TWI597047B - 人體溫度調控系統 - Google Patents

Description

人體溫度調控系統

本發明係有關於人體溫度調控系統，同時具備可攜式之功能，更詳而言之，係有關於一種應用於人體體溫調控，改變血流之分配，快速提升或降低人體核心溫度的電子裝置，本技術是使用熱電致冷熱晶片可以提供冷熱共用與精確控溫之特性來實施。利用單一個或若干個熱電致冷晶片與可以精確控溫之電路控制來產生一組溫度梯度組或溫度矩陣組如圖1所示，使用於降溫時，將最低溫之熱電致冷熱晶片放置於人體部位的末端(本處所指人體部位末端為手部、腳部與頭部等)。如圖1所示，熱電致冷晶片11所在位置稱為末端，透過多個熱電致冷晶片組或矩陣組來產生一個漸層式的溫度，熱電致冷晶片11所在位置溫度最低，熱電致冷晶片12所在位置的溫度高於熱電致冷晶片11所在位置溫度，依此類推，而熱電致冷晶片1N所在位置的溫度為最高，溫度不超過攝氏36度，防止血管同時收縮而造成血液流量降低，同時透過溫度梯度組或溫度矩陣組所產生漸層式溫度讓血管產生吸與推的效果來加速血液循環達到快速的將身體內部之溫度迅速抽離的效果。使用於增溫時也是將最高溫之熱電致冷晶片放置於末端，如圖1所示熱電致冷晶片11所在位置稱為末端，透過多個熱電致冷晶片組或矩陣組來產生一個漸層式的溫度，熱電致冷晶片11所在位置溫度最 高，熱電致冷晶片12所在位置的溫度低於熱電致冷晶片11所在位置溫度，依此類推，而熱電致冷晶片1N所在位置的溫度為最低，熱電致冷晶片11所在位置的溫度不超過攝氏45度，利用漸層式的溫度來確保溫度輸入人體之有效性，達到體溫調控之目的。被急救者利用該電子裝置即可透過適當人體的溫度梯度進行快速核心溫度調節，避免因失溫或中暑、熱衰竭造成人體之傷害。

目前，熱敷與冰敷產品使用的均為單一溫度之冰敷與熱敷之方法，同時大多使用風扇、冰、水、或冰水當成降溫之基礎，而使用電熱毯、熱水等熱源來當成加熱的方法。而目前這些冰敷與熱敷的方法與目的都在於局部冰敷與熱敷。傳統局部之冰敷與熱敷主要用意在於解決局部之問題，但是單一點局部冰敷會導致局部血管共同收縮而導致血管管徑同時縮小而造成血液循環瞬間停滯，而單一點局部熱敷則是會使局部血管共同擴張，但是前後血管的管徑變化不大之情況下，熱效應無法順利的循環。這些類型的產品局部冰敷主要運用於急性傷害減少局部出血使用，局部熱敷主要作為局部組織加熱，增加局部之代謝，減少局部之不適感。

一般熱敷與冰敷共存的可攜式電子裝置無法使用於改變血液流量之分配並控制核心體溫，換言之，就目前的電子裝置而言，並未有任何一種電子裝置，可以針對人體精確控制冷熱來調節人體核心溫度，同時具備可攜式功能能使用在戶外，當人體發生失溫或中暑時，安全、有效、快速調節核心體溫是刻不容緩的，所以如何尋求一 種電子裝置，利用該電子裝置而可得到可以針對人體精確控制冷熱來改變血流之分配用以調節人體核心溫度並且可以輕易攜帶，即可符合其所需，乃是待解決的問題。

本發明之主要目的便是在於提供一種人體溫度調控系統，係應用於用於人體體溫度調控，改變血流之分配，用於全身性的溫度降低或增加，達到減少體溫溫度失衡所造成的危險性與不適感。

根據以上所述之目的，該人體溫度調控系統包含導溫本體、控制模組、電源供應模組、輸入模組以及顯示模組。本技術是使用熱電致冷熱晶片可以冷熱共用與精確控溫之特性來實施。利用單一個或若干個熱電致冷晶片與可以精確控溫之電路控制來產生一組溫度梯度組或溫度矩陣組。以中暑為例，由控制模組輸出正負電流以控制導溫本體中的熱電致冷晶片組，將溫度傳導至金屬或導熱材質上，產生一溫度梯度組，肢體手掌或腳掌皮膚接觸於金屬或導熱材質，靠近身體核心之位置為最低溫，依次升高溫度使靠近肢體末端之位置為最高溫，透過導溫本體上的溫度梯度將體內血液降溫並將低溫血液傳導至內臟來降低體內核心溫度，溫度感測器回饋導溫本體上的溫度至控制模組，週而復始控制與監測；反之，人體失溫狀態下，導溫本體上的溫度梯度將體內血液升溫並將升溫血液傳導至內臟來提高體內核心溫度，皮膚接觸於金屬或導熱材質手指或腳趾梢處溫度為最高，距離手指或腳趾梢末端越遠溫度越低溫，不同的溫度失衡可採用不同溫度梯度。

電源供應模組，該電源供應模組之輸入介面可與外部電源連接、利用外部電源之110伏特至240伏特之交流電，經由電源管理迴路而對該充電電池充電，同時提供電流供應控制模組之電流控制迴路進行對導溫主體進行熱電致冷晶片實施溫度控制。

輸入模組，該輸入模組可接受來自受測人體之體溫、心跳、血壓等人體生命之訊息透過無線或有線通訊介面，傳輸資料至控制模組之運算處理單元解析並顯示於顯示模組，同時輸入模組之按鍵設定模組可對系統設置溫度梯度目標溫度以及中暑或失溫功能溫度梯度之選擇。

顯示模組，該顯示模組可將所有實際溫度梯度狀態、電源狀態、使用時間以及受測者生命訊息等資料顯示於該模組。

為使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對本發明詳加說明如後：

1‧‧‧導溫本體

2‧‧‧控制模組

3‧‧‧電源供應模組

4‧‧‧輸入模組

5‧‧‧顯示模組

10‧‧‧散熱模組

11‧‧‧熱電致冷晶片1

12‧‧‧熱電致冷晶片2

13‧‧‧熱電致冷晶片3

14‧‧‧熱電致冷晶片4

1N‧‧‧熱電致冷晶片N

111‧‧‧金屬或導熱材質1

121‧‧‧金屬或導熱材質2

131‧‧‧金屬或導熱材質3

141‧‧‧金屬或導熱材質4

1N1‧‧‧金屬或導熱材質N

112‧‧‧溫度感測器1

122‧‧‧溫度感測器2

132‧‧‧溫度感測器3

142‧‧‧溫度感測器4

1N2‧‧‧溫度感測器N

20‧‧‧運算處理單元

21‧‧‧電流控制迴路

22‧‧‧電流控制迴路

23‧‧‧電流控制迴路

24‧‧‧電流控制迴路

2N‧‧‧電流控制迴路

30‧‧‧充電電池

31‧‧‧電源管理迴路

41‧‧‧有線/無線接收模組

42‧‧‧按鍵設定模組

第1圖為一裝置示意圖，用以顯示說明本發明之人體溫度調控系統裝置的架構。

第2圖為一裝置示意圖，用以顯示說明本發明之人體溫度調控系統的一實施例。

第3圖為一裝置示意圖，用以顯示說明本發明之人體溫度調控系統的一實施例。

第4圖為一裝置示意圖，用以顯示說明本發明之人體溫 度調控系統的一實施例。

第5圖為一裝置示意圖，用以顯示說明本發明之人體溫度調控系統的一實施例。

第6圖為一裝置示意圖，用以顯示說明本發明之人體溫度調控系統的一實施例。

第1圖為一裝置示意圖，用以顯示說明本發明之系統裝置的架構。如第1圖中所示之本發明之系統裝置架構包含導溫本體1、控制模組2、電源供應模組3、輸入模組4以及顯示模組5。導溫本體1包含散熱模組10、熱電致冷晶片11~1N、金屬或導熱材質111~1N1以及溫度感測器112~1N2；控制模組2包含運算處理單元20以及電流控制迴路21~2N。

導溫本體1，該導溫本體1為達到溫度梯度控制，可以包含幾種模式達成：

第一種模式由複數個熱電致冷晶片組成，如第1圖所示；導溫本體1結構如第2圖所示，散熱模組10上貼合複數個熱電致冷晶片11至1N，每個熱電致冷晶片11至1N的另一面貼合金屬或導熱材質111至1N1，金屬或導熱材質111至1N1分別連接溫度感測器112至1N2以感測各金屬或導熱材質111至1N1表面溫度，每組熱電致冷晶片11至1N分別連接至控制模組2之電流控制迴路21至2N，運算處理單元20分別讀取電流控制迴路21至2N的溫度感測資料，再透過電流控制迴路21至2N再對熱電致冷晶片11至1N進行溫度控制，使其熱電致冷晶片11至1N維 持在穩定且精確的溫度範圍。

第二種模式由單一熱電致冷晶片組成，如第3圖所示；導溫本體1結構如第4圖所示，散熱模組10，散熱模組10上貼合單一熱電致冷晶片11，熱電致冷晶片11的另一面貼合金屬或導熱材質111，金屬或導熱材質111連接溫度感測器112，用以感測金屬或導熱材質111表面溫度，熱電致冷晶片11連接至控制模組2之電流控制迴路21，運算處理單元20分別讀取電流控制迴路21的溫度感測資料，再透過電流控制迴路21再對熱電致冷晶片11進行溫度控制，使其熱電致冷晶片11維持在穩定且精確的溫度範圍。

第三種模式由複數熱電致冷晶片串聯組成，如第5圖所示；導溫本體1結構如第6圖所示，散熱模組10，散熱模組10上貼合複數個串聯熱電致冷晶片11至1N，每個熱電致冷晶片11至1N的另一面貼合金屬或導熱材質111至1N1，金屬或導熱材質111至1N1連接溫度感測器112至1N2以感測各金屬或導熱材質111至1N1表面溫度，每組熱電致冷晶片11至1N分別連接至控制模組2之電流控制迴路21至2N，運算處理單元20分別讀取電流控制迴路21至2N的溫度感測資料，再透過電流控制迴路21至2N再對熱電致冷晶片11至1N進行溫度控制，使其熱電致冷晶片11至1N維持在穩定且精確的溫度範圍。

電源供應模組3之輸入介面可與外部電源連接、利用外部電源之110伏特至240伏特之交流電，經由電源管理迴路31而對該充電電池30充電，同時提供電流供應中央控制模組2之電流控制迴路21至2N進行對導溫主體1進行熱電致冷晶片11至1N實施溫度控制。

輸入模組4之有線/無線通訊模組41可接受來自受測人體之體溫、心跳、血壓等人體生命資料訊息，再將人體生命資料訊息傳送至控制模組2之運算處理單元20解析並顯示於顯示模組5，同時輸入模組4之按鍵設定模組42，可對系統設置溫度梯度目標溫度以及致冷或至熱功能溫度梯度之選擇。

顯示模組5可將所有資料經由中央處理單元20，傳送至顯示模組5，將實際溫度梯度狀態、電源狀態、使用時間以及受測者生命訊息等資料顯示於該模組。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之專利範圍內。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧導溫本體

2‧‧‧控制模組

3‧‧‧電源供應模組

4‧‧‧輸入模組

5‧‧‧顯示模組

10‧‧‧散熱模組

11‧‧‧熱電致冷晶片1

12‧‧‧熱電致冷晶片2

13‧‧‧熱電致冷晶片3

14‧‧‧熱電致冷晶片4

1N‧‧‧熱電致冷晶片N

111‧‧‧金屬或導熱材質1

121‧‧‧金屬或導熱材質2

131‧‧‧金屬或導熱材質3

141‧‧‧金屬或導熱材質4

1N1‧‧‧金屬或導熱材質N

112‧‧‧溫度感測器1

122‧‧‧溫度感測器2

132‧‧‧溫度感測器3

142‧‧‧溫度感測器4

1N2‧‧‧溫度感測器N

20‧‧‧運算處理單元

21‧‧‧電流控制迴路

22‧‧‧電流控制迴路

23‧‧‧電流控制迴路

24‧‧‧電流控制迴路

2N‧‧‧電流控制迴路

30‧‧‧充電電池

31‧‧‧電源管理迴路

41‧‧‧有線/無線接收模組

42‧‧‧按鍵設定模組

Claims (4)

1. 一種人體溫度調控系統，用於外在調節人體之體溫，該系統包含：一導溫本體，該導溫本體由一個或數個或串聯複數熱電致冷晶片組成，熱電致冷晶片一面接合於散熱模組，熱電致冷晶片另一面接合於金屬或其他導溫材質，用於肢體末端如手掌或腳掌與皮膚接觸，每一熱電致冷晶片獨立接合與皮膚接觸的金屬或導熱材質，每一金屬或導熱材質皆不相連接，每一金屬或導熱材質皆有一溫度感測器，用以感測該金屬或導熱材質的表面溫度，其中，該導溫本體為達到溫度梯度控制，可藉以下複數種模式中之一者達成：a.第一種模式由複數熱電致冷晶片與控制模組組成，複數熱電致冷晶片一面結合散熱模組且散熱模組可成一個或複數個別獨立形成散熱模組，每一個熱電致冷晶片另一面獨立結合金屬或導熱材料且每一金屬或導熱材料互不直接連接或接觸，每一致冷晶片所結合之金屬或導熱材料皆須設置一溫度感測器，在致冷時，置放於人體之肢體末端之熱電致冷晶片(11)設置溫度為最低，依次排列，每一熱電致冷晶片也依次提升溫度，至熱電致冷晶片(1N)處位置設置溫度為最高，形成溫度梯度；反之，在致熱時，置放於人體之肢體末端之熱電致冷晶片(11)設置溫度為最高，依次排列，每一熱電致冷晶片也依次降低溫度，至熱電致冷晶片(1N)處位置置溫度為最低，形成溫度梯度；b.第二種模式由單一熱電致冷晶片與控制模組組合，單一熱電致冷晶片設置於散熱模組之一側，且一面結合散熱模組，另一面結合金屬或導熱材料，溫度感測器則置於金屬或導熱材料上與熱電致冷晶片同一側之位置，在致冷時，單一熱電致冷晶片設置於散熱模組之一側為最低溫，透過金屬或導熱材質的導熱係數(Thermal Conductivity W/m-K)與人體之負載，自然形成溫度梯度；反之，在致熱時，單一熱電致冷晶 片設置於散熱模組之一側為最高溫，透過金屬或導熱材質的導熱係數與人體之負載，自然形成溫度梯度；以及c.第三種模式由串聯熱電致冷晶片組成矩陣式複數熱電致冷晶片與控制模組組成，串聯熱電致冷晶片組成矩陣式複數熱電致冷晶片一面結合散熱模組且散熱模組可成一個或複數個別獨立形成散熱模組，每一個串聯熱電致冷晶片組另一面獨立結合金屬或導熱材料且每一金屬或導熱材料互不直接連接或接觸，每一串聯熱電致冷晶片組所結合之金屬或導熱材料皆須設置一溫度感測器，在致冷時，串聯熱電致冷晶片組(11)處設置溫度為最低，依次排列，每一串聯熱電致冷晶片組也依次提升溫度，串聯熱電致冷晶片組(1N)處設置溫度為最高，形成溫度梯度；反之，在致熱時，串聯熱電致冷晶片組(11)處設置溫度為最高，依次排列，每一串聯熱電致冷晶片組也依次降低溫度，串聯熱電致冷晶片組(1N)處設置溫度為最低，形成溫度梯度；一控制模組，包含：一個或複數個電流控制迴路，分別電性連接該等熱電致冷晶片，以電流控制熱電致冷晶片達到溫度控制，熱電致冷晶片產生溫度透過溫度感測器回饋溫度於運算處理單元形成環路控制；以及一運算處理單元，連接該等電流控制迴路；一電源供應模組，連接該控制模組以對該控制模組之該一個或複數個電流控制迴路供應電力，該電源供應模組包含：一交流和直流電壓輸入控制、充電電池及電源管理迴路，提供接續市電和可攜式電源之功能以供應本系統之電力；一輸入模組，連接該控制模組，該輸入模組包含：一有線/無線通訊模組，通過有線或無線傳輸接收受測人體溫、血壓及心跳等輸入訊號以及可為一個或數個按鍵或其他可改變狀態的輸入裝置之按鍵設定模組；以及一顯示模組，連接該控制模組，該顯示模組可顯示致冷晶片溫 度、使用時間、電力狀態及本系統之訊息或受測人體體溫、血壓及心跳等訊息。
2. 如申請專利範圍第1項所述之人體溫度調控系統，其中該電源供應模組之輸入介面可與外部電源連接、利用外部電源之110伏特至240伏特之交流電，經由電源管理迴路而對該充電電池(30)充電，同時提供電流供應控制模組之電流控制迴路進行對導溫主體進行熱電致冷晶片實施溫度控制。
3. 如申請專利範圍第1項所述之人體溫度調控系統，其中該輸入模組之有線/無線通訊模組可接受來自受測人體之體溫、心跳、血壓等人體生命資料訊息，再將人體生命資料訊息傳送至控制模組之運算處理單元解析，同時輸入模組之按鍵設定模組，可對系統設置溫度梯度目標溫度以及致冷或致熱功能溫度梯度之選擇。
4. 如申請專利範圍第1項所述之人體溫度調控系統，其中該顯示模組可將所有資料經由運算處理單元，傳送至顯示模組，將實際系統資訊如溫度梯度狀態、電源狀態、使用時間以及受測者生命訊息等資料顯示於該顯示模組。