KR20180105202A - 물리적 접촉 없이 물리적 변화를 검출하는 시스템 및 방법 - Google Patents

물리적 접촉 없이 물리적 변화를 검출하는 시스템 및 방법 Download PDF

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존 비. 랭글리
가이 맥길로이
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라이프 디텍션 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

보디의 변화를 검출 및 분석하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 예를 들면, 시스템은 전계를 생성하도록 구성된 전계 발생기를 포함한다. 시스템은 전계의 물리적 변화를 검출하도록 구성된 외부 센서 장치를 포함하고, 상기 물리적 변화는 전계의 진폭과 주파수에 영향을 준다. 시스템은 상기 전계 발생기의 출력 주파수의 변화를 검출하도록 구성된 직교 복조기를 포함한다. 시스템은 상기 전계 발생기의 출력의 진폭 변화를 검출하도록 구성된 진폭 기준원 및 진폭 비교 스위치를 포함한다. 시스템은 상기 전계 발생기의 출력의 진폭 및 주파수의 변화를 분석하도록 구성된 신호 프로세서를 포함한다.

Description

물리적 접촉 없이 물리적 변화를 검출하는 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
이 출원은 2016년 1월 27일자 출원된 미국 가특허 출원 제62/287,598호에 대한 35 U.S.C. §119(e)의 이익을 주장하며, 상기 가특허 출원의 내용은 여기에서의 인용에 의해 그 전부가 본원에 명백히 통합된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 모니터링 시스템 기술 분야에 관한 것으로, 특히 물리적 접촉 없이 물리적 변화를 검출하는 모니터링 시스템에 관한 것이다.
다양한 모니터링 시스템의 성능은 센서 또는 그 부품들이 모니터링 대상의 목표물(예를 들면, 성인, 청소년, 어린이 또는 아기 등의 인간)과 관련하여 배치되는 장소에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 어떤 모니터링 시스템은 센서가 목표물과 물리적 접촉할 것을 요구하고, 또한 센서로부터 모니터링 시스템까지 부품(예를 들면, 전력 또는 데이터 케이블)으로 연결될 것을 요구할 수 있다. 센서를 이용하여 차량 시트의 점유의 변화를 검출하는 다른 상황이 있을 수 있다. 이 경우에 센서는 물리적 직접 접촉 없이 시트 점유자의 맥박 및/또는 호흡과 같은 생체 신호를 또한 감지할 수 있다.
공지된 모니터링 시스템은 센서가 목표물과 직접 접촉할 것을 요구한다. 예를 들면, 종래의 심전도(electrocardiogram, ECG)는 외부 전극을 이용하여 환자의 ECG 신호를 검출한다. 상기 외부 전극은 케이블의 끝에 위치하고 환자의 심장 근처에서 환자에 물리적으로 배치되어야 한다. 이것은 가끔 비교적 활동적인 환자를 장기간 모니터링할 때 연결 및 사용에 불편할 수 있는 도전성 재료의 사용을 필요로 한다. 이러한 장치는 중대한 한계를 갖는다. 예를 들면, 환자는 장치에 물리적으로 연결되어야 한다. 만일 환자가 자신의 침대에서 떠나고자 하면 장치를 환자로부터 떼어내야 하고, 침대에 돌아왔을 때는 고도로 훈련된 직원에 의해 환자에게 다시 부착해야 한다. 그러한 모니터링 시스템의 세팅과 관련된 불편함 및 지연은 예컨대 유아용 침대 안에 있는 아기 또는 차량 운전자와 같은 보다 활동적인 목표물을 모니터링하는데 또한 적합하지 않다. 비록 손목 밴드 및 팔목 밴드와 같은 장치에 통합된 모니터링 시스템이 있지만, 이러한 시스템은 전형적으로 여전히 목표물과 직접 접촉해야 하고 가끔은 부정확한 정보 및 제한된 기능을 제공한다.
따라서, 센서가 목표물과 직접 접촉할 필요가 없는 모니터링 시스템이 필요하다. 또한, 인체의 생리적 변화를 모니터링함으로써 목표물의 건강, 체력, 수면 및 다이어트의 관리를 보조할 수 있는 모니터링 시스템이 필요하다. 더 나아가, 목표물의 변화를 감지하여 적시에 적당한 진단, 예후 및 처방 정보를 제공할 수 있는 장기간 사용에 적합한 모니터링 시스템이 필요하다.
본 발명은 보디(body)와의 물리적 접촉 또는 보디에의 부착 없이 보디 내의 물리적 변화를 검출할 수 있는 시스템 및 방법을 포함한다. 보디는 다른 집단과 다른 물질이다. 보디의 비제한적인 예로는 인체, 동물의 몸체, 컨테이너, 자동차, 집 등이 있다. 이러한 변화는 동물의 심장 기능과 같은 생리학적 사건, 또는 사일로 안의 곡물과 같은 벌크 물질의 속성 변화일 수 있다. 이러한 변화는 동물의 기관의 기능에 의해 야기되는 것과 같은 치수적 변화, 또는 목재 안의 물 성분과 같이 물질의 조성 변화일 수 있다.
이 기구에서 사용되는 측정 기법의 핵심적 특징은 복수 현상의 변화가 동시에 관측될 수 있도록 확장된 부피에 대하여 측정이 행하여질 수 있다는 점이다. 예를 들면, 2개의 별개이지만 관계가 있는 생리적 파라미터(예를 들면, 맥박과 호흡)의 감지는 동시에 달성될 수 있다. 이 기구에 의해 감지된 영역은 기구 내의 센서 요소 설계에 의해 변경될 수 있다. 벌크 감지 능력의 추가 확장은 복합 파형으로부터 개별 특징을 분리하기 위해 웨이브렛 기반 접근법과 같은 복잡한 컴퓨터 서명 인식 소프트웨어를 사용할 기회이다.
이 출원은 2014년 10월 30일자 출원된 미국 특허 제9,549,682호와 관계가 있고, 이 미국 특허는 인용에 의해 그 전체 내용이 본원에 명백히 통합된다. 이 출원은 2013년 3월 15일자 출원된 미국 특허 제9,035,778호와 또한 관계가 있고, 이 미국 특허는 인용에 의해 그 전체 내용이 본원에 명백히 통합된다.
개시되는 주제는 일 양태로서 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템을 포함한다. 이 시스템은 전계를 생성하도록 구성된 전계 발생기를 포함한다. 이 시스템은 상기 전계 발생기에 결합되고 전계의 물리적 변화를 검출하도록 구성된 외부 센서 장치를 포함하고, 여기에서 상기 물리적 변화는 전계의 진폭과 주파수에 영향을 준다. 이 시스템은 상기 전계 발생기에 결합되고 상기 전계 발생기의 출력 주파수의 변화를 검출하고 저주파수 성분 및 고주파수 성분을 포함한 검출 응답을 생성하도록 구성된 직교 복조기를 포함한다. 이 시스템은 상기 직교 복조기에 결합되고 상기 검출 응답의 고주파수 성분을 필터링하여 필터링된 응답을 발생하도록 구성된 저역 통과 필터를 포함한다. 이 시스템은 진폭 기준을 제공하도록 구성된 진폭 기준원을 포함한다. 이 시스템은 상기 진폭 기준원 및 상기 전계 발생기에 결합되고 상기 진폭 기준과 상기 전계의 진폭을 비교하여 진폭 비교 응답을 발생하도록 구성된 진폭 비교 스위치를 포함한다. 이 시스템은 상기 저역 통과 필터 및 상기 진폭 비교 스위치에 결합되고 상기 필터링된 응답 및 상기 진폭 비교 응답을 분석하도록 구성된 신호 프로세서를 포함한다.
개시되는 주제는 다른 양태로서 보디의 변화를 검출 및 분석하는 방법을 포함한다. 이 방법은 전계 발생기에 의해 원하는 검출 영역 주위에 전계를 확립하는 단계를 포함한다. 이 방법은 직교 복조기로 상기 전계의 주파수를 모니터링하는 단계를 포함한다. 이 방법은 직교 복조기로 상기 전계의 주파수의 변화를 검출하는 단계를 포함한다. 이 방법은 상기 전계의 진폭을 모니터링하는 단계를 포함한다. 이 방법은 진폭 기준원으로 상기 전계의 진폭의 변화를 검출하는 단계를 포함한다.
개시되는 주제는 또 다른 양태로서 장치가 전계 발생기에 의해 원하는 검출 영역 주위에 전계를 확립하게 하도록 동작하는 실행 명령어가 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 상기 명령어는 장치가 직교 복조기로 상기 전계의 주파수를 모니터링하게 하도록 또한 동작할 수 있다. 상기 명령어는 장치가 직교 복조기로 상기 전계의 주파수의 변화를 검출하게 하도록 또한 동작할 수 있다. 상기 명령어는 장치가 상기 전계의 진폭을 모니터링하게 하도록 또한 동작할 수 있다. 상기 명령어는 장치가 진폭 기준원으로 상기 전계의 진폭의 변화를 검출하게 하도록 또한 동작할 수 있다.
본 발명과 일치하는 예시적인 실시형태를 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 설명으로 개시되거나 도면에 예시된 구성의 세부 및 배열로 그 응용이 제한되지 않는다는 점을 이해하여야 한다. 본 발명은 여기에서 설명한 것 외의 실시형태가 가능하고 다양한 방법으로 실시 및 실행될 수 있다. 또한, 본 명세서 및 요약부에서 사용하는 어구 및 용어는 설명을 위한 것이고 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 점을 이해하여야 한다.
개시되는 주제의 각종 실시형태의 상기 및 기타 능력은 하기의 도면, 상세한 설명 및 특허 청구범위를 읽음으로써 더 완전하게 이해될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 모두 단지 예시하는 것이고 청구되는 주제를 제한하는 것이 아님을 이해하여야 한다.
개시되는 주제의 각종 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 함께 개시되는 주제에 대한 하기의 상세한 설명을 참조함으로써 더 완전하게 이해될 수 있고, 첨부 도면에 있어서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 표시한다.
도 1은 본 발명의 소정 실시형태에 따른, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 소정 실시형태에 따른 직교 복조기의 전달 함수를 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 소정 실시형태에 따른, 호흡 신호와 심박수 신호를 결합한 파형도이다.
도 4는 본 발명의 소정 실시형태에 따른, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템을 보인 도이다.
도 5는 본 발명의 소정 실시형태에 따른, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 프로세스를 보인 도이다.
도 6은 본 발명의 소정 실시형태에 따른 직교 복조기를 보인 도이다.
도 7은 본 발명의 소정 실시형태에 따른 신호 프로세서를 보인 도이다.
물질이 교류("AC") 회로에서 동작하는 방식을 사이클당 기반으로 물질에 저장되는 에너지의 양 및 물질에서 소산되는 에너지의 양과 관련하여 일반적으로 설명한다. 에너지 저장은 전류에 의해 생성된 전계 및 자계 둘 다에서 발생한다. 소산은 물질 내에서 전기 에너지가 열 에너지로, 즉 열로 변환할 때 발생한다. 이러한 속성은 물질에 따라서 광범위로 변할 수 있다. 많은 물질에서 속성은 주로 한가지 유형이다.
일부 물질에서의 소산은 물질의 자계 속성에 기인하고 다른 경우에는 전계 속성에 기인한다. 더 일반적인 경우에, 상기 2가지의 메카니즘이 존재한다. 이 때문에, 자계 저장 속성 및 임의의 관련 소산이 벡터 합으로 결합되고 투자율이라고 부르는 관습이 있다. 유사하게, 전계 저장 속성과 관련 소산의 벡터 합을 유전율이라고 부른다. 이러한 벡터 합은 소산이 실수 성분이고 전/자계 저장 속성이 허수 성분인 복소수 값으로서 표현된다. 본 발명에서, 보디의 속성의 전체 변화는 보디의 전자기 속성의 변화를 측정함으로써 검출 및 정량화된다.
비록 여기에서 설명하는 접근법이 전자기 속성의 변화, 즉 전기 속성과 자기 속성 둘 다의 변화를 감지함으로써 작용하지만, 일부 응용에서는 중대한 변화가 단지 하나의 속성 집합에서 발생한다. 설명의 목적상, 본 발명의 기구는 유전율의 변화를 검출한다. 당업자가 이해하는 임의의 다른 적당한 속성 또는 속성들의 조합의 검출도 또한 본 발명의 정신 및 범위 내에 있다. 유전율의 소산 성분은 가끔 물질의 손실 탄젠트로서 표현되고, 저장 항은 커패시턴스라고 부른다. 이 속성들의 측정은 기구에 의해 발생되고 전계 내에서 보디의 전체 속성에 의해 야기되는 전계의 위상 및 진폭의 변화를 감지함으로써 달성된다.
도 1은 본 발명의 소정 실시형태에 따른, 보디 내의 변화를 검출 및 분석하는 시스템(100)을 보인 도이다. 시스템(100)은 외부 센서 장치(102), 전계 발생기(104), 진폭 기준원(106), 구적 변조기(108), 진폭 비교 스위치(110), 저역 통과 필터(114), 신호 프로세서(116) 및 디스플레이(118)를 포함한다. 시스템(100)에 포함된 컴포넌트들은 2개 이상의 컴포넌트로 더 나누어지거나 및/또는 임의의 적당한 배열로 함께 결합될 수 있다. 또한, 하나 이상의 컴포넌트가 재배열, 변경, 추가 및/또는 제거될 수 있다. 일부 실시형태에서, 시스템(100)의 하나 이상의 컴포넌트는 특수 용도 집적회로(application specific integrated circuit, ASIC)로 제조될 수 있다.
전계 발생기(104)는 원하는 검출 영역을 조명하는 전계를 생성한다. 이 전계의 주파수 및 진폭은 관측 대상 보디의 특성에 의해 결정된다. 일부 실시형태에서, 전계 발생기(104)의 주파수 결정 컴포넌트- 이때 공진 회로는 유도 요소, 용량 요소 및 저항 요소의 조합으로 구성됨 -는 연구되는 물질의 보디의 원하는 커버리지를 제공하는 전계를 생성하는 외부 장치에 연결된다. 일부 실시형태에서, 전계 발생기(104)는 인덕터-커패시터(LC) 탱크 발진기와 같은 발진기일 수 있다.
외부 센서 장치(102)는 다양한 물질로 제조될 수 있고, 이 물질들의 유일한 필요조건은 이들이 전도체인 점이다. 외부 센서 장치(102)는 원하는 영역의 적당한 커버리지를 제공하도록 여러 가지 다른 기계적 구성으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시형태에서, 외부 센서 장치(102)는 복수의 금속판일 수 있다. 일부 실시형태에서, 외부 센서 장치(102)의 형상 및/또는 방위는 필요에 따라 변할 수 있다.
일부 실시형태에서, 외부 센서 장치(102)는 연구 대상 보디에 물리적으로 접촉할 필요가 없다. 예를 들면, 외부 센서 장치(102)와 지원 전자기기는 운전자 졸음에 대한 생리적 표시자의 변화를 검출하여 사고를 방지하기 위한 조치를 취하도록 고속도로를 달리는 트럭의 운전자 시트에 설치될 수 있다. 일부 실시형태에서, 감지 처리는 일반적으로 2개의 경로에서 별도로 행하여진다. 즉 (1) 제1 경로에서는 벡터 합의 실수 성분, 예컨대 에너지 소산의 변화가 검출되고, (2) 제2 경로에서는 허수 성분- 허수 성분으로 흐르는 전류의 위상이 실수 성분의 전류에 직교하는 커패시턴스 또는 인덕턴스와 같은 성분 -에 관한 변화가 별도로 처리된다. 일부 실시형태에서, 전계의 진폭 변화는 제1 경로에서 검출되고, 전계의 주파수 변화는 제2 경로에서 검출된다. 일반적으로, 당업계에 공지된 바와 같이, 전계의 위상 변화는 전계의 주파수 변화를 분석함으로써 획득될 수 있다. 상기 2개의 신호는 나중의 신호 처리에서 합쳐져서 복소 유전율의 변화를 재생성하거나 별도 분석을 위해 개별 신호로서 유지될 수 있다. 상기 2개의 경로에 대해서는 별도로 후술한다.
복소 유전율의 허수 성분의 변화를 검출하기 위해, 전계 발생기(104)의 출력은 직교 복조기(108)에 연결된다. 직교 복조기(108)는 전계 발생기(104)의 출력의 주파수 변화를 검출하고 저주파수 성분과 고주파수 성분을 포함한 검출 응답을 생성한다. 도 6은 본 발명의 소정 실시형태에 따른 직교 복조기(108)를 보인 도이다. 직교 복조기(108)는 믹서(602)와 공진 회로(604)를 포함한다. 여기에서는 더블 밸런스 믹서를 설명하지만, 다른 적당한 유형의 믹서를 또한 사용할 수 있다. 직교 복조기(108)에 포함된 컴포넌트들은 2개 이상의 컴포넌트로 더 나누어지거나 및/또는 임의의 적당한 배열로 함께 결합될 수 있다. 또한, 하나 이상의 컴포넌트가 재배열, 변경, 추가 및/또는 제거될 수 있다.
직교 복조기(108)에 대한 입력 신호는 2개의 경로로 나누어진다. 하나의 경로는 더블 밸런스 믹서(602)의 하나의 입력 포트에 연결되고, 다른 하나의 경로는 공진 회로(604)에 연결된다. 공진 회로(604)의 출력은 더블 밸런스 믹서(602)의 다른 입력 포트에 연결된다. 일부 실시형태에서, 공진 회로(604)는 인덕터와 커패시터를 포함한다. 일부 실시형태에서, 공진 회로(604)는 인덕터, 커패시터 및 저항기를 포함한다. 공진 회로(604)의 회로 컴포넌트들은 직렬로, 병렬로 또는 임의의 다른 적당한 구성으로 접속될 수 있다. 공진 회로(604)는 당업자가 이해하는 다른 회로 구성으로 또한 구현될 수 있다. 일부 실시형태에서, 공진 회로(604)는 전계 발생기(104)의 공칭 중심 주파수에 동조된다.
더블 밸런스 믹서(602)는 2개의 신호(입력으로부터의 하나의 신호와 공진 회로(604)로부터의 다른 신호)를 함께 곱한다. 상기 2개의 신호의 곱은 출력에서 2개의 성분, 즉 2개의 입력 주파수 간의 차에 비례하는 하나의 성분과 2개의 입력 주파수들의 합인 다른 하나의 성분을 생성한다. 상기 2개의 신호 사이에 정확히 90도 위상차가 있을 때, 복조기 출력은 0이다. 상기 위상차가 약 +/-90도보다 작을 때는 더블 밸런스 믹서(602)의 출력에 DC 성분이 있을 것이다.
직교 복조기(108)로부터의 출력 신호는 저역 통과 필터(114)에 공급된다. 저역 통과 필터(114)는 전형적으로 구적 변조기(108)에 의해 발생된 훨씬 높은 주파수 성분으로부터 구적 변조기(108)의 저주파수 성분을 분리하는 저항 요소, 유도 요소 및/또는 용량 요소를 포함한 아날로그 회로이다. 저역 통과 필터의 차단 주파수는 고주파수 항을 충분히 억제하면서 원하는 신호 성분의 감쇠를 작게 하도록 선택된다. 필터링 후에, 신호는 후술하는 신호 프로세서 유닛(116)에 연결된다.
전계 소산의 변화 검출은 전계의 주파수 변화 검출과 다소 다르게 처리된다. 도 1 및 도 6에서, 전계 발생기(104)의 출력은 공진 회로(604)에 의해 생성된 자신의 위상 편이 버전과 곱해진다. 위상/주파수 변화 검출과 다르게, 진폭 변동은 연구 대상 물질에 의해 변하지 않는 전계 발생기(104) 출력과 비교되어야 한다. 다시 도 1을 참조하면, 진폭 기준 신호는 임의의 외부 영향 없이 전계 발생기(104)의 출력을 측정함으로써 생성되고 진폭 기준원(106)의 출력 레벨을 설정하기 위해 사용된다.
진폭 기준원(106)은 전형적으로 다이오드와 같은 반도체 컴포넌트에 의해 제공될 수 있는 시간 및 온도 안정 전압 기준이다. 진폭 기준원(106)의 출력은 진폭 비교 스위치(110)의 하나의 입력에 공급된다. 신호 프로세서(116)에 의해 제어되는 스위치(110)는 진폭 기준원(106)과 전계 발생기(104) 출력을 신호 프로세서(116)에 교대로 접속한다. 기준 신호(106)와 전계 발생기(104) 출력 간의 차를 측정함으로써- 및 충분한 교정 정보와 함께 -, 연구 대상 물질에 의해 흡수(예를 들면, 소산)된 전력량을 계산할 수 있다.
진폭 비교 스위치(110)는 전계 발생기(104)의 진폭의 가장 빠른 변동보다 적어도 2배의 속도로 전계 발생기(104)의 출력을 샘플링하고 진폭 기준원(106)의 값을 공제함으로써 기능한다. 따라서 진폭 비교 스위치(110)의 출력은 전계 발생기(104)의 진폭과 진폭 기준원(106)의 진폭 간의 차와 동일하다.
신호 프로세서(116)는 저역 통과 필터(114)의 출력을 취하고 원하는 성분을 추가의 사용 또는 처리를 위해 원하는 형식으로 추출한다. 신호 프로세서(116)는 또한 전계의 진폭 변화를 분석하기 위해 진폭 비교 스위치(110)의 출력을 취한다. 신호 프로세서(116)는 아날로그 회로, 디지털 회로 또는 혼합 회로를 사용하여 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 소정 실시형태에 따른 신호 프로세서(116)를 보인 도이다. 신호 프로세서(116)는 샘플 및 홀드 회로(702), 아날로그-디지털 변환기(ADC)(704), 디지털 신호 프로세서(706) 및 마이크로컨트롤러(708)를 포함한다. 신호 프로세서(116)에 포함된 컴포넌트들은 2개 이상의 컴포넌트로 더 나누어지거나 및/또는 임의의 적당한 배열로 함께 결합될 수 있다. 또한, 하나 이상의 컴포넌트가 재배열, 변경, 추가 및/또는 제거될 수 있다.
샘플 및 홀드 회로(702)는 연속 시간 연속치 신호를 샘플링하고 특정 시구간 동안 그 값을 홀드하도록 구성된다. 전형적인 샘플 및 홀드 회로(702)는 커패시터, 하나 이상의 스위치 및 하나 이상의 연산 증폭기를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다른 적당한 회로 구현을 또한 사용할 수 있다.
ADC(704)는 샘플 및 홀드 회로(702)의 출력을 수신하고 그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 일부 실시형태에서, ADC(410)는 고해상도를 가질 수 있다. 많은 가능한 응용에서 전계 내의 전체 영역의 벌크 유전율의 변화가 비교적 낮을 것으로, 예를 들면 수백 헤르쯔 미만이 될 것으로 예상되기 때문에, 일부 실시형태에서, 이것은 샘플 및 홀드 장치(406)를 이용하여 5000 샘플/초 범위의 샘플 속도로 ADC(704)에 의해 처리될 수 있는 짧은 샘플을 만들어서 전계 발생기(104)의 출력을 언더샘플링하는 데에 충분할 수 있다. 24비트 해상도 또는 32비트 해상도를 가진 ADC는 쉽게 이용할 수 있다. 일부 실시형태에서, ADC(704)는 다른 적당한 해상도를 가질 수 있다.
디지털 신호 프로세서(706)는 ADC(704)의 출력을 처리하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 디지털 신호 프로세서(706)는 마이크로프로세서일 수 있다.
마이크로컨트롤러(708)는 신호 프로세서(116)의 하나 이상의 컴포넌트에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크로컨트롤러(708)는 신호 프로세서(116)의 하나 이상의 컴포넌트의 샘플링 속도 및/또는 클럭 속도를 제어할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크로컨트롤러(708)는 신호 프로세서(116)의 하나 이상의 컴포넌트에 커맨드 신호를 발행할 수 있다. 일부 실시형태에서, 마이크로컨트롤러(708)는 일반 고성능 저전력 시스템 온 칩(system on chip, SOC) 제품일 수 있다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러(708)는 ARM 코텍스-M4 코어 프로세서와 같은 ARM 기반 프로세서 또는 임의의 다른 적당한 모델일 수 있다.
디스플레이(118)를 참조하면, 디스플레이(118)는 신호 프로세서(116)에 의해 발생된 각종 결과들을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. 디스플레이(118)는 터치스크린, LCD 스크린, 및/또는 임의의 다른 적당한 디스플레이 스크린 또는 디스플레이 스크린들의 조합일 수 있다. 일부 실시형태에서, 신호 프로세서(116)의 출력은 신호 저장 및/또는 처리를 위해 데이터 로거(logger)에 또한 공급될 수 있다.
도 2는 전계 발생기(104)로부터의 입력 신호의 주파수와 전압 출력 간의 전형적인 관계를 보인 직교 복조기(108)의 전달 함수의 일반화 버전을 보인 것이다. 수평축은 헤르쯔(Hz) 단위의 주파수를 나타내고 수직축은 볼트(V) 단위의 복조기 출력을 나타낸다. 수평축의 중앙은 공진 회로(604)의 공칭 공진 주파수를 표시한다. 예를 들어서 만일 공진 회로(604)의 공칭 공진 주파수가 80MHz이면, 수평축의 중앙(210)은 80MHz이다. 곡선의 중앙 영역(202)의 기울기는 위상/주파수 변화의 함수로서 출력 전압과 관련하여 동일한 감도를 제공하면서 확장된 주파수 범위에서의 동작을 허용하도록 완전히 선형으로 될 수 있다. 전달 함수는 더블 밸런스 믹서(108)에 대한 2개의 입력들 간의 위상/주파수 관계에만 수학적으로 의존한다. 이 때문에 소산 속성에 기인하는 진폭의 변화로부터 분리된 물질 속성에 의해 유도되는 위상/주파수 변화의 검출시에 넓은 동적 범위가 가능하다.
도 2는 동일한 전계 발생기(104) 및 직교 복조기(108)를 이용하는 동안 2개의 다른 응용에서 사용되는 것과 같이 동작하는 센서를 보인 것이다. 영역 1(204)에서, 정확한 주파수 값 및 전달 함수의 기울기에 의존하는 DC 성분은 예를 들면 -1.5볼트일 수 있다. 만일 전계 발생기(104)의 주파수에 작은 변동이 있으면, 직교 복조기 출력 전압에도 역시 작은 변동이 있을 것이다. 이 예에서 출력 변동은 약 -1.5볼트를 중심으로 이루어질 것이다. 범위 2(206)에서 DC 항은 예를 들면 약 +1.0볼트일 수 있다. 그러나 전달 함수의 기울기가 두 영역에서 거의 동일하기 때문에, 상기 작은 변동은 약 0볼트를 중심으로 이루어질 것이다.
이것은 여기에서 취하는 접근법에 대한 중요한 장점이다. 만일 전계 내에서 다양한 전자기 속성을 가진 다양한 물질이 있으면, 직교 복조기(108)의 전체 출력은 물질 속성의 작은 변화에 대하여 본질적으로 일정한 전달 함수를 여전히 유지하면서 전계 영역 내의 모든 물질의 공헌에 의해 결정된 평균 DC 레벨을 가질 수 있다. 작은 신호 선형성은 연구 대상 물질의 별도의 구성물로부터의 신호 성분들이 선형으로 결합되게 한다. 출력 파형에서 각종 공헌들의 선형 결합은 나중의 신호 처리에서 쉽게 분리될 수 있다. 호흡 및 심박수(맥박) 신호 둘 다를 표시하는 결합 파형의 예는 도 3에 도시하였다.
도 3은 보디에 의한 호흡의 전형인 크고 저주파수이며 대략 삼각 파형으로 이루어진 신호, 및 더 작은 진폭, 고주파수 및 더 복잡한 파형의 심장 맥박에서 가끔 보여지는 신호를 보인 것이다. 도 3에서, 이러한 2개의 파형의 선형 추가는 더 크고 더 느린 삼각 호흡 성분 위에 올라타는 더 작은 진폭이고 더 높은 주파수이며 더 복잡한 심장 맥박으로서 나타난다.
전술한 주로 아날로그 설계 외에, "직접-디지털"(direct-to-digital) 접근법이 또한 가능하다. 도 4는 본 발명의 소정 실시형태에 따른, 보디의 변화를 검출 및 분석하기 위한 시스템(400)을 보인 것이다. 이 시스템(400)은 외부 센서 장치(402), 전계 발생기(404), 샘플 및 홀드 장치(406), 마이크로컨트롤러(408), ADC(410), 디지털 신호 프로세서(416) 및 디스플레이(418)를 포함한다. 시스템(400)에 포함된 컴포넌트들은 2개 이상의 컴포넌트로 더 나누어지거나 및/또는 임의의 적당한 배열로 함께 결합될 수 있다. 또한, 하나 이상의 컴포넌트가 재배열, 변경, 추가 및/또는 제거될 수 있다. 일부 실시형태에서, 도 4에 포함된 컴포넌트들은 도 1 및/또는 도 7에서 설명한 대응하는 컴포넌트들과 유사하다.
일부 실시형태에서, 시스템(400)은 도 1에서 설명한 대부분의 아날로그 컴포넌트들을 디지털 또는 혼합 신호 컴포넌트로 교체한다. "직접 디지털" 개념은 샘플 및 홀드 장치(406)에 의해 구동되는 ADC(410)를 이용한다. 일부 실시형태에서, ADC(410)는 고해상도를 가질 수 있다. 많은 가능한 응용에서 전계 내의 전체 영역의 벌크 유전율의 변화가 비교적 낮을 것으로, 예를 들면 수백 헤르쯔 미만이 될 것으로 예상되기 때문에, 이것은 샘플 및 홀드 장치(406)를 이용하여 5000 샘플/초 범위의 샘플 속도로 ADC(410)에 의해 처리될 수 있는 짧은 샘플을 만들어서 전계 발생기(404)의 출력을 언더샘플링하는 데에 충분할 수 있다. 32비트 버전은 컴포넌트 가격이 크게 더 높기 때문에 24비트 해상도를 가진 이러한 장치를 쉽게 이용할 수 있다. 그러한 시스템에서, 신호 프로세서(416)는 도 1에서 설명한 직교 복조기(108)에 의해 수행되는 기능들을 인수할 것이다. "직접 디지털" 기구의 특징들이 신호 프로세서(416)의 소프트웨어에 의해 결정되기 때문에, 단일 하드웨어 집합이 다른 응용을 위한 특수 소프트웨어로 로드될 수 있다. "직접 디지털" 접근법의 프로그램 가능한 특성은 규모의 경제를 가능하게 하고, 단위 비용을 낮추며, 새로운 시장 기회를 열 수 있다. 일부 실시형태에서, ADC는 특수 용도 집적회로(application specific integrated circuit, ASIC)로 제조될 수 있다.
도 5는 본 발명의 소정 실시형태에 따른, 보디에서의 변화를 검출 및 분석하는 프로세스(500)를 보인 흐름도이다. 프로세스(500)는 도 1에 도시된 시스템(100) 및/또는 도 4에 도시된 시스템(400)과 관련하여 설명된다. 일부 실시형태에서, 프로세스(500)는 예를 들면 재배열, 변경, 추가 및/또는 제거된 단계들을 가짐으로써 수정될 수 있다.
단계 502에서, 전계가 원하는 검출 영역 주위에서 확립된다. 원하는 검출 영역은 전형적으로 모니터링하려고 하는 보디 주위이다. 일부 실시형태에서, 전계는 원하는 검출 영역을 조명하는 전계를 생성하는 전계 발생기(104)를 이용하여 확립된다. 그 다음에 프로세스(500)는 단계 504로 진행한다.
단계 504에서, 원하는 검출 영역의 전계의 주파수와 진폭이 모니터링된다. 일부 실시형태에서, 보디 주위 및 보디 내 영역을 모니터링하기 위해 외부 센서 장치(102)가 사용된다. 외부 센서 장치(102)는 연구 대상 보디와 물리적으로 접촉할 필요가 없다. 프로세스(500)는 그 다음에 단계 506으로 진행한다.
단계 506에서, 임의의 변화를 검출하기 위해 원하는 검출 영역의 전계를 처리 및 분석한다. 프로세스(500)는 진폭 및 주파수/위상 둘 다로 전계의 변화를 검출할 수 있다. 예를 들면, 전계의 진폭 변동은 연구 대상 물질에 의해 변하지 않는 전계 발생기(104) 출력과 비교될 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 진폭 기준 신호는 외부 영향 없이 전계 발생기의 출력을 측정함으로써 생성되고 진폭 기준원(106)의 출력 레벨을 설정하기 위해 사용된다. 진폭 기준원(106)의 출력은 진폭 비교 스위치(110)의 하나의 입력에 공급된다. 신호 프로세서(116)에 의해 제어되는 스위치(110)는 진폭 기준원(106)과 전계 발생기(104) 출력을 신호 프로세서에 교대로 접속한다. 기준 신호와 전계 발생기(104) 출력 간의 차를 측정함으로써- 및 충분한 교정 정보와 함께 - 전계의 진폭 비교 응답이 결정될 수 있다.
주파수/위상에 있어서의 전계의 변화는 도 1 및 도 6과 관련하여 설명한 직교 복조기 구성에 의해 검출 및 분석될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시형태에서, 전계 발생기(104)의 출력은 전계 발생기(104) 출력의 주파수 변화를 검출하고 저주파수 성분 및 고주파수 성분을 포함한 검출 응답을 생성하도록 구성된 직교 복조기에 연결된다. 검출 응답은 그 다음에 검출 응답의 고주파수 성분을 필터링하여 필터링된 응답을 발생하도록 구성된 저역 통과 필터(114)에 공급된다. 일부 실시형태에서, 일단 주파수 변화가 검출되면, 위상의 변화는 당업자에 의해 쉽게 도출될 수 있다.
그 다음에 상기 필터링된 응답과 상기 진폭 비교 응답이 추가의 분석을 위해 신호 프로세서에 공급될 수 있다.
일부 실시형태에서, 전계 변화는 도 4와 관련한 시스템(400)에서 설명한 "직접 디지털" 접근법으로 분석될 수 있다. 전계 발생기(104)의 출력은 샘플 및 홀드 장치(406)에 의해 샘플링 및 홀드되고 ADC(410)에 의해 디지털화될 수 있다. ADC(410)의 디지털화 출력은 그 다음에 디지털 신호 프로세서(416)에 의해 분석될 수 있다. 프로세스(500)는 그 다음에 단계 508로 진행한다.
단계 508에서, 전계가 시각적 검사를 위해 디스플레이될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전계의 변화가 또한 디스플레이 및 기록될 수 있다. 일부 실시형태에서, 전계의 변화는 혈관 프로세스 및 상태, 호흡 프로세스 및 상태, 및 유전율과 함께 변하는 다른 보디 물질 특성과 같은 구체적인 보디 기능 특징을 제공하기 위해 추출될 수 있다.
일부 실시형태에서, 시스템(100) 또는 시스템(400)은 하나 이상의 코어를 포함하고 각종 애플리케이션 및 모듈을 구동하기 위한 하나 이상의 스레드를 수용할 수 있는 프로세서를 포함할 수 있다. 소프트웨어는 컴퓨터 명령어 또는 컴퓨터 코드를 실행할 수 있는 프로세서에서 구동할 수 있다. 프로세서는 특수 용도 집적 회로(ASIC), 프로그래머블 논리 어레이(programmable logic array, PLA), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA), 또는 임의의 다른 집적 회로를 이용하여 하드웨어로 또한 구현될 수 있다.
프로세서는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 플래시 메모리, 자기 디스크 드라이브, 광 드라이브, PROM, ROM, 또는 임의의 다른 메모리 또는 메모리들의 조합일 수 있는 메모리 장치와 결합할 수 있다.
프로세서는 프로세서로 하여금 개시된 주제에서 설명한 각종 단계들을 수행하게 하도록 구성된 메모리에 저장된 모듈을 구동하도록 구성될 수 있다.
이하의 응용 및/또는 방법들은 개시된 주제를 적용하는 비제한적인 예이다.
일부 실시형태에서, 센서에서 아날로그 데이터 감소 필요성을 완화하기 위해 커패시터 여기 주파수의 변화가 원격으로 감지될 수 있다.
일부 실시형태에서, 혈압은 "도넛" 압력을 이용하여 보디 부위를 격리한 후 압력을 해제하고 결과로서 혈류의 복귀를 모니터링함으로써 측정될 수 있다. 동맥을 폐쇄하고, 압력이 해제됨에 따라 동맥이 개방될 때 압력을 모니터링하기 위해 수족을 감싸는 전통적인 수단이 있다. 본 발명에 의해, 모세관('도넛' 압력 영역 내)을 폐쇄하고 모세관이 다시 열릴 때 압력을 모니터링함으로써 혈액을 배제한 보디 영역이 결정될 수 있다. 이러한 응용 단순화는 그 다음에 병원 대기실 등에서의 착석 상황에 적용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 제1 파생물은 호흡 신호를 결합 신호로부터 공제하여 심박 신호를 남기도록 심박과 호흡의 결합된 시계열 신호에서 되풀이 패턴을 찾기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 엔트로피(H)의 수학적 개념을 이용하여 심박 신호를 분석하고 심장 프로세스 특징화와 관련한 사건 타이밍 정보를 추출할 수 있다.
일부 실시형태에서, 웨이브렛 분석은 매우 다양한 주파수 구성으로 복잡한 시계열 데이터를 명확히 하는데 사용될 수 있다. 시간에 따라 그 주파수가 변하는 신호들은 고속 퓨리에 변환(fast Fourier transform, FFT)과 같은 전통적인 디지털 기법을 이용한 효과적인 분석에 방해가 된다. 웨이브렛은 테스트 패턴 또는 "웨이브렛"이 제1 시계열에서 발견되는 시간을 표시하는 제2 상관 시계열을 제공하기 위해 시계열 데이터의 슬라이딩 창에 적용될 수 있는 짧은 패턴 상관의 개념을 제공한다.
일부 실시형태에서, 저해상도 FFT는 상관 함수에서 전력 레벨을 피크 검색하는데 사용될 수 있다. 이 FFT 전력 분석은 그 다음에 상관 차단 레벨을 설정하고, 그에 따라서 FFT에 의해 제공된 전력 레벨에 기초하여 고해상도 상관 주파수를 결정하는데 사용될 수 있다. FFT는 본질적으로 더 강한 상관 신호를 유지할 수 있도록 특정 전력 레벨 아래의 상관성을 제거한다. 이것은 FFT 창 취득 시간이 크게 증가된 참석자에 의해 FFT의 해상도를 증가시킬 필요 없이 주파수가 비교적 가깝지만 전력이 넓게 분리된 저주파수 신호를 분리하기 위한 시도에서 서로에 대하여 전력 레벨을 효율적으로 '정상화'하는 방법을 제공한다.
일부 실시형태에서, 칼만 필터는 높은 동적 범위를 가진 센서로부터 매우 다양한 신호를 정상화할 목적으로 가용 이동 평균을 유지함에 있어서 필터가 시계열 내의 예측된 다음 값과 관계되도록 시계열 데이터에 의해 표시된 것처럼 유전율의 변화의 효과를 처리하기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 보디 또는 물질의 온도 측정치는 상기 보디 또는 물질의 유전율을 측정함으로써 획득될 수 있고, 여기에서 상기 유전율은 온도와 상관될 수 있다.
일부 실시형태에서, 보디, 물질 및/또는 액체 내의 압력 측정치는 상기 보디, 물질 및/또는 액체의 유전율을 측정함으로써 획득될 수 있고, 여기에서 상기 유전율은 압력과 상관될 수 있다.
일부 실시형태에서, 개인의 스트레스 레벨은 원격의 비접촉성 생물측정 센서를 이용하여 개인의 움직임, 심박 특성 및 호흡을 분석함으로써 결정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 음식물 처리 및 취급 동작에서 음식물의 품질은 음식물의 품질을 음식물 항목의 측정된 유전율에 상관시킴으로써 모니터링될 수 있다.
일부 실시형태에서, 유체(예를 들면, 페인트, 혈액, 시약, 석유 제품)의 특성(예를 들면, 난류, 유량, 밀도, 온도)은 유체의 특성들을 유체의 객관적 특성에 상관시킴으로써 모니터링될 수 있다.
일부 실시형태에서, 고체 물질의 공동(cavity) 및/또는 불순물을 발견할 수 있다. 그러한 응용은 합성 물질, 구성 물질 내의 공극, 혼입된 오염물질, 및/또는 유체 혼합의 품질에서의 층간박리(delamination) 검출과 같은 분야에서 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 고체 물질 내에 내포된 밀수품을 발견할 수 있다.
일부 실시형태에서, 유아용 침대, 유모차 및/또는 카 시트 내의 유아의 생명 징후를 모니터링할 수 있다.
일부 실시형태에서, 증대된 승객 안전, 에어백 전개 및/또는 아기가 뒤에 남겨지는 것 방지를 제공할 목적으로 자동차 내의 존재 및 자동차 내에 위치된 생명 징후를 검출할 수 있다.
일부 실시형태에서, 심박 가변성을 이용하여 운전자의 지각력을 검출할 수 있다. 일부 실시형태에서, 머리 끄덕임 서명 동작과 같은 행동을 검출할 수 있다.
일부 실시형태에서, 인증되지 않은 위치에서의 생명 징후(예를 들면, 밀수 및/또는 밀매)를 발견할 수 있다.
일부 실시형태에서, 유리 제조의 품질이 두께 변동, 불량 혼합 및/또는 불순물 혼입을 검출함으로써 평가될 수 있다.
일부 실시형태에서, 지하/서브표면 조직 및 하부구조(파이프 등)의 성질을 평가할 수 있다.
일부 실시형태에서, 여기에서 설명한 외부 센서 장치는 다른 센서(예를 들면, 카메라, 반향정위, 압력/중량/가속도계)와 결합하여 센서 "퓨전"(fusion)을 이용한 강화된 센서 응용을 제공할 수 있다.
일부 실시형태에서, 소정의 보디 상태를 검출할 수 있다. 보디 상태는 심장-폐 기능, 폐액 수준, 혈류 및 기능, 대장 및 소장 상태 및 프로세스, 방광 상태(차 있음/비어 있음) 및 프로세스(채우기/비우기 속도), 부종 및 관련 유체 상태, 골밀도 측정치, 및 임의의 다른 적당한 상태 또는 상태들의 조합에 관한 보디 상태들을 포함한다.
개시된 주제는 전술한 설명에서 개시되거나 도면에 예시된 구성의 세부 및 컴포넌트들의 배열로 그 응용이 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 개시된 주제는 다른 실시형태가 가능하고, 각종 방법으로 실시 및 실행될 수 있다. 또한, 여기에서 사용한 어구 및 용어들은 설명을 위한 것이지 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
그래서, 당업자라면 본 발명이 기반을 두는 개념은 개시된 주제의 몇 가지 목적을 실행하기 위한 다른 구조, 시스템, 방법 및 매체의 설계를 위한 기초로서 쉽게 활용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
비록 개시된 주제가 전술한 예시적인 실시형태로 설명 및 예시되었지만, 본 설명은 단지 예로서 이루어진 것이고, 개시된 주제의 구현의 세부에 있어서의 많은 변화가 개시된 주제의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있는 것으로 이해된다.

Claims (17)

  1. 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템에 있어서,
    전계를 생성하도록 구성된 전계 발생기;
    상기 전계 발생기에 결합되고, 상기 전계의 물리적 변화 ― 상기 물리적 변화는 상기 전계의 진폭과 주파수에 영향을 주는 것임 ― 를 검출하도록 구성된 외부 센서 장치;
    상기 전계 발생기에 결합되고, 상기 전계 발생기의 출력 주파수의 변화를 검출하고 저주파수 성분 및 고주파수 성분을 포함한 검출 응답을 생성하도록 구성된 직교 복조기;
    상기 직교 복조기에 결합되고, 상기 검출 응답의 고주파수 성분을 필터링하여 필터링된 응답을 발생하도록 구성된 저역 통과 필터;
    진폭 기준을 제공하도록 구성된 진폭 기준원;
    상기 진폭 기준원 및 상기 전계 발생기에 결합되고, 상기 진폭 기준과 상기 전계의 진폭을 비교하여 진폭 비교 응답을 발생하도록 구성된 진폭 비교 스위치; 및
    상기 저역 통과 필터 및 상기 진폭 비교 스위치에 결합되고, 상기 필터링된 응답 및 상기 진폭 비교 응답을 분석하도록 구성된 신호 프로세서
    를 포함하는, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는:
    상기 필터링된 응답 및 상기 진폭 비교 응답을 샘플링하도록 구성된 샘플 및 홀드 회로(sample-and-hold circuit);
    상기 샘플 및 홀드 회로에 결합되고, 상기 샘플 및 홀드 회로의 출력을 디지털화하도록 구성된 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC); 및
    상기 ADC에 결합되고, 상기 ADC의 출력을 분석하도록 구성된 디지털 신호 프로세서
    를 포함하는 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직교 복조기는:
    상기 직교 복조기의 입력에 기초하여 직교 입력(quadrature input)을 생성하도록 구성된 공진 회로; 및
    상기 공진 회로에 결합되고, (1) 상기 직교 복조기의 입력과 상기 직교 입력을 혼합하고, (2) 상기 직교 복조기의 출력을 발생하도록 구성된 믹서
    를 포함하는 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공진 회로는 커패시터, 인덕터, 및 저항기를 포함하는 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커패시터, 인덕터, 및 저항기는 병렬로 연결되는 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 믹서는 밸런스 믹서(balanced mixer)인 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 밸런스 믹서는 더블 밸런스 믹서인 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전계 발생기는 발진기를 포함하는 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발진기는 인덕터-커패시터 탱크 발진기인 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외부 센서 장치는 복수의 금속판(metallic plate)을 포함하는 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 외부 센서 장치는 그 방위를 변경하도록 구성되는 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    디스플레이를 더 포함하는, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 시스템.
  13. 보디의 변화를 검출 및 분석하는 방법에 있어서,
    전계 발생기로 원하는 검출 영역 주위에 전계를 확립하는 단계;
    직교 복조기로 상기 전계의 주파수를 모니터링하는 단계;
    상기 직교 복조기로 상기 전계의 주파수의 변화를 검출하는 단계;
    상기 전계의 진폭을 모니터링하는 단계; 및
    진폭 기준원으로 상기 전계의 진폭의 변화를 검출하는 단계
    를 포함하는, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전계의 적어도 진폭 또는 주파수의 변화를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전계의 진폭의 변화를 검출하는 단계는, 상기 전계의 진폭을 상기 진폭 기준원에 의해 생성된 진폭 기준과 비교하는 단계를 더 포함하는 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 전계의 주파수의 변화를 검출하는 단계는,
    상기 전계의 주파수의 변화를 검출하고 저주파수 성분 및 고주파수 성분을 포함한 검출 응답을 생성하는 단계; 및
    상기 검출 응답의 고주파수 성분을 필터링하여 필터링된 응답을 발생하는 단계
    를 더 포함하는 것인, 보디의 변화를 검출 및 분석하는 방법.
  17. 실행가능 명령어를 갖는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 있어서,
    상기 실행가능 명령어는 장치로 하여금:
    전계 발생기로 원하는 검출 영역 주위에 전계를 확립하게 하고;
    직교 복조기로 상기 전계의 주파수를 모니터링하게 하고;
    상기 직교 복조기로 상기 전계의 주파수의 변화를 검출하게 하고;
    상기 전계의 진폭을 모니터링하게 하며;
    진폭 기준원으로 상기 전계의 진폭의 변화를 검출하게 하도록
    동작가능한 것인, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
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