具有摩擦引导功能的超声换能器单元制造技术

一种超声换能器单元(12)，例如探头，被配置有摩擦引导功能。换能器单元(12)包括在组织接触区处的振动生成模块(20)，并且具有用于感测换能器单元跨接触区在其处入射的组织表面(42)的滑动方向的模块(22)。组织表面可以是外部皮肤表面或内部组织表面，例如在导管的情况下。控制模块能用于控制振动生成器的振动，以调节组织接触区处的摩擦的水平。这由控制模块使用以实现摩擦引导功能，所述摩擦引导功能用于基于响应于感测到的滑动方向而控制摩擦水平来引导用户跨入射表面滑动所述单元，例如朝向目标定位(44)，例如当滑动在目标方向上时提供较低的摩擦，而使其他方向具有相对较高的摩擦阻力。擦阻力。擦阻力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有摩擦引导功能的超声换能器单元


[0001]本专利技术涉及超声换能器单元，例如超声探头。

技术介绍

[0002]超声是用于医学成像的重要模态，并且是用于调查许多病理的主要检查模式。
[0003]例如，一个重要的领域是进行心血管检查。使用超声波对心血管区域进行非侵入性成像是最容易、直接和准确的。
[0004]心脏的体格检查常常不仅包括对患者的心脏的检查，还包括对身体的其他部位的检查，包括手部、面部和颈部。心血管检查旨在识别可能导致患者症状的任何心血管病理，例如胸痛、呼吸困难或心力衰竭。
[0005]在心脏的体格检查期间可以执行的关键观察包括：心率的测量；心脏大小的测量(例如通过叩击和感觉心脏的搏动来测量)，例如作为左心室扩大的指示；以及心脏瓣膜功能和血流的检查，例如经由在四个标准位置对心脏进行听诊来观察的，其涉及不同的心脏瓣膜，这些是二尖瓣、主动脉瓣、三尖瓣和肺动脉瓣。心音和杂音给出瓣膜缺陷、容量超负荷、压力超负荷和肥大的指示。
[0006]超声检查的一种特定形式是超声心动图。
[0007]超声心动图是一种超声测试，其可以用于评价心脏的结构以及心脏内的血流的方向。在超声心动图方面专门训练的技术人员使用超声探头执行扫描以产生图像和视频，常常使用放置在胸壁上各个地方的特殊探头或换能器以从不同方向查看心脏。心脏病专家或心脏专家被训练来评价所采集的图像以评估心脏功能并提供结果的报告。
[0008]由超声心动图产生的信息可以提供以下中的一项或多项的指示：
[0009]心脏大小。变弱或受损的心脏瓣膜、高血压或其他疾病会导致心脏的腔扩大或心脏的壁变得异常增厚。
[0010]心脏泵送强度。超声心动图可以帮助确定心脏的泵送强度。具体测量结果可以包括每次心跳期间从充满的心室排出的血液百分比(射血分数)或一分钟内由心脏泵送的血液的体积(心输出量)。
[0011]对心肌的损害。在超声心动图期间，有可能确定心脏壁的所有部分是否正常贡献于心脏泵送活动。呈现微弱移动的部分可能在心脏病发作期间已被损害或接收太少的氧气。这可能指示冠状动脉疾病或各种其他状况。
[0012]瓣膜问题。超声心动图指示心脏跳动时心脏瓣膜的移动。由此可以确定瓣膜是否开放足够宽以用于足够的血流(即无狭窄)和/或完全关闭以防止血液泄漏(即无瓣膜反流)。
[0013]心脏缺陷。可以利用超声心动图来检测许多心脏缺陷，包括关于心室的问题、心脏和主要血管之间的异常连接以及出生时可能存在的复杂心脏缺陷。超声心动图也可以用于监测婴儿出生前的心脏发育。
[0014]除上述之外，还可能(使用更先进的分析技术)评估心脏壁厚度、壁动力学和血流
模式。
[0015]存在用于超声检查的各种不同的硬件实施方式。
[0016]最常见的方法采用具有声学耦合到位于其尖端处的皮肤接触区的超声换能器的阵列的超声探头的形式。这是滑过患者的皮肤，通常使用在皮肤和探头之间施加的声学耦合凝胶。超声探头可以是连接到超声成像系统或设备的手持式探头设备，例如以运货车或手推车的形式安装。
[0017]备选硬件方法是使用电子听诊器，其辅助执行心脏听诊。最近已经在该领域取得了进展，用于对听诊心音信号进行更复杂的处理，以实现例如对所得声音的改进分析和辨识，以实现基于结果的诊断。然而，与常规听诊器一样，电子听诊器依赖于临床医师聆听来自心脏的听觉声音并根据这些声音评估心脏是健康还是不健康。这是非常困难的技能并且依赖于高水平的训练和经验。其易受不准确性的影响。
[0018]相比之下，超声是一种更加直观得多的检查模态，允许其由较不熟练的从业者执行，并且致使其较不易受人为错误的影响并因此不可靠。研究已经表明，甚至具有有限学习时段，使用超声的学生也比使用听诊器的有经验的医生执行更好的评估。
[0019]超声探头利用超声换能器来生成声学信号。存在不同类型的超声换能器。最常见类型的换能器是压电换能器。
[0020]一种备选和有利的类型是电容式微机械超声换能器(CMUT)。CMUT换能器是一种相对新近发展。CMUT利用电容的变化来提供能量换能功能。CMUT是使用微加工技术在硅上构建的。在硅衬底中形成腔，在腔上方悬挂着薄膜，其上的金属化层用作电极。硅衬底用作下电极。
[0021]由于CMUT是微机械设备，因此使用该技术构建换能器的2D和3D阵列是更简单的。这意味着换能器阵列中可以包括大量CMUT，与其他换能器技术相比提供更大的带宽。
[0022]另外，由于CMUT的较小尺寸，因此使用CMUT也更容易实现高频操作。操作的频率取决于换能器单元的大小(特别是被膜覆盖的腔的大小)，并且还取决于用于膜的材料的刚度。
[0023]另外，由于CMUT换能器被构建在硅上，因此与其他换能器技术相比，额外控制或驱动电子设备的集成也更容易。例如，这通过将控制部件与换能器集成在相同芯片上提供了减小设备的形状因子的潜力。
[0024]最近已经记载医师中间例如在执行手动超声检查时的体格检查技能的下降。对于更有经验的临床医师来说，这可能是由于缺乏最近的实践或时间限制而出现。另外，对于确实说明良好技术能力的医学生来说，在进行检查时常常存在临床推理方面的不足，例如跟随某些观察来确定要检查哪些解剖区域或以何种顺序进行检查。有时在执行扫描时遗漏解剖区域，其是以后准确诊断所需要的。
[0025]挑战包括知道要检查哪些解剖区域、知道检查解剖区的最佳角度以及知道在皮肤上的哪些定位放置探头适当地捕获特定视角。因此，在身体上正确定位探头以捕获图像是关键问题。
[0026]已知用于提供视觉引导以在身体上导航探头的解决方案，特别是通过提供额外屏幕或视觉窗口以用文本或图像提供指令。然而，操作者在查看实时超声图像数据(用于进行临床评估)时同时跟随视觉探头操纵指令是非常困难和不便的。
[0027]例如，基于在探头把手中使用触觉反馈设备的触觉反馈方法也是已知的。这些可以为用户提供某种程度的非视觉引导。然而，用当前的触觉解决方案传达方向信息是非常困难的，这意味着常常仍需要某种形式的补充视觉引导。
[0028]因此寻求一种用于在超声检查期间向操作者提供导航引导的改进模块。

技术实现思路

[0029]本专利技术由权利要求限定。
[0030]根据与本专利技术的一个方面相一致的示例，提供了一种超声换能器单元，包括：
[0031]组织接触区；
[0032]在所述组织接触区处的振动模块；
[0033]移动感测模块，其用于感测所述换能器单元跨入射表面的滑动方向；以及
[0034]控制器；
[0035]所述控制器能用于基于调节所述振动模块的振动设置来控制所述换能器单元跨入射表面的滑动摩擦；并且
[0036]所述控制器被配置为实现用于沿着跨所述入射表面的特定滑动路径引导操作者的摩擦引导功能，所述摩擦引导功能基于响应于感测到的滑动方向而控制所述滑动摩擦。
[0037]因此本专利技术的实施例基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声换能器单元(12)，包括：组织接触区(18)；在所述组织接触区处的振动模块(20)；移动感测模块(22)，其用于感测所述换能器单元(12)跨入射表面的滑动方向；以及控制器(24)；所述控制器(24)能用于基于调节所述振动模块的振动设置来控制所述换能器单元(12)跨入射表面(42)的滑动摩擦；并且所述控制器(24)被配置为实现用于沿着跨所述入射表面的滑动路径(46)引导操作者的摩擦引导功能，所述摩擦引导功能基于响应于感测到的滑动方向而控制所述滑动摩擦。2.根据权利要求1所述的超声换能器单元(12)，其中，所述控制器(24)被配置为当滑动方向沿着所述路径时设置相对较低的滑动摩擦，并且当滑动方向偏离所述路径时设置较高的滑动摩擦。3.根据权利要求1或2所述的超声换能器单元(12)，其中，所述滑动路径是沿着所述路径的长度动态地确定的，或者所述滑动路径是预先确定的。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的超声换能器单元(12)，其中，所述摩擦引导功能用于朝向所述入射表面上的目标定位(44)引导操作者。5.根据权利要求4所述的超声换能器单元(12)，其中，所述滑动路径是跨所述入射表面至所述目标定位(44)的最短路径。6.根据任一项前述权利要求所述的超声换能器单元(12)，其中，所述超声换能器单元包括位置感测模块，并且其中，所述摩擦引导至少部分地基于所述换能器单元在所述表面上的感测到的位置。7.根据权利要求4和权利要求6所述的超声换能器单元(12)，其中，基于所述感测到的位置和已知目标定位来定义当前目标滑动方向，并且所述滑动摩擦被控制用于引导操作者在所述方向上滑动所述探头，并且任选地其中，当前目标滑动方向由所述控制器(24)循环更新。8.根据权利要求6或7所述的超声换能器单元(12)，其中，在给定换能器单元(12)定位处的位置感测基于分析在所述定位处采集的超声图像。9.根据权利要求1
‑
8中的任一项所述的超声换能器单元(12)，其中，所述控制器(24)被配置为应用机器学习算法以...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：