專利名稱：傳感裝置、設(shè)備和系統(tǒng)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感裝置、傳感設(shè)備和傳感系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及操作 這種裝置、設(shè)備和/或系統(tǒng)的方法。本發(fā)明具體涉及收集生物學(xué)數(shù)據(jù)和/或 信息，但不僅限于此。本發(fā)明具體用于這樣一些系統(tǒng)，其中帶有傳感器的可吞服膠嚢被患 者吞服，并通過(guò)無(wú)線電或其它通信線路將收集到的數(shù)據(jù)從體內(nèi)傳送至體 外的基站。但是本發(fā)明不限于這些應(yīng)用，還可以用于設(shè)計(jì)植入人體的傳 感裝置。本發(fā)明也可以用于局部施用，例如創(chuàng)傷敷料。本發(fā)明還可以用 于動(dòng)物，尤其但不限于諸如牛、羊和豬的農(nóng)業(yè)牲畜。不僅可用于哺乳動(dòng) 物，還可應(yīng)用于非哺乳動(dòng)物，例如養(yǎng)魚(yú)場(chǎng)的魚(yú)。公知的可吞服膠嚢引入用作傳感器的微型照相機(jī)，在該照相機(jī)穿過(guò) 胃腸道期間，其獲得胃腸道的一系列圖像。該相機(jī)獲得的圖像通過(guò)無(wú)線 電通信線路發(fā)送至基站。然后，專業(yè)操作人員對(duì)該系列圖像進(jìn)行檢查， 找出胃腸道中的異常之處。這些圖像可以提供有用的診斷信息，但是需 要專業(yè)操作人員對(duì)每位患者花費(fèi)大量時(shí)間。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明采用三種相關(guān)發(fā)展的形式，如下文所示。每一種發(fā)展具有幾 個(gè)方面?？梢岳斫?，除非上下文另有要求，任意發(fā)展的方面可相互結(jié)合。 與此類似，除非上下文另有要求，優(yōu)選和/或任選的特征可單獨(dú)或一起 與任意發(fā)展的任意方面相結(jié)合。第一發(fā)展本發(fā)明的第 一發(fā)展中，本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到對(duì)公知的可吞服膠嚢的 照相機(jī)傳感器提供可選擇的傳感器是有利的。特別地， 一些胃腸道疾病 很難用照相機(jī)傳感器進(jìn)行檢測(cè)。例如，胃腸道出血是幾種疾病的共同癥狀，例如克羅恩氏病(Crohn'sdisesase)、潰瘍性結(jié)腸炎、潰瘍和癌癥。 胃腸道出血可被忽視，直到出現(xiàn)其它癥狀例如貧血或者是糞便中出現(xiàn)鮮 血時(shí)才引起注意。到那時(shí)，疾病通常進(jìn)入了晚期。就腸癌而言，息肉在
癌變之前就經(jīng)常出血。因此，如果這些情況能提前檢測(cè)到，那么息肉就 能夠安全切除，癌癥就能夠成功治療。用于檢測(cè)糞便中存在的血液的糞便潛血(FOB)測(cè)試是公知的。這些 檢測(cè)方法通?；谘t蛋白的過(guò)氧化物酶樣行為或基于免疫測(cè)定。一種公知的FOB測(cè)試使用愈創(chuàng)樹(shù)脂浸漬卡。愈創(chuàng)樹(shù)脂(從樹(shù)中提 取)在氧化試劑存在時(shí)會(huì)變色。這些測(cè)試方法使用的事實(shí)是，血紅蛋白 催化由過(guò)氧化氫導(dǎo)致的愈創(chuàng)樹(shù)脂中酚類化合物(oc-愈創(chuàng)木酴酸)的氧 化，形成高度共軛的藍(lán)色醌化合物。在基于愈創(chuàng)樹(shù)脂的糞便潛血(FOB) 測(cè)試中，患者將糞便樣品涂在愈創(chuàng)樹(shù)脂浸漬的卡上。在將卡片送去分析 之前，通常要求對(duì)三種糞便中的每一種收集兩個(gè)樣品。在分析實(shí)驗(yàn)室里， 將過(guò)氧化氫顯影劑溶液涂于所述卡上，如果樣品中存在血液，結(jié)果就會(huì) 出現(xiàn)藍(lán)綠色。上述糞便潛血法可用于篩選測(cè)試，其中患者通過(guò)郵件或者本地醫(yī)生 接受測(cè)試，患者采集他們自己的糞便樣品并將其涂敷在卡片上，然后將 卡片送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。這些測(cè)試的接受因人而異，尤其是在老年人 和不同種族或社會(huì)背景的人當(dāng)中差別很大，其原因可能是采集樣品并將 其涂于卡上讓人^f艮不愉快。因此，在第一發(fā)展的第一方面中，本發(fā)明提供一種傳感裝置，其包 括第一模塊和笫二模塊，所述笫一模塊具有控制器、發(fā)送器和傳感器元 件陣列，所述控制器能夠獨(dú)立于所述陣列中的其它元件而激活所述陣列 中的一個(gè)或多個(gè)傳感器元件，以便在不同的時(shí)間通過(guò)所述陣列中不同的 傳感器元件從所述陣列獲得傳感器輸出，所述發(fā)送器配置為將來(lái)自所述 傳感器輸出的傳感器數(shù)據(jù)從所述第一模塊發(fā)送至所述第二模塊的接收 器，其中每個(gè)傳感器元件為生物傳感器，用于檢測(cè)用所述傳感器陣列所 處環(huán)境中相同分析物的存在。優(yōu)選地，第一模塊適合于(i) 可吞服，以穿過(guò)人體或動(dòng)物體；(ii) 可植入人體或動(dòng)物體；或(iii) 置于人體或動(dòng)物體的表面位置。對(duì)于應(yīng)用(i),這對(duì)第一模塊的物理尺寸和形狀具有限制。關(guān)于形狀， 通常第一模塊為長(zhǎng)形，長(zhǎng)徑比為2.5:1或更高，優(yōu)選3:1或4:1，或者更 高。當(dāng)然，具體尺寸取決于笫一模塊將通過(guò)的胃腸道。對(duì)于應(yīng)用(ii)， 一模塊在尺寸和形狀方面一般限制較少。但是，對(duì)于應(yīng)用(i)和(ii)而言， 第一模塊應(yīng)由生物相容性材料和/或無(wú)毒材料形成。對(duì)于應(yīng)用(iii)，第一 模塊優(yōu)選具有平坦形式，可選柔性形式。例如，可將第一模塊提供在身 體創(chuàng)傷處，優(yōu)選在創(chuàng)傷敷料上或創(chuàng)傷敷料內(nèi)。優(yōu)選地，每個(gè)傳感器元件只能被激活一次，以嘗試檢測(cè)所述環(huán)境中 所述分析物的存在。這樣，優(yōu)選每個(gè)傳感器元件只能被操作一次。通常 這是因?yàn)閭鞲衅髟蕾囉谑褂弥辽?一種反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)，在傳感器 元件中使用反應(yīng)物進(jìn)行測(cè)量意味著傳感器元件不能實(shí)現(xiàn)更多次的測(cè)量。優(yōu)選地，傳感器輸出對(duì)應(yīng)于以下至少一種分析物狀態(tài)分析物存在； 分析物不存在；所檢測(cè)分析物濃度的定量測(cè)量。因此，每個(gè)傳感器元件 可以能夠提供分析物濃度的測(cè)量。但是，在某些實(shí)施方案中，每個(gè)傳感 器只要能夠確定分析物濃度是否高于某一閾值(分析物存在)或者低于 某一閾值(所述分析物不存在)就足夠了。優(yōu)選地，分析物是血液、或血紅蛋白、或血液的其它成分、或血液 的降解產(chǎn)物。作為選擇，分析物可以是其它體液或其成分，例如內(nèi)腔、 消化酶、食物或食物消化的產(chǎn)物，或者傷口液。優(yōu)選地，陣列中傳感器元件的激活允許存在于傳感器元件環(huán)境中的 分析物對(duì)第 一反應(yīng)物和第二反應(yīng)物之間的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行催化，而傳感器 元件對(duì)所述化學(xué)反應(yīng)的檢測(cè)確定所述傳感器元件的輸出。優(yōu)選地，每個(gè) 傳感器元件包括容納至少第一反應(yīng)物的反應(yīng)物空間。該反應(yīng)物空間也可 以容納第二反應(yīng)物。第二反應(yīng)物可以與所述第一反應(yīng)物接觸。第一和第 二反應(yīng)物可采取分層的方式相互接觸，或者是一種反應(yīng)物位于另 一反應(yīng) 物內(nèi)的島，或者是一種反應(yīng)物位于另一反應(yīng)物內(nèi)的顆粒的形式.通常，相互反應(yīng)性，因而決定傳感器元件的有效貯藏期限。優(yōu)選地，反應(yīng)物空間通過(guò)半透膜與電解質(zhì)空間相隔離。半透膜可透 過(guò)氧、氧離子、質(zhì)子或其它預(yù)定物質(zhì)。電解質(zhì)空間通常具有工作電極、 反電極和任選的參比電極，電極與電解質(zhì)空間內(nèi)的電解質(zhì)電接觸。這樣， 電極可用于監(jiān)測(cè)反應(yīng)物空間內(nèi)的第 一和第二反應(yīng)物之間的反應(yīng)，例如， 通過(guò)第 一和第二反應(yīng)物之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的氧或氧離子進(jìn)行監(jiān)測(cè)。優(yōu)選地，在激活傳感器元件時(shí)，反應(yīng)物空間可暴露于環(huán)境。每個(gè)傳 感器元件可以包括覆蓋反應(yīng)物空間的蓋構(gòu)件，所述蓋構(gòu)件可至少部分可 移除以允許暴露所述反應(yīng)物空間。優(yōu)選地，可通過(guò)對(duì)蓋構(gòu)件施加電壓而 至少部分可移除該蓋構(gòu)件。電壓可引發(fā)蓋構(gòu)件的腐蝕、溶解、熔融、升 華和斷裂中的至少一種。優(yōu)選地，第一反應(yīng)物包括OC-愈創(chuàng)木酚酸或其衍生物。優(yōu)選地，第二 反應(yīng)物是在催化劑存在時(shí)能夠氧化第 一反應(yīng)物的介質(zhì)。優(yōu)選地，傳感器陣列提供在第一模塊的外表面，以與第一模塊所處 的環(huán)境相接觸。這樣，每個(gè)傳感器元件可以直接暴露于環(huán)境(至少在激 活時(shí))，而不需要來(lái)自環(huán)境的流體沿裝置的通道或?qū)Ч芰鲃?dòng)。這尤其優(yōu) 選，因?yàn)槲改c道(例如結(jié)腸)的一些區(qū)域具有基本為固體或密實(shí)因而難 于流動(dòng)的內(nèi)含物。傳感器陣列可形成在常用襯底上。例如，每個(gè)傳感器元件可通過(guò)公 知的光刻技術(shù)形成。襯底可以是平面的，例如硅單晶襯底。村底可以是 柔性的，以適合第一模塊的彎曲外表面。襯底本身可以是第一模塊的外 殼。傳感器陣列可以包括至少4個(gè)傳感器元件。但是，優(yōu)選所述陣列具 有至少5個(gè)，至少6個(gè)，至少7個(gè)，至少8個(gè)，至少9個(gè)，至少10個(gè)， 至少12個(gè)，至少14個(gè)，至少16個(gè)，至少18個(gè)，至少20個(gè)，至少25 個(gè)，至少30個(gè)，至少35個(gè)，至少40個(gè)，至少45個(gè)或者至少50個(gè)傳 感器元件。優(yōu)選地，控制器可操作用于按預(yù)定時(shí)間間隔激活傳感器元件。第一模塊的傳感器陣列可以形成第一傳感器。第一模塊還可以包括 第二傳感器，所述第二傳感器可操作用于測(cè)量第一模塊所處環(huán)境的參 數(shù)。優(yōu)選地，第二傳感器的輸出可被控制器用來(lái)確定激活傳感器陣列的 傳感器元件的時(shí)間。例如，第二傳感器可以是pH傳感器或溫度傳感器 中的一種，如第二發(fā)展的相關(guān)部分所述。在某些情況下，傳感器元件的輸出可取決于環(huán)境條件而不是分析物 的濃度。例如，所述輸出可取決于pH和/或溫度。在此，第二傳感器的 輸出可用于校正第一傳感器的輸出。更多的特征在第二發(fā)展的相關(guān)部分 中描述。第一模塊還可以包括第三傳感器，所述第三傳感器可操作用于測(cè)量 第一模塊所處環(huán)境的參數(shù)，該參數(shù)不同于第二傳感器測(cè)量的參數(shù)。優(yōu)選
地，第二和第三傳感器的輸出被控制器用于確定激活傳感器陣列的傳感 器元件的時(shí)間。優(yōu)選地，第二和第三傳感器選自pH傳感器、溫度傳感器、溶解 氧傳感器、電導(dǎo)率傳感器、生化傳感器、光學(xué)傳感器和聲學(xué)傳感器。在第一發(fā)展的第二方面中，本發(fā)明提供一種操作包括第一模塊和第 二模塊的傳感設(shè)備的方法，所述第一模塊具有控制器、發(fā)送器和傳感器 元件陣列，所述方法包括下列步驟(i) 所述控制器獨(dú)立于所述陣列中的其它傳感器元件而激活所述陣 列中的至少一個(gè)傳感器元件，以在第一時(shí)間tl從所述至少一個(gè)傳感器 元件獲得傳感器輸出；(ii) 所述控制器獨(dú)立于所述陣列中的其它傳感器元件而激活所述 陣列中的至少一個(gè)其它傳感器元件，以在與tl不同的時(shí)間t2處從所述至少一個(gè)其它傳感器元件獲得傳感器輸出；和(iii) 將來(lái)自所述第一模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述第二模塊的接收器， 其中每個(gè)傳感器元件為生物傳感器，用于檢測(cè)所述傳感器陣列所處環(huán)境 中的相同分析物的存在。優(yōu)選地，所述方法還包括控制器在不同的時(shí)間t順序激活傳感器的 步驟，以從所述陣列獲得對(duì)應(yīng)于在不同時(shí)間t時(shí)所述環(huán)境中分析物的檢 測(cè)或不存在的傳感器輸出序列。優(yōu)選地，每個(gè)傳感器元件最多僅被激活一次，以嘗試檢測(cè)分析物的 存在。包括優(yōu)選和/或可選的特征的第一發(fā)展的任意方面可以和包括優(yōu)選 和/或可選特征的第二或第三發(fā)展的任一方面相結(jié)合，除非上下文另有 要求。第二發(fā)展現(xiàn)有的可吞服膠嚢或植入傳感裝置的問(wèn)題在于他們不能被使用者 所校正。因此，它們只提供相對(duì)讀數(shù)(例如pH變化)，而不提供絕對(duì) 值。也不可能改變其動(dòng)態(tài)范圍，因此可由于傳感器放大器的飽和而丟失 大量數(shù)據(jù)。因此，在第二發(fā)展的第一方面中，本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)用于穿過(guò)人
體或動(dòng)物體的消化系統(tǒng)或者植入人體或動(dòng)物體內(nèi)的傳感裝置，所述裝置 具有用于測(cè)量第 一參數(shù)的第 一傳感器、根據(jù)校正程序?qū)Φ?一傳感器進(jìn)行 校正的電子電路或軟件、和將來(lái)自第一傳感器輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送至外部裝 置的發(fā)送器。術(shù)語(yǔ)"校正"在此處泛指下列情形之一或幾種將實(shí)際物理值分配 給傳感器輸出(例如，將pH值、攝氏度、氧濃度或其它值分配給所述 傳感器的電壓輸出)、調(diào)整或優(yōu)化傳感器的動(dòng)態(tài)范圍、強(qiáng)制傳感器給出 零輸出、相對(duì)于已知值進(jìn)行傳感器輸出和/或?qū)鞲衅鞯钠七M(jìn)行補(bǔ)償。這樣，傳感器可以被校正以給出更為精確的信息或絕對(duì)值，或者與 使用者尤為相關(guān)的信息。在第二發(fā)展的第二方面中，本發(fā)明提供一種用于測(cè)量參數(shù)的系統(tǒng)， 其包括根據(jù)第二發(fā)展第 一方面的傳感裝置形式的第一模塊、和包括用于 接收第一模塊的發(fā)送器所發(fā)射數(shù)據(jù)的接收器的第二模塊。第二模塊充當(dāng) 第二發(fā)展第一方面所提到的"外部裝置"。在第二發(fā)展的第三方面中，本發(fā)明提供一種用于測(cè)量參數(shù)的系統(tǒng)， 其包括傳感器形式的第 一模塊，所述第一模塊具有用于測(cè)量第 一參數(shù)的 第一傳感器和用于將第一傳感器產(chǎn)生的測(cè)量數(shù)據(jù)和所述第一模塊產(chǎn)生 的校正數(shù)據(jù)發(fā)送至第二模塊的發(fā)送器；第二模塊，包括用于接收所述第 一模塊的發(fā)送器所輸出數(shù)據(jù)的接收器和用于處理所述數(shù)據(jù)的處理器，其 中所述第二模塊的處理器配置用于根據(jù)校正程序并基于所述第一模塊 發(fā)送的校正數(shù)據(jù)對(duì)第一傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。優(yōu)選傳感裝置為可 吞服膠嚢或設(shè)計(jì)用于植入人體或動(dòng)物體內(nèi)。上述方面中的校正程序可以是用于優(yōu)化傳感器動(dòng)態(tài)范圍的程序。此 處的優(yōu)化是指改善但未必要求最佳可能的動(dòng)態(tài)范圍。校正程序可以是用于對(duì)第 一傳感器輸出隨時(shí)間的漂移進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?程序，所述補(bǔ)償根據(jù)傳感器隨時(shí)間漂移的模型進(jìn)行。傳感器隨時(shí)間漂移的模型可以是儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi)的預(yù)定模型。所述 預(yù)定模型可以是經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突蛘呃碚撃Ｐ?如果對(duì)傳感器漂移的物理學(xué)原 理有充分理解的話)。作為選擇，傳感器的漂移模型可以在傳感器的使用過(guò)程中通過(guò)對(duì)傳 感器之前所測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)外推來(lái)計(jì)算。例如，如果出現(xiàn)常值漂移，則與
之相關(guān)的是不連續(xù)性。這種情況下，可采用多項(xiàng)式擬合或移動(dòng)平均法來(lái) 模擬實(shí)際時(shí)間的漂移。優(yōu)選傳感器輸出根據(jù)模型進(jìn)行定期調(diào)整，以對(duì)傳感器的漂移進(jìn)行補(bǔ)償。在第二發(fā)展的第四方面中，本發(fā)明提供一種形式為可吞服膠嚢或設(shè) 計(jì)用于植入人體或動(dòng)物體內(nèi)的裝置的傳感裝置，其包括用于測(cè)量第一參 數(shù)的第一傳感器、用于測(cè)量第二參數(shù)的第二傳感器、用于將基于來(lái)自所述第一和/或第二傳感器輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送至外部裝置的發(fā)送器；和控制 器，用于當(dāng)來(lái)自所述第二傳感器的輸出表現(xiàn)出預(yù)定特征時(shí)開(kāi)啟所述第一 傳感器，或在來(lái)自所述第二傳感器的輸出表現(xiàn)出所述預(yù)定特征之后將所 述第 一傳感器開(kāi)啟設(shè)定時(shí)間。在第二發(fā)展的第五方面中，本發(fā)明提供一種形式為可吞服膠嚢的傳 感裝置，其包括用于測(cè)量第一參數(shù)的第一傳感器；用于將基于來(lái)自所述 第一和/或第二傳感器輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送至外部裝置的發(fā)送器；和處理器， 所述處理器配置用于檢測(cè)所述第一傳感器輸出中指示所述傳感裝置位 于體內(nèi)特定位置的特征事件，并將指示所述傳感裝置位置的位置數(shù)據(jù)保 存在存儲(chǔ)器中和/或發(fā)送至外部裝置。包括優(yōu)選或可選特征的第二發(fā)展的任一方面可以和包括優(yōu)選或可 選特征的第一或第三發(fā)展的任一方面相結(jié)合，除非上下文另有要求。第三發(fā)展在公知系統(tǒng)中，具有照相機(jī)和無(wú)線電發(fā)送器的可吞服膠嚢被患者吞 服。這些系統(tǒng)的難點(diǎn)在于所述膠嚢的尺寸受到需要可吞服的事實(shí)所限 制。因此，所述膠嚢內(nèi)的空間和所能攜帶的元件數(shù)量均受到極大限制。理想的是通過(guò)簡(jiǎn)化膠囊內(nèi)的必需電子元件來(lái)使膠囊變小或增加嚢 內(nèi)的可用空間。更為理想的是使所述膠嚢的功率消耗最小化。但是，很 難在不影響所述膠嚢的功能性和數(shù)據(jù)完整性的情況下做到這一點(diǎn)。因此，最為通常地，在第三發(fā)展的一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種系 統(tǒng)，其具有第一數(shù)據(jù)傳感和發(fā)送模塊和第二接收模塊，所述第二接收模 塊配置用于接收來(lái)自所述第一模塊的數(shù)據(jù)并對(duì)由于所述第一模塊的電 源變化引起的漂移進(jìn)行補(bǔ)償。這樣，所述第一模塊可以非常簡(jiǎn)單，甚至
可以具有相對(duì)不準(zhǔn)確的時(shí)鐘和/或波動(dòng)電源，因?yàn)樗龅诙K能夠?qū)?這些缺點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，從而仍然能夠?yàn)槭褂谜咛峁┫鄬?duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。本發(fā)明尤其適用于從人體或動(dòng)物體內(nèi)收集數(shù)據(jù)，還可應(yīng)用于食品和 過(guò)程控制行業(yè)，以及實(shí)際上需要保持?jǐn)?shù)據(jù)傳感和發(fā)送裝置小型化或輕巧 或具有最小功率消耗的任何情況。在第三發(fā)展的第一方面中，本發(fā)明提供一種用于收集數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括笫一模塊，包括第一時(shí)鐘、至少一個(gè)傳感器、為所述第一時(shí)鐘和所 述至少一個(gè)傳感器供電的電源和用于發(fā)送來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的 傳感器數(shù)據(jù)的發(fā)送器；和第二模塊，包括第二時(shí)鐘、接收器和處理器，所述處理器配置用于 接收由所述第一模塊的發(fā)送器所發(fā)送的數(shù)據(jù)、估計(jì)所述第一時(shí)鐘的時(shí)鐘 頻率，并通過(guò)調(diào)整基于所述估計(jì)的第一時(shí)鐘頻率的傳感器數(shù)據(jù)而針對(duì)所 述第 一模塊電源的功率變化來(lái)補(bǔ)償接收的傳感器數(shù)據(jù)。傳感器數(shù)據(jù)可以基于至少一個(gè)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。優(yōu)選第一模塊適 合置于或穿過(guò)人體或動(dòng)物體。上述構(gòu)造允許第二模塊補(bǔ)償由第 一模塊電源的輸出功率變化所引 起的來(lái)自第一模塊的傳感器數(shù)據(jù)的變化。通常情況下，電源的輸出功率 變化會(huì)導(dǎo)致傳感器測(cè)量值^目對(duì)應(yīng)的變化(例如，對(duì)于一些傳感器和數(shù)模 轉(zhuǎn)換器，響應(yīng)給定刺激的輸出將與電源提供的功率具有線性關(guān)系)。因 此，采用上述裝置可取消使用用于調(diào)節(jié)第 一模塊電源電壓的龐大(并且 耗費(fèi)功率)的電壓調(diào)節(jié)電路。本發(fā)明人觀察到第 一時(shí)鐘的頻率或鐘速與從電源接收的電壓相關(guān)。 因此，通過(guò)估計(jì)第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率并計(jì)算其變化就可對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的 (相應(yīng))變化進(jìn)行補(bǔ)償"估計(jì)"所述第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率包括計(jì)算第二模塊接收數(shù)據(jù)的頻 率和對(duì)基于所接收數(shù)據(jù)的頻率的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償(因?yàn)樵谝恍﹤鬏?協(xié)議中，第二模塊接收數(shù)據(jù)的頻率與第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率直接相關(guān))。優(yōu)選第一模塊的發(fā)送器為無(wú)線發(fā)送器，第二模塊的接收器為無(wú)線接 收器。"無(wú)線"指的是二者不是通過(guò)有線通信線路(可能，但不優(yōu)選) 連在一起。優(yōu)選所述發(fā)送器為無(wú)線電發(fā)送器，所述接收器為無(wú)線電接收
器。其它可能的選擇包括磁感應(yīng)、聲學(xué)或光學(xué)通信線路。優(yōu)選第一模塊為可吞服膠囊。其可以設(shè)計(jì)為穿過(guò)人的消化系統(tǒng)，尤 其是腸道。所述可吞服膠嚢的尺寸通常約為大維生素藥丸的尺寸，但是無(wú)論如何通常不超過(guò)40mm x 12 mm。作為選擇，所述膠嚢可設(shè)計(jì)為穿過(guò)動(dòng)物的消化系統(tǒng)，尤其但不限于 諸如牛、羊和豬的農(nóng)業(yè)牲畜。為避免所述膠嚢卡在動(dòng)物的胃部，優(yōu)選其長(zhǎng)度小于50mm。除哺乳動(dòng)物之外，本發(fā)明也可以用于非哺乳動(dòng)物，例 如養(yǎng)魚(yú)場(chǎng)里的魚(yú)。作為選擇，第一模塊可為設(shè)計(jì)用于植入體內(nèi)的植入物，優(yōu)選人體。 優(yōu)選其具有允許體液穿過(guò)所述模塊的開(kāi)口；例如，其形式可為環(huán)狀物。 優(yōu)選所述第一模塊設(shè)計(jì)用于插入大腸。作為選擇，第一模塊可為設(shè)計(jì)用于植入動(dòng)物體內(nèi)的植入物，例如， 其可能被"卡"或置于動(dòng)物的胃內(nèi)。在這種情況下，其長(zhǎng)度通常不超過(guò) 13cm，對(duì)牛而言優(yōu)選12 13cm，對(duì)羊而言優(yōu)選10 cm或更短。通常情況下，第一模塊輸出一系列傳感器值，每個(gè)值對(duì)應(yīng)于在相應(yīng) 時(shí)間讀取的傳感器讀數(shù)，而且對(duì)于每個(gè)對(duì)應(yīng)的傳感器值，第二模塊的處 理器對(duì)讀取傳感器值時(shí)的第一時(shí)鐘頻率進(jìn)行估計(jì)，并對(duì)每個(gè)相應(yīng)傳感器 值進(jìn)行調(diào)整以補(bǔ)償?shù)?一模塊電源的功率變化。優(yōu)選第一時(shí)鐘頻率基于第二模塊接收預(yù)定數(shù)據(jù)量的根據(jù)第二時(shí)鐘 的時(shí)間間隔和第 一模塊用于輸出預(yù)定數(shù)據(jù)量的已知數(shù)目的第 一時(shí)鐘的 時(shí)鐘周期進(jìn)行估計(jì)。該時(shí)鐘周期數(shù)可從第一模塊中用于輸出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu) 或程序和/或從第一模塊所使用的傳輸協(xié)議中知曉。所述預(yù)定量例如可以是單一數(shù)據(jù)位或數(shù)據(jù)字節(jié)。例如，如果已知第一模塊花費(fèi)x個(gè)第一時(shí)鐘周期來(lái)發(fā)送l個(gè)數(shù)據(jù)字 節(jié)而第二模塊在t秒內(nèi)接收l(shuí)個(gè)字節(jié)，則第一時(shí)鐘頻率為x/tHz。優(yōu)選所述補(bǔ)償基于(i)傳感器和電源供應(yīng)的電壓之間的預(yù)定關(guān)系和 (ii)第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率和電源施加至第一時(shí)鐘的電壓之間的預(yù)定關(guān) 系而進(jìn)行。例如，由傳感器讀取的傳感器值讀數(shù)可與讀取時(shí)的電源電壓 線性相關(guān)，或者傳感器數(shù)據(jù)值可與電源施加至與傳感器相連的數(shù)模轉(zhuǎn)換 器或放大器的電壓線性相關(guān)。電源電壓(V)可根據(jù)指數(shù)、對(duì)數(shù)或多項(xiàng) 式公式與第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率(f)相關(guān)。其它的可能性對(duì)于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。這些預(yù)定關(guān)系可以是經(jīng)驗(yàn)關(guān)系或理論關(guān)系。在一個(gè)實(shí)施方案中，電源電壓(V)和第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率的關(guān)系為V = Alog10f+ B其中A和B為常數(shù)。優(yōu)選傳感器數(shù)據(jù)由發(fā)送器根據(jù)協(xié)議發(fā)送，其中數(shù)據(jù)被分割為一個(gè)或 多個(gè)數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包具有固定的預(yù)定長(zhǎng)度，其中每個(gè)數(shù)據(jù)包和其它 的數(shù)據(jù)包相隔具有固定的預(yù)定長(zhǎng)度的無(wú)信號(hào)周期("零周期")。這使得 第二模塊能夠根據(jù)數(shù)據(jù)包之間的間隔("零周期")容易地把數(shù)據(jù)包和噪聲區(qū)分開(kāi)。例如，迭代程序可以從信號(hào)的兩端進(jìn)行搜索，以找出無(wú)信號(hào) 傳輸?shù)?零"周期之間的數(shù)據(jù)包。優(yōu)選無(wú)信號(hào)傳輸周期的長(zhǎng)度大于數(shù)據(jù) 包周期的長(zhǎng)度。 一個(gè)實(shí)施方案中，使用曼徹斯特系統(tǒng)作為通信協(xié)議。優(yōu)選每個(gè)數(shù)據(jù)包具有標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)包開(kāi)始的 一位或多位起始序列和標(biāo) 識(shí)數(shù)據(jù)包結(jié)束的一位或多位終止序列。這還有助于數(shù)據(jù)包的識(shí)別。優(yōu)選從第一模塊到第二模塊的信號(hào)傳輸為異步傳輸。此處"異步" 指的是信號(hào)傳輸不包括與數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間相關(guān)的數(shù)據(jù)。通常，異步傳輸不 要求預(yù)先的"握手"步驟，該步驟中兩個(gè)模塊相互通信以實(shí)現(xiàn)同步并達(dá) 成通信協(xié)議。優(yōu)選第 一模塊在發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包之前不等候第二模塊確 認(rèn)收到數(shù)據(jù)包(如RS322協(xié)議)。當(dāng)?shù)却_認(rèn)收到數(shù)據(jù)包成為可能時(shí)， 在第一模塊中將需要接收器，這樣會(huì)增加第一模塊的尺寸和功率消耗。優(yōu)選至少一個(gè)傳感器選自溫度傳感器、照相機(jī)、血液傳感器、pH 傳感器、溶解氧傳感器、電導(dǎo)率傳感器或壓力傳感器。在閱讀本公開(kāi)內(nèi) 容之后，選用其它可能的傳感器對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員也是顯而易見(jiàn)的。 特別優(yōu)選傳感器為第一發(fā)展中描述的傳感器陣列。優(yōu)選第一模塊不具有用于調(diào)整來(lái)自第一模塊電源的電壓的調(diào)整器。 這樣節(jié)省功率且可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榈诙K能夠補(bǔ)償?shù)谝荒K電源的變 化。所述第一時(shí)鐘可以具有低Q時(shí)鐘，其具有低于20的典型Q值。振 蕩器的品質(zhì)因子Q定義為共振頻率除以其共振寬度。一般來(lái)說(shuō)，Q值越高，其輸出頻率越純，因?yàn)楦逹意味著振蕩器將 只輸出與其自然諧振頻率接近的頻率。但是，本系統(tǒng)甚至能夠利用中心 頻率來(lái)應(yīng)付低Q共振器。而且，由于在第二模塊中可以使用更準(zhǔn)確的時(shí) 鐘來(lái)時(shí)間標(biāo)記(分配時(shí)間給)發(fā)送的傳感器數(shù)據(jù)，因此對(duì)第一模塊的時(shí) 鐘的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性要求可以進(jìn)一步放寬。因此，可以使用小型、價(jià)廉和功耗低的振蕩器來(lái)替代晶體振蕩器，以調(diào)節(jié)第一模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)處理和發(fā)送。例如，可以使用RC張馳振蕩器、 環(huán)形振蕩器、雙穩(wěn)態(tài)多頻振蕩器、考必茲(Colpitts)振蕩器或哈特萊 (Hartley)振蕩器。其它適合的低Q振蕩器對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員也 是顯而易見(jiàn)的。優(yōu)選第一模塊的發(fā)送器根據(jù)CDMA系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)。這有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)， 包括具有幾個(gè)與所述第二模塊(充當(dāng)基站)進(jìn)行通信的通道的可能性。 優(yōu)選具有多個(gè)上述定義的第一模塊，每個(gè)第一模塊通過(guò)不同的通道發(fā)送 信號(hào)。作為選擇，多個(gè)第一模塊可以使用頻分多路傳輸與第二模塊進(jìn)行 通信。第一模塊可以具有用于接收由第二模塊的發(fā)送器發(fā)送的信號(hào)。這 樣，第一和第二模塊之間的通信線路可以是半雙工或全雙工。多個(gè)第一 模塊中的每個(gè)模塊接收器的存在，使得可以在第一和第二模塊之間以時(shí) 分多址聯(lián)接方式進(jìn)行通信。第二模塊的發(fā)送器優(yōu)選無(wú)線發(fā)送器，第二模塊的接收器優(yōu)選無(wú)線接 收器。"無(wú)線"指的是所述兩個(gè)器件不是通過(guò)有線通信線路(可以有線 連接，但是不優(yōu)選)相連接。優(yōu)選發(fā)送器為無(wú)線電發(fā)送器，接收器為無(wú) 線電接收器。其它的可能包括磁感應(yīng)、聲學(xué)或光學(xué)通信線路。優(yōu)選處理器配置為對(duì)接收器的模擬信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理以生成概率直 方圖，從而確定閾值電壓來(lái)區(qū)分模擬信號(hào)中的0和1。這樣，可以調(diào)節(jié) 0和1的閾值以適應(yīng)操作條件，可以提高準(zhǔn)確度，并且更容易檢測(cè)非常 微弱的信號(hào)。第一模塊通常有自己的處理器和存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器可為只讀存儲(chǔ)器， 讀取/可寫(xiě)入存儲(chǔ)器例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM )、靜態(tài)存儲(chǔ)器(SRAM) 或快閃存儲(chǔ)器(FLASH),或者可以包括所述兩種類型的存儲(chǔ)器。所述 讀取/可寫(xiě)入存儲(chǔ)器(如果存在)可用于存儲(chǔ)處理器使用的程序，這樣 第一模塊的操作變得靈活。存儲(chǔ)器也可以存儲(chǔ)笫二模塊發(fā)送的指令，或 者是與傳感數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)等。從第 一模塊發(fā)送至第二模塊的數(shù)據(jù)也可由第二模塊發(fā)送至其它裝
置，以進(jìn)一步分析或顯示給使用者。例如，其可配置為通過(guò)藍(lán)牙或其它 協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)電話或其它設(shè)備。第二模塊可連接至服務(wù)器，由 此可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和/或可以通過(guò)因特網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)對(duì)第二模塊進(jìn) 行遠(yuǎn)程操作。模塊間和模塊至任意其它裝置的數(shù)據(jù)傳輸和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的任 意存取可通過(guò)加密、私鑰和公鑰技術(shù)或其它安全協(xié)議而保證安全。在第三發(fā)展的第二方面中，本發(fā)明提供一種形式為可呑服膠嚢或用于植入人體的植入物的傳感裝置；該傳感裝置包括時(shí)鐘、至少一個(gè)傳感 器、為所述時(shí)鐘和所述至少一個(gè)傳感器供電的電源和用于從所述至少一 個(gè)傳感器發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)的發(fā)送器；其中所述傳感裝置不具有用于調(diào)整 所述電源的電壓輸出的調(diào)整器和/或其中所述傳感裝置配置為根據(jù)異步 協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送至外部裝置。這種結(jié)構(gòu)可以提供功耗低、元件便宜的緊湊傳感裝置。所述第三發(fā)展的第二方面的傳感裝置可以具有與第三發(fā)展的第一 方面相關(guān)的上述第一模塊的任意特征。優(yōu)選傳感裝置不具有用于接收來(lái)自外部裝置的數(shù)據(jù)的接收器。這使 得傳感裝置能夠保持緊湊并節(jié)省功耗。優(yōu)選傳感裝置的時(shí)鐘為Q值低于20的低Q時(shí)鐘。優(yōu)選至少一個(gè)傳感器為血液傳感器。但是，也可以使用許多其它的 傳感器，例如第三發(fā)展的第一方面所提到的傳感器。此外，與第三發(fā)展 的第一方面一樣，傳感裝置也可以具有多于一個(gè)的傳感器。優(yōu)選傳感器具有外殼，所述外殼具有一個(gè)或多個(gè)溝槽，用于將流體 導(dǎo)向所述外殼內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口 。該特征也可以應(yīng)用于第三發(fā)展的第 一方面，或者任意發(fā)展的各個(gè)方面。這有利于傳感器與其所感測(cè)的環(huán)境 之間的接觸。在第三發(fā)展的第三方面中，本發(fā)明提供一種可吞服膠嚢，其包括外 殼、至少一個(gè)傳感器、和用于發(fā)送基于所述至少一個(gè)傳感器的測(cè)量值的 數(shù)據(jù)的發(fā)送器；其中所述膠嚢的外殼具有使膠嚢在通過(guò)腸道時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn) 的至少一個(gè)螺旋溝槽、突起或缺口。所述膠嚢的旋轉(zhuǎn)意味著其傳感器可 以從環(huán)境的各個(gè)方向收集數(shù)據(jù)，而不僅是從其指向的一個(gè)方向收集數(shù) 據(jù)，從而增加可得到的數(shù)據(jù)或減少所需傳感器的數(shù)量。第三發(fā)展的第三方面的可吞服膠嚢可具有上述方面和發(fā)展的第一 模塊或傳感裝置的任意特征。所述膠囊也可以與本發(fā)明的任意發(fā)展的任 意其它方面自由結(jié)合。在第三發(fā)展的第四方面中，本發(fā)明提供一種在系統(tǒng)中收發(fā)數(shù)據(jù)的方 法，所述系統(tǒng)包括第一模塊，所述第一模塊具有第一時(shí)鐘、至少一個(gè)傳 感器、為所述時(shí)鐘和所述至少 一個(gè)傳感器供電的電源和發(fā)送來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的傳感器數(shù)據(jù)的發(fā)送器；和第二模塊，所述第二模塊包括 第二時(shí)鐘、接收器和處理器；所述方法包括下列步驟將基于所述至少 一個(gè)傳感器輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述第二模塊的接收器；和利用所述第二 模塊的處理器來(lái)估計(jì)所述第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率，并通過(guò)基于所述估計(jì)的 第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率調(diào)整所述傳感器數(shù)據(jù)而針對(duì)所述第一模塊電源的 功率變化來(lái)補(bǔ)償所述接收的傳感器數(shù)據(jù)。包括優(yōu)選或可選特征的所述第三發(fā)展的任意方面可以和包括優(yōu)選 或可選特征的所述第一或第二發(fā)展的任意方面相結(jié)合，除非上下文另有 要求。


本發(fā)明的更多特征和方面可以在以下說(shuō)明和所附權(quán)利要求中發(fā)現(xiàn)。 現(xiàn)在將通過(guò)實(shí)施例并根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明，其中圖l是傳感裝置的示意圖；圖2是包括傳感裝置和基站的系統(tǒng)的示意圖；圖3是包括具有接收器的傳感裝置和基站的系統(tǒng)的另一實(shí)施方案的 示意圖；圖4是示出傳感裝置通過(guò)消化系統(tǒng)時(shí)的pH變化的圖；圖5是傳感器和用于調(diào)整其動(dòng)態(tài)范圍的周邊電路的示意圖；圖6示出用于調(diào)整傳感器動(dòng)態(tài)范圍的程序；圖7示出將實(shí)際物理值分配給傳感器輸出的程序；圖8示出將傳感器輸出自動(dòng)調(diào)零或校準(zhǔn)至所需值的程序；圖9示出對(duì)傳感器隨時(shí)間的漂移進(jìn)行補(bǔ)償?shù)某绦颍?br> 圖10 (a)示出由圖10 (b)所示離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管(ISFET) 的測(cè)量和模型閾值電壓漂移所引起的ISFET源電壓測(cè)量的變化；圖11 (a)是示出響應(yīng)溶液pH變化測(cè)量的ISFET閾值電壓響應(yīng)的 圖，圖11 (b)示出進(jìn)行漂移補(bǔ)償后的同一閾值電壓；圖12是圖1的改進(jìn)版本，示出一個(gè)選擇實(shí)施方案；圖13是圖2的改進(jìn)版本，示出一個(gè)選擇實(shí)施方案；圖14是圖3的改進(jìn)版本，示出一個(gè)選擇實(shí)施方案；圖15 (a)至(c)是示出模塊系統(tǒng)的可能布置的示意圖；圖16是示出傳感裝置的元件的示意圖；圖17是示出圖16中傳感裝置的元件如何被分割為獨(dú)立的芯片或電 路板的另一示意圖；圖18是傳感裝置的電子元件的透視圖；圖19是示出組裝時(shí)傳感裝置的電子元件和周圍膠囊外殼的透視圖；圖20是示出處理第二模塊接收的數(shù)據(jù)的流程圖；圖21是示出零周期、數(shù)據(jù)包、數(shù)據(jù)采集的時(shí)間和由第二模塊所執(zhí) 行的其它處理的時(shí)間線；圖22是示出數(shù)據(jù)位和噪聲脈沖對(duì)時(shí)間的圖；圖23是具有螺旋溝槽的膠囊的俯視圖；和圖24是具有螺旋突出部的膠嚢的俯視圖；圖25A是傳感裝置的外表面的示意圖；圖25B是可選擇的傳感裝置的外表面的示意圖；圖25C是可選擇的傳感裝置的外表面的示意圖；圖26是傳感裝置的傳感器元件陣列的示意圖；圖27是示出第一模塊和第二模塊的傳感系統(tǒng)的示意圖；圖28是傳感器元件的平面圖；圖29是圖28的傳感器元件的橫斷面圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出形式為可吞服膠嚢的傳感器裝置1。所述膠囊設(shè)計(jì)為能夠 被患者吞服并穿過(guò)胃腸道。其特別適用于從胃腸道和腸內(nèi)采集數(shù)據(jù)，所 述數(shù)據(jù)可用于胃腸道疾病的診斷。但是，本發(fā)明不限于這種應(yīng)用，所述 膠嚢可用于從身體其它部位或從其它環(huán)境中采集數(shù)據(jù)。所述膠嚢具有保護(hù)傳感裝置的內(nèi)部電子元件不受體內(nèi)液體和酸影響的外殼2。所述可吞服膠囊的尺寸通常為大維生素藥丸的尺寸，但是 為了穿過(guò)腸道，其必須能夠離開(kāi)胃，因此其最大尺寸約為40mmxl2mm (對(duì)人而言)。如果用于動(dòng)物，則所述膠囊長(zhǎng)度應(yīng)該不超過(guò)50 mm，以 免卡在動(dòng)物的胃里。所述膠嚢及其元件應(yīng)該優(yōu)選用對(duì)人體或可能的動(dòng)物 體使用安全并由相關(guān)管理機(jī)構(gòu)(例如FDA或MHRA標(biāo)準(zhǔn))所批準(zhǔn)的材 料制成。本發(fā)明不限于可吞服膠嚢并可以被應(yīng)用于設(shè)計(jì)為植入人體或動(dòng)物 體的傳感裝置。例如，傳感裝置可以設(shè)計(jì)用來(lái)植入腸道之一，尤其是大 腸。這種情況下(對(duì)人而言)，所述膠囊的最大尺寸將為40mmx 12mm， 優(yōu)選環(huán)狀形式或其它具有允許體液穿過(guò)的孔的裝置。在其它實(shí)施方案 中，所述傳感裝置可以是腹部或胸部植入裝置，最大尺寸為100mmx 100mm。如果用于動(dòng)物，則其例如可以設(shè)計(jì)為卡在或者以其它方式植入 或放入動(dòng)物的胃內(nèi)。這種情況下，所述裝置的長(zhǎng)度通常不超過(guò)13cm， 對(duì)牛優(yōu)選12 13cm,對(duì)羊優(yōu)選10cm或更短。無(wú)論如何，所述植入裝 置優(yōu)選用合適并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖1實(shí)施方案中的傳感裝置具有用于測(cè)量第一物理參數(shù)的第一傳感 器5和用于測(cè)量與第一參數(shù)不同的第二物理參數(shù)的第二傳感器10。通 常，傳感器將通過(guò)傳感裝置外殼2中的開(kāi)口暴露給身體，或者作為選擇， 所述傳感器可從外殼2中伸出或安裝在外殼2的外部。傳感裝置可以選 自，例如pH傳感器、溫度傳感器、血液傳感器、溶解氧傳感器、電導(dǎo) 率傳感器、生化傳感器或聲學(xué)傳感器。該列表沒(méi)有限制，其它可能性對(duì) 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。雖然本實(shí)施方案中有兩個(gè)傳感 器，但也可以是只有一個(gè)傳感器或具有三個(gè)、四個(gè)甚至更多個(gè)傳感器的 傳感裝置。傳感裝置1還包括處理器15、存儲(chǔ)器20和發(fā)送器25。第一和第二 傳感器5、 10與處理器15相連，后者配置為用于處理傳感器5、 10輸 出的數(shù)據(jù)以便可通過(guò)發(fā)送器25將其發(fā)送至外部裝置。處理器15還被配 置為對(duì)傳感器5、 IO進(jìn)行校正，下文將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。第一存儲(chǔ)器 20和處理器15相連，并用于存儲(chǔ)所述處理器上的運(yùn)行程序和所述處理 器生成的校正數(shù)據(jù)。處理器15和存儲(chǔ)器20優(yōu)選共同提供在通過(guò)片上系 統(tǒng)(SoC設(shè)計(jì)方法學(xué))所設(shè)計(jì)的單個(gè)集成芯片上。傳感器5、 IO和發(fā)送 器25提供在分離的電路上，彼此絕緣以使干擾最小。發(fā)送器25可以是有線發(fā)送器，但是優(yōu)選無(wú)線發(fā)送器，例如無(wú)線電 發(fā)送器或磁感應(yīng)發(fā)送器。所述發(fā)送器配置用于將來(lái)自傳感裝置1的數(shù)據(jù) 發(fā)送至外部裝置，并可以使用如RS232的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議或定制協(xié)議。傳感裝 置l還包括圖1中未顯示的一個(gè)或多個(gè)氧化銀電池形式的電源。在可選 實(shí)施方案中，其它電池或由外部無(wú)線電電源所驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)線團(tuán)也可以替 代使用。圖2示出用于從體內(nèi)收集數(shù)據(jù)的模塊系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括第一模塊 1和第二模塊50。第一模塊1為可吞服膠嚢，如參照?qǐng)D1所述，其具有 相同的附圖標(biāo)記。作為選擇，所述第一模塊可以是前述討論的設(shè)計(jì)用于 植入人體的傳感裝置。第二模塊50是基站。所述基站包括用于接收發(fā) 送自第一模塊1的數(shù)據(jù)的接收器60、用于處理所接收數(shù)據(jù)的第二處理器 70、用于存儲(chǔ)第二處理器70的執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的第二存儲(chǔ)器80、 和用于顯示基站所接收和處理的數(shù)據(jù)的顯示裝置90。所述基站可以采取 多種形式。例如，其可以是便攜式計(jì)算機(jī)、PC、或定制裝置。對(duì)于后 者，所述基站可以方便地佩帶在使用者的腰部，例如腰帶上。所述系統(tǒng) 也可在所述傳感裝置和基站50之間具有一個(gè)或多個(gè)中間模塊。例如，可以有中間模塊，用于接收由所述傳感裝置的發(fā)送器25所發(fā)送的信號(hào) 并將其轉(zhuǎn)播給基站50。該中間裝置可以或可以不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其可以方便地提供在腰帶或其它可以被使用者佩帶的物品內(nèi)。圖3示出具有第一模塊1和第二模塊50的模塊系統(tǒng)的另一實(shí)施例。 第一模塊1和第二模塊50類似于圖2所示第一和第二模塊，類似的部 件具有相同的附圖標(biāo)記。因此，現(xiàn)在將只描述差異之處。在圖2中，傳 感裝置1和基站50之間具有單向通信線路，即從所述傳感裝置發(fā)送至 所述基站，而在圖3的系統(tǒng)中，通信可以是雙向的。傳感裝置l同時(shí)具 有發(fā)送器25和接收器30。同樣，基站50同時(shí)具有接收器60和發(fā)送器 100。這樣，數(shù)據(jù)可以通過(guò)發(fā)送器25和接收器60從傳感裝置1發(fā)送至 基站50。數(shù)據(jù)和/或指令也可以通過(guò)基站發(fā)送器100和傳感裝置接收器30從基站50發(fā)送至傳感裝置1。傳感器裝置的發(fā)送器25和接收器30 在圖3中已顯示為獨(dú)立元件，但是它們也可以提供為單個(gè)元件，例如收 發(fā)器等?；镜慕邮掌?0和發(fā)送器100的情況也是一樣。所述雙向可 以通過(guò)半全工或雙全工線路進(jìn)行。就圖2的系統(tǒng)而言，圖3中的系統(tǒng)可 以具有一個(gè)或多個(gè)中間模塊，用于在傳感器裝置1和基站之間中轉(zhuǎn)信號(hào).對(duì)于可吞服膠嚢和植入物的一個(gè)重要的考慮是降低或最小化電子 元件所需的功率。可用功率的量會(huì)受到裝置尺寸的限制，尤其是當(dāng)傳感 裝置為可吞服膠嚢或設(shè)計(jì)用于植入身體的微小部位時(shí)。此外，當(dāng)通過(guò)電 池提供電源時(shí)，則直到其從體內(nèi)取出或從身體穿出才可能對(duì)電池進(jìn)行充 電。對(duì)可吞服膠嚢而言，電源必須持續(xù)長(zhǎng)達(dá)19個(gè)小時(shí)，但不是該時(shí)段 內(nèi)所有的測(cè)量值都重要。例如，如果傳感裝置被用于從大腸收集數(shù)據(jù)， 那么膠嚢在小腸內(nèi)讀取的讀數(shù)就不重要。因此，傳感裝置1配置為使第一傳感器5可以被第二傳感器10所 激活。處理器15可充當(dāng)控制器，以便在第二傳感器裝置10的輸出里檢 測(cè)到某些特征時(shí)開(kāi)啟傳感器5。這些特征和檢測(cè)它們的方法被存儲(chǔ)在存 儲(chǔ)器20里。下面將給出一個(gè)例子，其中第一傳感器5是血液傳感器，更具體是 糞便潛血試驗(yàn)(FOB)傳感器，而第二傳感器10是pH傳感器。圖4 示出所述第二傳感器穿過(guò)人體消化系統(tǒng)時(shí)其所檢測(cè)的pH值?？梢?jiàn)，當(dāng) 所述傳感裝置穿過(guò)小腸進(jìn)入大腸時(shí)，存在pH特征落差110。小腸內(nèi)的 pH值高于7，呈弱堿性，但是當(dāng)進(jìn)入大腸后，pH值立刻小于7，呈中 等酸性。處理器15從第二傳感器10的輸出(測(cè)量pH)里檢測(cè)這個(gè)特 征的急劇落差，并相應(yīng)開(kāi)啟第一傳感器5。這樣節(jié)省功率，因?yàn)樗龅?一傳感器在最初的6至7個(gè)操作小時(shí)內(nèi)是關(guān)閉的。該原理不限于調(diào)整血液傳感器的開(kāi)啟和關(guān)閉的pH傳感器。該原理 可以被用于需要基于第二傳感器的輸出來(lái)激活第一傳感器的其它任何 情況。其它應(yīng)用對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員也是顯而易見(jiàn)的。這樣可以節(jié)省 能量，因?yàn)槠渲幸粋€(gè)傳感器可以在至少一段時(shí)間內(nèi)被關(guān)閉。當(dāng)?shù)谝粋鞲?器需要大量功率來(lái)運(yùn)行而第二傳感器需要相對(duì)少量的功率時(shí)，這個(gè)技術(shù) 尤其有用。當(dāng)?shù)谝粋鞲衅骶哂卸淌褂脡勖鼤r(shí)也可以使用這個(gè)技術(shù)，因?yàn)?可以只在需要的時(shí)候才開(kāi)啟第一傳感器。上述例子中，存儲(chǔ)器20含有能夠使處理器15檢測(cè)第二傳感器輸出
的特征的程序。該項(xiàng)技術(shù)是圖l和2所示實(shí)施方案中使用的技術(shù)，其中 傳感裝置1和基站50之間具有單向通信線路，使得傳感裝置1只能發(fā) 送數(shù)據(jù)。圖3的實(shí)施方案中的存儲(chǔ)器20也可以具有程序，以使傳感裝 置l能夠基于所述第二傳感器的輸出自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉第一傳感器。但是, 因?yàn)閳D3的傳感裝置也具有接收器，因此可能進(jìn)行可選的實(shí)施。在該可 選擇的實(shí)施中，傳感裝置處理器15控制從第一和第二傳感器至基站50 的數(shù)據(jù)發(fā)送。然后基于基站50的處理器70對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，存儲(chǔ)于 存儲(chǔ)器80中，然后任選顯示在顯示器90上。處理器70可以配置為檢 測(cè)第二傳感器輸出中的特征，并對(duì)檢測(cè)到該特征作出響應(yīng)，向傳感裝置 處理器15發(fā)送指令(通過(guò)基站發(fā)送器100和傳感裝置接收器30 )。該指 令指示處理器15開(kāi)啟第一傳感器5。換言之，處理器15根據(jù)來(lái)自基站 50的指令來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉第一傳感器5。此外，為了替代檢測(cè)特征的基站 50的處理器70，或者除了檢測(cè)特征的基站50的處理器70之外，基站 50的使用者可通過(guò)對(duì)基站50輸入命令來(lái)直接指示開(kāi)啟或關(guān)閉第一傳感 器。使用者可響應(yīng)基站顯示器卯所顯示的數(shù)據(jù)來(lái)這么做。對(duì)于控制程 序或使用者而言，也可以在特征事件經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間之后開(kāi)啟第一傳感器 5。傳感器輸出中的特征事件不僅能被用于控制第二傳感器的開(kāi)啟或 關(guān)閉，還能夠被用于確定傳感裝置的位置。當(dāng)傳感裝置是穿過(guò)身體的可 吞服膠嚢時(shí)，這尤其有用。為此，微處理器15配置為檢測(cè)來(lái)自第一或 第二傳感器5、 IO中的特征事件，所述特征事件指示出傳感裝置l的位 置。例如，如以上參照?qǐng)D4所解釋的，pH從堿性到酸性的特征變化指 示所述膠嚢已經(jīng)離開(kāi)小腸而進(jìn)入大腸。該原理不限于pH，其它參數(shù)也 可以被用來(lái)指示傳感裝置1的位置。指示所述裝置的位置的特征可以是 傳感器輸出以特征方式經(jīng)過(guò)預(yù)定閾值、升高和降低，或者經(jīng)歷另一可識(shí) 別的模式?，F(xiàn)在將對(duì)傳感裝置1的傳感器5、 IO的校正方式進(jìn)行說(shuō)明。在普通 意義上，本說(shuō)明書(shū)中使用的"校正"指的是優(yōu)化傳感器的動(dòng)態(tài)范圍，給 傳感器輸出分配實(shí)際參數(shù)值，補(bǔ)償傳感器輸出的漂移，對(duì)傳感器輸出自 動(dòng)調(diào)零和/或?qū)ζ滟x予所需的已知值。任意的或所有的這些校正技術(shù)都可以同時(shí)或在傳感器壽命的不同時(shí)間點(diǎn)使用?，F(xiàn)在將對(duì)每種技術(shù)依次進(jìn) 行說(shuō)明。第一校正技術(shù)是調(diào)整傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。傳感器的動(dòng)態(tài)范圍是其 夠準(zhǔn)確測(cè)量的實(shí)際值的范圍。例如，能夠測(cè)量0到100"C范圍內(nèi)任一溫度但在ox:以下和ioox:以上的范圍內(nèi)變得不準(zhǔn)確的溫度傳感器的動(dòng)態(tài) 范圍是o到ioo'c。理想的是調(diào)整所述動(dòng)態(tài)范圍，以改進(jìn)或優(yōu)化可準(zhǔn)確 測(cè)量的值的范圍，并且使得動(dòng)態(tài)范圍與傳感器可能暴露的條件相對(duì)應(yīng)。 傳感器的動(dòng)態(tài)范圍由連接至傳感器的模擬電路控制。例如，可以調(diào)節(jié)應(yīng) 用于傳感器的補(bǔ)償電壓。作為選擇，在傳感器和放大器連接處，可改變 應(yīng)用于放大器的補(bǔ)償電壓或放大器增益，以調(diào)節(jié)傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。一些情況下，傳感器自身可以是放大器(例如，ISFET有時(shí)被用作pH傳感器)，在這種情況下，可以調(diào)節(jié)傳感器自身的增益或補(bǔ)償。 一些不是 放大器的傳感器也有補(bǔ)償電壓，并且其可被調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)同樣的效果。圖5是示出用于控制傳感器205的動(dòng)態(tài)范圍的電路圖(所述傳感裝 置上的任意其它傳感器可采用相同的方案)。傳感器205響應(yīng)其所暴露 的物理刺激(例如，其所暴露的周圍環(huán)境或物質(zhì))輸出模擬電壓。該模 擬電壓經(jīng)過(guò)傳感器電阻210到達(dá)可變放大器240?？勺兎糯笃?40放大 該信號(hào)，并將放大后的信號(hào)輸出至ADC250。 ADC將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號(hào)，后者被輸入控制器15。本實(shí)施方案中，控制器15和圖1中的 處理器15相同，但是在可選實(shí)施方案中，其可以是連接至所述傳感裝 置的處理器的獨(dú)立芯片。可變?cè)鲆娣糯笃?40的增益和應(yīng)用于放大器 240的補(bǔ)償電壓由控制器15進(jìn)行控制。所述補(bǔ)償電壓的控制方式為控制 器輸出數(shù)字信號(hào)以對(duì)DAC260指示所需的補(bǔ)償設(shè)定。DAC260將數(shù)字信 號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓，并將其作為補(bǔ)償電壓輸入可變放大器240的終端 241。可變放大器的增益的控制方式為控制器15輸出含有增益設(shè)定的控 制信號(hào)給多路復(fù)用器230，后者隨后施加與這些增益設(shè)定電阻215、 220 和225對(duì)應(yīng)的電壓，其結(jié)果是增益調(diào)整信號(hào)被輸入可變?cè)鲆娣糯笃?40 的終端242。傳感器對(duì)處理器15的有效輸出為來(lái)自ADC250的輸出270?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6對(duì)調(diào)節(jié)傳感器205 (或者任意其它傳感器)的動(dòng)態(tài)范 圍的校正程序進(jìn)行說(shuō)明。所述校正程序從步驟301開(kāi)始。通常，用于調(diào) 整或優(yōu)化傳感器205的動(dòng)態(tài)范圍的校正程序?qū)⒃趥鞲醒b置1首次開(kāi)啟時(shí) 被執(zhí)行。傳感裝置1可以方便地通過(guò)激活所述裝置內(nèi)的磁力開(kāi)關(guān)而開(kāi)啟。 在步驟302中，開(kāi)啟正在調(diào)整動(dòng)態(tài)范圍的傳感器205。在步驟303中， 傳感器205暴露于校正標(biāo)準(zhǔn)(即已知的刺激)。所述校正標(biāo)準(zhǔn)可以是參 考電壓，當(dāng)所述裝置干燥時(shí)(即在空氣中)的已知響應(yīng)，或者已知的物 質(zhì)。優(yōu)選技術(shù)是將傳感裝置l裝在充滿校正液體的包裝內(nèi)出售，且在破 壞所述包裝的密封之前激活所述校正(例如，通過(guò)裝置內(nèi)的磁力開(kāi)關(guān))。 這樣，所述校正可以在控制很好的情況下被執(zhí)行，而不會(huì)給使用者帶來(lái) 任何不便。在步驟304中，設(shè)定初始校正參數(shù)。該校正參數(shù)涉及應(yīng)用于放大器 240 (或在可選擇實(shí)施方案中應(yīng)用于傳感器205本身)的增益或補(bǔ)償電 壓。初始校正參數(shù)可以是存儲(chǔ)于傳感裝置1的存儲(chǔ)器20中的值。在步驟305中，從傳感器205處獲得輸出信號(hào)270。在步驟206中， 控制器15將傳感器205的所得輸出信號(hào)270和校正要求進(jìn)行比較。校 正要求是傳感器205輸出的理想值。校正要求可存儲(chǔ)于傳感裝置1的存 儲(chǔ)器20中。其可以是被選擇的值，以給出傳感器205所需(例如最優(yōu)) 的動(dòng)態(tài)范圍。例如，如果傳感器205是pH傳感器，校正標(biāo)準(zhǔn)是pH為 7的反應(yīng)物并且放大器240的輸出范圍是0 ~ 12mV,那么校正標(biāo)準(zhǔn)可以 被設(shè)定為7mV。這將賦予傳感器以較大的動(dòng)態(tài)范圍。但是，如果與pH7 響應(yīng)的傳感器輸出270是llmV，那么傳感器205的動(dòng)態(tài)范圍將受損。 這種情況下，放大器240將變得飽和，并在pH8左右時(shí)輸出其最大電 壓12mV，并且動(dòng)態(tài)范圍的上限將為pH8。如果步驟306中傳感器205的輸出信號(hào)270滿足校正要求，則校正 參數(shù)存儲(chǔ)于傳感裝置1的存儲(chǔ)器20中，并且任選被發(fā)送至基站50。如 果步驟306中傳感器輸出270不滿足校正要求，則控制器15通過(guò)改變 放大器240的增益設(shè)定或補(bǔ)償設(shè)定來(lái)相應(yīng)增大或減小校正參數(shù)。然后再 次校驗(yàn)輸出信號(hào)270，并且每當(dāng)必要時(shí)重復(fù)執(zhí)行步驟206,直至滿足校 正要求。 一旦滿足校正要求，則程序執(zhí)行上述的步驟307。在上面的描述中，圖6的校正程序被傳感裝置1自發(fā)執(zhí)行。亦即， 校正程序存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器20中，并由傳感裝置處理器15執(zhí)行。這是在傳 感裝置l沒(méi)有接收器的圖l和2的實(shí)施方案中可以存在的唯一配置。但 是，如果傳感裝置具有接收器，如圖3的實(shí)施方案所示，那么校正程序 可在基站50中部分執(zhí)行。在此，控制器15簡(jiǎn)單地將傳感器輸出發(fā)送給 基站50，并控制對(duì)基站50所發(fā)指令響應(yīng)的校正參數(shù)(增益和補(bǔ)償)。步 驟304中的初始校正參數(shù)和步驟306中關(guān)于傳感器輸出是否滿足校正要 求的評(píng)價(jià)都可以由基站處理器70執(zhí)行?；咎幚砥?0也能夠指令傳感 裝置的處理器15在必要時(shí)增大或減小步驟308中的校正參數(shù)。無(wú)論傳感器動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整是由傳感裝置l自發(fā)執(zhí)行還是與基站50
協(xié)同執(zhí)行，對(duì)系統(tǒng)裝置l而言，理想的是將最終校正參數(shù)作為校正數(shù)據(jù) 發(fā)送給基站。經(jīng)過(guò)ADC轉(zhuǎn)換后的傳感器輸出為數(shù)字形式，并且通常是一系列關(guān) 于傳感器電壓輸出的數(shù)字。 一些時(shí)候需要將這種傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表 測(cè)量參數(shù)(例如pH、攝氏度、氧濃度等，取決于傳感器的類型)的實(shí) 際物理值。將實(shí)際值賦予傳感器數(shù)據(jù)的校正程序可以方便地與圖6中調(diào) 整傳感器動(dòng)態(tài)范圍的程序同時(shí)執(zhí)行。但是，這兩個(gè)程序并不相互依賴， 并可以單獨(dú)執(zhí)行?？梢杂羞@樣一個(gè)系統(tǒng)，其中傳感器的動(dòng)態(tài)范圍被優(yōu)化， 但是實(shí)際值從未被賦予傳感器數(shù)據(jù)(因此只測(cè)量相對(duì)變化，而不是絕對(duì) 值)。也可以有這樣一個(gè)系統(tǒng)，其中傳感器的動(dòng)態(tài)范圍沒(méi)有進(jìn)行優(yōu)化， 但是其中絕對(duì)值被賦予傳感器數(shù)據(jù)。但是，優(yōu)選執(zhí)行這兩種校正功能， 以使系統(tǒng)在最優(yōu)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提供絕對(duì)物理值。圖7示出將實(shí)際物理值賦予傳感器數(shù)據(jù)的校正程序。在步驟401中， 傳感器暴露于圖6程序中用于步驟303的校正標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，該步驟可 以方便地與圖6中的步驟303同時(shí)執(zhí)行。接著，收集包括至少傳感器響 應(yīng)于校正標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸出在內(nèi)的校正數(shù)據(jù)。當(dāng)該程序和圖6中用于 調(diào)整動(dòng)態(tài)范圍的程序同時(shí)執(zhí)行時(shí)，傳感器校正數(shù)據(jù)應(yīng)該在最終調(diào)整動(dòng)態(tài) 范圍之后被收集，并可以采取對(duì)校正要求已被滿足進(jìn)行簡(jiǎn)單確認(rèn)的標(biāo)志 形式。在步驟403中，響應(yīng)于校正標(biāo)準(zhǔn)的傳感器輸出和實(shí)際物理值之間 的關(guān)系由處理器確定。例如，如果被校正的傳感器是溫度傳感器，校正 標(biāo)準(zhǔn)為30"C，而傳感器響應(yīng)于校正標(biāo)準(zhǔn)的輸出為300mV，那么處理器可確定傳感器的輸出可除以io，以給出溫度(x:)。其它情況下，尤其是所述關(guān)系為非線性時(shí)，將不得不確定更為復(fù)雜的關(guān)系，而且可能有必 要采用一組以上的校正數(shù)據(jù)。一般，最有效的是在基站50中執(zhí)行將實(shí)際值賦予傳感器輸出。因 此，優(yōu)選只由傳感裝置1執(zhí)行步驟401和402，而步驟403在基站中執(zhí) 行。這種情況下，基站50可以指令傳感裝置處理器15在步驟402中收 集數(shù)據(jù)。如果基站50已經(jīng)知道校正標(biāo)準(zhǔn)和校正要求，則校正數(shù)據(jù)可以 簡(jiǎn)單地是傳感裝置1發(fā)送的指示校正要求已被滿足的標(biāo)志。其它情況下， 傳感裝置l可能有必要發(fā)送與校正標(biāo)準(zhǔn)和傳感器響應(yīng)校正標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際輸 出相關(guān)的數(shù)據(jù)。其它情況下，基站50上的處理器70可基于傳感裝置1 的存儲(chǔ)器20中存儲(chǔ)的校正參數(shù)(例如增益和補(bǔ)償)計(jì)算出所述關(guān)系， 并將其發(fā)送至基站50和校正標(biāo)準(zhǔn)(例如已知刺激的絕對(duì)值，例如pH8，
涉及傳感器輸出與實(shí)際物理值的校正也可全部在傳感裝置1上執(zhí) 行。這種情況下，傳感裝置1可配置為確定步驟403中的關(guān)系，然后將 所有傳感器輸出轉(zhuǎn)換成實(shí)際物理值，以編碼并根據(jù)傳輸協(xié)議發(fā)送至基 站。但是，這種方法給傳感裝置的處理器增加了相當(dāng)大的負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D8對(duì)自動(dòng)調(diào)零程序進(jìn)行說(shuō)明。有時(shí)需要強(qiáng)制傳感器返 回空響應(yīng)(或近似零輸出)。這可以在例如需要測(cè)量物理參數(shù)的相對(duì)變 化而不是絕對(duì)變化時(shí)使用。這種情況下，可以通過(guò)對(duì)傳感器自動(dòng)調(diào)零來(lái) 實(shí)現(xiàn)最大靈敏度。這通常將在傳感裝置1已經(jīng)到達(dá)所關(guān)注部位時(shí)執(zhí)行。 所述自動(dòng)調(diào)零程序可以被傳感裝置1的處理器15根據(jù)存儲(chǔ)于其存儲(chǔ)器 20中的指令20而自發(fā)地控制。作為選擇，當(dāng)傳感裝置1具有接收器時(shí)， 如圖3的實(shí)施方案所示，校正程序可以由傳感裝置1的處理器15根據(jù) 基站50的處理器70所發(fā)的指令來(lái)執(zhí)行。在自動(dòng)調(diào)零程序的步驟501中，要求獲得所要校正的傳感器輸出信 號(hào)。在步驟502中，處理器檢查所獲得信號(hào)是否滿足校正要求，其對(duì)于 自動(dòng)調(diào)零而言是O或近似O。如果輸出滿足該校正要求，則校正參數(shù)(增 益和/或補(bǔ)償)被存儲(chǔ)于傳感裝置1的存儲(chǔ)器20中，也可任選發(fā)送至基 站50。如果不滿足該校正要求，則校正參數(shù)(放大器或傳感器的增益或 補(bǔ)償)在步驟503中被增大或減小，并在步驟501和502中再次檢查。 該過(guò)程重復(fù)執(zhí)行，直到傳感器的輸出是O或近似O以滿足校正要求為止。 一旦滿足校正要求，則校正參數(shù)在步驟504如上所述被存儲(chǔ)。圖8的程序可以選擇用于強(qiáng)制傳感器給出與所需值相關(guān)的輸出。例 如，如果已知所監(jiān)測(cè)的身體部位應(yīng)該具有pH6，則校正要求可以設(shè)置為 所有的傳感器輸出與pH6相關(guān)。這類似于自動(dòng)調(diào)零至pH6，只是在自 動(dòng)調(diào)零的程序中，傳感器被迫響應(yīng)當(dāng)前所處的環(huán)境而輸出0，而本實(shí)施 例中，傳感器決不需要暴露于pH6，并且校正要求是在pH值為6時(shí)的 期望輸出基礎(chǔ)上計(jì)算出來(lái)的名義值。最后，理想的是校正傳感器以對(duì)漂移進(jìn)行補(bǔ)償。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多傳感 器在隨時(shí)間輸出電壓時(shí)發(fā)生漂移，即使是暴露于恒定條件下也是如此。這在與所檢測(cè)物質(zhì)物理接觸的傳感器中是經(jīng)常的情況，原因在于來(lái) 自所述物質(zhì)的離子進(jìn)入傳感器，并且在甚至在已經(jīng)移除該物質(zhì)后仍保留 在其中。
圖9示出對(duì)傳感器隨時(shí)間的漂移進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男Ｕ绦颉；咎幚砥?70接收步驟601中從傳感裝置1發(fā)送的傳感器數(shù)據(jù)。然后在步驟602 中參考傳感器漂移模型。該模型可存儲(chǔ)在基站的存儲(chǔ)器80中。所述模 型可以是基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的模型，所述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)涉及此類傳感器隨時(shí)間的 漂移。作為選擇，所述模型可以是基于此類傳感器的傳感器漂移理論模 型的傳感器漂移理論模型。作為選擇，所述模型可以不是存儲(chǔ)于基站存 儲(chǔ)器內(nèi)的預(yù)定模型，但是可以是基于傳感器返回的前述讀數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算 得到的傳感器漂移模型。例如可以采用移動(dòng)平均法或多項(xiàng)式擬合來(lái)建立 實(shí)時(shí)漂移模型。這種情況下，所述模型將隨著傳感器數(shù)據(jù)的變化而變化。 在 Irvine 等人的 Variable-Rate Data Sampling for Low-PowerMicrosystems using Modified Adams Methods ， IEEE Transactions on Signal Processing, Vol 51 , No 12 ， December 2003中描述了 一種合適的 多項(xiàng)式方法。文中描述的方法是通過(guò)控制反映釆樣數(shù)據(jù)的變化率的采樣 速率而在傳感器中節(jié)省功率，但是同樣的數(shù)學(xué)方法也可以用于模型傳感 器漂移。所述漂移補(bǔ)償最好通過(guò)基站處理器70來(lái)執(zhí)行。但是，可通過(guò) 基站處理器協(xié)同傳感裝置的處理器來(lái)執(zhí)行補(bǔ)償，或是通過(guò)傳感裝置的處 理器自身自發(fā)地執(zhí)行補(bǔ)償。當(dāng)在傳感裝置上執(zhí)行部分或全部補(bǔ)償時(shí)，這 可以通過(guò)改變傳感器或與傳感器相連的放大器的增益或補(bǔ)償電壓來(lái)執(zhí) 行?，F(xiàn)在將具體討論關(guān)于ISFET pH傳感器漂移建模的研究。本研究中， ISFET具有大且負(fù)的閾值電壓，約為-5V。 一般而言，ISFET可以具有 針對(duì)CMOS ISFET的大閾值電壓范圍。浮動(dòng)電極ISFET具有和 EPROM2器件相似的結(jié)構(gòu)，后者利用晶體管的浮動(dòng)?xùn)艠O捕獲的電荷在 將存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)"1"或"0"。這些芯片在封裝中具有石英窗，以允許 其通過(guò)暴露于紫外輻射而擦除。紫外光激發(fā)柵極上的電子至其能夠越過(guò)氧化物能量勢(shì)壘而逃脫并 使柵極放電的程度。紫外輻射已經(jīng)表明是朝向標(biāo)準(zhǔn)p型MOSFET值 (-0.7V)提高CMOS ISFET的閾值電壓的有效方法。ISFET還顯示出固定偏壓條件下顯著的閱值電壓漂移。這點(diǎn)可以在 圖10(a)中看出，其示出經(jīng)過(guò)15小時(shí)后電源電壓降低了卯0mV。非CMOS 氮化硅ISFET的閾值電壓漂移已經(jīng)通過(guò)"擴(kuò)展指數(shù)"的時(shí)間依賴性成 功模擬。當(dāng)暴露于水溶液時(shí)，由于氫離子擴(kuò)散進(jìn)入材料，已知氮化硅形 成薄的水合表面層。改性表面層的生長(zhǎng)影響總的絕緣子電容，這反過(guò)來(lái)
影響閾值電壓。在非晶硅中，顯示表面層根據(jù)已知為"分散運(yùn)輸"的機(jī) 理生長(zhǎng)，并且其厚度遵循擴(kuò)展指數(shù)的時(shí)間依賴性。假定如氮化硅的其它 玻璃狀材料的表面層將以同樣的方式生長(zhǎng)是合理的。由于所述層厚度具有擴(kuò)展指數(shù)的時(shí)間依賴性，因此閾值電壓漂移也將如此 VT (t) = VT (~) {1 - exp一-t/ t } P (式1)其中VT(oo)是漂移所導(dǎo)致的閾值電壓的最終變化，T是時(shí)間常數(shù)，p是分散參數(shù)，表征氫的分散運(yùn)輸。使用非線性曲線擬合算法(Levenberg-Marquardt)將式1的參數(shù)[VT(w), t ， P擬合為VT (t)的 測(cè)量值(等于-口VS(t))。用這種方法計(jì)算的值為VT(~) = 963mV， t= 3.48 h， p= 0.722圖10 (b)中的曲線表明，在偏壓下置于溶液中18小時(shí)后，將實(shí)現(xiàn) 低于5 mV/h的模擬漂移速率123。相反，從另一項(xiàng)研究中提取的非 CMOS氮化硅ISFET的值為VT (w) = 79.7mV， t= 53.4 h， p= 0.613。在此研究中，最終漂移VT (w)為此處測(cè)量值的1/12，時(shí)間常數(shù)T 為15倍。較小的偏移和較大的時(shí)間常數(shù)可根據(jù)用于形成氮化物的沉積 方法來(lái)解釋。此研究使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)法，這是一種 產(chǎn)生具有很少針孔的致密膜的高溫(700~800"C )方法。CMOS過(guò)程中 使用的氮化物鈍化層在金屬層之后沉積，因此必須4吏用低溫(250 ~ 350 匸)等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)過(guò)程。通過(guò)PECVD沉 積的膜具有較低密度并含有針孔。這將允許更多的氫更快擴(kuò)散進(jìn)入氮化 物，并且能夠解釋此研究中測(cè)量的大得多的漂移和較小的時(shí)間常數(shù)。同樣的曲線擬合技術(shù)用于從圖11中的pH靈敏度測(cè)量結(jié)果中移除漂 移。對(duì)于-3.3個(gè)單位的卩11變化，閾值電壓變化約為-159mV，靈敏度為 48mV/pH。圖11 ( a)是響應(yīng)于所測(cè)量的溶液pH變化的ISFET閾值電 壓的圖，而圖11 (b)示出對(duì)于所應(yīng)用的漂移校正的響應(yīng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，上述應(yīng)用于pH傳感器的校正程序和方案 也可以應(yīng)用于其它傳感器形式。特別地，類似的校正程序和方案可以應(yīng) 用于由傳感器元件陣列構(gòu)成的傳感器，例如能夠感測(cè)FOB的傳感器元 件陣列，下文將對(duì)此進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，這種 陣列的每個(gè)元件是單步傳感器。因此，可以操作所述校正，以使一個(gè)傳 感器元件的輸出可被用來(lái)校正所述陣列中另一個(gè)傳感器元件的輸出。而且，不同類型的傳感器(例如pH或溫度傳感器)的輸出可以用于校正 一個(gè)或多個(gè)所述傳感器元件的輸出。圖12~14示出圖1~3的裝置和系統(tǒng)的改進(jìn)。因此使用相同的附圖 標(biāo)記。下文只對(duì)增加的特征進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖12 ~ 14中的每一幅圖中，存儲(chǔ)器20包括ROM和可重寫(xiě)的存儲(chǔ) 器(例如EPROM);所述可重寫(xiě)的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用于在處理器15中運(yùn)行 的程序和由該處理器生成的數(shù)據(jù)。由于存儲(chǔ)器具有可重寫(xiě)的部分，因此 傳感裝置可以在生產(chǎn)后，甚至在運(yùn)行期間，重新編寫(xiě)程序。傳感裝置1還包括用于向傳感裝置的各個(gè)元件供電的電源12和用 于調(diào)節(jié)處理器15運(yùn)行的第一時(shí)鐘3。電源為一個(gè)或多個(gè)氧化銀電池形 式。在替代實(shí)施方案中，可以使用其它電池或者由外部無(wú)線電源提供能 量的感應(yīng)線團(tuán)來(lái)替代。圖13示出用于收集數(shù)據(jù)的模塊系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一模塊1和第 二模塊50。第一模塊l是可吞服膠嚢，如參照?qǐng)D12所詳細(xì)說(shuō)明的，并 具有相同的附圖標(biāo)記。作為選擇，所述第一模塊可以是如前所討論的設(shè) 計(jì)用于植入人體或動(dòng)物體內(nèi)的傳感裝置。在其它實(shí)施方案中，傳感裝置 可以是具有傳感器且連接至所述第二模塊的任意裝置，不需要是可吞服 膠嚢或身體植入物。例如，傳感裝置可以用于局部施用，例如用于創(chuàng)傷 敷料中。第二模塊50是基站。該基站包括用于接收從第一模塊1發(fā)送的數(shù) 據(jù)的接收器60、用于處理所接收數(shù)據(jù)的第二處理器70、第二時(shí)鐘23、 用于存儲(chǔ)第二處理器70的執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的第二存儲(chǔ)器80、和用 于顯示該基站接收和處理的數(shù)據(jù)的顯示裝置90。所述基站可采用多種形 式。例如，其可以是便攜式計(jì)算機(jī)、PC、或定制裝置。對(duì)于后者，所 述基站可以方便的佩帶在使用者的腰部，例如腰帶上。第二時(shí)鐘23優(yōu) 選是精確時(shí)鐘，例如晶體振蕩器。其用于調(diào)節(jié)第二處理器70和標(biāo)記從 第一模塊接收數(shù)據(jù)的時(shí)間，如下文將詳細(xì)討論的。這兩個(gè)功能可以任選 由所述第二模塊內(nèi)的兩個(gè)獨(dú)立時(shí)鐘來(lái)執(zhí)行。盡管圖13和14中沒(méi)有示出，但是所述系統(tǒng)可在傳感裝置l和基站 50之間具有一個(gè)或多個(gè)中間模塊。例如，可以是用于接收傳感裝置發(fā)送 器25發(fā)送的信號(hào)并將該信號(hào)中轉(zhuǎn)至基站50的中間模塊。該中間裝置可
以或可以不執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。其可以方便地提供在腰帶里或可以被患者佩帶的其它物品內(nèi)。圖15示出本發(fā)明可以使用的第一和第二模塊的各種 配置的例子。圖15(a)中，小的(S)第一模塊l連接至大的(L)第 二模塊50。圖13和14中只示出一個(gè)第一模塊和一個(gè)第二模塊。圖15 (b)中，有多個(gè)第一模塊la~lf，其中每個(gè)第一模塊都和用作基站的 第二模塊50通信。例如，可以通過(guò)使用CDMA或TDMA等方案將通 信帶寬分割成多個(gè)通道來(lái)實(shí)現(xiàn)。為使TDMA有效，有必要使第一模塊 la-lf具有接收器，以接受從第二模塊50(如圖14所示)發(fā)送的信號(hào)。 圖15(c)中，第一模塊la lc具有連接至中間模塊7a的通信線路。 中間模塊7a具有連結(jié)至大的第二模塊50的通信線路。中間模塊7a配 置為接收來(lái)自第一模塊la~lc的信號(hào)并將該信號(hào)中轉(zhuǎn)至用作基站的第 二模塊50。第一模塊ld lf具有連接至中間模塊7b的通信線路，該中 間模塊也將信號(hào)中轉(zhuǎn)至基站50。在替代實(shí)施方案中，模塊7a可以是基站(即根據(jù)本發(fā)明的第二模 塊)，而大的模塊50可以是用于存儲(chǔ)和/或?qū)幕?a或7b發(fā)送的數(shù) 據(jù)執(zhí)行進(jìn)一步處理的遠(yuǎn)程裝置。在這種情況下，遠(yuǎn)程裝置50可以是通 過(guò)例如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)連接至模塊7a和7b的計(jì)算機(jī)或存儲(chǔ)設(shè)備。為了限制傳感裝置的功率要求，優(yōu)選傳感裝置l的電源電路保持簡(jiǎn) 單并且不包括電壓調(diào)節(jié)器。由于沒(méi)有電壓調(diào)節(jié)器，因此可以節(jié)省空間和 降低功耗。此外，傳感裝置1 (下文也被稱為第一模塊)的笫一時(shí)鐘3 是RC張馳振蕩器。其它可能的第一時(shí)鐘3的替代品包括非穩(wěn)態(tài)振蕩器、 多振子、考必茲(Coll-pitts)振蕩器或哈脫萊(Hartley)振蕩器。這些時(shí) 鐘體積小、價(jià)格便宜、且消耗的功率比常規(guī)使用的晶體振蕩器要低。其 它的可能對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員也是顯而易見(jiàn)的。前述除了晶體振蕩器之 外的時(shí)鐘具有低Q。但是，即使Q為10 20,由于其中心頻率很容易 識(shí)別，因而該系統(tǒng)仍然能夠運(yùn)行。Q為2~10的時(shí)鐘也可以。該實(shí)施方 案中，為了節(jié)省空間，第一時(shí)鐘3提供在與處理器15和存儲(chǔ)器20相同 的集成芯片上。但是，其可以安裝在獨(dú)立的芯片或電路板上。由于不調(diào)節(jié)所述電源，因此其輸出電壓是不穩(wěn)定的。輸出電壓將隨 時(shí)間(例如當(dāng)電池耗盡時(shí))而變化并響應(yīng)環(huán)境條件(例如溫度)的變化。 第一模塊的電子元件將會(huì)受到電源電壓變化的影響。例如，所有的傳感 器將通過(guò)ADC連接至處理器15。 ADC的響應(yīng)根據(jù)電源電壓而變化(通 常是線性形式)。 一些傳感器自身的響應(yīng)隨電源為其提供的電壓而變化 (例如，許多溫度傳感器的輸出隨恒溫下的電源電壓呈線性變化)。因 此，發(fā)送給第二模塊的傳感器數(shù)據(jù)將不會(huì)完全準(zhǔn)確地反映傳感器的測(cè)量 值，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)將被電源電壓引起的變化所破壞。第二模塊能夠?qū)@些變化進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)榈谝荒K的第一時(shí)鐘3的頻率(時(shí)鐘頻率)也隨 著電源電壓而變化。因此，在傳感器5、 IO讀取每個(gè)傳感器值或每組傳感器值時(shí)，如果 基站50 (第二模塊)能夠檢測(cè)或估計(jì)第一時(shí)鐘3的頻率，那么就能夠相 應(yīng)地補(bǔ)償這些傳感器值。所述補(bǔ)償可以通過(guò)首先確定傳感器數(shù)據(jù)的每個(gè)部分(例如對(duì)每個(gè)或 每組傳感器值)的第一時(shí)鐘頻率來(lái)執(zhí)行。估計(jì)第一時(shí)鐘頻率的方法將在 后面解釋。根據(jù)第一時(shí)鐘頻率，可基于電源電壓和第一時(shí)鐘頻率之間的預(yù)定關(guān)系計(jì)算出電源提供的電壓。該預(yù)定關(guān)系可以經(jīng)驗(yàn)或理論計(jì)算，并 且對(duì)某些時(shí)鐘，其可以由生產(chǎn)商規(guī)定。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)電源電壓(V) 表現(xiàn)出對(duì)第 一時(shí)鐘頻率(f)的對(duì)數(shù)依賴性。這可以用公式V = A logl。 f + B來(lái)表達(dá)，其中A和B是常數(shù)。給出這個(gè)公式只是為了舉例，其它的 時(shí)鐘可以表現(xiàn)出對(duì)數(shù)依賴性、指數(shù)或多項(xiàng)式依賴性。 一旦計(jì)算出電源電 壓，就可以根據(jù)電源電壓和發(fā)送至基站50的傳感器數(shù)據(jù)中的傳感器值 之間的預(yù)定關(guān)系來(lái)執(zhí)行補(bǔ)償。這種預(yù)定關(guān)系可以理論或經(jīng)驗(yàn)計(jì)算。大多 數(shù)情況下，所述關(guān)系為線性關(guān)系，因?yàn)榈谝荒K的ADC的輸出通常隨 電源電壓的變化而線性變化?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D16和17對(duì)第一模塊的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖 16是第一模塊1中的元件和數(shù)據(jù)流的方框圖。有N個(gè)傳感器，其中示 出第一傳感器5、第二傳感器10和第N傳感器115。這些傳感器通過(guò)各 自的傳感器電路121、 122和123連接至多路復(fù)用器130。多路復(fù)用器 130將來(lái)自傳感器電路121、 122和123的信號(hào)多路轉(zhuǎn)換至ADC140。然 后ADC140將基于傳感器5、 10、 115的測(cè)量值的信號(hào)輸入處理器15。 處理器15根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器20 (內(nèi)部和外部)中的程序來(lái)控制第一模 塊的運(yùn)行。存儲(chǔ)器20可以是芯片上RAM。所述模塊也可以將基于傳感 器5、 10、 115測(cè)量的參數(shù)值的傳感器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器20中。處理器 15將基于測(cè)量的傳感器值的傳感器數(shù)據(jù)傳遞給編碼器160。編碼器160 將這些數(shù)據(jù)編碼成適合于經(jīng)過(guò)發(fā)送器170傳輸至第二模塊50(或發(fā)送至 中間模塊7a、 7b)的格式。本實(shí)施方案中，編碼器是含有偽-隨機(jī)(PN) 噪聲編碼發(fā)生器的DS-SS編碼器裝置。所述PN碼的長(zhǎng)度由處理器15
控制，以為數(shù)據(jù)傳輸提供加密倍增處理。所述PN碼可以被配置為利用 碼分多址的方式使幾個(gè)第一模塊可共享相同的基站。處理器15的運(yùn)行 以及所述處理器和連接元件之間的數(shù)據(jù)流由笫一模塊時(shí)鐘3調(diào)節(jié)。第一 模塊還可以包括DAC150，以使處理器15能夠控制模擬電路，例如傳 感器或時(shí)鐘3。圖17是示出第一模塊的元件如何被分割為獨(dú)立芯片的方框圖。傳 感器5、 10、 115可以單獨(dú)放置或作為整體放置。例如，傳感器5可以 是pH傳感器。處理器15、存儲(chǔ)器20和時(shí)鐘3全都集成在芯片200上。 時(shí)鐘3可以單獨(dú)提供，但是不優(yōu)選這種選擇，因?yàn)槠湔加酶嗫臻g。本 實(shí)施方案中，傳感器電路121、 122、 123組合成一個(gè)傳感器電路120, 提供在與處理器15和存儲(chǔ)器20相同的集成芯片上.該集成芯片也包括 組合的多路復(fù)用器和ADC單元130、 140。專用的硬件裝置15a和15b 提供串行外圍接口 (SPI)和DS-SS編碼器。不過(guò)，在一般說(shuō)明中這些 硬件裝置被視為處理器15的一部分。圖17中，"C"代表去耦電容器， 細(xì)箭頭代表時(shí)鐘信號(hào)。還有獨(dú)立于前述集成芯片200提供的發(fā)送器電路25。本實(shí)施方案中， 發(fā)送器電路包括用作磁偶的表面安裝線團(tuán)感應(yīng)器。這消除了對(duì)RF天線 的需要，從而節(jié)省空間。作為選擇，可能使用集成到芯片200上的片上 RF器件。重要的是注意到在本實(shí)施方案中，集成芯片200與模擬傳感器5、 10、 115和模擬發(fā)送器電路25是分離的。集成芯片200通過(guò)墊團(tuán)190 和去耦電容器180絕緣。處理器15對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以根據(jù)曼徹斯特協(xié)議進(jìn)行傳輸。 但是，可以使用不同的協(xié)議，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。 所述數(shù)據(jù)傳輸為異步傳輸，因?yàn)槠洳话c讀取傳感器測(cè)量值的時(shí)間相 關(guān)的任何信息。此外，第一模塊l的傳輸是連續(xù)的，因?yàn)樵诎l(fā)送下一個(gè) 數(shù)據(jù)包之前不等待基站50接收數(shù)據(jù)包的確認(rèn)。因此，第一模塊不必具 有接收器。任選地，可以提供接收器30，如圖14的實(shí)施方案所示，并 且這種情況下可以使用同步數(shù)據(jù)交換協(xié)議，但是不優(yōu)選這種選擇，因?yàn)?接收器30消耗額外的功率，并占用第一模塊的空間。編碼傳感器數(shù)據(jù)，以便以192位數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，然后是沒(méi)有數(shù)據(jù) 傳輸?shù)?8位"零周期"。該零周期使得基站50更容易確認(rèn)每個(gè)數(shù)據(jù)包 的位置。每個(gè)數(shù)據(jù)包包含兩個(gè)相同的代表傳感器數(shù)據(jù)的64位碼和64位 驗(yàn)證和奇偶冗余碼。顯然，所述數(shù)據(jù)包的確切內(nèi)容和長(zhǎng)度和所述零周期 的確切長(zhǎng)度可以改變，給出上述數(shù)字只是為了舉例說(shuō)明。圖18是沒(méi)有外殼的第一模塊1的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖。電源電 池12與發(fā)送器25和集成電路200連接成一行。柔性電纜206， 207 (例 如帶纜)將傳感器5、 10連接至集成電路200。圖19是外殼211被拆開(kāi) 的第一模塊的透視圖?？梢钥闯?，在圖19所示實(shí)施方案中，所述外殼 具有第一部分211a，其被螺絲固定在第二外殼部分211b上以形成外殼 211。傳感器5、 10具有支架夾216，而柔性電纜(例如帶纜)206、 207 彎曲以允許傳感器5、 IO被放置到所需位置。支架夾216具有可與外殼 上的孔231對(duì)齊的孔221，以提供傳感器與外界環(huán)境之間的接觸。當(dāng)組 裝膠囊時(shí)，第一模塊的內(nèi)部電子元件通過(guò)外殼211與外部環(huán)境隔離。然 后，所述模塊成為可吞咽膠嚢形式，其尺寸與大維生素藥丸大致相等。第二模塊50接收第一模塊傳輸?shù)男盘?hào)，其可為例如通斷鍵控的RF 信號(hào)形式。隨后第二模塊50恢復(fù)傳感器的數(shù)據(jù)值，由于第一模塊的定 時(shí)不準(zhǔn)確而且可變化，所以第二模塊50利用自己的時(shí)鐘23 (比第一模 塊的時(shí)鐘3更準(zhǔn)確和穩(wěn)定)對(duì)所有傳感器值或傳感器值組進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記。 第二模塊也調(diào)節(jié)傳感器值以補(bǔ)償上述討論的第 一模塊電源電壓的變化。圖20是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的第二模塊的詳細(xì)操作的流 程圖。在步驟300中，第二模塊的掃描接收器基于預(yù)定的通道帶寬內(nèi)接 收的傳輸頻率而輸出模擬電壓。該信號(hào)包含被電磁干擾所破壞的發(fā)送數(shù) 據(jù)。第二模塊具有數(shù)據(jù)采集(DAQ)裝置，其通過(guò)步驟310中的過(guò)采樣 將模擬電壓數(shù)字化。其采樣率為奈奎斯特速率(Nyquist rate)的至少 兩倍，優(yōu)選為奈奎斯特速率(Nyquist rate)的至少三倍。采樣根據(jù)連 續(xù)觸發(fā)模型執(zhí)行，以便在兩個(gè)連續(xù)的信號(hào)捕獲之間不丟失任何數(shù)據(jù)樣沖o如上所解釋，來(lái)自第一模塊的每個(gè)"信號(hào)"包括至少數(shù)據(jù)包和"零 周期"。還如上所解釋，第一模塊以連續(xù)流的方式傳輸信號(hào)。例如，可 以通過(guò)第一模塊傳輸具有4 Kbps數(shù)據(jù)傳輸率的曼徹斯特編碼比特流， 并且可以通過(guò)第二模塊的信號(hào)捕獲(DAQ )裝置以20 KSps的過(guò)釆樣速 率進(jìn)行采樣。圖21是示出數(shù)據(jù)包、零周期和信號(hào)捕獲的時(shí)間以及圖20
流程圖中其它子程序的時(shí)間線。DAQ間隔(如圖21中所示T)設(shè)置為 比完整的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)，但是比每個(gè)數(shù)據(jù)包之間的間隔短。例如， 一個(gè)數(shù)據(jù) 包可占用5 KB (例如0.25秒采樣間隔x 20KSps過(guò)采樣速率x 8位分辨 率)或至多20 KB (例如1秒采樣間隔x 20KSps過(guò)采樣速率x 8位分辨 率)的局部緩沖空間用于瞬時(shí)處理。當(dāng)然，可以采用其它的采樣間隔和 速率。無(wú)論如何，DAQ程序應(yīng)該花費(fèi)相對(duì)短的時(shí)間間隔(如圖21所示 Ts，通常為幾個(gè)亳秒)來(lái)完成，以便為下一個(gè)信號(hào)的解碼、數(shù)據(jù)包的提 取和數(shù)據(jù)包翻譯程序(如圖lO所示的時(shí)間段Tp)留出足夠的時(shí)間。DAQ步驟310之后，在步驟320中對(duì)獲取的數(shù)據(jù)樣品執(zhí)行低通濾波 和其它預(yù)處理程序。然后在步驟330中執(zhí)行DS-SS關(guān)聯(lián)，目的是從采樣 數(shù)據(jù)中提取第一模塊1發(fā)送的信號(hào)。各種可能的DS-SS方法對(duì)于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。步驟330之后，接收的信號(hào)已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成一系列數(shù)字化的模擬值。 在步驟340中，生成概率直方圖，并用于確定區(qū)分0和1的閾值電壓。 由于閾值電壓可以根據(jù)接收信號(hào)進(jìn)行合適的設(shè)置，因而提高了二進(jìn)制值 的辨別，并且甚至可以對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行辨別。接著，在解碼步驟350中，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行定位和識(shí)別，并提取二進(jìn) 制數(shù)據(jù)。在處理每個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)(例如，傳感器值)之前進(jìn)行這個(gè)操 作是必要的。在長(zhǎng)"零周期"期間通信線路閑置，可以粗略地利用長(zhǎng)"零 周期"來(lái)定位潛在的數(shù)據(jù)包。如果潛在的數(shù)據(jù)包實(shí)際存在，則其預(yù)定的 起始序列(一個(gè)或多個(gè)起始位的序列)和終止序列(一個(gè)或多個(gè)終止位 的序列)被用于對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行精確定位。為了找到數(shù)據(jù)包，利用從信號(hào)兩端搜索的迭代程序。一個(gè)用于定位數(shù)據(jù)包的簡(jiǎn)單解碼程序的例子為0:指針F-指針F+步長(zhǎng)F;指針B =指針B-步長(zhǎng)B; 1 :指針F和指針B之間的數(shù)據(jù)組是合法數(shù)據(jù)包嗎？ 2:如果否回到0;3 :如果是數(shù)據(jù)包=數(shù)據(jù)包 x解碼信號(hào)； 4:更新步長(zhǎng)F和步長(zhǎng)B;} * B代表起始序列，F(xiàn)代表結(jié)束序列。除了所述起始和終止序列外，諸如比特完整性和比特長(zhǎng)度的特征可 以用來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)包。接著，步驟360中，使用中值濾波器例如自回歸移動(dòng)平均(ARMA) 估計(jì)器來(lái)提高信噪比。圖22示出數(shù)據(jù)包的部分?jǐn)?shù)據(jù)位-時(shí)間，以及被中 值濾波器濾除的噪聲峰400。經(jīng)過(guò)中值濾波之后，所述數(shù)據(jù)包被提取，以除去由過(guò)采樣所產(chǎn)生的 附加數(shù)據(jù)點(diǎn)，這個(gè)階段的輸出經(jīng)過(guò)提取之后包括構(gòu)成完整數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù) 信息位。該數(shù)據(jù)可以使用多種不同的格式，下面給出了一個(gè)可能的例子片段l:起始序列(從左向右傳輸)0, 1, 0， 1， 0, 1， 0, 1片段2~7: 48個(gè)數(shù)據(jù)位片段8:終止序列1, 0， 1， 0， 1， 0, 1， 0子包i片段9:起始序列0， 1， 0， 1， 0， 1, 0， 1片段10~15: 48個(gè)數(shù)據(jù)位片段16:終止序列1， 0， 1, 0， 1, 0， 1, 0子包ii片段17:起始序列0, 1， 0， 1， 0， 1, 0， 1片段18 23: 48個(gè)數(shù)據(jù)位片段24:終止序列1, 0， 1, 0， 1， 0， 1， 0子包in上述示例中，子包i和ii包含傳感器數(shù)據(jù)，子包in包含奇偶性數(shù)據(jù)。
接著，在步驟370中，數(shù)據(jù)包翻譯程序從數(shù)據(jù)包中提取傳感器數(shù)據(jù)， 并在第二模塊50接收所述數(shù)據(jù)包的時(shí)間基礎(chǔ)上根據(jù)第二模塊的時(shí)鐘23 來(lái)對(duì)齊標(biāo)記時(shí)間信息。數(shù)據(jù)包翻譯程序370還檢驗(yàn)奇偶性數(shù)據(jù)(例如子 包III)，以確保傳感器數(shù)據(jù)恢復(fù)準(zhǔn)確。如果奇偶性和任意其它真實(shí)性校 驗(yàn)是正確的，則指示位設(shè)成"1"以指示數(shù)據(jù)有效，否則指示位設(shè)成"0"。 該步驟的輸出是時(shí)間標(biāo)記、傳感器數(shù)據(jù)和指示位。所述時(shí)間標(biāo)記可用于 數(shù)據(jù)包中傳感器數(shù)據(jù)的每個(gè)部分(具有預(yù)定長(zhǎng)度，例如每個(gè)傳感器值)， 或者是用于整個(gè)數(shù)據(jù)包。接著，在步驟380中，在傳輸數(shù)據(jù)包時(shí)，估計(jì)第一模塊的時(shí)鐘3的 時(shí)鐘頻率。本實(shí)施方案中，所述時(shí)鐘頻率根據(jù)已知的第一模塊時(shí)鐘周期 的數(shù)目和次數(shù)來(lái)估計(jì)，第一模塊消耗時(shí)鐘周期來(lái)產(chǎn)生和傳輸數(shù)據(jù)包，所 述次數(shù)為根據(jù)笫二模塊時(shí)鐘，數(shù)據(jù)包的起點(diǎn)和終點(diǎn)到達(dá)第二模塊的次 數(shù)。其它的實(shí)施方案可以使用不同的方法來(lái)估計(jì)第一模塊時(shí)鐘頻率，但 是這些方法通?？偸腔诘诙K接收數(shù)據(jù)的速率來(lái)估計(jì)的。然后，根據(jù)第一模塊電源12提供的電壓(V)和第一模塊時(shí)鐘3的 時(shí)鐘頻率(f)之間的預(yù)定關(guān)系，估計(jì)在傳感器5、 10采集傳感器數(shù)據(jù) 時(shí)第一模塊電源12施加的電壓。所述預(yù)定關(guān)系可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或理論確 定。在一個(gè)第一模塊的一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)所述關(guān)系為V = Alog10f + B其中A-2.35， B為常數(shù)，不需要列入補(bǔ)償程序。一旦確定電源電壓(V),就調(diào)節(jié)傳感器數(shù)據(jù)中的傳感器數(shù)據(jù)值來(lái)補(bǔ) 償電源電壓的變化。該補(bǔ)償基于傳感器值(即第一模塊傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù) 據(jù)值)和電源電壓之間的預(yù)定關(guān)系來(lái)執(zhí)行。第一模塊傳輸?shù)膫鞲衅髦低??；趥鞲衅?0、 15的模擬輸出和ADC140 (和任意放大器)對(duì)該輸 出的響應(yīng)以及第一模塊處理器15所作的任何調(diào)節(jié)。在許多情況下，傳 感器值和電源電壓之間的關(guān)系將是線性關(guān)系。這種關(guān)系可以通過(guò)理論或 經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。 一旦已知這種關(guān)系，就可以和估計(jì)的電源電壓一起使用， 來(lái)補(bǔ)償電源電壓的變化所引起傳感器數(shù)據(jù)值的變化。第二模塊的處理器70也可以基于同時(shí)或相應(yīng)時(shí)間內(nèi)第二傳感器10 讀取的傳感器數(shù)據(jù)值來(lái)補(bǔ)償?shù)谝粋鞲衅?的傳感器數(shù)據(jù)值。例如，如果 第一傳感器5是pH傳感器，第二傳感器IO是溫度傳感器，那么第一 傳感器5的傳感器數(shù)據(jù)值可以根據(jù)在不同溫度下pH傳感器10的pH響 最后，在步驟390中，經(jīng)處理的傳感器數(shù)據(jù)被輸出到顯示器、存儲(chǔ) 器或遠(yuǎn)程裝置。輸出包括補(bǔ)償?shù)膫鞲衅髦岛蜏y(cè)量這些值時(shí)的估計(jì)時(shí)間。第二模塊的處理器70也可以配置為基于第一模塊時(shí)鐘3的估計(jì)時(shí) 鐘頻率和/或前一個(gè)估計(jì)的時(shí)鐘頻率和/或前一個(gè)數(shù)據(jù)包的(時(shí)間)位置 來(lái)預(yù)測(cè)下一個(gè)數(shù)據(jù)包的位置。對(duì)數(shù)據(jù)包位置的預(yù)測(cè)可以用來(lái)優(yōu)化搜索數(shù) 據(jù)包的解碼程序，并有助于防止第一和第二模塊之間通信聯(lián)絡(luò)中斷。圖18和19中示出的可吞服膠嚢1具有外表面光滑的外殼。但是， 其可具有外表面為螺旋狀圖案的外殼。該螺旋狀圖案使傳感裝置在通過(guò) 腸道時(shí)旋轉(zhuǎn)，其方式與子彈在來(lái)福槍的槍筒內(nèi)推進(jìn)的方式類似。在膠囊 穿過(guò)腸道的情況下，向前的推動(dòng)力可由腸道的蠕動(dòng)提供。所述螺旋狀圖 案應(yīng)該是至少一個(gè)螺旋匝，并且可以通過(guò)所述膠嚢的外殼內(nèi)或外殼上的 缺口、突起或溝槽形成。圖23是具有由外殼內(nèi)的溝槽510形成的兩個(gè) 半螺旋匝的可吞服膠嚢1的頂部視圖。圖24是具有由外殼表面上的突 起516形成的兩個(gè)半螺旋匝的可吞服膠嚢1的頂部視圖。兩個(gè)膠嚢都具 有孔515，以允許周圍環(huán)境中的流體和膠嚢內(nèi)的傳感器接觸。關(guān)于圖1-24的上述說(shuō)明涉及操作系統(tǒng)水平的傳感器裝置和系統(tǒng)， 具體涉及第一和第二模塊之間的通信和傳感器的校正以及傳感器輸出 的翻譯(通過(guò)第一或第二模塊的處理器)。參照?qǐng)D28和29，這些圖中示出用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的傳感器 元件450。傳感器元件450是"單步"傳感器元件，因?yàn)槠渲豢杀徊僮?來(lái)感測(cè)分析物的存在與否一次。如圖29的橫截面圖所示，傳感器元件 形成在襯底452上。電極454， 456和463 (工作電極454，反電極456 和參比電極463)形成在襯底452的頂部，但是不接觸，由間隙458隔 開(kāi)。這些電極由金或金鉑合金或鉑制成。通常，電極由不同的材料形成，成。工作電極通常用銀制成。參比電極的目的(如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公 知的)在于在工作電極上提供穩(wěn)定的電壓，從而補(bǔ)償工作電極上的氧化 還原反應(yīng)的效果。襯底和電極的上方形成絕緣層460，使每個(gè)工作電極 454、反電極456和參比電極463留出一部分暴露在井中。由于絕緣層 460的壁內(nèi)階梯，因此井為階梯狀。在井的底部是電極462，其覆蓋并 接觸工作、反 選電極為離子型導(dǎo)電凝膠或固體電解質(zhì)，例如固體高分子電解質(zhì)(例如聚氧化乙烯，氟化磺酸共聚物，例如DuPont的NafionTM)。覆蓋電解 質(zhì)的是半透膜464，其不可透過(guò)水和電解質(zhì)，但是可透過(guò)氧。通常，半 透膜用TeflonTM形成。保護(hù)層466穿過(guò)井并形成在絕緣層460內(nèi)。通常， 保護(hù)層為金或金合金層，厚度為0.2~0.3 nm。電極468連接至保護(hù)層 466。保護(hù)層466和半透膜464之間的空間為反應(yīng)物空間。反應(yīng)物空間內(nèi) 提供第一反應(yīng)物層470和第二反應(yīng)物層472?？梢圆捎貌煌慕Y(jié)構(gòu)來(lái)配 置第一和第二反應(yīng)物，例如以多層的形式，或者一種反應(yīng)物在另一反應(yīng) 物中的島，或者是緊密混合的反應(yīng)物。其最佳配置將取決于存在和不存 在催化劑成分時(shí)反應(yīng)物相互之間的反應(yīng)性，下文將對(duì)此進(jìn)行描述。在本實(shí)施方案中，傳感器元件450是血液傳感器。血紅蛋白(血液 的一種成分)通過(guò)第二反應(yīng)物中存在的介質(zhì)或氧供體來(lái)對(duì)氧化第一反應(yīng) 物中酚類化合物的反應(yīng)進(jìn)行催化。本實(shí)施方案中的第 一反應(yīng)物是或者包 含oc-愈創(chuàng)木酚酸。第一反應(yīng)物的替代物是四甲基聯(lián)苯胺(TMB)。第二 反應(yīng)物是或者包含碘酸鹽或高碘酸鹽。第二反應(yīng)物的替代物是作為氧供 體的2，5-二甲基己烷-2，5-二氫過(guò)氧化物。另一替代物是過(guò)氧化氫，但是 不優(yōu)選，因?yàn)檫^(guò)氧化氫泄漏到腸道內(nèi)可能是不理想的。可以通過(guò)已知的制造技術(shù)將不同的層應(yīng)用于襯底452。例如，可以 利用旋涂，尤其是當(dāng)襯底452是平坦的，例如硅襯底時(shí)?？梢越Y(jié)合光掩 模或通過(guò)掩模和蝕刻過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)合適的旋涂。蝕刻可以利用氧等離子體 來(lái)進(jìn)行，因?yàn)橛鷦?chuàng)樹(shù)脂是有機(jī)物。但是，可以使用其它的沉積技術(shù)，例 如濺射、厚膜沉積、注射成型、蒸發(fā)、微量加液器沉積等。舉例來(lái)說(shuō)， 可通過(guò)將愈創(chuàng)樹(shù)脂溶于醇(例如乙醇、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或二甲 基亞砜(DMSO)),然后旋涂該溶液而將愈創(chuàng)樹(shù)脂沉積到反應(yīng)物空間中。絕緣層460優(yōu)選由聚酰亞胺或SU-8形成。使用時(shí)，傳感元件是無(wú)活性的，受到保護(hù)層466的保護(hù)，直到被激 活。為了激活傳感元件，通過(guò)電極468對(duì)保護(hù)層466施加電壓。合適的 電壓為+1.0 V (或更高)。陰極(未圖示)提供在別處以完成電化學(xué)電 路。陰極由任意不產(chǎn)生有毒電解產(chǎn)物的導(dǎo)電或電活性物質(zhì)形成。當(dāng)傳感 元件處于氯離子水溶液的環(huán)境(例如胃腸道)中時(shí)，對(duì)保護(hù)層施加該電 壓將通過(guò)形成氯金絡(luò)合物而導(dǎo)致保護(hù)層腐蝕。這些物質(zhì)在陰極被還原。
通過(guò)這種機(jī)制，保護(hù)層可以在短至10~30秒就可以被除去，使第一和 第二反應(yīng)物暴露于環(huán)境。以這種方式除去金保護(hù)層已經(jīng)由Santini等人 在"Microchips as controlled drug-delivery devices" ， Angew . Chem. Int. Ed . 2000 ， 39 ， 2396- 2407中示出，^中內(nèi)容在此通過(guò)引用并入本 文。一旦暴露于胃腸道環(huán)境，胃腸道中存在的血液對(duì)第一和第二反應(yīng)物 之間的反應(yīng)進(jìn)行催化。第一和第二反應(yīng)物之間的反應(yīng)產(chǎn)生作為最終產(chǎn)物 的溶解氧，任選通過(guò)活性中間體產(chǎn)生溶解氧，這取決于發(fā)生的具體反應(yīng) 和溶液條件。半透膜可透過(guò)氧。形成在傳感器元件的電解質(zhì)空間內(nèi)的電 化學(xué)電池實(shí)際上是克拉克電池(Clark cell),這將會(huì)被本領(lǐng)域技術(shù)人員 很好地理解。電池控制或監(jiān)測(cè)工作電極和反電極之間的氧化還原反應(yīng)。 這樣，可以監(jiān)測(cè)第一和第二反應(yīng)物之間的反應(yīng)，因而也可以測(cè)量傳感器 元件的分析物(血液)的濃度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，克拉克電池被光電檢測(cè)器取代，其中來(lái)自 LED (優(yōu)選白光LED)的光穿過(guò)反應(yīng)物空間。當(dāng)?shù)谝缓偷诙磻?yīng)物在 血液存在下反應(yīng)產(chǎn)生藍(lán)綠色時(shí)，光電檢測(cè)器能夠檢測(cè)反應(yīng)物空間內(nèi)的顏 色變化。當(dāng)然，其它的顏色變化可以通過(guò)類似的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如當(dāng)使用 不同的反應(yīng)物時(shí)。在一些環(huán)境中(例如依賴于溫度和/或pH),第一和第二反應(yīng)物之間 的反應(yīng)速率將會(huì)變化，即使不存在血液也是如此。因而，根據(jù)傳感器元 件的貯存歷史及其使用歷史(例如其在體內(nèi)的時(shí)間)，傳感器元件的輸 出(即工作電極和反電極之間的電勢(shì))在激活之前或激活之后將會(huì)變化。 因而，有必要根據(jù)上述方案和程序之一來(lái)校正傳感器元件，例如根據(jù) pH傳感器和/或溫度傳感器的輸出，和/或傳感器使用的測(cè)量時(shí)間來(lái)校 正。傳感器元件只能被激活一次，以進(jìn)行單次測(cè)量。因此，傳感器裝置 被提供為具有相似傳感器元件的陣列。圖25A示出合適的傳感器裝置 408a和傳感器元件陣列482a的示意圖。該實(shí)施例中，傳感器元件陣列 482a具有彎曲的形狀并位于傳感器裝置的彎曲外表面上。共陰極481a 也位于所述裝置的外表面，用于完成激活每個(gè)傳感器元件時(shí)除去保護(hù)膜 466所需要的電化學(xué)電路。傳感器陣列優(yōu)選制造成柔性襯底(例如聚亞
酰胺)上的平面形式，然后彎曲以適合傳感器裝置的彎曲外輪廓。但是， 傳感器元件陣列也有可形成為平面構(gòu)型，并置于傳感器裝置的平坦(較不彎曲)部分處。這類傳感器的一個(gè)實(shí)施例示于圖25C的替代傳感器裝 置中，其中傳感器裝置480c具有不對(duì)稱的形狀，在483c端為圓形，而 在另一端484c端為平坦?fàn)睿瑐鞲衅麝嚵?82c位于平坦端484c處。共 陰極481c可以位于所需的方便位置。例如，在替代實(shí)施方案中，傳感 器裝置可以在所述裝置的縱向中間部分具有平坦形狀，或者具有平坦 端，或者平坦表面形成為與所述裝置的主軸成一傾角的小平面端。作為 選擇，傳感器陣列可以基本上完全沿傳感器裝置的周邊延伸。優(yōu)選這種 方式，因?yàn)檫@將允許傳感器元件對(duì)所述裝置的環(huán)境更多采樣。這種方式 示于圖25B中，其中傳感器裝置480b具有圓柱形狀，傳感器陣列482b 與共陰極481b沿傳感器裝置的周邊延伸。已經(jīng)提及，可在柔性聚亞酰 胺襯底上提供平面形式的傳感器元件，然后使襯底彎曲以適合所述裝 置。作為選擇，可將傳感器元件提供為傳感裝置的外殼的一部分。例如， 合適的井狀可以模制或微加工成所述裝置的外殼，和/或電極可以澆鑄 成所述外殼。圖26示出5x5傳感器元件陣列的示意圖。每個(gè)傳感器元件485具 有兩種電連接-控制信號(hào)輸入487和傳感器輸出486。這些連接僅在圖 26中示意性示出。每個(gè)傳感器元件的控制信號(hào)輸入由連接至保護(hù)層466 的電連接構(gòu)成。傳感器輸出486實(shí)際上由每個(gè)電池三個(gè)電連接構(gòu)成-分 別用于工作電極，反電極和參比電極。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解，這 些電極收發(fā)的信號(hào)可以用類似的控制和運(yùn)算放大器電路來(lái)控制，如參照 前圖所說(shuō)明的。圖27是示出具有第一模塊490和第二模塊492的傳感系統(tǒng)的示意 圖。其配置與圖2所示的功能項(xiàng)目相似，只是第一傳感器494是傳感器 元件陣列，例如前述生物傳感器陣列?？刂破?95響應(yīng)第二傳感器496 (例如前述pH傳感器或溫度傳感器)的輸出或者是根據(jù)控制器495內(nèi) 存儲(chǔ)的預(yù)定進(jìn)度表而同時(shí)控制(即激活)一個(gè)(或多個(gè))傳感器元件。 傳感器輸出(激活的傳感器元件的工作電極和反電極之間的電壓)由控 制器495檢測(cè)。然后，將該輸出獲得的傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)第一模塊的發(fā)送 器497發(fā)送至第二模塊的接收器498。依次操作傳感器陣列中的所有傳感器相當(dāng)耗費(fèi)功率，尤其是通過(guò)除 去保護(hù)層466和在工作電極與反電極之間施加合適的電位差來(lái)激活每個(gè)
傳感器元件。在傳感器裝置的運(yùn)行期間，為了保存足夠的功率來(lái)充分運(yùn)行每個(gè)傳感器元件(例如，19~24小時(shí)))，前面實(shí)施方案中所述的各種 節(jié)省功率和空間的措施也應(yīng)用于本實(shí)施方案。這些實(shí)施方案的改進(jìn)，更多的實(shí)施方案及其改進(jìn)對(duì)于閱讀本公開(kāi)內(nèi) 容的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)是顯而易見(jiàn)的，這些內(nèi)容同樣在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種傳感設(shè)備，包括第一模塊和第二模塊，所述第一模塊具有控制器、發(fā)送器、和傳感器元件陣列，所述控制器能夠獨(dú)立于所述陣列中的其它元件而激活所述陣列中的一個(gè)或多個(gè)傳感器元件，以在不同時(shí)間利用所述陣列中不同的傳感器元件從所述陣列獲得傳感器輸出，所述發(fā)送器配置為將從所述傳感器輸出獲得的傳感器數(shù)據(jù)從所述第一模塊發(fā)送至所述第二模塊的接收器，其中每個(gè)傳感器元件是生物傳感器，用于檢測(cè)所述傳感器陣列所處環(huán)境中的相同分析物的存在。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的傳感設(shè)備，其中所述第一模塊適合(i) 可吞服，以穿過(guò)人體或動(dòng)物體；(ii) 可植入人體或動(dòng)物體；或(iii) 置于人體或動(dòng)物體的表面位置(例如創(chuàng)傷部位)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的傳感設(shè)備，其中每個(gè)傳感器元件只 能被激活一次，以嘗試檢測(cè)所述環(huán)境中所述分析物的存在。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述傳感器輸出對(duì) 應(yīng)于以下至少 一個(gè)分析物狀態(tài)分析物存在；分析物不存在；所檢測(cè)分析物濃度的定量測(cè)量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述分析物為血液、 或血紅蛋白、或血液中的其它成分、或血液的降解產(chǎn)物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述陣列中傳感器 元件的激活允許存在于所述傳感器元件的環(huán)境中的分析物催化第 一反 應(yīng)物和第二反應(yīng)物之間的化學(xué)反應(yīng)，所述傳感器元件對(duì)所述化學(xué)反應(yīng)的檢測(cè)確定所述傳感器元件輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的傳感設(shè)備，其中每個(gè)傳感器元件包括容納至少所 述第一反應(yīng)物的反應(yīng)物空間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的傳感設(shè)備，其中所述反應(yīng)物空間還容納所述第二 反應(yīng)物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的傳感設(shè)備，其中所述第二反應(yīng)物與所述第一反應(yīng) 物接觸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7~9中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，所述反應(yīng)物空間和電解質(zhì) 空間由半透膜隔開(kāi)，所述電解質(zhì)空間具有工作電極、反電極和任選的參 比電極，所述電極與所述電解質(zhì)空間內(nèi)的電解質(zhì)電接觸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7~10中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，所述反應(yīng)物空間在激活 所述傳感器元件時(shí)可暴露于所述環(huán)境。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的傳感設(shè)備,每個(gè)傳感器元件包括用于覆蓋所述反 應(yīng)物空間的蓋構(gòu)件，所述蓋構(gòu)件至少部分可移除以允許暴露所述反應(yīng)物 空間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的傳感設(shè)備，其中通過(guò)對(duì)所述蓋構(gòu)件施加電壓而至 少部分可移除所述蓋構(gòu)件。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的傳感設(shè)備，其中所述電壓觸發(fā)所述蓋結(jié)構(gòu)的腐蝕、 溶解、熔融、升華和斷裂中的至少一種。
15. 根據(jù)權(quán)利要求6~14中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述第一反應(yīng)物包 括oc -愈創(chuàng)木酴酸或其衍生物。
16. 根據(jù)權(quán)利要求6~15中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述第二反應(yīng)物是 在催化劑存在下能夠氧化所述第 一反應(yīng)物的介質(zhì)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1~16中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述傳感器陣列提 供在所述第一模塊的外表面，以提供與所述第一模塊所處環(huán)境的接觸。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 17中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述陣列包括至少 4個(gè)傳感器元件。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 18中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述陣列包括至少 9個(gè)傳感器元件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1 19中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述控制器可操作 用于按預(yù)定時(shí)間間隔激活所述傳感器元件。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1~20中任一項(xiàng)的傳感設(shè)備，其中所述第一模塊的傳 感器陣列形成第一傳感器，并且所述第一模塊還包括第二傳感器，所述 第二傳感器可操作用于測(cè)量所述第一模塊所處環(huán)境的參數(shù)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的傳感設(shè)備，其中所述控制器利用所述第二傳感器 的輸出以確定所述傳感器陣列的傳感器元件被激活的時(shí)間。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22的傳感設(shè)備，其中所述第一模塊還包括第三傳 感器，所述第三傳感器可操作用于測(cè)量所述第一模塊所處環(huán)境的參數(shù)， 所述參數(shù)不同于所述第二傳感器測(cè)量的參數(shù)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的傳感設(shè)備，其中所述控制器利用所述第二和第三 傳感器的輸出來(lái)確定所述傳感器陣列的傳感器元件被激活的時(shí)間。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23或24的傳感設(shè)備，其中所述笫二和笫三傳感器選自 pH傳感器、溫度傳感器、溶解氧傳感器、電導(dǎo)率傳感器、生化傳感器、 光學(xué)傳感器和聲學(xué)傳感器。
26. —種操作包含第一模塊和第二模塊的傳感設(shè)備的方法，所述第一模塊 具有控制器、發(fā)送器和傳感器元件陣列，所述方法包括下列步驟(i) 所述控制器獨(dú)立于所述陣列中的其它傳感器元件而激活所述陣列中 的至少一個(gè)傳感器元件，以在第一時(shí)間tl處從所述至少一個(gè)傳感器元件獲 得傳感器輸出；(ii) 所述控制器獨(dú)立于所述陣列中的其它傳感器元件而激活所述陣列 中的至少一個(gè)其它傳感器元件，以在與tl不同的時(shí)間t2處從所述至少一個(gè)其它傳感器元件獲得傳感器輸出；和(m)將來(lái)自所述第一模塊的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送至所述第4塊的接收器， 其中每個(gè)傳感器元件為生物傳感器，用于檢測(cè)所述傳感器陣列所處環(huán)境中的相同分析物的存在。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的方法，還包括以下步驟所述控制器在不同的時(shí) 間t順序激活所述傳感器元件，以從所述陣列獲得傳感器輸出序列，所 述序列與在所述不同時(shí)間t的所述環(huán)境中所述分析物的檢測(cè)或不存在相 對(duì)應(yīng)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26或27的方法，其中每個(gè)傳感器元件最多僅被激活 一次，以嘗試檢測(cè)所述分析物的存在。
29. —種傳感裝置，其設(shè)計(jì)用于穿過(guò)人體或動(dòng)物體的消化系統(tǒng)，或者植 入人體或者動(dòng)物體內(nèi)，所述裝置具有用于測(cè)量第一參數(shù)的第一傳感器、 用于根據(jù)校正程序校正所述第一傳感器的電子電路或軟件、和用于將來(lái) 自所述第一傳感器輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送至外部裝置的發(fā)送器，其中所述電路 配置為通過(guò)改變連接至所述傳感器的可變?cè)鲆娣糯笃鞯脑鲆婧?或通過(guò) 改變應(yīng)用于所述傳感器的補(bǔ)償電壓或通過(guò)改變應(yīng)用于連接至所述傳感 器的放大器的補(bǔ)償電壓來(lái)校正所述傳感器。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29的傳感裝置，其中所述裝置是可吞服膠嚢。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29或30的傳感裝置，其中所述校正程序是用于優(yōu)化 所述傳感器動(dòng)態(tài)范圍的程序。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29~31中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述校正程序包括 確定所述傳感器輸出和所述測(cè)量參數(shù)的實(shí)際物理值之間的關(guān)系的步驟。
33. 根據(jù)權(quán)利要求29 32中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述校正程序是調(diào)節(jié) 所述傳感器或周邊電路直至所述傳感器具有零輸出的程序。
34. 根據(jù)權(quán)利要求29~32中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述校正程序是用于 補(bǔ)償所述第 一傳感器隨時(shí)間漂移的程序，所述補(bǔ)償才艮據(jù)傳感器隨時(shí)間漂移 的模型進(jìn)行。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34的傳感裝置，其中所述傳感器隨時(shí)間漂移的模型是 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的預(yù)定模型。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34的傳感裝置，其中所述傳感器漂移的模型在傳感器 的使用過(guò)程中通過(guò)對(duì)所述傳感器測(cè)量的之前數(shù)據(jù)點(diǎn)用外推法計(jì)算。
37. 根據(jù)權(quán)利要求34~36中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述傳感器輸出根 據(jù)所述模型以規(guī)律間隔進(jìn)行調(diào)整，以補(bǔ)償傳感器的漂移。
38. 根據(jù)權(quán)利要求29~32中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述校正程序是調(diào)節(jié) 所述傳感器輸出以使其指示與特定參考值相關(guān)的感測(cè)參數(shù)值的程序。
39. 根據(jù)權(quán)利要求29~32中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述校正程序是所述 傳感器暴露于已知刺激并且調(diào)節(jié)所述傳感器輸出直至其與預(yù)定值相等或 在所述已知刺激規(guī)定的預(yù)定范圍之內(nèi)的程序。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39的傳感裝置，其中所述傳感裝置提供在容納液體或凝 膠的外殼中，所述液體或劍歐具有所述第一傳感器i更計(jì)用來(lái)測(cè)量的物理參 數(shù)的已知值，并且其中所述校正程序配置為參考對(duì)測(cè)量所述液體或亂歐響 應(yīng)的所述傳感器輸出來(lái)校正所述傳感器。
41. 根據(jù)權(quán)利要求29~40中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述傳感裝置配置為 將校正數(shù)據(jù)發(fā)送至外部裝置。
42. 根據(jù)權(quán)利要求29~41中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述傳感裝置配置為 自發(fā)執(zhí)行所述校正，而與來(lái)自外部電子裝置的指令或數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。
43. 根據(jù)權(quán)利要求29~41中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述傳感裝置具有用 于接收來(lái)自外部裝置的控制指令和/或校正數(shù)據(jù)的接收器，并被配置成參考 接收自所述外部裝置的控制指令和/或校正數(shù)據(jù)執(zhí)行所述校正。
44. 根據(jù)權(quán)利要求29 43中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述第一傳感器為 pH傳感器、溫度傳感器、血液傳感器、溶解氧傳感器、電導(dǎo)率傳感器、 生化傳感器、光學(xué)傳感器和聲學(xué)傳感器。
45. 根據(jù)權(quán)利要求29~44中任一項(xiàng)的傳感器裝置，其中所述第一傳感器包 括離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
46. 根據(jù)權(quán)利要求29 45中任一項(xiàng)的傳感裝置，其中所述傳感裝置的發(fā)送 器是無(wú)線電發(fā)送器、感應(yīng)磁場(chǎng)發(fā)送器或聲學(xué)發(fā)送器。
47. 根據(jù)權(quán)利要求29~46中任一項(xiàng)的傳感裝置，還包括用于測(cè)量與所述第 一M不同的第二M的第二傳感器，其中所述校正程序配置為基于來(lái)自 所述第二傳感器的讀數(shù)調(diào)節(jié)所述第一傳感器的輸出。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47的傳感裝置，還包括控制器，其用于在來(lái)自所述第二 傳感器的輸出顯示預(yù)定特征時(shí)開(kāi)啟所述第一傳感器，或者在來(lái)自所述第二 傳感器的輸出顯示所述預(yù)定特征之后的設(shè)定時(shí)間開(kāi)啟所述第一傳感器。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47或48的傳感裝置，其中所述第一傳感器是血液傳感 器，所述第二傳感器是pH傳感器。
50. 根據(jù)權(quán)利要求48的傳感裝置，其中所述控制器配置為自發(fā)開(kāi)啟所述第 一傳感器而沒(méi)有來(lái)自外部裝置的輸入。
51. 根據(jù)權(quán)利要求29~50中任一項(xiàng)的傳感裝置，還包括處理器，其配置為 檢測(cè)所述第 一傳感器示出中指示所述傳感裝置位于體內(nèi)特定位置的特征 事件，并將指示所述傳感裝置位置的位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中和/或發(fā)送至 外部裝置。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51的傳感裝置，其中所述第一傳感器是pH傳感器。
53. 根據(jù)權(quán)利要求51或52的傳感裝置，其中所述處理器配置為用于在所 述第一傳感器的輸出指示pH已經(jīng)從酸性pH變成堿性pH時(shí)，檢測(cè)所述傳 感裝置已經(jīng)離開(kāi)小腸并^/v大腸。
54. —種用于測(cè)量參數(shù)的系統(tǒng)，包括第一模塊和第二模塊，所述第一模塊 的形式為根據(jù)權(quán)利要求29~53中任一項(xiàng)的傳感裝置，所述第二模塊包括 用于接收由所述第一模塊的發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)的接收器。
55. 根據(jù)權(quán)利要求54的系統(tǒng)，其中所述第 一模塊還包括用于接收來(lái)自所 述第二模塊的指令和/或數(shù)據(jù)的接收器；所述第二模塊還包括用于發(fā)送指令和/或數(shù)據(jù)至所述第二模塊的發(fā)送器；和處理器；其中所述第二模 塊的所述處理器配置為將校正指令和/或校正數(shù)據(jù)發(fā)送至所述第一模 塊，且所述第一模塊配置為基于所接收的指令和/或數(shù)據(jù)來(lái)校正所述第 一傳感器。
56. —種用于測(cè)量參數(shù)的系統(tǒng)，包括用于人體或動(dòng)物體的傳感裝置形式 的第一模塊，其具有用于測(cè)量第一參數(shù)的第一傳感器和用于將所述第一 傳感器得到的測(cè)量值和所述第 一模塊生成的校正數(shù)據(jù)發(fā)送至第二模塊 的發(fā)送器；第二模塊，其包括用于接收所述第一模塊發(fā)送器輸出的數(shù)據(jù) 的接收器和用于處理所述數(shù)據(jù)的處理器，其中所述第二模塊的處理器配 置為根據(jù)校正程序和基于所述第一模塊發(fā)送的校正數(shù)據(jù)來(lái)校正所述第 一傳感器得到的測(cè)量值。
57. 根據(jù)權(quán)利要求56的系統(tǒng)，其中所述校正程序是用于補(bǔ)償所述第一傳 感器輸出隨時(shí)間漂移的程序，所述補(bǔ)償根據(jù)傳感器隨時(shí)間漂移的模型來(lái) 執(zhí)行。
58. 根據(jù)權(quán)利要求56的系統(tǒng)，其中所述校正程序是將所述第一傳感器輸 出與所述測(cè)量參數(shù)的實(shí)際物理值相關(guān)聯(lián)的程序。
59. 根據(jù)權(quán)利要求56的系統(tǒng)，其具有根據(jù)權(quán)利要求48的傳感裝置，其 中所述控制器配置為響應(yīng)所述第二模塊發(fā)送的指令，基于所述第二傳感 器的讀數(shù)，來(lái)執(zhí)行所述第一傳感器的輸出的所述調(diào)整。
60. —種用于收集數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括第一模塊，其適合置于人體或動(dòng)物體內(nèi)或穿過(guò)人體或動(dòng)物體，所述 第一模塊包括第一時(shí)鐘、至少一個(gè)傳感器、為所述第一時(shí)鐘和所述至少 一個(gè)傳感器供電的電源和用于發(fā)送來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的傳感器 數(shù)據(jù)的發(fā)送器；和第二模塊，包括第二時(shí)鐘、接收器和處理器，所述處理器配置為接 收由所述第一模塊的發(fā)送器所發(fā)送的數(shù)據(jù)，對(duì)所述第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率 進(jìn)行估計(jì)，并通過(guò)基于所述估計(jì)的第一時(shí)鐘頻率調(diào)整傳感器數(shù)據(jù)而針對(duì) 所述第一模塊電源的功率變化來(lái)補(bǔ)償所述接收的傳感器數(shù)據(jù)。
61. 根據(jù)權(quán)利要求60的設(shè)備，其中所述第一模塊的發(fā)送器為無(wú)線電發(fā)送 器，所述第二模塊的接收器為無(wú)線電接收器。
62. 根據(jù)權(quán)利要求60或61的設(shè)備，其中所述第一模塊為可吞服膠嚢或 者用于插入大腸的植入裝置，所述植入裝置具有允許體液通過(guò)的開(kāi)口 。
63. 根據(jù)權(quán)利要求60~62中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一模塊的至少一 個(gè)傳感器輸出 一 系列傳感器值，每個(gè)值對(duì)應(yīng)于各自時(shí)間讀取的傳感器讀數(shù)，其中對(duì)于每個(gè)各自的傳感器值，所述第二模塊的處理器在讀取所述 傳感器值時(shí)對(duì)所述第一時(shí)鐘頻率進(jìn)行估計(jì)，并對(duì)每個(gè)各自的傳感器值進(jìn) 行調(diào)整以補(bǔ)償所述第一模塊電源的功率變化。
64. 根據(jù)權(quán)利要求60~63中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一時(shí)鐘的頻率基 于所述第二模塊接收來(lái)自所述第一模塊的數(shù)據(jù)的速率進(jìn)行估計(jì)。
65. 根據(jù)權(quán)利要求60~64中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述補(bǔ)償基于所述傳感 器與所述電源供應(yīng)的電壓之間的預(yù)定關(guān)系和所述第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率 與所述電源為所述第一時(shí)鐘提供的電壓之間的預(yù)定關(guān)系來(lái)執(zhí)行。
66. 根據(jù)權(quán)利要求60~65中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述傳感器數(shù)據(jù)由所述 發(fā)送器根據(jù)協(xié)議發(fā)送，其中所述數(shù)據(jù)被分割為一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)包，每個(gè) 數(shù)據(jù)包具有固定的預(yù)定長(zhǎng)度，其中每個(gè)數(shù)據(jù)包和其它的數(shù)據(jù)包間隔具有 固定的預(yù)定長(zhǎng)度的無(wú)信號(hào)傳輸周期。
67. 根據(jù)權(quán)利要求66的設(shè)備，其中每個(gè)數(shù)據(jù)包具有標(biāo)志數(shù)據(jù)包開(kāi)始的一 位或多位起始序列和標(biāo)志數(shù)據(jù)包結(jié)束的一位或多位終止序列。
68. 根據(jù)權(quán)利要求60~67中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中從所述第一模塊到所述 第二模塊的信號(hào)傳輸為異步傳輸。
69. 根據(jù)權(quán)利要求60~68中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)傳感器選 自溫度傳感器、照相機(jī)、血液傳感器、pH傳感器、溶解氧傳感器、電 導(dǎo)率傳感器或壓力傳感器。
70. 根據(jù)權(quán)利要求60~69中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一模塊不具有用 于調(diào)整由所述第一模塊電源輸出的電壓的調(diào)整器。
71. 根據(jù)權(quán)利要求60~70中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一時(shí)鐘是Q值小 于20的低Q時(shí)鐘。
72. 根據(jù)權(quán)利要求60~71中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一模塊的發(fā)送器 根據(jù)CDMA系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，并且其中具有多個(gè)所述第一模塊，每個(gè)第 一模塊通過(guò)不同的通道發(fā)送信號(hào)。
73. 根據(jù)權(quán)利要求60~72中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述處理器配置為預(yù)處 理來(lái)自所述接收器的模擬信號(hào)以生成概率直方圖，從而確定閾值電壓以 區(qū)分所述模擬信號(hào)中的0和1。
74. 根據(jù)權(quán)利要求60~73中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一模塊具有第一傳 感器和第二傳感器，并且所述第二傳感器的處理器配置為基于來(lái)自所述第 二傳感器的傳感器數(shù)據(jù)中的傳感器值來(lái)調(diào)整來(lái)自所述第一傳感器的傳感 器輸出中的傳感器值。
75. 根據(jù)權(quán)利要求74的設(shè)備，其中所述第二傳感器是溫度傳感器。
76. 根據(jù)權(quán)利要求60-75中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一模塊不具有用于 接收來(lái)自外部裝置的數(shù)據(jù)的接收器。
77. 根據(jù)權(quán)利要求60 76中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一模塊具有外殼， 所述外殼具有一個(gè)或多個(gè)用于將流體導(dǎo)向所述外殼中一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口的 溝槽。
78. 根據(jù)權(quán)利要求60 77中任一項(xiàng)的設(shè)備，其中所述第一模塊是可呑月m 嚢，并且包括外殼，所述外殼具有至少一個(gè)螺旋溝槽、突起或缺口，用 于使所述膠嚢在通過(guò)腸道時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
79. —種在系統(tǒng)中收發(fā)數(shù)據(jù)的方法，所述系統(tǒng)包括第一模塊，其具有第 一時(shí)鐘、至少一個(gè)傳感器、為所述時(shí)鐘和所述至少一個(gè)傳感器供電的電 源和用于發(fā)送來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器的傳感器數(shù)據(jù)的發(fā)送器；和第二 模塊，其包括第二時(shí)鐘、接收器和處理器；所述方法包括下列步驟將 基于所述至少一個(gè)傳感器輸出的傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送至所述第二模塊的接 收器；和利用所述第二模塊的處理器來(lái)估計(jì)所述第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率， 并通過(guò)基于所述估計(jì)的第一時(shí)鐘的時(shí)鐘頻率調(diào)整傳感器數(shù)據(jù)而針對(duì)所 述第一模塊電源的功率變化來(lái)補(bǔ)償所述接收的傳感器數(shù)據(jù)。
全文摘要
公開(kāi)了一種傳感裝置和設(shè)備，其特別適用于從胃腸道內(nèi)收集數(shù)據(jù)，而且還適用于從其它環(huán)境收集數(shù)據(jù)。該傳感設(shè)備包括第一模塊(1)和第二模塊(50)。所述第一模塊具有控制器(15)、發(fā)送器(25)和傳感器元件陣列(482)。所述控制器能夠獨(dú)立于所述陣列中的其它元件而激活所述陣列中的一個(gè)或多個(gè)傳感器元件。每個(gè)傳感器元件都是生物傳感器，用于檢測(cè)所述傳感器陣列所處環(huán)境中的相同分析物(例如血液)的存在。還公開(kāi)了適合于該裝置的傳感器的校正方案和程序。還公開(kāi)了節(jié)省能源和節(jié)省空間的配置，尤其是傳感裝置和基站之間的異步通信協(xié)議，以及用于補(bǔ)償由于傳感裝置的供電變化引起的傳感器數(shù)據(jù)變化的補(bǔ)償裝置。
文檔編號(hào)A61B5/07GK101150985SQ200680008947
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月11日
發(fā)明者喬納森·馬克·庫(kù)柏, 大衛(wèi)·羅伯特·賽姆·卡明, 尼古拉斯·伍德, 磊 王 申請(qǐng)人:格拉斯哥大學(xué)大學(xué)行政評(píng)議會(huì)