ES2318379T3 - Controlador para tratamiento ultrasonico. - Google Patents

Abstract

Un controlador (10) para mover un transductor ultrasónico (14) incluyendo: un procesador (16) sensible a una señal de realimentación, para generar señales de control (40); un excitador de salida (18), sensible a las señales de control (40), para hacer que el transductor ultrasónico (14) genere ultrasonido que tiene un nivel de potencia correspondiente a una señal recibida de las señales de control (40); y medios para detectar una cantidad de material conductor de ultrasonido asociado con el transductor ultrasónico (14), y para generar la señal de realimentación a partir de ella; caracterizado porque dichos medios para detectar una cantidad de material conductor de ultrasonido (22) incluyen un circuito detector de corriente (12) para medir la corriente a través del transductor (14) y para generar, en base únicamente a la corriente medida, una señal de realimentación configurada para activar una alarma si la corriente medida a través del transductor excede de un nivel predeterminado indicativo de que una cantidad insatisfactoria de material conductor de ultrasonido está presente en el transductor (14).

Description

Controlador para tratamiento ultrasónico.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

Esta descripción se refiere a la generación de señales de ultrasonido y, más en concreto, a un controlador ultrasónico para uso con un transductor ultrasónico con el fin de acelerar el proceso de curación tanto en tejido duro como blando.

2. Descripción de la técnica relacionada

El valor terapéutico de las ondas ultrasónicas es conocido. Se usan varias técnicas y dispositivos para aplicar ondas ultrasónicas a varias zonas del cuerpo. En una técnica conocida se aplica una señal ultrasónica de radiofrecuencia pulsada mediante un transductor a la piel de un paciente y se dirige al lugar de la herida. La señal de radiofrecuencia es del rango de 1,3 a 2 MHZ, y consta de pulsos a una tasa de repetición de 100 a 1000 Hz, teniendo cada pulso una duración en el rango de 10 a 20.000 microsegundos. Véase, por ejemplo, la Patente de Estados Unidos número 4.530.360 de Duarte y la Patente de Estados Unidos número 5.520.612 de Winder y colaboradores.

Las Patentes de Estados Unidos números 5.003.965 y 5.186.162 de Talish y Lifshey ("Talish '965" y "Talish '162", respectivamente) describen un sistema de administración de ultrasonidos donde el generador R-F y transductor son parte de una unidad aplicadora modular que se coloca en la posición de la piel. Las señales que controlan la duración de pulsos ultrasónicos y la frecuencia de repetición de pulsos se generan aparte de la unidad aplicadora. Talish '965 y Talish '162 también describen un aparato accesorio para unir la unidad aplicadora de modo que la superficie operativa esté adyacente a la posición de la piel. En Talish '965 y Talish '162, la piel es rodeada por un cilindro, mientras que en la Patente de Estados Unidos número 5.211.160 de Talish y Lifshey ("Talish '160") se describe un aparato accesorio para montar en partes no cubiertas del cuerpo (es decir, sin un cilindro u otra envoltura médica). Talish '160 también describe varias mejoras en la unidad aplicadora. Duarte, Talish '965, Talish '162 y Talish '160.

A medida que el autotratamiento ultrasónico se hace más popular, surge la necesidad de hacer los sistemas de administración de ultrasonidos más fáciles y más convenientes de usar. Los transductores ultrasónicos actuales para uso doméstico crean oportunidades para que el paciente, que participa en el autotratamiento, cometa errores del tiempo de exposición o prepare inadecuadamente el aparato, por ejemplo, cantidades inadecuadas del gel de acoplamiento de ultrasonido basadas en la interface entre el transductor de ultrasonido y la piel en la región donde se encuentra el defecto. US 5.184.605 avanza de alguna forma en la solución del problema de los errores de tiempo de exposición a ultrasonido proporcionando unos medios de detectar la cantidad de potencia irradiada por el transductor al paciente y presentando esta información en una unidad de visualización. Se ha establecido que una sesión de tratamiento diaria de 20 minutos es efectiva para acelerar la curación de algunas fracturas óseas. Los efectos del tratamiento más largo no son generalmente beneficiosos para el paciente. Sin embargo, el cumplimiento por parte del paciente es necesario para obtener los verdaderos beneficios de tratamiento por ultrasonidos. Por lo tanto, los programas de autotratamiento deberán ser supervisados y controlados.

Seguir estrictamente un tratamiento con una separación de 24 horas entre sesiones a menudo impone una limitación poco realista a un paciente con un dispositivo de tratamiento autoadministrado. Hechos no rutinarios o eventos inesperados interfieren a menudo obligando al paciente a adelantar o retrasar el tratamiento más bien que a saltarse una sesión de tratamiento. Se prefiere una sesión de 20 minutos seguidos para cada tratamiento con ultrasonido; sin embargo, este período puede ser interrumpido por eventos diarios comunes, por ejemplo, una llamada al timbre de la puerta. Por lo tanto, se necesita un sistema de tratamiento que permita a un paciente adelantar o retrasar el tratamiento y que evite automáticamente cualquier tratamiento excesivo innecesario. También hay que proporcionar la flexibilidad de interrumpir una sesión de tratamiento e iniciarla de nuevo dentro de un tiempo razonable, con protección automática contra el tratamiento excesivo.

Para que una sesión de tratamiento sea beneficiosa para un paciente, al menos una porción de la onda ultrasónica debe penetrar en el cuerpo y llegar a la lesión para acelerar el proceso de curación. Con el fin de minimizar la atenuación excesiva de las ondas ultrasónicas producidas por el transductor, se usa un material de acoplamiento de ondas ultrasónicas, por ejemplo un gel conductor, entre la superficie de la piel y el cabezal del transductor. Si se usa una cantidad de gel inadecuada o el paciente se la aplica inadecuadamente, la sesión de tratamiento no será tan efectiva como debería serlo. Por lo tanto, hay que determinar si una capa de gel se aplica o no adecuadamente aunque el paciente olvide aplicar el gel antes de tratamiento.

Los sistemas de tratamiento ultrasónico están formados por muchos componentes. Las variaciones en las tolerancias de los componentes en la circuitería del excitador de salida o el transductor de salida, por ejemplo, crean la necesidad de realizar ajustes menores en el nivel de potencia de salida con el fin de lograr el nivel requerido de adecuación. Aunque un componente de sintonización manual funciona tradicionalmente, su utilización requiere un proceso de uso intensivo de mano de obra que puede elevar el costo del producto final. Por consiguiente, hay que establecer fiablemente los niveles de potencia y realizar ajustes menores en los transductores ultrasónicos.

Los pacientes a menudo olvidan llevar y mantener registros de tratamiento exactos. La duración de cada sesión de tratamiento y el intervalo de tiempo entre tratamientos puede ser una información importante para un médico encargado del tratamiento o para el paciente. Sería ventajoso tener un dispositivo que sea capaz de temporizar el registro para crear de forma eficiente y exacta un historial de tratamiento acumulado sin depender de que el paciente lleve registros adecuados.

Resumen de la invención

La invención se define por las características de la reivindicación anexa 1. Se describen realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes.

Un controlador para mover un transductor ultrasónico se describe e incluye un procesador, sensible a una señal de realimentación, para generar señales de control para un excitador de salida que es sensible a las señales de control, para hacer que el transductor ultrasónico genere ultrasonido que tiene un nivel de potencia correspondiente a la señal de control. El controlador está unido a un circuito detector para determinar la presencia de una cantidad suficiente de gel conductor de ultrasonido asociado con el transductor ultrasónico, y para generar la señal de realimentación a partir de ella. El controlador incluye capacidades de registro de datos para registrar datos de tratamiento y evitar la administración inapropiada de tratamiento. El procesador crea la frecuencia operativa deseada.

El controlador crea un entorno para un autotratamiento ultrasónico simple, seguro y eficiente por parte del paciente. El microprocesador usado en el controlador crea la frecuencia operativa y puede avisar de un estado de batería baja o una cantidad insuficiente de gel conductor de ultrasonido. Puede limitar el uso del transductor para evitar un tratamiento excesivo comparando los datos de uso con límites aceptables e inhabilitando el transductor si se han superado los límites. También puede ser utilizado como un regulador de conmutación con el fin de mejorar la duración de la batería de litio. Se contempla que el dispositivo sea portátil para facilitar el transporte por parte del paciente y puede estar configurado para uso con una amplia variedad de suministros de potencia en varios lugares anatómicos de tratamiento diferentes.

Un sistema controlador de administración de ultrasonido para mover transductores ultrasónicos incluye una pluralidad de placas controladoras, cada placa para controlar un transductor de ultrasonido donde una de la pluralidad de placas es una placa maestra para controlar y secuenciar las otras placas.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá en detalle en la descripción siguiente de realizaciones preferidas con referencia a las figuras siguientes donde:

La figura 1 es un diagrama esquemático de un controlador de transductor ultrasónico con un detector de corriente CA conectado a un transductor ultrasónico.

La figura 1A es un diagrama esquemático de un controlador de transductor ultrasónico con un receptor de señal reflejada conectado a un transductor ultrasónico.

La figura 2 es un esquema del controlador de transductor con puertos de salida digital conectados a un excitador de salida.

La figura 3 es un gráfico de tiempo de varias señales de control correspondientes a diferentes niveles de potencia con un ciclo de trabajo constante.

La figura 4 ilustra un esquema de asignación de memoria para registrar el tiempo de tratamiento y el intervalo entre tratamientos.

La figura 5 representa el cabezal del transductor ultrasónico antes de la instalación dentro de un inserto que está montado en un cilindro.

La figura 6 representa el cabezal del transductor instalado en el inserto y fijado por una cubierta.

La figura 7 es un diagrama de bloques de un controlador que tiene un excitador de visualización para activar una pantalla.

Y la figura 8 es un diagrama de bloques que representa un sistema controlador de administración de ultrasonido para activar transductores ultrasónicos incluye una pluralidad de placas controladoras.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

La presente invención incluye el uso de un microprocesador para recibir y enviar señales eléctricas desde un circuito de realimentación y a un transductor ultrasónico. El microprocesador puede recibir señales de un circuito detector y producir una señal de aviso para el usuario del dispositivo de tratamiento ultrasónico. El microprocesador puede ser usado para registrar tiempos de tratamiento e intervalos entre tratamientos. El microprocesador también puede ser usado para enviar niveles de potencia variables al transductor ultrasónico. También se puede prever un indicador de conformidad, entre otros, para informar al paciente de si se ha cumplido el régimen de tratamiento preestablecido. El microprocesador puede recibir los parámetros de tratamiento, uso y/o control para facilitar, por ejemplo, el seguimiento, retorno y/o inhabilitar de la unidad. Por ejemplo, el microprocesador puede ser programado para 1 secuencia de tratamiento, dos o más secuencias o un número ilimitado de secuencias. El microprocesador también puede limitar el número de veces al día que la unidad puede ser usada para evitar el mal uso potencial. Otros detalles se describen aquí.

Con referencia ahora con detalle específico a los dibujos, con números de referencia análogos se identifican elementos similares o idénticos, la figura 1 representa un diagrama esquemático de un controlador de transductor ultrasónico 10 con un circuito detector de corriente CA 12 conectado a un transductor ultrasónico 14. El controlador de transductor incluye un procesador 16, que podría ser un microprocesador usado en unión con un transductor ultrasónico 14. El procesador 16 genera señales de control que son amplificadas por un excitador de salida 18 al nivel deseado de potencia e impartidas al transductor ultrasónico 14. Un transductor preferido podría ser un transductor adaptado de cuarto de onda al aire.

La administración de ultrasonido a un blanco 20 requiere un recorrido de acoplamiento eficiente entre el transductor y la piel y el tejido blando del paciente. Se usa un material para acoplamiento ultrasonido; las características típicas incluyen acoplamiento, composición hipoalergena y de secado lento. Los materiales usados comúnmente son materiales sónicamente conductores, tal como glicerol, agua, aceites, lociones, etc. Se prefiere una capa de gel 22 y a menudo se usa para lograr una interface apropiada para propagar ondas ultrasónicas 24 al cuerpo 20. La aplicación de gel a la superficie de un transductor ultrasónico cambia la impedancia de carga acústica en el transductor de tal manera que la corriente eléctrica que fluye a través del transductor tienda a reducirse. Si no hay gel o está presente en una cantidad insuficiente, la corriente a través del transductor será excesiva. Así, la cantidad de corriente que fluye a través del transductor puede ser usada como un indicador de si hay gel disponible para acoplar las ondas ultrasónicas a través de la interface entre el transductor y el cuerpo del paciente. A la inversa, si no fluye corriente (corriente cero), puede haber habido mal funcionamiento del transductor o más a menudo de un cable o conexión al transductor. Además, no según la invención, dado que el ultrasonido es reflejado de los medios de gel/tejido, un receptor puede ser usado para detectar las señales de ultrasonido reflejadas. Si se recibe poca o nula señal reflejada, se puede emitir una señal indicando que el gel insuficiente.

El circuito detector 12 está en serie con el transductor 14. Una resistencia detectora de corriente R1 está conectada entre un lado de transductor que contacta la piel de un paciente y común eléctrico. Cuando fluye corriente a través del transductor, induce un voltaje proporcional, pero pequeño, a través de la resistencia detectora de corriente R1. Este voltaje será referenciado a común dado que la resistencia detectora de corriente R1 está conectada a común eléctrico. La función de detección de corriente de R1 puede ser realizada con un inductor o un condensador para proporcionar una magnitud de impedancia equivalente como R1. Aunque la resistencia sea disipativa, el inductor o condensador casi no tiene pérdida. Esto tiene la ventaja de ahorrar potencia de la batería.

La resistencia detectora de corriente R1 está cableada en paralelo con un detector de circuito máximo 24. El detector de circuito máximo 24 incluye un diodo D1 en serie con un condensador C1 y una resistencia R2 que están en paralelo uno con otro. El detector de circuito máximo 24 también está referenciado a común. La finalidad del detector de circuito máximo 24 es rectificar el voltaje periódico alterno a través de la resistencia detectora de corriente R1. La señal alterna es filtrada y se deriva una magnitud CC proporcional. El diodo D1 rectifica la señal, el condensador C1 alisa la señal CC y la resistencia R2 descarga C1 cuando no hay señal en R1. La función equivalente de R2 puede ser realizada en el procesador 16 si el puerto detector A/D para el convertidor A/D 26 puede ser cambiado selectivamente a una tierra digital para descarga C1. La magnitud de la señal CC puede ser muestreada por el procesador 16 para determinar si hay gel adecuado o si el transductor 14 no está funcionando. Un método de detección incluye la conversión de la magnitud CC analógica, o la señal de realimentación, a un valor digital con un convertidor analógico a digital 26 (aquí convertidor A/D). El convertidor A/D 26 se representa integrado con el procesador 16. Alternativamente, el convertidor A/D 26 puede estar colocado en una placa de circuitos impresos (no representado) junto con otros componentes del procesador 16. El código de software está encriptado preferiblemente para seguridad.

La señal de realimentación es leída de un punto de conexión entre el diodo D1 y C1 del detector de circuito máximo. La señal de realimentación es proporcional a la corriente del transductor y es una función de la impedancia de movimiento del transductor que varía en función de la impedancia acústica en la cara del transductor 28. El procesador 16 detecta la impedancia acústica a través de la conversión analógica a digital del circuito detector de corriente 12. La impedancia de movimiento será más baja con buen contacto de la piel en la cara del transductor. Si se detecta un acoplamiento acústico insatisfactorio, el usuario recibe una indicación dada por medio de una alarma, por ejemplo un diodo fotoemisor 34 en la unidad siguiente a la palabra "GEL".

La figura 1A representa una configuración alternativa de los medios detectores de gel no según la invención donde se usa un receptor de señal reflejada 31 para recibir una porción reflejada de una señal de ultrasonido. Si se recibe una señal reflejada de magnitud insuficiente, se genera un aviso de gel bajo y la señal puede ser suspendida.

Es deseable tener un transductor ultrasónico portátil de modo que el paciente que se autotrate, pueda tener la unidad disponible dondequiera que esté. Teniendo esto presente, un procesador o microprocesador 16 y transductor 14 pueden ser activados por un dispositivo de almacenamiento de energía 30, tal como una batería. Por lo tanto, hay que avisar al paciente cuando el dispositivo de almacenamiento de energía está bajo. Se puede usar un esquema similar al de antes. Por ejemplo, se muestrea la potencia del dispositivo de almacenamiento de energía 30. El valor del voltaje es convertido de una señal analógica a una señal digital por medio de un convertidor A/D 32. La señal digital puede ser comparada con un valor predeterminado almacenado en la memoria del microprocesador 16. Si la fuente de energía está baja, se activa una alarma, tal como una pantalla de cristal líquido 36, indicando "Batería baja", por ejemplo, o un diodo fotoemisor.

El controlador de transductor puede ser activado por un interruptor 38 o un botón situado en o cerca del procesador.

La figura 2 es un esquema del controlador de transductor 10 con puertos de salida digital conectados a un excitador de salida 18. Los bits de salida b_{0}, b_{1} y b_{2} pueden ser generados por el microprocesador 16 o almacenados en la memoria del microprocesador para recuperación en el momento apropiado. Los bits representan un voltaje alto o bajo ("1" o "0", respectivamente). Los bits de salida b_{0}, b_{1} y b_{2} se pasan a través de resistencias que tienen una magnitud proporcional al valor de establecimiento de bit, creando por ello más corriente para un valor de bit dado de "1". Por ejemplo un bit "alto" en la línea b_{3} genera una corriente proporcionalmente mayor que un "alto" en la línea b_{1} porque la resistencia en la línea es mayor en b_{1}. Las resistencias R3, R4, R5 y el diodo D2 están conectados al mismo nodo, o línea de señal de control 40, para producir una señal de control de ultrasonido proporcional a los bits de salida. La línea de señal de control está conectada a común a través de un condensador C2. La corriente de la línea de la señal de control se puede variar con las resistencias de línea R3, R4 y R5 que ponen la tasa de carga del condensador C2. R_{idle} pone una tasa de carga mínima. C2 mueve el voltaje en la línea de señal de control 40 que entonces es amplificada por un excitador de salida 18. Diferentes tasas de carga del condensador C2 crean niveles de potencia variados en el transductor 14 una vez que la señal es amplificada. La cantidad de variación de la señal puede ser controlada por el tamaño de palabra en la salida del controlador. Por ejemplo, si la palabra tiene tres bits b_{0}, b_{1} y b_{2} y cada bit tiene un valor posible de alto o bajo, entonces hay 2^{3} o 8 posibilidades. Para palabras de "N" bit, hay 2^{N} posibilidades. Usar "N" bits requiere "N" puertos digitales con resistencias ponderadas. Una configuración posible de bits de salida que crea 8 niveles de potencia distintos se representa en la tabla 1 siguiente, para una palabra digital. La señal de control se obtiene alternando cíclicamente entre los códigos para "Activación" y "Desactivación" a una frecuencia portadora ultrasónica. Obsérvese que una patilla inactiva, b_{idle}, siempre es activada cíclicamente.

Las palabras más grandes se pueden implementar añadiendo más salidas (b_{3}, b_{4}, etc) desde el procesador 16. Se pueden conectar más resistencias a estas salidas adicionales con magnitudes ajustadas por un factor de 2, por ejemplo, R/2, R/4, etc.

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TABLA 1

1

La señal de control debe ser amplificada antes de ser aplicado a través del transductor 14. Es posible cualquier amplificador de voltaje CA estable que proporcione una ganancia en el rango de aproximadamente 3 a 5 y capaz de mover una carga de 50 \Omega. En una realización, el amplificador podría contener un transistor de efecto de campo (FET) que tenga su puerta acoplada a la línea de señal de control 40. El diodo D2 puede estar conectado entre la salida de bit b_{idle} y un extremo del condensador C2 enfrente de la conexión común. D2 permitiría una descarga rápida de C2 una vez que haya transcurrido un tiempo predeterminado que puede ser determinado por los bits digitales de conmutación a Desactivación. Esto inhabilitaría el excitador de salida 18 y, por lo tanto, el transductor.

Un regulador de conmutación 70 puede estar conectado a LI del excitador de salida 18 y las resistencias en un nodo A. El regulador de conmutación 70 es movido por batería 30 y controlado por el procesador 16, es decir, se enciende para tratamiento y se apaga para sueño. El regulador de conmutación 70 permite el uso de una batería de cualquier tamaño porque el voltaje de salida suministrado, V_{variable \ supply}, puede ser regulado. Así, se puede usar baterías alcalinas, etc. Las baterías típicas suministran 6-12 voltios. La utilización del regulador permite regular el voltaje de batería a un valor más alto, por ejemplo, 10-15 voltios. Esto permite suministrar un voltaje más alto al excitador de salida 18 para tratamiento por ultrasonido. La salida de regulador de conmutación 70 se puede poner ajustando los valores de las resistencias R3-R5, por ejemplo.

En una realización preferida se puede incluir una memoria intermedia digital CMOS 72. La memoria intermedia 72 incluye dos inversores que están conectados en línea en la línea de señal de control 40. La línea de señal de control 40 conecta al FET del excitador de salida 18. La memoria intermedia 72 incrementa la eficiencia de conmutación de FET. La memoria intermedia conmuta de bajo a alto cuando la amplitud de la señal de control como se representa en la figura 3 se eleva a aproximadamente 50% de la amplitud plena y se apaga cuando cae por debajo de aproximadamente 50% de amplitud de la señal de control. De esta manera, las señales de control lentamente ascendentes de la figura 3 son convertidas a una señal de activación de onda cuadrada modulada en anchura de pulso para EL FET. La memoria intermedia 72 es más estable a la temperatura dado que incluye transistores CMOS y reduce la dependencia de la temperatura del FET para activar y desactivar el excitador de salida 18. Esto es ventajoso en un sistema movido por batería dado que la potencia de la batería se conserva en sistemas de conmutación eficiente.

En otra realización, el circuito detector puede proporcionar una estimación y controlar la potencia de entrada al transductor 14. El circuito incluye un sensor de corriente, un sensor de voltaje, un multiplicador y un circuito de promediado, tal como un filtro de paso bajo. La estimación de potencia analógica en la salida del promediador es convertida a una señal digital por medio del convertidor A/D 26 en el procesador 16. Este valor digital puede ser comparado posteriormente con una referencia almacenada y la diferencia puede ser usada para regular la señal de control al FET del excitador de salida, controlando por ello la salida de potencia acústica del transductor dentro de límites preestablecidos.

La figura 3 representa un gráfico de tiempo de varias señales de control correspondientes a un nivel dado de potencia de salida. Los números del nivel de potencia corresponden al ejemplo esbozado en la tabla 1 anterior. El nivel de potencia más alto, 7, se logra con la carga más rápida del condensador C2. Por lo tanto, el borde delantero empinado de la señal de control 7 cuando se representa en función del tiempo. El eje y representa el voltaje, por ejemplo, y es limitado por el condensador C2 y otros parámetros de circuito. El voltaje máximo se logra rápidamente cuando se encuentra la corriente de carga más grande correspondiente al valor de palabra de bit más alto. Para valores de potencia intermedios la carga del condensador se retarda dando lugar a un ciclo de trabajo más corto como se representa en la figura 3.

El procesador 16 tiene la capacidad de almacenamiento en memoria. La figura 4 muestra un esquema de asignación de memoria para registrar el tiempo de tratamiento y el intervalo entre tratamientos. Se ha sido mostrado que un tiempo de tratamiento diario optimizado es una sesión continua de 20 minutos. Los efectos de tratamientos diarios más largos (durante 20 minutos por sesión) no son en el plan de tratamiento general de un paciente. Por lo tanto, es deseable un mecanismo para asegurar el tiempo de tratamiento correcto. Se puede emplear registro de información a través de la memoria del procesador. Se podría usar un dispositivo de memoria de lectura solamente programable borrable eléctricamente (EEPROM) (no representado), por ejemplo. Cada entrada registrada consta de 3 bytes o 24 bits de memoria. Un primer byte 42 (8 bits) contendría el número de días completos que han transcurrido desde el tratamiento anterior. Ocho (8) bits permiten el almacenamiento de un número entero desde 0 a 255. Si el número de días excede de 255, se puede registrar como 255. Esto también se puede usar como un indicador para inhabilitar la unidad después de un número de días establecido. Por ejemplo, si el tratamiento ha de ser durante 3 semanas, se puede usar un límite de 21 en unión con una regla en software para inhabilitar la unidad.

Se puede usar un segundo byte 44 y parte de un tercer byte 48a (11 bits) para almacenar el número de minutos que han transcurrido desde el último tratamiento. Once (11) bits son capaces de almacenar un entero de 0 a 2047. Dado que solamente hay 1440 minutos en un día, solamente los enteros de 0 a 1439 son necesarios en estos bits. De esta forma, el número de días y minutos se registra desde la última sesión de tratamiento. Los cinco (5) bits restantes de los 24 representarían la cantidad de tiempo en minutos de una sesión dada. Los cinco bits pueden contener un número binario equivalente de 0 a 31, de los que solamente se necesitan de 0 a 20 dado que el tiempo de la sesión sería supervisado por software para finalizar automáticamente la sesión en 20 minutos.

Los datos recogidos por el procesador 16 pueden ser usados no solamente para registrar el tratamiento del paciente, sino también para evitar que el paciente prolongue el tratamiento. Un primer contador (no representado) dispuesto en el procesador permite que el paciente reinicie una sesión que ha sido interrumpida. Una vez que un paciente comienza una nueva sesión de tratamiento de 20 minutos, se inicia un reloj de cuatro horas. Si el paciente interrumpe la sesión, el tiempo de tratamiento restante permanece disponible para continuar el tratamiento dentro del límite de tiempo de cuatro horas. Cuando expira el período de tiempo de cuatro horas, el paciente ya no puede recibir tratamiento y el tiempo restante que queda de la sesión ya no está disponible. Por ejemplo, un paciente comienza una nueva sesión de tratamiento de 20 minutos, después de 10 minutos el paciente la interrumpe. Los diez minutos de tratamiento restantes deben ser usados dentro de las 3 horas y 50 minutos siguientes o se pierde el tiempo de tratamiento. Para evitar el tratamiento excesivo, debe transcurrir un mínimo de 12 horas entre sesiones de tratamiento, pero 2 sesiones de tratamiento no deberán tener lugar dentro del mismo período de 36 horas. Contadores (no representados) en el procesador pueden realizar el seguimiento de la frecuencia de tratamiento e inhabilitar el transductor si el paciente intenta sesiones de tratamiento dentro del período de 12 horas o 2 veces en 36 horas. Por ejemplo, es posible que el paciente retrase 12 horas una sesión de tratamiento del período de 24 horas normalmente preestablecido. Sin embargo, debe esperar 24 horas antes de poder realizar el tratamiento siguiente para cumplir el requisito de un máximo de 2 sesiones en un período de 36 horas.

Otro uso para el procesador incluye proporcionar unos medios para definir el número de tratamientos que una unidad dada puede realizar sin ser recargada o reprogramada. En una realización, una unidad se programa usando una EEPROM, que no requiere potencia de la batería, para almacenar un número de sesiones establecido o la cantidad total de tiempo de que dispone el paciente. Diferentes tipos de lesiones pueden requerir un número diferente de sesiones de tratamiento. El procesador 16 se podría habilitar usando una clave electrónica (código de entrada) o una batería inteligente (una batería que se identifica por un código de entrada). Sin embargo, cuando expira el número de minutos asignados o el número de sesiones, la clave electrónica se borra inhabilitando el circuito. En el caso de la batería inteligente, hay que evitar que el paciente cambie la batería por una batería diferente que tenga la misma clave electrónica, lo que permitiría más tratamientos o renovar la cantidad de tiempo en la unidad. En otros términos, la conmutación de la batería no deberá refrescar la unidad para permitir más tiempo o más sesiones. Esta característica de habilitación permite la venta de minutos de tratamiento más bien que la venta del equipo real.

El procesador también puede incluir un programa que requiera prepago antes de la activación o pago anterior o simultáneo con un tratamiento o secuencia de tratamientos. Esta característica podría facilitar la devolución de la unidad y evitar el uso potencial no autorizado. Igualmente, se puede proporcionar un programa de inhabilitación de fin de fichero que inactive/inhabilite la unidad después de un número predeterminado de usos y/o del transcurso de un período predeterminado de tiempo.

Las figuras 5 y 6 muestran una realización preferida del controlador en el uso práctico. El procesador 16, el excitador de salida 18, la batería 30, el circuito detector 12 y la circuitería relacionada (no representada en las figuras 5 y 6) pueden estar montados en el alojamiento 54. Una alarma "GEL" 62, una alarma "BAT BAJA" 66 y un indicador de cumplimiento 67 pueden estar colocados encima del alojamiento 54 a la vista del paciente. Además, un botón de potencia 64 puede estar situado en el alojamiento para fácil acceso por el paciente. La figura 5 representa el cabezal del transductor ultrasónico 50 antes de la instalación dentro de un inserto 52 que está montado en un cilindro 60. La unidad 68 se puede fijar al paciente con tiras 56. Se puede usar un cable flexible 58 para conectar la unidad 68 al cabezal del transductor 50. La figura 6 representa el cabezal del transductor 50 instalado en el inserto 52 y fijado por una cubierta 62. El inserto 52 y, por lo tanto, el cabezal del transductor 50 se colocan sobre la zona lesionada, y el material conductor de ultrasonido (no representado) se coloca entre el cabezal del transductor 50 y la piel del paciente.

En otras realizaciones, la unidad 68 se puede configurar en cajas diferentes. El controlador de transductor ultrasónico 10 (figura 1) se puede incluir dentro de dispositivos comercialmente disponibles, por ejemplo un SAFHS 2000 que se puede obtener comercialmente de Exogen, Inc, Piscataway, NJ. El controlador de transductor ultrasónico 10 (figura 1) se puede configurar con entradas y salidas apropiadas para trabajar con o controlar la unidad SAFHS 2000 según la presente invención.

El microprocesador de la presente invención también se contempla para uso en pasivación del suministro de potencia de la batería. Las baterías de litio, aunque exhiben larga duración en almacén, del orden de aproximadamente 8 años, están sujetas a acumulación de óxido que aumenta la resistencia interna de la batería. Cuando la resistencia interna aumente a un punto donde haya corriente insuficiente para activar el controlador, la unidad no funcionará. En una realización, el microprocesador detecta esta capa de acumulación de óxido, también denominada la capa de pasivación, y aplica una resistencia menor que la resistencia del controlador para quemar efectivamente al menos una porción de la capa de pasivación, permitiendo así la plena operación del controlador la necesidad de sustituir la batería. Además, el microprocesador puede estar provisto de dos circuitos de reloj, estando asignado un circuito al mantenimiento de la hora y activando el otro circuito el procesador a un nivel de potencia reducido periódicamente para dejar libre la capa de pasivación. Por ejemplo, el procesador se podría activar una vez al día de manera que funcione durante aproximadamente 5 segundos a un nivel de potencia de 100 mA. Este paso mantiene la química de la batería en buen estado operativo y maximiza la duración útil de la batería.

La unidad operativa principal se puede configurar para uso con otros dispositivos. Con referencia a la figura 7, una realización preferida de una unidad operativa principal 100 incluye una placa de interface de pantalla de cristal líquido (LCD) o excitador de visualización 102. Un transductor 104 conecta con la unidad 100 donde la realimentación es procesada y transferida a la placa 102 y enviada a una pantalla de cristal líquido 106. La pantalla 106 está montada preferiblemente en la unidad 100. La información presentada en la pantalla 106 incluye el tiempo de tratamiento transcurrido o restante, el número de días que quedan del régimen de tratamiento, avisos o mensajes de error, etc.

Con referencia a la figura 8, se pueden incluir múltiples placas controladoras 202 en una unidad operativa principal 200. Se incluye una placa maestra 204 e incluye circuitería para controlar, sincronizar y/o secuenciar placas esclavas 206. Cada placa controla las salidas a un transductor 208. Los transductores 208 pueden estar colocados alrededor de un lugar de tratamiento formando una serie de transductores apropiadamente situados para tratar mejor una lesión, por ejemplo en posiciones diferentes alrededor del muslo del paciente para tratar la tibia. Los transductores 208 son secuenciados con el fin de minimizar la interferencia entre ondas de ultrasonido suministradas por cada transductor. Para aplicar ultrasonido al lugar de tratamiento, la placa maestra 204 suministra señales de habilitación desplazadas en el tiempo a las placas esclavas 206 para realizar administración de tratamiento escalonada desde diferentes transductores. En una realización preferida, los desplazamientos de tiempo entre transductores son entre aproximadamente 200 microsegundos y aproximadamente 800 microsegundos.

Habiendo descrito realizaciones preferidas de un nuevo procesador de control (que se ha previsto que sean ilustrativas y no limitativas), se indica que los expertos en la técnica pueden hacer modificaciones y variaciones a la luz de las ideas anteriores. Por lo tanto, se ha de entender que se puede hacer cambios en las realizaciones particulares de la invención descrita que caen dentro del alcance de la invención definido por las reivindicaciones anexas.

Claims (22)

1. Un controlador (10) para mover un transductor ultrasónico (14) incluyendo:

un procesador (16) sensible a una señal de realimentación, para generar señales de control (40);

un excitador de salida (18), sensible a las señales de control (40), para hacer que el transductor ultrasónico (14) genere ultrasonido que tiene un nivel de potencia correspondiente a una señal recibida de las señales de control (40); y

medios para detectar una cantidad de material conductor de ultrasonido asociado con el transductor ultrasónico (14), y para generar la señal de realimentación a partir de ella;

caracterizado porque dichos medios para detectar una cantidad de material conductor de ultrasonido (22) incluyen un circuito detector de corriente (12) para medir la corriente a través del transductor (14) y para generar, en base únicamente a la corriente medida, una señal de realimentación configurada para activar una alarma si la corriente medida a través del transductor excede de un nivel predeterminado indicativo de que una cantidad insatisfactoria de material conductor de ultrasonido está presente en el transductor (14).

2. El controlador (10) de la reivindicación 1, donde el circuito detector de corriente es un circuito detector de gel, sensible a una resistencia asociada con una cantidad de gel conductor de ultrasonido, para detectar su cantidad y para generar la señal de realimentación correspondiente a la resistencia.

3. El controlador (10) de la reivindicación 1 o 2, donde la señal de realimentación es una función de la impedancia de movimiento del transductor.

4. El controlador (10) de cualquier reivindicación precedente, donde el circuito detector de corriente incluye una resistencia detectora de corriente, un inductor o un condensador.

5. El controlador (10) de cualquier reivindicación precedente donde:

los medios de realimentación envían la señal de realimentación a un puerto de entrada del procesador; y

el procesador (16) incluye un convertidor analógico a digital conectado al puerto de entrada para digitalizar la señal de realimentación para uso al generar señales de control (40).

6. El controlador (10) de cualquier reivindicación precedente, incluyendo además una memoria y donde el procesador (16) incluye:

medios para temporizar la generación del ultrasonido por el transductor de ultrasonido (14) con el fin de generar datos de tiempo a almacenar en la memoria como datos de adhesión al paciente.

7. El controlador (10) de cualquier reivindicación precedente, incluyendo además un regulador de conmutación para convertir ajustablemente un voltaje de suministro al excitador de salida con el fin de aumentar el voltaje de entrada al excitador de salida durante el tratamiento.

8. El controlador (10) de la reivindicación 7, donde el regulador de conmutación está configurado para convertir ajustablemente el voltaje de suministro al excitador de salida con el fin de mejorar la duración de la batería.

9. El controlador (10) de cualquier reivindicación precedente, incluyendo además una memoria intermedia digital CMOS que conecta con un transistor de efecto de campo del excitador de salida de tal manera que las señales de control a una puerta del transistor de efecto de campo sean acondicionadas para reducir la pérdida de potencia durante la activación y desactivación del transistor de efecto de campo.

10. El controlador (10) de cualquier reivindicación precedente, incluyendo además un excitador de visualización para suministrar una imagen visual de la información de tratamiento a una pantalla.

11. El controlador (10) de cualquier reivindicación precedente, donde el procesador (16) incluye además:

una memoria;

medios para temporizar datos a almacenar en la memoria; y

un dispositivo comparador para comparar datos de tiempo con niveles predeterminados, de tal manera que el procesador (16) sea inhabilitado si los datos de tiempo no son conformes con los niveles predeterminados.

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12. El controlador (10) de la reivindicación 11, incluyendo además un dispositivo de energía almacenada para suministrar potencia al controlador (10).

13. El controlador (10) de la reivindicación 11, incluyendo además:

una memoria que tiene un código almacenado borrable;

medios para introducir un código;

un dispositivo comparador para comparar un código de entrada con el código almacenado de tal manera que el procesador sea habilitado cuando los códigos concuerden.

14. El controlador (10) de la reivindicación 13, donde los medios para introducir un código son una batería (30).

15. El controlador (10) de la reivindicación 11, incluyendo además un regulador de conmutación para convertir ajustablemente un voltaje de suministro al excitador de salida (18) con el fin de aumentar el voltaje de entrada al excitador de salida (18) durante el tratamiento.

16. El controlador (10) de la reivindicación 11, incluyendo además una memoria intermedia digital CMOS que conecta con un transistor de efecto de campo del excitador de salida de tal manera que las señales de control a una puerta del transistor de efecto de campo sean acondicionadas para reducir la pérdida de potencia durante la activación y desactivación del transistor de efecto de campo.

17. El controlador (10) de la reivindicación 11, incluyendo además un excitador de visualización para suministrar una imagen visual de la información de tratamiento a una pantalla.

18. El controlador (10) de la reivindicación 2, donde:

el excitador de salida (18) incluye un primer contacto eléctrico;

el circuito detector de gel incluye un segundo contacto eléctrico; y

donde la resistencia es detectada entre los contactos primero y segundo.

19. El controlador (10) de la reivindicación 18, donde los contactos eléctricos primero y segundo están dispuestos sustancialmente adyacentes a una superficie operativa del transductor de ultrasonido con el gel conductor de ultrasonido dispuesto encima.

20. El controlador (10) de cualquier reivindicación precedente, incluyendo además:

un alojamiento para almacenar el procesador, la memoria, el al menos único convertidor analógico a digital, el dispositivo comparador, el excitador de salida, y el circuito detector de gel;

incluyendo el alojamiento unos medios de fijación para montar en un paciente y conectados a un cable para enviar y recibir señales del transductor ultrasónico.

21. Un sistema controlador de administración de ultrasonido para mover transductores ultrasónicos incluyendo:

una pluralidad de placas controladoras, cada placa para controlar un transductor de ultrasonido donde una de la pluralidad de placas es una placa maestra para controlar y secuenciar placas esclavas;

siendo cada placa una placa controladora según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20.

22. El sistema controlador de administración de ultrasonido de la reivindicación 21, donde los transductores están dispuestos en una serie alrededor de un lugar de tratamiento, siendo secuenciados los transductores por la placa maestra con el fin de minimizar la interferencia entre ondas de ultrasonido suministradas por cada transductor.