部分封装的基于波导的感测芯片、系统和使用方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月29日提交的美国临时申请no.62/030,473的优先权，通过引用将该申请的全部公开内容整体并入本文。

本申请还要求2014年2月28日提交的美国专利申请no.14/194,437的优先权，通过引用将该申请的全部公开内容整体并入本文。

引用文献的并入

在本说明书中提及的所有出版物和专利申请通过引用整体并入本文，其程度如同每个单独的出版物或专利申请被具体和单独地指明通过引用并入。

本发明涉及用于生物感测应用中的部分封装的基于波导的感测芯片。

背景技术：

在市场和应用中，以不同形式使用光波导变得普遍。光纤形式的光波导是用于在海洋、大陆和一直到单个家庭之间传输电信和数据通信信号的最常见的手段。在医学中，光纤广泛用于内窥镜检查、体内和体外诊断、手术和许多其它应用。光纤还用作用于检测大型基础设施项目(例如桥梁)和深油井内的温度和应力的感测系统的部分。

使用类似于用于产生电子“芯片”的技术在平圆晶片(通常由硅制成)上形成不同类型的光波导。光学芯片的这些“平面波导”形式的部件也被称为平面光波电路(plc)。plc芯片比裸光纤更复杂，并且用于通过分割其功率、将其切换到不同路径、对其进行时间调制或将其分散到其不同组分(即，波长)来操纵光。

在生物感测应用中使用波导芯片已经在us7,951,583b2、us8,187,866b2和us8,288,157b2中描述。在这些类型的应用中，将感测芯片部分地封装在盒体(cartridge)(优选低成本)或壳体中是有利的，其用于方便地处理小芯片、接受待测试的生物样品、储存运行测试所需的试剂、将样品和试剂引入到感测芯片、并且允许感测芯片容易地插入到光学读取器中。

技术实现要素：

大体上，本文描述一种用于检测来自样品(例如血液样品)的分析物的水平(多个)的装置(包括系统和方法，例如盒体)和方法。这些装置可包括在壳体中的感测芯片；感测芯片可包括感测表面、一个或多个激励波导和一个或多个收集波导。通常，这些感测芯片仅部分地封装在壳体(“盒体”)内，使得芯片的一个或多个侧面/边缘区域被暴露，并且特别地，使得芯片的边缘/侧面区域包括多个收集波导和一个或多个激励波导的端部。芯片上的感测表面以及流体处理部(废液、阀、混合室等)可以用壳体封装，以及在一些变型中，感测芯片的大部分。

芯片可以布置成使得施加到芯片的侧面(例如边缘)区域的激励光可以沿着芯片中的(例如平面的)波导行进以激励感测表面上的分子(例如，光敏分析物或检测部分结合到分析物)，使得其发射光，然后该光通过收集(平面的)波导，用于从芯片的侧区(例如边缘)区域检测。侧面区域(多个)可部分形成激励波导和收集波导的暴露部分。

这些部分封装的芯片通常与光学读取器配合，光学读取器可以施加光(激励光)且当在芯片的表面上发生与来自样品的分析物的结合时，接收感测(收集)光；检测的结合可用于确定样品中分析物的浓度。

本文所述的任何部分封装的芯片还可以特别地配置成使得结合表面的至少一个子区域(光学感测位点)被配置为涂覆有荧光标记物的对准光学感测位点/对准波导，以在部分封闭的芯片插入光学读取器之后允许与部分封闭的芯片精确对准。涂覆有流体(例如样品流体)可溶性的荧光标记物的对准光学感测位点具有特别用途，因为这些感测位点可以用于将光学读取头与激励和收集波导的暴露端部物理对准，也可以用于指示流体样品何时已经接触感测表面(光学感测位点)，并且可以被跟踪以监视流体样品对荧光标记物的释放/洗去，其可以用于进一步校准系统。

通常，光可以在通过渐逝耦合(evanescentcoupling)在感测表面和/或收集波导和/或激励波导之间耦合。另外，感测表面可布置在盒体中，以使得感测表面暴露至连接到样品输入端口的流动通道；流动通道还可连接至废液储存部，以用于保持所施加的流体。盒体可包括另外的部件，例如过滤器(例如用于移除细胞)、计量室、输出端口等。另外，芯片可保持在盒体内，由此，光学耦合区域(提供至激励波导和收集波导的接近)与盒体的侧面区域通信或形成其部分，用于光学地耦合到波导中和从波导发出的光。

盒体还可以包括对准盒体侧面(多个)上的光学耦合区域的对准引导件(例如凹口、标记物、键)，其提供到收集和激励波导的接近(并且在一些情况下的直接接近)，一个或多个光学头用于向激励波导(多个)施加光，并且检测来自收集波导的光。

本文所述的光学读取器系统可因此适用于与本文所述的部分封装的感测芯片一起使用。例如，本文所述的部分封装的感测芯片还可被称为“盒体”，尽管需理解，该盒体包括具有一个或多个提供到激励和收集波导的暴露边缘区域的感测芯片。光学读取器系统因此包括盒体保持区域(其包括用于将部分封装的感测芯片固定为与一个或多个光学头对准的对准部件)。光学头还可包括控制元件(处理器、软件和/或固件)用于控制至部分封装的感测芯片的光的施加和检测。控制元件还可分析信号，且提供用户界面。光学读取器还可包括一个或多个泵，用于施加和/或移动样品通过部分封装的感测芯片的壳体，还可包括一个或多个阀(或阀控制器)和致动器。

例如，本文描述的部分封装的感测芯片用于检测样品中的分析物的水平。部分封装的感测芯片可包括：壳体；在所述壳体上的流体输入端口，用于接收所述样品；在所述壳体中，与所述流动通道流体连通的流动通道；在所述壳体中的感测芯片，所述感测芯片包括在所述芯片的第一侧面区域处暴露的激励波导，在所述芯片的第二侧面区域处暴露的收集波导，其中，所述激励波导和所述收集波导渐逝地耦合，感测表面在激励波导上，或与其光学耦合，其中，所述感测表面与流动通道流体连通，其中，第一侧面区域在所述壳体的第一外侧表面区域处暴露，以用于与所述激励波导直接光学耦合，且其中，所述第二侧面区域在所述壳体的第二外侧表面区域处暴露，以用于与所述收集波导直接光学耦合；以及废液储存部，其在所述壳体内且与所述流动通道流体连通，以用于接收来自所述流动通道的样品。

用于测试样品中的分析物的水平的系统可包括：部分封装的感测芯片，其包括壳体，在所述壳体上的、用于接收所述样品的流体输入端口，在所述壳体中、与所述流动通道流体连通的流动通道，以及其在所述壳体内且与所述流动通道流体连通以用于接收来自所述流动通道的样品的废液储存部，其中，所述感测芯片包括一个或多个激励波导、一个或多个收集波导、感测表面和一个或多个暴露光学耦合表面，所述感测表面与流动通道流体连通；光学读取器，其配置为接收部分封装的感测芯片，光学读取器包括配置为引导激励光到激励波导中，且从收集波导接收发射光的光学头，其中，所述光学头与所述感测芯片的所述一个或多个暴露光学耦合表面对准。

本文还描述了一种检测样品中的分析物的水平的方法，所述方法包括：施加流体样品至部分封装感测芯片的壳体的流体输入端口；使流体样品抵靠壳体内的感测芯片的感测表面通过；直接施加激励光(来自光学头)至部分封装感测芯片壳体的第一外侧表面，该外侧表面通过与激励波导暴露的感测芯片的第一侧面区域光学连通，以引导激励光至所述激励波导；利用激励光激励所述感测表面上的指示器，以使其发出与所述流体样品中的分析物的水平相关的光；以及检测来自所述部分封装的感测芯片的壳体的第二外侧表面区域的收集波导的发射光，其通过所述感测芯片的第二侧面区域光学连通，所述收集波导暴露于所述第二侧区域，其中所述感测表面在检测之前不被冲洗。

在一些实施例中，提供用于检测样品中的分析物的水平的部分封装的感测芯片。部分封装的感测芯片可包括壳体；在所述壳体上的流体输入端口，用于接收所述样品；流动通道，其在所述壳体内，与所述流动通道流体连通；在所述壳体中的感测芯片，所述感测芯片包括与流动通道流体连通的感测表面，延伸通过感测芯片并在所述芯片的第一侧面区域处暴露的激励波导，延伸通过感测芯片并在所述芯片的第二侧面区域处暴露的收集波导，其中，所述激励波导和所述收集波导交叉且在感测表面上的光学感测位点处渐逝地耦合，感测表面在激励波导上，或与其光学耦合，其中，第一侧面区域在所述壳体的第一外侧表面区域处暴露，以用于与所述激励波导直接光学耦合，且其中，所述第二侧面区域在所述壳体的第二外侧表面区域处暴露，以用于与所述收集波导直接光学耦合；以及废液储存部，其在所述壳体内且与所述流动通道流体连通，以用于接收来自所述流动通道的样品。

在一些实施例中，提供用于检测样品中的分析物的水平的部分封装的感测芯片。部分封装的感测芯片可包括壳体；在所述壳体上的流体输入端口，用于接收所述样品；流动通道，其在所述壳体内，与所述流动通道流体连通；在所述壳体内的感测芯片，所述感测芯片包括与流动通道流体连通的感测表面，延伸通过感测芯片并在所述芯片的第一侧面区域处暴露的激励波导，延伸通过感测芯片并在所述芯片的第二侧面区域处暴露的多个收集波导，其中，所述激励波导和所述收集波导交叉且在感测表面上的光学感测位点处渐逝地耦合，以及在光学感测位点上包括荧光标记物的一个或多个光学感测位点处形成的对准光学感测位点；其中，第一侧面区域在所述壳体的第一外侧表面区域处暴露，以用于与所述激励波导直接光学耦合，且其中，第二侧面区域在所述壳体的第二外侧表面区域处暴露，以用于与所述收集波导直接光学耦合；以及废液储存部，其在所述壳体内且与所述流动通道流体连通，以用于接收来自所述流动通道的样品。

在一些实施例中，在光学感测位点上的荧光标记物是水溶性的，且被配置为一旦接触所施加的样品则从对准光学感测位点释放。

在一些实施例中，感测表面远离输入流体端口面对，且接近废液储存部。

在一些实施例中，第一侧面区域和第二侧面区域彼此邻近。

在一些实施例中，第一侧面区域是第一边缘区域。

在一些实施例中，第二侧面区域是第二边缘区域。

在一些实施例中，第一和第二外侧表面区域形成在壳体的外侧表面上的单一的光学感测区域。

在一些实施例中，第一外侧表面区域和第二外侧表面区域在壳体的同一外侧表面上。

在一些实施例中，第一外侧表面区域和第二外侧表面区域在壳体的不同外侧表面上。

在一些实施例中，部分封装的感测芯片还包括在流动通道上游的过滤部件，用于从在感测表面之前的样品中过滤碎片和/或红细胞。

在一些实施例中，部分封装的感测芯片还包括在流体输入端口和流动通道之间的腔室，其包括一个或多个试剂储存室。

在一些实施例中，部分封装的感测芯片还包括计量和混合室，其中，所述计量和混合室具有预定的容积。

在一些实施例中，部分封装的感测芯片还包括计量和混合室，其具有预定的容积，其中，所述计量和混合室包括混合珠。

在一些实施例中，部分封装的感测芯片还包括计量和混合室，其具有预定的容积，其中，所述计量和混合室具有挡板。

在一些实施例中，部分封装的感测芯片还包括在邻近所述流动通道的区域中的弹性体，所述弹性体可使用外部致动器而被膨胀，以用于关闭所述流动通道。

在一些实施例中，部分封装的感测芯片还包括在所述壳体中的开口，所述开口被配置为允许所述外部致动器接近所述弹性体用于膨胀所述弹性体并且关闭所述流动通道。

在一些实施例中，部分封装的感测芯片还包括在邻近所述壳体中的所述流动通道的区域中的一个或多个开口，其可与外部泵和或外部阀气体流通，以用于在所述流动通道中形成用于推动或拉动所述样品的负压或正压。

在一些实施例中，部分封装的感测芯片还包括毛细通道，其被配置为使用毛细力将所述样品从实时流体输入端口拉动到所述流动通道。

在一些实施例中，毛细通道具有被配置为精确地计量预定容积的所述样品的预定容积。

在一些实施例中，毛细通道被配置用于储存试剂、计量样品、以及混合所述试剂与所述样品。

在一些实施例中，提供了一种用于测量样品中的分析物的水平的系统。所述系统包括部分封装的感测芯片，其包括壳体，在所述壳体上用于接收所述样品的流体输入端口，在所述壳体内、与所述流体输入端口流体连通的流动通道，在所述壳体内的感测芯片，以及在所述壳体内、与所述流动通道流体连通的用于从流动通道接收样品的废液储存部，其中，所述感测芯片包括一个或多个激励波导、多个收集波导、感测表面、和一个或多个暴露的光学耦合表面，所述感测表面与所述流动通道流体连通；光学读取器，其被配置为接收所述部分封装的感测芯片，所述光学读取器包括：光学头，其被配置为引导激励光到所述激励波导中，且接收来自所述收集波导的发射光，控制器，其被配置为通过致使所述光学头扫描所述壳体的外侧表面以识别与形成在所述感测表面上的对准光学感测位点光学耦合的收集波导而将所述光学头与所述感测芯片对准，所述对准光学位点包括可溶的荧光标记物。

在一些实施例中，所述光学读取器还包括一个或多个气泵，其通过所述壳体中的一个或多个开口与所述流动通道气体连通，以拉动和/或推动在所述壳体内的样品。

在一些实施例中，所述系统还包括邻近所述流动通道的弹性体，且其中，所述光学读取器还包括一个或多个机械致动器，其通过所述壳体中的所述一个或多个开口与所述弹性体连通，用于通过膨胀所述弹性体关闭和打开所述流动通道。

在一些实施例中，所述光学读取器还包括一个或多个机械致动器，其与所述壳体连通，用于打破和/或推动壳体的专用部分，用于受控地激活壳体内的样品流动。

在一些实施例中，所述光学读取器还包括致动器，其被配置为将所述光学头和所述感测芯片的所述一个或多个暴露的光学耦合表面对准。

在一些实施例中，提供了一种检测样品中的分析物的水平的方法。所述方法包括施加流体样品至壳体内的部分封装的感测芯片的流体输入端口；使流体样品抵靠所述壳体内的感测芯片的感测表面通过；直接施加激励光至终止在所述感测芯片的第一侧面区域处的激励波导，其中，所述激励波导的一端通过所述壳体的第一外侧表面区域处的开口暴露，以引导激励光至所述激励波导；利用激励光激励所述感测表面上的指示器，以使其发出与所述流体样品中的分析物的水平相关的光；以及检测来自所述感测芯片的收集波导的发射光，其中，所述收集波导的一端在所述壳体的第二外侧表面区域通过所述壳体暴露，且其中，所述感测表面在检测之前不被冲洗。

在一些实施例中，所述方法还包括使用所述壳体上的对准构件将将所述部分封装的感测芯片的壳体连接至光学读取器中，以相对于所述光学读取器固定所述壳体。

在一些实施例中，所述方法还包括在所述壳体内过滤所述流体样品。

在一些实施例中，所述方法还包括将所述壳体的第一外侧表面区域与光学头对准。

在一些实施例中，所述方法还包括首先利用光学头扫描所述壳体的外表面以确定所述光学头的对准偏移量而将所述壳体的第一外侧表面区域与光学头对准。

在一些实施例中，所述方法还包括使用预定的顺序和时序激活一个或多个泵和一个或多个致动器，以用于移动所述壳体内的样品、计量所述样品、混合所述样品与储存的试剂，以及将样品引入所述芯片的所述感测表面。

在一些实施例中，所述方法还包括在添加样品之前，从对准光学感测位点检测对准信号，其中，所述对准信号包括涂覆在所述感测位点上的荧光标记物。

附图说明

图1a是部分封装的感测芯片的一个实施例的示意图，其显示输入流体端口、流动通道、具有面朝下感测表面的感测芯片、允许光学耦合的感测芯片的暴露边缘以及废液储存部。

图1b是部分封装的感测芯片的另一实施例的示意图，其显示输入流体端口、流动通道、具有面朝上感测表面的感测芯片、允许光学耦合的感测芯片的暴露边缘以及废液储存部。

图1c是部分封装的感测芯片的另一实施例的示意图，其显示输入流体端口、流动通道、具有面朝侧面感测表面的感测芯片以及废液储存部。

图2a是部分封装的感测芯片的实施例的示意俯视图，其显示输入流体端口、流动通道以及允许光学耦合的感测芯片的一个暴露边缘。

图2b是部分封装的感测芯片的另一实施例的示意俯视图，其显示输入流体端口、流动通道、感测芯片以及允许光学耦合的感测芯片的两个暴露边缘。

图3是部分封装的感测芯片的示意图，其显示输入流体端口、流动通道、感测芯片、允许光学耦合的感测芯片的暴露边缘，废液储存部、用于过滤样品的过滤部件以及两个试剂储存室。

图4a是部分封装的感测芯片的另一示例的示意图，其包括计量/混合室和阀。

图4b是具有流动通道的盒体的一个实施例的示意图，所述流动通道可使用致动器打开或关闭。

图4c是具有毛细通道的盒体的另一实施例的示意图，该毛细通道可以通过毛细力将预定和/或精确体积的液体拉动到盒体中，并将液体输送到流动通道。

图5是包括部分封装的感测芯片、光学头、泵、阀、致动器和控制电子器件的光学读取器系统的实施例的示意图。

图6是示出使用部分封装的感测芯片和光学读取器所涉及的步骤的示例的流程图。

图7a是包括收集和激励波导的感测芯片的示例的示意图。图7b和7c分别示意性地示出了包括如图7a所示的感测芯片的部分封装的感测芯片的右侧和左侧俯视透视图。图7d是包括收集和激励波导的感测芯片的另一示例的示意图,图7e和7f分别示意性地示出了包括如图7d所示的感测芯片的部分封装的感测芯片的右侧和左侧俯视透视图。

具体实施方式

本文所述的装置通常包括基于波导的感测芯片，其适于用作用于从流体样品中检测分析物的一次性、轻质且可靠的部分封装的感测芯片(例如，盒体)的部分。这些部分封装的感测芯片可以包括各种特征和功能。例如，任何部分封装的感测芯片可以利用在壳体中的波导封装感测芯片，同时允许沿着其一个或两个边缘到芯片的光学接口。具有感测芯片的壳体可以机械地对准光学读取器以用于光学耦合。部分封装的感测芯片可以被预装和/或可以储存试剂或接受运行测试所需的试剂的添加。部分封装的感测芯片可以接受不同体积的待测试的生物样品。部分封装的感测芯片可以过滤生物样品(例如红细胞)的一些部分，和/或可以计量(例如，过滤的)样品。在一些变型中，部分封装的感测芯片的壳体可以将片载(onboard)试剂或添加的试剂与经计量的生物样品混合。部分封装的感测芯片还可以被配置为将混合的试剂和样品引入到感测芯片。部分封装的感测芯片和/或光学读取器可以控制任意的这些步骤或特征的时序，以允许检测用于检测感兴趣的分析物的测定。

通常，盒体部分地容置或容纳感测芯片(例如，保留波导端部暴露的边缘或侧面区域)，并且可以提供用于机械对准感测芯片以用于光学耦合到光学读取器的机构。盒体(例如，部分封装的感测芯片的壳体部分)通常具有用于引入待测试的生物样品和测试所需的试剂的输入流体端口。盒体可以包含多个流动通道，并且可以可选地包括用于操纵样品和/或试剂(多种)的阀和排气口。盒体可以包括用于去除样品的组分的过滤器、用于储存干燥或液体试剂的储存室(例如“泡罩”)、以及可用于计量组合和混合样品和待用于测试的试剂的空腔。其还可以包含试剂和样品在使用之后可以流至的废液储存部。盒体允许试剂和样品从输入流体端口到波导芯片上的感测区域并进一步到废液储存部的受控流动。

盒体通常还部分地包含感测芯片，并且可以包括用于机械对准感测芯片以用于光学耦合到光学读取器的一个或多个对准特征部。盒体具有用于引入测试所需的试剂和待测试样品的输入流体端口。盒体还可以包含一个或多个储存室，其能够以干燥或液体形式在部分封装的感测芯片上储存试剂，以及废液储存部，试剂和样品在使用至后可以流至其中。部分封装的感测芯片和读取器可以允许以受控的方式释放储存在储存室中的试剂，将它们与通过输入流体端口引入的试剂和样品混合，并流到波导芯片上的感测区域，并进一步流到废液储存部。

如所提及的，在一些变型中，部分封装的感测芯片包含过滤器，以在待测试样品进入输入流体端口之后过滤样品，以用于除去诸如红细胞、其他类型的细胞和固体颗粒的成分。在实施例中，一些试剂可以在感测芯片上和/或沿着样品/试剂的流动路径干燥(例如冻干)。在引入样品/试剂时，干燥的试剂可以溶解并与添加的样品/试剂混合，并且混合物可用于进行测试。

部分封装的感测芯片可以包含一个或多个腔室，以测量和控制样品或试剂的体积。体积的测量和控制可以在过滤之前或之后、在混合之前或之后、以及在引入到感测芯片之前或之后进行。

部分封装的感测芯片可以包含多个阀和/或排气口，其中一部分可以是被动的或主动的，并且激活器/激活机构(例如螺线管)可以是光学读取器的一部分。光学读取器可以包含一个或多个泵，其可以通过专用端口联接到部分封装的感测芯片，以产生用于在部分封装的感测芯片的壳体内形成流动的负压或正压。

感测芯片可以安装在盒体内，其感测表面面向任何方向，包括朝下，如图1a所示。在感测芯片的感测表面和可以以预定距离间隔与其相邻的部分封装的感测芯片的壳体的一个表面之间可以形成流动通道。流过感测芯片下方的流动通道的试剂/样品可以与感测芯片的感测表面接触，从而允许检测测试目标。在流动通道的端部，试剂/样品可以流到废液储存部。

感测芯片可以安装在壳体内，其感测表面朝上面向，如图1b所示。在感测芯片的感测表面和与其相邻且以预定距离隔开的壳体一个表面之间可以形成流动通道。流过感测芯片上方的流动通道的试剂/样品可以与感测芯片的感测表面接触，从而允许检测测试目标。在流动通道的端部，试剂/样品可以流到废液储存部。

感测芯片可以安装在壳体内，其感测表面面向侧方，如图1c所示。在感测芯片的感测表面和与其相邻且以预定距离隔开的壳体一个表面之间可以形成流动通道。流过在感测芯片侧方的流动通道的试剂/样品可以与感测芯片的感测表面接触，从而允许检测测试目标。在流动通道的端部，试剂/样品可以流到废液储存部。

通过流动通道的流动可以由于重力和/或在流动通道中产生的毛细力而被动地形成。可以使用位于光学读取器中的、且可以通过专用端口联接到壳体的小泵主动地形成通过流动通道的流动。流动通道可以比感测芯片更宽或更窄。

壳体可以包含标识符(例如，部分封装的感测芯片标识符或代码)，例如条形码或射频识别(rfid)，其可以用于储存或通信关于部分封装的感测芯片的信息，例如其待用的测试类型、制造日期和有效期、批号和其它批次相关信息。条形码还可以包含唯一的识别码，其可以与在其上测试的样品/患者关联，因此允许记录维护和可追溯性。条形码和/或rfid还可以向光学读取器指示针对包含在壳体中的化验使用何种程序和方法。

现在参考图1a，图1a示出了壳体100的实施例，其具有用于引入或输入流体到壳体100中的输入流体端口101，例如样品、缓冲剂、试剂等。通常，壳体可具有匹配光学读取器中的插座的形状因子。输入流体端口101与流动通道102流体连通，流动通道沿着感测芯片103的一个或多个感测表面104经过，感测芯片具有用于光学耦合到光学读取器的暴露边缘105。流动通道102还与废液储存部106流体连通，其可位于流动通道102和感测芯片103以下，以使得重力可用于辅助流体流动通过壳体。在这一实施例中，感测芯片103的感测表面103面朝下方，且朝向废液储存部106。壳体100还可具有在输入流体端口101和流动通道102之间的腔室，以保持预定量的样品和/或试剂。体积可以是小的(例如，小于1微升)。例如，装载体积可以在5和0.1微升之间。本文所述的腔室可配置为保持这一装载体积或更小。

具有朝下面对的感测表面104提供诸多优势，包括减少沉积在感测表面104上的沉淀或碎屑的量。如本文使用，方向“朝上”、“朝下”和“侧向”指的是相对于重力的取向。朝下面对的感测表面的其它潜在优势可包括在感测表面104的表面上的改善的流体动力学性能、以及流动通道102的简化的配置。在与废液储存部106连接之前，流动通道102可以沿着感测表面104的宽度从感测表面104的近边缘朝向感测表面104的远边缘延伸。由于感测芯片103在流动通道102和废液储存部106二者上方，所以感测芯片103不在流动通道102和废液储存部106之间，且因此不会干扰在流动通道102和废液储存部106之间的流动路径。

在一些实施例中，感测芯片103的感测表面104可朝上面向，如图1b所示。部分封装的感测芯片的壳体100的配置可以在其它方面类似于在图1中公开的实施例，具有以下改变。具有用于光学耦合的远侧暴露边缘105的感测芯片103可以位于流动通道102和废液储存部106之间，感测表面朝上面向。如图所示，在该横截面视图中，感测芯片103插置在流动通道102和废液储存部106之间，意味着流动通道102可以沿着感测芯片103的一侧或两侧连接到废液储存部106，或者可选地，通过感测芯片103中的一个或多个孔、通道或槽。

在一些实施例中，感测芯片103的感测表面104可朝侧向面向，如图1c所示。壳体100可以垂直取向，输入流体端口101在顶部，并且流动通道102在输入流体端口101且竖直取向，感测芯片103的感测表面104也竖直取向，并形成流动通道的一侧。废液储存部106可位于流动通道102和废液储存部二者的下方。这一配置，类似与图1a所示的朝下面对的感测表面104配置，还提供减少沉降在感测表面104上的沉淀或碎屑的量，改善在感测表面104的表面上的流体动力学性能，并且简化流动通道102的配置的优点。另外，所有在图1a-1c中公开的实施例可以使用重力来辅助拉动流体通过壳体、从输入流体端口101穿过流动通道102并且穿过感测表面104并且到达废液储存部106。

图2a和2b显示部分封装的感测芯片的壳体200的两个实施例的俯视图，其示出了各种感测芯片203的取向和配置。壳体200可以在其它方面与本文所述的任何实施例相符，例如具有输入流体端口201和流动通道202。在图2a中，感测芯片203具有用于光耦合的在感测芯片203的单个暴露边缘205上终止的激励波导和收集波导。由于波导在单已暴露边缘205上终止，所以具有与光学读取器交互的暴露边缘205的壳体200的远端可以是单面的。在图2b中，感测芯片203具有在暴露边缘205上终止的激励波导以及在另一暴露边缘205(其也可为相邻边缘)上终止的收集波导。由于波导在两个暴露边缘205上终止，所以具有暴露边缘205的壳体200的远端可具有与暴露边缘205对准的两个成角度的面。例如，对于具有两个相邻的暴露边缘205的正方形感测芯片203，壳体200的远端可以由以直角相交的两个面形成。对于具有其它几何形状(例如菱形)的感测芯片203，所述两个面可以以匹配角度相交，这取决于感测芯片配置，其可以是钝角或锐角。

图3示出部分封装的感测芯片300的另一实施例。部分封装的感测芯片300的壳体可以具有输入流体端口301、流动通道302、具有暴露边缘305的感测芯片303，以及废液储存部306，如本文在各种实施例中所描述的。例如，感测芯片303可以如图所示朝下面向，或者可以是朝上面向或侧向面向，如在其它实施例中所描述的。除了这些先前描述的部件之外，部分封装的感测芯片300可以具有用于在样品被引入壳体300时对样品进行过滤的过滤部件307。例如，过滤部件307可以放置在输入流体端口301上，以过滤掉碎片、颗粒和/或细胞例如血细胞，并且防止该材料堵塞流动通道302和/或干扰感测芯片303。此外，壳体300可以具有样品腔室，其具有一个或多个试剂储存室308，其可以在样品被引入样品腔室之后释放各种试剂。在一些实施例中，壳体300可具有1、2、3、4、5或更多个试剂储存室308。试剂储存室308可以被设计为基本上同时或顺序地释放试剂，这取决于化验的需要。在一些实施例中，试剂储存室308可以由可降解或可溶解的聚合物制成，其当与水或样品接触时分解。

图4a示出了可具有附加计量和混合室409的部分封装的感测芯片400的另一实施例。在一些变型中，计量和混合室(多个)409、412是分离的，而在一些变型中，计量和混合室被集成为单一室。如图所示，计量/混合室(多个)可以包括一种或多种试剂，例如冻干试剂，如下文更详细描述。试剂可以保持在室内，直到加入流体(例如，样品流体)。例如，可以施加流体压力以将流体(包括样品流体)推动或拉动到室中，并允许与所装载的试剂混合。可以在诸如出口和/或入口的端口(未示出)处施加抽吸(负压)以将拉动流体进入或离开腔室；类似地，可以施加正压力以推动流体进入和离开腔室。壳体可以包括端口(例如，排气口)，其包括允许空气流入/流出但防止液体(例如，样品)流出的膜。

部分封装的感测芯片400的壳体可以具有与本文在各种实施例中描述的相同或相似的部件，包括输入流体端口401、流动通道402、具有暴露于流动通道402的感测表面的感测芯片403，以及用于光学耦合的一个或多个暴露边缘405、废液储存部406、过滤部件407和一个或多个试剂储存室408。除了这些部件之外，壳体400可以具有计量和混合室409，用于控制进入壳体400的样品和其它流体的量。

计量和混合室409可以位于输入流体端口401和具有试剂储存室408的腔室之间，并且可以具有用于控制流体进入计量和混合室409以及流体从计量和混合室409离开的一个或多个阀410、411。例如，可以打开入口阀，同时保持出口阀关闭，以填充计量和混合室409。一旦流体已经填充计量和混合室409，则可以关闭入口阀并且可以打开出口阀，以将经计量的流体引入壳体400的其余部分。

预装的组分例如试剂(例如抗体、标记的抗体、封闭剂、缓冲剂等)可以包括在可溶(“气泡”)或冻干形式中，当加入样品(或样品的经过滤的形式)时被激活。在图4a中，例如，添加到输入端口401中的样品可以被吸入计量室409中，例如通过在装载阀410打开但出口阀411关闭的情况下拉动样品进入计量室。一旦被装载(其可以通过时间确定，或通过主动地(例如通过电阻率)感测计量室409中的流体水平来确定)，装载阀410可以关闭，出口阀411打开，并且施加压力(正或负)以将流体移动到混合室412中。如上文所述，可包括排气口(未示出)。混合腔室可与计量腔室尺寸相同、或更大或更小。所述混合可被动地或主动地进行(例如通过施加交替地正压和负压)。

在一些实施例中，入口阀可以位于过滤部件407与计量和混合室409之间，而出口阀可以位于计量和混合室409与保持试剂储存室408的腔室之间。计量和混合室的尺寸和溶剂可用于控制流体的计量。另外，混合珠和/或挡板可以放置在计量和混合室409以及储存试剂储存室408的腔室中，以促进流体的混合，其可以包括样品、缓冲剂和试剂。精确可靠地计量具有试剂的样品对量化样品中的分析物是重要的。

在一些实施例中，计量和混合室409可以与储存试剂储存室408的腔室集成。入口阀可以位于过滤部件407与计量和混合室409之间，而出口阀可以位于计量和混合室409与在感测芯片403的感测表面上延伸的流动通道402之间。因此，计量和混合室409还可以包含试剂储存室408。此外，计量和混合室409可以包括挡板和/或混合珠，以促进样品与试剂的混合。

图4b示出了壳体/盒体400的横截面视图的一个实施例，其示出了衬有弹性体413的流动通道402和致动器414，致动器414可以穿过壳体400中的开口415插入以膨胀弹性体413并可逆地密封流动通道402。在一些实施例中，致动器414可以使例如柱、活塞、或销的机械致动器。在其它实施例中，致动器414可以使例如压力流体或气体的液压致动器。致动器414用于挤压或膨胀弹性体413，其可逆地封闭或阻碍流动通道402。可以通过使致动器414缩回或减压来恢复流动通道402中的流动。在一些实施例中，壳体中的第二开口416可以与外部空气泵或流体泵流体/气体连通，用于通过弹性体413中的切口产生负压或正压，用于拉动或推动流动通道402中的液体。在其它实施例中，第二开口416可以经由阀与负压源和正压力源流体/气体连通。

图4c是具有毛细通道的盒体的另一实施例的示意图，该毛细通道可以通过毛细力将预定和/或精确体积的液体拉入盒体中，并将液体输送到流动通道。壳体/盒体400的横截面视图出了流动通道402、具有暴露的光学耦合表面405的感测芯片404、和废液储存部406。输入端口401通过细毛细通道417连接到流动通道402和/或与流动通道402流体连通。毛细通道417可以通过毛细力拉动预定和/或精确体积的液体以将其输送到流动通道402。通过毛细通道拉动的流体的体积可以通过控制毛细通道的尺寸来控制。例如，毛线通道417可具有在约1微升至250微升范围之间的体积。在一些实施例中，毛细通道的体积可以一对一的关系大约等于样品的体积。然而，在某些实施例中，样品的仅小部分可输送至感测芯片，例如小于样品的百分之5、10、15或20。

在一些实施例中，致动器可以与壳体连通，用于破坏和/或推动壳体的专用部分，以用于受控地激活壳体内的样品流。例如，可以使用机械致动器将试剂注射到流动通道、毛细通道或混合室中。试剂可以储存在试剂室或储存库中，其可以通过推进或缩回致动器来分配。在一些实施例中，通过壳体中的一个或多个通道或壳体的其它部件的流动可通过操纵致动器而控制。另外，还可使用一个或多个泵以控制壳体内的流动。在一些实施例中，可按预定的顺序进行泵和致动器的激活，以便移动壳体内的样品、过滤样品、计量样品、将样品与储存的试剂混合、且将样品或样品的部分引入芯片的感测表面。

图5是示出与光学读取器系统520可操作地连接的部分封装的感测芯片500的示意图。光学读取器系统520可以具有光学头521，其被设计成与壳体500中的感测芯片的暴露边缘(多个)接口连接。光学头521可以向感测芯片上的激励波导提供激励光，并且从感测芯片上的收集波导接收光发射。通常，具有感测芯片的壳体牢固地保持在光学读取器中。读取器可以包括锁，以接合部分封装的感测芯片的壳体并且将其保持固定(例如，相对于光学读取器的至少部分固定)。壳体还可包括一个或多个取向引导件，其包括与光学读取器接合的成形的或带键的壳体区域。例如，壳体可以包括凹口或多于一个的凹口，其接合光学读取器系统中的壳体保持器，并将壳体和部分封装的感测芯片锁定就位。锁可以被锁定，使得壳体不能被拉松或移除，直到在执行读取之后或直到系统以其它方式释放它为止。部分封装的感测芯片保持器还可以将部分封装的感测芯片的壳体保持就位，使得光学头件521可以相对于波导的暴露端在壳体的一侧(例如，边缘)扫描。通常，波导必须在壳体的一侧(边缘)暴露，使得在波导和光学头的光源之间存在气隙。

如上文所述，光学读取器系统520可以包括用于推动/拉动流体通过部分封装的感测芯片500的壳体的泵522，以及用于一个或多个阀523的一个或多个压力致动器以用于通过控制由泵522提供的压力(例如，抽吸)而控制通过盒体的流动，以及用于使部分封装的感测芯片500与光学头521对准的电机致动器524(例如，步进电动机)，以及用于控制光学头521、泵522、阀(多个)523和致动器524的操作的电子器件。

例如，在操作中，在放置(手动)到读取器中时，部分封装的感测芯片可以仅粗略对准。部分封装的感测芯片保持器可以将部分封装的感测芯片保持在读取器中，使得部分封装的感测芯片和光学头521之间的距离近似正确。不需要更精确的对准(且因此的部分封装的感测芯片上的更精确的公差)，因为可以扫描光学头以精确地识别用于读取的单个波导的位置。特别地，光学头可以从一侧扫描到另一侧(沿着部分封装的感测芯片边缘的长度扫描)，并且类似地向上/向下扫描(沿着部分封装的感测芯片的壳体的厚度扫描)。如在下文(参考图7a-7f)更详细地描述的，部分封装的感测芯片(例如，壳体)可以预装有正通道，感测表面的一个光学感测位点在该正通道上预装有可激励标记物(例如荧光团)，其可以通过激励波导被激励并且从对应于光学感测位点的预定收集波导感测。标记物可以随着样品(例如血液、体液等)的添加而溶解，从而允许标记物的释放的时间过程(以及因此的信号变化)，以指示将样品施加到感测表面的开始以及用于感测的控制时间过程的开始两者。

在一些变型中，光学头包括(跨过气隙)耦合到波导并且在向前/向后移动时上下扫描(例如在x(上/下)和y(向后/向前)两方向上扫描)的光纤阵列；部分封装的感测芯片与扫描光学头保持固定的z距离(气隙)。

控制器可以控制光学头的扫描，以将光学头与部分封装的感测芯片对准，以使得控制器能够确认何时部分封装的感测芯片(特别是用于特定设备的波导的暴露端)就位以开始检测波导的表面活性。可以从芯片的感测表面上的任何感测位置(例如激励和收集波导的交叉点上方的光学感测位置)检测耦合。可以在对一个或两个激励波导施加激励的同时扫描所述头，直到从一个或多个收集波导识别出峰。通常，头的正确耦合导致对准的激励通道和收集波导，其可在扫描时被检测为来自收集波导的峰。通过动态或以增量(例如，1-50μm步长增量)进行扫描，并检测峰信号。在一些变型中，可以扫描和检查盒体侧面(边缘)的整个高度和宽度以识别峰的位置，以确定偏移量。一旦控制器确定该峰并计算偏移量，则系统可以被操作以开始测试，并且检测收集波导(例如，在适当混合之后开启流体/样品流过感测表面)。使用具有已知(和可溶解标记物)的控制光学感测位点可以特别有助于相对于读取器对准部分封装的感测芯片，然而，即使没有标记物，也可以通过感测信号相对背景的变化识别与收集波导的正确对准；与收集波导对准通常导致显示耦合的峰。

在本文所述的任何部分封装的感测芯片变体中，芯片可以包括一个或多个光学感测位点(井部)，其上印刷有预定的、且通常可溶的标记物(例如荧光团)。对应于预定标记物的收集波导可以被称为对准通道。对准通道可专用于作为对准通道的使用。在一些变型中，其还可以使测试通道(波导和光学感测位点)。例如，光学感测位点还可附着有结合配偶体(例如，抗体)用于被检测的分析物。

也可以包括其它正控制通道(光学感测位点)，其包括用于结合反应的正控制(positivecontrols)。例如，光学感测位点可以附着有用于包括在部分封装的感测芯片中的控制分析物的结合配偶体(例如，以冻干或以其它方式包括的试剂)。可以检测对照通道以检查控制分子的结合动力学，其应当由控制器预先定义(已知)，并且因此可以用于调节/校正来自样品位点(光学感测位点)的信号。

如上所述，在操作中，芯片(部分封装的感测芯片的壳体的侧面/边缘上的暴露的波导)和光学头之间的距离可以由部分封装的感测芯片保持器机械地限定。例如，将部分封装的感测芯片保持在系统内的夹具可以具有确认部分封装的感测芯片和光学头之间的间隔距离在期望范围(限制或公差)内的机械致动器(例如柱塞)。可以使用扫描在竖直(上/下或x方向)和水平(侧向或y方向)定位。例如，感测芯片中的波导可以是大约150nm厚，并且由系统控制器控制的对准控制器(例如，压电致动器或步进电动机)可以在x和y两者上提供扫描。例如，参考图5，部分封装的感测芯片保持器可以保持部分封装的感测芯片与扫描头的固定距离548(在z中)；可以在x544(例如，图中的上/下)和y(在图5中的页面内外)扫描光学头521。5)。例如，如果头可以重复地在y方向(在页面内/外)扫描总共5微米，并且在x方向(上/下)扫描总共200μm，(例如，以覆盖壳体中的芯片的暴露边缘(例如，100μm)的整个长度，以检测信号并确定对准)。因此，保持器可以允许部分封装的感测芯片与扫描头保持固定距离，并防止旋转。扫描光学头可以包括例如用于同时或顺序地从多个收集波导读取的并行通道(例如，光学头可以包括具有耦合到不同输出的不同区域的ccd芯片)。例如，在一些变型中，光学头与感测芯片匹配，并且包括x个输出(其中，x是激励波导的数目或者其分数，例如，1/2、1/3等)和y个输入(其中，y是收集波导的数量或其分数)。在具有两个激励波导以及具有16个光学感测位点的8个收集波导的一个变型中，光学头可以包括2个输出(激励输出)和8个输入(收集波导输入)，因此总共有16个通道用于测量。在一些变型中，感测芯片包括1个激励波导和8个收集波导(总共8个通道)，并且光学头可以相应地匹配。在一些变型中，光学感测芯片包括2个激励波导和8个收集波导；在一些变型中，光学感测芯片包括4个激励波导和8个收集波导(分别参见例如图7a和7d)。可以在将部分封装的感测芯片(装载有样品)插入读取器之后，并且在将样品施加到部分封装的感测芯片壳体内的感测位点之前，执行对准步骤。因此，所有对准扫描可以在一次或多次通过中发生，然后控制器可以将头发回它“记住”优化位置(峰)的位置以开始读取样品。

如上所述，部分封装的感测芯片通常紧紧地夹在读取器中，使得用户不能拉出部分封装的感测芯片(例如，壳体)，直到读取器释放它。部分封装的感测芯片保持器还可以防止振动。

在一些变型中，读取器通过读取部分封装的感测芯片中的“干”芯片来进行对准。当要执行读取时，样本(溶液)可以被引到芯片上(或者在一些变型中跨越芯片)。例如，样品溶液可以通过毛细力引入或被泵送，以在读取时拉动其经过芯片的感测表面。

本文所述的任何装置通常通过随时间连续或离散地进行测量来操作，以便检测芯片上感测位点的表面处的分析物的结合动力学。从结合动力学的角度，可以检测分析物的浓度。例如，随着更多分析物结合至感测表面/从感测表面释放，从收集波导测量的光学信号将随时间改变。当样品溶液位于更长的感测位点上时，结合动力学可以被确定为对应于光学信号(例如，来自分析物上的荧光基序(florescentmotif)或与分析物结合的荧光基序)。随着在表面上捕获更多的分析物，光学信号通常将增加直到饱和。本文所述的系统可测量结合速率，其可代表分析物浓度。本文所述的所有系统可与基于这一结合动力学的控制/浓度曲线一起使用。

例如，在一些变型中，部分封装的感测芯片的芯片上的感测位点(多个)可以被配置为包括结合抗体，并且可以作为elisa型结合化验的固相基体。对特定分析物特异的抗体可以束缚到感测表面的光学感测位点(例如，在收集波导上方和/或在激励波导上的交叉区域)。加入到部分封装的感测芯片(其可以如上所述被过滤)中的样品溶液可以与(例如，冻干的)试剂混合，所述试剂包括(用于未标记的分析物)直接或间接被标记的第二抗体(例如经由荧光标记的第二抗体)。通常，添加的试剂可以包括识别分析物所必需或有帮助的任何组分，例如标记结合配偶体(抗体，fab等)、非特异性结合阻断剂、缓冲液等。如上所述，也可以包括阳性对照(例如，在一个或多个光学感测位点上印刷用于阳性对照的结合位点)，并且在预装(例如冻干的)的试剂中包括标记的阳性对照。观察到的阳性对照的结合速率可以用于针对温度、芯片的寿命等调节信号，从而可以用于确定用于分析物的校正因子。例如，在一些变型中，部分封装的感测芯片(例如壳体)可以预装有包括全部或一些试剂的可溶或冻干的“珠”。通常，本文所述的波导可以以多个波长使用，因此可以使用多个激励波长和/或收集波长，从而允许同一光学感测位点被用于检测多个(或相互作用的)分析物。

在实践中，部分封装的感测芯片可以在小于10分钟(例如小于5分钟、小于4分钟、小于3分钟、小于2分钟、小于1分钟、小于30秒)内对准和读取。此外，可以同时测量多种分析物。例如，可以利用针对感兴趣的分析物的不同结合配偶体涂覆/制备不同的光学感测位点。

在任何这些实施例中，芯片(例如芯片的感测表面)也可以涂覆有保护层，该保护层可以在化验期间通过添加样品流体来洗涤/溶解。例如，除了在光学感测位点和/或可溶性对准控制标记物中的结合配偶体(多个)的涂覆层之外，芯片可以预先涂覆有水溶性保护剂。在一些变型中，保护涂层是用于对准控制的可溶性标记物。如上所述，在施加样品时从光学感测位点解离的可溶性对准标记物可用于在样品已经接触感测表面时预对准和指示；从感测表面释放的动力学也可以用于校正来自芯片的读数(多个)的另一控制。通常，光学头到部分封装的感测芯片的动态对准允许在形成和使用芯片和壳体中存在误差，从而潜在地降低成本，并增强可消耗的部分封装的感测芯片的操作。

返回到图5，(多个)暴露边缘与光学头521的正确对准对于成功地进行化验是重要的。在一些实施例中，部分封装的感测芯片(例如壳体)500可包括便于在光学读取器系统520内正确插入、定位和对准部分封装的感测芯片500的托架、突耳、狭槽、柱、孔、插座或其他配准特征。在一些实施例中，这些配准特征便于光学头521和暴露边缘(多个)之间的粗略对准，其可以在正确对准的约200、100、150或50μm内。例如，可以通过利用致动器524对光学头521进行横向调整来实现精确对准。在一些实施例中，侧向调整可以按预定大小的步长进行，例如约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20或25μm。在其它实施例中，可以一连续方式进行侧向调整。一旦达到正确的侧向对准，光学头521可使用压电致动器或步进电机竖直地扫描，如美国专利no.8,675,199所描述，通过引用将该专利整体并入本文。在一些实施例中，通过将从部分封装的感测芯片(例如壳体)的基部的暴露边缘(多个)的高度控制到预定值，暴露边缘(多个)在插入光学读取器520之后至少与光学头521粗略对准。在一些实施例中，如果部分封装的感测芯片进入不同的预定高度，例如三个不同的高度，则光学头521可以在对应的预定高度之间竖直地步进以提供粗略的竖直对准。

图6示出了显示使用部分封装的感测芯片和光学读取器测量样品中的分析物水平所涉及的步骤的实施例的流程图。首先，在步骤600中，可添加血液样品到部分封装的感测芯片(例如壳体)上的输入流体端口。随后，在步骤602中，部分封装的感测芯片可插入到光学读取器中。在步骤604中，样品通过过滤部件以从血液样品中移除红细胞，留下经过滤的血浆。在步骤606中，预定体积的经过滤的血浆可被计量出，且在步骤608中，经过滤的血浆可与片载试剂混合。在步骤610中，样品和试剂的混合物可移动至感测芯片的感测表面。在步骤612中，检测样品中的关注分析物的存在和水平。在一些实施例中，可以改变步骤的顺序。例如，在一些实施例中，样品可在部分封装的感测芯片插入光学读取器之前通过过滤部件。在一些实施例中，经过滤的血浆可同时被计量和与片载试剂混合。

图7a和7d示出感测芯片的示例，其可与上文所述的设备(系统和装置)一起使用。例如，图7a中，芯片包括多个激励波导709(显示两个激励波导)和多个收集波导707，其在光学收集位点705处相交，其形成芯片的上表面(感测表面)的部分。例如，收集波导可以是大约50微米ide和大约115nm深，并且可以直接在激励波导下方并且邻近激励波导延伸。与收集波导相对的激励波导的侧面可以形成与抗原结合配偶体可以偶联的感测表面的光学感测位点。包覆层或涂覆层可以分离收集波导、激励波导；包覆层或涂覆层可以分离激励波导和光学感测表面。

在图7a中，芯片700被布置成使得波导都延伸到单个边缘(侧面)，并且波导的内部在该侧面(边缘)初暴露。图7a形成4×8阵列的感测位点的(具有4个激励波导和8个收集波导，形成32个感测位点)。在图7a中，感测表面上的感测位点之一被配置为对准发射控制器703，并且涂覆有在对准期间发射的标记物(对第四激励波导施加激励，并且检测来自第一收集波导的信号)。如上所述，标记物可以溶解在样品溶液中，允许通过跟踪如所述的从感测表面的解离来检测样品的添加和/或校准。

图7b和7c示出了包括图7a的芯片的部分封装的感测芯片的侧透视图。在该示例中，部分封装的感测芯片被容置，以使得芯片的边缘被暴露，从而暴露出在部分封装的感测芯片的壳体的同一侧/边缘上的收集波导707和激励波导709的接近。部分封装的感测芯片可以包括上述任何特征，包括在壳体上的对准/锁定特征751，以及流体进入端口755和一个或多个排气口(未示出)、阀接近区域(未示出)和/或泵送端口(未示出)。

类似地，图7d显示感测芯片的另一变型(同样未按比例)。在这一示例中，芯片包括2个激励波导719和16个收集波导717。如图7a所示，芯片可以是小型的(例如小于3mm×3mm)。在这一示例中，激励波导719终止在不同于收集波导717的边缘的芯片的边缘处。收集和激励波导二者可以从芯片的边缘接近，并且芯片可以保持在壳体中，使得这些边缘完全暴露(在波导和空气之间没有任何中间表面，从而允许仅仅通过气隙的从如上所述的读取器的光学读取头的光学耦合)。图7e和7f示意性示出包括图7d的芯片的部分封装的感测芯片。芯片可以定位在壳体的角部中，并且如图所示，通过壳体的侧壁暴露的芯片的两个边缘提供到芯片的边缘的直接接近，以用于有效地向/从收集波导717和激励波导719施加/感测光。如图7b和7c所示，部分封装的感测芯片可以包括上述任何特征，包括在壳体上的对准/锁定特征751、以及流体入口755、和一个或多个排气口(未示出)、阀接近区域(未示出)和/或泵送端口(未示出)。

在上述任何变型中，部分封装的感测芯片可以是单次使用的和一次性的，或者可替换地，其可以是可重复使用的或多次使用的。

在一些实施例中，废液储存部可包括或填充有吸收剂或芯吸(wicking)材料，以有助于使用毛细作用吸入通过部分封装的感测芯片(例如壳体)流体。吸收材料或芯吸材料可以是亲水的。

在一些实施例中，光学读取器由片载电池供电。在其它实施例中，光学读取器通过常规电力线缆供电。在其它实施例中，光学读取器可以具有可以为光学读取器供电的usb连接部。

在一些实施例中，光学读取器可以具有用于向和/或从计算机传送数据的usb连接部。在一些实施例中，计算机还可以用于控制光学读取器和更新光学读取器上的软件和/或固件。

在一些实施例中，光学读取器可以具有诸如蓝牙或wi-fi的无线通信特征，其允许在光学读取器和另一计算设备(诸如计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板电脑和智能手机等)之间传输数据和/或指令。

当特征或元件在本文中被称为在另一特征或元件“上”时，其可以直接在另一特征或元件上，或者也可以存在中间特征和/或元件。相反，当特征或元件被称为“直接在”另一特征或元件上时，不存在中间特征或元件。还将理解，当特征或元件被称为“连接”、“附接”或“耦合”到另一特征或元件时，其可以直接连接、附接或耦合到另一特征或元件，或可以存在中间特征或元件。相反，当特征或元件被称为“直接连接”、“直接附接”或“直接耦合”到另一特征或元件时，不存在中间特征或元件。尽管关于一个实施例描述或示出，但是这样描述或示出的特征和元件可以应用于其它实施例。本领域技术人员还将理解，对布置为“邻近”另一特征的结构或特征的引用可以具有重叠或位于相邻特征下方的部分。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意在限制本发明。例如，除非上下文另有明确说明，否则本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”指定所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。

在本文中可以使用空间相对术语，诸如“下”、“下方”、“下部”、“上”、“上方”等，以便于描述一个元件或特征与另一个元件(多个)或特征(多个)的关系，如图所示。应当理解，空间相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的、使用或操作中的装置的不同方位。例如，如果附图中的装置被倒置，则被描述为在其它元件或特征“下”或“下面”的元件将被定向为在其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下”可以包括上和下的取向两者。装置可以另外定向(旋转90度或在其它取向)，并且本文使用的空间相对描述词被相应地解释。类似地，除非另有明确说明，否则术语“向上”、“向下”、“竖直”、“水平”等仅用于解释的目的。

虽然术语“第一”和“第二”在本文中可以用于描述各种特征/元件(包括步骤)，但是这些特征/元件不应受这些术语限制，除非上下文另有说明。这些术语可以用于将一个特征/元件与另一个特征/元件区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征/元件可以被称为第二特征/元件，并且类似地，下面讨论的第二特征/元件可以被称为第一特征/元件。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，包括在实施例中使用的，并且除非另有明确说明，否则所有数字可被理解为如同以词语“约”或“大约”开头，即使这些术语没有明确出现。当描述数量和/或位置以指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内时，可以使用短语“约”或“近似”。例如，数值可以具有所述值(或值的范围)的+/-0.1％、所述值的+/-1％(或值的范围)、所述值(或值的范围)+/-2％的值、所述值的+/-5％(或值的范围)、所述值的+/-10％(或值的范围)等。本文所述的任何数值范围旨在包括包含在其中的所有子范围。

尽管上面描述了各种说明性实施例，但是在不脱离如权利要求书所描述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施例进行多种改变中的任何一种。例如，其中执行各种所描述的方法步骤的顺序可以在替代实施例中经常改变，并且在其它替代实施例中，可以完全跳过一个或多个方法步骤。各种设备和系统实施例的可选特征可以包括在一些实施例中而不包括在其它实施例中。因此，前面的描述主要是为了示例性目的，并且不应被解释为限制如在权利要求数中所阐述的本发明的范围。

本文包括的示例和说明通过说明而非限制的方式示出了可以实现主题的具体实施例。如所提及的，可以利用和从其导出其他实施例，使得可以进行结构和逻辑替换和改变，而不脱离本公开的范围。仅为了方便，本发明主题的这样的实施例在本文中可单独地或集体地由术语“发明”提及，并且，如果事实上公开了多于一个主题，不旨在自愿地将本申请的范围限于任何单个发明或发明构思。因此，虽然本文已经图示和描述了具体实施例，但是，被推导出实现相同目的的任何布置可以替代所示的具体实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有修改或变化。在阅读上述描述后，上述实施例的组合以及本文未具体描述的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。