[發(fā)明專利]區(qū)域型定位模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610333296.8
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN107402373A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張盛富;張嘉展;施政宏;陳維德;林志隆;呂佩諭;羅佳卉
• 申請（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;A61B34/20
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11228
• 代理人: 張艷贊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種區(qū)域型定位模塊，特別是一種利用無線通信方式將定位信號收發(fā)單元所發(fā)射調(diào)頻頻率與定位標(biāo)所反射該調(diào)頻頻率的一頻率差，計(jì)算該定位信號收發(fā)單元與該定位標(biāo)的距離，并且以本發(fā)明所述的收發(fā)單元可有效降低噪聲干擾，以利進(jìn)行手術(shù)導(dǎo)航作業(yè)。

背景技術(shù)

隨這老化人口比例增加，再加上現(xiàn)代人生活特性影響，如肥胖、久坐等，其脊椎產(chǎn)生病變比例逐年增長；在保守性治療失效后，往往需要依靠植入物來協(xié)助脊椎減輕疼痛感并維持基本功能。

現(xiàn)有技術(shù)中，如美國專利號US 8435171揭示一種自動(dòng)輔助設(shè)備與施術(shù)者間的操作接口，其利用無線定位技術(shù)偵測手術(shù)器械與內(nèi)視鏡扶持機(jī)械臂位置，進(jìn)而通過追蹤手術(shù)器械位置來遙控內(nèi)視鏡視野達(dá)到人機(jī)界面控制功能。

另外，如中國臺(tái)灣專利號TW I235523揭示了利用多方向接收信號電源的植入式接收天線提供多方向的電信號或電力輸入，免除或減少單一方向輸入的限制，減少輸入的死角，使植入式組件時(shí)時(shí)刻刻能正常工作，并且當(dāng)同時(shí)使用多組植入式組件時(shí)，并不用考慮方向性問題，使所有植入式組件皆能正常工作，使操作者能夠更簡單的操作。

然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中，并無進(jìn)一步揭露如何針對患者骨頭與醫(yī)學(xué)影像進(jìn)行空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及手術(shù)導(dǎo)航應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種用于脊椎的區(qū)域型定位模塊，其借由可調(diào)頻定位信號收發(fā)單元發(fā)射調(diào)頻信號至植于脊椎每一椎節(jié)上的定位標(biāo)，當(dāng)定位標(biāo)將調(diào)頻信號反射后，借由發(fā)射與接收時(shí)調(diào)頻信號的頻率差來計(jì)算該距離并且完成坐標(biāo)定位，其中該定位信號收發(fā)單元用以發(fā)射24G以上調(diào)頻頻率信號，該定位標(biāo)反射該調(diào)頻頻率信號后至該定位收發(fā)單元，且由第一帶通濾波器、一低噪聲放大器、一第二帶通濾波器信號處理，借此可有效濾除頻帶外的干擾信號與噪聲，以更精確做距離計(jì)算。

本發(fā)明提供的區(qū)域型定位模塊包括一定位信號收發(fā)單元，包括：

一定位信號收發(fā)單元，具有一接收天線數(shù)組、一第一帶通濾波器、一低噪聲放大器、一第二帶通濾波器、一混頻器、一功率分配器、一功率放大器及一發(fā)射天線數(shù)組，其中該調(diào)頻頻率信號經(jīng)由該功率放大器放大信號后通過該發(fā)射天線數(shù)組發(fā)射；

多個(gè)定位標(biāo)，用以接收該調(diào)頻頻率信號后，反射與調(diào)頻頻率信號相同的一定位標(biāo)頻率信號至該定位信號收發(fā)單元；

其中該接收天線數(shù)組取得該定位標(biāo)頻率信號后，通過該第一帶通濾波器、該低噪聲放大器、該第二帶通濾波器及該功率分配器以濾除頻帶外的干擾信號與噪聲。

其中該多個(gè)定位標(biāo)分別設(shè)置于一脊椎的一椎節(jié)上。

其中還包括一手術(shù)器械，用以接收該調(diào)頻頻率信號后，回傳一器械頻率信號至該定位信號收發(fā)單元，其中該器械頻率信號與該調(diào)頻頻率信號為相同波形。

其中還包括一處理單元，根據(jù)該定位標(biāo)頻率信號與該調(diào)頻頻率信號的信號差，以一算法計(jì)算該多個(gè)定位標(biāo)與該定位信號收發(fā)單元間的一定位標(biāo)距離，并根據(jù)該定位標(biāo)距離計(jì)算出一脊椎空間坐標(biāo)，根據(jù)該器械頻率信號與該調(diào)頻頻率信號的信號差，以該算法計(jì)算該手術(shù)器械與該定位信號收發(fā)單元的一器械距離，并根據(jù)該器械距離計(jì)算出一器械空間坐標(biāo)，根據(jù)該脊椎空間坐標(biāo)及該器械空間坐標(biāo)進(jìn)行一手術(shù)導(dǎo)航作業(yè)。

其中該算法為頻率調(diào)制連續(xù)波定位算法，該處理單元根據(jù)同一時(shí)間所接收到該定位標(biāo)頻率信號與該調(diào)頻頻率信號的信號差計(jì)算該定位標(biāo)距離，該處理單元同一時(shí)間根據(jù)該器械頻率信號與該調(diào)頻頻率信號的信號差計(jì)算該器械距離。

其中該多個(gè)定位標(biāo)還包括一標(biāo)識(shí)符，該手術(shù)器械還包括一器械標(biāo)識(shí)符，該定位信號收發(fā)單元用以接收該標(biāo)識(shí)符及該器械標(biāo)識(shí)符后，該處理單元將該標(biāo)識(shí)符定義到相對應(yīng)的該脊椎空間坐標(biāo)，該處理單元將該器械標(biāo)識(shí)符定義到相對應(yīng)的該器械空間坐標(biāo)。

其中該處理單元根據(jù)該定位標(biāo)距離以三角定位法計(jì)算出該脊椎空間坐標(biāo)，該處理單元根據(jù)該器械以三角定位法計(jì)算出該器械空間坐標(biāo)。

其中該定位信號收發(fā)單元為至少二定位信號收發(fā)單元，其分別設(shè)置于該脊椎周緣，該處理單元根據(jù)該二定位信號收發(fā)單元所接收到的該二定位標(biāo)頻率信號計(jì)算所對應(yīng)的該二定位標(biāo)距離，再以三角定位法計(jì)算出該脊椎空間坐標(biāo)。

其中該定位信號收發(fā)單元為至少二定位信號收發(fā)單元，其分別設(shè)置于該手術(shù)器械周緣，該處理單元根據(jù)該二定位信號收發(fā)單元所接收到的該二器械頻率信號計(jì)算所對應(yīng)的該二器械距離，再以三角定位法計(jì)算出該脊椎空間坐標(biāo)。

其中該定位信號收發(fā)單元的掃頻范圍為24GHz-24.4GHz。

附圖說明

圖1A為手術(shù)導(dǎo)航作業(yè)的示意圖。

圖1B為本發(fā)明的區(qū)域型定位模塊的示意圖。