CN112336997B - 一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置及其使用方法，包括与座椅相连的固定支架，固定支架铰接有调整平台，调整平台由与固定支架相连的旋转电机驱动；调整平台之间转动连接有丝杆，丝杆由与调整平台相连的调整电机驱动；丝杆的螺母连接有活动座，活动座连接有激光测距仪和角度传感器，活动座滑动连接有导向杆；丝杆下方设置有与调整平台固定连接的滑轨，滑轨滑动连接有滑块，滑块与导向杆铰接；滑块底端连接有第二推杆电机，第二推杆电机连接有压力传感器和超声波探头；固定支架连接有用于控制装置的整体运行的控制器。本发明采用激光测距仪和角度传感器相配合的方式，自动定位需要治疗的部位，从而实现超声波探头的精准定位。

Description

一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置及其使用方法。

背景技术

超声振动可引起组织细胞内物质运动，由于超声的细微按摩，使细胞浆流动、细胞震荡、旋转、摩擦，这是超声波治疗所独有的特性，可以改变细胞膜的通透性，刺激细胞半透膜的弥散过程，促进新陈代谢、加速血液和淋巴循环、改善细胞缺血缺氧状态，改善组织营养、改变蛋白合成率、提高再生机能等。

电和磁信号强烈地影响大脑表面附近的细胞，但是在深度增加一两厘米后，就会衰减，产生梯度效应。相比之下，超声波可以高精度地瞄准。但是同时由于超声波具有方向性强，能量集中，穿透力强的三大特点，因此在超声波治疗过程中，对超声波位置的定位则显得尤为重要，市场上常见的超声波理疗设备，在每一次使用中都需要对超声波探头的位置进行手动调整，无法自动调整，使用非常的不方便；并且现有的超声波治疗装置无法对超声波探头的位置进行调整，超声波探头到需要治疗部位的距离往往由人工进行控制，很容易治疗力度过大或者过小，不利于后续超声波治疗推广工作的进行。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置及其使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提出了一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置，包括固定支架，所述固定支架与座椅固定连接，所述固定支架铰接有调整平台，所述固定支架连接有旋转电机，所述旋转电机用于驱动所述调整平台转动；所述调整平台之间还转动连接有丝杆，所述丝杆由与所述调整平台相连的调整电机驱动；所述丝杆的螺母固定连接有活动座，所述活动座上连接有激光测距仪和角度传感器，所述活动座开设有通孔，该通孔内滑动连接有导向杆；所述丝杆下方设置有与所述调整平台固定连接的滑轨，所述滑轨滑动连接有滑块，所述滑块的上端与所述导向杆铰接；所述滑块底端固定连接有第二推杆电机，所述第二推杆电机连接有压力传感器和超声波探头；所述固定支架还连接有控制器，该控制器用于控制装置的整体运行。

优选的，所述固定支架固定连接有固定板，所述固定板固定连接有第一推杆电机，所述第一推杆电机连接有脸部固定块；所述调整平台还固定连接有辅助固定板，所述辅助固定板和所述固定板铰接。

优选的，所述固定支架与所述旋转电机固定连接，所述旋转电机输出轴固定连接有主动轮；所述调整平台底端固定连接有角度调整板，所述角度调整板连接有从动轮，所述从动轮与所述主动轮相啮合。

优选的，所述旋转平台上端固定连接有立柱，所述丝杆设置在所述立柱之间，所述丝杆与所述立柱转动连接；所述立柱通过电机固定座与所述调整电机固定连接，所述调整电机与所述丝杆相连，所述调整电机用于驱动所述丝杆的螺母在所述丝杆上移动。

优选的，所述滑块上端固定连接有角度调整座，所述角度调整座的上端与所述导向杆铰接。

本发明还提出了一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置的使用方法，采用上述的一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置，包括以下步骤：

S1:在控制器内预设压力数值为P₀，首先使用者坐在座椅上，此时固定支架位于人脸两侧，滑轨位于使用者头部的上方，控制器控制旋转电机和调整电机启动；

S2：旋转电机驱动调整平台转动，调整电机驱动丝杆转动，丝杆带动活动座移动，活动座通过导向杆带动滑块在滑轨上移动，在角度传感器和激光测距仪的作用下，使位于滑块下方的超声波探头移动到指定的位置，此时，控制器控制旋转电机和调整电机停止工作，第二推杆电机开始工作；

S3：第二推杆电机带动压力传感器和超声波探头向靠近人脸的方向移动，压力传感器与人体相接触后，压力传感器记录下此时的压力数值为P₁，并传输相应的信号给控制器；

S4：控制器接收到压力数值P₁，并与预先设定的压力数值P₀进行比较，若P₁=P₀时，则第二推杆电机不动；若P₁＞P₀，则控制器通过第二推杆电机控制超声波探头向远离身体的方向移动；若P₁＜P₀，则控制器通过第二推杆电机控制超声波探头向靠近身体的方向移动，实现超声波探头距离人体位置的调整，然后控制器控制超声波探头开始工作，从而实现对使用者的治疗工作。

优选的，所述步骤S1中，当使用者坐在座椅上后，此时固定支架位于人脸两侧，控制器控制第一推杆电机开始工作，第一推杆电机带动脸部固定块向靠近人脸的方向移动，从而实现人脸的固定。

优选的，所述步骤S2中，旋转电机带动主动轮转动，主动轮带动从动轮转动，从动轮带动调整平台转动；角度传感器用于调整平台转动的角度进行测量，激光测距仪用于活动座在丝杆上移动的距离进行测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过旋转电机和调整电机相配合的方式，其中旋转电机用于驱动调整平台的转动，调整电机用于驱动导向杆移动，导向杆带动滑块在滑轨上移动，实现超声波探头位置的调整，使超声波探头移动到人脸需要治疗的部位。

2.本发明通过设置在推杆电机前方的压力传感器，根据压力传感器测量到的压力的不同，实现超声波探头距离人脸位置的调整，防止超声波探头治疗力度过大或者过小现象的发生。

3.本发明通过采用的由推杆电机驱动的脸部固定块，脸部固定块在推杆电机的作用下，向靠近人脸的方向移动合适的距离，从而实现人脸位置的固定，方便后续治疗工作的进行。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明整体主视图；

图2是本发明整体左视图。

图3是图1中活动座结构放大图；

图4是本发明的控制原理图。

附图标记说明:

1脸部固定块；2第一推杆电机；3固定板；4固定支架；5旋转电机；6主动轮；7角度调整板；8从动轮；9调整平台；10立柱；11电机固定座；12调整电机；13丝杆；14活动座；15角度传感器；16导向杆；17角度调整座；18滑块；19第二推杆电机；20压力传感器；21超声波探头；22滑轨；23辅助固定板；24激光测距仪。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1-4所示，本实施例提出了一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置，包括固定支架4，固定支架4与座椅固定连接，固定支架4设置有两个，固定支架4铰接有调整平台9，固定支架4连接有控制器，控制器用于控制装置的整体运行，该装置还包括对装置整体进行供电的电源模块，电源模块与控制器相连。

固定支架4固定连接有固定板3，固定板3固定连接有第一推杆电机2，第一推杆电机2连接有脸部固定块1，第一推杆电机2与控制器相连，控制器控制第一推杆电机2驱动脸部固定块1向靠近人脸的方向移动合适的距离，脸部固定块1内设置有海绵层，方便人脸位置的固定。调整平台9还固定连接有辅助固定板23，辅助固定板23和固定板3铰接，调整平台9可相对固定板3和固定支架4转动。

固定支架4固定连接有旋转电机5，旋转电机5用于驱动调整平台9转动；旋转电机5输出轴固定连接有主动轮6；调整平台9底端固定连接有角度调整板7，角度调整板7连接有从动轮8，从动轮8与主动轮6相啮合。旋转电机5与控制器相连，旋转电机5转动带动主动轮6转动，进而带动从动轮8转动，从而实现调整平台9角度的调整。

调整平台9上端固定连接有立柱10，立柱10设置有两个，丝杆13设置在立柱10之间，丝杆13与立柱10转动连接；立柱10通过电机固定座11与调整电机12固定连接，调整电机12与丝杆13相连，调整电机12与控制器相连，调整电机12用于驱动丝杆13转动，从而使丝杆13的螺母在丝杆13上移动。

丝杆13的螺母固定连接有活动座14，活动座14开设有通孔，该通孔内滑动连接有导向杆16；立柱10之间还设置有滑轨22，滑轨22与调整平台9固定连接，滑轨22设置在丝杆13的下方；滑轨22滑动连接有滑块18，滑块18上端固定连接有角度调整座17，角度调整座17的上端与导向杆16铰接。

当滑块18在滑轨22上滑动到两端的极限位置时，角度调整座17用于使导向杆16与活动座14始终保持相互垂直，方便导向杆16在活动座14的通孔内滑动，通过活动座14带动导向杆16移动，使导向杆16和角度调整座17发生相对转动，进而实现滑块18在滑轨22上的移动。

活动座14上连接有激光测距仪24和角度传感器15，激光测距仪24与角度传感器15和控制器相连，角度传感器15用于调整平台9转动的角度进行测量，激光测距仪24用于活动座14在丝杆13上左右移动的距离进行测量。

滑块18底端固定连接有第二推杆电机19，第二推杆电机19连接有超声波探头21，第二推杆电机19与控制器相连；在角度传感器15和激光测距仪24的作用下，超声波探头21移动到需要治疗的人脸部位，从而方便超声波探头21治疗工作的进行。

由于超声波具有方向性强，能量集中，穿透力强的三大特点，因此在超声波治疗过程中，对超声波探头21位置的精准定位则显得尤为重要。

实施例二

参考附图1，其它结构同实施例一相同，不同之处在于，在本实施例中，

在第二推杆电机19底端还连接有压力传感器20，压力传感器20与控制器相连。当压力传感器20运动到与人体相接触时，压力传感器20用来检测此时所受的压力数值，并传递给相应的信号给控制器进行比较。

通过压力传感器20测量出超声波探头21与人脸此时的距离，根据压力的不同，在控制器的作用下，通过第二推杆电机19控制超声波探头21的移动，从而实现超声波探头21治疗力度的调整。

本发明还提出了一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置的使用方法，采用本实施例所述的一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置，包括以下步骤：

S1:在控制器内预设压力数值为P₀，首先使用者坐在座椅上，此时固定支架4位于人脸两侧，滑轨22位于使用者头部的上方，控制器控制旋转电机5和调整电机12启动；

S2：旋转电机5驱动调整平台9转动，调整电机12驱动丝杆13转动，丝杆13带动活动座14移动，活动座14通过导向杆16带动滑块18在滑轨22上移动，在角度传感器15和激光测距仪24的作用下，使位于滑块18下方的超声波探头21移动到指定的位置，此时，控制器控制旋转电机5和调整电机12停止工作，第二推杆电机19开始工作；

S3：第二推杆电机19带动压力传感器20和超声波探头21向靠近人脸的方向移动，压力传感器20与人体相接触后，压力传感器20记录下此时的压力数值为P₁，并传输相应的信号给控制器；

S4：控制器接收到压力数值P₁，并与预先设定的压力数值P₀进行比较，若P₁=P₀时，则第二推杆电机19不动；若P₁＞P₀，则控制器通过第二推杆电机19控制超声波探头21向远离身体的方向移动；若P₁＜P₀，则控制器通过第二推杆电机19控制超声波探头21向靠近身体的方向移动，实现超声波探头21距离人体位置的调整，然后控制器控制超声波探头21开始工作，从而实现对使用者的治疗工作。

另外，步骤S1中，当使用者坐在座椅上后，此时固定支架4位于人脸两侧，控制器控制第一推杆电机2开始工作，第一推杆电机2带动脸部固定块1向靠近人脸的方向移动，从而实现人脸的固定。

步骤S2中，旋转电机5带动主动轮6转动，主动轮6带动从动轮8转动，从动轮8带动调整平台9转动；角度传感器15用于调整平台9转动的角度进行测量，激光测距仪24用于活动座14在丝杆13上移动的距离进行测量。

在控制器内预先设置需要治疗部位的位置参数，通过该位置参数找到此时的激光测距仪24和角度传感器15对应的数值，通过控制器控制旋转电机5和调整电机12工作，从而使调整平台9转动指定的角度，活动座14在丝杆13上移动指定的距离，从而实现需要治疗部位的位置精准定位。

该控制器连接有扫描系统，扫描系统用于扫描人脸轮廓并将相应的信号传递给控制器，控制器接收到使用者人脸轮廓后形成相应的三维数据信息并与标准的轮廓三维数据进行分析对比，生成符合该使用者的头部三维数据坐标。

该控制器连接有显示系统，通过显示系统可以选择治疗方案，并且手动选择需要治疗的位置，使用者通过该显示系统选择相对应的治疗位置，控制器接受到信号后，在激光测距仪24和角度传感器15作用下，使超声波探头21移动到指定的位置，从而实现超声波探头21的精准定位。

电和磁信号强烈地影响大脑表面附近的细胞，但是在深度增加一两厘米后，就会衰减，产生梯度效应。相比之下，超声波可以高精度地瞄准。由于超声波具有方向性强，能量集中，穿透力强的三大特点，因此在超声波治疗过程中，对超声波探头21位置的精准定位则显得尤为重要。

现在在纽约大学朗格尼医学中心（New York University Langone MedicalCenter）建立实验室的 Shy Shoham 表示，超声波可以精妙地影响大脑，由于它在不杀死神经元的情况下，可以增强或抑制神经元活性，所以在治疗其它运动障碍、抑郁症、焦虑和一系列难治性神经精神障碍上有非常重要的作用，并且超声治疗简单便捷，还无痛无创。

超声波治疗不光可应用于治疗脑部疾病，同时还可以应用于治疗包括，成瘾戒断，晕动症等症状，脑部不同的位置通常情况下对应不同的症状。当今社会冰毒滥用等情况是影响经济和社会发展的重大问题，目前对于冰毒等的戒断尚无有效的替代治疗药物，因此物理治疗成为研究的主要方向之一，且随着技术的不断进步和突破，通过超声波刺激不同的核团来实现不同疾病的治疗已成为现有技术。

超声除了以无创方式调节神经功能外，超声还能通过靶向药物递送来影响大脑的功能，静脉注射载药的纳米颗粒，待其进入大脑后，对大脑进行超声刺激，使纳米粒子外壳蒸发，释放药物到特定大脑区域。用超声来控制药物在何时何地被释放到大脑中，低频脉冲聚焦超声波将纳米颗粒的核从液体转变为气态，纳米粒子变大，导致外壳变弱，药物被释放。

通过科学的手段找到对应吸毒成瘾戒断或者晕动症等症状的核团，在控制器内输入相应的核团坐标信息，同时控制器根据扫描到的不同的使用者头部轮廓，生成相应数据坐标信息，不同的使用者头部轮廓控制器控制超声波探头38移动到不同的位置，从而实现核团的精准定位，通过超声波治疗来实现对吸毒成瘾戒断或者晕动症等疾病的治疗。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种三维空间内可自动定位的超声波治疗装置，包括固定支架（4），所述固定支架（4）与座椅固定连接，其特征在于，所述固定支架（4）铰接有调整平台（9），所述固定支架（4）连接有旋转电机（5），所述旋转电机（5）用于驱动所述调整平台（9）转动；所述调整平台（9）之间还转动连接有丝杆（13），所述丝杆（13）由与所述调整平台（9）相连的调整电机（12）驱动；所述丝杆（13）的螺母固定连接有活动座（14），所述活动座（14）上连接有激光测距仪（24）和角度传感器（15），所述活动座（14）开设有通孔，该通孔内滑动连接有导向杆（16）；所述丝杆（13）下方设置有与所述调整平台（9）固定连接的滑轨（22），所述滑轨（22）滑动连接有滑块（18），所述滑块（18）的上端与所述导向杆（16）铰接；所述滑块（18）底端固定连接有第二推杆电机（19），所述第二推杆电机（19）连接有压力传感器（20）和超声波探头（21）；所述固定支架（4）还连接有控制器，该控制器用于控制装置的整体运行；

所述固定支架（4）固定连接有固定板（3），所述固定板（3）固定连接有第一推杆电机（2），所述第一推杆电机（2）连接有脸部固定块（1）；所述调整平台（9）还固定连接有辅助固定板（23），所述辅助固定板（23）和所述固定板（3）铰接；

所述固定支架（4）与所述旋转电机（5）固定连接，所述旋转电机（5）输出轴固定连接有主动轮（6）；所述调整平台（9）底端固定连接有角度调整板（7），所述角度调整板（7）连接有从动轮（8），所述从动轮（8）与所述主动轮（6）相啮合；

所述调整平台（9）上端固定连接有立柱（10），所述丝杆（13）设置在所述立柱（10）之间，所述丝杆（13）与所述立柱（10）转动连接；所述立柱（10）通过电机固定座（11）与所述调整电机（12）固定连接，所述调整电机（12）与所述丝杆（13）相连，所述调整电机（12）用于驱动所述丝杆（13）的螺母在所述丝杆（13）上移动；

所述滑块（18）上端固定连接有角度调整座（17），所述角度调整座（17）的上端与所述导向杆（16）铰接；

旋转电机（5）驱动调整平台（9）转动，调整电机（12）驱动丝杆（13）转动，丝杆（13）带动活动座（14）移动，活动座（14）通过导向杆（16）带动滑块（18）在滑轨（22）上移动，在角度传感器（15）和激光测距仪（24）的作用下，使位于滑块（18）下方的超声波探头（21）移动到指定的位置，此时，控制器控制旋转电机（5）和调整电机（12）停止工作，第二推杆电机（19）开始工作；

在控制器内预设压力数值为P₀，控制器接收到压力数值P₁，并与预先设定的压力数值P₀进行比较，若P₁=P₀时，则第二推杆电机（19）不动；若P₁＞P₀，则控制器通过第二推杆电机（19）控制超声波探头（21）向远离身体的方向移动；若P₁＜P₀，则控制器通过第二推杆电机（19）控制超声波探头（21）向靠近身体的方向移动，实现超声波探头（21）距离人体位置的调整。

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