CN115397317A

CN115397317A - 用于感应式感测的控制器和方法

Info

Publication number: CN115397317A
Application number: CN202180026661.XA
Authority: CN
Inventors: W·H·佩特斯; T·P·斯图内布林克; D·W·哈珀茨; G·J·N·都德曼; C·A·维尔诺伊
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-11-25
Also published as: EP4125553A1; JP2023520450A; EP4125553B1; WO2021198045A1; US20230148889A1

Abstract

一种切换机制用于使得能够以以下方式使用与具有电磁发送功能的便携式手持设备(14)相关联的感应式感测电路(16)：在执行医学感测时避免便携式设备的电磁发送有害地干扰对象。具体地，实施例提供了一种控制器(12)，所述控制器被布置为控制两种模式之间的切换：第一模式，在所述第一模式中，所述便携式设备的所述发送功能的至少部分被停用，并且同时所述感应式感测电路被激活；以及第二模式，在所述第二模式中，所述便携式设备的所述电磁发送功能被完全激活，并且所述感应式感测电路被停用。因此，实施例提供了在两种模式之间进行切换的手段，所述模式被配置为避免所述便携式手持设备的同时的感应式感测和全功率电磁发送。

Description

用于感应式感测的控制器和方法

技术领域

本发明涉及感应式感测领域中的控制器和方法，特别地涉及用于在与感应式感测相关联的便携式手持设备的背景下在感测模式和非感测模式之间切换的模块。

背景技术

在世界范围内，在医疗保健的所有水平处，需要进行基本的患者分诊。快速的初始分诊是重要的，以便基于其医学状况的紧急性将等待的患者归类到优先次序中。例如，世界上许多地区具有过于拥挤的初级医疗保健设施，其中，等待的患者在排队等待检查时处于恶化的危险中。在低资源的国家中，需要由相对低技能的人员筛选患者以转诊到医院。甚至在高资源的国家或医院中，也需要例如在急诊室(ER)中进行基本的患者分诊。

在发达国家中，由于将患者“推回”到更低急迫度护理以节省成本的趋势(例如，熟练的护理设施、患者的家、远程GP访问)，对于在更低急迫度护理环境中对定期抽查和分诊的需要也在增加。

此外，需要一种用于检测心脏骤停的存在的快速且简单的模块，优选地，其可以由临床医生和非专家操作者两者使用。

可以提供宽范围的不同病理的指示的两个基本生命体征测量结果是脉搏率和呼吸速率。这些可以给出对状况异常以及恶化危险的指示。

在标准的医院环境中，心率和呼吸速率的测量是用两个单独的设备来完成的，并且这些设备通常是大的单元，例如被承载在手推车上。因此，患者必须被带到例如分诊床的位置，两个设备都位于该位置处并且在该位置处插入。此外，用于测量心率和呼吸速率的标准设备需要直接接触传感器，例如用于心率的PPG指夹传感器，这意味着这些传感器必须在患者之间被清洁，或传感器的接触部分必须被完全更换，以避免交叉污染。

鉴于以上内容，具有用于执行患者的生命体征(优选地至少包括脉搏率和呼吸速率)的评估的简单的、移动的、非接触式的且易于访问的设备将是有价值的。

发明内容

发明人已经认识到，智能手机的日益普及使这些设备的使用成为有吸引力的方法。通常，个体已经随身携带智能手机用于互联网访问、电子邮件、电话通信和各种其他目的。因此，还将生命体征测量功能引入这些设备将是非常有效的，因为这将避免重复。其也将意味着测量可以由低技术人员执行，并且测量设备将始终在手边。另外，智能手机已经集成用于发送和传递所收集的数据和用于进行紧急电话呼叫或触发紧急警报(如果这是必要的话)的功能。

之前已经建议将医学感测技术集成到移动电话中，但是处于多种原因，它尚未得到广泛采用。最特别地，智能手机的问题是它们以比医学设备的目前规定所允许的更高的水平发射电磁辐射。例如，植入式医学设备未被设计成在工作的移动电话附近操作。例如，起搏器可能在这种情况下失效。第二个主要问题是目前的解决方案需要移动电话与患者之间的接触。例如，脉搏和呼吸速率可以使用移动电话的相机结合LED来测量，两者形成接触式光体积描记(PPG)传感器。其他解决方案是复杂的或不可靠的，例如用于测量生命体征的基于相机的方法能够需要高水平的照明，这并不总是可获得的，并且还需要对象非常静止并且相机被保持得非常稳定。在医院分诊情况下，这些条件并不总是可能的。

因此，能够克服上述问题中的一个或多个的利用具有电磁发送功能的便携式手持设备以用于执行生命体征的医学感测的改进方法将是有价值的。

本发明由权利要求限定。

根据依据本发明的方面的示例，提供了一种一种控制器，

所述控制器包括用于在所述控制器与感应式感测电路和便携式手持设备通信地耦合时接收和发送数据的输入端/输出端，所述便携式手持设备具有电磁发射功能，并且

所述控制器能用于实施用于在两种模式之间切换的切换功能：

第一模式，在所述第一模式中，所述控制器与所述便携式手持设备通信以引起对所述设备的电磁发射的至少部分的停用，并且同时与所述感应式感测电路通信以引起对所述感应式感测电路的激活；以及

第二模式，在所述第二模式中，所述控制器与所述便携式手持设备通信以引起对所述设备的电磁发射的所述至少部分的激活，并且同时引起对所述感应式感测电路的停用。

优选地，感应式感测电路在第一模式中被布置为从便携式手持设备汲取功率供应。以这种方式，感应式感测电路由便携式手持设备支持或供电，并且与便携式手持设备相关联地使用。两者的各种相对物理和功能布置是可能的，并且将在下面进一步讨论。

优选地，感应式感测电路被配置为在使用中与便携式手持设备电耦合和/或物理耦合。

感应式感测电路是指例如包括谐振器电路的电路，所述谐振器电路具有天线并且优选地信号生成器，并且被配置为以谐振被驱动以生成用于施加到身体的电磁激励信号。在感应式感测中，这些激励场在身体的组织中引起涡流，并且这些继而生成次级电磁辐射，其与初级激励信号相互作用以改变在感应式电路的天线处经历的电磁振荡。这引起谐振器电路中的电流的电学性质(诸如电流的谐振频率或幅度)的变化，并且通过测量这些随时间的变化，可以导出表示组织移动(例如心脏或肺移动)的信号。这些信号可以用于导出生命体征的度量，诸如心率和呼吸速率。

感应式感测以比移动电话或其他移动通信设备的典型发射低得多的功率使用电磁发射。因此，它们在医学设备的允许发射水平的范围内。

理想地，这样的感应式感测电路将被集成在诸如移动电话的便携式手持设备中或连接到诸如移动电话的便携式手持设备，使得移动电话可以例如经由app为电路的感测功能供电并且任选地控制和协调电路的感测功能。然而，如上面所讨论的，具有与移动便携式设备的电磁(EM)发射水平一样高的电磁(EM)发射水平的设备的使用在医学环境中是不合适的。

本发明的实施例通过有效地提出一种切换机制来提供对该问题的解决方案，通过该切换机制，包括具有电磁发送功能的便携式手持设备和感应式感测电路的装置可以在医学感测模式(第一模式)和移动通信模式(第二模式)之间切换。在第一模式中，所提出的控制器同时控制手持便携式设备的电磁发射以定义的方式停止或至少被限制或约束(例如在特定频率范围内或在特定功率之上停止发射，或关闭便携式手持设备的无线电发射器的定义子集)，并且激活到感应式感测电路的功率，或控制感应式感测电路开始用驱动信号驱动以使它谐振。在第二模式中，这两个动作是相反的：感应式感测电路被停用，并且便携式手持设备的电磁发送功能被完全激活。这两个模式可以在便携式手持设备的医学感测功能和正常功能之间切换。

因此，本发明的实施例提供了一种用于每当要利用感应式感测电路执行医学感测功能时就自动禁用便携式手持设备的潜在有害电磁发射的手段。通过同时控制该装置的感应式感测电路和电磁发射，这为用户减轻了每当他们需要执行感应式感测时就手动禁用移动设备的无线电发送的负担，并且避免了潜在地忘记这样做。除其他事物之外，这使得这样的装置能够符合对医学设备的规定，因为它使得这样的装置能够保证在不关闭有害电磁发送的情况下决不会执行医学感测。

控制器是电子控制器。在不同的示例中，它可以是控制器或控制装置或控制单元或控制模块或处理器装置。它可以包括一个或多个处理器或控制器。

控制器可以被布置为接收控制命令，并且响应于预定义的控制命令的接收而实施两种模式之间的切换。它可以被布置为在使用中从例如便携式手持设备或从外部设备接收控制命令。

例如，可以在由用户在便携式手持设备的用户接口上激活特定操作模式时生成控制命令。

控制器可以被布置为检测便携式手持设备的状态变化，并且响应于检测到该状态变化而实施切换。

例如，控制器可以是控制单元或模块。这可以是或可以包括一个或多个处理器或处理装置。

控制器可以包括单个控制器或处理单元，或可以分布在不同的控制器和/或不同的设备之间。例如，控制器可以由便携式设备的处理器和次级单元的处理器共同促进。EM发射的停用/激活可以由便携式设备处理器控制，并且感测电路的激活/停用可以由次级传感器单元处理器控制。两者可以协作地交换信号，以便一起实施两种不同模式之间的切换。

在一个或多个实施例中，所述第二模式可以包括引起所述便携式设备的一个或多个电磁发射器的停用。

被停用的一个或多个发射器可以是移动设备包括的发射器的总集合的定义子集。例如，这些发射器可以是在医学设备的规定之外的频率或功率范围内进行发射的发射器。

根据一个或多个实施例，所述第二模式可以包括引起一个或多个电磁频带/频率范围内的发射的停止，或可以包括引起高于定义的阈值功率的任何电磁发射的停止。

根据一个或多个实施例，所述控制器还可以被配置为从所述感应式感测电路接收感应式感测信号输入，并且从所述信号导出一个或多个生理参数，例如心率和/或呼吸速率。

根据一个或多个实施例，所述控制器可以被配置为响应于接收到一个或多个预定义的控制命令而实施两种模式之间的切换，并且优选地其中，所述控制器被布置为从所述便携式手持设备接收所述控制命令。

在某些示例中，可以从便携式设备的硬件开关或从软件触发的命令(直接或间接地)接收控制命令。

根据一个或多个实施例，在所述第一模式中，所述控制器可以被配置为使所述便携式手持设备激活从所述便携式设备到所述感测电路的功率供应。在所述第二模式中，所述控制器可以被配置为使所述便携式手持设备停用从所述便携式手持设备到所述感测电路的所述功率供应。

根据本发明的另外的方面的示例还提供了一种感应式感测组件，包括：

感应式感测电路，其用于感测响应于将电磁激励信号施加到身体而从所述身体返回的电磁信号，

所述感应式感测电路包括谐振器电路，所述谐振器电路包括环形天线，所述谐振器电路用于在用驱动信号驱动时生成所述激励信号，

根据上面概述或下面描述的任何示例或实施例或根据本申请的任何权利要求的控制器，所述控制器与所述感应式感测电路操作地耦合；以及

载体，感应式感测电路和控制器安装到所述载体。

所述组件可以例如是芯片。

因此，在这方面，提供了一种集成芯片或电路组件，其包括控制器和用于执行感应式感测功能的感应式感测电路两者。在不同的实施例中，该组件可以直接集成在便携式手持设备(例如移动通信设备，例如移动电话(智能手机)或平板电脑)中。因此，本发明的原理可以利用安装在便携式手持设备中或替代地安装在例如便携式手持设备操作地耦合到的单独单元中的专用芯片来实施。该单独单元可以例如包括被配置用于可移除地包裹在便携式手持设备周围的套筒制品，所述组件(例如芯片)集成在所述套筒制品中。

所述载体可以是或可以包括基板。基板例如是或包括电路板，例如PCB。

所述感应式感测电路可以包括用于生成驱动信号的信号生成器，所述驱动信号适合于驱动所述天线以生成所述电磁激励信号。

例如，信号生成器可以生成交变驱动信号。例如，信号生成器可以是振荡器部件。例如，信号生成器可以驱动天线进行谐振，例如通过用具有与谐振器电路的谐振频率匹配的频率的信号驱动它。

所述感应式感测电路可以包括用于基于检测所述谐振器电路的一个或多个电学特性的变化来检测从所述身体返回的信号的信号感测/拾取模块。电学特性可以例如包括谐振器电路的谐振频率和/或幅度。

根据本发明的另外的方面的示例还提供了一种用于感应式感测的装置，所述装置包括：

便携式手持设备，其具有电磁发射功能，以及

根据上面概述或下面描述的任何示例或实施例或根据本申请的任何权利要求的控制器。

在不同的实施方式中，控制器可以由便携式手持单元的集成(本机或本地)控制器或处理器实施，或该装置可以被提供有专用控制器，例如用于实施控制器的专用控制器或处理器。在第一种情况下，控制器的控制功能可以例如由安装在便携式设备上(例如安装在设备的本机/本地控制器或处理器上)的app或其他计算机代码模块实施。在第二种情况下，专用控制器或处理器被配置为实施控制器的控制功能。例如，它可以具有安装或存储在其上的计算机代码模块，并且被配置为执行该代码。

所述装置还可以包括与所述控制器操作地耦合的感应式感测电路，所述感应式感测电路用于感测响应于将电磁激励信号施加到身体而从所述身体返回的电磁信号。所述感应式感测电路可以包括例如谐振器电路，所述谐振器电路包括环形天线，所述谐振器电路用于在用驱动信号驱动时生成所述激励信号。

所述感应式感测电路可以被布置为当处于所述第一模式时从所述便携式手持设备汲取功率以用于为所述电路供电。

在所述第一模式中，所述控制器可以被配置为使所述便携式手持设备激活从所述便携式设备到所述感测电路的功率供应。

在所述第二模式中，所述控制器被配置为使所述便携式手持设备停用从所述便携式设备到所述感测电路的所述功率供应。

对于各种部件的相对空间配置存在不同的选项。

例如，在一个或多个实施例中，所述感应式感测电路可以集成在所述便携式手持单元中，例如作为专用芯片或电路组件的一部分。

芯片或组件可以包括或可以不包括控制器。控制器可以是单独的或可以是该组件的一部分。

在替代示例中，所述装置可以包括次级单元，所述感应式感测电路集成在所述次级单元中，并且所述便携式手持单元与所述次级单元操作地耦合。

次级单元例如可以是包含感应式电路装置的外围或辅助传感器单元。次级单元是与便携式手持单元分开的。

例如，在一些示例中，次级单元可以包括被配置用于可移除地包裹在便携式手持设备周围的套筒制品，所述感应式感测电路集成在所述套筒制品中。

根据一个或多个实施例，所述装置可以包括根据上面概述或下面描述的任何示例或实施例或根据本申请的任何权利要求的感应式感测组件。在这种情况下，上面提到的控制器和感应式感测电路由所述感应式感测组件提供。在该示例中，所述感应式感测组件被布置为与所述便携式手持单元操作地耦合。

感应式感测组件可以例如与便携式手持单元的控制器或处理器操作地耦合。例如，感测组件可以采用芯片的形式，使得在该示例中，便携式手持设备被提供有包括控制器和感应式感测电路两者的专用感应式感测芯片。

感应式感测组件可以集成在便携式手持单元中。

替代的布置可以例如是在专用芯片上提供感测电路，其中控制器是单独的。控制器可以由它自己的专用芯片提供，或可以由便携式手持设备的本地/本机控制器或处理器促进或实施。

如上所述，该装置可以包括次级单元。在一些示例中，感应式感测组件可以集成在次级单元中，并且便携式手持单元与次级单元(例如与次级单元的感测组件)操作地耦合。

次级单元可以例如是包含感应式传感器装置的外围或辅助传感器单元。

因此，可以看出，在不同的示例中，存在控制器、感应式感测电路和便携式手持设备的各种各样不同可能的相对空间布置。

根据有利的实施例，所述装置可以包括用于处理由信号感测模块感测到的信号并基于感测到的信号导出一个或多个生理参数的模块。

优选地，所述便携式手持设备是移动通信设备，例如移动电话设备。

它例如可以是智能手机。所述设备可以替代地是例如平板电脑。

根据本发明的另外的方面的示例提供了一种用于控制感应式感测电路和具有电磁发射功能的便携式手持设备的功能的方法，

所述方法包括实施用于在两种模式之间切换的切换功能：

第一模式，在所述第一模式中，所述控制器与所述便携式手持设备通信以引起对所述设备的电磁发射的至少部分的停用，并且同时与所述感应式感测电路通信以引起对所述感应式感测电路的激活；

第二模式，在所述第二模式中，所述控制器与所述便携式设备通信以引起对所述设备的电磁发射的所述至少部分的激活，并且同时引起对所述感应式感测电路的停用。

如上所述，可以响应于控制命令而执行模式之间的切换。该切换可以响应于例如便携式手持设备上的软件应用程序(app)的打开。例如，这可以触发用于触发模式切换的控制命令的生成。

根据本发明的另外的方面的示例还提供了一种包括代码模块的计算机程序产品，所述代码模块被配置为当在处理器上运行时使所述处理器执行根据上面概述或下面描述的任何示例或实施例或根据本申请的任何权利要求的方法。

本发明的这些和其他方面将根据下文描述的(一个或多个)实施例而显而易见并将参考下文描述的(一个或多个)实施例得到阐述。

附图说明

为了更好地理解本发明并且为了更清楚地示出其可以如何付诸实践，现在将仅以示例的方式参考附图，其中：

图1示意性地图示了感应式感测的基本原理；

图2示出了根据本发明的一个或多个实施例的示例装置的部件；

图3示意性地图示了在本发明的实施例中通过切换功能实施的两种操作模式；

图4概述了根据本发明的一个或多个实施例的示例感应式感测电路的部件；

图5示意性地图示了根据一个或多个实施例的示例感测组件和装置；

图6示意性地图示了根据一个或多个实施例的示例装置；

图7示意性地图示了根据一个或多个实施例的另外的装置；

图8示意性地图示了根据一个或多个实施例的另外的装置；

图9示意性地图示了根据一个或多个实施例的示例装置的使用；

图10示意性地图示了根据一个或多个实施例的示例装置的软件和硬件架构；

图11示意性地图示了根据一个或多个实施例的另外的示例装置的软件和硬件架构；

图12示意性地图示了根据一个或多个实施例的另外的示例装置的软件和硬件架构；

图13示意性地图示了根据一个或多个实施例的示例感应式感测电路的部件；并且

图14图示了针对不同直径的两个天线为了限制天线的操作电流的目的的作为操作频率的函数的最大可允许回路电流。

具体实施方式

将参考附图来描述本发明。

应理解，详细描述和特定范例在指示装置、系统和方法的示范性实施例时旨在仅出于图示的目的并且不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将从以下描述、权利要求书和附图变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的并且未按比例绘制。还应当理解，相同的附图标记贯穿附图被用于指示相同或相似的部分。

本发明提供了一种切换机制，用于使得能够以在正执行医学感测时避免便携式设备的电磁发送有害地干扰对象的方式使用与具有电磁发送功能的便携式手持设备相关联的感应式感测电路。具体地，实施例提供了一种控制器，其被布置为控制两种模式之间的切换：第一模式，在所述第一模式中，所述便携式设备的所述发送功能的至少部分被停用，并且同时所述感应式感测电路被激活；以及第二模式，在所述第二模式中，所述便携式设备的所述电磁发送功能被完全激活，并且所述感应式感测电路被停用。因此，实施例提供了在两种模式之间进行切换的手段，所述模式被配置为避免所述便携式手持设备的同时感应式感测和全功率电磁发送。

在第一模式中，可以仅停用便携式设备的电磁发送功能的一部分，例如可以仅停用与电磁兼容规定不兼容的无线电发射器。

如上所述，关于使用诸如移动电话的便携式手持单元以用于医学测试的问题在于，其标准电磁(EM)发射意味着其通常不符合EMC(电磁兼容性)规定。这些限制了医学设备的可允许EM发射。因此，在不对其正常发送功能进行一些调整的情况下，将移动电话用于医学感测应用是不可能的。根据本发明实施例的控制器允许在要执行使用感应式感测电路的感应式感测时自动抑制一些发送功能。

针对背景，现在将简要地讨论目前重要的电磁兼容性(EMC)规定。这仅仅是为了背景和上下文，并且所讨论的范围不旨在限制本发明。清楚地，规定的具体特征可以随时间改变，并且因此本发明不旨在受下面讨论的或在任何目前规定中阐述的具体数字约束。

在撰写时，对于医学设备的电磁辐射的发射普遍接受的标准(欧洲和美国监管机构两者)是IEC 60601-1-2。其描述了电磁辐射的抗扰性和发射两者，目的是防止临床环境中的电气或电子装备的电磁干扰。IEC 60601-1-2的附录C提供了根据CISPR 11的分类指南。

对于B类医学设备(家庭环境，诸如家庭)，根据在距设备10米的距离处测量的电磁能量的可允许水平来设置对于电磁发射的限制。下面的表1列出了对于不同频率范围的发射限制的总结。

频率范围	对于10米处的平均发射的限制dB(μV/m)
		81.848-134.786	25
134.786-136.414	45
		136.414-230	25
230-1000	32

表1：针对B类设备的10米距离处的平均发射电场强度的CISPR11 EMI限值。

为了测量脉搏率和呼吸速率，先前已经在学术环境中研究了雷达系统。还提出了将雷达系统构建到未来的家用电器中用于手势检测(例如Project Soli)，以实现免持操作。然而，这样的雷达系统不符合目前对于电磁发射的合规规定，例如上面的表1中概述的那些。

雷达系统通常是EMC顺应的。因此，它们不适合开发或用作医学设备。尽管在以前的场合，例如对于MRI扫描器或X射线扫描器，已经批准了对EMC规定的豁免，但是这已经仅在不存在用于实施医学感测功能的替代模块的情况下。然而，对于检测脉搏率和呼吸速率，情况并非如此，是已经存在用于测量这些参数的其他模态。因此，豁免不太可能即将到来。

目前存在与人体对电磁场(EMF)的最大可允许暴露的另外的规定。

基于科学证据，国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)提供了人体对电磁场的最大暴露的指南。世界范围内的大多数监管机构在其立法中采用这些指南，例如欧洲理事会建议1999/519/EC。

提供了对于各种量和各种频率范围的基本限制。下面的表2列出了总结。

表2：来自欧洲理事会建议的对于电场、磁场和电磁场的基本限制。

在可植入医学设备已经植入身体内的情况下，关于人体对电磁发射的可允许暴露存在进一步的技术和监管限制。

欧洲有源可植入医学设备(AIMD)指令(90/385/EEC)和相关联的标准(EN 45502-2-1：2003；EN 45502-2-2：2008；EN 50527-1：2016)确保只要不超过欧洲委员会建议(1999/519/EC)的一般公共参考水平(除了静态场，并且没有任何时间平均(EN50527-1：20205.1.2))，则AIMD不受影响地操作。下面在表3中列出了1999/519/EC的参考水平。这些限制比上面在表2中列出的基本限制更严格。

频率范围	E场强度(V m<sup>-1</sup>)	H场强度(A m<sup>-1</sup>)	B场强度(微特斯拉)
				1–8Hz	10,000	3.2x10<sup>4</sup>/f<sup>2</sup>	4x10<sup>4</sup>/f<sup>2</sup>
8-25Hz	10,000	4,000/f	5000/f
				0.025-0.8kHz	250/f	4/f	5/f
0.8–3kHz	250/f	5	6.25
				3-150kHz	87	5	6.25
0.15–1MHz	87	0.73/f	0.92/f
				1–10MHz	87/f<sup>1</sup>/<sub>2</sub>	0.73/f	0.92/f
10–400MHz	28	0.073	0.092
				400–2,000GHz	1.375f<sup>1/2</sup>	0.003f<sup>1/2</sup>	0.0046f<sup>1/2</sup>
2-300GHz	61	0.16	0.20

表3：对时间变化的电场和磁场的一般公共暴露的参考水平(无扰均方根(rms)值)。频率f是如在频率范围列的对应行中所指示的。源：指令1999/519/EC。

通过图示，对于用作靠近患者胸腔的听诊器的传感器，上述参考水平显著地限制了允许施加在患者上的最大电磁场。目前智能手机中存在的各种无线电系统不符合这些水平。而且，可以应用于测量脉搏和呼吸的目前已知基于雷达的系统在靠近患者胸腔使用时将非常可能超过这些参考水平。

如上面所讨论的，本发明的实施例基于对感应式感测电路的操作的控制。一些实施例包括感应式感测电路。感应式感测电路优选地包括具有天线和信号生成模块的谐振器电路，该信号生成模块耦合到天线，以用于驱动天线以生成交变电磁场或信号。

为了进一步理解本发明的目的，现在将简要地概述如本公开中所提及的感应式感测的基本原理。

感应式感测在感应式耦合的原理上操作，由此，由于暴露于时变磁场，因此线圈或线已经跨其感应电势差。本发明的实施例使用该原理通过感测接近身体放置的线圈或环形天线的电感的改变来测量在身体的区域内生成的电磁信号的强度，其中，这些改变基于改变天线或谐振器电路的谐振特性来检测。

本发明的某些实施例利用谐振器电路，包括天线(其在优选实施例中可以仅包括单匝回路)以利用电磁信号(波)刺激或激励身体并且响应于那些激励信号而感测从身体发射回来的信号。

线圈可以利用交流电驱动以生成用于施加到身体的激励信号。这些可以是传播电磁信号，在一些情况下传播到介质中，或信号可以包括施加到介质的非传播电磁场，即，通过使环形天线源接近于目标介质。交流电产生交变场强的场。

当线圈达到接近身体时，电感L采集由于刺激身体中感应的涡流而产生的额外反射电感分量L_r作为激励信号的施加的结果。

这在图1中示意性地图示，其以示例的方式示出环形天线32利用接近对象的胸腔4的交流电驱动，以便将电磁信号22施加到胸腔。

因此，涡流6在胸腔内感应。

这些涡流继而有效地贡献于环形天线32的电感。这是因为它们自己导致对由初级天线32生成的频率的等效频率的时变磁通量24的生成。这些涡流通量与天线的初级通量组合，从而导致天线中的修改的感应反EMF，并且因此更大的可测量的有效电感。

起因于涡流的电感的添加分量被称为“反射电感”L_r。线圈天线32的总电感L_t可以被表达为：

L_t＝L₀+L_r

其中，L₀是自由空间中的线圈天线32的自感，并且L_r是由接近身体的存在引起的反射电感。

通常，反射电感L_r是复数，并且可以被表达为：

L_r＝L′_r+iL″_r

其中，L′_r与线圈天线的无功阻抗有关，并且L″_r与线圈的电阻阻抗有关。

电感L_r的反射分量的添加导致谐振器电路的电学特性的去谐。特别地，谐振器电路的自然径向频率和谐振器电路的阻尼因子两者改变。通过测量电学特性的该去谐，可以检测反射电感L_r的实部和虚部。

特别地，额外电感分量L_r的实部表现在谐振器电路或天线的频率中。额外电感分量的虚部表现在谐振器电路的幅度中。因此，通过测量谐振器电路(电流)的频率和幅度的变化并分别导出第一和第二输入信号，检测指示下层解剖移动和现象的信号。

在图2中示意性地图示了根据本发明的实施例的示例布置。

根据本发明的一个方面，提供了一种控制器。在图2中示出了示例控制器12。该控制器可以包括例如一个或多个控制部件或处理器。

该控制器包括用于在控制器与感应式感测电路和便携式手持设备通信地耦合时接收和发送数据的输入端/输出端，该便携式手持设备具有电磁发射功能。该便携式手持设备例如可以是移动通信设备。便携式手持设备14可以包括电磁(EM)发射器或发送器(诸如天线)的集合15a-15n。这些中的每个可以在活动(发送)状态和非活动(非发送)状态之间可控制。在某些示例中，它们可以以不同的频率或功率发射。

控制器12被配置有切换功能，其中，其控制两种模式之间的切换。

在第一模式中，控制器12被配置为与便携式手持设备14通信以引起便携式设备的电磁发射的至少部分的停用，并且同时与感应式感测电路16通信以引起感应式感测的激活。例如，控制器可以与便携式手持设备14通信以使其停用电磁发射器15a-15n中的一个或多个的集合，或使其停止提供由便携式手持设备的控制器提供给发射器的一个或多个发送信号。

控制器可以与感应式感测电路16通信以使其激活电路中的信号生成器，从而触发驱动信号到感应式感测电路中的天线的供应。替代地，控制器可以与便携式设备14通信以使其激活从便携式设备14到感应式感测电路60的功率供应(未示出)。

在第二模式中，控制器12与便携式设备14通信，以引起设备的电磁发射的所述至少部分的激活，并且同时引起感应式感测电路16的停用。

控制器12可以独自提供，并且被布置用于在使用中与感应式感测电路16和便携式手持设备14耦合(当与感应式感测电路和便携式手持设备耦合时，经由用于接收和发送数据的输入端/输出端)，并且被布置用于实施两种模式之间的切换。替代地，可以提供包括控制器12以及感应式感测电路和便携式手持设备中的一个或两个的装置。控制器可以集成在便携式手持设备和感应式感测电路中的一个或另一个中，和/或所有三个部件都可以集成在单个设备中。稍后将更详细地概述这些各种选项。

因此，本发明的实施例提供了被配置为使得例如无论何时为了测量脉搏和呼吸的目的而激活感应式医学传感器16的控制功能，板载无线电发射器的某个部分(例如，与医学设备的EMC规定不兼容的那些)同时被自动禁用。

控制功能可以利用软件控制开关或利用硬件开关来实施，在任一情况下，所述开关被配置为同时调节两件事情：(1)启用/禁用感应式医学传感器，以及(2)禁用/启用某些无线电发送功能，例如不符合医学设备的EMC规定的发射器的子集。

通过将这两个功能组合在单个变量或开关中，减轻了同时启用传感器和有害的无线电发射器两者的风险。

在示例中，便携式手持设备可以是智能手机。当前，智能手机可以被设置为飞行模式。飞行模式是可以由用户切换的单独开关，但是该开关不与启用传感器耦合。

更一般地，便携式手持设备可以是诸如智能手机的移动通信设备。它可以包括显示器和用户接口。它可以包括例如触摸屏显示器。它可以包括用于促进设备的本地或本机操作的本地控制器或处理器。它包括促进移动通信功能的一个或多个电磁发射器或发送器15a-15n的集合。这些可以是用于促进蜂窝网络通信的微波发射器，例如GPRS发射器。它们可以包括用于启用局域网通信(例如蓝牙通信)的发射器。它们可以包括用于启用RFID功能的射频发射器，例如RFID发射器。它们可以包括用于启用Wi-Fi通信的发射器。

在本发明的某些实施例中，可以添加全局软件设置，其启用专用医学传感器，而-同时-禁用有害的无线电发射器，同时保持飞行模式设置的功能不变。因此，在这种情况下，两种模式利用完全独立的开关独立于飞行模式设置来实施。

图3图示了两种可切换模式。

如图所示，在模式1中，便携式手持设备14的电磁发送功能被停用，而同时感应式感测电路16被激活。相反，在模式2中，移动便携式手持设备14的电磁发送功能被激活，而同时感应式感测电路16的电磁发射被停用。

在某些实施例中，可以提供包括控制器12和感应式感测电路16两者的装置。

在图4中示意性地图示了示例感应式感测电路16。

感应式感测电路16包括谐振器电路30，其包括环形天线32和优选地电学耦合的电容器33。电容器33的电容可以至少部分地定义谐振器电路的自然谐振频率(在没有强迫或阻尼的情况下)。当天线32被激励时，其将倾向于在定义的谐振频率处自然谐振，在相同频率处生成电磁信号。因此，选择电容器的电容允许所生成的电磁信号的频率的至少部分调谐。

感应式感测电路16优选地还包括信号生成模块34，其适于激励环形天线32以生成电磁激励信号。信号生成模块可以包括驱动器模块，其用于例如在径向频率ω处驱动天线，即，利用频率ω的交流电驱动天线。驱动模块可以是或包括例如振荡器。

信号生成模块34可以利用径向频率ω的电流驱动谐振器电路30的天线32，其中，要求径向频率ω的激励信号。

通过激励谐振器电路30，谐振电流感应以通过环形天线来回流动到电容器中。可以从而刺激通过通过振荡电磁信号(波)的天线生成驱动交流电。

与被用于作为响应感测从身体接收到的电磁信号相同的天线32优选地被用于生成激励信号。

为了避免怀疑，“电磁激励信号”简单地意指出于激励或刺激身体内的涡流的生成的目的而施加到身体的电磁信号，其用于继而刺激可以由感测系统感测的向后发射出身体的电磁信号。

通过“电磁信号”可以通常意指电磁辐射发射或电磁近场振荡或电磁振荡和/或电磁波。

在有利的示例中，感应式感测电路16还可以包括信号感测或信号拾取模块(“信号感测”)40，其适于感测通过由初级激励信号在身体中感应出的涡流从身体返回的次级电磁信号。信号的检测可以基于检测谐振器电路30的电学特性的变化。信号感测模块可以包括用于检测或监测谐振器电路30中的电流的电学特性的信号处理或分析模块。

例如，信号感测模块40可以适于至少监测谐振器电路电流的频率，以及谐振器电路电流的幅度。电流的这些性质将取决于从身体返回并且在天线处检测到的反射电磁信号的强度而改变。

这些信号特性的感测优选地与用于生成激励信号的天线的激励同时(即，与其同时地)执行。因此，信号发送和感测优选地同时执行。

由感应式感测电路16生成的交变电磁场可以被配置为足够弱以便保持在医学设备的EMC规定内。然而，由于感应式感测的操作原理，甚至这些相对弱的信号也足以检测身体内的物体(诸如心脏或肺的充气水平)的脉动，从而允许在使用中检测生命体征，诸如心率或呼吸速率。

在某些示例中，感应式感测电路16还可以包括控制器或微处理器模块42(“MPU”)。微处理器模块可以被配置用于控制感应式感测电路的操作，例如控制信号生成器34和/或信号感测模块。它可以控制信号生成器的激活和/或停用。它可以控制由信号生成器34生成的驱动信号的频率。在某些示例中，它可以被配置有信号处理功能，并且被配置为处理由信号感测模块40检测或提取的感应信号，以从它们导出一个或多个生理参数。它可以导出表示一个或多个生理现象(例如心脏移动或肺移动)的一个或多个生理信号。它可以导出表示一个或多个生理参数(例如生命体征)的值或信号。

通过非限制性示例的方式，在不同的示例中，微处理器可以被配置用于导出的生理或解剖参数可以包括：脉搏率、呼吸速率、脉搏波形、呼吸波形、脉搏存在或不存在的检测、或其他心脏或呼吸参数(例如心输出量、每搏输出量、呼吸容量/体积)。在另外的示例中，还可以导出任何其他参数。

导出生理参数可以基于例如可以预先安装或预先存储在微处理器单元上的合适算法的应用。

关于控制器、感应式感测电路和便携式手持设备的相对物理配置，各种选项是可能的。

在一些实施例中，可以提供包括控制器和感应式感测电路的装置。在一些实施例中，可以提供包括控制器12和便携式手持设备的装置。在另外的示例中，可以提供包括控制器、感应式感测电路16和便携式手持设备14的装置。

根据一组实施例，可以提供包括载体(例如基板)52的感应式感测组件50，控制器12和感应式感测电路16安装在载体52上。基板可以是或包括电路板，例如PCB。

在图5中示意性地示出了示例感应式感测组件50。

组件50可以是例如芯片的形式。芯片可以适合于集成在例如便携式手持设备中，或在便携式手持设备在使用中操作地耦合到的辅助设备中。在图5中示意性地图示了在使用中感测组件50和便携式手持设备14之间的交互。在图5中，感应式感测组件被图示为在便携式手持设备14的外部。

图6示意性地图示了根据一个或多个实施例的包括便携式手持设备14的示例装置，其中，如图5所图示的感应式感测组件50集成在便携式手持设备14中。例如，组件50可以是由感应式感测电路16和控制器12安装到的基板52形成的芯片和一体地安装在便携式手持设备14中的芯片。芯片可以例如被布置为与便携式设备的电磁发射器15的集合通信，以分别在第二和第一模式下控制发射器的至少子集的激活和/或停用。

其他布置也是可能的，图7图示了根据一个或多个实施例的的另外的示例装置，包括便携式手持设备14、集成在便携式设备14中的控制器12和也集成在该设备中的感应式感测组件。在该示例中，控制器12和感应式感测组件作为单独的部件(即不作为单个集成电路组件或芯片的一部分)集成在便携式设备中。例如，控制器可以由集成在便携式手持设备中的一个或多个处理器或控制器提供。这些可以是专用的一个或多个控制器或处理器，或便携式手持设备的本机或本地控件或处理器可以用于提供控制器12的控制功能。

在图8中示意性地图示了另外的可能布置。在这种情况下，该装置包括便携式手持设备14，其中，控制器12集成在便携式手持设备14中，但是其中，感应式感测电路16与便携式手持设备分开提供。感应式感测电路16可以例如集成在次级单元(例如外围或辅助感测单元)中。在有利的示例中，这可以被提供为在使用中与便携式手持设备物理耦合。例如，在一些情况下，它可以集成在套筒制品中，所述套筒制品被成形并配置为在使用中可移除地包裹在便携式移动设备14周围。以这种方式，感应式感测电路被提供为与便携式手持设备相关联，使得两者可以合作地一起使用。然而，次级单元可以采用任何物理形式，并且优选地被提供有用于可移除地或可释放地将次级单元与便携式手持单元机械耦合的耦合模块。

根据任何上述布置，在使用中，控制器12可以被配置为响应于接收到一个或多个预定义的控制命令而控制两种模式之间的切换。例如，这些可以从便携式手持设备14的控制器或处理器接收，例如由用户通过手动激活来触发。这可以是经由按压相关app内的按钮。替代地，它可以由便携式手持设备14的软件自动触发。

在使用中，首先，控制器12可以将该装置切换到第一模式，从而停用便携式手持设备的发送功能的一部分。

根据任何上述布置，用户然后可以将包括便携式手持设备14、感应式感测电路16和控制器12的装置无接触地保持在患者身体的相关区域(诸如胸部)上方。例如，在图9中图示了这种情况。在该示例中，该装置被示出为具有集成在其中的控制器12和感应式感测电路16的便携式手持设备。用户然后激活感应式感测的开始。例如，便携式手持设备控制感应式感测电路的操作以采集感测信号。感测信号被处理以从它们导出一个或多个生理信号，例如脉搏率和呼吸速率。感应式感测电路可以包括用于处理感应式感测信号以导出一个或多个生理参数的信号处理模块。替代地，感应式感测信号可以从感应式感测电路传递到便携式手持设备的控制器或处理器，并由便携式手持设备处理以导出生理信号。

控制器12的切换功能可以以多种不同的方式来实施。在优选实施例中，它利用便携式手持设备的软件来实施。特别地，它优选地使用便携式手持设备的软件的软件变量来实施。这可以是全局软件变量或与切换功能或与感应式感测相关联的特定应用的本地的软件变量。

例如，在Android系统中，全局设置位于settings.Global中。为了图示的目的，与两种模式相关联的软件变量可以被命名为“MEDICAL_SENSOR”。当该装置处于模式1时，该变量被设置为“MEDICAL_SENSOR_ON”。当该装置处于模式2时，该变量被设置为“MEDICAL_SENSOR_OFF”。控制器12可以被配置为响应于或根据该软件变量的值来实施模式1和2之间的切换。

使用全局变量或设置的优点在于其他应用不能单方面地改变模式。因此，这是最安全的方法。

这种方法还意味着安装在便携式手持设备上的用于控制医学感测的操作的应用程序需要系统特权来设置全局设置。正常应用程序(即，从诸如Google Play的公共应用程序目录下载)没有系统权限来设置Android操作系统的全局设置。然而，便携式手持设备的制造商可以上市具有预先分配的那些特权的预先配置的应用程序(可能来自Android 5.0及更高版本)。因此，例如，根据一个或多个实施例，可以提供一种具有便携式手持设备的装置，在该便携式手持设备上预先安装有医学应用程序，该应用程序具有设置MEDICAL_SENSOR全局设置的系统权限。这导致非常安全的方法。

图10示意性地图示了根据一个或多个实施例的示例装置的架构。在这种情况下，假设该装置包括具有集成的控制器12和感应式感测电路16(“医学传感器”)的便携式手持设备14。便携式手持设备14还包括可由控制器12控制的内部电磁发射器(“无线电”)15的集合。

在这种情况下，假设控制器是便携式手持设备的本机或本地控制器或处理器，例如设备的母处理器。因此，在该示例中，便携式设备的操作软件实施控制器12的控制功能，即控制两种模式(模式1和模式2)之间的切换。因此，在图10中依据手持便携式设备14的软件部件图示了控制器12。这些软件单元包括被安装用于控制感应式感测电路16的功能的专用应用程序(“医学应用程序”)、以及便携式手持设备14的操作系统、以及全局设置(“settings.global”)的集合。

图10的装置被示为具有与切换功能相关联的全局变量或设置(“MEDICAL_SENSOR_ON”)。如图所示，这是飞行模式(“AIRPLANE_MODE_ON”)的单独全局变量，意味着后者独立于感应式传感器模式操作。这意味着在并非AIR_PLANE_MODE_ON和MEDICAL_SENSOR_ON两者都被设置为假的情况下电磁发射器15不能被激活。

在图11中示意性地图示了控制器的切换功能的替代的基于软件的实施方式。在该示例中，假设该装置与图10的装置相同，包括便携式手持设备14，具有集成感应式感测电路16，并且其中，便携式设备的本机或本地控制器或处理器用作该装置的控制器12。再次，便携式设备的软件部件包括用于控制感应式感测电路的专用应用程序(“医学应用程序”)、设备的操作系统和全局设置的集合。

在该示例中，与不同感应式感测模式(模式1、模式2)相关联的软件变量位于用于感应式感测的专用应用程序(“医学应用程序”)的存储器空间中。

图11的实施例的优点在于，不需要将settings.global变量MEDICAL_SENSOR_ON添加到全局设置的集合中。该实施例仍然采用AIRPLANE_MODE_ON形式的全局变量，其用于停用和重新激活移动设备14的无线电发射器。为此目的的全局变量的使用确保了正常应用程序(即，没有修改全局设置的特权的应用程序)在停用便携式手持设备14的无线电发射器时不能超控医学应用程序的动作。

在图12中示意性地图示了控制器12的切换功能的另外的替代的基于软件的实施方式。在该示例中，再次假设该装置与图10和图11的装置相同，包括便携式手持设备14，具有集成感应式感测电路16，并且其中，便携式设备的本机或本地控制器或处理器用作该装置的控制器12。

在该示例中，单个软件变量(“MEDICAL SENSOR_ON”)位于用于控制感应式感测的专用应用程序(“医学应用程序”)的存储器空间中。在该实施例中，没有全局变量来启用或禁用医学驱动器。替代地，启用或禁用医学传感器可以由正常应用程序完成。这比图10和图11的实施方式更不安全，但是仍然提供了本发明构思的主要优点，其中，当便携式移动设备的无线电发射器活动时，用户不能意外地激活医学感测功能。

根据一个或多个实施例，为了在用户忘记将该装置从感应式感测模式(模式1)切换回到正常操作模式(模式2)的情况下警告用户的目的可以提供用于生成自动提醒的模块。自动提醒可以由控制器12实施，或在另外的示例中由便携式手持设备14的软件实施。自动提醒可以被配置为例如在用户不活动(例如，用户接口不活动或加速度计不活动)的特定时段之后、和/或在感应式感测电路16的感应式感测信号中不存在任何可检测的生理信号的特定时段之后触发。

如上面所讨论的，感应式感测电路16优选地包括谐振器电路，所述谐振器电路包括天线32。在一些示例中，所述谐振器电路还可以包括电容器，或所述谐振器电路可以不包括电容器并且可以为自调谐的。优选地，所述感应式感测电路还包括被配置为生成用于驱动天线以谐振电路的谐振频率振荡的交变驱动信号的信号生成器34。天线32优选地为具有单个回路或绕组的环形天线。

驱动谐振器电路的频率范围可以优选地在30-1000MHz之间。例如，在WO2018/127482中详细讨论了感应式传感器的有利频率范围。

在一些示例中，可以实施多频驱动方案，其中，谐振器电路以多个频率同时或顺序地驱动。不同的频率可以允许穿透到身体内的不同深度，或可以有用于在不同类型的组织中引起响应。

优选地包括用于限制谐振器电路的最大驱动电流从而限制感应式感测电路的最大电磁输出功率的电流限制模块。因此，这使得能够符合EMC规定。任选地，电流限制模块可以例如在规定改变的情况下或为了符合世界不同地区的规定而允许调节谐振器电路的最大驱动电流。

任选地，环形天线32可以是被配置用于执行多个功能的多用途天线。例如，其可以是被提供用于无线充电功能的移动便携式设备14的集成环形天线。根据本发明的实施例，可以利用相同的感应回路来执行感应式感测电路的天线的功能。因此，这节省了空间，并且减少了移动便携式设备14中的部件的总数量，这意味着可以减小移动便携式设备的整体形状因子，或为用于另外的功能的更多部件腾出空间。

在图13中示意性地图示了示例感应式感测电路的架构。该电路包括谐振器电路30，该谐振器电路包括具有电容器的天线32。耦合到天线的是信号生成器34，例如振荡器。信号生成器被配置为利用交变信号驱动天线以引起天线的谐振，从而生成用于施加到身体的电磁激励信号。从身体返回的信号由天线同时感测。可以提供用于检测天线处的返回信号的信号感测模块(未示出)。

检测可以基于分析谐振器电路30的一个或多个电学特性的变化，诸如谐振器电路的谐振频率或谐振器电路的自然幅度。可以提取对应于这些电学特性的单独信号。在图13中示意性地图示了这种情况，其中，通过图示，提取对应于谐振器电路的自然频率随时间的变化和谐振器电路的自然幅度随时间的变化的两个信号。这两个信号对应于谐振器电路的阻抗的实部和虚部。因此通过测量频率和幅度变化，有效地测量回路的阻抗变化。

这两个信号被输出到信号处理单元44，该信号处理单元处理信号以从它们导出指示一个或多个生理参数的量度。例如，它可以从信号量度或指示对象的心率和/或呼吸速率的信号中的一个或两个导出。尽管未在图13中示出，但是感应式感测电路16还可以被提供有被配置为控制感应式感测电路的操作的控制器，例如微处理器单元42。例如，该微处理器可以控制信号生成器34和/或信号处理单元44的操作。它可以控制信号生成器34生成用于驱动谐振器电路的驱动信号的频率，从而调节谐振器电路的操作频率。替代地，感应式感测电路16的操作可以由该装置的控制器12控制，或由便携式手持设备14的控制器或处理器控制。

用于驱动天线的驱动信号的最佳频率可以取决于所使用的天线的直径。

已经发现，为了感测心率和/或呼吸速率，使用具有大约4-6cm的直径的环形天线是最佳的。针对该直径范围的对应最佳频率范围可以通过使用

的归一化径向频率来计算，其对应于大约67MHz和625MHz之间的频率范围。归一化频率

被定义为

其中，ω_ref＝2πc/l，其中，l＝天线的单个环的圆周长度，并且c＝光速。

已经发现，通过在大约150MHz至300MHz的范围内的操作频率来提供特别有效的功能，但是该范围之外的频率也是有效的。

如上所述，在一些示例中，谐振器电路的操作频率可以以顺序的方式在不同的值之间切换。不同的操作频率可以以相对快速的方式在其之间切换，例如以实施频率值的扫掠。在该示例中，可以以时间复用的方式有效地捕获来自多个频率的信号。这具有增加信号的维度的优点，其可以用于分离源自不同生理源(例如呼吸、脉搏、身体运动、其他噪声源)的信号分量。

如上所述，感应式感测电路可以包括用于限制谐振器电路的最大操作电流以限制感应式感测电路的最大电磁输出功率的模块。这使得能够符合EMC规定。

针对给定的设定最大输出功率的最大可允许回路电流取决于环形天线32的直径和谐振器电路的预期操作频率。

在图14的曲线图中描绘了针对两个不同直径的天线32的作为频率的函数的最大回路电流。线62对应于直径20mm的环形天线32。线64对应于直径50mm的环形天线。在曲线图上指示了分别符合AIMD规定(参见上面的表3)和EMI规定(参见上面的表1和表2)的线中的每条的区域。

限制谐振器电路中的电流而不过度影响电路的感测性能并不简单。这是因为电流限制器通常会引起额外的噪声并降低感应式感测电路的灵敏度。

用于限制谐振器电路30的电流的许多不同方法是可能的。

根据第一种方法，可以限制信号生成器34(振荡器)的偏置电流。限制偏置电流具有减小谐振LC电路上的电压摆幅的效果，并且因此减小振荡器电子器件的开环增益。这进而将导致更有限的回路电流。

可以通过多种手段(主动地)限制偏置电流。

这些包括例如增加源极/发射极或漏极/集电极处的阻抗，和/或降低被提供给振荡器34的电源电压。

特别地，平衡的振荡器电路可以包含至少两个晶体管。信号生成器(振荡器)偏置电流是漏极-源极电流(在场效应晶体管的情况下)或集电极-发射极电流(在双极结晶体管的情况下)的总和。可以通过在这些电流路径中添加电阻器来控制偏置电流。例如，可以将固定的电阻器添加到FET的漏极或可以将固定的电阻器添加到BJT的集电极。更一般地，这些电阻器可以是受控或可变电阻器(诸如电压控制的电阻器)，从而允许根据实际振荡幅度来动态调节偏置电流。

因此，振荡器可以被配置为具有可调偏置电压，而不是具有一个固定值。偏置电压的控制可以在模拟域和数字域两者中实施。控制偏置电流对于最大化信号质量同时仍然满足EMI要求是有用的。

限制谐振器电路30电流的第二种方法是增加环形天线12和/或谐振器电路30的阻抗。在相同的电源电压的情况下，更高的回路阻抗将导致更低的回路电流。增加回路阻抗的两种手段包括：将串联电感添加到天线回路，和/或将串联电阻添加到环形天线。

添加串联电感可能是优选的，因为感应器将更少的噪声添加到信号(假设高Q感应器)。这些解决方案的一个缺点是对谐振器电路的电感和电阻的变化(即频率和幅度的变化)的灵敏度也降低。在这些电学特性用于检测生理信号的情况下，这意味着感应式传感器灵敏度降低。

增加天线32阻抗的另一种可能手段是在天线32和信号生成器34的电子模块之间添加变压器。现在可以调谐天线电流和信号生成器中的电流之间的比率，使得天线电流降至限定的最大值之下(即，使得其可以满足限定的EMI规定)，并且使得振荡器34具有稳定的操作点。例如，可以同时实现低回路电流和高振荡器电流。

特别地，稳定的操作点意味着信号生成电路的电流幅度足够高以生成稳定的(即低噪声的)振荡信号。当电流幅度变得太小(即在振荡器能够关闭的状态下)或振荡幅度变得有噪声时，振荡器通常变得不稳定。对于低噪声目的，有利的是在振荡器中具有足够高的电流，这被称为理想操作点。由于该电流通常超过最大回路电流，因此期望在信号生成振荡器和回路之间添加变压器。以这种方式，信号生成振荡器的操作点(其是指振荡电流)可以足够高，而回路的操作点(振荡电流)足够低以满足回路的EMC要求。

在不同的示例中，变压器可以是例如空心变压器或铁氧体磁芯变压器。

与串联电感或电阻的使用相比，变压器的一个缺点是变压器不能被控制以主动地改变回路阻抗的值，并且因此传感器能够在非理想操作点处操作。

限制天线32电流的另一种可能的方法是控制振荡器的开环增益。这可以减小谐振LC电路上的电压摆幅，并且因此减小通过天线环32的电流。

控制开环增益的一种可能方法是改变在振荡器34中使用的晶体管的DC操作点。操作点可以例如移动到落在晶体管的跨导曲线的更不陡峭或更陡峭部分处的值，从而控制振荡器的开环增益。DC操作点可以替代地被主动控制。主动控制的缺点是振荡器的电路中的噪声源被回路增益更少地抑制，因此降低了测量的信号质量。

所述方法包括实施用于在两种模式之间切换的切换功能：

第一模式，在所述第一模式中，所述便携式手持设备被控制为引起对所述设备的电磁发射的至少部分的停用，并且同时，所述感应式感测电路被控制为引起对所述感应式感测电路的激活；

第二模式，在所述第二模式中，所述便携式设备被控制为引起对所述设备的电磁发射的所述至少部分的激活，并且同时，所述感应式感测电路被控制为引起对所述感应式感测电路的停用。

可以根据上面针对本发明的装置方面(即，控制器方面)提供的解释和描述来理解和解读上述步骤中的每一个的实施选项和细节。

以上关于本发明的装置方面(关于控制器)描述的任何示例、选项或实施例特征或细节可以在经必要的修改后应用或组合或并入到本发明的本方法方面中。

根据本发明的另外的方面的示例还提供了一种包括代码模块的计算机程序产品，该代码模块被配置为当在处理器上运行时使处理器执行根据上面概述或下面描述的任何示例或实施例或根据本申请的任何权利要求的方法。

与已知的医学感测设备和系统相比，本发明的实施例提供了许多优点。现在将概述主要优点的总结。

一个优点是，实施例使得能够在不违反EMC规定(上面讨论)的情况下利用诸如移动电话的便携式手持设备或与诸如移动电话的便携式手持设备相关联进行医学感测。特别地，切换机制提供了一种可以确保无论何时启用感应式感测电路都自动禁用便携式手持设备的有害无线电发射器的手段。这确保了该装置的改进的安全性，并且打开了将该装置用作医学设备的监管批准的可能性。

移动设备EM发射的预定义部分的这种自动禁用还使得能够避免移动设备的EM发射与感应式传感器之间的任何电磁干扰。因此，可以在没有来自移动设备的干扰的情况下执行感应式感测，从而避免感应式感测信号的劣化或损坏。

此外，当处于第二模式(即非感测模式)时，便携式医学设备的其他功能仍然可以被完全使用。例如，一旦已经使用感应式感测电路执行了测量，便携式手持设备的通信功能就可以被用于经由板载无线电发射器传递或发送所记录的测量结果。

在使用中，本发明的实施例可以确保患者不暴露于超过电磁辐射安全限制的电磁场。如上面所讨论的，这对于具有诸如起搏器的可植入医学设备的患者尤其重要。通常，操作者在执行测量的时间处可能不知道患者是否具有诸如起搏器的可植入设备。因此，具有自动确保每当执行感应式感测测量时就停用潜在危险的EM发射的功能是有利的。

另外的优点是，当使用感应式传感器时，用户不需要手动禁用无线电发射器(因为控制器确保当感应式传感器在模式1中被启用时，这自动发生)。

此外，感应式感测是一种操作起来相对简单的模态(例如，与诸如超声、MRI或甚至常规听诊器的其他模态相比)。特别地，未经训练或非专业的人员可以容易地使用基于感应的传感器以用于执行测量。它也可以用于具有挑战性的情况中，例如肥胖或超重的人、患者的运动、不良照明或厚衣服。

感应式感测作为模态的另外的优点是它是非接触式的，从而避免了交叉污染的风险。

如上所述，实施例可以利用控制器。控制器能够利用软件和/或硬件以多种方式实施，以执行所需的各种功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个示例，所述一个或多个微处理器可以使用软件(例如，微代码)来编程以执行所需的功能。然而，控制器可以在采用或不采用处理器的情况下实施，并且还可以被实施为执行一些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合。

可以在本公开的各种实施例中采用的控制器部件的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质相关联，诸如易失性和非易失性计算机存储器，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM。存储介质可以利用一个或多个程序来编码，所述一个或多个程序当在一个或多个处理器和/或控制器上运行时以所需的功能来执行。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可转移的，使得存储在其上的一个或多个程序可以加载到处理器或控制器中。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。

单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。

尽管某些措施是在互不相同的从属权利要求中记载的，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。如果术语“适于”用于权利要求书或说明书中，则应注意术语“适于”旨在等效于术语“被配置为”。

权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims

1.一种控制器(12)，

所述控制器包括用于在所述控制器与感应式感测电路(16)和便携式手持设备(14)通信地耦合时接收和发送数据的输入端/输出端，所述便携式手持设备具有电磁发射功能，并且

2.根据权利要求1所述的控制器(12)，其中，所述第二模式包括引起对所述便携式设备的一个或多个电磁发射器的停用。

3.根据权利要求1或2所述的控制器(12)，其中，所述第二模式包括引起一个或多个电磁频带或频率范围内的发射的停止，和/或引起高于定义的阈值功率的任何电磁发射的停止。

4.根据权利要求1所述的控制器(12)，还被配置为从所述感应式感测电路接收感应式感测信号输入，并且根据所述信号来导出一个或多个生理参数，例如心率和/或呼吸速率。

5.根据权利要求1所述的控制器(12)，其中，所述控制器被配置为响应于接收到一个或多个预定义的控制命令而实施所述两种模式之间的切换，并且优选地其中，所述控制器被布置为从所述便携式手持设备接收所述控制命令。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的控制器(12)，其中，在所述第一模式中，所述控制器被配置为使所述便携式手持设备激活从所述便携式设备到所述感测电路的功率供应，并且其中，在所述第二模式中，所述控制器被配置为使所述便携式手持设备停用从所述便携式设备到所述感测电路的所述功率供应。

7.一种感应式感测组件(50)，包括：

感应式感测电路(16)，其用于感测响应于将电磁激励信号施加到身体而从所述身体返回的电磁信号，

所述感应式感测电路包括谐振器电路(30)，所述谐振器电路包括环形天线(32)，所述谐振器电路用于当利用驱动信号驱动时生成所述激励信号，

根据权利要求1-6中的任一项所述的控制器(12)，所述控制器与所述感应式感测电路操作地耦合；以及

载体(52)，所述感应式感测电路和所述控制器被安装到所述载体。

8.根据权利要求7所述的组件(50)，其中，所述载体包括基板。

9.根据权利要求7或8所述的组件(50)，其中，所述感应式感测电路包括用于生成驱动信号的信号生成器，所述驱动信号用于驱动所述天线以生成所述电磁激励信号。

10.根据权利要求7-9中的任一项所述的组件(50)，其中，所述感应式感测电路包括信号感测或拾取模块，所述信号感测或拾取模块用于基于检测所述谐振器电路的一个或多个电学特性的变化来检测从所述身体返回的信号。

11.一种用于感应式感测的装置，包括：

便携式手持设备(14)；以及

根据权利要求1-6中的任一项所述的控制器(12)。

12.根据权利要求11所述的装置，还包括与所述控制器(12)操作地耦合的感应式感测电路(16)，所述感应式感测电路用于感测响应于将电磁激励信号施加到身体而从所述身体返回的电磁信号，并且

所述感应式感测电路包括谐振器电路(30)，所述谐振器电路包括环形天线(32)，所述谐振器电路用于当利用驱动信号驱动时生成所述激励信号。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述感应式感测电路(16)被布置为当处于所述第一模式时从所述便携式手持设备(14)汲取功率以向所述电路供电，并且优选地其中，

在所述第一模式中，所述控制器被配置为使所述便携式手持设备激活从所述便携式设备到所述感测电路的功率供应，并且

14.根据权利要求12或13所述的装置，其中，所述感应式感测电路(16)被集成在所述便携式手持设备(14)中，例如作为专用芯片的部分。

15.根据权利要求12或13所述的装置，其中，所述装置包括次级单元，所述感应式感测电路被集成在所述次级单元中，并且所述便携式手持设备与所述次级单元操作地耦合。

16.根据权利要求12-15中的任一项所述的装置，

其中，所述装置包括根据权利要求7至10中的任一项所述的感应式感测组件，所述控制器和所述感应式感测电路(16)是由所述感应式感测组件(50)提供的，并且所述感应式感测组件与所述便携式手持设备(14)操作地耦合。

17.根据权利要求12-16中的任一项所述的装置，其中，

所述装置包括信号感测或拾取模块(40)，所述信号感测或拾取模块用于基于检测所述谐振器电路(30)的一个或多个电学特性的变化来检测从所述身体返回的信号，并且

所述装置包括用于处理由所述信号感测模块感测到的信号并基于感测到的信号来导出一个或多个生理参数的模块。

18.根据权利要求12-17中的任一项所述的装置，其中，所述便携式手持设备(14)是移动通信设备，例如移动电话设备。

19.一种用于控制感应式感测电路(16)和具有电磁发射功能的便携式手持设备(14)的功能的方法，

所述方法包括实施用于在两种模式之间切换的切换功能：

20.一种包括代码模块的计算机程序产品，所述代码模块被配置为当在处理器上运行时使所述处理器执行根据权利要求19所述的方法。