KR20180126493A - 열교환 모듈 및 의학적 응용을 위한 시스템 - Google Patents

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KR20180126493A
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thermally conductive
conductive plate
channel assembly
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줄리오 엘. 베르가라
앤드류 파둘라
다니엘 엠. 에스트라다
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더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아
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Abstract

열교환 모듈은 단독 또는 제어 콘솔을 포함한 시스템의 일부이다. 열교환 모듈은 채널 어셈블리 및 이에 부착된 열교환 스택을 포함하고, 조직 또는 피부를 직접 냉각 및/또는 가열하는데 사용될 수 있다. 채널 어셈블리는 액상 채널을 포함한다. 열교환 스택은 열전 냉각기 교환기를 갖는 한 쌍의 이격된 플레이트, 열 반사층 및 플레이트를 이격된 상태로 유지시키는 코어 복합층를 포함할 수 있다. 둥근 본체 부품에 더 잘 맞도록 모듈의 유연성을 제공하기 위해, 열교환 스택은 플레이트 부분들 사이에서 X 방향 및/또는 Y 방향으로 회전 유연성 축을 갖는 플레이트들 사이에 열 전도성 플레이트 구조를 포함할 수 있다. 선택적으로, 채널은 플레이트 부분이 밀봉되는 창을 포함할 수 있다. 열교환 스택은 개별적으로 또는 채널 어셈블리와 함께 소잉(sewing) 또는 태킹(tacking)과 같은 기계식 고정부에 의해 두께 방향으로 고정될 수 있어서 보다 큰 유연성을 제공한다.

Description

열교환 모듈 및 의학적 응용을 위한 시스템
본 발명의 기술은 일반적으로 열전 냉각기(thermoelectric coolers, TEC)를 포함하고 가열 또는 냉각에 사용될 수 있는 플렉서블 열교환 모듈(flexible heat exchange modules, HEM)에 관한 것이다. 환자의 저체온 치료는 뇌 손상, 척수 손상, 근육 손상 및 관절 부상의 치료를 포함하되 이에 한정되지 않는 다양한 용도로 사용된다. 이러한 치료는 일반적으로 불완전하고 수명이 짧은 냉각을 제공하는 얼음 팩 또는 화학적 냉각 팩을 사용하여 이루어진다. 심장 정지 및 저산소성 허혈성 뇌병증의 치료와 같이 보다 발전된 치료를 위해, 현재 사용 가능한 제품은 순환하는 냉각수로 냉각되는 패드 또는 냉각 캡을 사용한다.
HEM은 무선 주파수(RF) 용접 또는 유사한 방법을 사용하여 개방형 채널을 형성하기 위해 한 쌍의 플렉서블 기판을 사용할 수 있다. 형성된 채널은 액체를 통과시켜 HEM 외부로 열을 방출 시키는데 사용될 수 있다.
폐쇄된 채널을 통과하는 액체는 장치 내에 포함된 TEC의 히트 싱크(heat sink)의 역할을 한다. 냉각 또는 가열을 유도하기 위해 제어기에 의해 TEC에 전력이 공급된다.
하나 이상의 온도 센서는 냉각 또는 가열 표면의 온도를 검출하며, 제어 유닛에 대한 피드백으로 사용될 수 있다. HEM은 다양한 의학적 용도를 위한, 가열, 냉각, 또는 가열과 냉각 사이의 순환에 사용될 수 있다.
HEM은 수로 어셈블리(water channel assembly)에 부착된 열교환 스택(heat exchange stack)을 포함할 수 있으며, 이들 모두 본 개시 내용의 실시예에 따라 이하에서 논의된다.
본 명세서에서 열교환 스택은 조직 또는 피부의 직접적인 냉각 및/또는 가열을 허용하는 어셈블리일 수 있다. 열교환 스택은 수로 어셈블리 및 환자의 조직이나 피부와 연결되는 생체 적합층(biocompatible layer)을 제외한 모든 열교환 모듈의 구성 요소로 구성된다. 이러한 어셈블리에는 생체 적합층과 인터페이스하는 열전 냉각기의 냉각 또는 가열을 분배하는 커버; 틈새 단열(interstitial insulation) 및 구조적 안정성을 위한 코어 복합물(core composite); 복사(radiation)를 방지하기 위한 최대 2 시트의 반사 물질; 온도 피드백을 위한 적어도 하나의 서미스터(thermistor); 냉각 및 가열을 위한 열전 냉각기 어레이; 및 수로와 인터페이스할 수 있는, 열 방산을 위한 추가 커버 또는 플레이트가 있다. 이 플레이트 또는 커버의 마지막 어레이는 열교환 스택에 증가된 유연성이 존재하도록 제조된다. 설계를 위해 지정되지 않는 한, 생체 적합층을 제외한 이러한 구성 요소의 어셈블리는 소잉(sewing) 또는 리벳팅(riveting)을 포함한 방법에 따라 기계적으로 고정되어 열교환 스택을 형성한다. 수로는 설계에 따라 고정 공정(fastening process)을 위해 이미 부착되어 있거나 부착되어 있지 않을 수 있다.
본 명세서에서 수로는 열교환 스택에 의해 생성된 열을 소산시키기 위해 유체가 열교환 스택 근처를 통과하거나 열교환 스택을 통과하는 경로를 생성하는 어셈블리 일 수 있다. 수로는 무선 주파수 용접 플라스틱 필름을 포함하는 다양한 방법에 따라 제작될 수 있다.
본 출원은 모듈 또는 장치, 방법 또는 장치(예를 들어 열교환 스택 및 수로)의 서브 어셈블리, 모듈 또는 장치를 제조하는 방법, 서브 어셈블리를 제조하는 방법, 콘솔, 엄빌리컬(umbilical), 전체 시스템, 장치 및 서브 어셈블리를 제조하는 방법, 및 장치, 시스템 및 이의 서브 어셈블리를 사용하는 방법을 포함하는 개시내용의 다수의 상이한 정의를 포함한다.
여기에 설명된 기술의 다른 양태는 본 명세서의 다음 부분에서 설명될 것이며, 상세한 설명은 제한을 두지 않고 기술의 바람직한 실시예를 완전히 개시하기위한 것이다.
도 1a는 스포츠 부상 및 통증 관리의 치료를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 용도를 위한, 근육, 관절 및/또는 조직을 냉각 및/또는 가열하기 위해 환자에게 부착된 본 발명의 시스템의 사시도이다.
도 1b는 화학 요법 탈모 예방의 치료를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 용도를 위한, 두피를 냉각 및/또는 가열하기 위해 환자에게 부착된 본 발명의 시스템의 사시도이다.
도 1c는 외상성 뇌 손상 또는 뇌졸중 적용의 치료를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 용도를 위한, 두피 및/또는 뇌에 대해 환자에게 부착된 본 발명의 시스템의 사시도이다.
도 1d는 심장 정지의 치료를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 용도를위한, 환자의 냉각 및/또는 가열 코어 온도를 조절하는 동작에서 도시된 본 발명의 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1a~1d의 시스템에 사용될 수 있는 것과 같이, 별개로 도시된 본 발명의 열교환 모듈의 사시도이다.
도 3은 도 2의 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 모듈의 형상화된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 모듈의 채널 조립체의 채널 설계의 평면도이다.
도 6은 대안적인 채널 설계의 도 5와 유사한 도면이다.
도 7은 본 발명의 모듈의, 도 5와 같은 채널 어셈블리의 저면도이다.
도 8은 도 7의 채널 조립체의 사시도이다.
도 9는 환자의 다리에 스트래핑된 위치에서 도시된 도 7의 모듈의 사시도이다.
도 10은 채널 창을 도시하는 채널 어셈블리의 상면도이다.
도 11은 창을 보호하는 열전도성 플레이트를 도시하는 도 10과 유사한 도면이다.
도 12는 플레이트상의 후면 접착제를 채널 어셈블리에서 볼 수 있도록 플레이트가 투명하도록 도시되어 있는 도 11과 유사한 도면이다.
도 12a는 채널 조립체의 배면을 나타내는 도 12와 유사한 도면이지만, 수로층을 손상시키지 않고 창을 절단하지 않는 다른 실시예를 도시한다.
도 13은 플레이트의 외주 주위의 접착제를 도시하는 도 12의 플레이트 중 하나의 확대 평면 배면도이다.
도 14는 채널 어셈블리 및 모듈의 회전 유연성 축을 도시하는 도 11과 유사한 도면이다.
도 15는 도 11과 유사한 도면이지만, 4개의 플레이트 대신에 12개의 플레이트를 가지며 이에 따라 Y 방향으로 3개 및 X 방향으로 2개 이상의 회전 유연성 축을 제공하는 대안적인 실시예를 도시하는 도면이다.
도 15a는 도 15과 유사한 도면이지만, 12개의 플레이트를 해싱된 패턴(hashed)으로 도시된 또 다른 커버와 연결하는 대안적인 실시예를 도시하는 도면이다.
도 16은 도 11과 유사하며, 플레이트 상에 있는 열전 냉각기(TEC) 어셈블리를 도시하는 도면이다.
도 17은 TEC 조립체의 세부 사항을 갖는 대안적인 TEC 조립체 및 열 전도성 플레이트 배열을 사시도로 도시한다.
도 18은 도 17의 상면도이다.
도 19는 별개로 도시된, 구성하기 전의 모듈의 코어 복합층의 사시도이다.
도 20은 도 19의 코어 복합층이 구성되고 배치된 도 16과 유사한 사시도이다.
도 21은 상부 마일라 시트가 코어 복합층의 상부에 위치하는 도 20과 유사한 도면이다.
도 22는 탑 플레이트가 배치된 도 21과 유사한 도면이다.
도 23은 생체 적합층이 배치된 도 22와 유사한 도면이다.
도 24는 채널 어셈블리를 통해 연장되지 않는 기계식 고정부(securement)와 함께 열교환 스택을 기계적으로 고정하는 제1 방법을 도시하는 본 발명의 모듈을 통해 형상화된 단면도이다.
도 25는 채널 어셈블리를 통해 연장된 기계식 고정부와 함께 열교환 스택을 기계적으로 고정하는 대안적인 제2 방법을 도시하는 도 24와 유사한 도면이다.
도 26은 도 16과 유사한 상면도이지만, 도 24의 방법의 기계식 고정부의 영역을 도시하는 도면이다.
도 27은 도 16과 유사한 상면도이지만, 도 25의 방법의 고정부의 영역을 도시하는 도면이다.
도시된 도 28 및 도 29의 시스템 개요를 참조하면, 일반적으로 110으로 도시된 열교환 모듈, 일반적으로 110으로 도시된 콘솔 및 이들을 작동 가능하게 연결하는 엄빌리컬(120)을 포함하는 열교환 시스템이 일반적으로 100으로 도시되어 있다. 콘솔은 인클로저(enclosure, 130), 팬(140), 라디에이터(150), 스크린 드라이버 보드(screen drive board, 160), 터치 스크린(170), 펌프(180), 잭(jack, 190), 전원/신호 플러그(200), 포트 커넥터(210), 로터리 인코더(rotary encoder, 220), H-브릿지(230), DC-DC 전원 공급 장치(240), 리저버(250), 배터리(260), USB(270), 파워 아울렛(power outlet, 280), 유량계(flow meter, 29), 마이크로컨트롤러 어셈블리(300)를 포함한다.
본 발명의 다양한 시스템은 도 1a, 1b, 1c 및 1d에서 각각 일반적으로 310, 320, 330 및 340으로 도시되었다.
도 28은 신호(320), 전력(330), 유체(340) 및 열(350)의 연결을 도시한다.
도 3은 2개의 TPU 시트(400), 채널(420)을 형성하기 위해 용접된 RF(410), 및 각진 입구 및 출구(430)를 포함하는 다양한 층을 도시하는 모듈(110) 중 하나의 분해 사시도이다. 채널은 복수의 위치에서 채널의 내부를 노출시키도록 절단 된 다수의 창(개구부)(440)을 갖는다. 시트, 개구 및 출구를 갖는 채널은 일반적으로 450으로 도시된 수로를 형성한다. 나머지 모듈은 일반적으로 500으로 도시된 열교환 스택을 형성한다. 스택은 일반적으로 530에 도시된 열 전도성 플레이트 구조 또는 층을 집합적으로 형성하는 바닥 플레이트(520)를 포함한다. 대안적인 판 구조가 도 1에 도시되어있다. 플레이트 또는 플레이트 피스(plate pieces, 540)가 있지만 창이 없는 대안적인 플레이트 구조가 도 12a에 도시되어 있다. 플레이트 피스(550)기 웹(web, 560)과 함께 연결되는 또 다른 대안이 도 15a에 도시되어 있다. 본 발명의 다양한 플레이트 구조의 장점은 장치에 더 큰 유연성을 제공한다는 것이다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이 Y 축(600)에 대해 유연성이 제공될 수 있다. 도 15의 플레이트 구조는 X 축(610) 및 Y 축(620)을 중심으로한다.
도 3을 다시 참조하면, 부가적인 층은 개구부를 갖는 하부 마일라 시트(650)와 TEC 조립체(670)이다. 도시된 바와 같이, TEC 조립체는 TEC(680), 전술한 정사각형 구리(copper squares, 690), 구리 버스 라인(copper, 700) 및 와이어(710)를 포함 할 수 있다. 서미스터(750)가 도면에 도시되어 있다.
코어 복합층(800)은 그 안에 절단된 홀(810)을 갖는다. 상부 마일라 시트(830)는 또한 TEC용으로 절단된 홀(840)을 갖는다. 상부 플레이트는 850으로 표시되고 생체 적합층은 860으로 도시되어 있다.
단면도를 참조하면, TEC를 플레이트 피스(바닥 플레이트)에 부착하기 위한 접착제는 870으로 도시되어 있고, TEC를 상부 플레이트에 부착하기 위한 열 페이스트/에폭시는 880으로 도시되어 있다. 그리고, 스레드 또는 다른 기계적 연결부는 900으로 도시되어 있다.
제어 콘솔 및 엄빌리컬의 구조 및 작동
제어 콘솔 구조
제어 콘솔은 다음의 구성 요소로 구성될 수 있다:
· 인클로저
· 고속 분리 피팅부(quick-disconnect fittings)
· 전력 및 신호 플러그
· USB 포트
· 1/4" 잭
· AC 파워 인렛
· 라디에이터
· 펌프
· 리저버
· 유량계
· 레벨 센서
· AC-DC 전원 공급 장치
· 배터리
· DC-DC 전원 공급 장치
· H-브릿지
· 마이크로컨트롤러 인쇄 회로 기판 어셈블리(PCBA)
· 스크린 드라이버 보드
· 터치 스크린
인클로저
인클로저는 레이저 컷 아크릴(laser cut acrylic), 캐스트 우레탄(cast urethane), 사출 성형 플라스틱(injection molded plastic) 또는 이와 유사한 방법으로 제조할 수 있다. 인클로저는 하나의 조각으로 만들어지거나, 서로 맞물리거나 나사로 조이거나, 여러 방법을 조합하여 다른 기계 또는 점착 방법으로 복수의 패널을 결합하여 형성될 수 있다. 인클로저의 주된 목적은 제어 콘솔의 내부 구성 요소를 수용할 뿐만 아니라 엄빌리컬 및 그에 따라 HEM과 인터페이스하는데 필요한 입력 포트 및 출력 포트와 커넥터를 장착하는 것이다. 이러한 인클로저는 열 방산을 위해 통풍구를 사용하여 강성을 유지할 수 있다. 인클로저는 전기 부품 근처에서 액체 누출이 발생해도 안전을 유지하도록 구성될 수 있다.
입력 및 출력 구성 요소
입력 및 출력 구성 요소는 플러그, 케이블 또는 튜브와 인터페이스하도록 장착된 패널일 수 있다. 입력 구성 요소와 출력 구성 요소는 나사이든 스냅 인 피쳐(snap-in feature)이든 홀을 통해 부분적으로 삽입되고 기계적으로 고정될 수 있도록 지정된 구성 요소의 인클로저에 컷 아웃(cut-out)을 생성하여 설치될 수 있다. 빠른 분리 피팅부, 전원 및 신호 플러그, USB 포트, 1/4" 잭 및 파워 아울렛은 모두 이러한 방식으로 설치된다. 터치 스크린은 유사한 방식으로 설치되지만, 인클로저를 통과하지 않고 인클로저에서 잘라낸 프로파일이 부품을 밖으로 내보내지 않고 스크린에 액세스할 수 있도록 장착된다.
내부 구성 요소
내부 구성 요소는 모두 스크류 마운트에 의해 장착되거나, 다양한 기계 또는 접착 방법으로 플랫폼에 부착된다. 팬(들)은 라디에이터에 장착되며, 라디에이터 팬 시스템은 팬이 직접 통풍구와 접촉하도록 장착되며 스크류로 제 위치에 장착된다. 펌프, AC-DC 전원 공급 장치, 필요한 DC-DC 전원 공급 장치(설계에 따라 0~2개), H-브릿지, 마이크로컨트롤러 PCBA, 스크린 드라이버 보드가 모두 나사로 장착된다. 리저버는 선반이나 플랫폼에 장착되어 제 위치에 고정된다.
전기 시스템
AC-DC 전원 공급 장치 및 배터리는 시스템의 모든 구성 요소에 전원을 공급한다. 장치가 전원에 연결되면 배터리가 충전되고, 장치의 플러그가 뽑히면 장치가 배터리로 작동하도록 장치가 설치된다. 설계 및 구성 요소 전력 요구에 따라, 전원 공급 장치 또는 배터리에 의해 전원이 공급되는 추가 DC-DC 전원 공급 장치가 있다. 이러한 전원 공급 장치 및 배터리의 컬렉션을 전원 공급 장치 시스템이라고 한다. 파워 아울렛은 600V 정격 케이블로 전원 공급 장치 시스템에 연결된다. 그 다음, 전원 공급 시스템을 배선을 통해 해당 구성 요소에 분배한다. 전원이 필요한 구성 요소에는 팬, 펌프, H-브릿지, 마이크로 컨트롤러 PCBA가 포함되며, 일부 설계에서는 스크린 드라이버 보드 및 터치 스크린에 개별 전원이 필요할 수 있다. 전원 공급 장치 시스템과 별도의 추가 전기 상호 연결부가 있다. H-브릿지 및 마이크로 컨트롤러 PCBA에 대한 전원 및 신호 플러그 사이에는 배선이 필요하다. USB 포트, 1/4" 잭, 유량계, 레벨 센서, H-브릿지 및 스크린 드라이버 보드에서 마이크로 컨트롤러 PCBA까지 추가 배선이 필요하다. 터치 스크린과 스크린 드라이버 보드 사이에는 배선 연결이 필요하다. 이 모든 배선은 부품 사양에 따라 나사 단자, 납땜, 크림핑 또는 플러그를 통해 완성된다.
유체 시스템
인클로저 내 유체 시스템은 모두 PVC 또는 폴리우레탄과 같은 3/8" 또는 1/4" 직경의 플렉서블 튜브(tubing)와 상호 연결된다. 유체 연결부(fluid connections)는 갈고리 또는 압축 피팅부를 사용하여 개별 구성 요소에 연결된다. 유체 연결부는 직선이거나 각이지며 구성 요소에 나사로 고정된다. 튜브는 리저버에서 펌프 입구까지 연결되고 펌프 출구에서 엄빌리컬이 부착된 배출이 빠른 분리 피팅부(outlet quick disconnect fitting)까지 연결된다. 튜브는 또한 유입이 빠른 분리 피팅부(inlet quick disconnect fitting)에서 라디에이터까지 이어지며, 라디에이터에서 리저버로 되돌아간다. 펌프 출구와 배출이 빠른 분리 피팅부 사이에는, 동일한 갈고리 피팅부로 유량계가 설치된다. 또한, 두 번째 나사 홀이 리저버에 형성되어 수평 센서를 설치할 수 있다.
엄빌리컬 구조
엄빌리컬은 PVC 또는 폴리우레탄과 같은 한 쌍의 튜브의 확장된 섹션뿐만 아니라 1/3 미터에서 4미터 사이의 배선 어셈블리의 연장된 부분이다. 2개의 유체용 튜브는 직경이 3/8" 또는 1/4"이며 플렉서블 재료로 만들어지며 제어 콘솔의 빠른 분리 피팅부에서 HEM에 이른다. 필요한 경우 갈고리를 가진 해당 커넥터가 이 튜브의 끝 부분에 부착되어 빠른 분리 피팅부 및 HEM에 연결될 수 있다. 와이어 어셈블리는 HEM에 전류를 전달할 수 있는 두 개의 케이블과 HEM 온도 프로브로부터 신호를 가져올 수 있는 2개 이상의 와이어로 구성된다. HEM에 하나 이상의 온도 프로브가 사용되는 경우, 추가 와이어가 포함된다. 케이블과 와이어는 일 단부에서 제어 콘솔로 이어지고 타 단부에서 HEM으로 이어지는 플러그의 단자에 연결되기 위하여 압착되어 납땜된다. 편조된 슬리브(braided sleeve) 또는 기타 쉬스(sheathe)는 케이블 및 튜브 어셈블리 전체에 감겨져 있다.
시스템 운영
터치 스크린은 사용자에 의해 인터페이스되며, 가장 단순한 경우 실온 이하의 단일 온도가 무기한으로 설정된다(사용자가 프로그래밍된 온도 및 시간, 알고리즘을 설정 및 사용하거나 선택할 수 있다). 마이크로 컨트롤러는 HEM으로부터 온도 신호를 수신한다. 마이크로 컨트롤러는 H-브릿지에 적절한 신호를 전송하여 응답하며, H-브릿지는 전원 시스템에 의해 전원을 공급받아 필요한 전력을 생산하여 엄빌리컬 어셈블리를 통해 HEM으로 보낸다. 이렇게 하면, HEM이 설정 온도에 접근할 수 있다. 이 피드백 루프는 사용자가 선택한 온도를 유지하기 위해 필요한 만큼 반복된다. 이와 함께 HEM에 의해 생성된 열은 유체 시스템을 통해 제거된다. 유체는 닫힌 루프에서 계속 흐른다. 펌프는 리저버에서 유체를 끌어와 엄빌리컬을 통해 HEM으로 보내서, 엄빌리컬을 통해 열을 회수하고 반환한다. 그 후, 유체는 라디에이터를 통과하여 리저버로 돌아간다. 라디에이터를 통과할 때, 수집된 열은 팬에 의해 라디에이터를 통과한 공기로부터 소산된다. 또한, 팬은 인클로저의 전기 부품에서 발생하는 과도한 열을 제거하는데 도움이 된다.
열교환 모듈 구조
예를 들어 본 발명의 열교환 시스템에 적용 및 사용될 수 있는 본 발명의 열교환 모듈(HEM)에 대한 구성 요소 및 제조 공정이 이하에서 논의된다. 일반적으로, 이 열교환 모듈의 제조 방법은 두 가지가 있는데, 그 차이점은 본 명세서의 후반부에 상세히 설명된다. 이하에서 설명되는 제조 공정은 제1 제조 방법에서 구성 요소가 나타나는 순서이다.
물 순환
장치 전체에서 물의 순환은 HEM에서 열을 추출하는데 필수적이다. 물 순환은 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane, TPU) 또는 물이 흘러가는 통로로 RF 용접(또는 유사한 프로세스)될 수 있는 다른 유사한 재료의 두 시트를 통해 이루어진다. TPU 소재는 얇고 유연하며 사양대로 쉽게 제조할 수 있기 때문에 사용된다.
RF 용접
RF 용접의 설계는 각기 다른 HEM의 사양에 맞춰져 있다. 일반적인 HEM의 일반적인 용접 설계를 제외하고, 각 TPU 시트는 15-40 밀(mil) (결정된)두께이며, RF 용접선은 3 밀(변경 가능)인 다른 가능한 설계가 제시된다. TPU 입구/출구(일반적으로 엘보(elbows)의 형상)는 또한 설계된 수로의 끝 부분에 RF 용접되어 입구와 출구의 물을 순환시킨다. 이러한 입구/출구의 크기는 다양하며, 각 HEM의 사양에 따라 내경(ID)이 1/4"또는 3/8"이다. 함께 용접된 2개의 TPU 시트 및 엘보의 시스템을 여기에서 '수로'로 칭해진다.
TPU 시트의 '창(window)'
TPU는 열 전도성이 아니기 때문에, 장치에서 물로 열을 충분히 전달할 수 있도록 개구부가 수로에 만들어져 있어야 한다. RF 용접된 엘보를 포함하지 않는 TPU 시트는 직사각형 모양으로 절단되어 '창'을 형성한다. '창'의 형성은 일반적으로 다이-커팅(die-cutting)을 통해 이루어지지만, 다른 방법으로 수행될 수 있다. 여러 도면은 창문이 잘려져 있는 수로를 도시한다. 이러한 도면은 TPU 시트에서 절단된 여러 창 구성 중 하나만을 도시한다. 실제로, 창문의 수는 하나의 대형 창에서부터 장치의 TEC만큼 많은 창까지 다양하다. 창 수가 많을수록 장치가 더 유연해진다. 이에 대해서는 이하에서 더 자세히 설명된다.
열 전도성층 ('바닥 플레이트')
현재 수로에 개구부가 있는 경우 열 전도성 물질을 사용하여 누출을 방지하기 위해 수로 채널을 밀봉해야 한다. 이러한 열 전도성 물질은 전형적으로 두께가 (결정된) 7~12 밀의 구리 또는 알루미늄인 얇은 금속 플레이트지만, 세미-플렉서블 열 전도성 기재(thermally conductive substrate)일 수 있다. 금속 플레이트는 TPU의 창 컷 아웃(window cutouts)보다 상대적으로 큰 조각으로 절단된다(보통 ~10mm 정도). 하나의 커다란 금속 조각이 사용되지 않는 이유는 장치의 유연성을 허용하고 무게를 줄이기 위해서이다. TPU는 금속보다 훨씬 유연하기 때문에 금속 플레이트 사이의 영역은 장치의 유연성을 높인다. 앞서 개시한 창에 대하여, 금속 플레이트의 개수는 수로에서 잘라낸 창의 개수와 같다. 예를 들어, 각각의 TEC(전체 12 개의 창) 주위에서 작은 창을 자를 수 있으며, 창 크기보다 조금 더 큰 12개의 금속 플레이트를 사용하여 각 창을 봉인할 수 있다. 이 방법은 단지 하나가 아닌 두 개의 축을 따라 유연성을 갖기 때문에 더 많은 유연성을 허용할 것이다. 이러한 모든 플레이트는 동일한 평면에 놓이기 때문에, 편의를 위해 이들을 총칭하여 '바닥 플레이트'라고 지칭한다. 이 플레이트는 정상적인 냉각 작동 중에 이 플레이트가 가열되는 반면 '상부 플레이트'(추후 설명됨)는 차가워지기 때문에 '핫 플레이트'라고도 한다.(바닥 플레이트는 일반적으로 '커버'라고도 한다.).
열 전도성층으로 수로의 밀봉
밀봉 공정은 구조용 접착제(일반적으로 에폭시 또는 아크릴) 또는 감압 전사 테이프(pressure sensitive transfer tape)를 사용한다. 그 예로서, Devcon HP250 (아크릴 접착제), 3M DP8005 (에폭시 접착제) 및 3M 9472 (전사 테이프)를 포함한다. 이러한 접착제의 경우, TPU와 금속 플레이트는 적절한 접착될 수 있도록 완전히 연마되고 세척되어야 한다. 접착제 또는 테이프는 TPU와 겹치는 영역의 각 플레이트에 놓이지만, 물이 플레이트와 닿는 부분에는 놓이지 않는다. 전체 플레이트 위에 접착제를 놓으면, 재료가 낭비되고 열이 물에 도달하기 위해 전달되어야 하는 원치 않는 장벽을 형성하게 된다. 도 7은 플레이트 상에 놓인 접착제를 도시한다. 접착제가 놓인 직사각형은 TPU에 고정되며, 경화되어 물 순환 채널을 밀봉한다. 도 8은 TPU 시트에 접합된 플레이트를 도시한다. 도 9는 아래의 창을 볼 수 있도록 투명하게 된 금속을 도시한다. 두 번째 방법에서, 이 밀봉 공정은 나머지 장치가 조립된 후에 완료될 수 있다(아래 참조).
열 전달 소자( Heat Transfer Elements , TEC )
다음 단계는 냉각 효과를 발생시키는 모듈인 열전 냉각기(TEC)를 배치하는 것이다. TEC는 전력으로 작동하므로, 버스 바(bus bars)를 통해 전원에 연결된다. 이 버스 바는 구리로 만들어졌으며, 얇고, 유연하며, HEM 내부의 낮은 프로파일을 유지시킨다. 낮은 프로파일은 TEC의 두 측면 사이의 HEM 내부의 간극 공간을 유지하는 데 필수적이다. 버스 바는 전기 전도성이 높아서 열이 상승하는 것을 방지한다. 배선에서의 저항 손실을 통해 생성된 열은 본질적으로 HEM의 효율성을 떨어뜨린다. 각 TEC의 배선은 약 1/4 "로 줄어든다. 구리 버스 바는 TEC 사이에서 해당 길이로 절단되고, TEC 배선은 버스 바에 납땜된다. HEM에 여러 개의 뱅크가 있는 경우, 버스 바가 접합점에서 함께 납땜된다. 각각의 TEC는 납땜이 완료되면 아세톤으로 철저히 세척된다. 이로써, 'TEC 체인'이 완성된다. 회로의 단락을 방지하기 위해, 버스 바가 플레이트와 접촉할 수 있는 모든 영역에서 절연 테이프가 바닥 플레이트 상에 배치된다. 도 10~11은 TEC 조립체를 도시한다.
도 12a는 채널 조립체의 배면을 나타내는 도 12와 유사한 도면이지만, 물 채널층을 손상시키지 않고 창을 절단하지 않는 대안적인 실시예를 도시한다.
도 15a는 도 15와 유사하지만 여기에서 해싱된 패턴으로 나타낸 다른 커버와 12개의 플레이트를 연결하는 대안적인 실시예의 도면이다. 이 커버는 메시형 물질, 천공된 호일과 같이 플렉서블 축을 따라 천공된 물질 또는 플렉서블 축을 따라 더 얇은 호일과 같이 다양한 두께를 갖는 커버일 수 있으며, 이들 모두는 플레이트를 사용하고 유연성을 위해 여전히 회전축을 제공한다. 또한, 설계 요구 사항을 충족시키는데 필요한 4개의 플레이트 또는 다른 개수의 플레이트로 이 작업을 수행할 수도 있다.
신체 대향 계면층 ('상부 플레이트')
이 계면층은 TEC의 반대쪽에 배치되는 열 전도성 금속 플레이트(그러나, 세미-플렉서블 열 전도성 기재일 수 있음)일 수 있다. 이를 '상부 플레이트' 또는 '콜드 플레이트'라고 한다. 이 플레이트에 서미스터를 추가하여 피부와 접촉하는 표면의 온도를 측정한다. 이를 위해, 서미스터는 적절한 위치(일반적으로 플레이트의 중앙)에 배치되고, 절연된 리드 와이어는 내열 테이프를 사용하여 플레이트에 고정된다. 열 전도성 접착제(일반적으로 Dow Corning 3-6750)를 서미스터를 완전히 덮을 만큼 서미스터 주위에 배치될 수 있다. 접착제는 경화되어 서미스터를 제 위치에 놓을 수 있다.
간극 공간의 절연('코어 복합물')
간극 공간은 TEC 또는 다른 요소(서미스터, 버스 라인 등)에 의해 고려되지 않는 상부 및 하부 금속 플레이트 사이의 영역으로 정의된다. '코어 복합물(core composite)'이라고 불리는 물질이 사용되며, 예로 Koroyd 또는 Amarid 허니콤(honeycomb)이 있다. 이들은 종종 공 세포(empty cell)가 있는 벌집 모양으로 구조화된 물질이다. 도 12를 참조해야 한다. 코어 복합물은 예를 들어 실리콘 폼 대신에 사용될 수 있다. 코어 복합물은 두 개의 금속 플레이트(간극 공간) 사이의 모든 영역을 채우기 위해 TEC가 있는 영역에서 절단된다. 이러한 물질은 모든 코어 셀에 공기가 존재하여 두 플레이트과 접촉하는 물질를 통해 열 전달량을 최소화하기 때문에 우수한 단열재이다. 코어 복합물은 또한 단열을 위해 상부 및 바닥 플레이트의 분리를 유지하면서 시간이 지나도 구조를 유지한다. 코어 복합물은 유리하게도 시간에 따라 응축되거나 압축되지 않기 때문에, 플레이트가 서로 더 가깝게 병합될 수 있다. 코어 복합물은 기계적 고정 공정 중에 HEM의 구조를 유지하여, 플레이트가 서로 압축되는 것을 방지한다.
또한 마일라(Mylar) 또는 이와 유사한 반사 물질의 시트는 추가 절연을 위해 코어 합성물의 양면에 배치될 수 있다. 이러한 시트는 방출된 방사선을 원래의 플레이트로 반사시켜 두 플레이트 사이에서 열이 방출되는 것을 방지한다.
장치 어셈블리
장치의 어셈블리는 두 개의 금속 플레이트 사이에 TEC를 부착하기 위해 열 전도성 에폭시를 사용하거나 TEC와 그 양면에 있는 플레이트 사이에 약간의 양을 허용하는 열 접착제(일반적으로 Arctic MX-4 화합물)를 사용할 수 있다. 사용된 열 페이스트(예: 에폭시 대신)를 사용하여 장치를 함께 고정하는 방법이 필요하다(기본적으로 금속 플레이트와 접촉하여 TEC를 고정시키는 샌드위치를 형성한다). TEC는 금속 플레이트와 밀착된 접촉을 유지하므로, 재료간에 충분한 열 전달이 이루어진다.
이 방법은 기계적 고정이다. 기계적 고정은 소잉, 리벳 사용 또는 장치를 구조적으로 함께 고정하는 유사한 절차 일 수 있다. 여기에서는 소잉(sewing)을 기본 방법으로 사용하지만 다른 것들도 실행 가능하다. 다음의 두 하위 절에서 설명하는 두 가지 기계적 고정 방법을 사용할 수 있다.
제1 방법
이 층은 전술한 모든 과정이 수행되었고 바닥 플레이트가 이 지점에서 수로에 부착되고 밀봉되었다고 가정한다. 전에 생성된 TEC 체인이 이제 사용되었다. 열 전도성 페이스트의 얇은 층 또는 비드(bead)가 각 TEC의 "상부" 표면(상부 플레이트와 접촉하는 표면)에 놓인다. 그런 다음 TEC 체인이 상부 플레이트에 놓인다. 마일라의 제1 시트는 TEC 주위의 상부 플레이트 위에 놓인다. 코어 복합물은 마일라 시트와 TEC 주위에 놓다. 그런 다음 제2 마일라 시트를 코어 복합물과 TEC 주변에 배치한다. 열 전도성 페이스트의 얇은 층 또는 비드를 각 TEC의 '바닥' 표면 (바닥 플레이트과 접촉하는 표면)에 놓는다. 그런 다음 바닥 플레이트를 TEC에 놓는다.
바닥 플레이트가 이미 수로에 밀봉되어 있음을 기억해야한다. 이 시점에서 전체 장치가 결합되며 기계적으로 체결해야한다.
모든 구성 요소는 c-클램프 또는 유사한 지그(jig)로 제 위치에 고정되며 장치 전체가 소잉 머신(sewing machine)을 통과한다. 따라서 스레드(thread)는 전체 장치를 관통한다. 스레드는 특정 위치에만 있을 수 있다는 점에 유의해야 한다. 스레드는 물이 흐르는 곳에서 통과할 수 없거나, 수로을 관통하여 누수가 발생할 수 있다. 스레드는 또한 양쪽을 함께 고정하기 위해 바닥 플레이트와 상단 플레이트를 통과해야한다. 이것은 접착제가 바닥 플레이트에 위치되어 스티칭을 위해 스레드로 TPU를 밀봉하는 동일한 영역을 남겨 둔다. 도 13은 제1 방법의 단면도를 도시한다.
제2 방법
두 가지 방법의 가장 큰 차이점은 스레드(또는 패스너)가 통과할 구성 요소의 수이다. 제2 방법에서는 소잉이 마지막 단계가 아닌 다른 순서로 장치가 제작되므로 스레드가 전체 장치를 통과하지 않아도된다. 이 방법에서는 이제 '열교환 스택'으로 정의하거나 HES를 먼저 정의한다. HES를 형성하는 것은 제1 방법과 동일한 정확한 절차를 따르며, 유일한 차이점은 바닥 플레이트가 아직 수로에 부착되지 않았다는 것이다. 위의 절차를 명확하게하기 위해: TEC 체인은 다음과 같다. 열 전도성 페이스트의 얇은 층 또는 비드가 각 TEC의 '상부' 표면(상부 플레이트와 접촉 하는 표면)에 놓인다. 그런 다음 TEC 체인이 상부 플레이트에 놓인다. 마일라의 제1 시트는 TEC 주위의 상부 플레이트 위에 놓인다. 코어 복합물은 마일라 시트와 TEC 주위에 놓인다. 그런 다음 제2 마일라 시트를 코어 복합물과 TEC 주변에 배치한다. 열 전도성 페이스트의 얇은 층 또는 비드를 각 TEC의 '바닥' 표면(바닥 플레이트와 접촉하는 표면)에 놓는다. 그런 다음 바닥 플레이트를 TEC에 놓는다.
이 방법의 바닥 플레이트가 수로가 아직 부착되지 않은 단순한 금속 조각일 수 있다. 제1 방법과 마찬가지로 각 금속판을 HES에 개별적으로 소잉할 수 있다. 각 바닥 플레이트가 상부 판에 소잉된 후, HES가 완성된다.
나머지 단계는 수로를 바닥 플레이트에 부착하는 것이다. 창이 있는 수로는 앞에서 설명한 것과 동일하게 만들어지며 같은 방식으로 바닥 플레이트에 부착되며, 유일한 차이점은 바닥 플레이트가 이미 다른면에 HES에 부착되어 있는 것이다. 도 14는 제2 방법의 단면도를 도시한다.
생체 적합층
냉각기를 완성하는 마지막 단계는 상부 플레이트에 열 전도성 생체 적합 물질의 얇은 층(0.2 ~ 1mm)을 추가하는 것이다. 이 물질은 피부가 금속과 직접 접촉하지 않도록 신체 조직과 상부 플레이트 사이에서 완충제 역할을 한다. 생체 적합 물질은 의학적 용도의 실리콘을 포함하며, 다양한 용도로 현재 이용 가능하다. 또는, 3M 2476P와 같은 생체 적합성 피부 접착제도 적용할 수 있다. 도 15는 완성된 장치를 도시하며, 도 16은 각 층의 분해도를 도시한다.
제작 과정
전술한 바와 같이, 두 가지 제조 방법이 있다. 이 섹션은 개시 내용의 두 방법 모두의 간략한 단계별 절차를 제공한다.
제1 방법
· TPU 시트를 다이-절단하여 물질로 창을 형성한다.
· 입구/출구 엘보는 두 번째 TPU 시트에 RF 용접된다
· 이러한 두 시트가 지정된 모양으로 함께 RF 용접되어 물 순환 채널을 형성한다
· 바닥 플레이트는 사양대로 절단된다; 플레이트의 개수는 TPU의 창문 개수와 같다
· 접착제는 바닥 플레이트의 둘레에 도포되고 TPU에 접착되어 수로를 밀봉한다
· TEC 어셈블리는 구리 버스 라인을 사용하여 TEC를 함께 납땜하여 형성된다
· 상부 플레이트, 코어 복합물 및 마일라 물질은 사양에 따라 절단된다
· 열 페이스트는 TEC의 상부 측에 도포된다
· TEC를 상부 플레이트에 장착한다.
· (상부) 마일라 시트가 상부 플레이트에 추가되어 TEC를 둘러싼다.
· 코어 복합물이 마일라 시트에 추가되어 TEC를 둘러싼다.
· 두 번째 (바닥) 마일라 시트가 TEC를 둘러싼 코어 복합물에 대해 추가된다.
· 열 페이스트는 TEC의 바닥 측에 배치된다.
· TEC는 간극 공간의 상부 플레이트 물질과 함께 이미 수로에 부착된 바닥 플레이트에 배치된다
· HEM은 소잉을 사용하여 기계적으로 체결되며, 스레드는 전체 장치를 관통한다.
제2 방법
· 상판, 코어 복합물 및 마일라 물질는 사양에 따라 절단된다
· 바닥 플레이트는 사양대로 절단된다. 플레이트의 개수는 창의 개수와 같다
· 열 페이스트는 TEC의 상부 측에 위치한다
· TEC가 상부 플레이트에 장착된다
· (상부) 마일라 시트가 상부 플레이트에 추가되어 TEC를 둘러싼다
· 코어 복합물이 마일라 시트에 추가되어 TEC를 둘러싼다
· 두 번째 (하부) 마일라 시트가 TEC를 둘러싼 코어 복합물에 대해 추가된다
· 열 페이스트는 TEC의 아래 측에 위치한다
· 간극 공간의 상부 플레이트 물질과 함께 TEC가 바닥 플레이트에 배치된다
· HEM은 소잉을 사용하여 기계적으로 체결되며 스레드는 HES 어셈블리만을 관통한다
· 첫 번째 TPU 시트를 다이-컷팅하여 창을 형성한다.
· 입구/출구 엘보는 두 번째 TPU 시트에 RF 용접된다.
· 이 두 개의 시트는 지정된 모양으로 함께 RF 용접되어 수로를 형성한다
· 접착제는 이미 HES의 나머지 부분에 소잉된 바닥 플레이트의 둘레에 도포되며, TPU에 접착되어 수로를 밀봉한다.
상기 묘사가 많은 세부사항을 포함하더라도, 이들은 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않으며 단지 본 발명의 바람직한 구체예의 일부를 설명하는 것으로 해석되어야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 기술분야의 숙련자에게 자명한 다른 구체예를 모두 포함하며, 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구항 외에 어떤 것에 의해서도 제한되지 않고, 단수 형태의 요소는 명백하게 기술되어 있지 않는 한, "하나 및 하나만"을 의미하지 않고, "하나 이상"을 의미할 것이다. 기술분야의 숙련자에게 공지된 상술한 바람직한 구체예의 요소에 대한 모든 구조적, 화학적, 및 기능적인 동등물은 참조에 의해 여기에 통합되고 본 청구항에 의해 포함되는 것으로 예정된다. 게다가 본 개시 내용의 요소, 구성요소, 또는 방법 단계가 청구항에 명백하게 언급된 요소, 구성요소, 또는 방법 단계와 상관없이 전용하는 것으로 예정되지않는다. 요소가 명백하게 "~을 위한 수단(means for)"이라는 어구를 사용하지 않는 한, 본 명세서에서 어떤 청구항 요소는 "수단 플러스 기능(means plus function)"요소로 해석되어서는안된다. 요소가 "~을 위한 단계(step for)"이라는 어구를 사용하지 않는 한, 본 명세서에서 어떤 청구항 요소는 "단계 플러스 기능(step plus function)" 요소로 해석되어서는안된다.

Claims (21)

  1. 채널, 입구 및 출구를 포함하는 채널 어셈블리; 및
    상기 채널 어셈블리에 부착된 열교환 스택을 포함하는 열교환 모듈로서,
    상기 열교환 스택은 하나 이상의 열전 냉각기(thermoelectric cooler; TEC)를 포함하고,
    상기 열교환 스택은 상기 채널 어셈블리에 유연성을 제공함으로써 상기 열교환 모듈에 유연성을 제공하도록 구성된 열 전도성 플레이트 구조를 포함하는, 열교환 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열 전도성 플레이트 구조는 적어도 하나의 축을 따르는 유연성을 포함하는, 열교환 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 구조는 제1 열 전도성 플레이트 피스(plate piece) 및 상기 제1 열 전도성 플레이트 피스로부터 이격된 제2 열 전도성 플레이트 피스를 포함하는, 열교환 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 채널은 제1 창 개구부(window-opening) 및 이로부터 이격된 제2 창 개구부를 포함하고,
    상기 제1 열 전도성 플레이트 피스가 상기 제1 창 개구부를 덮으며, 상기 제2 열 전도성 플레이트 피스가 상기 제2 창 개구부를 덮고 상기 제1 열 전도성 플레이트 피스로부터 이격되며, 이러한 구성이 임의의 수의 창 개구부 및 플레이트 피스에 대해 반복될 수 있는, 열 교환 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 열 전도성 플레이트 구조는 상기 제1 열 전도성 플레이트 피스와 상기 제2 열 전도성 플레이트 피스를 연결하는 유연층(flexible layer)을 포함하는, 열교환 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유연층은 메쉬(mesh), 천공된 물질(perforated material), 또는 상기 유연층 영역에 더 큰 유연성을 허용하는 더 얇은 물질(thinner material)인, 열교환 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스택은 상기 플레이트들 사이에서 상기 플레이트를 이격된 상태로 유지시키는 코어 복합층을 포함하는, 열교환 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코어는 상기 열전 냉각기가 위치하는 예비 성형된 관통 개구부를 포함하는, 열교환 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모듈의 전기 기능 및 유체 기능은 엄빌리컬(umbilical)을 통해 상기 모듈에 연결된 콘솔에 의해 제어되는, 열교환 모듈.
  10. 채널, 입구 및 출구를 포함하는 채널 어셈블리; 및
    상기 채널 어셈블리에 부착된 열교환 스택을 포함하며,
    상기 채널은 창 개구부를 포함하고,
    상기 열교환 스택은, 상기 창 개구부를 덮고 상기 채널 어셈블리에 밀봉되는 열 전도성 플레이트 피스를 포함하고,
    상기 열교환 스택은 상기 열 전도성 플레이트 피스에 대향하여 배치된 하나 이상의 열전 냉각기를 포함하는, 열교환 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열 전도성 플레이트 피스는 제1 열 전도성 플레이트 피스를 정의하고,
    상기 창 개구부는 제1 창 개구부를 정의하며,
    상기 열전 냉각기는 제1 열전 냉각기를 정의하고,
    상기 채널은 상기 제1 창 개구부로부터 이격된 제2 창 개구부를 포함하며,
    상기 스택은 상기 제2 창 개구부를 덮고 상기 채널 어셈블리에 밀봉되는 제2 열 전도성 플레이트 피스를 포함하며,
    상기 스택은 상기 제2 열 전도성 플레이트 피스에 대향하여 배치된 제2 열전 냉각기를 포함하는, 열교환 모듈.
  12. 채널, 입구 및 출구를 포함하는 채널 어셈블리; 및
    상기 채널 어셈블리에 부착된 열교환 스택을 포함하며,
    상기 열교환 스택은 제1 플레이트 및 제2 플레이트와, 상기 플레이트 사이의 하나 이상의 열전 냉각기와, 상기 플레이트 사이에서 상기 플레이트를 이격된 상태로 유지시키는 코어 복합층을 포함하는, 열교환 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 코어는 상기 열전 냉각기가 위치하는 예비 성형된 관통 개구부를 포함하는, 열교환 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 코어 복합층은 허니콤(Honeycomb) 구조 또는 유사한 공세포(empty cell) 구조를 갖는, 열교환 모듈.
  15. 채널, 입구 및 출구를 포함하는 채널 어셈블리; 및
    상기 채널 어셈블리에 부착된 열교환 스택을 포함하며,
    상기 열교환 스택은 제1 플레이트 및 제2 플레이트와, 상기 플레이트들 사이의 하나 이상의 열전 냉각기와, 상기 플레이트들 사이의 스페이서 물질(spacer material)과, 상기 플레이트들 사이에서 연장되고 상기 플레이트를 함께 고정하는 기계식 고정부(mechanical securement)를 포함하는, 열교환 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기계식 고정부는 소잉 스레드(sewing thread)를 포함하는, 열교환 모듈.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 기계식 고정부는 복수의 이격된 기계적 체결구를 포함하는, 열교환 모듈.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 기계식 고정부는 상기 채널 어셈블리에서 상기 열교환 스택까지 통과하는, 열교환 모듈.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 기계식 고정부는 상기 채널 어셈블리를 통과하지 않고 상기 열교환 스택만을 통과하는, 열교환 모듈.
  20. 채널, 입구 및 출구를 포함하는 채널 어셈블리; 및
    상기 채널 어셈블리에 부착된 열교환 스택을 포함하며,
    상기 열교환 스택은 제1 플레이트 및 제2 플레이트와, 상기 플레이트들 사이에서 하나 이상의 열전 냉각기와, 상기 플레이트들 사이의 열 반사 물질의 층(layer of heat reflective material)을 포함하는, 열교환 모듈.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 층은 제1 층을 정의하며 상기 제1 플레이트의 내측에 위치하고,
    상기 층은 상기 제2 플레이트의 내측에 위치한 열 반사 물질의 제2 층을 더 포함하는, 열교환 모듈.
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