CN219259991U - 一种超声换能器负载冷却装置及超声实验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声换能器负载冷却装置，包括槽体和循环冷却系统。所述槽体用于盛装液体以形成超声波传递的液体环境。所述循环冷却系统，包括换热装置、水冷装置以及控制装置，所述换热装置安装在所述槽体内，与所述槽体中盛装的所述液体进行热交换，所述水冷装置与所述换热装置通过管道连接，所述管道用于在所述水冷装置与所述换热装置间双向或单向输送冷却水，所述控制装置分别与所述换热装置以及所述水冷装置电连接，所述控制装置被配置为获取所述换热装置的反馈信息，并根据所述反馈信息控制所述循环冷却系统的工作状态。本实用新型解决现有技术中超声实验设备缺少有效的冷却手段、实验环境不稳定导致实验可重复性差、可靠性低的问题。

Description

一种超声换能器负载冷却装置及超声实验设备

技术领域

本实用新型属于超声设备领域，特别是涉及一种超声换能器负载冷却装置及超声实验设备。

背景技术

超声生物学效应实验过程中，为评估超声对生物细胞的效用，通常使用超声发生装置发射超声照射在生物细胞上，最终通过观察超声引起的生物细胞变化来评估超声效应。超声对生物细胞会产生瞬态高温效应、空化效应、机械效应和声化效应，使细胞膜、核膜破裂、蛋白质凝固。超声发生装置发射的超声依次经过超声传导介质(水或超声耦合剂)照射在生物细胞上，实验时超声入射频率的不同会导致超声传导入生物细胞内的差异，瞬态高温效应导致水环境升温，需要采用负载冷却装置为超声发生装置降温，保证实验环境温度稳定。

现有超声实验设备无水槽，更没有水环境负载冷却功能，使用的情况下瞬态高温效应传导的热量引起实验环境的温度变化，因外界条件的改变导致实验结果偏差，从而造成实验的可重复性差，实验结果的可信度降低。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种超声换能器负载冷却装置及超声实验设备，用于解决现有技术中超声实验设备缺少有效的冷却手段、实验环境不稳定导致实验可重复性差、可靠性低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种超声换能器负载冷却装置，其特征在于，包括：

槽体，用于盛装液体以形成超声波传递的液体环境；

循环冷却系统，包括换热装置、水冷装置以及控制装置，其中：

所述换热装置安装在所述槽体内，与所述槽体中盛装的所述液体进行热交换，使所述液体温度降低；

所述水冷装置与所述换热装置通过管道连接，所述管道用于在所述水冷装置与所述换热装置间双向或单向输送冷却水；

所述控制装置分别与所述换热装置以及所述水冷装置电连接，所述控制装置被配置为获取所述换热装置的反馈信息，并根据所述反馈信息控制所述循环冷却系统的工作状态。

可选地，所述换热装置包括温度传感器，所述反馈信息为所述温度传感器采集的所述槽体中盛装的所述液体的液体温度，所述温度传感器将所述液体温度发送至所述控制装置。

可选地，所述控制装置为可编程逻辑控制器。

可选地，所述控制装置被设置为接收一个数值可调的预设温度，并将所述预设温度与所述温度传感器采集的所述液体温度相比较，根据比较结果发出不同指令，以改变所述循环冷却系统的工作状态，包括：

当所述液体温度大于或等于所述预设温度时，所述控制装置控制所述水冷装置启动，所述水冷装置通过所述管道向所述换热装置输送所述冷却水或使所述冷却水在所述水冷装置和所述换热装置间循环流动；

当所述液体温度小于所述预设温度时，所述控制装置控制所述水冷装置关闭。

可选地，所述换热装置包括热交换器，当所述控制装置检测到所述液体温度大于或等于所述预设温度时，所述冷却水通过所述管道在所述水冷装置和所述热交换器间循环流动并通过所述热交换器与所述槽体中的所述液体进行热交换。

可选地，所述换热装置包括水循环器，所述水循环器包括水循环器进水口，所述槽体侧壁开设有排水口，所述水冷装置通过所述管道与所述水循环器进水口连通，当所述控制装置检测到所述液体温度大于或等于所述预设温度时，所述冷却水通过所述进水口注入所述槽体中，所述槽体中液位超过所述排水口所在水平线时所述冷却水从所述排水口排出。

本实用新型还提供一种超声实验设备，包括一个或多个超声发射装置和如上所述的超声换能器负载冷却装置，一个或多个所述超声发射装置设置于所述超声换能器负载冷却装置内。

如上所述，本实用新型至少具有以下有益效果：循环冷却系统实现了对槽体中液体温度的监测和控制，使温度始终保持在相对稳定的范围内，为超声生物实验提供了可靠的实验环境，提高了实验结果的准确性和可重复性；水冷装置和换热装置间通过水循环带走热量的同时，保持了槽体中液位的平衡；采用热交换器作为换热装置的情况下，循环的冷却水和槽体中的液体只有热交换而没有物质交换，最大限度减少了外界因素对实验环境的影响。

附图说明

图1为本实用新型一示例性实施例示出的超声换能器负载冷却装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一示例性实施例示出的超声换能器负载冷却装置的结构示意图；

附图标记：1、槽体；2、换热装置；3、水冷装置；4、控制装置；5、管道；6、第一进水管道；7、出水管道；8、第二进水管道；9、排水口；10、排水管道；11、污水桶。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1：

图1为本实用新型一示例性实施例所示的一种超声换能器负载冷却装置的结构示意图。请参阅附图1所示，一种超声换能器负载冷却装置，包括槽体1和循环冷却系统。槽体1用于盛装液体以形成超声波传递的液体环境，一个或多个超声换能器可安装于槽体内，产生的超声波通过槽体内的液体传播。循环冷却系统包括换热装置2、水冷装置3以及控制装置4。换热装置2安装在槽体1内，如安装在槽体1内壁上或其他能够与槽体内液体充分接触的位置，以确保换热装置2与槽体1内液体发生热交换。水冷装置3与换热装置2之间通过管道5连接，管道5供冷却水循环流动。控制装置4分别与换热装置2、水冷装置3电连接。

请参阅附图1所示，其中，换热装置2为热交换器，包括热交换器进水口和热交换器出水口，水冷装置3为水冷机，包括制冷系统、水冷机进水口和水冷机出水口，管道5包括第一进水管6和出水管7。其中，水冷机出水口通过第一进水管6与热交换器进水口连通，热交换器出水口通过出水管7与水冷机进水口连通。水冷装置3通过第一进水管6将冷却水输送至换热装置2，流经换热装置2后从出水管7流回水冷装置3，水冷装置3的制冷系统重新使水流冷却后，再次输送至换热装置2，重复上述过程，以实现冷却水在水冷装置3和换热装置2间循环流动。

请参阅附图1所示，其中，换热装置2还包括温度传感器，用于监测和采集槽体1中液体的液体温度，并将液体温度值发送至控制装置4。可选地，温度传感器可以是热交换器自带的组件，也可以是与热交换器连接的独立部件。控制装置4为可编程逻辑控制器(PLC)，能够获取温度传感器发送出的液体温度。控制装置4被配置为接收一个数值可调的预设温度，该预设温度由使用者设置，然后将从温度传感器获取的液体温度与预设温度相比较，据比较结果发出不同指令，以使循环冷却系统处于不同工作状态下，包括：当液体温度大于或等于预设温度时，控制装置4控制水冷装置3启动，水冷装置3通过管道5使冷却水在水冷装置3和换热装置间循环流动；当液体温度小于预设温度时，控制装置4控制水冷装置3关闭，冷却水停止循环。控制装置4控制水冷装置3的开启和关闭，从而间接控制槽体内液体温度，使温度始终保持在相对稳定的范围内。由于采用了热交换器，冷却水只进入换热装置2而不与槽体1中的液体直接接触，冷却水和槽体1内液体间只有热交换而没有物质交换，冷却水循环的过程中不会引起水位变化，槽体1的液位始终平衡，从而最大限度地减少了外界因素对实验环境的影响。

实施例2

图2为本实用新型另一示例性实施例所示的一种超声换能器负载冷却装置的结构示意图。请参阅附图2所示，循环冷却系统中控制装置4与实施例1中的结构、功能和控制方法一致，区别之处在于，换热装置2还包括水循环器，水循环器包括水循环器进水口，管道5包括第二进水管8，槽体1侧壁开设有排水口9，水冷装置3通过第二进水管8与水循环器进水口连通。当控制装置4检测到液体温度大于或等于预设温度时，冷却水通过水循环器进水口注入槽体1中，若槽体1中液位超过排水口9所在水平线，槽体1中液体将从排水口9排出。排水口9可连接一排水管道10，多余液体可从排水管道10流入污水桶11。在本实施例中，冷却水与槽体1中液体间有水循环，适用于需要有水循环的实验场景，同样能够实现液体温度稳定和液位平衡。

本实用新型超声实验设备，以实施例1和实施例2中的超声换能器负载冷却装置为基础，包括超声换能器负载冷却装置和一个或多个超声发射装置。一个或多个超声发射装置安装于超声换能器负载冷却装置内，用于向实验样品发射超声波波束，实验样品可以是生物细胞。超声实验设备工作时，实验样品放置于培养皿或培养板中，超声发射装置通过槽体1中的液体将超声能量传递至培养皿或培养板中的实验样品，超声换能器负载冷却装置带走瞬态高温产生的热量，使温度始终保持在相对稳定的范围内，为超声实验提供了可靠的实验环境，提高了实验结果的准确性和可重复性。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种超声换能器负载冷却装置，其特征在于，包括：

槽体，用于盛装液体以形成超声波传递的液体环境；

循环冷却系统，包括换热装置、水冷装置以及控制装置，其中：

所述换热装置安装在所述槽体内，与所述槽体中盛装的所述液体进行热交换，使所述液体温度降低；

所述水冷装置与所述换热装置通过管道连接，所述管道用于在所述水冷装置与所述换热装置间双向或单向输送冷却水；

所述控制装置分别与所述换热装置以及所述水冷装置电连接，所述控制装置被配置为获取所述换热装置的反馈信息，并根据所述反馈信息控制所述循环冷却系统的工作状态。

2.根据权利要求1所述的超声换能器负载冷却装置，其特征在于，所述换热装置包括温度传感器，所述反馈信息为所述温度传感器采集的所述槽体中盛装的所述液体的液体温度，所述温度传感器将所述液体温度发送至所述控制装置。

3.根据权利要求2所述的超声换能器负载冷却装置，其特征在于，所述控制装置为可编程逻辑控制器。

4.根据权利要求2所述的超声换能器负载冷却装置，其特征在于，所述换热装置包括热交换器。

5.根据权利要求2所述的超声换能器负载冷却装置，其特征在于，所述换热装置包括水循环器，所述水循环器包括水循环器进水口，所述槽体侧壁开设有排水口，所述水冷装置通过所述管道与所述水循环器进水口连通。

6.一种超声实验设备，其特征在于，包括一个或多个超声发射装置和权利要求1至5任一项所述的超声换能器负载冷却装置，一个或多个所述超声发射装置设置于所述超声换能器负载冷却装置内。

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