IVD分析仪器作为一种复杂的系统性产品，由不同的子系统配合来完成工作，温度控制系统作为其中重要的子系统，其性能直接影响到测试结果的准确性。2023医疗器械展览会Medtec China中亮相的IVD研发与生产服务企业，企业包括帝目、苏州镁伽、苏州万贵源、郑州智捷、上海顺谱、深圳市合盛医疗、江天、卡柯洛等企业，产品包括自动注射笔装配和测试解决方案、生物试剂全自动灌装生产系统、微流控芯片生产工作站、1ML疫苗注射器针筒48腔、推杆96腔、医疗耗材OEM/ODM等。

温度控制系统包括反应孵育模块、试剂冷藏模块、整机散热模块和清洗液加热模块等。每个模块对应完成不同的功能。

反应孵育模块：为反应体系提供反应的环境，进行反应温度的准确控制，保证反应过程中温度的准确性和稳定性。

试剂制冷模块：俗称“冰箱”，为放置在其中的液体试剂提供冷藏的环境，使试剂存放温度在其允许范围内，保证有效期内试剂质量稳定。

整机散热模块：为整机中部分发热器件提供散热条件，保证整机中功率器件温度在允许范围内，同时，对整机内部温度场进行控制，保证温度场的稳定，不对其他模块温度产生影响。

清洗液加热模块：为整机中清洗液体进行加热，以达到更好的清洗效果，需要满足测试过程中清洗液温度的稳定。

了解了IVD仪器中这些温度相关的模块后，今天我们大胆来聊聊一些先进的热学材料，在这个领域未来可能的应用。

一、热管

热管作为一种特殊的导热材料，是一种具有极高导热性能的传热元件，其导热系数范围为10,000至100,000 W/mK，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛细作用等流体原理，起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有很高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向可逆性、可远距离传热、等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。

在IVD仪器中，热管与散热器配合使用可用在制冷模块中为制冷片散热提供热能的快速传递，热管通过加工制作成平面，直接贴有制冷片的热面，当制冷片开始工作时，冷面制冷，热面发热，热量传递到热管端，热管通过其高导热性的特点，快速将热量传递到散热器端，通过风扇强制散热，将热能散发到空气中，从而完成整个热量的传递和散热。

制冷片效率较低，发热量大，需要热端的散热器面积足够大，而制冷片热端能直接放置的散热器尺寸有限，无法提供足够的散热面积，将严重影响制冷效率。热管作为一种热能传递的通道，就像水管一样，可以将热量传到更空旷的空间中，有助于提升散热面积和散热效率，从而提升制冷效率。

二、均热板

均热板，俗称“VC”(Vapor Chamber)，是一种和热管类似结构的器件，高导热性，只是其形状可以做出各种形状，不仅是热管一样的圆柱形。均热板其平面方向导热性能可达3000W/mK以上，厚度方向可到300W/mK以上。

在IVD 仪器的反应孵育模块中，孵育仓常采用铝合金作为材料，在底部通过加热膜作为热源，利用铝合金的导热性，将底部的热量传递到孵育仓的两侧，为置于其中的反应物提供所需的温度环境。

因铝合金导热系数仅为238W/mK，经常出现底部温度高而侧面温度低的情况，导致整个反应体系温度不均匀，影响测试结果。

在成本和工艺条件运行的情况下，将铝合金改为均热板整体成型，利用其高于10倍铝合金的传热性能，可有效提升孵育仓温度的均匀性，有利于提升反应过程中温度的均匀和一致性，提高检测结果的准确性。

同样，在试剂制冷模块中，将均热板应用在试剂仓也能发挥同样的效果。

2023医疗器械展览会Medtec China技术论坛A：医疗器械诞生的助推器——创新医用材料/配件及精加工（一）议题覆盖医用塑料在医疗器械生产过程中的应用、汉高医疗行业创新解决方案、埃万特医疗级聚合物解决方案如何为您的体外诊断（IVD）应用增加价值、蔻兰多彩高性能材料解决方案在医疗行业的应用、医用功能性涂层在医疗器械中的应用等。

三、石墨烯

石墨烯是近几年在3C行业中应用非常广泛的一种导热材料，其厚度在0.2-0.5mm左右，其平面导热率可达到1000W/mK。

在IVD仪器的温度控制仓中，将石墨烯片贴在仓侧壁，可有效调节仓壁整体的温度均匀性，有利于反应物整体温度准确性和均匀性的控制。

但因石墨烯材质厚度很薄，其比热容非常低，应用时需要与高比热容的材质配合使用，以保证仓内保温性，减小外界环境温度对其的影响。

四、石墨烯相变复合材料

石墨烯相变复合材料是一种以石墨烯为基础，并引入第二组分，以适当的形式与石墨烯结合而成的一种新型多组分材料。这种复合材料可在一定的温度下完成相变，从而表现出优异的热学性能。

石墨烯相变复合材料平面热导率大于120W/mK，而其体积储热量大于150J/cm^3，高于铝、铜、水等材质。2023医疗器械展览会Medtec China了解到将这种新型材料用在IVD分析仪器的孵育仓中，利用其优异的储热性能和较高的导热率，有助于保证仓内温度的温度和均匀，不易受外界环境的影响。一直以来贝克曼的AU系列生化分析仪在孵育仓的金属内部填充有一种恒温液，这种特殊的恒温液其储热量是水的数十倍，其作用同样是保证整体温度的稳定性和均匀性。

文章来源：极客浅北杂谈