手持式双球形天线系统的制作方法

手持式双球形天线系统的制作方法
【专利摘要】一种手持式天线系统，允许医疗人员在执行医疗操作的环境中探知存在或者不存在附加有应答器的物体(例如，医疗供给)。在使用中，手持式天线系统可以在诸如分娩等医疗操作之后定位成邻近患者，所以该系统能够扫描患者的身体以确定存在附加有应答器的物体。天线系统包括两组相互正交于彼此布置的三个天线元件，以在至少三个坐标方向上发送以及接收信号。控制器联接至天线元件以发送信号至应答器以及接收响应信号。天线系统可以操作于被用户维持在固定位置的静态扫描模式以及被用户移动的动态扫描模式。
【专利说明】
手持式双球形天线系统
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求提交于2015年3月2日的美国临时专利申请62/127,130的利益以及优 先权，其整个公开通过参考并入此处。
技术领域
[0003] 本公开大致涉及检测存在或者不存在附加有应答器的物体，例如，这允许在医疗 操作期间检测留存的医疗供给。
【背景技术】
[0004] 能够判定物体的存在或者不存在通常是有用的或者重要的。
[0005] 例如，在完成手术之前确定与手术关联的物体是否存在于患者体内是重要的。这 种物体可以采用各种形式。例如，物体可以采用仪器的形式，例如解剖刀、剪刀、手术钳、止 血钳和/或夹子。还例如，物体可以采用相关附件和/或一次性使用物体的形式，例如手术海 绵、纱布和/或衬垫。在患者缝合完毕之前定位物体失败的话可能需要额外手术，在一些情 况下可能具有严重有害的医疗结果。
[0006] -些医院已经创立了一些操作，这些操作包括核查列表或者需要执行多次计数以 在手术期间追踪物体的使用和返回。这种人工方法是效率低的，需要较高培训人员的时间 并且易于失误。
[0007] 另一方法采用应答器以及无线询问和检测系统。这种方法采用附接至在手术期间 使用的各种物体的无线应答器。询问和检测系统包括:发送器，其发射脉冲宽带无线信号 (例如，无线电或者微波频率）；以及检测器，其用于检测由应答器响应于发射的脉冲宽带信 号而返回的无线信号。这种自动化系统可以有利地增加准确度，同时降低较高培训以及较 高报酬人员需要的时间量。授权于2000年2月22日的美国专利6，026,818以及公开于2004年 12月16日的美国专利公开US2004/0250819中讨论了这种方法的例子。
[0008] 这种自动化系统的商用实施方式要求整个系统的成本具有竞争力并且具有较高 精确性。尤其，必须避免假性否定以确保不会错误地将物体留在患者体内。一些机构可能希 望在每个手术室安装一个询问和检测系统，而其他机构可能会在多个手术室之间移动询问 和检测系统。无论在哪种情况下，整个系统将需要大量应答器，因为至少一个应答器要被携 带、附接或者以其他方式联接至手术中可能或者将使用的每个物体。结果，应答器必须是不 昂贵的。但是，不昂贵的应答器典型地在它们发射的信号的频率上具有较大变动，使得难以 精确地检测由应答器返回的信号。在相对于应答器的特定共振频率上充满噪音的一些环境 中这尤其困难。结果，很期望检测存在以及不存在应答器的新方法以利于使用不昂贵的应 答器。

【发明内容】

[0009] -种应答器检测装置，其检测工作区域中的手术物体，手术物体各自用响应于通 电而产生返回信号的共振标签元件来标记，应答器检测装置可以概述为包括手持式探头， 该手持式探头包括:壳体，其内具有空腔；以及第一线圈组件和第二线圈组件，它们彼此间 隔地被容纳在壳体的空腔内，其中，第一和第二线圈组件中的每个分别包括:大致球体状线 圈架，其包括三个线圈支撑槽，三个线圈支撑槽中的每个限定线圈支撑外表面;第一天线元 件，其包括围绕三个线圈支撑槽中的第一线圈支撑槽的线圈支撑外表面缠绕的第一电导 体，第一天线元件布置成大体在第一坐标方向上发送以及接收信号;第二天线元件，其包括 围绕三个线圈支撑槽中的第二线圈支撑槽的线圈支撑外表面缠绕并越过第一电导体的第 二电导体，第二天线元件布置成大体在正交于第一坐标方向的第二坐标方向上发送以及接 收信号；以及第三天线元件，其包括围绕三个线圈支撑槽中的第三线圈支撑槽的线圈支撑 外表面缠绕并越过第一电导体和第二电导体的第三电导体，第三天线元件布置成大体在正 交于第一坐标方向和第二坐标方向的第三坐标方向上发送以及接收信号。壳体的空腔可以 由容纳第一线圈组件的第一主体部、容纳第二线圈组件的第二主体部以及布置在第一主体 部和第二主体部之间的手柄部限定。手柄部可以布置在第一主体部和第二主体部之间以允 许第一主体部和第二主体部在使用期间至少局部环绕人体关节。
[0010] 手柄部可以包括手柄部空腔，手持式探头可以进一步包括电路板，电路板布置在 手柄部空腔内并且电联接至第一和第二线圈组件各自的第一天线元件、第二天线元件和第 三天线元件。第一线圈组件的第一、第二或者第三天线元件中的至少一个可以布置成大体 在与第二线圈组件的第一、第二或者第三天线元件中的至少一个所布置成的发送以及接收 信号的坐标方向相同的坐标方向上发送以及接收信号。第一线圈组件的第一、第二和第三 天线元件中的每个可以布置成大体在与第二线圈组件的第一、第二或者第三天线元件中的 不同的一个所布置成的发送以及接收信号的坐标方向相同的坐标方向上发送以及接收信 号。第一线圈组件的第一、第二或者第三天线元件中的至少一个可以与第二线圈组件的第 一、第二或者第三天线元件中的至少一个共面。对于第一和第二线圈组件的各自的线圈架 中的每个，三个线圈支撑槽中的每个可以成形为虚拟球体的球带。对于第一和第二线圈组 件的各自的线圈架中的每个，三个线圈支撑槽中的每个可以成形为虚拟球体的球带，该球 带的中心定在虚拟球体的大圆上。对于第一和第二线圈组件的各自的线圈架中的每个，三 个线圈支撑槽可以成形为所述大致球体状线圈架的球带，该球带的中心定在线圈架的分别 正交的大圆上。
[0011] 应答器检测装置可以进一步包括联接至壳体的光源，其至少提供应答器检测装置 的状态的视觉指示。
[0012] 应答器检测装置可以进一步包括:处理器，其可操作地联接至第一和第二线圈组 件各自的第一天线元件、第二天线元件以及第三天线元件；以及非暂态处理器可读介质，其 通信地联接至处理器并存储能够由处理器执行的指令或者数据中的至少一种，该指令或者 数据使得该处理器:控制第一和第二线圈组件的第一天线元件、第二天线元件和第三天线 元件中的每个以发射宽带询问信号；从任何共振标签元件接收任何返回信号；以及根据对 任何返回信号的接收来判定任何共振标签元件是否存在于工作区域中。处理器可以控制第 一和第二线圈组件各自的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以在各发 送接收周期的发送部分期间在在时间上连续地发射宽带询问信号，以及控制第一和第二线 圈组件各自的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以在相应各发送接收 周期的接收部分期间不发射宽带询问信号。处理器可以在各发送接收周期的接收部分期间 从任何共振标签元件接收任何返回信号。处理器可以从噪声中过滤出任何所接收的返回信 号以判定任何共振标签元件是否存在于工作区域中。
[0013]处理器可以进一步接收对动态扫描模式和静态扫描模式中的至少一个的选择;响 应于接收到对静态扫描模式的选择，可以控制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元 件中的每个以根据具有静态仪器扫描周期持续时间的静态仪器扫描周期来发射宽带询问 信号；以及响应于接收到对动态扫描模式的选择，可以控制第一天线元件、第二天线元件和 第三天线元件中的每个以根据具有动态仪器扫描周期持续时间的动态仪器扫描周期来发 射宽带询问信号，该动态仪器扫描周期持续时间小于所述静态仪器扫描周期持续时间。响 应于接收到对静态扫描模式的选择，处理器可以控制第一天线元件、第二天线元件和第三 天线元件中的每个以发射其中心定在第一频率的宽带询问信号，并且进一步控制第一天线 元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以发射其中心定在第二频率的宽带询问信 号，第二频率不同于第一频率。静态仪器扫描周期持续时间可以小于十五（15)秒，动态仪器 扫描周期持续时间可以小于五(5)秒。
[0014]处理器可以进一步根据对任何返回信号的接收，并至少部分地基于在限定频率范 围内的所接收的返回信号的频率来判定任何共振标签元件是否存在于工作区域中。限定频 率范围可以包括大约137kHz至大约160kHz的频率范围。
[0015]处理器可以进一步至少部分地基于所接收的返回信号的Q值来判定任何共振标签 元件是否存在于工作区域中。
[0016] 处理器可以进一步至少部分地基于至少等于阈限Q值的所接收的返回信号的Q值 来判定任何共振标签元件是否存在于工作区域中。阈限Q值可以为35。
[0017] 处理器可以进一步至少部分地基于信号检测阈值来判定任何共振标签元件是否 存在于工作区域中。
[0018] 处理器可以进一步在噪声检测部分期间接收电磁信号;确定指示噪声水平的噪声 值，噪声值对应于在噪声检测部分期间接收的电磁信号的测量值的数量;至少部分地基于 所确定的噪声值来调节信号检测阈值；以及至少部分地基于所接收的返回信号的测量值的 数量和经调节的信号检测阈值来判定任何共振标签元件是否存在于工作区域中。
[0019] 处理器可以进一步比较多个匹配滤波器输出的最大值与经调节的信号检测阈值。
[0020] 处理器可以进一步调节信号检测阈值为约两倍于所确定的噪声值。
[0021] 处理器可以进一步确定至少一个匹配滤波器的输出在噪声检测部分期间是否超 过指示噪声故障的噪声故障阈值。宽带询问信号可以集中在136kHz频带、139kHz频带、 142kHz频带、145kHz频带、148kHz频带、151kHz频带或者154kHz频带中的至少一个中。
[0022] -种检测工作区域中的手术物体的方法，手术物体各自用响应于通电而产生返回 信号的共振标签元件来标记，该方法可以概括为包括:提供应答器检测装置，应答器检测装 置包括手持式探头，手持式探头包括:壳体，其内具有空腔;第一线圈组件和第二线圈组件， 它们彼此间隔地被容纳在壳体的空腔内，其中，第一和第二线圈组件中的每个分别包括:大 致球体状线圈架，其包括三个线圈支撑槽，三个线圈支撑槽中的每个限定线圈支撑外表面； 第一天线元件，其包括围绕三个线圈支撑槽中的第一线圈支撑槽的线圈支撑外表面缠绕的 第一电导体，第一天线元件布置成大体在第一坐标方向上发送以及接收信号;第二天线元 件，其包括围绕三个线圈支撑槽中的第二线圈支撑槽的线圈支撑外表面缠绕并越过第一电 导体的第二电导体，第二天线元件布置成大体在正交于第一坐标方向的第二坐标方向上发 送以及接收信号；以及第三天线元件，其包括围绕三个线圈支撑槽中的第三线圈支撑槽的 线圈支撑外表面缠绕并越过第一电导体和第二电导体的第三电导体，第三天线元件布置成 大体在正交于第一坐标方向和第二坐标方向的第三坐标方向上发送以及接收信号;经由第 一和第二线圈组件各自的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件发射宽带询问信 号;经由第一和第二线圈组件各自的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的至 少一个从任何共振标签元件接收任何返回信号；以及根据对任何返回信号的接收来判定任 何共振标签元件是否存在于工作区域中。
[0023]方法可以进一步包括将手持式探头定位得邻近人体，使得第一线圈组件和第二线 圈组件至少局部环绕人体的关节。经由各第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件发 射宽带询问信号可以包括，对于第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个，发 射其中心定在第一频率的第一宽带询问信号以及发射其中心定在第二频率的第二宽带询 问信号，第二频率不同于第一频率。
[0024]方法可以进一步包括控制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个 以在各发送接收周期的发送部分期间在时间上连续地发射宽带询问信号，以及控制第一天 线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以在各发送接收周期的接收部分期间不发 射宽带询问信号。
[0025]方法可以进一步包括从噪声中过滤出任何所接收的返回信号以判定任何共振标 签元件是否存在于工作区域中。
[0026]方法可以进一步包括控制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个 以根据具有静态仪器扫描周期持续时间的静态仪器扫描周期来发射宽带询问信号；以及控 制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以根据具有动态仪器扫描周期持 续时间的动态仪器扫描周期来发射宽带询问信号，动态仪器扫描周期持续时间小于静态仪 器扫描周期持续时间。
[0027] 方法可以进一步包括经由用户界面接收对动态仪器扫描周期和静态仪器扫描周 期中的至少一个的选择。
[0028] 方法可以进一步包括响应于接收到对静态仪器扫描周期的选择，控制第一天线元 件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以发射其中心定在第一频率的宽带询问信号； 以及控制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以发射其中心定在第二频 率的宽带询问信号，第二频率不同于第一频率。
[0029] 方法可以进一步包括根据对任何返回信号的接收，并部分地基于在限定频率范围 内的所接收的返回信号的频率来判定任何共振标签元件是否存在于工作区域中。
[0030] 方法可以进一步包括至少部分地基于所接收的返回信号的Q值来判定任何共振标 签元件是否存在于工作区域中。
[0031] 方法可以进一步包括至少部分地基于至少等于阈限Q值的所接收的返回信号的Q 值来判定任何共振标签元件是否存在于工作区域中。
[0032] 方法可以进一步包括至少部分地基于信号检测阈值来判定任何共振标签元件是 否存在于工作区域中。
[0033] 方法可以进一步包括在噪声检测部分期间接收电磁信号;确定指示噪声水平的噪 声值，噪声值对应于在噪声检测部分期间接收的电磁信号的测量值的数量;至少部分地基 于所确定的噪声值来调节信号检测阈值；以及至少部分地基于所接收的返回信号的测量值 的数量和经调节的信号检测阈值来判定任何共振标签元件是否存在于工作区域中。
[0034] 方法可以进一步包括比较多个匹配滤波器输出的最大值与经调节的信号检测阈 值。
[0035] 方法可以进一步包括调节信号检测阈值为约两倍于所确定的噪声值。
[0036] 方法可以进一步包括确定至少一个匹配滤波器的输出在噪声检测部分期间是否 超过指示噪声故障的噪声故障阈值。
[0037] 应答器检测装置可以概述为包括彼此隔开的第一线圈组件和第二线圈组件，其 中，第一和第二线圈组件中的每个分别包括:包括三个线圈支撑槽的线圈架，每个线圈支撑 槽围绕各自的主轴弯曲并围绕与各自的主轴相正交的各自的次轴弯曲，各主轴正交于彼 此。
[0038]第一和第二线圈组件分别可以包括:第一天线元件，其包括围绕三个线圈支撑槽 中的第一线圈支撑槽缠绕的第一电导体;第二天线元件包括围绕三个线圈支撑槽中的第二 线圈支撑槽缠绕并越过第一电导体的第二电导体；以及第三天线元件，其包括围绕三个线 圈支撑槽中的第三线圈支撑槽缠绕并越过第一电导体和第二电导体的第三电导体。
[0039]应答器检测装置可以进一步包括:处理器，其可操作地联接至第一和第二线圈组 件各自的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件；以及非暂态处理器可读介质，其通 信地联接至处理器以及存储能够被处理器执行的指令或者数据中的至少一种，该指令或数 据使得处理器:控制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以发射宽带询 问信号;从一个或多个共振标签元件接收返回信号；以及根据对任何返回信号的接收来判 定任何共振标签元件是否存在于工作区域中。三个线圈支撑槽关于各自的主轴的曲率可以 等于彼此，并等于线圈支撑槽关于各自的次轴的曲率。
[0040] 应答器检测装置可以概述为包括彼此隔开的至少两个线圈架，每个线圈架分别包 括:第一线圈支撑槽，其围绕由第一轴线限定的主轴弯曲并围绕由正交于第一轴线的第二 轴线限定的次轴弯曲；第二线圈支撑槽，其围绕由第三轴线限定的主轴弯曲并围绕由第一 轴线限定的次轴弯曲，所述第三轴线正交于第一轴线和第二轴线；以及第三线圈支撑槽，其 围绕由第二轴线限定的主轴弯曲并围绕由第一轴线限定的次轴弯曲。第一、第二和第三线 圈支撑槽关于各自主轴的曲率可以等于彼此，并等于第一、第二和第三线圈支撑槽关于各 自次轴的曲率。
[0041] 应答器检测装置可以为所述至少两个线圈架的每个进一步包括:第一天线元件， 其包括围绕第一线圈支撑槽缠绕的第一电导体;第二天线元件，其包括围绕第二线圈支撑 槽缠绕并越过第一电导体的第二电导体；以及第三天线元件，其包括围绕第三线圈支撑槽 缠绕并越过第一电导体和第二电导体的第三电导体。
[0042]应答器检测装置可以进一步包括:处理器，其可操作地联接至各第一天线元件、第 二天线元件和第三天线元件；以及非暂态处理器可读介质，其通信地联接至处理器并存储 能够由处理器执行的指令或者数据中的至少一种，该指令或数据使得处理器:控制第一天 线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以发射宽带询问信号；从一个或多个共振 标签元件接收返回信号；以及根据对任何返回信号的接收来判定任何共振标签元件是否存 在于工作区域中。
【附图说明】
[0043] 在附图中，相同附图标记用来识别类似元件或者行为。在附图中元件的尺寸和相 对位置不是必须按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度不是必须按比例绘制，这些元件 中的一些可以任意放大并且定位以改善附图易辨性。此外，当绘制时元件的特定形状不是 必须旨在传达关于特定元件的实际形状的任何信息，并且在附图中为了易于识别可以单独 选出。
[0044] 图1A是示出手术环境的示意图，图示出根据一个图示实施例的医疗提供者使用询 问和检测系统检测在患者体内的附加有应答器的物体。
[0045] 图1B是示出另一手术环境的示意图，图示出根据一个图示实施例的医疗提供者使 用询问和检测系统检测在患者体内的附加有应答器的物体。
[0046] 图2A是根据一个图示实施例的应答器的示意图。
[0047]图2B是根据另一图示实施例的应答器的示意图。
[0048]图2C是根据进一步图示实施例的应答器的示意图。
[0049] 图2D是根据又一图示实施例的侧应答器的侧视图。
[0050] 图2E是图2D的应答器的端部图。
[0051]图2F是沿着截面线2F截取的图2D的应答器的截面图。
[0052]图2G是图2D的应答器的铁氧体芯的等距视图。
[0053]图3A是根据一个图示实施例的询问和检测系统的探头的前顶等距视图。
[0054]图3B是根据一个图示实施例的询问和检测系统的探头的后底等距视图。
[0055]图3C是根据一个图示实施例的询问和检测系统的探头的右侧视图。
[0056]图3D是图3A的探头的线圈架以及三个相互正交线圈的等距视图。
[0057]图4是根据一个图示实施例的询问和检测系统的控制器的等距视图。
[0058]图5是根据一个图示实施例的询问和检测系统的控制系统的示意图。
[0059] 图6是根据一个图示实施例的询问和检测系统的软件配置的示意图。
[0060] 图7是根据一个图示实施例的操作询问和控制系统的方法的流程图。
[0061] 图8是示出根据一个图示实施例的操作询问和检测系统的方法的流程图，该方法 包括:接收电磁信号，例如未调制的电磁信号;确定噪声值;调节信号检测阈值;发射询问信 号;接收电磁信号以及至少部分地基于经调节的信号检测阈值来判定存在或者不存在应答 器。
[0062]图9是示出根据一个图示实施例的当使用子样本扫描周期取样信号时噪声和信号 水平的图形。
[0063 ]图10是图示出根据一个图示实施例的询问周期正时的正时图。
[0064] 图11A是图示出根据一个图示实施例的扫描周期的正时图。
[0065] 图11B是图示出根据一个图示实施例的线圈扫描周期的正时图。
[0066] 图11C是图示出根据一个图示实施例的频率指定样本周期的正时图。
[0067] 图11D是图示出根据一个图示实施例的子样本扫描周期的正时图。
[0068] 图12是图示出根据一个图示实施例的利用子样本扫描周期获得子样本的正时的 正时图。
[0069] 图13是示出根据一个图示实施例的用于扫描方法的处理的流程图。
[0070] 图14是示出根据一个图示实施例的用于使用多个线圈的扫描方法的处理的流程 图。
[0071] 图15是示出根据一个图示实施例的用于实施动态仪器扫描周期以及静态仪器扫 描周期的处理的流程图。
[0072] 图16是示出根据一个图示实施例的通过估计一个或多个子样本来判定存在或者 不存在应答器的方法的流程图。
[0073] 图17是还示出于图3A的询问和检测系统的探头的局部分解的等距视图。
[0074] 图18是还示出于图3A的询问和检测系统的探头的局部分解的等距视图。
[0075] 图19A是询问和检测系统的探头的线圈架的等距视图。
[0076]图19B是图19A示出的线圈架的正视图。
[0077]图20是询问和检测系统的探头的右壳体的内表面的等距视图，图示出对准肋。
[0078] 图21是探头的线圈的截面图以及邻近线圈布置的应答器的截面图。
[0079] 图22A是线圈架的正视图，图示出线圈架导槽的外表面的长度的半径。
[0080] 图22B是线圈架的正视图，图示出线圈架导槽的外表面的宽度的半径。
【具体实施方式】
[0081] 在以下描述中，陈述某些具体细节是为了对各种公开的实施方式提供透彻的理 解。但是，相关领域技术人员将认识到的是，不用一个或多个这些具体细节可以实施这些实 施例，或者利用其他方法、部件、材料等也可以实施这些实施例。在其他情况下，未示出或者 详细描述关联于发送器、接收器或者收发器的公知结构，以避免不必要地模糊对实施例的 描述。
[0082] 除非内容要求，否则在下文的整个说明书以及权利要求中，词语"包括"同义于"包 含"，并且是包容的或者开放式的（即，不排除额外的、未叙述的元件或者方法行为）。
[0083]参考整个该说明书，"一个实施方式"或者"一实施方式"意思是关联于实施例描述 的特定特征、结构或者特性包括在至少一个实施例中。因而，整个说明书中不同地方出现的 短语"在一个实施例中"或者"在一实施例中"不是必须都涉及相同实施例。此外，特定特征、 结构或者特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。
[0084] 正如在该说明书和附随的权利要求中使用的，除非内容清楚地以其他方式指出， 否则单数形式"一个"、"一"以及"这个"包括多个指称对象。还应该注意的是，除非内容以其 他方式清楚地指出，否则术语"或者"从意思上来说一般包括"和/或"。
[0085] 此处提供的本公开的标题和摘要仅是为了方便，但并不是为了阐释实施例的范围 或者意思。
[0086] 图1A和图1B示出了环境100,在环境100中，医疗提供者102操作询问和检测系统 104以探知在患者108体内或者身上存在或者不存在物体106。询问和检测系统104可以包括 控制器110以及一个或多个线圈组件314(见图3D)，后者通过一个或多个通信路径(例如同 轴线缆114)联接至控制器110。天线可以收纳在例如可以包括一个或多个天线线圈的手持 式探头112内。尽管指代为探头，但是该器械不是必须旨在探测伤口或者甚至进入患者的身 体。在许多应用中，手持式探头将保留在患者身体的外部(例如，邻近关节，诸如膝部、足踝、 肩部、臀部或者颈部）。在一些应用中，例如阵痛和分娩(L&D)，患者可以不具有伤口。
[0087] 物体106可以采用各种形式，例如在执行手术操作中有用的仪器、附件和/或一次 性使用物体。例如，物体106可以采用解剖刀、剪刀、手术钳、止血钳和/或夹子的形式。还例 如，物体106可以采用手术海绵、纱布和/或衬垫的形式。物体106被附加、携带、附接至或者 以其他方式联接至应答器116。此处公开的询问和检测系统104的实施例特别适合于以未被 精调到所选或者选定的共振频率的应答器116来操作。结果，应答器116不需要高制造容差 或者昂贵材料，因而制造起来不会昂贵。
[0088] 在使用中，医疗提供者102可以将探头112定位在邻近患者108的固定或者静态位 置，以检测存在或者不存在应答器116,因此检测存在或者不存在物体106。在一些实施例 中，医疗提供者102可以沿着和/或跨越患者108的身体动态地移动探头112,或者可以移动 探头靠近其他区域(诸如靠近手术室中的垃圾桶或者悬垂袋）。如图1A所示，探头112可以定 尺寸为至少局部适应于患者108的膝部118,以检测存在或者不存在应答器116,因此检测存 在或者不存在物体106。如图1B所示，探头112可以定尺寸为至少局部适应于患者的肩部 119,以检测存在或者不存在应答器116,因此检测存在或者不存在物体106。实践中，探头 112可以定尺寸以及成形为至少局部适应于患者108的各种关节。
[0089]图2A示出了根据一个图示实施例的的应答器116a。应答器116a包括:微型铁氧体 杆230,导电线圈232缠绕在微型铁氧体杆230的外表面以形成电感器(L);以及电容器(C) 234,其联接至导电线圈232以形成串联LC电路。例如，导电线圈232可以采用具有电绝缘护 套或套筒的螺旋缠绕导电线的形式。应答器116a可以包括封装件236,封装件236封装铁氧 体杆230、导电线圈232以及电容器234。封装件236可以是生物惰性塑料，其保护铁氧体杆 230、导电线圈232和/或电容器234免于压力和/或流体(例如体液）。
[0090] 在一些实施例中，铁氧体杆230可以包括通道238,通道238定尺寸为接收物理联接 器，例如接合带或者绳240。接合带或者绳240可以采用弹性不透X射线的柔性细长构件的形 式，其可以用来将应答器116a附接至各种类型的物体106,例如手术海绵。应答器116a可以 具有的长度为大约8mm以及直径为大约2mm。采用这种小尺寸确保应答器116a不阻碍物体 1〇6(诸如海绵）的变形。应答器116a可以包括可选的二极管(未示出），以防止由其他电子仪 器引起的过压发生。
[0091] 图2B示出了根据另一图示实施例的应答器116b。应答器116b包括单个导电材料环 242,例如形成电感器(L)的导电线环，其串联联接至电容器244(C)以形成LC串联电路。导电 材料环242和电容器244可以封装在弹性涂层或者套筒246中。应答器116b的尺寸可以类似 于应答器116a的尺寸。在一些实施例中，应答器116b的尺寸大于应答器116a的尺寸。应答器 116B是高柔性的，因而可以将其自身螺纹状或者绳状地附接至各种类型的物体106。
[0092]图2C示出了根据进一步实施例的应答器116c。应答器116c包括哑铃状铁氧体杆 248,其具有宽端部248a、248b以及被导电线圈250缠绕的窄中间部248。宽端部248a、248b将 导电线圈250遏制住(contain)。这种设计可以比利用柱形铁氧体杆的应答器116a、116b方 式提供较强和/或更可靠的信号发射。应答器116c可以可选地包括封装件252。关于应答器 116c的进一步细节可以发现于参考并入此处的提交于2006年6月6日的美国临时专利申请 60/811，376中。在一些实施例中，应答器116c可以形成为具有截断端部的梭状物体。梭状可 以比柱状应答器116a、116b有利，有利之处在于降低应答器116a、116b的紧密平行对准的可 能性，这种可能性会产生应答器之间的交互和干扰。
[0093]图2D-图2G示出了仍然根据进一步实施例的应答器116d。应答器116d包括铁氧体 芯253、电感器(L)254以及电联接至电感器254的电容器(C)255以形成LC串联电路。应答器 116d还包括:封壳256，其具有在一个端部开口以接收铁氧体芯253、电感器254和电容器255 的空腔257;以及具有盖子258以关闭封壳256的开口端。
[0094]例如，铁氧体芯253可以采用软铁氧体鼓的形式，例如可以由镍锌形成。合适的铁 氧体芯253在商业上可获得，例如TAK公司的铁氧体，其料号为L8A DR3X9B= 1.8F = 6，或者 从HUAH Y0W公司获得，其料号为10R030090-77S。鼓可以具有一对较大直径端部253a、253b， 其间具有较小直径的中间部253c。
[0095]电感器254可以采用缠绕在铁氧体芯253的中间部253c的磁导线的形式。例如，磁 导线可以具有的尺寸为约41美国线规(AWG)，但一些实施例可以采用具有更大或者更小量 规的线或者导体。合适的电感器254在商业上可获得，例如ELEKTIS0LA公司的料号为PN-155 的电感器或者ROSEN公司的料号为2UEW-F的电感器。例如，电感器可以包括约43 2匝，超过约 6.5层，但一些实施例可以包括更多或者更少的匝数和/或层数。应答器116d可以包括裹住 电感器254的绝缘胶带和/或环氧基树脂。合适的绝缘胶带可以在商业上获得，例如3M公司 的料号为1298,1350-1或者PLE01P801的绝缘胶带，同时合适的环氧树脂可以在商业上获 得，例如L0CKTITE公司的料号为3211的环氧树脂。
[0096] 例如，电容器255可以采用陶瓷电容器的形式。例如，电容器255可以具有470PF、 100V的电容，其品质因数Q>2200@lMHz。合适的电容器255可以在商业上获得，例如SANJV公 司的电介质，其料号为0805NP0471J101的电容器，或者FENG HUA公司的料号为 0805CG471J101NT 的电容器。
[0097] 例如，封壳256和盖子258可以由聚丙稀形成。合适的封壳256和盖子258可以在商 业上获得，例如WEI THE电子(香港）公司的料号为CASE4.3x 12.6的封壳和盖子。例如，封壳 256和盖子258的组合可以具有的长度为约12.8mm以及直径为4.4mm。例如，电路接合剂可以 采用联合树脂公司（UNITED RESINS C0RP.)的料号为63001500CIRCUITB0NDLV的接合剂，而 焊料可以采用的形式是无铅的96.5%Ag/3%Sn/0.5Cu焊料。
[0098] 应答器116可以附接至止血钳、剪刀、特定形式的手术钳等。在一些实施例中，应答 器116可以依靠夹子或者保持部联接至物体106。在一些实施例中，应答器116可以保留在保 持部的空腔内。在一些实施例中，保持部可以采取可持久变形材料的形式，诸如手术级聚合 物，其可以变形以可靠地夹紧至仪器的指状部或者拇指孔。在其他实施例中，应答器116可 以采取包围应答器116的片状材料(例如，手术织物)形式的小袋附接至物体106。应答器116 保留在小袋内，在一些实施例小袋可以被缝合或者以其他方式被密封。可以利用粘着剂、热 熔胶、夹子、扣眼等进行密封。
[0099] 图3A-图3D、图17、图18、图19A-图19B、图20、图21、图22A和图22B示出了根据一个 图示实施例的也在图1A-图1B示出的探头112的各种视图。
[0100] 如图3A、图3B、图17和图18所示，探头112包括底部壳体302,底部壳体302具有远侧 或者前端部304和与前端部隔开的近侧或者后端部306。探头112还包括前顶部壳体308,其 配对于底部壳体302的前端部304以形成限定空腔312的大致球形前主体部310,空腔312收 纳前线圈组件314。探头112还包括后顶部壳体316,其配对于底部壳体302的后端部306以形 成限定空腔320的大致球形后主体部318,空腔320收纳后线圈组件322。
[0101] 探头112还可以包括顶部中间壳体324,顶部中间壳体324在底部壳体的前端部304 和后端部306之间配对于底部壳体302的中间部326以形成收纳电路板330的空腔328,电路 板330电联接至前线圈组件314和后线圈组件322。电路板330可以经由一个或多个紧固件 (例如，螺栓332)联接至底部壳体302的中间部326。前顶部壳体308和后顶部壳体316和顶部 中间壳体324可以在制造期间通过任何合适的工序(例如，粘着剂，诸如L0CTITE414?、RF焊 接、摩擦配合、搭扣配合、凸缘和唇缘、销和孔、棘爪等）固定地联接至底部壳体302。探头112 的中间部324、326可以形成手柄部334,手柄部334在球形主体部310和318之间延伸。手柄部 334可以定尺寸并且定大小为被医疗提供者102的手抓握（图1A-图1B)。在一些实施例中，手 柄部334可以包括包胶(overmold)抓握表面。包胶抓握表面可以是提供较高程度触觉的材 料，和/或可以具有纹理以利于无滑动地抓握。在一些实施例中，手柄部334可以是类似于常 规电话形状的形状，该形状在人体工学上是医疗提供者102所期望的。此外，正如最好示出 于图3C的，手柄部334在第一主体部310和第二主体部318之间弯曲或者弯折，以允许第一主 体部和第二主体部在使用期间至少局部环绕关节121。手柄部334以及主体部310和318-起 形成了形成关节容纳部335的倒置槽或者"U形"，关节容纳部335在使用期间容纳关节121。 因而，主体部310和318都可以定位成同时抵靠着关节121的侧面以增加检测到应答器116的 可能性。
[0102] 正如从上文注意到的，前主体部310和后主体部318可以分别限定前空腔312和后 空腔320(图17)，前空腔312和后空腔320分别定尺寸为并且定大小为容纳前线圈组件314和 后线圈组件322。图3D、图19A-图19B和图22A-图22B示出了前线圈组件314的一部分的各种 视图。后线圈组件322可以大致相同于前线圈组件314,因此下文关于前线圈组件的讨论也 适用于后线圈组件。
[0103] 例如，前线圈组件314可以采用由导电材料（例如，电线）的线圈形成的空心线圈 (air coil)的形式。前线圈组件314充当电感器，其利于与应答器116的一个或多个线圈进 行磁感应耦合。
[0104] 如图3D所示，前线圈组件314可以包括三个天线线圈：相互正交于彼此的径向内线 圈338a、径向中间线圈338b以及径向外线圈338c。在图示的实施例中，天线线圈338a、338b 和338〇分别围绕线圈架(coil form)或者绕线骨架344的各线圈架导槽342a、342b和342c的 外表面340a、340b、340c而缠绕（图19A)。各线圈338a、338b和338c的电线或者端部346a、 346b和346c(图3D)可以电联接至PCT330，PCT330可以经由线缆114(图1A-图1B)联接至控制 器110。在一些实施例中，线圈架344可以是柔性印刷电路板(例如，较少层压的FR4)。线圈架 344可以包括应力减轻结构或者特征，诸如横向跨越印刷电路板的宽度和/或延伸至表面或 者沿着印刷电路板的边缘的凹口或者切口。
[0105] 如图17和图18所示，各线圈338a、338b和338c的电线346a、346b和346c可以联接至 印刷电路板330,印刷电路板330又可以联接至联接构件350的线348,联接构件350可以定位 在后主体部318中的空腔320中以提供连接器从而通信地联接同轴线缆114的端部与第一和 第二线圈组件314和322的天线线圈。例如，联接构件350可以采用标准同轴连接器的形式。 一些实施例可以采用控制器110和线圈组件314和322之间的其他类型的有线和/或无线通 信路径，因而可以采用其他类型的联接构件或者连接器。
[0106] 在一些实施例中，探头112可以包括一个或多个用户界面装置，例如一个或多个视 觉指示器352(图3A)以向医疗提供者102提供视觉指示。例如，这种装置可以采用一个或多 个发光二极管354(图17)的形式，发光二极管可以提供一个或多个不同的颜色。这种用户界 面装置可以额外地或者可替换地包括扬声器或者其他换能器(例如，压电换能器、电动机）， 可操作以提供声音或者其他感官指示，例如触觉(例如，振动）。这种用户界面装置可以可操 作地提供感官反馈至医疗提供者102以指示询问和检测系统104的操作状况。例如，这种装 置可以在询问和检测系统104在操作时，已经识别到应答器116的存在时，和/或发生错误时 进行指示。定位用户界面装置在探头112上可以是有利的，因为在扫描患者108的同时医疗 提供者102将典型地聚焦他们的注意力在探头112上。
[0107] 在图示的实施例中，印刷电路板330包括联接至其上的发光二极管354(图17)。光 导管356可以定位于前顶部壳体308的孔口 358内。光导管356是透光的，使得来自发光二极 管354的光可以通过能被用户看见的光导管。发光二极管354可以用以提供视觉指示至探头 112的用户，诸如状态信息或者操作信息。
[0108] 如图3D、图19A和图19B所示，大致球形线圈架344包括三个相互正交的线圈架导槽 342a、342b和342c，每个导槽具有各自的外表面340a、340b和340c以用于支撑各个线圈 338a、338b和338c。如图19A所示，第一线圈架导槽342a定向在XY平面上，第二线圈架导槽 342b定向在XZ平面上，第三线圈架导槽342c定向在YZ平面上。三个线圈架导槽342a、342b和 342c可以彼此交叉或者可以嵌套。三个线圈架导槽342a、342b和342c中的每个限定其各自 的线圈支撑外表面340a、340b和340c。每个线圈支撑外表面340a、340b、340c是具有弯曲表 面的大致柱形。更具体来说，在图示的实施例中，每个线圈支撑外表面340a、340b和340c成 形为虚拟球体的球带，球带具有宽度W(图19B)并且球带的中心在虚拟球体的大圆上。正如 此处使用的，球体的大圆是球体和穿过球体的中心点的平面的交叉点。正如此处使用的，球 带是球截形的表面，球截形是通过用一对平行平面切割球体所限定的固体。在该情况下，这 对平行平面还平行于虚拟球体的大圆并且在大圆的每侧与大圆隔开相等距离（即，W/2)，使 得球截形的中心定在大圆上。
[0109] 如图22A和图22B所示，每个线圈支撑外表面具有由关于各自的主轴的旋转体限定 的圆周或者长度L以及关于正交于主轴的各自的次轴弯曲的宽度W。具体地，线圈支撑外表 面340a的长度L由关于Z轴（图22A)的旋转限定，宽度W关于X轴（图22B)弯曲。线圈支撑外表 面340b的长度L由关于Y轴线的旋转限定，宽度W关于Z轴弯曲。线圈支撑外表面340c的长度L 由关于X轴的旋转限定，宽度W关于Z轴弯曲。
[0110]每个线圈支撑外表面340a-340c的长度L和宽度W的曲率等于彼此。例如，线圈支撑 外表面340a的长度L在其中心可以由在XY平面中具有曲率半径RL-34〇a的圆圈限定（图22A)。 线圈支撑外表面340a的宽度W具有的曲率半径为R W-34〇a(图22B)，其等于长度L的半径RL- 34〇a。
[0111] 如图19A和图19B所示，成形为球形三角形的八个孔口 360可以由线圈架导槽342a、 342b和342c的交叉点限定。八个孔口 360的尺寸取决于线圈架导槽342a、342b和342c的宽度 W。也即，线圈架导槽342a、342b和342c的宽度W越宽，八个孔口360越小。在一些实施例中，孔 口360不存在于线圈架344中，使得线圈架是大致成形为没有孔口的球体。在一些实施例中， 线圈架344的内部可以是中空的，而在其他实施例中，一个或多个材料可以存在于线圈架的 内部中。
[0112] 如图20所示，前顶部壳体308的内表面362可以包括对准肋364,对准肋364成形以 及定尺寸为插入线圈架344的一个球形三角形形状孔口 360中。底部壳体302的前端部304还 可以在其内表面368上包括对准肋366。壳体308和302的各自的内表面362和368上的对准肋 364和366相对于壳体在制造期间对准线圈架344,并且固定线圈架相对于组装的壳体的位 置。线圈架344可以通过合适的粘着剂(例如，PC-11A以及PC-11B两部件式环氧基树脂）固定 至底部壳体302的前端部304和前顶部壳体308。后线圈组件322以类似方式可以固定至底部 壳体302的后端部306和后顶部壳体316。
[0113] 如图3D所示，第一线圈338a围绕第一线圈支撑槽342a的线圈支撑外表面340a缠绕 以形成布置在XY平面上的第一天线元件，以便主要在正交z-轴线方向上发送以及接收信 号。第二线圈338b围绕第二线圈支撑槽342b的线圈支撑外表面340b缠绕并越过第一线圈 338a以在XZ平面上形成第二天线元件，以便主要在正交y-轴线方向上发送以及接收信号。 第三线圈338c围绕第三线圈支撑槽342c的线圈支撑外表面340c缠绕并越过第一线圈338a 和第二线圈338b以在YZ平面上形成第三天线元件，以便主要在正交X-轴线方向上发送以及 接收信号。
[0114] 通过在探头112的前主体部310内设置三个相互正交线圈以及在后主体部318内设 置三个相互正交线圈，改善了检测给定距离的应答器的可能性。这参考图21图示出，图21示 出了第二线圈338b的截面图，第二线圈338b布置在XZ平面上并且配置为主要在正交y-轴线 方向上发送以及接收信号，以及示出了定位成邻近第二线圈的应答器116d的截面图。第二 线圈338b和应答器116d的电感器或者线圈254之间的耦合效率成比例于两个线圈相对于彼 此的呈现角度。当两个线圈处于平行关系（即，角度θ = 0度)时发生最大耦合。该条件导致应 答器线圈254中的最大感应电压和最大读取范围。当应答器116d相对于第二线圈338b旋转 时，旋转角度的余弦降低了磁体耦合（即，c 〇S0变化）。因而，当两个线圈338b和254处于正交 关系（即，角度Θ =90度)时，磁体耦合被最小化(例如，"死区"）。在最小耦合的条件下，第二 线圈338b不可能检测到应答器116d。
[0115] 不同于单个平面线圈，通过利用两组三个相互正交线圈338a_338c，显著改善了检 测应答器的能力。例如，对于每组相互正交线圈，能够确保应答器线圈254的旋转角度Θ将始 终相对于至少一个正交线圈338a-338c小于45度。在45度的旋转角度Θ(即，"最差情况"方 位），磁体耦合约为最大或者优化磁体耦合的71 % (即，cos45度=0.707)。因而，使用三个正 交线圈338a-338c将确保应答器线圈254和探头112的至少一个线圈338a-338c之间的磁体 耦合将始终至少为最大耦合方位的71%。因此，给定相同发送能量，相比于使用单个平面线 圈，使用两组的三个正交线圈338a-338c，可以在较大距离检测应答器116。额外地或者可替 换地，探头112可以以较低能量水平发送信号，以实现与单个平面线圈以更高能量水平发送 时类似的读取范围。
[0116] 在图示的实施例中，第一线圈组件314和第二线圈组件316的各第二支撑槽342b定 向成在XZ平面上共面，以主要在正交y-轴线方向上发送以及接收信号。第一线圈组件314和 第二线圈组件316的各第一支撑槽342a定向成平行以及在XY平面上非共面，以主要在在正 交z-轴线方向上发送以及接收信号。第一线圈组件314和第二线圈组件316的各第三支撑槽 342c定向成平行以及在YZ平面上非共面，以主要在正交x-轴线方向上发送以及接收信号。 在其他实施例中，第一线圈组件314和第二线圈组件322的各支撑槽可以相对于彼此不同地 对准。
[0117] 图4示出了根据一个图示实施例的的控制器110。控制器110包括具有适当联接构 件(例如连接器)的输入端口420,以允许同轴线缆114的端部通信地联接至控制器110。正如 从上文注意到的，一些实施例可以采用控制器110和线圈组件314和322之间的其他通信路 径，因此可以采用其他类型的联接构件或者连接器。例如，控制器110还可以包括电力开关 (图4中未图示），电力开关定位在控制器110的背面或者后面。控制器110可以进一步包括电 力线(未示出）以联接控制器110至合适电源。例如电源可以采用标准壁式插座或者任何其 他电力供应或者电源的形式。控制器110可以进一步包括一个或多个用户界面装置用于提 供信息至用户。例如，控制器110可以包括一个或多个视觉指示器，例如一个或多个发光二 极管(LED)434a-434f和/或液晶显示器。额外地或者可替换地，控制器110可以包括可操作 地产生声音或者触觉的一个或多个扬声器430或者其他换能器。控制器110形成发送器及接 收器或者形成了收发器，以发送询问信号以及接收对这些信号的响应，以及接收可以指示 噪声的电磁信号。
[0118] 图5示出了根据一个图示实施例的的询问和检测系统104的控制系统500。
[0119] 控制系统500包括通信地联接至彼此的现场可编程门阵列（FPGA)板502、模拟板 504和显示板506JPGA板包括FPGA 508、配置跳线（configuration jumper)510、RS-232驱 动器512、振荡器514、随机访问内存(RAM)516、闪存518和电压监测(VM0N)模电转换器(ADC) 520<^Ρ6Α 508可以采用Xilinx Spartan3FPGA的形式，其运行FPGA以及应用软件。正如下文 解释的，加电时，FPGA从闪存518读取配置信息以及应用软件程序。
[0120] 配置跳线510用以选择应用软件配置。
[0121] RS-232驱动器512用以允许应用软件使用串行RS-232数据通信以用于工厂测试以 及诊断。
[0122] 振荡器514设定用于FPGA 508的操作的时钟频率。例如，振荡器514可以采用40MHz 振荡器的形式，但是其他频率也是可行的。
[0123] RAM 516连接至FPGA 508并且是可由应用软件使用的。应用软件使用该内存空间 以存储执行程序以及程序数据。例如，RAM 516可以具有的容量为1MB。
[0124] 闪存518包含FPGA配置数据和二进制应用程序。加电时FPGA 508读取闪存以配置 FPGA 508以及将应用程序二进制数据从闪存518复制至RAM 516。
[0125] 电压监测ADC 520连接至FPGA 508并且被应用软件所控制以监控电源以及控制器 电子设备中形成的整流电压。
[0126] 模拟板504包括发送控制电路522、电容器选择电路524、探头检测电路526、信号 ADC 528、听觉蜂鸣器430以及自测试信号532。
[0127] 模拟板504上的发送控制电路522被来自FPGA 508的信号所控制以生成发送波形。
[0128] 模拟板504上的可选电容器选择电路524被来自FPGA 508的信号所控制以调谐驱 动电路来匹配线圈组件314和322的天线的感应系数。
[0129] 探头检测电路526检测探头112何时连接至控制器110。探头检测电路526的输出将 驱动被命名为L00P_LEVEL_0UT信号的信号，该信号输入至FPGA508。
[0130] 信号ADC 528用作接收器以对线圈组件314和322从应答器116(图2A-图2C)所接收 的信号进行采样。例如，信号ADC 528可以以1MHz采样率操作，可以具有12比特的分辨率。 FPGA板502生成用于信号ADC 528的正时和控制信号，这些信号被命名为ADC_CTRL、CS1、 SCLK 以及 SD0。
[0131] 听觉扬声器或者蜂鸣器430能够被FPGA 508所控制以向医疗提供者102发射声音 以指示各种状态、模式或者操作状况(图1A-图1B)。
[0132] FPGA 508能够使得在模拟板504上在信号ADC 528处生成自测试信号532。自测试 可以在起动时和/或在其他时间例如周期性地执行或者响应于特定状况或例外的发生而执 行。
[0133] 显示板506包括用户界面元件，例如多个发光二极管(LEDMSLFPGA板502能够控 制显示板506上的LED 434。显示板506还包括被命名为前面板按钮436的用户选择激活开 关。前面板按钮436连接至显示板506,这允许FPGA 508监控前面板按钮436何时被激活(例 如，按压）。
[0134]图6示出了根据一个图示实施例的的询问和检测系统104的软件配置600。
[0135] 软件可以包括负责操作控制器110(图1A-图1B和图4)的应用软件602。应用软件 602控制用于生成发送脉冲的正时，处理所采样的数据以检测应答器116(图2A-图2C)，以及 利用显示板506上的显示器LED 434(图5)和/或经由模拟板504上的听觉扬声器或者蜂鸣器 130向用户指示状态。应用软件602存储在闪存518(图5)中并且通过引导加载器604发送至 RAM 516〇
[0136] 当FPGA 508被配置时引导加载器604被自动装载，以及在处理器内核606被重置之 后开始执行。引导加载器604负责从闪存518将应用软件602传送至外部RAM 516。
[0137] 处理器平台608在加电时从存储在闪存518中的配置信息配置至FPGA508(图5)。处 理器平台608与处理器内核606、外围设备610a-610n以及定制逻辑612实现定制微处理器。
[0138] 处理器内核606可以采用名为MICR0BLAZE的由XILINX供给的软核处理器的形式， 其执行包括高速缓存以及浮点单元的32位处理器。软核处理器是通过相互连接的FPGA逻辑 单位而不是通过传统处理器逻辑执行的处理器。处理器内核606使用称为片上外围总线的 32位处理器总线611连接至内部FPGA外围设备eiOa-eiOruXILINX供给的用于MICR0BLAZE处 理器内核606的外围设备包括外部内存接口、定时器以及通用I/O。
[0139] 定制逻辑612创建发送信号，对ADC 128进行采样以及对应答器返回信号进行累 加，其被设计作为处理器内核606的周边设备。定制逻辑612是FPGA508的设计的一部分。 [0140]在一些实施例中，可以实行这样的检测周期，其采用的方法是通过接收器部分来 优化信噪比（SNR)。例如，这种方法有利地增加范围或者增加给定范围内的灵敏性。一个实 施例基于具有对共振频率从约136kHz至约154kHz的应答器而言良好地执行的总体检测周 期而优化。
[0141]应用软件602(图6)使用中心定在中心信道或者频率附近的频段的发送或者询问 来执行检测周期。应用软件602在每个检测周期顺序运行非测量部分（即，间隙）以及两个不 同的测量部分(各命名为噪声检测部分以及信号测量部分）。在至少一个实施例中，例如，检 测周期可以为约275毫秒，间隙部分可以为约10毫秒，噪声检测部分为约37毫秒，以及信号 测量部分为约228毫秒。
[0142] 在例如可以作为每个检测周期的第一测量部分的噪声检测部分期间，环境噪声或 者背景噪声被测量或者采样，从而提供指示特定环境的环境或者背景噪声的水平的值。在 激活应答器116之后的充足时间通过由发送器发射的询问信号采集或捕获噪声测量值，使 得应答器116基本上不共振或者响应由询问信号导致的任何先前的激活。尤其，在噪声检测 或者第一测量部分期间取得N个测量值或样本。
[0143] 在例如作为每个检测周期的第二测量部分的信号测量部分期间，应答器116的响 应被测量或者采样。在发送器进行发送时取得响应测量或者样本，或者在与通过由发送器 发射的询问信号导致的应答器116的激活足够接近的时间取得响应测量或者样本，使得应 答器116仍大致共振或者响应于询问信号。尤其，在询问或者第二测量部分期间取得Μ个测 量值或者样本。
[0144] 尽管信号测量部分可以是一个邻接的或者连续的部分，但是在一些实施例中，信 号测量部分可以采取两个或多个分离部分或者间隔的形式。每个部分可以采用相同发送频 段，例如中心在14 5 kHz附近的频段。其他中心信道或者频率可以例如为13 6kHz、13 9kHz、 142kHz、145kHz、148kHz、151kHz和/或154kHz，或者适合于激活应答器进行共振的任何其他 频率。一些实施例可以采用跳频，例如在每个检测周期的多个信号测量部分中的每个中以 不同的中心信道或者频率来发送。此内容进一步讨论于提交于2007年2月28日的美国临时 专利申请序列60/892,208以及提交于2007年5月1日的美国非临时申请序列11/743,104中。
[0145] 间隙部分可以提供用于应答器116响应询问信号的时间以充分衰减来允许测量噪 声。
[0146] -些实施例可以以不同的顺序布置间隙、噪声检测部分和/或信号测量部分或者 其中一些部分。
[0147] 在一个实例中，例如，累加噪声样本的时间或者指示噪声水平的值可以为约37毫 秒，累加应答器信号测量值的时间为约228毫秒。连同信号和噪声部分之间约10毫秒的间 隙，用于单个检测周期的时间将为约275毫秒。正如从上文注意到的，在每个检测周期的噪 声测量部分期间发送器是关闭的以允许接收器测量环境噪声，而在信号检测部分发送器发 送频率在特定中心信道或者频率附近的宽带询问信号。
[0148] 接收器所收集的噪声样本可以累加，选择或者使用一个或多个检测周期中的多个 样本或者测量值中的最高的一个或多个以防止无端的波动。来自应答器116的响应信号可 以在一个检测周期或者多个检测周期上累加和/或平均或者积分。
[0149 ]噪声测量值或者样本的数量N和/或响应信号测量值或者样本的数量Μ可以被选择 以实现Ν与Μ的期望比，从而实现或者维持期望的信噪比。例如，每个检测周期获得2〇〇个噪 声测量值或者样本和800个响应测量值或者样本，产生的SNR为约2(例如，800除以200的平 方根）。尽管在一些实施例中SNR低至1.1:1会是足够的，但是SNR接近2:1可确保足够的区别 以消除或者将假肯定的可能性降低至用于此处预想的特定应用的可接受水平。任何公知硬 件以及软件累加器、求和器、积分器和/或其他硬件或者软件可以是合适的。
[0150] 经累加或者积分的接收信号可以用同相和正交参考信号进行匹配滤波以确定信 号量值。接收到的接收信号用多个参考信号进行匹配滤波，例如用七个参考信号，例如下文 表格1所示的。一些实施例可以在对接收信号进行累加或者积分之前进行匹配滤波。
[0151] 表格 1
[0152]
[0153] 随着主动发送，匹配滤波器（例如，七个匹配滤波器）的最大值可以与经调节的检 测阈值进行比较。如果最大值大于检测阈值，那么来自应答器116的响应信号可以被认为已 经被检测到，并且采取适当的动作，诸如以下参考图7所讨论的。可替换地或者此外，询问和 检测系统可以采用快速傅里叶变换方法代替匹配过滤。
[0154] 噪声滤波将处理每个检测周期的测量的或者采样的噪声值以确定稳定的本底噪 声值。例如，噪声滤波器的输出可以为当前噪声测量值或者先前本底噪声的衰减值中的最 大值。
[0155] 噪声滤波器的输出可以是在选择多个(例如，6)噪声测量值或者样本中的最高的 之后对当前本底噪声水平的估计。经滤波的本底噪声可以有利地包括在收集、捕获或测量 给定信号样本之前以及之后所收集、捕获或测量的样本。因而，对于给定检测周期的任何样 本来说，本底噪声可以包括来自给定检测周期以及下一个随后检测周期的噪声样本。经滤 波的本底噪声可以额外地或者可替换地包括来自一个或多个接连的在前检测周期以及一 个或多个接连的随后检测周期的噪声样本。
[0156] 图7示出了根据一个图示实施例的操作询问和检测系统104的方法700。
[0157] 响应于检测到电力的断开，询问和检测系统104进入电力关闭模式702。例如，当控 制器110(图1A-图1B和图4)被拔掉插头或者当控制器110上的电力开关被关时，可以进入电 力关闭模式702。在电力关闭模式702中，电源LED 434A和其他前面板LED 434将被关(不进 行发射）。在电力关闭模式702中软件700是不操作的。
[0158] 响应于检测到施加电力，询问和检测系统104进入加电模式704。例如，加电模式 704可以响应于施加电力至控制器110以及将控制器的背面上的开关打开。在加电模式704 中，电源LED 434a可以被打开或者照亮，并且只要施加电力以及开关在0N状态就可以保持 打开或者照亮。响应于进入加电模式704,软件700将执行软件初始化，建立测试以及音频/ 视频测试。
[0159] 如果检测到故障，那么软件700进行到系统故障模式706。如果未检测到故障，那么 软件700可以将系统就绪LED变为绿色，并且进入探头检测模式708。
[0160] 在系统故障模式706中，软件700可以通过使系统就绪LED 434b闪烁黄色和/或发 出一系列急速鸣笛声或者其他声音来指示检测到系统故障。用于系统故障模式706的校正 动作是重新供电以重新初始化加电模式704。如果连续故障则表示控制器110出现故障。
[0161] 在探头检测模式708中，软件700核查连接至控制器110的探头112。可以通过将系 统就绪LED 434b变为绿色以及将探头就绪LED 434c关闭，来指示探头检测模式708。如果未 检测到探头112,那么软件700保持在探头检测模式中。如果检测到探头112,那么软件700前 进至探头初始化模式710。
[0162] 在探头初始化模式710的开始，在检测到探头112之后，软件700可以将探头就绪 LED 434c变为黄色并且核查探头112中保险丝的存在。如果发现了保险丝，那么软件700可 以尝试烧断保险丝以及核验保险丝是否被正确地烧断。在保险丝被烧断之后，软件700可以 核验探头112是否在容差内操作。通过将探头就绪LED 434c变为绿色，软件700可以指示探 头112已经准备好。软件700还可以启动定时器，这将允许在保险丝被烧断之后探头112被断 开以及在一段时间（例如，5小时)之后被重新连接至控制器。
[0163] 控制器110可以在探头初始化模式710期间确定在中心频率或者信道附近进行调 节或者微调。尤其，控制器110可以确定每个频段中可用最高电压探出响应的特定频率。控 制器可以通过在探头初始化模式710期间通过使用切换电容器C33-C36改变LC电路的电容 来确定该特定频率。实现最高电压响应的切换电容器C33-C36的特定组合然后可以在扫描 模式714期间（以下讨论的）自动地被采用，以在每次宽带发送中围绕中心频率或者信道来 调节或者微调。可以采用确定微调的其他方法。
[0164] 如果软件700未成功完成探头初始化模式710,那么软件700进入无效探头模式 712。如果软件700成功完成探头初始化模式710,那么软件700前进至扫描模式714以自动开 始扫描。
[0165] 在无效探头模式712中，软件700可以使探头就绪LED 434c闪烁黄色并且发出慢蜂 模式声音。
[0166] 响应于任何以下条件，可以进入无效探头模式：
[0167] 连接至控制器110的探头112超出容差。
[0168] 控制器110不能够烧断探头112中的保险丝。
[0169] 探头112不具有保险丝，以及自保险丝被烧断起已经经过多于设定时间周期（例 如，5小时）。
[0170] 探头112不具有保险丝并且控制器110已经重启。
[0171] 探头112已经连接至控制器超过设定时间周期(例如，5小时）。
[0172] 由于太邻近金属，探头112失调。
[0173] 用于无效探头模式712的校正动作是移除无效的探头112并且将包含保险丝的新 探头112附接至控制器110,或者是重新连接探头112同时保持其在空气中至少离开大的金 属物体2英尺。
[0174] 当探头112准备好并且操作员按压开始/停止按钮时，软件700进入扫描模式714。 当进入扫描模式714以识别用户进入时，软件700可以经由扬声器或者蜂鸣器130发出短三 声蜂鸣模式声音。
[0175] 在扫描模式714中，软件700可以连续或者周期性地执行以下功能。
[0176] 寻找来自应答器116的响应信号
[0177] 监控噪声水平
[0178] 确保探头112被正确地连接以及操作
[0179] 以圆形图案闪烁LED
[0180] 当操作员或者用户推动开始/停止按钮或者当已经达到扫描最大时间间隔（例如， 4分钟)时，软件700可以发出短三声蜂鸣模式声音并且返回至探头准备模式716。
[0181] 当在扫描模式714的同时检测到来自应答器116的适当响应信号时，软件700可以 打开黄褐色检测LED 434d和/或提供听觉警报。例如，只要检测到应答器，警报可以鸣笛出 连续固音(so 1 id tone)，最小鸣笛持续时间例如是0.5秒。
[0182] 如果在扫描模式714的同时软件700检测到探头112断开，那么软件700进入扫描故 障模式720。在扫描故障模式720中，软件700可以发出一系列急速鸣笛声并且闪烁地打开和 关闭黄褐色检测LED 434d。通过推动开始/停止按钮，扫描故障模式720能够被清除。在10次 鸣笛声之后软件700将自动清除扫描故障模式720。
[0183] 尽管在扫描模式714中，但是如果检测到多余噪声或者发送信号丢失，那么软件 700将前进至环境错误模式722。在环境错误模式722中，软件700可以发出或者产生适当的 指示。例如，软件700可以引起产生一系列慢鸣笛声并且闪烁地打开和关闭绿圈LED 434e。 用于环境错误模式722的校正动作是使探头112复位以远离大金属物体或者电干涉源。如果 环境错误条件持续得超过设定时间或者鸣笛声次数(例如，5次鸣笛声），那么软件700将自 动停止扫描。
[0184] 图8示出了根据一个图示实施例操作询问和检测系统的方法800。方法800可以通 过以上讨论的任何询问和检测系统实施例来实施。
[0185] 在多个检测周期的每个期间，询问和检测系统执行多个动作802-812。在802,在检 测周期的噪声检测部分期间询问和检测系统接收电磁信号(例如未调制电磁信号）。以下描 述将关于未调制电磁信号而进行，这是由采用简单的共振应答器的系统所实现的独特技术 优势，该简单的共振应答器不具有任何板载内存或者存储器并且不能够读取或者写入信 息。但是，一些实施例可以采用可读和/或可写式应答器，例如射频识别(RFID)应答器或者 标签，其响应于在调制时编码了信息的调制电磁信号。此处描述的各种技术适用于这种应 答器以及调制电磁信号。
[0186] 在804，询问和检测系统确定指示噪声水平的噪声值，该噪声值对应于在检测周期 的噪声检测部分期间接收的未调制电磁信号的N个样本或者测量值中最高的一个，其中数 量N大于一。在806,询问和检测系统至少部分地基于所确定的至少一个检测周期的噪声值 来调节信号检测阈值。
[0187] 在808,询问和检测系统在检测周期的发送部分期间发射至少一个电磁询问信号。 在810,询问和检测系统在检测周期的跟随发送部分的接收响应部分期间接收未调制电磁 信号。
[0188] 在812,询问和检测系统至少部分地基于在检测周期期间接收的未调制电磁信号 的Μ个样本或者测量值以及基于所调节的信号检测阈值来判定存在或者不存在应答器，其 中数量Μ大于一。例如，Ν:Μ的比可以至少等于4 J可以等于大约200，Μ可以等于大约800。
[0189] 通过基于在检测周期的噪声检测部分期间接收的未调制电磁信号的六个样本或 者测量值中最高一个来设定噪声值，询问和检测系统可以至少部分地基于在检测周期的噪 声检测部分期间接收的未调制电磁信号来确定指示噪声水平的噪声值。
[0190] 询问和检测系统可以通过至少部分地基于所确定的噪声值的第一数目（number) 和所确定的噪声值的第二数目来调节信号检测阈值，所确定的噪声值的第一数目指示了发 生在第一检测周期的接收响应部分之前的至少一个噪声检测部分期间的噪声水平，所确定 的噪声值的第二数目指示了发生在第一检测周期的接收响应部分之后的至少一个噪声检 测部分期间的噪声水平。
[0191] 通过调节信号检测阈值为约两倍于所确定的噪声值的第一和第二数中的至少一 个的平均数，询问和检测系统可以至少部分地基于至少一个检测周期的所确定的噪声值来 调节信号检测阈值。
[0192] 通过调节信号检测阈值为约两倍于所确定的噪声值的第一和第二数中的至少一 个的最大数，询问和检测系统可以至少部分地基于至少一个检测周期的所确定的噪声值来 调节信号检测阈值。
[0193] 询问和检测系统可以通过比较多个匹配滤波器输出的最大值与所调节的信号阈 值来确定存在或者不存在应答器。
[0194] 通过调节信号检测阈值为约两倍于所确定的噪声值，询问和检测系统可以至少部 分地基于至少一个检测周期的所确定的噪声值来调节信号检测阈值。
[0195] 询问和检测系统可以至少部分地基于至少一个检测周期的所确定的噪声值来调 节信号检测阈值，包括调节信号检测阈值为约两倍于所确定的噪声值或者限定阈值中的较 大值。例如限定阈值可以为约〇. 5mV。
[0196] 在一些实施例中，询问和检测系统确定至少一个匹配滤波器的输出在检测周期的 噪声检测部分期间是否超过指示噪声故障的噪声故障阈值。
[0197] 在一些实施例中，询问和检测系统确定至少一个匹配滤波器的输出在检测周期的 噪声检测部分期间是否超过噪声故障阈值达限定时间段。响应于至少一个匹配滤波器的输 出超过噪声故障阈值达限定时间段，询问和检测系统可以终止检测周期。
[0198] 询问和检测系统可以将从时域接收的信号（一个或多个)转换成频域谱。例如，询 问和检测系统可以执行傅里叶变换，例如快速傅里叶变换，诸如256点快速傅里叶变换。用 于执行这种的合适算法和/或软件代码集是可获得的或者能够写入的。
[0199] 询问和检测系统可以检索频域谱以确定在限定频段中具有最强共振的物体。例 如，询问和检测系统可以检索从大约120kHz至大约175kHz的频域谱。共振物体的振幅可以 计算为共振功率加上以及减去从峰值共振频率的2个快速傅里叶变换步长(bin)的和。该方 法比简单使用波峰值可以提供更精确的功率测量。可以使用插值法计算共振物体的频率。 该方法比简单使用快速傅里叶步长数可以提供对共振频率的更精确的确定。
[0200] 询问和检测系统可以至少部分地基于在检测周期期间接收的在限定频率范围内 的未调制电磁信号的频率来判定存在或者不存在应答器。例如限定频率范围可以从大约 137kHz延伸至大约160kHz。
[0201] 询问和检测系统可以根据用于接收的由共振物体返回的未调制电磁信号的信号 衰减斜率来确定共振物体的Q值（g卩，品质因数）。询问和检测系统可以例如使用多个窗口， 例如五个(5)窗口位置可以提供合适的结果。
[0202] 询问和检测系统可以至少部分地基于在检测周期期间接收的未调制电磁信号的Q 值来判定存在或者不存在应答器。询问和检测系统可以优选采用与基于频率的确定以及基 于所调节的信号检测阈值的确定相结合的Q值确定。
[0203] 在一些实施例中，询问和检测系统至少部分地基于在检测周期期间接收的至少等 于阈限Q值的未调制电磁信号的Q值来判定存在或者不存在应答器。例如，阈限Q值可以为 35。询问和检测系统可以优选采用与基于频率的确定以及基于所调节的信号检测阈值的确 定相结合的Q值确定。
[0204]结果，标签检测可以有利地基于所接收的满足所有三个条件的未调制电磁信号： 1)测量振幅高于阈值，阈值可以是可调节的阈值;2)测量的频率在下限和上限之间；以及3) 测量的Q值高于最小阈限Q值。当满足以下三个条件中的任何条件时，例如来自RFID标签或 者EKG线缆的干扰被拒收:a)测量的频率低于频率下限;b)测量的频率高于频率上限；或者 c)测量的Q值低于阈限Q值。这可以比先前的方法提供显著的较好结果，防止假性肯定，否则 假性肯定将导致患者在手术期间保持不缝合较长时间段以及占用医院人员和资源。
[0205]图9示出了模拟应答器响应信号902和噪声信号904的图形900。此处公开的实施例 的可用的不昂贵应答器在它们发射的信号的频率方面典型地具有较大变动，使得难以精确 地检测由应答器返回的信号。在相对于应答器的特定共振频率而言较为吵闹的一些环境中 这可能特别困难。例如，操作空间可能具有一个或多个电子医疗装置，这些电子医疗装置发 射与从应答器接收的响应信号谐波同步的RF噪声。结果，虽然响应信号可以与发送的询问 信号被同步接收，但是如果噪声的波峰发生在询问和检测系统期望获得来自应答器的响应 信号的时刻，与响应信号谐波同步的噪声会仍然较高。
[0206] 例如，应答器响应信号902可以是中心在特定频率（例如，136kHz、145kHz、154kHz 等)附近的名义上的周期性信号。例如，噪声信号904会从靠近询问和检测系统104(图1A-图 1Β)的电子医疗装置发射。在该例子中，噪声信号904的振幅非常大于应答器响应信号902的 振幅。正如示出的，在时间点906，噪声信号904位于波峰处，并且应答器响应信号902靠近其 交零点。如果询问和检测系统104要在点906获得样本，那么噪声信号904将掩盖应答器响应 信号902。相反，在点908和910，噪声信号904位于或者接近其交零点处，而应答器响应信号 902靠近其波峰。如果当噪声信号904位于其交零点或者在低振幅处时询问和检测系统104 能够采样模拟响应信号902，那么询问和检测系统能够通过大于应答器响应信号902许多倍 的噪声信号904(或者"本底噪声"）来检测应答器。
[0207]为了实现这点，在一些实施例中，用于每个天线或者线圈的扫描处理被分解为用 于每个发送频率的个子样本扫描周期。每个子样本扫描周期包括一个或多个询问周期。正 如下文进一步详细讨论的，Nss个子样本扫描周期中特定一个周期的每个询问周期在时间上 被向前移位了名义上期望的应答器响应信号902的周期(T)的一部分，以提供Nss次机会来避 免与期望的应答器响应信号在时间上同步的谐波噪声。
[0208]图10图示了根据一个图示实施例，在利用前述子样本扫描周期的实施例中用于单 个询问周期1010的正时。正如下文讨论的，Nss个子样本扫描周期中的每个可以包括一个或 多个询问周期1 〇 1 〇。FPGA 508 (图5)中的定制逻辑生成用于每个询问周期1010的正时以及 控制信号。在询问周期1010的发送部分1010a期间，FPGA508的逻辑驱动晶体管控制线路生 成发送信号。FPGA逻辑控制发送信号的频率。例如，在一些实施例中，发送部分1010a具有的 持续时间为200微秒(ys)。在询问周期1010的清除部分1010b期间，如果有，FPGA 508的逻辑 驱动清除TRIAC(可控硅）的栅极以快速排空来自天线的发送能量以允许检测来自应答器 116的响应信号。例如，在一些实施例中，清除部分1010b具有的持续时间为10ys。如果有，询 问周期1 〇 1 〇的恢复部分1 〇 1 〇c允许接收滤波和放大器以在检测来自应答器116的响应信号 之前从发送的信号恢复。例如，恢复部分1010c可以具有的持续时间为l〇〇ys。如果有，在询 问周期1010的接收响应部分loiod期间，FPGA 508控制信号ADC128以采样来自应答器116的 响应信号。例如，信号ADC 128可以以1MHz采样率（即，每ys 1样本)和12位分辨率被采样。在 一些实施例中，接收响应部分l〇l〇d具有的持续时间为512ys，使得信号ADC 128以1MHz采样 率在接收响应部分1 〇 1 〇d期间获得512个测量值。可以设置询问周期1010的跳过部分1010e， 在该部分期间，来自信号ADC 128的测量值被跳过或者忽略。在一些实施例中，跳过部分 1010e具有的持续时间为40ys。接收响应部分1010d的正时可以使得应答器响应信号同步于 发送时间。
[0209]询问周期1010的子样本扫描周期延迟时段1010f具有用于与Nss个子样本扫描周期 中的特定一个关联的询问周期的独特持续时间。与Nss个子样本扫描周期中的不同一个关联 的询问周期可以具有不同持续时间的子样本扫描周期延迟时间l〇l〇f。在一些实施例中，与 Nss个子样本扫描周期中的相应的一个关联的子样本扫描周期延迟时间101 Of可以约为期望 的应答器响应信号902(图9)的周期(T)的一部分。例如，用于与子样本扫描周期1至Nss关联 的询问周期的子样本扫描周期延迟时间l〇l〇f可以约为：
[0210] (〇/Nss)*T，用于子样本扫描周期1的询问周期；
[0211] (1/NSS)*T，用于子样本扫描周期2的询问周期；
[0212] (2/Nss)*T，用于子样本扫描周期3的询问周期；
[0213] ···
[0214] ((NSS-1)/NSS)*T，用于子样本扫描周期Nss的询问周期。
[0215]因而，期望的应答器响应信号的周期⑴被分成Nnss个开始时间，每个Nss子样本扫 描周期关联于不同的一个开始时间。
[0216] 图11A是图示出根据一个图示实施例的整个仪器扫描周期1102的正时图1100。仪 器扫描周期1102可以通过询问和检测系统104实施以扫描一个或多个共振的应答器。仪器 扫描周期1102可以具有开始时间和停止时间之间的持续时间，其小于大约20秒(例如，2秒、 5秒、10秒、15秒等），使得操作询问和检测系统104的用户无需等待延长时间段来执行扫描 操作。仪器扫描周期1102可以在询问和检测系统104的扫描模式期间实施一次或多次。正如 下文进一步详细讨论的，每个仪器扫描周期1102可以包括一个或多个线圈扫描周期，线圈 扫描周期可以包括一个或多个频率指定样本周期，频率指定样本周期可以包括一个或多个 子样本扫描周期，子样本扫描周期可以包括一个或多个询问周期。
[0217] 仪器扫描周期1102包括NCQILS个线圈扫描周期1104,在询问和检测系统104中对 NC0ILS中的每个呈现一个线圈扫描周期。例如，检测系统104可以包括相互正交于彼此的三个 天线线圈(N CQILS = 3)，使得每个仪器扫描周期1102包括三个线圈扫描周期1104。在一些实施 例中，检测系统104可以包括六个天线线圈(Ncqils = 6)，或者更大或者更小数量的天线线圈。 在一些实施例中，检测系统104包括单个线圈(NCQILS=1)，使得在每个仪器扫描周期1102期 间仅执行单个线圈扫描周期1104。
[0218] 图11B是正时图1106，图示出根据一个图示实施例的用于图11A示出的一个线圈扫 描周期1104的周期。线圈扫描周期1104包括Nfreq个频率指定样本周期1108，询问和检测系 统104将使用一个频率指定样本周期用于每个发送频率。频率指定样本周期1108的数量 NFREQ可以是任何合适的值，诸如一个、两个、五个、八个等。例如，在一些实施例中，询问和检 测系统104可以分别在频率指定样本周期1、频率指定样本周期2以及频率指定样本周期3期 间以139kHz、145kHz以及154kHz发送询问信号。在一些实施例中，询问和检测系统104可以 以单个频率发送，使得在每个线圈扫描周期1104期间仅单个频率指定样本周期1108被执 行。
[0219]图11C是正时图1110,图示出根据一个图示实施例的用于一个频率指定样本周期 1108的周期。频率指定样本周期1108包括Nss个子样本扫描周期1112, 一个子样本扫描周期 用于询问和检测系统104收集的每个子样本。正如此处使用的，子样本可以指代在子样本扫 描周期期间获得的测量值。正如以上讨论的，每个频率指定样本周期中的子样本扫描周期 1112的数量Nss可以是任何合适的值，诸如两个、五个、10、15等。正如以上讨论的，Nss个子样 本扫描周期中的每个具有与其关联的独特子样本扫描周期延迟时间。用于Nss个子样本扫描 周期中的每个的子样本扫描周期延迟时间应用在与各个子样本扫描周期关联的各询问周 期期间。
[0220]图11D是正时图1114,图不出根据一个图不实施例的一个子样本扫描周期1112的 一个周期。子样本扫描周期1112包括N:个询问周期1010(图10)。正如下文参考图12示出的 例子讨论的，N:个询问周期1010中的每个具有与一个特定子样本扫描周期1112关联的子样 本扫描周期延迟时间l〇l〇f。换句话说，用于一个子样本扫描周期1112的询问周期1至阶都 具有相同子样本扫描周期延迟时间l〇l〇f。每个子样本扫描周期1112的询问周期的数量 (Λ)可以是任何合适的值，诸如每个子样本扫描周期有10、250、500、或者1000个询问周期。 [0221]图12图示了正时图1200,用于执行Nss个子样本扫描周期1202(标为子样本扫描周 期1 -7)以获得Nss个子样本，其中在该图不出的例子中Nss等于七。在该实施例中，每个子样 本扫描周期1-7包括250个询问周期1010(图10)。每个询问周期指代为Ιχ-γ，其中X是与询问 周期关联的子样本扫描周期，Υ是在子样本扫描周期中询问周期的数量。例如，1 2-3代表子样 本扫描周期2中的第三询问周期1010。在线圈扫描周期1104的特定频率指定样本周期1108 期间（图11)，在该实施例中，询问和检测系统104使用特定天线线圈（例如，图3D的线圈 338a)通过顺序实施询问周期Il-l至II-250、12-1 至12-250、13-1 至13-250、14-1 至14-250、15-1 至15-250、 16-1至I6-25Q以及17-1至I7-25Q来执行子样本扫描周期1_7,总共1750个询问周期。下文的表格2 示出了在每个子样本扫描周期1-7内用于询问周期1010的近似子样本扫描周期延迟时间 1010f〇
[0222] 表格 2
[0223]
[0224]
[0225] 在图示的实施例中，子样本扫描周期延迟时间lOlOf均匀地间隔在期望的应答器 响应信号的周期(T)的持续时间内。例如，对于期望具有中心频率为大约145kHz的应答器响 应信号，周期T为约6.9ys。因此，下一个接连的子样本扫描周期的询问周期具有约比前一接 连的子样本扫描周期的询问周期大了应答器响应信号周期Τ的1/7的子样本扫描周期延迟 时间1010f。作为例子，用于子样本扫描周期4的询问周期的子样本扫描周期延迟 时间1010f为三(3)ys，而用于子样本扫描周期5的询问周期的子样本扫描周期延 迟时间1010f为四（4)ys。通过利用七个不同的子样本扫描周期延迟时间1010f遍布期望的 应答器响应信号的周期T的持续时间，增加了在低谐波同步噪声且高应答器响应信号时采 样的可能性。在一些实施例中，可以使用大于或者小于七个子样本扫描周期。
[0226] 在一些实施例中，询问周期的子样本扫描周期延迟时间1010f可以是期望的应答 器响应信号的周期(T)的不同部分，偏移一个或多个周期T。例如，在具有四个子样本扫描周 期的一些实施例中，子样本扫描周期1的询问周期可以具有子样本扫描周期延迟时间T(即， (0/4)*T+T)，使得子样本扫描周期延迟时间相对于表格2提供的例子偏移了一个周期T。类 似地，子样本扫描周期2的询问周期可以具有子样本扫描周期延迟时间（5/4)*Τ(即，（1/4)* Τ+Τ=(5/4)*Τ)，子样本扫描周期3的询问周期可以具有子样本扫描周期延迟时间（6/4)*Τ (即，（2/4)*Τ+Τ= (6/4)*Τ)，以及子样本扫描周期4的询问周期可以具有子样本扫描周期延 迟时间（7/4)*Τ(即，（3/4)*Τ+Τ=(7/4)*Τ)。重要地，在各个子样本扫描周期中用于询问周 期的子样本扫描周期延迟时间是期望的应答器响应信号的不同部分。用于子样本扫描周期 延迟时间的其他值可以被用以在期望的应答器响应信号的周期Τ内在不同的开始时间获得 样本。
[0227] 图13示出了根据一个图示实施例的操作询问和检测系统以执行线圈扫描周期 1104的方法1300(图11Α-图11D)。方法1300可以通过以上讨论的任何询问和检测系统实施 例来实施。方法1300可以用以使用子样本扫描周期收集子样本，子样本扫描周期包括图示 于图10和图12的用于单个天线线圈的询问周期1010。对于利用多个天线线圈（例如，两组三 个相互正交天线线圈）的询问和检测系统，可以重复方法1300。
[0228] 方法开始于1302。例如，当询问和检测系统进入扫描模式714时（图7)方法1300可 以开始。在1304，询问和检测系统初始化控制变量FREQUENCY_C0UNT，变量FREQUENCY_C0UNT 可以用来与使用在线圈扫描周期中的频段的数量（即，频率指定样本周期1108的数量） SUBSAMPLE_C0UNT进行比较。在一些实施例中，在线圈扫描周期期间可以使用多于一个频 段。例如，第一询问信号的中心可以定在139kHz附近，第二询问信号的中心可以定在145kHz 周围，第三询问信号的中心可以定在154kHz周围，用于总共三个频率指定样本周期。例如， 其他中心信道或者频率可以为136kHz、142kHz、148kHz以及或者151kHz或者任何其他适合 于激活应答器共振的频率。
[0229] 在1306，询问和检测系统初始化控制变量SUBSAMPLE_C0UNT。该控制变量可以在方 法1300中用来与将被询问和检测系统实施的子样本扫描周期的数量Nss进行比较。在图12示 出的例子中，子样本扫描周期Nss的数量为七，但是根据在期望的应答器响应信号的周期T中 要使用多少个分区或者开始时间，可以使用更多或者更少子样本扫描周期。如果Nss较小，因 为机会的数量降低，所以在低谐波同步噪声时采样的可能性降低。如果Nss较大，在低谐波同 步噪声时采样的可能性增加，但是折衷的是，用于线圈扫描周期1104的总时间也可以增加。
[0230] 在1308，询问和检测系统初始化控制变量INTERR0GATI0N_C0UNT。该控制变量可以 在方法1300中用来与在每个子样本扫描周期中询问周期1010的数量阶进行比较。在图12的 例子中，每个子样本扫描周期包括250个询问周期1010。每个子样本扫描周期可以使用更多 或者更少询问周期。
[0231] 在1310,询问和检测系统通过在询问周期的发送部分1010a期间发射中心在第一 频率(频率具体样本周期1)的电磁询问信号（见图10和11)，来开始用于第一子样本扫描周 期(子样本扫描周期1)的第一询问周期(询问周期1)。在1312,询问和检测系统询问周期的 跟随发送部分1 〇 1 〇a的接收响应部分1010d期间接收未调制电磁信号。正如参考图10以上讨 论的，询问周期可以在发送部分1 〇 1 〇a和接收响应部分1010d之间包括清除部分101 Ob、恢复 部分1010c和/或跳过部分1010e。接收响应部分1010d的正时可以使得期望的应答器响应信 号与发送部分l〇l〇a同步或者一致以改善检测到应答器响应信号的波峰的可能性。在询问 周期的接收响应部分1 〇 1 〇d期间，FPGA 508控制信号ADC 128以采样来自应答器的响应信 号。例如，通过以1MHz采样率进行采样（即，每ys 1样本），信号ADC 128可以在512ys中获得 512个测量值。在一些实施例中，信号ADC 128可以以不同速率进行采样，可以在每个接收响 应部分1010d期间获得更多或者更少测量值。
[0232] 在1310开始下一询问周期之前，询问和检测系统在1314等待子样本扫描周期延迟 时间1010f，在一些实施例中，子样本扫描周期延迟时间1010f是期望的应答器响应信号的 周期T的一部分。在一些实施例中，子样本扫描周期延迟时间可以约等于期望的应答器响应 信号的周期(T)的（（SUBSAMPLE_C0UNT-1)/Nss)倍。因而，正如以上讨论的，对于关联于子样 本扫描周期1的询问周期来说，子样本扫描周期延迟时间约为零秒(即，（〇/Nss)*T = 0)。对于 关联于子样本扫描周期2的询问周期，子样本扫描周期延迟时间约等于（1/NSS)*T，如上所述 如此类推。
[0233] 在1316，询问和检测系统增量控制变量INTERR0GAT I0N_C0UNT。在1318，询问和检 测系统比较INTERR0GAT10N_C0UNT的值与每个子样本扫描周期的询问周期的数量N〗。因而 询问和检测系统通过动作1310-1314(即，询问周期)继续循环，直到子样本扫描周期1中的 所有询问周期已经执行。每个子样本扫描周期的询问周期的数量可以是任何合适的值，诸 如1、100、250、500、2000等。
[0234] 一旦子样本扫描周期1的所有询问周期已经执行完毕（即，判断1318 =是），在 1320，询问和检测系统增加控制变量SUBSAMPLE_C0UNT，并且在1322比较其值与子样本扫描 周期的数量Nss。因而，类似于用于子样本扫描周期1的动作，询问和检测系统对于子样本扫 描周期2至子样本扫描周期Nss执行动作1310-1314,以完成总共Nss个子样本扫描周期并且 收集Nss个子样本。
[0235] 一旦用于子样本扫描周期1至Nss中的每个的所有询问周期已经执行完毕（即，判断 1322 =是），在1324，询问和检测系统增加控制变量FREQUENCY_C0UNT，并且在1326比较其值 与发送频率的数量(NFREQ)。如果发送频率的数量NFREQ大于一，那么询问和检测系统重复上文 讨论的动作，以对于总共Nfreq个频率指定样本周期以Nfre个发送频率中的每个频率执行Nss 个子样本扫描周期。
[0236] 方法1300可以在1328终止，直到再次开始。正如以上讨论的，对于询问和检测系统 的一个或多个额外天线线圈可以重复方法1300。当询问和检测系统处于扫描模式时，方法 1300可以不断地重复。可替换地或者此外，方法1300可以与其他方法或者处理同时进行。
[0237] 图14示出了根据一个图示实施例的操作询问和检测系统以实施仪器扫描周期 110 2 (图11)的方法14 0 0。可以通过以上讨论的任何询问和检测系统实施例来实施方法 1400。通过使用图示于图10和图12的询问周期执行子样本扫描周期，方法1400可以用以收 集子样本。
[0238] 方法开始于1402。例如，当询问和检测系统进入扫描模式714 (图7)时，方法1400可 以开始。在1404，询问和检测系统初始化控制变量C0IL_C0UNT。该控制变量可以在方法1400 中用来与询问和检测系统中包括的线圈的数量(Noms)进行比较。例如，在一些实施例中，询 问和检测系统可以包括可以用来扫描应答器的多个线圈或者天线。在一些实施例中，询问 和检测系统可以包括彼此隔开的多个线圈，每个线圈设计成检测不同物理位置的应答器。 例如，在一些实施例中，六个线圈可以在垫子中或垫子上隔开，该垫子定位在患者支撑结构 上的患者下方。六个线圈可以用以在邻近患者身体的不同位置检测应答器。在一些实施例 中，多个线圈可以设置成在多个方向上发送或者接收信号(例如，X方向、y方向以及z方向）。
[0239] 在1406,询问和检测系统执行线圈扫描周期1104(图11A)以使用第一线圈检测应 答器。询问和检测系统可以使用上文讨论的图13的方法1300实施该动作以执行线圈扫描周 期1104,线圈扫描周期1104可以包括Nfreq个频率指定样本周期，每个频率指定样本周期可 以包括Nss个子样本扫描周期，每个子样本扫描周期可以包括N〗个询问周期。在1408,询问和 检测系统增加控制变量C0IL_C0UNT，并且在1410比较其值与线圈的数量。如果询问和检测 子系统包括额外线圈，那么该系统对于每个线圈以轮询方式顺序执行线圈扫描周期1104以 扫描应答器。
[0240]方法1400可以在1412终止，直到再次开始。当询问和检测系统处于扫描模式时，方 法1400可以不断地重复。可替换地或者此外，方法1400可以与其他方法或者处理同时进行。
[0241] 图15示出了根据一个图示实施例的操作询问和检测系统以执行一个或多个仪器 扫描周期1102(图11)的方法1500。方法1500可以通过以上讨论的任何询问和检测系统实施 例来实施。通过使用图示于图10和图12的询问周期执行子样本扫描周期。方法1500可以用 以收集子样本。
[0242] 方法1500开始于1502。在1504，询问和检测系统可以从用户接收扫描模式选择(例 如，经由控制器110)。在一些实施例中，控制器110的图形用户界面可以向用户呈现请求选 择扫描模式的提示。在一些实施例中，该系统可以为用户自动选择扫描模式。在该实施例 中，询问和检测系统配置为提供至少两个不同类型的仪器扫描周期:静态扫描和动态扫描。 在静态扫描期间，用户维持探头112相对于患者108处于大致固定位置。例如，在分娩医疗环 境中，当患者处于切石位置以扫描检测物体(例如，保留的海绵）时，用户可以将探头112定 位得靠近患者的骨盆顶部。在动态扫描期间，用户可以移动探头112至各种位置以扫描检测 物体。例如，在动态仪器扫描周期模式中，用户可以移动探头112靠近垃圾桶，靠近患者身体 的一部分，靠近悬垂袋和/或靠近医疗装置中的其他区域以扫描物体(例如，使得这种物体 可以被计数）。
[0243] 如果用户已经选择静态扫描（即，判断1506 =是），那么询问和检测系统在1508执 行一个或多个静态仪器扫描周期。如果用户已经选择动态扫描（即，判断1510 =是），那么询 问和检测系统在1512执行一个或多个动态仪器扫描周期。
[0244] 静态仪器扫描周期和动态仪器扫描周期的不同在于获得的子样本的数量。动态仪 器扫描周期的可用时间小于静态仪器周期的可用时间，因为，在动态扫描周期模式中，用户 持续地相对于将被检测的应答器移动探头112。因而，为了提供较快速的扫描，在一些实施 例中，在动态仪器扫描周期模式中，执行仅具有四个子样本扫描周期1112(图11C和11D)的 单个频率指定样本周期1108(图11B和11C)。这不同于静态仪器扫描周期，在一些实施例中， 静态仪器扫描周期利用两个或多个频率指定样本周期1108且每个频率指定样本周期有七 个或更多个子样本扫描周期1112。
[0245] 在操作中，医疗提供者102在医疗操作之后可以以这两个仪器扫描周期模式操作 询问和检测系统。例如，用户可以以静态扫描周期模式操作询问和检测系统，以首先检测任 何物体是否保留在患者体内，然后以动态扫描周期模式操作系统，以检测任何物体是否位 于周围区域(例如，垃圾桶、悬垂袋等）。
[0246] 正如以上讨论的，在一些实施例中，动态扫描模式包括单个频率指定样本周期 1108(图11B和11C)，单个频率指定样本周期1108包括四个子样本扫描周期1112。因而，在动 态模式中仪器扫描周期1102包括顺序执行用于三个正交线圈338a、338b和338c中每个的线 圈扫描周期1104(图11A)，其中每个线圈扫描周期包括一个频率指定样本周期1108,一个频 率指定样本周期1108包括四个子样本扫描周期1112。
[0247] 在一些实施例中，静态扫描模式包括两个频率指定样本周期1108，每个频率指定 样本周期1108包括七个子样本扫描周期1112。因而，仪器扫描周期1102在静态模式中包括 顺序执行用于两个线圈组中的三个正交线圈338a、338b、338c中每个的线圈扫描周期1104， 其中每个线圈扫描周期包括两个频率指定样本周期1108,每个频率指定样本周期1108包括 七个子样本扫描周期1112。
[0248] 在一些实施例中，单个子样本扫描周期1112可以具有的持续时间为约216毫秒。继 续以上讨论的例子，单个动态仪器扫描周期可以具有的持续时间为大约2.6秒（即，每个子 样本扫描周期216毫秒、每个频率指定样本扫描有4个子样本扫描周期、每个线圈有1个频率 指定样本扫描，以及有3个正交线圈）。单个静态仪器扫描周期可以具有的持续时间为约9.1 秒（即，每个子样本扫描周期216毫秒、每个频率指定样本扫描有7个子样本扫描周期、每个 线圈有2个频率指定样本扫描，以及有3个正交线圈）。静态和动态仪器扫描周期的持续时间 可以修改以适合特定应用，扫描时间以及收集的样本的数量之间进行折衷。
[0249] 方法1500在1514终止，直到再次开始。例如，当用户作出选择动态扫描周期模式或 者静态扫描周期模式之一时，方法1500可以再次开始。
[0250] 图16示出了根据一个图示实施例的操作询问和检测系统的方法1600。
[0251] 在1602,询问和检测系统至少部分地基于通过执行以上讨论的（图13和14)方法 1300和/或方法1400获得的至少一个子样本，来判定存在或者不存在应答器。
[0252]正如以上讨论的，如果有，信号ADC 128(图5)转换从应答器接收的信号，从模拟信 号转换为数字信号。例如，这种转换可以以采样率1MHz以及12位数据分辨率被执行。在图12 示出的例子中，子样本扫描周期1-7每个均包括250个询问周期，信号ADC 128在每个询问周 期获得512个测量值。用于每个子样本扫描周期的采样的ADC数据可以累加于一起或者积 分，以对于每个子样本计算从应答器116接收的响应信号的总和，如果有的话。
[0253] 在一些实施例中，用于每个子样本的累加或者积分的接收信号用同相且正交的参 考信号进行匹配滤波以确定信号量值。接收的响应信号可以用多个参考信号匹配过滤，例 如七个参考信号，例如正如上文表格1所示的。一些实施例可以在对接收信号进行累加或者 积分之前进行匹配滤波。
[0254] 对于被收集的每个子样本，随着主动发送，可以将匹配滤波器(例如，七个匹配滤 波器)的最大值与经调节的检测阈值进行比较。如果该最大值大于用于一个或多个子样本 的检测阈值，那么认为已经检测到来自应答器的响应信号，并且采取适当的行为，诸如以上 参考图7讨论的。在一些实施例中，在认为已经检测到应答器之前，所要求的值大于用于两 个或多个子样本的检测阈值。
[0255] 上述对图示实施例的描述，包括摘要中描述的，并不旨在排除或者限制实施例为 所公开的精确形式。正如本领域技术人员认识到的，虽然此处描述的具体实施例和例子是 为示意性目的，但是能够进行各种等同修改，这并不超出本公开的精神和范围。各种实施例 的此处提供的教导能够应用至其他应答器以及询问和检测系统，不是通常必须应用于上述 示范手术物体应答器以及询问和检测系统。
[0256] 例如，经由使用框图、示意图以及例子，前述具体描述已经陈述了装置和/或处理 的各种实施例。到目前为止，这样的框图、示意图以及例子包含一个或多个功能和/或操作， 本领域技术人员将理解的是，这种框图、流程图或者例子内的每个功能和/或操作能够单独 和/或共同由较宽范围的硬件、软件、固件或者实质上任何它们的组合来实施。在一个实例 中，本主题可以经由专用集成电路(ASICs)实施。但是，本领域技术人员将认识到的是，此处 公开的实施例在整体或者局部能够等同地实施为标准集成电路，作为一个或多个计算机程 序运行在一个或多个计算机中（例如，作为一个或多个程序运行在一个或多个计算机系统 中）、作为一个或多个程序运行在一个或多个控制器(例如，微控制器）中、作为一个或多个 程序运行在一个或多个处理器(例如，微处理器）中、作为固件或者实质上任何它们的组合， 根据本公开，对于本领域技术人员来说，设计电路系统和/或写入用于软件和或固件的代码 也是公知的。
[0257] 此外，本领域技术人员将认识到的是，此处教导的机构能够分布为各种形式的程 序产品，示意实施例等同地应用，而与实际上实施分配的信号承载介质的特定类型无关。信 号承载介质的例子包括但不限于以下:可记录类型介质，诸如软盘、硬盘驱动、CD R0M、数字 磁带以及计算机内存;发送类型介质，诸如，使用基于通信链路(例如，包通信链路)的TDM或 者IP的数字和模拟通信链路。
[0258]上述各种实施例能够提供进一步的实施例组合。提交于2008年5月28日的美国临 时专利申请序列61/056，787;提交于2008年8月25日的美国临时专利申请序列61/091，667; 提交于2006年6月6日的美国临时专利申请60/811,376;提交于2000年2月22日的美国专利 6，026，818;公开于2004年12月16日的美国专利公开US2004/0250819;提交于2006年6月6日 的美国临时专利申请序列60/811，376;提交于2007年5月1日的美国非临时专利申请序列 11/743,104;提交于2014年3月31日的美国临时专利申请序列61/972,826;提交于2014年3 月31日的美国临时专利申请序列61 /972，832;提交于2014年7月9日的美国非临时专利申请 序列14/327,208;以及提交于2014年7月9日的美国非临时专利申请序列14/327,208以及提 交于2014年12月16日的国际PCT专利申请序列US2014/070547，它们都作为整体通过参考并 入此处。如果有必要，实施例的方案能够被修改以采用各种专利、申请以及公开的系统、电 路以及构思，从而提供再进一步的实施例。
[0259]根据上述具体描述能够对实施例进行这些和其他改变。总之，在以下权利要求中， 使用的术语不应视为限制权利要求为说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应该视 为包括所有可能实施例，连同等同于这种权利要求宣称的全部范围。因此，权利要求不被本 公开所限制。
【主权项】
1. 一种检测工作区域中的手术物体的应答器检测装置，各所述手术物体各自用响应于 通电而产生返回信号的共振标签元件来标记，所述应答器检测装置包括： 手持式探头，其包括： 壳体，其内具有空腔；以及 第一线圈组件和第二线圈组件，它们彼此间隔地被容纳在所述壳体的所述空腔内，其 中，第一和第二线圈组件中的每个分别包括： 大致球体状线圈架，其包括三个线圈支撑槽，所述三个线圈支撑槽中的每个限定线圈 支撑外表面； 第一天线元件，其包括围绕所述三个线圈支撑槽中的第一线圈支撑槽的线圈支撑外表 面缠绕的第一电导体，所述第一天线元件布置成大体在第一坐标方向上发送以及接收信 号； 第二天线元件，其包括围绕所述三个线圈支撑槽中的第二线圈支撑槽的线圈支撑外表 面缠绕并越过所述第一电导体的第二电导体，所述第二天线元件布置成大体在正交于所述 第一坐标方向的第二坐标方向上发送以及接收信号；以及 第三天线元件，其包括围绕所述三个线圈支撑槽中的第三线圈支撑槽的线圈支撑外表 面缠绕并越过所述第一电导体和所述第二电导体的第三电导体，所述第三天线元件布置成 大体在正交于所述第一坐标方向和所述第二坐标方向的第三坐标方向上发送以及接收信 号。2. 根据权利要求1所述的应答器检测装置，其中，所述壳体的所述空腔由容纳所述第一 线圈组件的第一主体部、容纳所述第二线圈组件的第二主体部以及布置在所述第一主体部 和所述第二主体部之间的手柄部限定。3. 根据权利要求2所述的应答器检测装置，其中，所述手柄部布置在所述第一主体部和 所述第二主体部之间以允许所述第一主体部和所述第二主体部在使用期间至少局部环绕 人体关节。4. 根据权利要求1所述的应答器检测装置，其中，所述第一线圈组件的第一、第二或者 第三天线元件中的至少一个布置成大体在与所述第二线圈组件的第一、第二或者第三天线 元件中的至少一个所布置成的发送以及接收信号的坐标方向相同的坐标方向上发送以及 接收信号。5. 根据权利要求1所述的应答器检测装置，其中，所述第一线圈组件的第一、第二和第 三天线元件中的每个布置成大体在与第二线圈组件的第一、第二或者第三天线元件中的不 同的一个所布置成的发送以及接收信号的坐标方向相同的坐标方向上发送以及接收信号。6. 根据权利要求1所述的应答器检测装置，其中，所述第一线圈组件的第一、第二或者 第三天线元件中的至少一个与所述第二线圈组件的第一、第二或者第三天线元件中的至少 一个共面。7. 根据权利要求1所述的应答器检测装置，其中，对于第一和第二线圈组件的各自的线 圈架中的每个，所述三个线圈支撑槽中的每个成形为虚拟球体的球带。8. 根据权利要求7所述的应答器检测装置，其中，对于第一和第二线圈组件的各自的线 圈架中的每个，所述三个线圈支撑槽中的每个成形为虚拟球体的球带，该球带的中心定在 所述虚拟球体的大圆上。9. 根据权利要求1所述的应答器检测装置，其中，对于第一和第二线圈组件的各自的线 圈架中的每个，所述三个线圈支撑槽成形为所述大致球体状线圈架的球带，该球带的中心 定在所述线圈架的分别正交的大圆上。10. 根据权利要求1所述的应答器检测装置，进一步包括： 光源，其联接至所述壳体，其至少提供所述应答器检测装置的状态的视觉指示。11. 根据权利要求1所述的应答器检测装置，进一步包括： 处理器，其可操作地联接至所述第一和第二线圈组件各自的第一天线元件、第二天线 元件以及第三天线元件；以及 非暂态处理器可读介质，其通信地联接至所述处理器，并且存储能够被所述处理器执 行的指令或者数据中的至少一种，所述指令或数据使得所述处理器： 控制所述第一和第二线圈组件的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每 个以发射宽带询问信号； 从任何所述共振标签元件接收任何所述返回信号；以及 根据对任何所述返回信号的接收来判定任何所述共振标签元件是否存在于所述工作 区域中。12. 根据权利要求11所述的应答器检测装置，其中，所述处理器： 控制所述第一和第二线圈组件各自的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中 的每个以在各发送接收周期的发送部分期间在时间上连续地发射宽带询问信号，以及控制 所述第一和第二线圈组件各自的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以 在各发送接收周期的接收部分期间不发射宽带询问信号。13. 根据权利要求11所述的应答器检测装置，其中，所述处理器进一步： 接收对动态扫描模式和静态扫描模式中的至少一个的选择； 响应于接收到对所述静态扫描模式的选择，控制第一天线元件、第二天线元件和第三 天线元件中的每个以根据具有静态仪器扫描周期持续时间的静态仪器扫描周期来发射宽 带询问信号；以及 响应于接收到对所述动态扫描模式的选择，控制第一天线元件、第二天线元件和第三 天线元件中的每个以根据具有动态仪器扫描周期持续时间的动态仪器扫描周期来发射宽 带询问信号，该动态仪器扫描周期持续时间小于所述静态仪器扫描周期持续时间。14. 根据权利要求13所述的应答器检测装置，其中，响应于接收到对所述静态扫描模式 的选择，所述处理器控制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以发射其 中心定在第一频率的宽带询问信号，并且进一步控制第一天线元件、第二天线元件和第三 天线元件中的每个以发射其中心定在第二频率的宽带询问信号，所述第二频率不同于所述 第一频率。15. 根据权利要求11所述的应答器检测装置，其中，所述处理器进一步： 根据对任何返回信号的接收，并至少部分地基于在限定频率范围内的所接收的返回信 号的频率来判定任何所述共振标签元件是否存在于所述工作区域中。16. 根据权利要求11所述的应答器检测装置，其中，所述处理器进一步： 至少部分地基于所接收的返回信号的Q值来判定任何所述共振标签元件是否存在于所 述工作区域中。17. 根据权利要求11所述的应答器检测装置，其中，所述处理器进一步： 在噪声检测部分期间接收电磁信号； 确定指示噪声水平的噪声值，所述噪声值对应于在所述噪声检测部分期间接收的所述 电磁信号的测量值的数量； 至少部分地基于所确定的噪声值来调节信号检测阈值；以及 至少部分地基于所接收的返回信号的测量值的数量和经调节的所述信号检测阈值来 判定任何所述共振标签元件是否存在于所述工作区域中。18. -种检测工作区域中的手术物体的方法，所述手术物体各自用响应于通电而产生 返回信号的共振标签元件来标记，所述方法包括： 提供应答器检测装置，所述应答器检测装置包括:手持式探头，所述探头包括具有空腔 的壳体;第一线圈组件和第二线圈组件，它们彼此间隔地被容纳在所述壳体的所述空腔内， 其中，第一和第二线圈组件中的每个分别包括:大致球体状线圈架，其包括三个线圈支撑 槽，所述三个线圈支撑槽中的每个限定线圈支撑外表面;第一天线元件，其包括围绕所述三 个线圈支撑槽中的第一线圈支撑槽的线圈支撑外表面缠绕的第一电导体，所述第一天线元 件布置成大体在第一坐标方向上发送以及接收信号；第二天线元件，其包括围绕所述三个 线圈支撑槽中的第二线圈支撑槽的线圈支撑外表面缠绕并越过所述第一电导体的第二电 导体，所述第二天线元件布置成大体在正交于所述第一坐标方向的第二坐标方向上发送以 及接收信号；以及第三天线元件，其包括围绕所述三个线圈支撑槽中的第三线圈支撑槽的 线圈支撑外表面缠绕并越过所述第一电导体和所述第二电导体的第三电导体，所述第三天 线元件布置成大体在正交于所述第一坐标方向和所述第二坐标方向的第三坐标方向上发 送以及接收信号； 经由所述第一和第二线圈组件各自的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件发 射宽带询问信号； 经由所述第一和第二线圈组件各自的第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中 的至少一个从任何所述共振标签元件接收任何返回信号；以及 根据对任何所述返回信号的接收来判定任何所述共振标签元件是否存在于所述工作 区域中。19. 根据权利要求18所述的方法，进一步包括： 控制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以在各发送接收周期的发 送部分期间在时间上连续地发射宽带询问信号，以及控制第一天线元件、第二天线元件和 第三天线元件中的每个以在各发送接收周期的接收部分期间不发射宽带询问信号。20. 根据权利要求18所述的方法，进一步包括： 控制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以根据具有静态仪器扫描 周期持续时间的静态仪器扫描周期来发射宽带询问信号；以及 控制第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每个以根据具有动态仪器扫描 周期持续时间的动态仪器扫描周期来发射宽带询问信号，该动态仪器扫描周期持续时间小 于所述静态仪器扫描周期持续时间。
【文档编号】A61B5/06GK105935295SQ201610119554
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月2日
【发明人】约翰·T·比勒, 威廉·A·布莱尔, 戴维·A·波里尔, 屈尔蒂斯·克伦普
【申请人】柯惠Lp公司