CN115400340A - 一种结合功率超声与微针的超声装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种结合功率超声与微针的超声装置，包括：阵列式功率压电超声换能器和大面积微针贴，阵列式功率压电超声换能器包括后盖板和定位支架，定位支架上设置有多个呈阵列式分布的绝缘套筒，绝缘套筒底部设置有前盖板，绝缘套筒内设置有压电阵元，后盖板通过预应力螺栓与定位支架连接，并将压电阵元压接在前盖板上；前盖板底部设置有聚焦式变幅杆，定位支架底部设置有匹配层，大面积微针贴由微米级针体阵列而成，贴于匹配层的下表面。本发明通过将功率超声产生的热刺激和机械振动，可以加速微针贴内物质的释放，同时可以减少固体微针或空心微针断裂的风险，也更有利于可溶性微针穿透及溶解。
Description
技术领域
本申请涉及超声美容和治疗装置技术领域，尤其涉及一种结合功率超声与微针的超声装置。
背景技术
微针具有微创、无痛、精确给药的特点，近几年来微针的制备技术发展迅速，市场上现有的固体微针和空心微针由于材料自身的韧性不足在皮肤表面停留以及拔出的过程中会有断裂在皮肤内部的危险，而溶解微针和水凝胶微针的生物安全性高，但机械性能差，基于以上，微针的物质传输速度和深度还需要进一步提高。
超声的作用原理分为热作用和机械振动，适用于多种场合，如美容、超声促渗以及细胞生长等。非聚焦超声的作用面积分散，振动传播往往未达到自然焦距就已经衰减了，热作用不明显，超声振动距离短。目前市面上大部分相关超声产品是单阵元聚焦超声，其功能单一、作用面积小且耗时长，甚至会使得皮肤表面烧灼。为此，本发明提出一种结合功率超声与微针的超声装置。
发明内容
本申请实施例提供了一种结合功率超声与微针的超声装置，使得作用面积大，稳定性好，可以加速微针贴内物质的释放，同时可以对皮下组织产生超声机械振动和热刺激作用，减少固体微针或空心微针断裂的风险，也更有利于可溶性微针穿透皮肤表层及微针的溶解。
有鉴于此，本申请提供了一种结合功率超声与微针的超声装置，包括：阵列式功率压电超声换能器和大面积微针贴；
所述阵列式功率压电超声换能器包括从上至下依次设置的后盖板和定位支架；
所述定位支架上设置有多个呈阵列式分布的绝缘套筒；
所述绝缘套筒底部设置有前盖板；
所述绝缘套筒内设置有压电阵元；
所述后盖板通过预应力螺栓与所述定位支架连接，并将所述压电阵元压接在所述前盖板上；
所述前盖板底部设置有聚焦式变幅杆；
所述定位支架底部设置有匹配层；
所述大面积微针贴由微米级针体阵列而成，贴于所述匹配层的下表面；
所述微米级针体的直径以及所述微米级针体之间的间距均小于所述阵列式功率压电超声换能器所产生的声波波长，且所述声波波长与所述微米级针体的直径在同一个数量级。
可选地，所述阵列式功率压电超声换能器的中心频率为20kHz～20MHz。
可选地，所述压电阵元由多个压电片叠加组成。
可选地，所述压电片为压电陶瓷、压电复合物或压电单晶。
可选地，所述大面积微针贴的材质为陶瓷、硅、钛合金、透明质酸、壳聚糖、软骨素明胶或淀粉。
可选地，所述聚焦式变幅杆为曲面聚焦变幅杆；
所述曲面聚焦变幅杆的材质为钛、钛合金或不锈钢。
可选地，所述后盖板的材质为铜、不锈钢或钛合金；所述前盖板的材质为聚苯硫醚、镁铝合金或不锈钢。
可选地，所述匹配层的材质为硅橡胶、三元乙丙橡胶、聚氨酯、丁晴橡胶或硅胶。
可选地，所述后盖板与所述压电阵元、所述压电阵元与所述前盖板、所述前盖板与所述聚焦式变幅杆以及所述定位支架与所述匹配层之间均通过环氧树脂胶合固定。
可选地，所述预应力螺栓贯穿所述后盖板，并与所述定位支架螺纹连接；
所述预应力螺栓与所述后盖板之间设置有垫片。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本超声装置包括阵列式功率压电超声换能器和大面积微针贴，其有效结合了功率超声和微针技术，通过使用阵列式功率压电超声换能器可以有效扩大作用面积大，并可与大面积制备的微针贴有效匹配，阵列式功率压电超声换能器的焦深可覆盖大面积微针贴范围，超声振动作用于大面积微针贴内的物质，可以使物质的传输速度更快，传播距离更远，同时超声可以对皮下组织产生机械振动和热刺激作用，使皮肤表面得到适当的热敷，角质层软化，细胞通透性增加，进而能够减少固体微针或空心微针断裂的风险，也更有利于可溶性微针穿透皮肤表层及微针的溶解。另外，本超声装置的大面积微针贴可更换，能够有效降低皮肤感染的风险，可适用于多种使用场合，如美容、超声促渗以及细胞生长等。
附图说明
图1为本申请实施例中结合功率超声与微针的超声装置的结构示意图；
图2为本申请实施例中结合功率超声与微针的超声装置的作用图；
其中，附图标记为：
1-预应力螺栓，2-垫片，3-后盖板，4-压电阵元，5-绝缘套筒，6-前盖板，7-聚焦式变幅杆，8-定位支架，9-匹配层，10-大面积微针贴。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请提供了一种结合功率超声与微针的超声装置的一个实施例，具体请参阅图1和图2。
本实施例中的结合功率超声与微针的超声装置包括：阵列式功率压电超声换能器和大面积微针贴10，阵列式功率压电超声换能器包括从上至下依次设置的后盖板3和定位支架8，定位支架8上设置有多个呈阵列式分布的绝缘套筒5，绝缘套筒5底部设置有前盖板6，绝缘套筒5内设置有压电阵元4，后盖板3通过预应力螺栓1与定位支架8连接，并将压电阵元4压接在前盖板6上；前盖板6底部设置有聚焦式变幅杆7，定位支架8底部设置有匹配层9，大面积微针贴10由微米级针体阵列而成，贴于匹配层9的下表面；为避免声波产生衍射，微米级针体的直径以及微米级针体之间的间距均小于阵列式功率压电超声换能器所产生的声波波长，且声波波长与微米级针体的直径在同一个数量级。
需要说明的是：本超声装置包括阵列式功率压电超声换能器和大面积微针贴10，其有效结合了功率超声和微针技术，通过使用阵列式功率压电超声换能器可以有效扩大作用面积大，并可与大面积制备的微针贴有效匹配，阵列式功率压电超声换能器的焦深可覆盖大面积微针贴10范围，超声振动作用于大面积微针贴10内的物质，可以使物质的传输速度更快，传播距离更远，同时超声可以对皮下组织产生机械振动和热刺激作用，使皮肤表面得到适当的热敷，角质层软化，细胞通透性增加，进而能够减少固体微针或空心微针断裂的风险，也更有利于可溶性微针穿透皮肤表层及微针的溶解。另外，本超声装置的大面积微针贴10可更换，能够有效降低皮肤感染的风险，可适用于多种使用场合，如美容、超声促渗以及细胞生长等。
以上为本申请实施例提供的一种结合功率超声与微针的超声装置的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种结合功率超声与微针的超声装置的实施例二，具体请参阅图1和图2。
本实施例中的结合功率超声与微针的超声装置包括：阵列式功率压电超声换能器和大面积微针贴10，阵列式功率压电超声换能器包括从上至下依次设置的后盖板3和定位支架8，定位支架8上设置有多个呈阵列式分布的绝缘套筒5，绝缘套筒5底部设置有前盖板6，具体的，前盖板6位于绝缘套筒5内；绝缘套筒5内设置有压电阵元4，后盖板3通过预应力螺栓1与定位支架8连接，并将压电阵元4压接在前盖板6上；前盖板6底部设置有聚焦式变幅杆7，定位支架8底部设置有匹配层9，大面积微针贴10由微米级针体阵列而成，其可通过液体等吸附在匹配层9的下表面，其中定位支架8与预应力螺栓1用于限制压电阵元4、前盖板6和聚焦式变幅杆7的活动。为避免声波产生衍射，微米级针体的直径以及微米级针体之间的间距均小于阵列式功率压电超声换能器所产生的声波波长，且声波波长与微米级针体的直径在同一个数量级。
可以理解的是，由于大功率超声在振动时会使得压电片位置发生移动，影响装置正常工作，因此，需要使用预应力螺栓1提前拧紧；为了防止电路短接，需要装入绝缘套筒5，将压电阵元4、前盖板6和定位支架8隔开。
需要说明的是：装置在工作时，压电阵元4在外加电场的作用下产生机械振动和热量，各个压电阵元4的焦深可覆盖大面积微针贴10范围，机械振动和温度上升加快了大面积微针贴10内物质的热运动，给物质的输送过程提供了动力，同时对皮下组织产生超声机械振动和热刺激作用，改变局部组织血流，软化角质层，改变细胞通透性，进而促进对物质的吸收能力。
阵列式功率压电超声换能器的中心频率可以为20kHz～20MHz。
压电阵元4两个端面的电极分别通过导线连接到地端和电源，压电阵元4由多个压电片叠加组成。具体的，压电片可以为压电陶瓷、压电复合物或压电单晶等。
大面积微针贴10的材质可以为陶瓷、硅、钛合金、透明质酸、壳聚糖、软骨素明胶或淀粉等，其制备方法包括但不限于蚀刻、金属电镀、光刻和模具成型。
聚焦式变幅杆7可以为曲面聚焦变幅杆，用于扩大超声的振动幅度，尺寸和形状可根据实际需求进行设计；曲面聚焦变幅杆的材质可以为钛、钛合金或不锈钢等。
后盖板3和前盖板6需要具备良好的散热性能，具体的，后盖板3的材质可以为铜、不锈钢或钛合金等；前盖板6的材质可以为聚苯硫醚、镁铝合金或不锈钢等。
匹配层9的材料要求声阻抗与作用对象相匹配且声衰减系数小，对于大面积功率情况下匹配层9的材料可选用液体，具体的，匹配层9的材质可以为硅橡胶、三元乙丙橡胶、聚氨酯、丁晴橡胶或硅胶等。
后盖板3与压电阵元4、压电阵元4与前盖板6、前盖板6与聚焦式变幅杆7以及定位支架8与匹配层9之间均通过环氧树脂胶合固定。
预应力螺栓1贯穿后盖板3，并与定位支架8螺纹连接；预应力螺栓1与后盖板3之间设置有垫片2。
具体实施时，将装置接入交变电场，在安全范围内调节超声功率，将装置中大面积微针贴10一面紧贴皮肤表面，聚焦式变幅杆7将超声的振动幅度加大，同时声场焦点覆盖大面积微针贴10范围，可延伸至皮肤表层，超声的热作用和机械振动加速了大面积微针贴10内物质的释放，增加物质输送的距离，将物质运输到皮下组织，同时聚焦超声对皮下组织产生热刺激，增加细胞的通透性，提高皮肤对物质的吸收效率。另外，大面积微针贴10可更换，有效避免感染，通过改变大面积微针贴10内的物质实现不同的作用和功效。从上述技术方案可以看出，使用者在安全操作的情况下，可以使用该装置达到多种功能。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，包括：阵列式功率压电超声换能器和大面积微针贴；
所述阵列式功率压电超声换能器包括从上至下依次设置的后盖板和定位支架；
所述定位支架上设置有多个呈阵列式分布的绝缘套筒；
所述绝缘套筒底部设置有前盖板；
所述绝缘套筒内设置有压电阵元；
所述后盖板通过预应力螺栓与所述定位支架连接，并将所述压电阵元压接在所述前盖板上；
所述前盖板底部设置有聚焦式变幅杆；
所述定位支架底部设置有匹配层；
所述大面积微针贴由微米级针体阵列而成，贴于所述匹配层的下表面；
所述微米级针体的直径以及所述微米级针体之间的间距均小于所述阵列式功率压电超声换能器所产生的声波波长，且所述声波波长与所述微米级针体的直径在同一个数量级。
2.根据权利要求1所述的结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，所述阵列式功率压电超声换能器的中心频率为20kHz～20MHz。
3.根据权利要求1所述的结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，所述压电阵元由多个压电片叠加组成。
4.根据权利要求3所述的结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，所述压电片为压电陶瓷、压电复合物或压电单晶。
5.根据权利要求1所述的结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，所述大面积微针贴的材质为陶瓷、硅、钛合金、透明质酸、壳聚糖、软骨素明胶或淀粉。
6.根据权利要求1所述的结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，所述聚焦式变幅杆为曲面聚焦变幅杆；
所述曲面聚焦变幅杆的材质为钛、钛合金或不锈钢。
7.根据权利要求1所述的结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，所述后盖板的材质为铜、不锈钢或钛合金；所述前盖板的材质为聚苯硫醚、镁铝合金或不锈钢。
8.根据权利要求1所述的结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，所述匹配层的材质为硅橡胶、三元乙丙橡胶、聚氨酯、丁晴橡胶或硅胶。
9.根据权利要求1所述的结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，所述后盖板与所述压电阵元、所述压电阵元与所述前盖板、所述前盖板与所述聚焦式变幅杆以及所述定位支架与所述匹配层之间均通过环氧树脂胶合固定。
10.根据权利要求1所述的结合功率超声与微针的超声装置，其特征在于，所述预应力螺栓贯穿所述后盖板，并与所述定位支架螺纹连接；
所述预应力螺栓与所述后盖板之间设置有垫片。
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