具有定位电极的微流体分析系统技术方案

一种用以监测液体样品（例如ＩＳＦ）中的分析物（例如葡萄糖）的微流体分析系统，该微流体分析系统包括分析模块，所述分析模块具有至少一个用以接收并输送液体样品的微通道、至少一个用以测量液体样品内的分析物的分析物传感器以及至少一个定位电极。分析物传感器和定位电极与微通道操作上耦合。该微流体分析系统还包括计量仪器，所述计量仪器配置成用来测量定位电极的电特性（例如，阻抗和电阻）。此外，测量的电特性取决于与被作电特性测量的定位电极操作上耦合的微通道内的液体样品的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及一种分析装置，尤其涉及微流体分析系统。
技术介绍
在基于液体样品的分析装置(即，流体分析装置)中，要求以高准确度和高精确度控制必要的液体样品，以便获得可靠的分析结果。对于使用小体积液体样品(例如，10纳升到10微升)的“微流体”(microfluidic)分析装置尤其要保证这种控制。在这种微流体分析装置中，液体样品一般包含并输送在尺寸为例如10微米到500微米的数量级的微通道内。微通道内的小体积液体样品的控制(例如，输送、位置检测、流速确定和/或体积确定)对于成功进行各种分析步骤是必要的，这些分析步骤包括确定组织液(ISF)样品内的葡萄糖浓度。例如，要获得可靠的结果可能需了解液体样品的位置，以确保液体样品在分析开始之前已经到达检测区域。然而，微流体分析装置中的液体样品和微通道的相对较小的尺寸会使这种控制成为问题。在用于血糖监测的分析系统的环境中，连续或半连续的监测系统和方法的优点在于它们增强了人们对血糖浓度趋势、食物和药品对血糖浓度的影响以及使用者的全身血糖(glycemic)控制的认知。连续或半连续的葡萄糖监测系统存在的问题是一般只有小体积的液体样品(例如，大约250纳升的ISF液体样品)可用于测量葡萄糖浓度。此外，以受控的流速并且通过可以获知提取液体的位置和总体积的方式将小体积液体从目标位置输送到体外葡萄糖监测器是困难的。因而，本领域一直需要能够控制小体积液体样品并且还能够缓解上述问题的微流体分析系统。
技术实现思路
本专利技术实施例的微流体分析系统能够控制小体积液体样品并且以另一种方式缓解了上述问题。本专利技术实施例的用以监测液体样品内(例如，ISF)的分析物(例如，葡萄糖)的微流体分析系统包括一个分析模块，其中包括一个设有至少一个用以接收并输送液体样品的微通道；至少一个用以测量液体样品中的分析物的分析物传感器；以及至少一个定位电极。分析物传感器和定位电极与微通道操作上耦合。微流体分析系统还包括一个配置成用来测量定位电极的电特性(例如，阻抗或电阻)的测量仪器。例如，该测量仪器可测量单个定位电极两端之间的电特性(例如，电阻)或测量两个电极之间的电特性(例如阻抗)。此外，在本专利技术实施例的微流体分析系统的实施例中，测量的电特性取决于与进行电特性测量的定位电极操作上耦合的微通道内的液体样品的位置。例如，测量的阻抗的变化可取决于微通道内导电液体样品的前部相对一个或多个定位电极的位置。由于本专利技术实施例的微流体分析装置包括测量电特性的测量仪器，该电特性取决于微通道内的液体样品的位置，这种测量能够准确地检测液体样品位置、确定液体样品流速和/或确定液体样品体积。附图说明通过参照随后的阐述了利用本专利技术原理的示范性实施例的详细描述和所附附图，将更好地理解本专利技术的特征和优点。图1是本专利技术示范性实施例的微流体分析系统的简化横截面侧视图和示意表示。图2是图1的微流体分析系统的模塑插塞的简化透视图。图3是图1的微流体分析系统的微通道盘的简化俯视图。图4是图1的微流体分析系统一薄层的简化仰视图。图5是描述用来提取体液样品并监测其中分析物的系统的简化框图，本专利技术的若干微流体分析系统实施例使用该系统。图6是正用于使用者皮层的图5的采样模块的简化示意图，虚线箭头表示机械相互作用，实线箭头表示ISF流或者当与成分228连接时表示施加的压力。图7是一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、微通道、分析物传感器和测量仪器的配置的简化示意图。图8A是显示本专利技术微流体分析系统的实施例中定位电极可暴露于微通道的方式的简化横截面示意图。图8B是显示本专利技术微流体分析系统的实施例中由绝缘层将定位电极和微通道隔开的方式的简化横截面示意图。图9是另一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、微通道、分析物传感器和测量仪器的配置的简化示意图，本图显示位置检测器可与分析物传感器电耦合的方式。图10是又一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、微通道、分析物传感器和测量仪器的配置的简化示意图，本图显示了使用三个定位电极。图11是一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、主微通道、分支微通道、分析物传感器和测量仪器的配置的简化示意图。图12是另一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、主微通道、分支微通道、分析物传感器和测量仪器的配置的简化示意图。图13是一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、微通道和测量仪器的配置的简化示意图。图14是图13的配置之一部分的等效电路的简化示意图。图15是再一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、微通道和测量仪器的配置的简化示意图。图16是图15的配置之一部分的等效电路的简化示意图。图17是另一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、微通道和测量仪器的配置的简化示意图。图18是又一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、微通道和测量仪器的配置的简化示意图。图19是图18的配置之一部分的等效电路的简化示意图。图20是再一种用于本专利技术微流体分析系统实施例的定位电极、微通道和测量仪器的配置的简化示意图。图21是导纳对灌注数的曲线图。具体实施例方式图1-4描述了本专利技术范例性实施例的用以确定液体样品中分析物(例如，检测分析物和/或测量分析物浓度)的微流体分析系统100。微流体分析系统100包括具有微通道104的分析模块102，该微通道104用以接收并输送液体样品(例如，从真皮组织目标位置提取的ISF样品)；用以测量液体样品中的分析物(例如，葡萄糖)的分析物传感器106(例如，电化学分析物传感器或光度分析物传感器)以及第一和第二定位电极108和110。在图1-4的实施例中，微通道104包括前传感器微通道部分104a和后传感器微通道部分104b。微流体分析系统100还包括传感器腔105，分析物传感器106设置在传感器腔105内。微流体分析系统100还包括用以测量第一定位电极108和第二定位电极110之间阻抗的测量仪器112，测量的阻抗取决于微通道104内液体样品(图1-4中未示出)的位置。一般来说，本专利技术的实施例中，测量定位电极之间的阻抗或欧姆电阻可通过在电极之间施加电压并测量结果形成的电流来实现。可在定位电极之间施加恒定电压或交流电压，并分别测量结果的直流电流(DC)或交流电流(AC)。然后，可使用结果得到的DC或AC电流计算阻抗或欧姆电阻。此外，本领域技术人员应该认识到测量阻抗可包括测量电阻电压降(即，欧姆或电压/电流形式的电阻)以及测量电容(即，法拉或库仑/伏特形式的电容)。例如，在实际应用中，可通过在定位电极上施加交流电流并测量结果电流来测量阻抗。对于不同频率的交流电流，电阻效应或是电容效应在确定测量的阻抗中起主导作用。低频时，纯电容成分起主导作用，而高频时，纯电容成分起主导作用。为了区分电阻成分和电容成分，可确定施加的交流电流和测量的结果电流之间的位相差。如果具有零位相偏移，则纯电阻成分起主导作用。如果位相偏移显示电流落后于电压，则电容成分占优势。因而，依据施加的交流电流的频率和定位电极的配置来确定是测量电阻还是测量电阻和电容的组合是有益的。例如，在图1-4的实施例中，可通过在第一定位电极108和第二定位电极110之间施加交流电压并测量结果交流电流，来进行阻抗测量。由于第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以监测液体样品中的分析物的微流体分析系统，所述微流体分析系统包括：分析模块，所述分析模块包括：至少一个微通道，用以接收并输送液体样品；至少一个分析物传感器，用以测量液体样品内的分析物，所述至少一个分析物传感器中的每个与一微通道操作上耦合；以及至少一个定位电极，所述至少一定位电极中的每个与至少一个微通道操作上耦合；以及计量仪器，配置成用来测量所述至少一个定位电极的电特性，所述电特性取决于与被作电特性测量的所述至少一个定位电极操作上耦合的所述微通道内的液体样品的位置。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S博姆，JI罗杰斯，A麦克奈拉格，J莫法特，M斯蒂恩，T里奇特，
申请(专利权)人：生命扫描有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]