磁场检测器的制作方法

磁场检测器
1.本发明涉及对弱磁场检测的改进以及这种改进在个人警报形式中的应用。例如，本发明涉及用于降低人感染病毒的可能性的设备。
2.通常用于检测磁场的装置是称为霍尔效应检测器(hall effect detector)的装置。这通常是紧凑的电子元件的形式，通常尺寸为几平方毫米乘以一毫米厚。它们在整个工业中被大量使用，典型的应用是检测通过其的旋转齿轮的钢齿，从而通过电路确定齿轮的旋转速率。另一个当前应用是将它们集成到移动电话中，既可用作电子罗盘，又用作测量局部磁场强度的设备。
3.霍尔效应传感器(hall effect sensor)通常包括掺杂(通常为p型)半导体的平面层，其具有使恒定电流流过的检测区域。在垂直于电流流动方向的方向上测量检测区域上的霍尔电压。当装置放置在磁场内时，磁通线在半导体材料上施加力，所述力使电荷载流子、电子和空穴偏转到检测区域的任一侧(即，在垂直于半导体平面中的电流流动的方向上)。电荷载流子的这种移动是它们经历穿过半导体材料的磁力的结果。当这些电子和空穴侧向移动时，通过这些电荷载流子的积聚，在半导体材料的两侧之间产生电势差(霍尔电压)。电势差的大小指示磁场的强度。
4.然而，这种装置的检测元件区域(即磁场检测区域)通常很小，例如，元件的中心处是直径仅为一毫米的圆形区域。它们的磁“视场”远离这个区域(通常是圆锥形的)的范围是有限的。
5.因此，霍尔检测器不能记录与所述视场显著偏离的磁场，或者待检测的磁场恰好与检测区域的平面正交的情况下。要检测的和发出或干扰磁力线的物品必须呈现在所述窗口内。此外，众所周知，任何磁场的强度都随距离呈指数递减，因此任何霍尔效应检测器必须定位成相对靠近待检测的磁性物品。
6.当检测在一定距离处或分布在较大区域上的磁场时，规避这种限制的方法是使用这种装置的阵列，这些装置分散开并且彼此处于不同的视角，从而总体上能够增强它们的有效联合磁场视场。每个都连接到其自己的响应电子电路，这样，如果任何一个或多个检测器被激活，则记录进入其整个视场的物品。
7.然而，这种解决方案是复杂且相对昂贵的。优选的替代设备能够实现真正宽的视场，但是仅使用一个或最小数量的检测器。
8.本发明提供了磁场检测器，其包括用于在天线的区域中获得磁场的磁天线和被布置(例如，在磁天线的端部处或与其相邻)成检测由磁天线获得的磁场的电子磁场传感器。磁场检测器的磁天线由剩磁小于2高斯和/或磁导率为8000h/m或更高的材料构成。
9.用于增强单个或多个霍尔效应检测器的视场的设备包括将检测器放置在磁天线一个或多个部分(例如，端部)处或附近，使得检测器可以响应于落在天线上的任何磁场，天线优选地以这样的方式成形，使得能够收集侵占的和周围的磁场，否则所述磁场将不会被单独的霍尔效应本身检测到，天线由实际上具有零或非常基本零剩磁的磁性材料形成，使得当磁场离开天线的附近时，没有磁场残留在其中，否则所述磁场将使霍尔效应检测器保持在激活或基本激活的状态。
10.不言而喻的是，任何天线的表面积可以是单独的霍尔效应检测器的1mm检测面积的许多倍(数百倍，甚至数千倍)，因此它为磁场检测提供了显著的优势。
11.从前述内容可以理解，用于收集磁场(特别是弱磁场)以供抵靠其放置的霍尔效应器件检测的任何天线的期望特性是，在所述磁场离开之后，它不会保持任何程度的磁化。否则，霍尔效应检测器本身将保持激活状态。
12.普通的铁磁钢或软钢不能满足这种特性，因为当永磁体放置在其上或与其相邻时，由于其固有的剩磁，在所述物体内保留了一定程度的磁性，然而很小。
13.可用于实现所述特性的合适材料是高导磁合金(mumetal)。它由镍-铁软铁磁合金组成，并具有非常高的磁导率，已经广泛用于磁敏感设备中，以保护这种设备免受杂散磁场的影响。这种材料的一个非常有利的附加特性是其剩磁实际上为零或接近零。因此，根据本发明的一个方面，即在去除任何残余磁场之后，任何天线内的任何残余磁场都不会保留，这可以通过将高导磁合金或等效材料用于前述天线来实现。
14.大多数霍尔效应检测器的特征在于，它们的两个面(意味着检测器的每一侧)都是磁敏感的。
15.根据本发明的另一方面，天线可以放置在检测器的任一侧上。在每个天线伸出并远离检测器的任一侧的情况下，视场由此增加。因此，在一个实施例中，磁场检测器还包括第二磁天线，用于获得围绕第二磁天线的磁场，第二磁天线的端部布置在电子磁场传感器处，使得电子磁场传感器能够检测由第二磁天线获得的磁场。
16.根据本发明的又一个方面，对于某些应用，特别是那些希望检测在大面积的一部分上随机出现的磁场的应用，天线采用分裂环的形式可能是有利的。环的每个端部被放置成抵靠霍尔效应检测器的每个相对面。因此，在一个实施例中，磁天线的一端位于电子磁场传感器的与磁天线的另一端相对的一侧。
17.然而，为了使这种布置发挥最佳优势，环本身在其端部(意指与霍尔效应检测器的面相邻的那些端部)之间优选地不是连续的形式，即不是在仅具有两个端部的一长段的材料中。相反，不连续部，优选地完全分裂(这意味着间隙)位于沿其长度的某个点处，理想地在中间。提供这种分裂以确保对霍尔效应检测器的相应面呈现的磁性极性的聚合强度的值被优化。并且因此从检测器获得最大信号。其全部原因是难以捉摸的，将在下文中详细解释。因此，在一个实施例中，所述磁天线和所述第二磁天线一起形成环，所述环在所述电子磁场传感器处具有不连续部，并且在所述磁天线和所述第二磁天线的与所述电子磁场传感器处的端部相对的端部处具有不连续部。
18.用于从永久磁铁收集周围磁场的理想天线可以是延伸的扁平条带(即细长的扁平条带)的形式。落在条带上的磁场将其有效地变成条形磁体，一端变成南极，另一端变成北极。如果到达它的磁场通常对准它的表面，则所述条带对于所述目的是高度有效的。这可以从以下角度来最佳地考虑，永磁体经过条带的边缘，使得从永磁体的表面发出的磁场可以被收集到条带的扁平表面上。如果磁体通过条带，使得由永磁体呈现的力线正交并且与条带的表面的侧面正交，则它们被吸引到条带的所述表面上的可能性较小。
19.根据本发明的又一个方面，天线可以是成角度的条带的形式，实际上具有在不同平面中操作的两个面，用于收集主导磁场。因此，在一个实施例中，磁天线包括在不同平面中并且沿着细长侧彼此附接的两个细长扁平条带。一种替代方案可以是天线呈螺旋形的管
或薄膜的形式，其中理论上覆盖无限数量的平面。
20.众所周知，人们最常通过无意中摄入或吸入感染。这可以通过鼻子、嘴甚至眼睛。某些病毒株对群体可能是致命的。在实施本发明时，这种称为covid-19的恶性病毒在世界范围内流行，造成数千人死亡。
21.人们还发现，普通人每天至少触摸他或她的面部两百次，这通常会导致病毒感染。例如，一旦出于任何目的抬起手以接触面部，从扶手或其他类似地方获取的感染就很容易通过手或手指传播到面部孔口。
22.因此，知道这一点，医疗当局要求人们积极和频繁地洗手或消毒双手，以除去其上的任何病毒痕迹。然而，这是次要操作。主要的操作是首先帮助防止手与面接触，从而避免意外摄入并被病毒感染。
23.有助于避免这种接触的解决方案是提供警报，警告人在手与面部接触发生之前避免手与面部接触，从而防止病毒感染。这种警报还有几种其他应用，例如帮助人克服强迫症(ocd)，例如食皮癖。因此，认知行为疗法是可行的。
24.可用于此目的的警报形式是使用磁场检测器和永磁体组合。磁场检测器(优选霍尔效应传感器)被承载在人的身体上，例如胸部上，并且永磁体被佩戴在手腕或手上。当手抬起以接触面部时，由霍尔效应传感器检测到从永磁体发出的磁场，并且响应电子电路发出警报声音。
25.在所有这样的装置中，考虑到手朝向人的面部的在位置和接近度方面无限种类的随机移动，出现了一个问题，即响应于单个霍尔效应检测器的电路必须被调谐以检测最小的磁场。然而，在这样做的过程中，检测器也会对地球磁场做出反应，并且可能发出错误的警报。避免这种情况的策略包括在身体上佩戴单独的霍尔效应检测器以记录地球的磁场，但其位置远远超出了手持永久磁铁的手的运动范围。然后，将所述单独的霍尔效应检测器的输出与实际霍尔效应检测器的输出进行电子比较，所述实际霍尔效应检测器被放置成在手抬起到面部时检测预期磁场。这样做的意图仅仅是注册一个真实的信号。
26.然而，这种布置很复杂，并且仅对佩戴者的某些位置有效，因为很明显地，地球磁场具有限定的方向。
27.根据本发明，在此公开的本发明的磁场检测器被用在用于在接触发生之前警告人的手接近所述人的面部的装置中。
28.通过这种设备，可以在行动发生之前警告意图(不经思考)抓伤他或她的面部或沉溺于任何其他此类接触的人，从而避免意外感染。
29.根据本发明的一个特征，个人警报器包括使用本文公开的布置，其中一个或多个天线放置在身体的合适区域上，并且用于将磁场从接近的永磁体收集到单个或多个霍尔效应检测器上，霍尔效应检测器本身连接到响应电子电路以提供警报信号。
30.对于本发明使用的天线，由于它们在任何磁场的收集中，即使在一定距离处，都具有高度有效的大的表面积，因此，电子磁场传感器响应电路可以基本上失谐，仅检测比地球磁场提供的磁场更大的磁场。所以，警告装置被布置成如果由电子磁场传感器检测到的磁天线所获得的磁场的大小大于阈值，则发出警告信号。因此，通过这种设备，只能对真正表明存在侵入磁场的运动做出响应，例如，侵入磁场由手腕上的永久磁铁提供手腕。阈值是可调节的，以允许将性能调谐到特定情况。
31.用于响应于霍尔效应输出为电子电路供电并因此提供警报信号的设备可以是干电池的形式。然而，电池的选择会影响性能。通常，许多现代干电池的外壳由软钢制成。这会扭曲任何存在的磁场并干扰天线的收集动作。为此，根据本发明的一个方面，锂离子电池是优选的选择，优选地是那些容纳在塑料内并且因此不能干扰任何存在的磁场的电池。
32.如上所述，警报信号可以是可听音调的形式。为了适合设备的用户，可以提供音量控制器来调节声级以适合当地条件。对于用户不希望设备被激活的那些时段，例如当吸入饮料时，可以提供控制器用于暂时停用警报器。
33.应当理解的是，手腕承载的永磁体发出的磁场越大越好。。根据本发明的另一个特征，磁体包括两个平面半部，每个半部以排斥的方式保持在一起。通过这种设备，使得由所述组合提供的磁场比相同尺寸的单件磁体传播得更远。在一种选择中，两个平面半部可以由软钢盘分开。
34.还提供了一种装置，用于警告人其他人的身体或身体部位接近所述第一人的面部，所述装置包括磁场检测器。
35.根据本发明的第一方面，用于提供警告信号的检测器可以被放置在待保护人的身体上。
36.警告可以是以下形式：听觉信号、视觉信号、振动、明显的气味、向用户佩戴的耳机发送的蓝牙连接(或其他无线传输设备)或上述的组合，或任何其他手段，其能够在足够的时间内警告人他们的预期动作以避免任何手与面部接触。
37.根据本发明的第一特征，接近检测器可以是佩戴或安装在待保护的人的身体或颈部上或周围，或者在所述人佩戴的帽子或其他时尚配饰内的检测器的形式，使得由此提供的电子信号有效地提供警告信号。
38.如上所述，警告可以是以下形式：听觉信号、视觉信号、振动、明显的气味、向用户与人佩戴的耳机发送的蓝牙连接(或其他无线传输设备)或上前述的组合，或任何其他手段，其能够在足够的时间内警告人他们的预期动作以避免任何手与面部接触。优选的警告设备包括简单的蜂鸣器以及闪烁的发光二极管。
39.可选地，或者与穿戴在身体上或身体周围的接近检测器组合，接近检测器可以穿戴在人的手臂上的合适位置上，例如他/她的手腕，甚至在适当的微型化的情况下，也可以佩戴在手指上。
40.理想地，功率消耗应保持在绝对最小值。这在病毒的毒性太强以至于当局限制公民从家中移动到，例如商店以购买更换电池的情况下尤其重要。
41.根据本发明的另一个特征，通过使用永磁体作为装置的一部分以及作为本发明的磁场检测器的另一部分来提供接近检测。永磁体可以例如容纳在以手表和电子磁场检测器的方式安装在手腕上的手表状容器内，在待保护的人的身体上或周围，以及配有适当的发声的电子器件，例如蜂鸣器。可选地，永磁体可以佩戴在身体上或身体周围，并且磁场检测器连同蜂鸣器布置在手表状容器内。后一种布置的实际优点是避免了佩戴所述装置的人所操作的信用卡和其它磁性介质的意外消磁。在一个实施例中，电子磁场传感器包括霍尔效应检测器。
42.通过使用由永磁体提供的永久静态场，在照射场时不消耗电能，如在有源设备(诸如多普勒检测器、软件惯性算法或用于检测手移动的其他设备)中的情况，并且保存电池电
力。馈送电子磁场传感器(例如霍尔效应装置部件)所需的静态功率是最小的。
43.尽管静态磁场实际上对身体组织或功能没有任何不利影响，但是为了减轻任何焦虑，磁体的后部(如面向身体或手腕)可以安装在高磁导率材料上，例如软铁或更好的高磁导率材料，以有效地分散磁场。
44.使用根据本发明的装置的人可能希望自我训练以减少在清醒时间期间尝试面部接触的次数。为此，所述装置可以配备有可由人重置(例如每天重置)的视觉计数器，以指示进展。
45.在本发明的任何前述实现的情况下，可以例如通过简单的电位计来调节检测设备的灵敏度，以适合佩戴所述装置的人。还可以提供通/断开关。
46.本文公开的装置的使用不必仅限于针对致命病毒的保护。许多公民都有面部接触的一般习惯，诸如嗜皮癖、抠鼻癖和其他强迫症，甚至吸烟，这些都可能从使用所述设备中受益。因此，认知行为疗法(cbt)可能是可行的。
47.现在将参考附图描述本发明，其中：
48.图1a示出了单个电子磁场传感器(例如霍尔效应检测器)，图1b示出了与磁场天线相邻放置的这种检测器。
49.图2示出了夹在两个天线之间的单个电子磁场传感器(例如霍尔效应检测器)的边缘视图。
50.图3a示出了夹有电子磁场传感器(例如霍尔效应检测器)的双分裂环天线的边缘视图，以及所得到的磁场图案。
51.图3b示出了相同的布置，但仅具有单个分裂。
52.图4示出了各种形式的天线，其被配置为接收到达不同平面的磁场。
53.图5示出了使用本文公开的本发明来检测手部移动的布置。
54.图6示出了用于提供增强的磁场的两个永磁体排斥的布置。
55.图7a和7b示出了本发明的操作的一般原理。
56.图8示出了检测器设备和手腕承载的永磁体。
57.图9a示出了如图9b所示的根据本发明的改进的磁性检测设备。
58.图10示出了天线上的磁场图案。
59.图11示出了外壳、天线和系索设备。
60.图12示出了邻近天线的霍尔效应检测器的详细定位。
61.图13示出了用于改进由检测器提供的设施的各种选项。
62.图14示出了用于发出磁场的磁条设备。
63.图15示出了与警告装置相关联使用的电路。
64.参考图1，在10处示出了常见形式的电子场强传感器(例如，霍尔效应检测器，为方便起见在下文中称为hed)及其近似尺寸。电子磁场传感器是当感测到磁场时产生电子信号的传感器。hed的扁平侧面11和12中的任一个都必须面对待检测的磁场。中心圆13表示接受磁场的区域，其直径可以仅为一毫米。显然，待由hed检测的任何对象必须落在其检测区域内，其形状通常接近圆锥形，如图14所示。
65.本发明的一个目的是实质上增强磁场，并且因此增强由这种hed覆盖的检测区域，以便可以检测到远且弱的磁场。现在参考图1b示出这样做的方法。
66.当将材料放置在磁场中时，取决于材料的几何形状，磁极将在相反的两端形成。从材料发出的磁场在磁极附近最强。在本发明中，磁天线用于获取围绕磁天线的磁场，并且电场传感器用于检测由磁天线获取的磁场。这样做的一种方式是将磁场传感器(至少磁场传感器的检测区域)放置在磁天线处于磁场中时形成磁极的位置附近。
67.对于细长天线，当磁天线处于磁场中时形成的磁极通常位于相对的细长端。因此，将磁场传感器的检测区域定位在细长天线的端部处或附近是有利的，因为这是将存在最大磁场的地方，因此增加了磁场检测器的灵敏度。细长天线也是优选的，因为在端部形成磁极(即，在天线内的已知预定位置可靠地形成磁极)的可能性大大增加。为此，希望磁天线是细长的，并且优选地在细长方向上的尺寸比在与细长方向正交的方向上的尺寸大至少四倍。优选地，细长尺寸是在另外两个正交方向上的最大尺寸的六倍或甚至八倍，这进一步提高了导致在端部处形成磁极的任何磁场的可靠性。
68.无论检测区域相对于天线的极的取向如何，都可能导致检测区域上存在可检测磁场。然而，如果检测区域具有与离开天线的磁极的磁通线正交的平面，则这增加了对检测区域中的电子的影响，从而提高了磁场传感器的灵敏度。检测区域的平面不一定与霍尔效应传感器的壳体的平面相同(但是在附图中假设是这种情况)。因此，在第一种情况下，优选地，检测区域具有这样的平面，如果所述平面与天线的一侧相邻放置，，则所述平面最大偏移45度或优选地直接面向天线的一侧(因为磁通量离开天线的一侧)，或者在第二种情况下，如果所述平面位于天线的最末端，即其切割端，最大偏移45度或优选地最大30度或更优选地直接面向切割端，使得检测区域(和检测器的主体)的平面与天线的纵向长度正交。第二种情况是优选的，因为在所述位置的磁通密度在此是最大的。
69.出于相同的原因，优选地，检测区域在细长天线的端部的细长方向的尺寸的八分之一内(磁场线在极附近最密集)。实验表明，磁通量的最大集中位于天线的端部区域中，并且最多在其切割端处，因此最优选地，磁场传感器应所述被定位成尽可能机械地靠近天线的最末端，例如在最末端的10mm内。优选地，检测区域位于磁性天线宽度的中心(即，在细长磁天线的中心线(纵向)上)。
70.在所有情况下，霍尔效应传感器优选地在天线的1.5mm或1.0mm范围内。
71.在一个实施例中，天线15是条状天线。在一个实施例中，条状天线15的端部放置在hed的接收表面上。在一个实施例中，天线的最末端16被放置成接触hed，或者至少在距hed 1.5mm或1mm或1.0mm的范围内。从永磁体18发出的磁场17被示出为由天线收集到其表面上，因此将天线转变成直接的条形磁体。磁极形成在条带的每一端处，作为示例，北极被示出为面向hed。天线可以真的很长，例如10、50或甚至100毫米。显然，hed的磁场因此由于天线的存在而大大增加，其磁场的接收面积是单独hed的数百或数千。
72.hed的输出连接到电子电路(未示出，但参考下面的图15描述了一个示例)，用于记录磁场的存在并提供所需形式的信号。
73.条状天线由具有有效零剩磁(例如，2高斯或更小的剩磁)的材料形成，从而确保在移除永磁体18(或任何其他磁源)之后没有剩余磁场留在其中，否则hed将保持激活。满足所述要求的材料可从市场上买到，称为高导磁合金。
74.更低的剩磁是优选的。优选地，使用剩磁小于地球磁场强度(即0.3高斯或更小)的材料。高导磁合金(可从英国肯特headcorn的magnetic shields limited获得)以小于0.1
高斯(1-5纳特斯拉)的剩磁轻松实现这一点，并且优选这样的低水平。高导磁合金的磁导率为470000h/m(在5moe＝0.4a/m时)。
75.图2显示了另一种布置，其进一步扩大了可以进行检测的区域。在此，两个天线19和20将hed夹在中间，在21处示出边缘。任一者或两者可以收集如22和23处示意性示出的磁场。
76.参考图3a示出了又一种布置。在此，分裂的矩形天线环24(其可以例如覆盖相当大的区域以检测侵入磁场)将hed 25夹在中间。然而，为了使这种布置良好地工作，在沿着条带的长度的某个点处，理想地在中间，如26所示，存在进一步的分裂(这意味着间隙)。原因很难理解，如下所述。
77.hed根据其电压输出摆动对其任一侧上的相同极性的磁极性场作出响应。因此，如果北极被带到检测器的左手面，则其电压输出将从静态值增加，并且如果北极被带到其右手面，则电压输出将从静态值增加。如果北极被带到两个表面，则信号进一步增加。如果南极被带到任一个或两个表面，则输出电压将从静态值下降。任一电压变化都提供合理的可检测信号。然而，如果北极出现在一个表面上，并且相等强度的南极出现在相对的表面上，则基本上不会产生信号。或者，如果某一强度(例如+40高斯)的特定极性(例如北极)被带到一个面，而弱南极(例如-3高斯)被带到相对面，则37高斯的净北极效应占优势。然后霍尔效应仍将提供相应的增加的电压信号，如图所示，其幅度由其任一侧上占主导的极性的相对强度确定。
78.理想的解决方案是这样一种解决方案，即，对于任何打算由环形天线收集和检测的磁场，无论其方向如何，都由霍尔效应检测器提供最大化的信号。这确保了即使是最弱的场也能被检测到。
79.可以理解的是，围绕天线的磁场的方式以及它们如何被获取，以及在它们上形成的相应极性是复杂的并且实际上是无限可变的。
80.实验表明，前述第二分裂的设置导致平均最大化呈现在霍尔效应检测器的各个面上的磁性极性的总强度值，而不管所述主导磁场的方向和位置如何。正是所述值决定了霍尔效应检测器的输出电压的摆动，并因此决定了其灵敏度。
81.图3a中示出了第二分裂的功能的一个示例。示出了由磁体27感应的场图案。这被示出为面向天线的第二分裂分裂26端部，导致在面向它的天线端部的两个区段中产生相同的极性。这些极性将两个天线中的每一个转变成条形磁体，因此在夹持hed的天线的远端处形成相同的极性(这里示出为南)。这些类似极结合在一起以增大hed的输出。根据天线的精确几何形状和磁场检测器的定位，可以使用更多的分裂。
82.图3b中示出了一种不太有效的布置。在存在外部磁场的情况下，连续条状天线有效地变成单个条形磁体，因此可在hed的任一侧上形成更相等的相反极性，从而减小其输出。
83.如图1b所示，扁平条状天线非常适合于收集朝向其边缘的磁场，当这些磁场与其扁平表面正交时达到最大值。然而，理想情况下，天线装置应能够响应于任何方向的磁场。这可以通过图4所示的布置来实现，其中天线28显示为直角条带。然后，天线可以在任何方向上收集通过它的磁场。在这种情况下，可以在条带的端部使用两个hed，如29和30所示，以在它们之间获得在其两个表面中的一个或两个上感应的场的最大效应。其它几何形状也可
受益于一个以上的hed。
84.作为直角条带的替代，可以采用环形条带，如31所示，但仍然设置有第二分裂32。其活动端33及34与hed 35之前一样夹在中间，但被压扁以变得扁平，使得其能够压靠hed的相应表面，如36处的插图所示。借助于环形线圈的圆形表面，在其上获得从任何方向接近的磁场。
85.现在参考图5示出本发明的另一方面。这显示了天线/霍尔效应探测器组合在个人报警器中的使用。
86.人37配备有携带磁体的手表状带38(这可以佩戴在两个手腕上)。外壳39由系索40支撑，并且通常靠在人的胸部上。外壳容纳图3a所示类型的天线41和42。与图3a的布置一样，天线夹持hed 43。电子电路和响应于hed的输出的警报器44位于天线内。
87.当人朝人的面部抬起手时，必然导致由磁体提供的磁场被天线捕获，电路提供警告信号。这可以是声音警报、振动或其他形式的信号。可以调节警告信号的强度(例如其响度),以及使用户能够在给定时间段内暂停设备的操作以平静地饮用饮料。
88.通过使用这种设备，可以避免意外摄入例如先前由人用手指拾取的其他形式感染的病毒。
89.电路可以是电池供电的，优选的电池形式是锂离子电池，因为这些是商业上可获得的，没有任何内部或外部铁磁材料，否则可能干扰天线的动作。
90.参考图6，其描绘了磁体的布置以提供增强的磁场。在45处示出了单件磁体。相反极性的磁力线自然地连接在所述磁体的侧面周围，如46所示。在47和48处示出了替代布置。在这种情况下，磁体50包括两个平面半部，但保持排斥。因此，力线进一步传播，如49所示，从而增加所述力线的有效范围。为了进一步改善性能，可以在两个平面半部之间插入软钢盘(未示出)。
91.参考图7a，使用本发明的警告装置的人的身体在110处示出，并且人的手臂和手在静止时在111和112处示出。在114处示出了包含警报器113的接近检测设备。图7b示出了在人的面部前方的抬起位置115处的手臂和手，并且警报器113现在鸣响。不言而喻，操作方法是简单地将人的手朝向他/她的面部抬起，从而导致接近接近检测设备，从而使警报器鸣响。
92.对于年龄较小且佩戴本发明检测器的人来说，可以通过提供用户的手接近他/她的面部的更“用户友好”的警告信号来促进对所述装置的接受。根据本发明的又一特征，小型扬声器容纳在包含装置的电子电路的外壳内，并且编程设备用于发出声音友好的警告，例如“你洗手了吗”。
93.在许多情况下，出于正当理由，例如当饮用咖啡时，手朝向面部抬起。这容易使手接近面部，并因此在检测设备的触及范围内。例如每次啜饮时都会启动蜂鸣器，这可能会很烦人。
94.根据本发明的又一个特征，电子电路配备有开关设备，所述开关设备允许装置的用户在预先规定的时间段(例如十分钟)内停用其电路。警告led可用于指示停用状态。在预先规定的时间段结束后，可发出一系列可识别的信号，指示装置再次被设置为可检测。因此，所述装置包括开关装置，所述开关设备允许装置的用户在预定时间段内防止发出警告信号。所述装置还包括视觉指示器，以向用户指示在预定时间期间警告信号的发射被阻止。
95.参考图8，在210处示出了当与穿戴在另一身体部位上的检测器相邻时检测在一个身体部位上承载的磁场的存在的一般设备。手腕在211处示出了手腕，并且其上承载有永磁体212。磁场检测器和警报系统外壳在213处示出，其包括用于检测从永磁体212发出的磁场215的电子磁场传感器214(例如霍尔传感器)和响应于其输出的电路(未示出)。所述电路用于在检测到从磁体发出的磁场时让发出警报信号的放音器216发声。
96.然而，如上所述，来自这种布置的响应场是有限的。在217处象征性地示出了霍尔效应检测器的检测区域的指示。不言而喻，215的磁场必须落在待检测的所述区域217内。如果在所述区域之外进行手到面部的移动，则将不对其进行记录。
97.显而易见的是，手在接近面部时所采取的路径是高度变化的，并且不一定在电子磁场传感器(例如霍尔效应传感器)的检测场内通过。典型的霍尔效应集成电路的接收面积很小，仅为一或两平方毫米，并且即使其磁场检测空间包络随着距离而扩大，它也无法覆盖很宽的区域。因此，当携带磁体的手朝向面部抬起时，可能错过来自手腕安装的磁体的场。如上所述，一种应对这种情况的方法是在胸部使用一系列这样的检测器。但是，这在电子方面是复杂的，并且会消耗设备所用电池的大量电量。优选实现可靠磁性检测的设备。
98.根据本发明，磁场检测器检测扩展区域上的磁场，因为它包括使用一个或多个磁天线和一个或多个磁场传感器，所述一个或多个磁天线设置在其中要检测磁性的区域的全部或大部分上，所述天线将存在的磁场的至少一部分收集到其自身上，所述一个或多个磁场传感器布置在所述一个或多个天线附近，用于响应于在其上收集的磁场。
99.根据本发明的一个方面，所述磁天线和所述磁场传感器组合使用以检测接近第二人体部位的第一人体部位的存在。
100.根据另一方面，所述第一人体部分是手或双手，并且所述第二人体部分是面部。
101.根据又一方面，所述第一人体部分可以是一个或多个第二人的身体。
102.在本发明的特征中，磁场传感器可以是霍尔效应集成电路(ic)。
103.任何天线都可以用于本发明的目的。在一个实施例中，磁天线至少部分是铁磁性的，以便在其上获得任何周围的磁场。然而，对于高灵敏度检测，期望这样的构件具有零或接近零的剩磁(例如，小于1至2高斯的剩磁)。在磁场的物理离开之后剩余磁性的存在是不期望的，因其可能损害用于检测霍尔效应传感器的输出的电子器件的灵敏度。
104.根据本发明的另一个特征，天线由特别类型的磁性材料制成，所述磁性材料更常用于磁屏蔽，即高导磁合金。这表现出几乎为零的剩磁以及具有特别高的磁导率，因此在吸引周围磁场时非常理想。高导磁合金通常具有在80000-100000h/m范围内的相对磁导率，因此高于80000h/m的相对磁导率是期望的。高导磁合金可以是astm a753-08(2013)合金4中规定的类型。
105.本发明的实际实现可以是使用搁置在胸部上部的外壳，所述外壳保持在适当位置并由系索支撑所述。磁天线可以是一个或两个翼的形式，从外壳的任一侧发出，延伸穿过并且可选地弯曲以配合胸部(例如图9a)，或者是包含在外壳内或位于外壳周围的分裂环(例如图9b)。每个翼(每个磁天线)(对于成年人)的典型有效尺寸的为长度至少100mm，例如160mm。天线的典型宽度为15mm，优选总长度为300mm，厚度为1mm。
106.在替代布置中，天线可以(可选地附加地)缠绕为由薄膜形成的螺旋。优选地封闭在管内。实验证据表明，霍尔效应传感器对天线磁场的有效检测最好通过将传感器放置在
磁天线的一个纵向端部处(例如，每个天线的纵向端部处)来实现。
107.参考图9示出了实现所述要求的设备。在此，两个磁天线218和219安装在外壳213的任一侧(图9a)或外壳213内(图9b)。它们的宽度和(磁)视场极大地扩展了磁场检测的可能范围。从磁体212发出的任何场215由它们获得并落在其上。天线的内端被带到霍尔效应传感器214，用于检测已经落在天线上的场。
108.图10更清楚地示出了这种效果。在这种情况下，由小写字母n表示的场220被示出驻留在天线218和219上。
109.任何这样的天线(或实际上铁磁材料条带)的有用特性是，当存在这样的磁场时，无论磁场多么小，它都会变成条形磁体。也就是说，在每一端形成磁极。此种情况如221处的大写字母n所示。
110.这种磁性聚集，后由放置在带材末端的霍尔效应传感器检测到。
111.参考图11，在222处示出了天线和系索的替代布置。保持霍尔效应传感器和其他部件的外壳在213处示出。在布置222中，天线不是被容纳在外壳中，而是被示出为向外延伸并终止于系索部分222a和223a。图9或图11中所示的方法中的任一种的选择取决于穿戴装置的人的体型/年龄。在b处示出了当承载其永磁体的手腕朝向面部抬起时要覆盖的身体区域的指示。天线的尺寸和位置设置成使得能够获得在所述限定区域内产生的任何磁场。
112.改善检测器功能的一个方面是，天线的端部在中心相遇并面向霍尔效应传感器的扁平的相对平面。也就是说，天线的端部被定位为尽可能接近并尽可能居中，并且表面尽可能平行地靠近霍尔效应传感器的霍尔元件的扁平表面。如图12所示。理想地，距离“d”为零(即接触)，但实际上发现最多一毫米就足够了。如果由于机械原因，天线之间对向的角度小于180
°
，则天线224和225的端部被最佳地切割，以便如图所示仍然扁平地会合到霍尔效应传感器上。
113.参考图13，为了避免使用需要不时更换的干电池，外壳213替代地配备有如226处所示的可再充电电池。这些可以通过传统的市电充电器充电，或者通过如227处所示的usb连接器充电。可以提供警告led 228用于指示电池状况，或者提供能够警告用户的任何其他设备。所使用的电池优选地是锂离子型的，可装在塑料容器中，因此避免落在天线上的磁场的任何干扰。
114.对于较年轻的用户，为了使装置更可接受和“用户友好”，可以在外壳内安装一个小扬声器229。可以使用内部编程设备来发出消息，例如“把手放下”或“你洗手了吗”等，而不是像，例如蜂鸣器，那样发出警告。
115.为了避免装置在预期活动期间激活，例如饮用一杯热咖啡和需要多次啜饮，提供了定时器开关设施230。在按下所述按钮时，装置将静音一段预设时间，例如五分钟。在所述时段结束时，可以发出特定的嘟嘟声以表示装置再次运行。
116.为了实现本发明，其中永久磁铁安装在身体上，检测设备安装在手腕上，可以使用如图14所示的磁条。这里，铁磁条231用于将磁体232保持在一条线上(并且全部具有相同的面向外的极性)。或者，可以使用单个长磁体，但要面对面磁化，而不是端对端磁化。
117.图15概述了与电子磁场检测器相关联的电路。假设电源电压为5伏，如图所示，在没有任何磁场的情况下，霍尔效应检测器138输出的典型静止或静态电压在5伏的一半处，即2.5伏。(所述电压升高或降低，取决于磁场的整体极性，即呈现给它的北或南)如138b所
示，电压可选地首先被整流，然后被馈送到比较运算放大器139中。注意，整流具有如下优点：无论提供待检测场的腕承磁体的极性如何，电路都能工作。因此，腕磁体可以佩戴在手腕下方，其将呈现一种极性，或者佩戴在手腕上方，其将呈现相反的极性，以适合佩戴者的偏好。
118.由灵敏度调节电位计139a提供放大器触发时的比较电压，以及指示距人所承载的永磁体的距离的主导磁场的强度。优选地，最小值被安全地设置在从地球磁场的检测中产生的水平之上。注意，电位计可以是对数型，反映磁场随距离的指数衰减，从而提供更好的调节。在制造期间设置放大器的增益。来自所述运算放大器的输出用于经由电子开关140驱动发声蜂鸣器141和振动器以及闪烁led 142。如上所述，输出可以如上所述增加计数器141a。
119.以下是本发明的一些方面：
120.1)用于降低人感染病毒的可能性的设备，包括提供指示人的手接近所述人的面部的警告信号。
121.2)用于降低人感染病毒的可能性的设备，包括提供指示另外的一个或多个人接近上述第一人的所述面部的警告信号。
122.3)根据方面1和/或2所述的设备，所述设备以特定地检测人的手相对于所述人的所述面部的位置的方式定位。
123.4)根据前述方面中任一项所述的设备，其中用于检测人的手相对于所述人的面部的位置的装置被承载在所述人的身上或周围。
124.5)根据前述方面中任一项所述的设备，其中方面4的所述装置提供关于人手相对于他/她的面部的接近度的警告信号。
125.6)根据方面5所述的设备，其中所述警告信号的形式为听觉信号、视觉信号、振动、明显的气味、与人佩戴的耳机的蓝牙连接(或其他无线传输设备)或前述的组合，或能够警告人他们的预期动作并在足够的时间内避免任何手与面接触的任何其他手段。
126.7)根据方面4所述的设备，其中用于指示人的手与所述人的面部的接近度的检测器可以是佩戴或安装在待保护的人的身体或颈部上或周围，或者佩戴或安装在所述人佩戴的帽子或其他时尚配饰内，或者佩戴或安装在所述人的衣服上的检测器的形式，使得由此提供的电子信号有效地提供警告信号。
127.所述设备可以包括多个检测器，例如分布在身体上或每只手上。
128.8)根据方面4所述的设备，其中所述检测器替代地佩戴在人的手臂上的合适位置上，诸如他/她的手腕和/或手指。
129.9)根据方面4)至8)所述的设备，其中用于指示接近度的所述检测器是多普勒检测器的形式。
130.10)根据方面9)所述的设备，其中红外传感器与所述多普勒检测器结合使用，从而确保不检测到无生命物体。
131.11)根据方面4)至8)所述的设备，其中用于指示接近度的所述检测器根据人的手相对于所述检测器的位置利用电容或电感变化。
132.12)根据方面11)所述的设备，其中铁磁物体佩戴在人的手或手腕上，用于调制操作所需的电感耦合。
133.13)根据方面4)至8)所述的设备，其中通过使用安装在人的手腕或身体的任一个上的无线发射器以及相应地安装在手腕或身体上的无线接收器来检测人的手与人的面部的接近度。
134.14)根据方面4)至8)所述的设备，其中所述检测器是安装在人的身体或手腕上的霍尔效应传感器，并且用于提供由所述传感器检测的磁场的设备是相应地安装在人的手腕或身体上的一个或多个永磁体的形式。
135.15)根据方面4)至14)中任一方面所述的设备，其中所述检测器装置的灵敏度可以由使用它的人手动调节。
136.16)根据方面4)至14)中任一项所述的设备，其中提供可重置电子计数器，用于保持关于在任何一个给定时间段内进行的尝试面部接触的次数的计数。
137.其他方面如下：
138.1.警告装置，所述警告装置被配置为发射指示人体部位接近用户头部的警告信号。
139.2.根据方面1所述的警告装置，其中，所述人体部位是面部或手。
140.3.根据方面1或2所述的警告装置，其中，所述警告装置被配置为发射指示所述人体部位接近所述用户的面部的警告信号。
141.4.根据方面1、2或3所述的警告装置，其中，所述人体部位是所述用户的手。
142.5.根据前述方面中任一项所述的警告装置，所述警告装置适于被定位成检测所述人体部位相对于所述用户的面部的位置。
143.6.根据前述方面中任一项所述的警告装置，所述警告装置适于被携带在所述用户周围。
144.7.根据前述方面中的任一项所述的警告装置，其中，所述警告信号的形式为听觉信号、视觉信号、振动、明显的气味、向用户佩戴的耳机发送的无线传输信号或上述的组合，或任何其他手段，优选地能够在足够的时间内警告人以避免任何身体部位与头部接触。
145.8.根据前述方面中的任一项所述的警告装置，包括检测器，所述检测器用于检测对象与所述用户的头部的接近度，并且假设所述对象是所述人体部分，并且因此如果检测到的所述对象的接近度小于预定最小值，则使所述装置发射所述警告信号。
146.9.根据方面8中任一项所述的警告装置，其中，所述检测器适于佩戴或安装在所述用户的身体或颈部上或周围，或者佩戴或安装在所述用户佩戴的帽子或其他时尚配饰内，或者佩戴或安装在所述用户的衣服上，使得由此提供的电子信号有效地提供警告信号。
147.10.根据方面8所述的警告装置，其中,所述检测器适于佩戴在所述用户的手臂上，优选地佩戴在所述用户的手腕、手或手指上。
148.11.根据方面8、9或10所述的警告装置，其中所述检测器包括多普勒检测器。
149.12.根据方面8、9、10或11所述的警告装置，还包括红外传感器，并且所述检测器被配置为仅在所述红外传感器检测到指示所述对象是人体部分的预定范围内的红外信号的情况下，才假定检测到其接近度小于所述预定最小值的所述对象。
150.13.根据方面8至12中任一项所述的警告装置，其中所述检测器包括电容式或电感式传感器。
151.14.根据方面13所述的警告装置，还包括适于佩戴的铁磁构件，优选地其中所述铁
磁构件适于佩戴在所述用户的手臂上，优选地佩戴在所述用户的手腕、手或手指上。
152.15.根据方面8-14中任一项所述的警告装置，其中所述检测器是无线电磁波的检测器，并且所述警告装置还包括电磁波发射器，所述检测器和发射器中的一个适于佩戴在用户的头部附近，并且所述检测器和发射器中的另一个适于佩戴在用户的手臂上。
153.16.根据方面8至15中任一项所述的警告装置，其中所述检测器包括霍尔效应传感器。
154.17.根据方面16所述的警告装置，还包括磁天线，所述磁天线用于获得围绕所述磁天线的磁场。
155.18.根据方面17所述的警告装置，其中，所述霍尔效应传感器布置在所述磁天线的端部处，以检测由所述磁天线获得的磁场。
156.19.根据方面18所述的警告装置，其中所述霍尔效应传感器在所述磁天线的纵向端的1mm内，和/或其中所述磁天线的纵向端位于所述霍尔传感器的霍尔元件的扁平表面附近。
157.20.根据方面17至19中任一项所述的警告装置，其中所述磁天线包括铁磁材料。
158.21.根据方面17至20中任一项所述的警告装置，其中所述磁天线包括剩磁小于2高斯和/或磁导率为80000h/m或更高的材料。
159.22.根据方面17-21中任一项所述的警告装置，其中，所述磁天线由高导磁合金组成。
160.23.根据方面17-22中任一项所述的警告装置，其中所述磁天线是细长的，细长长度为至少100mm。
161.24.根据方面17-23中任一项所述的报警装置，其中所述磁天线包括螺旋缠绕的薄膜。
162.25.根据方面16至24中任一项所述的警告装置，还包括用于提供磁场以供所述霍尔效应传感器检测的设备，所述用于提供磁场的设备优选地为一个或多个永磁体的形式，所述用于提供磁场的设备优选地适于安装在所述用户的手臂上。
163.26.根据方面16至24中任一项所述的警告装置，还包括用于提供磁场以供所述霍尔效应传感器检测的设备，所述用于提供磁场的设备优选地为一个或多个永磁体的形式，所述用于提供磁场的设备优选地适于安装在所述用户的身体上。
164.27.根据方面26所述的警告装置，还包括细长铁磁条带，多个所述永磁体沿着所述细长铁磁条带附接，优选地具有相同的面向外的极性。
165.28.根据方面26和27中任一项所述的警告装置，其中每个永磁体由两个平面半部组成，所述平面半部排斥地保持在一起。
166.29.根据方面8-28中任一项所述的警告装置，其中所述预定最小值可由所述用户调节。
167.30.根据前述方面中的任一项所述的警告装置，还包括计数器，所述计数器用于对由所述警告装置发射的警告信号的数量进行计数，优选地，其中，所述计数器是用户可重置的。
168.31.根据前述方面中的任一项所述的警告装置，其中，所述警告信号是听觉信号，优选地是人类语音。
169.32.根据前述方面中任一项所述的警告装置，还包括开关设备，所述开关设备允许所述装置的用户在预定时间段内防止发出所述警告信号。
170.33.根据方面32所述的警告装置，还包括视觉指示器，所述视觉指示器用于向所述用户指示在所述预定时间期间防止发射所述警告信号。
171.34.降低用户感染病毒的机会的方法，包括：
172.将根据前述方面中任一项所述的警告装置安装在所述用户身上。
173.35.降低用户感染病毒的机会的方法，所述方法包括：
174.将警告装置安装在用户身上，所述警告装置适于在其检测到人体部位接近所述用户的头部时发出警告信号。
175.36.根据方面34所述的方法，其中所述警告装置是根据方面1-33中任一项所述的警告装置。
176.许多变化对于本领域技术人员将是显而易见的。