CN101195059B - 超声波装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种超声波装置，其具有第一可挠层、第二可挠层、第一可挠层与第二可挠层之间的可挠电路以及与该第一可挠层与电连通至该可挠电路的该第二可挠层之间的一或多个电容性超声波换能器阵列。该电容超声波换能器阵列设置成传送超声波能量通过该第二可挠层，以响应通过该可挠电路供应的电能。

Description

超声波装置

技术领域

本发明涉及超声波技术，尤其涉及一种可通过空气直接耦合传送超声波至物体的超声波装置。

背景技术

超声波促渗法为一种方法，即使用超声波能量或超声波来增强局部涂抹的药物或化妆合成物扩散进入皮下组织。颁给D’Sa等人的美国专利号码6,322,532公布了一种增强物质渗透通过组织膜用于皮肤吸收/口服投药以及/或体液监视的装置。实际上，超声波凝胶内含或置于其下的药剂可由超声波推送并深入皮肤或其下。另外，超声波可刺激皮肤组织，并且通过按摩作用改善血液和淋巴循环。颁给Tagishi等人的美国专利号码6,090,054即公布一种用于超声波皮肤清洁以及皮肤治疗的手持式超声波装置。由超声波振动元件所产生的超声波，通过超声波装置的探头施加于皮肤上。

一般而言，传统超声波装置的超声波振动元件，例如超声波化妆装置的换能器，多选用压电材料。换能器使用压电材料将电能转换成超声波。此类换能器会因持续使用，而让温度一直升高，若缺乏额外的温度监控机制，接触皮肤的探头金属表面所产生的温度会升高到人类皮肤无法承受的温度。因此，这种传统超声波装置可能会灼伤皮肤或对皮肤有不利的影响。

再者，在使用传统压电换能器的超声波装置时，由于空气与超声波探头及测试材料之间的声音阻抗相差太多，无法有效匹配，以致造成超声波传播阻碍。为了避免空气的存在，使超声波能量大幅衰减，所以在与测试材料接触时，通常通过液体或耦合剂将换能器连接至测试材料，以促进超声波传输效率。然而，有时候因为污染或渗入等因素，并不希望使用液体或耦合剂，以避免导致机械特性降低或腐蚀。另外，若在人体上使用，某些特定液体或耦合剂，应用在皮肤上亦会导致可能的不舒服或红肿发炎情况发生。

发明内容

根据本发明，提供一种包含接触贴片以及与该接触贴片以电连通的控制模块的超声波装置。接触贴片包含基板、至少一个阵列排列在基板上的可挠超声波换能器、至少一个电路，其排列在该可挠超声波换能器阵列旁边，将该可挠超声波换能器阵列连接至相邻可挠超声波换能器阵列或该控制模块，以及放置在该基板上来包覆该可挠超声波换能器阵列以及该电路的包覆层。

另外，根据本发明，提供一种包含面罩本体以及与该面罩本体电连通的电控模块的超声波装置。面罩本体包含背层、至少一个阵列排列在该背层上的可挠超声波换能器、至少一个可挠电路，其排列在该可挠超声波换能器阵列旁边，将该可挠超声波换能器阵列连接至相邻可挠超声波换能器阵列或该电控模块，以及放置在该背层上来包覆该可挠超声波换能器阵列以及该可挠电路的包覆层。

另根据本发明，提供一种超声波装置，其包含第一可挠层、第二可挠层、位于该第一可挠层与该第二可挠层之间的可挠电路，以及在该第一可挠层与该第二可挠层之间电连接至该可挠电路的至少一个电容超声波换能器阵列。该至少一个电容超声波换能器阵列可传送超声波能量通过该第二可挠层，来响应通过该可挠电路供应的电能。

于下文的说明中将部分提出本发明的其它目的与优点，而且从该说明中将了解本发明其中一部分，或者通过实施本发明亦可得知。通过权利要求中特别列出的元件与组合将可了解且达成本发明的目的与优点。

应该了解的是，上文的概要说明以及下文的详细说明都仅供作例示与解释，其并未限制本文所主张的发明。

附图说明

当并同附图而阅览时，即可更佳了解本发明之前揭摘要以及上文详细说明。为达本发明的说明目的，各附图里绘示有现属较佳的各范例。然应了解本发明并不限于所示的精确排置方式及设备装置。

在各附图中：

图1为美国专利公告号码20040249285A1所说明的超声波换能器元件的图解侧视图；

图2为说明根据本发明范例由电源供应器供电的控制模块的方块图；

图3为说明根据本发明范例的面罩本体后视图以及超声波面罩透视图的示意图；

图4为图3所示面罩本体的剖面图；以及

图5为说明根据本发明另一范例的接触贴片后视图以及超声波护垫透视图的示意图。

主要元件标记说明

1                     超声波换能器元件

10                    底座

11                    上面

12                    下面

13                    凹陷

14                    支撑

15                    顶面

20                    薄膜

21                    外侧(顶端)面

22                    内侧(底端)面

31                    第一电极

32                 第二电极

100                面罩本体

101                可挠背层

102                可挠超声波换能器阵列

103                可挠电路

104                包覆层

105                电子控制模块

106                开口

107                固着带

110                电源供应器

120                偏压模块

130                振荡器模块

121                偏压控制电路

140                超声波换能器

131                振荡电路

132                振幅控制电路

200                接触贴片

201                基板

202                可挠超声波换能器阵列

203                电路

204                包覆层

205                控制模块

206                固着带

M                  超声波面罩

P            超声波护垫

具体实施方式

本发明的实施例可提供一种由非压电材料制成，并且可与空气直接耦合传递超声波的超声波装置。尤其是，本发明的实施例提供一种产生并通过直接空气耦合来传递适量超声波的超声波装置。在超声波装置内以阵列方式排列多个可挠超声波换能器后，利用空气耦合所传递的超声波会渗透通过该区域达到特定深度，达成许多超声波促渗效果。换言之，本发明的实施例也提供一种可挠超声波装置，其可增强与可挠超声波装置接触的局部皮肤的渗透性。

根据本发明某些实施例，超声波装置包含接触贴片以及与该接触贴片电连通的控制模块。该接触贴片包含基板、至少一个排列在基板上的可挠超声波能量转换阵列、至少一个电路，该电路排列在可挠超声波换能器阵列旁边，将该可挠超声波换能器阵列连接至相邻可挠超声波换能器阵列或控制模块。并且包覆层可放置在该基板上，用以包覆该可挠超声波换能器阵列以及该电路。

在本发明实施例中，基板可提供一个具有可挠与生化兼容的底座，供超声波装置的接触贴片使用。例如：由生化兼容并且有可挠性的材料制成之基板，包含但不受限于不织材料，如为不织布或织品；以及编织材料，如织布或织品；以及硅胶材料。因此，由生化兼容以及有可挠材料组合成的接触贴片可安全使用在生化组织上。在实施例当中，当使用超声波装置时，基板的可挠材料提供可挠性给接触贴片。在另一方面，若为了特定应用而想要让接触贴片有坚硬的底座，基板可由无可挠性材料制成，包含但不受限于聚碳酸酯以及铁氟隆。

根据本发明其它实施例，提供许多可挠超声波换能器并以阵列方式排列在基板所需区域上。在由本发明发明者之一的Deng等人所提公告号码20040249285A1的美国专利申请案中可找到可挠超声波换能器的实施例。利用组合延伸底座上多个超声波换能器元件来形成可挠超声波换能器。本案图1为美国专利公告号码20040249285A1中图1的再现。请参照图1，每一超声波换能器元件1都包含一个薄膜20、一个第一电极31以及一个第二电极32。结构上为水平延伸的底座10可具有一个上面11与一个下面12。在实施例当中，水平底座10以及横向支撑结构14形成单体，该单体具有切入底座10的上面11的凹陷13，而在底座10的外缘上具有支撑14。支撑14在其上缘上具有顶面15。薄膜20具有外侧(顶端)面21和内侧(底端)面22，放置在支撑14的顶面15上。第一电极31插入底座10的上面11与下面12之间的底座10内。第二电极32插入薄膜20的外侧面21与内侧面22之间的薄膜20内。图1内显示的设置可在第一电极31与第二电极32之间提供特定距离，并且可提供相当厚的绝缘层，以容许较大的薄膜振动幅度。结果，在第一电极31与第二电极32之间可储存相当大量的电能，用于驱动薄膜20并且用于转换成振动用的机械能。所属领域的技术人员将会了解，本发明并不受限于所说明的特定实施例。也可使用其它电容性超声波换能器。

可挠超声波换能器阵列可用物理方法或化学方法，在基板上需要超声波能量的区域上由多个可挠超声波换能器所组成。在基板的表面上，可挠超声波换能器阵列互相连接，并且通过电路连接控制模块，该控制模块可排列在可挠超声波换能器阵列旁边或之内。可挠超声波换能器阵列可包含可挠、电容、微机械超声波换能器阵列，或任何可挠、空气耦合超声波换能器阵列。然后包覆层可设置或放置在基板上，来包覆可挠超声波换能器阵列以及电路。在某些实施例中，包覆层可由生化相容材料制成，这包含但不受限于二甲苯塑料SU-8以及其它聚合物材料。

在实施例当中，将可挠超声波换能器阵列互相连接并且连接至控制模块的电路可为包含金属导线或接头的可挠电路。可挠电路可由包含但不受限于聚亚酰胺和过氯酸钾来制成。在特定应用情况下，该电路也可由无可挠性材料制成，例如需要接触贴片的底座无可挠或些微可挠的应用情况。可挠电路可通过接头将可挠超声波换能器阵列连接至控制模块。如本发明某些实施例内所述，控制模块可为连接至接触贴片来提供驱动电源与切换功能给超声波装置的电子装置。针对实施例，控制模块可永久连接至接触贴片。在其它实施例当中，控制模块使用可与接触贴片和控制模块分离的可分离式接头连接至接触贴片。可分离式设计在包装与拆封超声波装置上提供可挠性。

在某些其它实施例当中，超声波装置也可包含将接触贴片固定至物体或物体所要区域的固着构件。固着构件可附加至接触贴片的边缘或中央部分，并且固着构件帮助维持接触贴片就定位并固定至所要的区域。另外，固着构件可制作成可分离的部分，需要时可与接触贴片分离。例如：当接触贴片经常移动在许多区域上提供超声波，或当接触贴片需要延伸覆盖所要区域时，则接触贴片就不需要附有束紧装置。固着构件可至少包含固着线带、固着带、固着圈、固着皮带以及固着链之一。

根据本发明实施例，超声波装置可由电源供应器110通过控制模块105来提供电源。如图2内所示，该控制模块105包含偏压模块120与振荡器模块130。在操作上，该电源供应器110提供电压信号给该偏压模块120以及该振荡器模块130。该偏压模块120具有偏压控制电路121。在该偏压模块120内，由该偏压控制电路121所接收的电压信号会输出至超声波换能器。该振荡器模块130具有与振幅控制电路132相连的振荡电路131。如此，该振荡电路131所接收的电压信号会输出至该振幅控制电路132。然后该振幅控制电路132将信号输出至超声波换能器140。因此，来自偏压模块120和震荡器模块130的输出会馈送至超声波换能器140，以产生超声波。

请参照图3与图4来说明本发明的实施例。如图3内所示，超声波装置可设置成为超声波面罩M。超声波面罩M包含面罩本体100以及与面罩本体100电连通的电子控制模块105。电子控制模块105可具有插头连接至电源供应器110。请参照图4，面罩本体100可从可挠背层101组装而成。可挠超声波换能器阵列102可排列在可挠背层101上，以及可挠电路103可排列在可挠超声波换能器阵列102旁边，用于将可挠超声波换能器阵列102连接至相邻的可挠超声波换能器阵列102。并且在背层101上可形成包覆层104，来包覆可挠超声波换能器阵列102以及可挠电路103。因为面罩本体100由可挠材料组装而成，所以据此制造的超声波面罩M可服贴使用者的脸部轮廓。请参照图3，面罩本体100可提供一或多个开口106，让使用者戴上超声波面罩M时可通过至少一个开口106来观看、呼吸、喝水或甚至进食。在其它实施例中，在面罩本体100对应至使用者眼睛、鼻子与嘴巴的区域上可提供多个开口106。并且面罩本体100也具有束紧带107，用于将面罩本体100固定至使用者所要的脸部区域上。

在操作上，当使用者将超声波面罩M戴在脸上，可将连接至面罩本体100的控制模块105切换至ON，来驱动可挠超声波换能器阵列102。然后可挠超声波换能器阵列102产生大约在0.5至3MHz频率范围的超声波。尤其是，可应用像是具有功率大约0.1至0.5W/cm²的脉冲波以及功率大约0.5至1.5W/cm²的连续波这类超声波。因此，运用可挠超声波换能器阵列102所产生的超声波，超声波面罩M可按摩使用者的脸部肌肤。

根据本发明的其它实施例，在戴上超声波面罩之前可在使用者的脸上涂抹液体、胶质或凝胶媒体，另增强超声波的传递。因此，在本发明的特定应用当中，超声波面罩可结合其它化妆品或护肤产品一起使用，像是化妆面膜。当化妆品均匀涂抹在使用者脸上，由于超声波促渗法增强皮肤的渗透与吸收，所以化妆品可更容易渗入使用者的脸部肌肤。

在其它实施例内，超声波装置可设置成为图5内说明的超声波护垫P。超声波护垫P可用于人体，例如四肢或特殊身体部位，消除身体的疲劳。请参照图5，超声波护垫P包含接触贴片200以及与接触贴片200电连通的控制模块205。控制模块205可具有插头连接至电源供应器110。接触贴片可由基板201、排列在基板201上至少一个可挠超声波换能器阵列202、与可挠超声波换能器阵列202相邻的至少一个电路203所组成。并且包覆层204形成于基板201上，用于包覆可挠超声波换能器阵列202以及电路203。接触贴片200也具有固着带206，用于将接触贴片200固定至所要的身体部位。在操作上，超声波换能器阵列202可由控制模块205驱动，产生频率可对使用者达成所要超声波促渗或按摩效果的超声波。

可用于本发明的超声波装置不应受限于上述这些组态。超声波装置也可根据使用者的需求，设计成具有不同形状、尺寸或组态，包含但不受限于袖口、带子、头巾、面罩以及手套。因此，本发明也提供一种具有改良结构的超声波装置。例如：装置可包含第一可挠层、第二可挠层、于该第一可挠层与该第二可挠层之间的可挠电路以及于该第一可挠层及电连接至该可挠电路的该第二可挠层之间的一或多个电容超声波换能器阵列。一或多个电容超声波换能器阵列可传送超声波能量通过该第二可挠层，来响应通过该可挠电路供应的电能。

有关所提供的医疗与化妆利益方面，所属领域的技术人员将会了解，可将超声波装置并入、建造或连接至目前可用的医疗仪器、装置或工具，如此达成超声波传输相关的结果与利益。例如：超声波装置所提供的超声波可帮助消除身体疲劳或劳累。如此，超声波装置可设计成按摩机并与其它装置搭配使用。

再者，超声波装置所提供的超声波传输也增加血液循环并提供温暖的效果。如此，超声波装置可嵌入或制作成身体衣物或携带物品的一部分，以便随时随地提供有益效果。并且发明人接受本发明的超声波装置也适用于需要靠直接空气连接测试材料来传输超声波的其它领域，而没有传统超声波装置相关问题。

从此处所说明本发明规格与实际的考虑当中，所属领域的技术人员就会了解本发明的其它实施例。在此所考虑的说明书与实施例都仅为实施例，本发明确切的范围与精神都列示于权利要求范围内。

所属领域的技术人员应即了解可对上述各项实施例进行变化，而不致悖离其广义的发明性概念。因此，应了解本发明并不限于本发明揭示的特定实施例，而是为涵盖归属权利要求所定义的本发明精神及范围内的改进。

Claims (9)

1.一种超声波装置，其特征在于包含：

面罩本体，该面罩本体包含：

背层，

至少一个可挠超声波换能器阵列，其排列在该背层上，

至少一个可挠电路，其设置在该可挠超声波换能器阵列旁边，用以将该可挠超声波换能器阵列电连接至相邻可挠超声波换能器阵列或电子控制模块，以及

包覆层，其放置在该背层上，用以包覆该可挠超声波换能器阵列以及该可挠电路，以及

电子控制模块，其与该面罩本体电连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该面罩本体另包含固着构件，用以于需要该面罩时将该面罩本体固定至面部区域。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该面罩本体提供至少一个开口。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该背层包含可挠材料。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该包覆层包含生化兼容材料。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该可挠电路包含可挠金属导线。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该电子控制模块通过永久导电线连接至该面罩本体。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于该电子控制模块设置在该面罩本体上。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该电子控制模块通过可分离式接头连接至该面罩本体。

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