CN108601563B - 非侵入性感测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，系统包括：支撑装置，该支撑装置适于被放置为靠近或抵靠对象的表面；第一发送天线，该第一发送天线安装在支撑装置上或支撑装置内，用于将电磁辐射信号发送到对象中；以及第二接收天线，该第二接收天线安装在支撑装置上或支撑装置内，并且与第一发送天线相邻，用于接收被反射回到由支撑装置覆盖的对象的同一表面的电磁辐射信号的至少一部分，所述电磁辐射信号由于已经与被测量的对象内的物质相互作用而被反射。

Description

非侵入性感测系统
技术领域
本发明涉及一种非侵入性感测系统。
本发明可以适于用于非侵入性地检测对象内的物质的存在和/或测量该物质的浓度。
更具体地，本发明可以特别适于用于非侵入性地检测生物血液内的物质(例如，代谢物、乳酸盐、尿酸盐、血糖(葡萄糖)、水、酒精以及药物)的存在和/或测量该物质的浓度。因此，仅为了方便起见，本发明将主要关于这种用途来描述。
然而，应理解并领会，本发明还可以具有其他应用和/或用途。
因此，如以下所讨论的本发明的现有技术和可能应用仅用示例的方式来给出。
背景技术
更常见地被称为糖尿病(diabetes)的糖尿病(diabetes mellitus)是以在延长时间段内的高血糖(葡萄糖)水平为特征的慢性代谢性疾病。它还可以被描述为人的血糖水平无法由人的身体独自正常调节的病情。糖尿病是无法治愈的病情(除了在非常特殊的情况下)。
存在三个主要类型的糖尿病，即，类型1糖尿病、类型2糖尿病以及妊娠期糖尿病。
类型1糖尿病由于产生足够胰岛素的胰腺衰竭而引起。
类型2糖尿病是主要由于人的细胞未能对胰岛素适当响应而引起(主要但并非穷尽地由于人具有过重的体重和/或不良饮食和/或未足够锻炼而引起)。
妊娠期糖尿病出现在之前不具有糖尿病史的孕妇中。
一般而言，如果人接受空腹验血并记录低于5.5mmol/l的血糖水平，则他们没有糖尿病。如果记录在5.5mmol/l至6.9mmol/l之间的水平，则可以说他们患有空腹葡萄糖受损(一种前驱糖尿病)，该受损增大他们的、发展成类型2糖尿病的风险。高于6.9mmol/l的水平通常意味着人患有糖尿病。
此外，如果人进行任意时间的血糖检验(而不是空腹验血),则高于11.1mmol/l的血糖水平将通常意味着人患有糖尿病。
直至2015年，全世界估计有4亿人患有糖尿病，近似90％的病例为类型2糖尿病。因此，该疾病实际上在每一个国家都是极大的健康负担，而且每年导致大量死亡。
糖尿病的主要治疗方法包括饮食调节(优化血糖水平)、胰岛素注射以及口服药物治疗。
血糖水平的控制或管理需要糖尿病患者定期自我监测或自我测量他们的血糖水平，并且(在被认为必要时)服用适当量的胰岛素(或可能消耗适当类型的食物/饮料来帮助恢复平衡(需要的话))。
具有类型2糖尿病的多数人每天至少测量他们的血糖水平一次。然而，使用胰岛素来治疗疾病(所有类型1糖尿病和许多类型2糖尿病)的人通常更频繁地(通常在每天二到十次之间)检验他们的血糖水平。更定期的检验主要被进行以确定是否或何时可能需要一剂胰岛素和/或检验任意之前胰岛素剂量的有效性。
对于现有糖尿病患者，测量血糖水平的最常见方法是由被称为指刺检验的方法来进行。这是侵入性过程，在该过程中，人点刺他们的手指，并且将产生的血液小滴涂覆到血糖仪，该血糖仪是能够从血液小滴确定血糖水平的浓度的医疗装置。
然而，存在与指刺检验和血糖仪的使用关联的若干缺点或缺陷。
第一，许多人不愿受所涉及的轻微疼痛和/或看见血。
第二，考虑到过程的侵入性质，总是存在感染的风险。
第三，由于测量可能与实际(或与更精确的实验室检验相比)的差异高达15％，所以指刺检验不总是精确或一致。
第四，一些人遭受被称为“脆弱手指”的影响，并且这可能妨碍他们根据需要尽可能频繁地测量他们的血糖水平的能力(或期望)。
最后，在长期内，指刺检验的侵入性质可能导致对手指组织的损伤和/或导致手指不间断不适的总体感觉。
而且，血糖仪仅在每次人通过点刺他们的手指采血时测量人的血糖水平。即，指刺检验不能使人能够随着时间的过去而连续监测他们的血糖水平。因此，人不能获得他们血糖水平或模式随着时间的推移的更全面知识(特别是在睡觉的时候)。而且，也不能注意到或记录各不连续指刺检验之间的高血糖症或低血糖症(和/或它们的可能原因)的任何发生。
作为上述缺点或缺陷的结果，在存在可用的用于测量血糖水平且优选具有用于连续(或更定期的)监测的选项的非侵入性系统时将是有利的。
当前大量关注的是首先开发用于血糖水平的非侵入性(并且优选为无痛的)测量的有成本效益的、精确的且实用的系统。到目前为止，没有这种系统可商用。
当前被研究和/或调查的许多不同的非侵入性血糖监测技术的相当近期的查阅可以在医疗装置公报Med Devices(Auckl)2012年；5：45-52中找到。
US 2012/0130212Pluta等人描述了一种通过以下方式来非侵入性地测量患者的血液代谢物的系统：重复地测量来自患者的表皮层和真皮层这两者的多个电磁阻抗读数，直到读数之间的差超过特定阈值为止。使用等效电路模型和表示患者的生理特性的“个人调节因素数据”来计算表示差的阻抗值。随后，从阻抗值和“血液代谢物水平算法”确定患者的血液代谢物水平。
然而，与Pluta关联的缺陷或缺点是“个人调节因素数据”和“血液代谢物水平”对于特定患者简况或具有类似简况的一组患者是特定的。例如，一个这种组简况可以是：“年龄45岁至50岁、体重120磅至130磅、具有15％至18％体脂的高加索女性”。在患者属于该简况时，可以使用表示实际读数(表皮和真皮)之间的差的阻抗值以及为该患者简况定制的葡萄糖算法来确定血糖水平。Pluta还描述了为各患者和每一个患者定制葡萄糖算法所借以的优选实施方式。因此，因为Pluta中的系统在系统可以用于确定每一个患者的特定血糖读数之前需要该患者首先经受用于脂肪含量的预检验而且被询问他们的年龄和体重，所以该系统有点不切实际。
而且，因为Pluta允许范围存在于预检验中(例如，15％至18％体脂或45岁至50岁年龄的范围)，所以血糖水平的最终确定对于这些范围内的各患者将不总是精确的。例如，45岁、体重120磅且具有15％体脂的女性将接受与50岁、体重130磅且具有18％体脂的女性相同的葡萄糖算法。考虑到精确血糖读数的重要性，这显然不能令人满意。
US 2013/0225960Porch描述了一种用于活体中的血糖水平的非侵入性体内特性的血糖监测器。监测器包括微波共振器(实际上为共振腔)，该微波共振器具有对输入微波的共振响应，并且被设计为使得响应将经历在共振器附近或与其接触的活体的干扰。监测器还包括检测装置，该检测装置用于检测共振响应的变化，从该变化，可以确定血糖水平或表示血糖水平的特征。
与Porch关联的一个可能缺陷是微波共振器必须被建立为挑选出与目标相关的频率且因此将可能需要用于指向的各化学药品的差分共振器。
US 8882670Hancock描述了一种用于被包含在生物组织结构内的成分的(最小)非侵入性测量(一个示例为血糖水平)的设备。Hancock包括：微波能源；第一天线，该第一天线联接到微波能源，用于将微波发送到组织结构中；以及第二天线，该第二天线被设置为在所发送微波穿过组织结构之后接收所发送的微波。Hancock还包括：信号处理器，该信号处理器用于确定所接收微波的共振频率；和数据处理器，该数据处理器被设置为根据所确定的共振频率提供组织结构内的成分的浓度的输出。
Hancock具有与Pluta类似的缺点在于，必须进行个人的特定预检验。即，在可以进行个人的测量之前，需要知道组织结构的厚度。即，因为个人之间将存在生物组织结构的厚度的变化(和组织结构的组成的差异，例如，皮肤、肌肉以及脂肪层的厚度)，所以任意给定成分浓度的组织结构的共振频率将因个人而异。
与Hancock关联的另外缺点是微波在它们被第二天线接收之前必须穿过显著厚度的组织(例如，穿过整个人体手臂或手腕)。而且，微波必须穿过数层不同类型的组织(例如，皮肤、肌肉以及脂肪)。因为各组织层引起它自己与微波的唯一相互作用(例如，关于衰减和相位)，所以设备必须对这些作用去卷积。这在不知道各组织层的厚度的情况下(因此，在不知道微波必须穿过各组织层的距离的情况下)将是不可能的。
EP 1620002Esenaliev描述了一种用于确定患者中的血糖水平的非侵入性系统，该系统包括光学探头，该探头具有被放置在患者舌头下面的静脉上方的尖端。探头尖端包括：激励端口，借助该激励端口，由信号发生器子系统生成的输入信号撞击在静脉上方的组织表面上；和响应端口，响应信号借助该响应端口由检测器接收并转发到分析器，该分析器然后将响应信号转换成血液成分的浓度和/或血液参数的值。Esenaliev优选地需要静态磁场或电场。
US 2014/0213870Hsu等人描述了一种非侵入性血糖监测传感器，该传感器用于通过将非侵入性血糖传感器放置在人体附近来测量人体中的血糖的数值。传感器包括：基板；第一金属层，该第一金属层形成在基板的一个表面上，并且包括内微带天线；和第二金属层，该第二金属层形成在基板的相对表面上。传感器还包括血糖感测单元，该血糖感测单元电连接到第一金属层和第二金属层，并且能够提供RF信号，其中，血糖感测单元将向第一金属层输出RF信号。因此，它要求由具有RF信号的第一金属层和人体中的血糖产生共振。血糖的数值依其申述由血糖感测单元计算并显示。与基板相对地，在第一金属层与第二金属层之间设置交叠区域和非交叠区域，以便依其申述地改进微带天线的带宽和血糖感测单元的感测灵敏度。
US 9198607Fischer描述了一种可以嵌合到人的手臂的臂带。该臂带包括：检测装置，该检测装置用于检测手臂血管中的血液的血象参数；和设置装置，该设置装置用于设置手臂上的臂带的预定接触压力。检测装置包括：发送器，该发送器被配置为将波信号发送到人的手臂中；和接收器，该接收器被配置为在信号已经穿过血管之后接收信号。设置装置以以下这种方式来设置：至少在由检测装置检测血象参数期间，设置装置可以设置预定或规定接触压力。
Fischer具有与Hancock类似的缺点在于，所发送波信号在由接收器接收波信号之前必须穿过显著厚度的组织(例如，穿过整个人体手臂)。Fischer还需要经由臂带向手臂施加压力，并且这对于一些人可能是不适的体验。
US 2010/0324398Tzyy-Ping是难懂的读物，但看起来描述了一种使用“RF阻抗数据”来确定血糖水平的非侵入性血糖监测器。
Cooke,S.J.,S.G.Hinch等人(2006年)。“Mechanistic basis of individualmortality in pacific salmon during spawning migrations.”Ecology 87(6):1575-1586。
上述论文描述了使用微波微带传感器来测量含水量的迪斯特脂肪计(DistellFatometer)的使用，然后使用校准(对于各种鱼)来估计鱼的脂肪含量。因此，脂肪＝因数×水。
然而，如所述的结果看起来相当不可靠。此外，它们仅测量具有最大作用的一种成分(水)，并且测量发生在鱼肉中。根据推理，它们还声称不能测量第二(且仅稍微更加微妙的)成分。系统手持并手动操作。
目的
本发明的目的是提供一种在一定程度上解决前面提及的问题或难题或至少提供给公众有用选择的非侵入性感测系统。
定义
贯穿本说明书，除非上下文另外需要，否则词语“包括”和变型将被理解为暗示所陈述整数或步骤或整数或步骤的组的包括，但不排除任何其他整数或步骤或整数或步骤的组。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，所述系统包括：
a.支撑装置，该支撑装置适于被放置为靠近或抵靠对象的表面；
b.第一发送天线，该第一发送天线安装在支撑装置上或支撑装置内，用于将电磁辐射信号发送到对象中；
c.第二接收天线，该第二接收天线安装在支撑装置上或支撑装置内，并且与第一发送天线相邻，用于接收由于所发送的电磁辐射信号已经与被测量的对象内的物质相互作用而被反射回由支撑装置覆盖的对象的同一表面的电磁辐射信号的一部分。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，系统还包括分析器，该分析器与第一发送天线和第二接收天线电气通信，分析器适于将由第二接收天线接收的已反射信号分解成谱或谱文件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，系统还包括数据处理器，该数据处理器适于接收来自分析器的谱或谱文件，并且将读数变成对象内的物质的浓度的测量结果。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，第一发送天线的纵轴与第二接收天线的纵轴基本上正交。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，第一发送天线的极性(或极性轴线)与第二接收天线的极性(或极性轴线)基本上正交。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，第二接收天线的中心纵轴基本上穿过第一发送天线的中点，反之亦然。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，第二接收天线的极性轴线的中心可以基本上穿过第一发送天线的中点，反之亦然。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，支撑装置包括：第一导电轨道，该第一导电轨道用于将分析器电连接到第一发送天线；和第二导电轨道，该第二导电轨道用于将分析器电连接到第二接收天线，其中，第一导电轨道与第二导电轨道基本上正交。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，分析器是向量网络分析器(VNA)，并且VNA使用S参数来将来自第二接收天线的所接收信号分解成谱或谱文件。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，在使用中，第一发送天线和第二接收天线与对象的表面直接接触。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，被测量的物质是生物身体血液内的血液成分。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，连续发送所发送的电磁辐射信号。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，以脉冲或线性调频脉冲发送所发送的电磁辐射信号。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，支撑装置包括印刷电路板。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，系统能够或适于在预定时间自动操作。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，系统能够或适于自动且连续操作。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，系统能够或适于由系统的用户手动操作。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，系统能够在任意一个时间测量多个物质的浓度。
应理解并领会，系统还可以用于仅检测对象内的物质的存在，而不是测量对象内的物质的浓度。
因此且根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检测对象内的物质的存在的非侵入性感测系统，所述系统包括：
a.支撑装置，该支撑装置适于被放置为靠近或抵靠对象的表面；
b)至少一个第一发送天线，该第一发送天线安装在支撑装置上或支撑装置内，用于将电磁辐射信号发送到对象中；
c)至少一个第二接收天线，该第二接收天线安装在支撑装置上或支撑装置内，并且与第一发送天线相邻，用于接收由于所发送的电磁辐射信号已经与被检测的对象内的物质相互作用而被反射回由支撑装置覆盖的对象的同一表面的电磁辐射信号的一部分。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检测对象内的物质的存在和/或测量该物质的浓度的方法，所述方法包括使用基本上如上所述的非侵入性感测系统的步骤。
仅为了方便起见，本发明将主要关于测量对象内的物质的浓度来描述，而不是仅关于检测物质来描述。然而，将理解，如果系统可以测量对象内的物质的浓度，那么它当然还检测对象内的该物质。因此，本发明如下文中所描述的适用于本发明的或用于本发明的两个实施方式。
分析器可以包括信号发生器，该信号发生器适于促进生成由第一发送天线(下文中：“第一天线”)发送的电磁辐射信号。
由分析器从第二接收天线(下文中：“第二天线”)(直接或间接)接收的所反射电磁辐射信号可以使用诸如S参数(S11、S12、S21和/或S22)和/或传输线参数(功率损耗、相位角、RGLC)和/或介电参数(∑r、∑r’、∑r”)的技术由分析器分析(或分解成谱或谱文件)。
在一个实施方式中，分析器可以是VNA。
合适分析器的其他示例包括电压驻波比计(VSWR)或向量电压计。
数据处理器可以包括将从分析器接收的谱或谱文件变换成被测量的对象内的物质的浓度的测量结果的一个或更多个软件程序和/或算法和/或公式。
根据感测系统的预期使用，可以使用任意合适的支撑装置。
优选地，支撑装置可以为壳体和/或基板的形式或包括壳体和/或基板，在该壳体和/或基板上(或内)，可以安装第一天线和第二天线(以及任意其他电子器件或部件)。将贯穿本说明书来描述合适支撑装置的示例(和/或壳体/基板)。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基本上如上所述的、用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，系统还包括电子控制模块(ECM)，该ECM用于控制系统和/或分析器和/或数据处理器的整体操作。
ECM可以为独立单元，或者它可以包括系统的另一个部件(例如，分析器或数据处理器)的一部分。
在另选实施方式中，数据分析器可以被包括作为ECM的一部分。
在一个实施方式中，电磁辐射信号可以包括处于微波谱中的信号。
在另一个实施方式中，电磁辐射信号可以包括处于无线电波谱中的信号。
还设想可以使用其他类型的电磁信号。
在一个实施方式中，电磁辐射信号可以包括来自两个或更多个谱的信号。
在一个实施方式中，可以连续发送电磁信号。
在另一个实施方式中，可以以脉冲或线性调频脉冲发送电磁信号。
在一个实施方式中，所发送电磁辐射信号的功率可以低于500mW，并且优选地低于50mW。
可以使用任意合适类型或形状的天线。合适天线的示例可以包括SMD天线、线天线、行波天线、反射器天线、微带天线、对数周期天线以及孔径天线。
在一个实施方式中，系统可以包括至少一个第一发送天线和/或至少一个第二接收天线。
例如，可以存在两个发送天线和三个接收天线；或四个发送天线和四个接收天线；或一个发送天线和两个接收天线。
在另一个实施方式中，可以基本上将多个第一天线一起分组为一个第一天线单元。同样，还可以基本上将多个第二天线一起分组为一个第二天线单元。在整个第一天线单元和第二天线单元内具有多个发送和接收天线可以帮助确保在对象内被测量的物质上方(例如如果血液成分是被测量的物质，则在人的动脉/静脉上方)总是存在至少一个发送天线和至少一个接收天线。
因此，如此处所用的术语“第一天线”应被理解为还包括对基本上如上所述的至少一个第一发送天线、和/或第一天线单元的参照。
此外，如此处所用的术语“第二天线”应被理解为还包括对基本上如上所述的至少一个第二接收天线、和/或第二天线单元的参照。
在一个实施方式中，第一天线和第二天线可以被定位为在支撑装置上紧邻彼此。
在这种实施方式中，可以理解，(由第二天线接收的)所反射电磁辐射信号在基本上与所发送辐射信号最初由第一天线发送到对象中时的相同位置中和对象表面的相同侧上接收。
第一天线与第二天线之间的距离例如可以在0.01mm至10cm之间，但优选地在0.5mm至10mm之间。
在一个实施方式中，第一天线和第二天线可以相对于彼此位于基本上相同的平面中。
在另选实施方式中，第一天线和第二天线可以位于不同平面中或不同平面上。
在一个实施方式中，第一天线和第二天线可以相对于彼此基本上平行。
在另一个实施方式中，第一天线和第二天线可以相对于彼此成角度。
在这种实施方式中，第一天线和第二天线可以在基本上相同平面或不同平面(即，不同三维平面或配置)中相对于彼此成角度。
优选地，第一和/或第二天线的形状可以基本上为矩形。
在优选实施方式中，第一天线的纵轴可以与第二天线的纵轴基本上正交。
在这种实施方式中，第二天线的中心纵轴优选地可以穿过第一发送天线的中点(意指中心或中心区域)，反之亦然。
将理解并领会，如果第一和/或第二天线不具有清楚定义的纵轴(例如，正方形、圆形或六边形天线)，则结构可以使得第一发送天线的极性(或极性轴线)可以与第二接收天线的极性(或极性轴线)基本上正交。
在这种实施方式中，第二接收天线的极性的轴线(或中心轴线)的中心基本上可以穿过第一发送天线的中点(意指中心或中心区域)，反之亦然。
在一个实施方式中，第一天线和第二天线可以嵌在支撑装置内并被支撑装置围绕。
在另一个实施方式中，第一天线和第二天线可以位于支撑装置的表面上，和/或从支撑装置突出，借此，在使用中，第一天线和第二天线可以与对象的表面直接接触。
在这种实施方式中，但在另选地使用时，支撑装置的一侧可以与对象的表面直接接触，第一天线和第二天线位于支撑装置的相对侧上或从该相对侧突出。
在另一个实施方式中，并且在使用中，支撑装置和/或第一和第二天线可以适于被保持为恰好在对象的表面上方。
在一个实施方式中，被发送到对象中的电磁辐射信号和从对象内接收回的电磁信号可以描述或遵循透反射式结构或模式。
仅为了方便起见且贯穿本说明书，术语“反射的”应被理解并领会为包括被反射和透反射的电磁辐射信号。
可以理解，由第二天线接收的反射电磁辐射信号尚未完全穿过对象，相反它们仅稍微穿入和穿出对象，入口点(在这些点发送信号)和出口点(在这些点接收信号)基本上在对象(的表面)的同一部位中且在同一侧上。
然而，应理解并领会，仅由第一天线发送到对象中的电磁辐射信号的一部分将朝向第二接收天线被反射回。即，由第一天线发送到对象中的电磁辐射信号的一部分将简单地穿过对象和/或被对象吸收。
在一个实施方式中，支撑装置可以包括印刷电路板(PCB)。
在一个实施方式中，支撑装置可以包括可以(临时)附接或粘附到对象的粘性贴片或为粘性贴片的形式。
在一个实施方式中，被测量的物质可以为活体身体血液内的血液成分。例如，系统可以用于测量人血液内的葡萄糖或乳酸盐的浓度。
在这种实施方式中，支撑装置可以适于或能够由人穿戴。
在这种实施方式中且例如，支撑装置可以为带的形式，该带可以被戴在人的腰、手臂、腿、颈部、脚踝或手腕周围。
在另一个实施方式中，系统和/或支撑装置可以为智能电话的形式或被包含在智能电话内。
在又一个实施方式中，系统和/或支撑装置可以为适于由人持续佩戴的手表(或医疗装置)的形式或被包含在手表内。
在一个实施方式中或在使用中，为了取得读数，系统和/或支撑装置可以简单地被放置在对象的表面附近或与对象的表面直接相邻。
在另选实施方式中或在使用中，为了取得读数，系统和/或支撑装置可以被放置为抵靠对象的表面。
在一个实施方式中，系统可以能够或适于在预定时间自动操作。例如，系统可以被配置为每一个小时自动进行一次测量(一天24个小时)。
在另一个实施方式中，系统可以能够或适于自动且(差不多)连续地操作。例如，系统可以被配置为每一秒或每一分钟自动进行一次测量(一天24个小时)。
在另一个实施方式中，系统可以能够或适于由系统的用户手动且在他们决定或认为适于使用系统的任何时间操作。
在这种实施方式中，如果系统和/或支撑装置附接到对象(或由人穿戴)，那么用户(例如)可以通过推动与系统关联的“接通”按钮手动操作系统。
如果系统和/或支撑装置未附接到对象(或由人穿戴)，那么用户可以通过使支撑装置靠近对象的表面(或将其放置在该表面上)(并且可选地在系统未被另外配置为自动进行测量时推动“接通”按钮)来手动操作系统。
在一个实施方式中，系统可以能够在任意一个时间测量多个物质的浓度。
在一个实施方式中，系统可以能够与报警装置通信。
在这种实施方式中且例如，声音报警器可以与系统关联，或者声音报警器可以与系统已经将适当信号发送到的电子装置(诸如智能电话)关联，在后者示例中，可以另外或另选地生成并发送文本或邮件。
在这种实施方式中，系统的部件(例如，ECM或数据处理器)可以在满足(或不满足)预定条件时发送启动报警器的信号。例如，如果在牛奶(或奶粉)的管道中检测到杂质、微生物或污染物或如果人的血糖或乳酸盐水平危险地低或高，则可以启动报警器。
优选地，系统还可以包括电源装置，该电源装置用于将系统的操作作为整体供电，例如对分析器和/或数据处理器和/或ECM和/或第一天线和第二天线和/或报警器(如果容纳在系统内的话)供电。
在一个实施方式中，电源装置可以为被包含在系统或系统部件内的小电池。电池可以为一次性的或可再充电的。
系统或其任意部件还可以包括合适的电源装置，该电源装置使得系统或其任意部件能够由主电源(例如由电插头或USB端口/电缆)供电。
系统可以包括通信装置，该通信装置用于向另一个位置(诸如计算系统或其他电子装置)发送任意一个或所有测量结果或其他数据或对测量或其他数据的任意工作。
通信装置还可以能够接收任意种类的数据。
通信装置可以为无线通信装置，例如，被容纳在ECM或分析器或数据处理器内的无线收发器。
可以使用领域中已知的任意合适的无线技术，包括Wi-Fi(IEEE 802.11)、LE
Figure BDA0001758093290000132
Figure BDA0001758093290000131
其他射频、红外(IR)、GSM、CDMA、GPRS、3G、4G、W-CDMA、EDGE或DCDMA200以及类似技术。
另选地，还可以使用任意合适的有线连接或端口，包括但不限于USB端口或领域中已知的任意其他相关或适当技术。
计算装置或其他电子系统或装置(在感测系统之外)包括但不限于移动电话、智能电话、苹果手机(iPhone)、苹果平板电脑(iPad)、平板电脑、掌上型计算机、带或其他可穿戴技术装置、小便携式装置、膝上型电脑、台式计算机、云计算系统、远程网络计算机系统(公共网络，例如网站，或另选地私有网络)或到网络服务。
系统可以被配置为根据需要或期望或在需要或期望时启动通信装置，以向/从计算系统或其他电子装置(在系统之外)传送(和/或接收)测量结果或任意其他数据。例如，传输可以实时、手动、连续或在预定设置时间自动进行。
在一些实施方式中，系统或其任意部件可以被配置为使用通信装置从在系统之外的另一个位置和/或计算机系统或电子装置接收任意种类的信息或数据。例如，可以这样发送用于天线、ECM、分析器或数据处理器的软件更新。
在一个实施方式中，系统可以与加载有特定且专用的软件应用的智能电话配对，该应用允许智能电话接收、访问、处理、显示、发送和/或呈现由系统收集的测量或数据。
在这种实施方式中且例如，分析器可以(经由通信装置)向智能电话应用发送谱或谱文件，因此，智能电话应用可以充当数据处理器，以便将所接收的数据变成(对象内被测量的物质的浓度的)适当测量结果。
在另一个实施方式中，智能电话应用可以被配置为在向远程分析器和/或数据处理器发送电磁辐射信号之前从第二天线(经由通信装置)接收所反射电磁辐射信号。
系统或其任意部件可以包括用于存储测量结果或任意其他数据的存储器或数据存储装置。
另选地，存储器或数据存储装置可以被容纳在与系统通信的计算系统或其他电子装置内。
系统还可以包括用户接口。
另选地，用户接口可以包括与系统通信的计算系统或其他电子装置的一部分。
设想系统可以用于检测和/或测量任意类型的对象中的任意类型的物质的浓度。
即，系统可以适于或能够用于非侵入性地检测任意类型的身体、材料、物质、物料或其他对象(活的或其他)中的任意类型的元素、分子、主体、生物组织、微生物、杂质、污染物、化学药物或其他物质的存在和/或测量它们的浓度。
然而，设想系统可以特别适于测量诸如人或动物的活体的血液中的代谢物或任意其他物质的浓度。例如，系统可以用于测量人血液中的物质(诸如乳酸盐、尿酸盐、血糖(葡萄糖)、水、酒精、药物等)的浓度。
优选实施方式
此处要参照附图提供的本发明的优选形式的描述仅用示例的方式来给出，并且不以任何方式被认为限制本发明的范围或程度。
附图说明
图1是本发明的一个可能实施方式的视图；
图2是图1的实施方式的视图，示出了在实施方式靠在皮肤表面上时的所发送和所反射电磁辐射信号；
图3是示出了在实施方式靠近皮肤表面时的、如图1和图2例示的本发明的天线的场线的视图；
图4是本发明的一个可能实施方式的示意图；
图5是使用中的、图1所例示的本发明的实施方式的视图；
图6是被包括在移动电话中的本发明的实施方式的视图；
图7是为可佩戴手表或腕带形式的本发明的实施方式的视图；
图8是示出了本发明的天线的不同可能结构的视图；
图9是因志愿者1的检验而产生的谱轮廓或图；以及
图10是示出了谱轮廓数据到用于志愿者1的血糖水平的可识别值的转换的Excel表格(与等效点刺检验结果相比)。
具体实施方式
关于图1至图5，示出了用于测量人的血液14内的血糖23(在图2和图3中被示出为点)的浓度的非侵入性感测系统，该系统通常用箭头1来指示。
系统1包括为PCB 22形式的、通常由箭头34(图4)指示的支撑装置，该支撑装置适于被放置为靠近(图3)或抵靠(图2)人的皮肤表面4，优选地被放置在人的手腕8(图5)的内表面的区域中。
PCB 22由非吸水介电材料组成，并且厚度理想地可以在0.1mm至5mm之间，优选厚度为0.7mm。
在另选实施方式中且为了用于短期使用应用中，PCB 22相反可以由吸水介电材料组成。
系统1包括第一发送天线2，该第一发送天线安装在PCB 22上，用于将电磁辐射信号3发送到(且穿过)人的皮肤表面4中。
系统还包括第二接收天线5，该第二接收天线安装在PCB 22上，并且与第一天线2直接相邻，用于接收由于所发送电磁辐射信号3已经与人的动脉/静脉13内的葡萄糖分子相互作用而被反射回到或朝向被PCB覆盖的皮肤表面4的相同部位或区域反射回的电磁辐射信号。
第一天线2和第二天线5为可商购SMD天线。
系统1还包括为两端口VNA 15形式的分析器，该分析器经由同轴电缆24a、24b、端口25a、25b以及导电轨道26a、26b而与第一天线2和第二天线5电气通信。
实际上且如本领域技术人员将知道的，到各天线2、5将存在两个导电轨道，然而，为了简单起见，我们仅绘制单个轨道25a、25b。
除其他事项(稍后描述)外，VNA适于(使用S参数)将由第二天线5接收的所反射或返回信号6分解成谱或谱文件。
还可以使用具有多于两个端口的VNA。
系统还包括数据处理器21，该数据处理器适于从VNA 15接收谱或谱文件，并且将读数变成接受检验的人的动脉/静脉13的血液14内的血糖23的浓度测量结果。
第一天线2和接收天线5彼此直接相邻并且基本上在相同平面中。
关于图1，可以看到，第一天线2的纵轴27与第二天线5的纵轴28基本上正交。因此，第一天线的极性与第二天线的极性基本上正交。因为该结构使第一天线2与第二天线5之间的联接或干扰最小化，所以优选该结构。而且，使第二(接收)天线5与第一(发送)天线2基本上成直角意味着第二天线5由于所发送波3由于已经被反射(在点39处，图2)而经受的相位和/或旋转和/或衰减的变化而被更佳地布置为挑选或接收所反射信号6。
而且，可以看到，第二天线5的(中心)纵轴28基本上穿过第一天线2的中点29。这是第一天线2相对于第二天线5的优选结构。
VNA的端口24a、24b可以互换，借此，第二天线5变成发送天线，并且第一天线2变成接收天线。在这种实施方式中，可以理解，尽管如此，第二天线5(现在为发送天线)的(中心)纵轴28仍然基本上穿过第一天线2(现在为接收天线)的纵轴27的中点29。
关于图1(在图1中，未按比例绘制各种部件和距离)，距离“a”近似为5mm，距离“b”近似为6mm，并且距离“c”近似为2mm。
用于将VNA 15电连接到第一天线2的第一导电轨道26a与用于将VNA 15电连接到第二天线5的第二导电轨道26b基本上正交。因为该结构使第一导电轨道26a与第二导电轨道26b之间的联接或干扰最小化，所以优选该结构。
使天线2、5处于实质正交关系结合第一和第二导电轨道26a和26b的实质正交关系使第一与第二导电轨道26a与26b之间的联接或干扰和/或第一与第二天线2、5之间的联接或干扰大幅最小化(至少)或完全取消(至多)。
关于图3和图4，可以看到，第一天线2和第二天线5从PCB 22的表面稍微突出。
在图3中，PCB 22连同第一天线2和第二天线5被保持在皮肤表面4在上方。近场线30是由第一天线2所发送的电磁信号生成的场线，并且近场线31是在与场线30关联的电磁信号已经被反射离开动脉13的血糖分子23和/或底部32之后由第二天线5接收的场线。
在图2中，PCB 22被放置为紧靠皮肤表面4，其中，第一天线2和第二天线5与皮肤表面4直接接触。这在将感测系统1用于该目的时是优选结构。
在图2中，可以理解，所反射信号6在基本上与所发送辐射信号3最初由第一天线2发送到皮肤4中相同的位置中并且在(手腕8的)皮肤表面4相同的侧上由第二天线5接收。
第一发送天线2发送为宽带(宽频)低功率信号形式的快速脉冲式电磁辐射信号3。
更具体地，第一天线2发送具有在4Mhz至4Ghz之间的频率的、为连续波形式的电磁辐射信号3和少于2mW的功率信号。
第一天线2和第二天线5这两者近似为0.18cm2，因此这导致近似11mW/cm2的功率密度。
所发送信号3在被皮肤4(或基础组织)吸收之前通常在人的皮肤4和/或基础组织内穿入多达近似10mm。
关于图2，可以看到，所发送信号3的一部分33简单地向右穿过动脉13，在该动脉中，它们被基础组织吸收(即，信号部分33未被反射回第二天线5)。
在多数(但并非全部)情况下，点39(在这些点处所发送信号3被反射回作为所反射信号6)通常将在皮肤表面4以下1mm至5mm之间。
在所发送信号3被反射回作为所反射信号的点39处，它们在被第二天线5接收之前在相位上旋转。此外，所反射信号6还由于已经与葡萄糖分子23相互作用而经受相位变化和衰减的变化。为了产生谱文件，介电效应的这些变化由VNA 15来测量，该谱文件最终由数据处理器21变成血糖读数。
与第一天线2和第二天线5(和/或PCB 22)被保持在皮肤4正上方(图3)时相比，在天线2、5与皮肤4接触(图2)时在第一天线2与第二天线5之间联接增大100x。这引起由VNA15进行的扫描S11和S22中的吸收或共振线或曲线。S12和S21输送联接等级。扫描S11、S21、S12以及S22由VNA来记录和/或分析，并且被还原成谱或谱文件，随后被发送到数据处理器21，在数据处理器中，它们由数据处理器21变成可识别血糖浓度(单位为mml/l)。
现在参照已知技术，在电磁辐射信号在两个天线(“发送器”和“接收器”)之间行进时，创建稳定的电磁场。此外，可以测量这些场和场线的特性。应注意，场仅需要在进行测量的时间段内稳定，由此，如果使用非常高速的信号捕捉电路，则可以认为仅一些波长持续时间的高速脉冲场和/或“飞行时间”线性调频脉冲稳定。存在可以在非常具体的频率下生成脉冲/线性调频脉冲(短电磁脉冲)的装置。还存在能够在不同频率下非常快速地生成一系列线性调频脉冲、创建稳定场、捕捉信号并测量场的参数的装置。这种装置的数据输出可以被称为谱。可以在几毫秒内捕捉数百不连续数据点的谱(频率步骤)。
电磁场可以使用若干技术来表征，这些技术包括但不限于：“S参数(S11、S12、S21以及S22)”、传输线参数(功率损耗、相位角、RGLC)以及介电参数(∑r、∑r’、∑r”)”。还可以分析这些数据，以辨别天线、波本身以及波与其相互作用的材料的特性。
电磁辐射信号以若干方式与材料相互作用。
例如，电磁辐射信号可以被反射(例如，反射镜和雷达)、衍射、折射(例如，光棱镜)、速度改变(导致沿着波路径的相位变化)、部分或完全吸收或极化。进一步地，这些影响的程度通常随着频率而变化，并且特定于相互作用的材料。这些相互作用中的每一个不同地影响电磁辐射信号，因此可以从波特性来推断。这些相互作用可以被描述为介电参数并使用场参数来数学建模。
所接收信号可以被衰减，但不是必须的。例如，在优选信号中，所反射波为180度异相，但尚未被衰减。棱镜将(光)折射到不同波长中(或就微波而言为不同频率中)，但再次地，没有损耗或衰减。
介电参数是描述材料(例如，血液)对波的影响的数学术语。在均质且稳定的材料(像塑料和水)中，这些值非常一致。术语将通常告知模型波在材料(介质)中行进的每单位距离的相位变化和衰减。这些术语可以包括(a)不同频率下的相位和衰减、(b)实向量和虚向量、(c)Er，E'r，Er"。从这些其他参数，可以确定诸如(d)RGLC(用于涉及取得用于(a)和(b)的值的频率的方程中)以及(e)描述在任意频率下材料中的每单位长度的衰减和相位损耗的α和β。转移函数可以用于在一些模型及其相关参数之间转换。例如，S参数可以使用涉及复数的数学运算转换成Er参数。
场参数(或场形参数)描述场的几何形状。场参数可以确定使用什么数学模型(以及要解决的复杂度和难度)。
在电磁辐射信号穿过生物流体(例如，血液、尿液、唾液、果汁等)等时，信号可以以若干方式来与流体相互作用：
●盐离子和极性分子被电场和磁场驱动并迁移到具有相反电荷的区域。离子随着它们朝向极点加速或在它们沿与力相反的方向移动时减速而吸收波能量中的一些能量。然而，在电磁场中，电荷区域不断地快速改变极点，这使得离子不断加速、减速和改变方向并与必须克服的惯性力矩成比例地吸收能量。该效应在低频下且在离子和分子更大和/或被高度充电时最显著。
●水和极性分子还可以通过围绕它们的质心旋转来被驱动为与场对齐并随着它们在加速(减速)期间建立(失去)惯性而吸收能量。该效应在微波区域中最显著。
●生物化合物(不管是极性的还是非极性的)还可以具有在特定频率或入射角下共振、折曲或以其他方式失真的键和结构。
●所有材料改变波的速度，因此给予相位变化。
●这种技术在极性分子上效果最好，但检测仅需要作为分子特性的影响(例如，吸收、衰减、相位变化等)。例如，苯是非极性分子，但它在电磁场中(由于环结构和电子分布而)以特定方式运动。同样地，冰和水非常不同地运动(因为冰分子无法旋转)。
再次参照附图且最具体地为参照图4，VNA 15包括信号处理单元9(SPU)。
SPU 9的一个功能是促进由第一天线2进行的电磁辐射信号3的传输。这通过SPU 9与信号发生器10电气通信来促进，该信号发生器转而与第一天线2电气通信。
SPU 9的另一个功能是接收(或促进接收)所反射的辐射信号6。为了实现这一点，存在信号接收器11，该信号接收器与第二天线5和SPU 9这两者电气通信。初始由第二天线5接收的所透射或所反射电磁辐射信号6随后被发送到信号接收器11，该信号接收器转而将信号发送到SPU 9。
所接收信号6通过初始数字化所接收信号6且然后将已数字化的信号6分解成谱或谱文件来在SPU 9中分析。
另选地，将信号6分解成谱或谱文件的其他可能方式的示例包括功率损耗和相位以及飞行时间。
谱或谱文件随后被传递到数据处理器21，并且被转换成介电特性(诸如相位角、功率损耗；α和β值；∑r、∑r’以及∑r")并使用用于解析感兴趣成分的化学计量学方法(诸如且例如，N-PLS、PCA、神经网络分析、无线电信号处理方法(优选)、飞行时间傅里叶变换)来谱分析。
数据处理器21还包括适当的算法，在被应用于(谱或谱文件的)感兴趣的成分时，这些算法最终允许确定人的血糖水平。稍后将描述所涉及的一种计算的具体示例。
如果我们着眼于使系统1小型化，则设想VNA电路可以内置于天线2、5的背面中。
衰减是通过将所发送辐射信号3的能量(Po)与所接收辐射信号6的能量(P)进行比较来测量的能量损耗。衰减＝P/Po(通常用单位dB来报告)。
因此，为了“限定场”，我们可以降低所发送辐射信号3的能量(通常通过在信号发生器10与第一天线2之间的电路中插入衰减器)，使得它无法穿入手腕8中如此远(衰减与所行进的距离的自然对数成比例，因此一旦我们知道α，则我们可以精确计算所需的功率，或者我们可以经验地通过尝试不同强度的衰减器直到我们取得期望的效应为止来精确计算所需功率)。
因此，如果我们将所发送信号3的强度设置为使得近场线仅穿过皮肤4和血液14(即，最靠近第一天线2和第二天线5)，则我们将测量在第二天线5处接收的信号的强度，并且进入组织(在动脉/静脉13后面)的任意辐射信号33将太弱且应被完全吸收(或完全透过手腕8)。实际上且优选地，我们将信号优化为给予我们足够的信号强度，以在使组织的“噪声”最小化的同时实现可用的信噪比。因为我们必须经过皮肤4，所以我们无法关于皮肤4做太多，因此我们可以尽可能“恒定”的进行这一点。
如果人在他们的皮肤下面具有所发送电磁信号3在与动脉/静脉13相互作用之前必须首先穿过的显著的一层脂肪组织，那么我们可以根据需要增大功率水平。即，将功率信号增大为多于2mW(这是之前给出的示例)，使得所发送电磁信号3在与动脉/静脉13相互作用且随后返回为所反射电磁信号6之前具有足够的功率来穿过显著的一层脂肪。
被发送到手腕8中的电磁辐射信号3和从手腕8接收的电磁信号6可以描述或遵循在已经创建的电磁场内的透射式结构或模式。
数据处理器21(或ECM 21)包括为无线收发器16形式的无线通信装置(或与其通信)，该无线收发器用于向远程位置或计算装置发送(和/或接收)任意或所有测量或其他数据或对测量和其他数据的任意工作。
在这种情况下，无线收发器16适于向被检验的人的智能电话17发送其传输。智能电话17包括专属于系统1的下载应用，该应用用于接收和/或操纵和/或显示测量结果或其他所接收数据或对测量结果或其他数据的任意工作。
智能电话17包括报警器18(在这种情况下为与智能电话17关联的声音报警器)，数据处理器21或ECM 12被编程为在满足预定条件(例如，人的血糖水平危险地低或高和/或需要注射胰岛素)时(经由收发器16)向该报警器发送适当信号。
还设想可以另外或另选地生成文本或邮件来发送。
而且，数据处理器21或ECM 12还可以适于(经由收发器16)向人的健康护理专家19或云计算系统20无线发送测量结果和/或任意其他数据或报警警告。
在另选实施方式中，可以在VNA中的同一电路板上放置PIC芯片、蜂窝芯片和/或报警器。
数据处理器21或ECM 12可以被配置为使得无线收发器16向/从人的智能电话17或云计算系统发送和/或接收测量结果或其他数据(根据需要或期望或在需要或期望时)。传输可以实时、手动或在预定设置时间进行。
在一些实施方式中，系统1或ECM 12可以被配置为从人的智能电话17(或云计算系统20)接收数据或信息。例如，可以这样发送用于ECM 12或数据处理器21或VNA 15的软件更新。
优选地，智能电话17可以被配置为向网络服务平台(未示出)传送从系统1获得的测量结果或其他数据。
优选地，系统可以包括用于存储测量结果或其他数据或对测量结果或其他数据的任意工作的存储器(未示出)。优选地，存储器可以存储在ECM 12、数据处理器15和/或智能电话17中。
在一些实施方式中，可以使用包括RAM、DRAM、SRAM的易失性计算机存储器。在这种情况下，系统可以向智能电话17或医疗专家19或云计算系统20持续发送测量结果或其他数据。
在其他实施方式中，可以使用非易失性存储格式，包括ROM、EEPROM、闪存、铁电RAM(F-RAM)、光学和磁计算机存储储存装置。
系统1还可以包括优选地作为智能电话应用一部分的用户接口。
用户接口还可以用于访问由系统1记录或接收/发送的测量结果或其他数据，而且改变系统1的任意设置(例如，日期/时间、视觉/声音警报设置)。
用户接口还可以用于访问由系统1接收(或发送)的任意测量结果或其他数据或控制测量结果或其他数据的上传。
在一个实施方式中，系统1可以能够或适于自动和/或连续地操作。例如，系统1可以被配置为每一个小时自动进行一次测量(一天24个小时)。
在另一个实施方式中，系统1可以能够或适于自动且(差不多)连续地操作。例如，系统1可以被配置为每一秒或每一分钟自动进行一次测量(一天24个小时)。
另选地和/或另外地，系统1可以能够或适于手动操作。例如，人可以将PCB 22放置在他们手腕8的内侧并例如通过接合与系统1(或智能电话应用)关联的“接通”按钮来手动取得读数。
在所示的实施方式中，支撑装置34、VNA 15、数据处理器21以及收发器16(此处被总称为“部件”)可以被容纳在它自己的壳体(未示出)内，该壳体例如由人携带。由此可见，人的智能电话17(和关联的应用)可以适于或能够操作部件或与其通信。因此，部件和应用组合来操作系统1或促进系统1的操作。
图5例示了图1所例示的实施方式可以如何用于实践。如图所示，希望取得血糖读数的人将PCB 22放置为抵靠他们手腕8的内表面。然而，设想PCB 22可以被放置为抵靠任意皮肤表面，例如，颈部、腿、脚或胸。然而，考虑到手腕具有靠近皮肤表面4的至少一条动脉13，手腕是优选部位。
PCB 22连接到VNA 15，该VNA转而连接到为膝上型电脑37形式的数据处理器。
优选地，PCB 22应被放置在手腕8上，其中，第一天线2的纵轴或第二天线5的纵轴与至少一条动脉13的纵轴38基本上排成一行，因为这允许血糖读数的更高精度(与PCB 22被放置在手腕8上相比，其中，天线2、5的纵轴27、28都相对于至少一条动脉13的纵轴38成角度)。
关于图6，第一天线2和第二天线5被容纳在移动电话35内或上。移动电话35还可以包含小型化的VNA和/或数据处理器(未示出)。即，移动电话35可以整体包含系统1的小型化版本，该系统基本上可以向与智能电话35关联的应用发送产生的血糖读数(如之前关于图4描述的)。
关于图7，第一天线2和第二天线5被容纳在可佩戴腕带或表带36内或上。
还设想第一和第二天线2、5相反可以被容纳在手表本身的主体40内，并且优选地在表体40的下侧41上，借此，第一和第二天线2、5在手腕8的区域中(顶侧或下侧)与人的皮肤4直接接触。可以理解，如果人穿戴系统1(靠近皮肤4)，则系统可以能够连续检测血液14内的血糖23的存在或测量其浓度或以其他方式监测该血糖，这与不连续指刺检验相比具有优点，指刺检验仅在每次人手动点刺他们的手指并将产生的血液放在血糖仪上/中时进行测量。而且，能够连续戴着手表40或带36意味着人能够在工作、锻炼、社交或睡觉的同时连续监测他们的血糖水平。
可戴腕带或表带36还可以包含小型化VNA和/或数据处理器(未示出)，借此，带36可以被视为包含系统1的小型化版本，作为整体。在这种实施方式中，带36或手表40可以包括无线收发器(未示出)，借此，产生的血糖读数可以如之前描述的被无线发送到另一个电子装置。
关于图8，在图8a、图8b、图8c以及图8d中示出了可以由支撑装置34(诸如PCB 22)容纳或被容纳在支撑装置内的第一和第二天线2、5的四个不同的可能配置和数量。
在图8a中，有基本上平行且边对边设置的一个发送天线2和一个接收天线5。
在图8b中，有基本上平行且端对端设置的一个发送天线2和一个接收天线5。
在图8c中，有一个发送天线2，该发送天线被定位为基本上与两个基本上平行的接收天线5正交，该两个接收天线被定位在第一发送天线2的各侧上。
在图8d中，有三个发送天线2，该三个发送天线被定位为与如图所示定位的两个基本上平行的接收天线5基本上正交。
系统1已经被检验，并且结果与标准点刺检验的结果进行比较。以下概述了对志愿者(“志愿者1”)进行的检验的参数：
方法论
1.在检验日前一天，志愿者1(使用计算机屏幕上的醋酸纤维膜)使他们的“个人简况”被跟踪，然后练习移动他们的手臂，以一致地获得匹配他们的“个人简况”的轨迹。
2.在检验日，监测志愿者1多达两(2)个小时的时段。在对他们进行监测的时段需要他们留在试验设施处。
3.在检验日的早晨，在开始监测之前需要志愿者1使他们的血糖水平在5至7mmoll-1之间。这需要志愿者1放弃进食直至试验时段。
4.在监测时段期间。
a.在吃饭之前，需要志愿者1进行两个点刺检验(彼此在几分钟内)。记录点刺检验的结果(作为基线)。
b.给予志愿者1适度数量的GI食物(三明治)。
c.即刻且然后每五分钟后，志愿者1：
●将传感器1(或PCB 22)放置在他们的手臂上，使得轨迹在他们的“个人简况”上且使得测量结果被进行并记录。
●进行点刺检验。
d.由医疗监督者监测点刺检验结果，以确保志愿者1从未具有过低或过高血糖水平。
e.一旦志愿者1的血糖水平达到12-14mmol.l-1(或点刺检验稳定)，则使志愿者1免除试验。
为示出志愿者1的检验结果的曲线图形式的谱轮廓如图9标记。
图10是示出了谱轮廓数据到用于志愿者1的血糖水平的可识别值的转换的Excel表格(与等效点刺检验结果相比)。还提供了用于转换的公式。
如可以从图10看到的，使用系统1进行的对志愿者1的检验结果大多数非常接近等效点刺检验结果(记住点刺检验结果与实际的差异可以高达15％，与更精确的实验室检验方法相比)。
变型
虽然当前优选以上所描述的实施方式，但将理解，还可以在本发明的、和/或如由所附权利要求限定的一般精神和范围内进行宽范围的其他变型。

Claims (22)

1.一种用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，所述系统包括：
支撑件，该支撑件被构造成放置为靠近或抵靠所述对象的表面；
发送天线，该发送天线安装在所述支撑件上或所述支撑件内，所述发送天线被构造成将电磁辐射信号发送到所述对象中；以及
接收天线，该接收天线安装在所述支撑件上或所述支撑件内，并且与所述发送天线相邻，所述接收天线被构造成接收被反射回到由所述支撑件覆盖的所述对象的同一表面的所述电磁辐射信号的至少一部分，所发送的所述电磁辐射信号由于已经与被测量的所述对象内的所述物质相互作用而被反射，
其中，所述发送天线的中心纵轴与所述接收天线的中心纵轴正交，所述接收天线的所述中心纵轴穿过所述发送天线的中心，或者所述发送天线的所述中心纵轴穿过所述接收天线的中心，并且所述发送天线和所述接收天线相对于彼此位于相同的平面中。
2.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，所述系统还包括分析器，该分析器与所述发送天线和所述接收天线进行电气通信，所述分析器被构造成将由所述接收天线接收的反射信号分解成谱或谱文件。
3.根据权利要求2所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，所述系统还包括数据处理器，该数据处理器被构造成接收来自所述分析器的所述谱或谱文件，并且测量所述对象内的所述物质的浓度。
4.根据权利要求2所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述支撑件包括：至少一个第一导电轨道，该至少一个第一导电轨道被构造成将所述分析器电连接到所述发送天线；和至少一个第二导电轨道，该第二导电轨道被构造成将所述分析器电连接到所述接收天线，所述至少一个第一导电轨道与所述至少一个第二导电轨道正交。
5.根据权利要求2所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述分析器是向量网络分析器即VNA，并且所述VNA使用S参数来将来自所述接收天线的接收信号分解成谱或谱文件。
6.根据权利要求2所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，所述系统还包括电子控制模块即ECM，该电子控制模块被构造成控制所述感测系统、所述分析器以及数据处理器中的一者或多者的整体操作。
7.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述发送天线和所述接收天线与所述对象的表面直接接触。
8.根据权利要求7所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述支撑件被构造成由人类穿戴。
9.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述非侵入性感测系统被构造成测量所述物质的浓度，所述物质是生物身体血液内的血液成分。
10.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所发送的电磁辐射信号处于微波谱和无线电波谱这二者中的一者或多者中。
11.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所发送的电磁辐射信号被连续地发送。
12.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所发送的电磁辐射信号以脉冲或线性调频脉冲发送。
13.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所发送的电磁辐射信号的功率低于50mW。
14.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述发送天线距离所述接收天线0.05mm至10mm之间。
15.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述发送天线被构造成将所述电磁辐射信号以透射式结构或模式发送到所述对象中，并且所述接收天线被构造成以透射式结构或模式接收被反射回的所述电磁辐射信号。
16.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述支撑件包括印刷电路板即PCB。
17.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述系统能够或被构造成在预定时间自动操作。
18.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述系统能够或被构造成自动且连续操作。
19.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述系统能够或被构造成由所述系统的用户手动操作。
20.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述系统能够在任意一个时间测量多个物质的浓度。
21.根据权利要求1所述的用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，其中，所述支撑件为壳体或基板的形式，或者包括壳体或基板。
22.一种用于测量对象内的物质的浓度的非侵入性感测系统，所述系统包括：
支撑件，该支撑件被构造成放置为靠近或抵靠所述对象的表面；
至少一个发送天线，该发送天线安装在所述支撑件上或所述支撑件内，所述至少一个发送天线被构造成将电磁辐射信号发送到所述对象中；以及
至少一个接收天线，该接收天线安装在所述支撑件上或所述支撑件内，并且与所述发送天线相邻，所述至少一个接收天线被构造成接收被反射回到由所述支撑件覆盖的所述对象的同一表面的所述电磁辐射信号的至少一部分，所发送的所述电磁辐射信号由于已经与被测量的所述对象内的所述物质相互作用而被反射，
其中，所述至少一个发送天线的中心纵轴与所述至少一个接收天线的中心纵轴正交，所述至少一个接收天线的所述中心纵轴穿过所述至少一个发送天线的中点，或者所述至少一个发送天线的所述中心纵轴穿过所述至少一个接收天线的中点，并且所述至少一个发送天线和所述至少一个接收天线相对于彼此位于相同的平面中。
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