JP2009511235A - 加熱水分補給システム - Google Patents

Abstract

本発明の方法及び携帯型水分補給システムが、バイトバルブとリザーバとに連結されている導管を有しうる。この導管とバイトバルブは、リザーバ内の液体を人間が摂取することを容易にする。このシステムは、さらに、液体が導管とバイトバルブとの中にある間にその液体が凍結することを防止するための能動加熱アセンブリも有しうる。この能動加熱アセンブリは、導管の温度を検出するための温度センサと、導管を加熱するための加熱要素と、導管の加熱を制御するための、温度センサと加熱要素とに接続されているコントローラとを有しうる。

Description

この非仮出願は、２００６年１０月１８日付けで出願された仮出願番号６０／７２７，４９９号の利益を主張する。

本発明の実施態様が一般的に水分補給パックに関する。さらに特に、この実施態様は加熱水分補給パックに関する。

ランニング、サイクリング、ロッククライミング、スキー、及び、ハイキングなどの持久力に基づいたスポーツ活動の最中に水分補給を続けることが、長い間にわたって運動選手の関心事であった。実際に、運動中における液体の摂取の失敗が運動遂行能力に悪影響を与える可能性があり、潜在的には深刻な健康上の問題の原因となる可能性がある。

運動中の液体の摂取を容易にする最近の進歩が、水分補給パックの進歩と流行とを引き起こしており、この水分補給パックは、個人の背中の上に装着されることが可能な袋部から液体をその個人が定期的に摂取することを可能にする。従来の形状構成では、チューブの一方の末端が、液体を収容するリザーバに取り付けられており、この場合に、個人が、ストローから飲む込む手順と同様の仕方でそのチューブの他方の末端から液体を飲み込む。このパックは特定の状況では適切であることが可能であるが、依然として改良の大きな余地が残っている。

例えば、１つの問題が、寒冷環境内において液体がチューブ内で凍結して水分補給パックを使用不可能にすることがあるということである。これは、大部分は、チューブの比較的に狭い内部を原因としており、このことがチューブを著しく凍結しやすくする。個人がチューブから液体を飲み込む回数が比較的に少ない状況では、液体の凍結がさらに高い頻度で生じる可能性がある。

本発明の実施態様の様々な利点が、次の詳説と添付されている特許請求項とを理解することによって、また、次の図面を参照することによって、当業者に明らかになるだろう。

本発明の実施態様では、携帯型の水分補給システムが、弁とリザーバとに連結されている導管を有している。この導管と弁により、リザーバ内の液体を人間が摂取することが容易となる。このシステムは、さらに、導管と弁との中に液体が存在する間にその液体が凍結することを防止するための能動加熱アセンブリも有している。この能動加熱アセンブリは、導体及び／又は導体内の液体の温度を検出するための温度センサと、導管を加熱するための加熱要素と、導管の加熱を制御するための、温度センサと加熱要素とに接続されているコントローラとを有しうる。一実施態様では、このコントローラは、マイクロプロセッサと、直流（ＤＣ）電源などの電源とを有する。別の具体例では、能動加熱アセンブリは、操作又は破壊される時に熱を発生する化学パック解決策を含むことがある。どちらの具体例においても、能動加熱アセンブリは、単に断熱体で既存の熱を閉じ込めるだけではなく、１つの形態のエネルギーを熱に変換することが可能である。

次に図１Ａと図１Ｂとを参照すると、携帯型の水分補給システム１００の一例が示されている。この水分補給システム１００は、水、電解質交換飲料、ジュース等の液体を搬送するための搬送装置２０を使用することが可能であり、運動選手又は他の個人が水分補給状態を保つために使用されるだろう。図示されている水分補給システム１００の搬送装置２０は１対のショルダーストラップ１０２、１０４を有し、したがって、個人の背中の上に着用されるように形状構成されている。このショルダーストラップ１０２、１０４は、それぞれに男性用／女性用ストラップ２２、２４を有してもよく、この場合にストラップ２２、２４は、水分補給システム１００の着用者に「とまり」ばめ（snug fit）を提供するように連結されてもよい。ショルダーストラップ１０２、１０４は、さらに連結バックル（tie buckle）２６、２８を含んでもよく、この連結バックル２６、２８は、嵌合をさらに改善するために搬送装置２０上の対応する留め具（tie）（図示されていない）と嵌合させられるだろう。単一のストラップ又は胴部装着型の形状構成などの他の装着及び／又は搬送方法も使用されるだろう。

システム１００は、さらに、リザーバ（図示されていない）内の液体を人間が摂取することを容易にするためにそのリザーバに連結されている導管１０６も有することが可能である。図示されている具体例では、導管１０６の自由末端が、個人が自分の口の中に挿入することが可能であるバイトバルブ１０８を有し、この場合に、弁１０８を噛むことが液体が導管１０６の中を通って吸い出されることを可能にする。ショルダーストラップの一方が、使用を容易にするために、導管１０６の自由末端を個人の前部に引き回すために使用されることが可能である。例えば、ショルダーストラップ１０４が、導管１０６を引き回すための通路及び／又はポケットを有する形で示されている。

図示されている水分補給システム１００は、さらに、液体が導管１０６とバイトバルブ１０８との中に存在する間にその液体が凍結することを防止するための能動加熱アセンブリも有する。したがって、水分補給システム１００は、特に寒冷環境内で有効である。能動加熱アセンブリは、導管１０６の温度を検出するために導管１０６に連結されている温度センサ（図示されていない）と、導管１０６を加熱するための例えばマイラー（登録商標）などの基体の中に埋め込まれているニクロム加熱ワイヤ又は他の抵抗性材料などの加熱要素（図示されていない）と、導管１０６及び／又はバイトバルブ１０８の中の液体の加熱を制御するための、温度センサと加熱要素とに接続されているコントローラ１１０とを有している。図示されている実施形態では、コントローラ１１０は、コネクタ１１４と、織物ストリップ１１２内に収容されている銅ワイヤ対とを経由して、加熱要素に接続されている。コントローラ１１０は、ＤＣ電源（例えば、４つのＡＡ乾電池）などの電源と共に、成形プラスチック製の電子回路ケース１１６の中に収容されているだろう。

導管１０６は、さらに、例えばPolyguardを含む断熱スリーブ１１８によって断熱されていてもよい。このスリーブ１１８は、そのスリーブ１１８の内側層と外側層との間に配置されている加熱要素と共に縫い合わされてもよく、又は、加熱要素が導管１０６と直接的に接触する形でスリーブ１１８内の内径の中に配置されてもよい。図示されている実施形態は、さらに、搬送装置２０の底部の内側縫い目の中に断熱スリーブ１１８を締め付け固定するためのウェブつなぎ網（web tether）３０も有する。一例では、このウェブつなぎ網３０は長さ約１０ｃｍかつ直径約１５ｍｍである。

図２は、液体を収容するリザーバ１２２がより明瞭に見てとれる完全に組み立てられた携帯型水分補給システム１２０を示す。ショルダーストラップ１０４は、水分補給システム１２０の前部部分に弁１０８を引き回すジッパ付きの通路３８を有することが可能である。図示されているリザーバ１２２は、ジッパ付きのフラップ３４を有する保護ポケット３２内に収容されており、このジッパ付きのフラップ３４は開いた状態で示されている。保護ポケット３２も加熱されることが可能である。さらにコントローラ１２６がより小さい保護ポケット１２４の中に挿入されることも可能であるということが見てとれる。水分補給システム１２０は、さらに、上述した断熱スリーブ１１８の内径の中を通って延びている導管１０６を有するだろう。この例では、システム１２０は、さらにインジケータ１２８も有し、このインジケータ１２８は、マルチカラーＬＥＤであってもよく、この場合にインジケータ１２８はシステム１２０の様々な状態条件を個人に知らせることが可能である。例えば、インジケータ１２８は、電池寿命の残量を知らせるために使用されることも可能である。インジケータ１２８のための採用可能な機能設定が次の表１に示されている。

図３Ａは、温度センサ１３２とインジケータ１３４との動作がより明瞭に見てとれる携帯型水分補給システム１３０のさらに別の具体例を示す。特に、スリーブ１１８の一部分と、加熱要素（図示されていない）と、導管１３６とが、通路３８内に配置されており、図示されている温度センサ１３２は、温度測定値を得るために導管１３６の外側表面に隣接して配置されており、かつ／又は、この外側表面に連結されている。あるいは、この代わりに、温度センサ１３２は導管１０６内に配置されるか、又は、システム１３０内の他の場所に配置されてもよいが、図示されている配置が最も効果的で実際的であるだろう。コントローラ１１０は、上述したように、電気コネクタ１１４を経由して加熱要素（図示されていない）に着脱自在に接続されている。コントローラ１１０は、さらに、コネクタ１１４及び／又は電気コネクタ３６を経由して温度センサ１３２とインジケータ１２８とに着脱自在に接続されてもよい。表１３８は、システム１３０の有効性を示す試験結果の一例を示す。例えば、特定の温度では、断熱されていない導管がわずか６分後に凍結することがあるが、一方、図示されている導管１３６とヒータ（すなわち、「TNF HTR」の実施形態）により、凍結まで５０分間よりも長い時間にわたって持続させることができる。

さて、図４Ａ〜４Ｄを参照すると、これらの図には、コントローラ蓋４０と電池室蓋４２とを有する密閉箱４４を有するコントローラ１４０の一例が示されている。このコントローラ１４０は、このコントローラ１４０をオン／オフするためのスイッチ１４２と、このコントローラ１４０がオンであるかオフであるかを示すためのＬＥＤ１４４とを有してもよい。図５の断面図は、コントローラ１４０が電池１４６などの電源とマイクロプロセッサ回路１４８とを有しうることを示す。マイクロコントローラ回路１４８は、マイクロプロセッサ（図示されていない）を有してもよく、このマイクロプロセッサは、温度センサからの温度信号を受け取って、固定されているか又は可変的／プログラム可能であってよい閾値に対してこの温度信号を比較し、閾値が超えられる場合に、電池１４６からの電流を加熱要素に送る／スイッチする。このマイクロコントローラ回路１４８は、さらに、必要な動作電圧及び電流を得るために必要とされる抵抗器やコンデンサ等の様々な他の電気部品を有しうる。

図６は、導管１０６内の液体が能動加熱アセンブリによって断熱されかつ作用を受けるように能動加熱アセンブリの内径の中を通って延びている導管１０６の横断面図を示す。したがって、図示されている具体例では、加熱要素４６がスリーブの内径内に配置されておりかつ導管１０６に直接的に接触している。特に、加熱要素４６は導管１０６の周囲に巻き付けられることが可能であり、この場合に、図示されている具体例では、加熱要素４６は、テープなどの基体の中に入れられている、配列された複数のニクロムワイヤである。このテープは、複数回の使用の後でさえ導管１０６の均一な加熱を確実なものにするように加熱要素４６のワイヤを固定化するために使用されることが可能である。加熱要素４６は、ナイロン（登録商標）４８などの防水性で通気性の織物の層に入れられていることが可能である。図示されているナイロン（登録商標）４８は高度の防水性を有し、錆／酸化に対する追加の保護を加熱要素４６に提供する。ナイロン（登録商標）４８の層には、約３ｍｍ（約１／８インチ）の厚さである開放気泡発泡体５０の層が詰めてあってもよい。図示されている発泡体５０の層は、そのアセンブリをより柔軟にし、かつ、より大きい体積を提供する。発泡体５０は、約６ｍｍ（約１／４インチ）の厚さであることが可能な断熱材５２の層によって取り囲まれていてもよい。この断熱材５２は、空気を閉じ込めて加熱要素からのより高い保護を実現する微細な繊維を有することが可能である。図示されている具体例では、繊維５４の層は絶縁材５２の層の周囲に巻き付けられている。この結果が、導管１０６内の液体を凍結させないことにおいて極めて有効であるアセンブリ１５０である。アセンブリ１５０は、その他の層で導管１０６を包むことによって製造されることが可能である。

図７Ａ〜７Ｃは、導管に熱を供給するために使用されることが可能な加熱要素１５２を示す。特に、加熱要素１５２は、テープ１５６などの基体の中に入れられている、配列された複数のワイヤ１５４を有することができ、この場合にテープ１５６はワイヤ１５２を固定化する。ワイヤ１５２は、１対の導体１５８を経由して上述したコントローラなどのコントローラに電気的に接続されることが可能であり、この場合にコントローラは、温度センサからの温度測定値に基づいてワイヤ１５２を通して電流を供給すべきか否かと、どれだけ多くの電流を供給すべきかを決定する。

次に図８を参照すると、水分補給パックの供給導管を加熱する方法１６０が示されている。この方法１６０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及び、これらの組み合わせを使用して実現されるだろう。例えば、方法１６０は、プロセッサによって実行される時に水分補給パックの供給導管とバイトバルブとの中の液体を加熱する働きをする命令セットとして具体化されるだろう。この命令は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ等の機械読取り可能媒体の中に記憶されるだろう。あるいは、この代わりに、方法１６０は、電子機器産業で一般的に使用されている埋め込みマイクロコントローラ内の固定機能性ハードウェアとして実現されてもよい。

処理ブロック１６２では、人間がリザーバ内の液体を摂取することを容易にする導管の温度が検出される。ブロック１６４が、閾値に対してその温度を比較することを実現する。ブロック１６６において閾値が超えられていることが判定されると、ブロック１６８が、導管に隣接して配置されており及び／又は導管に連結されている加熱要素を駆動することを実現する。

「連結されている（coupled）」、「取り付けられている（attached）」、「接続されている（connected）」、及び、「隣接して配置されている（disposed adjacent）」などの術語が、当該の構成要素の相互間の直接的又は間接的なあらゆるタイプの関係を意味するために本明細書で使用されており、電気的接続、機械的連結、無線周波数（ＲＦ）的接続、遠隔的接続、光学的接続、又は、他の接続に当てはまるだろう。これに加えて、術語「第１の」、「第２の」等が、本明細書においては、単に説明を容易にするためだけに使用されており、何らかのタイプの時間的な関係又は発生順の関係を必ずしも意味しているわけではない。

当業者は、上述の説明から、本発明の実施形態の広範な技術が様々な形態で実施されることが可能であるということを理解するだろう。したがって、本発明の実施形態が本発明の特定の具体例に関連付けて説明されてきたが、図面と詳説と後続の特許請求項との検討に基づいて他の変型が当業者に明らかになるので、本発明の実施形態の真の範囲がこうした特定の具体例に限定されてはならない。

図１Ａは、本発明の実施形態による水分補給パックの一例の切り抜き図である。 図１Ｂは、本発明の実施形態による水分補給パック加熱システムの一例の拡大図である。 図２は、本発明の実施形態による水分補給パックの一例の説明図である。 図３Ａは、本発明に実施形態による水分補給パックの液体供給部分の一例の斜視図である。 図３Ｂは、本発明の実施形態による試験結果の一例の図表である。 図４Ａは、本発明の実施形態による電池パックの一例の複数の図である。 図４Ｂは、本発明の実施形態による電池パックの一例の複数の図である。 図４Ｃは、本発明の実施形態による電池パックの一例の複数の図である。 図４Ｄは、本発明の実施形態による電池パックの一例の複数の図である。 図５は、図４の線５−５に沿って採られた断面図である。 図６は、本発明の実施形態によるホースアセンブリの一例の断面図である。 図７Ａは、本発明の実施形態による加熱ワイヤアセンブリの一例の平面図である。 図７Ｂは、本発明の実施形態による加熱ワイヤアセンブリの近位末端の一例の拡大平面図である。 図７Ｃは、本発明の実施形態による加熱ワイヤアセンブリの遠位末端の一例の拡大平面図である。 図８は、本発明の実施形態による水分補給パックの供給導管を加熱する方法の一例の流れ図である。

Claims (21)

1. 携帯型の水分補給システムにおいて、
   第１の袋部と、第２の袋部と、第１のショルダーストラップと、第２のショルダーストラップとを有し、かつ前記第１のショルダーストラップは通路を有する搬送装置と、
   前記第１の袋部の中に配置されているリザーバと、
   前記リザーバに連結されている近位末端を有する導管と、
   前記導管の遠位末端に連結されているバイトバルブと、
   温度測定値を生じさせるための温度センサと、
   内径を有する加熱要素であって、前記導管は前記加熱要素の前記内径の中を通って延びており、前記加熱要素の一部分と前記導管は前記通路内に配置されており、かつ前記バイトバルブは前記水分補給システムの前部部分に位置している、加熱要素と、
   前記第２の袋部の中に配置されており、かつ前記温度測定値に基づいて前記加熱要素を制御するコントローラとを備えている、携帯型の水分補給システム。
2. 前記加熱要素は、基体に連結されている抵抗性材料を有する請求項１に記載のシステム。
3. 前記基体はテープを有し、前記加熱要素は、前記テープ内に入れられている、配列された複数のワイヤを有している請求項２に記載のシステム。
4. 内径を有する断熱スリーブをさらに有し、前記加熱要素は前記断熱スリーブ内に配置されており、前記導管は前記断熱スリーブの前記内径の中を通って延びている請求項１に記載のシステム。
5. 前記断熱スリーブは、
   防水性で通気性の織物の第１の層と、
   前記第１の層に隣接して配置されている詰め物の層と、
   前記詰め物の層に隣接して配置されている断熱材の層と、
   前記断熱材の層に隣接して配置されている防水性で通気性の織物の第２の層とを有し、請求項４に記載のシステム。
6. 前記温度センサは前記導管の外側表面に隣接して配置されている請求項１に記載のシステム。
7. 前記コントローラは、
   直流電源と、
   前記温度測定値に基づいて前記加熱要素に前記直流電源からの電流を切り換えるためのマイクロプロセッサ回路と、
   直流電源の電池寿命と前記コントローラの電源投入状態の少なくとも一方を表示するインジケータとを有している請求項１に記載のシステム。
8. 前記マイクロプロセッサ回路は電気コネクタを経由して前記インジケータに着脱自在に接続されている請求項７に記載のシステム。
9. 前記コントローラは、電気コネクタを経由して前記加熱要素と前記温度センサとに着脱自在に接続されている請求項１に記載のシステム。
10. 携帯型水分補給システムにおいて、
    弁とリザーバとに連結されている導管であって、前記導管と前記弁が前記リザーバ内の液体を人間が摂取することを容易にする、導管と、
    前記液体が前記導管と前記弁との中にある間に前記液体が凍結することを防止するための能動加熱アセンブリとを備えているシステム。
11. 前記能動加熱アセンブリは、
    温度測定値を生じさせるための温度センサと、
    前記導管に隣接して配置されている加熱要素と、
    前記温度測定値に基づいて前記加熱要素を制御するためのコントローラとを有している請求項１０に記載のシステム。
12. 前記加熱要素は、内径を有する基体に連結されているワイヤを有し、前記導管は前記基体の前記内径の中を通って延びている請求項１１に記載のシステム。
13. 内径を有する断熱スリーブをさらに有し、前記基体は前記断熱スリーブ内に配置されており、前記導管は前記断熱スリーブの前記内径の中を通って延びている請求項１２に記載のシステム。
14. 前記温度センサは前記導管の外側表面に隣接して配置されている請求項１１に記載のシステム。
15. 前記コントローラは、
    直流電源と、
    前記温度測定値に基づいて前記加熱要素に前記直流電源からの電流を切り換えるためのマイクロプロセッサ回路と、
    前記直流電源の電池寿命と前記コントローラの電源投入状態の少なくとも一方を表示するインジケータとを有している請求項１１に記載のシステム。
16. 前記マイクロプロセッサ回路は電気コネクタを経由して前記インジケータに着脱自在に接続されている請求項１５に記載のシステム。
17. 前記コントローラは、電気コネクタを経由して前記加熱要素と前記温度センサとに着脱自在に接続されている請求項１０に記載のシステム。
18. 袋部と通路付きショルダーストラップとを有する搬送装置をさらに有し、前記リザーバは前記袋部内に配置されており、前記導管は前記通路の中を通って前記システムの前部部分に延びている請求項１０に記載のシステム。
19. リザーバ内の液体を人間が摂取することを容易にする水分補給パック導管の温度を測定する段階と、
    前記温度を温度閾値に対して比較する段階と、
    前記温度閾値が超えられる場合に、前記導管に隣接して配置されている加熱要素を駆動する段階とを備えている方法。
20. 前記温度閾値が固定されている請求項１８に記載の方法。
21. 前記温度閾値が可変的である請求項１８に記載の方法。

Images