随着科学技术的迅速发展 ， 医疗设备的种类日益增多 ， 在医疗工作中的应用也日益广泛 。 它们的工作环境中对温度的要求也很严格 ， 为保证医疗设备在正确的温度环境中工作 ， 通常均配备冷却和散热系统 。 良好的冷却和散热系统可以保证医疗设备安全可靠地工作运行 ， 并且耗能低、维修率低、工作效率高 。 一旦冷却和散热系统出现故障 ， 将导致设备部件在工作过程中因为产生热量而严重升温 ， 最终造成医疗设备出现异常情况甚至损坏 。 每年我国由于散热性能不好而瘫痪的的医疗设备不计其数 ， 由此带来了重大的损失 。 因此对于医疗设备的冷却和散热系统的研究显得尤为重要 。
文章图片
【热量|医疗设备中的冷却散热系统概述】医疗设备中的热源
医疗设备中的热源是指在医疗设备的工作过程中因为快速转动或者震动以及在高压条件下工作等原因致使其温度升高的内部的某些部件 ， 由于温度升高 ， 导致这些部件不能正常工作 ， 损坏医疗设备 。 通过调查研究发现医用计算机的热源有显卡、CPU ；心电监护仪的热源包括电路板、开关电源板；激光治疗仪的热源是激光发射管；CT机的热源包括X射线管、电路板、探测器；DSA成像设备的热源包括X射线管、电路板 ， 不同厂家的产品中包含的热源稍微不同 ， 比如西门子DSA成像设备的热源除了X射线管外还包含平板探测器；核磁共振成像设备中的热源包括磁体、梯度场线圈、射频线圈、梯度放大器；直线加速器的热源包括加速管、偏转磁体、加速管线圈、初级准直器、速调管、速调管线圈、脉冲变压器等 。
01
医疗设备采取的冷却和散热的方式
通过了解热的产生机制和传递方式 ， 我们知道热量不能自发地从低温物体传到高温物体 ， 但可以从高温物体传到低温物体 ， 利用这点 ， 人们研究出了医疗设备中的冷却和散热系统 ， 通过低温的冷却剂不断循环将热量带走 ， 使医疗设备能够正常地工作 。
在医疗工作中 ， 由于医疗设备内部有热源的存在 ， 同时影响医疗设备内部元器件温度的因素比较多 ， 所以采取的冷却和散热措施也比较多 。 医疗设备采取的冷却和散热的方式主要有固体散热器散热方式、自然风冷方式 ， 强制风冷方式、循环水冷方式、循环油冷方式、半导体冷却方式；不同的医疗设备采用不同的冷却和散热方式 ， 中小功率医疗设备常用强制风冷来进行散热；在高温环境条件下工作以及在工作过程中有较高的产热率的电子元器件或部件比较适合用拥有比较高的冷却效率的液体冷却方式进行冷却；对于在工作过程中有很高产热率的元器件 ， 当常规的冷却形式无法满足要求时 ， 可以采用诸如蒸发冷却、热管、沸腾蒸发、微通道冷却或者喷射冷却方式甚至热电制冷等其他冷却方式进行冷却 。 多种大型医疗设备会采取两种或者两种以上的散热方式对内部的元件进行冷却和散热 。
02
CT 机的冷却和散热系统
1
3.1 CT机X射线管冷却模块
CT机的冷却和散热系统一般包括两个模块 ， 即X射线管冷却模块和扫描机架冷却模块 。 工作时 ， CT机的X射线球管靶面承受高速运动的电子束轰击 ， 有99%的电子束动能转换为热能 ， 为了给靶面降温 ， 先由高压变压器油将靶面上的热量带走之后通过风扇对油的散热来确保CT机可靠和稳定地连续工作 ， 即X射线管用绝缘油与空气进行热量交换 。
文章图片
CT机X射线球管冷却模块是一个密闭的油循环回路 ， 纯净的高压变压器油灌满回路管道 ， 对CT机X射线球管进行绝缘保护和散热 。 CT机X射线球管冷却模块的组成部分包括油循环传感器、油温度感应电阻、油循环泵、油箱、热交换器及散热风扇、油压力开关和球管状态检测电路板 。 油循环泵给高压变压器油在油箱、热交换器管道内循环流动提供动力 ， 一个频率与高压变压器油的流速成正比的脉动直流电压信号由油循环传感器输出 ， 油箱内的油会因受热而膨胀 ， 超过设定的压力时 ， 油压开关闭合 ， 同时给出油压出错信号 。 油温检测电阻检测高压变压器油的温度 ， 油箱内油的温度升高它的阻值反而减小 ， 油温出错信号在变压器油达到一定温度时给出 。 系统会在油循环、油压、油温这三路信号中有一路出错立即进行锁止 ， X射线管受到保护 。
2
3.2 CT机扫描机架冷却模块
扫描机架静止部分通过强制风冷方式和循环水冷方式进行热量交换 。 采用水冷机给CT机架内部降温 ， 整个模块的循环过程为来自水冷机的冷水经过冷水管进入机架内部的水-空气热交换器 ， 在此 ， 冷水与机架内部的热空气进行充分的热量交换后 ， 带走机架内部的热量（包括安装在机架内X射线管被油带走的热量以及电路板的热量等） ， 冷水因吸收热量变成热水 ， 热水管把热水送入水冷机内部的制冷剂-水热交换器 ， 在此 ， 制冷剂将热水中的热量带走后制冷剂转变为气态 ， 压缩机将其压缩成高压状态后在制冷剂-空气热交换器处由风机吹走的大量空气将其冷却 ， 热量最终被传出室内 ， 液化后的制冷剂回流到制冷剂-水热交换器 。
3
3.3心血管造影机X射线管冷却和散热系统
心血管造影机一般使用循环水冷（也有机型采用循环油冷）方式对X射线管进行冷却 。 整个冷却和散热系统组成部分包括温度探测器、控制电路、油循环模块、水循环模块、制冷剂循环模块等 。
4
3.4直线加速器的冷却和散热系统
直线加速器的冷却和散热系统基于制冷机的工作原理 ， 它采用循环水做为介质进行热量交换 ， 由冷剂制冷给水降温 ， 再通过水对直线加速器部件进行降温 ， 如此不断地循环 ， 将微波源等部件在工作过程中产生的热量带走 。 为保证直线加速器部件处在相对恒定的温度状态下 ， 冷却和散热系统需要一定的压力和流量 。
推荐阅读
- 苹果|苹果目标达成，Apple Music中的9000万首歌曲已全部达到无损标准
- 化石|我国发现保存在恐龙蛋化石中的完美胚胎
- 功能|蚂蚁电竞ANT491UC图赏：49寸配准4K分辨率，打造显示器中的爱马仕
- log|HTML5中的自定义属性总结
- 身体|我们和《爱很美味》中的“夏梦”聊了聊她对于女性和人生的看法。
- 专访|硬科技要有硬担当，科学家创业中的家国情怀｜专访数之联创始人傅彦
- 姿势|我国发现保存在恐龙蛋化石中的完美胚胎
- 社交|Snapchat推出“阿凡达” AR滤镜让用户知道他们在元宇宙中的样子
- 穿越|网文论︱Z世代网络文学写作中的主体性电子游戏逻辑
- 恐龙蛋|我国发现保存在恐龙蛋化石中的完美胚胎