[發(fā)明專利]一種骨植入物裂紋檢測(cè)系統(tǒng)及其可植入式射頻識(shí)別傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210087808.2
• 申請(qǐng)日: 2022-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN116531150A
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪俊;田鵬;李銘;吳曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都澤康智骨科技有限公司
• 主分類號(hào): A61F2/46
• 分類號(hào): A61F2/46
• 代理公司: 成都行之智信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51256
• 代理人: 李林

1.一種可植入式射頻識(shí)別傳感器，其特征在于，所述傳感器安裝在骨植入物(3)表面，與所述骨植入物(3)一起被植入生物體內(nèi)；

所述傳感器包括基板(1)和設(shè)置在所述基板(1)上的輻射體(2)；

所述輻射體(2)和所述骨植入物(3)之間形成諧振腔，以感知所述骨植入物(3)裂紋特征。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可植入式射頻識(shí)別傳感器，其特征在于，所述輻射體(2)包括矩形傳感單元(21)和圓形編碼單元(22)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可植入式射頻識(shí)別傳感器，其特征在于，所述矩形傳感單元(21)包括兩個(gè)基本的輻射模式：TM₁₀和TM₀₁；

兩種基本輻射模式對(duì)應(yīng)的諧振頻率為：

其中，f₁₀為TM₁₀輻射模式對(duì)應(yīng)的諧振頻率，f₀₁為TM₀₁輻射模式對(duì)應(yīng)的諧振頻率，c為真空中的光速，L為矩形傳感單元的長(zhǎng)度，ΔL_c為裂紋引起的矩形傳感單元長(zhǎng)度方向電氣長(zhǎng)度的增加量，W為矩形傳感單元的寬度，ΔW_c為裂紋引起的矩形傳感單元寬度方向電氣長(zhǎng)度的增加量，ε_re為有效介電常數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可植入式射頻識(shí)別傳感器，其特征在于，所述圓形編碼單元的諧振頻率為：

其中，c為真空中的光速，R_e為圓形編碼單元的有效半徑，ε_r為基板的介電常數(shù)。

5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種可植入式射頻識(shí)別傳感器的參數(shù)確定方法，其特征在于，包括：

選擇所述傳感器的工作頻率和具有生物相容性的所述基板材料；

根據(jù)生物組織對(duì)電磁場(chǎng)的輻射及吸收特性，結(jié)合所述傳感器及所述骨植入物植入部位、深度，建立所述傳感器仿真計(jì)算模型，優(yōu)化所述輻射體的形狀、尺寸以及所述基板的厚度；

計(jì)算所述傳感器及體外讀取器之間的能量耦合系數(shù)，確定所述傳感器最終結(jié)構(gòu)參數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的參數(shù)確定方法，其特征在于，所述生物組織對(duì)電磁場(chǎng)的輻射及吸收特性獲取方式具體為：

根據(jù)生物組織解剖結(jié)構(gòu)，以各器官為單位分為不同層或不同區(qū)域，建立形態(tài)模型；

對(duì)形態(tài)模型中各層或各區(qū)域賦以相應(yīng)的電磁參數(shù)，構(gòu)造電磁模型；

基于電磁模型分析生物組織對(duì)電磁場(chǎng)的輻射及吸收特性。

7.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的一種可植入式射頻識(shí)別傳感器的工作方法，其特征在于，包括：

通過對(duì)生物體內(nèi)的所述傳感器進(jìn)行外部電磁激勵(lì)，使得所述傳感器對(duì)入射的電磁波產(chǎn)生反射信號(hào)；

通過體外讀取器接收該反射信號(hào)并進(jìn)行解耦處理，得到所述骨植入物裂紋特征，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)感知所述骨植入物的裂紋萌生和擴(kuò)展情況。

8.一種骨植入物裂紋檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的可植入式射頻識(shí)別傳感器和體外讀取器；

所述體外讀取器用于為所述識(shí)別傳感器提供電磁激勵(lì)，并接收和處理所述傳感器傳輸?shù)姆瓷湫盘?hào)，得到所述骨植入物裂紋特征。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種骨植入物裂紋檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述體外讀取器包括信號(hào)源、信號(hào)分離裝置、接收單元、信號(hào)處理單元和天線；

所述信號(hào)源通過所述天線為所述傳感器提供連續(xù)波激勵(lì)信號(hào)，并進(jìn)行功率輸出；

所述信號(hào)分離裝置用于將所述天線接收到的傳感器的反射信號(hào)和連續(xù)波激勵(lì)信號(hào)分離，并負(fù)責(zé)將所述信號(hào)源的輸出功率按照參考信號(hào)分配給所述接收單元；

所述接收單元用于對(duì)所述反射信號(hào)、參考信號(hào)和傳輸信號(hào)的幅相參數(shù)進(jìn)行測(cè)試分析；

所述信號(hào)處理單元用于根據(jù)所述接收單元輸出的信息，完成對(duì)所述骨植入物裂紋信息解耦，提取裂紋特征。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種骨植入物裂紋檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理單元還可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行結(jié)果顯示。