TWI319981B - Ultrasonic wave device - Google Patents

Description

1319981 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ，發明一般係關於超音波技術，尤其係關於一種可藉 由空軋直接耦合傳送超音波至一物體之超音波裝置。 【先前技術】 超音波促滲法為一種方法，藉使用超音波能量或超音 波來增強局部塗抹的藥物或化妝合成物擴散進入皮下組 織。頒給D’Sa等人之美國專利號碼6 322 532公佈一種增 強物質滲透通過組織臈用於皮膚吸收/ 口服投藥以及/或^ ，監視之裝置。實際上’超音波凝_含或置於其下 由超音波推送並深入皮膚或其下。另外，超音波可弟i 皮膚組織’並且H由按摩作収善血液和淋巴循環 二ΐη等^之美國專利號碼6,〇9〇5()54即公佈一種用於 皮膚^潔以及皮膚治療的手持式超音波裝置。由超 二^件所產生的超音波’透過超音波裝置的探頭施 μ立I般而&，傳統超音波裝置之超音波振動元件，例如 裝ί的換能器，多選用壓電材料。換能器使用 ’才^將電能轉換成超音波。此類換能器會因持續使 緬度一直昇高，若缺乏額外之溫度監控機制，接 =膚=探頭金屬表面所產生之溫度會昇高到人類皮膚益 影ί種傳統超音波裝置可能會術 ^ 使用傳統壓電換能器之超音波裝置時’由於 日波探頭及測試材料之間的聲音阻抗相差太多， 成超音波傳播阻礙。為了避免空氣 、 起曰波能置大幅衰減，所以在與測試材料接觸 5 1319981

時，通常透過液體或耦合劑將換能器連接至測試材料，以 促進超音波傳輸效率。然而，有時候因為污染或滲入等因 素，並不希望使用液體或耦合劑，，以避免導致機械特性 降低或腐蝕。另外，若在人體上使用，某些特定液體或耦 合劑，應用在皮膚上亦會導致可能的不舒服或紅腫發炎情 況發生。 6 1319981 【發明内容】 根據本發明’提供一種包含接觸貼片以及與該接觸貼 片以電連通的控制模組之超音波裝置。接觸貼片包含一基 板、至少一陣列排列在基板上的可撓超音波換能器、至少 -電路，其排列在言亥可撓超音波換能器陣列旁邊，將該可 撓超S波換能盗陣列連接至一相鄰可撓超音波換能器陣列 ^該控制模組，以及放置在該基板上來包覆該可撓超音波 換能器陣列以及該電路之包覆層。

另外，根據本發明，提供一種包含面罩本體以及與該 面，本體電連通的電控模組之超音波裝置。面罩本體包含 二背2、至少-陣列排列在該背層上的可挽超音波換能 、—可撓電路，其_在該可撓超音波換能器陣列 ϋ ΐ該可撓超音波換㈣陣列連接至—⑽可撓超音 ίίΐΐί列或該電控模組，以及放置在該背層上來包覆 忒可撓超曰波換能器陣列以及該可撓電路之包覆層。 另根據本發明，提供一種超音波裝置，其包含一第一 ΪΪΪλΙ —第二可撓層、位於該第—可撓層與該第二可撓 ^ i可撓電路以及在該第一可撓層與該第二可撓層

間電連接至該可撓電路的至少一電容超音

Li至容超音波換能器陣列可傳送超音波Si 、以弟一可撓層，來回應透過該可撓電路供應的電能。 ^下文的說明中將部份提出本發明的其他目的與優 者^且從該說明中將瞭解本發明其中—部份，或者g 亦可習得。藉由隨附之中請專利範圍中特^列 、几件/、組合將可瞭解且達成本發明的目的與優點。 都僅=解匕上文的概要說明以及下文的詳細說明 丨僅供作例不與解釋，其並未限制本文所主張之發明。 7 【實施方式】 本發明的範例可提供一種由非壓電材料製成，並且可 空t直接耦合傳遞超音波之超音波裝置。尤其是，本發 範例提供一種產生並藉由直接空氣連接區域來傳遞適 ^超音波之超音波裝置。在超音波裝置内以陣列方式排列 =數個可撓超音波換能器後’利用空氣耦合所傳遞的超音 ，會滲透通過該區域達到特定深度，達成許多超音波促滲 ^果。換言之，本發明的範例也提供一種可撓超音波裝置， 其可增強與可撓超音波裝置接觸的局部皮膚之滲透性。 根據本發明某些範例，超音波裝置包含一接觸貼片以 t與該接觸貼片電連通的一控制模組。該接觸貼片包含一 +板、至少一排列在基板上的可撓超音波能量轉換陣列、 士入一j電路，該電路係排列在可撓超音波換能器陣列旁 邊，將该可撓超音波換能器陣列連接至一相鄰可撓超音波 換能器陣列或控制模組。並且一包覆層可放置在該基板上， 用以包覆該可撓超音波換能器陣列以及該電路。 在本發明範例中，基板可提供一個具有可撓與生化相 容，底座，供超音波裝置的接觸貼片使用。例如：、由生化 相谷並且有可撓性的材料製成之基板，包含但不受限於不 織材料，如為不織布或織品;以及編織材料，如織布或織品； 以及石夕膠材料。因此’由料相容以及有可撓材料組合成 的接觸貼片可安全使用在生化組織上。在範例當中，當使 用超音波裝置時，基板的可撓材料提供可撓性給接觸貼 片。在另一方面，若為了特定應用而想要讓接觸貼片有堅 硬的底座，基板可由無可撓性材料製成，包含但不 聚碳酸酯以及鐵氟隆。 、 根據本發明其他範例，提供許多可撓超音波換能器並 以陣列方式排列在基板所需區域上。在由本發明發明g之 一的Deng等人所提公告號碼2〇〇4〇249285A1之^國專利 1月案中~J找到可撓超音波換能器的範例。利用级合延伸 ΐ座上複數個超音波換能器元件來形成可撓超音波換能 益。本案圖1為美國專利公告號碼2〇〇4〇249285Α1中圖1 ，，現。請參閱圖丨，每一超音波換能器元件丨都包含一 個2膜20、—個第-電極31以及-個第二電極32。結構 上為水^延伸的底座1〇可具有一個上面11與一個下面 ^触在5巧當中，水平底座10以及橫向支撐結構14形成 早 °亥單體具有切入底座10的上面11之凹陷13，而在 底座10,外緣上具有支撐14。支撐14在其上緣上具有頂 ，15薄膜20具有外侧(頂端）面21和内側(底端)面22， ，置在支稽14的頂面15上。第—電極31插人底座1〇的 ^面11與下面12之間的底座10内。第二電極32插入薄 ，20的外側面21與内側面22之間的薄膜如内。圖】内 頌不的配置可在第一電極31與第二電極32之間提供特定 並且可提供相t厚的絕緣層，以容許較大的薄膜振 ^又。結果，在第一電極31與第二電極32之間可儲存 的電能’用於驅動薄膜2G並且用於轉換成振動用 的機械此。精通此技術的人士將會瞭解，本發明並不受限 於所說明的肖定範例。也可使用其他電容性超音波換能器。 可撓超音波換能器陣列可用物理方法或化學方法，在 ^板上需要超音波能量的區域上由複數個可撓超音波換能 j組成。在基板絲面上，可撓超音波換能器陣列互相 ，並且透過電路連接控制模組，該控制模組可排列在 =撓超音波換能H陣列賴或之内。可撓超音波換能器陣 列可包含可撓、電容、微機械超音波換能器陣列，或任何 γ撓、空氣搞合超纟波換能器陣列。然後包覆層可配置 ，置在基板上，來包覆可撓超音波換㈣陣列以及電路4 在，些範财，包覆層可由纽相容㈣製成，這包含但 不雙限於一曱苯塑膠SU-8以及其他聚合物材料。 在範例當中’將可撓超音波換能器陣列互相連接並且 連接至控制模組的電路可為一包含金屬導線或接頭的可撓 電路。可撓電路可由包含但不受限於聚亞醯胺和過氣酸鉀 來製成。在特定應用情況下，該電路也可由無可撓性材料 製成，例如需要接觸貼片的底座無可撓或些微可撓之應用 情況。可撓電路可透過接頭將可撓超音波換能器陣列g接 至控制模組。如本發明某些範例内所述，控制模組可為連 接至接觸貼片來提供驅動電源與切換功能給超音波裝&之 電子裝ί。針對範例，控制模組可永久連接至接觸貼片。 在其他範例當中，控制模組使用可與接觸貼片和控制模組 为離的可分離式接頭連接至接觸貼片。可分離式設計 裝與拆封超音波裝置上提供可撓性。 在某些其他範例當中，超音波裝置也可包含將接觸貼 片固定至物體或物體所要區域的固著構件。固著構件可附 加至接觸貼片的邊緣或中央部分，並且固著構件幫助維 接觸貼片就定位並固定至所要的區域。另外，固著構件4 製作成可分離的部分’需要時可與接賴#分離。例如·. 虽接觸貼版常移動在許錄域上提供超音波，或當 i片需要延伸覆蓋所要區域時，則接觸貼片就不需要 束緊裝置。固著構件可包含至少固著線帶、固著帶、固 圈、固著皮帶以及固著鏈之一。 者 、类、Μ根ϊΐ發明靶例’超音波裝置可由一電源供應器110 J過-控制她105來提供電源。如圖2内所示，該 ^組10/包含-偏麼模、组120與一振盈器模组13〇心 Φ上’該電賴應It 11G提供電壓信號給該偏麵组^ 振盧器模組/30。該偏壓模组12〇 #有一偏應控制 121 亥偏壓模組120内，由該偏壓控制電路^21 巧收的電壓信號會輸出至—超音波換能器⑽。該振 4組13G具有與振幅控制電路132相連的—振逢= 1319981 131。如此，該振盪電路131所接收的電壓信號會輸出至該 振幅控制電路132。然後該振幅控制電路丨32將信號輸出 至超音波換能器140。因此，來自偏壓模組12〇和震盪器 模組130的輸出會饋送至超音波換能器14()，以產生1 波。 曰 . 請參閱圖3與圖4來說明本發明的範例。如圖3内所

.· 示，超音波裝置可配置成為超音波面罩M。超音波面罩M 包含一面罩本體100以及與面罩本體100電連通的一電子 控制模組105。電子控制模組1〇5可具一有插頭連接至電 鲁源供應器110。請參閱圖4 ’面罩本體1〇〇可從一可撓背層 101組裝而成。一可撓超音波換能器陣列1〇2可排列在可 撓背層101上，以及一可撓電路103可排列在可撓超音波 換能器陣列102旁邊，用於將可撓超音波換能器陣列1〇2 連接至相鄰的可撓超音波換能器陣列102。並且在背層1〇1 上可形成一包覆層104,來包覆可撓超音波換能器陣列1〇2 以及可撓電路103。因為面罩本體1〇〇由可撓材料組裝而 成，所以據此製造的超音波面罩Μ可服貼使用者的臉部輪 廓。凊參閱圖3 ’面罩本體1〇〇可提供一或多個開口 ， 讓使用者戴上超音波面罩Μ時可透過至少一個開口 1〇6來 • 觀看、呼吸、喝水或甚至進食。在其他範例中，在面罩本 體100對應至使用者眼睛、鼻子與嘴巴的區域上可提供複 數個開口 106。並且面罩本體100也具有束緊帶1〇7，用於 - 將面罩本體固定至使用者所要的臉部區域上。 在操作上’當使用者將超音波面罩Μ戴在臉上，可將 連接至面罩本體100的控制模組105切換至，來驅動 可撓超音波換能器陣列102。然後可撓超音波換能器陣列 102產生大約在0.5至3 MHz頻率範圍的超音波。尤其是， 可應用像是具有功率大約〇，1至〇 5 w/cm2的脈衝波以及功 率大約0.5至1.5 W/cm2的連續波這類超音波。因此，運用 11 1319981 可撓超音波換能器陣列1〇2所產生的超音波，超音波面 M可按摩使用者的臉部肌膚。 根據本發明的其他範例，在戴上超音波面罩之前可在 使用者的臉上塗抹液體、膠質或凝膠媒體，另增強超音波 的傳遞。因此，在本發明的特定應用當中，超音波面罩可 結合其他化妝品或護膚產品一起使用，像是化妝面膜。當 化妝品均勻塗抹在使用者臉上，由於超音波促滲法增強皮 膚的滲透與吸收，所以化妝品可更容易滲入使用者的 肌膚。 在其他範例内，超音波裝置可配置成為圖5内說明的 一超音波護墊P。超音波護墊P可用於人體，例如四肢或 特殊身體部位，消除身體的疲勞。請參閱圖5，超音波護 墊P包含一接觸貼片200以及一與接觸貼片2〇〇電連通的 控制模組205。控制模組205可具有插頭連接至電源供應 器110。接觸貼片可由一基板2(Π、排列在基板2〇1上至少 一可撓超音波換能器陣列202、與可撓超音波換能器陣列 202相鄰的至少一電路203所組成。並且一包覆層2〇4形 成於基板201上’用於包覆可撓超音波換能器陣列202以 及電路203。接觸貼片200也具有固著帶206,用於將接觸 貼片200固定至所要的身體部位。在操作上，超音波換能 益陣列202可由控制模組205驅動，產生頻率可對使用者 達成所要超音波促滲或按摩效果之超音波。 可用於本發明的超音波裝置不應受限於上述這些組 態。超音波裝置也可根據使用者的需求，設計成具有不同 形狀、尺寸或組態’包含但不受限於袖口、帶子、頭巾、 面罩以及手套。因此，本發明也提供一種具有改良結構的 超音波裝置。例如··裝置可包含一第一可撓層、一第二可 撓層、於該第一可撓層與該第二可撓層之間的一可換電路 以及於該第一可撓層及電連接至該可撓電路之該第二可撓 12 !319981 間的一或多個電容超音波換能器陣列。一或多個電容 曰波換能器陣列可傳送超音波能量通過該第二可撓層， 果回應透過該可撓電路供應的電能。 有關所提供的醫療與化妝利益方面’精通此技術的人 μ會瞭解，可將超音波裝置併入、建造或連接至目前可 姓療儀器、裝置或工具，如此達成超音波傳輸相關的 二利益。例如：超音波裝置所提供的超音波可幫助消 : 疲勞或勞累。如此’超音波裝置可設計成按摩機並 與其他裝置搭配使用。 者’超音波裝置所提供的超音波傳輸也增加血液循 果。如此’超音波裝置可嵌入或製作成 f物或‘帶物品的-部分，讀睛隨地提供有益效 人接受本發明的超音波裝置也適用於需要靠直 連制試材料轉輸超音波的其他領域，而沒有傳 統超曰波裝置相關問題。 從此處所說明本發明規格與實際的考量當中 技^的士士就會瞭，本發明的其他範例。在此所考量 明書與範例都僅為範例，本Μ γ 、5 於下财請專利範_。本發月確切的域與精神都列示 熟習此項技藝者應即瞭解可對上述 化:不致.障離其廣義之發明性概念。因此 請專利範圍所定義之本發明精神及範圍载各申 13 1319981 【圖式簡單說明】 ㈣ΐ併同所附圖^而閱覽時，即可更佳瞭解本發明之前 Ϊ摘ίίΐ上文詳細說明。為達本發明之說明目的，各圖 式裡圖树現屬較佳之各範例。顏瞭解本發明並不限於 所示之精確排置方式及設備裝置。 在各圖式中： 圖1為美國專利公告號碼2〇〇4〇249285Α1所說明的超 音波換能器元件之圖解側視圖； °

圖2為說明根據本發明範例由一電源供應器供電的一 控制模組之方塊圖； 圖3為說明根據本發明範例的一面罩本體後視圖以及 一超音波面罩透視圖之示意圖； 圖4為圖3所示面罩本體之剖面圖；以及 圖5為說明根據本發明另一範例的一接觸貼片後视圖 以及一超音波護墊透視圖之示意圖。 【主要元件符號說明】 1 超音波換能器元件 10 底座 11 上面 12 下面 13 凹陷 14 支撐 15 頂面 20 薄膜 21 外側(頂端）面 14 1319981

22 内側(底端）面 31 第一電極 32 第二電極 100 面罩本體 101 可撓背層 102 可撓超音波換能器陣列 103 可撓電路 104 包覆層 105 電子控制模組 106 開口 107 固著帶 110 電源供應器 120 偏壓模組 130 振盪器模組 121 偏壓控制電路 140 超音波換能器 131 振盪電路 132 振幅控制電路 200 接觸貼片 201 基板 202 可撓超音波換能器陣列 203 電路 204 包覆層 205 控制模組 15 1319981 206 固著帶 Μ 超音波面罩 Ρ 超音波護墊

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Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1. 一種包含一接觸貼片以及一與該接觸貼片電連 通的控制模組之超音波裝置，其中該接觸貼片包含： 一基板，包含一可撓材料； 一開口，形成於該接觸貼片上； 一固著構件，用於將該接觸貼片固定至一所要區 域； 至少一可撓超音波換能器陣列，其排列在該基板 上，其中該可撓超音波換能器陣列為一具有可撓性之 電容式超音波換能器陣列； 至少一電路，其配置在該可撓超音波換能器陣列 旁邊，用以將該可撓超音波換能器陣列電性連接至一 相鄰可撓超音波換能器陣列或該控制模組；以及 一包覆層，其位於該基板上，用於包覆該可撓超 音波換能器陣列以及該電路。 2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該包 覆層包含一生化相容材料。 3. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該一 電路包含一可撓金屬導線。 17 1319981 p 年 雜頁 j 4. 如申請專$@圍第1項所述之裝置，其中該控 制模組透過一永久導電線連接至該接觸貼片。 5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中該控 制模組配置在該接觸貼片上。 6. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該控 制模組透過一可分離式接頭連接至該接觸貼片。

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