CN110996770B - 可植入患者的身体中的传感器以及使用该传感器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在一个示例中，传感器被配置为植入患者的身体中。所述传感器具有至少一个感测元件、与所述至少一个感测元件通信的测量装置以及与所述测量装置通信的内部无线通信器。所述至少一个感测元件包括电阻器，并且所述测量装置包括电容器。所述测量装置测量所述电容器通过所述电阻器的放电时间，以便生成与通过所述传感器所观察到的解剖体的解剖学特性诸如应变的值成比例的测量值。所述内部无线通信器通过所述患者的皮肤将所述测量值无线地传送至位于所述患者的身体外部的外部无线通信器。

Description

可植入患者的身体中的传感器以及使用该传感器的系统和 方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年8月7日提交的美国临时申请序列号62/541,924的权益，其公开内容据此如同全文所示出的那样以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及可植入患者的身体中的传感器，并且涉及使用该传感器的系统和方法。
背景技术
对人体内躯体疾病及愈合进行跟踪通常包括测量患者的身体的解剖学特性。然而，一些测量结果(诸如只能在体内获得的那些)可能难以获得。最近，可以植入患者的身体中以随时间跟踪患者健康状况的传感器已经受到人们的关注。例如，已经尝试使用一个或多个应变仪来跟踪受损或骨折的骨的愈合。所述一个或多个应变仪附接到矫形植入物，该矫形植入物继而附接到受损或骨折的骨。随着骨的愈合，骨越来越多地分担患者的身体施加在矫形植入物上的负荷。因此，施加在骨上的负荷随着骨的愈合而增加，而施加在矫形植入物上的负荷减小。原则上，可以通过所述一个或多个应变仪随时间测量负荷的这种变化来跟踪骨愈合的过程。然后可以将测量结果传送至可以由医师访问的身体外部的装置。
发明内容
在一个示例中，被配置为植入患者的身体中的传感器包括至少一个感测元件、与该至少一个感测元件通信的测量装置以及与该测量装置通信的内部无线通信器。该至少一个感测元件包括电阻器，并且该测量装置包括至少一个电容器。此外，测量装置被配置为测量该至少一个电容器通过电阻器的放电时间，以便生成与通过传感器所观察到的解剖体的解剖学特性的值成比例的测量值。无线通信器被配置为通过患者的皮肤将该测量值无线地传送至位于患者的身体外部的外部无线通信器。
在另一示例中，一种方法从植入患者的身体中的至少一个传感器检测患者的解剖学特性的值。该方法包括将该至少一个传感器的至少一个电容器充电至参考电压的步骤。该方法还包括使该至少一个电容器通过该至少一个传感器的至少一个电阻感测元件放电的步骤。该方法还包括生成与解剖学特性的值成比例的测量值的步骤。该生成步骤包括测量该至少一个电容器到触发电压的放电时间。该方法还包括通过患者的皮肤将测量值无线地传送至位于患者的身体外部的外部无线通信器的步骤。
在又一示例中，被配置为植入患者的身体中的传感器包括具有该至少一个感测元件的半导体应变仪、与该至少一个感测元件通信的测量装置以及与测量装置通信的内部无线通信器。应变仪具有基底以及布置在基底上的第一感测元件、第二感测元件和第三感测元件，使得第一感测元件、第二感测元件和第三感测元件彼此不平行。测量装置被配置为生成与通过传感器所观察到的解剖体的解剖学特性的值成比例的测量值。无线发射器被配置为通过患者的皮肤将该测量值无线地传送至位于患者的身体外部的外部无线通信器。
在又一示例中，一种系统包括解剖学植入物以及由解剖学植入物支撑的第一传感器和第二传感器。第一传感器包括第一唯一标识符，并且包括至少第一感测元件、与该至少第一感测元件通信的第一测量装置，以及第一内部无线通信器。第一测量装置被配置为生成与通过第一传感器所观察到的解剖体的解剖学特性的值成比例的第一测量值，并且第一内部无线通信器被配置为通过患者的身体的皮肤将第一测量值和第一唯一标识符无线地传送至位于患者的身体外部的外部无线通信器。第二传感器包括与第一唯一标识符不同的第二唯一标识符，并且包括至少第二感测元件，与该至少第二感测元件通信的第二测量装置，以及第二内部无线通信器。第二测量装置被配置为生成与通过第二传感器所观察到的解剖体的解剖学特性的值成比例的第二测量值，并且第二内部无线通信器被配置为通过患者的身体的皮肤将第二测量值和第二唯一标识符无线地传送至位于患者的身体外部的外部无线通信器。
附图说明
上述发明内容以及以下对本申请实施例的详细说明在结合附图阅读时能够得到更好地理解。出于说明本申请的方法和骨螺钉的目的，在附图中示出了代表性的实施方案。然而，应当理解，本申请并不局限于所示出的精确的方法和装置。在附图中：
图1示出了根据一个示例性实施方案的相对于患者定位以便测量患者的解剖学状况的测量系统的简化示意图，该系统具有由解剖学植入物支撑的传感器并且具有从传感器接收测量结果的外部读取器；
图2示出了根据一个示例性实施方案的图1的系统的简化框图；
图3示出了根据一个示例性实施方案的应变仪的平面图，该应变仪可包括图2的传感器的至少一个感测元件；
图4示出了根据一个示例性实施方案的图2的传感器的测量装置的简化框图；
图5示出了根据一个示例性实施方案的图2的传感器的功率装置的简化框图；
图6示出了根据一个示例性实施方案的图2的传感器的天线的平面图；
图7示出了根据一个示例性实施方案的附接到解剖体的测量系统的透视图，该系统包括解剖学植入物以及由植入物支撑的第一传感器和第二传感器；
图8是图7的测量系统的下部部分的放大透视图；
图9示出了图7的测量系统的下部部分的部分分解透视图；
图10示出了根据一个示例性实施方案的操作图2的传感器的方法的简化流程图；
图11示出了根据另一示例性实施方案的附接到解剖体的测量系统的透视图，该系统包括解剖学植入物、由植入物支撑的第一传感器和未由植入物支撑的第二传感器；
图12示出了根据一个示例性实施方案的测量系统的下部部分的分解透视图，其中传感器包括设置在天线和植入物之间的屏蔽件；
图13示出了根据一个示例性实施方案的图12的传感器的屏蔽件的平面图；
图14示出了根据一个示例性实施方案的天线系统的平面图，该天线系统可用于实现图12的传感器的天线系统，其中该天线系统包括由公共基底支撑的天线线圈和屏蔽线圈；
图15示出了根据一个示例性实施方案的图12的传感器系统的一部分的剖视图，该传感器系统具有设置在天线和屏蔽件之间的电子部件；
图16示出了根据另一示例性实施方案的图12的传感器系统的一部分的剖视图，其中该屏蔽件设置在天线和电子部件之间；
图17示出了根据一个示例性实施方案的图12的天线系统的电路图，其中该天线系统包括天线和屏蔽件；
图18示出了图12的天线系统的磁场；并且
图19示出了图12的天线系统的电场；
具体实施方式
所提议的用于植入患者的身体中的常规传感器具有若干缺点。首先，常规传感器趋于具有相对较高的功率需求，以便获得应用所需的灵敏度和精度水平。通常，使用相对较大的电池来满足这些需求。然而，较大电池通常不是优选用于植入的，因为它们可能包含对人体有害的材料，并且因此不具有生物相容性。此外，使用较大电池会阻碍传感器的小型化。因此，需要具有相对较低的功率需求的传感器，所述相对较低的功率需求可用较小电池或通过能量收集技术来满足，同时仍提供足够的灵敏度和精度。
本文公开了被配置为植入患者的身体中的传感器及其部件。此外，本文公开了一种系统，其包括解剖学植入物和被配置为由该解剖学植入物支撑的至少一个传感器。此外，本文公开了操作此类传感器和系统的方法。
参考图1，示出了被配置为随时间跟踪患者的健康状况的系统10。一般来讲，系统10包括被配置为植入患者的身体20中的至少一个可植入传感器100。该系统还可包括被配置为支撑至少一个传感器100的解剖学植入物114。解剖学植入物114可以是任何合适的解剖学植入物，诸如(但不限于)骨板、髓内钉、骨锚、椎弓根螺钉、脊柱杆、椎间植入物等。另外，骨板可包括任何合适的可植入材料，诸如但不限于金属诸如钛或聚合物诸如聚醚醚酮(PEEK)。另选地，至少一个传感器100可以被配置为直接附接到患者的解剖体而不被解剖学植入物支撑。
该系统还可包括外部无线读取器116，该外部无线读取器被配置为当外部无线读取器116位于患者的身体外部时通过患者的皮肤从至少一个传感器100无线地接收数据。然后可以将数据传送至可以由患者或医疗专业人员访问的计算装置30。如图所示，计算装置30可以与外部无线读取器116物理地分开，或者可以被实现为外部无线读取器116的一部分。
在至少一些实施方案中，外部无线读取器116可以被配置为向至少一个传感器100无线地提供功率源。应当理解，本发明的系统可包括以下中的少至两项和多至所有三项：(1)至少一个传感器100；(2)解剖学植入物114；以及(3)外部无线读取器116。此外，应当理解，本发明的各种实施方案可以包括以下中的仅一项：(1)至少一个传感器100；(2)解剖学植入物114；以及(3)外部无线读取器116，因为这些部件可以单独地分布。
现在参考图2，示出了根据一个实施方案的图1的系统的简化框图。该系统包括传感器100，该传感器包括至少一个感测元件102以及与至少一个感测元件102通信的测量装置104。当传感器100被植入患者的身体中时，至少一个感测元件102和测量装置104共同被配置为生成与通过至少一个第二感测元件102所观察到的患者的身体的解剖学特性的值成比例的测量值。解剖学特性可以是用于跟踪患者健康状况的任何合适的特性，诸如(但不限于)应变、负荷、挠曲、旋转、温度、压力、pH水平、氧水平等。
为了生成测量值，每个感测元件102具有这样的传感器特性，该传感器特性具有响应于感测元件102所观察到的解剖学特性的值的变化而变化的值。因此，每个感测元件102具有这样的传感器特性，该传感器特性具有与解剖学特性的值成比例的值。例如，传感器特性可以是电阻、电容、电感、压电性、光行为或其他合适的传感器特性。测量装置104被配置为检测或测量传感器特性的值，并且可以由传感器特性的值计算解剖学特性的值。在一些实施方案中，可以通过将传感器特性的测量值乘以某个常数来计算解剖学特性的值。
每个感测元件102可以是用于跟踪患者健康的任何合适类型的感测元件，并且传感器特性可以是任何合适的传感器特性。例如，感测元件可以是(但不限于)以下中的至少一者：电阻感测元件，该电阻感测元件具有响应于解剖学特性的变化而变化的电阻；压电感测元件，该压电感测元件具有响应于解剖学特性的变化而改变电荷的压电材料；电容式感测元件，该电容式感测元件具有响应于解剖学特性的变化而变化的电容；电感式感测元件，该电感式感测元件具有响应于解剖学特性的变化而变化的电感。在一个示例中，并且如将在下面进一步讨论的，每个感测元件102可以是电阻传感器，每个感测元件102的传感器特性可以是感测元件102的电阻，并且解剖学特性可以是解剖体上的应变，其中每个感测元件102的电阻响应于解剖体上的应变的变化而变化。
传感器100可以包括与测量装置104通信的内部无线通信器108，以及与内部无线通信器108通信的天线系统109。天线系统109可以包括天线110，并且可选地可以包括其他部件诸如屏蔽件，这将在下面进一步详细描述。内部无线通信器108被配置为从测量装置104接收测量值，并且以适合于无线传输的形式将测量值提供给天线110。内部无线通信器108可包括无线发射器或应答器，所述无线发射器或应答器从测量装置104接收测量值并准备用于无线传输的测量值。例如，无线通信器108可包括处理诸如(不限于)以下中的一者或多者：(i)存储器，该存储器被配置为存储测量值，(ii)数模转换器，该数模转换器被配置为将测量值转换成模拟格式，(iii)射频(RF)调制器，该射频(RF)调制器被配置为调制测量值，(iv)纠错编码器，该纠错编码器被配置为编码测量值，以及与传感器100所采用的无线技术一致的其他处理。
在一个示例中，内部无线通信器108可以被配置作为无源射频识别(RFID)应答器。另选地，可以使用适合于通过皮肤进行通信的任何其他无线通信技术来配置内部无线通信器，诸如(但不限于)电池辅助的无源RFID、有源RFID、蓝牙和Wi-Fi。无线通信器108还可包括可以用于将传感器100与其他传感器区分开的唯一标识符(ID)。在一个示例中，该唯一ID可以是RFID标签的ID。天线110被配置为将对应于来自无线通信器108的测量值的电信号转换为无线电波，从而将测量值通过患者的皮肤无线地传输到位于患者的身体外部的外部无线读取器116。
传感器100可包括被配置为向测量装置104和无线通信器108供电的功率装置106。在至少一些示例中，功率装置106可包括能量收集装置，该能量收集装置被配置为从与传感器100分开的合适的能量源捕获能量。例如，能量源可以是从外部无线读取器116传送的无线电波。另选地，功率装置106可以从患者的身体本身或从另一外部源(诸如患者的身体外部的源)捕获能量。例如，能量源可包括(但不限于)动能、电场、磁场等。在一些实施方案中，功率装置106可包括电池。
测量装置104、功率装置106和无线通信器108可以分别在印刷电路板(PCB)112上实现，尽管本公开的实施方案不限于此。此外，测量装置104、功率装置106和无线通信器108可分别被实现为安装在印刷电路板112上的集成电路(即芯片)。至少一个感测元件102、印刷电路板112和天线110可以全部由解剖学植入物114(如图1所示)支撑，该解剖学植入物继而可以附接到患者的解剖体。另选地，至少一个感测元件102、印刷电路板112和天线110可以全部直接附接到患者的解剖体。
外部无线读取器116被配置为当外部无线读取器116位于患者的身体外部时，通过患者的皮肤从至少一个传感器100无线地接收测量值。此外，在至少一些示例中，外部无线读取器116可以被配置为向至少一个传感器100无线地提供功率源。在至少一个这样的示例中，外部无线读取器116可以被实现为RFID读取器。
外部无线读取器116可包括天线118和无线通信器120。无线通信器120可以包括发射器和接收器。因此，通信器120可以被认为是收发器。在至少一些实施方案中，外部无线读取器116还可包括计算装置122。计算装置122可以被配置为基于测量值来计算解剖学特性的值。在一个示例中，计算装置122可以通过将测量值乘以指定的常数来计算解剖学特性的值。另选地，计算装置122可以与外部无线读取器116分开地实现。例如，计算装置122可以是被配置为从外部无线读取器116接收测量值并将该值呈现给医师的计算机。
参考图2和图3，在一个示例中，传感器100可包括具有至少一个感测元件102的应变仪200。因此，至少一个感测元件102可以是应变仪200的一部分。至少一个感测元件102中的每一个可以包括电阻器204。应变仪200还可包括承载至少一个感测元件102的基底202。至少一个感测元件102中的每一个可以是类似于由Micron Instruments制造的那些的半导体条型应变仪，其中该半导体条型应变仪布置在基底202上。基底202可以是硅或任何其他合适的基底材料。基底202可以是柔性的。例如，基底202可以被实现为柔性印刷电路板。在至少一些实施方案中，至少一个感测元件102中的每一个可具有在100至200范围内的应变系数。此外，在至少一些这样的实施方案中，至少一个感测元件102中的每一个可具有在140至160范围内的应变系数。可以通过添加与应变仪200串联的电阻器(未显示)来调整有效应变系数。
基底202可具有第一宽边202a和与第一宽边202a相对的第二宽边202b。基底202还可相对于第一方向D1具有彼此相对的第一边缘202c和第二边缘202d。基底还可相对于垂直于第一方向D1的第二方向D2具有彼此相对的第三边缘202e和第四边缘202f。第一宽边202a和第二宽边202b可以在第一边缘202c和第二边缘202d之间以及在第三边缘202e和第四边缘202f之间延伸。第一宽边202a可以沿着第一方向D1和第二方向D2是平面的。类似地，第二宽边202b可以沿着第一方向D1和第二方向D2是平面的。第一宽边202a和第二宽边202b可以相对于垂直于第一方向D1和第二方向D2两者的第三方向D3彼此相对。
应变仪200可以相对于第一方向D1具有从第一边缘202c到第二边缘202d的高度。应变仪200还可相对于第二方向D2限定从第三边缘202e到第四边缘202f的宽度。应变仪200还可相对于第三方向D3限定从第一宽边202a到第二宽边202b的厚度。高度和宽度可以大于厚度。
至少一个感测元件102中的每一个可以由基底202支撑，诸如在基底202的第一宽边202a处。至少一个感测元件102中的每一个可具有沿着至少一个感测元件102的中心轴线AS彼此间隔开的第一端206和第二端208。每个感测元件102还可包括沿着垂直于中心轴线AS的方向彼此间隔开的第一侧210和第二侧212。第一侧210和第二侧212可从第一端206延伸到第二端208。此外，每个感测元件102从第一端206到第二端208以及从第一侧210到第二侧212可以是实心的。每个感测元件102具有从其第一端206到其第二端208的长度，该长度可以大于感测元件102的从其第一侧210到其第二侧212的宽度。因此，每个感测元件102可以具有线性形状并且可以从其第一端206到其第二端208是细长的。
每个感测元件102的电阻器204可以设置在感测元件102的第一端206和第二端208之间。此外，电阻器204可以设置在感测元件102的第一侧210和第二侧212之间。在至少一些实施方案中，每个电阻器204可以是线性条，该线性条限定对应的感测元件102的第一端206、第二端208、第一侧210和第二侧212中的一个或多个、最多全部。应变仪200可以被配置为挠曲以允许每个感测元件102拉伸和压缩。每个感测元件102可具有电阻，该电阻随着感测元件102沿其中心轴线AS拉伸而增大，并且随着感测元件102沿其中心轴线AS压缩而减小。
在另选的实施方案中，至少一个感测元件102中的每一个可以是任何合适的应变片诸如其中感测元件具有U形的U形应变片，以及其中感测元件具有M形的M形应变片。此外，可以使用电阻箔应变片代替半导体应变片来实现至少一个感测元件102中的每一个。然而，与电阻箔应变片相比，半导体应变片可以实现更高的应变系数，这可以导致更准确地读取低应变值。
至少一个感测元件102可以包括至少第一感测元件102a和第二感测元件102b。第一感测元件102a和第二感测元件102b可以成角度地彼此偏移，从而彼此不平行。特别地，第一感测元件102a的中心轴线AS可以与第二感测元件102b的中心轴线AS成角度地偏移零度或180度之外的角度。此外，第一感测元件和第二感测元件的纵向轴线AS可以彼此相交。在至少一些实施方案中，第一感测元件102a和第二感测元件102b可以成角度地彼此偏移在约30度至约120度的范围内的角度。在此类实施方案的至少一些中，第一感测元件102a和第二感测元件102b可以成角度地彼此偏移在约30度至约90度的范围内的角度。在此类实施方案的又一些中，第一感测元件102a和第二感测元件102b可以成角度地彼此偏移在约45度至60度的范围内的角度。在优选实施方案中，第一感测元件102a和第二感测元件102b可以成角度地彼此偏移45度或60度的角度。
至少一个感测元件102可以可选地包括至少第三感测元件102c。第三感测元件102可以与第一感测元件102a和第二感测元件102b两者成角度地偏移，从而与第一感测元件102a和第二感测元件102b不平行。特别地，第三感测元件102c的中心轴线AS可以与第一感测元件102a和第二感测元件102b的纵向轴线AS成角度地偏移零度或180度之外的角度。此外，第一感测元件102a、第二感测元件102b和第三感测元件102c的纵向轴线AS可以彼此相交。第一感测元件102a可以设置在第二感测元件102b和第三感测元件102c之间。在至少一些实施方案中，第一感测元件102a的中心轴线AS可以与第一方向D1对准。在至少一些实施方案中，第一感测元件102a和第三感测元件102c可以成角度地彼此偏移在约30度至约120度的范围内的角度。在此类实施方案的至少一些中，第一感测元件102a和第三感测元件102c可以成角度地彼此偏移在约30度至约90度的范围内的角度。在此类实施方案的又一些中，第一感测元件102a和第三感测元件102c可以成角度地彼此偏移在约45度至60度的范围内的角度。在优选实施方案中，第一感测元件102a和第三感测元件102c可以成角度地彼此偏移45度或60度的角度。
此外，在至少一些实施方案中，第一感测元件102a和第二感测元件102b之间的角度可以基本上等于第一感测元件102a和第三感测元件102c之间的角度。在一些实施方案中，第一感测元件102a至第三感测元件102c中的每一个可以与第一感测元件102a至第三感测元件102c中的相邻的一个偏移在约30度至约120度的范围内的角度。在此类实施方案的至少一些中，第一感测元件102a至第三感测元件102c中的每一个可以与第一感测元件102a至第三感测元件102c中的相邻的一个成角度地偏移在约30度至约90度的范围内的角度。在此类实施方案的又一些中，每个感测元件102可以与相邻的感测元件偏移在约45度到约60度的范围内的角度。在一个优选实施方案中，每个感测元件102与相邻的感测元件成角度地偏移45度或60度的角度。
如图3所示，第一感测元件102a至第三感测元件102c可以以玫瑰花结状构型布置在基底202上。将第一感测元件102a至第三感测元件102c布置成玫瑰花结状构型可以使得更容易从应变仪200的输出确定主应变。然而，应当理解，本公开的实施方案可具有少至感测元件102a、102b和102c中的一个。
应变仪200可包括多个电引线和接触焊盘。例如，每个感测元件102a、102b和102c可以与第一电引线216和第一接触焊盘220相关联。每个第一电引线216和每个第一接触焊盘220可以布置在基底202上。每个第一电引线216可以从其相关联的感测元件102a、102b或102c的第一端206延伸到第一接触焊盘220中的对应一个，以便电耦接第一端206和第一接触焊盘220。每个第一接触焊盘220可以被配置为电连接到测量装置104的导体，诸如测量装置104的引脚或端子，以便将对应的感测元件102a、102b或102c置于与测量装置104电连通。
类似地，每个感测元件102a、102b和102c可以与第二电引线218和第二接触焊盘222相关联。每个第二电引线218和每个第二接触焊盘222可以布置在基底202上。每个第二电引线218可以从其相关联的感测元件102a、102b或102c的第二端208延伸到第二接触焊盘222中的对应一个，以便电耦接第二端208和第二接触焊盘222。每个第二接触焊盘222可以被配置为电连接到测量装置104的导体，诸如测量装置104的引脚或端子，以便将对应的感测元件置于与测量装置104电连通。每个电阻器204可具有沿着垂直于其轴线AS的方向的宽度，该宽度大于电引线216和218的对应宽度。
重新参考图2，在一些实施方案中，测量装置104可以通过直接测量至少一个感测元件102的每个电阻器的电阻来生成测量值。此外，可以基于测量的电阻计算通过至少一个感测元件102所观察到的解剖学特性的值。然而，直接测量电阻的测量装置可能需要相对较高的功率，并且因此可能需要使用相对较大的电池供电。因此，测量电阻的测量装置可能不太适合与能量收集或无源无线技术(诸如无源RFID)一起使用，并且可能不利于小型化以将其植入患者的身体中。
在另选的实施方案中，测量装置104可以通过测量电阻之外的但指示电阻的特性来间接测量电阻。例如，图4示出了图2的测量装置104的示例性实施方案。测量装置104可以包括至少一个电容器302，并且测量装置104可以被配置为测量至少一个电容器302通过至少一个感测元件102的电阻器的放电时间以生成测量值。测量装置104可以包括由AcamMesselectronic Gmbh制造的
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集成电路。此外，测量装置104可以与图3的应变仪200或任何其他合适的电阻感测元件一起使用，包括测量应变之外的解剖学特性的电阻感测元件。
在一个示例中，测量装置104可包括用于所有感测元件102的单个电容器。因此，测量装置104可以顺序地测量感测元件102的放电时间。可以为至少一个感测元件102中的每一个产生单独的测量结果，并且该测量结果可以被传输到身体外部以用于计算主应变。另选地，测量装置104可以计算主应变。
至少一个电容器302通过至少一个感测元件102的电阻器放电所花费的时间量与电阻器的电阻成比例。因此，随着电阻器的电阻增加，至少一个电容器302的放电时间增加。此外，随着电阻器的电阻减小，至少一个电容器302的放电时间减少。由于至少一个电容器302的放电时间与至少一个感测元件102的电阻器的电阻成比例，并且由于至少一个感测元件102的电阻器的电阻与通过至少一个感测元件102所观察到的解剖学特性的值成比例，放电时间也与通过至少一个感测元件102所观察到的解剖学特性的值成比例。因此，可以基于至少一个电容器302的放电时间来计算通过至少一个感测元件102所观察到的解剖学特性的值。因此，当测量装置104与诸如图3中所示的应变仪一起使用时，放电时间与通过至少一个感测元件102所观察到的应变成比例，并且可以基于放电时间来计算应变。
测量装置104可以包括与至少一个电容器302通信的时间-数字转换器304。时间-数字转换器304可以被配置为在至少一个电容器302从参考电压(例如，Vcc)放电降至触发电压电平时测量至少一个电容器302的放电时间。传感器100可以包括向时间-数字转换器304提供时钟信号的时钟306。时钟306可以实现为测量装置104的一部分，或者可以与测量装置104分开地实现。在操作中，功率装置106将电容器302充电至参考电压，并且电容器302通过至少一个感测元件102的电阻器放电降至触发电压电平。在电容器302放电时，时间-数字转换器304响应于时钟信号而使计数器递增，以对电容器302放电至触发电压电平所花费的时间进行计数。因此，测量装置104可以被配置为生成放电时间的测量。
在至少一些实施方案中，由测量装置104输出的测量值可以是由测量装置104测量的放电时间。另选地，测量值可以是与放电时间成比例的值。仍然另选地，由测量装置104输出的测量值可以是解剖学特性的值，并且可以基于由测量装置104测量的放电时间来计算。在至少一个实施方案中，传感器100可以包括至少一个处理器308，该至少一个处理器被配置为基于测量的放电时间来计算解剖学特性的值。例如，处理器308可以将测量的放电时间乘以指定的常数以获得解剖学特性的值。另选地，至少一个处理器308可以在测量装置104的下游、但在天线110的上游实现，或者在患者的身体外部的外部装置处诸如在读取器116或计算装置30处(见图1)实现。
与直接测量电阻相比，可以使用显著更少的功率来测量至少一个电容器302的放电时间。因此，图4的测量装置104可以用低功率装置诸如能量收集装置和无源供电装置来实现。例如，测量装置104和无线收发器108可以以低至10mW的功率操作。尽管接收较少的功率，测量装置104仍可以能够获得低应变值的准确读数。此外，测量装置104可以能够获得从皮肤下0cm直到皮肤下15cm的身体深度处的准确读数。
参考图2和图5，功率装置106可以被配置为向测量装置104供电。在图5中，示出了图2的功率装置106的示例性实施方案，其中功率装置106是能量收集功率装置。一般来讲，能量收集功率装置106被配置为从由天线110接收的无线电波捕获能量，并且向无线通信器108和测量装置104供电。例如，能量收集装置106可以向测量装置104的部件诸如电容器302、时间-数字转换器304、时钟306和处理器308供电。
能量收集功率装置106可包括整流器402，该整流器被配置为允许从天线110接收的电流沿一个方向流向整流器402的下游进行处理。整流器402可以被配置为将来自天线110的交流电转换成直流电，该直流电被提供给整流器402的下游进行处理。整流器402可以是二极管整流器或任何其他合适的整流器。
能量收集功率装置106可包括保护电路404，该保护电路被配置为接收由整流器402输出的能量，并且向保护电路404的下游提供降低的电压输出进行处理。能量收集功率装置106可以包括调节器406，该调节器被配置为接收从保护电路404输出的降低的电压，并且向测量装置104和无线通信器108输出经调节的功率源。调节器406可以是开关调节器或任何其他合适的调节器，包括(但不限于)线性调节器。
图6示出了图2的天线110的示例性实施方案。天线110可包括基底504和布置在基底504上的至少一个感应线圈502。基底504可以是膜或其他合适的基底。在一个示例中，天线110可以被实现为柔性印刷电路板。基底504可具有第一宽边504a和与第一宽边504a相对的第二宽边504b。基底504还可相对于第一方向DA1具有彼此相对的第一边缘504c和第二边缘504d。基底504还可相对于垂直于第一方向DA1的第二方向DA2具有彼此相对的第三边缘504e和第四边缘504f。第一宽边504a和第二宽边504b可以在第一边缘504c和第二边缘504d之间以及在第三边缘504e和第四边缘504f之间延伸。第一宽边504a可以沿着第一方向DA1和第二方向DA2是平面的。类似地，第二宽边504b可以沿着第一方向DA1和第二方向DA2是平面的。第一宽边504a和第二宽边504b可以相对于垂直于第一方向DA1和第二方向DA2两者的第三方向DA3彼此相对。需注意，方向DA1、DA2和DA3可以与方向D1、D2和D3对准，或者可以与方向D1、D2和D3成角度地偏移。
基底504可以相对于第一方向DA1具有从第一边缘504c到第二边缘504d的高度。基底504还可相对于第二方向DA2限定从第三边缘504e到第四边缘504f的宽度。基底504还可相对于第三方向DA3限定从第一宽边504a到第二宽边504b的厚度。总体高度和宽度可以大于总体厚度。在一些示例中，基底504可以具有正方形形状；然而，在另选示例中，基底504可以具有任何其他合适的形状。
至少一个天线线圈502中的每一个可以是导电线材或迹线。每个线圈502可包括彼此偏移的第一端502a和第二端502b。每个线圈502可以围绕线圈502的中心以螺旋图案从第一端502a延伸到第二端502b，使得第二端502b与第一端502a相比被间隔得更靠近线圈502的中心。因此，每个线圈502可具有多个线匝。在至少一些示例中，线匝数可以在从四匝到30匝的范围内。每个线圈502可以具有为正方形的总体形状；然而，在另选的实施方案中，每个线圈502可具有另一合适的形状。天线110还可包括用于每个线圈502的一对接触焊盘506，每个接触焊盘被配置为电连接到导体(诸如功率装置106和无线通信器108中的一者或两者的引脚或端子)，以便将天线线圈502置于与功率装置106和无线通信器108中的一者或两者电连通。
在一些示例中，至少一个天线线圈502可以包括支撑在第一宽边504a处的第一天线线圈502(1)，以及支撑在第二宽边504b处的第二天线线圈502(2)(下面关于图15至图17讨论和示出的)。第二天线线圈502(2)以以基本上类似于上面结合图8讨论的方式来配置。在一些实施方案中，第二天线线圈502(2)可以偏移，使得第二天线线圈502(2)的线匝相对于第三方向DA3与第一天线线圈502(1)的线匝之间的间隙基本上对准。偏移第一天线线圈502(1)和第二天线线圈502(2)的线匝可以限制或减小两个天线线圈之间的寄生电容。此外，偏移天线线圈的线匝可以增加线圈的自谐振频率并减少线圈中的损耗。天线110的线匝数可以在第一天线线圈502(1)和第二天线线圈502(2)之间划分。例如，在具有十匝的天线中，第一天线线圈502(1)和第二天线线圈502(2)可各自具有十匝中的五匝。
现在转向图7至图9，示出了可植入传感器系统的一个示例。该系统包括解剖学植入物104，该解剖学植入物具有植入物主体602和至少一个可植入传感器100。例如，至少一个可植入传感器100可包括第一传感器100a和第二传感器100b。至少一个可植入传感器100中的至少一个、最多全部，可被配置为由解剖学植入物主体602支撑。在该示例中，解剖学植入物114包括骨板，并且至少一个传感器100被配置为在骨620的愈合期间跟踪由骨620施加在植入物114上的应变。骨620具有第一部分620a和相对于纵向方向L由骨折部622分开的第二部分620b。然而，如关于图1和图2所述的，在另选的实施方案中，解剖学植入物114可以是任何合适的解剖学植入物，并且传感器100可以是用于跟踪任何合适的解剖学特性的任何合适的传感器。
解剖学植入物114具有主体602，该主体具有面向解剖体的表面602a和沿着(垂直于纵向方向L的)横向方向T与面向解剖体的表面602a相对的外表面602b。在该示例中，面向解剖体的表面602a是面向骨的表面。解剖学植入物主体602具有第一端602c和与第一端602c相对的第二端602d。第一端602c和第二端602d可沿着纵向方向L彼此偏移。此外，第一端602c和第二端602d可沿解剖学植入物114的中心轴线AI彼此偏移。因此，在一个实施方案中，中心轴线AI可以基本上沿着纵向方向L延伸；然而，在另选的实施方案中，中心轴线AI可以弯曲，以便不完全沿着纵向方向L延伸。解剖学植入物主体602具有沿着垂直于纵向方向和横向方向两者的侧向方向A彼此偏移的第一侧602e和第二侧602f。
解剖学植入物114被配置为使用任何合适的附接件附接到骨。例如，植入物114可包括多个开孔，所述多个开孔被配置为接纳穿过其的骨螺钉以将植入物114附接到骨。多个开孔616可包括相对于纵向方向L彼此间隔开的至少一对开孔。例如，该至少一对开孔可包括第一对开孔，该第一对开孔包括相对于纵向方向L彼此间隔开的第一开孔616a和第二开孔616b。至少一个传感器100a可以设置在第一开孔616a和第二开孔616b之间。因此，第一开孔616a和第二开孔616b可接纳穿过其的骨螺钉，以便相对于纵向方向L固定解剖学植入物114的位置，并且因此固定至少一个传感器100a的位置。在至少一个实施方案中，对于由植入物114支撑的每个传感器100，多个开孔616可包括至少一对对应的开孔616，并且每个传感器100可以设置在其对应的一对开孔616的开孔之间。每个传感器100可以设置在其对应的一对开孔616的开孔之间，而没有任何其他传感器设置在对应的一对开孔616之间。
解剖学植入物114被配置为支撑传感器100中的至少一个。例如，解剖学植入物主体602可针对由植入物主体602支撑的每个传感器100限定至少一个凹陷部612。凹陷部612可朝向内表面602a延伸到解剖学植入物主体602的外表面602b中。凹陷部612可以被配置为接纳传感器100中的对应一个的至少一部分，以便至少部分地容纳对应的传感器100。在另选的实施方案中，一个或多个传感器100可以被安装到解剖学植入物602的外表面602b，而不被接纳在凹陷部诸如凹陷部612中，或者可以设置在解剖学植入物主体602内部的内表面602a和外表面602b之间。
每个传感器100可以包括至少一个感测元件102、印刷电路板112和天线110，如图9所示。此外，至少一个传感器100中的每一个可以包括覆盖件610。应当理解，传感器100a和100b可以分别如图9所示地实现。在一个示例中，至少一个感测元件102可以是应变仪的一部分，该应变仪以类似于以上关于图3的应变仪200所述的方式具有基底(具有第一宽边和第二宽边)和至少一个感测元件。应变仪可以由解剖学植入物主体602支撑，使得应变仪200的第二宽边与解剖学植入物主体602接触。此外，应变仪200可以被支撑为使得感测元件102a中的第一个的沿第一方向D1延伸的中心轴线AS与植入物114的纵向方向L对准。因此，第一感测元件102a可以被配置为检测由骨620的第一部分620a和第二部分620b沿着纵向方向L施加在植入物114上的拉伸力和压缩力。此外，应变仪200可以被支撑为使得应变仪200的第三方向D3与横向方向T对准。
至少一个感测元件102还可包括由植入物主体602支撑的一个或多个附加感测元件，以便检测由骨620的第一部分620a和第二部分620b施加在植入物114上的扭转力和弯曲力中的一者或两者。例如，至少一个感测元件102可以包括图3的感测元件102b和102c中的一个或多个，所述一个或多个感测元件可以与纵向方向L成角度地偏移以便检测扭转力和弯曲力。
印刷电路板112可以包括基底和安装在该基底上的一个或多个集成电路。此外，印刷电路板112可以如上面关于印刷电路板112所描述的那样配置。例如，所述一个或多个集成电路可以包括：包括功率装置106的集成电路、包括测量装置104的集成电路以及包括无线通信器108的集成电路。在至少一个实施方案中，包括功率装置106的集成电路可以被实现为能量收集芯片，包括测量装置104的集成电路可以被实现为
Figure BDA0002380768750000171
芯片，并且包括无线通信器108的集成电路可以被实现为RFID芯片。
当组装至少一个传感器100中的每一个时，至少一个感测元件102、印刷电路板112和天线110可以沿着植入物114的横向方向T对准。横向方向T可以与天线和应变仪的第三方向D3对准。例如，印刷电路板112可以设置在至少一个感测元件102和天线110之间。至少一个感测元件102的第一宽边和第二宽边中的一个(例如，图3的应变仪200的第一宽边202a和第二宽边202b中的一个)可以面向天线110的第一宽边和第二宽边中的一个(例如，图6的第一宽边504a和第二宽边504b中的一个)。类似地，天线110的第一宽边和第二宽边中的一个(例如，图6的第一宽边504a和第二宽边504b中的一个)可以面向至少一个感测元件102的第一宽边和第二宽边中的一个(例如，图3的应变仪200的第一宽边202a和第二宽边202b中的一个)。此外，印刷电路板112可以具有面对至少一个感测元件102的第一宽边和沿着横向方向T与第一宽边相对并且面对天线110的第二宽边。
覆盖件610可沿着横向方向T与至少一个感测元件102、印刷电路板112和天线110对准。因此，天线110可以相对于选择方向设置在印刷电路板112和覆盖件610之间。覆盖件610可以包括沿着选择方向的内侧和与内侧相对的外侧。在至少一个示例中，内侧可以限定在其中延伸的凹陷部。因此，覆盖件610可以限定具有凹陷部的壳体，该凹陷部被配置为容纳至少一个感测元件102、印刷电路板112和天线110中的至少一个。另选地，植入物主体602中的凹陷部612可以更深以便接纳整个传感器100，并且覆盖件610的内侧可以是基本上平面的而没有凹陷部，以便覆盖凹陷部612。覆盖件可以由任何合适的材料制成。例如，覆盖件610可以由生物相容性材料制成，包括(但不限于)生物相容性聚合物诸如聚醚醚酮(PEEK)、金属或陶瓷。在组装的构型中，每个传感器100在垂直于选择方向的平面中可具有在约8mm×8mm和约20mm×20mm之间的总体尺寸，并且在它们之间以1mm为增量。在一个示例中，每个传感器100在该平面中可具有约12mm×12mm的总体尺寸。每个传感器100还可以在选择方向上具有在约2mm和4mm之间的总体厚度。
现在转向图1、图2、图3、图4和图10，现在描述一种从植入到患者的身体中的图2的至少一个传感器100检测患者的解剖学特性的值的方法。在步骤702中，将至少一个传感器100的至少一个电容器302充电至参考电压。例如，功率装置106可以向至少一个电容器302提供功率。充电步骤702可包括在能量收集装置处从与至少一个传感器100分开的源捕获能量，并且将来自该源的能量提供给至少一个电容器302，以便对至少一个电容器302充电。能量源可以是来自读取器116的无线电波，该无线电波激励天线100的天线线圈以在天线线圈中产生电流。例如，在RFID的情况下，天线110可以从读取器116传输的射频信号中接收功率。在另选的实施方案中，能量源可包括(但不限于)动能、电场、磁场等。另选地或除此之外，功率装置106可以从功率装置106的电池向至少一个电容器302提供功率。
在步骤704中，至少一个电容器302通过至少一个传感器102的至少一个电阻感测元件放电。在一些实施方案中，放电步骤804可包括将至少一个电容器302通过彼此不平行的至少两个电阻感测元件(诸如图3的感测元件102a和102b)放电。此外，在一些实施方案中，放电步骤704可包括将至少一个电容器302通过彼此不平行的三个电阻感测元件(诸如图3的感测元件102a、102b和102c)放电。
在步骤706中，生成与解剖学特性的值成比例的至少一个测量值。生成步骤706包括测量至少一个电容器302到触发电压的放电时间。在至少一些实施方案中，生成步骤706可包括使用时间-数字转换器304来测量至少一个电容器302的放电时间。此外，生成步骤706可包括基于放电时间计算测量值。然而，在一些实施方案中，该测量值可以是放电时间。可以以顺序方式针对每个感测元件执行步骤704和706。例如，至少一个电容器302可以通过传感器元件102a、102b和102c中的第一个放电以生成第一测量值，然后通过传感器元件102a、102b和102c中的第二个放电以生成第二测量值，最后通过传感器元件102a、102b和102c中的第三个放电以生成第三测量值。
在步骤708中，至少一个测量值通过患者的皮肤无线地传送至位于患者的身体外部的外部无线通信器。无线通信步骤708可包括将至少一个测量值无线地传送至外部无线通信器。此外，无线通信步骤708可包括将标识至少一个传感器的唯一ID传送至外部无线通信器。在RFID的情况下，连接到天线110的电子器件可以基于所述至少一个测量值以及可选的唯一ID来调制通过天线110观察到的负荷，并且该调制可以由读取器116感测。
本公开的实施方案还可包括具有至少两个传感器的植入物、系统和方法。例如，根据各种实施方案，本公开的传感器可用于实现美国专利申请公布2013/0190654中的任何传感器，该专利申请的教导内容在此通过引用方式并入本文，如同其全文在本文中阐述一样。美国专利申请公布2013/0190654公开了包括至少两个传感器的系统。一般来讲，第一传感器被支撑在骨中的骨折部位处，以在骨处于给定负荷下时测量骨折部位处的应变和/或负荷。随着骨的愈合，骨越来越多地分担患者的身体在植入物上施加的任何负荷。因此，在第一传感器处施加在植入物上的应变或负荷受到骨折部处的弱化骨部分的强度或刚度的影响。从理论上，如果骨处于恒定负荷下，则随着骨的愈合，施加在骨上的负荷将增加，而在第一传感器处施加在植入物上的负荷将减小。
然而，施加在植入物上的负荷可能不是恒定的。相反，该负荷可基于例如患者施加在骨上的负荷量(例如，患者施加在腿上的重量)而变化。因此，第二传感器可以支撑在健康的(即未受损的)骨处，以检测当骨处于给定负荷下时健康的骨应当经历的应变或负荷量。然后可以将从骨的受损部分处的第一传感器测量的应变或负荷与从骨的健康部分处的第二传感器测量的应变或负荷进行比较。
例如，参考图7和图8，至少一个传感器100可包括被配置为由植入物主体602支撑的第一传感器100a和被配置为由植入物主体602支撑的第二传感器100b。每个传感器100a和100b可包括用于将传感器100a和100b彼此区分开的唯一ID。因此，第一传感器100a可包括第一唯一ID，并且第二传感器100b可包括与第一唯一ID不同的第二唯一ID。所述唯一ID还可用于将传感器100a和100b与植入其他患者中的传感器区分开。所述唯一ID可以是RFID标签的ID。
第一传感器100a和第二传感器100b可以相对于纵向方向L彼此间隔开。第一传感器100a可被配置为由植入物主体602支撑，使得当植入物114附接到骨100时，第一传感器100a设置在骨折部622附近或上方。例如，第一传感器100a可以相对于横向方向T与骨折部622对准。第一传感器100a还可设置在第一开孔616a和第二开孔616b之间，所述第一开孔和第二开孔被配置为接纳穿过其的骨螺钉以将植入物114附接到骨。因此，第一传感器100a可被隔离在第一开孔616a和第二开孔616b之间。
第二传感器100b可以由植入物主体602支撑，使得第二传感器100b被支撑在骨620的健康(例如，实心)部分620b上方。例如，第二传感器100b可以相对于横向方向T与健康部分620b对准。第二传感器100b还可以设置在第一开孔616c和第二开孔616d之间，所述第一开孔和第二开孔被配置为接纳穿过其的骨螺钉以将植入物114附接到骨。因此，第二传感器100b可以被隔离在第一开孔616c和第二开孔616d之间。对应于第一传感器100a的第一开孔616a和第二开孔616b可以各自相对于纵向方向L与对应于第二传感器100b的第一开孔616c和第二开孔616d间隔开。另选地，开孔616b和616c中的一个可以在第一传感器100a和第二传感器100b之间共享。
应当理解，作为替代，可以在第二传感器100b不受植入物114支撑的情况下检测骨的健康部分620b上的负荷。例如，如图11所示，还可以通过将第二传感器100b直接附接到骨620上来检测健康部分620b上的负荷。作为另一示例，可以通过将第二传感器100b附接到另一植入物上来检测健康部分620b的负荷，该另一植入物又附接到骨620上。另一个植入物可以包括例如另一个骨板、骨锚诸如螺钉等。因此，根据一些另选实施方案，该系统可包括由植入物主体602支撑的第一传感器100a和被配置为附接到骨620从而与植入物114间隔开并分离的第二传感器100b。
一种操作图7和图11的系统的方法可包括针对第一传感器和第二传感器中的每一个执行图10的方法，以：(i)生成第一传感器100a的第一测量值和第二传感器100b的第二测量值，以及(ii)将第一测量值连同第一唯一ID和第二测量值连同第二唯一ID传送至外部无线通信装置。该方法还可包括基于第一测量值和第二测量值生成比较值的步骤。在一个示例中，比较值可以是第一测量值和第二测量值中的一个与第一测量值和第二测量值中的另一个的比率。在另一示例中，比较值可以是第一测量值和第二测量值之间的差值。在又一示例中，可以通过查找第一测量值和第二测量值并在查找表中找到对应于第一测量值和第二测量值的比较来确定该比较。
重新参考图1和图9，读取器116的电流可以在金属植入物114中引起涡电流。此外，随着无线电波激励天线110的天线线圈以在天线线圈中产生电流，天线线圈产生电磁场，该电磁场还可在金属植入物114中激励涡电流。涡电流继而可以减小由天线110的天线线圈观察到的磁通量。此外，涡电流可以沿与天线线圈中的电流流动相反的方向旋转，从而反抗天线110的天线线圈中的电流并改变天线线圈的调谐频率。来自涡电流的这种干扰会降低读取器116和传感器100之间的无线链路的效率。
为了限制涡电流的影响，可以在天线110和植入物114之间实现铁氧体层(未示出)。铁氧体层可以防止至少一些电磁场到达金属植入物114，从而限制在金属植入物114中激励的涡电流。然而，铁氧体不是生物相容的，并且因此当在可植入传感器中实现时会遇到一些挑战。
作为铁氧体的替代，参考图12和图13，传感器100可包括设置在天线110和植入物114之间的屏蔽件124。屏蔽件124可具有至少一个感应屏蔽线圈802和支撑屏蔽线圈802的基底804。图2的天线系统109可包括天线110和屏蔽件124。此外，屏蔽线圈802可以与至少一个天线线圈502串联连接。该屏蔽件可以被配置为限制穿过屏蔽件124的磁通量，或者甚至基本上阻止磁通量完全穿过屏蔽件124。随着电流在屏蔽线圈124中流动，该电流可以模拟植入物中的涡电流。因此，屏蔽件124可以限制屏蔽件124下方的植入物114暴露于由天线110产生的磁场的量，或者完全防止这种暴露。换句话讲，屏蔽件124的磁场可以抵消天线110的磁场的一部分，否则该部分磁场将在屏蔽件124下方延伸。减少天线110和植入物114之间的相互作用可导致天线110的更好的性能，诸如天线和读取器116之间的更长的无线通信范围以及更可靠的调谐。
基底804可以是膜或其他合适的基底。在一个示例中，屏蔽件124可以被实现为柔性印刷电路板。基底804可具有第一宽边804a和与第一宽边804a相对的第二宽边804b。基底804还可相对于第一方向DA1具有彼此相对的第一边缘804c和第二边缘804d。基底804还可相对于垂直于第一方向DA1的第二方向DA2具有彼此相对的第三边缘804e和第四边缘804f。第一宽边804a和第二宽边804b可以在第一边缘804c和第二边缘804d之间以及在第三边缘804e和第四边缘804f之间延伸。第一宽边804a可以沿着第一方向DA1和第二方向DA2是平面的。类似地，第二宽边804b可以沿着第一方向DA1和第二方向DA2是平面的。第一宽边804a和第二宽边804b可以相对于垂直于第一方向DA1和第二方向DA2两者的第三方向DA3彼此相对。需注意，方向DA1、DA2和DA3可以与图3的至少一个感测元件102的方向D1、D2和D3对准，或者可以与方向D1、D2和D3成角度地偏移。
基底804可以相对于第一方向DA1具有从第一边缘804c到第二边缘804d的高度。基底804还可相对于第二方向DA2限定从第三边缘804e到第四边缘804f的宽度。基底804还可相对于第三方向DA3限定从第一宽边804a到第二宽边804b的厚度。高度和宽度可以大于厚度。在一些示例中，基底804可以具有矩形形状；然而，在另选示例中，基底804可以具有任何其他合适的形状。
屏蔽线圈802可以是导电线材或迹线。屏蔽线圈802可以包括彼此偏移的第一端802a和第二端802b。线圈802可以围绕线圈802的中心以螺旋图案从第一端802a延伸到第二端802b，使得第二端802b与第一端802a相比被间隔得更靠近线圈802的中心。因此，线圈802可具有多个线匝。该线匝数可以小于或等于至少一个天线线圈502的总线匝数。线圈802可以具有为基本上正方形的总体形状；然而，在另选的实施方案中，线圈802可具有另一合适的形状。
天线110和屏蔽件124可以沿着相应的平面延伸。当组装传感器时，屏蔽件110可以设置在天线124下方，使得天线110的平面沿第三方向DA3与屏蔽件124的平面间隔开。因此，天线110的平面可以沿着第三方向DA3面对屏蔽件124的平面。在一些实施方案中，相应的平面可以基本上彼此平行，尽管相应的平面可以偏移另一角度，诸如偏移小于30度。天线110的宽边504a和504b中的一者可以面对屏蔽件124的宽边804a和804b中的一者。此外，天线110和屏蔽件124可以相对于第三方向DA3在它们相应的平面之间限定空间。
在一些优选示例中，屏蔽线圈802可以被配置为在与天线线圈502相反的方向上承载电流。例如，至少一个天线线圈502中的每一个可以沿第一方向缠绕，并且屏蔽线圈802可以沿第二方向缠绕，当屏蔽线圈802设置在至少一个天线线圈502下方时该第二方向与第一方向相反。更具体地，当在朝向植入物114的方向上观察时，至少一个天线线圈502可以从天线线圈502的内部开始以顺时针和逆时针方向中的一个方向缠绕，而当在朝向植入物114的方向上观察时，屏蔽线圈802可以从屏蔽线圈802的内部开始以顺时针和逆时针方向中的另一个方向缠绕。因此，屏蔽线圈802可以被配置为在与至少一个天线线圈502的磁场相反的方向上产生磁场。此外，在一些优选实施方案中，屏蔽线圈802可具有小于至少一个天线线圈502的总线匝数的线匝数。在一些此类示例中，屏蔽线圈802可具有至少一个天线线圈502的线匝数的大约一半。因此，屏蔽线圈802可以产生与至少一个天线线圈502的磁场相反的较弱磁场。
参考图14，在一些实施方案中，天线系统109可以包括天线线圈502、屏蔽线圈802和基底904，其中天线线圈502和屏蔽线圈802两者由基底904支撑。因此，天线110可以包括天线线圈502和基底904的第一部分908，并且屏蔽件124可以包括屏蔽线圈802和基底904的第二部分910。天线系统109被配置为在如图13所示的未堆叠构型和堆叠构型(未示出)之间弯曲。在未堆叠构型中，天线线圈502和屏蔽线圈802沿着第二方向DA2彼此间隔开。因此，天线线圈502和屏蔽线圈802并排设置。在堆叠构型中，基底904围绕沿着第一方向DA1在天线线圈502和屏蔽线圈802之间延伸的轴线A弯曲，使得天线线圈502和屏蔽线圈802沿着第三方向DA3彼此间隔开，该第三方向垂直于第一方向DA1和第二方向DA2两者。当天线系统109处于未堆叠构型时，天线线圈502和屏蔽线圈802可以在相同方向(即顺时针或逆时针)上缠绕，并且当天线系统109弯曲至堆叠构型时可以在相反方向上缠绕。
基底904可以是膜或其他合适的基底。在一个示例中，该组件可以被实现为柔性印刷电路板。基底904可具有第一宽边904a和与第一宽边904a相对的第二宽边904b。基底904还可相对于第一方向DA1具有彼此相对的第一边缘904c和第二边缘904d。基底904还可具有第三边缘904e和第四边缘904f。当基底904处于未堆叠构型时，第三边缘904e和第四边缘904f可以相对于第二方向DA2彼此相对地间隔开。第一宽边904a和第二宽边904b可以在第一边缘904c和第二边缘904d之间以及在第三边缘904e和第四边缘904f之间延伸。当基底处于未堆叠构型时，第一宽边904a可以沿着第一方向DA1和第二方向DA2是平面的。类似地，当基底处于未堆叠构型时，第二宽边904b可以沿着第一方向DA1和第二方向DA2是平面的。
基底904可以相对于第一方向DA1具有从第一边缘904c到第二边缘904d的高度。基底904还可相对于第二方向DA2限定从第三边缘904e到第四边缘904f的宽度。基底904还可相对于第三方向DA3限定从第一宽边904a到第二宽边904b的厚度。高度和宽度可以大于厚度。在一些示例中，基底904可以具有矩形形状；然而，在另选示例中，基底904可以具有任何其他合适的形状。
天线110和屏蔽件124可以限定相应的平面。在未堆叠构型中，相应的平面可以彼此基本上对齐。基底904可以包括天线110和屏蔽件124之间的柔性弯曲区域906。基底904可以被配置为在弯曲区域906处弯曲，以便在未堆叠构型和堆叠构型之间转换天线系统109。在堆叠构型中，由天线110限定的平面沿着第三方向DA3与由屏蔽件124限定的平面间隔开。因此，由天线110限定的平面可以沿第三方向DA3面对由屏蔽件124限定的平面。例如，天线系统109可以弯曲成使得在基底904的第一部分908处(例如，在天线线圈502处)的第一宽边904a和第二宽边904b中的一个面对在基底904的第二部分910处(例如，在屏蔽线圈802处)的第一宽边904a和第二宽边904b中的一个。
在堆叠构型中，由天线110限定的平面可以相对于第三方向DA3设置在由屏蔽件124限定的平面上方。相应的平面可以基本上彼此平行，尽管相应的平面可以偏移另一角度，诸如偏移小于30度。此外，当天线系统109处于堆叠构型时，天线系统可以相对于第三方向DA3在限定天线110和屏蔽件124的平面之间限定空间。如以上关于图13所讨论的，电子部件107中的至少一个、最多全部，可以设置在天线110和屏蔽件124之间的空间中。
现在转向图15和图16，示出了传感器100的部件的两个示例性堆叠。在这些特定示例中，天线110示出为具有两个天线线圈502(1)和502(2)，并且线圈相对于彼此偏移，使得天线线圈502(2)的线匝设置在天线线圈502(1)的线匝之间的间隙下方。应当理解，在另选的实施方案中，天线110可以仅包括一个天线线圈502(1)或502(2)，或者线圈可以对准而不是偏移，使得天线线圈502(1)和502(2)的线匝沿着横向方向T对准。以类似的方式，屏蔽件124可以具有多于一个的屏蔽线圈，或者可以仅具有一个屏蔽线圈。
屏蔽件124可以设置在天线110下方。例如，当传感器100附接到植入物114时，屏蔽件124可以设置在天线110和植入物114之间。在至少一些实施方案中，屏蔽件124可以设置在天线110与至少一个感测元件102之间。在图15所示的一些此类实施方案中，屏蔽件124可以设置在至少一个感测元件102与至少一个电子部件107(诸如测量装置104、功率装置106和无线通信器108中的至少一个、最多全部)之间。因此，电子部件107可以设置在屏蔽件124和天线110之间的空间中。需注意，在图15和图16中示意性地示出了部件107，并且印刷电路板112上的部件107的特定取向可以不同于所示的取向。此外，传感器100可以在传感器100的相邻层之间包括各种间隔件诸如间隔件126和128。在如图16所示的另选的实施方案中，电子部件107可以设置在屏蔽件124下方。因此，屏蔽件124可以设置在天线110和电子部件107诸如测量装置104、功率装置106和无线通信器108之间。
现在转向图17，示出了图2的天线系统109的一个示例的电路图。天线系统109包括彼此串联连接的天线110和屏蔽件124。在该示例中，天线110包括彼此串联连接的第一感应天线线圈502(1)和第二感应天线线圈502(2)，尽管在替代实施方案中，天线110可以包括仅一个感应天线线圈或多于两个的感应线圈(其中电容器放置在相邻的感应线圈对之间)。此外，屏蔽件124包括一个感应线圈802，尽管应当理解，屏蔽件124可以类似地包括多于一个的感应线圈。天线系统109可以包括至少一个，诸如多个电容器1002、1004、1006。电容器1002可以连接在第一天线线圈502(1)和第二天线线圈502(2)之间。电容器1002可以引起第一天线线圈502(1)和第二天线线圈502(2)的自谐振更高，这继而可以减小线圈502(1)和502(2)的损耗。电容器1004可以串联连接在天线110和传感器100的电子部件(诸如图2的测量装置104、功率装置106和无线通信器108中的至少一个、最多全部)之间。电容器1006可以串联连接在屏蔽件124和传感器100的电子部件(诸如图2的测量装置104、功率装置106和无线通信器108中的至少一个、最多全部)之间。应当理解，在另选的实施方案中，可以使用一个或多个并联电容器。例如，可以如虚线所示连接可选的并联电容器1010。在一些实施方案中，电容器1004可以具有等于电容器1006的电容的电容。可以在将天线系统109植入金属植入物上之前对其进行调谐。由于天线110和屏蔽件124串联连接，因此它们可以被调谐在一起。在将传感器100安装到金属植入物上之后，天线系统109可以维持其调谐。
转到图18和图19，分别示出了传感器100的磁场和电场，其中较深的阴影表示磁场和电场强度较大的区域，而较浅的阴影表示磁场和电场强度较低的区域。如图18所示，当电流流过屏蔽线圈802时，屏蔽件124生成其本身的磁场。屏蔽件124的磁场限制天线110的磁通量穿过屏蔽件124，或者阻止天线110的磁通量完全穿过屏蔽件124。如图19所示，屏蔽件124限制了屏蔽件124下方的电场。因此，在屏蔽件124下方的植入物中，天线110的电场不激励涡电流，或仅激励低幅度的涡电流。此外，如图19所示，在天线110和屏蔽件124之间限定区域1000，与邻近至少一个天线线圈502的电场相比，该区域中的电场相对较低。区域1000被限定在从屏蔽件124向上朝向天线110延伸的区域中。区域1000具有在至少一个天线线圈502的正下方的第一高度，以及在至少一个天线线圈502的中心正下方的第二高度，该第二高度大于第一高度。因此，可以理解的是，金属物体诸如电子部件107和/或印刷电路板112的接地层可以定位在区域1000中而不显著损害天线110的性能。
本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的广义的发明构思的情况下，可对上述实施方案作出修改。此外，应当理解，如相对于本文所述的任何实施方案的上述结构、结构、和方法，除非另外指明，否则可被结合到本文所述的任何其他实施方案中。因此，应当理解，本发明并不局限于所公开的具体实施例，而是旨在涵盖属于本公开的实质和范围内的修改形式。此外，应当理解，术语基本上表示某些方向分量不是绝对相互垂直的，并且基本上垂直意味着该方向具有垂直于另一个方向的主要方向分量。
参考以下实施例将理解本公开的实施方案：
实施例1：一种被配置为植入患者体内的传感器，所述传感器包括：
至少一个感测元件；
测量装置，所述测量装置与所述至少一个感测元件通信，所述测量装置包括至少一个电容器，并且被配置为测量所述至少一个电容器通过所述至少一个感测元件的放电时间，以便生成与通过所述传感器所观察到的所述患者的解剖学特性的值成比例的测量值。
实施例2：根据实施例1所述的传感器，其中所述至少一个感测元件包括电阻器，并且所述测量装置被配置为测量所述至少一个电容器通过所述电阻器的放电时间，以便生成所述测量值。
实施例3：根据前述实施例中任一项所述的传感器，包括与所述测量装置通信的内部无线通信器，所述无线通信器被配置为通过所述患者的皮肤将所述测量值无线地传送至位于所述患者的身体外部的外部无线通信器。
实施例4：根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述测量装置包括时间-数字转换器，所述时间-数字转换器被配置为测量所述电容器通过所述至少一个感测元件的放电时间。
实施例5：根据实施例4所述的传感器，其中所述测量装置包括时钟，并且所述时间-数字转换器被配置为响应于所述时钟的时钟信号而递增。
实施例6：根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述传感器包括应变仪，所述应变仪包括所述至少一个感测元件。
实施例7：根据实施例6所述的传感器，其中所述应变仪包括承载所述至少一个感测元件的基底，并且所述至少一个感测元件包括第一感测元件和第二感测元件，其中所述第一感测元件和所述第二感测元件彼此不平行。
实施例8：根据实施例7所述的传感器，其中所述至少一个感测元件包括第三感测元件，其中所述第三感测元件不平行于所述第一感测元件和所述第二感测元件。
实施例9：根据实施例8所述的传感器，其中所述第一感测元件、所述第二感测元件和所述第三感测元件中的每一个包括纵向轴线，并且所述第一感测元件、所述第二感测元件和所述第三感测元件的所述纵向轴线彼此相交。
实施例10：根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述至少一个感测元件包括半导体条型应变仪。
实施例11：根据实施例3所述的传感器，其中所述内部无线通信器包括无线发射器，并且所述传感器包括天线。
实施例12：根据实施例11所述的传感器，其中所述无线发射器被配置为使用射频识别(RFID)进行通信。
实施例13：根据前述实施例中任一项所述的传感器，包括被配置为向所述测量装置供电的功率装置。
实施例14：根据实施例13所述的传感器，其中所述功率装置包括能量收集装置。
实施例15：根据实施例14所述的传感器，其中所述能量收集装置被配置为从传送至所述传感器的无线电波捕获能量。
实施例16：一种系统，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的第一传感器；以及
被配置为支撑所述传感器的解剖学植入物。
实施例17：根据实施例16所述的系统，包括如前述权利要求中任一项所述配置的第二传感器。
实施例18：根据实施例17所述的系统，其中所述第一传感器被配置为由所述解剖学植入物支撑，使得所述第一传感器与骨的骨折部对准，并且所述第二传感器被配置为受到支撑，使得所述第二传感器与健康骨的一部分对准。
实施例19：根据实施例17所述的系统，其中所述第一传感器包括第一唯一标识符，并且所述第二传感器包括与所述第一唯一标识符不同的第二唯一标识符。
实施例20：一种从植入患者的身体中的至少一个传感器检测患者的解剖学特性的值的方法，所述方法包括以下步骤：
将所述至少一个传感器的至少一个电容器充电至参考电压；
使所述至少一个电容器通过所述至少一个传感器的至少一个感测元件放电；以及
生成与所述解剖学特性的值成比例的测量值，所述生成步骤包括测量所述至少一个电容器到触发电压的放电时间。
实施例21：根据实施例20所述的方法，其中放电步骤包括使所述至少一个电容器通过所述至少一个电阻感测元件的至少一个电阻器放电。
实施例22：根据实施例20和21中任一项所述的方法，还包括通过所述患者的皮肤将所述测量值无线地传送至位于所述患者的身体外部的外部无线通信器。
实施例23：根据实施例20至22中的任一项所述的方法，其中所述充电步骤包括向所述至少一个电容器提供功率的功率装置。
实施例24：根据实施例23所述的方法，其中所述充电步骤包括在能量收集装置处从与所述至少一个传感器分开的源捕获能量，并且将来自所述源的所述能量提供给所述至少一个电容器，以便对所述至少一个电容器充电。
实施例25：根据实施例24所述的方法，其中所述源是无线电波。
实施例26：根据实施例20至25中任一项所述的方法，其中所述生成步骤包括使用时间-数字转换器测量所述至少一个电容器的所述放电时间。
实施例27：根据实施例20至26中任一项所述的方法，其中所述生成步骤包括基于所述放电时间计算所述测量值。
实施例28：根据实施例20至27中任一项所述的方法，其中所述测量值是所述放电时间。
实施例29：根据实施例20至28中任一项所述的方法，其中所述放电步骤包括使所述至少一个电容器通过彼此不平行的至少两个电阻感测元件放电。
实施例30：根据实施例20至29中任一项所述的方法，其中所述放电步骤包括使所述至少一个电容器通过彼此不平行的三个电阻感测元件放电。
实施例31：根据实施例20至30中任一项所述的方法，其中所述无线通信步骤包括使用射频识别(RFID)将所述测量值传送至所述外部无线通信器。
实施例32：根据实施例20至31中任一项所述的方法，其中所述无线通信步骤包括将标识所述至少一个传感器的唯一标识符传送至所述外部无线通信器。
实施例33：根据实施例20至32中任一项所述的方法，其中所述测量值与所述至少一个传感器上的应变成比例。
实施例34：根据实施例20至33中任一项所述的方法，其中：
所述至少一个传感器包括与骨的骨折部对准的第一传感器和与健康骨对准的第二传感器；以及
所述方法包括：
针对所述第一传感器执行所述充电、放电、生成和无线通信步骤以生成第一测量值，并且针对所述第二传感器执行所述充电、放电、生成和无线通信步骤以生成第二测量值；以及
基于所述第一测量值和所述第二测量值生成比较值。
实施例35：一种被配置为植入患者体内的传感器，所述传感器包括：
半导体应变仪，所述半导体应变仪具有基底以及布置在所述基底上的第一感测元件、第二感测元件和第三感测元件，使得所述第一感测元件、所述第二感测元件和所述第三感测元件彼此不平行；以及
测量装置，所述测量装置与所述第一感测元件至所述第三感测元件通信，所述测量装置被配置为生成与通过所述传感器所观察到的所述患者的解剖学特性的值成比例的测量值。
实施例36：根据实施例35所述的传感器，包括与所述测量装置通信的内部无线通信器，所述无线通信器被配置为通过所述患者的所述皮肤将所述测量值无线地传送至位于所述患者的身体外部的外部无线通信器。
实施例37：根据实施例35所述的传感器，其中所述内部无线通信器包括无线发射器，并且所述传感器包括天线。
实施例38：根据实施例37所述的传感器，其中所述传感器包括印刷电路板，所述印刷电路板包括基底，并且所述测量装置和所述无线发射器中的每一者被实现为安装在所述基底上的集成电路。
实施例39：根据实施例38所述的传感器，其中所述印刷电路板设置在所述半导体应变仪和所述天线之间。
实施例40：根据实施例35所述的传感器，包括被配置为设置在所述半导体应变仪、所述测量装置和所述天线上方的覆盖件，使得所述天线设置在所述半导体应变仪和所述覆盖件之间。
实施例41：根据实施例35至40中任一项所述的传感器，其中所述测量装置包括至少一个电容器，并且被配置为测量所述至少一个电容器通过所述第一感测元件至所述第三感测元件的放电时间，以便生成所述测量值。
实施例42：根据实施例41所述的传感器，其中所述测量装置包括被配置为测量所述放电时间的时间-数字转换器。
实施例43：一种系统，包括：
解剖学植入物，所述解剖学植入物被配置为植入患者体内；
由所述解剖学植入物支撑的第一传感、以及第二传感器，所述第一传感器和所述第二传感器的每一者包括：
至少一个感测元件；
测量装置，所述测量装置与所述至少一个感测元件通信，所述测量装置被配置为生成与所述患者的解剖学特性的值成比例的测量值；以及
内部无线通信器，所述内部无线通信器被配置为通过所述患者的皮肤将所述测量值和唯一标识符无线地传送至位于所述患者外部的外部无线通信器，其中所述第一传感器的所述唯一标识符与所述第二传感器的所述唯一标识符不同。
实施例44：根据实施例43所述的系统，其中：
所述第一传感器和所述第二传感器中的每一个的所述至少一个感测元件包括电阻器；以及
所述第一传感器和所述第二传感器中的每一个的所述测量装置包括电容器，并且被配置为测量所述电容器通过所述电阻器中的对应一个的放电时间，以便生成所述测量值的对应的一个。
实施例45：根据实施例44所述的系统，其中所述第一测量装置和所述第二测量装置中的每一个包括时间-数字转换器，所述时间-数字转换器被配置为测量所述电容器中的对应一个通过对应的至少一个感测元件的所述放电时间。
实施例46：根据实施例43至45中任一项所述的系统，其中每个内部无线通信器包括射频识别(RFID)通信器。
实施例47：根据实施例43至46中任一项所述的系统，其中每个所述测量装置包括时钟，并且每个测量装置的所述时间-数字转换器被配置为响应于所述时钟的对应一个的时钟信号而递增。
实施例48：根据实施例43至47中任一项所述的系统，其中所述第一传感器和所述第二传感器中的每一个包括应变仪，所述应变仪包括对应的至少一个感测元件。
实施例49：根据实施例48所述的系统，其中每个应变仪包括承载对应的至少一个感测元件的基底，并且对应的至少一个感测元件包括第一感测元件和第二感测元件，其中所述第一感测元件和所述第二感测元件彼此不平行。
实施例50：根据实施例49所述的系统，其中所述至少一个感测元件包括第三感测元件，其中所述第三感测元件不平行于所述第一感测元件和所述第二感测元件。
实施例51：根据实施例50所述的系统，其中所述第一感测元件、所述第二感测元件和所述第三感测元件中的每一个包括纵向轴线，并且所述第一感测元件、所述第二感测元件和所述第三感测元件的所述纵向轴线彼此相交。
实施例52：根据实施例43至51中任一项所述的系统，其中每个感测元件包括半导体条型应变仪。
实施例53：根据实施例43至52中任一项所述的系统，其中每个内部无线通信器包括无线发射器，并且所述传感器包括天线。
实施例54：根据实施例53所述的系统，其中每个无线发射器被配置为使用射频识别(RFID)进行通信。
实施例55：根据实施例43至54中任一项所述的系统，其中每个传感器包括被配置为向所述测量装置供电的功率装置。
实施例56：根据实施例55所述的系统，其中每个功率装置包括能量收集装置。
实施例57：根据实施例56所述的系统，其中每个能量收集装置被配置为从传送至所述能量收集装置的无线电波捕获能量。
实施例58：一种被配置为植入患者体内的传感器，所述传感器包括：
至少一个感测元件；
测量装置，所述测量装置与所述至少一个感测元件通信，所述测量装置被配置为生成与通过所述传感器所观察到的所述患者的解剖学特性的值成比例的测量值；
天线，所述天线具有在第一方向上缠绕的至少一个感应天线线圈，所述天线线圈被配置为将所述测量值无线地传送至所述患者外部的读取器；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线下方，所述屏蔽件具有至少一个感应屏蔽线圈，所述至少一个感应屏蔽线圈与所述天线线圈串联连接并且在与所述第一方向相反的第二方向上缠绕。
实施例59：根据实施例58所述的传感器，其中所述屏蔽件被配置为限制穿过所述屏蔽件的磁通量。
实施例60：根据实施例58和59中任一项所述的传感器，其中所述屏蔽线圈具有小于所述天线线圈的线匝数的线匝数。
实施例61：根据实施例58至60中任一项所述的传感器，其中所述屏蔽线圈具有等于所述至少一个感应天线线圈的线匝数的线匝数。
实施例62：根据实施例58至61中任一项所述的传感器，其中所述至少一个屏蔽线圈被配置为在与所述至少一个天线线圈的磁场相反的方向上生成磁场。
实施例63：根据实施例58至62中任一项所述的传感器，其中所述屏蔽线圈被配置为产生比所述至少一个天线线圈的磁场更弱的磁场。
实施例64：根据实施例58至63中任一项所述的传感器，其中所述天线和所述屏蔽件两者由公共基底支撑。
实施例65：根据实施例64所述的传感器，其中所述天线包括所述天线线圈和所述基底的第一部分，并且所述屏蔽件包括所述屏蔽线圈和所述基底的第二部分。
实施例66：根据实施例64和65中任一项所述的传感器，其中所述天线系统被配置为在未堆叠构型和堆叠构型之间弯曲，其中在所述未堆叠构型中，所述天线线圈和所述屏蔽线圈并排设置，并且在所述堆叠构型中，所述基底围绕在所述天线线圈和所述屏蔽线圈之间延伸的轴线弯曲，使得所述天线线圈设置在所述屏蔽线圈上方。
实施例67：根据实施例66所述的传感器，其中当所述天线系统处于所述未堆叠构型时，所述天线线圈和所述屏蔽线圈在相同方向上缠绕，并且当所述天线系统弯曲至所述堆叠构型时，所述天线线圈和所述屏蔽线圈在相反方向上缠绕。
实施例68：根据实施例58至67中任一项所述的传感器，其中所述传感器限定所述天线与所述屏蔽件之间的空间。
实施例69：根据实施例68所述的传感器，其中所述测量装置设置在所述天线与所述屏蔽件之间的所述空间中。
实施例70：根据实施例58至69中任一项所述的传感器，其中所述天线包括支撑在基底的相对侧上的两个天线线圈。
实施例71：根据实施例70所述的传感器，其中所述两个天线线圈串联连接。
实施例72：根据实施例71所述的传感器，包括连接在所述两个天线线圈之间的电容器。
实施例73：根据实施例70至72中任一项所述的传感器，其中所述两个天线线圈相对于彼此偏移，使得所述天线线圈中的第一天线线圈的线匝被布置在所述天线线圈中的第二线圈线圈的线匝之间的间隙下方。
实施例74：根据实施例58至73中任一项所述的传感器，其中所述屏蔽件设置在所述天线与所述至少一个感测元件之间。
实施例75：根据实施例74所述的传感器，其中所述屏蔽件设置在所述至少一个感测元件与所述测量装置之间。
实施例76：根据实施例74所述的传感器，其中所述屏蔽件设置在所述天线与所述测量装置之间。

Claims (19)

1.一种被配置为植入患者体内的传感器，所述传感器包括：
至少一个感测元件；
测量装置，所述测量装置与所述至少一个感测元件通信，所述测量装置包括至少一个电容器并且被配置为测量所述至少一个电容器通过所述至少一个感测元件的放电时间以便生成与通过所述传感器所观察到的所述患者的解剖学特性的值成比例的测量值；以及
内部无线通信器，所述内部无线通信器与所述测量装置通信，所述内部无线通信器被配置为通过所述患者的皮肤将所述测量值无线地传送至位于所述患者的身体外部的外部无线通信器。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述至少一个感测元件包括电阻器，并且所述测量装置被配置为测量所述至少一个电容器通过所述电阻器的所述放电时间以便生成所述测量值。
3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述测量装置包括时间-数字转换器，所述时间-数字转换器被配置为测量所述电容器通过所述至少一个感测元件的放电时间。
4.根据权利要求3所述的传感器，其中所述测量装置包括时钟，并且所述时间-数字转换器被配置为响应于所述时钟的时钟信号而递增。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器包括应变仪，所述应变仪包括所述至少一个感测元件。
6.根据权利要求5所述的传感器，其中所述应变仪包括承载所述至少一个感测元件的基底，并且所述至少一个感测元件包括至少第一感测元件和第二感测元件，其中所述第一感测元件和所述第二感测元件彼此不平行。
7.根据权利要求1所述的传感器，其中所述内部无线通信器包括射频识别RFID应答器。
8.根据权利要求1所述的传感器，包括被配置为向所述测量装置供电的功率装置，其中所述功率装置包括被配置为从传送至所述传感器的无线电波捕获能量的能量收集装置。
9.一种被配置为植入患者体内的传感器，所述传感器包括：
半导体应变仪，所述半导体应变仪具有基底以及布置在所述基底上的第一感测元件、第二感测元件和第三感测元件，使得所述第一感测元件、所述第二感测元件和所述第三感测元件彼此不平行；
测量装置，所述测量装置与所述第一感测元件至所述第三感测元件通信，所述测量装置被配置为生成与通过所述传感器所观察到的所述患者的解剖学特性的值成比例的测量值；以及
内部无线通信器，所述内部无线通信器与所述测量装置通信，所述内部无线通信器被配置为通过所述患者的皮肤将所述测量值无线地传送至位于所述患者外部的外部无线通信器，
其中每个感测元件包括半导体条型应变仪。
10.根据权利要求9所述的传感器，其中所述第一感测元件至所述第三感测元件中的每一个包括电阻器，并且所述测量装置被配置为测量至少一个电容器通过每个电阻器的放电时间以便生成所述测量值。
11.根据权利要求9所述的传感器，其中所述测量装置包括至少一个电容器并且被配置为测量所述至少一个电容器通过所述第一感测元件至所述第三感测元件中的每一个的电阻器的放电时间以便生成所述测量值。
12.根据权利要求11所述的传感器，其中所述测量装置包括时间-数字转换器，所述时间-数字转换器被配置为测量通过每个电阻器的所述放电时间。
13.根据权利要求9所述的传感器，其中每个感测元件具有第一端和沿着中心轴线从所述第一端偏移的第二端，并且每个感测元件包括电阻器，所述电阻器是沿着所述中心轴线在所述第一端和所述第二端之间延伸的线性条。
14.一种被配置为植入患者体内的传感器，所述传感器包括：
至少一个感测元件；
测量装置，所述测量装置与所述至少一个感测元件通信，所述测量装置被配置为生成与通过所述传感器所观察到的所述患者的解剖学特性的值成比例的测量值；
天线，所述天线具有在第一方向上缠绕的至少一个感应天线线圈，所述天线线圈被配置为将所述测量值无线地传送至所述患者外部的读取器；以及
屏蔽件，所述屏蔽件设置在所述天线下方，所述屏蔽件具有至少一个感应屏蔽线圈，所述至少一个感应屏蔽线圈与所述天线线圈串联连接并且在与所述第一方向相反的第二方向上缠绕。
15.根据权利要求14所述的传感器，其中所述屏蔽线圈具有小于所述天线线圈的线匝数的线匝数。
16.根据权利要求14所述的传感器，其中所述至少一个屏蔽线圈被配置为在与所述至少一个天线线圈的磁场相反的方向上生成磁场。
17.根据权利要求14所述的传感器，其中所述屏蔽件设置在所述天线与所述至少一个感测元件之间。
18.根据权利要求17所述的传感器，其中所述屏蔽件设置在所述至少一个感测元件与所述测量装置之间。
19.根据权利要求17所述的传感器，其中所述屏蔽件设置在所述天线与所述测量装置之间。
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