CN106132362A

CN106132362A - 体温调节装置和方法

Info

Publication number: CN106132362A
Application number: CN201480077560.5A
Authority: CN
Inventors: 马里奥·里尼
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2016-11-16
Also published as: SA516371910B1; RU2016141344A; EP3122295A1; WO2015145471A1; US20170095367A1; JP2017517289A; RU2678298C2; RU2016141344A3

Abstract

一种用于调节体温的装置，包括底部有开口的外壳、由高导热材料制成的盘，盘在开口处有形状互补的突起，并且突起插入开口中，该装置还包括至少一个珀尔帖单元，用于管理该装置的功能的电路板，散热器，显示器，用于为电路板、珀尔帖单元和显示器供电的电池，用于测量和皮肤接触的外壳及盘的表面处的皮肤的温度的温度传感器，固定至凹的外壳的带子，用于封闭外壳的盖子，至少一个可操作地连接到电路板的指令按钮，其特征在于，在外壳内，从底部开始，依次设置盘、温度传感器、珀尔帖单元、散热器、电路板、显示器和外壳的盖子，每当温度传感器测量的皮肤温度不同于存储在电路板上的存储器内的基准温度值TR时，珀尔帖单元被激活。

Description

体温调节装置和方法

技术领域

本发明涉及的装置属于人体体温调节装置领域，更具体地，涉及一种用于调节体温的装置和方法。

如本领域所知，术语“体温调节”指有机体将自身体温控制在一定范围内的能力，即使在环境温度明显不同于自身的温度下。通过肝脏、大脑和心脏部分的生理机制，以及通过骨骼肌的收缩，可实现对不同的气候条件的适应。忽略基于人体能力为适应不同温度的热量产生和耗散过程，而考虑身体和周围环境的热交换，已知这是由对流、传导、辐射和蒸发过程的方式实现。

例如，当需要降低体温时，一个解决方案是采用一种手段，这种手段允许空气在皮肤上移动以促进蒸发，进而导致体温降低。这一过程可以由以液体滋润皮肤来促进，从而也利用传导进行热传递，而不是仅仅依靠蒸发作用。

另一种从人体向外或向人体传递热量的选择，包括使用热电装置，例如“珀尔帖单元(Peltier cell)”。这主要在于由一系列“珀尔帖”效应结点构成的热电装置，从而产生固态热泵，当固态热泵被置于与皮肤接触时，能够产生温度梯度。

背景技术

已存在本领域已知的体温调节装置，其采用珀尔帖单元作为控制体温的手段，其中之一在日本专利No.JP2004263325中已有描述。

这一装置包括一件衣服，其由一系列珀尔帖单元被封装在织物内并用织物制成服装。此外，这些单元由电池供电，并由温度控制单元控制。然而，由于无法有效使珀尔帖单元粘附到皮肤表面用于传递热量到使用者的身体，该装置具有能源效率低的问题。

进一步的体温调节装置由日本专利No.JP2008031581描述。该装置涉及体温调节设备，也采用服装的形式，其配备有基于升温和降温系统的珀尔帖单元。因为“珀尔帖”单元和皮肤粘附性差，因而该装置也不能呈现向使用者身体传输和自使用者身体传输出的高能量传输效率，因此所述设备及其相关热调节设备有尺寸大的特点，且不实用。

进一步的体温调节装置由日本专利No.JP2012161446描述。该体温调节设备包括一个项圈，配备通过结合采用“珀尔帖”单元和流体的热交换系统。然而，该设备也有包括尺寸大在内的缺点，特别是考虑到设备位于使用者脖子上，这将严重限制其在某些情况下的使用。

在专利No.JP2010082427和No.JP2002512081所述的另一些体温调节装置，都包括和上述设备相同的缺点。

总而言之，本领域中已知的体温调节装置有以下缺点：严重限制装置使用的大尺寸，由于珀尔帖单元和皮肤之间的粘附性差而降低了能源效率，并且已知的体温调节装置都未配备实时体温显示元件，其能允许使用者调整考虑中的所需的设备热传递功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置，解决本领域已知的这些体温调节装置的相关缺陷，具体地，提供一种体温调节装置，其特征在于，缩小的尺寸，高热传递能效，并且适用于使用者的手腕以传送或提取热量。

本发明的另一个目的是提供一种体温调节装置，其配备体温显示元件，允许使用者随着瞬时体温的显示和评估，进而调整体温。

本发明的再一个目的是通过减少压力和增加健康的感觉，从而放松皮肤，使能量场平衡。

附图说明

这些和进一步的目的是通过体温调节装置实现，下面借助附图对优选实施例进行描述，其不限制本专利的各种变化形式，附图分别示出：

图1为本发明涉及的体温调节装置的分解图；

图2为本发明涉及的体温调节装置的剖视图；

图3为体温调节装置的显示器的示意图。

具体实施方式

参照附图，表现本发明的涉及体温调节装置1的装置包括外壳2，在外壳2中依次插入，自底部22起，由高导热材料制成的、配备有温度传感器9的盘3，热传导界面5a，珀尔帖单元4、第二热传导界面5b，散热器7，安装在盖子12上的显示器10，盖子12允许关闭外壳2并且配备有玻璃窗13，其被设计用于保护显示器10。

再次，在外壳2内有电路板6和一个或多个电池8，用于为设备1供电；此外，所述外壳2由带子11以设备1环绕使用者手腕W的方式予以固定。最后，外壳2和盖子12的特征在于用于定位控制按钮25的孔24，控制按钮25可操作地连接到电路板6，以便与后者进行交互，用于设置或修改设备的操作参数。

参照附图，外壳2可以进一步在底部具有开口21，开口的形状对应于位于盘3的面3a上的底面突出部分31，所述盘由高导热材料制成。所述底面突出部分31的厚度与外壳2的底部22的厚度一致。

由高导热性材料制成的盘3将热量从珀尔帖单元4传递到皮肤，反之亦然。为了这个目的，盘3由高导热材料制成，例如铝，并且与皮肤接触，这意味着任何时候只要佩带了设备1，就会发生热交换。

在没有开口21的情况下，外壳2的底部22可能被关闭并置于和珀尔帖单元4的面4a接触。

为了提高热交换，可能具有热传导界面5a和5b，用以包围珀尔帖单元4；特别是设计界面5a和5b以增加珀尔帖单元4和由高导热材料制成的盘3之间，以及珀尔帖单元4和散热器7之间的热交换，后者也与珀尔帖单元4接触。

如前所述，珀尔帖单元4是一种热电装置，包括多个“珀尔帖”效应结点，其共同构成一个固态热泵，其中一个表面吸收热量的同时另一个表面产生热量，其中热量传递的方向取决于穿过单元本身的连续气流的方向。

电路板6包括所有所需组件，以正确地管理装置的操作。因此，它是可操作地连接到显示器10、温度传感器9、珀尔帖单元4、控制按钮25，并由电池8供电。电路板执行以下任务：通过传感器9测量皮肤温度，并在存储器中存储测量值，它执行代数和比较运算，它激活珀尔帖单元4以产生热交换，并将温度和运转信息发送到显示器10。电路板6也能够解析由按钮25确定的控制信号。

显示器10显示了所有有关该装置运转的信息，包括测量得到的温度，每一个通用数字时钟的当前日期和时间信息，并允许对热功能编程。更具体的，显示器10显示以下信息：时间101、日期102、基准皮肤温度103、瞬时皮肤温度104、电池充电水平105、热功能状态(开/关)和热功能模式(升温/降温)106、最低温度107、最高温度108。此外，显示器10被以这样一种方式编程，以根据基准温度和热功能模式改变其颜色。

散热器7允许一些由珀尔帖单元4产生的热量被消散在装置1外。

一旦放置在手腕位置并被激活，在预设的时间周期T中，例如持续10小时，体温调节装置1开始初始的体温采集阶段，期间，在预设的时间周期“T1”中的每个“N”间隔，测量皮肤温度，例如在学习阶段的10小时中。

基准温度测量阶段由电路板6管理，为此目的，电路板6在存储器中存储由温度传感器9测得的数值，所述传感器与皮肤接触。

在温度采集阶段的终点，电路板6计算平均温度(也称为基准温度“TR”)，其值103随后在显示器10上显示。

基准温度TR，即采集阶段的周期T期间测得的平均温度，是在预设时间间隔T2处通过进一步的温度测量不断更新，例如最近的基准温度测量事件后每小时测量更新。因此，在上述例子中，新基准温度T将是过去10小时测量的平均温度的结果，其排除最远的测量而包括最近的测量以代之。由此，装置1在使用中不断更新基准温度TR。

然后，当设备放置在手腕位置并被激活，基准温度TR的采集阶段也可以通过复位按钮手动启动。

在所述基准温度采集阶段期间，为了让装置1的由高导热材料制成的盘3上的温度得以相对于皮肤上的温度保持稳定，禁用珀尔帖单元4的热传递功能。此外，在这个阶段，图标106显示于显示器10上，例如一个沙漏，以表明装置1由基准温度采集阶段所占用。

当未佩戴该装置时，中断由电路板6进行的基准温度和最小/最大温度计算过程；当它再次被置于手腕上的位置时，该装置将再次开始测量。为了这个目的，在带子11上有传感器111，由电路板6采用传感器111检测是否该装置1是否被佩戴。

每当带子11闭合，重新激活请求或其他热功能请求将出现在显示器10上。

带子11还可以是具有粘合扣(Velcro)112的带子形式，带扣或暗扣(deployante)封闭元件的形式。

皮肤温度测量也可以通过专用控制按钮25手动进行。

人体体温调节装置1具有两个操作模式：第一模式，旨在将体温维持在接近基准温度TR，第二模式只能在第一模式停用时被激活，第二模式将导致珀尔帖单元在给定时间间隔“T4”被循环激活。所述循环激活可以编程为只加热或只冷却与盘3的底部接触的皮肤表面。

还包括“自动”模式，其中装置1在预设的时间段交替升温然后降温。

为了避免错误的温度测量，当珀尔帖单元4被激活，同时基准温度的测量是在温度范围“T1”结束后进行时，那么在通过传感器9测量温度之前，电路板6禁用珀尔帖单元4。

该装置还具有按钮25，其允许使用者随时重置基准温度“TR”，从而重启基准温度的学习阶段。

如前所述，该装置具有两个操作模式，在第一种情况下，预设的时间间隔“T3”已经过去后，电子线路板6通过温度传感器9执行瞬时温度测量“TS”，其值104也显示在显示器10上，并将瞬时温度和基准温度“TR”进行比较。如果差大于或小于一个给定的滞后值(例如，0.5℃的默认值，可以被手动设置增加0.5℃到2℃)，电路板6将激活珀尔帖单元4作为升温或降温的功能，以再平衡身体的温度。

只有当测量得到的温度TS被重新确立时，或者当测量得到的温度TS返回至为基准温度TS＝TR设置的滞后值以内时，停用珀尔帖单元4的热功能。

可替代第一热操作模式的，电路板6可以以这样一种方式控制装置1，在珀尔帖单元4被激活的预设的数小时后，珀尔贴单元4被激活达到给定时间段“T4”。在这种操作模式下，该设备首先升温一个给定的持续时间，然后，在一个时间间隔后，该设备降温相同的持续时间。

可选地，该设备可以设置单个的升温或降温周期，其持续手动预设的持续时间。

在这种工作模式下，达到并保持的新的温度变成预置温度“TP”，其可能高n度或低n度，由该装置保证的最大温度差决定。为此，由使用者选择的预置温度“TP”，是通过装置1具有的控制按钮25来设置。

按照这一逻辑，在一个给定的时间间隔后，热功能自动关闭，此时保持的温度回到基准温度TR。

给出一示意性的例子，其包括装置的操作阶段以及定义的时间间隔：

0)基准温度TR的学习阶段共有10个小时的总持续时间，期间以每个时间间隔T1(例如1小时)测量温度，在测量温度的时间点珀尔帖单元4是关闭的，以免影响测量本身。

1)当计算了基准温度后，在每个连续的时间间隔T2，例如2秒后，测量瞬时温度TS并利用瞬时温度TS通过适当地激活珀尔帖单元4维持基准温度TR(TR＝TS)。

2)经过预设的时间间隔，例如55分钟，停用珀尔帖单元。

3)另一个固定的时间间隔后，例如5分钟，进行温度测量以更新此前10小时所计算得到的平均值，即基准温度TR，此时以最近测量的温度TS104和新的基准温度TR103更新显示器。

4)如果例如自珀尔帖单元4最后一次被激活后过了两小时，且装置1的热操作模式被设置以使得珀尔帖单元4在设置的数小时后的预设时间段内被循环激活，然后该装置或者从阶段5)继续或者从阶段1)重新开始。

5)例如，激活珀尔帖单元4以3度的最大温差升温或降温，由此恢复设定温度到基准温度TR。

6)在每个连续的时间间隔T1后，例如2秒，测量瞬时温度TS并利用瞬时温度TS通过适当激活珀尔帖单元4以保持基准温度TR。

7)预设的时间间隔后，例如55分钟，停用珀尔帖单元。

8)另一个固定的时间间隔后，例如5分钟，进行温度测量以更新此前10小时计算得到的平均值，即基准温度TR，此时以最近测量的温度TS104和新的基准温度TR103更新显示器，然后装置重新从阶段4)开始。

时间间隔的持续时间T，T1和T2，间隔的数量N和温度TR，作为示例，这些参数可以不同于以上描述的和使用者设置的。

Claims

1.一种用于调节体温的装置(1)，包括：

外壳(2)，其底部(22)具有一个开口(21)；

由高导热材料制成的盘(3)，盘(3)在开口(21)处有形状互补的突起(31)，并且突起(31)插入开口(21)中；

至少一个珀尔帖单元(4)；

电路板(6)，用于管理该装置(1)的功能；

散热器(7)；

显示器(10)；

电池(8)，用于为电路板(6)、珀尔帖单元(4)和显示器(10)供电；

温度传感器(9)，其被设计为用于测量外壳(2)的表面处的皮肤的温度及盘(3)的表面处的皮肤的温度，盘(3)和外壳(2)与同一块皮肤接触；

带子(11)，其固定至凹的外壳(2)；

用于封闭外壳(2)的盖子(12)；

至少一个可操作地连接到电路板(6)的指令按钮(25)；

其特征在于，在外壳(2)内，从底部(22)开始，依次设置由高导热材料制成的盘(3)、温度传感器(9)、珀尔帖单元(4)、散热器(7)、电路板(6)、显示器(10)和外壳的盖子(12)，每当温度传感器(9)测量的皮肤温度不同于存储在电路板(6)上的存储器内的基准温度值TR时，珀尔帖单元被激活。

2.根据权利要求1的用于调节体温的装置(1)，其特征在于，由皮肤的平均温度决定存储在电路板(6)上的存储器内的基准温度值TR，其通过温度传感器(9)在整个总的时间间隔T期间测得，温度传感器(9)可操作地连接到电路板(6)，基准温度值TR包括通过所述至少一个控制按钮(25)设定的预设温度“TP”，所述至少一个控制按钮(25)由装置(1)的使用者直接激活。

3.根据前述权利要求的用于调节体温的装置，其特征在于，可操作地连接到电路板(6)的显示器(10)显示以下信息：时间(101)，日期(102)，基准皮肤温度TR(103)，瞬时皮肤温度(104)，电池充电水平(105)，热功能开/关状态和升温或降温的操作模式(106)，测得的最低温度(107)，测得的最高温度(108)。

4.根据权利要求3的装置，其特征在于，显示器(10)根据测得的温度变化颜色。

5.根据前述权利要求的装置，其特征在于，至少一个指令按钮(25)可操作地连接到电路板(6)，用以与后者相互作用，从而可设置或改变操作参数。

6.根据前述权利要求的装置，其特征在于，热传导界面(5a)插入由高导热材料制成的盘(3)和珀尔帖单元(4)之间，第二热传导界面(5b)插入同一个珀尔帖单元(4)和散热器(7)之间。

7.根据权利要求1，2，3和4的装置，其特征在于，珀尔帖单元(4)的一面与散热器(7)接触。

8.根据前述权利要求的装置，其特征在于，该装置本身通过带子(11)与使用者的手腕的皮肤保持接触。

9.根据前述权利要求的装置，其特征在于，带子(11)配备了传感器(111)，传感器(111)适于向电路板(6)传达所述带子(11)的封闭。

10.采用装置(1)的一种体温调节方法，其特征在于，以下步骤：

-通过至少一个指令按钮(25)使装置(1)通电；

-采用温度传感器(9)，在电路板(6)上的存储器中，在总的时间间隔T期间，在测得预设时间间隔“T1”的N个间隔后，采集并存储与外壳(2)及由高导热材料制成的盘(3)相接触的皮肤的温度；

-传输测得的温度至电路板(6)；

-通过电子卡(6)，由总的时间间隔T期间的测得的值，计算平均温度，然后由平均温度构成基准温度TR的值；

-在每个先前设定的时间间隔“T3”，通过温度传感器(9)采集瞬时温度“TS”，并比较基准温度“TR”和瞬时温度“TS”；

-每当瞬时温度“TS”不同于基准温度“TR”，激活珀尔帖单元(4)，即当瞬时温度“TS”高于基准温度“TR”时珀尔帖单元(4)降温，或当瞬时温度“TS”低于基准温度“TR”时珀尔帖单元(4)升温；

-在瞬时温度“TS”对应于基准温度“TR”的条件下，停用珀尔帖单元(4)；

-在时间段T后的每一个新的时间间隔“T2”结束时，通过温度传感器(9)检测皮肤温度，以更新基准温度“TR”；

-通过电路板(6)重新计算新的基准温度“TR”，新的基准温度“TR”由最近N-1次测量测得的温度的平均值构成，并且排除按时间排序最远的测量并包括最近的测量以替之。