコンソール内の個々の流体回路部品を接続するために使用される。制御ユニット１００内の流体循環システムの入口および出口を、穴を通して部分的に挿入し、ねじまたはスナップイン機構によって機械的に固定できるように、エンクロージャに切り欠きを生成することによってパネルに取り付けることができる。竹の子コネクタおよび可撓管を使用して、流体ポンプ１４２への入口は、アンビリカル流体循環戻りライン（入口）に接続され、流体ポンプ１４２の出口ポートは、流体リザーバ１４６に接続される。より強力な（あるいは、より強力でない）ポンプ（８〜３０Ｌ／分、５〜５０ｆｔの流体）、および内径１／４インチ〜３／４インチの範囲のさまざまな種類の可撓プラスチック管（ＰＶＣ、ポリウレタン、Ｔｙｇｏｎ、など）を、コンソール内の流体の循環の要求を満たすように選択することができる。流体循環システムの閉回路構成は、制御ユニット１００（ポンプレベル）とＨＥＭとの間のレベル差によって生じる静水圧の変化を免れることができるとともに、システム全体の最大圧力をポンプの最大水頭圧力よりも低い値に調整することを可能にするため、望ましい特徴である（下記を参照）。最適ではないが、ＨＥＭおよび接続管が選択されたポンプの最大静圧と同じ高さの圧力に耐えるように設計される場合、開ループシステムを実装することも可能である。
【００２１】
・液体リザーバ
流体リザーバ１４６は、各々の種類のコンソールに接続される最大のＨＥＭの流体体積に応じて、２００ｍｌ〜１０Ｌの間の内部容積を有する中空プラスチックタンクであってよい。流体リザーバは、流体管のための入口および出口の螺合コネクタ、竹の子コネクタ、または圧縮継手と、１つ以上のレベルセンサ１４８、温度プローブ、などのための追加のコネクタとを有することができる。典型的な実施形態において、流体リザーバ１４６は、流体ポンプ１４２からの流体の進入用（入口）およびラジエータ１５０への流体の排出用（出口）の竹の子コネクタが作り付けられた１．１Ｌのタンクである。流体レベルセンサ１４８が、ＲＴ制御ボード１１４に電気的に接続され、リザーバ内の適切な量の流体がポンプの動作をサポートできることをＣＰＵに知らせる。
【００２２】
・ラジエータ
ラジエータ１５０は、ＨＥＭ内のＴＥＣが冷却モードにあるときに熱を放出し、あるいはＴＥＣが加熱モードで動作するときに熱を捕獲することによって、ＴＥＣの定常動作を可能にするための効果的な熱交換を担うシステムの重要な構成要素部品である。環境と熱交換するためのラジエータ１５０の出力効率は、主として製造業者による設計上の特徴に依存するが、製造の境界内では、ラジエータを通る流体の循環の量、ラジエータに取り付けられたファン１５２の数、および各々のファンによって駆動される気流の流量に依存する。
【００２３】
一実施形態において、ラジエータを通る流体の循環は、流体リザーバ（入口）および流体圧力センサ１５４（出口）へのプラスチック管の接続によって促進される。システムの熱性能は、１２０ｍｍのファンのブラケットを２つ有するラジエータ１５０、および押し込みの構成で取り付けられた２つのファンが、流量が２Ｌ／分であり、ファンの気流が５８ｃｆｍであり、流体と周囲温度との間の温度差が摂氏１０度未満であるときに、約３８０Ｗの熱を交換できるような熱性能である。他の実施形態においては、この熱交換の数字を、流体の流量、ラジエータ当たりのファンの数、およびファンのｃｆｍを増やすことによって、１．５ｋＷを超えるように増やすことができる。熱交換の要件をこれらの限界を超えて拡張することが必要となり得る実施形態においては、より大型のファンを受け入れるラジエータを、多数のファンと組み合わせて使用することができる。
【００２４】
あるいは、外部熱交換器を、二次アンビリカルによってコンソールに接続することができる。この外部熱交換器は、補助ラジエータおよび支持ファンから構成されてよく、補助流体ポンプを有しても、有さなくてもよく、あるいは標準的な圧縮機／凝縮器の技術に基づく流体冷却装置であってよい。
【００２５】
・ファン
ファンをラジエータに取り付けることができ、ラジエータ／ファンアセンブリを、ファンが外気に直接アクセスできるように配置することができる。現在の実施形態においては、２つの１２０ｍｍファン１５２が押し込みの構成にて使用され、各々のファンが、２１５０ｒｐｍでの動作時に５８ｃｆｍをもたらすことができる。他の実施形態は、シングルファンの効率においてわずかに劣る構成、ラジエータを通して外側から空気を引き出す２つのファン、２４０のラジエータにおける押し込み−引き出しの構成の４つのファン、およびさまざまなサイズのラジエータ群の使用を想定する多数の組み合わせを備えることができる。
【００２６】
・流量センサ
流量センサ１５６は、その周波数（較正後）がシステムにおける流量（単位は、Ｌ／分）を正確に報告するタコメータである。この測定値は、ＣＰＵの組み込みソフトウェアにリアルタイムで電子的に報告される。現在の実施形態において、流量値は、ＨＥＭの異常な使用の可能性、またはＨＥＭへの電力供給の即時中断を促すべき故障を表すシビアコンディションを示すために使用される。流量センサ１５６の流体出力は、プラスチック管でコンソールからのアンビリカルコネクタ出口に接続される。
【００２７】
・流体圧力センサ
流体の圧力は、制御ユニット１００において電子流体圧力センサ１５４によって測定され、電子流体圧力センサ１５４は、情報をＲＴ制御ボード１１４に伝達する。流体圧力センサのデータは、２つの目的に使用され、すなわち、ａ）システムの動作が正常範囲（閉ループシステムにおいてはゼロよりも大きく、ポンプの最大水頭圧力未満であり、開ループシステムにおいては他の所定の境界）内にあることをＣＰＵに知らせるために使用され、ｂ）システム全体の適切な流れの循環を保証する最適な流体圧力値を生成するために使用される。この後者の条件は、高い流体圧力が高くなりすぎると不当に膨張する可能性があり、圧力が低すぎると潰れる可能性があるＨＥＭの流体チャネルの柔軟な性質に鑑み、重要である。現在の閉ループの実施形態において、この最適条件は、圧力センサの情報を使用して空気吸入弁１５８を一時的に開くフィードバックアルゴリズムによって達成される。
【００２８】
・空気吸入弁
一実施形態においては、定常の流体循環の確立に先立って、ＣＰＵにおける符号化された組み込みソフトウェアが、流体圧力センサ１５４の値を（リアルタイムで）読み取り、流体圧力が最適レベル（ラジエータからの流体出口の後に測定して６〜９ｐｓｉ）に達するまで空気吸入弁１５８を定期的に開き、その後に、システムの動作の全体を通して、弁を閉じたまま（閉ループ構成）にする。あるいは、開ループ構成の実施形態において、空気吸入弁１５８は常に開いたままである。
【００２９】
Ｂ）アンビリカル
アンビリカル１０２は、制御ユニット１００とＨＥＭ１０４との間のリンクを提供し、安全かつ信頼できるＨＥＭの機能のために必要な支援を保証する。アンビリカルの長さは、典型的には２〜１２フィートの範囲にあるが、必要に応じて、さらに長くても、短くてもよい。アンビリカル１０２は、以下の支援の副部品を含む。
【００３０】
流体循環１６０：内径が１／８インチ〜３／４インチの範囲であり、可撓な材料から作られ、制御ユニット１００上の迅速着脱継手からＨＥＭ１０４に到る１対の管からなる延長部分。ＨＥＭに迅速着脱継手に差し込むことができるように、必要に応じてかかりを有する適切なコネクタが、これらの管の端部に取り付けられている。
【００３１】
電力１６２：２０〜４０Ａの電流をＨＥＭに運び（１２〜１６ゲージの可撓絶縁銅線）、ＴＥＣアレイ１１６に分配することができる２本のケーブル（ＲＴ制御ボードの絶縁された正負の大電流出力）で構成されたワイヤアセンブリ。これらのワイヤは、頑丈な電気コネクタに締め付けられまたは半田付けされ、一方側において制御ユニット１００に接続され、他方側においてＨＥＭ１０４に接続される単一の迅速接続ユニットの一部である。
【００３２】
温度フィードバック１６４：複数のサーミスタ（サーミスタアレイ１６６）からの温度読み取り値を最初に並列電気信号に変換（ＡＤＣインターフェイス１６８）し、次いでＨＥＭ１０４からシリアル伝送線に変換することを可能にするＨＥＭごとに５本の配線（＋５Ｖ、接地、および非同期データ伝送信号）を含む。
【００３３】
ＨＥＭ符号化情報１７０：１つまたは２つの線が、１ワイヤエンコーダ１７２電子回路において各々のＨＥＭで符号化された情報をシリアル伝送するために使用される。
【００３４】
圧力快適度調整１７４：一実施形態においては、２本の配線が、アンビリカル１０２の遠位コネクタ（ＨＥＭ側）に含まれ、ユーザがコネクタケースに組み込まれた押しボタンスイッチによって空気袋１７６を加圧および収縮を行うように設計された空気圧ポンプに電力（１２Ｖおよび接地）をもたらすために使用される。また、空気袋１７６からの空気圧センサ１７８の読み取り値を、ＧＵＩ１２８による表示のために、制御ユニット１００に（リアルタイムで）もたらすために、配線が必要である。別の実施形態において、空気ポンプは、制御ユニット１００に部品として含まれてよい。この場合、空気圧可撓管およびセンサ読み取り配線が、アンビリカル１０２の一部として含まれる必要がある。空気圧は、ユーザの快適性に役立つだけでなく、ＨＥＭ１０４とユーザ１３２との間の熱的接触の改善ももたらす。
【００３５】
アンビリカル１０２に含まれるケーブルおよび配線は、一端において制御ユニット１００に入り、他端においてＨＥＭ１０４に入るプラグの端子に接続されるように適切に接続される。次いで、編組スリーブまたは他の鞘を、ケーブルおよび管アセンブリ全体の周囲に巻き付けることができる。
【００３６】
熱交換モジュール（ＨＥＭ）の全体的な構成および動作
個々のＴＥＣ１８０（アレイ１１６に組織化されている）が、本発明の直接接触ヒートポンプ要素として機能し、ＴＥＣの外面は、流体チャネルに接触する。本開示のＨＥＭ用の部品および製造プロセスを以下で詳述する。
【００３７】
ＨＥＭシステムアーキテクチャ
図５を参照すると、ＨＥＭ１０４は、皮膚レベルにおいてユーザ１３２に熱または冷却を伝達するＴＥＣ（１８０、１１６）のアレイの周囲に基づく。ＴＥＣは、直列に配線され、広い領域にわたって温度の均一な制御をもたらす。あるいは、個々の領域にゾーンごとの温度制御をもたらすために、ＴＥＣを個別に配線することも、バンクにて配線することも可能である。各々のＴＥＣは、サーミスタ１８２とペアにされ、サーミスタ１８２は、タイル１８４として知られる温度をユーザに伝達する熱伝導性表面の温度を測定することによってフィードバックを提供する温度センサである。
【００３８】
タイルは、可撓性フレーム１８６に取り付けられることにより、ＨＥＭが目的とする身体構造に適した幾何学的パターンに拘束される。可撓性フレームを、これに限られるわけではないが熱可塑性ポリウレタンシート（ＴＰＵ）など、任意の可撓性材料で作製することができる。フレームは、タイルを保持し、ユーザとＴＥＣの間に連続的な表面バリアを提供する。
【００３９】
流体チャネル１４４として知られる水密袋が、ＴＥＣアレイに接続され、システムからの熱抽出の方法を提供する。熱伝導性プレート１８８が、タイルの幾何学的形状を反映したパターンにてＴＰＵ袋に埋め込まれる。各々のＴＥＣ１８０は、熱１９０をＴＥＣから循環する流体に伝達するプレートに取り付けられる。流体は、熱をＴＥＣから運び去り、外部に接続されたコンソール内のラジエータ１５０を介して放出する。
【００４０】
ＴＥＣ、タイル、および流体チャネルのサブアセンブリを、ユーザとタイルとの間の生体適合性材料の快適層、フックおよびループによるストラップ、および／または装置をユーザの身体に付けるために必要な要素、ならびに圧力およびフィットを調整するための空気袋１７６を提供するソフトグッズ１９２の内部での使用のためにパッケージすることができる。
【００４１】
ユーザは、ソフトグッズから突出するＨＥＭコネクタ１９４を介してＨＥＭ１０４を制御ユニット１００に接続する。コネクタハウジングは、ＨＥＭボード１９６を収容し、ＨＥＭボード１９６は、電力管理、サーミスタアレイ１６６と外部コンソールとの間のインターフェイス、およびシステム識別情報を制御ユニット１００にもたらす１ワイヤエンコーダ１７２を提供するＰＣＢである。流体ラインおよび空気ラインは、それらを制御ユニット１００に運ぶアンビリカルにＨＥＭコネクタを通過する。
【００４２】
アンビリカルコネクタ１９８は、空気ポンプ２００と、制御回路および圧力センサ１７８を有する空気ポンプ制御ＰＣＢボード２０２と、空気袋内の圧力を制御する空気放出弁２０４とを含むことができる。ユーザは、コネクタ表面の空気圧制御部２０６を介して圧力を制御する。ユーザは、時間の経過とともに圧力を増加させ、減少させ、あるいは振動させることができる。空気ポンプおよび空気圧制御部は、制御ユニット１００に位置してもよい。空気圧は、ユーザの快適さのためだけでなく、ＨＥＭ１０４とユーザとの間の熱伝達を最大にするためにも使用される。
【００４３】
本開示のＨＥＭを複数の目的に適合するように変更できることが、当業者にとって容易に明らかであろう。例えば、一実施形態において、空気袋１７６はソフトグッズ内に直接存在してもよい。それにもかかわらず、本開示のＨＥＭの機能的同等性が維持されることを、理解できるであろう。ＴＥＣ１８０または全体としてのＨＥＭ１０４のサイズについて、制限は存在せず、ＨＥＭ１０４を、さまざまな用途のための多数の形状およびサイズに容易に対応するように作製することができる。
【００４４】
ＨＥＭの実施形態の詳細な検討
図６〜図８は、本開示の取り外されたチャネルアセンブリの実施形態を示している。これらの図において、（４つの）カラープレート２０８がＵ字形の流体チャネル１４４の異なる部分をそれぞれ囲んでいることを、見て取ることができる。これにより、より良好な熱伝達のために、流体チャネル１４４とプレート１８８との間のより大きな接触面積が可能になる。流体チャネルは、プレートに取り付けられていないが、むしろ流体チャネル内の流体圧力が、流体チャネルをカラープレート２０８に対して押し付けて接触させる。
【００４５】
図７は、下側タイルアセンブリ部分２１２から分離された上側チャネルアセンブリ部分２１０を示している。上側チャネル部分は、流体チャネル１４４およびカラープレート２０８を含む。下側タイルアセンブリ部分は、可撓性フレーム１８６によって一体に保持されたタイル１８４を含む。各々のＴＥＣ１８０は、タイル１８４に取り付けられている。プレートは、プレートの開口部を通ってタイル上のねじ山インサート２１６に入るねじ２１４によって、タイルに取り付けられる。
【００４６】
上側流体チャネル部分は、図８に示されるように、チャネルおよびプレートを含む。流体チャネル１４４は、組み立て時にプレート１８８が配置されるより薄い材料のパッチ２１８を含む。これらの薄いパッチは、プレートとチャネル内を循環する流体との間のより良好な熱伝達を可能にする。
【００４７】
図９は、本開示の直線チャネル全アセンブリの実施形態の図である。これは、より大規模なユニットを形成するように構成された複数の直線チャネルの集合体である。各々の直線チャネル２２０は、独立しており、自身の専用の電力コネクタ２２２およびサーミスタコネクタ２２４を有する。管継手２２６が、各々の直線流体チャネルに接続され、湾曲管２２８が、各々の直線チャネルを次の直線チャネルに接続して、単一の連続的な流路を形成する。
【００４８】
図１０は、上述の複数の直線チャネルの集合体に使用することができるような単一の直線モジュールの上方からの斜視図である。間隔を空けつつ直線的に配置された３つのタイル１８４を含むこのモジュールの下面が、図１１に示されている。これらのモジュールの長さは、タイル１つ分の長さから、無制限の数のタイルの長さまで、さまざまであってよい。
【００４９】
直線チャネルモジュールの流体チャネルアセンブリの下方からの斜視図が、図１２に示されており、図１３はその分解図である。図１２は、可撓性骨格２３０でオーバーモールドされたプレート１８８を示している。骨格は、一方向の柔軟性を可能にしつつ、別の方向の柔軟性を制限する。流体チャネルを、接続管２２８によって隣接する流体チャネルに接続することができる。
【００５０】
可撓性骨組の機構２３２のさらなる詳細が、図１３に示されている。特定の方向の曲げを制限するが、他の方向の曲げは許容するように構成されている。これは、不必要な磨耗およびユニットの不適切な使用を防止する役に立つ。可撓性骨格を、プレート１８８および第１の流体チャネル層２３４にオーバーモールドすることができる。第２の流体チャネル層２３６および管継手２２６が、第１の流体チャネル層２３４に接続され、直線流体チャネルアセンブリが完成する。
【００５１】
図１４は、本開示のＵチャネル流体チャネルアセンブリの上方からの斜視図であり、接続管がＵ字形の流体チャネルターン２３８で置き換えられている点を除き、図１２のものと同様である。図１５は、その上方からの分解斜視図である。これらの流体チャネルターンを、直線流体チャネル２２０に接続することができる。
【００５２】
ここで、とくに図１５を参照すると、Ｕ字形ターンは、直線流体チャネルおよびＵ字形ターンの両方に接続される、継手２４０を介して接続され、水密流体チャネルを形成する。各々のＵ字形ターンは、各々の直線チャネルに接続される各々の端部に１つずつ、合計２つの継手を有する。最も外側の直線チャネル上の端部継手２４２は、入口／出口管への接続のための竹の子状の機構を有する。
【００５３】
図１６および図１７が、プレート１８８を第１の流体チャネル層２３４に取り付けるための新規なやり方を採用するブラインドファスナチャネルアセンブリの実施形態を示している。この実施形態において、プレートは、２つの部分、すなわち上側ブラインドファスナプレート２４４および下側ブラインドファスナプレート２４６を有する。上側および下側プレートは、ブラインドファスナ２４８によって一体に保持され、水密シールを形成する。この配置は、最小限のスペースを使用してプレートを流体に直接接触させることを好都合に可能にする。
【００５４】
図１７は、ブラインドファスナ２４８によって上側ブラインドプレート２４４と下側ブラインドファスナプレート（２４６）との間に捕捉された第１の流体チャネル層２３４を断面にて示している。
【００５５】
本開示の流体ブロック全アセンブリの実施形態が、図１８に組み立てられて示され、図１９に分解図にて示されている。アセンブリは、本質的に３つの部品を含み、すなわち蛇行流体通路２５０と、タイル１８４および可撓性フレームアセンブリ１８６と、ＴＥＣアレイ１１６とを含む。蛇行流体通路は、各々のＴＥＣ用の流体ブロック２５２を含み、流体ブロック２５２は、管２２８によって次の流体ブロックに直列に接続されている。各々の流体ブロックは、管に接続するための管継手２２６を有する。
【００５６】
各々のＴＥＣ１８０が、タイル１８４に取り付けられている。流体ブロック２５２は、ＴＥＣから流体ブロックへの放熱のための熱接触領域を生じさせるように、それぞれのＴＥＣに機械的に固定される。これにより、ＴＥＣは、流体通路内を循環する流体に直接接触することができる。あるいは、高熱伝導性材料の薄い層を、流体とＴＥＣとの間に使用することができる。
【００５７】
本開示のＨＥＭアセンブリの一部分が、図２０の断面図に示されている。これを参照すると、（下側）ユーザ側および（上側）流体側を有するＴＥＣ１８０が提供される。この図に示されるタイルは、アセンブリ内の他のＴＥＣ用のタイルを形成するように延在するセグメント化されたシート２５４である。（本開示における他のほとんどの実施形態は、それぞれが異なるＴＥＣのための個別の分離されたタイルを有するが、単一のシートをすべての実施形態において使用することが可能である）。また、シートは、ＨＥＭアセンブリがユーザの身体部分に人間工学的によりよく適合するよう、シートに可撓性をもたらし、したがってＨＥＭアセンブリに可撓性をもたらすためのＴＥＣ間のヒンジ機構２５６を有するものとして示されている。ヒンジ機構線は、Ｘ方向およびＹ方向の両方に可撓性を提供するために、格子のパターンであってよい。ヒンジ機構線は、シートをセグメント化されたシートにする。
【００５８】
ユーザ１３２の温度は、ユーザの皮膚に当接させて配置することができる熱伝導性タイル上に取り付けられたサーミスタ１８２によって測定される。
【００５９】
流体ブロック２５２が、流体２５８をＴＥＣ１８０に循環させるために使用される。流体ブロックは、図２１および図２２にさらに詳細に示されている。流体ブロックは、６つの側面を有するように描かれている拡大ボックスを含むが、他の形状も本開示の範囲内である。ボックスの蓋は、水密シールを形成するようにボックスの開いた基部の壁に接着剤２６０で接着される。シールを、機械的なファスナを使用して達成することもできる。
【００６０】
管継手２２６は、管２２８が取り付けられる流体ブロック２５２の両側面から延びている。他の形態の流体チャネルも、使用可能である。
【００６１】
図２３〜図２５は、流体チャネルアセンブリが図２３に黒っぽい矢印によって示されているとおりの連続的な流路２６２を形成する本開示の別の実施形態である。連続的な流体チャネルは、これに限られるわけではないがＴＰＵなどの材料の複数のシートを、ＲＦ溶接２６４または他の方法で接合することによって形成される。同じ材料から作られた入口および出口管２２８が、ＲＦ溶接２６４または他のプロセスによって、外部インターフェイスへの接続のためにアセンブリに接合される。さらに、材料の切れ目２６６を、ＨＥＭ１０４の全体、とくには流体チャネル１４４の可撓性を高めるために使用することができる。流体チャネルの内側において、同じ材料から作られたスタンドオフ２６８を、ＲＦ溶接２６４または他の方法で材料の内側層に取り付けることで、流体チャネルアセンブリが曲げられたときに、流体の流れを維持し、チャネルの潰れを防止することができる。
【００６２】
図２４は、図２３の典型的な流体チャネルの長手方向断面図である。プレート１８８は、これに限られるわけではないが布地で裏打ちされたＴＰＵなどの材料２７０の２つの層の間に埋め込まれる。材料の第１の層は、プレートを流体に直接接触させることによって熱伝達を向上させることができるように、プレートの真下に切り欠き２８２を有する。スタンドオフ２６８を、ＲＦ溶接２６４または他の方法によって、プレートの高くされたプラットフォーム２７２とは反対側の材料に取り付けることができる。材料２７０の第２のシートが、ＲＦ溶接２６４または他の方法によってアセンブリ上に取り付けられ、連続的な流路２６２を形成する。チャネル内を流れる流体に直接接触するプレート１８８を、これに限られるわけではないがアルミニウムなど、接着促進プライマコーティングを有しても、有さなくてもよい任意の熱伝導性材料で作製することができる。
【００６３】
図２５は、図２３に示した流体チャネルなどの典型的な流体チャネルの横断面図である。連続的な流路２６２を形成し、流体チャネルアセンブリが曲げられたときでも流体を妨げられることなく流すことを可能にする流体チャネル内のスタンドオフ２６８が示されている。
【００６４】
図２６が、プレート１８８を材料２７０に取り付ける方法を示している。プレートを、これらに限られるわけではないが熱圧着、ＲＦ溶接、両者の組み合わせ（接着促進プライマを使用しても、使用しなくてもよい）、または他の方法などのさまざまなシールプロセスによって材料２７０にシールすることができる（これを、以下では埋め込み２７４と称する）。材料の第２のシート２３６が、ＲＦ溶接（２６４）または他の方法で第１の水チャネル層２３４に取り付けられ、密封された連続的な流路２６２を形成する。ベースシートの開口が、チャネル内を流れる流体がプレートの熱伝導性表面に直接接触することを可能にする。
【００６５】
図２７が、図２６の片面埋め込みとは対照的な両面埋め込みを示している。プレート１８８が、２枚の材料シート２７０の間に埋め込み２７４される。
【００６６】
図２８の実施形態においては、スロット付きプレート２７６が使用されている。図２９にも示されているスロット２７８は、ＴＰＵまたは他の熱可塑性材料２８０の使用のために設計されている。埋め込みプロセス２７４が熱圧着またはＲＦ溶接（あるいは、これらの組み合わせ）を使用して完了される場合、スロット２７８は、溶融した熱可塑性材料２８０がスロットを介して結合を形成することを可能にする。
【００６７】
図３０の実施形態は、図２７の材料２７０がプレート１８８を完全に覆っていること以外は、図２７の実施形態と同様である。流体は、プレートに直接接触することはないが、熱は、依然として材料２７０を介して伝達される。材料は、熱伝達を向上させるために、薄く（１ミル〜１０ミルの間）てよく、熱伝導性であってよい。
【００６８】
図３１は、これらに限られるわけではないが上面から立ち上がるフィン、突起、または突出部などの隆起特徴部２８４を有するプレート１８８を示している。これらの特徴部２８４は、スタンドオフ２６８と同様にチャネルまたは流体の流れの領域２６２が潰れることを防止するだけでなく、さらなる熱伝達表面領域も提供する。
【００６９】
図３２ａ〜図３２ｅは、代案のスタンドオフの構成、すなわち直線（図３２ａ）、ボウタイ（図３２ｂ）、二重直線（図３２ｃ）、二重カットｖ１（図３２ｄ）、および二重カットｖ２（図３２ｅ）を示している。スタンドオフは、流体チャネルアセンブリが曲げられるときに、チャネルが潰れることを防止する。各々のスタンドオフを、ＲＦ溶接２６４または他の方法で流体チャネル１４４の内側層に接続し、加圧されたときに周囲を流体が流れることを可能にすることができる。
【００７０】
図３３は、サーミスタ１８２および／または可撓性フレーム１８６をタイル１８４に保持する剛体リテーナ２８６を保持するためにブラインドファスナ２４８が使用されている本開示の実施形態を示している。
【００７１】
図３３の取り付け手段に対する代案の実施形態が、図３４ａおよび図３４ｂに示されている。これら２つの図を参照すると、タイル１８４内の薄肉特徴部２８８を、圧縮力を加えることによって変形させることができる。変形を、サーミスタ１８２および／またはフレームリテーナ２８６を捕らえるために使用することができる。図３４ａは、圧潰力が加えられる前のアセンブリを示しており、図３４ｂは、力が加えられた後の図である。
【００７２】
図３５は、可撓性フレーム１８６をタイルに直接埋め込む２７４ことが可能であることを示している。
【００７３】
図３６は、エポキシまたは他の堅固な接着剤などの接着剤２６０でタイル１８４に接着されるリテーナ２８６によって可撓性フレーム１８６をタイル１８４に固定できることを示している。サーミスタ１８２も、同様に、エポキシまたは熱伝導性接着剤２９２などの接着剤２６０でタイル１８４に固定することができる。
【００７４】
図３７は、熱伝導性材料２９０がタイル１８４とユーザ１３２との間に配置されている本開示の代案の実施形態である。熱伝導性材料２９０を、ユーザに快適さまたは当て物を提供するために使用することができ、さまざまなやり方および厚さにて形作ることができる。熱伝導性材料２９０は、シリコーン、発泡体、ゲル、または液体であってよい。
【００７５】
図３８は、熱伝導性接着剤２９２でプレート１８８に接着されたＴＥＣ１８０を示すＨＥＭアセンブリの実施形態である。発泡断熱材２９４をＴＥＣ１８０間に充てんし、放熱および湿気ゆえの結露を防止することができる。ＴＥＣのユーザに面する側は、ユーザ１３２に熱を伝達し、あるいはユーザ１３２から熱を伝達するセグメント化されたシート２５４の連続表面に接着剤で接着される。サーミスタ１８２が、セグメント化されたシート２５４の内面に取り付けられる。
【００７６】
図３９の実施形態において、ＴＥＣ１８０のユーザに面する側は、これらに限られるわけではないがグラファイト、カーボンファイバ、カーボンファイバメッシュ、カーボンナノチューブ、または他の熱伝導性合成材料などの可撓性の熱伝導性材料２９６に接合される。
【００７７】
図４０の実施形態において、ＴＥＣ１８０は、熱伝導性接着剤２９２によってプレート１８８およびタイル１８４に接着される。プレート１８８は、１つの材料層２７０または２つの材料層２７０の間に埋め込み２７４される。循環する流体２５８は、プレート１８８に直接接触する。サーミスタ１８２が、タイル１８４の内面に取り付けられる。
【００７８】
図４１は、水平方向スナップを使用するＨＥＭアセンブリの代案の実施形態である。このアセンブリの開示の水平方向スナップアセンブリは、図４１において組み立てられた状態の断面図で図示され、図４２において組み立てられた状態の斜視図で図示され、図４３において組み立て直前の分離している状態で図示されている。これらの図面を参照すると、水平方向スナップアセンブリが、３つの部品、すなわちプレート１８８、ＴＥＣ１８０、およびタイル１８４を含むことを、見て取ることができる。タイル１８４およびプレート１８８上のスナップフック２９８が互いに係合し、ＴＥＣ１８０を水平方向に拘束する。熱伝導性ペースト３００をＴＥＣ１８０の各側に塗布し、熱伝達を改善することができる。
【００７９】
図４４〜図４６が、垂直方向スナップを使用するＨＥＭアセンブリの代案の実施形態である。図４４〜図４６の実施形態を参照すると、プレート１８８が、断熱スナップクリップ３０２と係合する下方に降りるスナップフック２９８を有する。圧縮可能な熱伝導性材料３０４を使用して、ＴＥＣ１８０、タイル１８４、およびプレート１８８の間の熱的接触を保証することができる。
【００８０】
図４７は、ねじアタッチメントを使用するＨＥＭアセンブリの代案の実施形態である。非熱伝導性ねじ３０６が、タイル１８４の穴を通り、ＴＥＣ１８０（中央に穴を有するように変更することができる）を通って、プレート１８８にねじ込まれる。圧縮可能な熱伝導性材料３０４または熱伝導性ペースト３００を使用して、ＴＥＣ１８０とタイル１８４との間、およびＴＥＣ１８０とプレート１８８との間の熱的接触を保証することができる。より大きなＴＥＣ１８０を有するＨＥＭ１０４の場合、複数のねじを使用することができる。
【００８１】
図４８〜図５０は、電気絶縁および断熱体３０６を有するねじアタッチメントを使用するＨＥＭアセンブリの代案の実施形態である。図４８〜図５０の実施形態は、以下のように図３８の実施形態と同様である。ねじ２１４が、タイル１８４の穴、ＴＥＣ１８０、およびプレート１８８を通ってねじ込まれる。圧縮可能な熱伝導性材料３０４または熱伝導性ペースト３００を使用して、ＴＥＣ１８０とタイル１８４との間、およびＴＥＣ１８０とプレート１８８との間の熱的接触を保証することができる。サーミスタ１８２が、タイルに取り付けられている。
【００８２】
相違点は、図４８においては、電気絶縁および熱絶縁体３１４によってＴＥＣ１８０、タイル１８４、およびユーザ１３２から絶縁されるがゆえに、任意の材料のねじ２１４を使用できることである。さらに、ＴＥＣ１８０とタイル表面１８４との間の絶縁破壊の可能性を最小限に抑えるために、電気絶縁材料３０８の追加の層を、ＴＥＣ１８０のユーザ側表面とタイルの内側表面との間に使用することができる。電気絶縁材料３０８の使用は、この実施形態に限定されず、本明細書に記載のすべての図において使用可能である。
【００８３】
図５１〜図５６が、ねじによる組み立て方法を使用する本開示のＨＥＭアセンブリを示している。図５１は、タイルの３×４の配列を示すアセンブリの下方からの斜視図である。図５２は、ＨＥＭアセンブリの分解斜視図である。図５２を参照すると、ＴＥＣ１８０、熱インターフェイス層（３００または３０４）、およびサーミスタ配線ハーネス３１０（まとめて配線された複数のサーミスタからなる）が、流体チャネル１４４とタイルおよび可撓性フレームサブアセンブリ３１２と非熱伝導性ねじ３０６との間に捕捉される。流体チャネル管およびサーミスタ配線は、ＨＥＭコネクタ１９８に挿入されるように成形による化粧カバー３１６を通って導かれる。
【００８４】
図５３は、図５２の流体チャネルアセンブリの下方からの斜視図であり、図５２は、流体チャネルアセンブリの分解斜視図である。
【００８５】
図５５が、図５２のタイルおよび可撓性フレームの集合体３１２の上方からの斜視図であり、図５６は、その分解斜視図である。図５５および図５６を参照すると、リテーナ２８６が、可撓性フレーム１８６をタイル１８４に取り付ける。タイル内の薄肉の圧潰ポストを、圧縮力を加えることによって変形させて、リテーナを所定の位置に保持することができる。
【００８６】
図５７は、ＨＥＭアセンブリの製造工程を示すフロー図である。このフロー図は、以下で説明される２つの経路、すなわち流体チャネルアセンブリの経路と、タイルおよび可撓性フレームの集合体の経路とを有し、これらの経路は紙面の下方において合流する。図５８は、本開示の完成品の製造工程を示すフローチャートであり、紙面の上部において３つの経路、すなわちアンビリカルのための経路、図５７からのＨＥＭアセンブリで始まる経路、およびソフトグッズのための経路を有する。このプロセスを以下で説明する。
【００８７】
１．流体チャネルアセンブリ
１．プレートが熱伝導性の金属または材料から機械加工または鋳造される。
２．細かい特徴または高公差の特徴部が後加工される。
３．プレートをサンドブラストすることで、表面の粗さを増し、接着を促進することができる。
４．プレートが接着促進プライマでコーティングされる。
５．プレートを乾燥させる。
６．埋め込み材料が、所定の形状にレーザ切断され、あるいは打ち抜かれる。
７．埋め込み材料およびプレートが、熱圧着装置またはＲＦ溶接機などの埋め込みツールに装てんされる。
８．部品が所定の時間にわたる正確な温度および圧力の継続にて埋め込まれる。
９．埋め込み後のチャネルがツールから取り出される。
１０．スタンドオフが打ち抜かれる。
１１．スタンドオフが配置図に従ってチャネルの強化材料にＲＦ溶接または他の方法によって接着される。
１２．強化材料の上側シートが、埋め込まれた層に熱圧着またはＲＦ溶接され、チャネル経路が形成される。
１３．ＴＰＵ管がチャネルの入口／出口に溶接される。
１４．流体チャネルが空気圧によって漏れについて試験される。
【００８８】
２．タイルおよび可撓性フレームのアセンブリ
１．タイルが熱伝導性の金属または材料から機械加工または鋳造される。
２．細かい特徴部または高公差の特徴部が後加工される。
３．タイルが外観のためにサンドブラストされる。
４．タイルを耐久性および外観のために陽極酸化処理することができる。
５．リテーナがステンレス鋼合金から機械加工され、レーザ切断され、あるいは打ち抜かれる。
６．可撓性フレームが熱成形される。
７．形成された可撓性フレームが、所定の形状にレーザ切断され、あるいは打ち抜かれる。
８．タイルおよびリテーナが、ＰＥＭインサートまたは圧潰ポストを使用して可撓性フレームに取り付けられる。
【００８９】
３．ソフトグッズ
１．テキスタイルパターンがレーザ切断され、あるいは打ち抜かれる。
２．プルタブおよびグロメットが射出成形される。
３．ブランドおよびロゴが適用される。
４．外側テキスタイル層が接合される。
５．二次ストラップがテキスタイルに接合される。
６．空気袋および管が一体にＲＦ溶接される。
７．空気袋がテキスタイルアセンブリに接合される。
８．内側布地層が接合される。
９．ジッパーが接合される。
１０．エッジ結合が適用される。
１１．ソフトグッズの外観検査が行われる。
【００９０】
４．組み立て
１．サーミスタがＰＥＭインサートまたは圧潰ポストを使用してタイルに取り付けられる。
２．サーミスタハーネスが引き回される。
３．熱伝達層がプレートおよびタイルのプラットフォーム表面に適用される。
４．ＴＥＣがプレートに載せられる。
５．タイルおよび可撓性フレームのアセンブリがＴＥＣの上に載せられる。
６．ねじ絶縁体がタイルの貫通穴に取り付けられる。
７．タイルがプレートにねじで固定される。
８．ねじが絶縁キャップまたはポッティング化合物で覆われる。
９．管および配線がアンビリカルスリーブ材料および管出口を通って引き回される。
１０．管出口を、管のＲＦ領域および目に見える配線を隠すために、流体チャネル／タイルおよび可撓性フレームの縁に整列させる。
１１．迅速着脱コネクタが流体チャネル管に取り付けられる。
１２．サーミスタハーネスがＨＥＭ  ＰＣＢに接続される。
１３．ＨＥＭ  ＰＣＢおよびＴＥＣ電源ケーブルが電気コネクタに半田付けされる。
１４．パススルー空気継手が組み立てられる。
１５．ＨＥＭコネクタハウジングが組み立てられ、電気、流体、および空気コネクタを補足する。
１６．流体チャネル、タイルおよび可撓性フレーム、ならびに管出口の縁部が拘束され、組み立てが完了する。
１７．ＨＥＭの最終検査および試験が行われる。
【００９１】
５．仕上げ
１．完成したＨＥＭをソフトグッズの内側に配置する。
２．空気袋がＨＥＭコネクタ上の空気入口に接続される。
３．ＨＥＭが液体および抗菌添加物で満たされる。
４．ＨＥＭが出荷のためにパッケージされる。
【００９２】
図５９ａ〜図５９ｇは、身体構造のさまざまな領域に使用されるＨＥＭのための人間工学を改善するために使用することができるさまざまなタイル形状を示している。図示のように、タイル１８４は、例えば、正方形であってよく、あるいは面取りされた縁部を有することができる。さらに、タイルは、湾曲方向３１８によって示されるように湾曲していても、平坦であってもよい。ねじを使用する組み立ての実施形態においては、貫通孔３２０が、タイル１８４の中央に形成される。当業者であれば、本開示に記載の方法を使用して任意の形状を達成できることを、理解できるであろう。所望の目的が、必要とされる最良の形状を決定するように当業者を動機付けると考えられる。
【００９３】
図６０が、絶縁ねじ３０６による組み立て方法を用いる湾曲タイルの断面を示している。ＴＥＣ１８０およびサーミスタ１８２と接触するタイル１８４の領域は、平坦である。材料の厚さを最小限に抑えるために、周囲のすべての領域において材料が除去されている。タイルの曲率は、ユーザの皮膚表面３２２の曲率と一致する。
【００９４】
図６１は、背中用のソフトグッズに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【００９５】
図６２は、膝用のソフトグッズに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【００９６】
図６３は、肩用のソフトグッズに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【００９７】
図６４は、足首用のソフトグッズに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【００９８】
図６５は、ソフトグッズ汎用パッドに挿入された本開示のＨＥＭの図である。
【００９９】
図６６は、ソフトグッズ（この場合には、汎用ＨＥＭ）内に含まれる空気袋の分解図を示しており、空気袋１７６を他の部品に対して示している。空気袋は、ＨＥＭ１０４を含む第１のソフトグッズ層１９２と第２のソフトグッズ層１９２との間に位置する独立した部品である。２つのソフトグッズ層を、縫い合わせることが可能である。
【０１００】
図６７は、ＨＥＭ１０４アセンブリ（この場合には、汎用ＨＥＭ）に含まれる空気袋１７６の分解図を示している。この実施形態において、空気袋１７６は、ＨＥＭ自体の一部である。この方法は、ＲＦ溶接または他の方法で既存の流体チャネル１４４に接合された別の材料層２７０である。
【０１０１】
図６８ａ〜図６８ｉは、仮想現実、自動車の座席の温度制御、および全身冷却などの本技術のさまざまな用途を示しており、以下でさらに説明される。
【０１０２】
図６８ａは、ユーザ１３２によって着用されているときの温度制御スーツ３３４の正面図および背面図を示す。図示のように、温度制御スーツ３３４は、単一の材料片（あるいは、シャツおよびズボンなど、互いに接続されても、接続されなくてもよい複数の部分）であってよい。複数のＨＥＭ１０４として、このスーツに組み込まれ、あるいは取り付けられる。好ましいＨＥＭ構造は、本開示の図５に示されている。各々のＨＥＭ１０４は、ＴＥＣ１１６のアレイを含むものとして示されている。この図において、各々のモジュールは、ＴＥＣ１１６の３×４のアレイを含むように図示されているが、使用されるＴＥＣ１１６は、より多数でも、より少数でも、さらには１つでもよい。モジュールは、流体接続および電気接続を含むラインによって接続されている。モジュールを個別に制御することができ、あるいはまとめて制御することも可能である。
【０１０３】
図６８ｂは、図６８ａの実施形態の代案を示している。この実施形態は、シャツだけを含んでおり、相互接続されたＨＥＭ１０４が間隔を空けた位置においてシャツに収容されている。次いで、これらのＨＥＭ１０４を、人が自由に動き回ることができるようにリモート無線ユニット３２８から制御することができる。
【０１０４】
図６８ｃは、ＨＥＭヘルメット３３０に組み込まれたＴＥＣアレイ１１６を示している。ヘルメット３３０は、アンビリカル１０２によって制御ユニット１００に物理的に接続されている。この実施形態の使用の例として、抜け毛などの化学療法の副作用を回避するための患者のための医学的使用、および脳卒中の治療が挙げられる。ＴＥＣアレイ１１６を、ＨＥＭヘルメット３３０における任意の配置にて構成することができる。
【０１０５】
図６８ｄは、ＨＥＭ椅子３３２からなる実施形態を示している。この実施形態におけるＨＥＭ１０４は、３つの異なるゾーン（ａ、ｂ、およびｃ）に配置されている。各々のゾーンは、制御ユニット１００によって個別に制御される。これにより、各々のゾーンの温度を個別かつ独立して制御することができる。例えば、ユーザ（または、製造業者）は、ゾーンｂをゾーンａよりも低温にし、ゾーンｃをゾーンａよりも高温にすることを望むかもしれない。ＨＥＭ椅子３３２を、単一のゾーンまたは複数のゾーンを有するように作製でき、ＨＥＭ１０４を、任意の配置にて構成することができる。
【０１０６】
図６８ｅが、自動車において使用されるように構成されたＨＥＭ椅子３３２を示している。ＨＥＭ１０４は、自動車の座席に組み込まれ、あるいは製造後に追加される。図６８ｄと同様に、ＨＥＭ１０４を、別々のゾーンに構成することができる。
【０１０７】
図６８ｆは、これらに限られるわけではないがレーシングカーおよび軍用車両など、高温環境における使用のための温度制御スーツ３３４を示す図６８ａの実施形態の変種である。温度制御スーツ３３４は、ＨＥＭ１０４のアレイを含み、ユーザ１３２が着用することができる。ＨＥＭシステムは、制御ユニット１００に動作可能に接続されている。制御ユニット１００を遠隔制御することが可能である。
【０１０８】
図６８ｇは、ＨＥＭ１０４によって温度制御を提供することができる広範囲の用途の例を示している。図６８ｇには、ベッドの実施形態３３６、ストレッチャーの実施形態３３８、およびネックブレースの実施形態３４０が示されている。
【０１０９】
図６８ｈは、単一のユーザ１３２について使用される２つのＨＥＭ１０４を有する実施形態を示している。一方のＨＥＭ１０４は、ユーザ１３２の脚に位置し、他方のＨＥＭ１０４は、ユーザ１３２の腕に位置する。各々が単一の制御ユニット１００に接続され、制御ユニット１００によって動作する。これにより、グラフ３４２に示されるように、脚および腕に異なる温度を加えることができる。
【０１１０】
図６８ｉは、ＶＲシステムの一部として使用されているＨＥＭ１０４を示している。これにより、低温または熱のさまざまな発生を、ユーザ１３２に対して身体のさまざまな位置に加えることができる。温度制御スーツ３３４として適用することが可能であり、あるいはベストまたは他のソフトグッズを介して適用することが可能である。
【０１１１】
図６９が、この場合には樽である液体容器３２４の図、および２つのＨＥＭ１０４が容器に取り付けられた本発明の一実施形態の比較図を示している。すなわち、本開示の別の実施形態は、樽の金属加工、典型的にはアルミニウムを利用することである。一般的な大きさの樽において、この実施形態を、ベルト３２６として形作られたＨＥＭを樽の種々の高さに巻き付けるために使用することができる。この実施形態においては、８つのＴＥＣアレイ１１６からなる２つのベルトが、樽にしっかりと取り付けられている。タイル１８４は、樽に直接接触し、同じ曲率を有する。容器全体を覆い、ベルトを樽の表面に対して締め付けるソフトグッズラップ１９２は、図には示されていない。種々のサイズの樽に合わせられ、ベルトの数が２つよりも多く、もしくは少なく、ＴＥＣがより小さく、もしくはより大きく、ＴＥＣの数が異なり、あるいは他の導電性材料を使用する他の実施形態は、いずれもこの実施形態のさらなる変種である。
【０１１２】
さらなる移動性を可能にする装置のより小型でより軽量な携帯版が、図７０に示されている。
【０１１３】
Ｉ．ソフトグッズ
本開示のさらなる実施形態として、本開示はソフトグッズを含む。本開示の目的において、「ソフトグッズ」は、これらに限られるわけではないが衣類、布地、および寝具などのテキスタイル製品によってとくに代表される非耐久財の一分類を意味する。
【０１１４】
ソフトグッズは、機械または手作業による洗濯が可能であってよく、これらに限られるわけではないがナイロン、ポリエステル、コットン、リネン、ゴム、ネオプレン、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、およびＩＳＯ  １０９９３に準拠した任意の生体適合性材料などの複数の材料から作られることを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１１５】
本開示のソフトグッズが、本開示のＨＥＭを表面領域の接触を最大にするやり方でユーザの身体に適合させることができるように調整可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。例えば、ユーザの身体への適合のためのタイル形状のいくつかの実施形態を示している図５９を参照されたい。さらに、ソフトグッズは、ユーザの皮膚とすべての加熱および冷却表面領域との間に生体適合性材料の後を有する。
【０１１６】
したがって、本開示の好ましい実施形態において、ソフトグッズは、以下の二股に分かれた製造工程を含む。第一に、ソフトグッズ材料が、技術的に知られた方法（例えば、レーザ、ダイカット、など）を使用して、特定の仕様に適合するように切断される。第二に、空気袋の内側および外側層が、技術的に知られた方法（例えば、超音波溶接、サーモソニック接合、など）を使用して溶接される。第三に、空気管が、技術的に知られた方法を使用して溶接される。第四に、空気袋が接合される。第五に、ソフトグッズの内側布地が接合される。第六に、ソフトグッズへのジッパーが接合される。第七に、エッジ結合が、技術的に知られた方法を使用して適用される。
【０１１７】
同時に、ソフトグッズ用の道具類を製造する第１の工程が、技術的に知られた方法を使用して行われる。第二に、プルタブおよびグロメットが、技術的に知られた方法を使用して注入される。第三に、ブランド／ロゴが、技術的に知られた方法を使用して適用される。第四に、二次ストラップが接合される。第五に、空気袋が接合される。第六に、ソフトグッズの内側布地が接合される。第七に、ソフトグッズへのジッパーが接合される。第八に、エッジ結合が、技術的に知られた方法を使用して適用される。
【０１１８】
外観検査の最終工程が、ソフトグッズの仕様への適合を検証するために好ましい（必須ではない）ことが、一般的に理解されよう。本開示のソフトグッズを製造するための二股に分かれたプロセスの概略が、図５８に示される。本開示のソフトグッズの設計仕様に応じて、或る工程が随意であってよく、あるいは工程が追加されてよいことは、当業者にとって明らかであろう。
【０１１９】
一実施形態において、本開示のＨＥＭは、ソフトグッズの内側に配置される。
【０１２０】
別の実施形態において、ＨＥＭは、ソフトグッズに一体化される。
【０１２１】
さらに別の実施形態において、ＨＥＭは、ユーザの身体構造に対する正確かつ再現性のある整列が維持されるように、ソフトグッズの内側に取り付けられる。
【０１２２】
本開示のＨＥＭ装置が、特定のソフトグッズから取り外し可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。取り外し可能性は、ＨＥＭを意図される目的に適合するように交換または修正することを可能にするとともに、ソフトグッズの清掃を可能にする。さらに、ＴＥＣ、タイルおよび可撓性フレーム、ならびに流体チャネルの完全なサブアセンブリを、ソフトグッズ内にパッケージすることができる。ソフトグッズは、ユーザとタイルとの間の快適層として機能する生体適合性材料、Ｖｅｌｃｒｏストラップおよび／または装置をユーザの身体に固定するのに必要な要素、ならびに圧力を調節するための空気袋を提供する。
【０１２３】
Ａ．ソフトグッズバックラップ
本開示のさらに別の実施形態において、ソフトグッズは、ユーザの背中に使用されるラップを形成する。人間における背中の痛みは腰部において生じるが、背中の他の領域も痛みを体験し得ることを、一般的に理解できるであろう。
【０１２４】
したがって、本開示の一実施形態は、人間の背中において本開示のＨＥＭを使用して痛みおよび炎症を管理する方法を含む。本開示のＨＥＭが、ユーザの背筋群とユーザの人体計測データとの組み合わせを使用して最適なパターンでソフトグッズに配置されることを、当業者であれば理解できるであろう。これは、各々のユーザが身長、体重、胴回り、などにおいて異なるため、重要である。しかしながら、当業者であれば、ユーザの許容範囲の身体サイズ内で本開示のＨＥＭを使用することを理解し、使用することが可能であろう。本開示のＨＥＭを使用して、ソフトグッズは、ユーザの背中の自然な曲率に一致する。
【０１２５】
１つのサイズによる適合の手法を設計することができるが、本開示が、より大きな個人またはより小さな個人に対応するためのサイズ体系を含み、想定することを、当業者であれば理解できるであろう。本開示のバックラップの実施形態が、図６１に示されている。バックラップが、Ｖｅｌｃｒｏまたは技術的に知られた他のファスナなどの締め具を介してユーザの背中に合わせて固定されることを、理解できるであろう。本開示の随意による実施形態が、ユーザの背中とＨＥＭとの間に位置し、ＨＥＭ表面領域の接触を最適化するために使用される空気袋の使用を含むことを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１２６】
Ｂ．ソフトグッズ膝ラップ
本開示のさらに別の実施形態において、ソフトグッズは、ユーザの膝に使用されるラップを形成する。人間の膝の痛みの管理は、人間の膝の独特な湾曲に鑑み、難題を呈し、関節に関連することが、一般的に理解されている。
【０１２７】
したがって、本開示の一実施形態は、人間の膝において本開示のＨＥＭを使用して痛みおよび炎症を管理する方法を含む。本開示のＨＥＭが、膝蓋上包（Ｓｕｐｒａｐａｔｅｌｌａ  Ｂｕｒｓａ）、ＬＣＬ、膝蓋腱（Ｐａｔｅｌｌａ  Ｔｅｎｄｏｎ）、ＭＣＬ、腓腹筋（Ｇａｓｔｒｏｎｅｍｉｕｓ）、および大腿二頭筋（Ｂｉｃｅｐ  Ｆｅｍｏｒｕｓ）の領域内に冷却ゾーンを確立させるための最適なパターンにてソフトグッズに配置されることを、当業者であれば理解できるであろう。これは、各々のユーザが身長、体重、胴回り、などにおいて異なるため、重要である。しかしながら、当業者であれば、ユーザの許容範囲の身体サイズ内で本開示のＨＥＭを使用することを理解し、使用することが可能であろう。
【０１２８】
本開示のＨＥＭを使用して、ソフトグッズは、人間の膝の自然の異種のサイズに適合する。１つのサイズによる適合の手法を設計することができるが、本開示が、より大きな個人またはより小さな個人に対応するためのサイズ体系を含み、想定することを、当業者であれば理解できるであろう。これは、個人の膝の周囲は０〜８ｃｍの範囲であり得るため、とくに真実である。本開示のバックラップの実施形態が、図６２に示されている。バックラップが、Ｖｅｌｃｒｏまたは技術的に知られた他のファスナなどの締め具を介してユーザの背中に合わせて固定されることを、理解できるであろう。本開示の随意による実施形態が、ユーザの背中とＨＥＭとの間に位置し、ＨＥＭ表面領域の接触を最適化するために使用される空気袋の使用を含むことを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１２９】
Ｃ．ソフトグッズ肩ラップ
本開示のさらに別の実施形態において、ソフトグッズは、ユーザの肩に使用されるラップを形成する。人間の肩の痛みの管理は、肩の複雑な形状に鑑み、難題を呈すると一般的に理解される。したがって、当業者であれば、代案のＨＥＭタイルが好ましいことを理解するであろう。好ましい実施形態において、ＨＥＭは、本開示の切り落とされたタイルおよび本開示の球形タイルを利用する。
【０１３０】
したがって、本開示の一実施形態は、人間の肩において本開示のＨＥＭを使用して痛みおよび炎症を管理する方法を含む。本開示のＨＥＭが、僧帽筋（Ｔｒａｐｅｚｉｕｓ）、三角筋後部（Ｒｅａｒ  Ｄｅｌｔｏｉｄ）、大胸筋（Ｐｅｃｔｏｒａｌｉｓ  Ｍａｊｏｒ）、および三角筋前部（Ａｎｔｅｒｉｏｒ  Ｄｅｌｔｏｉｄ）の領域内に冷却ゾーンを確立させるための最適なパターンにてソフトグッズに配置されることを、当業者であれば理解できるであろう。これは、各々のユーザが身長、体重、胴回り、などにおいて異なるため、重要である。しかしながら、当業者であれば、ユーザの許容範囲の身体サイズ内で本開示のＨＥＭを使用することを理解し、使用することが可能であろう。本開示のＨＥＭを使用して、ソフトグッズは、人間の肩の自然の異種のサイズに適合する。１つのサイズによる適合の手法を設計することができるが、本開示が、より大きな個人またはより小さな個人に対応するためのサイズ体系を含み、想定することを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１３１】
本開示の肩ラップの実施形態が、図６３に示されている。肩ラップが、胸ストラップまたは双方向腕ストラップあるいは技術的に知られた他のファスナなどの締め具を介してユーザの肩に合わせて固定されることを、理解できるであろう。本開示の随意による実施形態が、ユーザの肩とＨＥＭとの間に位置し、ＨＥＭ表面領域の接触を最適化するために使用される空気袋の使用を含むことを、当業者であれば理解できるであろう。人間の肩の複雑な形状に鑑み、これはきわめて重要である。
【０１３２】
Ｄ．ソフトグッズ足首ラップ
本開示のさらに別の実施形態において、ソフトグッズは、ユーザの足首に使用されるラップを形成する。人間の足首の痛みの管理は、足首において生じ得る複数の怪我に鑑み、難題を呈すると一般的に理解される。最も一般的な怪我は、捻挫であり、とくには内反捻挫（ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｓｐｒａｉｎ）である。しかしながら、本開示のＨＥＭを使用して、外反およびハイアンクル（ｈｉｇｈ  ａｎｋｌｅ）捻挫、ならびに足首の腫脹および炎症を管理することができることを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１３３】
したがって、本開示の一実施形態は、人間の足首において本開示のＨＥＭを使用して痛みおよび炎症を管理する方法を含む。本開示のＨＥＭが、くるぶしの領域（ハイアンクル捻挫）および足中央の領域（内反および外反などの一般的な捻挫）の領域内に冷却ゾーンを確立させるための最適なパターンにてソフトグッズに配置されることを、当業者であれば理解できるであろう。これは、各々のユーザが身長、体重、胴回り、ならびに足首の腫脹において異なるため、重要である。しかしながら、当業者であれば、ユーザの許容範囲の身体サイズ内で本開示のＨＥＭを使用することを理解し、使用することが可能であろう。
【０１３４】
本開示のＨＥＭを使用して、ソフトグッズは、人間の足首の自然の異種のサイズに適合する。１つのサイズによる適合の手法を設計することができるが、本開示が、より大きな個人またはより小さな個人に対応するためのサイズ体系を含み、想定することを、当業者であれば理解できるであろう。本開示の足首ラップの実施形態が、図６４に示されている。足首ラップが、Ｖｅｌｃｒｏファスナまたは技術的に知られた他のファスナなどの締め具を介してユーザの足首に合わせて固定されることを、理解できるであろう。本開示の随意による実施形態が、ユーザの足首とＨＥＭとの間に位置し、ＨＥＭ表面領域の接触を最適化するために使用される空気袋の使用を含むことを、当業者であれば理解できるであろう。足首の形状および可動性が重要であるという事実に鑑み、足首ＨＥＭのいくつかの実施形態が、本開示において想定される。
【０１３５】
Ｅ．ソフトグッズ汎用パッド
本開示のさらに別の実施形態において、ソフトグッズは、一般的な汎用パッドの形態でユーザの身体部分の背中に着用して使用することができるＨＥＭを囲むラップを形成する。汎用パッドは、本開示のＨＥＭを、各々の個別のラップについてソフトグッズに密接に接触して保持される前述の実施形態のようにとくに輪郭付けされていない可能性がある領域においてユーザの身体に使用することを可能にする。１つのサイズによる適合の手法を設計することができるが、本開示が、より大きな個人またはより小さな個人に対応するためのサイズ体系を含み、想定することを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１３６】
本開示の汎用パッドの実施形態が、図６５に示されている。汎用パッドが、Ｖｅｌｃｒｏファスナまたは技術的に知られた他のファスナなどの締め具を介してユーザに合わせて固定されることを、理解できるであろう。汎用パッドの例としては、頭部（寒冷パッド）、ベスト、Ｃ−Ｔ脊柱ラップ、手、手首、腰、股間、脚全体、および脚半分のために着用される本開示のＨＥＭが挙げられる。
【０１３７】
Ｆ．ソフトグッズ着用スーツ
本開示のさらに別の実施形態において、ソフトグッズは、場合によって、ＨＥＭまたは複数のＨＥＭを含むボディスーツを形成する。ＨＥＭの数が、意図される目的に対して機能的であることを、当業者であれば理解できるであろう。当業者であれば、本開示のシステム要件を使用して複数のＨＥＭを協調させることを理解し、そのようにすることができるであろう（図６８ａおよび図６８ｂを参照）。本開示のボディスーツを、複数の消費者および工業用に使用することができ、そのいくつかの実施形態が本明細書に記載される。１つのサイズによる適合の手法を設計することができるが、本開示が、より大きな個人またはより小さな個人に対応するためのサイズ体系を含み、想定することを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１３８】
本開示のボディスーツの実施形態が、図６８ａ、図６８ｂ、図６８ｈ、および図６８ｉに示される。ボディスーツが、Ｖｅｌｃｒｏファスナまたは技術的に知られた他のファスナなどの締め具を介してユーザに合わせて固定されることを、理解できるであろう。
【０１３９】
ＩＩ．空気袋
別の実施形態において、ＨＥＭおよび／またはソフトグッズは、場合によって、空気袋を含む。一般に、空気袋は、ソフトグッズ内に収容され、布地材料の層によって機械的なサブアセンブリから分離される（図５を参照）。袋の内側の空気圧を、ユーザの身体に対するＨＥＭの圧力を制御するために変更することができる。空気圧は、アンビリカルコネクタ内のポンプ（図２を参照）によって制御され、あるいは随意により、本開示のＨＥＭ内の別の領域に配置されたポンプ（図６７を参照）によって制御される。
【０１４０】
図６７は、ユーザの皮膚または身体と接触するように流体チャネルアセンブリ１４４の上に配置された空気袋１７６を示している。代案においては、空気袋を、内側および外側層の本体部分の間、かつポケット、したがってポケット内の所定の位置にあるときのモジュールの反対側に配置することができる。空気袋からの管は、外側層の穴を通って外へ出る。空気膨張弁が、管の端部、したがってソフトグッズラップの外側に配置される。ラップを所定の位置に位置させつつ、バルブを圧迫することによって袋を所望のサイズ／圧力に膨張させることにより、モジュールを身体部分に対して押し付けることで、性能を向上させることができる。
【０１４１】
本開示の一実施形態において、ＨＥＭ装置は、空気袋の内部に０ｐｓｉ〜３ｐｓｉの範囲であってよい空気圧を含む。別の実施形態において、ＨＥＭ装置は、空気袋内に１ｐｓｉ〜３ｐｓｉの範囲であってよい空気圧を含む。さらに別の好ましい実施形態において、ＨＥＭ装置は、２ｐｓｉまでの圧縮を生じさせることができる空気袋を含む。空気袋が、ＨＥＭへの空気の流れ／ＨＥＭからの空気の流れのためのＨＥＭコネクタから空気袋への少なくとも１つのインターフェイスを含むことを、当業者であれば理解できるであろう。空気ホースが、ソフトグッズの内部の空気袋をＨＥＭコネクタ上のユーザにとってアクセス可能な継手に接続する。さらに、ＨＥＭアセンブリをソフトグッズから取り外すときに、空気ホースを手動で取り外さなければならないことを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１４２】
ＩＩＩ．消費者／工業用品／用途
本開示のさらに別の実施形態において、ソフトグッズは、場合によって、ＨＥＭまたは複数のＨＥＭを含むボディスーツ／消費財を形成する。ＨＥＭの数が、意図される目的に対して機能的であることを、当業者であれば理解できるであろう。当業者であれば、本開示のシステム要件を使用して複数のＨＥＭを協調させることを理解し、そのようにすることができるであろう（図２および図５、ならびに図６８ａ〜図６８ｉを参照）。本開示のボディスーツ／消費財を、これらに限られるわけではないが消費者および産業用寝具類、温度制御式の入れ物／容器、家具、帽子類、ヘッドギア、温度制御された乗客用シート、消費者用ウェアラブル技術、ゲーム、応急処置、医療、など、複数の消費者および産業用途に使用することができる。１つのサイズによる適合の手法を設計することができるが、本開示が、より大きな個人またはより小さな個人に対応するためのサイズ体系を含み、想定することを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１４３】
Ａ．帽子類
一用途においては、本開示の実施形態を、ヘルメットまたは帽子着用装置を介して帽子類として使用することができる。ユーザは、本開示のシステムを使用して温度を調整することにより、所望の温度を達成することができる。これらに限られるわけではないが、本開示のヘッドウェアの用途として、がん患者における化学療法の副作用を軽減または排除するための処置などの医学的処置、仮想現実などのゲーム技術、などが挙げられる。本開示の帽子類の実施形態が、図６８ｃに示されている。
【０１４４】
Ｂ．家具
一用途においては、本開示の実施形態を、椅子、ソファ、などを介して家具として使用することができる。ユーザは、本開示のシステムを使用して温度を調整することにより、所望の温度を達成することができる。本開示の家具の用途として、これらに限られるわけではないが、医療処置、仮想現実などのゲーム技術、自動車の座席、レーシングカーの運転席、ボート、操縦士のための座席、手術台、病院の回復ベッド、自然災害における寝具、キャンプ用品（寝袋）、などが挙げられる。本開示の家具の実施形態の例が、これらに限られるわけではないが、図６８ｄ、図６８ｅ、図６８ｆ、および図６８ｇに示されている。
【０１４５】
Ｃ．ゲームシステム／仮想現実（ＶＲ）
一用途においては、本開示の実施形態を、ゲーム用のＶＲシステム構成要素として使用することができる。システムは、本開示のシステムを使用して温度を自動的に調整することにより、プレイの経過の最中に所望の温度を達成することができる。本開示の家具の実施形態の例が、これらに限られるわけではないが、図６８Ｉに示されている。
【０１４６】
Ｄ．温度制御式の入れ物／容器
一用途においては、本開示の実施形態を、液体を冷却するための温度制御式の入れ物／容器として使用することができる。ユーザは、本開示のシステムを使用して温度を調整することにより、所望の温度を達成することができる。本開示の温度制御式の入れ物／容器の用途として、これらに限られるわけではないが、樽、冷却器、医療用輸送用冷却器、食品輸送用容器、温度制御された運輸および貨物用容器、などが挙げられる。本開示の温度制御式の入れ物／容器の実施形態の例が、これらに限られるわけではないが、図６９に示されている。
【０１４７】
ＩＶ．キット／製造品
入出力システムで使用するために、キットが本開示の範囲に含まれる。そのようなキットは、箱およびシュリンクラップなどの１つ以上の容器を受け入れるように区画化されたキャリア、パッケージ、または容器を含むことができ、各々の容器は、本方法において使用される別々の要素のうちの１つを、本明細書に記載の用途などの用途のための指示を含むプログラムまたは挿入物とともに含む。
【０１４８】
本開示のキットは、典型的には、上述の容器と、この容器に関連付けられ、商業およびユーザの観点から望ましいマテリアル、コンテンツおよび／または使用のための指示を記載するプログラム、ならびに使用のための指示を有するパッケージ挿入物を含んでいる１つ以上の他の容器とを含む。
【０１４９】
キットに含まれる挿入物は、指令および／または他の情報も含むことができる。用語「キット」および「製造品」は、同義語として使用され得る。
【０１５０】
製造品は、典型的には、少なくとも１つの容器および少なくとも１つのプログラムを含む。容器を、ガラス、金属、またはプラスチックなどのさまざまな材料から形成することができる。
【０１５１】
Ａ．コンソールを含むソフトグッズ
本開示のさらに別の実施形態において、ソフトグッズは、バックパック、ブリーフケース、スーツケース、衣類ケース、キャリーケース、および／または技術的に知られた他の梱包様式の形態で携行され、あるいはユーザの背中に装着され得る本開示のコンソールを含むラップ（図７０を参照）を形成する。ソフトグッズを含むコンソールの好ましい目的は、システムの移動性を提供する。
【０１５２】
コンソールを備えるソフトグッズは、本開示のコンソールを、個々のラップの各々のためのソフトグッズに密に接触させて運ぶことを可能にする（図６１〜図６５を参照）。本開示の一実施形態において、本開示のコンソールを備えるソフトグッズは、痛みの管理の処置および／または医療処置を施す技術者／医療提供者によって着用される。さらに別の実施形態において、本開示のコンソールを備えるソフトグッズは、ユーザ（患者、運動選手、など）によって着用される。１つのサイズによる適合の手法を設計することができるが、本開示が、より大きな個人またはより小さな個人に対応するためのサイズ体系を含み、想定することを、当業者であれば理解できるであろう。
【０１５３】
本開示の制御ユニット１００を備えるソフトグッズの実施形態が、図７０に示されている。本開示のコンソールを備えるソフトグッズが、Ｖｅｌｃｒｏファスナまたは技術的に知られた他のファスナなどの締め具を介してユーザに合わせて固定されることを、理解できるであろう。これは、さらなる移動性を可能にする装置のより小型でより軽量な携帯版である。
【実施例】
【０１５４】
本開示のさまざまな態様が、以下のいくつかの実施例によってさらに説明および例示されるが、これらの実施例のいずれも、本開示の範囲を限定しようとするものではない。
【０１５５】
実施例Ｘ
ソフトグッズの製造方法
前述のように、本開示は、本開示のＨＥＭを含むソフトグッズの製造を想定する。本開示のソフトグッズを製造するための方法は、以下の工程を含む。（ｉ）ソフトグッズ材料が、技術的に知られた方法（例えば、レーザ、ダイカット、など）を使用して、特定の仕様に適合するように切断される。前述のように、仕様を、背中（図６１）、膝（図６２）、足首（図６４）、および肩（図６３）などの個々の身体部分、ならびにボディスーツ（図６８ａ、図６８ｂ、および図６８ｈ）、家具（図６８ｄおよび図６８ｅ）、および容器（図６９）などの他の消費財／工業製品に適合するように形成することができる。（ｉｉ）管が、技術的に知られた方法（例えば、超音波溶接、サーモソニック接合、など）を使用して内側層に溶接される。（ｉｉｉ）空気袋が、前述の技術的に知られた方法を使用して外側層に溶接される。（ｉｖ）プルタブが取り付けられる。（ｖｉ）内側層および外側層が、技術的に知られた方法を使用して縫合される。本開示のソフトグッズを製造するためのプロセスの概略が、図５８に示される。
【０１５６】
本明細書の記載には多くの詳細が含まれるが、これらは、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきものではなく、現時点で好ましい実施形態のいくつかの例を提供したものにすぎない。したがって、本開示の範囲は、当業者に明らかになりうる他の実施形態をすべて包含することを認識されたい。
【０１５７】
特許請求の範囲において、要素を単数の要素として参照しているものは、特段の記載がない限り「１つおよび１つのみ」を意味しているものではなく、「１つ以上」を意味することを意図している。当業者に知られている開示された実施形態の要素と構造的、化学的および機能的に等価のものはすべて、本明細書に参照により明確に援用されたものとされ、本特許請求の範囲に包含されるものとする。さらに、本開示にない要素、構成部品または方法ステップは、その要素、構成部品または方法ステップが特許請求の範囲に明確に記載されているか否かにかかわらず、公にされるためのものであることが意図される。本願の請求項の要素は、「〜するための手段」という表現を用いて明確に要素を記載していない限り、「ミーンズ・プラス・ファンクション」として解釈されるべきではない。本願の請求項の要素は、「〜するためのステップ」という表現を用いて明確に要素を記載していない限り、「ステップ・プラス・ファンクション」として解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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【図３２Ｄ】
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【図３２Ｅ】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８Ａ】
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【図６８Ｂ】
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【図６８Ｃ】
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【図６８Ｄ】
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【図６８Ｅ】
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【図６８Ｆ】
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【図６８Ｇ】
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【図６８Ｈ】
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【図６８Ｉ】
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【図６９】
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【図７０】
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【国際調査報告】
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