CN104918548A - 使用导电墨水的屏蔽双绞线导体 - Google Patents

使用导电墨水的屏蔽双绞线导体 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于传输电信号的装置。所述装置包括基底和位于所述基底上的双绞线导体。所述双绞线导体包括包含导电材料的第一层、包含非导电材料的第二层、以及包含导电材料的第三层。所述第一层具有被多个间隙分隔的多个区段。所述第二层位于所述间隙内并且电绝缘所述区段的位于所述间隙内的部分。所述第三层位于所述第二层上。所述第三层被配置为将一个区段的一端电连接至另一区段的一端。由三维结构形成的所述双绞线导体包括两个彼此绞合的电隔离导体。

Description

使用导电墨水的屏蔽双绞线导体
相关申请的交叉引用
本申请要求在2013年1月29日提交的美国专利申请No.13/753,117的优先权，其通过引用包含于此，如同在此全部阐述一样。
技术领域
本发明总地涉及具有多个导电和非导电材料的层的成形电导体。
背景技术
可以通过将医疗设备插入体腔并且之后将诊断或治疗医疗设备导航至目标解剖部位来执行或帮助患者身体内或身体上(例如在循环系统、胃肠道、脑血管、支气管树等中)的各种诊断和治疗程序。可以使用医疗设备的远端部分上的电力操作对象帮助医疗设备的诊断、治疗和导航功能。医疗设备的近端部分可以可操作地连接至与位于远端部分的对象电通信的控制单元。
为了提供用于传输电信号的电力基础结构，可以使用非常小的电缆(例如但不限于屏蔽双绞线)将位于医疗设备的远端部分的电力操作对象连接至医疗设备的近端部分。例如，本领域技术人员公知的是，屏蔽双绞线可以提供减小电磁干扰的有益效果，并且可以用于将医疗设备的远端部分连接至近端部分。
前述讨论仅仅为了说明当前的领域，不应该被视为对权利要求范围的否定。
发明内容
在一个实施例中，用于传输电信号的装置可以包括基底和位于非导电基底上的双绞线导体。双绞线导体具有包含导电材料的第一层、包含非导电材料的第二层、以及包含导电材料的第三层。第一层具有被多个间隙分隔的多个区段。第二层位于所述间隙中并且电绝缘区段的位于间隙内的部1分。第三层位于第二层之上。第三层被配置为将一个区段的一端电连接至另一个区段的一端。由三维结构构成的双绞线导体包括两个彼此绞合的电隔离的导体。
在一个实施例中，装置可以包括基底、电路层和屏蔽体。电路层可以位于基底上。电路层可以具有包含导电材料的导体层，以及包含下绝缘层和上绝缘层的绝缘体。导体层可以位于下绝缘层和上绝缘层之间。屏蔽体可以具有下屏蔽层和上屏蔽层。电路层可以位于下屏蔽层和上屏蔽层之间。
在一个实施例中，用于制造医疗设备的电力基础结构的方法可以包括形成基层、形成掩蔽层、以及形成桥接层。基层可以包括在医疗设备的表面上以预定模式形成的导电材料。掩蔽层可以包括在导电材料的第一层的一部分上直接形成的非导电材料。桥接层可以包括在导电材料的第一层的一部分和掩蔽层的一部分上直接形成的导电材料。
通过阅读下面的说明书和权利要求书、并参照附图，本发明的前述以及其他方面、特征、细节、用途和优点将显而易见。
附图说明
图1是系统的示意方框图，其展示其中具有成形的电力基础结构的医疗设备可以被使用的环境。
图2是示例性导管室环境的图解视图，其中，可以使用图1的系统，特别是具有成形的电力基础结构的医疗设备。
图3是具有成形电力基础结构的实施例的医疗设备的图解顶视图。
图4是更详细地示出图3的成形电力基础结构的实施例的图解顶视图。
图5是图4的电力基础结构的一部分的放大视图，其大体示出双绞线导体的实施例。
图6A是大致沿图5的线6A-6A截取的截面视图。
图6B是绝缘双绞线导体的实施例的截面视图。
图6C是屏蔽双绞线导体的实施例的截面视图。
图7是大致沿图5的线7-7截取的截面视图。
图8A-8G是双绞线导体的实施例的各层的图解顶视图。
图9是三维成形的导体对的实施例的截面视图。
图10A-B是图3所示的医疗设备的位置感测线圈的一部分的截面侧视图。
图11是图1中以方框形式示出的医疗定位系统(MPS)的一个示例性实施例的示意方框图。
具体实施方式
本文针对不同的装置、系统和/或方法描述了多个实施例。阐述了许多特定的细节以提供对说明书所描述以及附图所示出的实施例的整个结构、功能、制造和用途的透彻理解。然而，本领域技术人员应该理解，没有这些特定细节，这些实施例也可以实施。在其他情况中，没有详细描述公知的操作、部件和元件，以不使得说明书所描述的实施例模糊。本领域技术人员可以理解，本文所描述和示出的实施例是非限制性的示例，因此可以理解，本文公开的特定结构和功能细节是代表性的，并且不会限制实施例的范围，实施例的范围仅由所附的权利要求限定。
整个说明书中提到的“多个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”、或“实施例”等意指结合该实施例所描述的特定特征、结构或特性包含在至少一个实施例中。因此，贯穿整个说明书的术语“在多个实施例中”、“在一些实施例中”、“在一个实施例中”、或“在实施例中”等的出现并不必全部指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定的特征、结构或特性可以以任意合适的方式组合。因此，结合一个实施例示出或描述的特定特征、结构或特性可以没有限制地与一个或多个其他实施例的特征、结构或特性整体或部分地组合，假设这种组合不是不合逻辑的或者无功能的。
可以理解，可以在整个说明书中参考操作用于治疗患者的医疗设备或仪器的一端的临床医生来使用术语“近端”和“远端”。术语“近端”指设备靠近临床医生的部分，而术语“远端”指距离临床医生最远的部分。可以进一步理解，为了简洁和清晰，在本文所示的实施例中，可以使用诸如“垂直的”、“水平的”、“上”和“下”的空间术语。然而，医疗设备可以以多种方向和位置使用，这些术语不是限制性的或者绝对的。
在继续详细描述成形的电力基础结构之前，下文描述了示例性系统的一般描述，其中，可以使用具有这种成形的电力基础结构44的医疗设备26。如将要在下文描述的，这种电力基础结构的实施例通常被配置为用于在医疗设备中传输电信号，例如，以便将位于医疗设备远端部分的电力操作对象连接至医疗设备的近端部分。这种电力基础结构的实施例可以具有与屏蔽双绞线类似的特性，例如，用于提供减小电磁干扰的有益效果。此外，这种电力基础结构的实施例可以提供相对于屏蔽双绞线的改进，屏蔽双绞线的制造相对较昂贵、由于它们的尺寸而相对难以处理、相对机械敏感、以及在一些情况下太大而不能在不影响医疗设备的机械特性的情况下在具有有限空间的医疗设备中实施。最后，这种电力基础结构的实施例可以直接位于医疗设备的表面。
现在参照附图，其中，在各个视图中，类似的附图标记用于标识相同或相似的部件，图1是系统10的方框图，其中，可以使用具有成形的电力基础结构44的医疗设备26。所描述的系统10包括主电子控制单元12(例如，包括一个或多个电子处理器)，其具有多个输入/输出机构14、显示器16、可选的图像数据库18、诸如医疗定位系统(MPS)20的定位系统、心电图(ECG)监护仪22、分别标识为241和242的一个或多个MPS位置传感器、以及可实现MPS的医疗设备26，该可实现MPS的医疗设备26本身包括一个和可选地多个MPS位置传感器，以示例的方式示出具有一个这种传感器241。输入/输出机构14可以包含用于与基于计算机的控制单元接口的常规装置，例如键盘、鼠标、平板、脚踏板、开关等。显示器16也可以包含常规装置。
图2是包含在更大的系统(也就是导管室)中的系统10的图解视图。更具体地说，系统10被示出包含在荧光成像系统28中，其可以包括市售的荧光成像部件。应当理解，虽然实施例可以用于将在下文描述的导管室环境中，但这本质上仅仅是示例性的而非限制性的。MPS 20包括磁传送器组件(MTA)30和磁处理芯32以用于确定位置(P&O)读数。MTA30被配置为在被标识为运动方块34的预定的三维空间内、在患者的胸腔内和胸腔周围产生磁场。上述MPS传感器24i被配置为感测磁场的一个或多个特性，并且当传感器在运动方块34中时，将各自产生相应的信号以提供给磁处理芯32。处理芯32响应于这些检测到的信号并且被配置为针对运动方块34中的每个MPS传感器24i计算相应的P&O读数。因此，MPS20能够在三维空间实时追踪每个传感器24i。
可以根据系统的(例如在设置过程中建立的)已知光磁校准来计算图像坐标系和MPS参考坐标系之间的位置关系，因为在这种实施例中，定位系统和成像系统可以被认为是相对于彼此固定的。然而，对于使用其他成像模式的其他实施例，包括其中的图像数据是被较早地获取然后从外部源输入的(例如，存储在数据库18中的图像数据)实施例中，可能需要实施注册MPS坐标系和图像坐标系的注册步骤，以使MPS位置读数可以与正被使用的任意特殊图像适当地协调。下文将结合图11更详细地描述MPS 20的一个示例性实施例。
如上所述以及如图1和2大体示出的，医疗设备26可能需要电力基础结构以将位于医疗设备26的远端部分的对象(例如一个或多个位置传感器24i)电连接至在医疗设备26的近端部分的连接器等。然后医疗设备26的近端部分可以被电连接至多个装置(例如MPS 20或主控制单元12)从而建立多个装置与上述对象之间的电通信。
图3是具有电力基础结构(被标识为基础结构48)的第一实施例的医疗设备36的图解顶视图，其一部分被剥离。医疗设备36可以用于结合图1和图2示出和描述的系统10中。医疗设备36可以包括细长的管状主体38，其具有远端40和近端42。在各个实施例中，医疗设备36可以包括诸如导管或导丝的设备。医疗设备36还可以包括电力操作对象，例如位置感测线圈44。位置感测线圈44可以位于医疗设备36的远端40，但是关于所述对象实现的电功能以及它的位置的变形也是可能的。位置感测线圈44可以包括基于电磁场的定位设备，例如被配置为产生可以(例如通过MPS 20)确定传感器位置的信号的磁场感测线圈44。所确定的传感器位置可以用于帮助MPS 20的各种追踪、导航、定位、以及其他基于位置的功能或定位功能。
医疗设备36还可以包括布置在近端42处的电连接器等。这种电连接器可以包括接触环46，或者在所示的实施例中，包括多个接触环461-N。接触环461-N可以被配置为将医疗设备36(即其电力可操作对象，例如位置感测线圈44)电连接至相应的电力装置，例如MPS 20和/或主控制单元12。例如在一个实施例中，近端42处的多个接触环461-N可以被配置成公连接器，该公连接器被配置为插入与外部装置(例如MPS 20和/或控制单元12)电通信的相应的母连接器(未示出)中。在一个实施例中，除了相对于接触环电连接至的特定迹线之外，相对于通向电力基础结构48以进一步连接至医疗设备36的远端的迹线，多个接触环461-N在其下面是电绝缘的。
电力基础结构48(图3中以方块形式示出)被配置为允许一个电力对象(例如远端40处的位置感测线圈44)和另一电力对象(例如近端42处的接触环461-N)之间的电通信。电力基础结构48可以位于医疗设备36的主体38上，在医疗设备36的主体38的腔中，以及可以直接形成在主体38上，例如在主体38的内壁或外壁上。此外，多个电力基础结构48可以被组合定位于医疗设备36的各个部分上。
在图3所示的实施例中，电力基础结构48被配置为(i)将接触环461电连接至位置感测线圈44的第一导体端94；(ii)将接触环462电连接至导电屏蔽层(如图4所示的层782)；以及(iii)将接触环46N电连接至位置感测线圈44的第二导体端96。下文将参照图4更详细地描述和示出这些电连接方式。
图4是电力基础结构(被标识为基础结构48a)的另一实施例的图解顶视图，其部分被剥离。电力基础结构48a被配置为提供电通路以允许电信号从医疗设备36的远端40传输至医疗设备36的近端42。通常，类似于医疗设备36的设备可以使用微电缆(即传统的双绞线(TP)电缆)，其制造成本昂贵、难以处理、机械敏感、并且在某些情况下太“大”而不能在不显著影响设备的机械性能的情况下在这种具有有限空间的设备中实施。然而，按照目前的公开，与本文的教导一致的电力基础结构的实施例提供了多种有益效果，例如使用减小的空间、制造成本潜在地更低、以及潜在地最小化或消除了在包含其的医疗设备的制造过程中的处理需求。
电力基础结构48a可以包含双绞线导体，统一地标识为52，其位于诸如医疗设备36的细长主体38的基底50上。导体对52包括彼此“绞合”的电隔离导体(标识为52A、52B)。如本文所使用的，“绞合”导体可以指交织的、交替的、编织的、绞合的、或者包含这种配置的其他方式的导体。导体52A、52B的“绞合”帮助抑制电磁噪声，否则电磁噪声会被导体52A、52B采集。在一个实施例中，可以通过如下过程(下文更详细地描述)形成双绞线导体52：形成导电材料的第一层54、非导电材料的第二层56、以及导电材料的第三层58。每个后继层可以以下文所描述的方式形成在前一层的至少一部分上。
在一个实施例中，导电和非导电材料可以分别是导电墨水或非导电墨水。可以通过直接在诸如基底50的表面上，以及直接在现有的导电和非导电材料的已有层上沉积或印刷来形成导电和非导电材料。可以使用例如喷墨印刷、移印、本领域公知的作为气溶胶喷射印刷(AJP)的气溶胶喷射沉积、三维(3D)微印刷、以及本领域技术人员公知的其他印刷技术直接在医疗设备36的部件上形成导电和非导电材料。
在一个实施例中，基底50可以包括医疗设备36的细长主体38的外表面。在另一实施例中，基底50可以包括被配置为附接至医疗设备36的与细长主体38分离的部件，其在医疗设备36的主体38上，或者在医疗设备36的主体38的腔内。可以以预定的模式和/或配置形成三维分层的导电材料和非导电材料以提供端到端电连接性。
如上所述，电力基础结构48a可以包括布置在基底50上的被标识为52A和52B的导体。导体52A、52B彼此电隔离并且以交织、交替、编织或绞合配置形成(下文称为“双绞线”52)。双绞线52可以具有彼此堆叠的导电层和非导电层的多层构造以复制传统的双绞线(TP)电缆中存在的一对导线的绞合。
上述包括双绞线导体52的电力基础结构48a可以被形成为屏蔽双绞线导体，被标识为80，如图4以及另外如图6C所示。可以通过包括隔离层76和屏蔽层78实现屏蔽功能。就这一点而言，基底50包括(i)下隔离和屏蔽层(在图6C中最好地示出的761、781)，其形成在双绞线导体52下面；以及(ii)上隔离和屏蔽层762、782，其形成在双绞线导体52的顶部上。在图4中，上隔离层762和上屏蔽层782被部分剥离以展示双绞线导体52。
继续参照图4，导电迹线511电耦合至导体52B，导体52B进一步电连接至位置感测线圈44的第一导体端94。此外，导电迹线512电连接至屏蔽层782，屏蔽层782可以耦合至地面或者参考节点。最后，导电迹线51N电耦合至导体52A，导体52A进一步电连接至位置感测线圈44的第二导体端96。导电迹线511、512、51N可以电连接至接触环461、462、46N，如图3所示。
图5大体示出图4所示的导体52A和导体52B的多个交叉点之一的放大视图。应当理解，导体52A、52B的描述对屏蔽和非屏蔽双绞线实施例应用了相同的力度。在一个实施例中，双绞线52可以包括导电材料的第一层54、非导电材料的第二层56、以及导电材料的第三层58。导电材料的第一层54可以包括被间隙62分隔的多个导电区段60。例如，图5示出了三个区段601、602、603。第一区段601和第二区段602被间隙62分隔。第三区段603越过间隙62而不接触第一区段601和第二区段602。为了连接第一区段601和第二区段602而不触及第三区段603，非导电材料的第二层56位于间隙62中以直接覆盖第三区段603的一部分。非导电材料的第二层56包括被配置为电绝缘第三区段603位于间隙62中的一部分的绝缘掩蔽部64。然后导电材料的第三层58可以直接位于非导电材料的第二层56上。导电材料的第三层58可以包括被配置为将第一区段601电连接至第二区段602同时由于绝缘掩蔽部64而与第三区段603保持电隔离的导电桥70。
虽然图5大体示出电力基础结构48a的多个交叉点中之一，但是在剩余的交叉点可以重复上述结构。所得到的结构允许导体52A以绞合配置穿过导体52B的路径，同时保持彼此电隔离。
图6A和7是分别大致沿图5的线6A-6A和7-7截取的电力基础结构的另一实施例(被标识为48b)的截面视图11。所示的基础结构48b是无屏蔽的并且形成在基底50上。为了以分层结构复制传统TP电缆的绞合配置，绝缘掩蔽部64在两个导体的交叉点分隔导体52A和52B。如所示的，双绞线52包括形成在彼此顶部的堆叠层以允许导体52A和52B彼此没有电接触地交叉。例如，导电材料的第一层54的第三区段603可以位于基底50上。非导电材料的第二层56的绝缘掩蔽部64可以位于第三区段603的一部分上以使第三区段603的顶表面66和侧表面68被非导电材料电绝缘。导电材料的第三层58的桥70可以位于绝缘掩蔽部64上。通过在导电材料的第一层54和导电材料的第三层58之间提供非导电材料，导体52A和导体52B可以彼此不接触地交叉。
在电力基础结构48b的一个示例性实施例中，导体52A的边缘和导体52B的边缘之间的距离D可以为大约0.1mm。区段60可以具有大约0.04mm的宽度W1和大约0.002mm的厚度T1。绝缘掩蔽部64的宽度可以宽于区段60的宽度W1。绝缘掩蔽部64可以具有大约0.001mm的一般厚度T2和大约0.05mm的长度L1。绝缘掩蔽部64的长度L1可以与间隙62的跨度具有大约相同的尺寸。导电桥70可以具有大约0.04mm的宽度W2，并且一般可以与区段60具有相同的宽度。导电桥70可以具有大约0.002mm的厚度T3以及大约0.095mm的长度L2。导电桥70的长度L2可以被配置为使得导电桥70长于绝缘掩蔽部64。虽然详细提供了所公开的双绞线52的层的多种尺寸，但是可以理解，本发明并不限于此。更确切地说，也可以使用本领域技术人员公知的其他尺寸并且保持在本发明的范围和精神内。
图6B是电力基础结构的另一实施例(被标识为48c)的截面视图。在特定情况中，希望双绞线导体是电绝缘的，因此提供电隔离层以实现该目的。例如，基底50可以是导电材料，因此双绞线导体52将需要与下面的基底50电隔离。此外，使双绞线导体52绝缘也可以提供对电力基础结构48c的物理保护。
基础结构48c的绝缘双绞线导体可以包括双绞线导体52，如上所述，但是还被电绝缘(即非导电)材料的电隔离层76包围。隔离层76可以包括下隔离层761和上隔离层762。下隔离层761可以位于基底50的上表面上。然后，双绞线导体52可以位于下隔离层761的上表面上。在双绞线导体52形成在下隔离层761上之后，上隔离层762可以位于并且形成在双绞线导体52上和下隔离层761的上表面上。隔离层76可以包围双绞线导体52的中间部分。例如，导体52A、52B的端部可以不被隔离层76覆盖。导体52A、52B的端部可以被配置为一方面连接至位于远端40处或者远端40附近的电力对象(例如，位置感测线圈44)，另一方面连接至医疗设备36的近端42处或近端42附近的对象(例如接触环46)。在基底50是非导电材料的实施例中，下隔离层761可以不是必需的。换句话说，双绞线导体52可以直接形成在基底50上，然后上隔离层762可以位于双绞线导体52和基底50的顶部。在示例性实施例中，下隔离层761和上隔离层762的宽度W3都可以为大约0.2mm。下隔离层761和上隔离层762的厚度T4都可以为大约0.001mm。虽然详细提供了隔离层76的多种尺寸，但是可以理解，本发明不限于此。更确切地说，也可以使用本领域技术人员公知的其他尺寸并且保持在本发明的范围和精神内。
图6C是电力基础结构的又一实施例(标识为基础结构48d)的截面视图。除了双绞线导体52，电力基础结构48d还可以包括隔离层和屏蔽层以形成屏蔽双绞线导体80。在特定的情况中，希望电屏蔽双绞线导体52。电屏蔽78可以减小或消除电力干扰。此外，电屏蔽78可以为双绞线导体52提供物理保护。
屏蔽双绞线导体80可以包括例如图6B中的绝缘双绞线导体52，但是还被包含导电材料的多个屏蔽层78包围。屏蔽层78可以被配置为用作双绞线导体52的电屏蔽，形成屏蔽双绞线导体80。屏蔽层78可以包括下屏蔽层781和上屏蔽层782。在实施例中，下屏蔽层781可以直接位于基底50的表面上。如大体示出的，基底50不需要是平的平面表面。更确切地说，基底50可以具有弯曲表面或波状表面，而双绞线导体52(不管是否绝缘，也不管是否屏蔽)可以直接形成在弯曲的或波状的表面上，例如但不限于，医疗设备26的管状主体38。下隔离层761可以位于下屏蔽层781上。成形的双绞线52可以位于下隔离层761上。上隔离层762可以位于成形的双绞线导体52和下隔离层761之上。上屏蔽层782可以位于上隔离层762之上。下层781和上层782可以彼此电接触。在示例性实施例中，下层781和上层782都可以具有大约0.4mm的宽度W4和大约0.002mm的厚度T5。虽然详细提供了屏蔽层76的多种尺寸，但是可以理解，本发明不限于此。更确切地说，也可以使用本领域技术人员公知的其他尺寸并且保持在本发明的范围和精神内。
虽然屏蔽双绞线80被公开为具有屏蔽层78内的一对双绞线导体52，但是本发明不限于此。更确切地说，屏蔽双绞线导体80可以包含位于屏蔽层78内的多对双绞线导体52。
参照图8A-8G，现在说明图6C的屏蔽双绞线导体80的实施例的制造方法。每幅图大体示出屏蔽双绞线导体80的实施例的各层。
图8A所大体示出的包含导电墨水的下屏蔽层781可以形成在基底50上。虽然所述方法涉及形成，但是可以使用本领域技术人员已知的导电和非导电材料的任何沉积技术。包含非导电墨水的下隔离层761(在图8B大体示出)可以形成在下屏蔽层781上。
可以以预定模式在下隔离层761上形成包含导电墨水的多个区段60的基层。预定模式的一个实施例在图8C大体示出，其中区段60被间隙62分隔。间隙62可以具有图8C中被标识为A1-A1、B1-B1、A2-A2、B2-B2、…AN-AN、BN-BN的跨度。虽然大体示出有限量的间隙62和间隙相对于区段60的相关跨度，但是可以理解，本发明不限于此。更确切地说，对于本领域技术人员公知的本发明的特定应用，可以使用任意数量的区段60和间隙62。相邻的区段60可以经由间隙62穿过路径而不触及其他区段60。当未连接至任意其他层时，多个区段60的每个单独的区段与其他区段60是电隔离的。区段60在非限制的示例性实施例中可以为一般地正弦曲线形，或者换句话说，是“S”形或舒缓的“S”形。
包含非导电墨水的多个绝缘掩蔽部64可以形成在区段60之间的间隙62中。绝缘掩蔽部64可以覆盖区段60的位于间隙62中的一部分。如图8D所大体示出的，绝缘掩蔽部64可以位于具有跨度A1-A1、B1-B1、A2-A2、B2-B2、…AN-AN、BN-BN的间隙62中。
绝缘掩蔽部64可以覆盖区段60的顶表面66和侧表面68的一部分。绝缘掩蔽部64可以被配置为将导体52A和导体52B电绝缘。
包含导电墨水的多个导电桥70可以形成在绝缘掩蔽部64上以电连接相邻的区段60。如图8E大体示出的，导电桥70可以位于间隙62和来自跨度A1-A1、B1-B1、A2-A2、B2-B2、…AN-AN、BN-BN的区段60的端部的一部分中。
包含非导电墨水的上隔离层762(在图8F大体示出)可以形成在区段60的层、绝缘掩蔽部64、导电桥70和下屏蔽层781上。包含导电墨水的上屏蔽层782(在图8G大体示出)可以形成在上隔离层762和下屏蔽层781上。上屏蔽层782可以电连接至下屏蔽层781。
图9大体示出电力基础结构的又一其他实施例(标识为电力基础结构48e)的截面视图。三维分层电力基础结构48e可以包括下屏蔽层781、下隔离层761、第一电路层82、绝缘层84、第二电路层86、上隔离层762、和上屏蔽层782。在实施例中，每一层可以形成在当前层之上。
例如，在示例性实施例中，包含导电材料的下屏蔽层781可以形成在基底50上。下屏蔽层781可以具有大约0.4mm的宽度W4和大约0.002mm的厚度T5。包含非导电材料的下隔离层761可以形成在下屏蔽层781上。下隔离层761可以具有大约0.15mm的宽度W3和大约0.001mm的厚度T4。包含导电材料的第一电路层82可以形成在下隔离层761上。第一电路层82可以具有大约0.06mm的宽度W2和大约0.002mm的厚度T1。包含非导电材料的绝缘层84可以形成在第一电路层82和下隔离层761上。绝缘层84可以具有大约0.08mm的宽度W5和大约0.001mm的厚度T4。包含非导电材料的第二电路层86可以形成在绝缘层84上。第二电路层86可以具有大约0.06mm的宽度W2和大约0.002mm的厚度T4。包含非导电材料的上隔离层762可以形成在第二电路层86和绝缘层84上。上隔离层762可以具有大约0.15mm的宽度W3和大约0.001mm的厚度T4。包含导电材料的上屏蔽层782可以形成在上隔离层762和下屏蔽层781上。在一实施例中，上屏蔽层782可以具有大约0.4mm的宽度W4和大约0.002mm的厚度T5。第一电路层82和第二电路层86的远端和近端可以被配置为电连接至位于医疗设备36上的电力可操作对象。虽然详细提供了层的多种尺寸，但是可以理解，本发明不限于此。更确切地说，本领域技术人员公知的层的其他尺寸也可以使用并且包含在本发明的范围和精神内。
此外，虽然已经详细描述了公开两个导电电路层的实施例，但是可以理解，本发明不限于此。更确切地说，对于特定应用，与本文的教导一致的电力基础结构的各个实施例可以根据需要包括任意数量的导电电路层并且保持在本发明的范围和精神内。例如，电力基础结构的实施例可以仅包括一个电路层，而电力基础结构的其他实施例可以被配置为实现类似的同轴电缆。电力基础结构的又一实施例可以包括从位于医疗设备36的远端40上或者远端40处的电力可操作对象向医疗设备36的近端42传输电信号所必需的多个电路层。
图10A和10B是图3的位置感测线圈44的实施例的放大的部分截面视图，其部分被剥离，分别被标识为44a和44b。位置感测线圈44a、44b可以接近医疗设备36的远端40布置。在各种医疗程序中，位置感测线圈44可以被配置为用于设备导航的电磁线圈位置传感器。在一实施例中，位置感测线圈44a、44b可以直接形成在医疗设备36的远端40上，如本文进一步描述的。此外，图3的位置感测线圈44可以可替代地如2011年9月14日提交的目前在审的美国申请No.13/232,536(‘536申请)和2011年12月30日提交的目前在审的美国申请No.13/341,396(‘396申请)中所描述的那样形成。‘536申请和‘396申请通过引用包含于此，如同在此全部阐述一样。
图10A示出位置感测线圈44a，其可以包括包含磁穿透材料的芯层88。芯层88可以直接形成在基底50(例如医疗设备36的管状主体38)上，或者围绕基底50的圆周表面机械缠绕。芯层88可以限制并引导磁场并且将磁场放大一定的倍数。芯层88可以包括铁磁材料，例如但不限于μ-金属。可以通过印刷或者本领域技术人员公知的其他墨水沉积技术在芯层88上直接形成包含非导电材料的绝缘层90。单层线圈92可以以预定模式形成在绝缘层90上。在其他实施例中，当基底50包含非导电材料时，单层线圈92可以直接形成在基底50上而不需要绝缘层90，并且可以包含导电材料。模式可以是围绕芯层88或基底50的大致螺旋形。在示例性但非限制性的实施例中，单层线圈92可以具有大约0.005-0.060mm之间的宽度W6以及大约0.001-0.003mm之间的厚度T6。在示例性但非限制性的实施例中，当导体材料围绕芯层88螺旋时，单层线圈92的导体材料之间的距离(也被称为螺距P)在大约0.005-0.060mm之间。在示例性但非限制性的实施例中，当导体材料围绕线圈螺旋时，单层线圈92可以具有大约多达45度的倾斜角α(倾斜角α在图3中大体示出)。
图10B示出具有多个层并且包含导电材料的位置感测线圈44b，所述多个层被标识为921、922、…92N，其中N＝位置感测线圈44b中的层数。位置感测线圈44b的每一层921-N被相应的绝缘层90分隔。在一个实施例中，每一个单层线圈可以彼此电连接。在另一实施例中，每一个单层线圈可以电连接至对应的双绞线导体52。
如图3大体示出的，单层线圈92或者多层线圈921-N(当各层串联地电连接时)可以具有第一导体端94和第二导体端96。第一导体端94和第二导体端96可以电连接至电力基础结构48以用于信号传输，例如包括屏蔽双绞线导体80的电力基础结构48d。在一个实施例中，非导电材料层98可以形成在位置感测线圈44的一部分上以允许第二导体端96(其否则将在位置感测线圈44的远端终止)被路由通过线圈44而不会电短路单层线圈92。结果，第一和第二导体端94、96都出现在位置感测线圈44的近端。
同样如图3大体示出的，电力基础结构48的近端可以连接至位于医疗设备36的近端42附近的接触环46、或者多个接触环461-N。在一些实施例中，接触环46可以包括使用前述方法的导电材料和非导电材料的三维构造层。例如，接触环461可以包括一层导电材料。可以相对于一个或多个接触环461-N形成一层绝缘材料，这允许来自电力基础结构48的其他电路(例如迹线)通过一个或多个接触环461-N而不会在任意特定接触环上电短路(即，除了意于被电连接至特定接触环的特定迹线)。其他电路可以连接至接触环462-N。
图11是MPS 20的一个示例性实施例(被标识为MPS 110)的示意方框图，参照美国专利No.7,386,339，其通过引用包含于此，如同在此全部阐述一样，并且一部分在下文复制，其至少部分大体描述了以色列海法的MediGuide有限公司所商业提供的而现在被St.Jude医疗公司拥有的MediGuideTM技术系统。应当理解，变化是有可能的，例如，再参照美国专利No.6,233,476，其通过引用包含于此，如同在此全部阐述一样。另一示例性的基于磁场的MPS是Biosense Webster市售的CartoTM系统，例如在美国专利No.6,498,944和No.6,788,967中大体示出和描述，其通过引用包含于此，如同在此全部阐述一样。因此，如下描述本质上仅仅是示例性的而非限制性的。
MPS 110包括位置和方向处理器150，发射器接口152，多个查找表单元1541、1542和1543，多个数模转换器(DAC)1561、1562和1563，放大器158，发射器160，多个MPS传感器1621、1622、1623和162N，多个模数转换器(ADC)1641、1642、1643和164N，以及传感器接口166。
发射器接口152连接至位置和方向处理器150以及查找表单元1541、1542和1543。DAC单元1561、1562和1563连接至查找表单元1541、1542和1543中相应的一个和放大器158。放大器158进一步连接至发射器160。发射器160还被标记为TX。MPS传感器1621、1622、1623和162N还被分别被标记为RX1、RX2、RX3和RXN。模数转换器(ADC)1641、1642、1643和164N分别连接至传感器1621、1622、1623和162N以及传感器接口166。传感器接口166还连接至位置和方向处理器150。
查找表单元1541、1542和1543中的每一个生成循环的数字序列并且提供给相应的DAC单元1561、1562和1563，相应的DAC单元1561、1562和1563继而将其转化成相应的模拟信号。每一个模拟信号与不同的空间轴有关。在本示例中，查找表1541和DAC单元1561生成针对X轴的信号，查找表1542和DAC单元1562生成针对Y轴的信号，而查找表1543和DAC单元1563生成针对Z轴的信号。
DAC单元1561、1562和1563将它们各自的模拟信号提供给放大器158，放大器158将信号放大并且把放大的信号提供给发射器160。发射器160提供可以被MPS传感器1621、1622、1623和162N检测的多轴电磁场。MPS传感器1621、1622、1623和162N中的每一个检测电磁场、产生相应的电模拟信号并将其提供给连接至它的相应的ADC单元1641、1642、1643和164N。ADC单元1641、1642、1643和164N中的每一个将馈送至它的模拟信号数字化，将其转换为数字序列并且提供给传感器接口166，该传感器接口166继而将该数字序列提供给位置和方向处理器150。位置和方向处理器150分析所接收的数字序列，从而确定MPS传感器1621、1622、1623和162N的每一个的位置和方向。位置和方向处理器150进一步确定失真情况并相应地更新查找表1541、1542和1543。
应当理解，上述系统10，特别是主电子控制单元12，可以包括本领域公知的传统的处理装置，其能够执行存储在相关存储器中的预编程指令，其全部都根据本文所述的功能实施。这种电子控制单元还可以是具有ROM、RAM两者的类型、非易失和易失(可修改的)存储器的组合，以使得任意的软件可以被存储，并且仍然允许动态生成的数据和/或信号的存储和处理。
虽然上文仅以一定程度的特殊性描述了特定实施例，但是本领域技术人员可以在不背离本发明的范围的前提下对所公开的实施例做出多种变形。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)可以被广义地解释并且可以包括元件的连接之间的中间构件和元件之间的相对移动。这样，连接参考不必须指两个元件直接连接/耦合以及彼此之间是固定关系。此外，术语“电连接”和“通信”也意于被广义地解释成包含有线和无线连接和通信。包含在以上说明书中或附图中所示出的所有事物都应该解释为仅示例性的而非限制性的。在不背离所附权利要求限定的本发明的情况下，可以作出细节或结构的改变。
所述的通过引用包含于此的任何专利、公布或其他公开材料的全部或一部分仅以所包含的材料不与本发明所述的现有定义、陈述或其他公开材料冲突的程度包含在本文中。这样，并以所需的程度，本文所明确描述的发明排除了通过引用包含在本文中的任何冲突材料。所述的通过引用包含于此但是与本文所述的现有定义、陈述或其他公开材料冲突的任何材料，或其一部分，仅仅以所包含的材料和现有的公开材料之间不会发生冲突的程度被包含。

Claims (21)

1.一种装置，包括：
基底；以及
位于所述基底上的双绞线导体，所述双绞线导体包括：
包含导电材料的第一层，所述导电材料具有被多个间隙分隔的多个区段；
包含非导电材料的第二层，所述非导电材料位于所述间隙中并且电绝缘所述区段的位于所述间隙内的部分；以及
包含位于所述第二层上的导电材料的第三层，所述第三层将一个区段的一端电连接至另一个区段的一端；
其中，所述导体被电隔离并且包括绞合配置。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括至少一个非导电材料层，其中，所述双绞线导体的中间部分是电绝缘的。
3.根据权利要求2所述的装置，还包括围绕所述中间部分的多个导电材料层，以及其中，所述多个层被配置为电屏蔽所述双绞线导体。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基底是医疗设备的细长管状构件。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述双绞线导体从所述细长管状构件的远端附近延伸至近端附近。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基底是附接至医疗设备的对象。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述对象附接至所述医疗设备的腔的内壁。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述区段具有正弦形状。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括多个所述双绞线导体。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括线圈，所述线圈包括：
包含一段螺旋缠绕的导电材料的线圈层，其中，所述线圈层包括一个具有第一端和第二端的连续电路，所述第一端和第二端电连接至所述双绞线导体。
11.根据权利要求10所述的装置，还包括磁穿透材料的芯，所述线圈层延伸通过围绕所述芯螺旋的路径。
12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述线圈包括多个所述线圈层，每个所述线圈层被绝缘层分隔，所述绝缘层包含被配置用于电隔离相邻的线圈层的非导电墨水。
13.根据权利要求10所述的装置，还包括多个所述双绞线导体，其中每个所述线圈层的所述第一端和第二端电连接至分离的所述双绞线导体。
14.根据权利要求1所述的装置，还包括多个接触环，所述接触环包括导电材料层，其中，每个接触环电连接至所述双绞线导体的电路中的一个，并且所述接触环被配置为能够可操作地连接至控制单元。
15.一种装置，包括：
基底；以及
位于所述基底上的电路层，所述电路层包括：
包含导电材料的导体层；以及
包含下绝缘层和上绝缘层的绝缘体，其中所述导体层位于所述下绝缘层和所述上绝缘层之间；以及
包含下屏蔽层和上屏蔽层的屏蔽体，其中所述电路层位于所述下屏蔽层和所述上屏蔽层之间。
16.根据权利要求15所述的装置，还包括多个所述电路层，所述多个所述电路层位于所述下屏蔽层和所述上屏蔽层之间。
17.用于制造医疗设备的电力基础结构的方法，所述方法包括：
在所述医疗设备的表面上以预定模式印刷包含导电材料的基层；
直接在所述导电材料的第一层的一部分上印刷包含非导电材料的掩蔽层；以及
直接在所述基层的一部分和所述掩蔽层的一部分上印刷包含导电材料的桥接层。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述基层的所述预定模式包括多个正弦形区段，其中每个正弦形区段不与其他正弦形区段接触。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述导电材料的掩蔽层将一个正弦形区段的一端连接至另一正弦形区段的一端，形成绞合配置的两个电分离的电路。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括印刷上隔离层和下隔离层，其中，所述上隔离层和下隔离层围绕包含所述基层、所述掩蔽层、和所述桥接层的双绞线导体。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括印刷上屏蔽层和下屏蔽层，其中所述上屏蔽层和所述下屏蔽层围绕包含所述下隔离层、所述基层、所述掩蔽层、所述桥接层、和所述上隔离层的绝缘双绞线导体。
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