CN116672156B - 一种长时间精准控温的柔性头带 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长时间精准控温的柔性头带，属于医疗健康技术领域。包括柔性PCB基板，柔性PCB基板两端均与魔术贴连接，柔性PCB基板外表面设置有P,N半导体，P,N半导体中央处设置有温度传感器，P,N半导体的一侧设置有控制电路，控制电路下方的一侧通过第二导线与电池连接，控制电路上方的一侧通过第一导线与微型水泵的一端连接，微型水泵通过第二塑胶软管和第三塑胶软管与第二高导热柔性水套和第一高导热柔性水套的一端连接，第二高导热柔性水套和第一高导热柔性水套的另一端通过第一塑胶软管连接。本发明采用新颖的“三明治”结构，焊接更加牢固，可靠性高，制冷效率高，安全卫生。并且减小了头带整体的体积，节约了能源，整体的头带也更加的美观。

Description

一种长时间精准控温的柔性头带

技术领域

本发明涉及医疗健康技术领域，尤其是涉及一种长时间精准控温的柔性头带。

背景技术

发烧是我们生活中常见的症状，许多疾病都会引起发烧，包括病毒细菌和真菌感染，激素失调等等，如果不及时进行降温的话会对我们的身体健康带来无发预估的伤害。目前常用于降温的药物有布洛芬、阿司匹林等，但是遇到药物供应紧张或者体温不超过38.5℃时，物理降温的方式往往是最佳候选。

据统计，目前常温的物理降温方式有使用冰袋、湿毛巾等冷敷额头或者使用退热贴、酒精搽拭等，但是此类降温方式都不能实现长时间的降温，需要不停地更换湿毛巾、退热贴等，并且不能对额头温度进行精准的控制，易造成冻伤等，使用效果不佳。或者使用医用冰帽和大型医用降温设备等进行降温，但是此类降温方式的使用成本较高、便携性差、而且需要专门的医护人员指导使用。上述方式也只有降温的效果，在寒冷的天气下为了提升我们头部的舒适度我们还需要对头部进行加热。

发明内容

本发明的目的是提供一种长时间精准控温的柔性头带，解决了不能精准控温和使用效果不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种长时间精准控温的柔性头带，包括柔性PCB基板，所述柔性PCB基板两端均与魔术贴连接，所述柔性PCB基板外表面设置有P,N半导体，所述P,N半导体中央处设置有温度传感器，所述P,N半导体的一侧设置有控制电路，所述控制电路下方的一侧通过第二导线与电池连接，所述控制电路上方的一侧通过第一导线与微型水泵的一端连接，所述微型水泵通过第二塑胶软管和第三塑胶软管与第二高导热柔性水套和第一高导热柔性水套的一端连接，所述第二高导热柔性水套和所述第一高导热柔性水套的另一端通过第一塑胶软管连接。

优选的，所述柔性PCB基板与所述P,N半导体通过第一锡膏层连接，所述P,N半导体的上方通过第二锡膏层与铜箔连接。

优选的，所述柔性PCB基板包括第一PI层、第一焊盘层、第二PI层和第二焊盘层，所述第一PI层与所述第一焊盘层连接，所述第一焊盘层与所述第二PI层连接，所述第二PI层与所述第二焊盘层连接。

优选的，所述第一焊盘层、所述第二PI层和所述第二焊盘层上均开设有通孔。

优选的，所述魔术贴上开设有第一孔和第二孔，所述第一孔与第一导线连接，所述第二孔与第二导线连接。

优选的，所述微型水泵包括泵壳、泵叶和微型电机，所述泵叶采用过盈方式与所述微型电机连接，所述泵壳与微型电机之间采用密封胶连接。泵叶与微型电机采用过盈方式结合。然后将连接好的上述两个部件塞入泵壳中，其与泵壳之间的间隙用密封胶填充。

优选的，所述泵壳的顶端设置有第二接口，所述泵壳的一侧设置有第一接口。

优选的，所述第一高导热柔性水套内侧和外侧的材质均为硅橡胶掺混液态金属、碳纳米管或铜粉混合材质，所述第二高导热柔性水套的外侧材质为硅橡胶掺混液态金属、碳纳米管或铜粉混合材质。

优选的，所述第二高导热柔性水套的内侧材质为纯PDMS或纯硅橡胶材质。该材质热导率较低，减少热量向头部传递，并且第二高导热柔性水套具有翅片结构增大换热面积。

优选的，所述第二高导热柔性水套的面积大于所述第一高导热柔性水套的面积。第二高导热柔性水套比较大以增大换热面积，第一高导热柔性水套尺寸和热电粒子总面积匹配。

因此，本发明采用上述结构的一种长时间精准控温的柔性头带，具备以下有益效果：

(1)本发明将P,N半导体与控制电路通过贴片机安装在柔性PCB基板上，克服了以往商用半导体制冷片柔韧性差的缺点，使头带整体体积更小。柔性PCB上与P,N半导体接触的部分采用新颖的“三明治”结构，比起传统的PCB结构，该结构使焊接更加牢固，并且使制冷(热)量更有效的传导，使额头温度分布更加均匀，半导体制冷无制冷污染剂，可靠性高，制冷效率高，安全卫生。

(2)本发明采用高导热的柔性水套与微泵和塑胶软管结合的方式进行散热，微泵使制冷剂在回路中循环流动，热量在热端通过第一高导热水套被制冷剂带走并进行简单的换热，制冷剂进而流经第二高导热水套与外界进行高效的换热(因为其具有翅片结构，增大了与空气的换热面积)从而达到持续控温的目的，这种方式相比起传统的风冷散热方式没有风扇等复杂配件的存在，从而减小了头带整体的体积，节约了能源，整体的头带也更加的美观。

(3)本发明的控制电路具有降压模块，从而只需要一块电池就能满足该控制电路不同模块的供电需求，该控制电路中的蓝牙模块能与手机建立实时通讯，将人体头部温度变化发送至手机，数模转换模块与热电制冷控制器模块给定P,N半导体特定的电流以实现精准的温度控制，使用者可以通过手机设定温度及控制微泵的转速。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的爆炸结构示意图；

图2为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的柔性PCB基板剖视结构示意图；

图3为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的微型水泵爆炸结构示意图；

图4为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的P,N半导体连接方式结构示意图；

图5为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的结构示意图；

图6为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的第一高导热散热水套与P,N半导体结构示意图；

图7为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的第一高导热散热水套内部流道剖视结构示意图；

图8为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的第一高导热散热水套与P,N半导体剖视结构示意图；

图9为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的第二高导热散热水套结构示意图；

图10为本发明一种长时间精准控温的柔性头带的第二高导热散热水套剖视结构示意图；

附图标记

1、P,N半导体；2、温度传感器；3、控制电路；4、电池；5、柔性PCB基板；5a、第一PI层；5b、第一焊盘层；5c、第二PI层；5d、第二焊盘层；5e、通孔；6、魔术贴；7、第二高导热柔性水套；8、微型水泵；8a、第一接口；8b、第二接口；8c、泵叶；8d、微型电机；8e、泵壳；9、第一塑胶软管；10、第二塑胶软管；11、第三塑胶软管；12、第一导线；13、第二导线；14、第一高导热柔性水套；15、第二锡膏层；16、铜箔；17、第一锡膏层；18、第二孔；19、第一孔。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例

如图1-10所示，本发明提供了一种长时间精准控温的柔性头带，包括柔性PCB基板5，柔性PCB基板5两端均与魔术贴6连接，柔性PCB基板5外表面设置有P,N半导体1，P,N半导体1中央处设置有温度传感器2，P,N半导体1的一侧设置有控制电路3，控制电路3下方的一侧通过第二导线13与电池4连接，控制电路3上方的一侧通过第一导线12与微型水泵8的一端连接，微型水泵8通过第二塑胶软管10和第三塑胶软管11与第二高导热柔性水套7和第一高导热柔性水套14的一端连接，第二高导热柔性水套7和第一高导热柔性水套14的另一端通过第一塑胶软管9连接。柔性PCB基板5与P,N半导体1通过第一锡膏层17连接，P,N半导体1的上方通过第二锡膏层15与铜箔16连接。柔性PCB基板5包括第一PI层5a、第一焊盘层5b、第二PI层5c和第二焊盘层5d，第一PI层5a与第一焊盘层5b连接，第一焊盘5b层与第二PI层5c连接，第二PI层5c与第二焊盘层5d连接。第一焊盘层5b、第二PI层5c和第二焊盘层5d上均开设有通孔。魔术贴6上开设有第一孔19和第二孔18，第一孔19与第一导线12连接，第二孔18与第二导线13连接。微型水泵8包括泵壳8e、泵叶8c和微型电机8d，泵叶8c采用过盈方式与微型电机8d连接，泵壳8e与微型电机8d之间采用密封胶连接。泵壳8e的顶端设置有第二接口8b，泵壳8e的一侧设置有第一接口8a。第一高导热柔性水套14的内侧和外侧均为硅橡胶掺混液态金属、碳纳米管和铜粉混合材质，第二高导热柔性水套7的外侧材质为硅橡胶掺混液态金属、碳纳米管和铜粉混合材质。第二高导热柔性水套7的内侧材质为纯PDMS或硅橡胶混合材质。该材质热导率较低，减少热量向头部传递，并且第二高导热柔性水套具有翅片结构增大换热面积。第二高导热柔性水套7的面积大于第一高导热柔性水套14的面积。P,N半导体1与控制电路3通过贴片机安装在柔性PCB基板5上，克服了以往商用半导体制冷片柔韧性差的缺点，使头带整体体积更小，并且能与人体头部紧密贴合。柔性PCB基板5上与P,N半导体1接触的部分采用新颖的“三明治”结构，比起传统的PCB结构，该结构使焊接更加牢固，并且使制冷(热)量更有效的传导，使额头温度分布更加均匀。控制电路具有降压模块，从而只需要一块电池就能满足该控制电路不同模块的供电需求，该控制电路中的蓝牙模块能与手机建立实时通讯，将人体头部温度变化发送至手机，数模转换模块与热电制冷控制器模块给定P,N半导体特定的电流以实现精准的温度控制，并且使用者可以通过手机设定温度及控制微泵的转速。

工作原理：使用之前在回路中添加制冷剂(酒精，水等)，佩戴时使温度传感器2对准额头的中部，然后由于柔性PCB基板5和魔术贴6的存在该头带会与使用者头部紧密贴合，打开手机APP与头带蓝牙连接后，APP界面上会实时曲线记录此时头部的温度，并且会显示设置温度和控制微泵转速的开关按钮，当进行加热或短暂的制冷时可以不开启微泵开关以节省电量，当需要长时间制冷时需开启微泵开关以带动制冷剂在回路中循环流动，热量在P,N半导体1热端通过第一高导热水套14被制冷剂带走并进行简单的换热，制冷剂进而流经第二高导热水套7与外界进行高效的换热从而达到持续控温的目的，这种方式相比起传统的风冷散热方式没有风扇等复杂配件的存在，从而减小了头带整体的体积，节约了能源，整体的头带也更加的美观。

因此，本发明采用上述的一种长时间精准控温的柔性头带，采用新颖的“三明治”结构，焊接更加牢固，并且使制冷(热)量更有效的传导，使额头温度分布更加均匀，半导体制冷无制冷污染剂，可靠性高，制冷效率高，安全卫生。并且减小了头带整体的体积，节约了能源，整体的头带也更加的美观。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种长时间精准控温的柔性头带，其特征在于：包括柔性PCB基板，所述柔性PCB基板两端均与魔术贴连接，所述柔性PCB基板外表面设置有P,N半导体，所述P,N半导体中央处设置有温度传感器，所述P,N半导体的一侧设置有控制电路，所述控制电路下方的一侧通过第二导线与电池连接，所述控制电路上方的一侧通过第一导线与微型水泵的一端连接，所述微型水泵通过第二塑胶软管和第三塑胶软管与第二高导热柔性水套和第一高导热柔性水套的一端连接，所述第二高导热柔性水套和所述第一高导热柔性水套的另一端通过第一塑胶软管连接；

所述微型水泵包括泵壳、泵叶和微型电机，所述泵叶采用过盈方式与所述微型电机连接，所述泵壳与微型电机之间采用密封胶连接；

所述泵壳的顶端设置有第二接口，所述泵壳的一侧设置有第一接口；

所述第一高导热柔性水套内侧和外侧的材质均为硅橡胶掺混液态金属、碳纳米管或铜粉混合材质，所述第二高导热柔性水套的外侧材质为硅橡胶掺混液态金属、碳纳米管或铜粉混合材质；所述第二高导热柔性水套的内侧材质为纯PDMS或纯硅橡胶材质；

所述柔性PCB基板与所述P,N半导体通过第一锡膏层连接，所述P,N半导体的上方通过第二锡膏层与铜箔连接；

所述柔性PCB基板包括第一PI层、第一焊盘层、第二PI层和第二焊盘层，所述第一PI层与所述第一焊盘层连接，所述第一焊盘层与所述第二PI层连接，所述第二PI层与所述第二焊盘层连接；

所述第一焊盘层、所述第二PI层和所述第二焊盘层上均开设有通孔；

控制电路具有降压模块，能够满足控制电路不同模块的供电需求；

控制电路中的蓝牙模块与手机建立实时通讯，将人体头部温度变化发送至手机，数模转换模块与热电制冷控制器模块给定P,N半导体特定的电流以实现精准的温度控制。

2.根据权利要求1所述的一种长时间精准控温的柔性头带，其特征在于：所述魔术贴上开设有第一孔和第二孔，所述第一孔与第一导线连接，所述第二孔与第二导线连接。

3.根据权利要求2所述的一种长时间精准控温的柔性头带，其特征在于：

所述第二高导热柔性水套的面积大于所述第一高导热柔性水套的面积。