一种便携式皮肤冷却装置的制作方法

1.本发明属于冷敷仪技术领域，涉及一种便携式皮肤冷却装置。


背景技术：

2.传统治疗皮肤状况和缓解瘙痒的方法涉及使用药物、类固醇、护手霜和乳霜。这些方法反应慢、麻烦，并会引致各种副作用。通过冷调节缓解瘙痒是种非药物性的自然技术。当皮肤受到无害的冷刺激时，冷刺激会激活温度敏感细胞，从而减轻瘙痒。研究指出，热会增加瘙痒，而冷则可以缓解瘙痒。冷刺激需要强烈才能有效发挥减轻刺激、炎症、疼痛和痒的抑制作用。冷温度可以麻痹神经，并减少流向该区域的血流，从而减轻瘙痒感及痛感。冰还可以减轻与各种皮疹或过敏症状相关的肿胀和不适。
3.然而，现在技术中一般采用冰或冰袋的方式进行冷敷。冰或冰袋需要预先准备并存放在容器中，无法立即使用。冰在皮肤直接使用时温度太低，存在冻伤的风险，且冰/冰袋暴露在大气环境中容易结露和融化，使用极其不便。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种便携式皮肤冷却装置，通过电热元件制冷进行冰敷，用于缓解瘙痒，减轻疼痛和炎症，减少低温冻伤的风险，方便使用和携带。
5.为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
6.一种便携式皮肤冷却装置，包括：
7.壳体，所述壳体内设有空腔；
8.电热元件，固定在壳体的空腔内，所述电热元件设有制冷表面；
9.冷却头，镶嵌在所述壳体表面，所述冷却头与电热元件的制冷表面连接；
10.电源，位于壳体内，所述电源用于为电热元件供电；
11.pcb板，位于壳体内，所述pcb板分别与电热元件和电源连接；
12.其中，所述电热元件用于制冷，所述pcb板设有中控模块，所述中控模块用于与控制电热元件的制冷温度，所述冷却头用于与皮肤接触进行冰敷。
13.进一步的，所述电热元件包括tec半导体制冷器。
14.进一步的，所述电热元件由多个所述tec半导体制冷器冷热面交替堆叠排列或平面阵列摆放组成。
15.进一步的，还包括制冷温度传感器，所述制冷温度传感器位于壳体内与pcb板连接，所述制冷温度传感器用于监控冷却头的温度数据并反馈至中控模块。
16.进一步的，所述壳体内设有散热模块，所述电热元件包括制冷表面和制热表面，所述散热模块与所述制热表面连接。
17.进一步的，所述散热模块包括吸热管，所述吸热管内密封设有相变材料。
18.进一步的，还包括散热温度传感器，所述散热温度传感器固定在壳体内与所述中
控模块连接，所述散热温度传感器用于监控散热模块的温度并反馈至中控模块。
19.进一步的，还包括震动马达，所述震动马达固定在壳体内与所述中控模块连接。
20.进一步的，还包括led和射频电极。
21.进一步的，还包括电疗电极，所述电疗电极固定于所述壳体的表面与所述中控模块连接，所述电疗电极用于电疗。
22.引用本发明的技术方案，相对于现有技术的优点：
23.1.皮肤冷却效果好，通过电热元件的制冷表面和冷却头，能够快速降低皮肤温度，减轻不适感和疼痛，并有助于消肿和舒缓皮肤。
24.2.温度控制精准，中控模块和制冷温度传感器的配合，可以精确控制制冷温度，避免过冷或不足的情况，提供安全和有效的冷却效果。
25.3.散热处理有效，通过散热模块和相变材料，能够有效吸收和释放热量，保持装置和电热元件的稳定工作温度，提高使用寿命和安全性，且无风扇的设计，无使用噪音，防水防尘性能良好。
26.4.多功能应用，装置提供了光疗和电疗功能的选择，可以满足不同皮肤问题的需求，提供更全面的治疗效果。
27.5.震动马达增加舒适感，装置内的震动马达能够提供按摩和舒缓效果，增加使用时的舒适感，使整个治疗过程更加愉悦。
28.发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
29.下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。
30.图1是本发明一种便携式皮肤冷却装置的爆炸图；
31.图2是本发明一种便携式皮肤冷却装置的连接框图；
32.图3是本发明一种便携式皮肤冷却装置的温控示意图。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。
36.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.参考附图1-3所示，一种便携式皮肤冷却装置，包括：
38.壳体100，所述壳体100内设有空腔；
39.电热元件200，固定在壳体100的空腔内，所述电热元件200设有制冷表面；
40.冷却头300，镶嵌在所述壳体100表面，所述冷却头300与电热元件200的制冷表面连接；
41.电源400，位于壳体100内，所述电源400用于为电热元件200供电；
42.pcb板500，位于壳体100内，所述pcb板500分别与电热元件200和电源400连接；
43.其中，所述电热元件200用于制冷，所述pcb板500设有中控模块，所述中控模块用于与控制电热元件200的制冷温度，所述冷却头300用于与皮肤接触进行冰敷。
44.所述电源400为直流电源400，需要冷敷时电源400为电热元件200供电，充电时pcb上设有的电源保护电路用于保护电源。电热元件200进行制冷，将冷却头300贴近皮肤，电热元件200持续的进行制冷维持低温，可以弥补皮肤表面温度体温的反弹。冷却效果刺激皮肤并收缩血管和毛孔，因此减少血流量，并提供立即和暂时的缓解和舒适感，以减轻刺激、疼痛或瘙痒。
45.冷却头300采用非过敏和高热传导的材料，如不锈钢或钛合金。因冷却头300与肌肤直接接触进行冷敷，为了避免对特殊体质的皮肤造成过敏反应，故采用非过敏材料。同时为了优化使用体验，使冰敷的效果更加均匀，同时采用高导热的材料。避免出现冰敷不均匀或温度传递效率低下等问题。
46.在进行冷敷时，还需要考虑避免冻伤的问题。其中，防止冻伤的方式有两个，一个是恒定功率的方式，电热元件200为直流驱动，通过中控模块控制工作电流恒定的方式达到恒定功率的目的，使制冷量约略大于人体散热反弹量，避免冷敷的温度过低造成低温冻伤。另一个是定时的方式，pcb上的定时单元，设置一个连续冷敷的时间阈值，当持续工作时间达到阈值后，电热元件200自动断电，避免使用者在使用时睡着，造成持续性的冷敷影响健康。
47.且可以利用pcb上的存储单元，根据不同的使用需求，提前录入多种不同模式的控制驱动，针对止痒、阵痛和消肿等需求，设定最佳冰敷时间和电热元件200制冷功率。方便使用者一键设置和切换。
48.本实施案例中，为了方便使用时的握持。壳体100为柱状，冷却头300镶嵌在壳体100的端口处，冷却头300还可以采用不同形状、几何形状、圆形、凹形或凸形或滚轮形式。冷却头300可以有不同的尺寸，适用于各种炎症，减轻疼痛和止痒，促进胶原蛋白的产生。
49.本实施案例中，所述电热元件200包括tec半导体制冷器。tec半导体制冷器是种将热从装置的一侧转移到另一侧来冷却或加热物体的装置。它通过使用铋锑化合物半导体元件，在两种不同金属连接时产生电压，然后使用电流将热从装置的侧转移到另一侧。这过
程称为peltier珀耳帖效应，它能够精确地控制温度，并减少与传统方法相比所消耗能量。相比于其他制冷设备，tec半导体制冷器具有以下优点：
50.1.无需制冷剂，tec制冷装置不需要使用传统的制冷剂，它是一种环保和可持续的制冷技术。
51.2.可靠性高，tec制冷装置由半导体材料构成，没有移动部件，因此具有较高的可靠性。tec不容易损坏或出现故障。
52.3.tec制冷装置相对较小，体积紧凑，适合于小型设备或便携式设备。
53.4.控制灵活性好，tec制冷装置具有快速响应和精确的温度控制特性。通过调整电压或电流，可以实现对制冷效果的精确控制，以满足不同需求和治疗要求。
54.5.能耗低，相比传统制冷设备，tec制冷装置的能耗较低。它只在需要制冷时才消耗能量，而且不需要额外的能量用于循环制冷剂，节约能源。
55.6.噪音低，tec制冷装置没有运转部件，因此工作时噪音水平较低，能够提供更加安静和舒适的冰敷体验。
56.本实施案例中，所述电热元件200由多个所述tec半导体制冷器冷热面交替堆叠排列或平面阵列摆放组成。
57.tec堆叠使用，通过将多个tec堆叠在一起，可以增加热电转换的效果和能力。tec堆叠的原理是将多个tec模块按照一定的方式连接在一起，使得热量能够在tec之间传递。每个tec模块都有两个接触面，一个冷面和一个热面。通过将多个tec堆叠在一起，可以形成一个冷热面交替排列的结构。在tec堆叠中，电流通过每个tec模块时，会在每个接触面产生热量差异。这样，可以实现更大的温度差和更高的制冷或加热能力。tec堆叠还可以提供更大的热电转换效率，以及更精确的温度控制范围。
58.平面阵列摆放：平面阵列摆放是指将多个tec模块排列在一个平面上，形成一个二维的阵列结构。每个tec模块通常只有一个接触面，即冷面或热面。平面阵列摆放用于适配需较大的冰敷面积的场景。
59.本实施案例中，还包括制冷温度传感器，所述制冷温度传感器位于壳体100内与pcb板500连接，所述制冷温度传感器用于监控冷却头300的温度数据并反馈至中控模块。因冷却头300作为直接与皮肤接触的元器件，冷却头300与电热元件200之间存在热传导，对于温控来说，存在一定的延迟性，因此温度控制的精确度和响应速度。为了提高冰敷的安全性和温度控制的精确度，通过制冷温度传感器直接监控冷却头300的温度。中控模块可以根据制冷温度传感器的数据反馈实时控制电热元件200的功率，达到恒温控制的目的，避免出现忽冷忽热的情况，保证使用体感。
60.通过冷温度传感器的反馈，中控模块可以通过脉冲控制的方式控制制冷温度传感器的工作模式，当装置初启动时，为了更快使冷却头300达到预设的冰敷温度，提高脉冲控制中，开启脉冲的时间占比。并通过冷温度传感器的反馈实时调整控制脉冲。脉冲周期to内，初始制冷时间为t
on
，调整时间为δt。若实时温度高于阈值温度，则δt为正数，若实时温度小于阈值温度，则δt为负数。
61.本实施案例中，所述壳体100表面设有数显设备，所述数显设备连接中控模块，可以用于显示冷却头300的实时温度，和电源400的剩余电量。方便使用者了解冷却头300的制冷情况。
62.本实施案例中，所述壳体100内设有散热模块，所述电热元件200包括制冷表面和制热表面，所述散热模块与所述制热表面连接。tec半导体制冷器是一种将热从装置的一侧转移到另一侧来冷却或加热物体的装置。故在指令的过程中，tec的制冷表面的另一侧为制热表面，其制冷原理是通过电流通过两侧连接的p型和n型半导体材料，使得一个侧面吸热，另一个侧面散热，从而实现制冷效果。在tec制冷过程中，另一侧的散热情况对制冷效果会产生影响。这是因为tec的制冷效果是通过将热量从一侧转移到另一侧来实现的。如果另一侧无法有效散热，热量在tec内部会堆积，导致温度差降低，制冷效果减弱。
63.因此，为了保证tec的制冷效果，必须确保另一侧能够有效散热。
64.这可以通过使用散热器、风扇或其他冷却装置来增加散热表面积和提高散热效率来实现。另外，还可以考虑优化散热材料的选择和接触面的处理，以提高散热效果。
65.本实施案例中，所述散热模块包括吸热管600，所述吸热管600内密封设有相变材料。常规的散热方案较多，如通过使用散热器、风扇或其他冷却装置来增加散热表面积和提高散热效率来实现。
66.本实施案例中，还包括导热管，导热管是一种散热元件，利用液体转变为气体时吸收热能和气体转变为气体时释放热能的现象，能够较快地将热量从一个位置传递到另一个位置。
67.通过导热管，相比于一般金属片有以下优点：
68.传热速度快，可有效地把热能排走。
69.传热距离远，可有效地把热能分散。
70.无需任何运动部件即可传递热量，使导热管安静、无噪音、免维护、可靠性高。
71.而tec制冷装置的优点为噪音小，常规的散热方式会存在较大的噪音，且会增加壳体100的开孔，破坏了壳体100的防尘防水性能。相变材料被封装在黄铜筒中，以增加暴露于周围环境的表面积。这提高了传热效率。散热器的温度随着tec工作温度升高而上升，直到定温度，此时相变材料开始熔化并吸收系统的额外热量，使其更有效地散热。一旦所有相变材料都熔化并达到所需温度，它需要休息并防止过热。它开始重新固化，返回到原来的状态，并具有连续的吸热散热功能。
72.通过吸热管内设有相变材料进行散热，相比于传统风冷散热具有以下优点：
73.1.不需要使用风扇或其他机械设备，因此没有噪音产生。
74.2.相变材料具有较高的热容量和导热性能，可以快速吸收和释放热量。相比于风扇散热，相变材料散热方式可以更有效地降低设备温度，提高散热效果。
75.3.相变材料散热方式不需要额外的电力供应，不会产生额外的能源消耗。相比于风扇散热，相变材料散热方式更加节能环保，且提高便携式设备的巡航能力。
76.4.相变材料散热方式没有机械部件，因此维护成本较低。相比于风扇散热，不需要定期清洁和更换风扇，降低了设备的维护工作和费用
77.相变材料可以是水合盐或水合盐混合物、石蜡化合物、有机化合物如癸酸、月桂酸、硬脂酸和其他脂肪酸。相变材料的设定熔点将由使用情况、操作温度和周围温度确定。
78.本实施案例中，还包括散热温度传感器，所述散热温度传感器固定在壳体100内与所述中控模块连接，所述散热温度传感器用于监控散热模块的温度并反馈至中控模块。在tec的制冷应用中，监控散热器的温度是非常重要的，散热器的温度直接影响tec的散热效
率。当散热器温度过高时，tec的散热能力会降低，导致制冷效果下降。因此，通过监控散热器温度，可以及时调整和优化散热系统，确保tec的高效制冷。同时过高的散热器温度可能导致散热器和周围元件的过热，甚至引发故障或损坏。通过监控散热器温度，可以及时检测到温度异常，采取相应的措施，保护系统的安全运行。且tec的寿命和稳定性也与散热器温度密切相关。过高的散热器温度会导致tec的工作温度升高，加速其老化过程，降低寿命。温度波动也可能影响tec的稳定性和工作效果。通过监控散热器温度，可以控制tec的工作温度在合适的范围内，延长其寿命并提高稳定性。
79.又一实施案例中，还包括震动马达，所述震动马达固定在壳体100内与所述中控模块连接。震动马达固定在壳体100上，通过引起壳体100和冷却头300的共振达到对皮肤的震动按摩的效果。
80.冰敷可以有效减轻疼痛和炎症，而震动马达可以通过刺激皮肤和肌肉，转移注意力，减少疼痛感知。组合使用可以提供更好的疼痛缓解效果。
81.震动马达的震动作用可以促进局部血液循环，增加血流量。而冰敷则可以收缩血管，减少流入局部的血液量。通过结合使用，可以在冰敷的同时提供更好的血液循环促进效果。
82.冰敷和震动马达组合使用可以加速损伤部位的康复过程。冰敷可以减轻炎症和肿胀，缓解组织损伤。而震动马达可以促进局部血液循环，增强肌肉和组织的营养供应，促进康复和修复过程。
83.震动马达的震动作用可以帮助放松紧张的肌肉，缓解肌肉疲劳和紧张感。冰敷则可以通过降低局部温度来缓解肌肉疼痛和不适感。两者结合使用可以提供更好的肌肉放松效果。
84.又一实施案例中，还包括led，所述led用于光疗。所述led为红光led和/或蓝光led。
85.冰敷可以减轻炎症和肿胀，而红光疗法也被证实具有抗炎作用。将冰敷和红光疗法结合使用可以更有效地缓解炎症反应，减少疼痛和不适。红光疗法被广泛应用于组织修复和创伤康复中。它可以促进细胞的新陈代谢，增加atp细胞能量的产生，加速伤口愈合和组织修复过程。冰敷则可以通过减少血液流入局部，减少炎症反应，为组织修复提供更好的环境。
86.蓝光疗法已被证明具有抗菌作用，可以有效杀灭细菌和减少感染风险。将冰敷和蓝光疗法结合使用可以在冰敷的同时，提供额外的抗菌效果，有利于创伤或手术后的伤口愈合。
87.又一实施案例中，还包括射频电极，所述电疗电极固定于所述壳体100的表面与所述中控模块连接。射频电极通过产生热能来刺激皮肤的深层组织，促进胶原蛋白的再生和组织紧致。然而，射频治疗可能会引起皮肤表面的一定热感和不适感。
88.在这种情况下，使用冰敷可以帮助冷却皮肤，减少不适感，并提供额外的舒缓效果。冰敷可以通过降低皮肤温度来缓解热感，减少红肿和局部炎症。
89.使用射频电极和冰敷搭配时，一般的步骤如下：
90.先进行射频治疗：将射频电极正确放置在皮肤上，并根据需要选择适当的能量和时间进行治疗。
91.冰敷：在射频治疗后，将电热元件的制冷表面用轻柔的方式轻轻按压或滑动在治疗区域上，以冷却皮肤。
92.使用射频电极和冰敷搭配可以帮助缓解射频治疗中的热感和不适感，并同时提供舒缓效果。
93.又一实施案例中，还包括电疗电极，所述电疗电极固定于所述壳体100的表面与所述中控模块连接，所述电疗电极用于电疗。
94.电极电疗是一种通过电流刺激神经传导来缓解疼痛的方法。冰敷可以通过减少局部温度来减轻炎症和肿胀，而电极电疗则可以通过刺激神经，干扰疼痛信号的传导，从而减轻疼痛感。
95.电极电疗可以通过刺激肌肉纤维，减少肌肉紧张和痉挛。冰敷则可以通过降低局部温度，减轻肌肉疼痛和不适感。将两者结合使用可以提供更好的肌肉放松效果。
96.电极电疗可以通过电流刺激，促进局部血液循环，增加血流量。冰敷则可以通过收缩血管，减少流入局部的血液量。结合使用可以在冰敷的同时提供更好的血液循环促进效果。
97.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种便携式皮肤冷却装置，其特征在于，包括：壳体(100)，所述壳体(100)内设有空腔；电热元件(200)，固定在壳体(100)的空腔内，所述电热元件(200)设有制冷表面；冷却头(300)，镶嵌在所述壳体(100)表面，所述冷却头(300)与电热元件(200)的制冷表面连接；电源(400)，位于壳体(100)内，所述电源(400)用于为电热元件(200)供电；pcb板(500)，位于壳体(100)内，所述pcb板(500)分别与电热元件(200)和电源(400)连接；其中，所述电热元件(200)用于制冷，所述pcb板(500)设有中控模块，所述中控模块用于与控制电热元件(200)的制冷温度，所述冷却头(300)用于与皮肤接触进行冰敷。2.根据权利要求1所述便携式皮肤冷却装置，其特征在于，所述电热元件(200)包括tec半导体制冷器。3.根据权利要求2所述便携式皮肤冷却装置，其特征在于，所述电热元件(200)由多个所述tec半导体制冷器冷热面交替堆叠排列或平面阵列摆放组成。4.根据权利要求1所述便携式皮肤冷却装置，其特征在于，还包括制冷温度传感器，所述制冷温度传感器位于壳体(100)内与pcb板(500)连接，所述制冷温度传感器用于监控冷却头(300)的温度数据并反馈至中控模块。5.根据权利要求1所述便携式皮肤冷却装置，其特征在于，所述壳体(100)内设有散热模块，所述电热元件(200)包括制冷表面和制热表面，所述散热模块与所述制热表面连接。6.根据权利要求5所述便携式皮肤冷却装置，其特征在于，所述散热模块包括吸热管(600)，所述吸热管(600)内密封设有相变材料。7.根据权利要求5所述便携式皮肤冷却装置，其特征在于，还包括散热温度传感器，所述散热温度传感器固定在壳体(100)内与所述中控模块连接，所述散热温度传感器用于监控散热模块的温度并反馈至中控模块。8.根据权利要求1所述便携式皮肤冷却装置，其特征在于，还包括震动马达，所述震动马达固定在壳体(100)内与所述中控模块连接。9.根据权利要求1所述便携式皮肤冷却装置，其特征在于，还包括led和射频电极。10.根据权利要求1所述便携式皮肤冷却装置，其特征在于，还包括电疗电极，所述电疗电极固定于所述壳体(100)的表面与所述中控模块连接，所述电疗电极用于电疗。

技术总结
本发明属于冷敷仪技术领域，涉及一种便携式皮肤冷却装置，包括：壳体，所述壳体内设有空腔；电热元件，固定在壳体的空腔内，所述电热元件设有制冷表面；冷却头，镶嵌在所述壳体表面，所述冷却头与电热元件的制冷表面连接；电源，位于壳体内，所述电源用于为电热元件供电；PCB板，位于壳体内，所述PCB板分别与电热元件和电源连接；其中，所述电热元件用于制冷，所述PCB板设有中控模块，所述中控模块用于与控制电热元件的制冷温度，所述冷却头用于与皮肤接触进行冰敷。行冰敷。行冰敷。


技术研发人员：邓炜鸿
受保护的技术使用者：焺腾有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/9/23