УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
ULTRASONIC DEVICE AND DEVICE FOR GENERATION OF MECHANICAL OSCILLATIONS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к области исследования внутренних органов и, в частности, к ультразвуковому устройству и устройству для генерации механических колебаний.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Любой орган человека или животного обладает определенной эластичностью. Если орган подвергается фиброзным изменениям, его эластичность изменяется, причем различные степени фиброза соответствуют различным изменениям эластичности. Это позволяет назначать симптоматическое лечение по результатам определения степени эластичности органа, выполненного с целью диагностики уровня фиброза органа.
[0003] Способ определения степени эластичности органа человека или животного на уровне техники заключается в следующем: извлечение живой ткани из органа посредством хирургической операции, затем определение эластичности извлеченной живой ткани и выполнение лечения в соответствии с полученным результатом. Тем не менее, процесс извлечения живой ткани посредством хирургической операции занимает много времени и оставляет рану на теле человека или животного, что неизбежно приводит к увеличению страданий человека или животного. Таким образом, в уровне техники выявлен недостаток средств для определения эластичности органов, которые были бы безопасны и безвредны для организма человека или животного.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] Настоящим изобретением предложено ультразвуковое устройство и устройство для генерации механических колебаний, предназначенные для определения эластичности органов без хирургической операции.
[0005] Первый объект настоящего изобретения относится к ультразвуковому устройству, содержащему: ультразвуковой зонд и устройство для генерации механических колебаний, причем устройство для генерации механических колебаний содержит генератор колебаний, демпфирующий компонент и компонент давления;
[0006] демпфирующий компонент зафиксирован между генератором колебаний и компонентом давления; ультразвуковой зонд соединен с компонентом давления; и генератор колебаний сконфигурирован для генерации колебаний тогда, когда значение давления, распознанное компонентом давления, оказывается в заданном диапазоне.
[0007] В примере осуществления настоящего изобретения демпфирующий компонент содержит полую обойму с открытыми концами, верхний упругий элемент, нижний упругий элемент и тягу;
[0008] причем нижняя поверхность верхнего упругого элемента соединена с верхним концом полой обоймы, а верхняя поверхность верхнего упругого элемента соединена с компонентом давления;
[0009] верхняя поверхность нижнего упругого элемента соединена с нижним концом полой обоймы, а нижняя поверхность нижнего упругого элемента соединена с генератором колебаний; и
[0010] тяга установлена внутри полой обоймы и ориентирована в направлении силы, создаваемой генератором колебаний, при этом оба конца тяги жестко соединены соответственно с нижней поверхностью верхнего упругого элемента и верхней поверхностью нижнего упругого элемента.
[0011] В примере осуществления настоящего изобретения полая обойма изготовлена из упругого материала.
[0012] В примере осуществления настоящего изобретения верхний упругий элемент и нижний упругий элемент выполнены из каучукового материала или пластика.
[0013] В примере осуществления настоящего изобретения генератор колебаний содержит:
[0014] обойму вибраторов, первый вибратор и второй вибратор;
[0015] обойма вибраторов имеет конструкцию с углублением, при этом оба выступающих края этой конструкции введены в зацепление с боковыми стенками полой обоймы;
[0016] второй вибратор зафиксирован в нижней части конструкции с углублением и снабжен пазом, обращенным к нижнему упругому элементу, причем направление паза совпадает с направлением тяги;
[0017] первый вибратор установлен в верхней части конструкции с углублением и имеет на своей нижней поверхности направляющую, обращенную к пазу, причем верхняя поверхность первого вибратора жестко соединена с нижней поверхностью нижнего упругого элемента; и
[0018] направляющая первого вибратора установлена с возможностью скольжения в пазу второго вибратора таким образом, чтобы первый вибратор скользил вверх и вниз под действием внешнего усилия.
[0019] В примере осуществления настоящего изобретения в устройстве имеются два таких паза, симметрично расположенных на втором вибраторе, и, соответственно, две направляющие, взаимодействующие с пазами.
[0020] В примере осуществления настоящего изобретения компонент давления содержит датчик давления и держатель датчика;
[0021] держатель датчика закреплен на одном конце демпфирующего компонента, датчик давления закреплен на держателе датчика, а другой конец демпфирующего компонента соединен с генератором колебаний.
[0022] В одном из примеров осуществления настоящего изобретения держатель датчика имеет крепежную канавку а датчик давления встроен в крепежную канавку и выступает из плоскости отверстия крепежной канавки.
[0023] В одном из примеров осуществления настоящего изобретения заданный диапазон значений давления составляет 3,7 Н ~ 4,1 Н.
[0024] Ультразвуковое устройство, предложенное настоящим изобретением, содержит ультразвуковой зонд и соединенное с ним устройство для генерации механических колебаний, причем устройство для генерации механических колебаний содержит последовательно соединенные генератор колебаний, демпфирующий компонент и компонент давления, а ультразвуковой зонд соединен с компонентом давления. Во время исследования ультразвуковой зонд вводят в контакт с поверхностью кожи, соответствующей исследуемому органу, и прилагают направленное вниз давление к поверхности кожи. Если значение давления, распознанное компонентом давления, укладывается в заданный диапазон, на генератор колебаний передают электрический сигнал посредством внешнего устройства подачи электрического сигнала, в результате чего генератор колебаний генерирует колебания, а демпфирующий компонент деформируется. После деформации демпфирующий компонент восстанавливается под действием собственной упругости, создавая определенные механические колебания; таким образом, при определении упругости органа тела человека или животного устройство позволяет генерировать определенные механические колебания вне исследуемого органа, то есть механические колебания генерируются вне тела человека или животного, не повреждая и не травмируя его. Когда устройство для генерации механических колебаний генерирует колебания, ультразвуковая волна передается через ультразвуковой зонд в исследуемый орган тела человека или животного. Поскольку скорость распространения ультразвуковой волны намного превышает скорость распространения механической волны, скорость механической волны, создаваемой колебаниями устройства для генерации механических колебаний, определяют посредством ультразвуковой волны, а эластичность исследуемого органа рассчитывают по скорости волны. Это позволяет определять степень фиброза или эластичность исследуемого органа посредством действий на поверхности кожи тела человека или животного, что позволяет преодолеть присущий уровню техники недостаток, состоящий в возможности детектирования только посредством хирургической операции. Весь процесс определения отличается быстротой и удобством. Кроме того, поскольку генератор колебаний выполняет действие при условии, что давление, обнаруженное компонентом давления, укладывается в заданный диапазон, а волна механического колебания, сгенерированная устройством, имеет стабильную частоту вследствие восстановления упругости демпфирующим компонентом, обеспечивается точный результат определения эластичности.
[0025] Второй объект настоящего изобретения относится к устройству генерации механических колебаний, содержащему генератор колебаний, демпфирующий компонент и компонент давления;
[0026] причем демпфирующий компонент зафиксирован между генератором колебаний и компонентом давления; при этом генератор колебаний сконфигурирован для генерации колебаний, когда значение давления, определенное компонентом давления, оказывается в заданном диапазоне.
[0027] Устройство для генерации механических колебаний, предложенное настоящим изобретением, содержит генератор колебаний, демпфирующий компонент и компонент давления, соединенные последовательно. Если значение давления, определенное компонентом давления, укладывается в заданный диапазон, на генератор колебаний передают электрический сигнал посредством внешнего устройства подачи электрического сигнала, в результате чего генератор колебаний генерирует колебания, а демпфирующий компонент деформируется. После деформации демпфирующий компонент восстанавливается под действием собственной упругости и генерирует определенное механическое колебание, поэтому при определении эластичности органа тела человека или животного определенное механическое колебание можно генерировать вне органа и распознавать с помощью устройства, то есть механическое колебание генерируют вне тела человека или животного, не причиняя ему никаких повреждений или травм, очень удобным способом; кроме того, поскольку генератор колебаний выполняет действие при условии, что значение давления, определенное компонентом давления, укладывается в заданный диапазон, а волна механического колебания, сгенерированная устройством, имеет стабильную частоту вследствие восстановления упругости демпфирующего компонента, обеспечивается точный результат определения эластичности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0028] Для более ясного описания технических решений в примерах осуществления настоящего изобретения или уровня техники ниже приведено краткое описание сопроводительных чертежей, используемых для иллюстрации примеров осуществления изобретения или уровня техники. Очевидно, что описанные ниже чертежи представляют собой определенные примеры осуществления настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники могут видоизменить эти чертежи, не прилагая каких-либо творческих усилий.
[0029] На ФИГ. 1 изображено упрощенное схематичное структурное представление устройства для генерации механических колебаний в ультразвуковом устройстве согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения;
[0030] На ФИГ. 2 схематично изображен поперечный разрез устройства для генерации механических колебаний, показанного на ФИГ. 1 в исходном состоянии; и
[0031] На ФИГ. 3 схематично изображен поперечный разрез устройства для генерации механических колебаний, показанного на ФИГ. 1, при совершении колебаний.
Перечень обозначений элементов:
1: генератор колебаний;
2: демпфирующий компонент;
3: компонент давления;
11: обойма вибраторов;
12: первый вибратор;
121: направляющая;
13: второй вибратор;
131: паз;
21: полая обойма;
22: верхний упругий элемент;
23: нижний упругий элемент;
31: держатель датчика;
32: датчик давления;
311: фиксирующая канавка;
312: выступ.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0032] Для того чтобы прояснить цели, технические решения и преимущества примеров осуществления настоящего изобретения, технические решения в примерах осуществления настоящего изобретения будут четко и всесторонне раскрыты ниже со ссылкой на сопутствующие чертежи. Очевидно, что раскрытые примеры осуществления являются не всеми примерами осуществления, а только их частью. Любые иные примеры осуществления, полученные специалистами в данной области техники на основе примеров осуществления настоящего изобретения без каких-либо творческих усилий, попадают в объем правовой охраны настоящего изобретения.
Пример 1 осуществления изобретения:
[0033] На ФИГ. 1 изображено упрощенное схематичное структурное представление устройства для генерации механических колебаний в ультразвуковом устройстве согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. На ФИГ. 2 схематично изображен поперечный разрез устройства для генерации механических колебаний, показанного на ФИГ. 1 в исходном состоянии. На ФИГ. 3 схематично изображен поперечный разрез устройства для генерации механических колебаний, показанного на ФИГ. 1, при совершении колебаний. Как показано со ссылкой на ФИГ. 1 ~ ФИГ. 3, этот пример осуществления предусматривает ультразвуковое устройство, содержащее: ультразвуковой зонд (не показан на чертежах) и устройство для генерации механических колебаний. Устройство для генерации механических колебаний содержит: генератор 1 колебаний, демпфирующий компонент 2 и компонент 3 давления. В частности, демпфирующий компонент 2 зафиксирован между генератором 1 колебаний и компонентом 3 давления, а ультразвуковой зонд соединен с компонентом 3 давления. Генератор 1 колебаний сконфигурирован для генерации колебаний в том случае, когда значение давления, распознанное компонентом 3 давления, укладывается в заданный диапазон.
[0034] Во время исследования ультразвуковой зонд ультразвукового устройства вводят в контакт с поверхностью кожи, соответствующей положению исследуемого органа тела человека или животного, и прилагают давление, направленное к поверхности кожи. Если значение давления, определенное компонентом 3 давления, укладывается в заданный диапазон, на генератор 1 колебаний передают электрический сигнал посредством внешнего устройства подачи электрического сигнала, благодаря чему генератор 1 колебаний генерирует колебание, приводящее к деформации демпфирующего компонента 2, после которой демпфирующий компонент 2 восстанавливается под действием собственной упругости, создавая определенное механическое колебание, то есть механическое колебание генерируется вне исследуемого органа. При создании механического колебания ультразвуковую волну направляют через ультразвуковой зонд на исследуемый орган. Поскольку скорость ультразвуковой волны намного превышает скорость распространения механической волны, скорость механической волны определяют посредством ультразвуковой волны, эластичность исследуемого органа рассчитывают по скорости волны, а степень фиброза исследуемого органа определяют по значению эластичности.
[0035] Поскольку у разных людей или животных толщина жирового слоя и кожного слоя различаются, при определении эластичности органов в теле человека или животного требуется прилагать различное давление. Результат определения будет точным только в том случае, если значение давления, приложенного к органу, укладывается в соответствующий диапазон давления органа. Таким образом, для исследования различных органов необходимо предварительно задать диапазоны давления для органов, причем давление, прилагаемое к исследуемым органам, определяют компонентом 3 давления, что позволяет гарантировать попадание приложенного к органам давления в заданный диапазон и, тем самым, точность результата определения. Например, в данном примере осуществления заданный диапазон давления составляет 3,7 Н ~ 4,1 Н. Например, если значение давления, обнаруженное компонентом 3 давления, составляет 3,9 Н, генератор 1 колебаний будет генерировать колебания. Заданные диапазоны давления можно устанавливать, в частности, для различных органов.
[0036] Ультразвуковое устройство, предложенное настоящим изобретением, содержит ультразвуковой зонд и соединенное с ним устройство для генерации механических колебаний, причем устройство для генерации механических колебаний содержит последовательно соединенные генератор колебаний, демпфирующий компонент и компонент давления, а ультразвуковой зонд подсоединен к компоненту давления. Во время исследования ультразвуковой зонд вводят в контакт с поверхностью кожи, соответствующей исследуемому органу, и прилагают давление, направленное к поверхности кожи. Если значение давления, определенное компонентом давления, укладывается в заданный диапазон, на генератор колебаний передают электрический сигнал посредством внешнего устройства подачи электрического сигнала, в результате чего генератор колебаний генерирует колебания, а демпфирующий компонент деформируется. После деформации демпфирующий компонент восстанавливается под действием собственной упругости, создавая определенные механические колебания; таким образом, при определении упругости органа тела человека или животного устройство позволяет генерировать определенные механические колебания вне исследуемого органа, то есть механические колебания генерируются вне тела человека или животного, не повреждая и не травмируя его. Когда устройство для генерации механических колебаний генерирует колебания, ультразвуковая волна передается через ультразвуковой зонд в исследуемый орган тела человека или животного. Поскольку скорость распространения ультразвуковой волны намного превышает скорость распространения механической волны, скорость механической волны, создаваемой колебаниями устройства для генерации механических колебаний, определяют посредством ультразвуковой волны, а эластичность исследуемого органа рассчитывают по скорости волны. Это позволяет определять степень фиброза или эластичность исследуемого органа посредством действий на поверхности кожи тела человека или животного, что позволяет преодолеть присущий уровню техники недостаток, заключающийся в возможности детектирования только посредством хирургической операции. Весь процесс определения отличается быстротой и удобством. Кроме того, поскольку генератор колебаний выполняет действие при условии, что значение давления, определенное компонентом давления, укладывается в заданный диапазон, а волна механического колебания, сгенерированная устройством, имеет стабильную частоту вследствие восстановления упругости демпфирующим компонентом, обеспечивается точный результат определения эластичности.
[0037] В данном примере осуществления изобретения демпфирующий компонент 2 содержит полую обойму 21 с открытыми концами, верхний упругий элемент 22, нижний упругий элемент 23 и тягу (не показана на чертежах). Нижняя поверхность верхнего упругого элемента 22 соединена с верхним концом полой обоймы 21, а верхняя поверхность верхнего упругого элемента 22 соединена с компонентом 3 давления. Верхняя поверхность нижнего упругого элемента 23 соединена с нижним концом полой обоймы 21, а нижняя поверхность нижнего упругого элемента 23 соединена с генератором 1 колебаний. Тяга (не показанная на фигурах) установлена внутри полой обоймы 21 и ориентирована в направлении силы, развиваемой генератором 1 колебаний, оба конца тяги жестко соединены с нижней поверхностью верхнего упругого элемента 22 и верхней поверхностью нижнего упругого элемента 23, соответственно. В отдельном примере осуществления изобретения полая обойма 21 может быть изготовлена из упругого материала, а верхний упругий элемент 22 и нижний упругий элемент 23 могут быть изготовлены из каучукового материала или пластика.
[0038] Генератор 1 колебаний, в частности, содержит: обойму 11 вибраторов, первый вибратор 12 и второй вибратор 13. Обойма 11 вибраторов имеет конструкцию с углублением, выступающие края которой введены в зацепление с боковыми стенками полой обоймы 21. Второй вибратор 13 неподвижно установлен в нижней части конструкции с углублением и оснащен пазом 131, обращенным к нижнему упругому элементу 23, причем направление паза 131 совпадает с направлением тяги (не показанной на чертежах). Первый вибратор 12 установлен в верхней части конструкции с углублением и имеет на своей нижней поверхности направляющую 121, обращенную к пазу 131, причем верхняя поверхность первого вибратора 12 жестко соединена с нижней поверхностью нижнего упругого элемента 23. Направляющая 121 первого вибратора 12 установлена с возможностью скольжения в пазе 131 второго вибратора 13 таким образом, чтобы первый вибратор 12 скользил вверх и вниз под действием внешнего усилия. В частности, первый вибратор 12 соединен с внешним устройством подачи электрического сигнала, подающим электрический сигнал таким образом, чтобы первый вибратор 12 мог скользить вверх вдоль паза 131. Под направлением вверх в данном случае понимают направление в сторону демпфирующего компонента 2.
[0039] В более предпочтительном примере на втором вибраторе 13 симметрично расположены два паза 131 и предусмотрены две направляющие 121, взаимодействующие с пазами 131. В данном случае два паза и две направляющих выбраны исключительно в целях иллюстрации. Точное количество пазов и направляющих не ограничивается настоящим изобретением и может определяться требованиями практического использования.
[0040] В этом примере осуществления изобретения первый вибратор 12 и второй вибратор 13 могут представлять собой электродвигатели или другие компоненты, способные генерировать колебания, причем их вид не ограничивается настоящим изобретением.
[0041] В частности, компонент 3 давления содержит: держатель 31 датчика и датчик 32 давления, причем держатель 31 датчика закреплен на одном конце демпфирующего компонента 2, датчик 32 давления закреплен на держателе 31 датчика, а другой конец демпфирующего компонента 2 соединен с генератором 1 колебаний.
[0042] В частном случае держатель 31 датчика может иметь фиксирующую канавку 311, датчик 32 давления встроен в фиксирующую канавку 311, а верхняя часть датчика 32 давления выступает из плоскости отверстия фиксирующей канавки 311. Кроме того, на нижней поверхности держателя 31 датчика может быть предусмотрен выступ 312, а верхний упругий элемент 22 может иметь форму кольца. Выступ 312 может входить в центр кольца верхнего упругого элемента 22 для реализации вставного соединения.
[0043] На основании вышеописанных примеров осуществления ниже будет раскрыто ультразвуковое устройство согласно данному примеру осуществления через определенный процесс определения эластичности органа тела человека или животного:
[0044] Ультразвуковой зонд устанавливают на переднем конце датчика 32 давления. Ультразвуковой зонд вводят в соприкосновение с поверхностью кожи напротив исследуемого органа тела человека или животного. После этого посредством устройства согласно данному примеру осуществления прилагают давление в направлении к поверхности кожи, и датчик 32 давления распознает значение давления, приложенного к поверхности кожи. Если значение давления укладывается в заданный диапазон, на генератор 1 колебаний передают электрический сигнал посредством внешнего устройства подачи электрического сигнала таким образом, чтобы первый вибратор 12 и второй вибратор 13 генератора колебаний совершали перемещение. В частности, внешнее устройство подачи электрического сигнала электрически соединено с первым вибратором 12. Когда первый вибратор 12 принимает электрический сигнал, первый вибратор 12 перемещается вверх по пазу 131. Поскольку нижний упругий элемент 23 соединен с первым вибратором 12, первый вибратор 12 перемещается вверх, чтобы передать усилие перемещения вверх на нижний упругий элемент 23, в результате чего нижний упругий элемент 23 деформируется, то есть изгибается в направлении датчика давления. Тем временем, поскольку оба конца тяги жестко соединены, соответственно, с верхним упругим элементом 22 и нижним упругим элементом 23, тяга деформирует верхний упругий элемент 22 под действием силы, приложенной от нижнего упругого элемента 23, в результате чего датчик 32 давления и ультразвуковой зонд при контакте с кожей оказывают давление на кожу. Обладая собственной упругостью, верхний упругий элемент 22 и нижний упругий элемент 23 восстанавливаются под действием собственной упругости, то есть верхний упругий элемент 22 и нижний упругий элемент 23 движутся вниз, то есть направляющая первого вибратора 12 движется вниз по пазу 131 второго вибратора 13 до тех пор, пока верхний упругий элемент 22 и нижний упругий элемент 23 не вернутся в исходное состояние. В результате определенное механическое колебание генерируется вне исследуемого органа, и генерируется волна механических колебаний с определенной частотой. Ультразвуковую волну направляют через ультразвуковой зонд на исследуемый орган тела человека или животного. Поскольку скорость распространения ультразвуковой волны намного превышает соответствующий параметр механической волны, скорость этой механической волны определяют посредством ультразвуковой волны, а эластичность органа рассчитывают по скорости механической волны. Так определяют степень фиброза органа тела человека или животного. Кроме того, поскольку первый вибратор генерирует колебание при условии, что значение давления, распознанное датчиком давления, укладывается в заданный диапазон, а механическая волна, генерируемая на исследуемом органе, представляет собой механическую волну стабильной частоты, что обусловлено функциями упругого восстановления верхнего и нижнего упругого элемента, повышается точность формы механической волны и обеспечивается точность результатов определения эластичности.
Пример 2 осуществления изобретения:
[0045] В этом примере осуществления изобретения устройство для генерации механических колебаний содержит: генератор 1 колебаний, демпфирующий компонент 2 и компонент 3 давления. Демпфирующий компонент 2 зафиксирован между генератором 1 колебаний и компонентом 3 давления; генератор 1 колебаний сконфигурирован для генерации колебаний, когда значение давления, определенное компонентом 3 давления, оказывается в заданном диапазоне.
[0046] Конструкция устройства для генерации механических колебаний, предложенного этим примером осуществления, совпадает с конструкцией устройства для генерации механических колебаний в ультразвуковом устройстве согласно первому примеру осуществления, что позволяет получить тот же технический эффект, описание которого не будет приводиться повторно.
[0047] Устройство для генерации механических колебаний согласно этому примеру осуществления изобретения содержит генератор колебаний, демпфирующий компонент и компонент давления, соединенные последовательно. Если значение давления, определенное компонентом давления, укладывается в заданный диапазон, на генератор колебаний передают электрический сигнал посредством внешнего устройства подачи электрического сигнала, в результате чего генератор колебаний генерирует колебания, а демпфирующий компонент деформируется. После деформации демпфирующий компонент восстанавливается под действием собственной упругости, создавая определенное механическое колебание. Таким образом, при исследовании эластичности органа тела человека или животного определенное механическое колебание можно генерировать вне органа, исследуемого с помощью устройства. Таким образом, определенное механическое колебание можно генерировать вне исследуемого органа тела человека или животного, осуществляя воздействие на поверхность кожи тела человека или животного, исключая его повреждение или травмирование, очень удобным способом; кроме того, поскольку генератор колебаний выполняет действие при условии, что значение давления, определенное компонентом давления, укладывается в заданный диапазон, а волна механического колебания, сгенерированная устройством, имеет стабильную частоту вследствие восстановления упругости демпфирующего компонента, обеспечивается точный результат определения эластичности.
[0048] В результате, следует понимать, что каждый из вышеуказанных примеров осуществления только иллюстрирует технические решения настоящего изобретения и не имеет ограничительного характера; хотя настоящее изобретение было подробно раскрыто со ссылкой на вышеуказанные примеры осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, что технические решения, раскрытые в каждом из вышеуказанных примеров осуществления, могут быть изменены, или возможны эквивалентные замены некоторых или всех технических функций этих решений; и такие изменения и замены не представляют собой суть соответствующих технических решений, отклоняющуюся от объема технических решений примеров осуществления настоящего изобретения.