CN101135682B - 微流体测试装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定流体的渗透浓度的装置、系统和方法。该装置包括至少一个微流体回路和至少一个设置为与所述至少一个微流体回路进行通信的电路，以确定所述至少一个微流体回路中包含的流体的特性。

Description

微流体测试装置和方法
技术领域
本发明一般涉及一种用于测量相对小的体积的流体的渗透浓度(osmolarity)的装置、系统和方法，更具体地涉及一种用于测量人类眼泪的渗透浓度的装置、系统和方法。
背景技术
干眼症(DES)，也称为干燥性角结膜炎(KCS)，是一种由于泪膜中水分丧失而发生的情况，而且是验光师看到的最普遍的疾病之一。研究已经发现，DES在约15％的50岁以上患者中非常普遍，并且随着年龄的增长而流行。干眼一般是由增加泪膜蒸发的任何情况或降低眼泪生成的任何情况所引起。例如，具有较大的眼睛(即具有更大的表面从而利于蒸发的发生)会引起蒸发的增加。而且，眼泪生成在降低角膜感觉的任何情况中都可能降低，例如长期的接触性镜片佩戴、激光眼部手术、第五神经损伤以及特定的病毒性感染等等会降低角膜感觉。
DES的治疗取决于情况的严重性。某些病人通过使用各种人造眼泪发觉症状减轻。其他人采用包含Omega-3的补品。仍然有其他人求助于泪小管栓子的插入来停止眼泪的排出。然而，有效的治疗起于有效的诊断。
为了诊断DES，确定受影响眼睛中眼泪的渗透浓度是非常有用的。渗透浓度是溶液中渗透活性物质浓度的度量，并且可以以每升溶液溶质渗透摩尔来量化地表示。已知当泪膜丧失水分的时候，相对于水量的盐和蛋白质浓度增加，这导致了增加的渗透浓度。因此，为了诊断和治疗DES患者，对于治疗医生来说期望将样本眼泪流体的渗透浓度进行量化。
当前用于测量渗透浓度的技术涉及渗透压测量、凝固点降低分析、蒸气压测量以及电阻测量。在一种方法中，使用渗压计来测量溶液跨半透膜所施加的渗透压。该渗透压可以与溶液的渗透浓度相关联。
在另一种方法中，样本流体的渗透浓度可以由涉及分析样本流体的凝固点的体外(ex vivo)技术来确定。样本流体凝固点从0℃的偏离与样本流体中的溶质水平成比例，并且指示了渗透浓度。
在另一种已知的体外技术中，将一片过滤纸放置在患者眼睑下面以吸收眼泪流体。该纸片被移除并被放置在测量露点的装置中。与水的露点成比例的露点的降低可以转换为渗透浓度值。
最后，可以通过测量流体样本的导电性来确定渗透浓度。可以通过在眼睑下放置电极而在体内进行测量。可替换地，可以通过收集来自患者的样本并将其传送至测量装置而在体外进行测量。
已知的用于测量渗透浓度的技术，例如如上所述的技术，很少产生准确或一致的结果，原因是它们遭受包括例如反射流泪的诱导以及流体样本的蒸发的问题的影响。当患者的泪腺在眼泪收集期间受到刺激时则发生反射流泪。该刺激产生额外量的液体，这可以导致错误的判读(例如太高的水容量)。相反，当采用非常少的样本以避免反射流泪时，该少量样本通常立即开始蒸发，这导致错误的判读(例如太低的水容量)。
因此，需要一种技术来克服上述的缺陷和限制。
发明内容
在本发明的第一方面中，一种装置包括至少一个微流体回路和至少一个设置为与所述至少一个微流体回路进行通信的电路，用以确定所述至少一个微流体回路中包含的流体的特性。
在本发明的第二方面中，一种用于测量流体的渗透浓度的系统包括承载件，包括通孔、夹具、移动件以及排放器。该通孔被构造并设置为与测试点对准。该夹具被构造并设置为夹住收集器。该移动件被构造并设置为将收集器与通孔对准。
在本发明的第三方面中，一种用于确定流体的渗透浓度的方法包括在夹具中接纳具有流体样本的收集器，以及将该收集器移动到与测试点对准。该方法进一步包括将流体样本从收集器排放到测试点中，测量在测试点中流体样本的特性，以及显示该特性的值。
附图说明
图1示出了根据本发明若干方面的测试载片的顶视图；
图2示出了沿图1的线2-2的剖视图；
图3示出了沿图1的线3-3的剖视图；
图4示出了根据本发明若干方面的测试载片的仰视图；
图5示出了根据本发明若干方面的回路的示意性表示；
图6示出了根据本发明若干方面的确定仪的示意性表示；
图7示出了根据本发明若干方面的系统；
图8示出了根据本发明若干方面的组合的夹具和排放器；
图9示出了根据本发明若干方面的系统；
图10A和图10B示出了根据本发明若干方面的另一系统；以及
图11-图14示出了描述根据本发明若干方面的方法的流程图。
具体实施方式
本发明针对用于确定流体(例如人类眼泪)的渗透浓度的系统和方法。根据本发明，通过测量流体的至少一个电学特性(例如电阻、导电性等等)，可以以临床可行的方式、以纳升规模、以及具有降低的蒸发的能力来确定流体的渗透浓度。以此方式，本发明的实现可用于提供准确和一致的渗透浓度测量，从而便于对病理情况进行诊断和治疗。
图1示出了根据本发明的实现的载片10。该载片10提供有至少一个测试点，该测试点可用于确定流体的至少一个电学特性(例如电阻、导电性)。从与所确定电学特性的已知相关性中可以确定流体的渗透浓度。
在实施方式中，载片10具有第一侧边界12、第二侧边界14以及第一表面15，其中在该第一表面15上定位有至少一个测试点20。尽管该载片10被示出为矩形，但可以理解，该载片10可以具有任何形状(例如椭圆形、圆形等等)。在实施方式中，载片10具有18个测试点20，然而在本发明中其它数量的测试点也是可以的。测试点20可以以任何适当的式样(例如矩形栅格、放射状等等)设置在载片10上。每个测试点包括第一孔(例如大孔25)以及排出孔35。此外，每个测试点20进一步包括第二孔，该第二孔包括直径小于第一孔的第一部分(例如小孔30)以及连接通道(如40所示)。大孔25、小孔30、通道40以及排出孔35结合起来形成微流体回路，其在下面将进行详细描述。尽管以微流体回路来描述本发明，但需要理解的是，本发明可以以任何适当的规模(例如微流体、纳流体等等)来实现。在实施方式中，可以将单个或多个载片封装在保护性的真空封闭的袋子中。
载片10可以由任何适当的材料构成。在实施方式中，载片10由层叠结构(例如通过叠置并烧结多个定制层而形成的陶瓷层压结构)构成。例如，如图2所示，载片10可以包括6层(L1、L2、L3、L4、L5、L6)玻璃陶瓷材料，每一层由二氧化硅、氧化铝、氧化镁以及粘合剂(例如有机粘合剂)的混合物构成。每一层的厚度约为2密耳至6密耳。
在实施方式中，每一层及其相关特征单独形成，然后装配在一起形成载片10。例如，直径约为1100微米的孔形成在第一层L1中以形成大孔25。大孔25可以以任何适当的方式形成，例如切割、激光钻孔、水刀、喷砂、重叠穿孔等等。类似地，直径约为300微米的孔形成在第一层L1中以形成排出孔35。直径约为500微米的孔形成在第二层L2中以形成小孔30。并且在第二层L2中形成连接到小孔30并从该小孔30延伸的宽度约100微米、长度约3500微米的孔从而形成通道40。需要注意的是也可以采用其它适当的尺寸。这些层叠置起来从而大孔25与小孔30重叠，并且排出孔35与通道40的末端重叠。以此方式，形成包绕(enclosed)(例如埋入)的微流体回路，其较少受到蒸发效应的影响。
当流体样本(例如眼泪)沉淀在大孔25中时，流体将通过重力流动到偏移小孔30中。该流体将从小孔30流动到通道40中，并通过毛细管作用流向排出孔35。可以从毛细管作用的速率(例如从微流体回路的尺寸和流体特性中)以及流体的蒸发速率中估计出流体流动通过通道40的速率。从将流体沉淀到大孔25起到流体到达通道40中的任意位置的时间可以通过该速率和微流体回路的已知尺寸来估计出来。
除了微流体回路之外，每个测试点20包括至少一个电路，用于测量包含在微流体回路中的流体的至少一个电学特性(例如电阻)。在实施方式中，电路包括沉淀在通过层L3、L4、L5和L6形成的孔中的导电材料线路，如图3所示。例如，在层L3、L4和L5中基本一致的位置形成过孔45。较大的焊盘50形成在底部层L6的相应孔中。
焊盘50暴露在载片10的底部表面52上，如图4所示，从而测量装备可以与其进行电连接。每个过孔45和焊盘50可以包括例如形成在各个层中并填充有导电材料的孔。该导电材料可以是任何适当的材料，例如金、银、铜、镍、铂等及其组合物。在实施方式中，导电材料包括由按体积是例如约56％的铜、约14％的镍以及约30％的玻璃(例如玻璃陶瓷)的混合物组成的金属膏。该组合物在存储和使用中可以防氧化，并且相对于针对的样本流体具有非常低的电阻。
在图5所示的示例性实现中，6个不同的过孔56、58、60、62、64和66示出作为测试点20的电路的一部分。两个过孔56和58设置在小孔30的周界中。两个过孔60和62在沿通道40的第一下游位置形成在该通道40的任一侧。两个过孔64和66在沿通道40的第二下游位置形成在该通道40的任一侧。此外，第一电极68延伸跨越通道40，连接过孔60和62，并且第二电极70延伸跨越通道40，连接过孔64和66。在实施方式中，第一和第二电极通过在第三层L3的表面上沉淀导电材料而形成。例如，与过孔中所用相同的金属膏可以通过使用已知技术印刷在第三层上。
仍然参考图5，两个电极68、70在从小孔30起的下游位置横贯通道40。各个过孔电连接起来，如虚线所示。当流体填充了小孔30时，该流体将在过孔56和58之间产生电连接。回路单元A1：B1之间的流体的电阻可以以已知的方式来测量，下面将对其进行详细描述。此外，可以通过启动计时器来记录测量的时间。当流体通过毛细管作用移动通过通道40时，其将跨越第一电极68。在此点处，可以测量回路单元B2：B1之间的流体的电阻。当流体继续移动通过通道40时，其将跨越第二电极70，在这点处，可以测量回路单元A2：A1之间的电阻。类似地，可以在第一电极68和第二电极70之间进行测量。
在实施方式中，上述特征可以发生变化以在流体样本上实现期望的效应。例如，排出孔的直径和通道的横截面直径可以保持较小以降低空气-液体界面的面积从而降低来自流体样本的液体蒸发。而且，小孔和第一电极之间，或者排出孔和第二电极之间的分隔距离可以较大，从而增加向电极扩散物质所需的时间。更进一步而言，通道可以形成为非线性路径(例如弯曲、Z字型、蜿蜒等等)从而提高用于扩散的距离而无须使微流体回路的足迹基本上较大。
图6图示了用于确定保持在测试点的微流体回路中的流体样本的渗透浓度的确定仪80。在实施方式中，导电探针82a、82b连接到载片的两个相应焊盘(50’和50”)。例如，第一探针82a(例如pogo探针、鳄鱼夹等等)可以放置为、夹到或滑动地接触于连接到第一过孔60的第一焊盘，并且第二探针82b可以类似地接触于连接到另一过孔64的另一焊盘。在实施方式中，探针82a、82b还连接至测量设备84、桥85以及电流发生器86。例如，测量设备84可以包括rms伏特计，该桥85可以包括100千欧姆的电阻，而电流发生器86可以包括信号发生器。当流体样本放置在大孔25中并填充了小孔30中时，流体将闭合过孔60、64之间的回路。电流，例如来自发生器86的100kHz的正弦信号，可以施加到该回路，并且可以确定流体的至少一个电学特性(例如电阻)，这对于本领域技术人员来说是可以理解的。流体的特定电学特性(例如导电性、电阻)以已知方式直接与流体中的离子浓度相关。因为离子浓度与流体的渗透浓度相关，所以可以从至少一个所测量的电学特性来确定渗透浓度。
当流体闭合第一电极68和过孔58之间的回路并且当流体闭合第二电极70和过孔56之间的回路时可以进行类似的测量。尽管描述了两个电极，但在整个微流体回路的任何位置处可以使用任何数量的电极。以此方式，可以进行和比较流体同一特性的多次测量，从而提高测量准确的可靠性。例如，可以对多次测量执行例行的统计分析，从而确定置信因子，然后该置信因子可以与预定的通过/失败阈值进行比较。
在实施方式中，确定仪80包括显示器90，其显示来自测量设备84的测量值。例如，显示器90可以包括LCD显示器，其显示对应于流体的所测电学特性的数字值。用户可以基于所测电学特性与渗透浓度之间的已知相关性，采用参考表将所显示的数字值转换为渗透浓度值。可选地，自动地将所测电学特性相关到渗透浓度的相关设备95，可以设置在测量设备94和显示器90之间。该相关设备95可以包括例如计算机处理器，其接收所测电学特性的值，通过访问查找表或相关性方程将所测电学特性的值转换为渗透浓度值，以及向显示器90输出该渗透浓度值。
图7示出了根据本发明若干方面的系统100。在实施方式中，系统100包括收集器102、承载件105、测试台110。系统100还可以包括如上所述的载片10。以此方式，系统可用于确定流体的渗透浓度。
在实施方式中，收集器102包括微吸管或毛细管，并且用于收集将要被测试的流体样本。例如，微吸管可以用于通过毛细管作用从人类眼睛收集眼泪而不会引入反射眼泪，这在现有技术中是已知的。在实施方式中，如下所述，该收集器102的大小对应于系统的其它单元。例如收集器102的末段的外部直径的大小可以小于大孔的直径但大于测试点的小孔的直径。
承载件105包括保持结构120，用于保持和对准载片。该保持结构120的形状和大小可以是任何方式，并且可以由任何适当的材料制成。在实施方式中，保持结构120包括由塑料(例如通过注塑)形成的类盘部件。该保持结构120包括接纳载片的接纳部分125。在实现中，该接纳部分125可以是设置在保持结构120中的狭槽，并且载片可以滑动地接纳在该狭槽中。
保持结构120还包括通道130，其被设置在保持于接纳部分125的载片的各测试点之上。例如，可以具有18个通道130，其与在接纳部分125中保持的载片的18个测试点的部分(例如大孔)对准。通道130有助于将流体样本精确地放置在相应的测试点上(例如放置到大孔中)。
在实施方式中，承载件105进一步包括对准设备，例如设置在保持结构120的顶部表面上的销140。该销140可以与保持结构120集成或分离。该销140有助于将承载件105以及因此将保持在其中的载片的测试点与测试台110对准。
仍然参考图7，测试台110包括壳体145、适于移动收集器102的移动件150、适于从收集器102排放流体样本的排放器155，以及适于夹住收集器102的夹具160。
壳体145适于通过销140可移动地连接到承载件105。以此方式，位于承载件105中载片上的测试点可以精确地与壳体145的其它单元对准。壳体145可以是任何适当的大小和形状，并且可以以任何适当的材料来构造。
移动件150适于将夹住的收集器102与承载件105的相应通道130对准。在实施方式中，移动件150包括一个或多个致动器(例如螺杆、齿条-齿轮、气动等等)的组合，其被设置为沿正交轴线(例如图7中所示的x、y和z)前后移动收集器102。移动件150还可以包括一个或多个控制器(例如可编程逻辑控制器、微处理器等等)，用于控制该致动器。这些致动器和控制器在现有技术中是已知的，并且可以与壳体145分离安装或安装在壳体145中。通过对壳体145、承载件105以及收集器102的尺寸的了解，移动件150可用于将收集器102移动为与各个通道130精确对准。一旦与通道130对准，则移动件150可以使得收集器102通过通道130移动到与各个测试点对准并正好处于所述各个测试点之上方的位置。以此方式，在流体样本从收集器102排放到载片上之前，流体样本可以精确地与测试点对准。
排放器155适于将流体样本从收集器102排放到载片上。在实施方式中，这是通过增加收集器102中保持的流体样本后面的空气压力来完成的。这可以以任何已知的方式来完成，例如使用弹性球、空气泵、空气压缩机等等。增加的空气压力将样本推出收集器102。如上所述，当收集器102与测试点对准的时候，样本被排放到测试点上(例如排放到微流体回路中)。排放器或其组件可以位于壳体145内部或外部。
夹具160适于接纳和保持收集器102，从而收集器可以如上所述的那样适当地移动并且流体样本被排放出来。在实施方式中，排放器155和夹具160组合在一起，如图8所示。在此实现中，夹具160包括夹具主体165，其绕轴线铰接开启和闭合，该轴线与收集器102的纵向轴线偏移并与之平行。当夹具主体165铰接开启时，收集器102可以接纳在密封部分170中。当夹具主体165环绕收集器102铰接闭合时(如图8所示)，密封部分170被设置为夹住该收集器102而不破坏它，并在收集器102周围提供基本气密的密封。此外，当夹具主体165环绕收集器102闭合时，收集器102的顶端设置在间隙175中。
仍然参考图8中的实现，排放器155包括可弹性形变薄膜180，其形成间隙的边界的一部分。在实施方式中，该薄膜180由弹性材料构成，然而可以使用任何适当的材料。排放器155还可以包括任何适当的设备(例如压电致动器、空气泵等等)，用于向薄膜180施加力，这将把薄膜180移动到间隙中(如图8中的箭头所示)。薄膜180移动到间隙中增加了收集器102中流体样本后面的压力，从而流体样本将从收集器102中排放出来。图9中示出了系统100的若干方面。在实施方式中，保持结构120可以包括电接触部分185，其被构造并设置为与设置在承载件105的接纳部分125内的载片的各个焊盘进行接触。对于本领域技术人员是很明显的是，该电接触部分185可以连接至测量设备，从而可以确定特定测试点中流体的渗透浓度。例如，对于具有18个测试点和每个测试点6个焊盘的载片，保持结构120可以提供有108个(6乘以18)单独的接触部分185。以此方式，当载片被接纳在接纳结构125中时，该载片的每个焊盘将与承载件的相应接触部分185进行接触。
在实施方式中，接触部分185进一步连接到确定仪80(例如如上所述的确定仪)，以确定测试点中流体的渗透浓度。例如，接触部分185可以连接(有线连接)到选择设备190(例如开关、处理器、微处理器等等)，该选择设备190则连接到确定仪80的探针。本领域技术人员可以理解的是，选择设备190可以操作为将两个相应的接触部分180隔离开，从而在与两个相应接触部分185接触的焊盘之间形成回路的流体的电阻可以通过确定仪80来确定。以此方式，可以确定在焊盘之间形成回路的流体的渗透浓度。
选择设备190和/或确定仪80可以与系统100的其它单元分离设置，例如设置在手持设备或桌上型计算机中。可替换地，选择设备190和/或确定仪80可以集成到承载件105或测试台110中。此外，用于向系统的各种控制器提供输入的输入设备(例如小键盘、按钮、开关等等)可以分离于所述承载件105或测试台110设置，或与承载件105或测试台110集成。
图10A和图10B示出了根据本发明若干方面的可替换系统200。在此实施方式中，系统包括收集器202、承载件205以及测试台210。收集器202和承载件205可以与上述的类似。在实施方式中，测试台210包括壳体245、移动件250、排放器255以及夹具260，其可以与上述的类似。
在该实现中，测试台210还包括连接到壳体245的铰接门300，如图10B所示。该铰接门300可以承载该承载件205、移动件250、排放器255以及夹具160的部分。门300可以开启以插入载片、承载件205以及收集器202(具有流体样本)到测试台210中。当门300关闭的时候，系统200通过致动器和控制器将收集器202移动到承载件205的适当通道处并将流体样本排放到测试点上。当关闭门300时，移动和排放可以是自动的，或者可以要求用户输入(例如从按钮、小键盘、开关等等)。
系统200(以及上述的系统100)可以包括输出显示器320(例如LCD、计算机屏幕等等)，用于显示信息，例如由确定仪所确定的值、用于用户的菜单和/或指令等等。此外，系统200(以及系统100)可以包括输入设备325(例如按钮、小键盘、开关等等)以从用户接收输入。显示器320、输入设备325以及确定仪(如上所述)可以集成在壳体245中。
使用方法
图11-图14是实现本发明的步骤的流程图。图11-图14可以等同地表示本发明的高级框图。图11-图14的某些步骤在客户端-服务器关系中可以从服务器中实现和执行，或者它们可以运行在用户工作站上，其中有操作信息被传递到用户工作站从而创建上述浏览。此外，本发明的若干方面可以采用整体硬件实施方式、整体软件实施方式、包含硬件和软件元素二者的实施方式的形式。
在一个实施方式中，本发明的若干方面在软件中实现，该软件包括单不限于固件、驻留软件、微代码等等。而且，本发明的若干实施方式可以采用计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可以从计算机可用或计算机可读介质中访问，这些计算机可用或计算机可读介质提供由计算机或任何指令执行系统使用或结合它们使用的程序代码。为了该描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是包含、存储、传送、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或结合它们使用的程序的任何设备。该介质可以是电、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或装置或设备)或程序介质。计算机可读介质的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘以及光盘。光盘的当前例子包括压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、压缩盘-读/写(CD-R/W)和DVD。
图11示出了根据本发明第一方面的第一方法400。在步骤405，出于确定流体的渗透浓度的目的，收集流体样本。在实施方式中，例如可以通过上述的微吸管或毛细管等收集器来收集样本。此收集器可用于从患者(例如人类、狗、猫等)汲取流体(例如眼泪、血液等等)，这将是本领域技术人员可以理解的。
在步骤410，将该样本沉淀到测试点。在实施方式中，这包括使用先前描述的系统100、200来将样本沉淀到载片的测试点上，从而样本进入微流体回路中。例如，收集器可以与一部分测试点(例如测试点的大孔)对准，并且通过增加样本后面的空气压力而从收集器排放出样本，从而样本排放到测试点上。
在步骤415，测量流体的至少一个电学特性。在实施方式中，这是当样本通过毛细管作用移动通过微流体回路时利用上述的确定仪来实现的。例如，可以将电流应用到适当的电路，并且可以以已知方式测量流体的电阻(或电导)。
在步骤420，将测量的流体的至少一个电学特性值相关到流体的渗透浓度值。在实施方式中，这是利用微处理器来实现的，该微处理器将查找表或相关性方程应用到所测电学特性的值上。然后，在步骤425，显示该渗透浓度值。在实施方式中，该值显示在LCD、计算机屏幕或类似的显示器上。
图12示出了根据本发明第二方面的第二方法430。步骤405’，410’以及415’可以以类似于第一方法400的步骤405、410以及415来执行。然而，在第二方法430中，所测的特性值在步骤435中显示，这是在步骤440将其相关到渗透浓度之前。例如，所测特性的值，例如对应于所测特性的电压，在步骤435显示。然后，在步骤440，用户通过例如参考所写的表手动地将该值相关到渗透浓度值。以此方式，第二方法430的实现可以不使用自动相关设备(例如微处理器)。
图13示出了根据本发明若干方面的步骤410的进一步示例性细节。需要理解的是，图13还可以表示步骤410’的示例性细节。此外，尽管在下面针对第一系统100描述图13，但需要理解的是，结合第二系统200(或本发明范围中的任何其它系统)可以执行类似的步骤。
在步骤500，在收集了流体样本之后，载片连接到承载件并且二者均连接到测试台。在实施方式中，这包括将在载片插入到承载件的接纳部分中，从而载片的焊盘接触接触部分。然后该承载件通过销连接到测试台。可替换地，该承载件可以首先连接到测试台，然后该载片连接到承载件。以此方式，载片的各种电路通过焊盘和接触部分与选择设备以及确定仪进行通信。此外，作为步骤500的结果，载片的测试点相对于测试台以已知的位置进行空间定位，从而收集器可以精确地与测试点对准。
在步骤510，将收集器插入到夹具中。在实施方式中，使用图8所述的组合夹具/排放器。例如，步骤510可以包括开启夹具主体，将收集器沿密封部分放置，从而收集器的顶部延伸到缝隙中，以及环绕收集器闭合该夹具主体。以此方式，收集器(以及因此保持于其中的流体样本)连接到测试台，从而其可以移动到测试点和与测试点精确对准。
在步骤515，移动夹具以将收集器与相应测试点对准。在实施方式中，这包括使用移动件沿三个正交轴线的任意一个移动夹具。因为载片的测试点相对测试台以已知位置进行空间定位，所以可以对移动件进行预先编程以自动地移动夹具，从而被夹住的收集器与特定测试点对准。在测试点之上方对准收集器之后，移动件可以进一步移动夹具(例如在收集器的纵向轴线的方向上轴向移动)，从而收集器的较低末端移动通过通道并到正好处于特定测试点的大孔上方的位置。
在步骤520，从收集器中将流体样本排放到微流体回路中。例如，可以向排放器的薄膜施加力(如图8中虚线箭头所示)。将薄膜移动到间隙中增加了收集器中流体样本后面的空气压力，并将流体样本推出收集器末端。如上所述，可以以任何已知的方式(例如通过压电致动器、空气泵、压缩空气等等)来将力施加到薄膜，并且可以在测试台中集成用于施加力的机构。
仍然参考步骤520，流体样本在其从收集器中排放出来之后填充相应测试点的大孔。流体通过重力和/或毛细管作用从大孔流动到偏移的小孔。该流体通过毛细管作用继续流动通过通道，同时排出孔允许原来处于通道中的空气在流体填充到通道中时跑出。当流体流动通过微流体回路时可以测量流体的至少一个特性。通过保持该流体至少部分包绕在通道中，可以最小化或避免蒸发对此测量的有害影响。
图14示出了根据本发明若干方面的步骤415的进一步示例性细节。需要理解的是，图14还可以表示步骤415’的示例性细节。此外，尽管以下针对第一系统100描述了图14，但需要理解的是，可以结合第二系统200(或处于本发明范围中的其它系统)来执行类似的步骤。
在步骤600，在流体样本已经沉淀在微流体回路中之后，激活至少一个电路的第一个。例如，当流体填充了小孔时，流体通过在过孔56和58之间提供导电连接而形成第一回路A1：B1(见图5)。在实施方式中，选择设备用于通过使过孔56、58的各个焊盘与确定仪的探针82a、82b进行电通信而激活第一回路A1：B1。例如，与过孔56相关联的焊盘与探针82a进行通信，而与过孔58相关联的焊盘与探针82b进行通信。
在步骤605，进行流体的至少一个特性测量的第一个。在实施方式中，确定仪用于测量上述第一回路(例如过孔56、58之间)中流体的电阻。第一特性测量可以被显示和/或被存储(例如在计算机存储器中)。
在实施方式中，在步骤610，当进行第一特性测量时(例如在步骤605)启动计时器。例如，可以启动微处理器中的计时器(例如计数器)机制，这对于本领域技术人员来说是可以理解的。计时器提供一种用于协调同一微流体回路中相同流体样本的多个特性测量的机制。也就是说，通过获知流体通过微流体回路的毛细管作用的速率，可以预先确定流体到达沿通道长度的任意点的时间。因此，通过在流体闭合第一电路时启动该定时器，该定时器可用于指示何时激活沿通道长度的后继回路。以此方式，可以在预定位置和时间来进行多个特性测量。
在步骤615，去激活(de-activate)第一回路。这可以包括例如通过解除过孔56、58与确定仪之间的通信使用选择设备来去激活回路A1：B1。可以在进行第一特性测量之后并且激活第二回路之间的任意时刻来去激活第一回路。
在步骤620，激活第二回路。当流体流动通过通道时(例如在小孔朝排出孔的方向中)，其将跨越第一电极68。在这点，流体通过在第一电极68和过孔58之间提供导电连接(参见图5)而形成第二回路B2：B1。在实施方式中，通过使过孔58和60(或62)的各个焊盘与确定仪的探针82a、82b进行电通信使用选择设备来激活该第二回路B2：B1。例如，与过孔58相关联的焊盘与探针82a进行通信，而与过孔60相关联的焊盘与探针82b进行通信。
在步骤625，进行流体的第二特性测量。在实施方式中，使用确定仪来测量上述第二回路(例如过孔58、60之间)中流体的电阻。该第二特性测量可以被显示和/或被存储(例如在计算机存储器中)。在实施方式中，在第一测量之后的预定时间间隔自动地进行第二特性测量。这可以例如基于计时器值来实现。
在步骤630，去激活第二回路。这可以包括例如通过解除过孔58、60与确定仪的通信使用选择设备来去激活回路B2：B1。可以在进行第二特性测量之后但在激活第三回路前的任何时刻去激活第二回路。
在步骤635，激活第三回路。当流体继续流动通过通道时，其将经过第二电极70。在此点，流体通过在第二电极70和过孔56之间(参见图5)提供导电连接而形成第三回路A2：A1。在实施方式中，通过使过孔56、64(或66)的各个焊盘与确定仪的探针82a、82b进行电通信而使用选择设备来激活该第三回路A2：A1。例如，与过孔56相关联的焊盘与探针82a进行通信，而与过孔64相关联的焊盘与探针82b进行通信。
在步骤640，进行流体的第三特性测量。在实施方式中，进行第三特性测量。在实施方式中，使用确定仪来测量上述第三回路(例如过孔58、60之间)中流体的电阻。第三特性测量可以被显示和/或存储(例如在计算机存储器中)。
在实施方式中，可以在步骤605中进行了第一测量之后的各个预定时间间隔执行步骤615-640。该各个预定时间间隔可以基于流体通过微流体回路的毛细管作用的速率来确定。可以监视在步骤610启动的计时器以识别特定的预定时间间隔何时消逝。以此方式，可以由监视该计时器并控制确定仪和选择设备的控制器(例如处理器)来自动地执行进行多个特性测量。
尽管针对三个测量和回路描述了步骤600-640，但本发明可以包括任何适当数量的回路(以及因此测量)。此外，电路(例如过孔和电极)可以设置在沿微流体回路的任何适当位置。
如果进行了多个测量，则可以在步骤645执行所测值的统计分析。在实施方式中，针对所有搜集的测量来计算均值和置信因子。如果置信因子超出预定阈值(例如90％)，那么该均值视为有效。该均值可以相关到渗透浓度值，然后显示(如在步骤420和425)，或者，可替换地，先显示然后将其相关到渗透浓度值(如在步骤435和440)。还可以显示该值有效的指示和/或置信因子。
在实施方式中，如果置信因子不超出该预定阈值，则该均值视为无效。可以显示该值无效的指示和/或置信因子。此外，除了被显示之外，任何数据(例如搜集的测量数据、均值、置信因子、渗透浓度等等)可以存储起来(例如在计算机存储器等中)以供后续使用，和/或可以通过网络(例如LAN、WAN、互联网、无线网络等)进行发送。
尽管就测量人类眼泪的渗透浓度对本发明进行了描述，但本发明并与局限于这种应用。本发明可用于其它流体，例如血液、尿液、汗液、淋巴液、精液等等。此外，本发明可用于测试来自任何源(例如饮用水)的流体的渗透浓度，而不仅是来自人类的流体。因此，尽管根据实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应当认识到，可以通过修改来实施本发明，并且本发明处于所附权利要求书的实质和范围中。

Claims (7)

1.一种装置，包括：
至少一个微流体回路，所述微流体回路由大孔、小孔、通道以及排出孔结合起来形成，所述大孔与所述小孔重叠，并且所述排出孔与所述通道的末端重叠，以形成包绕的微流体回路；
至少一个电路，设置为与所述至少一个微流体回路进行通信，以确定在所述至少一个微流体回路中包含的流体的特性；以及
载片，
其中所述至少一个微流体回路设置在所述载片中，所述载片包括层叠结构并且所述至少一个电路包括设置在所述层叠结构的第三层中的导电材料，
其中所述大孔和排出孔处于所述层叠结构的第一层中，并且所述小孔和通道，处于所述层叠结构的第二层中。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述至少一个微流体回路包括多个设置在所述载片中的微流体回路；以及
所述至少一个电路包括多个电路。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述层叠结构的层包括包含二氧化硅、氧化铝以及氧化镁的混合物。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个微流体回路形成在所述层叠结构的至少两个层中。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个电路包括在第一位置处设置在所述通道中的第一电极以及在第二位置处设置在所述通道中的第二电极。
6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：
第一探针，接触所述至少一个电路的第一部分；
第二探针，接触所述至少一个电路的第二部分；
连接到所述第一探针和所述第二探针并且被构造和设置为确定流体的特性的值的设备；以及
连接到所述设备的显示器。
7.根据权利要求6所述的装置，进一步包括相关设备，其接收所述特性的值并生成所述流体的渗透浓度值，
其中所述显示器显示所述渗透浓度值。
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