用于基于GMR的生物标志物检测的系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2018年6月27日提交的美国临时专利申请no.62/711,396的优先权，在此引入其全部内容作为参考。

本公开涉及一种用于检测分析物的系统。具体而言，本发明涉及一种移动系统，其包括一个单元和一个卡盒组件，该单元和卡盒组件可用于检测各种分析物，例如金属，生物标志物等。

背景技术：

通常情况下，一般使用卡来测试血液试样中的生物标记，金属等。通常，在执行读取之前，将血液试样添加到已知卡中仅简单地依赖血液试样到卡的横向流动。而且，当前医疗市场上的分析系统通常依赖于全血试样的毛细管分离，这通常将检测方法局限于光学分析或者目测。

技术实现要素：

本实施例涉及用于使用磁阻传感器技术检测试样中的分析物的装置。为了说明的目的，根据实施例描述的设备，系统和特征都关于使用巨磁阻(gmr)传感器平台来实现。

本公开的一方面在于提供一种用于检测测试试样中的分析物的系统。该系统包括：卡盒读取器单元，其包括控制单元和气动系统；以及卡盒组件，其构造成通过其中的连通通道接收和制备具有一种或多种混合材料的测试试样。卡盒组件具有气动接口和电子接口，以及具有与准备测试试样有关的参数的存储芯片和至少一个用于检测试样中的分析物的传感器。卡盒组件被配置为经由气动接口和电子接口与卡盒读取器单元气动地和电子地匹配，使得卡盒读取器单元中的控制单元从存储芯片中读取并实施与制备测试试样相关的参数。气动系统包含在卡盒读取器单元内，并具有至少一个泵和至少一个阀，用于选择性地将流体压力施加到卡盒组件的气动接口处，并因此通过卡盒组件的连通通道来移动测试试样和一种或多种混合材料并到达至少一个传感器。控制单元被配置为启动气动系统，以在卡盒组件中制备测试试样，并将测试试样提供给至少一个传感器以检测分析物和测量值。控制单元还被配置为，处理来自至少一个传感器的测量数据，作为检测到的分析物的结果，来产生测试结果。

另一方面提供了一种例如使用上述系统处理测试试样来检测分析物的方法。该方法包括：通过控制单元在卡盒读取器单元和卡盒组件之间建立电气和气动连接；并读取与存储芯片相关的参数来制备测试试样；以及使用控制单元激活气动系统，来准备卡盒组件中的测试试样，并将测试试样提供给至少一个传感器以检测分析物和测量值，并进一步处理来自至少一个传感器的测量值，例如检测到的分析物的结果，以生成测试结果。

本公开的其他实施形态、特征和优点将由下面的详细说明、附图以及所附权利要求明了。

附图说明

下面将参照附图介绍本公开的多种实施例，在附图中：

图1为在根据本公开一实施例的系统中使用的示例性卡盒(cartridge)读取器单元的透视图；

图2a为用在根据本公开一实施例的系统中的示例性卡盒组件的透视图；

图2b为根据这里的一实施例的图2a中的卡盒组件的分解图；

图2c为根据这里的一实施例的图2a中的卡盒组件的原理图；

图2d示出了图2a的卡盒组件的截面图，其描绘了在试样处理卡与其传感和通信衬底之间的连接接口；

图2e示出了图2d的截面的透视图，其显示出根据这里的一实施例在gmr传感器的位置上的通道的更多的细节；

图2f原理性地示出了gmr传感器的基本结构和原理；

图3为根据本公开一实施例的系统的原理图；

图4示出了根据一实施例，当使用图3中所公开系统的特征时，用于执行试样中的分析物检测的方法的步骤；

图5示出了根据本公开一实施例的与卡盒读取器单元相关联的部件的示例性内部视图；

图6示出了根据本公开一实施例的与卡盒读取器单元相关联的内部部件的分解图；

图7示出了根据本公开一实施例的示例性卡盒读取器单元的壳体底部的倾斜顶视图；

图8示出了根据本公开一实施例的卡盒读取器单元中的部件的成角度的侧视图，其中外壳以虚线示出仅用于说明目的；

图9示出了根据本公开的实施例的卡盒读取器单元中的部件的俯视图，其中外壳的部分以虚线示出仅用于说明目的；

图10示出了根据本公开的实施例的卡盒读取器单元中的部件的侧视图，仅出于说明目的，其中外壳的部件以虚线示出；

图11示出了根据本公开一实施例的卡盒读取器单元中的气动系统的一部分的俯视示意图；

图12示出了根据本公开实施例的图11中卡盒读取器单元中的气动系统的部分的正面示意图；

图13示出了根据本公开一实施例的卡盒读取器单元中的气动系统的注射泵，阀和歧管的俯视示意图；

图14示出了根据本公开实施例的图13中所示的部分的透视示意图，所述部分是气动系统的一部分；

图15示出了根据本公开实施例的与卡盒读取器单元中的气动系统的歧管相关联的阀和泵的透视示意图；

图16示出了根据本公开的实施例的控制图的示意图，该控制图示出了气动系统的注射泵，换能器，阀，流动通道(在歧管中)，与卡盒组件上的端口相关联；

图17a至图17b是在一个实施例中，当使用本文公开的系统的特征来检测分析物的方法的步骤；

图18是根据其中的一个实施例的被配置为用作卡盒组件的一部分的试样处理卡的俯视图；

图19是图18的试样处理卡的横截面的示意图，其示出了阀在第一状态下的定位；

图20是图18的试样处理卡的横截面示意图，示出了阀在第二状态下的定位；

图21是此实施例的图18的试样处理卡中的示例性阀阵列的详细视图；

图22是此实施例的阀阵列的详细视图，示出了在第一状态下通道内的流动。

图23是此实施例的阀阵列的详细视图，示出了处于第二状态的通道内的流动；

图24示出了此实施例中图18的试样处理卡的截面图；

图25示出了此实施例中图18的试样处理卡中阀阵列的截面图；

图26是根据此实施例的将图18中试样处理卡与卡盒读取器单元一起使用的方法的流程图；

图27原理性地示出了根据本公开一实施例的卡盒读取器的功能模块；

图28为根据本公开一实施例的卡盒读取器的过程的流程图；

图29原理性地示出了根据本公开一实施例的信号处理器的功能框图.

图30为根据本公开一实施例用于图30所示信号处理器的过程的流程图。

图31是一个步骤图，其提供了与一实施例相关的步骤，命令，设置和时间的特定示例，用于使用此处公开的卡盒组件和卡盒读取器单元来处理被测试试样。

具体实施方式

由附图以及下面的说明可见，本公开涉及一种试样处理系统(或贯穿本公开所称的“系统”)，该系统可用于检测试样中例如金属、生物标志物等等的分析物(或多于一种分析物)的存在。在一实施例中，这种系统——在图3中示为系统300——可包含：(1)试样处理系统或“卡盒组件”，其包含试样制备微流体通道和用于检测测试试样中的生物标志物/分析物的至少一个传感装置(或传感器)，以及(2)数据处理和显示装置或“卡盒读取器单元”，其包含用于对卡盒组件的传感装置的任何检测数据进行处理的处理器或控制器以及用于显示检测事件的显示器。这两个部件共同组成系统。在一实施例中，这些部件可包含多种特征，包括但不限于一个以上的试剂卡盒、废料卡盒以及流动控制系统，该系统可以是例如气动流动控制器。

一般而言，为通过该组件发生对分析物、生物标志物等的检测并经由卡盒读取器单元输出，用于在卡盒组件中制备试样的过程如下：患者的原始试样被载入卡，视情况可选地经由过滤膜过滤，然后，由卡外气动装置生成的负压将试样过滤为分离的测试试样(例如血浆)。这种分离的测试试样通过通道的几何形态(channelgeometry)在卡上进行定量。通过在流过传感器/传感装置之前与来自混合材料源(例如泡罩包装、储存腔、卡盒、井等等)的混合材料(例如试剂(其可以是湿的或干的)、缓冲剂和/或清洗缓冲剂，珠和/或珠溶液等)的相互作用，试样在卡上被制备。试样制备通道可以被设计为使得任何数量的通道都可以在卡上竖直地堆叠，以允许同时使用多个患者试样。检测微流体装置也是如此，其也可竖直堆叠。试样制备卡——其为卡盒组件的一部分——包含：一个以上提供选自下列的功能性的结构：过滤、加热、制冷、混合、稀释、添加试剂、色谱分离及其组合；以及在整个试样制备卡中移动试样的装置。关于这些特征的进一步介绍将稍后在下面提供。

图1示出了根据一实施例用在系统300(见图3)中的卡盒读取器单元100的实例。卡盒读取器单元100可被配置为足够紧凑和/或小，以便作为手持式便携设备。卡盒读取器单元100包含主体或外壳110，其具有显示器120和用于容纳卡盒组件的卡盒容纳器130。外壳110可具有人体工学设计，以便在读取器单元100被握在操作者手中的情况下允许更大的舒适性。然而，外壳110的形状和设计并非旨在限制。

卡盒读取器单元100可包含接口140和显示器120，用于例如促进用户输入和/或将卡盒组件200与单元和/或试样连接。根据一实施例，结合所公开的卡盒组件200，作为一过程的一部分，系统300可处理、检测、分析和生成结果的报告，并进一步显示生物标志物结果，例如，使用传感器(磁阻性)技术，关于测试试样中检测出来的多种生物标志物(例如五种心脏生物标志物)的结果。

例如，显示器120可被配置为向操作者或用户显示信息。显示器120可以以集成的显示屏或触摸屏的形式提供(例如具有触觉或触摸反馈)，例如设置在外壳110上的lcd屏或led屏或任何其他平坦面板显示器，并且(视情况可选地)提供输入表面，其可被设计为终端用户接口(ui)140，操作者可用其向单元100输入命令和/或设置，例如经由用手指触碰显示器120自身。显示器120的尺寸可变。具体而言，在一实施例中，显示器120可以被配置为显示具有键、按钮、菜单和/或键盘功能的控制面板，用于作为终端用户接口的一部分，输入用于系统300的命令和/或设置。在一实施例中，控制面板包含功能键、开始与停止按钮、返回或输入按钮以及设置按钮。作为附加和/或作为替代地，尽管图1未示出，在一实施例中，卡盒读取器100可包含任何数量的实体输入装置，包括但不限于按钮和键盘。在另一实施例中，卡盒读取器100可被配置为经由另一装置接收输入，例如经由直接或有线连接(例如使用插头和线缆连接到计算机(pc或cpu)或处理器)或经由无线连接。在又一实施例中，显示器120可以是集成的屏幕，或者，可以是外在的显示系统，或者可以是它们二者。经由显示控制单元120，测试结果(例如来自参照图3介绍的卡盒读取器310)可以显示在集成的或外在的显示器上。在再一实施例中，用户接口140可以与显示器120分立地提供。例如，如果触摸屏ui不用于显示器120，其他的输入装置可用作用户接口140(例如遥控器、键盘、鼠标、按钮、操纵杆等)，并可以与卡盒读取器100和/或系统300关联。相应地，应当明了，用于到卡盒读取器100的输入的装置和/或方法并非旨在限制。在一实施例中，卡盒读取器100和/或系统300的所有功能可以经由显示器120和/或输入装置受到管理，包括但不限于：开始处理的方法(例如通过开始按钮)，选择和/或改变检定和/或卡盒组件200的设置，选择和/或改变与气动装置有关的设置，确认任何用于输入的提醒，查看处理测试试样的方法中的步骤，和/或查看(例如经由显示器120和/或用户接口140)测试结果以及gmr传感器和控制单元/卡盒读取器计算的结果。显示器120可以通过视觉显示与试样中的分析物检测有关的信息。显示器120可以被配置为显示来自控制单元/卡盒读取器的所生成的测试结果。在一实施例中，关于由卡盒读取器单元/控制器(通过接收来自传感装置的测量，该测量被确定为被检测分析物或生物标志物的结果)确定/处理的测试结果的实时反馈可被显示在显示器120上。

视情况可选地，扬声器(未示出)也可被提供为卡盒读取器100的一部分，用于提供音频输出。任何数量的声音都可被输出，包括但不限于语音和/或警报。卡盒读取器单元100也可包括，或者视情况可选地包括任何数量的连接器，例如，lan连接器和usb连接器，和/或与之相关联的其他的输入/输出装置。lan连接器和/或usb连接器可用于将输入装置和/或输出装置连接到卡盒读取器单元100，包括可移除的存储器或驱动器或其它系统。

根据一实施例，卡盒容纳器130可以是外壳110内的开口(例如图1所示)，其中可插入卡盒组件(例如图2的卡盒组件200)。在另一实施例中，卡盒容纳器130可包含托盘，其被配置为可在其中容纳卡盒组件。这样的托盘(见例如图6、10中的托盘610)可以相对于外壳100移动，例如移出和移入其中的开口，从而容纳卡盒组件200，并将卡盒组件移入(以及移出)外壳110。在一实施例中，托盘可以是弹簧承载的托盘，其被配置为相对于外壳110可释放地锁定。关于卡盒读取器100的另外的细节将在下面参照图3以及图5-17b介绍。

如前所述，卡盒组件200可被设计为插入卡盒读取器单元100，使得试样(例如血、尿)可以被制备、处理和分析。图2a-2c示出了根据此实施例的卡盒组件200的示例性实施例。某些与所公开的卡盒组件200相关联的一般性的特征通过参照这些附图介绍。然而，如后面更为详细地介绍的，几种不同类型的卡盒卡以及卡盒组件可与卡盒读取器单元100一起使用，并因此设置为系统300的一部分。在某些实施例中，试样处理系统或卡盒组件200可采用用于进行个体测试的用后可弃组件的形式。也就是说，如通过这里的介绍进一步明了的，取决于试样和/或将要测试的分析物的类型，可使用不同的卡盒卡配置和/或卡盒组件。图2a示出了根据这里的一实施例的卡盒组件200的倾斜的顶视图。卡盒组件200包含试样处理卡210以及传感和通信衬底202(也参照图2b)。一般来说，试样处理卡210被配置为接收试样(例如经由试样端口，例如注入端口，其也在后面介绍)，并且，一旦插入卡盒读取器单元100，处理试样并引导试样流动，以生成制备的试样。卡210也可在内部的废料腔(图2a未示出，但在下面进一步介绍)中存储来自用于制备测试试样的流体和/或试样的废料。存储器芯片275可被读取和/或写入，并用于存储与例如卡盒应用、传感器校准、所需试样处理有关的信息。在一实施例中，存储器芯片275被配置为存储气动系统规约，其包含用于有选择地向卡盒组件200的卡210施加压力，并因此实现制备试样的方法的步骤和设置，该试样用于传送到磁阻性或磁阻传感器(例如gmr传感器芯片280)。传感器芯片可用于对插入单元100的各个卡盒组件200进行防误措施，因为其包括于各种化验测定的自动操作配方(automationrecipe)。存储器芯片275也包含对于各个卡210和/或卡盒组件200的制造的可追溯性。传感和通信衬底202可被配置为建立和维护与卡盒读取器单元100的通信，以及接收、处理和检测所制备试样的特征。衬底202建立与卡盒读取器单元100中的控制器的通信，使得分析物可在所制备的试样中被检测。试样处理卡210与传感和通信衬底202(见例如图2b)组装或组合在一起，以形成卡盒组件200。在一实施例中，粘合材料(见例如图2d)可以视情况可选地用于使卡210与衬底202彼此粘合。在一实施例中，衬底202可以为施加到试样处理卡210的层叠层。在一实施例中，衬底202可以设计为层叠到试样处理卡210的柔性电路。在另一实施例中，试样处理卡210可以用陶瓷材料制造，并在其上集成有电路、传感器(传感器芯片280)以及流体通道。作为替代的是，卡210和衬底202可以机械对准并连接在一起。在一实施例中，衬底202的一部分可以从卡的一个边缘或一端延伸，例如图2a所示。在另一实施例中，如图2b所示，衬底2-2可被对准和/或将尺寸设计为使其具有与卡210类似的边缘或较小的边缘。

图2c原理性地示出了根据一实施例的卡盒组件200的特征。如图所示，某些特征可设置在试样处理卡210上，而其他特征可以与衬底202相关联。一般而言，为了(在卡的主体内)容纳测试试样(例如血、尿)，卡盒组件200包含试样注入端口215，其可设置在卡210的顶部。另外，视情况可选地，过滤器220(这里也称为过滤膜)、排气端口225、阀阵列230(或阀阵列带230)以及气动控制端口235可被设置为卡210的一部分。连通通道233设置在卡210内，以流体连接卡210的这些特征。气动控制端口235是卡盒组件200上的气动接口的一部分，用于有选择地将加压流体(空气)施加到卡的连通通道233(以便指引其中的流体(空气、液体、测试试样等等)流动)和/或阀阵列230。视情况可选地，卡210可包含连接到指定的连通通道233的不同的阀控制端口535，用于对阀阵列230中的阀进行控制。卡210也可具有经由连通通道233流体连接的一个以上的计量腔240、气体渗透膜245以及混合通道250。计量腔被设计为经由连通通道233在其中接收测试试样(直接地，或是经过过滤地)。这些特征在下面参照图18-26更为详细地介绍，其中示出了可用作卡盒组件200的一部分的试样处理卡的不同的示例性实施例。在一实施例中，这里介绍的系统300可使用如题目为“systemandmethodforsamplepeparationingmr-baseddetectionofbiomarkers”且于同日提交的国际专利申请no.pct/us2019/_____(代理人案卷号no.026462-0504847)所公开的卡盒组件，该申请全文并入此处作为参考。一般而言，试样可经由端口215注入卡盒组件200，并借助使用过滤器(例如过滤器220)的过滤、计量腔240中的计量、混合通道250中的混合、加热和/或制冷(视情况可选的)以及经由连通通道233、气动控制端口235和阀阵列230被引导和改变流速来进行处理。例如，流体的流动可使用内部微流体通道(贯穿本公开，一般也称为连通通道233)和阀，经由气动系统(例如卡盒读取器单元100中的系统330，如图3以及图5-16所示)与气动接口(例如在具有气动控制端口235的卡210上)的连接或类似的连接部分而受到控制。根据一实施例，经由加热器259，可实现对卡210内的测试试样和/或混合材料/流体的视情况可选的加热，该加热器可以采用具有热敏电阻器且设置在pcb/衬底202上侧的布线轨迹的形式。根据一实施例，经由集成在卡盒组件200中(例如在衬底202上)的tec模块，或在另一实施例中，经由集成在卡盒读取器单元100内部的模块，可实现对卡210内的测试试样和/或混合材料/流体的视情况有选择性的制冷。例如，如果制冷模块设置在单元100中，如果需要制冷的话，其可被按压为紧贴卡盒组件200。处理也可视情况可选地包含经由卡210上的视情况可选的试剂部分260(和/或泡罩包装)，和/或经由卡盒读取器单元100的外壳110内的试剂卡盒来引入试剂。试剂可以按照该试样的处理以及被分析的卡盒组件200的需要释放或混合。另外，视情况可选的泡罩包装265可设置在卡210上，以便在处理中经由连通通道233向试样引入例如试剂、洗脱剂、清洗缓冲剂、磁纳米颗粒、珠溶液或其他缓冲剂的材料。一个以上的内部废料腔(也称为废料池或废料贮器)270也可视情况可选地设置在卡210上，以便贮存来自试样和试剂的废料。如下面讨论的那样，输出端口255——也称为传感器传送端口或到传感器的输入端口——被设置为将制备好的试样从卡210输出到gmr传感器芯片280，用于检测测试试样中的分析物。输出端口255可以流体连接至计量腔，以便将测试试样和一种以上的混合材料传送到传感器。因此，传感器可被配置为，经由所述至少一个输出端口255，接收测试试样以及所述一种以上的混合材料。在实施例中，输入端口257——也称为废料传送端口或来自传感器的输出端口——被设置为将来自gmr传感器芯片280的任何流体或试样输出到废料腔270。废料腔270可以经由连通通道233流体连接到卡210的其他功能部件(包括例如计量腔240、输入端口257或二者同时)。

卡盒组件200具有在存储器芯片275上存储、读取和/或写入数据的能力，存储器芯片275可与卡210或衬底202相关联。如前所述，存储器芯片275可用于存储与卡盒应用、传感器校准以及所需试样处理(在试样处理卡内)有关和/或相关联的信息，并基于所制备和处理的试样接收附加的信息。存储器芯片275可位于试样处理卡210上或衬底200上。

如前所述，根据这里的实施例，可以使用磁阻性传感器，以使用这里公开的系统确定测试试样内的分析物(例如生物标志物)。尽管说明书和附图提及使用特定类型的磁阻传感器，即巨磁阻(gmr)传感器，应当明了，本公开并不局限于gmr传感器平台。根据某些实施例，传感器可以是例如各向异性磁阻性(amr)传感器和/或磁性隧道结(mtj)传感器。在实施例中，可以使用其他类型的磁阻性传感器技术。但是，仅仅出于阐释目的，说明书和附图提到使用作为磁阻性传感器的gmr传感器。

卡盒组件200的衬底202可以是或者包含电子接口和/或电路接口，例如pcb(印刷电路板)，其可具有巨磁阻(gmr)传感器芯片280和与之相关联的电气接触垫290(或电气接触部分)。其他的部件也可设置在衬底202上。根据一实施例，gmr传感器芯片280至少附着到衬底202。gmr传感器芯片280可以被布置在衬底202上并使用粘合剂粘在衬底202上。在一实施例中，可在gmr传感器280和pcb衬底202之间使用液体粘合剂或带粘合剂。这样的设计可能需要例如在底部与pcb的结合以及在顶部与处理卡的结合。作为替代的是，用于将gmr传感器芯片280附着到衬底202的其他方法包括但不限于：将gmr传感器摩擦装配(frictionfitting)到pcb，以及将gmr传感器芯片280的顶部直接连接到试样处理卡210(例如，特别是在以层叠到试样处理卡210(的背部)的柔性电路的形式提供衬底202时)。gmr传感器芯片280可被设计为接收来自试样处理卡210的输出端口255的制备好的试样。因此，gmr传感器芯片280在衬底上的放置可以基于输出端口255在卡210上的位置而改变或更改(因此，图2b所作图示并非旨在限制)，反之亦可。在一实施例中，gmr传感器芯片280被放置在衬底202的第一侧(朝向卡210的下侧的顶侧，如图2b所示)，以便从在卡210的下侧进行输出的输出端口接收所制备的试样，接触垫290被设置在衬底的相反的第二侧(例如在衬底202的底侧或下侧，使得当组装完成时，接触垫290在卡盒组件200的底侧露出，从而插入卡盒读取器单元100)。gmr传感器芯片280可包括其自己的相关联的接触垫(例如金属条或销)，其经由pcb/衬底202上的电子连接而电气地连接到设置在其下侧的电气接触垫290。因此，当卡盒组件200插入卡盒读取器100时，电气接触垫290被配置为作为电子接口并建立电气连接，因此与卡盒读取器单元100中的电子装置(例如卡盒读取器310)电气连接。因此，传感器芯片280中的所有传感器都通过电气接触垫290和gmr传感器芯片280的接触垫连接到卡盒读取器单元100中的电子装置。

图2d和2e示出了卡210和衬底202的连接接口的示例性截面图。具体而言，图2d示出了根据一实施例在卡210上的输出端口255和衬底202的gmr传感器芯片280之间的接口。例如，图中示出了根据这里公开的任一实施例，位于卡210下方并且邻接卡210的pcb衬底202。衬底202可附着到卡210的底面。卡210在其至少一个层中具有通道特征，这里标记为微流体通道433(它是卡210内的许多连通通道中的一个)，其被设计为将在卡210中处理的测试试样引导到指向gmr传感器280的输出端口255。视情况可选地，粘合材料可设置在卡210的层之间，例如，粘合剂434a可设置在卡中具有试剂端口434b的层和具有通道433的层之间。衬底202包含gmr传感器芯片280，该芯片被设置为邻近通道433以及卡210的输出端口255。图2e示出了与使用卡210的分析物检测有关的原理图，该卡具有所述一个以上的微流体通道433和与pcb衬底202的硅片相关联的gmr传感器芯片280。分析物检测通过微流体、表面化学、试样目标、纳米磁珠、磁场和巨磁阻(gmr)传感器芯片280成为可能。例如，卡210中的微流体通道433(即连通通道)可帮助从磁珠黏附体1415引导纳米磁珠以及分离的测试试样的流动，以便进行处理。磁珠黏附体1415可被配置为与生物分子1425(也称为目标)或关心分析物相互作用，例如，在抗体-分析物-磁珠黏附体的三明治复合结构中。试样目标是将被检测和测量的项目。纳米磁珠1415黏附到试样目标1425。视情况可选地，隔离材料1445、1455可被设置在传感器280上。例如，在图2e所示的实施例中，另外的隔离层1455在生物表面1445下面。隔离层1455可以与gmr传感器280直接接触，并可包含金属氧化物层。根据一实施例，生物表面层1445可以与隔离层1455直接接触。衬底202可用作它上面的各个部件——例如gmr传感器280、隔离层1455和/或生物表面层1445——的支架。在某些实施例中，衬底202可以用硅片或层叠的柔性层制成。

磁场(来自与下面参照图3所介绍的磁场发生器360不同的磁场发生器365)可用于激励位于传感器附近的纳米磁颗粒。图2f示出了例如反平行和平行磁化的原理示例。类似的原理可在这里用于gmr传感器芯片280。具体而言，如图2f所示，gmr传感器可以设计为包含金属多层结构，该结构具有夹在两个磁性层880a和880b之间的非磁性导电夹层890。在一实施例中，非磁性导电夹层890可为薄的铜膜。在一实施例中，gmr传感器芯片280使用金属结构构成，该结构具有夹在两个铁磁性层(图2f中的880a和880b)之间的几个纳米厚的非磁性导电薄膜(例如铜)，其依赖于铁磁性层的相对磁化方向而变化。金属多层结构的电阻依赖于磁性层880a和880b的相对磁化方向而变化。平行磁化(如图2f的右半部所示)将导致较低的电阻，而反平行磁化(如图2f的左半部所示)则导致较高的电阻。这一现象促进了来自纳米尺度磁性材料的杂散场检测。磁化方向可以由外部施加的磁场控制。结果，金属多层结构的电阻根据外部磁场而变化。

gmr传感器具有超出各向异性磁阻(amr)或霍尔传感器的灵敏度。这种特性使得检测来自纳米等级磁性材料的杂散场成为可能。例如，来自黏附在传感器表面上的磁纳米颗粒的杂散场将改变磁性层的磁化，并因此改变gmr传感器的电阻。因此，每单位面积黏附到gmr传感器的磁纳米颗粒的数量的变化可以反映在gmr传感器电阻值的变化当中。

出于这些原因，根据这里介绍的实施例，卡盒组件200中使用的传感器是gmr传感器芯片280。

现在参照图3，示出了系统中设置的特征的一种概览,特别地，原理性地示出了卡盒读取器单元100的某些其他的特征，以进一步介绍卡盒读取器单元100和卡盒组件200如何被配置在一起工作，组成用于检测试样中分析物的系统300。如所介绍的，卡盒组件200可插入卡盒读取器单元100的外壳110。一般而言，卡盒读取器单元100的外壳110可进一步包括或包含：处理器或控制单元310，贯穿本公开，也称为“控制器”和/或“卡盒读取器”310；电源320；气动系统330；通信单元340；(视情况可选的)诊断单元350；磁场发生器360；存储器370(或数据存储器)；以及，用户接口140和/或显示器120。视情况可选地，例如用于打开插入的卡盒组件上的试剂源或用于将试剂引入卡盒组件中(如果试剂不是在组件内特定的装试剂的地方)的试剂开启器(例如图6中的刺穿系统553)也可被设置为卡盒读取器单元100的一部分。一旦卡盒组件200被插入卡盒读取器单元100的外壳110，且电气及气动系统被连接，卡盒存储器芯片275可通过卡盒组件200被读取(例如由单元100中的卡盒读取器310/控制单元或pcb组件读取)，以确定气动系统规约，该规约包含用于有选择地将压力施加到卡盒组件200的卡210的步骤和设置，从而实现制备用于传送到传感器(例如gmr传感器芯片280)的试样的方法，因此，放在组件200中的试样可被制备、处理和分析。控制单元或卡盒读取器310可控制用于在试样中检测分析物的过程的自动化所需要的输入和输出。例如，卡盒读取器310可以是实时控制器，其被配置为，除其他的以外，控制与卡盒组件200相关联的巨磁阻(gmr)传感器芯片280和/或存储器芯片275以及外壳110内的气动系统330以及来自用户接口的控制，例如，驱动磁场发生器360，向与卡盒组件200相关联的传感器芯片和/或存储器发送和/或从之接收信号。在一实施例中，卡盒读取器310以pcb(印刷电路板)的形式被提供，其中可包含另外的芯片、存储器、装置。卡盒读取器310可被配置为与例如内部存储器单元、系统运行初始化器、信号准备单元、信号准备单元、信号处理单元和/或数据存储器(图中均未示出)进行通信和/或对之进行控制。卡盒读取器310也可被配置为通过通信单元340发送和接收信号，使得网络连接和遥测(telemetry)(例如与云服务器)可被建立，非易失性的配方可被实施。一般而言，通信单元340允许卡盒读取器单元100使用无线或有线技术发送和接收数据。电力可经由电源320(通过内部的电池的形式，或经由连接(例如经由线缆和插头)的外部源接收电力的形式)供给卡盒读取器单元100。气动系统330用于，借助在试样处理卡210内部和沿着试样处理卡210移动和指引流体(例如经由气动连接235，通过其通道以及到直接弹性阀的连接)，处理和制备放入卡盒组件200的试样(例如，血、尿)。气动系统330可以是用于移动流体的系统和/或装置，其可使用例如与流体接触的柱塞和/或活塞(稍后在下面进一步介绍)。磁场发生器360可以是外部的磁性线圈或其他的场发生装置，其安装在单元100中，或以某种方式与设置在卡盒读取器单元100的电路板上或设置在卡盒组件200上的一个以上的芯片(例如传感器芯片280)集成在一起。磁场发生器360用于在读取信号的同时激励gmr传感器芯片280附近的磁纳米颗粒。根据实施例，第二磁场发生器365——其可以是线圈或其他的场发生装置——可以设置为卡盒读取器单元100的一部分并在外壳100内。例如，根据一实施例，第二磁场发生器365可以是与磁场发生器360分立且不同的。此第二磁场发生器365可被配置为用来生成非均匀的磁场，使得其能够在试样制备和处理过程中将这样的磁场施加到试样处理卡210的部分(例如上面、下面、侧面)，例如当在卡中移动来自混合材料源的混合材料(例如，缓冲剂和/或磁珠)以及测试试样的时候。在一实施例中，第二磁场发生器365设置在卡盒读取器单元的相反端或相反侧(例如，位于单元100的外壳110的顶部)，即远离用于gmr检测的磁场发生器360。在一实施例中，第二磁场发生器365设置在卡盒读取器单元相较于磁场发生器360的相反端(例如第二磁场发生器位于单元100的外壳110的顶部，磁场发生器360设置在单元100的底端(例如在卡盒容纳器130附近))。在一实施例中，用于检测生物标志物/分析物的总磁场包含来自磁场发生器360(在传感器芯片外或与传感器芯片集成在一起)的所施加磁场以及来自gmr传感器芯片280附近的磁纳米颗粒的任何扰动。试剂开启器视情况可选地用于在gmr传感器芯片280的读取和试样处理期间引入试剂(例如，如果试剂不在卡内特定的装试剂的地方)。如前面所介绍的，用户接口140/显示器120允许操作者输入信息、控制过程、提供系统反馈以及显示测试结果(经由输入显示屏，其可以是触摸屏)。

图4示出了使用这里公开的系统300进行试样中分析物检测的方法400的步骤。在步骤410中，系统被初始化。例如，系统的初始化可包含：向系统300(包括卡盒读取器单元100)加电，确定系统的配置信息，读取计算，确定特征(例如磁场发生器和载波信号)在线且准备就绪，等等。在步骤415中，完整的测试试样被加入或载入卡盒组件200(例如，试样被注射到如图2c所示的注入端口215中)。步骤410和415的顺序可以改变，即，可以在系统初始化之前或之后将完整的测试试样加入组件200。在步骤420中，卡盒组件200被插入卡盒读取器单元100。视情况可选地，作为方法400的一部分，用户指令可经由用户接口/显示器120输入到卡盒读取器单元100和/或系统300。于是，在步骤425中，试样的处理经由控制单元310启动。例如，这种启动可包含通过用户接口/显示器120和/或连接到读取器单元100的系统从操作者或用户接收输入。在另一实施例中，可以通过将卡盒组件200插入卡盒读取器单元100以及检测到其中卡盒组件200的存在(例如，经由组件200上的电气接触垫290与控制单元310之间的电气连接，以及自动读取来自存储器芯片275的指令)，自动地启动处理。使用气动控制指令(例如从存储器芯片275获得)，试样在步骤425中受到处理，从而生成制备的试样。如上面一般性地介绍(以及下面进一步介绍)的，试样的处理可以取决于试样的类型和/或插入读取器单元100的卡盒组件200的类型。在某些情况下，处理可包含制备试样之前的若干步骤，包括混合、引入缓冲剂或试剂等等。一旦试样制备好，所制备的试样被发送(例如，通过卡210中的通道，经由气动系统330和控制单元310的气动控制，到输出端口255)到gmr传感器芯片280。在步骤440中，所制备试样中的分析物在gmr传感器芯片280中被检测。接着，在步骤445中，来自gmr传感器芯片280的信号被接收和处理，例如，经由卡盒读取器310(控制单元，其可包含例如一个以上的处理器)。一旦信号被处理完，测试结果可在450处经由例如显示器120/用户接口被显示。在455处，测试结果被保存。例如，测试结果可保存在云服务器中和/或卡盒组件200上的板载存储器芯片275中。在实施例中，任何流体或试样可从gmr传感器芯片280通过输入端口257被引导到废料腔270。此后，一旦所有测试被传感装置/gmr传感器芯片280执行和读取，卡盒组件200可从卡盒读取器单元100退出。根据一实施例，这可以自动执行，例如，卡盒读取器单元的外壳110中的机械装置可将组件200推出外壳110，或者，这也可以由操作者手动执行(借助按钮或力)。

在一实施例中，这里介绍的系统300可如题目为“systemandmethodforsensinganalytesingmr-baseddetectionofbiomarkers”且于同日提交的国际专利申请no.pct/us2019/______(代理人案卷号no.026462-0504848)所公开的那样检测分析物，该申请全文并入此处作为参考。例如，在一实施例中，传感装置或gmr传感器芯片280可包含如-0504848申请所公开的一个以上的微流体通道和布置在所述一个以上微流体通道内的多个传感器垫。在一实施例中，这样的通道可以视情况可选地包含布置在通道内的多个gmr传感器。gmr传感器可以全都相同地配置，以检测一种分析物，这种冗余性使得增强的检测成为可能。gmr传感器也可全都不同地配置，以检测各种不同的分析物，或者配置为具有某种冗余性的、不同配置的传感器的组合。通道的配置不受限制。总之，通道中的gmr传感器可被设计为从gmr传感器芯片280提供输出(测试结果)。

图27-30一般地示出了卡盒读取器310(控制单元)和卡盒读取器单元100中的信号处理器的功能模块以及与它们相关联的过程，这些过程可由卡盒读取器单元100关于插入的卡盒组件200使用和实现。在一实施例中，这里介绍的系统300可如题目为“systemandmethodforprocessinganalytesignalsingmr-baseddetectionofbiomarkers”且于同日提交的国际专利申请no.pct/us2019/______(代理人案卷号no.026462-0504850)所公开的那样处理gmr传感器的信号，该申请全文并入此处作为参考。例如，如上所述，在步骤445中，经由卡盒读取器310，来自gmr传感器芯片280的信号被接收和处理。在一实施例中，卡盒读取器310被配置为使用试样制备控制部分和信号处理部分来执行对来自gmr传感器芯片280的结果进行处理的功能，试样准备控制部分具有存储器读取单元和试样准备控制单元(例如用于接收表示卡盒组件200已经插入卡盒读取器单元100的信号，读取存储在存储器芯片275中的信息，生成气动控制信号，并将它们发送到气动系统330)，信号处理部分适用于控制电气元件，准备和收集信号，处理、显示和/或将测试结果中继到外部系统，包括处理测量信号以获得分析物检测的测试结果，如-0504850申请中详细介绍的那样。与卡盒读取器310和单元100的信号处理器有关的附加特征稍后在本公开中更为详细地提供。

应当明了，关于图1和图2a-2f，所示的特征是作为这里公开的用于在试样中检测分析物的系统300的部分的卡盒读取器单元100和卡盒组件200的示例性原理图。因此，图示仅仅是阐释性的，并非旨在限制。

具体而言，图2c仅是示例性的，且并非旨在限制。根据一实施例，卡盒组件200可以包括先前描述的任何特征。此外，图18至图26在下面示出了根据一示例性实施例的一种类型的卡盒组件。应该明了，可以将任何功能添加，或替换，到本文公开的卡盒组件和/或卡盒中，与读取器一同使用。在一实施例中，这里介绍的系统300可使用任何数量或类型的卡盒组件200，如题目为“systemandmethodforsamplepeparationingmr-baseddetectionofbiomarkers”且于同日提交的国际专利申请no.pct/us2019/____(代理人案卷号no.026462-0504847)所公开的卡盒组件，该申请全文并入此处作为参考。

图5-16示出了根据本文实施例中的卡盒读取器单元100的特征的更多细节。同样，卡盒读取器单元100包括外壳110。外壳110可以包括连接在一起的很多部件，例如顶部和底部。在一实施例中，外壳110和/或其一部分(内部和/或外部)可以被模制，例如，注模。在图5-8所示的示例中，移除了外壳110的顶部以示出外壳110所包含的特征。具体地讲，这些图示出了外壳110底部相关的部分，包括卡盒读取器310(控制单元)，电源(电池)320，气动系统330，以及磁场生成器360。当然，应当明了，卡盒读取器单元100的各部分的放置并非旨在限制；更确切地说，当外壳的顶部和底部在被装配时，它们被设计为将这些所述的部件包含在其中(如图8所示，气动系统330被外壳110的顶部(未显示)所覆盖)。

图5、6和8示出了卡盒组件200在卡盒读取器单元100内的适当位置。当卡盒组件被插入卡盒读取器单元100中时，卡盒托盘610被配置为支撑卡盒组件200。具体地，卡盒组件200可以被提供在卡盒托盘610上，托盘610被配置为接收卡盒组件200。如图6、8和10所示，根据一实施例，托盘610可包括主体或底盘820，其具有在其上或其中接收卡盒组件200的接收表面。为了移动底盘820，齿条810(见图8、10，示出了托盘610的一侧(左侧))可以连接到其两侧，其被配置为与外壳110内卡盒容纳器130上相应的齿轮(未示出)啮合。因此，当内部齿轮旋转时，内部齿轮会与齿810之间的开口啮合，从而移动机架和底盘820，并使托盘610相对与壳体110移动，例如，从开口130中伸出或进入。

在一实施例中，可以在外壳110中提供夹具系统630。该夹具系统630可以被设计为将卡盒托盘610放入和移出外壳110。另外，和/或可替代地，在一实施例中，夹具系统630可以垂直，水平或对角地移动盒组件200和/或托盘610，以将卡盒组件200与卡盒读取器单元100中的卡盒读取器310气动和电气地连接。夹具系统630可以被配置在卡盒组件200上方和/或下方施加力以确保气动和电气连接。在一实施例中，夹具系统630可以包括齿条和小齿轮机构，该齿条和小齿轮机构被配置为被电动机驱动(例如步进电动机之类的，如电动机625)，从而将托盘610放入和移出外壳110。当然，这并并非旨在限制，而只是示例可以帮助托盘610运动的机构。在一实施例中，电动机625可以控制到卡盒组件200的气动连接和/或弹簧销连接(连接到630)。如稍后将描述的，夹具系统630可以与在卡盒读取器单元100中提供的其他部件协同工作，例如歧管520和pogo阵列620，以在卡盒组件200和卡盒读取器单元100之间建立并确保适当的气动和电气连接。此外，在一实施例中，电动机625可以配置为卡盒组件的位置相对于外壳110和/或卡盒容纳器130而言，例如从卡盒读取器单元100的弹出。

当卡盒组件200被放置在托盘610上，然后被插入或移动到卡盒容纳器130中，并因此被插入到外壳110中时，卡盒组件200与卡盒读取器310和气动系统330的部件对准。夹具系统630可以帮助这种对准和连接。根据一实施例，在外壳110中设置有止动构件，以停止托盘610和/或夹具系统630在外壳110内的移动并且可选地将其锁定住。

在一实施例中，卡盒读取器单元310以印刷电路板(pcb)组件560的形式被提供。具体地，当卡盒组件200在卡盒读取器单元100内时，至少卡盒组件200的电气接触垫290和气动控制端口235可以分别与pcb组件560和气动系统330的部件对齐(或电气接触到)，以在控制单元和卡盒组件200的电子接口之间建立电气连接，从而使卡盒读取器单元与电子接口电匹配。在一实施例中，图6中示意性地示出的pogo引脚阵列620或弹簧引脚被设置在外壳110中，用于建立与插入的卡盒组件200的电连接。更具体地说，用于物理接触卡盒组件的至少一部分以建立电连接。弹簧引脚被设计成竖直地(在z轴方向上)并且向上例如朝向卡盒组件200延伸。引脚可以是竖直弹簧引脚的阵列，其被安装在由绝缘材料制成的机体的内部，例如玻璃纤维。根据一实施例，pogo或弹簧引脚用于在卡盒组件和卡盒读取器310的pcb组件560之间产生非常低的电阻信号。

如图6所示，弹簧引脚或pogo引脚阵列620可在开口或卡盒容纳器130(或低于托盘610的)下方提供，这样当卡盒组件200插入卡盒读取器单元100时，阵列620相对于电气接触垫290和/或卡盒组件200的电气接口的位置被定位。在一实施例中，阵列620可与衬底220底部的电气接触垫290对齐并接合，以建立通信。在另一实施例中，可能需要对盒装组件200进行垂直调整，以便将弹簧引脚/阵列620与卡盒组件200上的电气接口/电气接触垫290连接。在一个实施例中，卡盒组件200可被垂直地降低(例如，通过夹具系统630)至垂直的弹簧引脚上，从而在卡盒组件200的底侧上的电气接触垫290的阵列与卡盒读取器单元100内的弹簧引脚之间建立连接。pogo引脚阵列620在卡盒读取器310(控制单元、pcb组件560)和卡盒组件200之间建立通信。与pogo引脚阵列620相关的引脚数量，是不被限制的。

根据一实施例，pcb组件560可以被配置为包括多个印刷电路板。在一实施例中，可以提供三个电路板作为pcb组件560的一部分。pcb组件560包括多个芯片，例如存储器370和数据存储，和/或换能器510，和/或一个以上的电路板上的其他已知电子设备，其被配置为实现卡盒读取器310(控制单元)的功能和/或实现系统300的功能(包括显示器120，用户界面140，通信单元340和/或诊断单元350)。在另一实施例中，用于存储器/数据存储的电子设备370，通信单元340和诊断单元350可以设置在不同的pcb上。通常，pcb组件560和卡盒读取器310被配置为实现并执行卡盒读取器单元100的功能和过程，其中一些功能将在后面参照图27-30和“0504848”申请中进行描述。

电源320被配置为在被激活时和/或当卡盒组件200与卡盒读取器单元100配合时向卡盒读取器单元100的各部分供电。例如，电源320可以供电给卡盒读取器310的控制单元和pcb组件560，磁场发生器360，显示器120和/或用户界面140，以及气动系统330(包括与其相关的任何电动机，阀和/或泵)。如图9和10所示，根据本文的实施例，电源320包括设置在外壳110中的至少一个内部安装的电池组320。电源320也可以包括两个或更多个电池组，如图5所示。在一实施例中，电源320可以安装在外壳110内的pcb组件560和盒读取器310的下方。如图8所示，将示例性电池组320放置在pcb组件560的两个pcb下面。电池组320可以经由布线连接到至少一个pcb，如本领域中已知的。

由于磁场发生器360是电磁能的来源，并被配置为用于在读取信号的同时刺激gmr传感器芯片280附近的磁性纳米颗粒，因此在一个实施例中，如图5-7所示，当磁场产生器360插入外壳110中时，磁场产生器360可被定位在挨着或靠近卡盒组件200。例如，磁场产生器360可被配置为挨着或靠近卡盒接收口130和/或托盘610，使得在向磁场发生器360供电和操作期间，磁场可以在卡盒组件200的两侧，顶部和/或底部上，以引起测试试样和其中液体的混合和运动。

图6示出了可以被包括在卡盒读取器单元100中的附加的(可选的)自动泡罩包装穿刺系统533。穿刺系统533可以被配置为在进行测试时，在卡盒组件200中，刺穿或打开包含混合材料(诸如试剂，洗涤缓冲液，微珠)的泡罩包装265，腔室等，并将之混合。例如，穿刺系统533可以包括在测试试样时可以移动的(例如，经由电动机，未示出)以刺穿泡罩包装的针或其他尖锐物体。穿刺系统的放置并非旨在进行限制。系统533或其针的移动也不是限制性的。在一实施例中，针相对于插入的卡盒组件200垂直(沿z方轴向)移动。在一实施例中，穿刺系统533可以被放置在靠近场发生器360附近的区域的一侧(例如，左侧)或顶部，例如，靠近卡盒组件200。533可以被配置成刺穿板载泡罩包装(例如，在样品处理卡210中)或穿刺非板载泡罩包装(例如，在壳体110中的)。在一些实施例中，穿刺系统533可以是加热的自动泡罩包装穿刺系统(例如，可以由加热器259加热)，其可以用于解冻例如在存储期间固化的试剂。

如前所述，卡盒组件200与卡盒读取器单元100的配合包括两者之间的气动和电气(电子)连接。现在转到气动系统330，该气动系统与卡盒读取器310和存储芯片275一起用于通过对内部流体得而运动，流速，方向进行排序来自动化处理和准备注入到卡盒组件200中的测试试样的过程。并沿着试样处理卡210到达gmr传感器芯片280(如前所述)，可以在系统330和插入的试剂盒组件200上的气动接口(例如，气动控制端口235)之间建立气动连接。气动系统330配置为至少控制施加到卡盒组件200的正压力和负压力。根据一实施例，气动系统330包括歧管520。歧管520具有流动通道555，并且被配置成与卡盒组件200的气动接口(端口235)连通。在一实施例中，气动连接可能需要使用在歧管520和端口235之间(例如，在卡210的上表面218上的界面处)的薄橡胶垫圈。在一实施例中，歧管520和垫圈可以被压缩以形成防漏密封。例如，在施加压力时，可以促进端口的对准。歧管520在其中具有流动通道，该流动通道可以分支到控制端口550，该控制端口550在气动接口处连接到每个气动控制端口235。歧管520可包括在其装配表面(即，其与组件200上的端口235对准的表面)之中或之上的任何数量的控制端口550或开口。在一实施例中，控制端口550设置在歧管520的下侧表面上(参见图13、14和15)。根据一实施例，控制端口550可以被设置成一系列，或被设置成一排或多排。可以设置在歧管520上的控制端口550的数量和/或控制开口550的行数不受限制。如图8和10所示，根据一实施例，歧管520的主体可以垂直地定位在外壳110内的装载或插入的盒组件200上方。这样使得卡盒组件200的前端205处的气动控制端口235可以与歧管520上的相应的控制开口对准。也就是说，端口235可以被配置为使得它们面向上(例如，托盘820)并因此面对歧管520的底侧。端口235可以与歧管520的底侧表面上的控制孔对齐。如果在歧管520的底侧上也提供了垫圈(如上所述)，则可以通过外壳110内的机电功能部件(例如，夹具系统630)施加压力，以便压缩垫圈以对齐端口235和550，并与组件200进行防漏密封。

至少一个泵540和/或sp被配置为向歧管520提供气压，使得压力和/或真空(吸力)可以最终被施加到卡盒组件200中的阀阵列区域230中的通道，容器，腔室和/或阀上。根据一实施例，所述至少一个泵540可以是安装在外壳110中的隔膜泵。安装在外壳110中的泵的数量可以变化，并且说明性实施例并非意在限制。例如，在图7中，示出了单个泵540，而在图14中，示出了两个泵540。因此，可以在外壳110中设置一个以上泵540。参照图7-9，至少一个泵540可以安装在外壳110的底部，邻近卡盒容纳器130。泵540可以被配置为通过连接到卡盒组件200的试样处理卡210上的控制端口235来控制卡210的阀阵列区域230中的弹性材料的位移和/或运动。泵540也可以通过连接到气动控制端口235来控制流体的流动--例如，分离的测试样品，试剂，洗涤缓冲液等--通过卡210内的连通通道，计量室和混合通道，以将样品引导至gmr传感器芯片820(从而执行分析和指定的测试)。在一实施例中，气动控制端口235可用于控制卡盒组件200内的流体运动和阀运动。在另一实施例中，可提供第二组端口，其分别控制卡盒组件的阀阵列带230中的阀。在一实施例中，两个泵540可以设置在外壳110中，例如，一个泵540可用于流体控制，而第二个泵540可用于控制阀阵列区域230中的阀。

泵540可以经由歧管520流体连接到多个阀v和针筒注射泵sp(或活塞泵)，歧管520被配置为控制空气压力以控制端口235。如图14所示，泵540可被配置成经由软管1400(经由软管配件)连接到歧管520，软管1400又经由流动通道555和端口550以及端口550连接到组件200。设置气动系统330的阀v和针筒注射泵sp。在一实施例中，泵540和注射泵sp都设置在外壳110中。也就是说，一个以上泵和注射泵sp可以单独地工作，而无需流体连接。因此，在图14所示的实施例中，一个以上泵540可以被配置为经由一个以上软管1400附接到歧管520，以便通过由一个以上阀v的位置所确定的特定流动通道555进行连通。歧管520可在其中包括多个流动通道555，其最终经由端口550将气动系统330的注射泵和/或阀门及泵540连接到卡盒组件200的端口235(和/或阀门控制端口(如果提供)。

根据一实施例，气动系统330包括多个针筒注射器泵。即，针筒注射泵sp可以包括多个针筒注射泵sp，其被配置成与歧管520及其中的流道555连通，例如图14所示。在一实施例中，可以提供至少一个注射泵sp作为气动系统330的一部分。在图11-14中，可以将三个注射泵sp1，sp2和sp3作为气动系统330的一部分来提供。如图12所示，注射泵sp1和sp2可以以松散的三角形相对地安装在注射泵sp3的上方。举例来说。在某些实施例中，这种布置可以允许注射泵sp1，sp2和sp3中的每一个进入不同的流动通道555，从而根据其位置访问端口(例如，端口235或535)。然而，这仅是示例性的，与气动系统和歧管520相关联的注射泵sp的数量并非旨在限制。

此外，尽管本文示出和描述了注射泵sp，但是根据实施例，气动系统330可以替代地包括一种或多种不同类型的泵，作为注射泵的附加或替代方式sp。根据实施例，只要压力是可控制的(例如，使用压力传感器反馈)以便允许根据需要调节压力，则可以将任何产生真空的泵设置为气动系统330的一部分。此外，每个泵sp和/或540被配置为被控制并布线到pcb560。通常，可以使用本领域已知的标准布线或带状电缆。

在一实施例中，可以通过设置在pcb组件560上的一个以上换能器510来控制从注射泵sp到卡盒组件200的压力和流速。例如，换能器510可以用于控制和调节压力，例如用于将正压力改变为负压力，即真空压力，并因此改变卡盒组件200的通道内的流体的流速。参照图11，换能器510可以接收关于压力施加的反馈，并且因此被用于控制与歧管520相关联的注射泵sp。在一实施例中，每个注射泵sp可以电连接到换能器510。

根据一实施例，每个注射泵sp可以包括气缸，该气缸被配置成相对于外筒移动并且由马达m控制(参见图11和12)。基于经由歧管520和气动系统330供应到每个端口235的所需的正或负压力，流体可以被推动和/或拉动通过试样处理卡210的通道(和/或阀阵列区域230的阀可以通过在注射器泵sp的外筒内移动气缸来打开或关闭)。在一些实施例中，电动机m可用于控制活塞，柱塞和/或类似装置以使流体在卡盒组件200内移动(例如，以与参照系统330中注射器泵sp和阀v所描述的相同的方式)。

气动系统330的阀v可以被配置为基于来自卡盒读取器310的输入和试样制备和处理方法中的任何步骤(通过存储芯片275确定)而被放置在打开位置(例如，“on”)和关闭位置(例如，“off”)，以及可选地在它们之间。这些阀用于控制通过歧管520和流道55的压力流量以及每个检测/卡盒组件200所需的逻辑顺序。每个阀v都可有一入口流体地连接到歧管520中的流动通道555和/或流体连接到注射泵sp。每一个阀v可以被配置为基于它们的位置来打开或关闭通过歧管520内的流动通道555的流体连通。一个以上阀v的位置(打开，关闭或部分打开)可以通过卡盒读取器310控制。如图中每个阀上设置的导线640所示，每个阀都配置成被控制(例如，使用5vdc)并连接到pcb560。通常，可以使用本领域中已知的标准布线或带状电缆。气动系统330中阀v的数量和/或歧管520中的流道555的数量并非旨在限制。此外，取决于插入到卡盒读取器单元100中的卡盒组件200，并非所有设置在气动系统330和/或流动通道555和端口550中的阀v都需要用作试样处理和制备方法的一部分。

注射泵sp，马达m和/或阀v在外壳110中的安装可以由一个以上托架1010、1020提供，所述托架1010、1020附接到外壳110的一个以上内壁(例如，托架可能会从顶部或侧壁伸出)。支架1010、1020可以被配置为固定注射器泵sp，使得它们在卡盒读取器单元100的操作期间保持稳定。此外，可以在外壳110的内壁，支撑结构，安装板和/或其他结构装置可以用来支撑外壳110中的一个以上pcb组件560(及其电路板)，歧管520，泵540，和其它的部件，尽管可能在此未明确示出或描述它们。同样，本领域普通技术人员应该理解，其它的部件可以被提供作为系统330的一部分和/或在外壳110中。例如，倒钩配件可以用于将橡胶管连接到内部的泵，如sp泵，尽管这里可能没有明确说明。

图11至图15示出了气动系统330的其它部件。更具体地，这些图还示出了作为气动系统330的一部分的注射泵sp，阀v和泵540的示例性布置，并原理性的示出了安装在外壳110中。仅出于说明的目的，图11-15示出了与歧管520相关联的阀v和注射泵sp作为气动系统330的一部分的一个实施例。在一实施例中，可以设置至少八(8)个阀v。在另一实施例中，可以设置至少十(10)个阀v。在又一实施例中，诸如在图16的示意图中示出的，可以设置十一个(11)阀v。注射泵sp可以连接到歧管520的入口以与流动通道555连通，流动通过该流动通道555被连接到一个或多个阀v并由一个或多个阀v控制，并且因此被连接到/来自控制开口550。泵54可连接到歧管520(例如，通过软管1400)，并且因此连接到歧管520一侧，任一侧或两侧的阀。

根据本文的实施例，气动系统330的部分可以纵向安装在外壳110内。例如，参照图8和图10，注射泵sp可以定位成使得它们的针筒在壳体内平行于轴线y-y纵向地(并且进一步在此水平地)安装在壳体内，并且因此针筒可以被设置成纵向地移动来经由歧管520输送(正压)或抽出(负压或真空)空气，从而向/从卡盒组件200输送空气。在一个实施例中，阀v可以纵向(水平)安装在外壳内部，平行于轴线y-y。

阀v中的至少一些可以设置在第一组和第二组中，例如在歧管520的任一侧上(参见例如图11，示出了示例性的第一组(四个)阀在一侧上(左图)；及在歧管520的另一侧(该图中的右侧)的第二组(四个)阀；图11中未示出的其余三个阀)。在一实施例中，注射泵sp可以与第二组阀设置在歧管520的同一侧。在一实施例中，阀(11)可用于进一步控制流经歧管520和/或气动系统330内的流道555的流体(任凭其他阀的位置)。再次，这仅是说明性的，而非旨在限制。在附图中示出的这种构造是用于外壳110内的气动系统330的部件的组装的一个示例，并且相对于它们与歧管520的连接，但这并非旨在限制。

根据一实施例，可以存在阀v，其被配置为控制卡盒组件200内的特定流体的流量。根据一实施例，可以有阀v，其被配置为控制盒组件200上的阀阵列带230中的阀的位置。仅作为示例，图16示出了一个实施例，其中阀v1，v2，v3v1，v4，v5，v4，v4，v5和v6与通向端口p1-p7的流道555相关联(端口p1-p7与卡盒组件200上的气动控制端口235相对应)。阀v1-v6的位置和流量可以通过换能器t1，t2和t3以及注射泵sp1，sp2和sp3来控制。阀v7，v8，v9和v10可通过软管连接到一个以上泵540(也显示在图15中)，并可配置成控制通过阀端口v1-v6(与卡盒组件200上的阀控制口535相对应)的流体流量，如有提供，或者可替代地，阀口235被指定用于控制阀阵列带230中阀的弹性体材料212的位置。

图13-16更详细地示出了根据一示例性和非限制性实施例的在注射泵sp1，sp2，sp3，阀v1-v10和歧管520与卡盒组件200之间的阀连接和流体连接的示例。当卡盒组件200被插入或可移除地安装在卡盒读取器单元100中时，其气动控制端口235(以及可选地，阀控制端口535)可以与歧管520上的控制开口550对准(例如，参见图15中的虚线，示出了卡盒组件200相对于歧管520的示例性放置，且端口235在其前端205处)。如图14和图16所示，注射泵sp1，sp2和/或sp3可以被配置为使用一个以上控制开口550(以及端口235)通过一个以上阀v和流动通道555来控制已过滤的测试试样品向卡210内的计量通道的流动，或控制清洗缓冲液和/或珠溶液向gmr传感器通道的流动。此外，注射泵sp1，sp2和/或sp3可以连接到一个以上端口235(或端口p2-p6(见图16))，经由一个以上阀v和流动通道555以控制来自孔或泡罩包装的珠溶液流经卡210。在另一实施例中，注射泵sp1，sp2和/或sp3可被配置为控制测试试样从计量通道经由一个以上阀v到gmr传感器芯片280的流动。在这种情况下，控制流动可以指选择性地施加真空压力(负压)来拉动测试试样和/或混合材料通过卡盒组件200的卡210内的各种通道和部件，或者选择性地施加正压来推动测试试样和/或混合材料通过所述各种通道和部件。通常，流体的运动被设计为准备测试试样并将其推到卡盒组件200中提供的至少一个gmr传感器芯片280上，从而通过卡盒读取器/控制单元310来执行并确定(例如，生物标志物的)读数。

图17a-17b提供了根据一实施例的方法1700的流程图，该方法利用系统300来使用公开的卡盒组件200和卡盒读取器单元100来执行分析物检测。根据本文的实施例，图4的方法中的步骤可以被并入到该方法1700中，反之亦然。图17a示出了在步骤1710该方法开始。在步骤1715，将(整个)测试样品加载到卡盒组件200的卡210中。在步骤1720，将卡盒组件200插入设备或卡盒读取器单元100。在步骤1725，电气和气动系统被连接，卡盒组件200的卡盒存储器芯片275被读取(例如，由单元100中的卡盒读取器310/控制单元或pcb组件560读取)。在步骤1730，卡盒读取器310确定电气和气动系统检查是否成功。即，例如，可以用来确定是否建立和连接了通信。如果在步骤1730的回答为“否”，则方法在1735处结束。可选地，单元100的显示器可以警告用户尚未建立连接。或者，如果在步骤1730检查成功，则在步骤1740，用户界面140和/或显示器120可以显示该过程可以开始和/或发起该过程。它还可以可选地显示和/或启动弹出功能，从单元100中弹出卡盒组件。继续到图17b，可以在用户界面上(由用户)选择开始选项，在步骤1745。如果在步骤1745未选择开始选项，即否，则方法在1750处结束。如果在步骤1745选择了开始选项，即是，则磁场发生器360可(通过盒读取器310)产生磁场，在步骤1755。然后，在步骤1760，气动系统330可以控制多个步骤，包括例如1，自动制备试样(例如，与诸如试剂之类的混合材料的混合物)；2，试样流过一个以上gmr传感器芯片280，并且分析物附着到传感器芯片280的表面；3，磁珠流过传感器船280并附着到分析物。此后，在步骤1765，由设备中央处理器(即卡盒读取器310)读取gmr传感器芯片。在步骤1770，传感器数值(即测试结果)可以显示在用户界面140和/或显示器120上。然后该方法在步骤1775结束。

可基于被处理的测试试样和正在执行的测试来确定用来控制气动系统330的气动系统协议(以及方法1700中的步骤1760)。更具体地，卡盒组件200的试样处理卡210可以配置有许多通道，来混合材料和设备，这将允许对试样进行处理，使得其可以被gmr传感器芯片280(作为卡盒组件200的一部分包括在其附接的衬底中)读取。如前所述，当卡盒组件200插入外壳110中时，与存储芯片275相关联和/或存储在其中的参数可由控制单元310/pcb组件560读取。其中一些与存储芯片275相关联的参数可以是气动系统协议，例如命令，连接，时间和单位，需要由气动系统330在卡盒组件200中使用。

图31示出了与用来处理测试试样的一实施例(例如两步卡的设计)相关的步骤，命令，设置(如压力设置)和时间的一个特定示例。如图所示，对于每个步骤，可以在一段时间(例如几秒钟)内打开或关闭端口，并且可以通过卡盒读取器单元100中的气动系统330(阀门v，泵)将压力流(例如，正负5psi)施加到卡盒组件200。

在下面的介绍中，可参照图18-26，以便帮助示出示例性试样处理卡210的特征，其为用在卡盒读取器单元100中、构成这里公开的系统300的卡盒组件200的一部分。然而，应当明了，图18是根据这里的一实施例被配置为用作卡盒组件200中的试样处理卡210a的实例，图19-26仅仅是示例性的，且并非旨在限制。如上面所述，与卡盒读取器单元100一起使用的卡盒组件200可包含任何数量的如所并入的-0504847申请所公开的特征。

一般而言，试样处理卡210可包含试样注入区域、阀阵列带230、混合带、气动控制接口(这里也称为泵接口或气动接口)以及控制与传送带(到传感器芯片280)。这些区域和带中的任何一个可相对于彼此定位和/或彼此重叠(例如在卡的不同的层中)。试样注入区域是卡上的用于注入完整的测试试样的区域。阀阵列带230在其中包含若干个和/或一系列的阀，它们由卡盒读取器单元100中的气动系统330控制，用于在卡210内引导和/或混合流体。此阀阵列带230中的阀可连接到试样处理卡210中的连通通道。混合区指的是用于混合所分离的测试试样与其他流体(例如试剂、清洗缓冲剂、磁珠)和/或移动其他流体(例如试剂、清洗缓冲剂、磁珠)的区域。阀阵列带230中的阀(例如，具有弹性偏转部分)可以有选择地在打开和关闭位置之间受到控制，以便允许通过连通通道的有选择的传送，例如，将测试试样传送到可设置在混合区中的流体计量腔240，以便与试剂、缓冲剂等混合。控制和传送带可以是卡210上的这样的区域：其与单元100的卡盒读取器310以及其气动系统330连通。在一实施例中，用于控制流体在卡210的通道内的移动的若干个端口235(至少一个气动控制端口235)被设置在气动控制接口中。在某些实施例中，控制与传送带也可以视情况可选地包含用于控制阀阵列带230中的阀的位置的端口。各个气动控制端口235具有流体连接于其上的对应的连通通道，用于与卡210内的其他特征(例如计量腔)连接。这些带及其介绍仅仅是示例性的，并非旨在限制。

如上面所述，根据一实施例，试样处理卡210可包含试样注入端口215，其可设置在卡210上，用于在卡的主体内接收测试试样。注入端口215被配置为接收完整的测试试样，例如根据这里的某些实施例的全血、尿等。在其他的实施例中，测试试样可以在注射到注入端口215之前预先分离(例如从血液分离血清)。注入端口215可包含小的开口，其具有设置在卡210的上表面218的接收孔，其以一定深度竖直延伸到卡210中，视情况可选地贯通到过滤膜，例如过滤器220。

根据某些实施例，过滤膜220可以以一定的深度夹在或设置在试样处理卡210的上表面218和下表面222之间。例如，在图18(以及其他附图)所示的实施例中，试样处理卡210a的过滤膜220被示为大致是圆形的；然而，膜220的面积或形状并非旨在限制。如本领域技术人员一般所明了，过滤膜220用这样的材料制成：其被配置为接收注入的完整的测试试样，并从该试样中分离出测试试样(以便做进一步的制备，例如用试剂、缓冲剂、磁珠)。在某些实施例中，过滤膜220可以为血液过滤膜，例如，从全血中分离出血浆试样。过滤膜220可以用不对称过滤材料制成。例如，这样的材料可在下侧具有越来越小的孔尺寸。在全血测试试样的情况下，膜220可用于将红细胞和其他的大生物材料从注射到注入端口215的患者测试试样中移除，并提供在试样处理卡210中进一步处理的血浆。在其他的实施例中，过滤器可以以玻璃纤维膜220a的形式提供。例如，根据一实施例，玻璃纤维膜220a可用于提取核酸(而过滤膜220用于从全血中过滤血浆)。尽管贯穿本说明书始终使用过滤器220，应当明了，在本公开中，提及过滤器或过滤膜220及其特征也可指并可适用于玻璃纤维膜220a。

如前面所提到的，过滤器220(或220a)可以视情况可选地位于卡210和卡盒组件200内。在一实施例中，例如，测试试样可以由操作者或用户在卡盒组件200外分离。例如，在使用全血作为测试试样的例子中，用户可首先从之分离血清或血浆，即，在组件200之外。因此，并不需要在组件200中使用过滤器。

在使用中，测试试样(例如全血)可被装载、引入或注射到(例如使用移液管或针头)注入端口215的小开口中。于是，试样可被配置为横向摊开并透过过滤膜220，以净化和/或分离试样的组分(例如，在注入全血试样的情况下，过滤器220将会过滤血液，得到血浆)。所分离的测试试样(例如血浆)可沉到试样处理卡210的底部或是接收区域224，这里也称为试样腔224。此接收区域224可设置在例如过滤膜220的附近或下面(在竖直方向上，即深度或高度的方向；在z轴方向上)。在一实施例中，装载或注入的试样可以依靠毛细作用透过过滤膜220，如某些附图中的线所示，例如向上地和/或沿对角线地一直到与注入端口215相反的一侧，在那里可设置或提供有排气端口225。

排气端口225是试样处理卡210中在过滤膜220的区域和试样处理卡210的上表面218之间在深度上竖直延伸的开口。在一实施例中，排气端口225的深度从接收区域224(例如区域224的顶面或底面，或试样腔)延伸到上表面218。排气端口225向大气敞开，并被配置为从卡排出空气。根据一实施例，排气端口225可在尺寸上与注入端口215的开口类似。在一实施例中，排气端口225向下延伸到与膜220相同的平面。此排气端口允许压力从试样处理卡的内部(例如从膜220和/或接收区域224，或其中的其他连接通道)排放或释放并且排到大气之中，例如，在血液测试试样被注入并依靠毛细作用进入膜220时，其分离血浆，且此区域中的任何空气通过排气端口225被排出。根据一实施例，排气端口225可以与注入端口215相反(例如180度)地布置。在图18的示例性地示出的实施例中，排气端口26在膜220附近的左上侧示出。在另一实施例中，排气端口225和注入端口215可定位为彼此更为靠近，或在试样处理卡的相同侧。在一实施例中，例如，通道、导沟(guide)或其它部分可以设置在试样处理卡的这样的层中：例如，其为膜220周围的通道规定路线。在一实施例中，注入端口215和排气端口225的位置可以围绕或相对于过滤膜220交换或旋转到另一位置。例如，参照图18的实施例，注入端口215和排气端口225的位置可以互换。在另一实施例中，端口215、225可沿着跨越/穿过并且相对于膜220的另一条线(例如竖直线、水平线或成角度的线)定位。因此，端口215、225的所示出的位置并非旨在限制。

根据某些实施例，试样处理卡210可在其中包含一个以上的通气口(或空气端口)，其可用于排放空气和/或抽出空气。在某些情况下，排气端口225可用作通气口，而在其他的实施例中，排气口可以是分立的端口。在一实施例中，通气口和/或排气端口225可以被配置为允许气流使所包含的纤维膜(例如玻璃纤维膜)变干。在一实施例中，通气口可以一般经由阀关闭，阀的位置(打开或关闭)可以由气动系统330控制(例如，经由到指定端口235的连接和连通通道)。

由此试样注入区域，在接收区域224/试样腔内的已被分离的测试试样被设计为被使用，以及视情况可选地与试剂、缓冲剂、磁珠等混合。具体而言，分离的测试试样被配置为在卡210中移动，以便准备测试试样，接着，将之指引到gmr传感器芯片280，用于检测并向用户/操作者输出结果。流体连通通道可以将注入端口215和接收区域224的流体连接到混合材料源和/或计量腔，和/或卡210中的其他部件，如将在下面更为详细地介绍的那样。

例如，根据一实施例，在图18所示的试样处理卡210a中，卡210a可被配置为具有这样的特征：当从顶上观看(见图18)时，在纵向中心线a-a(设置在y轴方向上)的各侧(左、右)类似，因此互为镜像。因此，图5的试样处理卡210a提供了以平行方式布置并分开的检定区域，允许同时进行多重检定。在图18中，类似的参考标号用于代表设置在试样处理卡210的双侧(即左和右)的特征。如基于下面的介绍将会进一步明了的，图18的试样处理卡210a的这种结构布置与控制机制(来自单元100)的使用一起允许更好地混合测试试样(例如血浆)和试剂、缓冲剂、磁珠等，由此，带来更好的卡的功能以及更高的检定特异性。

根据一实施例，设置在阀阵列带230中的一系列阀以及气动控制装置中的气动控制端口235被用来在样品处理卡210中控制流体流动性以及所分离的测试样品的混合。例如，根据一实施例，经由使用可连接到试样处理卡210和卡盒组件200的气动系统300的泵和/或控制器来控制这样的阀和端口，使用接收区域224中的过滤膜220从血液试样中分离的血浆可以流过从接收区域224(在这种情况下，从其中心、底部)延伸的试样传送沟道。

根据这里的实施例，试样处理卡210在任何实施例中可被配置为卡盒组件200的一部分，使得气动控制接口的气动控制端口235设置在卡210的这样的一端：其首先被放置到卡盒容纳器单元100的卡盒容纳器130中。具体而言，尽管附图可能显示出，当纵向观看时，端口235(或其接口)在卡210的底端或底部(例如，注入端口215接近卡的顶部，端口235接近底部)，在提到将卡盒组件200插入单元100时，卡210的具有气动控制端口235的这一底端可在这里实际上称为“前端”或“插入端”。

应当注意，尽管可能在附图中的某些实施例中示出一个试样传送通道，但是，两个以上的试样传送通道也可以被设置在试样处理卡210中。例如，在一实施例中，两个以上的试样传送通道可以从接收区域225延伸到卡中的其他部件(例如计量腔240)。

根据一实施例，一系列的阀可被设置在阀阵列带230中。在一实施例中，第一组阀设置在外壳中，并包括第一阀和第二阀，它们各自被配置为在打开位置和关闭位置之间移动。在一实施例中，第二组阀也设置在外壳中，各个阀被配置为控制在打开位置和关闭位置之间移动。在一实施例中，阀可以是分开的，并可被设置在卡的纵向中心线a-a的各侧。在另一实施例中，阀可以按行分，例如，第一阀的一行平行于第二阀的一行延伸。例如，第一阀的一行可以在纵向方向上定位在第二阀的一行上方。在一实施例中，阀与阀阵列带230可以设置为靠近卡210中(相对于并且沿着中心线)的过滤膜220或在纵向方向上相对于过滤膜220位于下方。根据一实施例，在竖直(z轴)方向上，一系列的阀可以设置在过滤膜220的相对下方的阀阵列带230中。在另一实施例中，阀可设置在外壳的中心线a-a或纵向轴的同一侧。在又一实施例中，在竖直(z轴)方向上，阀可以设置在过滤膜220的相对上方的阀阵列带230中。因此，应当明了，阀阵列230沿着卡(纵向)和/或在卡的层内相对于过滤器220的定位对于微流体连通通道并不重要，因为流体可经由其中的通道流经卡210上任何的位置(竖直和/或纵向方向上)。

在一实施例中，各个阀阵列带230可包含或由弹性材料212制成。如图18示例性示出的实施例所示，弹性材料212的位置用大致为圆角矩形的部分代表，其可以设置为低于上表面218，并且在试样处理卡210内的某深度上。在卡210的中间层中或在某深度上定位弹性材料212的实例在图19和图20中更为详细地示出。弹性材料212可放置在试样处理卡210的主体内，使得阀在卡的主体内或层中形成。弹性材料212可包含作为/作用阀的弹性偏转部分和/或囊(如图19-20所示)，并与卡内的内部通道对准。偏转部分经由正压(例如来自气动系统330的加压空气或真空)在打开和关闭位置之间的移动来允许流体(血浆、试剂)在通道和外壳部分内移动，如下面所介绍的那样。

例如，阀阵列带230中的阀(即弹性偏转部分)可被有选择地控制，以便允许有选择地将来自完整试样的所分离测试试样和/或用于与血浆混合的试剂、清洗缓冲剂、珠等传送到流体计量腔240。如将在下面详细介绍的，连接到卡盒组件200(以及因此连接到试样处理卡210)的气动系统300的控制器和/或泵可被致动以控制弹性材料212/阀阵列带230中的阀的位置，和/或将正和/或负压(抽吸或真空)施加到试样处理卡210，使得取决于阀的位置，流体(血浆和/或试剂)在试样处理卡210中的通道内移动并流过通道。

在一实施例中，为了移动并将所分离的测试试样传送到计量腔240，试样传送通道(来自接收区域224)可连接到任何数量的分支部分，其可将该分支引到特定的计量腔240。在一实施例中，设置了两个以上的分支部分。在一实施例中，例如图18所示，分支部分可以延伸到一个以上的阀阵列带230(在中心线a-a的各侧)。在图18中，经由传送通道，试剂部分260也连接到阀阵列带230。试剂部分260可被设计为在其中容纳试剂。在一实施例中，这些试剂部分260以大致圆形或圆形的井的形式设置在试样处理卡210的外壳中，井中容纳以及包含一定容量的试剂。试剂可以采用液体、流体或溶液的形式，其经由致动阀/控制器通过传送通道从各个试剂部分260计量，使得其与来自血液试样的所分离血浆混合，如下面介绍的那样。一定容量的试剂可以注入(经由用户或卡盒读取器单元100)、预先载入或存储在试样处理卡210中的试剂部分260中。在一实施例中，试剂可以使用泡罩包装配置而存储在试样处理卡210的试剂部分260中，即，试剂被包含在卡中，在测试试样时打破封装。在另一实施例中，试剂可被注入试剂部分260，并临时存储在井/部分中，一直到阀/控制器被致动。类似地，视情况可选的泡罩包装265、井和/或存储腔可设置在卡210上，以便在处理过程中将例如试剂、清洗缓冲剂、磁纳米颗粒、珠溶液或其他缓冲剂的材料引入所分离的测试试样。这样的泡罩包装265和/或存储腔285可被设计为存储和/或保持在制备试样中使用的任何数量的用品，包括例如酶、珠子等。存储腔285也可设计为或者作为替代地设计为存储或捕捉一部分试样，包括例如捕捉珠子。

除了有选择地移动测试试样外，阀阵列带230中的阀(连同连接到端口235和/或阀控制端口535的气动系统330)可进一步控制试剂、缓冲剂、珠子等在试样处理卡中的传送和移动，比如到流体计量腔240中。

试剂或试剂溶液可以包含磁纳米颗粒，以便对目标蛋白质加标记。一般地，试剂或试剂溶液被配置为包含导致机械反应的抗体。在某些实施例中，试样与一个以上的合适的细胞溶解试剂接触。溶解试剂常常配置为溶解完整的细胞，和/或从污染物(例如蛋白质、碳水化合物或脂肪酸)中分离核酸。细胞溶解试剂的非限制性实例包括洗涤剂、低渗溶液、高盐溶液、碱性溶液、有机溶剂(例如苯酚、氯仿)、离液盐、酶等等或其组合。任何合适的溶解过程可用于这里介绍的方法。一种以上的清洗缓冲剂可用在传感器表面上固定抗体和/或在传感器上固定截断离子、扩增剂(amplification)等。本领域技术人员应该知道这些类型的试剂和缓冲剂，因此这里不再详细列出。术语“核酸”指脱氧核糖核酸(dna、例如互补dna(cdna)、基因组dna(gdna)等)和/或核糖核酸(rna，例如mrna，短抑制rna(sirna)、dna或rna类似物(包含碱基类似物、糖类似物和/或非特异性骨架等)、rna/dna杂合体和肽核酸(pna)等等及其组合。核酸可以是单链或双链的。在某些实施例中，核酸是引物(primer)。

流体计量腔240可以位于卡210中的试样注入带10的下方(在y轴方向上)。在一实施例中，流体计量腔240可分别连接到从接收区域224、阀阵列带230和/或任何数量的试剂、泡罩包装和存储腔260、265、285等延伸的通道(例如分支通道)。例如，根据这里的实施例，各个流体计量腔240可以被配置为在纵向方向上在阀阵列带230和对应的气体渗透膜245之间延伸。各个流体计量腔240(图18中示出了4个)可以这样定位：在外壳内的某深度上，在上下表面218和222之间，并以使得它们在外壳的横向方向上彼此平行并相对于中心线a-a在纵向方向上延伸某一长度的方式。各个腔240的尺寸被设计为在其中容纳所计量的流体，例如一定容量的分离出的测试试样(血浆)以及一定容量的混合材料(例如，来自泡罩包装、存储腔等混合材料源的试剂、缓冲剂、珠子)，使得它们能被混合并用于经由gmr传感器芯片280的测试(例如生物标志物检测、分析物检测)。如下面更为详细地所述，某些阀的打开状态允许患者(血浆)试样和混合材料二者被分别抽入流体计量腔240，一直到流体到达气体渗透膜245。根据一实施例，试样处理卡210中的通道的结构设计和混合材料可与干粉末、液体混合物、凝胶或其他混合物混合。各个流体计量腔240也可进一步配置为，基于气动系统330的输出，通过连接的通道输出所接收的流体。

气体渗透膜245以某一深度设置在外壳内，例如图24的截面所示。根据一实施例，气体渗透膜245可以设置在计量腔240(例如下面的层中)附近并在其下方。气体渗透膜可流体连接到计量腔。各个气体渗透膜245可接收大气中的空气并传送到外壳中。气体渗透膜245可由膜或是这样的材料形成：其被配置为接收、抽吸或将大气中的空气传送到试样处理卡210的外壳中，同时，也被配置为防止流体进入连接到气动控制端口235的连通通道。在一实施例中，膜245用于通过并吸入空气到流体计量腔240中，一直到特定的压力。具体而言，泵(通过流体连接形式到卡盒组件200)可被配置为产生负压(真空)，以便通过卡210来抽吸流体，例如从计量腔240到气体渗透膜245，其也可包括通过膜245抽吸空气(除了通过连接计量腔240和气体渗透膜245的连通通道抽吸以外)。在一实施例中，泵可被配置为，一旦测试试样/流体/溶液到达气体渗透膜245，就停止施加负压。在一实施例中，能够以多种方式判断出流体到达气体渗透膜245，例如，可以使用检测器来检测、基于腔240的已知容量来判断、和/或基于向流体计量腔240施加(例如通过连接的且对应的连通通道)负压(抽吸或真空)的预定时间来判断。例如，气体渗透膜245可以以一片粘附膜的形式提供，其夹在层之间以及设置在囊内。流体可被吸到上表面，一直到它湿润，然后立即停止吸入流体到流体计量腔240。

连接到泵接口即气动控制端口235的连通通道254从气体渗透膜245延伸。根据一实施例，连通通道254可以在外壳内的某一深度，并在气体渗透膜245和流体计量腔240的下方(见例如图24)。

如图3原理性地示出的，气动控制(泵)接口包含若干个气动控制端口235，其连接到气动系统330(与卡盒组件200脱机设置，且因此与卡210脱机设置，且在卡盒读取器单元100内)中的一个以上的泵或阀。一般地，每个气动控制端口235都与压力开关相关联。到各个气动控制端口235的供给可被控制或切换，以便将正压或者负压(抽吸或真空)施加到端口235，或者不施加压力，因此，将这样的压力施加到卡中的流体计量腔240和连通通道(例如，像是通道433)。在实施例中，气动控制端口235和/或分立的阀控制端口535可被提供，以便控制阀阵列带230中的阀的位置。基于其中的阀以及泵的位置和切换，流体可在试样处理卡210中到处移动，混合并传送到传感装置(gmr传感器芯片280)。这些细节将在下面阐释。

回到阀阵列带230，根据一实施例，各个阀阵列带230可包含阀的第一组80以及阀的第二组82。如图21更为详细地示出，第一阀组80可以设置在阀阵列带230的(例如上面的)第一行中，第二阀组82可以设置在(下面的)第二行中。两组80、82中的阀可使用阀致动接口530(或控制器接口)来控制。组80和82可以用弹性材料212制成，例如，经由激光切割或模塑，采用弹性偏转部分的形式(见例如图19和20以及后面对这样的偏转部分的实例的介绍)。尽管组80和82在图18的实施例中被示为包含各自作为阵列30的一部分位于纵向轴线或中心线a-a各侧的两个阀(例如每组四个阀，即总共八个阀)，应当注意，在其他的实施例中，阀阵列带230可包括一系列的阀，其中，组80、82布置在横跨卡210的行中。在一个实施例中，可提供每组一个阀(即总共四个阀)。另外，术语“组”的使用并非旨在限制同一类型的阀。在一实施例中，第一阀80和第二阀82可以称为“组”。

阀致动接口530包括端口和控制通道，用于有选择地打开和关闭阀阵列带230中的阀组。具体而言，图21示出了设置在图18中的试样处理卡210a的右侧的阀阵列带230的一实施例的详细视图，阀致动接口530连接于其上。然而，应当明了，图18中试样处理卡210a左侧的阀阵列带230基本上是右侧的阀的镜像，如图中类似参考标号的使用所示。另外，阀致动接口530的放置不限于图中所示。在一实施例中，阀致动接口530可以设置在试样处理卡210a的相反(左)侧。在另一实施例中，阀致动接口530可以设置在试样处理卡210的双侧。在又一实施例中，例如，阀致动接口530可以设置在卡210的前端，在外壳的上表面18和/或下表面20上，并邻近气动控制端口235。当然，在另一实施例中，气动控制端口235可用作(连同连接通道)阀致动接口530。

根据一实施例，第一阀组80可包含一系列、一行或若干个阀84(例如两个以上)，其可经由第一通道86流体连接在一起。此第一通道86也可连接到用于与之流体连通(即接收分离的血浆)的一个分支部分。在另一实施例中，分支部分可直接连接到与阀84相关联的囊。根据一实施例，第二阀组82可包含一系列、一行或若干个阀88(例如两个以上)，其经由第二通道90流体连接在一起。另外，如图21可见，连接通道32可在第一组80的阀之间(横向)延伸(例如在中心线a-a各侧)，以连通性地且流体地连接两侧的阀84。例如，连接通道32可将加压空气传送到设置在试样处理卡210中的各个阀84。类似地，连接通道34可在第二组82的阀之间(横向)延伸，连通地且流体地连接第二组82中的阀88(例如在中心线a-a的各侧上)。当阀88处于打开状态时，连接通道34可也允许计量腔240和混合通道250之间的连通。经由过渡部分351，连接通道34可以与第二通道90以及计量腔240流体连通，如下面所述。另外，根据一实施例，混合通道250可横向设置在阀与流体计量通道240之间。如图18的示例性视图所示，经由连接到计量通道240或者是其一部分的过渡部分351，计量通道240连接到阀阵列带230中的阀。当然，如图所示，过渡部分351可用在计量通道240的另一侧，或卡210中的任何其他部件(如下所述)。

由图21可见，根据一实施例，控制通道48a也连接到第一通道86。控制通道48a连接到阀致动接口530的控制端口535a。连接到阀致动接口530中的控制端口535b的控制通道48b可连接到第二通道90。阀致动接口530中的控制端口42a、42b连接到一个或多于一个的离线泵或控制器(气动系统330中的，在图3中原理性地示出)，其被设计为在测试试样的处理过程中按需要打开和关闭各个阀84和/或88。

根据一实施例，通过使用正负压力梯度来打开和关闭84、88中的每一个阀，正负压力梯度通过使用控制器以及到端口(阀致动接口530的端口235或端口535)的连接离线生成。在一实施例中，阀84和88中的每一个可以用柔性的弹性体或偏转部分形成，其基于施加的压力或力的量，在其断开和关闭状态之间移动每个阀的状态，如图19和20所示。根据一实施例，每个阀84和88可以被配置为在静态时处于常开状态或常开位置。在施加一定量的压力(例如加压空气)时，该阀可被移动到关闭状态。

如图19和20所示，连接到阀84、88的各个通道位于试样处理卡210的外壳或主体内的一定深度。在一实施例中，在外壳被制造的同时，通道在外壳的层内形成。通道在不同深度的定位允许流体在其中流动，而不影响外壳的其他部分。例如，图19、20示出了阀阵列带230中所取的截面图，其示出了前面提到的通道(例如92、48a、48b)的连接和定位，以及阀84、88及其外壳内的定位(某些线示出了可用于形成外壳的示例性层)。示出的通道和阀的深度仅仅是示例性的。基于阀的状态，通道可以被连接或阻断。也就是说，通过经由接口530施加压力来致动，通道内流动可以基于弹性偏转部分相对于通道的移动而受到控制。如图19所示，在第一状态下，各个阀84可以打开，而阀88被关闭(例如，经由施加到控制通道48b的加压空气)。这些特征在这里用弧线示出，显示打开的阀84允许来自连通通道以及在连通通道中，通过阀84和通道92，经由过渡部分351，到流体计量腔240的流体连通。阻断通过阀88以及进入混合通道250的流体流动的传送。例如，图22原理性地示出了流体在图19的第一状态下的移动。在第二状态下，如图20所示，各个阀88可以打开，同时，阀84关闭(经由施加到控制通道48a的加压空气)。再一次地，弧线的位置显示出，打开的阀88允许从计量腔240经由过渡部分51、通过阀88和通道90、进入混合通道250(例如具有阶梯构造且连接到输出端口255的通道)的流体连通。阻断通过阀84以及通过其他连通通道的流体流动的传送。例如，图23原理性地示出了图20的第二状态下的流体移动。因此，根据例如图18和21所示的实施例，当各个阀88关闭时，可向着流体计量腔240指引流体。当各个阀88打开时，可向着混合通道250指引流体。

或者，根据另一实施例，各个组80、82中的个体阀84、88可单独地控制，使得流体和/或材料的移动可被指引通过特定的区域以及一个和多个的微流体连通通道，例如到特定的计量腔240。也就是说，流体/材料可只流过卡中的特定通道和区域，不必流经一组或阵列带中的所有阀。

在一实施例中，施加到接口530以在它们的打开和关闭位置之间移动阀84、88的压力/加压空气的量可以在大概2.0psi到大概10.0psi的范围内。在一实施例中，大约5.0psi可以施加到接口42，以便在位置之间移动阀，即从打开状态到关闭状态。一般而言，设置阀的状态所需要的压力量较小。

现在参照卡210的其他气动特征，在一实施例中，经由连接的微流体连通通道，被配置为有选择地将加压的流体从外壳吸走并传送到外壳的气动控制端口235中的一个可连接到各个计量腔240。在另一实施例中，各个气动控制端口235可连接到(经由连接通道)多于一个的计量腔240。例如，气动控制端口235可以是泵接口的一部分，其设置在主体/外壳的下部(前端205)，如图5所示。气动控制端口235可相对于上表面218、下表面222或其组合定位，并且经由其访问。在另一实施例中，端口235可定位在卡210的侧面。一般而言，气动控制端口235和气动控制接口被示为设置在卡210的上表面218中，但这只是出于阐释目的，并非旨在限制。

当卡210被插入其中时，卡盒读取器单元100的气动系统330被配置为连接到在此接口上的端口235。在一实施例中，气动系统330包含泵，其可以是连接在阀致动接口530上的类似的泵或不同的泵。气动控制端口235可用于经卡210的外壳中的通道移动和混合流体。取决于连接到气动控制端口235的泵和阀的状态(打开或关闭)，混合通道250可允许测试试样(血浆)和来自混合材料源混合材料中的二者或任一个被吸入流体计量腔240和/或从所述计量腔240推入混合通道250。例如，负(抽吸或真空)压可由泵施加到气动控制端口235和/或到阀控制端口535，且可被配置为将流体(血浆、试剂)吸过阀阵列带230中的阀。例如，正压(例如，采用加压空气等加压流体的形式)可被施加到气动控制端口235，和/或到阀控制端口535，以便将流体从计量腔240传送到混合通道250。

根据一实施例，如上面所介绍，在某些实施例中，流体计量腔240也可经由设置在例如其顶端的过渡部分351流体连接到第二通道90。根据一实施例，对应的过渡部分351也可设置在各个气体渗透膜245附近的各个流体计量腔240的底端。过渡部分351可以被形成为使其宽度从减小的宽度(在阀阵列带230附近)扩大到与腔240的顶端/入口的宽度类似的宽度，并将其宽度从腔240的底部/出口减小到在与其有关的流体线路上的减小的宽度。过渡部分351的尺寸和形状以这样的方式形成，以便减小和/或防止气泡在腔240形成。它们进一步在流体流经腔240时帮助提供更为平缓的流动。

另外，如贯穿附图所示，过渡部分351可以与试样处理卡210中的其他部件相关联，包括泡罩包装265和/或存储腔285。再一次地，这些过渡部分351帮助将材料(干或湿)从第一部件引导到第二部件，由此帮助材料在卡210中的通道/区域内移动时更为平滑。

图18更为详细地示出了根据一实施例在上面提到的混合通道250。根据一实施例，这些混合通道250中的每一个可以用于混合，或者更具体的讲，进一步混合所计量的测试(血浆)试样和可被引到腔240中的混合材料，其将在下面进一步介绍。混合通道250可以被设计为混合或进一步混合测试试样和混合材料，得到基本同质或者是同质的混合物，以便输出和用于经由gmr传感器芯片280的测试。根据一实施例，混合通道250可以被设置为在卡210的主体内纵向(沿着y-y)延伸。根据一实施例，各个混合通道250可在第一(输入)端连接到连接通道，并在第二(输出)端连接到卡210的另一部分，例如传感器传送输出端口255。例如，混合通道250可有选择地连接到计量腔，并被配置为将同质的混合物和/或测试试样以及其他混合材料经由输出端口255传送(借助连接的连通通道)到gmr传感器芯片280。

根据图18所示的实施例，两个混合通道250在低于计量腔240的深度(或层)被设置在卡210a和210b中。根据一实施例，各个混合通道250的定位可以使得它被设置在其中心线a-a附近或接近其中点。例如，如图18所示，根据一实施例，当提供两个混合通道250时，每一个通道可以设置在纵向轴线或中心线a-a的相反侧。在一实施例中，混合通道250可以大致上在中心线a-a的各侧且彼此平行。在另一实施例中，混合通道250可以在中心线a-a的各侧且彼此偏移开。在再一实施例中，混合通道250可设置在试样处理卡210的中心线a-a的同一侧(例如，右侧)。在又一实施例中，试样处理卡210的所述一个以上的混合通道250可以对角线、横向或是关于中心线a-a成角度延伸。根据一实施例，一个混合通道250可以与多于一个的计量腔240关联，例如两个腔。

根据一实施例，各个混合通道250可在其两端之间具有阶梯构造，其包含在试样处理卡210的外壳内纵向(或竖直地，或在y轴方向上)延伸的部分和横向(或水平地，或在x轴方向上)延伸的部分。此阶梯构造使得流体能够穿过平面移动，并经由其拐弯在流体中引起湍流，由此将流体彻底混合为基本同质或者是同质的混合物。在另一实施例中，混合通道250可具有锯齿形构造。

一个以上的输出端口255——也称为传感器传送端口——被设置为将制备的试样(例如在计量腔240中与混合材料混合的测试试样)从卡210输出到gmr传感器芯片280，如下面讨论的那样。根据一实施例，各个端口255可以被布置在卡210中某深度，并经由通道连接到卡的另一部件，例如，使得测试试样从计量腔240和/或混合通道250被引导到gmr传感器芯片280所位于的底面222。在一实施例中，端口255可设置在卡210的下部，例如在图18所示的前区(205)中。在另一实施例中，端口255可设置在卡210的中部。端口255可以相对于上表面218、下表面222或其组合定位并经由其访问。在另一实施例中，端口255可定位在外壳的侧面。在一实施例中，传感器传送端口255可被配置为将流体混合物经过卡的下表面222输出，因此，端口255可以与设置在卡210下面的传感器关联或定位在其附近。端口255可以位于试样处理卡210的这样的位置上：与该装置上的传感器的入口配合并相接，使得传感器能由从外壳输出的基本同质的混合物检测并产生输出读取。端口255的位置并非旨在限制。一般而言，如前面介绍的，端口255的位置可取决于设置为卡盒组件200的一部分的gmr传感器芯片280的位置。例如，如果提供多个gmr传感器芯片280，多个端口255可定位在芯片280附近。经由端口255的输出传送使用阀84与88、气动控制端口235、视情况可选的阀控制端口535、控制器/卡盒读取器310和/或气动系统330的泵以及阀受到控制。

在另一实施例中，传感器传送端口255可被配置为通过卡的上表面218输出流体混合物，因此，端口255可以与设置在试样处理卡210上方的传感器相关联或位于它附近。例如，传感器可以设置在手持式设备或系统上。

一个以上的内部废料腔(这里也称为废料池或废料贮器)270也可视情况可选地设置在卡210上，以便存储来自测试试样的废料。例如，在测试试样与混合材料在计量腔中混合并引到gmr传感器芯片280之后(例如，流经芯片280和/或经过输出端口255流到芯片280)，其可以被引到卡210中设置的一个以上的废料腔270并沉积在其中(例如，通过引导测试试样通过输入端口257和/或连接到废料池270的通道)。各个废料腔270可位于外壳内在上下表面218和222之间的某深度上。在一实施例中，废料腔270可以以这样的方式定位：使得它们在外壳的横向方向上彼此平行，并在相对于中心线a-a的纵向方向上延伸一长度。在另一实施例中，废料腔270可以相对于中心线a-a以一角度定位。在一实施例中，废料腔270定位在试样处理卡210中低于计量腔240的某一深度或一层中。通道可以将计量腔240连接到到gmr传感器芯片280的输出端口255，并将来自gmr传感器芯片280的输入端口257连接到废料腔270。例如，借助气动控制端口235(通过连接(到气动系统330)的且对应的连通通道)施加负压，可将测试试样移到废料贮器270。

在某些实施例中，蛇形通道可以被设置在卡盒组件200的试样处理卡210中。蛇形通道可用作卡210内的测试试样热循环和/或放大过程的一部分。

根据一实施例，试样处理卡210和/或卡盒组件200可进一步包含一个以上的对准装置295。在一实施例中，例如贯穿附图所示出的，对准装置以对准孔295的形式提供。在另一实施例中，对准装置295可以以从卡210和/或组件200延伸的突起或销的形式提供。对准装置295可用于在卡210的组装过程中(例如在其层的组装过程中)对准卡盒部件，和/或用于将卡盒组件200定位和对准到卡盒读取器单元100的卡盒容纳器130中(例如到容纳托盘中)。或者，其他的结构特征也可设置为卡盒组件200上的对准装置，例如切出部分或断片。在另一实施例中，结构化的对准装置，例如卡止动壁或凸起，可设置在卡盒读取器单元100内，以用作对准装置。

根据一实施例，所公开的试样处理卡210被配置为卡盒组件200的一部分，卡盒组件200被设置为用于卡盒读取器单元100，并被设计为能让技术人员在一个过程中方便且快速的检测分析物。例如，该装置可检测输入的血液试样中的分析物。在一实施例中，系统或装置可以是手持式或便携的装置或系统，其被配置为与卡盒组件200连接或容纳卡盒组件200。例如，用夹紧到卡的顶部的o形圈，经由端面密封，卡210可以与手持式系统接口。根据一实施例，如参照图26和方法600a所介绍的那样，这种密封允许实现负压，其促进流体经过卡的移动。来自试样处理卡210的混合物可被输出(或输入)到卡盒组件200的gmr传感器芯片280，且多种生物标志物的存在可以通过从混合物捕捉蛋白质并基于磁场检测对它们的存在进行定量来检测。在一实施例中，卡盒组件200可使用一个以上这样的传感器：其被配置为，通过移除用磁纳米颗粒加标记的竞争分析物，并经由磁(场)传感器，例如巨磁阻(gmr)传感器芯片280或其他的磁传感器(例如amr、tmr等)，对磁纳米颗粒产生的磁场变化进行检测，来检测混合物/试样中的分析物。例如，一个以上的传感器或磁传感器的阵列可在芯片上形成，使得多种抗原分析物具有特异性地在试样中被检测到。

在一实施例中，卡盒组件200的试样处理卡210(在这里公开的任何实施例中)可以这样制造：通过堆叠和层叠不同类型的激光切割聚合物材料层，制造图中所示的形状和所介绍的通道几何特征。除了这些层以外，阀阵列带230上的气体渗透膜245、过滤膜220和/或弹性体材料212也可以是激光切割的，并放置在试样处理卡210的指定区域，以提供所需要的功能。然而，如贯穿本公开所述，任何的制造方法和/或材料可用于制造试样处理卡210。

图26为例如用手持系统或卡盒读取器单元100，或者是另一离线装置或系统(其被配置为连接到卡盒接口(例如包括泵接口和气动控制端口235，任何阀控制端口535，以及传感器输出接口)和衬底202)使用卡盒组件200的方法600a的流程图。仅仅出于阐释性目的，这里提到一个控制器和泵(作为气动系统330的一部分)，但并非旨在限制。在一实施例中，在第一状态下，第一组80的阀、阀84处于打开位置，而第二组82的阀、阀88处于关闭位置。在第二状态下，第一组的阀(84)处于关闭位置，而第二组的阀(88)处于打开位置。

根据一实施例，使用这里公开的卡盒组件200来混合测试试样的方法600a遵循方法200的步骤。阀84和88的阀状态在一开始如下设置，如610a处所示：泵被附着到阀接口(530，如果提供的话，或气动接口)，并被控制和配置为将正压通过阀接口经由端口42b和48b施加到第二通道90，包括通过可连接到中心线a-a的相反侧的阀的任何连接通道，使得阀88(阀2)移动到关闭位置。在一实施例中，没有压力被施加到第一通道86和通道32，且因此，阀84(阀1)保持在静止/缺省状态，即打开位置。在另一实施例中，泵可受到控制，以便将阀84定位在打开状态。试样(其可以是完整试样)在620a被输入或注入，例如，到卡盒组件200的试样处理卡210的注入端口215。根据一实施例，试剂、清洗缓冲剂、珠子等(即混合材料)可以视情况可选地存储在试样处理卡210中或提供给试样处理卡210，如630a处所示，并准备与分离的测试试样混合。如上面更为详细地介绍的，在注入试样之前和/或在将卡盒组件200插入单元100之后，混合材料可以存储或添加到试样处理卡210。例如使用过滤膜220，测试试样(视情况可选地)在640a处从输入的完整试样中分离。在泵接口上，泵/气动系统330也附着到端口335。负压(抽吸或真空)可由气动系统330施加到端口235，由此将所分离的测试试样和任何混合材料吸过连通通道和/或吸入流体计量腔240，如650处所示。例如，真空将分离的测试试样和混合材料从260、285处经过分支或通道抽入计量腔240。这种操作可允许两种流体以1：1的比率强制进入混合区域。或者，可以在不同的时间并以不同的比率推动或者抽吸流体，这取决于所执行的测试。例如，两种流体都被计量或抽吸，一直到它们到达气体渗透膜245。

在650a处计量之后，阀阵列带230中的阀状态被切换，如660a处所示。来自泵/气动系统330的压力被翻转并控制为将正压通过阀致动接口(530)(如果有的话，或者，作为替代地，气动接口)经由端口42a和控制通道48a施加到第一通道86，包括通过连通通道到例如在中心线a-a的相反侧上的其他的阀，使得阀84(阀1)移动到关闭位置。在一实施例中，没有压力被施加到第二通道90和连接通道，因此，阀88(阀2)保持在静止/缺省状态，即打开位置。在另一实施例中，泵可被控制，以便将阀88定位在打开状态。泵也可被控制为通过端口235、通道和气体渗透膜245在泵接口上施加正压，使其将计量的流体(例如血浆和试剂)移动到第二通道90或将之推过第二通道90进入混合通道250。通过端口连续施加压力允许在流体流过混合通道250(例如其阶梯配置)时如在670a处所示的混合，以形成测试试样和任何混合材料(试剂)的实质上同质或同质的混合物。如680a处所示，混合流体退出试样处理卡210或从试样处理卡210输出，例如经由输出端口255，流到作为卡盒组件200的一部分的一个以上的gmr传感器芯片280。传感器芯片280使用混合的同质流体来传感或检测提供给它的试样中的指定项目，例如生物标志物。

在该方法结束时，尽管图26中没有示出，混合流体/试样可被引导到试样处理卡210中的一个以上的废料池270。

在一实施例中，来自gmr传感器芯片280的多重生物标志物读取可被执行并向用户输出(例如经由显示器120)。

当然，尽管方法600的介绍可能提到阀84和88处于打开或关闭，这指的是一示例性的实施例。也就是说，如前面参照阀所介绍的，在某些实施例中，个体阀可在不同的阶段中被控制，以便在卡210中移动流体和/或材料。因此，方法600中提到阀1和阀2仅仅是示例性的，并非旨在将阀84、88的介绍限制为表示组80、82中的全部阀都必须同时移动或改变。

根据一实施例，方法200从注入到输出(输出到传感器)的总处理时间可能为大概10到20分钟，取决于泵设计和设置。然而，处理时间是可以改变的，并非旨在作为限制。

在一实施例中，大约500ml或更少的血液的测试试样被配置为注入到注入端口215中。在一实施例中，大约300ml血液的测试试样被配置为注入到注入端口215。在一实施例中，过滤膜220被配置为产生大约50ml到大约250ml的血浆。在一实施例中，过滤膜24被配置为产生大约100ml的血浆。

根据一实施例，大约50-100ml的试剂可在试剂注入部分中提供，和或在试样处理卡210中使用。

这里公开的试样处理卡210使用接口、阀和通道来实现自动计量及混合试剂(视情况可选地，存储在卡上或从单元100提供)和患者血液试样，作为单个应用程序或过程的一部分输入。使用所公开的微流体卡210的方法600允许用户作为单个过程的一部分来执行试样的混合，并在与装置(传感器芯片280)结合使用时进行分析，使得试样中的多种生物标志物特征可被检测。流体计量和后续混合操作完全由卡外的泵和控制器(分别为气动系统330和卡盒读取器310)控制，其卡外的泵和控制器在卡210插入并连接到卡盒读取器单元100时连接到卡210，这使先前需要技术人员来检定处理的实现完全自动化。流体移动和几何结构的标准化还将会带来更为稳定的平台，因为更多的系统部件变得可控。

另外，使用这种可选的用后即弃的即时检验卡盒组件200，在使用较少量患者血液试样的同时能够进行更多样的检测，而不牺牲结果生成的速度。例如，所公开的检定卡盒组件设计允许从一个试样中检测多种生物标志物，因此，促进一个患者试样中的目标生物标志物的多重分析。在特定的实施例中，所公开的卡盒组件200使用患者血液试样，目标是与心脏不适有关的多种(例如五种)生物标志物。

另外，所公开的卡盒组件200的结构特征可允许多重检定并行运行。这样的多重检定的实例如下面所介绍。

图27-30示出了卡盒读取器310(控制单元)和卡盒读取器单元100中的信号处理器的功能模块以及与它们相关联的过程，这些过程可由卡盒读取器单元100关于插入的卡盒组件200使用和实现。在一实施例中，这里介绍的系统300可如题目为“systemandmethodforprocessinganalytesignalsingmr-baseddetectionofbiomarkers”且于同日提交的国际专利申请no.pct/us2019/______(代理人案卷号no.026462-0504850)所公开的那样处理gmr传感器的信号，该申请全文并入此处作为参考。例如，如上所述，在步骤445中，经由卡盒读取器310，来自gmr传感器芯片280的信号被接收和处理。在一实施例中，卡盒读取器310被配置为使用试样制备控制部分和信号处理部分来执行对来自gmr传感器芯片280的结果进行处理的功能，试样准备控制部分具有存储器读取单元和试样准备控制单元(例如用于接收表示卡盒组件200已经插入卡盒读取器单元100的信号，读取存储在存储器芯片275中的信息，生成气动控制信号，并将它们发送到气动系统330)，信号处理部分适用于控制电气元件，准备和收集信号，处理、显示和/或将测试结果中继到外部系统，包括处理测量信号以获得分析物检测的测试结果，如-0504850申请中详细介绍的那样。与卡盒读取器310和单元100的信号处理器有关的附加特征稍后在本公开中更为详细地提供。

图27原理性地示出了一实施例的卡盒读取器310的功能框图。如图27所示，卡盒读取器310可以大致分为试样制备控制部分和信号处理部分。存储器读取单元1310和试样制备控制单元1320构成试样制备控制部分。存储器读取单元1310可以适用于，在接收到表示卡盒组件200已经插入卡盒读取器310的信号时，读取存储在卡盒组件200上的存储器芯片275中的信息。试样制备控制单元1320可被配置为，基于从存储器芯片275读取的信息，生成气动控制信号并将它们发送到气动系统330。在某些实施例中，在识别出卡盒组件200插入卡盒读取器310时，指示信号可由卡盒组件200生成并被发送到存储器读取单元1310，以便通知插入事件。作为替代的是，在其他实施例中，这样的指示信号可由卡盒读取器310上的其他部件产生并被发送到存储器读取单元1310。

卡盒读取器310的信号处理功能主要由信号处理器1330完成。信号处理器1330可以适用于控制电气元件，准备和收集信号，处理、显示、存储以及将检测结果中继到外部系统。例如，信号处理器1330运行为生成用于控制磁场发生器360的控制信号，使得磁场激励被施加到卡盒组件200中的gmr传感器。在一实施例中，信号处理器1330运行为生成用于控制第二磁场发生器365的控制信号，使得在试样的制备和处理过程中，磁场激励施加到组件200的试样处理卡210的部分(例如上面、下面、侧面)，例如，当在卡内移动来自混合材料源的混合材料(例如缓冲剂和/或磁珠)以及测试试样时。在接收到来自卡盒组件200中的gmr传感器以及来自布置在卡盒组件200和/或信号处理器1330上的至少一个基准电阻器的测量信号后，信号处理器1330对测量信号进行处理，以获得分析物检测的测试结果。经由显示控制单元120，测试结果可被显示在集成的或外部的显示器上。另外，信号处理器1330可被耦合到用户接口140，用于从用户接收指令。此外，在某些实施例中，信号处理器1330可被耦合到通信单元340和/或与诊断单元350耦合，使得只通过测试结果或是结合其他外部可用数据来进行诊断和评估都成为可能。

图28为根据本公开一实施例的卡盒读取器310的过程的流程图。如图28所示，通过基于系统配置文件和/或由用户经由用户接口140输入的指令来初始化一运行模式，卡盒读取器310在步骤1410中开始其操作。接着，该过程在步骤1420中等待指示卡盒组件200已插入卡盒读取器310的信号。此信号可由卡盒组件200或由卡盒读取器310在识别出插入时生成。响应于接收到这种信号，在步骤1430中，卡盒读取器310读取卡盒组件200上的存储器芯片275。接着，在步骤1440中，卡盒读取器310基于所读取的信息生成控制信号并将之发送到用于制备被测试试样的气动控制的气动系统330。在步骤1450中，卡盒读取器310准备在gmr传感器上以及在所述至少一个基准电阻器上的测量信号，并接收这样的信号。于是，在步骤1460中，卡盒读取器310对所接收的测量信号进行处理，以生成测试结果。最后，在步骤1470中，卡盒读取器310将所生成的测试结果发送到显示控制单元120，以便向用户显示。

图29原理性地示出了根据一实施例的信号处理器1330的功能框图。如图29所示，信号处理器1330可包含系统运行初始化器1510、配置文件1520、信号处理控制单元1530、信号准备单元1540、信号处理单元1550以及视情况可选的数据存储器1560。系统运行初始化器1510可被配置为，基于从配置文件1520读取的系统配置信息和/或经由用户接口140接收的指令，设置系统运行环境并初始化信号处理器1330的功能，特别是信号处理控制单元530的功能。例如，信号处理控制单元1530运行为生成用于控制信号准备单元1540和信号处理单元1550的控制信号。其还可运行为控制经由显示控制单元120在显示器上的检测结果显示，以及控制信号处理控制单元1550和通信单元340和/或诊断单元350之间的数据通信。根据实施例，信号准备单元1540可被配置为，在信号处理控制单元1530的控制下，准备测量电路，激励施加到gmr传感器的ac磁场，生成施加到测量电路的载波信号，从测量电路收集测量信号，并在放大和模数转换后将测量信号馈送到信号处理单元1550。信号处理单元1550可被配置为通过解析性地解算检测结果对所接收的测量信号进行处理，并将检测结果发送到信号处理控制单元1530。另外，在某些实施例中，结果数据可以存储在视情况可选的数据存储器1560中。

图30为根据一实施例的信号处理器1330的过程的流程图。如图30所示，通过从配置文件读取系统配置信息和/或经由用户接口140接收用户指令，从而初始化系统运行环境，过程在步骤1610处开始。于是，在步骤1620处，由信号处理控制单元1530生成一系列的控制信号，用于管理信号准备单元1540和信号处理单元1550的运行。在步骤1630中，测量电路由信号准备单元1540基于来自信号处理控制单元1530的控制信号搭建，以便准备来自gmr传感器以及来自至少一个基准电阻器的测量信号。接着，在步骤1640中，所准备的测量信号由信号处理单元1550进行处理，以解算分析物检测的测试结果。最后，在步骤1650中，所生成的测试结果从信号处理单元1550发送到显示控制单元120，用于向用户显示。

根据本文一实施例，提供了一种用于检测测试试样中分析物的系统。该系统包括：卡盒读取器单元，其包括控制单元和气动系统；以及卡盒组件，其被配置为通过其中的连通通道接收和制备具有一种或多种混合材料的测试试样。卡盒组件具有气动接口和电子接口。卡盒组件还具有存储芯片，该存储芯片具有与制备测试试样相关的参数，以及至少一个用于检测测试试样中分析物的传感器。卡盒组件被配置为经由气动接口和电子接口与卡盒读取器单元气动地和电子地连接，使得经由卡盒读取器单元的控制单元读取并实现与从存储芯片制备测试试样相关的参数。气动系统包含在卡盒读取器单元内，且包括至少一个泵和至少一个阀，其被用来有选择性地向卡盒组件的气动接口施加流体压力，从而通过卡盒组件的连通通道来移动测试试样和一种或多种的混合材料到达至少一个传感器。所述控制单元被配置为基于从存储芯片获得的参数来激活气动系统以在卡盒组件中准备所述测试试样，并将测试试样提供给至少一个用于检测分析物和测量值的传感器，并且进一步被配置为：处理来自至少一个传感器的测量结果，作为分析物的检测结果，以生成测试结果。

在一些实施例中，卡盒读取器单元还包括显示器，该显示器用于显示从控制单元产生的测试结果。在一些实施例中，卡盒读取器单元还包括用于将命令输入到卡盒读取器单元的用户界面。在一些实施例中，显示器包括触摸屏显示器并且提供当作用户界面的输入表面。

在一些实施例中，卡盒读取器单元还包括内部电池，用于向控制单元和气动系统供电。

在一些实施例中，卡盒读取器单元还包括用于接收卡盒组件的开口。在一些实施例中，卡盒读取器单元还包括被配置为在其中接收卡盒组件的托盘，其中该托盘被配置为可以相对于卡盒读取器单元移动。

在一些实施例中，气动控制系统还包括在其中具有流动通道的歧管，该歧管被配置为与卡盒组件的气动接口连通。在一些实施例中，气动控制系统还包括多个注射泵，其被配置为与歧管及其流通通道相连通以选择性地将加压流体施加到卡盒组件。在一些实施例中，气动控制系统还包括多个阀，以控制通过歧管和流动通道的压力流。

在一些实施例中，气动控制系统还包括被配置为启动至少一个泵的电动机。

在一些实施例中，控制单元以包括多个电路板的印刷电路板(pcb)组件的形式提供。

在一些实施例中，卡盒读取器单元在其中还包括弹簧销阵列，用于物理接触卡盒组件，以建立控制单元和卡盒组件之间的通信。

在一些实施例中，卡盒读取器单元中进一步包括磁场发生器，该磁场发生器被配置为由控制单元激活并提供磁场来激励传感器附近的磁性纳米颗粒。在一些实施例中，卡盒读取器单元中进一步包括磁场发生器，其被配置为由控制单元激活并在测试试样的制备和处理期间向卡盒组件提供非均匀磁场。

在一些实施例中，控制单元还包括信号处理器，其被配置为处理测量结果以获得分析物检测的测试结果。

在一些实施例中，卡盒读取器单元还包括刺破系统，以刺破或打开包含一种或多种混合材料的泡罩包装或腔室。

在一些实施例中，卡盒组件包括用于将卡盒组件与卡盒读取器单元对准的对准装置。

在一些实施例中，在系统中使用的卡盒组件包括试样处理卡和附接到试样处理卡的衬底；其中，试样处理卡包括：在卡体内接收测试试样的注入口；至少一个用于接收测试试样的计量室；流体连通通道，其与注入口，至少一个计量室和卡盒组件的气动接口流体连通。至少一个输出端口，其与至少一个计量室流体连接，并被用于将测试试样输送至传感器。该衬底具有与其相关联的：用于感测该测试试样中的分析物的传感器，该传感器被配置为经由至少一个输出端口接收测试试样；电气接触部分，其被配置为与卡盒读取器单元建立电气连接；以及存储芯片；以及气动接口，其包括至少一个气动控制端口和流体连接到试样处理卡中至少一个计量室的对应的连通通道，该气动接口被配置为能够将气动控制系统提供的正压和负压的力流体施加试样处理卡，并用于将测试试样在联接通道内移动并移到传感器，其中存储芯片存储了气动系统协议，该协议包括有选择地向气动接口施加压力的步骤和设置，从而将测试试样从试样处理卡输送到传感器。

在一些实施例中，气动接口还包括一个以上的阀控制端口，其被配置为将加压空气输送到多个阀中的一个以上，并在打开位置和关闭位置之间移动这些阀。在一些实施例中，卡盒读取器单元还包括单独的泵，其被配置为与一个以上阀控制端口连接以在打开位置和关闭位置之间移动这些阀。

在某些实施例中，衬底包含印刷电路板，此印刷电路板被配置为当与卡盒读取器单元建立起电气连接时，在传感器、电气接触垫和存储芯片之间建立通信。

在某些实施例中，衬底包含施加到试样处理卡的层叠层。

在某些实施例中，气动接口设置在试样处理卡上。在某些实施例中，所述至少一个气动控制端口被设置在试样处理卡的上表面上。

在一些实施例中，一种混合材料源，用于将一种或多种混合材料引入到至少一个计量室中。

在一些实施例中，传感器包括巨磁阻(gmr)传感器。

在一些实施例中，提供了一种使用根据以上实施例中的任一个的系统来处理测试试样以检测分析物的方法。该方法包括：通过控制单元在卡盒读取器单元和卡盒组件之间建立电气和气动连接；读取与存储芯片相关的参数来准备测试试样；使用控制单元激活气动系统，以准备盒组件中的测试样品，并将测试样品提供给至少一个传感器，并使用至少一个传感器检测分析物，感测分析物和测量测试试样的尺寸，使用控制单元进一步处理来自至少一个传感器的测量结果，并作为检测到的分析物的结果，以产生测试结果。

在一些实施例中，该方法进一步包括：将测试试样装载到卡盒组件中；以及将卡盒组件插入卡盒读取器单元中；并将卡盒组件与卡盒读取器单元配对。

在一些实施例中，该方法还包括使用气动系统将压缩空气选择性地施加到气动接口，以将测试试样和一种或多种混合材料在连通通道内移动到传感器。

在一些实施例中，该方法还包括使用显示器来显示所生成的测试结果。在一些实施例中，该方法还包括经由用户界面或显示器向卡盒读取器单元输入命令。

在一些实施例中，该方法还包括将卡盒组件插入卡盒读取器单元中。在一些实施例中，该方法还包括卡将盒组件穿过开口或插入到卡盒读取器单元的托盘上。

在一些实施例中，该方法还包括控制气动系统的一个以上泵和/或一个以上阀。

在一些实施例中，该方法还包括通过控制单元激活磁场发生器以提供磁场来激活传感器附近的磁性纳米颗粒。在一些实施例中，该方法还包括在测试试样的制备和处理时，由控制单元激活磁场发生器以向卡盒组件提供非均匀的磁场。

在一些实施例中，该方法进一步包括使用控制单元的信号处理器来处理测量结果以获得检测分析物的测试结果。

在一些实施例中，该方法进一步包括使用穿刺系统刺穿或打开容纳一种或多种混合材料的泡罩包装或腔室。

在一些实施例中，该方法还包括使用对准装置将卡盒组件与卡盒读取器单元对准。

在一些实施例中，该方法进一步包括通过巨磁阻(gmr)传感器进行感测。

尽管在上面给出的示例性实施例中已经示出本公开的原理，本领域技术人员将会明了，可对实现本公开使用的结构、布置、比例、原件、材料和部件可以做出多种修改。

因此可以看出，本公开的特征已经充分且有效地实现了。然而，将会认识到，上面优选的具体实施例出于说明本公开的功能性和结构性原理的目的给出，在不脱离这些原理的情况下可做出修改。因此，本公开包括落入所附权利要求精神和范围内的所有修改。