CN108201658B - 一种冷却式超声波治疗头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷却式超声波治疗头，用于解决高频、大功率治疗头的散热问题。它包括治疗头外壳，治疗头外壳内的前部设有超声晶片，所述超声晶片的后部设有冷却系统，所述冷却系统包括从前往后依次设置的液体保持层、毛细层和散热层，所述液体保持层直接或间接接触超声晶片，所述散热层的周侧与治疗头外壳密封配合，所述液体保持层和毛细层的周侧与治疗头外壳之间形成密闭的蒸汽通道，蒸汽通道前端延伸至超声晶片，后端延伸至散热层，所述蒸汽通道内灌注有低沸点、无毒、无腐蚀性的液体，治疗头外壳上开有连通蒸汽通道的注液口。本发明通过低沸点液体蒸汽汽化、散热再冷却回流的方式，使高发热的治疗头得到及时冷却，确保超声晶片正常工作。
Description
技术领域
本发明属于超声波治疗或理疗领域，具体来说，是一种适用于高频率、大功率工作的冷却式超声波治疗头。
背景技术
超声波仪器在医疗、美容等诸多领域有着广泛应用，其核心部件是位于治疗头前端的超声晶片，超声晶片一个重要特点就是容易发热，因此超声晶片需要设置相应的冷却系统。
对于低频率、低功率输出的仪器来说，一般采用空冷方式来进行冷却；对于高频率、大功率输出的仪器来说，由于超声晶片发热量极大，容易导致其急剧升温，从而产生频率漂移，造成能量不稳定，严重时使得仪器无法正常工作，因此高频率、大功率的超声波仪器需要有比空冷更为快速有效的散热冷却方式确保超声晶片正常工作，现有技术一般采用循环冷却水的方式进行冷却。但是，循环水冷却并不适用一切高频率、大功率超声输出的场合，比如美容行业中对水源受限制的场合，由于治疗头极容易接触人体皮肤，因此产生高温的治疗头除了会影响其正常工作外，更为严重的后果是还会灼伤人体皮肤，而且为了减轻治疗头重量、减少装配环节以及一些特殊使用环境的需求，超声波仪器往往不能将循环水冷却的机构加入到治疗头上。
为克服超声波治疗头的这些弊端，有必要对高频率、大功率输出的超声波治疗头的控温问题进行研究和设计。
发明内容
本申请针对现有高频率、大功率治疗头散热不好的问题，提供了一种能够使超声晶片及时降温的冷却式超声波治疗头。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种冷却式超声波治疗头，包括治疗头外壳，治疗头外壳内的前部设有超声晶片，所述超声晶片的后部设有冷却系统，所述冷却系统包括从前往后依次设置的液体保持层、毛细层和散热层，所述液体保持层直接或间接接触超声晶片，所述散热层的周侧与治疗头外壳密封配合，所述液体保持层和毛细层的周侧与治疗头外壳之间形成密闭的蒸汽通道，蒸汽通道前端延伸至超声晶片，后端延伸至散热层，所述蒸汽通道内灌注有低沸点、无毒、无腐蚀性的液体，治疗头外壳上开有连通蒸汽通道的注液口。
采用上述技术方案的冷却式超声波治疗头，由于液体保持层能够吸收注入的液体，当超声晶片发热达到一定温度时，与超声晶片接触的液体保持层中的低沸点液体开始吸热从而带走超声晶片上产生的热量，其温度上升达到沸点后开始蒸发，液体蒸发形成的蒸汽上升到散热层以及治疗头内部各个角落及时将热量散发，此时，散热后的蒸汽开始降温，重新凝结成液体，并沿内壁回流，液体重新被液体保持层吸收回流到超声晶片处，进行再次吸热，以此循环。由于治疗头在使用过程中，其位置不固定，并不一定符合液体回流的重力方向，故设计有毛细层，其能够将散热层凝结的液体通过毛细原理，同样吸回到液体保持层中。
进一步限定，所述液体选择沸点为40~80℃的液体。液体沸点的选择主要考虑超声晶片发热能产生多高的温度，如果液体沸点太低，那么在常温温度时，液体就开始蒸发，当超声晶片达到正常工作温度时，蒸汽通道的温度会一直高于液体沸点，那么蒸发的液体将很难再凝结成液体对超声晶片进行吸热，如果液体沸点太高，那么超声晶片必须达到足够高的温度才能使液体蒸发吸热，这种情况下，超声晶片会一直处于人体难以接受的温度。
进一步限定，所述液体为丙酮、食醋、甲醇、乙醇、三氟三氯乙烷的一种或几种。
进一步限定，所述液体保持层、毛细层、散热层和治疗头外壳形成密闭空间，所述超声晶片位于密闭空间外对应液体保持层位置，超声晶片与液体保持层之间涂覆有导热硅脂。当超声晶片与液体保持层位于同一密闭空间时，超声晶片可以与液体保持层直接接触，而如果超声晶片与液体保持层是隔开而间接接触时，这时候液体保持层、毛细层、散热层和治疗头外壳形成密闭空间防止液体流出，在超声晶片与液体保持层之间涂覆导热硅脂有利于超声晶片将产生的热量传导至液体保持层，从而对超声晶片及时降温。
进一步限定，所述散热层的后端设有散热风扇。上述限定能够提高散热层的散热速度。
进一步限定，所述液体再灌注入蒸汽通道内后加以抽真空密封。蒸汽通道抽真空后，热传导更加快速，加快超声晶片散热。
进一步限定，所述超声晶片焊接有连接导线，焊接处涂有绝缘材料将连接导线上的导电部分隔离在其中。超声晶片焊接连接导线时，为了避免液体造成短路影响超声晶片正常工作，自然要在焊接处涂上绝缘材料，从而将连接导线上的导电材料隔离在绝缘材料里面。
本发明通过液体在治疗头内蒸发制冷的自循环过程解决了高频率、大功率超声波治疗头散热的问题，可以有效简化超声波治疗头的设计，从而提高使用效率和降低故障率。而设置液体保持层和毛细层能够使得治疗头处于任意方向都可以确保液体与超声晶片接触，从而有效吸收热量。
附图说明
图1为冷却式超声波治疗头实施例1的剖面结构示意图；
图2为冷却式超声波治疗头实施例2的剖面结构示意图；
图3为图2的A部放大图；
图中标号分别表示为：1-治疗头外壳，11-注液口，2-液体，3-超声晶片，4-液体保持层，5-蒸汽通道，6-毛细层，7-散热层，8-散热风扇，9-导热硅脂。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种冷却式超声波治疗头，包括治疗头外壳1，治疗头外壳1内的前部设有超声晶片3，超声晶片3的后部设有冷却系统对超声晶片3进行降温，确保超声晶片3正常工作，冷却系统包括从前往后（超声晶片3为头部）依次设置的液体保持层4、毛细层6和散热层7。
散热层7的周侧与治疗头外壳1之间通过密封胶密封配合，液体保持层4和毛细层6的周侧与治疗头外壳1之间形成密闭的蒸汽通道5，蒸汽通道5前端延伸至超声晶片3表面，后端延伸至散热层7，为了提高散热效果，蒸汽通道5内需要灌注有低沸点液体2，治疗头外壳1上开有连通蒸汽通道5的注液口11，方便将液体2注入，注入后将注液口11及时密封。
散热层7的后端设有散热风扇8，从而提高散热层7的散热效率。
液体保持层4可以是海棉体、纤维等材料。
本实施例中，冷却系统与超声晶片3位于一个密闭空间内，因此液体保持层4直接接触超声晶片3进行吸热。
液体2要求无毒，对蒸汽通道5内的材料无明显腐蚀性，因此可以选择丙酮、乙醚、食醋、甲醇、乙醇、三氟三氯乙烷等比较比较常见得液体。
上述液体2可以单独使用，也可以根据情况混合使用。
液体2优先选择沸点为40~80℃的液体2，比如丙酮（56.53℃）、甲醇（64.7℃）、乙醇（78℃）、三氟三氯乙烷（45.7℃）等。这样既能保证液体2能够有效吸热，同时避免超声晶片3的温度过高还没使液体2蒸发的情况。
实施例2：
该实施例与实施例1的不同在于，液体保持层4、毛细层6和散热层7配合治疗头外壳1形成处于一个单独的密闭空间，但超声晶片3位于密闭空间外且与液体保持层4间接接触，此时超声晶片3表面涂覆有导热硅脂9，将导热硅脂9暴露表面紧贴密闭空间对应液体保持层4位置，这时候超声晶片3与液体保持层4之间相当于是通过导热硅脂间接接触，当超声晶片3产生热量时，导热硅脂9能够将该热量吸收传递到液体保持层4内的液体2中，并使其受热蒸发。
对于实施例1和实施例2来说，更为优选是，液体2在灌注入蒸汽通道5后需要加以抽真空密封，这样由于热管原理其热传导效率更高，从而加快超声晶片3散热。
为确保电气安全，对焊接在超声晶片3的连接导线（图中未示出）的焊接处或暴露端用绝缘材料将导电材料密封，绝缘材料可以是环氧树脂、胶橡胶等，以对连接导线的焊点进行有效隔离，防止焊接处或暴露端接触液体造成超声晶片3短路。
以实施例1为例，使用时治疗头可以朝向任意方位，通过注液口11向蒸汽通道5内注入符合要求的低沸点、无毒、无腐蚀液体2，直至液体2浸满液体保持层4，然后抽真空将液体密封在蒸汽通道5中，由于超声晶片3、液体保持层4、毛细层6以及散热层7均处于一个密封结构内，低沸点液体2只能循环于该密闭结构中，从而将超声晶片3的热量及时散出。
以上对本发明提供的一种冷却式超声波治疗头进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种冷却式超声波治疗头，包括治疗头外壳，治疗头外壳内的前部设有超声晶片，所述超声晶片的后部设有冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括从前往后依次设置的液体保持层、毛细层和散热层，所述液体保持层直接接触超声晶片或者通过导热硅脂间接接触超声晶片，所述散热层的周侧与治疗头外壳密封配合，所述液体保持层和毛细层的周侧与治疗头外壳之间形成密闭的蒸汽通道，蒸汽通道前端延伸至超声晶片，后端延伸至散热层，所述蒸汽通道内灌注有低沸点、无毒、无腐蚀性的液体，治疗头外壳上开有连通蒸汽通道的注液口。
2.根据权利要求1所述的冷却式超声波治疗头，其特征在于，所述液体选择沸点为40~80℃的液体。
3.根据权利要求2所述的冷却式超声波治疗头，其特征在于，所述液体为丙酮、乙醚、食醋、甲醇、乙醇、三氟三氯乙烷的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的冷却式超声波治疗头，其特征在于，所述液体保持层、毛细层、散热层和治疗头外壳形成密闭空间，所述超声晶片位于密闭空间外对应液体保持层位置，超声晶片与液体保持层之间涂覆有导热硅脂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的冷却式超声波治疗头，其特征在于，所述散热层的后端设有散热风扇。
6.根据权利要求5所述的冷却式超声波治疗头，其特征在于，所述液体再灌注入蒸汽通道内后加以抽真空密封。
7.根据权利要求6所述的冷却式超声波治疗头，其特征在于，所述超声晶片焊接有连接导线，焊接处涂有绝缘材料将连接导线上的导电材料隔离在其中。
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