JP2008532590A - 埋込み型無線センサーとの通信 - Google Patents
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図1は、体内に埋め込まれた無線センサーと通信する例示的システムを示す。このシステムは、カップリングループ100と、基本ユニット102と、ディスプレイ装置104と、キーボードなどの入力装置106とを有している。
図3は、例示的な基本ユニット内における信号処理の構成要素を示す構成図である。基本ユニットは、励起信号の周波数がセンサーの共振周波数に合致するように励起信号を調整することによって、センサーの共振周波数を決定する。図3に示す実施形態において、2つの別個のプロセッサ302、322と、2つの別個のカップリングループ340、342とを示している。一実施形態において、プロセッサ302は基本ユニットと関連づけられ、プロセッサ322は基本ユニットに接続されたコンピュータと関連づけられる。他の実施形態において、2つの別個のプロセッサと同じ機能を提供する単一のプロセッサが使用される。他の実施形態において、励起するために、またセンサーエネルギーを再び受信機にカップリングするために、単一のループが使用される。当業者には明らかであるが、異なる構成要素を使用する基本ユニットの他の構成が可能である。
基本ユニットの他の実施形態は、図3に関連して上述した単一のサンプリング点ではなく、複数のサンプリング点を使用する。単一のサンプリング点を使用し、かつそのサンプリング点が位相検出器の平均DC電圧がゼロとなるような点と一致する場合に、システムは周波数が正しい周波数でなくてもロックすることがある。この状況が生じうるのは、ループ積分器内のDCオフセットや他の何らかの外乱など、システムのストレスが存在するときである。複数のサンプリング点を使用すると、これらの状況下での誤クロックを防止するのに役立つ。
基本ユニットのさらに他の実施形態は、図3および図9に関連して上述したサンプル処理技法の代わりに、連続的な信号処理技法を使用する。この実施形態では、パルス較正信号およびパルスセンサー信号から連続波信号を導き出し、その連続波信号を使用して励起信号の位相および周波数を調整する。
このシステムは、誤ロックの問題に対して独特な解決策を提供している。誤ロックは、センサーの共振周波数に対応しない周波数にシステムがロックした場合に発生する。複数のタイプの誤ロックがある。誤ロックの第1のタイプは、システムのパルス化された性質によって生じるものである。励起信号はパルス信号であるので、周波数のグループを有している。誤ロックに対応する周波数は、パルス繰返し周波数、センサーのQ、およびRFバーストのデューティーサイクルによって影響を受ける。例えば、パルス繰返し周波数が一定であると、センサーの共振周波数の周りにおいて調和的な間隔でリターン信号にスペクトル成分が追加され、それによって誤ロックが生じることがある。一実施形態において、誤ロックは、センサーの共振周波数の上下約600kHzで発生する。誤ロックを決定するために、信号の特徴が調べられる。例えば、パルス繰返し周波数のディザリングおよび/またはベースバンド信号の観測は、誤ロックを決定するための取りうる2つの方針である。システムが側波帯周波数でロックする一実施形態において、信号の特徴は、心拍または血圧の波形に対応する。
カップリングループは、励起モードとカップリングモードとの間でスイッチングを行う。このスイッチングによって過渡応答信号が生成されるが、それによって第3のタイプの誤ロックが生じることがある。位相ディザリングは、スイッチングの過渡応答を減少させるために用いられる1つの方法である。図6に示すように、システムは、励起信号602の終わりとカップリング信号604の始まりとの間でスイッチング過渡応答603を受信する。その過渡応答を最小にするために、励起信号の位相はランダムに変化させてもよい。しかしながら、励起信号の位相を変化させるには、システムがシステムの零位相を再定義することが必要である。システムの零位相を再定義するために、DDS2の位相は、励起信号の位相の変化に適合するように変更される。したがって、励起信号602’とカップリング信号604’の位相は変更されるが、過渡信号603’の位相は変更されない。システムが位相を変更すると、過渡信号の平均値は減少する。
Claims (30)
- 無線センサーの共振周波数を決定する方法であって、
励起信号を生成するステップと、
前記無線センサーからセンサー信号を受信するステップと、
少なくとも2つのサンプル点を用いて前記センサー信号をサンプリングするステップと、
前記少なくとも2つのサンプリング点に基づいて、前記励起信号の周波数および位相を調整するステップと、
前記励起信号の前記周波数を使用して、前記無線センサーの前記共振周波数を決定するステップと
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記センサー信号の前記少なくとも2つのサンプル点を用いて、位相の傾きが存在するかどうかを決定するステップをさらに含む方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記サンプル点の合計を決定するステップをさらに含み、前記励起信号の周波数および位相を調整するステップは、前記合計を用いて、前記励起信号の前記位相を調整することを含む方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記サンプル点の差を決定するステップをさらに含み、前記励起信号の周波数および位相を調整するステップは、前記差を用いて、前記励起信号の前記周波数を調整することを含む方法。
- 無線センサーの共振周波数を決定する方法であって、
励起信号の周波数を調整するステップであって、
測定サイクルの間にセンサー信号を前記無線センサーから受信する段階と、
前記測定サイクル内のある期間の間に前記センサー信号を処理して、連続波IFセンサー信号を生成する段階と、
前記IFセンサー信号と前記励起信号との間の位相差を決定する段階と、
前記位相差に基づいて、前記位相差を減少させるように前記励起信号の前記周波数を調整する段階と、
前記位相差が所定値に対応しているとき、前記励起信号の前記周波数を決定する段階とによって前記励起信号の周波数を調整するステップと、
前記位相差が前記所定値に対応しているときに前記励起信号の前記周波数を使用して、前記センサーの前記共振周波数を決定するステップと
を含む方法。 - 請求項5に記載の方法であって、
前記励起信号の位相を調整するステップをさらに含み、このステップは
前記励起信号を生成する段階と、
較正信号を較正サイクルの間に受信する段階と、
前記較正サイクル内の第1の期間の間に前記較正信号を処理して、連続波IF較正信号を生成する段階と、
前記IF較正信号と基準信号との間の第1の位相差を決定する段階と、
前記第1の位相差に基づいて、前記第1の位相差を減少するように前記励起信号の前記位相を調整する段階とによって、前記励起信号の前記位相を調整する方法。 - 請求項6に記載の方法であって、前記励起信号を生成する段階は、前記励起信号のフレーム幅を、第1のサイクルと第2のサイクルとの間で調整する段階を含む方法。
- 請求項6に記載の方法であって、前記較正サイクル内の第1の期間の間に前記較正信号を処理する段階は、前記第1の期間の間に前記較正信号を較正区間に伝播させる段階を含む方法。
- 請求項6に記載の方法であって、前記較正信号が前記較正サイクルの間に測定区間内に伝播することを防止する段階をさらに含む方法。
- 請求項6に記載の方法であって、前記励起信号の前記位相を調整するステップは、第1の位相ロックループ(PLL)を使用する段階を含み、前記励起信号の前記周波数を調整するステップは、第2のPLLを使用する段階を含む方法。
- 請求項6に記載の方法であって、前記励起信号の位相を調整するステップは、前記IF較正信号と前記基準信号との間の前記第1の位相差が第1の所定値に対応するまで繰り返される方法。
- 請求項5に記載の方法であって、前記測定サイクル内のある期間の間に前記センサー信号を処理する段階は、前記期間の間に前記センサー信号を測定区間に伝播させる段階を含む方法。
- 請求項5に記載の方法であって、
前記センサーの前記共振周波数を使用して、前記センサーに関連付けられた身体的パラメータを決定するステップをさらに含む方法。 - 請求項5に記載の方法であって、前記励起信号の周波数を調整するステップは、前記位相差が前記所定値に対応するまで繰り返される方法。
- 請求項5に記載の方法であって、前記測定サイクル内のある期間の間に前記センサー信号を処理する段階は、前記センサー信号を処理して前記センサー信号の中心周波数を決定する段階を含む方法。
- 無線センサーの共振周波数を決定するシステムであって、
較正信号およびセンサー信号を受信するための受信区間と、
較正パスであって、
励起信号と前記較正信号との間の位相差を決定するための較正IF区間と、
前記励起信号と前記較正信号との間の前記位相差に基づいて前記励起信号の位相を調整するための第1の位相ロックループ(PLL)とを含む較正パスと、
測定パスであって、
前記励起信号と前記センサー信号との間の位相差を決定するための測定IF区間と、
前記励起信号と前記センサー信号との間の位相差に基づいて前記励起信号の周波数を調整するための第2のPLLとを含む測定パスと、
前記励起信号のフレーム幅を変更するための励起信号発生器と
を備えるシステム。 - 請求項16に記載のシステムであって、前記測定IF区間は、連続波信号を比較して、前記励起信号と前記較正信号との間の位相差を決定するシステム。
- 請求項16に記載のシステムであって、前記較正IF区間は、連続波信号を比較して、前記励起信号と前記センサー信号との間の位相差を決定するシステム。
- 請求項16に記載のシステムであって、前記較正IF区間は、狭帯域フィルターを使用して連続波IF較正信号を生成するシステム。
- 請求項16に記載のシステムであって、前記測定IF区間は、狭帯域フィルターを使用して連続波IFセンサー信号を生成するシステム。
- 請求項16に記載のシステムであって、
前記測定区間への前記センサー信号の伝播を制御する制御部をさらに備えるシステム。 - 請求項16に記載のシステムであって、
前記較正区間への前記較正信号の伝播を制御する制御部をさらに備えるシステム。 - 無線センサーの共振周波数を決定するシステムであって、
励起信号を生成する手段と、
較正信号およびセンサー信号を受信する手段と、
前記励起信号と前記較正信号との間の第1の関係を、連続波IF較正信号を使用して決定する手段と、
前記センサー信号と前記較正信号との間の第2の関係を、連続波IFセンサー信号を使用して決定する手段と、
前記第1の関係および前記第2の関係に基づいて、前記無線センサーの前記共振周波数を決定する手段と
を備えるシステム。 - 請求項23に記載のシステムであって、前記励起信号を生成する手段は、第1のサイクルと第2のサイクルの間で前記励起信号のフレーム幅を調整する手段を含むシステム。
- 請求項23に記載のシステムであって、前記励起信号を生成する手段は、前記第1の関係に基づいて前記励起信号の位相を調整する手段を含むシステム。
- 請求項23に記載のシステムであって、前記励起信号を生成する手段は、前記第2の関係に基づいて前記励起信号の周波数を調整する手段を含むシステム。
- 請求項23に記載のシステムであって、前記励起信号と前記較正信号との間の第1の関係を決定する手段に対して前記較正信号を制御する手段をさらに備えるシステム。
- 請求項23に記載のシステムであって、前記センサー信号と前記較正信号との間の第2の関係を決定する手段に対して前記センサー信号を制御する手段をさらに備えるシステム。
- 請求項23に記載のシステムであって、前記励起信号と前記較正信号との間の第1の関係を決定する手段は、狭帯域フィルターを使用して前記連続波IF較正信号を生成するシステム。
- 請求項23に記載のシステムであって、前記センサー信号と前記較正信号との間の第2の関係を決定する手段は、狭帯域フィルターを使用して前記連続波IFセンサー信号を生成するシステム。
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