低輪廓超聲換能器制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種低輪廓超聲換能器。所述低輪廓超聲換能器包括壓電部件，其操作為從能量產(chǎn)生模塊接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)并且發(fā)出作為超聲能量的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。所述壓電部件具有前表面和后表面，所述能量產(chǎn)生模塊包括多個(gè)電子部件。所述低輪廓超聲換能器還包括直接或間接沉積到所述壓電部件的所述前表面上的透鏡部件。所述透鏡部件包括透鏡部分和支撐部分。所述透鏡部件的所述透鏡部分配置成控制從所述壓電部件發(fā)出的所述超聲能量的方向和波型。所述透鏡部件的所述支撐部分配置成將所述壓電部件保持在適當(dāng)位置并且提供用于容納所述能量產(chǎn)生模塊的至少一個(gè)電子部件的腔室。還公開(kāi)了使用方法和相關(guān)裝置。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種便攜式超聲系統(tǒng)、含有該超聲系統(tǒng)的裝置以及使用該超聲系統(tǒng)的方法。本專利技術(shù)還涉及一種低輪廓(low-profile)超聲換能器、含有該換能器的系統(tǒng)和裝置以及使用該換能器的方法。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的治療超聲產(chǎn)生技術(shù)存在很多阻礙其在便攜式超聲輸送裝置中使用的缺陷。例如，目前的治療超聲產(chǎn)生技術(shù)最小為鞋盒大小的裝置，其包括用戶界面、功率產(chǎn)生電路以及經(jīng)由線纜附接的單獨(dú)的手杖式換能器。裝置的形狀和大小可有所變化，但一般是6-20磅。這種裝置還需要壁式電源(wall power)，并且操控0-4W且頻率為l_3MHz的超聲能量。將來(lái)自于這些裝置的換能器的能量用于穿透組織和操控超聲。傳統(tǒng)的超聲治療持續(xù)時(shí)間很短(例如5-20分鐘)，其中在整個(gè)治療期間用手來(lái)物理地應(yīng)用常規(guī)的超聲治療。其它聲稱的治療超聲技術(shù)聲稱是便攜式的，但只能產(chǎn)生90kHz的表面低頻超聲波。迄今為止，在本領(lǐng)域內(nèi)缺乏能夠安全地輸送超聲能量深入組織的從低頻到高頻的超聲波(即約IOkHz至約40MHz)的便攜式(B卩，可佩戴的)治療超聲裝置。此外，由于安全性問(wèn)題、裝置的非便攜式尺寸、或?qū)ν獠侩娫吹男枰驅(qū)τ捎脩糁鲃?dòng)應(yīng)用的裝置的需要，因此本領(lǐng)域的治療超聲裝置不能長(zhǎng)時(shí)間使用。本專利技術(shù)致力于克服本領(lǐng)域的這些缺陷以及其它缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在一個(gè)方面，本專利技術(shù)涉及可用于寬范圍的超聲應(yīng)用的便攜式超聲系統(tǒng)。該便攜式超聲系統(tǒng)包括能量產(chǎn)生模塊，其操作為產(chǎn)生可轉(zhuǎn)換成超聲能量的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中能量產(chǎn)生模塊包括電源、振蕩器和驅(qū)動(dòng)器部件。該便攜式超聲系統(tǒng)還包括超聲換能器，其具有壓電部件和透鏡部件。該超聲換能器操作為從能量產(chǎn)生模塊接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲能量，并且控制從超聲換能器發(fā)出的超聲能量的方向。在另一方面，本專利技術(shù)涉及用于在患者體內(nèi)產(chǎn)生超聲能量的可植入裝置。該可植入裝置包括本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)和配置成包括該系統(tǒng)的可植入部件。在另一方面，本專利技術(shù)涉及用于在患者體內(nèi)產(chǎn)生超聲能量的生物相容性裝置。該生物相容性裝置包括能量產(chǎn)生模塊，其操作為產(chǎn)生可轉(zhuǎn)換成超聲能量的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中能量產(chǎn)生模塊包括電源、振蕩器和驅(qū)動(dòng)器部件。生物相容性裝置還包括壓電部件，其操作為從能量產(chǎn)生模塊接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成低強(qiáng)度治療超聲能量，并且發(fā)出低強(qiáng)度治療超聲能量。該生物相容性裝置還包括配置成包括能量產(chǎn)生模塊和壓電部件的生物相容性部件。在另一方面，本專利技術(shù)涉及低輪廓(low-profile)超聲換能器。低輪廓超聲換能器包括壓電部件，其操作為從能量產(chǎn)生模塊接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)并且發(fā)出作為超聲能量的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。壓電部件具有前表面和后表面，而能量產(chǎn)生模塊包括多個(gè)電子部 件。低輪廓超聲換能器還包括直接或間接沉積在壓電部件的前表面上的透鏡部件。透鏡部件包括透鏡部分和支撐部分。透鏡部件的透鏡部分配置成控制從壓電部件發(fā)出的超聲能量的方向和波型。透鏡部件的支撐部分配置成將壓電部件保持在適當(dāng)位置，且提供用于容納能量產(chǎn)生模塊的至少一個(gè)電子部件的腔室。在另一方面，本專利技術(shù)涉及包括組合成單個(gè)多單元換能器的多個(gè)超聲換能器的多單元換能器，其中多個(gè)超聲換能器中的至少一個(gè)是本專利技術(shù)的低輪廓超聲換能器。在另一方面，本專利技術(shù)涉及制造低輪廓超聲換能器的方法。該方法包括提供壓電部件，其操作為從能量產(chǎn)生模塊接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并發(fā)出作為超聲能量的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，壓電部件具有前表面和后表面，而能量產(chǎn)生模塊包括多個(gè)電子部件。該方法還包括提供包括透鏡部分和支撐部分的透鏡部件。該方法還包括將透鏡部件直接或間接沉積在壓電部件的前表面上，其中透鏡部件的透鏡部分配置成控制從壓電部件發(fā)出的超聲能量的方向和波型，且其中透鏡部件的支撐部分配置成將壓電部件保持在適當(dāng)位置，且提供用于容納能量產(chǎn)生模塊的至少一個(gè)電子部件的腔室。本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)和在超聲系統(tǒng)中使用的低輪廓超聲換能器可用于各種應(yīng)用，以下簡(jiǎn)要描述了其中的一些應(yīng)用在一個(gè)方面，本專利技術(shù)涉及用于在受試者上進(jìn)行理療的方法。該方法包括提供本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)或陣列形式的多個(gè)系統(tǒng)，然后將治療超聲能量應(yīng)用于受試者的目標(biāo)區(qū)域，其中治療超聲能量由該系統(tǒng)或該系統(tǒng)的陣列產(chǎn)生。在另一方面，本專利技術(shù)涉及用于將超聲能量應(yīng)用于受試者的方法。該方法包括提供本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)或陣列形式的多個(gè)系統(tǒng)，以及將超聲能量應(yīng)用到受試者的目標(biāo)表面上，其中超聲能量由該系統(tǒng)或該系統(tǒng)的陣列產(chǎn)生。在另一方面，本專利技術(shù)涉及將藥物局部輸送到受試者的方法。該方法包括提供本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)或陣列形式的多個(gè)系統(tǒng)，其中可輸送部件包括待輸送到受試者的藥物，將超聲能量隨同可輸送部件一起應(yīng)用于受試者表面，其中超聲能量由該系統(tǒng)或該系統(tǒng)的陣列產(chǎn)生。在另一方面，本專利技術(shù)涉及將藥物內(nèi)部輸送到受試者的方法。該方法包括將本專利技術(shù)的生物相容性裝置施予受試者，其中生物相容性部件的形式為可吸收(ingestible)裝置，其包括待輸送到受試者的藥物，且其中該裝置有效地產(chǎn)生超聲能量，以促進(jìn)藥物至受試者的內(nèi)部輸送。如上所述，對(duì)于上述的每一種方法，本專利技術(shù)的低輪廓超聲換能器可用作系統(tǒng)中的換能器。動(dòng)物和臨床研究表明，治療超聲是增加靈活性、減少恢復(fù)時(shí)間以及提聞?wù)w生活質(zhì)量的有效方法。本專利技術(shù)有效地提供了一種治療超聲技術(shù)，其將超聲治療選項(xiàng)打包到可整天使用的裝置中，只有輕微不適或沒(méi)有不適且活動(dòng)性減少極少或不減少活動(dòng)性。該裝置使得超聲能夠在小而緊湊的平臺(tái)中應(yīng)用于醫(yī)療和非醫(yī)療應(yīng)用的范圍。因此，本專利技術(shù)特別提供了一種可佩戴的治療超聲系統(tǒng)，其使用方便且可一次連續(xù)使用數(shù)個(gè)小時(shí)。本專利技術(shù)還提供了一種超便攜的完整治療超聲裝置，其可配置成包括電源、超聲驅(qū)動(dòng)器以及超聲換能器，且其在單個(gè)工作單元內(nèi)可由用戶進(jìn)行控制。與當(dāng)前的治療超聲技術(shù)相比，本專利技術(shù)的裝置產(chǎn)生涵蓋治療理療和藥物輸送的功率范圍和頻率的超聲能量，同時(shí)尺寸依然小得多且無(wú)需導(dǎo)線插接(untethered by wire)永久電源。本專利技術(shù)的完整治療超聲裝置小到足以放置在貼片(patch)中，并且可用于將超聲能量應(yīng)用于身體上的任何地方來(lái)施予超聲。因此，本專利技術(shù)提供了一種可佩戴的治療超聲裝置，其具有在正常的日常活動(dòng)期間長(zhǎng)時(shí)間地提供超聲能量的能力。因此，使得可以長(zhǎng)時(shí)間地安全使用超聲來(lái)用于治療、緩解疼痛、藥物輸送以及其它應(yīng)用。此外，該超聲系統(tǒng)或裝置可用于無(wú)線能量傳輸和可植入部件的充電。本專利技術(shù)也可用于聲納的軍事應(yīng)用、地雷探測(cè)等的可拋棄超聲能量源。例如本專利技術(shù)·可用于小型和便攜式超聲產(chǎn)生源，即用于軍事、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用。此外，本專利技術(shù)可用于聲納和作為低成本的便攜式診斷工具。本專利技術(shù)也可用于組織愈合、傷口治療、緩解疼痛等。根據(jù)以下結(jié)合附圖的本專利技術(shù)的各個(gè)方面的詳細(xì)描述，本專利技術(shù)的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得明顯。附圖說(shuō)明為了例示本專利技術(shù)的各個(gè)方面的目的，在附圖中示出了本專利技術(shù)的某些實(shí)施例。然而，本專利技術(shù)并不限于附圖中所示實(shí)施例的精確布置和手段。此外，如所提供的，附圖中所包含的相同的附圖標(biāo)記用于標(biāo)識(shí)相同或相似的元件。圖I是本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2A-圖2C是本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)的能量產(chǎn)生模塊20的各個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖3A-圖3D是本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)的各個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖4是本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖5A-圖是本專利技術(shù)的便攜式超聲系統(tǒng)的各個(gè)實(shí)施例的示意圖。示出了由換能器產(chǎn)生的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2009.12.31 US 61/291,732;2009.12.31 US 61/291,804;1.一種低輪廓超聲換能器,包括 壓電部件，其操作為從能量產(chǎn)生模塊接收驅(qū)動(dòng)信號(hào)并且發(fā)出作為超聲能量的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述壓電部件具有前表面和后表面，所述能量產(chǎn)生模塊包括多個(gè)電子部件；以及 透鏡部件，其直接或間接沉積在所述壓電部件的所述前表面上，所述透鏡部件包括透鏡部分和支撐部分； 其中所述透鏡部件的所述透鏡部分配置成控制從所述壓電部件發(fā)出的所述超聲能量的方向和波型；并且 其中所述透鏡部件的所述支撐部分配置成將所述壓電部件保持在適當(dāng)位置并且提供用于容納所述能量產(chǎn)生模塊的至少一個(gè)電子部件的腔室。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，其中所述能量產(chǎn)生模塊的所述多個(gè)電子部件包括電源、振蕩器和驅(qū)動(dòng)器部件。3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的換能器，其中所述能量產(chǎn)生模塊的所述多個(gè)電子部件還包括選自包括溫度傳感器和無(wú)線充電器部件的組中的電子部件。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，其中所述壓電部件有效地發(fā)送聲強(qiáng)度范圍在約10mff/cm2至約5W/cm2之間的超聲能量。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，其中所述透鏡部分配置成發(fā)出具有選自包括以下波型的組中的波型的超聲能量發(fā)散波型、散射波型、聚焦波型、平行波型以及與表面成從I至180度的任意角的定向波型。6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，其中所述透鏡部件包括凸透鏡或脊型透鏡，所述凸透鏡配置成發(fā)出發(fā)散波型的所述超聲能量，所述脊型透鏡配置成發(fā)出散射波型的所述超聲倉(cāng)tfi。7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，其中所述透鏡部件有效地?cái)U(kuò)散從所述壓電部件發(fā)出的所述超聲能量，以便以從約O度至約180度之間的角度范圍進(jìn)行超聲治療。8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，其中所述支撐部分配置成具有外環(huán)部分和內(nèi)環(huán)部分的環(huán)，所述內(nèi)環(huán)在所述外環(huán)內(nèi)形成環(huán)形架，以便有效地將所述壓電部件保持在適當(dāng)位置。9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，其中所述透鏡部分和所述支撐部分形成單個(gè)透鏡部件，所述透鏡部分形成所述腔室的前端基座部分，而所述支撐部分形成所述腔室的支撐壁，所述支撐壁在向后的方向上從所述前端基座部分延伸。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的換能器，其中所述支撐壁包含無(wú)線充電器線圈。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的換能器，還包括 蓋子，其沉積在所述支撐壁之上，用于有效地基本上封閉所述腔室。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的換能器，其中容納于所述腔室內(nèi)的所述能量產(chǎn)生模塊的所述至少一個(gè)電子部件包括選自包括電源、振蕩器、驅(qū)動(dòng)器部件、溫度傳感器以及無(wú)線充電器部件的組中的一個(gè)或多個(gè)電子部件。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的換能器，其中所述至少一個(gè)電子部件通過(guò)空氣層與所述壓電部件分離。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的換能器，其中所述至少一個(gè)電子部件是溫度傳感器，其安裝在所述壓電部件上，或沉積在所述壓電部件附近但并不沉積在所述壓電部件上。15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，其中所述壓電部件具有空氣襯墊或真空襯墊，以便加快超聲能量在前進(jìn)方向上的傳播。16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，其中所述透鏡部件有效地使光能從中通過(guò)，所述光能穿過(guò)所述壓電部件的所述前表面穿過(guò)所述透鏡部件而發(fā)出。17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的換能器，還包括 光源或多個(gè)光源，其牢固沉積在所述壓電部件和/或所述透鏡部件附近。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的換能器，其中所述光源是發(fā)光二極管(LED)、激光或其組合。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的換能器，其中所述光源設(shè)置在所述透鏡部件的內(nèi)部、所述壓電部件的內(nèi)部、或所述透鏡部件和所述壓電部件兩者的內(nèi)部。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的換能器，其中所述光源基本上設(shè)置在所述透鏡部件的中心、所述壓電部件的中心、或所述透鏡部件和所述壓電部件兩者的中心。21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的換能器，其中所述光源由導(dǎo)線連接至所述壓電部件的前導(dǎo)體和所述壓電部件的后導(dǎo)體，從而使所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)到達(dá)所述壓電部件而給所述光源供電。22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的換能器，其中所述光源通過(guò)導(dǎo)線而圍繞...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G·K·小劉易斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：杰拓奧茲有限責(zé)任公司，
類型：
國(guó)別省市：