CN116943030B - 基于超声波信号的装置及植入式医疗设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种基于超声波信号的装置及植入式医疗设备，所述装置包括超声波收发单元、压电单元、无源反馈电路和传感器单元，超声波收发单元用于向压电单元发射超声波信号、接收回波信号；压电单元用于将接收到的超声波信号转换为第一电信号以利用第一电信号为医疗设备内部的待供电器件供电、对超声波信号进行反射形成回波信号，并将回波信号发送至超声波收发单元；传感器单元用于检测信号发送至无源反馈电路；无源反馈电路用于根据检测信号改变压电单元中压电材料的反射系数。本公开实施例提供的基于超声波信号的装置及植入式医疗设备能够为植入生物体深部的医疗装置进行能量供应，同时对植入式医疗器械的治疗效果进行反馈。

Description

基于超声波信号的装置及植入式医疗设备

技术领域

本公开涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于超声波信号的装置及植入式医疗设备。

背景技术

植入式医疗设备是指完全或部分植入生物体例如患者体内，用于治疗人体内部器官疾病或辅助人体内部器件实现功能的医疗设备，如心脏起搏器、人工关节、神经刺激器等。由于植入式医疗设备通常植入人体内部，对植入式医疗器件的能量问题存在很大挑战。

相关技术中的植入器件通常采用内置的锂离子电池为其供电，当电池能量耗尽时，还需要进行手术更换电池，这会给患者带来很大痛苦。同时，锂离子电池的电解液还包含多种有毒物质，对人体健康形成了巨大隐患。

另外，相关技术中的植入式医疗设备，如脑起搏器、心脏起搏器等都仅能实现单向的刺激治疗，而无法对治疗效果进行实时反馈。但是，判断刺激治疗是否有效以及进一步确定合适的治疗用量都离不开反馈的信息，所以，反馈的作用非常重要。反馈环节的缺失会降低刺激治疗的精准性，甚至有可能造成过度治疗的危害。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种基于超声波信号的装置及植入式医疗设备，能够为植入生物体深部的医疗装置进行能量供应，同时对植入式医疗器械的治疗效果进行反馈。

根据本公开的一方面，提供了一种基于超声波信号的装置，应用于植入式医疗设备，所述装置包括：超声波收发单元、压电单元、无源反馈电路和传感器单元，所述超声波收发单元设置于生物体体外，所述压电单元、所述无源反馈电路和所述传感器单元植入所述生物体内的目标位置，

所述超声波收发单元，用于向所述压电单元发射超声波信号；

所述压电单元，用于将接收到的所述超声波信号转换为第一电信号，以利用所述第一电信号为所述医疗设备内部的待供电器件供电；

所述传感器单元，用于将检测到的表示所述生物体的生理信息的检测信号发送至所述无源反馈电路；

所述无源反馈电路，用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号改变所述压电单元中压电材料的反射系数；

所述压电单元，还用于对所述超声波信号进行反射形成回波信号，并将所述回波信号发送至所述超声波收发单元，所述回波信号能够表征所述生理信息；

所述超声波收发单元，还用于接收所述回波信号。

在一种可能的实现方式中，所述传感器单元包括柔性应变传感器、柔性压力传感器、柔性温度传感器、柔性化学传感器中的一种或多种；所述检测信号包括生物电信号、力信号、温度信号、化学信号中的一种或多种。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括能量供应电路和输出电极，所述输出电极连接到所述待供电器件，

所述能量供应电路，用于将所述第一电信号转换为所述医疗设备所需的直流电平后，通过所述输出电极将所述直流电平传输至所述待供电器件。

在一种可能的实现方式中，所述压电单元与所述无源反馈电路之间、所述无源反馈电路与所述传感器单元之间、所述压电单元与所述能量供应电路之间、所述能量供应电路与所述输出电极之间通过柔性延展导线电连接。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括柔性封装层，所述柔性封装层用于封装所述装置。

在一种可能的实现方式中，所述柔性延展导线的结构形状包括基于预设形状的分形结构，所述预设形状包括形状蛇形、s形中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括柔性粘附层，所述柔性粘附层用于将所述装置贴附于所述目标位置。

根据本公开的另一方面，提供了一种植入式医疗设备，包括：基于超声波信号的装置和待供电器件，

所述装置包括：超声波收发单元、压电单元、无源反馈电路和传感器单元，所述超声波收发单元设置于生物体体外，所述压电单元、所述无源反馈电路和所述传感器单元植入所述生物体内的目标位置，

所述超声波收发单元，用于向所述压电单元发射超声波信号；

所述压电单元，用于将接收到的所述超声波信号转换为第一电信号，以利用所述第一电信号为所述待供电器件供电；

所述传感器单元，用于将检测到的表示所述生物体的生理信息的检测信号发送至所述无源反馈电路；

所述无源反馈电路，用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号改变所述压电单元中压电材料的反射系数；

所述压电单元，还用于对所述超声波信号进行反射形成回波信号，并将所述回波信号发送至所述超声波收发单元，所述回波信号能够表征所述生理信息；

所述超声波收发单元，还用于接收所述回波信号。

在一种可能的实现方式中，所述医疗设备还包括能量供应电路和输出电极，所述输出电极连接到所述待供电器件，所述能量供应电路，用于将所述第一电信号转换为所述医疗设备所需的直流电平后，通过所述输出电极将所述直流电平传输至所述待供电器件。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括能量供应电路和输出电极，所述输出电极连接到所述待供电器件，所述能量供应电路，用于将所述第一电信号转换为所述医疗设备所需的直流电平后，通过所述输出电极将所述直流电平传输至所述待供电器件。

本公开实施例提供的基于超声波信号的装置及植入式医疗设备，通过设置于生物体体外的超声波收发单元及植入生物体内的目标位置的三个单元(即压电单元、无源反馈电路及传感器单元)的配合能够为植入式医疗设备进行能量供应并向外反馈生物体的生理信息，即通过压电单元将接收到的超声波信号转换为第一电信号，从而该装置能够利用第一电信号为医疗设备内部的待供电器件供电，以及，通过无源反馈电路根据传感器单元检测到的表示生物体的生理信息的检测信号改变压电单元中压电材料的反射系数，使得超声波信号在压电材料处发生发射形成回波信号，从而超声波收发单元能够接收到表征生理信息的回波信号，以实现将生物体的生理信息反馈至体外，其中，利用超声波进行能量传输可以在保证生物体无痛的同时有效提高能量传输的深度。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开实施例提供的基于超声波信号的装置的示意图。

图2示出根据本公开实施例提供的无源反馈电路的示意图。

图3示出根据本公开实施例提供的基于超声波信号的装置的示意图。

图4示出根据本公开实施例提供的柔性延展导线的结构形状的示意图。

图5示出根据本公开实施例提供的心脏起搏器的应用场景的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

为了方便本领域技术人员理解本公开实施例提供的技术方案，下面先对技术方案实现的技术环境进行说明。

植入式医疗设备是指完全或部分植入生物体例如患者体内，用于治疗人体内部器官疾病或辅助人体内部器件实现功能的医疗设备，如心脏起搏器、人工关节、神经刺激器等。由于植入式医疗设备通常植入人体内部，对植入式医疗器件的能量供应带来很大挑战。

植入式医疗设备通常采用内置的锂离子电池为其供电，当电池能量耗尽时，还需要进行手术更换电池，这会给患者带来很大痛苦。此外，锂离子电池的电解液还包含多种有毒物质，对人体健康形成了巨大隐患。同时，现有的植入式医疗设备，如脑起搏器、心脏起搏器等都仅能实现单向的刺激治疗，而无法对治疗效果进行实时反馈。但是，判断刺激治疗是否有效以及进一步确定合适的治疗用量都离不开反馈的信息，所以，反馈的作用非常重要。反馈环节的缺失会降低刺激治疗的精准性，甚至有可能造成过度治疗的危害。

另外，由于人体内部的植入空间非常有限，无法容纳体积较大的硬质处理电路，以及，人体内部器官(如脑、心脏、膀胱等)具有复杂的表面形状，并且大多数会根据生理节律发生周期性变形，这对植入式医疗设备的制备材料也提出了更高的要求。

本公开实施例提供了一种应用于植入式医疗设备的基于超声波信号的装置，通过设置于生物体体外的超声波收发单元及植入生物体内的目标位置的三个单元(即压电单元、无源反馈电路及传感器单元)的配合能够为植入式医疗设备进行能量供应并向外反馈生物体的生理信息，即通过压电单元将接收到的超声波信号转换为第一电信号，从而该装置能够利用第一电信号为医疗设备内部的待供电器件供电，以及，通过无源反馈电路根据传感器单元检测到的表示生物体的生理信息的检测信号改变压电单元中压电材料的反射系数，使得超声波信号在压电材料处发生发射形成回波信号，从而超声波收发单元能够接收到表征生理信息的回波信号，以实现将生物体的生理信息反馈至体外，其中，利用超声波进行能量传输可以在保证生物体无痛的同时有效提高能量传输的深度。

本公开实施例提供的基于超声波信号的装置可以应用于植入式医疗设备，为植入式医疗设备进行能量供应并向生物体体外反馈生物体体内的生理信息，换句话说，该装置具有供电模式和反馈模式。植入式医疗设备可以是心脏起搏器、人工关节、神经刺激器等。植入式医疗设备可包括基于超声波信号的装置和待供电器件。

图1示出根据本公开实施例提供的基于超声波信号的装置的示意图。如图1所示，该装置100可以包括超声波收发单元101、压电单元102、传感器单元103、无源反馈电路104，其中，超声波收发单元101设置于生物体体外，压电单元102、传感器单元103、无源反馈电路104植入生物体内的目标位置。

超声波收发单元101不仅可以用于向压电单元102发射超声波信号，还可以用于接收来自压电单元102的回波信号。其中，回波信号能够表征尤其是生物体内的生理信息，且回波信号也是超声波信号。这样，利用超声波进行能量传输可以在保证生物体无痛的同时有效提高能量传输的深度，在植入式医疗设备没有内置电池的状态下也能够使用。在装置的使用过程中，超声波收发单元101可以一直持续向压电单元102发射超声波信号。

在一种可能的实现方式中，超声波收发单元101可以是换能器。举例来说，超声波收发单元101可以包括一个发射换能器和一个接收换能器，其中，发射换能器可用于向压电单元102发射超声波信号，接收换能器可用于接收来自压电单元102的回波信号。

在一种可能的实现方式中，超声波收发单元101可以是既能够用来发射又能够用来接收超声波信号的超声探头。在外部终端例如平板的控制下，超声探头能够在向植入生物体内的目标位置的压电单元102发射超声波信号后同时检测接收压电单元102反射回来的回波信号。

压电单元102可包括压电元件，压电元件可采用压电材料制得。压电单元102不仅可以用于将接收到的超声波信号转换为第一电信号，以利用第一电信号为医疗设备内部的待供电器件供电，还可以用于对超声波信号进行反射形成回波信号，并将回波信号发送至超声波收发单元101。

如图1所示，基于超声波信号的装置100在用于为植入式医疗设备进行能量供应(即供电模式)的情况下，设置于生物体体外的超声波收发单元101可向位于生物体内的目标位置的压电单元102发射超声波信号，压电单元102可将接收到的超声波信号转换为第一电信号，从而可以利用第一电信号为医疗设备内部的待供电器件供电。

传感器单元103可以用于将检测到的表示生物体的生理信息的检测信号发送至无源反馈电路104。传感器单元103可以与植入式医疗设备靠近设置，以更好地监测植入式医疗设备的治疗效果，也即目标位置可以为与植入式医疗设备对生物体进行治疗的患病位置相近或相同的位置，这样，可以提高反馈信息的准确性。生物信息可以根据植入式医疗设备的用途确定。例如在植入式医疗设备为心脏起搏器的情况下，可以检测心脏的跳动频率、心脏起搏的力、心脏温度情况等。再例如在植入式医疗设备为神经刺激器的情况下，可以检测神经传递的电信号等。

在一种可能的实现方式中，传感器单元103可以包括柔性应变传感器、柔性压力传感器、柔性温度传感器、柔性化学传感器中的一种或多种，对应地，检测信号可以包括生物电信号、力信号、温度信号、化学信号中的一种或多种，从而可以监测生物体内器官的应变、压力、温度、化学等生理信息。这样，利用不同种类的传感器，可以实现多种生理信息的测量，且利用柔性传感器能够使装置具有较高的使用舒适度，改善患者的使用体验。实际设置的传感器种类可根据医疗需求确定，本公开实施例对此不做限定。

无源反馈电路104可以用于接收检测信号，并根据检测信号改变压电单元102中压电材料的反射系数。进而使得压电单元102在反射超声波信号产生回波信号时，会因反射系数的不同产生不同的回波信号。这样，基于对回波信号的分析、处理，就可以逐步确定出反射系数、检测信号、生理信息，基于这些信息可以进一步对医疗设备的工作过程进行调控、对治疗效果进行评定。

在一种可能的实现方式中，无源反馈电路104可以包括三极管。图2示出根据本公开实施例提供的无源反馈电路的示意图。现以检测信号为生物电信号为例并结合图2对无源反馈电路104改变压电单元102中压电材料的反射系数的过程进行说明：

如图2所示，无源反馈电路104可以包括一个三极管201，且无源反馈电路104可以利用三级管201的共源级放大模式。传感器单元103可包括可用于检测生物电信号的传感器元件，本示例中的传感器元件采用两个电极202，以用于检测电位差，传感器单元103可通过导线将两个电极202获取到的生物电信号传输给三极管201。压电单元102可包括压电元件203。三极管201的栅极(即图2中的G极)和源级(即图2中的S极)分别与传感器单元103的两个电极202连接，且三极管201的源级和漏级(即图2中的D极)分别与压电元件203的两面连接。根据三极管201的线性电阻效应，三极管201在不同的生理电压(即对应于生物电信号)下具有不同的输出电阻(即漏级与源级之间的电阻)，利用输出电阻的大小可以调制压电元件203的反射系数，从而无源反馈电路104实现基于生物电信号改变压电单元102中压电材料的反射系数，在本示例中，生理电压越大，三极管201的输出电阻越大，压电元件203被改变后的反射系数越大。

如图1所示，基于超声波信号的装置100在用于向生物体体外反馈生物体体内的生理信息(即反馈模式)的情况下，传感器单元103可将获取到的检测信号发送至无源反馈电路104，无源反馈电路104可以根据检测信号改变压电单元102中压电材料的反射系数，使得超声波收发单元101向压电单元102发射的超声波信号在压电材料处进行反射形成回波信号，超声波收发单元101接收该回波信号，经过外部终端例如平板的分析下可以获取生物体的生理信息。

反射系数的改变会影响供电模式下的电能传输功能，但是该影响非常小。以上述超声探头为例说明：通常，在供电模式下，超声探头发射的是连续正弦波，可通过滤波、整流等方式对该连续正弦波进行处理，以向植入式医疗设备提供合适的直流电平；在反馈模式下，超声探头发射的是离散脉冲波，而反射系数对于离散脉冲波影响更大，对连续正弦波几乎没有影响，因此，虽然基于超声波信号的装置在反馈模式下会改变压电材料的反射系数，但是供电模式下装置提供的直流电平几乎保持不变，故可以忽略反射系数改变对于供电模式下供电功能的影响。

反射系数的改变随着无源反馈电路104而实时改变，整个过程是被动无源的，由传感器单元103检测到的检测信号决定。这样，采用基于超声波的无源通信方式对植入式医疗设备的治疗效果进行反馈，不仅避免了大块硬质电路的使用，而且为植入式医疗设备加入了实时感知与反馈的功能，能够帮助人们及时判断治疗的有效性，实施更加精准的治疗。

在一种可能的实现方式中，基于超声波信号的装置可先启动供电模式后启动反馈模式。在基于超声波信号的装置安装成功后，前一时间段(例如前一分钟)利用该装置的供电模式为植入式医疗设备进行供电，后一时间段(例如后一分钟)利用该装置的反馈模式将植入式医疗设备的治疗效果即生物体的生理信息反馈至体外，这样能够在植入式医疗设备进行一段时间治疗后，获取经过治疗的生物体的生理信息。

现以超声波收发单元101包括发射换能器和接收换能器为例说明先启动供电模式后启动反馈模式的过程：在基于超声波信号的装置安装成功后，可通过外部控制设备例如平板控制发射换能器于14:00:00至14:02:00期间向压电单元102发射超声波信号，且通过外部控制设备例如平板控制接收换能器于14:00:00至14:01:00期间不工作而于14:01:00至14:02:00期间进行工作，使得发射换能器于14:00:00至14:01:00期间发射的超声波信号能够为植入式医疗设备进行供电，从而医疗设备可对生物体目标位置进行治疗，并使得接收换能器于14:01:00至14:02:00能够接收到可表征生物体的生理信息的回波信号，从而外部控制设备例如平板通过对回波信号进行分析得到生物体的生理信息。在一种可能的实现方式中，基于超声波信号的装置的供电模式和反馈模式可同时启动。在基于超声波信号的装置安装成功后，可同时利用该装置的供电模式和反馈模式，以实现在供电的同时实时反馈生物体的生理信息。

现以超声波收发单元101包括收发一体的超声探头为例说明供电模式和反馈模式同时启动的过程：在基于超声波信号的装置安装成功后，可通过外部控制设备例如平板控制超声探头于14:00:00至14:02:00期间向压电单元102发射超声波信号，使得于14:00:00至14:02:00期间超声探头发射的超声波信号能够为植入式医疗设备进行供电，由于超声探头既能够用来发射又能够用来接收超声波信号，故于14:00:00至14:02:00期间超声探头还能实时接收到可表征生物体的生理信息的回波信号，从而外部控制设备例如平板通过对回波信号进行实时分析得到生物体的生理信息。

图3示出根据本公开实施例提供的基于超声波信号的装置的示意图。在一种可能的实现方式中，如图3所示，基于超声波信号的装置100还可以包括能量供应电路105和输出电极106，压电单元102的输出端与能量供应电路105的输入端电连接，能量供应电路105的输出端与输出电极106的一端电连接，输出电极106的另一端连接到医疗设备内部的待供电器件(未图示)。举例来说，能量供应电路105可包括滤波芯片、稳压芯片与电阻、电容、电感等无源电路元件。

能量供应电路105可以用于将第一电信号转换为医疗设备所需的直流电平后，通过输出电极106将直流电平传输至待供电器件。这样，通过能量供应电路将第一电信号转化为所需的直流电平，能够稳定安全地为植入式医疗设备提供电能。

在一种可能的实现方式中，如图3所示，压电单元102与无源反馈电路104之间、无源反馈电路104与传感器单元103之间、压电单元102与能量供应电路105之间、能量供应电路105与输出电极106之间可通过柔性延展导线107电连接。这样，通过柔性延展导线为装置各部分提供电学互联，并赋予装置柔性与可延展性。

在一种可能的实现方式中，柔性延展导线的结构形状包括基于预设形状的分形结构，预设形状可以包括形状蛇形、s形中的至少一种。图4示出根据本公开实施例提供的柔性延展导线的结构形状的示意图。如图4所示，柔性延展导线可采用基于蛇形导线的分形结构，能够显著增强导线层的延展能力，并为装置中的各个功能元件提供应变隔离，蛇形结构通过面内弯曲与面外翘曲变形能够承受绝大部分的应变，在变形时分形导线将逐级展开，逐级释放所承受的应变，进一步增强了装置的延展性能。

在一种可能的实现方式中，如图3所示，基于超声波信号的装置100还可以包括柔性封装层108，柔性封装层108可用于封装装置100，即将压电单元102、无源反馈电路104、能量供应电路105、柔性延展导线107均置于柔性封装层108中。传感器单元103、输出电极106可根据实际情况选择性地封装进柔性封装层108中。举例来说，柔性封装层108可由具有良好生物相容性的有机材料制成，总体封装厚度可小于2mm，其弹性模量与人体软组织相近，这样，具有极低的弯曲刚度的柔性封装层可以共形贴附于人体器官表面，并且跟随器官的动态变形，避免装置对生物体组织造成损伤，同时还为装置提供支撑与保护，将装置与外界隔离，避免装置受体液环境的干扰。

在一种可能的实现方式中，如图3所示，基于超声波信号的装置100还可以包括柔性粘附层109，柔性粘附层109可用于将装置紧密贴附于目标位置。柔性粘附层109可以设置在柔性封装层108的一面，使得植入生物体的目标位置时，柔性粘附层109可以位于生物体的目标位置与柔性封装层108之间，提高装置100与目标位置之间的粘附性。

图5示出根据本公开实施例提供的心脏起搏器的应用场景的示意图。心脏起搏器是一种植入于体内的电子治疗仪器，通过脉冲发生器发放电脉冲，通过导线电极的传导，刺激电极所接触的心肌，使心脏激动和收缩，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍。在本示例中，植入式医疗设备可以是心脏起搏器，该心脏起搏器包括上述基于超声波信号的装置100和用于实现心脏起搏功能的主体器件500，基于超声波信号的装置100用于为心脏起搏器内部的待供电器件供电并借助回波信号将人体的生理信息尤其是心脏起搏器的刺激效果实时反馈至体外。

在本示例中，如图5所示，心脏起搏器的主体器件500置于心脏处，基于超声波信号的装置100的柔性封装层108一面柔性粘附层(未图示)贴附于心脏处，该装置100的传感器单元103(例如基于聚偏氟乙烯的柔性应变传感器)亦置于心脏处且与心脏起搏器的主体器件500配合设置，使得该装置100能够检测到所需的应变信号。

在本示例中，位于体外的换能器101持续向体内柔性封装层108所在区域发射超声波。装置通过柔性封装层108内的压电单元(未图示)接收换能器101发射的声能(即超声波能量)，并将该声能转化为电能传给能量供应电路(未图示)。能量供应电路通过输出电极(未图示)驱动心脏起搏器500工作，刺激心脏产生收缩。利用传感器单元103感知心脏在收到刺激后的收缩状况，并将感知到的应变信号传输至无源反馈电路(未图示)，通过无源反馈电路改变压电单元的反射系数，向换能器101反射回波信号。位于体外的终端根据换能器101接收到回波信号分析得到心脏收缩信息，这样可以实时调整心脏起搏器的主体器件500的刺激强度。若心脏收缩程度低于标准值，则加大刺激强度；若心脏收缩程度高于标准值，则减弱刺激强度。

本公开实施例提供了一种植入式医疗设备，植入式医疗设备可以包括基于超声波信号的装置和待供电器件，其中，装置包括：超声波收发单元、压电单元、无源反馈电路和传感器单元，超声波收发单元设置于生物体体外，压电单元、无源反馈电路和传感器单元植入生物体内的目标位置，超声波收发单元，用于向压电单元发射超声波信号；压电单元，用于将接收到的超声波信号转换为第一电信号，以利用第一电信号为待供电器件供电；传感器单元，用于将检测到的表示生物体的生理信息的检测信号发送至无源反馈电路；无源反馈电路，用于接收检测信号，并根据检测信号改变压电单元中压电材料的反射系数；压电单元，还用于对超声波信号进行反射形成回波信号，并将回波信号发送至超声波收发单元，回波信号能够表征生理信息；超声波收发单元，还用于接收回波信号。

在一种可能的实现方式中，医疗设备还可以包括能量供应电路和输出电极，输出电极连接到待供电器件，能量供应电路可用于将第一电信号转换为医疗设备所需的直流电平后，通过输出电极将直流电平传输至待供电器件。

在一种可能的实现方式中，装置还可以包括能量供应电路和输出电极，输出电极连接到待供电器件，能量供应电路可用于将第一电信号转换为医疗设备所需的直流电平后，通过输出电极将直流电平传输至待供电器件。

在一些实施例中，本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。

本公开实施例提供的基于超声波信号的装置和植入式医疗设备通过基于超声波的供能与通信方式，能够用于为植入式以来器械进行能量供应，并对植入式医疗器械的治疗效果进行反馈，并且利用超声波进行能量传输，有效提升提高能量传输的深度，能够为植入人体深部的以来器械进行能量供应，其次，采用无源电阻抗改变反射系数的方式进行信息的感知与反馈，避免了大块硬质电路的使用，另外，基于柔性的传感器、柔性的导电层、柔性的封装层能够赋予装置柔性与可延展性，不仅提高了使用舒适度，还能够紧密贴附于人体器官的复杂表面，避免对人体造成器质性损害，跟随人体器官的动态变形，从而提升了装置反馈信息的精度。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种基于超声波信号的装置，其特征在于，应用于植入式医疗设备，所述装置包括：超声波收发单元、压电单元、无源反馈电路和传感器单元，所述超声波收发单元设置于生物体体外，所述压电单元、所述无源反馈电路和所述传感器单元植入所述生物体内的目标位置，

所述超声波收发单元，用于向所述压电单元发射超声波信号；

所述压电单元，用于将接收到的所述超声波信号转换为第一电信号，以利用所述第一电信号为所述医疗设备内部的待供电器件供电，使得所述医疗设备利用所述待供电器件内部的电能为所述生物体治疗；

所述传感器单元，用于将检测到的表示所述生物体在受到治疗后的生理信息的检测信号发送至所述无源反馈电路，所述传感器单元包括柔性应变传感器、柔性压力传感器、柔性温度传感器、柔性化学传感器，所述检测信号包括生物电信号、力信号、温度信号、化学信号；

所述无源反馈电路，用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号改变所述压电单元中压电材料的反射系数，所述反射系数的变化过程是被动的且由所述检测信号决定的；

所述压电单元，还用于根据不同的反射系数对接收到的所述超声波信号进行反射形成不同的回波信号，并将所述回波信号发送至所述超声波收发单元，所述回波信号能够表征所述生物体在受到治疗后的生理信息；

所述超声波收发单元，还用于接收所述回波信号，使得外部终端对所述回波信号进行处理，得到所述反射系数、所述检测信号、所述生理信息，以调控所述医疗设备的工作过程和评定所述医疗设备的治疗效果。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括能量供应电路和输出电极，所述输出电极连接到所述待供电器件，

所述能量供应电路，用于将所述第一电信号转换为所述医疗设备所需的直流电平后，通过所述输出电极将所述直流电平传输至所述待供电器件。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压电单元与所述无源反馈电路之间、所述无源反馈电路与所述传感器单元之间、所述压电单元与所述能量供应电路之间、所述能量供应电路与所述输出电极之间通过柔性延展导线电连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括柔性封装层，所述柔性封装层用于封装所述装置。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述柔性延展导线的结构形状包括基于预设形状的分形结构，所述预设形状包括形状蛇形、s形中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括柔性粘附层，所述柔性粘附层用于将所述装置贴附于所述目标位置。

7.一种植入式医疗设备，其特征在于，包括：基于超声波信号的装置和待供电器件，

所述装置包括：超声波收发单元、压电单元、无源反馈电路和传感器单元，所述超声波收发单元设置于生物体体外，所述压电单元、所述无源反馈电路和所述传感器单元植入所述生物体内的目标位置，

所述超声波收发单元，用于向所述压电单元发射超声波信号；

所述压电单元，用于将接收到的所述超声波信号转换为第一电信号，以利用所述第一电信号为所述待供电器件供电，使得所述医疗设备利用所述待供电器件内部的电能为所述生物体治疗；

所述传感器单元，用于将检测到的表示所述生物体在受到治疗后的生理信息的检测信号发送至所述无源反馈电路，所述传感器单元包括柔性应变传感器、柔性压力传感器、柔性温度传感器、柔性化学传感器，所述检测信号包括生物电信号、力信号、温度信号、化学信号；

所述无源反馈电路，用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号改变所述压电单元中压电材料的反射系数，所述反射系数的变化过程是被动的且由所述检测信号决定的；

所述压电单元，还用于根据不同的反射系数对接收到的所述超声波信号进行反射形成不同的回波信号，并将所述回波信号发送至所述超声波收发单元，所述回波信号能够表征所述生物体在受到治疗后的生理信息；

所述超声波收发单元，还用于接收所述回波信号，使得外部终端对所述回波信号进行处理，得到所述反射系数、所述检测信号、所述生理信息，以调控所述医疗设备的工作过程和评定所述医疗设备的治疗效果。

8.根据权利要求7所述的医疗设备，其特征在于，所述医疗设备还包括能量供应电路和输出电极，所述输出电极连接到所述待供电器件，

所述能量供应电路，用于将所述第一电信号转换为所述医疗设备所需的直流电平后，通过所述输出电极将所述直流电平传输至所述待供电器件。

9.根据权利要求7所述的医疗设备，其特征在于，所述装置还包括能量供应电路和输出电极，所述输出电极连接到所述待供电器件，

所述能量供应电路，用于将所述第一电信号转换为所述医疗设备所需的直流电平后，通过所述输出电极将所述直流电平传输至所述待供电器件。