微流體感測裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]微流體技術(shù)是一種越來越重要的技術(shù)，其適用于各種學(xué)科，包括工程學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、微技術(shù)和生物技術(shù)。微流體技術(shù)涉及對少量流體的研究以及對如何在各種微流體系統(tǒng)和裝置(諸如微流體芯片)中操縱、控制和使用這樣的少量流體的研究。例如，微流體生物芯片(稱為“芯片上實驗室”)在分子生物學(xué)領(lǐng)域中被用于集成化驗操作，以用于諸如分析酶和DNA、檢測生物化學(xué)毒素和病菌、診斷疾病等之類的目的。
【附圖說明】
[0002]本發(fā)明的一些實施例相對于以下的附圖進行描述:
圖1示出了根據(jù)示例實施方式的微流體診斷系統(tǒng)。
圖2是示出根據(jù)示例實施方式的圖1中所示的診斷系統(tǒng)的示例性配置的框圖。
圖3是示出了根據(jù)示例實施方式的傳感器模塊的框圖。
圖4是根據(jù)示例實施方式的適于實施微流體傳感器的微流體結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5是根據(jù)示例實施方式的適于實施微流體傳感器的微流體結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是根據(jù)示例實施方式的適于實施微流體傳感器的微流體結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0003]活細(xì)胞是有機體的基本機構(gòu)和功能單元。多數(shù)動物和植物細(xì)胞具有1-100微米范圍的尺寸并且包含了至關(guān)重要的健康信息?；诩?xì)胞的診斷法是用于檢測傳染疾病(HIV、瘧疾、肺結(jié)核)以及慢性疾病(癌癥、心臟疾病、自身免疫疾病)的重要標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的細(xì)胞級別的診斷工具是昂貴的，需要專門的培訓(xùn)來操作，并且不能一直部署在護理點裝置處。本文描述的微流體診斷系統(tǒng)可以用于提供可配置且移動的平臺，用于解決世界范圍內(nèi)對于能夠負(fù)擔(dān)的健康診斷法的需要。在本文描述的示例中，
[0004]圖1示出了根據(jù)示例實施方式的微流體診斷系統(tǒng)100。示例微流體診斷系統(tǒng)100包括微流體裝置102、外部儲液器104、電子控制器106和主控裝置108。通常，流體放置在儲液器104內(nèi)。所述流體可以是具有顆粒的主控流體(host fluid)(例如，血液樣品、包含顏料/顆粒的墨水，或類似物)。在電子控制器106的控制下，所述流體102通過微流體技術(shù)被處理并被施加到微流體裝置102內(nèi)的傳感器。所述微流體裝置102向電子控制器106提供表示傳感器數(shù)據(jù)的電氣輸出信號。所述電子控制器106由主控裝置108控制。主控裝置108可以發(fā)送數(shù)據(jù)到電子控制器106，并可以從電子控制器106接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括用于控制微流體裝置102的命令信息和從微流體裝置102得到的傳感器數(shù)據(jù)。
[0005]所述主控裝置108通常包括中央處理單元(CPU) 110、各種輔助電路112、存儲器114、各種輸入/輸出(10)電路116、和外部接口 118。CPU 110可以包括本領(lǐng)域已知的任何類型的微處理器。輔助電路112可以包括高速緩存、電源、時鐘電路、數(shù)據(jù)寄存器等。存儲器114可以包括隨機存取存儲器、只讀存儲器、高速緩沖存儲器、磁讀/寫存儲器等或這些存儲器裝置的任意組合。10電路116可以與外部接口 118協(xié)作以通過通信介質(zhì)119促進與電子控制器106的通信。通信介質(zhì)119可以是任何類型的電氣、光學(xué)、射頻(RF)或類似的傳輸路徑。
[0006]在一個示例中，所述外部接口 118可以包括通用串行總線(USB)控制器，其能夠向電子控制器106發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，以及通過USB電纜向電子控制器106提供功率。應(yīng)該理解的是，針對電子控制器106的其他類型的電氣、光學(xué)或RF接口可以被用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和/或提供功率。
[0007]存儲器114可以存儲操作系統(tǒng)(0S) 109和驅(qū)動器111。所述0S 109和驅(qū)動器111可以包括可由CPU 110執(zhí)行的指令，用于通過外部接口 118控制主控裝置108和電子控制器106。所述驅(qū)動器111提供了 0S 109和電子控制器106之間的接口。由此，所述主控裝置108包括可編程裝置，其包括以一種或多種軟件模塊的形式存儲的機器可讀指令，例如存儲在非暫時性處理器/計算機可讀介質(zhì)(例如存儲器114)上。
[0008]所述主控裝置108可以包括顯示器120，所述0S 109可以通過顯示器120提供用戶界面(UI)122。用戶可以使用UI 122與0S 109和驅(qū)動器111交互以控制電子控制器106，并顯示從電子控制器106接收的數(shù)據(jù)。應(yīng)理解的是所述主控裝置108可以是任何類型的通用或?qū)Ｓ糜嬎阊b置。在示例中，主控裝置108可以是移動計算裝置，例如“智能電話”、“平板電腦”等。
[0009]外部儲液器104與微流體裝置102流體連通。所述外部儲液器104配置為保存流體成分/樣品和/或溶液并向微流體裝置102供應(yīng)流體成分/樣品和/或溶液。微流體裝置102可以被實施為基于芯片的裝置。裝置102的各種示例實施方式在下文描述，并且通?？梢园?一個或多個)入口 /出口室124、(一個或多個)微流體通道126、(一個或多個)致動器128、(一個或多個)微流體過濾器130、(一個或多個)傳感器131、和電氣接口 132。電子控制器108與電氣接口 132耦合以向(一個或多個)致動器128和(一個或多個)傳感器131供應(yīng)能量。通常，基于芯片的微流體裝置102的結(jié)構(gòu)和部件可以使用傳統(tǒng)的集成電路微制造技術(shù)進行制造，微制造技術(shù)諸如是電鑄、激光消融、各向異性蝕刻、濺射、干法或濕法蝕刻、光刻、鑄造、模制、沖壓、機器加工、旋涂、層壓等。
[0010]在一個示例中，所述電子控制器108包括控制器134、10電路136、和存儲器138?？刂破?34可以包括本領(lǐng)域已知的任何類型的微控制器或微處理器。在示例中，電子控制器108從主控裝置108接收功率。在另一示例中，電子控制器108可以包括電源142。
[0011]存儲器138可以存儲固件140，固件140可以包括可由控制器134執(zhí)行以控制微流體裝置102和與主控裝置108通信的指令。由此，電子控制器106包括可編程裝置，可編程裝置包括以一個或多個軟件/固件模塊的形式存儲(例如，存儲在非暫時性處理器/計算機可讀介質(zhì)(例如存儲器138)上)的機器可讀指令。應(yīng)理解的是，被描述為執(zhí)行來自固件的指令的控制器，所述電子控制器108可以使用硬件、軟件/固件、或它們的組合來實施。例如，電子控制器106的全部或部分可以使用可編程邏輯器件(PLD，專用集成電路(ASIC)等來實施。
[0012]圖2是示出根據(jù)示例實施方式的圖1中所示的診斷系統(tǒng)100的示例性配置200的框圖。在示例中，儲液器104、微流體裝置和電氣接口 132是第一模塊202的部分。電子控制器106是第二模塊204的部分。第一模塊202可以機械耦合到第二模塊204，使得電子控制器106電耦合到電氣接口 132。第一模塊202可移除地耦合到第二模塊204，使得它可以根據(jù)需要耦合或不耦合。電子控制器106可以如以上所述那樣耦合到主控裝置108。
[0013]圖3是示出根據(jù)示例實施方式的傳感器模塊300的框圖。所述傳感器模塊300可以用作圖1和2中所示的診斷系統(tǒng)100中的模塊202。傳感器模塊300包括基底302、微流體結(jié)構(gòu)304、儲液器306和電氣接口 308。電氣接口 308經(jīng)由基底302上的導(dǎo)體310傳輸能量到微流體結(jié)構(gòu)304中的活躍部件。儲液器306配置為保存流體成分/樣品和/或溶液并向微流體結(jié)構(gòu)304供應(yīng)流體成分/樣品和/或溶液。示例微流體結(jié)構(gòu)在下面被描述。
[0014]圖4是根據(jù)示例實施方式的適于實施微流體傳感器的微流體結(jié)構(gòu)400的示意圖。所述微流體結(jié)構(gòu)400包括微流體通道402、栗致動器404、傳感器406、噴嘴405(例如，出口)、和入口 408。儲液器的一部分414被示出。在示例