Система детектирования для регистрации магнитных объектов в человеческом организме

Система детектирования для регистрации магнитных объектов в человеческом организме

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение касается технического исполнения блока датчиков, который может регистрировать магнитные или намагниченные лекарственные формы для приема внутрь и отслеживает их растворение по уменьшению или исчезновению магнитного поля лекарственной формы для приема внутрь.

Технологии измерения магнитных потоков давно известны. Существуют датчики, которые способны измерять вектор магнитной индукции в относительно малом объеме с высокой чувствительностью, работая на принципе анизотропного магниторезистивного эффекта, сокращенно АМР-эффекта. АМР-эффект состоит в том, что в определенных материалах омическое сопротивление зависит от угла между протеканием электрического тока и вектором намагничивания. Особо хорошо он наблюдается в тонких слоях пермаллоя, сплава из 81% Ni и 19% Fe. В коммерческих датчиках четыре отдельных сопротивления соединяют в мостик Уитстона. С помощью так называемой структуры с полюсами Барбера (barber pole) жестко задают угол в 45° между вектором намагничивания и текущим через данное конкретное сопротивление током. В отсутствие внешнего магнитного поля вектор намагничивания ориентирован в направлении продольной оси сопротивления, так называемой оси легкого намагничивания. Если возникает (начинает воздействовать) внешнее магнитное поле, то вектор намагничивания поворачивается на некоторый угол относительно этой оси. В силу этого угол между электрическим током и вектором намагничивания изменяется, что опять же связано с изменением омического сопротивления.

В международной публикации WO 2011/026808 А1 раскрыта компьютерная система оценки, которая регистрирует магнитный поток лекарственной формы для приема внутрь, оснащенной магнитными фазами. Различные фазы лекарственной формы могут быть исполнены так, что после приема внутрь они растворяются в пищеварительной системе человека в разное время. Система оценки прерывистым способом измеряет получающееся от наложения магнитных фаз магнитное поле с помощью датчика Холла, закрепленного на чашке Петри. С той предпосылкой, что магнитные поля в

человеческом организме регистрируют на расстоянии 5-20 см до поверхности кожи, система на основании итогового магнитного поля создает сигнатуру, регистрируя которую, определяют момент инкорпорации и растворения (распадения), а также и характерное исполнение лекарственной формы. Однако, отсутствуют данные, как можно получить такой сигнал, если человек движется вместе с системой оценки, а также, как можно распознать пригодный к употреблению сигнал, если параллельно измерение захватывает помеховые магнитные поля, источником которых не является лекарственная форма.

В изданной Американским физиологическим обществом работе под названием "Every slow-wave impulse is associated with motor activity of the human stomach" ("Каждый медленноволновой импульс связан с двигательной активностью желудка человека") от 08 декабря 2008 г. Michael Hocke, Ulrike Schöne et al. описывают систему, которая регистрирует движения малых магнитных маркеров в желудке человека. Стационарную систему, состоящую из 9 датчиков магнитного поля, приводят в рабочее положение, причем пациент в это время должен лежать неподвижно. Если нет ни образующих помехи магнитных полей, ни так называемых "артефактов", которые нельзя однозначно поставить в соответствие маркеру, можно проводить измерения.

Соответственно, задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы с помощью системы регистрировать небольшие изменения в магнитном поле, которое формируется в повседневной жизни принятым внутрь магнитным объектом. Еще одна задача состояла в представлении способа получения сигнала измерений и его оценки, посредством которого обнаруживают проглоченное магнитное тело в человеческом организме в повседневной жизни.

В контексте настоящего изобретения предполагается, что помеховое магнитное поле в окружении хотя и гомогенно, но не постоянно, поскольку блок датчиков и магнитное тело могут двигаться в окружающем магнитном поле. Кроме того, магнитное тело движется относительно блока датчиков (проглатывание, изменение положения в желудке) и с заданной заранее зависимостью от времени изменяет свои магнитные свойства в силу распадения. Кроме того, появляются многочисленные объекты, которые изменяют магнитное поле окружения, например, автомобили, металлическая мебель, провода под током, и т.д. и т.п. Магнитная индукция окружающего поля, например, магнитного поля Земли, обычно составляет 35 мкТл. В рамках настоящего изобретения исходят из измерения магнитной индукции с помощью тесламетра на расстоянии по меньшей мере 1 см.

Магнитные тела (объекты), например, спрессованный в цилиндры магнетит размером несколько мм, создают на расстояниях от нескольких см до 0,5 м, представляющих интерес в рамках изобретения, магнитную индукцию в несколько сот нТл. Следовательно, компенсация помеховых потоков или их распознавание на сигнале измерений имеет решающее значение для пригодности детекторной системы к измерению.

Задачу удается неожиданным образом решить посредством детекторной системы по меньшей мере из двух сборок (блоков) датчиков, причем каждая сборка датчиков включает в себя один, два или три анизотропных магниторезистивных датчика. Оси легкого намагничивания магниторезистивных датчиков направлены попарно в различные стороны, а каждая сборка датчиков находится на расстоянии от 0,5 до 50 см от другой или других сборок датчиков. По меньшей мере две сборки датчиков наклонены друг относительно друга под углом от 0 до 45°.

Объектом изобретения, таким образом, является детекторная система для регистрации магнитных тел (объектов) в человеческом организме, которая содержит по меньше мере два блока (сборки) датчиков, причем каждый блок датчиков включает в себя один, два или три анизотропных магниторезистивных датчика,

оси легкого намагничивания которых попарно ориентированы в различных направлениях, и каждый из блоков датчиков находится на расстоянии от 0,5 до 50 см от другого или от остальных блоков датчиков, и по меньшей мере два блока датчиков наклонены друг относительно друга под углом от 0 до 45°.

В рамках изобретения термин "анизотропный магниторезистивный датчик" сокращают до термина "АМР-датчик".

Далее следует более подробное пояснение изобретения.

Сборки (блоки) датчиков могут быть зафиксированы, либо же их можно носить в поясе, в одежде, в украшении или украшениях, в браслете, например, в наручных часах или же с помощью присоски или крепления непосредственно на теле. Предпочтительно, чтобы детекторную систему согласно изобретению можно было бы носить на теле с помощью ремня, поскольку ремень, в который могут быть интегрированы блоки датчиков, предусмотрен для ношения человеком, и человек может надевать его без помощи посторонних лиц или с такой помощью. Этот ремень может представлять собой пояс, который лишь в минимальной степени ограничивает обычные движения пользователя. Ремень может выгодным образом представлять собой комбинированный нагрудный и наплечный ремень. Особо предпочтительно, если комбинированный нагрудный и наплечный ремень представляет собой систему ремней, известную по спортивному скалолазанию. Комбинированный нагрудный и наплечный ремень обладает тем преимуществом, что при ношении не ограничивает человека в повседневных движениях и с высокой точностью размещает сборки датчиков относительно пищевода и желудочно-кишечного тракта. Дополнительно, система ремней обладает тем особенным преимуществом, что она особо точно удерживает сборки датчиков детекторной системы согласно изобретению в каждом случае на заданном расстоянии, а их оси легкого намагничивания - под заданным углом. Ремень дает пользователю возможность совершенно свободно двигаться в повседневной жизни, в частности, на работе и в свободное время. Детекторную систему согласно изобретению может также нести любой предмет, который находится вблизи от тела, или который носят на теле человека, например, ее можно разместить на кресле-коляске, колесных ходунках, в колыбели, кровати или костыле, или же в наручных часах, браслете, цепочке или украшении.

Если блок датчиков детекторной системы согласно изобретению оснащен только одним AMP-датчиком, то его в рамках настоящего изобретения также называют "одноканальным", а в случае трех AMP-датчиков, соответственно, "трехканальным". Если, например, блок датчиков оснащен тремя AMP-датчиками, оси легкого намагничивания которых расположены подобно координатным осям x, y, и z декартовой системы координат, то компоненты вектора этой сборки датчиков представляют собой сигналы измерения в направлениях x, y либо же, соответственно, z - сигналы S_x, S_y и S_z. Они являются мерой магнитной индукции в направлении осей координат.

Оси легкого намагничивания сборки (блока) датчиков пересекаются в воображаемой точке - в начале координат (нуле) данной конкретной сборки датчиков. Расстояние между этими началами координат, либо же - в случае трех сборок датчиков - расстояния между этими началами координат попарно, представляют собой в рамках настоящего изобретения расстояние либо же попарные расстояния между сборками датчиков.

Оси легкого намагничивания второй сборки датчиков в каждом случае располагаются параллельно координатным осям x, y и z или под некоторым углом к ним. В рамках настоящего изобретения этот угол определяют следующим образом: оси легкого намагничивания каждой сборки датчиков в каждом случае располагаются на воображаемой боковой поверхности конуса телесного угла. В рамках настоящего изобретения угол, под которым две сборки датчиков детекторной системы согласно изобретению наклонены друг относительно друга, это угол между центральными осями конусов сборок датчиков.

Если детекторную систему носят в ремне, браслете или предмете вблизи тела, то угол в рамках точности, с которой можно отрегулировать ремень, находится в плоскости, которая задана началами координат сборок датчиков и точкой вхождения пищевода в желудок. Особо высокой точности добиваются, если этот предмет представляет собой систему ремней, известную из спортивного скалолазания (подвеску).

Если детекторная система согласно изобретению содержит две сборки датчиков, то направления и сигналы нумеруют. Соответственно, в направлениях x1, y1, z1 либо же соответственно x2, y2, z2, получают сигналы S_x1, S_y1, и S_z1 либо S_x2, S_y2 и S_z2, исходя из которых строят векторы S₁ и S₂:

S₁=(S_x1, S_y1, S_z1) и

S₂=(S_x2, S_y2, S_z2).

Если, например, первая из сборок (первый из блоков) датчиков детекторной системы согласно изобретению оснащена только одним AMP-датчиком, а именно в направлении x1, то вектор S₁ упрощается до формы

S₁=(S_x1, 0, 0).

Детекторная система согласно изобретению обладает тем преимуществом, что она в каждом случае измеряет эти компоненты векторов настолько точно и делает их пригодными для оценки таким образом, что при движении сборки датчиков, вызванном пользователем, колебания модуля этих векторов либо остаются малы, либо известны в такой мере, что изменения данных измерений, вызванные магнитным телом, регистрируются. Таким образом, влияние внешних помех распознается и устраняется, либо же его можно отфильтровать от сигнала измерений.

Модули векторов, сокращенно представленные в виде | S 1 | и | S 2 | , рассчитывают известным образом:

Если расстояние между блоками (сборками) датчиков мало, то в гомогенных полях получаются одинаковые результаты измерений. Магнитное тело с малой магнитной индукцией, находящееся вблизи датчиков, при различных расстояниях до датчиков влияет своим магнитным полем (значения которого быстро уменьшаются по мере роста расстояния до датчика) на их результаты измерений различным образом. Поскольку каждая из сборок датчиков выдает вектор, который образуется из сигналов измерения AMP-датчиков, детекторная система согласно изобретению обладает тем преимуществом, что близость магнитного тела к сборкам датчиков влияет на угол между измеренными векторами. Если магнитное тело движется, то этот вектор изменяется.

Чувствительность измерений можно повысить посредством предпочтительных вариантов исполнения детекторной системы согласно изобретению.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один, а предпочтительно - каждый из АМР-датчиков имел 4 "зазубренных" (barberpole) элемента, которые соединяют в мост Уитстона или в схему, заменяющую мост Уитстона. В этом случае ось легкого намагничивания представляет собой равнодействующую (результирующую) осей легкого намагничивания отдельных "зазубренных" элементов. Внешние магнитные поля выводят такой мост Уитстона из равновесия значительно сильнее, чем, например, мост сопротивлений только с одним "зазубренным" элементом и тремя обычными омическими сопротивлениями. Таким образом, чувствительность моста Уитстона из 4 "зазубренных" элементов повышается.

В кругу специалистов известно, что характеристическую кривую AMP-датчика можно изменить сильными магнитными полями, поскольку домены анизотропного материала перестраиваются или меняют форму, или поскольку перемещаются их стенки в материале. Этому эффекту можно противодействовать посредством по меньшей мере одного установочного (set) и/или сбрасывающего (reset) импульса, который выдают однократно перед измерением, предпочтительно многократно во время измерения, а особо предпочтительно - периодически во время измерения, посредством катушки "SET/RESET" (подмагничивающая). Действие периодически испускаемых установочных и/или сбрасывающих импульсов состоит в обеспечении оптимальной характеристической кривой АМР-датчиков.

Попеременные установочные и сбрасывающие импульсы, что в рамках настоящего изобретения называется "щелчком", дают возможность устранять напряжение смещения нуля в силу формирования разности сигналов, измеренных после каждого импульса. Кроме того, устраняется термическое, электрическое и/или такое влияние, которое, например, возникает при нагреве АМР-датчика.

Равным же образом с помощью "щелчка" появляется возможность автоматической настройки рабочей точки последующего усилителя, которую в рамках настоящего изобретения называют "обратной связью (цепью обратной связи) переключения". Помимо скважности (коэффициента заполнения) важно также надежное достижение индукции насыщения посредством установочных и сбрасывающих импульсов.

На Фиг. 1 показана схема, которая обеспечивает возможность "щелчков". При формировании разности необходимо настроить рабочую точку для последующего (расположенного следом) усилителя. Неточности этой настройки при очень большой глубине модуляции проявляются в виде возникающего асимметричного ограничения сигнала.

Кроме того, детекторная система согласно изобретению может быть оснащена катушкой "OFFSET". Ток через катушку OFFSET может подавать задающая схема, которая в качестве существенного элемента может включать в себя, например, усилитель в мостике. Катушка OFFSET позволяет компенсировать подлежащие измерению компоненты поля путем создания поля с противоположной ориентацией. Без катушки OFFSET при измерении магнитной индукции приходится учитывать нелинейность характеристики датчика, а кроме того - чувствительность АМР-датчиков к поперечным колебаниям (относительную поперечную чувствительность). Поперечная чувствительность состоит в том, что при высоких значениях магнитной индукции наблюдается как ее влияние в направлении одной оси, так и влияние на результат измерения AMP-датчика, ориентированного перпендикулярно.

При наличии катушки OFFSET, однако, напряжение моста датчика в контуре регулирования минимизируют путем подачи тока в катушки OFFSET. Ток в катушке OFFSET, необходимый для уравновешивания мостика, представляет собой меру подлежащего измерению поля. Благодаря этому измерения всегда проводятся в той точке характеристической кривой датчика, в которой чувствительность и линейность находятся на максимуме и одновременно исчезает поперечная чувствительность. Поэтому система детектирования согласно изобретению пригодна для любого повседневного окружения.

Подключение катушки OFFSET осуществляется посредством задающей схемы катушки OFFSET. Схема изображена на Фиг. 2.

В общем случае нелинейность и поперечную чувствительность можно зарегистрировать при калибровке и соответствующим образом корректировать результат измерения. Благодаря этому возможна также работа без активации катушки OFFSET при минимизации энергопотребления.

Существует и еще одна альтернатива компенсации компонента поля, подлежащего измерению, состоящей в создании поля с противоположной ориентацией посредством подачи тока в катушку OFFSET. При этом по меньшей мере один, а предпочтительно - каждый AMP-датчик детекторной системы согласно изобретению можно оснастить альтернативной схемой (подключения).

При этой форме исполнения детекторной системы напряжение моста датчика не регулируют в схеме с отрицательной обратной связью до нулевого должного значения. Вместо этого в катушку OFFSET с помощью ЦА-преобразователя (ЦАП) и усилителя подают заданный ток таким образом, чтобы не покидать определенный рабочий участок характеристики моста датчика.

Еще в одном варианте исполнения детекторной системы согласно изобретению рабочий участок характеристики датчика можно подразделить на некоторое количество сегментов, например, при использовании ЦАП с разрешением 8 бит - на 256 сегментов. Для обеспечения непрерывного измерения при изменяющейся силе магнитного поля сегменты можно выбрать так, чтобы имелось достаточное перекрывание соседних сегментов. Тогда каждому из этих сегментов можно присвоить лишь малый участок вокруг оптимальной рабочей точки AMP-датчика. Уменьшение рабочего участка уменьшает поперечную чувствительность и воздействие нелинейности характеристики. Полную коррекцию нелинейности и поперечной чувствительности не проводят. Зато, однако, благодаря комбинации АЦП и сегментирования характеристики получают улучшенное разрешение измерения по амплитуде.

Для этого, для каждого из сегментов диапазона измерений AMP-датчика необходимо определить параметры аппроксимации - в каждом случае с помощью прямой с соответствующими ей наклоном и отсечкой. Значения наклона и отсечки сегментов приводятся в калибровочных файлах датчиков. Если же систему детекторов согласно изобретению в повседневном применении перемещают, например, в силу обычных, повседневных движений ее пользователя, то постоянно подают (сопровождением) заданный ток и, соответственно, аппроксимацию.

Соответственно скорости, с которой происходят движения, предпочтительна высокая скорость считывания (частота дискретизации), так чтобы реализовать непрерывное измерение без перемодуляции.

Преимущество этого варианта состоит в том, что при соответственно высокой скорости считывания катушки OFFSET можно эксплуатировать с очень низкой скважностью. Это снижает потребности в мощности и собственный нагрев датчиков, а также резко уменьшает связанные с этим проблемы со сдвигом нуля.

Кроме того, благодаря применению быстрых АЦ и ЦА-преобразователей при необходимой для непрерывного измерения в магнитном поле частоте измерений можно удерживать необходимое для отдельного измерения время на низком уровне. Это дает возможность управлять катушкой OFFSET только во время, необходимое для регистрации измеряемой величины. Если активацию катушки OFFSET осуществляют, например, только со скважностью в 0,1, например, при длительности измерения 1 мс и временном промежутке между следующими друг за другом измерениями в 10 мс, то мощность потерь уменьшается. Благодаря этому выделяется меньше тепла, и таким образом уменьшается или полностью подавляется дрейф сигналов измерения.

Для применимости детекторной системы согласно изобретению с двумя сборками датчиков следует учитывать, что длина пищевода составляет от 20 до 30 см, а проглоченный объект проходит его за 5-10 с. Из этого получается диапазон скоростей при пассаже пищевода от 2 до 6 см/с и соответствующим образом быстро изменяющийся сигнал для детекторной системы. Таким образом, диапазон частот полезного сигнала перекрывается с диапазоном частот некоторых из внешних помеховых сигналов. В рамках настоящего изобретения "внешними помеховыми сигналами" называют такие сигналы, которые обусловлены магнитными потоками, которые окружают пользователя, и в которых он, в силу необходимости, перемещается, например, в магнитном поле земли или в окружении магнитных объектов, например, автомобилей. Из-за внешних помеховых сигналов не следует ожидать, что прохождение магнитного объекта по пищеводу можно отличить от магнитных потоков других объектов. В частности, фильтрация сигнала измерения, соответствующая нынешнему техническому уровню, не дает успеха.

Известная возможность исключения внешних помех состоит в оценке функций автокорреляции и перекрестной корреляции датчиков, которые размещены на фиксированном расстоянии друг от друга. Перекрестная корреляция описывает корреляцию двух сигналов в зависимости от временного сдвига между этими сигналами. При автокорреляции рассчитывают корреляцию сигнала с самим собой. У функции автокорреляции всегда имеется максимум при сдвиге 0. Если сигнал регистрируется двумя идентичными в остальном датчиками с задержкой, то максимум функции перекрестной корреляции окажется сдвинут относительно максимума функций автокорреляции при одинаковой в остальном форме.

Существенная предпосылка для идентификации прохождения капсулы по пищеводу состоит в том, что сборки датчиков могут регистрировать сдвинутый по времени компонент сигналов. Проблема, которая, однако, сохраняется, вызвана движением сборки датчиков в окружающем магнитном поле земли, в таком движении как раз и состоит пригодность детекторной системы согласно изобретению к применению.

Неожиданно было обнаружено, что, несмотря на разнообразие магнитных потоков многочисленных объектов, например, автомобилей, металлической мебели, электрических проводов и тому подобного, детекторная система однозначно распознает те потоки, которые обусловлены магнитными телами (объектами) в человеческом организме, если выбрать расстояние между двумя сборками датчиков от 2 до 6 см. Благодаря неодинаковому расположению сборок датчиков распознаются внешние магнитные поля, которые не вызваны магнитными телами в человеческом организме. Предпочтительно фиксировать сборки датчиков над пищеводом или грудиной и желудком вертикально или горизонтально. На Фиг. 4. показана детекторная система согласно изобретению с тремя сборками датчиков в комбинированном нагрудном и плечевом ремне, которую носит на себе человек. В этой форме исполнения, представленной в качестве примера, сборка датчиков вблизи пищевода выполнена одноканальной, а обе другие сборки датчиков, напротив - трехканальными. Исполнение сборки датчиков вблизи пищевода всего с одним каналом упрощает конструкцию и уменьшает энергетические потребности детекторной системы согласно изобретению. Кроме того, эта одноканальная форма исполнения использует ту возможность, что магнитное тело не обязательно изготовлено с шаровой симметрией, а может, например, обладать цилиндрической симметрией, и что благодаря этому создаваемое им магнитное поле во время прохождения по пищеводу движется относительно одноканальной сборки датчиков, не вращаясь.

Также может быть выгодно удалять долю помеховых полей окружения посредством вычитания скользящего среднего значения и выбирать расстояние между сборками датчиков равным 2 см. Затем, используя отфильтрованные сигналы, можно рассчитать их функции автокорреляции и перекрестной корреляции. Затем, на основании разности в амплитудах и положения максимумов, можно обнаружить прохождение магнитного тела.

Если у детекторной системы согласно изобретению имеются две или три сборки датчиков, то ее можно использовать для регистрации магнитного тела в желудке.

Медленное распадение магнитного тела вызывает уменьшение его магнитной индукции. Движения носителя и изменения положения магнитного тела, например, в силу перистальтических движений, вызывают колебания измеряемых показателей. Хотя в общем случае о накладывающихся друг на друга (суперпозиция) картинах движения, обусловленных перистальтикой и магнитным изделием, ничего сказать нельзя, детекторная система с тремя сборками датчиков обеспечивает успех. Сверх того, выгодно оснастить эту детекторную систему фильтром низких частот в качестве средства обработки сигнала.

Магнитное тело (объект) детекторной системы согласно изобретению может иметь такую форму, что его можно принимать внутрь, в частности, человек может его проглотить. Исполнение этого магнитного тела в рамках настоящего изобретения называют также "лекарственной формой для приема внутрь". Это может быть капсула или капсула с некоторой функцией, причем функцию выбирают из диагностики и/или лекарственной формы. Кроме того, капсула может предпочтительно представлять собой таблетку, которая проходит по пищеводу предпочтительно в продольном направлении. У лекарственной формы имеется по меньшей мере одна магнитная часть, предпочтительно парамагнитная, суперпарамагнитная, ферримагнитная и/или ферромагнитная часть, предпочтительно по меньшей мере одна содержащая магнетит сердцевина и/или оболочка. Магнитная часть может содержать пригодные к магнитной ориентации или намагничиваемые частицы, предпочтительно магнетит (Fe₃O₄) или маггемит (Fe₂O₃). Магнетит и маггемит считаются безопасными с токсикологической и фармакологической точек зрения, и их в числе прочего применяют как нетоксичные, нерастворимые пигменты в продуктах питания или лекарственных формах.

Можно также использовать при необходимости и другие пригодные к магнитной ориентации частицы, например, ферриты MnFe₂O₄ или MgFe₂O₄. Магнитная часть магнитного тела может представлять собой в пределах от 0,05 до 80 мг, предпочтительно от 2 до 70, предпочтительно от 4 до 60, в особенности от 6 до 50 мг пригодных к магнитной ориентации или намагничиваемых частиц. Средний размер пригодных к магнитной ориентации частиц может находиться, например, в пределах от 1 нм до 1 мм, предпочтительно от 100 нм до 100 мкм.

Также предпочтительно лекарственная форма для приема внутрь может представлять собой капсулу, таблетку, палочку, покрытую оболочкой таблетку, экструдат расплава или изделие с введенной в него магнитной пленкой.

Благодаря этому детекторная система согласно изобретению, у которой сборка датчиков ориентирована перпендикулярно главной оси лекарственной формы, регистрирует выраженное изменение измеряемого показателя при ее прохождении.

Временная и пространственная шкала, на которой располагаются сигналы по меньшей мере обеих сборок датчиков, задана скоростью, с которой лекарственная форма для приема внутрь проходит детекторную систему согласно изобретению, а также расстоянием либо же попарными расстояниями между сборками датчиков. Хотя, как уже сказано выше, множество значений магнитной индукции накладываются друг на друга, а магнитная индукция, которая, собственно, представляет интерес, очень мала и неравномерна во времени и пространстве, было обнаружено, что ее можно надежно зарегистрировать с помощью детекторной системы согласно изобретению.

Поэтому объектом изобретения также является способ регистрации созданной магнитным объектом в теле человека магнитной индукции посредством детекторной системы согласно изобретению, который отличается следующими этапами:

(a) по меньшей мере один раз на каждый анизотропный магниторезистивный датчик подают установочный и сбрасывающий импульс, и

(b) сигналы каждого AMP-датчика посредством надлежащей обработки и посредством по меньшей мере одного фильтра низкой частоты усиливают, а затем

(c) определяют разность модулей векторов магнитной индукции каждой сборки датчиков, и рассчитывают угол Ф между векторами по сигналам измерения АМР-датчиков

Способ обладает тем преимуществом, что при регистрации измеряемых показателей снижается влияние активных помех. В частности, если магнитное поле при определении значения сдвига искажается под внешним воздействием, например, из-за проезжающих автомобилей, то специалист получает искаженные (неверные) значения сдвига. Еще одна опасность искажения, известная специалисту, обусловлена нарастанием и затуханием колебаний используемых фильтров. Способ согласно изобретению, однако, как мы обнаруживаем, уменьшает эти эффекты.

На этапе (a) установочные и сбрасывающие импульсы поступают попеременно, что означает циклическую пульсацию. Их следует подавать с такой силой тока импульса, при которой в каждом случае достигается намагничивание насыщения и, следовательно, контролируется наклон характеристической кривой. В зависимости от компонента сила тока импульса колеблется известным специалисту образом.

На этапе (b) для подавления зашкаливания или волнообразности сигнала можно предпочтительно применять гауссовы фильтры, фильтры Бесселя. Чтобы разделить быстрые и медленные изменения в сигналах, предпочтительным видом обработки сигнала является использование полосовых (полосно-пропускающих) фильтров. Периодические электромагнитные помехи с частотой 16,7 Гц, например, от электрифицрованных железных дорог либо же 50 Гц от сети можно подавить посредством выбора частоты дискретизации (скорости считывания) и длительности интегрирования в 60 мс или кратной ей при регистрации данных. В случае других частот периодических помех время интегрирования следует изменить соответствующим образом.

Чтобы отфильтровать помеховое электромагнитное излучение в диапазоне частот от 16 до 50 Гц, предпочтительны две сборки, у которых постоянная интегрирования составляет не менее 60 мс. Предпочтительно настраивать таким образом частоту дискретизации на различные периодически возникающие помехи.

Мера магнитной индукции в направлениях x, y и z на этапе (c) - это падение напряжения в данном конкретном направлении от рассогласования мостов Уитстона AMP-датчиков. Специалист предполагает, что в разности Δ₀ векторов двух сборок датчиков,

Δ₀=S₁-S₂,

доли гомогенной магнитной индукции взаимно компенсируются. Это компенсирует влияние внешних помеховых полей, которые практически не изменяются в пространстве, и по существу остается только поле магнитного тела в носителе (в организме носителя). При этом, однако, обе сборки датчиков не должны быть наклонены друг относительно друга, либо лишь в незначительной степени, что означает угол 0°. Магнитную индукцию событий сдвига в пространстве и времени, однако, можно, что неожиданно, регистрировать и при больших углах, когда вместо Δ₀ образуется скалярная величина Δ:

Это упрощает монтаж сборок датчиков в ремне детекторной системы согласно изобретению, а кроме того позволяет обойтись без сложной подгонки положения сборок датчиков к различным пропорциям носителя. На диаграмме величины Δ как функции от времени таким образом распознаются характерные формы линий, которые ставят в соответствие, например, проглатыванию магнитного изделия, его прохождению по пищеводу и, соответственно, прохождению мимо сборок датчиков, а также его движениям при переваривании, обусловленным перистальтикой.

Для осуществления этой постановки в соответствие фильтрации, сигналов измерения недостаточно. На нынешнем уровне техники, правда, известна возможность исключения внешних помех посредством оценки функций автокорреляции и перекрестной корреляции датчиков, которые размещены на фиксированном расстоянии друг от друга. Если сигнал регистрируется двумя идентичными в остальном датчиками с задержкой, то максимум функции перекрестной корреляции окажется сдвинут относительно максимума функций автокорреляции при одинаковой в остальном форме. Чтобы временной сдвиг между автокорреляцией и перекрестной корреляцией сигналов датчиков можно было распознать, внешние поля желудка не должны перекрывать ту долю сигнала, которая вызвана лекарственной формой для приема внутрь. В этих целях, однако, внешние помехи придется в основном устранить. Для этого используют, например, формирование разности между текущим сигналом и средним значением. Это среднее значение необходимо подгонять к текущей ситуации и получать, например, так называемое "скользящее среднее (Moving Average)". Это, однако, ставит то условие, что обследуемый во время приема лекарственной формы для приема внутрь не должен совершать ни быстрых вращательных, ни резких поступательных движений с большой амплитудой. Только в этом случае датчики нынешнего уровня техники обеспечивают достаточное разделение сигнала.

Разумеется, можно также повысить частоту дискретизации (скорость считывания), так чтобы реализовать непрерывное измерение без перемодуляции. Недостаток, состоящий в этом случае в повышении энергетических потребностей, можно по меньшей мере частично компенсировать, задавая высокую скорость считывания при интересных и сложных событиях, как, например, при проглатывании и/или распаде магнитного тела (объекта). Система, однако, должна распознавать такие интересные и сложные явления. У детекторной системы согласно изобретению имеется выгодная форма исполнения, при которой распознаются интересные, сложные события, и происходит это посредством регистрации точного момента приема внутрь. Дальнейшее пояснение этой формы исполнения приведено ниже. У решений нынешнего уровня техники имеется, однако, также еще и та проблема, что быстрые вращательные и/или поступательные движения с большой амплитудой, которые не связаны с лекарственной формой для приема внутрь, по-прежнему видны для сигналов измерения.

Альтернативный способ расчета угла Ф, заключенного между векторами сигнала измерения по формуле I,

на этапе (c) неожиданным образом позволяет обойти эту проблему. Мы обнаружили, что быстрые движения носителя и/или быстрые изменения внешней индукции (внешних потоков) помехообразующих полей оказывают менее значительное воздействие на ориентацию векторов сигнала измерения друг относительно друга, чем движение магнитного изделия в организме носителя. Объяснить это можно тем, что источники изменения внешней индукции отклоняют оба вектора сигналов измерения (или же - в случае сборок датчиков с тремя векторами сигналов измерения) по меньшей мере приблизительно в одинаковых направлениях. Хотя модули их могут изменяться совершенно по-разному, угол между в каждом случае двумя парами векторов сигналов измерения должен во времени оставаться приблизительно одинаковым. Это означает то же самое, что окружающее магнитное поле источников, находящихся на большем удалении, приблизительно сохраняет свою однородность или неоднородность. I, соответственно, позволяет скрыть удаленные источники магнитных потоков (индукции) независимо от их поведения во времени.

Ситуацию при реализации способа согласно изобретению схематически изображает Фиг. 3. Обозначения:

B линии поля помехообразующего магнитного потока

S₁, S₂ векторы S₁=(S_x1, S_y1, S_z1) либо же соответственно S₂=(S_x2, S_y2, S_z2)

Ф угол между векторами сигналов измерения согласно формуле I.

Если предположить, что источники помехообразующего магнитного потока находятся на большем удалении, чем магнитное тело либо же, соответственно, лекарственная форма для приема внутрь, то угол между векторами S₁ и S₂ приблизительно постоянен во времени. В лучшем случае, а именно в однородном (гомогенном) магнитн