(57)【要約】  適切な温度で人体を保冷すると共に、十分な使用時間を確保する。本発明の一態様に係る保冷具は、人体を保冷する保冷具であって、特定の温度で相変化する凍結材３０ａと、前記凍結材３０ａを収容する第１の収容部と、を備え、前記第１の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記凍結材との間の熱伝達を行ない、少なくとも前記当接面は、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有する。前記当接面における熱浸透率（Ｊ／（ｍ２・Ｓ１／２・Ｋ））は、１，０００〜２，０００であっても良い。
2018097045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体を保冷する保冷具であって、
特定の温度で相変化する凍結材と、
前記凍結材を収容する第１の収容部と、を備え、
前記第１の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記凍結材との間の熱伝達を行ない、
少なくとも前記当接面は、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有する保冷具。
【請求項２】
人体を保冷する保冷具であって、
特定の温度で相変化する凍結材と、
前記凍結材を収容する第１の収容部と、を備え、
前記第１の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記凍結材との間の熱伝達を行ない、
前記当接面における熱浸透率（Ｊ／（ｍ２・Ｓ１／２・Ｋ））は、１，０００〜２，０００である保冷具。
【請求項３】
前記凍結材の温度をＴＴＳＭとし、前記人体の皮膚の表面温度をＴｓｋｉｎとし、前記当接面の温度をＴｂｏｄｅｒとしたときに、次式を満たす請求項１または請求項２記載の保冷具。
【数１】
2018097045.tif 000013
【請求項４】
前記凍結材の温度ＴＴＳＭは、１２℃±２℃である請求項３記載の保冷具。
【請求項５】
人体を保冷する保冷具であって、
特定の温度で相変化する凍結材と、
前記凍結材を収容し、蓄冷層を構成する第１の収容部と、
前記凍結材の相変化温度で柔軟性を有する不凍材と、
前記不凍材を収容し柔軟性を有する材料で形成され緩衝層を構成する第２の収容部と、備え、
前記第２の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記不凍材との間の熱伝達を行ない、
少なくとも前記当接面は、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有する保冷具。
【請求項６】
人体を保冷する保冷具であって、
特定の温度で相変化する凍結材と、
前記凍結材を収容し、蓄冷層を構成する第１の収容部と、
前記凍結材の相変化温度で柔軟性を有する不凍材と、
前記不凍材を収容し柔軟性を有する材料で形成され緩衝層を構成する第２の収容部と、備え、
前記第２の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記不凍材との間の熱伝達を行ない、
前記当接面における熱浸透率（Ｊ／（ｍ２・Ｓ１／２・Ｋ））は、１，０００〜２，０００である保冷具。
【請求項７】
前記緩衝層の温度をＴとし、前記人体の皮膚の表面温度をＴｓｋｉｎとし、前記当接面の温度をＴｂｏｄｅｒとしたときに、次式を満たす請求項５または請求項６記載の保冷具。
【数２】
2018097045.tif 000014
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の保冷具と、
人体の皮膚に当接するように前記保冷具を固定する固定具と、から構成され、冷却療法に用いる治療用具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体を保冷する保冷具および冷却療法に用いる治療用具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アイシングやクライオセラピー等と呼称される冷却療法が知られている。この冷却療法は、人の熱をもった部位や全身を冷却する療法であり、例えば、人体に冷気を当てたり、人体の皮膚に冷却材を接触させたりする手法が採られる。特許文献１には、人体の頭部への触感やフィット性を高め、十分な冷却性能が期待される冷却材が開示されている。この冷却材は、水平方向に連結された厚さ１５〜３５ｍｍの複数個の凍結性材および厚さ５〜１５ｍｍの不凍性材が上下に重ねられ、外袋に収納されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−９５９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷却療法において、冷却材を用いて患部を冷却する場合、人体にとって冷却材の温度が冷たすぎてしまい、長時間の使用が困難で、冷却時間を十分にとることができない場合がある。このため、冷却材と皮膚との間に布等を設け、皮膚温度を適切にする工夫がなされてきた。特許文献１で開示されている冷却材は、人体を対象とするものであるものの、熱物性や使用時の温度帯については何ら考慮されていないため、人体の皮膚に直接接触させると、人体から熱が奪われすぎることとなってしまう。【０００５】
人間は、ＴＲＰＡ１と呼ばれる神経を持っており、皮膚温度が１７℃以下になると「痛み」として認識する機能が働く。このため、人体を冷却する場合は、この神経が機能しないように、皮膚温度に十分な配慮が必要である。もし、皮膚温度が１７℃以下となるような冷却材を用いると、長時間の使用は困難となり、状況によっては凍傷を起こしてしまう可能性もある。特許文献１には、人体に使用することを前提とした冷却材が開示されているが、冷却材として使用する材料の熱物性や凍結性材の温度帯等が記載されておらず、上記のＴＲＰＡ１が機能してしまう可能性がある。そうであるならば、長時間の装着には適さないこととなる。【０００６】
また、急性外傷での炎症の応急処置をとる場合と、リハビリテーションや緩和ケアを行なう場合とでは、目的も手段も大きく異なるがこれらを区別した保冷具が提案されていない。【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、適切な温度で人体を保冷すると共に、十分な使用時間を確保することができる保冷具および冷却療法に用いる治療用具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の一態様に係る保冷具は、人体を保冷する保冷具であって、特定の温度で相変化する凍結材と、前記凍結材を収容する第１の収容部と、を備え、前記第１の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記凍結材との間の熱伝達を行ない、少なくとも前記当接面は、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、適切な温度で人体を保冷すると共に、人体の皮膚に直接接触しても、冷たすぎる等の不快感を与えることなく、皮膚に対し優しい温度で長い時間冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る保冷具の概念を示す図である。
【図２】冷却療法における治療目的、患部、皮膚温度および冷却材の使用時間を示す表である。
【図３】人体の温度感受性ＴＲＰＡチャネルの活性化温度閾値を示す図である。
【図４Ａ】実施例１に係る保冷具の概要を示す図である。
【図４Ｂ】実施例１に係る保冷具の概要を示す図である。
【図５】温度と熱浸透率との関係の概要を示す図である。
【図６】蓄冷層と人体の皮膚との境界部の概略を示す図である。
【図７】多層体の熱伝導率の算出方法を示す図である。
【図８】蓄冷層の熱物性値を示す表である。
【図９】蓄冷層の熱物性値を示す表である。
【図１０Ａ】第１の実施形態における保冷具を用いた皮膚表面温度の測定結果を示す図（コンター図）である。
【図１０Ｂ】第１の実施形態における保冷具を用いた皮膚表面温度の測定結果を示す図（線図）である。
【図１１】第２の実施形態に係る保冷具の概念を示す図である。
【図１２Ａ】実施例２に係る保冷具の概要を示す図である。
【図１２Ｂ】実施例２に係る保冷具の概要を示す図である。
【図１３Ａ】緩衝層の機能を示す図である。
【図１３Ｂ】緩衝層の機能を示す図である。
【図１４】緩衝層の熱物性値を示す表である。
【図１５Ａ】実施例３に係る保冷具および治療用具の概略構成を示す図である。
【図１５Ｂ】実施例３に係る保冷具および治療用具の概略構成を示す図である。
【図１５Ｃ】使用例を示す図である。
【図１６】蓄冷層と人体の皮膚との境界部の概略を示す図である。
【図１７】境界部温度と熱浸透率比（ｂＴＳＭ/ｂｓｋｉｎ）を蓄冷材の温度ごとに示したグラフである。
【図１８】固相（ｂｓｏｌｉｄ）および液相（ｂｌｉｑｕｉｄ）の概念を示す図である。
【図１９】ＴＢＡＢと水の熱浸透率の測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明者らは、冷却材を用いて患部を冷却する場合、従来は、人体にとって冷却材の温度が冷たすぎてしまい、長時間の使用が困難で、冷却時間を十分にとることができなかった点に着目し、人体の保冷に適切な温度範囲に含まれる特定の温度で相変化し、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有する蓄熱材を用いることにより、適切な皮膚温度と十分な使用時間とを実現できることを見出し、本発明をするに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の一態様に係る保冷具は、人体を保冷する保冷具であって、特定の温度で相変化する凍結材と、前記凍結材を収容する第１の収容部と、を備え、前記第１の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記凍結材との間の熱伝達を行ない、少なくとも前記当接面は、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有する。
【００１３】
これにより、本発明者らは、適切な温度で人体を保冷すると共に、十分な使用時間を確保することを可能とした。以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る保冷具の概念を示す図である。保冷具１は、蓄冷層３を備える。蓄冷層３は、熱的な特定が規定されており、具体的には、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲にある熱浸透率を有する蓄熱材を含む。本実施形態に係る保冷具１は、人体の皮膚に直接接触しても、冷たすぎる等の不快感を与えることなく、皮膚に対し優しい温度で長い時間冷却することができる。
【００１５】
図２は、冷却療法における治療目的、患部、皮膚温度および冷却材の使用時間を示す表である。熱中症等に対する応急処置を行なう場合、冷却材を人体の脇の下、首回り、鼠蹊部にあてがう。この場合、皮膚の温度は、深部温度が３８℃台になるまで積極的な冷却処置を実行する。この場合の冷却材の使用時間は１時間である。
【００１６】
また、血流量減少、出血量減少を目的とする冷却では、細胞の代謝を低下させ、虚血による二次的損傷を最小限に抑えることが期待される。また、冷却による発痛物質の生成を減少させたり、感覚受容器の反応鈍化・感覚神経の刺激伝達遅延による中枢神経への間隔インパルスを減少させたりすることを目的とする冷却がある。これらの冷却では、冷却材をあてがう場所は、手術箇所であり、皮膚温度は２０〜２５℃である。冷却材の使用時間は、０．５時間である。
【００１７】
また、集中力を高めたり、リラックス効果を得たりすることを目的とする冷却では、冷却材をあてがう場所は、額や首等であり、皮膚温度は、人が快適と感じる温度、例えば３３℃である。冷却材の使用時間は、１〜２時間である。また、熱中症の予防を目的とする冷却では、冷却材をあてがう場所は、額や首等であり、皮膚温度は、例えば、脊髄損傷者の体温調節の場合、１２〜２０℃である。冷却材の使用時間は、２〜３時間である。また、最適温度を維持することを目的とする冷却では、冷却材をあてがう場所は、運動毎に良く使う筋肉であり、皮膚温度は、筋肉の最適温度である２７℃前後である。冷却材の使用時間は、２〜３時間である。
【００１８】
図３は、人体の温度感受性ＴＲＰＡチャネルの活性化温度閾値を示す図である。人体における「痛み」は、神経の末端に存在する侵害受容器に加わった刺激が脳へ伝達されることにより発生する。このような神経終末受容器には、様々な刺激に対応する受容体が存在し、これらは「ＴＲＰ受容体」と呼称されている。これらの受容体は、温度帯毎に信号発の有無が異なっており、冷刺激の場合、図３に示すように、「１７℃以下」でＴＲＰＡ１チャネルが発動する。すなわち、人は、皮膚温度が１７℃以下になるような刺激が加わると、それを痛みとして認識するため、長時間の冷却を必要とする場合は、皮膚温度が１７℃を下回らないようにすることが必要である。
【００１９】
［実施例１］
図４Ａおよび図４Ｂは、実施例１に係る保冷具の概要を示す。この保冷具１０は、蓄冷層３０で構成されている。蓄冷層３０は、特定の温度で凍結し、人体の皮膚の熱浸透率に近い熱浸透率を有する蓄熱材を含む凍結材３０ａと、凍結材３０ａを蓄冷層用包装材３０ｂでパックすることで形成される。蓄冷層用包装材３０ｂは、第１の収容部を構成する。凍結材３０ａは、特定の温度で相変化し、人体の皮膚の熱浸透率に近い熱浸透率を有する蓄熱材である。また、凍結材３０ａおよび蓄冷層用包装材３０ｂから構成される蓄冷層３０も、人体の皮膚の熱浸透率に近い熱浸透率を有する。本実施例では、濃度４０ｗｔ％のＴＢＡＢの蓄熱材を凍結材３０ａとして用いた場合を説明するが、人間の皮膚の熱浸透率に近い熱浸透率を有する蓄熱材蓄冷層であれば良く、これに限らない。さらに、蓄熱材または蓄熱層の熱浸透率は、人間の皮膚の熱浸透率として取り得る熱浸透率の範囲の値を有していると、より好ましい。
【００２０】
（温度と熱浸透率との関係について）
熱浸透率とは、物が他のものと接触しているときに、接触面となる当接面（以下、境界面ともいう）を通じて熱を奪う能力を表す。熱浸透率（ｂ）は、式（１）で表される。
【数１】
2018097045.tif 000003
【００２１】
図５は、温度と熱浸透率との関係の概要を示す図である。温度の異なる２つの物体（物質Ａ、物質Ｂ）が接触している時、境界面の温度Ｔｂｏｄｅｒは、式（２）で表される。
【数２】
2018097045.tif 000004
【００２２】
もし、２つの物体（物質Ａ、物質Ｂ）の熱浸透率が等しい（ｂＡ＝ｂＢ）ならば、境界面の温度は、式（３）で表される。
【数３】
2018097045.tif 000005
つまり、式（３）に示す通り、境界面の温度Ｔｂｏｄｅｒは、２つの物体（物質Ａ、物質Ｂ）の温度のみで表される。これは、境界面が存在しない場合と同じ温度分布となることを示している。
【００２３】
図６は、蓄冷層と人体の皮膚との境界部の概略を示す図である。上述した２つの物体の熱浸透率の関係を、本実施例にあてはめると、蓄冷層の熱浸透率ｂＴＳＭ（TSM: Thermal
Storage Material（蓄冷層））と皮膚の熱浸透率ｂｓｋｉｎがほぼ同じ値の時、境界面
の温度Ｔｂｏｄｅｒは、蓄冷層の温度ＴＴＳＭと皮膚の温度Ｔｓｋｉｎで決まり、式（４）で表すことができる。
【００２４】
【数４】
2018097045.tif 000006
このように、蓄冷層の熱浸透率を、人体の皮膚の熱浸透率とほぼ同じ値に規定することにより、式（４）を満たす。これは、境界部が存在せず、１つの物質として温度が均一に広がっていくことを示しており、このような状態の下では、蓄冷層が熱を奪いすぎるといった熱の偏りが起こることを抑制することができる。
【００２５】
（凍結材について）
次に、上述した熱浸透率を満たす凍結材（蓄熱材）について、検討する。人体の熱浸透率（Ｔｓｋｉｎ）は、人体の各部位によって差がみられるが、およそ１，０００＜Ｔｓｋｉｎ＜１，７４０（Ｊ／（ｍ２・ｓ１／２・Ｋ））であるとされている（論文（１）「『皮膚の熱的性質について』大阪府立大学大学院  工学研究科  機械系先行  吉田  篤正  著  ＵＲＬ：<http://www.netsubussei.jp/group/SKyoshida.pdf>」、（２）「『皮膚熱物性値の画像計測の研究』東京医科歯科大学  生体材料工学研究所  教授  戸川  達男  著  ＵＲＬ：<https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-09480251/>」）。
【００２６】
表１は、人体の熱浸透率に近い値を有する潜熱蓄熱材（PCM: Phase Change Material）をまとめた表である。
【表１】
2018097045.tif 000007
【００２７】
ここで、保冷具を人体の皮膚の接触させる際に、皮膚に冷刺激を与えないような温度（ＴＲＰＡ１を刺激しない温度）を考慮すると、境界面の温度Ｔｂｏｄｅｒは、１７℃よりも高い温度であることが好ましい。つまり、式（５）を満たすことが好ましい状態といえる。
【数５】
2018097045.tif 000008
【００２８】
また、人体の皮膚の表面温度を、およそ３１℃とすると、式（５）から、蓄冷層の温度ＴＴＳＭは５℃以上であれば良いと考えられる。一方、皮膚の表面温度と蓄冷層の表面温度との温度差が大きすぎると、式（５）を満たしていても、温度差による刺激によって、不快感を与えてしまう。そのため、凍結材には、皮膚の表面温度との温度差がない蓄熱材を用いることが好ましいと考えられる。
【００２９】
表１に示すように、各蓄熱材の熱浸透率（Ｊ／（ｍ２・Ｓ１／２・Ｋ））は、ＴＢＡＢが１００４．４、水が１５７４．２、パラフィンが４８５．４となっており、ＴＢＡＢおよび水が人体の皮膚の熱浸透率（１，０００〜１，７４０）に近い値を有している。つまり、熱浸透率値のみを見ると、凍結材の材料に用いる蓄熱材として、ＴＢＡＢおよび水が好ましい。パラフィンは、熱浸透率が低いため、皮膚との当接面における界面熱抵抗値が大きくなってしまい、熱を奪いにくい状態となってしまうため、あまり好ましくない。
【００３０】
一方、各蓄熱材の融点（℃）は、ＴＢＡＢが１１．８、水が０、パラフィンが６、１０、１８となっており、ＴＢＡＢおよびパラフィンが、皮膚の表面温度との温度差を小さくすることができる。つまり、融点のみを見ると、凍結材の材料に用いる蓄熱材として、ＴＢＡＢおよびパラフィンが好ましい。水は、融点が０℃で低いため、温度が下がりすぎて、あまり好ましくない。
【００３１】
熱浸透率および融点を考慮すると、ＴＢＡＢは、凍結材の材料に用いる蓄熱材として、好ましいことが分かった。人体の皮膚の熱浸透率に近い熱浸透率を有する蓄熱材を凍結材として用いることによって、皮膚と接触する境界面の蓄冷層の熱浸透率の値は、人体の皮膚の熱浸透率の取り得る範囲となる。その結果、式（５）の条件を満たし、且つ皮膚の表面温度との温度差を抑えることができる。
【００３２】
なお、各文献によると上述した通り、人体の皮膚の熱浸透率は、１，０００〜１，７４０であり、蓄冷層の熱浸透率は、１，０００〜１，７４０がより好ましいが、人体の皮膚の熱浸透率に近い値を有していれば良く、１，０００〜２，０００の範囲であっても、式（５）の条件を満たす。
【００３３】
また、凍結材に用いる蓄熱材は、ＴＢＡＢに限らない。つまり、熱浸透率（ｂ）は、式（１）で表される通り、熱伝導率（λ）の値を大きくすることによって、熱浸透率（ｂ）の値を大きくすることが可能である。そのため、例えば、パラフィンのように、熱浸透率が低い材料でも、金属粒子を混入させ、熱浸透率（ｂ）の値を大きくすることによって、ＴＢＡＢと同じような特性を得ることができ、凍結材として用いることが可能である。
【００３４】
（蓄冷層の熱物性）
図７は、多層体の熱伝導率の算出方法を示す図である。ここでは、接触抵抗を無視している。図８は、蓄冷層の熱物性値を示す表である。熱伝導率をλ（Ｗ／ｍ・Ｋ）とし、熱拡散率をα（ｍ２／ｓ）とし、熱浸透率をｂ（Ｊ／（ｍ２・Ｓ１／２・Ｋ））とし、熱還流率をＫ（Ｗ／ｍ２・Ｋ）とする。密度をρ（ｋｇ・ｍ３）とし、比熱容量をｃ（Ｊ・ｋｇ／Ｋ）とすると、式（６）〜（８）の関係が成り立つ。
λ＝α×ρ×ｃ      ・・・（６）
α＝λ／ρ×ｃ      ・・・（７）
ｂ＝√λ×ρ×ｃ    ・・・（８）
【００３５】
ここで、「ＴＢＡＢ蓄冷層の密度および比熱」は、以下の値とした（日本熱物性学会編『新編熱物性ハンドブック』 p161,162より抜粋）。
比熱：ｃ＝２，２２０Ｊ／ｋｇ／Ｋ、密度：ρ＝１，０８２ｋｇ／ｍ３、
蓄冷層の厚み：１０ｍｍ
【００３６】
以上のような手法で、蓄冷層の熱物性値を定めた。ここでは、ＴＢＡＢおよび蓄冷層用包装材を１つの材料として熱物性を規定した。具体的には、図８に示すように、熱伝導率(λ)が０．４１９、熱拡散率（α）が１．７４３×１０−７、熱浸透率が１，００３である。
【００３７】
図９は、蓄冷層の熱物性値を示す表である。図９に示した各構成の蓄冷層は、１，０００〜２，０００の範囲の熱浸透率を有している。このような蓄冷層を用いることで、人体の皮膚から熱を奪いすぎるといった熱の偏りが起こることを抑制することができる。
【００３８】
（皮膚温度測定実験）
図１０Ａは、本実施形態に係る保冷具を人体（腕）に装着し、測定開始から１０ｍｉｎ後の皮膚表面温度の測定結果を示す図（コンター図）である。図１０Ｂは、図１０Ａを線図で表した図である。本測定には、濃度４０ｗｔ％のＴＢＡＢを、厚み６０μｍのナイロンポリエチレンでパッキングした蓄冷層を用いた。図１０Ａおよび図１０Ｂでは、測定開始から、「０ｍｉｎ」「１０ｍｉｎ」を抽出して表示している。図１０Ａおよび図１０Ｂに示す通り、本実施形態に係る保冷具を用いることにより、皮膚の表面温度を、１７℃を下回ることなく冷却することができた。つまり、本実施形態に係る保冷具を用いることにより、刺激を与えることなく、冷却することが可能であることが分かった。
【００３９】
［第２の実施形態］
図１１は、本実施形態に係る保冷具の概念を示す図である。この保冷具２は、蓄冷層３および緩衝層５を備える。蓄冷層３は、熱的な特性が規定されており、具体的には、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲にある熱浸透率を有する蓄熱材を含む。緩衝層５は、熱的な特性および機械的特性が規定されており、具体的には、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲にある熱浸透率を有し、柔軟性を有している。本実施形態に係る保冷具２は、人体の皮膚に直接接触しても、冷たすぎる等の不快感を与えることなく、皮膚に対し優しい温度で長い時間冷却することができる。さらに、緩衝層５は、柔軟性を有しているため、人体の皮膚への密着度を高めることが可能となる。その結果、保冷効果を高めることが可能となる。
【００４０】
［実施例２］
図１２Ａおよび図１２Ｂは、実施例２に係る保冷具の概要を示す図である。この保冷具２０は、蓄冷層３０および緩衝層５０で構成されている。第２の実施形態に係る保冷具２０において、蓄冷層３０の構成は、実施例１と同様であるため、以下説明は省略する。緩衝層５０は、蓄冷層３０を構成する凍結材の相変化温度で柔軟性をする不凍材５０ａと、不凍材５０ａを緩衝層用包装材５０ｂでパックすることで形成される。緩衝層用包装材５０ｂは、第２の収容部を構成する。不凍材５０ａは、凍結材３０ａの相変化温度で凍結せず、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲にある熱浸透率を有する蓄熱材である。本実施例では、濃度２３ｗｔ％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液を不凍材５０ａとして用いた場合を説明するが、同じような特性を有する材料であれば良く、これに限らない。例えば、濃度２３ｗｔ％の塩化カリウム（ＫＣｌ）水溶液等を用いても良い。
【００４１】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、緩衝層５０の機能を示す図である。図１３Ａに示すように、緩衝層５０は、人体の皮膚に当接され、人体の皮膚と蓄冷層３０、との間の熱伝達を行なう。このように人体の皮膚と蓄冷層３０との間に緩衝層５０を設けることより、凍結した蓄冷層３０に直接皮膚が接触することを防ぐ。その結果、熱が一気に奪われることを防ぎ、冷気緩和（皮膚から奪われる熱量の緩和）が図られる。また、図１３Ｂに示すように、緩衝層５０に含まれる不凍材は、凍結材の相変化温度で液相を呈し、緩衝層用包装材も柔軟性を有するため、皮膚への密着性が高まる。また、緩衝層は、関節機構によって、複数が連結されていても良い。この場合、縦方向または横方向のみならず、２方向に連結することも可能である。同様に、蓄冷層３１についても、関節機構によって、複数が連結されていても良い。保冷具の使用時に、保冷具の配置方向によっては、蓄冷層および緩衝層の温度が上昇すると、各層内の水溶液が鉛直方向に溜まってしまう。その結果、保冷具内で熱容量に差が生じてしまい、“冷却ムラ”が生じてしまう。このような現象が各層で起きたとしても、複数の蓄冷層３１が関節機構によって連結されることにより、熱容量の差を抑制し、“冷却ムラ”を防止することが可能となる。さらに、皮膚に密着した状態の形状を維持しやすくするために、増粘させても良い。
【００４２】
（緩衝層の熱物性）
緩衝層の熱伝導率は、蓄冷層と同様、図７に示す多層体の熱伝導率の算出方法を用いる。そして、緩衝層についても、熱伝導率をλ（Ｗ／ｍ・Ｋ）とし、熱拡散率をα（ｍ２／ｓ）とし、熱浸透率をｂ（Ｊ／（ｍ２・Ｓ１／２・Ｋ））とし、熱還流率をＫ（Ｗ／ｍ２・Ｋ）とする。密度をρ（ｋｇ・ｍ３）とし、比熱容量をｃ（Ｊ・ｋｇ／Ｋ）とすると、蓄冷層と同様、式（６）〜（８）の関係が成り立つ。
【００４３】
ここで、「緩衝層の密度および比熱」は、「ＮａＣｌ水溶液の密度および比熱」に等しいとみなし、以下の値とした（日本熱物性学会編『新編熱物性ハンドブック』 p161,162より抜粋）。
密度：ρ＝１，４７９ｋｇ／ｍ３、比熱：ｃ＝３，３３７Ｊ／ｋｇ／Ｋ
【００４４】
以上のような手法で、緩衝層の熱物性値を定めた。ここでは、ＮａＣｌ水溶液、増粘剤および緩衝層用包装材を１つの材料として熱物性を規定した。図１４は、緩衝層の熱浸透率（ｂ）の熱物性値を示す表である。
【００４５】
図１４に示した各構成の緩衝層の熱浸透率の値は、１，０００〜２，０００の範囲であり、人体の皮膚の熱浸透率に近い値を有し、式（５）の条件を満たしている。つまり、このような緩衝層を用いることで、人体の皮膚から熱を奪いすぎるといった熱の偏りが起こることを抑制することができる。
【００４６】
（不凍材について）
不凍材は、以下の表に示すように、使用状況に応じて構成を変更しても良い。すなわち、蓄冷層の凍結材を、冷蔵庫（４℃ぐらいの温度帯）で凍結させる場合は、緩衝層の不凍材を「水」、「水＋増粘剤」、「水＋塩化ナトリウム＋増粘剤」または「水＋塩化カリウム＋増粘剤」とする。この場合、０℃を下回らないため、緩衝層の不凍材が水のみであっても凍結することはない。また、冷凍庫を用いて急速に凍結させる場合は、不凍材を「水＋塩化ナトリウム＋増粘剤」、または「水＋塩化カリウム＋増粘剤」とする。−１８〜２０℃の冷凍庫を使用することによって、冷蔵庫よりも早く蓄冷層の凍結材を凍結させることができる。この場合、０℃を下回るため、水のみでは緩衝層が凍結してしまう。これを回避するため、塩化ナトリウムや塩化カリウムが必要となる。
【表２】
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【００４７】
［実施例３］
図１５Ａおよび図１５Ｂは、実施例３に係る保冷具および治療用具の概略構成を示す図である。実施例３では、実施例１および実施例２に係る保冷具を、固定治具１００を用いて人体の一部に固定できるように構成する。固定治具１００は、例えば、サポータやタオル等で構成される。図１５Ａおよび図１５Ｂでは、蓄冷層３０のみからなる保冷具を図示しているが、実施例２に示すような緩衝層５０をさらに備えた構造であっても良い。図１５Ｃは、使用例を示す図である。このように、保冷具および固定治具によって治療用具を構成することにより、冷却療法を有効に行なうことが可能となる。
【００４８】
（断熱材について）
なお、実施例１から３のいずれの保冷具においても、緩衝層の反対側の蓄冷層上に断熱層を備えていても良い。これにより、蓄冷層が皮膚と反対側で外気温と接することで熱伝達が生じてしまうことを回避し、蓄冷層による保冷時間を維持することが可能となる。
【００４９】
［第３の実施形態］
図１６は、蓄冷層と人体の皮膚との境界部の概略を示す図である。上述した第１の実施形態では、蓄冷材の熱浸透率と皮膚の熱浸透率が、ほぼ同じであることを前提とし、境界部温度Ｔｂｏｄｅｒを表す式（２）において、「ｂＢ＝ｂＡ」と仮定して、熱浸透率の項目を消去し、境界面の温度Ｔｂｏｄｅｒを、式（４）とした。これに対し、第３の実施形態では、熱浸透率の項目を消去せずに境界面の温度Ｔｂｏｄｅｒを算出する例を示す。
【００５０】
式（２）において、ＴＡをＴＴＳＭ（蓄冷材境界部温度）とし、ＴＢをＴｓｋｉｎ（皮膚境界部温度）とし、ｂＡをｂＴＳＭ（蓄冷材熱浸透率）とし、ｂＢをｂｓｋｉｎ（皮膚熱浸透率）とすると、式（６）が成り立つ。
【数６】
2018097045.tif 000010
【００５１】
図１７は、式（６）について、「Ｔｓｋｉｎ＝３２℃（一般的な皮膚表面温度）」とし、縦軸を境界部温度、横軸を熱浸透率比（ｂＴＳＭ/ｂｓｋｉｎ）とし、蓄冷材の「ＴＴＳＭ（蓄冷材境界部温度）」ごとに（０）〜（１７）まで示したグラフである。図１７において、縦軸および横軸の範囲は、「０℃が氷、１２℃が本実施形態に係る蓄熱材」の温度帯を参考にした例としている。図１７に示す「１７℃以下の領域」に入らないような条件を満たせば、ＴＲＰＡ１を発現させない蓄冷材を実現することが可能となる。なお、図１９の内容は、あくまで一例であり、この範囲外であってもＴＲＰＶ１を侵害しなければ構わない。
【００５２】
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、図１８に示すように、蓄冷材について、「固相（ｂｓｏｌｉｄ）」または「液相（ｂｌｉｑｕｉｄ）」の状態における熱浸透率を、「水」と「包接水和物(本実施形態ではTBAB)」とで比較し、測定結果より、包接水和物に優位性があることを説明する。熱浸透率の測定は、ホットディスク法により測定したＴＢＡＢの４０ｗｔ％の水溶液の熱浸透率と、水の文献値（日本機械学会発行の「伝熱工学」による）との比較を行なった。
【００５３】
ＴＢＡＢの熱浸透率測定条件は、以下の通りである。すなわち、サンプルは、「テトラブチルアンモニウムブロミド40wt%水溶液」とした。測定機器は、「Hot disk(京都電子工業製)」を用いた。測定結果を図１９に示す。固相と液相の差は、水とＴＢＡＢをそれぞれ「ΔｂＨ２Ｏ」、「ΔｂＴＢＡＢ」とすると、「ΔｂＨ２Ｏ：ΔｂＴＢＡＢ＝２：１」となった。この測定結果より、包接水和物(TBAB)の方が、水よりも、固相と液相との間での熱浸透率の差が小さいことが分かった。これにより、包接水和物は、水に比べて、熱の奪い方が固相と液相のそれぞれの状態において、差が小さいため、冷却中に感覚の違いをあまり感じさせずに人体を冷やすことが可能となる。
【００５４】
本発明の一態様は、以下のような構成を採ることができる。すなわち（Ａ）本発明の一態様に係る保冷具は、人体を保冷する保冷具であって、特定の温度で相変化する凍結材と、前記凍結材を収容する第１の収容部と、を備え、前記第１の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記凍結材との間の熱伝達を行ない、少なくとも前記当接面は、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有する。
【００５５】
このように、少なくとも第１の収容部の人体の皮膚と当接する当接面は、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有するので、人体の皮膚と保冷具との界面における熱抵抗が小さくなる。その結果、使用時に人体に痛みを感じさせにくくすることが可能となる。
【００５６】
（Ｂ）また、本発明の一態様に係る保冷具は、人体を保冷する保冷具であって、特定の温度で相変化する凍結材と、前記凍結材を収容する第１の収容部と、を備え、前記第１の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記凍結材との間の熱伝達を行ない、前記当接面における熱浸透率（Ｊ／（ｍ２・Ｓ１／２・Ｋ））は、１，０００〜２，０００である。
【００５７】
この構成により、人体の皮膚と保冷具との界面における熱抵抗が小さくなるため、使用時に人体に痛みを感じさせにくくすることが可能となる。
【００５８】
（Ｃ）また、本発明の一態様に係る保冷具において、前記凍結材の温度をＴＴＳＭとし、前記人体の皮膚の表面温度をＴｓｋｉｎとし、前記当接面の温度をＴｂｏｄｅｒとしたときに、次式を満たす。
【数７】
2018097045.tif 000011
【００５９】
このように、蓄冷層の熱浸透率を、人体の皮膚の熱浸透率とほぼ同じ値に規定することにより、蓄冷層が熱を奪いすぎるといった熱の偏りが起こることを抑制することが可能となる。
【００６０】
（Ｄ）また、本発明の一態様に係る保冷具において、前記凍結材の温度ＴＴＳＭは、１２℃±２℃である。
【００６１】
このように融点が１２℃である凍結材を用いることによって、人体の皮膚と蓄冷層との温度差を抑え、冷刺激による不快感をなくすことが可能となる。
【００６２】
（Ｅ）また、本発明の一態様に係る保冷具は、人体を保冷する保冷具であって、特定の温度で相変化する凍結材と、前記凍結材を収容し、蓄冷層を構成する第１の収容部と、前記凍結材の相変化温度で柔軟性を有する不凍材と、前記不凍材を収容し柔軟性を有する材料で形成された第２の収容部と、備え、前記第２の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記不凍材との間の熱伝達を行ない、少なくとも前記当接面は、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有する。
【００６３】
このように、少なくとも第２の収容部の人体の皮膚と当接する当接面は、人体の皮膚の熱浸透率として取り得る範囲内にある熱浸透率を有するので、人体の皮膚と保冷具との界面における熱抵抗が小さくなる。その結果、使用時に人体に痛みを感じさせにくくすることが可能となる。さらに、不凍材および第２の収容部が柔軟性を有しているため、人体の皮膚への密着度を高めることが可能となる。その結果、保冷効果を高めることが可能となる。
【００６４】
（Ｆ）また、本発明の一態様に係る保冷具は、人体を保冷する保冷具であって、特定の温度で相変化する凍結材と、前記凍結材を収容し、蓄冷層を構成する第１の収容部と、前記凍結材の相変化温度で柔軟性を有する不凍材と、前記不凍材を収容し柔軟性を有する材料で形成され緩衝層を構成する第２の収容部と、備え、前記第２の収容部は、人体の皮膚と当接する当接面において、人体と前記不凍材との間の熱伝達を行ない、前記当接面における熱浸透率（Ｊ／（ｍ２・Ｓ１／２・Ｋ））は、１，０００〜２，０００である。
【００６５】
この構成により、人体の皮膚と保冷具との界面における熱抵抗が小さくなるため、使用時に人体に痛みを感じさせにくくすることが可能となる。
【００６６】
（Ｇ）また、本発明の一態様に係る保冷具において、前記緩衝層の温度をＴとし、前記人体の皮膚の表面温度をＴｓｋｉｎとし、前記当接面の温度をＴｂｏｄｅｒとしたときに、次式を満たす。
【数８】
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【００６７】
このように、緩衝層の熱浸透率を、人体の皮膚の熱浸透率とほぼ同じ値に規定することにより、蓄冷層が熱を奪いすぎるといった熱の偏りが起こることを抑制することが可能となる。
【００６８】
（Ｈ）また、本発明の一態様に係る治療用具は、上記（Ａ）から（Ｇ）のいずれかに記載の保冷具と、人体の皮膚に当接するように前記保冷具を固定する固定具と、から構成され、冷却療法に用いる。
【００６９】
この構成により、人体の皮膚と保冷具との界面における熱抵抗を小さくなるため、使用時に人体に痛みを感じさせにくくすることが可能となる。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、適切な温度で人体を保冷すると共に、人体の皮膚に直接接触しても、冷たすぎる等の不快感を与えることなく、皮膚に対し優しい温度で長い時間冷却することができる。
【００７１】
なお、本国際出願は、２０１６年１１月２２日に出願した日本国特許出願第２０１６−２２７１０４号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１６−２２７１０４号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００７２】
１  保冷具
２  保冷具
３  蓄冷層
５  緩衝層
１０  保冷具
３０  蓄冷層
３０ａ  凍結材
３０ｂ  蓄冷層用包装材
３１  蓄冷層
５０  緩衝層
５０ａ  不凍材
５０ｂ  緩衝層用包装材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2018097045.tif 000020
【図６】
2018097045.tif 000021
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
2018097045.tif 000025
【図１０Ｂ】
2018097045.tif 000026
【図１１】
2018097045.tif 000027
【図１２Ａ】
2018097045.tif 000028
【図１２Ｂ】
2018097045.tif 000029
【図１３Ａ】
2018097045.tif 000030
【図１３Ｂ】
2018097045.tif 000031
【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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