医療機器の冷却および冷却システムの概要

科学技術の急速な発展に伴い、医療機器の種類は増え続けており、医療への応用もますます広まっています。 作業環境の温度要件も非常に厳格です。 医療機器が適切な温度環境で機能することを保証するために、通常、医療機器には冷却および熱システムが装備されています。 優れた冷却および熱システムは、低エネルギー消費、低メンテナンス率、および高い作業効率で、医療機器の安全で信頼性の高い操作を保証できます。 冷却および冷却システムが故障すると、作業プロセス中に発生する熱によって機器コンポーネントが大幅に加熱され、最終的に異常な状態を引き起こしたり、医療機器を損傷したりする. 毎年、世界中で無数の医療機器が熱性能の低下により麻痺し、多大な損失を被っています。 したがって、医療機器の冷却および冷却システムに関する研究は特に重要です。

医療機器の熱源とは、医療機器の動作プロセス中に高圧条件下で動作し、急速な回転や振動によって温度が上昇する一部の内部コンポーネントを指します。 温度が上昇すると、これらのコンポーネントが正常に機能しなくなり、医療機器が損傷する可能性さえあります。 調査と研究を通じて、医療用コンピュータの熱源にはグラフィックス カードと CPU が含まれていることがわかりました。 ECGモニターの熱源には、回路基板とスイッチング電源基板が含まれます。 レーザー治療器の熱源はレーザー放射管です。 CT 装置の熱源には、X 線管、回路基板、検出器が含まれます DSA イメージング装置の熱源には、X 線管と回路基板が含まれます。 異なるメーカーの製品に含まれる熱源はわずかに異なります。 たとえば、Siemens DSA イメージング機器の熱源には、X 線管に加えてフラット パネル検出器が含まれています。 核磁気共鳴画像装置。 熱源には、磁石、傾斜磁場コイル、無線周波数コイル、および傾斜増幅器が含まれます。 線形加速器の熱源には、加速管、偏向磁石、加速管コイル、一次コリメータ、クライストロン、クライストロン コイル、およびパルス トランスが含まれます。

医療機器の冷却方法

熱がどのように発生し、伝達されるかを理解することにより、熱は低温の物体から高温の​​物体に自然に伝達することはできませんが、高温の物体から低温の物体に伝達できることがわかります。 これを使用して、人々は医療機器の冷却および熱システムを開発しました。 、低温クーラントの継続的な循環により、熱が取り除かれ、医療機器が正常に機能します。

医療作業では、医療機器内の熱源の存在と、医療機器内のコンポーネントの温度に影響を与える多くの要因により、より多くの冷却および熱ソリューションが採用されています。 医療機器で採用されている冷却および冷却方法には、主に固体ラジエーター冷却方法、自然空冷ヒートシンク、強制空冷ヒートシンク、循環水冷却ヒートシンク、循環油冷却ヒートシンク、および半導体冷却方法が含まれます。 異なる医療機器は、異なる冷却および冷却方法を採用しています。 モード、小中電力の医療機器は、強制空冷を使用して熱を放散することがよくあります。 高温の環境条件下で動作し、動作中の発熱率が高い電子部品または部品は、冷却効率が比較的高い液体冷却に適しています。 作業プロセス中に熱発生率が高いコンポーネントの場合、蒸発冷却、ヒートパイプ、沸騰蒸発、マイクロチャネル冷却、ジェット冷却、さらには熱電冷却など、従来の冷却形式では要件を満たすことができない場合に使用できます。 冷却には、他の冷却方法が使用されます。 さまざまな大型医療機器は、内部コンポーネントを冷却および放散するために 2 つ以上の熱放散方法を採用します。

CTマシンの冷却および冷却システム

3.1 CT 装置 X 線管球冷却モジュール

ＣＴ装置の冷却および熱システムは、一般に、Ｘ線管冷却モジュールおよび走査ガントリ冷却モジュールの２つのモジュールを含む。 CT 装置が動作しているとき、CT 装置の X 線管のターゲット表面は、高速で移動する電子ビームによって衝突され、電子ビームの運動エネルギーの 99% が熱エネルギーに変換されます。 ターゲット表面を冷却するために、まずターゲット表面の熱が高圧トランス油によって奪われます。 その後、ファンによるオイルの放熱により、CT 装置の確実で安定した連続動作が保証されます。つまり、X 線管は絶縁油を使用して空気と熱交換します。

CT 装置の X 線管球の冷却モジュールは、閉じたオイル循環ループです。 純粋な高電圧変圧器油がループ パイプラインを満たし、CT 装置の X 線管を絶縁および保護し、熱を放散します。 CT 装置の X 線管球冷却モジュールのコンポーネントには、オイル循環センサー、オイル温度検出抵抗器、オイル循環ポンプ、オイル タンク、熱交換器と冷却ファン、油圧スイッチ、チューブ状態検出回路基板が含まれます。 油循環ポンプは、油タンクと熱交換器パイプ内の高圧変圧器油の循環流に動力を提供します。 高圧トランス油の流量に比例した周波数の脈動直流電圧信号が油循環センサから出力され、油タンク内の油が加熱により膨張します。 設定圧力を超えると、油圧スイッチが閉じ、同時に油圧エラー信号が出力されます。 油温検出抵抗器は、高圧トランス油の温度を検出します。 オイルタンク内のオイルは温度が上がると抵抗値が下がります。 変圧器油が特定の温度に達すると、油温エラー信号が与えられます。 オイル循環、オイル圧力、オイル温度の 3 つの信号のいずれかが間違っている場合、システムは即座にロックされ、X 線管が保護されます。

3.2 CT スキャニングラック冷却モジュール

走査フレームの静止部分は、強制空冷と循環水冷却により熱交換を行います。 CTラック内の冷却には水冷器を使用しています。 モジュールの全サイクルは、冷水器からの冷水が冷水パイプを通ってラック内の水と空気の熱交換器に入るということです。 ここで、ラック内の冷水と熱気が完全に冷やされます。 熱交換後、ラック内の熱が奪われ（ラックに設置されたX線管球の油や回路基板の熱などで奪われる熱を含む）、冷水が温水になります。熱の吸収により、温水パイプはお湯をお湯に変えます。 水冷却器内の冷媒水熱交換器に送られます。 ここで、冷媒が温水の熱を奪い、冷媒が気体状態に変化します。 蒸発器でファンによって吹き飛ばされた大量の空気がそれを冷却し、最終的に熱が部屋の外に移動し、液化した冷媒が冷媒-水熱交換器に戻されます。

3.3 心血管撮影装置 X 線管球冷却・冷却システム

心臓血管イメージング装置は、一般に循環水冷却 (一部のモデルは循環油冷却を使用) を使用して X 線管球を冷却します。 冷却および冷却システムのコンポーネント全体には、温度検出器、制御回路、オイル循環モジュール、水循環モジュール、および冷媒循環モジュールが含まれます。

3.4 線形加速器の冷却と冷却システム

線形加速器の冷却および冷却システムは、冷凍機の動作原理に基づいています。 熱交換の媒体として循環水を使用し、水を冷媒で冷却し、その水で線形加速器の構成部品を冷却します。 作業プロセスでコンポーネントによって生成された熱が取り除かれます。 ライナックのコンポーネントを比較的一定の温度に保つために、冷却および放熱システムには一定の圧力と流量が必要です。

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