CN117295428A - 可穿戴的热调节系统 - Google Patents

Abstract

一种用于向用户提供热调节，例如冷却和/或加热的可穿戴的服装，例如背心。背心可以在低温下使用。珀耳帖设备、预充氮气罐或微型斯特林低温冷却器可以安装和内置到可穿戴装置中，或者外部携带或安装在其上。诸如真空隔膜泵的泵使热调节空气流过一系列多孔再生管道和/或多孔板，以向服装的用户提供调节的空气。该系统可以使用具有脉动指形冷冻器的低温冷却器。低温实施例可以通过面板或管道供应‑200℃的气体。可以携带或连接便携式系统，例如HVAC、制冷、加热等。控制系统可以调节温度，并且可以由用户调节，例如使用输入板或移动设备。

Description

可穿戴的热调节系统

技术领域

本技术总体上涉及调节系统，尤其涉及可穿戴的热调节系统。

背景技术

需要热调节，即提供冷却和/或加热，以保持期望的温度。在个人层面上，一些活动受益于热调节。现有的提供个人热调节的解决方案体积庞大，价格昂贵，并且不能提供足够的调节。改进这些和现有的个人热调节方法的其他缺点是需要的。

发明内容

本文公开的实施例各都具有几个方面，其中没有任何一个单独负责开发的期望的属性。在不限制本公开的范围的情况下，现在将简要讨论其更突出的特征。在考虑了这一讨论之后，特别是在阅读了题为“具体实施方式”的部分之后，人们将理解本文所描述的实施例的特征如何提供优于用于可穿戴的热调节的现有的系统、设备和方法的优点。

以下描述包括一些实施例的非限制性示例。例如，所描述的系统、设备和方法的其他实施例可以包括或可以不包括本文描述的特征。此外，所描述的优点和益处可能仅适用于某些实施例，并且不应该用于限制本公开。

描述了一种可穿戴的热调节系统。该系统可以输送纯净的氮气，例如达到零下200摄氏度(-200℃)的温度。背心可以使用连接到珀耳帖设备、预密封的氮气罐、迷你微型斯特林低温冷却器、手持或微型加热、通风和空调(HVAC)系统、制冷系统和/或加热系统的再生管道。微型隔膜泵或空气压缩机可以通过再生管道连接到从冷却单元出口抽取真空的入口。泵或压缩机可以连接到并使用具有微气孔的再生管道提供冷却。该系统还可以包括面板、衬垫和/或固态手持制冷器。控制器和/或调节器可以用于控制系统，例如通过移动设备上的软件应用。

在一个方面，描述了一种可穿戴的热调节系统。该系统包括可穿戴的服装、一个或更多个珀耳帖设备、一个或更多个管道、泵和电源。一个或更多个珀耳帖设备连接到可穿戴的服装。一个或更多个管道具有沿其长度方向的开口，每个管道从一个或更多个珀耳帖设备中的一个延伸并穿过要提供冷却的可穿戴的服装的相应区域。泵连接到可穿戴的服装，并且被配置为穿过一个或更多个珀耳帖设备并通过一个或更多个管道泵送空气。电源连接到可穿戴的服装，并且被配置为向一个或更多个珀耳帖设备和泵供电。

在某些实施例中，该系统还包括流体连接到一个或更多个管道的一个或更多个面板，该面板包括一系列开口，并且被配置为通过这些开口排出泵送的空气以提供冷却。在某些实施例中，可穿戴的服装是背心。

在另一方面，描述了一种可穿戴的热调节系统。该系统包括可穿戴的服装、一个或更多个珀耳帖设备、一个或更多个面板、泵和电源。一个或更多个珀耳帖设备连接到可穿戴的服装。一个或更多个面板包括一系列开口，并被配置为通过这些开口排出泵送的空气以提供冷却。泵连接到可穿戴的服装，并且被配置为穿过一个或更多个珀耳帖设备并通过一个或更多个面板泵送空气。电源连接到可穿戴的服装，并且被配置为向一个或更多个珀耳帖设备和泵供电。

在某些实施例中，该系统还包括基本上覆盖可穿戴的服装的大部分表面区域的多个面板。在某些实施例中，该系统还包括将一个或更多个面板流体连接到泵的管道。在某些实施例中，可穿戴的服装是背心。

在另一方面，描述了一种可穿戴的热调节系统。该系统包括可穿戴的服装、一个或更多个微型斯特林低温冷却器、一系列多孔管道和/或多孔板、真空隔膜泵和电源。一个或更多个微型斯特林低温冷却器连接到可穿戴的服装。一系列多孔管道和/或多孔板与一个或更多个低温冷却器流体连接，其中每个管道和/或板延伸穿过要提供冷却的可穿戴的服装的相应区域。真空隔膜泵连接到可穿戴的服装，并且被配置成使得由一个或更多个低温冷却器进行热调节的空气移动通过每个管和/或面板。电源连接到可穿戴的服装，并且被配置为向一个或更多个低温冷却器和泵供电。在某些实施例中，可穿戴的服装是背心。

在另一方面，描述了一种可穿戴的热调节系统。该系统包括可穿戴的服装、冷冻箱、气罐、一系列多孔管道和/或多孔板、真空隔膜泵和电源。冷冻箱连接到可穿戴的服装。气罐与冷冻箱处于流体连接状态。一系列多孔管道和/或多孔板冷冻箱流体连接，其中每个管道和/或板延伸穿过要提供冷却的可穿戴的服装的相应区域。真空隔膜泵连接到可穿戴的服装，并且被配置成使得由冷冻箱进行热调节的空气移动通过管道和/或面板。电源连接到可穿戴的服装，并被配置为向冷冻箱和泵供电。在某些实施例中，可穿戴的服装是背心。

附图说明

结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本公开的前述和其他特征将变得更加显而易见。应当理解的是，这些附图仅描述了根据本公开的几个实施例，并且不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以额外的特征和细节来描述本公开。在下面的详细描述中，请参考构成说明书一部分的附图。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有指示。

图1是使用多孔再生管道的可穿戴的热调节系统实施例的前视图。

图2是使用多孔板的可穿戴的热调节系统的另一实施例的前视图。

图3是图2所示的可穿戴的热调节系统的其中一个面板的局部透视剖面图。

图4是可以与本文所描述的各种可穿戴系统一起使用并且使用多个珀耳帖设备和风扇的热调节系统实施例的前视图。

图5是可以与本文所描述的各种可穿戴系统一起使用并且使用气罐、计算机控制的阀门和真空的热调节系统实施例的前视图。

图6是可以与本文所描述的各种可穿戴系统一起使用并且使用斯特林微型氮气发生器的热调节系统实施例的前视图。

图7是使用多孔再生管道和固态制冷器板的可穿戴的热调节系统实施例的前视图。

图8是使用多孔再生管道的可穿戴的热调节系统实施例的后视图。

图9是可以与本文所描述的各种可穿戴系统一起使用并使用带有脉动指形冷冻器和恒温器的微型低温冷却器的热调节系统的前视图。

图10是可以与本文各种热调节系统一起使用的示例脉动指形冷冻器的侧视图。

虽然上述附图阐述了当前公开的实施例，但也考虑了其他实施例，如讨论中所描述的。本公开通过代表性而非限制性的方式呈现说明性实施例。本领域的技术人员可以设计出许多其他的修改和实施例，这些修改和实施例落入当前公开的实施例的原理的范畴和精神内。

具体实施方式

以下详细描述针对可穿戴的热调节系统、设备和方法的某些特定实施例。在本说明书中，参考了附图，其中为了清楚起见，相同的部分或步骤可以始终用相同的数字表示。本说明书中对“一个实施例(one embodiment)”、“一个实施例(an embodiment)”或“在某些实施例中”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中不同地方出现的短语“一个实施例(one embodiment)”、“一个实施例(an embodiment)”或“在某些实施例中”不一定都指同一实施例，也不一定是与其他实施例相互排斥的单独或替代实施例。此外，描述了可由一些实施例展现而不由其他实施例展现的各种特征。类似地，描述了各种要求，这些要求可能是一些实施例的要求，但可能不是其他实施例的要求。现在将详细参考本发明的某些实施例，其示例在附图中示出。在可能的情况下，尽可能使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。

描述了可穿戴的热调节系统、设备和方法的各种实施例。一些实施例显示为背心，更具体地，显示为低温冷却背心。尽管可以针对冷却来描述该系统，但是替代冷却或者除了冷却之外，可以使用如本文所描述的类似原理和设计来提供加热。冷却系统不仅可以使人类和动物保持寒冷，还可以增强免疫系统，通过背心衬里上的细小气孔或通过服装纺织品直接渗透到用户的皮肤。

可穿戴装置可用于冷却和/或冷冻治疗。低温背心是可定制的，并且非常轻便，耐用，可以内置于任何背心设计中。有许多便携式应用可以不连接到人们可以携带的背心上使用，例如HVAC、制冷、加热等。珀耳帖设备、预充氮气罐或微型斯特林低温冷却器可以安装和内置到可穿戴装置中，或者从外部携带或安装在其上。斯特林低温冷却器产生氮气，并且冷尖端连接到真空隔膜泵的入口和出口，出口具有足够的压力使氮气缓慢移动通过再生管道和内部衬里的迷宫室面板。整个背心可能是持续寒冷的，并通过渗透材料或衣服材料上的小孔吹负200度的气体，这些小孔被设计成在空气接触到人或动物的皮肤之前不让任何空气逸出。服装的重量可以忽略不计，该系统易于操作，隐蔽且不引人注目，不需要维护，并且可以通过使用蜂窝电话或其他移动设备或计算机来控制恒温器，例如温度低于60华氏度(F)。电池可以是核能或任何24伏电池，例如锂离子或钠离子，和/或使用太阳能。电池寿命超过8小时连续使用。该系统还可以使用背心、快速释放连接到再生管道、安装到腰带上、放置在手提箱中或者隐藏在钱包中等。

该背心可以用作低温背心。该系统可用于冷冻治疗。该系统的这些和其他实施例的各种益处包括减少疼痛、肿胀和炎症、加速肌肉恢复时间、增加能量以及有助于受伤后的恢复和康复。该系统可以在室内或室外的任何环境中佩戴，因为它不会引起注意，没有噪音，易于使用，不引人注目，燃烧卡路里，增强免疫系统，并且可以覆盖整个上半身，在极端炎热的情况下降低核心温度，像空调一样。该系统可以以合理的价格出售，并且通过重新设计安全性，可以内置到市场上的任何可穿戴装置中，例如任何背心。

人体体温调节模型和生理模拟模型可以指导系统的设计。关于体温调节控制功能的数据可以与人体体温调节的详细的多部分模型一起使用。这些模型将内部和外部热流的物理学与内部体温调节相结合。本文所描述的系统提供了具有可调节的低重量和空气调节的增强的温度调节。

在某些实施例中，可穿戴的热调节系统输送温度达到-50摄氏度(℃)或更低、-100℃或更低、-150℃或更低、或-200℃或更低的纯净的氮气。根据各种实施例，用于输送人类已知的可实现的最冷空气的机构包括一种系统，该系统包括使用再生管道的背心，该再生管道可以连接到一个或多个珀耳帖设备、预密封的氮气罐、微型斯特林低温冷却器或手持式HVAC系统、制冷系统、加热系统等。该系统可以使用微型隔膜泵或空气压缩机，其通过再生管道连接到从冷却单元出口抽取真空的入口。然后，泵或压缩机连接到再生管道，并且可以使用具有微小气孔的再生管道、具有气孔的面板或以分布式迷宫状配置布置的整个背心衬里来冷却，这允许整个背心保持用户凉爽。固态手持制冷器可以用于包裹部件的电机和其他热源以冷却设备，从而消除背心的热量并使其安全。这些组件是自动的、便携式的、可安装的和可拆卸的，并且可以被替换和可以彼此结合使用。控制器和调节器可以用于创建由外部输入设备(例如手机或其他移动设备)控制的理想温度。现在将参照附图显示和描述这些和其他特征。

图1是使用无孔或多孔再生管道2的可穿戴的热调节系统的实施例的前视图，该再生管道2可以由诸如聚丙烯、聚乙烯或本文所描述的任何其他类型的材料制成，包括由于温度约为或低于80开尔文(K)而可以与低温一起使用的材料。管道2被设计成如图1-2所示的水平或垂直延伸，并且可以以各种其他方式布置。管道2可以缝合到背心中，或者滑动穿过具有足够薄的衬里的套筒，以让冷空气吹过微气孔16。该系统被显示为背心，并且还包括连接到真空泵或压力泵4并连接到珀耳帖设备5A的电池3。

整个背心可包含一个或更多个面板1。面板1可以包括用于军装或其他迷彩服的材料，并且所有部件或者缝入或者放入隐藏的口袋中或者安装在外面。面板1也可以被包括在上胸部区域、衣领区域、侧部区域、前部和后部区域。

图3描绘了具有允许冷空气或热量吹入面板1的内部的入口20的面板1的一个实施例。小圆柱形柱体或柱14用于在结构上支撑面板1的相对侧，以在面板1被压缩时保持气流从中流过，例如，因此人体受试者在穿着背心时可以完全活动。面板1可以具有1/4英寸厚的侧面板18，该侧面板18邻接1/4英寸直径的入口20。面板1可以是矩形的和/或水平的条带，可以包裹在用户的身体周围。面板1的一侧可以是无孔的或多孔的，如小孔13所示。孔13可以是允许冷或热空气渗出面板1的开口。相对侧，底部内层15，可以具有气孔16。气孔可以允许热调节空气渗出。可选地，底部内层15可以被密封以使冷空气仅通过小孔13渗透。面板1的概念可以被设计成类似于具有坚固立柱的充气床垫。面板1可以与具有珀耳帖冷却系统5A和本文描述的隔膜泵4或压力泵的系统一起使用，或者与诸如图2-10所示的任何其他系统一起使用。

如图1进一步所示，珀耳帖设备5A可以是热电装置，例如热电冷却器(TEC)或加热器，并且通过珀耳帖效应操作，也称为热电效应。珀尔帖设备5A可以例如通过科瑞欧斯(Kryotherm)在两种不同类型材料的接合处产生热通量。为了防止TEC受潮和冷凝，科瑞欧斯TEC可以用硅酮或环氧树脂密封剂沿周边密封，如热电冷却器名称中的S、E指数所示。TEC连接到散热片和板的表面。可能需要研磨散热片和板的表面，以在安装的TEC的线性尺寸上提供至少0.035毫米(25微米)的平面度。这可以防止散热片和带有正负电荷的板弯曲和变形，其中冷侧向内，热量向外并连接到电池3。珀耳帖冷却器、加热器或热电热泵可以是固态有源热泵，其根据电流的方向消耗电能将热量从设备的一侧传递到另一侧。在某些实施例中，珀耳帖设备5A可以具有两侧，并且当直流(DC)电流流过该设备时，它将热量从一侧带到另一侧，使得一侧变冷，而另一侧变热。“热”侧连接到散热器，例如排放到温度比受热侧低的环境空气中，使得其保持在环境温度，而冷侧冷却，例如降到室温以下。在特殊应用中，多个冷却器可以级联在一起，以降低温度。

图2是对大部分或整个可穿戴系统使用面板1的可穿戴的热调节系统的另一个实施例的前视图。图2的系统可以使用氮气发生器、冷冻箱和再生管道2。图2的系统可以使用任何其他系统，例如图3-10所示的那些。一个这样的系统包括氮气发生器21或具有脉动冷指21A的迷你微型冷却器、电池3、隔膜泵4、冷冻箱6和再生管道2，以将冷空气供应到整个背心的面板1，如本文进一步描述的。

该系统输送氮气，或使用冰或冰结晶，通过背心衬里本身或再生管道进行冷却。背心衬里让用户在极端高温下保持寒冷，并帮助人或动物体验低温的益处，例如增强免疫系统、减少疼痛、肿胀和炎症、增加能量等。同样的程序可以用来代替提供加热。

在各种实施例中，通过使用具有类似灭火系统的定量喷嘴尖端的高压管线，该系统可以被并入并且被配置为用作内置或外置单元使用，如衣物、毯子、帐篷和住宅。该系统可以在室内和室外佩戴。

图1和图2的系统可使用图3所描述的面板1。图1和图2的系统可以包括柱14，例如迷你微型工字梁线圈或具有分子筛颗粒的冷却柱，具有压力筛分吸附，其被策略性地放置在两层或更多层服装纺织品之间，如图3所示，其被无阻碍的通道密封，以便在整个背心中均匀冷却。渗透孔或小孔13可以被用于使用连接到迷你微型隔膜泵4或微型压缩机的再生管道2进行氢化气体或冷空气的输送，微型压缩机使用向珀耳帖设备系统5A供电的电池。珀耳帖设备5A可以使用连接到电池3的正极和负极导线，以使用两个金属板之间的科瑞欧斯密封剂在金属的一侧产生热量并在另一侧冷却。

预充罐系统5B、氮气发生系统5C或脉动管5D也可以包括在图6的热调节系统中，图6进一步示出了缠绕在线圈或冷却元件周围以产生冷空气的固态制冷器33，而其他实施例可以使用迷你微型HVAC制冷等，或者迷你微型加热等。在各种实施例中，这些系统可以串联连接或通过使用双隔膜泵4或使用压缩机的组合连接，该压缩机可以包含或不包含并配置冷冻箱6，然后使用再生管道2将冷空气分散到其各种实施例，使用面板1或管道2用于皮肤与空气的直接接触。拉链、纽扣或按扣可用于口袋，并以适当的方式拉上背心的拉链。

图3是图1和图2所示的可穿戴的热调节系统的其中一个面板1的局部透视剖面图。作为面板1的背心内衬可以是可见的，并且可以用于整个背心。可以使用各种特征和材料，例如服装纺织品、工字梁线圈或冷却柱、气孔、密封件和再生管道。

面板1可结合正面服装纺织品，并呈现为背心面板，或可形成为一片基本可染色的织物，即纤维、芳族聚酰胺纤维、聚合物或薄膜的编织或缠结体，可形成气密密封或可粘附用于冷却面板或整个背心衬里的气密衬里。可以将乳液添加到这些纺织品中，以降低对外表面纤维或涂层上的例如半固体和液体(如血液、尿液、粪便、医用消毒化合物、酒精等)的永久污染的敏感性。在一些实施例中，在期望人类使用持续少于24小时的情况下，适用于整个外部或面板的纤维或成形织物可以由诸如醋酸纤维、丙烯酸纤维、聚丙烯酸酯类纤维、芳族聚酰胺纤维、人造蛋白质纤维、棉、弹性酯、碳氟化合物纤维、毛皮、玻璃纤维、大麻纤维、莱赛尔纤维、三聚氰胺纤维、金属纤维、变性聚丙烯腈纤维、莫代尔纤维、莫萨克瑞利克(mosacrylic)、诺沃洛伊德(novo loid)、尼龙纤维、米曲(mytril)、烯烃纤维、PAN纤维、PBI纤维、PEEK纤维、Pelco纤维、PEN 10152025303540455060654PLA、PTT纤维、聚酯-多芳基化合物纤维、人造丝、莎纶、氨纶纤维、硫磺、三醋酸纤维、乙烯基纤维、维尼纶纤维、羊毛等材料制成上述材料和类似材料的共同特征是它们由于与血液、尿液、粪便、医用消毒化合物、酒精等接触而易于染色或变色。共聚酯、聚醚、乙烯醋酸乙烯酯、碳氟化合物、聚酰胺、烯烃、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、乙醇、聚乙烯、氯化物、聚氟乙烯、聚偏二氯乙烯。

当在接缝处缝合或熔化在一起时，纺织品可以都是气密的，尽管底部内层也可以用于渗透，其中整个内层保持凉爽，并且没有气孔，织物将冷空气渗透到皮肤上，而不是迷你微小的气孔。顶层外部纺织品也可以使用相变织物，通过吸收热量并将其交换到纺织品底层冷却来控制温度，如NASA级材料。用于织物的其他材料，如碳纤维、碳凯夫拉尔混合纤维、玻璃纤维、柔性纤维、大麻、凯夫拉尔纤维等将是军用级的。其他外层可以是太阳能等。

在各种实施例中，背心顶层11、12的外部可通过粘合剂粘合、熔化或缝合到侧面板18上。可以有四分之一英寸到一英寸(1英寸)厚的侧面板18，该侧面板18用粘合剂粘合、熔化或缝合到工字梁式线圈冷却柱纺织品平台板50和/或工字梁式线圈冷却柱14上。柱14可以是将面板1的两个相对侧分开的结构构件，以允许相对侧之间的气流。工字梁线圈冷却柱14和侧板18可以用粘合剂粘合、熔化或缝合到底部内层15上。底部内层15可以使用渗透孔或小气孔16，其遍布于整个面板1，或者整个衬里用于氮气或冷空气皮肤的直接接触。侧面板18或其他面板入口可使用密封件19和再生管道20通道或类似物将空气加压到面板1或衬垫中，以便氮气或冷空气保持冷却。这可以通过利用连接到电池3的图表泵4来完成。空气被加压并从小孔13中渗出，或者可以通过气孔16从衬里15中吹出。无论使用哪种方法，另一侧都是密封的，以便冷空气吹到或渗透到用户的皮肤上。

图4是可以与本文所描述的各种可穿戴系统一起使用的热调节系统实施例的前视图，例如图1-3所示的系统，并使用多个珀耳帖设备5A和风扇。再生管道2可以延伸到人或动物需要空气供应的任何地方，以允许氮气或冷空气接触皮肤。如图所示，管道2可以终止于一个或更多个端部配件。在一些实施例中，管道2可以围绕主体延伸并重新连接到自身以形成用于再生使用其中空气的连续回路。再生管道2可以使用显示为端盖的端部配件8、显示为T型配件的分支配件9和弯管10，其可以由丙烯酸、铸造丙烯酸、CPVC、玻璃纤维、尼龙管、聚碳酸酯、聚乙烯、聚苯乙烯、硅树脂乙烯、聚丙烯、HDPE高密度聚丙烯、PTFE管、高密度交联聚乙烯或XLPE、碳纤维、碳凯夫拉尔混合纤维、玻璃纤维、亚麻纤维、大麻、其他合适的材料或其组合制成。

夹具7可以用于倒钩配件和基座，该基座可模压到背心或外部单元的复合物上。夹具7固定到再生管道2上，以在需要的地方提供冷却，否则再生管道2可以滑入布料通道中，或者用作管道并熔化、胶粘或缝合到背心上。夹具7还连接到迷你微型隔膜泵4和/或微型空气压缩机，例如具有8000-11000小时的连续使用等。

再生管道2使用压缩空气推动空气通过珀耳帖设备5A，珀耳帖设备5A使用正负能量，带有一个散热器、两块金属板和一个制造冰的风扇。固态制冷器可以用于或不用于冷却珀耳帖设备5A。珀耳帖设备5A具有气密的隐藏外壳，以允许压缩空气通过并吹送空气通过再生冷却管道2和/或面板1中的微孔。

一个或更多个电池3可以为系统供电。在一些实施例中，珀耳帖设备5A和隔膜泵4和/或空气压缩机安装到背心或外部单元，并可用于为系统供电。该系统可以由贝塔福特效应电池(betavoltaics)、光电、核电池、原子能、钠离子、锂离子、锂硫、纳米硅、太阳能供电，从wifi获取能量或连接到任何外部电源，包括电源、汽车适配器、任何固定设备或建筑结构的插头或插座、连接通用插座或插头的电源线。可以使用电池端子或直接连接到外部单元的电池，例如用于飞机、ATV、船、汽车、军用车辆、摩托车等。厚度从0.03毫米(mm)到200mm等的线可以使用氯化聚氨酯、ETFE、乙烯、FEP、玻璃纤维、海拉尔、氯丁橡胶、尼龙、PFA、plenum、聚氯乙烯、聚偏二氟乙烯、PTFE、半刚性PVC、橡胶、硅树脂、热塑性丁苯橡胶或热塑性弹性体来绝缘，用于所有部件线、盖和安装套管。

该系统包括微型隔膜泵4、5或用于空气和/或气体的迷你微型空气压缩机。泵4、5或压缩机可以是高压、高气压、无污染的介质传输、低噪音、小尺寸、低脉动、低功耗、高气密性的，可以以任何方向安装，内部开口，免维护，提供高达和超过43.5磅/平方英寸(PSIG)的压力、设置直流(DC)和无刷直流(BLDC)电机，可以使用可下载的软件等。隔膜泵4或压缩机由电池3供电。泵4、5可以具有连接到夹具7的倒钩或其他类型的配件。泵送的空气或气体穿过再生管道2，再生管道2穿过珀耳帖设备5A，将冷空气送过具有微孔的再生管道2，以便利用空气压力直接冷却到用户的皮肤上。在一些实施例中，泵5可以用预充罐系统5B、氮气发生系统5C和/或脉动管5D代替。

图5是可以与本文所描述的各种可穿戴系统一起使用并且使用气体罐34、冷冻箱6、计算机控制阀40和真空36的热调节系统实施例的前视图。图5的系统可以与例如图1和图2中所示的各种可穿戴热调节系统一起使用，例如添加到其中。

真空36可以在线添加，使用连接到调节器35和定量喷嘴的正负能量，和/或使用双端口输入/输出隔膜泵4或压缩机，使用预填充氮气罐34对系统加压。罐34穿过调节器35和隔膜真空泵4进入再生管道2，并且可以使用冷冻箱6或对系统加压，并且通过具有微孔的再生管道2提供冷却，以便用氮气直接对皮肤进行冷却，或者使用面板1(例如图3所示)利用服装纺织品或织物渗漏中的微孔进行冷却。

图6是可以与本文所描述的各种可穿戴系统一起使用并且使用斯特林迷你微型氮气发生器的热调节系统实施例的前视图。图6的系统可以与本文所描述的各种可穿戴热调节系统一起使用或添加到本文所描述的各种可穿戴热调节系统，例如图1和图2中所示的那些。

各种实施例中的迷你微型斯特林低温冷却器21使用馈通引脚并与状态器组件相互作用，状态器组件与连接到活塞组件的永磁体相互作用并导致活塞振荡。活塞的运动产生压力波，导致置换器组件移动。置换器杆将组件连接到一个平面弹簧上，该弹簧设计成在低温冷却器的工作频率下共振。低温冷却器的移动部件被封装在一个充满氦气的密封外壳中，这样消除了重新填充低温冷却器的需要。气体轴承技术利用活塞产生的压力波，通过单向阀汇集到活塞外径上的几个位置。同样的气体轴承技术也用在置换器上。这使得活塞和置换器保持在气缸的中心，实现无接触操作，并能够通过主动或被动平衡器减少长期振动。

当置换器运动导致大部分工作气体位于置换器和冷尖端之间时，实现冷却效果的关键是活塞和置换器之间的运动关系。活塞根据理想气体定律以及压力、体积和温度之间的关系使气体膨胀。这导致气体温度降低，随着温度降低，气体通过冷尖端吸收或提升热量，导致冷尖端温度也降低。当置换器运动导致位于置换器和活塞之间的工作气体运动时，活塞根据理想气体定律再次压缩气体。这导致气体温度升高，随着温度升高，气体通过热交换器将热量传递和排出到环境中。

置换器内部有一个称为再生器的结构。再生器交替储存和释放氦气的热量，以大幅增加循环。由于这个循环每秒发生66次，净效应是冷尖端的温度下降到负230摄氏度(-230℃)或40开尔文(40K)。

冷尖端装有一个钛夹具22，钛夹具22连接到具有倒钩尖端的钛漏斗23。倒钩尖端用夹具7连接到再生管道2上。再生管道2通过倒钩尖端连接到真空隔膜泵4的入口，并通过具有倒钩尖端的出口分散。如上所述，在本文所描述的热调节系统的各种实施例中，夹具7连接到再生管道2，以在人或动物需要空气供应以允许氮气或冷空气击中皮肤的任何地方延伸并提供冷却。

可穿戴的热调节系统可以是背心衬里，该背心衬里可以是包含整个背心内层的单件，或使用如图3所示的面板1，整个内衬可包含该面板。可以提供开/关开关40以便于操作，并且可以通过使用控制器/调节器迷你微型主板34来实现温度，例如，使用手机技术和软件根据用户的喜好来控制和提供冷却。

图7为使用多孔再生管道和固态制冷器面板33的可穿戴的热调节系统的实施例的前视图。图8是使用多孔再生管道的可穿戴的热调节系统的实施例的后视图。图9是热调节系统的前视图，该热调节系统可以与本文所描述的各种可穿戴系统一起使用，并且使用具有脉动指形冷冻器21A和恒温器39A的迷你低温冷却器。图9的系统可以添加到本文所描述的其他实施例的可穿戴的热调节系统，例如图7和图8中所示的那些。

如图9所示，可以使用带有脉动指形冷冻器21A的迷你微型低温冷却器。在各种实施例中，指形冷冻器21A可以适用于考虑寿命、振动和噪声的情况，这可以改善可穿戴的热调节系统的功能。在一些实施例中，迷你微型低温冷却器结合了柔性轴承移动磁体压缩机和活塞，而不是脉管指形冷冻器。脉冲管指形冷冻器的设计本质上是平衡的，因此振动低，同时不需要指形冷冻器中的移动质量，因此通过消除潜在的磨损机制提高了可靠性。

脉管低温冷却器是专门为被冷却对象对振动极度敏感的引用而开发的。脉管冷头中没有运动部件，这减少了冷却器-探测器界面处大多数扰动的影响。脉管低温冷却器能够产生并维持大约80K的探测器工作温度。没有移动部件的冷头和可靠的移动磁体柔性轴承压缩机的组合保证了这种冷却器类型的高可靠性。在一些实施例中，脉管低温冷却器具有移动磁体柔性轴承设计和检测器温度的闭环控制。

脉管低温冷却器的实施例的一些特征包括由线性电机驱动的双对置活塞、优化电机效率的紧凑磁路、没有移动部件的脉管冷头和/或适用于直接安装的高灵敏度探测器。

带有脉动指形冷冻器21A的迷你微型低温冷却器也称为脉管，可安装在固态手持式制冷器33或金属罩内。此外，第二固态制冷器33可用于容纳如图9所示的系统的附加部件。在一些实施例中，整个系统可以被一个或更多个固态制冷器33覆盖。此外，脉动指形冷冻器21A的入口和出口可以具有从针的尺寸到消防栓喷嘴的尺寸的空气入口，并且可以需要或不需要通风盖(未示出)。固态制冷器33也可以采取金属罩的形式，该金属罩可以具有宽范围的热传递特性，并且可以由不限于金属的各种材料制成。在一些实施例中，材料可以是单一材料、复合材料，或者是几层相似或不同的材料。这种材料可以包括钢或任何其他种类的金属、聚合物或碳基材料，或者通常用于最大化或最小化热传递的其他材料，例如绝缘材料。在一个实施例中，金属罩可以具有钢结构，该钢结构具有内部绝缘材料和外部材料，例如聚丙烯。在一些实施例中，绝缘材料将允许用户能够舒适地触摸金属罩的外部。

图10是可以与本文的各种系统一起使用的脉管21A的横截面图。如图9-10所示，冷尖端52可以容纳有钛倒钩配件49、黄铜尖端或可以与冷尖端52一起使用的类似配件。金属夹具7连接到无氧化物、高导电性的铜上，并通过夹具7连接到冷尖端52上。再生管道2可以连接到真空隔膜泵4的入口和可旋入再生器侧43的钛倒钩配件49上。夹具7可以连接到再生管道2上。脉管21A包括沿正电荷和负电荷的惰性线圈45、一个或更多个冷端热交换器42、一个或更多个热端热交换器44以及一个或多更个带正负电荷的热交换器47。

脉管21A通过振动产生极度寒冷的空气，并且在迷你微型低温冷却器51的内部具有缓冲空间46。冷尖端52让来自冷管41的冷空气释放到隔膜泵4的真空的入口中，并利用两个或更多个压力泵推出隔膜泵4。这允许从隔膜泵4中推出的压力比进入隔膜泵4中的压力更高，从而允许冷空气循环通过脉管21A，同时将冷空气吹出遍及背心的管道2中的气孔16。在所描述的热调节系统的各种实施例中，该系统可以使用具有真空泵4的回路系统。如上所述，该系统也可以使用微型空气压缩机4，其中压缩空气通过管道2流动，以延伸并在人或动物需要空气供应的任何地方提供冷却，从而允许低至-80K的冷空气冲击皮肤。热调节系统也连接到任何合适的电池3。

可穿戴的热调节系统可以是背心衬里，该背心衬里可以是包含整个背心内层的单件，如图7和图8所示，可以包含整个内衬。可以提供开/关开关40以便于操作。期望的温度可以通过使用控制器/调节器/温度传感器和迷你微型主板39来实现。主板39可以手动使用恒温器39A或手机技术和软件来根据用户的喜好控制和提供冷却。

对于本领域技术人员来说，对本公开中描述的实施方式的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文定义的一般原理可以应用于其他实施方式。因此，本公开不旨在限于本文所示的实施方式，而是符合与本文公开的权利要求、原理和新颖特征相一致的最宽范围。词语“示例”在本文中专门用于表示“用作示例、实例或说明”，除非另有说明，否则本文描述为“示例”的任何实施方式不一定被解释为优于或优于其他实施方式。

本说明书中在单独实现的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独实现或者以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可以在上面被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初被如此要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。

类似地，虽然图中以特定顺序描绘了操作，但不应理解为要求以所示特定顺序或顺序执行此类操作，或要求执行所有图示操作，以实现所需结果。此外，其他实施方式也在以下权利要求的范围内。在某些情况下，权利要求中所描述的动作可以以不同的顺序执行，并且仍能获得期望的结果。

本领域技术人员应理解，一般而言，本文使用的术语通常为“开放式”术语(例如，术语“包括”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包括”应解释为“包括但不限于”等)。本领域技术人员将进一步理解，如果打算引入特定数量的权利要求叙述，则这种意图将在权利要求中明确叙述，并且如果没有这种叙述，则不存在这种意图。例如，为了有助于理解，以下所附权利要求可以包含使用介绍性短语“至少一个”和“一个或更多个”来介绍权利要求叙述。然而，这种短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“a”或“an”引入的权利要求叙述将包含这种引入的权利要求叙述的任何特定权利要求限制为仅包含一个这种叙述的实施例，即使当同一权利要求包括引入短语“一个或更多个”或“至少一个”以及不定冠词例如“a”或“an”(例如，“a”和/或“an”通常应被解释为表示“至少一个”或“一个或更多个”)；这同样适用于用于介绍权利要求叙述的定冠词的使用。此外，即使明确列举了特定数量的引入的权利要求列举，本领域的技术人员也将认识到，这种列举通常应被解释为表示至少所列举的数量(例如，没有其他修饰语的“两个列举”的简单列举通常表示至少两个列举，或者两个或更多个列举)。此外，在类似于“A、B和C等中的至少一个”的约定的那些情况下一般来说，这种结构旨在使本领域技术人员理解惯例(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于具有单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。在类似于“A、B或C等中的至少一个”的约定的情况下一般来说，这种结构旨在使本领域技术人员理解惯例(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”将包括但不限于具有单独A、单独B、单独C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、和/或A、B和C一起等的系统)。本领域的技术人员将进一步理解，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，实际上任何表示两个或更多可选术语的分离词和/或短语都应该被理解为考虑包括一个术语、一个术语或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。

Claims (17)

1.一种可穿戴的热调节系统，包括：

可穿戴的服装；

一个或更多个珀耳帖设备，连接到所述可穿戴的服装；

一个或更多个管道，具有沿其长度方向的开口，每个管道从所述一个或更多个珀耳帖设备中的一个延伸并穿过要提供冷却的所述可穿戴的服装的相应区域；

泵，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为穿过一个或更多个所述珀耳帖设备并通过所述一个或更多个管道泵送空气；以及

电源，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为向所述一个或更多个珀耳帖设备和所述泵供电。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括与一个或更多个面板，流体连接到所述一个或更多个管道，所述面板包括一系列开口，并被配置为通过这些开口排出泵送的空气以提供冷却。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的系统，其中，所述可穿戴的服装是背心。

4.一种可穿戴的热调节系统，包括：

可穿戴的服装；

一个或多个珀耳帖设备，连接到所述可穿戴的服装；

一个或更多个面板，包括一系列开口，并被配置为通过这些开口排出泵送的空气以提供冷却；

泵，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为穿过一个或更多个所述珀耳帖设备并通过所述一个或更多个管道泵送空气；以及

电源，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为向所述一个或更多个珀耳帖设备和所述泵供电。

5.根据权利要求4所述的系统，还包括基本上覆盖所述可穿戴的服装的大部分表面区域的多个所述面板。

6.根据权利要求4-5中任一项所述的系统，还包括将所述一个或更多个面板流体连接到所述泵的管道。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的系统，其中，所述可穿戴的服装是背心。

8.一种可穿戴的热调节系统，包括：

可穿戴的服装；

一个或更多个微型斯特林低温冷却器，连接到所述可穿戴的服装；

一系列多孔管道和/或多孔板，与一个或更多个低温冷却器流体连接，其中，每个管道和/或多孔板延伸穿过要提供冷却的所述可穿戴的服装的相应区域；

真空隔膜泵，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为使得由所述一个或更多个低温冷却器进行热调节的空气移动通过每个管和/或面板；以及

电源，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为向所述一个或更多个低温冷却器和所述泵供电。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述可穿戴的服装是背心。

10.一种可穿戴的热调节系统，包括：

可穿戴的服装；

冷冻箱，连接到所述可穿戴的服装；

气罐，与所述冷冻箱流体连接；

一系列多孔管道和/或多孔板，与所述冷冻箱流体连接，其中，每个管道和/或多孔板延伸穿过要提供冷却的所述可穿戴的服装的相应区域；

真空隔膜泵，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为使得由所述冷冻箱进行热调节的空气移动通过所述管道和/或面板；以及

电源，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为向所述冷冻箱和所述泵供电。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述可穿戴的服装是背心。

12.根据权利要求1、2、4、5或8-11中任一项所述的系统，其中，所述可穿戴的热调节系统还包括：

微型低温冷却器，具有脉动冷指；以及

恒温器。

13.一种可穿戴的热调节系统，包括：

可穿戴的服装；

微型低温冷却器，具有脉动冷指，所述低温冷却器连接到所述可穿戴的服装；以及

一个或更多个管道，具有沿其长度方向的开口，每个管道从所述微型低温冷却器延伸并穿过要提供冷却的所述可穿戴的服装的相应区域。

14.根据权利要求13所述的系统，还包括恒温器。

15.根据权利要求13-14中任一项所述的系统，还包括泵，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为穿过所述低温冷却器并通过所述一个或更多个管道泵送空气。

16.根据权利要求15所述的系统，还包括电源，连接到所述可穿戴的服装，并被配置为向所述低温冷却器和/或所述泵供电。

17.根据权利要求4所述的系统，还包括冷却电源的固态制冷器。