Passiivse jahutuse juhtimise lahenduse rakendamine meditsiinilistes elektroonikaseadmetes
Alates pildindusseadmetest kuni kirurgiliste instrumentideni ja seejärel automaatse immuunsuseni – 21. sajandi võimas meditsiinitehnoloogia on muljetavaldav, suuresti tänu mikroprotsessorite täiustatud arvutusvõimsusele. Kuid soojusinseneride jaoks on need edusammud ka vastava hinnaga. Mida suurem on seadme võimsus, seda suurem on selle soojuse teke ning üldiselt peab see ka soojust hajutama üha väiksemates ruumides (tulenevalt seadme väiksemast suurusest). Seoses kasvava nõudlusega meditsiiniseadmete täpsuse ja töökindluse järele on termoregulatsioon muutunud olulisemaks.
Teine väljakutse tuleneb asjaolust, et meditsiiniseadmetel on teatud erinõuded nende seotuse tõttu kõrge riskiga. Näiteks teatud materjalide ja inimkeha vahelise intiimse seose tõttu ei saa mõningaid soojuseralduslahustes tavaliselt kasutatavaid materjale (nt vaske) paljudes meditsiinilistes rakendustes kasutada. Mõned meditsiinilised rakendused võivad täpsuse vajaduse tõttu vähendada jahutuslahenduste jaoks kasutatavat ruumi peaaegu kaduma. Kõik need täpsuse, töökindluse, suuruse piirangute ja materjali range valikuga seotud tegurid muudavad meditsiinilise soojuse hajutamise inseneriprojekti disaineritele väga keeruliseks ülesandeks. Soojusülekande projekteerijad peavad tegema kompromissi tõhususe, suuruse ja kulude vahel ning üha enam soojuse hajumise ja madala mürataseme vahel.
Soojusinsenerid kasutavad nende väljakutsete lahendamiseks üha enam passiivseid soojusülekandeseadmeid (näiteks soojustorusid). Kuna soojusülekandetoru sees olev töövedelik eksisteerib kahel kujul: vedeliku ja veeauruna, on soojusülekandetoru kahefaasiline jahutusseade. Töövedeliku muundumine vedelikust veeauruks võimaldab soojuse ülekandmist. Soojusülekandetoru sees olev töövedelik läbib pideva aurustumis-, soojusülekande- ja kondenseerumistsükli ning kondenseerunud töövedelik suunatakse tagasi aurustustsooni. Selle tööprotsessi ajal ei esine ülekandekomponentide riket. Pidevalt arenev kapillaarstruktuuri tehnoloogia aitab tagada, et jahtunud ja kondenseerunud töövedelik talub gravitatsiooni, suunates selle tõhusalt ja usaldusväärselt tagasi soojusülekandetoru soojussisendi sektsiooni. See võimaldab soojusülekandetorul töötada erinevates suundades. Juhtudel, kui projekteerimisvabadust on rohkem, saavad disainerid kasutada isegi painduvaid termotorusid.
Teine sageli kasutatav jahutuslahendus on jahutusradiaator. Jahutusradiaator võib töötada sund- või loomuliku konvektsiooni režiimis. Kuid olenemata sellest, millist lähenemisviisi kasutatakse, tähendab see kompromissi tegemist. Jahutamiseks kasutatava õhuvoolu suurendamine tähendab, et ribide arvu või ribide pindala saab vähendada. Kuid mida suurem on ventilaatori tekitatav õhuvool, seda suuremat müra see tekitab; Kui ventilaatori tekitatav õhuvool on väike, töötab ventilaator vaiksemalt ja võib olla väiksema suurusega, kuid see tähendab ka seda, et jahutusradiaatoril peavad olema rohkem või suuremad ribid. Seetõttu pole sama seadme sees lihtne termokomponente nii väiksemaks kui ka vaiksemaks muuta.
Lihtsam jahutuslahendus on kasutada passiivse soojuse hajutamise tehnoloogiat, kombineerides jahutusradiaatoreid sisseehitatud aurukambritega (sisuliselt reguleerides soojusülekandetoru tasaseks, et saada tasaseks soojusülekandetoruks) või kasutades jahutusradiaatoreid koos pinnale integreeritud soojusülekandetorudega. Mõlemad skeemid võivad saavutada kiire ja ühtlase soojusülekande, aurustades töövedelikku sisseehitatud soojusülekandetorus või aurukambris. Veeaur kannab soojust ühtlaselt läbi kogu jahutusradiaatori põhjaplaadi ja ribide pinna, vältides kuumade kohtade teket. Kuna jahutusradiaator on isotermiline, kannab jahutusradiaatorit läbiv voolav õhk kõige rohkem soojust ära.
Meditsiiniseadmete arendusprotsessis on passiivne soojusjuhtimine selgelt peamine tegur, mis aitab tagada praeguste meditsiiniseadmete täpsust ja täiustatud funktsionaalsust ning võib neid võimalusi veelgi suurendada. Passiivjahutushalduslahendustel on väärtuslikud eelised ruumi säästmisel, kaalu vähendamisel ja hoolduskulude vähendamisel. Võrreldes jahutussüsteemidega, mis põhinevad pumbatavatel vedelikel, avaldavad passiivsed jahutuslahendused keskkonnale vähem mõju. Elektrooniliste seadmete funktsionaalsuse ja arvutusvõimsuse paranemine on toonud rohkem soojust, mis tuleb hajutada, ning meditsiiniseadmete miniaturiseerimine vähendab järk-järgult ruumi soojusjuhtimisseadmete kasutuselevõtuks. Uuenduslikud jahutustehnoloogiad mängivad olulist rolli meditsiiniseadmete edasises arengus.
