用于检测液流的超声波贴片制造技术

一种超声波贴片，包括一个或多个发射和接收压电换能器元件。在一些实施例中，换能器元件位于该贴片的患者垫上的斜坡上，该贴片被配置为可纳入在气管和胸锁乳突肌之间的解剖空间，以将换能器元件设置方向为朝向颈动脉。在一些实施例中，柔性相控阵换能器包括多个柱状压电元件，其通过柔性粘合剂与沉积在其上的金属电极接合。该相控阵换能器被安装在柔性电路板上，该柔性电路板允许换能器弯曲并符合受试者的解剖结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测液流的超声波贴片相关申请本申请要求于2018年7月17日提交的申请号为62/699,571的美国临时专利申请的权益和优先权，其全部内容通过引用合并于此。
所公开的技术涉及设计用于检测血管中的液流的超声波设备。
技术介绍
在许多临床和诊断设置中，医生或其他医务人员经常使用超声波来评估血液如何流过受试者脉管系统的情况。大多数超声波系统要求操作者用一只手将超声波换能器保持在与血管成特定角度的位置，而另一只手控制超声波成像系统的基本单元，从而在测量流时防止执行其他任务。测量流的另一种方法是使用专用的超声波流测量设备，例如在PCT/CA2016/051451，US2017-0293277A1，和2018年1月22日提交的美国专利申请15/877,251(公开为US2018-0353157A1)中所述，它们通过引用整体并入本文。这些申请中描述的设备可以被固定在受试者身上，以连续地或周期性地测量血管中的流，从而释放护理者的双手。所公开的技术涉及换能器设计上的改进，所述换能器用于专用超声波流测量设备(也称超声波贴片)并且用于这样的流测量设备以测量血管中的流，速度变化，用以评估血管直径和中心静脉压(CVP)的变化，以及用以检测多普勒流与血液动力学病理之间的关系的变化，包括败血症，休克，和充血性心力衰竭(CHF)。专利技术概要如将在下面详细描述的，所公开的技术涉及被配置成测量血管中的流的超声波换能器。在一些实施例中，换能器包括与一个或多个接收(RX)换能器元件间隔开的一个或多个发射(TX)换能器元件。换能器元件将超声波能量引导至受试者，并从移动的体液(例如血液)接收回波信号。在一些实施例中，发射和接收换能器元件被布置在具有开放的背部的框架中，使得换能器元件的后表面不被封闭或者在换能器后面具有气隙。印刷电路板包括用于将信号连接到换能器元件的电气线路以及用于公共接地的线路，或者可以将其布线到选择性混频器中而为前向或反向通道选择具有最佳信噪比的通道。对于某些应用，换能器安装在斜坡上以使换能器机械地倾斜，以进行颈动脉测速和流监测。在一些实施例中，换能器被安装到弹性的患者垫上，该患者垫包括斜坡，该斜坡将换能器相对于要测量的血管中的流设置成一定角度。在其他实施例中，例如针对具有循环功能障碍患者与压缩服一起使用带透镜的平面换能器或相控阵换能器会更加合适以免产生压力点。附图说明图1A和图1B是根据所公开的技术的一个实施例的支撑超声波换能器元件的空气背衬阵列的印刷电路板的等距正视图和等距后视图；图2A和2B是固定在图1A和1B所示的印刷电路板上的一对压电换能器元件的等距正视图和等距后视图；图3A和图3B是根据所公开的技术的实施例的支撑所述空气背衬换能器元件的框架的两个不同实施例的等距视图；图4A示出了根据所公开的技术的实施例的与同轴电缆连接的多个换能器框架；图4B示出了根据所公开技术的实施例的通过柔性电路连接的多个换能器框架；图4C是根据所公开技术的实施例的多个电连接的换能器框架的侧视图；图5A-5F示出了根据所公开的技术的实施例的用于换能器的患者垫的几个不同的实施例，所述患者垫包括用于设定换能器元件的角度的斜坡。图6A至图6K示出了根据所公开技术的一些实施例的空气背衬换能器的框架以及用于制造多个空气背衬换能器的方法；图6L至图6N示出了根据所公开技术的一些实施例的可以固定到换能器的前面的多个不同的透镜；图6O至图6Q示出了根据所公开技术的一些实施例的可选的空气背衬换能器配置；图7示出了根据所公开技术的另一实施例的用于以一定角度支撑换能器元件的框架；图8示出了一对发射/接收换能器元件相对于血管的一个方向，以检测指向血管的超声波信号中的多普勒频移；图9示出了根据所公开的技术的一个实施例构造的换能器的测量得到的多个波束图；图10A-10Q示出了根据所公开技术的一些实施例的制造柔性相控阵换能器的多个制造步骤；图11A是根据所公开技术的一些实施例的用于驱动相控阵换能器元件的发射电路的一部分的框图；图11B是根据所公开技术的一些实施例的用于检测来自相控阵换能器的多普勒信号的接收电路的一部分的框图；图12是在心动周期内颈内静脉直径相对于中心静脉压(CVP)的变化关系图；图13是颈内静脉和颈动脉多普勒功率相对于中心静脉压的比率图；图14是在正常，上升，和高中心静脉压的心动周期中，远离换能器的收缩和舒张静脉流速时间积分(VTI)的曲线图；图15示出了位于受试者的颈动脉上方的超声波流测量设备样机；图16是示出根据所公开技术的一些实施例的流测量设备被放置在其中的物理区域的解剖图；图17示出了根据所公开技术的实施例进行的多普勒扫描和测量值；图18示出了根据所公开技术的实施例如何用多普勒功率和VAMP测量值在静息状态下跟踪VMAX；图19示出了根据所公开技术的实施例，多普勒功率和VAMP测量值如何随着流的干预而变化；图20A示出了根据所公开技术的一些实施例的ECG信号与多普勒速度波形之间的关系，并且图20B示出了根据所公开技术的一些实施例的具有ECG电极以检测ECG信号的超声波贴片；图21是根据一些实施例的包括具有一个或多个ECG电极的超声波贴片的系统的框图，以向ECG记录仪提供ECG信号以将检测到的多普勒信号与射血分数或其他心脏输出测量相关联；和图22示出了根据所公开技术的一些实施例的超声波贴片的实施例，该超声波贴片具有在壳体中的槽以容纳将贴片固定至受试者的带子。具体实施方式所公开的技术涉及被配置为检测血管中的流的与超声波贴片设备一起使用的改进的换能器设计。如将在下面详细讨论的，在一些实施例中，换能器包括空气或泡沫背衬的压电元件，其产生超声波声能以向血管输送并从接收到的相应声音的回波信号中产生电子信号。图1A和1B是印刷电路板20的等距正视图和后视图，所述印刷电路板20被配置为支撑一对压电换能器元件。在一个实施例中，电路板20是矩形的，并且包括从一个边缘延长到另一边缘的一对间隔开的，平行的铣槽22a，22b。每个槽包括开口或孔24a，24b，其近似于槽的尺寸并且延伸穿过印刷电路板。当孔24a，24b被安装在印刷电路板上的槽中时，孔24a，24b向传感器元件(未示出)的后表面提供开口。在一实施例中，尽管可以将印刷电路板做得更大或更小，电路板20的每一侧约为3cm。在所示实施例中，印刷电路板20的顶表面包括由诸如金，铜，或铝的导电材料制成的公共接地电极26。在所示的实施例中，除了铣槽22的区域，公共接地电极覆盖印刷电路板的整个顶表面。一对通孔或穿孔30a，30b从板的顶表面延伸到所述板的后表面，用于与印刷电路板正面的接地电极进行电连接。图1B示出了图1A所示的印刷电路板20的后表面。后表面包括一对信号电极32a，32b围绕每个槽的背面和开口24a，24b。在该实施例中，信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被配置为检测血管中的液流的超声波贴片，包括：/n一个或多个压电发射元件；/n与一个或多个发射元件相邻的一个或多个压电接收元件；和/n柔性患者垫，其包括患者接触表面和从患者接触表面向外延伸的斜坡，所述斜坡相对于患者垫的患者接触表面的平面成一定角度支撑所述一个或多个发射和接收元件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180717 US 62/699,571;20190405 US 16/377,0281.一种被配置为检测血管中的液流的超声波贴片，包括：
一个或多个压电发射元件；
与一个或多个发射元件相邻的一个或多个压电接收元件；和
柔性患者垫，其包括患者接触表面和从患者接触表面向外延伸的斜坡，所述斜坡相对于患者垫的患者接触表面的平面成一定角度支撑所述一个或多个发射和接收元件。


2.根据权利要求1所述的超声波贴片，其中，所述斜坡相对于所述患者接触表面的平面成大约30度的角度。


3.根据权利要求1所述的超声波贴片，其中，所述柔性患者垫由弹性体模制，以及所述斜坡被模制到所述患者垫中。


4.根据权利要求3所述的超声波贴片，其中，所述柔性患者垫和斜坡由模制硅橡胶制成。


5.根据权利要求1所述的超声波贴片，其中，所述发射和接收元件被安装至印刷电路板上，所述印刷电路板具有在所述元件后面的槽以在所述元件后面提供气隙，并且其中所述斜坡包括在其中纳入所述印刷电路板的凹部。


6.根据权利要求1所述的超声波贴片，还包括围绕电子器件的壳体，其中，所述壳体包括穿过所述壳体的开口，被配置成接收带子以将所述壳体和所述患者垫固定至受试者。


7.根据权利要求1所述的超声波贴片，其特征在于，所述斜坡尺寸被设置为可纳入患者的胸锁乳突肌和气管之间的空间，并且被对称地放置在患者垫上，从而能够放置在受试者颈部的两侧。


8.根据权利要求1所述的超声波贴片，其中，所述患者垫包括被配置为检测来自受试者的ECG信号的一个或多个ECG电极。


9.根据权利要求1所述的超声波贴片，还包括电子器件，所述电子器件被配置为检测来自受试者的远程ECG电极的ECG信号。


10.根据权利要求9所述的超声波贴片，还包括通信电路，所述通信电路被配置为将ECG信号和多普勒信号发射至远程设备。


11.根据权利要求1所述的超声波贴片，还包括处理器，所述处理器被配置为检测动脉和静脉中的多普勒流的功率，以及被配置为将所述功率作为中心静脉压的估计进行比较。


12.一种被配置为检测血管中液流的超声波贴片，包括：
柔性相控阵换能器，其包括多个发射元件和多个接收元件，其中所述发射和接收元件包括多个压电柱，所述压电柱由柔性粘合剂连接，其中每个发射和接收元件均包括多个连接至公共金属电极的的柱，所述公共金属电极沉积在所述柱的一侧上，并且其中所述电极包括扇出型连接器，所述扇出型连接器向所述发射元件提供信号或从接收元件接收信号；
柔性电路板，其包括与所述换能器的扇出型连接器的电连接，其中，所述柔性电路板包括开口，由所述发射元件产生的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·埃贝尔，乔恩·埃米尔·S·肯尼，克里斯汀·德莫尔，切尔西·蒙丁，杰瑞米·布朗，亚伦·博伊斯，
申请(专利权)人：一九二九八零三安大略DBA弗洛索尼克斯医疗公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA