本公开涉及流体样本测试并且更具体地涉及基于非平面结构的响应(例如，通过渗透)来表征流体样本。
背景技术：
本文中所提供的背景描述用于总地呈现本公开的上下文的目的。除非在本文中另有指示，本部分中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不因为包含在本部分中而被承认为现有技术。
用于化学分析的设备可包括形成在半导体衬底上的薄膜。该薄膜可提供对流体(例如，液体或气体)中物质的浓度的指示。例如，在血糖监测中，可将一滴血置于与数字血糖仪对接的一次性试纸条上。血糖水平可在该数字血糖仪的显示器上被示出。为了减少成本，提高精确度，提高速度，扩大可被测量的材料的范围，和/或为了其他原因，需要对于使用形成在半导体衬底上的薄膜的化学分析的替代方案。
附图简述
通过下列具体实施方式连同附图，将容易理解实施例。为了便于该描述，相同的附图标记指示相同的结构元件。在附图中，通过示例而非限制地说明实施例。
图1例示出根据各个实施例的配备有用于基于非平面结构的响应来表征流体样本的技术的示例系统。
图2例示出根据各个实施例的配备有用于基于非平面结构的响应来表征流体样本的技术的另一示例系统的截面图。
图3是示出形成图2的系统的过程的流程图。
图4是使用本文所描述的系统中的任一个来标识指示流体样本的特征的值的过程的流程图。
图5示出了根据各个实施例的可采用本文中所描述的装置和/或方法的示例计算设备。
具体实施方式
本文公开了与基于非平面结构的响应(例如，通过渗透)来表征流体样本相关联的装置、方法和存储介质。在实施例中，装置可包括非平面结构，该非平面结构具有外表(例如，弯曲外表)和核心，核心具有响应于将流体样本施加于该非平面结构而改变(例如，通过渗透)的内容物。该装置可包括用于基于测量结果来标识指示流体特征的值的一个或多个处理器、设备和/或电路。
在以下详细描述中，参考形成本文一部分的附图，其中相同的标记指示全文中相同的部分，并且其中通过说明示出了可以实现的实施例。应理解，可利用其它实施例并作出结构或逻辑改变而不背离本公开的范围。因此，以下详细描述不旨在作为限制，并且实施例的范围由所附权利要求及其等效方案来限定。
所附说明书公开了公开的方面。可以设计本公开的替代实施例及其等效物而不背离本公开的精神或范围。应当注意，下文公开的相同的元件由附图中相同的附图标记指示。
可以将各操作描述为多个分立动作或操作，进而按照在理解要求保护的主题时最有帮助的方式来描述各操作。然而，不应将描述的顺序解释为意味着这些操作必然取决于顺序。具体而言，可以不按照呈现的顺序执行这些操作。可以以不同于描述的实施例的顺序执行描述的操作。在附加的实施例中，可以执行各种附加操作和/或可以省略描述的操作。
对于本公开的目的，短语“A和/或B”意思是(A)、(B)或(A和B)。对于本公开的目的，短语“A、B和/或C”意思是(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。
说明书可使用短语“在一个实施例中”或“在多个实施例中”，其每一个可指代相同或不同实施例中的一个或多个。此外，相对于本公开的实施例使用的术语“包含”、“包括”、“具有”等是同义的。
如本文中所使用的，术语“电路”可指代一部分或包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和/或存储器(共享的、专用的、或组)、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的其他合适的部件。
芯片实验室(LOC)是用于执行传统过程中可在实验室中完成的一个或多个测量过程的微技术，并且将这些一个或多个测量过程缩小到芯片(例如，单芯片)中。LOC的优点可包括显著地降低成本、减少得到结果的时间以及减少对专业劳动的需要。
本文所公开的一些实施例包括用于测量流体环境中各种改变的装置和/或方法。一些实施例利用三维结构，例如，非平面结构，诸如珠子。这些珠子是能够基于对分子的吸收或排出来改变其属性的小型吸收结构。这些珠子可具有各种形状、尺寸、内部成分和涂层，并且可基于渗透而在尺寸上增大或缩小。珠子的示例可包括超吸收性聚合物(SAP)结构、聚丙烯酰胺结构、水合水凝胶结构、水珠等等。
一些珠子可包括选择性半透膜(为了暗示珠子的选择性质量和/或用于使用珠子来识别流体样本的特征的过程，该珠子可被称作“智能珠”)。智能珠可包括以下所述的一个或多个属性。
·可包括可通过体积膨胀或收缩来对渗透度改变作出响应的有机聚合物材料。
·所选择的物质(例如，所选择的分子，诸如H2O)能够通过扩散、促进扩散、被动或主动传输等或其组合来传递。
·可基于珠子的成分来控制膨胀的速率。
·膨胀的速率可由液体的水/电解质含量来确定。
·珠子可通过渗透来将水/离子缓慢地释放回它们的环境中。
·渗透可仅允许所选择的材料(例如，不含盐或其他污染物的水)扩散通过。
·可利用逆渗透来传递选择性化合物，如电解质(Na+，Cl-,K+,HCO3-)。
·可以是具有各种形状和尺寸的珠子。珠子不必是完美的球体或者甚至不必是球体。不同的珠子可被“调谐”为不同的吸收性以表征给定的流体样本(例如，可使用，假定，具有不同吸收性和/或膨胀属性的十六个不同珠子来表征流体样本)。
·珠子可由稳定的聚合物材料组成以在膨胀或收缩时保持其形状。
·可使用以下各项来调制珠子的固有属性以使它们对不同化合物或者化合物比率敏感：内侧上的材料、外壳上的材料、外壳上的表面涂层等等，或其组合。
·电组件可被嵌入至珠子中或连接至珠子的表面。这些电组件可包括传感器、导电涂层等等，或其组合。
对于珠子的尺寸可能存在限制；然而，(在一些示例中)，一些珠子可具有一毫米或更小的尺寸(例如，直径、长度、宽度、高度等等)。然而，珠子也可以更大，而这种范围广泛的尺寸可允许可扩展性。可使用各种样本体积尺寸和具有相同或不同选择性的一个或多个珠子来执行测试。
珠子的属性可在珠子暴露于流体样本时改变。本文所公开的一些实施例使用多个过程来检测诸如以下各项的珠子属性的一者或多者中的改变：尺寸、表面张力、粘度、密度、导电性、电容、光谱图案(光吸收、光透射、光学透明度等等)等或其组合。一些实施例可测量暴露于诸如以下各项的流体的属性的改变：体液(血液、唾液、尿液等)、水样、饮料、清洁液、溶剂等等，或其组合。
变化的属性的一个示例是体积改变。当珠子吸收流体时，它可增大，其中该增大可取决于流体的成分(例如，H2O的百分比)。一些实施例可使用以下所述系统中的一者或多者。
·在一个系统中，珠子可被定位于离包括(例如，基于微机电系统(MEM)的)小板的探测元件的预定距离处使得珠子的一侧可在增大过程中推动板，这会导致可使用探测元件的电路来测量的电特征(例如，电容)的改变(基于板与电容器之间的距离)。在其他示例中，板的移动可改变电路的不同电特征(诸如，电路是断开还是闭合)，这些电特征可由探测元件来测量(例如，确定电路是断开还是闭合)。处理器可基于该测量结果来计算指示流体成分的值。
·在另一个系统中，珠子可被定位于离(例如，基于MEM的)板的预定距离处，板被定位于探测元件的小型激光器和检测器的路径中。当板在增大过程中在光束路径中进一步移动时，可测量到在检测器处接收到的光量的减少。在其他示例中，板可以是铰接板，光束可被引导至该铰接板，且传感器可基于铰接板的移动来检测光束的反射角的改变。处理器可基于该测量结果来计算指示流体成分的值。
·在另一系统中，球形珠(可以是或者可以不是完美的球形)可被形成或安置于包括探测元件的电路板上的凹陷中。凹陷的底部可以是半球形(可以或可以不是完美的半球形，并且可与珠子的形状相对应)。当珠子增大时，珠子可轻微地从凹陷中抬起。所导致的间隙会增加电路板的探测元件的电容器的电介质间隙。该探测元件的电路可被用于基于增大来测量电容的改变。处理器可基于所测量到的电容改变来计算指示流体成分的值。
·在另一系统中，珠子可被定位于电路板的探测元件的小型导电线圈内。当珠子增大时，它可将线圈推开，从而导致可使用探测元件的电路来测量的电感上的改变。处理器可基于所测量到的电感改变来计算指示流体成分的值。
·在另一系统中，珠子可被定位于电耦合至探测元件的电路的笛卡尔网格上或者电耦合至该电路的同心圆的环上。当珠子增大时，它可与网格线或圆中的多者进行接触。例如，珠子外表的一部分上的导电涂层(例如，珠子的整个外表面上的石墨薄层)可与网格线中的一者或多者接触。探测元件的电路可被用于检测该接触。处理器可基于所检测到的接触上的改变来计算指示流体成分的值。
变化的属性中的另一示例是表面张力和/或粘度。珠子的表面张力和/或粘度可随珠子增大以及随珠子上的涂层发生的可能的化学反应而改变。一些实施例可使用以下所述系统中的一者或多者。
·在一个系统中，珠子被定位成邻近探测元件以将目标压力施加到珠子上(例如，戳碰(poke)珠子)。穿透珠子或达到珠子的预定变形所需的压力可由探测元件来测量。处理器可基于该压力测量结果来计算指示流体成分的值。
·在另一系统中，珠子被定位成邻近探测元件以响应于珠子被探测元件的戳碰杆(poker)戳碰来测量珠子的变形。处理器可基于所测量到的变形来计算指示流体成分的值。
·在另一系统中，珠子被定位成邻近于探测元件以确定珠子推撞另一物体或探测元件的能力(例如，顶部/侧面的比例)。处理器可基于对力(例如，推动能力)的测量结果来计算指示流体成分的值。
·在另一系统中，珠子可被定位于探测元件的预定表面上使得珠子可在该预定表面上滑动。探测元件的传感器可测量珠子的移动，这可被用于计算摩擦系数。处理器可基于对移动的测量结果和/或所计算的摩擦系数来计算指示流体成分的值。
变化的属性的另一个示例是振动响应。珠子的密度和/或表面张力可随珠子增大和/或珠子上的涂层发生的可能的化学反应而改变。这些改变可使珠子对预定振动表现出不同的振动响应。一些实施例可使用以下所述系统中的一者或多者。
·在一个系统中，珠子可被定位成邻近于包括振动注射器(诸如MEM致动器)的探测元件以在珠子外表的一个点(例如，外表的最高点)处给予预定振动，并且探测元件的传感器可被用于测量表面的不同点(例如，外表的最低点)的振动。在一些示例中，传感器可以是加速度计，诸如激光偏转加速度计。处理器可基于该测量结果来计算指示流体成分的值。
·在另一系统中，珠子可被定位成邻近于探测元件以在珠子的一个点处给予预定振动。探测元件的传感器可被用于检测故障，诸如珠子的爆炸。处理器可基于故障或非故障的二进制指示来计算指示流体成分的值。
变化的属性的另一个示例是电特征。当珠子吸收流体和/或离子(以及与珠子的内容物的可能的化学反应发生)时，可能存在对诸如阻抗、电容等等或其组合之类的电特征的改变。
·在一个系统中，珠子可被定位成邻近于包括耦合至珠子一部分(例如，最高点)的电探针的探测元件，并且该探测元件的另一电探针可耦合至珠子的另一部分(例如，最低点)。探测元件的电路可被连接至电探针并且可标识探针之间的阻抗。处理器可基于该阻抗来计算指示流体成分的值。
·在另一系统中，珠子可被定位成邻近于包括电耦合至珠子一部分(例如，最高点)的电探针的探测元件，并且该探测元件的另一电探针可被耦合至珠子的另一部分(例如，最低点)。(被连接至电探针的)探测元件的电路可标识探针之间的电容。处理器可基于该电容来计算指示流体成分的值。
变化的属性的另一个示例是光吸收。当珠子吸收流体和/或离子(以及与珠子的内容物的可能的化学反应发生)时，可能存在对珠子吸收光的方式的改变。
·在一个系统中，珠子可被定位成邻近于包括被置于珠子的不同侧(例如，相反侧)的光源和照片检测器的探测元件。处理器可基于该照片检测器的测量结果来计算指示流体成分的值。
变化的属性的另一个示例是发荧光。当珠子吸收流体和/或离子(以及与珠子的内容物的可能的化学反应发生)时，可能存在荧光效应。
·在一个系统中，珠子可由UV(紫外线)光源来照射。珠子可被定位成邻近于探测元件来测量所产生的光谱。处理器可基于该光谱测量结果来计算指示流体成分的值。
变化的属性的另一个示例是直接质量测量。当珠子吸收流体时，珠子的质量将增加。
·在一个系统中，珠子可被定位成邻近于探测元件以测量质量。处理器可基于该质量测量结果来计算指示流体成分的值。
变化的属性的另一示例是所吸收的流体百分比或流体量。
·在一个系统中，珠子可被定位成邻近于包括流体储器的探测元件。珠子可处于流体储器中或这微流体通道可从流体储器延伸至珠子(流体储器由或可由密度大于测试环境的气体的液体或气体装满使得测试环境的气体可沿通道行进)。探测元件可测量保留在储器中的液体的百分比和/或液体量(例如，在流体从储器行进至珠子后或者从珠子行进至储器后)。处理器可使用所测量到的百分比和/或量来确定所吸收和/或所释放的流体量，并且基于该确定来计算指示流体成分的值。
变化的属性的另一示例是珠子的表面区域。
·在一个系统中，珠子可被定位成邻近于包括感测垫的探测元件，例如，珠子可停留在感测垫上(珠子的底部的一部分与感测垫进行物理接触)。感测垫可在珠子膨胀和/或改变形状时测量到更多的接触并且珠子底部的不同部分与感测垫进行物理接触。处理器可基于该传感器垫测量结果来计算指示流体成分的值。
用于标识流体样本特征的系统可测量珠子的多于一个特征的改变。这种系统可包括具有用于测量珠子的不同特征的不同类型的探测元件(例如，多于一种类型的传感器和/或多于一种类型的致动器)的单个珠子。处理器可基于这些测量结果来计算指示流体成分的值。
系统可包括多于一个暴露于相同流体样本的珠子(假定，单个储器)。第一珠子可被定位成邻近于探测元件的第一部分以测量第一珠子的第一特征，而第二珠子可被定位成邻近于探测元件的第二部分以测量第二珠子的第二特征。所测量的特征可以是相同的或不同的。处理器可基于这些测量结果来计算指示流体成分的值。
在使用多于一个珠子的实施例中，这些珠子可以不均匀。珠子可具有不同的尺寸、形状、涂层等等或其组合。不同珠子可对不同化合物具有选择性。处理器可基于这些测量结果来计算指示流体成分的多个值。每个值可对应于化合物中的不同一个和/或流体样本中的不同属性。
一些实施例可包括用于系统自校准的一个或多个附加珠子。系统可包括用于已知液体的储器和用于未知液体的储器。一个珠子可被暴露于已知液体而另一个珠子可被暴露于未知液体。处理器可基于探测元件的测量结果来计算指示未知流体的成分的值和指示已知流体的成分的值。处理器可基于用于已知流体的值与已知流体的期望值之间的比较来输出或存储指示测试是否成功的二进制值。对用于系统的自校准的附加珠子的使用可被用于隔离归因于诸如珠子、流体样本、探测元件等之类的材料的温度或老化的改变。
图1例示出根据各个实施例的配备有用于基于非平面结构的响应来表征流体样本的技术的示例系统。系统100可包括非平面结构13，这通过顶部截面图来描绘出。非平面结构13可包括核心11和外表12。外表12可包括用于将流体样本5渗透至核心11或从核心11渗透的半透膜，并且涂层14可形成于该膜的一部分上。在一些实施例中，流体样本5可以是用于经由通道8(例如，微流体通道)移动至储器7或从储器7移动出的流体。对于至少一些实施例，附图不必按比例绘制－在一些实施例中，储器7可大于非平面结构13，该非平面结构13可以是(在一些示例中)具有一毫米或更小的尺寸(例如，直径、长度、宽度、高度等)的珠子。非平面结构13可与本文所描述的任何非平面结构类似。
在一些实施例中，非平面结构13的形状可以是三维的，诸如球体、椭球体、(诸如半球体的)截球体或(处于其状态的至少一者，诸如饱和状态的)截球体。非平面结构13可在诸如饱和状态(例如，被装满)、非饱和状态、以及一些情形中的破裂状态之类的不同状态下具有不同的形状。
系统100可包括用于计算指示流体样本5的属性的值19的计算设备15。值19可在诸如显示器(未示出，可以是远程的或本地的)之类的用户界面上输出。计算设备15可使用探测元件16来标识非平面结构13的特征上的改变。计算设备15可包括用于经由通用串行总线(USB)等等或其组合来将值19传送至用户终端以供在用户界面上输出和/或传送至后端服务(未示出)以供进一步处理/报告/存储/等等的通信组件(未示出)。计算设备15可与本文所描述的任何计算设备(例如，处理器)类似。
非平面结构13可被定位成邻近于探测元件16。探测元件16可与本文所描述的任何探测元件类似。探测元件16可用于测量同一非平面结构13的不同特征，并且可包括多个传感器和/或多个致动器。在一些实施例中，诸如在直接质量测量中，探测元件16可包括一个或多个传感器而不包括致动器。在其他示例中，探测元件16可包括用于使用传感器来获得测量结果的一个或多个致动器，诸如用于将电流施加于非平面结构13的致动器、用于将光投射到非平面结构13上的致动器、用于将机械应力施加于非平面结构13上的致动器、用于将气压变化施加于非平面结构13上的致动器等等或其组合。探测元件16可包括用于获得对非平面结构13和附加非平面结构(未示出)的测量结果的多于一个的同类型传感器和/或致动器，附加非平面结构可与非平面结构13相同或不同并且可暴露于相同的或不同的储器7中。
图2例示出根据各个实施例的配备有用于基于非平面结构的响应来表征流体样本的技术的另一示例系统200的截面图。系统200可包括形成于衬底21上的开口25中的非平面结构23。非平面结构可与本文所描述的任何非平面结构类似。衬底21可以是半导体衬底或印刷电路板。开口25可通过蚀刻或用于移除材料的任何其他工艺来形成。开口25可具有垂直侧壁(如所示)，但在其他实施例中，开口25可具有非垂直侧壁(诸如倾斜侧壁和/或用于形成与非平面结构23对应的凹陷形状的侧壁，诸如在球形珠的情形中的半球形)。
在一些实施例中，非平面结构23可从开口25突出，诸如，如所示，在一个或多个状态下，非平面结构13的顶部(例如，球形非平面结构23的情形中的最高点)。在其他实施例中，非平面结构23可在任何状态下都不从开口25突出。
在一些实施例中，探测元件可形成于开口25的侧壁中、开口25的底部、和/或衬底21的表面上。探测元件可包括组件26A-B，和/或46A-B，并且可与本文所描述的探测元件中的任何一个类似。
组件26A-B包括用于形成横跨开口25的电容器的导电结构。耦合至导电结构的电路可测量电容。电容可基于非平面结构23的尺寸上的改变和/或非平面结构23的核心的内容物的改变而改变。在一些实施例中，组件36可以是电容器板。导电层(未示出)可形成于开口25之上的衬底21的表面上，并且电容可在组件36与导电层之间改变。
组件46A-B中的一个可以是光源而组件46A-B中的另一个可以是照片传感器。在光源和照片传感器位于开口25的相反侧的情形中，测量可基于由非透明非平面结构23投射在传感器上的阴影的尺寸。然而，在其他实施例中，组件46A－B可被不同地定向以将光束从非平面结构23反射至照片传感器中以测量非平面结构23的反射特征上的改变。在另一实施例中，光传感器和照片传感器可位于相反侧上以确定非平面结构23的透明度。本文所描述的光源可输出可见光、UV光、红外光等等或其组合。在一些实施例中，照片传感器可以是一个或多个像素相机。
在其他实施例中，组件46A-B中的一个可以是压电致动器，而组件46A-B中的另一个可包括用于通过非平面结构23来标识光散射以测量(指示表面张力和/或粘度的)振动响应的光学组件(光源和传感器)。在其他实施例中，组件46A-B中的另一个可以是非光学传感器，用于响应于使用压电致动器或MEMS致动器注射振动来检测非平面结构23的瞬态响应改变。
组件46A-B中的致动器可输出信号，该信号对于给定的持续时间而言是相同的。然而，在一些示例中，该信号可在给定的持续时间内改变。例如，为了测量表面张力上的改变，信号可从1Hz开始并扫描到100KHz。这可利用单个致动器或多个致动器来顺序地激活以扫描该范围。类似地，光源能够具有不同的频率和/或可使用多于一个光源来使用(例如红外线到选定的可见光频率的)范围进行致动。
在一些实施例中，组件36可以是振动注射器并且系统200可包括组件46A-B中的至少一个。组件46A-B中的一个可以是激光偏转加速器，用于再激活组件36之后测量瞬态振动响应。在一些实施例中，组件36可以是光传感器并且珠子23在至少一个状态下可以是透明的，并且组件36可确定环境光是否穿过处于一个或多个状态的珠子23。在一些实施例中，组件36可以是(例如，基于MEM的)压力传感器，用于测量珠子23的质量(例如，可使用极小的尺度来对珠子进行称重)。
在一些实施例中，组件36、26A、26B、46A或46B中的至少一个可以是耦合至一个或多个电路的导电网格。珠子23可在其外表的一部分上具有导电涂层。当珠子23改变尺寸时，电路可闭合或断开，并且这可被测量以确定珠子23的尺寸上的改变。
在一些实施例中，珠子23的涂层可包括印刷在珠子23的外表上的导电迹线。该导电迹线可以是围绕珠子23的螺线。可通过将信号注入迹线的一端并在信号抵达迹线的另一端之前确定延迟量来测量导电迹线长度的改变。螺线可形成于从开口25突出的珠子23的暴露部分上(例如，使用导电墨水印在暴露部分上、使用具有导电墨水的打印机印刷等等或其组合)。在一些示例中，该螺线可开始于珠子23的最高点并且向外螺旋。在一些示例中，导电迹线可在珠子23的至少一个状态下与组件36、26A、26B、46A或46B中的至少一者进行物理接触。诸如电容或电感之类的其他电特征可通过迹线长度的改变来测量。
在另一示例中，开口的侧壁或底部上的导电层可形成导电笼。电路可在珠子23的一部分上的导电涂层接触该笼的不同位置时闭合。
图3是示出形成图2的系统的过程的流程图。在框310中，可提供衬底。该衬底可以是PCB。该衬底可以是半导体衬底。该衬底可由包括有源电路的一个或多个层形成。该有源电路可包括用于计算指示流体样本的属性的值的处理器和/或邻近于非平面结构的探测元件的一个或多个组件(例如，电路)。
在框302中，可在衬底中形成用于非平面结构的开口。可通过蚀刻工艺或用于移除材料的任何其他工艺来形成该开口。
在框303中，可将非平面结构安置于开口中。该非平面结构可与本文所描述的任何非平面结构类似，并且可具有选择性可渗透外表以及可响应于将流体样本施加于非平面结构来改变其内容物(例如，通过渗透)的核心。所安置的非平面结构可从开口突出或者可完全适配于开口中。
在框304中，可在衬底304上形成流体通道。该流体通道可将开口耦合至流体储器。
在框305中，可在衬底的表面上形成探测元件。在一个实施例中，框305处，可通过在衬底上、在开口上和/或在非平面结构上形成一个或多个层来部分地形成探测元件。在一些实施例中，非平面结构23可封闭于衬底与一个或多个层之间。例如，形成于开口上的层可具有用于与开口底部的导电区域一起形成电容器的导电区域。在一些实施例中，形成于开口上的一个或多个层的一部分可包括开口，用于形成由两个开口限定的空间。
图4是使用本文所描述的系统中的任一个来标识指示流体样本的特征的值的过程的流程图。在框401中，可将非平面结构暴露于流体样本。该非平面结构可与本文所描述的任何非平面结构类似，并且可包括选择性可渗透外表以及用于响应于该暴露来改变其内容物的核心。
在框402中，探测元件可被用于标识非平面结构的特征。该探测元件可与本文所描述的任何探测元件类似。
在框403中，过程可基于非平面结构的所标识的特征来标识指示流体样本的特征的值。处理器可包括多于一个处理器，诸如用于执行初始处理的第一本地处理器，以及用于通过来自通信接口的传送来接收该初始处理的结果并执行附加处理以标记该值的后端服务的第二远程处理器。
图5例示出根据各个实施例的可采用本文所描述的装置和/或方法(例如，与之前参考图1-4所描述的任何计算设备或电子设备相关联的任何装置和/或方法)的示例设备500。如所示，设备500可包括多个组件，诸如一个或多个处理器504(示出一个)和至少一个通信芯片506。通信芯片506可具有用于与探测元件(未示出)对接的接口，该探测元件用于探测一个或多个非平面结构(未示出)。一个或多个非平面结构可与本文所描述的任何非平面结构类似，并且探测元件可与本文所描述的任何探测元件类似。
在各实施例中，一个或多个处理器504的每一个可包括一个或多个处理器核。在各实施例中，至少一个通信芯片506可物理地或电气地耦合至一个或多个处理器504。在进一步的实现中，通信芯片506可以是一个或多个处理器504的一部分。在各实施例中，计算设备500可包括印刷电路板(PCB)502。对于这些实施例，可以将通信芯片506的一个或多个处理器504设置在其上。
在一些实施例中，一个或多个非平面结构可被形成于PCB 502上，例如，形成于PCB 502上的一个或多个开口和/或预定义位置中。在这些实施例中，探测元件中的一个或多个组件可被形成于PCB 502上，邻近于一个或多个非平面结构(例如，在一个或多个开口中和/或围绕一个或多个开口)。在一些实施例中，探测元件的一部分和一个或多个非平面结构可被形成于衬底(例如，PCB 502的衬底或不同衬底)上，该衬底被形成于通信芯片506和/或一个或多个处理器504的有源电路的一个或多个层上(具有用于将信号从探测元件发送至一个或多个处理器504的导电通孔)。
取决于其应用，计算设备500可包括可能或可能不物理地或电气地耦合至PCB 502的其他部件。这些其他部件包括但不限于存储器控制器(未示出)、易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(DRAM)520)、非易失性存储器例如只读存储器(ROM)524、闪存522、I/O控制器(未示出)、数字信号处理器(未示出)、密码协处理器(未示出)、图形处理器530、一个或多个天线528、显示器(未示出)、触摸屏显示器532、触摸屏控制器546、电池536、音频编解码器(未示出)、视频编解码器(未示出)、全球定位系统(GPS)设备540、罗盘542、加速度计(未示出)、陀螺仪(未示出)、扬声器550、相机552和大体积存储设备(例如硬盘驱动器、固态驱动器、压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD))(未示出)等等。
在一些实施例中，一个或多个处理器504、闪存522和/或存储设备(未示出)可包括存储编程指令的相关联的固件(未示出)，这些编程指令被配置为使计算设备500能响应于由一个或多个处理器504执行编程指令来执行本文中所描述的方法，诸如处理由探测元件提供的数据以及生成指示流体样本的特征的值。在各实施例中，这些方面可以附加地或可替代地使用从一个或多个处理器504、闪存512或存储设备511分离的硬件来实现。
通信芯片506可使能有线和/或无线通信以将数据转移到或转移出计算设备500。术语“无线”和其衍生物可用于描述可使用通过非固态介质调制的电磁辐射来传递数据的电路、设备、系统、方法、技术、通信信道等。术语不意指相关联的设备不含有任何线，尽管在一些实施例中它们可能不含有任何线。通信芯片506可实现多种无线标准或协议的任何一个，包括但不限于IEEE 702.20、长期演进(LTE)、LTE高级(LTE-A)、通用分组无线服务(GPRS)、演进数据最优化(Ev-DO)、演进型高速分组接入(HSPA+)、演进型高速下行链路分组接入(HSDPA+)、演进型高速上行链路分组接入(HSUPA+)、全球移动通信系统(GSM)、GSM演进增强型数据速率(EDGE)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强型无绳电信(DECT)、全球微波互联接入(WiMAX)、蓝牙、其衍生物和称为3G、4G、5G以及进一步的任何其他无线协议。计算设备500可包括多个通信芯片506。例如，第一通信芯片506可专用于诸如Wi-Fi和蓝牙的较短距离无线通信，而第二通信芯片506可专用于诸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO及其他的较长距离无线通信。
在各实现中，计算设备500可以是可穿戴设备、膝上型计算机、上网本、笔记本、超级本、智能电话、计算平板、个人数字助理(PDA)、超移动PC、移动电话、台式计算机、服务器、打印机、扫描仪、监视器、机顶盒、娱乐控制单元(例如，游戏控制台或自动娱乐单元)、数码相机、家电、便携式音乐播放器或数字录像机。在进一步的实现中，计算设备500可以是处理数据的任何其他电子设备。
可以利用一个或多个计算机可用或计算机可读介质的任意组合。计算机可用或计算机可读介质例如可以是但不限于，电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置、设备或传播介质。计算机可读介质的更加具体的示例(非排他性列表)将包括下述项：具有一条或多条线的电连接件、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、诸如支持互联网或内联网的传输介质的传输介质或磁存储设备。注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可以是其上打印有程序的纸张或另一合适的介质，因为程序可以经由例如对纸张或其他介质的光学扫描而被电子地捕获，随后如有必要被编译、解释，或以其他合适的方式处理，并随后存储在计算机存储器中。在本文档的上下文中，计算机可用或计算机可读介质可以是可包含、存储、通信、传播、或传输程序以供指令执行系统、装置或设备使用或结合指令执行系统、装置或设备一起使用的任何介质。计算机可用介质可包括被传播的数据信号，随其体现在基带中或作为载波的一部分的计算机可用程序代码。可使用任何合适的介质来传送该计算机可用程序代码，包括但不限于无线、有线、光纤缆线、RF等。
用于执行本公开的操作的计算机程序代码可以一种或多种编程语言的任意组合来编写，包括面向对象编程语言(例如Java、Smalltalk、C++等等)以及常规程序化编程语言(诸如“C”编程语言或类似的编程语言)。该程序代码可作为部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上或完全地在远程计算机或服务器上的独立的软件包完全地在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上执行。在后一场景中，可通过任意类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))将远程计算机连接至用户的计算机，或可作出至外部计算机的该连接(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)。
示例
示例1是用于基于非平面结构的响应来表征流体样本的装置。该装置可包括衬底；形成于衬底上的非平面结构，该非平面结构具有半透膜以及可由半透膜限定的核心，半透膜用于将物质渗透到核心或从核心向外渗透，其中非平面结构的特征将响应于通过半透膜的物质的渗透而改变；以及形成于衬底上的传感器，该传感器用于响应于非平面结构对流体样本的暴露来获得测量结果；以及电路，用于基于测量结果来标识指示流体样本的特征的值。
示例2包括示例1(或本文所描述的任何其他示例)的主题，进一步包括致动器，用于执行以下各项的至少一者：将电流施加到非平面结构以使用传感器获得测量结果，将光投射于非平面结构上以使用传感器获得测量结果，将机械应力施加于半透膜的外表面以使用传感器获得测量结果，或将气压变化施加于半透膜的外表面以使用传感器获得测量结果。
示例3包括示例1-2中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中致动器包括以下各项中的至少一者：可见光谱光源，UV(紫外线)光谱光源，或者红外线光谱光源。
示例4包括示例1-3中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所述光包括激光束。
示例5包括示例1-4中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中传感器用于响应于流体通过半透膜的渗透来测量流体地耦合至非平面结构的储器的容积。
示例6包括示例1-5中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中非平面结构形成于衬底的表面上的开口中。
示例7包括示例1-6中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中半透膜将从所述表面突出。
示例8包括示例1-7中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中非平面结构完全形成于衬底的表面上的开口内。
示例9包括示例1-8中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中非平面结构将响应于流体样本的吸收或排出而膨胀或收缩。
示例10包括示例1-9中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中非平面结构的形状包括以下各项的至少一个：球体、椭球体、半球体、截球体或截椭球体。
示例11是一种装置，包括衬底；形成于衬底上的非平面结构，该非平面结构具有弯曲外表以及由弯曲外表限定的核心，其中核心的内容物将响应于将流体样本施加于非平面结构而通过渗透来改变；以及形成于衬底上的模块，用于响应于将流体样本施加于非平面结构来标识非平面结构的特征的改变，所标识的改变指示流体样本的属性。
示例12包括示例11(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所述模块包括处理器，用于：响应于非平面结构的体积变化来标识对电容、电阻或电感中的至少一者上的改变的测量结果；以及基于测量结果来计算指示流体样本的属性的值。
示例13包括示例11-12中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所述模块包括处理器，用于：响应于施加于弯曲外表的不同位置的力来标识对弯曲外表的部分的位置的改变的测量结果；以及基于测量结果来计算指示流体样本的属性的值。
示例14包括示例11-13中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所述模块包括处理器，用于：响应于施加于非平面结构的力来标识对非平面结构的振动响应的改变的测量结果；以及基于测量结果来计算指示流体样本的属性的值。
示例15包括示例11-14中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所述模块包括处理器，用于：标识对包括非平面结构的电路的电容上的改变的测量结果；以及基于测量结果来计算指示流体样本的属性的值。
示例16包括示例11-15中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所述模块包括处理器，用于：响应于非平面结构的导电性的改变来标识对电路的电特征的改变的测量结果；以及基于测量结果来计算指示流体样本的属性的值。
示例17包括示例11-16中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所述模块包括处理器，用于：标识对非平面结构的光学透明度、光学反射或光学吸收中的至少一者的改变的测量结果；以及基于测量结果来计算指示流体样本的属性的值。
示例18包括示例11-17中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中流体样本包括以下各项中的至少一者：体液、水样、饮料、清洁液或溶剂。
示例19包括示例11-18中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所述模块包括：致动器，用于与流体样本的施加相关联地激活以探测非平面结构；以及传感器，用于响应于致动器的激活来获得与非平面结构相关联的测量结果。
示例20包括示例11-19中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中衬底包括半导体衬底并且模块的至少一部分包括位于半导体衬底的表面下的有源电路，并且其中非平面结构至少部分地形成于半导体衬底的表面上的开口中。
示例21是一种方法，包括以下步骤：在珠子对流体样本的渗透响应之后探测珠子以标识珠子的特征；响应于该探测来获得对珠子的测量结果；以及基于对珠子的测量结果来计算指示流体样本的特征的值。
示例22包括示例21(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中珠子的特征包括体积，并且所述方法进一步包括以下各项的至少一者：响应于与渗透响应相关联的珠子的体积改变来标识与电容器的板的移动对应的电容改变；响应于与渗透响应相关联的珠子的所述体积改变来标识与电容器的板的移动对应的在光学传感器上接收的光的改变；响应于与渗透响应相关联的珠子的体积改变来标识与电介质间隙的膨胀对应的电容改变；响应于与渗透响应相关联的珠子的体积改变来标识与电感器的线圈的移动对应的电感改变；或者响应于与渗透响应相关联的珠子的体积改变来标识与珠子的外壳的导电部分的移动对应的电路的电耦合。
示例23包括示例21-22中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中珠子的特征包括表面张力，并且所述方法进一步包括：将力施加于珠子的外壳的一部分；以及标识以下各项的至少一者：珠子的变形、珠子给予参照物的力、或者珠子相对于参照物的移动。
示例24包括示例21-23中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中珠子的特征包括振动响应，并且所述方法进一步包括：将振动力施加于珠子的一部分；以及标识珠子的不同部分的移动。
示例25包括示例21-24中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中珠子的特征包括电特征，并且所述方法进一步包括：将电流施加于包括珠子的电路；以及标识该电路的节点的电特征。
示例26包括示例21-25中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，进一步包括：在珠子对流体样本的渗透响应之后使用UV(紫外线)光谱光源来照射珠子；以及响应于照射珠子来标识光谱。
示例27包括示例21-26中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中珠子的特征包括珠子的质量，并且其中获得对珠子的测量结果包括读取对应于珠子的负载传感器。
示例28包括示例21-27中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，进一步包括：标识没有被所述珠子吸收的所述流体样本的百分比；以及利用所述百分比来标识对所述珠子的所述测量。
示例29包括示例21-28中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中珠子的特征包括表面区域，并且其中获得对珠子的测量结果包括感测多个垫以标识这多个垫中的哪些垫与珠子接触。
示例30包括示例21-29中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中流体样本包括以下各项中的至少一者：体液、水样、饮料、清洁液或溶剂。
示例31是一种方法，包括以下步骤：在衬底中形成开口；将珠子安置于开口中，该珠子具有选择性可渗透弯曲外表和由该选择性可渗透弯曲外表限定的核心，其中核心的内容物将响应于将流体样本施加于珠子而通过渗透来改变；以及在衬底上形成流体通道，该流体通道用于将开口耦合至流体储器。
示例32包括示例31(或本文所描述的任何其他示例)的主题，进一步包括在衬底上形成传感器以获得对珠子的测量结果。
示例33包括示例31-32中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，进一步包括在衬底上形成传感器以获得对流体储器的流体内容物的测量结果。
示例34包括示例31-33中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，进一步包括在衬底上形成传感器以标识流体储器是否为空。
示例35包括示例31-34中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所安置的珠子的选择性可渗透弯曲外表的一部分从开口突出。
示例36是一种电气系统，包括：致动器，用于刺激珠子以在珠子对流体样本的渗透响应之后探测珠子以标识珠子的特征；传感器，用于致动器的激活来获得珠子的测量结果；以及处理器，用于基于珠子的测量结果来计算指示流体样本的特征的值。
示例37包括示例36(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中所述致动器包括光学组件。
示例38包括示例36-37中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中致动器或传感器中的至少一者包括压电组件。
示例39包括示例36-38中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，其中致动器包括电路。
示例40包括示例36-39中任一项(或本文所描述的任何其他示例)的主题，进一步包括用于输出值的显示器。
虽然出于描述的目的已经说明和描述了某些实施例，但经计算以实现相同目的的各种各样的替代和/或等价实施例或实现方式可替代所示和所描述的实施例，而不背离本公开的范围。本申请旨在涵盖本文讨论的实施例的任何改编或变型。因此，明确地旨在仅由权利要求来限定本文所描述的实施例。
其中本公开记载“一个”或“第一”要素或其等效物，这种公开包括一个或多个这种要素，既不要求也不排除两个或多个这种要素。此外，对于被标识的要素的按顺序的指示(例如，第一、第二或第三)是用于在要素之间区分，而不指示或暗示要求或限制数量的这种要素，它们也不指示这种要素的特定位置或顺序，除非以其他方式具体说明。