便携式超声系统技术方案

本发明专利技术涉及可用于宽范围的超声应用的便携式超声系统。所述便携式超声系统包括：能量产生模块，其操作为产生可转换成超声能量的驱动信号，其中所述能量产生模块包括电源、振荡器和驱动器部件。所述便携式超声系统还包括超声换能器，其具有压电部件和透镜部件。所述超声换能器操作为从所述能量产生模块接收所述驱动信号，将所述驱动信号转换成所述超声能量，并且控制从所述超声换能器发出的所述超声能量的方向。此外还公开了包括本发明专利技术的便携式治疗超声系统的装置，以及使用所述系统的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种便携式超声系统、含有该超声系统的装置以及使用该超声系统的方法。本专利技术还涉及一种低轮廓(low-profile)超声换能器、含有该换能器的系统和装置以及使用该换能器的方法。
技术介绍
传统的治疗超声产生技术存在很多阻碍其在便携式超声输送装置中使用的缺陷。例如，目前的治疗超声产生技术最小为鞋盒大小的装置，其包括用户界面、功率产生电路以及经由线缆附接的单独的手杖式换能器。装置的形状和大小可有所变化，但一般是6-20磅。这种装置还需要壁式电源(wall power)，并且操控0-4W且频率为l_3MHz的超声能量。将来自于这些装置的换能器的能量用于穿透组织和操控超声。传统的超声治疗持续时间很短(例如5-20分钟)，其中在整个治疗期间用手来物理地应用常规的超声治疗。其它声称的治疗超声技术声称是便携式的，但只能产生90kHz的表面低频超声波。迄今为止，在本领域内缺乏 能够安全地输送超声能量深入组织的从低频到高频的超声波(即约IOkHz至约40MHz)的便携式(B卩，可佩戴的)治疗超声装置。此外，由于安全性问题、装置的非便携式尺寸、或对外部电源的需要或对由用户主动应用的装置的需要，因此本领域的治疗超声装置不能长时间使用。本专利技术致力于克服本领域的这些缺陷以及其它缺陷。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及可用于宽范围的超声应用的便携式超声系统。该便携式超声系统包括能量产生模块，其操作为产生可转换成超声能量的驱动信号，其中能量产生模块包括电源、振荡器和驱动器部件。该便携式超声系统还包括超声换能器，其具有压电部件和透镜部件。该超声换能器操作为从能量产生模块接收驱动信号，将驱动信号转换成超声能量，并且控制从超声换能器发出的超声能量的方向。在另一方面，本专利技术涉及用于在患者体内产生超声能量的可植入装置。该可植入装置包括本专利技术的便携式超声系统和配置成包括该系统的可植入部件。在另一方面，本专利技术涉及用于在患者体内产生超声能量的生物相容性装置。该生物相容性装置包括能量产生模块，其操作为产生可转换成超声能量的驱动信号，其中能量产生模块包括电源、振荡器和驱动器部件。生物相容性装置还包括压电部件，其操作为从能量产生模块接收驱动信号，将驱动信号转换成低强度治疗超声能量，并且发出低强度治疗超声能量。该生物相容性装置还包括配置成包括能量产生模块和压电部件的生物相容性部件。在另一方面，本专利技术涉及低轮廓(low-profile)超声换能器。低轮廓超声换能器包括压电部件，其操作为从能量产生模块接收驱动信号并且发出作为超声能量的驱动信号。压电部件具有前表面和后表面，而能量产生模块包括多个电子部件。低轮廓超声换能器还包括直接或间接沉积在压电部件的前表面上的透镜部件。透镜部件包括透镜部分和支撑部分。透镜部件的透镜部分配置成控制从压电部件发出的超声能量的方向和波型。透镜部件的支撑部分配置成将压电部件保持在适当位置，且提供用于容纳能量产生模块的至少一个电子部件的腔室。在另一方面，本专利技术涉及包括组合成单个多单元换能器的多个超声换能器的多单元换能器，其中多个超声换能器中的至少一个是本专利技术的低轮廓超声换能器。在另一方面，本专利技术涉及制造低轮廓超声换能器的方法。该方法包括提供压电部件，其操作为从能量产生模块接收驱动信号，并发出作为超声能量的驱动信号，压电部件具有前表面和后表面，而能量产生模块包括多个电子部件。该方法还包括提供包括透镜部分和支撑部分的透镜部件。该方法还包括将透镜部件直接或间接沉积在压电部件的前表面上，其中透镜部件的透镜部分配置成控制从压电部件发出的超声能量的方向和波型，且其中透镜部件的支撑部分配置成将压电部件保持在适当位置，且提供用于容纳能量产生模块的至少一个电子部件的腔室。本专利技术的便携式超声系统和在超声系统中使用的低轮廓超声换能器可用于各种应用，以下简要描述了其中的一些应用:在一个方面，本专利技术涉及用于在受试者上进行理疗的方法。该方法包括提供本专利技术的便携式超声系统或阵列形式的多个系统，然后将治疗超声能量应用于受试者的目标区域，其中治疗超声能量由该系统或该系统的阵列产生。在另一方面，本专利技术涉及用于将超声能量应用于受试者的方法。该方法包括提供本专利技术的便携式超声系统或阵列形式的多个系统，以及将超声能量应用到受试者的目标表面上，其中超声能量由该系统或该系统的阵列产生。在另一方面，本专利技术涉及将药物局部输送到受试者的方法。该方法包括提供本专利技术的便携式超声系统或阵列形式的多个系统，其中可输送部件包括待输送到受试者的药物，将超声能量随同可输送部件一起应用于受试者表面，其中超声能量由该系统或该系统的阵列产生。在另一方面，本专利技术涉及将药物内部输送到受试者的方法。该方法包括将本专利技术的生物相容性装置施予受试者，其中生物相容性部件的形式为可吸收(ingestible)装置，其包括待输送到受试者的药物，且其中该装置有效地产生超声能量，以促进药物至受试者的内部输送。如上所述，对于上述的每一种方法，本专利技术的低轮廓超声换能器可用作系统中的换能器。动物和临床研究表 明，治疗超声是增加灵活性、减少恢复时间以及提闻整体生活质量的有效方法。本专利技术有效地提供了一种治疗超声技术，其将超声治疗选项打包到可整天使用的装置中，只有轻微不适或没有不适且活动性减少极少或不减少活动性。该装置使得超声能够在小而紧凑的平台中应用于医疗和非医疗应用的范围。因此，本专利技术特别提供了一种可佩戴的治疗超声系统，其使用方便且可一次连续使用数个小时。本专利技术还提供了一种超便携的完整治疗超声装置，其可配置成包括电源、超声驱动器以及超声换能器，且其在单个工作单元内可由用户进行控制。与当前的治疗超声技术相比，本专利技术的装置产生涵盖治疗理疗和药物输送的功率范围和频率的超声能量，同时尺寸依然小得多且无需导线插接(untethered by wire)永久电源。本专利技术的完整治疗超声装置小到足以放置在贴片(patch)中，并且可用于将超声能量应用于身体上的任何地方来施予超声。因此，本专利技术提供了一种可佩戴的治疗超声装置，其具有在正常的日常活动期间长时间地提供超声能量的能力。因此，使得可以长时间地安全使用超声来用于治疗、缓解疼痛、药物输送以及其它应用。此外，该超声系统或装置可用于无线能量传输和可植入部件的充电。 本专利技术也可用于声纳的军事应用、地雷探测等的可抛弃超声能量源。例如本专利技术可用于小型和便携式超声产生源，即用于军事、医疗和工业应用。此外，本专利技术可用于声纳和作为低成本的便携式诊断工具。本专利技术也可用于组织愈合、伤口治疗、缓解疼痛等。根据以下结合附图的本专利技术的各个方面的详细描述，本专利技术的这些和其它目的、特征和优点将会变得明显。附图说明为了例示本专利技术的各个方面的目的，在附图中示出了本专利技术的某些实施例。然而，本专利技术并不限于附图中所示实施例的精确布置和手段。此外，如所提供的，附图中所包含的相同的附图标记用于标识相同或相似的元件。图1是本专利技术的便携式超声系统的一个实施例的示意图。图2A-图2C是本专利技术的便携式超声系统的能量产生模块20的各个实施例的示意图。图3A-图3D是本专利技术的便携式超声系统的各个实施例的示意图。图4是本专利技术的便携式超声系统的一个实施例的示意图。图5A-图是本专利技术的便携式超声系统的各个实施例的示意图。示出了由换能器产生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.31 US 61/291,732;2009.12.31 US 61/291,779;1.一种便携式超声系统，包括: 能量产生模块，其操作为产生可转换成超声能量的驱动信号，其中所述能量产生模块包括电源、振荡器和驱动器部件；以及 超声换能器，其包括压电部件和透镜部件，所述超声换能器操作为从所述能量产生模块接收所述驱动信号，将所述驱动信号转换成所述超声能量，并且控制从所述超声换能器发出的所述超声能量的方向。2.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述能量产生模块还包括: 电压控制器，其操作为控制从所述电源到所述振荡器和所述驱动器部件的功率分配。3.根据权利要求2所述的便携式超声系统，其中所述电压控制器包括耦合至晶体管开关的开/关控制器。4.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述超声换能器配置成控制所发出的超声能量的方向，所发出的超声能量的波型选自包括以下波型的组:发散波型、散射波型、聚焦波型、平行波型以及与表面成从I至180度的任意角的定向波型。5.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述透镜部件包括凸透镜或脊型透镜，所述凸透镜配置成以发散波型引导所述超声能量，所述脊型透镜配置成以散射波型引导所述超声能量。6.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述透镜部件由选自包括Ultem、Rexolite等的组中的材料制成。7.根据权利要求1所述的便携式 超声系统，其中所述透镜部件配置成用于允许从所述换能器发出的超声能量和光能两者穿过所述透镜部件。8.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中从所述超声换能器发出的所述超声能量以脉冲超声能量、连续超声能量、或脉冲超声能量和连续超声能量两者的形式发出。9.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中从所述超声换能器发出的所述超声能量的声强范围为从约10mW/cm2到5W/cm2。10.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述超声换能器是低轮廓的超声换能器。11.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述能量产生模块操作地由线缆耦合至所述超声换能器。12.根据权利要求1所述的便携式超声系统,其中所述能量产生模块完全容纳于所述超声换能器之上或之内。13.根据权利要求1所述的便携式超声系统,其中所述能量产生模块部分容纳于所述超声换能器之上或之内。14.根据权利要求13所述的便携式超声系统，其中所述振荡器和所述驱动器部件容纳于所述超声换能器之上或之内，而所述电源并不容纳于所述超声换能器之上或之内。15.根据权利要求14所述的便携式超声系统，其中所述能量产生模块还包括: 电压控制器，其操作为控制从所述电源到所述振荡器和所述驱动器部件的功率分配。16.根据权利要求15所述的便携式超声系统，其中所述电压控制器包括耦合至晶体管开关的开/关控制器。17.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述驱动器部件包括至少一个引脚驱动器。18.根据权利要求17所述的便携式超声系统，其中所述至少一个引脚驱动器包括两个并联布置的引脚驱动器。19.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述振荡器配置成在约0-40MHZ下、在约0-5伏的电压下操作。20.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述电源包括电池。21.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述电源配置成产生在约O至约15.0伏之间的电压。22.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中电压负载输入相对于电压负载输出的效率至少为80%。23.根据权利要求1所述的便携式超声系统，其中所述能量产生模块还包括用于发出光...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·K·小刘易斯，
申请(专利权)人：杰拓奥兹有限责任公司，
类型：
国别省市：