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公開番号2025171451
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024076811
出願日2024-05-09
発明の名称皮膚温調整装置
出願人株式会社富士通ゼネラル
代理人弁理士法人ドライト国際特許事務所
主分類A61F 7/00 20060101AFI20251113BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】利用者の皮膚に良好に「冷え」を継続して感じさせることができる皮膚温調整装置を提供する。
【解決手段】皮膚温調整装置11は、人体の皮膚に接触する伝熱体28、31と、伝熱体28、31に熱的に結合され、電流の供給に応じて吸熱し、最大冷却時に飽和冷却温度まで伝熱体28、31の温度を降下させるペルティエ素子と、電流を制御し、第1時間で飽和冷却温度から飽和冷却温度よりも高い刺激温度に伝熱体28、31の温度を昇温する昇温制御に続き、第1時間よりも長い第2時間で刺激温度から飽和冷却温度まで伝熱体28、31を冷却する降温制御を実施する制御部とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
人体の皮膚に接触する伝熱体と、
前記伝熱体に熱的に結合され、電流の供給に応じて吸熱し、最大冷却時に飽和冷却温度まで前記伝熱体の温度を降下させるペルティエ素子と、
前記電流を制御し、第１時間で前記飽和冷却温度から前記飽和冷却温度よりも高い刺激温度に前記伝熱体の温度を昇温する昇温制御に続き、前記第１時間よりも長い第２時間で前記刺激温度から前記飽和冷却温度まで前記伝熱体を冷却する降温制御を実施する制御部と
を備えることを特徴とする皮膚温調整装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の皮膚温調整装置において、前記飽和冷却温度は、環境温度に対して２０度以上の温度差で低い温度に設定されることを特徴とする皮膚温調整装置。
【請求項３】
請求項１に記載の皮膚温調整装置において、前記第１時間および前記第２時間は予め決められた値に設定されることを特徴とする皮膚温調整装置。
【請求項４】
請求項３に記載の皮膚温調整装置において、前記第２時間は、最大限に前記電流が供給される際に前記伝熱体が前記飽和冷却温度に達する時間以上に設定されることを特徴とする皮膚温調整装置。
【請求項５】
人体の皮膚に接触する伝熱体と、
前記伝熱体に熱的に結合され、電流の供給に応じて吸熱し、前記伝熱体の温度を降下させるペルティエ素子と、
前記電流を制御し、環境温度に対して２０度以上の温度差で低い冷却温度から前記冷却温度よりも高い刺激温度に前記伝熱体の温度を昇温する昇温制御に続き、前記刺激温度から前記冷却温度まで前記伝熱体を冷却する降温制御を実施する制御部と
を備えることを特徴とする皮膚温調整装置。
【請求項６】
請求項５に記載の皮膚温調整装置において、前記昇温制御の時間および前記降温制御の時間は予め決められた値に設定されることを特徴とする皮膚温調整装置。
【請求項７】
請求項６に記載の皮膚温調整装置において、前記降温制御の時間は、最大限に前記電流が供給される際に前記伝熱体が前記冷却温度に達する時間以上に設定されることを特徴とする皮膚温調整装置。
【請求項８】
頸動脈の位置で人体の皮膚に接触する第１伝熱体と、
前記第１伝熱体に熱的に結合され、電流の供給に応じて吸熱し、前記第１伝熱体の温度を降下させる第１ペルティエ素子と、
前記人体の首後ろで皮膚に接触する第２伝熱体と、
前記第２伝熱体に熱的に結合され、電流の供給に応じて吸熱し、前記第２伝熱体の温度を降下させる第２ペルティエ素子と、
前記電流を制御し、前記第１伝熱体よりも前記第２伝熱体に低い温度を設定する第１モード、および、前記第２伝熱体よりも前記第１伝熱体に低い温度を設定する第２モードを切り替える制御部と
を備えることを特徴とする皮膚温調整装置。
【請求項９】
請求項８に記載の皮膚温調整装置において、前記第２モード中に、前記第１ペルティエ素子は、最大冷却時に飽和冷却温度まで前記第１伝熱体の温度を降下させ、前記制御部は、前記電流を制御し、第１時間で前記飽和冷却温度から前記飽和冷却温度よりも高い刺激温度に前記第１伝熱体の温度を昇温する昇温制御に続き、前記第１時間よりも長い第２時間で前記刺激温度から前記飽和冷却温度まで前記第１伝熱体を冷却する降温制御を実施することを特徴とする皮膚温調整装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の皮膚温調整装置において、前記第２モード中に、前記第１ペルティエ素子は、最大冷却時に飽和冷却温度まで前記第１伝熱体の温度を降下させ、前記制御部は、前記電流を制御し、環境温度に対して２０度以上の温度差で低い冷却温度から前記冷却温度よりも高い刺激温度に前記第１伝熱体の温度を昇温する昇温制御に続き、前記刺激温度から前記冷却温度まで前記第１伝熱体を冷却する降温制御を実施することを特徴とする皮膚温調整装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体の皮膚に接触する伝熱体と、伝熱体に熱的に結合され、電流の供給に応じて吸熱するペルティエ素子とを備える皮膚温調整装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は身体温冷装置を開示する。身体温冷装置は、人体の皮膚に接触する伝熱体（プレート）と、伝熱体に熱的に結合され、電流の供給に応じて吸熱するペルティエ素子とを備える。制御部は、外気温から決められた温度差だけ低い目標温度を設定する。ペルティエ素子の吸熱に応じて伝熱体の温度は目標温度まで下降する。目標温度に到達後、決められた時間が経過すると、電流の供給は停止される。電流の供給が停止されると、伝熱体の温度は徐々に上昇していく。伝熱体の温度が上限温度に達すると、ペルティエ素子に電流は供給される。伝熱体は急激に冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１８６２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
皮膚の冷覚は温度に順応する。ペルティエ素子が最大限に伝熱体を冷却していても、伝熱体が一定の温度に維持されると、皮膚は「冷え」を感じなくなってしまう（冷やされているという感覚を得にくくなる）。特許文献１の身体温冷装置では、伝熱体は目標温度まで急激に冷却される一方で、伝熱体の温度は目標温度から徐々に上昇する。伝熱体の温度が上昇する間に皮膚は「冷え」を感じることはできない。
【０００５】
本発明は、利用者の皮膚に良好に「冷え」を継続して感じさせることができる皮膚温調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１形態によれば、人体の皮膚に接触する伝熱体と、前記伝熱体に熱的に結合され、電流の供給に応じて吸熱し、最大冷却時に飽和冷却温度まで前記伝熱体の温度を降下させるペルティエ素子と、前記電流を制御し、第１時間で前記飽和冷却温度から前記飽和冷却温度よりも高い刺激温度に前記伝熱体の温度を昇温する昇温制御に続き、前記第１時間よりも長い第２時間で前記刺激温度から前記飽和冷却温度まで前記伝熱体を冷却する降温制御を実施する制御部とを備える皮膚温調整装置は提供される。ここで飽和冷却温度とは、所定の電圧（あるいは所定のデューティー比）でペルティエ素子に電流を供給した場合に、温度が平衡状態に達した状態の温度を指す。
【０００７】
伝熱体の温度は飽和冷却温度からいちど上昇した後に再び飽和冷却温度に向かって下降していく。こうした温度変化は冷覚の順応を破壊することができる。温度が下降していく間に冷覚は刺激される。皮膚は「冷え」を感じることができる。その一方で、伝熱体が最大冷却時の飽和冷却温度に一定に維持されても、皮膚の冷覚は温度に順応することから皮膚は「冷え」を感じなくなってしまう。
【０００８】
前記飽和冷却温度は、環境温度に対して２０度以上の温度差で低い温度に設定されてもよい。環境温度に対して２０度以上の温度差があると、昇温制御に応じて伝熱体の温度は短時間に昇温することができる。その一方で、環境温度との温度差が大きいと、ペルティエ素子に対して放熱の効率が低下することから、ペルティエ素子は徐々にしか降温することはできない。したがって、第２時間は第１時間に比べて十分に長く確保されることができる。
【０００９】
前記第１時間および前記第２時間は予め決められた値に設定されればよい。ＰＩ制御といったフィードバック制御と違って、決められた時間間隔で確実に温度変化は実現されることができる。冷覚の順応は破壊されることができる。皮膚は「冷え」を感じ続けることができる。
【００１０】
前記第２時間は、最大限に前記電流が供給される際に前記伝熱体が前記飽和冷却温度に達する時間以上に設定されればよい。こうして第２時間内に伝熱体は飽和冷却温度まで確実に冷却されることができる。降温制御に続き再び昇温制御が実施されても、過度の温度上昇は阻止されることができる。良好に昇温制御および降温制御は繰り返されることができる。仮に第２時間内で伝熱体が飽和冷却温度まで降下しないと、昇温制御および降温制御の繰り返しに応じて環境温度に関係なく冷却温度は上がってしまう。
（【００１１】以降は省略されています）

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