CN111868505A - 基于电磁波发射的样本分析 - Google Patents

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Abstract

一种方法可以包括向样本发射电磁(electromagnetic，EM)辐射带，所述辐射带至少覆盖EM辐射的第一波长和第二波长。所述方法还可以包括在所述EM辐射与所述样本相互作用之后，在被配置成接收EM辐射的所述第一波长的第一接收器处接收对所述EM辐射的响应；以及在所述EM辐射与所述样本相互作用之后，在被配置成接收EM辐射的所述第二波长的第二接收器处接收对所述EM辐射的响应。所述方法还可以包括从表示在第一接收器处接收到的响应的第一信号和表示在第二接收器处接收到的响应的第二信号的组合中提取标记，所述提取包括复制和混合第一信号和第二信号以提取多个标记。

Description

基于电磁波发射的样本分析
技术领域
本公开总体涉及基于电磁(electromagnetic，EM)波发射的样本分析领域。例如，此分析可以在体液、溶液、分析物、体内组织、体外样本或其它此类样本上进行。
背景技术
人眼能够观察EM光谱的可见波长范围，其是整个EM光谱的非常小的一部分。如果宽带的“白色”光源(例如太阳)照射物体，那个物体将发射除可见光波长之外的其它波长。测量由物体发射的光谱的某些特征可以提供关于物体的内在特性的线索。
本公开所要求保护的主题不限于解决任何缺点的或仅在诸如上述环境中操作的实施例。相反，提供这个背景仅仅是用来示出可实践本公开中描述的某些实施例的一个示例性技术领域。
发明内容
一个或多个实施例可以包括一种方法，所述方法包括向样本发射电磁(electromagnetic，EM)辐射带，其中所述EM辐射带至少覆盖EM辐射的第一波长和第二波长。该方法还可以包括，在EM辐射与样本相互作用之后，在被配置成接收EM辐射的第一波长并排除EM辐射的第二波长的第一接收器处接收对EM辐射的响应；以及，在EM辐射与样本相互作用之后，在被配置成接收EM辐射的第二波长并排除EM辐射的第一波长的第二接收器处接收对EM辐射的响应。所述方法还可以包括从表示在第一接收器处的接收到的响应的第一信号和表示在第二接收器处的接收到的响应的第二信号的组合中提取标记，所述提取包括复制和混合第一信号和第二信号以提取多个标记。
一个或多个实施例可包括一种系统，所述系统包括被配置成向样本发射辐射带的发射器，所述带包括电磁(electromagnetic，EM)辐射的第一波长和EM辐射的第二波长两者。所述系统还可以包括第一接收器，其被配置成在第一波长的EM辐射与样本相互作用之后接收对EM辐射的第一波长的响应，以及第二接收器，其被配置成在第二波长的EM辐射与样本相互作用之后接收对EM辐射的第二波长的响应。所述系统还可以包括信号混合器单元，其被配置成从表示在第一接收器处的接收到的响应的第一信号和表示在第二接收器处的接收到的响应的第二信号的组合中提取标记，所述提取包括复制和混合第一信号和第二信号以提取所述标记。
本公开的一个或多个实施例可以包括含有指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时被配置成使系统执行一个或多个操作。所述操作可以包括指示发射器向样本发射电磁(electromagnetic，EM)辐射带，所述带包括EM辐射的第一波长和第二波长。所述操作还可以包括在EM辐射与样本相互作用之后经由被配置成接收EM辐射的第一波长并排除EM辐射的第二波长的第一接收器接收对EM辐射的响应；以及在EM辐射与样本相互作用之后经由被配置成接收EM辐射的第二波长并排除EM辐射的第一波长的第二接收器接收对EM辐射的响应。所述操作可以进一步包括从表示在第一接收器处的接收到的响应的第一信号和表示在第二接收器处的接收到的响应的第二信号的组合中提取标记，所述提取包括复制和混合第一信号和第二信号以提取所述标记。
实施例的目的和优点将至少通过权利要求中特别指出的元件、特征和组合来实现和达成。
应当理解的是，之前的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，而不是对所要求保护的本发明的限制。
附图说明
将通过使用附图以附加的特征和细节描述和解释示例性实施例，其中：
图1示出了用于对样本进行成像和/或分析的示例性系统；
图2示出了一个帮助对样本进行成像和/或分析的发射器和接收器的示例性布置；
图3示出了信号混合器设备的示例，所述信号混合器设备可以在与样本相互作用之后对所接收的EM辐射进行操作；
图4示出了可以对所发射的EM波形进行操作的信号混合器设备的示例；
图5示出了用于对样本进行成像和/或分析的另一示例性系统；
图6示出了用于对样本进行成像和/或分析的附加示例性系统；
图7示出了对样本进行成像和/或分析的示例性方法的流程图；以及
图8示出了示例性计算系统。
具体实施方式
为了正确地识别样本的状态，需要识别和监测某些标记，这些标记组合起来能够可靠地和鲁棒地表示该状态。在许多情况下，由于被分析的样本中存在固有的自然方差，各个标记可能被接收到的信号中的噪声所污染，并且不能推导出与被分析的样本的状态的直接相关。
存在几种方法，例如多频谱(multispectral，MS)或超频谱成像，其用于多带通感测。关于成像，一种方法是将使用多色照相机捕获的彩色图像分离成其红、绿和蓝(RGB)通道。这种方法将可见光谱细分为三个独立的频谱带。在此方法中，频谱带高度依赖于用于成像的多色传感器的频谱响应，并且将在不同制造商的不同传感器之间变化。这种方法不是视场(field-of-view，FOV)内的目标的非常精确的辐射度表示，因为多色传感器通常使用拜耳(Bayer)滤波器来获取三通道RGB信息，并使用给定传感器像素的相邻像素来内插其丢失的频谱信息，所述相邻像素不一定含有类似的频谱信息。
多频谱成像的一种替代方法采用了与单色照相机组合的一系列频谱带通滤波器。这些滤波器被设计为精确地传输感兴趣的波长范围，同时抑制所有其它波长。可以使用例如电动滤波轮、液晶可调滤波器或声光可调滤波器之类的方法将滤波器放置在进入照相机的光的路径中。另一种替代方法是使用可以用特定波长范围的光照射目标的一系列光源。在该替代方法中，在单色照相机上获取所发射的光。
一些方法使用各种分束器配置来执行用于多频谱成像的同时成像，使得每个频谱区可以在其各自的照相机系统上成像。一些方法使用手持MS成像器，其限于在非常有限的频谱带(例如可见光和近红外(near-Infrared，NIR)频谱范围)中执行成像。然而，这些系统仅在可见光或NIR频谱范围内操作，并且通常笨重且庞大。其它基于MS的成像方法受限于光源或传感滤波器的离散EM光谱，因此受限于可被访问，处理和提取的数据点的数量。
另外，此类的方法使用大的成像传感器或三色光电检测器来执行比色法。因为此类方法只使用三原色从一个宽带源或几个窄带源读出，所以精确度有限。在其它情况下，仅使用一个或几个具有窄带通的滤波器来依次读取每个签名响应。此外，由于较大的实现尺寸和离散组件，此方法在应用上受到限制，并且只能在离散并且有限的时间点上进行测量。另外，在某些应用和条件中，连续监测某些标记对于鉴定和跟踪有用的反应过程有益并且是有意义的。此外，同时瞬时测量多个变量可能是有价值的，以便将此类变量与某些生理状态相关联。另外，使用传统分析技术可能无法同时分析多个相互关联的标记。本公开可以提供便于同时分析多个相互关联的标记的系统和方法。
本公开涉及用于将样本暴露于各种波长的EM辐射并分析对与样本相互作用的EM辐射的响应以进行分析的方法和系统。可以将表示初始EM辐射和/或所接收的与样本相互作用之后对EM辐射的响应的信号提供给复制和/或混合设备以从信号中提取标记。可以将标记与已知的一组标记进行比较以确定样本的状态。例如，用户可以佩戴将皮肤组织暴露于EM辐射并基于其分析确定用户的生理状态的设备。作为另一个示例，用户可以对例如血滴或尿滴的体液使用所述设备来确定他们的健康状态。
本公开的实施例改进了此类先前的方法。下面将参考附图解释此类实施例。
图1示出了根据本公开的一个或多个实施例的与对样本进行成像和/或分析相关的示例性系统100。系统100可以包括一个或多个发射器110(例如发射器110a和110n)、一个或多个接收器120(例如接收器120a、120b和120n)以及信号混合器单元150。发射器110可以向待分析的样本130发射EM辐射115，并且接收器120可以接收对EM辐射117的响应，所述响应基于与样本130相互作用的EM辐射。一个或多个放大设备140和/或142可以将EM辐射115在与样本130相互作用之前进行放大，和/或可以将对EM辐射117的响应在与样本130相互作用之后进行放大。信号混合器单元150可以基于EM辐射的相互作用对由接收器120生成的信号和/或对由发射器110发射的EM波形的信号执行处理。信号混合器单元150可以包括混合和复制设备152，用于从所接收的信号中提取标记；和/或比较设备154，用于将由混合和复制设备152提取的标记与已知的一组标记进行比较。
发射器110可以包括被配置成发射EM辐射带的任何系统、设备或组件。EM辐射带可以包括任何范围的EM辐射，例如无线电波、微波、红外(infrared，IR)波、可见光、紫外(ultraviolet，UV)光、x射线、γ射线、太赫兹波等。在一些实施例中，发射器110可以包括多个发射器，其中不同的发射器110被配置为发射不同波长的辐射，并且可以被独立地激励以发射辐射。附加地或可选地，发射器110可以是可调谐的或以其它方式可调节的，使得单个发射器110可以被配置成在不同时间(或同时)发射多个不同波长。
在一些实施例中，发射器110可以包括时间交织独立带限的EM辐射源和/或扩展带通源。例如，如果三个发射器与三个不同的EM辐射带一起使用，则发射器可被依序地供电以发射其各自的EM辐射带和将由接收器120检测的目标响应。附加地或可选地，发射器110可以全部同时被供电，以同时发射EM辐射的三个带。在这些和其它实施例中，发射器110的组合可以提供与样本130相互作用的预期激励EM辐射。预期的EM辐射可以表示为：
S(f)＝S0(f0)+S1(f1)+...+Sk(fk)
其中每个发射场Si(fj)可以表示在频率fj从第i个发射源发射的具有特定带通域的EM场。在一些实施例中，发射器110可以具有足够的功率以与样本130相互作用并散射回将在接收器120处接收的响应。在一些实施例中，发射器110可以提供任何形式的空间辐射，例如礼帽(tophat)型，贝塞尔(Bessel)型，高斯(Gaussian)型等。
接收器120可以包括被配置为检测EM辐射并将传入辐射转换成表示所检测到的EM辐射的可读信号的任何系统、设备或组件。在一些实施例中，接收器120可以包括多个接收器120，其中每一接收器都被配置成接收不同波长的EM辐射(例如，窄带接收器)。附加地或可选地，单个接收器可以被配置成检测多个波长的辐射(例如，宽带接收器)。在一些实施例中，接收器120中的一个或多个可以利用滤波器或其它机构，使得由接收器120检测到的信号表示特定波长带，而不是由接收器接收到的EM辐射的所有波长。此滤波器可以是可调谐的或者可以是静态滤波器。
在一些实施例中，由接收器120检测到的EM辐射可以表示为：
D(f)＝D0(f0)+D1(f1)+...+Dl(fl)
其中目标位置Di(fj)可以表示由第i个接收器在频率fj检测到的EM场。
在一些实施例中，接收器120可以包括具有电荷耦合器件(charged coupleddevice，CCD)、互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)像素或光电二极管的成像传感器。在一个实施例中，接收器120可以利用离散滤波器来提供检测辐射上的带通。除了时间交织源之外，接收器120上的此种滤波器的组合和放置可以向信号混合器单元提供产生非稀疏交互响应(例如，用于估计目标状态的信号)的基础。在一些实施例中，接收器120可以包括在特定位置和/或以特定角度接收EM信号的任何形式的天线。
在一些实施例中，接收器120的组合(例如，接收器120a-120n)可以是微图案化的(例如，布置成尺寸小的和/或接收器120的数量少的图案)，并且一起封装成非常小的形状因素，例如尺寸为毫米或厘米的量级，例如尺寸小于10平方厘米、小于3平方厘米或小于1平方厘米。在一些实施例中，形状因素的尺寸可以是1英寸乘2英寸。在这些和其它实施例中，接收器120的组合可以同时在EM辐射的多个波长带接收来自样本130的响应。例如，接收器120的组合可以实现为具有特定带通滤波器的光电二极管阵列。
样本130可以包括要成像和/或分析的任何材料、组织、流体、试样等。样本130的一个示例可以包括皮肤组织，无论是体内、体外、离体、原位等。样本130的另一个示例可以包括其它人体组织。样本的另一个示例可以包括体液，例如血液、唾液、汗液、尿液、粘液、泪液、精液、阴道分泌物、阴道排出物、母乳、脓、胆汁、羊水、脑脊液、胃酸、耳屎(耳垢)等。样本130的另一个示例可以包括化学溶液，包括进行反应的化学溶液、头发的液体匀浆等。在一些实施例中，样本130可以是活体的一部分。在一些实施例中，样本130可以是设置在存储容器或其它容器内的流体。在一些实施例中，样本130可以设置在便于分析的介质上，例如载玻片、培养皿等。
在一些实施例中，系统100可以利用一个或多个放大设备140和/或142。放大设备140可以被配置成在EM辐射115到达样本130之前对其进行放大。放大设备142可以被配置成在EM辐射117与样本130相互作用之后放大对EM辐射117的响应。附加地或可选地，放大设备142可以将对EM辐射117的响应聚焦和/或定位到接收器120。在这些和其它实施例中，放大设备140和/或142可以包括聚焦系统的任何组合，例如透镜聚焦系统、超材料聚焦系统、基于纳米线和/或纳米结构的聚焦系统、水基纳米天线、基于衬底的纳米天线，泵浦激光系统、自发和/或受激发射系统等。通过使用放大设备140和/或142中的一个或两个，可以提高信噪比(signal to noise ratio，SNR)。附加地或可替换地，放大设备140和/或142可以允许使用在没有放大的情况下不可行的某些类型的发射器110。
信号混合器单元150可以包括被配置成对接收器120检测到的信号执行处理的任何系统、设备或组件。在一些实施例中，信号混合器单元150可以包括计算设备(例如图8所示的计算设备)。信号混合器单元150可以包括用于从接收到的信号中提取标记的混合和复制设备152，和/或比较设备154。信号混合器单元150的一个或多个部件的示例可以在图3和/或4中示出。
在一些实施例中，信号混合器单元150可以被实现为集成电路、查找表功能或各种自适应混合电路，例如数字信号处理单元、现场可编程阵列、光学全息单元等。信号混合器单元150的实现可以采用各种形式，并且不限于特定的体系结构或硬件。
在一些实施例中，混合和复制设备152可以被配置成复制和混合接收器120的信号，以生成由接收器120检测到的空间-频谱响应，所述空间-频谱响应可以是时间交织的。例如，空间-频谱响应可以包括表示样本130对EM辐射的响应的值，所述EM辐射是由发射器110发射并且在EM辐射的多个频谱带上、在布置有接收器120的空间区域内由接收器120检测到的。
在一些实施例中，混合和复制设备152可以利用与接收器120和/或发射器110相关的数据或信号。例如，混合和复制设备152可以包括一层复制器单元，随后是一层混合器单元(其可以级联重复任意次数)。在这些和其它实施例中，时间交织的发射器110信号和由接收器120检测到的空间和频谱交织的响应可以被复制和混合，以从每一个接收器120或接收器120的组合产生空间-频谱响应。换句话说，混合和复制设备152可以被配置成使用来自时间复用发射器110的信号和来自空间-频谱接收器120的信号的组合，以从样本130产生空间-频谱矩阵响应。在这些和其它实施例中，混合和复制设备152的输出可以是与样本130相关联的提取到的标记。提取到的标记可以对应于在样本中被分析的感兴趣的特性，例如样本130内的目标化学成分、样本130的生理状态或一些其它参数，所述参数的组合指示样本的状态。
在操作中，混合和复制设备152的复制器单元可以利用输入信号并将其复制多次，产生输出信号以馈送到一组混合器单元。混合器单元可利用一组输入信号并基于混合函数执行混合以产生输出信号。在这些和其它实施例中，混合和复制设备152的信号混合器单元所使用的混合函数(f)可以表示为
Figure BDA0002644476690000081
其中ai和bi是对应于第i个输入信号的参数，并且x1,x2,...,xp可以表示第i个输入信号。
在一些实施例中，混合和复制设备152的参数可基于所需应用来调整。例如，如果对皮肤成像并分析皮肤病，则标记可以包括任何生理标记，例如脱氧血红蛋白、氧合血红蛋白、胆红素、胡萝卜素、真黑色素、皮肤苍白，皮肤色素沉积等的浓度，并且可以相应地调整参数。作为另一个示例，如果对化学试样或生物流体进行成像，则标记可以包括任何生理标记，例如药物浓度(例如THC、可卡因、苯丙胺、氯胺酮、摇头丸、阿片制剂、酒精、尼古丁等)、其它有机和/或无机化合物、体液的其它成分、激素、蛋白质组、初级代谢物、分子缀合物、蛋白质生物标记、蛋白质片段、有机污染物、无机污染物、内源离子、重金属、基因、感兴趣的小分子等。另外地或可选地，如果对生物液体成像，标记可以包括存在或不存在传染性的病原体，例如细菌或病毒。在这些或其它实施方案中，标记可以包括某些细胞或细胞类型、细胞表面标记、蛋白质、核酸片段等的缺失或存在，其可以指示感染性病原体的类型或血清型。另外地或可选地，可以监测天然存在的化合物，例如皮质醇，的存在或浓度。作为另一个示例，可以监测基于营养/健康的化合物的存在，例如维生素(例如维生素B、C、E等)和矿物质(例如锌、铁等)。
在一些实施例中，在混合和复制设备152处提取标记之后，可将标记提供给比较设备154。比较设备154可以包括任何被配置成将一个或多个标记与一组或多组已知的标记进行比较以便确定和/或预测样本130的状态的系统、设备、电路或其它部件。例如，可以对分析物或具有已知条件的组织样品等中的已知浓度的化合物进行分析，并且可以将相应的标记存储在查找表或其它存储介质中，使得从混合和复制设备152提取的标记可以由比较设备154与此类先前已知的标记组进行比较。在这些和其它实施例中，比较设备154可以被实现为具有查找表功能的集成电路，例如数字信号处理(digital signal processing，DSP)单元、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)等各种自适应混合电路。
系统100可以在各种环境中的任一种中操作。例如，系统100可以用于分析体液(例如血液、唾液、汗液等)、毛发的液体匀浆、化学溶液等，无论是体外、体内还是离体。在分析此种流体/溶液时，系统100可以监测药物或酒精等的存在。当系统100作为监测非法药物、酒精等的设备操作时，系统100可以用于，例如，由执法人员监测路旁停放的车辆驾驶员是否醉酒。作为另外的示例，系统100可以用于监测与执行重要任务时的压力或疲劳相关的某些化合物(例如，通过分析宇航员的唾液来监测皮质醇)。作为另一个示例，系统100可以用于分析用户的皮肤，例如分析皮下生理标记以确定用户的健康。作为另一个示例，系统100可以用于分析来自皮肤的血滴以监测激素水平和/或某些目标的存在或不存在。
在分析用户的皮肤时，可以获得某些益处。例如，皮肤颜色可以反映患者的总体健康状况，并且可以是用来评价皮肤破损、伤口愈合、心血管疾病、营养缺乏等的有用工具。在分析皮肤颜色时，苍白可以指示用户是否患有贫血；紫绀可指示血氧不足，并且皮肤发红的程度和范围可以指示心血管机能障碍。
理解皮肤颜色变化对于检测和分级压迫性溃疡、生理变化等可能是有益的。然而，此种颜色变化，例如苍白、青紫和发红的确切性质随着使用者的自然肤色而变化，这可能对提供周全的临床护理提出挑战。例如，许多皮肤护理指南主要适用于皮肤颜色浅的使用者，因此其对拥有不同种族背景和肤色的个体来说不适用，并且可能使得对这些个体的皮肤颜色变化的检测变得困难。在此情况下，使用系统100检测不同背景色素上的皮肤颜色变化可能是有益的。
在这点上，基础皮肤的颜色是表皮的天然的、由遗传决定的颜色，不受紫外(ultraviolet，UV)光或激素暴露的影响。通常，在很少或没有阳光照射的区域，例如上臂的下侧，可以看到此肤色。相反，兼性皮肤颜色由暴露于UV光和其它环境因素而产生。例如，晒黑改变皮肤中黑色素的组成并增加黑色素细胞产生的黑色素的量和大小。因此，兼性皮肤比基础皮肤暗。使用者的皮肤颜色是来自未着色皮肤的反射光和吸收光的结果，其与各种基础色素的颜色混合，例如黑色素、血红蛋白和胡萝卜素。因此，人们可以评价未着色的皮肤及其基础色素的性质以评价和预测各种状态和条件。
此外，在皮肤颜色深的患者中可能难以检测到例如红斑的其它病症。在皮肤颜色浅的患者中，刺激可能导致发红。但是在皮肤颜色深的人中，其可能导致色素的过度沉着(色素沉着增加)或色素减退(色素沉着减少)，没有可见的红色。因此，诸如由本公开的实施例提供的对皮肤的稳健且持续的监测可以以有益于皮肤颜色浅或皮肤颜色深的患者的方式帮助检测用户身体内以及进行测量的区域内的生理变化。
在这些和其它实施例中，根据本公开的分析可以实时发生并且可以是连续的，从而可以监测用户的皮肤的苍白、皮肤颜色变化等。例如，系统100可以被实现为用户手腕上或用户手臂周围等的可佩戴设备。在这些和其它实施例中，系统100可以通过分析皮肤来非侵入性地监测和/或分析用户的各个方面。
在一些实施例中，系统100可以在快速时间帧中执行成像和/或分析。例如，系统100可以获得样本、发射辐射带，并且在有限的时间帧内提取标记。该有限时间帧可以包括大约15分钟、少于11分钟、少于8分钟、少于3分钟、少于1分钟或少于30秒。在一些实施例中，可以限制信号混合器单元150内级联的多次重复，以便于标记的更快速的分析和/或提取。
在一些实施例中，系统100可以用非常小的形状因素来实现，例如被实现为可佩戴和/或便携式设备。在一些实施例中，系统100的重量可小于15磅、小于10磅、小于8磅、小于5磅或小于1磅。在这些和其它实施例中，系统100可用于连续监测系统100要监测的一个或多个标记。例如，测量单元可以位于原位以连续监测目标样本(例如通过将系统100放置在反应容器内以连续监测化学反应期间试剂的减少或产物的出现)。在这些和其它实施例中，连续监测可以便于实时分析各种生理参数和/或现象。附加地或可替换地，可以监测和分析可能是瞬时的或可能随时间变化的事件或状况，包括生成事件或状况的时间分辨率分析。
在这些和其它实施例中，发射器110、接收器120、放大设备140和/或142的某些变型和/或信号混合器单元150的整体可以集成在单个便携式(例如，用于路旁交通站)和/或可佩戴(例如，佩戴在手腕周围的)形状因素上，所述形状因素使用可再充电电源(例如电池)用于现场使用和/或用户监测。在发射的EM辐射115与样本130相互作用之后，散射的EM辐射117响应可以由接收器120感测。由接收器120产生的信号可以馈送到信号混合器单元150以提取相应的标记。信号混合器单元150可以具有许多实现方式，例如任何形式的现场可编程门阵列、数字信号处理单元、图形处理单元、任何通用中央处理单元或光/RF波分复用(wavelength division multiplexing，WDM)单元。
在一些实施例中，系统100可以由亲属、消费者和/或处于危险中的人使用，以便使用在他们的皮肤和/或体液内显现的标记来检测异常。在一个实施例中，所述设备可以用于连续地监测皮肤色素沉着以测量和监测皮肤炎症疾病、胆固醇栓塞(其在具有已知动脉粥样硬化疾病和肾衰竭的典型病史的患者中高度疑似出现)、腹痛、网状活体组织等。其它情况包括但不限于检测代谢综合征(其是冠心病的危险因素)以及糖尿病、脂肪肝和多种癌症；机械性心脏瓣膜疾病和其它心血管疾病等患者的苍白水平。在这些和其它实施例中，系统100可以用于通过中间体液监测激素水平、内部器官或细胞的疾病或功能障碍、寄生虫、细菌或病毒等的存在或不存在。
在一些实施例中，在提取标记和/或确定样本130的状态之后，系统100可以将状态和/或标记传送到另一设备，例如用户的电子设备(未示出)、医学专家的电子设备(未示出)等。在这些和其它实施例中，可以将状态和/或标记与阈值或其它监测值进行比较，并且可以基于超过阈值的情况来触发警报或警报。可以经由软件(例如，在移动设备应用消息上)可视地(例如，亮灯或者在屏幕上显示)，可听地(例如，用钟声或汽笛声)向用户呈现警告或警报。在一些实施例中，这样的警告或警报可以调用紧急响应，例如拨打9-1-1、向医务人员发送自动消息、引起药物输送、打开医疗设备等。
在不脱离本公开的范围的情况下，可以对图1进行修改、添加或省略。例如，系统100可以包括比所示组件更多或更少的组件。
图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的发射器210(例如发射器210a-210c)和接收器220(例如接收器220a-220n)的一个示例性布置200以便于对样本进行成像和/或分析。
如图2所示出的，在一些实施例中，发射器210可以包括被配置成发射处于第一EM辐射带的辐射的第一发射器210a、被配置成发射处于第二EM辐射带的辐射的第二发射器210b等，在这些和其它实施例中，接收器220可以包括被配置成检测处于第一波长的EM响应的第一接收器220a、被配置成检测处于第二波长的辐射的第二接收器220b等。各种哈希标记示出了各种发射器210和/或接收器220可以被配置成以特定的频谱、时间和/或极化序列，或者上述任意序列的一些部分或任意组合进行操作。
在一些实施例中，接收器220可以位于通常对应于样本的中心区域230中。例如，样本可以相对于接收器220定位，使得当EM响应从样本散射时，其被引导回接收器220。
在一些实施例中，发射器210可以位于围绕中心区域230的外部区域240中。
尽管在图2中示出了一个实施例，但是应当理解，在本公开中可以设想发射器210和接收器220的任何布置。例如，发射器210和接收器220可以相互散布。作为另一个示例，发射器210可以在中心区域230中并且接收器220可以在外部区域240中。作为另外的示例，可以设想较少和/或较多数量的发射器210和/或接收器220。
可以在不脱离本公开的范围的情况下对系统200进行修改、添加或省略。例如，可以设想发射器210和接收器220的任何数量的布置。
图3示出了根据本公开的一个或多个实施例的信号混合器设备300的示例，所述信号混合器设备300可以在与在接收器处接收的样本相互作用之后对EM辐射的响应进行操作。如图3所示出的，信号混合器设备300可以接收由接收器检测和/或由发射器发射并与目标相互作用的接收到的一个或多个信号310(例如，接收到的信号310a、310b,…,310n)作为输入。信号混合器设备300包括第一组复制器320a，所述第一组复制器320a多次复制输入信号并将这些信号传递到一个或多个混合器单元330a。混合器单元330a的输出可以用作复制器320b的下一个级联的输入信号。复制器320b的输出可以用作混合器单元330b的输入。虽然示出了复制器320和混合器330的级联的三次迭代，但是在本公开中可以设想复制器320和混合器330的任意次数的迭代(例如，多达复制器320n和混合器330n)。
在复制器320和混合器330的级联之后，信号混合器设备300可以输出一系列频谱-空间响应340a-n。在一些实施例中，输出340可以对应于被分析的标记。在一些实施例中，频谱-空间响应340的数量可以基于所发射的频带的数量、接收器所选择的频带的数量、所接收的不同空间信号的数量、接收器的数量、发射器的数量，同时在带的子集发射的发射器的组合集合等。附加地或可替换地，响应340的数量可以对应于被分析和/或考虑的标记或参数的数量。
可以对信号混合器设备300进行修改、添加或省略，而不脱离本公开的范围。例如，可以包括复制器320和混合器330的级联的任意次数的迭代。
图4示出了根据本公开的一个或多个实施例的可以对所发射的EM波形操作的信号混合器设备400的示例。如图4所示出的，信号混合器设备400可以接收发射器在发射EM辐射时所使用的EM波形(例如，图1的发射器110所使用的EM波形)作为输入。信号混合器设备400包括第一组复制器420a，所述第一组复制器420a多次复制输入信号并将这些信号传递到一个或多个混合器单元430a。混合器单元430a的输出可以用作复制器420b的下一个级联的输入信号。复制器420b的输出可以用作混合器单元430b的输入。虽然示出了复制器420和混合器430的级联的三次迭代，但是在本公开中可以设想复制器420和混合器430的任意次数的迭代(例如，多达复制器420n和混合器430n)。
在复制器420和混合器430的级联之后，信号混合器设备400可以输出在空间和/或时间上混合的一组波形440(例如波形440a-440n)。在这些和其它实施例中，波形440a-440n可以由对表示所接收到的EM辐射的信号进行操作的信号混合器设备(例如，图3中的信号混合器设备300)利用以促进所接收到的信号与用于发射辐射的EM辐射波形的比较。
可以对信号混合器设备400进行修改、添加或省略，而不脱离本公开的范围。例如，可以包括复制器420和混合器430的级联的任意次数的迭代。
图5示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于对样本进行成像和/或分析的另一示例性系统500。在一些实施例中，系统500可用于分析体液、分析物、溶液等的化学组成。
系统500可以包括一组发射器510(例如发射器510a-510n)，所述发射器510可以与图1的发射器110相似或相当。系统500还可以包括一组接收器520(例如接收器520a-520n)，所述接收器520可以与图1的接收器120相似或相当。发射器510可以将EM辐射515发射到放大设备540，所述放大设备540可以将EM辐射反射回样本和接收器520b。
在一些实施例中，样本可以位于另一放大设备542附近，所述放大设备可以在EM辐射517与样本相互作用时或在EM辐射517与样本相互作用之后聚焦和/或放大EM辐射517。例如，放大设备542可以包括在样本(例如体液或化学溶液)和接收器520之间的透镜或其它聚焦设备。
如图5所示出的，在一些实施例中，由接收器520和/或发射器510产生的信号可以被提供给信号混合器单元550。信号混合器单元550可以与图1中的信号混合器单元150相似或相当。信号混合器单元550可以从信号中提取标记。
在一些实施例中，系统500可以在例如印刷电路板(printed circuit board，PCB)的电子电路板560上实现。在这些和其它实施例中，在发射器510和/或接收器520中的一个或多个与信号混合器单元550之间，通过电子电路板560存在电连接。
可以对系统500进行修改、添加或省略而不脱离本公开的范围。例如，系统500可以包括用于与信号混合器单元550交互的显示器、接口设备等。
图6示出了根据本公开的一个或多个实施例的用于对样本进行成像和/或分析的附加示例性系统600。系统600可以实现为可佩戴设备(例如腕带、粘贴标签等)，以连续地监测作为待分析样本的用户皮肤。
系统600可以包括一组发射器610(例如发射器610a-610n)，所述发射器610可以与图1的发射器110相似或相当。系统600还可以包括一组接收器620(例如接收器620a-620n)，所述接收器620可以与图1的接收器120相似或相当。发射器610可以向用户皮肤(例如，样本)发射EM辐射，所述用户皮肤可以向接收器620b散射回EM辐射。
如图6所示出的，在一些实施例中，由接收器620和/或发射器610产生的信号可以被提供给通信设备670。通信设备可以通过网络680将信号传送到信号混合器单元651。信号混合器单元651可以与图1中的信号混合器单元150相似或相当。信号混合器单元651可以从信号中提取标记。
网络680可以包括被配置成提供通信设备670与信号混合器单元651和/或其相关设备之间的通信的任何设备、系统、组件或其组合。作为示例，网络680可以包括实现此通信的一个或多个广域网(wide area network，WAN)和/或局域网(local area network，LAN)。在一些实施例中，网络680可以包括因特网，所述因特网包括由多个WAN和/或LAN之间的逻辑和物理连接形成的全球互联网络。可替换地或附加地，网络680可以包括一个或多个蜂窝RF网络和/或一个或多个有线和/或无线网络，例如但不限于802.xx网络、蓝牙接入点、无线接入点，基于IP的网络等。网络680还可以包括使一种类型的网络能够与另一种类型的网络对接的服务器。在一些实施例中，网络680可以包括设备到设备的通信，例如IR通信，NFC等。
在一些实施例中，信号混合器单元651可以是样本正在被分析的用户的移动设备或其它电子设备的一部分。例如，系统600可以包括用户的蜂窝电话或平板电脑。在这些和其它实施例中，系统600可以经由移动设备向用户提供通知、警报或其它警告或信息。在一些实施例中，信号混合器单元651可以是医学专家的电子设备的一部分。例如，信号可以被传送到治疗皮肤被监测的人的医生或护士的电子设备。在这些和其它实施例中，信号混合器单元651可以位于远程计算设备中，并且基于信号混合器单元651的触发警报的分析来通知用户和/或医学专家。
可以对系统600进行修改、添加或省略而不脱离本公开的范围。
图7示出了根据本公开的一个或多个实施例的对样本进行成像和/或分析的示例性方法700的流程图。
在框705处，可以向样本发射EM辐射带，其中所述辐射带至少包括第一波长和第二波长。例如，一个或多个发射器(例如图1的发射器110、图2的发射器210、图5的发射器510和/或图6的发射器610)可以向样本发射EM辐射。
在框710，可以放大EM辐射。例如，可以向反射材料发射EM辐射以将EM辐射导向样本和/或接收器。作为另一示例，透镜或其它聚焦设备可以在EM辐射与样本相互作用之后放大EM辐射，以促进与EM辐射相关联的SNR的增加,所述EM辐射是在与样本相互作用之后在接收器处接收的。
在框715处，可以在被配置成接收第一波长并排除第二波长的第一接收器处接收对EM辐射的响应。例如，接收器(例如图1的接收器120、图2的接收器220、图5的接收器520和/或图6的接收器620)可以接收样本对EM辐射的响应。在第一接收器处接收的响应可以在发射的EM辐射与样本相互作用之后被接收。
在框720处，可以在被配置成接收第二波长并排除第一波长的第二接收器处接收对EM辐射的响应。在第二接收器处接收的EM辐射可以在发射的EM辐射与样本相互作用之后被接收。在一些实施例中，在第一接收器和第二接收器两者处接收到的EM辐射可以源自发射覆盖第一波长和第二波长两者的EM辐射带的同一发射器。在这些和其它实施例中，此布置可以便于同时分析多个标记，从而说明标记之间的相互依赖性。
在框725，可以执行发射的EM波形的复制和混合。例如，发射器可以向信号混合器单元(例如图1的信号混合器单元150、图2的信号混合器单元250、图5的信号混合器单元550和/或图6的信号混合器单元651)提供用于发射EM辐射带的EM波形以执行发射的EM波形的复制和混合。
在框730，可执行在第一和第二接收器处接收的响应的复制和混合。例如，信号混合器单元可以接收由接收器产生的信号并且可以混合和复制信号。在一些实施例中，在接收器处接收的响应的复制和混合还可以包括在框725处对发射的EM波形执行的复制和混合的输出。
在框735，可以提取样本的标记。例如，框730处的复制和混合的输出可包括一个或多个标记。
在框740，可以将标记与已知的一组标记进行比较。例如，可以通过查表操作或数据库比较来比较标记，以将标记与被分析用于样本的参数和/或标记的已知状态、条件、浓度等的已知标记进行比较。
在框745，可以基于在框740执行的比较来确定和/或预测样本的状态。例如，如果所提取的标记在一组已知标记的阈值量、百分比等内，则所提取的标记可以对应于与该组已知标记相同的状态。这种确定可以基于多个标记及其与多组已知标记的关系。
在框750，可以根据样品的状态触发警报。例如，如果确定该状态在正常状态之外(例如，皮肤苍白超出了肤色的阈值量、找到了被搜索的类似THC的化合物等)，则可以触发警报。警报可以是可听警报、亮灯、发送到另一电子设备的通信、被触发的通知或其它基于软件的消息等形式。
在不脱离本公开的范围的情况下，可以对方法700进行修改、添加或省略。例如，可以以不同的顺序执行操作。作为另一示例，附加操作可以被添加到方法700的操作中，或结合方法700的操作来执行。作为附加示例，可以添加、省略和/或同时执行操作。作为另一示例，各种操作可以被组合成单个操作，或者单个操作可以被分成多个操作。
图8示出了根据本公开中所描述的至少一个实施例的示例性计算系统800。系统800可以包括被配置成便于对样本进行成像和/或分析的任何合适的系统、装置或设备。在一些实施例中，系统100、500和/或600中的任一个和/或其部分或组件可以被实现为如图8所示出的计算系统800。计算系统800可以包括处理器810、存储器820、数据存储器830和通信单元840，它们都可以通信地耦合。数据存储器830可以包括各种类型的数据，例如软件项目、API文档、计算机源代码等。
通常，处理器810可以包括任何合适的专用或通用计算机、计算实体或包括各种计算机硬件或软件模块的处理设备，并且可以被配置成执行存储在任何适用的计算机可读存储介质上的指令。例如，处理器810可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)，被配置成解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其它数字、模拟或光学电路。
尽管在图8中被示出为单个处理器，但是应当理解，处理器810可以包括分布在任意数量的网络或物理位置上的任意数量的处理器，所述处理器被配置成单独地或共同地执行本公开中描述的任意数量的操作。在一些实施例中，处理器810可以解释和/或执行程序指令和/或处理存储在存储器820、数据存储器830或存储器820和数据存储器830中的数据。在一些实施例中，处理器810可以从数据存储器830获取程序指令并将程序指令加载到存储器820中。
在程序指令被加载到存储器820中之后，处理器810可以执行程序指令，例如执行图7中的方法700中的一个或多个操作的指令。例如，处理器810可以获得关于引导发射器发射宽频带EM辐射的指令、在与样本相互作用之后从接收器接收表示所接收的特定频率的EM辐射的信号以及对信号执行处理以从对象提取标记，例如通过再现和混合信号的各个方面或特征以导出标记。
存储器820和数据存储器830可以包括计算机可读存储介质或用于承载或持有存储在其上的计算机可执行指令或数据结构的一个或多个计算机可读存储介质。此种计算机可读存储介质可以是可以由例如处理器810等通用或专用计算机访问的任何可用介质。在一些实施例中，计算系统800可以包括或不包括存储器820和数据存储器830中的任意一个。
作为示例而非限制，此种计算机可读存储介质可以包括非暂时性计算机可读存储介质，包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、光盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、闪存设备(例如，固态存储设备)，或者可以用于携带或存储计算机可执行指令或数据结构形式的所需程序代码并且可以由通用或专用计算机访问的任何其它存储介质。上述的组合也可以包括在计算机可读存储介质的范围内。计算机可执行指令可以包括例如被配置成使处理器810执行特定操作或操作组的指令和数据。
通信单元840可以包括被配置成通过网络发送或接收信息的任何组件、设备、系统或其组合。在一些实施例中，通信单元840可以与在其它位置、相同位置或者甚至相同系统内的其它组件的其它设备通信。例如，通信单元840可以包括调制解调器、网卡(无线或有线)、光通信设备、红外通信设备、无线通信设备(例如天线)和/或芯片组(例如蓝牙设备，802.6设备(例如城域网(Metropolitan Area Network，MAN))、WiFi设备、WiMAX设备、蜂窝通信设施等)等。通信单元840可以允许数据与网络和/或本公开中描述的任何其他设备或系统交换。例如，通信单元840可以允许系统800与例如计算设备和/或其它网络等的其它系统通信。作为另一个实例，通信单元840可以与单独的处理设备通信以执行对接收到的信号的标记的提取。
可以在不脱离本公开的范围的情况下对系统800进行修改、添加或省略。例如，数据存储器830可以是位于多个位置并由处理器810通过网络访问的多个不同存储介质。
如上所述，以及如以下更详细地讨论的，本公开中所描述的实施例可以包括使用包括各种计算机硬件或软件模块的专用或通用计算机(例如，图8中的处理器810)。此外，如上所述，本公开中所描述的实施例可以使用用于承载或持有存储在其上的计算机可执行指令或数据结构的计算机可读介质(例如，图8中的存储器820或数据存储器830)来实现。
如在本公开中所使用的，术语“模块”或“组件”可以指被配置成执行模块或组件的动作的特定硬件实现和/或可以被存储在计算系统的通用硬件(例如，计算机可读介质、处理设备或一些其它硬件)上和/或由其执行的软件对象或软件例程。在一些实施例中，本公开中所描述的不同组件、模块、引擎和服务可以被实现为在计算系统上执行的对象或进程(例如，单独的线程)。尽管本公开中所描述的一些系统和方法一般被描述为以软件(存储在通用硬件上和/或由通用硬件执行)来实现，但是特定硬件实现或软件和特定硬件实现的组合也是可能的并且是可预期的。在本说明书中，“计算实体”可以是如先前在本公开中所定义的任何计算系统、在计算系统上运行的任何模块或调制器的组合。
根据惯例，附图中所示出的各种特征可以不按比例绘制。本公开中所示的附图并不意味着是任何特定装置(例如，设备、系统等)或方法的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的各种实施例的理想化表示。因此，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意扩大或缩小。此外，为了清楚起见，可以简化一些附图。因此，附图可能未描绘给定装置(例如，设备)的所有组件或特定方法的所有操作。
在本公开中并且特别是在所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中使用的术语通常旨在作为“开放的”术语(例如，术语“包括”应当被解释为“包括，但不限于”、术语“具有”应当被解释为“至少具有”、术语“包括”应当被解释为“包括，但不限于”等)。
另外，如果引入的权利要求叙述中意指特定的数量，则在权利要求中将明确地叙述此意图，并且在没有此叙述的情况下，不存在此意图。例如，为了帮助理解，以下所附的权利要求可以包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以介绍权利要求陈述。
此外，即使在引入的权利要求叙述中明确地叙述了特定的数量，本领域的技术人员应认识到，这样的叙述应当被解释为意指至少所叙述的数量(例如，没有其它修饰语的“两个叙述”的纯粹叙述意指至少两个叙述，或两个或更多个叙述)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”或“A、B和C等中的一个或多个”的惯例的那些情况下，通常这样的构造旨在包括单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A、B和C一起等。
此外，无论在说明书、权利要求书还是附图中，表示两个或更多个可选术语的任何分离的单词或短语应当被理解为预期包括多个术语之一、两个术语之一或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”应理解为包括“A”或“B”或“A和B”。
然而，这样的短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一”或“一个”引述的权利要求将包含这样的引述的权利要求的任何特定权利要求限制为仅包含一个这样的引述的实施例，即使当相同的权利要求包括引述短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词如“一”或“一个”(例如，“一”和/或“一个”应解释为“至少一个”或“一个或多个”)；对于用于引入权利要求陈述的定冠词的使用也是如此。
另外，术语“第一”、“第二”、“第三”等的使用在这里不一定用来表示元件的特定顺序或数量。通常，术语“第一”、“第二”、“第三”等用于区分作为通用标识符的不同元件。没有示出术语“第一”、“第二”、“第三”等表示特定顺序，这些术语不应被理解为表示特定顺序。此外，没有示出术语“第一”、“第二”、“第三”等表示特定数量的元件，这些术语不应被理解为表示特定数量的元件。例如，第一小部件可以被描述为具有第一侧，而第二小部件可以被描述为具有第二侧。关于第二小部件的术语“第二侧”的使用可以是将第二小部件的这种侧与第一小部件的“第一侧”区分开，而不是意味着第二小部件具有两个侧。
本公开中叙述的所有实例和条件性语言旨在用于教学目的，以帮助读者理解本发明和发明人贡献的概念以促进本领域，并且应被解释为不限于这些具体叙述的实例和条件。尽管已经详细描述了本公开的实施例，但是应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和变更。

Claims (20)

1.一种方法，其特征在于，包括：
向样本发射电磁(EM)辐射带，所述带覆盖EM辐射的至少第一波长和第二波长；
在被配置成接收EM辐射的所述第一波长并排除EM辐射的所述第二波长的第一接收器处，在所述EM辐射与所述样本相互作用之后接收对所述EM辐射的响应；
在被配置成接收EM辐射的所述第二波长并排除EM辐射的所述第一波长的第二接收器处，在所述EM辐射与所述样本相互作用之后接收对所述EM辐射的响应；以及
从表示在所述第一接收器处接收到的响应的第一信号和表示在所述第二接收器处接收到的响应的第二信号的组合中提取多个标记，所述提取包括复制和混合所述第一信号和所述第二信号以提取所述多个标记。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述EM辐射与所述样本相互作用之后放大对所述EM辐射的所述响应，使得所述第一接收器和所述第二接收器接收所述响应的放大。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样本包括在体内或体外的人体组织或人体体液中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标记指示至少两种感兴趣的化合物的存在或不存在。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标记指示以下中的至少两种：血红蛋白浓度、脱氧血红蛋白浓度、胆红素浓度、胡萝卜素浓度、真黑色素浓度、皮肤苍白、皮肤色素沉积、激素、蛋白质组、初级代谢物、分子缀合物、蛋白质生物标记、蛋白质片段、有机污染物、无机污染物、内源离子、重金属和基因。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述第一信号和所述第二信号无线传输到处理设备以执行所述提取。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括通过重复执行所述发射、所述接收、所述接收和所述提取步骤来连续地监测所述多个标记。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复制和混合包括：
将所述第一信号和所述第二信号中的每一个复制多次；以及
对于每个混合器单元，利用复制的信号作为用于所述混合的输入信号，其中所述混合利用混合函数fj：
Figure FDA0002644476680000021
其中xi对应于第i个输入信号，ai和bi是对应于所述第i个输入信号的参数，并且fj对应于第j个提取的标记。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述多个标记与已知的一组标记进行比较以预测所述样本的状态。
10.一种系统，其特征在于，包括：
发射器，其被配置成向样本发射辐射带，所述带包括电磁(EM)辐射的第一波长和EM辐射的第二波长两者；
第一接收器，其被配置成在EM辐射的所述第一波长与所述样本相互作用之后接收对EM辐射的所述第一波长的响应；
第二接收器，其被配置成在EM辐射的所述第二波长与所述样本相互作用之后接收对EM辐射的所述第二波长的响应；以及
信号混合器单元，其被配置成从表示在所述第一接收器处接收到的响应的第一信号和表示在所述第二接收器处接收到的响应的第二信号的组合中提取多个标记，所述提取包括复制和混合所述第一信号和所述第二信号以提取所述多个标记。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统被配置为可佩戴的移动设备。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统包括可再充电电池以至少为所述发射器和所述信号混合器单元供电。
13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述信号混合器单元包括经由电子、光学或化学子系统实现的模拟或数字处理设备之一。
14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，进一步包括至少一个附加发射器，所述发射器和所述至少一个附加发射器被布置在围绕所述第一接收器和所述第二接收器所处的外部区域中。
15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，进一步包括放大设备，其被配置成在所述EM辐射与所述样本相互作用之后，并且在所述第一接收器接收到第一响应之前以及在所述第二接收器接收到第二响应之前，放大对所述EM辐射的所述第一响应和第二响应。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述放大设备进一步被配置成在所述EM辐射与所述样本相互作用之前放大所述EM辐射。
17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统被配置成在向所述样本初始发射所述辐射带的11分钟内提取所述标记。
18.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，进一步包括：
比较设备，其被配置成将所述多个标记与已知的一组标记进行比较以确定所述样本的状态；以及
警报设备，其被配置成基于所述样本的所述状态产生警报。
19.一种含有指令的非暂时性计算机可读介质，其特征在于，所述指令在由处理器执行时被配置成使系统执行一个或多个操作，所述操作包括：
指示发射器向样本发射电磁(EM)辐射带，所述带包括EM辐射的第一波长和第二波长；
经由被配置成接收EM辐射的所述第一波长并排除EM辐射的所述第二波长的第一接收器，在所述EM辐射与所述样本相互作用之后接收对所述EM辐射的响应；
经由被配置成接收EM辐射的所述第二波长并排除EM辐射的所述第一波长的第二接收器，在所述EM辐射与所述样本相互作用之后接收对所述EM辐射的响应；以及
从表示在所述第一接收器处接收到的响应的第一信号和表示在所述第二接收器处接收到的响应的第二信号的组合中提取多个标记，所述提取包括复制和混合所述第一信号和所述第二信号以提取所述多个标记。
20.根据权利要求19所述的计算机可读介质，其特征在于，所述复制和混合包括：
将所述第一信号和所述第二信号中的每一个复制多次；以及
对于每个混合器单元，利用复制的信号作为用于所述混合的输入信号，其中所述混合利用混合函数fj：
Figure FDA0002644476680000041
其中xi对应于第i个输入信号，ai和bi是对应于所述第i个输入信号的参数，并且fj对应于第j个提取的标记。
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