阅读说明：本技术 用于有效地机械地施加超声波的超声设备 (Ultrasonic apparatus for efficiently mechanically applying ultrasonic waves ) 是由 维亚切斯拉夫·卡门科 于 2019-02-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于通过在比有效辐射区域(ERA)大的区域上机械地移动超声换能器来在治疗区域上有效地施加超声波的超声设备,包括：(a)超声换能器,所述超声换能器通过布线连接,所述超声换能器用于分散超声波；(b)电致动器,所述电致动器用于使曲柄自旋,其中,轴被偏心地附接到所述曲柄,以用于使所述换能器成圆形地可旋转地回旋。(The invention relates to an ultrasound device for effectively applying ultrasound waves over a treatment area by mechanically moving an ultrasound transducer over an area larger than an effective irradiation area (ERA), comprising: (a) an ultrasonic transducer connected by a wiring, the ultrasonic transducer being for dispersing ultrasonic waves; (b) an electric actuator for spinning a crank, wherein a shaft is eccentrically attached to the crank for circularly rotatably swirling the transducer.)

用于有效地机械地施加超声波的超声设备

技术领域

本发明涉及美容治疗设备。更具体地，本发明涉及一种在各种治疗应用中使用的超声设备。

背景技术

迄今为止，超声广泛用于医药、化妆品、塑形、伤口治疗、疼痛缓解、血流刺激、皮肤治疗和水疗疗法。超声波经由直接接触人体的治疗区域的手持式装置或静止的固定定位的装置被施加到人体。需要一种方便、易于使用并且舒适的手段来有效地施加超声波。

US2015297182公开了一种机械旋转的血管内超声探头。该申请公开了一种具有小体积、高图像分辨率和良好成像稳定性的前瞻性机械旋转血管内超声探头。血管内超声探头包括导管、布置在导管的空腔的前端处的超声换能器和驱动超声换能器机械旋转的驱动设备。驱动设备是布置在导管的空腔中的微型马达，包括转子和定子。超声换能器被安设在转子的顶部上并被电连接到转子，并且转子还被电连接到定子。导管是磁性金属管，并且该导管的前端被声窗封闭，该声窗具有球形末端并允许超声换能器的超声波通过。声窗填充有具有超声耦合剂功能的离子液体。超声探头解决了当导管穿过带有重度狭窄的病变或弯曲的血管区段时图像旋转扭曲的问题，并且实现了对血管壁的正向扫描成像和侧面扫描成像。然而，所描述的探头限于绕其自身的轴的旋转。起到第二导体作用的离子液体同样限制了上述换能器的功率规格和应用类型。

由于治疗超声要求的功率规格是诊断超声的高达1000倍，因此将期望提出一种不带这些缺陷的系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于有效地施加超声波的超声设备。

本发明的另一个目的是提供一种非手术超声设备，该非手术超声设备容易地、自动地并且安全地向患者施加超声波。

本发明的又一个目的是提供一种用于美容治疗的自动超声设备。

随着描述的进行，本发明的其它目的和优点将变得显而易见。

本发明涉及一种超声设备，该超声设备用于通过机械地移动超声换能器而在治疗区域上有效地施加超声波，该超声设备包括：(a)超声换能器，所述超声换能器通过布线连接，所述超声换能器用于分散超声波；(b)轴，所述轴用于保持所述换能器；(c)电致动器，所述电致动器用于使曲柄自旋，其中，所述轴被偏心地附接到所述曲柄，以使所述换能器成圆形地可旋转地回旋；(d)稳定器，所述稳定器用于引导所述超声换能器的所述布线，并且用于当所述致动器使所述换能器回旋时以减小所述超声换能器的所述布线的扭曲的角度保持所述轴；(e)第一线性轴承，所述第一线性轴承用于在稳定器的底部上下滑动时引导所述稳定器的所述底部；和(f)控制单元，所述控制单元被逻辑地连接到所述电致动器，能够从用户接收指令，并且能够通过控制所述电致动器来控制所述超声换能器的回旋，以用于执行所述指令。

优选地，该设备还包括减摩器和第二线性轴承，该减摩器和第二线性轴承用于当致动器使所述换能器回旋时保护布线并引导其通过矫正机构。

优选地，单根线缆提供了从该设备的输入连接器到移动的超声换能器的连续电连接，以在不损坏所述线缆的情况下实现转多圈。

优选地，电致动器由电子电路驱动或由直接施加的电力驱动，以使超声换能器在至少一个方向上以至少一种运动类型(诸如圆周运动、线性运动、角运动、自旋运动、振动)或以所述方向和运动类型模式的组合回旋。

优选地，该设备还包括连接器，所述连接器具有用于连接到所述超声设备的至少一个BNC连接器，其中，通过利用BNC锁定机构，包括非BNC型触点的整个连接器组件被保持就位。

优选地，所述设备可以体现为独立的装置，或者可以被结合到更大的、更综合性的机械装置中。

在一个实施例中，该设备还包括耦合器，所述耦合器被实现为用于改变超声换能器的运动的速度、模式、扭矩或振幅。

在一个实施例中，超声换能器被直接附接到所述电致动器。

在一个实施例中，该设备被用于避免由以比必要时间长的时间施加到治疗区域的相同部位的高功率超声引起的灼伤。

在一个实施例中，由于能够以无法手动执行的速度振幅和模式执行运动的能力，电驱动的超声换能器被用于增加治疗区域中的血流量。

在一个实施例中，电驱动的超声换能器以产生其自身的低频波的一定类型的运动移动，该低频波与主超声载波频率相干而产生不能由单个频率源产生的更有效并且更具穿透性的脉冲。

在一个实施例中，电驱动的超声换能器减少了在治疗过程期间手动运动的困难。

附图说明

仅通过举例的方式，在本文中使用附图和对其细节的特定参考来示意性地描述本发明的一些实施例。

在附图中：

图1是根据本发明的实施例的用于有效地施加超声波的手持式超声设备的图。

图2是根据本发明的实施例的超声设备的一些内部部件的图。

图3是根据本发明的实施例的超声设备的一些内部部件的等距视图的图。

图4是根据本发明的实施例的用于超声设备的连接器的图。

具体实施方式

术语“前”、“后”、“下”、“上”、“底”、“上部”、“水平”、“竖直”、“右”、“左”或对侧面或方向的任何引用只是为了简洁起见而在整个说明书中使用的，并且仅是相对术语，而非旨在要求特定的构件定向。

如本领域中已知地，超声波可以用于伤口治疗、溃疡治疗、疼痛缓解、血流刺激、塑形、降脂、降脂肪团、皮肤治疗和用于美容或医学治疗的其它应用。可以通过直接接触身体治疗区域的皮肤，经由手持式装置或静止的固定定位的装置将超声波施加到患者。然而，超声换能器的有效辐射区域(ERA)非常纤细。因此，为了向比超声换能器的ERA大的区域施加等量的能量，换能器需要在整个治疗区域内以恒定速度移动。此外，由于超声束的锥形形状，超声束的聚焦区域通常比换能器的ERA窄，这要求换能器的大量运动才能有效，即使当治疗区域很小时。更不用说当随着时间向同一区域施加高功率超声波时，波的吸收可能导致该身体部位发热并被灼伤。本发明介绍了一种超声设备，该超声设备用于通过由电致动器驱动而有效地在大于超声换能器的ERA的区域上施加超声波，该电致动器使超声换能器回旋，以在大于超声换能器的ERA的区域上分散超声波，从而保护客户免受伤害。

图1是根据本发明的实施例的用于有效地施加超声波的手持式超声设备的图。设备100可以是具有可以回旋的换能器40的手持式超声设备。例如，换能器40可以由诸如关于图2所描述的电致动器回旋。当操作者通过抓持手柄30而握住超声设备并将换能器40对准患者的身体时，超声换能器可以在施加超声波的同时成圆形地回旋。因此，换能器40在比换能器的初始ERA大的区域上有效地分散超声波。

所描述的设备的特征中的一个特征是提供到超声换能器40的连续的电连接，同时允许该设备在不使得电导体过度扭曲的情况下以圆形模式实现转无数圈。在被超声换能器转换成超声振动之前，驱动电信号通常被形成为高功率的RF信号，因为治疗性超声可能需要施加多达数十瓦的功率。因此，这种信号的传导提出了由RF线缆的性质引起的另外的问题，该RF线缆需要内部导体的不受干扰的共轴性。滑动触点的实施可能在成本和可靠性方面构成工程挑战。

最简单并且最可靠的途径将是利用不带任何另外的触点的基本线缆。以下机制描述使得能够在固定输入端例如图1中的连接点99和移动端例如换能器40之间实现单线缆连接性，其中能够根据需要计算和调节线缆的扭曲参数。

图2是根据本发明的实施例的超声设备的一些内部部件的图。如关于图1描述地，超声换能器40可以具有带有PZT807压电晶体的不锈钢盖或能够引导超声波以用于人类治疗的任何其它超声换能器。超声换能器40可以通过布线连接。布线可以是RF线缆或能够将电信号传输到换能器40的任何其它布线。超声换能器40可以被电致动器10回旋。致动器10可以是例如有刷或无刷的电动马达、步进马达或伺服马达、螺线管、角度致动器或线性致动器、诸如Nema 17步进马达，或能够使换能器回旋的任何其它致动器。在一个实施例中，致动器10可以在任何方向上以圆形模式或以任何其它角度模式使换能器40回旋。在一个实施例中，致动器10可以在一个方向上使换能器40回旋，并且然后在完成一圈之前切换致动器10的旋转方向。在其它实施例中，致动器10可以通过快速改变致动器的旋转方向来使换能器40振动。根据其它实施例，振动和旋转的组合也是可能的。

在一个实施例中，如在图2中描绘地，致动器10可以使曲柄60自旋，其中曲柄60具有可枢转并且偏心地附接的轴62，以可旋转地使换能器40回旋。换能器40可以被附接到轴62。因此，当致动器10自旋时，曲柄60可以在该曲柄60的偏心放置的轴62进行圆周移动时自旋，这使换能器40成圆形地回旋。当致动器的轴62自旋时，它可以绕致动器10的中心轴线进行圆周运动，这能够使换能器以相同的圆形模式回旋。通过在完成一圈之前切换致动器10的旋转方向，这将允许换能器40在任何方向上以圆形模式或以任何其它角度模式回旋，或者通过快速地改变致动器的旋转方向而允许其振动。在一个实施例中，振动和旋转的组合同样是可能的。在一个实施例中，轴线即轴62的轴线和致动器10的轴线的适当移位将允许以圆形模式移动换能器而不会与超声束聚焦区域重叠，因此增加了施加到整个治疗区域的能量的均等性。

图2的设备100还可以具有稳定器50，当致动器10使换能器40自旋和回旋时，稳定器50可以用于稳定换能器40的角度。稳定器50可以是由金属或任何其它刚性材料制成的中空管，以引导超声换能器40的布线。在一个实施例中，稳定器50的顶部被***轴62中并被附接在轴62内。当轴62移动换能器40时，稳定器50可以将轴和换能器40保持在垂直于第一线性轴承90的位置中，该第一线性轴承90在底部处引导稳定器50，因此减少了附接到超声换能器40的布线的扭曲。第一线性轴承90通过其轴线91被保持在设备盖内，因此所述轴承能够绕所述轴线91进行角移动。当稳定器50在其顶侧处重复由轴62施加的圆周运动时，保持稳定器50的底侧的轴承91的角移动可以具有低得多的角运动振幅。

在一个实施例中，如在图2中描绘地，减摩器70可以用于保护布线80的运动。减摩器70，即线性引导件，可以是由金属或任何其它刚性材料制成的中空管，以引导超声换能器40的布线。在一个实施例中，减摩器70可以由第二线性轴承73可移动地保持。因此，在减摩器70随着换能器40的移动而在第二线性轴承73的内侧上下滑动时，布线80在减摩器70中可以受到保护。

图3是根据本发明的实施例的超声设备的一些内部部件的等距视图的图。如关于图2描述地，换能器线缆80可以行进通过稳定器50，并且可以进一步行进通过换能器被附接到的中空轴62。稳定器50可以被***第一线性轴承90中，该第一线性轴承90能够在设备覆盖物中绕其轴线91转动。第一线性轴承90可以为稳定器50用作引导件，以及用于线缆扭曲的第一级矫正器的目的。如图3中所示，线缆的最大扭曲角度“d”将由等式tan(d)＝轴62的移动半径(MR)/致动器的轴线和第一线性轴承的轴线91之间的长度(LF)来定义。通过调节MR和LF，能够实现期望的最大线缆扭曲角度。在第一线性轴承90减少了由X和Y移动路径引起的在X方向上的线缆的左/右运动的同时，第二线性轴承73将线缆的上/下运动仅限制为Y方向。在第二阶段中，处理了在Y方向上的线缆移动的矫正。减摩器70将线缆在与第二线性轴承73的接触表面上包封，从而使摩擦最小化并保护线缆。在该两个线性轴承90和73之间的距离能够影响线缆扭曲半径87-通过增加距离，半径也会增加。

除了减摩器70之外，线缆80可以以带有期望半径的180度的圆弧自由折叠，直到如在图2中描绘的设备实施例内的固定点。随着在Y方向上的线缆移动，在其中心位移可以等于线缆Y方向运动振幅的一半时，圆弧可以保持其半径。

返回图1，设备100可以具有能够诸如通过用户界面20接收指令的控制单元。用户界面20可以具有按钮、操纵杆、屏幕、触摸屏或任何其它用户界面构件。也可以被逻辑地连接到电致动器的控制单元可以能够通过控制电致动器来控制超声换能器的旋转，以执行从用户接收的指令。控制单元还可以能够以不同的方式控制换能器40的速度和角度振幅，以创建不同的按摩运动类型。在一个实施例中，为了允许轴线的适当移位，控制单元可以控制换能器以圆形模式移动而不与超声束聚焦区域重叠，从而增加了施加到整个治疗区域的能量的均等性。

在一个实施例中，超声设备还可以包括电子电路，以允许用户控制运动的速度、换能器的超声波的振幅和/或模式。在一个实施例中，可以通过将电力施加到电致动器来直接驱动致动器。

所描述的超声设备可以帮助减少在当今使用的治疗过程期间手动运动的困难。如上所述，与当今使用的手动移动的换能器相比，超声设备的使用可以向整个治疗区域提供更均等的能量分散。

在一个实施例中，由于以速度振幅和模式执行运动的能力，超声设备可以用于增加治疗区域中的血流量。在一个实施例中，超声设备可以以特定类型的运动诸如振动或其它方式来使超声换能器回旋，并且它可以产生其自身的低频波(该低频波与主超声载波频率相干)，可以产生不能由单个频率源产生的更有效并且更具穿透性的脉冲。

在一个实施例中，超声设备可以具有耦合器或耦合器机构，诸如齿轮箱、操纵杆、凸轮轴或用于改变由致动器回旋的超声换能器的运动的速度、模式、扭矩或振幅的任何其它机构。可替代地，超声换能器可以被直接附接到电致动器。

在一个实施例中，超声设备的电致动器可以由电子电路或直接施加的电力驱动，以使超声换能器在至少一个方向上以至少一种运动类型，诸如圆周运动、线性运动、角运动、自旋运动、振动或其它运动类型或以不同方向和运动类型的组合回旋。

图4是根据本发明的实施例的用于超声设备的连接器的图。在一个实施例中，具有两个BNC连接器91-93的连接器200可以用于连接到超声设备。第一BNC连接器91例如可以用于将RF信号馈送点连接到超声换能器，而第二BNC连接器92例如可以用于向控制器和电致动器馈送电力。连接器还可以具有用于将其它信号传输到超声设备的其它接触点93。超声设备在其底部处可以具有适当的连接器，诸如在图1中描绘的连接点99，以接收连接器200。在一个实施例中，操纵杆，诸如操纵杆94可以被附接到每个BNC连接器，以将连接器容易地锁定到超声设备。因此，连接器200可以被附接到超声设备100的底部，并且操纵杆可以转动从而锁定馈送超声设备100的线缆。因此，可以利用有效的BNC锁定机构可靠地附接并紧固整个连接器组件200。

尽管以上描述公开了本发明的很多实施例和规格，但是它们是通过示意描述的，并且不应被解释为对本发明的范围的限制。可以通过所附权利要求书范围内的很多变型将所描述的发明付诸实践。