Peltier-Technologie in der Medizintechnik

uwe electronic bietet ein großes Portfolio an Peltier-Elementen ab Lager

Moderne medizinische Geräte für thermische Anwendungen benötigen kleine Bauteile für einen flexiblen Aufbau. Sehr häufig werden dabei Komponenten eingesetzt, die für die Erwärmung bzw. Kühlung den thermoelektrischen Effekt nutzen. Dieser sogenannte „Peltier-Effekt“ beruht auf dem physikalischen Prinzip des Wärmeaustauschs durch unterschiedlich dotierte Halbleitermaterialien. Durch diesen Wärmetransport können Oberflächentemperaturen deutlich unterhalb des Gefrierpunktes erreicht werden. Darüber hinaus ist es mit der Peltiertechnologie ebenfalls möglich zu heizen, wenn durch eine elektrische Umpolung die Richtung des Wärmetransportes gedreht wird.

Solche Komponenten, die kühlen und heizen können, werden als Peltierelemente bezeichnet. Innerhalb eines Peltiermoduls befinden sich zwischen zwei Keramikplatten häufig zwischen 50-130 Halbleiterpaare. Die Größe eines einzelnen kubischen Halbleiters ist dabei 2x2mm oder kleiner. Durch Reihenschaltung aller Halbleiterpaare wird der Peltiereffekt verstärkt und damit der Wärmetransport erhöht. Ein Peltierelement erreicht im Aufbau je nach Anzahl der Halbleiterelemente eine typische Größe von 2×2 bis 4×4 cm².

Nach Anlegen einer Gleichspannungsquelle wird bei Peltiermodulen ein Temperaturunterschied von bis zu 70°C zwischen den beiden Keramikseiten erzeugt. Mit Hilfe dieses Temperaturgradients werden kleine flexible Lösungen für diverse medizinische Geräte geschaffen.
Aus diesen Eigenschaften heraus lassen sich für kleine Bauräume verschiedene Lösungen thermischer Anwendungen ableiten. Im medizinischen Bereich finden Peltierelemente viele unterschiedliche Einsatzgebiete.

Neben der Kühlung von elektronischen Komponenten (z.B. Laser) werden Peltierelemente gerne in der direkten dermatologischen Behandlung eingesetzt. Bei IPL-Geräten, die beispielsweise zur Haar- oder Altersfleckenentfernung eingesetzt werden, übernimmt das Peltierelement die Aufgabe, die Haut während der Behandlung zu kühlen.
Eine weitere medizinische Anwendung ist die Kryo Funktion. Fettzellen sind extrem kälteempfindlich. Werden die Fettzellen unterhalb der Haut auf unter 2°C gekühlt, so entzünden sie sich und werden zerstört, ohne dabei die Haut oder umliegendes Gewebe zu verletzen. Das dabei freiwerdende Fett wird über Stoffwechselprozesse aus dem Körper abtransportiert.

In der Analysetechnik werden Peltierelemente vielfach in Thermocyclern oder Kryostaten eingesetzt. Die Geräte müssen dabei häufig Temperaturbereiche von -20°C bis 80°C abdecken. Durch Umkehrung der Polarität der Versorgungsspannung an Peltierelementen wird die Richtung des Wärmetransports innerhalb des Moduls ebenfalls gedreht. Dadurch ist es möglich mit einer einzigen Komponente sowohl zu kühlen als auch zu heizen. Daraus ergibt sich der große Vorteil, dass durch einen kleinen Aufbau schnelle Reaktionszeiten und präzise Temperaturregelungen von bis 0,01°C erreicht werden.

Die uwe electronic GmbH bietet ein umfangreiches Portfolio von über 300 Peltierelementen an. Die Peltierelemente werden in unterschiedlichen Leistungsklassen (0,5 – 300 Watt) und Bauformen (3×3 mm bis 62 x 62 mm) angeboten. Somit läßt sich individuell für jede Anforderung eine passende Lösung finden.

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Die uwe electronic GmbH ist ein international tätiges Systemhaus mit Sitz in Unterhaching bei München. Unsere Kunden reichen vom mittelständischen Betrieb bis hin zu High-Tech-Konzernen in Deutschland und Zentraleuropa. Unsere Produktpalette umfasst Produkte und Lösungen aus den Bereichen Prüftechnik für Elektronik, Temperaturmanagement, Automatisierung und Elektronische Bauelemente. Unsere Kernkompetenz liegt in den Bereichen Federkontakte für das Prüfen von bestückten Leiterplatten, Steckverbinder mit gefederten Kontaktstiften und Temperaturmanagement.

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