DE69827860T2

DE69827860T2 - Vorrichtung zur Ultraschall-Knochenbehandlung

Info

Publication number: DE69827860T2
Application number: DE69827860T
Authority: DE
Inventors: Roger J. Talish
Original assignee: Exogen Inc
Current assignee: Exogen Inc
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2018-04-17
Also published as: DE69821345T2; JP2001520558A; KR20010006563A; DK0975391T3; CA2285593A1; ATE258453T1; DE69827860D1; ES2214705T3; CA2285593C; WO1998047568A1; AU6972598A; ATE283095T1; EP0975391A1; US6322527B1; EP0975391B1; KR100726959B1; DE69821345D1; ES2232802T3; JP4073967B2; DK1350540T3

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur therapeutischen Behandlung von Verletzungen unter Verwendung von Ultraschall. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Gerät, das einen tragbaren Signalgenerator und Wandler zur Behandlung von Knochenverletzungen oder einer Vielzahl von Verletzungen und/oder Problemen im Muskel-Skelett-Bereich benutzt.
2. Beschreibung verwandter Techniken
Die Verwendung von Ultraschall zur therapeutischen Behandlung und Beurteilung von Knochenverletzungen ist bekannt. Es hat sich gezeigt, dass das Aufprallen von Ultraschallimpulsen mit angemessenen Parametern, z. B. Frequenz, Impulsfolge und Amplitude, über geeignete Zeiträume hinweg und an einer sachgerechten externen Stelle, anliegend an eine Knochenverletzung, das natürliche Heilen von beispielsweise Knochenrissen und -brüchen beschleunigt. Für Patienten mit verringertem Heilungsvermögen, wie beispielsweise ältere Menschen mit Osteoporose, kann Ultraschalltherapie die Heilung von Knochenverletzungen, die andernfalls Prothesenersatz erfordern oder den Patienten mit dauerhaften Behinderungen zurücklassen würden, fördern.
U.S. Patent Nr. 4,530,360 an Duarte („Duarte") beschreibt eine grundlegende therapeutische Methode und grundlegendes therapeutisches Gerät zur Anwendung von Ultraschallimpulsen von einem Ultraschall-Applikator, der an einer Stelle anliegend an eine Knochenverletzung auf die Haut platziert wird. Duarte nennt eine Auswahl an HF-Signalen zum Hervorbringen des Ultraschalls, Ultraschall-Leistungsdichtepegel, eine Zeitdauerauswahl für jeden Ultraschallimpuls und eine Auswahl an Ultraschallimpulsfrequenzen. Die Länge der täglichen Behandlung wird ebenfalls beschrieben. Der in dem '360-Patent beschriebene Applikator weist ein Kunststoffröhrchen, das dem Anwender als Griff dient, einen HF-Stecker, der an dem Kunststoffröhrchen für die Verbindung mit einer HF-Quelle befestigt ist, und eine interne Verkabelung, die mit einem Ultraschallwandler verbunden ist, auf. Um die Ultraschallimpulse während der Behandlung anzuwenden, muss ein Anwender den Applikator manuell am Ort halten, bis die Behandlung abgeschlossen ist. Infolgedessen ist der Patient während der Behandlung eigentlich bewegungsunfähig. Je länger die Behandlungszeit, desto unbequemer wird es für den Patienten.
Im Allgemeinen hilft eine Ultraschallträgerfrequenz zwischen 250 kHz und 10 MHz, gekoppelt mit einem relativ niederfrequenten Modulationssignal (z. B. 5 Hz bis 10 kHz) und einem akustischen Signal mit niedriger Intensität (z. B. weniger als 100 Milliwatt/cm²) und ist beim oben beschriebenen Verfahren und Gerät zur Wundheilung wirksam.
U.S. Patente Nr. 5,003,965 und 5,186,162, beide an Talish und Lifshey („Talish '965" bzw. „Talish '162") beschreiben ein Ultraschallverabreichungssystem, in dem sowohl der HF-Generator als auch der Wandler Teil einer modularen Applikatoreinheit sind, die an der Hautstelle platziert ist. Die Signale, die die Zeitdauer von Ultraschallimpulsen und die Impulsfolgefrequenz steuern, werden getrennt von der Applikatoreinheit erzeugt. Talish '965 und Talish '162 beschreiben ebenfalls ein Befestigungsgerät zum Befestigen der Applikatoreinheit, so dass die funktionsfähige Fläche an die Hautstelle anliegt. In Talish '965 und Talish '162 ist die Haut von einem Gipsverband umgeben, während in U.S. Patent Nr. 5,211,160 an Talish und Lifshey („Talish '160") ein Befestigungsgerät zum Montieren auf unbedeckten Körperteilen (d. h. ohne einen Gipsverband oder andere medizinische Umwicklungen) beschrieben wird. Talish '160 beschreibt ebenfalls verschiedene Verbesserungen der Applikatoreinheit.
Während sich die in diesen Patenten beschriebenen Systeme auf therapeutische Verfahren und Geräte zur Ultraschallbehandlung von verletztem Knochen beziehen, offenbaren sie keinen in sich geschlossenen Signalgenerator und Wandler, der maximale Mobilität des Patienten während der Behandlung erlaubt. Daher besteht Bedarf an einem Gerät, das die Mobilität des Patienten während der therapeutischen Ultraschallbehandlung optimiert.
WO 96/25112 offenbart eine therapeutische Ultraschallzusammensetzung, die einen Wandler beinhaltet, der eine funktionsfähige Fläche zur Ausstrahlung von therapeutischem Ultraschall aufweist. Ferner beinhaltet die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung eine integrierte Schaltung, die einen Signalerzeugungsschaltkreis zum Erzeugen von Treibsignalen für den Wandler aufweist, und einen Treibanschluss zwischen dem Signalerzeugungsschaltkreis und dem Wandler. Durch den Signalerzeugungsschaltkreis erzeugte Treibsignale werden durch den Anschluss an den Wandler übertragen, wodurch der Wandler zum Hervorbringen von therapeutischem Ultraschall der funktionsfähigen Fläche angetrieben wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte therapeutische Ultraschallzusammensetzung und ein verbessertes therapeutisches Ultraschallsystem bereitzustellen. Dieses Ziel wird mit einer therapeutischen Ultraschallzusammensetzung erreicht, die die Merkmale von entweder Anspruch 1 oder Anspruch 2 aufweist, oder einem therapeutischen Ultraschallsystem, das die Merkmale von Anspruch 10 aufweist. Die Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen.
Das Ultraschallbehandlungsgerät der vorliegenden Erfindung wird für die therapeutische Behandlung von Verletzungen unter Verwendung von Ultraschall verwendet. Das Gerät umfasst eine Ultraschallbehandlungszusammensetzung, die einen Signalgenerator umfasst, der für einen Ultraschallwandler innerhalb der Zusammensetzung Anregungssignale bereitstellt. Die tragbare Zusammensetzung ist konstruiert, um von dem Patienten anliegend an den Behandlungsort getragen zu werden, und stellt einen Zeitschaltersteuerschaltkreis für die Behandlung bereit. Die Zusammensetzung kann einen Stromanschluss für eine externe Stromversorgung und einen Steueranschluss, der die Zusammensetzungskomponenten angemessen aktiviert, um eine tägliche Ultraschallbehandlung bereitzustellen, aufweisen (alternativ kann die Zusammensetzung eine integrierte Stromversorgung aufweisen). In Betrieb ist die Zusammensetzung mit dem Wandler anliegend an die externe Hautstelle, die der Verletzung entspricht, positioniert und wird über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg angeregt.
Ein Steueranschluss auf der ICU unterstützt eine Datenbrücke zwischen dem Signalgeneratorschaltkreis und dem externen Behandlungssteuerschaltkreis. Wenn die Datenbrücke über den Steueranschluss hinweg hergestellt wird, stellt der externe Behandlungssteuerschaltkreis dem Signalgeneratorschaltkreis angemessene Steuerinformationen bereit, wodurch die therapeutische Ultraschallbehandlung für einen Zeitraum aktiviert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die ICU ein separater Chip auf Siliziumbasis, der an der nicht funktionsfähigen Fläche (hinteren Fläche) eines keramischen piezoelektrischen Wandlerwafers montiert wird. Die ICU weist externe Zuleitungen auf, die an Empfänger auf dem Wandler angeschlossen sind, wodurch eine elektronische Brücke bereitgestellt wird, so dass Treibsignale, die durch den Signalgeneratorschaltkreis auf dem Chip hervorgebracht werden, den Wandler antreiben können. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist die ICU in die Rückseite des keramischen Wandlerwafers inkorporiert, der den Träger für den Signalgeneratorschaltkreis bereitstellt. In einer derartigen alternativen Ausführungsform würde die elektronische Brücke zwischen dem Signalgeneratorschaltkreis und dem Wandler in dem keramischen Wafer liegen.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst folglich eine therapeutische Ultraschallzusammensetzung, die einen Wandler beinhaltet, der durch einen Teil eines piezoelektrischen Trägers geformt ist, wobei der Wandler eine funktionsfähige Fläche für die Ausstrahlung von therapeutischem Ultraschall aufweist. Eine integrierte Schaltung ist in einem Teil des piezoelektrischen Trägers geformt, wobei die integrierte Schaltung einen Signalerzeugungsschaltkreis aufweist, um ein Treibsignal für den Wandler zu erzeugen. Ein Treibanschluss ist innerhalb des Trägers zwischen dem Signalerzeugungsschaltkreis und dem Wandler geformt, und im Betrieb werden durch den Signalerzeugungsschaltkreis erzeugte Treibsignale durch den Anschluss an den Wandler übertragen, wodurch der Wandler für das Hervorbringen von therapeutischem Ultraschall an der funktionsfähigen Fläche angetrieben wird.
Der Signalgeneratorschaltkreis umfasst vorzugsweise einen HF-Oszillator und einen Modulator, die an einen Treiber angeschlossen sind. Der externe Behandlungsteuerschaltkreis dient dazu, den Zeitschalter für ein angemessenes Behandlungsintervall zu stellen, wenn eine Datenbrücke über den Steueranschluss hinweg geschaffen wird. Der externe Behandlungssteuerschaltkreis kann einen Prozessor beinhalten, der ein Steuersignal zum Stellen des Zeitschalters erzeugt. Die an den Zeitschalter gesendeten Steuersignale können von dem Prozessor unter Verwendung von Daten erzeugt werden, die im Speicher für den bestimmten Patienten gespeichert sind, oder sie können durch Daten erzeugt werden, die durch eine Kleintastatur in den Prozessor eingegeben werden.
Der externe Behandlungssteuerschaltkreis kann zum Beispiel in einer tragbaren Steuereinheit, die dem Patienten zusammen mit der Ultraschallbehandlungszusammensetzung verschrieben wird, kombiniert werden. Die Steuereinheit würde auf der Basis der für den bestimmten Patienten erforderlichen Behandlung vorprogrammiert werden. Der Patient würde die Datenbrücke zwischen der Steuereinheit und dem Steueranschluss der ICU vervollständigen und dann die Steuereinheit aktivieren. Steuersignale von der Steuereinheit würden erzeugt und an den Zeitschalter des Signalgeneratorschaltkreises übertragen werden, wodurch der Schaltkreis aktiviert und Ultraschallbehandlung für den verschriebenen Zeitraum geliefert würde.
Alternativ kann der externe Behandlungssteuerschaltkreis entfernt von dem Patienten liegen, und die Datenbrücke mit der ICU kann zum Beispiel durch Telefonleitungen bereitgestellt werden. Die Kommunikationsschnittstelle der ICU könnte dann eine Standard-Telekommunikations-Anschluss-Einheit sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, die wie folgt beschrieben werden:
1 ist eine Perspektivansicht einer tragbaren Ultraschallbehandlungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung und einer externen Stromversorgung, wobei die Ultraschallbehandlungszusammensetzung eine Einheit für eine integrierte Schaltung („ICU") und einen Ultraschallwandler veranschaulicht;
2 ist eine auseinander gezogene Perspektivansicht der tragbaren Ultraschallbehandlungszusammensetzung aus 1, wobei die ICU separat von dem Wandler gezeigt wird;
3 ist eine Perspektivansicht der tragbaren Ultraschallbehandlungszusammensetzung aus 1 und 2, die Riemen zum Befestigen der Zusammensetzung anliegend an eine externe Hautstelle und eine mit einem Riemen integrierte Batteriesäule aufweist;
4 ist eine Perspektivansicht eines Patienten, der die tragbare Ultraschallbehandlungszusammensetzung aus 3 während der Behandlung trägt;
5 ist ein Blockschaltbild des Schaltkreises der ICU aus 1 und 2;
6 ist ein Blockschaltbild des Schaltkreises des externen Behandlungssteuerschaltkreises für die ICU aus 1 und 2;
7 ist eine Perspektivansicht eines Patienten, der die tragbare Ultraschallbehandlungszusammensetzung aus 3 mit einer tragbaren Steuereinheit trägt, die einen externen Behandlungssteuerschaltkreis enthält;
8 ist eine Perspektivansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform einer tragbaren Ultraschallbehandlungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die integrierte Schaltung und der Ultraschallwandler auf demselben Träger untergebracht sind;
9 ist eine Perspektivansicht der Ultraschallbehandlungszusammensetzung aus 1, wobei ein Batteriehalter anliegend an die Einheit für eine integrierte Schaltung montiert ist; und
10 ist eine Perspektivansicht der Ultraschallbehandlungszusammensetzung aus 8, wobei ein Batteriehalter anliegend an die Einheit für eine integrierte Schaltung montiert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Ultraschallbehandlungsgerät der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um Verletzungen unter Verwendung von Ultraschall therapeutisch zu behandeln. Obwohl der traditionelle Schwerpunkt auf der Behandlung von Verletzungen im Muskel-Skelett-Bereich gelegen hat, werden andere Verletzungen einschließlich venöser Geschwüre ebenfalls betrachtet. Das Gerät umfasst eine tragbare Ultraschallbehandlungszusammensetzung, die eine Einheit für eine integrierte Schaltung („ICU")umfasst, die elektronisch mit einem Wandlerteil verknüpft ist. Der Signalgeneratorschaltkreis ist in der ICU untergebracht, und stellt einem Wandler über die elektronische Brücke Treibsignale bereit. Die Treibsignale werden durch einen internen Zeitschalter-Schaltkreis freigegeben und gesperrt. Der Zeitschalter wird durch Steuersignale von einem externen Behandlungssteuerschaltkreis gesteuert, die über eine Kommunikationsschnittstelle auf der ICU empfangen werden. In Betrieb ist die funktionsfähige Fläche des Wandlers entsprechend dem verletzten Bereich anliegend an eine externe Hautstelle positioniert. Der externe Behandlungssteuerschaltkreis wird verwendet, um den Zeitschalter zu stellen, wodurch der Signalgeneratorschaltkreis freigegeben wird. Der Signalgeneratorschaltkreis bringt dann Treibsignale für den Wandler hervor, der therapeutische Ultraschallbehandlung an den externen Ort liefert.
Unter Zuwendung zu den Figuren, insbesondere 1, wird die tragbare Ultraschallbehandlungszusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Ultraschallbehandlungszusammensetzung 10 umfasst einen Ultraschallwandler 12, der an eine ICU 20 gekoppelt ist. Der piezoelektrische Wandler 12 weist eine waferähnliche Form auf, wobei die ICU 20 auf der gegenüberliegenden Seite der funktionsfähigen Fläche 14 des Wandlers 12 montiert ist. (Die „funktionsfähige Fläche" des Wandlers 12 ist als die Fläche definiert, von der Ultraschall von dem Wandler 12 ausgestrahlt wird. Die „Rückseite" des Wandlers 12 ist als die Seite des Wandlers 12 definiert, die der funktionsfähigen Fläche 14 gegenüberliegt).
Die ICU 20 weist einen ersten Anschluss auf, der als eine Buchse 22 gezeigt ist, um Strom von einer externen Stromversorgung 54 zu empfangen. (Strom wird von der Stromversorgung 54 durch einen Anschlussdraht 52 und einen Stecker 50, der in der Buchse 22 empfangen wird, geliefert.) Die ICU 20 weist ebenfalls einen zweiten Anschluss auf, der ebenfalls als eine Buchse 24 gezeigt wird, zum Empfangen von Steuersignalen von dem externen Behandlungssteuerschaltkreis, wie weiter unten beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 2 wird der Wandler 12 separat von der ICU 20 gezeigt. Die Fläche der ICU 20, die an die Rückseite des Wandlers 12 anliegt, weist eine Reihe von elektronischen Anschlussstiften 26 auf, die in Empfängern 16 auf der Rückseite des Wandlers 12 empfangen werden. Wie weiter unten beschrieben stellt dies die elektronische Brücke für die von der ICU 20 erzeugten und an den Wandler 12 gesendeten Treibsignale bereit.
3 zeigt die Ultraschallbehandlungszusammensetzung 10 der vorliegenden Erfindung als Teil einer Einheit 60, die verwendet werden kann, um den Wandler 12 anliegend an eine externe, der Verletzung entsprechende Hautstelle zu positionieren. Ein Plastikrahmen 61 umhüllt den Umfang des Wandlers 12 sicher. Riemensegmente 62A, 62B lassen sich an den Rahmen 61 anschließen, und ein Riemensegment 62B stützt einen Batteriehalter 64 für eine Lithium-Batterie, die Strom an die ICU 20 liefert. (Das Spannungsversorgungskabel 66 lässt sich mit dem Batteriehalter 64 verbinden, und der Stecker 68 des Spannungsversorgungskabels 66 wird in der Buchse 22 der ICU 20 empfangen. Andere Verfahren für einen Anschluss zwischen dem Spannungsversorgungskabel 66 und der ICU 20 können substituiert werden, einschließlich des Festverdrahtens eines Endes des Spannungsversorgungskabels 66 direkt mit der ICU 20). 4 stellt die Einheit 60 aus 3 dar, die am Arm eines Patienten befestigt ist, so dass sich die funktionsfähige Fläche 14 des Wandlers 12 anliegend an eine externe Hautstelle auf dem Arm befindet. Wenn der Wandler wie unten beschrieben aktiviert würde, würde er den Arm des Patienten an dieser Stelle mit therapeutischer Ultraschallbehandlung versorgen.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Signal erzeugenden Schaltkreises der ICU 20 gezeigt. Der Signal erzeugende Schaltkreis umfasst einen HF-Oszillator 28, der durch einen Modulator 30 mit einem Wandlertreiber 32 verbunden ist. Der Wandlertreiber 32 regt den Wandler 12 an. (Der Wandlertreiber 32 ist mit dem Wandler 12 über die Anschlussstifte 26 und Empfänger 16, die in 2 gezeigt sind, verbunden). Der Signal erzeugende Schaltkreis wird durch einen Zeitschalter 34 freigegeben. Der Zeitschalter 34 kann zum Beispiel ein elektronischer Schalter zwischen der Stromeinspeisung an die ICU 20 und einer oder mehreren ihrer internen Komponenten sein, wie durch die gestrichelten Linien zwischen dem Zeitschalter 34 und dem HF-Oszillator 28, dem Modulator 30 und dem Wandlertreiber 32 dargestellt. Der Zeitschalter 34 wird durch Behandlungssteuersignale 70 gestellt, die von dem weiter unten beschriebenen externen Behandlungssteuerschaltkreis empfangen werden.
Wie oben angeführt, wird der HF-Oszillator 28 im Allgemeinen eine Ultraschallträgerfrequenz zwischen 250 kHz und 10 MHz erzeugen. Die Trägerfrequenz wird von dem Modulator 30 mit einem relativ niederfrequenten Signal (z. B. 5 Hz bis 10 kHz) moduliert. Die modulierte Trägerfrequenz wird in den Wandlertreiber 32 eingegeben, der Treibsignale für den Wandler 12 erzeugt. Der Wandler 12 strahlt akustische Signale von geringer Intensität (z. B. weniger als 100 Milliwatt/cm²) aus, die bei therapeutischer Behandlung wirksam sind.
6 veranschaulicht ein Blockschaltbild des externen Behandlungssteuerschaltkreises 72, der die Behandlungssteuersignale 70 für den Zeitschalter 34 der ICU 20 erzeugt. Der externe Behandlungssteuerschaltkreis 72 aus 6 umfasst einen Prozessor 74 mit einem Speicher 76 (z. B. RAM und ROM) mit gespeicherten Programmen (z. B. System und Anwendung) zum Steuern des Betriebs des Prozessors und folglich der ICU 20. Der Prozessor 74 kann einen Mikroprozessor wie etwa die Intel^® 80/x86-Familie der Mikroprozessoren umfassen, oder der Prozessor 74 kann ein Mikrocontroller mit internem Speicher sein. Der Prozessor 74 wird benutzt, um die Zeit der Ultraschallbehandlung für einen bestimmten Patienten zu steuern. Um die Ultraschallbehandlungstherapie zu aktivieren, überträgt der Prozessor 74 auf den Patienten zugeschnittene Behandlungssteuersignale 70 an den Zeitschalter 34 der ICU 20 über den Anschluss 22 (siehe 5). Die Behandlungssteuersignale 70 stellen den Zeitschalter 34 für die angemessene Behandlungszeit ein, was den Signal erzeugenden Schaltkreis der ICU 20 wie oben beschrieben freigibt. Wenn die Behandlungszeit abläuft, sperrt der Zeitschalter den Signal erzeugenden Schaltkreis.
Der externe Behandlungssteuerschaltkreis 72 aus 6 ist besonders für eine tragbare Steuereinheit geeignet, die vorprogrammiert ist und jedem Patienten zum Aktivieren der Ultraschallzusammensetzung zugeordnet wird. Die Kommunikationsschnittstelle 82 ist zwischen dem Kommunikationsanschluss 84 und dem Prozessor 74 verbunden und ist bereitgestellt, um zum Beispiel mit einem externen Computer zu kommunizieren. Folglich kann der Speicher 76, bevor er dem Patienten zugeordnet wird, vorprogrammiert werden, so dass die durch den Prozessor 74 über die Behandlungssteuersignale 70 gesendeten Behandlungszeiten für den bestimmten Patienten geeignet sind. (Typische Behandlungszeiten können zwischen 1 und 55 Minuten liegen, obwohl Behandlungen in der Größenordnung von 10–20 Minuten typisch sind.) Die Kommunikationsschnittstelle 82 kann eine serielle Schnittstelle sein, wie zum Beispiel eine RS-232-Schnittstelle, eine parallele Schnittstelle oder ein Modem.
7 zeigt eine tragbare Steuereinheit 90, in der der externe Behandlungssteuerschaltkreis aus 6 untergebracht ist, die für die therapeutischen Anforderungen des gezeigten Patienten vorprogrammiert worden ist. Die gezeigte Steuereinheit 90 aktiviert die Ultraschallbehandlungszusammensetzung 10 aus 1 und 2, wie in die Einheit 60 aus 3 inkorporiert, und weist den Signalsteuerschaltkreis aus 5 auf. Um mit der Ultraschallbehandlung zu beginnen, vervollständigt der Patient einen Steueranschluss durch das Verbinden des Steckers 92 des Anschlussdrahts 92 von der Steuereinheit 90 in die Buchse 24 auf der ICU 20. Der Patient aktiviert den externen Behandlungssteuerschaltkreis (gezeigt in 6) durch Drücken des Knopfs 96, und der Prozessor 74 übermittelt die Behandlungssteuersignale 70 an den Zeitschalter 34 der ICU 20 (in 5 gezeigt). Wie oben beschrieben wird der Signalgeneratorschaltkreis der ICU 20 dadurch für die durch den Zeitschalter eingestellte Zeitdauer freigegeben und die verschriebene Ultraschalltherapie wird geliefert. Sobald die Einheit 60 freigegeben ist, kann der Stecker 94 abgenommen werden, wodurch vollständige Mobilität des Patienten ermöglicht wird.
Anstatt dem Patienten eine individuelle Steuereinheit 90 zuzuordnen, um die Behandlungssteuersignale 70 für die ICU 20 wie in 7 hervorzubringen, kann sich der externe Behandlungssteuerschaltkreis in einem entfernten, zentralen Rechenzentrum befinden. Das Zentrum könnte mit Telefonleitungen verknüpft sein, und der Patient könnte durch ein Telefongespräch Zugang zum externen Behandlungssteuerschaltkreis erlangen und das Herunterladen der Behandlungssteuersignale 70 an die ICU 20 aktivieren. Nach dem Telefongespräch könnte der Patient zum Beispiel einen Kennungscode über die Tastatur des Telefons eingeben, wodurch für das Datenzentrum die Speicherstelle für die Daten des Patienten gekennzeichnet wird und die Datenverarbeitung initiiert wird, die die Behandlungssteuersignale 70 für diesen bestimmten Patienten erzeugt. Der Steueranschluss 24 auf der ICU 20 der Ultraschallzusammensetzung (siehe 5) kann zum Beispiel eine Standard-Telekommunikations-Anschluss-Einheit sein. Nach dem Eingeben des Kennungscodes würde der Patient den Stecker von dem Telefon lösen und ihn in den Buchsenanschluss 24 auf der Zusammensetzung 20 stecken. Die Behandlungssteuersignale 70 würden dann von dem entfernten, externen Behandlungssteuerschaltkreis übertragen werden, um den Signalgeneratorschaltkreis der ICU 20 zu aktivieren.
Wie oben angemerkt, ist die Ultraschallbehandlungszusammensetzung nicht auf die in 1 und 2 gezeigte Konfiguration begrenzt. In einer in 8 gezeigten bevorzugten alternativen Ausführungsform formt die Rückseite des keramischen piezoelektrischen Wafers des Wandlers 112 den Träger für die ICU 120 der Ultraschallbehandlungszusammensetzung 100. Der Signalgeneratorschaltkreis der ICU 120 kann der gleiche wie der in 5 gezeigte sein, aber der Anschluss zwischen dem Wandlertreiber und dem Wandler würde sich im Inneren des Siliziumwafers befinden. Wie in 8 gezeigt, wären der Stromanschluss 122 und der Steueranschluss 124 ebenfalls direkt zwischen der Rückseite des Wandlerträgers und dem Signalgeneratorschaltkreis der ICU 120 festverdrahtet. Eine Plastikabdeckung 126 kann verwendet werden, um den Signal erzeugenden Schaltkreis der ICU 120 abzudecken.
Um die Ultraschallzusammensetzung noch kompakter zu machen, kann der Batteriehalter anliegend an die ICU positioniert sein. In 9 ist die Zusammensetzung 10 aus 1 und 2 mit einem Lithium-Batteriehalter 55 gezeigt, der anliegend an die ICU 20 montiert ist. In dieser Ausführungsform ist der Stromanschluss zwischen der Batterie und dem Signalgeneratorschaltkreis der ICU 20 festverdrahtet, so dass der Stromanschluss 22 aus 1 und 2 eliminiert werden kann. In 10 wird eine ähnliche alternative Ausführungsform der Ultraschallbehandlungszusammensetzung aus 8 mit einem Batteriehalter 155 gezeigt, der anliegend an die Rückseite des Siliziumwafers montiert ist, in dem der Wandler und die ICU untergebracht sind.
Es versteht sich, dass verschiedene Modifizierungen an den verschiedenen Ausführungsformen der hier offenbarten vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise werden unterschiedliche Formen der Ultraschallbehandlungszusammensetzung, der ICU und der Wandler sowie verschiedene Arten von Konstruktionsmaterialien betrachtet. Verschiedene Modifizierungen der Konfiguration der Komponenten, die verwendet werden, um den Ultraschallwandler anzuregen, können ebenfalls vorgenommen werden. Deshalb sollte die obige Beschreibung nicht als die Erfindung begrenzend, sondern lediglich als die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung darstellend verstanden werden. Der Fachmann wird andere Modifizierungen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die unten präsentierten Ansprüche definiert wird, vorsehen.

Claims

Eine therapeutische Ultraschallzusammensetzung, die Folgendes beinhaltet: a) einen piezoelektrischen Wandler (12), b) eine Einheit für eine integrierte Schaltung (20), die auf der Seite des piezoelektrischen Wandlers montiert ist, der sich gegenüber der Seite des piezoelektrischen Wandlers, von dem Ultraschall ausgestrahlt wird, befindet, wobei die integrierte Schaltung Folgendes beinhaltet: einen Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) zur Erzeugung eines Treibsignals für den Wandler (12), einen Zeitschalter (34), der an den Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) angeschlossen ist, um den Signalerzeugungsschaltkreis zu steuern, und durch Steuersignale, die von einer externen Steuerquelle (70) empfangen werden, aktiviert werden kann, und einen Steueranschluss (24) zum Empfangen von Steuersignalen von einer externen Steuerquelle (70), wobei der Signalerzeugungsschaltkreis, der Zeitschalter und der Steueranschluss auf der Einheit für eine integrierte Schaltung (20) untergebracht sind; c) einen Treibanschluss (16, 26) zwischen dem Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) und dem Wandler (12); wobei der Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) Treibsignale erzeugen kann, der Anschluss (16, 26) die Treibsignale tragen kann und die Treibsignale den Wandler (12), der therapeutischen Ultraschall ausstrahlen kann, antreiben können.
Eine therapeutische Ultraschallzusammensetzung, die Folgendes beinhaltet: a) einen Wandler (12), b) eine Einheit für eine integrierte Schaltung (20), die Folgendes beinhaltet: einen Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) zur Erzeugung eines Treibsignals für den Wandler (12), einen Zeitschalter (34), der an den Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) angeschlossen ist, um den Signalerzeugungsschaltkreis zu steuern, und durch Steuersignale, die von einer externen Steuerquelle (70) empfangen werden, aktiviert werden kann, und einen Steueranschluss (24) zum Empfangen von Steuersignalen von einer externen Steuerquelle (70), wobei der Signalerzeugungsschaltkreis, der Zeitschalter und der Steueranschluss auf der Einheit für eine integrierte Schaltung (20) untergebracht sind, wobei der Wandler (12) durch einen piezoelektrischen Träger geformt ist, der den Träger für die integrierte Schaltung formt; c) einen Treibanschluss (16, 26) zwischen dem Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) und dem Wandler (12); wobei der Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) Treibsignale erzeugen kann, der Anschluss (16, 26) die Treibsignale tragen kann und die Treibsignale den Wandler (12), der therapeutischen Ultraschall ausstrahlen kann, antreiben können.
Therapeutische Ultraschallzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34), der in der Einheit für eine integrierte Schaltung (20) untergebracht ist, ferner einen HF-Oszillator (28), einen Modulator (30) und einen Wandlertreiber (32) beinhaltet.
Therapeutische Ultraschallzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Zeitschalter (34) eine Stromversorgung für den Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) steuert.
Therapeutische Ultraschallzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Treibanschluss (16, 26) zwischen dem Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) und dem Wandler (12) elektronische Anschlussstifte (26) umfasst, die von der Einheit für eine integrierte Schaltung (20) vorstehen, wobei die elektronischen Anschlussstifte (26) so konfiguriert sind, dass sie in entsprechenden elektronischen Empfängern (16) auf dem Wandler (12) empfangen werden können.
Therapeutische Ultraschallzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Einheit für eine integrierte Schaltung (20) ferner einen Stromanschluss (22) zum Empfangen von Strom für den Signalerzeugungsschaltkreis (28, 30, 32, 34) von einer externen Stromquelle (54), die separat von der Zusammensetzung (10) ist, beinhaltet.
Therapeutische Ultraschallzusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, die ferner eine Stromversorgung (64), die anliegend an die Einheit für eine integrierte Schaltung (20) positioniert ist, und einen Schaltkreis (66) zwischen der Stromversorgung (64) und dem Signalerzeugungschaltkreis (28, 30, 32, 34) beinhaltet.
Therapeutische Ultraschallzusammensetzung gemäß Anspruch 7, wobei die Stromversorgung (64) eine Batterie ist.
Therapeutische Ultraschallzusammensetzung gemäß Anspruch 7, die ferner ein Mittel (61, 62A, 62B) zum Befestigen und Positionieren der Zusammensetzung (10) mit der funktionsfähigen Fläche (14) des Wandlers (12) anliegend an eine externe Hautstelle, beinhaltet.
Ein therapeutisches Ultraschallsystem, das Folgendes beinhaltet: a) eine therapeutische Ultraschallzusammensetzung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2; b) einen externen Behandlungssteuerschaltkreis (72), der separat von der Zusammensetzung (10) ist, wobei der externe Behandlungssteuerschaltkreis (72) so konfiguriert ist, dass er Steuersignale erzeugt, welche den Zeitschalter auf der integrierten Schaltung aktivieren können; und c) den Steueranschluss zwischen einem externen Behandlungssteuerschaltkreis (72) und der integrierten Schaltung (28, 30, 32, 34) zur Übertragung der von dem externen Behandlungssteuerschaltkreis (72) erzeugten Steuersignale auf die integrierte Schaltung (28, 30, 32, 34).
Therapeutisches Ultraschallsystem gemäß Anspruch 10, wobei sich der externe Behandlungssteuerschaltkreis (72) in einer tragbaren Steuereinheit (90) befindet.
Therapeutisches Ultraschallsystem gemäß Anspruch 11, wobei der externe Behandlungssteuerschaltkreis (72) einen Prozessor (74) und einen Speicher (76) zum Speichern von patientenspezifischen Daten umfasst.
Therapeutisches Ultraschallsystem gemäß Anspruch 10, wobei sich der externe Behandlungssteuerschaltkreis (72) in einem zentralen Rechenzentrum befindet.
Therapeutisches Ultraschallsystem gemäß Anspruch 13, das so angeordnet ist, dass die Erzeugung von Steuersignalen durch den externen Steuerschaltkreis (72) von einem Patienten, der sich an einem entfernt gelegenen Ort befindet, mittels Übertragung eines elektronischen Codes ausgelöst werden kann.
Therapeutisches Ultraschallsystem gemäß Anspruch 14, das so angeordnet ist, dass der elektronische Code über eine Telefonverbindung übertragbar ist.
Therapeutisches Ultraschallsystem gemäß Anspruch 13, das so angeordnet ist, dass die durch den externen Behandlungssteuerschaltkreis (72) erzeugten Steuersignale (70) von dem zentralen Rechenzentrum über eine Telefonverbindung auf die integrierte Schaltung (20) übertragbar sind.