CN104884953A

CN104884953A - 监测流体介质样品中的沉积参数的装置和方法

Info

Publication number: CN104884953A
Application number: CN201380062171.0A
Authority: CN
Inventors: R·J·邓恩; L·贝罗费南德兹德桑梅德; R·H·伊博森; V·德扎克沃
Original assignee: Mike Luo Weisike Co
Current assignee: Mike Luo Weisike Co
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: WO2014083300A1; JP2016502089A; JP6116701B2; GB2508358A; GB2508358B; EP2926133B1; GB201221432D0; US20150316461A1; US10054531B2; CN104884953B; EP2926133A1

Abstract

提供了测量流体介质样品中悬浮物或沉淀物的沉积参数的方法，所述方法包括提供至少一个微悬臂传感器，所述微悬臂传感器包括具有不同热膨胀系数的至少两种材料，并且具有整合在其中的加热器和压阻传感器；用一个或多个电脉冲对所述加热器施加脉冲，以在所述微悬臂中引起热产生；对所述整合的压阻传感器的输出取样，以表征在流体介质样品中沉积期间所述微悬臂的响应；和从所述表征的响应测定沉积参数的值。也提供了被安排来实施所述方法的装置。

Description

监测流体介质样品中的沉积参数的装置和方法

技术领域

本发明大体上涉及测量悬浮物或沉淀物在流体介质样品中的沉积或扩散的方法和测量设备，尤其涉及使用自感式微悬臂流体探针传感器测定沉积或扩散速率。

背景技术

测量流体介质中悬浮物或沉淀物的沉积(或在重力的影响下，悬浮颗粒在液体中的沉降的能力)、浮力(或悬浮颗粒在流体中上升的能力)或扩散速率可用于各种领域，比如医学诊断、机械/工业加工(或加工机械测试)、环境监测等等。这样的测量可以是由于流体悬浮物和试剂之间的密度差异或反应而导致的样品分离的结果。沉积颗粒质量、形状和尺寸都影响沉积速率并且这些特性可由测量的沉积速率来评估。例如，在医学诊断中，红细胞沉积速率(ESR)是最频繁进行的医学实验室测试之一，其反映红细胞在静态立式容器中由于重力而从血浆分离的速率。在大约60分钟不间断的沉降时间之后，通过测量从顶细胞水平至血浆水平的顶部的距离，宏观形态学上测定沉积速率(以mm/小时测量)。

存在测量流体中悬浮物的沉积速率的已知方法，但是它们每种均具有相关的缺点，包括响应时间、样品制备、装置尺寸、成本或执行的复杂性，等等。例如，光技术(比如激光源)可仅用于透明的容积(bulk)流体介质。

发明内容

提供测量流体介质样品中悬浮物(suspensions)或沉淀物的沉积参数的方法，所述方法包括提供至少一个微悬臂传感器，所述微悬臂传感器包括具有不同热膨胀系数的至少两种材料，并且具有整合在其中的加热器和压阻传感器(piezo-resistive sensor)；用一个或多个电脉冲对加热器施加脉冲，以在微悬臂中引起热产生；对整合的压阻传感器的输出取样，以表征在流体介质样品中沉积期间微悬臂的响应；和从表征的响应测定沉积参数的值。

在本说明书中，术语测量包括监测。

该方法可进一步包括由沉积参数的测定值确定流体介质样品中预定的反应的性质，其中性质包括预定的(即特定的)反应的存在或程度。

该方法可进一步包括测定悬浮物的体积百分数。

该方法可进一步包括以已知标准将至少一个微悬臂响应校准成悬浮物的体积百分数，以形成校准的微悬臂响应特征，任选地，其中已知的标准是血细胞比容标准。

流体介质样品可包括生物样品，并且反应则可包括下述任何一个或多个：红细胞沉积速率；和沉淀免疫分析。

悬浮物或沉淀物的沉积参数可包括下述任何一个：沉积速率；沉积的存在与否；沉积的预定量；沉积的标称绝对值(nominal absolutevalue)；悬浮物浓度；和血细胞比容值。

悬浮物或沉淀物的沉积参数可归于一个或多个反应的产物或直接归于一个或多个反应。

悬浮物或沉淀物或绒屑(flock)的沉积参数可归于凝聚剂的作用的产物或直接归于凝聚剂的作用。

该方法可进一步包括基于测量的沉积参数测量下述的任何一个或多个：流体介质中跨膜的扩散或灌注速率、流体介质中与表面分开的悬浮物或沉淀物的扩散、或流体介质中的细胞粘附(cellular adhesion)。

该方法可进一步包括同时使用微悬臂测量流体介质的温度和基于温度校正测量的沉积值，其中可使用压阻传感器或交替配置的加热器(例如在‘温度读出’模式中)测量温度。

至少一个(或多个)微悬臂传感器可以物理地分布在包含流体介质的样品测试室的周围(或贯穿其中，内表面上)，或在使用测试的流体介质的实体内，以获得对测试的流体介质内沉积值的位置特定监测。

至少一个微悬臂传感器包括多个微悬臂，其中多个微悬臂可以沿着沉积发生所沿着的轴物理地分布。沉积发生所沿着的轴可被定义为平行于重力作用或离心力的轴。

该方法可进一步包括提供至少两个基本上类似的微悬臂，其中第一微悬臂放置在第一流体介质中和第二微悬臂放置在第二流体介质中，其中该方法进一步包括当第一微悬臂和第二微悬臂都浸入各自的第一和第二流体介质中时，比较整合至第一微悬臂的压阻传感器的输出与整合至第二微悬臂的压阻传感器的输出。

第一流体可以是对照流体，第二流体介质可包括悬浮物。第一微悬臂可以是对照微悬臂和第二微悬臂可以是(沉积)测量微悬臂。

第一流体可以是包含悬浮物的流体介质的第一样品，第二流体可以是包含悬浮物的流体介质的第二样品，第一微悬臂可以是在第一位置和/或方向的测量微悬臂和第二微悬臂可以是在第二位置和/或方向的测量微悬臂。

该方法可进一步包括倒置使用中的至少一个微悬臂(例如通过倒置整个设备，或通过激活内部工具以倒置相关的微悬臂)，和/或用一个或多个电脉冲对加热器再施加脉冲，以在微悬臂中引起热产生，和/或对整合的压阻传感器的输出再取样，以表征在流体介质样品中沉积期间微悬臂的倒置响应(inverted response)，和/或从表征的倒置响应测定沉积参数的值。

还提供了适应或被布置来进行任何描述的方法的装置。

还提供了用于测量流体介质样品中悬浮物或沉淀物的沉积参数的装置，其包括至少一个微悬臂传感器，所述微悬臂传感器包括具有不同热膨胀系数的至少两种材料，并且具有整合在其中的加热器和压阻传感器；发热工具，其被布置来用一个或多个电脉冲对加热器施加脉冲，以在微悬臂中引起热产生；取样工具，其布置为对整合的压阻传感器的输出取样，以表征在流体介质样品中沉积期间微悬臂的响应；和逻辑系统(logic)，其被布置来从表征的响应测定沉积参数的值。

该装置可进一步包括具有两个子室的样品测试室(或两个测试室，其间具有或不具有流体连通——取决于两个室如何被流体样品填充，和在测试/测量期间它们是否被混合)，其中至少一个微悬臂包括两个微悬臂，其中一个微悬臂位于两个子室的每一个中。在这种双室/双微悬臂实施方式中，两个微悬臂在使用期间可彼此径向相对地定位，以便一个微悬臂可操作以测试沉积(即在重力或离心力的影响下向下方向中的颗粒的浓度)，而另一个微悬臂可操作以测试浮力(即在通过液体施加的向上的力的影响下颗粒的浓度)。在另一实施方式中，多个微悬臂可以此方式分布，从而可监测颗粒从较高浓度的源放射状地扩散(不是像沉积或浮力那样高度方向性的)。

该装置可包括两个另外的微悬臂，其中样品测试室的两个子室的每一个均具有两个微悬臂，每个微悬臂沿着感兴趣的轴彼此相对地定位于测试室的任一端。

感兴趣的轴可以是重力或另外的力发生作用所沿着的轴。

实施方式也提供包括至少一个微悬臂的测试装置。这些微悬臂可布置为执行任何本文描述的方法。至少一个微悬臂可在制造时(使用前)被校准，其中数字存储器可操作的偶联至微悬臂，和/或读数设备和/或与读数设备结合使用的包含至少一个微悬臂的去除盒，使得在任何描述的方法中使用期间，(使用前)校准可用于微悬臂的输出的校正。

在本文讨论了沉积参数(例如沉积速率或沉积物的形成)的测量的情况下，浮力(即以与沉积方向相反的方向推动颗粒)测量也是意图的。通过参考下文描述的实施方式，本发明的这些和其他方面将是明显的，并且被阐释。

附图说明

参考附图，本发明的进一步细节、方面和实施方式将仅通过举例的方式被描述。在附图中，相同的参考编号用于识别相同或功能相似的元件。为了简化和清楚，阐释图中的元件被示出，并且不需要按比例绘制。

图1显示了根据本发明的示例性实施方式的、用于测量沉积的基于微悬臂的传感器的侧面透视图；

图2显示了根据本发明的示例性实施方式的、基于微悬臂的传感器的两种不同示例性配置的顶部透视图；

图3显示了根据本发明的实施例的、用于检测/测量悬浮颗粒的沉积/浮力或颗粒在悬液中的扩散速率和/或分散速率或在溶液中的扩散速率的一个或多个微悬臂的不同示例性可能位置；

图4显示了响应与血浆流体样品相比较在不同方向下的全血中红细胞的沉积，来自根据本发明的示例性实施方式的微悬臂传感器的输出信号；

图5显示了响应在倒置之前和倒置后立即进行的全血中红细胞的沉积，来自根据本发明的实施方式的微悬臂传感器的输出信号；

图6显示了对于对全血中各种血细胞比容(血液样本的细胞体积百分数)水平的校准响应，来自根据本发明的示例性实施方式的微悬臂传感器的输出信号；

图7显示了响应全血中各种血细胞比容(血液样本的细胞体积百分数)水平，来自根据本发明的示例性实施方式的微悬臂传感器的输出信号；

图8显示了本发明的一些双室或更多室的示例性实施方式，其具有不同数量和位置的微悬臂。

优选实施方式详述

本发明的实施方式和实施例提供了使用自感式微致动器测量流体介质(样品，或流体的原位测试)内悬浮物或沉淀物的沉积速率(比如红细胞沉积速率，等等)的测量设备和方法，如下更详细描述。描述的基于微致动器的传感器探针以微悬臂或梁(beam)的形式被公开，但是其他物理形式的传感器也可实现。

本文使用的术语“流体介质样品”可指单一流体或两种或更多种流体的组合，或一种或多种流体与引起反应的另一种介质，例如催化剂、凝聚剂等等，的混合物。术语“流体介质样品”也可包括一种或多种流体(一种或多种)介质(一种或多种)中的物理或复合悬浮物，例如同时包括(半)固体部分以及流体(一种或多种)诸如液体或气体的微粒悬浮物。微粒可以是流体介质样品的相互作用部分，例如当它们作为凝聚物、絮凝物等等形成时。广义上，流体介质样品可以是从取自样本的适于测试的任何化学样品或生物样品。

测量设备可形成动态微观测试/诊断系统的一部分，所述系统对测量流体介质样品中的一个或多个特定的反应的悬浮物或沉淀物随着时间推移的沉积速率或扩散速率(其中本文使用的‘扩散’意思是与沉积相对，即其中颗粒相对于容积流体介质上升)灵敏，并且作为初始混合器也可提供独特的平行功能(即在测试下启动/帮助流体介质样品中的相互作用(一种或多种)，其导致悬浮物的沉积/扩散)，因而也可有助于加速任何化学驱动的沉积的启动(start)。微悬臂可至少部分用例如催化剂涂布，用于产生沉积或有浮力的颗粒的反应，因此任何添加的微悬臂涂层的选择和量可以是用途依赖性的)。这种系统尤其适用于涉及流体中生物和化学悬浮物的测量。公开的方法和设备与标准已知的流体沉积测试方法相比还具有更低的功率要求。

测量设备可用于同时测量流体介质样品中的悬浮物或沉淀物的沉积速率和流体介质样品中的悬浮物体积百分数，以允许沉积速率测量的补偿(compensation)，因而允许更高的精确度。

公开的方法和设备也具有高的灵敏度，并且与用于沉积速率测量的标准已知方法相比可以少的体积提供(相对)直接的响应，并且可基于已知流体介质例子——例如具有已知体积百分数的悬浮物流体介质或颗粒等——中的校准提供速率校正。

多个这样的基于微致动器的传感器可一起使用，例如以阵列，网格或围绕/跨过/遍及流体介质测试室的其他分布，以形成不同的传感器装置/系统或面积/体积测试系统，如以下更详细描述。本说明书包括对本发明的实施方式进行的实验的结果，以评估根据本发明的基于微致动器的方法和测量设备(一种或多种)测量流体介质样品中悬浮物或沉淀物的沉积的能力。

图1显示了根据本发明的示例性实施方式的基于动态自感式微悬臂的微致动器测量设备100的侧面透视图。具体地，该图图解，在至少一个整合的微加热器140的控制和使用至少一个移动传感器150检测的微悬臂作为整体的移动下，微悬臂致动器110可如何机械扫描(sweep)120其中具有颗粒悬浮物或沉淀物130的容积流体介质。微加热器140和传感器150可嵌入微悬臂中，并且微悬臂可延伸到平面外面进入流体介质样品中。相对于容积流体介质具有更高密度的悬浮物130将向下移动(即在重力下)135并且以恒定速率沉积至室的底部，所述恒定速率被测量为沉积速率。类似地，相对于容积流体介质160具有更低密度(和可/将与表面分开)的悬浮物在流体介质中将具有向上(即与重力作用相对的方向)165的扩散速率，并且这两种类型的“沉积”速率都可通过描述的微悬臂沉积传感器测量，从而表征或简单确认反应和/或指示沉积/浮力的强度和速率，或相关的参数。测量设备也可测量导致悬浮物从溶液分开(drop out)和沉积的生物或化学反应。

典型微悬臂布置的一个缺点是微悬臂由相对刚性的材料，比如硅形成，因此限制传感器就探测流体/液体样品的微流变学特性而言的偏转范围(因而限制灵敏度)。受限制的偏转需要使用光学杠杆或干涉仪技术高分辨率读出微悬臂偏转，所述光学杠杆或干涉仪技术是大体积的、需要对准和校准，因而不适于简单的便携式设备。典型的被动系统(passive system)(依赖于在表面上的结合)的缺点是成比例的大背景和系统噪音(由于通过吸收而进行的非特定的结合和机械改变)。这种系统也具有非常低(<1微米)的偏转，其需要高分辨率读出方法。

根据本发明的示例性实施方式的基于微悬臂的传感器可形成为梁，其通过第一端连接至主体，其中第二端远离第一端，相对于主体自由移动。微悬臂梁通常具有矩形表面积，其中矩形的较长边从主体延伸。微悬臂可包括至少两层材料的层压件，每个层的材料具有不同的热膨胀系数(即提供双压电晶片结构(bi-morph structure))。材料可以是不同的材料，或加工过的(例如受到应力(stressed))相同材料，以便具有不同的热膨胀系数。适于形成至少两个层的层压件的一种示例性材料是聚酰亚胺。

在施加热的情况下，对于相同的温度上升，一个层的膨胀将大于另一层的，因此微悬臂将朝着具有更低热膨胀系数的材料的方向弯曲。当冷却时，对于相同的温度下降，一个层将比另一层收缩更快，因此微悬臂则将朝着具有更大热膨胀系统的材料的方向弯曲。

致动加热器可位于微悬臂上或其中，并且可包括传导性材料，其形成跨微悬臂表面区域的连续线或路径(track)。加热器可进一步包括电接触，用于输送电流至加热器(并且导致热来自加热器的热损耗)。为了使用方便，这些电接触在使用时可位于主体的上表面。

一个或多个整合移动传感器也可位于微悬臂上或其中，并且也可包括传导性材料，其形成跨微悬臂表面的连续线或路径。移动传感器可由压阻材料形成，所述压阻材料也可通过检测由于温度改变而导致的电阻改变而提供热检测能力。

惠斯通电桥电路可用于测量整合的移动传感器(一个或多个)的输出，因为它们对于电容和电阻的比较测量是尤其灵敏的装置。惠斯通电桥电路可与微悬臂一起使用，以测定微悬臂的移动(即弯曲)量，或整体微悬臂传感器系统的其他特性(或特性的改变)，比如热特性。惠斯通电桥可位于微悬臂的主体上，或远离微悬臂传感器，但是连接至微悬臂传感器，比如整合的传感器(一个或多个)，的各自部件的电接触。使用时，施加电压穿过惠斯通电桥电路，并且在电桥中心测量电压输出。当电桥的输出是零时，认为电桥是平衡的并且电阻/电容相等。当一个支柱(leg)的电阻/电容由于整合的传感器(一个或多个)的输出的改变而改变时，先前平衡的电桥现在不平衡了。该改变在电桥中心产生电压改变，从电压改变可导出整体装置的输出，其指示流体介质样品的性质(或性质改变或大于一个性质的改变)。当使用电阻式传感器时，电阻可由于机械改变、热改变或同时作用的机械改变和热改变而改变。

可提供多种组合的加热器/传感器，其中结果取自其中的每一个，并组合成平均整体结果等等。流体介质可在微升或甚至亚微升规格的样品中被检测。微致动器可使用流体介质的移动和/或热基物理性质测量感知流体/凝聚特性。响应的速率和量级取决于进行测试的样品中的具体反应的动力学、沉积、分离等等流变学过程，并且可用于量化反应和/或流变学过程。可能重要的是扫描脉冲然后通过致动电压或脉冲宽度而平衡，以在其中搅拌被最小化并且沉积速率的测量占优的区域中移动。

图2显示整合的加热器和处于微悬臂形式的移动传感器两个适当的可选的布置200、210，二者都包括加热器140和移动传感器150，但是其中在左手边版本200上的传感器150以蛇形(serpentine)形式沿着微悬臂的长度形成，并且在右手侧210上的传感器150具有以蛇形形式沿着微悬臂的传感器部分的宽度形成的传感器150。蛇形形成的不同方向意味着传感器对于纵向和线性应变的不同灵敏性，其可有助于分离可能以其他方式影响结果的外来应变因素。例如，在第二微悬臂上使用蛇形传感器允许主动使用参考梁，即，其也可被致动。在两个传感器都相同的情况下，二者的致动将抵消信号，因为一个悬臂位于惠斯通电桥的阳极臂上并且另一个悬臂位于阴极臂上。当在一个微悬臂上使用蛇形形式的传感器时，因为蛇形传感器仅测量与弯曲相对的阻力的潜在的热漂移，主动(active)微悬臂和参考微悬臂二者的致动均产生更纯的机械信号。例如，在(惠斯通电桥的)阳极臂中，信号源自检测的机械和热特性，同时，在(惠斯通电桥的)参考阴极臂中，仅检测热特性。因此，使用蛇形传感器构造可提供更好分离机械信号和热信号的优势。而且，由于在使用不同构造的传感器，比如蛇形构造时，传感器输出信号的热部分应抵消，所以测试可在任何脉冲长度下进行，以便对于更快的动力学，更大的扫描可用于搅动反应，然后返回正常的操作以测量沉淀物的沉积速率或聚集。

颗粒的各种物理特性决定它们在给定流体介质中的沉积速率。例如，这样的物理特性包括但不限于：质量、形状、尺寸、密度等等。在其中流体介质或颗粒的一个或多个特性可以是固定的，或保持在恒定范围内的流体系统上的沉积速率测量可产生从它们的沉积速率推导出的关于微粒特性的定量和定性信息。

油和其他机械系统润滑剂，比如在发动机等等中使用的那些，在有效工作时，使污染物保持悬浮。这些污染物的沉积速率的测量可提供与润滑剂的参数有关的有用的信息，包括润滑剂的功能和质量、在润滑剂中循环的污染物的功能和质量/类型和机械系统作为整体的功能。所以，在管线内(in-line)测量在这些环境中的沉积速率可提供机械劣化的提前警报，从而允许恰好及时的维护(以有效减少对机械部件的磨损和撕裂以及疲劳，而不过多/过度维护)。这可提供更有效的维护，如物品仅在当需要时才需要替换，而不是过早替换，以及其他益处。

类似地，在工业加工流体环境，比如废水处理、食品制造等等中，沉积速率的测量可用于评估添加至沉积罐等等作为流体的各自加工的部件中的混凝剂和絮凝剂的效率，。食品制造也使用絮凝剂/混凝剂，因此监测这些食品制造材料的沉积速率可提供有关制造的食品材料的信息，比如到期，并且可与质量和风味相关联，尤其例如在酿造工业中。

因此，存在提供用于测量流体沉积(或确定流体沉积的特征)的改进方法和装置的各种理由。

此外，沉积速率通常是健康诊断中最频繁进行的实验室测试之一，其中，典型地，测量红细胞由于重力与血浆分离的速率。这是因为，当使得全血静置(stand)一段时间时，红细胞从血浆中沉积，并且这可在诊断医学病况时非常有用。红细胞沉淀出的速率(即，在该具体情况下由于重力而落下/下落，因为细胞壁周围的流体——即血液血浆——更密)称为红细胞沉积速率(ESR)。由于具有更低的密度，血浆移动至顶部，而血细胞沉淀/沉积至沉积系统的底部。通常，通过测量在垂直管或类似物中大规模样品中从顶细胞水平至血浆水平的顶部的距离，仅在宏观形态学上测定沉积速率(通常以mm(滴)/小时-mm/h限定)。

ESR的测量在许多具体的疾病进展中具有临床相关性。其可用于在疾病中预测预后和测定对治疗的响应，所述疾病诸如例如风湿性关节炎、霍奇金疾病、骨髓炎和化脓性关节炎。影响在血液或其他体液/材料中的沉积速率的病理生理机制的一些其他例子是急性病毒和细菌感染、慢性炎症、类风湿性疾病、结核、贫血、恶性疾病(白血病、实体瘤)、骨髓瘤、先天性心脏缺陷、贫血和红细胞形状的其他改变(例如镰状细胞疾病)。通常，通过降低与正常水平相比的沉积速率，低纤维蛋白血症和某些药物也影响沉积速率。沉积测试也具有预后价值，并且可用作感染和组织损伤的相关严重程度的指标。

目前，有数种常规用于测量ESR的方法。三种最重要的和常用的方法是：Westergren、Rourke和Enrstene，以及Wintrobe和Landsberg。

Westergren方法仍然是测量ESR的参考标准，因为它简单、便宜、容易可用和精确；但是，六十分钟沉积时间的要求是个缺点。其他方法具有更快的响应时间，但是他们要么是笨重的、昂贵的，要么需要专用装置。在应急部门，快速处理的时间和需要是非常重要的，因此应被最小化。这些方法的其他缺点是，例如：血液样本必须与适当的抗凝血剂适当混合，以获得未稀释的代表性样品；测试应在收集血液样品之后的两个小时内进行，以避免假的低沉积速率；温度的任何升高/下降使速率加速/减速；和管必须是立式的，例如，偏离垂直线仅三度的变化使得速率加速30％。

本文描述的发明是微传感器，因此具有非常低的功率要求并且可以手持尺寸仪器实现。而且，陀螺仪可添加至(手持)仪器以抵消倾斜，例如甚至在可能不是理想水平的(因此测量室不是垂直的)桌子的桌面上。当用已知的电阻温度系数(TCR)适当校准时，微传感器也可同时从绝对信号的校准特征测量细胞的体积百分数(即血细胞比容)，并且通过整合的移动传感器(例如由压阻材料或金属制成——因此能够直接测量温度)的绝对测量同时测量样品的温度和/或加热器元件电阻。

因此，本文所述的测量设备和方法克服这些缺点，原因是它们的微小尺寸、可便携性、基于微悬臂的传感器的灵敏度、快速响应时间和允许平行测定用于沉积速率校正的血细胞比容和添加的临床信息。

图3a和3b(未按比例)显示根据本发明实施方式的微致动器传感器100在测试室250中的不同示例性潜在布置(定位)和方向。在这些图的例子中，图3a是正方形盒子样品测试室250，A和A'之间有横截面(即一分为二切割盒子)，并且在图3b中，侧视图(view looking sideways)面向沿着线A至A'的横截面。

在图3b中，以实线显示(在侧视图/边缘视图中)微悬臂100，其从测试室的内表面的平面(即，在该情况下，样品测试室盒子的每侧(和顶部和底部))向内弯曲。也以虚线100'显示(在侧视图/边缘视图中)微悬臂可能的布置，与实线的方向相对(即，各个微悬臂在其各自表面上180度旋转的结果——该旋转由临近每个示例性微悬臂的环形形式的箭头表示)。也显示了垂直/水平箭头，其显示微悬臂可如何沿着每个平面放置在任意位置，而且显示旋转箭头，其显示微悬臂可在其上放置微悬臂的表面的平面中，以沿着360度旋转的任何方向被放置(其中0度是微悬臂在一个方向，并且，360是返回到相同的方向，其间具有每一个其他可能的方向角)。在图3b的中部，有一个例子，其代表从上方观察的单个微悬臂(参考图1)——这可以是微悬臂的例子，尽管在测试室的正面或背面(相对于视图如何在该图中显示)上形成。这也显示微悬臂可如何在其上形成微悬臂的平面上的任何地方移动，并且也显示以任何方向旋转微悬臂的能力。

概括地，根据本发明实施方式的微悬臂传感器可样品测试室中的内表面上被放置在任何位置和任何方向。这些包括但不限于放置在测试室的顶部、底部或任何侧面的任何适当的位置，并且指向任何角度。“底部”是最接近测试室的下水平面(即底面(floor))的(区域)，而“顶部”表示最接近测试室的上水平面(即最接近顶面(ceiling))的区域，因此在“顶部”上的传感器最远离“底部”。术语顶部、底部和侧面是相对于作用在装置上的力而言的，所述力例如施加在颗粒上的重力作用或离心力或向上推力，因为这些设备测量沉积、浮力和/或扩散，其可以至少部分与这些力的一个力或另一个力或任何组合相关。

微悬臂的精确放置和方向可与期望形式的希望检测的沉积或浮力相关。例如，在原位测量实施方式中(例如遍及待观察的实体，例如发动机或工业加工机械放置一个或多个至数个描述的沉积检测微悬臂)，微悬臂传感器可放置在预期看到检测结果的位置。在发动机的例子中，这可意味着放置在最低点，或在最低点的一个角，直接在沉积颗粒，比如由于发动机的磨损而造成的颗粒，可下落的开口下方。

将认识到，通常形成微悬臂，以从样品室壁、顶或底面(即当分别放置在侧面、顶部或底部时)“剥离”，并且这样，在使用两个传感器——传感器位于测试室的任一端或侧面处/其上(例如在相对侧壁上，或在顶部和底部上)——的典型实例构造中，微悬臂传感器将相对于彼此而倒置。例如，对于微悬臂放置在盒子形式的测试室的顶水平面和底水平面上的例子，那么底部微悬臂可布置为从底面向上剥离，并且因此卷曲进入测试室腔，而位于顶部位置处的另一个微悬臂将从顶面向下剥离，并且因此向下卷曲进入测试室。这样，组合的测量设备可能够同时检测任何沉积和任何浮力，或颗粒在悬液中扩散的速率或在溶液中扩散的速率。将认识到，术语“顶部”、“底部”和“侧面”是相对于另外的测量，比如重力，而言的相对术语。但是，这些可被等同地视为位于测试室的任一端，无论室本身方向如何。换句话说，检测部分(例如弹性元件)通常总是远离室的边界(壁、顶面等)而指向到室中，充分浸入在流体介质样品中。

至少两个微悬臂传感器的布置，例如其中至少一个在测试室的任一端，对于检测沉积部分和经受浮力的部分，可以是尤其有用的布置。例如，在监测发动机油品寿命等等中，这可以是有益的布置，因为这将能实现同时检测在油中有浮力的污染物/微粒(例如源自油与其他化学品，例如水的降解或反应的化学品或微粒)以及测量在油中沉积的其他颗粒/污染物，比如例如少量磨损的金属，或比油颗粒更重的其他物质。这种双布置可用于测定发动机油的污染水平(例如从沉积出的金属颗粒，其反过来指示发动机的磨损)，同时，允许对油品质量/寿命的可能测量(通过对有浮力的颗粒的测量，其可源自油在另一试剂作用下的降解)。将认识到，对于颗粒在悬液和胶体中的双浮力和/或沉积和/或扩散的测量装置，以及监测溶液中局部化的扩散速率，存在其他使用情况。

可形成双测量实施例，以具有大于一个的测试室的亚部分，其中传感器在每个亚部分中，但是每个亚部分与另一个亚部分完全的流体连通。也就是说，测试室可被分开，以通过微悬臂的每个例子进行各自的测试，但是能够用流体介质样品填充，以在单一作用下测试。测试室可以是任何适当形状的布置，优选地是这样的测试室：其具有其中发生沉积的基本上垂直的部分和在微悬臂的区域具有至少平坦的表面部分。例子包括在顶部和底部具有平坦端(或，在单个传感器的情况下，在顶部或底部的至少一个平坦端)的气缸，在每个轴的每个端部具有平坦侧面的矩形或正方形室，或甚至具有多面侧面的形状，例如十二面体等等。

在使用期间，测试室可被倒置或以其他方式以任何方向和角度在自由空间中旋转，作为单个测试的一部分，或允许在测试室的不同方向的多个测试。例如，其中具有一个或多个微悬臂的测试室可以第一方向放置，其中在单个时间点(或在预定的时间段内)对至少一个微悬臂(一个或多个)的输出(一个或多个)取样，然后测试室可被倒置，并且对相同或不同微悬臂(一个或多个)的输出(一个或多个)在第二时间点或在第二适当的预定的时间段内(再)取样。例如，可提供双室的设备(潜在地在两个室，其间具有流体连通，用于填充进行测试的流体介质样品)，在每个室的各自端部具有传感器，其可对流体样品(组)同时测试浮力和沉积，任选地使用整体沉积测量装置的单一翻转(flip)，以允许双测试，从而实现平均结果。这种布置在每个室中可具有单个传感器，径向相对彼此(即总共两个微悬臂传感器)，或其可进一步在室的每个端部包括微悬臂传感器(即总共四个微悬臂传感器)。

也认识到，多个微悬臂可放置在测试室的内表面区域上，例如在测试室的侧面上(即壁)或顶部和底部，从而提供测定测试室的选择区域或体积中的相对沉积或浮力速率的能力。图4显示在致动至少一个微加热器140期间，当微悬臂位于测量室的底部(即向上和超出水平面弯曲)，其中流体介质样品分别是柠檬酸化的全血(图310)和血浆(图320)时，基于微悬臂压电阻的传感器110的电响应300。同时，对于柠檬酸化的全血(图330)和血浆(图340)流体样品的情况，对于相同类型的微悬臂沉积传感器，当其位于样品室的顶部(即向下和超出水平面弯曲)时，图4也显示类似的图。在该例子的所有情况下，以10Hz，0.5ms的脉冲宽度和6V致动微悬臂。但是，可使用其他致动信号值。

图4的绘制图中的每个数据点表示单个脉冲，其中测量相对于致动信号的下降沿(falling edge)(脱离(off))的微悬臂移动响应的最大位置并且与在样品启动测试之后4秒(在该实施例中，但是可使用其他时间)时测量的第一数据点比较。在该实施例中，未实施使用以半电桥或全惠斯通电桥构造或数据的分析背景减少的第二微悬臂的参考，但是如果需要可使用。在该组测试实施例中，主动测量室具有400微米高度、600微米宽度和1000微米长度，因此等于240纳升体积。但是，可使用其他适当的室尺寸参数。

从该组图中，可知在两个方向中(即传感器分别在顶部或底部)，对于血浆流体样品的响应基本上不受影响(有少许改变，但是这将通过校准而去除)，因为在该系统中不存在红细胞，因而没有沉积的可能。同时，在全血中，在红细胞朝着传感器移动时红细胞的沉积测量为输出信号315确定的和可测量的增加，和在细胞远离传感器移动时，测量为信号335的降低。所有的响应均包括传感器系统350的初始沉降，其可经分析或使用半或全惠斯通电桥构造的参考微悬臂传感器而被去除。给定对于流体样品(在该情况下，分别是全血或血浆)的样品室的尺寸，图4显示在亚微升测量室上红细胞沉积的测量。

在描述的实施例中，追踪的是输出信号的峰位置，所以遭受的阻尼越多，峰位置增加的越多。因此，图中的图形显示这样的信号：其看起来好像是在增加，但是实际物理环境是振幅和扫描移动下降。

在相对方向(即传感器在室的顶部)下的响应显示根据本发明的实施方式的微悬臂沉积检测装置还测量在流体介质中由于浮力——即颗粒具有比容积流体介质更低的密度——而上升的悬浮物(即扩散和/或分散——速率，或程度等)的能力。这些种类的有浮力的颗粒可以是由于/在使悬浮物与表面分离或打开含有有浮力的悬浮物的室的反应的控制下而从更低底物释放的悬浮物的结果。这些悬浮物的扩散和/或分散速率的测量允许测定出现的反应以及反应的强度/速率。扩散和/或分散速率可以是反应如何快速发生的间接测量和/或颗粒是否被释放(或捕获——与释放相对)的间接测量。因此，通过检测样品作为整体的浮力和/或沉积和/或扩散的任何改变，可能监测或确定颗粒的扩散和分散速率。

图5显示，当整个系统倒置420时，即使上部向下时，对微悬臂传感器的血浆流体介质430中红细胞的沉积速率的测量的示例性立即响应400。在该实施例中，以10Hz，0.5ms的脉冲宽度和6V下再次致动微悬臂，但是其他致动信号值可用于其他实施方式。再一次，每个数据点表示单个脉冲，其中测量相对于致动的下降沿(脱离)的响应最大位置。在微悬臂传感器在测量室的底部并且细胞朝着传感器410移动的情况下，并且在倒置之后，在微悬臂传感器在测量室的顶部并且细胞远离传感器430移动的情况下，显示响应。也显示415之前和倒置435之后的的数据的旋转平均数(rolling average)。主动测量室具有400微米高度、600微米宽度，和1000微米长度，等于240纳升体积。未实施使用以半电桥或全惠斯通电桥构造或数据的分析背景减少的第二微悬臂的参考。

据报道，血细胞比容(血液样本的细胞体积百分数)对于红细胞的沉积速率具有重要的影响，因为据信细胞体积百分数越高，沉积速率越慢；并且细胞体积百分数越低，速率越快。所以，测量ESR而没有补偿的已知方法在该方面可能是不精确的。

存在若干病理，其中血细胞比容和沉积的平行测量具有临床用途。血细胞比容值也是用于确定贫血或红细胞增多症程度的最有用单一指标，因为在所有血液学测定中，其可能是最精确的(2-4％的误差)。相反，直接的红细胞室计数测试方法的误差百分数是8-10％。所以，作为贫血的筛选测试，血细胞比容测试优于红细胞计数。血细胞比容测试的值非常接近血红蛋白和红细胞计数的值。因为贫血和感染都可加速沉积速率，可进行贫血影响的校正，然后可将沉积测试用作感染的严重程度的精确指标。有用地，本发明的实施方式可另外进行血细胞比容测定，同时测量沉积速率。

显然需要更精确的方法，用于针对细胞体积百分数的变化校正沉积速率，以增加沉积速率测试的值。如果对细胞体积百分数的变化的影响进行校正，则大大增加了作为身体中感染或组织损伤的严重程度的指标的沉积测试的值。因此，本发明的实施方式提供了甚至进一步改善的沉积(速率或水平)测试装置。

图6显示，当微悬臂位于具有各种血细胞比容的柠檬酸化的全血500中的测量室的底部时，在致动微加热器140期间，根据本发明的实施方式的示例性微悬臂沉积传感器中的压阻传感器的电响应。在该实施例中，以10Hz，0.5ms的脉冲宽度和6V致动微悬臂，但是其他致动信号值可用于可选的实施例。再一次，每个数据点表示其中测量相对于致动的下降沿(脱离)的响应的最大位置的单一脉冲，并且未实施使用以半电桥或全惠斯通电桥构造或数据的分析背景减少的第二微悬臂的参考。再一次，主动测量室具有400微米高度、600微米宽度，和1000微米长度，等于240纳升的体积。图6显示四条不同的迹线，每条是来自柠檬酸化的全血的响应，所述全血具有(不同)体积百分数的红细胞，或60％510、50％520、40％530和30％540的血细胞比容。因此，对于可经受沉积的样品，初始峰位置的明显分离允许平行和同时测定样品中的血细胞比容以及沉积。这是因为，当结合图4中的信息时，可知沉积是作为上升或下降峰位置的方向而被测量，而血细胞比容值是所述峰位置的初始开始点。

图7显示，在具有不同血细胞比容值的各种沉积样品中，对于具有根据本发明的示例性实施方式的血细胞比容校准的微悬臂沉积测量装置的电响应600，来自图6的测试中的30-80秒的部分(但是其中所有的图形均被归一化成在时间t＝0时，从Y＝0开始)，因此显示该双测量能力(或者是这样的能力：测量一个参数——沉积，同时针对对另一个参数——血细胞比容被校准)。每个数据点表示单一脉冲，其中测量相对于致动的下降沿(脱离)的响应的最大位置，并且与在样品已经启动测试之后4秒测量的第一数据点比较。

图7显示四个不同的响应，其中从柠檬酸化的全血与红细胞的体积百分数或60％610、50％620、40％630和30％640的血细胞比容线性拟合。

尽管本发明的实施例对于这些沉积和血细胞比容参数/这些参数的相对改变非常灵敏，但是应该认识到，这些参数的绝对值测量可需要针对已知的值进行校准，以提供标称输出值，可与来自其他方法的结果进行比较。

通过获得微悬臂压电阻器的电阻和/或微加热器电阻的值/能解释微悬臂压电阻器的电阻和/或微加热器电阻的值，以及工具的滤波器(filter)和增益(gain)校准、环境温度和湿度以及样品温度，也可提高描述的血细胞比容测量的精度。这些可，例如，通过如下校准：在固定环境条件下并且然后在控制的环境改变下测量微悬臂信号的峰位置和峰振幅，基本上提供查询表或方程式以本质上校正信号。

前述沉积测量设备可形成动态微观测试/诊断系统的一部分，其对于流体介质样品中一个或多个特定的反应的悬浮物或沉淀物随着时间的推移以及随着不同血细胞比容值的沉积速率或扩散速率的测量是灵敏的。测试下的特定的反应可以是例如免疫沉淀反应。免疫沉淀是使用抗原-抗体反应以定性或定量检测分析物的原理的方法。免疫沉淀涉及蛋白质和其特异性抗体之间的相互作用，这些免疫复合物的分离和随后通过例如SDS-PAGE的分析。该技术提供从样品，例如全细胞裂解物或培养物上清液分离特定蛋白质的手段。另外，人们可使用免疫沉淀，以确认感兴趣的蛋白质的身份或研究感兴趣的蛋白质的生物化学特征、翻译后修饰和表达水平。传统上，程序可分成数个阶段：样品制备；预清洁；抗体孵育/抗体-抗原复合物的形成；沉淀；和通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析。

免疫沉淀技术需要使用特异性结合该特定蛋白质的抗体使蛋白质从溶液沉淀，并且该方法可用于从包含数千不同其他蛋白质的样品分离和浓缩特定的蛋白质。免疫沉淀需要抗体在程序的某些点偶联至固体底物。历史上，大部分科学家使用的用于免疫沉淀的固相支持物是高度多孔的琼脂糖珠，但是在本发明的实施方式中已经发现，磁珠可用作琼脂糖珠的可选方案作为固体底物。这是由于磁珠具有高效率、特异性、再现单简化(不用离心、较短的孵育时间和洗涤步骤少、不用预清洁步骤、磁纳米颗粒的容易可视化)、与离心相比蛋白质和应力的最低损失、用于最佳抗体结合的灵活性和更大的表面积：体积比。

所以磁珠是理想的固体表面系统，因为它们展示与常规使用的琼脂糖珠类似的结合能力和其他物理特征，但是存在其他益处，比如处理简化、不需要装置比如离心机，它们的顺磁特性使得它们对于快速分析是理想的和它们一致的尺寸、形状和性能。

在本发明的实施例中，可使用结合和检测结合的任何固体表面方法。而且，可使用任何形式的珠使实施例工作，只要它们致密或足够大以促进结合之后的沉积(例如金溶胶颗粒)——对于沉积检测的情况，或足够有浮力——在浮力检测的情况中或间接测量颗粒粘合剂(涂层)的溶解的情况中，由于颗粒粘合剂(涂层)，悬浮样品特征改变(例如增强或抑制浮力或沉积)。

而且，在一些实施方式中，例如磁珠用作功能化载体，因而，如果发生的反应允许聚集或集聚(grouping)等等，其将沉淀，从而潜在地加速沉积或浮力(或它们的速率)。而且，颗粒整合的共生性质可允许更好的诊断方法测试——其中由于微传感器的特性和灵敏度以及减少的反应室尺寸而可测量沉积或沉淀发生——以检测与生物分子(例如抗体)结合或未结合的细胞、颗粒(乳胶颗粒、磁颗粒等等)的沉淀。

本发明的实施方式也可用作某种形式的沉积转换(即当达到一定水平的沉积时激活)。这可尤其使用布置为预弯曲、离开平面、在环境温度下的微悬臂实现，从而当颗粒沉淀出时，它们迫使微悬臂向下。微悬臂可被脉冲，以以所有或预定的量“测试”沉积的水平，例如查看需要多少热产生(与赋予至加热器的能量相关)以移动微悬臂，因此帮助限定/测定沉积水平，并且，当随着时间的推移被使用时，测试沉积速率。在倒置位置和/或方向使用微悬臂可以非常相同的方式允许浮力转换。

本发明的实施例可使用上述传感器能力，结合沉积和沉淀的基本原理，以通过测量沉淀物的沉积速率来测量生物分子之间的结合(例如通过免疫沉淀)。基于微悬臂的沉积传感器的简单化、高灵敏度、灵活性和快速动力学可结合抗体-抗原结合的原理以及微悬臂的能力，以高灵敏度通过所述沉淀物沉积或扩散速率来检测细胞、颗粒或复合物的沉淀。

通常，免疫沉淀测试方案涉及由高度训练的科学家进行的数个步骤。通过利用上述根据本发明的示例性实施方式的微悬臂沉积传感器的能力(灵敏度、小的反应室尺寸等)，免疫沉淀测试过程将更快并且可在从样品应用到结合和检测的一个步骤中进行，而不需要高度训练的测试人员。例如，抗原将结合在反应区域中(预)连接至颗粒(例如磁珠或琼脂糖珠)的抗体并且因为附着的颗粒的密度和免疫复合物的尺寸，结合材料将沉淀并且该事件将被传感器检测到，如上面在图4和7中描述，同时在沉积检测微悬臂(一个或多个)形成于管线内加工流系统——例如食品厂中的食品管道、燃料或油管线等等——的表面上的情况下，，任何非特异性未结合的材料均可利用流体流被洗掉。从描述的基于微悬臂的沉积装置产生的信号可被分离并且通过使用不同尺寸的颗粒、对靶分析物特异的抗体和针对背景测量的非特异性抗体(即其不结合靶分析物)、不同通道以及反应区域调制，以产生参考传感器、信号减少等。

本发明的实施方式也可提供用于测量跨膜等等的扩散或灌注速率的测量设备和方法。这是因为浓度梯度可驱动离子、分子或血细胞穿过血液毛细管壁的扩散，所以在一些实施例中，可使用多个传感器，以允许连续测量毛细管血液样品，这可产生细胞扩散速率的指示，而细胞扩散速率反过来又可证明可用于评估病因，比如在比如镰状细胞疾病等等病况中的红细胞脱水。一个或多个基于微悬臂的沉积传感器——每个在容积流体介质样品中的不同方向下——可用于测量穿过流体样品的扩散速率，因而指示跨膜等等的扩散或灌注速率，同时，相对于其他沉积测量方法和装置，仍具有传感器的简单化、高灵敏度、灵活性和快速动力学的优势。

本文使用的术语‘流体介质样品’通常意思是进行测试的一般‘流体介质’的更小(尺寸)样品，并且可表明该流体介质的一类“体外”测试，即，并入本文所述的的基于微悬臂的沉积传感器的专用沉积测试设备的测试室中流体介质的样品的测试。这种测试设备可采用例如手持电子设备的形式，其具有包含流体介质样品的测试室，至少一个微悬臂位于其中，更具体的例子是血液测试设备。但是，将认识到，本文详细公开和描述的沉积设备也可放置在具有用于操作的重要流体的更大的实体中，例如具有其润滑油或其中固有流体的发动机，比如在酿造生产线的情况下。在这些“宏观”情况下，流体介质不是样品本身，而是仅仅一般使用的流体介质。在该类情况下，基于微悬臂的沉积传感器可位于处于沉积观察中的实体中或周围(比如发动机或工业制造加工线，例如商业酿造装置等等)，从而它们可监测流体介质的(潜在的)改变，包括沉积的存在、程度或其他参数。例如，发动机可具有多个描述的沉积传感器，分布在其油润滑供应系统周围，从而监测润滑剂。

图8显示一些根据本发明的实施方式的示例性多室实例布置。在所有情况下，这些均作为横截面观察，与图3a/b中表示的类似。具体地，显示下述例子：

A 701-双室，在两个室之间没有流体连通(由实心分割线700指示)，微悬臂在整体测试室(在该情况下由两个部分形成)的直径相对端，并且每个微悬臂相对于另一个倒置。

B 702-与A类似，不同之处是双测试室为流体连通的，由图中间的分隔线的虚线部分710指示。

C 703-与A和B类似，不同之处是有至少四个微悬臂布置，从而两个室的每个端部均有一个；

D 704-此时具有至少四个室，每个均具有两个处于不同方向的微悬臂；

E 705-这显示与C相同的装置，但是从图C的顶部或底部观察，显示，在该实施例中，每个截面/室端部在各自的(子)室端部的中间有一个微悬臂。

F 706-这显示放大版本的图C 703，其中在每个截面/室端部现在有四个微悬臂的格子。该图也显示微悬臂在一个室中的方向可与在另一室中的那些不同。如果期望，微悬臂在相同室中也可为不同的方向。

弯曲/卷曲的方向性-当施加致动热时可形成微悬臂以在任一方向上弯曲-在前述示例性实施方式中，当位于测试室的底部水平面并且应用单个时，形成微悬臂(一个或多个)使得它们向上弯曲超出平面，并且，随着致动信号的去除回落返回平面内，并且产生的热消散掉。同样地，当微悬臂传感器位于测试室的顶部水平面处/上，并且因而相对于底部位置倒置时，它们在施加致动信号时将向下弯曲，超出平面，并且当来自致动信号的热消散时，“回落返回”，即向上弯曲回到平面内。

上述实施方式包括使用两个或更多个微悬臂的主动差别检测进行测试的流体介质样品中的反应的方法和装置，即，同时致动第一和第二微悬臂的方法或装置。当以该方式激活时，各个微悬臂的两个响应(即输出信号)具有信号和背景噪音，并且描述的差别方法则是“两个主动信号之间的差异的测量”。这与之前的差别方法相反，其不激活差别测试中的微悬臂传感器之一，即我们可称为被动差别测试，或“一个主动信号和背景噪音之间差异的测量”。上述的主动差别检测和已知的被动差别检测之间的这种差异可经数学方法最佳阐释(对于两个微传感器的情况，但是可相应地外推至任何数量的微悬臂)如下：

被动差别检测＝(SIG A+漂移)_悬臂1-(漂移)_悬臂2＝(SIG A)

而上述本发明的主动差别实施方式＝(SIG A+漂移)_悬臂1-(SIG B+漂移)_悬臂2＝(SIG A-SIG B)，其中漂移是两个相同(不同之处是，例如，布置-例如微悬臂在样品室的顶部/底部/侧面的放置，如在上面参考图3更详细地描述的)的微悬臂之间的背景噪音诱导的响应的漂移。因此，上述主动差别方法可以是不同传感器输出的真正的差别测量。以此方式，主动差别检测方法可用于例如允许通过检测沉积(或速率)和/或浮力(速率)，和影响本文所述的颗粒扩散和/或分散的沉积或浮力的其他参数而追踪反应的进程等。具体地，这可在如下情况下实现：根据本发明的实施方式的微悬臂位于包含进行测试的一种或多种流体的(大样品)(在合适的情况下包括试剂)的较大(即更大)尺寸的容器例如生产桶或生产容器中或表面上，和那些微悬臂以阵列形成或在物理选择的围绕容器或在容器中的定位中形成，从而每个传感器的输出可直接比较，而没有漂移，因而能够跟踪移动反应的“波前(wave front)”。可选地，这些阵列可简单地检测相对于反应仍待进行或完成的部分，最终充分混合/充分反应的流体介质样品部分定位于哪里。这是因为每个微悬臂基本上是相同的(通过在相同片上的一致的批量生产)，并且，通过使用上述主动差别比较方法，允许，例如，比较悬臂在具有某混合物(包括适于各种生产的多种基础流体和试剂)的生产桶的最底部与添加(最新)物质——例如在生产蛋黄酱时，添加油至卵黄——的最顶部的输出。这里，布置为进行差别检测方法的适当形成的和放置的(任何适当数量)的微悬臂的阵列允许跟踪油与/通过/进入卵黄的乳化作用的进展。这清楚地可适用于其中介质的物理特性的改变可用于知道过程什么时候完成的任何过程，而不用过多的工作等(尤其是以其他方式更难以实时评估的工业过程)。

微悬臂阵列的形状也可有助于具体的使用实例——例如，在反应的扩散需要在整个区域被追踪的情况下，可形成阵列，以便其为例如，试剂进入点周围的同心环中的一组点的一般形式。

至少一个微悬臂(一个或多个)的输出信号(一个或多个)可在已经施加电脉冲(以加热微悬臂的整合的加热器)之后的任何点取样，这取决于测试的要求。

本文公开的装置可包括适当的电子逻辑电路工具，用于施加相关的信号至微悬臂中的加热器(一个或多个)，并且对嵌入微悬臂中/其上的移动/温度传感器的输出信号取样，例如经惠斯通电桥布置。装置可进一步包括加工逻辑系统，其被布置为处理输入和输出信号，从而直接或在由预使用或由在受控制的环境中的之前使用进行校准之后提供沉积参数的结果和/或指示，比如速率等等。预使用/之前使用对照环境可包括具有已知参数，例如，但不限于沉积值、血细胞比容值等等的环境。储存器工具，比如静态随机存取存储器(SRAM)、闪RAM，或任何其他适当的储存技术可并入整体装置中，并且可操作地连接至加工逻辑系统，从而其可用于容纳来自对照环境等等的校准数据(即来自在已知流体样品环境中使用基本上相同微悬臂的校准数据，从而允许在未知的流体介质环境中适当的测定沉积)。

注意，在上面任何实施方式，尤其是差别检测实施方式中描述的不同微悬臂可具有下述任何一个：施加至每个微悬臂的不同涂层、施加至两个/所有微悬臂的相同涂层，或每个/所有微悬臂都不施加涂层。可存在不同的涂层方案，例如，因为：

对于其中不施加涂层的使用情况，这意味着仅进行测试的流体(混合物)本身被分析，并且没有任何形式的基于涂层(一个或多个)的反应——这在如下情况下是尤其有用的：测试的流体可/需要在某些时间点掺杂试剂，并且，整个测试结果——从掺杂之前经过掺杂本身至掺杂后的‘终稳态’(在合适的情况下)——均可被检测、分析和结果可被监测。

对于其中可施加不同涂层的使用情况，例如不同的反应测试可在相同的容积流体中进行(例如提供基于不同试剂的反应比较测试)。例如，第一悬臂可涂布第一试剂以便应用基于第一试剂的测试，以从随后检测的沉积或浮力参数测定关于测试的容积流体的第一参数，然后第二悬臂可涂布第二试剂以便应用基于第二试剂的测试，以从进一步随后检测的沉积和/或浮力参数测定关于测试的容积流体的第二参数。这可外推至任何适当数量的涉及不同悬臂的不同涂层的单独测试。

微悬臂可采用许多不同的形状，并且可在各自微悬臂的远端(即在移动的端)包括桨(paddle)部分，桨部分具有任何适当的预定形状和尺寸，这取决于期望的作用(例如在测试的流体中拖拽的量等等)，并且也可包括在微悬臂的两个亚部分之间的一个或多个孔(如图1中所显示-其在该情况下显示沿着微悬臂长度的单个缝)。

在该说明书中，不解释为将实施例、实施方式或权利要求仅限于如目前所要求的描述的选择特征，也考虑其他选择的特征，但是这些未完全列举，以不混淆本发明的描述或权利要求。因此，顺序和权利要求编号不解释为限于特征选择和组合，除非所述特征组合是物理上不可能的。如可认识到，不同特征选择可具有不同的增效作用，其产生有用的和重要的诊断或监测能力，而且这些组合也被考虑，但是未完全列举以避免混淆。

Claims

1.测量流体介质样品中悬浮物或沉淀物的沉积参数的方法，所述方法包括：

提供至少一个微悬臂传感器，所述微悬臂传感器包括具有不同热膨胀系数的至少两种材料，并且具有整合在其中的加热器和压阻传感器；

用一个或多个电脉冲对所述加热器施加脉冲，以在所述微悬臂中引起热产生；

对所述整合的压阻传感器的输出取样，以表征在所述流体介质样品中沉积期间所述微悬臂的响应；和

从所述表征的响应测定沉积参数的值。

2.权利要求1所述的方法，进一步包括由沉积参数的测定值确定所述流体介质样品中预定的反应的性质。

3.权利要求1或2所述的方法，进一步包括测定悬浮物的体积百分数。

4.权利要求1至3任一项所述的方法，进一步包括以已知标准将所述至少一个微悬臂响应校准成悬浮物的体积百分数，以形成校准的微悬臂响应特征。

5.权利要求4所述的方法，其中所述已知标准是血细胞比容标准。

6.前述权利要求任一项所述的方法，其中所述流体介质样品包括生物样品，并且所述反应包括下述的任何一个或多个：红细胞沉积速率；和沉淀免疫分析。

7.前述权利要求任一项所述的方法，其中所述悬浮物或沉淀物的沉积参数包括下述任何一种：

沉积速率；

沉积的存在与否；

沉积的预定量；

沉积的标称绝对值；

悬浮物浓度；和

血细胞比容值。

8.前述权利要求任一项所述的方法，其中所述悬浮物或沉淀物的沉积参数归于一个或多个反应的产物，或直接归于一个或多个反应。

9.前述权利要求任一项所述的方法，其中所述悬浮物或沉淀物或绒屑的沉积参数归于凝聚剂作用的产物或直接归于凝聚剂作用。

10.权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述测量的沉积参数，测量下述的任何一个或多个：流体介质中跨膜的扩散或灌注速率、流体介质中与表面分开的悬浮物或沉淀物的扩散或流体介质中的细胞粘附。

11.权利要求1所述的方法，进一步包括同时使用微悬臂测量所述流体介质的温度和基于所述温度校正测量的沉积值。

12.前述权利要求任一项所述的方法，其中所述至少一个或多个微悬臂传感器物理上分布在所述流体介质中，以获得对沉积值的位置特定监测。

13.权利要求1所述的方法，其中所述至少一个微悬臂传感器包括多个微悬臂，其中所述多个微悬臂物理上沿着沉积发生所沿着的轴分布。

14.前述权利要求任一项所述的方法，进一步包括提供至少两个基本上类似的微悬臂，其中第一微悬臂放置在第一流体介质中和第二微悬臂放置在第二流体介质中，其中所述方法进一步包括当所述第一微悬臂和所述第二微悬臂都浸入各自的所述第一流体介质和第二流体介质中时，比较整合至所述第一微悬臂的压阻传感器的输出与整合至所述第二微悬臂的压阻传感器的输出。

15.权利要求14所述的方法，其中所述第一流体是对照流体，所述第二流体介质包括悬浮物，所述第一微悬臂是对照微悬臂和所述第二微悬臂是测量微悬臂。

16.权利要求14所述的方法，其中所述第一流体是包含悬浮物的流体介质的第一样品，所述第二流体是包含悬浮物的流体介质的第二样品，所述第一微悬臂是在第一位置和/或方向的测量微悬臂和所述第二微悬臂是在第二位置和/或方向的测量微悬臂。

17.前述权利要求任一项所述的方法，进一步包括：

倒置所述至少一个微悬臂；

用一个或多个电脉冲对所述加热器再施加脉冲，以在所述微悬臂中引起热产生；

对所述整合的压阻传感器的输出再取样，以表征在所述流体介质样品中沉积期间微悬臂的倒置响应；和

从所述表征的倒置响应测定沉积参数的值。

18.适于进行权利要求1至17的任一项所述方法的装置。

19.用于测量流体介质样品中悬浮物或沉淀物的沉积参数的装置，包括：

至少一个微悬臂传感器，所述微悬臂传感器包括具有不同热膨胀系数的至少两种材料，并且具有整合在其中的加热器和压阻传感器；

发热工具，其被布置为用一个或多个电脉冲对加热器施加脉冲，以在所述微悬臂中引起热产生；

取样工具，其被布置为对所述整合的压阻传感器的输出取样，以表征在所述流体介质样品中沉积的期间微悬臂的响应；和

逻辑系统，其被布置为从表征的响应确定沉积参数的值。

20.前述权利要求任一项所述的装置，进一步包括具有两个子室的样品测试室，其中所述至少一个微悬臂包括两个微悬臂，一个微悬臂位于两个子室的每一个中。

21.权利要求20所述的装置，包括两个另外的微悬臂，其中所述样品测试室的两个子室的每一个均具有两个微悬臂，每个微悬臂彼此相对沿着感兴趣的轴定位于所述测试室的任一端。

22.基本上如本文参考附图所描述的装置。

23.基本上如本文参考附图所描述的方法。

24.基本上如本文参考附图所描述的沉积测量系统。