(57)【要約】  ウェアラブル熱電デバイスが、着用者の皮膚の複数の点の空間的及び一時的な冷却／加熱のために提供される。デバイスは、アレイとしてフレキシブルバンドによって支持された複数の熱電ユニットを含む。制御回路は、スイッチ信号を提供して、熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフする。
2020532137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェアラブル熱電デバイスであって、
内側と、前記内側とは反対側の外側とを有するフレキシブルバンドと、
アレイとして前記フレキシブルバンドによって支持されており、それぞれが前記フレキシブルバンドの前記内側上において作業面を含む、複数の熱電ユニットと、
前記熱電ユニットのアレイに電気的に接続された制御回路と、を備え、
前記制御回路が、前記熱電ユニットのアレイにスイッチ信号を提供して、前記熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフするように構成されている、ウェアラブル熱電デバイス。
【請求項２】
前記作業面の少なくとも１つが冷却表面である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記熱電ユニットそれぞれが、１つ以上の熱電ｐ−ｎ接合部を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記熱電ユニットのうちの少なくとも１つが、空気に晒される高温表面を含む、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記作業面に配置された熱伝導層を更に備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記制御回路がマイクロプロセッサ及び複数のスイッチを更に備え、前記マイクロプロセッサが、前記複数のスイッチへの逐次的なパルス信号を生成するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記スイッチが並列に接続されている、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記スイッチそれぞれが、トランジスタを含む、請求項６に記載のデバイス。
【請求項９】
前記制御回路に接続された無線コンポーネントを更に備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記無線コンポーネントが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）コンポーネントを含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
リストバンドであって、そのリストバンドの両端を接続するための機械的クリップを更に備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のウェアラブル熱電デバイスと、
ユーザから命令を受信し、前記命令を前記デバイスの前記制御回路に送信するように構成されている、プロセッサによって実行されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）と、を備える、システム。
【請求項１３】
前記ＧＵＩが、モバイルデバイスに提供される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
アレイとして前記フレキシブルバンドによって支持されており、それぞれがフレキシブルバンドの内側において作業面を含む、複数の熱電ユニットを提供することと、
制御回路を介して、前記熱電ユニットのアレイにスイッチ信号を提供して、前記熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフすることと、を含む、方法。
【請求項１５】
前記作業面が冷却表面であり、前記熱電ユニットのうちの１つ以上がそれぞれ選択されて、オンされると、前記選択された熱電ユニットが、それぞれの前記冷却表面から、前記フレキシブルバンドの外側上の前記熱電ユニットの１つ以上の高温表面への熱流を可能にするように構成されている、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記熱電ユニットの前記高温表面を空気に晒すことを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記熱電ユニットの前記高温表面上に配置された熱伝導層を提供することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記スイッチ信号を提供することが、マイクロプロセッサを介して、前記複数の熱電ユニットに接続された複数のスイッチへの逐次的なパルス信号を生成することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記制御回路に接続された無線コンポーネントを提供することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
プロセッサによって実行されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介して、ユーザから命令を受信することと、前記命令を前記制御回路に送信することと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記スイッチ信号を提供することが、機械学習アルゴリズムを介して、意思決定データを自動的に生成することと、前記生成する意思決定データを前記制御回路に送信して、前記スイッチ信号を生成することと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記意思決定データが、環境因子と履歴参照とを相関させることによって生成される、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空間的並びに一時的な冷却／加熱のために使用することができるウェアラブル熱電デバイス、及びウェアラブル熱電デバイスの製造方法並びに使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェアラブルデバイスは、様々な機能のために広範に利用可能である。例えば、スマートリストバンド又はスマートウォッチをアクティビティトラッカとして使用することができる。
【発明の概要】
【０００３】
着用者の皮膚の複数の点の温度を制御及び管理することによって、着用者に個人的な快適性を提供することが所望されている。本開示は、着用者の皮膚の複数の点の空間的及び一時的な冷却／加熱のために使用することができるウェアラブル熱電デバイスを提供する。
【０００４】
一態様では、本開示は、内側と、内側とは反対側の外側とを有するフレキシブルバンドを含むウェアラブル熱電デバイスを説明する。デバイスは、アレイとしてフレキシブルバンドによって支持されており、それぞれがフレキシブルバンドの内側上において作業面を含む、複数の熱電ユニットを更に備える。制御回路は、熱電ユニットのアレイに電気的に接続されている。制御回路は、熱電ユニットのアレイにスイッチ信号を提供して、熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフするように構成されている。
【０００５】
別の態様では、本開示は、ウェアラブル熱電デバイスを含むシステムを説明する。デバイスは、内側と、内側とは反対側の外側とを有するフレキシブルバンドと、アレイとしてフレキシブルバンドによって支持されており、それぞれがフレキシブルバンドの内側上において作業面を含む、複数の熱電ユニットと、熱電ユニットのアレイに電気的に接続された制御回路と、を備える。制御回路は、熱電ユニットのアレイにスイッチ信号を提供して、熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフするように構成されている。グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）は、プロセッサによって実行され、ユーザから命令を受信し、命令をデバイスの制御回路に送信するように構成されている。
【０００６】
別の態様では、本開示は、アレイとしてフレキシブルバンドによって支持された複数の熱電ユニットを提供することを含む方法を説明する。それぞれの熱電ユニットは、フレキシブルバンドの内側上において作業面を含む。方法は、制御回路を介して、熱電ユニットのアレイにスイッチ信号を提供して、熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフすることを更に含む。
【０００７】
様々な予期せぬ結果及び利点が、本開示の例示的な実施形態において得られる。本開示の例示的な実施形態の１つのこのような利点は、本明細書に置いて説明されるウェアラブル熱電デバイスが、着用者の皮膚の複数の点に様々な冷却／加熱経路／パターンを提供できることである。ウェアラブル熱電デバイスの性能は、着用者によって手動で制御することができるか、又は指定された着用者について自動的にカスタマイズすることができる。
【０００８】
以上が本開示の例示的な実施形態の様々な態様及び利点の概要である。上記の「発明の概要」は、本開示の特定の例示的な実施形態の、図示される各実施形態又は全ての実現形態を説明することを意図するものではない。以下の図面及び「発明を実施するための形態」は、本明細書に開示される原理を使用する特定の好ましい実施形態を、より詳細に例示するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下の本開示の様々な実施形態の詳細な説明を添付図面と併せて検討することで、本開示をより完全に理解し得る。
【図１】一実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスの斜視側面図を示す。
【図２Ａ】一実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスの概略図を示す。
【図２Ｂ】一実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスの一部の概略図を示す。
【図３Ａ】一実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスの平面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ａのウェアラブル熱電デバイスの断面図を示す。
【図４】一部の実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスの冷却／加熱経路の概略図を示す。
【図５】一実施形態による、モバイルデバイスに無線接続されたウェアラブル熱電デバイスの概略図を示す。
【図６】一実施形態による、ユーザから命令を受信し、ウェアラブル熱電デバイスを制御するためのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）の例示的なスクリーンショットを示す。
【図７Ａ】一実施形態による、図６のＧＵＩの一部の例示的なスクリーンショットである。
【図７Ｂ】別の実施形態による、図６のＧＵＩの一部の例示的なスクリーンショットである。
【図７Ｃ】別の実施形態による、図６のＧＵＩの一部の例示的なスクリーンショットである。
【図８Ａ】一実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスに提供されるＧＵＩの一部を示す。
【図８Ｂ】別の実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスに提供されるＧＵＩの一部を示す。
【図８Ｃ】別の実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスに提供されるＧＵＩの一部を示す。
【図８Ｄ】別の実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスに提供されるＧＵＩの一部を示す。
【図８Ｅ】別の実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスに提供されるＧＵＩの一部を示す。
【図８Ｆ】別の実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスに提供されるＧＵＩの一部を示す。
【図８Ｇ】別の実施形態による、ウェアラブル熱電デバイスに提供されるＧＵＩの一部を示す。
【００１０】
図面において、類似の参照番号は類似の要素を示す。一定の縮尺で描かれないことがある上記に特定した図面は、本開示の様々な実施形態を説明しているが、「発明を実施するための形態」で指摘するように、他の実施形態もまた想定されている。全ての場合に、本開示は、本明細書で開示される開示内容を、例示的な実施形態の表現によってであり、明示的な限定によってではなく説明する。本開示の範囲及び趣旨に該当する多くの他の修正及び実施形態が、当業者によって考案され得ることを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、着用者の皮膚の複数の点の空間的及び一時的な冷却／加熱のために使用することができるウェアラブル熱電デバイスを提供する。湿度、高温、強い直射日光、室内の空調、汗などの周囲環境に起因して、人々が不快に感じ得ることが多々ある。本明細書に記載されるウェアラブル熱電デバイスは、着用者の皮膚、例えば手首領域の複数の点の温度を制御及び管理することによって、着用者に個人的な快適性を提供することができる。本明細書に記載されるデバイス及び方法は、例えば、手首、腕、額、耳の下の領域などの様々な場所に広く適用することができる。本明細書に記載されるデバイス及び方法は、単独で、又は様々な個人用安全プロダクトと共に適用することができる。
【００１２】
図１は、一実施形態による、ウェアラブル熱電デバイス１００の斜視側面図である。ウェアラブル熱電デバイス１００は、内側１２と、その内側１２とは反対側の外側１４とを有するフレキシブルバンド１０を含む。ウェアラブル熱電デバイス１００が着用者に配置されると、内側１２は、着用者の皮膚と直接接触することができ、外側１４は、空気に晒すことができる。
【００１３】
熱電ユニット２０ａのアレイ２０は、フレキシブルバンド１０によって支持されている。各熱電ユニット２０ａは、フレキシブルバンド１０の内側１２上において作業面を含む。ウェアラブル熱電デバイス１００が着用者の身体に着用されると、熱電ユニット２０ａの作業面は、着用者の身体の複数の点に直接接触することができるか、又はその直ぐ近くに近接していることができる。フレキシブルバンドは、例えば、手首、腕、額、耳の下の領域などの様々な身体部位における用途に従って構成、成形、又は構造化することができることを理解されたい。
【００１４】
デバイス１００は、フレキシブルバンド１０によって支持された制御回路３０を更に含む。制御回路３０は、熱電ユニット２０ａのアレイ２０に電気的に接続されている。制御回路３０は、熱電ユニット２０ａのアレイ２０にスイッチ信号を提供して、熱電ユニット２０ａを選択的かつ逐次的にオン／オフするように構成されている。
【００１５】
図１に示したようなウェアラブル熱電デバイス１００は、フレキシブルリストバンドである。フレキシブルバンド１０は、例えば、織物、不織布、高分子材料などの任意の適切なフレキシブル材料から作製することができる。機械的クリップ４０は、熱電ユニット２０ａの作業面を着用者の身体表面に押し付けることができるように、フレキシブルバンド１０の両端を接続するために設けられている。
【００１６】
図２Ａは、一実施形態による、熱電ユニット２０ａのアレイ２０を制御するための制御回路３０の概略図を示す。制御回路３０は、熱電ユニット２０ａに電気的に接続されたスイッチ３０ａのアレイを含み、マイクロプロセッサ３２は、スイッチ３０ａに電気的に接続される。マイクロプロセッサ３２は、制御信号を生成して、スイッチ３０ａのアレイに送信し、熱電ユニット２０ａを選択的かつ逐次的にオン／オフすることができる。
【００１７】
図２Ａの図示した実施形態では、各スイッチ３０ａは、対応する熱電ユニット２０ａを制御するために並列に接続されている。一部の実施形態では、各スイッチ３０ａは、マイクロプロセッサ３２から制御信号を同時に受信することができる。制御信号は、一連の「オン」信号及び「オフ」信号を含むことができる。スイッチによって受信された制御信号が「オン」信号である場合、対応する熱電ユニットをオンにすることができ、スイッチによって受信された制御信号が「オフ」信号である場合、対応する熱電ユニットをオフにすることができる。このようにして、マイクロプロセッサ３２は、スイッチ３０ａに様々な「オン」信号及び「オフ」信号を送信して、熱電ユニット２０ａを選択的かつ逐次的にオン／オフすることができる。
【００１８】
図２Ｂの図示した実施形態では、マイクロプロセッサ３２は、逐次的なパルス信号３４を生成して、電源５によって給電される熱電ユニット２０ａを選択的かつ逐次的にオン／オフすることができる。パルス信号３４は、熱電ユニットのうちの１つ以上を選択的にオンし、期間Ｔ後に１つ以上の熱電ユニットをオフすることができる。例えば、時刻ｔ１において、マイクロプロセッサ３２は、スイッチｓ１にパルス信号を送信して、スイッチｓ１に接続された熱電ユニットｕ１をオンすることができ、期間Ｔ後に熱電ユニットｕ１をオフすることができ、時刻ｔ２において、マイクロプロセッサ３２は、スイッチｓ２にパルス信号を送信して、スイッチｓ２に接続された熱電ユニットｕ２をオンすることができ、期間Ｔ後に熱電ユニットｕ２をオフすることができ、時刻ｔ３において、マイクロプロセッサ３２は、スイッチｓ３にパルス信号を送信して、スイッチｓ３に接続された熱電ユニットｕ３をオンすることができ、期間Ｔ後に熱電ユニットｕ３をオフすることができ、時刻ｔｎにおいて、マイクロプロセッサ３２は、スイッチｓｎにパルス信号を送信して、スイッチｓｎに接続された熱電ユニットｕｎをオンすることができ、期間Ｔ後に熱電ユニットｕｎをオフすることができる。「オン／オフ」信号（例えば、パルス信号）を同時に複数のスイッチを送信して、対応する熱電ユニットをオン／オフすることができることを理解されたい。また、期間Ｔは可変であってよいことも理解されたい。期間Ｔは、制御回路３０を介して、異なる熱電ユニットに対して及び／若しくは異なる時点において、等しくなるように、又は異なるように制御することもできる。
【００１９】
図２Ｂの制御回路３０’は、スイッチとしてトランジスタ３０ａ’を含む。トランジスタ以外の任意の適切なスイッチを使用して、熱電ユニット２０ａをオン／オフすることができることを理解されたい。マイクロプロセッサ３２は、パルス信号３４以外の任意の適切な制御信号を生成して、スイッチを制御し、熱電ユニット２０ａを選択的かつ逐次的にオン／オフすることができることも理解されたい。
【００２０】
図３Ａは、一実施形態による、ウェアラブル熱電デバイス３００の頂部平面図を示す。図３Ｂは、ウェアラブル熱電デバイス３００の断面図を示す。ウェアラブル熱電デバイス３００は、フレキシブルバンド１０と、フレキシブルバンド１０によって支持された熱電ユニット２０ａのアレイとを含む。熱電ユニット２０ａはそれぞれ、１つ以上の熱電ｐ−ｎ接合部２１を含む。一部の実施形態では、熱電ｐ−ｎ接合部２１は、ｎ型の熱電チップ及びｐ型の熱電チップのアレイを電気的に接続して、熱電回路を形成することによって形成することができる。熱電チップは、フレキシブルバンド１０に接続されたフレキシブル基板２７によって支持することができる。一部の実施形態では、フレキシブル基板２７は、リムに沿ってフレキシブルバンド１０に縫合又は接着することができる。例示的なフレキシブル熱電ユニット又はモジュール、及び熱電ユニット又はモジュールを作製する方法は、参照によって本明細書に組み込まれるＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０３８６９０（Ｌｅｅら）に記載されている。
【００２１】
図３Ｂの図示した実施形態では、各熱電ユニット２０ａは、ｎ型熱電チップ及びｐ型熱電チップから成るアレイを含む。チップのそれぞれの端部は、電極２３及び２５によって電気的に接続されて、熱電回路（例えば、熱電ｐ−ｎ接合部２１）を形成する。熱電回路に電流が流れると、熱流２６を介して、熱電ユニット２０ａの反対側の表面２２と２４との間に温度差を生成することができる。
【００２２】
ウェアラブル熱電デバイス３００は、物体表面３（例えば、ヒトの皮膚）に内側１２が面するようにして、物体表面３に配置することができる。熱電ユニット２０ａの作業面２２は、物体表面３の複数の点に直接接触することができるか、又はその直ぐ近くに近接していることができる。一部の実施形態では、熱電ユニット２０ａの作業面２２は、例えば、約５ｍｍ２〜約１０ｃｍ２、約１０ｍｍ２〜約１０ｃｍ２、又は約２５ｍｍ２〜約５ｃｍ２の範囲の接触面積を有することができる。隣接する熱電ユニット２０ａ間の距離は、例えば、約１ｍｍ〜約１０ｃｍ、約２ｍｍ〜約５ｃｍ、又は約５ｍｍ〜約２ｃｍの範囲であってよい。熱電ユニット２０ａと接触している物体表面３の複数の点は、互いに個別で離散的であってよい。
【００２３】
図示の実施形態では、各作業面２２は冷却表面であり、各熱電ユニット２０ａは、それぞれの冷却表面２２から、フレキシブルバンド１０の外側１４側の熱電ユニット２０ａの高温表面２４への熱流２６を可能にするように構成されている。一部の実施形態では、作業面２２は加熱表面であってよく、外側表面２４は低温表面であってよく、一部の実施形態では、一部の熱電ユニット２０ａの作業面２２は冷却表面であってよく、他の熱電ユニット２０ａの作業面２２は加熱表面であってよいことを理解されたい。物体表面３における複数の点を冷却又は加熱するための熱電ユニット２０ａの配置は、所望の用途に依存することができる。
【００２４】
オプションとして、熱伝導層２９ａは、作業面２２と物体表面３との間に配置されて、それらの間での熱交換を促進することができる。熱伝導層２９ａは、例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）をベースとする複合材料などの任意の適切な熱伝導性材料を含むことができる。一部の実施形態では、熱伝導層２９ａは、皮膚と接触する非接着性の熱の伝導表面を含むことができる。熱伝導層２９ａは、３Ｍ社（Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ）から市販されている熱伝導性アクリルインタフェースパッド、又は熱伝導性シリコーンインタフェースパッドを含むことができる。
【００２５】
高温／冷却表面２４は、熱交換のために空気に晒される。一部の実施形態では、ウェアラブル熱電デバイス３００は、熱電ユニット２０ａの高温表面２４に配置されたオプションである熱伝導層２９ｂを含むことができる。オプションである熱伝導層２９ｂは、例えば、金属有機構造体（ＭＯＦ）を有する高吸水性ポリマー（ＳＡＰ）を含むことができる。一部の実施形態では、熱伝導層２９ｂは、例えば、３Ｍ社（Ｓａｉｎｔ  Ｐａｕｌ，ＭＮ，ＵＳＡ）から市販されている熱伝導性ヒートスプレッダーテープなどの熱拡散層を含むことができる。
【００２６】
本明細書に記載のウェアラブル熱電デバイスは、空間的及び一時的な冷却／加熱のための、物体表面の複数の点に様々な冷却／加熱経路／パターンを形成するために、ウェアラブル熱電デバイスの熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフすることができる。図４は、一部の実施形態による、ウェアラブル熱電デバイス３００の例示的な冷却／加熱経路４１及び４２の概略図を示す。冷却／加熱経路４１では、熱電ユニット２０ａは、ｕ１オン／オフ、ｕ２オン／オフ、ｕ３オン／オフ、ｕ４オン／オフ、ｕ８オン／オフ、ｕ７オン／オフ、ｕ６オン／オフ、及びｕ５オン／オフの順序で逐次的にオン／オフにされる。冷却経路４２では、第１の列及び第２の列における熱電ユニット２０ａは、ｕ１オン／オフ、ｕ５オン／オフ、ｕ６オン／オフ、ｕ２オン／オフ、ｕ３オン／オフ、ｕ７オン／オフ、ｕ６オン／オフ、及びｕ４オン／オフの順序で逐次的にオン／オフにされる。
【００２７】
本明細書に記載される冷却／加熱経路／パターンは、熱電ユニットのオン／オフ状態の時間分布及び空間分布を参照することができる。様々な冷却／加熱経路／パターンは、熱電ユニットにスイッチ信号を提供するための制御回路を介して、熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフすることによって形成することができることを理解されたい。図４の実施形態では、熱電ユニットは、１つずつ逐次的にオン／オフされる。複数の熱電ユニットを同時に選択してオンにすることができる一方で、他の熱電ユニットは「オフ」状態にあることを理解されたい。逐次的にオンされる熱電ユニットは、互いに空間的に隣接している必要はないことも理解されたい。
【００２８】
図５は、一実施形態による、モバイルデバイス１１０に無線接続されたウェアラブル熱電デバイス１２０の概略図を示す。ウェアラブル熱電デバイス１２０は、熱電ユニット１２４のアレイと、熱電ユニット１２４を（例えば、パルス信号３４を介して）選択的かつ逐次的にオン／オフするために、熱電ユニット１２４に電気的に接続された制御回路１２６と、を含む。ウェアラブル熱電デバイス１２０は、制御回路１２６に接続された無線コンポーネント１２２を更に含む。無線コンポーネント１２２は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）コンポーネントを含むことができる。
【００２９】
モバイルデバイス１１０は、モバイルデバイス１１０とウェアラブル熱電デバイス１２０との間のデータ伝送のために、ウェアラブル熱電デバイス１２０の無線コンポーネント１２２と協働することができる無線コンポーネント１１２を含む。モバイルデバイス１１０は、モバイルデバイス１１０のプロセッサ１１６によって実行され、ディスプレイ１１８によって表示されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）１１４を更に含む。
【００３０】
一部の実施形態では、ＧＵＩ１１４は、モバイルデバイス１１０、例えば、スマートフォンにおいて作動するモバイルアプリケーションとして提供することができる。モバイルアプリケーションは、プロセッサ１１６によって実行されるように設計された任意の適切なプログラミング言語（例えば、Ｐｙｔｈｏｎ）のコンピュータプログラムであってよい。
【００３１】
プロセッサ１１６は、例えば、１つ以上の汎用マイクロプロセッサ、特別に設計されたプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、個別ロジックのコレクション、及び／又は本明細書に記載される技術を実行することができる任意の種類の処理デバイスを含むことができる。
【００３２】
モバイルデバイスは、情報を記憶するためのメモリを含むこともできる。メモリは、本明細書に記載される方法又はプロセスを形成するための命令（例えば、機械学習アルゴリズム）を記憶することができる。メモリは、ウェアラブル熱電デバイスに関連するデータを記憶することもできる。
【００３３】
一部の実施形態では、モバイルデバイスは、ウェアラブル熱電デバイスと統合して、例えばスマートウォッチの形態の単一のデバイスとすることができることを理解されたい。
【００３４】
図６は、一実施形態による、ユーザから命令を受信し、ウェアラブル熱電デバイスを手動で又は自動的に制御するための例示的なグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）１１４のスクリーンショットである。ＧＵＩ１１４は、ユーザが、ウェアラブル熱電デバイス１２０に関連する命令及びビュー情報を入力することができるＧＵＩ画面４０１を含む。ＧＵＩ画面４０１内では、無線ボタン４０２は、無線接続（例えば、無線コンポーネント１１２と無線コンポーネント１２２との間の無線接続）のオン／オフに使用するためにユーザに提供されている。自動学習ボタン４０４は、以下で更に考察する自動学習機能のオン／オフに使用するためにユーザに提供されている。バッテリ電力ボックス４０６は、ウェアラブル熱電デバイス１２０の電源１２８の電力レベルを示すために提供されている。温度ボックス４０８は、熱電ユニットの温度情報を表示するために、及び／又はユーザが熱電ユニットの温度の調整に使用するために提供されている。ユニット選択ボックス４１０は、ユーザが冷却／加熱経路又はパターンを作成するために使用することができる。ＧＵＩ１１４は、ユーザがウェアラブル熱電デバイスの動作を見て、監視して、制御するために使用することができる任意の適切な機能ボタン、ボックス、又は他のツールを含むことができることを理解されたい。自動学習ボタン４０４及びユニット選択ボックス４１０の機能は、以下で更に説明する。
【００３５】
自動学習ボタン４０４がオンにされると、プロセッサ（例えば、図５のプロセッサ１１６）は、ウェアラブル熱電デバイスの動作を自動的に最適化する機械学習アルゴリズムを実行することができる。プロセッサは、プログラム命令（例えば、ソフトウェア命令）を実行して、本明細書に記載の機械学習アルゴリズムを実行することができる。このような最適化は、例えば、好み、周囲条件、以前の動作履歴などの利用可能なデータに基づくことができる。
【００３６】
一部の実施形態では、自動学習ボタン４０４がオンにされると、機械学習アルゴリズムは、ＧＵＩに対するユーザの動作を監視して、ウェアラブル熱電デバイスを制御することができる。例えば、機械学習アルゴリズムは、ユーザがユニット選択ボックス４１０を介して作成する冷却／加熱経路又はパターンを追跡することができる。
【００３７】
一部の実施形態では、機械学習アルゴリズムは更に、監視されたデータを分析し、特定の状況下でユーザが好む冷却／加熱経路又はパターンを分析に基づいて決定し、意思決定データを生成することができる。ウェアラブル熱電デバイスの制御回路（例えば、図５の制御回路１２６）に意思決定データを送信して、最適化された又はユーザが好む方式でウェアラブル熱電デバイスを作動させることができる。
【００３８】
一部の実施形態では、機械学習アルゴリズムは、ウェアラブル熱電デバイスを作動させるために、意思決定データを自動的に生成することができる。意思決定データは、例えば、環境参照／環境因子、及び履歴参照に関連するデータ（例えば、以前のユーザが選択したモード）などの様々な参照パラメータに関連するデータを適用することによって生成することができる。環境参照／環境因子としては、例えば、ローカルな気象条件（例えば、気温、湿度、風など）、ユーザの活動量（例えば、加速度計からのデータ）、ローカル時間及び場所情報（例えば、市街、浜辺、ジムなど）、周囲光（例えば、屋外、屋内、日中、又は夜間）などを挙げることができる。
【００３９】
一部の実施形態では、機械学習アルゴリズムは、環境因子と履歴参照とを相関させることによって、意思決定データを生成することができる。生成された意思決定データは、指定されたユーザにのみカスタマイズされた最良の感触性能のための最適化された動作モードを表すことができる。本明細書に記載されるウェアラブル熱電デバイスは、機械学習アルゴリズムと結合されると、着用者の皮膚の複数のスポットの冷却／加熱に関して着用者が実際に欲することを学習することによって、着用者に説得力のある快適性を提供することができる。
【００４０】
図７Ａから図７Ｃは、ユーザが冷却／加熱経路又はパターンを作成するために使用することができるＧＵＩ（例えば、図５のＧＵＩ１１４）によって提供される、様々な例示的なユニット選択ボックス４１０ａ、４１０ｂ及び４１０ｃのスクリーンショットである。ユニット選択ボックスはそれぞれ、ウェアラブル熱電デバイスの熱電ユニット（例えば、図５の熱電ユニット１２４）のアレイを表す複数のボタン／ツール４１２を含む。ボタン４１２は、ユーザがボタン１２のうちの１つ以上を選択して、冷却／加熱経路又はパターンを作成することができるように選択可能である。図７Ａから図７Ｃに示すように、ボタン４１２は、様々な構成で配置することができる。一部の実施形態では、ユニット選択ボックス内のボタン４１２の配置は、ウェアラブル熱電デバイスにおける熱電ユニット１２４の配置を追跡することができる。
【００４１】
図８Ａから図８Ｇは、ユーザが冷却／加熱経路又はパターンを作成するために使用することができるＧＵＩによって提供される様々な例示的なユニット選択ボックスのスクリーンショットである。図８Ａのユニット選択ボックス４２０ａでは、ボタン４１２の一部は、冷却／加熱経路又はパターンを形成するために、１、２、３及び４の順に（例えば、指による短いタッチによって）選択される。
【００４２】
図８Ｂのユニット選択ボックス４２０ｂでは、ボタン４１２の一部は、１、２、３、４、５、６及び７の順に（例えば、短い又は長いタッチによって）選択され、その際、１、４、及び６はそれぞれ長いタッチによって選択され、２、３、５及び７は短いタッチによって選択される。このようにして、ボタン４１２は、逐次的なグループ（例えば、グループ１、２及び３）にグループ化され、熱電ユニットの対応するグループを制御して、逐次的にオン／オフすることができる。
【００４３】
図８Ｃのユニット選択ボックス４２０ｃは、ボタン４１２のアレイを含む第１のサブボックス４２２ａと、ボタン４１２をグループ化して、グループを逐次的にリスト化する第２のサブボックス４２２ｂとを含む。図示の実施形態では、第１のサブボックス４２２ａにおけるボタン４１２の一部は、それぞれのボタン４１２を、第２のサブボックス４２２ｂにドラッグアンドドロップすることによって選択され、ボタンは、冷却／加熱経路又はパターンを形成するために、逐次的な順序（例えば、１、２、３、．．．）でグループ化及びリスト化される。
【００４４】
図８Ｄのユニット選択ボックス４２０ｄは、ボタン４１２のアレイを含む第１のサブボックス４３２ａと、ボタン４１２をグループ化して、グループを逐次的にリスト化する第２のサブボックス４３２ｂとを含む。図示の実施形態では、第２のサブボックス４３２ｂにおけるグループのうちの１つ（例えば、グループ１、２、３、．．．、８）を先ず（例えば、タッチによって）選択することができ、第１のサブボックス４３２ａにおける対応するボタン４１２を選択して、その選択されたグループにグループ化することができる。グループ番号に対応するグループラベル（例えば、１、２、３、４、５）は、第１のサブボックス４３２ａにおける選択されたボタン４１２に関して示すことができる。
【００４５】
図８Ｅのユニット選択ボックス４２０ｅでは、ボタン４１２の一部は、１、２、３、４、５、６及び７の順のタッチアンドスワイピングによるドローを介して選択される。選択されたボタン４１２を逐次的に結ぶために、方向線４３２がボックス４２０に示されている。このようにして、対応する熱電ユニットは、方向線４３２によって示された順序で逐次的にオン／オフされるように制御することができる。
【００４６】
図８Ｆのユニット選択ボックス４２０ｆは、ボタン４１２のアレイを含む第１のサブボックス４４２ａと、様々な冷却／加熱経路又はパターンの利用可能なオプションをリスト化した第２のサブボックス４４２ｂとを含む。第２のサブボックス４４２ｂにおける冷却／加熱経路又はパターンは、（例えば、指のタッチによって）選択することができ、及び／又は経路４３４を介して第１のサブボックス４４２にドラッグすることができる。選択された冷却／加熱経路又はパターンは、第１のサブボックス４４２ａに示すことができる。一部の実施形態では、第２のサブボックス４４２ｂにリスト化された冷却／加熱経路又はパターンをラベル付けすることができる。例えば、図８Ｇに示すように、冷却／加熱経路のうちの１つは、上述の機械学習アルゴリズムによって選択することができる「提案されたもの」としてラベル付けされる。
【００４７】
特に指示がない限り、本明細書及び実施形態で使用される量又は成分、特性の測定値などを表す全ての数は、全ての場合において、「約」という用語によって修飾されていると理解されたい。したがって、反対の指示がない限り、前述の明細書及び添付の実施形態の列挙において示す数値パラメータは、本開示の教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る。最低でも、各数値パラメータは少なくとも、報告される有効桁の数に照らして端数処理技術を適用することにより解釈されるべきであるが、このことは請求項記載の実施形態の範囲への均等論の適用を制限しようとするものではない。
【００４８】
本開示の例示的な実施形態は、本開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な修正及び変更を採ってもよい。したがって、本開示の実施形態は、以下に記載の例示的な実施形態に限定されるものではないが、特許請求の範囲に記載されている限定及びそれらの任意の均等物により支配されるものであることを理解されたい。
【００４９】
例示的実施形態の列挙
例示的実施形態を以下に列挙する。実施形態１〜１３及び１４〜２４はいずれも組み合わせることができることを理解されたい。
【００５０】
実施形態１は、ウェアラブル熱電デバイスであって、
内側と、内側とは反対側の外側とを有するフレキシブルバンドと、
アレイとしてフレキシブルバンドによって支持されており、それぞれがフレキシブルバンドの内側上において作業面を含む、複数の熱電ユニットと、
熱電ユニットのアレイに電気的に接続された制御回路と、を備え、
制御回路が、熱電ユニットのアレイにスイッチ信号を提供して、熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフするように構成されている、ウェアラブル熱電デバイスである。
【００５１】
実施形態２は、作業面の少なくとも１つが冷却表面である、実施形態１に記載のデバイスである。
【００５２】
実施形態３は、熱電ユニットそれぞれが、１つ以上の熱電ｐ−ｎ接合部を含む、実施形態１又は２に記載のデバイスである。
【００５３】
実施形態４は、熱電ユニットのうちの少なくとも１つが、空気に晒される高温表面を含む、実施形態２又は３に記載のデバイスである。
【００５４】
実施形態５は、作業面に配置された熱伝導層を更に備える、実施形態１〜４のいずれか１つに記載のデバイスである。
【００５５】
実施形態６は、制御回路がマイクロプロセッサ及び複数のスイッチを更に備え、マイクロプロセッサが、複数のスイッチへの逐次的なパルス信号を生成するように構成されている、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のデバイスである。
【００５６】
実施形態７は、スイッチが並列に接続されている、実施形態６に記載のデバイスである。
【００５７】
実施形態８は、スイッチそれぞれが、トランジスタを含む、実施形態６又は７に記載のデバイスである。
【００５８】
実施形態９は、制御回路に接続された無線コンポーネントを更に備える、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のデバイスである。
【００５９】
実施形態１０は、無線コンポーネントが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）コンポーネントを含む、実施形態９に記載のデバイスである。
【００６０】
実施形態１１は、リストバンドであって、そのリストバンドの両端を接続するための機械的クリップを更に備える、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のデバイスである。
【００６１】
実施形態１２は、
実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のウェアラブル熱電デバイスと、
ユーザから命令を受信し、命令をデバイスの制御回路に送信するように構成されている、プロセッサによって実行されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）と、を備える、システムである。
【００６２】
実施形態１３は、ＧＵＩが、モバイルデバイスに提供される、実施形態１２に記載のシステムである。
【００６３】
実施形態１４は、
アレイとしてフレキシブルバンドによって支持されており、それぞれがフレキシブルバンドの内側において作業面を含む、複数の熱電ユニットを提供することと、
制御回路を介して、熱電ユニットのアレイにスイッチ信号を提供して、熱電ユニットを選択的かつ逐次的にオン／オフすることと、を含む、方法である。
【００６４】
実施形態１５は、作業面が冷却表面であり、熱電ユニットのうちの１つ以上がそれぞれ選択されて、オンされると、選択された熱電ユニットが、それぞれの冷却表面から、フレキシブルバンドの外側上の熱電ユニットの１つ以上の高温表面への熱流を可能にするように構成されている、実施形態１４に記載の方法である。
【００６５】
実施形態１６は、熱電ユニットの高温表面を空気に晒すことを更に含む、実施形態１５に記載の方法である。
【００６６】
実施形態１７は、熱電ユニットの高温表面上に配置された熱伝導層を提供することを更に含む、実施形態１５又は１６に記載の方法である。
【００６７】
実施形態１８は、スイッチ信号を提供することが、マイクロプロセッサを介して、複数の熱電ユニットに接続された複数のスイッチへの逐次的なパルス信号を生成することを更に含む、実施形態１４〜１７のいずれか１つに記載の方法である。
【００６８】
実施形態１９は、制御回路に接続された無線コンポーネントを提供することを更に含む、実施形態１４〜１８のいずれか１つに記載の方法である。
【００６９】
実施形態２０は、プロセッサによって実行されるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を介して、ユーザから命令を受信することと、命令を制御回路に送信することと、を更に含む、実施形態１４〜１９のいずれか１つに記載の方法である。
【００７０】
実施形態２１は、スイッチ信号を提供することが、機械学習アルゴリズムを介して、意思決定データを自動的に生成することと、生成する意思決定データを制御回路に送信して、スイッチ信号を生成することと、を更に含む、実施形態１４〜２０のいずれか１つに記載の方法である。
【００７１】
実施形態２２は、意思決定データが、環境因子と履歴参照とを相関させることによって生成される、実施形態２１に記載の方法である。
【００７２】
実施形態２３は、ＧＵＩが、ウェアラブル熱電デバイスの熱電ユニットのアレイを表す複数の選択可能なボタンを提供する、実施形態１２又は１３に記載のシステムである。
【００７３】
実施形態２４は、ＧＵＩが、ウェアラブル熱電デバイスの熱電ユニットのアレイを表す複数の選択可能なボタンを提供する、実施形態２０に記載の方法である。
【００７４】
本明細書全体を通して、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、又は「実施形態」に対する言及は、「実施形態」という用語の前に、「例示的な」という用語が含まれているか否かに関わらず、その実施形態に関連して説明される具体的な特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の特定の例示的な実施形態のうちの少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して、様々な箇所における「１つ以上の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「一実施形態において」、又は「ある実施形態において」などの表現の出現は、必ずしも本開示の特定の例示的な実施形態のうちの同一の実施形態に言及するものとは限らない。更に、特定の特徴、構造、材料、又は特性は、１つ以上の実施形態では任意の好適な方法で組み合わされてもよい。
【００７５】
本明細書ではいくつかの例示的な実施形態について詳細に説明してきたが、当業者には上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の修正形態、変形形態、及び均等物を容易に想起できることが、諒解されるであろう。したがって、本開示は、ここまで説明してきた例示的実施形態に、過度に限定されるものではないことを理解されたい。特に、本明細書で使用する場合、端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に包含されるすべての数を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）ことが意図される。加えて、本明細書で使用されるすべての数は、用語「約」によって修飾されるものと想定される。更に、種々の例示的な実施形態が説明されてきた。これらの及び他の実施形態は、添付の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
2020532137.tif 000003
【図２Ａ】
2020532137.tif 000004
【図２Ｂ】
2020532137.tif 000005
【図３Ａ】
2020532137.tif 000006
【図３Ｂ】
2020532137.tif 000007
【図４】
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【図５】
2020532137.tif 000009
【図６】
2020532137.tif 000010
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
2020532137.tif 000014
【図８Ｂ】
2020532137.tif 000015
【図８Ｃ】
2020532137.tif 000016
【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
2020532137.tif 000018
【図８Ｆ】
2020532137.tif 000019
【図８Ｇ】
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【国際調査報告】
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