具有交流电频率控制的阻抗测试的制作方法

具有交流电频率控制的阻抗测试的制作方法
【专利摘要】控制器输出控制信号，所述控制信号控制频率源来在不同时间向微流体通道内的电传感器施加交流电的不同非零频率。
【专利说明】具有交流电频率控制的阻抗测试
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有Nicholas McGuinness等人在2014年I月30日提交的题为aMlCROFLUIDIC SENSING DEVICE”的共同未决PCT/US2014/13748的优先权，在此通过引用将其整个公开内容并入本文。
【背景技术】
[0003]诸如血液样本等流体样本被频繁采集并分析，用于临床诊断，以识别疾病和其它健康相关的问题。为了进行这样的诊断，对流体进行很多不同测试，需要多种不同流体样本。例如，这样的流体测试常常涉及识别细胞或颗粒的尺寸以及识别这种细胞或颗粒的数量。为了执行很多不同测试，常常需要多个不同的流体测试系统。这样的现有流体测试系统(例如台式测试系统)很大、笨重且难以使用。
【附图说明】
[0004]图1是示例性流体测试系统的示意图。
[0005]图2是图1的流体测试系统的示例性电传感器的示意图。
[0006]图3是用于流体测试的示例性方法的流程图。
[0007]图4是另一示例性流体测试系统的示意图。
[0008]图5是用于流体测试的另一示例性方法的流程图。
[0009]图6A是用于流体测试的另一示例性方法的流程图。
[0010]图6B是示出了示例性连续交替频率扫描曲线的示图。
[0011 ]图6C是示出了示例性间歇式交替频率扫描曲线的示图。
[0012]图7是另一示例性流体测试系统的示意图。
[0013]图8是示例性测试盒(cassette)的透视图。
[0014]图9A是具有修改的外部的图8的测试盒的截面图。
[0015]图9B是部分被省略或被示为透明的图9A的测试盒的透视图。
[0016]图9C是部分被省略或被示为透明的图9A的测试盒的顶视图。
[0017]图1OA是支撑示例性微流体测试盒和漏斗的示例性测试盒板的顶视图。
[0018]图1OB是图1OA的测试盒板的底视图。
[0019]图11是图1OA的测试盒板的一部分的片断截面图。
[0020]图12是图8和9A的测试盒的微流体芯片的另一示例的顶视图。
[0021]图13是图12的微流体芯片的示例性感测区域的放大的片断顶视图。
[0022]图14是示例性微流体芯片的片断顶视图，示出了示例性微流体通道之内的示例性电传感器。
[0023]图15是示出微流体通道相对于示例性细胞的示例性收缩的体积的示图。
[0024]图16是包括示例性电传感器的示例性微流体通道的示图，示出了电场的创建以及要通过电场的细胞的相对尺寸。
[0025]图17是图8和9A的测试盒中可用的另一示例性微流体芯片的片断顶视图。
[0026]图18是图8和9A的测试盒中可用的另一示例性微流体芯片的片断顶视图，示出了示例性微流体通道部分。
[0027]图19是图18的微流体芯片的片断顶视图，示出了微流体通道部分之内的示例性栗和传感器。
[0028]图20是图8和9A的测试盒中可用的另一示例性微流体芯片的片断顶视图。
[0029]图21是示例性阻抗感测电路的示意图。
[0030]图22是示出由图7的流体测试系统实施的示例性多线程方法的示图。
【具体实施方式】
[0031 ]图1示意性地示出了示例性流体测试系统20。如此后将要描述的，流体测试系统20提供了单一平台以对单一流体样本执行多种不同测试。因为测试系统20使用单一流体样本针对被测试流体的多个不同特性或参数产生数据，所以系统20允许利用单一测试系统进行这样的测试和诊断。此外，测试系统20减少了必须要采集的流体样本或血液样本的数量，并且减少了这种测试所导致的潜在危险医疗废品的量。
[0032]流体测试系统20包括基板32、微流体通道36、电传感器38、频率源62和频率控制器64。通道36包括流体通道或通路，以引导并指引被测试的流体样本的流体。在一种实施方式中，通道36形成于微流体芯片的基板之内，并从入口(未示出)延伸以引导流体样本的部分穿过电传感器38。在一种实施方式中，通道36引导流体回到微流体芯片的贮存器以使流体循环。在另一实施方式中，微流体通道36引导流体回到排放贮存器或排放口。在又一实施方式中，通道36延伸至其它流体目的地。
[0033]电传感器38包括在通道36之内的基板32之上形成的微制造的装置。在例示的示例中，传感器38包括被设计成输出电信号或导致电信号发生变化的微装置，所述变化指示并测量通过通道36的流体和/或流体的细胞/颗粒的性质、参数或特性。在例示的示例中，传感器38被用作电传感器。电传感器输出信号，该信号基于电信号的变化直接反映由流经通道的不同尺寸的颗粒或细胞带来的电阻抗。在一种实施方式中，传感器38包括形成于或集成于通道36的表面之内的带电电极和电接地电极。在一种实施方式中，电传感器38输出指示在任何时刻与传感器38相对或通过传感器38的细胞或颗粒的数量或量的信号，电传感器38输出指示这种个体细胞或颗粒的特性(例如细胞或颗粒的尺寸等)的信号。
[0034]频率源62包括交流电的不同非零频率的至少一个源。在一种实施方式中，频率源62包括个体电传感器38专用的个体频率源。在另一实施方式中，频率源62包括单一频率源，其有选择地向不同电传感器38施加交流电的不同非零频率，或者同时向不同的电传感器38供应交流电的不同非零频率。
[0035]在一种实施方式中，频率源62包括直接数字合成器，其包括频率基准，例如晶体或表面声波(SAW)振荡器、数字控制振荡器和数模转换器。在另一实施方式中，频率源62包括模拟或锁相环(PLL)频率源。在一种实施方式中，频率源62被设计成向电传感器38施加交流电的第一较低非零频率以便于确定个体细胞的尺寸，并被设计成向电传感器38施加交流电的第二较高非零频率以便于确定其它性质。在一种实施方式中，频率源62被设计成施加不同的非零频率，以便于统计通过传感器38中的每个传感器的细胞或颗粒的数量。
[0036]频率控制器64控制向电传感器38施加交流电的不同非零频率。在一种实施方式中，频率控制器64便于用户对施加到电传感器38的交流电的不同非零频率进行选择。频率控制器64包括处理单元66和存储器68。处理单元遵循存储器68中包含的指令以输出引导频率源62的操作的控制信号。出于本申请的目的，术语“处理单元”应当表示当前开发或将来开发的处理单元，其执行存储器中包含的指令序列。执行指令序列使得处理单元执行诸如生成控制信号等动作。可以在随机存取存储器(RAM)中加载来自只读存储器(R0M)、大容量存储装置、或包含程序逻辑或逻辑编码的一些其它持久性储存器或非暂态计算机可读介质的指令，以用于由处理单元执行。在其它实施方式中，可以使用硬布线电路替代机器可读指令或与之组合，以实现所述功能。例如，控制器64可以体现为专用集成电路(ASIC)的部分。除非另行具体指出，控制器64不限于硬件电路和机器可读指令的任何特定组合，也不限于由处理单元执行的指令的任何特定源。
[0037]在一种实施方式中，控制器64基于电传感器38的实时且正在进行的性能而自动动态调节施加于电传感器38的交流电的频率，以改善系统20的性能。例如，在一种实施方式中，控制器64输出向电传感器38施加交流电的第一非零频率的控制信号。基于在施加交流电的第一非零频率期间从电传感器38接收的信号，控制器64调节接下来施加于电传感器38的交流电的频率的值。控制器64输出控制信号，使得频率源62向电传感器38施加交流电的第二非零频率，其中频率源62向电传感器38施加的交流电的第二非零频率的值基于在施加交流电的第一非零频率期间从电传感器38接收的信号。
[0038]在一种实施方式中，控制器64选择性地施加交流电的不同非零频率以对流体样本执行不同的测试。由于控制器64令频率源62向电传感器38施加交流电的不同非零频率，电传感器38执行不同测试，输出可以指示流体或其中包含的细胞的不同性质或特性的不同信号。这种不同的测试是在单一流体测试平台上对单一流体样本执行的，而不需要将流体样本从一个测试装置转移到另一个。结果，维持了流体样本的完整性，降低了执行多个不同测试的成本和复杂性，并且还减少了可能的有生物害处的废品的量。
[0039]图2示意性地示出了电传感器138，即电传感器38中的至少一个的示例。如图2所示，电传感器138包括低侧电极141、143和带电或有源高侧电极145。有源高侧电极145夹在低侧电极143之间。低侧电极143共享有源高侧电极145，其中在有源高侧电极145与两个低侧电极141、143中的每个低侧电极之间形成电场。在例示的示例中，低侧电极141、143被电接地。在另一实施方式中，低侧电极可以不被接地，但可以使低侧电极浮置。在流体流过电极141、143、145并通过电场时，流体之内的颗粒或细胞影响电场的阻抗。感测该阻抗以识别细胞或颗粒的特性。
[0040]如图2进一步所示，频率源62电耦合或连接到有源电极145以向有源高侧电极145施加交流电的受控非零频率。在其它实施方式中，电传感器38具有不同的配置或设计，其中生成至少一个电场，其响应于细胞通过电场而受到扰动。
[0041]图3是用于使用电传感器感测流体的细胞或颗粒的不同特性的示例性方法200的示图。在一种实施方式中，由上文结合图1所述的系统20实施方法200。如方框204所示，控制器64遵循存储器68中包含的指令而输出控制信号，以引导频率源62向电传感器38施加交流电的第一非零频率。结果，在流体通道36之内建立了第一电场。
[0042]如方框206所示，处理器66接收信号，该信号指示响应于流体样本或血液样本流经电传感器38的第一电场而发生的阻抗变化，所述第一电场由施加于电传感器38的(多个)有源电极的交流电的第一频率产生。处理器66利用这种信号来估计或确定流经电场的流体的第一特性。该第一特性被存储在存储器68中和/或被转发用于进一步的分析或诊断。
[0043]如方框208所示，控制器64遵循存储器68中包含的指令而输出控制信号，以引导频率源62向电传感器38施加与交流电的第一非零频率不同的交流电的第二非零频率。结果，在流体通道36之内建立了第二电场。
[0044]如方框210所示，处理器66接收信号，该信号指示响应于流体样本或血液样本流经电传感器38的第二电场而发生的阻抗变化。处理器66利用这种信号来估计或确定流经电场的流体的第二特性，该第二特性不同于第一特性。该第二特性被存储在存储器68中和/或被转发用于进一步的分析或诊断。
[0045]在一种实施方式中，选择施加于电传感器38的交流电的第一和第二非零频率，以便检测流过电传感器38的流体的不同特性或对其做出响应。例如，在一种实施方式中，交流电的第一非零频率是落在一范围之内的低频率，以增强对流体内包含的在电传感器38两端对准的个体细胞或颗粒的尺寸的检测。在这种实施方式中，交流电的第二非零频率是落在较高范围内的高频率，以增强对个体细胞的其它特性的检测。结果，使用工作于交流电的不同频率的单一电传感器38提取了关于个体细胞的较大量信息。在一种实施方式中，交流电的第一非零频率处于最高1MHz的频率N。
[0046]在其它实施方式中，选择交流电的第一和第二非零频率以增强对在特定时间窗口期间流过电传感器38的流体内的个体细胞或颗粒进行统计期间的可靠性。通过感测在交流电的多个不同非零频率下的阻抗变化，可以获得对细胞流经的通道36的微流体设计的依赖更小的结果。结果，获得了对细胞类型进行分类和区分的较大的容限误差。
[0047]图4示意性地示出了流体测试系统320，即流体测试系统20的示例性实施方式。流体测试系统320包括流体测试装置330和分析器333。流体测试系统320类似于流体测试系统20，只是流体测试系统320被额外例示为包括存储器输入350、显示器352和存储器364。流体测试系统320的对应于流体测试系统20的元件或部件的那些其余元件或部件被类似编号。
[0048]输入350包括用户接口，人可以通过其向处理器66输入命令、选择或数据。输入350的示例包括但不限于，键盘、触摸屏(在一种实施方式中为显示器570的触摸屏)、触摸板、鼠标、按钮或滑块条、拨动开关、与语音识别程序相关的麦克风等。在一种实施方式中，输入350便于输入与要在放在通道36中的流体样本上运行的不同测试对应的交流电的不同频率。
[0049]显示器352包括监视器或屏幕，可以通过其以视觉方式呈现数据。在一种实施方式中，显示器352便于用户选择不同的测试或交流电的不同非零频率。在一种实施方式中，显示器352包括充当输入350的触摸屏。
[0050]存储器364包括非暂态计算机可读介质。存储器364类似于存储器64，只是存储器364被特定例示为包括应用程序模块368。应用程序模块368包括存储器364中存储的机器可读指令、代码、编程逻辑或逻辑编码，以通过输入350和显示器352来引导系统320与用户之间的交互。应用程序368辅助实行图5中所示的方法400。
[0051]如图5的方框404所示，应用程序模块368引导处理器66提示用户选择要由系统320实行的特定流体测试。在一种实施方式中，应用程序模块368令处理器66显示不同测试的不同名称或者用于选择的特性或细胞/颗粒参数以供用户选择。例如，处理器66可以显示细胞计数、细胞尺寸或一些其它参数以供用户使用输入350来选择。
[0052]在一种实施方式中，在提示用户选择特定流体测试之前，模块368引导处理器66对提供电传感器38的流体测试装置实行检查，以确定或识别什么流体测试或什么频率范围是可用的或流体测试装置能够提供什么。在这种实施方式中，模块368自动从呈现给用户的流体测试的可能选项的列表或菜单中消除流体测试装置330不能提供的那些流体测试。在又一实施方式中，鉴于流体测试装置330连接到分析器333，模块368呈现流体测试的完整菜单，但通知用户当前不可用或不可选择的那些特定流体测试。
[0053]如图5的方框406所示，基于所接收的对要实行的流体测试的选择，处理器66遵循应用程序模块368中包含的指令来选择要施加于电传感器38的交流电的频率的(多个)值。在一种实施方式中，处理器66识别要施加的交流电的特定频率。在另一实施方式中，处理器26识别要施加于电传感器38的特定频率范围。在另一实施方式中，处理器26识别要相继施加于电传感器38以实行针对所选细胞/颗粒参数所选择的流体测试的交流电的多个不同频率。
[0054]在另一实施方式中，省略了方框406，其中应用程序模块368令处理器66显示用于用户可以选择的测试的不同可用频率或频率范围。例如，处理器66可以显示多个不同的可用频率范围或可以提示用户输入或识别特定的频率值。在这样的实施方式中，用户直接向电传感器38输入要在流体测试期间施加的交流电的频率、交流电的频率范围或交流电的多个不同或独立的频率。例如，模块368可以确定:通过在预定义时间段内并且按照预定义次序向电传感器38特定地施加三个不同的预定频率，可以增强在方框404中由用户选择的特定流体测试的结果的准确度。
[0055]如方框408所示，应用程序模块368引导处理器66输出控制信号，令频率源62向微流体通道36中的电传感器38施加交流电的所选择或识别的频率(或范围或多个不同值)。如上所述，在一种实施方式中，施加了单一频率。在一种实施方式中，施加了单一变化的频率，其中频率可以在值的预定义选择范围内波动。在又一实施方式中，在测试期间相继施加交流电的多个不同的预定义频率。
[0056]如图5的方框410所示，分析器333响应于施加交流电的所选择的频率而从电传感器38接收信号，其中该信号指示或对应于被测试流体样本或血液样本的特性或参数。如上所述，在一个用户选择的流体测试中，由响应于交流电的所施加频率而从电传感器38接收的信号所反映的阻抗变化指示接近电传感器38的流体的细胞或颗粒的尺寸。在另一个用户选择的流体测试中，由响应于交流电的所施加频率而从电传感器38接收的信号反映的阻抗变化指示接近电传感器38的流体的细胞或颗粒的数量。在其它用户选择的流体测试中，由响应于交流电的所施加频率而从电传感器38接收的信号反映的阻抗变化指示其它机组六个是细胞或颗粒的参数。通过自动识别交流电的最适合被测试的特定参数的那些特定频率并且然后在测试期间自动向电传感器38施加所识别的频率，流体测试系统320提供了更准确且可靠的结果。
[0057]图6A是方法500(可以由流体测试系统320在测试流体样本时实行的方法的另一个示例)的流程图。在一种实施方式中，流体测试系统320提示用户选择不同的工作模式，实行关于图5所示并描述的方法400或此后描述的方法500。方法500类似于方法400，只是方法500在针对个体参数特性进行测试时，利用交流电的跨频率范围或频率谱的不同频率的扫描。
[0058]如方框504所示，应用程序模块368指示处理器66提示用户选择要由系统320实行的特定流体测试。在一种实施方式中，应用程序模块368令处理器66显示不同测试的不同名称或者用于选择的特性或细胞/颗粒参数以供用户选择。例如，处理器66可以显示细胞计数、细胞尺寸或一些其它参数，以供用户使用输入350进行选择。
[0059]在一种实施方式中，在提示用户选择特定流体测试之前，模块368引导处理器66对提供电传感器38的流体测试装置实行检查，以确定或识别什么流体测试或什么频率范围可用或流体测试装置能够提供什么。在这种实施方式中，模块368自动从呈现给用户的流体测试的可能选项的列表或菜单中消除流体测试装置330不能提供的那些流体测试。在又一实施方式中，鉴于当前流体测试装置330连接到分析器333，模块368呈现流体测试的完整菜单，但通知用户当前不可用或不可选择的那些特定流体测试。
[0060]如图6A的方框506所示，基于所接收的对要实行的流体测试的选择，处理器66遵循应用程序模块368中包含的指令而选择交流电的要在测试期间被电传感器38穿过或覆盖的频率的范围。与上文关于方框406所述的范围(其是为交流电的所施加频率提供波动容限的范围)相反，在方框506所识别和选择的范围是根据预定义扫描曲线要施加到电传感器38的交流电的多个不同频率跨越的范围。方框508中的范围识别要在测试期间施加于电传感器38的交流电的一系列不同频率的端点。该扫描曲线指示范围端点之间的具体AC频率值以及将其施加到电传感器38的定时。
[0061]在一种实施方式或用户选择的工作模式中，处理器66识别最适合于在方框504由用户选择的流体测试的特定范围，其中扫描曲线为默认曲线，与不同范围中的每个相同。在另一种实施方式或用户选择的工作模式中，处理器66自动识别最适合于所选择的流体测试的特定扫描范围，其中提示用户选择扫描曲线。在另一种实施方式或用户选择的工作模式中，处理器66遵循模块368中包含的指令而自动识别针对在方框504由用户选择的特定流体测试的最适当范围，以及针对在方框504由用户选择的特定流体测试的特定范围的特定扫描曲线。在又一种实施方式或用户可选择的工作模式中，提示用户选择扫描曲线，其中考虑到针对特定的所选择的流体测试的所选择的扫描曲线，处理器66识别最适当的扫描范围。在一种实施方式中，存储器364或远程存储器包含查找表，其识别针对可以执行流体测试的不同可用或可选择流体测试或流体/细胞/颗粒参数的不同扫描曲线中的不同扫描范围。
[0062]图6B和6C不出了不同的扫描曲线的各种不例。如图6B所不，在一种实施方式中，范围端点520、530之间的不同频率的施加可以采用连续形式在采用不停止、不间断、不中断或恒定的方式的预定义时间段期间斜升或斜降。如示例性频率扫描曲线540所示，在一种用户选择的工作模式中，系统320在端点520、530之间线性斜升。如示例性频率扫描曲线542所示，在一种用户选择的工作模式中，系统320以连续弓形方式改变所施加的频率。如示例性频率扫描曲线544所示，在一种用户选择的工作模式中，系统320以连续方式通过多个中间线性斜变区段来改变所施加的频率。
[0063]在又一种工作模式或在另一种实施方式中，如图6C所示，该范围识别上下边界，其中流体测试系统333在彼此分开的预定义时间在端点620、630之间施加交流电的一系列不同频率。例如，在时间TO，施加频率!7O。在时间Tl，施加频率Fl。在时间T2，施加频率F2，等等。
[0064]尽管图6C示出了示例性扫描曲线640，其中在端点620、630之间施加了交流电的五个不同频率，但在其它实施方式或其它用户可选择的模式中，可以施加更多或更少的这种不同频率。尽管图6C示出了以在时间上分开基本均匀时段的周期性方式施加不同频率，但在其它实施方式或其它用户可选择的模式中，可以在不均匀隔开的间隔处施加不同频率。尽管图6C示出了根据线性函数施加不同频率，其中以均匀的方式(Fl和F2之间的跳跃等于F2和F3之间的跳跃，等等)逐渐增大每个不同时间施加的交流电频率的值，但在其它实施方式或在其它用户可选择的模式中，可以通过非均匀形式或非线性地(Fl和F2之间的跳跃与F2和F3之间的跳跃不同，等等)使不同频率的施加递增。
[0065]在另一实施方式中，省略了方框506，其中应用程序模块368令处理器66显示针对可以由用户选择的测试的不同频率范围。例如，在一种实施方式中，处理器66显示多个不同的可用频率范围或可以提示用户输入或识别特定频率范围。在一种实施方式中，处理器66识别关于最适于用于被测试的特定流体或细胞特性的所选择的流体测试的频率范围的多个推荐替代物，其中，处理器66然后提示用户从系统推荐的替代物子集中做出选择。例如，在一组扫描范围A、B、C、D、E和F中，处理器66可以确定范围C、D和E最适于被测试的特定流体测试或特定流体特性。用户66然后允许用户从范围C、D和E中进行选择。
[0066]在一种实施方式中，处理器66还显示各频率的扫描曲线以供选择或提示用户输入各频率的扫描曲线，例如是否要遵循诸如扫描曲线540、542、544、640等扫描曲线或另一扫描曲线。在一种实施方式中，处理器66推荐特定扫描曲线，但允许用户选择。在一种实施方式中，处理器66仅呈现用户可以做出选择的推荐扫描曲线。在这种实施方式中，用户直接向电传感器38输入要在流体测试期间施加的交流电的频率扫描范围以及扫描曲线。
[0067]如方框508所示，应用程序模块368指示处理器66输出控制信号，令频率源62向微流体通道36中的电传感器38施加所选择或识别的扫描频率范围和扫描曲线。
[0068]如图6A的方框510所示，分析器333响应于施加所选择的扫描频率范围和扫描曲线而从电传感器38接收信号，其中该信号指示或对应于被测试的流体样本或血液样本的特性或参数。如上所述，在一个用户选择的流体测试中，由响应于在扫描范围内且根据扫描曲线的所施加的不同频率而从电传感器38接收的信号所反映的阻抗变化指示接近电传感器38的流体的细胞或颗粒的尺寸。在另一个用户选择的流体测试中，由响应于在扫描范围内且根据扫描曲线的所施加的不同频率而从电传感器38接收的信号所反映的阻抗变化指示接近电传感器38的流体的细胞或颗粒的数量。在其它用户选择的流体测试中，由响应于在扫描范围内且根据扫描曲线的所施加的频率而从电传感器38接收的信号所反映的阻抗变化指示细胞或颗粒的其它特性或参数。通过自动识别最适合被测试的特定参数的那些特定扫描范围(在一些实施方式中还有扫描曲线)，然后在测试期间自动向电传感器38施加所识别的扫描频率范围和扫描曲线，流体测试系统320提供了更准确且可靠的结果。
[0069]图7示出了示例性微流体的诊断或测试系统1000。系统1000包括便携式电子装置驱动的、基于阻抗的系统，通过其分析流体样本，例如血液样本。出于本公开内容的目的，术语“流体”包括流体中或由流体携带的被分析物，例如细胞、颗粒或其它生物学物质。流体的阻抗是指流体和/或流体中任何被分析物的阻抗。示意性地示出了系统1000的部分，系统1000包括微流体测试盒1010、测试盒接口 1200、移动式分析器1232和远程分析器1300。总体上，微流体测试盒1010接收流体样本并基于感测的流体样本的特性来输出信号。接口 1200充当移动式分析器1232与测试盒1010之间的中介物。接口 1200可移除地连接到测试盒1010并便于从移动式分析器1232向测试盒1010传输电力，以操作测试盒1010上的栗和传感器。接口 1200还便于由移动式分析器1232控制测试盒1010上的栗和传感器。移动式分析器1232通过接口 1200控制测试盒1010的操作并接收测试盒1010产生的涉及被测试的流体样本的数据。移动式分析器1232分析数据并产生输出。移动式分析器1232还将经处理的数据发送到远程分析器1300，用于进一步更详细的分析和处理。系统1000提供用于测试诸如血液样本的流体样本的便携式诊断平台。
[0070]图8-21详细地示出了微流体测试盒1010。如图8-10所示，测试盒1010包括测试盒板1012、测试盒主体1014、隔膜1015和微流体芯片1030。图1OA和1B中所示的测试盒板1012包括安装流体芯片1030的面板或平台。测试盒板1012包括从微流体芯片1030的电连接器延伸到测试盒板1012的端部上的电连接器1016的导电线或迹线1015。如图8所示，电连接器1016暴露于外部测试盒主体1014上。如图7所示，暴露的电连接器1016被设计成插入接口1200中，以便被放置成与接口 1200内的对应的电连接器电接触，以提供微流体芯片1030与测试盒接口 1200之间的电连接。
[0071]测试盒主体1014部分围绕测试盒板1012，以便覆盖并保护盒板1012和微流体芯片1030。测试盒主体1014便于测试盒1010的手动操纵，便于将测试盒1010手动放置成与接口1200的可释放互连。在采集流体或血液样本期间，测试盒主体1014在向微流体芯片1030引导所接收的流体样本时进行额外地放置和针对人的手指的密封。
[0072]在例示的示例中，测试盒主体1014包括手指抓握部分1017、样本接收端口 1018、驻留通道1020、样本容纳腔室1021、芯片漏斗1022、通气孔1023和排出贮存器1024。手指抓握部分1017包括主体1014上与电连接器1016所在的测试盒11的末端相对的细部分。手指抓握部分1017便于在将测试盒1010连接到或插入测试盒接口 1200的接收端口 1204(图7中所示)时抓握测试盒1010。在例示的示例中，手指抓握部分1017具有小于或等于2英寸的宽度W、小于或等于2英寸的长度L以及小于或等于0.5英寸的厚度。
[0073]样本接收端口1018包括要向其中接收诸如血液样本等流体样本的开口。在例示的示例中，样本接收端口 1018具有形成于在手指抓握部分1017与测试盒板1012的暴露部分之间延伸的高架平台或堆体1026的顶表面1027上的口部1025。堆体1026清晰地识别样本接收端口 1018的位置，以用于直观地使用测试盒1010。在一种实施方式中，顶表面1027是弯曲的或中凹的，以匹配或大致匹配人手指的下凹表面，以便形成针对拿起样本的人的手指底部的增强密封。毛细管作用从手指吸引血液，其形成样本。在一种实施方式中，血液样本为5到10微升。在其它实施方式中，端口 1018位于替代位置或者省略堆体1026，例如，如图9A中所示。尽管与图8中所示的主体1014相比，图9A示出的测试盒1010具有稍微不同的测试盒主体1014的外部配置，其中图9A中所示的测试盒主体1014省略了堆体1026，在图8和9A中所示的测试盒主体中都有图8和9A中所示的那些剩余元件或部件。
[0074]如图9A-9C所示，驻留通道1020包括流体通道、管道、管子或在样本输入端口 1018与样本保持腔室1021之间延伸的其它通道。驻留通道1020在样本输入端口 1018与样本保持腔室1021之间以扭曲形式、以转弯抹角的间接或非线性形式延伸，以加长通过样本输入端口 1018输入的所接收的样本行进或流向芯片1030的时间。驻留通道1018提供容积，被测试的流体样本和流体试剂可以在到达芯片1030之前在该容积中进行混合。在例示的示例中，驻留通道263是迂回的，包括在测试盒主体1012的位于端口 1018与芯片1030之间的空间中卷绕的圆形或螺旋形通道。在另一实施方式中，驻留通道1020以曲折形式在样本输入端口1018与芯片1030之间的空间内扭转、曲折、蛇行、盘旋和/或蜿蜒。
[0075]在例示的示例中，驻留通道1020沿向下方向朝向微流体芯片1030延伸(在重力方向上)，接下来沿向上方向远离微流体芯片1030延伸(在与重力相反的方向上)。例如，如图9A和9B所示，上游部分1028在驻留通道1020中的与样本保持腔室1021相邻并直接连接的下游端部1029下方垂直延伸。尽管上游部分在端部1029之前从输入端口 1018接收流体，但端部1029在物理上在垂直方向上距输入端口 1018更近。结果，从上游部分流出的流体抵抗重力向下游或端部1029流动。如下文所述，在一些实施方式中，驻留通道1020包含试剂1025，试剂1025与被测试的流体样本或血液样本反应。在一些情况下，这种反应将产生残留物或沉降物。例如，已经经历过溶解作用的诸如血液等流体样本将具有溶解细胞或溶胞产物。因为驻留通道1020的端部1029在驻留通道1020的上游部分1028上方延伸，所以由流体样本与试剂1025的反应得到的这种残余物或沉降物沉淀下来并被捕获或保持在这种上游部分1028内。换言之，减少了通过驻留通道1020到达微流体芯片1030的这种残余物或沉降物的量。在其它实施方式中，驻留通道1020在其整个路线中沿向下方向延伸到样本保持腔室1021。
[0076]样本保持腔室1021包括腔室或内部体积，其中在芯片1030上方收集被测试的流体样本或血液样本。芯片漏斗1022包括漏斗传输装置，其向下到芯片1030逐渐缩窄，以便将腔室1021的较大面积汇集到芯片1030的较小流体接收面积。在例示的示例中，样本输入端口1018、驻留通道1020、样本保持腔室1021和芯片漏斗1022形成内部流体准备区，流体或血液样本可以在进入芯片1030之前在内部流体准备区中与试剂混合。在一种实施方式中，流体准备区具有20到250yL的总容积。在其它实施方式中，由这样的内部空腔提供的流体准备区可以具有其它容积。
[0077]如图9A中的点画所示，在一种实施方式中，在将待测样本流体插入端口 1018之前，测试盒1010被预装填有流体试剂1025。流体试剂1025包括与待测流体相互作用的成分，增强了微流体芯片130对待测流体的选择的特性或一组选择的特性进行分析的能力。在一种实施方式中，流体试剂1025包括用于稀释被测试的流体的成分。在一种实施方式中，流体试剂1025包括用于对被测试的流体或血液进行溶解的成分。在又一种实施方式中，流体试剂264包括便于标记被测试的流体的选择的部分的成分。例如，在一种实施方式中，流体试剂1025包括磁珠、金珠或乳胶珠。在其它实施方式中，流体试剂1025包括其它液体或固体成分或与待测样本流体不同的液体，其在微流体芯片1030接收、处理并分析样本流体之前，与样本输入端口 1018之内放置的样本流体相互作用或对其进行修改。
[0078]通气孔1023包括在样本保持腔室1021与测试盒主体1014外部之间相通的通道。在图8例示的示例中，通气孔1023贯穿底座1026的侧面延伸。通气孔1023的尺寸足够小，以通过毛细作用在样本保持腔室1021之内维持流体，但又足够大，以便许可保持腔室1021内的空气在利用流体填充保持腔室1021时逸出。在一种实施方式中，它们的通气孔中的每个通气孔具有50到200微米的开口或直径。
[0079]排放贮存器1024包括主体1014内的空腔或腔室，其被布置成接收从芯片1030排放的流体。排放贮存器1024要包含已经通过芯片1030且已经被处理或测试的流体。排放贮存器1024接收已处理或测试的流体，使得不会将同一流体测试多次。在例示的示例中，排放贮存器1024形成于主体1014中，位于芯片1030下方或芯片1030的与芯片漏斗1022和样本保持腔室1021相对的一侧上，以使芯片1030夹在芯片漏斗1022与排放贮存器1024之间。在一种实施方式中，排放贮存器1024完全包含于主体1014内并难以接近(只有通过破坏主体1014，例如通过对主体1014的切割、钻孔或其它永久性的破坏或破碎)，将已处理或测试的流体锁定在主体112内，用于存储或接下来与处理测试盒1010—起进行后续卫生处理。在又一个实施方式中，排放贮存器1024可以通过门或隔片来进入，这允许从贮存器1020取出经处理或测试的流体，以对被测试的流体进行进一步分析，以在独立的容器中存储被测试的流体或排空贮存器1024以便于继续使用测试盒1010。
[0080]在一些实施方式中，省略了微流体贮存器1024。在这样的实施方式中，流体样本或血液样本的已被微流体芯片1030测试并处理的那些部分被再循环回到微流体芯片1030的输入侧或输入部分。例如，在一种实施方式中，微流体芯片1030包括微流体贮存器，其通过由微流体芯片1030提供的(多个)传感器的输入侧上的芯片漏斗1022接收流体。流体样本或血液样本的已被测试的那些部分返回到微流体芯片1030的(多个)传感器的输入侧上的微流体贮存器。
[0081]隔膜1015包括无孔、不透液体的面板、膜或黏附并固定在适当位置的其它材料层，以便完全延伸跨越并完全覆盖端口 1018的口部1025。在一种实施方式中，隔膜1015充当篡改指示器，其识别测试盒1010的内部容积及其期望的内容物是否已经受到损害或被篡改。在已经利用试剂(例如上文所述的试剂1025)预填充测试盒1010的样本准备区的实施方式中，隔膜1015密封流体准备区内、端口 1018、驻留通道1020、流体保持腔室1021和芯片漏斗1022内的流体试剂1025。在一些实施方式中，隔膜1015额外延伸跨越通气孔1023。在一些实施方式中，隔膜1015还是不透气或不透空气的。
[0082]在例示的示例中，隔膜1015密封或包含测试盒1010内的流体试剂1025，至少直到要将流体样本沉积到样本输入端口 1018中。在这样的时间，隔膜1015可以被剥落、撕掉或刺穿，以许可通过口部1018插入流体样本。在其它实施方式中，隔膜1015可以包括隔片，通过隔片插入针，以通过口部1018沉积流体或血液样本。隔膜1015便于将流体试剂1025作为测试盒1010的一部分预封装，其中流体试剂1025准备好用于待测试的流体样本的后续沉积。例如，包含第一流体试剂1025的第一测试盒1010可以被预先设计成用于测试流体的第一样本的第一特性，而包含不同于第一流体试剂1025的第二流体试剂1025的第二测试盒1010可以被预先设计或预先制造成用于测试流体的第二样本的第二特性。换言之，可以特定地设计不同的测试盒1010以用于根据其中包含的流体试剂1025的类型或量来测试不同的特性。
[0083]图1OA、1B和11示出了微流体芯片1030。图1OA示出了测试盒板1012、芯片漏斗1022和微流体芯片1030的顶侧。图1OA示出了夹在芯片漏斗1022与测试盒板1012之间的微流体芯片1030。图1OB示出了该组板1012和微流体芯片1030的底侧。图11是芯片漏斗1022下方的微流体芯片1030的截面图。如图11所示，微流体芯片1030包括由诸如硅的材料形成的基板1032。微流体芯片1030包括形成于基板1032中并在芯片漏斗1022下方延伸以向芯片1030中接收流体样本(在一些测试中带有试剂)的微流体贮存器1034。在例示的示例中，微流体贮存器具有口部或顶开口，其具有小于I毫米且标称为0.5毫米的宽度W。贮存器1030具有0.5毫米到I毫米之间且标称为0.7毫米的深度D。如后面将要描述的，微流体芯片1030沿区域1033中的芯片1030的底部包括栗和传感器。
[0084]图12和13是微流体芯片1130(微流体芯片1030的示例性实施方式)的放大图。微流体芯片1130在低功率平台上集成了流体栗、阻抗感测和温度感测功能中的每一个。微流体芯片1130被特定设计成用于具有省略了排放贮存器1024的测试盒主体1014的测试盒1010。如后面将要描述的，微流体芯片1133使已经测试的流体样本的部分再循环回到微流体芯片1133的传感器的输入或上游侧。如图12所示，微流体芯片1030包括基板1032，其中形成了微流体贮存器1034(如上所述)。此外，微流体芯片1130包括多个感测区域735，每个感测区域包括微流体通道1136、微制造的集成传感器1138和栗1160。
[0085]图13是示出图12中所示的芯片1130的感测区域1135之一的放大视图。如图13所示，微流体通道1136包括在基板1032内延伸或形成的通道，用于流体样本的流动。通道1136包括含中心部分1162的栗和一对含分支部分1164、1166的传感器。分支部分1164、1166中的每一个包括漏斗形口部，其朝向微流体贮存器1134加宽。中心部分1162从具有较窄口部开口的贮存器1134延伸到贮存器1134。中心部分1162包含栗1160。
[0086]包含分支部分1164、1166的传感器在中心部分1162的相对侧堵住或从中心部分1162的相对侧分支出来并延伸回到贮存器1134。分支部分1164、1166中的每者包括使流体流动的缩窄部分、咽喉或收缩部1140。出于本公开的目的，“收缩部”表示在至少一个维度上的任何缩窄。“收缩部”可以通过如下方式形成:(A)通道的一侧具有向通道的另一侧突出的隆突，(B)通道两侧具有向着通道的另一侧突出的至少一个隆突，其中这样的多个隆突彼此对准或沿通道交错，或者(C)至少一个柱或支柱在通道的两个壁之间突出，以区分什么能够或不能流过通道。
[0087]在一种实施方式中，分支部分1164、1166彼此类似。在另一实施方式中，分支部分1164、1166的形状或尺度彼此不同，以便于不同的流体流动特性。例如，可以将部分1164、1166的收缩部1140或其它区域设定为不同尺寸，使得与部分1164、1166之一相比，第一尺寸的颗粒或细胞更容易流过(如果不是全部的话)部分364、366中的另一个。因为部分1164、1166从中心部分1162的相对侧偏离，所以部分1164、1166都直接从部分1162接收流体而流体不会事先被虹吸到任何其它部分。
[0088]微制造的集成传感器1138中的每个包括形成于基板1032上的收缩部1140内的微制造装置。在一种实施方式中，传感器1138包括被设计成输出电信号或导致电信号变化的微装置，电信号变化指示通过收缩部1140的流体的流体和/或流体的细胞/颗粒的性质、参数或特性。在一种实施方式中，传感器1138中的每个包括细胞/颗粒传感器，其检测流体中包含的细胞或颗粒的性质和/或检测通过传感器1138的流体中的细胞或颗粒数量。例如，在一种实施方式中，传感器1138包括电传感器，电传感器基于流经收缩部1140并影响收缩部1140两端或其内电场的阻抗的不同尺寸的颗粒或细胞引起的电阻抗的变化而输出信号。在一种实施方式中，传感器1138包括形成于或集成于通道1136的位于收缩部40内的表面内的带电高侧电极和低侧电极。在一种实施方式中，低侧电极是电接地的。在另一实施方式中，低侧电极包括浮置低侧电极。出于本公开的目的，“浮置”低侧电极是指连接导纳全部为零的电极。换言之，浮置电极是断开的，不连接到另一个电路或地。
[0089]图14-16不出了传感器1138的一个不例。如图14所不，在一种实施方式中，传感器1138包括电传感器，该电传感器包括低侧电极1141、1143和带电或有源高侧电极1145。低侧电极是接地或浮置的。有源电极1145夹在接地电极143之间。形成电传感器1138的电极1141、1143和1145位于通道1136内形成的收缩部1140内。收缩部1140包括通道1136的比通道36的两个相邻区域、收缩部的上游和下游具有更小截面积的区域。
[0090]图15示出了收缩部1140的一个示例性尺寸或尺度设定。收缩部1140的截面积类似于通过收缩部1140并被测试的个体颗粒或细胞的截面积。在被测试的细胞1147具有6μπι的一般或平均最大尺度的一种实施方式中，收缩部1140具有10ym2的截面积。在一种实施方式中，收缩部1140具有100ym3的感测容积。例如，在一种实施方式中，收缩部1140具有形成长度为ΙΟμπι、宽度为ΙΟμπι且高度为ΙΟμπι的区域的感测容积。在一种实施方式中，收缩部1140具有不大于30μπι的宽度。收缩部1140的尺寸或尺度设定限制了在任一时刻可以通过收缩部1140的颗粒或个体细胞的数量，便于对通过收缩部1140的个体细胞或颗粒的测试。
[0091]图16示出了由电传感器1138的电极形成电场。如图16所示，低侧电极1143共享有源或高侧电极1145，其中在有源高侧电极1145与两个低侧电极1141、1143中的每一个之间形成电场。在一种实施方式中，低侧电极1141、1143可能接地。在另一实施方式中，低侧电极1141,1143包括浮置低侧电极。在流体流过电极1141、1143、1145并通过电场时，流体内的颗粒、细胞或其它被分析物影响电场的阻抗。感测这一阻抗以识别细胞或颗粒的特性或者统计通过电场的细胞或颗粒的数量。
[0092]栗1160包括将流体移动通过微流体通道1136并通过跨越传感器1138之一的收缩部1140的装置。栗1160将流体从微流体贮存器1134汲取到通道1136中。栗1160还使已经通过收缩部1140并跨越传感器1138的流体循环回到贮存器1134。
[0093]在例示的示例中，栗1160包括电阻器，电阻器可被致动到栗送状态或温度调整状态中的任一个。电阻器60由能够发射足够量的热量以便将相邻流体加热到高于流体的成核能量的温度的电阻材料形成。电阻器1160还能够发射较低量的热量，以便将与电阻器1160相邻的流体加热到低于流体的成核能量的温度，使得流体被加热到较高的温度而不被蒸发。
[0094]在形成栗1160的电阻器处于栗送状态中时，通过电阻器的电流脉冲导致电阻器产生热量，将相邻流体加热到高于相邻流体的成核能量的温度，以产生蒸汽泡，蒸汽泡有力地推动流体跨越收缩部1140并回到贮存器34中。在蒸汽泡破裂时，负压将流体从微流体贮存器1134汲取到通道1136中，以占据破裂的蒸汽泡的先前容积。
[0095]在形成栗1160的电阻器处于温度调整状态或流体加热状态时，相邻流体的温度升高到低于流体的成核能量的第一温度，然后保持或调节操作状态，以使相邻流体的温度保持恒定或恒定保持在低于成核能量的预定义的温度范围内。相反，在正将电阻器1160致动到栗送状态时，电阻器1160处于一种操作状态，使得与电阻器1160相邻的流体的温度不会保持在恒定温度或恒定保持在预定义的温度范围内(在预定义的温度范围内上升和下降)，而是迅速并连续地升高或斜升到高于流体的成核能量的温度。
[0096]在其它实施方式中，栗1160可以包括其它栗送装置。例如，在其它实施方式中，栗1160可以包括压电-电阻装置，其响应于所施加的电流而改变形状或振动，以移动隔膜片，由此使相邻流体移动跨越收缩部1140并返回到贮存器1134。在其它实施方式中，栗1160可以包括与微流体通道1136流体相通的其它微流体栗送装置。
[0097]如图13中的箭头所示，将栗1160致动到流体栗送状态会沿着箭头1170所示的方向移动流体样本通过中心部分1162。流体样本流过收缩部1140并跨越传感器1138，其中流体样本内的细胞影响电场(图16中所示)，且其中测量或检测阻抗以识别这种细胞或颗粒的特性和/或统计在特定时间间隔期间流过传感器1138的感测容积的细胞的数量。在通过收缩部1140之后，流体样本的部分继续如箭头1171所示流回微流体贮存器1134。
[0098]如图12进一步所示，微流体芯片1130另外包括温度传感器1175、电接触焊盘1177和复用器或电路1179。温度传感器1175位于感测区域1135之中的不同位置。温度传感器1175这的每个包括温度感测装置，以直接或间接输出指示微流体通道1136中的流体样本部分的温度的信号。在例示的示例中，温度传感器1135中的每个位于通道36外部以间接感测通道1136内的样本流体的温度。在其它实施方式中，温度传感器1175位于微流体贮存器1134内，以直接感测贮存器1134内的样本流体的温度。在又一实施方式中，温度传感器1175位于通道1136内。在其它实施方式中，温度传感器240可以位于其它位置，其中这种其它位置处的温度与被测试的样本流体的温度相关。在一种实施方式中，温度传感器1135输出信号，该信号被汇总并作为一组进行统计分析，以识别用于被测试的样本流体的温度的统计值，例如被测试的样本流体的平均温度。在一种实施方式中，在芯片1130的基板内，芯片1130包括贮存器1134内的多个温度传感器1175、通道1136内的多个温度传感器1175和/或由贮存器1134和通道1136提供的流体接收容积外部的多个温度传感器。
[0099]在一种实施方式中，温度传感器1175中的每个包括电阻温度传感器，其中传感器的电阻响应于温度变化而改变，使得指示传感器的当前电阻的信号还指示或对应于相邻环境的当前温度。在其它实施方式中，传感器1175包括其它类型的微制造或微观温度感测装置。
[0100]电接触焊盘1177位于微流体芯片1130的端部上，它们彼此间隔小于3mm且标称为小于2mm，为微流体芯片1130提供了紧凑的长度，便于测试盒1010的紧凑尺寸。电接触焊盘1177夹住微流体和感测区域1135并电连接到传感器1138、栗1160和温度传感器1175。电接触焊盘1177进一步电连接到测试盒板1012的电连接器1016(图9B、9C、10A和1B所示)。
[0101]复用器电路1179电耦合于电接触焊盘1177与传感器1138、栗1160和温度传感器1175之间。复用器电路1179便于对若干传感器1138、栗1160和温度传感器1175进行控制和/或与其进行通信，其数量大于芯片430上的个体电接触焊盘1177的数量。例如，尽管芯片1130具有数量为η的接触焊盘，但可以与数量大于η的若干不同的独立部件通信。结果，节省了宝贵的空间或芯片面积，便了于减小芯片1130以及利用芯片1130的测试盒1010的尺寸。在其它实施方式中，可以省略复用器电路1179。
[0102]图17是微流体芯片1230(微流体芯片1030的另一示例性实施方式)的一部分的放大图。类似于微流体芯片1130，微流体芯片1430包括上文关于微流体芯片1130所示出并描述的温度传感器1175、电接触焊盘1177和复用器电路1179。像微流体芯片1130那样，微流体芯片1230包括传感器区域，传感器区域包括电传感器1138和栗1160。微流体芯片1230另外包括散布于整个芯片1230中的温度传感器1175。微流体芯片1230类似于微流体芯片1130，只是微流体芯片1230包括不同尺寸或尺度的微流体通道。在例示的示例中，微流体芯片1230包括U形的微流体通道1236A和1236B(统称为微流体通道1236)。微流体通道1236A具有第一宽度，而微流体通道1236B具有小于第一宽度的第二宽度。
[0103]因为微流体通道1236具有不同的宽度或不同的截面积，所以通道1236接收用于测试的流体样本中的不同尺寸的细胞或颗粒。在一种这样的实施方式中，在交流电的不同频率下操作不同尺寸的通道1236中的不同传感器1138，从而在不同尺寸通道1236中对不同尺寸的细胞进行不同测试。在另一种这样的实施方式中，不同尺寸的通道1236包含不同类型或不同设计的电传感器1138，以检测通过不同尺寸的通道1236的不同尺寸的细胞、颗粒或其它被分析物的不同特性。
[0104]图18和19是示出微流体芯片1330(微流体芯片1030的另一示例性实施方式)的一部分的放大图。类似于微流体芯片1130，微流体芯片1430包括上文关于微流体芯片1130所示出并描述的温度传感器1175、电接触焊盘1177和复用器电路1179。微流体芯片1330类似于微流体芯片1230，因为微流体芯片1330包括宽度变化的微流体通道部分1336A、1336B和1336C(统称为通道1336)。微流体芯片1330具有与微流体芯片1230相比不同的几何形状。像微流体芯片1230那样，微流体芯片1330包括各种感测区域，其具有包括电传感器1138和栗1160的感测区域。
[0105]图18省略了传感器1138和栗1160，以更好地示出通道1336。如图18所示，通道部分1336A的宽度大于通道部分1336B的宽度。通道部分1336B的宽度大于通道部分1336C的宽度。通道部分1336A从微流体贮存器1134延伸。通道部分1336B从通道部分1336A延伸并继续返回到微流体贮存器1134。通道部分1336C从通道部分1336B分支出来，并返回通道部分1336B。如图19所示，栗1160位于通道部分1336A内。传感器1138位于通道部分13368和通道部分1336C内。结果，单一的栗1160栗送流体样本通过跨越包含在不同尺寸的通道内的相应传感器1138的通道部分1336B和1336C两者。所有被栗送流体中的细胞横穿通道部分1336B中的传感器1138并被其感测到。小到足以通过较窄通道部分1336C的那些细胞通过通道部分1336C中的传感器1138并被其感测到。结果，传感器1138和通道部分1336C感测栗1160栗送的细胞和流体的子集或小于完整部分。
[0106]图20是微流体芯片1430(微流体芯片1030的另一示例性实施方式)的一部分的放大图。微流体芯片1430被特别设计成用于测试盒，例如测试盒1010，其包括排放贮存器，例如图9A中所示的排放贮存器1024。类似于微流体芯片1130，微流体芯片1430包括上文关于微流体芯片1130所示出并描述的温度传感器1175、电接触焊盘1177和复用器电路1179。
[0107]图20示出了微流体芯片1430的一个示例性感测区域1435，其中微流体芯片1430包括多个这样的感测区域1435。微流体感测区域1435包括微流体通道1436、流体传感器1138、栗1460和排放通道1462。微流体通道1436形成于基板1032中，并包括入口部分1466和分支部分1468。入口部分1466具有从微流体贮存器1134延伸的漏斗形口部。入口部分466便于包括细胞或颗粒的流体流入通道1436中并通过分支部分1468中的每一个。
[0108]分支部分1468从中心部分1466的相对侧延伸。分支部分1468中的每一个终止于相关联的排放通道1462。在例不的不例中，分支部分1468中的每一个包括传感器1138所在的收缩部1140。
[0109]栗1460接近排放通道1462并在名义上与排放通道1462相对，以便通过排放通道1462将流体栗送到下方的排放贮存器1024(图9A中所示)。栗1460包括与上文描述的栗1160类似的电阻器。在栗送状态中，栗1460接收电流，将相邻流体加热到高于流体的成核能量的温度，以便产生蒸汽泡，蒸气泡推动栗1460与排放通道1462之间的流体通过排放通道1462进入排放贮存器1024。蒸汽泡破裂会通过中心部分1466并跨越分支部分1468中的传感器1138从微流体贮存器1134汲取流体样本的部分。
[0110]排放通道1462从通道1436的与栗460相邻的部分延伸到排放贮存器156。排放通道1462禁止排放贮存器1024内的流体通过排放通道1462反转或回流到通道1436中。在一种实施方式中，排放通道1462中的每个包括喷嘴，流体通过喷嘴被栗1460栗送到排放贮存器1024中。在另一实施方式中，排放通道1462包括单向阀门。
[0111]返回参考图7，测试盒接口1200有时称为“读取器”或“软件保护器”，在测试盒1010与移动式分析器1232之间互连并充当接口。测试盒接口 1200包含专用、定制或特别适合于控制微流体测试盒1010的部件的部件或电路。测试盒接口 1200便于使用加载有适当计算机可读指令和应用程序接口的一般便携式电子装置，但其中便携式电子装置可以省略特别用于使能对测试盒1010的部件的控制的硬件或固件。结果，测试盒接口 220便于使用多个不同的便携式电子装置1232，其利用应用程序的上载和应用编程接口而被简单地更新。测试盒接口 1200便于使用未特别指定或定制用于特定微流体测试盒1010的移动式分析器1232。换言之，测试盒接口 1200便于通过连接不同的测试盒接口 1200将移动式分析器1232用于具有不同测试能力的多个不同测试盒1010。
[0112]测试盒接口220承载被专用于或定制成控制测试盒1010的电子部件的特定用途的电路和电子部件。因为测试盒接口 1200承载特别专用于控制测试盒1010的电子部件的很多电子电路和部件，而不是由测试盒1010自身承载的这种电子部件，所以可以将测试盒1010制造成具有较少的电子部件，允许减小测试盒1010的成本、复杂性和尺寸。结果，由于其较低的基础成本，所以更容易在使用之后丢弃测试盒1010。同样，因为测试盒接口 1200可释放地连接到测试盒210，所以测试盒接口 1200可以重复用于多个互换的测试盒1010。在对来自不同患者或样本供体的不同流体样本或血液样本进行流体或血液测试时，由测试盒接口1200承载并被专用于或定制成控制特定测试盒1010的电子部件的特定用途的电子部件可以重复用于不同测试盒1010中的每一个。
[0113]在例示的示例中，测试盒接口 1200包括电连接器1204、电连接器1206和固件1208(示意性图示为在接口 1200的外壳的外部)。电连接器1204包括一装置，测试盒接口 1200通过该装置而可释放地直接电连接到测试盒1010的电连接器1016。在一种实施方式中，电连接器1204提供的电连接便于电力传输，用于为微流体芯片1030、1130、1230、1330、1430的电子部件(例如电传感器1138或微流体栗1160)供电。在一种实施方式中，电连接器1204提供的电连接便于电信号形式的电力的传输，向微流体芯片1030、1130、1230、1330、1430提供数据传输，以便于控制微流体芯片1030、1130、1230、1330、1430的部件。在一种实施方式中，电连接器1204提供的电连接便于电信号形式的电力的传输，以便于从微流体芯片1030、1130、1230、1330、1430向移动式分析器1232传输数据，例如从传感器38进行信号传输。在一种实施方式中，电连接器1204便于为微流体芯片1030、1130、1230、1330、1430供电以及往返于微流体芯片1030、1130、1230、1330、1430进行数据传输中的每者。
[0114]在例示的示例中，电连接器1204包括位于母端口中的多个电接触焊盘，其中电接触焊盘与测试盒1010的对应焊盘1016接触。在又一实施方式中，电连接器1204包括多个电管脚或插针、多个电插针或管脚插座或两者的组合。在一种实施方式中，电连接器1204包括通用串行总线(USB)连接器端口，以接收USB连接器线的一端，其中USB连接器线的另一端连接到测试盒210。在其它实施方式中，可以省略电连接器1204，其中测试盒接口 1200包括无线通信装置，例如红外线、RF、蓝牙和其它无线技术，用于在接口 1200与测试盒1010之间的无线通信。
[0115]电连接器1204便于将测试盒接口1200可释放地电连接到测试盒1010，使得测试盒接口 1200可以与测试盒1010分开，便于将测试盒接口 1200用于多个可互换测试盒1010，以及丢弃或保存带有被分析流体(例如血液)的微流体测试盒1010。电连接器1204便于模块化，允许在分开测试盒1010以进行保存或丢弃的同时，反复重复使用测试盒接口 1200和相关联的电路。
[0116]电连接器1206便于将测试盒接口1200可释放地连接到移动式分析器1232。结果，电连接器1206便于将测试盒接口 1200用于多个不同的便携式电子装置1232。在例示的示例中，电连接器1206包括通用串行总线(USB)连接器端口，以接收USB连接器线1209的一端，其中USB连接器线1209的另一端连接到移动式分析器1232。在其它实施方式中，电连接器1206包括与移动式分析器1232的对应血液连接器接触的多个不同的电接触焊盘，例如在接口1200和移动式分析器1232之一直接插入接口 1200和移动式分析器1232中的另一个的情况下。在另一实施方式中，电连接器1206包括管脚或管脚接收插座。在其它实施方式中，可以省略电连接器1206，其中测试盒接口 1200包括利用红外线、RF、蓝牙或其它无线技术的无线通信装置，以在接口 1200与移动式分析器1232之间进行无线通信。
[0117]固件1208包括由测试盒接口1200承载并特别专用于对微流体芯片1030、1130、1230、1330、1430的电子部件和电路以及测试盒1010的控制的电子部件和电路。在例示的示例中，固件1208充当控制器的部分以控制电传感器1138。
[0118]如图7示意性地所示，固件1208包括:至少一个印刷电路板1210，其支撑频率源1212和阻抗提取器1214，以从传感器1138接收第一复合或基带信号，并从基带信号提取阻抗信号；以及缓冲器1216，其在向移动式分析器1232发送阻抗信号时或直到向移动式分析器1232发送阻抗信号，存储阻抗信号。例如，在一种实施方式中，阻抗提取器1214执行模拟正交幅度调制(QAM)，其利用射频(RF)分量来提取出频率分量，从而可以利用由被测装置(尤其是传感器1138)的阻抗导致的相位实际偏移。
[0119]图21是提供频率源1212和阻抗提取器1214的示例性阻抗感测电路1500的示意图。在电路方框1510中，从微流体通道1136中的高和低电极(被测装置(DUT))测量信号。在电路方框1512中，该电路将通过高低电极(被测器件)的电流转换成电压。在电路方框1514中，电路调节电压信号以便在混频器前后分别具有正确的相位和幅度。在电路方框1516中，该电路将输入和输出电压信号分解成实部与虚部。在电路方框1518中，该电路恢复每个信号的幅度。在电路方框1520中，该电路过滤掉高频信号。在电路方框1522中，该电路将模拟信号转换成数字信号，其中，通过例如具有现场可编程门阵列的缓冲器1216来缓冲数字信号。
[0120]在一种实施方式中，固件1208包括现场可编程门阵列，其充当频率源控制器和缓冲器1216。在另一实施方式中，固件1208包括充当频率源控制器、阻抗提取器1214和缓冲器1216的专用集成电路(ASIC)。在每种情况下，来自传感器1138的原始或基带阻抗信号在由现场可编程门阵列或ASIC使用之前被放大并被模数转换器转换。在固件1208包括现场可编程门阵列或ASIC的实施方式中，现场可编程门阵列或ASIC可以另外充当微流体芯片1010上的其它电子部件的驱动器，例如微流体栗1130(例如电阻器)、温度传感器1175和微流体芯片上的其它电子部件的驱动器。
[0121]移动式分析器1232包括移动或便携式电子装置以从测试盒1010接收数据。移动式分析器1232经由测试盒接口 1200可释放或可移除地间接连接到测试盒1010。移动式分析器1232使用从测试盒1010接收的数据执行各种功能。例如，在一种实施方式中，移动式分析器1232存储数据。在例示的示例中，移动式分析器1232另外操纵或处理数据，显示数据并通过局域网或广域网(网络1500)向提供额外的存储和处理的远程分析器1300发送数据。
[0122]在例示的示例中，移动式分析器1232包括电连接器1502、电源1504、显示器1506、输入1508、处理器1510和存储器1512。在例示的示例中，电连接器1502类似于电连接器1206。在例示的示例中，电连接器1502包括通用串行总线(USB)连接器端口，以接收USB连接器线1209的一端，其中USB连接器线1209的另一端连接到测试盒接口 1200。在其它实施方式中，电连接器1502包括与接口 1200的对应电连接器接触的多个不同电接触焊盘，例如，在接口 1200和移动式分析器1232中的一个直接插入接口 1200和移动式分析器1232中的另一个的情况下。在另一实施方式中，电连接器1206包括管脚和管脚接收插座。在其它实施方式中，可以省略电连接器1502，其中移动式分析器1232和测试盒接口 1200均包括利用红外线、RF、蓝牙或其它无线技术的无线通信装置，用于便于在接口 1200与移动式分析器1232之间进行无线通信。
[0123]电源1504包括由移动式分析器1232承载的电力源，用于向测试盒接口1200和测试盒1010供电。电源1504包括各种功率控制电子部件，其控制被供应到测试盒接口 1200和测试盒1010的各个电子部件的电力(电压，电流)的特性。因为测试盒接口 1200和测试盒1010二者的电力是由移动式分析器1232供应的，所以减小了测试盒接口 1200和测试盒1010的尺寸、成本和复杂性。在其它实施方式中，测试盒1010和测试盒接口 1200的电力是由位于测试盒接口 1200处的电池供应的。在又一实施方式中，测试盒1010的电力是由测试盒1010承载的电池供应的，接口 1200的电力是由测试盒接口 1200的单独的专用电池供应的。
[0124]显示器1506包括监视器或屏幕，可以通过其以视觉方式呈现数据。在一种实施方式中，显示器1506便于基于从测试盒1010接收的数据来呈现图表。在一些实施方式中，显示器1506可以被省略并可以被替换为其它数据通信元件，例如发光二极管、听觉装置和/或基于从测试盒1010接收的信号或数据来指示结果的其它元件。
[0125]输入1508包括用户接口，人可以通过用户接口向移动式分析器1232输入命令、选择或数据。在例示的示例中，输入1508包括在显示器1506上提供的触摸屏。在一种实施方式中，输入1508可以另外或替代地利用其它输入装置，包括但不限于键盘、拨动开关、按钮、滑块条、触摸板、鼠标、具有相关联的语音识别程序的麦克风等。在一种实施方式中，输入1506便于根据由移动式分析器1232上运行的应用程序所提供的提示来输入不同的流体测试或特定的流体测试模式。
[0126]处理器1510包括至少一个处理单元，其被设计成产生控制信号，该控制信号控制传感器1138的操作以及从传感器1138采集数据。处理器1510还输出控制栗1160和温度传感器1175的操作的控制信号。在例示的示例中，处理器572还分析从芯片230接收的数据，以产生输出，该输出被存储于存储器1512中，显示于显示器1506上和/或跨网络1500被进一步发送到远程分析器1300。
[0127]存储器1512包括非暂态计算机可读介质，其包含用于引导处理器1510的操作的指令。如图7示意性示出的，存储器1512包括或存储应用编程接口 1520和应用程序1522。应用编程接口 1520包括例程、协议和工具的库，其充当构建块，用于使用测试盒1010实行各种功能或测试。应用编程接口 1520包括编程逻辑或机器可读指令，其访问库并组装“构建块”或模块，以使用测试盒1010来执行各种功能或测试中所选择的功能或测试。例如，在一种实施方式中，应用编程接口 1520包括应用编程接口库，其包含用于引导固件1208通过施加交流电的不同频率而将电传感器1138置于选择的操作状态的例程。在例示的示例中，该库还包含用于响应于来自温度传感器1175的被测试流体的感测温度而引导固件1208操作流体栗1160或动态调节这种栗1160或电传感器1138的操作的例程。在一种实施方式中，移动式分析器1232包括多个应用编程接口 1520，被特别设计的每个应用编程接口 1520专用于特定的全面流体或被分析物测试。例如，可以引导一个应用编程接口 1520执行细胞学测试。可以引导另一个应用程序接口 1520执行凝固测试。在这样的实施方式中，多个应用编程接口 1520可以共享例程、协议和工具的库。
[0128]应用编程接口1520便于在不同应用程序的引导下使用测试盒1010测试流体。换言之，应用编程接口 1520提供了用于固件1208的通用编程命令集，其可以由多种不同应用程序中的任一种使用。例如，移动式分析器1232的用户能够下载或安装若干不同应用程序中的任一种，其中不同应用程序中的每一种被设计成利用应用程序接口 1520以使用测试盒1010实行测试。如上所述，固件1208在应用编程接口 1520与测试盒1010上发现的实际硬件或电子部件(具体而言，微流体芯片1030、1130、1230、1330、1430)之间接口连接。
[0129]应用程序1522包括存储器1512中包含的周延程序，其便于用户与存储器1512中存储的应用编程接口 1520或多个应用编程接口 1520进行交互。应用程序1522在显示器1506上呈现输出并通过输入1508接收输入。应用程序1522响应于通过输入1508接收的输入而与应用程序接口 1520通信。例如，在一种实施方式中，特定应用程序1522在显示器1506上呈现图形用户界面，提示用户选择要使用测试盒1010运行多种不同测试选项中的哪个。基于该选择，应用程序1522与应用编程接口 1520中所选择的应用编程接口进行交互，以引导固件1208使用测试盒1010的电子部件来实行选择的测试操作。使用所选择的测试操作从测试盒1010接收的感测值被固件1208接收，并被选择的应用程序接口 1520处理。应用编程接口1520的输出是普通数据，即被格式化以便可由多种不同应用程序中的任一种使用的数据。应用程序1522呈现基带普通数据和/或对基带数据执行额外的操纵或处理，以在显示器1506上向用户呈现最终输出。
[0130]尽管应用编程接口1520被例示为与应用程序1522—起存储于存储器1512中，但在一些实施方式中，应用编程接口 1520被存储于远程服务器上或远程计算装置上，其中移动式分析器1232上的应用程序1522跨局域网或广域网(网络1500)访问远程应用编程接口1520。在一些实施方式中，应用编程接口 1520在本地存储于存储器1512上，而应用程序1522远程存储于诸如服务器1300等远程服务器上，并跨局域网或广域网(例如网络1500)被访问。在其它实施方式中，应用编程接口 1520和应用程序1522都包含在远程服务器或远程计算装置上并跨局域网或广域网(有时称为云计算)被访问。
[0131]在例示的示例中，在接口 1200或移动式分析器1232上提供了复用器电路1179和相关联的复用器电路的情况下，系统1000便于通过利用复用器电路来减小芯片1130的尺寸。系统1000还便于通过在芯片1130的不同受控装置(例如流体传感器1138、栗1140和温度传感器1175)之间适当分配芯片1130的总传输带宽来减小芯片1130的尺寸。传输带宽包括跨端口 1204和1177的连接器并且在端口 1204和1177的连接器之间传输信号的总能力。通过控制跨端口 1204的连接器和1177的连接器向各种受控装置(流体传感器1138、栗1160和温度传感器1175)输出和发送控制信号的定时和速率、以及轮询受控装置以获得数据信号或从受控装置接收数据的定时和速率，处理器1510分配总传输带宽。替代在所有受控装置1138、1160、1175之间或在不同类型或种类的受控装置(例如流体传感器、温度传感器和栗)之间均等分摊这样的带宽，处理器1510遵循存储器1512中包含的指令而通过不同方式在不同受控装置之间分配传输带宽。
[0132]跨受控装置1138、1160、1175进行的总传输带宽的不同分配基于受控装置的种类或由不同受控装置执行的普通功能。例如，在一种实施方式中，总传输带宽的第一部分被分配给传感器1138，总传输带宽的不同于第一部分的第二部分被分配给温度传感器1175，总传输带宽的不同于第一部分和第二部分的第三部分被分配给栗1160。在一种实施方式中，总传输带宽的分配给传感器1138的第一部分均匀或均等地分摊在不同个体传感器1138之间，总传输带宽的分配给温度传感器1175的第二部分均匀或均等地分摊在不同个体温度传感器1175之间，总传输带宽的分配给栗1160的第三部分给均匀或均等地分摊在不同个体受控装置1160之间。
[0133]在另一实施方式中，总传输带宽的第一部分、第二部分和第三部分均被非均匀或不均等地分摊在受控装置中的每种受控装置1138、1175、1160的个体受控装置之间。在一种实施方式中，不同的流体传感器1138以不同方式工作，以对流体样本形成不同测试。例如，在传感器1138包括电传感器的一种实施方式中，为流体传感器1138之一提供交流电的第一频率，而为流体传感器1138中的另一个提供交流电的第二不同频率，使得两个传感器输出指示被感测细胞或颗粒的不同参数和特性的信号。在这样的实施方式中，处理器1510基于不同测试或基于被施加于不同传感器的交流电的不同频率而为不同传感器中的每一个分配总传输带宽的不同百分比或部分。
[0134]在一种实施方式中，在个体受控装置之间分配或分摊总传输带宽另外基于个体受控装置自身相对于同一种类装置中的其它受控装置的特性。例如，在一种实施方式中，不同的传感器1138位于不同尺寸的收缩部内。这种不同尺寸的收缩部可能导致流经或流过收缩部的流体中的细胞或颗粒的不同浓度、细胞和颗粒流过收缩部的不同频率或跨收缩部的不同流体流速、流体通道1136中的设置传感器1138的部分的几何形状。在一种实施方式中，与位于细胞或颗粒流经该种类中的这种传感器的流体流速或频率较低的收缩部内的这种传感器相比，位于细胞或颗粒流经那些传感器1138的流体流速或频率较大的收缩部内的这种传感器被分配了分摊到该种类的传感器的总传输带宽中的较大的百分比。
[0135]同样，在一些实施方式中，不同的栗1160位于经过不同设计的微流体通道1136中，通道1136的不同部分具有不同的几何结构。结果，对不同栗1160设定的流体流动或栗送需求也可以不同。在这样的实施方式中，与该种类中这种栗中的位于具有较少栗送需求的通道1136内的其它栗相比，具有较大栗送需求的那些特定的栗1160被分配了分摊到该种类的栗的总传输带宽中的较大的百分比。例如，在一种实施方式中，与要通过较短的微流体通道或较不扭曲的微流体通道移动流体的栗相比，要通过较长的微流体通道或更扭曲的微流体通道移动流体的另一个栗被提供有总传输带宽的较大百分比，以允许更频繁的脉冲和更频繁的栗送。[ΟΙ36] 在一种实施方式中，处理器1510分配总传输带宽，使得处理器1510以至少每2ys—次的频率轮询每个传感器1138并从每个传感器1138接收数据。在这样的实施方式中，处理器1510以至少每10ys—次、不高于每50ys—次的频率向包括电阻器的栗1160发送脉冲。在这样的实施方式中，处理器1510以至少每1ms—次且不高于每Ims—次的频率轮询温度传感器1175并从温度传感器1175接收数据信号。在其它实施方式中，采用其它总传输带宽分配。
[0137]在一种实施方式中，处理器1510基于信号质量/分辨率而灵活地或动态地调节不同受控装置138之间的带宽分配。例如，如果由于细胞或其它被分析物正在过快地移动通过传感器1138而使信号质量/分辨率不能满足预定存储的信号质量/分辨率阈值，分配给由传感器1138感测的阻抗的第一带宽量不够用，则处理器1510可以自动地或响应于向用户建议增大带宽分配并从用户接收到授权，而增大对特定传感器1138的带宽分配。相反，如果特定传感器1138由于栗送速率而具有较低的流体或细胞流速，使得分配的带宽超过用于达到满意信号质量/分辨率的量，处理器1510则自动或响应于向用户建议减小带宽分配并从用户接收到授权，而减少对特定传感器的带宽分配，其中处理器1510向传感器1138中的另一个分配现在释放的带宽。
[0138]在图示的传感器1138包括电传感器的示例中，应用程序1522和应用编程接口 1520合作以引导处理器1510控制施加于芯片1130上的传感器1138中的每个的交流电频率。相对于每个个体传感器1138，引导处理器1510向个体传感器1138施加交流电的不同非零频率。在一种实施方式中，处理器1510基于电传感器1138的实时和正在进行的性能而动态地调节施加于电传感器1138的交流电的频率，以改善系统性能。例如，在一种实施方式中，控制器1510输出控制信号，其向选择的电传感器1138施加交流电的第一非零频率。基于在施加交流电的第一非零频率期间从选择的电传感器1138接收到的信号，控制器1510调节随后施加的施加于电传感器1138的交流电频率的值。处理器1510输出控制信号，使得频率源1212向选择的电传感器1138施加交流电的第二非零频率，其中频率源1212向选择的电传感器1138施加的交流电的第二非零频率的值基于在施加交流电的第一非零频率期间从电传感器1138接收到的信号。
[0139]在一种实施方式中，处理器1510有选择地施加交流电的不同非零频率以对流体样本执行不同测试。由于处理器1510令频率源1212向电传感器1138施加交流电的不同非零频率，电传感器1138执行不同测试，输出可以指示流体或其中包含的细胞的不同性质或特性的不同信号。这种不同测试是在单一流体测试平台上对单一流体样本执行的，不需要将流体样本从一个测试装置转移到另一个。结果，维持了流体样本的完整性，降低了进行多个不同测试的成本和复杂性，并还减少了可能有生物害处的废品的量。
[0140]在一种实施方式中，应用程序1522引导处理器1510提示用户选择要由系统1000实行的特定流体测试。在一种实施方式中，应用程序1522令处理器1510在显示器1506上显示不同测试的不同名称或用于选择的特性或细胞/颗粒参数以供用户选择。例如，处理器1510可以显示细胞计数、细胞尺寸或某个其它参数，以供用户使用输入1508进行选择。
[0141]在一种实施方式中，在提示用户选择特定流体测试之前，应用程序1522引导处理器1510对提供电传感器1138的流体测试装置实行检查，以确定或识别什么流体测试或什么频率范围可用或流体测试装置能够提供什么。在这种实施方式中，程序1522从呈现给用户的流体测试的可能选项的列表或菜单自动消除特定测试盒1010不能提供的那些流体测试。在又一实施方式中，鉴于当前测试盒1010连接到分析器1232，应用程序1522呈现流体测试的完整菜单，但通知用户当前不可用或不可选择的那些特定流体测试。
[0142]基于所接收的对要实行的流体测试的选择，处理器1510遵循应用程序1522中包含的指令而选择要在利用电传感器1138进行测试期间穿过或覆盖的交流电频率的扫描范围。该扫描范围是要根据预定义的扫描曲线向电传感器38施加交流电的多个不同频率所跨越的范围。该扫描范围识别要在测试期间施加于电传感器1138的交流电的一系列不同频率的端点。在一种实施方式中，向传感器1138施加IkHz到1MHz的扫描范围。
[0143]该扫描曲线指示范围的端点之间的具体AC频率值以及将该频率施加到电传感器1138的定时。例如，扫描曲线可以包括扫描范围的端点之间的AC频率值的连续不间断的系列。替代地，扫描曲线可以包括扫描范围的端点之间的一系列间断式AC频率值。在不同的扫描曲线中，不同频率和/或频率值自身的增量之间的数量、时间间隔可以是均匀或不均匀的。
[0144]在一种实施方式或用户选择的操作模式中，处理器1510实行所识别的扫描范围和扫描曲线，以识别为所实行的特定测试提供最大信噪比的频率。在添加流体样本且流体样本的部分已到达感测区并已在感测区中被检测到之后，使相关联的栗1160去活，使得被分析物(细胞或颗粒)在相邻传感器1138的感测区中静止或不动。此时，处理器1510实行扫描。在扫描期间，由处理器1510识别施加于特定传感器1138的导致最大信噪比的交流电的频率。之后，再次激活栗送流体穿过特定传感器1138的栗1160，并使用传感器1138在向传感器1138施加所识别的交流电频率的情况下测试流体样本。在另一实施方式中，基于所执行的特定流体测试来识别交流电的预定标称频率，其中向传感器1138施加标称频率附近的多个频率。
[0145]在一种实施方式或用户选择的操作模式中，处理器1510识别最适合用户选择的流体测试的特定范围，其中扫描曲线为默认曲线，与不同范围中的每个范围相同。在另一种实施方式或用户选择的操作模式中，处理器1510自动识别最适合所选择的流体测试的特定扫描范围，其中提示用户选择扫描曲线。在另一种实施方式或用户选择的操作模式中，处理器1510遵循应用程序1522提供的指令，不仅自动识别用于用户选择的特定流体测试的最适合范围，而且自动识别用于用户选择的特定流体测试的特定范围的特定扫描曲线。在又一种实施方式或用户可选的操作模式中，提示用户选择特定扫描曲线，其中鉴于用于特定的所选择的流体测试的所选择的扫描曲线，处理器1510识别最适合的扫描范围。在一种实施方式中，存储器1512或远程存储器(例如存储器1604)包含查找表，其标识用于可以执行流体测试的不同可用或可选流体测试或流体/细胞/颗粒参数的不同扫描曲线中的不同扫描范围。
[0146]在传感器1138包括电传感器的一种实施方式中，应用程序接口 1520和应用程序1522合作以引导处理器1510向测试盒1010的同一微流体芯片1130上的不同传感器1138施加交流电的不同频率。在一种实施方式中，处理器1510为用户提供施加于不同电传感器38的交流电的不同非零频率的选择。因为处理器1510引导频率源1512向不同的电传感器1138施加交流电的不同非零频率，不同的电传感器1138执行不同测试，输出可以指示流体或其中包含的细胞的不同性质或特性的不同信号。这种不同测试是在单一流体测试平台上对单一流体样本执行的，而不需要将流体样本从一个测试装置转移到另一个。结果，维持了流体样本的完整性，降低了执行多个不同测试的成本和复杂性，并还减少了可能有生物害处的废品的量。
[0147]在例示的示例中，应用程序1522和应用编程接口 1520进一步合作以引导处理器1510调整测试盒1010测试的流体样本的温度。应用程序1522、应用编程接口 1520和处理器1510充当控制器，控制器便于充当栗1160的电阻器的双目的功能，以实现流体栗送和流体温度调整二者。具体而言，处理器1510通过输出控制信号而将电阻器致动到流体栗送状态，该控制信号令足够量的电流通过栗1160，使得栗1160的电阻器将微流体通道1136、1236、1336、1436内的相邻流体加热到高于流体的成核能量的温度。结果，相邻流体被汽化，生成容积大于形成蒸汽泡的流体的容积的蒸汽泡。该较大的容积用来推动通道内未汽化的剩余流体以使流体移动通过传感器1138或多个传感器1138。在蒸汽泡破裂时，流体被从贮存器1134汲取到通道中，以占据破裂的蒸汽泡的先前容积。处理器1510以间歇或周期形式将栗1160的电阻器致动到栗送状态。在一种实施方式中，处理器1510以周期形式将栗1160的电阻器致动到栗送状态，使得微流体通道内的流体连续移动或连续循环。
[0148]在未将栗1160的电阻器致动到栗送状态的那些时段期间，直到高于流体的成核能量的温度，处理器1510使用栗1160的同一电阻器在至少那些时段内调整流体的温度，在那些时段内流体与传感器1138相邻或相对地延伸并正在被传感器1138感测。在电阻器1160未处在栗送状态的那些时段期间，处理器1510选择性地将栗1160的电阻器致动到温度调整状态，在该状态中加热相邻流体而不使其汽化。处理器1510通过输出控制信号而将栗1160的电阻器致动到流体加热或温度调整状态，该控制信号令足够量的电流通过栗1160的电阻器，使得栗1160的电阻器将微流体通道内的相邻流体加热到低于流体的成核能量的温度而不使相邻流体汽化。例如，在一种实施方式中，控制器将电阻器致动到操作状态，使得相邻流体的温度升高到低于流体的成核能量的第一温度，并且然后维持或调节操作状态，使得相邻流体的温度维持恒定或恒定维持在低于成核能量的预定义温度范围内。相反，在将栗1160的电阻器致动到栗送状态时，栗1160处于操作状态，使得与栗1160的电阻器相邻的流体的温度不被维持在恒定温度或恒定维持在预定义温度范围内(在预定义温度范围内升降)，而是迅速且连续地增大或斜升到高于流体的成核能量的温度。
[0149]在一种实施方式中，处理器1510控制跨越栗1160的电阻器的电流供应，使得电阻器在处于温度调整状态(相邻流体的温度未被加热到高于其成核能来的温度)时以双态模式进行操作。在栗1160的电阻器在温度调整状态下以双态模式进行操作的实施方式中，栗1160的电阻器是“开”或“关”。在栗1160的电阻器为“开”时，预定量的电流通过栗1160的电阻器，使得栗1160的电阻器以预定速率发射预定量的热量。在栗1160的电阻器为“关”时，电流不通过电阻器，使得电阻器不会产生或发射任何额外的热量。在这种双态温度调整操作模式中，处理器1510通过在“开”与“关”状态之间选择性切换栗1160的电阻器，来控制施加于微流体通道内的流体的热量的量。
[0150]在另一实施方式中，处理器1510在处于温度调整状态时将栗1160的电阻器控制或设置在多个不同的“开”操作状态之一。结果，处理器1510选择性地改变栗1160的电阻器产生和发射热量的速率，热发射速率是从多个不同可用非零发热速率之中选择的。例如，在一种实施方式中，处理器1510通过调节栗1160的特性来选择性地改变或控制栗1160的电阻器改正热量的速率。栗1160的电阻器的可以调节的特性的示例(除了开关状态之外)包括但不限于调节电阻器两端供应的电流的非零脉冲频率、电压和脉冲宽度。在一种实施方式中，处理器1510选择性地调节多个不同特性，以控制或调整栗1160的电阻器发热的速率。
[0151]在一种用户可选的操作模式中，处理器1510遵循来自应用编程接口 1520和应用程序52的指令，选择性地将栗1160的电阻器致动到温度调整状态，以根据预定义或预定安排，维持流体的低于流体成核能量的恒定温度或将流体温度恒定维持在低于流体成核能量的预定义温度范围内。在一种实施方式中，预定安排是预定周期或时间安排。例如，通过关于流体测试系统1000的特定温度特性的历史数据收集，已经发现，取决于各种因素，例如被测试流体的类型、将栗1160的电阻器致动到栗送状态的速率/频率、在生成个体蒸汽泡的栗送周期期间温度调节器60发热的量、流体测试系统1000的各个部件的热性质、热导率、栗1160和传感器1138的电阻器的间距、初始沉积到样本输入端口 1018或测试系统1000中的流体样本的初始温度等，流体测试系统1000中的特定流体样本的温度以可预测方式或模式经历温度变化。基于流体样本经历系统1000中温度变化或温度损失的先前发现的可预测方式或模式，处理器1510输出控制信号，控制信号如上所述选择性地控制栗1160的电阻器何时开或关、和/或在栗1160的电阻器处于“开”状态时选择性地调节栗1160或多个栗1160的电阻器的特性，以便适应所发现的温度变化或损失模式，并且以便维持流体的低于流体成核能量的恒定温度或将流体温度恒定维持在低于成核能量的预定义温度范围内。在这种实施方式中，处理器1510将栗1160的电阻器致动到温度调整状态以及处理器1510选择性调节电阻器的操作特性以调节栗1160的电阻器的发热速率的预定义周期定时安排存储在存储器1512中或被编程为诸如专用集成电路等集成电路的部分。
[0152]在一种实施方式中，处理器1510将栗1160致动到温度调整状态以及处理器1510调节处于温度调整状态的栗1160的操作状态的预定义时间安排基于向测试系统1000中插入流体样本或由其触发。在另一实施方式中，预定义时间安排基于与栗1160的电阻器栗送流体样本相关联的事件或被其触发。在又一种实施方式中，预定义时间安排基于从传感器1138输出信号或数据或基于传感器1138感测流体并输出数据的安排或频率，或者由这二者触发。
[0153]在另一种用户可选的操作模式中，处理器1510基于来自温度传感器1175的指示被测试流体的温度的信号，选择性地将栗1160的电阻器致动到温度调整状态并在处于温度调整状态时选择性地将栗1160的电阻器致动到不同操作状态。在一种实施方式中，处理器1510基于从温度传感器1175接收的指示被测试流体的温度的所接收的信号，在栗送状态与温度调整状态之间切换栗1160的电阻器。在一种实施方式中，处理器1510基于这种信号来确定被测试流体的温度。在一种实施方式中，处理器1510以闭环方式进行操作，其中，处理器1510基于从传感器1175或超过一个传感器1175连续或周期性接收的流体温度指示信号，而连续或周期性地调节处于温度调整状态的栗1160的电阻器的操作特性。
[0154]在一种实施方式中，处理器1510将从温度传感器1175接收的信号的值相关到或索引到栗1160的电阻器的对应操作状态和开始电阻器的这种操作状态的特定时间、结束电阻器的这种操作状态的时间和/或栗1160的电阻器的这种操作状态的持续时间。在这样的实施方式中，处理器1510存储索引的流体温度指示信号及其相关联的电阻器操作状态信息。使用所存储的索引信息，处理器1510确定或识别栗1160的电阻器的不同操作状态之间的当前关系以及微流体通道内的流体的所产生的温度变化。结果，处理器1510识别微流体通道内的特定流体样本或特定类型的流体的温度如何对处于温度调整状态的栗1160的电阻器的操作状态的变化做出响应。在一种实施方式中，处理器1510呈现所显示的信息以允许操作员调节测试系统1000的操作，以补偿测试系统1000的部件的老化或可能影响流体如何对栗1160的电阻器的操作特性的变化做出响应的其它因素。在另一实施方式中，处理器1510自动调节其如何基于所识别的对电阻器的不同操作状态的温度响应来控制处于温度调整状态的栗1160的电阻器的操作。例如，在一种实施方式中，处理器1510基于所识别并存储的流体样本与电阻器之间的热响应关系来调节在“开”和“关”状态之间或在不同的“开”操作状态之间致动栗1160的电阻器的预定安排。在另一实施方式中，处理器1510调节控制处理器1510如何实时对从温度传感器1175接收的温度信号做出响应的方案。
[0155]尽管在图示的示例中，移动式分析器1232被示为包括平板计算机，但在其它实施方式中，移动式分析器1232包括智能电话或膝上计算机或笔记本计算机。在其它实施方式中，利用固定计算装置，例如台式计算机或一体式计算机来替换移动式分析器1232。
[0156]远程分析器1300包括相对于移动式分析器1232被设置在远处的计算装置。可以通过网络1500访问远程分析器1300。远程分析器1300提供额外的处理能力/速度、额外的数据存储、数据资源，在一些情况下，还提供应用或程序更新。远程分析器1300(示意性示出)包括通信接口 1600、处理器1602和存储器1604。通信接口 1600包括发射器，其便于通过网络1500在远程分析器1300与移动式分析器1232之间进行通信。处理器1602包括处理单元，其实行存储器1604中包含的指令。存储器1604包括非暂态计算机可读介质，其包含引导处理器1602的操作的机器可读指令、代码、程序逻辑或逻辑编码。存储器1604还存储来自系统1000执行的流体测试的数据或结果。
[0157]如图7进一步所示，存储器1512另外包括缓冲器模块1530、数据处理模块1532和绘图模块1534。模块1530、1532和1534包括程序、例程等，它们合作以引导处理器1510实行如图22所示的多线程流体参数处理方法。图22示出并描述了处理器1510对单一数据接收器线程1704的接收和处理。在一种实施方式中，处理器1510针对同时接收多个数据集的多个同时发生的数据接收器线程中的每一个同时执行多线程流体参数处理方法1700。例如，在一种实施方式中，处理器1510同时接收表示关于电参数、热参数和光学参数的数据集的数据信号。对于用于所接收的不同参数的每个数据集或信号系列，处理器1510同时实行方法1700。所有这种数据集被同时接收、缓冲、分析，然后被绘制或以其它方式呈现或显示在移动式分析器1232上。
[0158]在测试诸如血液样本等流体样本期间，处理器1510连续执行数据接收器线程1704，其中由处理器1510接收指示至少一个流体特性的信号。在一种实施方式中，处理器1510根据数据接收器线程104接收的信号包括基础数据。出于本公开的目的，术语“基础数据”、“基础信号”、“基础流体参数数据”或“基础流体参数信号”是指来自流体传感器1138的信号，其单独经历修改，以便于使用这样的信号，例如放大、噪声过滤或去除、模数转换，以及在阻抗信号的情况下的正交幅度调制(QAM) WAM利用射频(RF)分量提取出频率分量，从而识别被测装置(特定传感器1138)的阻抗所导致的相位实际偏移。
[0159]在一种实施方式中，处理器1510在执行数据接收器线程1704期间连续接收的信号包括电阻抗信号，其指示由流体流经电场区域造成的电阻抗的变化。处理器1510在执行数据接收器线程1704期间连续接收的信号包括基础数据，表示这样的信号经历过各种修改，以便于如上所述地随后使用并处理这样的信号。在一种实施方式中，由处理器1510执行的数据接收器线程1704以至少500kHz的速率接收基础阻抗数据或基础阻抗信号。
[0160]在数据接收器线程1704下接收基础流体参数信号期间，缓冲模块1530引导处理器1510反复缓冲或暂时存储预定时间量的基础信号。在例示的示例中，缓冲模块1530引导处理器1510在诸如存储器1512或另一存储器等存储器中反复缓冲或暂时存储在一秒时段或一段时间期间所接收的所有基础流体参数信号。在其它实施方式中，预定时间量的基础信号包括在更短或更长的时间段期间所接收的所有基础流体参数信号。
[0161]在完成对每一预定时间量的信号的缓冲时，数据处理模块1532引导处理器1510开始并实行数据处理线程，该数据处理线程是在基础流体参数信号的相关联且刚好完成的时间量中所缓冲的基础流体参数信号中的每一个上执行的。如图3的示例中所示，在已经在第一预定时间段1720从测试盒接口 1200接收到基础流体参数信号(例如阻抗信号)并对该信号进行缓冲之后，数据处理模块1532在时间1722引导处理器1510开始第一数据处理线程724，在此期间，处理或分析在时间段1720期间接收的基础流体参数信号中的每一个。出于本公开的目的，关于基础流体参数信号的术语“处理”或“分析”是指通过施加方案等对基础流体参数信号进行的诸如放大、噪声减小或去除或调制等动作之外的额外的操纵，以确定或估计被测试流体的实际性质。例如，处理或分析基础流体参数信号包括使用这样的信号来估计或确定某一时间或在特定时间段期间流体中的个体细胞的数量，或者估计或确定细胞或流体自身的其它物理性质，例如细胞的尺寸等。
[0162]类似地，在第一时间段1720之后的第二预定时间段1726内已经接收并缓冲来自流体测试装置的流体参数信号之后，数据处理模块1532在时间1728引导处理器1510开始第二数据处理线程1730，在此期间，处理或分析在时间段1726期间接收的基础流体参数信号中的每一个。如图22和例示的数据处理线程1732(数据处理线程M)中所示，在数据接收器线程1704继续从测试盒接口 1200接收流体参数数据信号时，连续重复以下所描述的周期:缓冲预定时间量的信号，然后在该时间量或时间段到期时，开始相关联的数据线程以作用于或处理在该时间段期间接收的信号。
[0163]在完成每个数据处理线程时，将处理的信号或数据结果传递或传输到数据绘图线程1736，如图22中所示。在例示的示例中，当在时间1740完成对在时间段1720期间接收的流体参数信号的处理时，将这种处理或分析的结果或处理数据发送到数据绘图线程1736，其中在绘图模块1534的引导下将结果并入由数据绘图线程1736实行的正在进行的绘图中。类似地，当在时间1742完成对在时间段1726期间接收的流体参数信号的处理时，将这种处理或分析的结果或处理数据发送到数据绘图线程1736，其中在绘图模块1534的引导下将结果并入由数据绘图线程1736实行的正在进行的绘图中。
[0164]如图22所示，每个数据处理线程1724、1730消耗最大量的时间来处理预定时间量的基础信号，其中处理预定时间量的信号的该最大量的时间大于预定时间量自身。如图22所示，通过对在流体测试期间接收的流体参数信号的处理进行多线程化，移动式分析器1232通过处理实时并行接收的多个信号而充当移动式分析器，便于由绘图模块1534实时绘制结果，避免并减少了任何冗长的延迟。处理器1510遵循绘图模块1534中包含的指令而在显示器1506上显示数据绘图线程的结果，而数据接收器线程1704继续接收并缓冲流体参数信号。
[0165]处理器1510还通过网络1500向远程分析器1300发送由数据处理线程1724、1730……1732产生的数据。在一种实施方式中，由于在执行数据处理线程期间生成了数据处理线程，处理器1510以连续方式向远程分析器1300发送包括在相关联的数据处理线程中实行的处理的结果的数据。例如，立即向远程分析器1300传输在执行数据处理线程1740期间在时间1740生成的结果，而不是一直等到数据处理线程1730结束的时间1742。在另一实施方式中，1510在特定数据处理线程已经完成或结束之后将数据作为批数据进行发送。例如，在一种实施方式中，处理器1510在时间1740(与向数据绘图线程1736发送这种结果同时)将数据处理线程1724的所有结果作为一批发送到远程分析器1300。
[0166]远程分析器1300的处理器1602遵循存储器1604提供的指令而分析所接收的数据。处理器1602向移动式分析器1232发回其分析的结果(经分析的数据)。移动式分析器1232在显示器1506上显示或以其它方式呈现从远程分析器1300接收的经分析的数据，或以其它形式(无论是视觉还是听觉的)传送结果。
[0167]在一种实施方式中，远程分析器1300从移动式分析器1232接收已经被分析器1232分析或处理的数据，其中移动式分析器1232已经执行或实行了对从测试盒1010接收的基础流体参数信号或基础流体参数数据的某种形式的操纵。例如，在一种实施方式中，移动式分析器1232对基础流体参数数据和信号执行第一级分析或处理。例如，在移动式分析器上进行阻抗分析，这会给出通过传感器的细胞的数量。然后将这种处理的结果发送到远程分析器1300。远程分析器1300对从移动式分析器1232接收的结果施加第二级分析或处理。第二级分析可以包括向从移动式分析器1232接收的结果施加额外的方案、统计计算等。远程分析器1300对已经在移动式分析器1232处经历过某种形式的处理或分析的数据实行额外的、更复杂且更消耗时间或处理能力繁重的处理或分析。在远程分析器1300处实行的这种额外分析的示例包括但不限于，对从各个移动式分析器收集的数据进行的凝固速率计算和分析，以发现趋势并提供有意义的建议。例如，远程分析器1232可以汇集来自大地理区域内的几个患者的数据，以便于进行流行病学研究并识别疾病的传播。
[0168]尽管已经参考示例性实施方式描述了本公开内容，但本领域的技术人员将认识至IJ，可以在形式和细节上做出很多改变而不脱离所主张主题的精神和范围。例如，尽管可能将不同的示例性实施方式描述为包括提供益处的特征，但想到过在所述示例性实施方式中或在其它备选实施方式中，可以将所述特征彼此互换或者彼此组合。因为本公开内容的技术相对复杂，所以并不能预见到技术中的所有变化。参考示例性实施方式所描述的并在以下权利要求中阐述的本公开内容明显旨在尽可能地宽泛。例如，除非专门另行指出，否则引述单一特定元件的权利要求也涵盖多个这样特定的元件。
【主权项】
1.一种设备，包括: 微流体通道； 所述微流体通道内的电传感器，所述电传感器在所述微流体通道内形成电场并输出指示所述微流体通道内的所述电场内的流体的阻抗的信号； 频率源；以及 控制器，所述控制器输出控制信号，所述控制信号控制所述频率源以在不同时间向所述电传感器选择性地施加交流电的不同非零频率。2.根据权利要求1所述的设备，其中，要由所述控制器输出的所述控制信号向所述电传感器施加交流电的第一非零频率并向所述电传感器施加交流电的第二非零频率，其中，向所述电传感器施加的交流电的所述第二非零频率的值基于在施加交流电的所述第一非零频率期间从所述电传感器接收的信号。3.根据权利要求1所述的设备，其中，要由所述控制器输出的所述控制信号向所述电传感器施加交流电的第一非零频率并向所述电传感器施加交流电的第二非零频率，其中，所述第一非零频率包括基于用于第一流体测试的第一频率的信噪比性能而为所述第一流体测试选择的频率，并且其中，所述第二非零频率包括基于用于不同于所述第一流体测试的第二流体测试的第二频率的信噪比性能而为所述第二流体测试选择的频率。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述控制器在向所述电传感器施加第一多个非零频率时跨一频率范围进行扫描。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述控制器在向所述电传感器施加所述第一多个非零频率时多次跨一频率范围进行扫描。6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述控制器在向所述电传感器施加所述第一多个非零频率时跨所述频率范围进行连续扫描。7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述控制器在向所述电传感器施加所述第一多个非零频率时跨所述频率范围进行间断性扫描。8.一种方法，包括: 向电传感器施加第一非零频率交流电以跨流体流经的微流体通道形成第一电场； 对响应于流体流经所述第一电场发生的所述第一电场的阻抗变化进行感测； 施加不同于所述第一非零频率交流电的第二非零频率交流电，以跨流体所流经的所述微流体通道形成第二电场； 对响应于流体流经所述第二电场发生的所述第二电场的阻抗变化进行感测。9.根据权利要求8所述的方法，其中，交流电的所述第一非零频率和交流电的所述第二非零频率都处于单一的选定频率范围内，所述单一的选定范围基于所述范围内的用于单一流体测试的频率的信噪比性能。10.根据权利要求8所述的方法，还包括:连续调节被施加到所述电传感器的交流电的频率以跨一频率范围进行扫描。11.一种设备，包括: 非暂态计算机可读介质，其包含指令，所述指令引导处理器以: 提示用户从多个可用测试之中选择测试； 基于所述用户对所述测试的选择来选择要施加于微流体通道内的电传感器的交流电的非零频率； 输出控制信号，以向微流体通道内的所述电传感器施加交流电的所述非零频率；以及 响应于向所述电传感器施加所述非零频率而接收信号，所述信号指示所述微流体通道内的流体的特性。12.根据权利要求11所述的设备，其中，作为所选测试的部分，所述指令进一步引导所述处理器向所述电传感器施加包括所述非零频率的多个非零频率。13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述指令引导所述处理器在向所述电传感器施加所述多个非零频率时跨一频率范围进行扫描。14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述指令基于所述用户对所述测试的选择而从多个可用扫描曲线中自动选择扫描曲线，并且其中，所述控制信号根据所选扫描曲线而使得所述多个非零频率被施加给所述电传感器。15.根据权利要求13所述的设备，其中，所述指令在向所述电传感器施加所述多个非零频率时应用连续扫描曲线。
【文档编号】B81B1/00GK105940294SQ201580006445
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】S·C·陆, M·M·巴伦西亚, J·塞尔斯, M·吉里
【申请人】惠普发展公司，有限责任合伙企业