CN104271039B - 电磁探针、使用电磁探测的方法及使用电磁探测的系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于监测至少一生物组织的电磁(EM)探针。所述电磁探针包含一螺旋天线(未繪示)及沿着所述天线安装的一电磁发射吸收层(92)。所述电磁发射吸收层具有多个大致同心的框形区域(93A‑C)对应于所述螺旋天线具有天线导体的相等表面的多个部位，任一所述多个同心框形区域具有一电磁发射吸收系数大于其他任一所述多个同心框形所包围的区域。

Description

电磁探针、使用电磁探测的方法及使用电磁探测的系统
相关申请资料
本申请案主张2012年1月5日提交的美国申请案第61/583,210号的优先权，参照上述文件的内容作为本文完整的说明。
技术领域
在本发明的某些实施例中，具体来说是涉及一种电磁探针，但不排除一种用于发射及/或接收电磁发射的电磁探针及生产电磁探针的方法。
背景技术
电磁发射如射频及微波发射是一种探测及诊断身体组织的有效手段。所述组织的介电特性可作为探测各种病症及生理趋势的基础。
参照使用射频及微波发射而用于探测及诊断身体组织的实例，特别是国际专利申请公开第WO 2010/100649号，国际专利申请公开第WO 2009/031150号，及/或国际专利申请公开第2009/031149号，其引用作为参考。
在过去几年中，各种电磁探针被开发出来。例如美国专利第7,184,824号描述一种用于检查组织的电磁探针，根据检查组织的介电特性以便与其他组织作区分。所述电磁探针包含一内导体，其具有多个尖的、薄的导电尖端，在相应于组织的一近端进行检查，所述多个尖的、薄的导电尖端操作于提高电气边缘的电场，并在检查时与其中的组织产生相互作用。
另一实例是说明美国专利第7,591,792号，其中描述一种组织感测器设置一个或以上的感测组件。每一组件具有一壳体，安装在基板及具有一平面天线的盖板之间。一盖板外表面的过度边缘(transitional periphery)互相连接一基板至一平台。所述过度边缘的至少部分具有一大致平滑的过度区。多个组件通过所述壳体分隔开。可替换地，盖板的过度边缘为平面，所述壳体延伸至所述盖板外表面及一围绕所述组件的罩体。所述壳体为平面或盖板以下凹陷，确定一过度边缘在所述壳体及盖板之间。一种转换参考信号为复合形式的方法；绘制一复合平面作为一参考点(reference point)；转换测量信号至复合形式；绘制在所述复合平面作为一测量点(measurement point)；确定在测量点及参考点之间的复合距离；及比较复合距离至一设定值。
发明内容
根据本发明的某些实施例，提供一种用于监测至少一生物组织的电磁探针。所述电磁探针包含一螺旋天线及一沿着所述天线安装的电磁发射吸收层。所述电磁发射吸收层具有多个大致同心的框形区域对应于所述螺旋天线具有天线导体的相等表面的多个部位，任一所述多个同心框形区域具有一电磁发射吸收系数大于其他任一所述多个同心框形所包围的区域。
任选地，所述螺旋天线是一种宽带天线。
任选地，所述螺旋天线是一种多频天线。
任选地，一给定框形区域的电磁发射吸收系数是所述电磁发射吸收层沿着与所述框形区域相关的有效周边的量的积分和(integral sum)的函数。
任选地，所述电磁发射层与所述天线的一导电组件安装在一共同平面。
任选地，所述电磁发射层被定位以抑制电磁电流。
任选地，所述多个大致同心的框形区域包含至少三个大致同心的框形区域。
任选地，所述电磁探针是具有多个相似电磁探针的一电磁探针的一部分。
任选地，所述多个大致同心的框形区域选择与所述螺旋天线的外形相匹配。
任选地，所述多个大致同心的框形区域建构基本上不具有电磁发射吸收层的一形状。
任选地，在所述多个大致同心的框形区域中，一发射吸收材料的密度及浓度的至少一个从所述电磁发射吸收层的一外周缘向所述电磁发射吸收层的一中心点递减。
还任选地，权利要求11的电磁探针，其中所述中心点与所述天线的一对准线重合。
还任选地，权利要求11的电磁探针，其中所述中心点与所述天线的一馈电点重合。
还任选地，所述中心点与所述天线的一几何中心重合。
任选地，在所述多个大致同心的框形区域中，一发射吸收材料的厚度从所述电磁发射吸收层的一外周缘朝向所述电磁发射吸收层的一中心点递减。
任选地，在所述多个大致同心的框形区域中，具有一第一电磁发射吸收系数的一电磁发射吸收材料及具有第二电磁发射吸收系数的另一材料之间的比例从所述电磁发射吸收层的一外周缘朝向所述电磁发射吸收层的一中心点递减。
任选地，所述多个大致同心的框形区域的至少一部分包含：由一发射吸收材料制成的一第一同心框形区域段及由一下列群组中的一构件所制成的一第二同心框形区域段，所述群组包含：具有一低于所述发射吸收材料的发射吸收系数的另一发射吸收材料，及不具有发射吸收材料的又一发射吸收材料。
任选地，对于位在100兆赫(MHz)及5千兆赫(GHz)之间的范围内的至少部分频率来说，所述电磁发射吸收层在一实数导磁率及一虚数导磁率之间具有至少为0.01的比例。
还任选地，所述比例至少为0.1。
任选地，对于位在100兆赫及5千兆赫之间的范围内的至少部分频率来说，所述电磁发射吸收层在一虚数导电率及一实数导电率之间具有至少为0.01的比例。
任选地，所述天线为喇叭状或圆锥形的天线，其中所述电磁发射吸收层涂覆在所述天线的多个内表面，且所述发射吸收系数随着与所述天线的一馈电点相隔的距离的一函数而增加。
任选地，所述电磁发射吸收层包围所述电磁天线的一馈电点(feed)。
还任选地，所述电磁发射吸收层包含至少一齿状(jagged)边缘，其具有指向所述馈电的尖端。
任选地，所述电磁吸收层具有一电磁吸收层大致平行于所述电磁天线的一平面。
还任选地，所述电磁发射吸收层具有一星形缺口部，其具有一几何中心与所述螺旋天线的一对准线重合。
任选地，所述电磁发射吸收层包含多个不同的吸收材料，其具有多个不同的电磁发射系数，且分布在所述多个大致同心的框形区域。
任选地，所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的10％或以上相关联的最内部同心的框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的5％或以下。
任选地，所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的25％或以上相关联的最内部的同心框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的10％或以下。
任选地，所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的50％或以上相关联的最内部的同心框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的25％或以下。
任选地，所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的50％或以上相关联的最内部的同心框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的10％或以下。
任选地，所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的50％或以上相关联的最内部的同心框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的5％或以下。
还任选地，所述电磁发射吸收是相对于电磁发射频率进行测量，所述电磁发射从所述天线的最外部同心的框形区域横跨所述天线导体的表面区域与所述同心框形区域相关的最外部的64％或以下的位置处发射最具效率。
还任选地，所述电磁发射吸收是相对于电磁发射频率进行测量，所述电磁发射从所述天线的最外部同心的框形区域横跨所述天线导体的表面区域与所述同心框形区域相关的最外部的36％或以下的位置处发射最具效率。
一种具有多个电磁探针的天线阵列，任一所述电磁探针的定义如权利要求1。
任选地，所述多个电磁探针中的至少两个的电磁发射吸收层是一单一连续层的一部分。
任选地，所述电磁探针还包含：一杯形室，具有一开口及一内部空间；一环状凸缘，大致围绕所述杯形室且邻近所述开口；及至少一材料层，用于吸收电磁发射，至少涂布在所述环状凸缘的一部分及所述杯形室的外表面的一部分的至少一个上。
任选地，所述电磁发射吸收层被包含在一连续层中。
任选地，所述电磁发射吸收层为多层结构。
任选地，所述电磁发射吸收层区分为多个区段。
根据本发明的某些实施例，提供一种生产用于监测至少一生物组织的电磁探针的方法。所述方法包含步骤：提供一螺旋天线，其具有至少一导电臂；及将一电磁发射吸收材料的至少一层涂布在所述天线上，使其被涂布一次后，所述层具有多个大致同心的框形区域，其对应于所述螺旋天线具有所述导电臂相同表面区域的一部分，每一所述多个同心的框形区域具有一电磁发射吸收系数大于其所包围的其他任一所述多个同心的框形区域。
根据本发明的某些实施例，提供一种监测至少一生物组织的方法。所述方法包含步骤：提供电磁探针，其包含具有至少一导电臂的螺旋天线，并执行发射及获取电磁发射的至少一个，所述天线具有沿着所述天线安装的一电磁发射吸收层，其中所述电磁发射吸收层具有多个大致同心的框形区域，其对应于所述螺旋天线具有所述至少一导电臂相同表面区域的多个部分，每一所述多个同心的框形区域具有一电磁发射吸收系数大于其所包围的其他任一所述多个同心的框形区域；及将所述电磁探针附加至一监测对象。
除非另有定义，本文所有的技术及/或科学用语具有相同的含义，一般由本领域所属的技术人员所能够理解。尽管本文描述相似或等同的方法及材料可在本发明的实施例中实施或测试，示例性的方法及/或材料说明如下。如有不同的情况，所述专利说明书以定义为准。另外，材料、方法及实施例仅作为说明，并不以此为限。
本发明的实施例的方法及/或系统的实施可涉及执行或选择手动、自动或其组合而完成工作。另外，根据实际仪器及本发明的实施例的方法及/或系统的设备，选择的数个工作(tasks)可由硬件(hardware)、软件(software)、韧件(firmware)或其组合的操作系统来实现。例如，用于执行所选择的工作的硬件，根据本发明的实施例可实施为芯片或电路。如所选择的工作软件，根据本发明的实施例可实施为执行多个软件指令，利用可使用任何合适的操作系统的计算机。在本发明的实施例中，在本文中根据示例性实施例的方法及/或系统的一个或多个工作是由数据处理器(data processor)执行，例如用于执行多个指令的一计算平台。任选地，所述数据处理器包含用于存储指令及/或数据的一易失性存储器(volatile memory)及/或一非易失性存储器(non-volatile storage)，例如，用于存储指令及/或数据的磁性硬盘(magnetic hard-disk)及/或可移动媒体(removable media)。任选地，也可提供连接网络。一显示器及/或使用者输入装置，可提供例如键盘或鼠标。
附图说明
请参考附图，本文中所描述本发明的某些实施例仅作为示例。根据具体的附图详细说明，要强调的是，详细内容由示例的方式显示，并用于本发明的实施例的说明讨论。在此，结合附图进行的描述清楚，使本领域技术人员知道如何实施本发明的实施例。
在附图中：
图1A是根据本发明的实施例的一示例性的电磁探针的上视示意图，其包含一螺旋天线，具有于同心框形区域安装的电磁发射层，并具有不同的电磁发射系数；
图1B是根据本发明的实施例的一同心框形区域的示意图，其用于一天线，如图1A所示，以及绘制过同心框形区域的横截面；
图1C-1F是根据本发明的实施例的一天线的横截示意图，其具有大致如图1A所示的上视图；
图2A-2B是根据本发明的实施例的示例性的一电磁探针的侧视及上视示意图，具有被安装的螺旋天线，使其一侧面向一电磁发射吸收层；
图2C是示例性的螺旋天线的示意图，其不具有一发射吸收层；
图3A是根据本发明的实施例的一电磁探针的示意图，其具有一包含星形缺口部的电磁辐射吸收层；
图3B是根据本发明的实施例的一电磁探针的示意图，其具有一电磁辐射吸收层，包含多个同心框形区域段，从中心点以一距离的一函数而增加宽度；
图3C是根据本发明的实施例的一电磁探针的示意图，其具有多个三角形电磁发射吸收层部位，围绕在所述天线的周边，且彼此构成多个同心框形段，其具有电磁发射吸收层的一增加量作为从中心点以一距离的一函数，例如从天线的对准线；
图4是根据本发明的实施例绘示一种螺旋天线的可选阵列配置的示意图；
图5是根据本发明的实施例在壳体内的一平面天线的横截面的示意图，所述天线被覆盖在一电磁发射吸收层中，如图3A-3C所示；
图6是根据本发明的实施例绘示的一种系统的振幅响应的示意图，所述系统包括两电磁探针，每一电磁探针具有一平面螺旋天线，其中一电磁探针可发送至另一个，通过一人体胸部，从背部至胸部，或从胸部至背部；及
图7A和7B是电磁探针的示意图，其具有电磁吸收基板，其中图7A绘示圆形螺旋天线，及图7B绘示一椭圆形(oval；elliptical)的螺旋天线。
具体实施方式
在本发明的某些实施例中，具体来说是涉及一种电磁探针，但不排除一种用于发射及/或接收电磁发射的电磁探针及生产电磁探针的方法。
根据本发明的某些实施例，提供一种电磁探针，任选地用于监测数个生物组织，其包含一螺旋天线及一沿着所述天线安装的电磁发射吸收层，且具有电磁发射系数，从一几何中心及/或所述天线的一馈电点及/或所述天线的对准线相隔的一距离的一函数增加。这种电磁发射吸收系数可在某些实施例中被视为从一几何中心及/或所述天线的一馈电点及/或所述天线的对准线(boresight)增加，即使对于距离的一部分有保持固定。
如本文所使用的，所述用语“螺旋天线(spiral antenna)”可理解为天线或天线的一部分，其被配置用于在一个频率的宽域范围发送及/或接收多个频率。其中由所述天线发送的最高及最低频率限定宽域范围为在此之间。在某些实施例中，所述天线配置在发送及/或接收整个宽领范围。在其他实施例中，所述天线是一个多频天线，因此被配置发送及/或接收在所述广域范围的两个或以上的频率子集，其中最高及最低频率可由天线发送而限定其广域范围。在某些实施例中，所述广域范围涵盖的范围为围绕一个中心频率的±40％或以上，或频率的一全倍频或以上。在某些实施例中，所述广域范围涵盖600兆赫至4千兆赫的频带。
所述发射组件可在某些实施例中被使用，用于单一频率，窄频带信号，多频带信号或利用低频率的宽带信号。
如本文中所使用的，所述天线的对准线(boresight)是在自由空间测量具有最大增益的天线波瓣(lobe)的轴。
所述螺旋天线可为任何形状，其具有一个、二个或以上的螺旋臂及具有由圆形，椭圆形，方形和/或矩形的所选的形状。所述螺旋天线可以是平面，也可以不是。
所述电磁发射吸收层可沿着天线由任意方向安装，只要被定位能够通过天线影响电磁能量的发送。任选地，所述电磁发射吸收层被定位在如接近所述天线的导体，这将会通过抑制其电流而消减电磁能量。任选地，这包含定位所述电磁发射吸收层至少部分在所述天线的近场(near-field)。任选地，这包含所述空间围绕所述导电臂的至少一部分，与距离的5倍、3倍或1倍，所述最大距离在同一位置的两相邻导电臂之间。因此，所述电磁发射吸收层可沿着所述天线的一表面(如正面及/或背面)，及/或所述天线可被部分或完全嵌入在所述电磁发射吸收层，及/或所述电磁发射吸收层可包含电磁发射吸收材料，其位于所述天线臂之间。如本文所使用的，电磁能量可为电磁场(EM-fields)及/或电流。
所述电磁探针的结构如上所述，且描述如下的某些实施例中，增加电磁探针的效能及使用带宽，其中电磁探针具有的天线在一给定的尺寸内。具体而言，它可以利用较低频率及/或改善低频带的平滑度，虽然可能同时保持了较高频带的高效率，且一平滑过渡从低频带至高频带。这种电磁探针具有一两个相位的平滑频谱性能及振幅天线响应。所述探针也可提高所述天线的圆极化，特别是在较低的频带。
任选地，所述电磁发射吸收层包含多个大致同心的框形区域对应于所述天线的部位，且具有在所述天线导体的平面的表面区域。任选地，所述电磁发射吸收层包含多个大致同心的框形区域对应于所述天线的部位，且具有所述导电臂相同表面。任选地，所述电磁发射吸收层包含多个大致同心的框形区域对应于所述天线的部位，且具有无电磁发射吸收层能量相同损失。在这种情况下，相同损失(equal loss)意指电磁能量的损失，这不仅是因为电磁能量被发射。所述损失包括如能量转换为热能。
在某些实施例中，所述电磁发射吸收层是由多个区域组成。在某些实施例中，所述电磁发射吸收层的组成不同(例如一连续单层或多个非同心形或部分)，但作为组成其具有(或分成)多个同心框形区域。有时一个或以上的同心框形区域可包含或包括一个或以上区域，其缺少所述电磁发射吸收层。
这些形成使每一同心框形区域具有一电磁发射吸收系数，其其他任一所述多个同心框形所包围的区域。
在某些实施例中，所述同心框形区域具有一依照所述天线臂的轮廓的形状。例如，在一圆形天线中，所述框形区域可以是圆形，当在一方形天线中，所述框形区域可为方形。
在某些实施例中，为了提高如上述逐渐增加所述电磁发射吸收系数，所述电磁发射吸收层可被成形，使所述吸收材料的量从所述几何中心及/或馈电点及/或所述天线的对准线相隔一距离的函数而增加。另外或可替换地，所述吸收材料的浓度及/或密度从所述几何中心及/或馈电点及/或所述天线的对准线相隔一距离的函数而增加。另外或可替换地，所述吸收材料的电磁发射吸收系数被使用在所述电磁发射吸收层，从所述几何中心及/或馈电点及/或所述天线的对准线相隔一距离的函数而改变。另外或可替换地，所述螺旋天线的导电组件的宽度或密度从所述几何中心及/或馈电点相隔的一距离的函数改变。
本发明至少一实施例在详细说明之前，应该理解的是，本发明不被本文中的结构细节及组件的配置及/或一些描述的设置方法及/或附图说明及/或实施例所限制。本发明能够以各种方式中在其他实施例或实施或进行。
请参阅图1A至1F，是根据本发明某些实施例的一电磁探针90的上视图、剖视图及四个不同的截面图，具有一平面或非平面的螺旋天线导体91，一电磁(electromagnetic,EM)发射吸收层92，沿着所述天线导体91的至少一部分被安装，及多个大致同心的框形区域93，其具有不同电磁发射吸收系数，任选地，根据本发明某些实施例围绕的一部分95是无电磁发射吸收层或包含一具有电磁吸收度低的材料。任选地，所述电磁能量的衰减是利用一电磁发射吸收层而不包含或集成组件组成。
所述电磁发射吸收层92可为连续及/或非连续，使所述大致同心的框形区域93可被直接分离及/或连续。如图1A所示，所述示例的平面螺旋天线具有一天线导体91。每一所述多个同心框形区域93通过通过刻度色调及边界在两者之间的用虚线描绘在图1A中。所述发射吸收系数的水平被列举，通过这一系列的刻度色调范围从白色到暗灰色(深色调描绘较高的发射吸收水平)。
请参阅图1B所示，为同心框形区域的一实施例。在某些实施例中，所述区域包含天线导体91或其中的一部分，及其他未知的。如图1B所示，所述区域具有一给定的空间。所述空间可向上或向下延伸及/或穿过所述天线导体91。所述框形区域的特性通过所占的长度而被表现，在每一区域沿着图1B的截面A-B所示，以及在某些实施例中，此长度与多个或所以框形区域相同。
简单而言，一电磁发射吸收系数可称为一吸收系数。所述吸收系数是一数量，其表征为一电磁发射吸收层或其中的部分可能被消减通过热转换的相互作用的电磁能量的程度。较大的吸收系数意指所述能量被衰减至一较大的程度，因为与所述层作用，及较小的吸收系数意指所述层衰减所述电磁能量至一较小的程度(如果有的话)。所述吸收系数被选择测量所述天线导体的往复量(如长度)为使用单位，其被曝露在所述电磁吸收层。在某些实施例中，沿着一天线在一给定点，所述电磁发射吸收层的发射吸收系数是沿着与所述点相关联的一有效周边的电磁发射吸收层的量的一函数。例如图7A及7B，将进一步解释如下。
由于所述螺旋天线的每一发射频率具有自对准线的有效发射半径，对于每一频率的整体有效吸收是不同的，且为吸收从所述馈电点至所述发射有效半径沿着所述导电臂的积分，这相当于吸收系数从所述馈电半径至所述频率的有效发射半径的积分。
任选地，所述电磁发射吸收层包含材料，例如铁磁材料(ferromagneticmaterial)具有高磁导率的损耗角正切(tanδ＝μ″/μ')，损耗磁场至一程度，所述程度与所述电磁能量被曝露在电磁发射吸收层成正比。
任选地，通过一电磁发射吸收层的所述电磁能量的衰减可利用所使用具有不同电磁特性的材料(如不同磁导率的损耗角正切)来控制，可通过改变量及/或在电磁发射吸收层中的材料浓度及/或利用所述电磁发射吸收层改变所述天线的覆盖范围(例如使用不连续或空间)。要注意的是，对于电磁能量所给定的一频率，不连续明显小于所述波长(<0.25λ或<0.1λ)，且可沿着所述能量的传播路径被使用。在这种情况下，所述不连续性具有一些微的效果，且仅聚会材料具有效果。在某些实施例中，对于所述能量有多个传播路径，不连续在所有传播路径中可被选择明显小于所述波长，如果具有很少或几乎没有的效果。
此外或任选地，所述衰减可通过选择沿着天线的所述电磁发射吸收层的位置而被控制。例如，在一螺旋天线具有多个臂，相同材料放置在所述天线的两臂之间比放置在所述天线平面的上方或下方，可能在电磁能量上具有较大的效果。
所述电磁发射吸收层92设置在接近或接触所述天线导体91。如图1C至1F所示，实施例提供电磁发射吸收层的定位，其绘示通过所述电磁发射吸收层92的选择截面A-B。
如图1C所示，电磁发射吸收层92沿着一平面天线的正面或背面设置，所述天线具有一天线导体91。所述正面是垂直面对发射及/或接收的主要方向。例如，所述螺旋天线的发射导体组件的正面至少被部分覆盖，涂覆，胶带黏合或附着在所述电磁发射吸收层92。如图1C所示，所述天线的正面及背面两者皆由所述电磁发射吸收层92覆盖。如图1B及1C所示，所述电磁发射吸收层92具有电磁发射吸收层的渐变组成或设置在其中的电磁吸收材料，如电磁发射吸收层92的渐变阴影。如图1D所示，为另一截面，其中所述天线导体91是通过夹持或嵌入至所述电磁发射吸收层92中。
如图1D所示，所述电磁发射吸收层92具有一电磁发射吸收层的渐变组成或电磁吸收材料。相反的，如图1E所示的截面为在所述电磁发射吸收层92中的电磁发射吸收层的分层型态。在这个实施例中，所显示的同心框形区域93B中所述电磁发射吸收层的截面中，而同心框形区域93B部分缺少电磁发射吸收层，且最内部的同心框形区域93C具有至少三个的数量。所述三区域由虚线分隔开。在某些实施例中，不立即，同心框形区域与包含在所述电磁发射层的各层重合。
最后，如图1所示，为一具有一天线导体91的螺旋天线的截面图。在本实施例中，所述电磁发射吸收层92包含可选择将电磁发射吸收层嵌入所述两天线臂之间。所述电磁发射吸收层被设置，以便如果所述螺旋天线的天线臂(如导电臂)有相等于臂部的固定厚度，有相等的能量损失而不受所述电磁发射吸收层92影响。
所述电磁发射吸收层92任选地由一电磁吸收材料制作而成。进一步描述如下，所述电磁吸收材料任选地分布在所述电磁发射吸收层92，使所述所述同心框形区域93的吸收系数增加，从所述天线的对准线移动远离时，其沿着所述天线的A-B截面。
任选地，所述电磁吸收材料包含的材料具有电磁能量及电流的损耗，例如一种或多种材料，如爱默生(Emerson)的材料以及其具有透气性损耗角正切(tanδ＝μ″/μ')>0.01,>0.1or>0.3or>0.6,其中μ″表示的磁导率的虚数部分及μ'表示磁导率的实数部分，在频率为100兆赫至5千兆赫的范围的全部或一些，例如1千兆赫及/或2千兆赫及/或介电常数的损耗角正切(tanδ＝ε″/ε')>0.01，>0.1或>0.3或>0.6，其中ε″表示介电常数的虚数部分及ε'表示介电常数的实数部分，在频率为100兆赫至5千兆赫的范围的全部或一些，例如1千兆赫及/或2千兆赫。其中，所述电磁吸收材料的特征μ'在1至30之间，例如约为20，及/或μ″在1至30之间，例如约为6至15之间的范围，及/或特征ε'在2至60的范围之间，例如8至30的范围，及/或ε″在1至30的范围之间，例如为5至10。在频率为100兆赫至5千兆赫的范围的全部或一些，例如在8εεε00兆赫至3.6千兆赫之间的范围。在某些实施例中，所述电磁吸收材料包含根据所述电磁能量的频率所选的一材料，其可被影响。在某些实施例中的一载体，如硅或其他聚合物材料，可与一种或多种下列物质混合：铁磁性材料，具有不同的介电性能的材料，如液体，氧化金属，电阻导体，所述混合可具有不同的电磁特性，例如不同的吸收系数通过从对准线相隔不同的距离有电磁系数的连续变化。任选地，所述电磁吸收材料被选为在频率在最佳衰减电磁能量，其是由所述天线的所述外部发送。例如，这可能是所述螺旋天线的周边的部分，其横跨所述天线的全部表面区域的64％或以下。或甚至所述表面的36％或以下，或所述发射表面区域的19％或以下。在一圆形螺旋天线中，例如一圆形天线的半径的外部40％，或一圆形天线的半径的外部20％或甚至外部10％或以下。
任选地，如图1F的实施例所示，所述电磁发射吸收层92在所述天线的天线导体91的所述平面填满空间。例如在所述导电组件之间的空隙，例如臂。任选地，所述电磁发射吸收层92在所述天线的导线的平面及一接地平面之间填充一空间。在某些实施例中，所述天线具有一单一导电线，例如单一臂的螺旋天线，其具有一接地平面而有一圆形或矩形导体平行所述接地平面。所述线被视为如一微带线，其中所述螺旋导体及所述接地平面由一基板分隔开。在这样的实施例中，所述电磁发射吸收层92具有一重要影响，当位于所述导电线及所述接地平面之间。
如上所述，所述电磁发射吸收层92的结构可提供有效的增进及在一给定尺寸中可用的天线频宽。具体地，它可允许较低的截止频率而具有改善低频带的平滑性，同时保持高频带的高效能，及从所述低频带平滑过渡到高频带，例如更少的缺口，及两相位平滑的频谱特性，及所述天线的振幅响应。
所述电磁吸收层92可被设计为多种配置以达到不同的效果权衡。例如，增加被电磁发射吸收层92覆盖的天线区域及没有被覆盖的天线区域的比例。增加所述电磁发射吸收层92的效果。特别的是，这样的比例在较低频率增加了频率响应的平滑度，此外，减少低截止频率及改进低频率的圆极化，但在低频中回报转换效率。另一方面，在高频率中，比例增加会减少所述传送效率，目前具有通过吸收材料覆盖的发射区域。
如图7A及7B所示，在这些图中的一天线的任一点可具有相关联的有效周边。在某些实施例中，在一给定点的一电磁发射吸收层的电磁发射系数为沿着与所述点相关联的有效周边的电磁发射吸收层的量的一函数。在某些实施例中，在任一同心框形区域的一电磁发射吸收层的所述发射吸收系数为沿着与任一区域相关联的多个有效周边的电磁发射吸收层的量的积分和的一函数。在某些实施例中，一同心框形区域的一电磁发射吸收层的所述发射吸收系数为沿着从所述天线的馈电点的全部有效周边至最远离所述馈电点的区域的有效周边的电磁发射层的量的积分和的一函数。
在某些实施例中，所述有效周边可以是一天线的一区域，所述天线可发送一给定频率或频率的频宽在最大或接近最大效益。在一螺旋天线中，所述活动区(active region)是从所述馈电点至所述天线上的一位置的所述天线的一部分，其中所述螺旋圆周相等于波长。在某些实施例中，这也包含所述螺旋的数个部分，其具有多个不同的半径，从上述圆周高达10％或高达20％的半径，如从天线的馈电点进行测量。
要注意的是，对于具有给定频率的电磁能量，明显小于所述波长的不连续(<0.25λ或<0.1λ)，可沿着所述能量的一传播路径被使用。在这种情况下，不连续具有一些微的效果，且仅聚合材料才具有效果。在某些实施例中，对于所述能量有多个传播路径，不连续可在全部的所述路径中配置为明显小于所述波长，如果具有很少或几乎没有效果。
如图7A所示的天线探针900，包含一圆形螺旋天线901，其具有附着在其中的电磁发射吸收层，如电磁发射吸收层902。所述天线902具有一截面，跨越点P0至点Pn而在点905(可为馈电点的P0，几何中心及/或天线901的对准线)，及点Pn在所述电线外部边缘上。
沿着所述截面的任何一点(如P1及P2)有效周边(分别为910及920)是从点905在一固定距离围绕所述馈电点905。任选地，所述有效周边包含所述天线的数个部分，其具有一半径，小于P1(或在这情况也可以是P2)至所述天线的数个部分的10％或20％，具有一半径，小于P1(或P2)的10％或20％。在某些实施例中，当一频率(或频率的频带)以最高效率沿着所述截面从两点(如P1及P2)之间的多个区域被发送，所述有效周边可在所述两点(例如910及920之间)的有效周边之间组成整个天线表面。
如图7B所示的天线探针900’，包含一椭圆螺旋天线901’，其具有附着在其中的电磁发射吸收层，如电磁发射吸收层902’。所述天线901’跨越点P0至点Pn而在点905’(可为馈电点的P0，几何中心及/或天线901’的对准线)，及点Pn在所述电线外部边缘上。一截面上的任何点(如P1及P2所示)所述有效周边(分别为910’及920’)为一360°的路径，从所述给定点在朝向点905’的截面上沿着一天线臂先向后退。在某些实施例中，当一频率(或频率的频带)以最高效率沿着所述截面从两点(如P1及P2)之间的多个区域被发送，所述有效周边可在所述两点(例如910及920之间)的有效周边之间组成整个天线表面。
根据本发明的某些实施例中，所述天线为一平面螺旋天线。例如，参考图2A至2B所示，为一天线探针300示例的侧视及上视图，为一圆形螺旋天线，其具有被安装的一导体302、305。使其中一侧(如前侧)面对一电磁发射吸收层306、301。
所述螺旋电磁探针300包含一导体302、305，形成用于作为一单一螺旋臂或多个螺旋臂，具有一共源(common source)，有作为馈电点303的功能。所述螺旋探针300可为一阿基米得(Archimedean)螺旋天线，或任何形状的等角螺旋天线，其包含例如一方形螺旋天线，一圆形螺旋天线及一椭圆形螺旋天线。所述螺旋天线导体302、305可为一平面或形成三维结构，例如一锥形螺旋天线或一喇叭天线，其具有形成在壁面的螺旋，及/或相似物。任选地，所述螺旋天线导体302、305被印刷在一电介质(如图2A所示作为介电材料层304)，可选择一介电常数及尺寸。一天线可被视为包含两导体302、305及所述电介质材料304。例如所述电介质是由罗杰斯(Rogers)R3010TM所制成。
在一螺旋天线中，例如图2B所示，所述内部半径r1是从螺旋的中心测量到的第一圈的中心，r2从螺旋的中心测量到的最外圈的中心。这样的天线，flow＝c/(2πr2*sqrt(|ε″μ″|))可表示螺旋天线的最低工作频率的近似值，及fhigh＝c/(2πr1*sqrt(|ε'μ'|))可以表示最高工作频率的近似值，其中c表示光速，及ε',μ'表示分别在所述螺旋天线的内部半径附近的有效的复数介电常数和磁导率常数，及ε″,μ″分别在所述螺旋天线的外部半径附近的有效的复数介电常数和磁导率常数。在一rθ的座标系统中，所述螺旋同时沿着r轴及θ轴延长。
如图2C所示的一螺旋天线100的示例，无法发射吸收层，所述图2C为两臂的螺旋天线100，所述天线100的一馈电点101在所述结构的几何中心，其中所述电磁能量沿着导电臂102、103传播。特性半径104、105分别为r1及r2，及给定所述天线的最高及最低特征频率。
所述螺旋形导体绕组可设置在非平面的表面(内部或外部)，例如在一三维(3D)具有各种形状及尺寸，例如一圆锥形及一金子塔形，举例如一螺旋形导体绕组具有来自ETSLINDGRENTM的一圆锥形记录螺旋天线模块3102。
任选地，所述发射吸收层306、301(图2A及图2B)被设置，例如压层，涂层，及/或其他方式附着至所述螺旋天线302、305。在这种实施例中，所述发射吸收层306、301的不同区域的介电常数及磁导率影响在所述天线中电磁能量的传播方式，例如，在所述螺旋路径中，沿着所述螺旋天线302、305的导电传输线。在某些实施例中，所述电磁能量的水平与沿着所述吸收层306、301的移动距离而增加。如上所述的实施例中，所述吸收层306、301被设计为使所述螺旋的外部绕组利用吸收材料而具有更高的衰减效果。这可以通过增加电磁辐射吸收层的总量沿着给定的路径来实施。
在某些实施例中，这至少是通过增加覆盖百分比作为移动距离的增加来实现。在某些实施例中，这种效应是在所述天线的导电部分沿着一能量传播路径进行测量(例如，沿着所述螺旋天线的一螺旋臂)。在某些实施例中，放置在与天线截面的第一点相关联的有效周边比放置在与所述截面的第二点相关联的有效周边更可达到具有电磁发射吸收材料的较高量。其中所述第二点比所述第一接近所述天线的对准线。
在某些实施例中，所述吸收材料的层被配置(例如尺寸及/或形状及/或沿着所述天线的分布)，当同时考虑所述螺旋天线的其他属性，在所述天线中会影响所述电磁能量的传播。对于这样的例子，包含天线结构及设计特征(所述天线的导电组件的宽度及/或密度，这可能会改变从几何形状及/或馈电点相隔一距离的一函数，例如，在所述天线中，所述任何相邻的两臂之间的距离)。
从某些实施例中，所述材料对于在传输线上的电磁发射的传播方向是未知的，所述传输线在线路上沿着所述天线吸收所发射的至所述发射路径的末端，并从末端沿着路径返回。从所述天线末端的反射能量可增加发射，其会干扰及毁坏所述发射的发送，导致为非光滑频谱及偏振的行为。由于破坏性干扰的影响较小，在较低频率反映能源电力的减少可移动低截止频率至较低频率。
任选地，所述电磁发射吸收层被定位于如在一个或以上的最内部同心框状区域所述电磁能量的相对一小部分被吸收，所述发射的一部分明显小于所述天线的导电表面的一部分，这与所述一个或以上的最内部同心框状区域相关联。任选地，如一个或以上的最内部同心框状区域与没有电磁发射吸收材料相关联及/或没有所述电磁发射层的部分相关联。例如，如图2C所示，从所述螺旋天线92的馈电点101的中心沿着所述线r2延伸(或所述天线的几何中心或对准线)，并至所述螺旋臂的外部周边，所述最内部同心框状区域与所述半径(如从点101向外测量)的最内部30％或以上(或甚至50％或70％或以上)相关联。任选地，所述最内部同心框状区域可与所述天线导体的表面的最内部10％相关联，或与所述导体的最内部25％相关联，或甚至与所述导体的50％相关联。这样所述最内部同心框状区域可配置用于通过所述电磁发射吸收层吸收所述电磁发射的总量的5％或以下的吸收，或所述电磁发射小于10％或以下，或电磁发射的25％或以下，如表1所述。
表1
任选地，这种测量至少或仅对于所述电磁能量的频率，从所述天线的最外部同心框形区域发射较有效，例如涵盖所述半径最外部的40％或以下，或甚至20％或以下，或所述半径的10％或以下。任选地，所述测量至少或仅对于所述电磁发射的频率，从所述天线的最外部同心框形区域发射较有效，例如涵盖所述表面区域最外部的64％或以下，或甚至36％或以下，或所述天线导体的表面的20％或以下，其与所述同心框形区域相关联。任选地，所述最内部同心框形区域与所述天线导体的表面的内部50％或以上相关联，或与所述导体最内部的25％或以上，或甚至所述导体最内部的10％或以上，其不具有与其相关联的电磁发射材料。
任选地，每一所述同心框形区域相较于其他最内部同心框形区域具有比框的一同心框形区域具有相同或更高的发射吸收系数。而每一最内部框形区域比框的一同心框形区域具有一相同的发射吸收系数。
参阅图1A至1F所示，所述电磁发射吸收层92覆盖，例如涂层，压板，磁带，及/或连接至所述天线导体91，其中在不同区域空间的所述电磁吸收材料个别的影响沿着整个路径96(或沿着一有效周边对于给定的数个点沿着路径96)具有一不同的轮廓，如从所述天线的几何中心相隔的距离增加。
另外，沿着所述路径96的所述电磁发射吸收层的厚度可具有一改变轮廓(例如，增加)，如从一天线的馈电点303相隔一距离的一函数，举例来说，如图2A及2B所示沿着所述线Rb。所述电磁发射吸收层301叠在所述层上且包含所述导电螺旋臂302，其反而叠在一介电材料层304上。所述区域具有从所述馈电点303相隔的一距离Ra或更少，如点305，不被覆盖(或被覆盖没有明显吸收效果的材料)，及所述区域具有一距离Rb或以上，如点306，由具有最大厚度的层覆盖。
所述厚度的增加可被实现，例如通过具有渐增开口直径的分层环，产生一类似截面的步阶(如图1E)，及/或通过形成所述电磁吸收材料作为一单一层，其厚度可作为从所述馈电点相隔距离的增加，及/或通过具有所述吸收材料的改变浓度(如图1C及图1D)。
任选地，在所述发射吸收层301中的不连续被产生，在相对于所述电磁发射波长的设定尺寸中通过这样的结构，相同的说明距离如下。所述不连续可小于一般传播通过其中的波长(例如，图3A所示在所述层2020的所述电磁发射吸收层的图案，或图3C及7A)。例如，所述不连续的尺寸小于所述波长的四分之一及/或在一厚度增加的斜率。例如，对于相对于所述波长(在所述传播方向)的任一长度单位，在一波长的四分之一的比例或以下。此外，如图1A、1C及1D所示，所述电磁发射吸收层92包含吸收材料的浓度，其被确定作为从一天线的所述馈电点、对准线或几何中心相隔所述距离的一函数。增加所述吸收材料的浓度通过所述材料浓度的分级可被实现。
另外，所述电磁发射吸收层92包含一复合材料，其中在所述复合材料中的吸收材料的比重沿着所述路径96而逐渐增加。例如，在一载体中嵌入磁铁以控制及改变复合的浓度(如橡胶或任何聚合物)。任选地，在所述天线90及所述电磁吸收材料的结构中所使用的介电材料被集合至所述复合材料。在这样的实施例中，所述电磁发射吸收材料可被加入至介电材料中，在产生初期阶段。在一螺旋天线中，所述复合材料及/或所述电磁发射吸收材料是沿着所述天线(沿着能量传播路径及/或一螺旋臂及/或沿着路径96)被铺设而逐渐覆盖。这可以通过吸收材料层的不同图案实现(包含所述复合材料)，如下所述。
任选地，所述电磁发射吸收层92具有空隙，其中吸收材料是不存在的。任选地，所述图案被设计使沿着一路径的不连续被形成在相对于所述电磁发射波长的尺寸设定中。例如，所述不连续小于波长的四分之一，其设计用以传播，以便在传播的波具有较少或无影响。任选地，相对于主要传播的信号的功率，通过两个至少一因素降低影响是在功率中较小的反射。所述尺寸沿着所述传播路径96任选地增加其大小。
根据本发明的某些实施例，所述电磁发射吸收层92被成形使较少的电磁发射吸收材料存在于较接近馈电点的区域中。例如，所述电磁发射吸收层92具有一图案，其中尖峰面对在所述天线导体91的馈电点前面的一孔。例如图3A所示为一电磁探针，具有一电磁发射吸收层200，其具有一星形开口设置在一螺旋天线的臂201前面。所述星形开口包含的材料具有比所述层的外部(例如，吸收材料的浓度降低)还低的发射吸收性能，或为空的。所述电磁能量在所述螺旋臂的螺旋传播路径上从标记点X至标记点Y前进，且遇到所述电磁发射吸收层202的不连续部分，以便使所述螺旋路径通过的区域被吸收材料渐增的量覆盖。所述区域具有从馈电点203相隔的距离Ra或以下，例如点X，未被覆盖。所述区域具有至少Rb的距离，例如点Y，被完全覆盖。使用多个不同的贴片而非一连续层可实现相似的效果，例如图3C所示。在所述电磁发射吸收层92的设计中，逐渐变细可被配置避免或减少反射及/或振荡，这可能导致从电磁能量的反应的剧烈阻抗变化。沿着一能量传播路径的所述感知阻抗(如沿着图1的路径96及/或沿着所述螺旋天线的一螺旋臂)取决于所述能量的频率(或波长)，并根据所遇到的媒介的平均值。沿着所述传播路径的小间隙(相对于波长，如0.25λ或更少)，因而不会引起反射及/或振荡，因而使频谱平滑。
所述电磁发射吸收层92的形状，具体地，在区域中的吸收材料的较低密度接近所述天线导体91的馈电点后或对准线，是所述能量一相对较低的衰减具有较高的频率。例如，能量从圆形周边的限定区域有效被发射，所述周边具有一半径Ra及在所述天线的对准线或馈电点的一中心，所述天线具有频率f>c/(2πRa*sqrt(|εμ|))，其中C为光速的常数，ε及μ分别为有效的复数介电常数和磁导率常数。在本实施例中，Ra也表示最小圆的半径，其关于所述天线导体91的馈电点或对准线，且具有由所述吸收材料覆盖的一些部分。在某些实施例中，所述电磁发射吸收层92(及/或其材料)的形状可被选择作为上述频率f的衰减，这将不超过5分贝(dB)或不超过7分贝，有关一电磁探针具有一类似天线导体91而不具有电磁吸收层92。在所述天线的一般频带的较高部分通过降低低截止频率同时保持最小的影响，这可使所述天线的有效宽带加宽。当考虑申请时，其中通过高损耗材料的穿透是必须的，并在一般较高频率经历了较高的损失，这样的例子是明显的。
任选地，在所述螺旋天线中(如圆形螺旋天线)，所述电磁发射吸收层92的覆盖区域在径向延伸，且形成沿着径向轴线的环状图案。例如，一图案具有4或6或8个三角区域，或以上，产生一周，对于从所述天线的所有发射的频率为四分之一波长或以下(由于这样的实例，所述螺旋天线具有发射一给定波长的属性，从所述圆形区域中心围绕所述天线的馈电点，及具有相当于波长的圆周)。
根据本发明某些实施例，所述螺旋天线为一大型天线的一部分。例如图3A所示，一螺旋天线可为一天线的一部分其包围在一内部(在这里为一可选环形204及通过环204包围的所述天线的部分)。所述环形204可作为某些实施例，包含电磁发射吸收材料。在某些实施例中，所述天线可为一大型天线的一内部。例如，臂201可超过所述区域，其通过电磁发射吸收层202(图未示)被涵盖。在这种情况下，所述天线可被限制到所述电磁发射吸收层202的圆周内的部分。
另外，如图3B所示，所述电磁发射吸收层包含多个同心框形层区段401，可选择环形，宽度从所述中心增加为一距离的一函数，例如，从馈电点。虽然环状的框形层区段401如图3B所示，具有材料密度特性的任何其他图案，从所述天线的馈电点相隔的一距离而逐渐增加可被使用。所述特征尺寸说明所述图案不连续应该较小于发射的波长，从连续的区域尺寸被覆盖，在离所述馈电点一距离R及/或沿着以所述天线的一臂的一能量传播路径，应该明显小于2πR(其中π为圆周及圆直径的比例)的程度，不会引起明显的反射，及/或振荡沿着一电磁发射传播路径至少不在预期的频率中(频率或使用的频率的频带)(例如，相对于主传播信号的振幅中，所述反射小于5或以上)。
根据本发明某些实施例，所述螺旋天线的成形，使其正面为非平面，例如，一螺旋天线具有三维(3D)结构，可选为圆锥形。在这种实施例中，所述电磁发射吸收层可涂覆在正面的表面，确保所述电磁发射吸收层的同心框形区域，为了使一同心框形区域相较于围绕一同心框形区域具有相同或更高的发射吸收系数。任选地，在所述电磁发射吸收层的所述电磁发射吸收材料的密度通过在表面分布少量的所述材料随着彼此接近而增加(例如，一锯齿状配置)，及/或通过使用一复合材料，其中所述吸收材料的浓度会增加。
根据本发明的某些实施例，所述电磁探针的定义如上述，例如所述探针有平面螺旋天线，如图4所示，其结构为一阵列配置。所述阵列可使用例如一电磁发射吸收层802来制造，其具有吸收材料的一单一层与图案(或组合的图案)，以维持每一电磁探针，多个同心框形区域中的至少一同心框形区域具有比包围一同心框形区域还高的发射吸收系数。例如，一星形开口802可形成在任一螺旋天线的所述发射吸收层，其中所述开口包含的材料具有比所述层的外部还低的发射吸收，或为空的。任选地，每一所述多个同心框形区域具有相较于包围同心框形区域相同或高的发射吸收系数。
根据本发明的某些实施例，所述螺旋天线被放置在隔离的杯形结构中，例如申请日为2011年11月3日的国家申请专利第PCT/IL2011/050003号，且公开为第WO/2012/059929，在此作为参考。这样的天线被使用者例如生物的应用中，其中所述天线被使用于耦合电磁能量，而能有效地进入一人体或动物体或其他应用，其中所述能量被耦合至一具有介电性能的介质，例如具有介电常数大约10的一介质。在其他的结构中，例如以下实施例中的平面结构可被使用。
根据本发明的某些实施例，例如图5所示，为一平面天线210的横向示意图，例如为2臂或4臂的螺旋天线，覆盖有一电磁发射吸收层211，如图3A至3C所述。所述介电材料的上覆层212，例如10毫米的罗杰(Roger)RO3010，或TMM Duroid，被放置在所述电磁发射吸收层211的前面，及任选地形成在中心的馈电口。另一覆层213有类似或不同的介电材料，可被安装在所述天线210的后面。所述天线210、介电材料211、213及所述电磁发射吸收层211被包含在一导电杯狀室214中，任选地具有一围绕开口的凸缘，其中任选地覆盖至少一部分的电磁发射吸收层215。所述电磁发射吸收层215覆盖在所述导电杯狀室214的底部，所述导电杯狀室214的外侧及/或内侧墙抑制所述室上的电流，反射所述电磁场至所述室的开口，而消除所需的场，如国际申请第PCT/IL2011/050003号，及公开第WO2012/059929号所示，在此作为参考。在所述凸缘上的电磁发射吸收层215可减少或消除电场，及/或在所述室的内侧的电流，这可以发射至外部，及通过减少或消除电磁场提高所述内部室的隔离，及/或称所述室的外部感应电流。任选地，所述电磁发射吸收层215也可设置在所述室(图未示)的外部，用以减少所述室外部所传递的电流，其降低所述室的内部及所述室的外部之间的隔离。
这样减少隔离的情形可能会增加，当一电缆217连接至所述天线，带有感应电流作为发射元件，及/或在多个天线配置中的一发射天线及一接收天线之间的传导发射。如图5所述，也描述对于所述天线218的一种馈电元件，及一可选的平衡/不平衡轉換器(Balun)219，及/或其他电路，如果需要，可将信号从电缆217转换至馈电元件218。
任选地，任何上述的电磁探针被用于应用中，其中所述电磁探针为接触接近至一给定电介质的目标介质，例如一人体或动物体在生物感测的应用(直接或通过一薄层，例如衣服)，对于这些使用电介质覆层材料的附加层，如图5的标示212所示被增加。这可使所述天线有更佳的耦合，从其周围通过增加在所述天线的发射元件及目标材料之间的间隙。
所述室214由所述天线元件可能会影响电磁能量的传输，例如能量从所述室被反射至所述电磁探针，及/或所述室的电容效应，特别是其中所述室具有一较低轮廓及相对接近所述天线。这可能会导致分散及整体元件的电磁发射波的破坏/建设。在某些用途中，从所述介质反射至其传输的目标(例如人体或动物体)也可能发生，可能造成分散及所述全部元件的电磁发射波的破坏/建设。吸收物从内部覆盖所述室(如吸收层215)及/或吸收物在所述天线210元件的导电部在例如螺旋臂及室之间可通过抑制振荡这样的效果，及/或螺旋臂及介质的传输目标，及提高平整度及极化电磁能量，而在所需的方向发射。
在实施例中，所述电磁发射吸收层被使用，附接及/或放置在所述电磁探针附近，其有所述电磁发射吸收层至一电介质，如人体或动物体的皮肤可能会遇到上述的效果。例如，所述皮肤的性质为放置一天线并触摸接近皮肤可能会产生吸收效果。因此，通过放置有电磁发射吸收层的一天线，例如图3A所述，在接近皮肤时，所述天线的性能可能会改变，由于吸收的效果可在所述天线的非覆盖区域(或区域未覆盖有电磁发射吸收层)，例如在具有半径Ra或以下的一区域。这种吸收效果反而导致在高频带中的所述天线的效率降低，减少为所述天线使用的有效频带。另外，由于所述皮肤的性质非常数，且可改变各种生理变化(例如，出汗)，而且所述电磁探针的机械耦合至皮肤也可能改变，例如运动中，所述电磁探针的行为可能在一变化的方式下被影响，这可能是不理想的。
示例
现在参考下面的实施例，并结合上述的说明；在非限制性的方式中说明本发明的一些实施例。
请参阅图6所示，为一系统的振幅相应的曲线图，其中包含两螺旋电磁探针，每一探针具有一螺旋天线，其中一个螺旋探针可传送至另一个，通过一个人体的胸部，从背部至胸部，或从胸部至背部。所述虚线700表示在一系统中进行测量，其中所述电磁探针不包含一电磁发射吸收层(例如，图2所示的天线)及所述实线701代表一个系统，其中所述电磁探针如图3A所述(没有可选的环状204)。所述Y轴表示振幅，X轴表示频率的一线性范围。所述两轴是相对的，由于振幅的行为取决于通过传播电磁能量的所述介质，且所述设计可被实施于各种物理尺寸的尺度，因此，所述频率响应取决于所述尺度。
如所示的虚线700，所述天线没有一电磁吸收层所，其在704点具有一截止频率，作为所述振幅从所述点明显降低，并朝更低的频率。如所示的实线701，所述电磁探针与所述电磁发射吸收层表示较低的截止频率705，其相对于没有电磁发射吸收层(虚线700)的所述电磁探针。特别是，所述实线表示的截止频率低于虚线表示的所述截止频率约20％，使用具有电磁发射吸收层的天线比电磁发射吸收游离天线更可用，也可对应于点701及点705之间的区域的频率。
在所述图6中，当所述电磁探针包含一电磁发射吸收层(实线701)，振幅变化的响应于频率变化的趋势是相对于各自的趋势的相对线性或光滑的。当所述电磁探针不包含所述电磁发射吸收层(虚线700)。所述线性的趋势是由一平滑线表示，其具有较少的开口及波动(702及703)。在一些实施例的所述电磁能量的部分，例如所述低频率内容，在所述螺旋天线层所述馈电口传播不被照射而沿着所述天线达到所述传播路径的末端。不连续存在于传播路径的末端的反射被产生，导致在非单调的振幅频谱及相位响应(例如开口)，由于在所述前进波及反射波之间的建设及破坏干涉。如图6所示，多个开口在虚线中可以看出，例如702、703，而实线表示一个更单调及线性幅度与频率的行为。
在一些实施例中，一圆形极化天线被使用，例如图3A至3C所示，在在传播路径末端所产生的反射可能导致振幅偏振，在所述频带的一部分变成更椭圆或线性而非圆形。所述电磁探针的一电磁发射吸收层可减少上述反射的相关干扰而保持圆形极化，使所述电磁发射的水平及垂直分量不超过5分贝，不同于在任何给定的频率。
因此预计在专利的有效期间中，从这个应用的许多相关的系统及方法将被发展的更完善，且在用语一螺旋天线的范围内，一电磁发射吸收材料，及一安装单元，其包含之前所有这样的新技术。
如本文中使用的约(about)为±10％。
用语包含(comprises,comprising,includes,including,having)及包含但不限于(including but not limited to)。所述用语还有由...组成(consisting of)及基本上由...组成(consisting essentially of)。
基本上由...组成是指组合物或方法可包括另外的成分及/或步骤，但只有当另外的成分及/或步骤不实质上改变所要求保护的组合物或方法的基本和新颖性。
如本文所使用的，单数形式的一(a,an,the)除非上下文另有明确说明包含复数形式。例如，用语一化合物(a compound)或至少一化合物(at least one compound)可以包括多种化合物，包括其混合物。
示例(exemplary)在本文中用于表示作为示例(serving as an example)，实例(instance)或例证(illustration)。任何被描述为示例实施例不一定被解释为优于或胜过其他实施例和/或排除来自其它实施例的特征结合。
用语任选地(optionally)在本文中用于表示在一些实施例中提供的，而不是在其他实施例中提供的。任何特定的本发明的实施例可包括多个任选地特征，除非这些特征冲突。
在整个申请中，本发明在一范围形式中的可呈现各种实施例。但应当理解是，范围形式的描述仅仅是为了方便和简化，不应被解释为对本发明的范围的强行限制。因此，范围的描述应当被认为已经具体公开了所有可能的子范围以及范围内的单个数值。例如，范围的描述，从1至6应考虑到具有具体公开的子范围，如从1至3，从1至4，从1至5，从2至4，从2至6，从3至6等，以及个数在所述范围内，例如1，2，3，4，5及6，不论范围的宽度皆适用。
每当数值范围在本文中指出的，它是指包括任何引用标号所指示的范围内(小数或整数)。短语范围内/范围之间(ranging/ranges between)在第一指示数字和第二指示数字，以及测距/从范围(ranging/ranges from)第一指示数字至(to)第二指示数字在本文中可互换使用，且为包括第一和第二指示数字其间的所有分数和整数数字。
可以理解的是，本发明的某些特征，为了清楚起见在单独实施例的上下文中描述，也可以组合在单一实施例中提供。相反地，本发明的各种特征，为了简便起见，在单个实施例的上下文中描述，也可以单独地或以任何合适的子组合，或如适用于本发明的任何其他描述的实施例提供。在各种实施例的上下文中描述的某些特征不应被认为是所述实施方案的必要特征，除非该实施例没有所述元件。
虽然本发明已结合其具体实施方案进行了描述，但很明显的，许多替换，修改和变化对于那些熟悉的技术人员是显而易见的。因此，涵盖落入附属权利要求的原著和范围内的所有此类替换，修改和变型。
在本说明书中提及的所有公开，专利及专利申请以其整体在此引入作为参考到本说明书中，相同程度的，就如同每个单独的公开，专利或专利申请被具体地和单独地表明被并入本文作为参考。此外，本发明引用或标识在本申请中的任何参考不应当被解释为承认这样的参考文献可作为现有技术。在一定程度上，章节标题的使用不应该被解释为必要限制。

Claims (41)

1.一种用于监测至少一生物组织的电磁探针，其特征在于：所述电磁探针包含︰
一螺旋天线；及
一电磁发射吸收层，沿着所述螺旋天线安装；
其中所述电磁发射吸收层具有多个大致同心的框形区域对应于所述螺旋天线具有天线导体的相等表面的多个部位，任一所述多个同心框形区域具有一电磁发射吸收系数大于其他任一所述多个同心框形所包围的区域。
2.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述螺旋天线是一种宽带天线。
3.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述螺旋天线是一种多频天线。
4.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：一给定框形区域的电磁发射吸收系数是所述电磁发射吸收层沿着与所述框形区域相关的有效周边的量的积分和的函数。
5.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层与所述天线导体安装在一共同平面。
6.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层被定位以抑制电磁电流。
7.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述多个大致同心的框形区域包含至少三个大致同心的框形区域。
8.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁探针是具有多个相似电磁探针的一电磁探针的一部分。
9.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述多个大致同心的框形区域选择与所述螺旋天线的外形相匹配。
10.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述多个大致同心的框形区域建构基本上不具有电磁发射吸收层的一形状。
11.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：在所述多个大致同心的框形区域中，一发射吸收材料的密度及浓度的至少一个从所述电磁发射吸收层的一外周缘向所述电磁发射吸收层的一中心点递减。
12.如权利要求11所述的电磁探针，其特征在于：所述中心点与所述螺旋天线的一对准线重合。
13.如权利要求11所述的电磁探针，其特征在于：所述中心点与所述螺旋天线的一馈电点重合。
14.如权利要求11所述的电磁探针，其特征在于：所述中心点与所述螺旋天线的一几何中心重合。
15.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：在所述多个大致同心的框形区域中，一发射吸收材料的厚度从所述电磁发射吸收层的一外周缘朝向所述电磁发射吸收层的一中心点递减。
16.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：在所述多个大致同心的框形区域中，具有一第一电磁发射吸收系数的一电磁发射吸收材料及具有第二电磁发射吸收系数的另一材料之间的比例从所述电磁发射吸收层的一外周缘朝向所述电磁发射吸收层的一中心点递减。
17.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述多个大致同心的框形区域的至少一部分包含：由一发射吸收材料制成的一第一同心框形区域段及由一下列群组中的一构件所制成的一第二同心框形区域段，所述群组包含：具有一低于所述发射吸收材料的发射吸收系数的另一发射吸收材料，及不具有发射吸收材料的又一发射吸收材料。
18.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：对于位在100兆赫及5千兆赫之间的范围内的至少部分频率来说，所述电磁发射吸收层在一实数导磁率及一虚数导磁率之间具有至少为0.01的比例。
19.如权利要求18所述的电磁探针，其特征在于：所述比例至少为0.1。
20.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：对于位在100兆赫及5千兆赫之间的范围内的至少部分频率来说，所述电磁发射吸收层在一虚数导电率及一实数导电率之间具有至少为0.01的比例。
21.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述螺旋天线为喇叭状或圆锥形的螺旋天线，其中所述电磁发射吸收层涂覆在所述螺旋天线的多个内表面，且所述发射吸收系数随着与所述螺旋天线的一馈电点相隔的距离的一函数而增加。
22.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层包围所述螺旋天线的一馈电点。
23.如权利要求22所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层包含至少一齿状边缘，其具有指向所述馈电的尖端。
24.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层具有一电磁吸收层大致平行于所述螺旋天线的一平面。
25.如权利要求24所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层具有一星形缺口部，其具有一几何中心与所述螺旋天线的一对准线重合。
26.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层包含多个不同的吸收材料，其具有多个不同的电磁发射系数，且分布在所述多个大致同心的框形区域。
27.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的10％或以上相关联的最内部同心的框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的5％或以下。
28.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的25％或以上相关联的最内部的同心框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的10％或以下。
29.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的50％或以上相关联的最内部的同心框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的25％或以下。
30.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的50％或以上相关联的最内部的同心框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的10％或以下。
31.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层被配置成，与所述天线导体的表面最内部的50％或以上相关联的最内部的同心框形区域仅吸收由所述电磁发射吸收层吸收的电磁发射的总量的5％或以下。
32.如权利要求31所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收是相对于电磁发射频率进行测量，所述电磁发射从所述螺旋天线的最外部同心的框形区域横跨所述天线导体的表面区域与所述同心框形区域相关的最外部的64％或以下的位置处发射最具效率。
33.如权利要求31所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收是相对于电磁发射频率进行测量，所述电磁发射从所述螺旋天线的最外部同心的框形区域横跨所述天线导体的表面区域与所述同心框形区域相关的最外部的36％或以下的位置处发射最具效率。
34.一种具有多个电磁探针的天线阵列，其特征在于：任一所述电磁探针的定义如权利要求1所述。
35.如权利要求34所述的天线阵列，其特征在于：所述多个电磁探针中的至少两个的电磁发射吸收层是一单一连续层的一部分。
36.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁探针还包含：
一杯形室，具有一开口及一内部空间；
一环状凸缘，大致围绕所述杯形室且邻近所述开口；及
至少一材料层，用于吸收电磁发射，至少涂布在所述环状凸缘的一部分及所述杯形室的外表面的一部分的至少一个上。
37.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层被包含在一连续层中。
38.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层为多层结构。
39.如权利要求1所述的电磁探针，其特征在于：所述电磁发射吸收层区分为多个区段。
40.一种生产用于监测至少一生物组织的电磁探针的方法，其特征在于：所述方法包含步骤：
提供一螺旋天线，其具有至少一导电臂；及
将一电磁发射吸收材料的至少一层涂布在所述螺旋天线上，使其被涂布一次后，所述层具有多个大致同心的框形区域，其对应于所述螺旋天线具有所述导电臂相同表面区域的一部分，每一所述多个同心的框形区域具有一电磁发射吸收系数大于其所包围的其他任一所述多个同心的框形区域。
41.一种监测至少一生物组织的方法，其特征在于：所述方法包含步骤：
提供电磁探针，其包含具有至少一导电臂的螺旋天线，并执行发射及获取电磁发射的至少一个，所述螺旋天线具有沿着所述螺旋天线安装的一电磁发射吸收层，其中所述电磁发射吸收层具有多个大致同心的框形区域，其对应于所述螺旋天线具有所述至少一导电臂相同表面区域的多个部分，每一所述多个同心的框形区域具有一电磁发射吸收系数大于其所包围的其他任一所述多个同心的框形区域；及
将所述电磁探针附加至一监测对象。
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