Примена решења за управљање пасивним хлађењем у медицинској електронској опреми
Од опреме за снимање до хируршких инструмената, а затим и до аутоматског имунитета, моћна медицинска технологија 21. века је импресивна, углавном због побољшане рачунарске снаге микропроцесора. Међутим, за термалне инжењере, ова унапређења су такође имала одговарајућу цену. Што је већа снага уређаја, то је већа производња топлоте, а све у свему, потребно је и да одводи топлоту у све мање просторе (због мање величине уређаја). Са све већом потражњом за прецизношћу и поузданошћу медицинске опреме, термичка контрола је постала важнија.
Други изазов произилази из чињенице да медицински уређаји имају одређене посебне захтеве због њихове укључености у високе ризике. На пример, због интимног односа између одређених материјала и људског тела, неки материјали који се обично користе у растворима за дисипацију топлоте (као што је бакар) не могу се користити у многим медицинским применама. Неке медицинске апликације могу компримовати простор који се користи за расхладна решења да скоро нестане због потребе за прецизношћу. Сви ови фактори који се односе на прецизност, поузданост, ограничења величине и строгу селекцију материјала чине пројектовање медицинске дисипације топлоте веома изазовним задатком за дизајнере. Инжењери за пројектовање преноса топлоте морају направити компромис између ефикасности, величине и цене, и све више између перформанси одвођења топлоте и ниске буке.
Инжењери топлоте се све више окрећу уређајима за пасивни пренос топлоте (као што су топлотне цеви) како би се суочили са овим изазовима. Пошто радни флуид унутар цеви за пренос топлоте постоји у два облика: течност и водена пара, цев за пренос топлоте је двофазни уређај за хлађење. Трансформација радног флуида из течности у водену пару омогућава пренос топлоте. Радни флуид унутар цеви за пренос топлоте пролази кроз континуирани циклус испаравања, преноса топлоте, кондензације, а кондензовани радни флуид се шаље назад у зону испаравања. Током овог радног процеса неће доћи до квара компоненте преноса. Технологија капиларне структуре која стално напредује помаже да се осигура да охлађени и кондензовани радни флуид може да се одупре гравитацији, ефикасно и поуздано га враћа у одељак за унос топлоте цеви за пренос топлоте. Ово омогућава цеви за пренос топлоте да ради у различитим оријентацијама. У случајевима када постоји већа слобода дизајна, дизајнери могу чак користити и флексибилне термалне цеви.
Још једно најчешће коришћено решење за хлађење је хладњак. Расхладни елемент може да ради у режиму принудне или природне конвекције. Међутим, без обзира који приступ је усвојен, то значи правити компромис. Ако се повећа проток ваздуха који се користи за хлађење, то значи да се број ребара или површина ребара може смањити. Међутим, што је већи проток ваздуха који генерише вентилатор, то је већа бука коју производи; Ако је проток ваздуха који генерише вентилатор мали, вентилатор ради тише и може бити мањих димензија, али то такође значи да хладњак мора имати више или веће пераје. Због тога није лако направити термалне компоненте мање и тише унутар истог уређаја.
Једноставније решење за хлађење је коришћење технологије пасивне дисипације топлоте, комбиновање хладњака са уграђеним парним коморама (у суштини подешавање цеви за пренос топлоте у равно стање да постане равна цев за пренос топлоте), или коришћење хладњака са површински интегрисаним цевима за пренос топлоте. Обе ове шеме могу постићи брз и уједначен пренос топлоте испаравањем радне течности у уграђеној цеви за пренос топлоте или парној комори. Водена пара равномерно преноси топлоту кроз целу површину доње плоче и пераја хладњака, избегавајући појаву жаришта. Пошто је хладњак изотермичан, ваздух који тече који пролази кроз хладњак носи највише топлоте.
У процесу развоја медицинске опреме, пасивно управљање топлотом је очигледно главни фактор који помаже да се осигура тачност и напредна функционалност тренутне медицинске опреме, и може додатно побољшати ове могућности. Решења за управљање пасивним хлађењем имају драгоцене предности у уштеди простора, смањењу тежине и смањењу трошкова одржавања. У поређењу са системима за хлађење који се ослањају на пумпане течности, решења за пасивно хлађење имају мањи утицај на животну средину. Побољшање функционалности и рачунарске снаге електронских уређаја производи више топлоте коју треба распршити, а минијатуризација медицинских уређаја постепено смањује простор за постављање уређаја за управљање топлотом. Иновативне технологије хлађења играју важну улогу у будућем развоју медицинских уређаја.
