專利名稱：診斷性無(wú)線射頻識(shí)別傳感器及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽，尤其涉及包含有診斷傳感器的RFID標(biāo)簽的系統(tǒng)。其中，諸如具有多協(xié)議解讀器性能的改進(jìn)型移動(dòng)電話的無(wú)線設(shè)備可以訪問(wèn)這樣的RFID標(biāo)簽和傳感器。
背景技術(shù)：
普通的無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽系統(tǒng)包括一個(gè)發(fā)送信號(hào)的RFID標(biāo)簽，該發(fā)送的數(shù)據(jù)由RFID解讀器(也稱作詢問(wèn)器)接收。在一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)中，單個(gè)物體(如商店的貨物)裝有一個(gè)較小的、包括一個(gè)應(yīng)答器的標(biāo)簽，該應(yīng)答器擁有一個(gè)賦于唯一電子產(chǎn)品代碼的記憶芯片。RFID解讀器應(yīng)用通信協(xié)議發(fā)送一個(gè)信號(hào)，激活標(biāo)簽中的應(yīng)答器。因此，RFID解讀器能夠讀寫送給標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。此外，RFID標(biāo)簽解讀器還能根據(jù)RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的應(yīng)用處理這些數(shù)據(jù)。目前，RFID標(biāo)簽分為被動(dòng)型和主動(dòng)型兩種，被動(dòng)型RFID標(biāo)簽不包含內(nèi)部電源，而是由從RFID解讀器接收到的無(wú)線射頻信號(hào)提供電能?；蛘?，主動(dòng)型RFID標(biāo)簽包含有內(nèi)部電源，能使主動(dòng)型RFID標(biāo)簽具有較大的發(fā)射范圍和存儲(chǔ)能力。使用被動(dòng)型或主動(dòng)型標(biāo)簽取決于具體的應(yīng)用。
因此，RFID標(biāo)簽系統(tǒng)已經(jīng)具有多種不同的應(yīng)用，其應(yīng)用包括動(dòng)物識(shí)別、啤酒桶跟蹤、汽車的鑰匙和鎖以及防盜系統(tǒng)。盡管普通的RFID標(biāo)簽系統(tǒng)用于各式各樣的應(yīng)用，普通的系統(tǒng)卻存在幾方面的缺點(diǎn)。
第一個(gè)缺點(diǎn)就是RFID解讀器不能應(yīng)用多種協(xié)議進(jìn)行通信，特別是這種普通的RFID解讀器只能讀取其編程可讀的那些RFID標(biāo)簽。也就是說(shuō)，RFID解讀器只適合使用預(yù)先編程的協(xié)議進(jìn)行通信，其結(jié)果是這種普通的RFID解讀器不能自動(dòng)更新或改變協(xié)議。因此，目前的RFID解讀器不能與其預(yù)先的編程協(xié)議不同的通信協(xié)議的RFID標(biāo)簽進(jìn)行通信。第二個(gè)缺點(diǎn)便是它們實(shí)際上不能從任一點(diǎn)方便地監(jiān)控具有RFID標(biāo)簽的目標(biāo)，第三個(gè)缺點(diǎn)是不能將諸如移動(dòng)電話和個(gè)人數(shù)字助理(PDAs)的無(wú)線設(shè)備作為RFID解讀器/詢問(wèn)器，使用普通無(wú)線設(shè)備詢問(wèn)RFID標(biāo)簽應(yīng)該是一種訪問(wèn)和/或分析運(yùn)用RFID標(biāo)簽得到的數(shù)據(jù)的方便方法。另外還有一個(gè)缺點(diǎn)是普通的RFID標(biāo)簽系統(tǒng)不能經(jīng)濟(jì)地、有效率地和方便地監(jiān)控人的物理、生物和化學(xué)特征，例如普通的系統(tǒng)不能發(fā)現(xiàn)人們特定的生物標(biāo)記、病菌、化學(xué)物質(zhì)或即將遭受或正在經(jīng)受的危險(xiǎn)等。
這里所介紹的實(shí)施例正是按照已知RFID標(biāo)簽系統(tǒng)的這些或其它一些缺點(diǎn)展開(kāi)進(jìn)行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)使用改進(jìn)的、與新型診斷傳感器結(jié)合的無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽進(jìn)行廉價(jià)無(wú)線診斷的系統(tǒng)和方法。進(jìn)一步而言，本發(fā)明的另一方面是這種診斷傳感器能在現(xiàn)場(chǎng)由廉價(jià)的無(wú)線設(shè)備讀取和分析，例如裝置有多協(xié)議RFID的解讀器和第二代通信標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)型移動(dòng)電話。該技術(shù)能使用改進(jìn)的移動(dòng)電話直接識(shí)別外部危險(xiǎn)，或?qū)κ褂昧畠r(jià)的一次性被動(dòng)型RFID傳感器的單個(gè)平臺(tái)進(jìn)行任何類型的診斷測(cè)試。改進(jìn)型個(gè)人無(wú)線設(shè)備的解讀器能力也可以包括其它解讀器的協(xié)議，例如藍(lán)牙(Bluetooth)、Zigbee或IEEE 1073，可以實(shí)際上閱讀任何類型的(主動(dòng)型或被動(dòng)型)傳感器，從而可得到一類新的無(wú)線解讀器，即能夠真正全面地、靈活地控制實(shí)際上任何的應(yīng)用，或提供一種分析包括診斷傳感器在內(nèi)的任何類型傳感器的方式。
因此，這里公開(kāi)了一種診斷系統(tǒng)，它包括一個(gè)靈活的補(bǔ)丁，該補(bǔ)丁具有一個(gè)適合位于表面的粘性部分，一個(gè)無(wú)線視頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽和傳感器組件與該補(bǔ)丁結(jié)合在一起。這個(gè)RFID標(biāo)簽和傳感器組件包括至少一根天線，一個(gè)RFID電子芯片和至少一個(gè)傳感器。RFID標(biāo)簽可以是被動(dòng)型或主動(dòng)型。此外，這里所述的技術(shù)并不僅局限于RFID，還可應(yīng)用于其它無(wú)線詢問(wèn)協(xié)議和芯片技術(shù)，例如Bluetooth、Zigbee或其它新近誕生的技術(shù)。為了清楚起見(jiàn)，本專利應(yīng)用中使用了RFID，但人們應(yīng)該知道，RFID、Bluetooth、Zigbee或其它類似的技術(shù)是可以互相更換使用的。
RFID標(biāo)簽和傳感器組件使用天線和與激勵(lì)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)射和接收對(duì)激勵(lì)進(jìn)行應(yīng)答，這里還包括一個(gè)無(wú)線RFID解讀器，適合于使用多種協(xié)議與RFID標(biāo)簽和傳感器模塊進(jìn)行通信。另外，RFID解讀器適合于事實(shí)上閱讀和分析任何RFID標(biāo)簽和傳感器模塊。因此，RFID解讀器適合于檢索標(biāo)簽和傳感器組件的電子識(shí)別和從數(shù)據(jù)庫(kù)下載能閱讀和分析標(biāo)簽和傳感器的軟件。RFID解讀器還能使用多種通信協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信。在一個(gè)實(shí)施例中，該RFID解讀器是一個(gè)移動(dòng)電話。診斷系統(tǒng)還可以包括一個(gè)遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)訪問(wèn)單元，可以遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)RFID標(biāo)簽和傳感器模塊和RFID解讀器傳遞和/或接收的數(shù)據(jù)。這里也公開(kāi)了一種遠(yuǎn)距離無(wú)線設(shè)備，它可以實(shí)際上從任何一點(diǎn)訪問(wèn)RFID標(biāo)簽和傳感器模塊、RFID解讀器和遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)訪問(wèn)單元。
另外，這里也介紹了一種從RFID標(biāo)簽和傳感器模塊發(fā)射和遠(yuǎn)距離分析數(shù)據(jù)的方法。該方法包括使用無(wú)線RFID解讀器激活RFID標(biāo)簽和傳感器模塊的步驟；第二步包括從RFID標(biāo)簽和傳感器模塊接收數(shù)據(jù)，其中的數(shù)據(jù)包括RFID標(biāo)簽識(shí)別信息；第三步包括使用網(wǎng)絡(luò)向外部遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送接收到的數(shù)據(jù)；第四步包括使用遠(yuǎn)距離存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)處理單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。正如前面所述，除了RFID技術(shù)之外，Bluetooth或類似技術(shù)也可以作為替代，不過(guò)這時(shí)移動(dòng)電話應(yīng)安裝Bluetooth，并應(yīng)為與Bluetooth兼容的遠(yuǎn)距離RF診斷傳感器提供能量。
這里還公開(kāi)了一種用于進(jìn)行診斷測(cè)量的免疫測(cè)定試驗(yàn)片，這種免疫測(cè)定試驗(yàn)片包括一種基底和至少一個(gè)位于基底上用來(lái)俘獲抗原的檢測(cè)區(qū)域。此外，這種免疫測(cè)定試驗(yàn)片還包括一個(gè)與基底結(jié)合在一起的RFID標(biāo)簽和傳感器模塊，該RFID標(biāo)簽和傳感器模塊適合于檢測(cè)和發(fā)送由至少一個(gè)檢測(cè)區(qū)域俘獲的抗原相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
這里還公開(kāi)了另一種生產(chǎn)與病菌特異的RFID標(biāo)簽和傳感器模塊的方法。該方法包括提供基底和在基底上印刷導(dǎo)線以便用導(dǎo)線界定出傳感器區(qū)域的步驟。該方法還包括印刷保護(hù)帽，該保護(hù)帽用對(duì)傳感器區(qū)域中酶作用敏感的材料封裝。另外，也包括在基底上印刷天線的步驟。相應(yīng)地，該方法包括了將RFID標(biāo)簽和傳感器模塊與基底結(jié)合的步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是這種無(wú)線設(shè)備或傳感器可以通過(guò)全球定位系統(tǒng)(GPS)和/或非GPS三角測(cè)量方式在地球上的任何地方進(jìn)行地理定位，也可以通過(guò)Internet或使用其它任何能夠訪問(wèn)移動(dòng)電話解讀器的無(wú)線設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離詢問(wèn)，從而將電子產(chǎn)品代碼(EPC))和移動(dòng)電話技術(shù)結(jié)合成一個(gè)單一的平臺(tái)。
通過(guò)下面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)介紹，這些和另外一些目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征將會(huì)更加一目了然。


此處包含的、構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)一部分的附圖舉例說(shuō)明了本發(fā)明，與其敘述一起進(jìn)一步解釋了本發(fā)明的原理，使所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠使用本發(fā)明。
圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用作無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)解讀器的改進(jìn)型移動(dòng)電話的方框圖，該解讀器在一次性表皮補(bǔ)丁中植入一個(gè)RFID標(biāo)簽；圖2是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)一次性的、完全整合的表皮補(bǔ)丁的方框圖，該補(bǔ)丁具有一個(gè)包括電子芯片、傳感器和天線的RFID標(biāo)簽和傳感器模塊；圖3A是圖2所示的、包括一個(gè)化學(xué)/物理屏障的傳感器的詳圖；圖3B是圖2所示的RFID標(biāo)簽和傳感器模塊的另一個(gè)實(shí)施例；圖3C描繪了一個(gè)一次性的、適宜于從人體抽血的表皮補(bǔ)?。粓D4是一個(gè)使用改進(jìn)型移動(dòng)電話監(jiān)測(cè)血糖的RFID診斷系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，該移動(dòng)電話適宜于解讀圖1的補(bǔ)丁；圖5是RFID標(biāo)簽和傳感器模塊的詳細(xì)方框圖，該RFID標(biāo)簽和傳感器模塊包括圖2中的電子芯片、天線和傳感器；圖6是RFID標(biāo)簽和傳感器組件的另一個(gè)方框圖；圖7是改進(jìn)型移動(dòng)電話的系統(tǒng)框圖，該移動(dòng)電話用作一次性診斷徑流RFID免疫檢測(cè)片的RFID解讀器；圖8是圖7所示的免疫測(cè)定試驗(yàn)片的詳圖；圖9是圖8中傳感器區(qū)域的詳圖；圖10描繪了生產(chǎn)一次性的、疾病特異的RFID無(wú)線傳感器的方法；圖11按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例描繪了直接印刷在RFID基底上的薄膜化學(xué)傳感器陣列的方框圖；圖12按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例描繪了RFID技術(shù)與芯片實(shí)驗(yàn)室(LOC)技術(shù)的結(jié)合；圖13描繪了一個(gè)改進(jìn)型的、與RFID技術(shù)結(jié)合使用的LOC傳感器，該傳感器可用諸如移動(dòng)電話的無(wú)線設(shè)備直接讀取；圖14按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例描繪了被動(dòng)型RFID技術(shù)與MEMS傳感器的結(jié)合應(yīng)用；圖15描繪了一個(gè)葡萄酒瓶，該葡萄酒瓶的軟木塞上裝置有RFID標(biāo)簽和傳感器模塊；圖16按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例描繪了一個(gè)靈巧的干酪傳感器；圖17按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例描繪了一個(gè)普通的、廉價(jià)的、可印刷的、食品特異的RFID傳感器技術(shù)；圖18按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例描繪了一個(gè)RFID應(yīng)力傳感器；圖19A和圖19B舉例說(shuō)明RFID標(biāo)簽和傳感器模塊在檢測(cè)一個(gè)結(jié)構(gòu)中昆蟲(chóng)蔓延的應(yīng)用；圖20按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例描繪了用一次性RFID免疫測(cè)定試驗(yàn)片檢測(cè)尿樣中藥物的相互作用；圖21按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例描繪了一個(gè)診斷性RFID傳感器網(wǎng)絡(luò)；圖22顯示了一種識(shí)別(ID)和軟件檢索方法，使用該方法時(shí)可用任何RFID解讀器解讀/詢問(wèn)任意的RFID標(biāo)簽；圖23描繪了將被動(dòng)型和主動(dòng)型傳感器解讀器能力結(jié)合起來(lái)并整合到單個(gè)的無(wú)線芯片集上。
具體實(shí)施例方式
本專利所述的技術(shù)可使傳感器技術(shù)能夠以極低成本與為傳感器提供能量和無(wú)線界面的無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽結(jié)合起來(lái)。本發(fā)明的另一方面是普通的無(wú)線設(shè)備，如移動(dòng)電話通過(guò)改進(jìn)后可包括必需的邏輯和元件而構(gòu)成RFID解讀器，這種解讀器設(shè)備還可以進(jìn)一步具有多協(xié)議的RFID解讀器能力，從而使其成為任何RFID EPC標(biāo)簽或RFID傳感器標(biāo)簽的通用解讀器，無(wú)論其生產(chǎn)商是誰(shuí)。這種技術(shù)結(jié)合可在現(xiàn)場(chǎng)以相對(duì)廉價(jià)的成本對(duì)復(fù)雜的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行精密的處理，這種技術(shù)還能用諸如傳感器通信工具的無(wú)線解讀器設(shè)備通過(guò)Internet對(duì)RFID標(biāo)簽或傳感器標(biāo)簽進(jìn)行訪問(wèn)，從而使得識(shí)別檢索和現(xiàn)場(chǎng)將軟件下載到解讀器成為可能。運(yùn)用這種雙重技術(shù)方式，幾乎任何類型的傳感器均能與本應(yīng)用中所述的RFID標(biāo)簽結(jié)合使用。正如這里所要討論的，傳感器適合于對(duì)事實(shí)上任何的激勵(lì)作出應(yīng)答，并以無(wú)線的方式交流有關(guān)該激勵(lì)的信息。作為該技術(shù)的原理在2004年1月22日提交的、發(fā)明名稱為“基于無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)的傳感器網(wǎng)絡(luò)”、整體引用于此作為參考的美國(guó)專利申請(qǐng)書(shū)第10/761,362號(hào)中有更加詳細(xì)的敘述。
圖1是一個(gè)改進(jìn)型無(wú)線設(shè)備的方框圖。該無(wú)線設(shè)備可以是典型的移動(dòng)電話2，它包括一個(gè)微處理機(jī)和必要的邏輯而作為直接安裝在一次性補(bǔ)丁4內(nèi)的被動(dòng)型RFID標(biāo)簽的一個(gè)“加電”和解讀裝置。正如2004年1月22日提交的序號(hào)為10/761,362、發(fā)明名稱為“基于無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)的傳感器網(wǎng)絡(luò)”的美國(guó)專利申請(qǐng)所清楚地描述的那樣，任何改進(jìn)型無(wú)線設(shè)備都可使用。例如，使用RFID解讀器可代替改進(jìn)的移動(dòng)電話，這種解讀器可以包括諸如移動(dòng)電話所具有的那些必要的數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程訪問(wèn)和無(wú)線上網(wǎng)的性能。此外，諸如改進(jìn)型無(wú)線PDA、改進(jìn)型無(wú)線計(jì)算機(jī)、改進(jìn)型無(wú)繩電話、改進(jìn)型呼機(jī)或甚至是改進(jìn)型無(wú)線手表的設(shè)備也可與這種RFID技術(shù)結(jié)合用作解讀器。除此之外，正如前面所述，本應(yīng)用所述的原理也可延伸到RFID之外的其它技術(shù)，例如配置Bluetooth的移動(dòng)電話也可用來(lái)與改進(jìn)的、與這里所述的診斷傳感器技術(shù)結(jié)合使用的遠(yuǎn)程無(wú)線Bluetooth芯片通信，并為其提供能量。
最理想的是，RFID電子芯片技術(shù)能夠完全與國(guó)際RFID解讀器和標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)兼容，從而使該技術(shù)真正成為在每一個(gè)國(guó)家或?qū)θ魏畏N類(Class)的RFID芯片而言都是通用的、顯然的。就目前而論，這些標(biāo)準(zhǔn)包括Class0，Class 0+，Class 1和Gen-2。目前誕生的RFID標(biāo)準(zhǔn)稱之為第二代，或Gen-2，其它一些標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不久后面世，在未來(lái)得到應(yīng)用。該技術(shù)的目標(biāo)之一便是要能與盡量多的標(biāo)準(zhǔn)兼容，以便改進(jìn)的移動(dòng)電話或PDA能夠讀取世界上任何地方已有的任意RFID標(biāo)簽或RFID傳感器標(biāo)簽。多協(xié)議RFID解讀器可以用來(lái)壓縮到單個(gè)電子芯片或直接包含在移動(dòng)電話或無(wú)線設(shè)備的核心芯片集中，例如多協(xié)議解讀器技術(shù)可以加入到擁有Bluetooth協(xié)議的3G電子芯片中，這樣任何3G設(shè)備顯然均可讀取任意的RFID電子產(chǎn)品代碼(EPC)標(biāo)簽、RFID傳感器標(biāo)簽或Bluetooth傳感器芯片，移動(dòng)電話或個(gè)人無(wú)線設(shè)備也可因此而具有集成的遠(yuǎn)程訪問(wèn)能力。這樣，移動(dòng)電話用戶可以撥打任何遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)或通過(guò)Internet訪問(wèn)RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。除了具有這些能力和RFID閱讀能力之外，這種設(shè)備還可以擁有其它Internet訪問(wèn)協(xié)議，例如Bluetooth、Wi-Fi、Broadband、WLAN、3G或其它新近出現(xiàn)的、能免費(fèi)或廉價(jià)地進(jìn)行Internet訪問(wèn)的技術(shù)，使用這些技術(shù)特別有利于全面地探索本發(fā)明的整個(gè)潛能。
補(bǔ)丁4通常連接在一個(gè)對(duì)象(例如一個(gè)人)上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，也可以與任何地方、設(shè)備或物體連接。在一個(gè)實(shí)施例中，激勵(lì)為溫度，RFID標(biāo)簽和補(bǔ)丁組合構(gòu)成一個(gè)精巧的無(wú)線溫度傳感器。這樣，在一個(gè)改進(jìn)型移動(dòng)電話上便能遠(yuǎn)距離地直接測(cè)量溫度，因?yàn)樵撘苿?dòng)電話可以用來(lái)處理RFID數(shù)據(jù)，并在遠(yuǎn)距離向無(wú)線設(shè)備用戶預(yù)告物體的溫度。因此，該補(bǔ)丁是一個(gè)“聰明”的補(bǔ)丁，而當(dāng)這個(gè)無(wú)線設(shè)備與RFID傳感器結(jié)合使用時(shí)也成為一個(gè)“聰明”的設(shè)備。這一應(yīng)用的實(shí)例是一個(gè)工人或一個(gè)消防隊(duì)員使用一個(gè)具有RFID閱讀能力的移動(dòng)電話時(shí)能為自己監(jiān)測(cè)熱應(yīng)力和/或毒煙。如果該移動(dòng)電話裝置有Bluetooth，除了進(jìn)行傳感器分析之外，它也許還能直接向消防隊(duì)員耳朵和遠(yuǎn)距離的檢測(cè)電臺(tái)發(fā)送信號(hào)。除了整體包含于此的美國(guó)專利6,031,454所敘述的之外，對(duì)消防隊(duì)員進(jìn)行實(shí)時(shí)精確的地理定位也是可能的。
這一技術(shù)的應(yīng)用的另一個(gè)實(shí)例是應(yīng)用一個(gè)專一的移動(dòng)電話或類似的無(wú)線設(shè)備遙測(cè)兒童或病人的熱度。該移動(dòng)電話或類似的無(wú)線設(shè)備可以呼叫另一個(gè)移動(dòng)電話，警告父母親或護(hù)士該病人體溫升高。例如，父母親可將聰明的表皮補(bǔ)丁4放到病孩的前額上，當(dāng)父母親和病孩睡覺(jué)時(shí)留下設(shè)備2遠(yuǎn)距離地對(duì)病孩進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)病孩在夜間的體溫升高到預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，設(shè)備4將自動(dòng)地向父母親報(bào)警，這種報(bào)警可從遠(yuǎn)離的任何地點(diǎn)發(fā)出。在一個(gè)實(shí)施例中，這種聰明的補(bǔ)丁應(yīng)用于醫(yī)院，可以遠(yuǎn)距離地同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)病人。自美國(guó)食品及藥物管理局(FDA)近來(lái)下達(dá)所有藥物必須貼有RFID標(biāo)簽的指令后，不論是病人還是藥物，事實(shí)上位于“聰明”醫(yī)院中的任何東西均可進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。醫(yī)院中的解讀器可以進(jìn)行地理定位，從而實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)醫(yī)院內(nèi)的整個(gè)活動(dòng)。解讀器還可以直接連接到網(wǎng)絡(luò)上，從而為使用的基礎(chǔ)設(shè)施提供更大的靈活性。在一個(gè)實(shí)施例中，溫度表面補(bǔ)丁是一個(gè)聰明的護(hù)創(chuàng)膠布(Band-Aid)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽和表皮補(bǔ)丁組合包括多個(gè)傳感器，這些傳感器組合起來(lái)能完成在皮膚表面直接測(cè)量到的不同診斷應(yīng)用，如經(jīng)過(guò)皮膚將表皮濕氣、血液數(shù)據(jù)直接傳送到一次性表皮補(bǔ)丁上。在另一個(gè)實(shí)施例中，表皮補(bǔ)丁也可用來(lái)檢測(cè)病人的外部參數(shù)，如物理、化學(xué)或電學(xué)參數(shù)或它們的組合，例如RFID表皮補(bǔ)丁可用來(lái)監(jiān)測(cè)心臟，或用來(lái)監(jiān)測(cè)影響皮膚的外部因子，如輻射。
圖2是一個(gè)聰明的表皮補(bǔ)丁的方框圖。如圖所示，補(bǔ)丁4具有一個(gè)RFID標(biāo)簽和傳感器模塊11。RFID標(biāo)簽和傳感器模塊11將一個(gè)RFID標(biāo)簽與至少一個(gè)傳感器結(jié)合在一起。特別是這個(gè)RFID標(biāo)簽和傳感器組件11包括一個(gè)RFID電子芯片10、一個(gè)傳感器12和至少一根天線8。一般來(lái)說(shuō)，補(bǔ)丁4由一個(gè)薄的、靈活的、具有粘性表面7的支撐件5構(gòu)成。在支撐件5上安裝有一根天線8，該天線通常由諸如鋁的柔性金屬薄膜、或摻雜油墨印刷的材料、或其它諸如導(dǎo)電聚合物的柔性高導(dǎo)電材料構(gòu)成。該天線也可印刷在表皮補(bǔ)丁的外表面，以便防止任何可能的表皮接觸或污染。
天線8為RFID電子芯片10提供能量。在一個(gè)實(shí)施例中，電子芯片為被動(dòng)型?；蛘呷缤话慵夹g(shù)人員所了解的那樣，RFID電子芯片10也可以是主動(dòng)型。在這兩種情況下，RFID電子芯片10通常都位于包括一個(gè)或多個(gè)傳感器12的圓盤6上，RFID標(biāo)簽和傳感器模塊11則在基底圓盤6上構(gòu)成一個(gè)完整的單元。圓盤6可以是諸如塑料的柔性基底，也可以是包括不同類型半導(dǎo)體傳感器的硬磁盤。例如圓盤6可以包括一個(gè)RFID標(biāo)簽與另一個(gè)位于硅基底上的小功率傳感器組合，這里RFID標(biāo)簽用作能量和無(wú)線單元，而傳感器用作傳感元件。術(shù)語(yǔ)“RFID標(biāo)簽”是指天線8與RFID電子芯片10的組合，能量可通過(guò)外部射頻(RF)能量多循環(huán)被儲(chǔ)存在被動(dòng)型電子芯片中。運(yùn)用RFID被動(dòng)標(biāo)簽與能量?jī)?chǔ)存功能的結(jié)合可將復(fù)雜的傳感器與RFID標(biāo)簽直接組合在一次性表皮補(bǔ)丁上。這些傳感器不需任何外部能量，可以是一次性的，并能進(jìn)行地理定位。一般而言，其生產(chǎn)成本低于1美元，因而十分經(jīng)濟(jì)、方便，且安全性也有很大的提高。
圓盤6和傳感元件12通常受到至少一層保護(hù)層20的保護(hù)。因此，當(dāng)補(bǔ)丁4置于皮膚上時(shí)，保護(hù)層20直接接觸皮膚的表面。保護(hù)層20可以是半滲透性的，包含有特異的化學(xué)組成和化學(xué)性質(zhì)，當(dāng)其與每個(gè)特定傳感器12上的化學(xué)組成和化學(xué)性質(zhì)一起作用時(shí)，保護(hù)層20的這種化學(xué)特性有助于測(cè)定特異的化學(xué)或生物要素，例如保護(hù)層20可過(guò)濾某些蛋白質(zhì)或細(xì)胞，與此同時(shí)，按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，還能刺激傳感器上的化學(xué)特性進(jìn)行特異反應(yīng)。
此外，圓盤6還可以包括能夠光學(xué)測(cè)定血液特性變化的多個(gè)復(fù)雜傳感器，還可包括一個(gè)或多個(gè)與傳感器組合使用的二極管(圖中未畫(huà)出)，例如，可以使用小型的肖特基或反饋偏壓二極管。此外，使用聚合物和其它薄膜技術(shù)的最新進(jìn)展，可以用極低成本印刷或生產(chǎn)復(fù)雜的小功率傳感器-解讀器組合件，更加復(fù)雜的、可直接置于電子芯片或插件電子芯片上的傳感器也許能用于聰明的表皮補(bǔ)丁中。
因此，這里所述的聰明的補(bǔ)丁技術(shù)能對(duì)人體進(jìn)行許多不同的檢測(cè)，而且可在遠(yuǎn)距離用諸如移動(dòng)電話的設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。無(wú)線設(shè)備不僅能提供能量，而且還能提供在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析和處理的方法，從而降低了對(duì)RFID標(biāo)簽和傳感元件的加工需求。因此，生產(chǎn)成本和能量需求得到下降，使得該技術(shù)能夠成為一次性使用的技術(shù)。對(duì)于一種特定類型的傳感器，無(wú)線設(shè)備還能為用戶提供逐步的操作指令。由于RFID標(biāo)簽?zāi)芟驘o(wú)線設(shè)備提供一個(gè)唯一的ID，該ID能唯一地識(shí)別所用傳感器的類型。新級(jí)別的RFID傳感器也將成為新近出現(xiàn)的國(guó)際RFID標(biāo)準(zhǔn)的一部分，也有唯一的傳感器標(biāo)識(shí)符。數(shù)據(jù)表68能夠存儲(chǔ)每個(gè)傳感器的識(shí)別號(hào)。此外，分析任何特定傳感器的數(shù)據(jù)表68可以儲(chǔ)存在芯片上、移動(dòng)電話內(nèi)或遠(yuǎn)距離的設(shè)備上。因此，正如本發(fā)明所詳細(xì)說(shuō)明的那樣，無(wú)論生產(chǎn)商是誰(shuí)，任何移動(dòng)電話均能在現(xiàn)場(chǎng)分析任何類型的RFID EPC標(biāo)簽或RFID傳感器標(biāo)簽。
圖3A和3B舉例說(shuō)明了包含在表皮補(bǔ)丁4中的不同元件，圖3A敘述了一類傳感器12。在這種情況下，傳感器表面34被導(dǎo)電的電極28圍繞，通常這兩者是直接印刷或沉積在一個(gè)非導(dǎo)電的表面30上。本領(lǐng)域技術(shù)人員已熟知印刷傳感器的方法，正如前面所述，傳感器表面34受到另一化學(xué)層或物理-化學(xué)絕緣層32保護(hù)，這種絕緣層能有助于過(guò)濾或清除某些元素或清掃發(fā)生在傳感器區(qū)域34上的化學(xué)反應(yīng)?？梢允褂枚鄬咏^緣層或電抗性的表面32(圖中未畫(huà)出)，可層疊起來(lái)使用，這就如同分隔不同類型分子的方法一樣，用作吸收、清除或修飾目標(biāo)分子或試劑的電抗性表面。此外，由于圓盤6可能是堅(jiān)硬的，傳感器和分隔層應(yīng)包括金屬、具有納米孔的表面或含有單層或復(fù)雜多層傳感器的任何其它元件。
除此之外，還可以使用不同類型的傳感器，包括用作參考或校準(zhǔn)的傳感器。鑒于被動(dòng)型RFID標(biāo)簽?zāi)芴峁┠芰?，任意類型的傳感器或傳感器組合均可用于表皮補(bǔ)丁對(duì)激勵(lì)作出應(yīng)答，例如可能在皮膚表面發(fā)生的任何外部的化學(xué)、電學(xué)或物理變化。人們發(fā)現(xiàn)，對(duì)激勵(lì)應(yīng)答包括傳感器所作出的任何測(cè)量、檢測(cè)和/或反應(yīng)。
然而，根據(jù)傳感器的具體應(yīng)用，由傳感器組成的圓盤6的方向可以是面對(duì)皮膚，也可能是背向皮膚。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器包括一個(gè)微電子電路，該電路包括至少一個(gè)二極管或其它光學(xué)裝置進(jìn)行復(fù)雜的傳感器分析。這種傳感器是該技術(shù)的某些應(yīng)用所必需的，一些比較簡(jiǎn)單的傳感化學(xué)則無(wú)法適應(yīng)。人們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于這類傳感器來(lái)說(shuō)，有些可直接裝到RFID電子芯片本身上，例如這包括可編程的溫度傳感器，也可包括在皮膚上測(cè)量運(yùn)動(dòng)或小型電脈沖的傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，表皮補(bǔ)丁是一個(gè)心臟傳感器，而在另一個(gè)實(shí)施例中，表皮補(bǔ)丁測(cè)量外部危險(xiǎn)，如輻射對(duì)皮膚或人體的危害。在還有一個(gè)實(shí)施例中，RFID表皮補(bǔ)丁包括多個(gè)診斷傳感器。
圖3B顯示由線圈天線8、RFID電子芯片10和多個(gè)傳感器12構(gòu)成的圓盤6是一個(gè)完整的整體。天線可安裝在圓盤6的一邊，而傳感器可裝置在其另一邊。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用這種方法可一步將完整的圓盤6直接安裝到支撐件5上。
圖3C顯示的是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，表皮補(bǔ)丁4也包括一個(gè)硬表面40，該表面包括一個(gè)或幾個(gè)顯微刀44，用來(lái)幫助在傳感器區(qū)域內(nèi)抽取一滴血(圖中未畫(huà)出)，該技術(shù)的應(yīng)用包括需要通過(guò)抽血的診斷化驗(yàn)。只需將裝有包括顯微刀的RFID傳感器的一次性表皮補(bǔ)丁輕壓在皮膚上，抽取足量的血供分析使用，這一過(guò)程只會(huì)對(duì)病人帶來(lái)輕微的痛感。該表皮補(bǔ)丁還可包括一種能中和抽血區(qū)域痛感的化學(xué)物質(zhì)，一旦補(bǔ)丁用于皮膚，無(wú)線設(shè)備2便可讀到傳感器的讀數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，這種使用RFID傳感器的無(wú)線化驗(yàn)通過(guò)使用一次性RFID表皮補(bǔ)丁和無(wú)線設(shè)備組合應(yīng)用于血糖監(jiān)控。抽血后，傳感器部件就會(huì)包括有過(guò)濾和分離機(jī)構(gòu)(例如具有微細(xì)或納米孔的表面)。另外，在另一個(gè)實(shí)施例中，RFID傳感元件與抽血元件分離，且這種傳感元件可重復(fù)使用。這種傳感元件更加復(fù)雜，可直接包含在手表中。
另外，非入侵性測(cè)量血糖水平或人體其它化學(xué)特征的方法也可與RFID技術(shù)結(jié)合使用，它包括使用二極管或其它能檢測(cè)所發(fā)生的光化學(xué)變化的光學(xué)裝置。
圖4顯示了一個(gè)如圖3C所示的、包括RFID標(biāo)簽技術(shù)、合適的傳感器化學(xué)特性和機(jī)械裝置的表皮補(bǔ)丁4是如何用諸如改進(jìn)的移動(dòng)電話2的改進(jìn)型無(wú)線設(shè)備開(kāi)展糖尿病自行監(jiān)控和胰島素自行調(diào)節(jié)的。從一次性表皮補(bǔ)丁得到的數(shù)據(jù)用移動(dòng)電話的微處理機(jī)處理。在一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)電話可以通過(guò)RF控制埋置在人體內(nèi)的遠(yuǎn)程胰島素泵50，從而取代使用分離的血糖監(jiān)控設(shè)備，用一次性RFID傳感器表皮補(bǔ)丁直接在改進(jìn)型移動(dòng)電話上進(jìn)行定期的血糖化驗(yàn)。采用這種方法，病人勿需使用兩種設(shè)備，需要化驗(yàn)時(shí)可直接向其醫(yī)生檢查不正常的結(jié)果。在許多情況下，表皮補(bǔ)丁可采用傳感器表面上的可逆反應(yīng)而使其重復(fù)使用。在一個(gè)實(shí)施例中，使用無(wú)線設(shè)備遠(yuǎn)程提供的能量稍微對(duì)傳感器加熱便發(fā)生了這種逆轉(zhuǎn)。圖4所示的本發(fā)明的含義在于任何RFID或Bluetooth傳感器都可被諸如改進(jìn)型移動(dòng)電話的設(shè)備讀取，這種移動(dòng)電話還可用作其它依賴傳感器值的無(wú)線技術(shù)的控制系統(tǒng)。設(shè)備2還能直接遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)特定病人的其它功能、遠(yuǎn)程報(bào)警和訪問(wèn)醫(yī)師辦公室或醫(yī)療中心，例如該設(shè)備可以在聰明的補(bǔ)丁上監(jiān)測(cè)心臟功能、病人的體溫、位置等。
圖5顯示了RFID電子芯片10的基本元件，它與包括分離的發(fā)射和接收元件(圖中未畫(huà)出)的天線8耦連。如前所討論的那樣，RFID電子芯片10與天線8的組合被稱之為RFID標(biāo)簽。天線8直接印刷在聚合物或塑料基底上，擁有傳感器輸入的RFID標(biāo)簽的原理和操作在2004年1月22日提交的、發(fā)明名稱為“基于無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)的傳感器網(wǎng)路”、并整體引用在此作為參考的美國(guó)專利申請(qǐng)第10/761,362中有詳細(xì)說(shuō)明。專利6,720,866B1也引用在此作進(jìn)一步參照。
天線8與裝有穩(wěn)壓電路的能量單元60、控制器62、識(shí)別單元64(永久性的或可編程的)、存儲(chǔ)單元66、傳感器表68、熱敏電阻或溫度模塊/傳感器70、模數(shù)轉(zhuǎn)換器72和任選的過(guò)濾器74相連。較理想的是，RFID電子芯片10的溫度傳感器70是一個(gè)小功率的、精確編程的單元，能為RFID標(biāo)簽和傳感器模塊11的任何應(yīng)用提供精確的參照和校準(zhǔn)點(diǎn)。此外，電子芯片10還可以包括為能量單元60儲(chǔ)存能量的能量?jī)?chǔ)存單元(圖中未畫(huà)出)，這對(duì)于超越可用能量達(dá)到被動(dòng)型芯片的傳感器而言十分重要。該設(shè)備可以是專利6,002,344所述的0級(jí)(Class 0)電子芯片，Class 0+芯片，Class 1芯片，Gen-2電子芯片或任何其它RFID或Bluetooth電子芯片，可用作基本平臺(tái)和通過(guò)改進(jìn)包括內(nèi)裝的精確溫度單元、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和至少包含一個(gè)或多個(gè)傳感器的功能，并能一并包括在本發(fā)明所述的設(shè)備中，構(gòu)成能被諸如改進(jìn)型移動(dòng)電話的普通廉價(jià)無(wú)線設(shè)備直接讀取的被動(dòng)RFID診斷傳感器的基礎(chǔ)。使用被動(dòng)方式時(shí)，RFID芯片10可為傳感器提供大約10μ瓦特的能量。此外，只要大多數(shù)診斷傳感器擁有足夠的能量，電壓可在1-5伏的范圍內(nèi)精確地調(diào)節(jié)。
RFID電子芯片10連接在接收能量并通過(guò)單元60，62，72和74控制的一個(gè)或多個(gè)外部傳感器12上。傳感器12和部分電路由發(fā)明名稱為“大范圍監(jiān)視恐怖分子或個(gè)人危險(xiǎn)的方法和設(shè)備”、并整體引用在此作為參考的美國(guó)專利申請(qǐng)第10/382,606號(hào)所述的廉價(jià)攙雜油墨或?qū)щ娋酆衔飿?gòu)成。
圖6舉例說(shuō)明了RFID標(biāo)簽和傳感器組件11的另一個(gè)實(shí)施例，它包括RFID電子芯片10、天線8、基底55、導(dǎo)線28和傳感元件12。為了實(shí)現(xiàn)一系列的應(yīng)用，特別是診斷應(yīng)用，至少應(yīng)使用一個(gè)參照元件14。在某些應(yīng)用中，參照元件或傳感器應(yīng)包括至少一個(gè)任選的護(hù)罩16。在一個(gè)實(shí)施例中，該護(hù)罩16是一個(gè)輕質(zhì)的護(hù)罩，覆蓋在一個(gè)用于廉價(jià)輻射RFID標(biāo)簽和傳感器組件11內(nèi)的輻射敏感薄膜上，該組件可包括在病人使用的表皮補(bǔ)丁中，或用于國(guó)土安全或防衛(wèi)應(yīng)用中。在一個(gè)實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽和元件14和16被用作輻射探測(cè)器。幾種輻射敏感聚合物或其它薄膜材料都可直接用來(lái)印刷在天線的基質(zhì)上，生成一種成本極低的RFID被動(dòng)輻射傳感器。由于可以使用不同種類的輻射敏感材料，使用極低的成本可以生產(chǎn)出大量質(zhì)量高的輻射傳感器。另外，芯片10也可以直接包括輻射敏感二極管，從而進(jìn)一步提供一種發(fā)現(xiàn)輻射危險(xiǎn)的廉價(jià)方法。
在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器12是一個(gè)化學(xué)傳感器。因此，廉價(jià)的化學(xué)探測(cè)器和輻射探測(cè)器均可包括在廉價(jià)的、一次性的、包括無(wú)線RFID標(biāo)簽和動(dòng)力單元的基底中。
圖7顯示了另一種新的RFID傳感器技術(shù)與一次性徑流分析相結(jié)合形成一次性無(wú)線被動(dòng)型RFID免疫測(cè)定的應(yīng)用。這種檢測(cè)可包括在一次性工具包90中，其能量由遠(yuǎn)距離的廉價(jià)無(wú)線設(shè)備2提供，所得結(jié)果也可由該工具包進(jìn)行分析，或通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離完成。
圖8更詳細(xì)的敘述了圖7所示的技術(shù)。徑流免疫測(cè)定試驗(yàn)片90包括一個(gè)樣品輸入口92和能使分析物在試樣上受表面張力作用而移動(dòng)的基底94。試樣包括一個(gè)或多個(gè)檢驗(yàn)區(qū)域96，通常是流經(jīng)檢驗(yàn)表面作為特異抗原的俘獲表面的固化抗體。這種檢驗(yàn)?zāi)壳俺Ｓ脕?lái)化驗(yàn)妊娠、特異蛋白質(zhì)或毒素的存在和檢測(cè)特異的病菌，如鏈球菌。目前，伴隨疾病特異的生物標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)，更為復(fù)雜的檢驗(yàn)已可資利用。然而，這些檢驗(yàn)使用視覺(jué)方法不能提供精確的定量結(jié)果。因此，通常仍局限于“是”或“不是”的檢驗(yàn)，只能簡(jiǎn)單地表明某一蛋白質(zhì)或生物分析物的存在或不存在。盡管檢驗(yàn)工作業(yè)已改進(jìn)為普及到公眾的程度，量化特定蛋白質(zhì)存在與否的工作仍是人們極為期待的目標(biāo)?，F(xiàn)在，只要加入本發(fā)明所顯示的RFID或Bluetooth技術(shù)，這一量化目標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)。將RFID電子芯片10加入到一次性設(shè)備90中，并使其通過(guò)導(dǎo)線28要么與天線8連接要么與傳感器區(qū)域34連接。為了防止短路，電極28可埋置在也可作為分析物流經(jīng)傳感器區(qū)域34途徑的塑料引線98上。使用噴墨技術(shù)或其它類似方法便可印刷這樣的引線和通道，而且這種技術(shù)還是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的廉價(jià)技術(shù)。引線還可制成薄片或直接壓制到塑料基質(zhì)上，也可使用其它廉價(jià)的裝配或生產(chǎn)方法。
一種檢驗(yàn)區(qū)域96為測(cè)量表面濕度或特定蛋白質(zhì)或其它分析物存在與否的參照檢驗(yàn)區(qū)域。在某些應(yīng)用中，在無(wú)線設(shè)備上讀取結(jié)果前，要求檢驗(yàn)表面必須是干燥的，這可使用參照片得以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。此外，還可利用一個(gè)帶有視覺(jué)提示的窗口來(lái)確定何時(shí)可進(jìn)行檢驗(yàn)分析。例如，如果檢驗(yàn)表面需要干燥，只需通過(guò)吸濕材料顏色的變化來(lái)決定，吸濕材料可依據(jù)RFID免疫測(cè)定片上的濕度水平，其顏色可從紅色變成綠色。
使用這種方法時(shí)，許多不同的途徑和檢驗(yàn)可同時(shí)在單個(gè)一次性的檢驗(yàn)片上完成，而且這種技術(shù)還可用于不同類型的分析，如橫向流動(dòng)、徑流、固相分析或?qū)Ψ治鑫锎┻^(guò)表面的任何分析。生產(chǎn)制造基本的分離表面的方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，包括使用硝化纖維或其它類似材料。
圖9詳細(xì)地顯示了傳感器區(qū)域34，采用印刷或制造橫向流動(dòng)試樣所使用的其它標(biāo)準(zhǔn)沉積方法，抗體100固化在基底94上。當(dāng)分析物受毛細(xì)作用穿越檢驗(yàn)片時(shí)，與之匹配的抗原104開(kāi)始與抗體連接。這種抗原可以是血液或尿液中的蛋白，或病菌表面的蛋白，也可能是其它生物分子。該技術(shù)可應(yīng)用于任何呈現(xiàn)特異的面對(duì)面相互作用的傳感器環(huán)境。在一個(gè)實(shí)施例中，該技術(shù)應(yīng)用于檢驗(yàn)蛋白質(zhì)，而在另一個(gè)實(shí)施例中，則用于檢驗(yàn)DNA或RNA。因此，使用本應(yīng)用所述的技術(shù)在移動(dòng)電話上直接讀取一次性無(wú)線RFID傳感器的DNA分析已成為可能。
為了使傳感器區(qū)域中的兩個(gè)電極能夠?qū)щ?，某些?yīng)用加入了對(duì)抗原104特異的抗體層106。這一技術(shù)常稱之謂“夾心法”，目前還有其它不同的方法也可進(jìn)行這樣的分析。在本應(yīng)用中，連接導(dǎo)電分子108后在傳感器區(qū)域34生成了一層導(dǎo)電層，而不是將染料與抗體連接起來(lái)。導(dǎo)電分子可以是導(dǎo)電的納米顆粒、導(dǎo)電的蛋白質(zhì)、與蛋白質(zhì)或乳膠連接的金屬顆?；蚱渌鼘?dǎo)電珠。正如前面所述，如果使用了DNA或RNA，導(dǎo)電分子可以直接與匹配的DNA或RNA鏈連接。導(dǎo)電分子108可定時(shí)釋放，從而使分析成為一個(gè)簡(jiǎn)單的、一步式過(guò)程。
在某些應(yīng)用中，進(jìn)行測(cè)量前需要對(duì)檢驗(yàn)片進(jìn)行清洗和干燥，傳感器的狀態(tài)可使用一個(gè)或多個(gè)參照檢驗(yàn)區(qū)域用電子方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。在這些參照檢驗(yàn)區(qū)域，傳感器只是由吸收水分的材料構(gòu)成，從而能顧及整個(gè)待測(cè)量檢驗(yàn)表面的飽和量和狀態(tài)。使用傳感器數(shù)據(jù)表通過(guò)移動(dòng)電話可遠(yuǎn)程進(jìn)行這樣的檢驗(yàn)，傳感器數(shù)據(jù)表要么存儲(chǔ)在RFID芯片或移動(dòng)電話的存儲(chǔ)器中，要么從Internet的遠(yuǎn)程站點(diǎn)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程站點(diǎn)的正確傳感器數(shù)據(jù)表下載。使用這一方法可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行復(fù)雜的分析。
由于表面區(qū)域的導(dǎo)電性可以進(jìn)行精確的測(cè)量，使用一次性無(wú)線RFID電免疫測(cè)定就可能得到定量的結(jié)果。此外，還可采用極小的檢驗(yàn)區(qū)域，可在一個(gè)特定區(qū)域進(jìn)行多次檢驗(yàn)，可以大大地減少成本。在一個(gè)實(shí)施例中，該技術(shù)應(yīng)用于一次性的高集成度的DNA或RNA芯片。
除了上述導(dǎo)電方法之外，還可使用其它一些方法，這取決于RFID或Bluetooth技術(shù)成為一次性RFID免疫測(cè)定的基本廉價(jià)通信和能量平臺(tái)。例如，可用光學(xué)方法來(lái)檢測(cè)特定蛋白質(zhì)的存在和數(shù)量。之所以該方法可行，是因?yàn)樘囟贵w沉積的精確位置已知，并能與光學(xué)解讀器匹配。可以使用一種雙重系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中進(jìn)行蛋白或DNA檢驗(yàn)的一次性基底插入到由RFID能量和通信組件構(gòu)成的解讀器(圖中未畫(huà)出)中，該組件可用諸如移動(dòng)電話、PDA或醫(yī)生辦公室中的計(jì)算機(jī)直接讀取。
由于該技術(shù)是廉價(jià)的，且結(jié)果是定量的，這種在圖7至圖9中所顯示的技術(shù)目前具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。在一個(gè)實(shí)施例中，它用于國(guó)土安全工作，保衛(wèi)人員能進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，如在現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)是否存在某種特異的病菌。在另一個(gè)實(shí)施例中，該技術(shù)應(yīng)用于公眾的食品安全，如利用該技術(shù)發(fā)現(xiàn)食品中引起人體某些過(guò)敏，如花生過(guò)敏的痕量元素。在還有的一個(gè)實(shí)施例中，該技術(shù)應(yīng)用于對(duì)某些醫(yī)療狀況(如心臟病發(fā)作)的自測(cè)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，該技術(shù)應(yīng)用于審查諸如癌癥發(fā)生前的特定醫(yī)學(xué)狀態(tài)。
該技術(shù)還可進(jìn)一步微型化，使其能用于微小，甚至是納米級(jí)的傳感器，這種傳感器具有極小傳感器區(qū)域，由改進(jìn)型RFID或Bluetooth電子芯片提供和分程傳遞能量給諸如移動(dòng)電話的遠(yuǎn)程無(wú)線處理設(shè)備。
圖10顯示了制造疾病特異的RFID無(wú)線檢測(cè)片涉及的步驟。一般來(lái)說(shuō)，基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的研究結(jié)果111得到了一種特定狀態(tài)病前或疾病預(yù)先的特異生物標(biāo)記112。一旦發(fā)現(xiàn)這些特異的標(biāo)記，疾病特異的抗體或表面受體113便可分離出來(lái)，將其整合到疾病特異的RFID傳感器114中，便可得到最終所需的疾病特異自備檢驗(yàn)工具包115。
使用圖7-10所述的方法可以生產(chǎn)出任何特異的一次性無(wú)線RFID檢驗(yàn)片。由于每個(gè)RFID標(biāo)簽10含有其自己的電子識(shí)別號(hào)64，無(wú)線設(shè)備2可以立即識(shí)別其涉及的傳感器類型并進(jìn)行正確的分析，因?yàn)樘囟ǖ母倪M(jìn)型移動(dòng)電話能通過(guò)無(wú)線上網(wǎng)從遠(yuǎn)程站點(diǎn)下載所需的軟件、數(shù)據(jù)表等，并隨即成為對(duì)任何特定類型RFID傳感器的一個(gè)“聰明”設(shè)備。此外，由于在同一個(gè)一次性無(wú)線平臺(tái)上能立即進(jìn)行多種不同的檢驗(yàn)，交叉核實(shí)和校準(zhǔn)成為可能。由于無(wú)線解讀器具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)和遠(yuǎn)程處理能力，在此所述的技術(shù)能使任何類型RFID傳感器進(jìn)行無(wú)處不在的傳感和分析，只要它們使用諸如改進(jìn)型移動(dòng)電話的單個(gè)普通無(wú)線平臺(tái)。這種RFID傳感器不必使用電池，因此其成本極低。另外，對(duì)某些應(yīng)用，例如遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控而言，該傳感器還可以重復(fù)使用。
圖11顯示了運(yùn)用單個(gè)一次性RFID傳感器芯片用該技術(shù)同時(shí)測(cè)量多種不同氣體的應(yīng)用。作為天線基質(zhì)55的一部分，區(qū)域110包含多種具有導(dǎo)線28的不同傳感器12。一般而言，每個(gè)傳感器12是一種不同的聚合物或能與空氣中的化合物進(jìn)行不同反應(yīng)的化合物。由于傳感器12、區(qū)域110和RFID電子芯片都位于同一個(gè)基質(zhì)上，生產(chǎn)成本極低，且整個(gè)單元，包括含有傳感器12的區(qū)域110能一步裝配完成。
區(qū)域110通常暴露于空氣中，使化學(xué)反應(yīng)能順利進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器包裝在一個(gè)密封袋(圖中未畫(huà)出)中，該袋可由傳感器用戶在特定時(shí)間打開(kāi)，對(duì)特定環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。
這種所述的“嗅覺(jué)”技術(shù)和應(yīng)用在發(fā)明名稱為“大范圍監(jiān)視恐怖分子或個(gè)人危險(xiǎn)的方法和設(shè)備”、并整體引用在此作為參考的美國(guó)專利申請(qǐng)第10/382,606號(hào)中有更詳細(xì)的敘述。
圖12顯示了本發(fā)明有關(guān)臨床診斷或診斷技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例，特別是它將芯片實(shí)驗(yàn)室(LOC)技術(shù)與118中所示的RFID傳感器技術(shù)結(jié)合在一起。芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)在科學(xué)論文中有詳細(xì)的敘述，它包括帶有檢驗(yàn)、輸入或者化學(xué)槽120的多個(gè)微流體通道124。由于RFID電子芯片10的導(dǎo)線28能直接與每個(gè)檢驗(yàn)槽120連接，化學(xué)槽120中的反應(yīng)可用RFID技術(shù)測(cè)量。天線可印刷或安置在電子芯片的另一層上或直接安置在設(shè)備的背面。此外，導(dǎo)線28、天線和電子芯片10也可埋置在LOC芯片中，從而防止電極或電子設(shè)備短路。由于LOC對(duì)復(fù)雜的樣品進(jìn)行分離和分析，這一技術(shù)可以只使用簡(jiǎn)單的無(wú)線設(shè)備，例如移動(dòng)電話或PDA就能進(jìn)行LOC檢驗(yàn)，不必依賴復(fù)雜昂貴的解讀器。在一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)電話還能為相當(dāng)復(fù)雜的LOC分析控制微流體路線124的分離和控制。在另一個(gè)實(shí)施例中，在LOC-RFID芯片上還包括有發(fā)光二極管(LED)和其它電子測(cè)量或傳感設(shè)備。因此，這是一種可隨意使用的技術(shù)，能進(jìn)行直接由公眾進(jìn)行分離和混合的復(fù)雜檢驗(yàn)。
圖13顯示如何直接從諸如移動(dòng)電話的無(wú)線設(shè)備讀取LOC-RFID傳感器單元118，從而回避使用LOC解讀器。對(duì)于LOC型分析而言，數(shù)據(jù)可能十分復(fù)雜，超越廉價(jià)無(wú)線解讀器的處理能力。在這種情況下，可進(jìn)行遠(yuǎn)程分析，如通過(guò)無(wú)線上網(wǎng)在直接可訪問(wèn)的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。例如，可提供一個(gè)集中型的站點(diǎn)，可通過(guò)移動(dòng)電話用戶直接撥號(hào)進(jìn)行訪問(wèn)。也可使用其它的通信系統(tǒng)，如前面所述的裝有Bluetooth的移動(dòng)電話、PDA或其它能與RFID兼容并具有直接訪問(wèn)Internet的內(nèi)置裝置的設(shè)備。
圖14顯示微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器140與RFID技術(shù)的結(jié)合使用。在一個(gè)實(shí)施例中，具有導(dǎo)線28的RFID電子芯片10直接與為傳感器提供能量的MEMS傳感器組合在一起。在另一個(gè)實(shí)施例中，MEMS傳感器140包括一個(gè)共振的表面148，天線引線8僅部分顯露，且通常不構(gòu)成傳感器區(qū)域的一部分。在這種特殊情況下，導(dǎo)線28暴露于空氣中，因此該技術(shù)特別適用于檢測(cè)氣體。然而，存在著許多不同的MEMS傳感器組合，這里僅顯示了其中一種。由于某些MEMS傳感器需要大于RFID被動(dòng)芯片通常能夠提供的能量，電子芯片需要經(jīng)過(guò)修改而升高電壓和/或存儲(chǔ)解讀MEMS型傳感器所需的電流?；蛘撸瑐鞲衅鞅旧響?yīng)包括電池。
圖15顯示了用于食品領(lǐng)域的RFID-傳感器被動(dòng)診斷技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用。在這種情況下，傳感器單元10包含在葡萄酒軟木塞150中，作為一種“聰明葡萄酒”應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)具有導(dǎo)線28的RFID電子芯片直接安置在軟木塞150中，而天線(圖中未畫(huà)出)通常置于瓶外，成為葡萄酒瓶頂部包裝的一部分，整個(gè)裝置插入到葡萄酒瓶155中。在另一個(gè)實(shí)施例中，附有天線的整個(gè)裝置構(gòu)成軟木塞的一部分。如果葡萄酒的化學(xué)特性發(fā)生變化，由于葡萄酒酸度的改變而使軟木塞老化，這種老化可用諸如改進(jìn)型移動(dòng)電話2的無(wú)線設(shè)備遠(yuǎn)距離地電子測(cè)量。因此，在購(gòu)買之前，用戶可用改進(jìn)型移動(dòng)電話2立即分辨葡萄酒的好壞。這種應(yīng)用特別適用于那些昂貴的葡萄酒，因?yàn)榘嘿F葡萄酒必須是陳年老酒，必須經(jīng)歷諸如溫度等的多種變化。在還有一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明所述的RFID標(biāo)簽技術(shù)包括一個(gè)溫度模塊和一個(gè)存儲(chǔ)器，這樣葡萄酒的整個(gè)溫度存儲(chǔ)日志便可記錄在RFID被動(dòng)標(biāo)簽上，用戶在購(gòu)買前可用移動(dòng)電話進(jìn)行檢索。例如，如果葡萄酒未能正確地存放，用戶便可一目了然。葡萄酒的溫度日志可通過(guò)定期的“加電”周期存儲(chǔ)在電子芯片上，也可遠(yuǎn)程存儲(chǔ)，通過(guò)無(wú)線上網(wǎng)使用無(wú)線設(shè)備從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)檢索。還可使用其它的能量和存儲(chǔ)裝置。這種應(yīng)用特別對(duì)“高端”葡萄酒有效。
圖16顯示本發(fā)明在其它食品項(xiàng)目中應(yīng)用的另一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，食品為“聰明”的干酪。如同葡萄酒一樣，在用戶不知情和在未打開(kāi)包裝前干酪也可能變質(zhì)。在本實(shí)施例中，干酪170包括一個(gè)電子RFID標(biāo)記，該標(biāo)記包含一個(gè)至少有兩個(gè)傳感器178和180的傳感器墊176。在圖16中，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，無(wú)論是天線還是RFID電子芯片都未畫(huà)出。一個(gè)傳感器由吸濕材料構(gòu)成，用來(lái)確定干酪170的水分含量。另一個(gè)傳感器可能是由對(duì)某些味道敏感或起反應(yīng)的聚合物構(gòu)成，這些味道與干酪因細(xì)菌的作用結(jié)果而發(fā)生老化或退化有關(guān)。如果干酪170變質(zhì)，通常是因?yàn)樗趾坎徽_或由于細(xì)菌作用而發(fā)生退化。通過(guò)使用幾種傳感器，用戶可在購(gòu)買前使用具有RFID解讀器能力的移動(dòng)電話2遠(yuǎn)距離精確地確定干酪的質(zhì)量。傳感器ID的類型與直接下載到移動(dòng)電話的數(shù)據(jù)表和處理指令匹配，見(jiàn)2004年1月22日提交的、并整體引用在此作為參考的第10/761,362號(hào)、發(fā)明名稱為“基于無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)的傳感器網(wǎng)絡(luò)”的美國(guó)專利申請(qǐng)。
圖17顯示了一個(gè)通用的、可印刷的被動(dòng)型RFID診斷食品標(biāo)簽技術(shù)202，它包括一個(gè)能測(cè)定已知食品是否變質(zhì)的傳感器204。標(biāo)簽202通常裝在塑料內(nèi)，包括一個(gè)RFID電子芯片10和一個(gè)裝在基質(zhì)55上的天線8，以及一根導(dǎo)線28。在一個(gè)實(shí)施例中，除了傳感器204之外，所有受區(qū)域206限定的區(qū)域在塑料或存儲(chǔ)裝置(如牛奶紙板盒)實(shí)體中分成薄層，防止電極或?qū)Ь€28短路。因此，這種傳感器可直接包括在液體或具有高水分含量的食品表面上。
傳感器蓋208沉積在傳感器區(qū)域204上。傳感器蓋208包含一種對(duì)該食品特異的且只能當(dāng)該食品變質(zhì)后才發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。例如，傳感器標(biāo)簽可直接包括在肉食包裝的肉表面，RFID標(biāo)簽可包含肉本身(價(jià)格、包裝日期等)的所有信息。在這種情況下，用戶可以確定是否發(fā)生細(xì)菌污染，因?yàn)樯a(chǎn)的傳感器蓋208可以對(duì)特異細(xì)菌的酶作用高度敏感。假若在肉制品表面存在某種細(xì)菌，這種細(xì)菌就開(kāi)始優(yōu)先地降解傳感器蓋208，這種傳感器蓋208通常都是水密的，含有有助于每種細(xì)菌進(jìn)行酶促降解的摻雜物質(zhì)，這將促使電極暴露，改變傳感器204表面的導(dǎo)電性。
同樣的原理還可應(yīng)用于具有特異化學(xué)反應(yīng)的情況下，如該技術(shù)可直接裝置在牛奶紙板盒內(nèi)。如果牛奶變質(zhì)，其化學(xué)組成和性質(zhì)將發(fā)生變化，這種化學(xué)組成和性質(zhì)的變化可滿足與傳感器蓋208進(jìn)行特異反應(yīng)的需要?？梢岳斫鉃槎喾N不同的傳感器可與單個(gè)RFID芯片一起使用，從而可以識(shí)別特異類型的細(xì)菌。另外，在另一個(gè)實(shí)施例中，傳感器蓋208的厚度在不同傳感器中是不同的，因此能夠估計(jì)存在的細(xì)菌的數(shù)量。如果存在的細(xì)菌量大，傳感器蓋208將快速降解，較厚的傳感器帽208將最后降解完。因此，該技術(shù)可為食品工業(yè)提供一個(gè)通用的廉價(jià)解決方案，使電子RFID標(biāo)簽示蹤與廉價(jià)的傳感技術(shù)結(jié)合在一起。
圖18顯示用于應(yīng)力之中的RFID被動(dòng)傳感器的診斷應(yīng)用。在這個(gè)實(shí)施例中，提供了一個(gè)由兩個(gè)不同部件構(gòu)成的RFID-應(yīng)力傳感器295。第一個(gè)部件組成包括RFID標(biāo)簽和天線8的能量和通信單元290，單元290與包括通常提供固定安裝的連接點(diǎn)270、可延伸的引線275和連接區(qū)280的傳感器260連接。一般而言，連接區(qū)280是一種極容易的“插接”型，可使用戶輕易地將傳感器安裝到任何類型的表面。這兩個(gè)部件形成一個(gè)應(yīng)力傳感器單元295。
該技術(shù)是按如下方式工作的應(yīng)力傳感器295通過(guò)使用連接點(diǎn)270與用戶緊密連接。應(yīng)力傳感器295用歪輪(skews)或特殊粘結(jié)劑與可能產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、需要遠(yuǎn)距離測(cè)量的區(qū)域連接。通常傳感器260由諸如密封于塑料薄膜的柔性金屬片的薄膜材料(圖中未畫(huà)出)構(gòu)成，任何導(dǎo)電性能高、能延伸的金屬均可使用，例如鋁、金或銅。區(qū)域290并未連接，因此不受應(yīng)力的影響。導(dǎo)電性測(cè)量可通過(guò)諸如移動(dòng)電話的遠(yuǎn)程無(wú)線解讀器定期進(jìn)行，結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中。廉價(jià)的無(wú)線設(shè)備，如改進(jìn)型移動(dòng)電話或RFID標(biāo)簽解讀器可裝在傳感器附近，用來(lái)定期地監(jiān)測(cè)應(yīng)力。如果應(yīng)力產(chǎn)生，傳感器260伸展。由于溫度參照已知，片的導(dǎo)電性或阻力的變化可以精確地測(cè)量出來(lái)。因?yàn)樵摷夹g(shù)為無(wú)線，且沒(méi)有電池，可以在視覺(jué)到達(dá)極為困難，甚至是無(wú)能為力的區(qū)域，包括大樓、橋梁等中隱含的結(jié)構(gòu)性橫梁，以及高應(yīng)力的區(qū)域(飛機(jī)，家庭等)進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)。應(yīng)力還可采用圖14所示的共振MEMS結(jié)構(gòu)或測(cè)震儀進(jìn)行更為動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，還可使用許多其它的方法，如使用壓電材料的壓縮測(cè)量，因應(yīng)力緣故導(dǎo)致引線斷開(kāi)或突然折斷時(shí)導(dǎo)電性能的喪失等。該技術(shù)擁有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景，例如在窗戶上插入一個(gè)無(wú)線RFID傳感器所得到的“聰明”家庭應(yīng)用等。
圖19A和圖19B顯示了該技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例，即應(yīng)用于諸如白蟻傳感器的RFID-昆蟲(chóng)傳感器。在圖19A中，整個(gè)傳感器單元密封在對(duì)白蟻具有極大吸引力，如一塊木頭的單元310中。單元310構(gòu)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的“插頭”，可插入到結(jié)構(gòu)木料支撐件中。該單元由天線8、RFID電子芯片10和圖19B中所詳細(xì)顯示的引線組成。
圖19B顯示了該技術(shù)在一個(gè)實(shí)施例中的應(yīng)用細(xì)節(jié)。引線28被對(duì)白蟻具有極大吸引力的非導(dǎo)電材料，如木頭構(gòu)成的調(diào)整墊320分隔開(kāi)來(lái)。如果出現(xiàn)有白蟻，調(diào)整墊320被白蟻吃掉，分隔電極或引線28的調(diào)整墊將立即消失。電極28將在彈簧(圖中未畫(huà)出)的作用下壓在一起。當(dāng)調(diào)整墊消失后，電極短路，人們便可立即知道出現(xiàn)了白蟻。當(dāng)使用了圖19B所示的電極時(shí)，可以使用類似單元290(圖18)的安裝能量單元。這類傳感器還可使用其它簡(jiǎn)單的導(dǎo)電方法。
由于這是一種廉價(jià)的無(wú)線技術(shù)，不使用電池，該技術(shù)可應(yīng)用于隱蔽區(qū)域，如房屋中的結(jié)構(gòu)支撐件等。它可用來(lái)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)任何類型的昆蟲(chóng)破壞，甚至可以通過(guò)使用只有存在某些酶時(shí)才發(fā)生降解的表面特異材料，用于監(jiān)測(cè)病菌，如細(xì)菌。
圖20顯示了該技術(shù)用于對(duì)藥物相互作用的檢測(cè)，或通常所說(shuō)的對(duì)特定狀態(tài)的保健自測(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)服用藥物360后，將一個(gè)一次性無(wú)線RFID傳感器片90置于尿樣364中。這種傳感器片是與所得到的藥物一起免費(fèi)提供的，而這些藥物可能由于與其它藥物組合服用而產(chǎn)生毒性，使用廉價(jià)的無(wú)線設(shè)備，如具有RFID多協(xié)議解讀器功能的移動(dòng)電話2，可在現(xiàn)場(chǎng)以極低的成本對(duì)復(fù)雜的藥物相互作用進(jìn)行檢測(cè)，這可通過(guò)無(wú)線訪問(wèn)移動(dòng)電話塔380、訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)390和訪問(wèn)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)處理單元400得以實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，遠(yuǎn)程存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)處理單元400具體為一臺(tái)計(jì)算機(jī)或電子數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，通過(guò)使用計(jì)算機(jī)400(遠(yuǎn)程存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)處理單元400以下便稱做計(jì)算機(jī)400)，病人便可通過(guò)鏈接392將RFID傳感器的ID與遠(yuǎn)程存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)400中的已知軟件和數(shù)據(jù)表進(jìn)行匹配，從而下載數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)400或上載任何特定檢測(cè)所需的信息到移動(dòng)電話中。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)400是醫(yī)生辦公室中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)。在另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)400是一個(gè)藥物公司的藥物相互作用數(shù)據(jù)庫(kù)。而在還有一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)400是一臺(tái)記錄有所有類型RFID傳感器參照表的計(jì)算機(jī)。由于RFID能唯一地識(shí)別每種檢測(cè)，數(shù)據(jù)、分析協(xié)議和/或軟件的匹配可以得到保證。本實(shí)施例中所述的原理還可進(jìn)一步延伸超出藥物檢測(cè)的領(lǐng)域，通過(guò)使用具有特異生物標(biāo)記受體的一次性RFID檢驗(yàn)片90，病人可使用諸如改進(jìn)型移動(dòng)電話的無(wú)線設(shè)備直接對(duì)任何醫(yī)療狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。伴隨生物標(biāo)記的發(fā)現(xiàn)越來(lái)越精細(xì)，只要使用廉價(jià)的諸如移動(dòng)電話的無(wú)線技術(shù)，普通的無(wú)線技術(shù)便可用來(lái)對(duì)任何東西進(jìn)行自診斷。對(duì)于那些不具備復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備但可使用移動(dòng)電話技術(shù)的環(huán)境而言，這種廉價(jià)的診斷檢測(cè)卻是至關(guān)重要的。使用本實(shí)施例所述的技術(shù)特別對(duì)不發(fā)達(dá)國(guó)家有利，因?yàn)樵谶@些國(guó)家中，某些局部地區(qū)不可能總是擁有復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。
圖21顯示了被動(dòng)型診斷RFID傳感器在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線設(shè)備、無(wú)線地理定位、Internet、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用。特別是如同該應(yīng)用所描述的那樣，被動(dòng)型RFID診斷標(biāo)簽10可用來(lái)識(shí)別任何特定位置的特定危險(xiǎn)460。無(wú)線標(biāo)簽10通過(guò)無(wú)線鏈接480由無(wú)線設(shè)備2激活，位于無(wú)線設(shè)備2中的微處理機(jī)和RFID解讀器行使包括由全球定位系統(tǒng)(GPS)或非GPS方式執(zhí)行的閱讀、分析和地理定位的處理功能500。這種由GPS或非GPS方式執(zhí)行的閱讀、分析和地理定位在整體引用在此作為參考的美國(guó)專利6,031,454中有詳細(xì)的敘述。無(wú)線設(shè)備2可通過(guò)無(wú)線鏈接510或間接地通過(guò)諸如Bluetooth的其它現(xiàn)有或即將出現(xiàn)的無(wú)線通信方式與鄰近的移動(dòng)電話塔或接收站380通信，移動(dòng)電話塔380通過(guò)軟鏈接或硬鏈接520與Internet390或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)還通過(guò)軟鏈接或硬鏈接540與至少一個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)400連接。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)400行使功能550，包括在現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)分析任何特定診斷RFID傳感器標(biāo)簽10所需的RFID表和相關(guān)的軟件。此外，使用軟鏈接或硬鏈接630時(shí)，任何遠(yuǎn)程無(wú)線設(shè)備600都可用來(lái)提供功能620，即通過(guò)無(wú)線設(shè)備2遠(yuǎn)程訪問(wèn)特定RFID傳感器標(biāo)簽。
圖21的含義如下。位于任何特定地理位置的任何無(wú)線設(shè)備600均可詢問(wèn)位于另一地區(qū)的一個(gè)特定的RFID傳感器10，傳感器10可以是多個(gè)診斷傳感器，以下是一個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用的事例。傳感器10可以是位于第二棟房子中的溫度傳感器，包括有一個(gè)置于水管上的聰明粘性補(bǔ)丁。該房子的主人可在遠(yuǎn)離第二棟房子的任一距離的家中遠(yuǎn)程檢測(cè)其溫度，以便確定例如水管是否有凍結(jié)的危險(xiǎn)。設(shè)備2設(shè)計(jì)有雙向的功能，也就是說(shuō)，設(shè)備2經(jīng)編程后可以遠(yuǎn)程記錄或發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以在任意地方和任何時(shí)間使其激活或?qū)ζ湓儐?wèn)。
圖22詳細(xì)地闡明了圖21中所示的以及本發(fā)明所述的功能。任何RFID無(wú)線解讀器均可用來(lái)解讀兼容的RFID被動(dòng)傳感器，但必需的改進(jìn)是使用多協(xié)議解讀器(如G-2型解讀器)。進(jìn)一步的改進(jìn)則是將這種多協(xié)議解讀器性能直接置于單個(gè)的芯片集中，且最好是這種芯片集是諸如移動(dòng)電話的普通無(wú)線設(shè)備的核心電子芯片。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)清楚地知道，這種解讀器性能還可以整合到另一個(gè)電子芯片中，這個(gè)電子芯片可包括在計(jì)算機(jī)中作為聰明的插入卡的一部分，或甚至成為一個(gè)與內(nèi)在的通用串行總線(Universal Serial Bus)口或類似的方便連接裝置連接的RFID解讀器設(shè)備。這種設(shè)備對(duì)于例如醫(yī)師辦公室極為重要，這里所述的被動(dòng)型RFID診斷傳感器的診斷功能可得到充分的應(yīng)用。此外，這里所述的設(shè)備還可與Bluetooth、Zigbee或其它新近出現(xiàn)的技術(shù)兼容，使其具有更大的靈活性。
對(duì)于用戶應(yīng)用而言，在改進(jìn)型移動(dòng)電話上按下特殊RFID閱讀鍵或一系列現(xiàn)有的按鍵，便能方便地詢問(wèn)任何特定的RFID標(biāo)簽。一旦一個(gè)特定的標(biāo)簽被激活，解讀器設(shè)備可以如功能700所示檢索標(biāo)簽的ID號(hào)，它不一定一開(kāi)始就能識(shí)別如圖中708所示的標(biāo)簽。如果RFID傳感器標(biāo)簽采用新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這樣的識(shí)別將是標(biāo)準(zhǔn)的識(shí)別，并可與標(biāo)簽本身和/或解讀器2中的數(shù)據(jù)表整合。如果傳感器標(biāo)簽的ID被識(shí)別，解讀器設(shè)備則不一定必需具有分析716所示的所述傳感器所需的軟件和處理能力。如果所述軟件可用，分析可如746所示那樣立即完成。然而，如果不具備所述的軟件，設(shè)備必須首先通過(guò)功能720從一個(gè)特定的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)400獲得它。這個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)可能是RFID標(biāo)簽或必須付費(fèi)才能訪問(wèn)的診斷數(shù)據(jù)庫(kù)的集中型數(shù)據(jù)庫(kù)。然后，RFID傳感器的ID與特定類型的傳感器(如血糖傳感器)匹配，供分析使用的軟件和/或指令下載到功能738所示的解讀器2中。這時(shí)設(shè)備的配置便能進(jìn)行分析746。如果分析比較復(fù)雜(如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或多變量)，還會(huì)出現(xiàn)與計(jì)算機(jī)400更多的通信，超出解讀器的處理能力。分析結(jié)果隨后呈現(xiàn)在如758所示的移動(dòng)電話或解讀器上，或者分析結(jié)果以遠(yuǎn)程的方式顯示或存儲(chǔ)(如醫(yī)生的辦公室等)。上述路徑并不完全局限于被動(dòng)型RFID診斷傳感器，還可以包括EPC標(biāo)簽、其它RF標(biāo)簽或傳感器，如Bluetooth和另外的無(wú)線功能，如聰明的購(gòu)物或“聰明的錢包”。
圖23顯示了兩類傳感器解讀器功能結(jié)合成單個(gè)無(wú)線解讀器以及生成的可包含在任何無(wú)線解讀器中的新型無(wú)線芯片集。從設(shè)備800出發(fā)，正如專利6,031,454和本發(fā)明的發(fā)明人所提交的、整體引用在此作為參照的美國(guó)專利申請(qǐng)第2004/0119591A1號(hào)所敘述的那樣，諸如移動(dòng)電話的無(wú)線設(shè)備可通過(guò)改進(jìn)包含多個(gè)傳感器816，其中包括診斷傳感器。由于它們直接與無(wú)線設(shè)備本身連接，這些傳感器可謂是典型的“主動(dòng)”型傳感器，其中一個(gè)具體事例便是美國(guó)專利申請(qǐng)第2004/0119591A1號(hào)所敘述的移動(dòng)電話，也可用作人體特異的氣喘病檢測(cè)器。除了這一能力之外，諸如移動(dòng)電話的任何無(wú)線設(shè)備2可通過(guò)改進(jìn)遠(yuǎn)程詢問(wèn)如本應(yīng)用所述的任何主動(dòng)型或被動(dòng)型無(wú)線傳感器4。該能力最好是多協(xié)議的能力，并能包括新近出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，如Gen-2，以及其它未來(lái)的RFID和Bluetooth國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
移動(dòng)電話可能業(yè)已整合了其它許多功能(如Internet訪問(wèn))。一種新近出現(xiàn)并廣為使用的標(biāo)準(zhǔn)稱之為第三代或3G功能，它也直接包括在芯片集中。
在本發(fā)明中，閱讀任何“插接”式傳感器和任何遠(yuǎn)程無(wú)線傳感器的能力結(jié)合在850中，從而生成了一種新的多功能芯片集，可以使任何無(wú)線設(shè)備閱讀任何傳感器，無(wú)論它們是“插接”式傳感器還是遠(yuǎn)程無(wú)線傳感器。最為理想的是這些能力能包括在核心無(wú)線電子芯片(如3G芯片)中，這樣就可以延伸無(wú)線設(shè)備的能力，無(wú)論傳感器的生產(chǎn)商是誰(shuí)，也不管它位于何地或其性質(zhì)如何，它都能立即閱讀和分析任何類型傳感器、RFID標(biāo)簽、RFID傳感器標(biāo)簽或Bluetooth標(biāo)簽。
正如前面的實(shí)施例所述，無(wú)線被動(dòng)型RFID傳感器在用戶市場(chǎng)上可用于許多不同類型的診斷應(yīng)用。使用諸如改進(jìn)型的移動(dòng)電話的無(wú)線設(shè)備，它們可用于國(guó)防和國(guó)土安全、樓房安全領(lǐng)域、醫(yī)療診斷行業(yè)、食品安全工業(yè)、家庭安全和其它的應(yīng)用。這一技術(shù)可為關(guān)心對(duì)檢測(cè)外部危險(xiǎn)或有特殊醫(yī)療需求的用戶、工人或任何其他人員提供極大的方便。
這里所敘述的診斷傳感器技術(shù)也能適用于網(wǎng)絡(luò)和國(guó)家緊急狀態(tài)，通過(guò)使用特殊高功率的解讀器，可以對(duì)裝置有標(biāo)簽的物體進(jìn)行遠(yuǎn)程(幾千英尺)閱讀。
盡管前面介紹了本發(fā)明的各種實(shí)施例，必須認(rèn)識(shí)到它們僅僅是以事例的形式介紹于此，但決不局限于此。對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很明顯只要不偏離本發(fā)明的精神和范圍，可以進(jìn)行各種形式和內(nèi)容上的改變。因此，目前的本發(fā)明的寬度和深度決不局限于上述的任何實(shí)施例，而應(yīng)根據(jù)其權(quán)利要求和等同物予以界定。
權(quán)利要求
1.一種診斷系統(tǒng)，它包括一個(gè)具有粘性部分且適合于置于表面的靈活補(bǔ)丁；一個(gè)整合于所述補(bǔ)丁的無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽和傳感器模塊，它包括一根天線、一個(gè)RFID電子芯片和至少一個(gè)傳感器；所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊通過(guò)使用所述的天線無(wú)線發(fā)射和接收應(yīng)答激勵(lì)的信號(hào)對(duì)所述激勵(lì)作出應(yīng)答；和一個(gè)通過(guò)使用多協(xié)議適合與所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊進(jìn)行通信的RFID解讀器，所述RFID解讀器適合在網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)使用多種通信協(xié)議進(jìn)行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊的相當(dāng)大一部分整合到基質(zhì)圓盤上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述基質(zhì)圓盤包括一層隨附的保護(hù)層；當(dāng)所述的補(bǔ)丁置于表面時(shí)，所述保護(hù)層與表面直接接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述保護(hù)層由一種適應(yīng)與來(lái)自所述表面的激勵(lì)進(jìn)行反應(yīng)的半滲透性材料組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊包括一個(gè)傳感器界面，它具有與至少一個(gè)所述傳感器耦連的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；和一個(gè)與所述傳感器界面通信的控制器；所述控制器具有一個(gè)存儲(chǔ)器，其中的傳感器數(shù)據(jù)表適用于分析所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊中至少一個(gè)所述傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制器將傳感器識(shí)別號(hào)存儲(chǔ)在所述傳感器數(shù)據(jù)表中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括一個(gè)與所述控制器通信的溫度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于對(duì)所述激勵(lì)進(jìn)行應(yīng)答包括自動(dòng)檢測(cè)所述表面上的電學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和物理要素。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID解讀器是從移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理、呼機(jī)和計(jì)算機(jī)的集合中挑選的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述表面是人體的皮膚表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊還進(jìn)一步包括一個(gè)適合于穩(wěn)定所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊中電壓的能量單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述補(bǔ)丁包括至少一個(gè)顯微刀，當(dāng)所述補(bǔ)丁壓在所述表面上時(shí)，所述顯微刀適合于從所述表面抽血；其中的表面是人體的皮膚表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊構(gòu)成一個(gè)集成電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述補(bǔ)丁包括一種基底，具有樣品輸入口，可使分析物在毛細(xì)力作用下移動(dòng)；和至少一個(gè)檢驗(yàn)區(qū)域，它與所述基底區(qū)域結(jié)合在一起，適合于俘獲流經(jīng)所述檢驗(yàn)區(qū)域的抗原。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個(gè)所述傳感器是血糖傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個(gè)所述傳感器是心臟傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于至少一個(gè)所述傳感器是輻射傳感器。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊包括至少一個(gè)連接點(diǎn)，它使RFID標(biāo)簽和傳感器模塊連接到結(jié)構(gòu)應(yīng)力上，從而構(gòu)成一個(gè)RFID應(yīng)力傳感器。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述補(bǔ)丁是一次性的。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID傳感器還進(jìn)一步包括為所述RFID傳感器提供能量的發(fā)電模塊。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理單元，適合于遠(yuǎn)程存儲(chǔ)和分析所述RFID解讀器讀取的數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID解讀器包括一個(gè)微處理機(jī)，適合于分析和地理定位所述的補(bǔ)丁。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于所述地理定位是通過(guò)全球定位系統(tǒng)進(jìn)行的。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊整合到一個(gè)免疫檢驗(yàn)片中。
25.一個(gè)人體診斷系統(tǒng)，包括一個(gè)具有無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽和傳感器模塊的補(bǔ)丁，能與皮膚表面連接，適合于自動(dòng)檢測(cè)預(yù)先確定的通過(guò)皮膚的要素，并發(fā)送與所述預(yù)先確定的要素對(duì)應(yīng)的信號(hào)；一個(gè)通過(guò)使用網(wǎng)絡(luò)與所述補(bǔ)丁通信的RFID解讀器，它適合于使用多協(xié)議分析、接收和發(fā)送所述補(bǔ)丁的信號(hào)；和一個(gè)與所述RFID解讀器通信的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)單元，它分析和存儲(chǔ)所述補(bǔ)丁和所述RFID的數(shù)據(jù)，它還通過(guò)使用所述網(wǎng)絡(luò)將分析和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)送到所述的RFID解讀器。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括一個(gè)遠(yuǎn)程無(wú)線設(shè)備，適合于遠(yuǎn)程訪問(wèn)由所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊自動(dòng)檢測(cè)的所述預(yù)先確定的要素。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)先確定的要素包括人體的電學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)和物理要素。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)使用包括Bluetooth、Wi-Fi、Broadband、WLAN和3G的通信協(xié)議進(jìn)行通信。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其特征在于所述RFID解讀器是一個(gè)移動(dòng)電話。
30.一個(gè)與無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽和傳感器模塊通信的個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，包括一個(gè)多協(xié)議RFID解讀器，與所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊兼容并適合于激活所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊；一個(gè)與所述RFID解讀器通信的微處理機(jī)，適合于分析和存儲(chǔ)由所述RFID解讀器讀取的數(shù)據(jù)；和至少一個(gè)與所述微處理機(jī)耦連的天線，用來(lái)發(fā)射和接收所述RFID解讀器、微處理機(jī)和RFID標(biāo)簽和傳感器模塊讀取的數(shù)據(jù)；所述天線適合于通過(guò)使用網(wǎng)絡(luò)發(fā)射和接收外部設(shè)備的數(shù)據(jù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于所述多協(xié)議RFID解讀器、微處理機(jī)和天線整合于移動(dòng)電話內(nèi)。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于所述微處理機(jī)適合于確定所述RFID標(biāo)簽的位置。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于所述多協(xié)議RFID解讀器、微處理機(jī)和天線整合于一個(gè)個(gè)人數(shù)字助理內(nèi)。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于所述外部設(shè)備是一個(gè)遠(yuǎn)程存儲(chǔ)/數(shù)據(jù)處理單元，適合于分析、存儲(chǔ)和發(fā)送從所述天線接收到的數(shù)據(jù)。
35.一個(gè)診斷系統(tǒng)，包括一個(gè)有粘性部分的補(bǔ)丁，適合于埋置在一個(gè)結(jié)構(gòu)中；一個(gè)具有集成溫度模塊的無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽和傳感器模塊，所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊與所述補(bǔ)丁結(jié)合并具有一根天線和至少一個(gè)傳感器，所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊通過(guò)使用所述天線無(wú)線發(fā)送和接收與所述激勵(lì)對(duì)應(yīng)的信號(hào)對(duì)激勵(lì)作出應(yīng)答；和一個(gè)與所述RFID標(biāo)簽和傳感器組件通信的無(wú)線RFID解讀器，適合于通過(guò)使用多協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于所述激勵(lì)是所述結(jié)構(gòu)中的缺陷。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其特征在于所述激勵(lì)是存在于所述結(jié)構(gòu)中的昆蟲(chóng)。
38.一個(gè)用于診斷測(cè)量的免疫檢驗(yàn)片系統(tǒng)，包括一種構(gòu)成檢驗(yàn)片的基底；至少一個(gè)位于所述基底上的檢驗(yàn)區(qū)域，用來(lái)俘獲抗原；和一個(gè)與所述基底結(jié)合的無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽和傳感器模塊，所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊適合于自動(dòng)檢測(cè)和發(fā)送與至少一個(gè)所述檢驗(yàn)區(qū)域俘獲的抗原對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的免疫檢驗(yàn)片，它還進(jìn)一步包括一個(gè)無(wú)線解讀器。所述無(wú)線解讀器適合于通過(guò)使用多協(xié)議接收和處理所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊的信號(hào)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的免疫檢驗(yàn)片，其特征在于所述無(wú)線解讀器是一個(gè)移動(dòng)電話。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的免疫檢驗(yàn)片，其特征在于所述RFID標(biāo)簽和傳感器模塊包括一個(gè)溫度傳感器。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的免疫檢驗(yàn)片，其特征在于所述檢驗(yàn)片是一次性的。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的免疫檢驗(yàn)片，其特征在于所述檢驗(yàn)片適合于進(jìn)行定量蛋白測(cè)量。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的免疫檢驗(yàn)片，其特征在于所述檢驗(yàn)片適合于進(jìn)行定量生物標(biāo)記測(cè)量。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的免疫檢驗(yàn)片，其特征在于所述檢驗(yàn)片構(gòu)成一個(gè)疾病特異的傳感器設(shè)備。
46.根據(jù)權(quán)利要求38所述的免疫檢驗(yàn)片，其特征在于所述檢驗(yàn)片適合于進(jìn)行病前的特異檢測(cè)。
47.根據(jù)權(quán)利要求38所述的免疫檢驗(yàn)片，它適合于進(jìn)行藥物毒性檢測(cè)。
48.一種生產(chǎn)病菌特異的無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽和傳感器組件的方法，包括如下步驟提供基底；在所述基底上印刷導(dǎo)線，其中，所述導(dǎo)線界定一個(gè)傳感器區(qū)域；印刷保護(hù)帽，所述保護(hù)帽摻雜有對(duì)所述傳感器區(qū)域中病菌特異的酶作用敏感的材料；在所述基底上印刷天線；和使RFID標(biāo)簽和傳感器模塊與所述基底結(jié)合。
49.一個(gè)能進(jìn)行無(wú)線診斷的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，它能與至少一個(gè)無(wú)線射頻(RF)可尋址傳感器通信并具有無(wú)線射頻識(shí)別標(biāo)簽和傳感器單元；所述設(shè)備包括一個(gè)用戶界面，用于接收用戶的輸入和發(fā)送對(duì)應(yīng)所述輸入的信號(hào)；一個(gè)多協(xié)議RF解讀器，適合于接收所述的輸入信號(hào)；所述RF解讀器適合于檢索RF可尋址傳感器的唯一識(shí)別，能下載閱讀和分析RF可尋址傳感器所需的軟件；一個(gè)具有存儲(chǔ)功能的控制器，適合于處理和發(fā)送所述RF解讀器接收的信號(hào)；和至少一個(gè)配置用來(lái)接收RF可尋址傳感器的信號(hào)和發(fā)送所述控制器和RF解讀器的信號(hào)的天線。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于所述通信設(shè)備適合于地理定位至少一個(gè)RF可尋址傳感器。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于所述無(wú)線通信設(shè)備是移動(dòng)電話。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于所述多協(xié)議RF解讀器可從遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)下載閱讀和分析RF可尋址傳感器所需的軟件。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備是一個(gè)個(gè)人數(shù)字助理。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于所述用戶界面包括一個(gè)預(yù)先配置的、能啟動(dòng)RF可尋址傳感器進(jìn)行閱讀的按鈕。
55.根據(jù)權(quán)利要求49所述的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，它還進(jìn)一步包括一種在通信網(wǎng)絡(luò)上接收處理傳感器信息的方式。
56.根據(jù)權(quán)利要求49所述的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，它還進(jìn)一步包括一種連接可移動(dòng)的傳感器模塊的方式，其中，所述可移動(dòng)的傳感器模塊提供至少一個(gè)能監(jiān)測(cè)特定健康功能或檢測(cè)大氣中是否存在有害物質(zhì)的傳感器。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于所述控制器、網(wǎng)絡(luò)通信方式、RF可尋址傳感器通信方式、可移動(dòng)的傳感器方式和用戶界面被整合到單個(gè)電子芯片上。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的多功能個(gè)人無(wú)線通信設(shè)備，其特征在于所述單個(gè)電子芯片是一個(gè)3G芯片集。
59.一個(gè)芯片上實(shí)驗(yàn)室微流體傳感器，可進(jìn)行快速診斷測(cè)量且測(cè)量結(jié)果可用遠(yuǎn)程無(wú)線RF解讀器直接讀取，包括能傳輸信號(hào)的導(dǎo)線；一種芯片實(shí)驗(yàn)室的基底，至少具有一個(gè)與其結(jié)合的檢驗(yàn)區(qū)域和一個(gè)將所述導(dǎo)線與所述檢驗(yàn)區(qū)域耦連的傳感器界面；一個(gè)與所述基底結(jié)合的溫度模塊，適合于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于溫度的信號(hào)；一個(gè)具有控制器、附有穩(wěn)壓電路的RF電源和通信界面的可尋址無(wú)線射頻(RF)芯片；所述RF芯片接收所述導(dǎo)線和溫度模塊的信號(hào)，它適合于處理所述導(dǎo)線、溫度模塊和無(wú)線RF解讀器的信號(hào)；和至少一根天線，適合于接收所述無(wú)線RF解讀器和RF芯片的信號(hào)和發(fā)送所述芯片實(shí)驗(yàn)室微流體傳感器的信號(hào)。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的芯片實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，其特征在于所述微流體傳感器能進(jìn)行定量蛋白測(cè)量，且測(cè)量結(jié)果可用無(wú)線RF解讀器直接讀取。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的芯片實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，其特征在于所述微流體傳感器能進(jìn)行定量生物標(biāo)記測(cè)量，且測(cè)量結(jié)果可用無(wú)線RF解讀器直接讀取。
62.根據(jù)權(quán)利要求59所述的芯片實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，其特征在于所述微流體傳感器適合于進(jìn)行DNA檢測(cè)，且檢測(cè)結(jié)果可用無(wú)線RF解讀器直接讀取。
63.一種使用無(wú)線解讀器設(shè)備進(jìn)行即刻診斷的免疫測(cè)定試驗(yàn)片，其中，所述無(wú)線解讀器設(shè)備適合于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，所述免疫測(cè)定試驗(yàn)片包括至少一個(gè)與射頻芯片結(jié)合的檢驗(yàn)區(qū)域，所述芯片與所述無(wú)線設(shè)備通信，并為所述檢驗(yàn)區(qū)域提供能量；和所述檢驗(yàn)區(qū)域是測(cè)量生物分子存在和數(shù)量的電免疫測(cè)定區(qū)域。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的免疫測(cè)定試驗(yàn)片，其特征在于所述無(wú)線射頻芯片是從RFID芯片、Bluetooth芯片、Zigbee芯片IEEE1073芯片集合中挑選出來(lái)的。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種集成的被動(dòng)型無(wú)線芯片診斷傳感器系統(tǒng)(4)，該系統(tǒng)可用諸如集成了多協(xié)議RFID解讀器能力(例如新近出現(xiàn)的第二代標(biāo)準(zhǔn))或藍(lán)牙的改進(jìn)型移動(dòng)電話的無(wú)線設(shè)備(2)進(jìn)行遠(yuǎn)程詢問(wèn)，為使用該技術(shù)的用戶提供使用方便、成本低廉和及時(shí)的定量分析、地理定位和傳感器網(wǎng)絡(luò)能力。本發(fā)明可整合到多種診斷平臺(tái)中，能與諸如薄膜、MEMS、電化學(xué)、熱的、電阻的、納米或微流體傳感器技術(shù)的小功率傳感器一起使用。本發(fā)明的應(yīng)用包括使用改進(jìn)型移動(dòng)電話的廉價(jià)無(wú)線設(shè)備對(duì)聰明表皮補(bǔ)丁的現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)療和自診斷、臨床檢驗(yàn)(POC)分析、食品診斷、病菌檢測(cè)、疾病特異無(wú)線生物標(biāo)記檢測(cè)、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測(cè)和用于工業(yè)或國(guó)土安全的傳感器網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號(hào)G08B21/00GK1914823SQ200580003180
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月27日
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