CN112955065A - 检测与诊断各种病症的方法和系统及其用途 - Google Patents

Abstract

一种用于检测疾病的系统和方法，包含用于检测「微血管新增」(Angiogenesis)的装置以及电子装置。该装置包含两个微波扫描仪、至少一个多频道热辐射接收计、微波切换网络、控制器、数据传输装置与电源。每个微波扫描仪都包含罩杯；柔性印刷电路板，其耦合至该罩杯，每个电路板都包含：耦接至其上的多个天线模块，每个天线模块都包含：天线、多切微波开关与「温度传感器」。该天线被构造成接收来自患者组织产生的微波热辐射，并且该「热辐射接收计」被构造成测量从患者组织所发射的微波。该数据传输装置被构造成将该控制器从该热辐射接受天线与该温度传感器收集的量测数据以无线方式传输至电子装置，并且该电子装置被构造成将该量测数据传输至云端数据储存器。

Description

检测与诊断各种病症的方法和系统及其用途

技术领域

本申请要求2018年10月22日提交的主题为“用于乳房健康和疾病筛查的网络远程医疗保健的AIM生态系统”的第62/748,927号美国临时申请的权益，该申请的全部内容通过引用合并于此。

背景技术

在细胞突变成为癌细胞之后，人体会触发血管生成的作用，其中人体会自然地将癌症细胞的温度提升至比周围的健康细胞更高的程度，以为癌细胞的高代谢活动努力提供营养。血管生成现象不仅局限于癌症，而是人体在因应许多不同疾病而会经历的作用。细胞温度的这种提升可以当成一种热生物标记。正确设计的微波扫描仪(热辐射接受计)，可以定点并检测该等热生物标记，然而，其等无法区分人体对不同疾病之间的反应，也就是导致所检测到的热生物标记的存在的「热源」。

因此，需要一种用于检测与诊断疾病的改良系统与方法。

本发明克服了与用于检测与诊断疾病的已知系统与方法有关的一些缺陷、缺点与非所欲参数。

发明内容

依据本发明的具体实施例，其提供了一种用于检测疾病的系统，该系统包括用于检测血管生成的装置，以及包括智能型手机、平板计算机或计算机的电子装置。

用于检测血管生成的装置包含两个微波扫描仪、至少一个多频道热辐射接收计、至少一个微波切换网络、电耦接至两个微波扫描仪的至少一个控制器、电耦接至控制器的至少一个数据传输装置、以及至少一个电源。

每个微波扫描仪包含罩杯、耦接至该罩杯的柔性印刷电路板，每个电路板都包含耦接至其上的多个天线模块，每个天线模块都包含被构造成接收来自受测试者组织的微波天线；耦接至该天线的至少一个多切微波切换开关；位置紧邻于每个天线的被构造成进行温度测量的至少一个温度传感器。

该热辐射接收计通过同轴电缆而耦接至该等多个天线模块，并且被构造成测量从测试者组织发出的微波。

该微波切换网络耦接至该多切微波切换开关，并且被构造成执行一切换序列。

该控制器被构造成指示该微波切换开关切换顺序以及该温度传感器测量的顺序；并且从该热辐射接收计与该温度传感器收集量测数据。

该数据传输装置被构造成将借由该控制器从该热辐射接收计与该温度传感器收集的该量测数据，以无线方式传输至该电子装置。

该电源包括至少一个可再充电电池。

该电子装置被构造成自该数据传输装置接收该量测数据，并将该量测数据传输到云端数据储存器。

任选地，该系统可以进一步包含云端数据储存器，其被构造成储存来自该电子装置的量测数据。

在另一个具体实施例中，本发明包括一种用于检测血管生成的装置，该装置包括：两个微波扫描仪，每个微波扫描仪包括：柔性印刷电路板，其包括：与之耦接的多个天线模块，每个天线模块包括：天线，其被构造成接收来自受测试者组织的微波；至少一个多切微波切换开关耦接至天线；至少一个位置紧邻于每个天线的温度传感器，其被构造成进行温度测量；至少一个通过同轴电缆耦接至多个天线模块的多频道热辐射接收计，该同轴电缆被构造成测量从患者组织发出的微波；至少一个微波交换网络，其耦接至该多切微波切换开关和该热辐射接收计，该微波交换网络被构造成执行切换序列；至少一个控制器，其电耦接至两个微波扫描仪，并被构造成：指示微波切换开关的切换顺序与温度传感器的测量顺序；并从热辐射接收计和温度传感器收集量测数据；至少一个数据传输装置，其电耦接至控制器，并被构造成将借由控制器从热辐射接收计和温度传感器收集的量测数据，以无线方式传输至电子装置；至少一个电源，包括至少一个可再充电电池。

任选地，该微波扫描仪进一步包含至少一个罩杯，并且该至少一个柔性印刷电路板耦接至该至少一个罩杯。

任选地，该装置为具有两个罩杯的衣物，并且该微波扫描仪耦接至该等罩杯。

任选地，该衣物的罩杯由导电布所制成。

任选地，该衣物为胸罩的形式。

在另一个具体实施例中，本发明是一种用于检测血管生成的装置，该装置包含：至少一个微波扫描仪，该微波扫描仪，包含：柔性印刷电路板，包含：耦接至其上的多个天线模块，每个天线模块包含：天线，其被构造成接收来自受测试患者组织的微波；以及至少一个多切微波切换开关，其耦接至该天线；以及至少一个温度传感器，其位置紧邻于每个天线，该温度传感器被构造成进行温度测量；至少一个控制器，其电耦接至该至少一个微波扫描仪，并且被构造成：指示该微波切换开关切换顺序与该温度传感器测量的顺序；并且自该热辐射接收计与该等温度传感器收集量测数据；至少一个数据传输装置，其电耦接至该控制器，并且被构造成将借由该控制器从该热辐射接收计与该温度传感器收集的该量测数据，以无线方式传输至电子装置；以及至少一个电源。

任选地，该电源包含电源线。

在另一具体实施例中，本发明与使用该装置的方法有关。该方法包含以下步骤：

a)提供该装置；

b)将该装置放置在测试者(或使用者)的皮肤上；

c)扫描受测试者(用户)的皮下组织以自该热辐射接收计与该温度传感器产生量测数据；

d)将该量测数据从该装置传输到电子装置；以及

e)将该量测数据从该电子装置传输至云端数据储存器。

任选地，该方法可以在步骤e)之后进一步包含步骤f)，处理该量测数据以判定该受测试者(或患者)组织中的可疑部位。

附图说明

本发明的这些与其它特征、形态与优点，将在参考以下说明、随附的权利要求以及伴随的附图，而被更充分地理解，其中：

图1为一种具有本发明的特征的用于远程检测及诊断疾病的系统的概要示意图，在其中包括一种用于检测疾病的装置；

图2为图1的装置的透视图，其中可以看见在衣物内的该装置；

图3为图2的装置的放大剖视图，其中该微波扫描仪罩杯的后表面已经被移除以显示出内部组件；

图4为该装置的微波扫描仪罩杯的分解图，其中可以看见柔性电路板；

图5为图2的装置的电子处理流程的方块图；

图6为本发明的双重多天线单一热辐射接收计第1型构造的方块图：

图7为本发明的双重多天线单一热辐射接收计第2型构造的方块图；

图8为本发明的天线模块的方块图；

图9为本发明的热辐射收计前端的概要示意图；

图10为依据本发明的疾病检测方法的流程图。

图11为使用图2的装置的方法的流程图；并且

图12为描绘从细胞突变开始的乳腺癌的生命周期的示意图。

具体实施方式

以下讨论内容详细描述了本发明的具体实施例，以及该具体实施例的若干变型例。然而，此讨论内容不应被解释为将本发明局限于那些特定具体实施例。本发明所属领域中具有通常知识者还能够确知许多其它具体实施例。

[定义]

如本文所使用的，除非在使用该术语的内容中明确地指出不同的涵义，以下术语以及其等的变化具有以下所界定的涵义。

除非在其内容中对用法另有说明，本文在此所使用的「一个」、「一种」与「该」等术语，应被解释为涵盖单数与复数。

如在本公开内容中所使用的，「包含」这个术语以及该术语的变化，例如「包括」与「包含有」，并未意欲排除其它附加物、组件、整体成分或步骤。

「耦接」、「被耦接」、「耦接至」以及「与…耦接」等术语，指以电气、机械或其它方式来耦接两个以上的组件或信号。两个以上的电子组件可以被电耦接，但并未被机械地耦接或以其它方式耦接；两个以上的机械组件可以被机械地耦接，但并未被电耦接或以其它方式耦接；两个以上的电子组件可以被机械地耦接，但并未被电耦接或以其它方式耦接。耦接(无论是机械地、电气地还是以其它方式)可以持续任何时间长度，例如永久性地、半永久性或仅仅是一瞬间。

[本发明]

本申请案中所讨论的系统100关于乳腺癌的检测与诊断，但是该系统100并未局限于乳腺癌。该系统100可以被用于检测与诊断许多不同类型的疾病，并且该硬件可以依据因应人体的不同部位的需求而修改。另外，该系统与方法并未局限于应用在人类上。该系统与方法还可以适用于其它对象上，例如动物。

现在参考图1，其显示了用于检测与诊断疾病的系统100。该系统100包含两个主要组件：硬件200和软件300，并且该软件300可以包含一个能够与至少一个电子装置302结合使用的应用程序。数个额外程序也可以用于处理与分析借由使用系统100产生的数据以及图像类别。该电子装置302可以是移动装置，例如平板计算机、行动计算机或智能型手机，但是也可以各式各样的有线及/或无线计算装置来实施，包括有线的桌面计算机。图1描绘了以智能型手机、平板计算机与笔记本电脑302，运用该装置200与程序及/或应用程序300。该电子装置302包括处理装置(处理器)、输入/输出接口、显示器、网络接口、内存、操作系统与储存器。该电子装置302还可以包括易于使用的触碰屏幕用户接口以及例如蓝牙的无线装置，以经由区域数据总线来进行联机。该系统100还包含云端数据储存器304。

该处理装置可以包括任何客制化的或是市售的处理器、中央处理单元(CPU)、或是与该电子装置有关的数个处理器中的协处理器、以半导体为基础的微处理器(微芯片的形式)、宏处理器、一个以上的特殊应用集成电路(ASICs)、多个适当架构的数字逻辑闸、以及包含独立与各种组合的分离组件的其它电气结构，以与该系统的整体操作协调配合。

该内存可以包括挥发性内存组件[例如，随机存取内存(RAM，譬如DRAM和SRAM等等)]，以及非挥发性内存组件的组合中的任何一种。该内存典型地包含原生操作系统、一个以上的原生应用程序、仿真系统、或用于各种操作系统及/或仿真硬件平台、仿真操作系统等等任一者的仿真应用程序。

本发明可以包括特定应用软件300，其可以包含该电子装置302的一些或所有组件以及该云端数据储存器304。依据此种具体实施例，该等组件被储存在该内存中，并由该处理装置来执行。该用于检测与诊断疾病的系统与方法，可以驻存在该电子装置303的内存中，及/或任选地在该云端数据储存器304中。

本领域技术人员将可以理解，该内存可以并且通常将包含为了简洁而被省略的其它组件。在本申请的公开内容中，非瞬时计算机可读取媒体储存一个以上的程序，以由指令执行系统、设备或装置所使用，或与之结合使用。

一种电子装置网络接口可以包含借由有线及/或无线的方式，用于通过网络环境而传输及/或接收数据的各种组件。当此等组件具体化为应用程序时，该等一个以上的组件可以被储存于非瞬时计算机可读取媒体上，并由该处理装置来执行。

任选地，该系统100可以与医疗物联网(IoMT)结合。IoMT也被称为医疗保健物联网，其包含借着因特网而与该医疗保健信息科技系统连接的医疗装置与应用程序。具有Wi-Fi功能的装置可以促进机器对机器通讯，并链接至云端平台以进行数据储存与管理。

现在参照图2、3与4，该硬件200包含可穿戴的衣物202以及至少一个微波扫描仪204。每个微波扫描仪204均电耦接至控制该微波扫描仪204的电气组件。任选地，如图2和3所示，电气组件中每一者可以被安装/耦接至中央支架。安装至该支架上的电气组件包括微波切换网络207、热辐射接收计208、以及电气模块214，该电气模块214包含至少一个控制器216与至少一个数据传输装置218。该电池/电源220也可以被耦接至该中央支架。

任选地，如在图2、3与4中所示，每个微波扫描仪204都可以包含罩杯201，柔性印刷电路板(FPCB)203在罩杯201内或安装到罩杯201。该天线模块206耦接至该柔性印刷电路板203。每个天线模块206都包含天线205与微波切换开关210。缆线将每个天线205耦接至微波切换网络207及/或其等的热辐射接收计(又称为M-R)208。在本申请案中，该衣物202为胸罩状衣物的形式，并且其可以被制造成支持并将两个微波扫描仪罩杯201连接，因而该等罩杯201会与乳房皮肤牢固地接触。导电布垫可以被耦接至该扫描仪罩杯201内侧，以提供对于外部微波干扰源的屏蔽作用。当该装置200被穿戴时，该导电垫将会放置在使用者的皮肤上。任选地，该罩杯201可以由导电布所制成。任选地，该罩杯201还可以包含热绝缘体，以提供对于外部温度影响的热绝缘作用。图4为微波扫描仪204的分解图，其显示了该柔性PCB(印刷电路板)203，如何可以配合其将施加的乳房的形状与大小。该罩杯201每个都可以包括两个可分离的半体，其中该柔性PCB 203被安装在该等两个半体之间，或者可以将该柔性PCB 203嵌入该罩杯201内。该罩杯201可以由例如塑料之类的刚性材料所制成，但是该罩杯201优选地由半柔性的材料所制成，该材料配合其将施加的使用者乳房的形状。

该微波扫描仪(「M-S」)204依据其应用，可以包括至少三种不同类型的构造：第1型M-S为单一天线单一频道(SASC)微波接收器(又称为M-R)；第2型M-S为复数天线单一频道(MASC)M-R；以及第3型：M-S为复数天线复数频道(MAMC)M-R；第1型基本上为第2型或第3型的特殊子集合。以下将更详细地讨论这些不同的构造。所有的这三种构造都具有位于该电子模块214中的缆线及/或无线接口，并且可以连接至电子装置302，以通过该电子装置302而数据链接到该主数据储存区域304。如图1所示，该主数据储存区域304位于Wi-Fi与因特网可存取的云端服务器上。

图5显示了耦接至该衣物202以形成该第2型微波扫描仪(M-S)204硬件装置200的该微波扫描仪(M-S)204的方块图。如上所述，该微波扫描仪(M-S)204包含至少一个天线模块206，每个天线模块206包含至少一个天线205与至少一个微波切换开关210。该天线模块206通过同轴电缆而耦接至该微波切换网络207。该微波切换网络207与该等热辐射接收计两者均耦接至该电子模块214，该电子模块214本身耦接至该电源(电池)220。该电子模块214通过串行数据链而电耦接至该微波扫描仪(M-S)204，并且如所上所述的包含至少一个控制器216与至少一个数据传输装置218。

该天线模块206会自该人体的内部组织，接收并撷取天然发生的微波热传输作用。该微波扫描仪(M-S)204也包含至少一个热辐射接收计(M-R)208，并且优选地包含多个多通道热辐射接收计(M-R)208，来同时收集更大量的热资料，以协助热分布与特征判定。该热辐射接收计(M-R)208会将从该组织所发出，而被该等天线206所撷取的微波「热能量」(又称为「热亮度」)，转换成「电能量」-即电压与电流的形式的电能，然后将此电能调校成温度(热能强度)。通常，该微波以毫米到厘米的波长，或是1–100GHz的频率而发出。通过特定身体组织的该热辐射的「发射率」(emissivity)的高低取决于频率(或波长)。适当地选择在该微波频谱内的频带，对于让装置200达到所预期的精确度与灵敏度是至关重要的。该天线206借由同轴电缆或任选地借由波导而耦接至其等各自的热辐射接收计(M-R)208。波导为一种借着限制一个维度或两个维度上的扩散，而在最小的能量耗损下，导引例如电磁波或声音的波动的结构。局限于运河中的水波，或是在具备限制热气膨胀的枪管，以最大程度地将能量传递到子弹上的枪炮中，也具有类似的效果。在缺乏波导的物理拘束的情况下，该波幅会依据平方反比定律，随着扩散至三维空间而减小。每种类型的波都有不同类型的波导。最早也最常见的是用于承载特别是微波的高频无线电波的空心金属导电管。

如上所述，该微波扫描仪(M-S)204可以包含至少2种不同的构造。该第2型微波扫描仪(M-S)204可以包含具有单一个热辐射接收计(M-R)208的多个天线模块206，以及用于选择所使用的天线模块206的单一个多切微波切换网络207。其显示于图5和7中。图5显示了与该衣物202耦接，以形成该第2型硬件装置200的微波扫描仪(M-S)204的方块图。图7显示了多天线单信道M-R构造的方块图。依序收集来自每个天线模块206的测量样本。微波切换网络207将每个天线205(在每个天线模块206内经由微波切换开关210)，依序耦接至热辐射接收计(M-R)208。要完成一个测量循环的过程需耗时数分钟，因为该热辐射接收计(M-R)208需要收集在每个天线205位置的测量值，而每个位置都需要几秒钟的积分响应。在每个天线模块206的位置都有提供微波温度索引以及参考温度传感器212。该热辐射接收计(M-R)208实际上为「迪克」(Dicke)型或其它型的热辐射接收计，其中每次测量均对应由位于每个天线模块206处的该温度传感器212所提供的温度索引来进行。

该第1型的微波扫描仪204包括多个专用热辐射接收计(M-R)208，每个天线模块206对应一个。此种构造被显示图6中。在图7中显示了该第二种构造的应用版本，其中该装置200包含两个微波扫描仪(M-S)204，每一个用于各个乳房，并且每个微波扫描仪204也都包含用于每个乳房的一热辐射接收计(M-R)208。在这个架构中，减少了总测量时间，因为两个乳房可以同时进行扫描。

该微波切换开关210经由该微波切换网络207，而将每个天线205与其所对应的热辐射接收计(M-R)208依序连接。任选地，该微波切换开关210可以包含多切微波切换开关。多切微波切换开关基本上由连接至共享结点并偏压的SPST(单轴单切)开关的组合所构成，因此可以单独开启开关210的每个开关端。该开关210的共享结点必须被设计成最小化OFF端口所呈现的电阻性与电抗性负载，以使得ON端口可以得到低介入损失与VSWR(电压驻波比)。有两种基本方法可以在较宽的频率范围内，达成多切微波切换开关共享结点的最佳效能。第一种采用与该共享结点连接的串联安装的PIN二极管。其借由「顺向偏压」(forwardbiasing)的串联二极管，并同时「反向偏压」(reverse biasing)所有其它二极管来选择路径。这样就可以提供所需的ON端口口的低损失路径，同时使得OFF端口口的负载最小化。第二种方法是利用距离该结点四分之一波长处的并联安装的PIN二极管。所选择的ON端口的二极管被「反向偏压」，而OFF端口则被顺向偏压，从而在传输线路上产生短路。由于四分之一波长间隔，导致该短路被转换为在该结点处的断路。借着适当选择传输线阻抗并将杂散电抗最小化，其可以在三到一个带宽上，建构出具有低介入损失与VSWR的此种类型的开关。VSWR被定义为所选择的ON路径的输入和输出端口口。使用FET装置而非PIN二极管之类似的微波切换开关构造，通常用于类似于此的微波切换开关上。

优选地，至少一个温度传感器212位在每个天线模块206的位置处，而使得该装置200所具有的天线205的数量，等于该系统所具有的温度传感器212的数量。然而，虽然温度传感器212与天线205的此比例并不是绝对必要的，但是其对于较温暖的组织区域的检测优化来说为优选的。该温度传感器212(通过连接至该切换开关210的微波端子)提供周围环境的参考比对温度读数，来与随附的天线205所得到的温度读数进行比较，以判定在该天线检视场域内的组织温度。该温度传感器212的读数与随附天线205的读数之间的差值，在加入至该参考比对温度读数时，可以得到在该天线所量测皮肤下方的组织的体积内的组织的温度。

该至少一个控制器216位于该电子模块214内，并且被构造成指示该微波切换网络207的热辐射接收计(M-R)208的切换顺序，以及该温度传感器212的测量顺序，并收集热该辐射接收计(M-R)208的微波测量值以及该温度传感器212的测量值。该控制器216电耦接至每个微波扫描仪(M-S)204。任选地，该装置200可以具有超过一个的控制器216。

至少一个数据传输装置218也位于该电子模块214内，并电耦接至每个微波扫描仪(M-S)204。数据传输(也被称为数据通讯或数字通讯)，为通过点对点或点对多点信道，来进行的数据传输(数字比特流或数字化模拟信号)。此类信道的范例有铜线、光纤、无线(包括微波、光学与雷射)信道、储存媒体以及计算机总线。如上所述，该数据传输装置218会将由该控制器216从该热辐射接收计(M-R)208与该温度传感器212收集的量测数据，传输到电子装置302或直接传输到数据云储存装置304。该量测数据可以电磁信号来进行无线传输，例如电压、无线电波、微波或红外线信号。

任选地，该无线通信技术可以包含「Wi-Fi直连」(Wi-Fi Direct)，其最初被称为Wi-Fi「点对点」(peer-to-peer)。Wi-Fi直连是一种Wi-Fi标准，其使得不同装置无需无线存取点，即可以轻松相互连接。Wi-Fi直连允许两个装置建立直接Wi-Fi连接，而无需无线「路由器」(router)。因此，与无线随意网络以及行动随意网络不同的是，Wi-Fi直连为单点无线跳接式通讯，而不是多重跳接式无线通信。但是，Wi-Fi随意模式在以中间Wi-Fi节点作为数据封包中继器下，也可以支持多重跳接式无线通信。

Wi-Fi直连的一项优点是即使其等为来自不同制造商的装置也能够进行连接。只有其中一个Wi-Fi装置需要与Wi-Fi直连标准兼容来建立点对点连接，而可以在大幅减少设定下直接在其等之间传输数据。

Wi-Fi直连会与Wi-Fi保护设置系统协商链接，该系统会替每个装置分配了有限无线存取点。Wi-Fi直连装置的「配对」可以被设定为在一个或所有装置上，需要具备近场通讯、UHF无线电波信号、按钮通讯(button press)的邻近性。

一旦该量测数据到达该电子装置302，该装置302会将该数据上传至该云端数据储存器304。服务提供商会从该云端储存器304收集并处理该资料，包括应用数个算法与软件会分别产生热影图像、进行图像分类以及分析数据、并判定可疑部位，以通过该云端分布为使用者与医疗从业人员(医师)，提供适当的反馈并分析该结果应用机械深度学习模型与算法，以因应不断增长的数据体，而提高分类算法的精确度。

任选地，如上所述，可以将该数据从该装置200直接发送到该云端数据储存器304。在此具体实施例中，医疗从业人员然后可以经由电子装置302，来存取该上传的数据(以及任选地经处理过的数据)，该电子装置302被通讯地耦接至该云端数据储存器304(通常通过无线传输手段，尽管其也可以通过有线传输手段)。

该电源220可以是将该衣物202(以及其的微波扫描仪204(M-S))耦接至电源插座的电源线，或者该电源模块220可以是耦接至电池充电与指示电路，或是位于该电气模块214内的可再充电电池。任选地，该电池系可通过有线或无线再充电手段而再充电的，例如充电垫、充电碗或未耦接射频。

充电垫通常使用紧密耦接的电磁感应式或非辐射式充电。充电碗或直通式充电器通常使用松散耦接或辐射电磁共振充电，其等可以将电荷传输数厘米。未耦接式射频(RF)无线充电允许在几英尺远的距离下，进行微电流充电。

紧密耦接感应充电以及松散耦接共振充电，均以相同的物理原理为基础进行操作：时变磁场在封闭导线环中感应出电流。

任选地，充电夹充电可以应用在以充电夹夹至该电子模块214上，以对其进行充电的情况中(而不是传统的有线方法)。

任选地，该衣物202可以具备有线与无线充电能力。

该衣物202具有几项优点。首先，其可以在完成测量过程所需的几分钟内，确保该天线205与乳房达成稳定而牢固的接触。其次，其可以确保在后续测量期间，天线205被准确地放置在同样指定位置，从而能够进行温度历史的比较，以进行长期监控与追踪。第三，相较于单一天线/复数天线放置装置来说，该衣物202为使用者提供了更舒适的测量过程(对于健康者与患者两者皆然)，并为仪器操作员提供较不繁琐的程序。第四，该量测可以自我管理，这意味着使用者可以他们自己家里的隐私环境进行自我测试，而不必造访诊所来进行检测。第五，在测量过程期间，其对于外部环境所引发的微波和热干扰，提供了更佳的屏蔽作用。

现在将详细描述所有组件的用途与功能。如上所述，该微波扫描仪(M-S)204利用微波热辐射来感测皮肤之下的温度。目的是要检测由于癌细胞区域的代谢活性增加与血管新生成过程所导致该区域乳房组织的温度升高现象。该微波扫描仪(M-S)204会对来自多个测量位置的温度进行比较，以判定在该区域中的可疑温暖热点。以往已针对此目的，而提出使用其它「热」感测技术(例如红外线)的热成像技术。然而，相较于先前所提出的方法，本发明的微波扫描仪(M-S)204的优点在于，该微波扫描仪204(M-S)可以测量表面皮下的温度，而其无法使用其它的感测装置来进行测量。皮下组织的温度，为一种病理及生理上的生物标记，可以潜在地及早检测出癌症并进行随后的诊断。

如上所述，该微波扫描仪(M-S)204可以包括多个天线205与多个热辐射接收计(M-R)208信道，其中该天线与皮肤接触以测量在身体上的数个不同位置的皮下(皮肤表面之下)的温度。该天线205/天线模块206被排列在特殊支架中，例如与图1和图2所示的胸罩状衣物202耦接的罩杯201。如上所述，图8显示了天线模块206的方块图。该天线模块206采用单级三头(SP3T)开关210，以在天线205与两个比对参考终端电阻器之间进行连接。在正常温度测量模式下，该开关210在该天线205与该等比对参考终端电阻器(温度传感器212)中的一者之间切换，以产生在乳房组织与比对参考终端温度传感器212之间的温差读数。在以下被更详细地讨论的校正模式下，该开关210在两个比对参考终端电阻器之间切换，该等两者均位于所指称的温度传感器处。因在相同温度下，所以温差测量值应该是零。除了零以外的任何量测温度都是在测量路径中产生的误差，该误差也会在正常测量模式下出现。该校正温差被读取然后自所量测的组织温度减去，而完成该校正步骤。

如上所述，本发明的装置200采用微波热成像法来绘制在组织(在此案例中为乳房)中的温度，以定位可能的癌症肿瘤位置。为了使该装置200得以精确地判定皮肤下组织的温度，就需要校正在每个天线205与热辐射接收计(M-R)208之间的微波路径。这些路径可以包括同轴电缆与多切微波切换开关的全长。通到每个天线205的路径都具有不同的特性。该装置200量测在该天线205的检视场域(Field of View简称FOV)内的乳房组织，以及位在邻近于该天线205的已知温度的「比对参考终端」之间的温度差。在该天线模块206中的微波切换开关210，会在该天线205与「比对参考终端」之间切换，以进行温差测量。将该温差加到该已知的「比对参考终端」温度，即可获得在每个天线205下方的组织的绝对温度值，在该微波路径中的导体损耗与小幅度不规律性，都会导致测量误差。这些不规律性会导致偏移误差，其中该测量温度会正确温度偏移与组织温度无关的固定值。误差是增益的形，其中该测量温度与温差的大小有关。该装置200被构造成一种在测量乳房温度之前判定这些测量误差的方法，因而可以在精确的测量条件下，在每个天线模块206位置处进行校正。

该增益误差采用图9中所显示的概要示意图来判定。微波噪声源900在该M-R输入端910处，被耦接至热辐射接收计(M-R)208上。图9显示了此通过微波「循环电路」912的耦接，但是也可以使用定向耦接器。噪声功率通过热辐射接收计输入端910连接器，而朝向该天线模块206传播出去。此噪声功率被调制成与该热辐射接收计(M-R)208的检测器时序同步。该天线开关210被设置在断路位置。在该等三个输入接脚均未被选择时，便会存在断路位置。或者，也可以使用四投开关，并且将短路或断路附接至所选定的第四支接脚。该热辐射接收计(M-R)208会测量在断路位置中由开关210所反射的噪声功率大小，并将该数值与该热辐射接收计(M-R)208内部的开关被设置于短路位置时，所测量的噪声功率进行比较。自该天线开关210测量的反射功率与自该内部开关测量的反射功率的比率，为该热辐射接收计(M-R)208与该天线模块206之间的路径损耗的两倍。该温度测量的大小然后被用来校正此路径损耗。

同样如上所述，在一个形态中，本发明包含一种检测疾病的方法。该方法如图10所示，并包括以下步骤：

a)提供该装置200；

b)将该装置200应用于用户(受测试者)；

c)手动或自动地以该装置200的该微波扫描仪(M-S)204来扫描该用户的皮下组织，因而使得该天线205与该温度传感器212可以取得多个温度读数；

d)在完成在步骤c)中进行的一个测量循环之后，将该等多个温度读数自该装置200传输至电子装置302；

e)在步骤d)之后，将该等多个温度读数自该电子装置302传输到云端数据储存器304；以及

f)处理该等多个温度读数以判定可疑位置。

任选地，步骤f)中的处理程序可以包含生成至少一个热影图像，并分析该经处理数据以判定与分类可疑区域。

任选地，该装置200可以由用户在他们自己家中的隐私环境应用在自己身上。然后，医师可以经由该云端数据储存器304来存取该经处理的资料，并提供相关指引。该指引可以包含疾病的诊断，其可以经由该因特网来提供这些服务，以使得远程医疗照护循环的过程更完备。

任选地，该检测疾病的方法包含以下步骤：

a)在电子装置302上自该装置200接收由多个天线206与多个温度传感器212所获取的多个温度读数；

b)将该等多个温度读数自该电子装置302传输至云端数据储存器304；以及

c)处理多个温度读数以判定可疑位置。

任选地，本发明包含一种使用本发明的装置200的方法。该方法如图11所示，包含以下步骤：

a)提供该装置200；

b)将该装置200应用于用户；

c)借着将该开关210切换至该天线205与该温度传感器212，而以该装置200的该微波扫描仪(M-S)204来扫描该用户的体内组织，使得该热辐射接收计(M-R)208取得多个温度读数；

d)将该等多个温度读数传输至电子装置302；

e)将该等多个温度读数自该电子装置302传输至云端数据储存器304。

任选地，使用该装置200的方法还可以进一步包括步骤f)处理该等多个温度读数以判定可疑区域。

任选地，该装置200可以由用户在他们自己家中的隐私环境应用在自己身上。医师可以经由该云端数据储存器304来存取该经处理的资料，并提供相关指引。

使用本发明的该装置200的另一种方法，包含以下步骤：

a)在电子装置304上自该装置200接收由多个天线206与多个温度传感器212所获取的多个温度读数；

b)将来自电子装置302s 58至74的多个温度读数传输至云端数据储存器304；和

c)处理该等多个温度读数以判定可疑位置。

在图12描绘了乳腺癌的生命成长周期。其包括三个阶段：(1)临床前阶段–在癌细胞突变后0至8年。(2)临床阶段-突变后8至12年；以及(3)临床后阶段，突变后12年。在本发明的系统100与装置200的各种应用的范例中，应该要注意的是，在该癌症的生命周期的不同阶段，该系统100与该装置200的应用与用户是有所不同的：

(1)在该临床前阶段，使用者群组集中于罹患乳腺癌风险最高的一般女性(和男性)上。主要的目标是要连续进行监测与追踪内部温度分布曲线变化，以检测由癌症、发炎或是其它疾病所引起的任何温度分布异常的现象。

(2)在该临床阶段，使用者群组包括医疗专业人员，例如医生、护士与其他医务人员，以及患者。

该装置200可以用于针对具有致密乳房组织及/或具有微钙化病症的妇女进行乳腺癌筛检，以弥补乳房摄影(X射线)与超音波检查(超音波)装置两者的不足。此外，该装置200可以提供热数据与信息，以协助医生(及/或乳房外科医生)，来监测他们提供的服务(例如癌症治疗)的有效性与成效。该装置200提供也能协助病理学家，更准确地区分良性肿瘤与恶性肿瘤的热资料。

(3)在该临床后阶段，该装置200可以对于先前的癌症患者的组织中的热异常状况的连续监测为基础，来提供癌症复发与转移的及早预警。

如上所述，本发明的一个态样可以被实施成为程序、应用程序，或是用来与计算机系统以及本发明的该装置200一起运用的产品。该程序产品的程序界定了该等具体实施例的功能(包括在此所描述的方法)，并且可以被容纳在各种不同的计算机可读取记录媒体上。例示的计算机可读取记录媒体的范例包括但不限于：(i)信息被永久储存于其上的不可写入记录媒体(例如，在计算机内的只读储存装置，例如可以被CD-ROM驱动器读取的CD-ROM光盘片)；以及(ii)其上储存有可改写信息的可写入储存媒体(例如，在软盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘)。此种计算机可读取记录媒体，当其带有可以指示本发明的功能的计算机可读取指令时，其便属于本发明的具体实施例。其它媒体包括信息可以通过其而传输至计算机的通讯媒体，例如通过包括无线通信网络的计算机或电话网络。后面的具体实施例特别包括将向/自该因特网与其它网络发送信息。此种通讯媒体，当其带有可以指示本发明的功能的计算机可读取指令时，其便属于本发明的具体实施例。广义地说，计算机可读取记录媒体与通讯媒体，在此被称为计算机可读取媒体。

用于医疗物联网(IoMT)连接所需的应用程序(APPs)会执行四项基本功能，以将如下所示的三个区段整合至该系统100中：

1)载有Android或iOS的该移动装置以及其它移动装置平台与微波扫描仪之间的信号交换与数据串流：

2)在移动装置与云端服务器(或其它类型的大型数据库储存器)之间的双向数据连接。

3)在云端服务器储存器以及数据分析与处理站之间，下载包括图像和影像的原始数据并上传经处理过的数据。

4)在医疗中心/医院与云端伺服务器之间，下载经处理的数据并上传医学评估与诊断讯息。

本发明的优点：

本发明的系统100，可以提供乳房保健与疾病筛检的远程医疗和虚拟诊所医疗服务，其包括有但并未局限于，癌症的「预后」(预测)和诊断。该筛检可以在无需任何侵入性程序下完成。患者仅需简单地把该衣物202与扫描仪罩杯201穿上，该微波扫描仪(M-S)204会启动，并且读取多个温度读数。如果在该人体内的组织中发现任何异常的「热点」，则负责监督的医师现在就可以准确地将注意力集中该处，并进行任何其它的诊断技术。

对于病人与癌症患者而言–由于该系统100的无线数据传输能力，以及该装置200便于携带的特性，患者可以在他们自己家中或其它场所(例如旅馆房间内)的隐私环境中进行自我测试，而不需要到诊所。这可以为患者节省了时间和金钱。

对于医师而言，该系统100可以借由缩短临床问诊时间而增进临床问诊的效率，以及从每个患者的虚拟拜访的经处理图像/数据结果中提供额外的、有价值的信息。该系统100还可以扩展该医师的患者的地理分布。

对于医院与临床中心而言-该系统100可以减少患者的就诊频率，从而减少管理负担(为医院节省成本)。由于减低了医生与患者面对面的门诊次数同时也就减少医院设施的交通流量，该系统100还可以提供更好的医疗照护环境。

本发明的其它应用：

借着该微波扫描仪(M-S)204的独特构造，其可以所谓的辐射温度的形式来感测与测量皮下内部的热能密度。皮下辐射温度的可用性开启了各式各样的医疗应用用途，其包括但并未局限于：

(1)检测内脏器官的癌细胞与不正常或病变组织，例如乳房、肺脏、肝脏、胰脏与卵巢的癌症；

(2)辨识内部内部感染及/或发炎区域，例如关节炎、甲状腺疾病及上颌窦炎的诊断；

(3)协助进行节育规划；

(4)提供热影图像与温度信息，以在例如整脊热治疗的疾病治疗处理、主动微波热疗法、以及消除癌症治疗法中，由于精确的温度控制而可以提供协助，并且增进针灸治疗的功效；以及

(5)该热辐射温度可被用于区分恶性癌症细胞与良性肿瘤细胞，并且该体内温度数据可以被用来增进「切片生检(biopsy)」的准确性，并有助于医生在第一时间筛检时确认该「切片生检」程序是否必要。

尽管本发明已经参照某些优选具体实施例而相当详细地描述，但是其它具体实施例也是可行的。举例来说，本方法所公开的步骤既非意图是限制性的，也非意图表示每个步骤对于该方法都是必不可少，而是仅只是示例性的步骤。因此，随附的申请专利范围不应局限于本申请公开内容中，所包含的优选具体实施例的描述内容。本申请在此所引用的所有参考文献以参照方式并入本文。

Claims (17)

1.一种用于检测疾病的系统，该系统包含：

a)用于检测血管生成的装置，该装置包含：

i)两个微波扫描仪，每个微波扫描仪都包含：

1)罩杯；

2)柔性印刷电路板，其耦接至该罩杯，每个电路板都包含：

a)多个天线模块，其与该电路板耦接，每个天线模块都包含：

i.天线，其被构造成从患者组织接收微波；

ii.至少一个多切微波开关，其耦接至该天线；以及

iii.至少一个温度传感器，其位于紧邻每个天线，该温度传感器被构造成进行温度测量；

ii)至少一个多频道热辐射接收计，其借着同轴电缆而耦接至该多个天线模块，该多频道热辐射接收计被构造成测量从患者组织发出的微波；

iii)至少一个微波切换网络，其耦接至该多切微波开关，该至少一个微波切换网络被构造成执行切换顺序；

iv)至少一个控制器，其电耦接至两个微波扫描仪，并被构造成：

1)指示该微波开关切换顺序以及该温度传感器测量的顺序；以及

2)自该热辐射接收计与该等温度传感器收集量测数据；

v)至少一个数据传输装置，其电耦接至该控制器，并且被构造成将借由该控制器从该热辐射接收计与该等温度传感器收集的该量测数据，以无线方式传输至电子装置；以及

vi)至少一个电源，其包含至少一个可再充电电池；以及

b)电子装置，其包含智能电话、平板计算机或计算机，该电子装置被构造成自该数据传输装置接收该量测数据，并将该量测数据传输到云端数据储存器。

2.如权利要求1所述的系统，进一步包含：云端数据储存器，其被构造成储存来自该电子装置的该量测数据。

3.一种用于检测血管生成的装置，该装置包含：

a)两个微波扫描仪，每个微波扫描仪都包含：

i)柔性印刷电路板，包含：

1)多个天线模块，其耦合至该柔性印刷电路板上，每个天线模块都包含：

a)天线，其被构造成接收来自患者组织的微波；

b)至少一个多切微波开关，其耦合至该天线；以及

c)至少一个温度传感器，其位于紧邻每个天线，该温度传感器被构造成进行温度测量；

ii)至少一个多频道热辐射接收计，其借由同轴电缆耦接至该多个天线模块，该多频道热辐射接收计被构造成测量从患者组织发出的微波；

iii)至少一个微波切换网络，其耦接至该多切微波开关与该热辐射接收计，该微波切换网络被构造成执行切换顺序；以及

b)至少一个控制器，其电耦合至两个微波扫描仪，并且被构造成：

i)指示该微波开关切换顺序与该温度传感器测量的顺序；以及

ii)自该热辐射接收计与该等温度传感器收集量测数据；

c)至少一个数据传输装置，其电耦接至该控制器，并且被构造成将借由该控制器从该热辐射接收计与该等温度传感器收集的该量测数据，以无线方式传输至电子装置；以及

d)至少一个电源，包括至少一个可再充电电池。

4.如权利要求3所述的装置，其中该微波扫描仪进一步包含至少一个罩杯，并且该至少一个柔性印刷电路板耦接至该至少一个罩杯。

5.如权利要求3所述的装置，其中该装置为具有两个罩杯的衣物，并且该微波扫描仪耦接至该等罩杯。

6.如权利要求5所述的装置，其中该衣物的罩杯由导电布所制成。

7.如权利要求5所述的装置，其中该衣物呈胸罩的形式。

8.一种用于检测血管生成的装置，该装置包含：

a)至少一个微波扫描仪，该微波扫描仪包含：

i)柔性印刷电路板，包括：

1)耦接至其上的多个天线模块，每个天线模块包含：

a)天线，其被构造成接收来自患者组织的微波；

b)至少一个多切微波开关，其耦接至该天线；以及

c)至少一个温度传感器，其位于紧邻每个天线，该温度传感器被构造成进行温度测量；

b)至少一个控制器，其电耦接至该至少一个微波扫描仪，并且被构造成：

i)指示该微波开关切换顺序与该温度传感器测量的顺序；以及

ii)自热辐射接收计与该等温度传感器收集量测数据；

c)至少一个数据传输装置，其电耦合至该控制器，并且被构造成将借由该控制器从该热辐射接收计与该等温度传感器收集的该量测数据，以无线方式传输至电子装置；以及

d)至少一个电源。

9.如权利要求8所述的装置，其中该微波扫描仪进一步包含至少一个罩杯，并且该至少一个柔性印刷电路板耦接至该至少一个罩杯。

10.如权利要求8所述的装置，其中该装置为具有两个罩杯的衣物，并且每个柔性印刷电路板都耦接至罩杯。

11.如权利要求9所述的装置，其中该罩杯由导电布料所制成。

12.如权利要求10所述的装置，其中该衣物呈胸罩的形式。

13.如权利要求8所述的装置，其中该电源包括以下中的一者：电源线或至少一个可再充电电池。

14.一种使用如权利要求3所述的装置的方法，该方法包含以下步骤：

a)提供该装置；

b)将该装置放置在用户的皮肤上；

c)扫描用户的皮下组织以自该等热辐射接收计与该等温度传感器产生量测数据；

d)将该量测数据自该装置传输至电子装置；以及

e)将该量测数据从该电子装置传输至云端数据储存器。

15.如权利要求14所述的方法，进一步包含在步骤e)之后的步骤f)处理该量测数据来判定在该用户组织中的可疑部位。

16.一种使用如权利要求3所述的装置的方法，该方法包含以下步骤：

a)提供该装置；

b)将该装置放置在用户的皮肤上；

c)扫描用户的皮下组织以自该等热辐射接收计与该等温度传感器产生量测数据；

d)将该量测数据从该装置传输到云端数据储存器。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包含在步骤d)之后的步骤e)处理该量测数据来判定在该用户的组织中的可疑部位。

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