(57)【要約】  体の一部に冷却効果を与えることができるヒートセラピーガーメント（１）であって、該ガーメントは、ガーメントの層内に備えられた半導体ヒートポンプ（２）と、片方の面で熱を吸収し、熱分配器の内部で熱を分配し、熱分配器の反対の面から熱を分散するように配置され、ガーメントの別の層を形成する熱分配器（８）と、半導体ポンプからの熱を半導体ヒートポンプから除去する流体を移送するように配置され、別の層を形成する熱交換器（７）と、ガーメントの外側に備えられ、ガーメントの別の層を形成する可膨張性ブラダー（９）とを備え、個別に平行分岐した熱交換器回路とそれぞれ接続される複数の半導体ヒートポンプ装置を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体の一部に冷却効果を与えることができるヒートセラピーガーメントであって、
半導体ヒートポンプと、
熱分配器と、
熱交換器と、
可膨張性ブラダーと
を備え、
前記半導体ヒートポンプは前記ガーメントの層内に備えられ、
前記熱分配器は、前記熱分配器の片方の面で熱を吸収し、前記熱分配器の内部で前記熱を分配し、前記熱分配器の反対の面から熱を分散するように配置され、前記ガーメントの別の層を形成し、
前記熱交換器は、前記半導体ポンプからの熱を前記半導体ヒートポンプから除去する流体を移送するように配置され、別の層を形成し、
前記可膨張性ブラダーは前記ガーメントの外側に備えられ、前記ガーメントの別の層を形成し、
個別に平行分岐した熱交換器回路とそれぞれ接続される複数の半導体ヒートポンプ装置を備えるヒートセラピーガーメント。
【請求項２】
前記熱分配器がシート材の形状である、請求項１に記載のヒートセラピーガーメント。
【請求項３】
前記ガーメントが、それぞれが熱分配板の形状をした２つの熱分配器を備え、前記ヒートポンプ装置及び前記熱交換器が前記熱分配版の間に位置する、請求項１又は２に記載のヒートセラピーガーメント。 
【請求項４】
熱交換器の表面が前記熱分配板の一方と熱連通し、ヒートポンプ装置の表面が前記熱分配板のもう一方と熱連通する、請求項１から３のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント。
【請求項５】
前記半導体ヒートポンプ装置がペルチェ装置を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント。
【請求項６】
前記熱分配器の一方の、片方の面が前記半導体ヒートポンプ装置からの熱を吸収するように配置され、もう片方の面が前記熱交換器の壁に熱を伝達するように配置される、請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント。
【請求項７】
前記熱交換器がチャンバーと、インレットと、アウトレットとを備え、前記インレットはアウトレットと位置をずらして配置される、請求項１から６のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント。
【請求項８】
前記空圧式ブラダーが前記熱交換器の層の外部に備えられる、請求項１から７のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント。
【請求項９】
前記ガーメントが、損傷部位又は前記ガーメントの一部の温度及び圧力を監視し制御するための、一連の変換器／センサを備える、請求項１から８のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント。
【請求項１０】
前記ガーメントが、四肢又は他の体の部分／部位の周りに装着可能な可撓性構造を有する、請求項１から９のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント。 
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメントと、
前記ガーメントを制御するように配置された制御装置と、
を備える、ヒートセラピーガーメント装置。 
【請求項１２】
前記制御装置が、ポンプによって前記熱交換器の中へ流体を送り込むように配置された流体ポンプを備える、請求項１０又は１１に記載のヒートセラピーガーメント。 
【請求項１３】
前記制御装置が前記ヒートポンプに電気信号を送信するように配置された、請求項１０から１２のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント装置。
【請求項１４】
前記制御装置が充電可能な電池を備える、請求項１０から１３のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント装置。
【請求項１５】
前記制御装置が手動で搬送可能な装置である、請求項１０から１４のいずれか１項に記載のヒートセラピーガーメント装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明はヒートセラピーガーメントに関するものであり、限定はしないが、特に、人間及び／又は動物に対する損傷の治療、術後治療又は救急治療、及びその他のＰＲＩＣＥガイドライン適用時に用いる電動ヒートセラピーガーメントに関するものである。
【０００２】
［背景］
スポーツによる損傷、又はその他の軟部組織損傷が起きたときには、氷で損傷部位を圧迫することが知られている。しかしながら、この場合、手元に氷がなければならないだけでなく、損傷を負った選手が手で適切な位置に圧迫を保持しなければならない。これは一般的に不十分な解決策である。
【０００３】
［概要］
本発明の第一局面では、体の一部に冷却効果を与えることが可能なヒートセラピーガーメントが提供される。ガーメントは、ガーメントの層内に備えられた半導体ヒートポンプと、片方の面で熱を吸収し熱分配器内部で熱を分配し反対の面から熱を分散するように配置され、ガーメントの別の層を形成する熱分配器と、半導体ポンプからの熱を半導体ヒートポンプから除去する流体を移送するように配置され、別の層を形成する熱交換器と、ガーメントの外側に備えられ、ガーメントの別の層を形成する可膨張性ブラダーとを備え、個別に平行分岐した熱交換器回路とそれぞれ接続される複数の半導体ヒートポンプ装置を備える。
【０００４】
熱分配器はシート材の形状でもよい。
ガーメントは、それぞれが熱分配板の形状をした２つの熱分配器を備えてもよく、ヒートポンプ装置及び熱交換器はこの熱分配板の間に位置している。熱交換器の表面はこの熱分配板の一方と熱連通してもよく、ヒートポンプ装置の表面はもう一方の熱分配板と熱連通してもよい。
【０００５】
半導体ヒートポンプ装置はペルチェ装置を備えてもよい。
一方の熱分配器の片方の面は半導体ヒートポンプ手段からの熱を吸収するように配置されてもよく、もう片方の面は熱交換器の壁に熱を伝達するように配置される。
【０００６】
熱交換器はチャンバーと、インレットと、アウトレットとを備えてもよく、インレットはアウトレットと位置をずらして配置される。
一実施形態では、一方の熱分配器の片方の面は半導体ヒートポンプ装置からの熱を吸収するように配置され、もう片方の面は熱交換器の壁に熱を伝達するように配置され、熱交換器は、熱交換器を通してヒートシンク流体の流れを受けるように配置される。
【０００７】
空圧式ブラダーは熱交換器の層の外部に備えられてもよい。空圧式ブラダーが十分空気を充填して使用されると、人間又は動物の患者の四肢の各部に起こる局所性腫脹が、その局所性腫脹への加圧によって抑制される。
【０００８】
ガーメントは磁性材料を備えてもよい。
熱分配器はシート材の形状でもよい。
本発明の一実施形態は、損傷部位に装着された可膨張性カフに搭載された一群の半導体装置を備え、カフは損傷部位の腫脹を縮小するために可膨張性であり、損傷部位はカフにより冷却される。過剰な熱はカフからポンプによって除去され分散される。カフの膨張継続時間はタイマーで制御される一方、収縮は予め設定した時間の経過後に自動で行われ、カフがいつ再膨張されるかは制御装置の液晶画面にて通知される。冷却の順序決定、“ソフトスタート”回路、ポンプ停止、及び温度制御は有利に電池寿命を延ばし、また患者の快適性を改善する。有利には、制御装置及びカフは自己内蔵型かつ自己動力供給式であり、スポーツアリーナ／フィールドで使用するために携行することができる。カフはＰＲＩＣＥガイドラインに公表されている水準まで損傷部位を冷却することもできる。  
【０００９】
独立した（個別の）電池パックは、制御論理及びペルチェ装置／半導体ヒートポンプ用に備えられてもよい。
ガーメントは、損傷部位又はガーメントの一部の温度及び又は圧力を監視し制御するための、一連の変換器／センサを備えてもよい。
【００１０】
ガーメントは、四肢又は体の他の部分／部位の周りに装着可能な可撓性構造でもよい。 
本発明の第２局面では、第１局面のヒートセラピーガーメントと、ガーメントを制御するように配置された制御装置とを備えるヒートセラピーガーメント装置を提供する。
【００１１】
制御装置は、ポンプによって熱交換器の中へ流体を送り込むように配置される流体ポンプを備えてもよい。
制御装置は、電気信号をヒートポンプに送信するように配置されてもよい。
【００１２】
制御装置は充電可能な電池を備えてもよい。
制御装置は手動で搬送可能な装置でもよい。
制御装置は熱伝達装置と空圧式又は水圧式の周辺容器とを内蔵し、熱性ゲル様の物質に埋め込まれた可撓性半導体ヒートポンプを有するガーメント形状でもよい。
【００１３】
ガーメント及びエンジンの特定の形状の寸法条件及び電力条件次第で、ガーメント及びエンジンを２つの独立した部品及び供給ラインが不要な単一装置として組み合わせてもよい。
【００１４】
装置は無線接続によって制御及び／又は操作されてもよい。
本発明の種々の実施形態を、以下のとおりの添付の図面を参照して、例示の目的でのみ記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ヒートセラピーガーメントの種々の層の分解斜視図である。
【図２】熱交換器の斜視図である。
【図２ａ】図２に記載の熱交換器の平面図である。
【図３】熱交換器の流体回路の概略図である。
【図４】ヒートセラピーガーメント及びガーメントを動作可能に制御するための制御装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［発明の詳細な説明］
図１を参照すると、人間又は動物の損傷した四肢にヒートセラピーを施すように配置された電動損傷治療ガーメント１が示されている。ガーメントはペルチェ装置の形態で複数の半導体ヒートポンプ装置２を備える。
【００１７】
ペルチェ装置２はそれぞれが上部セラミック板と下部セラミック板とを備え、上部セラミック板と下部セラミック板との間に多数のテルル化ビスマスの立方体（又は類似物）が挟まれている。ペルチェ装置は可撓性を有してもよい。ペルチェ装置は加熱又は冷却のいずれかを提供することが可能である。
【００１８】
ペルチェ装置の両側には、パッド（図示せず）が設置されており、パッドは装置を損傷性のある衝撃から保護するように配置され、また、四肢などの周囲を柔軟に固定できるように計算して配置されている。パッドは治療用の磁性材料を含んでもよい。
【００１９】
層９は熱交換器７に隣接し、空圧式ブラダーを備えており、空圧式ブラダーは使用時に空気で充填されてガーメントが装着される四肢の部分に圧力を加え、それにより四肢の当該部分の局所性腫脹を抑制するようになっている。ブラダー９はポンプ／バルブ配置（図示せず）によって手動又は自動で膨張／収縮できる。
【００２０】
ペルチェ装置それぞれの上面の真上には熱交換器７が備えられ、熱交換器７は、ポンプによって熱交換器７の中へ送り込まれるヒートシンク流体を移送する。図２及び図２ａに最も分かりやすく示されているように、それぞれのヒートポンプ２には個別に熱交換器７が備えられる。熱交換器７は熱交換チャンバー７ａと、インレット導管７ｂと、アウトレット導管７ｃとを備える。チャンバー７ａの下面は個別のペルチェ装置２（の下面）と熱連通する。ペルチェ装置２の反対側の表面は熱分配板８と熱連通する。
【００２１】
図２ａに最も分かりやすく示されているように、熱交換器を平面で見ると、インレット導管７ｂ及びアウトレット導管７ｃはチャンバー７ａの縦中心軸に対して互いにずれて設置されている。これにより、チャンバー内で熱交換流体の乱流を有利に意図的に起こす。この乱流により熱交換器内の熱分散を促進する。
【００２２】
熱分配板８は、個別のペルチェ装置２の「動作中の」面からの熱伝導により受け取った熱を、熱分配板８の領域にほぼ均等に分配し、治療が必要な部位に必要とされる温度を均等に効率的に供給するように配置される。通常、板８は、いわゆる相変化材料で形成されており、水和塩を含んでもよい。
【００２３】
外部層１２は適切な可撓性を持つプラスチック材料で形成され、下にある層を保護する役割を持つ。
最後に、患者の皮膚に接触するように配置された皮膚側層３が備えられる。層３はエラストマー又はポリマーであり、構造的一体性と固定メカニズムを提供する。皮膚層は使い捨てでもよく、その場合は、ガーメント１が別の患者に使われるときに衛生上の理由から交換用の皮膚層を使用できるように、有利には粘着性の裏地を備える。
【００２４】
図３に示すように、熱交換器７は、引込み導管２０と戻り導管２１とを含む熱交換器の流体回路の一部を形成する。インレット導管７ｂは引込み導管２０と流体連通しており、アウトレット導管７ａは戻り導管２１と接続している。それぞれの熱交換器は、分岐した個別の熱交換流体回路に熱交換器７が１つずつ備えられるように、平行に配置される。下記の制御装置は、引込み導管２０と戻り導管２１とに接続された流体ポンプを収容し、ポンプによって熱交換器の流体回路の中へ流体を送り込むように配置される。この平行熱交換システムは、ガーメント内の全てのヒートポンプが同一の熱交換メカニズムを備えることを有利に確保する。これは結果的に、ペルチェ装置毎の電気装荷が均一化され、ガーメント上の温度が不均等な領域の除去が促進されることを意味する。
【００２５】
図４に最も分かりやすく示されているように、ガーメント１は供給ライン／可撓性チューブ４０と電気配線５０及び６０とによって制御装置３０に接続されている。制御装置３０は、好ましくは容易に搬送でき、且つ、ペルチェ装置２に（電気配線５０を介して）電力を供給するように動作する直流電源電池と、プログラマブル制御３３（ファームウェアとして備えられる）と、ヒートシンク流体ポンプ３１とを備える。装置３０は、圧力ブラダー／チャンバーへの加圧用に空圧式ポンプを含んでもよい。
【００２６】
制御装置３０に収容される電源には、適切な充電式の、及び／又は、ユーザーが交換できるバッテリーパックが含まれる。
プログラマブル制御３３は、ペルチェ装置に供給される電力を起動時に緩やかに制御するように有利に配置される。この起動手順はソフトスタートと呼ばれることもあり、ソフトスタートは、ペルチェ装置に供給される電圧を必要運転電圧に達するまで緩やかに上げることを包含する。このソフトスタート手順はペルチェ装置の寿命を延ばすだけでなく、電池寿命を延ばすことをも助長する。
【００２７】
温度測定装置（図示せず）はガーメント１に内蔵され、プログラマブル制御装置（下記参照）に接続されており、温度フィードバック信号を利用した必要温度設定に従ってペルチェ装置への電力を制御する。システム内部の温度差を計測するために、さらに１つ以上の温度センサが備えられてもよい。システム内の圧力計測と制御に関する同様の装置も存在してよい。
【００２８】
システムは使用時に次のように動作する。ガーメント１は、損傷した四肢の周りにガーメントを巻き付けることで損傷した四肢に装着される。ガーメント１は、外部層１２に取り付けられたベルクロ（登録商標）のような適切な固定具を用いて装着された状態を維持する。次に、損傷領域の腫脹を抑えるためにブラダー９が空気で膨張される。次に、ユーザーインターフェイス３４が動作し、例えば損傷部の冷却などの必要な治療が選択される。続いて、プログラマブル制御３３が、ペルチェ装置２の動作中の面を冷却するために、ペルチェ装置２に適切な直流電圧の極性を与えるように電源３２に指示を出す。そして、冷却効果は熱分配板８に伝導し、熱分配板８によって皮膚側層３に向かって分配され、さらに患者の皮膚へと分配される。 
【００２９】
治療を開始するにあたり、プログラマブル制御３３はさらにポンプ３１が熱交換流体回路に水（又は任意の適切な流体）を循環させるように動作する。そして、ペルチェ装置２の「反対側の」面の温度上昇は個別の熱交換器７に伝導し、チャンバー７ａの壁を介してヒートシンク流体へと伝導する。図示してはいないが、ポンプ３１は、ガーメント１へと再循環する前の流体に作用する適切な熱交換手段（例えば、さらなる半導体ヒートポンプなど）に接続している。 
【００３０】
患者に温熱効果の適用が必要であれば、患者は、電源がペルチェ装置２に逆極性の直流電圧を印加するようにユーザーインターフェイス３１及び制御３３を操作する。これによりペルチェ装置の下部層２０ｂが加熱され、上部層が冷却される。
【図１】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2015521519.tif 000009
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