电磁导航天线组件和包括该组件的电磁导航系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于辐射至少一个电磁场以用于电磁导航的天线组件，和包括这样的天线组件的电磁导航系统。所述天线组件包括基板和平面天线，所述平面天线包括迹线，所述迹线沉积在所述基板上并以多个环布置。相邻的所述环对之间的相应距离在从最内环到最外环的方向增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁导航天线组件和包括该组件的电磁导航系统
技术介绍

本公开涉及用于电磁导航的天线组件和用于设计此类天线组件的方法。更具体地讲，本公开涉及用于辐射电磁场以用于电磁导航的天线组件、包括此类天线组件的电磁导航系统和设计此类天线组件的计算机实现的方法。相关领域通过实现在医疗设备位于患者体内时准确地确定该设备的位置和/或取向，电磁(EM)导航(EMN)有助于扩展医疗成像、诊断、预后和治疗能力。其中采用了EMN的医疗规程的一个示例是ELECTROMAGNETICNAVIGATION(ENBTM)((ENBTM))，其包括规划阶段和导航阶段。在规划阶段期间，患者胸部计算的层析(CT)扫描用于生成患者的虚拟三维支气管标测图和用于导航阶段规划的路径。在导航阶段期间，天线组件在患者的整个胸部辐射电磁场，医师将感测辐射的电磁场的电磁传感器插入患者的气道中，并且计算设备基于感测的电磁场的特性确定电磁传感器的位置和/或取向(例如，相对于规划的路径)。为了实现准确确定传感器的位置和/或取向，在相应传感器的位置处生成电磁场测量的详细标测。然而生成这样的标测，需要在预期电磁体积内在许多(例如，成千上万个或更多)位置处进行精确的电磁场测量，这是个费力而耗时的过程，在一些情况下，该过程需要昂贵的机器。生成电磁场标测的负担在采用多个天线组件的情况下增加。例如，为了使得电磁传感器能够到达患者身体的更深部分，并且/或者在后续医疗规程期间保留在体内而不干扰另外的医疗设备，可能期望采用小电磁传感器，诸如单线圈电磁传感器。然而，为了在保持确定传感器的多个(例如，六个)自由度的能力的同时为EMN采用小电磁传感器，可能需要多个天线组件以增加要感测的辐射的电磁场数。在这样的情况下，可能需要为每个天线组件设计进行上述详尽的标测规程。此外，考虑到来自制造的潜在变型，甚至可能需要为特定天线组件设计(即，制造的每个单独天线组件)的每个实例完成标测规程。考虑到前述内容，存在对于改进电磁导航天线组件和用于设计此类天线组件的方法的需要。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，提供了用于辐射至少一个电磁场以用于电磁导航的天线组件。天线组件包括基板和平面天线，该平面天线包括迹线，该迹线沉积在基板上并以多个环布置。相邻的环对之间的相应距离在从最内环到最外环的方向增加。在本公开的另一方面，环中的每个包括多个直线部分和多个顶点。例如，在一些方面，环中的每个包括四个直线部分和四个顶点。在本公开的另外方面，顶点中的每个沿着四条对角线中的一条设置，四条对角线平分对应于平面天线的种子矩形的四个相应顶点。在本公开的又一方面，天线组件还包括连接器，其具有至少两个端子，并且迹线具有分别耦合至两个端子的两端。在本公开的另一方面，天线组件包括多根平面天线，并且多根平面天线中的每根包括相应迹线，其沉积在基板上并以相应环组布置。对于平面天线中的每根，相应平面天线的相邻环对之间的相应距离在从最内环到最外环的方向增加。在本公开的另一方面，基板包括多个层和平面天线，并且多根平面天线中的每根沉积在层中的相应一个上。在本公开的另一方面，平面天线中的每根包括相同的环数。在本公开的另一方面，环中的每个包括多个直线部分和多个顶点。在本公开的另一方面，平面天线相对于基板的平面具有相应质心，这些质心设置在彼此不同的相应位置中。根据本公开的另一个方面，提供了电磁导航系统。系统包括天线组件、驱动天线组件的交流(AC)电流驱动器、导管、电磁传感器、处理器和存储器。天线组件包括基板和平面天线并且被配置成辐射电磁场。平面天线包括迹线，其沉积在基板上并且以多个环布置。相邻的环对之间的相应距离在从环中的最内侧一个到环中的最外侧一个的方向增加。电磁传感器固定至导管并且被配置成基于辐射的电磁场接收信号。存储器包括指令，当由处理器执行时，该指令致使处理器基于接收的信号计算电磁传感器的位置和/或取向。在本公开的另一方面，环中的每个包括多个直线部分和多个顶点。例如，在一些方面，环中的每个包括四个直线部分和四个顶点。在本公开的另外方面，顶点中的每个沿着四条对角线中的一条设置，四条对角线平分对应于平面天线的种子矩形的四个相应顶点。在本公开的又一方面，天线组件还包括连接器，其具有至少两个端子，并且迹线具有分别耦合至两个端子的两端。在本公开的另一方面，天线组件包括多根平面天线，平面天线中的每根包括相应迹线，其沉积在基板上并以相应环组布置。对于平面天线中的每根，相邻的环对之间的相应距离在从相应平面天线的环中的最内侧一个到环中的最外侧一个的方向增加。在本公开的另一方面，基板包括多个层，并且平面天线中的每根沉积在多个层中的相应层上。在本公开的另一方面，平面天线中的每根包括相同的环数。在本公开的另一方面，平面天线中的每根的环中的每个包括多个直线部分和多个顶点。在本公开的另一方面，多根平面天线相对于基板的平面分别具有多个质心，这些质心设置在彼此不同的相应位置中。根据本公开的另一方面，提供了用于辐射多个电磁场以用于电磁导航的天线组件。天线组件包括基板和多组平面天线。基板包括多个层，并且平面天线中的每根包括相应的迹线，该迹线沉积在多个层中的相应层上并以相应的环数布置。平面天线组中的每个包括第一平面天线、第二平面天线和第三平面天线。对于平面天线的组中的每个：(1)第一平面天线的最内环具有第一线性部分和第二线性部分，第二线性部分大致垂直于第一线性部分；(2)第二平面天线的最内环具有第一线性部分和第二线性部分，第二线性部分大致垂直于第一线性部分并且长于第一线性部分；(3)第三平面天线的最内环具有第一线性部分和第二线性部分，第二线性部分大致垂直于第一线性部分并且长于第一线性部分；(4)第二平面天线的最内环的第一线性部分大致平行于第一平面天线的最内环的第一线性部分；并且(5)第三平面天线的最内环的第一线性部分大致平行于第一平面天线的最内环的第二线性部分。在本公开的另一方面，对于平面天线中的每根，多个环中的相邻环之间的相应距离在从多个环中的最内环到多个环中的最外环的方向增加。在本公开的另外的方面，每个组的第一平面天线的相应最内环以彼此不同的相应角度定位在多个层中的相应层上。在本公开的又一方面，多个环中的每个包括多个直线部分和多个顶点。在本公开的另一方面，对于多根平面天线中的每根平面天线，多个顶点中的每个沿着四条对角线中的一条设置，四条对角线平分对应于多根平面天线的相应平面天线的种子矩形的四个相应顶点。在本公开的另外的方面，多根平面天线的多个顶点中的相应最外顶点与基板的边缘相距不超过预定的阈值。在本公开的又一方面，平面天线相对于基板的平面具有相应质心，这些质心彼此不同。在本公开的另一方面，平面天线中的每根包括相同的环数。在本公开的另外的方面，平面天线的组数为至少三个。在本公开的再一方面，天线组件还包括连接器，其具有多个端子，并且多根平面天线的相应迹线中的每个耦合到多个端子中的相应端子。根据本公开的另一方面，提供了电磁导航系统，该系统包括天线组件、导管、电磁传感器、处理器和存储器。天线组件被配置成辐射电磁场并且包括基板和多组平面天线。基板包括多个层，并且平面天线中的每根包括相应的迹线，该迹线沉积在多个层中的相应层上并以相应的环数布置。平面天线组中的每个包括第一平面天线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于辐射至少一个电磁场以用于电磁导航的天线组件，包括：基板；和平面天线，所述平面天线包括迹线，所述迹线沉积在所述基板上并且以多个环布置，其中所述多个环中的相邻环之间的相应距离在从所述多个环中的最内环到所述多个环中的最外环的方向增加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 US 15/337,056;2016.10.28 US 15/337,074;1.一种用于辐射至少一个电磁场以用于电磁导航的天线组件，包括：基板；和平面天线，所述平面天线包括迹线，所述迹线沉积在所述基板上并且以多个环布置，其中所述多个环中的相邻环之间的相应距离在从所述多个环中的最内环到所述多个环中的最外环的方向增加。2.根据权利要求1所述的天线组件，其中所述多个环中的每个包括多个直线部分和多个顶点。3.根据权利要求2所述的天线组件，其中所述多个环中的每个包括四个直线部分和四个顶点。4.根据权利要求3所述的天线组件，其中所述多个顶点中的每个沿着四条对角线中的一条设置，所述四条对角线平分对应于所述平面天线的种子矩形的四个相应顶点。5.根据权利要求1所述的天线组件，还包括：连接器，所述连接器具有至少两个端子，其中所述迹线具有分别耦合到所述两个端子的两端。6.根据权利要求1所述的天线组件，还包括：多根平面天线，其中所述多根平面天线中的每根包括相应迹线，所述相应迹线沉积在所述基板上并以相应多个环布置，并且其中，对于所述多根平面天线中的每根，所述相应多个环中的相邻环之间的相应距离在从所述相应平面天线的所述相应多个环中的最内环到所述相应多个环中的最外环的方向增加。7.根据权利要求6所述的天线组件，其中所述基板包括多个层和所述平面天线，并且所述多根平面天线中的每根沉积在所述多个层中的相应层上。8.根据权利要求6所述的天线组件，其中所述平面天线和所述多根平面天线中的每根各自包括相同的环数。9.根据权利要求6所述的天线组件，其中所述多根平面天线的中的每根的所述环中的每个包括多个直线部分和多个顶点。10.根据权利要求6所述的天线组件，其中所述平面天线和所述多根平面天线相对于所述基板的平面分别具有多个质心，所述质心设置在彼此不同的相应位置中。11.一种电磁导航系统，包括：天线组件，所述天线组件被配置成辐射电磁场，所述天线组件包括：基板，和平面天线，所述平面天线包括迹线，所述迹线沉积在所述基板上并且以多个环布置，其中所述多个环中的相邻环之间的相应距离在从所述多个环中的最内环到所述多个环中的最外环的方向增加；导管；电磁传感器，所述电磁传感器固定至所述导管并且被配置成基于所述辐射的电磁场接收信号；处理器；和存储器，所述存储器包括指令，当由所述处理器执行时，所述指令致使所述处理器基于所述接收的信号计算所述电磁传感器的位置或取向中的至少一个。12.根据权利要求11所述的电磁导航系统，其中所述多个环中的每个包括多个直线部分和多个顶点。13.根据权利要求12所述的电磁导航系统，其中所述多个环中的每个包括四个直线部分和四个顶点。14.根据权利要求13所述的电磁导航系统，其中所述多个顶点中的每个沿着四条对角线中的一条设置，所述四条对角线平分对应于所述平面天线的种子矩形的四个相应顶点。15.根据权利要求11所述的电磁导航系统，其中所述天线组件还包括：连接器，所述连接器具有至少两个端子，其中所述迹线具有分别耦合到所述两个端子的两端。16.根据权利要求11所述的电磁导航系统，其中所述天线组件还包括：多根平面天线，其中所述多根平面天线中的每根包括相应迹线，所述相应迹线沉积在所述基板上并以相应多个环布置，并且其中，对于所述多根平面天线中的每根，所述相应多个环中的相邻环之间的相应距离在从所述相应平面天线的所述相应多个环中的最内环到所述相应多个环中的最外环的方向增加。17.根据权利要求16所述的电磁导航系统，其中所述基板包括多个层和所述平面天线，并且所述多根平面天线中的每根沉积在所述多个层中的相应层上。18.根据权利要求16所述的电磁导航系统，其中所述平面天线和所述多根平面天线中的每根各自包括相同的环数。19.根据权利要求16所述的电磁导航系统，其中所述多根平面天线的中的每根的所述环中的每个包括多个直线部分和多个顶点。20.根据权利要求16所述的电磁导航系统，其中所述平面天线和所述多根平面天线相对于所述基板的平面分别具有多个质心，所述质心设置在彼此不同的相应位置中。21.一种设计用于辐射电磁场以用于电磁导航的天线组件的计算机实现的方法，所述方法包括：基于具有多个顶点的种子矩形，相对于具有边界的基板的坐标系分别计算多条对角线，其中所述多条对角线分别平分所述种子矩形的所述多个顶点，并且从所述种子矩形的所述多个顶点分别延伸至所述边界；对于所述多条对角线中的每条：分别确定要沿着所述相应对角线定位的多个相邻平面天线顶点对之间的多个距离，其中所述多个距离在从所述种子矩形的所述相应顶点到所述边界的方向增加，以及基于所述确定的多个距离，沿着所述相应对角线定位所述平面天线顶点；以及通过经相应直线部分互连所述平面天线顶点生成平面天线布局以形成多个环，所述环顺序穿过所述多条对角线中的每条。22.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中至少部分地基于所述平面天线的预定环数，确定所述多个距离。23.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中至少部分地基于相邻顶点之间预定的最小间隔或相邻迹线之间预定的最小间隔中的至少一个确定所述多个距离。24.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中所述基板具有多个层并且所述方法还包括生成分别对应于所述多个层的多个平面天线布局。25.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，还包括：将多个直线部分添加至所述平面天线布局，所述多个直线部分参照所述基板的所述坐标系从所述平面天线顶点中的至少两个布线至连接器位置。26.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，还包括：对于所述多条对角线中的每条：计算所述种子矩形的所述相应顶点和沿着所述相应对角线的所述边界之间的布局距离，其中所述确定所述多个相邻平面天线顶点对之间的所述多个距离分别至少部分地基于所述计算的布局距离。27.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中所述多个环中的每个包括多个所述直线部分和多个所述平面天线顶点。28.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，其中所述多个平面天线顶点中的最外平面天线顶点与所述基板的所述边界相距不超过预定的阈值。29.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，还包括：将对应于所述生成的平面天线布局的数据导出至电路板布线工具或电路板制造工具中的至少一个。30.根据权利要求21所述的计算机实现的方法，还包括：将对应于所述生成的平面天线布局的数据导出至电磁模拟工具，以及基于所述导出的数据，基于分别来自所述平面天线布局的所述多个直线部分的多个电磁场分量的叠加来模拟电磁场。31.一种非暂态计算机可读介质，所述介质存储指令，当由处理器执行时，所述指令致使所述处理器执行设计用于辐射电磁场以用于电磁导航的天线组件的方法，所述方法包括：基于具有多个顶点的种子矩形，相对于具有边界的基板的坐标系分别计算多条对角线，其中所述多条对角线分别平分所述种子矩形的所述多个顶点，并且从所述种子矩形的所述多个顶点分别延伸至所述边界；对于所述多条对角线中的每条：分别确定要沿着所述相应对角线定位的多个相邻平面天线顶点对之间的多个距离，其中所述多个距离在从所述种子矩形的所述相应顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·摩根，L·A·科伊拉克，
申请(专利权)人：柯惠有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：美国,US