EP0902654B1

Opto-acoustic transducer for medical applications

Abstract

This invention is an optically activated transducer for generating acoustic vibrations in a biological medium. The transducer is located at the end of a fiber optic which may be located within a catheter. Energy for operating the transducer is provided optically by laser light transmitted through the fiber optic to the transducer. Pulsed laser light is absorbed in the working fluid of the transducer to generate a thermal pressure and consequent adiabatic expansion of the transducer head such that it does work against the ambient medium. The transducer returns to its original state by a process of thermal cooling. The motion of the transducer within the ambient medium couples acoustic energy into the medium. By pulsing the laser at a high repetition rate (which may vary from CW to 100 kHz) an ultrasonic radiation field can be established locally in the medium. This method of producing ultrasonic vibrations can be used in vivo for the treatment of stroke-related conditions in humans, particularly for dissolving thrombus. The catheter may also incorporate anti-thrombolytic drug treatments as an adjunct therapy and it may be operated in conjunction with ultrasonic detection equipment for imaging and feedback control.

EP0902654B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 4

Term

Term ended

Expired 23 April 2017, 9.4 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

8 claims: 8 independent, 0 dependent

  1. 1
    Apparatus for generating acoustic vibrations in a biological medium, comprising a fibre optic (10,36,56,70,82) having a proximal and a distal end;and an opto-acoustic transducer at the distal end of the fibre optic    CHARACTERIZED IN THAT    the transducer has first (12) and second portions (18,62,76) connected to each other to define a confined volume of a working fluid therein (20,50), the first portion being fixedly and operatively connected to the distal end (54,60) of the fibre optic to deliver light energy (22) transmitted along the fibre optic to the working fluid, and the second portion being capable of vibration, whereby light energy transmitted along the fibre optic is absorbed by the working fluid for provoking vibrations in the second portion of the transducer to produce acoustic waves in a biological medium in which the distal end of the fibre optic is immersed. Appareil destiné à produire des vibrations dans un milieu biologique, comportant une fibre optique (10, 36, 56, 70, 82) ayant une extrémité proximale et une extrémité distale ;et un transducteur opto-acoustique à l'extrémité distale de la fibre optique    CARACTÉRISÉ EN CE QUE    le transducteur a une première portion (12) et une deuxième portion (18, 62, 76) connectées l'une à l'autre pour définir un volume confiné de fluide actif dedans (20, 50), la première portion étant connectée de manière fixe et de manière opérative à l'extrémité distale (54, 60) de la fibre optique pour transporter de l'énergie lumineuse (22) transmise le long de la fibre optique jusqu'au fluide actif, et la deuxième portion étant capable de vibration, ce par quoi, l'énergie lumineuse transmise le long de la fibre optique est absorbée par le fluide actif pour provoquer des vibrations dans la deuxième portion du transducteur pour produire des ondes acoustiques dans un milieu biologique dans lequel l'extrémité distale de la fibre optique est immergée. Vorrichtung zum Erzeugen von akustischen Schwingungen in einem biologischen Medium, umfassend eine Faseroptik (10, 36, 56, 70, 82) mit einem proximalen und einem distalen Ende;und einen optoakustischen Wandler am distalen Ende der Faseroptik,    dadurch gekennzeichnet, dass    der Wandler einen ersten (12) und einen zweiten (18, 62, 76) Abschnitt hat, die miteinander verbunden sind, um ein umschlossenes Volumen eines Arbeitsfluids (20, 50) darin zu definieren, wobei der erste Abschnitt fest und funktionell mit dem distalen Ende (54, 60) der Faseroptik verbunden ist, um Lichtenergie (22) zuzuführen, die über die Faseroptik zu dem Arbeitsfluid übertragen wird, und wobei der zweite Abschnitt vibrationsfähig ist, so dass über die Faseroptik übertragene Lichtenergie von dem Arbeitsfluid übertragen wird, um Erschütterungen im zweiten Abschnitt des Wandlers hervorzurufen, um Schallwellen in einem biologischen Medium zu erzeugen, in dem das distale Ende der Faseroptik eingetaucht ist.
  2. 2
    Apparatus according to Claim 1 wherein a first portion of the transducer is a transparent window (12) and the second portion is a flexible membrane (18), the portions being connected by a rigid cylinder (16) in which the working fluid is confined. Appareil selon la revendication 1, dans lequel une première portion du transducteur est une fenêtre transparente (12) et la deuxième portion est une membrane flexible (18), les portions étant connectées par un cylindre rigide (16) dans lequel le fluide actif est confiné. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein erster Abschnitt des Wandlers ein transparentes Fenster (12) und der zweite Abschnitt eine flexible Membran (18) ist, wobei die Abschnitte durch einen starren Zylinder (16) verbunden sind, in dem das Arbeitsfluid enthalten ist.
  3. 3
    Apparatus according to Claim 1 wherein the transducer is a bellows head with the first portion attached to the distal end (54) of the fibre optic (56), the second portion comprising a bellows tip connected to the first portion by an axially expandable bellows section (52). Appareil selon la revendication 1, dans lequel le transducteur est une tête de soufflet dont la première portion est attachée à l'extrémité distale (54) de la fibre optique (56), la deuxième portion comportant une pointe de soufflet connectée à la première portion par une section de soufflet expansible de manière axiale (52). Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Wandler ein Balgkopf ist, von dem der erste Abschnitt am distalen Ende (54) der Faseroptik (56) angebracht ist, wobei der zweite Abschnitt eine Balgspitze umfasst, die durch eine axial ausdehnbare Balgsektion (52) mit dem ersten Abschnitt verbunden ist.
  4. 4
    Apparatus according to any preceding Claim including a source (88) of light energy operatively connected to the proximal end of said fibre optic, which source is adapted to transport pulsed light energy along the fibre optic. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une source (88) d'énergie lumineuse connectée de manière opérative à l'extrémité proximale de ladite fibre optique, source qui est adaptée pour transporter de l'énergie lumineuse pulsée le long de la fibre optique. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer Lichtenergiequelle (88), die funktionell mit dem proximalen Ende der genannten Faseroptik verbunden ist, wobei die Quelle die Aufgabe hat, pulsierte Lichtenergie entlang der Faseroptik zu transportieren.
  5. 5
    Apparatus according to Claim 4 wherein the source is adapted to transmit light energy with a pulse energy density in the range 0.01 J/cm2 to 4 J/cm2. Appareil selon la revendication 4, dans lequel la source est adaptée pour transmettre de l'énergie lumineuse ayant une densité d'énergie pulsée de l'ordre de 0,01 J/cm2 à 4 J/cm2. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Quelle so gestaltet ist, dass sie Lichtenergie mit einer Impulsenergiedichte im Bereich von 0,01 J/cm2 bis 4 J/cm2 überträgt.
  6. 6
    Apparatus according to Claim 4 or Claim 5 wherein the source is adapted to transmit light energy at a pulse frequency in the range 10 Hz to 100 kHz, a wavelength in the range 200 nm to 5000 nm, and with a pulse duration less than 1 µs. Appareil selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel la source est adaptée pour transmettre de l'énergie lumineuse à une fréquence d'impulsion de l'ordre de 10 Hz à 100 kHz, une longueur d'onde de l'ordre de 200 nm à 5000 nm, et avec une durée d'impulsion inférieure à 1 µs. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der die Quelle so gestaltet ist, dass sie Lichtenergie mit einer Impulsfrequenz im Bereich von 10 Hz bis 100 kHz, einer Wellenlänge im Bereich von 200 nm bis 5000 nm und mit einer Impulsdauer von weniger als 1 µs überträgt.
  7. 7
    Apparatus according to any of Claims 4 to 6 wherein the source of light energy is a laser. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel la source d'énergie lumineuse est un laser. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Lichtenergiequelle ein Laser ist.
  8. 8
    Apparatus according to any preceding Claim wherein the fibre optic is located within a catheter (30). Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fibre optique est située dans un cathéter (30). Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die Faseroptik in einem Katheter (30) befindet.