CN101312764A - 分析物数据遥测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式提供用于遥测的方法和装置，更具体地说，提供用于提供与医学装置相关的遥测的方法和装置。本发明的示例性实施方式提供发送器与监视单元之间的连续遥测，例如在医学监视环境中。

Description

分析物数据遥测的方法和装置

本发明要求2006年10月24日提交的题为“Method and Apparatus forAnalyte Data Telemetry”的美国专利申请第11/552222号、以及2005年11月22日提交的题为“Continuous Telemetry Transmission”的临时专利申请第60/739148号的优先权，这里通过引用整体并入其全部公开内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及遥测领域，更具体的说，涉及用于提供与医学装置相关的遥测的方法和装置。

背景技术

医学遥测系统对一个或更多个病人测量在医学上感兴趣的参数。可以将测量数据发送到可以监视并记录该数据的远程位置。通常，在测量位置与监视/记录位置之间不使用导线即完成数据发送。

在很多情况下，当病人走动时遥测系统的测量和数据发送部分可以附着到病人并且运行。因此，减少遥测测量和发送系统的大小和重量是有用的。并且，在很多情况下，可以在一段时间上进行测量。该特征表明在数据测量和发送装置中需要低功耗，从而可以用电池运行，例如，在不损害大小和重量限制的情况下。

附图说明

结合附图通过以下详细描述可以容易地理解本发明的实施方式。在附图的图中，本发明的实施方式是作为示例示出的，而不是作为限制。

图1表示根据本发明实施方式的低功率SAW稳定RF发送器；

图2表示根据本发明实施方式的在音频子载波上使用直接序列(direct sequence)扩频频谱的RF发送器；

图3表示根据本发明实施方式的在音频子载波上使用直接序列扩频频谱的RF接收器；以及

图4表示根据本发明实施方式的使用生物传感器的示例性遥测设置。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，在附图中作为示例示出了可以实施本发明的实施方式。应当理解，可以利用其他实施方式并且可以进行结构或逻辑改变而不脱离本发明的范围。因此，以下详细描述并非旨在限制，根据本发明的实施方式的范围由所附权利要求及其等同物来限定。

可以通过可能有助于理解本发明实施方式的方式，将各种操作描述为依次的多个离散操作；然而，不应将描述的顺序理解为表示这些操作是依赖于顺序的。

描述可以使用基于观察的描述，例如上/下、后/前和顶/底。这样的描述只是用来方便讨论，并不旨在限制本发明的实施方式的应用。

对于本发明，“A/B”形式的短语表示A或B。对于本发明，“A和/或B”形式的短语表示“(A)、(B)或(A和B)”。对于本发明，“A、B和C中的至少一个”形式的短语表示“(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)”。对于本发明，“(A)B”形式的短语表示“(B)或(AB)”，即A是可选元素。

描述可以使用短语“在一个实施方式中”或“在多个实施方式中”，这可以各自指一个或更多个相同或不同实施方式。而且，针对本发明实施方式使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义的。

本发明的实施方式提供用于遥测的方法和装置，更具体地说，涉及用于提供与医学装置相关的遥测的方法和装置。本发明的实施方式提供发送器与监视单元之间(例如在医学监视环境中)的连续遥测。

在本发明的实施方式中，可以使用经皮生物传感器来测量病人的血糖水平以用于糖尿病管理。在实施方式中，传感器控制单元可以附着到人体并且连接到部分或全部植入的传感器。在实施方式中，传感器控制单元可以在几天、一周或更长的时段内保持连续运行。因为病人可以在正常日常活动期间佩戴传感器控制单元，所以小尺寸和无需维护活动(例如对电池进行充电)可以是有价值的特征。

在本发明的实施方式中，传感器控制单元对来自传感器的数据进行数字化，并使用遥测将数据发送到分立的监视单元。监视单元可以显示血糖值，记录并存储历史血糖数据，并/或提供一个或更多个医学重要情况的警报或其他表示。

在本发明的实施方式中，可以通过两个或更多个磁场产生体的感应耦合来提供遥测。在本发明的实施方式中，可以通过两个或更多个个体之间的红外通信来提供遥测。

在实施方式中，例如，遥测可以是射频(RF)，并且例如可以在RF频谱的超高频(UHF)区域中以915MHz ISM(工业、科学、医学)频带发送。可以以任何其他合适的频率提供RF发送，例如868MHz或2.4GHz等。

在本发明的实施方式中，当通过RF信号传送将数据发送到远程位置时，RF发送器可以为跨过发送器与接收(监视/记录)装置之间的距离的可靠接收提供足够的RF发送。在一些实施方式中，RF发送器消耗的功率量可能是数据发送装置中的总功耗的主要部分，因此可能对电池寿命和/或大小和重量产生限制。

本发明的实施方式通过让RF发送器按短时间段间断地运行来解决电池寿命低的问题，从而发送器消耗的平均功率可以保持很低。然而，间断的医学数据发送不是唯一解决方案，在一些情况下可能不是最佳。当将数据存储或缓存在测量装置中时，在对病人进行给定测量时与在远程位置可以使用该测量数据以进行监视和记录时之间经过了可变的时间间隔。例如，在警报情况下，可能需要无延迟地发送数据，并且可能需要发送连续数据来充分监视病人情况。

因此，本发明的实施方式提供连续数据发送。

在1986年5-6月，Diabetes Care Vol.9，No.3，Shichiri等的“TelemetryGlucose Monitoring Device with Needle-type Glucose Sensor”中描述了一种连续发送，其公开了使用连续RF遥测的无线葡萄糖监视系统。Shichiri将来自葡萄糖传感器的可变模拟电流转换为对应的可变高频音频信号。这通过将该可变电流施加到电流-电压转换放大器来完成。向电压-频率转换器施加所得到的可变电压作为输入。向连续运行的VHF频率调制RF发送器施加所得到的高频音频信号作为调制。适当的VHF FM接收器对信号进行解调，产生可变高频音频信号的副本。向频率-电压转换器施加副本可变高频音频信号，来产生与在葡萄糖传感器的电流对应的可变电压。在接收器，可以将该可变模拟电压记录、显示和/或转换为数字格式，用于进一步处理和存储。

本发明的实施方式也使用音频信号来调制RF发送器以遥测传送来自葡萄糖(或其他分析物)传感器的测量数据。然而，本发明的这种实施方式与Shichiri公开的方法的不同在于，在将与传感器测量的葡萄糖水平对应的可变电压作为调制施加到FM RF发送器之前，将该可变电压量化并转换为该可变电压的二进制数字表示。由于数字地发送数据，因此除传感器测量的葡萄糖水平的数字表示之外，本发明的实施方式还可以发送其他数字信息，例如标识特定RF发送器的数据、检错和/或纠错数据。本发明的实施方式也可以允许对数字发送的数据进行处理，来提高发送的葡萄糖传感器数据的精度和准确度，并且提高接收器在存在噪声或干扰RF信号的情况下正确地接收数据的能力。

本发明的实施方式因此提供一种允许连续发送(例如使用RF来连续发送)医学遥测数据的方案。本发明的实施方式在与间断发送方法相比不显著增加RF发送器的平均功耗的情况下提供了连续发送。本发明的实施方式允许彼此靠近的多个RF发送器连续发送数据，并且不会导致多个数据发送之间的干扰。

在本发明的实施方式中，可以大量减少连续遥测发送器消耗的功率量，从而发送器消耗的功率量与间断运行的发送器是类似的，同时提供了连续发送数据的优点。在本发明的实施方式中，低功耗允许在病人走动情况下连续遥测发送。

在本发明的实施方式中，数据发送方案可以在正常运行情况的范围内提供可靠的数据传送，包括多个发送器在相同RF频率和/或在接收器范围内运行的情况。

多发送器环境可以与单独发送系统一起或者在利用多个发送器的设计系统中形成。在本发明的实施方式中，多个发送器可以用于单个单元中，或用于具有多个电连接单元或遥测连接单元的系统中。例如，第一发送器可以用于发送标识数据，同时第二发送器可以用于发送与分析物有关的数据。

在实施方式中，可以提供消耗很低的功率同时输出例如50到100微瓦的连续低功率信号的RF发送器。在实施方式中，UHF RF发送器可以包括频率合成器或锁相环(PLL)倍频器，以使得可以使用低成本的低频石英晶体作为频率基准来产生高频RF载波。在本发明的实施方式中，RF功率放大器可以在合成器级之后。

在本发明的实施方式中，可以用晶体管振荡器来构成SAW(表面声波)谐振器，来直接产生UHF RF载波频率而无需通常的频率合成级。可以在没有附加的RF功率放大器的情况下从晶体管振荡器直接获得发送的RF信号(图1)。

图1表示根据本发明实施方式的低功率SAW稳定RF发送器。如图1所示，发送器包括Colpitts振荡器，使用晶体管101来向维持振荡器提供增益。电感器102以及电容器103和104形成期望发送频率的谐振电路。电容器111是RF旁路电容器，向电感器102的电池端提供接地的RF通路，因此完成谐振电路。由102、103和104形成的电路也提供出现在晶体管101的集电极和晶体管101的射极的信号之间的相移。如果存在从晶体管101的基极接地的低阻抗路径，则晶体管101提供的该相移和放大在由102、103和104形成的电路的谐振频率向维持振荡提供正反馈和增益。SAW谐振器105在其谐振频率提供需要的低阻抗接地路径。SAW谐振器105在明确限定且稳定的频率提供其低阻抗路径，因此确保在期望频率并对温度和电源电压的变化非常稳定地出现振荡。在实施方式中，通过电感器107将振荡器输出的一部分耦合到天线106，电感器107限制通过天线从振荡器耦合出的RF能量的量，确保可靠运行。通过电阻器108和109将晶体管101偏压以提供要求的增益和RF功率输出。当在调制输入112施加正电压时，电阻器109向晶体管101提供基极电流。此时增加电压会增加基极电流，因此增加晶体管集电极电流和RF输出，使得RF信号的强度可以变化以用于调制。作为射极电阻器的电阻器108使晶体管的集电极-射极电流稳定。射极电阻器108也为振荡器设置最大功率电平。较低电阻值允许来自发射器的较高RF功率电平，以及电池110的较高功耗。电阻器108的较高电阻值减小发送器RF功率电平，并且还减小电池110的发送器功耗，从而电池寿命较长。在实施方式中，通过对电阻器108的选择值，发送器在从电池110消耗小于0.25毫安的情况下运行。

可以根据本发明的实施方式通过几种方式来调制低功率RF发送器的输出，从而可以发送数据。首先，通过对跨过SAW谐振器的附加负载电容器进行电子切换，可以进行某种程度的频率调制。例如，对关于本发明各种实施方式中使用的通过SAW谐振器进行频率调制的适当方法的详细情况，参见美国专利第5793261号，这里通过引用并入其全部公开内容。第二，可以通过调整对晶体管振荡器的基极偏压来对发送器输出的振幅进行调制。可以获得二进制开/关调制，或者可以通过改变基极偏压来以连续方式改变振幅。

在实施方式中，如果发送器要连续运行延长的时间段，则可以提供一个或更多个可再充电或一次性(disposable)的电池。在实施方式中，无需从电池到充电电源的电连接，可以在单元运行并附着到病人时用通过感应耦合而提供的功率对电池进行再充电从而使得可以对电池再充电。在本发明的实施方式中，可以通过将电池与单独的充电单元或停靠站(docking station)相连接来对电池再充电。在根据本发明实施方式的系统中，可以提供多个电池，这些电池中的至少一个是一次性的，并且这些电池的至少一个是可以再充电的。

本发明的实施方式提供一种方法，该方法用于在一个或更多个发送器在相同频率和/或接收范围内运行时，按使得适当构成的接收器可以接收信号而不受来自不希望的发送器的干扰的方式发送数据。与常规方法相比，本发明的实施方式也可以为病人提供附加的安全措施：阻止未获授权的方面检测或恢复个人医学数据。

在实施方式中，可以按不同功率电平或信号振幅发送来自不同发送器的数据，以将一个发送器与下一个区分。例如，第一发送器可以按nA(毫微安)、pA(微微安)、fA(毫微微安)、nA、pA、fA电平发送一系列数据点。例如，第二发送器可以按nA、nA、pA、nA、nA、pA电平发送一系列数据点。因此，可以使用模式来根据模式的独特性或区别而识别特定发送器。因此，对于本发明，术语“发送模式”指与按相同信号强度/振幅连续不同的发送数据的规则顺序和信号强度/振幅。

在实施方式中，可以使用应用到音频子载波的扩频频谱技术发送数据，音频子载波继而可以用来对RF发送器进行调幅。该实施方式允许恢复来自运行在接收器范围内的相同频率上的一个或更多个发送器的数据。该实施方式也适合于应用于低功率遥测发送系统。可以通过在遥测系统的数据编码部分中并且在调制RF发送器中使用极低功率电路来实施本发明的这种实施方式。

这里通过引用而并入其全部公开内容的美国专利第6577893号公开了作为一种扩频频谱技术形式的CDMA的使用。然而，该专利公开将扩频频谱技术直接应用于RF载波，而不是继而调制RF载波的音频子载波，如本发明的各种实施方式中利用的那样。这里使用的音频信号是作为调制信号应用到较高频信号的较低频信号。音频子载波优选地是作为调制信号应用到高频信号的固定频率音频信号。在实施方式中，在将得到的调制子载波作为调制信号应用到RF载波之前，可以将另一种信号作为调制信号应用到该子载波。然而，在实施方式中，子载波可以具有变化频率，例如，使用的频率发生变化，以发送信息。传统上，音频信号的频率范围为20Hz到20KHz。然而，在很多情况下可以扩展为音频使用而设计的电路，来对比20KHz高得多的频率和/或比20Hz低的频率的信号进行操作。

使用一个或更多个音频子载波来调制RF发送器从而发送医学遥测数据。1976年11月的IEEE Biomed.Eng BME-23，#6，Klein等的“ALow-Powered 4-Channel Physiological Radio Telemetry System for Use inSurgical Patient Monitoring”公开了该多信道数据发送方案的模拟形式。然而，本发明的实施方式将数字二进制数据编码到子载波上。

并且，作为水下声音通信系统的一部分，已将扩频频谱技术应用到音频载波。例如，参见2001年10月的IEEE Journal ofOceanic Engineering，Vol.26，No.4，Lee Freitag等的“Analysis of Channel Effects onDirect-Sequence and Frequency-Hopped Spread-Spectrum AcousticCommunication”。该出版物公开了使用声纳技术的声音信号的无线发送。然而，它没有如本发明实施方式中提供的那样提供将这种声音信号调制到RF载波上以用于RF无线发送。

本发明的实施方式将扩频频谱技术应用到音频载波，然后，继而将音频扩频频谱信号作为调制信号使用到RF载波上。与常规RF扩频频谱数据发送相比，本发明的实施方式在低频(例如100Hz到1000Hz)进行扩频频谱数据编码，与常规系统中典型的例如1MHz相比，因此大大减少进行数据编码的电路的功耗。并且，在本发明的实施方式中，通过音频子载波扩频频谱，可以使用对RF载波的振幅调制，而常规RF扩频频谱数据发送一般采用RF载波的频移键控(FSK)或相移键控(PSK)。这些技术要求RF振荡器与天线之间的附加电路，增加发送器的复杂度和功耗。

对于如图1所示的低功率SAW谐振器稳定RF振荡器的实施方式，给定电路复杂度和功耗的限制，振幅调制提供了更优的调制。而且，接收器中的扩频频谱解码依赖于精确和稳定的接收载波频率。在本发明的实施方式中用作RF子载波的音频子载波的频率可以在发送器中精确地控制。

相反，在一些情况下可能不能以足够精度来控制确定RF载波频率的SAW谐振器的频率，来容易地适应常规扩频频谱编码接收，导致额外的复杂度以在接收器中对信号进行解码。然而，在本发明实施方式中，可以将SAW谐振器调整为或者以其他方式形成为提供期望频带内的期望频率。

在利用多个发送器的实施方式中，多个SAW谐振器可以具有贯穿整批(lot)分布的两个或更多频率。因此，可以提供接收器在具有不同频率的SAW谐振器之间的区分。此外，在实施方式中，可以向系统提供能够区分一个或更多个SAW谐振器的频率的接收器。

在本发明的实施方式中，音频子载波可以对不同类型的数据和/或不同类型的发送方案利用不同频率。例如，可以利用一个子载波频率来发送标识数据，可以利用附加的子载波频率来发送表示测量的分析物的等级的数据。在实施方式中，可以间断或连续发送不同类型的数据，或者，可以间断发送一类数据并可以连续发送另一类数据。例如，在实施方式中，可以间断发送标识数据(即，标识来自特定发送器的发送的数据)，而可以连续发送与分析物有关的数据(即，表示所测量的分析物的量的数据)。

在利用多个音频子载波频率的本发明的实施方式中，一个频率可以用来标识发送与分析物有关的数据的不同频率。在这种实施方式中，可以允许多个接收器接收标识频率上的发送，可以利用标识数据来指导期望的接收器监听从期望的发送器发送与分析物有关的数据的期望频率。

图2示出本发明的实施方式。在202，遵循直接序列扩频频谱(DSSS)的基本原理，在这种情况下可以在音频范围内产生载波频率。在实施方式中，可以提供一种手段来响应于控制信号204而使该载波频率没有改变地通过，或者可以反转子载波的极性。这可以通过如在206所示的异或功能来进行。可以将异或功能206的输出作为振幅调制信号施加到RF振荡器和发送器208。可以通过将在210发送的位串行二进制数据与在216产生的伪随机二进制序列212进行组合，来产生控制信号204。这可以通过使用在214的异或功能来执行。可以选择在DSSS理论中熟知的伪随机二进制序列来满足多个要求。在本发明的实施方式中，除时间等于零之外，伪随机序列的自相关函数等于很低的值。已知几类有用的序列，例如M编码、Gold编码或Kasami编码，在本发明的实施方式的范围内构想了其中的每一种。

遵循DSSS的基本原理，伪随机序列的比特率确定以音频子载波的频率为中心的发送信号的音频带宽。在本发明的实施方式中，伪随机序列比特率小于子载波频率，优选地是子载波频率的一小部分，例如1/4。并且，在本发明的实施方式中，数据比特率是伪随机序列比特率的一小部分，例如1/127。例如，对于典型的低功率发送器设计，子载波频率可以是大约4KHz。在本发明的实施方式中，伪随机序列比特率可以是例如1KHz，并且数据比特率可以是例如8Hz。在实施方式中，将每个数据位的伪随机序列位数选择为等于伪随机序列重复之后的位数。

如本领域技术人员可以理解的那样，例如，通过适当编程和构成的微处理器，例如Microchip PIC12F675，可以有效进行整个数据处理序列，从对模拟传感器数据进行数字化到创建准备用于RF载波振幅调制的经调制子载波。另选的是，可以设计离散逻辑，以及根据本发明实施方式的许多其他实现方案。

如这里描述的，在实施方式中，可以构造用于接收应用于音频子载波的DSSS信号的接收器，以用于接收经振幅调制的信号。接收器可以具有足以接收来自多个发送器的信号的RF带宽，所述多个发送器例如名义上在相同频率，但实际上可能因为SAW谐振器的制造容差或者SAW谐振器中特别设计的变化而在稍微有所不同的频率。在本发明的实施方式中，915MHz的SAW谐振器可以具有+-75KHz的容差，因此可以利用例如150KHz的接收器RF带宽。根据本发明的实施方式，接收器音频带宽可能足够通过子载波频率和DSSS处理产生的边带。例如，使用4KHz的子载波和1KHz的伪随机序列率，从3KHz到5KHz的带通可以是足够的。

在本发明的实施方式中，接收的音频信号频谱可以以发送的子载波频率为中心。通过提供响应于控制信号而使得接收的音频信号没有改变或者反转地通过的手段，可以恢复经编码的数据。在实施方式中，控制信号可以是与在发送器中使用的伪随机二进制位序列相同的伪随机二进制位序列。当接收器伪随机序列的定时与期望发送器的定时匹配时，可以恢复发送的二进制数据。

此外，在本发明的实施方式中，可以为接收器提供扫描功能来扫描期望的频率范围。在本发明的实施方式中，接收器可以自动跟踪接收频率，无论该频率是预先确定的还是在初始化处理期间发送并识别的。

在图3中表示的实施方式中，在302中表示调谐到RF载波频率的振幅调制接收器。在实施方式中，可以对接收器的模拟音频输出进行带通滤波，以除去期望信号的期望频率范围之外的噪声。然后可以在304对模拟信号进行数字化，从而允许例如在适当编程和构成的微处理器中进行数字化处理。

可以在306产生与在发送器使用伪随机序列相匹配的伪随机序列308。可以在乘法器310中将来自304的经数字化和滤波的接收信号与伪随机信号308组合。可以在312产生与发送器中使用的频率匹配的数字音频子载波。可以在乘法器314中将该子载波与乘法器310的输出组合。可以在一个数据位的间隔内对得到的信号进行积分，可以将结果与阈值比较，来检测接收数据中的二进制1或0。这可以由316的积分和转储电路(integrate-and-dump circuit)进行。然后可以将得到的串行数据流用于常规的去串行化和进一步的数据处理。

在实施方式中，当存在多个发送器时，这些发送器可以独立运行，并且每个发送器产生的伪随机序列的定时可以不相关。当所有发送器使用相同的伪随机序列但是按照不同定时时，或者当每个发送器使用唯一的伪随机码时，在多个发送器的伪随机序列之间可能出现低相关性。给定伪随机码的自相关性质，接收器可以将其伪随机码的定时调准为与期望发送器的定时相匹配。当其他发送器对解码器输出的贡献平均为零时，可以拒绝来自其他发送器的发送。类似的是，由于包括稍微不同频率上的几个发送器的载波频率之间的“拍音”的干扰信号与伪随机序列的互相关接近零，因此可以拒绝这些干扰信号。

在本发明的实施方式中，接收器可以进行搜索处理，在搜索处理期间，接收器可以依次将其伪随机序列调准到可用发送器。然后接收器可以确定每个发送器的身份，然后选择与期望发送器调准的伪随机序列定时以用于接收。

在实施方式中，这种算法可以按一位的增量来调整(递增或递减)接收器伪随机序列的定时，直到检测到与接收的信号的相关性。在实施方式中，可以在位间隔内调整接收器伪随机序列的相位，从而使相关性最大。在实施方式中，然后接收器可以接收并检查数据，来确定它是否已经与期望的发送器同步。

例如，在本发明的实施方式中，当几个发送器在接收器范围内运行时，根据发送器与接收器之间的距离，可以通过区别很大的信号电平来接收其各自的发送。由于DSSS伪随机序列的自相关性质不完美，因此强信号可能对期望的弱信号的接收产生一些干扰。在之前的尝试中，通过提供让接收器控制发送器功率的手段解决了该问题。然而，这要求在每个发送器提供接收器，增加了发送系统的复杂度和功耗。并且，在走动医学遥测的情况下，实际上可能存在几个接收器以及几个发送器。各个接收器对来自各种发送器的信号强度有不同要求，这可能与其他接收器的要求相冲突。在实施方式中，可以将单个发送器构成为使用不同RF功率电平来发送数据。在不知道接收范围内的其他发送器的情况下，可以对各个个体发送器随机并独立地确定为每个发送而选择的RF功率电平。因此，在由于存在强信号而与来自弱信号的发送产生干扰的情况下，在随后的发送中，强干扰发送可以变弱并且/或者较弱的期望信号可以变强。因为期望信号与干扰信号之间的相对功率电平的随机性质，所以期望信号的信号强度相对于干扰信号随机地有时可能是令人满意的，这便于数据的发送。而且，每个发送器的平均功率电平可以低于其最大功率电平，有助于减少平均功耗和更长的电池寿命。

在多个实施方式中，可以使用天线冗余来增加发送器与接收器之间的数据发送(无论连续还是间断)的成功。

在本发明的实施方式中，RF发送器可以使用一个或更多个天线来便于RF信号的发送。根据发送器和接收器的相对朝向和位置，发送器可以在优选的方向上进行发送以增加在接收器的信号强度。发送器和接收器附近的物体可以反射部分RF信号，并且导致破坏性干扰和接收信号强度的损失。在实施方式中，因此，针对按照不同朝向和/或偏振的发送而优化的多个发送天线可以在接收器处提供增加的RF信号强度。在接收器处增加的RF信号强度可以提高恢复数据的质量并减少数据发送错误。

在本发明的实施方式中，RF接收器可以使用一个或更多个天线来便于RF信号的接收。根据发送器和接收器的相对朝向和位置，可以从多个方向中的一个接收从发送器接收的RF信号。例如，当从发送器或接收器附近的物体反射了发送的信号时，可以立刻从几个方向从发送器接收RF信号。RF信号的多个样品之间的破坏性干扰可以导致接收信号强度的下降和接收数据的丢失。在实施方式中，接收器可以从具有不同朝向和/或偏振的多个接收天线接收输入。在实施方式中，接收器可以从多个天线中的提供最强信号和最可靠数据源的一个或更多个天线来选择RF信号。

在实施方式中，在创建扩频频谱音频信号之前，可以使用例如Reed-Soloman码的纠错码来对数据进行编码。在实施方式中，可以采用例如Viterbi编码或Turbo编码的卷积编码来提供发送数据中的冗余。然后，尽管存在有限数量的接收错误，接收器仍然能够恢复无错误的数据。例如，如果发送信号在接收器处很弱和/或已经被随机噪声破坏，则可能出现这些错误。

常用的纠错数字信息编码技术向发送的数据消息增加冗余，从而尽管在发送处理期间丢失一些数量的数据位，也便于恢复原始的发送数据。例如，数据消息可以包含N位。在发送之前向消息增加附加的M位。这些位的内容可以由本领域技术人员理解的几个算法中的一个来确定。在实施方式中，接收装置接收N+M位的消息，并采用算法来提取N位的消息。算法使得接收器可以确定是否错误地接收了N+M位中的一位或更多位。并且，在实施方式中，如果错误位的数量没有过量，则算法可以提供尽管有错误也可以恢复原始消息的手段。

例如，在卷积码中，M可以等于N，并且可以将N位的消息发送为M+N或总共2N位的消息。发送的2N位的每一位可以通过如下的算法来确定：其值取决于原始N个消息位中的几位的值。所以，原始N个消息位中的每一个影响2N个发送位中的几位的值。例如，每个原始消息位可以影响3、5或7个发送位的值。如果一个或更多个发送位是错误接收的，则接收器中的卷积解码算法可能仍然能够重建原始N个消息位，这是因为可以在多于一个的发送位中表示这N位中的每一位。Trellis解码是用于在接收器对卷积编码消息进行解码的常用算法，并且可以用于本发明的实施方式。

Reed-Soloman编码也采用与N个消息位一起发送的附加M个数据位。使用Galois域的数学性质，可以将N位消息表示为N维向量空间。该算法提供一种方法，用于将该N维向量映射到N+M维向量空间并且将N+M维向量映射回表示原始消息的N维原始向量空间。该算法具有对给定的N位消息提供如下功能的独特性质：在全部可能的错误达到指定极限的情况下，将所有N+M位接收消息映射回原始发送的N位消息向量。在给定消息中可以校正的可允许错误数量是M(算法可以附加到原始N个消息数据位的附加纠错位的数量)的函数。

本领域技术人员熟知其他的纠错消息编码技术，例如参见CambridgeMass：1972，，MIT出版社，W.Wesley Peterson和E.J.Weldon，Jr.的“ErrorCorrecting Codes”，第二版；和International Journal of Wireless InformationNetworks，第8卷，第4期，2001年10月，M.C.Valenti和J.Sun的“TheUMTS Turbo Code and an Efficient Decoder Implementation Suitable forSoftware-Defined Radios”，这里通过引用并入其全部公开内容。

在实施方式中，可以多次(连续或间歇地)发送数据，使得接收器可以不管偶尔的发送错误而正确地对数据进行解码。可以对任何期望数量的数据点或数据字进行发送重复或复制，例如可以接连2次或3次发送每个数据点，或者可以重复10个数据点/字的每个系列等。在实施方式中，可以在连续流中发送数据，使得接收器可以忽视数据点或数据字的错误发送而不危害特定分析物情况的实时表示。

在实施方式中，发送器可以向每次发送附加检错位。发送器可以使用几个熟知算法中的任何一个来产生检错位。随后，接收器可以向接收的数据和检错位应用对应算法，来确定是否正确地接收了所有数据位。常用的检错算法与纠错算法相比较为简单，但是使得接收器可以识别可以丢弃的被破坏数据。例如，在ITU-T I.432.1(国际电信联盟)，B-ISDN用户网络接口物理层规范中描述了CRC8算法：一般特征，02/1999，其可以用于本发明的实施方式。

在实施方式中，可以压缩发送数据，来减少必须无错误地接收的位数，并且仍然是令人满意的数据发送。作为示例，在实施方式中，可以只发送数据值的变化。在实施方式中，可以并入数据的游程长度编码。

在本发明的实施方式中，可以将发送器构成为按两个或更多个不同功率电平连续发送数据。发送器可以仅在部分时间按较高功率电平运行，避免与其他发送器的可能干扰并且保持发送器低功耗。然而，偶尔的高功率发送提升确保了即使当接收器位于对从发送器进行接收不利的位置时也可以按一定规律接收数据。在令人满意的接收情况下，接收器可以连续地接收数据。在实施方式中，对于独立的发送器，各种发送功率模式的定时可以是独立和/或随机的，大大减少了两个可能干扰的发送器同时都在高功率模式发送的概率。

在例如图1所示的RF发送器的实施方式中，可以通过提供改变晶体管上的射极电阻或者以其他方式改变晶体管集电极电流的手段，来容易地调整发送的RF功率。

在实施方式中，可以采用另一种形式的扩频频谱数据发送。例如，可以将频率跳跃(hop)扩频频谱应用于音频子载波或直接应用于RF载波。遵循频率跳跃扩频频谱的熟知的原理，RF发送频率可以周期性地改变或变化。必须类似地改变接收频率以使其与发送频率对应。在实施方式中，虽然噪声或干扰可能阻止一些发送频率上的RF通信，但是频率跳跃扩频频谱提供可靠的发送。并且，当存在信号损失取决于频率而增加的情况时，频率跳跃扩频频谱可以提供发送可靠性的改善。这种取决于频率的信号损失的示例是多路径衰落。频率跳跃扩频频谱的实施方式提供了让RF接收器在发送器改变发送频率时调整其接收频率的手段。发送频率的序列可以是接收器和发送器预先确定并知道的，或者发送器可以向接收器发送使用的下一个频率。在实施方式中，发送器可以使用自适应频率跳跃扩频频谱。在该情况下，发送器可以在使用发送频率之前在计划的发送频率上尝试接收，以估计干扰的存在。频率跳跃扩频频谱的实施方式也提供了让发送器和接收器在相同频率并且在频率的重复且预定的序列的开始处开始运行的手段，例如参见Wiley，2001，Haykin，Simon的Communication Systems，这里通过引用并入其全部内容和公开。

本发明的实施方式可以应用频率跳跃原理来改变音频子载波的发送频率，同时改变或者不改变发送的RF载波的频率。在低功率连续RF数据发送器的实施方式中，可以证明向音频子载波而不是发送器RF载波应用频率跳跃原理是有利的。

在实施方式中，可以提供表示一个或更多个医学重要情况的警报，作为附着到病人的传感器控制单元的一部分。在该实施方式中，不依靠向远程数据显示器和记录单元进行数据发送就可以向病人通知警报情况。因此，在实施方式中，可以连续获取并发送数据，并且，无论是否在发送器与接收器之间的适当接收范围内，都可以将传感器控制单元或其他类似装置构成为提供对当前分析物情况的指示。例如，这种指示可以包括表示危险情况的听觉警报或振动。

图4表示根据本发明实施方式的使用遥测的示例性传感系统。可以将传感器402插入或植入身体以在体内测量分析物(葡萄糖、乳酸等)，例如在皮下组织内或血液内。可以通过各种方式将传感器402连接(404)到皮上或外部单元406。例如，可以通过直接的硬布线电连接、两部分可配对电连接或遥测(例如使用RF发送、感应耦合、红外线等)，将传感器402连接到单元406。继而单元406可以将数据遥测传送(408)到监视单元410。监视单元410可以是桌上单元、手持单元、可佩戴单元、PDA、腕表、移动电话等。可以如以上各种实施方式中描述的那样将数据从单元406发送到监视单元410。

尽管为了描述优选实施方式，在此示出并描述了特定实施方式，本领域技术人员可以理解，在不背离本发明的范围的情况下，针对所示出并描述的实施方式，可以替换为多种另选方案和/或等价实施方式或实施方案以达到相同目的。本领域技术人员将容易理解根据本发明的实施方式可通过多种方式实施。本申请旨在覆盖此处讨论的实施方式的任何变形或改变。因此，很明确，根据本发明的实施方式仅由权利要求及其等价物来限制。

Claims (33)

1、一种提供表示动物体内的分析物的等级的发送信号的方法，该方法包括以下步骤：

将传感器全部或部分导入动物体内，所述传感器耦合到具有射频(RF)发送器的传感器控制单元；

从所述传感器获得表示动物体内的分析物的等级的可变电压；

将所述可变电压转换为数字数据；

使用所述数字数据对第一音频子载波信号进行数字调制；

使用经数字调制的音频子载波信号来对RF载波信号进行调制，从而生成由所述发送器发送的表示动物体内分析物的等级的发送信号。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述对RF载波信号进行调制的步骤包括对所述RF载波信号进行振幅调制。

3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述对RF载波信号进行调制的步骤包括对所述RF载波信号进行频率调制。

4、根据权利要求1所述的方法，其中，所述发送信号进一步包括标识进行发送的发送器的数据。

5、根据权利要求1所述的方法，其中，所述发送信号进一步包括检错位和纠错位中的至少一种。

6、根据权利要求1所述的方法，其中，所述对第一音频子载波信号进行数字调制的步骤进一步包括向所述第一音频子载波信号应用扩频频谱技术。

7、根据权利要求6所述的方法，其中，所述扩频频谱技术包括直接序列扩频频谱。

8、根据权利要求6所述的方法，其中，所述扩频频谱技术包括频率跳跃扩频频谱。

9、根据权利要求1所述的方法，其中，通过配置有晶体管振荡器的表面声波谐振器来产生所述RF载波信号。

10、根据权利要求1所述的方法，其中，提供频率与所述第一音频子载波的频率不同的第二音频子载波信号，其中，利用所述第二音频子载波频率来发送进行发送的发送器的标识数据。

11、根据权利要求10所述的方法，其中，间断地发送所述标识数据。

12、根据权利要求1所述的方法，其中，连续发送表示动物体内分析物的等级的所述发送信号。

13、根据权利要求1所述的方法，其中，提供频率与所述第一音频子载波信号的频率不同的第二音频子载波信号，其中，利用所述第二音频子载波频率来表示发送所述第一音频子载波的频率。

14、根据权利要求1所述的方法，其中，所述对RF载波信号进行调制的步骤包括：通过对跨过表面声波谐振器的负载电容器进行电子切换，来对所述RF载波信号进行频率调制。

15、根据权利要求1所述的方法，其中，所述对RF载波信号进行调制的步骤包括：通过调整向晶体管振荡器提供的基极偏压，来对所述RF载波信号进行振幅调制。

16、根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：向所述发送应用卷积码以用于纠错。

17、一种装置，该装置包括：

分析物传感器，其适于全部或部分植入动物体内，以获得表示体内的分析物的等级的数据；以及

耦合到所述传感器的传感器控制单元，所述传感器控制单元包括射频(RF)发送器，所述RF发送器适于发送RF载波信号并接收作为对RF载波信号的振幅调制信号的音频子载波信号，其中，音频子载波信号经过数字调制，并包括从获得的表示体内分析物等级的数据而得到的数字数据。

18、根据权利要求17所述的装置，该装置进一步包括信号转换器，该信号转换器用于将从所述传感器获得的并且表示体内分析物等级的可变电压转换为数字数据。

19、根据权利要求17所述的装置，该装置进一步包括配置有晶体管振荡器的表面声波谐振器，其中，所述表面声波谐振器被构成为产生RF载波信号。

20、根据权利要求17所述的装置，该装置进一步包括向所述发送器供电的电池，其中，所述电池适于再充电。

21、根据权利要求20所述的装置，其中，所述电池适于通过与外部充电单元的感应耦合而再充电。

22、根据权利要求20所述的装置，其中，所述电池适于通过与外部充电单元的直接电接触而再充电。

23、根据权利要求17所述的装置，该装置进一步包括耦合到所述传感器控制单元的多个发送天线，其中，所述多个发送天线各自独立地适于定位为各种朝向，以增加发送强度和/或准确度。

24、一种系统，该系统包括：

分析物传感器，其用于获得表示体内的分析物的等级的数据；

传感器控制单元，其耦合到所述分析物传感器并且耦合到身体；

发送器，其用于发送携带有表示体内分析物等级的数据的信号，所述发送器耦合到所述传感器控制单元，其中，所述发送器适于发送射频(RF)载波信号并接收作为对RF载波信号的调制信号的音频子载波信号，其中，音频子载波信号是经过数字调制的，并包括从分析物传感器获得的数据；以及

接收器，其用于接收携带有表示体内分析物等级的数据的信号，所述接收器位于与所述传感器控制单元遥测通信的外部监视单元中，其中，所述接收器适于对经调制的RF载波信号进行解调，以获得表示体内分析物等级的数据并将该数据显示在所述外部监视单元上。

25、根据权利要求24所述的系统，该系统进一步包括伪随机序列产生器，该伪随机序列产生器耦合到所述传感器控制单元，以提供伪随机序列以由所述发送器与携带有表示体内分析物等级的数据的信号一起发送。

26、根据权利要求25所述的系统，其中，接收器进一步适于从接收到的包括伪随机序列和携带有表示体内分析物等级的数据的信号的发送中提取表示体内分析物等级的数据。

27、根据权利要求24所述的系统，该系统进一步包括耦合到所述传感器控制单元的多个发送天线，其中，所述多个发送天线各自独立地适于定位为各种朝向，以增加发送强度和/或准确度。

28、根据权利要求24所述的系统，该系统进一步包括耦合到所述外部监视单元的多个接收天线，其中，所述多个接收天线各自独立地适于定位为各种朝向，以增加发送强度和/或准确度。

29、一种使用多个发送器来发送与分析物有关的数据的系统，该系统包括：

分析物传感系统，其具有耦合到身体的至少一个传感器控制单元；

第一发送器，其用于按第一发送模式来发送表示体内分析物等级的数据，所述第一发送器耦合到所述传感器控制单元；以及

第二发送器，其用于按第二发送模式来发送数据。

30、根据权利要求29所述的系统，其中，所述第二发送器耦合到所述至少一个传感器控制单元，并且其中，所述第一发送模式与所述第二发送模式不同。

31、根据权利要求29所述的系统，其中，所述至少一个传感器控制单元包括多个传感器控制单元，这些传感器控制单元各自与不同的身体相关，其中，第一传感器控制单元包括所述第一发送器，第二传感器控制单元包括所述第二发送器，并且其中，所述第一发送模式与所述第二发送模式不同。

32、根据权利要求29所述的系统，其中，所述至少一个传感器控制单元包括多个传感器控制单元，这些传感器控制单元各自与不同的身体相关，其中，第一传感器控制单元包括所述第一发送器，第二传感器控制单元包括所述第二发送器，所述系统进一步包括向所述第一发送和所述第二发送应用频率跳跃扩频频谱技术，向所述第一发送应用频率跳跃扩频频谱技术利用与用于向所述第二发送应用频率跳跃扩频频谱技术的第二定时不同的第一定时。

33、根据权利要求29所述的系统，其中，所述至少一个传感器控制单元包括多个传感器控制单元，这些传感器控制单元各自与不同的身体相关，其中，第一传感器控制单元包括所述第一发送器，第二传感器控制单元包括所述第二发送器，所述系统进一步包括向所述第一发送和所述第二发送应用使用公共伪随机码的直接序列扩频频谱技术，向所述第一发送应用直接序列扩频频谱技术利用与用于向所述第二发送应用直接序列扩频频谱技术的第二定时不同的第一定时。

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