JPWO2021016399A5 - - Google Patents
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Description
本技術は、哺乳類組織(全体を通して、ヒト組織と同義的に使用される)の治療、コンピュータチップ、半導体デバイス、集積回路デバイス、レーザシステム(例えば、所望の出力ビームおよび/または電力を発生させるために消散される必要がある、高熱流束を伴う高電力レーザシステム)、超音速飛行物体の外装、放物型太陽集熱器、高性能コンピューティングシステム、無線周波数(RF)システム、太陽光発電または集光型太陽光発電システム、新超音速旅客機用途、タービンブレード、または任意の他の表面もしくは体積熱消散デバイスまたはシステム等の高熱流束用途において使用されることができる。本技術の熱管理システムは、特に、レーザ光または針を使用する治療に対して患者の皮膚を冷却するために効果的である。例えば、組織がレーザ光または針で治療されるとき、表皮および真皮を冷却し、疼痛を低減させる。本技術デバイスの種々の実施形態は、所望、必要、または要求に応じて、広範囲の用途に適用および/または利用され得ることを理解されたい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
熱管理システムであって、
熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、標的材料に熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、0.5~20秒以内に、前記標的材料の温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成され、前記第2の温度は、前記第1の温度の+/-60℃である、コントローラと
を備える、システム。
(項目2)
接触部材、熱電構成要素、および前記二相熱伝達ユニットはともに、2mm~25mmの熱流動の方向に沿って前記接触部材から前記熱電構成要素を通して測定される高さを有する、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットを、熱電ユニットの第2の側において5℃~-20℃の第1の温度に設定するように構成され、前記コントローラは、前記熱電ユニットを動作させ、1~10秒以内に、前記接触部材を20℃~40℃の第2の温度まで加熱するように構成される、項目2に記載のシステム。
(項目4)
前記二相熱伝達ユニットは、3mm~8mmの前記熱流動の方向に前記熱電構成要素から測定される厚さを有する、項目2に記載のシステム。
(項目5)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~1,000ミクロン離間される、項目2に記載のシステム。
(項目6)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバの入口領域から出口領域まで延在する壁によって画定されるチャネルである、項目5に記載のシステム。
(項目7)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバ内のピンである、項目5に記載のシステム。
(項目8)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~250ミクロン離間される、項目2に記載のシステム。
(項目9)
前記熱電構成要素は、第1のペルチェモジュールを備え、
前記システムはさらに、前記第1のペルチェモジュールの側方に位置付けられる第2のペルチェモジュールを備え、
前記二相熱伝達ユニットの相転移チャンバは、第1の相転移チャンバを備え、
前記二相熱伝達ユニットはさらに、前記第1の相転移チャンバの側方に位置付けられる第2の相転移チャンバを備え、前記第1の相転移チャンバは、前記第1のペルチェモジュールと整合され、前記第2の相転移チャンバは、前記第2のペルチェモジュールと整合される、
項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットを、前記熱電ユニットの第2の側において5℃~-20℃の第1の温度に設定するように構成され、前記コントローラは、前記熱電ユニットを動作させ、1~10秒以内に、前記接触部材を10℃~40℃の第2の温度まで加熱するように構成される、項目9に記載のシステム。
(項目11)
前記二相熱伝達ユニットは、2mm~8mmの前記熱流動の方向に前記熱電構成要素から測定される厚さを有する、項目10に記載のシステム。
(項目12)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~1,000ミクロン離間される、項目10に記載のシステム。
(項目13)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバの入口領域から出口領域まで延在する壁によって画定されるチャネルである、項目12に記載のシステム。
(項目14)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバ内のピンである、項目12に記載のシステム。
(項目15)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~250ミクロン離間される、項目10に記載のシステム。
(項目16)
前記熱電構成要素は、第1の体積熱容量を有し、前記二相熱伝達ユニットは、第2の体積熱容量が、前記第1の体積熱容量の50%、100%、150%、200%、250%、300%、400%、または500%のうちの1つを上回らないような第2の体積熱容量を有する、項目1に記載のシステム。
(項目17)
前記二相熱伝達ユニットの入口および出口に流体的に結合される凝縮器をさらに備え、前記作業流体は、前記凝縮器および前記二相熱伝達ユニット内に含有される、項目1に記載のシステム。
(項目18)
エネルギーを前記標的材料に伝送する源を有する非侵襲性監視システムと、前記源によって前記標的材料に伝送されるエネルギーの成分を検出する検出器とをさらに備え、前記標的材料内の温度勾配は、前記検出器からの情報によって決定される、項目1に記載のシステム。
(項目19)
前記源は、光源であり、前記検出器は、光検出器である、項目18に記載のシステム。
(項目20)
標的材料を熱的に管理する方法であって、
熱電構成要素の第1の側を標的材料に熱的に結合されるように位置付けることと、
前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットを使用して、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却することと、
標的材料が0.5~20秒以内に第2の温度になるように、電流を前記熱電構成要素を通して調節することであって、前記第2の温度は、前記第1の温度の+/-60℃である、ことと
を含む、方法。
(項目21)
前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットはともに、2mm~25mmの前記熱電構成要素を通した熱流動の方向に沿って測定される高さを有する、項目20に記載の方法。
(項目22)
前記第1の温度は、前記熱電ユニットの第2の側において、5℃~-20℃であり、前記第2の温度は、20℃~40℃であり、前記第1の温度から前記第2の温度になるまでの時間は、1~10秒である、項目21に記載の方法。
(項目23)
前記二相熱伝達ユニットは、2mm~8mmの前記熱流動の方向に前記熱電構成要素から測定される厚さを有する、項目22に記載の方法。
(項目24)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~1,000ミクロン離間される、項目22に記載の方法。
(項目25)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバの入口領域から出口領域まで延在する壁によって画定されるチャネルである、項目24に記載の方法。
(項目26)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバ内のピンである、項目24に記載の方法。
(項目27)
人物の組織を治療するためのデバイスであって、
標的組織を療法温度まで加熱するように構成される組織加熱モジュールと、
熱管理システムであって、前記熱管理システムは、
(a)高熱伝導性を有する接触プレートと、
(b)熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、前記接触プレートに熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
(c)前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
(d)コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、0.5~20秒以内に、前記接触プレートの温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成され、前記第2の温度は、前記第1の温度の+/-60℃である、コントローラと
を含む、熱管理システムと、
を備える、デバイス。
(項目28)
前記組織加熱モジュールは、前記標的組織を前記療法温度まで加熱するように構成されるレーザを備える一方、前記接触プレートは、隣接する組織を冷却する、項目27に記載のデバイス。
(項目29)
エネルギーを前記標的材料に伝送する源を有する非侵襲性監視システムと、前記源によって前記標的材料に伝送されるエネルギーの成分を検出する検出器とをさらに備え、前記標的材料内の温度勾配は、前記検出器からの情報によって決定される、項目27に記載のデバイス。
(項目30)
前記源は、光源であり、前記検出器は、光検出器である、項目29に記載のシステム。
(項目31)
人物の組織を冷却するためのデバイスであって、
高熱伝導性を有する接触プレートと、
熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、前記接触プレートに熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、0.5~20秒以内に、前記接触プレートの温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成され、前記第2の温度は、前記第1の温度の+/-60℃である、コントローラと
を備える、デバイス。
(項目32)
エネルギーを前記標的材料に伝送する源を有する非侵襲性監視システムと、前記源によって前記標的材料に伝送されるエネルギーの成分を検出する検出器とをさらに備え、前記標的材料内の温度勾配は、前記検出器からの情報によって決定される、項目31に記載のデバイス。
(項目33)
前記源は、光源であり、前記検出器は、光検出器である、項目32に記載のシステム。
(項目34)
半導体デバイスであって、
集積回路網を有する半導体構成要素と、
熱管理システムであって、前記熱管理システムは、
(a)熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、前記半導体構成要素に熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
(b)前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
(c)コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、前記半導体構成要素の温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成される、コントローラと
を含む、熱管理システムと
を備える、半導体デバイス。
(項目35)
前記半導体構成要素は、コントローラである、項目34に記載の半導体デバイス。
(項目36)
前記半導体構成要素は、メモリデバイスである、項目34に記載の半導体デバイス。
(項目37)
半導体構成要素は、サーバ内にある、項目34に記載の半導体デバイス。
(項目38)
患者の組織の温度を改変するための方法であって、
(a)第1の温度T 1 において、熱電構成要素を備えるデバイスを第1の組織標的の外面に熱的に接触させることであって、熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素に熱的に接触する、ことと、
(b)電流を前記熱電構成要素を通して第1の方向にアクティブ化し、約2~4秒以内に、前記第1の温度T 1 から約8℃~約-15℃への前記第1の組織標的の前記外面の冷却を引き起こすことであって、熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素によって発生された熱流束を除去し、前記熱電構成要素を少なくとも50℃を下回る動作温度に維持する、ことと、
(c)電流を前記熱電構成要素を通して前記第1の方向に対向する第2の方向にアクティブ化し、約1~3秒以内に、約8℃~約-15℃から少なくとも約20℃への前記第1の組織標的の外面の加熱を引き起こすことと
を含む、方法。
(項目39)
前記第1の組織標的は、行為(b)後かつ行為(c)前に、レーザ光で照射される、または針で突刺される、項目38に記載の方法。
(項目40)
前記第1の組織標的は、行為(b)後かつ行為(c)前に、前記デバイスが前記第1の組織標的と接触したまま、レーザ光で照射される、項目38に記載の方法。
(項目41)
前記第1の組織標的は、行為(b)後かつ行為(c)前に、前記デバイスが前記第1の組織標的と接触したまま、針で突刺される、項目38に記載の方法。
(項目42)
前記熱伝達ユニットは、二相蒸発性熱伝達デバイスである、項目38に記載の方法。
(項目43)
前記熱伝達ユニットは、基部から蒸発流体のリザーバの中に下向きに延在する複数の壁を備える蒸発システムを含む二相蒸発性熱伝達デバイスである、項目38に記載の方法。
(項目44)
前記熱伝達ユニットは、二相蒸発性熱伝達デバイスであり、前記二相蒸発性熱伝達デバイスは、それに動作可能に接続され、蒸気を前記二相蒸発性熱伝達デバイスから受容し、前記蒸気を蒸発流体に凝縮する、凝縮器ユニットを有する、項目38に記載の方法。
(項目45)
前記熱伝達ユニットは、それを通した蒸発流体の通過のための流入および流出導管に接続される二相熱蒸発性熱伝達デバイスである、項目38に記載の方法。
(項目46)
行為(b)において、電流を前記熱電構成要素を通して第1の方向にアクティブ化することは、約3秒以内に、前記第1の温度T 1 から約8℃~約-2℃への前記第1の組織標的の外面の冷却を引き起こす、項目38に記載の方法。
(項目47)
行為(b)において、電流を前記熱電構成要素を通して第1の方向にアクティブ化することは、約2~4秒以内に、前記第1の温度T 1 から約4℃~約-2℃への前記第1の組織標的の外面の冷却を引き起こす、項目38に記載の方法。
(項目48)
行為(b)において、電流を前記熱電構成要素を通して第1の方向にアクティブ化することは、約3秒以内に、前記第1の温度T 1 から約4℃~約-2℃への前記第1の組織標的の外面の冷却を引き起こす、項目38に記載の方法。
(項目49)
行為(c)において、電流を前記熱電構成要素を通して前記第1の方向に対向する第2の方向にアクティブ化することは、約2秒以内に、約8℃~約-2℃から少なくとも約20℃への前記第1の組織標的の外面の加熱を引き起こす、項目38に記載の方法。
(項目50)
前記デバイスは、透明材料を含み、レーザ光が、前記透明材料を通して前記第1の組織標的表面に伝送され、前記第1の組織標的を治療する、項目38に記載の方法。
(項目51)
前記デバイスは、前記デバイスを通した1つ以上のチャネルを含み、前記1つ以上のチャネルを通して、レーザ光が、前記第1の組織標的表面に伝送され、前記第1の組織標的を治療する、項目38に記載の方法。
(項目52)
前記デバイスは、前記デバイスを通した1つ以上のチャネルを含み、前記1つ以上のチャネル通して、1つ以上の針が、運ばれ、前記第1の組織標的表面を突刺し、前記第1の組織標的を治療する、項目38に記載の方法。
(項目53)
前記デバイスは、レーザ光をハンドヘルドレーザ放出デバイスから受容する様式において、前記ハンドヘルドレーザ放出デバイスに取り付けられる、項目38に記載の方法。
(項目54)
前記デバイスを第2の組織標的の外面に熱的に接触させ、行為(a)-(c)を繰り返すことをさらに含む、項目38に記載の方法。
(項目55)
行為(a)-(c)を複数の標的組織上で連続して繰り返すことをさらに含む、項目38に記載の方法。
(項目56)
前記デバイスは、複数の熱電構成要素を含み、前記複数の熱電構成要素は、電気的に直列に、かつ熱的に並列に接続される、項目38に記載の方法。
(項目57)
前記デバイスは、複数の熱電構成要素を含み、前記複数の熱電構成要素は、電気的に直列に、かつ熱的に並列に接続され、各熱電構成要素は、それに隣接して位置付けられ、熱を前記熱電構成要素から除去する、関連付けられる微小チャネル蒸発構造を有する、項目38に記載の方法。
(項目58)
前記熱電構成要素は、プログラマブル電源に電気的に接続される、項目38に記載の方法。
(項目59)
前記デバイスは、複数の熱電構成要素を含み、前記複数の熱電構成要素は、電気的に直列に、かつ熱的に並列に接続され、前記複数の熱電構成要素は、プログラマブル電源に電気的に接続される、項目38に記載の方法。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
熱管理システムであって、
熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、標的材料に熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、0.5~20秒以内に、前記標的材料の温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成され、前記第2の温度は、前記第1の温度の+/-60℃である、コントローラと
を備える、システム。
(項目2)
接触部材、熱電構成要素、および前記二相熱伝達ユニットはともに、2mm~25mmの熱流動の方向に沿って前記接触部材から前記熱電構成要素を通して測定される高さを有する、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットを、熱電ユニットの第2の側において5℃~-20℃の第1の温度に設定するように構成され、前記コントローラは、前記熱電ユニットを動作させ、1~10秒以内に、前記接触部材を20℃~40℃の第2の温度まで加熱するように構成される、項目2に記載のシステム。
(項目4)
前記二相熱伝達ユニットは、3mm~8mmの前記熱流動の方向に前記熱電構成要素から測定される厚さを有する、項目2に記載のシステム。
(項目5)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~1,000ミクロン離間される、項目2に記載のシステム。
(項目6)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバの入口領域から出口領域まで延在する壁によって画定されるチャネルである、項目5に記載のシステム。
(項目7)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバ内のピンである、項目5に記載のシステム。
(項目8)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~250ミクロン離間される、項目2に記載のシステム。
(項目9)
前記熱電構成要素は、第1のペルチェモジュールを備え、
前記システムはさらに、前記第1のペルチェモジュールの側方に位置付けられる第2のペルチェモジュールを備え、
前記二相熱伝達ユニットの相転移チャンバは、第1の相転移チャンバを備え、
前記二相熱伝達ユニットはさらに、前記第1の相転移チャンバの側方に位置付けられる第2の相転移チャンバを備え、前記第1の相転移チャンバは、前記第1のペルチェモジュールと整合され、前記第2の相転移チャンバは、前記第2のペルチェモジュールと整合される、
項目1に記載のシステム。
(項目10)
前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットを、前記熱電ユニットの第2の側において5℃~-20℃の第1の温度に設定するように構成され、前記コントローラは、前記熱電ユニットを動作させ、1~10秒以内に、前記接触部材を10℃~40℃の第2の温度まで加熱するように構成される、項目9に記載のシステム。
(項目11)
前記二相熱伝達ユニットは、2mm~8mmの前記熱流動の方向に前記熱電構成要素から測定される厚さを有する、項目10に記載のシステム。
(項目12)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~1,000ミクロン離間される、項目10に記載のシステム。
(項目13)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバの入口領域から出口領域まで延在する壁によって画定されるチャネルである、項目12に記載のシステム。
(項目14)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバ内のピンである、項目12に記載のシステム。
(項目15)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~250ミクロン離間される、項目10に記載のシステム。
(項目16)
前記熱電構成要素は、第1の体積熱容量を有し、前記二相熱伝達ユニットは、第2の体積熱容量が、前記第1の体積熱容量の50%、100%、150%、200%、250%、300%、400%、または500%のうちの1つを上回らないような第2の体積熱容量を有する、項目1に記載のシステム。
(項目17)
前記二相熱伝達ユニットの入口および出口に流体的に結合される凝縮器をさらに備え、前記作業流体は、前記凝縮器および前記二相熱伝達ユニット内に含有される、項目1に記載のシステム。
(項目18)
エネルギーを前記標的材料に伝送する源を有する非侵襲性監視システムと、前記源によって前記標的材料に伝送されるエネルギーの成分を検出する検出器とをさらに備え、前記標的材料内の温度勾配は、前記検出器からの情報によって決定される、項目1に記載のシステム。
(項目19)
前記源は、光源であり、前記検出器は、光検出器である、項目18に記載のシステム。
(項目20)
標的材料を熱的に管理する方法であって、
熱電構成要素の第1の側を標的材料に熱的に結合されるように位置付けることと、
前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットを使用して、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却することと、
標的材料が0.5~20秒以内に第2の温度になるように、電流を前記熱電構成要素を通して調節することであって、前記第2の温度は、前記第1の温度の+/-60℃である、ことと
を含む、方法。
(項目21)
前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットはともに、2mm~25mmの前記熱電構成要素を通した熱流動の方向に沿って測定される高さを有する、項目20に記載の方法。
(項目22)
前記第1の温度は、前記熱電ユニットの第2の側において、5℃~-20℃であり、前記第2の温度は、20℃~40℃であり、前記第1の温度から前記第2の温度になるまでの時間は、1~10秒である、項目21に記載の方法。
(項目23)
前記二相熱伝達ユニットは、2mm~8mmの前記熱流動の方向に前記熱電構成要素から測定される厚さを有する、項目22に記載の方法。
(項目24)
前記微小特徴は、相互から10ミクロン~1,000ミクロン離間される、項目22に記載の方法。
(項目25)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバの入口領域から出口領域まで延在する壁によって画定されるチャネルである、項目24に記載の方法。
(項目26)
前記微小特徴は、前記相転移チャンバ内のピンである、項目24に記載の方法。
(項目27)
人物の組織を治療するためのデバイスであって、
標的組織を療法温度まで加熱するように構成される組織加熱モジュールと、
熱管理システムであって、前記熱管理システムは、
(a)高熱伝導性を有する接触プレートと、
(b)熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、前記接触プレートに熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
(c)前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
(d)コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、0.5~20秒以内に、前記接触プレートの温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成され、前記第2の温度は、前記第1の温度の+/-60℃である、コントローラと
を含む、熱管理システムと、
を備える、デバイス。
(項目28)
前記組織加熱モジュールは、前記標的組織を前記療法温度まで加熱するように構成されるレーザを備える一方、前記接触プレートは、隣接する組織を冷却する、項目27に記載のデバイス。
(項目29)
エネルギーを前記標的材料に伝送する源を有する非侵襲性監視システムと、前記源によって前記標的材料に伝送されるエネルギーの成分を検出する検出器とをさらに備え、前記標的材料内の温度勾配は、前記検出器からの情報によって決定される、項目27に記載のデバイス。
(項目30)
前記源は、光源であり、前記検出器は、光検出器である、項目29に記載のシステム。
(項目31)
人物の組織を冷却するためのデバイスであって、
高熱伝導性を有する接触プレートと、
熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、前記接触プレートに熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、0.5~20秒以内に、前記接触プレートの温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成され、前記第2の温度は、前記第1の温度の+/-60℃である、コントローラと
を備える、デバイス。
(項目32)
エネルギーを前記標的材料に伝送する源を有する非侵襲性監視システムと、前記源によって前記標的材料に伝送されるエネルギーの成分を検出する検出器とをさらに備え、前記標的材料内の温度勾配は、前記検出器からの情報によって決定される、項目31に記載のデバイス。
(項目33)
前記源は、光源であり、前記検出器は、光検出器である、項目32に記載のシステム。
(項目34)
半導体デバイスであって、
集積回路網を有する半導体構成要素と、
熱管理システムであって、前記熱管理システムは、
(a)熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、前記半導体構成要素に熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
(b)前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
(c)コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、前記半導体構成要素の温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成される、コントローラと
を含む、熱管理システムと
を備える、半導体デバイス。
(項目35)
前記半導体構成要素は、コントローラである、項目34に記載の半導体デバイス。
(項目36)
前記半導体構成要素は、メモリデバイスである、項目34に記載の半導体デバイス。
(項目37)
半導体構成要素は、サーバ内にある、項目34に記載の半導体デバイス。
(項目38)
患者の組織の温度を改変するための方法であって、
(a)第1の温度T 1 において、熱電構成要素を備えるデバイスを第1の組織標的の外面に熱的に接触させることであって、熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素に熱的に接触する、ことと、
(b)電流を前記熱電構成要素を通して第1の方向にアクティブ化し、約2~4秒以内に、前記第1の温度T 1 から約8℃~約-15℃への前記第1の組織標的の前記外面の冷却を引き起こすことであって、熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素によって発生された熱流束を除去し、前記熱電構成要素を少なくとも50℃を下回る動作温度に維持する、ことと、
(c)電流を前記熱電構成要素を通して前記第1の方向に対向する第2の方向にアクティブ化し、約1~3秒以内に、約8℃~約-15℃から少なくとも約20℃への前記第1の組織標的の外面の加熱を引き起こすことと
を含む、方法。
(項目39)
前記第1の組織標的は、行為(b)後かつ行為(c)前に、レーザ光で照射される、または針で突刺される、項目38に記載の方法。
(項目40)
前記第1の組織標的は、行為(b)後かつ行為(c)前に、前記デバイスが前記第1の組織標的と接触したまま、レーザ光で照射される、項目38に記載の方法。
(項目41)
前記第1の組織標的は、行為(b)後かつ行為(c)前に、前記デバイスが前記第1の組織標的と接触したまま、針で突刺される、項目38に記載の方法。
(項目42)
前記熱伝達ユニットは、二相蒸発性熱伝達デバイスである、項目38に記載の方法。
(項目43)
前記熱伝達ユニットは、基部から蒸発流体のリザーバの中に下向きに延在する複数の壁を備える蒸発システムを含む二相蒸発性熱伝達デバイスである、項目38に記載の方法。
(項目44)
前記熱伝達ユニットは、二相蒸発性熱伝達デバイスであり、前記二相蒸発性熱伝達デバイスは、それに動作可能に接続され、蒸気を前記二相蒸発性熱伝達デバイスから受容し、前記蒸気を蒸発流体に凝縮する、凝縮器ユニットを有する、項目38に記載の方法。
(項目45)
前記熱伝達ユニットは、それを通した蒸発流体の通過のための流入および流出導管に接続される二相熱蒸発性熱伝達デバイスである、項目38に記載の方法。
(項目46)
行為(b)において、電流を前記熱電構成要素を通して第1の方向にアクティブ化することは、約3秒以内に、前記第1の温度T 1 から約8℃~約-2℃への前記第1の組織標的の外面の冷却を引き起こす、項目38に記載の方法。
(項目47)
行為(b)において、電流を前記熱電構成要素を通して第1の方向にアクティブ化することは、約2~4秒以内に、前記第1の温度T 1 から約4℃~約-2℃への前記第1の組織標的の外面の冷却を引き起こす、項目38に記載の方法。
(項目48)
行為(b)において、電流を前記熱電構成要素を通して第1の方向にアクティブ化することは、約3秒以内に、前記第1の温度T 1 から約4℃~約-2℃への前記第1の組織標的の外面の冷却を引き起こす、項目38に記載の方法。
(項目49)
行為(c)において、電流を前記熱電構成要素を通して前記第1の方向に対向する第2の方向にアクティブ化することは、約2秒以内に、約8℃~約-2℃から少なくとも約20℃への前記第1の組織標的の外面の加熱を引き起こす、項目38に記載の方法。
(項目50)
前記デバイスは、透明材料を含み、レーザ光が、前記透明材料を通して前記第1の組織標的表面に伝送され、前記第1の組織標的を治療する、項目38に記載の方法。
(項目51)
前記デバイスは、前記デバイスを通した1つ以上のチャネルを含み、前記1つ以上のチャネルを通して、レーザ光が、前記第1の組織標的表面に伝送され、前記第1の組織標的を治療する、項目38に記載の方法。
(項目52)
前記デバイスは、前記デバイスを通した1つ以上のチャネルを含み、前記1つ以上のチャネル通して、1つ以上の針が、運ばれ、前記第1の組織標的表面を突刺し、前記第1の組織標的を治療する、項目38に記載の方法。
(項目53)
前記デバイスは、レーザ光をハンドヘルドレーザ放出デバイスから受容する様式において、前記ハンドヘルドレーザ放出デバイスに取り付けられる、項目38に記載の方法。
(項目54)
前記デバイスを第2の組織標的の外面に熱的に接触させ、行為(a)-(c)を繰り返すことをさらに含む、項目38に記載の方法。
(項目55)
行為(a)-(c)を複数の標的組織上で連続して繰り返すことをさらに含む、項目38に記載の方法。
(項目56)
前記デバイスは、複数の熱電構成要素を含み、前記複数の熱電構成要素は、電気的に直列に、かつ熱的に並列に接続される、項目38に記載の方法。
(項目57)
前記デバイスは、複数の熱電構成要素を含み、前記複数の熱電構成要素は、電気的に直列に、かつ熱的に並列に接続され、各熱電構成要素は、それに隣接して位置付けられ、熱を前記熱電構成要素から除去する、関連付けられる微小チャネル蒸発構造を有する、項目38に記載の方法。
(項目58)
前記熱電構成要素は、プログラマブル電源に電気的に接続される、項目38に記載の方法。
(項目59)
前記デバイスは、複数の熱電構成要素を含み、前記複数の熱電構成要素は、電気的に直列に、かつ熱的に並列に接続され、前記複数の熱電構成要素は、プログラマブル電源に電気的に接続される、項目38に記載の方法。
Claims (23)
- 熱管理システムであって、
熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、標的材料に熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、0.5~20秒の範囲内に、前記標的材料の温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成され、前記第2の温度は、前記第1の温度の+/-60℃である、コントローラと
を備える、システム。 - 前記熱電構成要素に熱的に結合される接触部材をさらに備え、前記接触部材、前記熱電構成要素、および前記二相熱伝達ユニットはともに、2mm~25mmの熱流動の方向に沿って前記接触部材から前記熱電構成要素を通して測定される高さを有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットを、熱電ユニットの第2の側において5℃~-20℃の第1の温度に設定するように構成され、前記コントローラは、前記熱電ユニットを動作させ、1~10秒以内に、前記接触部材を20℃~40℃の第2の温度まで加熱するように構成される、請求項2に記載のシステム。
- 前記二相熱伝達ユニットは、3mm~8mmの前記熱流動の方向に前記熱電構成要素から測定される厚さを有する、請求項2に記載のシステム。
- 前記微小特徴は、相互から10ミクロン~1,000ミクロン離間される、請求項2に記載のシステム。
- 前記微小特徴は、前記相転移チャンバの入口領域から出口領域まで延在する壁によって画定されるチャネルである、請求項5に記載のシステム。
- 前記微小特徴は、前記相転移チャンバ内のピンである、請求項5に記載のシステム。
- 前記微小特徴は、相互から10ミクロン~250ミクロン離間される、請求項2に記載のシステム。
- 前記熱電構成要素は、第1のペルチェモジュールを備え、
前記システムは、前記第1のペルチェモジュールの側方に位置付けられる第2のペルチェモジュールをさらに備え、
前記二相熱伝達ユニットの前記相転移チャンバは、第1の相転移チャンバを備え、
前記二相熱伝達ユニットは、前記第1の相転移チャンバの側方に位置付けられる第2の相転移チャンバをさらに備え、前記第1の相転移チャンバは、前記第1のペルチェモジュールと整合され、前記第2の相転移チャンバは、前記第2のペルチェモジュールと整合される、請求項1に記載のシステム。 - 前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットを、前記熱電ユニットの第2の側において5℃~-20℃の第1の温度に設定するように構成され、前記コントローラは、前記熱電ユニットを動作させ、1~10秒以内に、前記接触部材を10℃~40℃の第2の温度まで加熱するように構成される、請求項9に記載のシステム。
- 前記二相熱伝達ユニットは、2mm~8mmの前記熱流動の方向に前記熱電構成要素から測定される厚さを有する、請求項10に記載のシステム。
- 前記微小特徴は、相互から10ミクロン~1,000ミクロン離間される、請求項10に記載のシステム。
- 前記微小特徴は、前記相転移チャンバの入口領域から出口領域まで延在する壁によって画定されるチャネルである、請求項12に記載のシステム。
- 前記微小特徴は、前記相転移チャンバ内のピンである、請求項12に記載のシステム。
- 前記微小特徴は、相互から10ミクロン~250ミクロン離間される、請求項10に記載のシステム。
- 前記熱電構成要素は、第1の体積熱容量を有し、前記二相熱伝達ユニットは、第2の体積熱容量が、前記第1の体積熱容量の50%、100%、150%、200%、250%、300%、400%、および500%のうちの1つを上回らないような第2の体積熱容量を有する、請求項1に記載のシステム。
- 前記二相熱伝達ユニットの入口および出口に流体的に結合される凝縮器をさらに備え、前記作業流体は、前記凝縮器および前記二相熱伝達ユニット内に含有される、請求項1に記載のシステム。
- エネルギーを前記標的材料に伝送する源を有する非侵襲性監視システムと、前記源によって前記標的材料に伝送されるエネルギーの成分を検出する検出器とをさらに備え、前記標的材料内の温度勾配は、前記検出器からの情報によって決定される、請求項1に記載のシステム。
- 前記源は、光源であり、前記検出器は、光検出器である、請求項18に記載のシステム。
- 半導体デバイスであって、
集積回路網を有する半導体構成要素と、
熱管理システムであって、前記熱管理システムは、
(a)熱電構成要素であって、前記熱電構成要素は、前記半導体構成要素に熱的に結合されるように構成される第1の側と、前記第1の側に対向する第2の側とを有する、熱電構成要素と、
(b)前記熱電構成要素の第2の側に熱的に結合される二相熱伝達ユニットであって、前記二相熱伝達ユニットは、1)入口領域および出口領域を有する相転移チャンバと、2)前記相転移チャンバ内の微小特徴であって、前記相転移チャンバ内の微小特徴は、前記微小特徴が、作業流体に、前記相転移チャンバの入口領域から前記相転移チャンバの出口まで前記作業流体を駆動する毛細管力を誘発するように、相互から離間される、前記相転移チャンバ内の微小特徴と、3)入口であって、それを通して前記作業流体が、液相において、前記二相熱伝達ユニットの中に流動する入口と、4)出口であって、それを通して前記作業流体の少なくとも一部が、気相において、前記二相熱伝達ユニットから外に流動する出口とを有する、二相熱伝達ユニットと、
(c)コントローラであって、前記コントローラは、前記二相熱伝達ユニットが、前記熱電構成要素の第2の側を第1の温度まで冷却し、前記熱電構成要素が、前記半導体構成要素の温度を第2の温度まで変化させるように、前記熱電構成要素および前記二相熱伝達ユニットを動作させるように構成される、コントローラと
を含む、熱管理システムと
を備える、半導体デバイス。 - 前記半導体構成要素は、コントローラである、請求項20に記載の半導体デバイス。
- 前記半導体構成要素は、メモリデバイスである、請求項20に記載の半導体デバイス。
- 前記半導体構成要素は、サーバ内にある、請求項20に記載の半導体デバイス。
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