УЛЬТРАЗВУКОВОЙ АППАРАТ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ С ПОМОЩЬЮ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН
ULTRASOUND DEVICE FOR EFFECTIVE MECHANICAL IMPACT, USING ULTRASOUND WAVES

Область техники
Настоящее изобретение относится к аппаратам для косметической обработки. Более конкретно, к ультразвуковому аппарату, используемому в различных применениях по обработке.
Предпосылки изобретения
На сегодняшний день ультразвук широко используется в медицине, косметике, для коррекции фигуры, при лечении ран, для облегчения боли, для стимуляции кровообращения, при обработках кожи и в спа-терапии. Воздействие с помощью ультразвуковых волн на тело человека осуществляется посредством переносного устройства или стационарного устройства с фиксированным положением путем непосредственного касания обрабатываемого участка тела человека. Для этого необходимо подручное, простое в использовании и удобное средство для эффективного воздействия с помощью ультразвуковых волн.
В документе US2015297182 раскрывается механически вращающийся внутрисосудистый ультразвуковой зонд. В данной публикации раскрывается перспективный механически вращающийся внутрисосудистый ультразвуковой зонд, имеющий небольшой объем, высокое разрешение изображения и хорошую стабильность формирования изображений. Внутрисосудистый ультразвуковой зонд содержит катетер, ультразвуковой преобразователь, расположенный на переднем конце полости катетера, и приводное устройство, которое заставляет ультразвуковой преобразователь механически вращаться. Приводное устройство представляет собой микродвигатель, расположенный в полости катетера, содержащий ротор и статор. Ультразвуковой преобразователь установлен сверху ротора и электрически соединен с ротором, а ротор также электрически соединен со статором. Катетер представляет собой магнитную металлическую трубку, и его передний конец закрыт акустическим окном, которое имеет сферический наконечник и позволяет проходить ультразвуковым волнам ультразвукового преобразователя. Акустическое окно заполнено ионной жидкостью с функцией ультразвукового связующего агента. Ультразвуковой зонд решает проблему перекручивания изображения при вращении, когда катетер проходит через участок поражения с выраженным стенозом или изогнутым сечением кровеносного сосуда, и обеспечивает формирование изображений с прямым сканированием и формирование изображений с боковым сканированием для стенки кровеносного сосуда. Однако описанный зонд ограничен вращением вокруг своей собственной оси. Кроме того, ионная жидкость, играющая роль второго проводника, ограничивает характеристики мощности и тип применения вышеописанного преобразователя.
Поскольку для терапевтического ультразвука требуются характеристики мощности, в 1000 раз превышающие диагностический ультразвук, то было бы желательно предложить систему, не содержащую этих недостатков.
Краткое описание
Целью настоящего изобретения является предоставление ультразвукового аппарата для эффективного воздействия с помощью ультразвуковых волн.
Другой целью настоящего изобретения является предоставление нехирургического ультразвукового аппарата, посредством которого легко, автоматически и безопасно воздействуют с помощью ультразвуковых волн на пациента.
Еще одной целью настоящего изобретения является предоставление автоматического ультразвукового аппарата для косметической обработки.
Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными по ходу описания.
Настоящее изобретение относится к ультразвуковому аппарату для эффективного воздействия с помощью ультразвуковых волн на обрабатываемый участок путем механического перемещения ультразвукового преобразователя, содержащему: (a) ультразвуковой преобразователь, соединенный электропроводкой, для рассеяния ультразвуковых волн; (b) стержень для удерживания указанного преобразователя; (c) электрический актуатор для вращения кривошипа вокруг своей оси, при этом указанный стержень эксцентрично прикреплен к указанному кривошипу для вращательного оборотного перемещения указанного преобразователя кругами; (d) стабилизатор для прокладывания указанной электропроводки указанного ультразвукового преобразователя и для удерживания указанного стержня под углом для уменьшения скручивания указанной электропроводки указанного ультразвукового преобразователя, когда указанный актуатор обеспечивает оборотное перемещение указанного преобразователя; (e) первую линейную опору для направления нижней части указанного стабилизатора тогда, когда указанная нижняя часть стабилизатора скользит вверх и вниз; и (f) блок управления, логически соединенный с указанным электрическим актуатором, выполненный с возможностью приема инструкций от пользователя и выполненный с возможностью управления оборотным перемещением указанного ультразвукового преобразователя путем управления указанным электрическим актуатором для выполнения указанных инструкций.
Предпочтительно аппарат дополнительно содержит понизитель трения и вторую линейную опору для защиты электропроводки и направления ее через выпрямляющий механизм, когда актуатор обеспечивает оборотное перемещение указанного преобразователя.
Предпочтительно один-единственный кабель обеспечивает непрерывное электрическое соединение от входного соединителя аппарата до подвижного ультразвукового преобразователя для выполнения ряда оборотов без повреждения указанного кабеля.
Предпочтительно электрический актуатор приводится в действие электронной схемой или за счет напрямую подаваемого питания для оборотного перемещения ультразвукового преобразователя с осуществлением по меньшей мере одного типа движения, например, кругового движения, линейного движения, углового движения, вращательного движения вокруг своей оси, вибрации, в по меньшей мере одном направлении или сочетании указанных направлений и схем типов движения.
Предпочтительно аппарат дополнительно содержит соединитель, имеющий по меньшей мере один байонетный соединитель для соединения с указанным ультразвуковым аппаратом, где весь соединитель в сборе, в том числе отличный от байонетного тип контактов, удерживается на месте путем использования байонетного замкового механизма.
Предпочтительно аппарат может быть встроен в автономное устройство или может быть внедрен в более многоцелевое машинное оборудование большего размера.
В одном варианте осуществления аппарат дополнительно содержит сцепное устройство, реализованное для изменения скорости, схемы, момента или амплитуды движения ультразвукового преобразователя.
В одном варианте осуществления ультразвуковой преобразователь напрямую прикреплен к указанному электрическому актуатору.
В одном варианте осуществления аппарат используется, чтобы избежать ожогов, вызванных высокомощным ультразвуком, воздействующим в течение более длительного времени, чем необходимо, на одно и то же место обрабатываемого участка.
В одном варианте осуществления электроприводной ультразвуковой преобразователь используется для повышения кровообращения в обрабатываемом участке за счет способности выполнять движения с амплитудой скорости и по схеме, которые невозможны для выполнения вручную.
В одном варианте осуществления электроприводной ультразвуковой преобразователь двигается с осуществлением определенных типов движений, которые генерируют свои собственные низкочастотные волны, которые в совокупности с основной ультразвуковой несущей частотой производят более эффективные и более проникающие импульсы, не производимые одним-единственным источником частоты.
В одном варианте осуществления электроприводной ультразвуковой преобразователь снижает сложность движения вручную во время процесса обработки.
Краткое описание графических материалов
Прилагаемые графические материалы и конкретные ссылки на подробности, представленные на них, в настоящем документе используются только в качестве примера для иллюстративного описания некоторых из вариантов осуществления настоящего изобретения.
На графических материалах представлено следующее:
- фиг. 1 – схема переносного ультразвукового аппарата для эффективного воздействия с помощью ультразвуковых волн согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
- фиг. 2 – схема некоторых из внутренних частей ультразвукового аппарата согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
- фиг. 3 – схема, на которой представлен изометрический вид некоторых из внутренних частей ультразвукового аппарата согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
- фиг. 4 – схема соединителя для ультразвукового аппарата согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
Термины «передний», «задний», «вниз», «вверх», «нижний», «верхний», «горизонтальный», «вертикальный», «правый», «левый» или любые ссылки на стороны или направления используются во всем описании только для краткости, и являются только относительными терминами, и не предназначены для требования конкретной ориентации компонента.
Как известно в данной области техники, ультразвуковые волны можно использовать при лечении ран, при лечении язв, для облегчения боли, для стимуляции кровообращения, для коррекции фигуры, для уменьшения жира, для уменьшения целлюлита, при обработке кожи и в других сферах применения для косметической обработки или медицинского лечения. Воздействие с помощью ультразвуковых волн на пациента может осуществляться посредством переносного устройства или стационарного устройства с фиксированным положением путем непосредственного касания кожи обрабатываемого участка тела. Однако эффективная площадь излучения (ERA) ультразвукового преобразователя очень мала. Таким образом, с целью приложения равноценного количества энергии к участку, превышающему ERA ультразвукового преобразователя, преобразователь необходимо перемещать с постоянной скоростью по всему обрабатываемому участку. Кроме того, из-за конической формы ультразвукового луча зона фокуса ультразвукового луча обычно уже, чем ERA преобразователя, что для эффективности преобразователя требует значительного движения, даже когда обрабатываемый участок довольно маленький. Не говоря уже о том, что, когда высокомощные ультразвуковые волны в течение продолжительного периода времени воздействуют на один и тот же участок, поглощение волн может вызвать нагревание и ожог этой части тела. Настоящее изобретение представляет ультразвуковой аппарат для эффективного воздействия с помощью ультразвуковых волн на участок, превышающий ERA ультразвукового преобразователя, путем приведения в действие электрическим актуатором, который обеспечивает оборотное перемещение ультразвукового преобразователя для рассеяния ультразвуковых волн по участку, превышающему ERA ультразвукового преобразователя, таким образом защищая клиента от негативного воздействия.
Фиг. 1 – схема переносного ультразвукового аппарата для эффективного воздействия с помощью ультразвуковых волн согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Аппарат 100 может представлять собой переносной ультразвуковой аппарат, имеющий преобразователь 40, который может быть подвергнут оборотному перемещению. Преобразователь 40 может быть подвергнут оборотному перемещению электрическим актуатором так, как, например, описано в отношении фиг. 2. Когда оператор удерживает ультразвуковой аппарат, взявшись за ручку 30, и нацеливает преобразователь 40 на тело пациента, ультразвуковой преобразователь может осуществлять оборотное перемещение кругами, осуществляя при этом воздействие с помощью ультразвуковых волн. Таким образом, преобразователь 40 эффективно рассеивает ультразвуковые волны по участку, превышающему исходную ERA преобразователя.
Одним из признаков описанного аппарата является обеспечение возможности непрерывного электрического соединения с ультразвуковым преобразователем 40, позволяя ему при этом совершать бесконечное число оборотов по круговой схеме без чрезмерного искривления электрического проводника. Перед преобразованием в ультразвуковую вибрацию ультразвуковым преобразователем возбуждающий электрический сигнал обычно формируется как радиочастотный сигнал высокой мощности, поскольку для терапевтического ультразвука может потребоваться применение вплоть до десятков ватт. Таким образом, проводимость такого сигнала представляет дополнительную проблему, вызванную характеристиками радиочастотных кабелей, которые требуют неискривленной коаксиальности проводников внутри. Реализация скользящих контактов может создать техническую проблему с точки зрения стоимости и надежности.
Самым простым и надежным способом может быть использование базового кабеля без каких-либо дополнительных контактов. Следующее описание механизма обеспечивает возможность соединения одним-единственным кабелем между фиксированным входным концом, например, точкой 99 соединения на фиг. 1, и подвижным концом, например, преобразователем 40, где параметры искривления кабеля могут быть рассчитаны и скорректированы по мере необходимости.
Фиг. 2 – схема некоторых из внутренних частей ультразвукового аппарата согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Ультразвуковой преобразователь 40, как описано в отношении фиг. 1, может предусматривать покрытие из нержавеющей стали с пьезоэлектрическим кристаллом PZT807 или любой другой ультразвуковой преобразователь, выполненный с возможностью направления ультразвуковых волн для осуществления обработки в отношении человеческого тела. Ультразвуковой преобразователь 40 может быть соединен электропроводкой. Электропроводка может представлять собой радиочастотный кабель или любую другую электропроводку, выполненную с возможностью передачи электрических сигналов на преобразователь 40. Ультразвуковой преобразователь 40 может быть подвергнут оборотному перемещению электрическим актуатором 10. Актуатор 10 может представлять собой электродвигатель, например, щеточный или бесщеточный, шаговый двигатель или серводвигатель, соленоид, угловой актуатор или линейный актуатор, например, шаговый двигатель Nema 17, или любой другой актуатор, выполненный с возможностью обеспечения оборотного перемещения преобразователя. В одном варианте осуществления актуатор 10 может обеспечивать оборотное перемещение преобразователя 40 по круговой схеме в любом направлении или по любой другой угловой схеме. В варианте осуществления актуатор 10 может обеспечивать оборотное перемещение преобразователя 40 в одном направлении, а затем переключать направление вращения актуатора 10 до завершения полного круга. В других вариантах осуществления актуатор 10 может обеспечивать вибрацию преобразователя 40 путем быстрой смены направления вращения актуатора. Также согласно другим вариантам осуществления возможны сочетания вибраций и вращений.
В одном варианте осуществления актуатор 10, как изображено на фиг. 2, может вращать кривошип 60 вокруг своей оси, при этом кривошип 60 содержит стержень 62, который прикреплен поворотно и эксцентрично, для вращательного оборотного перемещения преобразователя 40. Преобразователь 40 может быть прикреплен к стержню 62. Таким образом, когда актуатор 10 вращается вокруг своей оси, кривошип 60 может также вращаться вокруг своей оси, причем его эксцентрично размещенный стержень 62 совершает круговые движения, что обеспечивает оборотное перемещение преобразователя 40 кругами. Когда стержень 62 актуатора вращается вокруг его оси, он может совершать круговое движение вокруг центральной оси актуатора 10, что может обеспечивать оборотное перемещение преобразователя по той же круговой схеме. Это позволит преобразователю 40 осуществлять оборотное перемещение по круговой схеме в любом направлении или любой другой угловой схеме путем переключения направления вращения актуатора 10 до завершения полного круга или вибрировать путем быстрой смены направления вращения актуатора. В одном варианте осуществления также возможно сочетание вибрации и вращения. В одном варианте осуществления надлежащее смещение осей, т. е. оси стержня 62 и оси актуатора 10, позволит перемещать преобразователь по круговой схеме без перекрытия зоны фокуса ультразвукового луча, таким образом увеличивая равномерность энергии, воздействующей на весь обрабатываемый участок.
Аппарат 100 по фиг. 2 может также содержать стабилизатор 50, который может использоваться для стабилизации угла преобразователя 40, когда актуатор 10 вращается вокруг своей оси и обеспечивает оборотное перемещение преобразователя 40. Стабилизатор 50 может представлять собой полую трубку, изготовленную из металла или любого другого жесткого материала, для прокладывания электропроводки ультразвукового преобразователя 40. В одном варианте осуществления верхняя часть стабилизатора 50 вставлена в стержень 62 и закреплена внутри стержня 62. Когда стержень 62 перемещает преобразователь 40, стабилизатор 50 может удерживать стержень и преобразователь 40 в положении под прямым углом к первой линейной опоре 90, которая направляет стабилизатор 50 в нижней части, таким образом уменьшая скручивание электропроводки, которая прикреплена к ультразвуковому преобразователю 40. Первая линейная опора 90 удерживается внутри покрытия аппарата за счет своей оси 91, таким образом, указанная опора выполнена с возможностью совершения углового движения вокруг указанной оси 91. Хотя стабилизатор 50 на своей верхней стороне повторяет круговые движения, совершаемые стержнем 62, угловое движение опоры 91, которая удерживает нижнюю сторону стабилизатора 50, может иметь значительно более низкую амплитуду углового движения.
В одном варианте осуществления понизитель 70 трения, как изображено на фиг. 2, может быть использован для защиты движения электропроводки 80. Понизитель 70 трения, т. е. линейная направляющая, может представлять собой полую трубку, изготовленную из металла или любого другого жесткого материала, для прокладывания электропроводки ультразвукового преобразователя 40. В одном варианте осуществления понизитель 70 трения может подвижным образом удерживаться второй линейной опорой 73. Таким образом, электропроводка 80 может быть защищена в понизителе 70 трения тогда, когда понизитель 70 трения скользит вверх и вниз внутри второй линейной опоры 73 при движении преобразователя 40.
Фиг. 3 – схема, на которой представлен изометрический вид некоторых из внутренних частей ультразвукового аппарата согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Как описано в отношении фиг. 2, кабель 80 преобразователя может проходить через стабилизатор 50 и может дополнительно проходить через полый стержень 62, к которому прикреплен преобразователь. Стабилизатор 50 может быть вставлен в первую линейную опору 90, которая может быть способна осуществлять оборот вокруг своей оси 91 в пределах кожуха аппарата. Первая линейная опора 90 может выполнять функцию направляющей для стабилизатора 50, а также служить в качестве выпрямителя первой ступени искривления кабеля. Как показано на фиг. 3, максимальный угол искривления «d» кабеля будет определяться следующим уравнением: tan(d) равен частному радиуса движения стержня 62 (MR) и длины между осью актуатора и осью 91 первой линейной опорой (LF). Регулировка MR и LF позволяет достичь желаемого максимального угла искривления кабеля. Тогда как первая линейная опора 90 уменьшает движение кабеля влево/вправо в направлении X, вызванное траекторией перемещения X и Y, вторая линейная опора 73 ограничивает движение кабеля вверх/вниз только в направлении Y. На втором этапе выполняется выпрямление движения кабеля в направлении Y. Понизитель 70 трения охватывает кабель на контактной поверхности со второй линейной опорой 73, таким образом минимизируя трение и защищая кабель. Расстояние между двумя линейными опорами 90 и 73 может влиять на радиус 87 искривления кабеля, при увеличении расстояния радиус также будет увеличиваться.
За понизителем 70 трения кабель 80 может быть свободно согнут в дугу на 180 градусов, с желательным радиусом до фиксирующей точки в пределах варианта осуществления аппарата, как изображено на фиг. 2. При перемещениях кабеля в направлении Y дуга может сохранять свой радиус, тогда как смещение ее центра может быть равно половине амплитуды движения в направлении Y кабеля.
Вернемся к фиг. 1, аппарат 100 может иметь блок управления, выполненный с возможностью приема инструкций, например, с помощью пользовательского интерфейса 20. Пользовательский интерфейс 20 может иметь кнопки, рычаги, экран, сенсорный экран или любые другие компоненты пользовательского интерфейса. Блок управления, который может быть также логически соединен с электрическим актуатором, может быть выполнен с возможностью управления вращением ультразвукового преобразователя путем управления электрическим актуатором для выполнения принятых от пользователя инструкций. Блок управления может быть также выполнен с возможностью управления скоростью и угловой амплитудой преобразователя 40 разными способами для создания разных типов массажных движений. В одном варианте осуществления для обеспечения надлежащего смещения осей блок управления может управлять преобразователем для перемещения по круговой схеме без перекрытия зоны фокуса ультразвукового луча, таким образом увеличивая равномерность энергии, воздействующей на весь обрабатываемый участок.
В одном варианте осуществления ультразвуковой аппарат может также содержать электронную схему, позволяющую пользователю управлять скоростью движения, амплитудой и/или схемой ультразвуковых волн преобразователя. В варианте осуществления актуатор может быть приведен в действие непосредственно путем подачи электричества на электрический актуатор.
Описанный ультразвуковой аппарат может способствовать снижению сложности движения вручную во время процесса обработки, используемого сегодня. Как описано выше, использование ультразвукового аппарата может обеспечить более равномерное рассеяние энергии по всему обрабатываемому участку по сравнению с используемым сегодня преобразователем, перемещаемым вручную.
В одном варианте осуществления ультразвуковой аппарат может быть использован для повышения кровообращения в обрабатываемом участке за счет способности выполнять движения с амплитудой скорости и по схеме. В одном варианте осуществления ультразвуковой аппарат может обеспечивать оборотное перемещение ультразвукового преобразователя с осуществлением определенных типов движений, таких как вибрация или другое, и он может генерировать свои собственные низкочастотные волны, которые в совокупности с основной ультразвуковой несущей частотой могут производить более эффективные и более проникающие импульсы, не производимые одним-единственным источником частоты.
В одном варианте осуществления ультразвуковой аппарат может иметь сцепное устройство или механизм сцепного устройства, например, редуктор, рычаг, кулачковый вал или любой другой механизм, используемый для изменения скорости, схемы, момента или амплитуды движения ультразвукового преобразователя, подвергнутого оборотному перемещению актуатором. Альтернативно ультразвуковой преобразователь может быть напрямую прикреплен к электрическому актуатору.
В одном варианте осуществления электрический актуатор ультразвукового аппарата может быть приведен в действие электронной схемой или за счет напрямую подаваемого питания для оборотного перемещения ультразвукового преобразователя с осуществлением по меньшей мере одного типа движения, например, кругового движения, линейного движения, углового движения, вращательного движения вокруг своей оси, вибрации или другого типа движения, в по меньшей мере одном направлении или сочетании разных направлений и типов движения.
Фиг. 4 – схема соединителя для ультразвукового аппарата согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В одном варианте осуществления соединитель 200, содержащий два байонетных соединителя 91–93, может быть использован для соединения с ультразвуковым аппаратом. Первый байонетный соединитель 91, например, может быть использован для соединения точки питания радиочастотных сигналов с ультразвуковым преобразователем, тогда как второй байонетный соединитель 92 может быть, например, использован для питания контроллера и электрического актуатора электричеством. Соединитель может также иметь другие контактные точки 93 для передачи других сигналов на ультразвуковой аппарат. Ультразвуковой аппарат может иметь подходящие соединители в своей нижней части, например, соединительной точке 99, изображенной на фиг. 1, для вмещения соединителя 200. В одном варианте осуществления рычаг, например, рычаг 94, может быть прикреплен к каждому из байонетных соединителей для легкого сцепления соединителя с ультразвуковым аппаратом. Таким образом, соединитель 200 может быть прикреплен к нижней части ультразвукового аппарата 100, а рычаги могут быть повернуты для фиксации кабелей, питающих ультразвуковой аппарат 100. Таким образом, весь соединитель в сборе 200 может быть надежно прикреплен и закреплен с использованием эффективного байонетного замкового механизма.
Хотя вышеприведенное описание раскрывает многие варианты осуществления и спецификации настоящего изобретения, они были описаны в качестве иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничения объема настоящего изобретения. Описанное настоящее изобретение может быть осуществлено на практике со многими модификациями, которые находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.