JP2021132689A - Human body cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は人体を冷却する人体冷却装置に関する。 The present disclosure relates to a human body cooling device that cools the human body.
人体を冷却する人体冷却装置が知られている。例えば特許文献1には、凍結したペットボトルの内容物により手を冷却する技術が記載されている。特許文献2には、密閉容器内の圧力を−20mmHg〜−80mmHgに減圧し、密閉容器内に配置された手や足を冷却する技術が記載されている。
A human body cooling device that cools the human body is known. For example,
人体冷却装置に対しては人体を効率的に冷却することが期待される。 It is expected that the human body will be cooled efficiently with respect to the human body cooling device.
本開示の人体冷却装置は体肢の被冷却部位を冷却する冷却部と、前記体肢における前記被冷却部位よりも体幹に近い被加圧部位を加圧する加圧部とを備える。 The human body cooling device of the present disclosure includes a cooling unit that cools a cooled portion of a body limb and a pressurizing portion that pressurizes a pressurized portion of the limb that is closer to the trunk than the cooled portion.
本開示の人体冷却装置によれば、人体を効率的に冷却できる。 According to the human body cooling device of the present disclosure, the human body can be cooled efficiently.
(人体冷却装置の形態の例示)
人体冷却装置は体肢の被冷却部位を冷却する冷却部と、前記体肢における前記被冷却部位よりも体幹に近い被加圧部位を加圧する加圧部とを備える。
(Example of the form of the human body cooling device)
The human body cooling device includes a cooling unit that cools a cooled portion of the body limb and a pressurizing portion that pressurizes a pressurized portion of the body limb that is closer to the trunk than the cooled portion.
上記人体冷却装置によれば、被加圧部位が加圧部により加圧される。被加圧部位が加圧された状態では、被冷却部位から心臓に繋がる静脈の血流量が減少し、被冷却部位内の血液量が増加しやすい。被冷却部位の血液量が多い状態では、被冷却部位の血液と冷却部との熱交換が促進されやすい。これは被冷却部位を効率的に冷却することに寄与する。 According to the human body cooling device, the pressurized portion is pressurized by the pressurized portion. When the pressurized part is pressurized, the blood flow rate of the vein connecting the cooled part to the heart decreases, and the blood volume in the cooled part tends to increase. When the amount of blood in the cooled portion is large, heat exchange between the blood in the cooled portion and the cooled portion is likely to be promoted. This contributes to efficiently cooling the part to be cooled.
前記人体冷却装置の一例では、前記冷却部は前記被冷却部位に含まれる手を冷却し、前記加圧部は前記被加圧部位に含まれる腕を加圧する。 In an example of the human body cooling device, the cooling unit cools the hand included in the cooled portion, and the pressurizing portion pressurizes the arm included in the pressurized portion.
上記人体冷却装置によれば、手が効率的に冷却される。 According to the human body cooling device, the hands are efficiently cooled.
前記人体冷却装置の一例では、前記加圧部は被加圧部位に含まれる手首を加圧する。 In an example of the human body cooling device, the pressurized portion pressurizes the wrist included in the pressurized portion.
上記人体冷却装置によれば、加圧部により手首が加圧された場合、被冷却部位の静脈の血流量が減少しやすい。 According to the above-mentioned human body cooling device, when the wrist is pressurized by the pressurizing portion, the blood flow rate of the vein of the cooled portion tends to decrease.
前記人体冷却装置の一例では、前記冷却部は前記被冷却部位に含まれる足を冷却し、前記加圧部は前記被加圧部位に含まれる脚を加圧する。 In an example of the human body cooling device, the cooling unit cools the foot included in the cooled portion, and the pressurized portion pressurizes the leg included in the pressurized portion.
上記人体冷却装置によれば、足が効率的に冷却される。 According to the human body cooling device, the feet are efficiently cooled.
前記人体冷却装置の一例では、前記加圧部は被加圧部位に含まれる足首を加圧する。 In an example of the human body cooling device, the pressurized portion pressurizes the ankle included in the pressurized portion.
上記人体冷却装置によれば、加圧部により足首が加圧された場合、被冷却部位の静脈の血流量が低下しやすい。 According to the above-mentioned human body cooling device, when the ankle is pressurized by the pressurizing portion, the blood flow rate of the vein of the cooled portion tends to decrease.
前記人体冷却装置の一例では、前記加圧部を制御する制御部をさらに備える。 In an example of the human body cooling device, a control unit that controls the pressurizing unit is further provided.
上記人体冷却装置によれば、加圧部により被加圧部位が適切に加圧される。 According to the human body cooling device, the pressurized portion is appropriately pressurized by the pressurized portion.
前記人体冷却装置の一例では、前記制御部は前記体肢を含む人体の状態に応じて前記加圧部を制御する。 In an example of the human body cooling device, the control unit controls the pressurizing unit according to the state of the human body including the limbs.
上記人体冷却装置によれば、被冷却部位の血液量に関連する被加圧部位の加圧の程度が人体の状態に応じて制御されることにより、被冷却部位が人体の状態に応じて冷却されやすくなる。 According to the above-mentioned human body cooling device, the degree of pressurization of the pressurized part related to the blood volume of the cooled part is controlled according to the state of the human body, so that the cooled part is cooled according to the state of the human body. It becomes easy to be done.
前記人体冷却装置の一例では、前記制御部は前記加圧部が前記被加圧部位を加圧する状態において前記冷却部が前記被冷却部位を冷却するように前記加圧部および前記冷却部を制御する。 In an example of the human body cooling device, the control unit controls the pressurizing unit and the cooling unit so that the cooling unit cools the cooled portion while the pressurizing unit pressurizes the pressurized portion. do.
上記人体冷却装置によれば、被冷却部位が効率的に冷却される。 According to the human body cooling device, the part to be cooled is efficiently cooled.
前記人体冷却装置の一例では、前記加圧部の圧力は10mmHg以上である。 In an example of the human body cooling device, the pressure of the pressurizing unit is 10 mmHg or more.
加圧部の圧力が10mmHg以上である場合、被冷却部位から心臓に繋がる静脈が強く加圧されやすい。 When the pressure of the pressurizing portion is 10 mmHg or more, the vein connecting the cooled portion to the heart is likely to be strongly pressurized.
前記人体冷却装置の一例では、前記加圧部の圧力は50mmHg以下である。 In an example of the human body cooling device, the pressure of the pressurizing unit is 50 mmHg or less.
加圧部の圧力は50mmHg以下である場合、心臓から被冷却部位に繋がる動脈が強く加圧されにくい。 When the pressure of the pressurizing portion is 50 mmHg or less, the artery connecting the heart to the site to be cooled is not strongly pressurized.
(実施の形態1)
図1に示される人体冷却装置10は人体を冷却する。人体冷却装置10の形態について例示する。第1例では、人体冷却装置10は人体冷却装置10を装着したユーザが活動できるように構成される。第2例では、人体冷却装置10は人体に装着される部分と、任意の場所に設置される部分とを備える。人体冷却装置10を装着したユーザは設置部の周囲に滞在し、人体冷却装置10を利用する。ユーザの活動の例として、歩行、スポーツ、および、日常生活の種々の行為等が挙げられる。
(Embodiment 1)
The human
人体冷却装置10は冷却部100および加圧部200を備える。冷却部100は体肢の被冷却部位を冷却するように構成される。加圧部200は体肢の被加圧部位を加圧するように構成される。被加圧部位は体肢における被冷却部位とは異なる部位である。一例では、被加圧部位は体肢における被冷却部位よりも体幹に近い部位である。体肢は左右の上肢および左右の下肢を含む。上肢は腕および手を含む。腕は上腕および前腕を含む。前腕は手首を含む。下肢は脚および足を含む。脚は大腿および下腿を含む。下腿は足首を含む。
The human
冷却部100は冷却機能部110を含む。冷却機能部110は被冷却部位との間の熱交換により被冷却部位を冷却する。一例では、冷却機能部110は、右手、左手、右足、および、左足の少なくとも1箇所を含む被冷却部位を冷却するように構成される。
The
被冷却部位に関する冷却機能部110の構成について例示する。第1例では、冷却部100は1つの冷却機能部110を含む。1つの冷却機能部110は右手、左手、右足、および、左足のうちの1箇所、または、2箇所以上に対応するように構成される。第2例では、冷却部100は2つの冷却機能部110を含む。2つの冷却機能部110は右手および左手の組、右足および左足の組、右手および右足の組、左手および左足の組、右手および左足の組、または、左手および右足の組に対応するように構成される。第3例では、冷却部100は3つの冷却機能部110を含む。3つの冷却機能部110は右手、左手、右足、および、左足のうちの3箇所に対応するように構成される。第4例では、冷却部100は4つの冷却機能部110を含む。4つの冷却機能部110は右手、左手、右足、および、左足のそれぞれに対応するように構成される。
An example will be given of the configuration of the
冷却機能部110は例えば冷却材料および温度調節ユニットの少なくとも1つを含む。冷却材料は例えば液体または気体を含む。冷却材料は例えば熱伝達性および流動性に優れる。温度調節ユニットは電気エネルギの供給を受けて動作する。温度調節ユニットは例えば熱電変換素子を用いて被冷却部位を冷却する。
The
冷却部100は装着部120をさらに含む。装着部120は被冷却部位に装着される。装着部120は本体121を含む。本体121は被冷却部位に装着できるように構成される。本体121は例えば被冷却部位への装着に適した柔軟性を有する材料により構成される。本体121は被冷却部位に応じた形態を有する。本体121は例えばハンドウェアまたはフットウェア等の形態を取り得る。ハンドウェアの例として、グローブ等が挙げられる。フットウェアの例として、シューズおよびソックス等が挙げられる。冷却機能部110は本体121に設けられる。冷却機能部110と本体121との関係について例示する。第1例では、冷却機能部110は本体121に対して着脱できるように構成される。第2例では、冷却機能部110は本体121に固定される。
The
装着部120は固定部122をさらに含む。固定部122は本体121に設けられる。固定部122は本体121を被冷却部位に固定する固定状態、および、本体121を被冷却部位に固定しない非固定状態を取り得る。固定部122の状態は例えばユーザにより選択される。固定部122は例えば面ファスナを含む。
The mounting
装着部120が被冷却部位に装着された状態では、冷却機能部110は被冷却部位を冷却できるように被冷却部位に隣接する。一例では、装着部120は保護部123をさらに含む。保護部123は冷却機能部110が被冷却部位に直接的に接触しないように、被冷却部位を冷却機能部110から保護する。装着部120が被冷却部位に装着された状態では、保護部123は冷却機能部110と被冷却部位との間に配置される。保護部123を構成する材料の例として、天然繊維および化学繊維等が挙げられる。天然繊維の例として、綿および毛等が挙げられる。化学繊維の例として、ポリエステルおよびナイロン等が挙げられる。好ましい例では、保護部123を構成する材料は伸縮性を有する。保護部123が高い伸縮性を有する場合、装着部120が被冷却部位に装着された状態において保護部123と被冷却部位との密着性が高くなる。
When the mounting
加圧部200は加圧機能部210を含む。加圧機能部210は被加圧部位を加圧し、被加圧部位の血流量を調整する。一例では、加圧機能部210は、右腕、左腕、右脚、および、左脚の少なくとも1箇所を含む被加圧部位を加圧するように構成される。
The pressurizing
被加圧部位に関する加圧機能部210の構成について例示する。第1例では、加圧部200は1つの加圧機能部210を含む。1つの加圧機能部210は右腕、左腕、右脚、および、左脚のうちの1箇所、または、2箇所以上に対応するように構成される。第2例では、加圧部200は2つの加圧機能部210を含む。2つの加圧機能部210は右腕および左腕の組、右脚および左脚の組、右腕および右脚の組、左腕および左脚の組、右腕および左脚の組、または、左腕および右脚の組に対応するように構成される。第3例では、加圧部200は3つの加圧機能部210を含む。3つの加圧機能部210は右腕、左腕、右脚、および、左脚のうちの3箇所に対応するように構成される。第4例では、加圧部200は4つの加圧機能部210を含む。4つの加圧機能部210は右腕、左腕、右脚、および、左脚のそれぞれに対応するように構成される。
The configuration of the pressurizing
加圧機能部210は例えば締付手段および押圧手段の少なくとも1つを含む。締付手段の例として、エアバッグユニットおよびワイヤユニットが挙げられる。エアバッグユニットはエアバッグ、および、エアバッグ駆動部を含む。エアバッグ駆動部は電気エネルギの供給を受けて動作する。エアバッグ駆動部はエアバッグに関するエアの供給および排出を制御する。エアバッグの動作状態はエアバッグ駆動部により制御される。エアバッグは被加圧部位を加圧する加圧状態、および、被加圧部位を加圧しない非加圧状態を取り得る。ワイヤユニットはワイヤ、および、ワイヤ駆動部を含む。ワイヤ駆動部は電気エネルギの供給を受けて駆動する。ワイヤ駆動部はワイヤの張力を制御する。ワイヤは被加圧部位を加圧する加圧状態、および、被加圧部位を加圧しない非加圧状態を取り得る。
The pressurizing
押圧手段の例として、電動アクチュエータが挙げられる。電動アクチュエータは運動部および駆動部を含む。駆動部は電気エネルギの供給を受けて駆動する。駆動部は運動部の直線運動または回転運動を制御する。運動部の動作状態は駆動部により制御される。運動部は被加圧部位を加圧する加圧状態、および、被加圧部位を加圧しない非加圧状態を取り得る。 An electric actuator can be mentioned as an example of the pressing means. The electric actuator includes a moving part and a driving part. The drive unit is driven by receiving the supply of electric energy. The drive unit controls the linear motion or rotational motion of the moving unit. The operating state of the moving unit is controlled by the driving unit. The moving part can take a pressurized state in which the pressurized portion is pressurized and a non-pressurized state in which the pressurized portion is not pressurized.
加圧部200は装着部220をさらに含む。装着部220は被加圧部位に装着される。装着部220は本体221を含む。本体221は被加圧部位に装着できるように構成される。本体221は例えば被加圧部位への装着に適した柔軟性を有する材料により構成される。本体221は例えばカフの形態を取り得る。加圧機能部210は本体221に設けられる。加圧機能部210と本体221との関係について例示する。第1例では、加圧機能部210は本体221に対して着脱できるように構成される。第2例では、加圧機能部210は本体221に固定される。
The pressurizing
装着部220は固定部222をさらに含む。固定部222は本体221に設けられる。固定部222は本体221を被加圧部位に固定する固定状態、および、本体221を被加圧部位に固定しない非固定状態を取り得る。固定部222の状態は例えばユーザにより選択される。固定部222は例えば面ファスナを含む。
The mounting
装着部220は調節部223をさらに含む。装着部220が被加圧部位に装着された状態では、加圧機能部210は被加圧部位を加圧できるように被加圧部位に隣接する。加圧機能部210が動作することにより被加圧部位が加圧される。調節部223は被加圧部位と加圧機能部210との密着性を高めながら、被加圧部位に加えられる圧力が過度に強くならないように加圧機能部210の状態を調節する。調節部223は例えば板状のプラスチックを含む。板状のプラスチックは例えば被加圧部位の形状に合うように湾曲した形状を取り得る。この形状では、ユーザが装着部220を被加圧部位に装着しやすくなる。
The mounting
一例では、人体冷却装置10は接続部300をさらに備える。接続部300は人体冷却装置10を構成する要素同士を機械的または電気的に接続する。接続部300は例えば人体冷却装置10の利便性等が向上するように人体冷却装置10を構成する要素同士を機械的に接続する。
In one example, the human
一例では、人体冷却装置10は制御部400をさらに備える。制御部400は例えば電子部品を含むコントロールユニットである。一例では、制御部400はハウジング410、コントローラ420、および、ユーザインタフェース430を含む。コントローラ420はハウジング410内に設けられる。コントローラ420は例えばプロセッサを含む。コントローラ420は制御対象に電気的に接続される。コントローラ420は制御対象に信号を送信する。コントローラ420は人体冷却装置10に設けられる制御対象を制御する。制御対象には例えば冷却部100および加圧部200の少なくとも1つが含まれる。
In one example, the human
ユーザインタフェース430はユーザが利用できるようにハウジング410の外部に設けられる。ユーザインタフェース430は入力機器および出力機器の少なくとも1つを含む。入力機器は例えばスイッチを含む。出力機器は例えばディスプレイを含む。ユーザインタフェース430はコントローラ420に電気的に接続される。入力機器はコントローラ420に入力信号を送信する。コントローラ420は出力機器に出力信号を送信する。
The
一例では、人体冷却装置10は検出部500をさらに備える。検出部500は例えばユーザの状態を検出する1または複数のセンサを含む。センサの例として、温度センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、および、モーションセンサ等が挙げられる。検出部500は制御部400に電気的に接続される。検出部500は測定信号を制御部400に送信する。
In one example, the human
一例では、人体冷却装置10は電源部600をさらに備える。電源部600は人体冷却装置10の電力需要部に電気的に接続される。電源部600は例えば、1次電池の電力、2次電池の電力、または、発電デバイスに発電された電力を電力需要部に電力を供給する。電力需要部の例として、冷却機能部110、加圧機能部210、および、制御部400が挙げられる。
In one example, the human
制御部400は電源部600からの電力の供給を受けて動作する。制御部400は例えば加圧部200を制御する。加圧部200の制御では、制御部400は加圧条件に応じて加圧機能部210の動作状態を制御する。制御部400は例えば検出部500の測定信号およびユーザインタフェース430の入力信号の少なくとも1つを参照し、加圧条件の成否を判定する。制御部400は加圧条件が成立する場合、加圧機能部210が動作するように加圧機能部210を制御する。制御部400は加圧条件が成立しない場合、加圧機能部210が動作しないように加圧機能部210を制御する。
The
人体冷却装置10の作用および効果について説明する。
加圧機能部210が動作する場合、被加圧部位が加圧部200により加圧される。被加圧部位の加圧にともない被加圧部位の静脈が圧迫され、被加圧部位の静脈の血流量が低下する。これにともない、被冷却部位から被加圧部位に繋がる静脈の血流量も低下する。
The operation and effect of the human
When the pressurizing
好ましい例では、被加圧部位が加圧部200により加圧される場合、被加圧部位の動脈は実質的に圧迫されず、被加圧部位の動脈の血流量が低下しにくい。これにともない、被加圧部位から被冷却部位に繋がる動脈の血流量も低下しにくい。動脈が実質的に圧迫されない状態には、動脈が圧迫された場合でも動脈の血流量に対する影響が小さい状態も含まれる。
In a preferred example, when the pressurized portion is pressurized by the
被加圧部位の加圧にともなう静脈の血流量の低下により、被冷却部位の血液量は被加圧部位の加圧前よりも多くなる。被冷却部位と冷却部100との間の熱交換の度合は例えば被冷却部位の血液量の影響を受ける。被冷却部位の血液量が多くなるにつれ、被冷却部位と冷却部100との間の熱交換の度合が強くなりやすい。被加圧部位が加圧部200により加圧され、被冷却部位の血液量が増加した場合、被冷却部位と冷却部100との間の熱交換の度合が強くなり、被冷却部位が効率的に冷却される。
Due to the decrease in venous blood flow due to the pressurization of the pressurized site, the blood volume of the cooled site becomes larger than that before the pressurization of the pressurized site. The degree of heat exchange between the cooled portion and the cooling
動物の心臓から送り出された血液は動脈を通過して末梢の毛細血管に流れ、静脈を通過して心臓に戻る。哺乳類には、毛細血管に枝分かれする前の動脈と静脈とを繋げる動静脈吻合(Arteriovenous Anastomoses(略称はAVA))と呼ばれる血管が存在する。動静脈吻合は手、足、口唇、耳、鼻等の無毛部に存在する。体温調節性の反射刺激により動静脈吻合が拡張した場合、血流量が大きく増加する。動静脈吻合が存在する部位の血流量はその他の部位の血流量と比較して著しく多くなる。暑熱環境下での活動等にともなう体温の上昇により熱放散が必要な状況下では、手や足の動静脈吻合が開大し、手や足の動脈の血流量が増加し、熱が放散される。手や足が冷却される場合には、熱の放散が促進される。 Blood pumped from the animal's heart flows through arteries to peripheral capillaries, then through veins and back into the heart. Mammals have blood vessels called Arteriovenous Anastomoses (abbreviated as AVA) that connect arteries and veins before they branch into capillaries. Arteriovenous anastomosis is present in hairless areas such as hands, feet, lips, ears, and nose. When thermoregulatory reflex stimuli dilate arteriovenous anastomosis, blood flow increases significantly. The blood flow at the site where the arteriovenous anastomosis is present is significantly higher than the blood flow at other sites. In situations where heat dissipation is required due to an increase in body temperature due to activities in a hot environment, arteriovenous anastomosis of the hands and feet is dilated, blood flow in the arteries of the hands and feet is increased, and heat is dissipated. NS. When the hands and feet are cooled, heat dissipation is promoted.
人体冷却装置に関する先行技術について検討する。例えば、特許文献1の人体冷却装置によれば、手の冷却にともない血管が収縮する。血管が収縮した場合、心臓から手に繋がる動脈の血流量が減少し、手と冷却部との間の熱交換の度合が弱くなるおそれがある。特許文献2の人体冷却装置では、減圧のためのポンプが搭載されるため、装置のサイズが大きくなる。これは例えば人体冷却装置を使用するユーザの活動を制限する。
The prior art related to the human body cooling device will be examined. For example, according to the human body cooling device of
(実施の形態2)
実施の形態2の人体冷却装置10は実施の形態1の人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態2の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 2)
The human
制御部400は加圧部200により被加圧部位に加えられる圧力(以下「加圧部200の圧力」という)を制御する。制御部400は制御情報に応じて加圧部200の圧力を制御する。制御情報は人体冷却装置10に含まれる記憶部、または、人体冷却装置10と通信する外部装置に記憶される。加圧部200の圧力の制御方法について例示する。
The
第1例では、制御情報は加圧部200の圧力に関する所定圧力範囲を規定する情報、および、加圧部200の圧力と加圧機能部210の電圧または電流との関係を規定する情報を含む。所定圧力範囲は心臓から被冷却部位に繋がる動脈の血流量を低下させにくく、被冷却部位から心臓に繋がる静脈の血流量を低下させることに寄与する圧力範囲として、予め定められる。制御部400は制御情報を参照し、加圧部200の圧力が所定圧力範囲に含まれるように加圧機能部210に供給する電圧または電流を制御する。
In the first example, the control information includes information that defines a predetermined pressure range regarding the pressure of the pressurizing
第2例では、制御情報は加圧部200の圧力と検出部500の測定信号との関係を規定する情報、および、加圧部200の圧力と加圧機能部210の電圧または電流との関係を規定する情報を含む。制御部400は制御情報を参照し、検出部500の測定信号に対応する加圧部200の圧力を設定し、その圧力に応じて加圧機能部210に供給する電圧または電流を制御する。
In the second example, the control information is information that defines the relationship between the pressure of the pressurizing
加圧部200の圧力に関する好ましい圧力範囲について例示する。第1例では、圧力範囲は10mmHg以上である。第2例では、圧力範囲は20mmHg以上である。第3例では、圧力範囲は50mmHg以下である。第4例では、圧力範囲は40mmHg以下である。第5例では、圧力範囲は10mmHg〜50mmHgである。第6例では、圧力範囲は10mmHg〜40mmHgである。第7例では、圧力範囲は20mmHg〜50mmHgである。第8例では、圧力範囲は20mmHg〜40mmHgである。圧力範囲が10mmHg以上である場合、被加圧部位の静脈の血流量が低下しやすい。圧力範囲が20mmHg以上である場合、被加圧部位の静脈の血流量がより低下しやすい。圧力範囲が50mmHg以下である場合、被加圧部位の動脈の血流量が低下しにくい。圧力範囲が40mmHg以下である場合、被加圧部位の動脈の血流量がより低下しにくい。
A preferable pressure range with respect to the pressure of the pressurizing
加圧部200の圧力の制御方法に関する第1例の制御情報に含まれる所定圧力範囲、および、加圧部200の圧力の制御方法に関する第2例の制御情報に含まれる加圧部200の圧力は例えば上記の好ましい圧力範囲に基づいて設定される。
A predetermined pressure range included in the control information of the first example regarding the pressure control method of the pressurizing
(実施の形態3)
実施の形態3の人体冷却装置10は実施の形態1または2の人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態3の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 3)
The human
図2および図3に示されるように、人体冷却装置10は冷却部100として、上肢に対応する冷却部100を少なくとも備える。上肢に対応する冷却部100は右手に対応する冷却部100および左手に対応する冷却部100の少なくとも1つを含む。装着部120の形態は例えばグローブである。装着部120における冷却機能部110の配置について例示する。第1例では、冷却機能部110は装着部120における掌に対応する部分に設けられる。第2例では、冷却機能部110は装着部120における手の甲に対応する部分に設けられる。第3例では、冷却機能部110は装着部120における手の指に対応する部分に設けられる。第4例では、冷却機能部110は第1例〜第3例の少なくとも2つの構成を含む。
As shown in FIGS. 2 and 3, the human
(実施の形態4)
実施の形態4の人体冷却装置10は実施の形態1〜3のいずれかの人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態4の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 4)
The human
図2および図3に示されるように、人体冷却装置10は加圧部200として、上肢に対応する加圧部200を少なくとも備える。上肢に対応する加圧部200は右手首に対応する加圧部200および左手首に対応する加圧部200の少なくとも1つを含む。装着部220の形態は例えばカフである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the human
装着部220における加圧機能部210の配置について例示する。第1例では、加圧機能部210は装着部220における手首の内側に対応する部分に設けられる。第2例では、加圧機能部210は装着部220における手首の外側に対応する部分に設けられる。第3例では、加圧機能部210は第1例および第2例の構成を含む。
The arrangement of the pressurizing
装着部220における制御部400の配置について例示する。第1例では、制御部400は装着部220における手首の内側に対応する部分に設けられる。第2例では、制御部400は装着部220における手首の外側に対応する部分に設けられる。第3例では、制御部400は第1例および第2例の構成を含む。
The arrangement of the
一例では、上肢に対応する加圧部200は加圧部200の所定部分と手首の所定部分との間の距離(以下「第1距離」という)が所定距離範囲に含まれるように被加圧部位に装着される。加圧部200の所定部分は例えば、装着部220における手側の端部、または、加圧機能部210における手側の端部である。手首の所定部分は例えば橈骨茎状突起または尺骨茎状突起である。所定距離範囲は加圧部200が被加圧部位を加圧する場合に静脈の血流量を低下させる効果が高くなるように決められる。所定距離範囲は例えば1cm〜2cmの範囲に含まれる。
In one example, the pressurizing
(実施の形態5)
実施の形態5の人体冷却装置10は実施の形態3を前提とする実施の形態4の人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態5の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 5)
The human
図3に示されるように、接続部300は第1接続部310を含む。第1接続部310は上肢に対応する冷却部100の装着部120と加圧部200の装着部220とを接続する。第1接続部310の形態は例えばバンドである。冷却部100および加圧部200に対する第1接続部310の構成について例示する。第1例では、第1接続部310は冷却部100の装着部120に対して着脱できるように構成される。第2例では、第1接続部310は冷却部100の装着部120と一体的に構成される。第3例では、第1接続部310は加圧部200の装着部220に対して着脱できるように構成される。第4例では、第1接続部310は加圧部200の装着部220と一体的に構成される。第5例では、第1接続部310は第1例および第2例の一方の構成と第3例および第4例の一方の構成とを備える。
As shown in FIG. 3, the
(実施の形態6)
実施の形態6の人体冷却装置10は実施の形態3を前提とする実施の形態4、または、実施の形態5の人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態6の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 6)
The human
図4に示されるように、電源部600は冷却部100および加圧部200とは別に構成される。一例では電源部600は人体に装着できるように構成される。電源部600は本体610、ケース620、および、装着部630を含む。本体610の構成について例示する。第1例では、本体610は1次電池または2次電池を含む。第2例では、本体610は発電デバイスおよび蓄電部を含む。発電デバイスは例えば環境発電デバイスを含む。蓄電部は例えば充電池またはキャパシタを含む。
As shown in FIG. 4, the
ケース620は本体610を支持する。一例では、ケース620は本体610を収容する空間を含む。ケース620に収容された本体610はケース620に保護される。装着部630はケース620に設けられる。装着部630は例えば体肢に装着できるように構成される。装着部630は例えば人体への装着に適した柔軟性を有する材料により構成される。
The
接続部300は第1電気接続部330を含む。第1電気接続部330の形態は例えばケーブルである。第1電気接続部330は電源部600および加圧部200のそれぞれに接続される。第1電気接続部330は電源部600と加圧部200とを電気的に接続する。電源部600の電力は第1電気接続部330を介して加圧部200に供給される。
The
冷却機能部110に温度調節ユニットが含まれる形態の人体冷却装置10では、接続部300は第2電気接続部340をさらに含む。第2電気接続部340の形態は例えばケーブルである。第2電気接続部340の構成について例示する。第1例では、第2電気接続部340は冷却部100および加圧部200のそれぞれに接続される。第2電気接続部340は冷却部100と加圧部200とを電気的に接続する。電源部600の電力は第1電気接続部330、加圧部200、および、第2電気接続部340を介して冷却部100に供給される。第2例では、第2電気接続部340は冷却部100および電源部600のそれぞれに接続される。第2電気接続部340は冷却部100と電源部600とを電気的に接続する。電源部600の電力は第2電気接続部340を介して冷却部100に供給される。
In the human
(実施の形態7)
実施の形態7の人体冷却装置10は実施の形態1〜6のいずれかの人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態7の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 7)
The human
図5および図6に示されるように、冷却機能部110は少なくとも被把握物を含む。冷却部100の構成について例示する。第1例では、冷却部100は実施の形態3、4の冷却機能部110および装着部120と、実施の形態7の被把握物とを含む。第2例では、冷却部100は冷却部100は実施の形態3、4の冷却機能部110および装着部120に替えて実施の形態7の被把握物を含む。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
冷却機能部110は右手用の被把握物および左手用の被把握物の少なくとも1つを含む。被把握物はユーザが手でしっかり握ることができるように構成される。ユーザが手で被把握物を握った状態では、掌の広い範囲に被把握物が接触する。被把握物の形状の例として、柱体、錐体、および、球体等が挙げられる。図5に示される第1例の被把握物は弓形の底面を有する柱体である。図6に示される第2例の被把握物は円形の底面を有する柱体である。
The
(実施の形態8)
実施の形態8の人体冷却装置10は実施の形態1〜7のいずれかの人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態8の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 8)
The human
図7〜図9に示されるように、人体冷却装置10は冷却部100として、下肢に対応する冷却部100を少なくとも備える。下肢に対応する冷却部100は右足に対応する冷却部100および左足に対応する冷却部100の少なくとも1つを含む。装着部120の形態は例えば展開できるソックスである。装着部120における冷却機能部110の配置について例示する。第1例では、冷却機能部110は装着部120における足裏に対応する部分に設けられる。第2例では、冷却機能部110は装着部120における足の甲に対応する部分に設けられる。第3例では、冷却機能部110は装着部120における足の指に対応する部分に設けられる。第4例では、冷却機能部110は第1例〜第3例の少なくとも2つの構成を含む。
As shown in FIGS. 7 to 9, the human
(実施の形態9)
実施の形態9の人体冷却装置10は実施の形態1〜8のいずれかの人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態9の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 9)
The human
図7〜図9に示されるように、人体冷却装置10は加圧部200として、下肢に対応する加圧部200を少なくとも備える。下肢に対応する加圧部200は右足首に対応する加圧部200および左足首に対応する加圧部200の少なくとも1つを含む。装着部220の形態は例えばカフである。
As shown in FIGS. 7 to 9, the human
装着部220における加圧機能部210の配置について例示する。第1例では、加圧機能部210は装着部220における足首の内側部に対応する部分に設けられる。第2例では、加圧機能部210は装着部220における足首の外側部に対応する部分に設けられる。第3例では、加圧機能部210は装着部220における足首の前側に対応する部分に設けられる。第4例では、加圧機能部210は装着部220における足首の後側に対応する部分に設けられる。第5例では、加圧機能部210は第1例〜第4例の少なくとも2つの構成を含む。
The arrangement of the pressurizing
装着部220における制御部400の配置について例示する。第1例では、制御部400は装着部220における足首の内側部に対応する部分に設けられる。第2例では、制御部400は装着部220における足首の外側部に対応する部分に設けられる。第3例では、制御部400は装着部220における足首の前側に対応する部分に設けられる。第4例では、制御部400は装着部220における足首の後側に対応する部分に設けられる。第5例では、制御部400は第1例〜第4例の少なくとも2つの構成を含む。
The arrangement of the
一例では、下肢に対応する加圧部200は加圧部200の所定部分と足首の所定部分との間の距離(以下「第2距離」という)が所定距離範囲に含まれるように被加圧部位に装着される。加圧部200の所定部分は例えば、装着部220における足側の端部、または、加圧機能部210における足側の端部である。足首の所定部分は例えば外果または内果である。所定距離範囲は加圧部200が被加圧部位を加圧する場合に静脈の血流量を低下させる効果が高くなるように決められる。所定距離範囲は例えば1cm〜2cmの範囲に含まれる。
In one example, the pressurizing
(実施の形態10)
実施の形態10の人体冷却装置10は実施の形態8を前提とする実施の形態9の人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態8の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 10)
The human
図8および図9に示されるように、接続部300は第2接続部320を含む。第2接続部320は下肢に対応する冷却部100の装着部120と加圧部200の装着部220とを接続する。第2接続部320の形態は例えばバンドである。冷却部100および加圧部200に対する第2接続部320の構成について例示する。第1例では、第2接続部320は冷却部100の装着部120に対して着脱できるように構成される。第2例では、第2接続部320は冷却部100の装着部120と一体的に構成される。第3例では、第2接続部320は加圧部200の装着部220に対して着脱できるように構成される。第4例では、第2接続部320は加圧部200の装着部220と一体的に構成される。第5例では、第2接続部320は第1例および第2例の一方の構成と第3例および第4例の一方の構成とを備える。図8および図9に示される例では、冷却部100の装着部120、加圧部200の装着部220、および、第2接続部320は一体的に構成される。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
(実施の形態11)
実施の形態11の人体冷却装置10は実施の形態1〜10のいずれかの人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態11の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 11)
The human
冷却機能部110は保冷剤を含む。保冷剤の大きさは被冷却部位の大きさに応じて決められる。保冷剤は物体を低温に保つために用いられる薬剤である。保冷剤は例えば蓄冷剤である。蓄冷剤は例えば潜熱型蓄冷剤と顕熱型蓄冷剤とに分類される。潜熱型蓄冷剤は物質の相変化に伴う潜熱を利用する。潜熱型蓄冷剤は蓄冷物質を含む。蓄冷物質の有機系材料として、例えばパラフィンワックス類および脂肪酸類等が挙げられる。蓄冷物質の無機系材料として、例えば水和塩等が挙げられる。顕熱型蓄冷剤は物質の相変化を伴わない顕熱を利用する。顕熱型蓄冷剤として、例えば金属および水が挙げられる。一般に市販される蓄熱剤は袋詰めされる。この蓄熱剤は水、高吸水性樹脂、防腐剤、および、形状安定剤を含む。高吸水性樹脂は例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、グアーガム、アルギン酸ナトリウム、デンプン、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩等である。
The
蓄熱剤は冷却により凝固する。蓄熱剤は低温の状態においても柔軟性を有することが好ましい。蓄熱剤の柔軟性が高い場合、使用感の向上、フィット感の向上、および、接触面積の増加等の効果が得られる。低温の状態において高い柔軟性を有する蓄熱剤について例示する。第1例では、蓄熱剤はゲル組成物である。ゲル組成物は共重合体および多価アルコールを含有する。共重合体は例えば、炭素数3〜24のアルキルビニルエーテル、無水マレイン酸、マレイン酸から構成される共重合体、または、炭素数3〜24のアルキルビニルエーテル、無水イタコン酸、イタコン酸から構成される共重合体である。第2例では、蓄熱剤はノニオン性の水溶性セルロースエーテル、不飽和ポリカルボン酸成分を重合成分とする重合体、多価アルコール類、および、水を含む組成物である。 The heat storage agent solidifies by cooling. The heat storage agent preferably has flexibility even in a low temperature state. When the heat storage agent has high flexibility, effects such as improvement of usability, improvement of fit, and increase of contact area can be obtained. An example of a heat storage agent having high flexibility in a low temperature state. In the first example, the heat storage agent is a gel composition. The gel composition contains a copolymer and a polyhydric alcohol. The copolymer is composed of, for example, an alkyl vinyl ether having 3 to 24 carbon atoms, maleic anhydride, or a copolymer composed of maleic acid, or an alkyl vinyl ether having 3 to 24 carbon atoms, itaconic anhydride, or itaconic acid. It is a copolymer. In the second example, the heat storage agent is a composition containing a nonionic water-soluble cellulose ether, a polymer containing an unsaturated polycarboxylic acid component as a polymerization component, polyhydric alcohols, and water.
蓄冷剤が使用される場合、蓄冷剤は予め凝固され、固体の状態に保たれる。蓄冷剤を凝固する場合、蓄冷剤の凝固点よりも低温の環境に所定時間以上にわたり蓄冷剤が放置される。低温の環境の温度は例えば蓄冷剤の凝固点よりも10℃以上低い温度である。所定時間は例えば10時間である。家庭用の冷蔵庫の内部の温度は一般に−18℃前後である。家庭用の冷蔵庫を用いて蓄冷剤を凝固する場合、蓄冷剤の凝固点は−5℃以上であることが好ましい。体肢の皮膚温度は環境や活動状態に依存することを考慮してもおおよそ30℃〜35℃の範囲に含まれる。環境は例えば外気温や風速等である。活動状態は例えばスポーツ、入浴等である。体肢の皮膚温度から蓄冷剤の融解点は25℃以下であることが好ましい。 When a cold storage agent is used, the cold storage agent is pre-coagulated and kept in a solid state. When the cold storage agent is coagulated, the cold storage agent is left in an environment lower than the freezing point of the cold storage agent for a predetermined time or longer. The temperature of the low temperature environment is, for example, a temperature lower than the freezing point of the cold storage agent by 10 ° C. or more. The predetermined time is, for example, 10 hours. The temperature inside a household refrigerator is generally around -18 ° C. When the cold storage agent is solidified using a household refrigerator, the freezing point of the cold storage agent is preferably −5 ° C. or higher. The skin temperature of the limbs is included in the range of about 30 ° C. to 35 ° C. even considering that it depends on the environment and the active state. The environment is, for example, the outside air temperature and the wind speed. The activity state is, for example, sports, bathing, etc. From the skin temperature of the limbs, the melting point of the cold storage agent is preferably 25 ° C. or lower.
(実施の形態12)
実施の形態12の人体冷却装置10は実施の形態1〜11のいずれかの人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態12の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 12)
The human
冷却機能部110はヒートパイプを含む。ヒートパイプはパイプおよび作動液を含む。パイプは高い熱伝導性を有する材料により構成される。高い熱伝導性を有する材料の例として、アルミニウム、鉄、ステンレス、および、銅等が挙げられる。作動液は揮発性の液体である。作動液はパイプの内部に封入される。ヒートパイプは吸熱部および放熱部を含む。吸熱部は被冷却部位との間で熱交換する。放熱部は吸熱部から放熱部に移動した熱を放熱する。
The
(実施の形態13)
実施の形態12の人体冷却装置10は実施の形態1〜12のいずれかの人体冷却装置10を前提に構成される。実施の形態13の人体冷却装置10の構成は以下に説明する点に関して前提となる人体冷却装置10の構成と相違する。
(Embodiment 13)
The human
冷却機能部110は温度調節ユニットを含む。一例では、温度調節ユニットはペルチェ冷却ユニットを含む。ペルチェ冷却ユニットはペルチェ素子、金属製プレート、ヒートシンク、ファン、および、温度センサ等を含む。ペルチェ素子は所定方向に関する第1端部および第2端部を含む。金属製プレートはペルチェ素子の第1端部に設けられる。ヒートシンクはペルチェ素子の第2端部に設けられる。一例では、金属製プレートおよびヒートシンクは高い熱伝導性を有する材料により構成される。高い熱伝導性を有する材料の例として、アルミニウム、鉄、ステンレス、および、銅等が挙げられる。金属製プレートおよびヒートシンクには耐食性を高めるための後処理が施される場合がある。後処理の例として、塗装およびメッキが挙げられる。塗装の例として、ニッケルを含む塗装が挙げられる。メッキの例として、無電解ニッケルメッキが挙げられる。ファンはヒートシンクに送風するように構成される。ファンが動作する状態では、ヒートシンクからの放熱が促進される。温度センサは例えば金属製プレートの温度を測定する。温度センサは制御部400に電気的に接続される。温度センサの測定信号は制御部400に送信される。制御部400は被冷却部位が冷却されるようにペルチェユニットに流れる電流を制御する。
The
(実施例)
人体冷却装置の加圧部による被加圧部位の加圧の影響を測定する加圧試験、ならびに、人体冷却装置の加圧部による被加圧部位の加圧、および、人体冷却装置の冷却部による被冷却部位の冷却の影響を測定する冷却試験を実施した。
(Example)
A pressurization test that measures the effect of pressurization of the pressurized part by the pressurized part of the human body cooling device, pressurization of the pressurized part by the pressurized part of the human body cooling device, and the cooling part of the human body cooling device A cooling test was conducted to measure the effect of cooling the area to be cooled.
加圧試験の内容について説明する。加圧試験では、人体冷却装置の加圧部により被験者の被加圧部位を加圧し、血流量および血液量を測定し、血液の熱交換に対する加圧の影響について検討した。測定した血流量は組織血流量(flow)である。測定した血液量は組織血液量(mass)である。組織血流量は生体組織重量100gに対して単位時間に流れ込む血液量である。組織血流量の単位は[ml/min/100g]である。組織血液量は血液(赤血球)の容量であり、無次元数である。図10は加圧試験による血流量および血液量等に関する測定結果を示す。 The contents of the pressurization test will be described. In the pressurization test, the pressurized part of the subject was pressurized by the pressurizing part of the human body cooling device, the blood flow rate and blood volume were measured, and the effect of the pressurization on the heat exchange of blood was examined. The measured blood flow is tissue blood flow (flow). The measured blood volume is the tissue blood volume (mass). Tissue blood flow is the amount of blood that flows in a unit time with respect to 100 g of living tissue weight. The unit of tissue blood flow is [ml / min / 100g]. Tissue blood volume is the volume of blood (red blood cells) and is a dimensionless number. FIG. 10 shows the measurement results regarding blood flow rate, blood volume, etc. by the pressurization test.
加圧試験に関する諸条件を以下のように設定した。
環境条件は温度および相対湿度の2項目である。温度は27.0℃である。相対湿度は50%である。
The conditions for the pressure test were set as follows.
There are two environmental conditions, temperature and relative humidity. The temperature is 27.0 ° C. Relative humidity is 50%.
血流量および血液量の測定装置はオメガウェーブ社製のレーザードップラー血流計、オメガフローFLO−C1である。プローブはオメガウェーブ社製の測定深度切替型プローブML型である。温度の測定装置はグラム株式会社製のデータ収集型ハンディタイプ温度計LT−8Aである。 The blood flow rate and the blood volume measuring device are Omega Flow FLO-C1, a laser Doppler blood flow meter manufactured by Omega Wave. The probe is a measurement depth switching type probe ML type manufactured by Omega Wave. The temperature measuring device is a data collection type handy type thermometer LT-8A manufactured by Gram Co., Ltd.
被加圧部位の加圧に関する条件を示す。被験者の左手首に加圧部を装着した。加圧部の装着部は布および中袋を含む。加圧機能部はエアバッグを含む。中袋は布に設けられる。エアバッグは中袋内に設けられる。布のサイズは14cm×52cmである。エアバッグのサイズは12cm×24cmである。布を左手首に巻き、左手首に加圧部を装着した。 The conditions for pressurization of the pressurized part are shown. A pressurizing part was attached to the left wrist of the subject. The mounting part of the pressurizing part includes a cloth and an inner bag. The pressurizing function part includes an airbag. The inner bag is provided on the cloth. The airbag is installed inside the inner bag. The size of the cloth is 14 cm x 52 cm. The size of the airbag is 12 cm x 24 cm. The cloth was wrapped around the left wrist, and the pressure part was attached to the left wrist.
被験者の年齢層は30歳〜40歳である。被験者の性別は男性である。被験者は喫煙習慣、および、循環器系疾患を持たない。被験者数は10人である。被験者の服装は半袖シャツおよび短パンである。半袖シャツの素材は綿100%である。短パンの素材はポリエステル100%である。 The age group of the subjects is 30 to 40 years old. The subject's gender is male. Subjects have no smoking habits and no cardiovascular disease. The number of subjects is 10. Subject's clothing is a short-sleeved shirt and shorts. The material of the short sleeve shirt is 100% cotton. The material of the shorts is 100% polyester.
被験者の行動等に関する条件を示す。被験者に対しては試験日の前日夜から、アルコールの摂取、カフェインの摂取、および、激しい運動を禁止した。被験者が最後に食事した時間は試験開始の2時間以上前である。被験者は試験開始前に規定の服装に着替えた後、環境条件に設定された人工気象室に入室した。人工気象室には安楽椅子および腕固定用治具を予め用意した。腕固定用治具は安楽椅子に着座した被験者が利用できるように被験者の頭上に対応する位置に吊した。 The conditions related to the behavior of the subject are shown. From the night before the test day, subjects were prohibited from alcohol intake, caffeine intake, and strenuous exercise. The last meal of the subject was at least 2 hours before the start of the study. Subjects changed into the prescribed clothing before the start of the test and then entered the artificial weather room set under environmental conditions. An comfort chair and a jig for fixing the arm were prepared in advance in the artificial weather room. The arm fixing jig was hung above the subject's head at a corresponding position so that the subject sitting in the comfort chair could use it.
環境順化のため、被験者は安楽椅子に着座し、所定時間にわたり安静にした。所定時間として30分を選択した。所定時間が経過した後、被験者の左腕を腕固定用治具にセットした。被験者の姿勢による血流の変化が抑えられるように、被験者の姿勢が最も安定するように腕固定用治具の高さを調節した。被験者が安静にした状態を安静時と称する。 To acclimatize the environment, the subjects were seated in comfort chairs and rested for a predetermined period of time. 30 minutes was selected as the predetermined time. After a lapse of a predetermined time, the subject's left arm was set on the arm fixing jig. The height of the arm fixing jig was adjusted so that the subject's posture was most stable so that the change in blood flow due to the subject's posture was suppressed. The state in which the subject is at rest is referred to as resting.
安静時の血流量および血液量を所定時間にわたり測定した。測定時間として10分を選択した。図10の圧力0mmHgは安静時に対応する。レーザードップラー血流計に接続されたプローブのファイバー間距離は0.7mmである。この条件では、皮膚の測定深度は約1.4mmとなる。 The resting blood flow and blood volume were measured over a predetermined time. 10 minutes was selected as the measurement time. The pressure of 0 mmHg in FIG. 10 corresponds to resting. The interfiber distance of the probe connected to the laser Doppler blood flow meter is 0.7 mm. Under this condition, the measurement depth of the skin is about 1.4 mm.
安静時の血流量および血液量の測定後、2分間毎に10mmHg単位でエアバッグに空気を供給した。10mmHg〜80mmHgの圧力範囲において10mmHg単位で血流量および血液量を測定した。 After measuring the blood flow rate and blood volume at rest, air was supplied to the airbag in units of 10 mmHg every 2 minutes. Blood flow rate and blood volume were measured in units of 10 mmHg in a pressure range of 10 mmHg to 80 mmHg.
血液と皮膚との間の交換熱量は次式から求められる。
Q=h×A×△T
Qは交換熱量(W)である。hは熱伝達率(W/m2K)である。Aは熱交換面積(m2)である。△Tは温度差(K)である。
The amount of heat exchanged between blood and skin is calculated by the following equation.
Q = h × A × △ T
Q is the exchange heat amount (W). h is the heat transfer coefficient (W / m 2 K). A is the heat exchange area (m 2 ). ΔT is the temperature difference (K).
参考文献(中山昭雄ら、「人体の熱特性」医用電子と人体工学24巻(1986)4号)から指の血流量と皮膚の熱伝導率との関係が実験的に明らかにされている。血流量の範囲が0ml/min/100g〜80ml/min/100gであり、血流量が約50%増加した場合、熱伝導率が線形に約10%増加することが示されている。例えば、加圧時の血流量が安静時の血流量に対して10%増加した場合、熱伝導率が2%増加したと解釈できる。 The relationship between finger blood flow and skin thermal conductivity has been clarified experimentally from the reference (Akio Nakayama et al., "Thermal Characteristics of the Human Body", Medical Electronics and Human Body Engineering, Vol. 24 (1986), No. 4). It has been shown that when the blood flow range is 0 ml / min / 100 g to 80 ml / min / 100 g and the blood flow increases by about 50%, the thermal conductivity increases linearly by about 10%. For example, if the blood flow rate during pressurization increases by 10% with respect to the blood flow rate at rest, it can be interpreted that the thermal conductivity increases by 2%.
掌の血液量が血管の体積に比例すると解釈した場合、加圧時の血管の長さは安静時の血管の長さに等しいと仮定できる。血液量は血管の断面積および血管径に比例し、以下の式が成り立つ。
MP/MR=AP/AR=(RP/RR)2
MPは加圧時の血液量である。MRは安静時の血液量である。APは加圧時の血管の断面積である。ARは安静時の血管の断面積である。RPは加圧時の血管径である。RRは安静時の血管径である。
If we interpret that the blood volume in the palm is proportional to the volume of the blood vessels, we can assume that the length of the blood vessels at pressurization is equal to the length of the blood vessels at rest. Blood volume is proportional to the cross-sectional area of the blood vessel and the diameter of the blood vessel, and the following equation holds.
MP / MR = AP / AR = (RP / RR) 2
MP is the blood volume at the time of pressurization. MR is the amount of blood at rest. AP is the cross-sectional area of the blood vessel at the time of pressurization. AR is the cross-sectional area of the blood vessel at rest. RP is the diameter of the blood vessel when pressurized. RR is the diameter of the blood vessel at rest.
例えば、加圧時の血液量が安静時の血液量に対して10%増加した場合、加圧時の血液量は1.049である。熱交換面積が4.9%増加したと解釈できる。 For example, when the blood volume at the time of pressurization increases by 10% with respect to the blood volume at rest, the blood volume at the time of pressurization is 1.049. It can be interpreted that the heat exchange area increased by 4.9%.
図10に示される熱伝達率および熱交換面積は、安静時の熱伝達率および熱交換面積を100として正規化した相対値である。相対値和は熱伝達率の相対値と熱交換面積の相対値との和である。 The heat transfer coefficient and heat exchange area shown in FIG. 10 are relative values normalized with the heat transfer coefficient and heat exchange area at rest as 100. The relative sum is the sum of the relative value of the heat transfer coefficient and the relative value of the heat exchange area.
加圧試験の測定結果から、加圧部の圧力の増加にともない血流量が減少することが確認された。加圧部の圧力が20mmHg〜80mmHgの範囲に含まれる場合、血流量が約15%〜23%増加している。相対値和が200を超える圧力範囲は被冷却部位と冷却部との交換熱量を増加させることについて、より好ましい影響を及ぼす範囲と解釈できる。 From the measurement results of the pressurization test, it was confirmed that the blood flow rate decreased as the pressure in the pressurizing section increased. When the pressure of the pressurizing portion is included in the range of 20 mmHg to 80 mmHg, the blood flow rate is increased by about 15% to 23%. A pressure range in which the sum of relative values exceeds 200 can be interpreted as a range having a more favorable effect on increasing the amount of heat exchanged between the cooled portion and the cooled portion.
冷却試験の内容について説明する。冷却試験では、人体冷却装置の加圧部による被験者の被加圧部位の加圧、および、人体冷却装置の冷却部による被験者の被冷却部位の冷却を実施し、測定項目に対する加圧および冷却の影響を測定した。測定項目は血流量、血液量、掌の皮膚の温度(以下「掌皮膚温度」という)、および、舌下の温度(以下「舌下温度」という)の4項目である。測定した血流量は組織血流量である。測定した血液量は組織血液量である。図11は冷却試験による血流量および血液量に関する測定結果を示す。図12は冷却試験による舌下温度に関する測定結果を示す。図13は冷却試験による掌皮膚温度に関する測定結果を示す。 The contents of the cooling test will be described. In the cooling test, the pressurized part of the human body cooling device pressurizes the subject's pressurized part, and the cooling part of the human body cooling device cools the subject's cooled part, and the measurement items are pressurized and cooled. The effect was measured. The measurement items are blood flow, blood volume, palm skin temperature (hereinafter referred to as "palm skin temperature"), and sublingual temperature (hereinafter referred to as "sublingual temperature"). The measured blood flow is the tissue blood flow. The measured blood volume is the tissue blood volume. FIG. 11 shows the measurement results regarding the blood flow rate and the blood volume by the cooling test. FIG. 12 shows the measurement results regarding the sublingual temperature by the cooling test. FIG. 13 shows the measurement results regarding the palm skin temperature by the cooling test.
冷却試験では第1〜第3冷却条件の3種類の冷却条件を設定した。図11〜図13では、第1冷却条件に基づく測定の結果を「コントロール」、第2冷却条件に基づく測定の結果を「冷却」、第3冷却条件に基づく測定の結果を「冷却と加圧」と記述している。 In the cooling test, three types of cooling conditions, the first to third cooling conditions, were set. In FIGS. 11 to 13, the measurement result based on the first cooling condition is "control", the measurement result based on the second cooling condition is "cooling", and the measurement result based on the third cooling condition is "cooling and pressurization". ".
第1冷却条件の内容を示す。被験者の被冷却部位に冷却部を装着した。冷却機能部として蓄冷剤を用いた。蓄冷剤として環境条件に放置された蓄冷剤を用いた。被験者の被加圧部位に加圧部を装着した。加圧部による被加圧部位の加圧を実施しない。 The contents of the first cooling condition are shown. A cooling unit was attached to the subject to be cooled. A cold storage agent was used as the cooling function unit. A cold storage agent left under environmental conditions was used as the cold storage agent. A pressurizing part was attached to the subject's pressurized part. Do not pressurize the part to be pressed by the pressurizing part.
第2冷却条件の内容を示す。被験者の被冷却部位に冷却部を装着した。冷却機能部として蓄冷剤を用いた。蓄冷剤として、被冷却部位を冷却する温度範囲に保たれ蓄冷剤を用いた。蓄冷剤の温度として12℃を選択した。被験者の被加圧部位に加圧部を装着した。加圧部による被加圧部位の加圧を実施しない。 The contents of the second cooling condition are shown. A cooling unit was attached to the subject to be cooled. A cold storage agent was used as the cooling function unit. As the cold storage agent, a cold storage agent kept in a temperature range for cooling the part to be cooled was used. 12 ° C. was selected as the temperature of the cold storage agent. A pressurizing part was attached to the subject's pressurized part. Do not pressurize the part to be pressed by the pressurizing part.
第3冷却条件の内容を示す。被験者の被冷却部位に冷却部を装着した。蓄冷剤として、被冷却部位を冷却する温度範囲に保たれ蓄冷剤を用いた。蓄冷剤の温度として12℃を選択した。被験者の被加圧部位に加圧部を装着した。加圧部による被加圧部位の加圧を実施した。加圧部の圧力として40mmHgを選択した。加圧時間として15分を選択した。 The contents of the third cooling condition are shown. A cooling unit was attached to the subject to be cooled. As the cold storage agent, a cold storage agent kept in a temperature range for cooling the part to be cooled was used. 12 ° C. was selected as the temperature of the cold storage agent. A pressurizing part was attached to the subject's pressurized part. The pressurized part was pressurized by the pressurized part. 40 mmHg was selected as the pressure of the pressurizing part. 15 minutes was selected as the pressurization time.
各冷却条件に基づく冷却試験を異なる時期に実施した。各冷却条件に基づく冷却試験の順序を設定し、先の順序の冷却試験から所定間隔を空けて次の順序の冷却試験を実施した。所定間隔として1週間を選択した。 Cooling tests based on each cooling condition were performed at different times. The order of the cooling tests based on each cooling condition was set, and the cooling tests of the next order were carried out at predetermined intervals from the cooling tests of the previous order. One week was selected as the predetermined interval.
冷却試験に関するその他の諸条件を以下のように設定した。
環境条件は温度および相対湿度の2項目である。温度は32.0℃である。相対湿度は60%である。
Other conditions related to the cooling test were set as follows.
There are two environmental conditions, temperature and relative humidity. The temperature is 32.0 ° C. The relative humidity is 60%.
血流量および血液量の測定装置、プローブ、および、温度の測定装置は加圧試験に用いた装置と同様である。 The blood flow rate and blood volume measuring device, probe, and temperature measuring device are the same as those used in the pressurization test.
被加圧部位の加圧に関する条件を示す。被験者の左手首に加圧部を装着した。加圧部の装着部は布および中袋を含む。加圧機能部はエアバッグを含む。中袋は布に設けられる。エアバッグは中袋内に設けられる。布のサイズは14cm×52cmである。エアバッグのサイズは12cm×24cmである。布を左手首に巻き、左手首に加圧部を装着した。 The conditions for pressurization of the pressurized part are shown. A pressurizing part was attached to the left wrist of the subject. The mounting part of the pressurizing part includes a cloth and an inner bag. The pressurizing function part includes an airbag. The inner bag is provided on the cloth. The airbag is installed inside the inner bag. The size of the cloth is 14 cm x 52 cm. The size of the airbag is 12 cm x 24 cm. The cloth was wrapped around the left wrist, and the pressure part was attached to the left wrist.
被冷却部位の冷却に関する条件を示す。冷却部が掌に密着するように冷却部を左掌にセットした。蓄冷剤のサイズは250mm×150mm×25mmである。蓄冷剤の内容量は800gである。蓄冷剤の内容物はゲル組成物である。各測定項目の測定では、被加圧部位の加圧の終了にともない被冷却部位から冷却部を除いた。 The conditions for cooling the part to be cooled are shown. The cooling unit was set on the left palm so that the cooling unit was in close contact with the palm. The size of the cold storage agent is 250 mm × 150 mm × 25 mm. The content of the cold storage agent is 800 g. The content of the ice pack is a gel composition. In the measurement of each measurement item, the cooling part was removed from the cooled part at the end of the pressurization of the pressurized part.
舌下温度の測定に関する条件を示す。舌下温度を測定するためのプローブの先端部を被験者の舌下に挟んだ。プローブのケーブルを口角から外部に引き出し、頬に固定した。 The conditions for measuring the sublingual temperature are shown. The tip of a probe for measuring sublingual temperature was sandwiched under the subject's tongue. The probe cable was pulled out from the corner of the mouth and fixed to the cheek.
掌皮膚温度の測定に関する条件を示す。掌皮膚温度を測定するためのプローブの先端部を左手中指の末節に固定手段により固定した。固定手段として粘着シールを選択した。プローブの先端部の固定部位は左手中指と左手薬指との指間部に対して手首側に所定距離を隔てた部位である。所定距離として約1cmを選択した。 The conditions for measuring palm skin temperature are shown. The tip of the probe for measuring palm skin temperature was fixed to the terminal segment of the middle finger of the left hand by a fixing means. Adhesive seal was selected as the fixing means. The fixed portion of the tip of the probe is a portion separated from the finger portion between the middle finger of the left hand and the ring finger of the left hand by a predetermined distance on the wrist side. About 1 cm was selected as the predetermined distance.
被験者の年齢層は30歳〜40歳である。被験者の性別は男性である。被験者は喫煙習慣、および、循環器系疾患を持たない。被験者数は10人である。被験者の服装は半袖シャツおよび短パンである。半袖シャツの素材は綿100%である。短パンの素材はポリエステル100%である。 The age group of the subjects is 30 to 40 years old. The subject's gender is male. Subjects have no smoking habits and no cardiovascular disease. The number of subjects is 10. Subject's clothing is a short-sleeved shirt and shorts. The material of the short sleeve shirt is 100% cotton. The material of the shorts is 100% polyester.
被験者の行動等に関する条件を示す。被験者に対しては試験日の前日夜から、アルコールの摂取、カフェインの摂取、および、激しい運動を禁止した。被験者が最後に食事した時間は試験開始の2時間以上前である。被験者は試験開始前に規定の服装に着替えた後、環境条件に設定された人工気象室に入室した。人工気象室には安楽椅子および腕固定用治具を予め用意した。腕固定用治具は安楽椅子に着座した被験者が利用できるように被験者の頭上に対応する位置に吊した。 The conditions related to the behavior of the subject are shown. From the night before the test day, subjects were prohibited from alcohol intake, caffeine intake, and strenuous exercise. The last meal of the subject was at least 2 hours before the start of the study. Subjects changed into the prescribed clothing before the start of the test and then entered the artificial weather room set under environmental conditions. An comfort chair and a jig for fixing the arm were prepared in advance in the artificial weather room. The arm fixing jig was hung above the subject's head at a corresponding position so that the subject sitting in the comfort chair could use it.
環境順化のため、被験者は安楽椅子に着座し、所定時間にわたり安静にした。所定時間として30分を選択した。所定時間が経過した後、被験者の左腕を腕固定用治具にセットした。被験者の姿勢による血流の変化が抑えられるように、被験者の姿勢が最も安定するように腕固定用治具の高さを調節した。安静時の血流量および血液量を測定した。レーザードップラー血流計に接続されたプローブのファイバー間距離は0.7mmである。この条件では、皮膚の測定深度は約1.4mmとなる。 To acclimatize the environment, the subjects were seated in comfort chairs and rested for a predetermined period of time. 30 minutes was selected as the predetermined time. After a lapse of a predetermined time, the subject's left arm was set on the arm fixing jig. The height of the arm fixing jig was adjusted so that the subject's posture was most stable so that the change in blood flow due to the subject's posture was suppressed. Blood flow and blood volume at rest were measured. The interfiber distance of the probe connected to the laser Doppler blood flow meter is 0.7 mm. Under this condition, the measurement depth of the skin is about 1.4 mm.
なお、上記各実施の形態および実施例の説明は本開示に関する人体冷却装置が取り得る形態を制限することを意図していない。本開示に関する人体冷却装置は各実施の形態および実施例に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、各実施の形態および実施例の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、各実施の形態および実施例に新たな構成を付加した形態である。 It should be noted that the description of each of the above embodiments and examples is not intended to limit the possible forms of the human body cooling device according to the present disclosure. The human body cooling device according to the present disclosure may take a form different from the form exemplified in each embodiment and the embodiment. One example is a form in which a part of the configuration of each embodiment and the embodiment is replaced, changed, or omitted, or a new configuration is added to each embodiment and the embodiment.
本開示の人体冷却装置はスポーツ等の活動を行う人体の冷却に利用できる。 The human body cooling device of the present disclosure can be used for cooling the human body performing activities such as sports.
10 :人体冷却装置
100:冷却部
200:加圧部
400:制御部
10: Human body cooling device 100: Cooling unit 200: Pressurizing unit 400: Control unit
Claims (10)
前記体肢における前記被冷却部位よりも体幹に近い被加圧部位を加圧する加圧部とを備える
人体冷却装置。 A cooling part that cools the part to be cooled of the limbs,
A human body cooling device including a pressurized portion that pressurizes a pressurized portion closer to the trunk than the cooled portion in the body limb.
前記加圧部は前記被加圧部位に含まれる腕を加圧する
請求項1に記載の人体冷却装置。 The cooling unit cools the hands included in the cooled portion, and the cooling unit cools the hands included in the cooled portion.
The human body cooling device according to claim 1, wherein the pressurizing portion pressurizes an arm included in the pressurized portion.
請求項2に記載の人体冷却装置。 The human body cooling device according to claim 2, wherein the pressurized portion pressurizes the wrist included in the pressurized portion.
前記加圧部は前記被加圧部位に含まれる脚を加圧する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の人体冷却装置。 The cooling unit cools the foot contained in the cooled portion, and the cooling unit cools the foot.
The human body cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the pressurizing portion pressurizes a leg included in the pressurized portion.
請求項4に記載の人体冷却装置。 The human body cooling device according to claim 4, wherein the pressurized portion pressurizes the ankle included in the pressurized portion.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の人体冷却装置。 The human body cooling device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a control unit that controls the pressurizing unit.
請求項6に記載の人体冷却装置。 The human body cooling device according to claim 6, wherein the control unit controls the pressurizing unit according to a state of the human body including the limbs.
請求項6または7に記載の人体冷却装置。 6. Human body cooling system.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の人体冷却装置。 The human body cooling device according to any one of claims 1 to 8, wherein the pressure of the pressurizing portion is 10 mmHg or more.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の人体冷却装置。 The human body cooling device according to any one of claims 1 to 9, wherein the pressure of the pressurizing portion is 50 mmHg or less.
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