谐振器传感器模块系统和方法_3

文档序号:9650476阅读:来源:国知局
回到图3,模块接口 330可以包括用于将谐振器传感器模块310可操作地耦合或连接到其它装置(例如,如本文进一步所描述的图5的测量装置502)的任何合适的接口。通常,模块接口 330可以包括可以提供到其它装置的电、光、或其它类型的连接任何合适的连接器。模块接口 330可以以任何合适的方式配置且包括任何合适数量的连接或端子。在一些实施例中,模块接口 330可以包括多个触头。模块接口 330也可以配置为将模块310接地。
[0045]图3的谐振器传感器模块310还包括一个或多个开关340。尽管图3包括单个开关340,但是模块310可以包括任何合适数量的开关。此外,开关340可以包括任何合适类型的一个开关或多个开关,例如,反射多端口微波开关、射频开关、PIN 二极管、吸收或反射式机械开关、吸收或反射式PIN二极管开关、吸收或反射式场效晶体管(FET)或双极型晶体管(BJT)开关、基于射频集成电路(RFIC)的吸收或反射式开关、多路转换器、或它们的组入口 ο
[0046]在一些实施例中,开关340可以通过控制器(例如,图5的控制器570)或其它合适的装置来控制,以便它可以被定位在第一位置342或第二位置344。这样的控制器可以通过模块接口 330和传输线334将一个或多个信号引导到开关340。尽管示出为具有第一和第二位置342、344,但是开关340可以包括任何合适数量的位置,例如,三个或更多个位置。
[0047]开关340的第一个位置342可操作地连接谐振器320a和模块接口 330,且第二位置344可操作地连接谐振器320b和模块接口。例如,在一些实施例中,第一位置342可操作地连接谐振器320a和模块接口 330,以便能量(例如,电能)可以在谐振器和模块之间流动。这样的连接通过传输线332和314发生。然而当开关处于第二位置344时,谐振器320b通过传输线路332和传输线路312可操作地连接到模块接口 330,以便能量可以在谐振器和模块之间流动。能量可以因此通过传输线316从谐振器320a-b中的一个或两个直接回到模块接口 330。
[0048]谐振器传感器模块310可以设置或形成在任何合适的一个基板或多个基板上,例如,刚性或柔性有机PCB (环氧树脂玻璃、聚酰胺、蓝晶石酯、尼龙、聚四氟乙烯)或陶瓷基板(氧化铝、蓝宝石、硅、玻璃),以及它们的组合。谐振器320a-b、开关340、模块接口 330和传输线312、314、316、332和334可以使用任何合适的一种技术或多种技术在基板上形成。
[0049]在一些实施例中,谐振器模块310可以包括其它合适的装置,例如,图5的驱动电路550和测量电路560。在其它实施例中,谐振器传感器模块310包括实质上由以下部件组成的电气部件:一个或多个感测谐振器320a、一个或多个参考谐振器320b、模块接口 330、和一个或多个开关340。
[0050]如在此所使用的,“有(现在时)”、“有(进行时)”、“包括(现在时)”,“包括(进行时)”,“包含(现在时)”,“包含(进行时)”等等以它们的开放式意义使用,并且总体上是指“包括,但不限于”。应该理解的是,术语“由......组成”和“实质上由......组成”
被归入在术语“包含”等内。
[0051]“实质上由......组成”,当它涉及组合物、制品、系统、装置或方法时,意味着组合物、制品、系统、装置或方法仅包括组合物、制品、系统、装置或方法的所列举的部件或步骤,且可选择地包括,实质上不影响组合物、制品、系统、装置或方法的基本和新颖特性的其它部件或步骤。
[0052]如本文所提到的,本发明的谐振器传感器模块可以包括任何合适数量的谐振器。例如,图4是包括四个谐振器420a-d的谐振器传感器模块410的实施例的示意图。模块410还包括模块接口 430,和将谐振器420a-d可操作地连接到模块接口的开关440。关于图3的模块310的谐振器320a-b、模块接口 330、和开关340的所有设计考虑和可能性同样适用于图4的谐振器传感器模块410的谐振器420a-d、模块接口 430、和开关440。
[0053]—个或多个谐振器420a_d可以包括感测谐振器,且一个或多个可以包括参考谐振器。尽管模块410包括平行配置的谐振器420a-d,但是可以使用任何合适的配置。此外,在一些实施例中,谐振器420a_d可以成对地设置以便感测谐振器与参考谐振器配对。
[0054]为了容纳增加的数目的谐振器420a_d,开关440可以是可操作地根据例如如本文进一步所描述的控制器(例如,图5的控制器570)提供的一个或多个控制信号来将一个或多个谐振器与模块接口 430连接的多路转换器。
[0055]本文所描述的谐振器传感器模块的各种实施例可以与任何合适的测量装置使用,以提供用于测量存在于流体样品中的分析物材料的相互作用的结合动力学的谐振器传感器系统,例如,在美国专利号为8,409,875的专利中所描述的装置。例如,图5是包括谐振器传感器模块510和测量装置502的系统500的一个实施例的示意图。谐振器传感器模块510可以包括本文所描述的任何谐振器传感器模块,例如,图3的模块310。模块510包括模块接口 530。关于图3的模块接口 330的所有设计考虑和可能性同样适用于图5的模块接口 530。
[0056]如图所示,测量装置502通过模块接口 530可操作地连接到谐振器传感器模块510。尽管未示出,但是测量装置502可以包括用于将装置可操作地连接到模块接口 530的任何合适的接口(例如,图1A-B的互连器104)。
[0057]装置502包括驱动电路550、测量电路560、以及可操作地连接到驱动和测量电路的控制器570。
[0058]驱动电路550配置为驱动模块510的谐振器(例如,图3的谐振器320a_b)进行如本文进一步所描述的振动。驱动电路550可以包括以这种方式驱动谐振器的任何合适的一个装置或多个装置,例如,合成器、独立的电流源、独立的电压源、电压控制振荡器(VC0)、逆波振荡器(BW0)、以及它们的组合。
[0059]驱动电路550配置为以任何合适的一个频率或多个频率驱动一个或多个谐振器。在一些实施例中,驱动电路550配置为以一个或多个谐振器的谐振频率驱动该一个或多个谐振器。在一些实施例中,驱动电路550配置为以第一频率驱动一个谐振器和以第二频率驱动第二谐振器。例如,谐振器传感器模块510可包括一个或多个感测谐振器和一个或多个参考谐振器。因此,驱动电路550将配置为以第一频率驱动一个或多个感测谐振器和以第二频率驱动一个或多个参考谐振器。在一些实施例中,第一频率大体上等于第二频率。在其它实施例中,第一频率不同于第二频率。
[0060]系统500还包括配置为测量表示模块510的一个或多个谐振器的振动的谐振特性的一个或多个谐振器输出信号的测量电路560。测量电路560可以包括测量这些输出信号的任何合适的一个装置或多个装置,例如,增益/相位检测器、放大器、滤波器、模拟转数字电路(ADC)、数字转模拟电路(DAC)、混频器、定向耦合器、射频(RF)接收器、以及它们的组入口 ο
[0061]还包括在图5中所示的实施例的测量装置中的是控制器570。控制器570可操作地连接到驱动电路550和测量电路560。控制器570可以包括任何合适的一个装置或多个装置,例如,微处理器、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、模拟控制电路、专用集成电路(ASIC)、计算机、以及它们的组合。在一些实施例中,控制器570可以包括硬件和软件的组合,比如由微处理器系统和实现控制器的功能的一组指令。在其它实施例中,控制器570可以实现为两者的组合,某些功能通过单独的硬件促成,和其它功能通过硬件和软件的组合来促成。可以使用各种合适的微处理器系统,包括但不限于,一个或多个微控制器、一个或多个数字信号处理器等等,连同如实现控制器的功能所需要的适当的接口电路、数据存储、功率调节系统等。
[0062]在一些实施例中,控制器570配置为执行如在美国专利号为5,932,953和8,409, 875的专利中进一步所描述的各种测量功能。例如,在一些实施例中,控制器570配置为根据检测到感测谐振器输出信号中的特性变化(例如一个或多个感测谐振器的谐振频率)来检测进入与模块510的一个或多个感测谐振器中的至少一个接触的流体样品的引入。并且在一些实施例中,响应于检测到流体样品的引入,控制器570配置为开始测量分析物材料与一个或多个感测谐振器中的至少一个的结合动力学。
[0063]在一些实施例中,控制器570进一步配置为从以输出信号中的特性变化的发生时间为基准的时间参考起来监控一
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