[发明专利]感应式感测装置及方法

说明书

一种感应式感测装置，包括第一回路(16)和第二回路(24)，第一回路(16)与电容器联接以形成谐振器电路(20)，并且谐振器电路和第二回路经由有源缓冲部件(28)联接。有源缓冲部件提供电压至电流放大，并且缓冲部件的输出驱动第二回路中的电流。形成第一回路部分和第二回路部分中的每一个的导电线被径向间隔开。

技术领域

本发明涉及一种用于将电磁信号耦合到介质中并从介质中耦合出的感应式感测装置。

背景技术

感应式感测可以用作对身体特性进行非侵入式检查的手段。

在一个有利的应用领域中，感应式感测可以用作非侵入式地检查生理特征(具体地，心脏和肺动力学)的手段。感应式感测基于磁感应，其与传导式和电容式感测相比具有多个优点。

与传导式感测(例如生物阻抗测量)相比，其优点在于不需要粘合剂电极；可以在不接触和/或通过非导电材料(例如织物和塑料)的情况下进行感测。另外，感应式感测信号明显不易受到运动伪影的破坏。

与电容式感测相比，其优点在于感应式感测基于磁场而不是电场，因此，与那些仅在皮肤水平上发生的相反，对在身体内部更大渗透深度处的变化更敏感。这是因为磁场比电场更深地渗透到身体中，因此磁场可用于测量身体内部更深处的特性变化，而电场主要仅用于测量皮肤表面处的效应，例如皮肤特性的变化(例如，介电常数)或皮肤的移动(皮肤接近度)。

基于线圈的感应式传感器通过与电磁信号(即电磁波或振荡)感应地耦合来起作用，其中信号通过线圈的传播导致经过线圈的电流发生变化，可以对其进行测量并用于感测所传播的信号的特性(包括例如频谱、幅度和相位模式)。

电磁激励信号可以传播到待检查的身体中。激励电磁信号在身体内引起磁感应，即由于施加外部磁场而在身体组织中产生涡电流。这些涡电流继而产生从身体传播出去的电磁信号，这些电磁信号与所施加的场以允许线圈感测到它们的方式相互作用。

组织在身体内的移动可以表现为组织局部区域的体积变化以及组织的导电或介电特性的变化。然后这些变化导致产生电磁信号的幅度和/或相位调制，该电磁信号响应于电磁刺激而从身体发射出。通过监视这些变化，可以检测和跟踪身体内元件的移动和大小变化，并可以跟踪电导率和介电特性的变化。例如，心脏收缩主要表现为血液移动，而呼吸主要表现为肺部电导率的变化。

接收到的信号可以通过测量发射线圈的振荡或谐振频率来定量地感测。

有两种主要的已知方法可用来感测从受激样本中接收回的次级磁信号。第一种是基于使用谐振器电路和耦合线圈，并基于电路的谐振频率的变化来感测接收到的信号。第二种是将接收到的信号感测为在专用接收器线圈中感应出的小电压。

所有已知的基于谐振器的感应式传感器都使用单个回路来产生初级磁场和拾取次级磁场。相反，通过将信号感测为感应电压而操作的已知装置使用分离的发射线圈和接收线圈；使用专用的发射和接收线圈的已知装置并不通过感测谐振频率变化来操作。

已经发现，使用单个回路既产生磁场又检测磁场的感应式传感器存在的问题是被检测到的信号极易受到运动伪影的影响(当传感器相对于被探测的身体移动时，数据失真)。可以认为这是由于以下原因引起的。产生的次级涡电流的强度随着离信号产生回路的距离而降低，因此，在被探测的身体表面感应出的涡电流要比在作为目标的更深组织中感应出的涡电流强得多。表面产生的电流通常对大多数感测应用都没有作用，仅较深的电流有用。此外，表面涡电流自然非常靠近谐振回路的导线，因此会强烈影响检测到的信号。结果，在回路与被探测的组织之间的距离的微小变化可能导致产生信号伪影，其在量度上远大于所需的较深组织的信号(例如心脏或呼吸相关的信号)。