用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置的制作方法

用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置的制作方法
【专利摘要】一种用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置（400），包括激励线圈（102）和探测线圈（404），所述激励线圈（102）被配置为在对象中生成磁激励场，所述探测线圈（404）被配置为探测磁响应场，所述磁响应场响应于所述磁激励场在所述对象中感生电流而生成。为了最小化所述磁激励场在所述探测线圈（404）中的影响，所述探测线圈（404）的形状关于所述激励线圈（102）径向对称，并且相对于所述激励线圈（102）被布置为使得所述磁激励场在所述探测线圈（404）中最小化。
【专利说明】用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁感应阻抗测量【技术领域】，并且尤其涉及用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置，用于确定人的生理参数的磁感应阻抗测量装置，以及确定人的生理参数的方法。
【背景技术】
[0002]磁感应阻抗测量(MIT)技术可用于(例如)临床应用中，以确定人的生理参数。该无接触式检查技术是基于测量指示要被检查的人的组织的电导率的信号的。为此，用于磁感应阻抗测量装置的相应的线圈布置包括激励线圈和探测线圈。在所述磁感应阻抗测量装置的运行中，在所述激励线圈中感生时变电流，使得所述激励线圈生成穿透要被检查的组织的磁激励场，并且因此在要被检查的人的导电性组织内感生涡电流。所述涡电流的幅度基于磁通密度和所述组织的连通性。磁响应场由所述涡电流生成，并且由所述探测线圈探测，因为电流或电压是在所述探测线圈中感生的。在所述探测线圈中感生的电流或电压是针对要被检查的组织的电导率的度量，并且取决于所述组织的电导率和几何形状以及所述激励线圈和所述探测线圈的几何形状。
[0003]典型地，磁激励场的值比磁响应场的值高出几个数量级，使得响应于所述磁响应场在所述探测线圈中感生的电流具有低的量级。
[0004]通常，线圈布置的激励线圈和探测线圈彼此邻近地定位，使得磁激励场也可以存在于所述探测线圈的位置。因此，也可以响应于穿透所述探测线圈的所述磁激励场，而在所述探测线圈中感生电流或电压。该电流或电压可以叠加在响应于所述磁响应场而感生的电流或电压上，由此可能妨碍所述探测线圈对所述磁响应场的探测。
[0005]US 7164941 B2描述了一种用于确定人的睡眠状态的方法和装置。所述装置采用磁感应阻抗测量技术， 并且包括激励线圈以及呈轴向梯度计构造布置的第一探测线圈和第二探测线圈。为此，所述第一探测线圈和第二探测线圈互相串联地电连接，并且被布置为相互平行。进一步，所述激励线圈被布置在所述第一探测线圈和第二探测线圈之间，并且被布置为平行于每个所述探测线圈。从所述第一探测线圈和第二探测线圈中感生的电压导出要被检查的人的睡眠状态。由于所述轴向梯度计构造，所述磁激励场在所述第一探测线圈和第二探测线圈中的影响被在所述第一和第二探测线圈中感生的电流抵消(其和为零)。因此，所测量的响应于所述磁响应场在所述探测线圈中感生的电压指示人的睡眠状态。
[0006]然而，对所述探测线圈中的所述磁激励场的这种抵消可能对所述激励线圈以及所述第一探测线圈和第二探测线圈相对于彼此的布置的机械未对准高度敏感。此外，所述线圈布置的部件的机械震动，以及所述激励线圈与所述第一探测线圈和第二探测线圈的材料的热膨胀也可能减小对在所述第一和第二探测线圈的磁激励场的影响的抵消。因此，对要被检查的人的睡眠状态的确定的准确度可能较差。

【发明内容】
[0007]本发明的目标可以是提供一种针对人的生理参数的准确确定的线圈布置。具体而言，目标可以是提供一种用于磁感应阻抗测量装置的线圈布置，其可以具有对磁感应场的高度敏感度，并且同时提供所述磁激励场在所述探测线圈处改进的最小化。
[0008]上文定义的目标通过根据独立权利要求的用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置、用于确定人的生理参数的磁感应阻抗测量装置，以及确定人的生理参数的方法，而得以解决。
[0009]根据本发明的示范性方面，提供一种用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置。所述平面线圈布置包括激励线圈和探测线圈，所述激励线圈被配置为在对象(特别是人)中生成磁激励场，并且所述探测线圈被配置为探测磁响应场，所述磁响应场响应于所述磁激励场在所述对象(尤其为人)中感生电流而生成，其中，所述探测线圈的形状关于所述激励线圈径向对称，并且相对于所述激励线圈被布置为使得所述磁激励场在所述探测线圈中最小化。
[0010]根据本发明的另一示范性方面，提供一种用于确定人的生理参数的磁感应阻抗测量装置，所述磁感应阻抗测量装置包括如上文所述的平面线圈布置，以及信号处理单元，所述信号处理单元被配置为处理由所述平面线圈布置的探测线圈生成的信号。
[0011]提供一种利用如上文所述的平面线圈布置确定人的生理参数的用法。
[0012]根据本发明的另一示范性方法，提供一种确定人的生理参数的方法，所述方法包括由激励线圈在所述人中生成磁激励场，由探测线圈探测磁响应场，其中，所述磁响应场响应于所述磁激励场在所述人中感生电流而生成，其中，所述探测线圈的形状关于所述激励线圈径向对称，并且相对于所述激励线圈被布置为使得所述磁激励场在所述探测线圈中最小化，以及基于所述磁响应场确定所述人的所述生理参数。
[0013]在本申请的背景下，术语`“平面”线圈布置可以具体指代线圈布置的部件(具体为激励线圈和探测线圈)可以(实质上)在公共平面或(大致)平行于彼此但彼此(接近地)隔开的平面中延伸的线圈构造。特别是，术语“平面”线圈布置可以不是指包括激励线圈以及以轴向梯度计排列布置的两个探测线圈的线圈布置。
[0014]术语“磁场”可以具体地指代以特斯拉T单位测量的磁通密度B和/或以安培每米单位测量的磁场强度H。为了便于阅读，术语“磁场”在本申请的背景下可以用于指代磁通密度和/或磁场强度。
[0015]术语“探测线圈的形状关于激励线圈的径向对称”可以具体地指代所述探测线圈的形状可以是关于绕(尤其是由所述激励线圈的中心所定义的)旋转轴的旋转是不变的。
[0016]术语“将探测线圈中的磁激励场最小化”可以具体地指代，所述磁激励场的净场强在所述探测线圈的延伸范围以内的或积分可以为(几乎为)零，尤其是在考虑所述探测线圈的绕组取向时。术语线圈的“绕组取向”可以具体地指代线圈绕组相对于线圈形状的绕组方向。
[0017]根据本发明的示范性方面，磁感应阻抗测量装置可以允许无接触地确定要被检查的人的生理参数。所述磁感应阻抗测量装置可以采用包括激励线圈和探测线圈的平面线圈布置，所述激励线圈和所述探测线圈可以被布置在公共平面或彼此接近的平行平面中。所述探测线圈的形状可以关于所述激励线圈轴向对称，因为磁激励场随着距所述激励线圈的距离而减小。进一步，可以相对于所述激励线圈的几何形状布置所述探测线圈。因此，由于所述探测线圈的几何形状和布置，磁激励场在所述探测线圈中可以最小化，尤其是被抵消或消除。这里，术语线圈的“几何形状”可以具体地指代所述线圈的形状和/或尺寸。
[0018]由此，可以增加由所述探测线圈对所述磁响应场的探测的准确度，因为所述磁激励场可以在所述探测线圈中最小化。因此，所述探测线圈可以被配置为探测响应于所述磁响应场在所述探测线圈中感生的电流，所述电流可以不会响应于所述磁激励场在所述探测线圈中感生的电流而被叠加。由此，可以增加对人的生理参数的确定的准确度。
[0019]具体而言，所述平面线圈布置可以允许所述线圈布置在机械上易于构造，以减小所述激励线圈与所述探测线圈相对于彼此的机械未对准、所述激励线圈与所述探测线圈的机械震动、以及所述激励线圈和所述探测线圈的材料的热膨胀，对在所述探测线圈中的所述磁激励场的最小化的影响。由此，可以增加对所述人的生理参数的所述确定的准确度。具体而言，由于所述平面线圈布置可以具有低姿态(low profile)，可以以高性价比的方式制造所述平面线圈布置。
[0020]具体而言，由于所述线圈布置可以包括被形成在一个平面中的单一探测线圈，其可以允许所述探测线圈中磁激励场的最小化，所述线圈布置可以包括低复杂度，使得所述线圈布置的制造成本可以是低的。具体而言，所述线圈布置可以不需要包括另外的探测线圈，而实现在探测线圈中所述磁激励场的最小化。
[0021]接下来，将解释用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置的其他示范性实施例。然而，这些实施例还适用于所述磁感应阻抗测量装置、所述平面线圈布置的用法，以及确定人的生理参数的方法。
[0022]具体而言，所述激励线圈可以包括一个或多个绕组。
[0023]具体而言，所述探测线圈可以包括一个或多个绕组。 [0024]具体而言，可以以平面方式设计所述探测线圈。术语“平面”探测线圈可以具体指代所述探测线圈的部件(具体为线圈绕组)可以(实质上)在公共平面或(大致)平行于彼此但彼此(接近地)隔开的平面中延伸的线圈布置。
[0025]所述探测线圈可以以一个角度范围(α )(并且)沿所述激励线圈的圆周延伸，使得所述探测线圈可以针对所述磁响应场的探测具有空间指向性。这里，术语“所述探测线圈可以以一个角度范围沿所述激励线圈的圆周延伸”可以具体地指代所述探测线圈的全部延伸范围(total extnesion)可以被布置在所述激励线圈的所述角度范围之内。具体而言，所述探测线圈的终端连接可以被布置在所述激励线圈的角度范围的之外。
[0026]具体而言，所述角度范围可以包括(约)120度(° )，尤其是(约)90°，更尤其是(约)60°，进一步尤其是(约)30°。
[0027]具体而言，所述激励线圈和所述探测线圈可以相对于彼此在公共中心周围同心地布置。因此，所述探测线圈的延伸范围可以以径向对称的方式相对于所述激励线圈的几何形状分布。
[0028]所述激励线圈可以包括圆形形状和/或所述探测线圈可以包括环状形状。相应地，由于所述激励线圈和/或所述探测线圈的形状可以简单地用于提供所述磁激励场在所述探测线圈中的最小化，可以以容易且高性价比的方式制作所述线圈布置。具体而言，圆形激励线圈可以造成这样的激励场:所述激励场在所述激励线圈的内部具有均匀场强，并且在所述激励线圈外部的激励场具有径向减小的场强。[0029]具体而言，可以相对与对象(尤其为人)布置所述探测线圈，使得所述磁响应场可以在所述探测线圈中最大化。因此，可以增加所述探测线圈关于所述磁响应场的敏感度，以及相应地增加对目标的参数的确定的准确度。
[0030]所述探测线圈可以包括相互串联的径向外部第一线圈部分和径向内部第二线圈部分，其中所述第一线圈部分和第二线圈部分可以是环状形状的。具体而言，可以以平面方式设计所述第一线圈部分和第二线圈部分。因此，由于可以根据最小化所述探测线圈中的磁场的需要，选择所述第一线圈部分和第二线圈部分的形状和尺寸以及所述第一线圈部分和第二线圈部分彼此的相对布置，因而所述探测线圈可以具有高的设计灵活度来实现所述磁激励场在所述探测线圈中的最小化。
[0031]所述激励线圈和所述探测线圈可以相互交叠。相应地,与布置在所述激励线圈径向外部的线圈相比，布置在所述激励线圈径向内部的线圈部分可能经历更高密度的磁激励场，并且在所述径向外部线圈部分和所述径向内部线圈部分中的磁激励场的场取向可能彼此相反。由此，可以实现所述磁激励场在所述探测线圈中的最小化。
[0032]所述第一线圈部分可以布置在所述激励线圈的径向外部，所述第二线圈部分可以布置在所述激励线圈的径向内部，并且所述第一线圈部分的绕组取向可以与所述第二线圈部分的绕组取向相同。因此，穿透所述第一线圈部分和第二线圈部分的磁激励场的场取向可以相反，并且因而，所述磁激励场的总场强可以在所述探测线圈中最小化。
[0033]所述第一线圈部分和所述第二线圈部分可以被布置在所述激励线圈的径向外部(或径向内部)，并且所述第一线圈部分的绕组取向可以与所述第二线圈部分的绕组取向相反。相应地，由于所述磁激励场的磁通量线的取向在所述第一线圈部分和第二线圈部分中可以是相同的，因而在所述第一线圈部分中感生的电压和在所述第二线圈部分中感生的电压可以包括(几乎)相同的幅度但是符号相反，籍此提供所述磁激励场在所述探测线圈中的最小化。
[0034]所述第一线圈部分的延伸范围(Al)可以大于所述第二线圈部分的延伸范围(A2)，使得所述第二线 圈部分处的磁激励场的密度相比所述第一线圈部分处的磁激励场的密度可能更大。具体而言，术语线圈的“延伸范围”可以具体指代可以被所述线圈的线圈绕组囊括的面积。进一步，在所述磁响应场在所述探测线圈处具有均匀密度的情况中，在所述第一线圈部分中感生的电压的量可以大于在所述第二线圈部分中感生的电压的量，籍此可以提供所述探测线圈对所述磁响应场的选择性敏感度。
[0035]可以根据要被确定的对象的参数，尤其是人的生理参数，设计所述第一线圈部分(的中心或圆周)和/或所述第二线圈部分(的中心或圆周)距所述激励线圈的距离的大小。由此，可以针对要被确定的对象的具体参数，选择性地增加所述第一线圈部分和/或第二线圈部分针对要被探测的磁响应场的敏感度，从而可以增加对所述参数的确定的准确度。
[0036]具体而言，所述第一线圈部分和/或所述第二线圈部分可以相对于所述对象(尤其是人)被布置或定位为使得所述磁响应场可以在所述探测线圈中，尤其是在所述第一线圈部分中，最大化。具体而言，所述第一线圈部分可以被布置为接近所述目标，使得所述磁响应场可以在所述第一线圈部分中最大化。具体而言，所述第二线圈部分可以被布置在比所述第一线圈部分距所述对象更大的距离处，使得所述磁响应场在所述第二线圈部分中的场强比在所述第二线圈部分中的场强更低。具体而言，所述第一线圈部分和/或第二线圈部分相对于所述对象的后一种布置可以导致所述磁响应场在所述探测线圈的位置处的均匀场强。由此，可以选择性地调节所述第一线圈部分和/或第二线圈部分针对要被探测的所述磁响应场的敏感度，从而可以增加对所述对象的所述参数的确定的准确度。
[0037]具体而言，可以根据要被确定的(生理)参数，选择所述第一线圈部分的延伸范围、所述第二线圈部分的延伸范围、所述第一线圈部分距所述激励线圈的距离，和/或所述第二线圈部分距所述激励线圈的距离。具体而言，所述环状形状的第一线圈部分和第二线圈部分的延伸范围可以包括径向宽度。此外，可以根据要被检查的人的生理参数，选择要被检查的人与所述线圈布置之间的距离和/或布置。为此，可以在制作所述线圈布置时优化生命体征灵敏度(VSS)的值。具体而言，可以将所述VSS定义为由因所述生理参数造成的所述磁响应场的改变而在所述探测线圈中引起的电压与因所述生理参数造成的人的组织中的电导率改变之间的比率。
[0038]具体而言，为针对呼吸率的确定而探测人的肺部活动，圆形激励线圈的直径可以为(约)5厘米(cm)，环状形状的第一线圈部分的径向宽度可以为(约)3cm，并且所述激励线圈与所述第一线圈部分之间的径向距离可以为(约)4.5cm。在环状形状的第一线全部分被布置在所述激励线圈的径向内部的情况中，所述第二线圈部分的径向宽度可以为(约)1cm，并且所述第二线圈部分距所述激励线圈的中心的径向距离可以为(约)0.1毫米(mm)。在所述环状形状的第一线圈部分被布置在所述激励线圈的径向外部的情况中，所述第二线圈部分的径向宽度可以为(约)1.5cm，所述第二线圈部分距所述激励线圈的径向距离可以为(约)5mm。
[0039]具体而言，为了探测人的心脏活动，所述圆形激励线圈的直径可以为(约)5cm，所述环状形状的第一线圈部分的径向宽度可以为(约)3cm，并且所述激励线圈与所述第一线圈部分之间的径向距离可以为(约)1.5cm。在所述环状形状的第二线圈部分被布置在所述激励线圈的径向内部的情况中，所述第二线圈部分的径向宽度可以为(约)1cm，并且所述第二线圈部分距所述激励线圈的中心的径向距离可以为(约)0.3mm。在所述环状形状的第二线圈部分被布置在所述激励线圈的径向外部的情况中，所述第二线圈部分的径向宽度可以为(约)1cm，并且所述第二线圈部分距所`述激励线圈的径向距离可以为(约)5mm。
[0040]所述平面线圈布置可以还包括至少另一探测线圈，所述至少另一探测线圈被配置为探测磁响应场，所述磁响应场响应于所述磁激励场在所述对象中感生电流而生成，其中，所述至少另一探测线圈的形状可以关于所述激励线圈径向对称，并且可以相对于所述激励线圈被布置为使得所述磁激励场可以在所述探测线圈中最小化。因此，所述线圈布置可以提供对所述磁响应场的位置依赖性探测，用于提供对要被检查的对象的空间依赖性信息。
[0041]具体而言，可以以平面的方式设计所述探测线圈和所述至少另一探测线圈。术语“平面”探测线圈可以具体地指代这样的线圈构造，其中，所述探测线圈(尤其是线圈绕组)的部件可以(实质上)在公共平面中或者在(大致)平行于彼此但彼此(接近地)隔开的平面中延伸。
[0042]可以将所述线圈布置制作在以下中的至少之一上:(特别是陶瓷)基底、印刷电路板、多层印刷电路板、一叠(多层)印刷电路板、箔材以及尤其使用光刻技术的织物，由此以高性价比且空间节约的方式将所述平面线圈布置制作为层压结构。具体而言，可以通过印刷技术将所述平面线圈布置施加在箔材上，使得所述箔材包括印刷的线圈绕组。具体而言，所述平面线圈布置可以通过印刷或缝纫技术施加到织物，使得所述织物包括印刷的或缝制的线圈绕组。
[0043]接下来，将解释用于确定人的生理参数的磁感应阻抗测量装置的另外的示范性实施例。然而，这些实施例还应用于线圈布置、平面线圈布置的用法，以及确定人的生理参数的方法。
[0044]所述生理参数可以包括肺部活动、心脏活动和大脑活动中的至少一种，使得所述磁感应阻抗测量装置可用于确定人的生命体征，尤其用于临床应用或用于汽车工业。具体而言，用于确定所述大脑活动，所述磁感应阻抗测量装置可以包括具有被布置在所述装置的中心处接近于所述装置的圆周线的线圈布置的半球形设计。
【专利附图】

【附图说明】
[0045]下文将参考实施例更加详细地描述本发明，但本发明不限于所述实施例。
[0046]图1示出了根据本发明第一示范性实施例的用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置。
[0047]图2示出了根据本发明第二示范性实施例的用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置。
[0048]图3示出了根据本发明第三示范性实施例的用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置。
[0049]图4示出了根据本发明第四示范性实施例的用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置。
[0050]图5示出了跟进本发明的示范性实施例的磁感应阻抗测量装置。 【具体实施方式】
[0051]附图中的图示是示意性的。应该注意，在不同附图中，为相似或相同的元件提供相同的附图标记，或者相应的附图标记只有第一位数字不同。
[0052]参考图1，将解释根据本发明的第一示范性实施例的用于磁感应阻抗测量装置的线圈布置100。所述线圈布置100包括被布置在平行平面中的激励线圈102和探测线圈104。附图标记106指代所述激励线圈102延伸的平面。使用光刻技术，将所述激励线圈102和所述探测线圈104制作为在印刷电路板的相反侧上的层压铜结构。
[0053]激励线圈102被配置为包括单个绕组的圆环。所述激励线圈102的终端连接将所述激励线圈102连接到被配置为将时变电压源提供给所述激励线圈102的电压源。
[0054]探测线圈104包括单个绕组，并且为环状形状的。所述探测线圈104沿所述激励线圈102的圆周108延伸所述激励线圈104的角度范围α。此外，所述激励线圈102和所述探测线圈104关于所述激励线圈102的中心M同心布置，使得所述探测线圈104的形状在所述角度范围α内关于所述激励线圈102径向对称。
[0055]探测线圈104包括在所述角度范围α内平行于所述激励线圈102的圆周108延续的第一绕组部分IlOa和第二绕组部分110b。所述探测线圈104的第三绕组部分IlOc和第四绕组部分IlOd关于所述激励线圈102的几何形状径向延伸。所述探测线圈104与所述激励线圈102交叠,使得由所述激励线圈102的第一绕组部分110a、第三绕组部分IlOc和第四绕组部分IlOd限定的面积Al径向布置在所述激励线圈102的外部，并且由所述探测线圈104的第二绕组部分110b、第三绕组部分IlOc和第四绕组部分IlOd限定的面积A2径向布置在所述激励线圈102的内部。所述面积Al大于所述面积A2。探测线圈104的终端部分IlOaUlOb被连接到所述第一绕组部分IlOa和第二绕组部分110b，并且关于所述激励线圈102的中心M径向延伸。出于图示的目的，以打点方式图示被所述探测线圈104(包括所述终端部分IlOaUlOb)囊括的面积。
[0056]激励线圈102的直径为5cm，并且所述环状形状的第二线圈部分420b在径向方向中测量的距所述中心M的宽度被设计大小为35_。所述中心M与所述探测线圈的所述绕组部分IlOb之间的径向距离为5mm，并且所述角度α测量为120°。
[0057]为了确定对象的参数，可将所述对象布置在所述探测线圈104的中心下方5cm的距离处。
[0058]在线圈布置100的运行中，由被电压源馈送到所述激励线圈102的时变电流生成磁激励场。所述磁激励场包括以垂直方式通过所述平面106的通量线。所述磁激励场的所述通量线在所述激励线圈102内，以及因此在所述面积A2内的密度大致为均匀分布，而所述磁激励场的所述通量线在所述面积Al内的密度随着距所述中心M的径向距离而增大。所述磁激励场在所述面积Al的符号与所述磁激励场在所述面积A2的符号相反。因此，所述磁激励场在所述探测线圈104中积分为零。相应地，响应于所述磁激励场，在所述探测线圈的径向外部和径向内部部分中感生的电流包括相反符号，但是相似的幅度，并且因此几乎相互抵消。由在要被检查的导电对象中的涡电流生成的所述磁响应场，以相同的密度垂直地穿透所述探测线圈104的所述面积Al和A2，并且因此在要被测量用于进一步处理的所述探测线圈104中感生电流。
[0059]参考图2，将解释根据本发明的第二示范性实施例用于磁感应阻抗测量装置的线圈布置200。与线圈布置100类似，线圈布置200包括被布置在公共平面206中的激励线圈102和探测线圈204。使用光刻技术，将所述激励线圈102和所述探测线圈204制作为在陶瓷基材一侧上的层压 铜结构。
[0060]线圈布置200包括与图1中所图示的激励线圈102相同的激励线圈102。
[0061]类似于探测线圈104，探测线圈204包括单一绕组，并且总体上为环状形状。所述探测线圈204还沿所述激励线圈102的圆周108延伸所述激励线圈204的角度范围α。此夕卜，所述激励线圈102和所述探测线圈204关于所述中心M同心地布置，使得所述探测线圈204的形状关于所述中心M总体上径向对称。所述探测线圈204包括被带状连接部分220c相互串联的第一线圈部分220a和第二线圈部分220b。所述第一线圈部分220a被布置在所述激励线圈102的径向外部，所述第二线圈部分220b被布置在所述激励线圈102的径向内部，并且所述连接部分220c横跨所述激励线圈102，而不接触所述激励线圈102，原因在于所述连接部分220c从所述公共平面206阶梯状移位。当沿所述第一线圈部分220a和第二线圈部分220b的圆周方向看时，所述连接部分220c被布置在所述第一线圈部分220a和第二线圈部分220b的末端部分。此外，所述第一线圈部分220a和第二线圈部分220b的绕组取向彼此相同。
[0062]所述第一线圈部分220a具有环状形状，所述环状形状包括平行于所述激励线圈102的圆周108行进的第一绕组部分222a和第二绕组部分222b。第三绕组部分222c和第四绕组部分222d关于所述激励线圈102的所述中心M径向延伸。所述探测线圈204的终端部分224a、224b被连接到所述第一线圈部分220a的所述第一绕组220a和第二绕组220b，并且关于所述中心M径向延伸。所述第二线圈部分220a包括平行于所述激励线圈102的所述圆周108行进的第一绕组部分226a和第二绕组部分226b。所述第二线圈部分220b的第三绕组部分226c和第四绕组部分226d关于所述激励线圈102径向延伸。所述第一线圈部分220a的第二绕组部分224b经由所述探测线圈204的所述带状连接部分220c的平行绕组部分228a、228b，被连接到所述第二线圈部分220b的所述第一绕组部分226b。由所述第一线圈部分220a限定的面积Al大于由所述第二线圈部分220b限定的面积A2。由所述连接部分220c限定的面积显著地小于所述面积A1、A2。因此，经由具有小的径向宽度的环状间隙230，连接所述第一线圈部分220a和第二线圈部分220b。出于图示的目的，以打点方式图示被所述探测线圈204 (包括所述终端部分224a、224b)囊括的面积。
[0063]所述第二线圈部分220b的径向宽度为17mm，并且所述第一线圈部分220a的径向宽度为30mm。所述激励线圈102与所述第二线圈部分220b之间的径向距离为0.1mm，并且所述第二线圈部分220b与所述第一线圈部分220a之间的径向距离为5mm。所述角度α为120。。
[0064]为了确定对象的参数，可将所述对象布置在所述探测线圈204的所述线圈部分220a的中心下方7cm的距离处。
[0065]在线圈布置200的运行中，由激励线圈102生成磁激励场。所述磁激励场的磁通线关于所述线圈布置200的公共平面206垂直地行进。穿过所述面积Al和所述面积A2的所述磁通线的方向彼此相反。因此，由于通过所述面积A2的所述磁通线的密度高于通过所述面积Al的所述磁通线的密度，并且由于所述面积Al大于所述面积A2，因而所述磁激励场在所述探测线圈204中的效应得以最小化，如参考图1所描述。此外，由在要被检查的所述导电对象中感生的涡电流生成磁响应场。所述磁响应场以均匀密度的磁通线穿透所述探测线圈204。响应于所述磁响应场，在所述探测线圈的所述第一线圈部分220a和第二线圈部分220b中相应地感生电流。由于所述第一`线圈部分220a的面积Al显著地大于所述第二线圈部分220b的面积A2，因而该感生电流主要是在所述第一线圈部分220a中感生的电流，并且在所述第二线圈部分220b中感生的电流不对响应于所述磁响应场而在所述探测线圈204中感生的总电流产生贡献。
[0066]参考图3，将解释根据本发明的第三示范性实施例，用于磁感应阻抗测量装置的线圈布置300。所述线圈布置300与所述线圈布置200相同，然而，第一线圈部分320a和第二线圈部分320b的径向宽度小于所述第一线圈部分220a和第二线圈部分220b各自的径向宽度。因此，在关于所述激励线圈102的径向方向中测得的所述连接部分320c的纵向延伸范围大于所述连接部分220c的纵向延伸范围。
[0067]所述第二线圈部分320b的径向宽度为5mm，并且所述第一线圈部分320a的径向宽度为20mm。所述激励线圈102与所述第二线圈部分320b之间的径向距离为5mm，并且所述第二线圈部分320b与所述第一线全部分320a之间的径向距离为10mm。所述角度α大小为 120。。
[0068]为了确定对象的参数，可将所述对象布置在所述探测线圈304的所述线圈部分320a的中心下方6cm的距离处。[0069]所述线圈布置300的运行与所述线圈布置200的运行相同。
[0070]参考图4，将解释根据本发明的第四示范性实施例用于磁感应阻抗测量装置的平面线圈布置400。所述线圈布置400包括被布置在公共平面406中的激励线圈102和探测线圈404。使用光刻技术，将所述激励线圈102和所述探测线圈404制作为在织物基材的一侧上的层压铜结构。
[0071]线圈布置400的激励线圈102与图1至图3中所图示的激励线圈102相同。类似于所述探测线圈204、304，环状形状的探测线圈404被布置在所述激励线圈102的径向外部，并且包括第一环状形状线圈部分420a、第二环状形状线圈部分420b，以及连接部分420c。此外，所述连接部分420c关于所述探测元件404的环状形状对称布置。所述连接部分420c的第一绕组部分428a和第二绕组部分428b彼此交叉，使得与所述第一线圈部分420a相比，所述第二线圈部分420b包括相反的绕组取向。由所述第一线全部分420a限定的面积Al大于由所述第二线圈部分420b限定的面积A2。由所述连接部分420c限定的面积显著小于所述面积A1、A2。出于图示的目的，以打点方式图示由所述探测线圈404 (包括所述终端部分424a、424b)囊括的面积，其中与所述面积Al以及由所述终端连接424a、424b囊括的所述面积相比较，所述面积A2具有更高的点密度。
[0072]所述环状形状的第二线圈部分420b的径向宽度为5mm，并且所述环状形状的第一线圈部分420a的径向宽度为30mm。所述激励线圈102与所述第二线圈部分420b之间的径向距离为5mm，并且所述第二线圈部分420b与所述第一线圈部分420a之间的径向距离为5mm。所述角度α为120°。
[0073]为了确定对象的参数，可将所述对象布置在所述探测线圈404的所述线圈部分420a的中心下方5cm的距离处。
[0074]所述线圈布置的运行类似于所述线圈布置200的运行。然而，由于第一线圈部分420a和第二线圈部分420b 被布置在所述激励线圈102的径向外部，因而所述磁激励场在所述面积Al、A2中的磁通线的方向彼此相同。由于所述第一线圈部分420a和第二线圈部分420b的绕组取向彼此相反，因而响应于所述磁激励场在所述第一线圈部分420a中和在所述第二线圈部分420b中感生的电流具有相反的符号但是相等的幅度。因此，在所述探测线圈404中的磁激励场得以抵消。此外，由于磁响应场在所述第一线圈部分和第二线圈部分420a、420b的面积A1、A2中的磁通量线的密度相同，但是所述面积Al大于所述面积A2，在所述探测线圈402中感生的总电流主要是在所述探测线圈402的所述第一线圈部分420a中感生的电流。
[0075]参考图5，将解释根据本发明的示范性实施例，用于确定人的心脏活动的磁感应阻抗测量装置540。所述装置540包括基于图4中所图示的线圈布置400设计的线圈布置500。所述线圈布置500包括与图4中所图示的激励线圈相同设计的激励线圈102，以及三个探测线圈504a-c，每个探测线圈均与所述探测线圈402相同设计。然而，所述探测线圈504a_c的角度范围α大小为50° ,而不是在图4中所图示的120°。当沿所述激励线圈502的圆周方向看时，所述第一探测线圈、第二探测线圈和第三探测线圈504a-c被布置为彼此相邻。为了清楚起见，附图标记仅指定到探测线圈504a。
[0076]在提供要被测量的信号(主要为源自于所述第一线圈部分520a的信号)方面，为确定所述人的心脏活动，根据最大化所述探测线圈504a_c中的磁响应场，选择所述激励线圈102和所述探测线圈504a-c的尺寸和相对布置。
[0077]此外，所述磁感应阻抗测量装置540包括信号处理单元542，其被配置为基于所测量的响应于所述磁响应场而在所述探测线圈504a_c中感生的电压,确定所述人的所述心脏活动。
[0078]在所述磁感应阻抗测量装置540的运行中，要被检查的人被放在所述线圈布置500下方5cm的距离处，其中，身体区域包括被定位在所述探测线圈504a-c的第一线全部分502a下的心脏。由所述信号处理单元542测量从所述探测线圈504a至504c提取的电压Ul至U3。此外，所述信号处理单元542基于所述电压信号Ul至U3，生成所述人的所述心脏区域的空间相关图片，用于确定所述人的所述心脏活动。
[0079]备选地，所述探测线圈504a_c可以被设计为彼此不同，并且可以类似于所述探测线圈104设计所述第一探测线圈504a并且相对于所述激励线圈102布置其，可以类似于所述探测线圈204设计所述第二探测线圈504b并且相对于所述激励线圈102布置其，并且可以类似于所述探测线圈304设计所述第三探测线圈504a并且相对于所述激励线圈102布置其。
[0080]此外，针对呼吸率的确定为了探测人的肺部活动，所述激励线圈102与所述第二线圈部分520b之间的径向距离为5mm，并且所述第二线圈部分520b与所述第一线圈部分420b之间的径向距离为30mm。所述第一线圈部分520a和第二线圈部分520b的径向宽度分别为5mm和30mm。或者,所述中心M与所述第二线圈部分520a之间的距离为Imm,即所述第二线圈部分被布置在所述激励线圈102的径向内部。在该情况中，所述第二线圈部分520b的所述径向宽度为约2mm。
[0081]尽管已在附图和前文的描述中详细图示并描述了本发明，但是应该将这种图示和描述认为是举例说明或示范性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容以及权 利要求书，本领域普通技术人员在实践要求保护的本发明时，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”的使用并不排除复数。互不相同的从属权利要求中记载了特定措施这一仅有事实并不指示不能有利地组合这些措施。权利要求书中的任何附图标记均不应被解释为限制范围。
【权利要求】
1.一种用于磁感应阻抗测量装置(504)的平面线圈布置(100、200、300、400、500)，所述平面线圈布置(100、200、300、400、500)包括: -激励线圈(102)，其被配置为在对象中生成磁激励场，以及 -探测线圈(104、204、304、404、504a-c)，其被配置为探测磁响应场，所述磁响应场响应于所述磁激励场在所述对象中感生电流而生成，其中，所述探测线圈(104、204、304、404)的形状关于所述激励线圈(102)径向对称，并且相对于所述激励线圈(104)被布置为使得所述磁激励场在所述探测线圈(104、204、304、404、504a-c)中最小化。
2.根据权利要求1所述的平面线圈布置(100、200、300、400、500)，其中，所述探测线圈(104、204、304、404、504a-c)沿所述激励线圈(102)的圆周延伸一角度范围(α )。
3.根据权利要求1或2所述的平面线圈布置(100、200、300、400、500)，其中，所述激励线圈(102)具有圆形形状，并且/或者其中，所述探测线圈(104、204、304、404、504a-c)具有环状形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的平面线圈布置(200、300、400、500)，其中，所述探测线圈(204、304、404)包括相互串联的径向外部第一线圈部分(220a、320a、420a、520a)和径向内部第二线圈部分(220b、320b、420b、520b)，其中，所述第一线圈部分(220a、320a、420a,520a)和所述第二线圈部分(220b、320b、420b、520b)是环状形状的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的平面线圈布置(100、200、300)，其中，所述激励线圈(102)和所述探测线圈(104、204、304)相互交叠。
6.根据权利要求4或5所述的平面线圈布置(100、200、300)，其中，所述第一线圈部分(220a、320a)被布置在所述激励线圈(102)径向外部，其中，所述第二线圈部分(220b、320b)被布置在所述激励线圈(.102)径向内部，并且其中，所述第一线圈部分(220a、320a)的绕组取向与所述第二线圈部分(220b、320b)的绕组取向相同。
7.根据权利要求4所述的平面线圈布置(400、500)，其中，所述第一线圈部分(420a、520a)和所述第二线圈部分(420b、520b)被布置在所述激励线圈(102)径向外部，并且其中，所述第一线圈部分(420a)的绕组取向与所述第二线圈部分(420b)的绕组取向相反。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的平面线圈布置(100、200、300、400、500)，其中，所述第一线圈部分(220a、320a、420a、520a)的延伸范围(Al)大于所述第二线圈部分(220b、320b、420b、520b)的延伸范围(A2)。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的平面线圈布置(100、200、300、400、500)，其中，根据要被确定的所述对象的参数，为所述第一线圈部分(220a、320a、420a、520a)到所述激励线圈(102)的距离和/或所述第二线圈部分(220b、320b、420b、520b)到所述激励线圈(102)的距离确定尺寸。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的平面线圈布置(500)，所述平面线圈布置(500)还包括: -至少另一探测线圈(504a_c)，其被配置为探测所述磁响应场，所述磁响应场响应于所述磁激励场在所述对象中感生所述电流而生成，其中，所述至少另一探测线圈(504a_c)的形状关于所述激励线圈(102)径向对称，并且相对于所述激励线圈(102)被布置为使得所述磁激励场在所述探测线圈(504a-c)中最小化。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的平面线圈布置(100、200、300、400、500)，其中，所述平面线圈布置(100、200、300、400、500)被制作在基材、印刷电路板、多层印刷电路板、箔材，和织物中的至少一种上。
12.一种用于确定人的生理参数的磁感应阻抗测量装置(540)，所述磁感应阻抗测量装置(540)包括: -根据权利要求1至11中任一项所述的平面线圈布置(100、200、300、400、500)，以及 -信号处理单元(542)，其被配置为处理由所述平面线圈布置(100、200、300、400、500)的探测线圈(104、204、304、504a-c)生成的信号。
13.根据权利要求12所述的磁感应阻抗测量装置，其中，所述生理参数包括肺部活动、心脏活动，和大脑活动中的至少一个。
14.一种确定人的生理参数的方法，所述方法包括: -通过激励线圈(102)在所述人中生成磁激励场， -通过探测线圈(104、204、304、504a-c)探测磁响应场，其中，所述磁响应场响应于所述磁激励场在所述人中感生电流而生成，其中，所述探测线圈(504a-c)的形状关于所述激励线圈(102)径向对 称，并且相对于所述激励线圈(102)被布置为使得所述磁激励场在所述探测线圈(504a_c)中最小化，以及 -基于所探测的磁响应场，确定所述人的所述生理参数。
【文档编号】A61B5/05GK103442634SQ201280007510
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2012年2月1日 优先权日:2011年2月3日
【发明者】F·J·罗塞利费雷尔, C·H·伊格尼, M·哈姆施 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司