设备包括具有多部分介电复合材料的传感器。微带透射线形成在介电复合材料上，并且该微带透射线包括输入节段、辐射体部分以及输出节段。将与辐射体部分相邻的介电材料选择成大致匹配正被感测的活的有机体的某些部分的介电材料，从而允许对有机体的其它组分进行感测。这允许辐射体部分有效地进行响应，就好像其嵌入了有机体内部一样，从而去除了测量过程中的大量不确定性。然后，通过向传感器施加多个信号，可以对该信号的反射分量和透射分量进行测量，并且被用于确定有机体中存在的某些组分的量。分的量。分的量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Ploeg,and G.J.M.Koper,Physica A 235,269(1997)。R N Clarke(Ed.),“A Guide to the Characterisation of DielectricMaterials at RF and Microwave Frequencies,”Published by The Institute of Measurement&Control(UK)&NPL,2003。J.Baker
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Jarvis,M.D.Janezic,R.F.Riddle,R.T.Johnk,P.Kabos,C.Holloway,R.G.Geyer,C.A.Grosvenor,“Measuring the Permittivity and Permeability of Lossy Materials:Solids,Liquids,Metals,Building Materials,and Negative
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Index Materials,”NIST Technical Note,2005。“Test methods for complex permittivity(Dielectric Constant)of solid electrical insulating materials at microwave frequencies and temperatures to 1650
°
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2589EN,2005年4月28日。因此，在介电光谱领域已经有了广泛的研究和知识。
[0005]活的生物有机体的介电光谱揭示了从细胞水平到分析物分子水平的丰富多样的动态过程。实现对这些过程和组合物(composition)的更好表征与理解不仅受到学术上的关注，而且与医学应用高度相关，举例来说，如确定人体的特定体内平衡过程以及农业上的应用。例如，这些过程可以被用于检测植物病害，植物病害可以极大地影响粮食和农业物料的总产量，并且在质量、数量以及经济意义上可能会导致大量的损失。此外，这些过程可以指示各种组合物的化学存在和水平，这些组合物按照惯例是使用侵入性手段(例如，抽血)并且分析取自有机体或人的样本来进行测量的。
[0006]生物细胞的介电特性可以提供有关给定细胞群的细胞和分子状态的信息。这些特性的主要特征是β色散，一种在无线电频谱的中高频(HF)至甚高频(VHF)范围内观察到的介电弛豫现象。许多生物受试者中的β色散机制是由于磷脂膜外接触面与内接触面处的Maxwell
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Wagner极化(接触面极化)，并且是由生物细胞膜阻碍电流的能力而造成的。由于细胞器、细胞群的异质性以及其它现象的存在，可能会观察到对许多生物受试者中的β色散的额外贡献。
[0007]用于对生物有机体、微生物、细胞或生物分子在它们的正常生物环境之外进行分析的许多现有技术是在体外(“在玻璃内”)，即，在使用试管、培养皿等的实验室环境中进行的。这些技术不希望地改变了正被测量的有机体的特征，使得该有机体以不希望的方式发生改变，从而歪曲测试结果。它们还需要从有机体中去除生物材料。
[0008]用于体外估计生物细胞的介电特性的介电光谱技术例如在美国专利No.4,810,650、No.4,965,206、No.6,496,020、No.6,596,507以及No.7,930,110中进行了讨论。在估计生物特性数据的已知技术中，通过将信号施加至跨多个频率的细胞溶液来接收电特性数据。
[0009]然而，这些技术仅限于体外或玻璃测量。研究发现，体外与体内测量结果之间可能存在很大差异。在β驰豫与γ弛豫之间，观察到显著的色散，然而，这可以通过这些弛豫过程的叠加来加以解释，而不是由于在生物物质中经常发现的额外的δ(delta)弛豫。
[0010]可以被用于执行介电光谱的合适的测量装置对于本领域的普通技术人员是容易辨别的。例如，有三种主要形式的设备被用于进行介电光谱测量，这些设备是同轴探头、自由空间方法以及透射线(transmission line)方法。在一些示例中，测量装置包括：信号发生器、接收器以及信号分析器，该信号分析器联接至用于测量样本的电磁特性的设备。由此产生的电容或介电频谱将会受到细胞属性(诸如形态、膜电荷、细胞器、健康状态和/或细胞内代谢物的积累或存在)的影响，因而，由此产生的电容可以实时生成有关这些属性的信息。
[0011]介电光谱共振技术在高度准确的同时还要求将受试者完全放置到电共振室中，这对于活的有机体来说是完全不切实际的，因而在此不加以考虑。目前，在介电光谱领域，上述针对生物组织的精确介电光谱的方法通常不适用于整个活的生物有机体或者会极大地扰乱有机体。这些方法不希望地改变了正被测量的有机体的特征，使得该有机体以不希望的方式发生改变，从而歪曲测试结果。
[0012]开放式同轴探头是透射线的截断部分。通常通过将探头浸入液体中或者将探头接触到固体(或粉末)材料的平坦面来测量材料。探头末端的场“以边缘(fringe)”进入材料并且随着它们与测试下的材料相接触而发生改变。可以测量采用S参数(S11)形式的反射信号，并且根据频率与材料的相对介电常数相关。开放式同轴探头方法是宽频带的和非破坏性的。然而，对于生物体内测量，该方法要求受试者：a)厚度半无限的，b)各向同性和均质的，c)平坦的表面，以及d)没有气隙。开放式同轴探头方法通常与本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对有机体的电导率进行体内感测的微带波导结构，其中，所述有机体的电导率包括已知电导率分量和未知电导率分量，所述微带波导结构包括：介电复合材料，所述介电复合材料具有第一侧以及与所述第一侧相反的第二侧，所述介电复合材料包括线性地组织的三个介电区，所述三个介电区包括第一介电区、第二介电区以及第三介电区，其中，所述第二介电区具有各向异性电导率，所述第二介电区的所述各向异性电导率不同于所述第一介电区和所述第二介电区的电导率，并且其中，所述第二介电区的各向异性电导率被选择为大致等于所述有机体的电导率的所述已知电导率分量；微带透射线，所述微带透射线形成在所述介电复合材料的所述第一侧上，并且所述微带透射线具有：输入节段，所述输入节段形成在所述第一介电区上；辐射体部分，所述辐射体部分形成在所述第二介电区上；以及输出部分，所述输出部分形成在所述第三介电区上；以及地平面，所述地平面形成在所述介电复合材料的所述第二侧上。2.根据权利要求1所述的微带波导结构，其中，所述第一介电区的电导率等同于所述第三介电区的电导率。3.根据权利要求1所述的微带波导，其中，所述微带透射线的所述辐射体部分被形成为平面缠绕。4.根据权利要求3所述的微带波导，其中，所述平面缠绕被形成为交替曲折。5.根据权利要求3所述的微带波导，其中，所述平面缠绕被形成为平面螺旋。6.根据权利要求1所述的微带波导，其中，所述介电复合材料是弯曲的。7.根据权利要求1所述的微带波导，其中，所述第二介电区的介电常数为25至55。8.根据权利要求1所述的微带波导，其中，所述第二介电区的介电常数为2至3。9.根据权利要求1所述的微带波导，其中，所述第二介电区的介电常数为400并且具有+/
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10％的变化量。10.根据权利要求1所述的微带波导，其中，所述介电复合材料的厚度小于所述有机体的高度的一半。11.根据权利要求1所述的微带波导，其中，所述第二介电区的介电常数被选择为大致等于处于100kHz到220kHz的频率范围内的所述有机体的电导率的所述已知电导率分量。12.根据权利要求1所述的微带波导，其中，所述第一介电区和第三介电区中的至少一个介电区具有各向异性介电常数。13.一种用于对有机体的组分进行体内测量的介电光谱系统，所述有机体包括具有第一介电常数的第一组分集合以及具有待测量的介电常数的第二组分集合，所述系统包括：传感器，所述传感器具有：介电复合材料，所述介电复合材料具有第一侧以及与所述第一侧相反的第二侧，所述介电复合材料包括线性地组织的三个介电区，所述三个介电区包括第一介电区、第二介电区...
【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：M，
类型：发明
国别省市：
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