感应式感测系统和方法技术方案

一种感应式感测系统(8)具有带有天线(12)的谐振器电路(10)，用于同时将电磁信号施加到身体并感测从所述身体返回的次级电磁信号。所述系统包括信号感测单元(30)，所述信号感测单元被配置为检测表示由次级电磁信号添加到谐振器电路的附加电感分量的虚部的量度，但是其不测量实部。特别地，所述信号感测单元可以被配置为检测指示谐振器电路中的阻尼的量度(例如阻尼因子)，并且不包括用于检测指示谐振器电路的自然频率变化的任何量度的单元。电路的自然频率变化的任何量度的单元。电路的自然频率变化的任何量度的单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】感应式感测系统和方法


[0001]本专利技术涉及感应式感测系统和方法，特别是用于感测响应于施加到身体的电磁激励信号而从身体发射的电磁信号。

技术介绍

[0002]感应式感测可用作对身体特性进行非侵入性调查的一种手段。
[0003]在一个有利的应用领域中，感应式感测可以用作一种非侵入性研究生理特性的手段，特别是心肺动力学。例如，它可用于测量呼吸频率、呼吸深度和脉搏率。它可以更广泛地测量心脏、肺或动脉等身体内部结构的机械运动和动态变化。例如，它可用于感测心脏或肺的腔室或动脉的机械活动的周期性变化的内部体积或尺寸，例如在心脏周期内改变的动脉体积。
[0004]感应式感测基于经由初级天线回路来生成初级交变磁场，这会导致感生涡流，并在主磁场内的导电材料或组织中产生相应的次级磁场。次级磁场与初级回路或初级磁场的相互作用可用于检测被探测的主体(特别是包含水成份的那些)内的运动模式。
[0005]特别是，这种场相互作用会导致流过天线线圈的电流的可检测电气特性发生变化。例如，可以改变电流频率，和/或可以抑制电流幅值。
[0006]特别有利的是使用感应式感测来检测生理信号(也称为波形示波信号)，例如心跳和呼吸模式。
[0007]在感应式感测中，信号生成器(例如振荡器)被连接到环形天线。振荡器是一种放大器，通常由一个或多个晶体管组成，其与电感源和电容源相组合，在耦合电路中引起谐振状态。电感由环形天线提供，而电容由与环路并联放置的任选的电容器部件以及环路自身及其环境的寄生电容以及振荡器寄生电容提供。整个系统称为谐振器。
[0008]由身体产生的次级磁场在天线回路处具有向谐振器电路添加附加复电感的效果，从而导致电路电流发生可检测的变化。附加电感的实部可以被检测为振荡器电路电流的频率变化。附加电感的虚部可以被检测为振荡器电路电流(或电压)幅值的变化。
[0009]电感式感测的缺点是，由于需要用振荡驱动信号连续驱动谐振器电路，因此运行起来可能是功率密集的。这限制了该技术的潜在应用。例如，难以在便携式或无线外形尺寸中应用感应式感测，因为电池消耗通常太快而不允许应用超过相对较短的时间段。
[0010]因此，允许应用具有降低的功耗的感应式感测设备的改进将是有利的，例如以使得能够与电池电源一起使用更长的使用时间。

技术实现思路

[0011]本专利技术由权利要求所定义。
[0012]根据本专利技术的一个方面的示例，提供了一种感应式感测系统，用于感测响应于向所述身体施加电磁激励信号而从身体返回的电磁信号，所述系统包括：
[0013]谐振器电路，其包括：环形天线和耦合到所述天线的电子信号生成器，所述电子信
号生成器用于以驱动信号驱动所述天线以使其生成电磁激励信号，所述谐振器电路具有谐振频率，
[0014]信号感测单元，其被布置用于在生成信号的同时感测指示由所述谐振器电路表现出的阻尼的量度，例如相对于提供给所述谐振器电路的所述驱动信号，
[0015]其中,所述感应式感测系统适于仅测量谐振器电路中的所述阻尼，并且不适于(或者不包括任何器件)检测指示谐振器电路中频率变化的任何量度，例如由从身体返回的次级电磁信号的相互作用引起的固有频率变化。
[0016]频率例如是指谐振器电路的即时固有频率，即在给定时间谐振器电路中振荡的固有频率，即谐振器将自然振荡或正在振荡的频率。阻尼可以指谐振器电路的阻尼因子。
[0017]在给定时间，谐振器中的振荡通常可以具有与迫使谐振器电路使用的驱动信号不同的幅值或频率。这些振荡定义了谐振器电路中的即时可测量信号。
[0018]专利技术人已经认识到，显著功耗的一个来源是系统的信号感测部件。在先前的感应式感测装置中，它们已适于测量由从身体返回的次级电磁信号在谐振器电路天线处感应的附加电感分量的至少实部(并且可能还有虚部)。这些实部和虚部分别表现为谐振器电路的固有频率和固有阻尼因子的变化。因此，以前的设备包括如下的电路，其用于在将设备应用于身体时测量谐振器电路中的至少自然频率变化(附加电感的实部)，有时还包括电路阻尼因子变化(附加电感的虚部)。例如，可以通过谐振器电路振荡的幅值变化来测量电路的阻尼。
[0019]以前认为实部和虚部都是从身体提取信号的最大准确性或精度所必需的。例如，特定频率可以提供信号所源自的身体中的深度的指示。
[0020]本专利技术的专利技术人认识到，感测附加电感分量的实部(例如通过振荡器电路的固有频率的变化)比感测虚部(例如通过振荡器信号的幅值变化)消耗显著更多的功率)。人们还认识到，对于简单的应用，例如一次只需要从身体提取一种或两种特定类型的信号，只需测量附加电感分量的虚部(经由谐振器电路中的阻尼)就足够了。这允许显著节省功耗，尽管以降低传感设备的多功能性或精度为代价。因此，它提供了设备的“细线”版本，特别配置用于低功率应用，例如与电池电源一起使用的传感设备，例如移动感测系统。
[0021]此外，与测量阻尼相比，测量频率需要更复杂且因此更昂贵的测量装置或电路，因此通过仅提取指示阻尼的测量来简化系统并降低制造成本。
[0022]感测阻尼可以意味着感测谐振器电路的阻尼因子的变化。在一些情况下，这可能意味着感测阻尼，如在谐振器电路中的即时可测量的信号或电流中表现出来的。在这种情况下的即时可测量信号是由驱动信号和从身体返回的电磁信号的相互作用引起的合成电信号或电流。例如，可测量信号是谐振器电路中的可测量电流或电压(例如，作为时间的函数)。可测量信号可以是指即时或实时信号或流过谐振器电路(例如天线)的电流，即工作电流。
[0023]在其他示例中也可以以更间接的方式感测阻尼，例如通过监测放大器需要施加的放大因子的变化以保持提取的信号的功率水平恒定。这将在后面更详细地解释。
[0024]优选地，天线是包括单个绕组的环形天线
[0025]在一些示例中，信号感测器件可以适于监测所述阻尼随时间的变化。信号感测器件可以提取或导出表示阻尼的信号，所述信号表示在某个测量或观察时段上随时间变化的
阻尼。
[0026]在一些示例中，信号感测器件可以包括与谐振器电路电耦合的电路布置。该电路布置例如被布置用于对在振荡器电路中振荡的即时操作信号进行处理或操作。
[0027]信号感测单元可以适于检测指示谐振器电路的可测量信号的幅值变化的量度，即谐振器电路中的振荡的幅值随时间的变化。
[0028]在该示例中，阻尼的感测包括感测谐振器电路中的可测量信号的幅值或自然幅值的变化，即谐振器电路中的振荡。这意味着例如感测和监测例如谐振器电路中的电流或电压幅值随时间的变化。替代地，它可以包括监测施加到从谐振器电路提取的输出信号的放大率的变化，以便将它们保持在恒定的功率水平。
[0029]在一些示例中，对阻尼的感测包括导出指示可测量的谐振器电路信号的幅值与驱动信号的幅值相比的变化的量度。
[0030]阻尼意味着有效地抑制或减少谐振器电路振荡中的能量或功率。因此，这可以基于检测谐振器电路行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种感应式感测系统(8)，其用于感测响应于向身体施加电磁激励信号而从所述身体返回的电磁信号，所述系统包括：谐振器电路(10)，其包括：环形天线(12)和耦合到所述天线的电子信号生成器(14)，所述电子信号生成器用于利用驱动信号驱动所述天线以使所述天线生成所述电磁激励信号，所述谐振器电路具有谐振频率，信号感测单元(30)，其被布置用于在生成信号的同时感测指示所述谐振器电路表现出的阻尼的量度，其中，所述感应式感测系统适于仅测量所述谐振器电路中的所述阻尼，并且不检测指示所述谐振器电路中的频率的变化的任何量度。2.根据权利要求1所述的系统(8)，其中，所述信号感测单元(30)适于监测所述阻尼随时间的变化。3.根据权利要求1或2所述的系统(8)，其中，所述信号感测单元(30)包括与所述谐振器电路(10)电耦合的电路布置(42、44)。4.根据权利要求3所述的系统(8)，其中，所述信号感测单元(30)适于检测指示所述谐振器电路(10)中可测量的信号的幅值的变化的量度。5.根据权利要求4所述的系统(8)，其中，对所述阻尼的所述感测包括感测指示可测量的谐振器电路信号的幅值与所述驱动信号的幅值相比的变化的量度。6.根据权利要求3
‑
5中的任一项所述的方法(8)，其中，所述电路布置包括：幅值测量元件(52)，其被布置用于提取指示所述谐振器电路(10)信号的幅值的信号；低通或带通滤波器(54)，其被布置用于对提取的幅值信号进行滤波以降低噪声；以及放大器(58)，其被布置为放大经滤波的幅值信号。7.根据权利要求6所述的系统(8)，其中，所述电路布置还包括在所述滤波器(54)与所述放大器(58)之间的DC偏移调整元件(56)，所述DC偏移调整元件被布置用于在所述信号通过所述放大器之前将任何负DC偏移调整...

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