可摄入事件标记的电磁感测和检测制造技术

提供了一种具有控制装置、耦合到控制装置的驱动器电路的电子装置。该驱动器电路被配置为改变电导。局部电源耦合到控制装置，并且被配置为由于该局部电源与导电流体接触而向控制装置和驱动器电路提供电压电势差。局部电源包括电耦合到控制装置的第一材料，以及电耦合到控制装置且与第一材料电隔离的第二材料。电感器耦合到驱动器电路。驱动器电路被配置为通过电感器产生电流。改变通过电感器而产生的电流的幅值，以产生由接收器远程可检测到的编码信号。还公开了用来接收和解码的接收器。

【技术实现步骤摘要】
可摄入事件标记的电磁感测和检测相关申请的交叉引用本专利申请是基于2017年07月24日提交的PCT国际专利申请、于2019年03月22日进入中华人民共和国国家知识产权局国家阶段的申请号为201780058565.7、专利技术名称为“可摄入事件标记的电磁感测和检测”的中国专利技术专利申请的分案申请。
技术介绍
本公开一般涉及用于感测和检测事件的各种设备和技术。更具体地，本公开涉及可摄入标识符(ingestibleidentifier)，其采用电磁能量来发送表示感测或检测事件的信号。已经提出了将包括电子电路的可摄入事件标记(ingestibleeventmarker)用于各种各样的不同的医疗应用(包括诊断应用和治疗应用二者)中。用于检测可摄入标识符的现有技术状态包括进行与皮肤上的两个点的湿接触并测量由可摄入标识符激活引起的电压差。弱信号电平和强背景噪声限制了这些传统技术，使得检测并解码来自可摄入标识符的信号变得困难且计算密集。两个其他限制使得可摄入传感器和外部检测器之间的通信异常。首先，由于可摄入传感器上可用的电量非常小并且可摄入传感器的尺寸小，因此通信只有一种方式。不存在返回给发送者的确认，如同典型的世界上普遍的几乎所有双工通信系统。其次，由于尺寸小、可摄入的安全材料的列表有限、以及此应用所需的制造成本非常低，因此在电路中添加晶体振荡器在商业上不可行(并且也许在技术上不可行，但至少是非常困难)。因此，这种通信情况的固有区别特征是传输频率的不确定性。尽管大多数商业通信系统在已知频率为几十的兆比率(partspermillion)的环境中工作，但是由局部电源和胃液供电的摄入传感器受到产生具有+/-1％范围的中心频率的挑战。因此，本公开的各方面的重要贡献是实现用于RF系统的通信协议，在其中与检测器的背景噪声相比传输功率非常低，并且与典型的现代系统相比传输频率不确定性很大。与其他RF系统相比，可摄入传感器具有用于发送信号的线圈和可被用于储存通信之间的能量的任何电容器二者都可用的极其受限的尺寸。此外，诸如FDA之类的监管机构的健康问题和意见限制了可能被患者消化的某些金属的量，从而对用于感测和通信二者的总可用功率设定了上限。这些通信协议有效地改善了可用于外部检测和解码的信号电平。存在动机来增加从可摄入标识符接收的信号电平，使得可以更容易地检测可摄入标识符，并且通过放置在身体的各个部位上的或者由患者佩戴的接收器来检测该可摄入标识符。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种电子装置。所述电子装置包括：控制装置；耦合到所述控制装置的驱动器电路；耦合到所述控制装置的局部电源，所述局部电源被配置为：由于该局部电源与导电流体接触而向控制装置和驱动器电路提供电压电势差。所述局部电源包括：电耦合到控制装置的第一材料，以及电耦合到控制装置且与第一材料电隔离的第二材料。电感器耦合到驱动器电路，其中所述驱动器电路被配置为通过电感器产生电流，并且其中改变通过电感器产生的电流的幅值，以产生由接收器远程可检测到的编码信号。在另一方面，提供了一种接收器电路。所述接收器电路包括：谐振电路；耦合到所述谐振电路的低噪声电压放大器；以及耦合到所述低噪声电压放大器的输出的接收器处理器电路，所述接收器处理器被配置为：接收表示脉冲通信信号的模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，并对所述数字信号进行解码以再现作为脉冲通信信号而传输的数据。另外，意图使接收器被患者每天佩戴达延长的时间段。因此，它的尺寸和功耗二者都是有限的。在又一方面，提供了一种接收器电路。所述接收器电路包括：接收电感器；耦合到接收线圈的跨阻放大器；耦合到所述跨阻放大器的输出的放大器；以及耦合到所述放大器的输出的接收器处理器电路，所述接收器处理器被配置成：接收表示脉冲通信信号的模拟信号，将所述模拟信号转换为数字信号，并对所述数字信号进行解码以再现作为所述脉冲通信信号而传输的数据。前述内容是总结并因此可以包含对细节的简化、概括、包括和/或省略；因此，本领域技术人员将理解，该总结仅是说明性的并且不旨在以任何方式进行限制。本文中描述的设备和/或过程和/或其他主题的其他方面、特征和优点将在本文中阐述的教导中变得明显。在一个或多个方面，相关系统包括但不限于用于实现本文中引用的方法方面的电路和/或程序；电路和/或程序实际上可以是硬件、软件和/或固件的任何组合，其被配置为根据系统设计者的设计选择来实现本文引用的方法方面。除了前述内容之外，在诸如本公开的文本(例如，权利要求和/或详细描述)和/或附图的教导中阐述和描述了各种其他方法和/或系统方面。前述总结仅是说明性的，并不旨在以任何方式关于所附权利要求的范围进行限制。除了上述说明性方面和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，其他方面和特征将变得明显。附图说明在所附权利要求中特别阐述了本文中描述的方面的新颖特征。然而，通过参考以下描述并结合如下的附图，可以更好地理解关于操作的方法和组织二者的方面。图1示出了根据本公开的一个方面的基于电磁场的感测和检测系统。图2示出了根据本公开的一个方面的吞下可摄入标识符的个体。图3示出了根据本公开的一个方面的用于检测由可摄入标识符产生的电磁场的接收器。图4A示出了根据本公开的一个方面的包括电绝缘元件的可摄入标识符的侧视图。图4B示出了根据本公开的一个方面的包括电绝缘元件的可摄入标识符的俯视图。图5示出了根据本公开的一个方面的具有位于相对端部上的不相似金属的可摄入标识符的一个方面的框图。图6示出了根据本公开的一个方面的具有位于同一端部上且通过非导电材料分开的不相似金属的可摄入标识符的另一方面的框图。图7示出了根据本公开的一个方面的当图9的可摄入标识符与导电液体接触并处于激活状态时通过导电流体的电流路径或离子转移。图7A示出了根据本公开的一个方面的图7的不相似材料的表面的分解图。图8示出了根据本公开的一个方面的图5的具有pH传感器单元的可摄入标识符。图9是根据本公开的一个方面的在图5和图6的系统中使用的控制装置的一个方面的框图图示。图10示出了根据本公开的一个方面的第一电感器组件。图11示出了根据本公开的一个方面的第二电感器组件。图12示出了根据本公开的一个方面的包括导电通信组件和电感器组件的可摄入标识符。图13示出了根据本公开的一个方面的图12中所示的可摄入标识符的侧截面图。图14示出了根据本公开的一个方面的图4A和4B中所示的可摄入标识符的一个方面。图15示出了根据本公开的一个方面的图12-图13中所示的可摄入标识符的一个方面。图16示出了根据本公开的一个方面的包括形成在单独基板上的单独电感器组件和集成电路的可摄入标识符。图17示出了根据本公开的一个方面的包括形成在非导电膜上的电感器的可摄入标识符。图18示出了根据本公开的一个方面的包括在将不相似材料沉积在集成电路上之后形成在图13中所示的不相似材料中的一个或两个上的电感器的可摄入标识符。图19是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n发送器，其被配置为产生第一极性的第一电磁脉冲和第二极性的第二电磁脉冲，所述发送器包括：/n电源；/n电容器，其被配置为储存由所述电源供应的电荷；/n线圈，其通过H桥耦合到所述电容器，所述H桥被配置为控制通过所述线圈的电流的方向；和/n控制器，其被配置为：/n确定所述电容器何时要被放电以及以何方向通过所述线圈；以及/n根据通信协议，利用所述线圈来创建电磁信号，从而启动通信传输，所述通信协议被定义为：/n“m”个符号的模板，其中，m个符号中的每个符号由距离启动时间的时间以及电磁脉冲的方向来定义；/n用于编码数据包的所述m个符号的顺序；/n所述m个符号中的每一个都被使用“n”次，其中“n”大于1；以及所述m个符号的组合创建一个脉冲模式，所述脉冲模式在自相关时具有小尺寸的旁瓣，使得所述脉冲模式的主峰是可明确识别的。/n

【技术特征摘要】
20160722 US 62/365,7271.一种系统，包括：
发送器，其被配置为产生第一极性的第一电磁脉冲和第二极性的第二电磁脉冲，所述发送器包括：
电源；
电容器，其被配置为储存由所述电源供应的电荷；
线圈，其通过H桥耦合到所述电容器，所述H桥被配置为控制通过所述线圈的电流的方向；和
控制器，其被配置为：
确定所述电容器何时要被放电以及以何方向通过所述线圈；以及
根据通信协议，利用所述线圈来创建电磁信号，从而启动通信传输，所述通信协议被定义为：
“m”个符号的模板，其中，m个符号中的每个符号由距离启动时间的时间以及电磁脉冲的方向来定义；
用于编码数据包的所述m个符号的顺序；
所述m个符号中的每一个都被使用“n”次，其中“n”大于1；以及所述m个符号的组合创建一个脉冲模式，所述脉冲模式在自相关时具有小尺寸的旁瓣，使得所述脉冲模式的主峰是可明确识别的。


2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
接收器，其包括：
电磁天线，其被配置为将所述电磁信号转换为模拟电压；
模数转换器，其被配置为将所述模拟电压转换为数字流；和
电路，其被被配置为对所述数字流执行信号处理算法，所述信号处理算法包括：
通过以下步骤确定所述数字流的帧持续时间和起始比特位：
拉伸或挤压所述数字流以适合所述模板；
逐位将至少数量m乘以n(m×n)个帧的数据相对于每一帧彼此求和，以产生所述脉冲模式的数字版本；
将所述脉冲模式的数字版本与所述模板进行相关以确定最大相关值；以及
改变每个帧的持续时间；
从所述起始比特位开始，进行如下步骤m次：
逐位对n个帧进行求和以计算符号长度帧，从而计算出总共m个符号长度帧；
将所述m个符号中的每一个与所述m个符号长度帧中的每一个进行相关，以确定数量m乘以m(m×m)个的相关值；
使用所述m×m个的相关值确定所述m个符号的顺序；以及
使用已确定的所述符号的顺序对所述数据包进行解码。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述主峰的幅度等于所述m个符号，以及所述旁瓣的每个幅度为负数除以所述主峰的幅度。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述符号的数量m是23。


5.根据权利要求4所述的系统，其中，将23个所述符号定义为码片“A”、“B”，“C”等等直至码片“W”，并且所述码片A至码片W定义如下：
所述“A”码片为{10000000000000000000000}；
所述“B”码片为{0-1000000000000000000000}；
所述“C”码片为{00-100000000000000000000}；
所述“D”码片为{000-10000000000000000000}；
所述“E”码片为{0000-1000000000000000000}；
所述“F”码片为{00000-100000000000000000}；

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里扎·舍瓦尼，马克·兹德布利克，乔纳森·惠特灵顿，
申请(专利权)人：普罗秋斯数字健康公司，
类型：发明
国别省市：美国;US