包括磁通门传感器的心脏脉搏监测器的制造方法

文档序号:8232368阅读:609来源:国知局
包括磁通门传感器的心脏脉搏监测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明所公开的实施例涉及包括磁体的非侵入性心脏脉搏监测器。
【背景技术】
[0002]为准确测量,常规2点心脏脉搏测量要求电极放置在心脏两端,通常使用胸带或电极。无带接触也是已知的,但是其要求用户用另一只手触摸手腕以便获得脉搏读数。可替代的已知方法使用反射脉搏血氧测量技术,但是其要求相对复杂的电路(例如,发光二极管(LED)、检测器、LED驱动器等)。

【发明内容】

[0003]本发明所公开的实施例描述了非侵入性心脏脉搏监测器,其包括与磁通门传感器系统结合的永磁体和安装结构,其中安装结构用于固定永磁体,使其与心脏脉搏监测器的佩带者的血管可位移接触。永磁体具有限定轴向方向的厚度,当血液在血管中流动时,永磁体在该轴向方向上变成位移的。磁通门传感器系统放置在轴向方向上距离永磁体标称距离的位置处,并且相对永磁体对齐,以从其感测轴向磁场。
[0004]当永磁体由于心脏脉搏在轴向方向上位移时,引起的轴向磁场的变化,其由磁通门传感器系统通过其感测线圈上感应的交流电(AC)输出信号的变化来感测。处理器经耦合以接收来自感应的AC输出信号的信息,该处理器应用将来自感应的AC输出信号的信息转化为佩带者的心脏脉搏测量的标定数据。因此,通过脉搏引起由磁通门传感器系统感测的来自永磁体的磁场波动,所公开的心脏脉搏监测器能够实现简化的单点心率/脉搏测量。
【附图说明】
[0005]现在参考不必按比例绘制的附图,其中:
[0006]图1A不出根据一个不例实施例的包括永磁体和磁通门传感器系统的不例心脏脉搏监测器,永磁体与心脏脉搏监测器的佩带者的血管可位移接触放置,其中磁通门传感器系统感测永磁体的运动。
[0007]图1B示出根据一个示例实施例的体现为环形铁芯磁通门的示例磁通门传感器系统。
[0008]图2不出根据一个不例实施例的包括永磁体和第一磁通门传感器系统与第二磁通门传感器系统的示例心脏脉搏监测器。
[0009]图3示出根据一个示例实施例的包括永磁体和连同重量监测设备的磁通门传感器系统的示例心脏脉搏监测器,其中重量监测设备测量佩带者的热量(caloric)输出。
[0010]图4A示出包括用于本文所述测试的双铁芯磁通门传感器系统的心脏脉搏监测器配置。
[0011]图4B示出沿着用于图4A所示的双磁芯磁通门传感器系统的磁通门轴线的B场幅值。
[0012]图4C示出对于双铁芯磁通门传感器系统中的铁芯之间的各种磁通门间隙(fgGaps),作为永磁体和磁通门传感器系统之间的磁通门高度(fgHeight)(单位为mm)的函数的图4A所示的磁通门传感器系统感测的模拟的B场(单位为mT)的曲线图。
【具体实施方式】
[0013]参考附图描述示例实施例,其中相同的附图标记用于指明类似或等效的元件。所示出的行为或事件的顺序不应看作限制性的,因为一些行为或事件可以不同的顺序发生和/或与其他行为或事件同时发生。此外,一些示出的行为或事件可以不被要求实施根据本公开的方法。
[0014]图1A不出根据一个不例实施例的包括永磁体120和磁通门传感器系统150的不例心脏脉搏监测器100,永磁体120经配置和手腕带110 一起与心脏脉搏监测器的佩带者的血管可位移接触,其中磁通门传感器系统150邻近地感测永磁体120的移动。邻近通常为Imm的量级,诸如0.02mm-30mm。地球磁场能够在永磁体120和磁通门传感器系统150之间设定近似最大有用距离。
[0015]所示磁通门传感器系统150安装在可选的印刷电路板(PCB) 160上。PCB 160允许诸如IC(例如,低通滤波器、放大器、模数转换器(ADC或A/D)和用于来自磁通门传感器系统150的感测线圈(参见在下述图1B中的感测线圈152)的电子信号的信号处理的数字信号处理器(DSP))的电子电路的安装。各个IC连同用于储存处理器可如下述实施的算法的存储器芯片一起能够是多芯片模块(MCM)的部分。
[0016]心脏脉搏监测器100具有示为手腕带110的安装结构,其中手腕带100呈适合人的手腕的手链形状,其固定永磁体120,使其相对于心脏脉搏监测器的佩带者的周边血管“可位移接触”。如在此所使用的,“可位移接触”是指直接或间接接触,从而流动通过血管的血液的脉搏按压邻近永磁体120的血管时,永磁体120受力并在轴向方向上变成位移的。手腕带110或其他安装结构能够是灵活的,这允许永磁体120自身很大程度上即使是不灵活的,但仍然提供轴向位移。
[0017]如在磁体领域中已知的,永磁体由磁化的并建立其自己的永久磁场的材料(即,铁磁材料)制成。手腕带110—般包含具有固定在其中的永磁体120的柔性塑料材料。永磁体120具有限定所示轴向方向的高度(或厚度),当血液在佩带者的血管中流动时,永磁体120在轴向方向上可位移。
[0018]磁通门传感器系统150放置在轴向方向上距离永磁体120标称距离的位置处,诸如由至少一个垫片(参见下述图2中的垫片216和垫片217)所提供的标称距离。磁通门传感器系统150相对于永磁体120对齐,以感测永磁体120的轴向磁场。
[0019]永磁体120被选为提供主要在所示的轴向方向上的磁场,并且提供适当的磁场强度。在一个实施例中,永磁体120为极化(程序化)磁体,其能够体现为“冰箱磁体”,也称为Halbach阵列布置。与大多数具有明显南北极的常规磁体不同,冰箱磁体是扁平的并且由复合材料(聚合物和诸如镍(Ni)薄片的磁性离子一起)制成,其通常由平面的相同表面上的交替的南北极构造。
[0020]尽管安装结构示为手腕带110,但是安装结构可以在佩带者的其他位置上,诸如在上臂、脚踝上,或脖子上。在这些身体部位中的每个中,已知经过周边血管。
[0021]图1B示出根据一个示例实施例的体现为环形铁芯磁通门传感器系统的示例磁通门传感器系统150'。磁通门传感器系统150'包括不为环形铁芯的至少一个磁芯151,和均邻近磁芯151的感测线圈152与驱动线圈153。名字“磁通门”来源于磁芯151用门控制磁通量进出感测线圈152的行为。驱动电路155经耦合以驱动驱动线圈153。在其他实施例中,磁通门传感器系统能够包括第一磁芯和第二磁芯。
[0022]所示处理器(例如,DSP) 158经耦合以接收具有来源于感测线圈152上感应的AC输出信号的信息的数字化信号,如图所示,处理器158包括耦合到感测线圈152的模数(A/D)转换器157提供的数字化功能。尽管未示出,但是低通滤波器和放大器一般也包括在典型的磁通门传感器系统中。感测线圈152上的AC输出信号本质上与磁场成比例。由于随着永磁体120和磁通门传感器系统150'之间的距离增加,磁场强度非线性衰退(减弱),所以非线性数学处理一般用于确定用户的心脏脉搏。在图1B中所示的处理器158能够实施储存在图1B所示的存储器159中的标定数据,以将感应的AC输出信号转化为心脏脉搏测量。标定数据也可由制造商提供,或通过模拟确定或者根据经验为主确定。
[0023]如在本领域中已知的,磁通门传感器系统操作的基本原则为测量的磁场Brart与参考磁场Bref的比较。Bref能够具有包括正弦波、方波或三角形交变信号的各种形状。通过来自驱动线圈153的B场激发至磁芯151,并由驱动电路155驱动。测量的磁场Bext与Bref叠加。然后感测线圈152(拾波线圈)感测将要估计的磁芯151中的BMt。
[0024]磁通门传感器系统的灵敏度取决于磁芯151材料的磁导率。在感测操作中,当Brait发生变化时,感测线圈152的感应AC信号输出变化。该变化的程度和相位能够经分析以确定磁通线的强度和方向。感测线圈152上的感测卷绕信号(winding signal)将是驱动线圈153上的驱动卷绕信号的两倍,因为感测卷绕信号在感测线圈152的正负半周期上均出现。
[0025]感测线圈152上的磁通门输出一般为矩形脉搏,其频率与磁场成反比改变。使用诸如LM 2907(来自美国国家半导体公司的频率到电压转换器)或等效的频率到电压转换器,磁通门传感器的频率输出能够转化为电压。
[0026]图2不出根据一个不例实施例的包括永磁体120和第一磁通门传感器系统MO1与可选第二磁通门传感器系统1502的心脏脉搏监测器2
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