从成像设备到手术器械再到主动免疫，二十一世纪功用强大的医疗技能令人刮目相看，这在很大程度上要归功于微处理器核算才能的前进。可是，对散热工程师们而言，这些前进也相同付出了相应的价值。设备的功率越大意味着其发热量越大，而且从整体来讲，还要在越来越小的空间里进行散热（因设备的体积变得越来越小）。跟着咱们对医疗设备准确度和牢靠性的要求越来越高，散热操控变得愈加重要。
另一个应战源自于医疗设备因触及高危险而存在某些特别要求的这一现实。例如，因为考虑到有些资料与人体的亲密性，散热处理计划中的有些常用资料（如，铜）在许多医疗运用中都不能运用（铜除了会形成人体安排发炎之外，还会导致严峻的、不可逆转的神经安排退化）。有些医疗运用出于对准确度的需求，或许会把供冷却处理计划运用的空间压缩到简直消失的境地——有些手术器械需求进行散热量办理以防止对人体安排形成损伤，但它们仅为规划人员供给0.5毫米的方位来布置传热技能。
另一个要求选用超小型导热办理计划的范畴是人体植入式设备的规划，植入式设备即要求尺度小也要求具有准确的温度改变系数(?T°) ，以便保护人体器官。最终，温度敏捷地做周期性改变（在几毫秒内温度动摇的规模高达50℃）是许多试验室设备（如DNA捻接器）的一起特色。
一切这些与准确度、牢靠性、尺度约束和严厉资料挑选相关的要素使得医疗散热工程规划对规划人员而言成了一件高难度的事。热传规划工程师们有必要在功率和尺度Vs本钱之间做取舍，而且越来越多地是在散热功用Vs低噪音之间做取舍（这意味着虽然电扇的高容积气流量使其具有最佳的散热功用，但在有些运用中却不能运用电扇）。
传热
散热工程师们现已越来越多地转向被迫传热设备（如，导热管）来应对这些应战。因为导热管内的作业液有液体和水蒸气两种存在办法，所以导热管为两相冷却器材。作业液从液态到水蒸气的改变完结了热量的传送。导热管内的作业液经过蒸腾、传送（热量）、冷凝和冷凝后的作业液被送回蒸腾区这一接连周期。在此作业进程中不会有传送零部件失效—在哪些牢靠性极其重要以获得准确成果或完结患者恢复的运用中，这是中心的考虑要素。被迫传热组件的规划简略明了，一般触及一个注有作业液、相对简略做到微型化的真空密封管。不断前进的毛细结构技能有助于保证现已冷却和冷凝的作业液能反抗重力，将其有用而牢靠地送回导热管的热量输入段。这使得导热管可作业在不同朝向。在有更多规划自在的状况下，规划人员乃至能够选用柔性导热管。
另一个比较常用的散热计划是散热片。散热片能够作业在逼迫或天然对流办法。但相同，不管选用哪种计划都意味着要进行取舍。假如加大用来冷却的气流，则意味着能够削减散热鳍片的数量或缩小散热鳍的面积。可是，假如电扇发生的气流越大，其所发生的噪音也越大；假如电扇发生的气流小，则电扇运转更安静且尺度能做到更小，但这又意味着散热片有必要有更多或更大的散热鳍片。因而，在同一设备内要让散热组件一起做到尺度更小和更安静不是件简略的事。
在导热管热交换器中，热量经导热管传导至散热鳍片，然后发出到周围空气中。
可是也能做到。一起减小尺度和下降噪音的办法便是让散热器片愈加等温。可对之前选用单个热电冷却器（TEC）进行冷却的散热片从头进行规划，改用多个TEC，经过散热片外表均匀地传热，而不再是朴实地依托导热来传热。可是，这类计划除了需求修理之外，还增加了电子器材的杂乱性和本钱。
机架式导热管组件能够供给完善的热稳定性且技能保护作业量不大。
还有一个更简略的散热计划是运用被迫散热技能，将散热片与嵌入式蒸汽腔（本质上便是将一个导热管调整为扁平状况成为平整的导热管）相组合，或运用外表整合了导热管的散热片。这两种计划都能够经过蒸腾嵌入式导热管或蒸气腔中的作业液来快速而均匀地传热。水蒸气携热量均匀地经过散热片的整个底板外表和散热鳍片，防止了热门的呈现。因为散热片是等温的，所以穿过散热鳍片的活动空气带走的热量最多。
总的来说，医疗设备转向被迫散热设备（如，导热管、散热片和蒸汽腔）的趋势反映了朝尺度更小、功用更强大和更微型化电子产品的不断演进。虽然有更多的传统冷却计划（制冷、TEC、液体冷却板、等等）仍是有些医疗设备最恰当的挑选，可是规划师们发现，跟着被迫冷却技能的开展，它将变得越来越有吸引力。
资料结构所获得的一系列前进也使得被迫散热计划对医疗设备规划人员而言更具吸引力。例如，跟着热解石墨（APG）的呈现，使得比较传统的铝或铜质散热片尺度更小、分量更轻和散热更有用的散热组件成为或许。
跟着产品朝着更微型化和电子外壳更小型化的趋势开展，导热率更高的资料能够助规划人员一臂之力。APG的有用热传导率为1000 W/m?K，这是固体铝的5倍，固体铜的2.5倍。APG也能够被封装用于手术器械等运用。在这类运用中，出于对安排损坏、结疤或感染的考虑，防止APG与人体安排相触摸至关重要。
APG等资料的开展有助于解说为什么医疗设备规划人员更多地挑选被迫散热操控体系。因为这些体系不只能供给更广泛的挑选，而且在许多状况下能供给更好的散热办理计划选项。比较传统的液体冷却计划，被迫散热体系更牢靠（传送部件越少意味着失效的危险也越低）、修理作业量削减、规划更灵敏，运转更安静，而且在许多状况下更简略办理本钱。下文给出了多个整合在一些重要医疗设备运用中的被迫散热办理概念的示例。
确诊成像
因为电子产品的功用在到达临界温度之后会敏捷下降，外壳冷却对用到电子元器材较多的技能至为要害，如磁共振成像（MRI）、电脑断层扫描（CT）、超声波和X光（X射线）。温度的纤细动摇都将影响校准和成果，然后导致价值贵重的停机和修理。在推进扫描仪、生物技能设备及试验室微化验等医疗设备测验成果的可重复性和可再现性朝着挨近完美的程度（≥95％）开展，美国FDA扮演了重要的人物。为了保证其准确性，仅独自一台确诊成像机 (21 CFR 900.12)，标准就强制要求进行31项独自的测验，其中有许多项测验会遭到散热功用的影响。竞争性的确诊医疗设备商场使得严厉的散热操控成为电子产品规划中更为重要的要素。
规划人员一般要在很窄的温度改变规模（ΔT）内开展作业，设备机箱内部和外部环境温度一般相差10℃。多个发热源（如设备电源以及其它分立电子组件）可发生1200瓦或1200瓦以上的总输出功率，其中有400瓦为需求排放的废热。在约束电扇巨细和风速的状况下，要完结静音作业变得愈加杂乱。
这些难题往往都可经过导热管换热器最大程度地处理。在导热管换热器中，热量经导热管从设备的内部传导至设备外部，然后经过鳍片式散热片排放到周围空气中。假如换热器的鳍片面积越大、导热管的功率越高，就答应运用更小、更安静的电扇，而且能满意法规和临床环境下严厉的散热要求。在某些状况下，也能够将导热管技能用于导热管自身，然后运用热力学规律而不是电子设备或电扇来完结热量的传送。
在重要的护理监控设备中，也用到了相似的导热管技能来冷却显示器。如图中所示，一台机架式导热管组件能够在技能保护作业量很小的状况下供给完善的热稳定性。因没有用到传送部件，这使得导热管的正常作业寿数能够到达几百万个小时，然后在要害的护理操作中简直不或许会呈现失效。
化验和样品挑选
有些最具应战性的准确性和可重复性要求与主动化血清和尿液筛检化验有关。这些设备运用激光和先进的光学体系以保证对数千样品的全面校准和丈量的共同性。有必要保护这些体系不受机械体系（如，用于移动样品和试剂的输送机）以及其它电子产品和电源所发生热量的影响。
之前主动化验所用的散热办理计划运用的是TEC，一般从样品校准区两边地发出的热量不共同。可是，被迫热传导计划依靠于铜质蓄热器，将热量经导热管传送至散热鳍片。对导热管槽或蒸气腔进行极精细的加工是有必要的，因为其外表的粗糙程度或许会下降热交换器的功率。精细机械加工最大极限地削减了外表高低不平的状况（到达微米级），然后保证热交换器各个外表能互相最大程度地与对方触摸。经过下降触摸热阻，有助于完结到达和热电设备等级相同的散热操控。与此一起，被迫体系也处理了共同性、等温功用的难题。
有些主动化验设备为导热管组件供给了抱负的底座，这是最常用的两种不同办法之一。在第一种计划中，导热管将热量传导至金属外壳或其它散热片，然后将热量发出到设备外壳外部的环境空气中。这是最简略的计划，而且具有灵敏性的优势，因为可生产各种不同形状和尺度的导热管来满意每台设备的不同需求。
被迫传热计划依靠于铜质蓄热器，将热量经导热管传送至散热鳍片。
在其它运用场合，会用到第二个计划：装备有嵌入式蒸汽室的散热片，运用对流冷却，供给最佳的等温以完结更高效的冷却。比较传统的散热片，这种计划的散热才能更强，因为它不像固体散热片结构相同存在热阻。该计划经过三维热传，可完结更低的设备温度和更高的元器材牢靠度。应当指出的是，这个计划或许需求更改散热片的几许形状和更改电子器材的基座。
也不是一切设备都合适运用导热管组件。有些大型和大功率的主动化检测设备或许需求一个中心液体冷却体系，将来自电子设备机箱内部的热量经冷却作业液进行传送。这种办法能供给牢靠的散热操控，但或许本钱很高且占用空间。此外，中心液体冷却体系还存在渗漏的或许，需求进行保护以保证最佳的体系功用。
不管挑选什么样的装备，化验设备一般要求对用于极为狭隘的ΔT窗口的散热组件进行特别规划。化验规划人员和办理标准要求一般会核算出可接受的ΔT ，然后将ΔT进一步缩小规模，以供给额定的安全余量。也可将导热管和其它被迫器材用于冷却输送机等规划组件，经过选用一个只用到了少量几个或没有用到传送部件的散热处理计划来将热量发出到外界空气中。
生物技能与研讨
便利聚合酶链反响（PCR）技能的循环设备现已呈现，而且成为生物技能和研讨的真实主力军，但它们也会带来恰当扎手的散热办理难题。为了保证功率，设备温度不只有必要保持在恰当的规模内，一起还有必要在冷、热之间做每分钟数千次的循环，以供给可打开PCR反响的最佳条件。
被迫散热控体系可使设备简略、规划灵敏、本钱可操控、运转安静。
PCR循环器在曩昔一般用多达6个TEC进行散热操控。可是，要求运用杂乱且贵重的电子设备和软件对一切TEC做共同的散热操控。但这些TEC在运用一段时间之后，因为每个TEC的降级程度不同，或许会再呈现不共同和不能等温的状况。
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（选用32个精细钻孔的专利计划，将蒸气室组件底部贴附在热电操控器）连接到蒸汽室，因而热量经过三维轴共同地发出。该工艺制程供给瞬间等温用以匹配冷、热周期之间的稳定动摇，用热力学规律代替杂乱的电子算法。
手术东西
经过小直径的导热管进行蒸汽散热，对规划用于脑部外科手术等场合的镊子大有协助。本规划包含准确的温度操控，以前进手术功率。外科产品制造商所进行的许多项试验标明，当炙烤钳的温度超越80 ° C时，被钳住的人体安排或许在手术进程中会粘在炙烤镊上。针对这一状况的专利手术钳散热规划选用有源热量传送，吸收极细（直径为1毫米或更小）手术钳尖（和人体安排） 的热量。作业液体因吸收炙烤进程中所发生的热量而蒸腾。然后蒸气被送到导热管温度最低的冷凝段，蒸气因受冷而凝聚，然后更有用地散热。冷凝后的作业液经过毛细管被返送至钳尖。当然，传送进程中要对立重力作业液的重力。
微米级的准确工程规划使得在该运用中运用被迫散热技能成为或许。该手术冷却体系选用尺度最小的量产热管组件（直径为2.34毫米），用于对尺度为0.54毫米的手术钳尖进行准确的散热操控。
定论
在医疗设备的开展进程中，被迫散热办理很显然是一个协助保证当时医疗设备的准确性和先进功用的主要要素，并能将这些才能进一步发扬光大。被迫散热办理计划在节约空间、减轻分量、下降修理本钱等方面具有十分有价值的优势。比较那些依靠泵压液体的冷却体系，被迫散热办理计划对环境的影响更小。因电子器材的功用和核算才能的提高一直在发生更多需求发出的热量，且（医疗设备）小型化正在逐渐减缩用于布置散热办理器材的空间，立异的散热技能对未来医疗器械的开展发挥着重要作用。
