一種增強空化效應的超聲波非接觸式傷口清創和治療裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種增強空化效應的超聲波清創治療儀，包括主機(17)、泵(14)、超聲探頭(1)、探頭前端面(2)、超聲換能器(3)、藥液容器(4)，其特征在于：所述超聲探頭(1)為喇叭形，所述探頭前端面(2)由前段垂直端面A(6)和擴展端面B(7)組成。本發明所述的超聲波清創治療儀采用可以增大超聲波探頭和藥液容器(4)噴發的藥液接觸面積的“喇叭型”超聲波探頭，從而使超聲波探頭附近，藥液中的空化區域從原來的“半球型”擴大成現在的“橢球形”，極大的增強了“空化效應”，從而導致滅活患者傷口中細菌的效率大為提高，治療效果更加明顯。為了降低超聲探頭前端的成本，本發明采用鋁合金、不銹鋼等材料。
【專利說明】一種增強空化效應的超聲波非接觸式傷口清創和治療裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種增強空化效應的超聲波清創治療機，屬于超聲醫療設備領域。

【背景技術】
[0002]傷口的有效護理和快速愈合一直是世界醫療界的難題，全球每年用于傷口護理和感染的醫療費用合計超過100億美元，在臨床上，醫護人員通常會遇到慢性傷口的愈合問題，例如:糖尿病患者、老年人和免疫力低下人群，這些患者的傷口往往在長時間(半年甚至一年)難以愈合，雖然醫生可以通過使用抗生素和負壓引流法防止傷口感染，但是給患者造成了很大的經濟負擔，并極大的增加了疾病治療和傷口愈合過程中的痛苦。美國專利US8235919以及US6663554提出了一種非接觸式超聲波傷口治療技術，即:利用超聲波探頭直接和液體發生作用，將液體霧化，進而產生空化效應，這種效應可以導致傷口中的細菌破碎死亡。由于超聲波的探頭和患者的傷口之間存在被霧化的液體，因而這些液體就可以作為超聲波探頭和患者傷口組織之間超聲波傳播的耦合劑，可以有效將超聲波能量傳遞到患者傷口處，起到治療效果。
[0003]然而上述美國專利中，超聲探頭的前端面是平面的，和液體的接觸面十分有限，所以在該探頭附近的液體中，超聲波能量產生的空化區域很小，大致是如圖1所示的一個半球區域，這就導致超聲波探頭產生的超聲波能量不能有效地傳遞到患者的傷口處，并且，由于上述專利采用的是非接觸式治療，這就要求超聲探頭和患者傷口之間要保持相對較近的距離，否則達不到令人滿意的治療效果，為了達到這一目的，上述美國專利US8235919還在超聲探頭上增加了一個激光測距裝置，這種設計不但增加了整個治療儀器的制造成本，也給患者帶來了不必要的麻煩。
[0004]美國專利US7025735和US6916296公開了一種用于治療糖尿病病人慢性傷口的治療裝置，該裝置的超聲探頭是中空的，中心通孔位于超聲探頭前端面的中心位置，治療藥液通過超聲探頭中心的通孔輸送到患者的傷口部位，其工作原理是:探頭前段面和中心通孔送出的藥液相互作用，產生霧化或者超聲波空化效應，從而將患者傷口上的細菌破碎，起到一定的治療效果。不過，這兩個美國專利中的
[0005]超聲波探頭前端接觸藥液的面積也相對較小，難以有效地對藥液進行霧化以及產生足夠的空化效應，因此導致治療效果也很不理想。
[0006]
【發明內容】
:為了克服現有技術相關清創設備的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種增強空化效應的超聲波清創治療儀，包括超聲探頭、探頭前端面、超聲換能器、藥液容器，探頭內通孔，其特征在于:所述超聲探頭為喇叭形，所述探頭前端面由前段垂直端面A和擴展端面B組成。根據本發明進一步的改進，上述清創治療儀中，所述超聲探頭為球面型。根據本發明更進一步的改進，上述清創治療儀中，所述超聲探頭為柱面型。根據本發明更進一步的改進，所述超聲探頭內側為球面型，外側為柱面型。由于本發明采用了一種可以增大超聲波探頭和藥液接觸面積的“喇叭型”超聲波探頭，從而使超聲波探頭附近，藥液中的空化區域從原來的“半球型”擴大成現在的“橢球形”，由此極大的增強了 “空化效應”，從而導致滅活患者傷口中細菌的效率大為提高，治療效果更加明顯。
[0007]由于超聲探頭的前端與患者傷口很近，為了避免它給下一個接受治療的患者造成交叉感染，超聲探頭的前端一般設計成一次性耗材，為于降低成本，本發明中超聲探頭前端所使用的材料為鋁合金、不銹鋼等。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0008]下面結合【專利附圖】

【附圖說明】和【具體實施方式】對本發明作出進一步詳細的說明。
[0009]圖1非接觸式超聲清創裝置治療患者傷口 ；
[0010]圖2超聲清創裝置的原理框圖；
[0011]圖3傳統的噴射式非接觸超聲清創探頭；
[0012]圖4傳統的中空式非接觸超聲清創探頭；
[0013]圖5傳統的實心超聲清創探頭；
[0014]圖6傳統的中空的超聲清創探頭；
[0015]圖7本發明改進的實心的球面喇叭型超聲清創探頭；
[0016]圖8本發明改進的實心的柱面喇叭型超聲清創探頭；
[0017]圖9本發明改進的實心的柱面加球面喇叭型超聲清創探頭；
[0018]圖10本發明改進的中空的球面喇叭型超聲清創探頭；
[0019]圖11本發明改進的中空的柱面喇叭型超聲清創探頭；
[0020]圖12本發明改進的中空的柱面加球面喇叭型超聲清創探頭；
[0021]圖13本發明改進的實心和中空的圓錐喇叭型超聲清創探頭；
[0022]圖14本發明改進的實心和中空的圓臺喇叭型超聲清創探頭；
[0023]圖15本發明改進的實心和中空的圓臺加圓柱喇叭型超聲清創探頭；
[0024]圖16本發明改進的實心和中空的圓柱加圓錐喇叭型超聲清創探頭；
[0025]圖17本發明改進的實心和中空的圓柱加圓臺喇叭型超聲清創探頭；
[0026]圖18超聲探頭最前端的平面端面附近“空化核”流的運動情況；
[0027]圖19超聲探頭最前端的喇叭型端面附近“空化核”流的運動情況；
[0028]圖20超聲探頭最前端的喇叭型端面附近“空化核”的碰撞情況；
[0029]圖21超聲探頭最前端的喇叭型端面和平面端面附近“空化核”數量的對比。
[0030]圖中符號說明:1_超聲探頭；2_探頭前端面；3_超聲換能器；4_藥液容器；5-傷口 ；6_前段垂直端面；7_擴展端面；8_半球型空化效應區域；9_增強后空化效應區域；10-探頭內通孔；11-清創探頭；12-患者傷口 ； 13-藥液管路；14-泵；15-藥液容器；16_電纜；17-主機；18_空化核。

【具體實施方式】
[0031]本發明中的超聲波清創治療儀工作原理如下:如圖1，圖2和圖3，當主機開啟時，超聲換能器3開始工作不斷發出超聲波，并且其中的灌注泵將藥液容器4中的藥液灌注到手柄前端的超聲探頭1上，這些藥液通過超聲波探頭噴灑在傷口 5上，超聲波探頭與噴灑出的液體相互作用，將藥液霧化，進而產生空化效應。本發明改進的超聲波清創治療儀采用了可以增大超聲波探頭和藥液接觸面積的“喇叭型”超聲波探頭1，從而使超聲波探頭1附近，藥液中的空化區域從現有技術的“半球型” C區域擴大成本發明的近似的“橢球形” C區域，由此極大的增強了 “空化效應”，這樣就可以在不提高電源輸出功率或增加手柄體積的條件下，獲得滿意的傷口處理和治療效果。本發明的超聲波清創治療儀的超聲探頭的前端喇叭型結構可以采用多種形狀，例如:球面型或柱面型，也可以選擇柱面加球面型。
[0032]具體實施詳細說明如下:
[0033]如圖1、主機17內含超聲發熱器，當超聲發生器在腳踏開關/手控開關的控制下開始工作時，超聲電能量便可通過電纜16傳遞至超聲探頭1，超聲探頭內的超聲換能器將超聲電能量轉換成超聲機械能量傳遞至清創刀頭11，同
[0034]時主機17上的泵14將存貯在吊瓶中的藥液15按照一定的流量，由藥液管道13輸送至超聲探頭1上的清創刀頭11的前端。一般泵14可以將藥液通過超聲探頭1的末端(如圖4)或者中間部位或者最前端(如圖3)輸送至清創刀頭的前端。由于清創刀頭11在超聲探頭1中超聲換能器的驅動下，做往復式超聲震動，因此，清創刀頭11前端的藥液就會被迅速的“空化”，并沿著超聲探頭1的軸向成扇形噴灑到患者的傷口 12上。被“空化”的藥液中含有大量的“空化核”。所謂的“空化核”就是在藥液中的大量微小氣泡在超聲波聲壓的作用下，吸收了超聲波的機械能，這些攜帶能量微小氣泡，稱之為“空化核”，這種現象稱之為“空化效應”。這些“空化核”噴灑在患者的傷口 12上時，會釋放能量，氣泡爆炸、消失，而這些能量足以使患者傷口中的細菌的細胞膜破裂，細菌被大量殺死。這就是通過藥液的超聲波空化效應治療、清理患者傷口的機理。超聲探頭1激發的藥液的空化效應越強烈，殺滅患者傷口中的細菌的效率就越高，并且可以節約患者的治療時間，同時，這種非接觸式傷口治療和清傷方法還能減低甚至消除患者治療過程中的痛苦。
[0035]圖2給出了超聲波創口清創裝置的原理框圖。
[0036]傳統的非接觸式超聲清創裝置的探頭的前端面都是平面的，如圖5a和5b是一個實心的前端面是平面的超聲探頭，藥液直接輸送至超聲探頭前端面，由于超聲機械能的作用，藥液在探頭前端2(稱為A面)附近形成一個半球形空化區域8，稱為C區。圖6a和6b是一個空心的前端面是平面的超聲探頭，同樣，藥液在該前端面2 (稱為A面)附近形成一個半球型空區域8 (C區)
[0037]如圖7a和7b是一個改進后的實心的喇叭型超聲探頭，喇叭口位于探頭前端面的中間，同時沿探頭的軸線方向，向里面凹成一個半球狀，藥液輸送到該喇叭型探頭前端時，會在超聲波的作用下形成一個更大的類似于橢球形狀的空化區域，在這個區域中，探頭輻射聲能的端面，由傳統A面擴大至傳統空化端面6 (也稱A面)和擴充空化端面7 (也稱B面)之和，因此，擴大后的空化區域C區可以產生更多的空化核，空化作用較傳統方法明顯增強。
[0038]圖8a和8b中擴充空化端面B面是圓形，圖9a和9b中的擴充空化端面B面是一個圓形的面和一個球面之和。在這兩種情況下，空化區域C區都較現有技術增大為類似橢球型。
[0039]圖10a和10b是一個改進后的空心的喇叭型超聲探頭，喇叭口位于探頭前
[0040]端面的中間，同時沿探頭的軸線方向，向里面凹成一個半球狀，藥液輸送到該喇叭型探頭前端時，會在超聲波的作用下形成一個更大的類似于橢球形狀的空化區域(C區)，在這個區域中，探頭輻射聲能的端面，由傳統A面擴大至傳統空化端面6 (也稱A面)和擴充空化端面7 (也稱B面)之和，因此，擴大后空化區域C區可以產生更多的空化核，空話作用較傳統方法明顯增強。
[0041]圖11a和lib中擴充空化端面B面是圓形，圖12a和12b中的擴充空化端面B面是一個圓形的面和一個球面之和。在這兩種情況下，空化區域C區也較現有技術增大為類似的橢球型。
[0042]另外，本專利所描述的“喇叭型”超聲探頭前端，還包括其他幾何形狀，如圓錐型、圓臺型等等，以及這些幾何形狀的相互組合。如圖13，圖14，圖15，圖16，圖17。
[0043]圖18a和18b給出超聲探頭的平面型端面附近藥液15中空化核18的運動情況，由于有效空化端面面積較小，而且為平面，藥液15經過空化后，空化核18的運動方向都是一致沿探頭的軸向向前。
[0044]圖19a和圖19b給出超聲探頭的喇叭型端面附近藥液15中空化核18的運動情況，在喇叭形端面的喇叭口內空化核流的運動方向不是沿著探頭的軸向，而是開始沿著半球的徑向運動，隨后再改變方向，最后沿探頭的軸向向前運動。
[0045]圖20給出了喇叭型超聲探頭的喇叭口內空化核運動的詳細情況，開始空化核18沿著半球型擴展空化面的徑向運動，之后，這些空化核18之間發生相互碰撞，每個空化核會繼續吸收更多的能量，再改變運動方向，出了喇叭口以后，空化核18統一沿著探頭的軸向，繼續向前運動。
[0046]圖21給出了探頭附近區域沿著超聲探頭軸向，空化核數量的分布情況，其中橫軸是區域內某一點，離超聲探頭前端的距離，縱軸是區域內某一點空化核的數量。試驗中，空化核的數量可以由高速攝影機拍攝并計算。C1曲線是普通平面型探頭附近空化核的分布曲線；C2是喇叭型探頭附近空化核的分布曲線。可以看出喇叭型探頭附近的空化核的分布數量明顯多于現有的平面型探頭。
[0047]本發明中，超聲清創治療儀的超聲探頭的前端可以使用鋁合金、鈦合金、不銹鋼、黃銅、陶瓷等，以降低探頭的使用成本。
[0048]上面結合附圖對本發明優選的【具體實施方式】和實施例作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式和實施例，在本領域技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明構思的前提下做出各種不需要本領域技術人員付出創造性勞動的變化，這些變化均在本發明的請求保護范圍內。
【權利要求】
1.一種增強空化效應的超聲波清創治療儀，包括主機(17)、泵(14)、超聲探頭(1)、探頭前端面(2)、超聲探頭(1)內含超聲換能器、藥液容器(15)，其特征在于:所述探頭前端面(2)由前段平面端面A (6)和擴展端面B (7)組成，擴展端面B (7)為喇叭型。
2.如權利要求1所述的超聲波清創治療儀，所述超聲探頭前端面(2)由前段平面端面A(6)和擴展端面B(7)組成，擴展端面B(7)為球面型。
3.如權利要求1所述的超聲波清創治療儀，所述超聲探頭前端面(2)由前段平面端面A(6)和擴展端面B(7)組成，擴展端面B(7)為圓錐型。
4.如權利要求1所述的超聲波清創治療儀，所述超聲探頭前端面(2)由前段平面端面A (6)和擴展端面B (7)組成，擴展端面B (7)為圓臺型。
5.如權利要求1所述的超聲波清創治療儀，所述超聲探頭前端面(2)由前段平面端面A(6)和擴展端面B(7)組成，擴展端面B(7)為柱面型。
6.如權利要求1所述的超聲波清創治療儀，所述超聲探頭前端面(2)由前段平面端面A(6)和擴展端面B(7)組成，擴展端面B(7)內側為球面型，外側為柱面型。
7.如權利要求1所述的超聲波清創治療儀，所述超聲探頭前端面(2)由前段平面端面A(6)和擴展端面B(7)組成，擴展端面B(7)內側為圓柱型，外側為圓臺型。
8.如權利要求1所述的超聲波清創治療儀，所述超聲探頭前端面(2)由前段平面端面A(6)和擴展端面B(7)組成，擴展端面B(7)內側為圓錐型，外側為圓柱型。
9.按照權利要求1-8任一權利要求所述的超聲波清創治療儀，所述超聲探頭前端使用的材料可以是鋁合金、鈦合金、不銹鋼、黃銅、陶瓷等。
【文檔編號】A61N7/00GK104338190SQ201310315426
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月25日 優先權日:2013年7月25日
【發明者】史文勇 申請人:厚凱(北京)醫療科技有限公司