一種便攜式治療器械及其使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種電子治療器械，其中包括以自動可控的方式施加能量以及使用傳感器實現的反饋控制，以便增強協同效應，該器械經過進一步的配置，能夠延長使用時間，以便取得改善和最佳的治療效果，同時又不會導致任何副作用。該器械可以用于疼痛控制、康復、健身、美容以及與局部能量輸出有關的應用場合，在實施電子治療的方法中，即使用了上述便攜式電子器械。
【專利說明】一種便攜式治療器械及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種便攜式手持電子治療器械，能夠為治療區域提供不同形式的能量，比如熱能(包括加熱和冷卻)和超聲波。更為重要的是，本次公開的信息與電子治療器械密切相關，其中包括以自動可控的方式施加能量以及使用傳感器實現的反饋控制，以便增強協同效應，該器械經過進一步的配置，能夠延長使用時間，以便取得改善和最佳的治療效果，同時又不會導致任何副作用。該器械可以用于疼痛控制、康復、健身、美容以及與局部能量輸出有關的應用場合。
【背景技術】 [0002]眾所周知，為了獲得各種醫學收益，外部能量(比如熱能、冷能和超聲波)投入臨床應用已有歷史。而在疼痛控制、美容、康復領域和適用于人體的各種治療方法以及動物治療中的應用尤其廣泛。
[0003]在治療骨骼肌肉損傷的過程中，醫生/治療專家通常推熱療，即把熱能量和/或冷能量施加于損傷部位。此外，醫療專業人員當前描述了同時應用熱能量和冷能量的方法，以便立即緩解損傷導致的疼痛和炎癥。熱療有益于急性和慢性損傷的事實已廣為人知。基于能夠顯示有益效果的組織溫度，當前已經專門描述了熱療在人體中的應用程序。對于人體而言，冷療的最佳治療組織溫度范圍為10~20°C，熱療為30到45°C。
[0004]在損傷后采用熱療時，將會增加局部血流、減輕疼痛感覺并且提高組織的可延展性。熱療的作用能夠提高局部組織的代謝率，從而提高康復速度，有利于局部組織的伸展。
[0005]淺表加熱法最常用于存在疼痛、緊張或肌肉毒性高的病人，因為該方法具有放松和緩解的效果。它能夠加熱大面積的皮膚/組織，但由于滲透深度較小，所涉及的體積也較小。該方法能夠提高深度為I到2cm的組織溫度。淺表加熱法可以對積極的鍛煉計劃起到輔助作用，當主要目標限定于緩解疼痛和炎癥時，亦常用于治療的急性期中。
[0006]把熱量從源傳遞到治療區域通常采用三種基本方式:傳導、對流和輻射。電熱墊和熱敷顯示了傳導加熱的效果，且被廣泛應用于各種治療之中。在通常情況下，這種方式的使用時間為20到30分鐘，適用于能夠加熱到未知溫度或者超過40°C的器械。
[0007]電熱墊應用于醫學治療的歷史已經有幾十年。通常來說，加熱墊能夠為身體的各個部位加熱，實現升溫、緩解疼痛和康復的效果。在此前采用的技術中，加熱墊具有正方形或長方形的形狀，可能配有帶子，以便把墊子裹在或固定在治療部位或者其他需要導入熱量的區域四周。甚至還研制了能夠覆蓋病人身體的加熱衣裝，以便在寒冷的環境中使用。
[0008]在受傷的前24到48小時內，使用冷療能夠減輕疼痛、緩解腫脹、減少局部血流并且減少受傷部位的炎癥介質的活性。把溫度控制在10到20°C，冷療會產生典型的收益，這些收益即為即時的血管收縮，同時伴有反射性血管舒張，降低局部代謝和酶的活性，同時減少對氧的需求。當溫度下降到低于10°C時，將會形成成纖維細胞和微循環，同時導致淋巴引流發生紊亂。冷療會降低肌梭纖維的活性，降低神經的傳導速度，因此，該方法通常用于減輕痙攣和肌肉僵硬。沿著疼痛纖維的神經傳導速度下降以及肌梭活性(能夠介導肌緊張)降低使冷療具有止痛的作用。雖然病人在物理治療或居家鍛煉計劃后可以使用該方法緩解疼痛和炎癥反應，冷療在治療的急性期中通常最為有效。
[0009]超聲能量輸出利用壓電材料/晶體傳遞聲波。在應用到人體時，超聲能量在通過軟組織時會形成機械壓力，從而產生熱和非熱效應。這種壓力波會使細胞膜變形，在活體組織內產生細微的氣泡，最終影響到組織的溫度、離子流和細胞內的活動。在治療區域內部和周圍，細胞膜的變形也會增加血液流動，從而能夠供應新鮮的氧、營養并且清除廢物，提高皮膚的滲透能力，在特定的組織中，希望形成的反應在很大程度上取決于超聲參數，比如頻率、強度和施加時間。在使用治療超聲波進行治療時，其方法包括刺激皮膚表面下的組織，使用IMHz或3MHz的聲波，振幅密度在0.1ff/cm2到3W/cm2之間。
[0010]在持續施加超聲波時，隨著動能的增加，超聲波會使組織分子發生振動。組織吸收所形成的動能并將其轉變為熱量，導致組織溫度升高。同時也會產生不穩定的氣泡，由于能量過度累積，氣泡在增加到臨界尺寸時，會在壓力下猛烈破裂。上述爆裂現象會形成不穩定的空腔，同時釋放出自由基。
[0011]在治療軟組織損傷以及由此導致的疼痛時，超聲波通常被用作熱療方式；因為它能夠有選擇性地加熱深達5cm的結構，而皮膚溫度的升高幅度卻甚微。在使用超聲波時，組織溫度至少在5分鐘內升高到40~45°C，這種現象具有顯著的生理效應。
[0012]在以脈沖的形式施加時，超聲波會形成非熱效應，有利于軟組織在受到損傷后的炎癥和增殖期內實現康復，由于超聲波會增加毛細血管的密度，因此它能夠增加局部的循環，還能夠促進骨骼的愈合。 [0013]隨著超聲波頻率的增加,衰減(聲波的吸收、反射和折射)亦會隨之增加。超聲波的頻率與人體的穿透深度成反比關系。IMHz超聲波能夠穿透皮下約3~5cm,而3MHz超聲波只能穿透約I~2cm。低頻率意味著穿透深度更大，如果使用的頻率過低，聲波就會過寬而無法正確移動分子。超聲波的吸收和穿透效果十分依賴于組織的膠原含量(骨骼>軟骨>肌腱 > 肌肉 > 脂肪 > 神經 > 血液)。
[0014]作為一種工具，治療超聲波可用于改善康復效果、減輕關節炎、加速傷口的愈合進程、提高藥物的滲透能力，同時還具有美容用途。
[0015]在此前采用的技術中，Kerr在美國專利(專利號4404460)中公布了一種受控加熱衣裝，該衣裝具有多個不同的部分，能夠覆蓋人體的不同部位。使用了包括總線和加熱器接線在內的電線，并使用電路控制電池提供的電流。
[0016]此外，在授予給Bart的美國專利(專利號4736088)中，公布了一種具有層狀結構的治療加熱墊，該結構能夠把熱流集中到一個方向。層狀結構采用絨布材質，固定在管狀結構中，形成一個保溫套，對插入其中的人體部位起到熱敷作用。
[0017]在授予給Kleshchik的美國專利(專利號6649886B1)中，另一個書面說明公布了一種高度靈活和可靠的電加熱衣裝及其使用方法，能夠為周圍部位實現穩定的溫升。該加熱衣裝由導電電阻絲構成，電阻絲與不導電的絲線相互編織在一起。
[0018]在授予給Mark V.Mahaffey的另一個美國專利(專利號5948012)中，公布了一種冷療裝置，該裝置包括一種小型的便攜式冰柜和電子控制單元，該裝置可在術后安全地立即使用，而且有一個組成部分可由病人攜帶回家。
[0019]在授予給Petrus P.M.Rindt的另一個美國專利(專利號4823775)中，公布了一種使用超聲波對病人進行治療的裝置，該裝置包括一只治療探頭和一只放大器，根據所需的超聲波強度接收輸入信號并通過其輸出裝置提供電輸出信號。
[0020]市場上可供使用的器械都能夠產生能量，但都具有自身的局限性。在加熱的應用方面(特別是電加熱墊)需要引起關注，因為它控制著所施加的熱量。例如，為了獲得生理學收益，如果把組織溫度從正常體溫提高3~4°C，源必須維持在60~70°C的溫度上。不過，長時間接觸高溫會導致皮膚灼傷。在使用超聲波進行治療時，為了取得相同的效果，超聲波的強度必須很高，但其持續的時間不能過長，因為高強度的超聲波會導致刺激和組織損傷。
[0021]在本次信息披露中，我們利用上述局限并且研制了一種設備，它能夠以有效的可控方式在淺表生成熱和超聲，從而取得更佳的生理作用。通過多種能量的使用，我們相信能夠形成協同效應，而這種效應在超聲案例中已經得到了很好的證明。

【發明內容】

[0022]本發明的目的是提供一種便攜式和多用途電子治療器械，其中包括一只探頭、幾個傳感器和電子控制器，采用可充電電池/電源供電。在置于治療區域(皮膚)時，上述器械能夠產生并施加不同形式的能量。所產生的能量穿透皮膚，達到更深的層次，起到撫慰和緩解的作用，讓病人獲得舒解的感覺。與市場上以及在以往技術中討論過的其他可供使用的設備相比，本發明能 夠憑借著各種生理影響取得緩解的效果，協同時間相對較短，且不存在任何副作用。
[0023]對于本發明而言，一種重要的優勢在于它能夠利用多種對治療有效的能量，與市場上可供使用的產品相比，其工作參數(比如溫度和超聲強度)要低得多。上述重要特性使之成為一種更加安全的器械，能夠在更長的治療期間內應用于范圍更廣的生理病癥中。
[0024]在此涉及的是一種便攜式電子治療器械，組成:一只探頭和一個控制器，配置的探頭能夠至少接收一個電輸入信號；配置的控制器能夠為提供至上述探頭的不同能量提供強度、序列、性能和時機信息；探頭包括多個換能器，能夠把輸入的電能量轉變為不同形式的輸出能量，傳遞到皮膚和皮下諸多層次；探頭上配備多個傳感器，能夠為控制器提供反饋控制信號。
[0025]在此再提供使用便攜式電子器械進行電子治療的方法，包括的步驟如下所述:把器械連接到受檢者的皮膚；從電源輸入電能；使用控制器控制電能的功率；使用所配備的多個電路單元，把電能轉變為不同形式的輸出能量；提供強度、序列、性能和時機信號，以便啟動通過探頭使用不同能量或者至少一種能量的治療方案；根據多個傳感器的反饋控制信號修改強度、序列、性能和時機信號。
[0026]基于本發明的目的，所涉及的器械能夠用于治療目的，同時可以使用/不使用藥物。
[0027]基于本發明的另一個目的，所涉及的器械能夠產生熱能、冷能和超聲波。
[0028]基于本發明的另一個目的，所涉及的器械經過配置，能夠用于治療不同類型的身體疼痛，比如背痛、頸痛、肩痛、腿痛、坐骨神經痛、肌肉痛、足痛、關節炎疼痛、關節痛和滑囊炎。
[0029]基于本發明的另一個目的，所涉及的器械經過配置，能夠用于治療肌肉痙攣和勞損。[0030]基于本發明的另一個目的，所涉及的器械經過配置，能夠用于傷口愈合、肌腱恢復和骨骼康復。
[0031 ] 基于本發明的另一個目的，所涉及的器械經過配置，能夠用于各種美容應用場合，比如面部換膚、除皺、去疤、溶脂、皮膚細胞排毒并可以用作按摩器。
[0032]基于本發明的另一個目的，所涉及的器械經過配置，能夠提高局部使用藥物或美容化合物對皮下組織的滲透能力。
[0033]作為本發明的另一個目的，所涉及的器械能夠以連續模式或脈沖模式產生能量。
[0034]作為本發明的另一個目的，所涉及的器械能夠以連續模式或脈沖模式把能量傳遞到治療區域(首選脈沖模式)。本發明的優勢在于能夠利用多種能量，以系統性的脈沖模式使治療區域暴露到每種能量之中，避免發生任何副作用，同時能夠延長治療時間。
[0035]作為本發明的另一個目的，所配備的傳感器能夠為病人的狀態提供反饋，使控制器開始提供能量，同時，對施加到治療區域的能量之時機和使用情況進行優化，控制電源/電池能源的有效利用。
[0036]作為本發明的實現方案，探頭和控制器可以采取獨立形式，也可以整合為一個單
[0037]作為本發明的另一種實現方案，如果探頭和控制器采取獨立形式，則可以通過有線或無線的方式相互連接。
[0038]在一種典型的實現方案中，探頭首選使用金屬板、橡膠或聚合物或者上述材料的組合制成，能夠投入醫學應用并連續接觸治療區域。
[0039]在本發明的另一種實現方案中，為封閉的器械提供了采用柔性薄板制成的外殼，薄板的材質是適合于醫療用途的聚合物、橡膠、樹脂、織物或者薄金屬。至少有部分支持材料具有某種形式的粘合劑或耐磨帶，用于把器械固定到治療區域。
[0040]在本發明的另一種實現方案中，器械的探頭配備多個換能器，能夠產生熱、冷能量和超聲波。接觸治療區域的探頭一側稱作探頭的頭部。
[0041]在本發明的另一種實現方案中，器械的探頭配備一個換能器，能夠產生和傳遞熱量，使治療區域的溫度升高到超過室溫，范圍25~40°C。加熱器由電阻結構組成，作為加熱元件使用。
[0042]在本發明的一種實現方案中，作為加熱元件使用的電阻結構印刷在彈性支持材料上，然后再覆蓋相同的材料，形成機械支撐，同時又不會有損其彈性。支持材料首選不會影響其性能的硅橡膠、聚酰亞胺膠帶或其他聚合物。
[0043]在本發明的一種實現方案中，探頭配備一個換能器，能夠把溫度降低到低于室溫，范圍4~25°C，從而形成所需的冷卻效果。
[0044]在本發明的一種實現方案中，探頭采用珀耳帖效應元件制成，以便產生較低的溫度(即，低于室溫)。珀耳帖效應元件是一種熱電材料，相對于所施加的電流/電壓形成溫度梯度(即所謂的珀耳帖效應)。根據電流的方向，珀耳帖效應把溫度梯度從材料的一側轉移到另一側，其間會消耗電能。珀耳帖效應的冷卻作用取決于電流的方向以及把熱從一側傳遞到另一側的效率。常用的熱電/珀耳帖效應材料是碲化鉍。
[0045]在本發明的一種實現方案中，探頭配備一個能夠產生超聲波的換能器。
[0046]在本發明的一種實現方案中，超聲換能器使用壓電陶瓷晶體。與其他壓電材料相t匕，壓電陶瓷晶體具有自身的優勢，它能夠產生更佳的共振振蕩，因此有利于優化整個探頭的頭部。在用于治療時，首選的超聲頻率范圍為0.5~10MHz，更好的范圍為0.5~4MHz，最好選擇IMHZ和3MHZ。超聲治療設備使用的強度范圍為0.05~3W/cm2，最佳范圍為0.5~
1.5ff/cm2。
[0047]在本發明的另一種實現方案中，使用安裝于探頭的多個傳感器形成反饋控制機制，在把不同的能量提供到治療區域時，能夠對能量的供應進行進一步的控制。
[0048]在本發明的一種實現方案中，上述電子裝置配備了多種傳感器，能夠采集并把數據發送到控制器的反饋控制機制，以便控制各種不同的參數，比如溫度、頻率、強度、輸入功率、時間等。
[0049]在本發明的一種實現方案中，上述探頭也配備了傳感器，能夠采集來自換能器的數據并將其發回控制器的反饋回路。例如，加熱器的傳感器連續測量溫度的變化，并把信息發回控制器，通過控制送至加熱元件的輸入功率，控制器能夠控制溫度的波動。
[0050]在本發明的一種實現方案中，控制器配備各種電子裝置，比如微處理器、調壓器、電阻、電容等，以便為換能器供應輸入電壓。
[0051]在本發明的一種實現方案中，治療器械配備可充電電池和/或適配器。
[0052]在另一種實現方案中，配備了一個獨立的電池充電器，它可以連接到器械的充電端口，為電源/電池重新充電。
[0053]在本發明的一種實現方案中，控制器配備0N/0FF按鈕。
[0054]在一種實現方案中，本發明配備安裝到控制器的不同LED。這些LED顯示設備的各種工作模式，比如“0N”、“0FF”和“Standby”(待機)。不同顏色的LED可以指示正在供應哪
種能量。
[0055]在本發明的一種實現方案中，控制器也配備了整合型的定時器電路，用于控制能量輸出的時間。在達到治療時間時，這種方法有助于關閉設備，經過編程后，定時器在兩個治療周期之間的時間間隔結束之前并不會打開設備。
[0056]作為本發明的一個典型目標，器械能夠增加局部使用的藥物對皮膚的滲透性(增加給藥量)。
[0057]在本發明的另一種實現方案中，器械的設計十分圓潤，外觀漂亮，對客戶具有吸引力。
[0058]在所遵循的描述中將提供本發明的其他目的和優勢，從某種程度上來說，這些目標和優勢在描述中顯而易見，也可以在發明的實現過程中加以了解。通過后附聲明中特別指出的方法以及組合，可以理解并達到/實現發明的目標和優勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0059]圖1描繪了本發明的便攜式電子治療器械的結構圖。[0060]圖2 Ca)和(b)描繪了本發明的電子治療器械各種可能配置的示意性橫斷面，其中:
[0061]圖2 (a)為整合式設計；
[0062]圖2 (b)為雙體式設計。
[0063]圖3 Ca)到(g)描繪了可能的探頭配置以及相應換能器排列的示意性橫斷面，其中:
[0064]圖3 (a)、3 (b)、3 (c)、3 (dl)、3 (el),3 (fl)、3 (gl)均為探頭的橫截面圖;
[0065]圖3 (d2)、3 (e2)、3 (f2)、3 (g2)均為換能器排列的頂視圖。
【具體實施方式】
[0066]為了能夠更清楚地理解本發明的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。
[0067]本發明是一種用于治療各種生理狀況的電子治療器械。該器械包括控制器、傳感器和探頭。探頭包括多個換能器，能夠分別產生熱、冷和超聲能量。控制器包括所有用于控制換能器產生的能量所需的電子裝置。配置的控制器能夠改變不同能量的強度和時間等，能量能夠根據傳感器的反饋控制信號施加到治療區域(皮膚)。控制器和探頭采用有線或無線連接，也可以整合為單一的產品。
[0068]可供上市的產品利用高能量強度取得生理學收益。在較高的強度下，長時間分別暴露到這些能量可能會導致不良作用，比如:熱量導致皮膚灼傷，超聲導致組織刺激和損傷，而不可控的冷療能夠導致組織損傷，最終造成完全麻木。
[0069]本發明公開旨在使用最低的能量強度進行治療，從而取得治療效果。以系統化的方式施加到治療區域時，熱-超聲、冷-超聲或熱-冷-超聲的組合顯示了協同效應，形成更佳、更快速的治療緩解作用。
[0070]淺表加溫遵循自上而下的加熱機制，加熱部位的深度可達I~2cm。超聲波遵循自下而上的機制，即， 首先加熱更深層次的組織或者顯示其效果(從2到5cm)。由于上述局限性，這兩種截然不同的模式產生的熱能只能為組織較小的橫截面積加熱。以組合方式使用相同的能量時，則可能治療較大的橫截面積，從而取得更佳的生理學效果。
[0071]冷療遵循自上而下的冷卻機制，且能夠穿透皮膚和皮下諸層次，顯示其治療效果。冷能量傳遞到病人的皮膚、肌肉或組織，具有數種有效的效果。冷能量能夠降低細胞的代謝，導致該區域中的血管發生血管收縮。上述方法可以減輕該區域中的炎癥，從而緩解相關的疼痛和腫脹。與超聲波療法相結合后，該方法顯示出加性效應。
[0072]以可控的脈沖方式提供上述能量，可以降低發生副作用的風險，同時仍然能夠達到所希望的治療效果。
[0073]在組合使用時，特別熱和超聲波的組合，能量涉及到的皮膚和皮下組織的體積更大，從而增加治療區域周圍的血流，以便提供新鮮的氧和營養物質，由此能夠增強組織的代謝。這有助于加快組織的再生，緩解疼痛，促進傷口愈合等，市場上使用單一能量的產品是無法達到上述目標的。冷能量能夠降低神經傳導的速度，從而阻斷疼痛感。與其他能量結合使用時，有助于緩解疼痛、炎癥、痙攣等。
[0074]在與組織特征相關的研究中，當前已經觀察和報告了各種組織對特定能量的反應。所有證據都表明，如果組織以不受控的方式接觸到這些能量，比如熱能，有可能導致物理和功能損傷。組織損傷包括(但不限于)消融、凝結、脫顆粒和干燥。換句話來說，目前已經描述過以某種特定的方式輸出能量，因為它能夠促進某些組織中的再生刺激作用。對于使用熱能所進行的受控組織治療而言，已經公布了某些所希望的成果。不管怎么樣，已經從組織中觀察到能量輸出導致的顯著效果，通常希望控制和準確選擇組織/能量相互作用的部位，從而只治療需要治療的組織，否則周邊的正常組織就會有害影響。[0075]因此，對于各種特定的組織和相關的醫學病癥而言，已經專門描述了不同的能量輸出方式，相對于其他方式，它們能夠實現特殊的收益并且存在各自的問題。需要治療的病癥性質以及區域的解剖結構對能量輸出所希望的結果具有顯著的影響，能夠直接區分各種不同的能量輸出方式對于此類應用場合是否合適(以及對輸出此類能量的相應具體工作參數、系統和方法是否合適)。
[0076]基于特定的能量模式，可能需要更改各種不同的參數，以便在特定的組織內取得所希望的效果，包括希望達到哪種效果(即，消融、凝結、干燥等)以及在周圍組織內達到的深度和影響程度。根據發明的無限制實現方案，脈沖加熱與壓力波的脈沖同步，使兩種脈沖同時到達目標。其他實現方案包括脈沖冷與壓力波脈沖同步，使兩種脈沖同時到達目標。而另一種實現方案包括脈沖加熱，然后提供脈沖冷卻，兩者都與壓力波的脈沖同步，使這兩種脈沖同時到達目標。在一個示例中，超聲波的速度可能是大約3.0米/秒或更高，釋放加熱脈沖的時間取決于加熱脈沖的傳播速度以及熱和波形設備各自與目標的距離。在隨后的加熱脈沖抵達之前，每個脈沖的熱量便已經消散。 [0077]圖1顯示了擬定的便攜式電子治療設備的示意方框圖。該設備包括控制器和探頭。由電池或相應電源裝置的電容器提供電源。控制器包括微處理器，控制著多個電子電路模塊，以便產生不同的能量形式，比如熱能量、冷能量和超聲能量。在此公開的控制器能夠為上述能量的持續時間、開關序列和強度進行編程。探頭由相應的換能器組成，能夠把熱、冷和超聲能量輸送到皮膚/治療區域。探頭也包括多個用于反饋和控制的傳感器。各層次的序列可以更改，且不需要具有如圖所示的順序。
[0078]圖2顯示了不同電子治療設備設計的示意性截面圖。控制器I包括電子電路3、可充電電池4、0N/0FF開關6和LED指示燈5。圖2 Ca)顯示了一種整合式設計，其中控制器和探頭合并為一個單一的裝置。而圖2 (b)顯示了兩件式設計方案，控制器和探頭為兩個獨立的實體，并通過有線/無線方式進行連接。
[0079]圖3 (a至g)顯示了不同探頭設計的示意性截面圖。探頭通常包括超聲換能器8、熱/冷換能器10、絕緣層9、溫度傳感器11、頂蓋7和底蓋。在某些實現方案中，這種設計還包括側面支架13。
[0080]在一種實現方案中，探頭的設計使熱/冷換能器固定到底蓋4，而超聲換能器固定到頂蓋I，兩者使用側面支架6相連接。
[0081]各層次的序列以及換能器的排列能夠改變，且無須具有如圖所示的順序。如果工作人員的技術高超，那么就懂得能夠在分層的形式下以許多方式排列外殼中的部件順序。在一種典型的實現方案中，便攜式電子治療設備包括兩個主要部件:控制器和探頭。控制器包括電源和基于微處理器的控制裝置、多個電子電路單元，以便產生和控制不同的能量。探頭包括多個換能器，用于產生上述能量并將其傳遞到皮膚/治療區域。
[0082]在無限制的實現方案中，電源可能是可充電電池、AC適配器和/或電容器，輸入功率裝置經過配置，輸出電源的范圍為0.1~1000mA，輸出電壓的范圍為I~18V DC。上述設備包括多個電路單元，它們都可以接受配置并連接到各種換能器，以便把輸入能量轉變為熱、冷和超聲能量。本截面圖提供了一個開關，以便在不使用時使設備保持在0N/0FF/待機模式，從而節省能量。基于控制器中的程序，待機功能能夠選擇為自動功能。
[0083]控制器擁有一個微處理器，含有工作所需的軟件。控制器單元的主要功能是控制上述各能量形式的序列、強度和持續時間，在以下章節將描述電子電路單元。控制器也與檢測換能器連接，完成必要的計算工作，以便量化所檢測的數值，并完成其他相關的內務處理功能。在實現方案中，各種形式的能量提供到治療區域，形成控制信號的組合效應，控制器和換能器提供的脈沖其最小持續時間為I毫秒或更長。
[0084]專門通過框圖對控制器進行描述，其目的在于更好地理解控制器，而非以任何方式限制其功能。在此描述的控制器是一種可編程控制器，預載了控制器的不同功能。其中的一個電子電路單元用于生成受控的高溫或冷能量。該單元包括一個受到控制器信號控制的電子開關。另外，該單元還包括一個子系統，用于監測溫度并把同一個信息傳送到控制器。控制器另行進行配置/編程，基于傳感器提供的反饋信號對輸出進行更改，上述傳感器安裝于所述的探頭上。基于控制器的設置和運行的程序，該電路單元能夠準確控制熱和冷能量的精確溫度及持續時間。該單元把加熱元件和/或珀爾帖元件用作換能器。根據具有固定上下限的溫度標尺，上述加熱或冷卻元件的結構可以采用印刷、柔性或其他任何合適的類型。該單元使用的另一種換能器是整合溫度傳感器的電路，用于實現反饋機制。溫度、持續時間和序列皆由控制器的信號控制。系統使用高電阻模式或珀爾帖元件把電能轉化為熱能，溫度范圍25°C到200°C，首選25~40°C，珀爾帖元件能夠把電能轉變為冷能量，范圍1~25°C，首選4~25°C。高溫和冷能量的首選范圍接近用戶/病人適宜的溫度，且能夠接觸治療區域的時間更長，同時不會讓人感到不適。
[0085]另一個電路單元可重復使用，它用于產生超聲頻率的振蕩。該單元從控制器取得輸入并產生超聲頻率，范圍I~3MHz。該功能單元的子系統以受控的方式對振蕩進行放大。該電路單元使用壓電石英晶體/聚合物/陶瓷換能器把超聲能量供應到皮膚/治療區域。輸出的持續時間、序列和振幅都處于控制器信號的控制之下。
[0086]控制器配備LED指示燈(紅/綠/黃)，用于指示設備工作模式的各個階段。紅色表示設備處于“0N”模式，綠色表示設備處于“治療”模式，而黃色表示設備處于待機模式/安全模式。所有這些指示燈都連接到控制器的電路單元并且事先經過編程。
[0087]探頭配有超聲換能器以及熱和/或冷換能器；如圖3 (a)、3 (b)、3 (c)、3 (d)、3(e)、3 (f)和3 (g)所示，這些換能器上下調準，超聲換能器最好位于熱/冷換能器上方，或者一種位于其他換能器周圍，超聲換能器最好位于熱/冷換能器周圍，反之亦然，或者采用并排和某些不規則設計方案，以便更有效地利用所產生的能量，高效治療生理學病癥。
[0088]另外，探頭也配備了溫度傳感器，安裝于熱/冷元件之外或周圍，用于測量溫度并把信息通過反饋環路機制發送到控制器，維持恒定的接觸溫度。探頭也具備頂蓋、底蓋和選配的側面蓋板，為換能器和探頭涉及的其他電子裝置形成一個緊湊、起保護作用的外殼。底蓋持續接觸治療區域，應使用金屬、硅橡膠或技術中已知的其他任何材料制作，能夠把所產生的能量有效地傳遞到治療區域。頂蓋最好使用金屬或聚合材料制造，以便固定/安裝超聲換能器。在安裝到側板和底蓋上時，換能器能夠把振動傳遞到整個探頭，然后再傳遞到治療區域。
[0089]如圖所示，在某些設計中，探頭可能也會配備側板，以便提供機械支持，幫助有效地傳遞超聲振動。
[0090]如圖所示，探頭可能也會具有絕緣材料，通過阻止熱/冷換能器形成的溫度變化，避免超聲換能器發生劣化。[0091]在典型的實現方案中，諸方法中包括把超聲直接引導至組織、使用熱能脈沖對組織進行加熱以及熱能脈沖經過同步在預定的范圍內與超聲波同時抵達組織，在后續的熱能脈沖抵達組織之前，各熱能脈沖的熱量在環境中(包括組織在內)明顯消散。根據組織溫度和熱消散能力，由處理程序確定每個脈沖的消散熱能、脈沖數量以及脈沖的重復率。
[0092]根據本發明的另一種實現方案，由傳感器在與處理器的通信中測定組織溫度。組織的熱消散能力可以基于此前對組織特性的測量結果，也可以基于組織的損耗特性(該組織與已知的組織特性類似)；這些特性包括(但不限于)熱導率、比熱、熱對流系數等。
[0093]根據本發明的實現方案，方法中包括根據待治療組織和相關區域的形狀施加超聲波以及熱能量和冷能量脈沖。
[0094]正如在討論中的描述，將以熱、冷和/或超聲以及組合形式提供能量。因此，所公布的設備含有諸多元件，其中包括能夠產生超聲波、熱和冷的電路，使用超聲換能器/加熱元件/珀爾帖元件，能夠把各種能量輸送到治療區域，另外還包括同步上述能量脈沖的控制器，能在預定的范圍內使上述能量脈沖與壓力波同時送達組織，在后續的能量脈沖抵達組織之前，每個能量脈沖產生的作用應當消散在鄰近組織的環境之中。通過軟件的使用，能夠在外部和內部控制溫度脈沖、超聲脈沖和時機信號。[0095]在典型的實現方案中，控制器也包括多個相連的處理器和顯示屏，比如IXD顯示屏。還可以提供其他合適的顯示屏。控制器可以提供一個接口，以便把信息下載到外部設備，比如計算機。此類接口允許連接接口電纜，或者也可以使用無線接口。
[0096]在另一種實現方案中，設備配備有傳感器，用于設備的反饋控制，傳感器把控制信號傳送到控制器，以便優化和有效地利用施加到治療區域的不同能量，與市場上可供使用的其他設備相比，能夠減少電源/電池的功率消耗，使設備的使用時間更長，其間無須重復充電。
[0097]在另一種實現方案中，上述設備安裝于封閉的外殼內，該外殼具有多個壁，形成一個內部空間，用于容納電路和相關的電子裝置，內部空間具有頂端開口，允許有選擇地進入外殼的內部空間，一塊蓋板以不可拆卸的方式固定到外殼，起到封閉外殼內部空間頂端開口的作用，其中包括計算機鼠標的形狀或者在藝術中已知的任何簡潔形狀，按鈕的結構可以實現設備的外部控制，安置在表面上的該設備可由一只手的手指進行操作，而探頭則包括一塊金屬/聚合物板。此外，探頭還包括支持材料，這是一塊使用聚合物、橡膠、樹脂、織物或薄金屬制成的柔性薄板，適合于醫學用途，支持材料至少有一部分具有粘合劑，可以將其粘貼到皮膚且可以進行打孔。在一種實現方案中，設備包括連接到外部計算機的USB端口，并包括查看與封閉系統和受檢者相關的數據之用的顯示屏。外殼也包括用于固定和施加能量的帶子。
[0098]在一種實現方案中，設備配備了一個獨立的電池充電器，控制器具有連接電池充電器的充電端口，以便為控制器的可充電電池重新進行充電。
[0099]在另一個無限制的實現方案中，封閉設備的緊湊設計讓病人能夠在移動中和在家中自由使用該器械，從而減少就診的次數。設備能夠應用于/安置于身體的任何部位，并且適用于對這些能量產生響應的任何病癥。
[0100]對本發明可以進行眾多的改進，但這些改進仍然不超過既定的范圍。因此，根據本發明提供了一種便攜式電子治療器械以及使用方法，并且完全達到以上設定的目標并體現出其自身具有的優勢，這是顯而易見的事實。雖然結合特定的實現方案對發明進行了描述，技術高超者顯然能 夠做出眾多的更改、改進和變動。因此，如果上述更改、改進和變動符合本發明的權利要求的精神和廣大的范圍，那么所有這些變更都是屬于本發明的保護范圍的。
【權利要求】
1.一種便攜式電子治療器械，包括: -一個探頭和一個控制器；配置的探頭至少接受一個電輸入信號； -配置的控制器針對為上述探頭提供的不同能量提供強度、序列、性質和時機信息；以及 -探頭包括多個傳感器，把輸入的電能量轉變為不同形式的輸出能量，傳遞到皮膚和皮下諸多層次；探頭上配備多個傳感器，經過配置后，為控制器提供反饋控制信息。
2.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，輸出能量為超聲和熱能。
3.根據權利要求2所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，熱能包括加熱和冷卻。
4.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，反饋控制信號經過配置，用于優化電源/電池供應的功率。
5.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，控制器包括微處理器和相關電子裝置，經過預先編程，根據病癥的類型的治療區域對輸出能量進行配置。
6.根據權利要求 1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，探頭直接接觸皮膚。
7.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，由電阻加熱器/珀耳帖元件產生熱量，由珀耳帖元件產生冷卻所需的冷能量，由壓電材料產生超聲波。
8.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，以脈沖模式或連續模式把不同的能量施加于治療區域，對治療起到輔助作用。
9.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，治療不同種類的醫學病癥，包括(但不限于)關節炎、肌肉疼痛、背痛、關節僵直、手冷、風濕病、神經痛、炎癥、水腫、局部缺血、痙攣、刺激酶的活性和免疫系統、骨骼康復、傷口愈合。
10.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，接觸皮膚的探頭使用金屬、聚合物、樹脂或復合材料制成。
11.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，探頭整合為控制器的一部分，或者通過有線或無線的方式以電氣的形式進行連接。
12.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，上述探頭配備剝離粘合劑或帶子，以便保持與治療區域中皮膚的接觸。
13.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，輸入電源是可充電電池。
14.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，輸入到器械的功率經過配置，提供范圍為03V~18V DC的電壓。
15.根據權利要求7所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，配備電阻加熱器/珀耳帖元件，能夠為皮膚和皮下諸層熱，溫度范圍25~200°C，首選25~40°C。
16.根據權利要求7所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，所述器械還包括多個壓電材料，用于輸出超聲振動，頻率范圍0.5-lOMHz，首選l-3MHz。
17.根據權利要求16所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，超聲換能器使用的強度范圍為0.05~3W/cm2，首選0.5~1.5W/cm2。
18.根據權利要求7所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，配備上述珀耳帖元件，用于輸出冷能量，范圍I~25°C，首選4~25°C。
19.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，以順序方式、并發方式或這兩種方式的組合提供各種形式的能量。
20.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，以脈沖方式提供各種形式的能量，最短持續時間為I秒或更長。
21.根據權利要求20所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，根據治療的要求優化脈沖序列和脈沖的持續時間。
22.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，控制器控制不同的因素，包括溫度、加熱速度、加熱持續時間、冷卻速度、冷卻持續時間、超聲能量、頻率、強度及其持續時間。
23.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，所述控制器還包括LED狀態指標燈。
24.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械， 其特征在于，所述控制器還包括用于數據存儲、記錄和檢索的存儲器，以備未來使用。
25.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，所述器械用于人體或獸醫O
26.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，所述器械用于控制局部使用的制劑或皮膚藥貼的皮膚滲透率。
27.根據權利要求1所述的便攜式電子治療器械，其特征在于，所述器械用于美容，包括面部和身體換膚、減少妊娠紋、治療攣縮或疤痕組織以及在使用或不使用藥物的情況刺激脂肪組織中的溶脂。
28.一種使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，包括以下步驟: -把器械安裝到受檢者的皮膚上； -從電源輸入電能； -使用控制器控制電能的功率輸入； -使用所配備的多個電路單元把電能轉換為不同形式的輸出能量；以及 -通過探頭提供強度、序列、性質和時機信號，以便啟動使用不同能量或至少一種能量的治療；以及 -根據多個傳感器的反饋控制信號，修改強度、序列、性質和時機信號。
29.根據權利要求28所述的使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，其特征在于，不同種類的輸出能量分別為超聲波能、熱能和冷能。
30.根據權利要求28所述的使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，其特征在于，通過所配備的控制器實現電能的控制，控制器包括一個可以預編程的處理器，根據皮膚或組織的滲透性對輸出能量進行配置。
31.根據權利要求28所述的使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，其特征在于，探頭直接接觸皮膚。
32.根據權利要求28所述的使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，其特征在于，以獨立方式或組合方式，由加熱器/珀耳帖元件產生熱量，由壓電材料產生超聲波，由珀耳帖元件產生冷卻所需的冷能量，為治療提供支持。
33.根據權利要求28所述的使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，以脈沖模式或連續模式把不同的能量應用于治療區域，為治療提供支持。
34.根據權利要求33所述的使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，其特征在于，治療不同種類的醫學病癥，包括但不限于關節炎、肌肉疼痛、背痛、關節僵直、手冷、風濕病、神經痛、炎癥、水腫、局部缺血、痙攣、刺激酶的活性和免疫系統、骨骼康復、傷口愈合。
35.根據權利要求33所述的使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，其特征在于，與局部使用的劑型聯合使用時，由于能夠增強藥物的滲透作用，器械提供快速有效的治療收益。
36.根據權利要求33所述的使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，其特征在于，器械用于諸多病癥，包括清除妊娠紋、面部和身體換膚、疤痕組織清除以及溶脂。
37.根據權利要求33所述的使用便攜式電子治療器械實施電子治療的方法，其特征在于，反饋信號經過配置，優化使用電源/電池產生的功率。
【文檔編號】A61M37/00GK103919638SQ201410017390
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2013年1月15日
【發明者】拉達克里希南·瑞曼達, 卜哈斯卡瑞·班德魯, 克里希納磨憨·夏爾馬 申請人:拉達克里希南·瑞曼達, 卜哈斯卡瑞·班德魯, 克里希納磨憨·夏爾馬