背景技術(shù)：

微流體學(xué)是跨包括工程學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、微技術(shù)和生物技術(shù)的各種學(xué)科來(lái)應(yīng)用的技術(shù)。微流體學(xué)涉及到對(duì)少量流體的研究以及對(duì)如何在諸如微流體芯片之類的各種微流體系統(tǒng)和設(shè)備中操縱、控制和使用這樣的少量流體的研究。例如，微流體生物芯片(被稱為“片上實(shí)驗(yàn)室”)在分子生物學(xué)領(lǐng)域中用于整合化驗(yàn)操作，以用于諸如分析酶和dna、檢測(cè)生物化學(xué)毒素和病原體、診斷疾病等目的。

附圖說(shuō)明

圖1示出了根據(jù)本公開的微流體感測(cè)系統(tǒng)的示例。

圖2示出了根據(jù)本公開的用于凝血感測(cè)的微流體芯片的示例的示意圖。

圖3進(jìn)一步示出了根據(jù)本公開的微流體芯片的示例。

圖4示出了根據(jù)本公開的、如用微流體芯片檢測(cè)到的、在凝血級(jí)聯(lián)期間的阻抗變化的圖形表示。

具體實(shí)施方式

在定點(diǎn)護(hù)理測(cè)試中可采用微流體芯片來(lái)使得能夠在與待測(cè)試個(gè)體相關(guān)聯(lián)的位置處實(shí)現(xiàn)化驗(yàn)操作。例如，在微流體測(cè)試的各種定點(diǎn)護(hù)理方法中，可通過(guò)微流體測(cè)試設(shè)備中的傳感器分析樣本以(除了其它可能的狀況之外)給出對(duì)于疾病狀態(tài)的指示。

活細(xì)胞是有機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)和功能單元。多數(shù)動(dòng)物和植物細(xì)胞具有1-100微米范圍的尺寸并且包含至關(guān)重要的健康信息?；诩?xì)胞的診斷法可被用于檢測(cè)傳染疾病、慢性疾病、以及諸如凝血失調(diào)之類的各種生物學(xué)異常。傳統(tǒng)的細(xì)胞級(jí)別的診斷工具例如可能是昂貴的，涉及到針對(duì)操作的專門訓(xùn)練，并且可能無(wú)法一直被部署在定點(diǎn)護(hù)理環(huán)境處。另外，醫(yī)療保健正逐漸從集中化的醫(yī)院遷移開到更分布式和/或家庭中的環(huán)境。此轉(zhuǎn)變例如可涉及到提供與在醫(yī)院中使用復(fù)雜機(jī)器完成的測(cè)試相同的性能水平和功能性、但是以更小和更便攜的形式的技術(shù)的使用。

一些診斷工具能夠測(cè)量血液樣本的凝血速率。然而，這樣的診斷工具要求使用試劑和/或活化劑來(lái)將凝血速率加速至可測(cè)量的水平。類似地，這樣的診斷工具無(wú)法確定血液樣本可能處于的凝血級(jí)聯(lián)中的具體階段。相比而言，根據(jù)本公開的微流體芯片可包括阻抗傳感器來(lái)在無(wú)需添加試劑和/或活化劑來(lái)加速凝血過(guò)程的情況下確定凝血級(jí)聯(lián)的階段。

出于本公開的目的，術(shù)語(yǔ)“微流體”指代與具有容積或者攜帶顆粒的流體相互作用的設(shè)備和/或過(guò)道，所述容積或顆粒具有處于“微”范圍中的尺寸(分別是微升或微米)。出于本公開的目的，術(shù)語(yǔ)“顆?！焙w任何微小的片、片段或量，包括但不限于：生物細(xì)胞或生物細(xì)胞的群組?！傲黧w”可包括液體、氣體或者它們的混合。此外，“生物樣本”指代血液和/或諸如血漿和/或血清之類的血液成分，以及其它成分。

圖1示出了根據(jù)本公開的微流體感測(cè)系統(tǒng)100的示例。如圖1中所示，微流體感測(cè)系統(tǒng)100包括微流體芯片102、流體儲(chǔ)液器104、電子控制器106和計(jì)算設(shè)備108。一般而言，流體的樣本可被放置在流體儲(chǔ)液器104中。在一些示例中，流體可具有低至10皮升(pl)和高至1微升(μl)的容積。流體可以是具有顆粒的宿主流體(hostfluid)(例如，血液樣本、包含顏料/顆粒的印墨等等)。如在本文進(jìn)一步論述的那樣，在電子控制器106和計(jì)算設(shè)備108的控制下，可在微流體芯片102上通過(guò)微流體學(xué)對(duì)流體進(jìn)行處理并使流體接觸微流體芯片102中的傳感器。微流體芯片102可向電子控制器106提供表示感測(cè)到的數(shù)據(jù)的電輸出信號(hào)。

電子控制器106可在計(jì)算設(shè)備108的控制下。例如，計(jì)算設(shè)備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)，所述數(shù)據(jù)包括用于控制微流體芯片102的命令信息和從微流體芯片102得到的傳感器數(shù)據(jù)。

計(jì)算設(shè)備108可包括中央處理單元(cpu)110、各種支持電路112、存儲(chǔ)器114、各種輸入/輸出(i/o)電路116和外部接口118。在一些示例中，可在計(jì)算設(shè)備108上安裝微流體應(yīng)用。如本文所用，微流體應(yīng)用指代由處理資源執(zhí)行的、指導(dǎo)處理資源實(shí)行微流體感測(cè)測(cè)試的指令。例如，如本文進(jìn)一步描述的那樣，微流體應(yīng)用可包括由電子控制器106和微流體芯片102執(zhí)行以實(shí)行凝血感測(cè)的指令。

支持電路112可包括高速緩存、電源、時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)寄存器等。存儲(chǔ)器114可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、高速緩存存儲(chǔ)器、磁性讀/寫存儲(chǔ)器和/或此類存儲(chǔ)器設(shè)備的任何組合。i/o電路116可以與外部接口118協(xié)作以通過(guò)通信介質(zhì)119促進(jìn)與電子控制器106的通信。通信介質(zhì)119可以是任何類型的傳輸路徑，包括電氣、光學(xué)和/或射頻(rf)路徑。

外部接口118可包括通用串行總線(usb)控制器，其能夠通過(guò)usb線纜向電子控制器106發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，以及通過(guò)usb線纜向電子控制器106提供電力。另外，電子控制器106可接收與微流體芯片102耦合的匣盒101。例如，微流體芯片102可被機(jī)械地插入到匣盒101中，并且匣盒101(具有與其耦合的微流體芯片102)可被插入到電子控制器106中。

存儲(chǔ)器114可存儲(chǔ)操作系統(tǒng)(os)109和驅(qū)動(dòng)器111。os109和驅(qū)動(dòng)器111可包括可由cpu11o執(zhí)行的指令，以用于通過(guò)外部接口118控制計(jì)算設(shè)備108和電子控制器106。驅(qū)動(dòng)器111可提供os109和電子控制器106之間的接口。相應(yīng)地，計(jì)算設(shè)備108可包括可編程設(shè)備，其包括例如非暫態(tài)處理器/計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，存儲(chǔ)器)上的機(jī)器可讀指令。

計(jì)算設(shè)備108還可包括顯示器120，os109可以通過(guò)顯示器120提供用戶界面(ui)122。用戶可以使用ui122與os109和驅(qū)動(dòng)器111交互以控制計(jì)算設(shè)備108、電子控制器106和/或微流體芯片102。例如，用戶可使用ui122來(lái)啟動(dòng)微流體應(yīng)用并選擇要通過(guò)使用微流體芯片102在生物樣本上執(zhí)行的測(cè)試。如本文所用，用戶可指代醫(yī)療保健專業(yè)人士和/或患者。然而，示例不限于此，并且用戶可指代除了醫(yī)療保健專業(yè)人士和患者之外的用戶。

計(jì)算設(shè)備108也可顯示從電子控制器106接收的數(shù)據(jù)。例如，計(jì)算設(shè)備108可顯示通過(guò)微流體芯片102收集、顯示和/或分析的數(shù)據(jù)。在一些示例中，在計(jì)算設(shè)備108的ui122上顯示的數(shù)據(jù)可包括診斷，諸如凝血障礙的診斷。此外和/或替換地，在計(jì)算設(shè)備108的ui122上顯示的數(shù)據(jù)可包括描述使用微流體芯片102收集的數(shù)據(jù)的圖、表和/或其它總結(jié)。例如，計(jì)算設(shè)備108的ui122可顯示指示血液樣本的凝血速率的數(shù)據(jù)。然而，示例并不限于此，并且計(jì)算設(shè)備108的ui122可顯示用微流體芯片102收集到的、與流體樣本的凝血有關(guān)的其它形式的數(shù)據(jù)。在一些示例中，計(jì)算設(shè)備108可以是諸如“智能電話”、“平板計(jì)算機(jī)”或其它設(shè)備之類的便攜式計(jì)算設(shè)備。

流體儲(chǔ)液器104可與微流體芯片102流體連通。在一些示例中，流體儲(chǔ)液器104是外部流體儲(chǔ)液器，這意味著流體儲(chǔ)液器104在微流體芯片102外部。例如，流體儲(chǔ)液器104可在匣盒101上，其中匣盒可接收微流體芯片102。然而，示例并不限于此，并且流體儲(chǔ)液器104和/或流體儲(chǔ)液器104的一部分可位于微流體芯片102自身上(例如，不在匣盒101上)。例如，流體儲(chǔ)液器104的下部可位于微流體芯片102上，而流體儲(chǔ)液器104的上部可位于匣盒101上。統(tǒng)稱地，與匣盒101耦合的微流體芯片102可被稱作微流體設(shè)備。

在一些示例中，流體儲(chǔ)液器104可保持流體成分/樣本和/或溶液并向微流體芯片102供應(yīng)流體成分/樣本和/或溶液。微流體芯片102的各種示例在本文被進(jìn)一步描述并且通?？砂?一個(gè)或多個(gè))入口腔/出口腔124、(一個(gè)或多個(gè))微流體通道126、(一個(gè)或多個(gè))致動(dòng)器128、(一個(gè)或多個(gè))微流體過(guò)濾器130、(一個(gè)或多個(gè))傳感器131、電氣接口132和(一個(gè)或多個(gè))噴嘴133。在一些示例中，微流體芯片102的結(jié)構(gòu)和組件可使用諸如薄膜沉積、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、模塑、沖壓、機(jī)械加工、旋涂、層壓等傳統(tǒng)的集成電路微制造技術(shù)來(lái)制造。另外，微流體芯片102可由多種材料組成。例如，微流體芯片102可包括體硅襯底，體硅襯底被微制造來(lái)形成微流體通道126和/或(一個(gè)或多個(gè))傳感器131。此外，微流體芯片102可包括由諸如su-8之類的感光聚合物組成的微流體通道126。

電子控制器106可被耦合至微流體芯片102并且可使得能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算設(shè)備108和微流體芯片102之間的信息和/或電力的傳輸。在一些示例中，電子控制器106可包括控制器134、i/o電路136和存儲(chǔ)器138。另外，電子控制器106可(諸如通過(guò)usb線纜)從計(jì)算設(shè)備108接收電力。然而，示例并不限于此，并且電子控制器可以包括電源142。

存儲(chǔ)器138可存儲(chǔ)具有指令140的硬件，指令140可包括可由控制器134執(zhí)行以用于控制微流體芯片102以及與計(jì)算設(shè)備108通信的指令。例如，具有指令140的硬件可包括可由控制器134執(zhí)行以用于控制微流體芯片102上的傳感器131的指令。相應(yīng)地，電子控制器106可包括可編程設(shè)備，所述可編程設(shè)備包括以軟件模塊的形式存儲(chǔ)在例如非暫態(tài)處理器/計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如存儲(chǔ)器)上的機(jī)器可讀指令。可使用可編程邏輯設(shè)備(pld)、專用集成電路(asic)等來(lái)實(shí)現(xiàn)電子控制器106的全部或者一部分。如本文所用，計(jì)算模塊可包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令、硬件組件(例如，各種形式的晶體管邏輯、專用集成電路(asic)等等)或者它們的組合。但是計(jì)算模塊至少包括例如以模塊的形式的可由處理資源執(zhí)行的指令來(lái)實(shí)行本文更詳細(xì)描述的特定動(dòng)作、任務(wù)和功能。

在一些示例中，(一個(gè)或多個(gè))傳感器131可被安置在(一個(gè)或多個(gè))通道126中靠近(一個(gè)或多個(gè))通道126的(一個(gè)或多個(gè))入口處(例如，比(一個(gè)或多個(gè))致動(dòng)器128更接近流體儲(chǔ)液器104)。在另一示例中，(一個(gè)或多個(gè))傳感器131可被安置在(一個(gè)或多個(gè))通道126的入口中。(一個(gè)或多個(gè))傳感器131可以是使用各種半導(dǎo)體形成技術(shù)形成的阻抗傳感器。(一個(gè)或多個(gè))傳感器131可隨著流體樣本中的顆粒通過(guò)和/或靠近(一個(gè)或多個(gè))傳感器131來(lái)檢測(cè)阻抗變化，如本文進(jìn)一步論述的那樣。

另外，(一個(gè)或多個(gè))致動(dòng)器128可被安置于傳感器131下游靠近(一個(gè)或多個(gè))通道126的閉端。可使用適合于傳送流體樣本穿過(guò)通道126的各種各樣的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)(一個(gè)或多個(gè))致動(dòng)器128。例如，(一個(gè)或多個(gè))致動(dòng)器128可以是產(chǎn)生蒸汽泡以在(一個(gè)或多個(gè))通道126內(nèi)產(chǎn)生流體樣本的流體位移的(一個(gè)或多個(gè))熱敏電阻器。致動(dòng)器128也可以被實(shí)現(xiàn)為壓電元件(例如，pzt)，其電氣感應(yīng)的偏轉(zhuǎn)生成(一個(gè)或多個(gè))通道126內(nèi)的流體位移。通過(guò)電氣的、磁性的和其它的力激活的其它偏轉(zhuǎn)膜元件也可能用于供實(shí)現(xiàn)(一個(gè)或多個(gè))致動(dòng)器128之用。

流體樣本(例如，由流體儲(chǔ)液器104接收的流體樣本)可從微流體芯片102上的(一個(gè)或多個(gè))噴嘴133中噴射。噴嘴可指代適用于與(一個(gè)或多個(gè))致動(dòng)器128一起使用的噴射噴嘴。另外，(一個(gè)或多個(gè))噴嘴133可被安置在(一個(gè)或多個(gè))通道126中或者沿(一個(gè)或多個(gè))通道126安置，如在本文中進(jìn)一步論述的那樣。例如，(一個(gè)或多個(gè))噴嘴133可與(一個(gè)或多個(gè))通道126中的(一個(gè)或多個(gè))傳感器131相鄰。

盡管在圖1中示出了以上描述的元件和配置，但本公開并不限于此。相反，如本文所述，更多或更少的組件可被包括在微流體感測(cè)系統(tǒng)100中、在微流體芯片102、電子控制器106和計(jì)算設(shè)備108中，和/或更多或更少的組件可以以各種配置進(jìn)行布置，如本文中描述的那樣。此外，盡管示出了特定數(shù)量的元件(例如，單個(gè)通道126)，但是取決于微流體感測(cè)系統(tǒng)100的期望應(yīng)用，可存在更多(例如，兩個(gè)或更多個(gè)通道126)和/或更少的諸如流體儲(chǔ)液器104、(一個(gè)或多個(gè))通道126、(一個(gè)或多個(gè))致動(dòng)器128、(一個(gè)或多個(gè))過(guò)濾器130、電氣接口132、(一個(gè)或多個(gè))傳感器131、噴嘴133等等的各種元件。

圖2示出了根據(jù)本公開的用于凝血感測(cè)的微流體芯片202的示例的示意圖。如圖2中所示，微流體芯片202可包括諸如微流體通道之類的多個(gè)通道226-1、226-2(統(tǒng)稱為通道226)，致動(dòng)器228-1、228-2(統(tǒng)稱為致動(dòng)器228)，傳感器231-1、231-2(統(tǒng)稱為傳感器231)，用以從流體儲(chǔ)液器204接收流體樣本250的入口251-1、251-2(統(tǒng)稱為入口251)，以及噴嘴233-1、233-2(統(tǒng)稱為噴嘴233)。如本文所用，噴嘴指的是從通道226的出口和/或開口。此外，如圖2中所示，每個(gè)噴嘴233可處于微流體通道226的末端。

入口251可提供用于通道226的開口以接收流體樣本。在一些示例中，過(guò)濾器230可被安置在入口251中。過(guò)濾器230可防止流體樣本中特定尺寸(取決于過(guò)濾器230的尺寸)的顆粒進(jìn)入通道226。入口251可比通道226具有更大的寬度和容積。就是說(shuō)，入口251的容積可比通道226的容積更大。入口251可使得流體樣本能夠從流體儲(chǔ)液器204流動(dòng)到通道226中。

微流體通道226也可包括變窄的部分。變窄的部分可各自是相應(yīng)微流體通道226中具有比入口251更窄的直徑的部分。變窄的部分可相對(duì)于入口251在流體儲(chǔ)液器204的遠(yuǎn)端。在一些示例中，微流體通道226的變窄的部分內(nèi)可包括噴嘴233(例如，出口)。然而示例并不限于此，并且微流體通道226不需要相對(duì)于入口251變窄。例如，微流體通道226可以與入口251具有相同的寬度。如本文進(jìn)一步所述，噴嘴233(例如，出口)可具有空氣接口，從而使得噴嘴233被暴露于空氣。

另外，微流體芯片202可包括位于每個(gè)微流體通道226內(nèi)的傳感器231，諸如阻抗傳感器。如本文所用，阻抗傳感器可確定阻抗中的改變，例如來(lái)確定穿過(guò)微流體通道226流至阻抗傳感器(例如，傳感器231)的血液樣本(例如，流體樣本250)的凝血級(jí)聯(lián)的階段。傳感器231可在噴嘴233的特定接近度之內(nèi)。例如，傳感器231可距噴嘴233小于100微米(μm)。然而示例并不限于此，并且傳感器231可直接在噴嘴233下方。換言之，傳感器231-2可位于距入口251-2的一定距離處，該距離等于噴嘴233-2距入口251-2的距離。

如本文所用，凝血級(jí)聯(lián)指代在血凝塊的形成中涉及到的一系列階段。一般地，凝血級(jí)聯(lián)可包括：包括血小板的活化、粘附和聚集以形成軟栓子(plug)的第一階段；包括纖維蛋白絲的形成和蔓延的第二階段；以及包括全止血栓子的形成的第三階段。

如本文所用，凝血級(jí)聯(lián)的第一階段可被稱作一期止血。當(dāng)血細(xì)胞被暴露(諸如通過(guò)微流體芯片202中的出口228進(jìn)行暴露)至空氣時(shí)，可開始血小板粘附。血小板粘附包括諸如血清素、血小板活化因子(paf)、血小板第4因子和血栓素a2以及其它的各種顆粒的釋放。這些顆粒的釋放可造成血液樣本中的血小板形狀上的改變以及后續(xù)的血小板的粘附。血小板的粘附可接著導(dǎo)致“軟栓子”的形成，這標(biāo)志著凝血級(jí)聯(lián)的第一階段的結(jié)束。

凝血級(jí)聯(lián)的第二階段可被稱作二期止血，并且可導(dǎo)致使在一期止血期間形成的軟栓子穩(wěn)定化。凝血級(jí)聯(lián)的第二階段可包括纖維蛋白絲的形成和蔓延。纖維蛋白絲指代在血液的凝結(jié)中涉及到的纖維狀非球狀蛋白。纖維蛋白絲的形成包括纖維蛋白原與凝血蛋白酶的聚合。形成的纖維蛋白絲進(jìn)一步蔓延或倍增，并且聚合的纖維蛋白絲與血小板一起可形成全止血栓子(也被稱為血凝塊)。如本文所用，全止血栓子的形成指示凝血級(jí)聯(lián)的第三階段。

如本文進(jìn)一步所述，傳感器231可響應(yīng)于檢測(cè)血液樣本(例如，流體樣本250)處在凝血級(jí)聯(lián)的哪一階段而檢測(cè)阻抗中的變化。例如，阻抗傳感器(例如，傳感器231)可響應(yīng)于對(duì)血液樣本中的聚集的血小板的檢測(cè)而檢測(cè)阻抗中的變化。在另一示例中，阻抗傳感器可響應(yīng)于對(duì)血液樣本中的軟栓子的檢測(cè)而檢測(cè)阻抗中的變化。另外，阻抗傳感器可響應(yīng)于對(duì)血液樣本中形成的纖維蛋白絲的檢測(cè)和/或纖維蛋白原的檢測(cè)而檢測(cè)阻抗中的變化。此外，阻抗傳感器可響應(yīng)于對(duì)血液樣本中的全止血栓子的檢測(cè)而檢測(cè)阻抗中的變化。

微流體芯片202也可包括被安置于傳感器231下游靠近通道226的末端的致動(dòng)器228。致動(dòng)器228可以是流體慣性致動(dòng)器，其可使用各種各樣的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，致動(dòng)器228可以是泵，諸如產(chǎn)生蒸汽泡以產(chǎn)生通道226內(nèi)的流體位移的熱敏電阻泵。電阻泵(例如，致動(dòng)器228)可加速流體樣本250(諸如，血細(xì)胞流)穿過(guò)微流體通道226的流動(dòng)。被移位的流體樣本250可從(一個(gè)或多個(gè))噴嘴223中噴出。

在一些示例中，傳感器231可被安置在通道226中。傳感器231可以是使用各種半導(dǎo)體技術(shù)形成的阻抗傳感器。傳感器231可隨著流體樣本中的顆粒通過(guò)傳感器231來(lái)檢測(cè)阻抗變化。

如圖2中所示，微流體芯片202可包括多個(gè)通道226、多個(gè)入口251、多個(gè)傳感器231等等。這樣，微流體芯片202可包括多個(gè)微流體通道來(lái)引導(dǎo)諸如流體樣本250之類的血液樣本的流動(dòng)。流體樣本250可被向下引導(dǎo)至所述多個(gè)通道226中的每一個(gè)。盡管圖2示出了兩個(gè)入口251、兩個(gè)傳感器231、兩個(gè)通道226等等，但示例并不限于此。微流體芯片202可包括比圖2中所示更多或更少的特征。

所述多個(gè)通道226(例如，微流體通道)中的每一個(gè)可在末端處具有出口。流體樣本250可從流體儲(chǔ)液器204中流動(dòng)離開并且流向所述多個(gè)通道226中的每一個(gè)的末端。例如，流體樣本250可流入入口251-1，流入通道226-1并流過(guò)傳感器231-1，并流向通道226-1的末端處的噴嘴233-1。如本文所述，噴嘴233中的每一個(gè)可以是通道中的出口，并因此具有空氣接口。在一些示例中，每個(gè)噴嘴233在直徑上的范圍可從5至100微米(μm)。另外，通道226中噴嘴233的放置結(jié)合噴嘴的空氣接口可模擬血液到傷口的流動(dòng)并且可允許在不使用任何試劑和/或活化劑的情況下檢測(cè)凝血級(jí)聯(lián)的不同階段。

在示例中，可在流體儲(chǔ)液器204中提供用于過(guò)濾所接觸的流體樣本中的顆粒的過(guò)濾器230(例如，網(wǎng)格過(guò)濾器)。盡管流體通道226的形狀被示出為直的，但這并不意圖作為對(duì)通道226的形狀的限制。因此，通道226的形狀可包括其它形狀，諸如彎曲的形狀、蛇狀的形狀、具有拐角的形狀、它們的組合等等。此外，沒有將通道226示為任何特定大小或比例。如在設(shè)備上制造的通道226的寬度可不同于此公開的圖示中示出的任何大小或比例。在一些示例中，通道226的寬度的范圍可以是從500nm至500μm，從而產(chǎn)生用于檢測(cè)凝血級(jí)聯(lián)的各個(gè)階段的高度靈敏的系統(tǒng)。

此外，微流體通道226內(nèi)側(cè)或者與微流體通道226緊密鄰近的微制造的電阻元件(未在圖2中示出)可提供對(duì)流體樣本的受控加熱以加快和/或加速流體樣本的流動(dòng)、遷移、蒸發(fā)和/或凝血。電阻元件可通過(guò)施加例如在1和30伏特(v)之間的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)特定的時(shí)間段(諸如，1到20微秒(μs))?？山柚跓岣袦y(cè)電阻器來(lái)提供溫度反饋。

圖3進(jìn)一步示出了根據(jù)本公開的微流體芯片302的示例。具體地，圖3示出了微流體芯片302中的傳感器331和相關(guān)結(jié)構(gòu)的特寫視圖。

微流體芯片302可包括通道326和傳感器331(諸如阻抗傳感器)。如本文所述，通道326可包括微流體過(guò)道，包括顆粒354的流體可通道該微流體過(guò)道。為了此公開的目的，術(shù)語(yǔ)“顆粒”涵蓋任何微小的片、片段或量，包括但不限于：生物細(xì)胞或生物細(xì)胞的群組、血液的成分(諸如血小板)、血凝塊的成分(諸如纖維蛋白和/或纖維蛋白原)、和/或止血栓子、以及其它。通道326可引導(dǎo)流體和顆粒354流動(dòng)穿越和/或穿過(guò)由傳感器331在通道326內(nèi)形成的電場(chǎng)區(qū)域(efr)360(示意性示出)。

傳感器331可形成通道326內(nèi)的efr360。傳感器331可包括電接地361和輸入電極362，它們協(xié)作以形成在通道326的地區(qū)內(nèi)延伸的電場(chǎng)線的區(qū)域360。如本文所用，電接地361可包括輸入低側(cè)電極，并且輸入電極362可包括輸入高側(cè)電極。電接地361和輸入電極362二者均可以是“本地的”，因?yàn)殡娊拥?61和輸入電極362是由鄰近通道326內(nèi)部或者相對(duì)緊密鄰近通道326內(nèi)部(諸如就在通道326的內(nèi)表面或表層下方或后面)的導(dǎo)電觸點(diǎn)提供的。與位于通道326外側(cè)或者遠(yuǎn)端通道326的遠(yuǎn)程接地相比，接地361和輸入電極362之間的電場(chǎng)區(qū)域360的基本大部分(如果不是全部的話)被包含在通道326內(nèi)部之內(nèi)。結(jié)果，接地361和輸入電極362之間的電場(chǎng)線延伸的距離并未長(zhǎng)到使信號(hào)強(qiáng)度降低或減弱至實(shí)質(zhì)損害阻抗檢測(cè)的準(zhǔn)確度的程度。盡管以上示例描述了接地和電極，但是實(shí)施例并不限于此。在一些實(shí)施例中，可使用輸入高側(cè)電極和輸入低側(cè)電極來(lái)形成電場(chǎng)線的區(qū)域(例如，諸如區(qū)域360)。

如圖3中所示，輸入電極362可位于接近可從其中收集血液的儲(chǔ)液器。例如，輸入電極362可相對(duì)于電接地361位于鄰近噴嘴(圖2中所示的233-1和/或噴嘴233-2)。類似地，電接地361可相對(duì)于輸入電極362位于遠(yuǎn)離噴嘴(圖2中所示的233-1和/或噴嘴233-2)。換句話說(shuō)，傳感器(例如，阻抗傳感器)可位于鄰近噴嘴，并且可至少部分地由于傳感器和噴嘴的鄰近度而確定血液樣本中的凝血階段。

在一些示例中，電接地361和輸入電極362的厚度范圍可從100埃(a)至5000a。此外，電接地361和輸入電極362之間的距離范圍可從2μm至50μm。然而示例并不限于此，并且電極可具有其它厚度并且可比本文所述的距離相隔更大或更小的距離。

當(dāng)流體通過(guò)efr360時(shí)，區(qū)域360的電場(chǎng)線可至少部分地被流體阻擋，從而使得區(qū)域360的電場(chǎng)線可被更改并且行進(jìn)在流體中的顆粒周圍。efr360的電場(chǎng)線由于不得不行進(jìn)在流體中的顆粒周圍而產(chǎn)生的增加的長(zhǎng)度可改變(例如，增加)電性阻抗，這可在輸入電極362處被檢測(cè)到。結(jié)果，由于流體對(duì)efr360的阻擋而產(chǎn)生的阻抗的增加可用作通道中的血液(例如，流體)的凝血階段的指示符。

在一些示例中，輸入電極362和接地361可被置于使得一旦血液開始凝血就可檢測(cè)到凝血階段。例如，噴嘴(例如圖2中所示的噴嘴233)可位于緊密鄰近輸入電極362和接地361。當(dāng)血液(例如，流體)流經(jīng)通道(例如，圖2中所示的通道226)時(shí)，噴嘴中的空氣接口可使得凝血級(jí)聯(lián)開始。隨著血液凝血并且流過(guò)輸入電極362，接地361和輸入電極362之間的電場(chǎng)可改變。例如，粘附的血小板可使得efr360偏轉(zhuǎn)并引起在與粘附的血小板相關(guān)聯(lián)的閾值范圍內(nèi)的阻抗變化。類似地，纖維蛋白絲可使得efr360偏轉(zhuǎn)并引起在與纖維蛋白絲相關(guān)聯(lián)的閾值范圍內(nèi)的阻抗變化。另外，全止血栓子可使得efr360偏轉(zhuǎn)并引起在與全止血栓子相關(guān)聯(lián)的閾值范圍內(nèi)的阻抗變化。

圖4示出了根據(jù)本公開的、如用微流體芯片檢測(cè)到的在凝血級(jí)聯(lián)期間阻抗變化的圖形表示470。如關(guān)于圖3所述，隨著血液在微流體芯片中的通道內(nèi)凝血并且流過(guò)電極，接地和電極之間的電場(chǎng)可改變。此電場(chǎng)的變化可導(dǎo)致阻抗的變化，這可在一段時(shí)間上被監(jiān)測(cè)到。在一些示例中，可基于由傳感器檢測(cè)到的阻抗的變化來(lái)確定凝血階段(例如，凝血級(jí)聯(lián)的階段)。例如，響應(yīng)于阻抗在閾值時(shí)段(諸如2分鐘)期間從第一值變化為不同于(例如，大于)第一值的第二值，可檢測(cè)到凝血的具體階段。

例如，在471處，血液樣本(例如，圖2中所示的流體250)可在微流體芯片(例如，圖2中所示的微流體芯片202)內(nèi)朝向噴嘴(例如，圖2中所示的噴嘴233)遷移。隨著血液朝向噴嘴遷移，阻抗可維持在未與凝血級(jí)聯(lián)的成分相關(guān)聯(lián)的水平，諸如小于0.4x10⁴歐姆(ω)。換言之，響應(yīng)于檢測(cè)到小于0.4x10⁴ω的阻抗水平，傳感器可檢測(cè)到諸如粘附的血小板、聚集的血小板、纖維蛋白絲和/或止血栓子之類的凝血成分的缺失。

在472處，可檢測(cè)到凝血級(jí)聯(lián)的第一階段(由圖形表示470頂部的羅馬數(shù)字“i”指示)。例如，靠近噴嘴(例如，圖2中所示的噴嘴233)的血小板粘附可產(chǎn)生與血小板粘附相關(guān)聯(lián)的阻抗水平，諸如在0.4x10⁴ω和1.0x10⁴ω之間。在473處，可通過(guò)檢測(cè)到靠近噴嘴的血小板的聚集而進(jìn)一步確定凝血級(jí)聯(lián)的第一階段。例如，靠近噴嘴的血小板聚集可產(chǎn)生與聚集的血小板相關(guān)聯(lián)的阻抗水平，諸如在1.0x10⁴ω和1.6x10⁴ω之間。

在474處，可檢測(cè)到凝血級(jí)聯(lián)的第二階段(由圖形表示470頂部的羅馬數(shù)字“ii”指示)。例如，靠近噴嘴的纖維蛋白絲的形成和蔓延可產(chǎn)生與形成的纖維蛋白絲相關(guān)聯(lián)的阻抗水平，諸如在1.6x10⁴ω和1.8x10⁴ω之間。

此外，在475處，可檢測(cè)到凝血級(jí)聯(lián)的第三階段(由圖形表示470頂部的羅馬數(shù)字“iii”指示)。例如，靠近噴嘴的全止血栓子的形成可產(chǎn)生與形成的止血栓子相關(guān)聯(lián)的阻抗水平，諸如1.8x10⁴ω或更高。盡管本文出于例證的目的提供了阻抗水平，但是本公開的示例并不限于此。凝血級(jí)聯(lián)的每個(gè)階段的阻抗值可大于或小于本文所述的值。

在本公開中，參考附圖，附圖形成本公開的一部分，并且其中通過(guò)圖示的方式示出能夠如何實(shí)踐本公開的多個(gè)示例。這些示例已經(jīng)被足夠詳細(xì)地描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本公開的示例，并且應(yīng)當(dāng)理解，可能能夠使用其它示例并且可能能夠進(jìn)行過(guò)程、電氣和/或結(jié)構(gòu)的改變而不脫離本公開的范圍。

本文的附圖遵循編號(hào)慣例，其中第一位數(shù)字對(duì)應(yīng)于附圖的編號(hào)并且剩余的數(shù)字標(biāo)識(shí)附圖中的元件或組件。可以能夠增加、交換和/或消除在本文的多個(gè)附圖中示出的元件，以便提供本公開的多種附加示例。此外，在附圖中提供的元件的比例和相對(duì)大小的目的在于例證本公開的示例，而不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)定為具有限制意義。

另外如本文使用的，“一個(gè)”或“多個(gè)”某一事物可以指代一個(gè)或多個(gè)這種事物。例如，“多個(gè)小工具”可以指一個(gè)或多個(gè)小工具。此外，如本文所用，“多個(gè)”某一事物可指代不止一個(gè)這種事物。

上面的說(shuō)明書、示例和數(shù)據(jù)提供本公開的方法和應(yīng)用的描述以及系統(tǒng)和方法的使用。由于可以能夠在不脫離本公開的系統(tǒng)和方法的精神和范圍的情況下做出多個(gè)示例，所以本說(shuō)明書僅闡述多種可能的示例配置和實(shí)現(xiàn)中的一些。