JP7571045B2 - 冷蔵デバイス - Google Patents

Description

本開示は、冷蔵デバイスに関する。特に、携帯型冷蔵デバイスに関する。

この背景技術の説明には、本発明を理解するのに役立つ可能性のある情報が含まれている。本明細書で提供される情報のいずれかが先行技術であるか、または現在請求されている発明に関連していること、あるいは具体的または暗黙的に参照されている刊行物が先行技術であることを認めるものではない。

多くのアイテムは、厳密な温度制御が必要なため、制御された冷蔵条件下で輸送する必要がある。この必要性は、救命ワクチンを様々な場所に輸送するときに最も重大である。正確な温度条件を維持する必要がある。これらのワクチンの温度が高くなりすぎたり、または氷点下に下がったりすると、ワクチンが永久に不活化され、疾患の予防接種に使用することができなくなり、状況によっては安全に使用することができなくなる可能性がある。

世界保健機関（ＷＨＯ）は、ほとんどのワクチンを２℃～８℃の間の安全で涼しい状態に保つことを規定する。クーラーボックスなどが頻繁に使用される一方で、そのような輸送のコールドチェーンが不十分な新興経済国では特に、持続的かつ信頼できる監視システムがないようなボックスは極めて信頼性が低く、そのような輸送にはまったく安全ではない可能性がある。２０１３年にインドで行われたＷＨＯの調査によると、凍結感受性ワクチンの約７５％が、サプライチェーンを通過するまでに氷点下にさらされていた。

制御された温度条件下でワクチンなどの温度に敏感なアイテムを輸送するための冷蔵デバイスが存在するが、それらは非常に大きく、大量の電力を必要とする。

そのため、温度制御が必要なアイテムを輸送するための、自立型、経済的エネルギー、コンパクトかつ携帯型の冷蔵デバイスの必要性が残っている。

本開示の目的
本明細書の少なくとも１つの実施形態が満たす本開示の目的のいくつかは、本明細書に以下に列挙されるものである。

本開示の目的は、内部に保持されている物体の正確な温度を維持する冷蔵デバイスを提供することである。

本開示の目的は、容易に携帯可能である冷蔵デバイスを提供することである。

本開示は、冷蔵デバイスに関するものである。特に、本開示は、重量が５キログラム未満の実用的なデザインで、かつ医薬品、ワクチン、食品、飲料、乳製品などの輸送の使用に適応できる携帯型冷蔵デバイスに関するものである。

本要約は、以下の詳細な説明でさらに説明される冷蔵に関する簡略化された概念を紹介するために提供される。本要約は、請求された主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図しておらず、請求された主題の範囲を決定／制限する際に使用することも意図されていない。

一態様では、本開示は、冷蔵機構と、冷却チャンバとを含むことができる冷蔵デバイスについて詳しく説明しており、冷却チャンバは、ラッチ機構およびねじ込み機構のうちのいずれかまたは組み合わせを使用して冷蔵機構に動作可能に結合することができ、かつ冷却されるロードを保持するように構成することができる。

別の態様では、ロードは、流体を収容する少なくとも１つのバイアルを含み得、バイアルは、冷却チャンバ内に構成された空間に保持され、空間は、少なくとも１つのバイアルの不在または存在を検出するためのセンサで構成することができる。別の態様では、センサは、蓋の閉鎖を検出する、すなわち、ねじ機構が完全に／適切に締め付けられるかどうかを決定するように構成することができる（カラーおよびフラスコが効果的に密封されるのを確実にするため）。本センサは、内容物の回収／保管のためにデバイスを開いた回数、およびデバイスが開いたままになった期間などの貴重なデータを提供することができる。これにより、バッテリのパフォーマンスおよびユーザーの行動に関する洞察も得ることができる。

さらに別の態様では、冷却チャンバは、少なくとも１つのバイアルからの流体の流出を吸収するための吸収手段をその底部に有することができる。

一態様では、冷蔵機構は、熱電アセンブリ（ＴＥＡ）であり得る。

別の態様では、デバイスは、冷却チャンバ内の温度を設定および調整するための比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御器を含むことができる。

さらに別の態様では、冷却チャンバは、真空フラスコであり得、真空フラスコの開放端は、ＴＥＡで熱的に密封されるように構成され、真空フラスコは、ロードと周囲環境との間に断熱を提供することができる。

一態様では、ＴＥＡは、その低温側ヒートシンク上にファンを有することができ、ファンは、冷却チャンバ内およびロード上の空気を循環させるように構成されている。

別の態様では、真空フラスコは、ＴＥＡを断熱材のカラー内に構成することによってＴＥＡで熱的に密封することができ、カラーは、カラーおよび真空フラスコ上に構成されたねじ切りによって真空フラスコを保持するように構成されている。

さらに別の態様では、真空フラスコは、真空および断熱材料のいずれかまたは組み合わせを使用して断熱を提供するように構成することができる。

一態様では、デバイスは、少なくとも１つのバッテリを使用して電力を供給され得る。

別の態様では、デバイスは、５キログラム未満の総動作重量を有するように構成されることがある。さらに別の態様では、デバイスは、８キログラム未満の総動作重量を有するように構成されることがある。

さらに別の態様では、デバイスは、冷蔵機構の上に取り付けられるように構成されたヘッドキャップを含むことができ、取り付け時に、冷蔵機構への電力供給が開始され得、ヘッドキャップは、冷却チャンバへの最大限の断熱のために設計され得る。

一態様では、冷却チャンバは、その底部に空気偏向器を有し、空気偏向器が、その上に落下する空気をロードの下からロードの上に等しく導くように構成されている。

本開示の様々な目的、特徴、態様、および利点は、同様の数字が同様の特徴を表す添付の図面とあわせて、好ましい実施形態の以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。

本出願の範囲内で、前述の段落、特許請求の範囲および／または以下の説明および図面、ならびに特にその個別の特徴の中で示した様々な態様、実施形態、実施例、および代替案は、独立したものとして、または組み合わせで解釈される可能性があることが明確に想定される。一実施形態に関連して説明される特徴は、そのような特徴に互換性がない場合を除いて、すべての実施形態に適用できる。

添付の図面は、本開示のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。本図面は、本開示の例示的な実施形態を示し、かつ説明とともに、本開示の原理を明確にするのに役立つものである。本図表は、例示のみを目的としており、したがって本開示を制限するものではなく、ここで

本開示の例示的な実施形態に従い、提案されたデバイスで使用される主要な構成要素の表を示す。 図１は、本開示の例示的な実施形態に従い、冷蔵デバイスに使用される可能性のある部品のリストを示す。 本開示の例示的な実施形態に従い、提案されたデバイスの様々な構成要素およびそれらの配置を示す。 本開示の例示的な実施形態に従い、提案されたデバイスの様々な構成要素およびそれらの配置を示す。 本開示の例示的な実施形態に従い、提案された冷蔵デバイスで冷蔵される内容物の正投影図である。 図５Ａは本開示の例示的な実施形態に従い、提案されたデバイスの真空フラスコへのヘッドキャップの取り付けの詳細およびその中に形成された冷気の流れを示す断面図であり、図５Ｂは、本開示の例示的な実施形態に従い、空気の流れを導くために使用することができる空気偏向器を示す。 本開示の例示的な実施形態に従い、提案されたデバイスの例示的な実施形態を示す。 本開示の例示的な実施形態に従い、提案されたデバイスの例示的な実施形態を示す。

以下は、添付の図面に表されている本開示の実施形態の詳細な説明である。本実施形態は、本開示を明確に伝えるために詳細である。しかしながら、提供される詳細の量は、期待される実施形態のバリエーションを制限することを意図するものではなく、むしろ、その意図は、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の趣旨および範囲内にあるすべての修正、同等物、および選択肢を含むことにある。

以下の説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、多くの具体的詳細が説明されている。本発明の実施形態が、これらの具体的詳細の一部がなくて実施できるのは、当業者には明らかであろう。

本明細書に、構成要素または特徴が、含まれるまたは特性を有する「可能性がある（ｍａｙ）」、「可能性がある（ｃａｎ）」、「可能性がある（ｃｏｕｌｄ）」、または「可能性がある（ｍｉｇｈｔ）」と記載されている場合、その特定の構成要素または特徴は含む必要がなく、特性を有する必要もない。

本明細書の説明および以下の特許請求の範囲全体で使用される、「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」の意味は、文脈が明確に別段の指示をしない限り、複数の言及を含む。また、本明細書の説明で使用される、「ｉｎ」の意味は、文脈が明確に別段の指示をしない限り、「ｉｎ」および「ｏｎ」を含む。

本明細書のすべての刊行物は、個々の刊行物または特許出願が参照により組み込まれることが具体的かつ個別に示された場合と同程度に、参照により組み込まれる。組み込まれた参照における用語の定義または使用が、本明細書に提供されるその用語の定義と矛盾するかまたは反対である場合、本明細書に提供されるその用語の定義が適用され、参照におけるその用語の定義は適用されない。

いくつかの実施形態では、本発明の特定の実施形態を説明および請求するために使用されるアイテムの数量または寸法などを表す数字は、場合によっては「約」という用語によって修正されると理解すべきである。したがって、いくつかの実施形態では、書面による説明および添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、特定の実施形態によって得られることが求められる望ましい特性に応じて変化し得る近似値である。いくつかの実施形態では、数値パラメータは、報告された有効桁数を考慮し、通常の丸め技法を適用することによって解釈されるべきである。本発明のいくつかの実施形態の広い範囲を示す数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の例に示される数値は、実行可能な限り正確に報告される。本発明のいくつかの実施形態に提示された数値は、それぞれの試験測定で見出された標準偏差に必然的に起因する特定の誤差を含み得る。

本明細書における値域の列挙は、単に、範囲内にある個々の値を個別に参照するための簡略化された方法として役立つことを意図している。本明細書に別段の記載がない限り、個々の値は、本明細書に個別に列挙されているかのように明細書に組み込まれている。

本明細書に開示される本発明の代替要素または実施形態のグループ化は、制限として解釈されるべきではない。各グループメンバーは、個別に、またはグループの他のメンバーもしくは本明細書に見られる他の要素との組み合わせで参照および請求することができる。グループの１つ以上のメンバーは、利便性および／または特許性の理由から、グループに含めるか、またはグループから削除することができる。そのような包含または削除が発生した場合、本明細書は、修正され、添付の特許請求の範囲で使用されるすべてのグループの書面による説明を満たすグループを含むものとみなされる。

例示的な実施形態は、例示的な実施形態が示されている添付の図面を参照して、以下でさらに十分に説明されることになる。これらの例示的な実施形態は、例示の目的でのみ提供され、その結果、本開示は、完全かつ完璧であり、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるものになるであろう。しかしながら、開示された本発明は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるように解釈すべきではない。当業者には、様々な修正が容易に明らかになるであろう。本明細書で定義される一般原理は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適用することができる。さらに、本発明の実施形態を列挙する本明細書のすべての記載も、その具体例も、その構造的および機能的同等物の両方を包含することを意図している。さらに、そのような同等物には、現在知られている同等物と将来開発される同等物（すなわち、構造に関係なく同じ機能を実行する、開発された要素）の両方が含まれることが意図されている。また、使用される専門用語および表現は、例示的な実施形態を説明することを目的としており、限定的であるとみなされるべきではない。したがって、本発明は、開示された原理および特徴と一致する多数の代替、修正、および同等物を包含する最も広い範囲を与えられるべきである。明確さを高めるために、本発明に関する技術分野で知られている技術資料に関する詳細は、本発明を不必要にわかりにくくすることを避けるため、詳細な説明を行っていない。

したがって、例えば、図、概略図、説明図などが、本発明を具体化するシステムおよび方法を説明する概念図またはプロセスを表すことは、当業者によって理解されるであろう。図に示されている様々な部品／要素の機能は、機能および範囲が類似している代替部品を使用することで提供することができる。同様に、図に示され／説明されているスイッチは概念的なものにすぎない。それらの機能は、プログラムロジックの動作、専用ロジック、プログラム制御および専用ロジックの相互作用を通じて、または手動でさえも実行でき、特定の技術は、本発明を実装するエンティティによって選択可能である。

本明細書では、デバイスが添付の図面に示されているように、様々な構成要素間の空間的関係、および構成要素の様々な側面の空間的定位を参照することができる。しかしながら、本出願を完全に読んだ後に当業者によって認識されるように、本明細書に記載のデバイス、部材、装置などは、望ましい方向に位置付けることができる。したがって、「上に（ａｂｏｖｅ）」、「下に（ｂｅｌｏｗ）」、「上に（ｕｐｐｅｒ）」、「下に（ｌｏｗｅｒ）」などの用語または様々な構成要素間の空間的関係を説明もしくはそのような構成要素間の空間的定位を説明する用語のようなその他の使用は、本明細書に記載のデバイスを望ましい方向に向けることができるので、構成要素間の相対的関係またはそのような構成要素の態様の空間的定位をそれぞれ説明するために理解すべきである。

添付の各請求項は、侵害の目的で、本請求項に記載した様々な要素または制限と同等のものを含むものとして認識される別個の発明を定義している。文脈に応じて、「発明」に対する以下のすべての言及は、場合によっては、特定の実施形態のみを指す場合がある。他の場合において、「発明」への言及は、必ずしもすべてではないが、請求項の１つ以上に記載された主題を指すことが認識されるであろう。

本明細書の特定の実施形態に関して提供されるいずれかおよびすべての例または例示的な単語（例えば、「など」）の使用は、単に本発明の理解を容易にすることを意図し、他の方法で請求される本発明の範囲に制限を課すものではない。本明細書のいかなる単語も、本発明の実施に不可欠な、請求されていない要素を示すものとして解釈されるべきではない。

本明細書で使用される様々な用語を以下に示す。請求項で使用される用語が以下に定義されていない限り、出願時に印刷された出版物および発行された特許に反映されているように、当業者がその用語に与えた最も広い範囲の定義を与えるべきである。

一態様では、本開示は、冷蔵機構と、冷却チャンバとを含む冷蔵デバイスについて詳しく説明をしている。冷却チャンバは、ラッチ機構およびねじ込み機構のうちのいずれかまたは組み合わせを使用して冷蔵機構に動作可能に結合され得、冷却されるロードを保持するように構成することができる。

別の態様では、ロードは、流体を収容する少なくとも１つのバイアルを含むことができ、バイアルは、冷却チャンバ内に構成された空間に保持され、空間は、少なくとも１つのバイアルの不在または存在を検出するためのセンサで構成することができる。別の態様では、センサは、蓋の閉鎖を検出するように、すなわち、ねじ機構が完全に／適切に締め付けられるかどうかを決定するように構成することができる（カラーおよびフラスコが効果的に密封されることを確実にするため）。本センサは、内容物の回収／保管のためにデバイスを開いた回数、およびデバイスが開いたままになっている期間などの貴重なデータを提供することができる。これにより、バッテリのパフォーマンスおよびユーザーの行動に関する洞察も得ることができる。

さらに別の態様では、冷却チャンバは、少なくとも１つのバイアルからの流体の流出を吸収するための吸収手段をその底部に有することができる。

一態様では、冷蔵機構は、熱電アセンブリ（ＴＥＡ）であり得る。

別の態様では、デバイスは、冷却チャンバ内の温度を設定および調整するための比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御器を含むことができる。

さらに別の態様では、冷却チャンバは、真空フラスコであり得、真空フラスコの開放端は、ＴＥＡで熱的に密封されるように構成され、真空フラスコは、ロードと周囲環境との間に断熱を提供することができる。

一態様では、ＴＥＡは、その低温側ヒートシンク上にファンを有することができ、ファンは、冷却チャンバ内およびロード上の空気を循環させるように構成されている。

別の態様では、真空フラスコは、ＴＥＡを断熱材のカラー内に構成することによってＴＥＡで熱的に密封することができ、カラーは、カラーおよび真空フラスコ上に構成されたねじ切りによって真空フラスコを保持するように構成されている。あるいは、ねじ切りされ、カラーに取り付けられている（固定されている）が自由に回転するリングがあり得る。このリングは、必要に応じてフラスコに結合／分離することができる。これにより、カラーに回転運動がなくなり、ピボットヒンジを使用してケーシングに取り付けることができる。このヒンジは、サポートを提供するだけでなく、電源およびＴＥＡへの信号の目的でワイヤを配線するのにも役立つことができる。

さらに別の態様では、真空フラスコは、真空および断熱材料のいずれかまたは組み合わせを使用して断熱を提供するように構成することができる。

一態様では、デバイスは、少なくとも１つの交換可能なバッテリを使用して電力を供給され得る。

別の態様では、デバイスは、５キログラム未満の総動作重量を有するように構成することができる。さらに別の態様では、デバイスは、８キログラム未満の総動作重量を有するように構成することができる。

さらに別の態様では、デバイスは、冷蔵機構の上に取り付けられるように構成されたヘッドキャップを含むことができ、取り付け時に、冷蔵機構への電力供給が開始され得、ヘッドキャップは、冷却チャンバへの最大限の断熱のために設計され得る。

一態様では、冷却チャンバは、その底部に空気偏向器を有することができ、空気偏向器は、その上に落下する空気をロードの下からロードの上に等しく導くように構成されている。

図２および図３は、本開示の例示的な実施形態に従って、提案されたデバイスの様々な構成要素およびそれらの配置を示している。

一態様では、デバイスは、図２に示されるように、上部に小さな折り畳み式ハンドル（２）を備えたヘッドキャップ（１）からなることができる。ヘッドキャップ（１）は、熱電アセンブリ（ＴＥＡ）（３）の周囲を最大限に断熱するように最適化された形状にすることができ、さらに説明しているように保持することができる。ヘッドキャップ（１）は、適切な熱可塑性材料で作ることができる。

知られているように、ＴＥＡは、その側の一方から（それにより、その側を低温側にし、本明細書では言い換え可能で低温側ヒートシンクと呼ぶ）、別の側に（それにより、もう一方の側を高温側にし、言い換え可能で高温側ヒートシンクと呼ぶ）熱を抽出するのに役立つ。低温側ヒートシンクおよび高温側ヒートシンクの両方をファンで構成することができる。低温側ヒートシンク上のファンは、低温側ヒートシンク上に空気を通過させ、冷却された空気を冷却チャンバに通過させて、その中の内容物を冷却することができる。高温側ヒートシンク上のファンは、高温側の上に空気を通し、加熱された空気を外気に放出することができる。熱交換フィンは、必要に応じて熱を簡単に移動させるように両側に構成することができる。

低温側ヒートシンク（添付の図に要素１８として示されている）は、冷蔵が必要な内容物を保持することができるホルダ（６）が動作可能に保持するように構成することができる。例示的な実施形態では、ホルダ（６）は立方体状であり得、正確な温度に冷却されるのを必要とするバイアルであり得るロード（８）を保持するように構成することができる。ホルダ（６）は、デバイスの冷蔵特性に影響を与えない、好適な材料（アクリル、ポリプロピレン、またはその他の好適な材料など）で作ることができる。容易に理解できるように、ホルダ（６）は必要ない場合があり、さらに詳しく説明するように、ロード（８）は真空フラスコ（５）内に直接保持することができる。真空フラスコ（５）は、さらに詳しく説明するように、ロード（８）を冷却するのに役立つため、冷却チャンバと呼ぶこともできる。

ロード（８）は、冷蔵が必要な、またはユーザーが事前に設定した任意の温度で維持する必要がある、適切な感熱材料であり得る。ロード（８）は、図４に示すように小さなドア（９）によって保護することができ、ユーザーが内容物を簡単に回収するのを容易にする。

提案されたデバイスの様々な構成要素は、ヘッドキャップ（１）および外側のハンドル（２）のみでスカート（２２）の中に囲まれて保持することができる。この形状により、デバイスの重心が低くなり、提案されたデバイスを輸送したり、内部の内容物（さらに詳しく説明されている真空フラスコ（５）など）を取り出したりする際に人間工学的なサポートが提供される。

真空フラスコ／冷却チャンバ（５）は、周囲環境に対して断熱するように構成さてもよい。例えば、真空フラスコ（５）は、断熱／真空を備えた二重壁のステンレス鋼容器であることがあり、ポリウレタンなどの断熱材で作られたブラケット／カラーにらせん状のねじ山によってねじ込まれるように構成されることがあり、カラーはまた、さらに説明するように、ＴＥＡ（３）を保持するように構成されている。このように構成されて、真空フラスコ（５）は、周囲環境とホルダ（６）に保持されたロード（８）との間の断熱分離として機能することができる円筒形の境界（片面が覆われた）を提供することができ、ロード（８）は冷蔵される必要がある。すでに述べたように、適切なホルダを使用して、ロード（８）を真空フラスコ（５）内に直接保持することができる。

あるいは、ねじ切りされ、カラーに取り付けられている（固定されている）が自由に回転するリングがあり得る。このリングは、必要に応じてフラスコに結合／分離することができる。これにより、カラーに回転運動がなく、ピボットヒンジを使用してケーシング（１３）に取り付けることができる。このヒンジは、サポートを提供するだけでなく、電源およびＴＥＡへの信号のためにワイヤを配線するのにも役立つことができる。

図４に示されるような温度センサ（１５）は、必要に応じてＴＥＡ（３）を自動的に動作するように構成された制御システムに必要な制御信号を提供するようにホルダ（６）内に構成することができる。ＴＥＡ（３）への電力は、手動スイッチを介して供給することができる。

図５Ａは、ヘッドキャップ（１）に結合された提案されたデバイスの冷却チャンバ（５）の断面図を示す。ヘッドキャップ（１）は、真空フラスコ（５）への熱の侵入を最小限に抑えることを目的として、ＴＥＡ（３）の周囲の熱障壁としても機能する。ヘッドキャップ（１）のプロファイルは、熱電アセンブリ（ＴＥＡ）（３）の高温側と低温側との間の断熱を最大限にするように設計することができ、また、ＴＥＡ（３）の両方のファン（高温側ヒートシンクおよび低温側ヒートシンク用）との間の空気の流れを妨げないことを確実にする。ホルダ（６）は、冷却されるバイアル（８）を保持でき、さらに詳しく説明すると、ＴＥＡ（３）から冷気の流れを受けとることができる。

図５Ａは、提案されたデバイスの真空フラスコへのヘッドキャップの取り付けの詳細および本開示の例示的な実施形態に従って内部に形成された冷気の流れを示し、図５Ｂは、本開示の例示的な実施形態に従って空気の流れを導くために使用することができる空気偏向器を示す。

ヘッドキャップ（１）は、優れた断熱のために膨張可能な発泡体、例えば、図５Ａに示されるようなポリウレタン発泡体（４）で満たされた空所を有することができる。ＴＥＡ（３）の高温側とヘッドキャップ（１）との間に、適切な断熱を提供して、ヘッドキャップ（１）上から、その後真空フラスコ／冷却チャンバ（５）に囲まれたホルダ（６）に熱が直接伝導するのを防ぐことができる。低温側ヒートシンク（図２および図５Ａの要素１８に示されている）に加えて、ヘッドキャップ（１）は、例えばエチレン酢酸ビニルまたは冷却チャンバ内の保冷に適した断熱材から作られた、厚い（２０ｍｍ）厚い発泡体を有することができる。

ヘッドキャップ（１）は、高温側ヒートシンク（１７）が断熱材（４）で作られた（または充填された）カラーのヘッドキャップ（１）に保持される方法で、ＴＥＡ（３）を保持するように構成することができ、カラーは、その周囲にねじ山（図５ＡにＰとして示されている）を有する。真空フラスコ（５）は、その開放端の上に対応するねじ山を設けて、カラーにねじ込み、ヘッドキャップ（１）で保持できるようにすることができ、一方、低温側ヒートシンクは、真空フラスコ（５）内の空間に冷却を提供することができる。空間はホルダ（６）を保持することができる。真空フラスコ（５）は真空断熱することができ、したがって、このようにして、ホルダ（６）と周囲環境との間の熱障壁として機能することができる。真空フラスコ（５）をヘッドキャップ（１）にねじ込んでいる間は、ゴムワッシャーは気密性を確保するために使用することができる。ヘッドキャップ（１）には、適切に構成されたスイッチを使用して、ＴＥＡに電力を供給するための設備を設けることができる。

図５Ａは、バイアルホルダ（６）およびその中の内容物（８）を冷却するために開示されたデバイス内に形成することができる冷気経路を示す。バイアルホルダ（６）を熱的に密封された方法で囲んでいる真空フラスコ（５）は、ホルダ（６）／ロード（８）と周囲（外部）環境との間に真空障壁を提供することができる。低温側ヒートシンク内のファンは、必要に応じてロード（８）を継続的に冷却するために、ホルダ（６）上、および図のようにバイアルトレイ（７）に保持されているロード／バイアル（８）上に冷気を循環させることができる。

提案された冷蔵デバイスは、ロード（８）を一定の設定温度に維持するように構成することができるため、設定温度からのわずかな変動があってもＴＥＡ（３）を始動させることができる。例示的な実施形態では、最大許容変動が＋／－１℃である一定の設定温度を、真空フラスコ／冷却チャンバ（５）によって囲まれた空間で達成することができる。

容易に理解できるように、温度の変動は、外力による意図的な干渉の結果となる可能性がある。例えば、真空フラスコ（５）は、ＴＥＡ（３）からねじを外す／取り外す可能性がある。熱は大気（ａｍｂｉｅｎｔ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）からホルダ（６）に流れ、温度を上昇させる場合がある。温度が事前設定値を超えるとすぐに、制御システムはＴＥＡ（３）に開始を通知する場合がある。低温側ヒートシンク（１８）に構成されたファンは、（Ｑ）で表示された気流に示されるように、ホルダ（６）およびロード（８）上で冷気を始動および循環させることができる。その結果、ＴＥＡ（３）が制御システムによって再びシャットダウンするように命令される場合、ロード（８）は再び設定温度まで冷却されることがある。図５Ａに示される温度センサ（１５）は、制御システムに必要な入力を提供することができる。

例示的な実施形態では、気流Ｑに示される空気は、ＴＥＡ（３）が制御システムによってオンまたはオフに切り替えられている間、冷却チャンバ（５）内のロード（８）を制御システムの使用によって設定した固定温度に保つために、連続的に循環することがある。気流Ｑによって示される一定の気流は、冷却チャンバ（５）の内部にホットスポットがなく、チャンバ（５）中に、結果的にはそこに収容されるアイテム内に一定の温度が維持されることを保証することができる。

提案されたデバイスで使用される制御システムは、冷却チャンバ（５）内に記録された温度変動に従って、ＴＥＡ（３）に適切な電圧を維持するために、比例・積分・微分（ＰＩＤ）タイプになることがある。ＰＩＤ制御システムによって有効化される制御ループフィードバック機構は、低温側ヒートシンク（１８）の温度および低温側／内部ファン（１９）の速度を調節して、ロード（８）を冷却することができる。

例示的な実施形態では、冷却チャンバ内に保管されたサンプルの生存性は、制御システムによって、好ましくは制御システムのソフトウェアによって決定することができる。安全な（許容される）制限を超える温度逸脱が発生する回数は、（蓋の閉鎖センサを使用して）監視され、温度逸脱がシステムによって記録される期間も監視される。これは、許容可能な温度逸脱に関してユーザーから提供されたデータと相関している可能性があるため、システムは、保存されているサンプルがまだ使用可能かどうかを判断する。例えば、ワクチンがチャンバ内に保管されており、ユーザーがサンプルを繰り返し取得する必要があり、毎回デバイスが開かれるのであれば（人為的干渉）、これは凍結融解サイクルにつながる。この繰り返される加熱と冷却はワクチンにとって望ましくなく、これらのサイクルの許容可能な数を示す研究がある。これらの取得された値／パラメータは、提案された冷蔵デバイスに手動で供給することができ、事前に設定された制限を超えると、デバイスは、サンプルが劣化して使用に適さないことを示す視覚（ライト）または聴覚（ビープ音）の形式でアラームを提供する。

例示的な実施形態では、低温側ヒートシンク（１８）は、冷却チャンバ側に向かって熱交換フィンを用いて構成することができる。ファン（１９）によって冷却チャンバ（５）から引き出された空気は、熱交換フィンを通過することができ、ＴＥＡ（３）が動作している場合は、熱を熱交換フィンに伝達しながら冷却される。ＴＥＡ（３）は、例えば、高温側ヒートシンク（１７）上で構成される可能性があるファンを使用して、大気に放散することができる高温側ヒートシンク（１７）に、受けとった熱を伝達することができる。図５Ａの気流Ｑによって示されるように、冷却チャンバ（５）内の冷気は、ロード（８）上を循環することができ、それによってロードを冷却する。

デバイスの携帯可能な実施形態は、自動化されたコネクタ、すなわち、ヘッドキャップ（１）とＴＥＡに適切にねじ切りすることにより、ヘッドキャップのＴＥＡへの締め付け（取り付け）が成功して、ＴＥＡと電気回路の残りの部分との間に直列タイプの接続を形成するバネ式電気接点からなることがある。

前述のように、提案された冷蔵デバイスは、複数のバイアル（バイアルトレイ（７）に保持されたロード（８）とみなすことができる）を保持するために使用することができる。バイアルトレイの各ポケット／スペースは、センサ（２６）で構成することができる。センサ２６は、力に敏感なフィルムになることがあり、小さなロード（ワクチンバイアル、小さな液体容器）の存在を示すことができる。センサ２６からの信号は、ワイヤ（２５）およびキャップ（１）を介して外部在庫管理システムに提供することができる。このようにして、冷蔵デバイスに保持されているワクチンのバイアルの量を綿密に監視することができ、必要に応じてバイアルを補充することができる。別の態様では、センサは、蓋の閉鎖を検出するように、すなわち、ねじ機構が完全に／適切に締め付けられるどうかを決定するように構成することができる（カラーおよびフラスコが効果的に密封されることを確実にするため）。このセンサは、内容物の回収／保管のためにデバイスが開かれた回数や、デバイスが開いたままになっている期間などの貴重なデータを提供する場合がある。これにより、バッテリのパフォーマンスおよびユーザーの行動に関する洞察も得られる可能性がある。

少量のバイアルは一般に液体を含むガラスであるため、破損して内部に収容される液体が漏れる可能性がある。冷却チャンバ（５）の簡単な洗浄および滅菌を容易にするために、冷却チャンバは、バイアルからのそのような流体のこぼれを吸収する目的で、その底部に吸収手段を有することができる。例示的な実施形態では、そのような吸収手段は、薄い円形パッドになることがある。これは、生理用ナプキンで使用される綿または超吸収性ポリマー（ＳＡＰ）を付けることができる。

詳述したように、気流Ｑは、冷却チャンバ（５）内部にホットスポットがなく、その全体にわたって、結果的に、そこに収容されるアイテム（ワクチンを保持するバイアルなど）内で一定の温度が維持されることを保証することができる。冷気が落ちると、冷気はバイアルホルダ（６）に保持されたバイアルトレイ（７）に保持されたロード（８）（バイアル）の周りを通過し、それによってバイアルを冷却する。冷気は、暖まると自然に上昇し、バイアルをさらに冷却する。

このようにして、提案されたデバイスは、冷却チャンバ全体に均一かつ正確な温度を実現させるために、冷却チャンバ内の内容物を冷気で効率的に覆う。このデバイスは、ワクチンを入れたバイアルなどの少量に最適であるため、内容物のマイクロ冷蔵を実現できる。

気流の上方への移動を容易にするために、冷却チャンバ（５）またはバイアルトレイの底部は、図５Ａにアイテム（２４）として示され、図５Ｂにさらに詳述された空気偏向器を有することができる。

空気偏向器（２４）は、冷却チャンバ（５）の下部からバイアルトレイ（７）に空気を下から導くことができる。空気偏向器（２４）の空気力学的なプロファイルは、低温側ヒートシンク（１８）から下向きに流れる空気が、上に上昇するときにバイアルトレイの横断面を横切って均等に広がることができるようなものになることがある。これにより、ワクチンのバイアルなどのロード（８）のすべてに、熱伝達の効率が最大限になるように冷気が通過する（それらを覆うため）のを確実にすることができる。空気偏向器（２４）は、冷却チャンバから取り外して地面に置いたときに、バイアルトレイ（７）のサポートとしても機能することができる。

図６および図７は、本開示の例示的な実施形態に従い、提案されたデバイスの例示的な実施形態を示している。

図６および図７は、本明細書で詳細に説明された概念および構造特徴を使用する携帯型冷蔵デバイスを示す。ケーシング（１２）は、デバイスが動作しているときでもユーザーが簡単に動かすことができるようにするために、人間工学的な方法ですべての構成要素をまとめて保持している。このデバイスは、バッテリパック（１４）を使用するため、外部電源を必要としない独立したシステムとして機能する。様々な構成要素の体積および重量を構成することにより、デバイスの重量を５キログラム未満に構成することができるため、非常に簡単に携帯することができる。別の態様や例では、デバイスは、８キログラム未満の総動作重量を有するように構成することができる。

例示的な実施形態では、バッテリパックは交換可能である。

このように、本開示は、冷却チャンバを形成する剛性の真空フラスコが、ラッチ機構またはらせんねじによって熱電アセンブリ上にスリーブを付けられる冷蔵デバイスについて詳しく説明している。比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御器は、真空フラスコ内の温度を設定および調整し、真空フラスコは、制御された温度環境で保持されるアイテム（例えば、ワクチンバイアルなど）を保持する。このデバイスは、動作用のバッテリを内蔵することができ、重量が５キログラム未満で、人間工学に基づいたデザインの携帯型冷蔵デバイスとして構成することができる。

上記の説明は多くの特異性を含むが、これらは本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではなく、本発明の現在好ましい実施形態のいくつかの例示を単に提供するものとして解釈されるべきである。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的同等物によって決定されるべきである。

提案されたデバイスは、すべての主要部分を含むように上記に説明されているが、実施には、提案された部分の一部のみ、またはそれらの組み合わせ、またはそれらのサブ部分への分割が含まれる可能性が十分にある。したがって、提案されたバイスがどこでどのように構成されるかについてのすべての可能な修正、実施、および実施形態は、十分に本発明の範囲内である。

本明細書で使用する場合、文脈が別段の指示をしない限り、「結合される」という用語は、直接結合（互いに結合されるかまたは互いに接触する２つの要素）および間接結合（少なくとも２つの要素の間に１つの追加要素がある）の両方を含むことを意図している。したがって、「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」および「結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ）」という用語は同意語として使用される。

明細書と特許請求の範囲の両方を解釈する際には、すべての用語は、文脈と一致する可能な限り広い方法で解釈されるべきである。特に、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、非排他的な方法で、要素、構成要素、またはステップを指すものとして解釈されるべきであり、参照される要素、構成要素、またはステップは、存在するか、利用されるか、または他の要素、構成要素、もしくは明示的に参照されていないステップと組み合わされる可能性があることを示している。本明細書の特許請求の範囲がＡ、Ｂ、Ｃ…およびＮからなるグループから選択されたものの少なくとも１つに言及している場合、テキストは、ＡプラスＮ、またはＢプラスＮではなく、グループから１つの要素のみを必要とするものとして解釈されるべきである。

発明の利点
本開示は、内部に保持される物体の正確な温度を維持する冷蔵デバイスを提供する。

本開示は、容易に携帯可能であり、重量が５キログラム未満である冷蔵デバイスを提供する。

Claims (16)

1. 冷蔵機構および冷却チャンバを備える冷蔵デバイスであって、前記冷却チャンバが、ラッチ機構およびねじ込み機構のうちのいずれかまたは組み合わせを使用して前記冷蔵機構に動作可能に結合され、かつ冷却されるロードを保持するように構成されており、
   前記冷却チャンバが、その底部に空気偏向器を有し、前記空気偏向器が、その上に落下する空気を前記ロードの下から前記ロードの上に等しく導くように構成されている、冷蔵デバイス。
2. 前記ロードが、流体を収容する少なくとも１つのバイアルを含み、前記バイアルが、前記冷却チャンバ内に構成された空間に保持され、前記空間が、前記少なくとも１つのバイアルの不在または存在を検出するためのセンサで構成される、請求項１に記載の冷蔵デバイス。
3. 前記冷却チャンバが、前記少なくとも１つのバイアルからの前記流体の流出を吸収するための吸収手段をその底部に有する、請求項２に記載の冷蔵デバイス。
4. 前記冷蔵機構が熱電アセンブリ（ＴＥＡ）である、請求項１に記載の冷蔵デバイス。
5. 前記冷蔵デバイスが、前記冷却チャンバ内の温度を設定および調整するための比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御器を備える、請求項１に記載の冷蔵デバイス。
6. 前記冷却チャンバが真空フラスコであり、前記真空フラスコの開放端が前記ＴＥＡで熱的に密封されるように構成され、前記真空フラスコが前記ロードと周囲環境との間に断熱を提供する、請求項４に記載の冷蔵デバイス。
7. 前記ＴＥＡがその低温側ヒートシンク上にファンを有し、前記ファンが前記冷却チャンバ内および前記ロード上で空気を循環させるように構成されている、請求項４に記載の冷蔵デバイス。
8. 前記真空フラスコが、前記ＴＥＡを断熱材のカラー内に構成することによって前記ＴＥＡで熱的に密封され、前記カラーが、前記カラーおよび前記真空フラスコ上に構成されたねじ切りによって前記真空フラスコを保持するように構成されている、請求項６に記載の冷蔵デバイス。
9. 前記真空フラスコが、前記ＴＥＡを断熱材のカラー内に構成することによって前記ＴＥＡで熱的に密封され、前記カラーが、前記カラーおよび前記真空フラスコ上に構成された自由に回転可能なねじ付きリングによって前記真空フラスコを保持するように構成されている、請求項６に記載の冷蔵デバイス。
10. 前記真空フラスコが、真空および断熱材料のいずれかまたは組み合わせを使用して前記断熱を提供するように構成されている、請求項６に記載の冷蔵デバイス。
11. 前記冷蔵デバイスが、少なくとも１つの交換可能なバッテリを使用して電力を供給される、請求項１０に記載の冷蔵デバイス。
12. 前記冷蔵デバイスが５キログラム未満の総動作重量を有するように構成されている、請求項１に記載の冷蔵デバイス。
13. 前記冷蔵デバイスが８キログラム未満の総動作重量を有するように構成されている、請求項１に記載の冷蔵デバイス。
14. 前記冷蔵デバイスが、前記冷蔵機構の上に取り付けられるように構成されたヘッドキャップを備え、前記取り付け時に、前記冷蔵機構への電力供給が開始され、前記ヘッドキャップが、前記冷却チャンバへの最大限の断熱のために設計される、請求項１に記載の冷蔵デバイス。
15. 冷蔵デバイスであって、前記冷蔵デバイスが、冷蔵機構（３）および冷却チャンバ（５）を備えることを特徴とし、前記冷却チャンバ（５）が、ラッチ機構およびねじ込み機構のうちのいずれかまたは組み合わせを使用して前記冷蔵機構（３）に動作可能に結合され、かつ冷却されるロード（８）を保持するように構成され、前記冷蔵デバイスが、前記冷却チャンバ（５）内の温度を設定および調整するための比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御器を含み、前記冷蔵デバイスが、５キログラム未満の総動作重量を有するように構成されており、
    前記冷却チャンバ（５）が、その底部に空気偏向器（２４）を有し、前記空気偏向器（２４）が、その上に落下する空気を前記ロード（８）の下から前記ロード（８）の上に等しく導くように構成されている、冷蔵デバイス。
16. 冷蔵デバイスであって、前記冷蔵デバイスが、冷蔵機構（３）および冷却チャンバ（５）を備えることを特徴とし、前記冷却チャンバ（５）が、ラッチ機構およびねじ込み機構のうちのいずれかまたは組み合わせを使用して前記冷蔵機構（３）に動作可能に結合され、かつ冷却されるロード（８）を保持するように構成され、前記冷蔵デバイスが、前記冷却チャンバ（５）内の温度を設定および調整するための比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御器を含み、前記冷蔵デバイスが、８キログラム未満の総動作重量を有するように構成されており、
    前記冷却チャンバ（５）が、その底部に空気偏向器（２４）を有し、前記空気偏向器（２４）が、その上に落下する空気を前記ロード（８）の下から前記ロード（８）の上に等しく導くように構成されている、冷蔵デバイス。

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