CN107636472A - 微滴速度检测 - Google Patents

Abstract

提供了用于对微滴穿过微流体通道的速度进行测量的方法和系统。在本发明的第一方面，提供了一种对微滴穿过微流体通道的速度进行测量的方法。所述微流体通道插置在激光器与检测器之间，并且包括透明的照明部位。在所述照明部位和所述检测器处对所述激光器进行引导。

Description

微滴速度检测

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2014年11月6日提交的美国临时专利申请号62/076,316的优先权权益，出于所有目的，所述申请通过引用结合于此。

背景技术

微流体方法涉及将小体积的流体穿过微制造结构并且操纵这些体积以便实施生物或化学反应。为了执行这种反应，可在具有纳升或更小体积的离散微滴中对样本、反应物、溶剂、或其他试剂进行封装。微滴通常浸没在载流体中，其是相位分离的并且通过微流体通道与所述载流体一起被输送。在足够小的通道中，此输送以低雷诺数发生并且展现层流。可通过例如合并微滴(引起微滴熔融)、分割微滴(引起微滴裂变)、将材料注入到微滴中、或者从微滴中提取材料来促进反应。

为了控制微流体设备中微滴的移动，可能有用的是在微滴穿过微流体通道时实时测量所述微滴的速度。类似地，针对经历材料注入或提取的微滴，可能有用的是测量微流体通道中一个或多个点处的这些微滴的宽度或体积。这些测量可被反馈至对载流体的流速或微滴操纵进行管理的子系统，从而允许优化基于微滴的反应。然而，由于微流体设备的小尺寸和微滴自身，测量微滴速度或大小是具有挑战性的。利用常规的光学器件对单独的微滴进行成像需要高放大倍率以及有限的视场。以通常的速度通过微流体通道而行进的微滴对视场进行遍历的速度可快于可在连续视频帧中获取所述微滴的两张图像的速度。为了获得同一微滴的两张或多张图像并且对变化进行测量，可采用更复杂的光学器件来扩展视场，或者可使用高速相机而非常规的视频相机。这些解决方案昂贵且难以实现。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了一种测量微滴穿过微流体通道的速度的方法。所述微流体通道插置在激光器与检测器之间，并且包括透明的照明部位。在所述照明部位和所述检测器处对所述激光器进行引导。所述检测器包括多个物理上分离的检测区域并且被配置成用于针对每个区域生成信号，所述信号与入射到所述区域上的光的强度成比例。当所述微滴不存在于所述照明部位时，所述方法包括：将由所述激光器发射的激光束照射通过所述照明部位并且照射到所述检测器上，其中，所述激光束入射到第一区域和第二区域上；测量所述第一区域的第一基线信号，并且测量所述第二区域的第二基线信号。进一步地，当所述微滴穿过所述照明部位时，所述方法包括：将所述激光束照射通过所述照明部位并且照射到所述检测器上；测量所述第一区域的第一信号；以及测量所述第二区域的第二信号。所述方法还包括：确定所述第一信号从所述第一基线信号初始地偏离第一预定量时的第一偏离时间；确定所述第二信号从所述第二基线信号初始地偏离第二预定量时的第二偏离时间；计算所述第一偏离时间与所述第二偏离时间之间的差以便获得经过时间；以及基于所述经过时间确定速度，由此对所述微滴穿过所述微流体通道的速度进行测量。

在所述方法的一些实施例中，所述检测器的所述第一区域或所述检测器的所述第二区域包括单个像素或光电二极管。在一些实施例中，确定速度包括将适当的距离除以所述经过时间。在一些实施例中，所述第一预定量是所述第一基线信号的至少1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％，或者所述第二预定量是所述第二基线信号的至少1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。在一些实施例中，所述第一预定量或者所述第二预定量至少是1次、10次、100次、1,000次、1,0000次、1,00000次、或1,000000次计数。在一些实施例中，所述第一信号通过降低至所述第一基线信号以下所述第一预定量而初始地偏离所述第一基线信号，或者所述第二信号通过降低至所述第二基线信号以下所述第二预定量而初始地偏离所述第二基线信号。在一些实施例中，所述第一信号通过超过所述第一基线信号所述第一预定量而初始地偏离所述第一基线信号，或者所述第二信号通过超过所述第二基线信号所述第二预定量而初始地偏离所述第二基线信号。在这些实施例中的任何实施例中，所述第一预定量可大约等于所述第二预定量。

在一些实施例中，所述方法还包括：确定所述第一信号初始地在第一预定容差内恢复至所述第一基线信号时的第一恢复时间，所述第一恢复时间在所述第一偏离时间之后发生；计算所述第一偏离时间与所述第一恢复时间之间的差以便获得第一通过时间；以及将所述第一通过时间乘以所述速度以便获得所述微滴的宽度。在某些实施例中，所述第一预定容差至多是所述第一基线信号的50％、40％、30％、20％、10％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.2％、0.1％、0.05％、0.02％、或0.01％。在某些实施例中，所述第一预定容差至多是1,000000次、1,00000次、1,0000次、1,000次、100次、10次、或1次计数。所述第一预定容差可大约等于所述第一预定量。在这些实施例中，所述方法还可包括：确定所述第二信号初始地在第二预定容差内恢复至所述第二基线信号时的第二恢复时间；计算所述第一恢复时间与所述第二恢复时间之间的差以便获得附加经过时间；以及基于所述附加经过时间确定附加速度。所述第一预定容差可大约等于所述第二预定容差。

在所述方法的一些实施例中，确定所述微滴的附加速度包括将适当的距离除以所述附加经过时间。在任何实施例中，适当的距离可以是所述检测器上的所述第一区域与所述第二区域之间的距离的函数。

在本发明的第二方面中，提供了一种测量微滴穿过微流体通道的速度的方法。所述微流体通道插置在激光器与检测器之间，并且包括透明的照明部位。在所述照明部位和所述检测器处对所述激光器进行引导。所述检测器包括多个物理上分离的检测区域并且被配置成用于针对每个区域生成信号，所述信号与入射到所述区域上的光的强度成比例。所述方法包括：将由所述激光器发射的激光束照射通过所述照明部位并且照射到所述检测器上，并且识别所述检测器的第一非入射区域和第二非入射区域，其中，所述激光束在所述微滴不存在于所述照明部位时未入射到任一非入射区域上。当所述微滴穿过所述照明部位时，所述方法还包括：测量所述第一非入射区域的第一信号，并且测量所述第二非入射区域的第二信号。进一步地，所述方法包括：确定所述第一信号初始地超过第一预定阈值时的第一增加时间；确定所述第二信号初始地超过第二预定阈值时的第二增加时间；计算所述第一增加时间与所述第二增加时间之间的差以便获得经过时间；以及基于所述经过时间确定速度，由此对所述微滴穿过所述微流体通道的速度进行测量。

在此方面中，所述第一非入射区域或所述第二非入射区域可包括单个像素或光电二极管。在一些实施例中，所述方法进一步包括：当所述微滴不存在于所述照明部位时，测量所述第一非入射区域的第一暗信号，并且测量所述第二非入射区域的第二暗信号，其中，所述第一预定阈值基于所述第一暗信号，并且所述第二预定阈值基于所述第二暗信号。在这些实施例中，所述第一预定阈值可以是所述第一暗信号的至少1.1倍、1.2倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、或100倍，或者所述第二预定阈值可以是所述第二暗信号的至少1.1倍、1.2倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、或100倍。

在一些实施例中，所述第一预定阈值或者所述第二预定阈值少是1次、10次、100次、1,000次、1,0000次、1,00000次、或1,000000次计数。所述第一预定阈值可大约等于所述第二预定阈值。在一些实施例中，确定速度包括将适当的距离除以所述经过时间。所述适当的距离可以是所述检测器的所述第一非入射区域与所述第二非入射区域之间的距离的函数。

在本方法的实施例中，根据本发明的第一或第二方面，所述适当的距离可以是所述照明部位的宽度，和/或所述激光束可以被聚焦在所述照明部位处。

在本发明的第三方面中，提供了一种用于测量微滴穿过微流体通道的速度的系统。所述系统包括激光器、微流体通道、以及检测器。所述微流体通道包括透明的照明部位并且插置在所述激光器与所述检测器之间。在所述微流体通道和所述检测器处对所述激光器进行引导，从而使得由所述激光器发射的激光束在所述照明部位处与所述微流体通道相交并且通过所述微流体通道被传输至所述检测器。所述检测器包括多个物理上分离的检测区域并且被配置成用于针对每个区域生成信号，所述信号与入射到所述区域上的光的强度成比例。在所述照明部位处不存在微滴时，所述激光束入射到所述检测器的至少两个区域上。

在一些实施例中，所述系统进一步包括聚焦光学器件，其中，所述聚焦光学器件插置在所述激光器与所述微流体通道之间，从而使得所述激光束被聚焦在所述照明部位处。在所述系统的一些实施例中，所述检测器包括至少两个非入射区域，从而使得所述激光束在所述照明部位处不存在微滴时未入射到每个非入射区域上。

附图说明

图1示出了利用高速相机而成像的微流体通道。微滴正在穿过所述微流体通道。通过所述微流体通道传输的激光束入射到所述相机上。

图2示出了光敏检测器的两个检测区域的时间序列数据。所述检测器是线性光电二极管阵列，并且每个检测区域是所述阵列中的单个元素(像素)。带圆圈的部分示出了针对偏离基线信号的两个区域而测量的信号。

图3示出了通过微流体通道传输的并且入射到检测器上的激光。所述激光束在光束腰处与所述微流体通道相交，并且相对于所述微流体通道和检测器而成角度地被定向。指示了所述微流体通道和所述检测器上的点之间的几何关系。

图4示出了被聚焦在微流体通道中并且对检测器进行照明的激光束。微滴移动穿过所述激光束的横截面，从而使得所述微滴的前面从所述光束的一边缘移动至另一边缘。

图5展示了可以与本发明的实施例一起使用的计算机系统500的框图。

具体实施方式

I.介绍

发明人已经发现了可通过对通过微流体通道的透明部分的激光束进行照射并照射到检测器上来测量微滴穿过所述通道的速度。所述检测器包括多个物理上分离的检测区域，并且每个区域可生成时间序列信号，所述时间序列信号与入射到所述区域上的激光的强度成比例。在所述通道的透明部分(亦被称为照明部位)中不存在微滴时，所述激光束落入到所述检测器的至少两个区域上。随着所述微滴穿过所述照明部位，其可使得所述激光束由于吸收、散射、透镜化、或折射而偏转远离这些区域。因此，来自这两个或更多个检测区域的信号变化(例如，减少)可与所述微滴穿过所述通道相关。来自第一区域的信号在来自第二区域的新号之前发生变化，因为所述微滴花费可测量时间来遍历所述照明部位中的激光束的宽度并且在其到达入射到所述第二区域上的部分之前到达入射到所述第一区域上的所述激光束的部分。通过测量来自所述第一区域的信号发生一定的预定量的变化时的时间，可确定来自所述第二区域的信号可比较地发生变化的时间、以及这些时间之间的差、所述微滴(或其一部分)在所述激光束的横截面中的两个点之间行进所需的时间。基于所述照明部位的大小、光学路径的几何结构、所述检测器的区域之间的距离、或其他因素，这些点之间的距离将是已知的或者可被确定。然后可通过将这两点之间的距离除以所述微滴在其之间行进所花费的时间来计算所述微滴的速度。

发明人已进一步发现可基于来自这两个检测区域的信号恢复至其基线水平时的时间来计算微滴的速度，可在所述微滴进入所述照明部位之前记录所述速度。在微滴渡越照明部位过程中的信号变化还可用于计算所述微滴的宽度以及其他信息。此外，可使用来自“非入射”检测区域的信号来测量微滴速度，所述“非入射”检测区域在所述照明部位中不存在微滴时不处于所述激光束的路径中但是在微滴穿过所述照明部位时接收偏转光。在此提供了用于测量微滴穿过微流体通道的速度的方法和系统。

II.定义

“速度”指物体移动的引导速率。在微流体微滴的情况下，速度可被定义为所述微滴正在通道内移动的速率和方向(例如，向右10μm/s或者向下游50μm/s)。可针对物体整体、物体的一部分、或者物体上的点(例如，中心或后沿)对速度进行测量或定义。可采用绝对(例如，1mm/s)或相对(例如，另一物体的两倍快)术语、以及相对于任何方便的参考帧来限定物体的速度。

“微流体通道”指用于承载或支撑流体的通道或容器(跨其最窄的尺寸不超过大约五毫米)。

“检测区域”(等同的，“检测器区域”或仅“区域”)指光敏检测器的一部分，例如一个像素或一组像素。可替代地，检测区域可以是整个光敏检测器。检测区域可以是物理上彼此分离的，这意味着它们在彼此分离的位置中发生并且可接收源自不同位置的光。

如在此实用的，词语“初始的”或“初始地”指事件发生或条件为真时的第一可辨别时间。例如，信号A初始地超过信号B时的时间是信号A被测量为大于信号B时的第一时间。此时间可反映利用其进行测量的任何仪器的分辨率。初始时间不同于条件仍为真时的稍后时间，例如信号A仍超过信号B时的时间。

术语“大约”和“近似等于”在此用于修改数值并且指示大约那个值的限定范围。如果“X”为所述值，则“大约X”或“近似等于X”通常指示从0.90X到1.10X的值。对“大约X”的任何引用至少指示值X、0.90X、0.91X、0.92X、0.93X、0.94X、0.95X、0.96X、0.97X、0.98X、0.99X、1.01X、1.02X、1.03X、1.04X、1.05X、1.06X、1.07X、1.08X、1.09X、以及1.10X。因此，“大约X”旨在公开例如“0.98X”。当“大约”应用于数值范围开始时，其应用于所述范围的两端。因此，“从大约6到8.5”等于“从大约6到大约8.5”。当“大约”被应用于值集合中的第一值时，其应用于那个集合中的所有值。因此，“大约7％、9％或11％”等于“大约7％、大约9％、或大约11％”。

III.方法

A.光学和微流体配置

根据本发明的实施例，提供了用于测量微滴穿过微流体通道的速度的方法。所述微流体通道插置在激光器与检测器之间，并且包括透明的照明部位。所述激光器在所述照明部位和所述检测器处被引导，并且被配置成用于发射激光束。

本方法中采用的微流体通道可以是任何尺寸，并且可以是更大微流体设备的一部分，诸如芯片。所述微流体通道可布置在其中的、或者可形成所述通道的壁的合适材料包括玻璃、陶瓷、塑料、和聚合物。所述微流体通道沿着其长度的一些或全部可以是光学透明的，从而使得所述激光束可通过所述通道被传输至所述检测器。在一些实施例中，紧密围绕所述通道的所有材料均是透明的。在其他实施例中，所述微流体通道布置在不透明材料中，此材料的一部分用透明窗口来代替或者被插入以便传输所述激光束。可在所述微流体通道为透明时的任何位置处发生或指定所述照明部位。将认识到的是，在全部实施例中，照明部位的完全透明对于通过微流体通道的激光束的可接受传输并非是必需的、或者对于检测的激光束指示微流体微滴穿过微流体通道并非是必需的。在一些实施例中，所述照明部位是半透明的、不透明的、或者半不透明的，或者传输具有不同效率的光的不同波长。例如，所述照明部位可包括选择性地穿过由所述激光器发射的光的波长并且滤波出其他波长的材料。

可如所期望的来选择并配置在所述微流体通道和检测器上训练的所述激光器。优选地，以功率对所述激光器进行操作，从而使得所述光束在所述信道的操作寿命内不会破坏所述微流体通道，诸如通过加热、烧蚀、或光调解的化学反应。进一步地，所述激光器优选地不会破坏微流体微滴、这些微滴的含量、或所述通道中的其他流体物类，或者通过阱力扰动微滴的运动。适合用于本方法的激光器的示例是玻璃激光器(例如，氦-氖或氩-离子激光器)、固态激光器、光纤激光器、以及二极管激光器。所述激光器可发射电磁光谱的可见、红外或紫外部分中的光。所述激光器优选地在连续波模式下进行操作、或者发射具有足够短持续时间或高频率的脉冲，在脉冲之间不发生微滴的可测量移动。这种脉冲可以在持续时间上比微滴遍历照明部位或移动激光束的宽度所需的时间短若干量级。合适的脉冲持续时间为纳秒到飞秒。

在本方法中使用的检测器可被选择和配置为对于激光器是合适的。例如，能够检测红光的检测器可与633nm的氦-氖激光器结合使用。类似地，用于检测蓝光的检测器可与488nm的二极管激光器进行配对。所述检测器包括对所述激光敏感的多个空间上分离的检测区域，并且针对这些区域中的每个区域生成信号，所述信号与入射的光强度成比例。在一些实施例中，所述检测器包括以二维阵列安排的像素，并且所述区域为单独的像素或多组像素。例如，检测区域可包括1个、2个、3个、4个、5个、10个、20个、50个、100个、200个、500个、1,000个或更多个像素。在一些实施例中，检测区域包括单个像素、或者至多1个、2个、3个、4个、5个、10个、20个、50个、100个、200个、500个、或1,000个像素。在一些实施例中，所述检测器为光电二极管阵列(例如，线性光电二极管阵列)，并且所述区域是所述阵列中的单独元素(例如，光电二极管或像素)或多组元素。例如，检测区域可包括光电二极管阵列中的至少1个、2个、3个、4个、5个、10个、20个、50个、100个、200个、500个、或1,000个元素、或者至多1个、2个、3个、4个、5个、10个、20个、50个、100个、200个、500个、或1,000个元素区域还可被指定为阵列的宏观部分、或者被指定为所述检测器的光敏表面的一部分。例如，区域可以是此表面的一半或象限。每个区域可具有任何期望的形状或大小。例如，区域可以是近似圆形的(例如，以圆形安排的一组像素)、方形的、或矩形的，并且可具有至少0.01、0.1、1、10、或100毫米的平均或最大宽度。

取决于诸如所述检测器的电子配置等因素，由所述检测器输出的单独检测区域的信号可以是彼此独立的或者可以耦合。如果信号被耦合，则可以对它们进行处理以便为光敏区域提供单独或近似独立的强度。所述检测器信号可随时间推移被连续输出或者可离散地被采样，在这种情况在，可使用任何期望的采样频率、帧速率、曝光时间、或积分时间。通常，所述检测器在时标上提供每个检测区域处的光的强度的定量时间序列信息，所述时标相对于在所述微流体通道中通过所述照明部位的微滴的移动是短的。

所述检测器可以是视频相机或静态相机的一部分。在一些实施例中，所述检测器是高速相机(图1)。在一些实施例中，所述检测器包括电荷耦合设备(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。可替代地，所述区域可以是在彼此附近放置的光电二极管，例如，在线性光电二极管阵列中。这些类型的图像传感器的变体和替代方案对于本领域技术人员将是明显的。

可在线(例如，实时)或离线处理由所述检测器输出的信号。在后一种情况下，所述信号可保存至计算机存储介质以备稍后处理。信号处理可包括标准程序，诸如平滑、滤波、采样、以及数字化。信号处理还可包括在各时间点处的测量信号之间的定量比较、或者测量信号与一个或多个数值之间的比较。在一些实施例中，使用计算机系统来执行信号处理。

可根据本方法如所期望的来安排所述微流体通道、激光器和检测器。例如，可在所述激光器、微流体通道、和检测器当中建立任何距离。可采用直光学路径，或者所述激光束可例如通过行进通过光纤或镜子的反射跟随在弯曲或折叠路径之后。如果期望的话，一个或多个透镜可放置在所述光学路径中以便对所述激光束进行聚焦或散焦、改变光束轮廓、或者以其他方式调节激光以用于更好地检测穿过所述微流体通道的微滴。例如，形成望远镜或显微镜的一对透镜可用于将所述光束的宽度设置为在所述照明部位或者在检测器表面处的期望大小。在一些实施例中，在所述激光器之后立即放置一个或多个透镜以便对所述光束进行聚焦，从而使得所述激光束在光束腰处与所述微流体通道相交。在一些实施例中，在所述检测器的表面对所述光束进行聚焦或缩窄，从而使得其入射到所述检测器的小区域上(例如，小数量的像素)，此区域包括两个或更多个检测区域。代替或除了透镜或镜子之外，可使用其他光学器件，诸如棱镜、衍射光栅或虹膜。光学器件可放置在所述激光器与微流体通道之间、所述微流体通道与所述检测器之间、或者两个位置中。

B.使用偏离时间测量的微滴速度

当接通所述激光器时，发射的激光束在所述照明部位处与所述微流体通道相交并且通过所述照明部位被传输至所述检测器。在所述照明部位处不存在微滴时，所述激光束入射到所述检测器的至少两个区域上，即第一区域和第二区域。这些区域可以是彼此相邻的或者可以是分离的。如果是分离的，则所述检测器的未使用部分(例如，未对信号进行测量的像素集合)可发生在这两个区域之间。可替代地，光学吸收或非反射(例如，深色)的材料可放置在所述第一区域与第二区域之间。此材料可以是光束挡块、光束止挡件、或光束陷阱的一部分。其他替代方案为将空气间隙或电绝缘材料强加到检测区域之间。在优选实施例中，所述检测区域不重叠。例如，如果所述检测器包括像素，则所述第一区域和第二区域不共享像素。其两个区域或部分之间可存在任何距离。例如，两个检测区域的中心像素、中心或前向边缘可分离开至少0.01、0.1、1、10、或100毫米。如果所述激光束入射到多于两个的区域上，则可采用所述检测器内的任何期望的几何结构(例如，采用直线或三角形)对这些区域进行安排。

在准备测量所述微流体通道中的微滴速度时，针对所述激光束入射到其上的这两个检测区域来测量基线信号。区域的基线信号指示当微滴不存在于所述照明部位时落在那个区域上的所述激光束的所述部分的强度。在一些实施例中，所述基线信号是恒定的或者随时间推移是近似恒定的。当所述微流体通道填充有载体流或者具有相似折射率的另一种流体时，可针对每个区域来测量基线信号。例如，如果疏水微滴在水溶液中被承载通过所述微流体通道，则可在所述通道填充有相同水溶液(具有与水溶液相同的溶质或溶质浓度的溶液)或填充有水时对所述基线信号进行测量。可替代地，如果含水微滴在基于油的载体流中被承载通过所述微流体通道，则可利用包含相同或相似流体的通道对基线信号进行测量。还可在微滴行进通过所述微流体通道时对基线信号进行测量，在做出测量时提供的微滴不在所述照射点内。所述基线信号可在微滴穿过所述照明部位之前或之后被测量，并且可随着任何期望的时间段或曝光次数而被测量。如果期望的话，可随时间或曝光次数对基线信号求平均，以便获得特定检测区域处的所述激光束的代表性强度。

所述激光器功率、检测器增益、和/或曝光时间优选地被调节成用于针对每个检测区域提供基线信号值，所述基线信号值在信号的动态范围的中间或上端附近。因此，入射到所述区域上的激光的量的变化(特别是减少)将注册为信号的值的变化，光的量和信号的值仍然定量地相关。另一方面，如果区域的基线信号在动态范围的下端附近，则入射到所述区域上的光的强度的降低可使得信号成为平整线或翻转，从而使得对此降低的定量变得困难。

在所述激光束正在照射穿过所述微流体通道并且照射到所述检测器上时，可测量穿过照明部位的一个或多个微滴的速度。根据本方法，可使用任何期望的机制来形成微滴，将其引入到微流体通道中并且驱动其穿过所述通道。例如，所述通道可耦合至泵或吸液管以便引入样本和/或调节流动。在微滴穿过所述照明部位时，对所述至少两个检测区域中的每个检测区域的信号进行测量并将其与基线信号进行比较。优选地，对每个信号进行多次测量(例如，至少10次、20次、50次、100次、200次、500次、1,000次、2000次、5000次、或1,0000次)，利用测量之间的足够短的测量和时间来观察信号中的不同行为。期望每个信号在所述微滴阻挡、偏转、或者以其他方式扰动入射到对应检测区域上的所述激光束的部分时偏离所述基线信号。进一步地，期望信号根据所述微滴跨越所述照射点中的所述激光束的宽度所需的时间在不同的时间偏离所述相应的基线信号。

因此，当前的方法包括：确定偏离时间，其中，一个检测区域的偏离时间是那个区域的信号初始地偏离所述基线信号预定量、或者首次与所述基线信号相差预定量。针对第一区域确定第一偏离时间，并且针对第二区域确定第二偏离时间。如果所述微滴在其跨进入射到所述第二区域上的部分中之前跨进入射到所述第一区域上的所述激光束的部分(例如，如果第一部分位于所述照明部位中的第二部分的上游)，则所述第一偏离时间将在所述第二偏离时间之前发生(图2)。因此，可计算(例如，通过从所述第二偏离时间中减去所述第一偏离时间)所述第一偏离时间与所述第二偏离时间之间的差以便获得经过时间。此经过时间反映了微滴(或其一部分)移动穿过所述照明部位中的所述激光束的横截面(入射到所述检测器的所述第一和第二区域上的所述光束的部分之间)所需的时间。

任何方便的标准可用于选择用于确定偏离时间的预定量。所述第一或第二检测区域的预定量是那个区域的信号分别在所述第一或第二偏离时间初始地偏离所述基线信号的量。在一些实施例中，所述第一预定量是针对所述第一区域而测量的所述基线信号的百分比，或者所述第二预定量是针对所述第二区域而测量的所述基线信号的百分比。例如，所述第一预定量可以至少是所述基线信号的1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。在此示例中，在所述第一偏离时间处，所述第一区域的信号与所述基线信号至少相差(超过或降低至)1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。在一些实施例中，所述第一预定量或者所述第二预定量为计数次数，例如至少1次、10次、100次、1,000次、1,0000次、1,00000次、或1,000000次计数。“计数”可指光子的数量或在一定时期内在检测区域处检测的光强度的其他单位，例如曝光或积分时间。因此，在所述微滴穿过所述照明部位时，在这一周期内由区域注册的计数次数可与测量基线信号过程中等于或相似持续时间周期内注册的次数进行比较。例如，当在一次曝光过程中针对所述第一区域注册的计数次数不同于在不存在所述微滴时在曝光过程中注册的次数时，可发生在所述微滴存在于所述照明部位中时获取的所述第一偏离时间。用作预定量的计数差可如所期望的被设置并且被设置为针对所述检测器是合适的。

针对所述检测器的所述至少两个检测区域中的每个检测区域，所述信号可被认为是在其初始地超过或降低所述基线信号至所述适当的预定量时初始地偏离所述基线信号。因此，可由检测信号的增加或减少来指示通过照明部位的微滴的通过。如果所述激光与微滴相交，其方式为使得入射到所述区域上的光的强度大于不存在所述微滴时测量的强度，则在一个区域处检测的信号可增加。例如，如果所述微滴充当所述激光的透镜、或者所述激光在其穿过所述微滴时进行折射，则这能够发生。另一方面，如果所述微滴转移与远离那个区域的照明部位相交的激光或者漫射所述光，则在检测区域处检测的信号可增加。如图2中示出的，区域的信号可增加并且然后进而在所述微滴穿过所述照明部位时减少。信号时间序列的增加阶段或者减少阶段可用于确定第一或第二偏离时间。

优选地，类似的标准用于确定所述第一和第二检测区域的信号何时初始地偏离所述相应的基线信号。例如，如果所述第一偏离时间在所述第一区域的信号降低至所述基线信号预定量(即信号减少)时发生，则所述第二偏离时间可在所述第二区域的信号相应下降时发生。因此，所述第一和第二偏离时间两者是基于相应检测区域的信号而减少。在一些实施例中，用于确定所述第一和第二偏离时间的信号变化具有相同的符号或数量级。所述第一预定量可大约等于所述第二预定量。

一旦已经获得了经过时间，则可通过取所述经过时间的倒数来计算所述微滴的未校准或相对的速度。所述相对速度可以是单独求取的此倒数、乘以常数、经历线性变换、或者通过另一适当的函数来变换。可对微滴的所述经过时间或相对速度进行比较以便识别所述微流体通道中的流速变化。例如，微滴A和B在不同的时间穿过所述照明部位，并且针对微滴A而测量的所述经过时间是针对微滴B而测量的经过时间的一半。如果微滴A和B被假设为具有相同的大小，则微滴A的相对速度是微滴B的两倍并且如两倍快地行进。

为了确定微滴的绝对速度，可将适当的距离除以测量的经过时间。所述适当的距离与所述照明部位中的位置之间的距离相对应，在所述位置中，在所述第一和第二偏离时间对所述微滴进行瞬时定位。这些位置可发生在所述照明部位中的所述激光束的横截面内，并且可表示所述微滴的质心、所述微滴的前沿或后沿、或者所述微滴的另一部分。

可如所期望的来计算或估计所述适当的距离。在一些实施例中，所述适当的距离被估计为所述照明部位处的所述激光束的宽度、或者所述照明部位自身的宽度。在一些实施例中，所述适当的距离是所述检测器上的所述第一检测区域与所述第二检测区域之间的距离的函数。可通过所述检测器上的像素(例如，相同颜色的像素)之间的间隔和几何布置来确定此区域内距离。所述间隔可由所述检测器的制造商来公开或者可直接使用显微镜来测量。然后可基于所述区域内距离和所述光学的几何结构来计算所述适当的距离(图3)。例如，所述区域内距离可酌情按比例扩大或缩小，以便将在所述照明部位与所述检测器之间发生的所述激光束的任何放大、或所述光学路径、微流体通道与检测器之间的任何角度考虑在内以便达到所述适当的距离。

C.使用恢复时间测量的微滴速度和宽度

在所述微滴离开所述照明部位时，所述微滴不再扰动所述激光束或者影响在所述检测器的区域处注册的激光的强度。从而，所述第一和第二检测区域的信号可‘恢复’或返回至其相应的基线值。这些信号初始恢复的时间提供了所述微滴的进一步信息及其通过所述微流体通道的移动。使用这些信号与所述基线值的偏离，此信息可补充如上所述的测量的微滴速度。

在本方法的一些实施例中，确定第一恢复时间。所述第一恢复时间是所述第一检测区域的信号初始地在第一预定容差内恢复到所述基线信号的时间，并且在所述第一偏离时间之后发生(图2)。在所述微滴穿过所述照明部位之后，所述第一预定容差被包括以便解决所述第一检测区域的信号可能不会完全或者根本不会恢复到可接受的时间量内的所述基线信号的可能性。由于所述第一区域的信号中的噪声或者此信号随时间的漂移，因此完全恢复可能不会发生。此外，如果多个微滴相继穿过所述照明部位，则在下一微滴进入所述照明部位时，所述信号在其再次偏离之前可能没有时间在所述基线值处完全恢复或稳定。

像所述第一预定量，可如所期望的来选择所述第一预定容差。在一些实施例中，所述第一预定容差为针对所述第一检测区域而测量的所述基线信号的百分比。例如，所述第一预定容差可以至多是针对所述第一区域而测量的所述基线信号的50％、40％、30％、20％、10％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.2％、0.1％、0.05％、0.02％、或0.01％。在一些实施例中，所述第一预定容差是如上所讨论的计数次数，例如至多是1,000000次、1,00000次、1,0000次、1,000次、100次、10次、或1次计数。当所述信号与所述基线信号相差小于或等于所述第一预定容差的量时，所述第一检测区域的信号被认为是在所述基线信号的所述第一预定容差内。如所期望的，所述第一预定容差可允许所述第一检测区域的信号大于、小于或两者针对所述第一区域而测量的所述基线信号。在一些实施例中，所述第一预定容差大约等于所述第一预定量。

一旦已经确定了所述第一恢复时间，则可计算(例如，通过从所述第一恢复时间中减去所述第一偏离时间)所述第一偏离时间与所述第一恢复时间之间的差以便获得第一通过时间。所述第一通过时间是所述微滴(或所述微滴的部分)穿过所述激光束的部分所花费的时间的估计值，所述激光束在离开所述微流体通道的照射部位之后入射到所述第一检测区域上。将认识到的是，所述第一通过时间对所述第一预定量和所述第一预定容差是敏感的，并且可能低估通过所述激光束的所述部分的微滴的渡越时间(如果这些参数设置的过高)。可将所述第一通过时间乘以所述微滴的速度以便获得所述微滴的宽度。例如，如果所述第一通过时间为0.01秒，并且所述微滴的速度被测量为每秒100毫米，则所述微滴的宽度可被估计为1毫米。

在一些实施例中，还确定了第二恢复时间。所述第二恢复时间是所述第二检测区域的信号在第二预定容差内恢复到所述基线信号的时间，并且在所述第一恢复时间之后发生。所述第二预定容差类似于以上所讨论的所述第一预定容差(但是针对所述第二检测区域)，并且还可如所期望的进行选择。在一些实施例中，所述第一预定容差大约等于所述第二预定容差。

一旦已经确定了所述恢复时间，则可计算所述第一恢复时间与所述第二恢复时间之间的差以便获得附加经过时间。所述结果类似于使用所述偏离时间而计算的经过时间，并且指示所述微滴穿过所述照明部位中的所述激光束的横截面所花费的时间量。偏离时间可以指示所述微滴何时到达入射到所述第一和第二检测区域上的所述激光束的多个部分，反之，所述恢复时间可以指示所述微滴何时偏离这些部分。因此，使用所述偏离时间而计算的经过时间可以表示所述微滴的前沿的位置和移动，而使用所述恢复时间而计算的附加经过时间可以表示所述微滴的后沿的位置和移动(图4)。无论如何，所述附加经过时间可包括在采用与以上所讨论的经过时间相同的方式的本方法中。例如，可通过取所述附加经过时间的倒数来确定附加速度。可将所述附加速度与从偏离时间确定的速度进行比较或求平均以便获得所述微滴的复合速度。

如果期望的话，可通过将适当的距离除以所述附加经过时间来获得所述附加速度。此处，所述适当的距离与所述照明部位中的位置之间的距离相对应，在所述位置中，在所述第一和第二恢复时间对所述微滴进行定位。此适当的距离可被假设为与所述第一和第二偏离时间的微滴位置之间的距离相同。因此，可将经过时间的不同测量值除以如以上所讨论的计算或估计的适当距离的相同值以便获得微滴速度的不同测量值。

D.使用增加时间测量的微滴速度

本方法还可涉及监测所述检测器的区域，所述区域仅由于所述照明部位中的微滴将光转移至这些区域中而处于所述激光束的路径中。这种区域在此被称为“非入射区域”并且不同于在所述照明部位处不存在微滴时所述激光束入射到其上的任何检测区域(例如，以上所讨论的所述第一区域和所述第二区域)。在一些实施例中，所述检测器包括至少两个非入射区域(即第一非入射区域和第二非入射区域)。所述检测器针对每个非入射区域生成信号，所述信号与入射到所述非入射区域上的光的强度成比例。所述信号如果上升到一定水平时可指示穿过所述照明部位的微滴，并且可提供所述微滴的大小和移动的信息。

所述非入射区域可在所述检测器上的任何地方发生-例如，与以上所讨论的所述第一和第二区域相邻或者从以上所讨论的所述第一和第二区域移除，并且具有在其之间或之中的任何距离。在一些实施例中，每个非入射区域与在所述照明部位处不存在微滴时所述激光束入射到其上的任何检测区域分离至少0.01、0.1、1、10、100、或1,000毫米。在一些实施例中，第一非入射区域和第二非入射区域相隔至少0.01、0.1、1、10、100、或1,000毫米。在微滴穿过所述照明部位时，可如所期望的对所述非入射区域进行识别，例如通过监测所述检测器上的像素的信号并且识别经历变化的那些信号。可替代地，所述非入射区域可被指定为用于检测由微滴偏转的光的特定角度或方向。

为了使用非入射区域来测量微滴的速度，本方法可包括：当微滴不存在于所述照明部位时并且当所述激光束正在照射时，测量每个非入射区域的暗信号。所述暗信号类似于以上所讨论的基线信号，因为它们表示由所述检测器的区域接收的光的强度，同时所述激光束不会受到微滴的扰动。在非入射区域的情况下，所述暗信号表示对所述检测器进行照明的任何环境光、加上可以通过随机散射而到达这些区域的任何少量的激光。在所述微流体通道填充有载体流时、或者在微滴正在穿过所述微流体通道但仍然在所述照明部位外部时，可对暗信号进行测量。可随着时间或随着多次曝光通过对针对所述区域生成的信号求平均来测量非入射区域的暗信号值。优选地，所述检测器增益和/或曝光时间被调节成用于针对每个非入射区域提供暗信号值，所述暗信号值在信号的动态范围的底部附近。因此，所述检测器对到达每个非入射区域的光的强度增加是敏感的。

所述方法还包括：当所述激光束正在照射时，测量当所述微滴穿过所述照明部位时所述至少两个非入射区域中的每个非入射区域的信号。连续或者重复对所述非入射区域的信号进行采样，从而使得可看出这些信号随时间的变化。期望的是，当所述微滴将光转移至所述非入射区域时，所述信号将瞬时增加。而且，期望的是，所述信号将在不同的时间增加或者增加不同的量，因为被转移至这些区域中的每个区域的光可以源自所述照明部位中的所述激光束的横截面的不同部分。可通过确定所述非入射区域的信号何时超过预定阈值来测量所述微滴的速度，例如通过将这些信号与相应的暗信号进行比较。

针对所述非入射区域中的两个非入射区域，确定增加时间。所述第一增加时间是第一非入射区域的信号初始地超过第一预定阈值时的时间。类似地，所述第二增加时间是第二非入射区域的信号初始地超过第二预定阈值时的时间，其中，所述第二增加时间在所述第一增加时间之后发生。如果期望的话，可针对所述第一和第二非入射区域的暗信号来设置所述预定阈值。例如，在一些实施例中，所述第一(或第二)预定阈值是针对所述第一(或第二)非入射区域而测量的所述暗信号的倍数。所述倍数可以至少是1.1倍、1.2倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、或100倍、或者表示所述暗信号之上的信号的显著增加的任何其他值。在一些实施例中，所述第一或第二预定阈值为计数次数，例如1次、10次、100次、1,000次、1,0000次、1,00000次、或1,000000次计数。此数量可超过对应暗信号的数量的任何适当的量。在一些情况下，通过观察那个区域的信号如何在一个或多个微滴穿过所述照明部位时发生变化，根据经验设置非入射区域的预定阈值。所述第一预定阈值可大约等于所述第二预定阈值。

然后可通过计算所述第一增加时间与所述第二增加时间之间的差来获得所述微滴穿过所述照明部位的部分的经过时间。此经过时间表示所述微滴在所述激光束的横截面中的两个位置之间移动所花费的时间，其中，在每个位置处，所述微滴将充足的光转移至所述非入射区域之一以便超越相应的预定阈值。然后可基于所述经过时间来确定速度，由此产生所述微滴的所述速度的测量值。例如，可取所述经过时间的倒数以便获得未校准或相对的速度，所述速度可与使用不同的方法和/或针对不同的微滴而确定的相对速度进行比较。如果期望的话，可将适当的距离除以所述经过时间以便确定速度。在此上下文中的适当的距离可被假设为与以上所讨论的适当的距离相同。例如，所述适当的距离可以是所述照明部位处的所述激光束的横截面的宽度、或者所述照明部位自身的宽度。可替代地，可根据所述检测器的所述第一非入射区域与所述第二非入射区域之间的距离来计算所述适当的距离。例如，如针对在所述检测器的所述照明部位与所述非入射区域之间行进的光的几何结构是适合的，所述区域内距离可按比例扩大或缩小以便获得适当的距离。

E.速度比较

可使用在此呈现的方法中的任何方法或全部方法来测量微滴穿过微流体通道的照明部位的速度。这些方法包括使用偏离时间、恢复时间和增加时间。如果在通过过程中对所述激光束入射到其上的两个或更多个检测区域、以及两个或更多个非入射区域的信号进行监测，则可针对单个微滴确定这些时间中的所有时间。可对使用两种或更多种不同方法而测量的速度进行比较或者可计算复合(例如，平均)速度以便表征或降低所述微滴的相对或绝对速度的不确定性。还可对穿过所述微流体通道的多个微滴的速度进行测量和比较以便确定所述微滴悬挂在其中的溶液的流速。

IV.系统

在此还提供了用于实施以上所述的方法的系统。一种用于测量微滴穿过微流体通道的速度的系统包括激光器、微流体通道和检测器。这些部件可具有以上所讨论的特征。例如，所述微流体通道可包括透明的照明部位并且插置在所述激光器与所述检测器之间。可在所述微流体通道和所述检测器处对所述激光器进行引导，从而使得由所述激光器发射的激光束在所述照明部位处与所述微流体通道相交并且通过所述微流体通道被传输至所述检测器。在所述照明部位处不存在微滴时，所述激光束可入射到所述检测器的至少两个区域上。此外，所述检测器可针对这些区域中的每个区域生成信号，所述信号与入射到所述区域上的光的强度成比例。

根据本发明的实施例，可如所期望的定位并连接系统的部件。所述系统还可包括计算机系统，所述计算机系统用于执行任务(诸如信号处理)或者调节在所述微流体通道中的流速。

在一些实施例中，所述系统包括耦合至所述微流体通道的压力源。所述压力源可控制微滴和载体流体穿过所述通道的速度、以及(结合连接至所述通道的其他设备和流体源)微滴尺寸增加或减小的速率。基于根据以上所述的方法所确定的微滴穿过所述微流体通道的速度，可调节所述压力。所述结果是所述系统可适应来自所述光学测量的反馈以便达到目标速度。可如所期望的(例如，利用计算机或者手动地)对所述压力源进行控制。如果需要，可使用来自所述检测器的输入自动地控制所述压力源。

在一些实施例中，所述系统还包括聚焦光学器件，其中，所述聚焦光学器件插置在所述激光器与所述微流体通道之间，从而使得由所述激光器发射的激光束被聚焦在所述照明部位处。在所述系统的一些实施例中，所述检测器包括至少两个非入射区域，从而使得所述激光束在所述照明部位处不存在微滴时未入射到每个非入射区域上，并且所述检测器针对每个非入射区域生成信号，所述信号与入射到所述非入射区域上的光的强度成比例。鉴于以上的公开，本申请的范围内的系统的其他特征和详细描述将是明显的。

本公开的系统和方法包括微滴穿过微流体通道。将认识到的是，所述方法可用于测量其他物体、以及的确可如在此描述的被照明和检测的任何物体的速度或大小。

V.示例

具有方形横截面(每条边上20μm)的微流体通道放置在488-nm的二极管激光器与包括线性光电二极管阵列的检测器之间。所述激光束被照射通过所述微流体通道并且照射到所述检测器上，从而使得所述光束在透明照明部位处与所述微流体通道相交并且入射到所述检测器的两个区域(第一区域和第二区域)上。氟化油中的含水微滴的悬挂穿过所述微流体通道，并且实时地对所述两个区域的信号进行监测。以1Mhz对所述信号进行采样，并且对每1-μs仓由每个区域注册的计数次数进行记录(图2)。针对所述第一区域测量每仓33次计数的基线信号，并且针对所述第二区域测量每仓88次计数的基线信号。在仓1050中，在微滴穿过所述照明部位时，所述第一区域的信号被观察为降低27％至24次计数。在仓1100中，所述第二区域的信号被观察为可比较地降低33％至59次计数。第1050个仓和第1100个仓分别被识别为所述第一和第二偏离时间，并且对这些仓之间的经过时间50μs进行计算。对适当的距离10μm进行估计。将所述适当的距离除以所述经过时间以便获得微滴速度0.20m/s。

VI.计算机系统

在此所提及的计算机系统中的任何计算机系统可以利用任何合适数量的子系统。在图5中，在计算机装置500中示出了这种子系统的示例。在一些实施例中，计算机系统包括单个计算机装置，其中，子系统可以是计算机装置的部件。在其他实施例中，计算机系统可包括具有内部部件的多个计算机装置，每个计算机装置是子系统。

图5中所示出的子系统经由系统总线575互连。示出了如打印机574、键盘578、(多个)存储设备579、耦合至显示适配器582的监视器576等附加子系统。耦合至I/O控制器571的外围设备和输入/输出(I/O)设备可通过本领域中已知的任何数量的装置(诸如，串行端口577)连接至计算机系统。例如，串行端口577或外部接口581(例如，以太网、Wi-Fi等)可用于将计算机系统500连接至广域网(诸如互联网)、鼠标输入设备、或扫描仪。经由系统总线575的互连允许中央处理器573与每个子系统通信并控制对来自系统存储器572或(多个)存储设备579(例如，如硬盘驱动器或光盘等固定盘)的指令的执行、以及子系统之间信息的交换。系统存储器572和/或(多个)存储设备579可以对计算机可读介质进行具体化。在此所提及的数据中的任何数据可以从一个部件输出到另一个部件并且可以输出至用户。

计算机系统可包括多个相同的部件或子系统，例如，通过外部接口581或通过内部接口连接在一起。在一些实施例中，计算机系统、子系统或装置可以通过网络通信。在这种实例中，一个计算机可以被考虑为客户端，并且另一个计算机可以被考虑为服务器，其中，每一者可以是相同计算机系统的一部分。客户端和服务器中的每一者可以包括多个系统、子系统或部件。

应当理解的是，可以采用控制逻辑的形式使用硬件(例如，专用集成电路或场可编程门阵列)和/或使用具有模块化或集成的通常可编程的处理器的计算机软件来实施本发明的实施例中的任何实施例。如在此所使用的，处理器包括同一集成芯片上的多核处理器、或者单个电路板上或网络连接的多个处理单元。基于在此所提供的公开和教导，本领域的普通技术人员将了解和认识到使用硬件和硬件与软件的组合来实施本发明的其他方式和/或方法。

可以使用(例如)常规的或面向对象的技术来使用任何合适的计算机语言(诸如(例如)Java、C++或Perl)将在本申请中描述的任何软件组件或功能实现为将由处理器执行的软件代码。软件代码可以存储为用于进行存储和/或传输的计算机可读介质上的一系列指令或命令，合适的介质包括：随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁介质(比如，硬盘驱动器或软盘)、或光学介质(比如，致密盘(CD)或DVD(数字通用盘)、闪存等)计算机可读介质可以是这种存储或传输设备的任何组合。

还可以使用被适配成用于经由符合各种协议的有线网络、光网络、和/或无线网络(包括互联网)来进行传输的载波信号来对这种程序进行编码和传输。如此，可以使用利用这种程序来编码的数字信号来创建根据本发明的实施例的计算机可读介质。利用程序代码来编码的计算机可读介质可以利用兼容设备封装，或者从其他设备单独提供(例如，经互联网下载)。任何这种计算机可读介质可以驻留在单个计算机产品(例如，硬盘驱动器、CD、或整个计算机系统)上或内，并且可以存在于系统或网络内的不同计算机产品上或内。计算机系统可以包括监视器、打印机、或者用于向用户提供在此所提及的结果中的任何结果的其他合适的显示器。

可以使用包括了可以被配置成用于执行这些步骤的一个或多个处理器的计算机系统来完全或部分地执行在此所描述的方法中的任何方法。由此，实施例可以涉及被配置成用于可能使用执行对应步骤或对应步骤组的不同部件来执行在此所描述的方法中的任何方法的步骤的计算机系统。尽管被呈现为编号的步骤，但是可以在同一时间或采用不同的顺序来执行此处的方法的步骤。此外，这些步骤的部分可以与来自其他方法的其他步骤的部分一起使用。而且，步骤的全部或部分可以是可选的。此外，可以使用模块、电路或者用于执行这些步骤的其他装置来执行这些方法中的任何方法的步骤中的任何步骤。

在此引用的所有文档(例如，专利、专利申请、书籍、期刊论文或其他出版物)均通过引用以其全文结合在此，并且针对所有的目的，在相同的程度上，如同每个单独的文档被具体和单独地表明是为了所有的目的通过引用以其全文结合在此。在通过引用结合的这类文档与包含在说明书中公开内容相矛盾的程度上，说明书旨在取代和/或优先于任何相矛盾的材料。

如对于本领域技术人员将明显的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可对其做出许多修改和变体。在此描述的具体实施例仅通过示例的方式被提供并且不意在以任何方式进行限制。所述说明书和示例旨在被认为仅是示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求书来指示。

Claims (29)

1.一种测量微滴穿过微流体通道的速度的方法，其中：

所述微流体通道插置在激光器与检测器之间，并且包括透明的照明部位；

在所述照明部位和所述检测器处对所述激光器进行引导；并且

所述检测器包括多个物理上分离的检测区域，并且被配置成用于针对每个区域生成信号，所述信号与入射到所述区域上的光的强度成比例，

并且所述方法包括：

当所述微滴不存在于所述照明部位时，

将由所述激光器发射的激光束照射通过所述照明部位并且照射到所述检测器上，其中，所述激光束入射到第一区域和第二区域上，

测量所述第一区域的第一基线信号，并且

测量所述第二区域的第二基线信号；

当所述微滴穿过所述照明部位时，

将所述激光束照射通过所述照明部位并且照射到所述检测器上，

测量所述第一区域的第一信号，并且

测量所述第二区域的第二信号；

确定第一偏离时间，在所述第一偏离时间时所述第一信号从所述第一基线信号初始地偏离第一预定量；

确定第二偏离时间，在所述第二偏离时间时所述第二信号从所述第二基线信号初始地偏离第二预定量；

计算所述第一偏离时间与所述第二偏离时间之间的差以便获得经过时间；以及

基于所述经过时间确定速度，由此测量所述微滴穿过微流体通道的速度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述检测器的所述第一区域或所述检测器的所述第二区域包括单个像素或光电二极管。

3.如权利要求1所述的方法，其中，确定速度包括将适当的距离除以所述经过时间。

4.如权利要求1所述的方法，其中：

所述第一预定量是所述第一基线信号的至少1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％，或者

所述第二预定量是所述第二基线信号的至少1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一预定量或者所述第二预定量至少是1次、10次、100次、1,000次、10,000次、100,000次、或1,000,000次计数。

6.如权利要求1所述的方法，其中：

所述第一信号通过降低至所述第一基线信号以下所述第一预定量而从所述第一基线信号初始地偏离，或者

所述第二信号通过降低至所述第二基线信号以下所述第二预定量而从所述第二基线信号初始地偏离。

7.如权利要求1所述的方法，其中：

所述第一信号通过超过所述第一基线信号所述第一预定量而从所述第一基线信号初始地偏离，或者

所述第二信号通过超过所述第二基线信号所述第二预定量而从所述第二基线信号初始地偏离。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述第一预定量大约等于所述第二预定量。

9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

确定第一恢复时间，在所述第一恢复时间时所述第一信号在第一预定容差内初始地恢复至所述第一基线信号，所述第一恢复时间在所述第一偏离时间之后发生；

计算所述第一偏离时间与所述第一恢复时间之间的差以便获得第一通过时间；以及

将所述第一通过时间乘以所述速度以便获得所述微滴的宽度。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述第一预定容差至多是所述第一基线信号的50％、40％、30％、20％、10％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.2％、0.1％、0.05％、0.02％、或0.01％。

11.如权利要求9所述的方法，其中，所述第一预定容差至多是1,000,000次、100,000次、10,000次、1,000次、100次、10次、或1次计数。

12.如权利要求9所述的方法，其中，所述第一预定容差大约等于所述第一预定量。

13.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

确定第二恢复时间，在第二恢复时间时所述第二信号在第二预定容差内初始地恢复至所述第二基线信号，

计算所述第一恢复时间与所述第二恢复时间之间的差以便获得附加经过时间；以及

基于所述附加经过时间确定所述微滴的附加速度。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一预定容差大约等于所述第二预定容差。

15.如权利要求13所述的方法，其中，确定所述微滴的附加速度包括将适当的距离除以所述附加经过时间。

16.如权利要求3或15所述的方法，其中，所述适当的距离是所述检测器上的所述第一区域与所述第二区域之间的距离的函数。

17.一种测量微滴穿过微流体通道的速度的方法，其中：

所述微流体通道插置在激光器与检测器之间，并且包括透明的照明部位；

在所述照明部位和所述检测器处对所述激光器进行引导；

所述检测器包括多个物理上分离的检测区域，并且被配置成用于针对每个区域生成信号，所述信号与入射到所述区域上的光的强度成比例，

并且所述方法包括：

将由所述激光器发射的激光束照射通过所述照明部位并且照射到所述检测器上；

识别所述检测器的第一非入射区域和第二非入射区域，其中，所述激光束在所述微滴不存在于所述照明部位时未入射到任一非入射区域上；

当所述微滴穿过所述照明部位时，

测量所述第一非入射区域的第一信号，并且

测量所述第二非入射区域的第二信号；

确定第一增加时间，在所述第一增加时间时所述第一信号初始地超过第一预定阈值；

确定第二增加时间，在所述第二增加时间时所述第二信号初始地超过第二预定阈值；

计算所述第一增加时间与所述第二增加时间之间的差以便获得经过时间；以及

基于所述经过时间确定速度，由此测量所述微滴穿过所述微流体通道的速度。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述第一非入射区域或所述第二非入射区域包括单个像素或光电二极管。

19.如权利要求17所述的方法，进一步包括：

当所述微滴不存在于所述照明部位时，测量所述第一非入射区域的第一暗信号，并且测量所述第二非入射区域的第二暗信号；

其中，所述第一预定阈值基于所述第一暗信号，并且所述第二预定阈值基于所述第二暗信号。

20.如权利要求19所述的方法，其中：

所述第一预定阈值是所述第一暗信号的至少1.1倍、1.2倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、或100倍，或者

所述第二预定阈值是所述第二暗信号的至少1.1倍、1.2倍、1.5倍、2倍、5倍、10倍、20倍、50倍、或100倍。

21.如权利要求17所述的方法，其中，所述第一预定阈值或者所述第二预定阈值至少是1次、10次、100次、1,000次、10,000次、100,000次、或1,000,000次计数。

22.如权利要求17至21中任一项所述的方法，其中，所述第一预定阈值大约等于所述第二预定阈值。

23.如权利要求17所述的方法，其中，确定速度包括将适当的距离除以所述经过时间。

24.如权利要求23所述的方法，其中，所述适当的距离是所述检测器的所述第一非入射区域与所述第二非入射区域之间的距离的函数。

25.如权利要求3、15和23中任一项所述的方法，其中，所述适当的距离大约等于所照明部位的宽度。

26.如权利要求1至25中任一项所述的方法，其中，所述激光束被聚焦在所述照明部位处。

27.一种用于测量微滴穿过微流体通道的速度的系统，所述系统包括激光器、微流体通道和检测器，其中：

所述微流体通道包括透明的照明部位并且插置在所述激光器与所述检测器之间；

在所述微流体通道和所述检测器处对所述激光器进行引导，从而使得由所述激光器发射的激光束在所述照明部位处与所述微流体通道相交，并且通过所述微流体通道被传输至所述检测器；

所述检测器包括多个物理上分离的检测区域并且被配置成用于针对每个区域生成信号，所述信号与入射到所述区域上的光的强度成比例；并且

在所述照明部位处不存在微滴时，所述激光束入射到所述检测器的至少两个区域上。

28.如权利要求27所述的系统，进一步包括聚焦光学器件，其中，所述聚焦光学器件插置在所述激光器与所述微流体通道之间，从而使得所述激光束被聚焦在所述照明部位处。

29.如权利要求27所述的系统，其中，所述检测器包括至少两个非入射区域，从而使得所述激光束在所述照明部位处不存在微滴时未入射到每个非入射区域上。