专利名称：用于生物传感器的功率节省上行链路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监视个人生理状态的系统，包括传感装置，被安排为在系统的第一模式中拾取第一信号，并将所述第一信号转发给信号处理单元，其中所述第一信号代表所述生理状态。
本发明还涉及一种被构思为适合于个人监视系统的控制单元，所述个人监视系统被安排为拾取表示个人生理状态的信号。
背景技术：
从WO 01/78831中公知在开篇段落中阐述的系统。该公知系统被安排为通过位于与个人物理接触的还被称作传感装置的一组传感器来监视个人的生理状态。传感装置被安排为拾取表示个人生理状态的信号。这样的信号可以是心率、呼吸速率或在个人身体上可测量的其它合适信号。该公知系统还包括被安排用于分析来自电极组的信号的处理单元。为了执行维护程序，该公知系统包括到基本单元的RF(射频)接口，所述基本单元被安排用于发射触发信号，该信号一旦被监视系统接收到就将其设置为服务模式。由监视系统在服务模式中执行的操作包括登记信息、传输频率命令、电子设置、发射机控制命令、功率节省模式和其它合适的配置命令。公知的监视系统是便携式的，并利用电池供电。
由于不断起作用的RF接收信道等待来自基本单元的触发信号，所以该公知系统的缺点是高的功率消耗。这导致必需频繁地更换电池或充电，导致系统成本增加和可靠性降低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种功耗降低的监视系统。根据本发明的系统的特征在于，所述系统包括定位于远离所述信号处理单元的可启动控制单元，所述控制单元适合于生成被安排为叠加在第一信号上的第二信号，所述信号处理单元被安排为解码第二信号，并且在接收到第二信号时进入第二模式。本发明基于这样的见识，即大多数的监视系统包括在连续模式中操作以接收被定义为第一信号的个人数据的数据接收信道。例如，在监视个人的心脏活动的情况下，传感装置包括用于ECG数据的接收信道，所述信道包括工作在正规信号的数十赫兹和微伏上的灵敏差分放大器。因为这个信道始终是激活的，所以使用这个信道作为放大器用于接收触发信号以便将监视系统切换到不同模式是有利的。为了清楚起见，将数据收集模式称作第一模式，而将任何其它模式称作第二模式。第二模式的例子是其中系统执行自维护操作的服务模式，类似于准备将参数或程序代码上载到监视系统、启动对检查操作状态的响应、启动监视系统的自测试、电池检查、关机和断电操作等。因而，将控制单元安排为通过监视系统启动到第二模式的切换是有利的。因此，控制单元必需能够生成可以被添加或被叠加到第一信号的代码。优选地，将该代码或第二信号安排为对第一信号的干扰。该干扰可以通过监视系统的处理单元进行解码，随后监视系统进入操作的第二模式。一旦系统进入第二模式，有可能启动专用的唤醒序列，这可以启动进一步的通信。必需注意，该动作可能消耗比普通操作多得多的功率，但是因为它仅应用相对低的工作循环，例如低于0,1％，所以这将不是电池寿命的限制因素，因而改善系统可靠性。
根据本发明的系统的一个实施例的特征在于，控制单元包括被安排为与个人皮肤接触的电极，所述电极被安排为发送第二信号。这种技术措施基于这样的见识，即人体是适合于传导从外部感应的电信号的传导媒体。因此，通过发送第二信号和利用电极通过人体皮肤传导该信号，实现第二信号在第一信号上的叠加。为了执行该操作，公用电极将足够，如此注入的第二信号将基本上在人体的表面上传播。
根据本发明的系统的另一实施例的特征在于，该系统还包括被安排为建立到远程基本单元的无线通信的RF链路，第二信号是用于RF链路执行预定操作的触发信号。根据这种技术措施，监视系统只在接收到第二信号时执行RF发送和RF接收。因此，降低监视系统的功率消耗。RF链路的设计在本领域技术人员的技术能力之内，并在此将不再详细描述。RF链路的预定操作的例子是适当的数据接收和/或数据发送协议的启动，远程基本单元被安排为根据利用RF链路启动的相应通信协议进行响应。
根据本发明的系统的又一实施例的特征在于，第二信号包括将由信号处理单元处理的数据。将第二信号安排为包括将由信号处理装置处理的实际数据是有利的。这样的实际数据的例子是系统设置信息，类似于病人标识、日期等。根据该技术措施，不需要启动RF链路，通过用户旁路与基本单元的通信将数据输入监视系统。该技术措施进一步改善了系统的功耗。
根据本发明的系统的又一实施例的特征在于，第二信号具有与第一信号基本上相同的带宽，第二信号的幅度比第一信号的幅度至少低一个幅度量级。安排第二信号以使其带宽与第一信号的带宽一致是有利的。在这种情况下，监视系统的电子电路可以保持为简单。
根据本发明的控制单元的特征在于，所述控制单元被安排为通过生成合适的触发信号和通过在代表所监视的生理状态的信号上叠加所述触发信号来控制个人监视系统。根据本发明的控制单元可以由用户佩带在例如四肢上，或者可以集成在衣服内。这样一种控制单元的用户接口可以有利地进行设置，以便用户能够选择服务模式，或者通过适当设置的控制面板手工地将数据输入监视系统。
根据本发明的控制单元的实施例的特征在于，该控制单元包括被安排为与人体皮肤接触的电极，所述电极被安排为发送触发信号。通过设置为与人体皮肤物理接触的电极，能够实现第二信号和第一信号的叠加。
根据本发明的控制单元的实施例的特征在于，该控制单元包括被安排为在手动模式中操作所述控制单元的用户接口。优选地，该用户接口包括可启动的数据输入端口和显示器。可启动的数据端口的例子是可以由用户启动的键盘。在用户希望编辑在控制单元的存储器内存储的管理数据的情况下，这是特别有利的。而且，用户能在穿越时区时改变日期和时间。
将参考附图更详细地讨论本发明的这些和其它方面。
图1图示根据本发明用于监视个人生理状态的系统的一个实施例的示意图。
图2图示根据本发明的系统的技术实现的一个实施例的示意图。
图3示意性地图示用于带内信令模式的监视装置的一个实施例。
图4示意性地图示用于带外信令模式的监视装置的一个实施例。
图5以示意的形式图示根据本发明的控制单元的发送部分的一个实施例。
图6示意地图示根据本发明的控制单元的用户接口的一个实施例。
具体实施例方式
图1以示意的方式图示根据本发明的用于监视个人生理状态的系统(1)的一个实施例。该个人被提供一组适合于监视目标生理状态的生物传感器(3)。这样的生理状态的例子是心律、体温、血流和脑电图等。根据目标生理状态执行该组生物传感器(3)的布局。图1图示该组用于监视心脏活动的生物传感器的布局的一个例子，在这种情况下，将生物传感器放置在胸部区域。该组生物传感器(3)的功能是本领域的技术人员公知的，并因此将不再详细解释。为了持久监视的目的，该组生物传感器(3)必需连续地进行佩带。希望利用某个预先设置的维护间隔来更新该组传感器(3)的电子配置。通过该组生物传感器(3)的处理器单元(未图示)的RF通信协议执行电子配置的更新，该处理器单元被包括在远离该组生物传感器(3)的基本单元(4)内。根据本发明，系统(1)被提供有遥控单元(2)，它向该组生物传感器(3)发送触发信号，以允许例如生物传感器(3)的服务模式。由人体中的控制单元通过电极(未图示)感应触发信号(T)。触发信号(T)以这样一种方式进行安排，以使之叠加在所测量的信号上，并且可以通过该组生物传感器(3)的处理器单元进行解码。根据触发信号(T)的解码，处理器单元启动预定操作。例如，该系统可以被启动，以执行下述操作准备从基本单元(4)将参数或程序代码上载到生物传感器(3)；启动对检查工作状态的响应；启动生物传感器(3)的自检测；检查电池状态；关机和断电；更新日期和时间等等。仅在触发信号(T)由生物传感器(3)接收并由生物传感器(3)的处理单元解码之后，才执行利用双向箭头示意表示的RF链路的启动。以这样的方式，因为仅在请求时执行RF通信的功耗操作，所以该系统节省功率。
图2图示根据本发明的系统的技术实现的一个实施例的示意图。佩带在身体上的控制单元(2)包括代码生成器(21)，它利用相应触发代码生成触发信号。这随后以适合于在生物传感器单元(3)内滤波的方式由调节单元(22)进行调节。该信号随后通过放大器(23)和电极(24)被注入人体，以便在生物传感器单元(3)上生成与其信号调节电路兼容的信号。在ECG的情况下，这将是在输入电极(34)上生成信号的电场，它应当至多在实际ECG信号的幅度的量级上，并处于基本上类似的带宽范围内，但是将具有非常小的幅度，以使输入差分放大器(31)的动态范围保持为低。这由于滤波/解码完成而是可接受的，因为最好使用公知的和期望的形式与定时来设置触发代码，这使之能够从较高的重叠信号中鉴别出来。生物传感器单元(3)包括生物信号滤波单元(32)和处理单元(33)。在此之后，生物传感器单元(3)被提供有触发滤波单元(36)和触发解码单元(37)。在带内信令的情况下，处理电路(32，33，36，37)被提供有解码触发代码序列的例行程序。如果实现带外信令，还可以采用附加滤波器来限制带宽，这在功耗、组件尺寸或价格方面成本非常小。这简化了解码，并保证ECG信号免于严重破坏，即使在(很少见的)的触发状态期间。而且，在某些情况下，这能够实现功率非常低的实现方式，因为处理单元(33)可以在大部分时间内处于“睡眠”模式(只要没有唤醒或者它必需处理的ECG的事件)。
图3示意性地图示用于带内信令模式的监视装置的一个实施例。控制单元(未图示)的发射机在生物信号(M)(在此为ECG)的顶上覆盖触发信号(T)。触发信号是最好具有29.5Hz连续波和22.5Hz开关键控数据的双音调信号。在ECG的情况下，差分放大器(51)在生物传感器的输入上检测两者(50)之和。带通滤波器(52)将放大后的生物信号加上触发信号(53)传送给模数转换器(54)，由微控制器(55)进行处理。带通滤波器(56)选择和放大触发信号(T)的独立频率分量，以便在它们的输出上，例如可以获得29.5Hz连续波(59)和22.5Hz开关键控数据(57)。随后分别将这些信号传送给解调器，它将包括带有下述比较器(58)的全波整流器。只要检测到在这个频率范围内的信号分量时，比较器(58)将数字输出提供给微控制器(55)。通过解码被编码为这些信号上的数字式字的数据流，能够实现控制功能，并且生物传感器可以被带入到否则没有到传感器的连接的发送设备所希望的状态。被叠加在生物信号(M)上的触发信号(T)或者很小以至于它并不干扰测量，或者它可以通过信号处理被删除。许多应用也不要求连续读取生物信号，并且可以将仅持续短时长的控制信号解释为生物信号测量电路内的人工产物，因而不会对系统引起混乱。
图4示意性地图示用于带外信令模式的监视装置的一个实施例。控制单元(未图示)的发射机在生物信号(M)(在此为ECG)上覆盖触发信号(T)。该触发信号最好是具有129.5Hz连续波和122.5Hz开关键控数据的双音调信号。在ECG的情况下，差分放大器(41)在生物传感器的输入上检测两个信号(40)之和。带通滤波器(42)删除控制信号，并将放大后的生物信号(43)传送给模数转换器(44)，由微控制器(45)进行处理。进一步，带通滤波器(46)选择和放大控制信号的单独频率分量，以便在它们的输出上例如可以获得129.5Hz连续波(49)和122.5Hz开关键控数据(47)。随后分别将这些信号传送给解调器，它可以是带有下述比较器(48)的全波整流器。一旦检测到在这个频率范围内的信号分量时，这些随后将数字输出提供给微控制器(45)。通过解码作为这些信号上的数字式字编码的数据流，能够实现控制功能。因而，生物传感器可以被带入到否则没有到传感器的连接的发送设备所希望的状态。
图5以示意图的方式图示根据本发明的控制单元的发送部分的一个实施例。控制信号(60)使微控制器(61)开始控制字传输。在当前实施例中，这通过将合适编码的信号写入数模转换器(62)来实现，所述数模转换器例如可以是多信道转换器。具有例如29.5Hz连续波和22.5Hz开关键控数据(64，63)的双音调信号随后利用求和放大器(65)来求和，并通过低通滤波器(66)进行滤波，以滤出谐波和混叠噪声。随后通过驱动电极(68)的单端-差分驱动器(67)使该信号为对称的，这些电极又将触发信号(69)传导到被监视的个人的人体内。这将在伏特量级上，在微安量级的非常低的电流，并且对人体功能或可植入设备没有不利影响。电极将最好是干型的，或者简单地为控制单元的手表类载体的表带上的金属接触点。
图6示意性地图示根据本发明的控制单元的用户接口的一个实施例。为了用户方便，控制单元(2)被安排为具有键盘(200)和显示器(202)，以显示人工改变的信息。控制单元(2)包括被安排为根据用户的请求或者以预定间隔启动触发信号(T)的传输的处理器(204)。该处理器(204)最好被安排为在传输触发信号时通过显示器(202)来预先告知用户，从而确保通知用户生物传感器(未图示)被启动为工作在不同的模式中。该处理器(204)最好被安排为在查找表(206)内存储一组编码的触发信号，可以在请求时寻址该表。触发信号(T)可以被安排为发送由用户编辑的实际数据，例如日期、时间和管理数据，或者它可以包括传送到生物传感器(未图示)的处理单元的编码命令，以启动与基本单元(未图示)的射频通信协议，从而下载服务信息。
权利要求
1.一种用于监视个人生理状态的系统(1)，包括传感装置(3)，被安排为在该系统的第一模式中拾取第一信号(M)并将所述第一信号转发给信号处理单元(33)，其中所述第一信号表示所述生理状态，其特征在于，所述系统包括定位于远离所述信号处理单元的可启动控制单元(2)，所述控制单元(2)适合于生成被安排为叠加在第一信号(M)上的第二信号(T)，所述信号处理单元(33，37)被安排为解码第二信号，并在接收到第二信号(T)时使该系统进入第二模式。
2.根据权利要求1的系统，其特征在于，该控制单元(2)包括被安排为与个人皮肤接触的电极(68)，所述电极被安排为发送第二信号(69)。
3.根据权利要求2的系统，其特征在于，该系统还包括被安排为建立至远程基本单元(4)的无线通信的RF链路，第二信号(T)是用于RF链路执行预定操作的触发信号。
4.根据权利要求2的系统，其特征在于，第二信号(T)包括将由信号处理单元(33，37)处理的数据。
5.根据前面任一权利要求的系统，其特征在于，第二信号(T)具有与第一信号(M)基本上相同的带宽，第二信号的幅度比第一信号的幅度小至少一个幅度量级。
6.一种控制单元(2)，被设想为适合于个人监视系统(3)，所述个人监视系统被安排为拾取表示个人生理状态的信号(M)，其特征在于，所述控制单元被安排为通过合适的触发信号(T)的生成并通过在表示所监视的生理状态的信号上叠加所述触发信号(T)来控制个人监视系统(3)。
7.根据权利要求6的控制单元，其特征在于，该控制单元(2)包括被安排为与个人皮肤接触的电极(68)，所述电极被安排为发送触发信号(69)。
8.根据权利要求6或7的控制单元，其特征在于，该控制单元(2)包括被安排为在手动模式中操作所述控制单元的用户接口。
9.根据权利要求8的控制单元，其特征在于，该控制单元包括可启动的数据输入端口和显示器。
全文摘要
一种用于监视个人生理状态的系统。该系统(1)包括传感装置(3)，被安排为在该系统的第一模式中拾取第一信号(M)，并将第一信号转发给信号处理单元(33)，其中所述第一信号代表生理状态。该系统包括定位于远离信号处理单元的可启动控制单元(2)，该控制单元(2)适合于生成被安排为叠加在第一信号(M)上的第二信号(T)。信号处理单元(33，37)被安排为解码第二信号，并在接收到第二信号(T)时使该系统进入第二模式。
文档编号A61B5/00GK1688243SQ03823969
公开日2005年10月26日 申请日期2003年9月18日 优先权日2002年10月11日
发明者O·苏奇, G·沃格特梅尔, J·劳特, H·雷特, C·雷钦格, R·施米特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司