延曉雪

摘要：生物醫(yī)學超聲是指超聲波在離體或活體的生物組織中的現(xiàn)象、效應、作用、機制和應用。它以超聲波與人 體組織相互作用特性為基礎， 利用電子學和計算機技術來實現(xiàn)對人體疾病的診斷與治療。超聲治療是利用超聲波在人體中產生熱、機械、空化、生化等效應，來達到治療疾病的目的。超聲波美容是一種超聲治療技術， 正是利用超聲波對人體的生物效應來進行美容。因其對多種皮膚疾患及美容問題具有較好的治療、恢復和保健作用， 被美容界廣泛采用。由于其治療范圍廣、見效快、治愈率高、操作簡便和對各種物質的經皮透入等突出特點更使超聲波美容儀成為眾多美容器材中最實用、最受歡迎的儀器設備之一。目前市場上出現(xiàn)的超聲波美容儀結構復雜， 電路故障率高， 工作不夠可靠， 因此受到很大的應用限制。本文提供的超聲波美容儀采用低功耗、高可靠性、內置硬件看門狗的微處理器芯片 PIC 進行設計， 電路精簡， 工作可靠、穩(wěn)定， 超聲波噴霧細而均勻， 效果顯著。

關鍵詞：超聲波;美容;機理;設計?中圖分類號：TU?文獻標識碼：A?文章編號：（2021）-06-131

1.超聲波醫(yī)學美容的機理

超聲波用于美容， 主要基于兩種原理：一種是利用超聲波對液體的空化作用;另一種是利用超聲波探頭直接對人體皮膚的生物效應?？栈饔玫脑硎?， 在液體內部一般都含有大量的亞顯微氣泡， 在超聲的機械振動作用下， 由于氣泡周圍液體中溶解的氣體向氣泡析出， 這些氣泡會逐漸膨大。當氣泡增大到和超聲波長差不多時， 氣泡就相當于諧振腔， 其諧振振幅可比入射超聲的振幅大幾個數(shù)量級。通過“ 空化泡” 的作用， 可以引起生物效應。超聲波探頭則是將超高頻率的機械振動直接作用于人體皮膚而產生生物效應， 歸結起來主要是其對肌體的大作用， 即機械作用、溫熱作用和理化作用。超聲效應具有增強組織滲透、提高細胞代謝、促進血液循環(huán)、軟化堅硬組織等機械作用，對斑痕、硬皮癥等皮膚問題的療法比機械按摩的效果更佳。在高頻率的機械振動下， 肌體的血液循環(huán)旺盛， 神經、肌肉興奮性降低， 因而可產生良好的鎮(zhèn)痛、解痙作用， 而加速細胞新陳代謝， 促進組織 pH 值改變。增加細胞膜通透性， 則是超聲波理化作用的主要表現(xiàn)。另外， 超聲波促進物質的經皮透入， 是廣泛采用的美容技術之一， 當皮膚出現(xiàn)各種問題時， 常需要一定的營養(yǎng)和藥物來進行調整， 但是由于營養(yǎng)物質的成分及皮膚結構的關系， 其吸收情況會在不同程度上受到影響。如果我們充分利用超聲波的彌散和組織滲透作用，使相應的營養(yǎng)物質或藥物能夠完整地經皮膚或粘膜透入體內，就會大大增加治療的效果， 因為超聲波對植物類精華或小分子化合物具有良好的促吸收作用。

總之， 超聲波本身所具有的機械作用、溫熱作用、及生物化學作用可使局部組織細胞受到微細按摩， 細胞功能受到刺激， 血液淋巴循環(huán)得到改善。此外超聲波產生的振動波還能按摩、清潔皮膚， 舒筋活血， 軟化組織， 加強組織的新陳代謝。

實踐表明超聲波美容對拉皮、去皺、減肥、減雙下巴、除凹洞、去疤痕、去眼袋、去魚眼紋、改善皮膚質量、軟化結節(jié)、消除暗瘡疤痕、消除皮膚色素、防皺除皺、消除黑眼圈等有很顯著的醫(yī)療美容效果。

2.超聲波美容儀器的設計

本儀器主要實現(xiàn)兩種基本功能：一是超聲波噴霧， 它是利用超聲波對液體的空化作用， 這種空化霧直接作用到人體的面部皮膚上，在溫濕、柔和、略有微振的感覺中達到美容效果;二是利用超聲波按摩探頭產生的超聲波直接作用于人體的皮膚， 利用超聲波的機械、溫熱、理化這 3 大作用綜合作用于皮膚從而產生很強的美容效果。上述兩種功能可以任意轉換以適應不同的需要。其他功能還有時間設定功能（ 手動定時和自動定時相互結合用來設定不同的工作時間） 、噴霧量和超聲波能量多級調節(jié)功能， 此外還具有自動報警、動態(tài)信息顯示等功能。

超聲 波美容儀以單片微處理器 為核心構成，結構框圖如圖 1 所示。Microchip 公司生產的單片機PIC16C58A 工作可靠、功耗低、帶負載能力強， 由于它采用了精簡指令（ RISC） ， 哈佛結構的內部總線以及兩級流水線的設計方法， 程序存儲器雖為 2K 字節(jié)， 但與同類單片機相比， 其程序存儲器可節(jié)省一半， 指令速度可提高4 倍左右。其內置的看門狗能防止程序死機， 在程序跑飛時有效地復位， 大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。所有這些優(yōu)點使它成為單片機主流之一。這一系列的單片機有多種形式可選用， 選擇本芯片可充分利用資源， 最大限度地減少外圍芯片， 實現(xiàn)儀器的優(yōu)化設計。

儀器的所有操作命令都是通過鍵盤輸入， 它包括超聲波電路啟動命令、超聲波定時、超聲波噴霧和按摩探頭轉換命令以及超聲波能量大小控制命令。使用儀器時， 用戶可以根據(jù)需要選擇和調整超聲波持續(xù)時間及超聲波強度參數(shù)。儀器的工作狀態(tài)和信息用數(shù)碼管來顯示， 指示定時時間、剩余時間及人機交互信息。超聲波振蕩發(fā)生電路在微控制器 PIC16C58A 的控制下運行， 其中超聲波的發(fā)射頻率為 1 ～1.1 MHz， 功率為 30 ～ 40 W， 功率大小的調整由軟件來實現(xiàn)。

應用軟件采用模塊化結構設計， 這樣便于修改和調試， 各個模塊功能見圖2。主控程序協(xié)調各個模塊按缺省值或鍵盤指令運行。鍵盤命令程序主要由鍵盤掃描程序和去抖程序組成， 把掃描的鍵值送往 CPU 以供處理;顯示程序負責控制顯示緩沖區(qū)， 更新顯緩區(qū)內容， 并把顯示的信息送到各發(fā)光管;超聲波控制程序執(zhí)行超聲波的啟停、能量大小的調整;輸出控制程序執(zhí)行探頭轉換、定時報警等功能。

超聲波美容以其獨特的美容原理、高效的美容效果深受美容界的歡迎， 正日益走向家庭化， 本文介紹的超聲波美容儀設計精簡、智能化程度高、操作方便、電路工作可靠， 所以非常適合家庭用于美容。

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