[发明专利]声波发射器和植入式接收器

说明书

相关申请案

本案请求2013年5月8日的申请美国第61/821,185号临时专利案 为优先权，该案在此加入作为参考之用。

背景技术

越来越多需要电力的主动式医疗植入物正被开发出。这类装置包括人工 心律调节器，人工心脏，药物泵，神经刺激器，人工耳蜗植入物，视网膜植 入物，和各种其他感应器，监视器以及介面医疗装置。传统上低电力装置(例 如<1mW)情况下这些装置通过植入电池提供电力，或在高功率装置(例 如>1mW)的情况下通过磁感应连结。磁感应连结包括两个线圈，一个在外部 以及一个为植入的。当电流驱动通过外部线圈时，经由磁感应内部线圈，其 能够使用来对植入装置供电。磁感应线圈遭遇几个主要缺点。效率低下的主 要来源在于传输线圈的欧姆加热，其只能够通过增加使用于线圈中电线直径 加以缓和，其通常增加装置的尺寸。例如，使用来供应30-80mW电力损耗 的人工耳蜗植入物感应线圈至少为50mm直径。没有植入永久性磁铁大型的 外部线圈单元难以连结至身体。其在充电期间改善线圈的握持；不过磁铁会干 扰MRI扫瞄，越来越常见的诊断工具。此外，对于大电力传输(例如>1W)， 外部线圈的加热会使外部单元发热，造成病人的不适。

作为磁感应连结的替代方法，可以用声波能量传送能量至植入装置。此 方法使用外部传送换能器将电能转变为声波能量/声波以及导引该能量经由 病人的皮肤朝向植入接收换能器，其将声波能量转换回电能。接收的电能能 用于直接地对医疗装置供电，或可能存储在电容器或电池供以后使用。几位 研究人员提出使用声波能量的装置对植入医疗装置供电。到目前为止，这种 装置受限于他们的低效率，高灵敏度对准，以及对周围组织加热的安全问题。 近年来具有较高本质性机电耦合系数的压电材料已经具备，特别是弛豫-PT 材料。这种材料可能达成高功率效率(>20％)传输通过几个毫米组织的效果， 但声功率传输已经仍然不能取代感应连结。其有很多原因:声学连结在发送和 接收换能器之间历史上需要高度角度及横向对准；接收换能器必须封装在密 闭性但仍然能够透过声波的方式，其很难实现；以及负载的阻抗匹配性往往是 效率低下。因此，主动性植入式医疗装置仍然需要制造更高效率，可靠性以 及容易使用声连结电力转换系统。

发明内容

本发明公开了高传输性效率电能及声能交互转换的能量转换系统。可以 制造一系统以产生植入式接收换能器密封性以及声学地穿透性包装。也可以 制造一系统以尽量减少角度度以及横向对准的问题。本发明亦公开制造发送 /接收换能器以及电力转换系统的方法。

一般情况下，在一项目中，说明声能-机械换能器使用于主动性植入式 装置，其能够将电能转换成声波或反之亦然，其具有前侧以及后侧压电材料 以及接触压电材料于周边支撑间隔器。其实施可包括一个或多个下列功能。 这种材料具有柱状物电极，使得每一柱状物在导电隔离的区域中。柱状物周 围为填充材料。材料为电极化，使得每一柱状物在导电隔离的地区。

一般情况下，在一项目中，说明声能-机械换能器使用于主动性植入式 装置，其能够将电能转换成声波或反之亦然，其具有前侧以及后侧压电材料 以及由填充材料围绕着的压电材料柱状物。其实施可包括一个或多个下列功 能。柱状物为电极化，使得每一柱状物在导电隔离的区域中。柱状物周围为 填充材料。存在支撑间隔器，其接触压电材料于周边处。

一般情况下，在一项目中，说明声能-机械换能器使用于主动性植入式 装置，其能够将电能转换成声波或反之亦然，其具有前侧以及后侧压电材料 以及电极化压电材料柱状物，使得每一柱状物在导电隔离的区域中。其实施 可包括一个或多个下列功能。柱状物周围为填充材料。存在支撑间隔器，其 接触压电材料于周边处。