专利名称：一种超声治疗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声治疗装置，具体涉及一种特别适用对鼻炎 进行治疗的超声治疗装置。
背景技术：
目前临床上常用的治疗鼻炎的物理方式主要有激光、微波、低 温等离子等。此类治疗方式的疗效受到诸多因素的制约，如激光难以 透射到深层组织中去，低温等离子的聚焦性和方向性都难如人意，此 外它们还有一个共同的缺点，就是在治疗鼻炎的过程中会对表面皮肤 造成创伤，因此上述几种治疗方式的重复治疗性很差，患者往往不愿 意再次接受治疗，达不到理想的治疗效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术所存在的上述不 足，提供一种能对变应性鼻炎进行无创治疗，且治疗安全有效的超声 波治疗装置。本装置在保证鼻腔结构和功能完整性的同时，利用超声 波良好的聚焦性和组织穿透性来治疗变应性鼻炎，从而实现治疗的安 全有效。
由于超声波是一种具有良好的穿透性的机械波，它在媒质中的 传播特性在很多情况下与光波相似。如光波和超声波都可以从一种媒 质传到另一种媒质，在两种媒质的界面上两种波都可能形成反射，但 是我们通常所见到的很多媒质，光波难以进入而超声波却可以。人体 组织就是其中的一种，人体组织对超声波有传导作用，同时人体组织 对超声波也存在衰减作用，从理论上讲频率越高，组织对超声波的衰
减越大；频率越低，组织对超声波的衰减越小。特别是频率在0.5MHz 至25MHz范围内的超声波具有良好聚焦性和组织穿透性。本发明就是
利用超声波的这一特性用于鼻炎的治疗。
因此，解决本发明技术问题所采用的技术方案是该超声治疗装 置包括可发射超声波的治疗枪、与电源连接的超声波信号产生及处理 电路、控制超声波发射的控制系统以及治疗枪冷却系统，超声波信号 产生及处理电路与治疗枪电连接，控制系统与超声波信号产生及处理 电路电连接，冷却系统与治疗枪连接。
其中，所述超声波信号产生及处理电路可以包括由信号发生器 和信号处理器组成的控制器、功率放大单元以及治疗枪中的压电换能 器，控制系统可包括计算机，计算机通过串口通讯与控制器电连接， 控制器、计算机分别与功率放大单元电连接，功率放大单元与压电换 能器电连接。所述计算机中固化有对控制器和功率放大单元进行控制 的控制程序。功率放大单元主要用于超声波信号的功率进行放大。
所述电源是将市电电源线接一变压器的初级，变压器的次级接 控制器以及功率放大单元，控制器以及功率放大单元分别与计算机电 连接。这样，功率放大单元还起到将交流电转换成直流电供电给计算 机的作用。变压器优选隔离变压器。
所述功率放大单元中有功率放大器，功率放大器采用宽带放大
器或点频放大器，其输出的信号带宽范围为0.5 — 25 MHz。
所述冷却系统可采用水循环系统，其包括水箱、水泵和水路控 制单元，水路控制单元与水泵相连，水泵与水箱相连，治疗枪通过进 水管与水泵相连，并通过回水管与水箱相连。水箱内装有循环水，循 环水可采用纯净水。
优选的是，为了在启动水泵前自动排除水路中的气体，冷却系 统中还包括有排气单元，排气单元分别与水泵、水箱相连，排气单元 同时还与水路控制单元电连接。所述排气单元可采用真空泵和控制真 空泵排气管路开/闭的电磁阀。
所述水路控制单元可包括时间继电器和中间继电器组成的继电 器组。中间继电器的控制线圈S13与水泵的控制开关电连接，其中间 触点与隔离变压器l输出电连接，时间继电器的控制线圈与中间继电 器的常开触点电连接，水泵12及控制真空泵8的电磁阀分别与时间
继电器的常开、常闭触点连接，真空泵8与时间继电器另一组常闭触 点电连接。
本发明中，治疗枪可包括枪身和枪身前端的超声治疗头，枪身 包括枪身外壳，枪身外壳内有分别与水循环系统中的进水管及回水管 相接的枪内进水管、枪内回水管以及用于超声波发射的正极插槽和负 极插槽，超声治疗头包括治疗头外壳和治疗头外壳前端的超声换能 器，治疗头外壳内有进水细管、回水细管、正极插针和负极插针，进 水细管和回水细管分别与枪内进水管及枪内回水管相接，正极插针和 负极插针分别与正极插槽及负极插槽相接，超声换能器上固定有一次 性套管，进水细管、回水细管的一端插入一次性套管，循环冷却水封 闭在一次性套管内，正极插针和负极插针都与超声换能器相连。
为了方便更换超声治疗头，超声治疗头通过可拆卸的锁紧装置 固定在治疗枪前端。
所述锁紧装置包括固定在枪身外壳内的后端承接体和固定在治 疗头外壳内的前端承接体，后端承接体上固定有后端进水管接头和后 端回水管接头，后端进水管接头和后端回水管接头的一端分别与枪内 进水管和枪内回水管相接，其另一端与固定在治疗头外壳内腔上的前 端承接体上的前端进水管接头和前端回水管接头相接，前端进水管接 头和前端回水管接头又分别与进水细管和回水细管相接，枪身外壳内 的正极插槽和负极插槽分别固定在后端承接体上，治疗头外壳内的正 极插针和负极插针分别固定在前端承接体上。
其中，治疗枪中超声换能器的聚焦超声波焦距范围可为5—10 咖，频率范围可为0.5 — 25 MHz，功率范围可为0 — 50W。
优选的是，治疗枪中采用球面聚焦或弧度聚焦的超声换能器， 其谐振频率范围为5—15MHz。
本发明中，由计算机控制的控制器、功率放大单元输出的信号 带宽范围为0. 5 — 25 MHz。
本发明中还涉及一种包含上述超声治疗装置的超声治疗设备， 该设备还包括承载车，承载车包括有车身和车身下的脚轮，超声治疗 装置置于承载车的车身上。该超声治疗装置分为三部分治疗枪、水
箱、作为主机的其余部分，主机在承载车上部、水箱在承载车中下部， 治疗枪连接在主机和水箱上。
采用本发明装置对鼻炎患者进行治疗时，可将治疗枪的前端插 入鼻腔内，使装有超声换能器的治疗套管接近病变部位，当一束具有 一定参数的聚焦超声波作用于患者的病变部位时，病变部位组织受到 超声波作用，组织分子产生强烈振动而发热，当超声波的能量足够高 时，组织所产生的热量就会快速增加，甚至在数秒内就可以产生较高 的温升，使病变组织产生损伤变性，实现对患者的无创治疗，减轻了 患者治疗的痛苦。并且，通过适当控制超声波的参数便可控制产生损 伤变性的组织区域和范围，操作灵活方便。
采用本发明装置对160只新西兰大白兔和50只黄羊进行了实 验。采用上述装置对新西兰大白兔或黄羊实施治疗，治疗后观察治疗 部位的变化情况。结果表明，超声波可以穿透鼻粘膜表层作用于下层 组织而不损伤表层。
本发明装置在临床实验中已对数百例变应性鼻炎患者实施了治 疗。治疗过程中患者除轻微刺痛感外无不良反应和不适感觉，治疗后 患者鼻腔治疗部位水肿，水肿在三天左右消失，随后患者鼻塞、鼻痒、 流鼻涕等症状明显减轻，第一次治疗效果稍差的患者在接受二次或更 多次治疗后均能减轻鼻炎症状。
图1为本发明用于治疗鼻炎的超声波治疗装置的结构示意图
图2为本发明超声波治疗设备的结构示意图
图3为图2中主机功能的方框原理图
图4为治疗枪15的结构剖视图
图5为本发明中超声波发生及控制电源电路原理图
图6为计算机电源线路原理图
图7为水路控制单元的电路原理图
图8为本发明主机的控制程序流程框图
图中；1-隔离变压器2-控制器3-功率放大单元 4-计算机
5-显示器6-进水管 7-水路控制单元 8-真空泵 9-水管1 10-水管2 11-水箱 12-水泵 13-回水管 14-信号电缆 15-治疗枪 21-主机 22-推车手柄 23-车身 24-脚轮 25-水箱 31-超声波 信号产生及处理电路 32-控制及显示电路 33-电源 41一三孔线 42 —枪身外壳 43 —枪内进水管 44—枪内回水管 45—同轴线 46—负极插槽 47 —正极插槽 48 —后端回水管接头 49一后端进 水管接头50 —后端承接体51 —前端回水管接头52 —负极插针 53 —前端进水管接头 54 —正极插针 55 —前端承接体 56—治疗 头外壳 57 —第一导向套 58—回水细管 59 —进水细管 60 —正 极线 61 —负极线 62 —第二导向套 63 —支撑钢管 64 —压电晶 片 65—晶片座 66—一次性套管
具体实施例方式
下面结合实施例及附图，对本发明进行详细叙述。 本实施例为本发明的非限定性实施例。本实施例中本发明超声 波治疗装置用于鼻炎的治疗。
如图1所示，本发明超声波治疗装置包括可发射超声波的治疗 枪15、与电源33连接的超声波信号产生及处理电路31、控制超声波 发射的控制系统32以及治疗枪冷却系统。本实施例中，治疗枪冷却
系统采用水循环系统。
如图3所示，超声波信号产生及处理电路31包括由信号发生器 和信号处理器组成的控制器2、功率放大单元3以及治疗枪15中的 超声换能器。
控制系统即图3中的控制及显示电路32包括计算机单元，计算 机单元包括固化有程序管理的计算机4和与计算机4连接的输入输出 单元，输入输出单元包括进行参数显示的显示器5、键盘、按键板、 输出插座。计算机4采用微型计算机。
如图1所示，电源33是将市电电源线接隔离变压器1的初级， 隔离变压器1的次级接控制器2，控制器2与微型计算机4电连接。 功率放大单元3与治疗枪15中的超声换能器电连接，隔离变压器1、
控制器2、微型计算机4分别与功率放大单元3电连接。
功率放大单元3中有功率放大器，功率放大器的频率范围为0. 5
一25 MHz，优选5-15MHz。功率放大单元3中还包括有整流电路、功
率放大电路等常用电路，其主要用于超声波信号的功率放大，还可将
交流电转换成直流电供电给微型计算机4。
图6是计算机4的电源线路原理图。其中，S7、 S8接到隔离变
压器1的次级绕组，该绕组与隔离变压器1的初级绕组隔离，S9、 S10 接到微型计算机4的电源端子上。
图5是本发明中超声波发生及控制电源电路原理图。由整流二 极管、稳压器、电容等构成，提供各部分所需电源，图中Sl、 S2、 S3接隔离变压器1的次级绕组，S4、 S5、 S6接超声波信号产生及处 理电路31和控制及显示电路32的电源端。
这样，由图l并结合图3可知，控制及显示电路32中的微型计 算机4通过串口通讯与控制器2连接，而控制器2包括信号发生器和 信号处理器，控制器2接收来自微型计算机4里的程序管理输出的命 令，由信号发生器和信号处理器产生控制信号，经过功率放大单元3 进行功率放大以及输出匹配后再经信号电缆14传输到治疗枪15,驱 动治疗枪15中的超声换能器工作，由治疗枪15中的超声换能器发射 出超声波。
如图1所示，水循环系统包括水箱ll、水泵12、排气单元和水 路控制单元7。本实施例中，排气单元采用真空泵8及对真空泵排气 管路开/闭进行控制的电磁阀。水路控制单元7用于控制水泵12和真
空泵8在相应时候开始工作。
水路控制单元7与水泵12电连接，真空泵8与水箱11相连， 水路控制单元7同时还与隔离变压器1的次级电连接，水泵12与水 箱11相连，治疗枪15通过进水管6与水泵12相连，并通过回水管 13与水箱11相连。水箱ll内装有循环水，循环水采用纯净水。
图7是水路控制单元7的电路原理图。水路控制单元包括时间 继电器和中间继电器组成的继电器组。其中，中间继电器的控制线圈 与隔离变压器输出及水泵开关电连接，其中间触点与隔离变压器输出
电连接，时间继电器控制线圈与中间继电器常开触点电连接，水泵
12及控制真空泵8的电磁阀分别与时间继电器的常开、常闭触点连 接，真空泵8与时间继电器另一组常闭触点电连接。图7中，Sll与 隔离变压器220V输出连接、S12与隔离变压器5V输出连接、S13与 水泵控制开关连接。
治疗枪15包括插头、枪身、组合电缆、手柄以及超声治疗头。 如图4所示，枪身包括枪身外壳42，枪身外壳42内有冷却用的枪内 进水管44和枪内回水管43以及用于超声波发射的正极插槽47和负 极插槽46。正极插槽47和负极插槽46集成在同轴线45内，同轴线 45又与枪内进水管44及枪内回水管43 —同集成于三孔线41内伸出 枪身外壳42与组合线缆(下文中将进行叙述)相接。
治疗枪15的前端是超声治疗头。如图4所示，治疗头外壳56 内有进水细管59、回水细管58、正极插针54以及负极插针52。在 治疗头外壳56前部还有一次性套管66。 一次性套管66内是用于发 射超声波的压电换能器，透声膜固定在一次性套管66外。 一次性套 管66可通过螺纹连接在治疗头外壳56上，便于拆卸更换。因为作为 鼻炎治疗仪时， 一次性套管66要插入病人的鼻孔中，易于污染，因
此使用一次就要更换套管，以保持洁净。
为了方便更换超声治疗头，超声治疗头通过一个可拆卸的锁紧 装置固定在治疗枪15的枪身前端。该锁紧装置包括固定在枪身外壳 42内的后端承接体50 (由绝缘材料制成)和固定在治疗头外壳56 内的前端承接体55。后端承接体50上固定有后端进水管接头49和 后端回水管接头48，后端进水管接头49和后端回水管接头48的一 端分别与枪内进水管44和枪内回水管43相接，其另一端与前端承接 体55上的前端进水管接头53和前端回水管接头51相接，前端进水 管接头53和前端回水管接头51又分别与进水细管59和回水细管58 相接，从水箱11中来的冷却水最终通过进水细管59将水输送到治疗 枪的最前端，然后通过回水细管58到前端回水管接头51，直到流出 治疗枪15流回水箱11,形成一个完整的循环水冷却回路，循环冷却 水封闭在一次性套管66内对工作的压电换能器进行冷却。
正极插槽47和负极插槽46也固定在后端承接体50上，正极插 针54和负极插针52固定在前端承接体55上，正极插针54和负极插 针52分别插入后端承接体50上的正极插槽47和负极插槽46中。
在一次性套管66内，支撑钢管63套在第二导向套62上，晶片 座65装在支撑钢管63上，用于发射超声波的压电晶片64固定在晶 片座65里，正极插针54通过正极线60与压电晶片64的凹面连接， 负极插针52通过负极线61与压电晶片64的凸面连接，形成超声能 量回路，超声能量通过一次性套管66侧面上的窗口发射出去。
本实施例中，超声换能器采用弧面聚焦的压电晶片。压电换能 器的聚焦超声波焦距为5—10tnm，频率范围为0.5 — 25 MHz，功率范
围为0 —50W。
本发明中，对于治疗枪15前端的超声治疗头，可以根据治疗情 况的不同，选用不同尺寸的超声治疗头。
组合线缆内集成有进水管6、回水管13以及信号电缆14。治疗 枪15通过信号电缆14与功率放大单元3电连接，功率放大单元3 接收来自控制器2中由信号发生器和信号处理器的电信号，进水管6、 回水管13与伸出治疗枪15的三孔线41相连。
如图2所示，本实施例的超声治疗设备中包括承载车，超声治 疗装置置于承载车上，承载车包括车身23和车身下的脚轮24，超声 治疗装置中除了治疗枪15和水箱11外，其他部件都装于承载车车身 23上方的主机21内。承载车的车身23上还有推车手柄22。水箱11 通过位于承载车中下部的水箱底座与车身23相连，水箱11内装有水。 治疗枪15连接在主机21和水箱11上。
本发明工作过程如下
市电经电源线接到隔离变压器1的初级中，变压器次级接控制 器2、功率放大单元3以及水路控制单元7，同时显示器5在微型计
算机4的控制下对治疗参数及工作状态等进行显示输出。按照图8 中所述的本发明主机的控制程序流程框图的程序进入对病人的治疗 工作状态。在主机21工作的同时，水循环系统也在进行相应的工作。
储存在水箱11中的循环水，由水泵12将循环水从水箱11中抽出， 通过进水管6供给治疗枪15，由于循环水，可以带走治疗枪15中超 声换能器工作时产生的热量，循环水通过回水管13回到水箱11中。 真空泵8用于在水泵12启动前抽出水泵12中的气体，确保水泵12 正常工作，使循环水路畅通，水泵12启动后，真空泵8在水路控制 单元7的控制下，停止工作。真空泵8和水泵12的启动和停止工作 的时间参数通过对水路控制单元7内的时间继电器来设定。
继电器组用于控制水泵12和真空泵8的工作。其中，中间继电 器在水泵控制开关开启时动作，其常开触点闭合向时间继电器的控制 线圈和时间继电器的两组中间触点供电，时间继电器在控制线圈通电 延时一定时间后动作，在延时的时间内，其常闭触点向电磁阀和真空 泵8供电，电磁阀和真空泵8工作进行排气，延时时间到时时间继电 器动作，其常闭触点断开，电磁阀和真空泵9停止工作，同时时间继 电器的常开触点闭合，接通水泵的电源，水泵12开始运转工作，循 环水开始在水路中循环。
以上实施例中的电路板可装入图2中的主机机箱内，工程技术 人员也可根据图3的原理作相应的改进，只要能达到相同的功能即 可。用于本发明控制器件及控制电路的方式可以有很多种，图3给出 的实施例采用的是通用的器件。
权利要求
1.一种超声治疗装置，其特征在于包括可发射超声波的治疗枪(15)、与电源连接的超声波信号产生及处理电路(31)、控制超声波发射的控制系统以及治疗枪冷却系统，超声波信号产生及处理电路(31)与治疗枪(15)电连接，控制系统与超声波信号产生及处理电路(31)电连接，冷却系统与治疗枪连接。
2. 根据权利要求1所述的超声治疗装置，其特征在于所述超声 波信号产生及处理电路(31)包括由信号发生器和信号处理器组成的 控制器(2)、功率放大单元(3)以及治疗枪(15)中的压电换能器，控 制系统包括计算机(4),计算机(4)通过串口通讯与控制器(2)电连 接，控制器(2)、计算机(4)分别与功率放大单元(3)电连接，功率放 大单元(3)与压电换能器电连接。
3. 根据权利要求2所述的超声治疗装置，其特征在于所述冷却 系统采用水循环系统，其包括水箱(11)、水泵(12)和水路控制单 元(7)，水路控制单元与水泵相连，水泵与水箱相连，治疗枪(15) 通过进水管(6)与水泵相连，并通过回水管(13)与水箱相连。
4. 根据权利要求3所述的超声治疗装置，其特征在于冷却系统 中还包括有排气单元，排气单元分别与水泵(12)、水箱(11)相连， 排气单元同时还与水路控制单元(7)电连接。
5. 根据权利要求4所述的超声治疗装置，其特征在于所述排气 单元包括真空泵(8)和控制真空泵排气管路开/闭的电磁阀。
6. 根据权利要求5所述的超声治疗装置，其特征在于水路控制 单元包括时间继电器和中间继电器组成的继电器组，中间继电器的控 制线圈(S13)分别与电源及水泵的控制开关电连接，其中间触点与 电源连接，时间继电器的控制线圈与中间继电器的常开触点电连接，水泵(12)及控制真空泵(8)的电磁阀分别与时间继电器的常开、 常闭触点连接，真空泵(8)与时间继电器另一组常闭触点电连接。
7. 根据权利要求3 — 6之一所述的超声治疗装置，其特征在于 治疗枪包括枪身和枪身前端的超声治疗头，枪身包括枪身外壳(42)， 枪身外壳内有分别与水循环系统中的进水管(6)及回水管(13)相 接的枪内进水管(44)、枪内回水管(43)以及用于超声波发射的正 极插槽(47)和负极插槽(46)，超声治疗头包括治疗头外壳(56) 和治疗头外壳前端的超声换能器，治疗头外壳内有进水细管(59)、 回水细管(58)、正极插针(54)和负极插针(52)，进水细管(59) 和回水细管(58)分别与枪内进水管(44)及枪内回水管(43)相接， 正极插针(54)和负极插针(52)分别与正极插槽(47)及负极插槽(46)相接，超声换能器上固定有一次性套管(66)，进水细管(59)、 回水细管(58)的一端插入一次性套管(66)，正极插针(54)和负 极插针(52)都与超声换能器相连。
8. 根据权利要求7所述的超声治疗装置，其特征在于超声治疗 头通过可拆卸的锁紧装置固定在治疗枪枪身前端。
9. 根据权利要求8所述的超声治疗装置，其特征在于所述锁紧 装置包括固定在枪身外壳(42)内的后端承接体(50)和固定在治疗 头外壳(56)内的前端承接体(55)，后端承接体(50)上固定有后 端进水管接头(49)和后端回水管接头(48)，后端进水管接头(49) 和后端回水管接头(48)的一端分别与枪内进水管(44)和枪内回水 管(43)相接，其另一端与固定在治疗头外壳(56)内腔上的前端承接 体(55)上的前端进水管接头(53)和前端回水管接头(51)相接。
10. 根据权利要求l一6之一所述的超声治疗装置，其特征在于 治疗枪中超声换能器的聚焦超声波焦距为5 — 10mm，频率范围为0.5 25 MHz，功率范围为0 — 50W。
11. 根据权利要求IO所述的超声治疗装置，其特征在于治疗枪 中采用球面聚焦或弧面聚焦的超声换能器，其谐振频率范围为5 — 15MHz。
12. 根据权利要求ll所述的超声治疗装置，其特征在于超声换 能器采用弧面聚焦的压电晶片。
13. 根据权利要求l一6之一所述的超声治疗装置，其特征在于 由计算机(4)控制的控制器(2)、功率放大单元(3)输出的信号带 宽范围为0. 5 — 25 MHz。
14. 根据权利要求13所述的超声治疗装置，其特征在于功率放 大单元(3)中有功率放大器，功率放大器采用宽带放大器或点频放 大器，放大器的频率范围为0.5 — 25 MHz。
15. —种包含上述权利要求1一14之一所述的超声治疗装置的超 声治疗设备，其特征在于该设备还包括承载车，承载车包括有车身和 车身下的脚轮，超声治疗装置置于承载车的车身上。
16. 根据权利要求15所述的超声治疗设备，其特征在于超声治 疗装置分为三部分治疗枪、水箱、作为主机的其余部分，主机在承 载车上部、水箱在承载车中下部，治疗枪连接在主机和水箱上。
全文摘要
本发明涉及一种超声治疗装置。该超声治疗装置包括可发射超声波的治疗枪、与电源连接的超声波信号产生及处理电路、控制超声波发射的控制系统以及治疗枪冷却系统，超声波信号产生及处理电路与治疗枪电连接，控制系统与超声波信号产生及处理电路电连接，冷却系统与治疗枪连接。本发明超声波治疗装置特别适用对鼻炎进行治疗，利用超声波良好的聚焦性和组织穿透性来治疗变应性鼻炎，在保证鼻腔结构和功能完整性的同时，实现了治疗的安全有效，是一种真正的无创治疗。
文档编号A61N7/02GK101104096SQ20061010324
公开日2008年1月16日 申请日期2006年7月14日 优先权日2006年7月14日
发明者舒 吴, 王智彪, 谭智彬, 赵纯亮 申请人:重庆海扶(Hifu)技术有限公司