Определение местоположения посредством беспроводной связи - RU2018138151A

Код документа: RU2018138151A

Формула

1. Система (SY, SY2, SY3, SY4) для определения местоположения схемы (RTC) радиочастотного транспондера относительно модуля (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя на основе радиочастотных сигналов, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера; причем система содержит

модуль (RFE) радиочастотного излучателя;

модуль (RFD) радиочастотного детектора;

модуль (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя;

модуль (PDU, PDU2, PDU3, PDU4) определения местоположения;

причем модуль (RFE) радиочастотного излучателя выполнен с возможностью излучать радиочастотные сигналы для питания схемы (RTC) радиочастотного транспондера;

причем модуль (RFD) радиочастотного детектора выполнен с возможностью обнаруживать модуляцию радиочастотных сигналов, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера;

причем модуль (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя выполнен с возможностью излучать ультразвуковые сигналы для модуляции радиочастотных сигналов, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера;

причем модуль (PDU, PDU2, PDU3, PDU4) определения местоположения находится в функциональной связи с модулем (RFD) радиочастотного детектора и с модулем (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя и выполнен с возможностью определять местоположение схемы (RTC) радиочастотного транспондера относительно модуля (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя на основе временной разности (ΔT₁) между излучением ультразвукового сигнала модулем (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя и обнаружением модулем (RFD) радиочастотного детектора соответствующей модуляции в радиочастотном сигнале, излученном или отраженном схемой (RTC) радиочастотного транспондера; и

причем модуляция включает в себя по меньшей мере одну из: фазовой модуляции, амплитудной модуляции, модуляции импульсной последовательности и модуляции кода.

2. Система по п.1, в которой модуль (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя выполнен с возможностью излучать ультразвуковые сигналы с частотой, которая больше или равна 40 кГц.

3. Система по п.1 или п.2, в которой модуль (RFE) радиочастотного излучателя содержит антенну модуля радиочастотного излучателя для передачи радиочастотных сигналов в схему (RTC) радиочастотного транспондера;

причем антенна модуля радиочастотного излучателя соединена как с модулем (RFE) радиочастотного излучателя, так и с модулем (RFD) радиочастотного детектора, так что антенна модуля радиочастотного излучателя дополнительно служит в качестве входа для модуля (RFD) радиочастотного детектора для обнаружения радиочастотных сигналов, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера.

4. Система по любому из пп.1-3, в которой схема (RTC) радиочастотного транспондера имеет частоту механического резонанса, и в которой модуль (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя выполнен с возможностью излучать ультразвуковые сигналы с частотой, которая отличается от частоты механического резонанса схемы (RTC) радиочастотного транспондера.

5. Система (SY2, SY3) по любому из пп.1-4, в которой модуль (UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя включает в себя множество ультразвуковых излучателей (U_Ea1..an); и в которой модуль (PDU2, PDU3) определения местоположения выполнен с возможностью определять местоположение схемы (RTC) радиочастотного транспондера относительно модуля (UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя на основе набора временных разностей (ΔT_a1..an) между излучением ультразвукового сигнала каждым из множества ультразвуковых излучателей в модуле (UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя и обнаружением модулем (RFD) радиочастотного детектора его соответствующей модуляции в радиочастотном сигнале, излученном или отраженном схемой (RTC) радиочастотного транспондера.

6. Система (SY4) по любому из пп.1-4, дополнительно содержащая, по меньшей мере, второй модуль (RFD2) радиочастотного детектора;

при этом модуль (PDU4) определения местоположения находится в функциональной связи с, по меньшей мере, вторым модулем (RFD2) радиочастотного детектора;

причем модуль (PDU4) определения местоположения дополнительно выполнен с возможностью определять местоположение схемы (RTC) радиочастотного транспондера относительно модуля (RFD) радиочастотного детектора и, по меньшей мере, второго модуля (RFD2) радиочастотного детектора на основе временной задержки (ΔT₃) между временной разностью (ΔT₁) между излучением ультразвукового сигнала модулем (UEU) ультразвукового излучателя и обнаружением модулем (RFD) радиочастотного детектора соответствующей модуляции в радиочастотном сигнале, излученном или отраженном схемой (RTC) радиочастотного транспондера, и временной разностью (ΔT₂) между излучением ультразвукового сигнала модулем (UEU) ультразвукового излучателя и обнаружением, по меньшей мере, вторым модулем (RFD2) радиочастотного детектора соответствующей модуляции в радиочастотном сигнале, излученном или отраженном схемой (RTC) радиочастотного транспондера.

7. Система по любому из пп.1-6, в которой модуль (RFD) радиочастотного детектора выполнен с возможностью беспроводным образом обнаруживать радиочастотные сигналы, излученные или отраженные схемой (RTC) радиочастотного транспондера.

8. Схема (RTC) радиочастотного транспондера для использования с системой по любому из пп.1-7; при этом схема (RTC) радиочастотного транспондера содержит

по меньшей мере одну антенну (AN);

ультразвуковой детектор (UD);

модулятор (MOD);

причем по меньшей мере одна антенна (AN) выполнена с возможностью преобразовывать принятые радиочастотные сигналы в первые электрические сигналы для питания схемы (RTC) радиочастотного транспондера;

при этом ультразвуковой детектор (UD) выполнен с возможностью преобразовывать принятые ультразвуковые сигналы во вторые электрические сигналы;

причем модулятор (MOD) выполнен с возможностью принимать вторые электрические сигналы и инициировать по меньшей мере одну антенну (AN) к излучению или отражению радиочастотных сигналов, которые модулируются на основе вторых электрических сигналов

при этом модуляция включает в себя по меньшей мере одно из следующего:

1) изменение фазы радиочастотных сигналов, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера,

2) изменение амплитуды радиочастотных сигналов, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера,

3) изменение импульсной последовательности радиочастотных сигналов, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера,

4) изменение кода, закодированного в радиочастотных сигналах, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера.

9. Схема (RTC) радиочастотного транспондера по п.8, в которой модулятор (MOD) включает в себя варакторный диод (VAR1);

причем варакторный диод (VAR1) соединен с антенной (AN) и ультразвуковым детектором (UD), чтобы обеспечить резонансную схему, имеющую первую частоту (F_ElRes1) электрического резонанса, когда напряжение на варакторном диоде равно первому напряжению (VD1); и

причем ультразвуковой детектор (UD) соединен с резонансной схемой так, чтобы, когда ультразвуковой детектор (UD) принимает ультразвуковые сигналы, вторые электрические сигналы, генерируемые ультразвуковым детектором (UD), изменяли напряжение на варакторном диоде (VD) от первого напряжения (VD1) до второго напряжения (VD2) и резонансная схема имела вторую частоту (F_ElRes2) электрического резонанса.

10. Схема (RTC) радиочастотного транспондера по п.8, в которой модулятор (MOD) включает в себя по меньшей мере одно из:

частотного модулятора, выполненного с возможностью инициировать по меньшей мере одну антенну (AN) к излучению или отражению радиочастотных сигналов, которые модулируются на основе вторых электрических сигналов;

фазового модулятора, выполненного с возможностью инициировать по меньшей мере одну антенну (AN) к излучению или отражению радиочастотных сигналов, которые модулируются на основе вторых электрических сигналов;

амплитудного модулятора, выполненного с возможностью инициировать по меньшей мере одну антенну (AN) к излучению или отражению радиочастотных сигналов, которые модулируются на основе вторых электрических сигналов;

кодера импульсной последовательности, выполненного с возможностью инициировать по меньшей мере одну антенну (AN) к излучению или отражению радиочастотных сигналов, которые модулируются заданной импульсной последовательностью на основе вторых электрических сигналов.

11. Беспроводная метка (WT), содержащая схему (RTC) радиочастотного транспондера по п.8 и подложку (S); при этом схема (RTC) радиочастотного транспондера прикреплена к подложке (S).

12. Беспроводная метка (WT) по п.11 или схема RTC радиочастотного транспондера по любому из пп.8-10, причем беспроводная метка или схема (RTC) радиочастотного транспондера соответственно имеет частоту механического резонанса, при этом частота механического резонанса отличается от частоты принятых ультразвуковых сигналов, которые вызывают модуляцию радиочастотных сигналов, излученных или отраженных по меньшей мере одной антенной (AN).

13. Беспроводной модуль (WU), содержащий схему (RTC) радиочастотного транспондера по любому из пп.8-10 и 1) эталонный модуль (FID) для его отслеживания магнитной системой отслеживания или оптической, или ультразвуковой, или рентгеновской, или КТ, или ПЭТ, или ОФЭКТ системой формирования изображения или 2) модуль (ТU) трансивера, реагирующий на по меньшей мере одно из: ультразвукового, электромагнитного, радиочастотного, микроволнового, инфракрасного и оптического излучения;

в котором эталонный модуль (FID) или модуль (TU) трансивера удерживается в фиксированном положении относительно схемы (RTC) радиочастотного транспондера.

14. Устройство (ТА) отслеживания, содержащее:

беспроводной модуль (WU) по п.13;

систему (SY) по п.1; и

систему (WUTS) отслеживания беспроводного модуля, содержащую или 1) систему (FTS) отслеживания эталонного модуля, или 2) модуль (TTU) отслеживания трансивера, выполненный с возможностью определять местоположение беспроводного модуля (WU) на основе сигналов, передаваемых между 1) системой (FTS) отслеживания эталонного модуля и эталонным модулем (FID) или между 2) модулем (TTU) отслеживания трансивера и модулем (TU) трансивера, соответственно; и

причем система (FTS) отслеживания эталонного модуля является или магнитной системой отслеживания, или оптической, или ультразвуковой, или рентгеновской, или КТ, или ПЭТ, или ОФЭКТ системой формирования изображения и выполнена с возможностью предоставлять изображение, которое включает в себя местоположение эталонного модуля (FID).

15. Устройство (TA) отслеживания по п.14, в котором модуль (UEU) ультразвукового излучателя представляет собой ультразвуковой зонд для формирования изображения, имеющий систему (UFCS) координат ультразвукового поля.

16. Машиночитаемый носитель данных, содержащий команды для исполнения в процессоре, управляющем устройством (ТА) отслеживания по п.15, каковые команды при их исполнении в процессоре предписывают процессору выполнять следующие этапы:

генерирование, посредством ультразвукового зонда для формирования изображения, ультразвукового изображения в системе (UFCS) координат ультразвукового поля;

генерирование, посредством системы (FTS) отслеживания эталонного модуля, магнитного, или оптического, или ультразвукового, или рентгеновского, или КТ, или ПЭТ, или ОФЭКТ изображения, которое включает в себя местоположение эталонного модуля (FID);

инициирование модуля (RFE) радиочастотного излучателя излучать радиочастотные сигналы для питания схемы (RTC) радиочастотного транспондера;

инициирование модуля (RFD) радиочастотного детектора обнаруживать радиосигналы, излученные или отраженные схемой (RTC) радиочастотного транспондера;

инициирование модуля (UEU) ультразвукового излучателя излучать ультразвуковые сигналы для модуляции радиочастотных сигналов, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера;

определение местоположения схемы (RTC) радиочастотного транспондера относительно модуля (UEU) ультразвукового излучателя на основе временной разности (ΔT₁) между излучением ультразвукового сигнала модулем (UEU) ультразвукового излучателя и обнаружением модулем (RFD) радиочастотного детектора соответствующей модуляции в радиочастотном сигнале, излученном или отраженном схемой (RTC) радиочастотного транспондера; и

отображение ультразвукового изображения на изображение, сгенерированное системой (FTS) отслеживания эталонного модуля, путем перевода системы (UFCS) координат ультразвукового поля в систему координат системы (FTS) отслеживания эталонного модуля на основе упомянутого определенного местоположения схемы (RTC) радиочастотного транспондера относительно модуля (UEU) ультразвукового излучателя и на основе местоположения эталонного модуля (FID) в изображении, сгенерированном системой (FTS) отслеживания эталонного модуля.

17. Медицинское приспособление, например, игла, катетер, проволочный направитель, зонд, эндоскоп, электрод, робот, фильтрующее приспособление, приспособление надувного баллона, стент, митральный зажим, приспособление для закрытия левого ушка предсердия, аортальный клапан, кардиостимулятор, внутривенный катетер, катетер для дренирования или хирургический инструмент, такой как приспособление для лигирования ткани или приспособление для резки ткани, содержащее схему (RTC) радиочастотного транспондера по любому из пп.8-10.

18. Устройство (PDA, PDA2, PDA3, PDA4) определения местоположения, содержащее систему по любому из пп.1-7 и схему (RTC) радиочастотного транспондера по любому из пп.8-10.

19. Компьютерный программный продукт, содержащий команды, которые при их исполнении в процессоре, выполненном с возможностью управлять системой (SY, SY2, SY3, SY4) по п.1, предписывают процессору выполнять этапы способа определения местоположения; при этом способ содержит этапы, на которых

инициируют модуль (RFE) радиочастотного излучателя излучать радиочастотные сигналы для питания схемы (RTC) радиочастотного транспондера;

инициируют модуль (RFD) радиочастотного детектора обнаруживать радиосигналы, излученные или отраженные схемой (RTC) радиочастотного транспондера;

инициируют модуль (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя излучать ультразвуковые сигналы для модуляции радиочастотных сигналов, излученных или отраженных схемой (RTC) радиочастотного транспондера; и

определяют местоположение схемы (RTC) радиочастотного транспондера относительно модуля (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя на основе временной разности (ΔT₁) между излучением ультразвукового сигнала модулем (UEU) ультразвукового излучателя и обнаружением модулем (RFD) радиочастотного детектора соответствующей модуляции в радиочастотном сигнале, излученном или отраженном схемой (RTC) радиочастотного транспондера.

20. Устройство (RA) регистрации, содержащее систему (SY) по п.1; при этом модуль (UEU) ультразвукового излучателя из состава системы (SY) дополнительно содержит: 1) эталонный модуль (FID) для его отслеживания оптической системой формирования изображения или 2) модуль (TU) трансивера, реагирующий на по меньшей мере одно из: ультразвукового, электромагнитного, радиочастотного, микроволнового, инфракрасного и оптического излучения; причем эталонный модуль (FID) или модуль (TU) трансивера удерживается в фиксированном положении относительно модуля (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя; при этом устройство (RA) регистрации дополнительно содержит:

модуль (ULDU) определения местоположения модуля ультразвукового излучателя, содержащий или 1) систему (FTS) отслеживания эталонного модуля, или 2) модуль (TTU) отслеживания трансивера, выполненный с возможностью определять местоположение модуля (UEU) ультразвукового излучателя на основе сигналов, передаваемых между 1) системой (FTS) отслеживания эталонного модуля и эталонным модулем (FID) или между 2) модулем (TTU) отслеживания трансивера и модулем (TU) трансивера, соответственно; и при этом система (FTS) отслеживания эталонного модуля является оптической системой формирования изображения и выполнена с возможностью предоставлять изображение, которое включает в себя местоположение эталонного модуля (FID).

21. Устройство (RA) регистрации по п.20, в котором модуль (UEU) ультразвукового излучателя является ультразвуковым зондом для формирования изображения, имеющим систему (UFCS) координат ультразвукового поля.

22. Устройство (RA) регистрации по п.21, дополнительно содержащее схему (RTC) радиочастотного транспондера по п.8.

23. Компьютерно-реализуемый способ отображения для использования с устройством (РА) регистрации по п.23; причем способ содержит этапы, на которых

передают из модуля (TTU) отслеживания трансивера из состава модуля (ULDU) определения местоположения модуля ультразвукового излучателя сигналы зонда для генерирования обратного сигнала от модуля (TU) трансивера;

обнаруживают посредством модуля (TTU) отслеживания трансивера обратные сигналы, сгенерированные в ответ на переданные сигналы зонда;

вычисляют на основе сигналов зонда и обратных сигналов местоположение модуля (UEU, UEU2, UEU3) ультразвукового излучателя относительно модуля (ULDU) определения местоположения модуля ультразвукового излучателя в системе координат модуля ULDUCS определения местоположения модуля ультразвукового излучателя;

отображают местоположение схемы (RTC) радиочастотного транспондера относительно модуля (UEU) ультразвукового излучателя, как определено модулем (PDU) определения местоположения из состава системы (SY) в системе (UFCS) координат ультразвукового поля, на систему координат модуля (ULDUCS) определения местоположения модуля ультразвукового излучателя на основе местоположения модуля (UEU) ультразвукового излучателя относительно модуля (ULDU) определения местоположения модуля ультразвукового излучателя.