CN107921305B - 能够捕获能量的体育运动监测设备 - Google Patents

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Abstract

一些方面涉及适合运动员在锻炼时使用的能量收集设备。该设备可以利用一定质量的相变材料来存储热能，所存储的热能随后被一个或多个热电发电机模块转换成电能。能量收集设备可以被集成到衣物中，并且使得当衣物被洗涤时，所述一定质量的相变材料可以存储热能。

Description

能够捕获能量的体育运动监测设备
相关申请的交叉引用
本申请要求在2015年5月28日提交的美国临时专利申请No.62/167,764的优先权，其全部内容出于任何和所有非限制性的目的而通过引用整体并入本文。
背景技术
尽管大多数人都认识到身体健康的重要性，但是许多人很难找到维持定期锻炼计划所需的动力。有些人认为保持不断重复的运动方式特别困难，如跑步、散步和骑自行车。在这方面，用于跟踪用户活动的设备可以提供动力，提供关于过去活动的反馈，并且鼓励继续常规锻炼以满足各种锻炼目标。
然而，现有的跟踪设备可能需要对集成电池元件进行定期再充电。这需要将电子追踪设备插入有线电源以进行再充电，这种需要可能被视为琐事，或者可能被忽视，从而降低了用户使用活动追踪设备的连贯性。反过来，这可能降低活动追踪设备为用户提供动力以维持常规锻炼计划的功效。
因此，需要改进的系统和方法来解决这些缺点中的至少一个或多个。
发明内容
以下呈现本公开的简要概述以便提供对本发明的一些方面的基本理解。本概述不是本发明的拓展综述。这并不是为了确定本发明的关键或重要部分，也不是要限制本发明的范围。以下概述仅以简化形式呈现了本发明的一些概念，作为下文中更详细描述的序言。
本发明的各方面涉及用于捕获或收集能量的设备。该设备适合位于衣物中或衣物上。该能量收集设备可具有带有外膜的绝热容器，该外膜具有与外部环境接触的第一侧和限定内腔的第二侧。该绝热容器还可具有延伸穿过外膜的外部换热器，其中换热器的至少一个表面与外部环境接触。另外，绝热容器可以包括在内腔内的热电发电机模块。这样，热电发电机可以夹在外部换热器和内部换热器之间。能量收集设备可具有储存在可扩张膜内的一定质量的相变材料。可扩张膜的一部分可以附接到内部换热器。能量收集设备可允许通过外部换热器、热电发电机和内部换热器在相变材料和外部环境之间双向热传导。相变材料可以适用于存储从外部环境吸收的一部分热能。当衣物被洗涤时，可以从干燥器循环捕获这部分热能。
根据另一个方面，能量收集设备可以具有刚性容器结构，该刚性容器结构具有外膜，该外膜具有与外部环境接触的外侧以及限定内腔的内侧。能量收集设备也可以具有热电发电机模块。热量可以从外部环境通过外部换热器传导到热电发电机模块，以及通过内部换热器传导。内部换热器可以与相变材料接触。外部换热器，热电发电机和内部换热器可以促进相变材料和外部环境之间的双向热传导。相变材料可以存储从外部环境中的空气中吸收的具有大约45-85℃范围内的温度的一部分热能。
根据另一方面，能量收集设备可以具有容器结构，该容器结构具有内腔和外膜。容器结构可以进一步包括热电发电机模块，该热电发电机模块连接到包含一定质量的相变材料的可扩张膜。热电发电机可以允许热量来自和到达相变材料的双向传导。相变材料可以存储来自具有比相变材料的温度更高的温度的环境的一部分热能。
另一方面，能量收集设备可以适于放置在衣物内或衣物上。能量收集设备可具有绝热容器，该绝热容器具有带外表面和内表面的外膜，该外表面与外部环境接触。绝热容器也可以具有与外膜分离并具有外表面和内表面的内膜。在外膜和内膜之间可以放置有外腔。开口可以从外膜的外表面延伸到外膜的内表面。来自外部环境的空气和/或水可以通过开口进入外膜。能量收集设备可以另外包括由内膜限定的内腔。外部换热器可以延伸穿过内膜，而内膜围绕外部换热器的一部分密封。热电发电机可以位于内腔内，热电发电机在第一侧连接到外部换热器，在第二侧连接到内部换热器。一定质量的相变材料可保留在可扩张膜内，其中可扩张膜的一部分连接到内部换热器。通过外部换热器、热电发电机和内部换热器，在外部环境和相变材料之间的双向热传导可以被促进。当衣物被洗涤时，开口可以允许水在洗涤周期期间进入外腔。当这件衣物被洗涤时，相变材料可适用于在干燥器循环期间存储一部分热能。
在又一方面，能量收集设备可以具有绝热容器，该绝热容器具有带有外表面和内表面的可渗透外膜。绝热容器还可以具有与外膜分离的内膜，内膜具有外表面和内表面。外腔可位于外膜和内膜之间。开孔泡沫可以至少部分地填充外腔。内腔可以由内膜限定。热电发电机可以位于内腔内。热电发电机可以在第一侧连接到外部换热器和在第二侧连接到内部换热器。可扩张膜可以包封一定质量的相变材料，并且可扩张膜的至少一部分可以连接到内部换热器。能量收集设备可以允许热量来自和到达相变材料的双向传导。可渗透的外膜可以允许水浸泡到开孔泡沫中，并且相变材料可以存储从处于大约45至85℃范围内的温度的外部环境捕获的一部分热能。
根据另一方面，能量收集设备可以具有绝热容器，该绝热容器具有与内膜分离的外膜。外腔可位于外膜和内膜之间。内腔可以由内膜限定。热电发电机模块可以位于内腔内，并且热电发电机可以连接到储存一定质量的相变材料的可扩张膜。外膜可以适用于允许液体进入外腔，并且相变材料可以适用于存储部分捕获的能量，该能量是当能量收集设备暴露于具有高于相变材料温度的外部环境时捕获的。
根据一个方面，能量收集设备可以适于位于衣物内或衣物上。能量收集设备可以具有绝热容器，其具有与外部环境接触的可变形外膜。绝热容器也可具有与外膜分离的可变形内膜。外腔可位于可变形外膜与可变形内膜之间。内腔可以由可变形内膜限定。外部换热器可以附接到可变形外膜，其中外部换热器具有暴露于外部环境的外表面以及暴露于外腔的内表面。热电发电机可位于内腔内，热电发电机具有通过可变形内膜暴露于外腔的外表面。热电发电机还可以具有附接到内部换热器的内表面。相变材料膜可以附接到内部换热器，并包围一定质量的相变材料。绝热容器可适于在扩张构造和压缩构造之间变形，使得当处于扩张构造时，外部换热器的内表面与热电发电机的外表面分离。在压缩构造中，外部换热器的内表面可以适用于接触热电发电机的外表面。当这件衣物被洗涤时，相变材料可适用于存储在干燥器循环期间捕获的部分热能。
根据另一方面，能量收集设备可以具有绝热容器，该绝热容器具有与可变形内膜分离的可变形外膜。绝热容器可具有位于默认外膜和可变形内膜之间的外腔。内腔可以由内膜限定。外部换热器可连接到可变形外膜，其中外部换热器具有暴露于外部环境的外表面以及暴露于外腔的内表面。热电发电机可位于内腔内，并具有通过可变形内膜暴露于外腔的外表面。热电发电机还可具有附接到内部换热器的内表面。相变材料膜可以附接到内部换热器，其中相变材料膜存储一定质量的相变材料。绝热容器可以在扩张构造和压缩构造之间变形。当处于扩张构造时，外部换热器的内表面可以与热电发电机的外表面分离。当处于压缩构造时，外部换热器的内表面可适用于接触热电发电机的外表面。相变材料可以适用于存储从空气即处于大约45至85℃的温度范围内的外部环境捕获的一部分热能。
另一方面，能量收集设备可以具有绝热容器，绝热容器具有位于可变形外膜和可变形内膜之间的绝热材料。可变形内膜可以限定内腔。热电发电机可位于内腔内，并具有通过可变形内膜暴露于绝热材料的第一表面。热电发电机可以具有第二表面，该第二表面附接到包含一定质量的相变材料的相变材料膜上。绝热容器可构造成在扩张构造和压缩构造之间变形，并且相变材料可构造成存储当能量收集设备暴露于高温环境时捕获的一部分热能。
根据一个方面，能量收集设备可以适于被集成到衣物中。能量收集设备可以具有适于在扩张构造和压缩构造之间转换的绝热容器。绝热容器也可以具有与可变形内膜隔开的可变形外膜。外腔可以位于可变形内膜与可变形外膜之间。内腔可以由可变形内膜限定。外部换热器可以附接到可变形外膜，其中外部换热器具有暴露于外部环境的外表面以及暴露于外腔的内表面。热电发电机可以位于内腔内，并且具有通过可变形内膜暴露于外腔的外表面以及附接至内部换热器的内表面。活动监测电路可连接到热电发电机并由其供电，使得热电发电机的输出端连接到活动监测电路的中断输入端。相变材料膜可以连接到内部换热器，并且储存一定质量的相变材料。通过内部换热器、热电发电机和外部换热器的传导主轴当绝热容器处于扩张构造时可以具有第一热导率且当绝热容器处于压缩构造时可以具有大于第一导热率的第二热导率。当从扩张构造转换到压缩构造时，在中断输入处从热电发电机输出的电压可将活动监测电路从第一电力构造转换到第二电力构造。
另一方面，能量收集设备可以包括适于在扩张构造和压缩构造之间转换的绝热容器。绝热容器可以具有与可变形内膜隔开的可变形外膜。空腔可以位于可变形外膜和可变形内膜之间。外部换热器可以附接到可变形外膜，并且具有暴露于外部环境的外表面以及暴露于空腔的内表面。热电发电机可以位于绝热容器内，并且具有通过可变形内膜暴露到空腔的外表面以及附接到内部换热器的内表面。活动监测电路可以由热电发电机供电。相变材料膜可以连接到内部换热器，并且储存一定质量的相变材料。通过内部换热器、热电发电机和外部换热器传导的主要轴线可以在当绝热容器处于扩张构造时具有第一热导率和大于第一热导率的第二热导率；绝热容器处于压缩构造。当绝热容器处于扩张构造时，热电发电机可以输出第一电压，并且当绝热容器处于压缩构造时，热电发电机可以输出高于第一电压的第二电压。
另一方面，能量收集设备可以具有适于在扩张构造和压缩构造之间转换的绝热容器。绝热容器可以具有位于可变形外膜和内膜之间的空腔。外部换热器可以连接到可变形外膜，并且具有暴露于外部环境的外表面和暴露于空腔的内表面。能量收集设备可以进一步具有热电发电机，其具有通过内膜暴露到空腔的外表面以及连接到内部换热器的内表面。相变材料膜可以连接到内部换热器，并且存储一定质量的相变材料。通过内部换热器、热电发电机和外部换热器的传导主轴可以在当绝热容器处于扩张构造时具有第一热导率，并且当绝热容器处于扩张构造时具有大于第一热导率的第二热导率。当绝热容器处于扩张构造时，热电发电机可以输出第一电压，当绝热容器处于压缩构造时，热电发电机可以输出高于第一电压的第二电压。
根据另一方面，一种活动监测设备可以具有支撑结构，该支撑结构具有沿着第一轴线与第二端分开的第一端。所述支撑结构还可以具有暴露于外部环境的第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧，所述第二侧适于位于靠近用户的皮肤区域。活动监测设备可进一步具有处理器、连接到支撑结构的活动监测电路以及构造成从活动监测电路获得传感器数据的非瞬态计算机可读介质。此外，运动测量可以基于传感器数据来计算。活动监测设备可进一步具有至少两个串联连接的热电发电机模块，热电发电机模块适用于产生电能并将电能传输到处理器和活动监测电路。这样，热电发电机模块可适用于响应于第一侧和第二侧之间的热梯度而产生电能。
另一方面，活动监测设备可以具有柔性支撑结构，该柔性支撑结构具有与第二端分离的第一端。该设备还可以在第一端具有第一连接机构，该第一连接机构适用于可拆卸地连接到在第二端的第二连接机构。支撑结构还可以具有适于暴露于外部环境的第一侧，以及与第一侧相对的第二侧，第二侧适于位于靠近用户的皮肤区域。活动监测设备可以具有连接到柔性支撑结构的活动监测电路，以及适用于产生电能并传输电能到处理器和活动监测电路的至少两个串联连接的热电发电机模块。热电发电机模块可以适用于响应于第一侧和第二侧之间的热梯度而产生电能。活动监测设备还可以具有适于从活动监测电路接收传感器数据并且确定传感器数据指示运动的阈值水平的非瞬态计算机可读介质。作为响应，计算机可读介质可以适用于使活动监测设备进入第一活动状态。此外，运动测量可以基于用户的运动来计算，并且活动监测设备可以被切换到第二活动状态。
另一方面，活动监测设备可以具有柔性支撑结构，该柔性支撑结构具有多个单独的刚性互连组件。支撑结构可以具有适于暴露于外部环境的第一侧和与第一侧相对的第二侧，第二侧适于位于靠近用户的皮肤区域。活动监测设备还可以具有连接到柔性支撑结构的活动监测电路，以及至少两个串联连接的热电发电机模块。热电发电机模块可适用于响应于第一侧和第二侧之间的热梯度而产生电能并传输电能到处理器和活动监测电路。活动监测设备还可以具有可适于从活动监测电路获得传感器数据并且基于传感器数据计算运动测量的非瞬态计算机可读介质。另外，活动监测设备可以具有适用于将所计算的运动测量自动地发送到移动设备的收发器。
附图说明
图1示出根据示例实施方式的可以被构造成提供个人训练和/或从用户的身体运动获得数据的示例系统；
图2示出了可以是图1的系统的一部分的或者与图1的系统通信的示例计算机设备；
图3示出了根据示例实施方式可由用户穿戴的示例性传感器组件；
图4示出了根据示例实施方式可由用户穿戴的另一示例传感器组件；
图5示出了用于感测输入的示意性位置，其可以包括位于用户的衣服上/中的物理传感器和/或其可以基于对用户的两个运动身体部分之间的关系的识别；
图6A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的处于第一构造的能量收集设备，其具有充满一定质量的空气的外腔；
图6B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的在外腔内具有一定质量的流体的能量收集设备，在某些实施方式中，该能量收集设备可以是图6A的能量收集设备的第二构造；
图6C示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的又一个实施方式，在某些实施方式中，该设备可以是图6B中描绘的能量收集设备的不同构造，并且在该设备中，可扩张膜处于扩张构造；
图6D示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的又一个实施方式，在某些实施方式中，该设备可以是图6C中所描绘的能量收集设备的不同构造，并且在该设备中，外膜可被构造成当暴露于外力时其是可压缩的；
图7A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一个实施方式，在该实施方式中，能量收集设备可构造成有具有带多个孔的外膜的绝热容器；
图7B示意性地描绘了根据本发明的示例实施方式处于压缩构造的能量收集设备；
图8示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式，其中能量收集设备中的绝热容器包括具有多个孔的外膜604；
图9示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式；
图10描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式；
图11示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一个实施方式；
图12示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式；
图13示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式；
图14A和图14B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式，其中该设备可以被构造成在如图14A所示的扩张构造与如图14B所示的扩张构造之间变形或压缩。
图15A和15B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式，其中当能量收集设备处于扩张构造时，热电发电机与内部换热器间隔开，并且位于当能量收集设备处于压缩构造时，热电发电机靠近内部换热器；
图16A和图16B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式，其中当能量收集设备处于扩张构造时，外部换热器与热电发电机间隔开，当能量收集设备处于压缩构造时，外部换热器靠近热电发电机；
图17A和17B示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式；
图18示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式；
图19示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式，其中能量收集设备构造成具有一个或多个翅片的内部换热器；
图20示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一实施方式，其中该设备可以包括具有包封内腔的外膜的绝热容器；
图21示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备的另一个实施方式，该能量收集设备包括多个热电发电机；
图22示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的热电发电机模块；
图23示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的可利用一个或多个热电发电机的活动监测设备的示例的俯视图；和
图24示意性地描绘了根据多个实施方式的来自热电发电机的输出电压的示例图表。
图25描绘了可以与服装或其他设备相关联地使用的示例模块，诸如可插入在臂环、衣服、可穿戴设备、手持设备、纺织品内和/或可以在体育活动期间使用的装置。
具体实施方式
本公开的各方面涉及获得、存储和/或处理与运动员的身体运动有关的运动数据。运动数据可被主动地或被动地感测和/或存储在一个或多个非瞬态存储介质中。更进一步的方面涉及使用运动数据来生成输出，例如计算的运动属性、提供引导的反馈信号和/或其他信息。这些和其他方面将在下面的个人训练系统的示例中进行讨论。
在以下对多种实施方式的描述中，参考作为本文的一部分的附图，并且其中通过对多种实施方式的阐释来展示附图，在多种实施方式中本公开的方面可以被实践。应该理解，可以在不脱离本公开的范围和精神的情况下使用其他实施方式以及进行结构和功能修改。此外，本公开内的标题不应被认为限制本公开的方面，并且示例实施方式不限于示例标题。
一、实例个人训练系统
A.说明性网络
本公开的各方面涉及可以跨多个网络使用的系统和方法。就这一点而言，某些实施方式可以被构造为适用于动态网络环境。另外的实施方式可以在不同的离散网络环境中操作。图1示出根据示例实施方式的个人训练系统100的示例。示例系统100可以包括一个或多个互连网络，例如说明性的体域网(BAN)102、局域网(LAN)104和广域网(WAN)106。如图1所示(并在整个本公开中描述)，一个或多个网络(例如，BAN 102、LAN 104和/或WAN 106)可以重叠或以其他方式被彼此包括。本领域普通技术人员将认识到，说明性网络102-106是逻辑网络，可以每个都包括一个或多个不同的通信协议和/或网络架构，并且可以被构造为具有到彼此或其他网络的网关。例如，BAN 102、LAN 104和/或WAN 106中的每个可以可操作地连接到相同的物理网络架构，诸如蜂窝网络架构108和/或WAN架构110。例如，便携式电子设备112，其可以是被认为是BAN 102和LAN 104的组件，并且可以包括网络适配器或网络接口卡(NIC)，该网络适配器或网络接口卡(NIC)被构造成根据一个或多个通信协议(例如传输控制协议(TCP))、网际协议(IP)和用户数据报协议(UDP))以从网络并到网络转换数据和控制信号。这些协议在本领域中是众所周知的，因此这里将不再详细讨论。
网络架构108和110可以包括单独的或组合的任何类型或拓扑的一个或多个信息分布网络，诸如例如电缆、光纤、卫星、电话、蜂窝、无线等，并且这些可以被不同地构造成诸如具有一个或多个有线或无线通信通道(包括但不限于：近场通信(NFC)和/或ANT技术)。因此，任何图1的网络内的任何设备，(例如，便携式电子设备112或本文所述的任何其他设备)可被认为是包含在一个或多个不同的逻辑网络102-106中。考虑到上述内容，将描述说明性BAN和LAN(其可以连接到WAN 106)的示例组件。
1.示例局域网
LAN 104可以包括一个或多个电子设备，例如计算机设备114。计算机设备114或系统100的任何其它组件可以包括移动终端，诸如电话、音乐播放器、平板电脑、上网本或任何便携式设备。在其他实施方式中，计算机设备114可以包括媒体播放器或记录器、台式计算机、服务器、游戏控制台(诸如XBOX、Playstation和/或Wii游戏控制台)。本领域普通技术人员将认识到，这些仅仅是用于描述性目的的示例设备，并且本公开不限于任何控制台或计算设备。
本领域普通技术人员将认识到，计算机设备114的设计和结构可以根据若干因素(例如其预期目的)而变化。计算机设备114的一个示例实施方式在图2中提供，其示出了计算设备200的框图。本领域普通技术人员将认识到，图2的公开可以适用于这里公开的任何设备。设备200可以包括一个或多个处理器，诸如处理器202-1和202-2(在此统称为“处理器202”)。处理器202可以经由互连网络或总线204与彼此或其他组件通信。处理器202可以包括一个或多个处理器核心，诸如核心206-1和206-2(在此统称为“核心206”)，其可以在单个集成电路(IC)芯片上实施。
核心206可以包括共享缓存208和/或私有缓存(例如，分别为缓存210-1和缓存210-2)。一个或多个缓存208/210可以本地缓存存储在系统存储器(诸如存储器212)中的数据，以便更快地被处理器202的组件访问。存储器212可以经由芯片组216与处理器202通信。缓存208可以在某些实施方式中是系统存储器212的一部分。存储器212可以包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，并且包括一个或多个固态存储器、光存储器或磁存储器、和/或任何其它可以用于存储电子信息的介质。其他实施方式可以省略系统存储器212。
系统200可以包括一个或多个I/O设备(例如，I/O设备214-1至214-3，每个通常被称为I/O设备214)。来自一个或多个I/O设备214的I/O数据可以被存储在一个或多个缓存208、210和/或系统存储器212中。每个I/O设备214可以被永久或临时构造为使用任何物理或无线通信协议而与系统100的组件可操作地通信。
回到图1，四个示例I/O设备(示为元件116-122)被示出为与计算机设备114通信。本领域普通技术人员将认识到，设备116-122中的一个或多个可以是独立设备或可以除计算机设备114之外还与另一个设备相关联。例如，一个或多个I/O设备可以与BAN 102和/或WAN 106的组件相关联或相交互。I/O设备116-122可以包括不限于运动数据采集单元，例如传感器。一个或多个I/O设备可以被构造为感测、检测和/或测量来自用户(诸如用户124)的运动参数。示例包括但不限于：加速度计、陀螺仪、位置确定设备(例如GPS)、光(包括不可见光)传感器、温度传感器(包括环境温度和/或体温)、睡眠模式传感器、心率监测器、图像捕捉传感器、湿度传感器、力传感器、指南针、角速率传感器和/或其组合等。
在进一步的实施方式中，I/O设备116-122可以用于提供输出(例如，听觉、视觉或触觉提示)和/或接收输入，诸如来自运动者124的用户输入。对于这些说明性I/O设备的示例使用将在下文中提供，然而，本领域普通技术人员将认识到，这样的讨论仅仅是对本公开范围内的许多选项中的一些的描述。此外，对任何数据采集单元、I/O设备或传感器的引用将被解释为本文公开的或本领域已知的一个或多个I/O设备、数据采集单元和/或传感器的实施方式(单独或组合)。
来自一个或多个设备(跨过一个或多个网络)的信息可用于提供(或用于形成)各种不同的参数、度量或生理特征，生理特征包括但不限于：运动参数诸如速度、加速度、距离、所经过的步数、方向、某些身体部分或物体相对于其他人的相对运动，或者其它运动参数，其可以表示为角速度、直线速度或其组合，生理参数例如卡路里、心率、汗水检测、运动量、消耗的氧气、氧气动力以及可能落入一个或多个类别中的其他度量，诸如：压力、冲击力、关于运动员的信息，诸如身高、体重、年龄、人口统计信息及其组合。
系统100可以被构造为发送和/或接收运动数据，包括在系统100内收集的或以其他方式提供给系统100的参数、度量或生理特征。作为一个示例，WAN 106可以包括服务器111。服务器111可具有图2的系统200的一个或多个组件。在一个实施方式中，服务器111至少包括处理器和存储器，诸如处理器206和存储器212。服务器111可以被构造为将计算机可执行指令存储在非瞬态计算机可读介质上。指令可以包括运动数据，诸如在系统100内收集的原始或处理的数据。系统100可以被构造为将数据(诸如能量消耗点)传输到社交网络网站或主机这样的站点。服务器111可以用来允许一个或多个用户访问和/或比较运动数据。如此，服务器111可以被构造为基于运动数据或其他信息来发送和/或接收通知。
回到LAN 104，计算机设备114被示出为与显示设备116、图像捕捉设备118、传感器120和锻炼设备122可操作地通信，这在下文中将参考示例实施方式进行讨论。在一个实施方式中，显示设备116可以向运动员124提供视听提示以执行特定的运动动作。响应于在计算机设备114或任何其他设备(包括BAN 102和/或WAN的设备)上执行的计算机可执行指令可以提供视听提示。显示设备116可以是触摸屏设备或被构造为以其他方式接收用户输入。
在一个实施方式中，可以从图像捕捉设备118和/或其他传感器(诸如传感器120)获得数据，其可以被用于检测(和/或测量)运动参数，或单独地或与其他设备或存储的信息一起使用。图像捕捉设备118和/或传感器120可以包括收发器设备。在一个实施方式中，传感器128可以包括红外(IR)、电磁(EM)或声学收发器。例如，图像捕捉设备118和/或传感器120可以将波形发送到环境中，包括朝向运动者124的方向，并接收“反射”或以其他方式检测那些释放的波形的改变。本领域普通技术人员将容易理解，根据各种实施方式可以使用对应于多个不同数据频谱的信号。就此而言，设备118和/或120可以检测从外部源(例如，不是系统100)发射的波形。例如，设备118和/或120可以检测从用户124和/或周围环境发出的热量。因此，图像捕捉设备126和/或传感器128可以包括一个或多个热成像设备。在一个实施方式中，图像捕捉设备126和/或传感器128可以包括被构造为执行范围现象学(rangephenomenology)的IR设备。
在一个实施方式中，锻炼设备122可以是可构造成允许或促进运动者124进行物理动作的任何设备，例如跑步机、踏步机等。不要求设备是静止的。在这方面，无线技术使便携式设备能够被使用，因此根据某些实施方式可以使用自行车或其他移动锻炼设备。本领域普通技术人员将认识到，设备122可以是或者包括用于接收包含从计算机设备114远程执行的运动数据的电子设备的接口。例如，用户可以使用运动设备(关于BAN 102将在下文中描述)并且在返回家中或返回设备122的位置时，将运动数据下载到元件122或系统100的任何其他设备中。本文公开的任何I/O设备可以被构造为接收活动数据。
2.体域网
BAN 102可以包括被构造为接收、发送或以其他方式促进运动数据(包括无源设备)的收集的两个或更多个设备。示例性设备可以包括一个或多个数据采集单元、传感器或者本领域已知或本文公开的设备，包括但不限于I/O设备116-122。BAN 102的两个或更多个组件可以直接通信，然而在其他实施方式中，通信可以经由第三设备来进行，其中第三设备可以是BAN 102、LAN 104和/或WAN 106的一部分。LAN 104或WAN 106的一个或多个组件可以形成BAN 102的一部分。在某些实施方式中，设备(诸如便携式设备112)是否是BAN 102、LAN 104和/或WAN 106的一部分可以取决于运动员与接入点的接近程度以允许与移动蜂窝网络架构108和/或WAN架构110通信。用户活动和/或偏好还可以影响是否将一个或多个组件用作BAN 102的一部分。下面提供示例实施方式。
用户124可以与任何数量的设备相关联(例如，拥有、携带、穿戴和/或与之交互)，诸如便携式设备112、鞋上安装的设备126、手腕穿戴的设备128和/或感测位置，诸如感测位置130，其可以包括用于收集信息的物理设备或位置。一个或多个设备112、126、128和/或130可能不是为了健身或运动目的而特别设计的。事实上，本公开的各方面涉及利用来自多个设备(其中一些不是健身设备)的数据来收集、检测和/或测量运动数据。在某些实施方式中，BAN 102(或任何其他网络)的一个或多个设备可以包括为特定体育用途而特别设计的健身或运动设备。如本文所使用的，术语“运动设备”包括在特定运动或健身活动期间可以使用或涉及的任何物理对象。示例性的运动设备可以包括但不限于：高尔夫球、篮球、棒球、足球、橄榄球、强力球、冰球、哑铃(weights)、球棒、球杆、棒、桨、垫及其组合。在进一步的实施方式中，示例健身设备可以包括发生特定运动的运动环境内的物体，包括环境本身，诸如球门网、箍、背板、场的部分(诸如中线、外边界标记、基部)，及其组合。
就这一点而言，本领域普通技术人员将认识到，一个或多个运动设备也可以是结构的一部分(或形成结构)，反之亦然，结构可以包括一个或多个运动设备或被构造为与运动设备相交互。例如，第一结构可以包括篮球框和篮板，篮球框和篮板可以是可拆卸的并且可以用球门柱替换。就这一点而言，一个或多个运动设备可以包括一个或多个传感器，诸如上面关于图1-3讨论的一个或多个传感器，其可以独立地或者与其他传感器一起(例如与一个或多个结构相关联的一个或多个传感器)提供所利用的信息。例如，背板可以包括第一传感器，该第一传感器被构造成通过背板上的篮球来测量力和力的方向，并且篮球筐可以包括用于检测力的第二传感器。类似地，高尔夫球杆可以包括构造成检测杆身上的握把属性的第一传感器和构造成测量与高尔夫球的冲击的第二传感器。
看向说明性的便携式设备112，其可以是多用途的电子设备，例如包括电话或数字音乐播放器，包括可从加利福尼亚州库比蒂诺的苹果公司获得的或或品牌设备，或可从华盛顿州雷蒙德市的微软公司获得的Windows设备。如本领域所知，数字媒体播放器可以用作计算机的输出设备、输入设备和/或存储设备。设备112可以被构造为输入设备，其用于接收从BAN 102、LAN 104或WAN 106中的一个或多个设备收集的原始的或处理的数据的。在一个或多个实施方式中，便携式设备112可以包括计算机设备114的一个或多个组件。例如，便携式设备112可以包括显示器116、图像捕捉设备118和/或一个或多个数据采集设备，诸如上面讨论的任何I/O设备116-122，其具有或不具有额外的组件，从而包括移动终端。
a.说明性的服装/配件传感器
在某些实施方式中，I/O设备可以形成在用户124的服装或配件内，或者与用户124的服装或配件相关联，配件包括手表、臂环、腕带、项链、衬衫、鞋等。这些设备可以被构造成监测用户的运动动作。应该理解，它们可以在用户124与计算机设备114交互期间检测运动动作和/或独立于计算机设备114(或本文公开的任何其他设备)进行操作。例如，BAN 102中的一个或多个设备可以被构造为充当测量活动的全天活动监测器，而无关于用户与计算机设备的接近程度或与计算机设备114的交互作用。还将理解的是，图3中的感测系统302和图4中所示的设备组件400，它们中的每个将在下面的段落中描述，并且每一个都仅仅是说明性的示例。
i.鞋上安装的设备
在某些实施方式中，图1中所示的设备126，可以包括鞋类，其可以包括一个或多个传感器，包括但不限于本文公开的和/或本领域已知的那些传感器。图3示出了提供一个或多个传感器组件304的传感器系统302的一个示例实施方式。组件304可以包括一个或多个传感器，例如加速度计、陀螺仪、位置确定组件、力传感器和/或任何其他本文公开或本领域已知的传感器。在已说明的实施方式中，组件304结合了多个传感器，其可以包括力敏电阻器(FSR)传感器306；然而，可以使用其他传感器。端口308可以位于鞋的鞋底结构309内，并且通常被构造成用于与一个或多个电子设备进行通信。端口308可以可选地设置成与电子模块310通信，并且鞋底结构309可以可选地包括壳体311或其它结构以接收模块310。传感器系统302还可以包括多个引线312，引线312将FSR传感器306连接到端口308，以使得能够通过端口308与模块310和/或另一个电子设备通信。模块310可以包含在鞋的鞋底结构中的孔或空腔内，并且壳体311可以位于孔内或空腔内。在一个实施方式中，在单个外壳(诸如模块310和/或外壳311)内提供至少一个陀螺仪和至少一个加速度计。在至少进一步的实施方式中，一个或多个传感器被设置成当其可操作时被构造成提供方向信息和角速率数据。端口308和模块310包括用于连接和通信的互补接口314、316。
在某些实施方式中，图3所示的至少一个力敏电阻器306可以包括第一和第二电极或电触点318、320以及布置在电极318、320之间以将电极318、320电连接在一起的力敏电阻材料322。当压力施加到力敏材料322时，力敏材料322的电阻率和/或电导率改变，这改变了电极318、320之间的电势差。电阻的改变可以通过传感器系统302检测施加在传感器316上的力而检测。力敏电阻材料322可以以各种方式在压力下改变其电阻。例如，力敏材料322可以具有在材料被压缩时降低的内部电阻。进一步的实施方式可以利用“基于体积的电阻”，其可以通过“智能材料”来实现。作为另一个示例，材料322可以通过改变表面与表面接触的程度来改变电阻，例如在力敏材料322的两个部分之间或者在力敏材料322和一个或两个电极318、320之间。在一些情况下，这种类型的力敏电阻行为可以被描述为“基于接触的电阻”。
ii.手腕穿戴的设备
如图4所示，设备400(其可以类似于或包括图1中所示的传感设备128)可以被构造为由用户124穿戴，诸如围绕手腕、手臂、脚踝、颈部等。设备400可以包括输入机构，诸如被构造成在设备400的操作期间使用的可按压输入按钮402。输入按钮402可以可操作地连接到控制器404和/或任何其他电子组件，诸如关于图1所示的计算机设备114讨论的一个或多个元件。控制器404可以嵌入壳体406或者作为壳体406的一部分。壳体406可以由一种或多种材料(包括弹性体组件)形成，并且包括一个或多个显示器，例如显示器408。显示器可以被认为是设备400的可照明部分。显示器408可以包括一系列单独的发光元件或诸如LED灯410的发光构件。灯可以形成为阵列并且可操作地连接到控制器404。设备400可以包括指示器系统412，指示器系统412也可以被认为是整个显示器408的一部分或组件。指示器系统412可以结合显示器408(其可以具有像素构件414)或与显示器408完全分离来操作和照明。指示器系统412还可以包括多个附加的发光元件或发光构件，在示例性实施方式中其也可以采取LED灯的形式。在某些实施方式中，指示器系统可以提供目标的视觉指示，诸如通过照亮指示器系统412的发光构件的一部分以表示达成一个或多个目标。设备400可以被构造为通过显示器408和/或指示器系统412显示基于用户的活动以用户所获得的活动点或货币的形式表示的数据。
紧固机构416可以被分离，其中设备400可以位于用户124的手腕或部分周围，并且紧固机构416可以随后被置于接合位置。在一个实施方式中，紧固机构416可以包括接口，其包括但不限于USB端口，并用于与计算机设备114和/或设备(诸如设备120和/或112)可操作地交互。在某些实施方式中，紧固构件可以包括一个或多个磁体。在一个实施方式中，紧固构件可以没有移动部分并完全依靠磁力。
在某些实施方式中，设备400可以包括传感器组件(图4中未示出)。传感器组件可以包括多个不同的传感器，包括本文公开的和/或本领域中已知的那些传感器。在示例实施方式中，传感器组件可以包括或允许操作性连接到本文公开的或本领域已知的任何传感器。设备400和/或其传感器组件可以被构造为接收从一个或多个外部传感器获得的数据。
iii.服装和/或身体位置感应
图1的元件130示出了示例感应位置，其可以与物理设备相关联，诸如传感器、数据采集单元或其他设备。在其他实施方式中，其可以是被监测(诸如经由图像捕捉设备，例如图像捕捉设备118)的身体部分或区域的特定位置。在某些实施方式中，元件130可以包括传感器，以使得元件130a和130b可以是集成到服装(诸如运动衣/运动服)中的传感器。这样的传感器可以被放置在用户124的身体的任何期望的位置处。传感器130a/b可以与BAN 102、LAN 104和/或WAN 106的一个或多个设备(包括其他传感器)通信(例如，无线通信)。在某些实施方式中，被动感测表面可以反射由图像捕捉设备118和/或传感器120发射的波形(诸如红外光)。在一个实施方式中，位于用户124的服装上的被动传感器可以包括由玻璃或其它可能反射波形的透明或半透明的表面制成的大体为球形的结构。可以使用不同种类的服装，其中给定种类的服装具有特定的传感器，所述特定的传感器被构造为当服装被正确穿着时位于用户124的身体的特定部分附近。例如，高尔夫球服装可包括以第一构造位于服装上的一个或多个传感器，而足球服装可包括以第二构造位于服装上的一个或多个传感器。
图5示出感测输入的说明性位置(参见例如感测位置130a-130o)。就这一点而言，传感器可以是位于用户的衣服上/里的物理传感器，但是在其他实施方式中，传感器位置130a-130o可以基于对两个移动身体部分之间的关系的识别。例如，传感器位置130a可以通过用图像捕捉设备(诸如图像捕捉设备118)识别用户124的动作来确定。因此，在某些实施方式中，传感器可能不在物理上位于特定位置(例如传感器位置130a-130o中的一个或多个)，但是被构造为感测该位置的属性，例如利用图像捕捉设备118或从其他位置收集的其它传感器数据。在这方面，用户身体的整体形状或部分可以允许识别某些身体部分。无论是否使用图像捕捉设备和/或是否使用位于用户124上的物理传感器和/或使用来自其他设备(例如传感系统302)的数据的设备组件400和/或任何其他本文公开的或本领域已知的设备或传感器，传感器可以感测身体部分的当前位置和/或跟踪身体部分的移动。在一个实施方式中，与位置130m有关的传感数据可以用于确定用户的重心(也就是质量中心)。例如，位置130a和位置130f/130l之间关于位置130m-130o的一个或多个的关系可以被用来确定用户的重心是否已经沿着垂直轴线升高(例如，如在跳跃期间)或者用户是否试图通过弯曲和弯曲膝盖来“假”跳跃。在一个实施方式中，传感器位置1306n可以位于用户124的胸骨周围。同样，传感器位置130o可以位于用户124的肚脐附近。在某些实施方式中，来自传感器位置130m-130o的数据可以被(单独地结合其他数据)使用来确定用户124的重心。在进一步的实施方式中，可以使用多个传感器位置(诸如传感器130m-130o)之间的关系来确定用户124的方向和/或旋转力，如扭曲用户的躯干。此外，一个或多个位置可被用作(或近似)时刻位置(moment location)中心。例如，在一个实施方式中，一个或多个位置130m-130o可以用作用户124的时刻位置中心的点。在另一个实施方式中，一个或多个位置可以用作特定身体部分或区域的时刻中心。
本发明的方面涉及能量收集设备(或者被称为能量捕获设备，或能量捕获和存储设备)以及利用一个或多个能量收集设备的新方法。有利地，本文描述的本发明的方面涉及使用热电发电机来为运动活动监测设备(例如，设备128、400)等的一个或多个电子组件等提供电能。以这种方式，一个或多个电子组件(例如处理器、存储器、收发器等)可以被提供电能，而不需要用户给能量存储设备/介质(诸如电池)提供电能的有线来源(诸如来自电插座)(即，对于运动活动监测设备的一个或多个机载电池的再充电可能不需要有线连接)。在一个实施方式中，构造成在能量收集设备内使用的一个或多个热电发电机模块可以响应于热梯度而产生电能，并且不使用能量存储设备或介质(即，没有相变材料的体或存储等)。在一个示例中，一个或多个能量收集设备可以被并入到用户的运动服装中，并且使得当这件运动服装被洗涤时可以存储热能。如以下公开内容中所述，随后可以使用一个或多个热电发电机模块利用该热能来产生电能。这样，如本文所述的包含热电发电机模块的设备可以不包括用于能量存储的额外元件(即，可以不包括电池，否则被称为辅助性能量存储介质)。在另一个示例中，包含热电发电机模块的设备(例如本文所述的设备)除了使用热电发电机模块产生电能之外，还可以使用电池存储器等的混合。
图6描绘了根据本文公开的示例实施方式的示例性热收集设备。在一个示例中，图6A示意性地描绘了根据本文所述的一个或多个方面的能量收集设备600的一个实施方式。在一个示例中，能量收集设备600可以被构造为位于衣物的内部，并且可以被构造成在这件衣物正被洗涤时吸收并存储来自洗涤和干燥循环中的一个或多个的热能。在某些实施方式中，设备600可以被构造为不可移除地位于诸如衣服之类的物品内。例如，用户可以穿着具有位于服装或物品内的第一位置的设备600的衣物，并且在服装或物品的清洁和/或存储过程中，例如在后续的使用或穿戴之间，设备保持在第一位置。在各种实施方式中，在运动活动期间对设备600进行洗涤和/或对设备600进行穿戴，存储吸收的热能，其可以用于使用热电发电机(诸如热电发电机622)来产生电能。
在一个实施方式中，能量收集设备600可以包括绝热容器，否则被称为容器结构。例如，在某些实施方式中，一个或多个绝热容器可以形成设备600的外壳(参见例如绝热容器602)。绝热容器(例如容器602)可以形成最外周边或层或设备600。绝热容器602可以进一步包括具有外表面606和内表面608的外膜604。绝热容器602可以进一步包括内膜610，就设备600的外周而言，内膜610与外膜604间隔开。进而，示例内膜610被示出为具有外表面612和内表面614。外腔616可以在外膜604和内膜610之间并将二者隔开。孔618可以从外膜604的外表面606延伸到外膜604的内表面608。孔618可以被构造成允许气体和/或流体(例如空气和/或水或另一种流体)进出外部环境(由附图标记601表示)。
能量收集设备600可以包括由内膜610封装的内腔620。外部换热器624可以延伸穿过内膜610。热电发电机622可以位于内腔620内。热电发电机622可以在第一侧621处热连接到外部换热器624以及在第二侧623热连接内部换热器626。可扩张膜628(在本文中另外称为可扩张囊628)可以包封一定质量的相变材料630，并且可扩张膜628的至少一部分可以连接到内部换热器626。因此，外部换热器624、热电发电机622和内部换热器626可构造成允许相变材料630与外部环境601之间的双向热传导(即，传入或传出相变材料630)。在一个示例中，外部换热器624可以延伸穿过内膜610。这样，内膜610的一部分可以围绕外部换热器624的至少一部分而被密封。
在一个示例中，绝热容器602的外膜604可以包括聚合物(其不容许气体、水和/或一种或多种另外的流体通过，流体例如是一种或多种有机或合成油和/或者氮气或氦气中的一种或多种等)。在某些实施方式中，外膜604可以被形成为使得外膜604的结构被构造成在使用设备600期间是刚性的。在另一个示例中，外膜604可以被构造成在使用设备600期间是可变形的。在另外的实施方式中，外膜604可以在第一构造中是刚性的，然而在第二构造中变得更柔韧或柔性，其可以在至少一个预期使用情况之间自动地转换。在各种实施方式中，外膜604(和/或本文公开的任何其它膜)可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯、对位芳族聚酰胺、聚三氟氯乙烯、聚酰胺、聚氯丁二烯，聚酯、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚丙烯腈等聚合物的一种或多种。这样，外膜604可包括一种或多种合成橡胶材料，包括苯乙烯-丁二烯橡胶以及使用异戊二烯、氯丁二烯和异丁烯的橡胶。另外地或可选地，外膜604可以包括一种或多种陶瓷、纤维增强材料、金属或合金或其组合。
绝热容器602的内膜610可以包括与外膜604相同的材料或材料的组合。因此，内膜610可以不容许气体、水和/或一种或多种另外的流体通过。在一个示例中，内膜610可以被构造成刚性的，并且在使用设备600期间保持一致的几何形状。在另一个示例中，内膜610可以构造成在使用设备600期间变形。如以上提到外膜604所讨论的，内膜610可以在至少两个构造之间过渡，其间膜的刚性被改变。在某些实施方式中，内膜610可以包括与外膜604不同的一种或多种材料，并且包括本文所公开的或本领域中通常已知的一种或多种材料。
相变材料630可以被构造成通过在一个示例中吸收能量来存储热能(也称为热量)，该能量的量对应于对于给定的相变材料630，其用于融合的潜热能量(或用于融合的特定潜热)，以便将相变材料630的状态从固态改变为液态。注意到附加的能量可以被相变材料630吸收和储存，以升高相变材料的温度(由相变材料630吸收和储存的附加能量可以对应于相变材料630的热容量(或比热容)。
在一个实施方式中，能量可以通过加热相变材料630(另外称为“PCM”630)从最初的处于温度T1(开尔文)到温度T2(开尔文)而储存，并且相变材料630具有熔融温度Tm(开尔文)，且T1<Tm<T2，由下式给出：
储存的能量[J]＝(Tm-T1)[K]*(固相PCM的比热容)[J/kg·K]*(PCM的质量)[kg]+(熔融的特定潜热)[J/kg](质量PCM)[kg]+(T2-Tm)[K]*(PCM在液相中的比热容)[J/kg·K]*(PCM质量)[kg](等式1)
相变材料630可以包括一般形式Mn·H2O的基于水合物的材料，其中M通常表示金属原子或化合物，并且n是整数。在一个示例中，相变材料630可以包括硫酸钠；Na2SO4·10H2O。在另一个示例中，相变材料630可以包括NaCl·Na2SO4·10H2O。然而，附加的或替代的相变材料可以与能量收集设备600一起使用。在一个示例中，可以基于预期的温度范围来选择特定的相变材料来与能量收集设备600一起使用，其中，能量收集设备600暴露于该预期的温度范围。这样，可以选择相变材料630以具有在一个或多个预期使用条件下能量收集设备600预期暴露于的温度范围内的熔化温度。
在一个示例中，能量收集设备600可以被构造为当外部环境601的平均环境温度高于相变材料630的平均温度时存储热能，并且被构造为当外部环境601的平均环境温度低于相变材料630的平均温度时，将热量排出到外部环境601。在一个示例中，能量收集设备600可以被构造为暴露于具有在大约-30℃至大约45℃的范围内的“平均冷温度“(例如，温度阈值，其中……)。在另一个示例中，平均冷温度可以在约-10℃至约35℃、约0℃至约30℃、约10℃至25℃或约20℃至约25℃的范围中。在又一个示例中，平均冷温度可以是大约0℃、大约20℃、大约21℃或大约25℃。这样，当外部环境601对应于室外温度或室温等时，平均冷温度可以对应于当前的大气温度。另外，能量收集设备600可以被构造为暴露于具有在大约35℃至大约105℃范围内的“平均热温度”的外部环境601。在另一个实例中，平均热温度可以在约40℃至约95℃、45℃至约85℃、约50℃至约80℃或约55℃至大约75℃的范围内。这样，当外部环境601对应于衣物(洗涤)机器(或组合的“洗衣机-烘干机器”)中的洗涤循环的“温”或“热”循环时，或当外部环境601对应于衣物(干燥)机器(或组合的“洗衣机-烘干机器”)中的干燥循环，平均热温度可对应于当前的大气温度。
可以使用被构造成将能量收集设备600暴露于所描述的平均热温度的另外的或替代的环境。例如，能量收集设备600可以被构造成从平均温度高于相变材料630的平均温度的任何外部环境601吸收热能。这些另外的或替代的环境可以包括淋浴器、浴缸或者水槽环境，以使得能量收集设备600可以吸收与来自淋浴器或充满水的浴缸或水槽的热水有关的能量的一部分。例如，能量收集设备600可以与与淋浴器、浴缸或水槽相关联的热水直接接触。在另一个示例中，能量收集设备600可以吸收与热饮料相关联的能量的一部分(即，能量收集设备600可以被浸没在热饮中，或者可以被接近存储热饮的容器放置，以使得热量可以在热饮和能量收集设备600之间传递)。在又一个实施方式中，来自运动员的汗水可以是待吸收的热能的能量源。在另一个示例中，能量收集设备600可以吸收与家用电器相关联的能量的一部分。例如，能量收集设备600可以吸收与一个或多个灯泡相关联的一部分热能(例如，能量收集设备600可以被放置发出光能和热能的灯泡附近)。在另一个示例中，能量收集设备600可以吸收与家庭加热电器相关联的一部分一部分热能(例如能量收集设备600可以被放置在热空气排气口或对流加热器等附近)。在又一个示例中，能量收集设备600可以被构造成吸收来自人体的干和/或湿的一部分热能，湿的热能例如来自汗液、淋浴或雨后的热能。在一个示例中，能量收集设备600可以位于用户的皮肤暴露区域附近，或者可以通过衣服和/或设备的一个或多个中间层从用户身体吸收一部分热能。在一个实施方式中，用户穿戴的能量收集设备600可以允许从用户身体到环境空气的梯度作为能量源。
相变材料630可被封装在可扩张膜628内。这样，可扩张膜628可包括一种或多种聚合物材料，类似于关于外膜604所述的那些聚合物。在一个示例中，可以使用一个或多个流体填充囊。流体填充的囊构件通常被称为“气囊”，并且流体经常是通常被称为“空气”的气体，而不意图对使用气体的实际组成进行任何限制。因此，如本文所使用的，可以使用液体或非液体物质。
任何合适的组分可以用于囊或另外用作膜。关于本文公开的囊的全部或各部分的材料(例如顶部和底部阻挡片、侧壁元件和内部阻挡层)可以使用已知的方法由相同或不同的阻挡材料(例如热塑性弹性体膜)形成。可以与本发明一起使用的热塑性弹性体膜包括聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯，例如具有肖氏“A”硬度80-95的铸造或挤出的酯基聚氨酯膜，例如Tetra Plastics TPW-250。可以使用其他合适的材料，诸如在Rudy的美国专利号4,183,156中公开的那些材料，其全部内容通过引用并入本文。在众多热塑性聚氨酯中，特别适用于形成薄膜层的是诸如Pellethane.TM.(Michigan州Midland市Dow Chemical Company的商标产品)，Elastollan.RTM.(BASF公司的注册商标)和ESTANE.RTM.(B.F.Goodrich Co.的注册商标)的聚氨酯，所有这些都是或基于酯或基于醚的。也可以使用基于聚酯、聚醚、聚己酸内酯和聚碳酸酯的大分子凝胶的热塑性聚氨酯。其它合适的材料可以包括含有晶体材料的热塑性薄膜，诸如在Rudy的美国专利号4,936,029和/或5,042,176中所公开的，其全部内容通过引用并入本文；包括聚酯多元醇的聚氨酯，如在Bonk等人的美国专利号6,013,340中所公开的，其全部内容通过引用并入本文；或者由至少一个弹性体热塑性材料层和由乙烯和乙烯醇的共聚物形成的阻挡材料层形成的多层膜，如在Mitchell等人的美国专利号5,952,065中所公开的，其全部内容通过引用并入本文。
根据本发明，多层薄膜层囊可以形成有满足每个组件的特定需求或规格的阻挡材料。本发明允许顶层由第一阻挡材料形成，底层由第二阻挡材料形成并且侧壁的每个部分由第三阻挡材料形成。而且，侧壁部分可以分别由不同的阻挡材料形成。如上所述，当通过将内部阻挡片的末端附接到邻近内部片的焊缝的外部阻挡片来形成倒缝时，内部阻挡片和侧壁部由相同的阻挡材料形成。结果，当内阻挡片由与外阻挡片不同的材料形成时，侧壁由与内阻挡片材料相同的材料形成。而且，当内部阻挡片由不同材料形成时，为了兼容性，侧壁部分也必须由不同材料形成。
在某些实施方式方案中，可以利用历史上用于在鞋类中提供缓冲的改进的或未改进的囊。在鞋类中使用的一种众所周知的类型的囊通常被称为“双膜囊”。这些囊可以包括通过将阻挡材料的两个对称部分的周边焊接在一起而形成的外壳。这导致囊的顶部、底部和侧壁由相同的阻挡材料形成。在其他实施方式中，多个材料和/或组件可以形成囊的一部分。
发明人已经发现，不仅某些囊可以提供缓冲，而且还可以提供柔性、不可渗透的容器，该容器允许一种或多种相变材料热扩张。关于缓冲，在某些实施方式中，气体填充囊的优点之一是作为缓冲化合物的气体通常比闭孔泡沫更加能量高效。在某些实施方式中，一个或多个囊可以被构造成在较长的时间段内传播冲击力，导致传递到穿着者身体的冲击力变小。
在各种实施方式中，一个或多个囊(其可包括一种或多种相变材料)包括抗拉构件，以在当囊被完全填充时确保顶部和底部阻挡层之间的固定的静止关系，并且作为维持囊的整体外形的抑制手段，该静止关系其经常处于紧张状态。一些示例构造可以包括含有泡沫或织物抗拉构件的囊的复合结构。这种复合结构现有技术的一种类型涉及采用如Donzis的美国专利号4,874,640和5,235,715中公开的开孔泡沫芯的囊，其全部内容通过引用并入本文。
可以在某些实施方式中使用的复合构造现有技术的另一种类型涉及使用三维织物作为抗拉构件的气囊，如Rudy的美国专利号4,906,502和5,083,361中所公开的，其全部内容通过引用并入本文。Rudy的专利中描述的囊在NIKE，Inc.品牌鞋类中以商品名Tensile-Air.RTM.和Zoom.TM.获得了相当大的商业成功。使用织物拉伸构件的囊实际上消除了深峰和深谷，并且在Rudy的专利中描述的方法已经证明在拉伸纤维和阻挡层之间提供了优异的结合。另外，各个拉伸纤维很小并且在负载下容易弯曲，以使得织物不会干扰空气的缓冲性能。本领域普通技术人员将容易理解，这些仅仅是示例，其他结构和实施方式也在本公开的范围内。
可扩张膜628的一部分可以热连接到内部换热器626的内侧627。至少一部分(可以是可扩张膜628的另一部分)可以被构造为变形和扩张以响应相变材料630的热扩张。可扩张膜628的这种扩张可以由内腔620的边界来限制，其中内腔620由内膜610限定。
在一个示例中，外部换热器624和内部换热器626可以包括具有高导热率值的一种或多种金属或合金。在一个实施方式中，内部换热器626的外部换热器624可以包括板几何形状。在一个实施方式中，外部换热器624和内部换热器626中的一个或多个可以包括铜合金。另外地或替代地，外部换热器624和内部换热器626中的一个或多个可以包括铝合金。在一个具体示例中，外部换热器624和内部换热器626中的一个或多个可以包括铝合金1050A、铝合金6061或铝合金6063等。
热电发电机622可以被构造成响应于在跨器件施加的热梯度而产生电能(即，响应于施加在热电发电机622的第一侧621和第二侧623之间的梯度而产生电能)。在一个示例中，从热电发电机输出的电压的值可以与跨设备622(第一侧621和第二侧623之间)的热梯度(温度差)直接成比例。在一个实施方式中，热电发电机622可以包括被构造为由于塞贝克效应而输出电压的高掺杂半导体材料。在一个示例中，来自热电发电机622的输出电压的极性可以取决于通过热电发电机622的热传递的方向。例如，当热量从相变材料630通过热电发电机622传递并且传出到外部环境601，来自热电发电机622的输出电压可以具有第一极性。在另一个示例中，当热量从外部环境601通过热电发电机622传递到相变材料630中时，来自热电发电机622的输出电压可以具有与第一极性相反的第二极性。相应地，热电发电机622可以被构造有一个或多个电路，该一个或多个电路被构造为调节(整流)输出电压使得当热能被传入或传出相变材料630时其具有相同极性。这种电压调节的进一步细节将关于图22讨论。
在一个示例中，热电发电机622可以被构造成向一个或多个设备提供电能。相应地，如图6A示意性描述的热电发电机622，除了热电发电机本身之外，还可以表示一个或多个电气组件。除了热电发电机之外，这些电气组件的一个或多个的进一步的细节也将关于图22进行讨论。
在一个示例中，相变材料630可以被构造为当外部环境601处于比相变材料630的温度更高的温度时，相变材料630存储从外部环境601捕获的大约0.1J至200J的能量。因此，当能量收集设备600正在存储能量时，跨热电发电机622(其中第一侧621处于比第二侧623更高的温度)的梯度可以使得热电发电机622产生第一量的电能。当暴露于比相变材料630更冷的外部环境601时，能量收集设备600可以被构造为由于跨热电发电机622(具有第二侧623处于比第一侧621更高的温度)的热梯度而产生第二量的电能。在一个示例中，相变材料630可以被构造成与外部环境601达到近似热平衡(达到近似相同的温度)，其中外部环境601处于大约10℃、15℃、20℃、21℃、25℃时或在约5至10℃、约10至25℃、约15至25℃、约20至25℃或约25至40℃的范围内。在一个实施方式中，相变材料630可以被构造成在至少大约以下时间内与外部环境601达到近似热平衡：1小时、2小时、3小时、4小时、5小时，6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、15小时、20小时、24小时、1.5天、2天、3天、4天、5天、6天、7天、8天、9天、10天、14天或21天等。在另一个实施方式中，相变材料630可以被构造成在至少大约以下时间内与外部环境601达到近似热平衡：1至3小时、3至6小时、6至9小时、9至12小时、12至12小时、1至2天、2至3天、3至5天、5至8天、8至16天等。
某些实施方式可以被构造为在某些意图使用条件下在某些意图时间范围内不达到平衡。时间范围可以是上述任何时间范围或任何其他时间范围。在某些实施方式中，这可能是有利的，以调节意图或期望在外部环境内的设备中的热能传递预期阈值量的时间。例如，一个实施方式可能需要在阈值温度范围至少1小时以达到热平衡，以确保设备内的某些电子组件在该时间内以等于或低于一定速率被加热/冷却和/或一定时间内不达到阈值温度水平，其中如果在该一定时间达到阈值温度水平将导致设备内的组件如电子组件可能受损。此外，在某些实施方式中，如果设备可以暴露于具有特定强度的更长时间的热能，则可以使设备更小或具有更少的组件。作为一个具体示例，嵌入或意图嵌入衣物或可洗涤纺织品中的设备可以被构造成朝向洗涤和/或干燥循环的预期时间周期的后端达到热平衡。在某些实施方式中，这可以被称为故障温度(下面更详细地讨论)。然而，温度可能波动，因此可以考虑整体能量转移率或累积能量转移来计算或确定故障暴露条件。
在另一个示例中，能量收集设备600可以具有至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％、60至80％或50至90％范围内的储存效率，其在在能量收集设备600可以被构造为与外部环境601达到热平衡(如上所述)的时间跨度内。以这种方式，存储效率可以指存储在通过热电发电机622转移的相变材料630内的热能的百分比。通过经过能量收集设备600的一个或多个替代传热路径(不经过热电发电机622)，最初存储在相变材料630内的剩余热能可能会损失到外部环境601。这种热损失百分比可以被称为寄生热损失。
在一个示例中，热电发电机622可以具有大约5至8％的转换效率。在另一个示例中，热电发电机622可具有约1至6％、7至10％或9至12％的转换效率。该转换效率可以将产生的电能量表示为存储在能量收集设备600内的热能的百分比，或者表示为能量收集设备600内存储的热能的百分比，该热能经过热电发电机622的而不是由于寄生热损失而损失到外部环境601。
在一个实施方式中，能量收集设备600，以及特别的，热电发电机622，可以被构造成输出0.01V至12V范围内的电压。在某些示例中，热电发电机622可以被构造输出0.01V、0.02V、0.05V、0.1V、0.15V、0.25V、0.5V、0.75V、0.9V、1V、1.1V、1.2V、1.5V、1.7V、1.75V、1.9V、2.0V、2.5V、3.7V、5V、9V、9.9V或10V等的电压。在一个实施方式中，能量收集设备600可以被构造为在一定时间跨度上产生一定量的电能，在该一定时间跨度期间相位变化材料630被构造成与外部环境601达到热平衡，如前所述。这样，这个电能量的范围可以从0.01mAh到200mAh等。
在一个实施方式中，通过热电发电机(例如能量收集设备600的热电发电机622)提供电能的一个或多个元件可以被构造为以1微瓦到1000微瓦的速率范围消耗电能(在平均使用期间)。然而，可以使用额外的能量消耗范围，而不脱离本公开所述的内容。
能量收集设备600可以被构造为大体上沿着轴线629传递热量。因此，轴线629可以被称为绝热容器602的主要传导轴线629。这样，轴线629可以与通过外部换热器624、热电发电机622、内部换热器626和相变材料630的传热方向相近似。在一个实施方式中，孔618可以与轴线629对齐。在一个示例中，轴线629可以表示通过能量收集设备600的最小热阻的近似路径，并且使得传入和传出相变材料630的热的替代方向与更高的热阻相关联。在一个实施方式中，内腔620可以向相变材料630提供绝热，使得沿轴线629的第一方向表示最小热阻的近似方向。内腔620可以被内膜610密封，并且包括绝热材料625。在一个实施方式中，绝热材料625可以包括一定质量的空气。绝热材料625可以包括一定质量的其他气体，例如氩气、氮气、氧气、二氧化碳等。另外地或替代地，绝热材料可以包括聚合物，例如绝热泡沫。在某些特定示例中，绝热材料625可以包括玻璃纤维、聚氨酯、聚苯乙烯或聚乙烯等。在另一个实施方式中，内腔620可以包括真空或真空腔室。
在一个实施方式中，为了减少在基本上沿着轴线629的第一方向以外的方向上传入或传出能量收集设备600的热，内膜614的内表面、内膜612的外表面，外膜608的内表面和/或外膜606的外表面的一个或多个可以包括低发射率/高反射率涂层，以减少通过辐射的热传递。如此，可以使用本领域已知的任何低发射率涂层。
注意到，图6A仅仅是能量收集设备600的示意图。这样，图6A的所有描述的元件都不应该被解释为将能量收集设备600限制为任何特定的几何形状。例如，内膜610和外膜604的圆形几何形状不应被解释为将能量收集设备600限制为具有圆形构造。如此，能量收集设备600可以被实施方式为具有大体上矩形或正方形的几何形状，而不脱离这些公开的范围。
在一个示例中，图6A示意性地描绘处于第一构造的能量收集设备600，其具有充满一定质量的空气632的外腔616。这样，一定质量的空气632可从外部环境601通过孔618进入外腔616。以这种方式，一定质量的空气632可以充当内膜610和外部环境601之间的热阻挡(绝热层)。
图6B示意性地描绘根据本文所描述的一个或多个方面的能量收集设备600的第二构造。特别地，图6B示意性地描绘了在外腔616内具有一定质量的水634的能量收集设备600。一定质量的水634可以通过孔618进入外腔616。此外，当水634进入外腔616时，一定质量的空气632可以通过孔618部分地或全部地外腔616移出。在一个示例中，外腔616可以在充满一定质量的水634时扩张。设备600可以被构造成允许在意图的洗涤循环期间进入一定质量或体积的流体(例如水)。在一个实施方式中，当能量收集设备600位于洗衣机内时(即，外部环境601可包括洗衣机内的一定质量的水)，在洗涤循环期间一定质量的水634可以进入外腔616。这样，在洗涤循环期间，随着当能量收集设备600位于其中的衣物被洗涤，一定质量的水634可以进入外腔616。在一个示例中，在进入外部环境时，一定质量的水634的平均温度可以高于相变材料630的平均温度。这样，热量可以通过外部换热器624、热电发电机622和内部换热器626传入相变材料630。
在一个示例中，保留在能量收集设备600的外腔616内的一定质量的水634可以防止热电发电机622以及由热电发电机622供电的一个或多个额外的电子组件暴露于高于故障温度的温度。这样，故障温度可以是等于或高于使热电发电机622或在内腔620内由热电发电机622供电的一个或多个电子组件可能经历部分或灾难性故障的温度。特别地，一定质量的水634防止热电发电机622暴露于高于故障温度的温度，这是通过吸收与当衣物、织物或其他物品中的一件被洗涤时的例如干燥循环相关联的热能，能量收集设备600位于衣物、织物或其他物品中的一件中，并且能量收集设备600保持能量。
在一个示例中，一定质量的水634可以在当衣物被洗涤期间进入能量收集设备600的外腔616，其中能量收集设备600位于衣物中。随后，衣物以及进而能量收集设备600可以暴露于干燥器循环。在一个实施方式中，当通过干燥器循环进行时，一定质量的水634可以随着干燥器加热纺织品、衣服或物体时吸收一部分热能，并且防止热电发电机622以及一个或多个保持在内腔620内的另外的电子组件暴露于高于故障温度或故障时间跨度(或其组合形成的故障条件)的温度。特别地，水634可以在通过孔618蒸发之前吸收与干燥器循环相关联的一部分热能。
在一个实施方式中，外腔616可以被构造为使得保持在外腔616内的一定质量的水634可以蒸发，并且允许相变材料630吸收设计/预定量的热能，而没有在预定的干燥器循环时间期间使热电发电机622暴露于高于故障温度的温度。在一个实施方式中，预定的干燥器循环时间可以是大约15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、70分钟、80分钟、90分钟、100分钟、110分钟或120分钟或约30至50分钟、约50至70分钟、70至90分钟或90至120分钟的范围内。在一个实施方式中，预定干燥器循环可以被构造为如前所述的在“平均热温度”下运行，在某些实施方式中，该温度可以是宽范围的温度。
在一个示例中，一定质量的水634可以被构造成通过毛细作用进入外腔616。在另一个示例中，当能量收集设备600暴露于与洗衣机的洗涤循环相关联的一个或多个湍流力时，一定质量的水634可被构造成进入外腔616。在另一个示例中，当外部环境601的压力水平高于外腔616内的压力时，一定质量的水634可被构造成进入外腔616中(在一个示例中，当能量收集设备600被淹没在水面之下并且外腔616包含一定质量的空气632时，外部环境601的压力水平可以大于外腔616内的压力)。在一个实施方式中，如在图6A中所描绘的，包含一定质量的空气632的能量收集设备600可以具有大于1g/cm3的密度。在另一个实施方式中，如在图6A中所描绘的，包含一定质量的空气632的能量收集设备600可以具有小于1g/cm3的密度。
图6C示意性地描绘了根据本文所描述的一个或多个方面的能量收集设备600的第三构造。在一个示例中，图6C示意性地描绘了处于第二扩张构造的可扩张膜，例如图6B的膜628。因此，在某些实施方式中，图6B示意性地描绘了处于第一收缩构造的可扩张膜628，并且图6C示意性地描绘了在相变材料630内存储一定量热能的能量收集设备600。应该注意的是，当处于在图6C中所描绘的扩张构造时，可扩张膜628的一部分保持与内部换热器626的内侧627热连接。
图6D示意性地描绘了根据本文所描述的一个或多个方面的能量收集设备600的示例能量收集设备，其在某些实施方式中可以是能量收集设备600的第四构造。如前所述，能量收集设备600的外膜604可以是可变形的(可压缩的)。在一个示例中，能量收集设备600可以连接到衣物上或者与其一体形成。这样，为了符合人类用户的一个或多个轮廓，外膜604可以被构造成当暴露于外力(诸如外力636)时是可压缩的。在一个示例中，能量收集设备600可以位于衣服或设备内，其中衣服或设备被构造成以紧配合的构造穿戴在用户身体上。这样，图6D可以示意性地表示由用户穿上衣服或设备而导致的压缩构造，其中能量收集设备600可以位于衣服或设备中。以这种方式，外力636可以表示由能量收集设备600上的紧密配合的衣服/设备和用户的身体施加的力。
如在图6D中示意性地描绘的那样，外力636可以基本上沿着轴线629对齐。在另一个实施方式中，外力可以基本沿着替代的轴线施加，或者可以沿着两个或更多个轴线分解。然而，在一个实施方式中，能量收集设备600可以被构造成使得外力636基本上沿着轴线629的第一方向起作用。在一个示例中，外力636可以被用来减小外膜604和内膜610之间的分隔距离。以这种方式，通过由外力636对外膜604的压缩，由外腔616提供的绝热量可以减少，其中外腔616位于外部换热器624的外表面633和外部环境601之间。以这种方式，通过基本上沿着轴线629压缩外膜604，与通过内部换热器626、热电发电机622和外部换热器624的传导路径相关联的热阻可以减小。相应地，根据一个实施方式，当外膜604处于扩张构造时，例如如图6C中所描绘的(即，在一个示例中，当能量收集设备600未被用户穿戴时)，外腔616可以被构造为提供增加的热阻，由此减少从相变材料630传出热量(并因此减少由热电发电机622产生电能)。当外膜604处于压缩构造时，如图6D中所描绘的(即，在一个示例中，当能量收集设备600由用户穿戴时)，外腔616可以被构造为提供降低的热阻，从而增加通过热电发电机622从相变材料630传出的热量。这样，当沿着轴线629对准时，压缩外力636可以将能量收集设备600重新构造成有利于在用户需要时产生电能的压缩构造(即，当能量收集设备被用户穿戴着)。
图7A示意性地描绘了根据本文所描述的一个或多个方面的能量收集设备700的另一个实施方式。注意，能量收集设备700可以包括一个或多个与关于图6A-6D中能量收集设备600所描述的元件相似的元件，其中相似的附图标记表示相似的组件和特征。能量收集设备700可以构造有绝热容器701，绝热容器701具有带有多个孔702a-702i的外膜604。因此，孔702a-702i可以表示从外膜604的外表面606延伸到外膜604的内表面608的多个孔的一个实施方式，并且可以多于或少于所描绘的孔702a-702i与能量收集设备700一起使用，而不脱离本公开的范围。
在一个示例中，图7A示意性地描绘了处于扩张构造的能量收集设备700。接着，图7B示意性地描绘了出于压缩构造(与图6D中描绘的压缩构造相似)的能量收集设备，其可以是图7A的能量收集设备700。在一个示例中，孔702a-702i可以与外部换热器624的外表面633大体上对齐。这样，当处于图7B的压缩构造时，多个孔702a-702i可以大体上靠近外部换热器624的外表面633。
图8示意性地描绘了根据本文所描述的一个或多个方面的能量收集设备800的另一个实施方式。因此，能量收集设备800可以包括与关于能量收集设备600和700(或本文公开的任何其他能量收集设备)描述的那些元件相似的一个或多个元件，其中相似的附图标记表示相似的组件和特征。能量收集设备800可以构造有绝热容器802，绝热容器802具有带有多个孔804a-804f的外膜604。因此，孔804a-804f可以表示从外膜604的外表面606延伸到外膜604的内表面608的多个孔的一个实施方式。在一个实施方式中，多于或少于所描绘的孔804a-804f可以与能量收集设备800一起使用，而在不脱离本公开的范围的情况。
在一个示例中，并且与图7A不同，孔804a-804f可以不与外部换热器624的外表面633对齐。在一个示例中，孔804a-804f可以位于外膜604上，使得当处于压缩构造时，类似于图7B，能量收集设备800的多个孔804a-804f不靠近外部换热器624的外表面633。在一个示例中，多个孔804a-804f可以位于轴线808和810之外，其中在一个示例中，轴线808和810从能量收集设备800的近似中心806延伸通过外部换热器633的角部(最外边缘)818和820。在另一示例中，多个孔口804a-804f可以位于轴线812和814之外，其中轴线812和814从外部换热器633的角部818和820大致平行于轴线629延伸。
图9示意性地描绘了根据本文所描述的一个或多个方面的能量收集设备900的另一个实施方式。注意，能量收集设备900可以包括与关于能量收集设备600、700和800或本文所描述的任何其他设备描述的一个或多个元件类似的一个或多个元件，其中相似的附图标记表示相似的组件和特征。在一个示例中，能量收集设备900的绝热容器902可以包括位于外腔616内的聚合物泡沫904。在一个示例中，泡沫904可以包括开孔(网状)泡沫。在另一个示例中，泡沫904可以包括闭孔泡沫。在特定的实施方式中，泡沫904可以包括聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫，聚苯乙烯泡沫塑料、聚酰亚胺泡沫、硅酮泡沫或微孔泡沫等中的一种或多种。在一个实施方式中，泡沫904可以被构造成吸收一定质量的水，其类似于关于图6B描述的一定质量的水634。在一个示例中，当一定质量的水被吸收时泡沫904可以在外腔616内扩张，并且在一定质量的水蒸发时收缩。另外地或替代地，外腔616可以被构造成除了泡沫904还保持一定质量的空气，其类似于一定质量的空气632。在某些实施方式中，其可以被构造为保持意图使用的一定质量或体积的空气以及保持在第二意图使用条件下的一定质量或体积的水。
图10示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备1000的另一个实施方式。注意，能量收集设备1000可以包括与关于能量收集设备600、700和800、900(和/或本文公开的任何其他能量收集设备)描述的一个或多个元件相似的一个或多个元件，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。在一个示例中，能量收集设备1000可以包括形成设备1000的外壳的绝热容器1001。绝热容器1001可以进一步包括具有外表面606和内表面608的外膜604。绝热容器1001可以进一步包括具有外表面612和内表面614的内膜610。外腔616可以在外膜604和内膜610之间隔开。在一个实施方式中，一个或多个孔1008a和1008b可以从外膜604的外表面606延伸到外膜604的内表面608。孔1008a和1008b可以被构造成允许来自外部环境601的空气和/或水的进入。能量收集设备1000可以进一步包括由内膜610封装的内腔620。热电发电机1004可以位于内腔620内。在一个示例中，热电发电机1004可以类似于热电发电机622。热电发电机1004可以在第一侧1008热连接到外部换热器1002，并且在第二侧1010热连接到内部换热器1006。在一个实施方式中，内部换热器1006和热电发电机1004可以是完全容纳在内腔620内。在一个示例中，外部换热器1002可以在内腔620和外部环境601之间延伸。因此，外部换热器可以延伸穿过内膜610和外膜604，以使得外部换热器1002的至少一个表面暴露于内腔620，并且外部换热器1002的至少一个表面暴露于外部环境601。可扩张膜628(另外称为可扩张囊628)可以包封一定质量的相变材料630，并且可扩张膜628的至少一部分可以热连接到内部换热器1006。因此，外部换热器1002、热电发电机1004和内部换热器1006可被构造为允许相变材料630与外部环境601之间的双向热传导。在一个示例中，该双向热传导可以大体上沿着轴线629，否则被称为绝热容器1001的传导主轴629。
在一个示例中，绝热容器1001的一个或多个孔1008a和1008b可以位于外膜604上，以使得孔1008a和1008b大体上不沿轴线629对齐，并且使得热传导主要通过外部换热器1002、热电发电机1004、内部换热器1006和相变材料630。在又一个实施方式中，本文所公开的任何能量收集设备使得可以放置出口点或孔口，以使得从加热流体(诸如水)离开的蒸汽被定位以向至少一个换热器提供热能。
图11示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备1100的另一实施方式。注意，能量收集设备1100可以包括与关于能量收集设备600、700、800、900(和/或本文公开的任何能量收集设备)和1000描述的一个或多个元件相似的一个或多个元件，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。在一个示例中，能量收集设备1100可以具有绝热容器1102。在一个示例中，如前所述，绝热容器1102可以类似于绝热容器602、701、802、902和1001。
能量收集设备1100可以具有可渗透的外膜1104(至少容许空气和/或水可通过)，其具有外表面1006和内表面1008。因此，能量收集设备1100的外腔616可以包含一定质量的空气632，并且可以被构造为允许一定质量的水存在，类似于关于图6B描述的一定质量的水634，当能量收集设备1100暴露于外部环境601内的水时，使一定质量的空气632的至少一部分移位。
将意识到，可以实现这里描述的实施方式的各种组合。例如，能量收集设备1100可以与开孔泡沫(类似于开孔泡沫904)组合，而不脱离本公开的范围。在该替代的实施方式中，绝热容器1102可以形成设备1100的外壳。绝热容器1102可以进一步包括具有外表面1106和内表面1108的可渗透外膜1104。绝热容器1102可以进一步包括具有外表面612和内表面614的内膜610。外腔616可以在外膜1104和内膜610之间隔开。外腔616可以至少部分地填充有开孔泡沫，类似于开孔泡沫904，如图9所描述的。内腔620可以被内膜610封装。在一个实施方式中，外部换热器624可以延伸穿过内膜610，以使得外部换热器624的至少第一表面暴露于外腔并且外部换热器624的至少第二表面暴露于内腔620或暴露于位于内腔620内的元件。因此，热电发电机622可位于内腔620内，热电发电机622在第一侧621热连接到外部换热器624和在第二侧623热连接到内部换热器626。另外，可扩张膜628(另外称为可扩张囊628)可以包封一定质量的相变材料630，并且可扩张膜628的至少一部分可连接到内部换热器626。此外，所描述的实施方式在不脱离本公开的范围的情况下，可以实施方式各种能量收集设备。
图12示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备1200的另一个实施方式。注意，能量收集设备1200可以包括与关于能量收集设备600、700、800、900、1000和1100(和/或本文公开的任何其它能量收集设备)描述的一个或多个元件相似的一个或多个元件，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。在一个示例中，能量收集设备1200可以具有绝热容器1202，如前所述，其可以与绝热容器602、701、802、902、1001和1102类似。
在一个实施方式中，能量收集设备1200可以被构造成允许通过热电发电机1204(其可以类似于热电发电机622)和内部换热器1206(其可以类似于内部换热器626)在相变材料630和外部环境601之间双向热传导。这样，能量收集设备1200可以不利用外部换热器(例如外部换热器624)，并且使得外腔616内的流体(其可以是一定质量的空气632或者一定质量的水634等)可以在第一侧1208处将热量直接传导到热电发电机1204。以这种方式，与能量收集设备1200相关联的传导主轴可以基本沿着轴629通过热电发电机1204、内部换热器1206、并且通到封装一定质量的相变材料630的可扩张膜628。
因此，在一个示例中，热电发电机1204的至少一部分可以延伸穿过内膜610。这样，热电发电机1204的至少一部分可以延伸穿过内膜610中的开口。因此，该开口可以在热电发电机1204周围形成密封。
图13示意性地描绘了根据本文所描述的一个或多个方面的能量收集设备1300的另一实施方式。注意，能量收集设备1300可以包括一个或多个元件，其与关于能量收集设备600、700、800、900、1000、1100和1200(和/或这里公开的任何热能收集设备)描述的一个或多个元件相似，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。在一个示例中，能量收集设备1300可以包括绝热容器1302，绝热容器1302可以类似于绝热容器602。绝热容器1302还可以具有类似于外膜604的外膜1303和类似于内膜610的内膜1304。外腔1306可以在外膜1303和内膜1304之间隔开。类似于孔618的孔1314可以从外部环境601延伸到外腔1306。这样，孔1314可被构造成允许空气和/或水从外部环境601进/出。
能量收集设备1300可以进一步包括类似于内腔620的内腔1308。内腔1308可以被内膜1304封装。在一个示例中，类似于热电发电机622的热电发电机1320可被封装在外腔1306内。因此，热电发电机1320可以在第一侧1330处热连接到类似于外部换热器624的外部换热器1322。此外，热电发电机1320可以在第二侧1332处热连接到类似于内部换热器626的内部换热器1318。在一个示例中，内部换热器1332可以延伸穿过内膜1304，以使得内膜1304围绕内部内部换热器1318密封，并且内部换热器1318可以具有与内腔1308接触的至少一个表面，和/或与位于内腔内的元件接触的至少一个表面。在一个示例中，类似于可扩张膜628的可扩张膜1312的一部分可连接到内部换热器1318，可扩张膜1312包封一定质量的相变材料1310，类似于一定质量的相变材料630。
外膜1303和内膜1304可以是基本上不可渗透的。因此，一定质量的空气和/或水可以通过外膜1303中的孔1314进入外腔1306。在一个示例中，绝热材料1316可以封装热电发电机1320的至少一部分，以使得在外腔1306内的流体(其可以包括水和/或空气等)不会与热电发电机1320直接接触。就这一点而言，绝热材料1316可以包括聚合物、金属、合金或陶瓷的一种或多种，并且可以包括但不限于本文中公开的任何特定材料或本领域已知的任何材料。此外，绝热材料1316可以用于防止沿着不期望的轴线的热传导，并且使得通过内部换热器1318、热电发电机1320和外部换热器1322的热传导基本上沿着轴线1334，类似于轴线629。在一个实施方式中，外部换热器1322的外表面1336可以暴露于外腔1306。
图14A和图14B示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备1400的另一实施方式。注意，能量收集设备1400可以包括一个或多个元件，其类似于关于能量收集设备600、700、800、900、1000、1100、1200和1300(和/或任何其他能量收集设备)所描述的一个或多个元件，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。在一个示例中，能量收集设备1400可以被构造成在图14A所描绘的扩张构造与图14B所描绘的压缩构造之间变形或压缩。
因此，能量收集设备1400可以包括绝热容器1402，绝热容器1402可以类似于绝热容器602。因此，绝热容器1402可以包括具有外表面606和内表面608的外膜604。绝热容器1402可以进一步包括具有外表面612和内表面614的内膜610。外空腔616可以在外膜604和内膜610之间隔开。在一个示例中，孔1410可以从外膜604的外表面606延伸到外膜604的内表面608。在一个实施方式中，孔1410可以位于外膜604上，以使得孔1410不与能量收集设备1400的主导热轴1412大体上对齐。该孔1410可以被构造成允许空气和/或水进入和离开外部环境601。能量收集器设备1400可以进一步包括由内膜610封装的内腔620。
在一个实施方式中，能量收集设备1400可以包括延伸穿过外膜604的外部换热器1404。因此，在图14A所描绘的扩张构造中，外部换热器1404可具有暴露于外部环境601的外表面1414和暴露于外腔616的内表面1416。因此，在图14A的扩张构造中，外部换热器1404的内表面1416可以与热电发电机1406的外表面1418间隔开。在一个示例中，热电发电机1406可以类似于热电发电机622。热电发电机1406可以位于内腔620内，并且具有延伸穿过内膜610的至少一部分，以使得外表面1418暴露于外腔616。因此，在图14A中示意性地描绘出的扩张构造中，外部换热器1404的内表面1416可以与热电发电机1406的外表面1418隔开。
热电发电机1406可以在内表面1420处热连接到类似于内部换热器626的内部换热器1408。继而，可扩张膜628可以包封一定质量的相变材料630，并且使得可扩张膜628的至少一部分可以连接到内部换热器1408。
能量收集设备1400的扩张构造，如图14A所描绘的，可包括外部换热器1404的内表面1416与热电发电机1406的外表面1418之间的分隔距离1422。当转变到压缩构造，如图14B所示意性描绘的，该分离距离1422可以减小到接近零，以使得外部换热器1404的内表面1416位于热电发电机1406的外表面1418附近。在一个示例中，大体上平行于轴线1412而施加的外力1411可压缩能量收集设备1400，从而将外部换热器1414推向热电发电机1406。这样，如图14B所描绘的，当处于压缩构造时，沿着轴线1412的热阻可以减小(在一个示例中，可以通过减小外部换热器1404和热电发电机1406之间的间隔来减小热阻)。
在一个示例中，当处于扩张构造时，如图14A中所示意性描绘的，在外部换热器1404与热电发电机1406隔开的情况下，由间隔距离1422导致的热阻可以使得大体上沿着轴线1412的热传导低于传导的阈值水平。进而，当处于如图14A中所描绘的扩张构造中时，由热电发电机1406产生的电能的量可以低于产生的电能的阈值量。相反，当外部换热器1404与热电发电机1406接触时，如由图14B的能量收集设备1400的压缩构造示意性地描绘的那样，大体上沿着轴线1412的热传导可以高于热传导的阈值水平。进而，由热电发电机1406产生的电能可以高于产生的电能的阈值量。在一个示例中，产生的电能的这个阈值量，其可以作为电压或电流中的一个或多个被监测，并可以用于确定是否存在施加到能量收集设备1400的外力1411。这样，来自热电发电机1406的输出可被用于检测施加到能量收集设备1400的外力1411。另外，来自热电发电机1406的输出可被用于检测衣物(能量收集设备1400位于其中)是否正由用户穿戴/使用(由此可以假设，外力1411可以由能量收集设备1400在一层或多层衣服与用户身体之间的压缩引起，而能量收集设备1400位于其中的衣物正在被用户穿戴)。这样，能量收集设备1400在从扩张构造(如图14A中示意性地描绘的)压缩成压缩构造(如图14A中示意性地描绘的)时，其可以被用作被构造为检测外力1411对能量收集设备1400的施加的开关设备。
图15A和15B示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备1500的另一个实施方式。要注意的是，能量收集设备1500可以包括一个或多个元件，其与关于能量收集设备600、700、800、900、1000、1100、1200、1300和1400(和/或本文公开的任何其它能量收集设备)所描述的一个或多个元件相类似，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。以类似于能量收集设备1400的方式，能量收集设备1500可以被构造为在扩张构造(如图15A所描绘的)与压缩构造(如图15B所描绘的)之间变形或压缩。
因此，能量收集设备1500可以包括绝热容器1502，其可以类似于绝热容器602。此外，能量收集设备1500可以包括与外部换热器624相似的外部换热器1504，外部换热器1504与外膜604连接。如此，外部换热器1504可延伸穿过外膜604，外膜604围绕外部换热器1504的至少一部分密封。外部换热器1504可具有外表面1516(其暴露于外部环境601)和内表面1518(其刚性地且热连接到外腔616内的热电发电机1506)。这样，如图15A示意性地描绘的，在扩张构造中，热电发电机1506的内表面1532(类似于热电发电机622)和内部换热器1508(类似于内部换热器626)的外表面1534之间可以具有分隔距离1530。
能量收集设备1500的绝热容器1502可以包括类似于孔618的孔1510。在一个示例中，孔1000可以从外膜604的外表面606延伸至外膜604的内表面608。这样，孔1510可以大体上不沿着轴线1511放置，其中轴线1511通过能量收集设备1500沿着的主要传导轴线大体上对齐，类似于轴线629。
图15B示意性地描绘处于压缩构造的能量收集设备1500。能量收集设备1500可以被外力1512(类似于外力636)转换成图15B的压缩构造。当为图15B中的压缩构造时，热电发电机1506可位于内部换热器1508附近，以使得分隔距离1530减小到近似为零，并且使得来自相变材料630并通过内部换热器1508、热电发电机5006和外部换热器1504的热传导大致沿着轴线1511并可以被增强。
图16A和图16B示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备1600的另一个实施方式。注意，能量收集设备1600可以包括一个或多个元件，其与关于能量收集设备600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400和1500(和/或本文公开的任何其他能量收集设备)描述的一个或多个元件相类似，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。特别地，能量收集设备1600可以类似于能量收集设备1400，如在图图14A和图14B中示意性描绘的。这样，能量收集设备1600可以具有类似于绝热容器1402的绝热容器1602。
在一个实施方式中，能量收集设备1600可以包括绝热容器1602，绝热容器1602包括具有外表面606和内表面608的可变形外膜604。绝热容器1602还可以具有可变形内膜610，可变形内膜610与可变形外膜604隔开，可变形内膜610具有外表面612和内表面614。能量收集设备1600还可以具有在外膜604和内膜610之间隔开的外腔1620。内腔620可由可变形内膜610封装。外部换热器1604可连接到可变形外膜604，外部换热器1604具有暴露于外部环境601的外表面1626和暴露于外腔616的内表面1628。热电发电机1606位于内腔620内，热电发电机1606包括通过可变形内膜610暴露于外腔1620的外表面1630。热电发电机1606可以进一步具有与内部换热器1608热连接的内表面1632。能量收集设备1600可以进一步包括相变材料膜628，至少一部分相变材料膜628连接到内部换热器1608，并封装一定质量的相变材料630。
绝热容器1602可以包括不可渗透的外膜604。此外，与绝热容器1402不同，如图14A和图14B所示意性描绘的，绝热容器1602可以不具有穿过外膜604的孔。这样，外腔616可以被密封。在一个示例中，外腔616可以包含一定质量的流体1620。这样，流体1620可以包括空气、氮气或氧气等。在另一个实施方式中，外腔616可以部分或全部填充有绝热材料，例如泡沫。这样，泡沫可以包括如本文所述的一个或多个开孔或闭孔泡沫，或本领域已知的任何其它绝热泡沫。在另一个实施方式中，外腔616可以包括真空腔。
在一个示例中，能量收集设备1600可以被构造为在扩张构造(如图16A中示意性描绘的)和压缩构造(如图16B中示意性描绘的)之间转换。在图16A的扩张构造中，在外部换热器1604的内表面1628和热电发电机1606的外表面1630之间可以存在分离距离1622。该分离距离1622可以导致沿着轴线1624的相对较高的热阻，由此减少通过热电发电机1606的传导以及减少由热电发电机1606产生的电能。相比之下，当通过力1612转变成压缩构造时，如图16B中示意性描述的，外部换热器1604可以被推向热电发电机1606。以这种方式，分离距离1622可以在图16B的压缩构造中减小到接近零。这样，基本上沿着轴线1624的热阻在压缩构造中可以比在图16A中描绘的扩张构造中相对更低。
图17A和图17B示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备1700的另一实施方式。要注意的是，能量收集设备1700可以包括一个或多个元件，其与关于能量收集设备600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500和1600(和/或本文公开的任何其他能量收集设备)所述的一个或多个元件相类似，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。
能量收集设备1700可以包括绝热容器1702，绝热容器1702具有包封内腔1716的外膜1714。外部换热器1704可以延伸穿过外膜1714，使得外部换热器1704具有接触外部环境601的外表面1720。以这样的方式，外部换热器1704可以类似于外部换热器624。热电发电机1706可以位于内腔1716内，并且夹在外部换热器1704和内部换热器1708。在一个示例中，热电发电机1706可以类似于热电发电机622，并且内部换热器1708可以类似于内部换热器626。可扩张膜1712可以包封一定质量的相变材料1710，使得可扩张膜1712的至少一部分连接到内部换热器7008。这样，可扩张膜1712可以类似于可扩张膜628，并且一定质量的相变材料1710可以与相变材料630类似。相变材料1710与外部环境601之间的热的双向传导可以基本上沿着轴线1722通过内部换热器1708、热电发电机1706和外部换热器1704。
内腔1716可以部分地或全部地填充有一定质量的空气、氮气、氧气或其他气体。另外地或替代地，内腔1716可以部分地或全部地用另一种流体填充，或者用固体材料填充。在一个示例中，内腔1716可部分地或全部地填充有绝热泡沫，例如本文所描述的一种或多种泡沫，或本领域已知的任何其它绝热泡沫。当相变材料1710从外部环境601吸收热能时，可扩张膜1712可以变形以适应相变材料1710的热扩张。这样，可扩张膜1712可以扩张到空腔1716中，并使在腔1716内的材料移位。可扩张膜1712在图17B中以相对扩张的构造示出。在一个示例中，空腔1716可以包括真空。如此，在本公开中使用术语“真空”时，其可被解释为低于1atm的压力(绝对压力)。在另一个例子中，术语“真空”可以指低于1巴的压力。
图18示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备1800的另一个实施方式。注意到的是，能量收集设备1800可以包括一个或多个元件，其与关于能量收集设备600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600和1700所描述的一个或多个元件相类似，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。因此，能量收集设备1800可以类似于能量收集设备1000，并且具有绝热容器1802。在一个示例中，绝热容器1802不具有开口。这样，外腔1616可被密封。这样，外腔1616可以部分地或全部地填充有一定质量的流体(空气、氮气、氧气等)和/或另一种绝热材料，例如聚合物泡沫。
图19示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备1900的另一个实施方式。注意到的是，能量收集设备1900可以包括一个或多个元件，其类似于关于能量收集设备600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700和1800(和/或本文公开的任何其他能量收集设备)所述的一个或多个元件，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。在一个示例中，能量收集设备1900可以类似于能量收集设备1700。这样，能量收集设备1900可以包括绝热容器1902，绝热容器1902具有包封内腔1916的外膜1914。外部换热器1904可以延伸穿过外膜1914，使得外部换热器1904具有与外部环境601接触的外表面1922。以这种方式，外部换热器1904可以类似于外部换热器624。热电发电机1906可位于内腔1916内，并夹在外部换热器1904和内部换热器1908之间。在一个示例中，热电发电机1906可以类似于热电发电机622。内部换热器1908可以进一步包括一个或多个翅片，例如翅片1920a和1920b。这样，翅片1920a和1920b可以构造成增加内部换热器1908的表面积，并由此增加热电发电机1906和与内部换热器1908接触的材料之间的热传递。翅片1920a和1920b 1920b可以延伸到连接到内部换热器1908的可扩张膜1912中，使得翅片1920a和1920b可以增加与相变材料1910接触的表面积。将会理解，翅片1920a和1920b可以以不同的几何形状实施，以便增加热量在内部换热器1908和相变材料1910之间传递的功效。这样，那些翅片1920a和1920b在图19中示意性地描绘出。在不脱离这些公开的情况下，能量收集设备1900可以使用不同数量的翅片或不同的翅片几何形状。在另一个实施方式中，外部换热器1922可以包括一个或多个翅片(未示出)。
图20示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备2000的另一实施方式。注意到的是，能量收集设备2000可以包括一个或多个元件，其类似于关于能量收集设备600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800和1900(和/或本文公开的任何其他能量收集设备)所述的一个或多个元件，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。能量收集设备2000可以包括绝热容器2002，绝热容器2002具有包封内腔2018的外膜2016。外部换热器2004可以延伸穿过外膜2016，使得外部换热器2004具有与外部环境601接触的外表面2020。以这样的方式，外部换热器2004可以与外部换热器624相似。热电发电机2006可位于内腔2018内，并且在第一侧热连接到外部换热器2004，在第二侧热连接到热管2008。这样，本领域普通技术人员将认识到热管2008的不同实施方式，其可用于在能量收集设备2000的一个或多个元件之间(诸如在热电发电机2006与内部换热器2010之间)传递热量。在一个示例中，可扩张膜2014可以被连接到内部换热器2010，并且封装类似于相变材料630的一定质量的相变材料2012。
图21示意性地描绘了根据本文描述的一个或多个方面的能量收集设备2100的另一实施方式。要注意的是，能量收集设备2100可以包括一个或多个元件，其类似于关于能量收集设备600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900、2000(和/或本文公开的任何其他能量收集设备)所述的一个或多个元件，其中相似的附图标记表示相似的部件和特征。相应地，能量收集设备2100表示包括多个热电发电机(例如热电发电机2106和2116)的一个实施方式。具体地，能量收集设备2100可以包括绝热容器2102，绝热容器2102具有包封空腔2120的外膜2112。可扩张膜2112可位于空腔2120内，并包封一定质量的相变材料2110。热能可存储在相变材料2110内，并被构造为大体上沿着多个轴线(包括轴线2130和轴线2132)从相变材料2110传入/传出热能。这样，可以通过第一外部换热器2130、第一热电发电机2106和第一内部换热器2108从相变材料2110传入/传出热能，并且同时通过第二外部换热器2118传导热能，第二热电发电机2116和第二内部换热器2114。在一个示例中，轴线2130和2132可以彼此平行或大体上平行，使得角度2134接近等于180°(或者在另一个实施方式中在175-185度内)。然而，在另一实施方式中，轴线2130和2132可以不彼此对齐，并且使得角度2134可以以0至360°的范围内的任何角度值来实施，而不脱离这些公开的范围。此外，类似于能量收集设备2100的能量收集设备可以体现为与关于图21描述的两个发电机2106和2116不同的另外的热电发电机。
图22示意性地描绘了根据本文所描述的一个或多个方面的热电发电机模块2200。在一个实施方式中，除了由热电发电机2202供电的多个元件之外，热电发电机模块2200还可以包括热电发电机2202，这将在下面的公开中进一步详细描述。然而，对于本公开中描述的热电发电机，诸如热电发电机622、1004、1204、1320、1406、1506、1606、1706、1906、2006、2106和/或2116(和/或任何本文中公开的其它热电发电机)，其可以指处于隔离状态的热电发电机元件、被构造为响应于所施加的热梯度而产生电能的热电发电机元件，或者可以指热电发电机模块，例如模块2200，其包括除了热电发电机本身还包括元件。
在一个实施方式中，热电发电机模块2200可以包括热电发电机2202，该热电发电机2202被构造成响应于所施加的热梯度而产生电输出。在一个示例中，热电发电机模块2200的至少一部分可以被构造成促进热传导。例如，热量可以大体上沿轴线2218传导。输出2205和2207可以是电通道(电路板或电线等的一个或多个电路部分)，通过电通道，热电发电机2202可以产生电压。因此，输出2205和2207的极性(正和负电压)可响应于大体上沿着轴2218的热传导方向(响应于热电发电机2202的较高温度侧的变化)而切换。例如，当相变材料630正在吸收热能时，来自热电发电机622的输出可以具有第一电压极性。然而，当相变材料630通过热电发电机622散热时，来自热电发电机622的输出可具有与第一电压极性相反的第二电压极性。
因此，在一个示例中，热电发电机模块2200可以包括被构造为调节来自热电发电机2202的输出的整流器模块2204(另称为整流器电路2204)。这样，整流器模块2204可以在输出端2209输出相同的电压极性而不论通过热电发电机2202的热传导方向如何。本领域普通技术人员将认识到具体的电路元件，其可以包括一个或多个二极管，并且可以用来提供整流器模块2204的功能而不背离本公开的范围。
在一个示例中，来自整流器模块2204的输出2209可以被馈送到电池模块2203中。这样，电池模块2203可以包括一个或多个化学电池，并且可以用来存储由热电发电机2202产生的电能。电池模块2203可以被构造为存储任何量的能量，而不背离本公开的范围。另外地或替代地，输出2209可以被馈送到活动监测电路2206的中断输入2208和电力输入2210中的一个或多个中。在一个示例中，中断输入2208可以监测电压电平，并且响应于电压电平(从输出2209)升高到高于阈值中断电压电平的执行中断。这样，中断输入2208可以用于将活动监测电路2206从一个或多个状态(包括例如第一电力构造)转变或“唤醒”到第二电力构造。
在一个实施方式中，活动监测电路2206可以被构造为生成传感器数据并且计算一个或多个运动测量，其可以包括与用户的运动表现有关的度量等。因此，活动监测电路2206可以包括类似于设备128或400等中的一个或多个的功能。
在一个示例中，活动监测电路2206的第一电力构造可以对应于低电力构造，并且第二电力构造可以对应于高电力构造。这样，低电力构造可进一步对应于向活动监测电路2206的一个或多个电路元件提供相对低的电能量。进而，高电力构造可包括执行一个或多个过程以提供电能量提供给活动监测电路2206的一个或多个附加电路元件，这些附加电路元件不是在低功率构造中提供电能的那些电路元件。附加地或可选地，高功率构造可以向活动监测电路2206的一个或多个部件提供增加量的电能。在另一个示例中，第一功率构造可以向活动监测电路2206提供近似为零的电能，并且第二电力构造可以向活动监测电路的一个或多个电路元件提供电能。在另一个实施方式中，在低功率构造和高功率构造之间可以有多个配电分布。这样，在一个示例中，可以将来自热电发电机2202(或整流器元件2204)的电压或电流输出调整为第一电力构造和第二电力构造之间的多个不同的电平。在另一个示例中，第一电力构造可以对应于被去激活的一个或多个传感器元件(例如，传感器2212)。相应地，在一个示例中，当处于去激活构造时，一个或多个传感器元件可能近似不消耗电能。进而，第二电力构造可以对应于以活动构造操作的一个或多个传感器元件(例如传感器2212)，或者转变为活动状态的活动监测设备。在另一个示例中，可以有多个电力状态，其在某些实施方式中(至少部分地)基于来自监测电路(诸如活动监测电路2006)的输入信号。在一个示例中，功率输入2210可以被构造为从整流器电路2204接收电流，并将所接收的电能分配给中央处理单元2211、传感器2212、存储器2214和/或收发器2216等中的一个或多个。
热电发电机模块2200的活动监测电路2206可以用来监测用户进行的身体活动。这样，活动监测电路2206以及热电发电机模块2200可以由用户穿戴，并且包括被构造为响应于用户的一个或多个动作而输出数据的传感器2212。这样，传感器2212可以包括加速度计、陀螺仪传感器、位置确定传感器、力传感器和/或本文公开的或本领域已知的任何其他传感器等。在一个示例中，活动监测电路2206可以类似于本公开中描述的一个或多个设备，诸如传感器设备128等。在一个示例中，存储器2214(其可以是本地非瞬态计算机可读介质)可以存储要由中央处理单元2211(另称为处理器2211)执行的计算机可执行指令。在一个实施方式中，收发器2216可以被构造为将原始传感器数据的一个或多个部分或从传感器2212的输出所确定的经处理的活动数据传送给远程设备。在一个实施方式中，由活动监测电路2206确定的活动数据可以被传送到用户端口2230。这样，用户端口2230可以包括一个或多个显示器、一个或多个输出指示灯、扬声器或者触觉反馈设备，或其组合。
图23示意性地描绘了根据本文所描述的一个或多个方面的可利用一个或多个热电发电机的活动监测设备2300的实例的俯视图。在一个示例中，活动监测设备2300可以被用来检测与用户正在参与的活动相关联的一个或多个用户动作。以这种方式，活动监测设备2300可以包括一个或多个传感器，其中包括加速计、陀螺仪传感器、位置确定传感器和/或本文公开的或本领域已知的任何其它传感器等。在一个示例中，活动监测设备2300可以与先前在本公开中描述的一个或多个元件(诸如传感器设备128等)类似。
在一个示例中，活动监测设备2300可以被构造为穿戴在用户的肢体上。在一个实施方式中，当设备2300被穿戴时，活动监测设备2300可以在用户的肢体附近。在一个实施方式中，活动监测设备2300可以包括柔性支撑结构2302。在另一个示例中，活动监测设备2300可以包括多个柔性支撑结构，其类似于柔性支撑结构2302，并沿着轴2330铰接或柔性连接到另一个。在另一个实施方式中，活动监测设备2300可以包括两个或更多个刚性支撑结构，所述两个或更多个刚性支撑结构沿轴线2330彼此铰接连接，以形成较大的柔性支撑结构，诸如结构2302。这样，柔性支撑结构2302可以包括一个或多个织造或模制部分，其被构造成允许结构2302缠绕在用户的肢体周围。在一个示例中，柔性支撑结构2302可以包括沿着纵向轴线2330与第二端部2334间隔开的第一端2332。柔性支撑结构2302可以具有第一侧2322，其可以被构造成暴露于此外部环境601。进一步的，柔性支撑结构2302可具有与第一侧面2322相对的第二侧2320，第二侧2320被构造成位于靠近用户的皮肤区域。在一个示例中，柔性支撑结构2302的第一端2332可以包括第一连接机构2304a。柔性支撑结构2302的第二端2334可以包括第二连接机构2304b。这样，第一连接机构2304a可以被构造成与第二连接机构2304b接合。这样，包括元件2304a和2304b的组合连接机构可以包括扣、扣环、过盈配合件、钩环扣件和/或任何其他本文公开的或本领域已知的连接机构。
在一个实施方式中，活动监测设备2300可以包括多个热电发电机，例如热电发电机2306a和2306b。在一个示例中，热电发电机2306a和2306b可以包括先前在此描述的那些热电发电机622、1004、1204、1320、1406、1506、1606、1706、1906、2006、2106和/或2116的一个或多个元件。在一个示例中，热电发电机2306a和2306b可以串联连接，使得从发电机2306a和2306b中的每一个输出的电压可以加在一起。在另一个示例中，热电发电机2306a和2306b可以并联连接，使得从发电机2306a和2306b中的每一个输出的电流可以加在一起。热电发电机2306a和2306b可以响应于大体上沿着第一侧2322和第二侧2320之间的轴线2308a和2308b施加的热梯度而产生电能。在一个实施方式中，第一热电发电机2306a可以连接到柔性支撑结构2302的第一子部分以及柔性支撑结构2302的第二热电发电机2306b子部分。
在一个示例中，活动监测设备2300可以包括热电发电机模块2310，该热电发电机模块2310可以类似于来自图22的热电发电机模块2200。这样，热电发电机模块2310也可以与热电发电机2306a和2306b串联连接，并且响应于大体上沿着轴线2314的热传导而产生电能。在一个实施方式中，活动监测设备2300以及特别地，热电发电机模块2310可以利用一个或多个电容器、电池(类似于电池2203)或一定质量的相变材料(类似于相变材料630)来存储电能。在另一个例子中，活动监测设备2300可以不包括能量存储元件。
图24示意性地描绘了根据各种实施方式的来自热电发电机的输出电压的示例曲线图2400。在一个示例中，曲线图2400可以表示来自热电发电机(例如热电发电机622)的输出电压，其响应于外部环境与用户的皮肤温度(用户的体温)之间的温度梯度而产生电能。这样，与曲线图2400相关联的热电发电机可以不利用能量存储介质，诸如相变材料630。因此，点2406可以对应于热电发电机与用户身体接触的时间。这样，热电发电机在点2406处可以从热平衡(跨热电发电机没有温度梯度)转变到具有对应于用户的皮肤温度和环境温度(例如室温、平均室外温度)之间的温差的温度梯度温度。这样，从热电发电机输出的电压可以增加到点2408。在一个示例中，一个或多个传感器部件(诸如关于热电发电机模块2200描述的那些元件)可以检测点2406和2408之间的电压增加并确定含有热电发电机的设备已经被用户穿戴/使用。在一个示例中，当电压增加到第一阈值2410以上时，一个或多个检测电路可以确定用户正在穿戴热电发电机。
当用户锻炼时，用户的皮肤温度可能会升高。因此，跨热电发电机的热梯度也可能增加和/或增加可能被吸收的排汗或增加排汗与设备的一个或多个元件的接触。界定输出电压增加的点2412与2414之间的时段可对应于用户活动增加的时段(例如，用户可能正在以适度的运动水平进行锻炼)。因此，可利用一个或多个检测电路(诸如热电发电机模块2200的一个或多个元件之类)来检测第二阈值2420，第二阈值2420对应于该活动增加周期和/或对应于电压2418的变化除以时间2416的变化的输出电压的斜率。类似地，可以检测第三阈值输出电压2422(例如通过热电发电机模块2200)，并且可以将其确定为对应于活动增加的时段(例如用户可能正在以激烈的运动水平进行锻炼)等)。因此，实施方式可以利用来自设备的检测输出(诸如电压)来检测活动水平。就这一点而言，可以利用某些实施方式来分类用户的活动。例如，发明人已经发现，电压输出水平可以被用于检测用户何时不活动、坐着、站立、行走或跑步。这样，在一个示例中，增加到阈值电压以上的输出电压可以将用户识别为从步行转变为跑步等。其他分类也在本公开的范围内。就此而言，某些实施方式可以结合其他输入(例如来自一个或多个传感器)利用电压读数来确定活动水平、能量消耗、活动分类以及其他属性。进一步的实施方式可以利用电池水平、电压输出速率或阈值和/或提高活动测量过程的采样率的因素。例如，高于第一阈值的电压电平可以以第一采样率对活动测量结果进行采样，并且高于第二阈值的电压电平可以导致高于第一采样率的第二采样率。在其它实施方式中，可以基于电压电平和/或其它输入来激活不同的传感器(或以更快的间隔激活)。
在一个实施方式中，可以由处理器(诸如处理器2211)监测来自热电发电机的电压输出(诸如热电发电机2202)。因此，来自热电发电机2202的电压输出可以与跨热电发电机2202(即沿着轴线2218)的热通量成比例。这样，热电发电机2202可以被用作热通量传感器，并且使得由处理器2211检测到的电压可以被映射到跨热电发电机2202的热通量。在一个实施方式中，来自热电发电机的输出(例如热电发电机2202)可用于估计储存在相变材料内(例如储存在可扩张膜628内的相变材料630内)的热能的剩余量。
某些方面涉及可包括模块或与模块一起使用的能量收集设备。图25示出了可以与服装或其他设备相关联地使用的示例模块2530，例如可以插入在臂带、衣服、可穿戴设备、手持设备、纺织品和/或可以在体育活动期间使用的装置内。模块2530可以包括在一个或多个机械、电气和/或机电组件(诸如本文其他地方描述的计算机组件，以及形成模块2530的结构构造的壳体2531)。模块2530可以包括处理器、非瞬态计算机可读介质、传感器和/或收发器中的至少一个。一个或多个组件可以与以上在图1-5中示出和描述的任何组件类似和/或相同。本领域普通技术人员将会理解，模块2530和外壳2531可以具有多种不同的结构构造，并且图示仅仅是示例性的。
在图25的实施方式中，模块2530具有至少一个传感器2532，其可以是例如心率传感器的形式。模块2530可以被构造为在穿戴期间在模块2530被固定在带、设备或装置等内的同时接触用户的皮肤。例如，该图示的实施方式中的心率传感器2532可以是在接触或靠近皮肤上工作得最好的光学传感器。如图25所示，模块2530的壳体2531在下侧2536上具有突起2539，并且传感器2532安装在突起2539的端上。突起2539使传感器2532更远离壳体2531的周围表面延伸，从而允许与用户身体形成连续接触的能力更强。带2520可以具有允许突起的前表面接触用户的皮肤的孔，然而，下侧2538的其余部分保持在带2520内或者至少与用户的皮肤隔离至少一层材料。在一个实施方式中，材料层可以被构造为远离用户皮肤上的感测表面吸走水分(例如，汗液)。
在一个实施方式中，材料层可以构造成朝向设备的其他部件的传热板收集或吸收流体的水分。
在其他实施方式中，其可以被构造成防止潮湿、光线和/或物理材料在身体活动期间接触感测表面或位置。在一个实施方式中，它可以选择性地阻挡某些波长的光。在某些实施方式中，至少95％的环境光在感测表面的紧邻区域内被阻挡。在另一个实施方式中，至少99％的环境光被阻挡。这对于光学传感器(诸如光学心率传感器)可能是有利的。本领域普通技术人员将认识到，其他传感器，包括上面关于图1-5描述的那些传感器，或者单独地与彼此组合或者与其他传感器一同使用，而在不脱离本公开的范围的情况下。
在一个一般实施方式中，模块2530可以包括一个或多个用户输入接口，诸如例如按钮2533，以提供用户致动(user-actuated)的输入。示例用户输入接口可以由单个机械按钮组成，例如按钮2533，其在与底面2536相反的顶面2537上示出。然而在其他实施方式中，显示器特征2534可以被构造为用户输入接口。本领域普通技术人员将认识到，还可以通过模块2530的一个或多个收发器来接收一个或多个用户致动的输入。例如，系统可以被构造为使得用户能够将用户输入输入进电子移动设备(其可以使用按钮2533来模拟)，或者替代地执行与在致动按钮2533的特定实例中可用的功能不同的功能。模块2533可以进一步包括一个或多个显示特征2534。
在一个实施方式中，带或装置的口袋2540可以被构造为接收在表面上具有显示特征2534的模块2530，其向用户提供至少一个视觉标记。显示特征2534可以是简单的光源，例如发光二极管。在特定实施方式中，可以使用显示特征中的至少一个光源的照明的颜色、强度或模式来向用户提供视觉指示。本领域普通技术人员将进一步认识到，可以使用更复杂的显示设备，例如LED、OLED、LCD等。其他输出机构(诸如听觉和触觉的输出机构)也在本公开的范围内。
模块2530还可以包括用于对外部设备进行充电和/或连接的一个或多个连接器2535。在一个实施方式中，连接器2535可以包括串行总线连接，诸如可以符合一个或多个通用串行总线(USB)标准的串行总线连接。在一个实施方式中，连接器2535可以被构造为向可以经由模块2530的一个或多个收发器传送的外部设备提供至少相同的电子信息。
当在图25的实施方式中的模块2530被接收在口袋或小袋内，连接器2535被接收在外壳2548内，外壳2531的下侧2536与口袋2540的内壁2544接触，并且外壳2531的顶侧2537与口袋2540的外壁2543接触。在这种布置中，突起2539延伸穿过传感器开口2545以将传感器2532放置得更靠近用户身体，按钮2533定位在靠近外壁2543上的按钮部分2547，并且灯2534与窗口2546对齐，以允许通过外壁2543观看灯2534。突起2539延伸穿过传感器开口2545。并且在某些实施方式中也可以帮助保持模块2530到位。在此构造中，与连接器2535相对的模块2530的端从进入开口2542稍微突出，以促进用于移除模块2530的抓取。
壳体2531可具有结构构造以增加模块2530靠近用户的皮肤的穿戴舒适度。例如，壳体2531具有平坦的构造以形成薄的轮廓，使得当穿戴在用户身体上时模块2530不太明显。作为另一个例子，壳体2531可以在下侧2536和顶侧2537上具有弯曲轮廓，以及弯曲或斜切的边缘，以增强舒适性。
在某些实施方式中，可以使用计算机可执行指令来校准设备或系统，例如用以给出传感器或传感器组的位置、取向或构造。作为一个示例，模块2530可以包括心率传感器。心率传感器可以被构造为使得当正确地定向在带上或带内时，心率传感器相对于用户以某种方式定位或定向。例如，如果心率传感器是光学心率传感器，则其可以在距皮肤(相对于多个轴和位置)的一定距离范围内。此外，一个或多个传感器可以被构造为使得当在带内正确定向时(例如，放置在口袋内)，传感器的接触被构造为与用户(例如，他们的皮肤，或者替代地，他们的衣服)进行通信。相对于传感器的取向或位置的太多变化可能导致数据不准确和/或不精确。在某些实施方式中，或原始的或计算的一个或多个传感器测量可被用于确定适当的或优选的传感器取向或位置。
测量可以基于要被定向的设备上的一个或多个远程或本地传感器，诸如模块2530。例如，在某些实施方式中，可以计算用户的身体质量指数(BMI)或另一个参数。该计算可以至少部分地基于位于要被定向的设备上的一个或多个传感器。基于传感器测量，在设备本身上、远程设备上和/或与待定向(或重新定向)的设备进行电子通信的设备上的UI可以提示和/或指导用户重新定向设备。在其他实施方式中，它可以提供用户输入设备以提供用于取向的用户输入。例如，不像现有技术的设备可能仅仅检测到弱的或不精确的值并推荐或请求传感器或设备的取向，本文公开的实施方式可以使用数据来智能地确定问题和/或解决方案。在一个实施方式中，可以使用用户的BMI或其他数据来确定用户应该将设备穿戴在另一位置和/或改变其定向。例如，如果用户的BMI在正常范围内(例如，通常被接受为20-25)，然而在对于低于阈值的参数的计算中使用心率数据，则在某些实施方式中，可以执行附加分析以考虑是否应该调整心率传感器。如下面更详细解释的，进一步的实施方式涉及增加对在计算中使用的参数的一个或多个计算。
可以实施系统和方法以减少不准确和/或不精确的数据收集。在一个实施方式中，带可以被构造成在一定范围的位置内穿戴，例如在用户的肢体或末梢上。关于“下臂”使用示例，下臂可以被认为是肘关节与手臂或肢体的腕部之间的距离，并且还可以在逻辑上被划分为近端区域和远端区域。例如，下臂的近端区域将包括最接近用户的肩膀的下臂的一部分(例如，最多达一半)；同样地，远端区域将包括连接到腕部的下臂的一部分(例如最多到剩余的一半)。就这一点而言，带可以被构造为穿戴在下臂的邻近区域中。在一个实施方式中，整个带被构造为保持在下臂的近端一半内。在一个实施方式中，带被构造成在运动活动期间保持在特定位置，诸如相对于下(或上臂)的距离，传感器测量位置被构造为沿着下臂的距离移动小于1％或0.5％。在其他实施方式中，带可以被构造为相对于沿着下臂的距离在特定距离内移动，然而，至少一个传感器(诸如模块2530的传感器)可以被构造为移动更小的距离。例如，在一个实施方式中，带可以被构造为允许沿着下臂的长度移动大约1mm，然而，模块或者模块的感测表面可以被构造为仅允许沿着同一轴移动0.55mm。如上所述，一个或多个测量结果可以指示改变该范围、改变从传感器到皮肤的距离以及改变其他位置尺寸和/或取向。在一个实施方式中，带可以被构造成将模块的感测表面(或感测位置)保持在与腕部至少预定距离处。这可能是由于带、模块2530的机械特性和/或传感器提供带和/或模块2530的不正确和/或正确使用的指示的结果。在又一个实施方式中，感测表面至少位于距离腕部20％的距离处。在另一个实施方式中，带可以被构造为保持带的感测表面在离肘关节(或等同物)的距离的至少预定距离处。
在一个实施方式中，可以利用模块的一个或多个传感器(单独地和/或与其他外部传感器一起)来检测模块930的位置、模块的感测表面、感测位置和/或带。这可以直接或间接完成。在某些实施方式中，一个或多个非瞬态计算机可读介质可以包括计算机可执行指令，然后当由处理器执行时使得处理器至少执行位置校准流程。计算机可读介质可以整个位于模块上，其为外部电子设备，诸如移动或蜂窝设备和/或其组合。一个或多个校准流程可以自动启动(例如通过感测一个或多个标准，例如利用模块的传感器)或者通过手动启动(例如通过用户启动流程)。
运动活动过程中的运动自然会引起解剖结构(包括关节和弯曲的肌肉)的物理运动。作为一个示例，弯曲肌肉可以引起传感器感测表面和/或感测位置的位置和方向的相对和绝对变化。如本文所讨论的，当与现有技术的系统相比时，使带、感测表面和/或感测位置位于减少或消除弯曲引起的不准确性的位置将提高这种感测系统的实用性。例如，在一个实施方式中，设备(或位置)可位于减小或消除前臂张力的位置。在另一个实施方式中，可以实施系统和方法来识别实际和/或预期弯曲或解剖运动的程度。在进一步的实施方式中，可以基于弯曲或其他解剖运动将一个或多个校准或校正因子应用于传感器读数。在一个实施方式中，只有一块肌肉或一组肌肉的弯曲可以被考虑。即使其他肌肉存在弯曲，也可能是这种情况。
结论
已经就其说明性实施方式描述了实施方式的各方面。通过阅读本公开，本领域普通技术人员将想到在所附权利要求的范围和精神内的许多其他实施方式、修改和变化。例如，本领域普通技术人员将认识到，附图中所示的步骤可以以不同于其所述的顺序来执行，并且根据实施方式的方面，所示的一个或多个步骤可以是可选的。
为了避免疑义，本申请扩展到在以下编号的段落(成为“段”或“段落”)中描述的主题。
1.一种能量收集设备，包括：
绝热容器，包括：
限定内腔的至少一部分的第一膜；
可操作地连接到第一膜的热电发电机；和
布置在第一腔内并可操作地连接到热电发电机的可扩张膜，可扩张膜包封被构造为储存热能的一定质量的相变材料。
2.根据段落1所述的能量收集设备，其中热电发电机经由第一换热器连接到第一膜。
3.根据段落1或2所述的能量收集设备，其中，热电发电机经由第二换热器连接到可扩张膜。
4.根据段落3所述的能量收集设备，其中第二换热器包括与相变材料接触的至少一个翅片。
5.根据段落3或4所述的能量收集设备，其中热电发电机经由热管连接到第二换热器。
6.根据段落2至5中任一段所述的能量收集设备，其中该换热器或每个换热器包括铝合金。
7.根据前述段落中任一段所述的能量收集设备，其中，在内腔内设置有绝热材料以使相变材料绝热。
8.根据段落7所述的能量收集设备，其中绝热材料包括一定质量的气体。
9.根据段落7或8所述的能量收集设备，其中绝热材料包括泡沫。
10.根据段落1至6中任一段所述的能量收集设备，其中内腔包括真空。
11.根据前述任一段落所述的能量收集设备，其中第一膜是可变形的。
12.根据前述任一段落所述的能量收集设备，还包括第二膜，其中在第一膜和第二膜之间形成外腔。
13.根据段落12所述的能量收集设备，其中绝热材料设置在外腔内。
14.根据段落13所述的能量收集设备，其中绝热材料包括一定质量的气体。
15.根据段落13或14所述的能量收集设备，其中绝热材料包括泡沫。
16.根据段落15所述的能量收集设备，其中第二膜是可渗透的以允许水吸收到所述泡沫中。
17.根据段落16所述的能量收集设备，其中泡沫被构造为保持足够的水以使热电发电机和可扩张膜免于暴露于高于故障温度的外部环境中的空气温度。
18.根据段落12所述的能量收集设备，其中外腔包括真空。
19.根据段落11至16中任一段所述的能量收集设备，其中第二膜形成具有与外部环境接触的表面的外膜，其中第二膜设置有从外膜的外表面延伸至外膜的内表面的孔，孔被构造成允许空气和/或水从外部环境进入外腔。
20.根据段落19所述的能量收集设备，其中，孔被构造成在衣物被洗涤时在洗涤周期期间允许水进入外腔，并且
其中相变材料被构造成在衣物被洗涤时在干燥器循环期间存储捕获的一部分热能。
21.根据段落19或20所述的能量收集设备，其中，孔被构造成从外腔释放水蒸气。
22.根据段落19至21中任一段所述的能量收集设备，其中孔与绝热容器的传导主轴大体上对齐。
23.根据段落12至22中任一段所述的能量收集设备，其中第二膜是可变形的。
24.根据段落23所述的能量收集设备，其中绝热容器被构造成在扩张构造和压缩构造之间变形，
其中，当处于所述扩张构造时，热电发电机与第一膜和第二膜中的一个隔开并且当处于压缩构造时，热电发电机热连接到第一膜和第二膜中的一个，以允许相变材料和外部环境之间的双向热传导。
25.根据段落24所述的能量收集设备，其中当处于扩张构造时，热电发电机与设置在热电发电机与第一膜和第二膜中的一个之间的换热器隔开。
26.根据段落24或25所述的能量收集设备，其中，设备在处于扩张构造时对通过热电发电机的热传导具有相对较高的热阻，而对于在处于压缩构造时对通过热电发电机的热传导具有相对较低的热阻。
27.根据段落24至26中任一段所述的能量收集设备，其中绝热容器被构造成当包括设备的衣物放置在用户上时从扩张构造变形为压缩构造。
28.根据前述任一段的能量收集设备，还包括连接到热电发电机的活动监测电路。
29.根据段落28所述的能量收集设备，其中活动监测电路被构造为监测从热电发电机输出的电压，并且其中，输出电压与用户的活动水平成比例，使得活动通过基于输出电压的活动监测电路可识别。
30.根据段落29所述的能量收集设备，其中输出电压与用户的皮肤和外部环境之间的温度梯度成比例。
31.根据段落30所述的能量收集设备，其中输出电压高于阈值电压指示用户穿戴着能量收集设备。
32.根据段落30或31所述的能量收集设备，其中，输出电压升高到阈值电压以上时，将用户识别为从步行到跑步的转变。
33.根据段落28至32中任一段所述的能量收集设备，其中活动监测电路包括传感器。
34.根据段落33所述的能量收集设备，其中传感器包括加速度计。
35.根据段落33或34所述的能量收集设备，其中传感器包括位置确定传感器。
36.根据当被附加到段落24至27中的任一段时，段落28至35中任一段所述的能量收集设备，其中当从扩张构造转换到压缩构造时，由热电发电机产生的电压输出从第一电压转变到第二电压。
37.根据段落36所述的能量收集设备，其中电压变化指示外力正在被施加到能量收集设备的绝热容器。
38.根据段落36或37所述的能量收集设备，其中，电压输出中的转变将活动监测电路从第一电力构造转变为第二电力构造。
39.根据段落38所述的能量收集设备，其中第一电力构造是低电力构造，该低电力构造向活动监测电路提供第一量的电能，并且第二电力构造是高电力构造，该高电力构造向活动监测电路提供第二量的电能，第二量的电能高于第一量的电能。
40.根据段落39所述的能量收集设备，其中第一电力构造对应于活动监测电路被去激活，并且第二电力构造对应于活动监测电路被激活。
41.根据段落28至40中任一段所述的能量收集设备，其中活动监测电路包括无线电发射器，并且绝热容器的至少一部分是无线电波透明的。
42.根据前述段落中任一段所述的能量收集设备，其中第一膜是不可渗透的。
43.根据前述任何一个段落所述的能量收集设备，其中绝热容器对于1atm的水是不可渗透的。
44.根据前述段落中任一段所述的能量收集设备，其中绝热容器被构造成位于运动服装上或运动服装内。
45.根据前述任一段所述的能量收集设备，其中，热电发电机还包括整流器电路，整流器电路被构造为当热能被传入或传出容器结构时输出具有相同(恒定)极性的电压。
46.根据前述任一段所述的能量收集设备，其中相变材料被构造为在至少4小时内在大约20摄氏度下与外部环境达到近似的热平衡。
47.根据前述任一段所述的能量收集设备，其中相变材料包括盐水合物材料。
48.根据前述任一项所述的能量收集设备，还包括由热电发电机供电的处理器，其中处理器被构造为监测从热电发电机输出的电压，并且其中，电压输出与跨热电发电机的热梯度成比例，使得热电发电机用作热通量传感器。
49.根据段落48所述的能量收集设备，其中电压输出表示用相变材料储存的剩余热能的量。
50.根据前述任一段所述的能量收集设备，其中热电发电机被构造为基于跨热电发电机的热梯度并且没有辅助能量存储介质而产生电能。
51.一种操作根据前述任一段的能量收集设备的方法，将绝热容器暴露于具有高于相变材料的温度的高温的外部环境，使得相变材料存储捕获的一部分热能。
52.根据第51段所述的方法，其中当包括绝热容器的衣物被洗涤时，在干燥器循环期间，绝热容器暴露于高温。
53.根据段落51或52所述的方法，其中高温在大约45-85摄氏度的范围内。
54.根据段落51至53中任一段所述的方法，其中绝热容器在洗涤循环期间吸收干燥器循环期间蒸发的水，使得所电发电机和可扩张膜暴露于低于故障温度的温度范围。
55.一种活动监测设备，包括：
支撑结构，包括沿着第一轴线与第二端隔开的第一端，支撑结构还包括被构造为暴露于外部环境的第一侧以及沿着第二轴线与第一侧部相对的第二侧，第二侧被构造成靠近用户的皮肤区域；
处理器；
活动监测电路，其连接到支撑结构并且被构造为向处理器提供传感器数据，由该传感器数据，处理器能够基于用户的运动动作计算运动测量；和
热电发电机模块，其被构造为产生电能并将电能传输到处理器和活动监测电路，
其中热电发电机模块被构造为响应于第一侧和第二侧之间的热梯度而产生电能。
56.根据段落55所述的活动监测设备，其中，设备包括至少两个热电发电机模块。
57.根据段落55所述的活动监测设备，其中，热电发电机模块串联连接。
58.根据段落55至57中任一段所述的活动监测设备，其中，支撑结构是第一支撑结构，装置还包括柔性连接到第一支撑结构的第二支撑结构。
59.根据段落58所述的活动监测设备，其中第一支撑结构包括第一热电发电机模块，并且第二支撑结构包括第二热电发电机模块。
60.根据段落59所述的活动监测设备，其中每个支撑结构包括至少两个热电发电机模块。
61.根据段落60所述的活动监测设备，其中，每个支撑结构的热电发电机模块串联连接。
62.根据段落59至61中任一段所述的活动监测设备，其中，第一支撑结构沿着第一轴线连接到第二支撑结构。
63.根据段落59至62中任一段所述的活动监测设备，其中，第一支撑结构和第二支撑结构各自是刚性结构。
64.根据段落55至63中任一段所述的活动监测设备，其中，活动监测电路包括被构造为由热电发电机完全供电的光学传感器，其中光学传感器被构造为当设备被穿戴时靠近用户的肢体。
64.根据段落55至63中任一段所述的活动监测设备，其中，活动监测电路是第一活动监测电路，并且设备还具有第二活动监测电路，第二活动监测电路包括光学传感器，光学传感器被构造成由热电发电机完全供电，其中光学传感器被构造成当装置被穿戴时被位于用户的肢体附近。
65.根据段落55至64中任一段所述的活动监测设备，其中活动监测电路包括加速度计。
66.根据段落55至65中任一段所述的活动监测设备，其中处理器被构造为确定热电发电机模块产生阈值量的能量；以及
基于阈值量的能量被产生，改变来自设备的运动测量值的捕获。
67.根据段落66所述的活动监测设备，其中捕获的改变包括降低来自至少一个传感器的采样率。
68.根据段落66或67所述的活动监测设备，其中捕获的改变包括停止从至少一个传感器捕获数据。
69.根据段落55至68中任一段所述的活动监测设备，其中，支撑结构是柔性的，并且在第一端部设置有第一连接机构，第一连接机构被构造成在第二端处可移除地连接至第二连接机构。
70.根据段落55至69中任一段所述的活动监测设备，其中，处理器被构造为：
确定传感器数据指示运动动作的阈值水平，并且作为响应，使装置进入第一活动状态；
基于在处于第一活动状态时从设备获得的传感器数据，基于用户的运动动作来计算运动测量；以及
将设备切换到第二活动状态，并且基于在处于第二活动状态时从设备获得的传感器数据，基于用户的运动动作来计算运动测量。
71.根据段落55至70中任一段所述的活动监测设备，其中支撑结构是柔性的并且包括多个单独的刚性互连部件，其中多个部件中的至少第一和第二单独互连部件各自包括沿第一轴线相隔开第一端与第二端。
72.根据段落55至71中任一段所述的活动监测设备，还包括收发器，收发器被构造为将计算出的运动测量自动发送至移动设备。

Claims (10)

1.一种能量收集设备，被构造为被集成到衣物中，包括：
绝热容器，包括：
可变形外膜，其包括外表面和内表面，所述外表面与外部环境接触；
内膜，其与所述可变形外膜分离，且具有外表面和内表面；
外腔，其在所述可变形外膜和所述内膜之间并将二者隔开；
内腔，其由所述内膜封装；
延伸穿过所述外膜的外部换热器，所述外部换热器包括与外部环境接触的至少一个表面；
延伸穿过所述内膜的内部换热器，所述内部换热器包括暴露于外腔的外表面和暴露于内腔的内表面；
位于所述外腔内且热连接到所述外部换热器的热电发电机模块，定位在内腔内部的相变材料膜，所述相变材料膜的至少一部分连接至内部换热器，且封装一定质量的相变材料；
其中，所述绝热容器构造为在扩张构造和压缩构造之间变形，
其中在所述扩张构造中，所述热电发电机与内部换热器的外表面分隔开，
其中在所述压缩构造中，所述热电发电机与内部换热器的外表面靠近，且
其中，所述热电发电机被配置成基于所述内部换热器和所述外部换热器之间的热梯度产生电能。
2.根据权利要求1所述的能量收集设备，其中所述绝热容器包括开孔泡沫。
3.根据权利要求1所述的能量收集设备，其中所述绝热容器对于1atm的水是不可渗透的。
4.根据权利要求1所述的能量收集设备，其中所述内部换热器和外部换热器包括铝合金。
5.根据权利要求1所述的能量收集设备，其中所述绝热容器被配置成位于运动服装的内部。
6.一种能量收集设备，被构造为被集成到衣物中，包括：
绝热容器，包括：
可变形外膜，其包括外表面和内表面，所述外表面与外部环境接触；
内膜，其与所述可变形外膜分离，且具有外表面和内表面；
延伸穿过所述外膜的外部换热器，所述外部换热器包括与外部环境接触的至少一个表面；
延伸穿过所述内膜的内部换热器，所述内部换热器包括：
连接到所述外部换热器的热电发电机模块；和
相变材料膜，所述相变材料膜的至少一部分连接至内部换热器，
且封装一定质量的相变材料；
其中，所述绝热容器构造为在扩张构造和压缩构造之间变形，
其中在所述扩张构造中，所述热电发电机与内部换热器的外表面分隔开，
其中在所述压缩构造中，所述热电发电机与内部换热器的外表面靠近，且
其中，所述热电发电机被配置成基于所述内部换热器和所述外部换热器之间的热梯度产生电能。
7.根据权利要求6所述的能量收集设备，其中所述绝热容器包括开孔泡沫。
8.根据权利要求6所述的能量收集设备，其中所述绝热容器对于1atm的水是不可渗透的。
9.根据权利要求6所述的能量收集设备，其中所述内部换热器和外部换热器包括铝合金。
10.根据权利要求6所述的能量收集设备，其中所述绝热容器被配置成位于运动服装的内部。
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