(57)【要約】  ユーザーの身体を加温又は冷却するための装置を提供する。上記装置は、熱電性モジュールと、上記熱電性モジュールに熱的に結合するヒートシンクと、上記ヒートシンクと熱的に連通する湿潤素材と、動作周期に従って上記熱電性モジュールを周期的に動作させるコントローラーを備える。加えて、ユーザーの身体の一部を加温又は冷却する方法を提供する。上記方法は、動作周期で熱電性モジュールに電力を周期的に供給するステップと、上記熱電性モジュールからヒートシンクに熱を伝達させるステップと、上記ヒートシンクに配置された湿潤素材から液体を蒸発させるステップと、を有する。上記蒸発液体は、周囲の大気に入る。
2015506800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーの身体を加温又は冷却するための装置であって、前記装置は、
熱電性モジュールと、
前記熱電性モジュールの表面と熱的に結合するヒートシンクと、
前記ヒートシンクと熱的に連通する湿潤素材と、
10%超の動作周期に従って前記熱電性モジュールに周期的に供給するコントローラーと、を備える装置。
【請求項２】
供給タンクと、
前記湿潤素材及び前記供給タンクと接続している供給ラインと、を更に備え、
前記供給ラインは、前記供給タンクから前記湿潤素材に液体を輸送するウィッキング素材を備える、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記ヒートシンクは、約1mmから約15mmの厚さを有する、請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記ヒートシンクに前記湿潤素材を固定する拘束層を更に備え、
前記湿潤素材は、前記ヒートシンクと前記拘束層との間に配置される、請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記ヒートシンクは、(i)エッチングされた表面と、(ii)密着表面と、を少なくとも1つを備え、
前記密着表面は、約0度から約90度までの屈曲角を有する屈曲を形成している、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記湿潤素材は、(i)抗菌剤と、(ii)親水性素材と、を少なくとも1つ備える、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記湿潤素材は、約1mmから約3mmの厚さを有する、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記湿潤素材は、(i)ティッシュと、(ii)綿と、を少なくとも1つ備える、請求項1に記載の装置。
【請求項９】
バッテリー及びスイッチ式電気接続を更に備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は、衣類に組み込まれ、
前記衣類は、ネックラップ、肘パック、膝パック、バックパック、アンクルパック、ユニバーサルパック、加温ジャケット、冷却ジャケット、加温冷却ジャケット、抗漏出パック、ヘッドバンド、腹部パッド、靴のインソール、被服、履物、自動車の座席、及び、ヘルメットからなる群より選択される、請求項1に記載の装置。
【請求項１１】
前記熱電性モジュールは、約100mm2から約2000mm2の伝熱表面積を備える、請求項1に記載の装置。
【請求項１２】
ユーザーの身体の一部を加温又は冷却するための方法であって、前記方法は、
少なくとも10%の動作周期で熱電性モジュールに電力を周期的に供給するステップと、
前記熱電性モジュールからヒートシンクに熱を伝達させるステップと、
前記ヒートシンクに配置された湿潤素材から液体を蒸発させるステップと、を有し、
前記蒸発液体は、周囲の大気に入る、方法。
【請求項１３】
供給ラインを通じて供給タンクから前記湿潤素材へ液体を輸送するステップを、更に有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記液体を前記湿潤素材に加えるステップを更に有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
周期電力は、(i)約30%から約100%の動作周期と、(ii)約1分から約10分の周期と、を少なくとも1つ含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１６】
熱を前記熱電性モジュールに伝達させるステップは、約0.2Wから約200Wの伝熱速度を有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１７】
前記液体を蒸発させるステップは、約0.2Wから約200Wの伝熱速度を提供する、請求項12に記載の方法。
【請求項１８】
前記熱電性モジュールの低温側は、約-10℃から約30℃の温度を有する、請求項12に記載の方法。
【請求項１９】
前記ヒートシンクの温度は、少なくとも約30℃である、請求項12に記載の方法。
【請求項２０】
関節炎、テニス肘、ゴルフ肘、片頭痛、月経痛、背痛、及び、足首の捻挫の少なくとも1つを治療するステップを有する、請求項12に記載の方法。
【請求項２１】
ユーザーに電気刺激を提供するステップを更に有する、請求項12に記載の方法。
【請求項２２】
前記液体は、アロマセラピーを提供する香料を有する、請求項12に記載の方法。
【請求項２３】
ユーザーの身体の一部を加温又は冷却するための装置を製造する方法であって、前記方法は、
ヒートシンクを提供するステップと、
エッチング剤を用いて前記ヒートシンクの表面をエッチングして、その有効表面積を増加させるステップと、
前記ヒートシンクを熱電性モジュールに取り付けるステップと、
前記ヒートシンク上に湿潤素材を配置するステップと、
拘束層を備える前記ヒートシンクに前記湿潤素材を固定するステップと、を有する方法。
【請求項２４】
前記湿潤素材は、前記ヒートシンクと前記拘束層との間に配置される、請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
約10度から約90度の屈曲角を前記ヒートシンクに導入するステップを更に有する、請求項23に記載の方法。
【請求項２６】
前記熱電性モジュールをバッテリーパックと電気的に接続するステップを更に有する、請求項23に記載の方法。
【請求項２７】
前記熱電性モジュールを衣類のアイテムに組み込むステップを更に有し、
前記衣類のアイテムは、ネックラップ、肘パック、膝パック、バックパック、加温ジャケット、冷却ジャケット、加温冷却ジャケット、抗漏出パック、ヘッドバンド、腹部パッド、靴のインソール、被服、履物、自動車の座席、及び、ヘルメットからなる群より選択される、請求項23に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、オブジェクトを加温又は冷却するための装置及び方法に関するものであり、より詳しくは、本発明は、熱電性モジュールを利用してユーザーの身体部分を加温又は冷却する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
温度調節衣類は、着用者の身体に対して加温又は排熱するための温度装置を含む衣類である。温度調節衣類は、幅広い製品に組み込むことができ用途が広い。例えば、温度調節ジャケットは、寒い日は人を温め、暑い日は人を冷やすことができる。同様に、温度調節ブレース又は包帯は、身体部分を冷やし(例えば、怪我の後に生じる腫れを低減させ)たり、身体部分を温め(例えば、筋肉痛を緩和させ)たりするのに用いることができる。
【０００３】
温度調節衣類は、能動的なもの又は受動的なもののいずれかに分けることができる。能動的温度調節衣類は、着用者によってセットされた温度を維持するために用いることができる。能動的温度調節衣類において使用される従来型の温度装置は、加温のために抵抗性加熱器を、そして冷却のために圧縮冷却器を含んでいる。対照的に、受動的温度調節衣類は、所望の温度を維持せずに単なる加温又は排熱だけが可能である。受動的温度調節衣類に使用される従来型の温度装置は、加温のための化学反応システムと、冷却のための相変化素材を備えている。能動的温度調節衣類と受動的温度調節衣類に関する従来型の温度装置は、加温と冷却の両方ではなく、加温か冷却かのいずれかが可能である。
【０００４】
温度調節衣類における温度装置の一つは、電動熱電装置である。熱電装置は、電気エネルギーを消費しながら、装置の低温側から装置の高温側に熱を移動させるヒートポンプである。熱電装置は、伝熱速度を厳密に制御することが可能であり、加温と冷却の両方を行なうことができるため好ましい。しかしながら、所望の表面温度を維持するために、一般的には、熱電装置の高温側から熱を放出させなければならない。
【０００５】
温度調節衣類の熱電装置から熱を放出させる従来の試みは、殆ど不成功であった。この困難性の理由の1つは、衣類の断熱特性が衣類を通じて熱を周囲の環境に伝達させることを困難にしているためである。更に、自然又は強制対流によって十分に放熱させるために、一般的には、熱電性モジュールを衣類の外側部分に設置しなければならない。これは、見栄えが悪く、扱いにくく、アクティビティ用途には不適切であろう。放射熱伝達、強制対流及び/又は相変化素材により充分な放熱速度を得ることができるとは言えないだろう。
【０００６】
加温及び冷却の両方を十分な速度にすることが可能な温度調節衣類には需要がある。特に、熱電装置を備え、装置の高温側から熱を適切に放出させることができる一方で魅力的でアクティビティ用途に適している温度調節衣類には需要がある。
【発明の概要】
【０００７】
要旨
本願明細書に記載の装置及び方法は、着用者の身体の少なくとも一部を加温及び/又は冷却する温度調節衣類を提供する。以前のデザインと比べて、本願明細書に記載の装置は、ヒートシンクを備え、上記ヒートシンクは、その種類の中で最も軽いものである。ヒートシンクの厚さは水平熱伝達が非常に高くなるように最適化され、ヒートシンク上の表面構造は最適な放熱速度をもたらす。ヒートシンクに配置される湿潤素材は、過度の伝熱抵抗又は熱容量を与えない、所望量の冷却液(例えば、水)を保持するように構成される。熱電装置に供給される電力を任意に周期的に供給することによって、所望の加温及び/又は冷却速度が成し遂げられ、ユーザーの加温及び/又は冷却知覚性が向上する。本願明細書に記載の装置及び方法は、多種多様な衣類の用途及びアイテム(ジャケット、ブーツ、ヘルメット、包帯及びブレースを含む)において効果的な加温及び/又は冷却をもたらす。
【０００８】
一つの態様では、本発明は、ユーザーの身体を加温又は冷却するための装置に関する。上記装置は、熱電性モジュールと、上記熱電性モジュールの表面と熱的に結合するヒートシンクと、上記ヒートシンクと熱的に連通する湿潤素材と、そして、動作周期(例えば、約10%超の動作周期)に従って上記熱電性モジュールを周期的に動作させるためのコントローラーと、を備える。
【０００９】
ある種の実施形態では、上記装置は、供給タンクと、上記湿潤素材及び上記供給タンクに接続する供給ラインと、を備える。上記供給ラインは、上記供給タンクから上記湿潤素材まで液体を輸送するウィッキング(wicking)素材を備えていもよい。ヒートシンクの厚さは、約1mmから約15mmであってもよい。一実施形態として、上記装置は、上記湿潤素材を上記ヒートシンクに固定する拘束層を備える(例えば、湿潤素材は、ヒートシンクと拘束層との間に配置することができる)。上記拘束層は、上記ヒートシンクの外側縁部周りを覆うことが可能である。
【００１０】
ある種の実施形態では、上記ヒートシンクは、エッチングされた表面及び/又は密着表面を備える。密着表面は、約0度から約90度まで範囲の屈曲角を有する屈曲を形成していてもよい。一実施形態として、湿潤素材は、抗菌剤を有する。別の実施形態において、湿潤素材は、親水性素材を含む。湿潤素材の厚さは、約1mmから約3mmとしてもよい。湿潤素材は、ティッシュ及び/又は綿を含むことができる。
【００１１】
ある種の実施形態では、上記装置は、バッテリー及びスイッチ式電気接続を備える。上記装置は、一般的に衣類(例えばネックラップ、肘パック、膝パック、バックパック、アンクルパック、ユニバーサルパック、加温ジャケット、冷却ジャケット、加温冷却ジャケット、抗漏出パック、ヘッドバンド、腹部パッド、靴のインソール、被服、履物、自動車の座席及び/又はヘルメット)に組み込まれる。一実施形態として、熱電性モジュールは、約10mm2から約2000mm2の伝熱表面積を有する。
【００１２】
別の態様においては、本発明は、ユーザーの身体の一部を加温又は冷却する方法に関する。上記方法は、次のステップを含む:少なくとも約10%の動作周期で電力を熱電性モジュールに周期的に供給するステップと、熱を上記熱電性モジュールからヒートシンクに伝達させるステップと、上記ヒートシンクに配置された湿潤素材から液体を蒸発させるステップと、を有し、上記蒸発液体は、周囲の大気に入る。
【００１３】
ある種の実施形態では、上記方法は、例えば、供給ライン内に配置されたウィッキング素材を通じて液体を運ぶことによって供給タンクから湿潤素材まで液体を輸送するステップを有する。一実施形態として、上記方法は、液体を湿潤素材に(例えば、噴射又は滴下によって)供給するステップを有する。別の実施形態において、周期的電力供給は、約30%から約100%までの動作周期を含む。周期電力の周期は、約1分から約10分であってもよい。
【００１４】
ある種の実施形態では、熱を熱電性モジュールに伝達させるステップは、約0.2Wから約200Wの伝熱速度を有する。同様に、湿潤素材から液体を蒸発させることに関する伝熱速度は、約0.2Wから約200Wであってもよい。熱電性モジュールの低温側は、約-10℃から約30℃までの温度を有してもよい。一実施形態として、ヒートシンクの温度は、少なくとも約30℃である。
【００１５】
ある種の実施形態では、上記方法は、障害(例えば関節炎、テニス肘、ゴルフ肘、片頭痛、月経痛、背痛及び/又は足首捻挫)を治療するステップを有する。一実施形態として、上記方法は、ユーザーに電気刺激を提供するステップを有する。上記液体には、アロマセラピーを提供するために香料を含ませることができる。
【００１６】
別の態様において、本発明は、ユーザーの身体の少なくとも一部を加温又は冷却するための装置を製造する方法に関する。上記方法は、エッチング剤を用いてヒートシンクの表面をエッチングして、その表面積を効果的に増加させるステップと、上記ヒートシンクを熱電性モジュールに取り付けるステップと、上記ヒートシンク上に湿潤素材を配置するステップと、拘束層を備える上記ヒートシンクに上記湿潤素材を固定するステップと、を有する。
【００１７】
ある種の実施形態では、上記湿潤素材は、上記ヒートシンクと拘束層との間に配置される。上記方法は、約10度から約90度までの屈曲角をヒートシンクに導入するステップを有してもよい。上記湿潤素材を固定するステップは、上記ヒートシンクの縁部周りを拘束層で覆うステップを有してもよい。一実施形態として、上記方法は、熱電性モジュールをバッテリーパックに電気的に接続するステップを有する。熱電性モジュールは、一般的に、衣類のアイテム(例えばネックラップ、肘パック、膝パック、バックパック、加温ジャケット、冷却ジャケット、加温冷却ジャケット、抗漏出パック、ヘッドバンド、腹部パッド、靴のインソール、被服、履物、自動車の座席及び/又はヘルメット)に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明の他の特徴及び効果と、本発明自体は、添付の図面と共に読むことで、各種実施形態に関する以下の記述からより充分に理解することができる
【図１】図1は、本発明の様々な実施形態と共に使用するための従来型の熱電性モジュールの概略的な斜視図である。
【図２】図2は、本発明の一実施形態に係る着用者の身体を加温又は冷却するための装置の模式的な側面図である。
【図３】図3は、本発明の一実施形態に係る熱電性モジュールの概略的な斜視図である。
【図４】図4は、本発明の一実施形態に係るヒートシンクの概略的な斜視図である。
【図５】図5は、本発明の一実施形態に係るある屈曲角を有するヒートシンクの模式的な側面図である。
【図６】図6は、本発明の一実施形態に係るある曲率半径を有する屈曲を有するヒートシンクの模式的な側面図である。
【図７】図7は、本発明の一実施形態に係るある動作周期を有する矩形波の模式的な図である。
【図８】図8は、本発明の一実施形態に係る着用者の身体を加温又は冷却するための装置を備える衣類のアイテムの模式的な断面図である。
【図９】図9は、本発明の一実施形態に係る供給タンク及び供給ラインを備える、着用者の身体を加温又は冷却するための装置の模式的な側面図である。
【図１０Ａ】図10Aは、着用者の身体の一部を加温又は冷却する方法の流れ図である。
【図１０Ｂ】図10Bは、本発明の一実施形態に係る着用者の身体を加温又は冷却すると共に圧迫を行なうための装置の模式的な図である。
【図１０Ｃ】図10Cは、本発明の一実施形態に係る着用者の身体を加温又は冷却すると共に圧迫を行なうための装置の模式的な図である。
【図１０Ｄ】図10Dは、本発明のある種の実施形態に係る着用者の身体を加温又は冷却するための装置の模式的な図である。
【図１１】図11は、本発明の一実施形態に係る水温対時間のプロットである。
【図１２】図12は、本発明の一実施形態に係る水温対時間のプロットである。
【図１３】図13は、本発明の一実施形態に係る水温対時間のプロットである。
【図１４】図14は、本発明の一実施形態に係る熱電装置の低温側対時間のプロットである。
【図１５】図15は、本発明の一実施形態に係る熱電装置の低温側対時間のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
詳細な説明
請求項に記載の本発明にかかるシステム、装置、方法及び製造方法は、本願明細書に記載の実施形態由来の情報又は教示を用いて発展させた変更形態及び改変形態を含むと考えられる。本願明細書に記載の装置、システム、方法及び製造方法の改変形態及び/又は修正形態は、当業者によって実施し得るものであり、全ては、本発明の範囲内であると考えられる。
【００２０】
全記述にわたって、システムは、特定の構成部品を有したり備えたり含んでいたりするように記述され、又は、製造方法及び方法は、特定のステップを有したり備えたり含んでいたりするように記述されているが、それらは、記載の構成部品から実質的になる又はからなる本発明のシステムであり、記載の製造ステップから実質的になる又はからなる本発明による製造方法及び方法であるとも考えられる。
【００２１】
ステップの順序又はある種のアクションを実行する順序は、本発明が動作可能なままである限り、重要ではないことを理解すべきである。更に、2以上のステップ又はアクションを同時に実施することができる。
【００２２】
本願明細書に記述の任意の刊行物は、本願明細書に記載の任意の請求項に関連する先行技術となる刊行物であると認めるものではない。背景の章は、明確化のために記載しており、任意の請求項に関連する先行技術を記載するものを意味するものではない。
【００２３】
加温及び冷却性能を備える衣類は、全体として、2008年2月20日に出願の国際特許出願PCT/US2008/054438(発明の名称「Apparel with Heating and Cooling Capabilities」、及び、2011年7月1日に出願の国際特許出願PCT/IN2011/000438(発明の名称「Article of Clothing for Heating or Cooling Body of Wearer」)に記載されており、その全ては、本願明細書において参照によりその開示が組み込まれている。
【００２４】
図1を参照する。熱電性モジュール(TEM)10は、ペルチェ効果を利用して、電気エネルギーの消費によって、温度勾配に対してTEM10の低温側12からTEM10の高温側14に熱を伝達させる固体物理ヒートポンプである。標準的シングルステージTEMは、最大で70℃の温度差を達成することができる。
【００２５】
TEM10を冷却のために使用すると、熱は、電子がp型半導体素子16の低エネルギー準位からn型半導体素子18の高エネルギー準位を通過するにつれて、電子によって低温側12で吸収される。陽極コネクター20と陰極コネクター22との間に供給された電圧は、TEM10を通じて電子を動かすための電位を提供する。高温側14において、エネルギーは、電子がn型半導体素子18の高エネルギー準位からp型半導体素子16の低エネルギー準位まで移動するにつれて、ヒートシンクに放出される。図示のように、導電層24は、半導体素子16、18の上下に設置される。電気絶縁体層26は、導電層24の外側に設置され、低温側12及び高温側14を形成する。
【００２６】
TEMには、他の加温及び冷却装置に勝るいくつかの効果がある。例えば、TEMは、駆動部品を持たない固体状構造を有するため、一般的には信頼性がより高い。TEMは、また、周囲の温度よりも遥かに冷却(例えば、マルチステージTEMを用いて、マイナス100℃程度の低さに)することができる。更に、TEMは、単に給電の極性を逆転させることによって加温から冷却(又は、冷却から加温)に切替ることができる。TEMは、また、温度を正確に(例えば、±0.01℃の範囲内で)制御し、定常状態を維持することが可能であってもよい。加温モードにおいて、TEMは、従来型の抵抗加熱ヒーターよりも一般的には効果的であるが、その理由は、ヒートポンプの動作から生じる熱と電力からの熱が生じるためである。
【００２７】
ヒートシンクは、熱エネルギーを高温媒体から低温流体媒体に伝達させるオブジェクトである。流体媒体は、多くの場合空気であるが、水及び/又は他の液体(例えば冷媒及び/又はオイル)を含んでもよく又はそのものあってもよい。ヒートシンクの周知例には、冷凍及び空調システムにおいて使用される熱交換器及び自動車のラジエーターが含まれる。ヒートシンクは、電子回路及び光電装置(例えば、高出力レーザー及び発光ダイオード(LED))を冷却するためにしばし用いられる。
【００２８】
図2を参照する。ある種の実施形態において、オブジェクト(例えば、ユーザーの身体部41)を加温及び/又は冷却するための装置40は、TEM42と、ヒートシンク44と、湿潤素材46と、電源を具備するコントローラー48と、を備える。図示のように、ヒートシンク44は、例えば、導伝性グリース又は接着剤(例えば、銀熱エポキシ化合物及び/又はアルミニウム熱エポキシ化合物及び/又は熱パッド)を使用して、TEM42の上側又は高温側49に熱的に結合している。湿潤素材46は、ヒートシンク44の湿潤側50の少なくとも一部に配置されていたり、そこを覆うように配置されていたりする。拘束層52(例えば、アルミニウムメッシュ、ポリエステルメッシュ及び/又はナイロンメッシュ又は類似の通気性構造体)は、湿潤素材46を覆うように設置され、ヒートシンク44の縁部54の周りを覆うことができる。電源は、TEM42にDC電力を提供する。コントローラー48は、所望の冷却又は加温量に従って、TEM42に供給される電力量を制御する。装置40を冷却のために用いると、熱は、TEM42を通じて、周囲の環境に熱伝達させるヒートシンク44へと伝達され、身体部41の外側へと伝達される。
【００２９】
図3を参照する。ある種の実施形態において、TEM42は、実質的に平らであり、実質的に一様な厚さTMを有する。厚さTMは、例えば、約4mm、又は、約1mmから約10mmであってもよい。別の実施形態において、TEM42を湾曲させて(即ち、平坦でない)、例えば、身体部分の表面の輪郭に対してより密接に沿うように及び/又は所望の熱伝達パターンを提供するようにしてもよい。図示のように、TEM42の高温側49及び低温側56は、略矩形であってもよい。但し、高温側49及び低温側56は、任意の幾何学的形状(例えば、円形、三角形、矩形、六角形等)であってもよい。高温側49及び低温側56の各々の表面積AMは、例えば、約450mm2から約900mm2、又は、約100mm2から約2000mm2であってもよい。種々の実施形態において、TEM42の冷却能力は、約25W、又は、約0.1Wから約50Wである。TEM42の表面積AM及び冷却能力は、達成させたい所望の冷却又は加温量に従って選択される。一実施形態として、TEM42は、テルル化ビスマスペレット及びAl2O3セラミックカバープレートを備える。
【００３０】
図4を参照する。ある種の実施形態において、ヒートシンク44は、湿潤側50及び乾燥側58を有する薄板又はプレートである。ヒートシンク44の厚さTHは、例えば、約2mm、又は、約1mmから約15mmであってもよい。ヒートシンク44の厚さTHは、ヒートシンク44を通じて水平方向に(即ち、湿潤側50及び乾燥側58に対して平行方向に)効果的な熱伝達を可能にするために最適化することができる。湿潤側50及び乾湿側58は、それぞれ、例えば、約2500mm2、又は、約100mm2から約10,000mm2の表面積AHを有してもよい。種々の実施形態において、ヒートシンク44は、その種類の中で最も軽いものであり、約1gから約500gの重量を有する。
【００３１】
ヒートシンク44は、TEMから又はTEMへの所望の熱伝達が可能な任意の素材でできていてもよい。ある種の実施形態において、ヒートシンク44には、金属、炭素繊維及び/又はポリマーが含まれる。好適な金属の例としては、マグネシウム、アルミニウム、銅、様々なグレードのアルミニウム合金、結合メタル(bonded metal)及び/又は陽極酸化素材が挙げられる。ヒートシンク44には、例えば、銅との結合アルミニウムを含めてもよい。一実施形態として、ヒートシンク44には、熱を放出させて排熱を向上させる、相変化素材及び/又は水素結合を有する固体重合体が含まれる。ヒートシンク44には、排熱のための1又は複数のフィンを備えてもよい。ある種の実施形態では、ヒートシンク44は、液体(例えば水及び/又はアルコール類)で満たされている。
【００３２】
図5を参照する。ヒートシンク44は、密着していてもよく、及び/又は、1又は複数の屈曲60を備えてもよい。屈曲60の屈曲角θは、例えば、約30度から約45度であってもよい。一実施形態として、屈曲角θは、上方向に約90度(又は、下方向に約-90度)であってもよい。図示のように、屈曲角θによって、ヒートシンク44が身体部分の形状に対してより密接に近づけることができる。一実施形態として、屈曲角θは、ヒートシンク44へ又はヒートシンク44からの熱伝達を向上させる。図6を参照する。ヒートシンク44における屈曲60の曲率半径RHは、例えば、約0mmから約50mm、又は、約2mmから約10mmであってもよい。
【００３３】
一般的に、TEM42のサイズ及び電力消費量に基づいて、ヒートシンク44を幾何学的に最適化して、所望の定常状態にある冷却速度を達成させる。例えば、ヒートシンクの厚さTH及び屈曲角θを最適化して、TEM表面積AMがヒートシンク表面積AHより非常に小さいときでも、ヒートシンクを通じてTEM42から離れるように水平方向に熱を伝達させる。ある種の実施形態では、ヒートシンク44の高温導電性は、ほとんど一様な、ヒートシンク44内温度分布となる(即ち、約1未満の温度変化)。ヒートシンク44は、任意の形状(例えば、正方形、矩形、円形、三角形、六角形等、又はそれの組み合わせ)であってもよい。一実施形態として、ヒートシンクは、一般的に、着用者の身体に合致するように形づくられる。
【００３４】
各種実施形態において、TEM42及び/又はヒートシンク44の1又は複数の表面は、TEM42及びヒートシンク44の1又は複数の表面に、及び/又は、そこからの熱伝達を促進する表面粗さを有する。例えば、TEM42及び/又はヒートシンク44の表面粗さRaは、約10ミクロンから約1000ミクロンであってもよい。一実施形態として、TEM42及びヒートシンク44は、所望の表面構造又は粗さを達成するために、エッチング剤(アルカリ性であっても酸性であってもよい(例えば、水酸化ナトリウム又は硫酸))を用いて処理される。エッチング剤は、TEM42及び/又はヒートシンク44の表面から、望ましくない酸化被膜を取り除くこともできる。エッチング剤のpHは、例えば、約10から約12であってもよい。例えば、TEM42及び/又はヒートシンク44は、例えば、約15分間、約1分から約100分間、エッチング剤に曝されてもよい。ヒートシンク44のエッチングされた表面は、TEM42に対する結合性を向上させ、湿潤素材46の近傍に存在する液体への熱伝達を高めてもよい。
【００３５】
ある種の実施形態では、湿潤素材46は、冷却液(例えば水、アルコール又はそれらの混合物)を吸収しているかそれによって湿っている素材である。湿潤素材46は、親水性素材(例えば、ティッシュ(例えば、セルロース又は紙を主成分とするティッシュペーパー)、綿(例えば、創傷被覆材のためにガーゼパッド又はその一部)、ティッシュ及び綿の組合せ、セルロース系素材、発泡素材、ポリマー含水素材及び/又は含水生地)であってもよい。例えば、湿潤素材は、約10層のティッシュ若しくは綿、又は、約1層から約20層のティッシュ若しくは綿であってもよい。ある種の実施形態では、ティッシュ及び/又は綿の各層は、約1mmの厚さ、又は、約0.5mmから約3mmの厚さを有する。湿潤素材は、顕著な温度絶縁物として作用することなく、又は、相当な熱質量又は熱容量をもたらすことなく、蒸発冷却のための最適な冷却液量を保持するように構成される。一実施形態として、湿潤素材46は、拘束層52を用いてヒートシンクに確実に取り付けられる。
【００３６】
カビ又は他の細菌の生育を防止するために、湿潤素材46、拘束層52、及び/又はその他の素材又は装置の表面には、抗菌剤を含ませてもよい。一実施形態として、抗菌剤には、銀(例えば、銀の粒子)及び/又はピリチオン塩(例えば、亜鉛ピリチオン)が含まれる。
【００３７】
ある種の実施形態では、コントローラー48は、TEM42によって成し遂げられる加温又は冷却量を調節するために用いられる。一般的に、コントローラー48は、TEM42に印加される電気エネルギーを増加又は減少させることによってこれを成し遂げる。例えば、コントローラー48は、印加された電流及び/又は電圧を増加又は減少させることができる。TEM42に印加される電流は、例えば、約1.7Amp、又は、約0.2Ampから約5Ampであってもよい。TEM42に印加される電圧は、例えば、約7.4V、又は、約2Vから約35Vであってもよい。電源は、適切な変圧器で調節されたライン電源又はバッテリーであってもよい。
【００３８】
ある種の実施形態では、コントローラー48は、所望の動作周期及び周期でオン/オフし(又は、より高い値とより低い値との間にし)、電流又は電圧を周期的に供給することによって所望の加温又は冷却を行う。本発明の一実施形態によれば、図7は、矩形70のグラフである。図示のように、波形70は、周期Tで、オン又はより高い状態72とオフ又はより低い状態74との間で変動している。各変動の範囲内で、波形70は、期間τのon状態にある。ある種の実施形態では、波形70の動作周期Dは、期間τと周期Tとの比(即ち、D =τ/T)である。コントローラー48によって選択され、インプリメントされた動作周期D及び周期Tは、特定の冷却又は加温用途次第である。例えば、膝パック又は肘パックでの用途において、約3分の期間τ及び約3分及び6秒の周期Tを使用することが望ましくてもよい。ネックスカーフ冷却用途において、約8秒の期間τ及び約14秒の周期T又は約30秒の期間τ及び約35秒の周期Tを使用することが望ましくてもよい。ある種の実施形態では、周期Tは、例えば、約3分、約2分から約5分、又は、約1分から約10分であってもよい。動作周期Dは、最高約100%であってもよい。例えば、動作周期Dは、約10%から約100%であってもよい。一実施形態として、動作周期Dは、約97%である。一般的に、より高い動作周期Dは、電気エネルギーをより消費するため、より加温又は冷却される。装置40の全構成及び湿潤ヒートシンクの高効率熱伝達能力が、高い動作周期を達成可能にし、ユーザーに有益を与えることを発見した。装置40は、ヒートシンク44から周囲の環境に向かう熱を遮断する性能によって限定されないため、従来型のシステムよりもずっとコンパクトで、軽量で且つエネルギー効果がよい装置40が提供される。逆に作動させると、ユーザーに対して熱的快適性がもたらされ、同様の利益が達成される。
【００３９】
加温又は冷却速度を制御することに加えて、電力を周期的に供給する利点の1つは、上記の通り、それが加温及び/又は冷却に対するユーザーの知覚性を向上させる可能性があることである。例えば、電力を周期的に供給することなく安定した加温又は冷却の数分後、ユーザーは、暖められているのか冷やされているのか知ることができないだろう。対照的に、電力が動作周期Dで周期的に供給されると、ユーザーは加温又は冷却を良好に知ることができるようになり、それによって、ユーザーは装置に対する体感性が向上する。例えば、約2-4分の周期Tのときに、ユーザーは、加温及び/又は冷却を最適的に認識することがわかった。
【００４０】
各種実施形態において、装置40は、衣類のアイテムに組み込まれる。衣類のアイテムは、例えば、ユーザーが着るアイテム及び/又はユーザーに付けることができる、又は、そうでなければユーザーと接触し得るアイテムであってもよい。例えば、衣類のアイテムは、ネックラップ(例えば、スカーフ)、肘パック、膝パック、バックパック、アンクルパック、ユニバーサルパック、加温ジャケット、冷却ジャケット、加温-冷却ジャケット、抗漏出パック、ヘッドバンド、ヘルメット、腹部パッド、靴のインソール、被服、履物(例えば、アスレチック靴及び/又はブーツ)、椅子、座席(例えば、自動車の座席)、ステアリングホイール及び/又は肘掛けであってもよい。ある種の実施形態では、衣類のアイテムは、ジャケット、一対のサイクリングショーツ、サイクリング靴、サイクリングジャージ、運動スーツ、スポーツブラ、スパンデックスパンツ、アンダー衣類、一対のショーツ、トップ、シャツ、手袋、靴、ブーツ、スキーブーツ、ローラースケート、アイススケート、ローラーブレード、靴下、手首バンド、心臓モニター、腕時計、ユニフォーム、野球帽、ゴルフ帽、バイザー、ヘッドバンド、帽子、メガネ、サングラス、一対のヘッドホン、メダリオン、ペンダント、宝飾品、ネックレス、ブレスレット、アンクレット、化学スーツ、生物スーツ、宇宙服、宇宙帽、防弾チョッキ、防火スーツ、オートバイレザー、ゴーグル、ヘルメット、建築作業用ヘルメット、溶接マスク、モーターレース用のヘルメット、モーターサイクルヘルメット、モーターレース用スーツ、モーターレース用アンダー衣類、二輪車用ヘルメット、スポーツヘルメット、スキースーツ、ロングアンダーウエア、乗車用ヘルメット、乗馬乗車用ヘルメット、フェンシングマスク、フェンシングチュニック、むこうずねプロテクター、膝当て、軍備帽子、ネックラップ、及び、軍用ヘルメット等である。
【００４１】
装置40は、衣類のアイテム中の任意の場所に設置することができる。例えば、装置40は、衣類の内部、及び/又は、衣類の1又は複数の外表面に設置することができる。図8を参照する。一実施形態例において、装置40は、衣類80のアイテム中に配置されているため、衣類80をユーザーが着ると、TEM42の低温側56がユーザーと接触する。生地(例えば、綿及び/又はポリエステル生地)又は他の素材の内層82は、ヒートシンク44の乾燥側58を覆い、TEM42のための開口部84を備える。示された実施形態において、衣類80は、ヒートシンク44を覆う生地の外層86と、湿潤素材46と、拘束層52と、を備える。生地の外層86は、好ましくは、蒸発した冷却液が外層86を通じて周囲の空気へ向かうことができる多孔性又は通気性である。別の実施形態では、衣類80は、TEM42の冷却側56とユーザーとの間に位置する生地(例えば、生地の内層82)又は他の素材の1又は複数の層を備える。一実施形態として、衣類80は外層86を備えないため、拘束層52及び/又は湿潤素材46は周囲の空気に直接曝されている。ある種の実施形態では、衣類80のアイテムは、1又は複数の絶縁又はパッド層を備える。絶縁材の例としては、ネオプレン、エチレン酢酸ビニル(EVA)及び発泡素材が挙げられる。
【００４２】
図9を参照する。ある種の実施形態では、装置40は、供給タンク90及び供給ライン92も備える。供給タンク90は、冷却液(例えば、水)を含むように構成される。供給ライン92は、供給タンク90から湿潤素材46まで冷却液を輸送するように構成される。供給ライン92は、パイプ及び/又はウィッキング素材(例えば、親水性の生地又は発泡体)を含む又はからなることができる。ある種の実施形態では、供給タンク90及び/又は供給ライン92は、衣類80のアイテムの1又は複数の表面に固定される。例えば、供給タンク90は、冷却ジャケットの内表面に固定することができる。図8を再度参照する。供給ライン92は、衣類80の内層82と外層86との間に配置することができる。
【００４３】
別の実施形態では、冷却液は、供給タンク及び/又は供給ラインを用いずに湿潤素材に直接導入される。例えば、冷却液は、湿潤素材に冷却液をスプレー又は滴下すること、又は、湿潤素材を液体に最初から浸漬させることによって導入してもよい。肘パック又は膝パック用途において、例えば、冷却液は、約15分ごとに湿潤素材にスプレーしてもよい。
【００４４】
ある種の実施形態では、供給タンク及び/又は供給ラインを利用しない場合は、湿潤素材46の厚さを増やして、更なる冷却液量を保持できるようにしてもよい。例えば、湿潤素材46は、ティッシュペーパー及び/又は綿からなる追加層を備えてもよい。一実施形態として、湿潤素材46は、複数のティッシュペーパー層上部に綿層を備える。綿層は、更なる冷却液を保持するように構成されるため、蒸発冷却は、水を装置40に加えてからより長い時間生じる。
【００４５】
装置40の動作中、電流は、コントローラー48及び/又は電源装置を用いてTEM42に導入される。電気エネルギーがTEM42にて消費されるにつれて、熱は、TEM42の低温側56からTEM42の高温側49へと流れ、それによって、低温側56と高温側49との間に温度差が生じる。冷却用途に適している低温側温度を提供するために、対流熱伝達メカニズムに単に依存するよりはむしろ蒸発冷却技術を使用して、TEM42の高温側49に取り付けられたヒートシンク44から熱を放出させることが一般的に必要であったり望ましかったりする。
【００４６】
各種実施形態において、蒸発冷却は、ヒートシンク44に配置された湿潤素材46から冷却液を蒸発させることによって装置40の高温側49から熱を取り除くために用いられる。例えば、湿潤素材46は冷却液で浸漬してもよく、冷却液は湿潤素材46から蒸発させてもよい。冷却液の蒸発速度は、一般的に、ヒートシンク44及び冷却液の温度、周囲の大気における蒸発冷却液の濃度(例えば、相対湿度)及び装置40近くの対流又は気流量次第である。例えば、冷却液の温度(そして、蒸気圧)が増加するにつれて、蒸発速度は一般的に増加する。同様に、湿度が減少する、及び/又は、装置40の近くの気流が増加すると、蒸発速度は一般的に増加する。
【００４７】
冷却液は、所望の蒸発冷却速度を提供することができる任意の液体であってもよい。例えば、冷却液は、水、アルコール(例えば、エタノール)及び/又はアンモニアを含むもの又はからなるものであってもよい。一実施形態として、冷却液は、熱が加わるのを断つ水素結合を有するスーパーポリマー及び/又はDNAを含み、それによって、熱を吸収して装置を冷やす。
【００４８】
ある種の実施形態では、冷却液は、香料を含む。冷却液が湿潤素材46から蒸発するにつれて、香料によるアロマセラピーを提供し得る。
【００４９】
図10Aは、本発明の様々な実施形態に従う、ユーザーの身体の一部を冷却する方法100の流れ図である。方法100は、少なくとも約10%の動作周期で、TEMに電力を周期的に供給するステップ(ステップ102)を有する。熱は、TEMの高温側から、TEMに取付けたヒートシンクへ伝達される(ステップ104)。ヒートシンクからの熱によって、冷却液が、ヒートシンク上に配置された湿潤素材から蒸発し(ステップ106)、それによって、ヒートシンク及びTEMが冷却される。蒸発した冷却液は、周囲の空気に入る。蒸発冷却により、TEMの高温側及び低温側の温度は、より低い温度に維持することができるため、装置は比較的高い動作周期(例えば、約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%超で、最高約100%)で作動させることができる。
【００５０】
ある種の実施形態では、TEMの高温側は、100℃未満に適切に維持することで、冷却液が沸騰せず、それに対応する蒸発速度が過剰ではなくなる。冷却液の典型的な蒸発速度は、約1ml/時間から約120ml/時間、又は、約2ml/時間から約60ml/時間である。これらの蒸発速度によって、湿潤素材は、周囲の温度及び蒸気濃度(例えば、湿度)に依存して、約10分〜約8時間の蒸発冷却のための十分な冷却液を保持することができる。例えば、一実施形態において、8mlの水を保持している供給タンクは、4時間の連続冷却をジャケット中のシングルTEM装置に与える。別の実施形態において、ジャケットは、マルチステージTEM装置(例えば、最高約30台)を備える。約8mlの冷却液は、各TEM装置(例えば、10台のTEM装置では約80ml保存される)の供給タンク及び/又は湿潤素材に保存されてもよい。ある種の実施形態では、20mlの水は、約20分間、膝パックを冷却する。湿潤素材は、必要に応じて、冷却液を補充されてもよい。
【００５１】
ある種の実施形態では、オブジェクトを加温又は冷却するのに関係する伝熱速度Qは、約0.2Wから約200W、又は、約0.5Wから約50Wである。TEMの低温側の温度は、例えば、約-10℃から約30℃、又は、約0℃から約20℃であってもよい。一実施形態として、低温側の温度は、約11℃である。例えば、肘パック用途、膝パック用途、冷却ジャケット用途、及び、ネックラップ用途において、低温側の温度は、約10℃から約12℃、約4℃から約6℃、約16℃から約17℃、及び、約17℃から約18℃に維持することができる。TEMの高温側の温度は、例えば、約30℃から約80℃、又は、約40℃から約60℃であってもよい。一実施形態として、TEMの高温側の温度は、約45℃である。TEM表面温度は、一般的に、電力量、ヒートシンクジオメトリー及び周囲の条件次第であろう。
【００５２】
ある種の実施形態では、湿潤素材に由来する冷却液の蒸発冷却による伝熱速度は、放射熱伝達又は対流熱伝達による伝熱速度以上である。例えば、一実施形態において、非強制気流による蒸発冷却速度は、強制気流による対流熱伝達率と同一又はそれ以上である。
【００５３】
他の実装において、本願明細書に記載の装置は、着用者の身体を加温するために用いられる。本実施形態において、TEMの高温側は、着用者の身体の方へ配置され、TEMによって生じる熱は着用者の身体に伝達される。必要に応じて、柔軟性がある又はパッド型の熱伝達プレート、メッシュ、ホイル又は他の素材(湿潤又は乾燥)を使用して身体への効果的な熱伝達領域を増やし、身体の湾曲に対する密着結合が、比較的大きな領域に対して効果的で快適な熱分布をもたらすことができるが、ヒートシンクでの蒸発冷却には、この実装が必須でなくてもよい。冷却用途において、身体からの伝熱面積を増やすために、類似の構造を備えてもよい。
【００５４】
各種実施形態において、本願明細書に記載の装置は、ユーザーの身体部分に電気刺激を加えるように構成される。上述の通り、電気刺激は、身体部分の加温又は冷却と共に、身体部分に加えることができる。あるいは、電気刺激は、身体部分を加温又は冷却することなく、加えてもよい。一実施形態として、電気刺激を加えるために、装置は、身体部分と電気的に接続する電極を備える。電気刺激は、一定の割合で身体部分に加えてもよく、及び/又は、間欠的に加えてもよい。ある種の実施形態では、電気刺激は、約0.5ミリアンペアから約500ミリアンペア、又は、約1ミリアンペアから約100ミリアンペアの電流が含まれる。例えば、電流は、約4ミリアンペアであってもよい。一実施形態として、電気刺激は、約0.1分から約60分、又は、約5分から約10分の周期で周期的に供給される。ある種の実施形態では、電気刺激は、約100Hz又は最高で約200Hzの周波数の電気パルスを含む。電気刺激のパルス幅は、約100マイクロ秒又は最高で約500マイクロ秒であってもよい。
【００５５】
本願明細書に記載の装置及び方法のある種の実施形態に関する様々なパラメーターの値は、表1にまとめているが、これらの範囲の外側の値は予想されるものであり、本発明の範囲内と考えられる。
【表１】
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【００５６】
ある種の実施形態では、本願明細書に記載の装置及び方法は、多種多様な病気を治療するために用いられる。治療可能な病気の例として、例えば、関節炎、テニス肘、ゴルフ肘、片頭痛、月経痛、背痛、足首の捻挫、筋肉痛及び関節痛が挙げられる。装置は、ユーザーの快適レベルを向上させるために用いることができる。例えば、装置は、暑い日にユーザーを涼しくしたり、寒い日に暖かくしたりするのに用いることができる。加温及び/又は冷却の任意の組合せを用いることができる。例えば、装置は、30分間、身体部分を温め、その後、30分間、身体部分を冷やすために用いることができる。
【００５７】
各種実施形態において、本願明細書に記載の装置及び方法は、患者の身体部分に対して圧迫又は圧力を用いる又は加えることができる。例えば、装置は、身体部分の鎮痛及び加速治癒のために、冷却、加温、コントラスト(contrast)及び/又は圧迫の機能を組合せてもよい。圧迫は、自動的(例えば、モーター又はポンプ)及び/又は手動的(例えば、患者が紐機構又は補強を手動で調節すること)であってもよい。装置は、弁及び/又はバルブ(bulb)機構を利用することができる。
【００５８】
図10B及び10Cを参照する。装置110は、治療する身体部114(例えば、膝)及び装置110の外側部分周りに巻きつく加圧ストラップ112を備える。圧迫は、例えば、バックル116、フック及びループ締め具又は身体部114周りのストラップ112の長さを調節且つ保持できる他の装置を使用して加えることができる。一実施形態として、患者は、歯車機構(例えば、ウォームギア機構)又はラチェット機構に接続したクランク又はノブ118を使用するストラップ112を調節することができる。
【００５９】
ある実施形態において、装置110は、圧迫のために空気を満すことができる内部チャンバーを具備する圧力ストラップ120を備える。手動ポンプ(例えば、バルブ機構)又はモーター付ポンプは、空気を圧力ストラップ120に送るのに用いることができる。圧迫は、例えば、弁を使用して上記チャンバーから空気を放出することによって和らげることができる。ポンプは、装置110に組み込むことができる。
【００６０】
調査結果から、圧迫が、痛み、腫れ及び/又は炎症の軽減に一般的には有効であることが示されている。圧迫は、標準的なR.I.C.E.(Rest, Ice, Compression, and Elevation)処置の一部であり、理学療法士、痛みの専門家及びスポーツ外科医が日常的に施しているものである。圧迫が、血流及び酸素輸送を増加させ、自然な筋収縮を模倣し、影響を受けた身体部114から不純物を取り除くことが明らかになっている。
【００６１】
従来の装置と異なり、装置110は、持続的な治療要件のために、適用が容易であり便利なパッケージとして、温度に基づく治療法と圧迫とを組み合わせている。ある実施形態において、圧迫の利用は、装置110内の熱電性モジュールと身体部114との間でより良好な接触をもたらすことによって、より効果的に加温又は冷却を伝達させることができる。例えば、圧迫によって、装置110内の冷却/加温モジュールを身体部114に合わせることができる。エアギャップ又は逃げ道なしに、より大きな治療利益のために、加温又は冷却を身体部114に集中させて、より深部に与えることができる。圧迫は、加温又は冷却に関するユーザーの知覚性を高めることもできる。
【００６２】
図10Dを参照する。患者を加温又は冷却するための装置130は、身体部132(例えば、膝)と装置130の1又は複数の熱電性モジュール134との間で直接接触するように構成される。熱電性モジュール134と身体部132との間に他の層がないと、損失する熱は最も少なくなり、そして、冷却/加温効率は向上する。任意に、ある実装において、装置130は、熱電性モジュール134と身体部132との間に配置した導電性シート又はプレートを備える。例えば、装置130は、表面積を増やして、冷却/加温を更に広げるために、熱電性モジュール134に接着又は取り付けた薄いアルミニウムプレートを備えていてもよい。ある種の実施形態では、アルミニウムプレートは、約1mm、又は、約0.5mmから約3mmの厚さを有し、治療する身体構造に密接に合うように対応させてもよい。
【実施例】
【００６３】
本願明細書に記載の装置の冷却性能を評価するために、TEMと、ヒートシンクと、湿潤素材と、拘束層と、を備えた装置を、水が充填された断熱チャンバーに搭載した。その結果、TEMの低温側は、チャンバー内部の水と接触した。装置及びチャンバーを、周囲の温度及び湿度を希望通りに制御できる箱の内部に設置した。水充填チャンバーの水温を、装置によって達成される冷却速度の指標として使用した。例えば、水温に関する測定率の減少が大きければ大きいほど、装置によって達成される冷却速度が大きいことになる。
【００６４】
図11及び12は、本発明のある種の実施形態に従う、装置及びファン冷却装置に関する水温対時間のプロットである。試験中、上述の通り、冷却液としての水を使用して蒸発冷却によって装置を冷却した。対照的に、ファン冷却装置(TEMと、ヒートシンクと、ヒートシンクに搭載されたファンとを具備)を、ヒートシンクに対するファンからの約1m/sの気流による強制対流(即ち、蒸発冷却でない)によって冷却した。図11及び12の結果には、装置(曲線D1)から得られた冷却速度が、約20分〜25分まで、ファン冷却装置(曲線D2)から得られた冷却速度とほとんど同じであったことを示している。その後、湿潤装置(曲線D1)は、より高い周囲の温度条件下で、より良好な冷却を示した。図11及び12の結果に関して、周囲の温度は、それぞれ、27℃及び40℃であり、相対湿度は70%であった。
【００６５】
図13は、本発明のある種の実施形態に従う、冷却速度に対するヒートシンクの屈曲角の影響を示す水温対時間のプロットである。結果から、冷却速度は、概して、10-15度の屈曲角(曲線B1)と約20-25度(曲線B2)とでは同じであったことが示されている。約40-45度の屈曲角(曲線B3)については、冷却速度が低いことが観察された。
【００６６】
図14は、ある種の実施形態に従う、装置の低温側(即ち、TEMの低温側)の温度対時間のプロットである。3種類のアルミニウムヒートシンクを試験して、この図に関するデータを得た。曲線H1、H2及びH3は、厚さ1mmのヒートシンクと、厚さ1.5mmのヒートシンクと、そして、黒色コーティング(即ち、黒塗料)を有する厚さ1.5mmのヒートシンクに関する結果を示す。ヒートシンクに関する他の全てのパラメーターは、同一であった。試験を実行するために、1.5mlの水を各ヒートシンク上に注入し、周囲の温度を40℃に維持した。図の結果は、黒色コーティング(曲線H3)を有するヒートシンクが最も低い温度であったことから、おそらく、より高い放射率及びより放射熱伝達によって最もパフォーマンスが良かったことを示している。別々の試験成績から、約1.5mmの厚さを有するヒートシンクが優れた結果を表すことが示された。
【００６７】
図15は、ある種の実施形態に従う、種々の量の湿潤素材に関する装置の低温側の温度対時間のプロットである。明示の通り、低温側の温度は、4層のティッシュペーパーよりも8層のティッシュペーパーを備えるほうが低いことが観察された。この試験でのティッシュペーパーは、約0.1mmの厚さを有していた。
【００６８】
本願明細書において使用される用語及び表現は、記述用の用語及び表現として使用するものであり、限定するものではない。かかる用語及び表現の使用において、図示及び記載の特徴又はその一部分と任意の等価物を排除する意図はない。加えて、本発明のある種の実施形態を記載しているが、本願明細書において開示されている概念を組み込んでいる他の実施形態が本発明の精神と範囲から逸脱することなく用いることができることは、当業者にとって明らかである。様々な実施形態の特徴及び機能は様々な組合せ及び置換にてアレンジすることができ、全ては開示した本発明の範囲内であると考えられる。従って、記載の実施形態は、あらゆる点が考慮されるものであり、そして、それは、単なる説明用であり、限定するものではない。さらに、本願明細書に記載の構成、素材及び寸法は、説明用であることを意図し、決して制限することを意図するものではない。同様に、物理的な説明が説明目的のために提供されているが、任意の特定の理論又は機構に拘束されることを意図するものではなく、又は、添付の特許請求の範囲を制限することを意図するものではない。
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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