個人熱控電子設(shè)備及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種個人熱控制電子設(shè)備和方法可以為用戶提供加熱和冷卻。一種電源可向熱模塊提供電力，所述熱模塊能夠加熱或冷卻熱傳遞組件到所需的溫度。所述加熱或冷卻可以由控制器進(jìn)行管理。該組件可以被放置在殼體中。該設(shè)備可以被放置在用戶身體的任何合適的位置，例如，手腕或腳踝。該設(shè)備的殼體與服裝結(jié)合，例如，腕帶，夾克衫，鞋類等。
【專利說明】個人熱控電子設(shè)備及系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求美國臨時專利申請?zhí)?1/498,319，且于2011年6月17日申請的美國臨時申請作為優(yōu)先權(quán)，該優(yōu)先權(quán)文件的內(nèi)容以全文引用的方式加入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種個人熱控制設(shè)備。更具體地，一個有效的和長期使用的個人熱控制設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]在寒冷或炎熱的氣候下，為了個人舒適，為個人提供加熱或者冷卻是可取的。例如，在活動過程中，如滑雪，露營，遠(yuǎn)足，垂釣，狩獵，工作，體育活動，軍事等活動中，可能需要個人的加熱或冷卻。在一些實例中，對損傷，肌肉酸痛或冷卻血液以盡量減少腦損傷等過程中應(yīng)用加熱或者冷卻可以起到治療的效果。
[0005]有幾種已知的現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備，用于向個人提供加熱和/或冷卻。例如，美國專利號5，766，235，美國專利號5，514，170和美國專利號6，514，279的專利提供了各種個人設(shè)備?，F(xiàn)有技術(shù)的加熱外套可利用效率較低的電阻加熱和傳遞熱到身體的各個區(qū)域，例如上腹部區(qū)域或者胸部區(qū)域。然而，通過加熱上腹部區(qū)域或胸部區(qū)域提供熱量，不會影響核心體溫的變化。核心體溫的變化是可以通過溫度計口腔測量。
[0006]個人熱控制設(shè)備，例如本文中所描述的，提供體溫變化。對于設(shè)備可以一直使用，且直到熱能耗盡的限定持續(xù)時間內(nèi)，熱流體或凝膠可以在其他設(shè)備中使用。此外，在即將使用時，由于熱凝膠通過使用者的身體被加熱或者冷卻，該設(shè)備的溫度穩(wěn)定地增加或減 少。給設(shè)備再充電以進(jìn)行冷卻可能需要在冷藏器中放置較長的時間，或者使用預(yù)先冷卻的可替代的熱存儲包進(jìn)行更換。利用電子加熱其他已知的設(shè)備的運行時間較短，并不能有效地加熱身體。
[0007]本文所討論的個人熱控制設(shè)備和方法可以利用熱模塊進(jìn)行加熱和/或冷卻。這些設(shè)備被定位在靠近位于皮膚表面的主要脈管系統(tǒng)的手腕內(nèi)側(cè)脈搏點區(qū)域或內(nèi)腳踝脈搏點區(qū)域，并外部提供恒定的熱能，熱或冷到熱板，旨在與在核心體溫向兩個方向輸送血液設(shè)備附近的血管最大限度地表面積接觸。熱傳輸隨著血液發(fā)生，且該循環(huán)系統(tǒng)在全身分布血液。加熱/冷卻的血液循環(huán)提供了佩戴者所期望的核心體溫的期望的積極變化。這些個人熱控設(shè)備提供高效的電動操作，以減少尺寸和功率要求。該設(shè)備提供了改進(jìn)的操作時間。在一些實施例中，光伏片可以配合與電池一起使用，并且可以提供永久的操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]個人熱控制電子設(shè)備和方法的說明性的實施可以為用戶提供加熱和冷卻。一種電源可向加熱/冷卻模塊提供電力，所述加熱/冷卻模塊能夠加熱或冷卻熱傳遞組件到所需的溫度。所述加熱或冷卻可以由控制器進(jìn)行管理，所述組件可以被放置在殼體中。在一些實施例中，所述設(shè)備和方法可以利用光伏電池為設(shè)備提供電力，為電源充電，或同時使用光伏電池或電源。該設(shè)備可以放置在使用者身體的任何位置，例如，如手腕或腳踝。該設(shè)備的殼體可以結(jié)合到衣服中，衣服可以是腕帶，襯衫，鞋類等。
[0009]在另一個示例性實施方式中，個人熱控制設(shè)備提供了電源，和至少一個由電源供電的加熱/冷卻模塊。該加熱/冷卻模塊可以提供一種熱電元件。當(dāng)?shù)谝浑妷簶O性施加到所述熱電元件時，會導(dǎo)致該熱電模塊的第一側(cè)面溫度升高，并當(dāng)?shù)诙妷簶O性施加于該熱電元件時，會導(dǎo)致所述熱電元件的所述第一側(cè)面的溫度降低。該設(shè)備還可以提供連接到所述熱電模塊的第一側(cè)面上的熱傳遞元件，以及連接到所述電源和所述熱電模塊的控制器，其中，所述控制器管理施加于熱電模塊的電壓。
[0010]在另一個說明性的實施方式中，個人熱控制設(shè)備提供了一種可充電電池，用于加熱或冷卻的第一加熱/冷卻模塊，以及連接到該可充電電池和所述第一加熱/冷卻模塊的控制器，其中，所述控制器管理施加到該加熱/冷卻模塊的電壓。該第一加熱/冷卻模塊包括:第一殼體；第一加熱/冷卻模塊被定位到所述第一殼體內(nèi)，其中，該第一加熱/冷卻模塊由可充電電池供電；以及連接到熱電模塊的第一側(cè)上的第一熱傳遞元件。
[0011]前述內(nèi)容已相當(dāng)廣泛的概述了本發(fā)明公開的各種特征，以便下面的詳細(xì)描述可以更好地被理解。本專利申請公開的附加特征和優(yōu)點將在下文描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更全面的理解本發(fā)明公開的內(nèi)容，以及本發(fā)明公開內(nèi)容的優(yōu)點，下面的說明將具體公開的實施例的參考附圖，其中:
[0013]圖1是個人熱控制設(shè)備的電子組件的說明性示意圖；
[0014]圖2A-2C是加熱/冷卻模塊的實施例的說明性實施方式；
[0015]圖3A-3D是加熱/冷卻模塊的另一個實施例的說明性實施方式；
[0016]圖4A-4C是加熱/冷卻模塊的又一實施例的說明性實施方式；
[0017]圖5是使用了兩個或多個加熱/冷卻模塊的個人加熱控制設(shè)備的說明性實施方式；
[0018]圖6是另一個個人熱控制設(shè)備的說明性實施方式；
[0019]圖7A-7C是控制器模塊的說明性實施方式；
[0020]圖8是鞋類的個人熱控制設(shè)備的說明性實施方式；
[0021]圖9A-9C是太陽能模塊的說明性實施方式；
[0022]圖10A-10B是外部電池模塊的說明性實施方式；
[0023]圖1lA和IlB是各種個人的熱控制系統(tǒng)的說明性實施方式。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)在參閱所述附圖，其中，所描述的元件不一定按比例示出，并且其中在幾個視圖中的相同或類似的元件用相同的附圖標(biāo)記。
[0025]在一般情況下，參照附圖，應(yīng)當(dāng)理解的是，圖示的目的描述本發(fā)明公開的特定實施例，而不是為了對其進(jìn)行限制。雖然本文所用的大多數(shù)術(shù)語對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是可識別的，應(yīng)該理解的是，當(dāng)沒有明確定義，術(shù)語應(yīng)該被解釋為采取目前本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所能接受的含義。
[0026]本文所討論的個人的熱控制設(shè)備和方法提供在較長的持續(xù)時間內(nèi)在人體產(chǎn)生核心體溫的變化。該設(shè)備可以電子方式對人體的重點特定區(qū)域提供加熱或冷卻。作為非限制性示例，加熱/冷卻模塊可以策略性的直接定位在主要血管和位于人體的腕，踝，或人體的其他區(qū)域的脈搏點的毛細(xì)血管床上。人類平均核心體溫為可以有效的升高或降低通過血液流過位于腕和腳踝區(qū)域的脈搏點的特殊表面區(qū)域內(nèi)的皮膚表面下的主要血管和毛細(xì)血管的熱力學(xué)吸熱。
[0027]在一個實施例中，加熱/冷卻模塊可以是熱電元件。熱電元件允許電勢產(chǎn)生溫度差異或溫度差異產(chǎn)生電勢。該設(shè)備可以使用熱電元件加熱/冷卻，通過對元件施加電壓。提供給熱電元件的施加電壓的極性決定是否提供加熱或冷卻。在一些實施例中，加熱/冷卻模塊還可以提供電阻加熱元件。
[0028]個人熱控設(shè)備提供有效提升或降低人體需求的核心體溫的能力。男人，女人和所有年齡的兒童可能會在日常生活中使用個人熱控設(shè)備，以根據(jù)需求提供持續(xù)較長時間的加熱或冷卻。該個人熱控設(shè)備可以并入服裝，外套，大衣，夾克，毛衣，風(fēng)衣，襯衫，長褲，短褲，護(hù)腕，鞋子，以及它們的組合等。該個人熱控制設(shè)備，適用于范圍廣泛的活動，如體育，娛樂，工作，露營，釣魚，遠(yuǎn)足和軍事用途等。該個人熱控制設(shè)備，也可使用在需要熱或冷療法的醫(yī)療應(yīng)用中。例如，該設(shè)備可用于抗發(fā)炎，高燒，中風(fēng)后的腦損傷的穩(wěn)定和最小化，頭部外傷
坐寸ο
[0029]該個人熱控制設(shè)備可以利用加熱/冷卻模塊以便顯著增加操作時間。此外，該個人熱控制設(shè)備能夠在整個使用過程中維持一致的溫度。該設(shè)備的各種特征提供了改進(jìn)的功能，可使該設(shè)備有效地減少或增加用戶的核心體溫。通過使用熱模塊來加熱或冷卻熱板或類似尺寸的板，可以通過 使用非常低的電流來為佩戴者實現(xiàn)有效的加熱或冷卻。該設(shè)備的低功耗的要求使其相對于現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備可以允許其操作持續(xù)時間較長(例如24小時或更多)。通過結(jié)合光伏/太陽能，操作的持續(xù)時間可以進(jìn)一步延長，并可能潛在地允許持續(xù)操作。當(dāng)連接不到外置電源時，持續(xù)或延長的操作是特別有用的。例如，持續(xù)的或延長操作在軍事上的應(yīng)用可能是非常有益的。
[0030]圖1是個人熱控制設(shè)備的電子組件的說明性示意圖。該設(shè)備可以提供電源10，控制器20，熱模塊30-1，30-2，30-n，I/O接口 40，以及電源輸入端口 50。電源10為該設(shè)備提供電力。電源10可以是外部電源，太陽能電池板，電池，充電電池，和/或類似物。合適的電池的非限制性的例子可能包括鎳鎘電池，鎳氫電池和鋰離子電池。在一個實施例中，電池10可以是3.7V。電池也可能是2500毫安的鋰離子電池。電源10連接到控制器20，所述控制器將電力輸送到熱模塊30，或I/O接口 40，并管理電池的充電?？刂破?0管理設(shè)備的各種操作，例如，但不限于，加熱/冷卻管理，充電，操作模式，與I/O接口通信等等。在一些實施例中，加熱/冷卻管理可以通過持續(xù)監(jiān)測佩戴者的核心體溫的傳感器進(jìn)行控制，并且所述控制器20根據(jù)需要調(diào)節(jié)加熱或冷卻以抵消不利的氣候條件?？刂破?0可以是微處理器，處理器，CPU，集成電路，或者是可以被編程為如本文所述的在設(shè)備上的操作的微處理器，處理器，CPU，集成電路的組合。例如，控制器20可以提供的功能，例如，電池監(jiān)測(包括電壓和電流監(jiān)測)，電池狀態(tài)指示(例如，低電量或充電)，功能狀態(tài)指示(例如，充電，冷卻或加熱)，內(nèi)置充電電路等。[0031]熱模塊30可以根據(jù)控制器20施加在元件上的電壓提供加熱和/或冷卻?？刂破?0可以將電壓施加到所需要的一個或多個熱模塊30上。熱模塊30可以被策略性地定位，以最大限度地將熱的效率傳遞給用戶。例如，熱模塊30可以是萊爾德科技公司型號Cp08，63，06L的熱電芯片。相比其它的個人的熱控裝置，該散熱模塊30使用相對較小的電源運轉(zhuǎn)(如，3.7V電池).在一些實施例中，熱模塊30還可以提供電阻加熱元件。I/O接口 40允許該設(shè)備被連接到允許用戶進(jìn)行操作，控制和/或管理該設(shè)備的接口。I/O接口 40可為外部設(shè)備(例如，手機(jī)，便攜式音樂裝置，以及其他便攜式電子產(chǎn)品等)提供端口。I/O接口 40還可以提供控制按鍵/接口。例如，控制按鈕可以允許用戶選擇操作模式(如加熱或冷卻)；為加熱或冷卻設(shè)置模式-低(50 %功率)，中(75 %功率)，高(100 %功率)等。作為另一個例子，該設(shè)備可以包括控制接口，顯示器，可視指示器，音頻指示器，或者是上述各種設(shè)備的組合等。在非限制性實施例中，I/O接口 40可包括開/關(guān)按鈕和視覺指示器以指示充電狀態(tài)，加熱或冷卻，操作模式(例如低，中，高)，在使用的電源裝置等。充電端口 50可提供一種連接器，該連接器允許該設(shè)備被連接到適于充電的外部電源。例如，充電端口 50可以適合于連接到交流電源，2.0安培連接器，USB連接器，或任何合適的電連接器。在一些實施例中，充電端口 50還可以連接到便攜式電源，例如，太陽能電池或外部電池。
[0032]在一些實施例中，該設(shè)備可以提供附加的特征，如計步器，時鐘，秒表，顯示時間/距離/步驟的信息，GPS位置，藍(lán)牙或其它通信技術(shù)和/或其他特征。
[0033]圖2A-2C是具有控制器，電源和用戶界面的加熱/冷卻模塊200的實施例的說明性示意圖。在一些實施方式中，熱電模塊200可以被稱為主加熱/冷卻模塊。加熱/冷卻模塊200可以提供熱模塊210，控制器板220，電池230，熱板240和用戶界面250。加熱/冷卻模塊200可以直接戰(zhàn)略性地定位在位于人體的脈搏點上的主要血管和毛細(xì)血管床上，例如，手腕和腳踝區(qū)域，以有效為用戶提供個人的熱控制。例如，該熱電模塊200可用于冷卻用戶腕部血管的腕帶上。
[0034]熱模塊210可利用電能來加熱或冷卻腕帶的底部。例如，熱模塊210可以熱電式芯片，當(dāng)施加電壓時，該熱電式芯片可提供加熱，當(dāng)施加反向極性時，該熱電式芯片可提供冷卻。熱模塊210可在表面上進(jìn)行金屬化以進(jìn)行改善連接可選的散熱器。此外，在一些實施方案中，熱模塊210還可以提供一個電阻加熱元件。熱模塊210可以被電連接到控制器板220。控制器板220可以是管理熱電設(shè)備的運行的圓形板，該控制器板可以包括控制器，處理器，存儲器，模塊，各種電子組件或上述各器件的組合?？刂破靼?20還可以連接到電源，例如，電池230或外部電源。電池230提供了一種為該設(shè)備提供電力的便攜式電源。電池230可以提供長達(dá)24小時的足夠的動力以進(jìn)行操作。當(dāng)電池電量低時，外部電源可以用來給電池230充電和/或為設(shè)備提供電力。
[0035]控制器板220連接到所述熱模塊210和電池230。根據(jù)選擇的設(shè)置，控制器板220控制提供給熱模塊210的電力。例如，當(dāng)選擇一個需要的溫度時，控制器可以管理提供給熱模塊210的功率量以獲得所需溫度。此外，控制器板220可以管理的附加功能，例如，電池充電，發(fā)光指示器等。
[0036]由控制器板220提供的控制器(例如CPU，微處理器等)可控制該設(shè)備所提供的功能。這些功能包括但不限于，電池連接，充電，電源開關(guān)控制，光伏管理，指示器運行，提供給每個熱模塊的電力，和其它所需的功能。[0037]板240可優(yōu)選與熱模塊210接觸，以最大限度地提高熱傳遞。板240可以由具有高熱效率或高導(dǎo)熱性的材料形成。例如，板240可以是銅或鋁。板240被定位在殼體290內(nèi)，以減少板與用戶之間的距離。例如，在所示的實施例中，板240被定位在控制器板220和熱模塊210的下方的一個區(qū)域，該區(qū)域最接近于用戶接觸的區(qū)域。該板240可提供特殊形狀的表面區(qū)域，以最大化加熱或冷卻血管的熱吸收。例如，板240可以是細(xì)長的以最大化在該板和用戶的手腕或腳踝處的血管之間的接觸面積。在一些實施方案中，可以提供與所述板接觸的熱凝膠(未示出)以幫助熱能傳遞。例如，圍繞腳踝或手腕的帶可含有熱凝膠以進(jìn)一步幫助將熱傳遞給用戶。此外，在其它實施例中，熱凝膠可以被板取代。類似于該傳熱板，熱凝膠可以被定位在希望的人身體位置，例如，在手腕，腳踝，或任何其他合適的位置。
[0038]在板240上方的區(qū)域中，可以提供絕緣材料245以減少從板到模塊其他部分的不期望的熱傳遞。絕緣材料245允許大部分加熱或冷卻被用戶所吸收。由于通過熱模塊210產(chǎn)生的溫度差，與板240相對的側(cè)面可以提供不同的溫度。例如，當(dāng)需要冷卻，連接到傳熱板240的熱模塊210的側(cè)面是冷卻的，而另一側(cè)是熱的。為了驅(qū)散不需要的熱，提供在殼體290上的出風(fēng)口 255以允許熱量從該模塊消散。在一些實施例中，散熱器(未示出)可選地被設(shè)置在熱模塊210的頂部以輔助散熱。例如，當(dāng)熱模塊210利用當(dāng)冷卻時產(chǎn)生熱的組件時，提供一個散熱器以幫助散熱是可取的。
[0039]用戶界面250為用戶操作該設(shè)備提供I/O接口。例如，在該實施例中，用戶界面可以包括充電端口 260，按鈕270，和LED指示器280。充電端口 260向該設(shè)備提供電源，或為電源充電，或兩者都有。充電端口 260可以連接到合適的電源，例如，光伏電池，交流電源，直流電源，或類似器件。按鈕270允許用戶控制該設(shè)備的操作。例如，按鈕可以被按壓循環(huán)各種不同的運行模式，例如，低熱，中熱，高熱，低冷卻，中冷卻，高冷卻，或降低佩戴者的核心體溫的傳感器模式和關(guān)閉模式。在一些實施例中，還可以包括附加輸入端，按鈕，開關(guān)等。該I/O接口可允許該設(shè)備被開啟和關(guān)閉，選擇模式，設(shè)置設(shè)備到所需的溫度，和/或類似器件。該設(shè)備可以包括LED指示器或顯示器280。在一些實施例中，指示器可被IXD顯示器，附加LED，發(fā)光指示器，或類似器件取代或包括LCD顯示器，附加LED，發(fā)光指示器，或類似器件。當(dāng)發(fā)生充電，電力不足，`用戶設(shè)置溫度，運行模式，是否該設(shè)備在基于電池或外部電源運行，和/或類似的設(shè)置時，LED指示器或顯示器280可以指示。
[0040]加熱/冷卻模塊200被殼體290包圍以保護(hù)模塊。殼體290可形成任何需要的合適的形狀。例如，殼體290可以是人體工程學(xué)形狀，以適應(yīng)用戶的手腕，腳踝，或其它的部位。另外，殼體290可被成形為與用戶的手腕，腳腕等最大的接觸面積。在一些實施方案中，殼體290可能是防水的。例如，殼體290可以是聚碳酸酯架構(gòu)等。該殼體290和板240可以為人體工程學(xué)設(shè)計，以滿足舒適和提供高效的熱傳遞。薄的聚碳酸酯殼可以扣合到電子組件之上的位置，然后整個熱電模塊200是經(jīng)過過模(over molded)制造的。例如，該過?？赡苁穷愃粕蕉计较鹉z(sanoprene rubber)的材料，以實現(xiàn)耐用，防水，并保護(hù)設(shè)備免受其他元件，包括人體汗液的干擾。在一些實施例中，殼體290會提供用于縫制或粘貼該熱電模塊200到腕帶，服飾/外套鞋類，或其他配件的區(qū)域。
[0041]通過具體形狀區(qū)域、熱傳導(dǎo)材料板直接定位在脈搏點，提供從該設(shè)備到具體的血管的外部電子生成的熱或者冷，該外部產(chǎn)生的冷或熱可以使使用者更舒服。相對于設(shè)備將熱或冷施加于那些不靠近主要血管的區(qū)域，通過施加熱或冷到血管，用戶可以體驗更有效的冷卻或加熱。例如，加熱/冷卻模塊200可定位在手腕，腳踝，具有一個或多個血管的身體其它的部分，或者上述部分的組合附件的動脈和/或靜脈上。
[0042]這種新工藝可使用在用于提供加熱和/或冷卻的不同的消費品中。該個人熱控制設(shè)備可以使用在服裝(襯衫，褲子，短褲等)，外套(夾克，針織衫，毛衣等)，腕帶，鞋類，和其他配件等。
[0043]該個人熱控制設(shè)備可以由電池，充電電池，太陽能電源，外部電源或者上述各電源的組合來提供電力。在一個實施例中，所述設(shè)備是電池供電的。該設(shè)備還可以提供用于接收電力的輸入端口，所述電力來自于交流電源或直流電源(例如，為可充電電池充電，直接從電源運行，或者兩者都有)或者光伏/太陽能。在一個實施例中，該設(shè)備可以使用3.7V可充電鋰電池。
[0044]該設(shè)備還可以提供一個或多個用于產(chǎn)生電力的光伏片。例如，這些光伏片可被縫到衣服的袖子或肩部，還可以設(shè)置在腕帶，鞋類等上。該設(shè)備可以通過光伏電池被部分或完全供電。太陽能可以直接為設(shè)備供電或可用于向電源充電和在電源中存儲電力。利用光伏電池可提供延長的操作時間，且可在外部電源插頭不能夠便利的獲取得地方運行。
[0045]該光伏電池補(bǔ)丁可以被定位在能夠最大化暴露在太陽中的位置。該光伏電池可以被封裝在透明的塑料中，且被過模在類似橡膠的材料中，以產(chǎn)生可用于縫制或連接該設(shè)備到衣服等類似物的邊緣。透鏡可以被模造成透明的塑料蓋以放大投射到光伏電池上的光強(qiáng)度，并且可以與全息背景結(jié)合使用，以最大化反射率，同時增加光強(qiáng)度和最大化產(chǎn)生的電流。光伏片可以電子連接到該個人熱控制設(shè)備，例如通過電線等。 [0046]圖3A-3D是包含散熱器的加熱/冷卻模塊的說明性的實施方式。本實施方式提供如在其它實施例中所討論的熱模塊210，控制器板220，電池230，板240，和按鈕270。在一些實施方案中，提供放置在熱模塊210上的散熱器295是可取的。提供一個風(fēng)扇297，以進(jìn)一步幫助散熱也可能是可取的。當(dāng)熱模塊210被用于冷卻，熱模塊的第一側(cè)面被冷卻，而相反側(cè)面變暖。散熱片295增加從熱模塊210的變暖的一側(cè)的散熱。殼體290的頂部可以進(jìn)行通風(fēng)，以允許通過殼體來改善散熱。熱電模塊的散熱特性使從模塊消散，從而通過附近的組件或佩戴者的身體限制或阻止熱吸收。
[0047]絕熱材料和熱反射率可以使用在整個設(shè)計的各個方面以最大限度地提高性能。透明的聚碳酸酯材料可以在框架或架構(gòu)中使用。該架構(gòu)可使用模壓在聚碳酸酯中的紅外反射斑點，以最大化每個設(shè)備內(nèi)側(cè)和外側(cè)的熱反射率。該絕熱材料可用于整個設(shè)備以最大化性能。進(jìn)一步，可以選擇材料以最大化產(chǎn)品的耐久性。
[0048]圖4A-4C是在個人熱控制設(shè)備中的又一加熱/冷卻模塊300中的示例性的實施方式。該加熱/冷卻模塊300是不包括控制器，電池，或用戶界面的簡化模塊。因此，在一些實施例中，該加熱/冷卻模塊300可以被稱為簡化的熱電模塊。在個人熱控制設(shè)備的一些實施方式中，具有一個以上的加熱/冷卻模塊是可取的。例如，在衣服，例如，夾克，上衣，外套，羊衣，短褲等，中提供兩個或更多個人熱電模塊是可取的。當(dāng)需要附件的加熱/冷卻模塊300時，附件的模塊可以被簡化，以去除在其他實施例中包括的控制器板，電池和用戶界面。該附件的加熱/冷卻模塊300提供了熱模塊310，板340，絕緣層345，包括如前所述的相同功能的殼體390。附件的加熱/冷卻模塊300可提供允許將該附件的加熱/冷卻模塊300連接到控制器的連接器355，所述控制器用于管理該系統(tǒng)中每一個加熱/冷卻模塊的運行。
[0049]圖5是使用了兩個或多個加熱/冷卻模塊的個人熱控制設(shè)備400的說明性實施方式。在該設(shè)備中的主加熱/冷卻模塊410可以提供控制該設(shè)備的操作的控制板等。例如，主加熱/冷卻模塊410可以是如圖2A-2C或圖3A-3D所討論的加熱/冷卻模塊。附件的加熱/冷卻模塊420-1，420-2，420-n可以是不需要如圖4A-4C所討論的電池，控制器板，或用戶界面的簡化模塊。附件的加熱/冷卻模塊420-1，420-2，420-n均連接到主加熱/冷卻模塊410，且該附加的加熱/冷卻模塊由主加熱/冷卻模塊進(jìn)行控制和供電。例如，在一個實施例中，該設(shè)備可以包括加熱/冷卻模塊，該加熱/冷卻模塊可以再夾克衫的每一個袖子上的手腕附近的區(qū)域。該加熱/冷卻模塊可以被縫合到夾克衫的袖子里面，以便定位每一個佩戴者手腕附近的加熱/冷卻模塊。該主加熱/冷卻可以設(shè)置在夾克衫的左或右袖子中，因而，其他的模塊可以是通過夾克衫連接到主模塊的簡化模塊。
[0050]圖6是另一人熱控制設(shè)備450的示例性實施方式。在其它實施例中，包括控制器板460，電池465，和用戶界面470的控制器模塊455可以設(shè)置在與加熱/冷卻模塊480-1，480-2，480-n分離的控制殼體中。該加熱/冷卻模塊480-1，480-2，480_n可以是不需要電池，控制器板，或用戶界面的簡化模塊。每個加熱/冷卻模塊480-1，480-2，480-n被連接到控制器模塊455，所述控制器模塊455控制每個加熱/冷卻模塊，并為每個加熱/冷卻模塊供電。
[0051]例如，在一個實施例中，可以為夾克衫，上衣，外套或類似衣服的每一個袖子提供兩個加熱/冷卻模塊。進(jìn)一步擴(kuò)展模塊甚至可以將其縫入到袖子中。該控制器模塊被分別提供在殼體中，該殼體可以被縫入夾克衫的另一區(qū)域，如胸部附近的區(qū)域。夾克衫中的電線束將每一個加熱/冷卻模塊連接到控制模塊。
[0052]圖7A-7C是控 制器模塊600的說明性實施方式?？刂破髂K可提供殼體610，拉伸件620，充電連接器630，控制器板640，微處理器650，I/O連接器660，外部電源連接器670，熱模組連接器680和電池690。殼體610可固定和保護(hù)控制器模塊600的組件。拉伸件620允許控制器模塊600的組件被訪問。充電連接器630允許控制器模塊600被連接到外部電源，如交流電源或直流電源。
[0053]圖7B和7C示出了不具有殼體610的控制模塊600的組件。控制器板640提供用于管理和控制系統(tǒng)運行的處理器650。控制器板640還可以提供I/O連接器660。外部電源連接器670允許連接外部電源，如太陽能電池或擴(kuò)展電池組。TM連接器680允許熱模塊連接到控制電路板640。電池690為系統(tǒng)提供電力的存儲。
[0054]圖8是鞋類的個人熱控制設(shè)備的說明性實現(xiàn)方式。在鞋類實施例中，每個鞋都包括加熱/冷卻模塊600。加熱/冷卻模塊600可以包括熱模塊610,控制器板620,板640,熱凝膠墊650，和電池660。如前面所討論的，控制器板620管理該加熱/冷卻模塊600的各種功能運行，例如，充電，給模塊提供電力，操作模式等。熱模塊610根據(jù)施加到所述模塊上的電壓極性，加熱或冷卻板640。板640和熱凝膠墊650提供有效的熱傳遞至使用者的身體。在人體的特定區(qū)域，可能很難以適合于有效的熱傳遞到身體的人體工程學(xué)的方式制造板640。凝膠墊650提供了能有效的熱傳遞的液態(tài)或凝膠態(tài)的材料。由于凝膠墊650是液體或凝膠體，它可以很容易地適應(yīng)以提供在凝膠墊被定位的人體區(qū)域附近和凝膠墊之間的大面積接觸。在一些實施例中，板640可被省略，凝膠墊650可以作為熱傳遞的主要手段。加熱/冷卻模塊600還可以選擇性地包括光伏片(未顯示)，以提供可以運行設(shè)備或為設(shè)備充電的額外電力。
[0055]圖9A-9C是太陽能模塊600的說明性實施方式。光伏面板610暴露于陽光下產(chǎn)生的太陽能可使用在個人熱控制設(shè)備中。光伏面板610可提供全息背景以增加反射率進(jìn)而最大化電流的產(chǎn)生。殼體620可以是透明的聚碳酸酯或類似物?？梢酝ㄟ^殼體620設(shè)置透鏡640以放大和加強(qiáng)在一小表面區(qū)域的光，進(jìn)而增加光伏電池產(chǎn)生的電力。例如，透鏡640可以是凹透鏡。邊緣630被設(shè)置圍繞殼體620的一個或多個邊緣。邊緣630可以用于將熱電模塊600縫制或放置到成衣服或服裝中。邊緣630可以由合適的材料形成，例如，但不限于橡膠(rubber ),山都平(sanoprene ),熱塑性彈性體(TPE )或類似物。在一些實施例中，將太陽能模塊與加熱/冷卻模塊或加熱/冷卻模塊的一個或多個組件結(jié)合是可取的。
[0056]圖1OA和IOB是外部功率源1000的說明性實施方式。外部電源1000可包括殼體1010，拉伸件1020和電池1030。殼體1010固定和保護(hù)外部電源1000。拉伸件1020允許外部電源被訪問。當(dāng)外部電源1000被連接到個人熱控制設(shè)備時，電池1030為系統(tǒng)提供了額外的電力。
[0057]圖1lA和IlB是各種個人熱控制系統(tǒng)的說明性實施方式，本文所討論的個人的熱控制系統(tǒng)可以用于各種應(yīng)用中。非限定性的例子可能包括軍事，運動，野營，釣魚，遠(yuǎn)足，戶外活動，治療性藥物治療等。加熱/冷卻模塊可以設(shè)置在靠近手腕，腳踝，或人體上的任何其它的脈搏點。例如，加熱/冷卻模塊可能提供在衣服，服飾，配飾，夾克衫，大衣，腕帶，鞋類等中。在一些實施方案中 ，一件衣服可以被插入到另一件衣服內(nèi)以允許個人熱控系統(tǒng)被連接。例如，在褲子中的個人的控制系統(tǒng)可被插入到在夾克中提供的系統(tǒng)中。
[0058]本文所描述的實施方式也包括在內(nèi)以證明本發(fā)明公開的特定方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本文所描述的實施方案僅僅是代表本發(fā)明的示例性實施方式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容可以認(rèn)識到，許多變化可在所描述的【具體實施方式】中實現(xiàn)，并且在不脫離本發(fā)明公開的精神和范圍內(nèi)，仍然可以獲得相同或類似的結(jié)果。從前面的描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以容易地確定本發(fā)明的本質(zhì)特征，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化和改進(jìn)，以適應(yīng)本發(fā)明的各種用途和條件。上文描述的實施方案，目的僅是為了說明性的，不應(yīng)被視為本公開的范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種個人熱控制設(shè)備，包括: 電源； 由所述電源供電的至少一個熱模塊，其中，將第一電壓極性施加到所述熱模塊導(dǎo)致該熱模塊的第一側(cè)面溫度升高，且將第二電壓極性施加到該熱模塊會導(dǎo)致所述熱模塊的所述第一側(cè)面的溫度降低； 連接到所述熱模塊的第一側(cè)面的傳熱元件；以及 連接到所述電源和所述熱模塊的控制器，其中，所述控制器管理施加到所述熱模塊的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述電源是電池，可充電電池，或太陽能電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述熱模塊被定位在衣服中的一區(qū)域中，當(dāng)衣服被穿上時，該區(qū)域靠近脈搏點。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述服裝是夾克衫，襯衫，運動衫，外套或腕帶，且所述脈搏點是手腕區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述衣服是褲子，鞋子，或長靴，且所述脈搏點是腳踝區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備進(jìn)一步包括:` 用于控制該設(shè)備的運行的開關(guān)按鈕； 用于顯示與該設(shè)備的狀態(tài)相關(guān)的信息的LED指示燈； 用于為電源充電的充電端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述熱傳遞元件是金屬板或熱凝膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個包含熱凝膠的分隔部，其中，所述分隔部與熱傳輸兀件接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括至少一個附加的熱模塊，其中，所述至少一個附件的熱模塊均連接到所述控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個散熱器，其中，所述散熱器連接到與所述第一側(cè)面相對的熱模塊的第二側(cè)面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括定位在與所述熱模塊相鄰的熱絕緣材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述熱模塊是熱電芯片。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述模塊進(jìn)一步包括電阻加熱元件。
14.一種個人熱控制設(shè)備，包括: 可充電電池； 用于加熱或冷卻的第一熱電模塊，所述第一熱電模塊包括: 第一殼體； 定位在所述第一殼體內(nèi)的第一熱電模塊，其中，所述第一熱電模塊由可充電電池供電，以及 連接到所述熱電模塊的第一側(cè)面的第一熱傳遞元件； 控制器模塊，該控制器模塊連接到所述可充電電池和所述第一熱電模塊，其中，所述控制器管理施加到所述熱模塊的電壓。
15.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括用于加熱或冷卻的第二熱電模塊，所述第二熱電模塊包括: 第二殼體； 設(shè)置在所述第一殼體內(nèi)的第二熱電模塊，其中，所述第二熱電模塊是由可充電電池供電；以及 連接到所述第二熱電模塊的第一側(cè)面上的第二熱傳輸元件，。
16.如權(quán)利要求13的方法,其特征在于,所述可充電電池和控制器固定在所述第一殼體內(nèi)。
17.如權(quán)利要求13所述的裝置，還包括一個控制器殼體，其中，所述控制器殼體固定所述可再充電電池和控制器。
18.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一熱電模塊是夾克衫，外套，運動衫，襯衫，頭飾帶，腕帶，短褲，鞋類，防護(hù)物或長靴的一部分。
19.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，所述設(shè)備進(jìn)一步還包括連接到所述控制器的至少一個太陽能電池，其中，所述太陽能電池生成由可再生電池存儲的能量。
20.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一熱傳遞元件是金屬板或熱凝膠或者金屬板和熱凝膠的混合。
21.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，還包括一個散熱器，其中，所述散熱器連接到與所述第一側(cè)面相對的熱模塊的第二側(cè)面。
22.如權(quán)利要求12`所述的設(shè)備，其特征在于，還包括定位與所述熱模塊相鄰的熱絕緣材料。
【文檔編號】A61F7/08GK103874470SQ201280036912
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月17日
【發(fā)明者】愛德華·F·朗雯 申請人:邁艾核心控制有限責(zé)任公司