可折叠的二维CUMT-ON-CMOS阵列制造技术

一种设备，包括：插入管，该插入管配置为插入体腔并且具有第一管腔，该第一管腔具有第一管腔直径和远端开口；和管状通道，该管状通道具有第二管腔和小于第一管腔直径的外通道直径，该管状通道插入第一管腔。该设备包括支撑结构，该支撑结构被配置为：以折叠状态穿过插入管的内壁和管状通道外壁之间的空间至远端开口；并且当支撑结构通过远端开口离开时，沿着横向于第一管腔的方向展开，以达到大于所述第一管腔直径的支撑尺寸。超声换能器的多个平面二维阵列由支撑结构支撑，阵列具有小于所述第一管腔直径的横向尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可折叠的二维CUMT-ON-CMOS阵列相关申请的交叉引用本申请要求于2015年10月30日提交的美国临时专利申请62/248,400的权益，其通过引用并入本文。
本专利技术通常涉及成像，并且特别地涉及使用超声换能器的阵列的超声成像。
技术介绍
超声换能器阵列在本领域是已知的，并且以下提供了描述这样的阵列的现有技术的一些实例。授予Yuan等人的美国专利7,544,166(其公开通过引用并入本文)描述了可插入生物体的医疗装置。该医疗装置具有成像装置，该成像装置具有能从未展开的布局调整至较大的展开布局的布局，在未展开的布局下，成像装置可插入医疗装置的内管腔。授予Wilser等人的美国专利7,500,954和美国专利申请2007/0066902(其公开通过引用并入本文)描述了使用时是展开的或打开的以提供较大的辐射表面的可折叠的换能器阵列。当折叠时，换能器阵列具有较小的宽度或体积用于插入患者和从患者收回。授予Degertekin等人的美国专利8,766,459(其公开通过引用并入本文)描述了电容式的微加工超声换能器(“CMUT”)装置和用于其制造的方法。CMUT装置可以包括利用直接连接至各种CMOS(互补金属氧化物半导体)电子部件的集成电路装置。该公开还阐述，CMUT装置可以在多个硅芯片层上制造，其中每个层利用硅通孔(TSVs)连接。授予Degertekin等人的美国专利8,891,334(其公开通过引用并入本文)描述了CMUTONaCMOS成像芯片。该成像芯片被阐述为使用直接连接和CMOS架构来最小化内部连接复杂性和外部连接复杂性两者。该公开还阐述，智能功率管理可以使芯片在严格功率限制下被用于各种成像应用，包括前视血管内超声成像。授予Degertekin等人的美国专利9,310,485(其公开通过引用并入本文)也描述了CMUTONaCMOS成像芯片。该CMOS架构被阐述为基本上使整个芯片区域被利用用于元件放置。该芯片还被阐述为能够利用任意选择的发送(Tx)元件阵列和接收(Rx)元件阵列来提高图像质量，同时减少采样时间。授予Degertekin等人的PCT专利申请WO2015048321(其公开通过引用并入本文)描述了具有心内回波描述导管(intracardiacechographycatheter)的心内成像系统。该导管包括设置在一对线圈之间的至少一种CMUTONCMOS体积成像芯片。该导管被阐述为由MRI兼容材料制成并且可以包括主动冷却通道。CMUTONCMOS芯片被阐述为具有发送成像脉冲的多个Tx元件、设置在具有大口径芯片上的多个Rx元件以及多个电子器件，这些电子器件与Tx元件接口用于波束形成并且与Rx元件接口以产生射频输出信号。通过引用并入在本专利申请中的文件将被认为是该申请的组成部分，除此之外，某种程度上说，以与本说明书中明确地或隐含地作出的定义相冲突的方式在这些并入的文件中限定的任何术语，仅应考虑在本说明书中的定义。
技术实现思路
本专利技术的一实施方式提供了设备，包括：插入管，配置为插入体腔并且具有穿过该插入管的第一管腔，该第一管腔具有第一管腔直径和远端开口；管状通道，插入第一管腔，该管状通道具有穿过管状通道的第二管腔和比第一管腔直径小的外通道直径；支撑结构，该支撑结构被配置为：以折叠状态穿过插入管的内壁和管状通道的外壁之间的空间至远端开口；并且当支撑结构通过远端开口离开时，沿着横向于第一管腔的方向展开，以达到大于第一管腔直径的支撑尺寸；以及由支撑结构支撑的超声换能器的多个平面二维(2D)阵列，该阵列具有小于第一管腔直径的横向尺寸。支撑结构可以包括两个2D支撑件，该两个2D支撑件通过铰接件连接并且沿着相反的方向围绕该铰接件折叠，以将该支撑结构置于展开状态，并且多个平面2D阵列可以包括分别安装在两个2D支撑件上的两个2D阵列。在支撑结构的展开状态下，多个2D阵列可以位于单个平面中。单个平面的法线可以正交于第一管腔的对称轴。可替代地，单个平面的法线可以平行于第一管腔的对称轴。在公开的实施方式中，设备包括接近2D阵列中的至少一个固定地定位的至少一个传感器，该至少一个传感器提供2D阵列中的至少一个阵列的位置和定向。在另一公开的实施方式中，支撑结构包括两个或更多个2D的相分离支撑件，该两个或更多个2D的相分离支撑件连接至铰接件并且沿共同的方向围绕该铰接件折叠，以将该支撑结构置于展开状态，并且多个平面2D阵列包括分别安装在两个或更多个2D的相分离支撑件上的两个或更多个阵列。铰接件可以由圆形铰接件组成。在一些实施方式中，在支撑结构的展开状态下，圆形铰接件与远端开口重合。两个或更多个2D的相分离支撑件可以对称地围绕第一管腔的对称轴分布。在又一公开的实施方式中，设备包括导线，该导线直接连接至2D阵列作为2D阵列的电互连件，以便向该阵列供电并且从该阵列获取信号。在一替代实施方式中，设备包括柔性基板，多个2D阵列安装在该柔性基板上，该柔性基板安装在支撑结构上。典型地，在支撑结构的展开状态下，多个2D阵列位于由基板形成的2D盘上。该盘可以具有中央开口，并且该中央开口可以具有等于第一管腔直径的开口直径。在另一替代实施方式中，设备包括超声靶，该超声靶固定地定位在相对于2D阵列预先设定的位置，并且2D阵列被配置为获取靶的相应图像，以便相对于彼此配准(register)阵列。在又一替代实施方式中，导电迹线形成在基板上并且连接至2D阵列作为该2D阵列的电互连件，以便向阵列供电并且从该阵列获取信号。换能器可以包括电容式的微加工超声换能器(CMUTs)。可替代地或附加地，换能器可以包括压电式的微加工超声换能器(pMUTs)。在一实施方式中，处于折叠状态下的支撑结构完全包围管状通道。在另一实施方式中，在支撑结构的展开状态下，支撑结构的近端完全包围管状通道。根据本专利技术的实施方式，还存在提供的一种方法，包括：将插入管插入体腔，该管具有穿过插入管的第一管腔，该第一管腔具有第一管腔直径和远端开口；将管状通道插入第一管腔，该管状通道具有穿过该管状通道的第二管腔和小于第一管腔直径的外通道直径；使支撑结构以折叠状态穿过插入管的内壁和管状通道外壁之间的空间至远端开口；当支撑结构通过远端开口离开时，沿着横向于第一管腔的方向展开支撑结构，以达到大于第一管腔直径的支撑尺寸；以及用支撑结构支撑超声换能器的多个平面二维(2D)阵列，该阵列具有小于第一管腔直径的横向尺寸。从下面结合附图一起对本专利技术的实施方式的详细描述，将更全面地理解本公开，其中：附图说明图1是根据本专利技术的实施方式的使用成像设备的侵入性医疗程序的示意图；图2和图3是根据本专利技术的实施方式的用在成像设备中的探头的远端的示意图；图4是根据本专利技术的实施方式的成像系统在被配置为前视成像系统时的示意图；图5、图6和图7是根据本专利技术的替代实施方式的探头的远端的示意图；图8和图9示出了根据本专利技术的另外替代实施方式的处于折叠状态的成像阵列系统；以及图10和图11示出了根据本专利技术另外替代实施方式的处于展开状态的图8和图9的成像阵列系统；以及图12、图13、图14和图15是根据本专利技术的又一替代实施方式的探头的远端的示意图。具体实施方式概述尽管在商业和研究阶段心内回波描述(ICE)系统都已有重大发展，但产生的图像质量受本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：插入管，被配置为插入体腔并且具有贯穿所述插入管的第一管腔，所述第一管腔具有第一管腔直径和远端开口；管状通道，具有贯穿所述管状通道的第二管腔以及小于所述第一管腔直径的外通道直径，所述管状通道插入至所述第一管腔内；支撑结构，所述支撑结构被配置为：以折叠状态穿过所述插入管的内壁和所述管状通道的外壁之间的空间至所述远端开口，并且当所述支撑结构通过所述远端开口离开时，沿横向于所述第一管腔的方向展开，以达到大于所述第一管腔直径的支撑尺寸；以及由所述支撑结构支撑的超声换能器的多个平面二维(2D)阵列，所述阵列具有小于所述第一管腔直径的横向尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.30 US 62/248,4001.一种设备，包括：插入管，被配置为插入体腔并且具有贯穿所述插入管的第一管腔，所述第一管腔具有第一管腔直径和远端开口；管状通道，具有贯穿所述管状通道的第二管腔以及小于所述第一管腔直径的外通道直径，所述管状通道插入至所述第一管腔内；支撑结构，所述支撑结构被配置为：以折叠状态穿过所述插入管的内壁和所述管状通道的外壁之间的空间至所述远端开口，并且当所述支撑结构通过所述远端开口离开时，沿横向于所述第一管腔的方向展开，以达到大于所述第一管腔直径的支撑尺寸；以及由所述支撑结构支撑的超声换能器的多个平面二维(2D)阵列，所述阵列具有小于所述第一管腔直径的横向尺寸。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述支撑结构包括两个2D支撑件，所述两个2D支撑件通过铰接件连接并且沿相反的方向围绕所述铰接件折叠，以将所述支撑结构置于展开状态，并且其中，所述多个平面2D阵列包括分别安装在所述两个2D支撑件上的两个2D阵列。3.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述支撑结构的展开状态下，所述多个2D阵列位于单个平面中。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述单个平面的法线正交于所述第一管腔的对称轴。5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述单个平面的法线平行于所述第一管腔的对称轴。6.根据权利要求1所述的设备，并且包括固定地定位在所述2D阵列中的至少一个阵列附近的至少一个传感器，所述至少一个传感器提供所述2D阵列中的至少一个阵列的位置和定向。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述支撑结构包括两个或更多个2D的相分离支撑件，所述两个或更多个2D的相分离支撑件连接至铰接件并且沿共同的方向围绕所述铰接件折叠，以将所述支撑结构置于展开状态，并且其中，所述多个平面2D阵列包括分别安装在所述两个或更多个2D的相分离支撑件上的两个或更多个阵列。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述铰接件包括圆形铰接件。9.根据权利要求8所述的设备，其中，在所述支撑结构的展开状态下，所述圆形铰接件与所述远端开口重合。10.根据权利要求7所述的设备，其中，所述两个或更多个2D的相分离支撑件围绕所述第一管腔的对称轴对称地分布。11.根据权利要求1所述的设备，并且包括直接连接至所述2D阵列的导线，作为所述2D阵列的电互连件，以便向所述阵列供电并且从所述阵列获取信号。12.根据权利要求1所述的设备，并且包括柔性基板，所述多个2D阵列安装在所述柔性基板上，所述柔性基板安装在所述支撑结构上。13.根据权利要求12所述的设备，其中，在所述支撑结构的展开状态下，所述多个2D阵列位于由所述基板形成的2D盘上。14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述盘具有中央开口，并且其中，所述中央开口具有等于所述第一管腔直径的开口直径。15.根据权利要求13所述的设备，并且包括超声靶，所述超声靶固定地定位在相对于所述2D阵列的预设位置，并且其中，所述2D阵列被配置获取所述靶的相应图像，以便使所述阵列相对于彼此配准。16.根据权利要求12所述的设备，并且包括导电迹线，所述导电迹线形成在所述基板上并且连接至所述2D阵列作为所述2D阵列的电互连件，以便向所述阵列供电并且从所述阵列获取信号。17.根据权利要求1所述的设备，其中，所述换能器包括电容式的微加工超声换能器(CMUTs)。18.根据权利要求1所述的设备，其中，所述换能器包括压电式的微加工超声换能器(pMUTs)。19.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述折叠状态下，所述支撑结构完全包围所述管状通道。20.根据权利要求1所述的设备，其中，在所述支撑结构的展开状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱文特·F·德格泰金，梅厄·巴尔塔尔，
申请(专利权)人：佐治亚理工研究公司，韦伯斯特生物官能以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US