用于测量身体中的刺激的感测单元制造技术

一种用于在身体中使用的感测单元包括可变阻抗电路，所述可变阻抗电路用于连接到传输线的远端并反射从所述传输线接收的载波信号。可变阻抗电路包括具有随施加的电压非线性变化的阻抗的可变阻抗部件、用于响应于刺激而生成电压的传感器以及用于为可变阻抗部件创建电压偏置的电压偏置系统。所述电压偏置设置可变阻抗元件的操作点，使得来自传感器的电压变化非线性地改变可变阻抗元件的阻抗。化非线性地改变可变阻抗元件的阻抗。化非线性地改变可变阻抗元件的阻抗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量身体中的刺激的感测单元


[0001]本专利技术涉及一种用于测量身体中的刺激的传感器电路和用于操作该传感器电路的方法，并且更具体地涉及身体中的偏置传感器电路的领域。

技术介绍

[0002]诸如导丝的微创体内流程可能难以引导，因为它们不能被直接观察到。
[0003]获得针端部的成像信息的一种已知方式是使用针端部处的超声PVDF(聚偏二氟乙烯或聚偏二氟乙烯)传感器来使针端部可视化。该传感器作为箔厚片的部分被附接到针上。
[0004]PVDF传感器信号读出是通过与沿针头延伸的细金属线和连接器的近侧的电流连接互连来完成的。虽然传感器信号很小，但通过适当设计读出电路(例如差分电荷放大器)和屏蔽，可以获得良好的信噪比(SNR)。提高SNR的一种解决方案是使用锆钛酸铅(PZT)传感器，其生成更高的信号。
[0005]当针对导丝使用时，会出现上述解决方案的问题。通过导丝的长线复杂且昂贵。增加的长度能够由于电容和电阻率的增加而导致信号劣化，这对SNR具有负面影响。信号完整性会进一步受到电磁干扰的影响。通过导丝的长线在生产中复杂并且导致额外的成本。用于与系统进行电连接的连接器也是一个相对昂贵的部件，并且阻碍了临床工作流程。
[0006]在WO 2018/162361中，公开了一种所谓的单线RF谐振器概念以改善这种情况。在这里，变容二极管和PVDF传感器是谐振电路的一部分。在谐振模式下，变容二极管上的电压增加，导致更深的调制和更好的SNR。读出通过使用单条导丝来完成。缺点包括这样的谐振器的固定频率和尺寸。这些尺寸使得集成到导丝中是复杂的。
[0007]WO 2018/162285公开了一种基于导丝的感测系统，其中第一和第二频率分量被传送到传感器，并且传感器的非线性元件生成互调制产物。
[0008]因此，需要一种可以容易地与导丝集成的感测单元，它在与长导丝集成时提供良好的SNR并且可以测量各种频率。

技术实现思路

[0009]本专利技术由权利要求所定义。
[0010]根据根据本专利技术一方面的示例，提供了一种用于在身体中使用的感测单元，包括用于连接到传输线的远端的可变阻抗电路，用于反射从传输线接收的信号，其中，所述可变阻抗电路包括：
[0011]可变阻抗元件，其阻抗随施加的电压非线性地变化；
[0012]传感器，其用于响应于刺激而生成电压，用于施加到所述可变阻抗部件，从而改变所述可变阻抗部件的阻抗；以及
[0013]电压偏置系统，其用于为所述可变阻抗部件创建偏置电压，以用于设置所述可变阻抗部件的电压操作点。
[0014]所述单元通过反射从传输线接收的信号来操作。所述信号从所述可变阻抗电路反
射，其幅值取决于所述可变阻抗电路的阻抗。然后可以通过外部检测器检测到该反射。所述可变阻抗部件具有在电压被施加时以非线性方式变化的阻抗。例如，当更高的电压施被加时，阻抗的差分变化更大。刺激创建对阻抗进行调制的电压。所述电压偏置系统在电路中创建电压偏置，并且由此设置电路的操作点，使得所述可变阻抗部件的阻抗由激励而引起较大的变化，从而提高信噪比。
[0015]所述电压偏置系统例如用于从载波信号创建DC偏置电压以施加到所述可变阻抗部件。
[0016]所述可变阻抗部件、所述传感器和所述电压偏置系统可以并联连接。
[0017]所述可变阻抗部件可以包括二极管，并且所述电压偏置系统可以包括用于根据从传输线接收的信号来生成的DC电压的DC电压采集器。二极管可以被用作所述可变阻抗部件，因为它们的阻抗会随着恰在导带之前的施加电压而急剧变化。
[0018]DC电压可能低于二极管的阈值电压。
[0019]刺激可以是超声信号，并且传感器可以是用于检测超声信号的压电材料。例如，这可以用于在介入流程期间使用超声成像场对介入工具进行位置检测。
[0020]刺激可以替代地是电磁场并且传感器可以用于检测电磁场。电磁场可以例如包括微波、无线电波、红外光、可见光、紫外光或X射线。
[0021]相反，刺激可以是由身体生成的生理信号。范例是温度或压力。因此，感测单元可用于体内监测或可用于位置检测。
[0022]本专利技术还提供了一种传感器系统，包括：
[0023]传输线，其具有近端和远端；
[0024]感测单元，其在所述传输线的所述远端处；
[0025]信号生成器，基在所述传输线的近端处；以及
[0026]信号检测器，其用于检测来自所述可变阻抗电路的反射信号。所述信号检测器例如被电容耦合到所述传输线。
[0027]所述传输线可以是导丝。例如，如果要在身体内测量传感器对刺激的响应，则可以将所述感测系统连接到所述导丝的端部，并且将所述导丝用作所述传输线。在该示例中，导丝上不需要其他设备来传输信号，从而降低了测量的复杂性。
[0028]本专利技术还提供了一种传感器系统，包括：
[0029]传输线，其具有近端和远端；
[0030]感测单元，其在所述传输线的所述远端处；
[0031]信号生成器，基在所述传输线的近端处；以及
[0032]信号检测器，其用于检测来自所述可变阻抗电路的反射信号；
[0033]用于生成具有已知定时的刺激的外部信号生成器；以及
[0034]位置检测系统，其用于基于所述刺激的定时和检测到的反射信号的定时来检所述测感测单元的位置。
[0035]所述外部信号生成器可以是超声探头。
[0036]本专利技术还提供了一种用于感测身体内的刺激的方法，包括：
[0037]在传输线远端的传感器单元处接收信号；
[0038]针对具有随施加电压非线性地变化的阻抗的可变阻抗元件创建偏置电压，从而设
置所述可变阻抗元件的电压操作点；
[0039]接收要在所述传感器单元处感测的刺激；
[0040]使用所述传感器单元来响应于所述刺激而生成电压；
[0041]将所生成的电压应用于所述可变阻抗部件，从而改变所述可变阻抗部件的阻抗；
[0042]在所述可变阻抗部件处反射从所述传输线接收的信号；并且
[0043]检测被反射的信号。
[0044]所述刺激可以是由所述身体生成的信号(例如温度或压力)，或者它可以是递送到身体的刺激，例如成像场。
[0045]创建偏置电压可以包括从从所述传输线接收的所述信号采集DC电压。
[0046]本专利技术还提供了一种检测所述感测单元的位置的方法，包括：
[0047]生成具有已知定时的刺激；并且
[0048]基于所述刺激的定时和检测到的反射信号的定时来检测所述感测单元的位置。
[0049]本专利技术还提供了一种包括代码单元的计算机程序，当所述程序在处理系统上运行时，所述代码单元用于实现所述刺激的生成和对所述感测单元的位置的检测。
[0050]参考下文描述的(一个或多个)实施例，本专利技术的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐述。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在身体中使用的感测单元(100)，包括用于连接到传输线(102)的远端的可变阻抗电路，所述可变阻抗电路用于反射从所述传输线(102)的近端接收的信号，其中，所述可变阻抗电路包括：可变阻抗元件(104)，其具有随施加的电压非线性地变化的阻抗；传感器(106)，其用于响应于刺激(110)而生成电压，用于施加到所述可变阻抗部件(104)，从而改变所述可变阻抗部件(104)的阻抗；以及电压偏置系统(108)，其用于根据所述信号来创建DC偏置电压以施加到所述可变阻抗部件(104)以设置所述可变阻抗部件(104)的电压操作点。2.根据权利要求1所述的感测单元(100)，其中，所述可变阻抗部件(104)、所述传感器(106)和所述电压偏置系统(108)是并联连接的。3.根据权利要求2所述的感测单元(100)，其中，所述可变阻抗部件(104)包括二极管，并且所述电压偏置系统(108)包括DC电压采集器，所述DC电压采集器用于根据从所述传输线(102)接收的所述信号来生成DC电压。4.根据权利要求3所述的感测单元(100)，其中，所述DC电压低于所述二极管的阈值电压。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的感测单元(100)，其中，所述刺激(110)是超声信号，并且所述传感器(106)是用于检测所述超声信号的压电材料。6.根据权利要求1至4中的任一项所述的感测单元(100)，其中，所述刺激(110)是电磁场，并且所述传感器(106)用于检测所述电磁场。7.根据权利要求1至4中的任一项所述的感测单元(100)，其中，所述刺激(110)是由所述身体生成的生理信号。8.一种感测系统，包括：传输线(102)，其具有近端和远端；根据权利要求1至7中的任一项所述的感测单元(100)，其在所述传输线(102)的所述远端处；信号生成器(202)，其在所述传输线(102)的所述近端处；以及信号检测器(204)，其用于检测来自所述可变阻抗电路的被反射的信号(302)。9.根据权利要求8所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：