CN106456116B - 用于血管内导管的设计和方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种用于体内成像系统的紧凑且有效的驱动杆以及一种制造其的方法。在一个方面中，所述驱动杆包括多个导体，所述多个导体被紧固到柔性细长芯的外部。所述导体将远端处的成像元件连接到邻近所述驱动杆的近端的连接组件。
Description
技术领域
本公开总体涉及针对用于插入到脉管中的旋转探头的细长导管，并且具体而言，涉及一种血管内超声(IVUS)成像导管。
背景技术
在介入心脏成像中广泛使用血管内超声(IVUS)成像，作为针对人体内的患病的脉管(例如动脉)的诊断工具，以确定对处置的需要、引导介入和/或评估其有效性。IVUS成像使用超声回波来创建感兴趣脉管的图像。超声波容易地穿过大部分组织和血液，但是它们从由组织结构(例如，脉管壁的各个层)、血红细胞以及其他感兴趣特征引起的不连续处被部分地反射。通过患者接口模块(PIM)的方式被连接到IVUS导管的IVUS成像系统处理接收到的超声回波以产生导管所处的脉管的横截面图像。
在常规旋转IVUS导管中，由压电陶瓷材料制作的单个超声换能器元件被定位在柔性驱动杆的端部，所述柔性驱动杆在被插入感兴趣脉管的塑料套管之内旋转。换能器元件被取向为使得超声波束大体垂直于导管的轴传播。流体填充的套管保护脉管组织免受旋转换能器和驱动杆影响，同时允许超声信号自由地从换能器传播到组织以及返回。随着驱动杆旋转(通常以每秒30转)，利用高压脉冲周期性地激发换能器，以发出超声的短突发(short burst)。之后相同的换能器监听从各种组织结构反射的返回回波，并且IVUS成像系统根据在换能器的单个回转期间发生的几百个这些超声脉冲/回波采集序列的序列来组装脉管横截面的二维显示。
常规的驱动杆是利用具有中空芯的不锈钢线制成的，其中，电缆被置于中空芯内以在患者接口模块(PIM)处将换能器电气地耦合到IVUS成像系统。由于驱动杆针对特定应用可以被制造得非常长，例如，100厘米(cm)到250cm范围，因此将电缆穿过中空芯会是困难的任务。另外，由于尺寸限制，驱动杆必须在两端未结束，要求在将电缆穿过驱动杆之后徒手完成IVUS导管中的电缆的末端或最终连接。这样的任务是困难且耗时的。
因此，仍存在对用于提供血管内超声系统中的紧凑且有效的驱动杆的改进的设备、系统和方法的需要。
发明内容
本公开的实施例提供了血管内超声系统中的紧凑且有效的驱动杆。
在一个实施例中，提供一种针对用于插入到脉管中的旋转探头的细长导管。所述细长导管包括：柔性主体；近端连接体，其邻近所述柔性主体的近端部分；以及细长杆，其被设置于所述柔性主体内，所述杆具有驱动线缆和工作元件，所述工作元件邻近所述柔性主体的远端部分被耦合到所述驱动线缆，所述驱动线缆具有扭矩传动芯和在所述扭矩传动芯外部沿长度设置的至少一个导体，并且所述至少一个导体将所述工作元件耦合到所述细长杆的近端部分。在一些实例中，所述至少一个导体是导电体。在一些实例中，所述至少一个导体是光纤。导体的数量取决于应用。例如，在一些应用中，在驱动线缆中可以存在两个导体或者四个导体。
在一些实例中，所述驱动线缆还包括在所述至少一个导体和所述扭矩传动芯之间的电绝缘层。在一些实例中，所述驱动线缆还包括聚合物护套，所述聚合物护套将所述至少一个导体紧固到所述扭矩传动芯。在一些实例中，所述驱动线缆还包括多个聚合物带，所述多个聚合物带将所述至少一个导体紧固到所述扭矩传动芯。在一些实施例中，所述至少一个导体被嵌入到被紧固到所述扭矩传动芯的聚合物护套。
在一些实施例中，所述驱动线缆的所述扭矩传动芯是利用不锈钢制成的。在一些实施例中，所述驱动线缆的所述扭矩传动芯是光纤，并且所述至少一个导体是导电体。在一些实施例中，所述细长导管的所述工作元件是压电微加工超声换能器(PMUT)或电容性微加工超声换能器(CMUT)。
在另一实施例中，提供一种针对用于插入到脉管中的旋转探头。所述探头包括细长导管，所述细长导管具有：柔性主体；近端连接体，其邻近所述柔性主体的近端部分；以及，细长杆，其被设置于所述柔性主体内，所述杆具有驱动线缆和工作元件，所述工作元件邻近所述柔性主体的远端部分被耦合到所述驱动线缆，所述驱动线缆具有扭矩传动芯和在所述扭矩传动芯外部沿长度设置的至少一个导体，并且所述至少一个导体将所述工作元件耦合到所述细长杆的近端部分；以及，接口模块，其被配置为与所述细长导管的所述近端连接体接口连接，所述接口模块包括：转动元件，其被配置为被固定耦合到所述杆的近端部分；固定元件，其被定位为邻近所述转动元件并且与其间隔开，其中，所述固定元件被配置为通过所述转动元件将信号传递到所述工作元件并且从所述工作元件接收信号；以及，马达，其被耦合到所述转动元件，用于在所述转动元件被固定耦合到所述杆的所述近端部分时旋转所述转动元件和所述杆。
在另一实施例中，提供一种制造用于插入到脉管中的旋转探头的导管的方法。所述方法包括：提供细长扭矩传动芯；并且将至少一个导体沿长度紧固到所述细长扭矩传动芯。在一些实例中，所述方法还包括，在将所述至少一个导体沿长度紧固到所述细长扭矩传动芯之前，在所述细长扭矩传动芯上形成电绝缘层，其中，所述至少一个导体被放置为邻近所述电绝缘层。在一些实例中，所述方法还包括将聚合物护套紧固在所述至少一个导体和所述细长扭矩传动芯两者之上。在一些实例中，所述方法还包括将多个聚合物带紧固在所述至少一个导体和所述细长扭矩传动芯两者之上。
在一些实施例中，所述至少一个导体被嵌入所述聚合物护套中，并且紧固所述至少一个导体包括将所述聚合物护套紧固在所述细长扭矩传动芯之上。在该方面，紧固所述聚合物护套包括将所述聚合物护套热缩在所述细长扭矩传动芯之上，或者将所述聚合物护套在所述细长扭矩传动芯上挤压成型。在一些实施例中，紧固所述至少一个导体包括将所述聚合物护套和所述至少一个导体在所述细长扭矩传动芯上共同挤压成型。
在一些实例中，所述方法还包括将所述至少一个导体的远端部分耦合到工作元件；并且将所述扭矩传动芯的远端部分紧固到容纳所述工作元件的壳体。在该方面，在一些实施例中，所述工作元件是换能器。
本公开的一些实施例提供血管内超声(IVUS)系统中紧凑且有效的驱动线缆。所述驱动线缆是柔性的，仍具有所需要的扭矩以插入到感兴趣脉管中。在导体被设置于扭矩传动芯外部的情况下，驱动线缆比现有的驱动线缆更加容易制造，在现有的驱动线缆中，电线需要被穿入其中。在一些实施例中，所提供的驱动线缆的导体可以在制造过程的早期步骤中的子组装中终止，简化下游的制造和/或使用驱动线缆的任务。另外，由于不需要将线穿过扭矩传动芯，可以降低驱动线缆的尺寸和容差，允许用于IVUS系统的额外部件的更多空间。额外地或备选地，所述驱动线缆可以被制得强度更高，允许更加可靠的操作和更长的寿命。
在另一实施例中，提供一种针对用于插入到脉管中的旋转探头的细长导管。所述细长导管包括：柔性主体；近端连接体，其邻近所述柔性主体的近端部分；以及，细长杆，其被设置于所述柔性主体内。所述细长杆包括驱动线缆和工作元件，所述工作元件邻近所述柔性主体的远端部分被耦合到所述驱动线缆。所述驱动线缆包括：介电绝缘层；至少两个导体，其沿长度被设置在所述介电绝缘层内；所述介电绝缘层上的屏蔽；以及，所述屏蔽之上的外部套管。所述至少两个导体将所述工作元件耦合到所述细长杆的近端部分。在一些实例中，所述驱动线缆包括四个导体。在一些实例中，所述驱动线缆还包括被嵌入所述介电绝缘层中的强化层，并且所述强化层能够被做成用于所述至少两个导体的电屏蔽。在各实施例中，该实施例的驱动线缆提供针对数据信号传输和扭矩传动的单件设计，消除对单独的扭矩传动芯的需要。根据以下详细说明，本公开的其他方面、特征和优势将变得显而易见。
附图说明
将参考附图来描述本公开的说明性实施例，其中：
图1是根据一些实施例的旋转IVUS探头的简化部分示意图。
图2是根据实施例的针对图1的旋转IVUS探头的接口模块和导管的实施例的部分示意图。
图3A是根据实施例的图1的旋转IVUS探头的远端部分的示意性横截面侧视图。
图3B是根据实施例的被耦合到驱动线缆的远端部分的工作元件的示意性俯视图。
图4A是根据本公开的各方面的驱动线缆的示意性透视视图。
图4B是根据本公开的各方面的驱动线缆的示意性横截面视图。
图4C是根据本公开的各方面的驱动线缆的示意性横截面视图。
图4D是根据本公开的各方面的驱动线缆的示意性概图。
图5是根据本公开的各方面的制造导管的方法。
图6是根据实施例的图1的旋转IVUS探头的远端部分的示意性横截面侧视图。
图7是根据本公开的各方面的图6的驱动线缆的实施例的示意性横截面视图。
图8是根据本公开的各方面的图6的驱动线缆的另一实施例的示意性横截面视图。
具体实施方式
出于促进对本公开的原理的理解的目的，现在将参考在附图中所图示的实施例，并且使用特定语言来对其进行描述。然而，应该理解，旨在不对本公开的范围进行限制。如对于本公开所涉及的本领域技术人员通常将理解，所描述的设备、系统和方法的任何改动和进一步的修改以及对本公开的原理的任何其他应用是完全预期的并且包括在本公开中。特别是，完全预期，关于一个实施例所描述的特征、部件和/或步骤可以与关于本公开的其他实施例所描述的特征、部件和/或步骤进行组合。然而，出于简洁的目的，将不单独地描述这些组合的大量迭代。
如本文中所使用的，“柔性细长元件”或“细长柔性元件”至少包括能够被插入到患者的脉管系统中的任何细的、长的、柔性的结构。尽管本公开的“柔性细长元件”的图示的实施例具有定义所述柔性细长元件的外部直径的圆形横截面剖面的圆柱形剖面，但是在其他实例中，所述柔性细长元件的全部或者部分可以具有其他几何横截面剖面(例如，卵形、长方形、方形、椭圆形等)或者非几何横截面剖面。例如，柔性细长元件包括导丝和导管。在该方面，导管可以包括或不包括沿其长度延伸的腔体，用于接收和/或引导其他仪器。如果导管包括腔体，则所述腔体可以以所述设备的横截面剖面为中心或者相对于其偏移。
在大部分实施例中，本公开的所述柔性细长元件包括一个或多个电学、光学或者电光学部件。例如，不加限制地，柔性细长元件可以包括以下类型的部件中的一个或多个：压力传感器、温度传感器、成像元件、光纤、超声换能器、反射器、镜面、棱镜、消融元件、RF电极、导体和/或它们的组合。一般而言，这些部件被配置为获得与所述柔性细长元件被设置于其中的脉管或解剖结构的其他部分有关的数据。通常，所述部件也被配置为将所述数据传送到外部设备以供处理和/或显示。在一些方面中，本公开的实施例包括用于对脉管的腔体进行成像的成像设备，包括医学和非医学应用两者。然而，本公开的一些实施例特别适于在人类脉管系统的背景中使用。对血管内空间(特别是人类脉管系统的内壁)的成像能够通过若干不同的技术来完成，包括超声(通常也被称为血管内超声(“IVUS”)和心脏内回波心脏成像(“ICE”))以及光学相干断层摄影(“OCT”)。在其他实例中，使用红外、热或其他成像模态。
本公开的电子部件、光学部件和/或光电部件通常被设置在柔性细长元件的远端部分内。如本文中所使用的，柔性细长元件的“远端部分”包括柔性细长元件从中点到远端尖端的任何部分。由于柔性细长元件能够是固态的，本公开的一些实施例包括远端部分的壳体部分，用于容纳电子部件。这样的壳体部分能够是被附接到所述细长元件的远端部分的管状结构。一些柔性细长元件是管状的，并且具有一个或多个腔体，在所述一个或多个腔体中，电子部件能够被定位于所述远端部分内。
电子部件、光学部件和/或光电部件以及相关联的通信线被定尺寸和成形为允许柔性细长元件的直径非常小。例如，如本文描述的包含一个或多个电子部件、光学部件和/或光电部件的细长元件(诸如导丝或导管)的外部直径在大约0.0007”(0.0178mm)与大约0.118”(3.0mm)之间，对于一些特定实施例，具有约0.014”(0.3556mm)和约0.018”(0.4572mm)的外部直径。这样，本申请的并入(一个或多个)电子部件、光学部件和/或光电部件的柔性细长元件适于在人类患者内的多种腔体中使用，除了心脏的部分或者紧密围绕心脏的那些，还包括四肢的静脉或动脉、肾动脉、大脑周围或大脑中的血管以及其他腔体。
如本文中使用的“连接”和其变形包括直接连接，例如，与另一元件被胶合到一起或以其他方式直接固定到另一元件、其上、其内、等等，以及间接连接，其中，一个或多个元件被设置于连接的元件之间。
如本文中使用的“紧固”和其变形包括元件被直接紧固到另一元件的方法，例如，与另一元件被胶合到一起或以其他方式直接固定到另一元件、其上、其内、等等，以及用于将两个元件紧固到一起的间接技术，其中，一个或多个元件被设置于紧固的元件之间。
现在将参考被并入到血管内超声系统的概念的特定实施例。然而，所说明的实施例以及其用途仅被提供为范例。不加限制地，在其他系统和使用上，例如但不限于，在身体内的任何脉管、动脉、静脉、腔体、通道、组织或器官内。尽管出于说明性目的，以下实施例可以涉及血管和血管壁，但根据本文中公开的方法，可以预想要被成像的任何其他组织结构。更一般而言，根据本文中公开的实施例，患者的身体内的任何体积可以被成像，如本领域技术人员将认识到的，所述体积包括脉管、管腔、腔体、以及任何其他组织结构。
现在参考图1，示出了用于插入到患者内以进行诊断成像的旋转探头100。在一些实施例中，旋转探头100是血管内超声(IVUS)探头。探头100包括导管101，其具有导管主体102和细长驱动杆或轴104。导管主体102是柔性的，并且具有近端部分106和远端部分108。导管主体102是围绕杆104的套管。出于说明性目的，图1中的导管主体102被图示为视觉地透明的，使得可以看到被设置于其中的杆104，但是应该理解，导管主体102可以是视觉透明或视觉不透明的。杆104在导管主体102内被填充以无菌液体，例如，盐水。所述液体用于消除杆104周围对图像质量具有不利影响的气袋的存在。所述液体也能够用作润滑剂。杆104具有被设置于所述导管主体102的近端部分106内的近端部分110以及被设置于所述导管主体102的远端部分108内的远端部分112。
所述导管主体102的远端部分108和所述杆104的远端部分112在探头100的操作期间被插入到患者内。探头100的可用长度(能够被插入到患者内的部分)能够是任何合适的长度，并且能够根据应用而变化。杆104的远端部分112包括工作元件118。
导管主体102的近端部分106以及杆104的近端部分110被连接到接口模块114(有时候也被称为患者接口模块或PIM)。近端部分106、110被适配于导管集线器116，其被可移除地连接到接口模块114。在一些实施例中，接口模块114将探头100耦合到控制系统和/或监视器(未示出)，以供用户直接控制和图像察看。
杆104在导管主体102内的旋转由接口模块114控制，其提供能够由用户操纵的多个用户接口控制。接口模块114也通过经由杆104内的导体向工作元件118发送信号以及从工作元件118接收信号来与工作元件118通信。在一些实施例中，发送到工作元件118的信号和从工作元件118接收的信号是电信号，并且杆104内的导体是导电体，例如金属线。在一些实施例中，发送到工作元件118的信号和从工作元件118接收的信号是光信号，并且杆104内的导体是光纤。接口模块114可以对通过杆104接收到的信息进行接收、分析、和/或显示。应当理解，任何合适的功能、控制、信息处理和分析、以及显示，能够被并入到接口模块114。
杆104包括工作元件118、壳体120、以及驱动线缆122。工作元件118被耦合到壳体120。壳体120在杆104的远端部分112处被附接到驱动线缆122。驱动线缆122在导管主体102内经由接口模块114而被旋转，并且其继而旋转壳体120和工作元件118。工作元件118可以是任何合适的类型，包括但不限于一个或多个换能器技术，例如PMUT或CMUT。工作元件118能够包括单个换能器或阵列。在一些实施例中，工作元件118包括传感器部件或光学透镜，例如，在OCT系统中使用的那些。
图2示出了根据实施例的探头100的近端部分以及接口模块114的内部的示意性视图。如图所示，导管集线器116包括固定外部壳体224、夹头226、以及连接体228。如该实施例中示出的，连接体228用四条导线表示，例如254。然而，应当理解，能够使用任何合适数量的导线以及任何类型的传导介质。例如，在各个实施例中，能够使用光学耦合器、同轴线缆或六条导电线。
如图所示，接口模块114的内部包括马达236、马达杆238、主印刷电路板(PCB)240、转动元件232以及用于操作探头100的任何其他合适的部件。马达236被连接到马达杆238以旋转转动元件232。主印刷电路板240能够具有任何合适数量的和合适类型的电子部件242，包括但不限于用于工作元件118的发射器和接收器(图1)。
转动元件232具有互补的连接器244，用于与导管集线器116上的连接体228配合。连接体244能够具有导线，例如255，其与连接体228上的导线(例如254)接触。如图所示，转动元件232被耦合到旋转转换器246的旋转部分248。转换器246的旋转部分248使用绕组251和252来将信号传递到转换器246的固定部分250以及从其接收信号。转换器246的固定部分250被电连接到印刷电路板240。应当理解，可以使用任何合适数量的绕组来将任何合适数量的信号发射通过所述转换器246。也如图所示，转动元件232包括印刷电路板256、257，其包括多个电路部件。应当理解，图2仅是范例，并且不旨在限制本公开。例如，可以采用撤回机构将杆122近端地在导管102内拉回以生成脉管的纵向图像。探头100的近端部分以及接口模块114的内部的更多的范例能够在题为“Rotational Intravascular UltrasoundProbe with an Active Spinning Element,”美国专利8403856中找到，在此通过引用将它们的内容整体并入。
图3A示出了根据本公开的实施例的导管101的远端部分的横截面侧视图。具体地，图3A示出了杆104的远端部分的各方面的放大图。在该示范性实施例中，杆104在其远端端部通过壳体120而终止，壳体120用不锈钢制造并且被提供有圆形突起326以及切口328用于超声波束330从壳体120出来。杆104的驱动线缆122包括扭矩传动芯332以及通过聚合物护套336紧固到其上的一个或多个电缆334。在一些实施例中，电缆334通过多个聚合物带来代替聚合物护套而被紧固到扭矩传动芯332。在一些实施例中，扭矩传动芯332包括焊接到或者以其他方式紧固到壳体120的反向绕组的不锈钢线的两个或更多个层，使得驱动线缆122的旋转也向壳体120施加旋转。在图示的实施例中，工作元件118包括PMUT微机电系统(MEMS)338以及安装于其上的专用集成电路(ASIC)344。PMUT MEMS338包括球面聚焦换能器342。工作元件118被安装到壳体120内。如图3A中所示，电缆334中的具有任选的屏蔽333的一条利用焊料340被附接到工作元件118。电缆334延伸通过驱动线缆122的外部部分到达杆104的近端部分，在此终结于导电体228(图2)。在图示的实施例中，工作元件118通过环氧树脂348或其他粘合剂相对于壳体120被紧固就位。环氧树脂348也用作声学背衬材料以吸收在壳体内传播的声学回响，并且用作其被焊接到工作元件118的电缆334的应力缓冲剂。应当理解，图3A仅是范例，并且不旨在限制本公开。杆104远端部分以及工作元件118的更多范例可以在题为“Circuit Architectures and Electrical Interfaces for RotationalIntravascular Ultrasound(IVUS)Devices,”的美国专利申请公开号为No.2013/0303919中找到，在此通过引用将其内容整体并入。
图3B示出了工作元件118的PMUT MEMS部件338的额外的方面。图3B的实施例中的MEMS部件338是桨形硅部件，其中，压电聚合物换能器342被定位于基底的放宽部分349，所示基底位于MEMS部件338的远端部分处。基底中被定位在放宽部分349的远端的收窄部分是ASIC344被安装到MEMS部件338之处。在该方面，MEMS部件338包括十个接合垫，其中，接合垫350、351、352、354、356以及358被配置为分别与ASIC344上的接合垫匹配以将ASIC 344安装于其上，并且接合垫362、364、366以及368用作针对驱动线缆122的四个电缆344的终结。在该方面，驱动线缆122的四个电缆334被暴露于驱动线缆122的远端部分，并且被焊接或以其他方式固定地附接到接合垫362、364、366以及368，其通过在MEMS基底上包括的传导迹线而被电耦合到接合垫352、354、356和358。将电缆334连接到工作元件118的其他实施例是可能的，例如，在题为“Circuit Architectures and Electrical Interfaces for RotationalIntravascular Ultrasound(IVUS)Devices.”的美国专利申请公开号No.2013/0303919中所公开的。
图4A示出了根据本公开的各方面的驱动线缆122的示意性概图。参考图4A，驱动线缆122包括扭矩传动芯402、任选的电绝缘层404、一个或多个导体406以及聚合物护套408。扭矩传动芯402拥有特定的扭转硬度从而足以沿着由驱动线缆122通过的相对长的路径递送旋转力。同时，扭矩传动芯402足够柔性以绕由脉管系统呈现的急转弯而弯曲，同时维持旋转和轴向地平移通过导管101的能力(图1)。扭矩传动芯402可以由任何合适的材料制成。在实施例中，扭矩传动芯402是由不锈钢制成的，例如，反向绕组的不锈钢线或编织的线的两个或更多个层。在实施例中，扭矩传动芯402是光纤。在一些实施例中，导体406是导电体。在该方面，任选地，导体406可以被屏蔽。在各个实施例中，导体406可以是线(Cu等)，碳纳米管纤维导体、导电墨水、导电聚合物、导电薄膜和/或其组合。在一些实施例中，导体406是光学通路，例如在OCT系统中使用的光纤。在一些实施例中，驱动线缆122在一条线缆中包括导电体406和光导体406。在一些实施例中，绝缘层404用作使导体406与扭矩传动芯402电绝缘。绝缘层404可以由任何合适的材料制成。在一些实现方式中，绝缘层404是聚对二甲苯层。所述聚合物护套408将导体406和任选的电绝缘层404紧固在扭矩传动芯402上。在一些实施例中，如将参考图4C所描述的那些，聚合物护套408能够用作针对导体406的绝缘层。此外，聚合物护套408也用于保护驱动线缆122的各种部件免受导管101之内填充的液体的影响。聚合物护套408可以是任何聚合的、绝缘的和/或介电材料，例如，聚氯乙烯(PVC)、来自DuPont的KaptonTM聚酰亚胺薄膜、乙烯四氟乙烯(ETFE)、尼龙或者类似的聚酰亚胺薄膜。在一些实施例中，聚合物护套408是细长的片，例如驱动线缆122中的连续层。在一些实施例中，聚合物护套408包括多个聚合物带，其可以是独立的或备选地被接合或融合。在另一实施例中，聚合物护套408是螺旋包裹。在各个实施例中，聚合物护套408可能够被涂覆、挤压成型或收缩于扭矩传动芯402之上。
图4A的驱动线缆122相比于常规驱动线缆的优势是其更容易制造，这是因为导体406被置于扭矩传动芯402外部，而非必须被穿入到其中，如在常规驱动线缆中的情形。另外，由于不需要将导体穿过扭矩传动芯402，因而能够降低驱动线缆122的尺寸和容差，允许针对用于IVUS系统的额外部件的更多空间。更小的驱动线缆122也允许驱动线缆与导管腔体的内表面之间更大的空间，用于更容易的注液和灌注操作。额外地或备选地，驱动线缆122能够被制得强度更高，允许更可靠的操作和更长的使用寿命。
图4B示出了根据实施例的图4A的驱动线缆122的横截面视图。参考图4B，在该实施例中，扭矩传动芯402被示为固态芯。在备选的实施例中，扭矩传动芯402是具有内腔体的螺旋绕组，潜在地比现有的驱动线缆小得多。如图4B中所示，存在绕电绝缘层404等距地间隔开的四个导体406。在其他实施例中，任何数量的导体406是可能的，并且导体406的不同布置也是可能的。聚合物护套408包裹导体406并且将其紧固到绝缘层404。在实施例中，聚合物护套408是具有大腔体的能够热缩的细长护套，通过所述大腔体，穿过导体406、绝缘层404以及扭矩传动芯402的子组装。聚合物护套408随后被加热从而紧固地包裹所述子组件。如图4B中利用虚线412所示，聚合物护套408的部分在驱动线缆122的近端部分和/或远端部分被移除以暴露导体406。这使得旋转探头100(图1)的下游制造更加容易，例如，当驱动线缆122要与工作元件118(图3B)耦合时，或者要以导管集线器116(图2)的导体228终结时。
图4C示出了根据实施例的图4A的驱动线缆122的横截面视图。该实施例的许多方面类似于图4B驱动线缆122的那些。然而，在该实施例中，聚合物护套408具有嵌入到其中的导体406。聚合物护套408例如通过热缩处理或任何其他处理而被紧固在绝缘层404和扭矩传动芯402周围。使导体406嵌入在聚合物护套408中还简化了驱动线缆122和旋转探头100(图1)的制造。在该实施例中，聚合物护套408自身可以提供扭矩传动芯402和导体406之间的充分的绝缘，并且因此，在一些实例中，绝缘层404可以是不必要的。
图4D示出了根据实施例的驱动线缆122的示意性概图。参考图4D，在该实施例中，扭矩传动芯402、导体406以及聚合物护套408被形成为单件。例如，导体406和聚合物护套408可以在制造过程期间在扭矩传动芯402上共同挤压成型。
图5示出了根据本公开的各个方面的制造用于插入到脉管的旋转探头的导管(例如导管101(图1))的方法500。方法500仅仅是范例，并且不旨在在权利要求书中的明确记载之外对本公开进行限制。针对方法500的额外的实施例，可以在方法500之间、期间以及之后提供额外的操作，并且一些操作可以被替换、消除或者移动。图5的各个操作以下将结合以上讨论的图1-4D进行描述。
操作510包括提供细长扭矩传动芯，例如，图4A的扭矩传动芯402。扭矩传动芯针对要被制造的导管具有期望的长度和尺寸。在一些实施例中，扭矩传动芯是导电的，例如反向绕组的不锈钢线。在一些实施例中，扭矩传动芯是不导电的，例如光纤。
操作512包括任选地在扭矩传动芯上形成电绝缘层。当扭矩传动芯是导电的，并且要被组装到扭矩传动芯上的导体也是导电的并且没有被屏蔽时通常是这种情况。
操作514包括将至少一个导体紧固到所述细长扭矩传动芯。导体的数量取决于导管的期望的功能。例如，先进PMUT换能器导管可能需要具有四个或六个导体。一些导管可能仅需要一个或两个导体。另外，导体适于为期望的导管传导能量。在该方面，导体可以是导电体、波导(例如，光纤)或其组合。所述至少一个导体可以通过以下方式被紧固到所述扭矩传动芯：胶合、电印刷(微分散、喷气、喷墨、转移、凹版印刷等)、或者将导电材料电镀在绝缘层上、或者通过将导体螺旋地包裹在扭矩传动芯周围。
操作516包括将聚合物护套紧固在所述至少一个导体和所述细长扭矩传动芯两者之上。在一个实施例中，紧固所述聚合物护套包括将聚合物护套包裹在所述至少一个导体和所述细长扭矩传动芯之上。在一个实施例中，紧固所述聚合物护套包括将聚合物护套滑动到在所述至少一个导体和所述细长扭矩传动芯之上。在一个实施例中，紧固所述聚合物护套还包括加热所述聚合物护套从而在轴向上缩小其尺寸。在一些实施例中，聚合物护套具有嵌入到其中的所需要的导体。在这些情况下，操作514和516被组合到一个操作中。在一些实施例中，操作516将多个聚合物护套带紧固在所述至少一个导体和所述细长扭矩传动芯两者之上。
操作518包括将所述至少一个导体的远端部分耦合到工作元件，例如，在图3B中所示。在该方面，聚合物护套的远端部分被移除从而暴露所述至少一个导体。随后，导体通过合适的方法(例如，焊接)而被耦合到工作元件。
操作520包括将所述扭矩传动芯的远端部分耦合到壳体，所述壳体容纳所述工作元件，例如，在图3A中所示。在一些实例中，一些步骤可以在操作520之前执行，例如，应用环氧树脂从而将所述工作元件和所述导体紧固在所述壳体中。扭矩传动芯能够通过合适的方法被紧固到所述壳体，例如，焊接。
图6示出了根据本公开的另一实施例的导管101的远端部分的横截面的侧视图。该实施例的许多方面与图3A中示出的实施例的方面相同或相似。因此，出于简洁的目的，它们用相同的附图标记标示。然而，该实施例具有一些区别特征。例如，标记为122A并且在该实施例中也被称为数据线缆的驱动线缆，相比于图3A中的驱动线缆122具有不同的构造。参考图6，驱动线缆122A包括一个或多个导体632、介电绝缘层634、屏蔽636、以及外套管638。导体632利用远端部分中的焊料640被附接到工作元件118。它们也延伸通过驱动线缆122A的内部空腔到达杆104的近端部分，在此处其终结于导电体228(图2)。在各个实施例中，驱动线缆122A被制得足够强以承载针对导管101的操作所需的扭矩，而无需单独的扭矩传动芯，从而实现具有数据传输和扭矩传动功能两者的单件设计。
图7示出了驱动线缆122A的实施例的示意性横截面视图。参考图7，其中示出的是介电绝缘层634内部的空腔631中的四个导体632。导体632中的每个可以被个体地屏蔽。在一个实施例中，导体632类似于在同轴电缆内找到的内部导体。在一个实施例中，导体632由铜制成，固体的或链制的。尽管图7示出了驱动线缆122A中的四个导体632，但是这不旨在限制。在各个实施例中，根据应用，不同数量的导体是可能的。例如，可以存在两个导体或六个导体。在实施例中，存在至少两个导体632。导体632可以被穿线通过空腔631。备选地，介电绝缘层634可以在导体632上挤压成型。介电绝缘层634可以由各种材料制成，例如，氟化乙丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、或者类似于同轴电缆介电层中发现的材料。在本实施例中，介电绝缘层634被制为足够强以传动扭矩，例如，通过具有相对大的尺寸。在图示的实施例中，绝缘层634也是扭矩传动层，其基本上占据屏蔽636内的体积，并且具有大于导体632的横截面积的横截面积。介电绝缘层634通过屏蔽636和外部套管638而被强化。屏蔽636可以是编织的或纺织的，并且可以由铜、铝、或其他材料制成。在实施例中，屏蔽636在近端部分被接地，并且用作针对导体632的电屏蔽。外部套管638可以由以下制成：PVC、四氟乙烯(TFE)、FEP、或者类似于以上讨论的聚合物护套408的材料。在各个实施例中，介电绝缘层634、屏蔽636和外部套管638被制为足够强以传动扭矩。因此，驱动线缆122A的各个实施例提供用于数据信号传输和扭矩传动的单件设计，消除了对单独的扭矩传动芯的需要。
图8示出了驱动线缆122A的另一实施例的示意性横截面视图。参考图8，该实施例包括嵌入在介电绝缘层634(或者634A/634B)内的强化层633。在实施例中，所述介电绝缘层634包括两个绝缘层634A和634B，并且强化层633是在绝缘层634A上纺织的或编结的并且然后被绝缘层634B覆盖。在实施例中，强化层633由导电材料制成，例如，铜、铝等。为细化该实施例，强化层633可以通过在近端部分将其接地而被制为电屏蔽。非导电性材料也能够被用于强化层633，例如，当屏蔽636提供针对导体632的足够的电屏蔽时。类似于图7中示出的实施例，图8中的驱动线缆122A也提供用于数据信号传输和扭矩传动的单件设计，消除了对单独的扭矩传动芯的需要。
以上概述了几个实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本公开的各方面。本领域技术人员也将认识到以上描述的装置、系统和方法可以以各种方式被修改。因此，本领域技术人员将领会，由本公开所包含的实施例不限于以上描述的特定范例性实施例。在该方面，尽管己经示出和描述了说明性实施例，但是在以上公开中预期宽范围的修改、改变和替换。应当理解，可以对前文进行这样的变化而不偏离本公开的范围。因此，应当理解，宽泛地并且以与本公开一致的方式解读所附权利要求。
Claims (8)
1.一种细长导管，包括：
柔性主体(102)；
近端连接体(228)，邻近所述柔性主体(102)的近端部分(106)；以及
细长杆(104)，其被设置于所述柔性主体(102)内，所述细长杆(104)具有驱动线缆(122)和工作元件(118)，所述工作元件(118)邻近所述柔性主体(102)的远端部分(108)被耦合到所述驱动线缆(122)，所述驱动线缆(122)具有扭矩传动芯(332、402)和在所述扭矩传动芯(332、402)外部沿长度设置的至少一个导体(406)，其中，所述至少一个导体(406)被紧固到所述扭矩传动芯(332、402)，并且所述至少一个导体(406)将所述工作元件(118)耦合到所述细长杆(104)的近端部分(110)；
其中，所述驱动线缆(122)还包括：
聚合物护套(408)或多个聚合物带，所述聚合物护套(408)或所述多个聚合物带分别将所述至少一个导体(406)紧固到所述扭矩传动芯(332、402)。
2.如权利要求1所述的细长导管，其中，所述至少一个导体(406)是导电体。
3.如权利要求1所述的细长导管，其中，所述至少一个导体(406)是光纤。
4.如权利要求1所述的细长导管，其中，所述驱动线缆(122)还包括在所述至少一个导体(406)与所述扭矩传动芯(332、402)之间的电绝缘层(634)。
5.如权利要求1所述的细长导管，其中，所述驱动线缆(122)包括聚合物护套(408)，并且其中，所述至少一个导体(406)被嵌入所述聚合物护套(408)，并且其中，所述聚合物护套(408)被紧固到所述扭矩传动芯(332、402)。
6.如权利要求1所述的细长导管，其中，所述扭矩传动芯(332、402)由不锈钢制成。
7.如权利要求1所述的细长导管，其中，所述工作元件(118)是以下之一：压电微加工超声换能器(PMUT)以及电容性微加工超声换能器(CMUT)。
8.一种血管内系统，包括：
如权利要求1到7中的任一项所述的细长导管(101)；以及
接口模块(114)，其被配置为与所述细长导管(101)的所述近端连接体(228)接口连接，所述接口模块(114)包括：转动元件(232)，其被配置为被固定耦合到所述细长杆(104)的所述近端部分(110)；固定元件(250)，其被定位为邻近所述转动元件(232)并且与其间隔开，其中，所述固定元件(250)被配置为通过所述转动元件(232)将信号传递到所述工作元件(118)并且从所述工作元件(118)接收信号；以及马达(236)，其被耦合到所述转动元件(232)，以在所述转动元件(232)被固定耦合到所述细长杆(104)的所述近端部分(110)时旋转所述转动元件(232)和所述细长杆(104)。
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