(57)【要約】【課題】ペルチェ素子を熱源とするポータブル型水循環式冷却装置の始動時におけるレスポンス不足に対して、装置自体の大型化ｐｏｗｅｒ  ＵＰを行わせることなく、氷水同等の急冷にして微調整設定による長時間冷却を可能とした高効率高精度冷却を実現することのできる水循環式専用冷却シートを提供する。【解決手段】水との吸熱反応を利用した瞬間冷却剤との組み合わせにより冷却作用を同時に開始させるように構成されたＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環シートであって、ペルチェ素子水循環式冷却装置の弱点とされる冷却開始時におけるレスポンス不足を補い、目的とする急速冷却と高精度長時間冷却との両立に働きかける構成とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水袋と、水と反応して吸熱する冷却剤及び水循環冷却シートを１つの外袋内に密閉し、循環冷却装置のスイッチＯＮと伴に前記水袋を外部よりの打圧操作（破裂操作）によって混合作用（冷却作用）を開始させるように構成された水循環冷却シートと吸熱反応冷却剤との組み合わせ冷却パックにおいて、急速高精度長時間冷却を可能とすることを特徴とする、
請求項１に記載のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム。
【請求項２】
前記吸熱冷却剤が、一般的に用いられる硝酸アンモニウムと尿素等との組み合わせにおいて用いられ、前記水循環冷却シートの冷却開始時におけるレスポンス不足を補う熱容量分だけ調合（対シート面積毎に調合）され、水循環冷却シートの立ち上がり補助として早期冷却に働きかけることを特徴とする、
請求項１に記載のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム。
【請求項３】
前記水循環冷却シートの立ち上がり補助が、吸熱冷却剤だけに依存することなく、屋外現場に携行される冷飲料等（氷・水・スポーツドリンク・お茶等）との組み合わせによっても開始可能であることを特徴とする、
請求項２に記載のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム
【請求項４】
前記水循環シートと吸熱冷却剤との組み合わせ冷却レスポンスが、環境温度２５℃での静置温度実験において１５℃以下を５分以内で達成可能とする冷却負荷を行わせることを特徴とする、
請求項１−３に記載のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム。
【請求項５】
前記吸熱冷却剤が、前記水循環冷却シートのレスポンス補助冷却の終了時において、前記外袋よりの廃棄を可能とさせ、再度の詰め替え又は、冷飲料等（氷・水・スポーツドリンク・お茶等）との組み合わせにより繰り返しての使用に対応することを特徴とする、
請求項１−３に記載のＨＹＢＲＩＤ式冷却式水循環システム。
【請求項６】
前記水循環冷却シートと吸熱反応冷却剤との組み合わせ冷却パックの形状が、用途に合わせて
柔軟に対応できることから、例えば一般的に用いられる氷嚢を利用した組み合わせ等も可能として
行わせることを特徴とする、
請求項１に記載のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、屋外現場における健康被害に対する緩和・鎮静を目的とする水循環冷却用シートに係り、さらに詳しくは、熱被害・外傷害などでの応急処置（熱さ・痛み炎症等の緩和）及び、筋疲労の回復・鎮静のために使用され、事前の製氷設備及び氷水の保冷運搬等の一切を不要として、急速な冷却に対応し、且つ、目的に応じた適温への微調整設定と安定した長時間冷却を行わせる、ＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来から、熱中症の手当や運動後の身体の冷却には氷嚢が使用されており、太い血管が近くを通っている脇の下や首や脚の付け根といった場所に氷嚢を当てて速やか且つ効果的に身体を冷やすことが一般的とされている。また、運動後のクールダウンに関しても運動競技に応じて冷却すべき身体の部位が異なることと、選手毎の体格によっても冷却作用の組織深達度が変わるとされていることから、目的に応じた敏速且つ的確な冷却方法（速度・温度・時間）が望まれている。【０００３】また、近年の急激なスポーツ志向の増加等の社会的背景からも、ケガの応急処置や炎症・スパズムの除去、また筋疲労の回復等に伴う上記冷却法（アイシング及びクールダウなど）の増大が考えられ、そして、それら局所冷却法への関心が益々高まっている。【０００４】そのため、身体への局所的冷却法をテーマとした製品開発が盛んとなっており、その内、水循環冷却式としての従来のポータブルアイシングシステムの１としては、商品名「ＢＲＥＧコディアック」で（株）シラック・ジャパンより市販されており、２としては、商品名「クライオカフ」で米国Ａｉｒ  Ｃａｓｔ社より市販されており、３としては、商品名「Ｇａｍｅ  Ｒｅａｄｙ」で米国Ｃｏｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社より市販されています。このような従来のポータブルアイシングシステムは現在、広く普及しており、熱を比較的長時間吸収することを可能としている。
このようなポータブルコールドパックの主な欠点としては、その冷熱源を氷水に依存していることであり、熱を吸収する能力が氷水の溶解時間に関連して限られることである。また更に、ポータブルアイシングシステムの４としては、単独冷却能を有するペルチェ素子利用のシステムを商品名「ココミン」で（株）サーミテックテクノ社より市販されているが、冷却レスポンスが悪く、特には運動後における疲労回復ゴールデンタイムとされる３０分以内に１０℃の局所ｃｏｏｌダウンには遠く及ばない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】現在市販されている殆どのポータブルアイシングシステム（１〜３）は、その冷却能（急速冷却能及び冷却維持能）を氷水に依存して行わせることから、経時的な皮膚温度調整を提供するようには設計はなされておらず、長時間での身体への適用が困難であり、また、当然ながら急速冷却時における下限冷却温度への最適化調節設定も不可と言うことでは、短い時間ながら、冷却開始時（氷が最も冷却能を発揮する時点）における過冷却（氷点下での接触）による不快な冷感の発生は避けられない。【０００６】その他、低すぎない安全かつ快適な皮膚温度に対処するために殆どの製品では現在、低温の冷却シート部と皮膚との間にタオルまたは何か他の布切れ等を挟むよう勧めている。このアプローチの限界は、得られる皮膚温度が非常に変動しやすく、身体からの熱吸収をコントロールするのがデバイスではなくタオルまたは布地の材料および厚さによって決まることである。【０００７】また、ポータブルアイシングシステム（１〜３）では、折角の軽量ＤＣ電源においても、屋外での利用時には煩わしい事前操作（フリーザーでの製氷作業）を必要とさせ、また、加えて保冷ＢＯＸによる屋外現場への搬送を必要とする等の労的問題も抱えている。【０００８】また更に、ポータブルアイシングシステム（４）では、上記の１〜３のシステムにおける問題点を全てクリアするものの、急速冷却へのレスポンスが悪いと言う１点が大きな問題となってその利用は難しい。【０００９】本発明の目的は以上の問題点を解決し、冷却に供する屋外現場における健康被害に対する応急処置（痛み・炎症等の緩和）及び、筋疲労への緩和・鎮静を目的とするアイシング及びｃｏｏｌダウンにも利用可能な汎用性の高い新たな冷却法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】本発明者は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、水との混合で吸熱反応を示す吸熱剤を瞬発冷熱源としてペルチェ素子ポータブルアイシングシステム用の水循環冷却シートと組み合わせた構成とすることにより、従来の温度調整機能による長時間冷却に対し、氷水同等の急速冷却を付加可能なことを見出し、本発明を完成するに至った。【００１１】すなわち本発明は、水との吸熱反応を冷熱源とする瞬間冷却剤と、ペルチェ素子を冷熱源とする水循環冷却シートとを組み合わせて１つの外袋（冷却パック）に密閉して、同時冷却（水循環冷却スイッチＯＮと伴に前記水袋を外部より打圧して吸熱反応ＯＮとする）を可能とするように構成された水循環冷却シートをベースとした複合型冷却パックにおいて、急速高精度長時間冷却を可能とすることを特徴とする、ＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システムを提供するものである。【００１２】上述した前記水との吸熱反応を冷熱源とする瞬間冷却剤の発生冷熱が、前記水循環シートの冷却開始時におけるレスポンス不足を補う熱量だけに調整されるのが好ましく、尚且つ、人に過剰な冷たさを与えない程度の任意の最適化冷却温度に設定されることがより一層好ましい。【００１３】また、上述した前記循環冷却シート内蔵型冷却パックの組み合わせ利用においては、前記吸熱反応冷却剤に限定されず、目的毎でその他の冷却補助媒体との組み合わせが自由に図れることが好ましく、また、その身体への装着においては、身体各部位に沿うような柔軟且つ高密着的に行えることがより一層好ましい。【００１４】上記第１の課題解決手段による作用は次の通りである。
前記ペルチェ素子を冷熱源とする水循環冷却シートの冷却開始時（単独作用時）における冷却レスポンスの鈍さに対して、水との吸熱反応を冷熱源とする瞬間冷却剤との組み合わせにより瞬発冷却力を付加させ、本来の温度調節機能とのコンビネーションにより、速やかにして過冷却による違和感・苦痛を抑制した必要最小限の調節的冷熱負荷を行わせるという効果を発揮することができる。【００１５】また、上記第２の課題解決手段による作用は次の通りである。
前記水との吸熱反応を冷熱源とする瞬間冷却剤の冷熱量が、前記吸熱剤（アンモニウム塩系、又はアルカリ金属塩系、及び尿素）及び水との組み合わせ調合によって反応の強弱調整（冷却速度、冷却温度、冷却時間などの調整）を可能とすることから、前記水循環シートの冷却レスポンス不足を補う熱量だけに調整され、皮膚への刺激を最小限に止めることに働きかけるという相乗効果を発揮することができる。【００１６】また、上記第３の課題解決手段による作用は次の通りである。
前記水循環冷却シートをベースとした複合型冷却機能を、屋外現場において一般的に広く用いられている氷嚢を利用して行わせることでは、前記瞬間冷却剤の代用として、屋外現場において常備される氷水・冷ドリンク類（スポーツドリンク・麦茶・水など）との併用を可能とさせ、また、装着固定法に関しても従来法による装具が全て利用出来ると言う理想的な相乗効果を発揮することができる。【００１７】本発明において、人に過剰な冷たさを与えない程度の任意の局所最適温度とは、体温より１０℃〜２０℃程度の低下の実施を言う。
【発明の効果】
【００１８】本発明のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環ステムを用いれば、簡単な操作で冷却開始時におけるレスポンス不足を補った急速冷却が可能となる。すなわち、本発明は、装置自体の大型化ｐｏｗｅｒ  ＵＰ等の大幅な改良を一切必要とせず、ポータブルｔｙｐｅの特性を生かしながら簡便かつ効果的に急速冷却に働きかけることから、屋外現場での利用に極めて有利である。さらに、本発明方法により得られる効果として室温保管が可能であり、特に電源が無い屋外等での対応に用いるのに有利である。【００１９】また、本発明のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システムは、特に、近年の健康志向・自然志向ブームによるウォーキング及びジョギング等に係り、屋外利用の可能性が高まりつつあることや、よりシンプルな構造に付き比較的容易に物作りが出来ることと、またその使用に一切の事前準備（凍結操作及びクーラーＢＯＸ持参など）を不要とすることでは、衛生上からも良好に携帯でき、安全性の面でも問題がないと思われる等より実用化への期待は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態を示す、ＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システムにおける氷嚢型パックへの組み合わせ例（１００）の全体を示す断面説明図である。
【図２】図１のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システムにおける氷嚢への組み合わせ例（１００）に使用される吸熱冷却剤パック（２００）の単独の状態を示す透過図である。
【図３】水循環シート（１０ｅ）単独と瞬間冷却剤パック（２００）との組み合わせによる冷却レスポンスの比較実験を示す温度グラフ図である。
【図４】図３の冷却レスポンス比較温度グラフに対する詳細な数値を示すデータ表である。
【図５】冷熱量の調整実験における、硝酸アンモニウム２０ｇに対して４種の水量を加えることでの温度変化の比較を示す温度グラフ図である。
【図６】冷熱量の調整実験における、硝酸カリウム２０ｇに対して７種の水量を加えることでの温度変化の比較を示すグラフ図である。
【図７】冷熱量の調整実験における、尿素剤単独２０ｇと尿素剤１０ｇ＋硝酸アンモニウム１０ｇとの温度変化の比較を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】以上のような効果を奏することができるＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）は、図１の断面説明図に示すように、氷嚢内部へ、水循環冷却シート（１０ｅ）を底面に配置し、その上から易破壊性水袋（１０ｄ）と吸熱剤（１０ｃ）からなる二重袋構造の瞬間冷却剤パックを挿入させたものである。
【００２２】以下、本発明の実施の形態のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）につき、図１〜図８を用いて詳細に説明する。
【００２３】図１は本発明の実施例を示すＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）の実施想定図で、図２はその瞬間冷却剤パック（２００）の単体構成を示す透過図である。
【００２４】これらの図１においては、１００はＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）の構成から、１０ａは蓋部を、１０ｂは口金部を、１０ｃは吸熱剤を、１０ｄは易破壊性水袋を、示し、また１０ｅは水循環冷却シートを、１０ｆは循環用チューブを、１０ｈは循環ポートを、１０ｇは外袋を示す。
【００２５】図２は、外袋（１０ｇ）に装填される瞬間冷却剤パック（２００）の構成から、１０ｃは吸熱剤を、示し、また１０ｄは易破壊性水袋を示す。
【００２６】図３は、ＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）の冷却作用時における温度レスポンスの評価試験において、１１ａは環境温度を、１１ｂは水循環シートの単独冷却を示し、１１ｃは瞬間冷却剤パック（２００）との組み合わせ冷却を示す。
【００２７】図４は、図３の詳細な温度数値を示す。
【００２８】図５は、瞬間冷却剤パック（２００）における冷熱量の調整実験から、硝酸アンモニウム２０ｇに対する４種の水量による反応比較を求めた温度グラフ図を示す。
【００２９】図６は、瞬間冷却剤パック（２００）における冷熱量の調整実験から、硝酸カリウム２０ｇに対する７種の水量による反応比較を求めた温度グラフ図を示す。
【００３０】図７は、瞬間冷却剤パック（２００）における冷熱量の調整実験から、尿素単独２０ｇと尿素１０ｇ＋硝酸カリウム１０ｇにそれぞれ水１５ｇを加えた反応比較を求めた温度グラフ図を示す。
【００３１】このような機能を有するＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）の使用方法について、図１−２を参照して説明する。
【００３２】まず、水循環冷却のスイッチをＯＮとしてから図１状を横向きとしておいた外袋上から水袋の位置確認を行った後に軽く叩いて吸熱冷却作用を開始させた上にて左右に軽く２−３度振って水と吸熱剤の均一な撹拌を促す。
【００３３】次に、図１状に垂直として目的部に対して直接または間接的に貼り付けることにより冷却負荷を開始させる。
【００３４】そして、所定の時間の経過後、目的部よりＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）を回収して終了とする。
【００３５】なお、上記、図に説明の前記のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）に付いては、これらに限定することなく、本発明の趣旨に基づいて様々な形状・サイズへの変更および付加が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【基礎実験例】
【００３６】以下に、本発明のＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）の根幹となる前記水（１０ｄ）との混合で吸熱反応を示す吸熱剤（１０ｃ）の配合調整に関する基礎実験例につき、図５〜図８を用いて詳細に説明する。
【００３７】図５は、本発明の水循環シートの冷却レスポンス不足を補う熱量分だけに調整される吸熱剤の温度調整において、硝酸アンモニウム２０ｇを量り取り、各２００ｍｌのビーカーに入れ、４種量のイオン交換水（以後水）を加えてガラス棒にて撹拌し、その変化をデジタル温度計にて測定した。加えた水分量は５ｍｌ・１０ｍｌ・１５ｍｌ・２０ｍｌの４種とした。
の変化をデジタル温度計にて測定した。
「結果」
硝酸アンモニウム２０ｇに対する冷却反応が水分量において変化することが見て取れ、、２０ｇに対する水分量としては１５ｍｌでの冷却反応が最も効果的且つより安定的に推移していることが分る。
【００３８】図６は、本発明の水循環シートの冷却レスポンス不足を補う熱量分だけに調整される吸熱剤の温度調整において、硝酸カリウム２０ｇを量り取り、各２００ｍｌのビーカーに入れ、７種量の水を加えてガラス棒にて撹拌し、その変化をデジタル温度計にて測定した。加えた水分量は１０ｍｌ・１５ｍｌ・２０ｍｌ・２５ｍｌ・３０ｍｌ・３５ｍｌ・４０ｍｌの７種とした。
「結果」
硝酸カリウム２０ｇに対する冷却反応が水分量において変化することが見て取れ、２０ｇに対する水分量としては３０ｍｌ〜４０ｍｌでの冷却反応が最も効果的且つより安定的に推移していることが分る。
【００３９】図７は、本発明の水循環シートの冷却レスポンス不足を補う熱量分だけに調整される吸熱剤の温度調整において、尿素単独２０ｇと硝酸アンモニウム１０ｇ＋尿素１０ｇとのブレンド量を量り取り、各２００ｍｌのビーカーに入れ、水を加えてガラス棒にて撹拌し、その変化をデジタル温度計にて測定した。
加えた水分量は１５ｍｌとした。
「結果」
硝酸アンモニウム１０ｇ＋尿素１０ｇよりも尿素剤単独の方が穏やかな冷却反応が行われていることが分る。
【００４０】以上、図５〜図７の基礎実験例において、水との吸熱反応による冷却剤の温度の調節設定及び安定化は、以下の条件での組み合わせにより可能となる。
前記吸熱剤（アンモニウム塩系、又はアルカリ金属塩系、及び尿素）の量及び水量との組み合わせ調合による。
【００４１】このような機能を有するＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム（１００）の応用例について、図３−４を参照して説明する。
【００４２】図３は、１６０ｍｍ×３６０ｍｍの瞬間冷却パックを粗同ｓｉｚｅの水循環冷却シートの上に載せてのせて１５℃設定において同時冷却をスタートさせた方法と、水循環冷却シート単独法との冷却レスポンス比較をデジタル温度計により測定した。
「結果」
環境温２５℃にて開始させ、瞬間冷却剤＋水循環冷却シートとの組み合わせ冷却に於いては、開始直後から５分以内で目標冷却温度の１５℃を達成し、以後安定的に１５℃程度の冷却をキープした。
【符号の説明】
【００４３】１００  ＨＹＢＲＩＤ冷却式水循環システム
１０ａ  蓋部
１０ｂ  口金部
１０ｃ  吸熱剤
１０ｄ  易破壊性水袋
１０ｅ  水循環冷却シート
１０ｆ  循環用チューブ
１０ｇ  外袋
１０ｈ  循環ポート
２００  瞬間冷却剤パック
１１ａ  環境温度
１１ｂ  水循環シートの単独冷却温度
１１ｃ  瞬間冷却剤パック（２００）と水循環シートとの組み合わせ冷却温度
【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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