CN110404493A - 用于高声压的反应装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高声压的反应装置和系统，用于高声压的反应装置包括超声换能器和反应腔，反应腔位于超声换能器的声压焦域，反应腔用于容纳物料，超声换能器发射的超声波能够穿透反应腔的腔室壁作用到反应腔内的物料。本发明中用于高声压的反应装置，通过反应腔内盛放物料，可以在极端的物理条件下，对高声压环境影响较小，可实现反应腔内小剂量物料的反应，且反应腔大小可控，空间密封，方便换取，可以取出反应后的反应腔的物料做进一步的检测，为高能量强声学条件能被有效利用提供基础条件。
Description
技术领域
本发明属于超声波技术领域，具体涉及一种用于高声压的反应装置和系统。
背景技术
由均质流体作用于一个物体上的压力称为静水压力，这是一种全方位的力，静水压力可均匀地向物体表面的各个部位施加压力。高静水压力的应用范围很广，在食品生产领域，高静水压力环境可以实现不通过加热的方式，激活微生物以及酶的催化作用，缩短食物的生产周期，进而提高产量。在声学领域，高静水压力可以通过增加气体在水中的含量来提高声空化阈值，抑制水中的声空化活动，不仅可以提高焦点处的声压，还可以在高强度聚焦超声治疗时，增大靶区组织的损伤体积，从而提高治疗效率。现有技术中，在高声压环境下，反应物需要在大型的谐振器的腔室中进行空化反应，谐振器的腔室内需要流质多，流质中包括反应物，体积不好控制，不方便换取，谐振器的腔室的规格和材料对超高声压的极端环境条件构成破坏，不能精确检测到焦域的位置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种用于高声压的反应装置和系统，解决了高声压环境下谐振器的腔室内流质多、体积不好控制的技术问题。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种用于高声压的反应装置，包括超声换能器和反应腔，反应腔位于超声换能器的声压焦域，反应腔用于容纳物料，超声换能器发射的超声波能够穿透反应腔的腔室壁作用到反应腔内的物料。物料状态为气、液、固状态中的一种或几种的混合，物料在反应腔内发生反应。用于高声压的反应装置的高声压为大于106Pa。
根据谐振腔谐振原理，把反应腔的规格尺寸在仿真软件上建模，模拟高声压环境下对超声换能器的声压焦域声压的影响，得到最佳反应腔尺寸规格。
优选的是，超声换能器包括发射超声波的发射机构，发射机构的发射面围成球形的谐振腔，谐振腔设置有谐振腔开口，反应腔通过谐振腔开口进出谐振腔。
优选的是，超声波换能器还包括盖门，设置于谐振腔开口上，盖门用于开闭谐振腔开口。
优选的是，所述的用于高声压的反应装置还包括运动机构，用于夹持反应腔移动到或离开超声换能器的声压焦域。
优选的是，运动机构包括冷源，反应腔上设置有反应腔入口和反应腔出口，冷源具有冷源出口和冷源入口，冷源出口与反应腔入口连接，冷源入口与反应腔出口连接，冷源用于对由冷源入口进入到冷源内的物料进行制冷，经过制冷的物料由冷源出口排出，再由反应腔入口流入到反应腔内，然后由反应腔出口排出，再由冷源入口循环回到冷源内部进行制冷降温。
优选的是，所述的用于高声压的反应装置还包括设置于反应腔内部用于检测声压的声压检测器。声压检测器可以实际的测量反应腔对声场环境的影响。
优选的是，声压检测器还用于检测反应腔的位置。通过声压检测器可以将反应腔准确定位到超声换能器的声压焦域，使得反应腔内受到的超声波更强。
优选的是，反应腔的形状为球形、立方体、毛细管中的一种。毛细管反应腔利用它的毛细现象吸引其内的物料，毛细现象是指液体在细管状物体内侧，由于内聚力与附着力的差异，克服地心引力而上升或下降的现象。
优选的是，反应腔的体积为0.1～30ml。
优选的是，反应腔上设置封装孔，封装孔用于将物料封装于反应腔内。
优选的是，反应腔的基材为聚四氟乙烯，反应腔的基材对超声波的传播影响较小。
本发明还提供一种高声压反应系统，包括用于产生高声压的高声压腔，高声压腔内设置有上述的用于高声压的反应装置。
本发明中用于高声压的反应装置，通过反应腔内盛放物料，可以在极端的物理条件下，对高声压环境影响较小，可实现反应腔内小剂量物料的反应，且反应腔大小可控，空间密封，方便换取，可以取出反应后的反应腔的物料做进一步的检测，为高能量强声学条件能被有效利用提供基础条件。
附图说明
图1是本发明实施例2中的用于高声压的反应装置的剖面图；
图2是本发明实施例5中的用于高声压的反应装置的剖面图；
图3是本发明实施例6中的用于高声压的反应装置的剖面图。
图中：1-超声换能器；2-反应腔；3-发射面；4-谐振腔；5-谐振腔开口；6-运动机构。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供一种用于高声压的反应装置，包括超声换能器和反应腔，反应腔位于超声换能器的声压焦域，反应腔用于容纳物料，超声换能器发射的超声波能够穿透反应腔的腔室壁作用到反应腔内的物料。物料状态为气、液、固状态中的一种或几种的混合，物料在反应腔内发生反应。
本实施例中用于高声压的反应装置，通过反应腔内盛放物料，可以在极端的物理条件下，对高声压环境影响较小，可实现反应腔内小剂量物料的反应，且反应腔大小可控，空间密封，方便换取，可以取出反应后的反应腔的物料做进一步的检测，为高能量强声学条件能被有效利用提供基础条件。
实施例2
如图1所示，本实施例提供一种用于高声压的反应装置，包括超声换能器1和反应腔2，反应腔2位于超声换能器1的声压焦域，反应腔2用于容纳物料，超声换能器1发射的超声波能够穿透反应腔2的腔室壁作用到反应腔2内的物料。物料状态为气、液、固状态中的一种或几种的混合，物料在反应腔内发生反应。用于高声压的反应装置的高声压为大于106Pa。
根据谐振腔4谐振原理，把反应腔2的规格尺寸在COMSOL仿真软件上建模，模拟高声压环境下对超声换能器1的声压焦域声压的影响，得到最佳反应腔2尺寸规格。
需要说明的是，本实施例中的超声换能器1包括发射超声波的发射机构，发射机构的发射面3围成球形的谐振腔4，谐振腔4设置有谐振腔开口5，反应腔2通过谐振腔开口5进出谐振腔4。
优选的是，超声波换能器还包括盖门，设置于谐振腔开口5上，盖门用于开闭谐振腔开口5。
需要说明的是，本实施例中的高声压的反应装置还包括运动机构6，用于夹持反应腔2移动到或离开超声换能器1的声压焦域。具体的，本实施例的运动机构6为运动夹具，通过运动夹具把装有物料的反应腔2移动到球形超声换能器1的声压焦域中心，反应腔2在自身微量变形下达到内外压力平衡，反应结束后，通过运动夹具将反应腔2从球形换能器中取出。
需要说明的是，本实施例中的运动机构6包括冷源，反应腔2上设置有反应腔入口和反应腔出口，冷源具有冷源出口和冷源入口，冷源出口与反应腔入口连接，冷源入口与反应腔出口连接，冷源用于对由冷源入口进入到冷源内的物料进行制冷，经过制冷的物料由冷源出口排出，再由反应腔入口流入到反应腔2内，然后由反应腔出口排出，再由冷源入口循环回到冷源内部进行制冷降温。
需要说明的是，本实施例中的用于高声压的反应装置还包括设置于反应腔2内部用于检测声压的声压检测器。声压检测器可以实际的测量反应腔2对声场环境的影响。具体的，声压检测器为用于进行声压检测的光线。
需要说明的是，本实施例中的声压检测器还用于检测反应腔2的位置。通过声压检测器可以将反应腔2准确定位到超声换能器1的声压焦域，使得反应腔2内受到的超声波更强。
需要说明的是，本实施例中的反应腔2的形状为球形。球形反应腔2可以接收到最大强度的超声波的作用。
优选的是，反应腔2的体积为5ml。
需要说明的是，本实施例中的反应腔2上设置封装孔，封装孔用于将物料封装于反应腔2内。
需要说明的是，本实施例中的反应腔2的基材为聚四氟乙烯，反应腔2的基材对超声波的传播影响较小。
本实施例中用于高声压的反应装置，通过反应腔2内盛放物料，可以在极端的物理条件下，对高声压环境影响较小，可实现反应腔2内小剂量物料的反应，且反应腔2大小可控，空间密封，方便换取，可以取出反应后的反应腔2的物料做进一步的检测，为高能量强声学条件能被有效利用提供基础条件。
实施例3
本实施例提供一种用于高声压的反应装置，与实施例2的区别为：本实施例中的反应腔的体积为15ml，
实施例4
本实施例提供一种用于高声压的反应装置，与实施例2的区别为：本实施例中的反应腔的体积为30ml，
实施例5
如图2所示，本实施例提供一种用于高声压的反应装置，与实施例2的区别为：本实施例中的反应腔的形状为立方体。
实施例6
如图3所示，本实施例提供一种用于高声压的反应装置，与实施例2的区别为：本实施例中的反应腔的形状为毛细管，毛细管反应腔的体积为0.1ml。具体的，本实施例中的声压检测器与毛细管反应腔熔接在一起。
实施例7
本实施例提供一种高声压反应系统，包括用于产生高声压的高声压腔，高声压腔内设置有上述实施例1～6中的用于高声压的反应装置。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种用于高声压的反应装置，其特征在于，包括超声换能器和反应腔，反应腔位于超声换能器的声压焦域，反应腔用于容纳物料，超声换能器发射的超声波能够穿透反应腔的腔室壁作用到反应腔内的物料。
2.根据权利要求1所述的用于高声压的反应装置，其特征在于，超声换能器包括发射超声波的发射机构，发射机构的发射面围成球形的谐振腔，谐振腔设置有谐振腔开口，反应腔通过谐振腔开口进出谐振腔。
3.根据权利要求2所述的用于高声压的反应装置，其特征在于，超声波换能器还包括盖门，设置于谐振腔开口上，盖门用于开闭谐振腔开口。
4.根据权利要求1所述的用于高声压的反应装置，其特征在于，还包括运动机构，用于夹持反应腔移动到或离开超声换能器的声压焦域。
5.根据权利要求4所述的用于高声压的反应装置，其特征在于，运动机构包括冷源，反应腔上设置有反应腔入口和反应腔出口，冷源具有冷源出口和冷源入口，冷源出口与反应腔入口连接，冷源入口与反应腔出口连接，冷源用于对由冷源入口进入到冷源内的物料进行制冷，经过制冷的物料由冷源出口排出，再由反应腔入口流入到反应腔内，然后由反应腔出口排出，再由冷源入口循环回到冷源内部进行制冷降温。
6.根据权利要求1所述的用于高声压的反应装置，其特征在于，还包括设置于反应腔内部用于检测声压的声压检测器。
7.根据权利要求6所述的用于高声压的反应装置，其特征在于，所述声压检测器还用于检测反应腔的位置。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的用于高声压的反应装置，其特征在于，反应腔的形状为球形、立方体、毛细管中的一种。
9.根据权利要求1～7任意一项所述的用于高声压的反应装置，其特征在于，反应腔的体积为0.1～30ml。
10.根据权利要求1～7任意一项所述的用于高声压的反应装置，其特征在于，反应腔上设置封装孔，封装孔用于将物料封装于反应腔内。
11.一种高声压反应系统，包括用于产生高声压的高声压腔，高声压腔内设置有权利要求1～10任意一项所述的用于高声压的反应装置。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No. 359, jingdongfang Avenue, Beibei District, Chongqing 400714 Applicant after: Chongqing Haifu Medical Technology Co.,Ltd. Address before: 401121 No. 1 Pine Road, man Town, Chongqing, Yubei District Applicant before: Chongqing Haifu Medical Technology Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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