TW201711722A - 用於手持超音波裝置的發聲模組及控制系統 - Google Patents

Abstract

一種具有一傳感器及一固態波導的發聲模組。該傳感器及波導可係彎曲的以沿著一焦線聚焦該發聲能量。該傳感器、該固態波導的該頂部表面及該固態波導的該底部表面可沿著同軸彎曲(複數)延展。該波導可包括一凹處以緊密地接引該傳感器。該波導可包括一提供一熱質量的環繞外圍。該發聲模組可包括一空間以容納熱管理設置。例如，該發聲模組可包括一散熱器，一主動通風系統及/或一相變材料。該超音波裝置可包括一控制器，其組態以於供應操作電力至該傳感器時表現一均勻性瀏覽掃描。該均勻性瀏覽掃描可以延展通過一頻率範圍，其包括該發聲模組的該操作點且並未超過一預設的可接受的效率損失。

Description

用於手持超音波裝置的發聲模組及控制系統

本發明係超音波裝置，並更具體涉及一發聲模組及用於操作包含一發聲波導的超音波裝置的一控制系統。

超音波裝置已被開發以於多種治療應用中使用。這些裝置產生可以治療目的被應用至人體的超音波或發聲能量。例如，有多種習知超音波裝置用於應用發聲能量至皮膚以促進具有減少細紋，皺紋及鬆弛皮膚效果的新膠原的產生。

典型的手持式超音波裝置包括一傳感器以產生一超音波能量，及一鏡片以提供適當的焦點至該超音波能量。通常，該傳感器與鏡片置放於容納該傳感器及鏡片，並包括組態成直接接合目標的一接觸式隔膜(或其他表面)的發聲模組中。該鏡片及該接觸式隔膜間的中間空間通常填充有一液體，例如水，其作用為對該超音波能量的介質以從該鏡片行進至該接觸式隔膜。該水(或其他液體介質)內的氣泡及其它不完善可會影響發聲場及不利地影響該裝置的操 作。這已被證明係一個顯著缺點，因為經驗表明很難阻止氣泡從水及該鏡片及該接觸式隔膜間的其它液體介質內形成。另一個顯著缺點係水可會凍結，例如，在倉庫儲存，運輸及分配的其他階段中。水結冰會膨脹，其可以使水管破裂並使解凍水漏出並致使產品失去功能。

其它製造問題示出可不利地影響裝置表現的額外實際問題一或許藉由減少相容性及降低該裝置產生的發聲場的均勻性最為顯著。例如，將該傳感器完善地固定至該鏡片係很困難的。在該傳感器及該鏡片間的界面的不完善可以有各種方式對表現有負面影響，例如，藉由減少發聲輸出的均勻性或減少效率。為了說明，在某些裝置中，該傳感器藉由環氧樹脂或其它黏合劑被固定至該鏡片。許多應用中，該環氧樹脂厚度的縫隙或變異可以對性能產生一實質的負面影響。此外，甚至該傳感器固定至該鏡片的地點上看似微小的差異亦可以削弱性能。由於這些以及其他實際的困難，製造一操作於最佳效率或提供穿過其頭部的均勻發聲輸出的手持式超音波裝置可係很困難的。維持分別製成的超音波裝置產生至該發聲場的相容性亦係很困難的。

一些混亂可藉由用於容納該液體的該隔膜表現出來。如一例，提供一可滿足該需要抗性需要的隔膜可以係困難且花費巨大的。如另一例，當其被適當耦合至該目標時，該隔膜對溉系統的該偵測可以有負面影響。此外，該隔膜可 影響溫度且其厚度可影響效率及電力損耗。

基於習知超音波傳感器產生一顯著數量的熱能的事實，超音波裝置的該設計變得更加複雜。過熱可以對裝置的電力元件產生一負面影響。亦可使其安置至人的皮膚上時感到不舒服。

本發明提供一使用手持超音波裝置的固態波導固態波導。該傳感器已與該固態波導配對，該該傳感器產生的發聲能量與該波導直接聯通。一實施例中，該傳感器與該波導之間的介面係彎曲。一實施例中，該波導具有一意圖安置以與該目標接觸的無遮蔽接觸表面。該接觸表面可係彎曲以幫助集中該發聲能量及提供一適合接引一超音波凝膠的表面。該傳感器交界面表面及該接觸表面可係同軸的。該傳感器可係一對電力的應用以震動反應的壓電陶瓷傳感器。該固態波導可由一塊的鋁製成。

一實施例中，該固態波導可包括一環繞該傳感器的環氧樹脂或黏合劑脊。該脊可由當該傳感器固定至該波導時從該傳感器及該波導擠出的環氧樹脂或黏合劑形成。該波導可包括一小型肋狀凸部組態以使該流出的環氧樹脂或黏合劑形成該需要脊。

一實施例中，該固態波導包括一具有一組態成接引該傳感器的傳感器表面的口袋。該口袋可被定義成一在該 固態波導的該表面中的淺凹處。該凹處可係彎曲以使該需要彎曲形狀中的該傳感器安裝更加容易。

一實施例中，該超音波頭部合併該固態波導，包括對該超音波裝置的正常使用產生的該熱能反應以容忍一相變的一熱吸收材料。該熱吸收材料可被配置於一該傳感器及該固態波導後方的一凹狀配置中。該熱吸收材料可係任何一種相變材料(“PCM”)，例如石蠟，相變材料蠟，微膠囊化相變材料(複數)或其他耐熱材料。該熱吸收材料的使用，例如多種相變材料，係可選配的且該本發明可在未使用相變材料(複數)或其他熱吸收材料的情況下實施。

一實施例中，該固態波導包括一環繞外圍，其向後延展以形成定義在該傳感器後方的一凹狀的一外殼。伴隨此實施例，該固態波導可形成該發聲模組的該頭部或該固態波導可被包含於一分離外部殼內。該凹處可包括一熱水槽及/或包含一熱吸收材料，例如相變材料。作為一種選擇，該凹處可係空的，其依然能容許某些程度上的熱通過空氣對流轉移。

一實施例中，該固態波導係被配置於一分離發聲外殼內。該實施例中，該固態波導可包括翼(複數)，其向後延展以提供更好的熱轉移。該翼(複數)可包括複數個增加表面區域且改善熱轉移的翅片。該翼(複數)可被環繞該固態波導而形成或它們可被分別製成而後被加入(或安置以使其接觸)該固 態波導。

一實施例中，該固態波導係被合併至一積極釋放的發聲模組中。本實施例中，一微型扇可被配置於該發聲模組的該凹處內以搬運空氣通過該外殼而提供更佳的冷卻。該扇可被組態以搬運空氣通過一入口進入該發聲模組並通過一出口離開發聲模組。該入口及出口可被可容許空氣的空氣滲透隔膜覆蓋，但其不容許水或殘渣通過。如果該發聲模組包括一散熱器，該扇，入口及出口可以佈置使得空氣過該翅片(複數)或該散熱器的其它外部。

另一實施例中，該發聲模組包括一傳感器、一鏡片及一固態波導。本實施例中，該鏡片可被置放於該傳感器及該固態波導之間。該鏡片可在發射該超音波能量至該波導錢幫助其聚焦。一實施例中，該鏡片係由鋁製成且該固態波導係由一句有合適發聲性能的塑膠製成，例如交聯的聚苯乙烯(Rexolite®)塑膠。

一實施例中，該本發明提供一改善一發聲模組的該發聲輸出中均勻性的一控制方法。一般地，該方法包含在該傳感器的操作電力的應用時實施一頻率掃描。該頻率掃描可延展超過一預設的均勻性瀏覽窗口。該均勻性瀏覽窗口可包括該發聲模組的該操作點。藉由在應用操作電力時掃描一些頻率(複數)，該系統可以顯著的改善整體發聲均勻性。一實施例中，當該控制器係提供操作電力至該傳感器時，該均勻 性掃描可以持續且重複地進行。另一實施例中，該均勻性掃描可以係不持續的。

一實施例中，該均勻性瀏覽窗口係在該發聲模組的該操作點的中央。一實施例中，該均勻性瀏覽窗口可具有一步進尺寸及分階時間。該步進尺寸及分階時間可被預設或可由一發聲模組的發聲模組主要成分測定。例如，該步進尺寸及分階時間可基於該均勻性窗口測定。該步進尺寸及/或分階時間可係被選定以提供一一般地線性掃描或提供一非線性掃描，例如一隨機掃描。

一實施例中，該方法係藉由分別測定以下該發聲模組生產的每個發聲模組的該均勻性瀏覽窗口來實施。測定該均勻性瀏覽窗口的方法(複數)可包括(a)在各種不同頻率下施加電力至該發聲模組，(b)測定該發聲模組在各種應用頻率的效率及(c)選擇一盡可大而不超過預設的效率損失窗口為該均勻性瀏覽窗口。一實施例中，測定在不同應用頻率的發聲模組效率的步驟可包括比較在該發聲模組操作點的效率與該發聲模組在該各種應用頻率。一實施例中，該比較步驟可包括比較在各個不同的應用頻率與該操作點以測定百分比效率損失。該預設效率損失可因應用不同而不同，但一實施例中可係大約5%。

該本發明提供一簡單且有效率的固態波導。該固態波導幫助克服合併一充以液體的發聲模組裝置所表現的限 制。該固態波導不會對溫度及壓力的變化反應產生氣泡或其他不完善。此外，可用於形成該固態波導的某些材料，如鋁，其反應於溫度變化比較起一般習知的液體介質中發現的，在發聲性能示出顯著較少變異。該固態波導可以包括控制該發聲能量的該聚焦的彎曲表面(複數)。同軸彎曲表面可以提供高效且有效率的傳輸從該傳感器通過該波導至需要焦線。該波導可包括減少邊緣干擾的槽，當需要時，同時也提供一用於散熱器元件的安裝槽。該發聲模組可包括一放大空間以增強該傳感器/波導總成處理熱管理問題。例如，一散熱器、一主動通風系統及/或相變材料(複數)可以被合併至此空間中的該發聲模組。此外，該系統可藉由合併一均勻性瀏覽演算法以提供更佳的發聲傳輸均勻性，其藉由合併一在應用操作電力時表現一頻率掃描以補償該傳感器及波導中的變異。

這些及其他該發明的物件、優勢及外部可以參考在該本實施例及該圖示(複數)的該描述來更加全面了解及鑒別。

在該發明的該實施例被詳細解釋之前，應當理解的係該發明不被限制於操作的該細節或結構的該細節及以下描述或圖示中示出所提出的該元件的該安排。該發明可在各種其他實施例及被實行的或被以替代方式執行而不特地在此揭露。並且，應當理解的係在此使用的該措辭及術語係以描述為目的並不被認為係限制。其中“包括”及”包含”及變異的使 用係意在涵蓋其後列出的項目及其等同物以及另外的項目及其等同物。此外，枚舉可被用於各種實施例(複數)的該描述中。除非另有明確聲明，使用枚舉不應被解釋為限制本發明至任何特定順序或元件(複數)的數量。枚舉的使用也不應被解釋為不包括脫離本發明可與或列舉到的步驟或元件組合的任何其他步驟或元件的範圍。專利範圍申請元件的任何參考為“X，Y及Z中的至少一個”係指包括X，Y或Z中的個別任一項，與X，Y及Z的任意組合，例如X，Y，Z；X，Y；X，Z；及Y，Z。

10‧‧‧超音波裝置、裝置

12‧‧‧發聲模組

14‧‧‧傳感器

15‧‧‧有機發光二極體顯示器

16‧‧‧固態波導、波導

18‧‧‧散熱器

20‧‧‧主殼

22‧‧‧發聲模組印刷電路板(”PCB”)

24‧‧‧頭部、殼

26‧‧‧封閉

27‧‧‧控制器座位

28‧‧‧波導開口

29‧‧‧放大空間、空間

30‧‧‧主體

32‧‧‧目標接觸表面、表面

34‧‧‧傳感器表面、表面

40‧‧‧翅片

42‧‧‧環氧樹脂

43‧‧‧鏡片表面

44‧‧‧導電珠

46‧‧‧環氧樹脂、環氧樹脂層

48‧‧‧第一電極

50‧‧‧第二電極

52‧‧‧壓電基質

54‧‧‧導電板

56‧‧‧導電板

74‧‧‧包覆成型

112‧‧‧發聲模組

212‧‧‧發聲模組

214‧‧‧傳感器

216‧‧‧固態波導

218‧‧‧散熱器

224‧‧‧頭部

226‧‧‧覆蓋

234‧‧‧傳感器表面

312‧‧‧發聲模組

318‧‧‧散熱器

324‧‧‧頭部

327‧‧‧內部扇、扇

329‧‧‧空氣滲透隔膜

340‧‧‧翅片

412‧‧‧發聲模組

414‧‧‧傳感器

416‧‧‧固態波導、波導

432‧‧‧目標接觸表面

433‧‧‧平坦傳感器表面

434‧‧‧鏡片表面

435‧‧‧彎曲波導表面

460‧‧‧鏡片、鋁鏡片

461‧‧‧小溝槽、溝槽

516‧‧‧波導

518‧‧‧散熱器

520‧‧‧發聲模組

522‧‧‧發聲模組

540‧‧‧翅片

570‧‧‧相變材料

610‧‧‧超音波裝置

612‧‧‧發聲模組

614‧‧‧傳感器

616‧‧‧固態波導

618‧‧‧散熱器

620‧‧‧主殼

622‧‧‧發聲模組PCB

626‧‧‧覆蓋

629‧‧‧內部空間

632‧‧‧伸出接觸面、固態波導接觸面、接觸表面

648‧‧‧彈簧針

650‧‧‧彈簧針

660‧‧‧主部分

662‧‧‧封閉、覆蓋板

670‧‧‧墊圈

672‧‧‧結構零件

674‧‧‧彈性包覆成型、包覆成型

676‧‧‧唇緣

712‧‧‧替代發聲模組、發聲模組

714‧‧‧傳感器、固態波導

716‧‧‧固態波導、波導

718‧‧‧環繞散熱器、散熱器、兩翼

720‧‧‧主部分

722‧‧‧發聲模組印刷電路板

722‧‧‧發聲模組PCB、發聲模組印刷電路板

723‧‧‧連接印刷電路板

723‧‧‧連接印刷電路板、連接電路板

726‧‧‧覆蓋墊圈

727‧‧‧肩

730‧‧‧主體

732‧‧‧目標接觸表面

734‧‧‧傳感器表面

748‧‧‧彈簧加壓接觸

749‧‧‧彈簧加壓接觸、接觸

760‧‧‧主部分、覆蓋板

762‧‧‧覆蓋板

770‧‧‧錐形墊圈

771‧‧‧翼墊圈

773‧‧‧腔墊片、腔墊圈

775‧‧‧相變材料

780‧‧‧唇緣

781‧‧‧槽

782‧‧‧線槽

783‧‧‧熱熔柱

784‧‧‧頂部周邊壁

785‧‧‧底部周邊壁

786‧‧‧螺絲凸柱

787‧‧‧螺絲

787‧‧‧螺絲

788‧‧‧螺絲孔

789‧‧‧螺絲

790‧‧‧內唇緣

791‧‧‧扣

792‧‧‧螺絲孔

793‧‧‧線材開口

794‧‧‧埠

795‧‧‧電線

796‧‧‧內唇緣

797‧‧‧外部唇緣

798‧‧‧螺絲孔

799‧‧‧中央開口

800‧‧‧周邊構件

802‧‧‧螺絲通道、唇緣

804‧‧‧螺絲孔

806‧‧‧電線開口

11a‧‧‧輸入按鈕

11b‧‧‧輸入按鈕

12’‧‧‧替代發聲模組

13a‧‧‧發光二極體

13b‧‧‧發光二極體

13c‧‧‧發光二極體

14”‧‧‧傳感器

16’‧‧‧固態波導、波導

16”‧‧‧固態波導、波導

18’‧‧‧散熱器

18a‧‧‧散熱器半體

18b‧‧‧散熱器半體

212’‧‧‧發聲模組

218’‧‧‧外圍

219’‧‧‧附加散熱器、散熱器

24’‧‧‧頭部

240’‧‧‧翅片

26’‧‧‧覆蓋

28’‧‧‧開口

32’‧‧‧目標接觸表面

325a‧‧‧通風開口、出風開口、出口開口

325b‧‧‧通風開口、入口開口

36a‧‧‧散熱器槽

36b‧‧‧散熱器槽

42”‧‧‧傳感器座位

43”‧‧‧延展部分

45”‧‧‧環氧樹脂框架、框架

47a‧‧‧第一電線、電線

47b‧‧‧第二電線、電線

612’‧‧‧發聲模組

616’‧‧‧固態波導

618’‧‧‧散熱器

624a‧‧‧外殼

624b‧‧‧內殼

624b’‧‧‧內殼

629’‧‧‧內部空間、內部

640’‧‧‧翅片

662’‧‧‧側覆蓋

664’‧‧‧側開口

668a‧‧‧槽

668a’‧‧‧槽

668b‧‧‧槽

668b’‧‧‧槽

724a‧‧‧外殼

724b‧‧‧內殼

725a‧‧‧倒鉤、全寬倒鉤

725b‧‧‧倒鉤、全寬倒鉤

768a‧‧‧槽

768b‧‧‧槽

第1圖係根據該本發明的一實施例係一超音波裝置合併一波導的透視圖。

第2圖係一固態波導的透視圖。

第3圖係一固態波導的俯視圖。

第4圖係一固態波導的端視圖。

第5圖係一替代固態波導的透視圖。

第6圖係該超音波耦合凝膠應用至該目標接觸表面的該固態波導的一底部透視圖。

第7圖係該波導的透視圖。

第8圖係該波導示出電極布置的一透視圖。

第9A圖係該發聲模組的第一剖面及透視圖。

第9B圖係該發聲模組的第二剖面及透視圖。

第10圖係合併一替代波導與一環繞散熱器的一 發聲模組的一剖面透視圖。

第11圖係合併一此外替代實施例的一發聲模組的一剖面透視圖。

第12圖係合併該本發明的另一替代實施例的一發聲模組的一剖面透視圖。

第13圖係該釋放發聲模組的一透視圖。

第14圖係一釋放發聲模組的一剖面透視圖。

第15圖係具有一替代波導並合併一相變材料的一發聲模組的一分解透視圖。

第16圖係當合併第15圖的該相變材料時，顯示該發聲模組內部溫度的一曲線圖。

第17圖係一替代複合波導的透視圖。

第18圖係一比較聲音的該速度變化對溫度的變化的一曲線圖。

第19圖係顯示發聲模組效率對頻率的散點曲線圖。

第20A圖係不具一均勻性瀏覽演算法的發聲模組輸出的一熱像。

第20B圖係不具一均勻性瀏覽演算法的該波導的寬度的溫度線形圖。

第21A圖係具有一均勻性瀏覽演算法的發聲模組輸出的一熱像。

第21B圖係具有一均勻性瀏覽演算法的該波導的寬度的溫度線形圖。

第22圖係一替代超音波裝置的透視圖。

第23圖係第22圖的超音波裝置的發聲模組的分解透視圖。

第24圖係沿第22圖該發聲模組所取的線24-24的剖面圖。

第25圖係沿第22圖該發聲模組所取的線25-25的剖面圖。

第26圖係一替代發聲模組的一分解透視圖。

第27圖係第26圖的該替代性發聲模組的一第一剖面圖。

第28圖係第26圖的該替代性發聲模組的一第二剖面圖。

第29圖係另一替代發聲模組的一俯視透視圖。

第30圖係第29圖的該替代性發聲模組的一底部透視圖。

第31圖係第29圖的該替代性發聲模組的一分解頂部透視圖。

第32圖係第29圖的該替代性發聲模組的一分解底部透視圖。

第33圖係第29圖的該實施例的固態波導及散熱 器的一透視圖。

第34圖係第29圖的該實施例的固態波導及散熱器的一側視圖。

第35圖係第34圖的該固態波導的A區域的一放大圖。

第36圖係該翅片墊圈的一透視圖。

第37圖係該腔墊圈的一透視圖。

第38圖係該裝有腔墊圈的部分組裝的發聲模組的一透視圖。

第39圖係該裝有覆蓋的部分組裝的發聲模組的一透視圖。

第40圖係該裝有電路板的部分組裝的發聲模組的一透視圖。

第41圖係該裝有覆蓋墊圈的部分組裝的發聲模組的一底部透視圖。

第42圖係該裝有錐形墊圈的部分組裝的發聲模組的一頂部透視圖。

第43圖係沿第29圖該替代發聲模組所取第30圖的線43-43的剖面圖。

第44圖係沿第29圖該替代發聲模組所取第30圖的線44-44的剖面圖。

第45圖係沿第40圖該部分組裝的替代發聲模組 所取的線45-45的剖面圖。

第46圖係沿第41圖該部分組裝的替代發聲模組所取的線46-46的剖面圖。

第47圖係第45圖的A區域的一放大圖。

概觀

一超音波裝置合併一固態波導係根據第一圖所示的該本發明的一實施例。該超音波裝置10包括一具有一傳感器14及一固態波導16的發聲模組12。本實施例中，該傳感器14被固定至該波導16的該頂部表面，例如，藉由環氧樹脂或其他適合的黏合劑(複數)。本實施例中的該超音波裝置10被組態以應用超音波能量至該使用者的皮膚並聚焦該超音波能量於該皮膚的該表面下約2到6mm的深度。為實現該需要聚焦，該傳感器14及該波導16係彎曲的。該示出的實施例中，該傳感器14、該波導16的該頂部表面及該波導16的該底部表面沿著同軸彎曲(複數)延展。如果需要，該波導16可包括一凹處組態以緊密地接引該傳感器14。

該發聲模組12可包括配置於該傳感器14及波導16後方的一空間以容納熱管理設置。例如，該超音波裝置10可包括一置放於該傳感器14後方空間且以熱耦合至該固態波導16的散熱器18。該散熱器18可被一從該波導的該週邊邊緣延展的一外圍定義。該散熱器18可被環繞而形成或在該超音 波裝置10總成期間其可被分別形成而後被加入該波導16。如另一例，一主動通風系統可被合併至該傳感器14後方的該空間。該主動通風系統可包括一移動外部空氣通過該發聲模組12以提供冷卻的微型扇。該發聲模組12可額外或作為一種選擇地包括一相變材料(“PCM”)以幫助處理熱。該相變材料可充滿或一部份該傳感器14及該固態波導16後方的該發聲模組中的該空間。包括一散熱器的應用(複數)中，相變材料可完全或部分環繞該散熱器的該翅片(複數)。該相變材料可因應用不同而不同，但該示出實施例中可係一相變材料蠟或一微膠囊化相變材料粉末。

該超音波裝置10可包括一控制器，其組態以於該應用操作電力至該傳感器14時表現一均勻性瀏覽掃描。該均勻性瀏覽掃描可以組態以延展通過一頻率範圍，其包括該發聲模組12的該操作點且並未超過一預設的可接受的效率損失。一些應用中，該可接受效率損失可係大約5%。該均勻性瀏覽窗口可由一發聲模組的發聲模組主要成分測定。例如，每個發聲模組可在生產後被測試以測定那個發聲模組該合適的均勻性瀏覽窗口。

定向術語(複數)，例如”垂直的”、”頂部”、”底部”、”頂部的”、”下面的”、”底部的”、”向內的”、”外部的”及”向外的”，係基於該圖示(複數)所示的該實施例的該方向而被使用以輔助描述該發明。定向術語(複數)的使用不應被解釋 為限制本發明至任何特定的方向。

超音波裝置

如上所述，該本發明被組態以合併至一超音波裝置，例如超音波裝置10，其目的係用於施加發聲能量至人體皮膚解決細紋、皺紋及皮膚鬆弛。該示出實施例中，該超音波裝置10係一適合家用的手持裝置，並一般包括一電力供應及包含於一主殼20的該控制系統，以及一固定至該主殼20一端的發聲模組12。本實施例中，該超音波裝置10的操作係藉由一包含於該主殼20中的一控制器(不顯示)來控制。該裝置10亦可包括一使用者交界面，其可容許使用者控制該裝置10的操作，並容許該裝置10提供輸出至該使用者。該使用者交界面可因應用不同而不同，根據需要。然而，第1圖的該實施例中，該使用者交界面包括兩個輸入按鈕11a-b、三個發光二極體(複數)13a-c及一有機發光二極體顯示器15。該使用者交界面元件(複數)可被乘載於一有效耦合至該控制器的使用者交界面印刷電路板(不顯示)上。本實施例中，該控制器(不顯示)係一組態以控制該超音波裝置10全方位的操作的習知微控制器，包括控制從該使用者交界面輸入及輸出至該使用者交界面，以及根據一合適的控制方式控制該供應電力至該傳感器14。該控制器可包括或與可以用於提供一合適的電訊號至該傳感器14的電力調節及電力控制電力元件(複數)相關聯。例如，該裝置10可包括一驅動器以轉化該電力供應(例如電池) 的該直流電信號成一交流電信號。其亦可包括一放大該信號的放大器以適當地啟動該傳感器14。操作時，該控制器可根據以下詳述的該均勻性瀏覽方法的一實施以供應操作電力至該傳感器14。該裝置10的該操作及控制功能(複數)可被一單一控制器處理或可被分於多個控制器，根據需要。本裝置10的該控制結構僅為示範性的並該裝置作為一種選擇基本上可以任何合理數量的分離控制器來實施。該超音波裝置10可包括一無線充電系統(不顯示)以容許內部電力能量儲存裝置(複數)使用一無線電力供應充電，如一感應式電力供應。作為一種選擇，該超音波裝置10可包括一電力線，並可從一壁出口接引主電源。該電力線供應地該電力可用於為內部電力能量儲存裝置(複數)充電以使該裝置得以無電線操作。作為一種選擇，該裝置可以該電力線供應主電力至裝置的方式操作。

一般地，第9圖的該發聲模組12包含該傳感器14、波導16及該散熱器18。該示出實施例中，該超音波裝置10係一可攜式無線裝置，其中該電力供應係一電力能量儲存裝置，例如電池(複數)或電容(複數)，其可以依需要重新充電及/或置換。該發聲模組12基本上可包括任何殼結構，但該示出實施例中一般包括一兩件式殼總成，其具有一頭部24及一封閉26。該頭部24覆蓋傳感器14及該固態波導16。該頭部24定義一波導開口28，其容許該波導16自該頭部24伸出。該示出實施例的該封閉26係被組態以關閉該頭部24的後端。該封 閉26可包括一控制器座位27，其接引該發聲模組印刷電路板(“PCB”)22。本實施例中，該發聲模組112定義一放大空間29於該傳感器14後方。如以下詳述，本空間可容納一個或更多熱管理設置。

該示出實施例中，該固態波導16係一一件式結構。該固態波導16一般包括一主體30，其具有一目標接觸表面32及一配置於該主體30的相反側的傳感器表面34。該示出實施例中，該目標接觸表面32從該主體30伸出並組態安置以與該目標的該皮膚直接接觸。該示出實施例中，該目標接觸表面32及該傳感器表面34的該形狀(複數)係被選擇以聚焦該發聲能量。本實施例中，該波導16組態以沿著一聚焦於該皮膚的該表面下約2-6mm的一相對狹窄線以應用發聲能量。例如，該焦點深度、該焦線的該寬度及該焦線的該長度可係不同的。為幫助聚焦該發聲能量至一焦線，該目標接觸表面32跟隨一淺彎曲面。該示出實施例的該目標接觸表面32係彎曲約一單軸。該示出實施例的該傳感器表面34係配置於與該目標接觸表面32相反的該主體30上。正如該目標接觸表面32，該傳感器表面34跟隨一彎曲約一單軸的淺彎曲面。本實施例中，該傳感器表面34及該目標接觸表面32係彎曲約一共享軸。

該示出實施例中，該發聲模組12包括一固定至該波導16並延展至空間29的散熱器18。本實施例的該散熱器18一般包括固定至該波導16相反側(複數)的兩個散熱器半體18a 及18b。每個散熱器半體18a-b包括一複數的翅片40以提供增加表面區域而改善熱傳輸。如所示，每個散熱器半體18a-b沿著該頭部24的該壁(複數)該內部表面延展並包括一複數向內延展的翅片40。該示出實施例中，該頭部24為非對稱的且該散熱器半體18a-b的該翅片(複數)40係不同以容納此不對稱。更具體地來說，該散熱器半體18a的該翅片(複數)40實際上係短於散熱器半體18b的該翅片(複數)40，故該傳感器14後方的該開放空間與該傳感器14的該長度及寬度相匹配。該散熱器的該數目、大小、形狀及組態根據需要可因應用不同而不同。該示出實施例中，該散熱器半體18a-b係由鋁製成，但其可由提供足夠熱質量的替代材料(複數)製成。

為使該散熱器18安裝更加容易，第1圖的該固態波導16定義一對散熱器槽36a及36b。本實施例中，該散熱器槽36a-b係相對深的以提供與該散熱器18更多的接觸區域。其可幫助熱從該波導16更容易轉移至該散熱器18。該散熱器槽36a-b亦可幫助將對效率及表現可以有一負面影響的邊緣失真波(複數)最小化。該散熱器18基本上可用任何適合方法固定至該波導16。例如，該散熱器18a及18b的該兩個半體可被固定至該散熱器槽36a-b中，分別地，使用導熱黏合劑。如另一例，該散熱器18a-b的該兩個半體可藉由一干擾接合(例如一壓接合或摩擦)固定至該波導16。該散熱器槽36a-b的該大小、形狀及組態可因應用不同而不同以容納該需要散熱器。如以下 詳述，該波導16及該散熱器18可被環繞而形成一一件式元件。

替代實施例(複數)中，該散熱器與該固態波導可被環繞而形成。例如，第10圖顯示一替代發聲模組12’，其基本上與第9圖的該發聲模組12相同，除了該固態波導16’及該散熱器18’係一統一結構。如第10圖可以看到的，該固態波導16’及該散熱器18’係封閉於該空間29內，由該頭部24’及該覆蓋26’合作定義。如同第9圖的該實施例，該固態波導16’延展通過該頭部24’中的一開口28’，故該目標接觸表面32’才能夠與該目標接觸。

固態波導16的該幾何結構以第8圖為參考現在將更多地詳述。如上所述，該傳感器14、目標接觸表面32及傳感器表面34係彎曲以提供聲波的垂直入射，其可改善傳輸效率。本實施例中，該傳感器14、目標接觸表面32及傳感器表面34係同軸的。然而，該元件(複數)的形狀可係不同的以機械改變該發聲模組12的該焦點深度。例如，該表面32及34不需要係同軸的，並一個或更多的該彎曲可係不同的以調整該發聲模組12的該焦點深度(例如一個或更多的該彎曲可被減少以增加該發聲模組12的該焦點深度)。本實施例中，該目標接觸表面32及該傳感器接觸表面34間的該輻射距離係被選擇為大致為該傳感器14產生的該發聲能量的該波長的二分之一(或二分之一波長的一倍數)。如下所述，該傳感器14產生的該發聲能量的該頻率可在一範圍內而不同。在此應用中，該波導16 的該厚度可被選擇以與二分之一波長或在該頻率範圍的該中央的二分之一波長的一倍數相匹配(例如N乘以二分之一波長，其中N係一整數)。該散熱器槽(複數)36a-b具有一選擇以大致匹配該傳感器14的該縱向邊緣(複數)。如上所述，此方法幫助將邊緣失真波(複數)最小化。該傳感器14及該固態波導16的該大小、形狀及組態可因應用不同而不同。該示出實施例中，該目標接觸表面32可被覆蓋以使與皮膚的接觸更加容易。例如，基於審美及生物相容性目的，一10-25微米(um)陽極氧化層可被應用至該目標接觸表面32。該彎曲目標接觸表面32不僅幫助聚焦發聲能量，其還提供一凹面以接引及保留超音波凝膠G(參照第6圖)。

該示出實施例中，該固態波導16係由鋁製成，但其可根據需要由其他材料(複數)製成。該波導16基本上可以任何適合的製造步驟來製成。例如，該固態波導可被擠出並截成一定長度或其可由一塊材料來加工。如另一例，該波導可以壓鑄、熔鑄或用金屬粉末射出成形。例如，該波導可被一薄膜真空沉積層覆蓋，或陽極氧化以阻止腐蝕及表面褪色，如果需要。雖然該波導可由其他的替代材料(複數)製成，因為溫度及在鋁中的該聲速間的該關係基本上係線性並不及水一樣顯著，鋁在一些應用中可以係有利的。例如，如第18圖所示，當考慮到超過預期的20到40℃的操作範圍時，在鋁中的該聲速僅改變約0.41%，其比在水中的匹配變化低得多。此相 當於在這個溫度範圍內的一18.5kHz的轉變。因為此係一對該發聲模組的整體共振點來說相對微小的轉變，該系統控制方法可以被修改。隨著若干的習知超音波裝置，該控制器於不同頻率下週期性地評定該發聲頭部的該效率以容許該操作點的調整而能容納該內部溫度的改變。一合併該本發明一實施例的超音波裝置可對半駐波週期(或一半波的整數倍數)係通過該鋁波導發射的該頻率為目標。該頻率可以被用作以下詳述的該均勻性瀏覽控制方法的該中央操作頻率。該均勻性瀏覽控制方法的一個好處係該系統有在一單一的、優化的中央操作頻率操作的能力，而沒有任何需要轉移以補償溫度變化的中央操作頻率。此容許發聲電力的一更有效率傳輸並造成該手持裝置更少的電力消耗及熱上升。

該傳感器14當經受一外部電場時藉由震動產生超音波聲波(複數)基本上可係任何可示出一逆壓電效應的裝置。雖然該傳感器14可因應用不同而不同，該示出實施例的該傳感器14包括一壓電基質52並配置於兩個導電板54及56間(參照第4圖)。使用時，該電力驅動信號係被應用於該兩個導電板54及56，故電力通過該壓電基質52。該示出實施例中，該傳感器14係一壓電陶瓷元件或一陶瓷壓電結晶，如一工業標準類型PZT4,PZT4A,PZT4D或PZT8的硬PZT。例如，該傳感器可係一摩根技術陶瓷(Morgan Technical Ceramics)的陶瓷傳感器類型PZT401或PZT404。該兩個導電板54及56可由厚膜 銀(例如用玻璃料基體)或其他合適的導電材料(複數)，例如無電極鍍鎳。然而，該本發明可以不同知名供應商市售的任何一種替代發聲傳感器來實施。

如上所述，本實施例的該傳感器14係固定至該固態波導16的該傳感器表面34。該示出實施例中，該傳感器14係由一薄層的環氧樹脂46固定至該固態波導16。本實施例中，該環氧樹脂層46係心對均勻地分布於該傳感器14及該固態波導16間的該交界面。此可以幫助提供改善地發聲能量傳輸中的均勻性於該目標接觸表面32的該完整範圍。當需要時，該環氧樹脂42可設有導電珠(複數)44(例如在第2圖被以小圓圈示意地小導電珠)，其於該傳感器14及該固態波導16間提供一改善地電性連接。該導電珠(複數)44係可選配的且可被汰除，在當一足夠的電性連接可在不需要他們成立時(或當該第二電極50被直接偶合至該傳感器14的該底部表面而非不直接地通過該波導16時)。例如，該導電珠(複數)44在當該環氧樹脂或替代黏合劑不需要他們而可充分導電或當該膠合線薄到能夠提供元件間充分緊密/直接接觸時可以汰除。該示出實施例中，電力係藉由一與該傳感器14的該無遮蔽表面接觸的第一電極48及一與該固態波導16或該傳感器14的該底部表面接觸(或耦合)的第二電極50來應用至該傳感器14。該固態波導16係以電力耦合至該傳感器14的該底部表面故，實際上，該電訊號係被應用至該傳感器14地該頂部及底部主要表面。例 如，如第9圖所示，電線47a-b可自該發聲模組印刷電路板22延展至該固態波導16。該第一電線47a可被加入至該傳感器14的該頂部中央並該該第二電線47b可被加入至該固態波導16的該頂部中央或至該傳感器14的該底部上的導電板。此方法僅為示範性的，且電力可以替代方式(複數)應用至該傳感器14。例如，第7圖顯示一替代實施例，其中該電極(複數)被焊接至該傳感器14的相反端(複數)。本實施例中，一第一電極被焊接至該傳感器14的一端縱向端的該頂部導電板且一第一電極被焊接至該傳感器14的相反端縱向端的該底部導電板。藉由焊接該電極至該傳感器14的相反端(複數)，任何該焊接連接導致的衰減會對該傳感器14有一對稱效果，從而在聚焦時改善該縱向方向中的該出口發聲場的均勻性。

固定該傳感器14至該傳感器表面34的環氧樹脂46的該類型，以及應用該環氧樹脂46所利用的該方法及技術(複數)，可因應用不同而不同。範例環氧樹脂包括由(Epoxy Technology,Inc.)出售的環氧化物(Epotek)353ND及環氧化物(Epotek)301及樂泰(Loctite)出售的樂泰(Loctite)M-121HP。本實施例中，環氧樹脂46選擇以膠合該傳感器14至該波導16的該傳感器表面34的該類型可具有一蕭氏D硬度(Shore D Hardness)範圍的70到90，、80到100，或90到110以容許該膠合部分間的合適超音波傳輸。該環氧樹脂46被選擇以提供充分的膠合力以基本上確保該膠合元件(複數)長期操作下不會 剝離。元件(複數)間的剝離(例如該傳感器14及該傳感器表面34)可造成對該效率及均匀性度量(複數)有負面影響的死角(deadzones)。該材料(複數)及步驟(複數)被選擇以膠合兩個元件，例如該傳感器14及該傳感器表面34，基本上可提供該兩個元件間均勻的環氧樹脂覆蓋。一實施例中，應用該環氧樹脂46及膠合元件(複數)的該材料(複數)及步驟(複數)基本上可阻止或避免任何氣泡或該膠合區域的空洞。有相當大小的氣泡或空洞可對該效率及均匀性度量(複數)有一負面影響。

為確保該波導16的該傳感器14及該傳感器表面34間的充分的膠合力，該部分(複數)可被事先準備以應用該環氧樹脂46。準備可包括以異丙醇(isopropyl alcohol)的一超音波浴來清洗(例如高於90%純度的異丙醇，或高於99%純度的異丙醇)。額外或作為一種選擇，該部分(複數)可被清洗並準備以一電漿體蝕刻步驟來膠合。該電漿體蝕刻可在一真空腔中以電漿體蝕刻設備來進行，如Plasma Etch Inc.出售的該電漿體蝕刻PE-100。作為一種選擇，該電漿體蝕刻可在大氣壓條件下以電漿體蝕刻設備來進行，如由Plasmatreat USA,Inc.出售的該Plasmatreat OpenAir®系統。

一實施例中，該環氧樹脂46被利用以膠合該傳感器14及該波導16的該傳感器表面，其可係一雙元件環氧樹脂，其包含可由該環氧樹脂製造商詳細說明的混合及排氣技術。如一例，該環氧樹脂46可被手動混合、排氣並接觸至一 注射器以分配。該環氧樹脂46的固化可藉由於高溫時安置該部分(複數)至一烤箱中來加速。該環氧樹脂46的該膠合線厚度及均勻性可藉由安置一測定數量的重量或該固化步驟時該元件(複數)上的鎖模力來控制。額外或作為一種選擇，一自動化工作單元，可能合併一個或更多自動化操縱器或機器元件(複數)，可被提供至電漿體蝕刻部分，混合環氧樹脂，分配環氧樹脂，加入該部分(複數)，提供鎖模力並將它們送入至一鍊條式烤箱以固化。根據一實施例，環氧樹脂的分配可利用一分配閥，如PVA或Precision Valve & Automation提供的其中一個該分配閥，包括PVA出售的該DX100及VPX-2k動力混合閥。應用於膠合元件(複數)的鎖模力根據一實施例可高於或基本上等同於1lb.,3lbs.或5lbs。用於固化該環氧樹脂46的烤箱溫度可因應用不同而不同，取決於環氧樹脂46的該類型及包含的該材料(複數)。如一例，該烤箱溫度被設置於介於90C-95C,95C-100C,100C-105C,105C-110C，或100C-110C之間以操作。固化的該期間亦可因應用不同而不同，包括固化超過或基本上等同於6分鐘，12分鐘，18分鐘，24分鐘，及30分鐘。

經驗已經表明維持在該固態波導16的該傳感器14的適當位置可以在發生傳輸中提供改善地均勻性並因產品不同而改善相容性。替代示出實施例中，該固態波導16可包括一環氧樹脂”框架”，其係被組態以幫助保留該傳感器14於 該波導16上適當的地方(參照第2及3圖)。本替代實施例中，該環氧樹脂框架包括環氧樹脂的狹窄脊(複數)，其自該傳感器表面34，該傳感器14的該週邊邊緣的外部向上延展。這些脊可由固定該傳感器14至該固態波導16的該步驟而來。更具體地來說，該脊(複數)在當該傳感器14及該波導16被一起安置於未固化的環氧樹脂上時可由該傳感器14及該波導16間流出多於的環氧樹脂而形成。如果需要，該傳感器表面34及該波導16可被組態以輔助該環氧樹脂脊(複數)的形成。例如，該傳感器表面及該波導16可包括以一定空間間隔於該傳感器14的該週邊邊緣的小型肋狀凸部以幫助從該傳感器14及該波導16之間流出的環氧樹脂累積並塑形。該環氧樹脂脊(複數)在該傳感器14的該邊緣周圍完全延展或他們可僅沿著該邊緣的部分延展。

該傳感器可以其他技術(複數)及設備固定至該波導。例如，第5圖所示的一替代實施例中，該固態波導16”可與一傳感器座位42”一起提供。該傳感器座位42”可係一在該傳感器表面34中的淺凹處，並組態以緊密地與該傳感器14”的該週邊形狀匹配。該凹處可幫助以適當安置並保留該傳感器14”於該波導16”上適當的地方。電接觸(複數)可以各種不同替代方式應用至該傳感器14”。本實施例中，該傳感器14”包括一夾在一對導電板間的壓電基質。更具體地來說，該傳感器14”的該無遮蔽主要表面可係該第一導電板並該隱藏主要 表面可係該第二導電板。未提供一電訊號至該傳感器14”，該裝置可包括一第一電接觸，如一彈簧加壓接觸(例如彈簧針)(不顯示)，其係與傳感器14”的該頂部表面直接接觸。例如，該彈簧針可與該傳感器14”的無遮蔽表面上的第一導電板的大致中央接觸。如第5圖所示，該傳感器座位42”可比該傳感器14”還長以提供可接引一電訊號的一延展部分43”。例如，一第二電接觸，如一彈簧加壓接觸(例如彈簧針)(不顯示)，可被安置於該延展部分中以連接該電訊號至該固態波導16”。該固態波導16”可藉由電導黏合劑以電力耦合至該傳感器14”的底部表面上的該第二導電板。第5圖的實施例中，環氧樹脂的一狹窄帶可形成一”框架”45”於該傳感器14”周圍。本實施例中，該傳感器座位42”可稍微大於該傳感器14”，故該傳感器14”的該邊緣及該傳感器座位42”間會有一狹窄縫隙。在總成期間，該傳感器14”及該固態波導16”之間應用的環氧樹脂可該元件(複數)間流出並形成該示出環氧樹脂框架45”。一環氧樹脂框架的使用係可選配的並當不需要時可汰除。

該發聲模組212的一替代實施例中，該固態波導216及散熱器218可係一統一結構。如第11圖所示，該散熱器218可係一自固態波導216的該週邊邊緣向後延展的一外圍的形式。該散熱器218的該後方端可由覆蓋226關閉。本實施例中，該固態波導/散熱器組合可自行形成該發聲模組212的該頭部224，從而汰除一分離殼元件的該使用以形成如第9圖所示 的該頭部24。如所示，該傳感器214可固定至該固態波導216的該傳感器表面234，以與第1圖所示的該實施例的基本相同的方式。

本實施例中，提供附加的熱管理可係满足需要的。例如，如第12圖所示，該發聲模組212’可包括一配置於該發聲模組212’的該內部內的一附加散熱器219’。該附加散熱器219’可與該外圍218’直接接觸且可包括一增加表面區域從而改善熱傳輸的一複數的翅片240’。該散熱器219’的該大小、形狀及組態根據需要可因應用不同而不同。如另一設置，該外圍可自行包含一複數的環繞翅片以提供改善地熱傳輸而不需要一分離散熱器(不顯示)。

另一替代實施例中，該發聲模組312可與一主動通風系統一起提供(參照第13及14圖)。本實施例中，該頭部324包括通風開口325a-b及一內部扇327以通過該發聲模組312移動空氣。該示出實施例中，該頭部324定義通風開口325a-b的兩個設置於相反的側壁中，當通風開口(複數)325a的一個設置合作提供一空氣出口時另一通風開口(複數)325b合作提供一空氣入口。第14圖顯示出口開口325a並第13圖顯示入口開口325b。通風開口(複數)的該數目、大小、形狀及位置根據需要可因應用不同而不同。該通風開口325a-b可被一空氣滲透隔膜329覆蓋，其阻止水或殘渣通過該通風開口325a-b進入該發聲模組312。該空氣滲透隔膜329可以其他通風材料(複數)置 換，如帶孔材料及其他空氣容許材料。例如，該通風開口(複數)可由開孔泡沫體、過濾介質及/或具有小開口(複數)的一層網/幕來覆蓋。現在參參照第14圖，該內部扇327可係一低電力微型扇。不同知名供應商市售各種合適的替代扇。使用時，該扇327可通過該入口開口(複數)325b牽引冷空氣至該發聲模組312，搬運該空氣至該散熱器318及該散熱器翅片(複數)340並通過該出口開口(複數)325a排出該空氣。如果需要，該發聲模組312可與一溫度感應器(不顯示)一起提供且該控制器(不顯示)可組態以在僅當該發聲模組312超過一預設臨界值時操作該扇327。

雖然該主動通風系統被描述為與基本上相同於發聲模組12’的一發聲模組連接，此應當被理解為該主動通風系統基本上可被合併至在此描述或顯示的任何該替代發聲模組。

第9-14圖中顯示的該不同發聲模組(複數)係與該傳感器組態以直接固定至該固態波導。替代實施例(複數)中，一鏡片可被配置於該傳感器及該波導之間。例如，第17圖顯示一替代實施例，其中該發聲模組412寶包括一鏡片460及一波導416。本實施例中，該傳感器414係一平坦陶瓷壓電結晶(雖然其可係其他種類的傳感器)。本實施例的該鏡片460係由鋁製成且具有接引該傳感器414的一平坦傳感器表面433及與該波導416交界的一彎曲波導表面435。彎曲波導表面435的該彎曲 部分係組態以與該波導416的該鏡片表面434的該彎曲部分相匹配以提供一緊密且均勻的連接至該交界面部位。沿著該發聲路徑的該彎曲表面(複數)係被選擇以提供該需要聚焦至該發聲能量。例如，該鏡片及波導的該彎曲部分係被選擇以從該目標接觸表面432聚焦該發聲能量於一大致2-6mm的深度。雖然本實施例的該波導416係由交聯的聚苯乙烯製成，(例如Rexolite®塑膠)，該波導416可由替代材料(複數)製成。例如該波導416可由環烯烴共聚物、二氧化矽或硼矽酸鹽(例如Pyrex®)製成。該傳感器414可以一薄層環氧樹脂(不顯示)固定至該鏡片460。本實施例中，一第一電極(不顯示)係電力耦合至該頂部，該傳感器14的該未遮蔽表面及以電力耦合至至該傳感器14的該底部表面的一第二電極(不顯示)。本實施例中，該鏡片460包括一小溝槽461(或其他凹處)，其提供門路至該傳感器14的該底部表面。該第二電極經由該溝槽461可以被路由至該傳感器14的該底部表面。作為一替代方式，該第二電極可被電力耦合至該鏡片460且該鏡片460可被電力耦合至該傳感器414的該底部表面。例如，如上所述，該環氧樹脂可包括於該鏡片460及該傳感器414的該底部表面間提供一電性連接的導電珠(複數)。

該波導416被配置於該鏡片460下且係經組態以發射從該鏡片460接引的發聲能量。本實施例中，該波導416基本上與以上所述的該固態波導16相同。所以，固態波導416 將不會被非常詳細地描述。該波導416包括固定至鏡片460的該鏡片表面43的一頂部彎曲波導表面435。本實施例中，該鏡片460係由一薄層的環氧樹脂或其他適合的黏合劑固定至該波導416。本實施例的該波導416係由具有適合的聲音傳輸特性(例如發聲阻抗)的塑膠製成。例如，波導416可由Rexolite®高性能塑膠製成。

該鏡片及波導的材料可因應用不同而不同。然而，一些實施例中選擇該材料(複數)以提供一發聲路徑病且減少發聲阻抗可係满足需要的。其可通過該延遲路徑提供發聲波(複數)來改善傳輸。伴隨第17圖所示的該實施例，該傳感器414具有一大約34MRayls的發聲阻抗、該鋁鏡片460具有一大約17MRayls的發聲阻抗並該Rexolite®塑膠波導416具有一大約2.3MRayls的發聲阻抗。這些數值係大致上且基於材料性能的變異可能出現一些變異。

相變材料

在操作時，該傳感器14可產生一顯著數量的熱能量。一些應用中，提供熱管理元件(複數)以幫助吸收熱能量故該波導或任何其他接觸皮膚的元件(複數)不達到一被視為不舒服的溫度(例如大致上40C)係可满足需要的。如上所述，熱管理可由不同散熱器安排(複數)及/或一主動通風系統來提供。在此描述的補充或一替代的其他熱管理設置，該發聲模組可以可吸收並儲存該傳感器產生的熱的相變材料(複數)來 提供。

為了揭露的目的，相變材料的合併係描述為與第5圖所示的一波導/散熱器元件連接。該波導/散熱器元件基本上係與第10圖的波導/散熱器16’、18’相同，但相變材料(複數)可被合併至基本上具有一能夠接引該相變材料的空間的任何發聲模組。第15圖的該實施例中，該波導516及該散熱器518係被環繞而形成一一件式元件。本實施例中，該相變材料570係被組態以部分或完全充滿該發聲模組522中的該內部空間。使用時，該相變材料570係與該散熱器518的該翅片(複數)540接觸以增加熱傳輸的該表面區域。

合併至該發聲模組520的該相變材料的數量可基於該特定應用來測定。例如，測定該示出實施例中的相變材料的數量的一個方法現在將被描述。本例中，該裝置的頂部溫度臨界值已被測定為40度C。該40度臨界值僅為示範性的，且該臨界值可因應用不同而不同。伴隨此臨界值，一相變材料與一能在正常情況下充分阻止該裝置超過40度C的一熱質量合併係满足需要的。該示出實施例中，當其使用低於3000秒時該發聲模組520大致產生1W的熱能量。此通過該裝置的測試來測定。所以，伴隨此實施例，有充足的熱耐性以吸收3千焦耳而不超過一40度C的一熱質量係適合的。使用時，該本發明運用該相變為一熱吸收體。為了此例的目的，該相變材料將係石蠟蠟，其具有一190-200焦耳/克的熔解潛熱。此意味如 果其在該融化點時該材料的16克可以吸收該完整的3千焦耳而沒有一顯著的溫度變化。因為該材料的該熱耐性係遠低於融化點(SHC~2.5焦耳/(克*攝氏溫度C))，大致上37C的一融化溫度係被選擇，故如果出現完全融化的場景其在達到該臨界值前還有幾度可以上升。第16圖係顯示在一完全處理期間隨時間得過去該發聲模組的內部溫度的一曲線圖。如可以被看到的，該內部溫度並不超過該40度C的最大臨界值。使用後，該液體或半固態蠟會被容許在該日慢慢地完全冷卻至環境溫度。如果需要，該控制器可被組態以阻止該裝置的操作直到該相變材料有機會充分冷卻。該示出實施例中，此係由該裝置上的軟體執行以通常在可能容許完整的熱耐性恢復時阻止使用。該發聲模組520可包括一溫度感應器(不顯示)，其容許該控制器阻止該裝置的操作直到該裝置冷卻至一操作臨界值下時。作為一種選擇，該軟體可被組態以基於時間操作。例如，該系統可被編程為必須在該裝置的使用間通過一個降溫的時間。

該示出實施例中，該相變材料係石蠟蠟的形式，其具有一大約190-200焦耳/克的熔解潛熱。該示出實施例的使用時，16克的石蠟蠟在一單一使用而不超過40度C時一般係可以吸收該傳感器14產生的全部熱能量。因為該石蠟蠟係有可能完全融化的，包含該蠟係可满足需要的，並可能保持該液體蠟遠離該傳感器的該面。這可以藉由使用一保留該材料的 剛性盒，產生一攔板定義該散熱器凹處內的一封閉空間，或藉由封裝該相變材料於一軟包裝袋或包中來實現。作為一種選擇，一泡沫體膠帶如3M的VHB可以安置於該傳感器上以在聲學上從該融化或固態相變材料隔離該傳感器。

替代實施例(複數)中，該本發明基本上可以任何相變材料來實施。例如，該相變材料可係一微膠囊化粉末或一微膠囊化凝膠的該形式。如石蠟蠟，任何的這些相變材料可被包含於外殼的一些形式，如一盒、軟包裝袋、收縮包裹或剛性外殼。一些應用中，該發聲模組可包括不同相變材料(複數)的一組合。一替代實施例中，該相變材料可係一”微膠囊化”相變材料粉末，如Microtek Industries of Dayton,OH的MPCM 37D。該材料包括大致上在37度C的一溫度時從固態轉化成液體的該相變液體，但係保留於一高融點聚合物的一小套筒中。該淨效果係一可以被填充在該散熱器翅片(複數)周圍的流動性粉末通過消費性電子產品的該預期溫度範圍來吸收熱並維持於其粉末形式。為增加該粉末填充密度並縮短填充時間，可以使用一振動台。該示出實施例中，該微膠囊化相變材料粉末係與該壓電晶體直接接觸，且其具有足夠的熱傳導性(但足夠小的發聲耦合使得系統效率影響最小化)而不需要額外的熱管道結構(複數)。

其他替代實施例(複數)中，該發聲模組可與操作用於不同類型相變的相變材料(複數)一起提供。例如，容忍一 固態/固態再結晶的相變材料(複數)可利用於熱管理。此類型的相變材料(複數)係於Phase Change Material Products Ltd in Yaxley,UK.可市售的。這些材料提供於前述該液體/固態相變材料(複數)的一非常相似方式的一恆溫時吸收熱的該能力。這些材料通常以一蠟或聚合物屏障覆蓋。

替代實施例

如上所述，該發聲模組的該設計及組態可因應用不同而不同，根據需要。如一圖示，另一替代超音波裝置610現在將參考第22-25圖的描述。該本發明的此替代實施例基本上係與第1-4圖及第6-9圖的實施例相同的，除了下述且在該附圖中顯示的該發聲模組612中的變異。為了便於揭露，超音波裝置610將被描述為與超音波裝置10有關且匹配的那些參考標號，除了他們將在百位的數字加上“6”。例如，超音波裝置將通過參考標號610(而非10)被指定，該發聲模組將通過參考標號612(而非12)及固態波導將被指定由參考標號616(而非16)來指定。

超音波裝置610與超音波裝置10的不同主要係在該發聲模組612中的變化的連接。現在參照第23圖，該超音波裝置610的該發聲模組612一般包括一外殼624a，內殼624b及一覆蓋626。該外殼624a基本上可等同於第9圖的實施例顯示的殼24。該內殼624b可包括主部分660及一封閉662。該主部分660及封閉662合作定義一組態以接收該散熱器618的一內 部空間629。雖然未顯示，該內部空間629還可包括一相變材料(如上所述)以提供補充熱管理。例如，充分的相變材料可插入至該內殼624b以填充該內部空間629內的該未佔據部位。本實施例中，該固態波導616及散熱器618係被環繞而形成一一件式元件。不同於散熱器18，本實施例的散熱器618不包括翅片(複數)。為容許散熱器被置放於該內部空間629及該固態波導616內且該傳感器614被置放於該內部空間629的外部，該主部分660定義一對槽668a-b，其容許該散熱器618被固定至該內殼624b的該內部空間629(參照第25圖)。該覆蓋板662可以安裝於該內殼624b的該開口端。本實施例中，該傳感器614被配置於該固態波導616相鄰的該內殼624b上。如前述實施例，該傳感器614可藉由一電導黏合劑固定至該固態波導616。該傳感器614可比固態波導616短，使得固態波導616的一部分該頂部表面係未遮蔽的。如顯示，電接觸可藉由一對被安裝於該內殼624b中的彈簧針648及650(或其它的電接觸，如其它彈簧加壓接觸)實現。例如，彈簧針648及650可由黏合劑或一干擾接合固定至該內殼624b。彈簧針648可與該傳感器614的該頂部表面的該大致中央接觸。彈簧針648的中央定位可使均勻的發聲傳輸更加容易。彈簧針650可與該固態波導616的該未遮蔽部分接觸，其變成與該傳感器614的該底部表面以電接觸。雖然未顯示，該彈簧針648及650可以電引線路由通過該內部空間而電力耦合至該發聲模組印刷電路板 622。作為彈簧針或其它連接器的替代，電引線(複數)可以被焊接或以其他操作固定至該傳感器614的該導電板(複數)。

本實施例中，一墊圈670可被置放於該外殼624a、內殼624b及固態波導616之間。該墊圈670可被組態以緊密接合於各種元件之間以幫助阻止水滲入該發聲模組612。該墊圈670可以係橡膠或其它合適的彈性墊圈材料。替代實施例(複數)中，該墊圈670可被汰除或可由一現場成形或原位固化墊圈材料置換。

該示出實施例中，該覆蓋626一般包括一結構零件672及一彈性包覆成型674。該結構零件672可定義一開口678以容許接線或其它電力導體路由於該控制器(未顯示)及該發聲模組印刷電路板622之間。該包覆成型74可大約形成結構零件672的周邊以幫助提供該主殼620及該發聲模組612之間的防漏密封。如顯示，該包覆成型674可包括被夾在該主殼620及該外殼624a之間的一唇緣676。雖然直接模制到本實施例中的該結構零件672，該包覆成型674可替代地由一分別製成的墊圈或密封元件置換。

如上所述，該固態波導的該橫截面形狀可因應用不同而不同。第22-25圖的該實施例中，該固態波導616可具有一比固態波導16略微不同的形狀。如第22-25圖所示，固態波導616可係更薄且可不包括一伸出接觸面632。相反，該固態波導接觸表面632可向該外殼624a內配置，且該外殼624a可被 塑形以提供補足該接觸表面632的該形狀的一淺凹面。

該發聲模組612’的一替代實施例示於第26-28圖。本實施例中，該發聲模組612’一般係相同於發聲模組612，除了相對於散熱器及內殼的變化如描述及顯示。發聲模組612’將使用與那些使用於超音波裝置610有關且匹配的參考標號，除了他們將由該’符號跟隨。例如，該發聲模組將通過參考標號612’來指定(而非612)及該固態波導將由參考標號616’指定(而非616)。本實施例中，該固態波導616’及散熱器618’被形成一單一統一元件。例如，該固態波導616’及散熱器618’可由鋁擠出而成一單一、一件式的擠壓成形。該散熱器618’可包括一複數的翅片640’，其可提高熱傳輸表面區域並因此可改善一些應用中該散熱器的表現。為使有翅片640’的該散熱器618’插入至該內殼624b’更加容易，該內殼624b’可定義一側開口664’及一對的槽668a-b’。組裝過程中，該散熱器618’通過接合該散熱器618’通過該側開口664’至該槽668a-b’可安裝於該內殼624b’的該內部629’。該側覆蓋662’可被安裝於側開口664’以覆蓋該內殼624b’並包埋該散熱器618’。該側覆蓋662’可使用基本上任何需要的技術(複數)及裝置固定於適當位置，例如音波焊接或黏合劑。如同發聲模組612，該內部空間629’可以一合適的相變材料填充，如果需要，以提供改良的熱管理。

另一替代發聲模組712被顯於在第29-47圖。本實 施例中，該發聲模組712一般係與發聲模組612相同，除了在此描述並在附圖中顯示的範圍。發聲模組712一般被描述為使用與那些與超音波裝置610有關的參考標號，除了該參考標號將在百位數係“7”而非“6”。例如，該發聲模組將由參考標號712(而非612)指定及該固態波導將由參考標號716(而非716)來指定。本替代實施例的頂部及底部的分解透視圖示出於第31圖及第32圖。如顯示，此替代實施例一般包括一外殼724a、一錐形墊圈770、一具有環繞散熱器718的固態波導716、一傳感器714、一翼墊圈771，一連接印刷電路板723、一內殼724b(包括主部分760及覆蓋板762)、一腔墊片773、一發聲模組印刷電路板722及一覆蓋墊圈726。本實施例中，該內殼724b定義一可以填充(完全或部分)一相變材料775的內部空間，如一相變蠟。作為一種選擇，該內部空間可以係空的。

本實施例的該固態波導716一般包括具有目標接觸表面732及一傳感器表面734的主體730。本實施例中，該目標接觸表面732一般係沿著彎曲約一單軸的淺彎曲面。該目標接觸表面732的該彎曲部分係被選擇以沿一焦線聚焦發聲能量。如第29圖所示，該目標接觸表面732一般係與該外殼724a的該表面及錐形墊圈770的該表面共同延伸。該傳感器表面734被配置於與目標接觸表面732相反的主體730上。本實施例中，該傳感器表面734係沿著彎曲約一單軸的淺彎曲面。該示出實施例的該目標接觸表面732及該傳感器表面734係彎曲約 一共軸，其可幫助改善沿著該需要焦線的發聲能量的聚焦。然而，表面的該形狀可以變化且它們可具有不同的軸，如果需要。該固態波導716的特定幾何結構可因應用同而不同。例如，該固態波導716的幾何結構可以與上述固態波導16有關的幾何結構相匹配。

該傳感器714被安裝至該固態波導716的該傳感器表面734。如第35圖所示，該傳感器714可在該傳感器表面734上的中央並研展通過一大約69.5度的弧。然而，該傳感器714的位置及範圍可因應用不同而不同。本實施例中，存在一沿著傳感器714的相反縱向側上的小縫隙。該縫隙的該大小可以變化，但大致上係該示出實施例中的0.01英寸。該傳感器714係與上述傳感器14相同，並因此不在此詳細討論。一言以蔽之，本實施例的該傳感器714係一壓電陶瓷元件，其對該發聲模組印刷電路板722提供的電力供應反應以產生發聲能量。將該傳感器714的角度匹配該目標接觸面732的出射角度一般係可需求的。如果該傳感器714的角度超過該目標接觸面732的出射角度，就可能阻止發聲波在目標接觸表面732的垂直入射，並產生多個內部反射以及邊緣波(複數)，其可影響整體傳感器效率。

本實施例中，該發聲模組712包括一連接印刷電路板723，其提供用於將該傳感器714及波導716電力耦合至該發聲模組印刷電路板722的連接。該連接印刷電路板723係被 固定至該內殼724b，例如，藉由熱熔柱(複數)783。然而，該連接印刷電路板723可被固定至使用基本上任何適當連接的該內殼724b，如螺絲(複數)或卡扣(複數)。該連接印刷電路板723可替代地固定至該外殼724a、該波導716或該散熱器718。該連接印刷電路板723可包括用於提供與傳感器714的該外未遮蔽表面的電接觸的一個或更多電性連接。如第31圖及第43圖所示，該連接印刷電路板723可包括一個更多直接接觸該傳感器714的該外未遮蔽表面的電接觸。該圖示顯示三個彈簧加壓接觸748，沿著該傳感器714的長度隔開。該數目及接觸位置根據需要可因應用不同而不同。例如，如果只有一個彈簧加壓接觸係理想的，該中央位置可能由該接觸來填充。如另一例，如果兩個彈簧加壓接觸係需要的冗餘，該外部的兩個位置可以被填充。儘管示出了彈簧加壓接觸(複數)，其他電接觸(複數)亦可使用。實施例中，該連接電路板723亦提供與該固態波導716的一電接觸。或許最佳示出如第44圖，該連接印刷電路板723可包括一直角，提供與該散熱器718的一翼的一直接電性連接的彈簧加壓接觸749。雖然該彈簧加壓接觸749接合本實施例中的一翼，該接觸749可替代地接合於該固態波導716或散熱器718的基本上任何地方。彈簧加壓接觸749的該數目及接觸位置根據需要可因應用不同而不同。

本實施例中，該固態波導716包括一般由兩翼定義的一環繞散熱器718(參照第33-35圖)。該兩翼718從該固態 波導716通過槽768a、768b延展至該內殼724b。本實施例中，該散熱器718的各翼包括被組態以卡扣配合至該內殼724b中的該槽768a-b中的一個倒鉤725a-b中。如圖所示，該倒鉤725a-b可被配置於該翼(複數)的該外部表面上。然而，該倒鉤725a-b可替代地安置於該翼(複數)的該內部表面上。如果需要，倒鉤(複數)可被安置於該翼(複數)的內部及外部表面上。該示出的實施例中，該倒鉤725a-b基本上延展該翼(複數)的整個寬度，但這並非必需的。該全寬倒鉤725a-b可藉由部分延展超過該翼的該寬度的一個或更多短倒鉤段來置換。該倒鉤725a-b的該大小及形狀可不同以控制所需的從該內殼724b安裝及移除該翼(複數)的該例的數量。替代實施例中，該倒鉤725a-b可由意圖與該內殼724b相互接合以其它輪廓或外部來置換。例如，當希望更容易地從該內殼724b中移除該翼(複數)時，半圓形肋可以代替一倒鉤725a-b的被使用。該示出的實施例中，當該散熱器718被適當固定至該主部分760時，每個翼包括一對被組態以接合該內殼724b的該外部表面的肩727。如顯示，該肩727可由每個翼的該寬度的轉變來定義。現在參照第47圖，該倒鉤725a-b及肩(複數)727合作保留相對於該內殼724b保持在適當位置的該固態波導/散熱器。該示出的實施例中，該倒鉤725a-b及肩727之間的間距被選擇以與該內殼724b的厚度匹配，故該翼大約卡扣至很少或根本沒有間隙的該內側殼724b的地方。

本實施例中，該內殼724b包括一主部分760及一個覆蓋板762，其合作定義一封閉的內部空間，如上所述，其可以一相變材料775完全或部分填充(或係空的)。該主部分760包括被組態以容許電線從該發聲模組印刷電路板722路由至該連接印刷電路板723的一線槽。該示出實施例中，該線槽782與該主部分760環繞模制。參照第43圖，該線槽782隔離可能被包含於該內殼724b的任何相變材料775的電線。該主部分760還包括一對螺絲凸柱786經組態以接引用於固定發聲模組印刷電路板722及覆蓋板762至主部分760的螺絲787。或許最佳示出如第45圖，該螺絲787延展通過該發聲模組印刷電路板722、該覆蓋板762、該腔墊圈773，且接引於螺絲凸柱786。此外，該主部分720定義一對螺絲孔788組態以接引固定該發聲模組712至該超音波裝置的螺絲789。或許最佳示出如第46圖，螺絲789延展通過該主部分760及覆蓋墊圈726並伸出一充分距離以接合匹配該超音波裝置中的螺絲凸柱(未顯示)。一翼墊圈771係固定至該內殼724的該內部以密封該翼及該主部分760之間的該交界面。或許最佳示出如第36圖，該翼墊圈771包括一組態以接合主部分760的該內部表面及一對被組態以緊密地接引該翼的槽(複數)781的周邊唇緣780。該示出的實施例中，該槽(複數)781及翼(複數)緊密地相互接合到足以產生該翼(複數)周圍的一無滲漏密封，以阻止任何相變材料漏出該翼(複數)周圍的該內殼724b。一些應用中，該倒鉤725a-b可被 組態以咬入該翼墊圈771以幫助保留該翼墊圈771與該主部分760緊密接合。本實施例中，該內殼724b包括一主部分760及一個覆蓋板762，其合作定義一封閉的內部空間，如上所述，其可以一相變材料775完全或部分填充(或係空的)。該主部分760包括被組態以容許電線從該發聲模組印刷電路板722路由至該連接印刷電路板723的一線槽。該示出實施例中，該線槽782與該主部分760環繞模制。參照第43圖，該線槽782隔離可能被包含於該內殼724b的任何相變材料775的電線。該主部分760還包括一對螺絲凸柱786經組態以接引用於固定發聲模組印刷電路板722及覆蓋板762至主部分760的螺絲787。或許最佳示出如第45圖，該螺絲787延展通過該發聲模組印刷電路板722、該覆蓋板762、該腔墊圈773，且接引於螺絲凸柱786。此外，該主部分720定義一對螺絲孔788組態以接引固定該發聲模組712至該超音波裝置的螺絲789。或許最佳示出如第46圖，螺絲789延展通過該主部分760及覆蓋墊圈726並伸出一充分距離以接合匹配該超音波裝置中的螺絲凸柱(未顯示)。一翼墊圈771係固定至該內殼724的該內部以密封該翼及該主部分760之間的該交界面。或許最佳示出如第36圖，該翼墊圈771包括一組態以接合主部分760的該內部表面及一對被組態以緊密地接引該翼的槽(複數)781的周邊唇緣780。該示出的實施例中，該槽(複數)781及翼(複數)緊密地相互接合到足以產生該翼(複數)周圍的一無滲漏密封，以阻止任何相變材料漏出該 翼(複數)周圍的該內殼724b。一些應用中，該倒鉤725a-b可被組態以咬入該翼墊圈771以幫助保留該翼墊圈771與該主部分760緊密接合。

該覆蓋板762被固定至該主部分760的該開口端以封閉該內殼724b。第39圖顯示在該主部分760的該開口端位置上的該覆蓋板762。本實施例中，該覆蓋板762包括一頂部周邊壁784，其緊密地固定大約該主部分760的外部周界及為該發聲模組印刷電路板722形成一殼的一底部周邊壁785形成用於(參照，例如，第45圖)。該頂部周邊壁784可幫助加強反對及抵抗該主部分760的開口頂部壁的任何膨脹，其可基於包含於該內殼(複數)724b的任何PCM材料的熱膨脹而出現。該覆蓋板762亦定義一對螺絲通道802以接引螺絲(複數)789、一對螺絲孔804以接引螺絲787及一電線開口806以接引電線(複數)795。一腔墊圈773可配置於該主部分762的該覆蓋板762間以提供一無滲漏密封。或許最佳示出如第37圖，該腔墊圈773一般包括一內唇緣790，其被組態以緊密地固定於該主部分760的該開口端及組態以固定至該主部分760的開口端的該外部上的一複數的扣791內。該內唇緣790及扣791幫助適當定位該腔墊圈773相對於該主部分分760。另外，該扣791可幫助保持該腔墊圈773於合適位置並阻止它失去密封，如果該主部分760因為可能被包含於該內殼724b任何的相變材料的熱膨脹。第38圖顯示安置於該主部分的該開口端上的該腔 墊圈773。該腔墊圈773定義一對組態以提供用於螺絲787的通道的螺絲孔792及組態以提供用於該電線795的通道的電線開口793。

該示出的實施例中，該發聲模組印刷電路板722被固定至該覆蓋板762並由螺絲(複數)787(參照圖40)固定。該螺絲(複數)787保留該發聲模組印刷電路板722並壓緊該腔墊圈773以提供無滲漏密封。該發聲模組印刷電路板722一般係相同於發聲模組印刷電路板22，因此不再詳述。一言以蔽之，該發聲模組印刷電路板722控制該超音波裝置的操作、從使用者交界面接引用戶輸入及控制該傳感器714係按照它的編程。該發聲模組印刷電路板722藉由一接通至埠794的一電線帶有效耦合至該使用者交界面並由電線795延展通過該線槽782以連接印刷電路板723至該傳感器714。該線槽782隔離可能被表現於該內殼724b的該內部中的任何相變材料775的該電線(複數)795。

該發聲模組712還包括被配置於一覆蓋板762上的一覆蓋墊圈726，以提供該發聲模組712及該超音波裝置的手柄部分之間的一無滲漏密封。本實施例中，該覆蓋墊圈726一般包括被組態以緊密地固定至該覆蓋板760的內唇緣796及組態以緊密地固定至超音波裝置的手柄部分的一外部唇緣797。本實施例的該覆蓋墊圈726定義一對螺絲孔798以容許螺絲789的通路，及至少一個中央開口799以容許從該使用者交 界面至該發聲模組印刷電路板722的該電線帶(未顯示)的路由。

如上所述，該發聲模組712還包括錐形墊圈770。第42圖顯示固定於該部分組裝的發聲模組712的該錐形墊圈770。或許最佳示出如第43及44圖，該錐形墊圈770佔據了該主部分760、該固態波導716及該外殼724a之間的該空間。本實施例中，該錐形墊圈770包括一周邊構件800，其被組態以緊密地固定至該主部分760的大約該端及該固態波導716的該周邊。該錐形墊圈770還包括延展通過該固態波導716及該外殼724a之間的狹窄隙的一唇緣802並形成該發聲模組712的該外部表面的一部分。本實施例中，該唇緣802一般係與固態波導716的目標接觸表面及該外殼724a共同延伸。

該錐形墊圈770，翼墊圈771，腔墊圈773及覆蓋墊圈726基本上可由適於形成無滲漏密封，如橡膠、丁腈橡膠，矽樹脂，聚四氟乙烯(PTFE)或一塑膠聚合物製成。例如，該不同墊圈(複數)可以習知技術(複數)及裝置來模制。

控制系統

提供一提供沿著該固態波導的縱向長度的均勻發聲能量傳遞的一發聲模組係可满足需要的。能量傳輸的該均勻性越大，穿過該發聲裝置的整個縱向長度再交付熱場中的均勻性越大。此均勻的能量分佈有助於一更好的消費體驗於而沒有伴隨可導致熱區的能量的不對稱連接。該場均勻性 比率係用來描述超音波的這一方面的度量，並且基於在該發聲模組的聚焦時沿一面的峰-波谷的強度差。該場均勻性一般係頻率相關的如該波干擾(複數)及在該裝置的焦點時波數隨頻率變化。用於該固態波導，此甚至可以更強調與該固態波導的該凹面隨著頻率改變而產生不同的波數效應。。環氧樹脂(或其他黏合劑)的不同厚度，鋁材料基體的雜質分布及其他沿著該延遲路徑的尺寸公差問題，只會使這種變異在發聲模組(複數)間的一功能設定中更加難以預測。

該本發明還提供一控制方法，其提供在該縱向中該發聲場改善的均勻性。一般地，該本發明實施一方法，其在操作電力的該應用時穿過一預設於操作共振頻率的兩側的均勻性瀏覽窗口使用一頻率掃描，以幫助平緩該發聲均勻性彎曲(參照第19-21B圖)。額外地，該預定的均勻性瀏覽窗口可以動態地調整以補償發聲傳感器的效率損失，因為均勻掃描頻率範圍及傳感器效率損失之間存在一折衷。此外，該電力驅動電壓也可以於每一個頻率掃描步驟時被動態地調整，以達到更一致的發聲電力出口。實際上，沿著該傳感器及延遲路徑的該縱向長度在沿著該發聲模組的該縱向長度的不同點處會給予該發聲模組不同峰值操作頻率(複數)。操作於一單一操作頻率產生更佳的強度於有一匹配峰值頻率的這些點且於有一不同峰值操作頻率時有更少的強度。藉由在應用操作電力時掃描一些包括不同的峰值操作頻率的頻率(複數)，該系 統可以顯著的改善整體發聲均勻性。例如，第20A圖係一熱像且第20B圖係一在該發聲模組聚焦時而按照該本發明沒有使用一均勻性瀏覽演算法的線形圖。如可以被看到的，該熱出口沿該發聲模組的該縱向長度而顯著變化。第21A圖係一熱像且第21B圖係一在相同發聲模組聚焦時實施一均勻性掃描算法的線形圖。透過第20A-B圖與第21A-B圖的比較可以看出該整體均勻性係由該均勻性瀏覽方法顯著改善，隨著第20A圖中最熱的區域的溫度被降低且第20A圖中最冷的區域的溫度被升高。

實際上，該控制器實施該均勻性瀏覽於具有一適當的頻率步進尺寸的一頻率範圍(例如均勻性瀏覽窗口的大小)。一些應用中，該均勻性瀏覽窗口大小及步進尺寸被預先測定。例如，一些應用中，於一逐項產品基礎上測定該均勻掃描窗口大小及步進尺寸係可满足需要的。更具體地來說，於生產後測試每個發聲模組以評估其固有的發聲性能以測定該發聲模組的該適當均勻性瀏覽窗口大小係可满足需要的。在一些發聲模組被以充足一致性製成的應用中，該均勻性瀏覽參數可以一特定設計的所有產品皆可測定而不須以一逐項產品基礎。如下所述，該均勻瀏覽參數可被確定，部分基於與該發聲模組操作頻率相關的頻率範圍的一效率掃描。本應用中，每個發聲模組的該操作點(例如最高效率點)係使用習知調諧程序製造後測定的。例如，操作電力可在不同的操 作頻率(複數)時被應用至該發聲模組以測定哪些操作頻率提供了最大效率。一般來說，每個發聲模組的該操作點會在5MHz+/-0.5MHz或4到5.5MHz的範圍，但此操作點取決於該傳感器及/或該波導的該設計及組態可以因應用不同而不同。

用於測定均勻瀏覽參數(複數)的該方法的一實施現在將參考第19圖描述。第19圖展現於該操作點的該正側上進行一頻率掃描的該效率掃描。本實施例中，假定該效率將足夠對稱於該操作點，其於正面及反面側係皆進行一頻率掃描係沒有必要的。相反，假定該負側將在很大程度上反射正側效率掃描的結果且該均勻瀏覽窗口只基於該正側效率度量來測定。作為一種選擇，該效率掃描只能在該負面側上或通過兩者的操作點的正面及負面側來進行。該示出的實施例中，一頻率掃描效率度量係於該模組的操作頻率20KHz的步驟的該正側上。雖然此效率掃描於20KHz的步驟進行，該步進尺寸可根據需要因應用不同而不同。本實施例中，此效率掃描的範圍係由電子產品容許的最大頻率窗口於處理時所決定的，但該範圍可以由其他因素決定。例如，該效率掃描範圍可以基於通過經驗獲得的最大及最小值來選擇。該效率掃描進行之後，該均勻性瀏覽窗口大小係被選擇為最大可能的均勻性窗口掃描大小，其導致可接受最大效率損失，其於本實施例中為5%或更小。在這種情況下，該均勻性瀏覽窗口大小係被選擇為200KHz(例如從低於100KHz的該操作點至高 於100KHz的該操作點)。該最大效率下降可根據需要因應用不同而不同。例如，在效率更重要的應用中，該最大效率下降可以被降低至5%及0%之間的基本上任何數值。如另一例，在效率係不那麼重要的應用中，該最大效率下降可增至大於5%的一數值。

在操作中，該控制器可組態以在固定的操作時間週期應用操作電力至該傳感器。該操作的時間段可基於發聲能量出口速率及該目標上的匹配衝擊而被設置。該示出的實施例旨在用作一治療裝置，其應用發聲能量至人的皮膚，例如在臉上的部分以以減少細紋及皺紋。在這方面，該示出的實施例的該控制器在固定的7秒的操作時間步進施加電力至該傳感器，但該固定的操作時間可因應用不同而不同。一些應用中，該該操作時間可係不固定的。在操作中的每個週期，該控制器被組態以連續及重複地通過該測定的頻率掃描窗口於一測定的步進尺寸即跟分階時間。一單一掃描可包括掃描通過該頻率掃描窗口掃描從該最小頻率到該最大頻率然後返回至該最小頻率，或者它可包括可在儘一方向上的最大及最小頻率之間掃描(例如從最小到最大，或從最大到最小)或者其可包括隨機掃描。可基於各種替代方法來確定步進尺寸及分階時間。為了揭露的目的，將描述一用於確定步進尺寸及分階時間合適的方法。本實施例中，該步進尺寸及分階時間在適當的頻率掃描窗口已被測定後測定。該示出的實施例 中，該均勻性頻率掃描分階係20KHz。實驗已經證明此係該示出的實施例的該預期應用適當的步進尺寸。然而，該步進尺寸可因應用不同而不同，根據需要。例如，一更大或更小的步進尺寸可被實施在當這樣時做將提供改善的均勻性及/或改善的效率，或當由該相關的電子產品呈現的實際限制所決定。為了測定該均勻性瀏覽掃描的分階的數目，每一分階(例如20本實施例的20KHz)的大小被分成頻率掃描窗口(例如20本實施例的200KHz)的總寬度。然後該步進尺寸被分成均勻性頻率瀏覽掃描的總時間以測定當該控制器係保持於掃描期間的每個步驟時的該時間量。本實施例中，每次掃描的時間的該長度為大約1/500th或1/1000th的一秒，其通過實驗被測定為適合用於該預期應用。每個均勻性頻率瀏覽掃描的時間的該長度可因應用不同而不同。一些應用中，一更快的掃描或一較慢的掃描可提供改善的性能(例如效率，均勻性或其他參數)。一般來說，該均勻瀏覽掃描的該頻率將通常，但不一定，係：(a)大約每秒10至大約1,000次掃描的操作時間之間(b)大約每秒20至500次掃描的操作時間之間(c)操作時間每秒大約500次掃描。但應當理解的係，此方法用於測定步進尺寸及分階時間僅係示範性的。該步進尺寸及分階時間可因應用不同而不同，根據需要。例如，該描述的方法通過頻率瀏覽窗口提供基本上線性的運動。一非線性方法當非線性運動可能提供改善的效率時可被實施，改善的均勻性或提 供其他實際好處。例如，在該頻率瀏覽的每個步驟中的該發聲模組的該效率的一數學分析可用於提供優化的掃描信息，其提供優化的效率及優化均勻性。

測定後，該均勻性瀏覽掃描參數可在該發聲模組的操作過程中編程至控制器使用。該控制器可被組態以實施該均勻性頻率瀏覽同時供給操作電源的該傳感器。更具體地，該控制器可被編程以連續地且重複地在任何時候都通過均勻性瀏覽掃描窗口掃描同時供給操作電力至該傳感器。本實施例中，該控制器被編程以改變應用該傳感器的該電訊號的該頻率，其按照該均勻性瀏覽掃描參數以便該傳感器提供改善的均勻性，同時保持所需的效率。一些應用中，不在操作電力的供應期間連續實施該均勻性瀏覽掃描。

上述係本發明的當前實施例。本發明可在不脫離其精神及更寬方面的所定義的附加申請專利範圍說明下做出各種變化及改變，其依照專利法的法則包括等同原則來解釋。本揭露提出係用於說明目的，不應該被解釋為在本發明的所有實施例的詳盡說明或限制申請專利範圍的範圍來示出特定元素或描述與這些實施例有關的。例如，並沒有限制，該描述的本發明的任何單獨的元件(複數)可由提供基本上相似的功能或以其他方式提供足夠的操作的替代元件來置換。此包括，例如，目前已知的替代性要素，例如那些可能目前已知的本領域技術人員，以及可能在未來開發的替代性 要素，如那些本領域技術人員可能，隨發展，識作一替代。此外，該揭露的實施例包括一複數的在協同工作中描述並可能合作提供的好處的集合的功能。本發明不限於僅包括所有這些功能或提供所有所陳述的好處，除非另有已發行的權利要求明確規定的範圍內的那些實施例。任何提及到元件的單數，例如，使用該冠詞“一”、“一個”、“該”或“所述”不應當被解釋成限制元件為單數。

10‧‧‧超音波裝置、裝置

12‧‧‧發聲模組

15‧‧‧有機發光二極體顯示器

16‧‧‧固態波導、波導

20‧‧‧主殼

32‧‧‧目標接觸表面、表面

11a‧‧‧輸入按鈕

11b‧‧‧輸入按鈕

13a‧‧‧發光二極體

13b‧‧‧發光二極體

13c‧‧‧發光二極體

Claims (53)

1. 一種發聲模組，其包含：一一件式的固態波導，該波導具有一有一第一彎曲部分的第一表面及一有一第二彎曲部分的第二表面，該第二表面經組態以接觸一目標，該第一及第二彎曲部分經選擇以沿著一焦線聚焦聲波能量，一預設距離從該第二表面進入該目標；以及一配置於該第一表面上的超音波傳感器，該超音波傳感器具有一與該第一彎曲部分相對應的彎曲部分。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發聲模組，其中該第一彎曲部分和該第二彎曲部分係於一共軸上彎曲。
3. 如申請專利範圍第2項所述的發聲模組，其中該傳感器包括一第一導電板及一第二導電板，該第二導電板係電性連接至該波導。
4. 如申請專利範圍第3項所述的發聲模組，進一步包括用於施加一電訊號至該傳感器的一第一電極及一第二電極，該第一電極係電性連接至該第一導電板，該第二電極係電性連接至該波導；以及進一步包括一配置於該傳感器與該波導之間的電導黏合劑，藉此該第二電極係電性連接至該第二導電板。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發聲模組，其中該波導包括一整體裙板，其以一與該第二表面相對的方向延展而提 供一熱質量。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發聲模組，其中該波導定義一第一縱向槽及一第二縱向槽，該第一縱向槽沿著該波導的一個縱向側延展，該第二縱向槽沿著該波導的一對向縱向側延展，該等槽接近但不延展進入該第一表面與該第二表面之間的一發聲流路徑。
7. 如申請專利範圍第6項所述的發聲模組，進一步包括一散熱器，其固定進入該等槽的至少一個。
8. 如申請專利範圍第6項所述的發聲模組，進一步包括一第一散熱器及一第二散熱器，該第一散熱器固定進入該第一縱向槽及該第二散熱器固定進入該第二縱向槽。
9. 如申請專利範圍第1項所述的發聲模組，其中該發聲模組定義一封閉空間在該傳感器的後方以一相對該第二表面的方向；以及進一步包括一配置於該封閉空間中的相變材料。
10. 如申請專利範圍第9項所述的發聲模組，其中該相變材料係一石蠟。
11. 如申請專利範圍第9項所述的發聲模組，其中該相變材料係一微膠囊化相變粉末。
12. 如申請專利範圍第1項所述的發聲模組，其中該發聲模組包括一主動通風系統，其具有一有一入口、一出口及一 扇的外殼，該扇透過該入口牽引空氣進入該外殼並透過該出口從該外殼排出空氣。
13. 如申請專利範圍第12項所述的發聲模組，其中該入口及該出口係被一通風材料覆蓋。
14. 如申請專利範圍第1項所述的發聲模組，其中該波導包括一環氧樹脂框架，其緊密地環繞該傳感器的一邊緣。
15. 如申請專利範圍第1項所述的發聲模組，其中該第一表面定義一傳感器凹處，該傳感器凹處沿著至少兩側緊密地接收該傳感器以促使該傳感器與該波導之間的對齊。
16. 如申請專利範圍第15項所述的發聲模組，其中該傳感器凹處包括一延伸部。
17. 一種超音波裝置，其包含：一發聲模組，其具有一傳感器及一波導，該傳感器係固定至該波導，該傳感器經組態以響應施加的一電訊號而產生一發聲能量，該波導經組態以聚焦該發聲能量進入一焦線；以及一控制器，其經組態以隨著時間而變化頻率的電訊號的形式提供操作電力至該傳感器，該可變頻率電訊號沿著該焦線提供該發聲能量中更佳的均勻性。
18. 如申請專利範圍第17項所述的超音波裝置，其中該可變頻率電訊號順利通過一包括該發聲模組的一操作點的均 勻性瀏覽窗口，該操作點係一在該發聲模組提供最大效率時的頻率。
19. 如申請專利範圍第18項所述的超音波裝置，其中該控制器係經組態以在施加操作電力期間隨時持續且重複地透過該均勻性瀏覽窗口掃描該可變頻率電訊號。
20. 如申請專利範圍第19項所述的超音波裝置，其中該均勻性瀏覽窗口係經選擇以提供最大掃描大小而不超過一預設的可接受的效率損失。
21. 如申請專利範圍第19項所述的超音波裝置，其中該均勻性瀏覽窗口係在該發聲模組的該操作點的中央。
22. 一種發聲模組，其包含：一一件式的固態波導，該波導具有一有一第一彎曲部分的第一表面及一有一第二彎曲部分的第二表面，該第二表面經組態以接觸一目標，該第一及第二彎曲部分經選擇以沿著一焦線聚焦聲波能量，一預設距離從該第二表面進入該目標；一配置於該波導的該第一表面上的鏡片，該鏡片具有一第一大致上平坦表面及一有一第三彎曲部分的第二表面與，該第三彎曲部分一般相對應於該第一彎曲部分；以及一配置於該鏡片的該第一大致上平坦表面上的超音波傳感器，該超音波傳感器係大致上平坦的。
23. 如申請專利範圍第22項所述的發聲模組，其中該第一彎曲部分、該第二彎曲部分及該第三彎曲部分係於一共軸上彎曲。
24. 如申請專利範圍第23項所述的發聲模組，其中該鏡片係由鋁製成。
25. 如申請專利範圍第24項所述的發聲模組，其中該波導係由一聚合物製成。
26. 如申請專利範圍第25項所述的發聲模組，其中該鏡片定義一凹處提供門路予該傳感器的一底面，藉此經由一電引線延展通過該凹處建立該傳感器的該底面的電接觸。
27. 如申請專利範圍第23項所述的發聲模組，其中該波導定義一第一縱向槽及一第二縱向槽，該第一縱向槽沿著該波導的一個縱向側延展；及一第二縱向槽，該第二縱向槽沿著該波導的一對向縱向側延展，該等槽接近但不延展進入該第一表面與該第二表面之間的一發聲流路徑。
28. 一種用於操作一發聲模組的方法，其包含多個步驟：測定一包括該發聲模組的一操作點的頻率瀏覽窗口，該發聲模組的該操作點係一在該發聲模組操作於最高效率時的頻率；施加一電訊號以提供操作電力予該發聲模組，以及在該施加步驟期間在該頻率瀏覽窗口內改變該電訊號的該頻率。
29. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中該頻率瀏覽窗口係在該操作點的中央。
30. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中該改變步驟包括在該施加步驟期間持續地改變該頻率。
31. 如申請專利範圍第30項所述的方法，其中該改變步驟包括以一預設的步進尺寸改變該頻率。
32. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中該施加步驟發生在一第一週期時間；以及其中該改變步驟包括在該第一週期期間順利通過該頻率瀏覽窗口至少70次。
33. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中該改變步驟包括在一最小頻率與一最大頻率間以大致上均勻遞增的方式步進。
34. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中該改變步驟包括在一最小頻率與一最大頻率間以大致上非均勻遞增的方式步進。
35. 如申請專利範圍第33項所述的方法，其中該改變步驟包括保留在每個遞增有一預設的週期一段時間。
36. 如申請專利範圍第34項所述的方法，其中該改變步驟包括保留在每個遞增有一非均勻的週期一段時間。
37. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中該改變步驟包括在一最小頻率與一最大頻率間之間掃描，其中該最小 及最大頻率係經選擇以提供一最大頻率瀏覽窗口而不超過一預設的可接受的頻率損失。
38. 如申請專利範圍第37項所述的方法，其中該預設的可接受的頻率損失係大約5%或更少。
39. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中該頻率瀏覽窗口係經測定，由：以複數個不同的頻率施加電力至該發聲模組；測定在該等頻率下的該發聲模組的一效率；比較該等測定的效率與一預設的可接受的效率損失；以及不超過該預設的可接受的效率損失而越大越好地選擇該頻率瀏覽窗口。
40. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中該頻率瀏覽窗口包括一最大頻率及一最小頻率；以及以複數個不同的頻率比該發聲模組的該操作點更多地施加電力至該發聲模組；測定在每個該等頻率下的該發聲模組的一效率；比較該等測定的效率與一預設的可接受的效率損失；不超過該預設的可接受的效率損失而越大越好地選擇該頻率瀏覽窗口的該最大頻率；以及選擇該頻率瀏覽窗口的該最小頻率成為在該操作點的負側上從該操作點等距作為該最大頻率。
41. 如申請專利範圍第28項所述的方法，其中該頻率瀏覽窗口包括一最大頻率及一最小頻率；以及以複數個不同的頻率比該發聲模組的該操作點更少地施加電力至該發聲模組；測定在每個該等頻率下的該發聲模組的一效率；比較該等測定的效率與一預設的可接受的效率損失；不超過該預設的可接受的效率損失而越大越好地選擇該頻率瀏覽窗口的該最小頻率；以及選擇該頻率瀏覽窗口的該最大頻率成為在該操作點的負側上從該操作點等距作為該最小頻率。
42. 一種發聲模組，其包含：一定義一內部空間的殼體，；一具有一傳導器表面及一目標接觸表面的固態波導，該目標接觸表面具有一第一彎曲部分經選擇而沿著一焦線一聚焦聲波能量，一預設距離從該目標接觸表面進入一目標，該波導配置於該內部空間的外部；一從該波導延展的散熱器，該散熱器包括從該波導進入該內部空間延展的至少一翼；一配置於該第一表面上的傳感器，該傳感器具有一與該第一彎曲部分相對應的彎曲部分；以及一配置在該內殼、該波導、該散熱器及該傳感器周圍的外殼，該外殼定義一開口，該目標接觸表面藉由該開口而被暴露。
43. 如申請專利範圍第42項所述的發聲模組，其包括一配置於該內部空間中的相變材料。
44. 如申請專利範圍第43項所述的發聲模組，其中該相變材料係一相變蠟。
45. 如申請專利範圍第43項所述的發聲模組，其包括一配置於該內部空間周圍該至少一翼周圍的翼墊圈。
46. 如申請專利範圍第45項所述的發聲模組，其中該內部空間包括一第一部及一第二部；以及進一步包括一配置於該第一部與該第二部之間的腔墊圈。
47. 如申請專利範圍第42項所述的發聲模組，其中該內部部分定義至少一槽，該至少一翼延展通過該槽，該至少一翼包括一凸部與該內部部分交互配合以機械固定該翼於該內部空間內。
48. 如申請專利範圍第47項所述的發聲模組，其中該凸部包括一倒鉤。
49. 如申請專利範圍第42項所述的發聲模組，其中該散熱器包括兩個翼，以及其中該內部部分定義兩個槽，該等翼之各者延展通過該等槽中之不同者，該等翼之各者包括一凸部與該內部部分交互配合以機械固定該等翼於該內部空間內。
50. 如申請專利範圍第42項所述的發聲模組，進一步包括一發聲模組印刷電路板及一連接印刷電路板，該連接印刷 電路板係電性連接至該發聲模組印刷電路板且固定至該內殼，該連接印刷電路板包括一接合該傳感器的第一電接觸及一接合該波導與該散熱器至少一者的第二電接觸。
51. 如申請專利範圍第50項所述的發聲模組，其中該第一電接觸係一彈簧加壓接觸。
52. 如申請專利範圍第51項所述的發聲模組，其中該第二電接觸係一彈簧加壓接觸。
53. 如申請專利範圍第43項所述的發聲模組，進一步包括一發聲模組印刷電路板及一連接印刷電路板，該連接印刷電路板藉由多個電導體電性連接至該發聲模組印刷電路板；以及其中該內殼包括一線槽，該等電導體通過該線槽從該發聲模組印刷電路板延伸至該連接印刷電路板，該線槽經組態以將該等電導體與在該內部空間中的該相變材料隔離。