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被动散热管理方案助力医疗电子设备小型化

时间：2010-09-26 11:53:34

关键字：医疗电子设备热管理 TE PC

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[导读]无论选择什么样的配置，化验设备一般要求对用于极为狭窄的ΔT窗口的散热组件进行特殊设计。化验设计人员和管理规范要求通常会计算出可接受的ΔT ，然后将ΔT进一步缩小范围，以提供额外的安全余量。也可将导热管和其

无论选择什么样的配置，化验设备一般要求对用于极为狭窄的ΔT窗口的散热组件进行特殊设计。化验设计人员和管理规范要求通常会计算出可接受的ΔT ，然后将ΔT进一步缩小范围，以提供额外的安全余量。也可将导热管和其它被动器件用于冷却输送机等设计组件，通过采用一个只用到了少数几个或没有用到传送部件的散热解决方案来将热量散发到外界空气中。

生物技术与研究

方便聚合酶链反应（PCR）技术的循环设备已经出现，并且成为生物技术和研究的真正主力军，但它们也会带来相当棘手的散热管理难题。为了确保效率，设备温度不仅必须保持在适当的范围内，同时还必须在冷、热之间做每分钟数千次的循环，以提供可展开PCR反应的最佳条件。

被动散热控系统可使设备简单、设计灵活、成本可控制、运行安静。

PCR循环器在过去通常用多达6个TEC进行散热控制。然而，要求使用复杂且昂贵的电子设备和软件对所有TEC做一致的散热控制。但这些TEC在使用一段时间之后，由于每个TEC的降级程度不同，可能会再出现不一致和不能等温的情况。

最近针对PCR设备制造商研发了一项工艺制程，将TEC经一个石墨接口（采用32个精密钻孔的专利方案，将蒸气室组件底部贴附在热电控制器）连接到蒸汽室，因此热量通过三维轴一致地散发。该工艺制程提供瞬间等温用以匹配冷、热周期之间的恒定波动，用热力学定律替代复杂的电子算法。

手术工具

通过小直径的导热管进行蒸汽散热，对设计用于脑部外科手术等场合的镊子大有帮助。本设计包括精确的温度控制，以提高手术效率。外科产品制造商所进行的许多项实验表明，当烧灼钳的温度超过80 ° C时，被钳住的人体组织可能在手术过程中会粘在烧灼镊上。针对这一情况的专利手术钳散热设计采用有源热量传送，吸收极细（直径为1毫米或更小）手术钳尖（和人体组织）的热量。工作液体因吸收烧灼过程中所产生的热量而蒸发。然后蒸气被送到导热管温度最低的冷凝段，蒸气因受冷而凝结，从而更有效地散热。冷凝后的工作液通过毛细管被返送至钳尖。当然，传送过程中要对抗重力工作液的重力。

微米级的精确工程设计使得在该应用中使用被动散热技术成为可能。该手术冷却系统采用尺寸最小的量产热管组件（直径为2.34毫米），用于对尺寸为0.5~4毫米的手术钳尖进行精确的散热控制。

结论

在医疗设备的发展过程中，被动散热管理很显然是一个帮助确保当前医疗设备的精确性和先进功能的主要因素，并能将这些能力进一步发扬光大。被动散热管理方案在节省空间、减轻重量、降低维修成本等方面具有非常有价值的优势。相比那些依赖泵压液体的冷却系统，被动散热管理方案对环境的影响更小。因电子器件的功能和计算能力的提升一直在产生更多需要散发的热量，且（医疗设备）小型化正在逐步缩减用于部署散热管理器件的空间，创新的散热技术对未来医疗器械的发展发挥着重要作用。