生理信号检测装置以及医学设备的制作方法

本申请涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种生理信号检测装置以及医学设备。

背景技术：

现有的医学影像设备通常采用门控技术进行成像，即利用人体的呼吸、心跳和脉搏等生理信号进行门控成像，以减少由于组织或内脏的运动而致使影像设备产生的伪影，提高成像质量。目前通常采用气袋压力监测、摄像头观测以及毫米波雷达测距等方法来检测患者胸腹部起伏，或者通过获取心电信号中的r波作为门控/触发的标记。

然而，传统医学影像设备布置呼吸、心电门控设备所需时间较长，从而延长了整个门控扫描所需的时间。此外，因磁流体动力学效应，传统门控设备获取的生理信号不准确。

技术实现要素：

基于此，有必要针对布置门控设备所需时间较长且门控设备获取生理信号不准确的问题，提供一种生理信号检测装置以及医学设备。

本申请提供了一种生理信号检测装置，包括：

射频发射装置和射频接收装置，其中所述射频发射装置用于向检测对象发送射频信号；

射频中转装置，分别与所述射频发射装置和所述射频接收装置通信连接，用于接收所述射频发射装置发射的调制信号，并反射所述调制信号至所述射频接收装置，其中，所述调制信号是由所述检测对象器官的运动对所述射频信号调制后形成的；以及

信号处理装置，分别与所述射频发射装置和所述射频接收装置电连接，用于获取所述射频发射装置发射的所述射频信号和所述射频接收装置接收的所述调制信号，并计算所述调制信号相对于所述射频信号的相对关系值，进而得到所述检测对象的生理信号。

在其中一个实施例中，所述射频中转装置包括：

射频接收电路，与所述射频发射装置通信连接，用于接收所述调制信号；以及

射频发射电路，与所述射频接收电路电连接，且与所述射频接收装置通信连接，用于将所述调制信号发射至所述射频接收装置。

在其中一个实施例中，所述射频中转装置还包括：

频率调节电路，与所述射频接收电路和所述射频发射电路分别电连接，用于对所述射频接收电路接收的所述调制信号的频率进行修改，得到变频调制信号，并将所述变频调制信号发送至所述射频发射电路。

在其中一个实施例中，所述频率调节电路包括倍频器。

在其中一个实施例中，所述射频中转装置还包括身份标识电路，与所述射频发射电路电连接，用于为所述射频接收装置提供患者信息和/或设备信息。

在其中一个实施例中，所述身份标识电路为rfid标签。

在其中一个实施例中，所述射频中转装置的工作频段为超高频段。

在其中一个实施例中，所述相对关系值为幅度关系值和/或相位关系值。

基于同一发明构思，本申请还提供一种生理信号检测装置，包括：

射频收发装置，用于向所述检测对象发送射频信号；

射频中转装置，与所述射频收发装置通信连接，用于接收调制信号，并反射所述调制信号至所述射频收发装置，其中，所述调制信号是由所述检测对象器官的运动对所述射频信号调制后形成的；以及

信号处理装置，与所述射频收发装置电连接，用于获取所述射频信号和所述调制信号，并计算所述调制信号相对于所述射频信号的相对关系值，进而得到所述检测对象的生理信号。

基于同一发明构思，本申请还提供一种医学设备，包括上述实施例中任一所述的生理信号检测装置。

上述生理信号检测装置，采用射频发射装置向所述检测对象发送所述射频信号，所述射频信号经所述生理信号调制后可以传输至所述射频中转装置。所述射频中转装置可以将所述调制信号反射至所述射频接收装置，随后传输至所述信号处理装置进行计算。通过设置所述射频中转装置，可以使所述生理信号检测装置无需直接接触人体，故节约了传统技术中气袋或电极片的布设时间，简化了所述生理信号检测装置的使用流程，进而提高了生理信号检测装置的工作效率。此外，通过设置射频发射装置、射频中转装置和射频接收装置，可以避免在生理信号检测过程中受到磁流体动力学效应的影响，从而可以准确获取生理检测信号。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种生理信号检测装置连接关系示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种图生理信号检测装置连接关系示意图；

图3为本申请实施例提供的一种核磁共振设备结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种断层扫描设备结构示意图。

附图标号说明

100生理信号检测装置

10射频收发装置

110射频发射装置

120射频接收装置

20射频中转装置

210射频接收电路

220射频发射电路

230频率调节电路

240身份标识电路

30信号处理装置

40供电装置

50显示装置

60床垫

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本申请提供一种生理信号检测装置100。生理信号检测装置100包括射频发射装置110、射频接收装置120、射频中转装置20和信号处理装置30。射频发射装置110用于向检测对象发送射频信号。射频中转装置20分别与射频发射装置110和射频接收装置120通信连接，用于接收射频发射装置110发射的调制信号，并反射调制信号至射频接收装置120。其中，调制信号是由检测对象器官的运动对射频信号调制后形成的。信号处理装置30分别与射频发射装置110和射频接收装置120电连接，用于获取射频发射装置110发射的射频信号和射频接收装置120接收的调制信号，并计算调制信号相对于射频信号的相对关系值，进而得到检测对象的生理信号。

基于同一发明构思，本申请还提供一种生理信号检测装置100。生理信号检测装置100包括射频收发装置10、射频中转装置20和信号处理装置30。射频收发装置10用于向检测对象发送射频信号。射频中转装置20与射频收发装置10通信连接，用于接收调制信号，并反射调制信号至射频收发装置10，其中，调制信号是由检测对象器官的运动对射频信号调制后形成的。信号处理装置30与射频收发装置10电连接，用于获取射频信号和调制信号，并计算调制信号相对于射频信号的相对关系值，进而得到检测对象的生理信号。

可以理解，射频发射装置110和射频接收装置120可以为一体，也可以为两个装置。在其中一个实施例中，射频接收装置120可以为体线圈，同时配合相应的射频发射装置110进行使用。在另外一个实施例中，射频发射装置110和射频接收装置120可以集成为射频收发装置10。若射频收发装置10独立于核磁共振成像等医学设备，则射频收发装置10可以包括射频前端和射频收发器。由于射频收发装置10可以双向通讯，故射频前端可以用于收发转换以及信号的放大和滤波等。而射频收发器可以用于调制、发射、接收和解调信号。若射频收发装置10与核磁共振成像等医学设备相结合，则射频收发装置10可以为核磁共振系统中的头线圈。

可以理解，在射频信号的传输过程中，射频信号可以通过射频中转装置20接收并反射，或调频后反射。由于射频中转装置20可以位于检测对象待测量生理信号的器官附近，射频中转装置20中反射射频信号的天线参数受到相应器官的影响，从而对反射的射频信号进行幅度和/或相位的调制。可以理解，生理信号可以包括呼吸、心跳以及脉搏信号等。其中，例如：射频中转装置20可以设置于手腕处以获取脉搏信号，可以设置于胸部或者腹部以获取呼吸信号，还可以设置于心脏附近以获取心跳信号，上述位置可以使射频中转装置20更容易获取检测对象生理信号。需要说明的是，射频中转装置20无需与检测对象的手腕、胸腹部以及心脏等部位进行接触，只需要设置于检测部位附近容易安装的位置即可。

本申请对射频中转装置20接收和发射的射频信号的具体频率不作限定。在一个实施例中，射频中转装置20的工作频段可以为超高频段。当射频中转装置20工作于超高频段时，射频发射装置110和射频接收装置120与射频中转装置20的距离可以相对较远，此时射频发射装置110和射频接收装置120的设置位置具有更大的选择空间。在一个实施例中，考虑到射频中转装置20的传输距离以及相关无线法规，可以采用超高频915mhz，或者蓝牙和zigbee等常用的2.4ghz，或者更高频率的毫米波波段。可以理解，射频中转装置20采用超高频段作为工作频段时，可以扩大射频中转装置20的识别距离、识别范围以及识别灵敏度，同时可以增大射频中转装置20的数据传输速度。进一步的，超高频段的射频中转装置20还可以具有防冲突机制，从而使生理信号检测装置100中可以同时设置多个射频中转装置20。

信号处理装置30可以依据射频信号和调制信号，计算调制信号相对于射频信号的相对关系值，进而得到生理信号。在其中一个实施例中，相对关系值为幅度关系值和/或相位关系值。例如，在呼吸检测中，相对关系值可以为信号的相位差值，在心脏和脉搏检测中相对关系值可以为信号的幅度差值。可以理解，信号处理装置30可以包括计算电路，且计算电路可以加载现有射频信号处理算法，以完成对生理信号的解析。解析出的检测对象的生理信号中的数据可以作为采集门控，也可以用于检测对象的常规生理状况监测。

在一个实施例中，生理信号检测装置100获取生理信号的流程为：射频发射装置110发射特定规律的射频信号，射频信号经过检测对象生理信号调制后转化为调制信号。射频中转装置20接收调制信号并直接反射或者改变频率后反射。射频接收装置120接收射频中转装置20发射的调制信号。信号处理装置30对接收到的调制信号进行分析，从而解析出由于检测对象器官运动造成的原始射频信号幅度、相位的变化从而获得检测对象器官的运动信息。

生理信号检测装置100采用了非接触式呼吸、心跳或脉搏检测方法，可以用于医学影像设备的门控扫描。由于生理信号检测装置100中的射频中转装置20无需接触人体，且可以与医学影像设备中的各类装置相结合，故可以进一步简化作业流程，从而减少传统技术中布置呼吸或心电门控设备的时间，进而减少门控装置的整个扫描时间。此外，通过设置射频中转装置20，还可以避免传统技术中扫描时梯度干扰对心电信号造成干扰，从而导致呼吸或者心电门控设备的误触发或者无法触发。

请一并参见图2，在一个实施例中，射频中转装置20包括射频接收电路210和射频发射电路220。射频接收电路210与射频发射装置110通信连接，用于接收调制信号。射频发射电路220与射频接收电路210电连接，且与射频接收装置120通信连接，用于将调制信号发送至射频接收装置120。其中，射频接收电路210可以包括天线、天线开关、滤波器、低噪声放大器以及接收解调器等电路。射频发射电路220可以包括发射调制器、发射鉴相器、发射压控振荡器、功率放大器、功率控制器、发射互感器等电路。上述电路选择以及连接关系可以依据现有技术进行确定。

在一个实施例中，射频中转装置20还包括频率调节电路230。频率调节电路230与射频接收电路210和射频发射电路220分别电连接，用于对射频接收电路210接收的调制信号的频率进行修改，得到变频调制信号，并将变频调制信号发送至射频发射电路。可以理解，频率调节电路230可以将接收到的频率进行调整后再发射，该方法可以有效减少发射与接收之间由于频率相同而带来的串扰。进一步地，本申请对频率调节电路230不作具体限定，只要其可以实现调频即可。例如，频率调节电路230可以包括振荡器以实现频率调节。在一个实施例中，频率调节电路230包括倍频器。倍频器可以由压控振荡器和控制环路构成，且压控振荡器和控制环路电连接。通过倍频器可以将输入频率调节电路230的调制信号转化为频率为调制信号整数倍的变频调制信号输出。频率调节电路230的设置可以提高生理信号检测装置100的测量精度，减小由于信号串扰造成的测量误差。

在一个实施例中，射频中转装置20还包括身份标识电路240。身份标识电路240与射频发射电路220电连接，用于为射频接收装置120提供患者信息和/或设备信息，从而判断生理信号为呼吸信号、脉搏信号还是心跳信号。可以理解，在射频中转装置20还可以增加身份识别的功能，即设置身份标识电路240。身份标识电路240可以向射频接收装置120发送患者信息和/或者设备信息，射频接收装置120再将患者信息和/或者设备信息传输给信号处理装置30，以使信号处理装置30可以获取生理信号的来源。其中，本申请对身份标识电路240的具体结构不作限制，只要其可以区分不同的生理信号即可。且本申请对身份标识电路240的接收到的信号也不作限制，只要其具有可以区别的参数即可。在一个实施例中，身份标识电路240发射的信息可以为设备编码、位置信息、信号频率或信号幅值等。

在一个实施例中，生理信号检测装置100可以包括多个射频中转装置20，且射频中转装置20的身份标识电路240可以为rfid(radiofrequencyidentification，射频识别)标签。可以理解，rfid标签采用非接触式的自动识别技术，其可以通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，且识别过程无须人工干预。因此，通过在rfid标签中写入不同的信息，同一射频收发装置10可以支持分时读写多个射频中转装置20，从而可以获取同一检测对象的多个生理信号。在本实施例中，射频发射装置110可以激发rfid标签，射频接收装置120接收rfid标签中的患者信息和/或设备信息，并将患者信息和设备信息传输至信号处理装置30进行处理，以确定生理信号为呼吸信号、脉搏信号还是心跳信号。因此，通过设置身份标识电路240，可以实现对生理信号类型或来源的准确识别，进一步提高了生理信号检测装置100的应用范围。在其他实施例中，身份标识电路240可以为具有位置识别功能或设备信息识别功能的定位装置，其位置信息和设备信息可以通过无线通信方式进行发送。

可以理解，rfid标签可以用于射频信号的收发以及中转，其通过射频收发装置10的射频激发来完成射频接收并实现对调制信号的反射。由于rfid标签的适用范围较广，即rfid标签可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，故其可以与射频中转装置20较好兼容。此外，rfid标签还具有动态实时通信、识别速度快、数据容量大、可用寿命长等多个优势，可以满足对射频中转装置20识别过程的需求。

在一个实施例中，生理信号检测装置100还包括供电装置40。供电装置40与射频中转装置20电连接，用于为射频中转装置20提供电能。可以理解，射频中转装置20可以为有源装置或者无源装置。在一个实施例中，当射频中转装置20为有源装置时，可以通过生理信号检测装置100所设的医学影像设备进行供电，例如生理信号检测装置100可以由核磁共振设备进行供电。在另一个实施例中，也可以通过设置单独的供电装置40为射频中转装置20进行供电。可以理解，当射频中转装置20为无源装置时，可以由射频收发装置10发射射频能量进行激发后再完成射频的转发，即通过收集射频能量为射频中转装置20进行供电。

在一个实施例中，生理信号检测装置100还包括显示装置50。显示装置50与信号处理装置30电连接，用于显示生理信号。可以理解，显示装置50还可以与信号处理装置30无线连接，以便工作人员更加灵活地获取生理信号。显示装置50可以显示检测对象的呼吸信号、心跳信号或者脉搏信号等生理信号，还可以在使用医学影像设备进行检测过程中，或者治疗及康复过程中对检测对象的生理特征进行监测。此外，显示装置50还可以根据需要显示工作人员所需的其他信息，如生理信号检测装置100的工作状态以及与生理信号检测装置100有通信连接的其他医学设备所需显示的信息。

请一并参见图3，基于同一发明构思，本申请提供一种医学设备。在一个实施例中，医学设备可以为核磁共振设备。核磁共振设备包括核磁共振线圈和生理信号检测装置100。生理信号检测装置100中的射频中转装置20靠近核磁共振线圈设置。可以理解，射频中转装置20可以与核磁共振设备中的核磁共振线圈相结合，且射频中转装置20可以与核磁共振中的线圈无电连接关系，也可以有电连接关系，如可以通过核磁共振设备的电源或者控制装置进行供电，即射频中转装置20可以不依赖与核磁共振线圈。射频中转装置20布置于核磁共振线圈可以使射频中转装置20靠近检测对象的待检测部位，如设置于心脏线圈有利于生理信号检测装置100获取心电信号，或设置于腹部线圈有利于生理信号检测装置100获取呼吸信号。

在一个实施例中，可以在核磁共振设备的心脏线圈内增设一个包括无源rfid标签的射频中转装置20，并在核磁共振设备的系统中增设一个射频发射装置110和射频接收装置120。射频发射装置110可以设置于核磁共振设备的外壳上，信号处理装置30可以设置于核磁共振设备内部的控制装置中。射频发射装置110发射的射频信号在经过生理信号调制后，可以由包括rfid标签的射频中转装置20接收并反射至射频接收装置120。因此，生理信号检测装置100具有更加灵活的产品形态和适应性。

请一并参见图4，医学设备可以为一种断层扫描设备，具体可以为正电子发射型计算机断层显像设备(positronemissioncomputedtomography，pet)或者电子计算机断层扫描设备(computedtomography，ct)。断层扫描设备包括床垫60和生理信号检测装置100。生理信号检测装置100中的射频中转装置20设置于床垫60。可以理解，射频中转装置20可以与断层扫描设备中的床垫60相结合。其中，射频中转装置20的设置位置不局限于床垫60，也可以为用于与检测对象接触的支撑部件等。且射频中转装置20可以与床垫60无电连接关系。断层扫描设备可以包括正电子发射断层扫描或计算机断层扫描。射频中转装置20布置于床垫60可以使射频中转装置20靠近检测对象的待检测部位。在一个实施例中，在检测对象进行医学影像检测时，射频中转装置20可以设置于检测对象心脏部位与床垫60对应的位置处，该位置可以有利于生理信号检测装置100获取心电信号。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。