感应式感测系统和方法与流程

1.本发明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。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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。
6.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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。


技术实现要素：

11.本发明由权利要求所定义。
12.根据本发明的一个方面的示例，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：
13.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，
14.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，
15.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。
16.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。
17.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。
18.发明人已经认识到，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。
19.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。
20.本发明的发明人认识到，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。
21.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。
22.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。
23.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。
24.优选地，天线是包括单个绕组的环形天线
25.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。
26.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。
27.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。
28.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。
29.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。
30.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进电流(或电压)的即时幅值相对于其被强制的驱动信号的变化来感测。
31.例如，幅值可以指电压幅值或电流幅值。
32.根据一组或多组实施例，由信号感测单元包括的电路布置可以包括：
33.幅值测量元件，其被布置用于提取指示所述谐振器电路信号的幅值的信号；
34.低通或带通滤波器，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
35.放大器，其被布置为放大经滤波的幅值信号。
36.幅值测量元件可以包括整流二极管。例如，指示谐振器电路信号幅值的信号可以指示谐振器电路电流或电压幅值。
37.该滤波器用于减少高频噪声，例如，频率高于信号幅值的典型变化率的噪声。
38.在特定示例中，电路布置可以还包括在滤波器和放大器之间的dc偏移调整元件，其被布置用于在幅值信号传递到放大器之前将任何负dc偏移调整为正dc偏移。
39.dc偏置是指信号的(dc)偏置或基线。
40.许多类型的普通放大器(和模数转换器)只能处理具有正直流偏置或偏移电压的信号。因此，添加dc偏移调整元件可确保可以使用所有类型的放大器(和adc)。
41.所述电路布置优选地还包括模数转换器(adc)，所述模数转换器(adc)被布置为在由放大器放大之后接收幅值信号。
42.所述系统还可以包括处理器，例如微处理器，用于接收经数字转换的幅值信号以用于存储、随后与另一部件或设备或系统通信，或者用于执行信号处理以例如导出一个或多个生理参数。
43.作为电路布置的使用的补充或替代，在一些示例中，信号感测器件可以包括磁场传感器，所述磁场传感器被布置用于感测谐振器电路的天线所暴露于的磁场(例如，磁场强度)。例如，磁场传感器被布置为感测天线环的位置处的磁场。它被布置为感测例如与天线磁耦合或电感耦合的磁场，或者就天线的即时振荡而言，电学地影响天线的磁场。
44.与环形天线耦合的磁场的场强提供了对阻尼因子变化的间接测量。例如，磁场强度振荡的幅值提供了对谐振器振荡的后续幅值以及阻尼的间接测量。因此，例如，磁场强度振荡幅值的向下变化指示阻尼增加，并且反之亦然。
45.在一些示例中，磁场传感器可以被布置为感测在环形天线的环的径向内侧的位置处的磁场，例如在环的径向中心处。
46.根据一个或多个实施例，所述系统可以包括信号处理单元，所述信号处理单元被配置为基于所感测的作为时间的函数的谐振器电路中的阻尼变化来确定指示心率和呼吸率中的一个或多个的相应量度。
47.在优选示例中，所述信号处理单元被配置为确定指示呼吸或呼吸深度的量度。
48.根据一个或多个实施例，所述系统可以包括控制单元，所述控制单元被配置为在使用中基于身体内的目标测量深度来设置所述驱动信号的驱动频率。所述控制单元可以包括控制器或处理器，例如微控制器或微处理器。
49.目标测量深度是与身体内相对于身体表面的期望测量深度相对应的定义测量深度(即，用户或操作者期望的)。不同的解剖特征位于皮肤下的不同深度。
50.在固定的驱动信号频率下，从射体发射的次级电磁信号在天线处感应的附加电感分量的实部和虚部的强度将作为信号从其发射的身体中深度的函数而变化(即涡流的深度)。换言之，对于身体中的固定深度，实部和虚部的强度都将根据驱动信号频率在最小值和最大值之间变化。因此，对于已知的期望测量深度，可以选择驱动信号频率以使该深度的虚部(即与阻尼相关联)的测量信号强度最大化。
51.控制单元可以包括例如存储查找表的存储器，查找表存储多个目标测量深度和相关联的驱动信号频率，用于最大化来自身体的测量信号的强度。
52.在一些示例中，控制单元可以被配置用于接收指示目标测量深度的用户输入。
53.所述系统可以包括用户接口。替代地，控制单元在使用中可以适于与用户接口通信耦合。用户接口可以是诸如控制面板的专用用户接口，或者可以例如由具有安装的专用应用程序的移动通信设备提供，所述专用应用程序用于配置移动设备以与控制单元进行通信。
54.根据本发明的另一方面的示例提供了一种基于使用包括环形天线的谐振器电路来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的方法，所述方法包括：
55.用驱动信号驱动环形天线以使其产生电磁激励信号，并且
56.在生成信号的同时检测谐振器电路中的阻尼，并且
57.其中，所述方法包括仅感测谐振器电路中的所述阻尼，并且不包括检测指示所述谐振器电路的频率或固有频率的任何量度。
58.在一些示例中，对所述阻尼的感测包括：
59.检测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变化的量度；和/或
60.感测天线环路的位置处的磁场变化。
61.根据一个或多个实施例，所述方法还可以包括基于身体内的目标测量深度来设置驱动信号的频率。该特征已经在上面关于本发明的系统方面进行了解释。
62.参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐述。
附图说明
63.为了更好地理解本发明，并且更清楚地示出其如何被付诸实践，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中，
64.图1示意性地示出了该系统被应用到的身体内的涡流感应；
65.图2以示意性框图的形式示出了根据一个或多个实施例的示例系统的部件；
66.图3以另外的示意性框图形式示出了根据一个或多个实施例的示例系统的部件；并且
67.图4和5各自示出了根据一个或多个实施例的用于在感测系统中使用的示例信号调节块的部件的示意框图。
具体实施方式
68.将参考附图来描述本发明。
69.应当理解，详细说明和具体示例虽然指示了设备、系统和方法的示例性实施例，但是仅旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。根据以下说明、所附权利要求书和附图，将更好地理解本发明的设备、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应该理解，附图仅是示意性的，并且未按比例绘制。还应该理解，贯穿附图，使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
70.本发明提供了一种感应式感测系统，其具有带有天线的谐振器电路，用于同时将电磁信号施加到身体并感测从身体返回的次级电磁信号。所述系统包括信号感测单元，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。
71.用于测量谐振器振荡频率(或谐振器电路的固有频率)变化的电路元件复杂、昂贵并且消耗相对高水平的功率。因此，通过仅包括用于检测阻尼变化的部件(例如，通过幅值变化)，系统的复杂性以及功耗都得以降低。
72.如所讨论的，本发明的实施例利用磁感应原理来感测身体的参数。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。这在图1中示意性地被图示。谐振器电路的环形天线12由交流电(驱动信号)驱动。这引起天线中的电流振荡。
73.在使用中，天线12靠近要被探测的身体16。天线的驱动生成初级电磁(em)信号22，其与身体耦合并在身体中生成涡流18。这些涡流取决于身体的导电性。涡流生成次级磁场24。该次级场与初级场22相互作用以改变谐振器电路的振荡特性。
74.特别地，一般来说，当环形天线靠近身体时，电感l获得额外的反射电感分量lr，这是由于施加激励信号22的结果在受激身体中感应出的涡流18而产生的。
75.由于次级时变磁通量的产生，这些涡流18继而有效地对环形天线12的电感作出贡献。这些涡流通量与天线的初级通量结合，在天线中产生更大的感应后向emf，从而产生更大的可测量的有效电感。
76.由涡流产生的附加电感分量在本公开中可以同义地称为“反射电感”。
77.一般来说，反射电感lr是复数，并且可以表示为
78.lr＝l
′r+il
″rꢀꢀꢀꢀ
(1)
79.其中，l
′r与天线的无功阻抗有关，并且与天线的电阻阻抗有关。
80.电感lr的反射分量的添加导致天线(或谐振器电路)特性的失谐。特别是，线圈天线电路的固有径向频率和线圈天线电路的阻尼因子两者都发生变化。
81.特别是，附加电感分量lr的实部体现在谐振器电路或天线的固有频率中。附加电感分量的虚部体现在谐振器电路的(自然)振荡幅值中。
82.在先前提出的电感系统系统中，建议至少测量反射电感的实部(即，经由频率变化)或测量反射电感的实部和虚部两者。例如，在wo2018/127482中，反射电感lr的实部和虚部两者都被测量。实部是通过测量谐振器电路的振荡器的频率来确定的，而虚部是通过测量由于人体吸收造成的电磁功率损失以及接收到的反射电磁信号的相移来确定的。
83.为了测量振荡器频率，所需的电子电路和微控制器会消耗大量功率。在电池供电设备的情况下，这显著缩短了电池充电之间的操作时间。
84.例如，先前提出的设备包括用于感测固有频率变化的信号处理模块。在一些示例中，这些包括具有带锁相环(pll)的可变电容器的电路。在这样的布置中，pll通过控制与环路电容器并联的可变电容器人为地保持环路谐振器频率恒定。因此，可变电容器控制信号是指示在没有pll的强制的情况下将在谐振器电路中引起的频率变化的量度(即，谐振器电路的固有频率的变化)。这些继而指示由于从身体发出的次级场而在天线中感应的附加电感的实部。
85.在其他先前示例中，谐振器电路被布置为自由运行振荡器电路的一部分。振荡器频率主要受来自人体的次级电磁信号添加到谐振器电路的附加电感分量的实部影响。该频率可以直接用频率计数器测量，或者可以使用采用超外差接收器原理的方法，其中添加第二个振荡器，并使用混频器和低通或带通滤波器。例如，这在wo2018/127482中有所描述。
86.上述两种信号感测布置都很复杂并且消耗大量功率。
87.本发明的实现是经由阻尼变化仅测量反射电感lr的虚部，可以在一方面测量多功能性和精度与另一方面功耗之间达到可接受的折衷。以前对这种方法存在偏见，理由是需要测量实部和虚部两者，或者至少是实部，以确保足够的测量鲁棒性。然而，发明人的大量实验和测试实际上发现情况并非如此，特别是对于简单的使用情况，例如仅测量一个或多个两个特定目标生理或解剖参数。
88.本发明的实施例基于消除用于感测谐振器电路中的固有频率变化的部件并且包括代替仅用于感测谐振器电路中的阻尼的单元，例如，经由谐振器振荡幅值的变化，例如与驱动信号幅值相比。
89.例如，对于仅测量呼吸频率和脉搏，lr的虚部就足够了。通过去除用于频率测量的高功率需求和昂贵的电子元件，并运行例如具有低时钟速度的微控制器以所需的最低采样率测量lr的虚部，可以延长电池寿命并降低制造成本。
90.根据本发明的一个或多个实施例的示例感应式感测系统8的示意框图如图2中所示。
91.该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。
92.系统8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，用于以驱动信号驱动天线以使其生成电磁激励信号。该示例中的信号生成器是振荡器14的形式，其产生具有驱动频率的驱动信号。驱动频率优选地是可调节的，例如取决于身体内的期望测量深度(如将在下面的段落中进一步解释的)。
93.在该示例中，谐振器电路10还包括电容器13，用于设置或调谐谐振器电路的自然自由空间谐振频率(即，在没有任何外加场的情况下的自然频率)。在一些示例中，电容器可以是可变电容器以允许调节自然自由空间谐振频率。
94.系统8还包括信号感测单元30，其被布置用于在产生信号的同时感测指示在谐振器电路中表现出的相对于提供给谐振器电路的驱动信号的阻尼的量度。阻尼可以指谐振器电路的阻尼因子。在没有任何外部磁场的情况下，谐振器电路将表现出自然的自由空间阻尼系数，其与在谐振器电路中振荡时电路对施加的驱动信号施加的阻尼程度有关。来自身体的次级em信号通过向阻尼因子添加一个分量来影响阻尼因子，所述分量取决于发出次级em信号的身体中物体或介质的特性。通过监测谐振器电路的阻尼变化，可以得出携带与被探测的身体有关的信息的测量信号。
95.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，并且不包括用于检测指示谐振器电路中的频率(例如固有频率)变化的任何量度的单元。因此，感测或测量信号仅基于对谐振器电路阻尼的检测和监测而得出。
96.在图2的示例中，系统8还包括微处理器32，其被布置为可操作地耦合到信号感测单元30和谐振器电路32。例如，微处理器可以被配置用于控制驱动信号生成器14的驱动频率，和/或它可以被配置为执行信号处理，例如用于根据来自信号感测单元30感测或测量信号输出来导出一个或多个生理或解剖参数。
97.信号感测单元30可以采用不同的形式并且以不同的方式操作，以导出表示谐振器电路阻尼的所述量度。
98.在一些示例中，信号感测单元30至少包括信号调节部分42，用于导出指示谐振器电路的阻尼作为时间函数的信号，以及模数转换器(adc)44，用于将所述导出的信号数字化。在图3中示意性地示出了范例。
99.根据至少一组实施例，信号感测单元30基于感测谐振器电路10中的振荡幅值的变化来感测阻尼。例如，在一些情况下，阻尼的感测可以包括感测指示谐振器电路振荡的幅值与由振荡器14施加的驱动信号的幅值相比变化的量度。
100.图4示意性地显示了这种配置的一个示例。为了说明，图4显示了由图3所示系统的信号调节块42所包括的幅值监测部件。因此，信号感测单元30的该部分包括：幅值测量元件52，其被布置用于提取指示谐振器电路中的振荡信号的幅值的信号；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，其用于放大经滤波的幅值信号。
101.在一些示例中，信号感测单元可以连续操作，从而作为时间的函数连续输出表示检测到的幅值随时间变化的幅值信号。
102.在一些示例中，幅值测量元件52可以包括整流二极管。然而，可替代地使用任何其他获得谐振器电路中的信号幅值的测量的方法。
103.滤波器54用于过滤高频噪声，例如，频率高于被探测的特定身体区域的幅值变化的典型上限阈值的噪声。
104.在一些示例中，放大的幅值信号可以被输出到adc 44以进行数字化。然后在一些示例中它可以被传递到微处理器32，例如用于信号处理或用于存储或用于传输到外部设备或系统或计算机。
105.在一些示例中，放大器58可以用于将提取的幅值信号的功率增加到足以使其被adc 44数字化的水平。
106.在一些示例中，信号感测单元30，例如这样的信号感测单元的信号调节块42，可以还包括在滤波器54和放大器58之间的dc偏移调整元件56，用于确保传递到放大器的所有信号具有正dc偏移(dc偏置)。图5示意性地描绘了这样的示例。
107.偏移调整元件56因此被布置用于在信号传递到放大器58之前将任何负dc偏移调整为正dc偏移。
108.在进一步的示例中，偏移调整元件可以被配置为将任何dc偏移(正或负)调整为定义水平或值的正dc偏移。在一些示例中，所述定义水平可以是可调整的，或者可以是预设的或预定义的。
109.许多常见类型的放大器和adc只能处理具有正dc偏移电压的信号。因此，dc偏移调整元件确保可以使用所有类型的放大器(和adc)。
110.此外，具有直流偏移的放大信号不应超过或低于adc的电压范围。因此，调整dc偏移以使其处于定义的水平(在信号传递到放大器之前)避免无意中超过最大和最小adc输入电压。
111.感测谐振器电路10中振荡的信号幅值的变化仅代表一种示例性方法，用于导出指示谐振器电路中的阻尼随时间变化的量度。在替代实施例中，信号感测单元可以采用不同的形式并且以不同的方式检测阻尼。
112.根据一个或多个进一步的实施例，可以基于测量振荡器14电路中的放大元件的增益来导出指示谐振器电路的阻尼的量度。振荡器的放大增益通常被自动配置为补偿环路中的任何损耗。因此，在这种情况下，谐振器阻尼的变化可能不会体现在谐振器电路中振荡幅值的可观察到的变化中。在这种情况下，可以代替地感测振荡器14的放大增益的变化，并且输出指示这些变化的信号作为指示阻尼变化的量度。
113.振荡器14的放大增益可以通过例如比较振荡器的输入信号的幅值和振荡器的输出信号的幅值来测量。替代地，其可以通过例如测量振荡器14中的有源放大器设备的操作点来测量。
114.根据另一组一个或多个实施例，信号感测单元30可以采用磁场传感器的形式，所述磁场传感器被布置用于感测与天线12和被感测身体磁耦合的磁场的场强。例如，在一些示例中，它可以被安装在天线的位置，例如径向地安装在谐振器电路10的天线12内部。例如，它可以被径向地布置在天线环内和由天线环限定的平面内。
115.在其他示例中，它可以布置在与天线的位置不同的位置。例如，它可以被安装为定位于由天线限定的平面和要被探测的身体之间。它可以例如径向地布置在天线环内部但从天线环限定的平面轴向偏移，例如朝向要被探测的身体偏移，例如位于天线与要被探测的身体之间。
116.在一些实施例中，所述系统可以包括安装天线的框架结构或壳体，并且其中，磁场传感器也被布置为相对于天线以固定关系安装。
117.与环形天线耦合的磁场的场强提供了对阻尼因子变化的间接测量。例如，磁场强度振荡的幅值提供了对谐振器振荡的后续幅值以及阻尼的间接测量。因此，例如，磁场强度振荡幅值的向下变化指示阻尼增加，并且反之亦然。因此，在一些示例中，磁场强度振荡幅值的变化可以用作指示谐振器电路的阻尼变化的量度。
118.根据本发明的任何实施例，系统8可以包括信号处理单元，所述信号处理单元被配置为基于所感测到的作为时间函数的谐振器电路中的阻尼变化来确定心率和呼吸率中的一个或多个。在一些示例中，这可以是控制器或处理器。在图2-5的示例中，微处理器32执行信号处理器的角色并执行信号处理功能。
119.根据一个或多个实施例，所述系统还可以包括用于基于身体内的目标测量深度来设置驱动信号的频率的单元。
120.例如，所述系统可以包括控制单元，所述控制单元被配置为在使用中基于身体内的目标测量深度来设置所述驱动信号的驱动频率。例如，所述控制单元可以由微处理器32提供。
121.如上所述，在固定的驱动信号14频率下，由身体发射的次级电磁信号在天线12处感应的反射电感lr的实部和虚部的强度将作为从其发射信号的身体中的深度的函数而变化(即涡流的深度)。换言之，对于身体中的固定深度，实部和虚部的强度都将根据驱动信号频率在最小值和最大值之间变化。换句话说，对于身体的每个深度，驱动信号都有一个自然的最佳频率，对于该自然的最佳频率，从身体获得的测量信号(以反射电感的虚部形式，即谐振器阻尼)将具有最大信号强度。
122.因此，对于已知的期望测量深度，可以选择驱动信号频率以使该深度的虚部(即与阻尼相关联)的测量信号强度最大化。
123.因此，对于在身体中的某个深度处感应的涡流，可以将振荡器14的频率选择在虚信号中的响应最大的值处。
124.例如，可能期望探测心脏以获得心率的量度。在这种情况下，可以选择振荡器14驱动信号的频率，其已知在被探测对象的心脏的深度的虚部反射电感分量中具有最佳响应。因此，这可以同时至少部分地抑制从处于稍微不同深度的肺部接收到的任何检测到的信号分量。因此可以有效地隔离心脏。
125.在另一个示例中，替代地可能期望获得指示呼吸速率或呼吸深度的信号。在这种情况下，可以选择振荡器14驱动信号的频率，其已知在被探测对象的肺的深度的虚部反射电感分量中具有最佳响应。
126.最佳频率选择可以是想要的测量与不想要测量的比率最佳的频率，或者是期望生理信号响应最大的频率。
127.例如，所述系统可以包括控制单元，所述控制单元被配置为在使用中基于身体内的目标测量深度来设置所述驱动信号的驱动频率。控制单元可以例如由图3的系统中的微控制器32或微处理器提供。
128.控制单元可以包括存储查找表的存储器，查找表存储多个目标测量深度和相关联的驱动信号频率，用于最大化来自身体的测量信号的强度
129.所述控制单元可以被配置用于接收指示所述目标测量深度的用户输入信号。该系统可以包括用于允许用户输入期望的测量深度或目标解剖区域或身体以进行感测的用户
接口，并且其中，控制单元确定适当的测量深度，并基于此来确定针对驱动信号的适当驱动频率，以使采集的测量信号强度最大化。
130.如所讨论的，根据本发明实施例的感应式感测系统8被配置为具有用于检测谐振器电路的阻尼的量度的单元，但不具有用于检测谐振器电路的频率的变化的单元。这通过避免导出频率变化所需的部件来节省功率和复杂性。
131.根据本发明的任何实施例，所述系统可以包括用于为系统的部件例如一个或多个电池供电的本地(非主)电源。例如，可以布置电池以向信号生成装置和信号感测单元供电。
132.根据本发明的任何实施例，所述系统还可以包括壳体，天线12、信号生成单元14和信号感测单元30被安装在所述壳体中。所述系统的所有部件都可以被安装在所述壳体内。
133.根据一个或多个实施例，所述系统可以是便携式感测系统。例如，它可以采取便携式感应式感测单元的形式，例如便携式探头。它可以采用手持式感测设备的形式。
134.根据本发明的另一方面的示例还提供了一种感应式感测方法。所述方法用于基于使用包括环形天线的谐振器电路来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。
135.所述方法包括用驱动信号驱动所述环形天线以使其生成电磁激励信号。
136.所述方法还包括在生成信号的同时感测在谐振器电路中表现出的阻尼，例如相对于提供给谐振器电路的驱动信号。
137.所述方法的特征在于所述方法包括仅感测谐振器电路中的所述阻尼，并且不包括检测指示所述谐振器电路的频率的任何量度。
138.上述每个步骤的实施选项和细节可以根据上面为本发明的设备方面(即系统方面)提供的解释和描述来理解和解释。
139.以上关于本发明的设备方面(关于感应式感测系统)描述的任何示例、选项或实施例特征或细节可以应用或组合或并入本发明的本方法的方面。
140.本发明的实施例提供了一种低成本、低电流但功能更受限制的感应式感测系统。该系统的实施例允许测量例如呼吸率、呼吸深度和脉搏。
141.然而，本发明的实施例允许多种不同的示例应用。一些示例应用包括：
142.对解剖结构中的流体成分进行非侵入性测量，例如在对象的膀胱、乳腺或血管内。
143.组织中流体密度的非侵入性测量，例如肺组织。
144.应用为现场检查(手持)设备来测量例如患者的呼吸和脉搏。
145.家用设备，其允许个人使用呼吸和脉搏测量。
146.用于长期监测呼吸和脉搏(例如，通过在谐振器电路中使用相对较低的电流来启用)。
147.非接触式测量例如婴儿奶瓶中的流体密度。
148.作为一次性设备的使用，例如基于可与设备一起处理掉的电池电源的使用。
149.如上所述，一些实施例利用控制单元和/或微控制器和/或微处理器。
150.这些部件中的任何一个或每个部件都可以用软件和/或硬件以多种方式实现，以执行所需的各种功能。例如，可以使用处理器，所述处理器采用一个或多个微处理器，所述微处理器可以使用软件(例如，微代码)进行编程以执行所需的功能。然而，控制单元可以在采用或不采用处理器的情况下实现，并且还可以被实现为用于执行一些功能的专用硬件与
用于执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。
151.可以在本公开的各种实施例中使用的控制器部件的范例包括但不限于，常规微处理器、专用集成电路(asic)和现场可编程门阵列(fpga)。
152.在各种实现方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质相关联，诸如易失性和非易失性计算机存储器，诸如ram、prom、eprom和eeprom。存储介质可以编码有一个或多个程序，所述程序当在一个或多个处理器和/或控制器上运行时执行所需的功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可转移的，使得存储在其上的一个或多个程序可以加载到处理器或控制器中。
153.本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践请求保护的本发明时能够理解并且实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或者其它单元可以实现权利要求书中记载的若干项的功能。尽管特定措施是在互不相同的从属权利要求中记载的，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。如果以上描述了计算机程序，其可以被存储/分布在与其它硬件一起提供或者作为其它硬件的部分提供的诸如光存储介质或者固态介质的合适介质上，但是还可以以诸如经因特网或者其它有线或无线电信系统的其它形式分布。如果在权利要求书或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置为”。权利要求书中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。