被動(dòng)散熱管理方案助力醫(yī)療電子設(shè)備小型化

無(wú)論選擇什么樣的配置，化驗(yàn)設(shè)備一般要求對(duì)用于極為狹窄的ΔT窗口的散熱組件進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)?；?yàn)設(shè)計(jì)人員和管理規(guī)范要求通常會(huì)計(jì)算出可接受的ΔT ，然后將ΔT進(jìn)一步縮小范圍，以提供額外的安全余量。也可將導(dǎo)熱管和其它被動(dòng)器件用于冷卻輸送機(jī)等設(shè)計(jì)組件，通過(guò)采用一個(gè)只用到了少數(shù)幾個(gè)或沒(méi)有用到傳送部件的散熱解決方案來(lái)將熱量散發(fā)到外界空氣中。

生物技術(shù)與研究

方便聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）技術(shù)的循環(huán)設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，并且成為生物技術(shù)和研究的真正主力軍，但它們也會(huì)帶來(lái)相當(dāng)棘手的散熱管理難題。為了確保效率，設(shè)備溫度不僅必須保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，同時(shí)還必須在冷、熱之間做每分鐘數(shù)千次的循環(huán)，以提供可展開(kāi)PCR反應(yīng)的最佳條件。

被動(dòng)散熱控系統(tǒng)可使設(shè)備簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、成本可控制、運(yùn)行安靜。

PCR循環(huán)器在過(guò)去通常用多達(dá)6個(gè)TEC進(jìn)行散熱控制。然而，要求使用復(fù)雜且昂貴的電子設(shè)備和軟件對(duì)所有TEC做一致的散熱控制。但這些TEC在使用一段時(shí)間之后，由于每個(gè)TEC的降級(jí)程度不同，可能會(huì)再出現(xiàn)不一致和不能等溫的情況。

最近針對(duì)PCR設(shè)備制造商研發(fā)了一項(xiàng)工藝制程，將TEC經(jīng)一個(gè)石墨接口（采用32個(gè)精密鉆孔的專(zhuān)利方案，將蒸氣室組件底部貼附在熱電控制器）連接到蒸汽室，因此熱量通過(guò)三維軸一致地散發(fā)。該工藝制程提供瞬間等溫用以匹配冷、熱周期之間的恒定波動(dòng)，用熱力學(xué)定律替代復(fù)雜的電子算法。

手術(shù)工具

通過(guò)小直徑的導(dǎo)熱管進(jìn)行蒸汽散熱，對(duì)設(shè)計(jì)用于腦部外科手術(shù)等場(chǎng)合的鑷子大有幫助。本設(shè)計(jì)包括精確的溫度控制，以提高手術(shù)效率。外科產(chǎn)品制造商所進(jìn)行的許多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)燒灼鉗的溫度超過(guò)80 ° C時(shí)，被鉗住的人體組織可能在手術(shù)過(guò)程中會(huì)粘在燒灼鑷上。針對(duì)這一情況的專(zhuān)利手術(shù)鉗散熱設(shè)計(jì)采用有源熱量傳送，吸收極細(xì)（直徑為1毫米或更?。┦中g(shù)鉗尖（和人體組織） 的熱量。工作液體因吸收燒灼過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量而蒸發(fā)。然后蒸氣被送到導(dǎo)熱管溫度最低的冷凝段，蒸氣因受冷而凝結(jié)，從而更有效地散熱。冷凝后的工作液通過(guò)毛細(xì)管被返送至鉗尖。當(dāng)然，傳送過(guò)程中要對(duì)抗重力工作液的重力。

微米級(jí)的精確工程設(shè)計(jì)使得在該應(yīng)用中使用被動(dòng)散熱技術(shù)成為可能。該手術(shù)冷卻系統(tǒng)采用尺寸最小的量產(chǎn)熱管組件（直徑為2.34毫米），用于對(duì)尺寸為0.5~4毫米的手術(shù)鉗尖進(jìn)行精確的散熱控制。

結(jié)論

在醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展過(guò)程中，被動(dòng)散熱管理很顯然是一個(gè)幫助確保當(dāng)前醫(yī)療設(shè)備的精確性和先進(jìn)功能的主要因素，并能將這些能力進(jìn)一步發(fā)揚(yáng)光大。被動(dòng)散熱管理方案在節(jié)省空間、減輕重量、降低維修成本等方面具有非常有價(jià)值的優(yōu)勢(shì)。相比那些依賴(lài)泵壓液體的冷卻系統(tǒng)，被動(dòng)散熱管理方案對(duì)環(huán)境的影響更小。因電子器件的功能和計(jì)算能力的提升一直在產(chǎn)生更多需要散發(fā)的熱量，且（醫(yī)療設(shè)備）小型化正在逐步縮減用于部署散熱管理器件的空間，創(chuàng)新的散熱技術(shù)對(duì)未來(lái)醫(yī)療器械的發(fā)展發(fā)揮著重要作用。