背景技术：
1、能够以非侵入方式连续地监测人体的生理机能的可穿戴设备表示了精准和数字医疗的重要趋势。特别是包括器官信号和动力学的深层组织生理学，包含了有关健康和疾病的关键信息。尽管目前的可穿戴设备已成功记录了来自皮肤的物理和化学信号(诸如心电图数据、汗液代谢物和电解质)，但各种内脏器官的临床级成像仍是可穿戴设备领域的核心任务和挑战。具有零辐射的超声成像允许临床医生评估组织和器官功能并诊断各种疾病。如果能在数天至数月内频繁采集，那么内脏器官的超声成像能帮助临床医生监测健康状况、观察疾病进展和评估疾病风险；它还能获得对发育生物学的发现和更好的理解。
2、可穿戴超声设备具有对内脏器官连续成像的潜力。常规的可穿戴超声成像通常依靠由机器人系统或机械固定装置(诸如绑带和胶带)将笨重的超声探头安装在皮肤上，这严重阻碍了患者的移动性以及穿戴的便利性与舒适性。此外，由于厚的超声探头以及由探头所施加的高压力，常规的可穿戴超声成像仅适用于有限的身体部位，诸如肌肉。例如，将常规的超声探头机械地安装在颈部以对颈动脉、颈静脉和迷走神经成像可能会导致窒息。
3、尽管可拉伸超声成像设备具有改善的可穿戴性，但依旧存在一些局限性，包括成像分辨率低、身体运动期间成像质量不稳定、连续成像时间短(1小时)以及容易发生设备故障。这些限制主要源于设备的设计，设备包括可拉伸基板上的压电元件。虽然可拉伸基板可随皮肤变形，但它限制了元件的密度(每平方厘米156个)，并且与背衬层和匹配层不兼容，导致低成像分辨率。另外，当基板在人体运动下随皮肤变形时，元件的空间和角度位置会发生不可预知的变化，从而阻碍设备的成像稳定性。此外，现有的可穿戴超声设备，无论是刚性还是可拉伸的，大多依靠水凝胶耦合剂或弹性体耦合剂将声音传输到皮肤中。然而，水凝胶耦合剂通常会在几个小时内脱水或从皮肤上分离，而弹性体耦合剂的阻尼太大导致无法对深层器官成像。
4、当前的刚性和可拉伸超声成像设备存在若干其他缺点。首先，由于声波具有方向性，通常需要原位调整超声探头的位置(例如，通过倾斜或旋转患者身上的探头)，以实现经优化的成像方向。然而，现有的可穿戴超声探头的位置固定在皮肤上且在应用期间不可调整，严重阻碍了其成像性能。例如，可拉伸超声探头只能与其所顺应的皮肤平行；所得的的成像方向通常未被优化以对内部器官成像。其次，现有的可穿戴超声成像设备只有一个成像窗口，无法同时对多个相距遥远的器官进行成像。然而，对日常活动中的多器官相关性同步成像可为疾病诊断和监测以及基础生物学研究提供重要信息。
5、因此，需要可以放置于人体上进行长时间佩戴的可穿戴式电子设备，以获取超出从表层皮肤监测或从衣物或首饰的光学监测的信息，还需要舒适且不会使受试者身体以不利的方式发生扭曲的系统。
技术实现思路
1、本公开通过提供用于以便于长时间的方式将电子设备直接固定在人身上的系统和方法来解决上述缺点，，同时还可以正确定位电子设备，以便能够有效且长期的收集数据。具体而言，弹性体膜可被利用且耦合到电子设备。可以在弹性体膜内布置可电子通信或可传输的材料。生物粘附层可以耦合到电子设备的相对侧上弹性体膜，并且被配置为将弹性体膜耦合到受试者。
2、在非限制性示例中，可穿戴电子设备可包括高分辨率可穿戴超声波。在一些配置中，可使用生物粘附超声(baus)设备，该设备包括薄的刚性的并且高分辨率超声探头，该超声探头经由由柔软、坚韧、抗脱水和生物粘性的水凝胶-弹性体混合物制成的耦合层牢固地粘附在皮肤上。薄的刚性baus探头提供高的换能器密度，可以在身体动态运动时下稳定的传感器位置，在长期应用中的高可靠性等。集成在baus耦合剂上的探头可包括薄的刚性超声探头、手持式超声探头、可拉伸超声探头等。
3、在一个配置中，提供了一种用于受试者的扩展超声成像的系统。该系统包括超声探头，超声探头由跨平面布置的多个换能器形成。该系统还包括弹性体膜，弹性体膜跨超声探头的平面延伸并且耦合到超声探头的平面。该系统还包括透声材料，透声材料被布置在弹性体膜内。该系统还包括生物粘附层，生物粘附层耦合到在超声探头相对侧上的弹性体膜，并且被配置为将弹性体膜耦合到受试者。
4、在一个配置中，提供了一种用于形成受试者的扩展超声成像系统的方法。该方法包括形成具有跨平面布置的多个换能器的超声探头。该方法还包括使弹性体膜跨超声探头的平面延伸并且耦合到超声探头的平面；该方法还包括将透声材料布置在弹性体膜内，以及形成生物粘附层，生物粘附层耦合到在超声探头的相对侧上的弹性体膜，并且被配置为将弹性体膜耦合到受试者。
5、在一个配置中，提供了一种用于将电子系统长时间固定在受试者身上的系统。该系统包括电子基板，电子基板形成其上具有至少一个电子电路的平面。该系统还包括弹性体膜，弹性体膜跨电子基板的平面延伸并且耦合到电子基板的平面，以及水凝胶，水凝胶被布置在弹性体膜内。该系统还包括生物粘附层，生物粘附层耦合到在电子基板的平面的相对侧上的弹性体膜，并且被配置为将弹性体膜耦合到受试者。
6、在一个配置中，提供了一种系统。该系统包括弹性体膜，弹性体膜形成围绕空隙的外壳。该系统还包括水凝胶，水凝胶被布置在空隙内，并且被弹性体膜包围。该系统还包括生物粘附层，生物粘附层耦合到弹性体膜以将弹性体膜耦合到受试者。
7、本公开的前述和其他方面以及优点将通过以下描述显现。在本描述中，构成本描述的参考附图以图示的方式示出了优选实施例。然而，本实施例并不表示本发明的全部范围，因此，为了解释本发明的范围，请参考权利要求书和本文。在下述描述中，相似的附图标记将被用于指代以下描述中附图之间相似的部分。
1.一种用于受试者的扩展超声成像的系统，包括：
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面是刚性的，并且其中所述弹性体膜被配置为在所述超声探头的相对侧上变形，以使用所述生物粘附层将所述弹性体膜耦合到所述受试者。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述透声材料包括固体水凝胶耦合剂。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述水凝胶包括被水渗透的聚合物网络材料，并且包含以下各项中的至少一种：聚丙烯酸及其衍生物、聚甲基丙烯酸及其衍生物、聚丙烯酰胺及其衍生物、聚乙烯醇及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物、聚氨酯及其衍生物、乳胶及其衍生物、天然橡胶、聚二甲基硅氧烷及其衍生物、酪蛋白及其衍生物、白蛋白及其衍生物、明胶及其衍生物、胶原蛋白及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、透明质酸及其衍生物、海藻酸盐及其衍生物、纤维蛋白及其衍生物、琼脂糖及其衍生物、氧化海藻酸盐及其衍生物、纤维素及其衍生物、氧化纤维素及其衍生物或κ-卡拉胶及其衍生物。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述水凝胶包括化学交联剂或物理交联剂中的至少一者。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述化学交联剂包括以下各项中的至少一种：甲基丙烯酸酯明胶、丙烯酸酯明胶、n-羟基琥珀酰亚胺明胶、马来酰亚胺明胶、甲基丙烯酸酯透明质酸、丙烯酸酯透明质酸、n-羟基琥珀酰亚胺透明质酸、马来酰亚胺透明质酸、氧化甲基丙烯酸酯海藻酸盐、氧化丙烯酸酯海藻酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺海藻酸盐、马来酰亚胺海藻酸盐、二甲基丙烯酸酯聚己内酯、甲基丙烯酸酯纤维蛋白、丙烯酸酯纤维蛋白、n-羟基琥珀酰亚胺纤维蛋白、马来酰亚胺纤维蛋白、甲基丙烯酸酯胶原蛋白、丙烯酸酯胶原蛋白、n-羟基琥珀酰亚胺胶原蛋白、马来酰亚胺胶原蛋白、甲基丙烯酸酯琼脂糖、丙烯酸酯琼脂糖、n-羟基琥珀酰亚胺琼脂糖、马来酰亚胺琼脂糖、甲基丙烯酸酯纤维素、丙烯酸酯纤维素、n-羟基琥珀酰亚胺纤维素、马来酰亚胺纤维素、甲基丙烯酸酯壳聚糖、丙烯酸酯壳聚糖、n-羟基琥珀酰亚胺壳聚糖、马来酰亚胺壳聚糖、二丙烯酸酯聚己内酯、二甲基丙烯酸酯聚己内酯、二n-羟基琥珀酰亚胺聚己内酯、二马来酰亚胺聚己内酯、二酸二酰肼、n,n'-双(丙烯酰)胱胺、n,n'-亚甲基双(丙烯酰胺)，聚乙烯醇，京尼平，戊二醛，乙二醛，乙二醇二甲基丙烯酸酯，n,o-双甲基丙烯酰乙醇胺，二乙烯基苯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、1,3-二异丙烯基苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2,6-二丙烯酰氨基吡啶、3,5-双(丙烯酰氨基)苯甲酸、1,4-二丙烯酰基哌嗪、丙烯酸环糊精(cd)、甲基丙烯酸环糊精(cd)、丙烯酸葫芦[n]脲、甲基丙烯酸葫芦[n]脲、二丙烯酸酯聚乙二醇、二甲基丙烯酸酯聚乙二醇、二n-羟基琥珀酰亚胺聚乙二醇、二马来酰亚胺聚乙二醇、多臂聚乙二醇丙烯酸酯、多臂聚乙二醇甲基丙烯酸酯、多臂聚乙二醇n-羟基琥珀酰亚胺或多臂聚乙二醇马来酰亚胺。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述弹性体膜包括以下各项中的至少一种：天然橡胶、胶乳、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚异戊二烯、异戊二烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯二烯橡胶、有机硅弹性体、氟弹性体、聚氨酯弹性体、聚氨酯、异丁烯异戊二烯、氯丁二烯、腈丁二烯或丁腈橡胶。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述弹性体膜保持所述水凝胶的水合水平。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述弹性体与所述水凝胶粘合，使在变形和受力的情况下，它们之间不会出现分层、间隙或气泡。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述弹性体膜、所述透声材料或所述生物粘附层中的至少一者被配置为促进超声能量渗透到所述受试者中。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述弹性体膜包括以下各项中的至少一种：动物胶、酪蛋白胶、淀粉、糊精、琼脂、藻胶、阿拉伯胶、环氧树脂、硝化纤维、聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸树脂、聚氰丙烯酸树脂、聚乙烯亚胺、天然橡胶、丁基橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅或氯丁橡胶等。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声探头包括加热器，所述加热器被配置为加热所述透声材料以调整所述超声探头的位置。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，通过摇摆、滑动和扭转来调整所述超声探头的位置以改善所述受试者的目标结构的超声成像。
14.如权利要求1所述的系统，通过与以下各项中的至少一项协调操作，进一步形成多窗口、同时、扩展的超声成像系统：
15.一种用于形成受试者的扩展超声成像系统的方法，包括：
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述平面是刚性的，并且其中所述弹性体膜被配置为在所述超声探头的相对侧上变形，以使用所述生物粘附层将所述弹性体膜耦合到所述受试者。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述透声材料包括固体水凝胶耦合剂。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述弹性体膜包括以下各项中的至少一种：聚丙烯酸及其衍生物、聚甲基丙烯酸及其衍生物、聚丙烯酰胺及其衍生物、聚乙烯醇及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物、聚氨酯及其衍生物、乳胶及其衍生物、天然橡胶、聚二甲基硅氧烷及其衍生物、酪蛋白及其衍生物、白蛋白及其衍生物、明胶及其衍生物、胶原蛋白及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、透明质酸及其衍生物、海藻酸盐及其衍生物、纤维蛋白及其衍生物、琼脂糖及其衍生物、氧化海藻酸盐及其衍生物、纤维素及其衍生物、氧化纤维素及其衍生物或κ-卡拉胶及其衍生物。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述水凝胶包括化学交联剂或物理交联剂中的至少一者。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述化学交联剂包括以下各项中的至少一种：甲基丙烯酸酯明胶、丙烯酸酯明胶、n-羟基琥珀酰亚胺明胶、马来酰亚胺明胶、甲基丙烯酸酯透明质酸、丙烯酸酯透明质酸、n-羟基琥珀酰亚胺透明质酸、马来酰亚胺透明质酸、氧化甲基丙烯酸酯海藻酸盐、氧化丙烯酸酯海藻酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺海藻酸盐、马来酰亚胺海藻酸盐、二甲基丙烯酸酯聚己内酯、甲基丙烯酸酯纤维蛋白、丙烯酸酯纤维蛋白、n-羟基琥珀酰亚胺纤维蛋白、马来酰亚胺纤维蛋白、甲基丙烯酸酯胶原蛋白、丙烯酸酯胶原蛋白、n-羟基琥珀酰亚胺胶原蛋白、马来酰亚胺胶原蛋白、甲基丙烯酸酯琼脂糖、丙烯酸酯琼脂糖、n-羟基琥珀酰亚胺琼脂糖、马来酰亚胺琼脂糖、甲基丙烯酸酯纤维素、丙烯酸酯纤维素、n-羟基琥珀酰亚胺纤维素、马来酰亚胺纤维素、甲基丙烯酸酯壳聚糖、丙烯酸酯壳聚糖、n-羟基琥珀酰亚胺壳聚糖、马来酰亚胺壳聚糖、二丙烯酸酯聚己内酯、二甲基丙烯酸酯聚己内酯、二n-羟基琥珀酰亚胺聚己内酯、二马来酰亚胺聚己内酯、二酸二酰肼、n,n'-双(丙烯酰)胱胺、n,n'-亚甲基双(丙烯酰胺)，聚乙烯醇，京尼平，戊二醛，乙二醛，乙二醇二甲基丙烯酸酯，n,o-双甲基丙烯酰乙醇胺，二乙烯基苯，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、1,3-二异丙烯基苯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2,6-二丙烯酰氨基吡啶、3,5-双(丙烯酰氨基)苯甲酸、1,4-二丙烯酰基哌嗪、丙烯酸环糊精(cd)、甲基丙烯酸环糊精(cd)、、丙烯酸葫芦[n]脲、甲基丙烯酸葫芦[n]脲、二丙烯酸酯聚乙二醇、二甲基丙烯酸酯聚乙二醇、二n-羟基琥珀酰亚胺聚乙二醇、二马来酰亚胺聚乙二醇、多臂聚乙二醇丙烯酸酯、多臂聚乙二醇甲基丙烯酸酯、多臂聚乙二醇n-羟基琥珀酰亚胺或多臂聚乙二醇马来酰亚胺。
21.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述弹性体膜包括以下各项中的至少一种：天然橡胶、胶乳、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、聚异戊二烯、异戊二烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯二烯橡胶、有机硅弹性体、氟弹性体、聚氨酯弹性体、聚氨酯、异丁烯异戊二烯、氯丁二烯、腈丁二烯或丁腈橡胶。
22.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述弹性体膜保持所述水凝胶的水合水平。
23.权利要求15所述的方法中，进一步包括粘合所述弹性体和所述水凝胶，以防止在变形或受力的情况下形成分层、缝隙和气泡。
24.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述弹性体膜、所述透声材料或所述生物粘附层中的至少一者被配置为促进超声能量渗透到所述受试者中。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述弹性体膜至少包括以下各项中的至少一种：动物胶、酪蛋白胶、淀粉、糊精、琼脂、藻胶、阿拉伯胶、环氧树脂、硝化纤维、聚醋酸乙烯酯、醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸树脂、聚氰丙烯酸树脂、聚乙烯亚胺、天然橡胶、丁基橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅或氯丁橡胶等。
26.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述超声探头包括加热器，所述加热器被配置为加热所述透声材料以调整所述超声探头的位置。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，通过摇摆、滑动和扭转来调整所述超声探头的位置以改善对所述受试者目标结构进行的超声成像。
28.一种用于将电子系统长时间固定在受试者身上的系统，包括：
29.一种系统，其特征在于，所述系统包括：
