CN102573983B - 超声外科设备和硅波导以及其使用方法 - Google Patents

超声外科设备和硅波导以及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超声波外科设备，包括：医疗超声波手持件，其具有在近侧安装的超声波辐射器，该超声波辐射器被构造为产生向远侧聚焦的超声波能量束，与远侧引导构件结合以用于控制焦点深度；医疗超声波手持件，其具有在近侧安装的超声波辐射器，该超声波辐射器被构造为产生向远侧聚焦的超声波能量束，与远侧滚动构件结合以用于操控和控制焦点深度；医疗超声波手持件组件，其具有联接的端部执行器，该端部执行器设置有具有探针扩大区域的探针，该探针扩大区域被构造为其平均外径等于或大于探针末端和颈部的平均外径；以及对非超声作用探针护套的交汇部；医疗超声波手持件组件，其具有联接的端部执行器，该端部执行器具有可定位的非超声作用探针护套端部，该端部可滑动地操作，以覆盖和暴露至少探针末端；以及超声波换能器芯部，其包括换能结构，该换能结构固定到纵向细长的、大致平面的单晶或多晶材料的波导。

Description

超声外科设备和硅波导以及其使用方法
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求于2009年8月14日提交的美国临时专利申请No.61/233,945的权益，该专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
技术领域
各个实施例涉及超声外科设备，并且更具体地涉及超声外科器械和用于剪切致稀皮肤填充剂的方法。
背景技术
人的皮肤由两个主要的层构成，表皮和真皮。在这些层之下是下皮，下皮通常不归类为皮肤层。皮肤的较薄外层(表皮)提供对外部环境的屏障。表皮通常为大约0.05至1.5mm厚(从其在眼睑处的最小值变化至其在手掌和脚底板上的最大值)。其由许多不同类型的细胞构成，包括角质细胞、黑素细胞、和朗格汉斯细胞。角质细胞是主要的细胞类型(为细胞总数的大约75％至80％)，并且负责保持体内的水分且将其它有害化学物质和病原体保持在体外。表皮由具有基础基底膜的分层的鳞状上皮构成。其不含有血管，并且通过扩散而从真皮被供给营养。
皮肤的较厚内层(真皮)是人的皮肤的主要组成部分。真皮通常为大约0.3至5mm厚(从其在眼睑处的最小值变化至其在背部上的最大值)。其由为皮肤提供强度、弹性、和厚度的结缔组织网络构成，并且包括其它结构，该其它结构包括毛细血管、神经末梢、毛囊、平滑肌、腺体、和淋巴组织。真皮的主要细胞类型是成纤维细胞，成纤维细胞负责例如胶原、弹性蛋白、和糖胺聚糖的表皮基质组分的合成和分泌。胶原提供皮肤的强度，弹性蛋白提供皮肤的弹性，糖胺聚糖提供皮肤的湿润度和丰满度。随着老化，表皮层的厚度减小，并且相信这是造成老化皮肤中形成皱纹的部分原因。
下皮位于真皮下方，通常也被称为皮下脂肪层或皮下组织。其目的是将皮肤附接到基础骨骼和肌肉上，并且为真皮提供血管和神经。其由松散的结缔组织和弹性蛋白构成。主要的细胞类型是成纤维细胞、巨噬细胞、和脂肪细胞。下皮包含全部身体脂肪的大约50％，脂肪用作用于身体的垫子、隔离部、和能量储备。
由于以下几个因素而形成面部老化：皮肤内在改变、重力的影响、作用在皮肤上的面部肌肉的影响(动态线条)、软组织损失或位移、骨质疏松、和组织弹性的逐渐降低。表皮开始变薄，使得与真皮的交汇部变平。胶原也减少，并且使皮肤丰满的大量胶原变得较松散且失去强度。当皮肤失去弹性时，其不太能够抗拉伸。皮肤由于重力、肌肉牵引、和组织变化而开始产生皱纹。失水以及细胞之间结缔结合的破坏也弱化了皮肤的屏障功能，这可能引起皮肤的孔尺寸增大。
随着人变老，脸部萎缩、失去软组织和脂肪。面部组织的下垂以及附接到下方肌肉且由下方肌肉支撑的区域上的皮肤的褶皱通常引起垂肉和褶皱的出现。由于软组织减少，脸部呈现为更加凹陷。在例如前额、眼、鼻子、中脸部、和下脸部的各个面部区域中，已经很好地证明了具有与老化相关的变化。例如，在前额区域中，前额和眉脊随时间推移而下垂，这使得眉毛降低并且引起上眼睑皮肤隆起。当人试图保持眉脊和眼睑向上以抵消这些变化时，出现前额细纹。众所周知，眼区域通常是显示老化迹象的第一面部特征。眼周围的皮肤发生的变化早于脸部其它区域，原因是这里的皮肤最薄。该区域中的皮肤还包括较少的腺体并且经受不断的眨眼、斜视、摩擦、和牵引。
当脸颊开始下垂时中脸部区域老化，从而引起鼻唇褶皱，这是从鼻侧延伸到嘴角的细纹。已知用面部填充剂来治疗这些褶皱。在鼻子区域中，鼻子看起来伸长了。伸长的通用原因是软组织变薄以及失去弹性，这引起“末端下垂”和骨骼暴露，从而产生新的隆起。
在下脸部区域中，面部组织下降，引起所谓的“笑纹”。已知用面部填充剂来治疗这些褶皱和细纹。随着在下脸部上的进一步向下，嘴角可能下垂，并且垂肉的下降可以产生通常称为“木偶纹”的褶皱。此外，当脸颊沿着下颌(面部肌肉在此处附接到颌骨)绕固定点下垂时形成垂肉。
各种注射剂已经用于恢复脸部的组织损失。自20世纪80年代以来，可注射胶原已经用作软组织填充剂以填充脸部上的皱纹、细纹、和疤痕。胶原是天然存在的蛋白，其支持身体的各个部分，包括皮肤、肌腱、和韧带。脂肪注射也已经用来增加体积、填充皱纹和细纹，并且提高唇缘。脂肪注射涉及从患者身体的一个部分(通常为腹腔、大腿、或臀部)提取脂肪并且将脂肪再次注射到面部皮肤之下。最先被批准用于治疗颈部痉挛、颅神经疾病、和眼部痉挛的肉毒杆菌毒素也已经用于“非批准(off-label)”的美容目的。随着最近FDA批准肉毒素用于在眉间区域中的美容用途，该药物开始广泛地用于动态细纹的临时治疗。与填充剂不同，肉毒杆菌毒素被注射到面部肌肉中，临时阻塞神经冲动并且松弛肌肉以平滑所谓的“烦恼纹”。
透明质酸是最常用的美容皮肤填充剂之一。透明质酸是天然存在于所有生物体中的直链多糖，并且是身体组织的细胞外空间的普遍组分。透明质酸在所有物种和组织中的相同结构使得这种多糖成为用作保健和医学中的生物材料的理想物质。透明质酸存在于人体内的许多地方。其为皮肤提供体积，为眼提供形状，并且为关节提供弹性。最高浓度的透明质酸存在于结缔组织中，并且由人体产生的透明质酸的大部分(大约56％)存在于皮肤中。
多个制造商在商业上提供各种形式的透明质酸。最常用的透明质酸是非动物性稳定透明质酸(NASHA)，以澄清的凝胶形式分布并且利用链球菌通过细菌发酵而产生。与从源自动物的透明质酸不同，源自非动物的透明质酸没有动物蛋白。这抑制了基于动物的疾病传播或发生变应性反应的风险。最为人们熟知的非动物性稳定透明质酸由瑞典乌普萨拉的Seminariegatan的Q-medAB制造，并且其市售的商品名为因为其在1996年商业化，所以估计在世界范围内已经进行了超过2,500,000次的治疗。其他非动物性稳定透明质酸产品包括来自Q-med的(其具有比大的颗粒)以及来自Genzyme公司的CaptiqueTM。另一个常用的填充剂是由Genzyme公司制造的并且市售的商品名为Hylaform Plus的透明质酸衍生物。HylaformPlus是无菌、非发热、粘弹性、澄清、无色、透明的凝胶植入物，由交联的乙酰透明质酸分子构成。尽管透明质酸及其衍生物是最常用的皮肤填充剂，但是它们受限于长期持续可能性。由于体内的乙酰透明质酸代谢，所以该材料必须进行周期性地再注射，通常是每4至12个月。
为了增加皮肤填充剂的保质期，提出了高分子量制剂。然而，增加分子量导致越来越高的粘度。粘度越高，则越难以将所需量的皮肤填充剂注射到期望位置中或者提取任何过量的皮肤填充剂。此外，因为皮肤填充剂必须注射到已有的皮肤层内，并且具有产生用于填充剂驻留在其中的凹部的最小能力，所以难以操控已有皮肤组织内的高分子量填充剂来获得期望的美容效果。另外，一旦注射，高分子量皮肤填充剂就可以移动到不同的位置并且产生不期望的美容效果。目前的试图使用溶解剂来去除过量的或不期望的填充剂的方法相对于天然组织没有提供显著差异的功能，从而导致对相邻组织的损伤并且显著地增加了外观丑陋的风险。
超声能量可以用来剪切致稀高粘度材料，并且申请人已经发现，超声能量可以成功地用来剪切致稀基于胶原的皮肤填充剂。可以经由直接接触超声波(频率为20-200kHz)或者经由高强度、集中的场效应超声波或“HIFU”(频率为50kHz-20MHz)来施加该能量。因为来自HIFU源的非热剪切作用将是期望的，所以关注的频率将下降到传统的高频医疗超声波的较低频率限值500kHz以下，到至少100kHz。较低频率限值将通常由用于治疗的焦点的期望分辨率限定。超声能量还可以用来破坏或剖开组织，以释放褶皱，或者在组织中产生凹部。
用于传递接触超声波和HIFU的要求和构造将会是不同的。接触装置必须与填充剂直接接触，以便超声元件剪切致稀填充剂材料。另一方面，HIFU装置集中场效应超声波，以便在超声波辐射器与填充剂之间没有直接接触的情况下剪切致稀填充剂材料。然而，现有已知的装置的不完善之处在于，接触装置通常设计成用于组织表面的宏观凝结作用或消融，而HIFU装置通常设计成用于图像引导的高温、凝结、或空化引起的在深度上的组织破坏。因此，需要安全且高效的用于非热、浅深度皮肤病治疗的改进的超声设备。此外，用于操作高分子量、高粘度皮肤填充剂和浅面部组织的方法是期望的。
发明内容
超声外科设备的第一实施例包括医疗超声波手持件，该医疗超声波手持件具有远侧端部和安装在该远侧端部的近侧处的超声波辐射器。超声波辐射器被构造为产生超声波能量束，该超声波能量束具有沿着远侧端部的方向距超声波辐射器预定距离处的焦点，并且该超声波辐射器具有至少一个带有聚焦的发射表面的一体化超声波源或者至少一个构造为可电子聚焦阵列的阵列超声波源。第一实施例还包括围绕面部特征放置的引导构件，超声波手持件能够与引导构件滑动地接合，以便将焦点定位在皮肤内。
第一实施例的装置的使用方法包括下述步骤：将皮肤填充剂注射到面部特征的真皮中；将第一实施例的远侧引导构件放置在皮肤表面上以围绕面部特征；将声学凝胶施加到面部特征上的皮肤；使第一实施例的超声波手持件的远侧端部与安放的引导构件接合；以及在安放的引导构件上可滑动地平移超声波手持件，以将超声波辐射器的焦点定位在注射的皮肤填充剂内，随后向超声波辐射器供电以剪切致稀皮肤填充剂。
超声外科设备的第二实施例包括医疗超声波手持件，该医疗超声波手持件具有远侧端部、用于放置在面部特征上的远侧滚动构件、以及安装在该远侧端部的近侧处的超声波辐射器。超声波辐射器被构造为产生超声波能量束，该超声波能量束具有沿着远侧端部的方向距超声波辐射器预定距离处的焦点，并且该超声波辐射器具有至少一个带有聚焦的发射表面的一体化超声波源或者至少一个构造为可电子聚焦阵列的阵列超声波源。在实施例的某些表现形式中，远侧滚动构件通过通常容纳在医疗超声波手持件内的声学联接介质而在外部联接到超声波辐射器。在实施例的其他表现形式中，远侧滚动构件在内部联接到聚焦超声波辐射器，该聚焦超声波辐射器容纳在远侧滚动构件内。
第二实施例的装置的使用方法包括下述步骤：将皮肤填充剂注射到面部特征的真皮中；将第二实施例的装置的远侧滚动构件放置在面部特征上的皮肤表面上；将声学凝胶施加到面部特征上的皮肤；以及使远侧滚动构件在皮肤上滚动地平移，以将聚焦超声波辐射器的焦点定位在注射的皮肤填充剂内，随后向超声波辐射器供电以剪切致稀皮肤填充剂。
超声外科设备的第三实施例包括医疗超声波手持件组件，该医疗超声波手持件组件具有超声波换能器以及联接到超声波换能器的端部执行器。端部执行器按顺序具有远侧探针末端、探针颈部、探针扩大区域、和超声作用轴，该轴同轴地保持在非超声作用探针护套内。探针扩大区域被构造为其平均外径等于或大于探针末端的平均外径和探针颈部的平均外径。探针护套被构造为其外径大约等于探针扩大区域的外径以在探针护套和探针扩大区域之间形成均匀的交汇部。在实施例的某些表现形式中，该交汇部在探针护套和探针扩大区域之间可以是不漏的。在实施例的其他表现形式中，该交汇部可以是松的，但是是自清洁的。
第三实施例的装置的使用方法包括下述步骤：将皮肤填充剂注射到面部特征中；至少将第三实施例的装置的远侧探针末端插入到皮肤表面以下且插入到注射的皮肤填充剂中；向超声波换能器供电以操作探针末端；以及至少将远侧探针末端插入到注射的皮肤填充剂中。优选的方法在供电步骤之后还包括下述步骤：将探针扩大区域插入到皮肤表面以下以保护皮肤表面免于与探针的超声作用部分的不期望接触。
超声波外科设备的第四实施例包括具有超声波换能器的医疗超声波手持件组件以及联接到超声波换能器的端部执行器。端部执行器按顺序具有远侧探针末端、探针颈部、和超声作用轴，该轴同轴地保持在非超声作用探针护套内。探针护套被构造为使得探针护套的远侧端部可滑动地操作以覆盖和暴露至少探针末端。在实施例的某些表现形式中，探针护套的远侧端部被构造为当探针护套遇到某些纵向阻力时可滑动地缩回。在实施例的其他表现形式中，探针护套的近侧端部联接到调节机构，以用于可滑动地缩回和伸出探针护套的远侧端部。
第四实施例的装置的使用方法包括下述步骤：至少将第四实施例的装置的远侧探针末端插入到皮肤表面以下；向超声波换能器供电以操作远侧探针末端；在向超声波换能器供电的同时将非超声作用探针护套的远侧端部插入到皮肤表面以下；在向超声波换能器供电的同时使探针末端前进；以及缩回探针护套的远侧端部以暴露远侧探针末端的更大的长度。用于包括调节机构的装置的优选方法在插入远侧探针末端之后还包括下述步骤：将探针护套的远侧端部插入到皮肤表面以下以保护皮肤表面免于与探针的超声作用部分的不期望接触。该方法可以应用于注射的皮肤填充剂和眼袋手术(blepheroplasty)。
用于超声波外科设备的超声芯部的第五实施例包括换能结构，该换能结构固定到纵向细长的、大致平的单晶或多晶材料波导。波导按顺序具有第一共振器或近侧端部部分、换能部分、和第二共振器。第五实施例还可以包括单晶或多晶材料端部执行器部分，其一体化地或共鸣地联接到波导，以至少用作超声作用轴。
从以下的说明、附图、和所附权利要求中，所公开的用于剪切致稀皮肤填充剂的超声设备和方法的其他方面将变得明显。从本发明实施例的一个或多个表现形式中获得了若干有益效果和优点。在一个实例中，本文所公开的超声波设备有助于能够经济地操控体内的高分子量、高粘度皮肤填充剂。在另一个实例中，本文所公开的超声波设备设置成用于在屏蔽层叠组织的同时超声地操控特定层内的或特定深度处的组织。在又一个实例中，本文所公开的剪切致稀皮肤填充剂材料的方法有助于能够在体内再成形之前注射的皮肤填充剂。在其他实例中，装置和方法用在显微外科应用中，例如眼袋手术。总体上，公开了接触和非接触装置，其能够有利地用来瞬间降低皮肤填充剂材料的粘度而不会永久性地降低材料的分子量和/或材料“胶凝”的能力，从而增加了可注射皮肤填充剂治疗的长期持续可能性。该装置的允许在敏感软组织(例如表皮和真皮)附近或内部的细微控制的超声波应用的特征当然可用于其他类型的皮肤病和显微外科手术。
附图说明
图1为医疗超声波手持件和引导构件的侧视横截面图
图2为引导构件的平面图，其中医疗超声波手持件的远侧端部针对上下文以虚线描绘。
图3为图2的引导构件的侧视横截面图，其中医疗超声波手持件针对上下文以虚线描绘。
图4为具有无源线环的引导构件示意性俯视图。为了简明起见，以虚线示出具有有源线环的医疗超声波手持件。
图5和6为医疗超声波手持件的示意性侧视图。
图7为具有远侧滚动构件或“球形体”的医疗超声波手持件的剖视透视图。球形体的不可见部分用虚线绘出，并且省略了安装结构、电连接等。
图8为远侧端部和远侧滚动构件的示意性详细侧视图。
图9为医疗超声波手持件以及用于附接到远侧滚动构件或“球形体”的多个环的前视图。
图10为图9的“球形体”以及用于附接到“球形体”的多个环的侧视图。
图11为图9-10的“球形体”的局部分解前视横截面图。
图12为图9-11的“球形体”的侧视横截面图。
图13为医疗超声波手持件中的换能结构的示意性侧视图。
图14为各种端部执行器探针构造的侧视横截面图。
图15为远侧探针末端的侧视图。
图16-17为图15中示出的远侧探针末端的前视图。
图18和20为探针颈部(包括钝的远侧探针末端)的透视图。图19和21为相应的探针颈部的端视横截面图。
图22-24为涉及流体连通构造的医疗手持件组件的各方面的示意性侧视图。
图25为探针护套缩回机构的剖视侧视图。
图26为侧视图(“之前”)和俯视横截面图(“之后”)的组合，示出了另一个探针护套缩回机构。
图27和28为涉及探针护套的操作的医疗手持件组件的示意性侧视图。
图29-31为变化的探针构造的透视图。
图32为包括套管的探针构造的示意性侧视图。
图33为超声芯部的具有侧视图和边缘视图的示意图。
图34为示例性层合的超声芯部构造的示意性边缘视图。
图35为示例性端部执行器部分的侧视横截面图。
图36和37为示例性第二共振器构造的示意性侧视图。
图38为示例性第二共振器构造的透视图，其中用虚线(仅仅顶侧)以夸张的物理表示示出振动的谐振横向模式。
图39和40为示例性第二共振器构造的示意性侧视图。
图41为包括换能器增益部分的示例性第二共振器构造的示意性侧视图。
图42为示例性换能器至波导的结合和功率结构的示意性端视图。
图43为波导电触点(注意：换能部分594的结构仅仅是示例性的)的示意性细部图。
图44为具有内部换能器的层合的波导的示意透视图。第一共振器592被省略，但是为了上下文而以虚线部分地绘出。
图45为换能部分的示意透视图，其中省略了第一和第二共振器。
图46为波导的换能部分的侧视图，其中为了上下文而以虚线示出换能器的位置。
图47为图46的波导的边缘横截面图。
图48为波导的换能部分的分解侧视图。
图49为包括板和压缩紧固件的图48的波导的边缘横截面图。
图50为与图48所示类似的装置的边缘横截面图，但是具有对称设置的换能器、板、和压缩紧固件。
图51为波导的换能部分在应用金属带之前和之后的透视图。
图52为波导的边缘视图，为视觉清楚起见夸张地示出硬钎焊601。
图53为波导的换能部分的分解透视图。
图54和55为超声芯部换能器结构的示意性边缘视图。
图56为超声波芯部换能器结构的示意性侧视图。
图57为超声波换能器电极结构的边缘视图，其中插入有细节情况。
图58为构造为用于表面安装组件的超声波换能器和波导的示意性侧视图。
图59为具有表面安装的超声波换能器的波导的示意性边缘视图。
图60为波导的第一共振器的分解侧视图。
图61为包括压缩紧固件的图60的波导的边缘横截面图。
图62为第一共振器的边缘视图，其中插入有齿形连接的细节情况。
图63为第一共振器和具有互连腔的端部质量块的边缘横截面图。
图64为图63的第一共振器和端部质量块的示意性侧视图，其中为了上下文以虚线示出互连的腔。
具体实施方式
在详细解释本发明的数个实施例之前，应该指出的是，表现形式和实施例的应用或使用并不局限于附图和具体实施方式中详细示出的部件和步骤的构造和布置。示例性表现形式和实施例可以其它表现形式、实施例、变型形式、和修改形式来实施或结合到其他表现形式、实施例、变型形式、和修改形式中，并可以多种方式实施或执行。此外，除非另外指明，本文所用的术语和表现形式是为了方便向读者描述本发明的示例性实施例的目的而选择的，并不是为了限制本发明。
此外要理解的是，下述表现形式、实施例、实例等中的任何一个或多个可与下述其他表现形式、实施例、实例等中的任何一个或多个组合。这样的修改和变型将包括在权利要求的范围内。
在图1-4中示出了本发明的第一实施例。第一实施例包括医疗超声波手持件100，该医疗超声波手持件100具有远侧端部102和安装在远侧端部的近侧处的聚焦超声波辐射器104。超声波辐射器104被构造为产生超声波能量束，该超声波能量束具有沿着远侧端部102的方向距超声波辐射器104预定距离d处的焦点f。这种构造用来将超声波能量聚焦在面部特征10内以引起皮肤填充剂12的剪切致稀，该面部特征10具有植入真皮(包括表皮交汇部)的皮肤填充剂12的凹部。超声波辐射器104具有至少一个带有聚焦的发射表面的一体化超声波源、至少一个构造为可电子聚焦阵列的阵列源、或者此类超声波源的组合。PCT申请公开No.WO/2006/082573中公开了阵列源的实例，该专利申请的公开内容以引用方式并入本文。
因为聚焦的一体化源产生剪切，该剪切在生成的声波分布的周边处最强，所以额外的源可以被构造为使得源的束轴，B1至Bn大致会聚于焦点f，以增强装置在焦点附近产生剪切的能力。如图6所示，不重叠的会聚地聚焦的组件中的多个超声波源的构造通过改变发射的超声波能量的相关相位和强度而使得该边缘效应衰减。然而，这个优点受限于包括少数几个聚焦的一体化源的装置的实际情况，原因是以这种方式操作的大的换能器阵列接近单个阵列源的功能，即多样性在面对日益增加的定制性和复杂性时具有快速减少的利润。超声波辐射器104优选地被构造为产生纵向和横向声波，并且应当通过声学凝胶16联接到皮肤，该声学凝胶16用来改善与皮肤14的联接并且改善远侧端部102的润滑以用于在皮肤14上运动。声学凝胶的使用和这种凝胶的分配在本领域中是已知的。例如，参见美国专利申请公开No.2008/0027328。超声波辐射器104应当发射大约1到20瓦的有效功率，由此产生的热通过热辐射、热传导、或者热质量或容量进行耗散或去除，以防止在连续声学刺激期间的伤害。声学凝胶16可以用来帮助这种热耗散或去除。
重要的是要注意到，如果能量传递聚焦得太深，那么可能会损伤至关重要的神经和/或肌肉。然而，如果能量传递聚焦得太浅，那么可能会烧坏表皮。第一实施例还包括用于围绕面部特征10放置的引导构件106。引导构件106用来限定进行治疗的区域并且保护该区域周围的皮肤14避免焦点附近传播的超声波能量(或手持件的错误操控)。预定距离d通常可以在阵列超声波源内电气地调节、通过改变引导构件106的厚度(或增加额外的构件106)而机械地调节、和/或通过用机械定位系统改变聚焦超声波辐射器104相对于远侧端部102的位置而机械地调节。然而，引导构件106也可以用来在应用手持件100期间抵抗皮肤14的局部畸变，以确保在治疗手术期间与表皮或下皮相比，预定距离d落在真皮(包括表皮交汇部)内，从而使得在手术期间调节距离d的需要最小化。
如图1所示，在第一实施例的第一表现形式中，远侧引导构件106可以是要围绕面部特征10定位的定位环108。在一种构造中，定位环108通过粘合剂背衬109可以附着到面部特征10周围的皮肤14的表面上。在另一个构造中，定位环108通过与限定在定位环108内(并且位于医疗超声波手持件100和皮肤14之间)的腔室112连接的真空端口110施加的局部真空而可以附着到面部特征10周围的皮肤14的表面上。在这些或其他构造中，可以通过真空端口110或通过单独的流体端口114向腔室112供应声学凝胶16。在一个示例性构造中，定位环108由柔性的泡沫片材构造而成。泡沫优选地为柔性的，以适形于面部，但是在典型的载荷(高达5psi)下是基本上不可压缩的，以保持其形状厚度。泡沫优选地为开口的小室状的，以提供用于真空的路径并且增强腔室112周边周围的声学保护。定位环108可以限定用于腔室112的基本上环形的周边，但是也可以或者可替代地被使用者切割以限定进行治疗的区域的周边。远侧端部102可滑动地与定位环108接合，以将焦点f定位在皮肤14内。
如图2和3所示，在第一实施例的第二表现形式中，远侧引导构件106可以是具有可滑动的互锁的穿梭构件120的定位基部118。在一种构造中，定位基部118通过粘合剂背衬119可以附着到面部特征10周围的皮肤14的表面上。穿梭构件120被构造为接纳医疗超声波手持件100的远侧端部102，该远侧端部102可以用作或提供可再定位的足部122。通过能够顺序治疗面部特征10内的一系列邻接的“斑点”，可再定位的足部122可以治疗较大的区域或长的轨迹。可再定位的足部122可以由使用者或在计算机的控制下可滑动地再定位在定位基部118内。在一个构造中，可再定位的足部122可以从医疗超声波手持件100拆下。在一个变型中，可再定位的足部122可以是一次性消耗部件。在另一个变型中，可再定位的足部122可以是可重复使用的可消毒部件。在示例性构造中，多个可再定位的足部122中具有可变厚度的一个可以可拆卸地固定到超声波手持件100上，以机械地改变聚焦超声波辐射器104相对于远侧端部102的位置，从而改变皮肤14内发现预定距离d处的深度。在另一个示例性构造中，多个可再定位的足部122中具有可变面积尺寸的一个可以可拆卸地固定到超声波手持件100上，以控制焦点附近传播的超声波能量应用到皮肤14上。远侧端部102经由穿梭构件120与定位基部118可滑动地接合，以将焦点f定位在皮肤14内。
在第一实施例的第三表现形式中，医疗超声波手持件100包括配准系统124，该配准系统124被构造为监测焦点f相对于远侧的引导构件106的位置和/或轨迹。配准和跟踪系统可以包括：用于跟踪器械位置的软件；电气地谐振的环，其由无源线环125(具有负载，例如串联的电阻器和电容器)和有源线环126限定，该无源线环125固定到引导构件106上，有源线环126由安装在超声波手持件100中的射频元件127激发，以用于近程警报；超声波手持件100和引导构件106之间的磁体联接，其部分地通过使得引导构件106加载有高磁化率材料或永久磁体材料而建立，以用于近程警报；导电率传感器(未示出)，其被构造为检测引导构件106和皮肤14的不同导电率，以用于周边侵害警报；或偏振传感器(未示出)，其被构造为间接测量超声治疗之前和之后的组织的差异电磁化率，以用于间接跟踪器械位置(更精确地，治疗前位置)。引导构件106还可以被设计成具有极为不同的电磁化率，以使得偏振传感器可以用于周边侵害警报。随着超声波手持件100在引导构件106内在皮肤14的整个表面上来回移动，可以根据超声波手持件100在面部特征10的任何特定部分上的停留时间而手动地或自动地控制超声波能量的传递。还可以根据超声波治疗期间皮肤特性的测量结果，例如在手术过程期间的治疗前和治疗后组织的电磁化率，而自动地控制超声波能量的传递。
在使用第一实施例的表现形式的方法中，皮肤填充剂12被注射到面部特征10的真皮中，并且远侧引导构件106被放置在皮肤14的表面上以围绕面部特征10。可以在放置引导构件106之前或之后注射皮肤填充剂12。医疗超声波手持件100放置在引导构件106上，并且声学凝胶16被施加到面部特征10上的皮肤14。根据凝胶源，如单独的施加装置或经由手持件端口110或114进行施加，可以在将超声波手持件100放置在引导构件106上之前或之后施加声学凝胶16。超声波手持件100的远侧端部102与引导构件106接合，并且能够滑动地在引导构件106上平移，以将聚焦超声波辐射器104的焦点f定位在注射的皮肤填充剂12内，超声波辐射器104被供电以剪切致稀皮肤填充剂12。在方法的一个变型中，超声波手持件100被移开而不与引导构件106接合，并且在处于剪切致稀状态的同时从皮肤14的表面操控皮肤填充剂12。在方法的另一个变型中，超声波手持件100和引导构件106都被从皮肤14移开，并且在处于剪切致稀状态的同时从皮肤14的表面操控皮肤填充剂12。
在方法的实施中，面部特征10的皮肤14通过局部真空而被拉入到由远侧引导构件106限定的腔室112中。这允许在存在皱纹时更加稳固地限定皮肤表面平面，并且用来相对于聚焦超声波辐射器104和焦点f精确地定位皮肤14的表面。聚焦超声波辐射器104随后被供电以剪切致稀注射的皮肤填充剂12。在方法的另一个实施中，面部特征10的皮肤14被置于张紧状态中，随后远侧引导构件附着到皮肤14的张紧的表面上。这类似地改进了皮肤表面平面的限定，以及皮肤14的表面相对于超声波辐射器104的定位精度。超声波辐射器104随后被供电以剪切致稀注射的皮肤填充剂12。
在图5-8中示出了本发明的第二实施例。第二实施例包括医疗超声波手持件200，该医疗超声波手持件200具有远侧端部202、用于放置在面部特征10上的远侧滚动构件206、以及安装在远侧端部202的近侧处的聚焦超声波辐射器204。超声波辐射器204被构造为产生超声波能量束，该超声波能量束具有在预定距离d处的焦点f，其它方面如第一实施例的内容所述。
如图5和6所示，在第二实施例的第一表现形式中，远侧滚动构件206可以是轴承208(如滚子轴承或球轴承)的环，设置在远侧端部202处以便于在皮肤14的整个表面上的运动。医疗超声波手持件200的远侧端部202包括声学头部216，该声学头部216通过诸如流体或凝胶的内部声学联接介质218而联接到聚焦超声波辐射器204。声学头部216优选地由聚砜、(通过聚苯乙烯与二乙烯基苯交联而制备的热固性材料，由NJ，Willingboro的C-LEC Plastics销售)或“LOTEN”(由Kennewick WA的Sigma Transducers的销售)构造而成。无论使用什么材料，声学头部216的声阻抗都应当处于水的声阻抗1.5×106kg/m2*sec的5倍内。旨在最小化超声波能量反射的额外的构造细节在本领域中是已知的。例如，参见美国专利No.6,082,180和No.6,666,825。在一个构造中，声学头部216包括可分离的界面护罩220，该界面护罩220被构造为保护声学头部216不与皮肤14的表面接触。界面护罩220优选地由硅树脂构造而成，原因是硅树脂提供适当的阻抗匹配并且具有患者接触的生物相容性。在功能上，硅树脂还可以由使用者拉伸跨过声学头部216，以用于紧密的无间隙配合。界面护罩220可以被处理为一次性消耗部件或可重复使用的可消毒部件。在另一个构造中，可以通过真空歧管212向邻近远侧端部202的皮肤14施加局部真空，以增强声学头部216和皮肤14之间的接触。在这个或其他构造中，可以通过真空歧管212或者通过设置成邻近声学头部216的流体端口214向远侧端部202供应声学凝胶16。在一个变型中，超声波手持件200可以包括真空歧管212和流体端口214两者，其中流体端口214周向地定位成与真空歧管212内的真空源210相对。
如图7和8所示，在第二实施例的第二表现形式中，远侧滚动构件206可以是设置在远侧端部202处的圆柱体或大致平滑地弯曲的旋转体积块228，例如截头椭圆体、半椭圆体、球体等，在下文中概括为术语“球形体”。球形体228通过大致容纳在医疗超声波手持件200内的声学联接介质218而在外部联接到聚焦超声波辐射器204。在一个构造中，球形体228可以由透声材料形成。在另一个构造中，球形体的表面可以通过容纳在球形体228内的声学联接流体或凝胶226而在内部进行联接。在一个构造中，声学凝胶16可以作为球形体228的表面上的涂层从超声波手持件200内分配，以用作球形体228的暴露表面与皮肤14的表面之间的润滑剂和声学联接介质。在另一个构造中，声学凝胶16可以通过远侧端部202处单独的流体端口214分配到球形体228上。
如图9-12所示，在第二实施例的第三表现形式中，远侧滚动构件206也可以是球形体228。然而，球形体228可以安装到医疗超声波手持件200上，以用于绕预定轴线R旋转。实际上，球形体228部分地用作医疗超声波手持件200的远侧端部202，其中聚焦超声波辐射器204定位在球形体228内并且球形体228通过容纳在球形体228内的声学联接流体226在内部联接到超声波辐射器204。球形体228可以包括：定子230，其在球形体228的旋转轴线的轴线端部R1和R2之间延伸；一个或多个密封件232，其围绕定子230与轴线端部R1和R2之间的交界部设置；以及任选的轴承234，其设置在定子230与轴线端部R1和R2之间的交界部处。超声波辐射器204安装到定子230，定子230可以以相对于超声波手持件200的柄部部分250的取向固定或由使用者能够调节地固定。在一个构造中，定子通过定子230和柄部部分250之间的销和销座连接件236以相对于柄部的取向固定。在另一个构造中，定子通过销和销座连接件236以相对于柄部部分250的取向由使用者能够调节地固定，其中销和销座(为示例性目的而示出为矩形凸起和空隙)可以在多个位置的任何位置中适形地互连在一起。在一个变型中，柄部部分250可以是一次性消耗部件。在另一个变型中，柄部部分250可以是可重复使用的可消毒部件。
在第三表现形式的实施中，材料环240可以可移除地附接到球形体228。环240用作旋转患者接触表面。在一个变型中，环240可以是一次性消耗部件。在另一个变型中，环240可以是可重复使用的可消毒部件。在一个示例性构造中，多个环240中具有变化材料厚度的一个环可以可移除地附接到球形体228，以机械地改变聚焦超声波辐射器204相对于远侧端部202的位置，从而改变皮肤14内发现预定距离d处的深度。在另一个示例性构造中，多个环240中具有变化宽度的一个环可以可移除地附接到球形体228，以机械地限制传播的超声波能量从球形体228传输至与皮肤14的线性面部特征10相邻的部分上。
在使用第二实施例的表现形式的方法中，皮肤填充剂12被注射到面部特征10的真皮中，并且远侧滚动构件206放置在面部特征10上的皮肤14的表面上。根据声学凝胶源，如单独的施加装置、经由手持件端口214进行施加、或从远侧滚动构件206的表面传送，可以在远侧滚动构件206放置到皮肤14上之前或之后将声学凝胶16施加到面部特征10上的皮肤14。远侧滚动构件206在皮肤14上滚动地平移，以将聚焦超声波辐射器104的焦点f定位在注射的皮肤填充剂12内，超声波辐射器104被供电以剪切致稀皮肤填充剂12。在方法的一个变型中，超声波辐射器204被断电并且远侧滚动构件206进一步在皮肤14上滚动地平移，以在处于剪切致稀状态的同时从皮肤14的表面操控皮肤填充剂。在方法的另一个变型中，超声波手持件200被移开，并且在处于剪切致稀状态的同时从皮肤14的表面操控皮肤填充剂12。
在涉及第一表现形式的方法的实施中，面部特征10的皮肤14通过局部真空而靠着声学头部216被拉动。这允许在存在皱纹时更加稳固地限定皮肤表面平面，并且用来相对于聚焦超声波辐射器204和焦点f精确地定位皮肤14的表面。聚焦超声波辐射器204随后被供电以剪切致稀注射的皮肤填充剂12。
在图13-21中示出了本发明的第三实施例。第三实施例包括医疗超声波手持件组件300，其具有超声波换能器310，该超声波换能器310可以构造为“Langevin层叠结构”。“Langevin层叠结构”通常按顺序包括第一共振器或端部罩312，换能器部分314，以及第二共振器或前罩316，以及插入在部件312、314、和316之间或围绕这些部件安装的各种辅助部件，例如安装座、中间增益级等。美国专利No.5,322,055和No.5,954,736中公开了具有这种普通构造的超声外科器械的实例。换能器部分312中的换能器材料可以是压电材料，但是也可以是磁力控制的材料(其中线圈318和永久磁体319包括换能器材料)或电致伸缩的材料。除非另外指明，否则省略如前述线圈和磁体的专门换能器部件的说明应当理解为是一般性的、示意性的表示，而不是用来限制公开内容。超声波手持件组件300和超声波换能器310联接到端部执行器320，如下进一步所述。美国专利No.6,278,218；No.6,283,981；No.6,309,400；No.6,325,811；和No.6,423,082，以及2007年3月22日提交的名称为“Ultrasonic Surgical Instruments”的美国专利申请序列号11/726,625和2007年11月30日提交的名称为“Ultrasonic Surgical Instrument Blades”的美国专利申请序列号11/998,543中公开了联接到超声刀片和其他外科端部执行器的医疗超声波手持件的实例，这些专利和专利申请的全部内容以引用方式并入本文中。超声换能器310和联接的端部执行器320的长度优选地为系统波长的二分之一(nλ/2)的整数部分。除非另外指明，否则省略常规部件或示出局部结构的说明应当理解为是一般性的、示意性的表示，而不是用来限制公开内容。
端部执行器320按顺序包括远侧探针末端322、探针颈部324、近侧探针扩大区域326、和超声作用轴328，其中该轴同轴地保持在非超声作用探针护套330内并且可操作地连接到扩大区域326。探针末端322通常是圆的或桨叶状的，但是可以包括较小的最远侧刀片部分323，如下所述。扩大区域326被构造为其平均外径等于或大于探针末端322的平均外径以及探针颈部324的平均外径。探针护套330被构造为其外径大约等于扩大区域326的外径。扩大区域326被定位在近侧波腹332处，并且用来扩大皮肤14的表面，以使得与在初始穿孔下用探针护套330插入相关的插入力最小化。由探针末端322或另一个器械形成的、然后进行可逆地扩大的小的初始孔呈现为在皮肤14的表面中产生最小的长期孔。端部执行器应当发出大约1至20瓦的有效功率，但是在皮肤14穿刺期间可以具有高达大约30瓦的瞬时要求。重要的是要注意到，虽然由于外科手术后美容的担忧，皮肤填充剂手术主要应用这种装置，但是该装置还可以有利地扩大用于深的钝器解剖或造型手术中，其中在从装置刀片/探针322-326到探针护套330的插入过渡期间探针护套330在组织表面上的扎破令人担忧的情况下。
如图14所示，在第三实施例的第一表现形式中，探针扩大区域326定位成靠近探针末端322的近侧处的第一波腹332。在第一实施例的变型中，扩大区域可以定位成靠近甚至更加近侧的波腹。在一个构造中，扩大区域326和非超声作用探针护套330之间的交汇部(当端部执行器320闭合时)可以位于波腹332近侧的节点334处。这允许非常紧密的交汇，从而使扩大区域326和探针护套330之间的交界部处扎破组织的可能性最小化。在另一个构造中，扩大区域326和探针护套330之间的交汇部(当端部执行器320闭合时)可以位于波腹332处。由于探针颈部324和扩大区域326之间的过渡，所以交汇部优选地位于相同的波腹332处。后一种构造使超声波增益冲击最小化，但是使得扩大区域326和探针护套330之间的间隙成为必要。因为超声作用轴328和扩大区域326在交汇部处是活动的并且将趋于自清洁，所以在某种程度上减轻了间隙的冲击。
如图15所示，在第三实施例的第二表现形式中，远侧探针末端322可以变得尖锐，以包括最远侧机械刀片部分323，从而方便用最小的热传播进行迅速的刺穿。在可用于能够快速刺穿皮肤的同时，机械刀片部分323的尺寸和其延伸优选地最小化，以降低当探针末端322来回移动以剪切致稀、钝器解剖组织和/或乳化脂肪时无意中伤害或破坏其他组织结构的可能性。或者，如图14的最顶侧实例和图16的端视图所示，在第三实施例的第三表现形式中，探针末端322可以是钝的。钝的末端允许用户在钝器解剖模式中安全地任意推动探针末端322，同时利用未供电的针或插塞实现皮肤的初始刺穿和扩大。
如图17-21所示，在第三实施例的第四表现形式中，通过将远侧探针末端322和/或探针颈部324中的至少一个构造为横截面为波纹状周边，远侧探针末端322和/或探针颈部324的表面积增加，同时保持部件的横截面面积不变。这提高了到皮肤填充剂12和/或其他目标组织中的功率传输效率。在一个构造中，如图14的最底侧实例和图17的端视图所示，探针末端322可以具有高的纵横比，其中探针末端322的各部分的宽度比探针扩大区域326的宽度宽。高纵横比的探针末端322允许增大装置的表面面积对体积的比，但是可以插入穿过皮肤14的表面中的小切口状狭缝，或者其自身可以产生该狭缝。这样的构造将处于这样的装置范围内，其中扩大区域326的平均外径等于或大于探针末端322的平均外径。如图18和19所示，在另一个构造中，探针颈部324的一部分可以被构造为包括多个纵向延伸的、周向地布置的板条324a，其具有通向内腔331的开口324b。板条324a可以具有片状横截面轮廓，或者可以被构造为包括一个或多个在外部突出的结构，例如肋324c，以增加装置的表面积对体积的比。如图20和21所示，在又一个构造中，远侧探针末端322和/或探针颈部324的各部分可以构造为实心杆，其限定了多个纵向延伸的、周向地布置的肋324c，该肋324c与多个类似地设置的凹陷部324d交替。在后一个构造的一个修改中，探针颈部324的近侧部分可以被构造为提供内腔331，该内腔331与凹陷部324d流体连通，以用于注射和/或收回探针末端322附近的流体材料。
最后，重要的是要注意到，在各种构造中，并且如图14的中间实例所示，端部执行器320，具体是探针末端322和/或探针颈部324，可以是轴对称的或轴向不对称的，从而术语直径应当理解为通常指的是所涉及部件的特征宽度，而不是相对于单个中心纵向轴线确定的几何直径。
在第三实施例的第五表现形式中，医疗超声波手持件组件300被构造为剪切致稀或液化在端部执行器320中的一个或多个腔内传送的材料。随着皮肤填充剂的粘度增加以及注射针腔的尺寸减小，在沿着面部特征10(例如鼻唇褶皱)的精确位置中注射精确量的皮肤填充剂的难度增加。超声能量可以用来在皮肤填充剂从外科器械上的贮存器穿过端部执行器320的腔的同时剪切致稀皮肤填充剂。超声能量还可以用来在皮肤填充剂或其他材料在端部执行器320内传送的同时剪切致稀皮肤填充剂或液化其他材料。因此，超声波手持件组件300可以包括与端部执行器320流体连通的至少一个流体腔302。在一个构造中，超声作用轴328包括内腔331，流体腔302与内腔331流体连通。如图22所示，在一个示例性构造中，轴328固定到超声波换能器310，该超声波换能器310可以被构造为具有一体化流体路径的“Langevin层叠结构”。在另一个构造中，非超声作用探针护套330和轴328之间的孔隙空间329用作流体腔，其中流体腔302与探针护套328的近侧端部和孔隙空间329流体连通。如图23所示，在一个示例性构造中，流体腔302绕过手持件组件300内的超声波换能器310并且联结歧管304，从而在端部执行器32与手持件组件300组装时接纳探针护套328的近侧端部。在一个变型中，内腔331用来从端部执行器320的远侧端部抽吸材料，并且孔隙空间329用来注射材料，例如皮肤填充剂或冲洗流体。在另一个变型中，内腔331用来注射材料，例如皮肤填充剂或冲洗流体，并且孔隙空间329用来从端部执行器320的远侧端部抽吸材料。在其他变型中，仅仅一个结构可以用作流体腔，并且通过该内腔可以实现两个功能。在孔隙空间329用作流体腔的情况下，可以通过从扩大区域326缩回探针护套330而打开端部执行器。在下述本发明的第四实施例的内容中详细描述用于缩回探针护套330的调节机构。
如图24所示，在第五表现形式的实施中，超声作用轴328包括用作流体腔302的相对突出的部分336。部分336从超声波换能器310的近侧端部突出，并且突出在手持件端口306内，该手持件端口306构造为用于经由例如互补构造的端口306和注射器末端342连接到注射器340，例如已有的路厄锁定连接件中的那些。部分336至少突出到注射器末端342中，在超声波换能器操作期间传递到部分336的超声波能量剪切致稀保持在注射器340内的皮肤填充剂。手持件端口304优选地位于突出部分336的节点334处。突出部分336的自由端优选地位于波腹332处，以便使相对较窄的窄孔流体腔302的入口处的剪切致稀最大化。在其他的实施中，注射器340可以作为单元组合在手持件组件300内，从而端口304是与一体化注射器结构连接的中间点。
在使用第三实施例的表现形式的方法中，皮肤填充剂12被注射到面部特征10中，并且至少装置的远侧探针末端322被插入到皮肤14的表面之下。根据皮肤填充剂源，例如单独的施用装置或通过端部执行器320的流体腔(例如孔隙空间329或内腔331)进行注射，可以在将远侧探针末端322插入皮肤之前或之后注射皮肤填充剂12。另外，探针末端322可以插入穿过皮肤14中的已有穿孔(例如通过施用装置或插塞形成的)，或者穿过通过探针末端322的最远侧刀片部分323形成的穿孔。超声波换能器310被供电以操作探针末端322，然后探针末端被插入到皮肤填充剂12中以剪切致稀填充剂。在方法的一个变型中，超声波换能器310被断电并且在处于剪切致稀状态的同时从皮肤14的表面操控皮肤填充剂12。在方法的另一个变型中，超声波换能器310被断电并且从皮肤收回探针末端322，在处于剪切致稀状态的同时从皮肤14的表面操控皮肤填充剂12。
在方法的优选实施中，在超声波换能器310被供电之后将探针扩大区域326插入到皮肤14的表面之下，非超声作用探针护套430插入到皮肤之下，以保护皮肤14的表面免于与探针的超声作用部分的不期望接触。超声波换能器320可以在移除探针护套430、扩大区域326、和探针末端422之前断电，以进一步保护皮肤14的表面。在单独的器械提供皮肤的初始刺穿和扩大的可能实施变型中，扩大区域326与皮肤表面接触，超声波换能器320被供电，并且扩大区域326和探针护套430插入到皮肤之下。
在使用第三实施例的表现形式的另一个方法中，该装置可以用来进行眼袋手术。远侧探针末端322插入到皮肤表面之下眶周脂肪垫之上。尽管探针末端322可以插入穿过皮肤14中的已有穿孔(例如通过插塞形成的)，但是皮肤优选地通过探针末端322的最远侧刀片部分323进行穿孔。超声波换能器310被供电以操作探针末端322并且使远侧探针末端322前进到眶周脂肪垫。有利地，扩大用于典型皮肤填充剂手术的装置也适合于扩大用于眼袋手术，使得探针扩大区域326和非超声作用探针护套330可以在远侧探针末端322前进期间插入到皮肤14的表面之下。这隔离了皮肤14而不与探针的超声作用部分长期接触。在到达眶周脂肪垫内部的情况下，在眶周脂肪垫内操控远侧探针末端322以及可能的探针颈部324的远侧部分，同时超声波换能器310被供电以液化和转移或者裂解和移除眶周脂肪。远侧探针末端322还可以用来剪切致稀已经注射到眶周脂肪垫中的皮肤填充剂12，以便进一步成形该垫，或者注射皮肤填充剂12以取代之前移除的脂肪。
在图25-33中示出了本发明的第四实施例。第四实施例基本上类似于第三实施例，如上所述，但是省略了探针扩大区域326，并且因此省略了非超声作用探针护套330和扩大区域326之间的交汇部。在参考的图中，仅仅最前面的数字不同的附图标记元件，如远侧探针末端322和422，应当被理解为与第三实施例的内容中所述的那些元件类似或相同，但是用于上述的区别点。特别参考第四实施例，超声作用轴428同轴地保持在非超声作用探针护套430内并且可操作地连接到探针颈部424。探针护套430被构造为使得探针护套430的远侧端部可滑动地操作以覆盖和暴露至少探针末端422。重要的是要注意到，在某些手术中，皮肤填充剂基本上注射到真皮下方，尤其是肌肉组织和骨膜之间的交界部处或上方，以改变面部特征(例如下颌线条)。因此，实施例的某些表现形式适于用在这种应用中，或类似的显微外科手术，其中超声仪器用来在非常精确的位置注射材料、去除材料、或切开组织。
如图25所示，在第四实施例的第一表现形式中，非超声作用探针护套430的至少一部分沿纵向是柔性的并且包括S形折痕442。折痕442允许探针护套430的远侧端部响应于对探针护套430前进的纵向抵抗而可滑动地缩回。具体地，探针护套430的沿远侧与折痕442相邻的部分可以向近侧滑过折痕442，并且响应于对前进的足够且连续的纵向抵抗而最后折叠到护套的接续远侧相邻部分下方。这种折叠作用使得探针护套430相对于探针的超声作用部分缩回，从而暴露较大长度的探针末端422和探针颈部424。探针护套430的硬度可以适于使得当探针末端422和探针护套430前进到软组织中时探针护套430的沿远侧与折痕442相邻的部分将不会折叠到折痕中，但是在探针末端422前进到诸如肌肉的坚硬组织或诸如骨骼的硬组织时将折叠到折痕中。硬度也可以单独地适应于相对于硬组织。于是，基本上可以保护靠近插入轨迹的软组织在探针前进期间和之后避免探针的超声作用部分。
如图26所示，在第四实施例的第二表现形式中，非超声作用探针护套430的远侧端部包括弹簧偏压机构450，该弹簧偏压机构450被构造为在正常情况下使得探针护套430的最远侧区段446从近侧邻接区段448伸出，但是响应于对探针护套430的前进的足够纵向抵抗而可滑动地缩回最远侧区段446。在一个构造中，弹簧偏压机构450包括至少两个周向相对的弹性狗骨形构件452，该狗骨形构件452具有分别锚固到最远侧区段446和近侧区段448的相对的端部。优选地，弹性的狗骨形构件452被构造为在近侧区段的纵向狭槽454内拉伸，使得狗骨形构件452的近侧端部和纵向狭槽454的近侧端部之间的干涉作用限制最远侧区段446的移动。在该构造的修改中，其他结构，例如近侧区段448的内部中的内部阻挡件、最远侧区段446的外部上的外部阻挡件、以及最远侧区段446的近侧端部中的纵向凹槽，可以用作移动限制结构。在其他构造中，卷簧或锥形弹簧可以与锚固结构、狭槽、和阻挡件的各种组合一起使用。
弹簧偏压机构450的弹簧力可以适于使得最远侧区段446在探针末端422前进到软组织中时将不会明显暴露探针末端422的近侧部分，但是在探针末端422前进到诸如肌肉的坚硬组织或诸如骨骼的硬组织时将进行操作。于是，基本上可以保护靠近插入轨迹的软组织在探针前进期间和之后避免探针的超声作用部分。探针护套430和护套区段446、448由相对刚性的材料构造而成，并且优选地由例如(由得克萨斯州休斯顿的SABIC Americas，Inc.销售的聚醚亚胺)的热塑性材料、纤维强化复合材料(如拉挤玻璃或碳纤维管形材料)、或编织导管管形材料构造而成。
如图27和28所示，在第四实施例的第三表现形式中，非超声作用探针护套430的近侧部分联接到调节机构460，该调节机构460被构造为将探针护套430的远侧端部正向地定位在至少远侧探针末端422上。在一个构造中，调节机构460包括内螺纹驱动构件462，该内螺纹驱动构件462联接到探针护套430的近侧部分的外螺纹464上。这样的螺纹可以与探针护套430的近侧部分成一整体，或者为结合到探针护套430的近侧部分上的适配器的一部分。在另一个构造中，调节机构包括滑动构件466，该滑动构件466机械地连结或化学地结合到探针护套430的近侧部分。调节机构被手动地或机械地致动，以便至少在远侧探针末端422上能够滑动地操作探针护套430的远侧端部。
调节机构优选地为医疗超声波手持件组件400的部件。探针护套430的远侧端部在手持件组件的至少远侧探针422上正向定位使得能够将组织和至少远侧探针末端422之间的接触长度容易地修改为适用于预期目标的长度。例如，探针护套430的最远侧端部可以被缩回，以便使探针末端422(以及可能探针颈部424，如下进一步讨论的)的与其中已经注射了皮肤填充剂的层的扩散相对应的预定长度暴露。在已经注射单个小层的情况下，仅仅需要小的接触长度，较大的接触长度增加了无意组织损坏的风险。在已经注射了多层的情况下，较大的接触长度可能是期望的，以便在单个手术过程中允许整个分层深度的剪切致稀。最后，在其他手术中，尤其是诸如吸脂的手术中，可能需要非常大的接触长度来有效地应用外科装置。对于另一个实例，如上所述，在某些手术中皮肤填充剂甚至可以注射到肌肉组织下方。探针护套430的远侧端部在手持件组件的远侧探针末端422上正向定位基本上保护靠近插入轨迹的较浅组织(甚至坚硬或韧性组织)在探针的超声作用部分进一步前进之后避免探针的超声作用部分。
如图29所示，在第四实施例的表现形式的实施中，远侧探针末端422可以是钝的末端，该钝的末端具有通向内腔431的开口，内腔431连续穿过探针颈部424和超声作用轴428，以与手持件组件400形成流体连通。钝的末端是无创伤的，并且当其已经被引入时将趋于停留在如脂肪凹部的结构内。钝的末端也可以用在其他手术中，以雕刻骨骼和软骨或者移除沉积物。或者，探针末端422可以是斜的针尖，具有最远侧刀片部分423和通向内腔431的开口。针尖可用于刺穿诸如筋膜的韧性组织。探针末端和探针颈部构造(例如第三实施例的内容中所述的那些构造)也是预见到的。最后，非超声作用探针护套430的最远侧部分可以是钝的，但是也可以是斜的，以辅助插入软组织。
如图30和31所示，在第四实施例的表现形式的其他实施中，探针颈部424可以包括通到内腔431中的多个狭槽470。如早先所述，探针末端构造(例如第三实施例的内容中所述的那些构造)也是可以想到的，从而内腔431可以向远侧延伸到远侧探针末端422中或者可以不向远侧延伸到远侧探针末端422中。在第一构造中，多个狭槽被构造为狭槽472的纵向阵列。这允许该装置在探针颈部424暴露时沿着活动探针的延伸长度提供额外的注射或抽吸能力。在第二构造中，多个狭槽被构造为多个纵向细长的、周向地布置的狭槽474，其与多个相似地设置的细长桥接部476交替。当然，桥接部连接探针颈部424的近侧部分和远侧部分。然而，当探针颈部424(与超声作用轴428和探针末端422)被超声波换能器410纵向地驱动时，桥接部还将发展出横向振动模式。多个狭槽474和交替的桥接部476优选地位于节点434处。当桥接部476受到横向振动时，近侧的皮肤填充剂将会被容易地剪切致稀。在可以执行组织去除的情况下，或者在诸如吸脂的其他手术中，靠近桥接部476的软组织将会被容易地溶解，以用于被端部执行器420抽吸。申请人注意到，在其他手术中，为了有利于单独的插塞而可以部分地或完全地省略探针护套430，其中探针的其他部分缩放到通常不适合于表皮应用的尺寸。如果有的话，探针护套430将用来保护使用者免于与端部执行器420的近侧端部处的探针428的活动部分意外接触，其中端部执行器的远侧端部暴露若干英寸或更多。于是，狭槽472的纵向阵列可以构造为这样的纵向阵列，其中阵列中的每个纵向位置都包括多个纵向细长的、周向地布置的狭槽474，其与多个相似地设置的细长桥接部476交替。阵列中的纵向位置可以对应于节点434。这样的延伸长度装置可以有用地用于基本上在下皮内发生的常规吸脂手术。
在第四实施例的表现形式的其他实施中，其中超声作用轴428、探针颈部424、和远侧探针末端422中的全部都包括内腔431并且轴428和非超声作用探针护套430形成孔隙空间429，探针颈部424的近侧部分可以包括用于内腔431和孔隙空间429之间的流体连通的侧向孔480以及设置在侧向孔480的近侧以密封内腔431的密封件482。提供内腔486的至少一个套管484可以刺穿密封件482并且向侧向孔480的远侧延伸。在一个变型中，套管484向远侧延伸至远侧探针末端422。在另一个变型中，探针颈部484的近侧部分被构造为向远侧开口的钟形物486，其中侧向孔480设置在该钟形物的变窄部分内。在这个变型中，探针护套优选地靠着探针颈部424进行密封(一般来讲，密封不必完全或部分地有效)。套管484可以用于抽吸或注射材料，例如皮肤填充剂或冲洗流体。内腔431的远侧部分(即在密封件482的远侧的部分)，也可以用于抽吸或注射材料，例如皮肤填充剂或冲洗流体。在操作的优选模式中，套管484用于抽吸，内腔用于冲洗。可以提供前述的狭槽472或474。在操作的优选模式中，狭槽472或474可以用作冲洗路径，以便形成用于组织和由探针末端422和探针颈部424的超声操作产生的组织碎屑的沿纵向取向的“冲洗回路”。
在使用第四实施例的表现形式的方法中，装置的远侧探针末端422被插入到皮肤14的表面之下。探针末端422可以插入穿过皮肤14中的已有穿孔(例如通过施用装置或插塞形成的)，或者穿过通过探针末端422的最远侧刀片部分423形成的穿孔。超声波换能器410被供电以操作探针末端422。非超声作用探针护套430的远侧端部被插入到皮肤14的表面之下。当探针末端前进时，探针护套430的远侧端部缩回，以暴露至少探针末端422的较大长度。在一个变型中，通过对探针护套430的远侧端部的前进的纵向抵抗而引起探针护套430的远侧端部的缩回。在另一个变型中，使用者利用调节机构460缩回探针护套的远侧端部。在另一个变型中，探针护套430的远侧端部初始覆盖探针末端422的基本上全部近侧部分，其中探针护套的远侧端部的缩回仅仅在初始刺穿皮肤之后暴露探针末端的近侧部分。
在方法的实施中，皮肤填充剂12被注射到面部特征10中。根据皮肤填充剂源，例如单独的施用装置或通过端部执行器420的流体腔(例如孔隙空间429或内腔431)进行注射，可以在将探针末端422插入皮肤之前或之后注射皮肤填充剂12。探针末端用来剪切致稀皮肤填充剂12。在实施的一个变型中，超声波换能器410被断电并且在处于剪切致稀状态的同时从皮肤14的表面操控皮肤填充剂12。在方法的另一个变型中，超声波换能器410被断电并且从皮肤收回探针末端422和探针护套430，由此在处于剪切致稀状态的同时从皮肤14的表面操控皮肤填充剂12。
在方法的另一个实施中，该装置用来进行眼袋手术。远侧探针末端422插入到皮肤表面之下眶周脂肪垫之上。在到达眶周脂肪垫内部的情况下，可以在眶周脂肪垫内操控远侧探针末端422以及可能的探针颈部424的远侧部分，同时超声波换能器410被供电以液化和转移或者裂解和移除眶周脂肪。远侧探针末端422还可以用来剪切致稀已经注射到眶周脂肪垫中的皮肤填充剂12，以便进一步成形该垫，或者注射皮肤填充剂12以取代之前移除的脂肪。在本实施的内容中出现的方法的变型中，例如通过分离探针护套430的提供穿孔或有划痕的周边的易碎部分，或者断开探针护套的远侧部分和近侧部分之间的联接，非超声作用探针护套430的远侧端部能够与超声外科器械分离。探针护套430的远侧端部与器械(但是仍然同轴地定位在器械上)分离，该器械在探针护套的分离的远侧端部在皮肤表面之下保持就位的同时被收回。从而，探针护套430的分离的远侧端部可以用作插塞，并且超声外科器械可以在以后再次插入穿过该插塞。另外，作为较大外科手术的一部分，其他的外科器械、探测器械、套管等可以插入穿过该插塞。当然，探针护套的分离的远侧端部最终从皮肤之下收回，以完成整个外科手术的这个阶段。
第三和第四实施例的表现形式有利地剪切致稀皮肤填充剂，以便更加精确地进行注射过程，而同时能够使用高分子量的高保质期生物材料。同样的超声波端部执行器可以用来注射皮肤填充剂，并且方便无血切开组织，以及形成用于皮肤填充剂的凹部和/或移除不期望的组织，例如脂肪。端部执行器320和420还可以在体内用来致稀之前注射的填充剂，使得可以用手指按摩到期望位置和厚度，并且该端部执行器320和420可以用来去除可能无意中注射了的过多的填充剂。如果期望进行组织凹部的冲洗，那么同一流体腔可以用于抽吸冲洗，就像用于皮肤填充剂注射和调节一样。
如图33-64所示，在本发明的第五实施例中，医疗超声波手持件组件300或400(和类似装置)的活动部分以及接触端部执行器320或420(和类似装置)可以由单晶或多晶谐振材料构造而成，所述材料主要是硅，但也可以使用锗、金刚石、和蓝宝石。优选地，这些结构由半导体晶片制成，从而能够利用已有的半导体工艺进行制造。此外，换能器材料可以是无铅压电材料，例如钡钛酸盐，或者磁力控制的材料，例如镍或“GALFENOL”(爱荷华州埃姆斯的ETREMA Products，Inc.销售的镓铁合金)，从而该装置可以是足够廉价的而能够用作一次性装置，并且与含铅的危害性废弃物相比适合于作为普通医疗废弃物进行处理。也可以使用其他换能材料，包括陶瓷PZT材料和电致伸缩的材料，以及单晶材料。PZT材料是含铅的，但是通常具有较好的压电性能。电致伸缩的材料很多情况下是含铅的，比压电材料呈现较少的滞后，具有比压电材料高的应变能密度，并且不需要架杆；然而电致伸缩的材料也具有较大的温度敏感性，需要较高的差分电压，并且需要不同的电控模式(因为应变相对于施加的电压是按平方的关系变化的而不是线性变化的)。
图33和34中示意性地示出的第五实施例包括用于超声波外科设备的超声芯部510，该超声芯部510包括由单晶或多晶材料构造而成的纵向细长的、大致平的波导590以及固定到波导590上的换能结构600。波导材料优选为硅。在以下的讨论中为了清楚起见，术语“端部”将被理解为指的是纵向边界或者代表这种边界的表面；术语“边缘”将被理解为指的是沿波导590的平面内的方向的侧向边界或者代表这种边界的表面；术语“侧边”将被理解为指的是沿与波导590的平面垂直的方向的侧向边界或者代表这种边界的表面。
波导590按顺序包括第一共振器或近侧端部部分592、换能部分594、和第二共振器或远侧端部部分596，以及可以形成在部件592、594、和596之间的任选的辅助结构，例如安装座或安装连接件、中间增益级结构等。在一个构造中，波导590为一体化结构。如图34所示，在另一个构造中，波导590为层合结构，包括多个平面材料层590a、590b等。在后一个构造的一个变型中，两个邻接层，如590a和590b，可以限定纵向通道或其他内部间隙，这可以例如用作内腔591。在后一个构造的另一个变型中，相邻层590c和590e可以被层合结构中的其他材料分隔开，如下进一步所述。第五实施例还可以包括单晶或多晶材料端部执行器部分520a，该端部执行器部分520a被构造为至少用作超声作用轴528。端部执行器部分520a优选地被构造为用作完整的外科探针(除了超声不活动部件，例如探针护套530)；例如且如图35所示，一个具有超声作用轴528、探针扩大区域526(如果提供有)、探针颈部524、和远侧探针末端522。在一个构造中，端部执行器部分520a和波导590(或其多个层)为一体化结构，从而是一体地联接的。这样的构造适用于精确显微外科手术，例如上述皮肤手术、皮肤填充剂手术等，或者神经或手外科手术。在另一个构造中，端部执行器部分520a和波导590谐振地邻接，即在节点534处谐振地连接，以用于传递振动模式，从而谐振地联接。第五实施例的各种表现形式和构造可以用作第三或第四实施例的活动结构，或者可以与这些实施例中所述的各种非换能器结构组合，或者可以与本领域中已知的其他超声外科器械手持件和/或端部执行器构造组合。
如图36-41所示，在第五实施例的第一表现形式中，波导590的第二共振器596被构造为在传递到端部执行器部分520a中之前改变换能部分594中产生的超声振动的幅值和/或模式。第二共振器596包括：近侧端部596a，其具有第一横向量值，如宽度wp；远侧端部596b，其具有较小的第二横向量值，如宽度wd；以及本体，其大致在第一和第二横向量值之间变窄，以产生振动增益。在各种构造中，第二共振器596的边缘596c和596d可以正弦地弯曲(图37的底部)、凸起地或凹入地弯曲(图36，顶部和底部)、不变地渐缩(图37的顶部左侧)、不连续地台阶形(图37的顶部右侧)、或者成形为前述任何形状的组合，以改变超声振动模式，并且通常将期望的振动模式与不期望的振动模式分隔开。如图37的底部例子所示，换能器602的各部分可以延伸过第二共振器596的近侧端部596a，这在一体化结构(例如本波导590)中通常被区分为节点534或(如图37的底部所示)远侧层叠节点535附近的几何形状的快速变化。
如图38所示，在第一表现形式的第一构造中，第二共振器596相对于波导590的中心纵向轴线是对称的，并且具有基本的本体部分，该基本的本体部分具有与远侧端部596b的第二横向量值匹配的基本上不变的横向量值。由于内共振(autoparametric resonance)，当换能部分594以主频率ωn纵向振动时，这种对称的且高度均匀的构造可以以分谐波频率ωn/N(其中N＝1、2、3等)产生横向振动模式。联接到第二共振器596的端部执行器部分520a可以被构造为以等于分谐波频率的频率在横向工作模式中操作，使得超声振动的模式从频率ωn下的纵向驱动模式转变为频率ωn/N下的横向工作模式。
在第一表现形式的第二构造中，第二共振器596相对于波导590的中心纵向轴线是不对称的。如图39所示，在示例性构造中，第二共振器的边缘相对于波导590的中心纵向轴线是不对称的，其中第二共振器596的一个边缘596c是正弦地弯曲的，而第二共振器596的相对的边缘596d是凹入地弯曲的。在其他示例性构造中，边缘596c和596d可以成形为前述形状中的一个或多个，但不是相同地成形的。这些不对称的构造引起对称剪切模式振动，当换能部分594纵向地振动时，对称剪切模式振动在近侧端部596a中产生额外的横向振动模式。如图40所示，在另一个示例性构造中，第二共振器的本体通过至少一个孔597而相对于波导590的中心纵向轴线呈现为不对称。孔597可以是从第二共振器596的边缘596c或596d向内部分纵向地且部分侧向地延伸的狭槽。在一个修改(图40的中间)中，孔597可以是交错排列的洞的阵列。在另一个修改(图40的底部)中，孔597可以是纵向延伸的正弦曲线狭槽。这些不对称的构造引起纵向谐振方式，从而当换能部分594纵向地振动时联接到额外的扭转振动模式中。
如图41所示，在第一表现形式的第三构造中，第二共振器596可以包括大致固定到波导590的邻接换能部分594上的换能器602的增益部分603。增益部分603可以包括：近侧端部603a，其具有第一横向量值，如宽度wp；远侧端部603b，其具有较小的第二横向量值，如宽度wd；以及本体，其大致在第一和第二横向量值之间变窄，以产生振动增益。在各种构造中，增益部分603的边缘603c和603d可以正弦地弯曲、凸起地或凹入地弯曲、不变地渐缩、不连续地台阶形、或者成形为前述任何形状的组合，以改变第二共振器596的远侧端部596b处的超声振动模式。增益部分603可以以与以下换能器602和换能部分594的内容中所讨论的基本上相同的方式结构化、固定到第二共振器596上、以及供电。增益部分603的暴露侧边也可以是从近侧端部603a到远侧端部603b渐缩，即增益部分603的厚度可以由于额外的增大增益构件而逐渐降低。
如图42-53所示，在第五实施例的第二表现形式中，至少一个换能器602固定到波导590的换能部分594的侧边上。如图42所示，在第二表现形式的第一构造中，换能器602为压电的或电致伸缩的陶瓷材料，其直接结合到换能部分594的侧边上。在第一构造的第一变型中，换能部分594的粘合表面可以基本上由富氧表面层(如二氧化硅(SiO2))构成，以将换能器602与换能部分594隔绝。在第一构造的第二变型中，换能部分594的粘合表面可以基本上由元素性硅(Si)、包含掺杂物(Sid)的元素性硅、或硅化物构成。在第二变型中，换能部分594的基底可以基本上由元素性硅、包含掺杂物的元素性硅(即掺杂质的硅)构成。在换能部分594的表面下部分基本上由无掺杂的元素性硅构成的情况下，可以具有含掺杂物的硅或硅化物的包埋路径610以提供优先的电气路径。波导590的其他表面可以通过在波导590上形成的富氧表面层绝缘，以防止无意中的接地。至少一个电触点612可以设置在波导上，如设置在换能部分594的靠近节点534的暴露表面上。如图43的横截面图所示，示例性电触点612是渗入富氧表面层(如果有的话)的焊料垫，与换能部分的表面下部分电接触，并且与包埋路径610(如果有的话)电接触。在一个示例性构造中，电触点612包括铝铜合金粘合层614、镍垫616、和顶部的金涂层618。地线可以焊接到电触点612，以完成用于换能器602的接地路径。
如图44和45所示，在第一构造的第三变型中，换能器602为压电的或电致伸缩的陶瓷材料，其直接粘合在与层合的波导590的相邻或邻接层590a和590b的换能部分594相对的侧边上。在另一个变型中，一个层可以用作用于间隙地设置的换能器602的电源(当通过电线连接至电源时)，并且另一个相邻或邻接层可以用作电气接地(当通过电线接地时)。在这样的变型中，两个层590a和590b的换能部分594的结构可以是相同的，如上所述，其中如果有的话，富氧表面层将层的换能部分594的邻接部分绝缘。或者，邻接层590a和590b之间的层合体可以是绝缘体。示例性层合体(不旨在解释为“其他材料”或使得层590a和590b被认为是相邻的而不是邻接的)为硅对硅阳极粘合玻璃层。
如图46和47所示，在第一构造的第四变型中，换能器602为压电的或电致伸缩的陶瓷材料，其直接结合到换能部分594的两个侧边上。换能部分594包括至少一个孔595，孔595被一体化换能器602的桥接部分604填充。换能器602的抵靠部分606a和606b抵靠换能部分594的与至少一个孔595相邻的相应侧边。除了换能器602与换能部分594直接结合之外，换能器602的部分604、606a、606b与换能部分594之间的机械抵靠还将换能器固定到换能部分594的侧边。换能器602可以通过将换能器材料滑动形成且烧结在换能部分594上而形成就位。
在第二表现形式的第二构造中，换能器602被夹持到换能部分594的侧边。这种夹持构造是用于附接的简单机构，但是也可以用来预加载陶瓷材料和单晶换能器，以便在换能器602的剪切模式操作期间增大功率和位移。如图48和49所示，在第二构造的第一变型中，换能部分594包括至少一个孔595，并且换能器602包括至少一个对应的孔605。孔595优选地定位在波腹532处。对应的孔595和605轴向对准并且接纳压缩紧固件620，例如螺栓或铆钉。在一个修改中，板622设置在换能器602的另外暴露的侧边与紧固件620之间，以将夹持力分布在换能器602上。在另一个变型(未具体示出)中，板624设置在换能部分594的另外暴露的侧边与紧固件620之间，以减轻与孔595相邻的换能部分594的局部应力。如图50所示，多个换能器602和(如果合适的话)多个板622可以被相同的压缩紧固件620夹持到换能部分594。如图51所示，在第二构造的第二变型中，金属带626可以围绕换能部分594和换能器602固定。金属带优选地被加热、定位、并且允许冷却，以产生夹持力。在一个修改中，板622设置在换能器602的另外暴露的侧边与金属带626之间，以将夹持力分布在换能器602上。在另一个变型(未具体示出)中，板624设置在换能部分594的另外暴露的侧边与金属带626之间，以减轻在金属带626下方的换能部分594的局部应力。如图51所示，多个换能器602和(如果合适的话)多个板622可以被相同的金属带626夹持到换能部分594。
在第二表现形式的第三构造中，换能器602通过粘合剂或硬钎焊601间接地结合到换能部分594。示例性粘合剂为环氧树脂和氰基丙烯酸酯，而示例性硬钎焊列在表1中。在第三构造的第一变型中，超声波换能器602的近侧端部602a和远侧端部602b在利用粘合剂或硬钎焊601结合期间被纵向地压缩。一旦粘合剂已经固化或硬钎焊已经冷却，超声波换能器602通过在换能器602、粘合剂或硬钎焊601、以及换能部分594之间形成粘合而保持残留压缩。如图52所示，在另一个变型中，远侧端部板628可以与远侧端部602b成抵靠关系而相似地结合到波导590，以抵抗暴露侧边处的换能器602的减压，并且在构造期间将压缩力分布在换能器602的远侧端部602b上。远侧端部板628可以便利地类似结合到远侧端部602b，以形成一体地结合的组件。如图52所示，在又一个变型中，端部质量块640可以与近侧端部602a成抵靠关系而类似地结合到第一共振器或波导590的近侧端部部分592，以抵抗暴露侧边处的换能器602的减压，并且在构造期间将压缩力分布在换能器602的近侧端部602a上。在需要或期望的情况下，粘合层可以施加到粘合表面上。可以利用例如镍板和顶部金涂层来制备用于将硬钎焊有本文所述组合物之一的导电表面的粘合层。
表1硬钎焊组合物和温度
来源：Charles A.Harper，Electronic Packaging and InterconnectionHandbook(4thEd.)，McGraw-Hill，2004。
如图53所示，在第三构造的第二变型中，换能器602通过硬钎焊601间接结合到支架630，并且支架630结合到换能部分594而作为子组件。支架630优选地由硅构造而成，但是也可以使用其他类似的耐高温基质。支架-换能器子组件可以有利地与波导590、非换能器结构(例如第一共振器592、第二共振器596、和任何端部执行器部分520a)的制备分开地制备。支架630也可以利用低温过程结合到换能部分594，从而允许在将支架-换能器子组件附接到换能部分524之前安置电触点(如电触点612)，并且防止换能器602可能的脱芯。在换能器602将以高温硬钎焊(大于＞275℃的固相线熔点)另外结合到硅上的情况下，这是尤其有利的。在另一个变型中，支架630通过低温硬钎焊601(例如表1中所列的Sn-Bi和Sn-In合金)间接地结合到换能部分594。在另一个进一步的变型中，硅支架630通过硅-玻璃-硅阳极粘合而层合到换能部分594。可以在硅支架630和换能部分594上生成二氧化硅层，并且可以在一个二氧化硅层上通过水解凝胶过程溅射或沉积玻璃层，之后通过在整个组件上施加的DC电压进行组装和粘合，从而引起二氧化硅和玻璃层之间的共价键合。
如图54-56所示，在第二表现形式的第四构造中，至少一个换能器602固定到波导590的换能部分594并且被构造为产生横向振动模式。如图54所示，在第四构造的第一变型中，换能器602固定到换能部分594的暴露侧边，并且被构造为以与波导590的平面垂直的横向谐振模式进行操作。没有换能器固定到换能部分594的相对的暴露侧边。换能部分594的近侧部分通过手持件安装座M在距换能器602的质心纵向距离d处固定成抵抗振动。换能器602的操作在换能器602的质心处产生波腹532，并且在波导590的平面外产生横向振动模式。纵向距离d的变化将改变振动的谐振模式的频率，即驻波的波长。在第一构造的修改中，大的端部质量块640固定到第一共振器或近侧端部部分592，以由于大的静止质量抵抗位移而产生虚拟节点534。改变换能器602的质心和端部质量块640之间的纵向间距将改变振动的谐振模式的频率。
如图55所示，在第四构造的第二变型中，第一换能器602固定到换能部分594的暴露侧边，第二换能器602固定到换能部分594的相对的暴露侧边。第一和第二换能器602的质心分隔开纵向距离d，并且被构造为以与波导590的平面垂直的横向谐振模式操作，其中第一换能器602的相位与第二换能器602的相位相差180度。换能器的操作产生波导590的平面之外的横向振动模式，以及第一和第二换能器之间在d/2处的节点。纵向距离d的变化将改变振动的谐振模式的频率，即驻波的波长，并且改变振动模式的幅值。
如图56所示，在第四构造的第三变型中，第一换能器602固定成与换能部分594的一个边缘594a相邻，第二换能器602固定成与换能部分594的相对的边缘594b相邻，其中第一和第二换能器通过波导590的中心纵向轴线而分隔开。第一和第二换能器602被构造为以纵向取向的剪切模式操作，在模式中第一换能器602的相位与第二换能器602的相位相差180度。换能器的操作产生波导590的平面内的一次横向振动模式，以及二次纵向振动模式。
在第二表现形式的实施中，换能器602可以被构造为多元件的压电的、电致伸缩的或者在某些例子中的磁力控制的换能器层叠结构。多元件换能器层叠结构通常增大了波导内产生的振动模式的功率和幅值。磁力控制的换能器优选地被构造为多元件换能器层叠结构，以降低磁力激发期间的涡电流损失。具体参考第五实施例以及与其他实施例或大致已知的装置的组合，应当理解，超声波换能器602旨在包括构造为单元件换能器的换能器和构造为多元件换能器的换能器。
在第二表现形式的第五构造中，换能部分594被构造为具有设置在换能部分594的暴露侧边上的至少一个电触点612，并且换能器602被构造为具有用于表面安装电连接至电触点612的电极部分608，其中电极部分608通过硬钎焊601电连接至电触点612。电触点612和换能部分594可以如前所述地构造，然而在这种构造中，电触点可以设置成与换能器602相邻或者甚至在换能器602下方，该换能器602通过至少电极部分608间接地结合到换能部分，而不是直接结合到换能部分594。换能器602还可以用粘合剂结合到换能部分594，以用于机械稳定性。电极部分608可以具有与电触点612类似的构造，例如具有镍垫607和顶部金涂层609。如图57所示，电极608可以直接形成在换能器602上，并且例如线材或垫片619的电源可以焊接或硬钎焊到设置在换能器602的暴露侧边上的电极608。
如图58和59所示，在第五构造的第二变型中，换能部分594被构造为具有设置在换能部分594的暴露侧边上的电触点612的大致线性的第一阵列632a和第二阵列632b。第一阵列632a电连接到能够电连接到电源的远程电触点612，并且第二阵列632b电连接到能够电连接到地面的远程电触点612。电连接可以是上述包埋路径，或者可以是覆盖富氧表面层的导电材料(如二氧化硅(SiO2))的表面描绘。这样的表面描绘可以通过丝网印刷技术利用例如DuPont 7723的材料形成，DuPont 7723是适合于在玻璃上印刷的低温烘烤银墨。换能器602被构造为多元件换能器层叠结构，其具有从设置在层叠结构的每个元件之间的层叠电极延伸的电极部分608的大致线性的第一阵列608a和第二阵列608b，其中第一阵列608a和第二阵列608b通过层叠结构交替地连接到连续的层叠电极。换能器608的第一阵列608a和第二阵列608b被构造为用于分别表面安装电连接至电触点612的第一阵列632a和第二阵列632b，其中各个电极部分608a和608b通过硬钎焊601电连接至对应的各个电触点612。
在第五构造的其他变型中，换能部分594可以被构造为具有多个第一电源电触点632c和多个第二接地电触点632d，其中多个部件632c和632c均设置在换能部分594的暴露侧边上。多个第一电源电触点632c电连接到电源，并且多个第二接地电触点632d电连接到电接地结构。多元件换能器层叠结构602至少通过电连接到层叠结构的元件以进行供电的多个第一电源电触点608c和电连接到层叠结构的元件以提供接地的多个第二接地触点608d间接地结合到换能部分594，其中换能器层叠结构602的多个第一电源电触点608c导电地结合到换能部分594的多个第一电源电触点632c，并且换能器层叠结构602的多个第二接地电触点608d导电地结合到换能部分594的多个第二接地电触点632c。换能器层叠结构的多个第一触点632c和多个第二触点632d可以从换能器层叠结构突出，可以设置在换能器层叠结构上，可以设置在支架630的换能-部分-粘合表面上，或者可以是前述中任意的组合。
如图60-63所示，在第五实施例的第三表现形式中，端部质量块640固定到第一共振器592。如图60和61所示，在第三表现形式的第一构造中，第一共振器592包括至少一个孔593，并且端部质量块640包括至少一个对应的孔643。对应的孔593和643轴向对准并且接纳压缩紧固件620，例如螺栓或铆钉。如图61所示，多个端部质量块640可以通过相同的压缩紧固件620固定到第一共振器592。
如图62所示，在第三表现形式的第二构造中，第一共振器592的侧边包括齿状物644，该齿状物644具有基本上倾斜的近侧表面644a和基本上垂直的远侧表面644b。端部质量块640具有通道642和齿状物646，该通道642被构造为接纳第一共振器592，齿状物646具有基本上竖直的近侧表面646a和对应地倾斜的远侧表面646b。当通道642接纳第一共振器592时，齿状物644和646基本上不可逆地啮合。第二构造可以用来在形成换能器602时压缩该换能器602，或者使预成形的换能器处于压缩状态下。
如图63和64所示，在第三表现形式的第三构造中，端部质量块具有被构造为接纳第一共振器592的通道642。端部质量块640通过粘合剂或硬钎焊601间接地结合到第一共振器592。在第三构造的变型中，第一共振器592为具有腔531的层合结构，例如图34所示的顶部结构，并且端部质量块具有对应地定位的腔647。腔647可以与端部质量块640的近侧端部上的配件648(如路厄配件)连通。
在第三表现形式的构造的实施中，端部质量块640的远侧端部可以抵靠换能器602。例如第一共振器592的孔593的结构可以被构造为需要端部质量块640纵向地压缩换能器602。例如第一共振器592和端部质量块640的齿状物644和646的结构可以将端部质量块640机械地锁定为与换能器602纵向地压缩。最后，第一共振器592和端部质量块640的通道642的尺寸可以形成为使得这样的端部质量块640可以在端部质量块纵向地压缩换能器602的同时结合到第一共振器。一旦粘合剂已经固化或硬钎焊已经冷却，超声波换能器602通过在第一共振器592和端部质量块640之间形成的结合而保持残留压缩。
尽管已经通过描述若干实施例说明了本发明，但申请人并非旨在将所附权利要求书的精神和范围限定或限制到这些细节上。在不脱离本发明的范围的条件下，本领域的技术人员可以进行许多变型、更改和替代。此外，作为另外一种选择，可将与本发明相关的每一个元件的结构描述为用于提供由该元件执行的功能的方式。因此，本发明旨在仅受所附权利要求书的精神和范围的限制。

Claims (21)

1.一种超声外科设备，其包括：
医疗超声波手持件，所述医疗超声波手持件具有远侧端部和安装在所述远侧端部的近侧处的超声波辐射器，其中所述超声波辐射器被构造为产生超声波能量束，所述超声波能量束具有沿着所述远侧端部的方向距所述超声波辐射器预定距离处的焦点，并且所述超声波辐射器具有至少一个带有聚焦的发射表面的一体化超声波源或者至少一个构造为可电子聚焦阵列的阵列超声波源；以及
引导构件，所述引导构件围绕面部特征放置，所述超声波手持件能够与所述引导构件接合并且能够在所述引导构件上可滑动地平移以便将所述焦点定位在皮肤内。
2.根据权利要求1所述的超声外科设备，其中所述预定距离能够通过以下机理中的一个进行调节：阵列超声波源的电气调节；远侧的所述引导构件的厚度的机械调节；或者利用机械定位系统进行的所述超声波辐射器相对于所述远侧端部的位置的机械调节。
3.根据权利要求1所述的超声外科设备，其中远侧的所述引导构件为要围绕面部特征定位的定位环。
4.根据权利要求3所述的超声外科设备，其中所述医疗超声波手持件包括真空端口，所述定位环限定腔室，并且所述定位环通过真空附着到所述面部特征周围的皮肤的表面上，所述真空由当所述超声波手持件与所述引导构件接合时所述腔室内的所述真空端口施加。
5.根据权利要求3所述的超声外科设备，其中所述定位环由柔性泡沫片材构造而成，所述柔性泡沫片材在高达5psi的载荷下基本上不可压缩。
6.根据权利要求1所述的超声外科设备，其中远侧的所述引导构件为定位基部，所述定位基部具有被构造为接纳所述远侧端部的可滑动互锁穿梭构件。
7.根据权利要求3所述的超声外科设备，其中所述定位环包括粘合剂背衬。
8.根据权利要求6所述的超声外科设备，其中所述定位基部包括粘合剂背衬。
9.根据权利要求6所述的超声外科设备，其中所述远侧端部提供可再定位的足部。
10.根据权利要求9所述的超声外科设备，其中具有可变厚度并且每个都可拆卸地固定到所述超声波手持件上的多个可再定位的足部之一可拆卸地固定到所述医疗超声波手持件上以改变所述超声波辐射器相对于所述远侧端部的位置。
11.根据权利要求9所述的超声外科设备，其中具有可变面积尺寸并且每个都可拆卸地固定到所述超声波手持件上的多个可再定位的足部之一可拆卸地固定到所述医疗超声波手持件上以控制所述焦点附近传播的超声波能量施加到皮肤上。
12.根据权利要求1所述的超声外科设备，其中所述医疗超声波手持件包括对准系统，所述对准系统被构造为监测所述焦点相对于远侧的所述引导构件的位置或轨迹。
13.一种超声外科设备，其包括：
医疗超声波手持件，所述医疗超声波手持件具有远侧端部、用于放置在面部特征上的远侧滚动构件、和安装在所述远侧端部的近侧处的超声波辐射器，其中所述超声波辐射器被构造为产生超声波能量束，所述超声波能量束具有沿着所述远侧端部的方向距所述超声波辐射器预定距离处的焦点，并且所述超声波辐射器具有至少一个带有聚焦的发射表面的一体化超声波源或者至少一个被构造为可电子聚焦阵列的阵列超声波源，其中所述远侧滚动构件在皮肤上滚动地平移以将聚焦的超声波辐射器的焦点定位在注射的皮肤填充剂内。
14.根据权利要求13所述的超声外科设备，其中所述远侧滚动构件为设置在所述远侧端部处的轴承环，并且所述远侧端部包括声学头部，所述声学头部通过内部声学联接介质联接到所述超声波辐射器。
15.根据权利要求14所述的超声外科设备，其中所述医疗超声波手持件包括与所述远侧端部连通的真空歧管。
16.根据权利要求13所述的超声外科设备，其中所述远侧滚动构件为球形体，所述球形体设置在所述远侧端部处并且通过大致容纳在所述医疗超声波手持件内的声学介质在外部联接到所述超声波辐射器。
17.根据权利要求16所述的超声外科设备，其中所述声学凝胶作为所述球形体的表面上的涂层从所述医疗超声波手持件内分配。
18.根据权利要求13所述的超声外科设备，其中所述远侧滚动构件为球形体，所述球形体安装到所述医疗超声波手持件上以用于围绕预定轴线旋转，所述超声波辐射器位于所述球形体内，并且所述球形体通过容纳在所述球形体内的声学联接流体在内部联接到所述超声波辐射器。
19.根据权利要求18所述的超声外科设备，其中所述球形体包括在所述球形体的旋转轴线的轴向端部之间延伸的定子，以及围绕所述定子与所述轴向端部之间的交界部设置的一个或多个密封件。
20.根据权利要求19所述的超声外科设备，其中所述定子通过销和销座连接而以使用者能够调节方式固定在相对于所述医疗超声波手持件的柄部部分的取向中，并且其中所述销能够适形地接纳在所述销座内的多个位置中。
21.根据权利要求18所述的超声外科设备，其中具有可变材料厚度并且每个都可移除地附接到所述球形体上的多个环之一可移除地附接到所述球形体上以机械地改变所述超声波辐射器相对于所述远侧端部的位置。
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