一種溫度調(diào)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種溫度調(diào)控系統(tǒng)，具體涉及一種遵循人體大腦自身的制冷機(jī)制，使因高強(qiáng)度腦力勞動(dòng)而升溫的大腦恢復(fù)正常溫度的溫度調(diào)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]—般而言，青少年(16歲以上)及成人腦組織重約1.35kg，占體重的2 %，但它所需要的血液供應(yīng)占心血管輸出量的15%，所需氧量占人體安靜狀態(tài)時(shí)總氧耗量的20% -30%。由于腦細(xì)胞代謝旺盛，因此，人體大腦活動(dòng)過程中勢必產(chǎn)生大量的熱，大腦也成為人體的高產(chǎn)熱區(qū)，人體在休息時(shí)，整個(gè)大腦單位質(zhì)量的產(chǎn)熱量高于其他部位平均產(chǎn)熱量的6倍。多項(xiàng)研究表明，大腦的平均溫度在37.4°C -38.2°C之間，不僅比體表溫度高，同時(shí)也顯著高于核心體溫(直腸溫度，36.7°C )，在體表與核心處于正常溫度范圍時(shí)，大腦可能已處于“高熱”狀態(tài)。
[0003]與此同時(shí)，腦細(xì)胞功能復(fù)雜且特別嬌嫩，對溫度恒定的要求很高，即使細(xì)微的溫度變化都會影響到大腦功能。在正常情況下，除了中樞神經(jīng)系統(tǒng)對腦內(nèi)溫度的恒定調(diào)節(jié)外(下丘腦在接收到熱刺激和冷刺激時(shí)促使機(jī)體進(jìn)行散熱和產(chǎn)熱)，大腦自身還有一套冷卻機(jī)制，即頭頸部動(dòng)、靜脈血管血液的逆流交換和雙向血流。人體頭皮、面部和頸部靜脈與動(dòng)脈在位置上緊密相鄰，由于該處熱量的高度擴(kuò)散(傳導(dǎo)和對流)，形成了動(dòng)靜脈血液在相鄰血管內(nèi)逆向流動(dòng)時(shí)伴隨著可觀的熱交換，稱為逆流交換。這樣的機(jī)制使頸動(dòng)脈血在進(jìn)入腦組織前得到一定程度的預(yù)冷，有利于人體的正常顱內(nèi)溫度的維持；而雙向血流現(xiàn)象是指頭面部存在所謂的導(dǎo)靜脈，當(dāng)體溫過高時(shí)，頭面部出汗引起蒸發(fā)制冷，受冷的血液由皮膚表面經(jīng)導(dǎo)靜脈(如引導(dǎo)額部和面上部血液的眼靜脈)直接流向顱內(nèi)，為大腦降溫。也就是說，血液流動(dòng)就像散熱片，顱內(nèi)血管血流的溫度和速度是決定大腦溫度正常與否的關(guān)鍵因素。
[0004]人體在某些極端情況下，比如高強(qiáng)度認(rèn)知作業(yè)后，上述大腦自身的溫度調(diào)節(jié)機(jī)制會出現(xiàn)異常，這是因?yàn)檠艿氖湛s舒張是受植物神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控，而大腦皮質(zhì)神經(jīng)直接支配和調(diào)節(jié)植物神經(jīng)系統(tǒng)，長時(shí)間的用腦會導(dǎo)致大腦皮質(zhì)部分區(qū)域過度活躍，統(tǒng)一協(xié)調(diào)功能失常，交感神經(jīng)興奮而副交感神經(jīng)被抑制，致使大腦的血管緊張痙攣，血行緩慢淤滯，動(dòng)靜脈血液逆流交換和雙向血流機(jī)制受阻，導(dǎo)致顱內(nèi)不正常的溫度升高。
[0005]顱內(nèi)溫度升高不僅是大腦疲勞的象征，也會對腦細(xì)胞造成傷害，影響物質(zhì)代謝，使負(fù)責(zé)認(rèn)知學(xué)習(xí)能力(記憶力、注意力等)的前額葉和海馬體中多種神經(jīng)遞質(zhì)(乙酰膽堿、去甲腎上腺素、五羥色胺、谷氨酸等)分布異常，繼而影響到了個(gè)體的信息處理能力，如判斷力下降、計(jì)劃性差、執(zhí)行能力變?nèi)?、思維僵化、保持注意和動(dòng)機(jī)困難等。
[0006]我們在缺乏睡眠或長時(shí)間腦力勞動(dòng)后經(jīng)常打哈欠，實(shí)際上就是通過舒展面部肌肉，使頭面部血管的血流增快，促進(jìn)交換過程來給大腦降溫，但情況比較嚴(yán)重時(shí)單靠“打哈欠”是無法恢復(fù)腦部溫度調(diào)節(jié)機(jī)制的。
[0007]兒童青少年、腦力工作者以及長期值夜班的人員大腦活動(dòng)量較高，顱內(nèi)溫度也略高于一般人，例如處在初三、高三階段復(fù)習(xí)準(zhǔn)備考試的關(guān)鍵期的學(xué)生，每天的上課學(xué)習(xí)都是強(qiáng)大極大的腦力勞動(dòng)，而且經(jīng)常出現(xiàn)熬夜備考的現(xiàn)象，最為容易出現(xiàn)上述所說的植物神經(jīng)紊亂，顱內(nèi)溫度也會隨之增加，大腦在“高熱”狀態(tài)下，不僅會影響到認(rèn)知能力，致使學(xué)習(xí)效率下降，腦組織也會有所損傷，造成長期的不良影響。這類人群通常會夠買一些健腦的營養(yǎng)品或咖啡、清涼油類的產(chǎn)品，但其只是補(bǔ)充了大腦工作所需養(yǎng)料或是短時(shí)間刺激腦組織興奮，并沒有讓大腦恢復(fù)正常的工作溫度和工作動(dòng)力，長期使用還會影響到人體激素分泌和青少年生長發(fā)育。因此，在高強(qiáng)度用腦期間，使用一款能夠及時(shí)降低顱內(nèi)溫度的產(chǎn)品，醒腦的同時(shí)讓大腦恢復(fù)正常工作能力，保護(hù)大腦組織和功能不受破壞是至關(guān)重要的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的一些問題，提供了一種溫度調(diào)控系統(tǒng)。
[0009]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種溫度調(diào)控系統(tǒng)，包括:
[0010]熱交換裝置；
[0011]溫度傳感器，所述溫度傳感器分別與待熱交換物體和熱交換裝置相連；
[0012]控制器，所述控制器分別與所述溫度傳感器和熱交換裝置相連；
[0013]散熱裝置，所述散熱裝置與所述熱交換裝置固定連接。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型通過設(shè)置溫度傳感器和熱交換裝置，可根據(jù)待熱交換物體的溫度信號通過控制器控制驅(qū)動(dòng)熱交換裝置進(jìn)行制冷或制熱，通過設(shè)置散熱裝置，可將熱交換裝置制冷時(shí)產(chǎn)生的熱量散去，避免熱交換裝置過熱而損毀。
[0015]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。
[0016]進(jìn)一步，所述散熱裝置包括:
[0017]導(dǎo)熱部，所述導(dǎo)熱部與所述熱交換裝置固定連接；
[0018]吸熱部，所述吸熱部與導(dǎo)熱部相連。
[0019]進(jìn)一步，所述熱交換裝置為熱交換片，所述熱交換片包括散熱面和熱交換面，所述散熱面通過導(dǎo)熱硅膠粘貼在所述散熱裝置上；所述熱交換面上設(shè)有導(dǎo)熱硅膠墊，所述溫度傳感器設(shè)置在所述導(dǎo)熱硅膠墊內(nèi)，所述溫度傳感器為測量溫度的薄膜熱敏電阻。
[0020]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過設(shè)置測量溫度的薄膜熱敏電阻，可實(shí)時(shí)檢測熱交換片的熱交換面所感受到的溫度，及時(shí)傳遞給控制器進(jìn)行處理。
[0021]進(jìn)一步，所述導(dǎo)熱部包括:
[0022]導(dǎo)熱金屬管，所述導(dǎo)熱金屬管呈中空的“U”形結(jié)構(gòu)；
[0023]導(dǎo)熱金屬片，所述導(dǎo)熱金屬片為多個(gè)；所述多個(gè)導(dǎo)熱金屬片均勻焊接在所述“U”形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱金屬管同一側(cè)的豎直兩臂上；每個(gè)導(dǎo)熱金屬片上均設(shè)有一個(gè)熱交換片，所述熱交換片通過導(dǎo)熱硅膠粘貼在所述導(dǎo)熱金屬片上。
[0024]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過將導(dǎo)熱金屬管設(shè)置成“U”形結(jié)構(gòu)，符合人體面部工學(xué)，方便接觸人體面部皮膚。
[0025]進(jìn)一步，所述導(dǎo)熱金屬片為4個(gè)，所述導(dǎo)熱金屬片對稱焊接在所述導(dǎo)熱金屬管的豎直兩臂上。
[0026]進(jìn)一步，所述吸熱部為一水循環(huán)裝置，包括:
[0027]水栗，所述水栗的進(jìn)水口通過水管與導(dǎo)熱金屬管的一端相連；
[0028]散熱器，所述散熱器的進(jìn)水口通過水管與水栗的出水口相連，所述散熱器的出水口通過水管與所述導(dǎo)熱金屬管的另一端相連。
[0029]進(jìn)一步，所述控制器包括:
[0030]熱交換驅(qū)動(dòng)電路，所述熱交換驅(qū)動(dòng)電路與熱交換片相連；
[0031]溫度調(diào)節(jié)單元，所述溫度調(diào)節(jié)單元與薄膜熱敏電阻相連；
[0032]主處理器，所述主處理器分別與熱交換驅(qū)動(dòng)電路和溫度調(diào)節(jié)單元相連。
[0033]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:通過采用脈沖寬帶調(diào)制(PWM)波驅(qū)動(dòng)熱交換驅(qū)動(dòng)電路，可根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或M0S管柵極的偏置，來實(shí)現(xiàn)晶體管或M0S管導(dǎo)通時(shí)間的改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出的改變；此種利用數(shù)字信號對模擬電路進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)方式能對加載在負(fù)載上的有效電壓進(jìn)行精確的控制。
[0034]進(jìn)一步，所述熱交換驅(qū)動(dòng)電路為Η橋驅(qū)動(dòng)電路，所述熱交換片設(shè)置在所述Η橋驅(qū)動(dòng)電路的中部，所述Η橋驅(qū)動(dòng)電路包括:
[0035]制冷開關(guān)組，所述制冷開關(guān)組包括第一制冷開關(guān)QA和第二制冷開關(guān)QD，所述第一制冷開關(guān)QA分別與主處理器和熱交換片的正極端相連，所述第二制冷開關(guān)QD分別與主處理器和熱交換片的負(fù)極端相連；
[0036]制熱開關(guān)組，所述制熱開關(guān)組包括第一制熱開關(guān)QB和第二制熱開關(guān)QC，所述第一制熱開關(guān)QB分別與主處理器和熱交換片的正極端相連，所述第二制熱開關(guān)QC分別與主處理器和熱交換片的負(fù)極端相連。
[0037]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:所述熱交換驅(qū)動(dòng)電路的形狀類似于字母“Η”，熱交換片作為負(fù)載像“橋”一樣架在所述驅(qū)動(dòng)電路的中部，可方便制冷和制熱模式的切換、以及電流的導(dǎo)通；當(dāng)在“Η”橋驅(qū)動(dòng)電路上加正電壓時(shí)，制冷開關(guān)組開始工作，電流從正線流入熱交換片，從負(fù)線流出熱交換片，熱交換片實(shí)現(xiàn)制冷功能；當(dāng)在“Η”橋驅(qū)動(dòng)電路上加負(fù)電壓時(shí)，制熱開關(guān)組開始工作，電流從負(fù)線流入熱交換片，從正線流出熱交換片，熱交換片實(shí)現(xiàn)制熱功能。
[0038]進(jìn)一步，所述熱交換片為半導(dǎo)體制冷片。
【附圖說明】
[0039]圖1為本實(shí)施例溫度調(diào)控系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0040]圖2為本實(shí)施例溫度調(diào)控系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)示意圖二 ；
[0041]圖3為本實(shí)施例溫度調(diào)控方法的控制流程圖；
[0042]圖4為本實(shí)施例Η橋驅(qū)動(dòng)電路的連接結(jié)構(gòu)圖。
[0043]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下:
[0044]1、導(dǎo)熱金屬管；2、導(dǎo)熱金屬片；3、熱交換片；4、水管；5、水栗；6、散熱器；7、控制器；8、薄膜熱敏電阻；9、導(dǎo)熱硅膠墊；QA、第一制冷開關(guān)；QD、第二制冷開關(guān)；QB、第一制熱開關(guān)；QC、第一■制熱開關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0046]本實(shí)施例主要針對人體大腦降溫的人工控溫方式，如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的一種溫度調(diào)控系統(tǒng)，包括熱交換裝置、溫度傳感器、控制器7和散熱裝置。
[0047]如圖1和圖2所示，熱交換裝置固定在散熱裝置上，熱交換裝置可與散熱裝置進(jìn)行熱傳導(dǎo)；熱交換裝置包括熱交換片3，熱交換片3為半導(dǎo)體制冷片；熱交換片3包括兩面，分別為散熱面和熱交換面，散熱面通過導(dǎo)熱硅膠粘貼在散熱裝置上，熱交換面上設(shè)有導(dǎo)熱硅膠墊9，導(dǎo)熱硅膠墊9內(nèi)設(shè)有測量溫度的溫度傳感器，溫度傳感器與待熱交換物體間接相連；溫度傳感器為薄膜熱敏電阻8，薄膜熱敏電阻8與控制器7相連。通過設(shè)置測量溫度的薄膜熱敏電阻，可實(shí)時(shí)檢測熱交換片熱交換面所感受到的溫度(即待熱交換物體的溫度)，及時(shí)傳遞給控制器進(jìn)行處理。通過設(shè)置熱交換裝置，可根據(jù)需要通過控制器控制驅(qū)動(dòng)熱交換裝置進(jìn)行制冷或制熱，通過設(shè)置吸熱裝置，可將熱交換裝置制冷時(shí)產(chǎn)生的熱量散去，避免熱交換裝置過熱而損毀。
[0048]控制器7分別與溫度傳感器和熱交換裝置相連，控制器7用于接收溫度傳感器傳遞的溫度信號，并進(jìn)行判斷后控制熱交換裝置進(jìn)行制冷或制熱。
[0049]散熱裝置與熱交換裝置固定連接，散熱裝置用于接收熱交換裝置在制冷過程中產(chǎn)生的熱量。散熱裝置包括導(dǎo)熱部和