(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離ゲート式生理学的検知のための無線周波数パルスを生成する信号を発生する回路であって、
信号パルスを発生するように構成されたパルス発生器と、
無線周波数発振信号を発生するように構成された誘電体共振発振器と、
前記パルス発生器と前記誘電体共振発振器とに結合され、前記信号パルス及び前記無線周波数発振信号に従ってパルス状の無線周波数発振信号を発生するように構成されたスイッチド回路であって、トランジスタを含み、該トランジスタは、（ａ）該トランジスタに結合されたフィードバック回路網を有するスイッチド広帯域発振器、又は（ｂ）スイッチド広帯域増幅器、のうちの一方を形成する、スイッチド回路と、
を備える、回路。
【請求項２】
前記誘電体共振発振器は、誘電体共振器及びトランジスタを備える、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記トランジスタは、ドレイン、ゲート、及びソースを有し、前記誘電体共振器は、該トランジスタのゲート及びドレインに結合される、請求項２に記載の回路。
【請求項４】
前記スイッチド回路は前記スイッチド広帯域発振器を備え、該スイッチド広帯域発振器は、前記誘電体共振発振器と注入同期するように構成される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回路。
【請求項５】
前記スイッチド回路の前記トランジスタは、ドレイン、ゲート、及びソースを有し、前記フィードバック回路網は、該ドレインに結合される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路。
【請求項６】
減衰器及び整合回路網が、前記誘電体共振発振器の前記無線周波数発振信号出力と前記スイッチド回路の前記トランジスタのゲートとを、該スイッチド回路の前記トランジスタの前記ゲートに結合されたマイクロストリップ給電線によって結合する、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記マイクロストリップ給電線は、直接給電構成である、請求項６に記載の回路。
【請求項８】
前記マイクロストリップ給電線は、間接給電構成である、請求項６に記載の回路。
【請求項９】
前記パルス発生器は、前記スイッチド回路の前記トランジスタのゲートに結合される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１０】
ディザリング回路を更に備え、該ディザリング回路は前記パルス発生器に結合されて、該パルス発生器によって発生される信号パルスをディザリングする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１１】
前記ディザリング回路は、同期ランプディザリングのための手段を備える、請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記スイッチド回路は、前記スイッチド広帯域増幅器を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１３】
前記スイッチド広帯域増幅器の前記トランジスタは、ドレイン、ゲート、及びソースを有し、該増幅器は、前記無線周波数発振信号を前記信号パルスと同期して増幅して、前記パルス状の無線周波数発振信号を発生するように構成される、請求項１２に記載の回路。
【請求項１４】
前記スイッチド広帯域増幅器のトランジスタの前記ドレインは、前記パルス発生器からの前記信号パルスを受信するように結合される、請求項１３に記載の回路。
【請求項１５】
前記スイッチド広帯域増幅器のトランジスタの前記ゲートは、前記誘電体共振発振器からの前記無線周波数発振信号を受信するように結合される、請求項１３又は１４に記載の回路。
【請求項１６】
前記スイッチド回路の出力に結合されて、前記パルス状の無線周波数発振信号を受け取り、該パルス状の無線周波数発振信号に従って、無線周波数パルスを、アンテナを介して放射するアンテナ給電装置と、該アンテナ給電装置に結合された、フィルタ及び１組の振幅検出器とを更に備え、該振幅検出器は、前記スイッチド広帯域増幅器から発生された信号に基づいて、前記アンテナ給電装置により受信される信号を検出する、請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の回路。
【請求項１７】
無線周波数運動センサであって、
無線周波数パルスを放射するように構成された無線周波数送信器と、
該放射された無線周波数パルスの反射パルスを受信するように構成された受信器と、
を備え、
前記無線周波数送信器は、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載された前記回路を含み、
前記スイッチド回路は、前記無線周波数発振信号を前記パルス発生器の前記信号パルスによって変調することにより、前記パルス状の無線周波数発振信号を発生するように構成され、該パルス状の無線周波数発振信号の優位周波数は、前記誘電体共振発振器から導出される、
無線周波数運動センサ。
【請求項１８】
前記パルス発生器は、論理ゲート回路を備える、請求項１７に記載の無線周波数運動センサ。
【請求項１９】
前記論理ゲート回路は、ＮＡＮＤゲートを備える、請求項１８に記載の無線周波数運動センサ。
【請求項２０】
前記信号パルスのオンセット時間は、全体信号パルス発生タイミングに対して変動する、請求項１７に記載の無線周波数運動センサ。
【請求項２１】
プロセッサを更に備え、該プロセッサは、前記放射された無線周波数パルスの受信された反射パルスを処理し、身体の動き、呼吸、睡眠、及び心拍数のうちの任意の１つ又は複数のインジケータを導出するように構成される、請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載の無線周波数運動センサ。
【請求項２２】
プロセッサを有するフロー発生器を更に備え、該フロー発生器の前記プロセッサは、前記インジケータを処理するように構成され、前記フロー発生器、前記プロセッサ、前記無線周波数送信器、及び前記受信器は、呼吸治療装置に結合されるように配置される、請求項２１に記載の無線周波数運動センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１２年７月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／６７３，７７４号の出願日の利益を主張する。この特許文献の開示は、参照することによりその全体が本明細書の一部をなすものとする。
【０００２】
本技術は、動いている物体及び生体の特性を検出する回路及びセンサに関する。より詳細には、本技術は、呼吸、心拍数及び動き等の生理学的特性を求めるために人の動きを測定することに特に重点を置いた、運動検知のための距離ゲートされた無線周波数パルスを生成するそのようなセンサに関する。
【背景技術】
【０００３】
連続波（ＣＷ）ドップラレーダ運動センサは、連続波無線周波数（ＲＦ）搬送波を放射し、送信されたＲＦを戻りエコーと混合して、動いているターゲットによって生成されるドップラシフトに等しい差周波数を生成する。これらのセンサは明確なレンジ限界を有しない（すなわち、これらのセンサは、近くの物体及び遠くの物体の双方について信号を受信することができ、受信信号はレーダ反射断面積の関数である）。これは、誤ったトリガ、すなわち運動アーチファクト干渉につながる可能性がある。また、これらのセンサは、近距離において不必要に高い感度を有する場合があり、これは誤ったトリガにつながる。
【０００４】
Follen他に対する米国特許第４，１９７，５３７号においてパルスドップラ運動センサが記載されている。短いパルスが送信され、そのエコーが送信パルスと自己混合する。パルス幅は距離ゲートされた領域を画定する。送信パルスが終了すると、混合も終了し、送信パルスの終了後に到来するターゲットからのリターンは混合されず、したがってゲートアウトされる。
【０００５】
McEwanに対する米国特許第５，９６６，０９０号「Differential Pulse Radar Motion Sensor」において開示されている微分パルスドップラ運動センサは、２つのパルス幅を交互に送信する。次に、このセンサは各幅からドップラ応答を減算して、距離に対しほぼ一定の応答を有する距離ゲートされたドップラ検知領域を生成する。
【０００６】
McEwanに対する米国特許第５，３６１，０７０号「Ultra-Wideband Radar Motion Sensor」において記載されているもの等のインパルスレーダは、送信インパルス幅に関連する非常に狭い検知領域を生成する。McEwanに対する米国特許第５，６８２，１６４号「Pulse Homodyne Field Disturbance Sensor」において記載されているような２パルスドップラレーダ運動センサは、第１のパルスを送信し、或る遅延後に第２のパルスを生成し、この第２のパルスは第１のパルスからのエコーと混合する。このため、距離ゲートされた検知帯域が、定義された最小距離及び最大距離で形成される。ＵＷＢレーダ運動センサは、無線周波数を発信する機器（intentional radiator）として国際的なＲＦ規制の認可を受けていないという欠点を有する。また、これらのセンサは、中距離の物体を検知するのが困難であり、幾つかの実施形態ではＲＦ干渉を受けやすい可能性がある。
【０００７】
McEwanに対する米国特許第６，４２６，７１６号において変調パルスドップラセンサが記載されている。距離ゲート式マイクロ波運動センサは、調整可能な最小検出距離及び最大検出距離を含む。装置は、送信パルス及び混合器パルスを生成する関連付けられたパルス生成素子及びパルス遅延素子を有するＲＦ発振器と、単一の送信（ＴＸ）／受信（ＲＸ）アンテナ又は一対の別個のＴＸアンテナ及びＲＸアンテナと、混合器からの距離ゲートされたドップラ信号及びエコーパルスを生成する関連付けられたフィルタリング素子、増幅素子及び復調素子を有する検出器／混合器を含むＲＦ受信器と、を備える。
【０００８】
米国特許第７，９５２，５１５号において、McEwanは、特定のホログラフィックレーダを開示している。この米国特許では、ホログラフィックレーダに距離ゲートを加えることによって、特定のダウンレンジ領域に対する応答を制限する。McEwanは、特に、材料を貫通して内部画像平面又はスライスを撮像するとき、撮像される面の、よりきれいなクラッタのないレーダホログラムを得ることができると述べている。距離ゲートを行うことによって、複数の撮像される面をダウンレンジ方向においてスタックすることができるスタックホログラム技術が可能になる。
【０００９】
米国特許出願公開第２０１０／０２１４１５８号において、McEwanは、ホログラフィックレーダのＲＦ振幅サンプラを開示している。McEwanは、ＲＦ振幅サンプラが、狭帯域ホログラフィックパルスレーダによって生成される干渉パターンを精密に分解することができると記載している。
【００１０】
生理学的特性検出の場合等に、パルス無線周波数検知のためのセンサを改善する必要がある場合がある。
【発明の概要】
【００１１】
本技術の幾つかの実施形態の１つの態様は、無線周波数信号を用いて生理学的特性を検出するセンサに関する。
【００１２】
本技術の幾つかの実施形態の別の態様は、距離ゲート等のためにパルス状の無線周波数（ＲＦ）信号を生成するように構成される回路を備えるそのようなセンサに関する。
【００１３】
本技術の幾つかの実施形態のまた更なる態様は、改善した発振器設計を用いた回路を有するセンサに関する。
【００１４】
本技術の幾つかの実施形態のもう１つの態様は、改善したＲＦ発振器周波数安定性のために構成され、距離ゲートに望ましい高速切り替え特性も維持するそのようなセンサに関する。
【００１５】
本技術の幾つかの実施形態の更なる目的は、無線周波数を発信する機器として無線周波数の規制要件に従うＲＦセンサを提供することである。
【００１６】
本技術の幾つかの実施形態は、無線周波数運動センサを含むことができる。このセンサは無線周波数送信器を備えることができる。この送信器は、無線周波数パルスを放射するように構成することができる。センサは、放射された無線周波数パルスの反射パルスを受信するように構成される受信器も備えることができる。無線周波数送信器は、信号パルスを生成するように構成されるパルス発生器と、安定した無線周波数発振信号を生成するように構成される誘電体共振発振器と、パルス発生器及び誘電体発振器に結合されるスイッチド（switched）回路とを備えることができる。スイッチド回路は、パルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成することができ、このパルス状の無線周波数発振信号の優位周波数は誘電体共振発振器から導出される。
【００１７】
幾つかの場合、誘電体共振発振器は誘電体共振器及びトランジスタを備えることができる。
【００１８】
オプションで、スイッチド回路はスイッチド広帯域発振器とすることができる。スイッチド広帯域発振器は、発振器がオン又はオフにされることを可能にする特定の入力を有する、低Ｑ発振器回路である。スイッチド広帯域発振器は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて実施することができる。ＦＥＴは、ドレイン、ゲート及びソースを備え、これらは誘電体共振発振器をトランジスタのゲート及びドレインに結合することができるように構成することができ、発振器をオン又はオフにすることができるようにパルスをゲートに接続することができる。代替的に、スイッチド広帯域発振器はバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）に基づくことができ、ＢＪＴでは、スイッチド回路は、エミッタ、ベース及びコレクタを備えることができ、誘電体共振器をトランジスタのベース及びエミッタに結合することができるようになっている。
【００１９】
幾つかの場合、スイッチド回路は切り替え可能無線周波数増幅器とすることができる。スイッチド増幅器は、スイッチ制御信号とともに入力信号及び出力信号が存在する増幅器である。増幅器がスイッチ制御信号によってオンにされるとき、回路の出力は入力を増幅させたものとなる。増幅器がオフにされる場合、出力はない。増幅器の実施形態は、ドレイン、ゲート及びソースを有するトランジスタを備える。増幅器は、無線周波数発振信号をパルス信号と同期して増幅し、パルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成することができる。ドレインは、パルス発生器からの信号パルスを受信するように結合することができる。ゲートは、誘電体共振発振器から無線周波数発振信号を受信するように結合することができる。
【００２０】
幾つかの例では、スイッチド回路は広帯域発振器を備えることができる。広帯域発振器は誘電体共振発振器と注入同期するように構成することができる。オプションで、広帯域発振器は、ドレイン、ゲート及びソースを有するトランジスタを備えることができる。広帯域発振器はドレインに結合されたフィードバック回路網を備えることもできる。
【００２１】
幾つかの場合、誘電体共振発振器の出力とスイッチド回路の入力との間に減衰器及び整合回路網を備えることもできる。整合回路網は、スイッチド回路のトランジスタのゲートに結合されたマイクロストリップ給電線を備えることができる。マイクロストリップ給電線は直接給電構成とすることもできるし、間接給電構成とすることもできる。
【００２２】
幾つかの場合、パルス発生器は論理ゲート回路を備えることができる。例えば、論理ゲートはＮＡＮＤゲートを備えることができる。オプションで、論理ゲートの出力はスイッチド回路のトランジスタのゲートと結合することができる。
【００２３】
幾つかの例では、センサはプロセッサを備えることができる。プロセッサは、放射された無線周波数パルスの受信した反射パルスを処理し、呼吸、睡眠及び心拍数のうちの任意の１つ又は複数のインジケータを導出するように構成することができる。オプションで、センサは呼吸治療装置も備えることができる。呼吸治療装置は、プロセッサを有するフロー発生器を備えることができる。呼吸治療装置のプロセッサはインジケータを処理するように構成することができる。
【００２４】
本技術の幾つかの実施形態は、距離ゲート式生理学的検知のための無線周波数パルスを生じる信号を生成する回路を含むことができる。この回路は、信号パルスを生成するように構成されるパルス発生器を備えることができる。これらの信号パルスを用いて、図４に示すスイッチド回路に制御信号を提供することができる。回路は、無線周波数発振信号を生成するように構成される誘電体共振発振器も備えることができる。回路は、パルス発生器と誘電体共振発振器とに結合されるスイッチド増幅器回路も備えることができる。スイッチド増幅器回路は、信号パルス及び無線周波数発振信号に従ってパルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成することができる。回路は、スイッチド増幅器回路の出力と結合され、パルス状の無線周波数発振信号を受け取り、このパルス状の無線周波数発振信号に従ってアンテナを介して無線周波数パルスを放射するアンテナ給電装置も備えることができる。
【００２５】
幾つかの場合、誘電体共振発振器は誘電体共振器及びトランジスタを備えることができる。トランジスタは、ドレイン、ゲート及びソースを有するトランジスタを備えることができ、誘電体共振器はトランジスタのゲート及びドレインに結合することができる。オプションで、増幅器は、ドレイン、ゲート及びソースを有するトランジスタを備えることができ、増幅器は、無線周波数発振信号をパルス信号と同期して増幅し、パルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成することができる。ドレインは、パルス発生器からの信号パルスを受信するように結合することができる。ゲートは、誘電体共振発振器から無線周波数発振信号を受信するように結合することができる。
【００２６】
幾つかの場合、回路は、アンテナ給電装置に結合されるフィルタ及び１組の振幅検出器も備えることができる。振幅検出器は、スイッチド増幅器回路から生成された信号に基づいてアンテナ給電装置により受信された信号を検出するように構成することができる。
【００２７】
本技術の幾つかの実施形態は、距離ゲート式生理学的検知のための無線周波数パルスを生じる信号を生成する回路を含むことができる。回路は、信号パルスを生成するように構成されるパルス発生器を備えることができる。回路は、無線周波数発振信号を生成するように構成される誘電体共振発振器も備えることができる。回路は、パルス発生器と誘電体発振器とに結合されるスイッチド発振器回路も備えることができる。スイッチド発振器回路は、信号パルス及び無線周波数発振信号に従ってパルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成することができる。回路は、スイッチド発振器回路の出力に結合され、パルス状の無線周波数発振信号を受け取り、このパルス状の無線周波数発振信号に従ってアンテナを介して無線周波数パルスを放射するアンテナ給電装置も備えることができる。
【００２８】
幾つかの場合、誘電体共振発振器は誘電体共振器及びトランジスタを備えることができる。トランジスタは、ドレイン、ゲート及びソースを有し、誘電体共振器は、トランジスタのゲート及びドレインに結合することができる。スイッチド発振器回路は広帯域発振器を備えることができる。広帯域発振器は誘電体共振発振器と注入同期するように構成することができる。オプションで、スイッチド発振器回路は、ドレイン、ゲート及びソースを有するトランジスタを備え、スイッチド発振器回路はドレインに結合されたフィードバック回路網を備えることができる。減衰器及び整合回路網が、誘電体共振発振器の無線周波数発振信号出力を、スイッチド発振回路のトランジスタのゲートに結合されたマイクロストリップ給電線によって、スイッチド発振器回路のトランジスタのゲートと結合することができる。マイクロストリップ給電線は直接構成又は間接構成とすることができる。オプションで、パルス発生器はスイッチド発振器回路のトランジスタのゲートと結合することができる。
【００２９】
本技術の他の態様、特徴及び利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。添付の図面は本開示の一部であり、本技術の原理を例として示すものである。本技術の更なる態様は添付の特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【００３０】
ここで、添付の図面を参照して本技術の更なる例示的な実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本技術の無線周波数生理学的センサを実施するのに適した例示的な検出装置の図である。
【図２】本技術の幾つかの実施形態に適したセンサ信号の評価のための概念的な構造及びプロセスフローを示す図である。
【図３】例示的な生理学的インジケータの検出のためのセンサ信号の更なる処理の図である。
【図４】本技術のためのセンサ回路の幾つかの実施形態における、発振が切り替わる距離ゲートされた無線周波数信号の生成に関与する例示的なコンポーネントを示す図である。
【図５】本技術の幾つかの実施形態における例示的なセンサ回路のアーキテクチャのためのコンポーネントの概略図である。
【図５Ａ】本技術の幾つかの実施形態における他の例示的なセンサ回路のアーキテクチャのためのコンポーネントの概略図である。
【図６】図４のスイッチド回路の発振器の実施形態のための例示的なコンポーネントのブロック図である。
【図７】図４のスイッチド回路の増幅器の実施形態のための例示的なコンポーネントのブロック図である。
【図８】本技術の幾つかのセンサにおける、図７の増幅器実施形態としての実施に適した例示的な回路を示す回路図である。
【図９】パルス発生の「ディザリング」（基礎をなすパルス繰り返し周波数が線形に変動する）の信号表現の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（詳細な説明）
図１に示すように、本技術の幾つかの実施形態は、装置の近傍のユーザ又は患者の生理学的特性を検出するのに有用な検知又は検出装置１００を実施することができる。センサはスタンドアロンセンサとすることもできるし、呼吸治療装置等の他の装置と結合して、装置のセンサによって検出される生理学的特定の解析に基づいて自動治療応答を提供することもできる。例えば、コントローラ及びフロー発生器を有する呼吸治療装置は、そのようなセンサとともに構成することができ、センサによって検出される生理学的特性に応じて患者インタフェース（例えばマスク）において生成される圧力治療を調整するように構成することができる。
【００３３】
そのような装置の通常のセンサは、送信器を用いて、距離ゲート式検知（range gated sensing）のための無線周波数パルス等の無線周波数波を放射することができる。送信器に組み合わされたデバイスにオプションで含めることができる受信器は、無線周波数波の反射されたものを受信し処理するように構成することができる。センサを作動させる装置のプロセッサ等による信号処理を用いて、受信した反射信号に基づいて生理学的特性を導出することができる。
【００３４】
例えば、図２に示すように、送信器は、被検体、例えば人間に向けて無線周波数信号を送信する。通常、ＲＦ信号源は局部発振器（ＬＯ）である。次に、反射信号が受信され、増幅され、元の信号の一部と混合される。そして、この混合器の出力はフィルタリングすることができる。結果として得られる信号は、人の動き、呼吸及び心臓活動に関する情報を含むことができ、未加工（生の）運動センサ（motion sensor）信号と呼ばれる。
【００３５】
図３は、未加工センサ信号を処理して生理学的特性のインジケータを生成することを示す図である。未加工信号は通常、身体の動き、呼吸及び心臓活動の組み合わせを反映する成分を含む。身体の動きは、ゼロ交差又はエネルギーエンベロープ検出アルゴリズム（又はより複雑なアルゴリズム）を用いることによって特定することができ、「運動オン」又は「運動オフ」インジケータを形成するのに用いることができる。例えば、そのような動き検出アルゴリズムは、米国特許出願公開第２００９／０２０３９７２号において開示されている方法に従って実施することができ、その特許文献の開示全体は、参照することにより本明細書の一部をなすものとする。呼吸活動は通常、０．１Ｈｚ〜０．８Ｈｚの範囲にあり、その領域内の通過帯域を有する帯域通過フィルタを用いて元の信号をフィルタリングすることによって導出することができる。心臓活動はより高い周波数の信号に反映され、この活動には、１Ｈｚ〜１０Ｈｚの範囲の通過帯域を有する帯域通過フィルタを用いてフィルタリングすることによってアクセスすることができる。
【００３６】
そのような呼吸及び動きセンサは、距離ゲートされたＲＦによる運動検出器とすることができる。このセンサは、ＤＣ電源入力を受け入れ、検出範囲内の人の呼吸信号及び動き信号の同相成分及び直交成分の双方を有する４つのアナログ運動チャネル出力を提供するように構成することができる。パルス状のＲＦによる運動センサの場合、距離ゲートは、動き検出を好ましいゾーン又は範囲のみに限定するのに役立つことができる。このため、このセンサを用いて行われる検出は、センサから定義済みの距離内とすることができる。
【００３７】
パルス状のＲＦによる運動検出器システムにおける距離ゲートを達成するために、ＲＦパルスは高速ターンオン及び整定時間（セトリングタイム）特性を有するべきである。そのような実施形態には、低いＱ係数同調回路を有する広帯域ＲＦ発振器が適している場合がある。広帯域ＲＦ発振器をオン及びオフに切り替えることによって、発振器がＲＦパルスを生成することを可能にすることができる。一方、広帯域発振器は周波数安定性問題を生じやすい。したがって、本技術の実施形態は、距離ゲートを行うのに必要な高速切り替え特性を維持しながらＲＦ発振器周波数安定性を劇的に改善することができる。
【００３８】
例えば、図４に示すように、本技術の典型的なセンサ４０２は、誘電体共振発振器（ＤＲＯ）等の発振器４０４を用いることができる。ＤＲＯは、誘電材料のパック（puck）を組み込む発振器等の狭帯域発振器（例えば１０．５２５ＧＨｚで動作するＤＲＯ）である高ＱのＤＲＯとすることができる。ＤＲＯは通常、安定したＲＦ周波数特性を生成し、温度、湿度、及びコンポーネント寄生における変動の影響を比較的受けない。一方、ＤＲＯは通常、非常に低速のターンオン時間を有し、したがって、距離ゲート式システムに適したＲＦ信号を提供するように高速でオン及びオフに切り替わることができない。例えば、通常のＤＲＯは、幾つかのセンサ距離ゲート要件を満たす速度の約１０００分の１の低速でオンに切り替わる場合がある。
【００３９】
したがって、そのような問題に対処するために、発振器４０４は、スイッチド（switched）広帯域発振器又はスイッチド増幅器等のスイッチド回路と結合することができる。そのような場合、ＤＲＯ発振器４０４は、ＤＲＯ発振器の電源を切り替えることによって電源オン及び電源オフにされるのではなく、パルス送信中に連続してオンに保持されているときのように、安定したＲＦ発振信号を生成することができる。次に、ＤＲＯ発振器４０４から連続して出力される安定した無線周波数発振信号４０４−ＣＲＦ（連続無線周波数）を、スイッチド回路４０６の入力に印加することができる。パルス発生器４０８からスイッチド回路４０６の入力に出力されるタイミングパルス信号４０８−ＰＲＦ（パルス繰り返し周波数）に基づいて、スイッチド回路４０６は、パルス信号４０８−ＰＲＦと同期して、距離ゲートに用いられる無線周波数パルス信号４０６−ＲＦＰＳを生成し、適切なアンテナ及びアンテナ給電装置（図４には示されていない）からのパルス状のＲＦ電磁波の送信を制御することができる。
【００４０】
スイッチド回路の実装の場合、注入同期を用いてスイッチド広帯域発振器を安定化して、周波数安定性と、良好なオフ減衰特性での高速の発振器ターンオンと、の双方を提供することができる。このため、スイッチド回路４０６は、広帯域発振器の形態をとるとき、ＤＲＯ発振器４０４によって注入同期させることができる。スイッチド増幅器を用いてスイッチド回路４０６を実装する場合、ＤＲＯ発振器のＲＦ出力信号の広帯域増幅は、周波数安定性と、更に高速なターンオン時間との双方を提供することができる。
【００４１】
代替的に、幾つかの実施形態では、図４に示すように、スイッチド発振回路を実装してパルス状の無線周波数信号を生成するのではなく、１つ又は複数の半導体スイッチを、例えば直列で実装して、無線周波数信号を選択的に分流又は通過させることができる。そのような代替的な実施形態では、１つ又は複数のスイッチが、単にスイッチのトグルによって無線周波数信号の選択的出力を可能にする。この意味で、スイッチは、スイッチド発振回路と対照的に、単に或る特定の時点で受信発振信号を通過させる。一方、そのような実装には幾つかの欠点が存在する。半導体スイッチアーキテクチャの１つのそのような欠点は、マイクロ波周波数においてコンポーネントが高価であることである。そのようなスイッチングアーキテクチャに伴う別の不利な点は、ＲＦ信号減衰（すなわち、オン信号レベルとオフ信号レベルとの比）が低いことである。正しい距離ゲート性能を可能にするには高い減衰が必要である。「Ｔ」スイッチ回路網等において複数のスイッチを実装して、そのような減衰問題を緩和することができるが、これによってコストが不必要に増大する場合がある。この実施形態は、増幅器が１以下の利得を有する、図４のスイッチド増幅器実施態様の特殊な事例とみなすことができる。
【００４２】
本技術の幾つかの実施形態による例示的なセンサ回路アーキテクチャが図５及び図５Ａのブロック図に示されている。回路は、例えば１０．５２５ＧＨｚの周波数におけるマイクロ波Ｘ帯域で動作するパルスドップラレーダシステムとして実装される生体運動センサとすることができる。一方、他の適切なＲＦ周波数を用いることもできる。幾つかの実施形態は、米国特許第６，４２６，７１６号において記載されているようなパルスレーダ信号の変調及び復調の方法をオプションで用いることができる。この特許文献の開示全体は、参照することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００４３】
図５に示すように、センサ回路は４つの主要な部分、すなわち、
（１）ホモダイン送受信器フロントエンド部分：この部分は、パルス状のＲＦレーダ信号の生成及び受信のために、１０．５２５ＧＨｚスイッチド広帯域発振器又はスイッチド増幅器等のスイッチド回路５０６と、ＤＲＯ発振器５０４と、アンテナ給電装置５１０と、振幅検出器５１２とを備えることができる、
（２）パルス発生器５０８部分：この部分は、デジタルパルス発生器回路を備えることができる。発生器は、ＲＦレーダ信号の変調及び復調のためのタイミングパルス信号５０８−ＰＲＦ、５０８−ＩＦ（ＩＦは中間周波数を表す）を生成するように構成することができる、
（３）受信したＩＦ信号を増幅及び復調してベースバンド信号を生成するための二重チャネルＩＦ増幅器５１４及び同期ＩＦ復調器５１６、及び
（４）ベースバンド信号の増幅及びフィルタリング（例えば、心臓、呼吸及び／又は運動信号を導出するための未加工信号の信号処理）のためのベースバンド回路５１８、
により形成することができる。
【００４４】
図５Ａの回路アーキテクチャに示すように、スイッチド回路５０６の出力において、その出力信号を混合器回路５１３（例えば乗算器）にルーティングするスプリッタ５１１をオプションで実装することができる。そして、本明細書において上記で論考したように、混合器回路５１３はこれらの信号を、反射され受信されたＲＦ信号と混合することができる。
【００４５】
幾つかの変形形態におけるシステムの回路は、以下の方法に従って動作することができる。
【００４６】
（ａ）パルス発生器回路５０８は、ＰＲＦタイミング信号（例えば１マイクロ秒ごとに０．５マイクロ秒の持続時間）を生成する。その例が図４の信号４０８−ＰＲＦとして示されている。このＰＲＦパルスを用いて回路５０６をオン及びオフに切り替える。回路５０６は、ＲＦ広帯域発振器（１０．５２５ＧＨｚ発振特性を有するもの等）又は増幅器のいずれかの形態をとる。スイッチド回路は、ＤＲＯ発振器５０４からの信号を同時に供給される。スイッチド回路４０６の出力信号は、図４において信号４０６−ＲＦＰＳとして示されるＲＦパルス信号である。結果として、ＲＦパルスがアンテナを介して送信される（例えば１マイクロ秒ごとに０．５マイクロ秒の持続時間のＲＦパルス）。この特性を有するそのようなＲＦパルス列は狭い信号帯域幅（例えば約２５ＭＨｚ）を有することができ、距離ゲート用途に及び／又はＲＦ規制の認可証明を満たすのに適することができる。
【００４７】
（ｂ）送信ＲＦパルスが、人等の高誘電率のターゲットから反射される場合、そのパルスは反射されて戻され、アンテナを通じて受信器回路に向けられる。
【００４８】
（ｃ）送信ＲＦ信号及び受信ＲＦ信号の双方がホモダイン受信器振幅検出器５１２（例えば、ＲＦ振幅検出器）の入力に提供される。ホモダイン振幅検出器受信器は、送信信号に対する受信信号の振幅及び位相の測定値を生成する。受信信号の位相及び／又は振幅は、ターゲットが動くとき、送信信号に対して変化する。結果として、振幅検出器５１２の出力信号がターゲットの動きの測定値となる。そのような振幅検出器はオプションで実装することができるが、場合によっては、振幅検出器（複数の場合もある）の代わりの、又は振幅検出器（複数の場合もある）の機能を果たす他の回路素子又は検出器を実装することもできる。例えば、ピーク検出器等の信号振幅を検出するように構成される任意の検出器回路、又はエンベロープ回路を用いることができる。
【００４９】
（ｄ）ホモダイン受信器振幅検出器５１２は、パルス発生器５０８の出力タイミング信号等に従って、ＲＦパルスの開始におけるＰＲＦサイクルごとに短い持続時間Ｔ（例えば最大５ナノ秒）にわたって（ＲＦパルスの公称開始時点からのオフセット時間ｔ０において）オンに切り替えることができる。（これはオフセット時間ｔ０とみなすことができる）。これは、基準として用いることができる「ｔ０受信レベル」を与える。この動作は、複数回（Ｎ回）繰り返され、「ｔ０受信レベル」の平均が得られる。持続時間Ｔによって、式「ｚｏｎｅ＝ｃ＊Ｔ／２」を用いて測距ゾーンの概算の幅が決まる。ここで、ｃは光速である。オフセットｔ０によって、ｃ＊（ｔ０）／２よりも近く、ｃ＊（ｔ０＋Ｔ）／２よりも遠い物体（オブジェクト）は検出されないものとして、検出されるゾーンの距離が決まる。
【００５０】
（ｅ）次に、ホモダイン振幅検出器受信器を、時間Ｔとほぼ同じ持続時間（例えばＰＲＦサイクルごとに最大５ナノ秒）にわたって、オンに切り替えることができる（ただしＲＦパルスの公称開始時間からのオフセット時間ｔ１において）。これは、時間「ｔ１」とみなすことができる。これは「ｔ１受信レベル」を与える。この動作は、複数回（Ｎ回）繰り返され、「ｔ１受信レベル」の平均を得ることができる。
【００５１】
（ｆ）中間周波数（ＩＦ）は、上記でセクション（ｄ）及び（ｅ）において説明される動作の１つの完全なサイクルである。このため、パルス発生器によって生成されるＩＦ信号はＰＲＦ／（２＊Ｎ）の周波数を有することができる。
【００５２】
（ｇ）「ｔ０受信レベル」と「ｔ１受信レベル」との間の差は、ＲＦパルスの開始から期間ｔ１において生じた動きの測定値を与え、したがって、範囲（ｃ＊ｔ１）／２内で生じた動きの測定値を与える。ここで、ｃは光速である。
【００５３】
（ｈ）「ｔ０受信レベル」と「ｔ１受信レベル」との間の差を検出する同期復調器５１６を実装することができる。結果として、同期復調器５１６は同期してＩＦ変調受信信号を復調し、ベースバンド信号を生成する。
【００５４】
（ｉ）続いて、同期復調器の出力は、ベースバンド回路５１８によって増幅及びフィルタリングされる。動き信号及び呼吸信号は異なる周波数にあり、異なるフィルタによってフィルタリングすることができるので、回路は呼吸及び動きのために別個の出力を生成することができる。
【００５５】
（ｊ）オプションで、空間においてλ／２ごとに生じる場合がある動き感度におけるヌルを克服するために、第２の「直交位相」振幅検出器受信器を、第１の「同相」受信器からλ／８の距離に配置することができる。例えば、１０．５２５ＧＨｚの周波数のＲＦ信号の場合、距離λ／８は３．５５ｍｍである。この第２の受信回路の物理的間隔は、「同相」最小感度点において最大動き感度を有する直交受信器出力を生成する。
【００５６】
そのような動作を用いて、狭い信号帯域幅を有する例示的なパルス状のＲＦによる距離ゲート式運動センサを実装することができる。
【００５７】
この距離ゲート式パルス状レーダシステムを実施するためのフロントエンド部分の例示的な実施形態を、図６の回路コンポーネント図を参照して検討することができる。この実施形態において、スイッチド回路は広帯域ＲＦ発振器６０６として実装される。通常、広帯域発振器は、湿度及び／又は温度変動、コンポーネント及びバッチ（batch）寄生変動、並びにハウジング近接効果等によって引き起こされる周波数安定性の問題を生じやすい可能性がある。一方、本発明の回路設計は、発振器が所望の制限内（例えば、１０．５２５ＧＨｚの約１０ＭＨｚ以内）のＲＦ中心周波数を維持することを可能にする。この回路設計は、高速切り替え及び安定したパルス状のＲＦ信号を提供する。この回路設計は、周波数及び振幅の高速安定化を提供しながら、発振回路の高速ターンオンを可能にする。ターンオン時間ΔｔはＱに関係付けられ、このため、発振器の帯域幅（ＢＷ）は以下のようにすることができる。
【数１】
0006313297.tif 000002
【００５８】
場合によっては、発振回路はオプションで密閉して封止することができ、及び／又はオプションで温度制御回路を含むことができる。
【００５９】
発振器６０６はＤＲＯ発振器６０４によって注入同期させることができる。注入同期は、広帯域発振器６０６が近傍周波数において動作するＤＲＯ発振器６０４によって乱されるときに行われる。結合は十分強力であり、周波数は十分近いので、ＤＲＯ発振器は広帯域発振器を捕捉し、ＤＲＯ発振器と実質的に同一の周波数を有するようにさせることができる。このため、通常の実施形態において、これらの２つの発振器は、注入同期のための適切な「ロックイン範囲」を有する。
【００６０】
図６の回路の変形形態において、高安定性誘電体共振発振器回路、すなわちＤＲＯ回路６０４は、低雑音ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）又はバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）等のトランジスタ（図示せず）を備えることができる。このトランジスタは、マイクロストリップ線路と結合された周波数安定誘電体共振器によりこのトランジスタのゲート（ベース）回路及びドレイン（コレクタ）回路に提供されるフィードバックを有する増幅器として構成される。例えば、１０．５２５ＧＨｚにおいて動作するそのようなＤＲＯ発振器は、レーダシステム中心周波数のための周波数基準用に実装することができる。
【００６１】
このＤＲＯ基準発振器は、製品の動作温度範囲及び動作湿度範囲に対する規制仕様内でセンサの動作中心周波数を維持するように構成される。この基準発振器回路を金属キャビティ内に封入し、良好なスクリーニング及び高い品質係数を確実にすることができる。また、オプションで、共振器の上方のスクリーンの最上部にある機械同調ねじによって中心周波数の細かい調整を提供することができる。
【００６２】
ＤＲＯ基準発振器６０４からの出力信号は、スイッチド広帯域発振器６０６への給電線を有する減衰器及び／又は整合回路網６０９によりスイッチド広帯域発振器６０６に供給することができる。減衰器及び整合回路網の特性は、第２の発振器が、製品の動作温度範囲及び動作湿度範囲にわたって基準発振器によって決定される周波数においてのみ発振することを確実にするように構成することができる。減衰器の構成は、変調発振器６０６の注入レベル、したがって捕捉周波数範囲を設定することができる。整合回路網は、基準発振器６０４の低インピーダンスの出力を、変調された発振器６０６への注入に適した、より高いインピーダンスに変換するように構成することができる。整合回路網は、短絡開回路スタブ（shunt-open-circuited-stub）と伝送線路と短絡開回路スタブとが直接接合された回路網とすることができる。回路網６０９からの給電線はトランジスタ６０６−Ｔのゲート（ベース）に結合することができる。幾つかの実施形態では、トランジスタへのこのマイクロストリップ給電線は、直接給電６０８−ＤＦＬ構成において形成されているとき等に、低域通過とすることができる。一方、幾つかの実施形態では、給電線は、間接給電構成６０８−ＩＦＬにおいて形成されているとき等に、高域通過とすることができる。
【００６３】
スイッチド発振器６０６は、ＦＥＴ等のトランジスタ６０６−Ｔを含むことができる。このトランジスタは、同調マイクロストリップフィードバック回路網を用いて構成することができる。この回路網は、任意の所望の利得特性に加えて、ロックイン範囲に適した任意の所望の発振特性を含む。フィードバックのうちの幾つか又は全てを、トランジスタ６０６−Ｔの内部寄生発振によって提供することができる。この同調マイクロストリップフィードバック回路網は、パルスレーダシステムを距離ゲートするのに必要とされる出力信号の高速な立ち上がり時間及び立ち下がり時間を確実にするように構成することができる。
【００６４】
スイッチド発振器６０６のバイアス回路もパルス発生器６０８からデジタルパルスを供給され、それによって発振はスイッチパルスの印加中にのみ生じることができる。図６に示すように、パルス発生器のこの出力も、スイッチド発振器６０６のトランジスタ６０６−Ｔのゲート又はベースに入力される。
【００６５】
次に、スイッチド発振器は、パルスタイミング回路又はパルス発生器によってベース回路に正のパルスが印加されるとき、安定した基準周波数で周波数レーダパルスを生成する。幾つかの変形形態において、パルス発生器は、タイミングパルスを生成する高速論理ゲート（例えばＮＡＮＤゲート又はＡＮＤゲート回路）を含むことができる。オプションで、論理ゲートの出力を、広帯域特性を維持するように構成された回路網に印加して、スイッチド発振器の高速で効率的な切り替えを確実にすることができる。
【００６６】
次に、スイッチド発振器６０６からのパルス状のＲＦ周波数出力は、ピーク／振幅検出器６１２及びフィルタ（複数の場合もある）６１３に入力される。オプションで、このパルス状のＲＦ周波数出力は、直列抵抗器を介して又は減衰器回路網を介してこれらのコンポーネントに入力することもできる。直列抵抗器は、振幅検出器に対する駆動レベルを最適化し、スイッチド発振器を信号反射から分離し、システムインピーダンス整合を改善するように実施することができる。
【００６７】
フィルタ６１３は、マイクロストリップ帯域通過フィルタを用いて実装し、アンテナ給電装置６１０に接続することができる。マイクロストリップ帯域通過フィルタは、帯域外干渉信号の高度な除去及びセンサからの低次高調波放射を確実にするように実施することができる。このフィルタは、家庭内環境及び臨床環境において一般的に発生する無線／ＴＶブロードキャスト、Ｗｉ−Ｆｉ、ＤＥＣＴ、ＩＳＭ及び移動電話周波数における高度な除去を提供することができる。このフィルタは、第２高調波周波数（例えば１０．５２５ＧＨｚ発振器の場合、２１．０５ＧＨｚ）における十分に高度な除去も提供し、全世界の市場における規制製品コンプライアンスを確保することができる。いくつかの実施形態において、このフィルタは、高性能で超小型のエネルギー閉じ込め型低挿入損失結合Ｈ共振器帯域通過フィルタとすることができる。
【００６８】
振幅検出器６１２は、順方向伝搬レーダ信号及び逆方向伝搬レーダ信号の振幅和に比例する、２相分離受信Ｉ＆ＱチャネルＩＦ信号を提供するように実装することができる。これに関して、各振幅検出器への入力は、上記で論考したように、λ／８の距離だけマイクロストリップ給電線に沿って分離することができる。一方、本明細書において説明される実施形態のうちの任意のものにおいて、分離距離は異なることができる。例えば、Ｉ＆Ｑ振幅検出器分離距離は、＋／−（２ｎ−１）λ／８に一般化することができる。このため、分離距離はオプションで、以下の距離、すなわち、λ／８、３λ／８、５λ／８、７λ／８、…等のうちの任意のものに従って選択することができる。
【００６９】
スイッチド回路が増幅構成において提供される本技術の代替的な実施形態は、図７及び図８の説明を鑑みて検討することができる。この実施形態は図６の実施形態に類似している。しかしながら、この実施形態では、スイッチド広帯域発振器６０６を有するのではなく、回路はスイッチド広帯域増幅器７０６を用いる。実施例において、増幅器は共通ソース構成で実装される。一方、幾つかの実施形態では、代替的な構成（例えば共通ドレイン又は共通ゲート）を実装することができる。
【００７０】
この回路の変形形態において、高安定性誘電体共振発振器７０４及びパルス発生器７０８は、図６の実施形態に関して論考される構成を用いることができる。ＤＲＯ基準発振器７０４からの出力信号が減衰器７０９に入力される。減衰器は、全ての条件下で基準発振器の周波数が安定した動作を確実にし、スイッチド増幅器７０６に最適な駆動レベルを印加するように構成される。
【００７１】
減衰器７０９及びパルス発生器７０８の出力は、スイッチドＲＦ電力増幅器７０６に結合される。これに関して、スイッチド電力増幅器は、ＦＥＴ等のトランジスタ７０６−Ｔを備えることができる。パルス発生器からのパルス切り替え信号は、トランジスタ７０６−Ｔのドレイン（コレクタ）に印加される。ＤＲＯ発振器７０４からの減衰信号は、トランジスタ７０６−Ｔのゲート（ベース）に印加される。トランジスタ７０６−Ｔのソース（エミッタ）は、回路が形成されるプリント回路基板（ＰＣＢ）の接地板等の接地に結合することができる。
【００７２】
したがって、スイッチド電力増幅器は、パルス発生器回路のタイミングによって正のパルスがドレイン（コレクタ）に印加されるとき、安定した基準周波数（例えば１０．５２５ＧＨｚ）で増幅されたレーダパルスを生成する。パルス発生器回路は、変調増幅器７０６に印加される変調パルスの高速切り替え及び最小オーバシュートを確実にするように構成される、直列抵抗器、直列インダクタ及びコンデンサ等の回路コンポーネントを含むことができる。
【００７３】
変調電力増幅器７０６からのパルス状の無線周波数出力は、オプションの第２の減衰器７０９−２と、振幅検出器７１２と、フィルタ７１３（例えば、図６を参照して上記で説明した帯域通過フィルタ）とを通じてセンサアンテナ（ホーンプローブアンテナ等）又はアンテナ給電装置７１０に供給される。第２の減衰器７０９−２は、振幅検出器に対する駆動レベルを最適化し、システムインピーダンス整合を改善するように構成することができる。この第２の減衰器は、幾つかの実施形態において省くことができる。
【００７４】
図８は、本技術の幾つかのセンサにおいて図７の増幅器実施形態として実施するのに適した例示的な回路を示す回路図である。その例示的なコンポーネントが概説され、それに従って符号付けされる。図８の回路構成の幾つかの潜在的な利点は、ロックイン範囲要件の除去を含むことができる。図に示すように、広帯域発振器の実施に関連付けられる回路複雑度が低減される。更なる利点として、広帯域ＲＦ増幅器のターンオン時間は広帯域ＲＦ発振器よりも高速にすることができる。
【００７５】
幾つかの例において、パルス発生回路のタイミングは、パルス発生器４０８に結合されるか又はパルス発生器とともに含まれるディザリング回路等のディザリング回路（図示せず）を含めることによって、基礎をなすパルス繰り返し周波数に対しディザリングすることができる。図９は、パルス発生の「ディザリング」の信号表現を示している（パルスのオンセット時間（開始時間）は、全体パルス発生タイミングに対して変動する）。１つの実施形態では、全体パルス繰り返し周波数は変動させることができ、それによってパルスオンセット時間は、公称全体パルス中心に対し線形に遅延させるか又は進めることができる（すなわち、第２のパルス列９０２は、第１のパルス列９０１よりも低速のパルス繰り返し周波数にある）。これは、ＰＲＦが固定されたままである場合の公称オンセット時間と比較して、パルスオンセット時間の位置を変更することの正味の影響を有する。これは同期ランプディザリング回路を用いて達成することができる。例示的な同期ランプディザリング回路は、基礎をなすＲＣ（抵抗器−コンデンサ）時定数に基づいて電圧制御された遅延素子を用いて実施することができる。ランプ制御電圧は、結果としてバラクタ容量を変動させ、ひいては結果として共振器周波数を変動させる。このようにして、パルス発生回路発振器の周波数及び関連するＰＲＦが、概ね１ｍｓごとに同期して線形に約１％変動する。ディザリングは同期ＲＦ復調雑音アーチファクトを除去するので用いられる。ランプディザリングは実現が容易であるので用いられるが、トーンアーチファクトを生じる可能性がある。同期ランプディザリングはこれらの望ましくないトーンが生成されるのを阻止する。
【００７６】
この仕様において、例示的な実施形態は多くの場合に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて説明される。ＦＥＴでは、３つのアクティブポートが、ゲート、ドレイン及びソースと呼ばれる。一方、ＦＥＴの代わりに他の回路を実装することもできる。例えば、場合によっては、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）等の代替の技術である。ＢＪＴでは、エミッタ、ベース及びコレクタはデバイスのアクティブ素子である。
【００７７】
さらに、説明される技術の主要な焦点は、呼吸、睡眠及び心拍数を検出する用途と関連付けられるが、これは人体の他の動きを検出するのにも同様に適している。
【００７８】
本明細書では、語「を備える（comprising）」は、「オープン（open）」の意味で、すなわち、「を含む（including）」の意味で理解され、したがって、その「クローズド（closed）」の意味、すなわち、「だけからなる（consisting only of）」の意味に限定されない。対応する意味は、それらが現れるところの対応する語「備える（comprise）」、「備えた（comprised）」、及び「備える（comprises）」に帰属する。
【００７９】
本技術の特定の実施形態を説明したが、当業者には、本技術を、その本質的な特性から逸脱することなく他の特定の形態で実施することができることが明らかであろう。したがって、本発明の実施形態及び実施例は、全ての観点において説明的であり、限定的ではないとみなされる。当該技術分野において既知の主題に対するいかなる言及も、別段の指示がない限り、そのような主題が、本技術が関連する技術分野の当業者に一般に既知であることを認めるものではないことが更に理解される。
【００８０】
本明細書において挙げる実施例において、本明細書における技術の説明のために或る特定の変数が特定されている。場合によっては、これらの変数に対し特定の値を実装することができる。例えば、Ｎは、或る特定の動作を実行することができる回数を指すと説明されてきた。場合によっては、例えばＮは１２８とすることができる。一方、様々な事例に対し妥当な設計を提供するために、大きな範囲が適している場合がある（例えば、Ｎは１６〜３２７６８の範囲をとることができる）。同様に、ｔ０及びｔ１はオフセット時間と呼ばれてきた。そのようなオフセット時間は、例えば、５ｎｓ等、ナノ秒単位とすることができる。さらに、Δｔはターンオン時間を指すのに用いられてきた。そのようなターンオン時間も例えば５０ｎｓ等、ナノ秒単位とすることができる。場合によっては、本明細書において説明される発振器の「ＢＷ」帯域幅は、例えば約２０ＭＨｚ等、メガヘルツ単位とすることができる。
なお、出願当初の特許請求の範囲は以下の通りである。
（請求項１）
無線周波数運動センサであって、
無線周波数パルスを放射するように構成された無線周波数送信器と、
該放射された無線周波数パルスの反射パルスを受信するように構成された受信器と、
を備え、前記無線周波数送信器は、
信号パルスを生成するように構成されたパルス発生器と、
安定した無線周波数発振信号を生成するように構成された誘電体共振発振器と、
前記パルス発生器と前記誘電体共振発振器とに結合されたスイッチド回路であって、パルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成され、該パルス状の無線周波数発振信号は、前記パルス発生器の前記信号パルスによって変調され、該パルス状の無線周波数発振信号の優位周波数は、前記誘電体共振発振器から導出される、スイッチド回路と、
を備える、無線周波数運動センサ。
（請求項２）
前記誘電体共振発振器は、誘電体共振器及びトランジスタを備える、請求項１に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項３）
前記スイッチド回路は、切り替え可能無線周波数増幅器を備える、請求項１又は２に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項４）
前記増幅器は、ドレインとゲートとソースとを有するトランジスタを備え、前記増幅器は、前記無線周波数発振信号を前記信号パルスと同期して増幅し、前記パルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成される、請求項３に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項５）
前記ドレインは、前記パルス発生器からの前記信号パルスを受信するように結合される、請求項４に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項６）
前記増幅器のトランジスタのゲートは、前記誘電体共振発振器から前記無線周波数発振信号を受信するように結合される、請求項４又は５に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項７）
前記スイッチド回路は広帯域発振器を備え、該広帯域発振器は、前記誘電体共振発振器と注入同期するように構成される、請求項１又は２に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項８）
前記広帯域発振器は、ドレインとゲートとソースとを有するトランジスタを備え、前記広帯域発振器は、前記ドレインに結合されたフィードバック回路網を含む、請求項７に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項９）
前記誘電体共振発振器の出力と前記スイッチド回路の入力との間に減衰器及び整合回路網を更に備える、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１０）
前記整合回路網は、前記スイッチド回路のトランジスタのゲートに結合されたマイクロストリップ給電線を備える、請求項９に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１１）
前記マイクロストリップ給電線は、直接給電構成である、請求項１０に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１２）
前記マイクロストリップ給電線は、間接給電構成である、請求項１０に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１３）
前記パルス発生器は、論理ゲート回路を備える、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１４）
前記論理ゲート回路は、ＮＡＮＤゲートを備える、請求項１３に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１５）
前記論理ゲート回路の出力は、前記スイッチド回路のトランジスタのゲートと結合される、請求項１３又は１４に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１６）
前記信号パルスのオンセット時間は、全体信号パルス発生タイミングに対して変動する、請求項１又は２に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１７）
プロセッサを更に備え、該プロセッサは、前記放射された無線周波数パルスの受信された反射パルスを処理し、身体の動き、呼吸、睡眠及び心拍数のうちの任意の１つ又は複数のインジケータを導出するように構成される、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１８）
呼吸治療装置を更に備え、該呼吸治療装置は、プロセッサを有するフロー発生器を備え、前記呼吸治療装置の前記プロセッサは、前記インジケータを処理するように構成される、請求項１７に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項１９）
前記無線周波数送信器はディザリング回路を更に備え、該ディザリング回路は前記パルス発生器と結合され、該パルス発生器によって生成される信号パルスをディザリングする、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項２０）
前記ディザリング回路は、同期ランプディザリング回路を備える、請求項１９に記載の無線周波数運動センサ。
（請求項２１）
距離ゲート式生理学的検知のための無線周波数パルスを生じる信号を生成する回路であって、
信号パルスを生成するように構成されたパルス発生器と、
無線周波数発振信号を生成するように構成された誘電体共振発振器と、
前記パルス発生器と前記誘電体共振発振器とに結合されたスイッチド増幅器回路であって、前記信号パルス及び前記無線周波数発振信号に従ってパルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成された、スイッチド増幅器回路と、
前記スイッチド増幅器回路の出力に結合されたアンテナ給電装置であって、生成されたパルス状の無線周波数発振信号を受け取り、該パルス状の無線周波数発振信号に従って無線周波数パルスを、アンテナを介して放射する、アンテナ給電装置と、
を備える、回路。
（請求項２２）
前記誘電体共振発振器は、誘電体共振器及びトランジスタを備える、請求項２１に記載の回路。
（請求項２３）
前記トランジスタは、ドレインとゲートとソースとを有し、前記誘電体共振器は、前記トランジスタのゲート及びドレインに結合される、請求項２２に記載の回路。
（請求項２４）
前記増幅器回路は、ドレインとゲートとソースとを有するトランジスタを備え、前記増幅器回路は、前記無線周波数発振信号を前記信号パルスと同期して増幅し、前記パルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成される、請求項２２又は２３に記載の回路。
（請求項２５）
前記増幅器回路のトランジスタのドレインは、前記パルス発生器からの前記信号パルスを受信するように結合される、請求項２４に記載の回路。
（請求項２６）
前記増幅器回路のトランジスタのゲートは、前記誘電体共振発振器から前記無線周波数発振信号を受信するように結合される、請求項２４又は２５に記載の回路。
（請求項２７）
前記アンテナ給電装置に結合されるフィルタ及び１組の振幅検出器を更に備え、該振幅検出器は、前記スイッチド増幅器回路から生成された信号に基づいて前記アンテナ給電装置により受信された信号を検出する、請求項２２乃至２６のいずれか１項に記載の回路。
（請求項２８）
ディザリング回路を更に備え、該ディザリング回路は前記パルス発生器と結合され、該パルス発生器によって生成される信号パルスをディザリングする、請求項２１乃至２７のいずれか１項に記載の回路。
（請求項２９）
前記ディザリング回路は、同期ランプディザリング回路を備える、請求項２８に記載の回路。
（請求項３０）
距離ゲート式生理学的検知のための無線周波数パルスを生じる信号を生成する回路であって、
信号パルスを生成するように構成されたパルス発生器と、
無線周波数発振信号を生成するように構成された誘電体共振発振器と、
前記パルス発生器と前記誘電体共振発振器とに結合されたスイッチド回路であって、前記信号パルス及び前記無線周波数発振信号に従ってパルス状の無線周波数発振信号を生成するように構成された、スイッチド回路と、
前記スイッチド回路の出力に結合されたアンテナ給電装置であって、前記パルス状の無線周波数発振信号を受け取り、該パルス状の無線周波数発振信号に従って無線周波数パルスを、アンテナを介して放射する、アンテナ給電装置と、
を備える、回路。
（請求項３１）
前記誘電体共振発振器は、誘電体共振器及びトランジスタを備える、請求項３０に記載の回路。
（請求項３２）
前記トランジスタは、ドレインとゲートとソースとを有し、前記誘電体共振器は、前記トランジスタのゲート及びドレインに結合される、請求項３１に記載の回路。
（請求項３３）
前記スイッチド回路はスイッチド広帯域発振器を備え、該広帯域発振器は、前記誘電体共振発振器と注入同期するように構成される、請求項３０乃至３２のいずれか１項に記載の回路。
（請求項３４）
前記スイッチド回路は、ドレインとゲートとソースとを有するトランジスタを備え、前記スイッチド回路は、前記ドレインに結合されたフィードバック回路網を備える、請求項３０乃至３３のいずれか１項に記載の回路。
（請求項３５）
減衰器及び整合回路網は、前記誘電体共振発振器の前記無線周波数発振信号の出力を、前記スイッチド回路の前記トランジスタのゲートに結合されたマイクロストリップ給電線によって、前記スイッチド回路の前記トランジスタのゲートと結合する、請求項３４に記載の回路。
（請求項３６）
前記マイクロストリップ給電線は、直接構成である、請求項３５に記載の回路。
（請求項３７）
前記マイクロストリップ給電線は、間接構成である、請求項３５に記載の回路。
（請求項３８）
前記パルス発生器は、前記スイッチド回路のトランジスタのゲートと結合される、請求項３０乃至３７のいずれか１項に記載の回路。
（請求項３９）
ディザリング回路を更に備え、該ディザリング回路は前記パルス発生器と結合され、該パルス発生器によって生成される信号パルスをディザリングする、請求項３０乃至３８のいずれか１項に記載の回路。
（請求項４０）
前記ディザリング回路は、同期ランプディザリング回路を備える、請求項３９に記載の回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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