电磁探针和其制作方法以及使用这类电磁探针的系统

摘要

本发明涉及一种用于监测一种或多种生物组织的电磁（EM）探针（100）。EM探针包括：杯形腔（103），具有开口（110）和内部容积（102）；周围法兰（105），基本上围绕杯形腔（103）形成并靠近开口（110）；至少一层材料（104），用于吸收电磁辐射，施加于周围法兰（105）的一部分和杯形腔（103）的外表面的一部分中的至少一个上；以及至少一个EM辐射元件（101），其实施经由内部容积（102）发射和捕获EM辐射中的至少一种。

说明书

技术领域和背景技术

本发明在其一些实施方式中涉及电磁EM探针，更具体地但不排他地 涉及用于传输和/或接收电磁辐射的EM探针产生EM探针的方法。

EM辐射，如RF和MW辐射，是监测和诊断身体组织的潜在有用的 方式。组织的介电性能可以是检测各种病理和生理趋势的基础。

利用RF和MW辐射来监测和诊断身体组织的实例尤其可参见国际 专利申请公开号WO2010/100649、国际专利申请公开号WO2009/031 150、和/或国际专利申请公开号2009/031149，通过引用将它们并入本文。 这类EM探针的设计和制作提出了各种挑战。

在过去几年中，已开发了各种EM探针。例如，美国专利6,233,479 描述了微波血肿检测器（Microwave Hematoma Detector），其是设计用来 检测和定位在身体外表面附近的血液淤滞（blood pooling）和血块的非侵 入性装置。虽然旨在找到硬膜下和硬膜外血肿，但上述装置可以用来检测 在身体表面附近的任何地方的血液淤滞。装置的改进版本还可以检测气 胸、器官出血、在颈总动脉中的粥样硬化斑块，评估在身体表面处或附近 的灌流（perfusion）（血流）、在表面处或附近的身体组织损伤（尤其用于 烧伤评估）以及用于若干NDE应用。上述装置是基于低功率脉冲微波技 术并结合于专用天线、信号处理/识别算法以及由患者佩戴的一次性帽，这 将便于脑的准确绘制和仪器的适当功能。本发明可以用于在人或动物患者 中硬膜下或硬膜外血肿的快速、非侵入性检测，在患者身体上的任何地方 外表面的约5cm内的出血的检测。

另一个实例描述于美国专利号7,184,824，其描述了EM探针，该EM 探针用于检查组织以按照所提供的被检查组织的介电性能来将它和其它 组织区分开来。EM探针在相对于用于检查的组织的近端包括具有多个尖 锐、薄的、导电尖峰（尖状物，spike）的内导体，上述多个尖锐、薄的、 导电尖端是可操作的以增强电边缘场（电弥散场，electrical fringe field）， 其中与用于检查的组织发生相互作用。

另一个实例描述于美国专利号7,591,792，其描述了用于一个或多个 传感器元件的组织传感器外壳。每个元件具有安装有基板和覆板 （superstrate）以及其间的平面天线的外壳。覆板外表面的过渡外周（TP） 使基底相互连接成高台（plateau）。至少一些TP具有一般的平滑过渡。多 个元件由外壳隔开。可替换地，覆板TP是扁平的，外壳延伸到外覆板表 面并且防护罩围绕元件。外壳齐平于或凹陷地低于覆板并限定在外壳和覆 板之间的TP。一种方法将参比信号转换成复杂形式；在复平面中对它进 行作图作为参比点（RP）；将测量信号转换成复杂形式；在复平面中对它 进行作图作为测量点（MP）；确定在MP和RP之间的复合距离（complex  distance）；以及比较复合距离和阈值。

发明内容

根据本发明的一些实施方式，提供了用于监测至少一种生物组织的电 磁（EM）探针。EM探针包括杯形腔（cavity），具有开口和内部容积；周 围法兰（周围凸缘，circumferential flange），基本上围绕杯形腔形成，靠 近开口；至少一层材料，用于吸收电磁辐射，施加于周围法兰的一部分和 杯形腔的外表面的一部分中的至少一个上；以及至少一个EM辐射元件， 其实施经由内部容积发射和捕获EM辐射中的至少一种。

可选地，上述至少一层覆盖至少周围法兰的底部表面的边缘。

可选地，至少一层的部分覆盖周围法兰至少25%的底部表面。

可选地，周围法兰的至少部分被设定为可拆卸地连接于杯形腔。

更可选地，周围法兰被设定为附着于受监测的使用者，以允许以开口 面对受监测的使用者的皮肤区域的方式可拆卸地连接于杯形腔。

可选地，将至少一个EM辐射元件放置在内部容积中。

可选地，将至少一个EM辐射元件放置在内部容积的外面并通过波导 管连接于杯形腔。

可选地，将周围法兰和杯形腔模制为单一单元。

可选地，将至少一层施加于周围法兰的底侧和周围法兰的顶侧中的至 少一个上。

可选地，周围法兰是非连续的。

可选地，周围法兰是至少部分柔性的。

可选地，周围法兰是至少部分刚性的。

可选地，周围法兰是沿着平行于开口的平面的锯齿状的。

可选地，EM探针进一步包括电连接于发射元件的处理单元，其实施 以下至少一种：控制发射的EM辐射的传输参数和根据捕获的EM辐射来 监测生物组织。

可选地，周围法兰的外周外缘和外周内缘之间的距离是至少0.3厘米。

可选地，杯形腔具有选自由以下所组成的组中的结构形状：盒形 （box）、立方形、圆顶形（dome）、圆锥形、和角锥形。

可选地，EM辐射反射自与开口的边缘接触的生物介质。

可选地，经由基本上在开口前面的生物介质，由另一个EM辐射源发 射EM辐射。

可选地，EM辐射源是另一个如权利要求1所述的EM探针。

可选地，用介电物质填充内部容积。

可选地，通过印刷电路板（PCB）制造方法来制造EM探针。

可选地，EM辐射选自由射频（RF）辐射和微波（MW）辐射所组成 的组。

可选地，周围法兰是非圆形周围法兰。

可选地，周围法兰至少部分在杯形腔内。

可选地，配置周围法兰以与患者的皮肤区域形成气密界面，该气密界 面设置为通过气压差将EM探针附着于患者的皮肤区域。

可选地，EM探针是体内探针。

根据本发明的一些实施方式，提供了生产用于监测至少一种生物组织 的电磁（EM）探针的方法。该方法包括提供具有开口和内部容积的杯形 腔；形成基本上围绕杯形腔的周围法兰；在周围法兰的一部分和杯形腔的 外表面的一部分中的至少一个上施加用于吸收电磁辐射的至少一层材料； 放置发射元件，其配置为用于发射和捕获EM辐射中的至少一种；以及将 发射元件电连接于EM接收器和EM发射器中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，提供了用于监测至少一种生物组织的方 法。该方法包括提供具有杯形腔的探针，所述杯形腔具有开口和内部容积； 基本上围绕杯形腔形成，靠近开口的周围法兰；至少一层材料，用于吸收 电磁辐射，施加于周围法兰的一部分和杯形腔的外表面的一部分中的至少 一个上；和至少一个EM辐射元件，其实施经由所述内部容积发射和捕获 EM辐射中的至少一种；以及以开口面对受监测的使用者的皮肤区域的方 式将探针附着于受监测的使用者。

除非另有定义，本文中使用的所有技术和/或科学术语具有如由与本 发明相关的领域中普通技术人员通常理解相同的意义。虽然在本发明的实 施方式的实践或测试中可以使用相似或等同于本文所描述的那些方法和 材料，但下文描述了示例性方法和/或材料。在发生矛盾的情况下，以专利 说明书（包括定义）为准。另外，材料、方法、和实施例仅是说明性的而 不必需是限制性的。

本发明实施方式的方法和/或系统的实现可以包括手动地、自动地、 或其组合地实施或完成选定任务。另外，按照本发明的方法和/或系统的实 施方式的实际仪器和装置，可以通过硬件、通过软件或通过固件或通过它 们的组合利用操作系统来实现若干选定任务。

例如，根据本发明的实施方式用于实施选定任务的硬件可以作为芯片 或电路被实现。根据本发明的实施方式，对于软件，选定任务可以作为利 用任何适当操作系统由计算机执行的多个软件指令被实现。在本发明的一 种示例性实施方式中，通过数据处理器，如用于执行多个指令的计算平台， 来执行根据如本文描述的方法和/或系统的示例性实施方式的一个或多个 任务。可选地，数据处理器包括易失性存储器，用于存储指令和/或数据， 和/或非易失性存储器，例如，磁性硬盘和/或可移动介质，用于存储指令 和/或数据。可选地，还提供网络连接。还可选地提供显示和/或用户输入 装置如键盘或鼠标。

附图说明

本文仅通过举例的方式并参照附图来描述本发明的一些实施方式。现 详细地具体参照附图，强调的是，示出的细节是通过举例的方式并用于本 发明的实施方式的说明性讨论。在这方面，连同附图一起的描述使本领域 技术人员明了可以如何实施本发明的实施方式。

在附图中：

图1是根据本发明的一些实施方式，用于监测至少一种生物组织的电 磁（EM）辐射EM探针的示意剖面图；

图2是根据本发明的一些实施方式，用于监测至少一种生物组织并具 有周围法兰的EM探针的示意剖面图；

图3A是根据本发明的一些实施方式，用于监测至少一种生物组织并 具有周围法兰的EM探针的示意剖面图；

图3B是根据本发明的一些实施方式，用于监测至少一种生物组织并 具有周围法兰的EM探针的示意剖面图；

图4是根据本发明的一些实施方式，用于监测至少一种生物组织并具 有锯齿状周围法兰的EM探针的示意剖面图；

图5是根据本发明的一些实施方式，用于监测至少一种生物组织的 EM探针的示意剖面图，该EM探针具有由一层或多层吸收材料覆盖的内 壁的杯形腔；

图6是根据本发明的一些实施方式，用于监测至少一种生物组织并具 有圆顶形腔的EM探针的示意剖面图；

图7A和7B是根据本发明的一些实施方式，具有放置在杯形腔内部 容积外面的EM元件的EM探针的示意图；

图8是根据本发明的一些实施方式，具有用于监测至少一种生物组织 的EM探针的可佩戴装置的示意剖面图；

图9是根据本发明的一些实施方式，用于通过分析通过信号（passing  through signal）监测生物组织的系统的截面示意图；

图10A和图10B是根据本发明的一些实施方式，具有制作的杯形腔 的印刷电路板（PCB）EM探针和截面示意图和三维示图；

图11A、11B和11C是根据本发明的一些实施方式，在没有吸收材料 层的EM探针中，在具有吸收材料层的EM探针中，以及在具有仅覆盖周 围法兰底部的吸收材料层的EM探针中的表面电流密度的图像；

图12A、12B和12C是根据本发明的一些实施方式，在没有吸收材 料层的EM探针中，在具有吸收材料层的EM探针中，以及在具有仅覆盖 周围法兰底部的吸收材料层的EM探针中的H场分布的图像；以及

图13A、13B和13C是根据本发明的一些实施方式，在没有吸收材 料层的EM探针中，在具有吸收材料层的EM探针中，以及在具有仅覆盖 周围法兰底部的吸收材料层的EM探针中的E场分布的图像。

具体实施方式

本发明在其一些实施方式中涉及电磁EM探针，更具体地但不局限地 涉及用于传输和/或接收电磁辐射的EM探针和产生EM探针的方法。

根据本发明的一些实施方式，提供了用于监测一种或多种生物组织的 介电性能电磁（EM）探针，其利用涂有一层或多层吸收材料并具有周围 法兰的杯形腔。杯形腔容纳用于辐射和/或捕获EM辐射的元件并具有用于 EM辐射的通道的单个开口。以这样的方式，当将开口放置在受监测的使 用者皮肤区域的顶部或上方时，杯形腔形成减小容积的闭合干涉（closed  interference）。这样的EM探针对于在EM探针周围以外区域中的皮肤变化， 例如大于2cm、或大于4cm，和/或对于当触摸EM探针时引入的变化和/ 或相关于EM探针与皮肤的机械分界面和/或耦合的变化是较不敏感的。

设置周围法兰用来降低对来自EM探针的附近的噪声的敏感度，例如 来自外部EM发射源，像是例如，便携式电话，从而改善信噪比（SNR） 并进而改善接收质量。另外，周围法兰和吸收层可以防止至少一些EM传 输的路径通向EM探针的外表面。以这样的方式，可以减少将噪声加入外 部环境的逃逸信号（escaped signal）的量。它可以减小到/自EM探针或暴 露身体表面的外侧逃逸或穿透EM探针的电流。可以在皮肤、或EM探针 的外部导电部分上，如它的腔和/或导电元件，如电缆，传导这样的电流。 可以，例如，在接收EM探针的导电部分、或接近皮肤区域上，经由传导 或诱导，通过相关于传输EM探针、或它的连接电缆的电流，来诱导这样 的电流，从而在它们之间导致寄生串扰。可以将周围法兰放置在开口的边 缘上或附着于杯形腔的外壁高于开口几毫米。周围法兰可以是可弯曲法兰 和/或柔性法兰，其可以加以调节以紧密地附着于受监测的使用者的皮肤表 面。可选地，还设置法兰以帮助防止流体和/或水和/或汗进入EM探针下 的区域。可选地，通过改善法兰与皮肤区域的机械接合，设置法兰以能够 形成EM探针与皮肤区域的气密界面，能够通过EM探针的气压差进行附 着，和/或增加法兰分离功能的有效性。例如，通过使用另一层，例如亚毫 米层的硅材料，来覆盖法兰的底部。周围法兰可以是锯齿状的、有凹口的、 和/或弯曲的，以延长从其中通过的信号路径。吸收材料可以覆盖杯形腔的 外壁、周围法兰或其任何部分、和/或杯形腔的内壁的一部分。可以将一层 吸收材料放置在周围法兰的下侧以接触监测的皮肤区域。

根据本发明的一些实施方式，EM探针是以已知制造技术制造的印刷 电路板（PCB）EM探针。

在详细解释本发明的至少一种实施方式以前，应当理解的是，本发明 的应用并不一定限于组件的结构和布置的细节和/或在以下描述中陈述的 和/或在附图和/或实施例中说明的方法。本发明能够具有其它实施方式或 能够以各种方式加以实施或进行。

现参照图1，其是根据本发明的一些实施方式，用于监测至少一种生 物组织的电磁（EM）辐射EM探针100的示意剖面图。EM探针100包括 具有开口110和内部容积102的杯形腔103。如图1的截面图所示，示出 的虚线表示开口110的直径。杯形腔103的外表面，即不面对内部容积102 的杯形腔103的外侧，覆盖有一层或多层104的用于吸收EM辐射的材料。 设置上述一层或多层104以吸收电场和/或磁场。

例如，关于在约1Ghz的频率下吸收材料的复电容率（复介电常数）， ε'在2至60之间，通常约30，并且ε"在1至30之间，通常为5，关于吸 收材料的复磁导率，μ'在1至30之间，通常为20，并且μ"在2至30之间， 通常为6至15。杯形腔103，其还称作腔，由导电材料制成。吸收材料可 以是耗散EM能量的任何材料，例如MCS、GDS和BSR，其 规格以引用方式结合于本文。可选地，一层或多层104的厚度在约0.1毫 米（mm）至约10cm之间。

可选地，杯形腔103的高度在约0.5毫米（mm）至约10cm之间。可 选地，杯形腔103的开口110的宽度在约0.5毫米（mm）至约20厘米之 间。可选地，根据一个或多个EM元件的发射和/或接收频率和/或尺寸或 构造来设置开口宽度。

可选地，杯形腔103包括多个室，其中在每个室中包括不同的EM元 件，如EM元件101。上述多个EM元件还可以用在单一非划分的或部分 分室的（chambered）腔中。

将一层或多层104施加，例如叠层，于杯形腔103，和/或模制为杯的 大小和形状，以包住杯形腔103而不阻塞开口110。可选地成形杯形腔103， 以具有立方形轮廓、圆筒形轮廓、圆顶形轮廓、角锥形轮廓、或圆锥形轮 廓，各自具有开底设置，用于直接或间接（例如，经由中间物质）接触监 测的、诊断的、EM探测的、和/或受监测的使用者的皮肤组织。可选地， 杯形腔103由导电材料制成，如金属。可选地和分别地，一层或多层104 具有各自的轮廓。

可选地，延伸一层或多层104，以增加吸收材料的表面积，其中上述 吸收材料是在监测的体内目标区域上方的皮肤区域和EM探针100之间的 空间上方。

EM探针100进一步包括放置在内部容积102中的一个或多个发射和 /或接收元件101。可选地，EM辐射是射频（RF）辐射和/或微波（MW） 辐射，例如若干l00MHz至若干GHz。如下文进一步描述的，发射和/或接 收元件101是通过导电元件301来连接的，如电缆，例如同轴电缆，和/ 或波导管，例如金属管，其用来几乎没有功率损失地将微波和/或射频能量 携带到用于产生和/或分析EM信号的外部装置。可以经由在杯形腔103 的侧壁中的孔和/或在杯形腔103的顶壁中的孔，将一个或多个导电元件 301连接于发射和/或接收元件101，例如如图2所示。如在本文中所使用 的，发射和/或接收元件是指换能器（传感器，transducer），天线，例如蝶 形天线、超宽带（UWB）天线、微带天线、缝隙馈电天线（slot fed antenna）、 偶极天线、贴片天线（patch antenna）、和螺旋元件天线、喇叭天线和/或 波导管的尖端，它们传递和/或收集EM辐射。例如，在图1中，经由同轴 电缆301，将天线连接于用于产生和/或分析EM信号的外部装置（未示出）。

可选地，内部容积102保持是空的，因此当被使用时，充满空气。可 选地，内部容积102用具有相对较高介电系数的介电物质，例如约10，如 Rogers R3010填充。可选地，介电物质具有的介电系数相对匹配在其间的 身体组织或任何匹配材料的介电系数。以这样的方式，降低介电的不连续 性并增加发射元件101的传输效率和EM接收元件101的敏感度。可选地， 在EM探针和皮肤区域201之间施加弹性、保形或其它介电材料层、或不 同材料的组合物，如具有或没有介电增加剂的凝胶，例如金属氧化物或流 体。可选地，分开介电材料层和皮肤的是生物相容性材料层。

现参照图2，其是根据本发明的一些实施方式，用于监测至少一种生 物组织的EM探针100的示意剖面图（。EM探针100类似于图1所示的 EM探针，然而，它进一步包括附着于杯形腔103并靠近开口110的周围 法兰105，例如在开口边缘上方几毫米，如图2所示，或在开口边缘的相 同平面上，如图3所示。

将周围法兰105放置在开口110周围，可选地以平行于皮肤区域201， 其靠近受监测的使用者的一种或多种监测的、EM探测的、和/或诊断的组 织，靠近植入天线左右的皮肤区域201。周围法兰105由导电材料制成， 如金属。周围法兰105，其可选地为非圆形或圆形金属环，围绕开口并且 是电耦合的，例如，电连接于杯形腔103。可选地，周围法兰105是杯形 腔103的不可分割的一部分。例如，周围法兰105是杯形腔103的一部分， 其被弯曲以基本上平行或平行于受监测的使用者的一种或多种监测的、 EM探测的、和/或诊断的组织的皮肤区域。

应该指出的是，EM探针100可以是体内植入物的一部分，如皮下植 入物。在这种实施方式中，EM探针100成一定尺寸和形状以被放置在组 织之间。在这种实施方式中，开口110可以直接面对脂肪层或肌肉层。在 这样的实施方式中，EM探针100的上述结构减少可以在组织表面上发展 的电流。

可选地，放置周围法兰105以使得在使用中，其下部接触或非常接近 皮肤区域201，例如如图3所示，或例如经由布（即，衬衫、裤子）。可选 地，至少周围法兰105的一部分覆盖有一层或多层吸收材料106，其接触 或非常接近皮肤区域201。通常以及尤其是在EM探针是在布顶部的情况 下，可以使用类似于图3B的结构（至少标记有95的区域只充满空气）。 在这种情况下，将压力施加于EM探针100，例如通过使用胸带，将它推 向身体。施加于所示结构的压力集中于周围法兰105并用来改善周围法兰 105与皮肤区域的机械接合，或在衣服的情况下减小由衣服层产生的间隙。

可选地，上述部分是周围法兰105的边缘，即，延伸远离杯形腔103 的区域。可选地，放置周围法兰105以使得在使用中，一层或多层吸收材 料106的下部接触或非常接近皮肤区域201。在图2所示的实施方式中， 连接电缆301的内部钢丝用于承载旨在到和/或接收自发射和/或接收元件 101（为简便起见在本文中称作EM元件101）的信号。可选地，通过同轴 电缆301（其内部钢丝和屏蔽体被连接于EM元件101）来驱动EM元件 101。可选地，仅将内导体连接于EM元件101。可选地，将屏蔽体连接和 /或耦合于杯形腔103。

周围法兰105传导源自杯形腔103和/或内部容积102和/或皮肤区域 201的EM辐射，从而促进它在吸收材料层106中的吸收。可选地，周围 法兰105是连续和环形的。可选地，周围法兰105包括多个分离元件，其 形成围绕开口110的非连续的和环形结构。可选地，周围法兰105是连续 和平面的。

周围法兰105增加内部容积102与来自区域和/或层的干扰信号的分 离，其中上述区域和/或层在EM探针的外周并且是表面的，例如皮肤层或 脂肪层，而不是来自感兴趣的内部身体组织和/或器官，以及基本上是在在 开口110前面的区域中。周围法兰105有效地引导干扰信号，如沿着吸收 材料106，接近在皮肤区域201上传送的寄生EM辐射和/或电流，以耗散 它们。以这样的方式，可以减小或消除干扰效应。干扰信号是可以来自 EM元件101、或来自EM探针的外部的区域的辐射和/或电流，并沿着身 体表面传送，例如在皮肤201上和/或经由邻近的皮下组织，如在周围法兰 105的附近的脂肪和/或器官。内部容积102与干扰信号的分离可以减小由 源自EM元件101的EM传输和/或源自外部干扰信号（其并不截取自受监 测的使用者的身体）的寄生信号引起的噪声。内部容积102的分离还降低 对环境变化的敏感度，如靠近EM探针100的手部动作或皮肤变化。以这 样的方式，例如，可以减小源自在EM探针附近的手或其它变动和/或皮肤 轮廓变化的反射信号的效应。

可选地，在周围法兰105的外周外缘和其外周内缘之间的距离在0.1 厘米（cm）至5cm之间和/或几个波长，例如0.3cm。可选地，至少部分 地在内部容积102内放置周围法兰105。

可选地，周围法兰105基本上是刚性的。周围法兰105的表面积越大， 则与干扰信号的分离越高。因为当附着于皮肤时周围法兰105和一层或多 层吸收材料106的分离功能是更有效的，所以可选地，覆盖它的至少一些 周围法兰105和吸收材料106是柔性的，以增加附着于皮肤的表面积。可 选地，周围法兰105基本上是柔性的，例如由基于纤维的结构、柔性聚合 物、和/或具有形状记忆特性的网格制成。这种周围法兰105可以被弯曲以 按照皮肤区域201的表面加以弯曲。可选地，部分的周围法兰105是刚性 的以及部分的法兰105是柔性的。在这种情况下，可以耦合或电连接柔性 和刚性部分，并且单独或共同地用吸收材料106涂覆每部分。可选地，刚 性部分比柔性部分更接近EM元件101，所以相对于EM元件101的最接 近的容积被固定并可能压向皮肤以减少可能的几何变化，例如靠近EM元 件的皮肤和脂肪的几何变化。可选地，周围法兰是有凹口的、锯齿状的、 弯曲的、和/或沿着平行于开口110的平面弯曲的，例如图4的数字401 所示。以这样的方式，沿着周围法兰105通过的信号路径更长，以增加它 们的吸收。

将EM探针100的一些元件附着于受监测的使用者的身体，例如利用 粘合剂，同时其它元件则与其断开。

根据本发明的一些实施方式，设置周围法兰105以能够在EM探针 100和皮肤区域之间形成气密界面，从而能够通过气压差进行附着。例如， 放置硅材料的亚毫米层以覆盖周围法兰105的底部并当附着于皮肤区域时 形成气密界面。通过改善周围法兰105与皮肤区域的机械接合，气密界面 还可以增加周围法兰105分离功能的有效性。可选地，将压力调节器附着 于杯形腔103，以控制在杯形腔103内部容积中的空气压力。以这样的方 式，可以由附着EM探针100的使用者和/或临床医生来控制气压差。在这 种实施方式中，构造EM探针100以形成在开口110上方的空气间隙（气 隙，air gap）。通过降低在间隙中的空气压力，可以形成EM探针100与皮 肤区域的附着。例如，在开口110的水平面和在杯形腔103中的其上方的 平面之间产生间隙。可以通过压力调节器，例如连接于一个或多个泵如橡 胶球的一个或多个单向阀，来产生较低压力。另一个选项是机械杠杆，在 其附着于皮肤区域以后，机械杠杆使杯形腔103变形，从而基本上拉回介 电材料而远离皮肤，进而产生低压气隙。

根据本发明的一些实施方式，周围法兰105是可拆卸元件，其被设置 以附着于在患者的监测体内容积的上方的皮肤区域。在这种实施方式中， 周围法兰105可以保持附着于皮肤，持续时间为在不同监测和/或诊断过程 之间的时间，从而在以后的一段时间中协助EM探针的放置。另外，拆开 杯形腔103和可选的EM元件101（其被安装在其中）的能力允许，例如， 清洗在一段时间之间的皮肤区域，更换杯形腔103和/或EM元件101，和 /或修复EM探针100的元件而不必重新定位或附着周围法兰105。

现参照电缆301的隔离。在使用中，电缆301的边缘，其连接于EM 元件101，通常靠近皮肤，辐射自皮肤区域201和/或逃逸自杯形腔103和 /或源自其它来源的寄生EM辐射，可以在电缆301上诱导寄生电流，其会 引入噪声。可选地，一层吸收材料302，如上述吸收材料，涂布靠近杯形 腔103的外表面的电缆301。可选地，涂层是沿着电缆301的一部分，并 开始自在杯形腔103的附近的区域。此涂层可以防止寄生EM辐射（其沿 着皮肤区域201传送或通过靠近EM探针100的空气）显著影响由电缆301 传导的电流和/或显著干扰信号的接收。此涂层还防止在电缆上传导的电流 显著辐射回到相同或其它EM探针和/或它们的电缆。这种泄漏可以干扰自 体内的监测区域接收信号的操作。

在一些情况下，EM探针的网络，各自如在100处所示，用于接收和 /或捕获来自体内的监测区域的信号。在这种实施方式中，这种网络的敏感 度很大程度上取决于在EM探针之间的串扰的影响。上述串扰包括接收 EM信号，其传输自网络EM探针并且并不传播通过所打算的路径。这种 EM信号可以传播：在皮肤上，通过空气，或通过电缆或电器（其连接EM 探针），而不是通过内部身体组织和/或器官。上述串扰可以干扰网络的操 作并且还可以增加对人工制品（其是身体移动和环境变化的结果）的敏感 度。上述隔离会彼此分离EM探针。连接不同EM探针的电缆可以在它们 的外屏蔽体上携带一些信号，因此也应受到如本文描述的吸收材料的保 护。另外，电缆可以操作为天线，其传输辐射并在邻近的电缆上诱导电流。 在接收EM探针的电缆上通过来自传输EM探针的电缆的辐射诱导的电流 可以渗入接收EM探针的内部容积，因而引入噪声。可以通过电缆的移动 或在增加系统的总噪声的电缆之间任何相应的移动来影响串扰信号。

根据本发明的一些实施方式，杯形腔103的一些内壁覆盖有一层或多 层吸收材料，如上述吸收材料，例如，如图5中的数字111所描述的。可 选地，杯形腔103的侧壁覆盖有上述吸收材料。可选地，杯形腔103的侧 壁和周围法兰105覆盖有上述吸收材料，以致它们均不接触患者的皮肤。 可选地，杯形腔103的所有内壁覆盖有上述吸收材料。可选地，内壁的仅 更接近开口110的部分覆盖有吸收材料层111。例如，图6示出成形为圆 顶形的杯形腔。周围法兰105被围绕并标记有数字105。可选地，杯形腔 103的仅面对开口110的内壁仍然未由吸收材料层覆盖，例如如图5所示。

应该指出的是，层104、106、111和302在靠近导电部件处采用吸收 材料，如杯形腔103、周围法兰105和/或连接电缆301，以致可以耗散沿 着这些部件传送的寄生EM信号和辐射。以这样的方式，在EM元件101 的附近传播的干扰信号被吸收在层104、106、111和302的一层或多层中。 干扰信号可以是源自EM元件101的信号，自皮肤区域201进入内部容积 102的信号，和/或并不来自所打算的路径的杂散信号（寄生信号，straying  signal），即寄生信号。

根据本发明的一些实施方式，经由电缆301，将EM元件101连接于 接收器和/或发射器，其可以位于不同的外壳中，例如在移动或固定部件中， 或在与EM探针结合在一起的元件内（杯形腔103的外部）。

可选地，如下文所定义的一个或多个附着元件用于将EM探针100 附着于受监测使用者，以致开口110面对皮肤区域201，例如如图1-图4 所示。

现还参照图7A和图7B，其是根据本发明的一些实施方式，EM探针 150的示意图，其中EM探针150具有产生EM辐射的EM元件，其被放 置在杯形腔103的内部容积的外面。在这种实施方式中，导电元件，如波 导管，用于传导EM辐射，如RF和/或MW波，其是在杯形腔103的外 面所产生并传导进入其内部容积。围绕开口的周围法兰的至少下部覆盖有 吸收材料155，如上文所述。可选地，杯形腔103的外部下部也覆盖有吸 收材料155。

现参照图8，其是根据本发明的一些实施方式，用于监测一种或多种 生物组织的可佩戴装置500的截面示意图。可佩戴装置500包括外壳499， 其容纳一个或多个EM探针100和一个或多个附加组件，用于监测受监测 的使用者，可选的非卧床的，以及可选地用于根据介电性能来检测一种或 多种生理模式，例如描述于国际专利申请公开号WO2010/100649、国际 专利申请公开号WO2009/031150、和/或国际专利申请公开号 2009/031149，其以引用方式结合于本文。基于由EM元件捕获的EM辐射 的读数来计算介电性能。可选地，发射器502用于产生信号，其被传输到 用于传输的EM元件101。可选地，接收器503用来接收由EM元件101 接收的信号。可选地，处理单元504是微处理器或任何其它计算单元，其 用来分析接收器503的输出和/或用来控制发射器502。可选地进行处理， 如描述于国际专利申请公开号WO2010/100649、国际专利申请公开号WO 2009/031150、和/或国际专利申请公开号2009/031149，其以引用方式结合 于本文。可选地，可佩戴装置500包括一种或多种附着元件505，如带、 粘合剂的涂层。当使用带时，可以将可佩戴装置500放置在布（即，衬衫、 裤子）的上方。粘合剂元件、和扣紧组件用来将可佩戴监测仪器500附着 于的受监测使用者的身体，其中开口110面对皮肤区域（未示出）。在本 发明的另一种实施方式中，上述附着元件505可以用来仅将EM探针100 连接于皮肤区域。应该指出的是，在图8中描述的组件可以是固定系统的 一部分，其中仅EM探针100附着于受监测的使用者的身体。

现参照图9，其是根据本发明的一些实施方式，用于监测一种或多种 生物组织的系统500的截面示意图，其中通过通过信号903的分析。组件 502-504是如图8所示，然而在这些实施方式中，使用至少两个EM探针 901、902。一个EM探针901用于向着身体器官或若干身体组织传输EM 辐射以及另一个EM探针902则用于接收通过的EM辐射903。可选地， 传输EM探针901还被加以设置以接收自身体部分的EM辐射的反射。可 选地，EM探针902还被设置以向着身体部分发射EM辐射。EM辐射EM 探针901、902各自可以被定义为上述实施方式的任何一种。在这种实施 方式中，所打算的路径可以是，例如，从EM探针902通过到EM探针901 的路径。如上文所述的隔离性能可以用来最大限度地减少对来自此路径的 EM辐射的接收的干扰。

现参照图10A，其是印刷电路板（PCB）EM探针600的截面示意图， 其中印刷电路板（PCB）EM探针600具有制造的杯形腔601，以及参照 图10B，其是根据本发明的一些实施方式，这种PCB EM探针600的三维 示意图。由若干层来产生PCB EM探针600。如在602处所示，一层吸收 材料，如MCS，被放置在一层导电材料603的上方，如金属层。 在导电材料603下方构建分层的层（stratified layer）620。分层的层620 包括侧壁604，其形成在介电物质608的周围，其中上述介电物质具有相 对较高介电系数，例如约10，如Rogers R3010，例如如上文所述。将导电 元件606，如金属丝，放置在介电物质608中，可选地平行于导电材料层 603，并在PCB EM探针的外侧延伸通过侧壁并且没有与它们的电连接。 以与EM元件615或与制造的杯形腔类似的方式，可以制造另一种电连接 （未示出）并延伸到PCB EM探针的外面。这便于与其连接EM元件615， 如天线。以这样的方式，形成其中包括反射壁604和导电材料层603的内 部容积。

根据本发明的一些实施方式，可以利用制造技术并通过制造和粘接4 层来产生PCB EM探针600。例如，每层由"空白PCB"制造，其由粘结金 属，例如铜，和基片如Rogers R3010制成。蚀刻掉在"空白PCB"上的金属， 然后将层粘合在一起。在这种实施方式中，上述层可以包括以下层：

1）第一层，形成的杯形腔的顶部并在它下方为基片（基板，substrate），

2）第二层，另外的基片并在蚀刻的天线下方以及给它供电的一根或 多根导线，

3）第三层-另外的基片并在它下方为蚀刻的外周周围法兰，以及

4）第四层-没有金属的裸基片层。

将这四层粘合在一起，其中第一层是最顶层以及第四层是底层。可选 地，通过钻致密通孔并用导电材料填充它们，来制作一个或多个侧壁604。 上述致密通孔，可选地在每个水平层中在它们之间具有金属连接，可以充 当金属板，其用于大于每对致密通孔之间的距离的波长。当在所述基片中 钻上述通孔时，由于制造的限制，一些介电材料可以仍然有效地在杯形腔 的外侧，例如如在图10A中的612。可选地。上述4层成一定尺寸和形状， 如在图10B中。可选地，在所产生的PCB EM探针的顶部和在法兰的底 部上粘合成形的吸收材料。可以在每对层之间构建电子电路如放大器、变 换器、滤波器、接收器和发射器、数据收集器和/或通信模块。例如，可以 在杯的顶部添加另外的层并使用帽的导电上部作为接地平面。然后可以将 此电子电路放置在另外的腔内。如上文描述的和如在随附的权利要求部分 中要求保护的本发明的各种实施方式和方面在以下实施例中得到实验支 持。

实施例

现参照以下实施例，其连同以上描述一起并以非限制性的方式来说明 本发明的一些实施方式。

现参照图11A、图11B和图11C，其是根据本发明的一些实施方式的 图像，这些图像分别示出在没有吸收材料层的EM探针中的表面电流密度， 在具有吸收材料层（其覆盖周围法兰的两侧以及覆盖杯形腔）的EM探针 中的表面电流密度，以及在具有吸收材料层（其仅覆盖周围法兰的底部） 的EM探针中的电流密度。还参照图12A、图12B和图12C，其是根据本 发明的一些实施方式的图像，这些图像分别示出在没有吸收材料层的EM 探针中的H场分布，在具有吸收材料层（其覆盖周围法兰的两侧以及覆盖 杯形腔）的EM探针中的H场分布，以及在具有吸收材料层（其仅覆盖周 围法兰的底部）的EM探针中的H场分布。还参照图13A、图13B和图 13C，其是根据本发明的一些实施方式的图像，这些图像分别示出在没有 吸收材料层的EM探针中的E场分布，在具有吸收材料层（其覆盖周围法 兰的两侧以及覆盖杯形腔）的EM探针中的E场分布，以及在具有吸收材 料层（其仅覆盖周围法兰的底部）的EM探针中的E场分布。图11-图13 示出具有安装在杯形腔的内部容积中的天线的EM探针的模拟。天线辐射 RF辐射，其频率属于约0.4Ghz或0.9Ghz或2.4Ghz或5.6Ghz的带或属于 UWB带，例如在3-6Ghz的带、或其他频率或在UHF带中的带。杯形腔 的尺寸可选地为尺寸约2、4、5、7、10、13、17或20厘米的方形，并且 天线成一定尺寸以跨越腔的20、30、50、80、90、或95%的宽度。如由 这些附图所描述的，吸收材料层分隔辐射区并将它限于EM探针的内部容 积。

据预计，在成熟自本申请的专利的寿命期间，许多相关装置和方法将 得到开发以及术语换能器、腔、吸收材料、和控制器的范围旨在包括所有 这样的先验技术。

如在本文中所使用的，术语“约”是指±10%。

术语“包含”、“包括”、“含有”、“包括了”、“具有”和它们的变化形 式是指“包括但不限于”。该术语涵盖术语“由组成”和“基本上由组成”。

短语“基本上由组成”是指，组合物或方法可以包括另外的成分和/ 或步骤，但只有另外的成分和/或步骤并不本质改变声称的组合物或方法的 基本和新颖特点。

如在本文中所使用的，除非上下文清楚地指出，单数形式“一”、“一 种”和“该”包括复数指称。例如，术语“化合物”或“至少一种化合物” 可以包括多种（包括它们的混合物）。

单词“示例性的”在本文中用来指“作为例子、实例或例证”。描述 为“示例性的”任何实施方式不一定被理解为优选的或优越于其它实施方 式和/或排除合并与来自其它实施方式的特点。

单词“可选地”在本文中用来指“提供在一些实施方式中但并不提供 在其它实施方式中”。本发明的任何具体实施方案可以包括多个“可选的” 特点，除非这样的特点发生矛盾。

贯穿本申请，可以以一系列格式来提供本发明的各种实施方式。应当 理解的是，范围格式的描述仅仅是为了方便和简洁而不应当被解释为对本 发明的范围的僵化限制。因此，范围的描述应被视为已明确披露了所有可 能的子范围以及在上述范围内的单个数值。例如，范围的描述，如1至6， 应被视为已明确披露了子范围如1至3、1至4、1至5、2至4、2至6、3 至6等，以及在上述范围内的单个数值，例如，1、2、3、4、5、和6。这 是适用的而不管范围的宽度。

每当在本文中指定数值范围时，它是指包括在指定范围内的任何引用 数字（分数或整数）。短语第一指定数目和第二指定数目“范围/之间的范 围”和从第一指定数目“到”第二指定数目的“范围”在本文中可互换使 用并且旨在包括第一和第二指定数目以及其间的所有的分数和整数。

应理解的是，为清楚起见描述于分开的实施方式中的本发明的某些特 点还可以联合提供在单个实施方式中。相反地，为简便起见描述于单个实 施方式中的本发明的各种特征还可以单独地或以任何适当的子组合或当 适合时在本发明的任何其它描述的实施方式中提供。在各种实施方式中描 述的某些特点并不被认为是那些实施方式的必不可少的特点，除非在没有 这些要素的情况下实施方式是不起作用的。

虽然已连同其具体实施方式描述了本发明，但显而易见的是，对于本 领域技术人员而言，许多替换、修改和变化将是显而易见的。因此，它旨 在包括属于所附权利要求的精神和广阔范围的所有上述替换、修改和变 化。

在本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请的全部内容以引用 方式结合于本文。另外，在本申请中任何参考文献的引用或鉴定不应解释 为承认上述参考文献可作为本发明的现有技术。在使用章节标题的程度 上，它们不应该被解释为一定限制性的。