CN108139241B - 具有对感测区中的颗粒聚集的控制的流体感测 - Google Patents

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Abstract

一种设备包括腔室、连接至该腔室的喷嘴、靠近驱动器以将来自该腔室的流体通过该喷嘴排出的流体驱动器、微流体通路、将该微流体通路与该腔室连接的入口、靠近该入口以感测该入口内的流体感测区内的流体的传感器以及控制该感测区内的颗粒的聚集的颗粒聚集限制器。

Description

具有对感测区中的颗粒聚集的控制的流体感测
背景技术
各种感测装置目前可用于感测例如像血液之类的流体的不同属性。在一些情况下，这样的感测装置通常较大、复杂并且昂贵。许多这样的感测装置涉及大样品和/或高度稀释的样品。
附图说明
图1是示例性流体感测***的示意图。
图2是另一示例性流体感测***的剖视图。
图3是沿线3-3截取的图2的示例性流体感测***的剖视图。
图4是另一示例性流体感测***的剖视图。
图5是用于感测流体的示例性方法的流程图。
图6是另一示例性流体感测***的示意图。
图7是另一示例性流体感测***的示意图。
图8是另一示例性流体感测***的示意图。
图9是另一示例性流体感测***的示意图。
图10是另一示例性流体感测***的示意图。
图11是另一示例性流体感测***的示意图。
图12是示例性流体测试***流体测试***的透视图。
图13是图12的测试***的示例性微流体盒的顶视图。
图14是图13的示例性微流体盒的底视图。
图15是图13的示例性微流体芯片的剖视图。
图16是图13的微流体盒的示例性微流体芯片的顶视图。
图17是图16的微流体芯片的一部分的放大视图。
具体实施方式
图1示意性地图示了示例性微流体感测***20。微流体感测***20包括微流体通道，其引导被测试或诊断的流体穿过感测区。出于本公开的目的，如在“微流体部件”中的术语“微流体”与部件的尺寸或尺度有关。微流体部件包括处理大约1微升或更少、包括几纳升或皮升的体积的流体的结构或硬件。在一些实施方式中，处理一定体积的流体的结构或硬件具有大约几毫米或亚毫米的最大尺寸。例如，在一种实施方式中，***20利用2mmx1mm的芯片，其中，芯片处于容纳微升体积的储存器下方，并且其中，芯片自身与亚微升体积的流体形成通道并且与该流体相互作用。
***20的微流体通道可促进利用相对少量的流体和少量的试剂的流体测试，从而节约成本，同时与用于流体测试的现有台式方法相比，产生更少的废弃物及潜在更少的生物危害性材料。***20使用称为颗粒聚集限制器的颗粒聚集限制架构来解决其小尺度感测区中的不期望的阻塞，该颗粒聚集限制架构控制颗粒在感测区内的聚集。
如图1所示，***20包括微流体通路24、入口26、传感器30、腔室34、喷嘴36、流体驱动器38以及颗粒聚集限制器42。微流体通路24包括路径，流体沿该路径被供应到入口26的嘴部44。在一种实施方式中，微流体通路24被连接到样品置放或填充通路，待测试的流体样品通过该样品置放或填充通路来供应。在一种实施方式中，微流体通路24将用于测试的流体供应至多个入口26，每个入***有传感器30。
入口26包括微流体通路，其从嘴部44延伸远离微流体通路24，并且在出口45处连接至腔室34。入口26与传感器30相邻地延伸或包含传感器30，同时限定感测区46，即其中通过传感器30来感测流体的区域。入口26被设定尺寸为具有比微流体通路24和腔室34要小的截面面积。入口26作为流体流动通过的缩窄处。在一种实施方式中，微流体通路26具有依照所测试的流体中包含的个别生物细胞的预期尺寸的截面面积大小。例如，在一种实施方式中，入口26被设定尺寸为使得细胞以串行方式通过入口26传递至腔室34，从而促进对流体的细胞的特性的精确感测。
在一种实施方式中，入口26包括通道缩窄处，其具有比入口26的两个相邻区域小的截面面积，该两个相邻区域在入口26的上游和下游。入口26具有与穿过入口26并且被测试的个别颗粒或细胞的截面面积相似的截面面积。在所测试的细胞具有6μm的总体或平均最大数据记载(data mention)的一种实施方式中，入口26具有100μm2的截面面积。在一种实施方式中，入口26具有1000μm3的感测体积。例如，在一种实施方式中，入口26的感测区46具有如下感测体积，即：该感测体积具有10μm的长度、10μm的宽度以及10μm的高度。在一种实施方式中，入口26具有不大于30μm的宽度。入口26的大小设定或尺寸设定限制可在任何一个时刻穿过入口26的颗粒或个别细胞的数量，从而促进对穿过入口26的个别细胞或颗粒的测试。
传感器30包括在入口26的缩窄处内的衬底32上形成的微制造装置，该微制造装置感测所测试的流体的特性。在一种实施方式中，传感器30包括微装置，其被设计成输出电信号或引起电信号的变化，该电信号或电信号的变化指示穿过入口26的流体和/或流体的细胞/颗粒的属性、参数或特性。在一种实施方式中，发动流体驱动器38以抽吸流体样品穿过入口26，其中，在这样的发动之后，来自传感器30的电信号阐明流体的流率和组分。在一种实施方式中，传感器30包括阻抗传感器，其基于由不同大小的颗粒或细胞引起的电阻抗的变化来输出信号，该不同大小的颗粒或细胞流过入口26并且影响在入口26两端或入口26内的电场的阻抗。在一种实施方式中，传感器30包括带电的高侧电极和低侧电极，该带电的高侧电极和低侧电极在入口26内形成或整合在入口26的表面内。在一种实施方式中，该低侧电极是电气接地的。在另一种实施方式中，低侧电极是浮动低侧电极。
腔室34包括一定容积，流体在被感测区46内的传感器30感测或检测到之后流动到该容积中。腔室34包含或围绕喷嘴36和流体驱动器38。喷嘴36被连接至腔室34并且包括开口，腔室34内的流体通过该开口喷出。在一种实施方式中，喷嘴36通向废弃物储存器或将喷出的流体引导至废弃物储存器中。
流体驱动器38包括一装置，其选择性地使来自腔室34的流体移动并通过喷嘴36排放。在一种实施方式中，流体驱动器38包括流体喷射装置，例如热喷墨电阻器等，该流体喷射装置使流体成核来产生气泡，以将流体通过喷嘴36强力地排出或喷出。在另一种实施方式中，流体驱动器38包括流体喷射装置，例如压电电阻装置等，该流体喷射装置响应于所施加的电流来改变形状或振动以移动隔膜，从而将相邻的流体通过喷嘴36喷出。在再其他的实施方式中，流体驱动器38可包括选择性地并强制地将流体通过喷嘴36喷出的其他装置。将腔室34内的流体通过喷嘴36喷出或排出在腔室34内产生空隙或在腔室34内产生真空，该空隙或真空将流体吸入到腔室34中以填充空隙，该流体被从微流体通路24抽吸通过入口26并且穿过感测区46。当流体流过入口26并且穿过感测区46时，传感器30感测感测区46内的流体的至少一种特性。如上所述，入口26的缩窄或较小的尺寸提供了感测区，该感测区提供增强的感测性能和分辨率。同时，入口26的缩窄或较小的尺寸可使流体内颗粒的集合或聚集更容易发生，其中，聚集的颗粒可限制或阻塞流体通过入口26的流动。
颗粒聚集限制器(PAL)42限制或控制入口26内及感测区46内的颗粒的聚集或集合。在一种实施方式中，颗粒聚集限制器42包括被动过滤结构，其过滤大于预定大小的颗粒，以抑制这样的颗粒进入入口26，否则它们可能在那里聚集。例如，在一种实施方式中，这样的过滤结构可包括柱体、流体可流过的多孔材料及类似结构。
在一种实施方式中，过滤结构被设置在感测区46与微流体通路24之间，其中，抑制颗粒从通路24流至入口26中。在一种实施方式中，过滤结构被设置在感测区46与喷嘴36之间，其中，抑制颗粒从腔室34流回到入口26中，其中，颗粒可穿过感测区46聚集。此外，处于入口26与喷嘴36之间的这种过滤结构还抑制颗粒移动至喷嘴36并且在喷嘴36中或喷嘴36两端聚集。在一些实施方式中，这样的过滤结构被设置在入口26的输入侧及输出侧二者上，设置在感测区46及传感器30的两侧上。
在一种实施方式中，颗粒聚集限制器42包括主动结构或机构，其去除入口26内的颗粒，将入口26内的多个颗粒的团块或聚集体分解并且使颗粒从入口26中及从感测区46中移出。在一种实施方式中，颗粒聚集限制器42包括定位在入口26的嘴部44与微流体通路24之间的微流体泵。在一种实施方式中，颗粒聚集限制器42包括定位在出口45与喷嘴36之间的微流体泵。在又其他的实施方式中，颗粒聚集限制器42在入口26内，在感测区46自身内部包括微流体泵。
在一种实施方式中，充当颗粒聚集限制器42的微流体泵包括惯性泵。出于本公开的目的，术语“惯性泵”是指在通道内最初沿两个方向驱动流体的泵送装置，该通道对于它连接的储存器而言相对较窄，但是其中，该泵送装置在储存器之间不对称地定位，使得最终结果是沿朝向两个储存器中最远的储存器的方向驱动流体。在一种实施方式中，微流体泵包括气泡喷射惯性泵。在这样的实施方式中，该气泡喷射惯性泵产生最初使气泡膨胀，以将相邻的流体从气泡移开或驱离。气泡喷射泵的一个示例包括微加热器或气泡喷射电阻器，例如热喷墨(TIJ)泵等。TIJ泵可利用电流通过的至少一个电阻器。当电流通过所述至少一个电阻器时由所述至少一个电阻器产生的热可使靠近电阻器的流体蒸发或成核，以产生气泡。当该气泡最初产生并膨胀时，气泡可最初将相邻的流体从气泡驱离。
在其他实施方式中，充当颗粒聚集限制器42的微流体泵可包括其他泵送装置。例如，在另一种实施方式中，微流体泵可包括压电电阻惯性泵，该压电电阻惯性泵响应于所施加的电流来改变形状或振动，以移动隔膜，从而移动相邻的流体，以产生穿过入口26的流，以便使颗粒从入口26中移出。在又其他的实施方式中，微流体泵可包括与入口26流体连通的其他微流体泵送装置。
在一种实施方式中，基于检测到入口26内的颗粒在感测区46附近或穿过感测区46的聚集，来致动微流体泵或多个微流体泵。在一种实施方式中，微流体泵的致动是基于从传感器30接收的信号。例如，传感器30可输出指示通过入口26的较差的流体流的信号、指示流体流率小于预定阈值的信号，其原因可能是入口26内的颗粒聚集。响应于该检测到的流，泵可被致动，以分解颗粒或聚集的颗粒和/或使该颗粒或聚集的颗粒从感测区46中及从入口26中移出。在另一种实施方式中，可提供光学传感器，其光学检测入口26内的颗粒聚集，其中，充当颗粒聚集限制器42的微流体泵响应于来自光学传感器或检测器的信号而被致动，该信号指示高于预定阈值的颗粒聚集。
在又其他的实施方式中，充当颗粒聚集限制器42的微流体泵基于预定周期来自动地致动，或基于***20所完成的测试的累积数量、由***20测试的流体的累积量或体积和/或穿过个别入口26及个别感测区46的流体的累积量或体积来自动地致动。
在一种实施方式中，致动充当颗粒聚集限制器42的微流体泵的阈值基于流体的类型或所测试的流体的特性而变化。例如，基于来自传感器30的信号，***20的控制器可检测所测试的流体随着时间的推移的特性，或识别随着时间的推移所测试的不同流体的类型。在这样的实施方式中，控制器可基于流体的所检测的特性或所测试的流体的类型来参考查找表或应用公式，以识别并应用阈值，该阈值适合于或被指配给所测试的流体随着时间的推移的所检测的特性、随着时间的推移所测试的不同流体的所识别的类型或者随着时间的推移由***20测试的不同流体的比率或混合物及它们的特征。
通过抑制感测区46内的颗粒的聚集或随后在活性微流体泵内解决感测区46内的颗粒的任何聚集来控制感测区46内的颗粒的聚集，***20促进在入口26中以及穿过感测区46的更可靠及一致流体流动。由此，传感器30及***20的效能更稳健及可靠。
图2示出了微流体感测***120、微流体感测***20的示例性实施方式。微流体感测***120包括微流体通路124及多个流体感测区125。微流体通路124与如上所述的微流体通路24类似。微流体通路124将待测试的流体的样品供应至多个流体感测区125中的每一个。在一种实施方式中，微流体通路124被连接到样品置放或填充通路，待测试的流体样品通过该样品置放或填充通路来供应。
微流体感测区125彼此相同并且在微流体通路124的相对侧上延伸。虽然图2示出了在微流体通路124的相对侧上彼此直接相反定位的两个感测区125，但是在其他实施方式中，***120可包括更大数量的这种感测区或单一感测区。在一些实施方式中，多个感测区可全部定位在微流体通路124的一侧上或可沿微流体通路124的相对侧相对于彼此交错。
感测区125中的每一个包括入口126、传感器130、腔室134、喷嘴136、流体驱动器138及颗粒聚集限制器142，其中，感测区125处于控制器140的控制下。入口126包括微流体通路，其从微流体通路124延伸并且连接至腔室134。在所示示例中，入口126包括漏斗152及缩窄处154。漏斗152包括漏斗形流体通路，其在微流体通路124处较宽并且逐渐地变窄直至缩窄处154的嘴部144。在其他实施方式中，漏斗152可具有弯曲侧面而不是线性侧面。在一些实施方式中，漏斗152可省去或可具有将缩窄处154连接至微流体通路124的其他形状。
入口126的缩窄处154与传感器130相邻地延伸或容纳传感器130，同时限定感测区146，即流体通过传感器130感测的区域。入口126被设定尺寸为具有比微流体通路124和腔室134要小的截面面积。在一种实施方式中，缩窄处154具有根据所测试的流体中包含的个别生物细胞的预期尺寸来设定大小的截面面积。例如，在一种实施方式中，缩窄处154被设定尺寸为使得细胞以串行方式通过入口26的缩窄处154传递至腔室134，从而促进对流体的细胞的特性的增强感测，这是因为在对细胞进行感测时，该细胞彼此不重叠。
在一种实施方式中，入口126的缩窄处154包括通道，该通道具有比缩窄处154的两个相邻区域小的截面面积，该两个相邻区域在缩窄处154的上游及下游。缩窄处154具有与穿过缩窄处154并且被测试的个别颗粒或细胞相似的截面面积。在所测试的细胞具有6μm的总体或平均最大数据记载的一种实施方式中，入口126具有100μm2的截面面积。在一种实施方式中，入口126具有1000μm3的感测体积。例如，在一种实施方式中，入口126的感测区146具有如下感测体积，即：该感测体积具有10μm的长度、10μm的宽度以及10μm的高度。在一种实施方式中，入口126具有不大于30μm的宽度。缩窄处154的大小设定或尺寸设定限制可在任何一个时刻穿过缩窄处154的颗粒或个别细胞的数量，从而促进对于穿过缩窄处154的个别细胞或颗粒的测试。
传感器130包括在入口126内的微制造装置，该微制造装置感测所测试的流体的特性。在一种实施方式中，传感器130包括微装置，其被设计成输出电信号或产生电信号的变化，该电信号或电信号的变化指示穿过入口126的缩窄处154的流体和/或流体的细胞/颗粒的属性、参数或特性。在一种实施方式中，传感器130包括阻抗传感器，其基于由不同大小的颗粒或细胞引起的电阻抗的变化来输出信号，该不同大小的颗粒或细胞流过入口126并且影响在入口126两端或入口126内的电场的阻抗。在所示示例中，传感器130包括带电的高侧电极156和低侧电极158，该带电的高侧电极156和低侧电极158在入口126内形成或整合在入口126的表面内。在一种实施方式中，该低侧电极是电气接地的。在另一种实施方式中，低侧电极是浮动低侧电极。
腔室134包括一定容积，流体在被感测区146内的传感器130感测或检测到之后流动到该容积中。腔室134包含或围绕喷嘴136和流体驱动器138。在所示示例中，腔室134包括缩窄处160，流体必须流动通过该缩窄处160以到达喷嘴136。缩窄处160抑制对于喷嘴136的开口而言太大的颗粒达到喷嘴136并且阻塞喷嘴136。在其他实施方式中，缩窄处160可省去。喷嘴136被连接至腔室134并且包括开口，腔室34内的流体通过该开口喷出。在一种实施方式中，喷嘴136通向废弃物储存器162(在图3中示出)或将喷出的流体引导至该废弃物储存器162。
流体驱动器138包括一装置，其选择性地使来自腔室134的流体移动并通过喷嘴136排放。在所示示例中，流体驱动器138包括流体喷射装置，例如热喷墨电阻器等，该流体喷射装置使流体成核来产生气泡，以将流体通过喷嘴136强力地排出或喷出。在另一种实施方式中，流体驱动器138包括流体喷射装置，例如压电电阻装置等，该流体喷射装置响应于所施加的电流来改变形状或振动以移动隔膜，从而将相邻的流体通过喷嘴136喷出。在再其他的实施方式中，流体驱动器138可包括选择性地并强制地将流体通过喷嘴136喷出的其他装置。将腔室134内的流体通过喷嘴136喷出或排出在腔室134内产生空隙或在腔室134内产生真空，该空隙或真空将流体吸入到腔室134中以填充空隙，该流体被从微流体通路124抽吸通过入口126的缩窄处154并且穿过感测区146。当流体流过入口126并穿过感测区146时，传感器130感测在感测区146内的流体的一种或多种特性。来自传感器130的信号被传输至控制器140。如上所述，入口126的缩窄或较小的尺寸提供了感测区，该感测区提供增强的感测性能和分辨率。同时，缩窄处154的缩窄或较小的尺寸可使流体内颗粒的集合或聚集更容易发生，其中，聚集的颗粒可限制或阻塞流体通过入口126的流动。
控制器140接收来自传感器130的信号并且基于该信号来确定流体流动、流体的特性和/或流体内的细胞或颗粒的特性。控制器140包括处理单元及相关的非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质含有指令，该指令供处理单元基于从感测区125中的每一个的传感器130接收的信号来执行流体内的细胞或颗粒的数量的计数或确定，或流体的其他特性和/或流体内的细胞或颗粒的特性。在一种实施方式中，控制器140附加地控制感测区域125中的每一个的流体驱动器138的致动。
出于本申请的目的，术语“处理单元”将意指目前已开发或将来开发的装置，该装置执行包含在内存中的指令序列。这些指令序列的执行使处理单元执行例如产生控制信号之类的步骤。指令可以被加载在随机存取存储器(RAM)中，以便通过处理单元从只读存储器(ROM)、大容量存储设备或某种其他持久性存储装置执行。在其他实施例中，硬连线电路可以被用于代替软件指令或与软件指令结合使用，以实现所描述的功能。例如，控制器140可以被实施为一个或多个专用集成电路(ASIC)的一部分。除非另有特别说明，否则控制器不限于硬件电路和软件的任何特定组合，也不限于用于通过处理单元来执行的指令的任何特定源。
颗粒聚集限制器(PAL)142限制或控制入口126内及感测区146内的颗粒的聚集或集合。在所示示例中，颗粒聚集限制器142包括被动过滤结构164、166，其过滤大于预定大小的颗粒，以抑制这样的颗粒进入入口126的缩窄处154，否则它们可在那里聚集。在所示示例中，过滤结构164、166被设置在感测区146与微流体通路124之间，其中，抑制颗粒从通路124流至入口126的缩窄处154中。过滤结构164在微流体通路124内延伸。过滤结构166在漏斗152内延伸。在一种实施方式中，过滤结构164包括柱体或立柱，其彼此隔开5μm与20μm之间并且标称在7μm与20μm之间。
图3为剖切微流体感测***120的一部分的剖视图，该剖视图图示了***120的一个示例性结构。如图3所示，示例性***120由四层形成：层170、层171、层172及层172。有时被称为“搁架”的层170包括材料层，其余层在该材料层上沉积并图案化，然后将该结构翻转，如图3中所示。层170进一步充当衬底，在该衬底上形成电极及流体驱动器138的热喷墨电阻器，该电极形成传感器130。如图3所示，层170包括狭缝177，其延伸穿过该层170。狭缝177提供通路，流体通过该通路流到微流体通路124。
在一种实施方式中，层170包括整体硅层。在其他实施方式中，层170可由其他材料或材料的组合形成，或可包含其他材料或材料的组合。如图4所示，在所示示例中，形成传感器130的电极156、158中的每一者包含在层170上的妲层178及在妲层178上的金层180。在其他实施方式中，形成传感器130的这种电极156、158可由诸如Au、Ag、AgCl、Pt、Ta之类的多种材料形成或可包含该多种材料。
层171包含促进材料层174结合或联接至层170的材料层。在其中层174包含SU-8(溶解于诸如γ丁内酯GBL或环戊酮之类的有机溶剂中的双酚A酚醛环氧树脂)的所示示例中，层172包含碳化硅。在其他实施方式中，层172可具有其他组成或可省去。
层172包含在层171上沉积并图案化的材料层。层172形成并提供漏斗152、入口126、腔室130及结构164、166。如图3所示，在狭缝177下方的流体通路124内，结构164从层174竖立。在漏斗152内，结构166从底板延伸至顶板。在一种实施方式中，层172包含透明光阻剂材料层，例如环氧基负型光阻剂，诸如SU-8等(溶解于诸如γ丁内酯GBL或环戊酮之类的有机溶剂中的双酚A酚醛环氧树脂)。
层174充当喷嘴板，其形成微流体通路124、入口126及腔室134中的每一者下方的底板。层174包括形成喷嘴136的开口。喷嘴136总体上与流体驱动器138的电阻器相反地延伸穿过层174。喷嘴136通向由层174形成的废弃物储存器162。在一种实施方式中，层174包含透明光阻剂材料层，例如环氧基负型光阻剂，诸如SU-8等(溶解于诸如γ丁内酯GBL或环戊酮之类的有机溶剂中的双酚A酚醛环氧树脂)。在其他实施方式中，微流体感测***120可由替代层布置来形成或可包含该替代层布置，该替代层布置使用相同或不同的材料组合。
在一种实施方式中，微流体感测***120通过在层170上选择性沉积并图案化材料层以便形成层170、流体驱动器138的电阻器、传感器130的电极来形成。其后，将层172诸如通过旋涂来选择性沉积，并且诸如通过光刻法来图案化，以便在层171之上形成通路124、入口126、腔室134及结构164、166。在层172内的通路124、入口126及腔室134用诸如蜡之类的牺牲材料来填充，该牺牲材料被平面化。其后，将层174沉积或施加在平面化的牺牲材料上并且与层172的部分连接性接触，从而形成腔室134及入口126的壁以及结构164、166的端部。随后，层170经历蚀刻或其他材料移除过程以形成狭缝177，同时层174也经历蚀刻或其他材料移除过程以形成喷嘴136。将牺牲材料移除，从而留下已完成的微流体通路124、入口126及腔室134。在其中牺牲材料包含蜡的实施方式中，蜡溶化并且通过喷嘴136和/或狭缝177退出。在又其他的实施方式中，微流体感测***120可利用其他制造过程来形成。
图4图示了微流体感测***220，微流体感测***20的另一示例性实施方式。微流体感测***220类似于微流体感测***120，除了微流体感测***220附加地包含过滤结构265，附加地包含微流体惯性泵268并且包含控制器240代替控制器140。与***120的部件对应的***220的那些其余部件以类似的方式来编号。在一种实施方式中，***220利用如上相对于图3所述的层170、171、172及174来形成。在其他实施方式中，***220可由层或材料的其他组合来形成或可包含该其他组合。
过滤结构265类似于个别过滤结构166，除了过滤结构265靠近出口158与喷嘴136之间的缩窄处160在层170中形成。过滤结构265阻止或抑制腔室134内的颗粒流至喷嘴136中或流至流体驱动器138上。在其他实施方式中，过滤结构265可省去。
微流体惯性泵268充当附加的颗粒聚集限制器。惯性泵268去除入口126的缩窄处154内的颗粒，将入口126内的多个颗粒的团块或聚集体分解并且将颗粒从入口126及感测区146中移出。在所示示例中，微流体泵268被定位在腔室侧嘴部145与喷嘴136之间。在所示示例中，微流体泵包含气泡喷射惯性泵。在一种实施方式中，气泡喷射惯性泵具有介于5μm与15μm之间的最大尺寸。在一种实施方式中，气泡喷射惯性泵包含15μmx15μm的电阻器。在这样的实施方式中，该气泡喷射惯性泵产生最初使气泡膨胀，以将相邻的流体从气泡移开或驱离。气泡喷射泵的一个示例包括微加热器，例如热喷墨(TIJ)泵等。TIJ泵可利用电流通过的至少一个电阻器。当电流通过所述至少一个电阻器时由所述至少一个电阻器产生的热可使靠近电阻器的流体蒸发或成核，以产生气泡。当此气泡最初被产生并膨胀时，气泡可最初将相邻的流体从气泡驱离通过并且离开入口126的缩窄处154。
在其他实施方式中，充当颗粒聚集限制器42的微流体泵268可包括其他泵送装置。例如，在另一种实施方式中，微流体泵可包括压电电阻惯性泵，该压电电阻惯性泵响应于所施加的电流来改变形状或振动，以移动隔膜，从而移动相邻的流体，以产生穿过入口126的流，以便使颗粒从入口126中移出。在又其他的实施方式中，微流体泵可包括与入口126流体连通的其他微流体泵送装置。
控制器240类似于控制器140，除了控制器240附加地由包含在非暂时性计算机可读介质内的指令引导，以控制泵268的致动。在一种实施方式中，控制器240基于预定的周期来自动地致动泵268或基于由***220完成的测试的累积数量、由***220测试的流体的累积量或体积和/或穿过个别入口126及个别感测区146的流体的累积量或体积来自动地致动。
在一种实施方式中，致动微流体泵268的阈值基于流体的类型或所测试的流体的特性而变化。例如，基于来自传感器130的信号，控制器240可检测所测试的流体随着时间的推移的特性，或识别随着时间的推移所测试的不同流体的类型。在这样的实施方式中，控制器240可基于流体的所检测的特性或所测试的流体的类型来参考查找表或应用公式，以识别并应用阈值，该阈值适合于或被指配给所测试的流体随着时间的推移的所检测的特性、随着时间的推移所测试的不同流体的所识别的类型或者随着时间的推移由***220测试的不同流体的比率或混合物及它们的特征。
在另一种实施方式中或根据***220的另一使用者可选择的操作模式，基于在感测区46附近或穿过感测区46检测到入口26内的颗粒聚集，控制器240自动致动泵268。在一种实施方式中，微流体泵268的致动是基于从传感器230接收的信号。例如，传感器230可输出指示通过入口226的较差的流体流的信号、指示流体流率小于预定阈值的信号，其原因可能是入口226内的颗粒聚集。响应于该检测到的流体流，泵可被致动，以分解颗粒或聚集的颗粒和/或使该颗粒或聚集的颗粒从感测区246中及从入口226的缩窄处154中移出。在另一种实施方式中，可提供光学传感器，其光学检测入口26的缩窄处154内的颗粒聚集，其中，充当颗粒聚集限制器42的微流体泵响应于来自光学传感器或检测器的信号而被致动，该信号指示高于预定阈值的颗粒聚集。
图5为图示可由***220执行的示例性方法300的流程图。如框302所示，控制器240输出控制信号，该控制信号使流体驱动器138将来自腔室134的流体通过喷嘴136喷出，以将来自流体通路124的流体穿过感测区146抽吸至腔室134中。如框304所示，传感器130感测感测区146内的流体的特性和/或流动。来自传感器130的这种信号被传输至控制器240用于诊断或分析。
如框306所示，控制器240进一步检测感测区146中的颗粒聚集的水平。在一种实施方式中，控制器240使用从传感器130接收的信号来检测并确定区域46内的颗粒聚集的水平或程度。如上所述，在一种实施方式中，在入口126内的流体流动水平减少至低于预定阈值水平可指示不可接受的颗粒聚集水平。在其他实施方式中，诸如光学传感器之类的单独的传感器可用于检测区域46中的颗粒聚集。如框308所示，响应于检测到颗粒聚集，控制器240致动与区域146相邻的惯性泵268，以便将聚集的颗粒从感测区146喷出。
图6图示了微流体感测***420，微流体感测***20的另一示例性实施方式。微流体感测***420类似于微流体感测***220，除了微流体感测***420附加地包含惯性传感器430及泵468、469。与微流体感测***220的部件对应的微流体感测***420的那些其余部件以类似的方式来编号。在一种实施方式中，***420利用如上相对于图3所述的层170、171、172及174来形成。在其他实施方式中，***420可由层或材料的其他组合来形成或可包含该其他组合。
传感器430包含检测入口126的漏斗152内的颗粒的积聚或聚集的传感器。传感器430输出传输至控制器240的信号，其中，信号指示颗粒的集合或颗粒被特征166截留。尽管图示了一个传感器430，但是在其他实施方式中，***420可包含在特征166的阵列内间隔开的多个这样的传感器430。
微流体惯性泵468及469各自类似于微流体惯性泵268，除了其位置以外。微流体惯性泵468靠近漏斗152中的嘴部144定位在嘴部144与过滤结构166之间。在致动时，泵468将流体通过入口126朝向腔室134驱动，以去除、分解及移动在入口26内聚集的颗粒。
微流体惯性泵469在漏斗152内靠近流体通路124的主要分布通道150定位在过滤结构164与166之间。在所示示例中，泵469与漏斗152的嘴部或入口侧相邻地定位。在致动时，泵469将漏斗152内的颗粒从漏斗152中推出或移出。在这种情况下，泵469可分解或去除在过滤结构166上聚集的颗粒。
如同***220，***420的控制器240选择性地致动泵268、468和/或469。在一种实施方式中，控制器240基于入口26内的颗粒聚集和/或漏斗152内的颗粒聚集及积聚的确定，来选择性地致动泵268、468及469。在一种实施方式中，控制器240基于来自传感器430的信号来致动泵468、469。在一种实施方式中，控制器240基于来自传感器130的信号或基于来自两个传感器130及430的信号的组合来致动泵468、469。
在一种实施方式中，顺序执行泵268、468及469的致动使得泵268、468及469的致动所产生的不同流体流不彼此干扰。例如，在一种实施方式中，控制器240可致动泵268，以将来自入口126的聚集的颗粒驱动至漏斗152中。其后，控制器240致动泵469以进一步移动漏斗152内的这些颗粒进一步远离入口26，以进入到主要分布通道150中。在其他实施方式中，控制器240可交替地致动泵268及468以在相反方向上对入口26内的聚集颗粒施力，以促进聚集颗粒的去除及分解，然后仅致动泵26A、468中的一个以将分解开的聚集颗粒从入口126中驱除。
图7图示了微流体感测***520，微流体感测***20的另一实施方式。微流体感测***520类似于微流体感测***420，除了***520利用一对流体喷射装置抽吸流体穿过感测区146。***520包含腔室534、喷嘴536A、536B及流体驱动器538、538。在所示示例中，***520省去了惯性泵469。与***420的部件对应的***520的那些其余部件以类似的方式来编号。在一种实施方式中，***520利用如上相对于图3所述的层170、171、172及174来形成。在其他实施方式中，***520可由层或材料的其他组合来形成或可包含该其他组合。
腔室534类似于腔室134，除了腔室534在一个端部上含有喷嘴536A、流体驱动器538A并且在另一个相反端部上含有喷嘴536B及流体驱动器538B。入口126的腔室侧嘴部145被居中定位在腔室534的相反端部之间。在所示示例中，入口126的腔室侧嘴部145与腔室534的相反端部等距离地隔开。类似于腔室134，腔室534附加地包含与相应地通向喷嘴536A及536B的对应缩窄处560A及560B相邻的过滤结构565A及565B。在其他实施方式中，过滤结构565A、565B可省去。同样，在一些实施方式中，过滤结构164和/或166可省去。
控制器240输出控制信号，其致动流体驱动器536A、536B以将来自腔室534的流体通过喷嘴538A、538B喷射或排出，以便抽吸来自微流体通路124的流体穿过入口126进入到腔室534中。在一种实施方式中，控制器240输出基本上同时致动或启动流体驱动器536A、536B的控制信号。在另一种实施方式中，控制器240顺序地致动或启动流体驱动器536A、536B。如同***420，在一种实施方式中，控制器240致动惯性泵268、468，以促进可在入口126内聚集的颗粒的清除。泵268的致动将来自腔室534的流体通过入口126朝向流体通路124驱动。泵468的致动将来自漏斗152的流体通过入口126朝向腔室534驱动。在一种实施方式中，顺序并交替地致动泵26A、468以去除入口126内的颗粒。
如同***240，控制器240也可以自动的周期性方式来致动泵268、468或响应于所检测到的在入口126内聚集的颗粒阻塞或堵塞入口126的程度或水平来自动地致动。在一种实施方式中，控制器240控制致动泵268、468的时机，以便不干扰流体驱动器538的致动。例如，在一种实施方式中，流体驱动器538(气泡喷射电阻器)的致动产生膨胀气泡，该膨胀气泡随后坍缩，从而抽吸流体穿过入口126进入到腔室534中。同样，泵26A、468的致动也产生膨胀气泡，该膨胀气泡随后坍缩。在这样的实施方式中，在由流体驱动器538中的任一个产生的气泡坍缩而导致流体被抽吸至腔室534中时，控制器240不致动泵268。在一种实施方式中，当由流体驱动器538(气泡喷射电阻器)的致动所产生的一个或多个气泡坍缩时，控制器240可致动惯性泵468，使得移过入口126并且穿过感测区146的流体具有加速或增强的速度，该加速或增强的速度归因于流体(A)：由于流体驱动器538的致动所产生的气泡的坍缩而被抽吸；以及(B)由于惯性泵468的致动所产生的气泡的膨胀而被推动。
图8图示了微流体感测***620，如上所述的微流体感测***20的另一示例性实施方式。如同微流体感测***520，微流体感测***620包括腔室内的多个喷嘴-流体驱动器对，以抽吸流体穿过感测区进入到腔室中。然而，不同于***520，微流体感测***620包含至少三个喷嘴-流体驱动器对。***620包含处于腔室的一个端部处的第一喷嘴及相关联的流体驱动器、处于腔室的相反端部处的第二喷嘴及相关联的流体驱动器以及处于腔室的中心或中间位置处的第三喷嘴及相关联的流体驱动器。结果，***620抽吸流体穿过感测区，以基本上穿过腔室的整个长度到达多个隔开位置中的每一个。
微流体感测***620包含微流体通路124、入口126、传感器130、腔室634、喷嘴636A、636B、636C、636D及636E(统称为喷嘴636)、流体驱动器638A、638B、638C、638E及638E(统称为流体驱动器638)、控制器640以及充当颗粒聚集限制器的惯性泵668、670。微流体通路124、入口126及传感器130在上面描绘。在一种实施方式中，***620利用如上相对于图3所述的层170、171、172及174来形成。在其他实施方式中，***620可由层或材料的其他组合来形成或可包含该其他组合。
腔室634包括一定容积，流体在被感测区146内的传感器130感测或检测到之后流动到该容积中。腔室134包含或围绕喷嘴636及流体驱动器638。如图8所示，腔室634逐渐地变窄至入口126的出口145。腔室634从入口126呈扇形展开。
喷嘴636被连接至腔室634，其中，喷嘴636中的每一个包含开口，腔室634内的流体通过该开口喷出。在一种实施方式中，喷嘴636中的每一个通向废弃物储存器162(在图3中示出)中或将喷出的流体引导至该废弃物储存器162中。
流体驱动器638包含选择性地使来自腔室634的流体移动并通过相关联的喷嘴636排放的装置。在所示示例中，流体驱动器138包含流体喷射装置，诸如热喷墨或气泡喷射电阻器等，该流体喷射装置使流体成核以产生气泡，从而将流体通过相关联的喷嘴636强力地排出或喷出。在另一种实施方式中，流体驱动器638各自包括流体喷射装置，例如压电电阻装置等，该流体喷射装置响应于所施加的电流来改变形状或振动以移动隔膜，从而将相邻的流体通过喷嘴636喷出。在再其他的实施方式中，流体驱动器638可包括选择性地并强制地将流体通过喷嘴636喷出的其他装置。
将腔室634内的流体通过相关联的喷嘴636喷出或排出在腔室634内产生空隙或在腔室634内产生真空，该空隙或真空将流体吸入到腔室634中以填充空隙，该流体被从微流体通路124抽吸通过入口126并且穿过感测区146。当流体流过入口126并穿过感测区146时，传感器130感测在感测区146内的流体的一种或多种特性。来自传感器130的信号被传输至控制器640。如上所述，入口126的缩窄或较小的尺寸提供了感测区，该感测区提供增强的感测性能和分辨率。同时，入口126的缩窄处154的缩窄或较小的尺寸可使流体内颗粒的集合或聚集更容易发生，其中，聚集的颗粒可限制或阻塞流体通过入口126的流动。
控制器640接收来自传感器130的信号并且确定流体内的细胞或颗粒的数量。在其他实施方式中，控制器64可基于该信号来确定流体的其他特性和/或流体内的细胞或颗粒的特性。控制器140包含处理单元及相关的非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质含有指令，该指令供处理单元基于从传感器130接收的信号来执行流体流量、流体的特性和/或流体内的细胞或颗粒的特性的确定。
在一种实施方式中，控制器640附加地控制流体驱动器638的致动。在一种实施方式中，控制器640顺序地致动流体驱动器638。在一种实施方式中，控制器640顺序地致动第一及第二流体驱动器或第一及第二组流体驱动器，使得由第一流体驱动器的致动所引起的膨胀气泡或由第一组流体驱动器的致动所引起的气泡不与由第二流体驱动器或第二组流体驱动器的致动所引起的膨胀气泡相交。在一种实施方式中，在第一时间期间，在腔室内的与第一喷嘴邻近的第一区域中，第一流体驱动器638的致动产生正压力，以推动流体通过第一喷嘴，随后在第二时间期间，在该区域中产生负压力，以将流体抽吸至第一区域，其中，在第三时间期间，在腔室内的与第二喷嘴邻近的第二区域中，第二流体驱动器638的致动产生正压力，以推动流体通过第二喷嘴，随后在第四时间期间，在第二区域中产生负压力，以将流体抽吸至第二区域，并且其中，在致动第一流体驱动器之后，在第一时间结束之后并且在第二时间终止之前，控制器640顺序地致动第二流体驱动器。
类似于微流体感测***520中的控制器240，微流体感测***620中的控制器640致动惯性泵668、670，以促进对可在入口126内聚集的颗粒的清除。泵668的致动将来自腔室634的流体通过入口126朝向流体通路124驱动。泵670的致动将来自漏斗152的流体通过入口126朝向腔室634驱动。在一种实施方式中，顺序并交替地致动泵668、670以去除入口126内的颗粒。
控制器640也可以自动的周期性方式来致动泵668、670或响应于所检测到的在入口126内聚集的颗粒阻塞或堵塞入口126的程度或水平来自动地致动。在一种实施方式中，控制器640控制致动泵668、670的时机，以便不干扰流体驱动器638的致动。例如，在一种实施方式中，流体驱动器638(气泡喷射电阻器)的致动产生膨胀气泡，该膨胀气泡随后坍缩，从而抽吸流体穿过入口126进入到腔室634中。同样，泵668、670的致动也产生膨胀气泡，该膨胀气泡随后坍缩。在这样的实施方式中，在由流体驱动器638中的任何一个产生的气泡坍缩而导致流体被抽吸至腔室634中时，控制器640不致动泵668。在一种实施方式中，当由流体驱动器638(气泡喷射电阻器)的致动所产生的一个或多个气泡坍缩时，控制器640可致动惯性泵670，使得移过入口126并且穿过感测区146的流体具有加速或增强的速度，该加速或增强的速度归因于流体(A)：由于流体驱动器638的致动所产生的气泡的坍缩而被抽吸；以及(B)由于惯性泵670的致动所产生的气泡的膨胀而被推动。
图9图示了微流体感测***720，微流体感测***20的另一示例性实施方式。微流体感测***720类似于如上所述的微流体感测***620，除了微流体感测***720附加地包含隔间739、过滤结构164、过滤结构166及过滤结构777。与***620的部件或元件相对应的***720的其余部件或元件被类似地编号。在一种实施方式中，***720利用如上相对于图3所述的层170、171、172及174来形成。在其他实施方式中，***720可由层或材料的其他组合来形成或可包含该其他组合。
隔间739包含由间隔壁或结构741形成的隔离区域，该间隔壁或结构741在连续的喷嘴636及其相关联的流体驱动器638之间延伸。间隔结构741具有一定长度，该长度至少为喷嘴636的直径的一半并且标称等于或大于喷嘴636中的每一个的直径。隔间739将流体驱动器738彼此隔离，使得由一个流体驱动器738的致动所产生的气泡或正压力流体对于由相邻或连续的流体驱动器738所产生的气泡或正压力流体具有减轻或有限的影响或干扰。隔间739促进更接近地顺序致动流体驱动器638。在一些实施方式中，隔间739可省去。
过滤结构164、166如上相对于***120来描述，并且包含过滤流体内的颗粒的柱体或支柱。过滤结构164被定位在流体通路124内，而过滤结构166被定位在入口126的漏斗152内。过滤结构777各自类似于过滤结构166，除了其位置以外。过滤结构777在入口126的腔室侧嘴部145与喷嘴636之间延伸。类似于过滤结构166，过滤结构777包含从底板延伸至顶板的柱体或支柱及层172(在图3中示出)。过滤结构777抑制将穿过入口126的颗粒进一步转移至喷嘴638，其中，该颗粒可堵塞喷嘴638。此外，过滤结构777捕获并保留穿过入口126的颗粒，以抑制该颗粒被抽吸或推回至入口126中，例如当由流体驱动器638的致动所产生的气泡膨胀时。
图10图示了微流体感测***820，微流体感测***20的另一示例性实施方式。微流体感测***820类似于微流体感测***720，除了微流体感测***820省去了惯性泵668、670并且省去了过滤结构166。与***720的***或部件对应的***820的那些其余部件或元件以类似的方式来编号。
图11图示了微流体感测***920，微流体感测***20的另一示例性实施方式。微流体感测***920类似于微流体感测***720，除了***920包含入口926、传感器930、腔室934、过滤结构977及微流体惯性泵968分别代替入口126、传感器130、腔室634和过滤结构777及泵668、670。如图11所示，***920省去了过滤结构166。与***720的元件或部件对应的那些其余元件或结构以类似的方式来编号。
入口926类似于入口126，除了入口926含有微流体惯性泵968并且具有沙漏形状。入口926包含中心缩窄区域940及两个相反的漏斗区域942，该中心缩窄区域940含有泵968，该两个相反的漏斗区域942含有传感器930的不同部分。在所示示例中，传感器930包含阻抗传感器，其中，部分942中的一个与带电的高侧电极相邻，并且部分942中的另一个与低侧电极相邻，该带电的高侧电极及低侧电极在入口926内形成或整合在入口926的表面内。在一种实施方式中，该低侧电极是电气接地的。在另一种实施方式中，低侧电极是浮动低侧电极。
腔室934类似于腔室634，除了腔室934为矩形，并且在腔室934的整个宽度上，腔室934的内壁947与喷嘴638中的每一个的中心点等距地隔开。因此，腔室934在流体驱动器636中的每一个与入口926的腔室侧嘴部145之间提供扩大的空隙或死空间(或静滞区，deadspace)。该扩大的空隙或死空间减少在顺序致动流体驱动器636期间膨胀气泡或高压流体区域将彼此干扰或相交的可能性。因此，流体驱动器636可在时间上更接近地被致动，以便在更高速率下抽吸流体穿过入口926的感测区946。在其他实施方式中，腔室934可具有其他形状，例如类似于腔室634来成形。
过滤结构977类似于上述过滤结构777，除了其在腔室934内的布置结构。过滤结构977包含在嘴部145上方及周围延伸以抑制颗粒转移至喷嘴636的柱体或支柱。过滤部段977进一步抑制已移至腔室934中的颗粒移回至入口926中。
惯性泵968类似于惯性泵468，除了惯性泵968在传感器930的两个电极之间定位在入口926内。惯性泵968被定位在入口926的缩窄区域940内。惯性泵940的致动将流体及聚集的颗粒在朝向腔室934及朝向微流体通路124的两个方向上驱动。一旦该颗粒被推动至腔室934中，该颗粒就变得被结构977截留。移至通路124中的颗粒变得被结构164截留，从而抑制该颗粒重新进入入口926的缩窄处154。因为惯性泵968居中定位在入口926内，所以惯性泵968可更有效地将颗粒从入口926排放。
图12图示了示例性微流体诊断或测试***1000。***1000包含便携电子装置驱动的基于阻抗的***，通过该***来分析流体的样品，例如血液样品等。出于本公开的目的，术语“流体”包含在流体中或由该流体携带的分析物，例如细胞、颗粒或其他生物物质等。流体的阻抗是指流体和/或流体中的任何分析物的阻抗。示意性地图示了其一部分的***1000包含微流体盒1010、盒接口1320、移动分析器1330及远程分析器1350。总体上，微流体盒1010接收流体样品，并且基于流体样品的所感测的特性来输出信号。接口1320充当移动分析器1330与盒1010之间的媒介。在所示示例中，接口1320包含服务器钥(dongle)，该服务器钥通过线缆1322来可释放地连接至移动分析器1330，该线缆1322在端口1324处可释放或可移除地连接至接口1320并且在端口1325处可释放或可移除地连接至移动分析器1330。接口1320可移除地连接至盒1010，并且促进电功率从移动分析器1330传输至盒1010，以操作盒1010上的流体驱动器、泵及传感器。接口1320进一步促进通过移动分析器1330来控制盒1010上的流体驱动器、泵及检测器或传感器。
移动分析器1330通过接口1320来控制盒1010的操作，并且接收由盒1010产生的关于所测试的流体样品的数据。移动分析器1330分析数据并且产生输出。移动分析器1330进一步将经处理的数据经由有线或无线网络1353传输至远程分析器1350，以进一步进行更详细的分析及处理。在一种实施方式中，移动分析器1330包含上述控制器640。在其他实施方式中，移动分析器1330包含上述其他控制器140、240中的任一者。在所示示例中，移动分析器1330包含便携电子装置，例如智能型手机、膝上型计算机、笔记本电脑、平板计算机等。因此，***1000提供用于测试诸如血液样品之类的流体样品的便携诊断平台。
图13-17详细地图示了微流体盒1010。如图13-17所示，盒1010包含盒板1012、盒主体1014、膜1015及微流体芯片1030。图13及14中所示的盒板1012包含面板或平台，流体芯片1030被安装在该面板或平台中或者该面板或平台上。盒板1012包含导电线路或迹线1015，其从微流体芯片1030的电连接器延伸至盒板1012的端部部分上的电连接器1016。如图12中所示，电连接器1016暴露在外部盒主体1014上。如图12所示，暴露的电连接器1016将被***到接口1320中，以便被定位成与接口1320内的对应电连接器电气接触，从而提供微流体芯片1030与盒接口1320之间的电连接。
盒主体1014部分地围绕盒板1012，以便覆盖并保护盒板1012及微流体芯片1030。盒主体1014促进盒1010的手动操作，从而促进将盒1010手动定位成与接口1320可释放的互连。在采集流体或血液样品期间，在将所接收的流体样品引导至微流体芯片1030时，盒主体1014附加地抵靠人的手指来定位和密封。
图13-15图示了微流体芯片1030。图13图示了盒板1012、芯片漏斗1022及微流体芯片1030的顶侧。图13图示了夹在芯片漏斗1022与盒板1012之间的微流体芯片1030。图14图示了盒板1012及微流体芯片1030的底侧。图15为芯片漏斗1022下方的微流体芯片1030的剖视图。如图15所示，微流体芯片1030包含上面相对于图3所述的层170、171、172及174，其中，过滤结构由层170及172(如在图3中示出)形成，其中，层174提供废弃物或排出物储存器，并且其中，电阻器、泵、传感器和电路迹线在与层172相邻的层170上形成。微流体芯片1030包含微流体储存器1034，其在层170中形成，并且在芯片漏斗1022下方延伸，以将流体样品(在一些测试中具有试剂)接收至芯片1030中。在所示示例中，微流体储存器具有嘴部或顶部开口，该嘴部或顶部开口具有小于1mm并且标称为0.5mm的宽度W。储存器1034具有介于0.5mm与1mm之间的深度D，并且在一种实施方式中具有0.7mm的深度。如下面将描述的，微流体芯片1030包含沿芯片1030的底部部分的流体驱动器、泵及传感器。
图16及17为微流体芯片1130、微流体芯片1130的一个示例性实施方式的放大视图。微流体芯片1130将流体泵送及阻抗感测的功能中的每一者集成在低功率平台上。如图16所示，微流体芯片1030包含层170，在其中形成微流体通路1124。此外，微流体芯片1130包含多个感测区域1135，其中，每个感测区域提供包含多个喷嘴及多个流体驱动器(在层170上形成)的腔室(由层172形成)、将微流体通路连接至腔室的入口(由层172形成)以及沿入口的表面的传感器(在层170上形成)。
如图16进一步示出的，微流体芯片1130附加地包含电接触垫1177及多任务器电路1179。电接触垫1177被定位在微流体芯片1130的端部部分上，彼此隔开小于3mm并且标称小于2mm，从而为微流体芯片1130提供紧凑的长度，促进盒1010的紧凑尺寸。电接触垫1177被电连接至芯片1130的传感器和泵。电接触垫1177被进一步电连接至盒板1012的电连接器1016(在图13-14中示出)。当盒1010被***到服务器钥1320中时，在便携电子装置1330中设置的控制器140、240、640(上面描述)经由接触垫1170来电连接至芯片1130的传感器和泵。
多任务器电路1179在电接触垫1177与芯片1130的传感器和泵1160之间电耦接。多任务器电路1179促进对于大于芯片1130上的个别电接触垫1177的数量的若干个传感器和泵进行控制和/或与该若干个传感器和泵通信。例如，尽管芯片1130具有数量为n个的接触垫，但是可获得与具有大于n的数量的若干个不同的独立部件的通信。因此，节约了有价值的空间或基板面，从而促进芯片1130以及其中利用芯片1130的盒1010的尺寸的减小。在其他实施方式中，多任务器电路1179可省去。
图17为图示了图16中所示的芯片1130的感测区域1135中的一个的放大视图。如图17所示，感测区域1135包含微流体通路1124、入口1226、传感器1230、腔室1234、喷嘴1236A、1236B、1236C、1236D、12636E、1236F、1236G及1236H(统称为喷嘴1236)、流体驱动器1238A、1238B、1238C、1238D、12638E、1238F、1238G及1238H(统称为流体驱动器1238)、隔间1239、过滤结构1264、过滤结构1266及充当颗粒聚集限制器的惯性泵1268、1270。微流体通路1124及传感器1130相应地类似于上述微流体通路124及传感器130。入口1226类似于上述入口126，除了入口1226省去了漏斗152，其中入口1226为缩窄处。入口1226类似于上述入口26。在一种实施方式中，入口1226具有如上相对于入口26所述的尺寸。腔室1234类似于上述腔室934。在其他实施方式中，腔室1234可类似于上述腔室634，其中，腔室1234附加地呈扇形展开至喷嘴1236及流体驱动器1238的二维阵列或朝向该二维阵列呈扇形展开。流体驱动器1236及1238类似于上述的流体驱动器636及638。隔间1239类似于上述隔间741。过滤结构1264及1266类似于上述的过滤结构164及166。惯性泵1268及1270相应地类似于上述的惯性泵668及670。
在***1000的操作期间，控制器140、240、640接收来自传感器130的信号，并且基于该信号来确定流体流、流体的特性和/或流体内的细胞或颗粒的特性。控制器140、240、640附加地控制流体驱动器1238的致动。在一种实施方式中，控制器140、240、640顺序地致动流体驱动器1238。在一种实施方式中，控制器140、240、640顺序地致动第一及第二流体驱动器或第一及第二组流体驱动器，使得由第一流体驱动器的致动所引起的膨胀气泡或由第一组流体驱动器的致动所引起的气泡不与由第二流体驱动器或第二组流体驱动器的致动所引起的膨胀气泡相交。在一种实施方式中，在第一时间期间，在腔室内的与第一喷嘴邻近的第一区域中，第一流体驱动器1238的致动产生正压力，以推动流体通过第一喷嘴，随后在第二时间期间，在该区域中产生负压力，以将流体抽吸至第一区域，其中，在第三时间期间，在腔室内的与第二喷嘴邻近的第二区域中，第二流体驱动器1238的致动产生正压力，以推动流体通过第二喷嘴，随后在第四时间期间，在第二区域中产生负压力，以将流体抽吸至第二区域，并且其中，在致动第一流体驱动器之后，在第一时间结束之后并且在第二时间终止之前，控制器140、240、640顺序地致动第二流体驱动器。
类似于微流体感测***520中的控制器240，连接至芯片1130的控制器140、240、640致动惯性泵1268、1270，以促进可在入口1226内聚集的颗粒的清除。泵1268的致动将来自腔室1234的流体通过入口1226朝向流体通路1124驱动。泵1270的致动将流体通过入口1226朝向腔室1234驱动。在一种实施方式中，顺序并交替地致动泵668、670以去除入口1226内的颗粒。
控制器140、240、640也可以自动的周期性方式来致动泵1268、1270或响应于所检测到的在入口1226内聚集的颗粒阻塞或堵塞入口1226的程度或水平来自动地致动。在一种实施方式中，控制器140、240、640控制致动泵1268、1270的时机，以便不干扰流体驱动器638的致动。例如，在一种实施方式中，流体驱动器1238(气泡喷射电阻器)的致动产生膨胀气泡，该膨胀气泡随后坍缩，从而抽吸流体穿过入口1226进入到腔室1234中。同样，泵1268、1270的致动也产生膨胀气泡，该膨胀气泡随后坍缩。在这样的实施方式中，在由流体驱动器1238中的任何一个产生的气泡坍缩而导致流体被抽吸至腔室1234中时，控制器140、240、640不致动泵1268。在一种实施方式中，当由流体驱动器1238(气泡喷射电阻器)的致动所产生的一个或多个气泡坍缩时，控制器140、240、640可致动惯性泵1270，使得移过入口1226并且穿过感测区1246的流体具有加速或增强的速度，该加速或增强的速度归因于流体(A)：由于流体驱动器1238的致动所产生的气泡的坍缩而被抽吸；以及(B)由于惯性泵1270的致动所产生的气泡的膨胀而被推动。
尽管已参照示例性实施方式描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。例如，虽然不同的示例性实施方式可被描述为包括提供一个或多个益处的一个或多个特征，但是预期的是，所述特征可以彼此互换，或者替代地在所描述的示例性实施方式中或在其他替代实施方式中彼此组合。由于本公开的技术相对复杂，并非技术上的所有变化都可预见。参照示例性实施方式描述并在下面的权利要求中阐述的本公开显然意在尽可能地广泛。例如，除非另有特别说明，否则引用单个特定元件的权利要求也涵盖多个这样的特定元件。权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅区分不同的元件，并且除非另外说明，否则该术语并非特定地与本公开中的元件的具体顺序或具体编号相关联。

Claims (15)

1.一种具有对感测区中的颗粒聚集的控制的流体感测设备，包括：
腔室；
连接至所述腔室的喷嘴；
靠近所述喷嘴的流体驱动器，所述流体驱动器将来自所述腔室的流体通过所述喷嘴排出；
微流体通路；
连接所述微流体通路与所述腔室的入口；
靠近所述入口的传感器，所述传感器感测所述入口内的所述感测区内的流体；以及
颗粒聚集限制器，其控制所述感测区内的颗粒的聚集。
2.如权利要求1所述的流体感测设备，其特征在于，所述颗粒聚集限制器在所述入口的与所述腔室相反的一侧上包括颗粒过滤特征。
3.如权利要求2所述的流体感测设备，包括：
第一层，其支撑所述传感器和所述流体驱动器；
第二层，所述喷嘴延伸通过所述第二层；以及
夹在所述第一层与所述第二层之间的第三层，所述第三层形成所述颗粒过滤特征。
4.如权利要求2所述的流体感测设备，其特征在于，所述颗粒聚集限制器在所述感测区的与所述腔室相反的一侧上还包括惯性泵，以去除在所述感测区内截留的颗粒。
5.如权利要求4所述的流体感测设备，其特征在于，所述颗粒聚集限制器在所述感测区的靠近所述腔室的一侧上还包括第二惯性泵，以去除在所述感测区内截留的颗粒。
6.如权利要求1所述的流体感测设备，其特征在于，所述颗粒聚集限制器在所述感测区的与所述腔室相反的一侧上还包括惯性泵，以去除在所述感测区内截留的颗粒。
7.如权利要求6所述的流体感测设备，还包括处于所述感测区的通向所述腔室的一侧上的第二传感器，以感测颗粒的截留，其中，所述惯性泵基于来自所述第二传感器的信号来致动。
8.如权利要求1所述的流体感测设备，还包括连接至所述腔室的第二喷嘴，以及靠近所述第二喷嘴以将来自所述腔室的流体通过所述第二喷嘴排出的第二对应流体驱动器，其中，所述颗粒聚集限制器在所述入口的与所述腔室相反的一侧上包括颗粒过滤特征的阵列。
9.如权利要求1所述的流体感测设备，其特征在于，所述颗粒聚集限制器在所述感测区的靠近所述腔室的一侧上包括惯性泵，以去除在所述感测区内截留的颗粒。
10.如权利要求1所述的流体感测设备，其特征在于，所述颗粒聚集限制器在所述感测区的与所述腔室相邻的一侧上包括颗粒过滤特征。
11.如权利要求1所述的流体感测设备，还包括收集储存器，所述收集储存器接收由所述驱动器通过所述喷嘴喷出的流体。
12.如权利要求1所述的流体感测设备，还包括：
连接至所述腔室的第二喷嘴；
第二流体驱动器，其靠近所述第二喷嘴，以将来自所述腔室的流体通过所述第二喷嘴排出。
13.如权利要求1所述的流体感测设备，其特征在于，所述颗粒聚集限制器包括：
靠近所述感测区的惯性泵；以及
控制器，其基于来自所述传感器的信号来致动所述惯性泵。
14.一种具有对感测区中的颗粒聚集的控制的流体感测方法，包括：
将第一流体从腔室内通过喷嘴喷出，以抽吸第二流体穿过所述感测区进入到所述腔室中；
感测所述感测区内的所述第二流体；
检测所述感测区内的颗粒聚集；以及
响应于检测到在所述感测区内的颗粒聚集，致动与所述感测区相邻的惯性泵，以将聚集的颗粒从所述感测区喷出，以控制所述感测区内的颗粒聚集。
15.一种具有对感测区中的颗粒聚集的控制的微流体感测芯片，包括：
样品置放通路；
微流体通路，其连接至所述样品置放通路；
腔室；
连接至所述腔室的喷嘴；
流体驱动器，其靠近驱动器，以将来自所述腔室的流体通过所述喷嘴排出；
将所述腔室连接至所述微流体通路的入口；
靠近所述入口的传感器，所述传感器感测所述入口内的所述感测区内的流体；以及
颗粒聚集限制器，其控制所述感测区内的颗粒的聚集。
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