專利名稱：利用電感耦合轉(zhuǎn)導(dǎo)子進(jìn)行遙感的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器，更具體地講涉及通過(guò)電感耦合遠(yuǎn)程訪問(wèn)的傳 感器。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別(RFID)電路用于檢測(cè)所關(guān)注制品的存在和運(yùn)動(dòng)?？赏ㄟ^(guò) 間歇地或連續(xù)地?zé)o線詢問(wèn)RFID標(biāo)簽來(lái)電子檢測(cè)配有RFID標(biāo)簽的制品 是否存在。在一個(gè)典型應(yīng)用中，RFID標(biāo)簽存儲(chǔ)識(shí)別(ID)碼。當(dāng)RFID 標(biāo)簽受到RFID標(biāo)簽讀出器的詢問(wèn)時(shí)，RFID標(biāo)簽將其ID碼無(wú)線傳輸給 RFID標(biāo)簽讀出器。由RFID標(biāo)簽傳輸給RFID標(biāo)簽讀出器的代碼表明 配有RFID標(biāo)簽的制品的存在和識(shí)別。
RFID標(biāo)簽可以包括電池或其他獨(dú)立電源，或可以從外部RFID標(biāo) 簽讀出器傳輸?shù)男盘?hào)獲得電源。沒(méi)有獨(dú)立電源的RFID標(biāo)簽特別小且成 本極低，用來(lái)跟蹤大量物品時(shí)成本低廉。
與RFID相關(guān)的技術(shù)涉及電子制品防竊(EAS)標(biāo)簽。EAS和RFID 標(biāo)簽均可遠(yuǎn)程訪問(wèn)，但EAS標(biāo)簽通常不包括RFID的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。 EAS和RFID標(biāo)簽包括用于遠(yuǎn)程訪問(wèn)的轉(zhuǎn)發(fā)器電路。轉(zhuǎn)發(fā)器電路是諧振 電路，具有選擇和布置的部件以使得轉(zhuǎn)發(fā)器以特定頻率電動(dòng)諧振。如果在EAS標(biāo)簽范圍內(nèi)以或者接近轉(zhuǎn)發(fā)器諧振頻率從標(biāo)簽讀出器
發(fā)出電磁信號(hào)，EAS轉(zhuǎn)發(fā)器電路吸收并/或反射來(lái)自讀出器通過(guò)電感耦
合釋放的電磁場(chǎng)的能量。轉(zhuǎn)發(fā)器電路吸收或反射的能量會(huì)引起標(biāo)簽讀 出器輸出線圈的輸出信號(hào)或標(biāo)簽讀出器接收線圈輸入信號(hào)的變化?？?br> 將這些信號(hào)的變化解釋為表明帶EAS標(biāo)簽制品的存在。
在一些專利申請(qǐng)中，希望遠(yuǎn)程獲得傳感器信息?？梢詫FID和 EAS標(biāo)簽的遠(yuǎn)程訪問(wèn)能力與傳感器技術(shù)結(jié)合起來(lái)以提供遠(yuǎn)程遙感能 力。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了這些能力以及其他需要，并提供超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的其 他優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及與遠(yuǎn)程訪問(wèn)傳感器有關(guān)的裝置、方法和系統(tǒng)，具體地 講涉及利用EAS/RFID技術(shù)通過(guò)電感耦合提供遠(yuǎn)程訪問(wèn)傳感器信息的 傳感器和系統(tǒng)。
一個(gè)實(shí)施例涉及遙感裝置，該遙感裝置包括傳感器和參考電路。 傳感器包括諧振電路，諧振電路具有諧振特性，并可通過(guò)暴露到外部 條件來(lái)進(jìn)行修改。諧振電路被構(gòu)造用于產(chǎn)生與可修改的諧振特性相關(guān) 的傳感器信號(hào)。傳感系統(tǒng)也包括具有參考諧振特性的參考電路。參考 電路被構(gòu)造用于產(chǎn)生適合與傳感器信號(hào)結(jié)合使用的參考信號(hào)，以補(bǔ)償 由于所述遙感裝置和被構(gòu)造為檢測(cè)所述參考信號(hào)和所述傳感器信號(hào)的 讀出器之間的電感耦合的改變而引起的傳感器信號(hào)的改變。
例如，電磁干涉作用、傳感裝置和讀出器之間距離和/或取向中的 變化、傳感裝置和讀出器附近的金屬物體或傳感裝置和影響電感耦合 的讀出器之間插入的材料可引起電感耦合中的變化。
例如，外部條件包括環(huán)境條件，諸如水分、濕度和/或其他環(huán)境條 件。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，暴露到外部條件會(huì)改變傳感器的材料屬
8性?？尚薷牡闹C振特性可以包括至少諧振頻率、Q系數(shù)、帶寬和頻率 響應(yīng)特性中的一種。
參考信號(hào)適合與傳感器信號(hào)結(jié)合使用以根據(jù)傳感器信號(hào)相對(duì)于參 考信號(hào)在振幅、尖峰值、峰寬度、頻率、偏差和曲線擬合中的至少一 個(gè)的變化來(lái)補(bǔ)償對(duì)齊和定位中的至少一個(gè)方面的改變。例如，參考信 號(hào)可用于歸一化傳感器信號(hào)或更正傳感器信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及遙感系統(tǒng)。遙感信號(hào)包括傳感裝置和 接收器。傳感裝置包括傳感器電路和參考電路。傳感器電路具有通過(guò) 暴露到外部條件可修改的諧振特性。諧振電路被配置以產(chǎn)生與可修改 的諧振特性相關(guān)的傳感器信號(hào)。參考電路具有參考諧振特性且被配置 以產(chǎn)生參考信號(hào)。布置接收器以接收傳感器信號(hào)和參考信號(hào)，并利用 參考信號(hào)補(bǔ)償由于傳感裝置和接收器之間的電感耦合的改變而引起的 傳感器信號(hào)的改變。
接收器可以被構(gòu)造用于根據(jù)傳感器信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)在振幅、 尖峰值，峰寬度、頻率、偏差以及曲線擬合中的至少一個(gè)的變化來(lái)補(bǔ)償 所述改變。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，接收器能夠根據(jù)傳感器信號(hào)中的 變化檢測(cè)外部條件中的變化。接收器可以根據(jù)外部條件的變化產(chǎn)生報(bào) 警信號(hào)。
根據(jù)一些具體實(shí)施，傳感器電路至少具有電容器和感應(yīng)器，可根
據(jù)電容器的電容的變化修改傳感器電路的諧振頻率。根據(jù)其他具體實(shí) 施，傳感器電路至少包括電容器和感應(yīng)器，可根據(jù)感應(yīng)器電感的變化 修改傳感器電路的諧振頻率。例如，可根據(jù)至少一個(gè)傳感器電路電路 元件的尺寸變化來(lái)修改傳感器電路的諧振頻率。在一些具體實(shí)施中， 可根據(jù)至少一個(gè)傳感器電路電路元件的電屬性的變化來(lái)修改傳感器電 路的諧振頻率。參考電路具有諧振特性，即相對(duì)不受因外部條件引起的變化的影 響。根據(jù)本發(fā)明的一些方面，傳感器電路被配置以暴露于外部條件， 且參考電路被構(gòu)造為受保護(hù)，免受外部條件的影響。根據(jù)其他方面， 參考電路可以對(duì)外部條件相對(duì)不敏感。接收器被構(gòu)造用于根據(jù)參考信 號(hào)歸一化和/或修正傳感器信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種方法，所述方法根據(jù)遠(yuǎn)程訪問(wèn)的 信號(hào)確定外部條件的變化情況。接收裝置接收由傳感裝置的傳感器電 路產(chǎn)生的傳感器信號(hào)。傳感器電路有通過(guò)暴露到外部條件來(lái)修改的諧 振頻率。接收裝置接收由傳感裝置參考電路產(chǎn)生的參考信號(hào)。參考電 路具有參考諧振特性。結(jié)合參考信號(hào)來(lái)處理傳感器信號(hào)，以補(bǔ)償傳感 裝置和接收裝置之間的電感耦合的改變?？衫媒?jīng)過(guò)處理的信號(hào)來(lái)確 定外部條件的變化。
本發(fā)明的以上概述并非旨在描述本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例或本發(fā)明的 每種具體實(shí)施。結(jié)合附圖，參照下文的具體實(shí)施方式
以及所附權(quán)利要
求，再結(jié)合對(duì)本發(fā)明比較完整的理解，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和成效將變得顯 而易見(jiàn)并為人所理解。


圖1A是用于EAS/RFID申請(qǐng)的說(shuō)明諧振電路110的示意圖； 圖1B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出了包括可變遙感元件的諧振電路 的示意圖1C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，包括訊問(wèn)器的遙感系統(tǒng)和具有電 容式傳感器的諧振電路；
圖1D和1E分別示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，具有可用于傳感電路 的交叉梳狀元件的電容式傳感器的平面圖和剖視圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出了包括讀出電路和參考電路的遙感 系統(tǒng)的框圖3A示描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例布置的讀出電路和參考電路產(chǎn)生的信號(hào)坐標(biāo)圖，該坐標(biāo)圖示出了外部事件發(fā)生前和發(fā)生后的信號(hào)；
圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，說(shuō)明外部事件發(fā)生前和發(fā)生后讀
出電路信號(hào)的頻譜范圍的振幅變化的坐標(biāo)圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，說(shuō)明參考電路信號(hào)的頻譜范圍、
電感連接到設(shè)置在距參考電路^、 (12和d3距離處的訊問(wèn)器的參考電路
的坐標(biāo)圖3D示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例說(shuō)明參考電路形狀中的變化的坐 標(biāo)圖,該參考電路形狀能夠用于補(bǔ)償影響讀出電路和讀出器之間的電感 耦合的改變；
圖4A描述了根據(jù)暴露于聚合過(guò)程中材料的本發(fā)明實(shí)施例，示出的 讀出電路諧振頻率中的遷移的坐標(biāo)圖4B示出了根據(jù)在固化過(guò)程中暴露到三種不同環(huán)氧樹(shù)脂混合物 的本發(fā)明實(shí)施例的疊加坐標(biāo)圖，該疊加坐標(biāo)圖示出了三個(gè)讀出電路諧 振頻率的變化。；
圖5A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例示出參考信號(hào)和傳感器信號(hào)的光譜特 征的坐標(biāo)圖5B中的流程圖顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，利用參考信號(hào)特性調(diào)整 傳感器信號(hào)并發(fā)出報(bào)警的方法；
圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，包括置于反應(yīng)板的反應(yīng)井中并用 于感傳化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)的交叉梳狀電容元件的讀出電路；
圖6B描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例構(gòu)建并設(shè)置在五個(gè)井反應(yīng)板中的 讀出電路所產(chǎn)生信號(hào)的諧振頻率的變化的疊加坐標(biāo)圖7描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，具有水分讀出電路的傷口敷料；
圖8A和8B示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具有讀出電路的對(duì)象分配器的 頂視圖和底視圖8C示出圖8A和8B的對(duì)象分配器的橫截面；
圖8D示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)象分配器圖8A和8B的讀出電 路的電路模型；
圖8E示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，復(fù)合在泡罩包裝分配器中以跟蹤泡 罩包裝的訊問(wèn)器或包含在泡罩包裝中的物品；圖9A和9B分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，包括傳感器電路的票據(jù)
對(duì)象的平面圖和剖視圖9C示出圖9A和9B中顯示的票據(jù)對(duì)象的讀出電路的示意圖； 圖9D示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，復(fù)合在票據(jù)分配器中當(dāng)票據(jù)從分配
器移除時(shí)用以跟蹤票據(jù)的訊問(wèn)器；
圖IO示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，具有遙感電路反應(yīng)板；
圖11A-11B示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供的消毒計(jì)量器和分布式
傳感器；
圖IIC是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，包括計(jì)量器和讀出電路的傳感裝置 的俯視圖
圖IID示出了沒(méi)有計(jì)量器的圖11C的讀出電路；以及 圖12示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，可結(jié)合遠(yuǎn)程訪問(wèn)消毒計(jì)量器使用的 消毒車。
雖然本發(fā)明具有各種修改和替代形式，但其具體特點(diǎn)將通過(guò)附圖 以舉例的方式示出并詳盡描述。然而應(yīng)當(dāng)理解，其目的不在于將本發(fā) 明限定為所述具體實(shí)施例。相反，其目的在于涵蓋如所附權(quán)利要求所 限定的、在本發(fā)明范圍之內(nèi)的所有修改形式、等同形式及替代形式。
具體實(shí)施例方式
在所示實(shí)施例的以下描述中，參考了組成本文一部分的附圖，其 中以舉例說(shuō)明的方式示出可用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的各種實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理 解，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，可以利用實(shí)施例，并可以進(jìn)行結(jié) 構(gòu)上的更改。
本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)遙感的方法、裝置和系統(tǒng)有導(dǎo)向作用。本發(fā)明 的方法將電子制品防竊(EAS)或射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)與傳感器技術(shù) 的各個(gè)方面結(jié)合在一起。在一些實(shí)施例中，傳感器為交叉梳狀轉(zhuǎn)導(dǎo)子， 如下面的詳細(xì)描述。在一些實(shí)施例中，傳感器可以包括空間分布的多 個(gè)元件，以使得遙感在所關(guān)注的區(qū)域上。在一些實(shí)施例中，讀出器可
12以使用由參考電路產(chǎn)生的信號(hào)結(jié)合傳感器信號(hào)，以補(bǔ)償傳感器信號(hào)的 改變。例如，由于對(duì)齊和傳感器與讀出器距離的變化、由于傳感器和 讀出器之間的電感耦合的改變、由于電磁干涉作用和/或由于某些其他 環(huán)境條件的變化，可能出現(xiàn)傳感器信號(hào)的改變。
圖1A是說(shuō)明用于EAS/RFID應(yīng)用的諧振電路110的示意圖。能夠 遠(yuǎn)程訪問(wèn)的EAS/RFID裝置可以使用包括并聯(lián)的感應(yīng)器112和電容器 116簡(jiǎn)單的電路。在一些應(yīng)用中，也可以在諧振電路110中包括電阻器。 電路110被設(shè)計(jì)為在特定頻率時(shí)諧振也就是i兌取決于電路元件112、 116的值。感應(yīng)器112起天線的作用，其用于接收、反射和/或傳輸電 磁能量，例如射頻(RF)能量。在一些應(yīng)用中，附加的電路(未示出) 連接到諧振電路110，以通過(guò)天線輸出識(shí)別碼。能夠傳輸代碼的裝置通 常被稱為RFID裝置。沒(méi)有附加電路輸出ID代碼的裝置一般被稱為EAS 裝置。EAS裝置被設(shè)計(jì)為吸收和擾亂電磁(EM)場(chǎng)，如由讀出器發(fā)出的 RF場(chǎng)。EM場(chǎng)的破壞情況可以通過(guò)讀出器檢測(cè)出來(lái)并被解釋以表明EAS 裝置的存在。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，EAS或基于讀出電路的RFID包括至少一 個(gè)用作傳感器的部件。例如，圖1A中描述的諧振電路110的一個(gè)或兩 個(gè)部件112、 116可用作傳感器。傳感器部件能夠根據(jù)感測(cè)條件改變諧 振電路一個(gè)或多個(gè)諧振特性。在多種應(yīng)用中，可變諧振特性可以包括 諧振頻率、Q系數(shù)、帶寬或諧振電路110的其他諧振特性。
圖1B的示意圖示出包括感應(yīng)器112和可變傳感部件(在此實(shí)例中 為電容式傳感器126)的諧振電路120。電容式傳感器126被構(gòu)造用于 根據(jù)感測(cè)條件改變電容值。電容值的改變引起諧振電路120諧振頻率 的變化。諧振頻率的變化可被RFID或EAS讀出器遠(yuǎn)程檢測(cè)和解讀。
可以解釋諧振頻率或其他諧振特性的變化以表明感測(cè)條件的一個(gè) 或多個(gè)相應(yīng)的變化。根據(jù)一些具體實(shí)施，電路120諧振頻率的變化可解釋為確定數(shù)量、程度或感測(cè)條件變化的持續(xù)時(shí)間。仍然根據(jù)其他具 體實(shí)施，檢測(cè)電路120諧振頻率持續(xù)一段時(shí)間的變化，可以追蹤持續(xù)一 段時(shí)間來(lái)感測(cè)條件變化的累進(jìn)。
圖1C顯示遙感系統(tǒng)150，其包括讀出器130，本文也稱為訊問(wèn)器， 和具有電容式傳感器126的諧振電路120。訊問(wèn)器130包括射頻(RF) 源134和共鳴分析儀136。
訊問(wèn)器130包括感應(yīng)器132，該傳感器320起到天線的作用以將 RF信號(hào)傳輸?shù)街C振電路120。諧振電路吸收并反射接近電路諧振頻率 的RF能量。訊問(wèn)器130可被成形為檢測(cè)由通過(guò)讀出電路120吸收和/ 或反射RF能量引起的傳輸信號(hào)的變化。訊問(wèn)器信號(hào)的擾動(dòng)(可歸因于 通過(guò)讀出電路120進(jìn)行的能量的吸收/反射和/或通過(guò)讀出電路120反射 的信號(hào)的檢測(cè))此處被稱為傳感信號(hào)或讀出電路信號(hào)。
圖1D和1E分別示出可用做圖1B和1C中顯示的諧振電路120 的傳感器部件的交叉梳狀電容式傳感器126的平面圖和剖視圖。電容 式傳感器126被構(gòu)型為由基底165上的兩個(gè)電導(dǎo)體163、 164形成的交 叉梳狀轉(zhuǎn)導(dǎo)子。電導(dǎo)體163、 164與多個(gè)相互交錯(cuò)的電極162相連。電 導(dǎo)體163、 164及其相連的電極162形成電容器的相對(duì)板，其電容值取 決于相互交錯(cuò)的電極162的數(shù)量、長(zhǎng)度和間距以及相對(duì)導(dǎo)體163、 164 的相互交錯(cuò)的電極162之間設(shè)置的材料的介電性質(zhì)。
在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可涉及諸如暴露于水中或其他流 體的環(huán)境條件的遙感。接觸傳感器126表面的水分引起相互交錯(cuò)的電 極162之間材料的介電常數(shù)的變化，因?yàn)樵摬牧衔栈蛭剿?。?收或吸附引起傳感器126電容的變化，并因此引起諧振電路120諧振 頻率的相應(yīng)變化。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可將電容式傳感器126用于檢測(cè)被測(cè)物的化
14學(xué)變化。例如，可將開(kāi)放式的交叉梳狀傳感器126的表面暴露給被測(cè) 物。被測(cè)物的化學(xué)和/或物理變化引起被測(cè)物介電性質(zhì)的變化，而被測(cè) 物介電性質(zhì)的變化繼而又引起傳感器126電容的變化。電容的變化可
作為諧振電路120諧振頻率的遷移來(lái)測(cè)量。在一些具體實(shí)施中，在暴 露到被測(cè)物之前，可能給傳感器126涂覆一種吸收或具體地講，粘合 到被測(cè)物的材料。
諧振頻率的變化可由傳感器尺寸的變化而引起。例如，根據(jù)改變 電容器板163、 164之間的物理關(guān)系的尺寸變化，電容式傳感器126的 電容值可以變化。例如，這樣的尺寸變化也可由于引起電容器板163、 164位置關(guān)系變化的傳感器伸展或收縮而發(fā)生。例如，傳感器的伸展或 收縮可由于暴露到多種事件或條件而引起，諸如光、溫度和/或水分等。
影響讀出電路和訊問(wèn)器之間的電感耦合的多種情形可影響讀出電 路信號(hào)。例如，由于取向和/或距讀出電路訊問(wèn)器距離、電磁干涉作用、 附近的金屬材料、讀出電路和訊問(wèn)器之間插入的材料、環(huán)境溫度和/或 其他因素的變化等，讀出電路信號(hào)可以是多種多樣的。
可將參考信號(hào)用于補(bǔ)償由于上述參數(shù)而引起的讀出電路信號(hào)的量 度之間的變化。
在一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)參考信號(hào)將由讀出電路產(chǎn)生的信號(hào)的取 向和/或距離歸一化。如果干涉作用超過(guò)了質(zhì)量量度的要求，則可能開(kāi) 始進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。圖2中的框圖描述了包括讀出電路220和參考電路 230的遙感系統(tǒng)200?？衫糜蓞⒖茧娐?30產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)解釋讀出電 路信號(hào)220諧振頻率的遷移。
在一些具體實(shí)施中，參考電路230具有類似的讀出電路信號(hào)220 構(gòu)造并吸收和反射接近參考電路諧振頻率的RF能量。訊問(wèn)器210可被 成形為檢測(cè)由吸收和/或反射參考電路RF能量引起的所傳輸信號(hào)的變
15化。訊問(wèn)器信號(hào)的擾動(dòng)，其中該擾動(dòng)可歸因于參考電路230進(jìn)行的能
量的吸收/反射和/或通過(guò)參考電路230反射的信號(hào)的檢測(cè)，在本文中稱 為參考信號(hào)或參考電路信號(hào)。圖2中描述的參考電路230可以包括沒(méi) 有傳感器部件的諧振電路。按照與讀出電路220固定關(guān)系設(shè)置參考電 路230。讀出電路220和參考電路230不需要進(jìn)行電氣連接?？梢詫?考電路230與可能影響參考電路230諧振特性的條件屏蔽開(kāi)來(lái)。參考 電路230可以裝配具有諧振特性的諧振電路，諸如諧振頻率，該特性 明顯區(qū)別于讀出電路220的諧振特性。在一些具體實(shí)施中，參考電路 230可以具有包括存儲(chǔ)和傳輸識(shí)別碼和/或其他數(shù)據(jù)(諸如讀出電路的 初始諧振參數(shù))的電路的RFID裝置。
圖3A描述由讀出電路和參考電路產(chǎn)生的信號(hào)310、 320的曲線以 響應(yīng)訊問(wèn)器分別在時(shí)間^和t2進(jìn)行的頻率掃描。時(shí)間h的信號(hào)310包 括讀出電路和相關(guān)的讀出電路的初始諧振頻率產(chǎn)生的信號(hào)特征311。時(shí) 間12的信號(hào)320包括暴露到感測(cè)條件后由讀出電路和相關(guān)的讀出電路 諧振頻率產(chǎn)生的信號(hào)特征321。信號(hào)310、 320相比較表示因感測(cè)條件 引起的由讀出電路產(chǎn)生的信號(hào)特征的頻率遷移。信號(hào)310和320還顯 示由參考電路分別在時(shí)間h和t2產(chǎn)生的信號(hào)特征312、 322。這些信號(hào) 特征312、 322與參考電路的諧振頻率相關(guān)聯(lián)，基本上保持不變。應(yīng)當(dāng) 理解，盡管此例描述通過(guò)暴露到感測(cè)條件引起的諧振頻率有向下的遷 移，但在其他構(gòu)造中，暴露到感測(cè)條件可以引起諧振頻率有向上的遷 移。
圖3B坐標(biāo)圖示出讀出電路在時(shí)間h、 12和t3的頻率響應(yīng)特性的變 化。在此例中，將讀出電路從最初的時(shí)間^調(diào)到20MHz的諧振頻率。 諧振頻率由于暴露到感測(cè)條件連續(xù)遷移到時(shí)間12和t3處的低頻率。在
此舉例中，讀出電路在時(shí)間t2和t3處的振幅和形狀基本上保持不變。
如果讀出電路的取向或定位發(fā)生變化，在振幅作為定位和/或取向的功 能時(shí)，由讀出電路產(chǎn)生的信號(hào)的頻率響應(yīng)特性也將發(fā)生變化。如前所述，因與感測(cè)條件無(wú)關(guān)的條件的變化可能引起由感側(cè)和/或 參考電路產(chǎn)生的信號(hào)的變化。這些變化可涉及頻率響應(yīng)信號(hào)的振幅和/ 或形狀的變化?？衫脜⒖夹盘?hào)識(shí)別因與感測(cè)條件無(wú)關(guān)的條件引起的 傳感器信號(hào)的變化。參考信號(hào)的利用如圖3C和3D所示。讀出電路產(chǎn) 生的信號(hào)的分析可以利用參考信號(hào)移除干涉作用、距離、取向和/或影
響讀出電路和讀出器之間的電感耦合的多種參數(shù)的影響。圖3C中的曲
線顯示參考電路信號(hào)的頻譜范圍，此處，參考電路電感連接到布置在
距參考電路山、(12和d3距離處的訊問(wèn)器，且C^〈d2〈d3。參考電路被 調(diào)到13.56 MHz的諧振頻率，在此例中，由于參考電路不受感測(cè)條件 的影響，諧振頻率不變。隨著訊問(wèn)器和參考電路之間距離的增加，由 參考電路產(chǎn)生的信號(hào)的振幅降低。
由參考電路產(chǎn)生的13.56 MHz處的信號(hào)表現(xiàn)了由于參考電路和訊 問(wèn)器之間距離的變化而引起的振幅的變化，而如果參考電路與感測(cè)條 件隔離，參考電路的諧振頻率可以保持相對(duì)的穩(wěn)定。在連續(xù)訊問(wèn)過(guò)程 中，由讀出電路產(chǎn)生的信號(hào)可以表現(xiàn)出因各種因素的結(jié)合而引起的變 化，包括與感測(cè)條件有關(guān)的因素和與感測(cè)條件無(wú)關(guān)的因素。例如，在 連續(xù)訊問(wèn)過(guò)程中，讀出電路信號(hào)可以表現(xiàn)出因距訊問(wèn)器距離的變化而 引起的振幅的改變，且還可以表現(xiàn)出因感測(cè)條件的變化而引起的諧振 頻率的遷移。
在一些具體實(shí)施中，與感測(cè)條件無(wú)關(guān)的因素可以引起除振幅變化 以外的信號(hào)頻率特性的變化。圖3D中的曲線表示與感測(cè)條件無(wú)關(guān)的因 素引起的參考信號(hào)平均數(shù)附近頻率分布的變化。在參考信號(hào)和傳感器 信號(hào)中均可以觀察到的這些變化可用來(lái)補(bǔ)償干涉作用、位置變化、電 感和/或影響傳感裝置和訊問(wèn)器之間的電感耦合的其他參數(shù)。圖3D中 的曲線表示參考電路信號(hào)在時(shí)間"和t2的頻率響應(yīng)特性的變化情況。 在此例中，在時(shí)間t時(shí)p參考電路信號(hào)的頻率響應(yīng)特性由平均數(shù)mi 附近的頻率分布表示。在時(shí)間t2時(shí)，頻率分布平均數(shù)遷移到m2且分布 形狀發(fā)生變化。頻率遷移和參考電路信號(hào)頻率分布形狀的變化可以由
17于與由讀出電路感側(cè)的條件沒(méi)有具體相關(guān)的電感耦合的改變而引起。 頻率分布形狀的變化可以通過(guò)頻率分布的尖峰值或偏斜度來(lái)確定。偏
斜度的量與均值附近的不對(duì)稱分布有關(guān)。尖峰值表示頻率分布的尖峰 度。在此例中，在時(shí)間tl時(shí)的首次測(cè)量表現(xiàn)ml附近正常的頻率分布。 在時(shí)間t2時(shí)的量度表現(xiàn)m2附近低尖峰值的傾斜分布。
在一個(gè)具體實(shí)施中，可利用參考電路信號(hào)歸一化由讀出電路產(chǎn)生 的信號(hào)。利用參考電路信號(hào)歸一化讀出電路信號(hào)，允許讀出電路信號(hào) 中諧振頻率的遷移更容易地翻譯為對(duì)應(yīng)于感測(cè)條件的變化。如果參考
電路是RFID裝置，可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入RFID裝置，諸如與一個(gè)或多個(gè)前 述讀出電路詢問(wèn)相關(guān)的數(shù)據(jù)。如果參考裝置是EAS裝置，則可利用連 接到訊問(wèn)器的數(shù)據(jù)庫(kù)管理來(lái)自讀出電路訊問(wèn)的數(shù)據(jù)。
在多個(gè)具體實(shí)施中，可利用本發(fā)明的讀出電路檢測(cè)一段時(shí)期的條 件變化。例如，可利用讀出電路檢測(cè)固化、干燥以及暴露到流體、氣 體、水分或其他條件等。圖4A中的曲線表示暴露到聚合過(guò)程中的材料 時(shí)，本發(fā)明的讀出電路諧振頻率的遷移。材料聚合時(shí)讀出電路諧振峰 隨時(shí)間的變化而變化。幾分鐘后，讀出電路諧振頻率的變化達(dá)到平衡， 表明材料已經(jīng)固化。圖4B中的疊加曲線表示暴露到三種不同的兩部分 環(huán)氧樹(shù)脂的混合物中三個(gè)讀出電路的諧振頻率的變化。每種混合物都 代表形成環(huán)氧樹(shù)脂的兩種組分的不同比例。圖4B描述每種混合物固化 時(shí)每個(gè)讀出電路諧振頻率的變化。每種混合物在固化期間產(chǎn)生不同的 諧振遷移標(biāo)記。
結(jié)合圖5A和5B描述了可由訊問(wèn)器執(zhí)行的方法，所述訊問(wèn)器利用 參考信號(hào)來(lái)補(bǔ)償讀出電路和訊問(wèn)器之間的位置和/或距離的變化。圖5A 是示出由參考電路和讀出電路產(chǎn)生的頻譜的坐標(biāo)圖。坐標(biāo)圖示出與讀 出電路產(chǎn)生的信號(hào)相關(guān)的第一個(gè)光譜特征510和與參考電路產(chǎn)生的信 號(hào)相關(guān)的第二個(gè)光譜特征。傳感信號(hào)光譜特征510與多種參數(shù)相關(guān)， 諸如峰值頻率fa、峰值大小ya、斜率Ya、尖峰值ea和/或其他光譜參數(shù)。參考信號(hào)光譜特征520與與多種參數(shù)相關(guān)，諸如峰值頻率f;、峰值
大小y。斜率Y。尖峰值Pr和/或其他光譜參數(shù)。可利用參考信號(hào)光譜 特征的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)校正傳感信號(hào)特征以補(bǔ)償讀出電路相對(duì)于訊問(wèn) 器的位置和取向的變化。
圖5B中的流程圖進(jìn)一步說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由訊問(wèn)器執(zhí) 行的信號(hào)校正方法。訊問(wèn)器執(zhí)行頻譜分析以獲取傳感信號(hào)和參考信號(hào)
的530、 535光譜特征。確定傳感信號(hào)光譜特征和參考信號(hào)光譜特征的 基線540、 545。諸如峰值頻率、峰值大小、尖峰值、偏差和/或其他參 數(shù)的計(jì)算傳感信號(hào)特征和參考信號(hào)特征的參數(shù)是計(jì)算的550、 555。利 用一個(gè)或多個(gè)參考信號(hào)特征參數(shù)來(lái)校正傳感信號(hào)的光譜特征。例如， 在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)下列公式利用參考信號(hào)光譜特征的峰值大小yr 歸一化560傳感信號(hào)光譜特征的峰值大小ya:
計(jì)算傳感信號(hào)特征的分析參數(shù)是基于參考信號(hào)特征計(jì)算的570。 例如，從參考信號(hào)特征峰值頻率的到傳感信號(hào)特征峰值頻率的頻率遷 移在時(shí)間t1:
和時(shí)間t2處
此處，/XO和/A)是參考信號(hào)特征分別在時(shí)間t,和t2的峰值頻 率，而/。(0和/。("是讀出電路信號(hào)特征分別在時(shí)間ti和t2處的峰值頻率。
19因此，由于參考信號(hào)特征的峰值頻率在時(shí)間t,和t2保持不變，可 以計(jì)算從時(shí)間tl到時(shí)間t2的傳感信號(hào)特征峰值頻率變化
△/=(/(。-/(") = -+
在一些實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，可以進(jìn)行參考和讀出電路峰 值頻率的連續(xù)測(cè)量以追蹤讀出電路暴露到環(huán)境條件時(shí)的情況。例如， 可以利用連續(xù)測(cè)量以追蹤反應(yīng)過(guò)程。
在一些實(shí)施例中，可利用讀出電路信號(hào)和/或參考電路光譜特征的 變化發(fā)出580警報(bào)。在一個(gè)實(shí)施例中，可將傳感信號(hào)特征峰值頻率的 遷移A/與閾值比較。大于閾值的頻率遷移可以觸發(fā)警報(bào)，諸如以表明 與暴露的臨界量或所需的量對(duì)應(yīng)的環(huán)境暴露或反應(yīng)已結(jié)束。
在另一個(gè)實(shí)施例中，參考電路峰值大小的變化可以觸發(fā)警報(bào)，以 表明傳感和參考電路不在讀出器的需要范圍之內(nèi)。仍然在其他實(shí)施例 中，可利用參考電路》的峰值大小和讀出電路ya的峰值大小之間的差 值^-》發(fā)出報(bào)警。也可以根據(jù)讀出電路和/或參考電路光譜特征的多種 其他參數(shù)發(fā)出報(bào)警，其他參數(shù)包括特征偏差、尖峰值和/或最佳擬合殘 余。
如前所述，在一些具體實(shí)施中，可利用本發(fā)明的讀出電路來(lái)監(jiān)控
化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)展。如圖6A所示，可將交叉梳狀電容器610-619置于反 應(yīng)板600的反應(yīng)井640-649中。例如，可利用包括交叉梳狀電容器 610-619讀出電路信號(hào)630-639監(jiān)控反應(yīng)板中的不同樣本。盡管圖6A 中示出的反應(yīng)板600顯示有10個(gè)反應(yīng)井640-649，但可以使用更多或 更少的反應(yīng)井。每個(gè)電容器610-619都連接到感應(yīng)器620-629，形成單 獨(dú)尋址讀出電路630-639。讀出電路630-639產(chǎn)生的信號(hào)在一個(gè)或多個(gè) 信號(hào)特性方面可能互不相同。例如，可以選擇用于讀出電路630-639 部件以使得每個(gè)讀出電路630-639都與不同的諧振頻率、Q系數(shù)、帶寬、相位或振幅等相關(guān)。
在一個(gè)實(shí)施例中，分化特性包括讀出電路630-639的諧振頻率， 且將每個(gè)讀出電路630-639調(diào)整為不同的諧振頻率。通過(guò)將反應(yīng)板600 靠近訊問(wèn)器天線放置并掃描整個(gè)讀出電路630-639的諧振頻率范風(fēng)可 以遠(yuǎn)程詢問(wèn)讀出電路630-639。通過(guò)分析與讀出電路630-639相關(guān)的諧 振峰值遷移，可以確定在每個(gè)反應(yīng)井640-649發(fā)生的反應(yīng)的狀態(tài)?？蛇x 地，可以以固定位置(相對(duì)于讀出電路)將參考電路650設(shè)置到反應(yīng) 板上或靠近反應(yīng)板?？衫脕?lái)自參考電路的信號(hào)來(lái)調(diào)整讀出電路 630-639產(chǎn)生的信號(hào)，以解釋進(jìn)行連續(xù)詢問(wèn)(相對(duì)于訊問(wèn)器)的讀出電 路630-639距離和取向的變化原因。
圖6B描述設(shè)置在五個(gè)井反應(yīng)中的讀出電路頻率掃描的疊加坐標(biāo) 圖651、 652。坐標(biāo)圖65i表示初始頻率掃描，而坐標(biāo)圖652表示化學(xué) 反應(yīng)開(kāi)始后采用的頻率掃描。具體反應(yīng)井中讀出電路的諧振頻率遷移 表明反應(yīng)井中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程。在反應(yīng)板中發(fā)生的整個(gè)反應(yīng)過(guò) 程期間可以監(jiān)控峰值范圍。然后，可精確去巻積計(jì)算光譜的所得時(shí)間 系列，以對(duì)每個(gè)反應(yīng)產(chǎn)生單獨(dú)的響應(yīng)。
在一些實(shí)施例中，讀出電路包括傳感器部件，該傳感器部件在所 關(guān)注區(qū)域范圍中分布有多個(gè)傳感器元件?？赏ㄟ^(guò)影響與范圍相關(guān)的傳 感器元件的外部事件修改讀出電路的諧振特性。例如，可通過(guò)將遙感 元件暴露到諸如光、水分、壓力、氣體、溫度和/或其他環(huán)境參數(shù)等的 環(huán)境參數(shù)來(lái)修改諧振特性。在一些實(shí)施例中，可將遙感元件分別暴露 到不同的諸如不同的頻率或光學(xué)輻射量光學(xué)參數(shù)中，例如用于，但不 限于光濾波器。在一些實(shí)施例中，可通過(guò)從諧振電路斷開(kāi)傳感器元件 或通過(guò)短路傳感器元件來(lái)修改諧振電路的諧振特性。
裝配有分布式水分傳感器元件720a-720f的讀出電路740的一個(gè)具 體實(shí)施如圖7的圖表所示。在此例中，所關(guān)注的區(qū)域涉及傷口敷料710的區(qū)域，而水分讀出電路740包括電容式傳感器，該電容式傳感器具
有多個(gè)電容式傳感器元件720a-720f,分布在傷口敷料的截然不同的范 圍750a-750f。如本文所述，通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)連接，可將電容元件 720a-720f構(gòu)建為交叉梳狀電容式傳感器。在此例中，電容式傳感器元 件720a-720f受外部事件，即水分的存在的影響。
諸如燒傷的大面積創(chuàng)傷需要在控制水分在敷料710聚集方面特別 注意。需要將敷料710在創(chuàng)傷上保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間以穩(wěn)定愈合，但時(shí) 間不能太長(zhǎng)，使得敷料710的水分/濕度過(guò)大。通過(guò)不必要的對(duì)愈合區(qū) 域的處理，過(guò)早移除敷料710會(huì)延遲愈合過(guò)程。另外，重復(fù)檢査和更 換敷料710會(huì)增加成本，且希望知道何時(shí)不再需要敷料710也是不必 要的。非接觸、非侵入性判斷敷料710濕度的方法可獲得更有效、更 準(zhǔn)時(shí)以及高性價(jià)比的創(chuàng)傷護(hù)理。
可將讀出電路740的傳感器元件720a-720f分布到傷口敷料710 的750a-750f區(qū)域中，且可設(shè)置在傷口敷料710上或嵌入在傷口敷料710 中。讀出電路也包括感應(yīng)器760。在一些構(gòu)造中，也使用參考電路730。
可利用分布式電容式傳感器元件720a-720f來(lái)提供敷料濕度狀態(tài) 的指示?？蓪㈦娙菰?20a-720f的交叉梳狀電極設(shè)置在濕氣敏感材料 上或嵌入到濕氣敏感材料中。通過(guò)材料吸收水分會(huì)改變材料的介電常 數(shù)。因?yàn)槊總€(gè)傳感器元件720a-720f都受水分的影響，修改受影響元件 的電容，從而改變讀出電路740的諧振頻率。可利用具有共鳴分析儀 的訊問(wèn)器來(lái)檢測(cè)讀出電路740諧振頻率的變化(相對(duì)于敷料710水 分)。例如，敷料中的水分首先可能出現(xiàn)在區(qū)域750a中，影響傳感器 元件720a，引起讀出電路740諧振頻率的第一次變化。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 之后，水分可存在于區(qū)域750b中，影響元件720b，引起諧振電路740 諧振頻率的第二次變化。隨著時(shí)間的推移，可追蹤對(duì)應(yīng)于域750a-750f 中敷料710濕度的諧振頻率的變化，以確定更換傷口敷料的適當(dāng)時(shí)間?？衫脜⒖茧娐沸盘?hào)來(lái)調(diào)節(jié)由于讀出電路距離和/或取向的變化 (相對(duì)于影響讀出電路740和訊問(wèn)器之間的電感耦合的訊問(wèn)器和/或其
他參數(shù))而引起的讀出電路信號(hào)在測(cè)量期間的變化。參考電路730可 以包括具有截然不同于讀出電路740諧振頻率范圍的諧振頻率的諧振 電路。可以將參考電路730膠囊封裝或氣密地密封以防止由于暴露到 水分和/或其他環(huán)境條件而引起的諧振遷移。在一些構(gòu)造中，參考電路 730可以包括電路以允許數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。例如，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可能與讀出電 路的一個(gè)或多個(gè)以前的詢問(wèn)有關(guān)，或可能包括有關(guān)讀出電路初始條件 的信息。
利用分布式傳感器進(jìn)行遙感的另一個(gè)實(shí)施例涉及對(duì)象分配器。圖 8A和8B中分別示出了示例的對(duì)象分配器俯視圖和仰視圖。圖8C中示 出了對(duì)象分配器800的橫截面。在此例中，對(duì)象分配器800為諸如藥 九的分配藥品的泡罩包裝。泡罩包裝800包括一個(gè)具有多個(gè)層的背襯 830，包括由電介質(zhì)833隔離的第一和第二箔層831、 832。箔層831、 832和電介質(zhì)833形成電容器，該電容器具有與每個(gè)藥品容器805-80& 815-818、 825-828相關(guān)的電容元件與藥品容器805-808相關(guān)的電容元件 805c-808c的電路模式在圖8D中顯示。電容元件805c-808c與感應(yīng)器 850并聯(lián)形成諧振電路890。
在一個(gè)實(shí)例中，根據(jù)時(shí)間表，諸如每天一個(gè)藥丸，來(lái)訪問(wèn)藥品容 器805-808、 815-818、 825-828中的藥品805m-808m、 815m-818m、 825m-828m。當(dāng)訪問(wèn)每劑藥品805m-808m、 815m-818m、 825m-828m 時(shí)，移除保持已訪問(wèn)劑量的藥品容器805-808、 815-818、 825-828區(qū)域 中的背襯830?？商峁┐┛?40以方便移除已訪問(wèn)藥品容器805-808、 815-818、 825-828區(qū)域中的背襯830，同時(shí)保持其他區(qū)域中的背襯830 完整無(wú)損。移除藥品容器805-808、 815-818、 825-828的背襯830可從 諧振電路移除并斷開(kāi)與藥品容器805-808、 815-818、 825-828相關(guān)的電 容元件。斷開(kāi)每個(gè)電容元件可漸進(jìn)增加更改諧振電路890的電容值， 而電容值的改變會(huì)改變諧振電路890的諧振特性。諧振特性的改變可
23檢測(cè)。對(duì)于具有不同頻率特性的多個(gè)泡 罩包裝，可將訊問(wèn)器復(fù)合在存儲(chǔ)容器。根據(jù)所檢測(cè)的諧振電路890的
諧振特性，訊問(wèn)器可翻譯分配的藥品劑型805m-808m、 815m-818m、 825m-828m的數(shù)量。通過(guò)跟蹤藥品805m-808m 815m-818m 825m-828m
一段時(shí)間，訊問(wèn)器可確定藥丸分配的(且假定病人已服用)近似時(shí)間。
在一些實(shí)施例中，泡罩包裝800可附加包括參考電路880，該參 考電路可用來(lái)歸一化或調(diào)整諧振電路890產(chǎn)生的信號(hào)，以補(bǔ)償相對(duì)于 遠(yuǎn)程訊問(wèn)器的距離和/或取向。參考電路880還可以提供數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能 力。例如，每次詢問(wèn)泡罩包裝800后，可以儲(chǔ)存藥品劑型分配的時(shí)間 和/或數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，顯示藥品已分配且可以報(bào)告到醫(yī)院的時(shí) 間的每次詢問(wèn)后，可通過(guò)訊問(wèn)器更新儲(chǔ)存在參考電路880中的數(shù)據(jù)。 問(wèn)器也可包括此功能以提醒病人或醫(yī)院藥物已丟失。
在一些具體實(shí)施中，訊問(wèn)器也可以被構(gòu)造成訊問(wèn)多個(gè)遙感裝置。 例如，如圖8E所示，可以將訊問(wèn)器891設(shè)置在泡罩包裝分配器892上 或其中，以保持多個(gè)泡罩包裝893。訊問(wèn)器891可以檢測(cè)分配器892中 每個(gè)泡罩包裝893的存在與否，并且也可以檢測(cè)藥丸或從每個(gè)泡罩包 裝容器894訪問(wèn)的其他項(xiàng)的使用情況。
具有分布式傳感器的讀出電路990的另一個(gè)例子涉及票據(jù)對(duì)象 900，如圖9A的平面圖和圖9B的橫截面所示。讀出電路990的示意圖 如圖9C所示。票據(jù)對(duì)象900包括多個(gè)票據(jù)905-908，這些票據(jù)占據(jù)票 據(jù)對(duì)象900的四個(gè)截然不同的區(qū)。盡管在圖9A-9C中表述了四個(gè)票據(jù) 905-908，但在票據(jù)對(duì)象卯0中可包括任何編號(hào)的票據(jù)。每個(gè)票據(jù) 905-908都與傳感器元件關(guān)聯(lián)，諸如電容器傳感器元件905c-908c。
在一個(gè)實(shí)施例中，票據(jù)對(duì)象900為多層結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)由介電粘 合劑933隔開(kāi)的箔層931、 932。箔層931、 932連接到感應(yīng)器950形成 諧振電路990。當(dāng)使用每個(gè)票據(jù)905-908時(shí)，與票據(jù)905-908關(guān)聯(lián)的電
24容器元件905c-908c被移除、斷開(kāi)、短路或換句話講改變，從而改變諧 振電路990的諧振頻率。編號(hào)為905-908的票據(jù)被移除，或者剩余票據(jù) 通過(guò)遠(yuǎn)程訊問(wèn)器來(lái)確定。在一些構(gòu)造實(shí)施例中，如圖9D所示，保持票 據(jù)對(duì)象卯0的分配器955可以裝配訊問(wèn)器電路965。圖9D中所示的例 子顯示布置在分配器955中的滾筒內(nèi)的票據(jù)900;此外，分配器955中 還包括訊問(wèn)器電路965，當(dāng)從分配器移除票據(jù)900時(shí)可以追蹤票據(jù)。
在一些具體實(shí)施中，票據(jù)對(duì)象900可以包括參考電路(未示出)， 以歸一化由諧振電路990產(chǎn)生的信號(hào)，該諧振電路990與訊問(wèn)器有一 個(gè)角度以及保持一段距離。如前所述，參考電路可以儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，諸如 有關(guān)使用票據(jù)對(duì)象900的信息，包括票據(jù)對(duì)象卯0的識(shí)別和/或票據(jù)對(duì) 象的授權(quán)使用者、日期、時(shí)間和/或票據(jù)905-907的使用位置，和/或與 票據(jù)對(duì)象900相關(guān)的其他數(shù)據(jù)。
圖IO介紹使用分布式傳感器進(jìn)行遙感的另一個(gè)例子。在此例中， 反應(yīng)板1000的每個(gè)反應(yīng)井1040-1049都包括傳感器元件，諸如交叉梳 狀電容器1010-1019。傳感器元件1010-1019連接到到感應(yīng)器1050形成 諧振電路1030。在此構(gòu)造中，傳感器1010-1019不能單獨(dú)訪問(wèn)。當(dāng)在 每個(gè)井1040-1049中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，諧振電路1030的諧振特性發(fā)生 變化。諧振特性的改變表明在反應(yīng)板1000中發(fā)生的所有反應(yīng)的全局進(jìn) 程。
在一些應(yīng)用中，本發(fā)明的遠(yuǎn)程訪問(wèn)讀出電路與儀器相結(jié)合被用于 對(duì)條件或過(guò)程提供狀態(tài)指示。在一些構(gòu)造中，儀器與讀出電路提供的 電子指示相結(jié)合可提供視覺(jué)指示。
圖11A-11B顯示的是與遠(yuǎn)程訪問(wèn)讀出電路結(jié)合使用的儀器。儀器 和遠(yuǎn)程讀出電路的操作在消毒過(guò)程中有所描述，盡管概念適用于大量 其他具體實(shí)施中。消毒儀器通常置于要消毒的一組物品中難以達(dá)到的位置，以便在 最壞的情況下完成消毒過(guò)程。該檢査可起到驗(yàn)證消毒過(guò)程成功的作 用。如果儀器不能遠(yuǎn)程訪問(wèn)，則必須將其移除，以檢查消毒過(guò)程的進(jìn) 程。移除儀器會(huì)擾亂消毒循環(huán)并且可使消毒的物品受到損害。
本發(fā)明遙感方式提供在不移除儀器的情況下檢測(cè)消毒過(guò)程的進(jìn) 程?？蓪⑴c儀器結(jié)合使用的讀出電路用于遠(yuǎn)程測(cè)量與有效消毒相關(guān)的 一個(gè)或多個(gè)變量，諸如時(shí)間、溫度、蒸汽、輻射、消毒液接觸和/或其 他變量。
可將圖11A-11B示出的儀器1101與傳感器1102結(jié)合使用，以形
成集成有時(shí)間和溫度以提供消毒過(guò)程狀態(tài)顯示、并且可遠(yuǎn)程訪問(wèn)的消 毒儀器。在蒸汽溫度以下熔化諸如水楊酰胺的儀器材料1111置于與諸
如紙張吸芯的細(xì)長(zhǎng)吸芯ii20接觸的流體中。達(dá)到熔點(diǎn)后，儀器材枓iiii
作為時(shí)間函數(shù)在消毒環(huán)境中沿吸芯1120移動(dòng)。例如，儀器材料1111 沿著吸芯1120累進(jìn)可提供消毒過(guò)程狀態(tài)的視覺(jué)指示。
儀器1101可以包括沿著吸芯1120的標(biāo)度1103，表示儀器區(qū)分為 多個(gè)區(qū)域。校準(zhǔn)區(qū)域使曝露量與消毒參數(shù)保持一致。儀器1101和吸芯 1120設(shè)置在傳感器1102上，該傳感器的元件根據(jù)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的儀器區(qū)域 來(lái)布置。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，傳感器1102可以具有交叉梳狀電 容式傳感器，傳感器的電極1104按儀器1101的區(qū)域布置。傳感器是 提供消毒過(guò)程狀態(tài)遠(yuǎn)程訪問(wèn)的諧振電路的部件。
圖IIA和IIB提供儀器1101和傳感器1102的側(cè)視圖，表示儀器 材料1111沿著吸芯1120以不同時(shí)間在消毒環(huán)境中遷移。圖11C是儀 器1101的俯視圖，包括吸芯1120和遠(yuǎn)程讀出電路1130。圖11D示出 了不帶儀器1101讀出電路1130。電容式傳感器1102的交叉梳狀電極 1104與感應(yīng)器1150耦合形成具有諧振頻率特性的諧振電路1130。儀器材料1111沿著吸芯1120的遷移引起儀器材料1111沿著交叉 梳狀電極1104流動(dòng)，產(chǎn)生諧振電路1130電容式傳感器1102的介電常 數(shù)的變化。介電常數(shù)的變化改變了電容式傳感器1102的電容值，引起 諧振電路1130諧振頻率的相應(yīng)遷移。諧振頻率的遷移量與儀器材料 1111沿著吸芯1120移動(dòng)的距離有關(guān)。當(dāng)儀器材料1111流動(dòng)到儀表的 附加區(qū)域時(shí)，讀出電路1130的諧振頻率發(fā)生變化。可以遠(yuǎn)程詢問(wèn)讀出 電路1130并分析諧振頻率以確定消毒過(guò)程的進(jìn)程。特定諧振頻率可以 表明過(guò)度點(diǎn)，在該過(guò)度點(diǎn)，儀器材料沿著吸芯1120移動(dòng)到足夠的區(qū)域 數(shù)，以產(chǎn)生"通過(guò)"條件，表示消毒過(guò)程已符合制動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)。
遙感允許從消毒包的外側(cè)確定消毒儀器的狀態(tài)。消毒循環(huán)后可以 詢問(wèn)讀出電路并可以自動(dòng)保存消毒數(shù)據(jù)，無(wú)須手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)。此外， 消毒過(guò)程進(jìn)行過(guò)程中可以實(shí)時(shí)讀取遠(yuǎn)程訪問(wèn)消毒儀器。實(shí)時(shí)訪問(wèn)可縮 短消毒循環(huán)，因?yàn)楦鶕?jù)儀器數(shù)據(jù)而不是預(yù)定的"最壞情況"消毒時(shí)間 移除物品。
圖12示出可與如上所述的遠(yuǎn)程訪問(wèn)消毒儀器結(jié)合使用的消毒車 1200。消毒車1200包括一個(gè)或多個(gè)可用于詢問(wèn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)儀器的讀取天 線1210。每個(gè)儀器可以選擇不同的頻率范圍來(lái)工作，以使得所使用的 儀器可被單獨(dú)訪問(wèn)?？蓪⒆x取天線1210中的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到消毒室的外側(cè) 進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問(wèn)。該轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程可通過(guò)有線或無(wú)線讀出器來(lái)完成。
在一個(gè)實(shí)施例中，可利用消毒車1200和儀器來(lái)測(cè)試消毒室的有效 性?？蓪x器置于過(guò)程挑戰(zhàn)設(shè)備中，該過(guò)程挑戰(zhàn)設(shè)備設(shè)計(jì)用來(lái)在消毒 氣體難以達(dá)到的地方測(cè)試消毒室的功效?？蓪⑦^(guò)程挑戰(zhàn)設(shè)備放在消毒 室的多個(gè)位置。具有讀取天線1210的消毒車1200可在消毒循環(huán)過(guò)程 中提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，允許映射和記錄消毒室的消毒特性。例如，可 釆用消毒測(cè)試解決消毒室的問(wèn)題和/或表示對(duì)法規(guī)或進(jìn)程指南的符合 性。本發(fā)明的方法通過(guò)廣泛的適用性提供合算的遙感解決方案?？衫?用多個(gè)電路構(gòu)造來(lái)完成本文所述的遙感。本發(fā)明不限于特定實(shí)施例、 構(gòu)型或用于解釋本發(fā)明概念的具體實(shí)施例。例如，讀出電路可以包括 對(duì)外部事件敏感且可用作讀出電路傳感部件的多種部件。例如，傳感 部件可以包括一個(gè)或多個(gè)電阻器、電容器、感應(yīng)器和/或多種這些部件 的組合。
介紹本發(fā)明的上述各種實(shí)施例的具體實(shí)施方式
的目的在于進(jìn)行舉 例說(shuō)明和描述。詳細(xì)說(shuō)明具體實(shí)施方式
并非旨在詳盡描述本發(fā)明或?qū)?本發(fā)明限定于所公開(kāi)的精確形式?？梢园凑丈鲜鼋虒?dǎo)內(nèi)容進(jìn)行多種修 改和更改。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可以在許多種應(yīng)用中得以實(shí)施。本 發(fā)明的范圍不受所述具體實(shí)施方式
的限定，而是受文中所附的權(quán)利要 求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1. 一種遙感裝置，包括傳感器，具有通過(guò)暴露到外部條件可修改的諧振特性，諧振電路被構(gòu)造用于產(chǎn)生與所述可修改的諧振特性相關(guān)的傳感器信號(hào)；以及具有參考諧振特性的參考電路，所述參考電路被構(gòu)造用于產(chǎn)生適合與所述傳感器信號(hào)結(jié)合使用的參考信號(hào)，以補(bǔ)償由于所述遙感裝置和讀出器之間的電感耦合的改變而引起的所述傳感器信號(hào)的改變，所述讀出器被構(gòu)造用于檢測(cè)所述參考信號(hào)和所述傳感器信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置其中所述外部條件包括環(huán)境條件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述外部條件包括水分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中外部條件包括濕度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中暴露到所述外部條件會(huì)改變 所述傳感器的材料屬性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述可修改的諧振特性包括 諧振頻率、Q系數(shù)、帶寬和頻率響應(yīng)特性中的至少一個(gè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述遙感裝置和所述讀出器 之間的電感耦合的改變是由于所述傳感裝置相對(duì)于所述讀出器的對(duì)齊 和距離中的至少一個(gè)方面的變化而引起的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電感耦合的改變是由于 電磁干涉作用而引起的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電感耦合的改變是由于所述傳感裝置和所述參考電路所經(jīng)受的條件的變化而引起的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述參考信號(hào)適合與所述 傳感器信號(hào)結(jié)合使用，以根據(jù)所述傳感器信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)在振 幅、尖峰值、峰寬度、頻率、偏差和曲線擬合中的至少一個(gè)的變化來(lái) 補(bǔ)償對(duì)齊和定位中的至少一個(gè)方面的改變。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述參考信號(hào)適于歸一化 所述傳感器信號(hào)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述參考信號(hào)適于校正所 述傳感器信號(hào)。
13. —種遙感系統(tǒng)，包括 傳感裝置，包括具有通過(guò)暴露到外部條件可修改的諧振特性的傳感器電路，所述 諧振電路被構(gòu)造用于產(chǎn)生與所述可修改的諧振特性相關(guān)的傳感器信 號(hào)；以及具有參考諧振特性的參考電路，所述參考電路被構(gòu)造用于產(chǎn)生參 考信號(hào)；以及被構(gòu)造用于接收所述傳感器信號(hào)和所述參考信號(hào)的接收器，所述 接收器利用所述參考信號(hào)補(bǔ)償由于所述傳感裝置和所述接收器之間的 電感耦合的改變而引起的所述傳感器信號(hào)的改變。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中所述接收器被構(gòu)造用 于根據(jù)所述傳感器信號(hào)相對(duì)于所述參考信號(hào)在振幅上的變化來(lái)補(bǔ)償所 述改變。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中所述接收器被構(gòu)造用 于根據(jù)所述傳感器信號(hào)相對(duì)于所述參考信號(hào)在形狀上的變化來(lái)補(bǔ)償所述改變。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中所述接收器被構(gòu)造用于根據(jù)所述傳感器信號(hào)相對(duì)于所述參考信號(hào)在振幅、尖峰值、峰寬度、 頻率、偏差和曲線擬合中的至少一個(gè)的變化來(lái)補(bǔ)償所述改變。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感信號(hào)，其中所述接收器還被構(gòu)造 用于根據(jù)所述傳感器信號(hào)的變化檢測(cè)所述外部條件的變化。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的遙感系統(tǒng)，其中所述接收器還被構(gòu)造 用于根據(jù)所述外部條件的變化產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中所述傳感器電路至少 包括電容器和感應(yīng)器，并且根據(jù)所述電容器的電容的變化可修改所述 傳感器電路的諧振頻率。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中所述傳感器電路至少 包括電容器和感應(yīng)器，并且根據(jù)所述感應(yīng)器的感應(yīng)系數(shù)的變化可修改 所述傳感器電路的諧振頻率。
21. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中可根據(jù)所述傳感器電 路的至少一個(gè)電路元件的尺寸變化修改所述傳感器電路的諧振頻率。
22. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中可根據(jù)所述傳感器電 路的至少一個(gè)電路元件的電屬性的變化修改所述傳感器電路的諧振頻 率。
23. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中所述接收器被構(gòu)造用 于根據(jù)所述參考信號(hào)歸一化所述傳感器信號(hào)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中所述接收器被構(gòu)造用 于利用所述參考信號(hào)校正所述傳感器信號(hào)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中所述傳感器電路被構(gòu) 造為暴露到所述外部條件，而所述參考電路被構(gòu)造為被保護(hù)免受所述 外部條件的影響。
26. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的遙感系統(tǒng)，其中所述傳感器電路比所 述參考電路對(duì)所述外部條件具有相對(duì)較高的敏感性。
27. —種方法，包括通過(guò)接收裝置接收由傳感裝置的傳感器電路產(chǎn)生的傳感器信號(hào)， 所述傳感器電路具有通過(guò)暴露到外部條件可修改的諧振頻率；通過(guò)所述接收裝置接收由所述傳感裝置的參考電路產(chǎn)生的參考信 號(hào)，所述參考電路具有參考諧振特性；結(jié)合所述參考信號(hào)來(lái)處理所述傳感器信號(hào)，以補(bǔ)償所述傳感裝置 和接收裝置之間的電感耦合的改變；以及利用經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)確定所述外部條件的變化。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中結(jié)合所述參考信號(hào)來(lái)處理 所述傳感器信號(hào)包括根據(jù)所述傳感器信號(hào)相對(duì)于所述參考信號(hào)在振 幅、尖峰值、峰寬度、頻率、偏差和曲線擬合中的至少一個(gè)的變化來(lái) 處理。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述外部條件包括環(huán)境條件。
30. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中處理所述傳感器信號(hào)包括 利用所述參考信號(hào)歸一化所述傳感器信號(hào)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中處理所述傳感器信號(hào)包括利用所述參考信號(hào)校正所述傳感器信號(hào)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括根據(jù)所述外部條件的變 化產(chǎn)生報(bào)警。
33. —種遙感系統(tǒng)，包括 傳感裝置，包括傳感器電路，具有通過(guò)暴露到外部條件可修改的諧振特性，諧振電路被構(gòu)造用于產(chǎn)生與所述可修改的諧振特性相關(guān)的傳感器信號(hào)；以 及參考電路，具有參考諧振特性，所述參考電路被構(gòu)造用于產(chǎn)生參 考信號(hào)；以及用于結(jié)合所述參考信號(hào)來(lái)處理所述傳感器信號(hào)的裝置，以補(bǔ)償所 述傳感裝置相對(duì)于接收裝置的對(duì)齊和定位中的至少一個(gè)的改變；以及 用于利用處理過(guò)的信號(hào)確定外部條件的變化的裝置。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，還包括用于根據(jù)所述傳感器信 號(hào)相對(duì)于所述參考信號(hào)在振幅、尖峰值、峰寬度、頻率、偏差和曲線 擬合中的至少一個(gè)的變化，結(jié)合所述參考信號(hào)來(lái)處理所述傳感器信號(hào) 的裝置。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，還包括用于根據(jù)所述參考信號(hào) 歸一化所述傳感器信號(hào)的裝置。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，還包括用于利用所述參考信號(hào) 校正所述傳感器信號(hào)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了遙感裝置，所述遙感裝置包括傳感器和參考電路。傳感器的諧振電路具有通過(guò)暴露到外部條件可修改的諧振特性。所述傳感器被構(gòu)造用于產(chǎn)生與所述可修改的諧振特性相關(guān)的傳感器信號(hào)。所述遙感裝置的參考電路被構(gòu)造用于產(chǎn)生與所述傳感器信號(hào)結(jié)合使用的參考信號(hào)。所述參考信號(hào)用來(lái)補(bǔ)償由于所述遙感裝置和讀出器之間的電感耦合的改變而引起的所述傳感器信號(hào)的改變，所述讀出器設(shè)計(jì)用于檢測(cè)所述參考信號(hào)和所述傳感器信號(hào)。
文檔編號(hào)G06K19/07GK101449282SQ200780017833
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
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