[发明专利]产生超声波的装置

说明书

相关申请的交叉引用

本PCT申请要求于2008年7月10日提交的、名称为“便携式低输出阻抗超声换能器驱动器”的美国临时专利申请号61/079,712的优先权，该申请通过引用结合在此。

发明领域

本发明总体上涉及配备了换能器装置，并且具体涉及在多种的应用中使用的产生超声波的装置。

发明背景

在过去的二十年中，医疗性超声作为一种缓解关节炎、改进康复、并增强伤口愈合过程的工具已经引起了医学界的注意。在教高能下的超声在外科应用中发挥作用，例如前列腺治疗、以及脑肿瘤和心脏组织烧蚀。医疗性超声及其对于组织特性的作用目前正在研究中。例如，研究人员正在评估超声波在脑癌的定向化疗给药、以及在细胞基因转移应用中大分子经皮给药的能力。当前正在全力地研究一种复合式便携超声成像和治疗系统对于军事、工业以及医学应用的潜力。尽管超声波的广泛的应用，但在过去的50年中基础硬件并未发生显著变化。

驱动超声换能器以用于医疗、外科、机械、军事以及其他应用的能力对于医生和声学工程师以及很多其他领域的专业人员而言是十分重要的。

发明概述

在一个实施方案中提供了一种产生超声波的装置，该装置具有一个基于低输出阻抗晶体管的驱动电路，该驱动电路能够在与一个超声换能器的谐振频率相对应的一个频率上施加一种驱动信号。该驱动电路的低输出阻抗允许大部分能量被传送到该超声换能器上并转换为超声能量。所提出电路的功率转换效率允许超声驱动器又便携式电池组来供能，同时仍然传送高超声波声功率。这种超声驱动器可以提供足够量的能量以使它适合用于一系列的超声驱动应用，这些应用包括但不限于治疗性的低和高功率临床系统、高强度聚焦超声HIFU、声学焊接、工业检验、以及其他不同形式的低至高功率声学装置。在此给出了超声换能器驱动器以及不同实施方案中的便携式超声发生器装置的其他部件的其他实施方案。

在另一个实施方案中，一种低输出阻抗供电器可以结合在一个便携式超声传感装置中。在此给出了一种超声传感装置的不同实施方案。

附图简要说明

在此描述的这些特征通过参见以下说明的附图可以得到更好的理解。附图并不一定是成比例的，相反是重点总体上在于展示本发明的原理。在这些附图中，相似的参见号在不同的视图中用于表示类似的部件。

图1是一种产生超声波的装置的示意性框图；

图2是一个结合定时电路的驱动电路的示意图；

图3是一个结合定时电路的驱动电路的框图，其中该驱动电路包括并联安排的多个晶体管对；

图4是具有一个驱动电路的供电器的示意图，该驱动电路具有并联安排的多个晶体管对；

图5是具有多个串联连接的供电级的供电器的示意图；

图6是谐振频率对驱动电路输出阻抗的曲线图(以点值表示)，用于展示驱动器输出阻抗对谐振频率的影响；

图7是产生超声波的装置的示例性用户接口零部件的一个图示，其中致动器虚拟控制按钮显示在一个产生超声波的装置的显示器上；

图8是一个实施方案中的超声换能器的梅森模型功率输出图；其中超声换能器是由具有1.5MHz的额定谐振频率的10.3Ohm超声换能器提供的；

图9是一个实施方案中的超声换能器的梅森模型(Mason model)功率输出图；其中该超声换能器是由具有1.5MHz的额定谐振频率的1.2Ohm超声换能器提供的；

图10是用于一个实施方案中的超声换能器的梅森模型功率输出图；其中该超声换能器是由具有8MHz的额定谐振频率的10.6Ohm超声换能器提供的；

图11是用于一个实施方案中的超声换能器的梅森模型功率输出图；其中该超声换能器是由具有8MHz的额定谐振频率的0.37Ohm超声换能器提供的；

图12是一个实施方案中对于所选定的超声换能器的阻抗对频率的曲线图；

图13至图18的信号图展示了多个具体的驱动信号，各自与一组候选换能器组件中的一个特定候选换能器组件相关联；

图19的简图示出了一个单一换能器元件超声换能器；

图20的简图示出了一个多换能器元件超声换能器；

图21是一个实施方案中的产生超声波的装置的实体形式的视图；

图22用于是产生超声波的装置的探头的前视图；

图23是用于产生超声波的装置的探头的照片；

图24是一个实施方案中携带供电器的多个部件的印刷电路板的俯视图；

图25是图24所示的印刷电路板的底视图；

图26是具有编织式同轴电缆传输线的产生超声波的装置的传输线的照片；