CN101449282B - 利用电感耦合转导子进行遥感的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了遥感装置，所述遥感装置包括传感器和参考电路。传感器的谐振电路具有通过暴露到外部条件可修改的谐振特性。所述传感器被构造用于产生与所述可修改的谐振特性相关的传感器信号。所述遥感装置的参考电路被构造用于产生与所述传感器信号结合使用的参考信号。所述参考信号用来补偿由于所述遥感装置和读出器之间的电感耦合的改变而引起的所述传感器信号的改变，所述读出器设计用于检测所述参考信号和所述传感器信号。

Description

利用电感耦合转导子进行遥感的系统和方法

相关专利文件

本专利申请与提交于2006年5月16日名称为“SPATIALLYDISTRIBUTED REMOTE SENSOR”(空间分布远程传感器)的共有的美国专利申请第11/383,652号相关。

技术领域

本发明涉及传感器，更具体地讲涉及通过电感耦合远程访问的传感器。

背景技术

射频识别(RFID)电路用于检测所关注制品的存在和运动。可通过间歇地或连续地无线询问RFID标签来电子检测配有RFID标签的制品是否存在。在一个典型应用中，RFID标签存储识别(ID)码。当RFID标签受到RFID标签读出器的询问时，RFID标签将其ID码无线传输给RFID标签读出器。由RFID标签传输给RFID标签读出器的代码表明配有RFID标签的制品的存在和识别。

RFID标签可以包括电池或其他独立电源，或可以从外部RFID标签读出器传输的信号获得电源。没有独立电源的RFID标签特别小且成本极低，用来跟踪大量物品时成本低廉。

与RFID相关的技术涉及电子制品防窃(EAS)标签。EAS和RFID标签均可远程访问，但EAS标签通常不包括RFID的数据存储能力。EAS和RFID标签包括用于远程访问的转发器电路。转发器电路是谐振电路，具有选择和布置的部件以使得转发器以特定频率电动谐振。

如果在EAS标签范围内以或者接近转发器谐振频率从标签读出器发出电磁信号，EAS转发器电路吸收并/或反射来自读出器通过电感耦合释放的电磁场的能量。转发器电路吸收或反射的能量会引起标签读出器输出线圈的输出信号或标签读出器接收线圈输入信号的变化。可将这些信号的变化解释为表明带EAS标签制品的存在。

在一些专利申请中，希望远程获得传感器信息。可以将RFID和EAS标签的远程访问能力与传感器技术结合起来以提供远程遥感能力。本发明实现了这些能力以及其他需要，并提供超过现有技术的其他优势。

发明内容

本发明涉及与远程访问传感器有关的装置、方法和系统，具体地讲，涉及利用EAS/RFID技术通过电感耦合提供远程访问传感器信息的传感器和系统。

一个实施例涉及遥感装置，该遥感装置包括传感器和参考电路。传感器包括谐振电路，谐振电路具有谐振特性，并可通过暴露到外部条件来进行修改。谐振电路被构造用于产生与可修改的谐振特性相关的传感器信号。传感系统也包括具有参考谐振特性的参考电路。参考电路被构造用于产生适合与传感器信号结合使用的参考信号，以补偿由于所述遥感装置和被构造为检测所述参考信号和所述传感器信号的读出器之间的电感耦合的改变而引起的传感器信号的改变。

例如，电磁干涉作用、传感装置和读出器之间距离和/或取向中的变化、传感装置和读出器附近的金属物体或传感装置和影响电感耦合的读出器之间插入的材料可引起电感耦合中的变化。

例如，外部条件包括环境条件，诸如水分、湿度和/或其他环境条件。根据本发明的一些方面，暴露到外部条件会改变传感器的材料属性。可修改的谐振特性可以包括至少谐振频率、Q系数、带宽和频率响应特性中的一种。

参考信号适合与传感器信号结合使用以根据传感器信号相对于参考信号在振幅、尖峰值、峰宽度、频率、偏差和曲线拟合中的至少一个的变化来补偿对齐和定位中的至少一个方面的改变。例如，参考信号可用于归一化传感器信号或更正传感器信号。

本发明的另一个实施例涉及遥感系统。遥感信号包括传感装置和接收器。传感装置包括传感器电路和参考电路。传感器电路具有通过暴露到外部条件可修改的谐振特性。谐振电路被配置以产生与可修改的谐振特性相关的传感器信号。参考电路具有参考谐振特性且被配置以产生参考信号。布置接收器以接收传感器信号和参考信号，并利用参考信号补偿由于传感装置和接收器之间的电感耦合的改变而引起的传感器信号的改变。

接收器可以被构造用于根据传感器信号相对于参考信号在振幅、尖峰值，峰宽度、频率、偏差以及曲线拟合中的至少一个的变化来补偿所述改变。根据本发明的一些方面，接收器能够根据传感器信号中的变化检测外部条件中的变化。接收器可以根据外部条件的变化产生报警信号。

根据一些具体实施，传感器电路至少具有电容器和感应器，可根据电容器的电容的变化修改传感器电路的谐振频率。根据其他具体实施，传感器电路至少包括电容器和感应器，可根据感应器电感的变化修改传感器电路的谐振频率。例如，可根据至少一个传感器电路电路元件的尺寸变化来修改传感器电路的谐振频率。在一些具体实施中，可根据至少一个传感器电路电路元件的电属性的变化来修改传感器电路的谐振频率。

参考电路具有谐振特性，即相对不受因外部条件引起的变化的影响。根据本发明的一些方面，传感器电路被配置以暴露于外部条件，且参考电路被构造为受保护，免受外部条件的影响。根据其他方面，参考电路可以对外部条件相对不敏感。接收器被构造用于根据参考信号归一化和/或修正传感器信号。

本发明的另一个实施例涉及一种方法，所述方法根据远程访问的信号确定外部条件的变化情况。接收装置接收由传感装置的传感器电路产生的传感器信号。传感器电路有通过暴露到外部条件来修改的谐振频率。接收装置接收由传感装置参考电路产生的参考信号。参考电路具有参考谐振特性。结合参考信号来处理传感器信号，以补偿传感装置和接收装置之间的电感耦合的改变。可利用经过处理的信号来确定外部条件的变化。

本发明的以上概述并非旨在描述本发明的每个实施例或本发明的每种具体实施。结合附图，参照下文的具体实施方式以及所附权利要求，再结合对本发明比较完整的理解，本发明的优点和成效将变得显而易见并为人所理解。

附图说明

图1A是用于EAS/RFID申请的说明谐振电路110的示意图；

图1B是根据本发明实施例示出了包括可变遥感元件的谐振电路的示意图；

图1C示出了根据本发明实施例，包括讯问器的遥感系统和具有电容式传感器的谐振电路；

图1D和1E分别示出了根据本发明实施例，具有可用于传感电路的交叉梳状元件的电容式传感器的平面图和剖视图；

图2是根据本发明实施例示出了包括读出电路和参考电路的遥感系统的框图；

图3A示描述了根据本发明实施例布置的读出电路和参考电路产生的信号坐标图，该坐标图示出了外部事件发生前和发生后的信号；

图3B示出了根据本发明实施例，说明外部事件发生前和发生后读出电路信号的频谱范围的振幅变化的坐标图；

图3C示出了根据本发明实施例，说明参考电路信号的频谱范围、电感连接到设置在距参考电路d₁、d₂和d₃距离处的讯问器的参考电路的坐标图；

图3D示出了根据本发明实施例说明参考电路形状中的变化的坐标图，该参考电路形状能够用于补偿影响读出电路和读出器之间的电感耦合的改变；

图4A描述了根据暴露于聚合过程中材料的本发明实施例，示出的读出电路谐振频率中的迁移的坐标图；

图4B示出了根据在固化过程中暴露到三种不同环氧树脂混合物的本发明实施例的叠加坐标图，该叠加坐标图示出了三个读出电路谐振频率的变化。；

图5A是根据本发明实施例示出参考信号和传感器信号的光谱特征的坐标图；

图5B中的流程图显示根据本发明实施例，利用参考信号特性调整传感器信号并发出报警的方法；

图6A示出了根据本发明实施例，包括置于反应板的反应井中并用于感传化学反应状态的交叉梳状电容元件的读出电路；

图6B描述了根据本发明实施例构建并设置在五个井反应板中的读出电路所产生信号的谐振频率的变化的叠加坐标图；

图7描述了根据本发明实施例，具有水分读出电路的伤口敷料；

图8A和8B示出根据本发明实施例具有读出电路的对象分配器的顶视图和底视图；

图8C示出图8A和8B的对象分配器的横截面；

图8D示出根据本发明实施例，对象分配器图8A和8B的读出电路的电路模型；

图8E示出根据本发明实施例，复合在泡罩包装分配器中以跟踪泡罩包装的讯问器或包含在泡罩包装中的物品；

图9A和9B分别示出根据本发明实施例，包括传感器电路的票据对象的平面图和剖视图；

图9C示出图9A和9B中显示的票据对象的读出电路的示意图；

图9D示出根据本发明实施例，复合在票据分配器中当票据从分配器移除时用以跟踪票据的讯问器；

图10示出根据本发明实施例，具有遥感电路反应板；

图11A-11B示出根据本发明实施例，提供的消毒计量器和分布式传感器；

图11C是根据本发明实施例，包括计量器和读出电路的传感装置的俯视图

图11D示出了没有计量器的图11C的读出电路；以及

图12示出根据本发明实施例，可结合远程访问消毒计量器使用的消毒车。

虽然本发明具有各种修改和替代形式，但其具体特点将通过附图以举例的方式示出并详尽描述。然而应当理解，其目的不在于将本发明限定为所述具体实施例。相反，其目的在于涵盖如所附权利要求所限定的、在本发明范围之内的所有修改形式、等同形式及替代形式。

具体实施方式

在所示实施例的以下描述中，参考了组成本文一部分的附图，其中以举例说明的方式示出可用来实施本发明的各种实施例。应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可以利用实施例，并可以进行结构上的更改。

本发明的实施例对遥感的方法、装置和系统有导向作用。本发明的方法将电子制品防窃(EAS)或射频识别(RFID)技术与传感器技术的各个方面结合在一起。在一些实施例中，传感器为交叉梳状转导子，如下面的详细描述。在一些实施例中，传感器可以包括空间分布的多个元件，以使得遥感在所关注的区域上。在一些实施例中，读出器可以使用由参考电路产生的信号结合传感器信号，以补偿传感器信号的改变。例如，由于对齐和传感器与读出器距离的变化、由于传感器和读出器之间的电感耦合的改变、由于电磁干涉作用和/或由于某些其他环境条件的变化，可能出现传感器信号的改变。

图1A是说明用于EAS/RFID应用的谐振电路110的示意图。能够远程访问的EAS/RFID装置可以使用包括并联的感应器112和电容器116简单的电路。在一些应用中，也可以在谐振电路110中包括电阻器。电路110被设计为在特定频率时谐振，也就是说，取决于电路元件112、116的值。感应器112起天线的作用，其用于接收、反射和/或传输电磁能量，例如射频(RF)能量。在一些应用中，附加的电路(未示出)连接到谐振电路110，以通过天线输出识别码。能够传输代码的装置通常被称为RFID装置。没有附加电路输出ID代码的装置一般被称为EAS装置。EAS装置被设计为吸收和扰乱电磁(EM)场，如由读出器发出的RF场。EM场的破坏情况可以通过读出器检测出来并被解释以表明EAS装置的存在。

根据本发明的实施例，EAS或基于读出电路的RFID包括至少一个用作传感器的部件。例如，图1A中描述的谐振电路110的一个或两个部件112、116可用作传感器。传感器部件能够根据感测条件改变谐振电路一个或多个谐振特性。在多种应用中，可变谐振特性可以包括谐振频率、Q系数、带宽或谐振电路110的其他谐振特性。

图1B的示意图示出包括感应器112和可变传感部件(在此实例中为电容式传感器126)的谐振电路120。电容式传感器126被构造用于根据感测条件改变电容值。电容值的改变引起谐振电路120谐振频率的变化。谐振频率的变化可被RFID或EAS读出器远程检测和解读。

可以解释谐振频率或其他谐振特性的变化以表明感测条件的一个或多个相应的变化。根据一些具体实施，电路120谐振频率的变化可解释为确定数量、程度或感测条件变化的持续时间。仍然根据其他具体实施，检测电路120谐振频率持续一段时间的变化，可以追踪持续一段时间来感测条件变化的累进。

图1C显示遥感系统150，其包括读出器130，本文也称为讯问器，和具有电容式传感器126的谐振电路120。讯问器130包括射频(RF)源134和共鸣分析仪136。

讯问器130包括感应器132，该传感器320起到天线的作用以将RF信号传输到谐振电路120。谐振电路吸收并反射接近电路谐振频率的RF能量。讯问器130可被成形为检测由通过读出电路120吸收和/或反射RF能量引起的传输信号的变化。讯问器信号的扰动(可归因于通过读出电路120进行的能量的吸收/反射和/或通过读出电路120反射的信号的检测)此处被称为传感信号或读出电路信号。

图1D和1E分别示出可用做图1B和1C中显示的谐振电路120的传感器部件的交叉梳状电容式传感器126的平面图和剖视图。电容式传感器126被构型为由基底165上的两个电导体163、164形成的交叉梳状转导子。电导体163、164与多个相互交错的电极162相连。电导体163、164及其相连的电极162形成电容器的相对板，其电容值取决于相互交错的电极162的数量、长度和间距以及相对导体163、164的相互交错的电极162之间设置的材料的介电性质。

在一些实施例中，本发明的方法可涉及诸如暴露于水中或其他流体的环境条件的遥感。接触传感器126表面的水分引起相互交错的电极162之间材料的介电常数的变化，因为该材料吸收或吸附水分。吸收或吸附引起传感器126电容的变化，并因此引起谐振电路120谐振频率的相应变化。

在另一个实施例中，可将电容式传感器126用于检测被测物的化学变化。例如，可将开放式的交叉梳状传感器126的表面暴露给被测物。被测物的化学和/或物理变化引起被测物介电性质的变化，而被测物介电性质的变化继而又引起传感器126电容的变化。电容的变化可作为谐振电路120谐振频率的迁移来测量。在一些具体实施中，在暴露到被测物之前，可能给传感器126涂覆一种吸收或具体地讲，粘合到被测物的材料。

谐振频率的变化可由传感器尺寸的变化而引起。例如，根据改变电容器板163、164之间的物理关系的尺寸变化，电容式传感器126的电容值可以变化。例如，这样的尺寸变化也可由于引起电容器板163、164位置关系变化的传感器伸展或收缩而发生。例如，传感器的伸展或收缩可由于暴露到多种事件或条件而引起，诸如光、温度和/或水分等。

影响读出电路和讯问器之间的电感耦合的多种情形可影响读出电路信号。例如，由于取向和/或距读出电路讯问器距离、电磁干涉作用、附近的金属材料、读出电路和讯问器之间插入的材料、环境温度和/或其他因素的变化等，读出电路信号可以是多种多样的。

可将参考信号用于补偿由于上述参数而引起的读出电路信号的量度之间的变化。

在一个实施例中，可根据参考信号将由读出电路产生的信号的取向和/或距离归一化。如果干涉作用超过了质量量度的要求，则可能开始进入报警状态。图2中的框图描述了包括读出电路220和参考电路230的遥感系统200。可利用由参考电路230产生的信号来解释读出电路信号220谐振频率的迁移。

在一些具体实施中，参考电路230具有类似的读出电路信号220构造并吸收和反射接近参考电路谐振频率的RF能量。讯问器210可被成形为检测由吸收和/或反射参考电路RF能量引起的所传输信号的变化。讯问器信号的扰动，其中该扰动可归因于参考电路230进行的能量的吸收/反射和/或通过参考电路230反射的信号的检测，在本文中称为参考信号或参考电路信号。图2中描述的参考电路230可以包括没有传感器部件的谐振电路。按照与读出电路220固定关系设置参考电路230。读出电路220和参考电路230不需要进行电气连接。可以将参考电路230与可能影响参考电路230谐振特性的条件屏蔽开来。参考电路230可以装配具有谐振特性的谐振电路，诸如谐振频率，该特性明显区别于读出电路220的谐振特性。在一些具体实施中，参考电路230可以具有包括存储和传输识别码和/或其他数据(诸如读出电路的初始谐振参数)的电路的RFID装置。

图3A描述由读出电路和参考电路产生的信号310、320的曲线以响应讯问器分别在时间t₁和t₂进行的频率扫描。时间t₁的信号310包括读出电路和相关的读出电路的初始谐振频率产生的信号特征311。时间t₂的信号320包括暴露到感测条件后由读出电路和相关的读出电路谐振频率产生的信号特征321。信号310、320相比较表示因感测条件引起的由读出电路产生的信号特征的频率迁移。信号310和320还显示由参考电路分别在时间t₁和t₂产生的信号特征312、322。这些信号特征312、322与参考电路的谐振频率相关联，基本上保持不变。应当理解，尽管此例描述通过暴露到感测条件引起的谐振频率有向下的迁移，但在其他构造中，暴露到感测条件可以引起谐振频率有向上的迁移。

图3B坐标图示出读出电路在时间t₁、t₂和t₃的频率响应特性的变化。在此例中，将读出电路从最初的时间t₁调到20MHz的谐振频率。谐振频率由于暴露到感测条件连续迁移到时间t₂和t₃处的低频率。在此举例中，读出电路在时间t₁、t₂和t₃处的振幅和形状基本上保持不变。如果读出电路的取向或定位发生变化，在振幅作为定位和/或取向的功能时，由读出电路产生的信号的频率响应特性也将发生变化。

如前所述，因与感测条件无关的条件的变化可能引起由感侧和/或参考电路产生的信号的变化。这些变化可涉及频率响应信号的振幅和/或形状的变化。可利用参考信号识别因与感测条件无关的条件引起的传感器信号的变化。参考信号的利用如图3C和3D所示。读出电路产生的信号的分析可以利用参考信号移除干涉作用、距离、取向和/或影响读出电路和读出器之间的电感耦合的多种参数的影响。图3C中的曲线显示参考电路信号的频谱范围，此处，参考电路电感连接到布置在距参考电路d₁、d₂和d₃距离处的讯问器，且d₁<d₂<d₃。参考电路被调到13.56MHz的谐振频率，在此例中，由于参考电路不受感测条件的影响，谐振频率不变。随着讯问器和参考电路之间距离的增加，由参考电路产生的信号的振幅降低。

由参考电路产生的13.56MHz处的信号表现了由于参考电路和讯问器之间距离的变化而引起的振幅的变化，而如果参考电路与感测条件隔离，参考电路的谐振频率可以保持相对的稳定。在连续讯问过程中，由读出电路产生的信号可以表现出因各种因素的结合而引起的变化，包括与感测条件有关的因素和与感测条件无关的因素。例如，在连续讯问过程中，读出电路信号可以表现出因距讯问器距离的变化而引起的振幅的改变，且还可以表现出因感测条件的变化而引起的谐振频率的迁移。

在一些具体实施中，与感测条件无关的因素可以引起除振幅变化以外的信号频率特性的变化。图3D中的曲线表示与感测条件无关的因素引起的参考信号平均数附近频率分布的变化。在参考信号和传感器信号中均可以观察到的这些变化可用来补偿干涉作用、位置变化、电感和/或影响传感装置和讯问器之间的电感耦合的其他参数。图3D中的曲线表示参考电路信号在时间t₁和t₂的频率响应特性的变化情况。在此例中，在时间t时₁，参考电路信号的频率响应特性由平均数m₁附近的频率分布表示。在时间t₂时，频率分布平均数迁移到m₂且分布形状发生变化。频率迁移和参考电路信号频率分布形状的变化可以由于与由读出电路感侧的条件没有具体相关的电感耦合的改变而引起。频率分布形状的变化可以通过频率分布的尖峰值或偏斜度来确定。偏斜度的量与均值附近的不对称分布有关。尖峰值表示频率分布的尖峰度。在此例中，在时间t1时的首次测量表现m1附近正常的频率分布。在时间t2时的量度表现m2附近低尖峰值的倾斜分布。

在一个具体实施中，可利用参考电路信号归一化由读出电路产生的信号。利用参考电路信号归一化读出电路信号，允许读出电路信号中谐振频率的迁移更容易地翻译为对应于感测条件的变化。如果参考电路是RFID装置，可以将数据写入RFID装置，诸如与一个或多个前述读出电路询问相关的数据。如果参考装置是EAS装置，则可利用连接到讯问器的数据库管理来自读出电路讯问的数据。

在多个具体实施中，可利用本发明的读出电路检测一段时期的条件变化。例如，可利用读出电路检测固化、干燥以及暴露到流体、气体、水分或其他条件等。图4A中的曲线表示暴露到聚合过程中的材料时，本发明的读出电路谐振频率的迁移。材料聚合时读出电路谐振峰随时间的变化而变化。几分钟后，读出电路谐振频率的变化达到平衡，表明材料已经固化。图4B中的叠加曲线表示暴露到三种不同的两部分环氧树脂的混合物中三个读出电路的谐振频率的变化。每种混合物都代表形成环氧树脂的两种组分的不同比例。图4B描述每种混合物固化时每个读出电路谐振频率的变化。每种混合物在固化期间产生不同的谐振迁移标记。

结合图5A和5B描述了可由讯问器执行的方法，所述讯问器利用参考信号来补偿读出电路和讯问器之间的位置和/或距离的变化。图5A是示出由参考电路和读出电路产生的频谱的坐标图。坐标图示出与读出电路产生的信号相关的第一个光谱特征510和与参考电路产生的信号相关的第二个光谱特征。传感信号光谱特征510与多种参数相关，诸如峰值频率f_a、峰值大小y_a、斜率γ_a、尖峰值β_a和/或其他光谱参数。参考信号光谱特征520与与多种参数相关，诸如峰值频率f_r、峰值大小y_r、斜率γ_r、尖峰值β_r和/或其他光谱参数。可利用参考信号光谱特征的一个或多个参数校正传感信号特征以补偿读出电路相对于讯问器的位置和取向的变化。

图5B中的流程图进一步说明了根据本发明的实施例由讯问器执行的信号校正方法。讯问器执行频谱分析以获取传感信号和参考信号的530、535光谱特征。确定传感信号光谱特征和参考信号光谱特征的基线540、545。诸如峰值频率、峰值大小、尖峰值、偏差和/或其他参数的计算传感信号特征和参考信号特征的参数是计算的550、555。利用一个或多个参考信号特征参数来校正传感信号的光谱特征。例如，在一个实施例中，根据下列公式利用参考信号光谱特征的峰值大小y_r归一化560传感信号光谱特征的峰值大小y_a：

$n_y=\frac{y_a}{y_r}.$

计算传感信号特征的分析参数是基于参考信号特征计算的570。例如，从参考信号特征峰值频率的到传感信号特征峰值频率的频率迁移在时间t₁：

f(t₁)＝f_r(t1)-f_a(t₁)

和时间t₂处

f(t₂)＝f_r(t₂)-f_a(t₂)进行，

此处，f_r(t₁)和f_r(t₂)是参考信号特征分别在时间t₁和t₂的峰值频率，而f_a(t₁)和f_a(t₂)是读出电路信号特征分别在时间t₁和t₂处的峰值频率。

因此，由于参考信号特征的峰值频率在时间t₁和t₂保持不变，可以计算从时间t₁到时间t₂的传感信号特征峰值频率变化：

Δf＝(f(t₁)-f(t₂))＝-f_a(t₁)+f_a(t₂).

在一些实施例中，经过一段时间后，可以进行参考和读出电路峰值频率的连续测量以追踪读出电路暴露到环境条件时的情况。例如，可以利用连续测量以追踪反应过程。

在一些实施例中，可利用读出电路信号和/或参考电路光谱特征的变化发出580警报。在一个实施例中，可将传感信号特征峰值频率的迁移Δf与阈值比较。大于阈值的频率迁移可以触发警报，诸如以表明与暴露的临界量或所需的量对应的环境暴露或反应已结束。

在另一个实施例中，参考电路峰值大小的变化可以触发警报，以表明传感和参考电路不在读出器的需要范围之内。仍然在其他实施例中，可利用参考电路y_r的峰值大小和读出电路y_a的峰值大小之间的差值y_a-y_r发出报警。也可以根据读出电路和/或参考电路光谱特征的多种其他参数发出报警，其他参数包括特征偏差、尖峰值和/或最佳拟合残余。

如前所述，在一些具体实施中，可利用本发明的读出电路来监控化学反应的进展。如图6A所示，可将交叉梳状电容器610-619置于反应板600的反应井640-649中。例如，可利用包括交叉梳状电容器610-619读出电路信号630-639监控反应板中的不同样本。尽管图6A中示出的反应板600显示有10个反应井640-649，但可以使用更多或更少的反应井。每个电容器610-619都连接到感应器620-629，形成单独寻址读出电路630-639。读出电路630-639产生的信号在一个或多个信号特性方面可能互不相同。例如，可以选择用于读出电路630-639部件以使得每个读出电路630-639都与不同的谐振频率、Q系数、带宽、相位或振幅等相关。

在一个实施例中，分化特性包括读出电路630-639的谐振频率，且将每个读出电路630-639调整为不同的谐振频率。通过将反应板600靠近讯问器天线放置并扫描整个读出电路630-639的谐振频率范围，可以远程询问读出电路630-639。通过分析与读出电路630-639相关的谐振峰值迁移，可以确定在每个反应井640-649发生的反应的状态。可选地，可以以固定位置(相对于读出电路)将参考电路650设置到反应板上或靠近反应板。可利用来自参考电路的信号来调整读出电路630-639产生的信号，以解释进行连续询问(相对于讯问器)的读出电路630-639距离和取向的变化原因。

图6B描述设置在五个井反应中的读出电路频率扫描的叠加坐标图651、652。坐标图651表示初始频率扫描，而坐标图652表示化学反应开始后采用的频率扫描。具体反应井中读出电路的谐振频率迁移表明反应井中发生的化学反应的进程。在反应板中发生的整个反应过程期间可以监控峰值范围。然后，可精确去卷积计算光谱的所得时间系列，以对每个反应产生单独的响应。

在一些实施例中，读出电路包括传感器部件，该传感器部件在所关注区域范围中分布有多个传感器元件。可通过影响与范围相关的传感器元件的外部事件修改读出电路的谐振特性。例如，可通过将遥感元件暴露到诸如光、水分、压力、气体、温度和/或其他环境参数等的环境参数来修改谐振特性。在一些实施例中，可将遥感元件分别暴露到不同的诸如不同的频率或光学辐射量光学参数中，例如用于，但不限于光滤波器。在一些实施例中，可通过从谐振电路断开传感器元件或通过短路传感器元件来修改谐振电路的谐振特性。

装配有分布式水分传感器元件720a-720f的读出电路740的一个具体实施如图7的图表所示。在此例中，所关注的区域涉及伤口敷料710的区域，而水分读出电路740包括电容式传感器，该电容式传感器具有多个电容式传感器元件720a-720f，分布在伤口敷料的截然不同的范围750a-750f。如本文所述，通过串联或并联连接，可将电容元件720a-720f构建为交叉梳状电容式传感器。在此例中，电容式传感器元件720a-720f受外部事件，即水分的存在的影响。

诸如烧伤的大面积创伤需要在控制水分在敷料710聚集方面特别注意。需要将敷料710在创伤上保持足够长的时间以稳定愈合，但时间不能太长，使得敷料710的水分/湿度过大。通过不必要的对愈合区域的处理，过早移除敷料710会延迟愈合过程。另外，重复检查和更换敷料710会增加成本，且希望知道何时不再需要敷料710也是不必要的。非接触、非侵入性判断敷料710湿度的方法可获得更有效、更准时以及高性价比的创伤护理。

可将读出电路740的传感器元件720a-720f分布到伤口敷料710的750a-750f区域中，且可设置在伤口敷料710上或嵌入在伤口敷料710中。读出电路也包括感应器760。在一些构造中，也使用参考电路730。

可利用分布式电容式传感器元件720a-720f来提供敷料湿度状态的指示。可将电容元件720a-720f的交叉梳状电极设置在湿气敏感材料上或嵌入到湿气敏感材料中。通过材料吸收水分会改变材料的介电常数。因为每个传感器元件720a-720f都受水分的影响，修改受影响元件的电容，从而改变读出电路740的谐振频率。可利用具有共鸣分析仪的讯问器来检测读出电路740谐振频率的变化(相对于敷料710水分)。例如，敷料中的水分首先可能出现在区域750a中，影响传感器元件720a，引起读出电路740谐振频率的第一次变化。经过一段时间之后，水分可存在于区域750b中，影响元件720b，引起谐振电路740谐振频率的第二次变化。随着时间的推移，可追踪对应于域750a-750f中敷料710湿度的谐振频率的变化，以确定更换伤口敷料的适当时间。

可利用参考电路信号来调节由于读出电路距离和/或取向的变化(相对于影响读出电路740和讯问器之间的电感耦合的讯问器和/或其他参数)而引起的读出电路信号在测量期间的变化。参考电路730可以包括具有截然不同于读出电路740谐振频率范围的谐振频率的谐振电路。可以将参考电路730胶囊封装或气密地密封以防止由于暴露到水分和/或其他环境条件而引起的谐振迁移。在一些构造中，参考电路730可以包括电路以允许数据储存。例如，所存储的数据可能与读出电路的一个或多个以前的询问有关，或可能包括有关读出电路初始条件的信息。

利用分布式传感器进行遥感的另一个实施例涉及对象分配器。图8A和8B中分别示出了示例的对象分配器俯视图和仰视图。图8C中示出了对象分配器800的横截面。在此例中，对象分配器800为诸如药丸的分配药品的泡罩包装。泡罩包装800包括一个具有多个层的背衬830，包括由电介质833隔离的第一和第二箔层831、832。箔层831、832和电介质833形成电容器，该电容器具有与每个药品容器805-808、815-818、825-828相关的电容元件与药品容器805-808相关的电容元件805c-808c的电路模式在图8D中显示。电容元件805c-808c与感应器850并联形成谐振电路890。

在一个实例中，根据时间表，诸如每天一个药丸，来访问药品容器805-808、815-818、825-828中的药品805m-808m、815m-818m、825m-828m。当访问每剂药品805m-808m、815m-818m、825m-828m时，移除保持已访问剂量的药品容器805-808、815-818、825-828区域中的背衬830。可提供穿孔840以方便移除已访问药品容器805-808、815-818、825-828区域中的背衬830，同时保持其他区域中的背衬830完整无损。移除药品容器805-808、815-818、825-828的背衬830可从谐振电路移除并断开与药品容器805-808、815-818、825-828相关的电容元件。断开每个电容元件可渐进增加更改谐振电路890的电容值，而电容值的改变会改变谐振电路890的谐振特性。谐振特性的改变可通过远程讯问器(未示出)来检测。对于具有不同频率特性的多个泡罩包装，可将讯问器复合在存储容器。根据所检测的谐振电路890的谐振特性，讯问器可翻译分配的药品剂型805m-808m、815m-818m、825m-828m的数量。通过跟踪药品805m-808m、815m-818m、825m-828m一段时间，讯问器可确定药丸分配的(且假定病人已服用)近似时间。

在一些实施例中，泡罩包装800可附加包括参考电路880，该参考电路可用来归一化或调整谐振电路890产生的信号，以补偿相对于远程讯问器的距离和/或取向。参考电路880还可以提供数据储存能力。例如，每次询问泡罩包装800后，可以储存药品剂型分配的时间和/或数量。在一个实施例中，显示药品已分配且可以报告到医院的时间的每次询问后，可通过讯问器更新储存在参考电路880中的数据。问器也可包括此功能以提醒病人或医院药物已丢失。

在一些具体实施中，讯问器也可以被构造成讯问多个遥感装置。例如，如图8E所示，可以将讯问器891设置在泡罩包装分配器892上或其中，以保持多个泡罩包装893。讯问器891可以检测分配器892中每个泡罩包装893的存在与否，并且也可以检测药丸或从每个泡罩包装容器894访问的其他项的使用情况。

具有分布式传感器的读出电路990的另一个例子涉及票据对象900，如图9A的平面图和图9B的横截面所示。读出电路990的示意图如图9C所示。票据对象900包括多个票据905-908，这些票据占据票据对象900的四个截然不同的区。尽管在图9A-9C中表述了四个票据905-908，但在票据对象900中可包括任何编号的票据。每个票据905-908都与传感器元件关联，诸如电容器传感器元件905c-908c。

在一个实施例中，票据对象900为多层结构，具有两个由介电粘合剂933隔开的箔层931、932。箔层931、932连接到感应器950形成谐振电路990。当使用每个票据905-908时，与票据905-908关联的电容器元件905c-908c被移除、断开、短路或换句话讲改变，从而改变谐振电路990的谐振频率。编号为905-908的票据被移除，或者剩余票据通过远程讯问器来确定。在一些构造实施例中，如图9D所示，保持票据对象900的分配器955可以装配讯问器电路965。图9D中所示的例子显示布置在分配器955中的滚筒内的票据900；此外，分配器955中还包括讯问器电路965，当从分配器移除票据900时可以追踪票据。

在一些具体实施中，票据对象900可以包括参考电路(未示出)，以归一化由谐振电路990产生的信号，该谐振电路990与讯问器有一个角度以及保持一段距离。如前所述，参考电路可以储存数据，诸如有关使用票据对象900的信息，包括票据对象900的识别和/或票据对象的授权使用者、日期、时间和/或票据905-907的使用位置，和/或与票据对象900相关的其他数据。

图10介绍使用分布式传感器进行遥感的另一个例子。在此例中，反应板1000的每个反应井1040-1049都包括传感器元件，诸如交叉梳状电容器1010-1019。传感器元件1010-1019连接到到感应器1050形成谐振电路1030。在此构造中，传感器1010-1019不能单独访问。当在每个井1040-1049中进行化学反应时，谐振电路1030的谐振特性发生变化。谐振特性的改变表明在反应板1000中发生的所有反应的全局进程。

在一些应用中，本发明的远程访问读出电路与仪器相结合被用于对条件或过程提供状态指示。在一些构造中，仪器与读出电路提供的电子指示相结合可提供视觉指示。

图11A-11B显示的是与远程访问读出电路结合使用的仪器。仪器和远程读出电路的操作在消毒过程中有所描述，尽管概念适用于大量其他具体实施中。

消毒仪器通常置于要消毒的一组物品中难以达到的位置，以便在最坏的情况下完成消毒过程。该检查可起到验证消毒过程成功的作用。如果仪器不能远程访问，则必须将其移除，以检查消毒过程的进程。移除仪器会扰乱消毒循环并且可使消毒的物品受到损害。

本发明遥感方式提供在不移除仪器的情况下检测消毒过程的进程。可将与仪器结合使用的读出电路用于远程测量与有效消毒相关的一个或多个变量，诸如时间、温度、蒸汽、辐射、消毒液接触和/或其他变量。

可将图11A-11B示出的仪器1101与传感器1102结合使用，以形成集成有时间和温度以提供消毒过程状态显示、并且可远程访问的消毒仪器。在蒸汽温度以下熔化诸如水杨酰胺的仪器材料1111置于与诸如纸张吸芯的细长吸芯1120接触的流体中。达到熔点后，仪器材料1111作为时间函数在消毒环境中沿吸芯1120移动。例如，仪器材料1111沿着吸芯1120累进可提供消毒过程状态的视觉指示。

仪器1101可以包括沿着吸芯1120的标度1103，表示仪器区分为多个区域。校准区域使曝露量与消毒参数保持一致。仪器1101和吸芯1120设置在传感器1102上，该传感器的元件根据经过校准的仪器区域来布置。例如，在一个实施方案中，传感器1102可以具有交叉梳状电容式传感器，传感器的电极1104按仪器1101的区域布置。传感器是提供消毒过程状态远程访问的谐振电路的部件。

图11A和11B提供仪器1101和传感器1102的侧视图，表示仪器材料1111沿着吸芯1120以不同时间在消毒环境中迁移。图11C是仪器1101的俯视图，包括吸芯1120和远程读出电路1130。图11D示出了不带仪器1101读出电路1130。电容式传感器1102的交叉梳状电极1104与感应器1150耦合形成具有谐振频率特性的谐振电路1130。

仪器材料1111沿着吸芯1120的迁移引起仪器材料1111沿着交叉梳状电极1104流动，产生谐振电路1130电容式传感器1102的介电常数的变化。介电常数的变化改变了电容式传感器1102的电容值，引起谐振电路1130谐振频率的相应迁移。谐振频率的迁移量与仪器材料1111沿着吸芯1120移动的距离有关。当仪器材料1111流动到仪表的附加区域时，读出电路1130的谐振频率发生变化。可以远程询问读出电路1130并分析谐振频率以确定消毒过程的进程。特定谐振频率可以表明过度点，在该过度点，仪器材料沿着吸芯1120移动到足够的区域数，以产生“通过”条件，表示消毒过程已符合制动的标准。

遥感允许从消毒包的外侧确定消毒仪器的状态。消毒循环后可以询问读出电路并可以自动保存消毒数据，无须手动输入数据。此外，消毒过程进行过程中可以实时读取远程访问消毒仪器。实时访问可缩短消毒循环，因为根据仪器数据而不是预定的“最坏情况”消毒时间移除物品。

图12示出可与如上所述的远程访问消毒仪器结合使用的消毒车1200。消毒车1200包括一个或多个可用于询问远程访问仪器的读取天线1210。每个仪器可以选择不同的频率范围来工作，以使得所使用的仪器可被单独访问。可将读取天线1210中的信号转发到消毒室的外侧进行实时数据访问。该转发过程可通过有线或无线读出器来完成。

在一个实施例中，可利用消毒车1200和仪器来测试消毒室的有效性。可将仪器置于过程挑战设备中，该过程挑战设备设计用来在消毒气体难以达到的地方测试消毒室的功效。可将过程挑战设备放在消毒室的多个位置。具有读取天线1210的消毒车1200可在消毒循环过程中提供实时数据采集，允许映射和记录消毒室的消毒特性。例如，可采用消毒测试解决消毒室的问题和/或表示对法规或进程指南的符合性。

本发明的方法通过广泛的适用性提供合算的遥感解决方案。可利用多个电路构造来完成本文所述的遥感。本发明不限于特定实施例、构型或用于解释本发明概念的具体实施例。例如，读出电路可以包括对外部事件敏感且可用作读出电路传感部件的多种部件。例如，传感部件可以包括一个或多个电阻器、电容器、感应器和/或多种这些部件的组合。

介绍本发明的上述各种实施例的具体实施方式的目的在于进行举例说明和描述。详细说明具体实施方式并非旨在详尽描述本发明或将本发明限定于所公开的精确形式。可以按照上述教导内容进行多种修改和更改。例如，本发明的实施例可以在许多种应用中得以实施。本发明的范围不受所述具体实施方式的限定，而是受文中所附的权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种遥感装置，包括：

传感器，具有通过暴露到外部条件可修改的谐振特性，所述传感器包括谐振电路，所述谐振电路被构造用于产生与所述可修改的谐振特性相关的传感器信号；以及

具有参考谐振特性的参考电路，所述参考谐振特性相对不受因外部条件引起的变化的影响，所述参考电路被构造用于产生适合与所述传感器信号结合使用的参考信号，以补偿由于所述遥感装置和读出器之间的电感耦合的改变而引起的所述传感器信号的改变，所述读出器被构造用于检测所述参考信号和所述传感器信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器暴露到所述外部条件会改变所述传感器的材料属性。

3.一种遥感系统，包括：

传感装置，包括：

具有通过暴露到外部条件可修改的谐振特性的传感器电路，所述传感器电路包括谐振电路，所述谐振电路被构造用于产生与所述可修改的谐振特性相关的传感器信号；以及

具有参考谐振特性的参考电路，所述参考谐振特性相对不受因外部条件引起的变化的影响，所述参考电路被构造用于产生参考信号；以及

被构造用于接收所述传感器信号和所述参考信号的接收器，所述接收器利用所述参考信号补偿由于所述传感装置和所述接收器之间的电感耦合的改变而引起的所述传感器信号的改变。

4.根据权利要求3所述的遥感系统，其中所述传感器电路被构造为暴露到所述外部条件，而所述参考电路被构造为被保护免受所述外部条件的影响。

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