CN101022760A - 嵌入式生物传感器系统 - Google Patents
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Abstract
提供了一种生物传感器系统，它利用了射频识别技术，并包括一个与可植入的无源供电的片上发射应答器进行无线通信的远程发射应答器。所述生物传感器系统特别适合于为一个包括在片上发射应答器内的传感器组件提供基本稳定和精确的传感器参考电压。所述远程发射应答器还被配置为远程接收代表患者生理参数的数据和识别数据，并在远程发射应答器请求时可以读出由片上发射应答器测量、处理和发送的一个或多个生理参数。通过血糖传感器的特定电路结构增强了传感器参考电压的精度和稳定性，从而允许对生理参数进行相对精确的测量，如不使用微处理器，而是通过血糖传感器来测量血糖浓度。
Description
背景技术
本发明涉及一种传感器装置，特别是涉及一种被配置用来从一个具有传感器并可被植入到患者体内的片上发射应答器向一个远程发射应答器无线传送数据的生物传感器系统。该传感器装置特别适用于将稳定和精确的电压施加到传感器的电极系统上，从而可以准确地测量患者的血糖浓度水平。
患者的血糖浓度水平通常是由胰腺来控制的。然而，对于患糖尿病的患者来说，胰腺不能再正常调节将食物新陈代谢为人体能量所需的胰岛素生成。对于糖尿病患者来说，在一天中必须检查或监控几次血糖水平，从而可以周期性地对胰岛素进行控管，以将血糖浓度保持在一个正常水平。在一种常用的方法中，首先通过刺破指尖获得血液样本来监控血糖水平。然后将血液样本的血糖水平放置到一个血糖测量条上，后续的化学反应产生了颜色变化，它可以与一个参照附图表进行比较。通过这种方式，血液样本与血糖测量条的反应提供了一个指示，即血糖水平是否异常地偏低或者偏高，从而使糖尿病患者可以控制胰岛素的适当用量，以将血糖浓度保持在一个预定的范围内。这种对胰岛素的控管典型地可以通过用注射器自己注射来实现。
不幸的是，刺破指尖的血糖检验方法是很不舒服的，因为无论是刺破采血还是注射胰岛素都是很痛的，而且很耗时，因此很多糖尿病患者都不愿意以一天中的常规间隔来检查他们的血糖水平。不幸的是，血糖水平在一天中往往会上下波动。因此，即使是那些坚持以一天中常规间隔检查他们的血糖水平的糖尿病患者也有可能意识不到他们的血糖水平危险地偏低或偏高的周期。此外，刺破指尖的方法取决于患者精确检验的技巧，因此患者可能在判断胰岛素剂量水平时依赖错误的数据。最后，自我监控血糖水平对活动比较不便的人来说增加了很大的负担，如对于小孩、老人和智力有问题的人来说。
在撰写本文时，预计在美国有一千七百万人，或者说大约占人口的百分之六，患有糖尿病。部分由于饮食习惯以及不断增长的久坐生活方式，尤其是在儿童中间，预计糖尿病以大约每年百分之七的速率增长，使得疾病的预诊最终达到了流行病的比例。另外，仅仅在美国糖尿病的目前开销就预计超过一千二百亿美元，其中仅血糖测量条在美国的总销量就预计大约二十亿美元。因此，由于诊断患有糖尿病的人数不断增加，对于连续、可靠和低成本地监控糖尿病患者的血糖水平存在着需求。
在现有技术中已经开发出多种可植入的装置，能够有效提供用于连续、可靠地进行血糖监控的系统。在这样的可植入的装置中，将一个电化学传感器埋入到患者皮肤下。这个电化学传感器检测血糖浓度水平，并将代表血糖浓度水平的信号发送给一个接收装置。不幸的是，这些可植入的装置有许多缺陷。一个不足之处在于，可植入的装置在感知和处理生物信号时可能消耗大量的电力。这些装置的电力要求需要使用大型电池，以延长使用寿命。不幸的是，用电池作为电源的可植入装置可能需要周期性地动手术，用于当电量降到最低水平以下时更换电池。
此外，一些电池含有可能对患者存在损害危险的材料，因为电池内的有毒物质或化学物质可能会在植入后渗漏到患者体内。而且，由于电池的电量相对有限，能够由可植入装置执行的功能范围可能受到一些局限。最后，除了血糖浓度水平外可能还希望监控多种生理参数。在这样的情况下，可植入装置可能需要多个传感器，其中每个传感器同时监控患者的一个不同的生理参数。例如，除了监控血糖浓度水平以外，还可以监控患者的体温和心率。这种具有多个传感器的可植入装置可能要比通过电池供电的装置消耗更多的电力，而这种电池对于可植入装置中的使用是最为小型化的。
现有技术中的一种可植入装置通过提供一种生物传感器系统克服了上面所提到的与大电力需求相关的缺陷，可以为所述生物传感器系统无源供电，因此这种生物传感器的工作寿命在理论上是无限的。正如所理解的那样，无源供电的生物传感器系统包括至少一个植入到患者体内的传感器。所植入的传感器监控患者的生理状况。一个植入的无源发射应答器接收来自该传感器的传感信号，对该传感信号进行数字化，并当受到来自一个远程询问器的询问信号时，把数字化后的传感信号从患者身体发送出去。所述询问器还为植入的发射应答器提供能量，使得所述生物传感器系统可以被无源地供电。通过这种方式，无源供电的生物传感器系统不需要电池，因此它基本上具有无限的工作寿命。
可植入装置的另外一个缺陷对应于在其中使用的、用来测量患者血液中的血糖浓度水平的电化学传感器。这种传感器通常采用安培计检测方法，其中在一个工作电极处测量一种化合物的氧化程度或减少量，以确定物质浓度水平。相对于一个参考电极，使用一个稳压器将恒定电势或激励电压施加到工作电极。在测量血液中的血糖浓度水平时，葡萄糖氧化酶(GOX)通常被用作催化剂，使葡萄糖氧化并形成葡萄糖酸，留下两个电子和两个质子，减少了GOX。然后，溶解在患者血液中的氧气通过接受两个电子和两个质子与GOX进行反应，形成过氧化氢(H2O2)，并重新生成氧化的GOX。
当重新生成的GOX再次与葡萄糖进行反应时，整个过程循环重复。随后在工作电极处测得O2的消耗量或者H2O2的生成量，所述工作电极通常是一个铂电极。当在工作电极处发生氧化时，在参考电极处也发生减少，所述参考电极通常是银/氯化银电极。消耗的氧气越多，患者血液中血糖含量就越高。在相同的反应过程中，H2O2生成的速率也表明了患者血液中的血糖浓度水平。由于所述稳压器控制工作电极和参考电极之间的压差，传感器测量血糖浓度水平的精度取决于施加电压的精度。如果施加到传感器上的电压过大，则银或氯化银构成的参考电极可能会过多地消耗，从而可能损坏参考电极。此外，可能导致对血糖浓度水平的错误测量，从而对患者控制胰岛素以纠正血糖浓度水平异常的能力受到影响。
在试图克服与双电极电化学传感器相关的上述缺陷的一种尝试中，已经开发出了三电极电化学传感器，其中除了工作电极和参考电极外还包括了一个辅助电极。包括辅助电极是希望通过减少流经参考电极的电流大小来减少银和氯化银的消耗，进而稳定电极电位。不幸的是，上述类型的这种三电极电化学传感器增加了生物传感器系统的复杂度和成本，因为在制造和操作这种电化学传感器时的难度增加。
由此可见，需要有一种可植入的生物传感器系统，它克服了与相对于工作电极稳定参考电极电位相关的上述缺陷。更具体地说，在本领域中存在对这样一种可植入生物传感器系统的需求，它为电化学传感器提供了稳定和精确的电压，从而改善了测量血糖浓度水平的精度。与电力需求相结合，本领域中还存在对这样一种可植入生物传感器系统的需求，它通过使用包括在可植入装置中的多个生物传感器，能够同时、有选择性地监控患者的多个生理参数。此外，本领域中还存在对这样一种可植入生物传感器系统的需求，它允许全双工地操作，从而能够同时执行对数据(即患者的生理参数)的请求以及对该数据的传输。最后，本领域中还存在对这样一种可植入生物传感器系统的需求，它能够在一个远程装置处连续地读出数据。
发明内容
提供了一种遥测生物传感器系统，它利用了射频识别(RFID)技术并包括一个远程发射应答器，该远程发射应答器与一个无源供电的片上发射应答器进行无线通信。该生物传感器系统特别适用于向包括在一个可植入片上发射应答器中的传感器组件提供基本上稳定和精确的电压。所述远程发射应答器被放置在距所述片上发射应答器一段预定距离之内，以向所述片上发射应答器提供电力，并从所述片上发射应答器请求遥测数据。所述远程发射应答器还被配置为远程地接收代表患者的生理参数的数据以及识别数据，并可以读出应远程发射应答器的请求由片上发射应答器测量、处理和发送的一个或多个生理参数。
重要的是，功率接收器将一个基本上无偏的传感器参考电压提供给传感器，以增强测量生理参数的精度。传感器参考电压(即传感器功率)的精度和稳定性通过血糖传感器的特定电路结构来增强。将基本上稳定的电压施加到传感器组件上允许相对精确地测量患者的生理参数，如通过一个血糖传感器来测量血糖浓度水平。生成稳定和精确的电压的技术可以被应用于两管脚血糖传感器以及三管脚血糖传感器，而无需使用微处理器，从而可以降低片上发射应答器的成本和电力消耗。具有优点的是，不使用微处理器就能实现传感器参考电压的稳定性和精度，减少了片上发射应答器的电力消耗，并减低了生物传感器系统的总成本。
片上发射应答器包括具有传感器的传感器组件，所述传感器可能是两管脚或三管脚血糖传感器。然而，片上发射应答器也可以采用任何其他的传感器。片上发射应答器的元件可包括：传感器，功率接收器，模/数转换器(A/D)组件，数据处理器，以及RF发射器，上述元件最好可以使用常规集成电路技术相互连接，使片上发射应答器可以组装成足够小的尺寸，以植入到患者体内。一个RF接收器也可以包括在片上发射应答器中，以允许从多个传感器中进行选择，并允许全双工操作，它能够在远程发射应答器和片上发射应答器之间连续地和/或同时在两条路径上进行无线通信。
远程发射应答器发出一个由片上发射应答器的功率接收器所接收的扫描信号。所述功率接收器将该扫描信号转换成为A/D组件、数据处理器和RF发射器供电的功率信号。A/D组件在一个数字信号中将包含在来自传感器的模拟电信号中的生理参数转换成数字格式。所述A/D组件还在所述数字信号上添加了一个唯一的标识码，以识别传感信号所源自的那个特定传感器。
数据处理器从所述A/D组件接收所述数字信号，对该数字信号信号进行滤波、放大和/或编码，以生成一个经过处理的数字信号。所述数据处理器也可以对数字信号进行选通，以确定何时发送该数字信号，并且还可以将该数字信号与其他数据(即来自其他传感器的数据)相加。RF发射器将该数字信号施加(即调制)到期望频率的无线电载波上，对调制后的载波进行放大，并将其发送至一个用于对远程发射应答器进行辐射的天线。
附图说明
本发明的这些特征以及其他特征将参照附图变得更为清楚，其中：
图1a是一个能够进行单工操作的实施例中本发明所述的可植入生物传感器系统的传感器组件和片上发射应答器的框图，其中由片上发射应答器发送的信号的内容和持续时间被预先编程；
图1b是一个能够进行双工操作的实施例中生物传感器系统的传感器组件和片上发射应答器的框图，其中由片上发射应答器发送至远程发射应答器的信号的内容和持续时间是可选的，反之亦然；
图2是可植入生物传感器系统的远程发射应答器的框图；
图3是可包括在片上发射应答器中的数据处理器的框图；
图4是可包括在片上发射应答器中的射频(RF)发射器的框图；
图5a是被配置为接收一个单个的传感信号的生物传感器系统的实施例中，可包括在片上发射应答器中的模/数转换器(A/D)组件的框图；
图5b是可包括一个用于从多个传感器发送的信号中选择一个传感信号的开关的生物传感器系统的实施例中，可包括在片上发射应答器中的A/D组件的框图；
图6是可包括在片上发射应答器中的功率接收器的框图；
图7是可包括在片上发射应答器中的RF接收器的框图；
图8a是可组合到传感器组件中的两管脚血糖传感器的示意图；以及
图8b是可组合到传感器组件中的三管脚血糖传感器的示意图。
具体实施方式
现在参考附图，其中所示内容是出于描述本发明的不同方面的目的，而不是用于对本发明进行限制，提供了一种独特配置的遥测生物传感器系统10，它利用了射频识别(RFID)技术，并包括一个与无源供电的片上发射应答器100进行无线通信的远程发射应答器800。所述生物传感器系统10特别适用于为包括在片上发射应答器100内的传感器组件200提供基本上稳定和精确的电压。所述片上发射应答器100可以植入到一个宿主、如病人的体内。
远程发射应答器800可以是一个紧凑的手持式设备，它可以被人工放置在片上发射应答器100的预定距离内(例如几英尺范围内)，从而为片上发射应答器100提供电力，并且从片上发射应答器100请求遥测数据。作为替代，远程发射应答器800可固定安装，并且可以被配置为当患者移动到距远程发射应答器800的预定距离内时，向患者自动发送功率和遥测请求数据，并进而发送到片上发射应答器100。无论远程发射应答器800是手持的、固定安装的还是以其他方式支撑的，它都被配置为远程接收代表患者的生理参数的数据以及识别数据，使得数据可以被存储或显示。
重要的是，将基本上稳定的电压施加到传感器组件200允许对患者的生理参数进行相对精确的测量，如通过一个血糖传感器210测量血糖浓度水平。如下面将要阐述的，生成稳定和精确的电压的技术可以被应用到两管脚血糖传感器210以及应用到三管脚血糖传感器210。重要的是，生物传感器系统10不使用微处理器就能向传感器组件200提供稳定和精确的电压，从而可以降低片上发射应答器100的成本和电力消耗。
在最宽泛的意义上讲，生物传感器10及其可操作的使用方法均包括以无线方式彼此通信的可植入片上发射应答器100和远程发射应答器800。如上所述，传感器组件200连接到片上发射应答器100或者与其集成在一起，并可以植入到具有片上发射应答器100的患者体内。生物传感器系统10被配置为使远程发射应答器800能够读出应远程发射应答器800的请求由片上发射应答器100测量、处理和发送的一个或多个生理参数。生物传感器系统10可以被配置为以图1a所示的单工模式工作。
作为替代，生物传感器系统10也可以被配置为以图1b所示的双工模式工作，其中片上发射应答器100附带地包括一个智能射频(RF)接收器。当提供了RF接收器700时，生物传感器系统10除了能够读出可与一个包含关于患者身份的信息以及关于患者的年龄、体重、病历等信息的患者数据库相关联的识别数据外，还能够实现如在多个传感器210之间进行选择和/或连续读出数据(例如患者的生理参数)等特性。
更具体地，现在参考图1a和1b，其中示出了连接到生物传感器系统10的片上发射应答器100的传感器组件200的框图，所述生物传感器系统对于各个实施例分别能够进行单工和双工操作。片上发射应答器100包括具有传感器210的传感器组件200。如上所述，传感器210可以被配置成两管脚血糖传感器210或三管脚血糖传感器210。然而，片上发射应答器210也可以采用任何其他的传感器。例如，传感器210可以被配置为下列传感器中之一：压力传感器、血糖传感器、血液含氧量传感器、心率监视器、呼吸速率传感器等等。在这一点上，传感器210可以被配置成用于测量、监控或检测任意类型的患者生理参数的任意类型的传感器。
图2中示出了远程发射应答器800的框图。远程发射应答器800被配置为通过将一个扫描信号882发送到片上发射应答器100来以无线方式请求关于生理参数的数据。远程发射应答器800还被配置为从片上发射应答器100接收一个代表生理参数的数据信号462。以相同的方式，片上发射应答器100被配置为与远程发射应答器800进行通信，并当远程发射应答器800与片上发射应答器100彼此位于足够近的范围内、从而能够在它们之间进行无线通信时，从远程发射应答器接收扫描信号882，并发送数据信号462。
能够进行单工操作的生物传感器系统10的实施例中片上发射应答器100的元件包括：传感器210，功率接收器600，模/数转换器(A/D)组件300，数据处理器400，以及RF发射器500，如图1a所示。对于能够进行双工操作的生物传感器系统10的实施例，RF接收器700被包括在片上发射应答器100中，如图1b所示。片上发射应答器100的每个元件都经由常规导线相互电连接。然而，电连接最好可以使用常规的集成电路技术来提供，使得片上发射应答器100可以被组装成足够小的尺寸，以植入到患者体内。
传感器210被配置为生成一个代表患者的生理参数的传感信号234，并由并行发送并从传感器210发送到A/D组件300的一个正信号和一个负信号组成，如图1a和1b所示。对于能够进行单工操作的生物传感器系统10的实施例，功率接收器600被配置为在天线601处接收扫描信号882，并生成一个用于为片上发射接收器100无源供电的功率信号602。对于能够进行双工操作的生物传感器系统10的实施例，RF接收器700在天线701处接收扫描信号882，用于传送到功率接收器600。A/D组件300经由功率线604连接到功率接收器600，用于接收功率信号602。A/D组件300也连接到传感器210，用于接收来自该传感器的模拟传感信号234。一旦由功率信号602来供电，A/D组件300就被配置为响应于来自传感器210的模拟传感信号234产生一个数字信号372。
仍然参照图1a和1b，数据处理器400连接到A/D组件300和功率接收器600，并被配置为经由功率线606接收功率信号602，以及来自A/D组件300的数字信号372。当由功率信号602来供电时，数据处理器400被配置为响应于数字信号372生成一个数字信号462。一般而言，数据处理器400接收数字信号372并滤波，放大和/或编码数字信号372以生成数据信号462。数据处理器400可以被配置为对该数据信号462进行选通，以确定何时将数据信号462发送到远程发射应答器800。此外，数据处理器400也可以被配置为将数据信号462与其他数据(即来自其他传感器210的数据)相加，如下面将要更详细地解释的。
RF发射器500经由功率线608连接到功率接收器600，用于接收功率信号602。RF发射器500还连接到数据处理器400，并被配置为接收来自数据处理器的数据信号462。RF发射器500还被配置为对数据信号462进行调制、放大、滤波和发送，用于将收到确认发送回远程发射应答器800。总的来说，RF发射器500将数据信号462施加(即调制)到期望频率的无线电载波上，对调制后的信号进行放大，并将调制后的信号发送到用于对远程发射应答器800进行辐射的天线。
功率接收器600的电路配置与电压调节器的电路类似，如本领域中所熟知的那样，其中参考二极管和电阻以这样的方式设置，使其生成近似供电电压。然而，功率接收器600也被专门配置为向传感器210处理电路提供适当的电压，而不是传送实际电流，从而降低了复杂度。因此，除了采集、整流、滤波和调节用于给A/D组件300、数据处理器400和RF发射器500供电的功率外，功率接收器600还向传感器组件200提供基本上稳定和精确的电压。
更具体地说，功率接收器600被配置为向传感器210提供基本上无偏的传感器参考电压信号642，从而增强了测量生理参数的精度。传感器参考电压信号642(即传感器210的功率)的精度和稳定性通过血糖传感器210的特殊电路结构得以增强，如图8a和8b所示，并将在下面详细描述。通过这种方式，提高了如来自血糖传感器210的输出信号所代表的血糖浓度水平的精度。如先前所述，一旦由传感器210来测量生理参数，远程发射应答器800就被配置为接收来自RF发射器500的数据信号462，并提取代表生理参数的数据用于存储和/或显示。
对于能够进行双工操作的生物传感器系统10的实施例，片上发射应答器100附带地包括RF接收器700，这个RF接收器被配置用来接收来自远程发射应答器800的扫描信号882，如图1b所示。在最宽泛的意义上讲，扫描信号882在天线701处被接收，并由RF接收器700来解码，以通过一个消息信号702通知片上发射应答器100已经对数据做出了请求。功率接收器600也将扫描信号882转换成功率信号602，用于通过相应的功率线604、606、608中继至A/D组件300、数据处理器400和RF发射器500，如上所述。RF接收器700被配置为对扫描信号882进行滤波、放大和解调，并生成消息信号702，用于传送给片上发射应答器100的控制元件。更具体地说，消息信号702经由相应的消息/控制线704、706、708被发送到A/D组件300、数据处理器400和RF发射器500，如图1b所示。RF接收器700可以经由能够传输消息信号702的相应的消息/控制线704、706、708通过两条路径与A/D组件、数据处理器400和RF发射器500进行通信。
对于具有多个传感器210的生物传感器系统10的配置，每个传感器210都可以工作用来感知患者的一个不同的生理参数，并生成代表该生理参数的传感信号234。例如，传感器210中的另一个传感器可以被提供用来测量患者的体内温度。另外，传感器210中的另一个传感器可以被提供用来测量患者的血压水平。多个传感器210可以提供多个传感信号234。RF接收器700可以被配置为协调来自多个传感器210中的一个或多个传感器的数据请求，用于后续将数据发送回远程发射应答器800，如下面将要详细描述的。对于具有多个传感器210的生物传感器系统10的实施例，数据处理器400可以被配置为将一个预设的识别码分配给数字信号372，用于识别传感信号234所源自的那个传感器210。在这个实施例中，A/D组件300可包括一个开关310，它响应于消息信号702，并可操作用来在多个传感信号234中进行选择，用于其后续的发送。
现在参照图8a和8b，对于其中传感器210是一个具有电极组件201的血糖传感器210的生物传感器系统10的配置，血糖传感器210的特殊电路结构最好是使得传感器参考电压信号642以大约正0.7伏的基本上恒定的值提供给电压组件201。具有优点的是，传感器参考电压信号642的稳定性和精度不使用微处理器就能实现。该电路结构包括一个具有一个第一端202(即工作电极)和一个第二端204(即参考电极)的电极组件201，所述第一端和第二端都放置在与患者的血液相连通的液体内。
两管脚血糖传感器210可以被配置为测量使用葡萄糖氧化酶(GOX)作为催化剂使患者血液中的葡萄糖氧化形成葡萄糖酸并减少GOX的血糖水平。患者血液中的氧气(O2)与GOX进行反应，以形成过氧化氢(H2O2)，并重新生成氧化的GOX。O2的消耗或H2O2的形成在可由铂制成的第一端202处被测量。当在第一端202处发生氧化时，在可由银/氯化银制成的第二端204处测量减少量。O2消耗或H2O2形成的速率表示患者血液中的血糖浓度水平。有利的是，以大约正0.7的基本上恒定的值将传感器参考电压信号642提供给第一端202提高了可由两管脚血糖传感器210以及三管脚血糖传感器210测量血糖浓度水平的精度。
仍然参考图8a，由两管脚血糖传感器210测量血糖浓度水平的精度通过其电路结构来增强。如图可见，两管脚血糖传感器210包括一个第一精密电阻224，一个第一运算放大器220，一个伏特表250，一个第二运算放大器230和一个可调的第二精密电阻240。第一精密电阻224连接到功率接收器600，并被配置为接收来自功率接收器的传感器参考电压信号642，用于激励血糖传感器210。第一运算放大器220通过第一信号线212连接到第一精密电阻224，并被配置为接收传感器参考电压信号642。第一运算放大器220响应于传感器参考电压信号642，在其非反相输入端232处使一个精确传感器参考电压信号223放电。
伏特表250连接到第一运算放大器220的一个非反相输入端，并连接到第一精密电阻224，并且被配置为监控精确传感器参考电压信号223。伏特表250被配置为建立一个传感器210的工作点，并更精确地解释传感器210的响应。伏特表250还与非反相的第一个运算放大器220相协调，对精确传感器参考电压信号223进行缓冲，并将一个基本精确的传感器参考电压信号226施加到第一端202。第二运算放大器214通过第二信号线214连接到第二端204，并被配置为响应于施加到第一端202的精确传感器参考电压信号226接收从第二端204放电的电流。
可调的第二精密电阻240连接在第二运算放大器230的输出端和一个反相输入端之间，并与之相协调，用于生成基本上与患者血液中的血糖水平成正比的传感信号234。电流被传送到第二运算放大器230的一个反相端，它的一个非反相输入端232接地，如图8a所示。在第二运算放大器230处的精确电流测量(例如从第二端204放电)通过可调的第二精密电阻240来完成。通过以这种方式配置血糖传感器210，消除了对微处理器的需要，以及相关的校准过程和电流消耗。然后，由精确传感器参考电压223以及由传感器210工作点(即血糖水平)和第二精密电阻240所确定的第二运算放大器230的输出被处理，并应远程发射应答器800的请求而被发送。
简单参照图8b，示出了三管脚血糖传感器210的框图，它与图8a所示的两管脚血糖传感器210的框图相类似，只是在电极组件201中增加了一个第三端206(即辅助电极)。三管脚血糖传感器10还包括一个辅助控制电路260。第三端206与第一和第二端204、206所处位置相同，最好也位于和患者的血液相连通的液体内。辅助控制电路260通过第三信号线216连接在第三端206和第二运算放大器230之间，并被配置为监控和控制从第三端206放电的电流量。第三端206被配置为在将精确传感器参考电压信号226施加给第一端202期间，将电流从第二端204分出。在三管脚血糖传感器210的电极组件201中增加第三端206可通过从第二端204抽出部分电流，有助于减少第二端204中含有的银和/或氯化银的消耗。通过这种方式，第三端206的作用是稳定电极电位，并可以提高血糖传感器210的工作寿命。
现在参照图5a和5b，将详细介绍A/D组件300的结构。一般而言，A/D组件300被配置成将所包含的生理参数转换成一个可以用电流或电压代表的模拟电信号。A/D组件300也可执行编码，以包括传感信号234的消息加密，添加唯一的识别码或消息(例如识别生成传感信号234的特定传感器210)。另外，A/D组件300可以包含传感信号234的错误检测和保护位(prevention bit)，以确保传感信号234的完整性(例如核实从传感器210发送的数据是否等于接收到的数据)。
更具体地参考图5a，示出了被配置成从一个单个传感器210、如血糖传感器210处接收传感信号234的生物传感器系统10的实施例的A/D组件300的框图。图5b是附带地包括开关310的生物传感器系统10的实施例中A/D组件300的框图，其中所述开关允许从多个传感器210处发送的多个传感信号234中进行选择。在图5a和5b中，A/D组件300的普通子组件(subcomponent)包括一个处理滤波器320，一个放大器330，一个电压比较器340，一个A/D转换器350，一个内隐逻辑装置(covert logic device)360和一个控制器370。处理滤波器320连接到传感器210，并被配置成从所述传感器接收传感信号234。在血糖传感器210的情况下，传感信号234的特征通过一个基本和血糖浓度成正比的模拟电压来表示。在准备发送到远程发射应答器800的过程中，该电压可能已经被处理或者还未被处理。不管在什么情况下，都可能需要提供其它的传感信号234。
如图5a和5b所示，处理滤波器320接收传感信号234并响应于该信号生成一个滤波信号322。处理滤波器320可以执行偏置功能，以及测量传感器210的状态。处理滤波器320也可以从传感信号234中剥离频谱分量(例如高频噪声尖峰)，并执行电压水平的归一化以匹配片上发射应答器100的性能。附带的功能可以由处理滤波器320执行，例如求平均和确保传感器210数据的精确采样所需的其他功能。
放大器330连接到处理滤波器320，并被配置成从所述处理滤波器接收滤波信号322并放大该滤波信号322，使得信号的最小或最大电压限定在A/D转换器350的极限内，以提供数字信号的最大分辨率。当接收到滤波信号322时，放大器330被配置成响应于滤波信号322生成一个放大信号332。电压比较器340连接到功率接收器600，并被配置成从所述功率接收器接收功率信号602并响应于该功率信号生成一个归一化电压信号342。更具体地说，电压比较器340对A/D组件300电路进行归一化，使得它的工作条件与要被数字化的传感信号234的需求相匹配。
然后首先对归一化电压信号342进行采样，并在数字化之前由A/D组件300进行量化。此项功能是通过连接在放大器330和电压比较器340之间的A/D转换器350执行的。A/D转换器350被配置成接收放大信号332和归一化电压信号342，并响应于所述信号生成一个转换器信号352。可以采集单个采样也可以采集多个采样，以提供一个更精确的均值或者跟踪在一段时间内(例如在可植入传感器210的患者的几次心跳间隔内)传感信号234的变化。内隐逻辑装置360从A/D转换器350接收转换器信号352。内隐逻辑装置360还与控制器370进行双路通信，使得内隐逻辑装置360接收转换器信号352并响应于该转换器信号生成一个逻辑信号362。内隐逻辑装置360也可以包含错误校正和/或电压水平移位电路。
控制器370被配置成对A/D组件300进行选通，用于使信号传输与数据处理器400同步。如图5a所示，控制器370与内隐逻辑装置360进行双路通信。参考图5b，示出了包括RF接收器700的生物传感器系统10的实施例，控制器370连接到RF接收器700，并经由消息/控制线704从RF接收器接收消息信号702。RF接收器700还接收来自内隐逻辑装置360的逻辑信号362，并被配置成使A/D转换器350与数据处理器400同步，用于后续响应于消息信号702和逻辑信号362生成数字信号372。
对于包括多个传感器210的生物传感器系统10的实施例，A/D组件300还包括经由传感器选择线314连接到控制器370的开关310。开关310还经由开关信号线312连接处理滤波器320。在这样的实施例中，控制器370响应于消息信号702，并操作使得开关310在多个传感信号234中进行选择，用于后续将该信号传输到处理滤波器320。如先前所述，在具有多个传感器210的生物传感器系统10的这种配置中，数据处理器400可以被配置成将一个预设的识别码分配给数字信号372，用于识别生成传感信号234的传感器210。数字信号372可以是连续数据的分组(即在一个固定时间段内的数据脉冲串)或者是一个数据流，只要远程发射应答器800根据经由消息/控制线704发送到控制器370的消息信号702的内容请求信息，所述数据流就一直持续。
现在参考图3，将详细介绍数据处理器400的特定结构。一般而言，数据处理器400从A/D组件300及滤波器接收数字信号372，对该数字信号372进行放大和/或编码，以生成经过处理的数据信号462。数据处理器400的电力是通过功率线606提供给程序计数器430的。如果包括RF接收器的话，RF接收器700通过消息/控制线706将消息信号702发送给程序计数器430，以控制并同步遥测操作。数据处理器400可以被配置成对数据信号462进行选通，以确定何时将数据信号462发送到远程发射应答器800。另外，数据处理器400也可以被配置成将数据信号462和其他数据(即来自其他传感器210)相加。如图3所示，数据处理器400包括信号滤波器410，放大器420，程序计数器430，中断请求装置442，计算器450和数字滤波器460。信号滤波器410连接到A/D组件300，并被配置成接收数字信号372并去除作为传感信号234从模拟转换到数字的结果而可能包含的不希望的噪声或混叠分量。信号滤波器410最终生成一个滤波信号412。滤波信号412是数字格式并由一系列高电压和低电压组成。
仍然参考图3，放大器420连接到信号滤波器410，并被配置成从所述信号滤波器接收滤波信号412，并响应于该滤波信号生成一个放大信号422。放大器420将数据处理器400从模数转换处理中隔离开来，并提供用于计算级的电压水平。如先前所述，程序计数器430连接到RF接收器700和功率接收器600，并被配置成接收各个消息信号702和功率信号602。程序计数器430还生成一个选通信号432。中断请求装置442连接到程序计数器430，并被配置成接收所述选通信号432并生成一个中断请求信号442。
计算器450连接到放大器420和中断请求装置442，并被配置成接收相应的滤波信号412、放大信号422和选通信号432，并生成一个编码信号452。在这一点上，程序计数器430、中断请求装置442和计算器450彼此协作，以选通(即开始和停止)信号，并可以附带地分配唯一的消息识别码(例如用于识别生成信号的特定传感器210)。另外，可以通过在相同数据包中通过重复一部分消息或所有消息来增加错误检测和保护位，以提高信号的可靠性和完整性。数字滤波器452连接到计算器450，并被配置成从所述计算器接收编码信号452以及生成数据信号462。数字滤波器460对组成数字信号372的一系列高电压和低电压进行整形，以通过RF发射器500进行后续的调制。
现在参考图4，将详细介绍RF发射器500的结构。一般而言，RF发射器500将数据信号462调制到期望频率的无线电载波上，放大调制后的载波，并将其发送到用于对远程发射应答器800进行辐射的RF发射天线501上。如图4所示，RF发射器500的子组件包括数据输入滤波器570，调制器580，第一发射放大器530，发射滤波器540，第二发射滤波器520，表面声波(SAW)滤波器510和RF发射天线501。当在调制器580处通过功率线608从功率接收器600接收到功率信号602时为RF发射器500供电。如果生物传感器包括RF接收器700，在调制器580处也可以通过消息/控制线708接收来自RF接收器的消息信号702。数据输入滤波器570连接到数据处理器400，并被配置成从所述数据处理器接收数据信号462，以滤出高频频谱分量，并与之响应生成滤波后的数据信号585。
仍然参考图4，调制器580连接到功率接收器600、RF接收器700和数据输入滤波器570，并被配置成通过改变其振幅并且与之响应生成第一和第二调制信号583，从而对滤波后的数据信号585进行脉冲编码调制。第一发射放大器530连接到调制器580，并被配置成从所述调制器接收第一调制信号583。发射放大器540生成一个反馈信号532，该信号由第一发射放大器530来接收。发射滤波器540和第一发射放大器530共同协作，以生成无线电发射的期望频率处的第一放大信号522。第二发射放大器520连接到调制器580和第一发射放大器530，并被配置成从其接收相应的第二调制信号586和第一放大信号522，以及生成具有期望功率水平的第二放大信号512，该期望功率水平最好足以向远程发射应答器800进行可靠的传输。
如图4所示，调制器580也接收来自使能控制582输入端和调制控制584输入端的输入，以有助于执行调制功能。调制器580通过第一和第二发射放大器530、520将数据信号462中经过处理的数据施加到(即通过脉冲码调制调制到)无线电载波上。无线电载波的幅值通过第一和第二调制信号583、586来改变。然而，也可以采用其它众所周知的调制方法来实现不同的成本、范围、数据速率、错误率和频带。SAW滤波器510连接到第二发射放大器520，并被配置成接收第二放大信号512，以及去除位于为生物传感器系统10所利用的无线电服务类型所分配的频谱之外不希望的谐波。SAW滤波器510响应于第二放大信号512生成一个发送信号502。RF发射天线501连接到SAW滤波器510。发送信号502被传送给RF发射天线501，该发射天线被配置成辐射发射信号502，从而由远程发射应答器800的接收天线801进行接收。
现在参考附图6，将详细介绍功率接收器600的电路结构。如先前所述，功率接收器600被配置成从扫描信号882中采集功率。扫描信号882在功率接收天线601(用于没有RF接收器700的实施例)处被接收。该功率通过功率线604、606、608被传送给A/D组件300、数据处理器400和RF发射器500。如图6所示，功率接收器600的子组件包括共振振荡器610、整流器620、滤波器630、第一调节器650、第二调节器660和传感器参考电源640。共振振荡器610可以连接到RF接收天线701或者连接到功率接收天线601。共振振荡器610被配置成接收扫描信号882(正弦波形)，并提供扫描信号882，用于转换成直流(DC)电压信号632。
共振振荡器610被配置成响应于扫描信号882生成一个交流(AC)电压信号612。扫描信号882在正和负电流间循环，并具有零微安的平均电流。整流器620连接到共振振荡器610，并被配置成从所述共振振荡器接收AC电压信号612。整流器620通过二极管结将正电流相加，并使负电流反相，使所有电流在一个方向上相加。二极管具有阈值电压，该阈值电压必须被克服，并会使电流产生不连续性。通过这种方式，整流器620生成具有使每个半周期中断的过程直流电压信号622。
滤波器630连接到整流器620，并被配置成从所述整流器接收所述直流电压信号622。滤波器630具有一个(未显示的)电容，该电容被配置成从通常为粗糙的直流电压信号622存储能量，用于作为一个基本上平滑的DC电压信号632来释放。如先前所述，电压水平取决于远程发射应答器800的距离，并最好高于为片上发射应答器100供电的所需电压。第一调整器650连接到滤波器630，并被配置成从所述滤波器接收DC电压信号632，以及生成一个第一电压信号652，从而对A/D组件300、数据处理器400和RF发射器500供电。
第二调节器660连接到滤波器630，并被配置成从该滤波器接收DC电压信号632，并生成一个第二电压信号662，从而对A/D组件300、数据处理器400和RF发射器500供电。第一和第二调节器650、660生成平滑的第一和第二电压信号652、662，以形成片上发射应答器100所要求的在特定电压水平上的功率信号602，该功率信号与远程发射应答器800到片上发射应答器100的距离无关。功率信号602通过功率线604、606、608被传送到A/D组件300、数据处理器400和RF发射器500。传感器参考电源640连接到滤波器630，并被配置成从该滤波器接收DC电压信号632，并生成一个传感器参考电压信号642，用于对传感器组件200供电。
简单参照图7，示出了可以被包括在片上发射应答器100中的RF接收器700的框图。一般而言，RF接收器700接收由RF接收器700解码的扫描信号882，并警告片上发射应答器100已做出对数据的请求。解码后的数据通知A/D组件300、数据处理器400和RF发射器500哪个数据要被发送以及何时发送该数据。一般而言，RF接收器700将所有由RF发射器500所执行的发送步骤颠倒过来。RF接收器700的子组件包括RF接收天线701，SAW滤波器710，第一RF放大器720，SAW延迟器730，第二RF放大器740，脉冲发生器750和检测滤波器790。RF接收天线701被配置成从远程发射应答器800接收扫描信号882。SAW滤波器710连接到RF接收天线701，并被配置成从所述RF接收天线接收扫描信号882，并滤除可能使RF接收器700的操作过载或产生干扰的不希望的扫描信号882。
SAW滤波器710与之响应生成一个滤波扫描信号712。该滤波扫描信号712可能在滤波后变弱，因此由第一RF放大器720增大(例如放大)到可以通过解调电路检测到的水平。解调元件由图7所示的SAW延迟器730、第二RF放大器740和脉冲发生器750组成。一般而言，解调元件共同协作以恢复包含在扫描信号882中的数据。第一RF放大器720连接到SAW滤波器710，并被配置成从所述SAW滤波器中接收滤波扫描信号712，并与之响应生成一个第一放大RF信号722。SAW延迟器730连接到第一RF放大器720，并被配置成从所述第一RF放大器接收第一放大RF信号722，并生成一个比较信号732。
第二RF放大器740连接到SAW延迟器730，并被配置成从所述SAW延迟器接收比较信号732。脉冲发生器750在第一和第二RF放大器720、740处与SAW延迟器730并联连接，并与之协作以生成由相应的第一和第二RF放大器720、740接收的第一和第二脉冲信号752、754，使得第二RF放大器740生成一个第二放大RF信号741。检测滤波器790连接到第二RF放大器740，并被配置成从所述第二RF放大器接收第二放大RF信号741，并从扫描信号882中提取数据，以及生成消息信号702。消息信号702经由消息/控制线704、706、708被传送给A/D组件300、数据处理器400和RF发射器500的遥测模块，以警告这些模块已经请求进行一次传感器210读取。消息/控制线704、706、708还传递和发送/接收协调结果(coordination)以及生物传感器系统10包括多个传感器210的配置中的传感器210选择。
现在参考图2，将详细介绍远程发射应答器800的电路结构。如图所示，远程发射应答器800可以包括用于将数据发送到片上发射应答器100的发送子组件，以及用于接收包含在片上发射应答器100所发送的数据信号462中的接收数据的接收子组件。发送子组件可以包括振荡器860、编码器870、功率发射器880和发射天线883。振荡器860被配置为生成一个预定频率上的逻辑信号862。编码器870连接到振荡器860，并被配置成接收和解调所述逻辑信号862，并与之响应生成一个编码信号872。功率发射器880连接到编码器870，并被配置成接收和放大所述编码信号872，并生成扫描信号882。发射天线883连接到功率发射器880，并被配置成从所述功率发射器接收扫描信号882，用于以无线电形式发送到片上发射应答器100。
仍然参考图2，远程发射应答器800还可以包括接收子组件，以允许从片上发射应答器100接收扫描信号882。远程发射应答器800的接收子组件在结构上和功能上等同于如图7所示以及如上面介绍的RF接收器700。远程发射应答器800的接收子组件可包括接收天线801，SAW滤波器810，第一RF放大器820，SAW延迟器830，第二RF放大器840，脉冲发生器850和检测滤波器890。接收天线801被配置成从RF发射应答器500接收发射信号502。SAW滤波器810连接到接收天线801，并被配置成接收和滤除发射信号502中不希望的信号，这些不希望的信号可能干扰远程发射应答器800，并且与之响应生成一个滤波RF信号812。第一RF放大器802连接到SAW滤波器810，并被配置成从该SAW滤波器接收滤波RF信号812，并与之响应生成一个第一放大RF信号822。
SAW延迟器连接到第一RF放大器820，并被配置成从所述第一RF放大器接收第一放大RF信号822，并生成一个比较信号832。第二RF放大器连接到SAW延迟器830，并被配置成从所述SAW延迟器接收比较信号832。脉冲发生器在第一和第二RF放大器820、840处与SAW延迟器830并联连接，并与其共同协作以生成由相应的第一和第二RF放大器820接收的第一和第二脉冲信号825、854，使得第二RF放大器840生成一个第二放大RF信号841。检测滤波器890连接到第二RF放大器，并被配置成接收第二放大RF信号841用于从中提取数字化的数据。
依然如图2所示，生物传感系统10还可包括通过数据输出线902、904连接到检测滤波器890的解码器900，并被配置成接收第二放大RF信号841以从中提取数字化的数据。对于具有多个传感器210的生物传感系统10的配置，其中每个传感器210被操作用来感知患者的生理参数，并与之响应生成传感信号234，解码器900可以被配置成从接收数据的多个传感信号234中选择一个信号。
解码器900可以被配置成将数字化的数据转换回原先的生理数据。解码器900也可以检查第二放大RF信号841是否出错，以通知操作人员是否已成功接收到遥测消息。解码器900允许在远程发射应答器800、如手持设备上显示传感信号234数据。作为替代，传感器信号234数据可以存储在计算机数据库中。数据库可以增加时间戳和患者信息，从而对遥测事件进行完整记录。与其他记录相结合，可以绘制和分析趋势和行为。
现在参考图1和图2，将简单介绍生物传感系统10的操作。更具体地说，将介绍使用生物传感系统10远程监控生理参数的方法，其中生物传感系统10广泛地包括远程发射应答器800和具有传感器210并可被植入患者体内的片上发射应答器100。该方法包括利用远程发射应答器800远程生成和无线发送扫描信号882的步骤，其中扫描信号882包含无线电信号功率和遥测数据请求。扫描信号882在片上发射应答器100处被接收，从而对扫描信号882进行滤波、放大和解调，以生成消息信号702。
然后，从扫描信号882中采集无线电信号功率，并与之响应生成功率信号602。同时，当通过传感器参考电压信号642供电时，传感器210以如上所述的方式感知患者的至少一个生理参数，并生成模拟传感信号234。功率信号602、模拟传感信号234和消息信号702都在A/D组件300处被接收，所述A/D组件300随后生成代表模拟传感信号的数字信号372。然后，功率信号602、消息信号702和数字信号372在数据处理器400处被接收，所述数据处理器400提供用于调制的数字信号372。然后，数据处理器400生成代表数字信号372的数据信号462。功率信号602、消息信号702和数据信号462在RF发射器500处被接收，然后所述RF发射器500调制、放大、滤波和无线传输来自片上发射应答器100的发射信号502。然后，远程发射应答器800接收来自片上发射应答器100的发射信号502，并提取代表患者生理参数的数据。
简单参考图8a，其中传感器210被配置成两管脚血糖传感器210，该方法还可包括通过首先用第一精密电阻224调节功率信号602，以生成在大约正0.7伏的电压水平上的传感器参考电压信号642，用于提高提供给电极组件201的功率稳定性和精度的步骤。传感器参考电压信号642在生成精确传感器参考电压信号223的第一运算放大器220处被接收。伏特表250监控精确传感器参考电压信号，以建立一个传感器210工作点。第一运算放大器220与伏特表250协作，以缓冲精确传感器参考电压信号223，从而生成一个基本精确的传感器参考电压信号226。
精确的传感器参考电压信号226被施加到第一端202，以引起和患者血液的反应，患者血液产生以先前所述方式从第二端204放电的电流。电流在第二端204处的放电与血糖水平成正比。通过调节与第二运算放大器230串联连接的第二精密电阻204，通过血糖传感器210形成了一个分压器。第二精密电阻240和第二运算放大器230共同协作，测量放电电流的水平，并生成和患者的血糖水平基本成正比的传感信号234。
简单参考图8b，示出了传感器210是一个三管脚血糖传感器210的情况，该三管脚血糖传感器包括与第一和第二端204、206协同定位的第三端206，感知血糖水平的方法还包括将一部分电流从第二端204中分出的步骤。这是通过在将精确传感器参考电压信号226施加到第一端202期间在第三端206处使电流放电来完成的。来自第三端206的电流流经连接在第三电极和第二运算放大器230之间的辅助控制电路260。辅助控制电路260监测并控制从第三端206放电的电流量，以稳定施加到第一端202的精确传感器参考电压信号226，这可以延长血糖传感器210的工作寿命。
本发明的其他修改和改进对于本领域的普通技术人员也是清楚的。因此，其中所描述和图示的特定组合意在表述本发明的某些特定实施例，并不是作为本发明的主旨和范围内的替代装置的限制。
Claims (24)
1.一种生物传感器系统，适用于为可植入到患者体内的传感器组件提供基本上稳定的电压，使得患者的生理参数可以被精确地测量，该生物传感器系统包括：
远程发射应答器，被配置为向传感器发送扫描信号，并从传感器接收数据信号；
与所述远程发射应答器进行无线通信的可植入的片上发射应答器，被配置为接收所述扫描信号并发送数据信号，该片上发射应答器包括：
传感器，被配置为生成代表患者的生理参数的传感信号；
功率接收器，被配置为接收来自所述远程发射应答器的扫描信号，并生成用于给所述片上发射应答器供电的功率信号；
连接到所述功率接收器和所述传感器的模/数转换器(A/D)组件，所述A/D组件被配置为分别接收所述功率信号和所述传感信号，并响应于所述信号生成一个数字信号；
连接到所述A/D组件和所述功率接收器的数据处理器，所述数据处理器被配置为分别接收所述功率信号和所述数字信号，并响应于所述信号生成一个数据信号；以及
连接到所述功率接收器和所述数据处理器的RF发射器，并被配置为分别接收所述功率信号和所述数据信号，并对所述数据信号进行调制、放大、滤波和发送；
其中所述功率接收器被配置为将一个基本上无偏的传感器参考电压提供给所述传感器，用于精确测量生理参数，所述远程发射应答器被配置为接收来自RF发射器的数据信号，并提取代表生理参数的数据。
2.如权利要求1所述的生物传感器系统，其中
所述传感器是一个血糖传感器，该血糖传感器具有与患者血液呈流体连通的电极组件，并被配置为测量患者血糖水平；
传感器参考电压以大约正0.7伏的基本恒定值被施加到电极组件上。
3.如权利要求2所述的生物传感器系统，其中所述血糖传感器是一个两管脚血糖传感器，具有与患者血液呈流体连通的第一和第二端，该血糖传感器还包括：
连接到功率接收器的第一精密电阻，并被配置成从所述功率接收器接收传感器参考电压，以激励所述血糖传感器；
连接到所述第一精密电阻的第一运算放大器，并被配置成从所述第一精密电阻接收传感器参考电压，并响应于所述传感器参考电压生成一个精确传感器参考电压；
连接到第一运算放大器和第一精密电阻的伏特表，并被配置成监控所述精确传感器参考电压，以及建立一个传感器工作点，第一运算放大器和伏特表相互协作以缓冲精确传感器参考电压的，并将基本精确的传感器参考电压施加到第一端；
连接到第二端的第二运算放大器，并被配置成响应于施加到第一端的精确传感器参考电压接收从所述第二端放电的电流；以及
连接到第二运算放大器并与其共同协作的可调第二精密电阻，以生成与患者血液的血糖水平基本成正比的传感信号。
4.如权利要求3所述的生物传感器系统，其中所述血糖传感器是一个三管脚血糖传感器，该三管脚血糖传感器具有电极组件，所述电极组件还包括与第一端和第二端协同定位的第三端，并和患者的血液呈流体连通，所述血糖传感器还包括：
连接在第三电极和第二运算放大器之间的辅助控制电路，并被配置成监测和控制从第三端放电的电流量；
其中所述第三端被配置成在应用被施加到第一端的精确传感器参考电压期间从第二电极分出电流，从而可以增加血糖传感器的工作寿命。
5.一种适用于向可植入到患者体内的传感器组件提供基本稳定的电压的生物传感系统，以精确测量患者的生理参数，该生物传感系统包括：
被配置成将扫描信号发送给传感器并从传感器接收数据信号的远程发射应答器；
与所述远程发射应答器进行无线通信的可植入的片上发射应答器，并被配置成接收扫描信号并发送数据信号，该片上发射应答器包括：
被配置成生成代表患者生理参数的传感信号的传感器；
被配置成从所述远程发射应答器接收扫描信号的射频(RF)接收器，并对扫描信号进行滤波、放大和解调，并生成用于控制片上发射应答器的消息信号；
被配置成从所述远程发射应答器接收扫描信号的功率接收器，并生成为片上发射器供电的功率信号；
连接到功率接收器、RF接收器和传感器的模/数转换器(A/D)组件，该A/D组件被配置成分别接收功率信号、传感信号和消息信号，并与之响应生成一个数字信号；
连接到A/D组件、功率接收器和RF接收器的数据处理器，该数据处理器被配置成分别接收功率信号、数字信号和消息信号，并与之响应生成一个数据信号；以及
连接到功率接收器、数据处理器和RF接收器的RF发射器，并被配置成分别接收功率信号、数据信号和消息信号，并对数据信号进行调制、放大、滤波和发送；
其中所述功率接收器被配置成向传感器提供基本上无偏的传感器参考电压，以精确测量生理参数，所述远程发射应答器被配置成从RF发射器接收数据信号，并提取代表生理参数的数据。
6.如权利要求5所述的生物传感系统，其中：
所述传感器是一个血糖传感器，该血糖传感器具有与患者血液呈流体连通的电极组件，并被配置为测量患者血糖水平；
传感器参考电压以大约正0.7伏的基本恒定值被施加到电极组件上。
7.如权利要求6所述的生物传感系统，其中所述血糖传感器是一个两管脚血糖传感器，具有与患者血液呈流体连通的第一和第二端，该血糖传感器还包括：
连接到功率接收器的第一精密电阻，并被配置成从所述功率接收器接收传感器参考电压，以激励所述血糖传感器：
连接到所述第一精密电阻的第一运算放大器，并被配置成从所述第一精密电阻接收传感器参考电压，并响应于所述传感器参考电压生成一个精确传感器参考电压；
连接到第一运算放大器和第一精密电阻的伏特表，并被配置成监控所述精确传感器参考电压，以及建立一个传感器工作点，第一运算放大器和伏特表相互协作以缓冲精确传感器参考电压的，并将基本精确的传感器参考电压施加到第一端；
连接到第二端的第二运算放大器，并被配置成响应于施加到第一端的精确传感器参考电压接收从所述第二端放电的电流；以及
连接到第二运算放大器并与其共同协作的可调第二精密电阻，以生成与患者血液的血糖水平基本成正比的传感信号。
8.如权利要求7所述的生物传感系统，其中所述血糖传感器是一个三管脚血糖传感器，该三管脚血糖传感器具有电极组件，所述电极组件还包括与第一端和第二端协同定位的第三端，并和患者的血液呈流体连通，所述血糖传感器还包括：
连接在第三电极和第二运算放大器之间的辅助控制电路，并被配置成监测和控制从第三端放电的电流量；
其中所述第三端被配置成在应用被施加到第一端的精确传感器参考电压期间从第二电极分出电流，从而可以增加血糖传感器的工作寿命。
9.如权利要求5所述的生物传感系统，还包括多个传感器，每个传感器被操作用来感知患者的不同生理参数，并生成代表患者生理参数的传感信号。
10.如权利要求9所述的生物传感系统，其中RF接收器被配置成从一个或多个传感器中共同请求数据，用于后续将数据发送到远程发射应答器。
11.如权利要求10所述的生物传感系统，其中数据处理器被配置成将一个预定编码分配给数字信号，用于识别生成传感信号的传感器。
12.如权利要求5所述的生物传感系统，其中所述A/D组件包括：
连接到生物传感器的处理滤波器，并被配置成从所述生物传感器接收传感信号，并响应于该传感信号生成一个滤波信号；
连接到处理滤波器的放大器，并被配置成从所述处理滤波器接收滤波信号，并响应于该滤波信号生成一个放大信号；
连接到功率接收器的电压比较器，并被配置成从所述功率接收器接收功率信号，并响应于该功率信号生成一个归一化的电压信号；
连接到放大器和电压比较器的A/D转换器，并被配置成从中接收相应的放大信号和归一化的电压信号，并与之响应生成一个转换信号；
连接到A/D转换器的内隐逻辑设备，并被配置成从所述A/D转换器接收转换信号，并响应于该转换信号生成一个逻辑信号；以及
与RF接收器进行双路通信的控制器，并被连接到所述内隐逻辑设备，该控制器被配置成接收消息信号和逻辑信号，并将A/D转换器与数据处理器同步，用于响应于所述消息信号和逻辑信号后续生成数字信号。
13.如权利要求12所述的生物传感系统，还包括：
多个传感器，每个传感器被操作用来感知患者的不同生理参数，并生成代表患者生理参数的传感信号；
其中所述A/D组件还包括一个连接到所述控制器的开关，所述控制器响应于所述消息信号被操作用来使所述开关在传感信号中进行选择，用于将传感信号后续发送到处理滤波器。
14.如权利要求13所述的生物传感系统，其中所述数据处理器包括：
连接到A/D组件的信号滤波器，并被配置成从所述A/D组件接收数字化的信号，去除不希望的噪音并与之响应生成一个滤波信号；
连接到信号滤波器的放大器，并被配置成接收滤波信号，并响应于所述滤波信号生成一个放大信号；
连接到RF接收器和功率接收器的程序计数器，并被配置成从所述RF接收器和功率接收器接收相应的消息信号和功率信号，并与之响应生成一个选通信号；
连接到程序计数器的中断请求装置，并被配置成从所述程序计数器中接收选通信号，并响应于该选通信号生成一个中断请求信号；
连接到信号滤波器、放大器和中断请求装置的计算器，并被配置成从其接收相应的滤波信号、放大信号和选通信号，并与之响应生成一个编码信号；以及
连接到计算器的数字滤波器，并被配置成从所述计算器接收编码信号，并与所述编码信号响应生成数据信号。
15.如权利要求5所述的生物传感系统，其中所述RF发射器包括：
连接到数据处理器的数据输入滤波器，并被配置成从所述数据处理器接收数据信号以滤出高频频谱分量，并与之响应生成一个滤波数据信号；
连接到功率接收器、RF接收器和数据输入滤波器的调制器，并被配置成从其接收相应的消息信号、功率信号和滤波数据信号，并通过改变其幅值并与之响应生成第一和第二调制信号来对滤波数据信号进行脉冲编码调制；
连接到调制器的第一发射放大器，并被配置成从所述调制器接收第一调制信号；
与第一发射放大器协同工作的发射滤波器，用于生成一个处于所希望的无线电传输频率上的第一放大信号；
连接到调制器和第一发射器的第二发射放大器，并被配置成从其接收相应的第二调制信号和第一放大信号，并生成一个具有所希望的功率水平的第二放大信号，以传输到远程发射应答器；
连接到第二发射放大器的表面声波(SAW)滤波器，并被配置成从所述第二发射放大器接收第二放大信号并去除不希望的谐波，并与之响应生成一个发射信号；以及
连接到SAW滤波器的RF发射天线，并被配置成辐射用于由远程发射应答器的天线接收的发射信号。
16.如权利要求5所述的生物传感系统，其中所述功率接收器包括：
连接到RF接收天线的共振振荡器，并被配置成从所述RF接收天线接收扫描信号，并响应于该扫描信号生成一个交流电(AC)电压信号；
连接到共振振荡器的整流器，并被配置成从所述共振整流器接收AC电压信号，并响应于所述AC电压信号生成一个通常为粗糙的直流电(DC)电压信号；
连接到整流器的滤波器，并被配置成从所述整流器接收直流电压信号，所述滤波器具有被配置成从通常为粗糙的DC电压信号的周期中存储能量的电容器，用于作为基本上平滑的DC电压信号来释放；
连接到滤波器的第一调节器，并被配置成从所述滤波器接收DC电压信号，并生成一个第一电压信号，用于为A/D组件、数据处理器和RF发射器供电；
连接到滤波器的第二调节器，并被配置成从所述滤波器接收DC电压信号，并生成一个第二电压信号，用于为A/D组件、数据处理器和RF发射器供电；以及
连接到所述滤波器的传感器参考电源，并被配置成从所述滤波器接收DC电压信号，并生成一个传感器参考电压信号，用于为传感器组件供电。
17.如权利要求5所述的生物传感系统，其中所述RF接收器包括：
被配置成从远程发射应答器接收扫描信号的RF接收天线；
连接到RF接收天线的表面声波(SAW)滤波器，并被配置成从所述RF接收天线中接收扫描信号，并从扫描信号中滤除不希望的信号，并与之响应生成一个滤波扫描信号；
连接到SAW滤波器的第一RF放大器，并被配置成从所述滤波器接收滤波扫描信号，并响应于所述滤波扫描信号生成一个第一放大扫描信号；
连接到第一RF放大器的SAW延迟器，并被配置成从所述第一RF延迟器接收第一放大扫描信号，并生成一个比较信号；
连接到SAW延迟器的第二RF放大器，并被配置成从所述SAW延迟器接收比较信号；
在第一和第二RF放大器之间与SAW延迟器并联连接的脉冲发生器，并与之共同协作，以生成用于由相应的第一和第二RF放大器接收的第一和第二脉冲信号，使得第二RF放大器生成一个第二放大RF信号；以及
连接到第二RF放大器的检测滤波器，并被配置成从所述第二RF放大器接收第二放大RF信号，并生成消息信号。
18.如权利要求5所述的生物传感系统，其中所述远程发射应答器包括：
被配置成生成预定频率的模拟信号的振荡器；
连接到振荡器的编码器，并被配置成接收和调制模拟信号，并响应于所述模拟信号生成一个编码信号；
连接到编码器的功率发射器，并被配置成接收和放大编码信号，并生成扫描信号；以及
连接到功率发射器的发射天线，并被配置成从所述功率发射器接收扫描信号，用于以无线方式发送到片上发射应答器。
19.如权利要求18所述的生物传感系统，其中所述远程发射应答器包括：
被配置成从所述RF发射器接收数据信号的接收天线；
连接到接收天线的表面声波(SAW)滤波器，并被配置成接收和滤除数字信号中可能会干扰远程发射应答器的不希望的信号，并与之响应生成一个滤波数据信号；
连接到SAW滤波器的第一RF放大器，并被配置成从所述SAW滤波器接收滤波数据信号，并响应于所述滤波数据信号生成一个第一放大数据信号；
连接到第一RF放大器的SAW延迟器，并被配置成从所述第一RF放大器接收第一放大数据信号，并生成一个比较信号；
连接到SAW延迟器的第二RF放大器，并被配置成从所述SAW延迟器接收比较信号；
在第一和第二RF放大器处与SAW延迟器并联连接的脉冲发生器，并与之共同协作，以生成用于由相应的第一和第二RF放大器接收的第一和第二脉冲信号，使得第二RF放大器生成一个第二放大RF信号；以及
连接到第二RF放大器的检测滤波器，并被配置成从所述第二RF放大器接收第二放大RF信号，用于从中提取出数字化的数据。
20.如权利要求19所述的生物传感系统，还包括连接到检测滤波器的解码器，并被配置成从所述检测滤波器接收第二放大RF信号，用于从中提取出数字化的数据。
21.如权利要求20所述的生物传感系统，还包括：
多个传感器，每个传感器被操作用来感知患者的不同生理参数，并生成代表患者生理参数的传感信号；
其中所述解码器被配置成从接收数据的多个传感器中选择一个或多个传感器。
22.利用生物传感系统远程监测生理参数的方法，所述生物传感系统包括远程发射应答器和具有可植入患者体内的传感器的片上发射应答器，该方法包括以下步骤：
a.利用所述远程发射应答器远程生成并无线发送一个扫描信号，该扫描信号包含无线电信号功率和遥测数据请求；
b.在所述片上发射应答器处接收扫描信号，并对扫描信号进行滤波、放大和解调，以与之响应生成一个消息信号；
c.从扫描信号中采集无线电信号功率，并与之响应生成一个功率信号；
d.在传感器处感知患者的至少一个生理参数，以与之响应生成一个模拟传感信号；
e.在模数转换器(A/D)组件处接收功率信号、模拟传感信号和消息信号，并生成一个代表模拟传感信号的数字信号；
f.在数据处理器处接收功率信号、消息信号和数字信号，并提供用于调制的数字信号，以及生成代表该数字信号的数据信号；
g.在RF发射器处接收功率信号、消息信号和数据信号，并对该数据信号进行调制、放大、滤波和无线传输，以及
h.在远程发射应答器处接收数据信号，并提取代表患者生理参数的数据。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述传感器是一个两管脚传感器，具有一个电极组件，所述电极组件的第一端和第二端与患者的血液呈流体连通，以感知患者的血糖水平，步骤(d)还包括以下步骤：
用第一精密电阻来调节功率信号，以生成大约正0.7伏的传感器参考电压，以激励血糖传感器；
在第一运算放大器处接收传感器参考电压，并生成一个精确传感器参考电压；
用连接到第一运算放大器和第一精密电阻的伏特表来监测精确传感器参考电压，以建立一个传感器工作点；
用伏特表并与第一运算放大器协作缓冲精确传感器参考电压，以生成基本精确的传感器参考电压；
将基本精确的传感器参考电压施加到第一端，以响应于在第一和第二端处与患者血液的反应使得电流从第二端放电；
在第二运算放大器处接收放电电流，该电流与患者血液的血糖水平成正比；并且
调节连接到第二运算放大器的第二精密电阻，从而用血糖传感器形成一个分电器；
用与第二运算放大器协同工作的第二精密电阻来测量放电电流；并且
生成与血糖水平基本上成正比的传感信号。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述传感器是一个三管脚血糖传感器，附带地包括一个与第一和第二端协同定位、并处于和患者的血液连通的液体内的第三端，步骤(d)还包括以下步骤：
在将基本精确的传感器参考电压施加到第一端期间，通过在第三端处的放电将一部分电流从第二端分出；
在连接在第三电极和第二运算放大器之间的辅助控制电路处接收放电电流；并且
监测和控制从第三端放电的电流量，以稳定施加到第一端上的基本精确的传感器参考电压，并增加血糖传感器的工作寿命。
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