CN116636524A - 环境控制组件、环境控制系统和环境控制方法 - Google Patents

环境控制组件、环境控制系统和环境控制方法 Download PDF

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CN116636524A CN202310499587.4A CN202310499587A CN116636524A CN 116636524 A CN116636524 A CN 116636524A CN 202310499587 A CN202310499587 A CN 202310499587A CN 116636524 A CN116636524 A CN 116636524A
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Abstract

本发明涉及环境控制组件、环境控制系统和环境控制方法。该环境控制组件用于控制一种或多种物质的至少一种环境条件，所述一种或多种物质不包含或包含在物质容器内，所述组件包括第一外壳，所述第一外壳包括配置成向所述物质提供热屏蔽的热隔绝，第二外壳，其包括至少一种可变形的环境控制材料，所述可变形的环境控制材料被配置成调节所述物质的至少一种环境条件，其中所述第二外壳至少部分地与所述物质和物质容器中的至少一个物理接触，以及所述外壳至少部分地包括所述第一外壳和第二外壳。

Description

环境控制组件、环境控制系统和环境控制方法
本分案申请是基于中国发明专利申请号201980070213.2(国际申请号PCT/IB2019/059096)、发明名称为“用于控制物质环境条件的装置、系统和方法”、申请日为2019年10月24日的专利申请的分案申请。
相关申请
本申请要求于2018年10月24日提交的题为“Devices,Systems and Methods forControlling and Maintaining Conditions of Substances(用于控制和维持物质条件的装置、系统和方法)”的美国临时专利申请号62/749,769和于2019年1月10日提交的题为“Devices,Systems and Methods for Controlling and Maintaining Conditions ofSubstances(用于控制和维持物质条件的装置、系统和方法)”的美国临时专利申请号62/790,485的专利申请为优先权。上述公开的每个申请的全部内容通过引证并入本文。
技术领域
本申请的一些实施方案一般涉及的是物质环境条件的目标控制。
发明背景
药品和其他物质可能对环境条件敏感，例如光线、湿度、温度、大气、压力和其他条件。许多药物和其他物质在这种条件下具有局限性，如果超出这些条件，可能会降低药物功效或降解该物质。
此外，使用者在药房领取药物，必须将这些药物带回家。当这些药物必须冷藏时，使用者很难确保在运输到家用冰箱的过程中保证冷藏量。当他们使用冰袋时，这些冰袋不会与药物接触，因此不能保证药物处于适当的冷藏温度。在某些情况下，如果冰袋与药物直接接触，可能会冻结，导致药物降解。
尽管存在能够在受控环境条件下维持药物和物质容器的装置(例如，含药物的递送装置)的情况，但此类现有装置非常大，并且通常需要常规交流电源进行操作，或者需要使用大型电池来限制运行时间。其他装置，例如冷却包，需要大量的冷却材料(冰或水蒸发)，以保持冷却温度下的情况。
迄今为止，还没有一种简单的、廉价的装置可以将药物和其他温度敏感物质保持在冷藏温度下(例如0-8℃或2-8℃)或其他任何所需的温度，这种装置是便携的，并且不需要使用者执行非常规活动即可使装置在数小时、数天、数周，甚至数年的时间段内保持受控状态，而无需使用者使用外部电源或其他特殊的非常规活动对装置进行特殊的“充电”。具体而言，停电期间需要保持家用冰箱中储存的物质温度。此外，还需要确保这些物质在家用或任何其他类型的冰箱中储存时不会冻结。另外，当将物质从药房运输到家用冰箱和/或任何时候从冰箱中取出时，需要用于保持所需物质温度的运输装置。在基本上确保在所有这些情况下，可以装在一个或多个容器中或不装在容器中的物质，在预定的温度范围内，都能保持在所需的预定温度。换言之，需要一种配置为使其内的环境条件均匀的装置。
发明内容
在本发明的一些实施方案中，可以控制任何物质的环境条件。所述环境条件(本文中可称为“条件”)可包括光、湿度、温度、大气、压力或影响该物质的任何其他条件。
所述物质可包括任何受所述条件影响的材料。在非限制性实施例中，所述物质可包括药物、药剂、生物物质，例如激素、生长激素、血液、酶、体液、身体部位、身体器官、身体组织、精子或卵子等。所述物质可包括包括任何类型材料的分析物指示剂、分析物传感器和/或分析物检测器。所述的分析物指示剂或传感器可包括例如血糖试纸条或血糖敏感材料，其配置用于指示血糖水平。血糖试纸条可包括酶或其他任何生物材料。在另一个实施例中，分析物指示剂或传感器可包括尿液试纸条。分析物指示剂或传感器可包括基于包括生物和/或化学材料的生物指示剂的任何诊断工具。所述物质可以包括化妆品，例如，举例来说，唇膏、香水、洗漱用品、头发或皮肤护理产品、喷雾剂、摩丝、乳液或凝胶。例如，所述物质可包括树脂、粘合剂、胶水、环氧树脂或氰基丙烯酸酯胶水。所述物质可包括任何适当的形式，例如固体、液体、乳液、气体、凝胶、颗粒和粉末，或其组合。所述物质可包括处于相同或不同状态或相的不止一种物质，例如，与另一液体混合的液体或与粉末混合的液体。在一些实施方案中，将混合物的一部分保持在特定环境条件下需要比两部分更小的功率。例如，粉末状物质的体积小于液态物质的体积。因此，在特定温度下保持少量粉末比在特定温度下保持大量液体所需的功率更小。
因此，根据本发明的一个实施方案，提供了一种环境控制组件，用于控制一种或多种物质的至少一种环境条件，所述一种或多种物质是不包含在或容纳在物质容器内的。所述组件包括：第一外壳，所述第一外壳包括配置成向所述物质提供热屏蔽的热隔绝体；第二外壳，其包括至少一种可变形的环境控制材料，其被配置为调节所述物质的至少一种环境条件。所述第二外壳至少部分地与物质和物质容器中的至少一个物理接触，并且壳体至少部分地包括所述第一外壳和第二外壳。在一些实施方案中，所述的环境控制材料是热自充电的。在一些实施方案中，所述第一外壳至少部分地包围所述第二外壳。在一些实施方案中，所述第二外壳形成腔室，所述腔室配置为接收所述物质和所述物质容器中的至少一个，以及所述第二外壳连续地接触所述物质和所述物质容器中的至少一个，以最小化在所述可变形的外壳以及所述物质和物质容器中的至少一个之间形成的气穴(air-pocket)。
在一些实施方案中，所述第二外壳包括至少一个隔间，其中至少两种类型的环境控制材料被混合在一起并且被放置在单一隔间中。在一些实施方案中，所述第二外壳包括多个隔间，并且每个隔间包括单一类型的环境控制材料。在一些实施方案中，所述第二外壳的第一隔间包括第一类型的环境控制材料，并且所述第二外壳的第二隔间包括第二不同类型的环境控制材料。
在一些实施方案中，环境控制材料包括至少一种或多种类型的相变材料(PCM)。在一些实施方案中，第一类型的PCM包括大块PCM(bulk PCM)，第二类型的PCM包括微囊化的PCM(micro encapsulated PCM)。在一些实施方案中，一种类型的环境控制材料包括H2O。在一些实施方案中，第一类型的环境控制材料包括PCM，第二类型的环境控制材料包括H2O。在一些实施方案中，PCM与H2O的比率在大约1：1至大约10：1(PCM：H2O)的范围内。
在一些实施方案中，所述环境控制材料包括至少两种类型的环境控制材料，所述至少两种类型的环境控制材料中的第一环境控制材料被配置为具有高相变温度，以及所述至少两种类型的环境控制材料的第二环境控制材料被配置为具有低的相变温度。
在一些实施方案中，加热元件被配置用于加热所述物质。在一些实施方案中，所述加热元件被配置为在不超过物质的最大温度功效极限的情况下加热所述物质。在一些实施方案中，所述组件包括电源。在一些实施方案中，所述组件包括用于关闭所述壳体的锁定机构。在一些实施方案中，所述组件包括用于与远程设备有线或无线通信的通信装置。
在一些实施方案中，所述壳体由刚性材料形成。在一些实施方案中，所述壳体由柔性材料形成。
在一些实施方案中，所述第一外壳可以包括选择性地充气和/或放气的封闭件，所述封闭件配置为在其充气时将空气引入其中，并在其放气时从中移除空气。在一些实施方案中，所述组件被配置为放置在冰箱的隔间内，所述冰箱的大小和构造用于容纳所述组件。在一些实施方案中，所述组件被配置为可从冰箱隔间中移除。
在一些实施方案中，所述组件被配置用于通过无人机连接和运输。
因此，根据本发明的一个实施方案，提供了一种用于控制一种或多种物质的至少一种环境条件的环境控制系统，其中所述的一种或多种物质是不包含在或容纳在物质容器内的。所述系统包括环境控制组件和环境条件不受控的部分。在一些实施方案中，系统包括冰箱。在一些实施方案中，所述系统包括药物输注装置。
因此，根据本发明的一个实施方案，提供了一种用于控制一种或多种物质的至少一种环境条件的环境控制组件，所述一种或多种物质是不包含或容纳在物质容器内的，所述组件包括第一外壳，所述第一外壳包括配置为向所述物质提供热屏蔽的热隔绝体，至少一种环境控制材料，其被配置为调节所述物质的至少一种环境条件，热分配器，其被配置用于沿着所述物质和/或容器分配热量，以及壳体，其至少部分地包括所述第一外壳。
因此，根据本发明的一个的实施方案，提供了一种用于控制一种或多种物质的至少一种环境条件的方法，所述一种或多种物质不包含或容纳在物质容器中，包括使物质热隔绝，用可变形的环境控制材料调节所述物质的至少一种环境条件，同时使所述物质和物质容器中的至少一种与可变形的环境控制材料至少部分地物理接触。
值得注意的是，环境控制组件主要参照包括温度的条件来描述的，应当理解，本发明适用于任何类型的条件。
根据本发明的一个实施方案，环境控制组件包括自充电组件。所述自充电组件可以包括配置有相变温度的PCM，所述相变温度被选择为使得在使用者正常使用组件期间(即，不需要使用者执行除他们在使用物质时所做的活动以外的任何活动)，在暴露于极端温度(相对于所需条件，也可以是高或低)的条件下，有足够的时间使PCM至少一部分变为固体，否则该物质可能会降解。在非限制性实施例中，包含药物并且包括隔绝材料和足够量的具有28℃的相变温度的PCM的组件将在一夜之间进行自充电。当温度降至28℃以下时，使用者可以回家让PCM至少部分“充电”，而在白天，所述组件可提供保护以防止药物在整个白天温度超过30℃或任何可能会使药物降解的温度。自充电组件还被配置为置于冷藏中，在一些实施方案中，这被认为是普通用途，而无需“特殊”的使用者干预，因为某些药物(例如胰岛素)的典型用途是在使用前将药物冷藏。因此，自充电组件被配置为用于维持和控制所述物质在冷藏环境中以及在室外环境中或在冰箱外的环境条件，而无需使用者执行任何非常规干预。
根据一个实施方案，提供了一种具有至少一个或多个热隔绝腔室或体积的热隔绝设备。所述热隔绝设备也可以被称为“环境条件控制装置”或“环境条件控制组件”。所述一个或多个热隔绝腔室中的至少一个具有可变形表面，所述可变形表面配置为符合以下形状：(i)一个或多个或包含物质的装置或容器(例如，药物注射装置或任何药物输送装置)，或(ii)放置在一个可变形表面的表面上的不包含物质的形状。含有物质的装置或容器、药物注射装置或任何药物输送装置，以及容器中未包含或包含的物质，可以统称为“物质和/或容器”。当使用锁定机构使热隔绝腔室彼此相对封闭时，可变形表面符合一种或多种物质和/或容器的形状。
所述可变形表面的变形允许放置任何一种或多种具有相同或不同形状的包含温度敏感物质的物质和/或容器。当使用锁定或密封机构使表面彼此相对闭合时，在两个可变形表面与物质和/或容器之间建立了热接触和物理(即机械)接触。至少一个热隔绝腔室包括至少一种大块PCM或微囊化PCM和/或水。
将腔室彼此相对闭合使得在至少一种或多种物质和/或容器与可变形表面之间的气隙最小化。这使得环境控制材料(例如，大块PCM和/或微囊化的PCM和/或水)与温度敏感物质和/或容器之间具有导热性，并在特定的、预定的温度限制或温度范围内保持一段时间内的温度，而无需为组件提供动力。
在一些实施方案中，风扇代替可变形表面运行，以实现装置内部的均匀温度。在一些实施方案中，使用其他手段来实现在物质和/或容器上方或沿着物质和/或容器的均匀温度。
根据一些实施方案，所述热隔绝组件可以在至少一个热隔绝室中包括一个充气和/或放气气囊，当两个腔室相互闭合并通过所述装置锁定机构锁定时，所述充气和/或放气气囊可充气和放气以调节可变形表面与所述物质和/或容器之间的热导率。
在一些实施方案中，所述充气和/或放气气囊可以包括可充气容器，其形状可为箱形或圆柱形或任何其他形式。所述可充气容器可包括用于所述物质和/或容器的隔绝室和PCM或其他环境控制材料。所述可充气容器可被配置为被打开以将所述物质和/或容器插入到内部并且在不需要隔热的情况下膨胀以使PCM隔绝或收缩。
根据一些实施方案，所述的热隔绝装置包括热隔绝腔室，所述的热隔绝腔室的壁可以是刚性的或柔性的，也可以是平坦的或结构为可充气的。在热隔绝腔室内部，可能存在一定体积的至少一种热库材料(thermal bank material)(即具有高蓄热能力的材料，即环境控制材料)封装在可拆卸或永久固定在所述热隔绝腔室的内壁的外壳内，或具有包围所述体积的热隔绝腔室的多个表面和包围该体积的另一可变形/柔性表面。所述的隔绝腔室可以具有开口，或者可以分成两个部分以将物质和/或容器放置在可变形表面上。隔绝腔室可以被关闭，使得所述物质和/或容器至少部分地与所述可变形表面和所述热库热接触。在内部的物质和/或容器之间可以可选地提供使空气最小化以沿着温度敏感物质和/或容器达到均匀温度的结构或装置。所述装置可以可选地包括用于控制温度的电子器件，并可选地与远程或外部设备无线通信。
根据一些实施方案，所述热隔绝组件可以包括电子设备和至少一个温度传感器，以允许所述组件内部的温度以及与所述组件的使用有关的附加参数(例如打开所述组件的事件)的无线通信。
根据一些实施方案，家用冰箱可配置为包括热隔绝腔室。所述热隔绝腔室可包括位于所述热隔绝腔室内的PCM和可选的电动热电元件或PCM和热电元件两者、测量物质和/或容器温度的温度传感器和控制器。所述的热电元件响应于物质和/或物质容器的测量温度而被激活。这是为了避免物质和/或容器达到极限温度或超过温度范围。在非限制性实施例中，所述的热电元件可用于加热腔室的内部以避免冻结。所述冰箱可以包括用于检测物质和/或容器的存在以及任选地检测物质的量的元件。这些信息，例如所述物质的量，可被传送给使用者的智能手机或其他外部设备或冰箱的控制单元。所述控制单元可以被配置为进一步将该信息传送给使用者智能手机或其他外部设备，以提供对位于隔绝组件内部的物质和/或容器的无线远程控制。
本发明提供了一种用于存储和携带温度敏感物质的方法，其中不需要使用者在使用热隔绝组件之前或期间添加辅助热存储元件(具有高热容量的元件)。本发明提供了一种用于通过无人机运输对温度敏感的物质的方法，其中操作人员不需要将热存储元件插入由无人机使用的腔室中以携带对温度敏感的物质。相反，通过热隔绝组件(即环境条件控制组件)控制温度敏感物质的温度，而无需辅助热存储元件。
热隔绝组件可以放置在家用冰箱内部，以将放置在其中的热隔绝组件的温度设置为冷藏温度，同时避免热隔绝组件内部的物质和/或容器冻结。即使冰箱不工作，所述的热隔绝装置也可以保持冷藏温度数小时。
使用者可以在保持冷藏温度的同时进一步携带热隔绝装置，在非限制性实施例中，在预定持续的时间(例如几分钟到100小时或更长时间)，冷藏温度可以是0-8℃或2-8℃，而无需使用者在其中放入冰袋或凝胶袋。在一些实施方案中，即使在室外环境中几天后，也可以在回到冰箱后甚至在室外环境中将热隔绝装置配置为重新获得保持冷藏温度的能力和避免放置在其中的物质冻结的能力，而无需使用者先将热隔绝装置放置在冰箱中，或将冰袋或凝胶袋放入冰箱。
应当理解的是，上述概念和下面更详细讨论的附加概念的所有组合(前提是这些概念并不相互矛盾)被认为是本文公开的发明主题的一部分。尤其是，出现在本发明的结尾处的要求保护的主题的所有组合被认为是本文公开的发明主题的一部分。还应当理解的是，本文明确采用的术语，也可能出现在通过引用并入的任何公开中，应被赋予与本文公开的特定概念最一致的含义。
附图说明
根据本发明的一些实施方案的系统、装置和方法的原理和操作可参考附图和以下描述来更好地理解。附图仅用于说明性的目的，并不意味着限制。
图1A-1C是根据本发明的实施方案构造和操作的处于打开状态(1A)的示例性环境条件控制组件、处于闭合状态(1B)的截面图和处于打开状态(1C)的示例性环境条件控制组件的示意图；
图2A和图2B是根据本发明的一些实施方案构造和操作的处于打开状态(2A)的示例性环境条件控制组件和处于闭合状态(2B)的截面图的示意图；
图3A和3B是根据本发明的一些实施方案构造和操作的处于打开状态(3A)的示例性环境条件控制组件和处于关闭状态(3B)的截面图的示意图；
图4是根据本发明的一些实施方案构造和操作的示例性环境条件控制组件的示意图；
图5A-5C是根据本发明的一些实施方案构造和操作的处于初始操作状态的(5A)、处于另一操作状态(5B)的示例性环境条件控制组件的示意图，以及沿图5B中的线VIC-VIC截取的截面图(5C)；
图6A和6B分别是根据本发明的一些实施方案构造和操作的示例性环境条件控制组件的示意图；
图7是根据本发明的一些实施方案构造和操作的冰箱内的示例性环境条件控制组件的示意图；
图8是根据本发明的一些实施方案构造和操作的示例性环境条件控制组件的示意图；以及
图9是根据本发明的一些实施方案构造和操作的环境条件控制组件的示例性性能的曲线图。
具体实施方式
图1A和1B各自示出了用于控制物质102的至少一种环境条件的示例性环境条件控制组件100。
在非限制性实施例中，所述物质可以包括药物、生物或化学物质，例如激素、生长激素、血液、酶、体液、身体部位、身体器官、身体组织、精子或卵子。所述物质可以包括包含任何类型的材料的分析物指示剂、分析物传感器和/或分析物检测器。所述的分析物指示剂或传感器可以包括，例如，配置用于指示血糖水平的血糖试纸条或配置用于检测分析物的存在的任何其他分析物监测条。血糖条或分析物条可以包含酶或任何其他生物或化学材料。在另一个实施例中，所述的分析物指示剂或传感器可以包括尿液测试条。分析物指示剂或传感器可以包括基于包括生物和/或化学材料的生物指示剂的任何诊断工具。所述物质可以包括化妆品，例如口红、香水、盥洗用品、头发或皮肤护理产品、喷雾剂、摩丝、乳液和凝胶。所述物质可以包括树脂、粘合剂、胶、环氧树脂或氰基丙烯酸酯胶。所述物质配置为任何适当形式，例如固体、液体、乳液、气体、凝胶、颗粒或粉末。所述物质可以包括处于相同或不同相的一种以上物质，例如，与另一种液体混合的液体或与粉末混合的液体。其中所述物质包括药物，所述药物可以包括任何合适的形式，例如固体、粉末、片剂、丸剂、胶囊、气体、凝胶、乳膏、乳剂、喷雾剂、栓剂或其组合，并且可以以任何合适的形式递送方式。
在一些实施方案中，所述物质可以被容纳在容器104内。
在一些实施方案中，所述的容器104可包括物质存储装置或物质输送装置。所述的容器104可配置为用于在其中容纳物质的任何合适的配置。在一些实施例中，容器104可包括用于药物注射输送的装置，例如注射笔、喷射注射器和/或注射器。用于容纳所述物质的一些其他非限制性示例性容器104可包括物质小瓶、物质药筒、安瓿、物质泵、药盒、胶囊容器、吸入器、物质喷雾装置、带泵的输液装置或无泵的输液装置。在一些实施方案中，容器104可以包括盒子。在一些实施方案中，容器104可包括用于存储和转移血糖试纸条或任何其他分析物的容器，例如生物或化学分析物监测试纸条。
在一些实施方案中，容器104可包括或可包括在如申请人的专利公开号WO2016/011207中所述的环境控制套管或如申请人的专利公开号WO02017/090019中所述的环境条件控制装置中，其全部内容通过引证并入本文。
在一些实施方案中，物质102可以被容纳在容器104内，并且容器104可以被布置在环境控制组件100的接收体积106(也称为“腔室”)内，如图1A和图1B所示。
如图C所示，在一些实施方案中，物质102可配置为在没有容器104的情况下直接放置在环境控制组件100内。在非限制性实施例中，物质102可包括直接放置在环境控制组件100内的分析物检测条108。
环境控制组件100可以被部署为携带箱或运输箱。可提供壳体110以封装或以其他方式容纳热隔绝体封闭件114(即，第一外壳)或其一部分，所述的热隔绝封闭件114包括被配置为向物质102提供热屏蔽的热隔绝材料，所述的热隔绝材料可被容纳在容器104内或可不被容纳在内。热隔绝(可以可互换地称为“隔绝”或“隔离”)封闭件114可形成为热隔绝材料的层或任何其他结构，其至少部分地布置在壳体110和可变形外壳118(即，第二外壳)的中间或者是壳体110和可变形外壳118的一部分。
在一些实施方案中，热隔绝封闭件114被配置为对至少部分容纳在壳体中的体积提供热屏蔽。
在一些实施方案中，热隔绝材料可以包括真空腔室，例如由热隔绝封闭件114形成的两个壁112之间形成的真空。在一些实施方案中，热隔绝封闭件114可以包括真空隔热板(VIP)，所述的真空隔热板包括围绕刚性芯的气密外壳，从中抽出了空气。在一些实施方案中，所述的热隔绝封闭件114可包括由壁和真空间隙形成的多层材料，其可作为市售，由Concept Group，Inc.(www.concept groupinc.com)制造，与美国公开号US20140090737中公开的结构类似，其全部内容通过引用并入本文。在一些实施方案中，热隔绝封闭件114可以包括相对的高真空结构。在非限制性实施例中，高真空可以为约10-3托或更少，或约10-4托或更少，或可以为约10-5托或更少，或可以为约10-6托或更少，或可以为约10-7托或更少。
在一些实施方案中，热隔绝材料可以包括硅气凝胶、空气或任何其他气体或其他材料，例如但不限于玻璃纤维、羊毛、纤维素、泡沫和/或聚苯乙烯。
在一些实施方案中，如将参考图5A-6所示，热隔绝封闭件115可以包括封闭在两个表面或壁之间的空气，所述两个表面或壁可以是刚性或柔性的，以进一步允许空气或其他气体在所述表面或壁之间的充气或放气。
在一些实施方案中，可使用具有相同或不同热隔绝特性的若干热隔绝层和/或材料来实现特定特性(例如，热隔绝程度、物质102中用于控制和/或维持物质102内的环境条件的预定温度)。
可变形外壳118可位于在热隔绝封闭件114内并且包括至少一种环境控制材料120，所述环境控制材料120被配置为调节物质102和/或容器104的环境条件。在一些实施方案中，环境控制材料120包含在可变形材料或可变形表面内。在非限制性实施例中，其中环境条件是温度，环境控制材料120可以包括与物质102和/或容器104至少部分热连通的PCM。在一些实施方案中，可变形外壳118可包括可变形表面。
空气是不良的热导体。因此，在环境控制材料120与物质102和/或容器104之间形成气穴可降低环境控制材料120在控制环境条件方面的有效性。例如，其中在环境条件包括温度的情况下，物质102和/或容器104周围的气穴或气隙导致在容器104周围(或在未容纳物质102周围)产生不均匀的温度区域，即在容器104周围热量分布不均匀。这种不均匀性降低了热传导，导致物质102和/或容器104被无意中加热或冷却到预定的期望范围之外的温度。
可变形外壳118可以至少部分地由可变形材料/表面124形成(参见图2B中的插入部分)，所述可变形材料/表面124配置用于至少部分地物理和/或热接触地封闭在物质102和/或容器104。即，可变形外壳118至少部分地热和/或物理地(即机械地)接触物质102和/或容器104，以最小化在可变形外壳118和物质102和/或容器104之间形成的气穴或间隙。因此，增加了物质102和/或容器104与环境控制材料120之间的热导率，并且维持了物质102和/或容器104的环境控制。
在非限制性实施例中，其中环境控制条件是温度，物质102和/或容器104与可变形外壳118之间的增加的热导率允许在任何环境中将物质102和/或容器104的温度维持在预定温度范围内。这样的环境可以包括冰箱(家用和/或工业用或任何制冷设备)，并且所述环境进一步包括室外或非制冷环境，例如在物质102的运输期间或使用期间。
可变形材料124(可以包括可变形表面)可由薄层形成。在非限制性实施例中，可变形材料124的宽度可在环境控制材料120的厚度的约0.1％至1％的范围内。在非限制性实施例中，可变形材料124的宽度可在环境控制材料厚度的约0.1％至10％的范围内。在非限制性实施例中，可变形材料124的宽度可以在大约1-100微米的范围内。
可变形材料124可以包括柔性织物或在物质102和/或容器104与环境控制材料120之间提供足够的热导率的任何其他类型的柔性材料。
在一些实施方案中，环境控制材料120可以由多个环境控制材料部分形成，例如具有第一环境控制材料部分130和第二环境控制材料部分132。在非限制性实施例中，第一部分130配置有相对较高的相变温度，例如但不限于在约4-30℃的范围内或在约20 -30℃的范围内的相变温度，或约4-8℃的范围内，或约8-20℃范围内，以及其子范围。所述的第二部分132配置有相对较低的相变温度，例如但不限于0-8℃的范围内的相变温度，或例如2-8℃或0-2℃的相变温度，及其子范围。
换言之，在一些实施方案中，存在不应当超过的温度上限“Tu”，以防止物质102的降解(例如，过热)。因此选择具有小于或等于Tu的第一相变温度的第一部分130。例如，第一部分130被配置为当在温暖的周围环境中或当被存储在冰箱中并且冰箱发生故障时，维持物质102的有效温度。还可能存在温度下限“Tl”，温度下限“Tl”下降到低于该温度会导致物质102降解(例如，过冷或冻结)。因此选择具有大于或等于Tl的第二相变温度的第二部分132。例如，第二部分132配置为在寒冷甚至冻结的周围环境中或当物质102被存储在冰箱(或冰柜)中，或存储在冰箱中二冰箱发生故障时，保持物质102的有效温度并防止其过冷或冻结。
因此，至少两个环境控制材料部分的这种组合可以控制和保护所述物质免受高和低的环境温度的影响。尽管描述了两种环境控制材料部分，但是可以使用两种以上的不同环境控制材料。在一些实施方案中，预先选择环境控制材料，以使它们中的任何一种都不会干扰另一种的功能性，即使它们都放置在一起，或者如果它们可能会干扰，它们也将被布置在可变形外壳118的单独的“腔室”或“口袋”或“外壳”中，并且与物质102和/或容器104热接触。
在一些实施方案中，环境控制材料120包括一种或多种吸收热能的材料。
在一些实施方案中，环境控制材料120可包括相变材料(PCM)126。PCM 126可以包括具有相对高的熔化热的材料，该材料通过在特定的相变温度下熔化和固化(即改变其相)能够吸收、存储和释放相对大量的能量。PCM 126进一步吸收热通量，该热通量在到达物质102和/或容器104之前可以穿过热隔绝封闭件114。PCM 126被配置为实现对物质102和/或容器104的环境条件的控制和调节。PCM 126的特征在于其潜热容量和/或显热容量。
PCM类型的特征在于其相变温度，即第一相完全转变为第二相的温度，例如固体完全转变为液体的温度。在一些实施方案中，尤其可以根据以下参数中的任何一个来选择PCM类型：所需的物质温度、将物质保持在所需的物质温度(或低于或高于预定的温度、所需的时间段和所需模式(即存储，通常是冷藏或在冰箱外使用或物质的运输模式)。
在一些实施方案中，PCM 126可以包括有机基PCM，无机基PCM，共晶基PCM或水基PCM。无机PCM的非限制性实施例包括盐水合物、盐、金属和合金。有机PCM的非限制性实施例包括石蜡、脂肪酸，油、生物相容性油、植物油、醇和二醇以及油质物质。
PCM 126可以以任何合适的形式配置，例如，以大块形式或微囊化形式。微囊化的PCM可以包括通常具有小直径的胶囊(在非限制性实施例中，直径为1微米至1厘米)。PCM126包含在胶囊内。微囊化允许将不同的PCM与不同的相变温度混合。当PCM为块状形式时，可以通过将每个PCM封装在单独的隔间中来分别维护每种类型的PCM，或者如果它们不相互影响以改变相温度或潜热容量(潜热或显热)，则可以将它们封装在同一隔间中。
在一些实施方案中，为了将上述第一部分130保持在第一相变温度，将第二部分132保持在第二相变温度，可以将第一部分130和第二部分132保持不混合。例如，通过对每种类型的第一部分130和第二部分132使用微囊，或者通过使用包含分散在第二部分132的块状材料中的第一部分130的微囊(图1B)。此外，第一部分130和第二部分132可以由大量互不相溶的材料形成，例如用于第一部分130的水基PCM和用于第二部分132的油基PCM，反之亦然，从而形成未混合的层(如图3B)，其可以放在同一隔间中。环境控制材料120可以包括任何其他合适的材料组合。
在一些实施方案中，环境控制材料120可以包括任何合适的液体。作为非限制性实施例，液体可包括水，即在其各种相(气体、液体、固体)含有H2O的化合物。在一些实施方案中，第一环境控制材料部分130可以包括液体，而第二环境控制材料部分132可以包括PCM126，如将参考图1A和1B所描述的。
在一些实施方案中，提供包含在可变形材料120内的液体(例如水)以迫使可变形外壳118呈现并符合物质102或容器104的形状，从而增加可变形外壳118和物质102和/或容器104之间的热和/或物理接触。
在非限制性实施例中，当组件100被指定为冷藏的或处于冷藏温度范围(例如，2-8℃)时，第一部分130可以包括被配置为处于固相(即相变温度低于或等于8C°)的PCM，第二部分132包括具有相变温度约为0-2℃的PCM或水。因此，当组件100处于高于8℃的环境温度时，PCM和隔绝体的组合使温度保持冷藏。尽管第二部分132PCM防止了物质的温度冻结，即使环境温度降至冻结以下。相应的第一部分130和第二部分132的这种组合提供了用于将物质温度保持在低于或等于8℃但高于冻结温度的温度范围内(例如，0℃或以下)。
在一些实施方案中，所述PCM可以配置为在其固态形式(低于相变温度)时，其至少保持部分柔性。在非限制性实施例中，隔间中的这种柔性PCM可以通过GlacierTekathttps://glaciertek.com商业获得。这些隔间包含可从美国明尼苏达州明尼阿波利斯市的PURETEMP 4232Park Glen Road，MN 55416商购的相变材料。
在一些实施方案中，环境控制材料120可包括PCM 126和水140的混合物。所述混合物可以以任何适当的方式形成，例如分散的湿饼型(wet-cake)混合物或包含PCM 126和水140的微囊分散体。
可以在第一环境控制材料部分130和第二环境控制材料部分132之间确定任何预定的合适比率。在非限制性实施例中，其中第一环境控制材料部分130包括任何形式的PCM126，并且第二环境控制材料包括水140，第一环境控制材料与第二环境控制材料的比率可以为大约10％：90％，或大约20％：80％，或大约30％：70％，或大约40％：60％，或大约50％：50％，或大约60％：40％，或大约70％：30％，或大约80％：20％，或大约90％：10％。
在一些实施方案中，该比率是根据环境控制组件100周围的环境确定的。在非限制性实施例中，可以根据存储环境控制组件100的家用冰箱的温度稳定性来选择比率。对于具有良好的温度稳定性的冰箱，其具有低的冻结物质102的风险，该比率可以使得环境控制材料的大部分体积包括PCM 126和更少的水。
可在隔间中提供环境控制材料和环境控制材料部分。所述隔间可以由柔性可变形材料124制成并且在其中容纳环境控制材料120。
如图1A-1C所示，环境控制材料120包括水140和设置在第一下部隔间150和第二上部隔间152中的微囊化PCM 126的混合物，从而形成用于封闭容器104的可变形外壳118。
如图2A和图2B所示，可以分别设置第一下部隔间160和第二下部隔间162，并将它们彼此并排布置。可以分别设置第一上部隔间170和第二上部隔间172，并且彼此并排布置以一起形成用于封闭容器104的可变形外壳118。第一下部隔间160和第二下部隔间162以及第一上部隔间170和第二上部隔间172中的每个可以包括相同或不同的环境控制材料120。如在图2A和图2B的非限制性实施例中看到的那样，第一下部隔间160和第一上部隔间170包括第一PCM 126整体，而第二下部隔间162和第二上部隔间172包括水。
转向图3A和3B，其示出了第一下部隔间160和第二下部隔间162可以分别设置并布置为彼此重叠。可以分别设置第一上部隔间170和第二上部隔间172，并且将它们布置为彼此重叠，从而形成用于封装容器104的可变形的外壳118。第一下部隔间160和第二下部隔间162以及第一上部隔间170和第二上部隔间172中的每个可以包括相同或不同的环境控制材料120。如在图3A和图3B的非限制性实施例中看到的那样，第一下部隔间160和第二上部隔间172包括PCM 126，而第二下部隔间162和第一上部隔间170包括水。
可以理解的是，图1A-3B是环境控制材料及其布置的实施例，并且可以使用环境控制材料的任何组合或布置。
所述的热隔绝封闭件114和可变形外壳118可采用任何合适的工艺制造，例如通过同步注入或者通过单独制造并且随后接合在一起。在一些实施方案中，可变形外壳118可配置成在其上存在多个环境控制材料部分时，容器104或物质102与每个部分基本相等地接触。
在一些实施方案中，可变形外壳118包括由可变形材料形成的环境控制材料120，并且消除了可变形材料。
在一些实施方案中，环境控制组件100可包括锁定机构180(图1A)，其以任何合适的方式形成，以紧密密封接合的方式将环境控制组件100的上部182靠在下部184上。因此在可变形外壳118与物质102和/或容器104之间建立热和物理接触。锁定机构180可包括任何合适形式的机械锁，在非限制性实施例中，为塑料可重新密封拉链(例如，或拉链锁)。
在一些实施方案中，环境控制组件100可包括热自充电组件100。这可以通过选择包括无源元件(例如PCM 126和/或水140)的环境控制材料120来实现，而无需任何电能来操作环境控制材料120。环境控制材料120可根据环境温度波动、适当的体积以及根据物质温度的最大或最小极限来选择。例如，通过选择相变温度等于或略低于最大物质温度极限的任何一个或多个PCM，并选择配置为在预定时间段内保持固相的PCM体积，这是由于隔绝和PCM的组合，物质可在相对较长的时间内安全地保持在最高物质温度极限值以下，包括在组件100内的容器104使用和/或储存，即使暴露在物质安全温度以外(大于或低于)的温度条件下，在没有任何特殊的、不寻常的使用者干预的情况下重新获得这种能力。
当组件100被存储在冰箱中时，环境温度可以包括组件100之外的温度，例如冷藏温度，而当组件100被放置在冰箱中时，环境温度可以包括室外温度。
在非限制性实施例中，对于这种热自充电组件100，如果保持在低于8℃的温度，则包含胰岛素的物质102可以保持其功效直到制造商设定的失效日期为止。通过选择相变温度接近8℃(例如7℃或8℃)的温度极限的PCM 126，并且PCM具有足够的容积，接收容积106将不会超过8℃极限，因为PCM 126没有完全将其相从固体改变为液体。因此，即使组件100在高于8℃(例如室温)的环境温度下放置少于12小时或少于24小时，胰岛素也将保持低于8℃。于是周围环境恢复到低于6℃的温度。PCM的相变(例如低于7℃或8℃)，例如当冰箱再次启动或组件100返回正常工作的冰箱时，PCM 126将再次开始固化，而无需使用者投入电能。由于使用者将未使用的胰岛素放置在冰箱中是正常的，因此组件100允许使用者将药房中的冷藏胰岛素带回家并放置在冰箱中，而无需使用者采取特殊的、非常规的措施，因此需要使用者卸下组件100从冰箱中取出，到达药房，将冷藏的胰岛素放置在组件100内，然后返回家中，然后将胰岛素放置在冰箱中，这通常由使用者执行。
图9的曲线图示出了示例性组件100的操作。显示了两天的周期。上部的曲线图185示出了周围环境温度在夜间冷却和白天加热时的变化。下部曲线图186示出了在包括胰岛素笔注射器并且被封装在组件100中的容器104内部的温度变化，因为该容器在其自充电组件100中连续且周期性地上升和下降。物质温度在没有异常干预的情况下保持在上限阈值线187以下，从而确保了物质102处于其安全温度区188内并远离非安全温度区189。
用作自充电组件的组件100是非常有利的。如上所述，物质102的温度被维持在适当的温度范围内。这没有冻结的危险，因为该组件可自动充电，而无需插入冷冻室(使用传统冰袋时需要)，也无需在从药房运输到冰箱时累积更换箱子。使用者可以以连续的方式使用组件100来容纳物质102，而无需对其进行特殊的、非常规的干预，因为组件100的充电是在没有使用者干预的情况下进行的。
如图4所示，组件100可包括以下组件中的任何一个：至少一个或多个温度传感器190，其被设计用于监测接收室106和/或容器104和/或物质102的温度和/或组件100外部的周围环境。在一些实施方案中，组件可以包括存在传感器192，其被设计为监测容器104和/或物质102在接收室106内的存在或从中移除。在非限制性实施例中，存在传感器192可以包括RFID标签读取器或照相机、开关或其他检测器，例如光学或电子检测器。示例性附加传感器可包括电容性传感器和加速度计传感器，其可用于检测组件100的接触或容器104从组件100的移除，从而检测容器104的存在。
在一些实施方案中，可提供外部设备200以经由无线应答器或任何其他合适的通信装置202(例如，有线USB连接器端口或任何其他有线或无线连接器端口)从组件100(例如，从传感器190或192)接收信号或数据。外部设备200可包括远程装置，例如，智能手机、计算机或带有处理器的任何装置。
组件100可包括诸如电源之类的部件，例如位于任何适当位置的电池206。组件100可包括电子器件208，例如热敏电阻、晶体管、电路板、电线或电路和/或用于控制组件100的电气组件的控制电路。可以提供电池206与控制器196、电子器件208和任何其他电子组件之间的电连接(未示出)。
在一些实施方案中，组件100可以包括，举例来说，诸如存储设备和/或计时器的部件。
在一些实施方案中，电池206可以是一次性的。由于无源控制元件(例如，可变形外壳118、热隔绝封闭件114)不需要太大的功率，因此电池206可以在相对长的时间(例如几天、几个月或几年)内操作。在一些实施方案中，电池206可以是可充电的。可以通过充电端口212或通过电感、太阳能充电装置或其他允许产生电荷的装置来执行充电。
在一些实施方案中，组件100可包括一个或多个指示器220，例如，LED指示器或小型电子显示器。指示器220可以指示物质102的一个或多个环境条件，例如药物温度，或药物的任何其他参数，例如颜色，透明度等。指示器220可以以任何合适的方式配置，例如在申请人的专利公开号WO2017/090019中描述的方式，该专利申请的全部内容在此通过引证并入本文。
根据一些实施方案，可以提供控制能力指示器222，其被配置为显示由环境控制材料120提供的剩余控制能力，以维持所需的环境条件。例如，PCM 126能够吸收来自周围环境的热通量，直到PCM 126的体积从固相完全液化为液相为止。尚未经历从固态到液态的相变的PCM体积指示了环境控制材料120的剩余热控制能力。控制能力指示器222可以如申请人的专利公开号WO2017/090019中所描述的那样进行配置，其全部内容在此通过引证并入本文。
组件100可以包括其他组件，例如电动热电元件230或任何其他加热元件、加热器或冷却器或风扇，用于进一步控制组件100(内部)的环境条件(例如温度)。在一些实施方案中，控制器196可被配置为根据由温度传感器190检测到的温度来控制热电元件或加热器或冷却器230的操作。在一些实施方案中，使用多个温度传感器。在一些实施方案中，可以存在至少一个用于监视环境温度的温度传感器和至少一个用于监测组件内部温度(即，物质102的温度)的温度传感器。在一些实施方案中，热电元件230或任何其他加热元件或加热器被配置为在不超过物质的最大温度功效极限的情况下加热物质102。
此外，为了节省电源206的能量，一些组件可以被配置为在某些时间不工作。一旦检测到预定事件，例如将容器104插入组件100或任何其他事件，就可以在预定时间段内激活组件，随后将其关闭。在一些实施方案中，可以使用加速度计、振动、电容或运动传感器和/或存在传感器192来检测预定事件。
在一些实施方案中，组件100可以包括风扇240，以进一步增强可变形外壳118内的热量的均匀分布，并因此沿着容器104和/或物质102或围绕容器104和/或物质102实现均匀的温度。在一些实施方案中，风扇240由控制器196激活，其中由温度传感器190测量到沿着容器104和/或物质的温度不均匀。
在一些实施方案中，可以在可变形外壳118内的任何适当的位置处提供照相机或其他光学检测器或检测器阵列或矩阵250，以对物质102和/或容器104和/或可变形外壳118成像(或提供与之相关的光学信息)。照相机250可以将图像或其他光学信息(以可见或不可见光学波长)有线或无线地传输到外部设备200，所述图像或其他光学信息可以是静态照片或流图像，或光学信息，例如视频。
在一些实施方案中，组件100可包括另外的元件，用于增强至少部分地由可变形外壳118容纳的PCM与物质102和/或容器104之间的导热率。例如，一个或多个导热层226或由通常处于相对柔性状态的导热体(例如，铜等金属)形成的任何其他结构可以布置在可变形外壳118内。
在一些实施方案中，柔性翅片260(图2B的插入物)或任何热传导元件可设置在可变形外壳118内。所述的翅片260是柔性的，以适合和符合物质102和/或容器104的形状，并提供从可变形外壳到物质102和/或容器104的均匀热传导。因此，即使当PCM 126处于其固相并且可能出现一些微小的气隙时，导热性也得到改善，使得PCM 126与物质102和/或容器104的形状的适应性可能受到损害。柔性翅片260可以由具有相对高的导热率的材料形成，例如，在非限制性实施例中，用铝覆盖的塑料或仅固定到可变形外壳118的内部的铝箔。
壳体110可以以任何合适的方式形成。在一些实施方案中，壳体可以由刚性材料形成例如硬塑料，如图1A-4所示。在一些实施方案中，壳体可以由柔性的、可变形的材料形成。在非限制性实施例中，壳体110可以形成为任何形状，例如圆柱形、圆形、椭圆形、球形或箱形或任何其他合适的形状。
如图5A-6所示，壳体110可以由可充气子组件300形成。在一些实施方案中，可充气子组件300还包括热隔绝外壳114。所述可充气子组件300包括两个间隔开的壁302，其中它们中的至少一个由可变形材料形成。壁302在其间形成气隙306，所述气隙306可被充气以产生热隔绝外壳114的隔绝。在充气时，充气壁302可按压位于其中的可变形外壳118，该外壳与一种或多种物质102和/或容器104的形状一致，并与一种或多种物质102和/或容器104热接触和物理接触。
可充气子组件300可以以任何合适的方式充气。在一些实施方案中，可提供形成有孔312的空气或任何其他气体入口310，以允许空气(或其他气体)在其中流动。可以以任何合适的方式引入空气(或其他气体)，例如经由手动或电动泵320，该泵通常包括活塞或用于将空气(或其他气体)压入入口310的任何其他装置。泵320可包括阀330或用于控制其中的气流的任何其他装置。在一些实施方案中，除空气之外的另一种气体可被用来给可充气子组件300充气。在一些实施方案中，泵320可以设置有压缩气体罐，用于使用气体使可充气子组件300充气。在一些实施方案中，入口130可以伸出到壳体110之外，如图5A-6所示，在一些实施方案中，入口310可以插入壳体110中，如图6B所示。
空气/或气体流入和/或流出可充气子组件300的流量可以由控制器196(图4)和阀330控制，并且可配置为根据环境条件或根据任何其他参数从可充气子组件300中引入或释放空气或气体或压力。
在一些实施方案中，进气口310可以用作吹气嘴，用于对可充气子组件300进行人工充气。
可充气子组件300可包括位于装置的至少一个侧面(facet)上的任何适当形式的锁定机构180。在一些实施方案中，锁定机构180可沿可充气子组件300的边缘350延伸以密封边缘350。在一些实施方案中，锁定机构180可以配置为被打开以允许从组件100移除容器104和/或物质102。在非限制性实施例中，锁定机构180可以包括拉链。
如图5A所示，当可充气子组件300处于其初始预充气(即放气)状态时，可将一个或多个容器104放置在组件100的接收体积106内。如图5B和5C所示，可充气子组件300可以以任何合适的方式被充气到其充气状态。膨胀的壁302和其间的气隙306形成热隔绝外壳114，热隔绝外壳114继而压在可变形外壳118上，如图5C所示，包括具有第一类型的PCM的第一部分130和具有第二类型的PCM的第二部分132，并且被封装在两个隔间中。挤压的可变形外壳118符合多个容器104的形状，从而使气隙最小化并且与容器104进行热接触和物理接触。
在一些实施方案中，可充气子组件300可通过移除其中的空气来放气，通常通过进气口310。可能产生这种放气状态，这时需要迅速改变物质102或接收体积106的温度，这可以通过由充气壁302形成的隔绝层的放气来促进。例如，当组件100首先被冷藏存储时，可能期望迅速降低接收体积106的温度，以加速PCM变成固体所需要的时间，并允许将冷藏物质引入内部。因此，可充气子组件300可以放气以去除隔绝并且允许PCM 126的温度更快地与环境温度相等。
在一些实施方案中，可充气子组件300可被配置为不可放气的，并可选地包括单向阀或任何其他装置，以防止可充气子组件300的放气。
在一些实施方案中，除了单独的热隔绝外壳114之外，可充气子组件300还包括可充气结构。
在一些实施方案中，可充气子组件300可配置为基本上包封整个物质102和/或容器104，如图5A-5C所示，其中将容器104插入组件100中。
转到图6A可以看出，在一些实施方案中，可充气子组件300可以仅包裹或包围容器104(或物质102)的一部分。这里示出的容器104包括药物注射装置，例如用于输送物质102的笔式注射装置314，所述的物质102(即，药物)与物质储存器318一起放置。可充气子组件300被配置为仅封装容器104的一部分。通常，该部分包括物质储存器318。可充气子组件300可经由进气口310充气。在其充气状态下，如图6A所示，充气壁302和其间的气隙306形成热隔绝外壳114，所述热隔绝外壳114反过来压在可变形外壳118上，此处所示包括第一部分130，其包括微囊化或块状PCM 126，所述PCM126布置或浸入包含水140或其他PCM 126的第二部分132中。在一些实施方案中，可以使用单一类型的PCM 126。挤压的可变形外壳118符合容器104的被封装部分的形状，因此在热接触和物理接触被封装的容器部分的同时使气隙最小化。
如图6B所示，容器104可包括药物输注装置330，所述药物输注装置330包括导管332，导管332与药物贮存器334流体连通，用于输送位于药物贮存器334内的物质102(即药物)。可通过泵336促进药物从贮存器334输注到导管332，泵336可位于贮存器332的近端，如图6B所示，或远离贮存器332。可充气子组件300被配置为仅封装容器104的一部分。通常，该部分包括物质贮存器332。可充气子组件300可经由进气口310充气。在图6B所示的充气状态下，充气壁302和其间的气隙306形成了热隔绝外壳114，热隔绝外壳114又反过来压在可变形外壳118上，此处显示为单一类型的PCM 126。挤压的可变形外壳118符合容器104的被封装部分的形状，因此在热接触和物理接触被封装的容器部分的同时使气隙最小化。
值得注意的是，组件300可包括参考组件100所描述的特征中的任何一个(经必要修改)。
在一些实施方案中，提供了一种用于控制物质的环境条件的环境控制系统，其中在系统的一部分中，环境条件是不受控制的，例如，如图6A-7所示。
如图7所示，在一些实施方案中，组件100可配置为放置在冰箱352的指定环境控制，冷藏室350内，在非限制性实施例中是家用冰箱。隔间350可以是商用冰箱的设计内置特征。隔间350的尺寸和构造被设置成可容纳组件100并允许组件100可从中移除。
在一些实施方案中，隔间350可包括诸如电动热电元件或任何其他加热器或冷却器354的部件，用于进一步控制组件100的环境条件(例如温度)。在一些实施方案中，冷藏室350可包括用于测量容器104和/或物质102的温度的温度传感器356。
在一些实施方案中，可以提供控制器358，并且可以将其配置为根据温度传感器356检测到的温度来控制热电元件或加热器或冷却器354的操作。可以操作热电元件或加热器或冷却器354以防止物质102超过温度上限或低于温度下限。在一些实施方案中，冷藏室350可以包括存在检测器360，用于检测组件100和/或容器104在冷藏室350中的存在或从中移除。可以提供通信装置366以将从存在检测器360和/或温度传感器356接收的信号传输到外部设备200。外部设备200可以直接从存在检测器360和/或温度传感器356或者经由冰箱352的控制单元370(例如标准的预先存在的控制器)或通过任何其他合适的方式来接收信号。
在一些实施方案中，物质102可以容纳食物，并且具有图1A-8所示的任何配置的组件100可配置用于控制食物的温度。例如，可以将任何固体和/或液体或组合形式的食物以相对较高的温度(例如高于60℃)放置在组件100内，并且可以在组件100内保持很长一段时间，例如几小时到超过24小时，甚至更长时间到数天。食物可在无约束环境或离网环境中保持在所需的温度，并在组件100内保持热度和不变质，充当午餐盒。类似地，例如，食物可以以相对较低的温度(例如低于10℃甚至低于0℃)放置在组件内，并且可以在组件100内保持较长的时间，例如数小时至超过24小时或更多至数天，同时保持食物冷却和新鲜。壳体110可以由刚性材料形成(图1A-1C)或者可以由可变形材料形成和/或可以由可充气子组件300形成(图5A-6)。
应当理解的是，在一些实施方案中，组件100可配置用于多个容器104，甚至是大规模容器。在非限制性实施例中，组件100的尺寸和构造可设置成容纳数十个甚至数百个或更多容器104。在一些实施方案中，组件100可以被配置为用于安全地甚至长时间(几天、几周或几个月)运输药物的药品柜或药物运输箱。药品柜或药箱可包括本文所述的组件之一(例如，传感器温度)。
在一些实施方案中，组件100的尺寸可以设置为手持式和/或便携式的。在非限制性实施例中，组件100的尺寸设置成可放置在背包或手提箱或供使用者携带用品的任何其他典型装置中。在非限制性实施例中，组件100的尺寸可设置成例如适合使用者的口袋、钱包和/或手提包。在一些实施方案中，组件100可配置和设计为由无人机运输。由于物质102和/或容器104至少部分地被组件100封装，因此在通过无人机或任何其他合适的蒸腾装置运输时，不需要为无人机配备单独的辅助储热元件。
组件100被配置为提供均匀的热分布，即沿着物质102和/或容器104的温度。在图1A-7所示的实施方案中，这是通过提供可变形的外壳118以符合物质102和/或容器104的形状并由此最小化气隙来实现的。可变形外壳118可配置为热分配装置。
如图8所示，可以以其他合适的方式提供均匀的热分布。例如，组件100可包括热隔绝外壳114和与物质102和/或容器104至少部分热连通的环境控制材料120。组件100可以包括均匀的热分配器400，用于通过热传导、热对流和/或辐射的任何方式均匀地分配热量。在非限制性实施例中，分配装置400可包括风扇402，用于沿着物质102和/或容器104吹送无意中围绕在物质102和/或容器104周围的空气，从而防止沿物质102和/或容器104的不均匀的热量分配。
尽管本发明已经针对有限数量的实施方案进行了描述，但是应当认识到，也可以使用全部或部分实施方案的任何组合，并且本发明的各部分的最佳尺寸关系包括尺寸、材料、形状、形式的变化，对于本领域技术人员来说，以及操作、组装和使用的功能和方式是显而易见的，并且与附图中所示和说明书中所描述的所有等效关系均应视包括在本发明中。
因此，前述内容仅被视为是本发明原理的说明性内容。此外，由于本领域技术人员将容易想到许多修改和改变，因此没有描述将本发明限制为示出和描述的确切结构和操作，因此，在不脱离本发明的范围之内，可以采用属于本发明的范围的所有合适的修改和等同形式。
已经参考附图描述了本发明的特定优选实施方案，应当理解，本发明不限于该精确实施方案，并且本领域普通技术人员可以在不脱离范围或精神的情况下对其进行各种改变和变型。
本领域技术人员也将想到本发明的进一步修改，并且所有这些都认为落入由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内。
尽管已经针对有限数量的实施方案描述了本发明，但是应当理解，可以做出本发明的许多变型，修改和其他应用。
尽管已经在本文中描述和示出了各种发明实施方案，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得结果和/或所描述的一个或多个优点的多种其他手段和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一个都被认为在本文所述的发明实施范围的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和/或配置仅是实施例，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于具体的应用或使用本发明的教导的应用。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验来确定本文所述的特定发明实施方案的许多等同方案。因此，应当理解，上述实施方式仅作为实施例给出，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实践本发明的实施方式。本发明的发明实施方案涉及本文所述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不是相互矛盾的，则两个或多个这样的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合包括在本发明的发明范围内。一些实施方案可以由于具体缺乏一个或多个特征/要素/功能而与现有技术相区别(即，针对这样的实施方案的权利要求可以包括负面限制)。
而且，各种发明构思可以体现为一种或多种方法，已经提供了实施例。作为该方法的一部分执行的动作可以以任何合适的方式排序。因此，可以构造这样的实施方案，其中，以与示出的顺序不同的顺序执行动作，即使在说明性实施方案中被示为顺序动作，该动作也可以包括同时执行一些动作。
在本申请的任何地方提出的对出版物或其他文件的任何和所有参考，包括但不限于专利、专利申请、文章、网页、书籍等，通过引用整体并入本文。此外，如本文所定义和使用的所有定义应被理解为控制词典定义，通过引用并入的文档中的定义和/或所定义术语的普通含义。
除非明确相反地指出，否则在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一个(aand an)”应理解为是指“至少一个”。在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应该理解为是指这样结合的元素中的“一个或两个”，即在某些情况下共同存在而在其他情况下不连续存在的元素。用“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即，如此连接的元素中的“一个或多个”。除了由“和/或”子句明确标识的元素之外，可以可选地存在其他元素，无论与那些具体标识的元素有关还是无关。因此，作为非限制性实施例，在一个实施方案中，当与例如“包括”之类的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的引用可以仅指A(可选地包括除B以外的元素)，在另一个实施方案中，可以仅指B(可选地包括除A以外的元素)，在又一个实施方案中，可以包括A和B两者(可选地包括其他元素)，等。
如本文在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应被理解为具有与以上定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分开时，“或”或“和/或”应解释为包含性的，即包含多个或多个元素列表中的至少一个，但也包括不止一个，以及可选的附加其他未列出的项目。只有明确指出相反的术语，例如“仅一个”或“正是其中之一”，或当在权利要求书中使用时，“由…组成”将指的是仅包括一个或多个列表中的一个元素。一般而言，当前面有排他性术语时，例如，“要么”、“之一”、“仅其中之一”或者“正是其中之一”，本文所用的术语“或”仅应解释为表示排他性的术语(即，“一个或另一个，而非二者同时”)。当在权利要求书中使用“基本上由...组成”应具有专利法领域中所使用的普通含义。
如本文在说明书和权利要求书中所使用的，参考一个或多个元素的列表，短语“至少一个”应被理解为是指从该元素列表中的一个或多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中元素的任何组合。该定义还允许除了短语“至少一个”所指代的元素列表中具体识别的元素之外的元素可以可选地存在，无论与那些具体识别的元素相关还是不相关。因此，作为非限制性实施例，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地“A和/或B中的至少一个”)可以指代在一个实施方案中，对至少一个，任选地包括一个以上的A，不存在B(并且任选地包括除B以外的元素)，在另一个实施方案中，对至少一个，任选地包括一个以上的B，不存在A(可选地包括一个以上的A)，在又一个实施方案中，对至少一个可选地包括一个以上的B和可选地包括一个以上的A(并且可选地包括其他元素)，等。
在权利要求书以及以上说明书中，所有过渡性短语，例如“包括(comprise)”、“包括(include)”、“带有(carry)”、“具有(have)”、“包含(contain)”、“涉及(involve)”、“持有(holding)”、“由…组成(composedof)”等，应理解为开放式的，即意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节所述，只有过渡短语“由...组成”和“基本上由...组成”应分别是封闭的或半封闭的过渡短语。

Claims (30)

1.一种环境控制组件，所述环境控制组件用于控制一种或多种物质的至少一个环境条件，所述一种或多种物质未包含在或包含在物质容器中，其中，所述环境控制组件包括：
第一外壳，所述第一外壳包括热隔绝体，所述热隔绝体配置为对所述物质提供热屏蔽，
第二外壳，所述第二外壳包括至少一种可变形的环境控制材料，所述环境控制材料配置用于调节所述物质的所述至少一个环境条件，
其中，所述第二外壳至少部分地与所述物质和所述物质容器中的至少一者物理接触，以及
壳体，所述壳体至少部分地包括所述第一外壳和第二外壳。
2.根据权利要求1所述的环境控制组件，其中所述环境控制材料是热自充电的。
3.根据权利要求1或2所述的环境控制组件，其中所述第一外壳至少部分地包围所述第二外壳。
4.根据权利要求1-3中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中：
所述第二外壳形成腔室，所述腔室配置用于接收所述物质和所述物质容器中的至少一者，以及
所述第二外壳连续地接触所述物质和所述物质容器中的至少一者，以便最小化在可变形外壳与所述物质和所述物质容器中的至少一者之间形成的气穴。
5.根据权利要求1-4中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中所述第二外壳包括至少一个隔间，以及其中至少两种类型的环境控制材料被混合在一起并被放置在单个隔间中。
6.根据权利要求1-4中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中所述第二外壳包括多个隔间，并且每个隔间包括单一类型的环境控制材料。
7.根据权利要求6所述的环境控制组件，其中所述第二外壳的第一隔间包括第一类型的环境控制材料，所述第二外壳的第二隔间包括不同的第二类型的环境控制材料。
8.根据权利要求1-7中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中所述环境控制材料包括至少一种或多种类型的相变材料。
9.根据权利要求8所述的环境控制组件，其中第一类型的相变材料包括块状相变材料，第二类型的相变材料包括微囊化的相变材料。
10.根据权利要求1-9中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中环境控制材料包括H2O。
11.根据权利要求1-9中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中第一类型的环境控制材料包括相变材料，第二类型的环境控制材料包括H2O。
12.根据权利要求11所述的环境控制组件，其中所述相变材料与H2O的比率在大约1：1至10：1的范围内。
13.根据权利要求1-12中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中：
所述环境控制材料包括至少两种类型的环境控制材料，
所述至少两种类型的环境控制材料中的第一环境控制材料配置具有高相变温度，以及
所述至少两种类型的环境控制材料中的第二环境控制材料配置具有低相变温度。
14.根据权利要求1-13中的任一权利要求所述的环境控制组件，进一步包括加热元件，所述加热元件配置用于加热所述物质。
15.根据权利要求14所述的环境控制组件，其中所述加热元件配置用于在不超过所述物质的最大温度功效极限的情况下加热所述物质。
16.根据权利要求1-15中的任一权利要求所述的环境控制组件，进一步包括电源。
17.根据权利要求1-16中的任一权利要求所述的环境控制组件，进一步包括用于关闭所述壳体的锁定机构。
18.根据权利要求1-17中的任一权利要求所述的环境控制组件，进一步包括通信装置，所述通信装置用于与远程设备进行有线或无线通信。
19.根据权利要求1-18中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中所述物质选自由以下物质所组成的组：药物、生物物质、激素、生长激素、血液、多种酶、体液、身体部位、身体器官、身体组织、精子、卵子、分析物指示剂、血糖试纸、酶、尿液试纸、包括生物和/或化学材料的生物指示剂、化妆品、口红、香水、盥洗用品、喷雾剂、摩丝、乳液、凝胶、树脂、粘合剂、胶水、环氧树脂和氰基丙烯酸酯胶水。
20.根据权利要求1-19中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中所述壳体由刚性材料形成。
21.根据权利要求1-19中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中所述壳体由柔性材料形成。
22.根据权利要求1-21中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中所述第一外壳包括选择性地充气和/或放气的封闭件，所述封闭件配置用于在其充气时将空气引入封闭件中，并且在封闭件放气时从封闭件中移除所述空气。
23.根据权利要求1-22中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中所述环境控制组件配置用于放置在冰箱的隔间中，所述冰箱的隔间的尺寸和构造设置为容纳所述环境控制组件。
24.根据权利要求23所述的环境控制组件，其中所述环境控制组件配置用于能够从所述冰箱的隔间中移除。
25.根据权利要求1-24中的任一权利要求所述的环境控制组件，其中所述环境控制组件配置用于通过无人机附着和运输。
26.一种环境控制系统，所述环境控制系统用于控制一种或多种物质的至少一个环境条件，所述一种或多种物质未包含在或包含在物质容器中，所述环境控制系统包括：
根据权利要求1-25中的任一权利要求中的环境控制组件，以及
在环境条件不受控制的部分。
27.根据权利要求26所述的环境控制系统，其中所述环境控制系统包括冰箱。
28.根据权利要求26所述的环境控制系统，其中所述环境控制系统包括药物输注装置。
29.一种环境控制组件，所述环境控制组件用于控制一种或多种物质的至少一个环境条件，所述一种或多种物质未包含在或包含在物质容器中，所述环境控制组件包括：
第一外壳，所述第一外壳包括热隔绝体，所述热隔绝体配置成为所述物质提供热屏障，
至少一种环境控制材料，所述环境控制材料被配置为调节所述物质的至少一种环境条件，
热量分配器，所述热量分配器被配置为沿着所述物质和/或物质容器分配热量，以及
壳体，所述壳体至少部分地包括所述第一外壳。
30.一种环境控制方法，所述环境控制方法用于控制一种或多种物质的至少一种环境条件，所述一种或多种物质未包含在或包含在物质容器中，所述方法包括：
使所述物质热隔绝，以及
在使所述物质和物质容器中的至少一者与可变形的环境控制材料至少部分地物理接触的同时，用可变形的环境控制材料调节所述物质的所述至少一种环境条件。
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