柔性可穿戴的长期超声装置制造方法及图纸

本发明专利技术大体上尤其涉及在涉及长期超声治疗的人和动物的医学应用中使用的装置、方法和系统。提供了一种超声换能器阵列，其包括：(i)多个超声换能器，其以矩阵构造布置并且可操作地耦接到电网络；以及(ii)网状结构，其固定处于矩阵构造的多个超声换能器，其中，每个超声换能器以足以允许每个超声换能器彼此独立地或统一地运行的方式连接到电网络。还公开了包括超声换能器阵列的超声系统以及使用超声系统的方法。统的方法。统的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性可穿戴的长期超声装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年8月25日提交的序列号为62/722,867的美国临时专利申请的优先权权益，其公开内容通过引用的方式全部并入本文。


[0003]本专利技术大体上尤其涉及在涉及长期超声治疗的医学应用中使用的装置、方法和系统。

技术介绍

[0004]超声已被用于管理和治疗对象的组织的疼痛和损伤以及伤口的愈合。然而，仍然需要改进的涉及长期将超声递送至需要疼痛管理以及组织和伤口愈合的对象的组织的超声治疗。
[0005]本专利技术旨在克服本领域中的这些和其他缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术大体上尤其涉及在涉及长期超声治疗的医学应用中使用的装置、方法和系统。更具体地，本公开提供了一种超声换能器阵列装置、包括该装置的系统以及使用该装置的方法。超声换能器阵列装置是柔性的、可穿戴的，并且适合在涉及长期超声治疗的医疗应用中使用，包括但不限于疼痛管理、软组织损伤的治疗和伤口愈合。
[0007]在一个方面，本专利技术涉及一种超声换能器阵列，其包括：(i)多个超声换能器，其以矩阵构造(matrix formation)布置并且可操作地耦接到电网络；以及(ii)网状结构，其固定处于矩阵构造的多个超声换能器，其中，每个超声换能器以足以允许每个超声换能器彼此独立地或统一地运行的方式连接到电网络。
[0008]在另一方面，本专利技术涉及一种超声系统，其包括：(i)根据本公开的超声换能器阵列；以及(ii)电源，其可操作地连接到超声换能器阵列。
[0009]在另一方面，本专利技术涉及一种向对象的表面施加超声能量的方法。该方法涉及：(i)提供根据本公开的超声系统；以及(ii)向对象施加治疗超声能量，其中，治疗超声能量由超声系统产生。
[0010]在不意图限制本公开内容的范围的情况下，以下提供了本公开的公开的超声换能器阵列、超声系统和方法的某些实施例的一些特征。
[0011]例如，各个换能器的阵列可以以冗余配置的方式布线在一起，并通过网状结构(例如，塑料、聚合物、金属等)机械连接，以同时实现电气和机械的鲁棒性和柔韧性。网状设计允许装置在皮肤上的透空气性/透液体性/透气性以及装置的机械强度。布线是灵活的和可扩展的，使得该装置可以符合身体上的各种构造，并可以在各种平面上拉伸。布线不限制换能器元件的特殊取向，这由网状结构限制。该装置的低剖面(low
‑
profile)和柔韧性允许多天附着在身体上，而不会突兀或在身体上产生压力点。该装置的柔性超声换能器可以被切
割以适合身体的各种轮廓。该装置可以按需具有任意数量的元件而可大可小。可以不使用任何透镜或聚焦透镜或散射透镜或所有这些的组合来限定身体中的特定图案。在一个实施例中，各个换能器元件环氧树脂连接到网状结构，以形成连续/柔性的装置，该装置可以在各个维度拉伸以适应患者的轮廓。
[0012]在另一种配置中，元件可以通过硅树脂网络连接，并利用柔性PCBA和/或导线/电缆布线。网状结构还可以充当将被填充到网格中以及有源超声元件周围的水凝胶的支撑系统，从而提供超声到患者的耦合。网状结构提供了利用黏性带(adhesive bandage)将装置固定至患者的手段。
[0013]柔性超声换能器可以具有紧密集成的电路以提供对装置的驱动，该集成电路可以连接到单独的超声施加器。柔性超声换能器可以具有利用嵌入式热电偶来测量每个元件的温度的装置，以提供安全性并防止过热。
[0014]超声换能器阵列和超声系统可用于各种医学应用，包括例如用于疼痛/软组织治愈以及伤口愈合。
[0015]通过以下结合附图对本专利技术各个方面的详细描述，本专利技术的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
[0016]为了说明本专利技术的各方面的目的，在附图中描绘了本专利技术的某些实施例。然而，本专利技术不限于附图中描绘的实施例的精确布置和手段。此外，包含在附图中的相同参考标记(如果提供的话)旨在标识相似或相同的元件。
[0017]图1示出了本公开的超声换能器阵列的一个实施例。
[0018]图2示出了本公开的超声换能器阵列的另一实施例。
[0019]图3示出了本公开的超声换能器阵列的另一实施例。
[0020]图4示出了本公开的超声换能器阵列的另一实施例。
[0021]图5示出了本公开的超声换能器阵列的另一实施例。
[0022]图6示出了本公开的超声系统的一个实施例。
[0023]图7是示出了本公开的超声系统的方面的流程图的示意图。
[0024]图8是示出了本公开的超声系统的方面的流程图的示意图。
[0025]图9是本公开的超声换能器阵列的一个实施例的照片。
[0026]图10是示出了本公开的超声换能器阵列的三个不同实施例的示意图。
[0027]图11A
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11D是本公开的超声换能器阵列的实施例及其制造方式的照片。
[0028]图12A
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12D是本公开的超声换能器阵列的实施例及其使用方式的照片。
[0029]图13A
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13D是本公开的超声系统的实施例及其包装和使用方式的图示。
[0030]图14是本公开的超声换能器阵列的实施例的正面和背面的照片。
[0031]图15A
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15B是本公开的超声换能器阵列的实施例及其制造方式的照片。
[0032]图16A
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16B是本公开的超声换能器阵列和超声系统的实施例的电路图的示意图。
[0033]图17是本公开的超声系统的实施例的照片。
[0034]图18A
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18B是本公开的超声换能器阵列的实施例的照片。
[0035]图19A
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19B是本公开的超声换能器阵列的实施例的照片。
[0036]图20是示出使用本公开的超声换能器阵列和超声系统的实施例的伤口愈合实验的结果的图。
具体实施方式
[0037]本公开涉及一种超声换能器阵列，如本文进一步所描述的。本公开还涉及被配置为包括本公开的超声换能器阵列的各种超声套件和超声系统。此外，本公开涉及使用和制造本公开的超声换能器阵列和超声系统的各种方法。
[0038]本公开的超声换能器阵列和超声系统具有各种属性，如本文中更充分地描述的。在无意将本公开限制为特定实施例的情况下，以下提供本公开的各种属性。
[0039]在一个方面，本公开提供了一种超声换能器阵列，其包括：(i)多个超声换能器，其以矩阵构造布置并且可操作地耦接到电网络；以及(ii)网状结构，其固定处于矩阵构造的多个超声换能器，其中，每个超声换能器以足以允许每个超声换能器彼此独立地或统一地运行的方式连接到电网络。
[0040]在某些实施例中，超声换能器阵列被配置为柔性的且可穿戴的，从而适合于长期将超声施加到对象。如本文所用，“对象”可以包括人或动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声换能器阵列，包括：a.多个超声换能器，其以矩阵构造布置并且能够操作地耦接到电网络；以及b.网状结构，其固定所述矩阵构造的所述多个超声换能器，其中，每个超声换能器以足以允许每个超声换能器彼此独立地或统一地运行的方式连接到所述电网络。2.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述阵列被配置为柔性的且可穿戴的，从而适合于长期将超声施加到对象。3.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述矩阵构造包括在基本相同的平面上定向的所述多个超声换能器，所述多个超声换能器的超声发射表面面向相同的方向。4.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述矩阵构造包括m乘n矩阵。5.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述电网络被配置为具有冗余布线。6.根据权利要求5所述的超声换能器阵列，其中，所述冗余布线被配置为使得从所述阵列中移除一个或多个单独的超声换能器不会影响所述阵列的其余超声换能器的可操作性。7.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述电网络被配置为具有与每个换能器并联的冗余布线，以最小化所述换能器阵列的电阻抗。8.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述电网络被配置有沿着单条线到一个或多个单独的超声换能器的主功率分配，利用所述换能器阵列的每个端部边缘处的冗余布线保护所述主功率分配，使得从所述阵列中移除一个或多个单独的超声换能器不会影响所述阵列的其余超声换能器的可操作性。9.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述电网络被配置有平行相交的网格功率分配，以通过并联连接每个单独的换能器来提供电气冗余并最小化电阻抗。10.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述电网络包括电气组件，所述电气组件是从由电线、同轴电缆、柔性印刷电路板PCB和柔性电路或其组合组成的组中选择的。11.根据权利要求10所述的超声换能器阵列，其中，所述电气组件被配置为包括足以允许所述阵列符合期望的形状的附加的松度。12.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述网状结构包括机械网状材料，所述机械网状材料是从由尼龙、金属、聚合物、硅树脂、塑料、纤维和植物来源的化合物或其组合组成的组中选择的。13.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器被配置为低剖面换能器。14.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器被配置为低剖面超声换能器，其包括以下属性中的一个或多个：a.在约250kHz至约4MHz之间的频率；b.厚度小于1厘米；和/或c.功率输出能力为0
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3瓦，强度为20mW/cm2‑
10W/cm2。15.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器阵列能够输出0
‑
100瓦的功率，强度为20mW/cm2‑
10W/cm2。16.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器阵列具有小于1欧姆、小于0.25欧姆或小于0.01欧姆的电输入阻抗。
17.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器是单晶型换能器。18.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器是包括锆钛酸铅PZT材料的单晶型换能器。19.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器具有从由盘形、矩形、三角形、正方形、椭圆形和任何其他几何形状组成的组中选择的形状。20.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器是多晶设计换能器。21.根据权利要求20所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器是多晶设计换能器，所述多晶设计换能器包括柔性形式的用于低频和低电阻抗的平行的压电叠层以产生超声功率。22.根据权利要求20所述的超声换能器阵列，其中，所述多晶设计换能器为足以为所述超声换能器提供低电阻抗和激发电压的堆叠形式。23.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其中，所述超声换能器还包括透镜，所述透镜是从由凸透镜、凹透镜和平...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：杰拓奥兹系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：