CN110584877B - 一种无源恒温系统及其恒温准备装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无源恒温系统及其恒温准备装置，系统包括眼罩袋、恒温内芯与恒温准备装置；眼罩袋具有用于放置所述恒温内芯的眼罩袋本体，眼罩袋本体的两侧连接到头带的两端；恒温内芯能够可拆卸地装配到眼罩袋中，恒温内芯是由包覆层和设置在包覆层内的第一常温相变材料构成；恒温准备装置包括导热壳，导热壳的顶面凹陷形成有用于放置所述恒温内芯的槽，导热壳内填充有第二常温相变材料；当外部环境温度改变时，第一常温相变材料先于所述第二常温相变材料发生相变。本发明为无源系统，没有爆燃或漏电的危险，在使用时操作简易，具有准确定温、长时间恒温的特点。恒温内芯的调温预备工作可以在家庭条件下完成。调温预备流程允许较大的操作误差。

Description

一种无源恒温系统及其恒温准备装置

技术领域

本发明涉及眼科医疗器械技术领域，具体涉及一种无源恒温系统及其恒温准备装置。

背景技术

在医疗领域，一个尤为典型的场景是使用恒温冷敷/热敷缓解近视风险。临床经验证实，冷敷和热敷均对控制视疲劳，特别是预防青少年近视有显著效力。使用高温热敷，可以加速血液循环，有利于长时间看书、学习间恢复睫状肌、眼周肌肉耐力；使用低温冷敷，可以放松睫状肌和眼周肌肉，辅助高强度用眼后快速放松。

冷敷和热敷的温度对效果影响显著：过低温(如冰袋)会造成冻伤，过高温(如烫毛巾)会造成烫伤，中等温度没有显著效果。由于眼睛极为敏感、脆弱，其耐受高低温能力远弱于其他组织。通常，冷敷采用4度左右，热敷采用40度左右。同时，冷敷和热敷需保持5~15分钟时间。由于环境温度和体表温度通常远高于4度、远低于40度，不使用主动温度控制，热敷或冷敷条件会被迅速打破，达不到预期效果。

另外也有许多应用场景要求温度精确的低温或高温恒温装置。一般的双向恒温系统，如201310608475.4 或201380055217.6，采用有源的主动冷/热源结合负反馈机制形成控温，效果好、精度高，但必须配套笨重的电源、主动冷热源(通常基于压缩机)和热传导系统，对于需要小型化、便携化应用非常困难，例如：小批量生物制剂的运输、进行低温或高温治疗(冷敷与热敷)。而现有的无源系统，如201120377407.8，主要效果是在保温区外形成显著高于环境温度的高温区，延缓温度变化速度，但对温度的控制依赖使用前准确预热到预定温度且倒入准确温度的热水。如果缺乏精确加热设备，很可能在预热阶段过热或未充分加热促成全面相变；如果需保温低于0度，加入冰块为固体，与内壁接触面积小，因而预备降温时间很长且仍有定温不精确的缺陷。又如201510638008.5，其发热源为内部化学反应，相变材料仅实现缓冲作用。根据其原理，其内置的发热体产热速率和总量为固定值，产生的恒温只能限制上限，而不能限制下限，达不到精确控温的目的。例如选用相变温度40度材料，需调整发热体发热速率和时间保证在常温下正常工作。如果环境温度低至0度，发热不足以抵消热量流失的速度，可能达不到预定温度；也有可能环境温度高于40度(此时体表排汗蒸发降温而低于环境温度，仍需要热敷以提高局部温度)，发热过量造成烫伤。另一方面，由于缺乏大量吸热的化学反应，这一设计难以提供低温源。

因此有人提出通过电加热的方式来实现温度控制，现有的方法通常采用加入温度反馈的电加热系统，但也其存在多方面问题：

1、使用主动加热，不仅需要外接电源，较为不便，而且存在漏电风险。这对于好动的青少年尤为危险；

2、主动加热仅能提供加热热敷，不能制冷冷敷；

3、使用压缩机等双向热源体积庞大笨重；

4、被动保温手段难以确保使用前快速、准确达到预定温度且长时间恒定。对于低温源尤其困难。

上述问题，有待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种无源的、实现使用简易的、准确定温并且能够长时间恒温的无源恒温系统及其恒温准备装置。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是（一）：一种无源恒温系统，包括眼罩袋、恒温内芯与恒温准备装置；

所述眼罩袋具有用于放置所述恒温内芯的眼罩袋本体，所述眼罩袋本体的两侧连接到头带的两端；

所述恒温内芯能够可拆卸地装配到眼罩袋中，所述恒温内芯是由包覆层和设置在包覆层内的第一常温相变材料构成；

所述恒温准备装置包括导热壳，所述导热壳的顶面凹陷形成有用于放置所述恒温内芯的槽，所述导热壳内填充有第二常温相变材料；

当外部环境温度改变时，所述第一常温相变材料先于所述第二常温相变材料发生相变。

进一步的，所述恒温内芯的包覆层上设置有温致变色标签。

进一步的，所述恒温内芯为恒低温内芯，所述第一常温相变材料的熔点高于所述第二常温相变材料的熔点。

进一步的，所述恒温内芯为恒高温内芯，所述第一常温相变材料的熔点低于所述第二常温相变材料的熔点。

进一步的，所述导热壳的内壁凸起形成有多道导热鳍片，所述多道导热鳍片插置到所述第二常温相变材料中。

进一步的，所述恒温准备装置还包括保温壳，所述保温壳包裹在所述导热壳外部，所述保温壳的顶部具有与所述槽位置相对的开口。

进一步的，所述开口上设置能够翻转打开的可导热的透明翻盖，当所述透明翻盖放下时封闭所述开口。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是（二）：一种恒温准备装置，包括导热壳，所述导热壳的顶面凹陷形成有用于放置恒温内芯的槽，所述导热壳内填充有第二常温相变材料。

进一步的，所述导热壳的内壁凸起形成有多道导热鳍片，所述多道导热鳍片插置到所述第二常温相变材料中。

进一步的，还包括保温壳，所述保温壳包裹在所述导热壳外部，所述保温壳的顶部具有与所述槽位置相对的开口。

本发明的有益效果是：

本发明为无源系统，没有爆燃或漏电的危险，在使用时操作简易，具有准确定温、长时间恒温的特点。根据恒温材料材质，恒温内芯在用户使用时有准确的固定恒温温度，不需要用户调整，也不需要后期校正。恒温内芯的调温预备工作可以在家庭条件下完成。调温预备流程允许较大的操作误差。恒温内芯使用前后不需要人工测量温度，只需要观察温度指示区的颜色，就可知晓眼罩是否处于合适的恒温温度。

附图说明

下面结合附图对本发明的无源恒温系统作进一步说明。

图1是本发明中无源恒温系统的整体结构示意图；

图2是本发明中眼罩袋的结构剖示图；

图3是本发明中恒温准备装置的结构示意图；

图4是本发明中导温壳的结构示意图；

图5是本发明中第二常温相变材料的结构示意图；

图6是本发明中恒温准备装置的结构剖示图。

具体实施方式

实施例

本实施例涉及一种针对4度恒温冷敷时的无源恒温系统，如图1所示，系统包括眼罩袋1、恒温内芯2与恒温准备装置3。

如图2所示，眼罩袋1具有用于放置恒温内芯2的眼罩袋本体101，眼罩袋本体101的两侧连接到头带102的两端，头带102采用弹性松紧带制成。眼罩袋本体101内部形成用于放置恒温内芯2的空腔103，眼罩袋本体101还具有拉链，拉链用于封闭前述空腔103。眼罩袋本体101用于朝向人脸一侧，采用亲肤织物材料制成，如亲肤棉。眼罩袋本体101的外侧采用保温材料制成，包括但不限于夹棉絮布、发泡保温棉或发泡保温橡胶等。

恒温内芯2能够可拆卸地装配到眼罩袋1中，恒温内芯2是由包覆层和设置在包覆层内的第一常温相变材料构成。包覆层可以采用无纺布、柔性塑料膜等。为了便于观察温度，可以在恒温内芯2的包覆层上设置有温致变色标签（图中未示出），当温度变化到预设温度时显示特定的颜色。

如图3-图6所示，恒温准备装置3包括导热壳301，导热壳301的顶面凹陷形成有用于放置恒温内芯2的槽302，导热壳301内填充有第二常温相变材料304。导热壳301可以采用铝、铝合金等导热系数较高并且具有较强刚度的材料制成。可以作为优选的是：导热壳301的内壁凸起形成有多道导热鳍片305，多道导热鳍片305插置到第二常温相变材料304中。

为了提高温度的改变效率，恒温准备装置3还可以包括保温壳303，保温壳303包裹在导热壳301外部，保温壳303的顶部具有与槽302位置相对的开口。设置带开口的保温壳303的意义在于使得外部高温或低温从外向内的传导时必然先经过放置在槽302中的恒温内芯2，保证恒温内芯2的温度变化程度不低于导热壳301及第二常温相变材料304，且提高加温或降温效率。为了进一步防止外部污染且便于观察，还可以在开口上设置能够翻转打开的可导热的透明翻盖（图中未示出），当透明翻盖放下时封闭开口。

当外部环境温度改变时，第一常温相变材料先于第二常温相变材料304发生相变。第一常温相变材料的熔点与目标温度趋于接近，其沸点不低于105度。

本系统针对4度恒温冷敷，则该恒温内芯2为恒低温内芯，第一常温相变材料的熔点高于第二常温相变材料304的熔点2-5摄氏度。第一、第二常温相变材料304可选用材料包括： 1-十三炔（熔点1度）、十二烷基苯（熔点3度）、1-十六烯（熔点4度）、正十四烷（熔点6度）、1-4-十二烷基苯（熔点8度）、聚乙二醇-375（熔点0度）或聚乙二醇-400（熔点4度）。在本实施例中，为实现4度恒低温源，恒低温内芯的第一常温相变材料选用聚乙二醇-400（熔点4度），恒温准备装置3中采用的第二常温相变材料304选用聚乙二醇-375（熔点0度）。

本系统在冷敷使用前需要进行预备，即先将恒低温内芯放置在恒温准备装置3的槽302中，然后将恒温准备装置3放置到冰箱等降温设备内以直接对第一常温相变材料、间接对第二常温相变材料304降温。当恒低温内芯的温度从室温降低到其熔点4摄氏度时，将从液相逐渐变为固相，在完全变成固态之前其温度暂时处于4摄氏度，满足冷敷需要。因恒低温内芯的尺寸不会太大，放热能力有限，所以其温度停留在4摄氏度的时间并不会太长，若使用者并未及时地将恒低温内芯取出使用，在第一常温相变材料完全固态之后，其温度将进一步下降。因第二常温相变材料304通过第一常温相变材料与外部低温环境间接接触，其温度必不低于第一常温相变材料；又因其熔点低于第一常温相变材料（在本实施例中为0摄氏度），所以在此时第二常温相变材料304仍处于液相，仍持续对外放热并通过导热壳301将热量传导到恒低温内芯，阻止恒低温内芯的温度变低到0摄氏度之下。因为恒温准备装置3中第二常温相变材料304不受体积限制，可以做的较大，因此维持在0摄氏度的时间较大，使对用者在时间把握方面的要求较松。因此即使使用者短时间内忘记取出，在短时间内恒低温内芯温度不至于变得过低（温度降至0度以下）影响使用。

实施例二

本实施例涉及的是针对40度恒温热敷的的无源恒温系统，是在实施例一基础上对第一常温相变材料和第二常温相变材料304进行的替换。

与实施例一中相反，该恒温内芯2为恒高温内芯，第一常温相变材料的熔点低于第二常温相变材料304的熔点2-5摄氏度。

在本实施例中，恒高温内芯的第一常温相变材料选用聚乙二醇-1000（熔点38度），恒温准备装置3中采用的第二常温相变材料304选用聚乙二醇-1250（熔点42度），当然可以同实施例一类似，可选择其它满足要求的常温相变材料。

本系统在热敷使用前同样需要进行预备，此时则需要用到烤箱或热水袋等加热物品，原理与上述的相反，不再赘述。同样可以避免使用者短时间内忘记取出，在短时间内恒高温内芯温度不至变得过高（温度高于42度以上）影响使用。

本发明的不局限于上述实施例，本发明的上述各个实施例的技术方案彼此可以交叉组合形成新的技术方案，另外凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种无源恒温系统，其特征在于：包括眼罩袋、恒温内芯与恒温准备装置；所述眼罩袋具有用于放置所述恒温内芯的眼罩袋本体和头带，所述眼罩袋本体的两侧连接到头带的两端；

所述恒温内芯能够可拆卸地装配到眼罩袋中，所述恒温内芯是由包覆层和设置在包覆层内的第一常温相变材料构成；

所述恒温准备装置包括导热壳，所述导热壳的顶面凹陷形成有用于放置所述恒温内芯的槽，所述导热壳内填充有第二常温相变材料；

当外部环境温度改变时，所述第一常温相变材料先于所述第二常温相变材料发生相变；第一常温相变材料的熔点与目标温度趋于接近，其沸点不低于105度；当所述恒温内芯为恒低温内芯时，所述第一常温相变材料的熔点高于所述第二常温相变材料的熔点2-5摄氏度；

当所述恒温内芯为恒高温内芯时，所述第一常温相变材料的熔点低于所述第二常温相变材料的熔点2-5摄氏度。

2.根据权利要求1所述无源恒温系统，其特征在于：所述恒温内芯的包覆层上设置有温致变色标签。

3.根据权利要求1所述无源恒温系统，其特征在于：所述导热壳的内壁凸起形成有多道导热鳍片，所述多道导热鳍片插置到所述第二常温相变材料中。

4.根据权利要求1所述无源恒温系统，其特征在于：所述恒温准备装置还包括保温壳，所述保温壳包裹在所述导热壳外部，所述保温壳的顶部具有与所述槽位置相对的开口。

5.根据权利要求4所述无源恒温系统，其特征在于：所述开口上设置能够翻转打开的可导热的透明翻盖，当所述透明翻盖放下时封闭所述开口。