用于样品表征的介电感测制造技术

作为一个示例，流体监测装置包括介电微传感器，所述介电微传感器包括集成到微流体通道中的电容感测结构。所述微流体通道包括流体输入部以接收被测样品(SUT)的样品体积。发射器将输入射频(RF)信号提供到所述微传感器的RF输入。接收器从所述微传感器接收输出RF信号。计算设备计算基于所述输出RF信号在时间间隔上变化的所述SUT的介电常数值。所述计算设备可以基于所述时间间隔的至少一部分上的所计算的介电常数值来确定至少一个介电常数参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于样品表征的介电感测相关申请的交叉引用本申请要求2016年1月15日提交的题为“传感器、装置、系统及其制造方法”的美国临时专利申请No.62/279467的权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及用于确定样品的性质的介电感测。
技术介绍
材料的复介电常数相对于频率的定量测量(例如，介电谱，也称为DS)可以是应用广泛的强大监测技术。例如，DS可用于石油工业中的石油化学分析、用于安全或防御目的的物质分析、农业中的土壤水分监测、酒精饮料生产过程中的发酵监测、食品质量/安全监测和制药业中的药物开发。DS还可以用作生物医学领域的分析工具，其作为一种无标记、非破坏性和实时的方法，用于在样品制备最小化的情况下研究射频(RF)/微波场与生物/生化样品的相互作用。利用DS研究了生物材料的关键分子特征(诸如人体血液、脊髓液、乳房组织和皮肤)以用于疾病检测和临床诊断。典型的DS系统往往很大且昂贵，使得它们在某些情况下成本过高。
技术实现思路
本公开涉及传感器系统、制造传感器的方法和使用传感器的方法。作为一个示例，一种流体监测装置，包括介电微传感器，该介电微传感器包括集成到微流体通道中的电容感测结构。该微流体通道包括流体输入部以接收被测样品(SUT)的样品体积。发射器向微传感器的RF输入提供输入射频(RF)信号。接收器从微传感器接收输出RF信号。计算设备计算基于输出RF信号在时间间隔上变化的SUT的介电常数值。计算设备可以基于在时间间隔的至少一部分上所计算的介电常数值来确定至少一个介电常数参数。作为另一示例，一种系统包括传感器接口，该传感器接口包括：输出，被配置为电连接到感测装置的输入；以及输入，被配置为电连接到感测装置的输出。传感器接口包括：发射器，用于向输出提供输入射频(RF)信号；以及接收器，用于从输入接收输出RF信号，其中所述输出RF信号提供感测装置中的被测样品(SUT)的介电常数的量度。计算设备计算基于输出RF信号在时间间隔上变化的SUT的介电常数值。计算设备可以基于在时间间隔的至少一部分上所计算的介电常数值来确定至少一个介电常数参数。作为另一示例，一种方法，包括向介电微传感器提供输入射频(RF)信号。该方法还包括响应于输入RF信号从介电微传感器接收输出RF信号。RF输出信号表示设置在介电微传感器中的被测样品(SUT)的阻抗的量度。该方法还包括计算基于输出RF信号在测量时间间隔上变化的SUT的介电常数值。该方法还包括分析在测量时间间隔的至少一部分上的SUT的介电常数值，以确定SUT的至少一个介电常数参数。附图说明图1描绘了样品监测装置的示例。图2描绘了介电微传感器的示例的俯视图。图3描绘了沿着3-3线截取的图2的介电微传感器的示例。图4是图2的示例传感器的组装图。图5描绘了另一介电微传感器的示例。图6描绘了作为时间函数的标准化介电常数的示例，其示出了介电常数参数的示例。图7是多个不同样品的作为时间函数的介电常数的曲线图。图8描绘了表现出不同凝结性质的多个样品的介电常数的示例。图9描绘了作为时间函数的介电常数的另一个示例，示出了血液样品之间的比较。图10描绘了作为时间函数的介电常数的示例，示出了多个样品的不同血小板功能性质。图11A和11B示出了与旋转血栓弹力测定法相关的介电常数参数的示例。图12描绘了便携式样品监测装置的示例。图13是描绘用于确定被测样品的性质的方法介电常数的示例的流程图。具体实施方式本公开涉及用于确定样品的性质的介电感测。例如，介电微传感器、相关的接口电子器件和计算设备可以集成在便携式装置(例如，手持式或台式机)中。可以将微传感器放置在微流体通道内以测量通道中的被测样品(SUT)(例如，液体(例如，溶液)或气体)的阻抗性质。测量的阻抗可用于计算在测量间隔的时间上的SUT的相应介电常数值。分析基于时间的介电常数值以确定与SUT的一个或多个性质相关的介电常数参数。对于给定SUT的介电常数参数的示例包括到达峰值介电常数的时间、峰值介电常数值和平台介电常数值之间的差异、与时间间隔的一部分相关联的介电常数值的变化率(例如，斜率)、以及介电常数值的其他函数特征。在一些示例中，可以可拆卸地连接一次性介电微传感器，使得可以重复使用相同的监测装置来对许多不同的SUT进行测量。在使用血液作为SUT的示例中，可以分析介电常数值以提供血液SUT的抗凝血性质的指示。附加地或可替代地，可以分析介电常数值以提供血液SUT的血小板功能的指示。因此可以评估这些和其他性质以确定治疗剂(诸如一种或多种药剂)的功效。作为一个示例，当治疗剂是抗凝血剂(例如，目标特异性(target-specific)口服抗凝血剂，诸如Xa因子抑制剂或直接凝血酶抑制剂)时，可以使用本文公开的传感器、监测装置、系统和方法来确定当前剂量的功效以及促进用于实现希望的治疗结果的滴定。结果，本文公开的方法实现了快速、高通量、低成本的DS测量，其能够快速且全面地诊断血小板和凝血缺陷，其可以在护理点使用。图1描绘了基于样品的介电常数测量来确定被测样品(SUT)的性质的系统10的示例。系统10可以包括感测装置12和传感器接口系统14。传感器接口系统14可利用RF输入信号(RFIN)来驱动介电传感器16。例如，介电传感器16是介电谱(DS)微传感器，包括驻留在流体通道18中的电路(例如，电极布置)以测量微传感器的阻抗。介电传感器16被配置为具有与其测量的阻抗相对应的介电常数，并且介电常数取决于放置在流体通道18中的SUT。例如，可以通过一个或多个流体端口20提供流体SUT(例如，来自流体源，诸如微量移液管)到流体通道18中。在一些示例中，流体SUT可以仍然基本上在通道18内，或者在其他示例中，它可以在测量期间流过通道。流体通道18可以是微流体通道，其体积例如小于约10μL。作为示例，介电传感器16可以包括以相对且间隔开的关系分布在通道18中的电极，以在间隔开的电极的相对表面之间提供电容感测区域。例如，悬浮电极可以相对于流体通道的给定表面固定，并与相对于通道的另一表面固定的一对感测电极为间隔开的相对关系。因此，该对感测电极对可以沿着流体通道18的给定表面基本上共面，该流体通道18的给定表面与悬浮电极的表面相对且平行。感测电极中的一个可以被配置为从传感器接口系统14接收作为激发信号的RF输入信号(RFIN)，并且其他感测电极可以向传感器接口系统提供相应的RF输出信号(RFOUT)。传感器接口系统14包括发射器22和接收器24(例如，可以集成到收发器中)。发射器22可以被配置为以希望的激发频率提供RF输入信号。例如，激发频率可以在微波范围内。例如，发射器22可以提供扫过一定范围的频率的RF输入信号，例如从大约1KHz到大约100GHz(例如，从大约1KHz到大约100MHz)。频率范围可以是激发扫过的连续范围。在其他示例中，发射器22可以在多个不同的离散激发频率下提供RFIN，其中可以根据SUT和应用要求来设置激发频率。作为一个示例，为了监测血液SUT，发射器22可以提供RFIN以至少包括大约1MHz和大约100MHz的频率。可以响应于程序输入信号(例如，通过装置的用户接口54或从远程系统56发送)来设置激发频率，以此根据应用要求调整频率以最大化传感器的灵敏度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体监测装置，包括：介电微传感器，所述介电微传感器包括集成到微流体通道的电容感测结构，所述微流体通道包括流体输入部以接收被测样品(SUT)的样品体积；发射器，用于将输入射频(RF)信号提供到所述介电微传感器的射频输入；接收器，用于从所述介电微传感器接收输出射频信号；以及计算设备，所述计算设备计算基于所述输出射频信号而在时间间隔上变化的所述SUT的介电常数值，所述计算设备用于基于在所述时间间隔的至少一部分上的所计算的介电常数值来确定至少一个介电常数参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.15 US 62/279,4671.一种流体监测装置，包括：介电微传感器，所述介电微传感器包括集成到微流体通道的电容感测结构，所述微流体通道包括流体输入部以接收被测样品(SUT)的样品体积；发射器，用于将输入射频(RF)信号提供到所述介电微传感器的射频输入；接收器，用于从所述介电微传感器接收输出射频信号；以及计算设备，所述计算设备计算基于所述输出射频信号而在时间间隔上变化的所述SUT的介电常数值，所述计算设备用于基于在所述时间间隔的至少一部分上的所计算的介电常数值来确定至少一个介电常数参数。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述介电微传感器限定从所述流体监测装置的壳体可移除和可替换的模块结构，所述监测装置包括电触点，所述电触点被布置为与对应于所述介电微传感器的所述射频输入和所述射频输出的相应电极耦合。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述计算设备分析在所述时间间隔的所述至少一部分上的所述介电常数值以确定所述至少一个介电常数参数作为达到峰值介电常数值的时间。4.根据权利要求3所述的装置，其中所述SUT包括血液样品，且其中所述计算设备分析所述达到峰值介电常数值的时间以确定所述血液样品的抗凝血性质的指示。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述抗凝血性质的指示表示抗凝血治疗的效果。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述抗凝血治疗包括目标特异性口服抗凝血剂。7.根据权利要求3所述的装置，其中所述计算设备分析所述介电常数值以确定另一介电常数参数，所述另一介电常数参数对应于所述峰值介电常数值和所述介电常数值随时间保持基本恒定的平台介电常数值之间的差值。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述SUT包括血液样品，且其中所述计算设备分析所述差值以确定所述血液样品的血小板功能的指示。9.根据权利要求1所述的装置，其中所述计算设备分析所述时间间隔的所述至少一部分上的所述介电常数值以确定介电常数值的变化率，所述介电常数值的变化率与表示所述时间间隔的对应部分上的所述介电常数值的曲线部分的斜率对应。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述SUT包括血液样品，且其中所述计算设备分析所述至少一个介电常数参数以提供所述血液样品的至少一个性质的指示。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述发射器提供所述输入射频信号以包括具有包括1MHz的频率的测试信号。12.根据权利要求11所述的装置，其中所述发射器提供所述输入射频信号以包括具有至少约100MHz的频率的校准信号。13.根据权利要求1所述的装置，其中所述电容感测结构包括：悬浮电极，所述悬浮电极设置在所述微流体通道的表面上；感测电极对，所述感测电极对设置在所述微流体通道的相对于所述悬浮电极的另一个表面上，以提供所述微流体通道内的电容感测区域，所述输入射频信号被提供到所述感测电极中的一个并且从所述感测电极中的另一个接收所述输出射频信号。14.根据权利要求1所述的装置，还包括：壳体，所述壳体包括所述发射器、所述接收器和所述计算设备；传感器接口，所述传感器接口被配置为连接到所述介电微传感器以传送所述射频输入信号和所述射频输出信号；以及显示器，用于基于所述至少一个介电常数参数来提供视觉表示。15.一种系统，包括：传感器接口，所述传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·苏斯特，P·莫希尼，D·马吉，E·斯塔夫罗，U·古尔干，
申请(专利权)人：凯斯西储大学，
类型：发明
国别省市：美国,US