将人工智能应用于医疗影像是一个比较热门的创业方向，尤其是在医疗数据采集和影像识别诊断方面，人工智能依靠强大的图像识别和深度学习技术，将很好地解决医学影像大数据人工处理中存在的两大问题，大大提高数据分析的效率和准确性，减轻医生的压力，同时也能提高诊疗的效率和准确率以及成本。国外早已出现了一批将人工智能用于医疗影像的明星公司，如Enlitic、Butterfly Network、VisExcell、VoxelCloud等。
这些公司都有一个共同的特性，即设立了一个大愿景，同时有技术壁垒，还均获得了巨额的融资。其中，Butterfly Network较为典型，成立三年获得1亿美元投资。
致力于做最便宜的成像系统
Butterfly Network公司成立于2011年，其联合创始人兼CEO是著名生物科学企业家Jonathan Rothberg，Rothberg曾为 DNA 测序技术的发展做出了重大贡献，他先后创办过几家医疗健康与生物技术公司，其中的两家 DNA 测序公司454 Life Sciences与 Ion Torrent Systems更是以数亿美元的价格卖出。
Butterfly Network的创始团队中包括若干来自麻省理工的物理学家和工程师（甚至有出自神秘的林肯实验室），其中联合创始人Nevada Sanchez曾设计了一个低成本的无线电望远镜，该设备应用的信号处理技巧即被称为“butterfly network”，这也是这家初创公司名称的由来。
Butterfly Network公司同时也是从Jonathan Rothberg创立的孵化器4Combinator中脱颖而出的，4Combinator孵化器旨在将医疗传感器与人工智能中的深度学习相结合。Butterfly Network公司希望建立一个收集数以千计图像的数据库，然后使用人工智能技术从中获得新的临床治疗手段。他们把打造出足够便宜的成像系统当作首要目标，立志让全世界最贫困的角落也都能用得起。
核心技术：电容式微机械超声换能器（CMUT)
大多数超声波检测仪都是使用小型压电晶体或者陶瓷来发射和接收声波，但是连接这些零部件需要特别严密，然后再通过电缆连接到一个单独的盒子处理信号，这些仪器体积庞大很难在急诊室中手持操作。正是基于这一问题，Butterfly Network公司研发了一种电容式微机械超声换能器（capacitive micro-machined ultrasound transducer，简称CMUT)技术，该技术可将多种超声波探头的性能集成到一个由数以千计MEMS组成的2D矩阵阵列中并堆叠在集成电路上。
Butterfly Network公司的这一技术首次公开在专利US8852103B2中，该专利（Transmissive imaging and related apparatus and methods）是基于公司创始人Jonathan Rothberg和Nevada Sanchez于2011年10月17日提交的一项美国临时申请（US61/548047，Opposed array imaging and related apparatus and methods）为最早优先权的专利。
高质量专利文本：这是一项拥有186项权利要求的专利
专利US8852103B2提出了一项超声成像装置，通过将辐射源阵列和辐射传感器阵列多维非线性地排列设置，并使得每两个相邻传感器之间的距离大于超声波长的一半，藉由一个处理电路来区分每个传感器接收的来自多个辐射源所发送的信号，用于检测诸如折射指数，密度和/或声速对象的目标特性。
该专利基于上述原理从成像装置的配置方式上主张了多种排列布置组合的保护，在其长达124页的授权专利文本US8852103B2中主张了186项权利要求，其中包括7项产品独立权利要求。
Butterfly Network研发的电容式微机械超声换能器（CMUT）技术实际上是一种“芯片上的超声波技术（ultrasound-on-a-chip）” 。该技术利用了当今大众市场上成熟的计算机芯片制造工艺，用CMUT代替了传统的压电晶体作为超声波换能器。CMUT与压电换能器相比具有良好的带宽和声学阻抗匹配性能，可以抑制成像伪迹、提高信号质量以及减小信道计数。
以专利US8852103B2公开的内容作为优先权基础，公司自2012年始截止本文成稿日已经陆续就该技术及该技术的延伸培育了一个包含42项专利的家族，遍及美国、澳大利亚、加拿大、欧洲、中国香港等国家和地区。
高质量专利文本：这又是一项主张了207项权利要求的专利
从Butterfly Network于2014年3月31日提交的专利Monolithic ultrasonic imaging devices, systems and methods（该专利在2016年12月20日获得授权，公告号为US9521991B2）公开的技术来看，CMUT是通过施加电压来使微型薄膜振动以此产生超声波，当产生的超声波传入人体内后，不同的身体组织又会反射不同频率的超声波，反射回的超声波又被转换回了电信号，随后转换成图像。
该专利公开的超声换能器阵列与完全数字超声前端制造在同一芯片上。根据该专利公开的内容，这种芯片架构可以使得能够充分访问完全数字化的信道数据，以允许使用最新水平的、现成的计算机平台来执行复杂的图像形成算法。基于Butterfly Network一贯的专利申请策略，以专利US9521991B2为母案的家族成员有19项，其中，在中国申请专利CN105431749A在其90多页的专利文件中主张了多达208项权利要求，涉及27个独立权利要求：
1.一种处理来自超声换能元件的信号的方法，包括以下动作……
27.一种超声装置（对应权1方法的装置），包括……
53.一种处理来自超声换能元件的信号的方法，包括以下动作……
59.一种超声装置（对应权53方法的装置），包括……
65.一种配置至少两个超声换能器元件的方法，包括以下动作……
76.一种超声装置（对应权65方法的装置），包括……
87.一种使用电压对超声换能器元件进行偏置的方法，包括以下动作……
91.一种超声装置（对应权87方法的装置），包括……
95.一种对集成在半导体晶片上的至少一个超声换能器元件进行偏置的方法，包括以下动作……
100.一种超声装置（对应权95方法的装置），包括集成在半导体晶片上的至少一个超声换能器元件，其中……
105.一种偏置至少一个超声换能器元件的方法，包括以下动作……
109.一种被配置成使用至少一个超声换能器元件对对象进行成像或治疗的超声装置，其中……
113.一种配置超声装置中的第一传送控制电路和第二传送控制电路的方法，其中
118.一种超声装置（为权109中第一和第二传送控制电路具体实现电路），包括……
123.一种配置至少第一波形生成器和第二波形生成器的方法，包括以下动作……
128.一种装置（实现权123中方法的装置），包括……
133.一种制作超声装置的方法，包括以下动作……
137.一种装置（藉由权133中方法制得的装置），包括形成在单个集成电路衬底上的至少一个CMOS超声换能器元件和数字接收电路……
141.一种制作超声装置的方法，包括以下动作……
150.一种超声装置（藉由权137中方法制得的装置），包括……
159.一种处理来自超声换能器元件的信号的方法，包括以下动作……
178.一种超声装置（对应权159方法的装置），包括……
197.一种操作用于至少第一超声换能器元件和第二超声换能器元件的传送和/或控制电路的方法……
201.一种装置（对应权197方法的装置），包括……
205.一种装置，包括：超声成像芯片；以及高强度聚焦超声（HIFU）芯片，其中，
206.一种装置，包括：单芯片集成超声成像电路和高强度聚焦超声（HIFU）电路，其中
207.一种装置，包括：CMOS晶圆上的超声换能器元件的布置；形成在所述CMOS晶圆上并且电耦接至所述超声换能器元件的布置的集成电路，其中……
从概念原型到产品上市：靠高质量的专利文本保驾护航
今年10月27日，Butterfly Network 公司的产品基于芯片超声成像系统Butterfly iQ®收到美国食品及药品监督管理局（FDA）的上市前通知，这意味着消费者可能在2018年在市场上购买到这款设备。Butterfly iQ®是一款内置了人工智能技术的手持式超声波检测设备，外形酷似剃须刀，小到可以直接放到口袋里随身携带，插上手机并配以特定的应用软件就可以看到图像，图像也可以在云端实现储存。根据Butterfly Network 公司的介绍，该产品用于 13 种临床检测，包括腹部、成人心脏、小儿心脏、产妇胎儿、泌尿学等几乎全身器官或部位。
作为一家对自有知识产权极为重视的公司，早在2013年，Butterfly Network就提出了描述产品基于芯片超声成像系统Butterfly iQ®的第一件专利（US13/856252，Portable electronic devices with integrated imaging capabilities，申请日为2013年4月3日），该专利在今年5月30日获得授权，授权公告号为US9667889B2：
在该专利的背景描述中提出了一个问题，即患者在进行例如超声波或者核磁共振检查时要支付高昂的费，且受限于医院环境的固定场合，很多患者也得不到随时随地的高效率检查（据一些医生介绍，医院要购买一台功能完整的超声波仪器，医院可能要花费2万美元左右，而高端仪器的单价则高达10万美元，这一费用在中国或许更高）。基于上述问题，专利US9667889B2提出了一个非侵入式集成便携式电子设备，旨在开发出小巧且通用的超声扫描仪，可以实时做出3D图像，把它放在一个人的胸膛上就能看到他身体内的图像，实现患者可以通过该设备方便在家里完成超声检查的目的。
截止目前，Butterfly Network基于专利US13/856252向美、中、欧、日、韩等主要市场提出了11项同族专利。其中，该专利家族中的中国申请CN105263419A主张了一个很大的保护范围：
一种设备，包括:
处理器，其被配置为，当所述设备被置于目标的外表面时生成目标的内部特征的图像；以及
显示器，其被配置为显示该图像，其中，所述设备为便携式电子设备。
该专利CN105263419A尚在实质审查阶段，审查员于2017年8月10日发出了第一次审查意见，根据美国专利US9667889B2的授权情况，认为Butterfly Network公司想在中国获得上述范围是具有挑战性的。换言之，如果该专利范围获得授权，对可携带式超声检测设备在中国市场造成不容忽视的影响。
Butterfly iQ®从概念到进入市场，Butterfly Network 公司用了8年时间，这在一个资本急于获利的时代是一个相对漫长的过程，因为在可携带式超声检测设备市场，而飞利浦（Philips）公司的产品Lumify®、通用电气（GE）的 Vscan®等产品都早已捷足先登，不过Butterfly Network 公司对Butterfly iQ®不足2000美元的定价足以说明其对自身技术有着足够的信心。
围绕着超声传感芯片技术，Butterfly Network积极布局相关专利，自公司成立伊始，他们已经在这一技术领域陆续申请了超过176项专利，尤其是随着其产品Butterfly iQ的公布，其明显加快了专利的申请节奏：
仅在2016-2017的两年就申请了近70项专利，其中涉及到的技术细节更是包括超声传感芯片的隔膜材料、封装结构、芯片键合工艺及制造方法、腔穴结构、延迟电路、时间增益补偿电路、频宽信号处理电路等等。
基于硬件产品的创业公司的专利思路
作为一家基于硬件产品的创业公司，要想获得商业上的成功，只靠技术和价格的优势通常是不够的，特别是在一个有像GE和Philips这种巨头公司参与的市场环境中，如果创业者倾尽心血研发的产品在市场竞争中缺乏有效的专利保护，这是极其危险的，因为巨头们掌控的渠道和资本很快会将创业者淹没在残酷的竞争浪潮中。
Butterfly Network自始有着自信且积极的专利态度，他们尤为重视产品的专利保护，在历年的专利申请中，不乏权利要求数量多达431项的专利，动辄几百页的专利文件，以及上百件精心编制的专利网，尽心尽力地守护着他们开发的那颗小小的超声传感芯片，正是因为如此，才使得他们能够在巨头公司的围追堵截下显得从容不迫游刃有余。
Butterfly Network希望将来可以建立一个庞大的图像的数据库，然后使用人工智能技术从中获得新的临床治疗手段。Butterfly Network是云+端的商业模式，通过便携超声扫描仪的方式初步诊断病因，然后通过云端的数据积累提供可参考的治疗模式。如果超声扫描设备、分析软件和数据库足够丰富强大，当然会极大的简化患者确诊的方式，推而广之，这类产品也许最后会演变成家庭必备的家用医疗仪器。那么就像PC时代，智能手机时代一样，最终会给我们的生活、工作带来革命性的变化。
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