CN109475425A - 热交换模块，系统和方法 - Google Patents

Abstract

单独的或系统一部分的热交换模块，其包括控制台。HEM可以包括通道外壳组件，热电冷却器(TEC)组件和热传递(盖)组件。外壳组件包括用于热传递液体的通道。该模块可以构造成提供柔性以更好地顺应和适合圆形的和/成角度的身体部分，并且经由TEC组件中的TEC有效地在相邻身体部分和热传递液体之间传递热量。

Description

热交换模块，系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月28日提交的共同审理中的PCT国际申请PCT/US16/24592(PCT'592)和2016年9月28日提交的临时申请62/400,836的申请日权益，两个申请的全部内容均通过引用合并于此。

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【技术领域】

本公开的技术的一个方面一般涉及包含热电冷却器(TEC)并且可以用于加热或冷却的柔性热交换模块(HEM)。

【背景技术】

患者的低体温治疗用于多种应用，包括但不限于治疗脑损伤，脊髓损伤，肌肉损伤，关节损伤，以及用于心脏骤停和新生儿缺氧缺血性脑病的神经保护剂。这种治疗典型地是通过使用提供不完全且短暂冷却的冰袋和/或化学冷却包，或通过其中由循环冷冻水提供冷却的垫或盖而提供的。

【发明内容】

本文公开了一种热交换模块(HEM)，其具有通道外壳组件、热电冷却器(TEC)组件和热传递(或盖)组件。外壳组件包括液体通道，并且可以由射频(RF)或超声波焊接的塑料薄膜形成。TEC组件中的每个TEC都直接或通过通道壁中的密封的窗口间接地将热量传递给液体。例如，TEC的参考侧可以安装在窗口中，从而关闭窗口并形成通道壁的部分，或者导热(通常是铜或铝)板件可以安装在窗口中，而TEC的参考侧与板件的背面热接触。热传递(盖)组件可以包括开槽的热传递板(典型地为铜、铝或其它非常高导热率的材料)，或多个互连的瓦片(由铜、铝或其它导热材料制成的小板)用于抵靠身体部位进行定位。取决于实施例，TEC的用户侧与开槽的板或瓦片中的一个瓦片成热传递关系。热敏电阻(或热电偶)被定位在开槽的板或瓦片的向表面上。因此，TEC组件可控制地使用来自热敏电阻或热电偶或多个热敏电阻或热电偶的输入，通过将热量排出到热传递液体中或从传热液体中抽出热量来调节身体部分的温度。

通道外壳组件可由三个柔性片材构成。第一和第二片材具有对准的孔，并且上述板件可以嵌入片材中和片材之间，覆盖孔。将第一和第二片材被固定到第三(顶部)片材(诸如加强的TPU片材)上，该第三(顶部)片材被热压缩或RF焊接或超声波焊接到第二片材，以在其间与第二片材形成蛇形通道。板件的顶表面位于第二片材的通道部分中的孔处，从而形成通道壁的部分并与在通道中流动的液体直接接触，用于在其间进行热传递。

多个板件典型地嵌入第一与第二片材之中和之间，与前面提到的板件间隔开并且还形成通道壁的部分。TEC组件中的各个TEC的参考侧通过第一片材中的相应的孔附接到每个片材的后侧。

对于瓦片实施例，盖(热传递)组件可包括具有开窗的柔性(塑料)框架。排列成阵列的托盘各自通过柔性桥连接到相邻的托盘。每个托盘具有用于接收和保持相应TEC的孔，并且TEC的用户面通过该孔被固定到瓦片中的相应的瓦片。互连的托盘的阵列和多个瓦片通过在窗口中的相应的窗口处卡扣或钩住框架而保持在一起。框架保持瓦片间隔开，使得瓦片层沿着瓦片之间的一个或多个X轴以及一个或多个Y轴是柔性的。因此，通过在瓦片之间的轴上以及板件之间的轴上弯曲，HEM是柔性的并且与圆形和/或角形的身体部分同形。单独的热敏电阻(或热电偶)可以安装在每个瓦片的向内表面上，但不能干扰TEC附件。

通过外壳组件中的通道的液体充当HEM内包含的TEC的散热器。通过控制器向TEC供电以引起冷却或加热。

控制器可以位于本公开的系统的控制台中，该控制台还包括HEM和在HEM和控制台之间提供电、信号和水(流体)连接的脐带。控制台包含散热器和风扇的组合，通过使用脐带作为导管，有效地消散传递到或传递自在HEM处循环的流体的热量。针对各种医疗用途，HEM可用于加热和冷却之间的加热、冷却或循环。一个或多个温度传感器(例如，热敏电阻或热电偶)检测冷却或加热表面的温度，并且可以用作对控制单元的反馈。

这里的HEM可以使用一对柔性基板来使用射频(RF)焊接或类似方法形成开放通道。所得到的通道可用于使液体通过以将热量散发出HEM。通过封闭通道的液体充当装置内包含的TEC的散热器。通过控制器向TEC供电以引起冷却或加热。

一个或多个温度传感器检测冷却或加热表面的温度，并且可以用作对控制单元的反馈。针对各种医疗用途，HEM可用于加热和冷却之间的加热、冷却或循环。

HEM可包括附接到水通道组件的热交换堆，下面根据本公开的实施例讨论这两者。

本文的热交换堆可以是允许直接冷却和/或加热组织或皮肤的组件。它们可以包括所有热交换模块的部件，除了水通道组件和与患者组织或皮肤交界的生物相容层。在该组件中存在盖子，其分配与生物相容层对接的热电冷却器的冷却或加热，用于间隙绝缘和结构稳定性的核心复合材料，多达两个的反射材料片材以防止辐射，用于温度反馈的至少一个热敏电阻，用于冷却和加热的热电冷却器阵列，以及用于散热的附加盖或板，其将与水通道对接。最后的板或盖的阵列可以制成使得热交换堆中的柔性增加。除了为设计指定的生物相容层之外，该部件的组件然后可以通过包括缝合或铆接的方法机械地固定以形成热交换堆。再次取决于设计，水通道可以或可以不已经附接用于紧固过程。

这里的水通道可以是如下的组件，其产生用于流体通过热交换堆附近或抵靠热交换堆通过的路径，以便消散由热交换堆产生的热量。它们可以根据各种方法构造，包括射频焊接塑料膜。

本申请包括公开的许多不同定义，包括模块或装置，方法或装置的子组件(诸如热交换堆和水通道)，制作模块或装置的方法，制作子组件的方法，控制台、脐带，整个系统，制作装置和子组件的方法，以及使用其装置、系统和子组件的方法。也就是说，本公开包括公开的许多不同定义，包括模块或装置、方法或装置的子组件(例如水通道外壳组件，热传递(或盖)组件，制作模块或装置的方法、制作子组件的方法、控制台、脐带、整个系统，制作装置和子组件的方法、以及使用其装置、系统和子组件的方法。

本文中技术的进一步的方面将在说明书的以下部分中提出，其中详细描述公开了本技术的优选实施例，而不对其进行限制。

【附图说明】

图1A是本公开的系统的透视图，示出了在患者身上操作以冷却和/或加热肌肉、关节和/或组织以用于多种用途，包括但不限于运动损伤和疼痛管理的治疗。

图1B是本公开的系统的透视图，示出了对患者进行操作以冷却和/或加热头皮以用于多种用途，包括但不限于化疗预防脱发的治疗。

图1C是本公开的系统的透视图，示出了在患者头皮和/或大脑上进行多种用途的操作，包括但不限于治疗创伤性脑损伤或中风应用。

图1D是本公开的系统的透视图，示出了操作以调节患者的冷却和/或加热核心温度以用于多种用途，包括但不限于心脏骤停的治疗。

图2是单独示出的本公开的热交换模块的透视图，并且例如可以用在图1A-图1D的系统中。

图3是图2的模块的分解透视图。

图4是图2的模块的程式化横截面视图。

图5是本公开的模块的通道组件的通道设计的平面图。

图6是类似于替代通道设计的图5的视图。

图7是通道组件的底部平面图，诸如本公开的模块的图5的通道组件。

图8是图7的通道组件的透视图。

图9是示出了绑在患者腿部的绑定位置的图7的模块的透视图。

图10是示出通道窗口的通道组件的顶视图。

图11是类似于图10的视图，示出了覆盖窗口的导热板。

图12是类似于图11的视图，为了说明性的目的，将板示出为透明的从而可以在通道组件中看到板上的背面粘合剂。

图12A是类似于图12的视图，示出了通道组件的后侧，但是具有其中窗口未被切除，保持水通道层完整的替代实施例。

图13是图12中板之一的放大平面后视图，描绘了围绕板周边的粘合剂。

图14是类似于图11的视图，示出了通道组件的旋转轴的柔性，从而示出了模块的旋转轴的柔性。

图15是类似于图11但是是替代实施例的视图，其具有十二个而不是四个板，并且由此提供了更多的旋转轴柔性，三个在Y方向上并且两个在X方向上。

图15A是类似于图15但是为替代实施例的视图，其将十二个板与另一个盖连接，该盖由散列图案示出。

图16是类似于图11的视图，并且示出了热电冷却器(TEC)组件在板上的就位。

图17以透视图示出了替代TEC组件和具有TEC组件细节的导热板装置。

图18是图17的俯视图。

图19是单独示出并在配置之前的模块的核心复合层的透视图。

图20是类似于图16的透视图，具有图19配置且就位的核心复合层。

图21是类似于图20的视图，具有上部聚酯薄膜片材位于核心复合层的顶部就位。

图22是类似于图21的视图，其中顶板就位。

图23是类似于图22的视图，其中生物相容层就位。

图24是通过本公开的模块的程式化横截面图，其示出了将热交换堆与不延伸通过通道组件的机械固定件进行机械固定的第一方法。

图25是类似于图24的视图，其示出了将热交换堆与延伸通过通道组件的机械固定件机械固定在一起的替代第二方法。

图26是类似于图16的俯视图，但示出了图24的方法的机械固定件的区域。

图27是类似于图16的俯视图，但示出了图25的方法的固定件的区域。

图28是本公开的系统的示意性概述，包括通过脐带连接到控制台的模块以及所示控制台的组件的操作关系。

图29是图28的控制台的透视图，其中为了说明性的目的外壳是透明的。

图30是示出响应于受控制的冷却至10℃持续约7分钟，在个体的大腿上测量的温度变化的视图。

图31是使用热交换模块的受控轮廓响应于冷却(至5℃)和加热(至36℃)在个体的手的皮肤上测量的温度与时间的曲线图。

图32是本公开的热交换模块的分解透视图。

图33是图32的组装模块的顶部透视图，示出了水进出模块的通道的运动。

图34是图33的模块的底部透视图。

图35是图33的模块抵靠患者的身体部位的放大剖视图。

图36是图35的圆圈36呈现的放大图。

图37是图33的模块的顶部透视图，以分解关系示出了水通道外壳。

图38是穿过图37的水通道外壳的横截面图。

图39是类似于图38的横截面图，但对其附接有TEC层。

图40是图32的模块的热传递(盖)组件的分解图。

图41是模块的底角的放大透视图，其示出了可移除的涂层被剥离。

图42是模块的示例性TEC组件的俯视图，其中TEC在单个组中并且串联连接。

图43是示出了本公开的模块在用户的身体部位上就位并且可操作地连接到本公开的控制和动力单元的透视图。

图44是单独示出的本公开的替代热传递(盖)板的透视图。

图45是具有替代热传递盖组件的本公开的模块的简化分解透视图。

图46是图45示出的组装的盖组件的部分的放大透视图。

图47是沿图46的线47-47呈现的放大剖视图。

图48是具有示出为向后剥离的底部生物相容层的盖组件的替代方案的底部透视图。

【具体实施方式】

参考图28和图29的系统概述，图28和29中示出的是总体上在100处示出的热交换系统，并且包括总体上在110处示出的热交换模块，总体上在114处示出的控制台和可操作地连接它们的脐带120。控制台包括外壳130、风扇140、散热器150、屏幕驱动板160、触摸屏170、泵180、插孔190、电源/信号插头200、端口连接器210、旋转编码器220、H桥230、DC到DC电源240、储液器250、电池260、USB 270、电源插座280、流量计290，微控制器组件300。

本公开的各种系统分别通常在310、320、330和340处示出于图1A，1B，1C和1D中。图28示出了以下连接信号320、电源330、流体340和热量350。

图3是模块110之一的分解透视图，示出了包括两个TPU片材400的各种层、RF焊接410以形成通道420，具有成角度的入口和出口430。该通道具有多个窗口(开口)440，其被切出以在多个位置处暴露通道的内部。片材，具有开口和出口的通道形成通常在450处示出的水通道。

模块的其余部分形成总体上在500处示出的热交换堆(HES)。该堆包括底板520，其共同形成一般在530处表示的导热板结构或层。在图12A中示出了替代的板结构，其中有板或板件540，但没有窗口。进一步的替代方案如图15A所示，其中板件550通过腹板(“web”)560连接在一起。

本公开的各种板结构的优点在于它们为装置提供了更大的柔性。可以围绕Y轴600提供柔性，例如如图4所示。或者使用图15的、关于X轴610和Y轴620的板配置。

返回参考图3，附加的层是具有开口的下部聚酯薄膜片材650和TEC组件670。如所示出的那样，TEC组件可以包括TEC 680，前面提到的铜方块690、铜总线700和导线710。热敏电阻750显示在各图中。

核心复合层800具有在其中切割的孔810。上部聚脂薄膜片材830还具有为TEC在其中切割的孔840。在850处示出顶板，并且在860处示出生物相容层。

参考横截面视图，用于将TEC附接到板件(底板)的粘合剂在870处示出，并且用于将TEC附接到顶板的导热膏/环氧树脂在880处示出。并且线或其他机械连接在900处示出。

控制台与脐带的构造与操作

控制台构造

控制台可以包括以下部件：

·外壳

·快速断开配件

·电源和信号插头

·USB端口

·1/4”插孔

·交流电源入口

·(多个)风扇

·散热器

·泵

·储液器

·流量计

·液位传感器

·交流到直流电源

·电池

·直流到直流电源

·H桥

·微控制器印刷电路板组件(PCBA)

·屏幕驱动板

·触摸屏

外壳

外壳可以由激光切割丙烯酸、浇铸聚氨酯、注塑塑料或类似方法制造。它可以由单件制成或通过连接多个面板制成，这些面板可以搭扣在一起，旋拧在一起，或者通过包括这些方法的组合的其它机械或粘合方法。外壳的主要目的是容纳控制台的内部部件，以及安装与脐带并因此与HEM对接所需的输入和输出端口和连接器。该外壳还可以通过通风孔保持其刚性，用于散热。外壳还可以构造成在电气部件附近发生流体泄漏时保持安全性。

输入和输出部件

输入和输出部件可以面板安装，以与插头，电缆或管对接。它们可以通过在指定部件的外壳中创建切口来安装，使得它可以部分地插入孔中并通过机械方式固定，无论是通过螺钉还是卡入式功能。快速断开配件、电源和信号插头、USB端口，1/4”插孔和电源插座都以这种方式安装。触摸屏以类似的方式安装，而不是通过外壳来完成，它被安装成使得从外壳切出的轮廓允许进入屏幕而不会使部件伸出。

内部部件

内部部件均通过螺钉安装或通过各种机械或甚至粘合方法固定到平台。(多个)风扇安装到散热器，并且散热器风扇系统安装成使风扇直接与通风口接触，并将它们螺钉安装到位。泵、AC到DC电源、必要的DC到DC电源(取决于设计从零到两个)、H-桥、微控制器PCBA、屏幕驱动板都是螺钉安装的。通过安装在架子或平台上将储液器保持就位。

电子系统

AC到DC电源和电池为系统中的所有部件供电。它们被安装成使得当设备插入电源时电池正在充电，并且当设备被拔出时，设备依赖电池操作。取决于设计和部件电源需求，还有由电源或电池供电的额外DC到DC电源。这组电源和电池称为电源系统。然后将电源插座用600V额定电缆连接到电源系统。然后通过布线将电源系统分配给适当的部件。需要电源的部件包括(多个)风扇、泵、H桥，微控制器PCBA，并且在某些设计中，屏幕驱动板和触摸屏可能需要单独的电源。存在与电源系统分开的附加电气互连。在电源和信号插头与H桥和微控制器PCBA之间需要接线。从USB端口，1/4”插孔，流量计，液位传感器，H桥和屏幕驱动板到微控制器PCBA需要额外的布线。触摸屏和屏幕驱动板之间还需要接线连接。所有这些布线都是通过螺钉端子、焊接、压接或插头完成的，具体取决于组件规格。

流体系统

外壳内的流体系统全部与直径为3/8”或1/4”的柔性管相互连接，诸如PVC或聚氨酯。它们使用倒钩或压缩配件连接到各个组件。它们可以是直的或成角度的，并拧入组件中。管道从储液器连接到泵入口并从泵出口连接到出口快速断开配件，脐带连接在该出口快速断开配件处。管道也从入口快速断开配件到散热器，并从散热器返回到储液器中。在泵出口之间和出口快速断开接头之前，流量计安装有相同的倒钩配件。此外，在储液器中形成第二螺纹孔，以便可以安装液位传感器。

脐带构造

脐带是成对的管的延长部分，诸如PVC或聚氨酯，以及1/3米到4米之间的线路组件的延长件。有两个流体管，再次直径为3/8”或1/4”，并且由柔性材料制成，从控制台的快速断开配件到HEM。带有倒钩(如果必要的话)的适当连接器被附接到这些管的端部，使得它可以插入快速断开配件和HEM中。布线组件包括两根能够向HEM传送电流的电缆和至少两根可以从HEM温度探头传送信号的电线。如果在HEM中使用多于一个的温度探头，则包括附加导线。电缆和导线经过适当的压接和焊接，以便连接到插头的端子，该插头的端子在一端上进入控制台中，相似另一端上进入HEM中。然后将编织套管或其它护套缠绕在整个电缆和管组件上。

系统操作

触摸屏由用户对接，并且在最简单的情况下，将低于室温的单个温度设置为无限长的时间(用户可以设置和使用或选择编程的温度和时间，算法)。微控制器接收来自HEM的温度信号。它通过将适当的信号传输到H桥来响应，然后由电源系统向H桥供电，H桥可以通过脐带组件产生并向HEM发送必要的电力。这允许HEM接近设定的温度。必要时重复该反馈回路以维持用户选择的温度。结合在一起，HEM产生的热量通过流体系统被移除。流体在闭环中连续流动。泵从储液器中抽取液体并将其通过脐带送入HEM，在该处它收集热量并通过脐带返回。然后它通过散热器返回储液器。当通过散热器时，收集的热量从通过风扇强制通过散热器的空气中消散。风扇还有助于去除外壳中电气部件产生的多余热量。

热交换模块构造

下面讨论的是本公开的用于热交换模块(HEM)的部件和制造过程，其可以适用于例如本公开的热交换系统中。通常，存在两种制造模块的方法，其差异将在本公开中稍后详细描述。下面阐述的制造工艺按照第一制造方法中出现的部件的顺序。

水循环

在整个装置中循环水对于从HEM中提取热量是必不可少的。水循环通过两个热塑性塑料聚氨酯(TPU)片材来完成，或通过可以是射频焊接(或类似过程)到通道中的其它类似材料来完成，用于水流通过。使用TPU材料是因为它薄，柔性，并且可以容易地按照规格制造。

射频焊接

RF焊接的设计根据每种不同HEM的规格定制。除了典型HEM的典型焊接设计外，还显示了另一种可能的设计。每个TPU片材的厚度为15至40密耳(待定)，并且RF焊接线例如为3密耳(可能会有变化)。TPU入口/出口(通常为弯头形式)也在设计的水通道的末端进行RF焊接，以允许水的入口和出口循环。这些入口/出口的尺寸不同，并且具有内径(ID)为1/4”或3/8”，这取决于每个HEM的规格。两个TPU片材和弯头焊接在一起的系统在此称为“水通道”。

TPU片材中的“窗口”

由于TPU并不导热，因此可以在水通道中形成开口，以允许从装置中将热量充分传递到水中。没有RF焊接到其上的弯头的TPU片材被切割成矩形形状以在其中形成“窗口”。这通常通过模切(“die-cutting”)来完成，但也可以通过其它方法完成。许多附图示出了具有切出的窗口的水通道。该图仅示出了在TPU片材中切割的窗口的许多可能配置中的一种。窗口的数量可以从一个大窗口到与设备中的TEC一样多的窗口。窗口数量越多，设备就越灵活。这将在下面进一步解释。

导热层('底板')

现在在水通道中有一个开口，必须使用导热材料来密封水通道以防止泄漏。该材料通常是薄金属板，厚度为7至12密耳(待确定)的铜或铝，但可以是任何半柔性导热基板。将金属板切割成比TPU中的窗口切口相对更大的块(通常为～10mm)。多个更小的块优于单个大金属块以允许装置的更为柔性并减轻重量。金属板之间的区域允许装置具有更大的柔性，因为TPU比金属更灵活。

参考之前的窗口讨论，金属板的数量与水通道中切出的窗口数量相同。例如，可以在每个TEC周围切割一个小窗口(总共十二个窗口)，并且可以使用十二个金属板，每个金属板比窗口的尺寸大一些，以密封每个窗口。该方法将允许更大的柔性，因为它将沿两个轴而不是仅一个轴具有柔性。因为所有这些板都位于同一平面内，并且为了便于讨论，它们将统称为“底板”。该板也可以称为“热板”，因为在正常冷却操作期间，该板将加热，而“上板”(稍后讨论)将是冷的。(底板可以广泛地称为“覆盖物”)。

将水通道密封到导热层

密封过程涉及使用结构粘合剂(通常是环氧树脂或丙烯酸)或压敏转移胶带。例子包括：Devcon HP250(丙烯酸粘合剂)，3M DP8005(环氧粘合剂)和3M 9472(转移胶带)。对于这些粘合剂，TPU和金属板都必须彻底磨损和清洁，以便允许正确粘合。粘合剂或胶带放置在与TPU重叠的区域中的每个板上，但不放置在其中水将接触板的区域中。将粘合剂放在整个板上都会浪费材料并形成不必要的屏障，而热量必须通过该屏障传递到达水中。

图7示出了铺在板上的粘合剂。将具有粘合剂的矩形金属块设置到TPU并使其固化，由此密封水循环通道。图8示出粘合到TPU片材上的板。图9将金属示出为透明以观察下面的窗口。在第二种方法中，这种密封过程可以在装置的剩余部分装配完成后完成(见下文)。

传热元件(TEC)

下一步是在设备中安排产生冷却效果的模块，即热电冷却器(TEC)。TEC以电力运行，并且因此它们通过母线连接到电源。这些母线由铜制成，薄而柔韧，并且在HEM内部保持低截面。低的截面对于保持TEC两侧之间的HEM内的间隙空间至关重要。母线具有高导电性，这将防止它们升温。通过布线中的电阻损失产生的任何热量都会固有地导致HEM效率降低。每个TEC上的布线被削减到大约1/4”。铜母线被切割到TEC之间的对应的长度，并且TEC线被焊接到母线。如果HEM有多个组，则母线在接头处焊接在一起。在完成焊接后，每个TEC都用丙酮彻底清洁。这就完成了“TEC链”。为了防止电路短路，在母线可能与板接触的任何区域中将绝缘带放置在底板上。图10-图11图示了TEC组件。

图12A是类似于图12的视图，其示出了通道组件的后侧，但是具有其中窗口未被切除的替代实施例，保持水通道层完整。

图15A是类似于图15的视图，但是具有另一个实施例，其将十二个板与通过散列图案表示的另一个覆盖物连接起来。该覆盖物可以是网状材料，沿着柔性轴具有穿孔的材料，诸如穿孔箔，或具有不同厚度的覆盖物，诸如沿着柔性轴更薄的箔，所有这些都将连接板并且仍然提供旋转轴用于柔性。也可以使用四个板或所需的任何其它数量的板来满足设计要求。

面向身体的对接层(“顶板”)

该层可以是导热金属板(但可以是任何半柔性导热基板)，其将放置在TEC的相对侧，并且可以被称为“上板”或“冷板”。在该板上添加热敏电阻，以测量与皮肤接触的表面的温度。为此，将热敏电阻放置在合适的位置(通常是板的中间)，并使用耐热胶带将绝缘引线粘贴到板上。然后可以将导热粘合剂(通常为Dow Corning 3-6750)放置在热敏电阻周围，足以完全覆盖它。可以固化粘合剂以将热敏电阻设置就位。

间隙空间中的绝缘('核心复合物')

间隙空间定义为顶部和底部金属板之间的区域，该区域未由TEC或其它元件(热敏电阻，总线等)占用。使用称为“核心复合物”的材料，例如Koroyd或Amarid Honeycomb。这些结构材料通常形状为具有空单元的蜂窝结构。参见图12。可以使用核心复合材料代替，例如硅氧烷泡沫。在存在TEC的区域中切割核心复合物以填充除两个金属板之间的区域之外所有区域(间隙空间)。该材料是一种良好的绝热体，因为每个核心单元中都有空气，最大限度地减少了通过与两个板接触的材料的热传递的量。核心复合材料也随着时间的推移保持其结构，保持顶板和底板的分离，以用于隔热。核心复合材料有利地不随时间冷凝或压缩，这将允许板彼此更接近地合并。核心复合材料还在机械紧固过程中保持HEM的结构，防止板彼此压缩。

另外，可以在核心复合材料的任一侧上放置聚酯薄膜或类似的反射材料片材用于进一步的绝缘。这些片材通过将任何发射的辐射反射回板(辐射起源于该板)而防止热量在两个板之间辐射。

装置组装

该装置的组装可以使用导热环氧树脂将TEC粘附在两个金属板之间，或者优选地是导热膏(通常是Arctic MX-4化合物)，其允许TEC和它们两侧的板之间的一定弹性。使用导热膏(例如代替环氧树脂)，需要一种方法将装置保持在一起(基本上形成保持TEC与金属板接触的三明治)。TEC保持与金属板的紧密接触，从而在材料之间存在足够的热传递。

这种方法是机械紧固。诸如缝合、使用铆钉、或者在结构上将装置保持在一起的类似过程。这个讨论将使用缝纫作为主要方法，尽管其它方法同样可行。在以下两个小节中描述两种机械紧固方法。

第一方法

该层假设已经执行了所有上述过程，并且此时底板附接并密封到水通道。现在使用先前生产的TEC链。将导热膏的薄层或珠子放置在每个TEC的“顶部”表面(与顶板接触的表面)上。然后将TEC链放置在顶板上。然后将第一聚酯薄膜片材放置在TEC周围的顶板上。然后将核心复合材料放置在聚酯薄膜片材上并且围绕TEC周围。然后将第二聚酯薄膜片材置于核心复合材料上并围绕TEC。将导热膏的薄层或珠子放置在每个TEC的“底部”表面(与底板接触的表面)上。然后将底板放在TEC上。回想一下，底板已经密封到水通道。此时，整个设备配合，并且仅需要机械固定。

所有部件都用C形夹或类似的夹具固定在适当位置，并且整个装置通过缝纫机。因此，线穿过整个装置。(参见图25的下半部)。重要的是要注意线只能在某些位置。它不应当在水流动的任何位置通过，否则它会刺穿水通道并导致泄漏。它还穿过底板和顶板二者以将它们固定在一起。这留下了粘合剂放置在底板上的相同区域，以将其密封到TPU上用于缝合(参见图13，其是第一方法的横截面图)。

第二方法

两种方法的主要区别在于线(或紧固件)将通过多少部件。在第二方法中，装置以不同的顺序制造，其中缝纫不是最后一步，并且因此线不必穿过整个装置。(参见图24)。在这种方法中，将首先制作被称为“热交换堆”或HES的物件。使HES遵循与第一方法相同的过程，唯一的区别是底板尚未粘附到水通道。采取上述程序以明确：

TEC链可以如下。将导热膏的薄层或珠子放置在每个TEC的“顶部”表面(与顶板接触的表面)上。然后将TEC链放置在顶板上。然后将第一聚酯薄膜片材放置在TEC周围的顶板上。然后将核心复合材料放置在聚酯薄膜片材上和TEC周围。然后将第二个聚酯薄膜片材置于核心复合材料上并围绕TEC。将导热膏的薄层或珠子放置在每个TEC的“底部”表面(与底板接触的表面)上。然后将底板放在TEC上。

该方法中的底板可以简单地是一块金属，其中水通道尚未粘附。与第一方法类似，每个金属板可以单独缝制到HES上。在将每个底板缝合到顶板上之后，完成HES。

剩下的步骤是将水通道粘附到底板上。具有窗口的水通道与前面描述的相同地制作，并且它们以相同的方式粘附到底板上，唯一的区别是底板已经在另一侧上附接HES。参见图14，其是第二方法的横截面图。

生物相容层

完成冷却器的最后一步是在顶板上添加导热生物相容性材料的薄层(0.2mm到1mm)。该材料在身体组织和顶板之间起缓冲作用，使得皮肤不与金属直接接触。生物相容性材料包括用于医疗用途的有机硅，其目前有多种可用。替代地，生物相容性皮肤粘合剂，诸如3M 2476P也是适用的。图15示出了完成的装置，而图16示出了每层的分解图。

制造过程

如上所述，存在两种制造方法。该部分给出了本公开的这两种方法的简明的逐步过程。

第一方法

·TPU片材被模切以在材料中形成窗口

·入口/出口弯头采用射频焊接到第二TPU片材

·这两块片材以规定的形状被射频焊接在一起以形成水循环通道

·底板按规格切割；板的数量等于TPU中的窗口的数量

·将粘合剂施加到底板的周边，并将它们粘附到TPU以密封水通道

·TEC组件通过使用铜总线将TEC焊接在一起而形成

·顶板，核心复合材料和聚酯薄膜材料按规格切割

·导热膏应用于TEC的上侧

·TEC抵靠上板而放置

·(顶部)聚酯薄膜片材抵靠上板围绕TEC而添加

·核心复合材料抵靠聚酯薄膜片材围绕TEC而添加

·第二(底部)聚酯薄膜片材抵靠核心复合材料围绕TEC而添加

·导热膏放置在TEC的底部上

·TEC与间隙空间中的上板材料一起抵靠底板而放置，底板上已粘有水通道

·HEM采用缝纫机械地固定，线穿透整个装置

第二方法

·TEC组件通过使用铜总线将TEC焊接在一起而形成

·顶板，核心复合材料和聚酯薄膜材料按规格切割

·底板按规格切割；板的数量等于窗口的数量

·导热膏放置在TEC的上侧上

·TEC抵靠上板而放置

·(顶部)聚酯薄膜片材抵靠上板围绕TEC而添加

·核心复合材料抵靠聚酯薄膜片材围绕TEC而添加

·第二(底部)聚酯薄膜片材抵靠核心复合材料围绕TEC而添加

·导热膏放置在TEC的底部侧上

·TEC与间隙空间中的上板材料一起抵靠底板而放置

·HEM使用缝纫机械地固定，线仅穿过HES组件

·第一TPU片材被模切以形成窗口

·入口/出口弯头射频焊接到第二TPU片材

·该两个片材以指定的形状进行RF焊接以形成水通道

·将粘合剂施加到底板的周边，该底板已经缝合到HES的剩余部分，并且它们被粘附到TPU以密封水通道。

附加的实施例

参照图32，本公开的另一热交换模块总体在1100处以分解图示出。流体软管1110，热电冷却器(TEC)线1120和热敏电阻(或热电偶)线1130可穿过脐带1140到达控制台1150。(图42和图28和图29)。(针对控制台的进一步说明，也参见图28和图29)。总体上在1200处示出的本公开的HEM系统因此包括HEM 1100、脐带1140和控制台1150。图43示出了系统1200，其中HEM 1100就位，缠绕在患者的身体部分1220周围。HEM 1100可以适用于并且通常用于任何身体部位1220，包括例如头部。可以理解的是，用于许多应用的HEM 1100应该被构造成能够在所有三个方向上弯曲以由医务人员抵靠任何身体部位，而不管多圆，有角度，大和小。

在图45中以分解图的总体上在1300处示出的HEM 1100和替代实施例HEM包括许多新颖的构造以提供增加的柔性。虽然在成其自然状态时被描绘为是扁平的，但是本公开的HEM 1100(或1300)还包括圆柱形和杯形配置，以及提供遵循各种身体部位的轮廓的任何形状组合。本文公开的HEM还具有新颖的构造，其提供去往和来自通道中的循环液体以及身体部分的改善的热传递。

HEM 1100的通道外壳组件1320可包括第一、第二和第三TPU(或其它热塑性)片材1330、1340、1350。第一和第二片材1330和1340包括多个孔1350,1360，当片材附接在一起时，孔彼此配合。总体上在1370处示出的板组件定位在片材1330,1340之间。它可以包括在1380处示出的多个板件。针对每个配合孔1350,1360存在一个板件1380。例如，孔1350、1360和板件可以以三乘四的阵列排列。但是，将如所期望地选择数量和布置，以便HEM考虑到TEC组件及其TEC的要求。作为示例，HEM 1300被图示为具有三乘三阵列。

第一和第二片材1330,1340与每个板件1380热密封在一起，每个板件1380嵌入两个片材中并覆盖相应的配合孔1350,1360二者。例如参见图38。板件1380沿其周边可具有一个或多个槽，开口或凹口1390。这有助于将板件1380嵌入第一和第二片材的(塑料)中，如图36、图38和图39中的嵌入式塑料件1400所示。

在第一和第二片材1330,1340固定在一起的情况下，例如通过热压缩或超声波焊接，并且在板(或窗口)处嵌入片材中的板件1380，第三片材1350固定到其上。它可以通过热压缩，超声波焊接，RF焊接或类似方法来稳固。焊接等被配置成在第二和第三片材1340,1350之间形成水(或其它导热液体)通道1410的周边1400。孔1430,1440(图32)可以在第三片材中、通道1410的相对端处形成。在相应的孔处连接到第三片材1350并且通过其来穿过管道1470递送水(图33中的箭头1480、1490)的成角度的连接器1450、1460在控制台1150和通道1410之间递送。

RF焊接的设计可以根据每种不同HEM的规格进行定制。例如，每个热塑性片材，或者聚氨酯(TPU)，或乙烯基或其它热塑性片材，可以具有15至40密耳的厚度，并且RF焊接线可以是3密耳。TPU入口/出口1450,1460(通常为弯头形式)也在设计的水通道的端部进行RF焊接，以允许水的入口和出口循环。这些入口/出口的尺寸可以变化，并且例如可以具有1/4”或3/8”的内径(ID)，这取决于每个HEM的规格。

第三柔性片材1350可以是增强的TPU片材或具有内部布层的多层，其强度足以承受15psi至25psi的通道中的水的压力。例如，通道中的压力应保持在小于25pis，以便不会使片材1450破裂。通道1410中的示例性流速为每分钟2升，并且可以在0.5至3.5升/分钟的范围内。

第二片材1340中的孔1360定位成位于通道1410处，如图38和图39所示。由此，每个板件1380形成通道1410的壁的部分。此外，每个板件1380与流过通道1410的水直接接触，用于在其之间进行直接的热传递。

替代配置省略了板组件(板件1380)并且将TEC的参考(陶瓷)面直接定位在/到第二片材1340的孔1350中，并且从而与通道中的水直接物理接触以用于热量在其间转移。

进一步的替代方案不包括第一片材1330。相反，板件1380直接固定到第二片材1340的内表面并在孔上方。其例如可以使用粘合剂来固定。

在本发明的范围内的是，板组件1370包括单个大板；然而，如上所述，通过提供在x和y方向上彼此间隔开的多个较小的板件1380，可以实现HEM的附加的柔性/弯曲。该柔性/弯曲可以沿着板件1380之间的一个或多个x轴和/或沿着板件之间的一个或多个y轴。替代地但不太优选地，板件380可以与柔性带子互连。

HEM 1100的TEC组件1500可以在包括多个TEC 1510的图32和图42中看到。它们可以形成在单个组中，如图42中所示，并且串联连接，或形成在多个(例如，三个或四个)组中，每个组串联或并联连接。组的数量取决于所使用的TEC的类型，以及由控制台单元最佳地控制的电压范围。

每个TEC 1510的参考侧以提供有效热传递的方式附接到相应的板件1380，例如，如图36和图39所示。例如，可以使用导热粘合剂、膏或油灰的薄层1530。TEC组件1500可通过导线1120可操作地连接到控制台1150。

HEM 1100可包括总体上在图32中的1600处示出的热传递(盖)组件。盖组件1600在身体部分与TEC 1510的用户面之间传递热量。盖组件1600的热传递媒介可以是如图32和图40中所示的铜或铝(或其它高导热材料)板1620。可以在盖板1620中形成短的、间隔开的x和y槽1630，以使其具有更大的柔性和可弯曲性，以更好地与圆形的和/或成角度的身体部分同形。薄片材或塑料膜1640可以与盖板1620的内面相邻。片材1640可以塑化成向内面。它还可以延伸出盖板1620的周边，并且第三片材1350可以缝合或以其它方式机械地固定到塑料片材的延伸周边，以将HEM 1100至少部分地保持在一起。缝纫在图32中用参考标号1650和1660示出。可以使用除缝纫之外或代替缝纫的其它机械装置，诸如按扣、平头钉等。可以通过HEM 1100的中心部分提供额外的缝纫，诸如通过第三片材1350的粘附部分(通道的外侧)，如图33中的缝合线1670所示。相比于例如利用粘合剂将它们粘附，机械连接装置可以允许HEM的层/组件的更大柔性。

一个或多个热敏电阻(或热电偶)1700(图36)可以定位在盖板1620和塑料片材1640之间，以精确地测量相邻身体部分的温度，并经由导线1130将该温度信号传输到控制台1150。

用于将TEC的参考侧附接到TEC的铜件和/或用户面到板组件的(多种)物质1530、1710可以是导热油灰或类似物质(例如，热导电膏，垫或柔性粘合剂)，其可以允许TEC的一些平面运动，从而增加HEM 1100的柔韧性/可弯曲性。该物质可以非常薄，大约五十到一百微米的量级，并且具有高热量电导率，例如大于3W/m。该物质可以代替刚性粘合剂固定。

生物相容层1770可以固定到盖板1620的外表面。这提供了HEM与身体部分的更平滑、更舒适和更卫生的接触。层1770可以被认为是盖组件1600的部分或作为其附加物。层1770可以固定到板1620，它可以是可替换的膜，或者它可以是凝胶，例如导热硅凝胶。

可以使用围绕TEC组件的TEC 1510的填充层1780。它可以是例如泡沫层或核心复合层，其具有预先形成的孔，用于在其中接收TEC中的相应的TEC。该层1780可以在图32和图42中看到。核心复合材料可以为HEM提供间隙绝缘和结构稳定性。

如上所述，盖板1620可以形成有X和/或Y方向槽1630，以提供柔性/可弯曲性。盖板的另一种构造是由图44中的板1800示出的，其具有形成互连矩形板1840阵列的桥1820的井字形排列。x和y桥1820的交叉点可以是孔1850。如果板1800由金属制成，例如铜，则根据图44中描绘的实施例的构造的桥1820也是如此。

替代的热分配盖组件(或热传递组件)1900在图45和图48中示出。盖组件1900可包括框架1910，框架1910将盖组件保持在一起并且可由柔性塑料制成，而板组件1920可由金属制成。例如，这种塑料结构可以具有比板1800的铜更大的柔韧性，并且更不易受弯曲疲劳的影响。除了框架1910和板组件1920之外，替代的盖组件1900可包括托盘组件1930，如下面详细讨论的那样。

托盘组件1930可包括多个托盘1934，每个托盘1934用于每个TEC 1510。每个托盘1934具有通孔1936，用于在其中接收相应的TEC 1510(图46和图47)。每个托盘还具有周边外缘1940。细长柔性桥1946互连相邻托盘1934的长边的外缘1940。更宽和更短的柔性桥1950互连相邻托盘1934的短边的外缘1940。如图47中可见，平滑的曲线可以将桥与相邻的外缘1940连接。桥互联托盘1934，使得托盘组件1830具有阵列型结构。

框架1810具有形成窗口开口1964的x和y格条1960。横截面中的格条可以如图47所示而成形，其两端的扩大的头部1970通过平滑弯曲的隆起或桥1974连接。

板组件1920可以包括多个导热瓦片1980(铜，铝或任何其他具有高导热性的材料)，其具有扁平的主体构件1984，主体构件1984具有凸起的周边唇缘1988。在当如图46和图47中所示对盖组件进行组装时，扩大的头部1970钩住或卡住周边唇缘1988。扩大的头部1970位于外缘1940内。桥1950以相符的关系位于隆起1974上。可以理解，每个板组件(瓦片)，托盘组件(瓦片)和框架(窗口)形成相同的阵列，例如，三乘三阵列，在组装时对准使得每个TEC可以利用相应的瓦片1980穿透(直接或使用粘合剂等)热接触。

每个瓦片1980可以具有固定到其内面的自己的热敏电阻(或热电偶)1996。温度传感器1996共同且精确地测量相邻的身体部分的温度。

在瓦片的底部提供用于与身体部分直接接触的光滑、舒适、可清洁的导热表面的多种方式在本公开的范围内。一种是提供生物相容的导热层1998，其例如可以用碳纤维/纳米管/铜网(优化导热性的任何一种)来增强，以优化通过接近皮肤的热提取。该层可以永久固定并且能够擦干净。或者它可以是可移除层1998(图48)，其可以被施加、使用、移除并用新层替换。

另一个实施例是将合适的导热漆直接施加在(金属)瓦片980的底表面上，并且可以擦拭干净。根据另一个实施例，薄的、生物相容的导热凝胶，诸如硅凝胶，也可以提供涂层。进一步的实施例是提供一种套管或袋(未示出)，其中可以插入HEM。该袋可在其用户接触表面上具有薄的生物相容性膜(沿着上述那些的线)。每次使用后，可以取出袋子、洗涤并重复使用。

尽管这里的描述包含许多细节，但是这些细节不应当被解释为限制本公开的范围，而是仅仅提供一些当前优选实施例的说明。因此，应当理解的是本公开的范围完全涵盖对于本领域技术人员来说可能变得显而易见的其它实施例。

在权利要求中，除非明确说明，否则对单数形式的元件的引用并不旨在表示“一个且仅一个”，而是“一个或多个”。本领域普通技术人员已知的所公开实施例的元件的所有结构、化学的和功能的等同物通过引用明确地并入本文，并且旨在由本权利要求书所涵盖。更进一步地，无论元件，部件或方法步骤是否在权利要求中明确地陈述，本公开中的元件、部件或方法步骤都不旨在专用于公众。本文中的权利要求元素不应被解释为“装置加功能”元件，除非使用短语“用于......的装置”明确地叙述该元件。除非使用短语“步骤用于”明确地叙述该元素，否则本文中的权利要求元素不应被解释为“步骤加功能”元素。

Claims (114)

1.一种外壳组件，包括：

柔性第一片材，其具有第一孔；

柔性第二片材，其具有与第一孔对准的第二孔；

导热板件，其在第一孔和第二孔处嵌入在第一片材与第二片材之间，并且至少覆盖第二孔；

柔性的第三片材，其附接到第二片材，以便形成用于在第二片材与第三片材之间的热传递液体的通道，其中板件的面被定位以便当液体存在并流动通过通道时与液体直接接触，用于板件与流动的液体之间的热传递；以及

板件的所述面形成通道的壁的部分。

2.根据权利要求1所述的组件，其中板件具有邻接该件的周边的嵌入凹口或嵌入孔。

3.根据权利要求1所述的组件，其中第一孔限定第一片材中的多个孔中的一个孔，并且第二孔限定第二片材中的多个孔中的一个孔，第二片材中的每个孔与第一片材中的各孔中的相应的一个孔对准，以限定多个对准的孔对，并且板件限定多个导热板件中的第一个，每个导热板件在各孔对的相应的一个孔对处嵌入在第一片材与第二片材之中和之间，并且当液体存在并且流动通过通道时具有与液体直接热交换接触的面。

4.根据权利要求1所述的组件，其中第三片材被RF或超声波焊接到第二片材以形成通道。

5.根据权利要求1所述的组件，其中第三片材被热/加热压到第二片材以形成通道。

6.根据权利要求1所述的组件，其中板件是铜板件、铝板件或碳纤维板件。

7.根据权利要求1所述的组件，其中第三片材在通道的第一端处具有用于第一出口/入口构件的开口，并且在通道的第二相对端处具有用于第二出口/入口构件的开口。

8.根据权利要求1所述的组件，其中第一片材和第二片材被热压、超声波焊接或RF焊接在一起。

9.根据权利要求1所述的组件，其中第三片材是加强的热塑性片材，该热塑性片材被加强以在液体存在并且在通道中流动时抵抗来自液体的压力。

10.一种外壳组件，包括：

柔性内片材，其具有孔；

导热板件，其周边被固定到内片材并且被定位在孔处并覆盖孔；以及

柔性外片材，其通过RF或超声波焊接或热压缩而附接到内片材，以在其间形成通道，用于内片材和外片材之间的液体流动，其中板件的暴露的表面形成通道的壁的部分，以便当液体存在并流动通过通道时暴露的表面与液体直接接触，用于在板件与流动的液体之间的热传递。

11.根据权利要求10所述的组件，其中所述周边被嵌入内片材中或粘合到内片材。

12.根据权利要求10所述的组件，其中板件具有邻接板件的周边的嵌入凹口或嵌入孔。

13.根据权利要求10所述的组件，其中所述孔限定内片材中的多个孔中的一个孔，并且所述板件限定多个导热板件中的一个板件，每个导热板件在所述多个孔中的相应的一个孔处被嵌入内片材中并覆盖所述多个孔中的相应的一个孔，并且当液体存在并且流动通过通道时每个导热板件与液体直接接触。

14.根据权利要求10所述的组件，其中板件是铜板件，铝板件或碳纤维板件。

15.根据权利要求10所述的组件，其中外片材在通道的第一端处具有用于第一连接器的开口，并且在通道的第二相对端处具有用于第二连接器的开口。

16.一种外壳组件，包括：

具有孔的柔性内片材；

热电冷却器(TEC)组件，其包括TEC，该TEC的参考侧位于孔处并覆盖该孔；以及

柔性外片材，其通过RF或超声波焊接或热压缩附接到内片材，以在其间形成通道，用于在内片材与外片材之间的液体流动，其中参考侧形成通道的壁的部分，以便在液体存在并流动通过通道时直接与液体接触，用于在TEC与流动的液体之间的直接的热传递。

17.一种热交换模块，包括：

外壳组件，其包括：柔性第一片材，其具有第一孔；柔性第二片材，其具有与第一孔对准的第二孔；导热板件，在第一孔和第二孔处嵌入在第一片材与第二片材之中和之间，并且至少覆盖第二孔；以及柔性第三片材，其附接到第二片材，以便在第二片材与第三片材之间形成用于液体的通道，其中板件的暴露面形成通道的壁的部分，以便在液体存在并且流动通过通道时与液体直接接触，用于在板件与液体之间的热传递；

板组件，其包括所述板件；

热电冷却器(TEC)组件，其包括TEC，该TEC的参考侧与所述板件成热传递关系；以及

热分配盖组件，其与TEC的用户侧成热传递关系。

18.根据权利要求17所述的模块，进一步包括在盖组件的外表面上的生物相容层。

19.根据权利要求18所述的模块，其中生物相容层是可移除的膜。

20.根据权利要求17所述的模块，其中：

板组件包括多个导热板件，所述板件为所述多个板件中的一个板件；

第一孔限定第一片材中的多个孔中的一个孔；

第二孔限定第二片材中的多个孔中的一个孔，第二片材中的每个孔与第一片材中的相应的一个孔对准，以限定多个对准的孔对；以及

每个板件在各孔对中的相应的一个孔对处嵌入在第一片材与第二片材之中和之间，覆盖第二片材中的相应孔并且当液体存在并在通道中流动时与液体直接接触。

21.根据权利要求17所述的模块，其中第三片材被RF焊接到第二片材，以形成通道。

22.根据权利要求17所述的模块，其中第三片材被热压到第二片材，以形成通道。

23.根据权利要求17所述的模块，其中第一片材和第二片材被热压在一起。

24.根据权利要求17所述的模块，其中盖组件包括具有多个模块柔性弱化区域的板，以及在所述板的内表面上的内表面塑料层。

25.根据权利要求24所述的模块，其中弱化区域是所述板中的间隔的槽。

26.根据权利要求17所述的模块，其中盖组件包括板和在所述板的内表面上的内表面塑料层，并且热敏电阻(或热电偶)被定位在盖与塑料层之间。

27.根据权利要求17所述的模块，其中板组件包括网或筛。

28.根据权利要求17所述的模块，其中板件覆盖第二孔。

29.根据权利要求17所述的模块，其中第三柔性片材是加强的，以便承受通道中至少为15psi的液体压力。

30.根据权利要求29所述的模块，其中第三柔性片材是加强的TPU片材，其被加强以在通道中承受15psi至25psi的压力。

31.根据权利要求17所述的模块，其中第三柔性片材是具有中间布层的多层片材。

32.根据权利要求17所述的模块，其中TEC组件包括串联连接的单组TEC。

33.根据权利要求17所述的模块，其中TEC组件包括多个TEC组，其中每个组中的TEC分别串联连接。

34.根据权利要求17所述的模块，其中盖组件包括开槽的导热板和粘附到所述板的内表面的塑料片材。

35.根据权利要求17所述的模块，其中所述模块具有自然平直的配置，但是柔性的，因此可以与圆形的和/或成角度的身体部分同形。

36.根据权利要求17所述的模块，其中所述模块具有天然杯状配置。

37.一种热交换模块，包括：

通道外壳，其包括用于热传递液体的通道和导热板组件，该导热板组件包括导热的第一板件和第二板件，用于当液体存在并在通道中流动时与液体的热传递；

热电冷却器(TEC)组件，其包括：第一TEC，该第一TEC的参考侧与第一板件成热传递关系，以及第二TEC，该第二TEC的参考侧与第二板件成热传递关系；

热分配盖组件，其与第一TEC和第二TEC的用户侧成热传递关系；

盖组件包括具有多个模块柔性弱化区域的板；

盖组件在所述板上具有内表面塑料层。

38.根据权利要求37所述的模块，其中弱化区域包括铰接的线或桥的阵列。

39.根据权利要求37所述的模块，进一步包括在塑料层与通道外壳之间的填充层，并且第一TEC和第二TEC通过该填充层。

40.根据权利要求39所述的模块，其中所述填充层包括核心复合层，所述核心复合层具有用于所述第一TEC的第一预成形孔和用于所述第二TEC的第二预成形孔。

41.根据权利要求39所述的模块，其中所述填充层包括泡沫。

42.根据权利要求37所述的模块，其中所述模块柔性弱化区域包括所述板中的槽。

43.根据权利要求37所述的模块，其中所述板是铝、铜或碳纤维板。

44.根据权利要求37所述的模块，进一步包括被定位在塑料层与所述板之间的热敏电阻或热电偶。

45.一种热交换模块，包括：

通道外壳，其包括用于热传递液体的通道和导热板组件，该导热板组件包括导热的第一板件和第二板件，第一板件和第二板件被配置为当液体存在并在通道中流动时与液体进行热传递；

热电冷却器(TEC)组件，其包括：第一TEC，该第一TEC的参考侧与第一板件成热传递关系；以及第二TEC，该第二TEC的参考侧与第二板件成热传递关系；

热传递组件，其具有与第一TEC和第二TEC的用户侧成热传递关系的板组件；

在(a)第一TEC和第二TEC的参考侧与第一板件和第二板件之间，分别地和/或(b)第一TEC和第二TEC的用户侧与板组件之间的热传递物质；

所述热传递物质非刚性地固定TEC并允许相对横向的运动；并且

所述盖组件和通道外壳采用不阻挡所有的相对运动的方式而连接在一起。

46.根据权利要求45所述的模块，其中机械固定将盖组件和通道外壳连接在一起。

47.根据权利要求46所述的模块，其中所述机械固定包括缝纫线，平头钉或按扣。

48.根据权利要求45所述的模块，其中所述热传递物质位于所述(a)之间或所述(b)之间，但是不同时在二者之间，并且粘贴粘合剂位于(a)或(b)中的另一个之间。

49.根据权利要求45所述的模块，其中所述传热物质是油灰。

50.根据权利要求45所述的模块，其中所述热传递物质是导热粘合剂、或导热膏、或薄导热垫的薄层。

51.根据权利要求45所述的模块，进一步包括在所述盖的外表面上的生物相容层。

52.根据权利要求51所述的模块，其中所述生物相容层是可移除的膜。

53.根据权利要求45所述的模块，其中所述板具有铰接柔性线的阵列。

54.根据权利要求45所述的模块，其中所述热传递组件包括在所述板组件的内表面上的塑料层。

55.一种组装热交换模块的方法，包括：

形成外壳组件，该外壳组件包括用于热传递液体的通道和板组件；

所述板组件包括板件，所述板件具有第一面和相反的暴露的第二面，所述第一面形成通道的壁的部分并且当液体存在并在通道中流动时与液体直接接触；

在所述第二面与TEC组件的热电冷却器(TEC)的参考面之间施加导热的第一物质；

在TEC的相对用户面与传热组件之间施加导热的第二物质；以及

将所述热传递组件与外壳组件附接在一起。

56.根据权利要求55所述的方法，其中所述第一物质和第二物质中的至少一种物质允许在TEC与所述板件和所述热传递组件中的至少一个之间的相对的横向运动。

57.根据权利要求55所述的方法，其中所述附接包括将所述外壳组件与热传递组件机械地固定在一起。

58.根据权利要求55所述的方法，其中所述附接包括：核心复合层，其具有预形成的孔并被定位在所述传热组件与外壳组件之间，其中TEC位于所述孔中。

59.根据权利要求55所述的方法，进一步包括将生物相容层施加到所述热传递组件。

60.根据权利要求55所述的方法，其中第一物质和/或第二物质包括导热粘合剂、或导热膏、或薄导热垫的薄层。

61.根据权利要求60所述的方法，其中导热率大于3Watts/m。

62.一种组装热交换模块的方法，包括：

形成外壳组件，包括用于传热液体的通道和板组件；

所述板组件包括板件，所述板件具有第一面和相反的暴露的第二面，所述第一面形成通道的壁的部分并且当液体存在并在通道中流动时与液体直接接触；

将第二面与TEC组件的热电冷却器(TEC)的参考侧以导热关系连接在一起；

将TEC的相对用户面与热分配盖组件以导热关系连接在一起；

所述盖组件包括柔性热分配板和在板的内面上的塑料层，其中热敏电阻或热电偶被布置在所述板和所述层之间；以及

将所述盖组件与所述外壳组件附接在一起。

63.根据权利要求62所述的方法，其中所述附接包括将所述盖和所述外壳组件热密封在一起。

64.根据权利要求62所述的方法，其中所述附接包括将所述盖与所述外壳组件机械地固定在一起。

65.根据权利要求62所述的方法，其中所述附接包括围绕TEC的填充材料。

66.根据权利要求65所述的方法，其中所述填充材料包括具有预成形的孔的核心复合层，TEC被定位在该预成形的孔中。

67.一种组装热交换模块的方法，包括：

形成外壳组件，所述外壳组件包括用于热传递液体的通道和板组件；

所述板组件包括板件，所述板件具有形成通道的壁的部分的第一面并且由此当在液体存在并在通道中流动时与液体直接接触,以及相反的暴露的第二面；

将所述第二面与TEC组件的热电冷却器(TEC)的参考面以导热关系连接在一起；

将TEC的相对用户面与热分配盖组件以导热关系连接在一起；

所述连接步骤中的至少一个步骤包括设置在盖组件与外壳组件之间的核心复合层，所述层具有预成形的开口，TEC被定位在所述开口中；以及

将盖组件与外壳组件附接在一起。

68.根据权利要求67所述的方法，其中所述连接步骤中的至少一个步骤使用导热粘合剂、或导热膏或薄的导热垫的薄层。

69.一种热交换模块，包括：

通道外壳，其包括用于热传递液体的通道和导热板组件，所述导热板组件包括导热的第一板件和第二板件，用于当液体存在并在通道中流动时与液体进行热传递；

热电冷却器(TEC)组件，其包括第一TEC和第二TEC，第一TEC的参考侧与第一板件成热传递关系，第二TEC的参考侧与第二板件成热传递关系；

热分配盖组件，其包括托盘组件，多个瓦片和将所述托盘组件和所述多个瓦片保持在一起的框架；

托盘组件包括第一托盘和第二托盘，第一托盘具有第一开口，第一TEC的用户侧可通过第一开口进入，并且第二托盘具有第二开口，第二TEC的用户侧可通过第二开口进入；以及

所述多个瓦片包括与第一TEC的用户侧成热传递关系的导热第一瓦片和与第二TEC的用户侧成热传递关系的导热第二瓦片。

70.根据权利要求69所述的模块，其中第一温度传感器安装到第一瓦片，并且第二温度传感器安装到第二瓦片。

71.根据权利要求69所述的模块，其中所述托盘组件包括连接第一和第二托盘的柔性铰链。

72.根据权利要求69所述的模块，其中所述托盘组件包括连接第一托盘和第二托盘的相邻边缘的柔性细长桥。

73.根据权利要求69所述的模块，其中第一开口被配置成将第一TEC保持在其中。

74.根据权利要求69所述的模块，其中所述框架是柔性框架，其允许第一瓦片和第二瓦片围绕它们之间的轴相对于彼此弯曲。

75.根据权利要求69所述的模块，其中所述板组件包括导热的第三板件和第四板件，用于在液体存在并且在通道中流动时与液体进行热传递；所述TEC组件包括第三TEC和第四TEC，第三TEC的参考侧与第三板件成传热关系，第四TEC的参考侧与第四板件成热传递关系；所述托盘组件包括第一托盘和第二托盘，第一托盘具有第一开口，第一TEC的用户侧穿过第一开口，第二托盘具有第二开口，第二TEC的用户侧穿过第二开口；多个瓦片包括与第三TEC的用户侧成热传递关系的导热第三瓦片和与第二TEC的用户侧成热传递关系的导热第四瓦片。

76.根据权利要求75所述的模块，其中所述托盘组件包括以2×2阵列布置的第一、第二、第三和第四托盘，可操作地在第一和第二托盘的相邻边缘之间的第一铰链，以及可操作地在第一和第三托盘的相邻边缘之间的第二铰链，可操作地在第三托盘和第四托盘的相邻边缘之间的第三铰链，以及可操作地在第四托盘和第二托盘的相邻边缘之间的第四铰链。

77.根据权利要求75所述的模块，其中所述瓦片以2×2阵列排列，所述阵列具有在第一和第二瓦片与第三和第四瓦片之间的x轴，以及在第一和第三瓦片与第二瓦片和第四瓦片之间的y轴，并且所述框架是柔性框架，其允许所述2×2阵列围绕x轴和围绕y轴弯曲。

78.根据权利要求69所述的模块，其中各托盘各自具有托盘周边外缘，并且各瓦片各自具有瓦片周边外缘。

79.根据权利要求78所述的模块，其中所述框架卡扣配合或钩配合通过所述托盘和瓦片周边外缘将所述多个托盘和瓦片保持在一起。

80.根据权利要求69所述的模块，其中所述盖组件包括在所述瓦片的外表面上的生物相容涂层。

81.根据权利要求69所述的模块，其中：所述框架是柔性框架；所述托盘组件包括具有第一凸起边缘的第一托盘，具有第二凸起边缘的第二托盘和连接第一和第二凸起边缘的柔性桥；所述框架包括连接器构件，其横截面包括在凸起桥的相对端上的第一和第二扩大头部；并且第一瓦片包括凸起边缘第一唇缘，并且第二瓦片包括凸起边缘第二唇缘。

82.根据权利要求81所述的模块，其中所述盖组件在组装时包括：将第一唇缘钩挂在第一扩大头部上，将第二唇缘钩挂在第二扩大头部上，所述凸起桥以间隔的关系保持第一和第二托盘，所述柔性桥抵靠凸起桥而被定位，第一扩大头部在第一凸起边缘中，并且第二扩大头部在第二凸起边缘中。

83.一种热交换模块，包括：

通道外壳，其包括用于热传递液体的通道和导热板组件，所述导热板组件包括导热的第一和第二板件，用于当液体存在并在通道中流动时与液体进行热传递；

热电冷却器(TEC)组件，其包括第一TEC和第二TEC，第一TEC的参考侧与第一板件成热传递关系；第二TEC的参考侧与第二板件成热传递关系；

热分配盖组件，其包括多个导热瓦片和弹性塑料框架，其卡扣配合或钩配合将所述多个瓦片保持在一起；以及

所述多个瓦片包括与第一TEC的用户侧成热传递关系的导热第一瓦片和与第二TEC的用户侧成热传递关系的导热第二瓦片。

84.根据权利要求83所述的模块，还包括固定到第一瓦片的内侧的第一温度传感器和固定到第二瓦片的内侧的第二温度传感器。

85.一种热传递组件，包括：

热电冷却器(TEC)组件，其包括第一TEC和第二TEC，第一TEC的参考侧被配置为可与热传递液体的流动定位成热传递关系，第二TEC的参考侧被配置为可与热传递液体的流动定位成热传递关系；

热分配盖组件，其包括托盘组件，多个导热瓦片和将所述托盘组件和所述多个瓦片保持在一起的框架；

所述托盘组件包括第一托盘和第二托盘，第一托盘具有第一开口，第一TEC的用户侧穿过第一开口，第二托盘具有第二开口，第二TEC的用户侧穿过第二开口；以及

所述多个瓦片包括与第一TEC的用户侧成热传递关系的导热第一瓦片和与第二TEC的用户侧成热传递关系的导热第二瓦片。

86.根据权利要求85所述的组件，其中第一和第二托盘各自包括托盘周边外缘，并且第一和第二瓦片各自包括瓦片周边外缘，并且所述框架通过所述托盘和所述瓦片周边外缘卡扣配合或钩配合将第一和第二托盘以及第一和第二瓦片保持在一起，以允许所述瓦片沿着它们之间的轴弯曲。

87.根据权利要求85所述的组件，其中所述框架是柔性塑料框架，其包括多个开口窗口，每个开口窗口用于所述托盘组件中的相应的托盘。

88.一种方法，包括：

将热交换模块的热量分配盖组件抵靠患者的身体部位而定位；

所述模块进一步包括：用于热传递液体的通道；导热板件；热电冷却器(TEC)组件，其包括具有参考侧和用户侧的TEC，所述用户侧被定位成与所述盖组件成热传递关系；

包括所述板件的通道的壁，所述板件由此在其一侧与液体直接接触，并且其中在其相反侧上与TEC参考侧直接接触；

所述模块包括至少一个热敏电阻或热电偶，所述热敏电阻或热电偶邻接所述盖组件的导热板组件，以测量相邻接的身体部分的温度；

使热传递液体循环通过通道；以及

使用来自至少一个热敏电阻或热电偶的温度信号来控制TEC组件，以便通过向身体部分和穿过盖组件的通道中的热传递液体传递热量，和/或传递来自身体部分和穿过盖组件的通道中的热传递液体的热量来将身体部分的表面保持在想要的温度上。

89.根据权利要求88所述的方法，其中循环包括使通道中的液体以每分钟0.1至0.2升或每分钟0.5至3.5升来循环。

90.根据权利要求88所述的方法，其中所述循环包括将通道中的液体保持在小于25psi。

91.根据权利要求88所述的方法，其中所述身体部分是圆形的和/或成角度的，并且所述定位包括弯曲所述模块以匹配所述圆形的和/或成角度的配置。

92.根据权利要求91所述的方法，其中所述盖组件包括导热瓦片阵列，并且所述弯曲包括使所述阵列围绕相邻瓦片之间的x轴和相邻瓦片之间的y轴弯曲。

93.根据权利要求88所述的方法，其中所述盖组件包括多个导热瓦片，所述多个导热瓦片包括多个热敏电阻或热电偶，每个热敏电阻或热电偶在瓦片的内面上安装到瓦片中的相应的一个瓦片上。

94.一种热交换模块，包括：

通道组件，其包括通道、入口和出口；

附接到所述通道组件的热交换堆；

所述热交换堆包括一个或多个热电冷却器(TEC)；以及

热交换堆，其包括导热板构造，导热板构造被配置成为通道组件并且由此为热交换模块提供柔性。

95.根据权利要求94所述的热交换模块，其中导热板构造包括沿至少一个轴的柔性。

96.根据权利要求94所述的热交换模块，其中所述板构造包括第一导热板件和与所述第一导热板件间隔开的第二导热板件。

97.根据权利要求96所述的热交换模块，其中通道包括第一窗口开口和与其隔开的第二窗口开口，并且第一导热板件覆盖第一窗口开口并且第二导热板件覆盖第二窗口开口并与第一导热板件间隔开，并且其中该配置可以针对任何数量的窗口开口和板件而重复。

98.根据权利要求96所述的热交换模块，其中导热板构造包括连接第一板件和第二板件的柔性层。

99.根据权利要求98所述的热交换模块，其中柔性层是网状物、穿孔材料，或更薄的材料，其允许在这些区域中更大的柔性。

100.根据权利要求94所述的热交换模块，其中所述堆包括在所述板之间的核心复合层，并以间隔的关系保持它们。

101.根据权利要求94所述的热交换模块，其中所述核心包括预形成的通孔，热电冷却器位于所述通孔中。

102.根据权利要求94所述的热交换模块，其中所述模块的电气和流体功能由通过脐带连接到所述模块的控制台来控制。

103.一种热交换模块，包括：

通道组件，其包括通道、入口和出口；

附接到通道组件的热交换堆；

通道包括窗口开口；

所述热交换堆包括导热板件，该导热板件覆盖窗口开口并密封到通道组件；以及

所述热交换堆包括抵靠导热板件而定位的一个或多个热电冷却器。

104.根据权利要求103所述的热交换模块，其中所述导热板件限定第一导热板件，所述窗口开口限定第一窗口开口，所述热电冷却器限定第一热电冷却器，所述通道包括与第一窗口开口隔开的第二窗口开口，以及包括覆盖第二窗口开口并密封到通道组件的第二导热板件的堆，并且所述堆包括抵靠第二导热板件而定位的第二热电冷却器。

105.一种热交换模块，包括：

通道组件，其包括流体通道、入口和出口；

附接到通道组件的热交换堆；以及

热交换堆，其包括第一和第二隔开的板，各板之间的一个或多个热电冷却器，以及各板之间并且以间隔的关系保持它们的核心复合层。

106.根据权利要求105所述的热交换模块，其中所述核心包括预形成的通孔，热电冷却器中的一个热电冷却器被定位在所述通孔中。

107.根据权利要求105所述的热交换模块，其中所述核心复合层具有蜂窝结构或类似的空单元结构。

108.一种热交换模块，包括：

通道组件，其包括通道、入口和出口；

附接到所述通道组件的热交换堆；以及

所述热交换堆包括第一和第二隔开的板，各板之间的一个或多个热电冷却器，各板之间的间隔材料以及在各板之间延伸并将它们保持在一起的机械固定件。

109.根据权利要求108所述的热交换模块，其中机械固定件包括缝纫线。

110.根据权利要求108所述的热交换模块，其中机械固定件包括多个间隔开的机械紧固件。

111.根据权利要求108所述的热交换模块，其中机械固定件穿过通道组件到达热交换堆。

112.根据权利要求108所述的热交换模块，其中机械固定件不穿过通道组件，而是穿过热交换堆。

113.一种热交换模块，包括：

通道组件，其包括通道、入口和出口；

附接到通道组件的热交换堆；以及

所述热交换堆包括第一和第二隔开的板，各板之间的一个或多个热电冷却器以及各板之间的热反射材料层。

114.根据权利要求113所述的热交换模块，其中所述层限定第一层，并且被定位在第一板的内侧处，并且进一步包括第二热反射材料层，其定位在第二板的内侧处。