JP2016502164A - 集積オンチップアンテナを通じた無線変換器のためのシステム及び方法 - Google Patents
集積オンチップアンテナを通じた無線変換器のためのシステム及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016502164A JP2016502164A JP2015536774A JP2015536774A JP2016502164A JP 2016502164 A JP2016502164 A JP 2016502164A JP 2015536774 A JP2015536774 A JP 2015536774A JP 2015536774 A JP2015536774 A JP 2015536774A JP 2016502164 A JP2016502164 A JP 2016502164A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- electronic circuit
- measurable
- transmit
- integrated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 14
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 4
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 4
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 4
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
- A61B5/0017—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system transmitting optical signals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
- A61B5/0031—Implanted circuitry
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/0701—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management
- G06K19/0707—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management the arrangement being capable of collecting energy from external energy sources, e.g. thermocouples, vibration, electromagnetic radiation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/0716—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/0716—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor
- G06K19/0717—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips at least one of the integrated circuit chips comprising a sensor or an interface to a sensor the sensor being capable of sensing environmental conditions such as temperature history or pressure
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
- G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
- G06K19/07773—Antenna details
- G06K19/07775—Antenna details the antenna being on-chip
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/001—Energy harvesting or scavenging
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/30—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using light, e.g. lasers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
- A61B18/18—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
- A61B2560/02—Operational features
- A61B2560/0204—Operational features of power management
- A61B2560/0214—Operational features of power management of power generation or supply
- A61B2560/0219—Operational features of power management of power generation or supply of externally powered implanted units
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
- H02J2310/20—The network being internal to a load
- H02J2310/23—The load being a medical device, a medical implant, or a life supporting device
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
無線センサに適した新たな方法及びシステムを説明する。システムは、環境発電ユニット、変換器、電子制御回路、及びアンテナを備えることができる。全ての要素は、単一システム内にモノシリックに集積することができる。【選択図】図1
Description
[関連出願の相互参照]
本願は、2012年10月16日付け出願の米国仮特許出願第61/714,605号の優先権を主張し、2010年8月20日付け出願の米国特許出願番号第12/860,723号(代理人整理番号P637―US)及び2013年2月11日付け米国特許公開第2013−0207639号に関連し、全てのその開示は、参照によりここに全てが組み込まれる。
本願は、2012年10月16日付け出願の米国仮特許出願第61/714,605号の優先権を主張し、2010年8月20日付け出願の米国特許出願番号第12/860,723号(代理人整理番号P637―US)及び2013年2月11日付け米国特許公開第2013−0207639号に関連し、全てのその開示は、参照によりここに全てが組み込まれる。
[技術分野]
本発明は、無線センサに関する。より具体的に、本発明は、集積アンテナを有する無線センシングのためのシステム及び方法に関する。
本発明は、無線センサに関する。より具体的に、本発明は、集積アンテナを有する無線センシングのためのシステム及び方法に関する。
本発明の第1の態様によれば、無線センシングのためのシステムが記載され、該システムは、電磁放射から前記システムに電力を提供するように構成される環境発電装置と、測定可能な量を検出するように構成される変換器と、電子回路と、アンテナと、を備え、前記電子回路は、前記測定可能な量をエンコードし、それらを前記アンテナに送信するように構成され、前記アンテナは、前記エンコードされた測定可能な量を送信するように構成され、さらに、前記環境発電装置、前記変換器、前記電子回路及び電気アンテナが、前記システム内にモニシリックに集積される。
本発明の第2の態様によれば、無線センシングのためのシステムが記載され、該システムは、電磁放射から前記システムに電力を提供するように構成される環境発電装置と、測定可能な量を検出するように構成される変換器と、電子回路と、アンテナと、を備え、前記電子回路は、前記測定可能な量をエンコードし、それらを前記アンテナに送信するように構成され、前記アンテナは、前記エンコードされた測定可能な量を送信するように構成され、さらに、前記変換器、前記電子回路及び電気アンテナが、前記システム内にモニシリックに集積される。
添付図は、本明細書に組み込まれてその一部を構成し、例示的な実施形態の説明と併せて本発明の一以上の実施形態を説明し、本発明の原理及び実施態様を説明するために用いられる。
集積アンテナを有するセンシングシステムの一実施形態を示す図である。
光学的に駆動されるセンシングシステムの一実施形態を示す図である。
光ファイバにより伝搬される光によって、光学的に駆動されるセンシングシステムを示す図である。
センシングシステムにおける電子回路の一実施形態を示す図である。
本明細書は、プラットフォームを説明し、ここでは、無線センサにより測定されたデータの通信に用いるアンテナがモノシリックに製造されたオンチップを特徴とするプラットフォームについて説明する。ある実施形態において、このプラットフォームは、電磁放射から電気を生成する環境発電装置と、目標物の入力を電流又は電圧に変換する変換器モジュールと、システム内の他の構成要素を制御する電子回路と、その電子回路と同一チップ上にモニシリックに集積されたアンテナとを組み合わせる。環境発電装置は、システムに電力を供給するために、マイクロ波又は光放射から電気を生成することができ、変換器は、例えば温度又は化学反応といった、目標物の周囲の信号を、電流又は電圧に変換する。そして、電子回路は、入力信号をエンコードし、このエンコードされた入力信号は、オンチップアンテナを通じて送信される。その後、外部の検知器及び計算装置は、これらのデータを受信し、測定による元の信号に復調する。
ここに記載されるシステム及び方法の一利点は、アライメント、検出等の点において光データリンクと比較すると、無線周波数通信に順応性があることである。GHz以上のより高いオーダーの搬送波で、プラットフォーム全体のサイズは、生物学的組織への移植のような用途向けには十分に小さく、同時に、検知器の照準線調整は、光通信の場合のように厳密に要求されない。検知器の照準線調整は、ある環境下で実現できない可能性がある。
搬送波は、プラットフォームを囲む材料による吸収スペクトルにおけるマイクロ波窓を利用するように設計することができ、さらに、アンテナの放射パターンは、特定の用途に対する要求を満たすようにカスタマイズすることができる。例えば、ヒト生物学的組織内部のアンテナの放射パターンは、送信信号を最大限にするために、組織外部の方向を指すことができる。また、放射パターンは、特定の組織又は器官を避ける方向を指すことができ、例えば、送信電力を節約すること又は副作用から生物学的組織を保護することのどちらか一方のために(又は両方)、放射パターンは、生物学的組織により吸収される不要輻射を避ける方向を指すことができる。
無線センシングプラットフォームのためのシステム及び方法は、当業者に知られている。そのようなプラットフォームは、半導体光発電、電気回路、変換器モジュール、及びデータリンクレーザを組み合わせることができ、例えば、上記で引用された米国特許出願番号第12/860,723号及び米国特許公開第2013−0207639号に記載された通りであり、これらの両方の開示は、参照によりここに全てが組み込まれる。しかしながら、データリンクレーザは、データ伝送をかなり指向的にする性質があり、これにより、ある状況下で、光検出器の配置は制限されてしまう。例えば、移植された無線チップに隣接する外部の空間は、合理的な照準線調整範囲内で光検出器モジュールを取り付けるには、あまりに狭すぎるかもしれない。従って、特定の状況において、マイクロ波データリンクを備え、その一方で完全なプラットフォームの小型化された特徴を維持することは、有利となりえる。本明細書は、高集積であり、可能な限りモノシリックな無線データ通信の実施例を記載する。
本明細書において、説明するプラットフォームは、無線周波数(RF)通信のための電子回路とモノシリックに集積されたオンチップアンテナを用いて製造される。完全なプラットフォームは、マイクロ波放射又は光照射のどちらか一方により、駆動することができる。
図1は、本発明の一実施形態を示し、ここでは、プラットフォーム100は、RF放射102により駆動される。RF環境発電ユニット105は、電子回路に供給する電気を生成し、その電子回路は、プラットフォーム100の他の部分を制御し、この他の部分は、例えば、要素110、アンテナ115、データリンク120等である。例えば、環境発電ユニット105は、誘導コイルであってもよい。ある実施形態において、この誘導コイルは、オフチップモジュールであってもよく、又は、プラットフォーム100の一部にモノシリックに集積されていてもよい。
要素110は、変換器又はセンサを備えてもよく、用語は、本明細書において互換的に使用される。要素110は、周囲の測定可能な量125の異なる種類を、検出又は測定することができる。これらの量125は、本質的に、物理的、化学的、又は生物学的であってよい。例として、当業者に理解されるように、温度、pH値、血糖含有量、ガス濃度等が挙げられる。
図2は、本発明の他の実施形態を示し、ここでは、プラットフォーム200は、光放射202により駆動される。光発電ユニット205は、電子回路に供給する電気を生成し、その電子回路は、プラットフォーム200の他の部分を制御し、この他の部分は、例えば、変換器210、アンテナ215、及びデータリンク220等である。例えば、ある実施形態において、光発電ユニット205は、半導体光発電モジュールであってもよく、ヘテロエピキャピタル境界(例えば、III-V太陽電池)か、モノシリック的な集積(例えば、Si光発電オンチップ)であってもよい。Si光発電オンチップは、当業者に知られている。光発電ユニット205は、電力を供給するために、光放射202を電気に変換する。
要素210は、変換器又はセンサを備えることができ、これにより、周囲の測定可能な量225の異なる種類を、検出又は測定することが可能になる。これらの量225は、本質的に、物理的、化学的、又は生物学的であってよい。例として、当業者に理解されるように、温度、pH値、血糖含有量、ガス濃度等が挙げられる。
図3は、本発明の他の実施形態を示し、ここでは、プラットフォーム200は、ファイバ媒介型の照射302により駆動される。光発電ユニット305は、電子回路に供給する電気を生成し、その電子回路は、プラットフォーム300の他の部分を制御し、この他の部分は、例えば、変換器310、アンテナ315、データリンク320等である。例えば、ある実施形態において、光発電ユニット305は、半導体光発電モジュールであってもよく、ヘテロエピタキシャル境界(例えば、III-V太陽電池)か、モノシリック的な集積(例えば、Si光発電オンチップ)であってもよい。光発電ユニット305は、電力を供給するために、光放射302を電気に変換する。
要素310は、変換器又はセンサを備えることができ、これにより、周囲の測定可能な量325の異なる種類を、検出又は測定することが可能になる。これらの量325は、本質的に、物理的、化学的、又は生物学的であってよい。例として、当業者に理解されるように、温度、pH値、血糖含有量、ガス濃度等が挙げられる。
幾つかの実施形態では、電子回路、アンテナドライバ、及びオンチップアンテナは、全て同一チップにモノシリックに集積することができる。実装の一方法は、チップ用の商業的なCMOS製造工場に設計を依頼することである。
変換器(例えば、図3に示す要素310)は、周囲からの目標物の様々な入力(例えば、図3に示す要素325)を、検出又は変換することができる。例として、電圧、温度、化学、又は血糖変動が挙げられ、これらは、電流信号又は電圧信号に変換することができ、さらに、順々に電子回路に供給して増幅するか、電子回路により処理することができる。センシング装置の例は、当業者に知られている。ある例は、2013年7月12日付け出願の米国特許出願番号第13/941,240号(代理人整理番号P1170―US)に開示されており、この開示は、参照によりここに全てが組み込まれる。
本明細書に記載のシステムにおける電子回路は、必要ならば、当業者に理解されるように、電圧コンバータ、電圧レギュレータ、エネルギー貯蔵等を含んでいてもよい。
完全なプラットフォームが十分に小型化するためは、RFデータリンクが、GHzオーダーの周波数範囲で動作するように設計される。可能な選択として、アンテナの搬送波周波数が1から100GHz間となるように設計することがあり、これにより、通常のコード体系の実装が可能になる。プラットフォームは、生物学的組織内に移植することが可能であるため、増幅変調(AM)に代わり、周波数変調(FM)又は位相変調(PM)をエンコードするために、利用することができる。理由は、当業者に理解されるように、そのような選択が、散乱、マルチパス伝播等の問題を回避することに役立つためである。
移植の状況(例えば、血管に近い脂質組織内に移植される等)に応じて、データ伝送の信号損失を最小限にするために、搬送波周波数は、周囲の組織の吸収スペクトルにおけるマイクロ波窓に対応するように設計することができる。また、アンテナ放射パターンは、プラットフォームの特定要求に応じて調整することができる。
本発明のある実施形態では、図4に示すように、データ405が、変換器により検出される。例えば、センサは、機能電極405上の酵素反応に関連する電気信号を測定することもできる。
GHz範囲での伝送のために、プラットフォーム上の電圧制御発振器(VCO)は、電気信号405を調整することができる。オペアンプ増幅器415は、VCO410の出力を増幅し、これにより、アンテナ420を駆動する。
上記のように、アンテナ420の周波数範囲は、アンテナ420と受信機430との間に在りえる障害物425を介する伝送を可能にするために、調整することができる。例えば、障害物425は、人体の生物学的組織かもしれない。
従って、データ405は、伝送のためにエンコードされ、RF信号420によって伝送され、その後、外部のマイクロ波検出器430により検出することができる。その後、検出された信号は、測定による元の信号を復元するために、計算装置により復調される。
例えば、上記で引用された米国特許出願番号第13/941,240号において、機能電極の開示が記載される。VCOの開示は、当業者に知られており、さらに、例えば、Neil H. E. Weste等による「Principles of CMOS VLSI Design: A System Perspective(Addison Wesley, 2000)」に記載され、この開示は、参照によりここに全てが組み込まれる。図4は、VCOの回路例を示す。当業者により理解されるように、他の電子回路も、本発明の他の実施形態において利用することができる。
本発明については、複数の実施形態に基づいて記述したが、けれども、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な改変がされ得ることが理解できる。従って、他の実施形態も次の特許請求の範囲に包含される。
上述の例により、本発明の全範囲に対応付けられる実施形態の作成及び使用する方法の完全な開示及び説明が当業者に提供され、また、上述の例は、発明者らが本発明とみなす範囲を制限することを意図しない。
ここに開示された方法及びシステムを実行するために、上記形態の修正は、当業者にとって明らかであり、この修正も、次の特許請求の範囲内であることが意図される。明細者内で言及される全ての特許及び刊行物は、本発明に属する当業者の技術レベルを示すものである。本明細書で引用された全ての参考文献は、参照により同程度に組み込まれ、各参考文献は、参照によりその全てが個々に組み込まれる。
本発明は、特定の方法又はシステムに限定されないことが理解され、これは、当然に変更することができる。また、本明細書の用語は、特定の実施形態のみを説明する目的で使用されることが理解され、限定を意図するものではない。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、「ある」、「一つ」、及び「前記」は、その性質に反しない限り、複数の指示対象を含む。用語「複数」は、要旨が明らかに指示しない限り、二以上の指示対象を含む。定義されない限り、ここで使用される技術用語及び科学用語は、当業者によって通常に理解されるものと、同じような意味を有する。
Claims (19)
- 無線変換器のためのシステムであって、該システムは、
電磁放射から前記システムに電力を提供するように構成される環境発電装置と、
測定可能な量を検出するように構成される変換器と、
電子回路と、
アンテナと、を備え、
前記電子回路は、前記測定可能な量をエンコードし、それらを前記アンテナに送信するように構成され、前記アンテナは、前記エンコードされた測定可能な量を送信するように構成され、さらに、前記環境発電装置、前記変換器、前記電子回路及び電気アンテナが、前記システム内にモニシリックに集積される、システム。 - 請求項1に記載のシステムにおいて、前記環境発電装置は、無線周波数放射により駆動される誘導コイルである、システム。
- 請求項1に記載のシステムにおいて、前記環境発電装置は、光照射により駆動される光発電ユニットである、システム。
- 請求項3に記載のシステムにおいて、前記光照射は、光ファイバを通じて伝搬される、システム。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記変換器は、生物学的量又は化学的量を検出する機能電極を有する、システム。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記電子回路は、電圧制御発振器を備える、システム。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記アンテナは、1から100GHzの周波数範囲内で動作する、システム。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記アンテナは、前記システムを囲む材料を貫いて送信することできる周波数範囲内で動作するように構成される、システム。
- 請求項8に記載のシステムにおいて、前記周波数範囲は、前記システムを囲む前記材料の吸収ギャップである、システム。
- 請求項8に記載のシステムにおいて、前記材料は、ヒト生物学的組織である、システム。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記アンテナの放射パターンは、所望のパターンによって信号を送信するように構成される、システム。
- 請求項11に記載のシステムにおいて、前記システムは、ヒト生物学的組織内にあり、前記所望のパターンは、前記ヒト生物学的組織の外側の方向を指す、システム。
- 請求項12に記載のシステムにおいて、前記所望のパターンは、前記ヒト生物学的組織の特定部分を避ける方向を指す、システム。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記システムにモニシリックに集積されない受信機をさらに備える、システム。
- 無線変換器のためのシステムであって、該システムは、
電磁放射から前記システムに電力を提供するように構成される環境発電装置と、
測定可能な量を検出するように構成される変換器と、
電子回路と、
アンテナと、を備え、
前記電子回路は、前記測定可能な量をエンコードし、それらを前記アンテナに送信するように構成され、前記アンテナは、前記エンコードされた測定可能な量を送信するように構成され、さらに、前記変換器、前記電子回路及び電気アンテナが、前記システム内にモニシリックに集積される、システム。 - 請求項15に記載のシステムにおいて、前記環境発電装置は、誘導コイルである、システム。
- 測定可能な量を検出する方法であって、該方法は、
請求項1に記載の前記装置を提供するステップと、
受信機を用いて、エンコードされ送信された測定可能な量を検出するステップと、を含む、方法。 - 請求項17に記載の方法において、前記提供するステップは、人体に前記装置を植え込むステップを含む、方法。
- 請求項17又は18に記載の方法において、前記検出するステップは、前記装置と前記受信機との間にある障害物を介して実行される、方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201261714605P | 2012-10-16 | 2012-10-16 | |
US61/714,605 | 2012-10-16 | ||
PCT/US2013/058548 WO2014062308A1 (en) | 2012-10-16 | 2013-09-06 | Systems and methods for wireless transducers through integrated on-chip antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016502164A true JP2016502164A (ja) | 2016-01-21 |
Family
ID=50474740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015536774A Pending JP2016502164A (ja) | 2012-10-16 | 2013-09-06 | 集積オンチップアンテナを通じた無線変換器のためのシステム及び方法 |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140103735A1 (ja) |
EP (1) | EP2909987A4 (ja) |
JP (1) | JP2016502164A (ja) |
KR (1) | KR20150070216A (ja) |
CN (1) | CN104704709A (ja) |
AU (1) | AU2013332347A1 (ja) |
BR (1) | BR112015007186A2 (ja) |
IL (2) | IL237891A0 (ja) |
IN (1) | IN2015DN03874A (ja) |
MX (1) | MX2015003692A (ja) |
RU (1) | RU2015109732A (ja) |
WO (1) | WO2014062308A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2877845A4 (en) | 2012-07-25 | 2016-03-30 | California Inst Of Techn | NANOPILLAR FIELD EFFECT AND CONNECTIVITY TRANSISTORS WITH FUNCTIONAL GATE AND BASE ELECTRODES |
US8883645B2 (en) | 2012-11-09 | 2014-11-11 | California Institute Of Technology | Nanopillar field-effect and junction transistors |
JP6025071B2 (ja) * | 2014-04-23 | 2016-11-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | ワイヤレス給電装置 |
US20160015285A1 (en) * | 2014-07-17 | 2016-01-21 | Drexel University | Optoelectronic remotely powered silicon based hybrid neural electrode |
CN104622435A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-05-20 | 山东省食品药品检验研究院 | 一种基于植入式体温遥测技术的热原检查仪及检查方法 |
GB2547208B8 (en) * | 2016-02-09 | 2018-10-10 | Drayson Tech Europe Ltd | RF Energy Meter |
WO2019047101A1 (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-14 | Hong Kong R&D Centre for Logistics and Supply Chain Management Enabling Technologies Limited | ELECTRONIC MONITORING DEVICE |
CN110472717B (zh) * | 2019-09-20 | 2024-03-29 | 广州市晶凌电子有限公司 | 具有微能量收集、数字编码和射频发射的单片集成电路 |
DE102020212901B4 (de) * | 2019-10-14 | 2023-03-23 | Lg Electronics Inc. | Drahtloser leistungssensor |
US12006070B2 (en) * | 2021-05-21 | 2024-06-11 | Trevor Brown | Method and apparatus for space-based collection and use of photonic power |
Family Cites Families (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6117643A (en) * | 1997-11-25 | 2000-09-12 | Ut Battelle, Llc | Bioluminescent bioreporter integrated circuit |
US20120176237A1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-07-12 | Joseph Akwo Tabe | Homeland intelligence systems technology "h-list" and battlefield apparatus |
US7400253B2 (en) * | 2005-08-04 | 2008-07-15 | Mhcmos, Llc | Harvesting ambient radio frequency electromagnetic energy for powering wireless electronic devices, sensors and sensor networks and applications thereof |
US7276703B2 (en) * | 2005-11-23 | 2007-10-02 | Lockheed Martin Corporation | System to monitor the health of a structure, sensor nodes, program product, and related methods |
FR2896918B1 (fr) * | 2006-02-02 | 2008-04-11 | Centre Nat Rech Scient | Dispositif monolithique de type circulateur |
US8552597B2 (en) * | 2006-03-31 | 2013-10-08 | Siemens Corporation | Passive RF energy harvesting scheme for wireless sensor |
US20070250051A1 (en) * | 2006-04-25 | 2007-10-25 | Gaston Kerry R | Heating via microwave and millimeter-wave transmission using a hypodermic needle |
US7613522B2 (en) * | 2006-06-09 | 2009-11-03 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Multi-antenna for an implantable medical device |
US20120166095A1 (en) * | 2010-12-23 | 2012-06-28 | General Electric Company | Highly selective chemical and biological sensors |
US9658178B2 (en) * | 2012-09-28 | 2017-05-23 | General Electric Company | Sensor systems for measuring an interface level in a multi-phase fluid composition |
US8115618B2 (en) * | 2007-05-24 | 2012-02-14 | Proteus Biomedical, Inc. | RFID antenna for in-body device |
JP4850786B2 (ja) * | 2007-06-15 | 2012-01-11 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 送受信機 |
US9472699B2 (en) * | 2007-11-13 | 2016-10-18 | Battelle Energy Alliance, Llc | Energy harvesting devices, systems, and related methods |
US20090218891A1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | Mccollough Jr Norman D | Method and apparatus for rfid based smart sensors |
WO2009111012A1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-09-11 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Loaded rf antenna for implantable device |
US8022861B2 (en) * | 2008-04-04 | 2011-09-20 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Dual-band antenna array and RF front-end for mm-wave imager and radar |
US7917226B2 (en) * | 2008-04-23 | 2011-03-29 | Enteromedics Inc. | Antenna arrangements for implantable therapy device |
US10670559B2 (en) * | 2008-07-11 | 2020-06-02 | Cornell University | Nanofluidic channels with integrated charge sensors and methods based thereon |
EP2330968B1 (en) * | 2008-07-20 | 2013-04-03 | CardioMems, Inc. | Physical property sensor with active electronic circuit and wireless power and data transmission |
US8254851B2 (en) * | 2008-11-11 | 2012-08-28 | Viasat, Inc. | Integrated orthomode transducer |
WO2010138795A1 (en) * | 2009-05-28 | 2010-12-02 | The Ohio State University | Miniature phase-corrected antennas for high resolution focal plane thz imaging arrays |
WO2011022690A2 (en) * | 2009-08-21 | 2011-02-24 | California Institute Of Technology | Systems and methods for optically powering transducers and related transducers |
US20110284729A1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-24 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Systems and Methods for Harvesting Optical Energy |
US20130328416A1 (en) * | 2010-12-29 | 2013-12-12 | Proteus Digital Health, Inc. | Wireless Energy Sources for Integrated Circuits |
US9391220B2 (en) * | 2011-02-07 | 2016-07-12 | The Trustees Of Princeton University | System and method for interfacing large-area electronics with integrated circuit devices |
EP3485819B1 (en) * | 2011-04-14 | 2022-09-07 | Abiomed, Inc. | Transcutaneous energy transfer coil with integrated radio frequency antenna |
US9743357B2 (en) * | 2011-12-16 | 2017-08-22 | Joseph Akwo Tabe | Energy harvesting computer device in association with a communication device configured with apparatus for boosting signal reception |
US9144488B2 (en) * | 2012-06-13 | 2015-09-29 | Elwha Llc | Breast implant with analyte sensors responsive to external power source |
US20140067268A1 (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and Methods for Monitoring a Subsea Environment |
JP2016015690A (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | 富士通株式会社 | 積層導波路基板、無線通信モジュール、及びレーダシステム |
-
2013
- 2013-09-06 WO PCT/US2013/058548 patent/WO2014062308A1/en active Application Filing
- 2013-09-06 IN IN3874DEN2015 patent/IN2015DN03874A/en unknown
- 2013-09-06 RU RU2015109732A patent/RU2015109732A/ru not_active Application Discontinuation
- 2013-09-06 BR BR112015007186A patent/BR112015007186A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2013-09-06 US US14/020,508 patent/US20140103735A1/en not_active Abandoned
- 2013-09-06 KR KR1020157011691A patent/KR20150070216A/ko not_active Application Discontinuation
- 2013-09-06 JP JP2015536774A patent/JP2016502164A/ja active Pending
- 2013-09-06 MX MX2015003692A patent/MX2015003692A/es not_active Application Discontinuation
- 2013-09-06 CN CN201380052277.2A patent/CN104704709A/zh active Pending
- 2013-09-06 AU AU2013332347A patent/AU2013332347A1/en not_active Abandoned
- 2013-09-06 EP EP13847242.8A patent/EP2909987A4/en not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-03-22 IL IL237891A patent/IL237891A0/en unknown
- 2015-08-04 IL IL240361A patent/IL240361A0/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014062308A1 (en) | 2014-04-24 |
MX2015003692A (es) | 2015-09-23 |
KR20150070216A (ko) | 2015-06-24 |
US20140103735A1 (en) | 2014-04-17 |
EP2909987A4 (en) | 2016-07-13 |
BR112015007186A2 (pt) | 2017-07-04 |
CN104704709A (zh) | 2015-06-10 |
IL237891A0 (en) | 2015-05-31 |
AU2013332347A1 (en) | 2015-04-09 |
IN2015DN03874A (ja) | 2015-10-02 |
IL240361A0 (en) | 2015-09-24 |
EP2909987A1 (en) | 2015-08-26 |
RU2015109732A (ru) | 2016-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2016502164A (ja) | 集積オンチップアンテナを通じた無線変換器のためのシステム及び方法 | |
Varshney et al. | Tunnelscatter: Low power communication for sensor tags using tunnel diodes | |
US9672393B1 (en) | Phase controlled array for wirelessly powering implantable devices | |
JP6824969B2 (ja) | 無線周波および光学リーダ走査アレイ | |
Gollakota et al. | The emergence of RF-powered computing | |
US8692505B2 (en) | Charge apparatus | |
US9438063B2 (en) | Charge apparatus | |
Kjellby et al. | Self-powered IoT device for indoor applications | |
CN105452940A (zh) | 用于具有向内光源的接触式透镜的设备和方法 | |
WO2016067100A1 (en) | Wireless energy transfer using alignment of electromagnetic waves | |
US10211664B2 (en) | Apparatus for transmission of wireless energy | |
US20200244109A1 (en) | Wireless power supply device and method therefor | |
Malik et al. | Solar panel receiver system implementation for visible light communication | |
Mir et al. | PassiveLiFi: Rethinking LiFi for low-power and long range RF backscatter | |
Adiono et al. | Visible light communication system for wearable patient monitoring device | |
Varshney et al. | Tunnel emitter: Tunnel diode based low-power carrier emitters for backscatter tags | |
JP2004364009A (ja) | データ通信方法及び装置 | |
Rengalakshmi et al. | Rectifier for RF energy harvesting | |
Sankaragomathi et al. | A 27μW subcutaneous wireless biosensing platform with optical power and data transfer | |
CN103532624A (zh) | 一种短距离光学无线音频传输装置 | |
Yoo | Body Area Network: Connecting and powering things together around the human body | |
Sadana et al. | Smart Dust | |
Merli et al. | In vitro and in vivo operation of a wireless body sensor node | |
Belhadj-Yahya | Energy options for wireless sensors | |
KR20170116391A (ko) | 생체 정보 수집 시스템 및 장치 |