便携式介电谱装置的制作方法

背景技术：

介电谱(dielectricspectroscopy，ds)被描述为生物医学领域的一种有用的分析工具，它是一种无标记、非破坏性的实时方法，用于研究射频(radiofrequency，rf)/微波场与生物/生化样品之间的相互作用，并且需要最少的样品制备。通过ds在疾病检测和临床诊断方面的应用，已经研究了例如人体血液、脊髓液、乳腺组织和皮肤的分子特性。但是，典型的ds系统往往体积庞大且价格昂贵，在某些情况下成本过高。

美国专利us9995701b2公开了一种用于测量介电常数的ds系统，该ds系统包括感测装置和传感器接口系统。传感器接口系统通过rf输入信号驱动传感器电路，该传感器电路与位于感测装置的流体通道中的电极连接。传感器电路被配置为具有介电常数，该介电常数取决于流体通道内的流体。位于流体通道中的另一个电极向与计算系统连接的传感器接口系统中的接收器提供相应的rf输出信号。通过运行算法该计算系统被编程以响应于接收器提供的rf输出数据从而计算介电常数。

如此，可以对上述ds系统进行改进，以使该系统更加便携、直观和用户友好。

技术实现要素：

基于上述情况，本申请实施例提供了一种便携式介电谱装置，包括：装置壳体、设备侧电触点、计算系统和可拆卸式传感器接收器(removablesensorreceiver，rsr)组件。装置壳体包括rsr室。设备侧电触点位于rsr室中或附近。计算系统与设备侧电触点进行通信并包括阻抗分析仪。rsr组件包括可选择性地容纳在rsr室中以及可从rsr室中移除的rsr壳体。rsr壳体包括接收流体感测装置的流体感测装置接收部，在该流体感测装置中装载有要测试的流体。当rsr壳体被容纳在rsr室中时，rsr组件提供在相关联的流体感测装置和设备侧电触点之间的电连接。

本申请实施例还提供了一种用于相关的便携式介电谱装置的rsr组件。所述rsr组件包括：rsr壳体和布置在所述rsr壳体上的至少两个rsr侧电触点。所述rsr壳体包括感测装置接收部，所述感测装置接收部配置为容纳相关的感测装置，要测试的流体样品装载在所述相关的感测装置中。当所述rsr壳体被容纳于所述相关的便携式介电谱装置的rsr室时，所述至少两个rsr侧电触点提供所述相关的感测装置和所述相关的便携式介电谱装置上的相关阻抗分析仪之间的电连接。

附图说明

图1是具有相应扩展坞的便携式介电谱装置的前透视图。

图2是便携式介电谱装置的透视图，其中rsr组件未被加载到便携式介电谱装置中。

图3是便携式介电谱装置的透视图，其中rsr组件被加载到便携式介电谱装置中并且两个流体感测装置未被加载到rsr组件中。

图4是便携式介电谱装置的示意性截面图，其中rsr组件未被加载到便携式介电谱装置中。

图5是便携式介电谱装置的一部分的示意性截面图，其中rsr组件被加载到便携式介电谱装置中。

图6是便携式介电谱装置的后透视图，其中rsr组件未被装载到便携式介电谱装置中。

图7是便携式介电谱装置的一部分的另一示意性截面图，其中rsr组件被加载到便携式介电谱装置中。

具体实施方式

图1示意性地示出了便携式介电谱装置20，可用于定量测量材料的复介电常数与频率的关系。便携式介电谱装置20可以用于许多流体的化学分析，包括但不限于血液，以帮助确定是否在血液样本中发现了可能影响血液凝结速率的某些药物。如此，便携式介电谱装置20可以用作便携式血凝仪。而便携式介电谱装置20也可以用于其他定量测量。

请参阅图1，便携式介电谱装置20包括能够容纳便携式介电谱装置20的内部部件的装置壳体22。该装置壳体22可以由能容纳各种电子设备的任意合适的材料制成，这一点将在下面更详细地说明。装置壳体22在尺寸上可类似于移动电话，可以稍大一些，以便容易被人手握住和操作，从而使便携式介电谱装置20成为手持式装置。

请参阅图2，装置壳体22包括rsr室24，rsr室24被配置为容纳rsr组件28的rsr壳体26，这一点将在下面更详细地描述。rsr组件28以及rsr壳体26可插入到rsr室24中以及可以从中移除，从而使得对便携式介电谱装置20的清洁更加容易。其他优点将在下面更详细地描述。

请参阅图3，rsr壳体26容纳流体感测装置30，在该流体感测装置30中装载有待测试的流体样品32(在图3中示意性地示出)。流体感测装置30包括位于隔室中的电路，待测试的流体样品32驻留在该隔室中。该电路被配置为具有取决于被测试的流体样品32的介电常数。传感器电路在美国专利us9995701b2和美国临时专利申请62/832933中有详细描述。例如，当待测试的流体样品32是血液时，允许将rsr组件28从装置壳体22中移除，从而可以更容易地清洁便携式介电谱装置20。但是，还必须考虑在流体感测装置30中在便携式介电谱装置20和流体样品32之间提供电连接。

请参阅图4，充电电池34设置在装置壳体22中。充电电池34可以与充电触点36电连接。便携式介电谱装置20可以放置在扩展坞38上(如图1所示)。便携式介电谱装置20可以以常规方式与电源插座连接，以类似于其他小型便携式电子设备的方式对便携式介电谱装置20进行充电。

请继续参阅图4，便携式介电谱装置20还包括计算系统，该计算系统可以包括可编程集成电路，模块化系统(systemonmodules，som)板，现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearrays，fpga)以及用于操作下面描述的电子组件的类似设备。其中，图4示意性示出了计算系统包括带有fpga的主电路板42，som板44，电源板46，扫描仪/解码器板48和位于主电路板42上的微型阻抗分析仪部件50(如图5所示)。计算系统的每个组件都与电池34电连接，以便从电池34接收电力。图4和图5示出了了包括多个板的计算系统的一个示例，然而也可以采用能够执行下述功能的任何计算系统。

在所示的实施例中，微型阻抗分析仪部件50位于rsr室24的近侧，从而抑制了微型阻抗分析仪部件50与在rsr室24中测试的流体样品32之间的电通信受到干扰和噪声的几率。在一种可能的实施方式中，微型阻抗分析仪部件50位于rsr室24中被测试的流体的一厘米之内。例如美国专利us9995701b2公开了，当对流体进行阻抗分析时，在微型阻抗分析仪部件50中放大测量的信号而最小化干扰和其他噪声信号是非常有用的。微型阻抗分析仪部件50可以是类似于在美国专利us9995701b2中所公开的那些用于测量流体感测装置30中的流体样品32的阻抗和介电常数的阻抗分析仪。

便携式介电谱装置20还包括在装置壳体22上的显示屏60。显示屏60用于向便携式介电谱装置20的用户呈现信息。显示屏60可以是薄膜晶体管(thin-film-transistor，tft)例如用于移动电话的显示器。显示屏60与前述计算系统电连接并从电池34接收电力。结构支撑件62布置在装置壳体22中，以在显示屏60后面提供结构支撑。

请再次参阅图1，便携式介电谱装置20还可以在装置壳体22上包括type-c接口usb连接器64。type-c接口usb连接器64可以允许外部设备或计算机的电连接以便与前述计算系统通信从而调试便携式介电谱装置20以及对计算系统进行编程。也可以采用允许外部计算设备连接的其他类型的连接器。

请参阅图4，便携式介电谱装置20还可以包括定位在装置壳体22内的扫描仪相机66，并且包括从装置壳体22向外指向的透镜。扫描仪相机66与扫描仪/解码器板48电连接。扫描仪/解码器板48是上述计算系统的一部分，可扫描条形码和其他机器可读标记。这对于将要由便携式介电谱装置20测试的流体样品32与特定样品和/或患者相关联是有用的。

便携式介电谱装置20还可包括按钮或其他类似的用户界面设备，以总体上控制便携式介电谱装置20的操作。例如，按钮68(如图6所示)可控制便携式介电谱装置20的操作，并且可以提供便携式介电谱装置20的开/关功能以及控制扫描仪相机66和便携式介电谱装置20上的其他部件。

rsr组件28包括rsr壳体26，rsr壳体26配置为被容纳于rsr室24内，如图1、图3和图5所示。rsr壳体26包括被配置为容纳流体感测装置30的流体感测装置接收部72。rsr组件28还被配置为，当rsr壳体26被容纳于rsr室24中时，在流体感测装置30和计算机系统以及微型阻抗分析仪部件50之间通过设备侧电触点(下面详细说明)提供电连接。

rsr壳体26包括可移动地与背面板82连接的盖子80。盖子80包括限定了顶棚内表面86和顶棚外表面88的盖子顶棚84。当盖子80相对于背面板82是关闭的，如图2所示，如果顶棚内表面86被加载到rsr组件28中，则顶棚内表面86朝向流体感测装置接收部72和流体感测装置30。边缘90从盖子顶棚84延伸并且更特别地从顶棚内表面86延伸。磁体92设置在边缘90附近，并与背面板82配合以便当盖子80关闭在背面板82上时将盖子80保持在关闭位置。盖子80还包括轮毂94，该轮毂94容纳以枢转的方式连接盖子80与背面板82的轴(不可见)。盖子80与背面板82可枢转地连接，但是盖子80可以以其他可移动的方式与背面板82连接，例如相对于背面板82可滑动。盖子80包括传感器接触边框96，其也远离盖子顶棚84，特别是顶棚内表面86在与边缘90相同的方向上。当盖子80处于关闭位置时(如图5所示)，每个传感器接触边框96从顶棚内表面86向下延伸。传感器接触边框96配置为当盖子80处于关闭位置时接触流体感测装置30并推动流体感测装置30朝着电触点(下面进一步说明)的方向靠近。

背面板82包括外围脊110，外围脊110包括在盖子80上容纳毂94的轮毂收容凹槽112。外围脊110在远离背面板82的底板114的方向上延伸。底板114包括凹槽116并将嵌入式底板表面118与高架式底板表面122分开。在所示的实施例中，凹槽116与流体感测装置接收部72重合。流体感测装置30和凹槽116被分别配置为使得流体感测装置30仅在单个方向上被容纳在凹槽116内。流体感测装置30包括帽状体124，该帽状体124可容纳在流体感测装置30的相对两端上。如图3所示，该实施例示意性示出了流体感测装置30在便携式介电谱装置20的左侧的情形，在该情形中流体样品32已经被加载到流体感测装置30中，并且流体样品32准备好进行测试。同样如图3所示，该实施例还示出了另一种情况，在另一种情形中流体感测装置30在便携式介电谱装置20的右侧，流体样品32尚未加载到流体感测装置30中并且帽状体124位于另一端。流体感测装置30可容纳在凹槽116内，且帽状体124在任一端。然而，流体感测装置30的适当侧需要面对嵌入式底板表面118，并且帽状体124需要被适当地附接以使流体感测装置30被正确地容纳在凹槽116中。较小的突起部126可以延伸到凹槽116中，以促进流体感测装置30的对准并且防止流体感测装置30以不正确的朝向被容纳在凹槽116中。

背面板82包括至少两个位置传感器开口132。每个位置传感器开口132容纳相应的位置传感器窗134，该位置传感器窗是半透明或透明的。每个位置传感器开口132被配置为与便携式介电谱装置20上的相应位置传感器136(如图2所示)对准。每个位置传感器136可被安装到主电路板42(如图4所示)。在装置壳体22的rsr室24中设有至少两个位置传感器开孔138，该至少两个位置传感器开孔138分别与各自的位置传感器136对准。当rsr壳体26被容纳在rsr室24中时，至少两个位置传感器开孔138分别与rsr壳体26上的相应位置传感器窗134对准。位置传感器开口132设置在凹槽116内并延伸穿过嵌入式底板表面118。位置传感器136可以是光学位置传感器，并且可以配置为检测盖子80相对于背面板82的相对位置。例如，位置传感器136可以提供信号以指示盖子80是打开的还是关闭。另外，每个位置传感器136设置在适当的位置，以允许检测要确定的帽状体124在流体感测装置30上的相对位置。如上所述，对于在便携式介电谱装置20的左侧所示的流体感测装置30，在流体感测装置30的第一端上方示出了帽状体124。帽状体124可以连接流体感测装置30的另一端，其如图3所示的位于便携式介电谱装置20的右边的流体感测装置30。当帽状体124在流体感测装置30的第一端上时，图2中的位于左侧的位置传感器136可以检测到帽状体124的存在。当帽状体124在流体感测装置30的第二端上时(如图3所示位于便携式介电谱装置20的右边的流体感测装置3)，如图2所示的位于右边的位置传感器136可以检测到帽状体124的存在。

控制电触点开口140通过背面板82的底板114布置在凹槽116内。多个rsr侧控制电触点142，可以是弹簧针的形式，通过控制电触点开口140延伸。rsr侧控制电触点142被安装到小电路板144上(如图6所示)，该小电路板144被安装到背面板82的后表面146。rsr侧控制电触点142在流体感测装置30上的电气部件之间提供电连接，该电气部件可以例如控制流体感测装置30上的加热器(图3中未示出)以维持流体样品32在所需的温度范围内。rsr侧控制电触点142还可以提供信号以允许识别流体感测装置30。rsr侧控制电触点142与设备侧控制电触点148(如图2所示)连接，如采用在便携式介电谱装置20上的弹簧针的形式。设备侧控制电触点148可以设置在rsr室24中，该rsr室24延伸穿过设置在其中的开口152。设备侧控制电触点148也可以安装在主电路板42上(如图7所示)。

请参阅图3，至少两个rsr侧阻抗分析仪触点160每个分别延伸穿过设置在背面板82中的相应的rsr侧阻抗分析仪触点开口162。每个rsr侧阻抗分析仪触点160都设置在凹槽116中，并从嵌入式底板表面118向上延伸。每个rsr侧阻抗分析仪触点160可以是弹簧针的形式。请继续参阅图2，当rsr壳体26被容纳在rsr室24中时，至少两个rsr侧阻抗分析仪触点160中的每一个电接触相应的设备侧阻抗分析仪触点164。如图5所示，设备侧阻抗分析仪触点164可以构成微型阻抗分析仪部件50的一部分，其可以设置在主电路板42上。

请参阅图6，rsr壳体26的背面板82还包括螺母柱开口170。如图2所示，每个螺母柱开口170配置为容纳设置在rsr室24中的相应的螺母柱172。螺母柱开口170与螺母柱172配合以在rsr室24内适当地对准rsr组件28。另外，定位器卡舌174从背面板82的底板114向下延伸。每个定位器卡舌174被容纳在rsr室24中的相应的定位器卡舌开口176中。rsr壳体26上的定位器卡舌174与设置在便携式介电谱装置20上的定位器卡舌开口176配合将rsr组件28适当地定位在rsr室24内。如图3所示，霍尔效应传感器178与磁铁92配合以在盖子80抵靠背面板82关闭时指示关闭位置。

rsr组件28可以进一步包括加热器180，其在图3中以虚线示出。流体感测装置30如图3所示，包括加热器(未示出)，该加热器通过设备侧控制电触点148和rsr侧控制电触点142控制。但是，如果流体感测装置30不包括加热器，或者除了该加热器，加热器180可以通过设备侧控制电触点148在rsr壳体26被容纳到rsr室24中时与电池34连接。加热器180可以位于凹槽116内，这可以使得加热器将要在流体感测装置30中测试的流体样品32保持在期望的温度范围内。可以在rsr组件28中提供热敏电阻(未示出)或类似的温度传感器，并且当rsr壳体26被容纳在rsr室24中时，该热敏电阻经由设备侧控制电触点148与计算系统通信。热敏电阻或类似的温度传感器可以控制加热器180的操作，以便将要测试的流体的温度保持在所需的温度范围内。

在操作中，将便携式介电谱装置20从扩展坞38中移除。如果便携式介电谱装置20需要充电，则在显示屏60上显示便携式介电谱装置需要的消息，也就是便携式介电谱装置20需要充电并无法进行测试。如果便携式介电谱装置20不需要充电，则用户从无菌包装中取出流体感测装置30。当处于无菌包装中时，如图3所示，帽状体124与位于便携式介电谱装置20右侧的流体感测装置30的端部连接。用户然后可以按下与图6中所示的开/关按钮68相似或相同的按钮或显示屏60上的“按钮”，以操作扫描仪相机66扫描流体感测装置30上的数据矩阵标签(未示出)。然后，用户打开rsr壳体26的盖子80并将连接有帽状体124的流体感测装置30按照图3所示的位于便携式介电谱装置20的右侧的方式放置在凹槽116中。

然后关闭盖子80，这可以由位置传感器136确认。便携式介电谱装置20上的计算系统配置为通过在便携式介电谱装置20上的热敏电阻确定便携式介电谱装置20的温度。该计算系统通过设备侧控制电触点148和rsr侧控制电触点142与热敏电阻电连接。如果热敏电阻测得的温度超出预定温度范围，则计算系统可以操作流体感测装置30上的加热器(或操作可选的加热器180)来加热便携式介电谱装置20。在预热阶段，显示屏60可以向用户指示流体感测装置30正在被预热。帽状体124在流体感测装置30上的位置可以通过位置传感器136来确认。

在预热阶段，用户然后可以按下与图6所示的开/关按钮68类似或相同的按钮或显示屏60上提供的“按钮”，以操作扫描仪相机66扫描与要从中抽取流体的患者相关的患者标识。可选地，用户可以使用显示屏60手动输入患者标识信息。其他信息，例如患者上次服药的时间，也可以通过显示屏60输入到计算系统中。

当便携式介电谱装置20处于预热阶段时，如果需要预热阶段，则可以为患者准备提取流体样品。例如，当流体样品是血液时，可以清洁并刺破患者的手指。当流体感测装置30上的热敏电阻测量到预定温度时，例如在37摄氏度以下，可以打开盖子80并且可以从rsr壳体26中移除流体感测装置30。由于位置传感器136，盖子80相对于背面板82的相对位置可知。计算系统可以开始计时器以向用户提供预定的时间量，例如大约30到45秒，以获取流体感测装置30内的流体样品，以便将帽状体124放置在流体感测装置30(也就是图3中的便携式介电谱装置的左侧所示的位置)来覆盖流体样品32，进而将流体感测装置30放回到rsr组件28的凹槽116中并关闭盖子80。

如果在将流体感测装置30放回rsr组件28的凹槽116并关闭盖子80之前，预定时间量到期，则显示屏60可以向用户提供以下指示：需要用新的流体感测装置30获得新的流体样品。如果将流体感测装置30放回rsr组件28的凹槽116中，并且在预定的时间内关闭盖子80，则可以执行验证程序。

验证程序可以包括计算系统，其确定针对待测试流体测量的阻抗值是否落在预定的值范围内，以便提供正在测试适当流体的指示。验证程序还包括计算系统确定帽状体124是否在流体样品32上。位置传感器136可以检测到帽状体124的存在。验证程序还包括计算系统确定在流体感测装置30上的加热器和热敏电阻返回已知值和变化(也就是可以验证的速率增加)。验证程序还包括计算系统确定rsr壳体26的盖子80是关闭的，这可以由磁铁92和霍尔效应传感器178确定。验证程序还可以包括计算系统确定热敏电阻(未示出)或者rsr组件28中所提供的类似的温度传感器(也就是不在流体感测装置30中)返回预定范围内的值。如果正确地验证了流体感测装置30，则对流体样品32进行分析测试。

应当理解的是，上述公开的特征和功能的变化，或者其替代或变体可以组合到许多其他不同的系统或应用中。同样，本领域技术人员随后可以在其中做出各种目前无法预料或无法预见的替换，修改，变化或改进，这些替换，修改，变化或改进也意在由所附权利要求书所覆盖。