CN107884456A - 检测流体状态的传感器和方法以及控制样品制备的系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于检测微流体板(120)内的流体状态的传感器(100)。该传感器(100)至少包括第一平面电极(102)和第二平面电极(104)，所述第一平面电极(102)和第二平面电极(104)彼此平行布置以形成电容器(106)。第一平面电极(102)和第二平面电极(104)被配置为在流体内产生电场(114)，其中传感器(100)被配置成通过电容器(106)的电容来检测流体的状态。此外，本申请还公开了一种用于控制包含流体的样品的制备的系统(116)。还公开了一种用于检测微流体板(120)内的流体状态的方法。

Description

检测流体状态的传感器和方法以及控制样品制备的系统
技术领域
本发明涉及流体样品处理领域，更具体地说，涉及用于检测微流体板内的流体状态的传感器，用于控制包含流体的样品的制备的系统和用于检测微流体板内的流体状态的方法。
背景技术
考虑到在测定中化学、生物化学和遗传分析不断增加的事实，可以看到强烈需要检测分析中使用的流体(如液体样品)的状态。
过去试图通过诸如光栅、折射率、相机系统等光学传感器监视分离过程。光学检测对于在该过程中使用的一次性物品的复杂性和成本有很大的影响，并且会不利地影响检测仪器的成本。
已知的还有使用电容式传感器来测量夹层结构中的垂直填充水平。
WO1987/006009A1描述了一种电容式化学传感器，用于检测液体介质中某些包括烃的分析物的浓度。该设备使用包含有源层的平面或“开放”电容器。响应于液体介质中选定的分析物，有源层导致电容随着分析物浓度增加而降低。
然而，有源层的存在不允许检测流体的状态。
发明内容
所公开的传感器、系统和方法的实施例其目的是允许检测流体的状态。
本申请公开了一种用于检测微流体板内的流体的状态的传感器，一种用于控制包含流体的样品的制备的系统和一种用于检测微流体板内的流体的状态的方法。
所公开的用于检测微流体板内的流体的状态的传感器、用于控制包含流体的样品的制备的系统以及用于检测微流体板内的流体的状态的方法的实施例具有独立权利要求的特征。在从属权利要求中公开了可以以孤立的方式或任何任意组合实现的本发明的其它实施例。
下文中所使用的术语“具有”、“包括”或“包含”或其任意语法变体以非排他性的方式使用。因此，这些术语既可以指除了通过这些术语引入的特征之外在该情景下描述的实体中不存在其它特征的情况，也可以指存在一个以上另外的特征的情况。例如，表达“A具有B”、“A包括B”和“A包含B”都可以指除了B之外A中没有其他元素存在的情况(即，A仅由且完全由B组成的情况)，也可以指除了B之外在实体A中还存在一个以上另外的组成部分，例如，组成部分C、组成部分C和D或甚至其它组成部分的情况。
此外，应当注意，术语“至少一个”、“一个以上”或类似表达指出特征或组成部分可能有一个或多于一个，该术语只是在引入相应特征或组成部分时使用一次。在下文中，在大多数情况下，当谈到相应的特征或组成部分时，将不重复表达“至少一个”或“一个以上”，这与相应特征或组成部分可能存在一次或多于一次的事实并不冲突。
此外，在下文中所使用的术语“特别是”、“更特别的是”、“具体地说”、“更具体地说”或类似的术语，是与补充/替代特征结合使用，而不是限制替代可能性。因此，这些术语引入的特征是补充/替代特征，绝不是为了限制权利要求的范围。如本领域技术人员将认识到的，本发明可以通过使用替代特征来执行。类似地，通过“在本发明的一个实施例中”或类似表达方式中引入的特征，是为了作为补充/替代特征，对本发明的替代实施例没有任何限制，对本发明的范围没有任何限制，并且对将以这种方式引入的特征与本发明的其它补充/替代或非补充/替代特征组合的可能性没有任何限制。
本申请所公开的用于检测微流体板内的流体状态的传感器至少包括第一平面电极和第二平面电极，第一平面电极和第二平面电极彼此平行地布置，形成电容器。第一平面电极和第二平面电极被配置为在流体内产生电场。传感器被配置为通过电容器的电容来检测流体的状态。
该传感器是基于这样的发现：通过这种特殊布置，电极得到优化，使得大部分电场将流过微流体板中作为流体的目标位置的那一部分。存在于该部分中的流体改变电场，并且可以评估电容变化，从而能够检测出流体的状态。电极的平面形几何形状是有利的，因为电场的灵敏度正好位于微流体板中作为流体的目标位置的那部分，而微流体板上部的厚度和/或位置的可能不准确性不会产生巨大的偏移。
本申请所用的术语“微流体板”是指被配置为永久地或临时地存储少量流体的任何板状装置。该情景下的“少量”应理解为流体量在nl至ml范围内，例如，10nl至100ml，优选0.1μl至10ml，更优选0.1μl至5ml。基本上讲，微流体板的设计取决于微流体板的相应应用。因此，微流体板可以被设计为用于存储单个流体样品或多个流体样品的装置。类似地，微流体板的相应存储区域的几何形状取决于微流体板的相应应用。因此，存储区域可以被设计为孔、通道、凹陷、凹部等。
本申请所用的术语“平面”是指高度显著小于长度和宽度的装置三维设计。“显著小于”意味着小至少3倍，优选至少5倍，更优选至少10倍。
第一平面电极和第二平面电极可以布置在一个共同平面内。因此，第一和第二电极以平坦构型布置，允许甚至在小空间中布置传感器。
传感器可以被配置为使第一平面电极和第二平面电极平行于微流体板布置。因此，传感器可以以与微流板成某种堆叠构型的方式布置，从而可以得到紧凑的布置。
传感器可以被配置为相对于重力方向布置在微流体板的上方或下方。因此，因为大部分电场流经微流体板中的流体的目标位置，所以可以精确地检测流体的状态，。
传感器还可以包括被配置为向第一平面电极和第二平面电极施加交流电的电源。因此，电极可以用交流信号供电，交流信号的频率和/或功率对于检测结果不是很重要。因此，为传感器提供了稳定且可靠的构造。
第一平面电极和第二平面电极可以布置在印刷电路板上。因此，提供了紧凑的构造，允许以良好建立的且简单的方式电接触电极。
传感器可以被配置为在第一平面电极和第二平面电极与流体间隔开的情况下检测流体的状态。因此，电极不接触流体，这样可以防止电极损坏。而且，电极的这种布置允许可靠地检测流体的状态。
流体的状态包括由以下状态组成的组中的至少一个组成部分：存在流体，不存在流体，流体与不同于该流体的至少一个组分的预定的混合，存在流体的封装件，不存在流体的封装件，流体的填充水平，流体的流速。
本申请所用的术语“存在流体”是指在传感器的检测范围内至少部分存在流体。类似地，本申请所用的术语“不存在流体”是指在传感器的检测范围内至少部分不存在流体。因此，传感器可以检测在目标位置处是否存在目标量的流体。
本申请所用的术语“预定的混合”是指流体与至少一种其它或另外的组分的目标混合级别。因此，可以检测流体是否已被正确地混合。
本申请所使用的术语“流体的封装件”是指存储流体的任何装置。本申请所使用的术语“存在封装件”是指至少部分存在存储流体的装置的任何部分，存储流体的装置包括但不限于盖、器皿、容器等。类似地，本申请所使用的术语“不存在封装件”是指至少部分不存在存储流体的装置的任何部分，存储流体的装置包括但不限于盖、器皿、容器等。因此，传感器可以检测流体是否被完全且正确地封装。
本申请所用的术语“填充水平”是指流体的目标量，并且以pl、μl、ml、μg、mg或适合于限定流体量的任何其它单位定义。
本申请所用的术语“流速”是指单位时间量流体的体积流量或质量流量。
传感器还可以被配置为检测微流体板的存在或不存在。因此，传感器可以检测微流体板是否预备或准备好检测流体的状态。
传感器可以被进一步配置为检测流体的标识特征。因此，传感器适合于检测微流体板中是否存在正确的或目标流体。
流体可以是液体，特别是生物液体。因此，传感器被配置为检测各种样品的状态。
本申请所公开的用于控制包含流体的样品的制备的系统包括多个如上所述的传感器。因此，可以在多个位置处检测多种流体的状态和/或某种流体的状态。
本申请所公开的使用至少一个如上所述的传感器检测微流体板内的流体的状态的方法，包括：提供微流体板，将传感器布置在微流体板附近，将流体填充到微流体板中，在流体内产生电场，通过电容器的电容来检测流体的状态。因此，可以用该方法可靠地检测流体的状态。
微流体板可以包括至少一个通道。该方法还可以将流体填充到通道中。因此，流体填充到通道中和/或流体流经通道的同时，可以检测流体的状态。
该方法还可以包括填充不同于流体的组分以便产生混合物。因此，可以控制混合过程。
该方法还可以包括向混合物供应气体，并且检测预定的混合质量。气体供应促进混合过程。此外，当实现了由传感器控制的预定混合等级时，气体供应可以终止。
该方法还可以包括沿着该至少一个通道布置两个以上传感器，并且检测每个传感器的电容器的电容。因此，可以沿着通道的不同位置检测流体的状态，这提高了检测结果质量。
微流体板可以是包括多个孔的多孔板。该方法还可以包括将流体填充到至少一个孔中。该方法还可以包括检测孔内是否存在流体。
本申请所用的术语“多孔板”是指具有多个用作小试管的“孔”的平板。这样的多孔板也称为微量滴定板。微孔板已成为分析研究和临床诊断测试实验室的标准工具。非常常见的用法是用于酶联免疫吸附测定(ELISA)，这是人类和动物中大多数现代医学诊断测试的基础。多孔板通常具有以2:3矩形矩阵排列的6个、24个、96个、384个或1536个样品孔。一些微孔板甚至被制造成3456个或9600个孔，并且已经开发了一种“阵列带(array tape)”产品，其提供在柔性塑料带上压制的连续的微孔板条。微孔板的每个孔通常保持几十皮升至几毫升之间的液体。它们也可以用于储存干粉或作为支架用于支撑玻璃管插件。孔可以是圆形或方形。对于复合储存应用，优选的是具有紧密贴合的硅胶帽垫的方孔。微孔板可以在低温下长时间储存，可以加热以增加溶剂从其孔中蒸发的速率，甚至可以用箔片或透明膜进行热封。还开发了具有过滤材料的嵌入层的微孔板，目前，关于生命科学研究中的每一个应用都存在微孔板，所述应用包括过滤、分离、光学检测、储存、反应混合、细胞培养和抗菌活性检测。
该方法还可以包括检测流体的填充水平，以及/或者密封孔的密封箔片的存在或不存在，以及/或者多孔板的存在或不存在。
本发明进一步公开并且提出了一种计算机程序，其包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于当所述程序在计算机或计算机网络上被执行时，执行本申请所公开的传感器和/或本申请所包含的一个以上实施例中根据本发明的方法。具体地说，计算机程序可以存储在计算机可读数据载体上。因此，具体地说，可以通过使用计算机或计算机网络，优选地通过使用计算机程序，来执行本申请公开的方法步骤中的一个、多于一个或甚至所有的方法步骤。
本发明进一步公开和提出的是具有程序代码装置的计算机程序产品，以便当所述程序在计算机或计算机网络上被执行时，执行本申请所公开的传感器和/或本申请所包含的一个以上实施例中根据本发明的方法。具体地说，程序代码装置可以存储在计算机可读数据载体上。
本发明进一步公开和提出的是上面存储有数据结构的数据载体，该数据结构在被加载到计算机或计算机网络中之后，诸如加载到计算机或计算机网络的工作存储器或主存储器中之后，可以执行根据本申请公开的一个以上实施例的方法。
本发明进一步公开和提出的是具有存储在机器可读载体上的程序代码装置的计算机程序产品，以便当在计算机或计算机网络上执行程序时，执行根据本申请公开的一个以上实施例的方法。本申请使用的“计算机程序产品”指的是作为可交易产品的程序。该产品一般来说可以以任意格式存在，例如纸张格式，或在计算机可读数据载体上。具体来说，计算机程序产品可以在数据网络上进行分发。
最后，本发明公开和提出了一种调制过的数据信号，其包括可由计算机系统或计算机网络读取的指令，用于执行根据本申请公开的一个以上实施例的方法。
说到本发明的计算机实施的方面，可以通过使用计算机或计算机网络来执行根据申请公开的一个以上实施例的方法中一个以上方法步骤或甚至全部方法步骤。因此，一般来说，可以通过使用计算机或计算机网络来执行包括提供和/或操纵数据的任何方法步骤。一般来说，这些方法步骤可以包括任何的方法步骤，通常除了需要手动工作的方法步骤之外，例如提供样品和/或执行测量的某些方面。
具体地说，本申请所公开的传感器和/或方法进一步公开了：
-一种计算机或计算机网络，其包括至少一个处理器，其中所述处理器适于执行根据本说明书中描述的实施例之一的方法，
-一种计算机可加载的数据结构，其适于在所述数据结构在计算机上执行时执行根据本说明书中描述的实施例之一的方法，
-一种计算机程序，其中当在计算机上执行程序时，所述计算机程序适于执行根据本说明书中描述的实施例之一的方法，
-一种计算机程序，其包括程序装置，当在计算机或计算机网络上执行计算机程序时，该程序装置用于执行本说明书中所描述的实施例之一的方法，
-一种计算机程序，其包括根据前述实施例的程序装置，其中所述程序装置被存储在可读取到计算机的存储介质上，
-存储介质，其中数据结构被存储在所述存储介质上，并且其中所述数据结构适于在已经被加载到计算机或计算机网络的主存储器和/或工作存储器中之后执行根据本说明书中描述的实施例之一的方法，以及
-一种计算机程序产品，其具有程序代码装置，其中所述程序代码装置存储在存储介质上或可以被存储在存储介质上，如果程序代码装置在计算机或计算机网络上被执行的话，则用于执行根据本说明书中描述的实施例之一的方法。
总结本申请所公开的传感器和/或方法的发现，公开了以下实施例：
实施例1：用于检测微流体板内的流体状态的传感器，该传感器至少包括第一平面电极和第二平面电极，所述第一平面电极和第二平面电极彼此平行布置以形成电容器，其中所述第一平面电极和第二平面电极被配置为在流体内产生电场，所述传感器被配置为通过电容器的电容来检测流体的状态。
实施例2：根据实施例1的传感器，其中所述第一平面电极和所述第二平面电极布置在一个公共平面内。
实施例3：根据实施例1或2所述的传感器，其中，所述传感器被配置为按照所述第一平面电极和所述第二平面电极平行于所述微流体板的方式布置。
实施例4：根据实施例1至3中任一项所述的传感器，其中，所述传感器被配置为相对于重力方向布置在所述微流体板的上方或下方。
实施例5：根据实施例1至4中任一项所述的传感器，还包括电源，所述电源被配置为向所述第一平面电极和所述第二平面电极施加交流电。
实施例6：根据实施例1至5中任一项所述的传感器，其中所述第一平面电极和所述第二平面电极布置在印刷电路板上。
实施例7：根据实施例1至6中任一项所述的传感器，其中，所述传感器被配置为在所述第一平面电极和所述第二平面电极与流体隔开的情况下检测流体的状态。
实施例8：根据实施例1至7中任一项所述的传感器，其中，所述状态包括由下述状态组成的组中的至少一个组成：存在流体，不存在流体，流体与不同于该流体的至少一个组分的预定的混合，存在流体封装件，不存在流体封装件，流体的填充水平，流体的流速。
实施例9：根据实施例1至8中任一项所述的传感器，其中，所述传感器还被配置为检测所述微流体板的存在或不存在。
实施例10：根据实施例1至8中任一项所述的传感器，其中，所述传感器还被配置为检测所述流体的标识特征。
实施例11：根据实施例1至10中任一项所述的传感器，其中，所述流体是液体，特别是生物液体。
实施例12：用于控制包含流体的样品的制备的系统，其包括多个根据实施例1至11中任一项所述的传感器。
实施例13：使用至少一个根据实施例1至11中任一项所述的传感器来检测微流体板内的流体的状态的方法，所述方法包括：
-提供微流体板，
-将传感器布置在微流体板附近，
-将流体填充到微流体板中，
-在流体内产生电场，以及
-通过电容器的电容来检测流体的状态。
实施例14：根据实施例13的方法，其中，所述微流体板包括至少一个通道，其中所述方法还包括将流体填充到通道中。
实施例15：根据实施例14的方法，还包括填充与流体不同的组分以产生混合物。
实施例16：根据实施例15的方法，还包括向混合物供应气体，并检测预定的混合质量。
实施例17：根据实施例13至16中任一项所述的方法，还包括沿着所述至少一个通道布置两个以上传感器，并且检测每个传感器的电容器的电容。
实施例18：根据实施例13的方法，其中，所述微流体板是包含多个孔的多孔板，其中所述方法还包括将流体填充到至少一个孔中，其中所述方法还包括检测在孔内存在或不存在流体。
实施例19：根据实施例18的方法，还包括检测流体的填充水平，以及/或者存在或不存在密封所述孔的密封箔片，以及/或者存在或不存在所述多孔板。
附图说明
本发明的其它特征和实施例将在随后的描述中特别是结合从属权利要求更详细地公开。其中各个特征可以以独立的方式以及任何任意可行的组合来实现，这一点技术人员是可以明白的。在附图中示意性地描绘了实施例。其中，这些图中相同的附图标记表示相同的元件或功能相同的元件。
在图中：
图1示出了传感器的横截面视图；
图2示出了根据第一实施例用于控制样品制备的系统一部分的俯视图；
图3示出了根据第一实施例的微流体板的俯视图；
图4示出了根据第一实施例的系统的侧视图；
图5示出了根据第一实施例的系统的横截面视图；
图6示出了由根据第一实施例的系统检测到的电容信号曲线；
图7示出了根据第二实施例用于控制样品制备的系统的横截面视图；
图8示出了根据第二实施例的系统的另一横截面视图；以及
图9示出了根据第二实施例的系统检测到的电容信号曲线。
具体实施方式
图1示出了传感器100的横截面视图。传感器100至少包括第一平面电极102和第二平面电极104。第一平面电极102和第二平面电极彼此平行布置，形成了电容器106。更具体地说，第一平面电极102和第二平面电极104被布置在公共平面108内。第一平面电极102和第二平面电极104布置在印刷电路板110上。该传感器还包括电源112，该电源112被配置为向第一平面电极102和第二平面电极104施加交流电。通过向第一平面电极102和第二平面电极104施加交流电流，在第一平面电极102和第二平面电极104之间以及其周围附近产生电场114。
图2示出了根据第一实施例的用于控制包含流体的样品的制备的系统116的一部分的俯视图。系统116包括多个传感器100。在本实施例中，系统116包括12个传感器100，它们布置成三个平行的行118，每个行118包括四个传感器100。
图3示出了根据第一实施例的微流体板120的俯视图，微流体板120可以是系统116的一部分。在本实施例中，微流体板120是一次性的微流体板122。该实施例的微流体板120包括至少一个通道124。例如，微流体板120包括三个通道124。这些通道124彼此平行地布置。每个通道124包括两个相对端126。在通道124的每个端部处都设置有端口128，流体可以通过该端口128被填充到通道124中或从通道124中被抽出。
图4示出了根据第一实施例的系统116的侧视图。在下文中，将只是讨论所述多个传感器100中的一个，同时除非另有说明，否则下述说明同样适用于其余的传感器100。如图4所示，传感器100被配置为布置成使得第一平面电极102和第二平面电极104平行于微流体板120。特别是，传感器100被配置为相对于重力方向布置在微流体板120的上方或下方。在本实施例中，传感器100被配置为相对于重力方向布置在微流体板120的下方。针对该多个传感器100而言，两个以上传感器100沿着该至少一个通道124布置。如图4所示，沿着每个通道124布置四个传感器100。
图5示出了根据第一实施例的系统116的横截面视图。传感器100被配置为检测微流体板120内的流体的状态，下面将进一步详细描述。流体可以是液体，特别是生物逻辑液体。更具体地说，传感器100被配置为在第一平面电极102和第二平面电极104与流体隔开的情况下检测流体的状态。利用图4和图5所示的布置，第一平面电极102和第二平面电极104被配置为在流体内产生电场114。传感器100被配置为通过电容器106的电容来检测流体的状态。该状态包括由下述状态组成的组中的至少一个组成：存在流体，不存在流体，流体与不同于该流体的至少一个组分的预定的混合，存在流体封装件，不存在流体封装件，流体的填充水平，流体的流速。传感器100还被配置为检测流体的标识特征。
下面将更详细地描述用于检测微流体板120内的流体状态的方法。提供微流体板120，并且将传感器100布置在微流体板120附近，例如在微流体板120下方。将流体填充到微流体板120中。在本实施例中，流体通过相应的端口128被填充到每个通道124中。通过向第一平面电极102和第二平面电极104施加交流电而产生电场114。如图5所示，电场114也在通道124以及填装在通道内的流体中产生。通过电容器106的电容来检测流体的状态。
例如，系统116可以用于制备流体与不同于该流体的至少一个组分的预定混合物，并且传感器100检测混合状态。为此，诸如油等的组分通过相应的端口128被填充到通道124。为了促进混合过程，例如空气等气体通过端口128被供应到混合物并检测预定的混合质量。当实现了预定混合质量时，终止气体供应。
图6示出了由根据第一实施例的系统116检测到的电容信号曲线。更具体地说，图6示出了从沿着通道124之一布置的四个传感器100检测到的电容信号曲线。x轴130表示时间，y轴132表示以F为单位给出的电容。信号曲线134、136、138、140表示由沿着通道124之一布置的相应四个传感器100检测到的电容。图6示出了在利用流体填充通道124之一期间的电容曲线。随着液体充满通道124，能够清晰地看到传感器100之间的时间偏移。此外，能够清晰地看到流体、部件和气体之间的电容差异。
图7示出了根据第二实施例的用于控制样品的制备的系统116的横截面视图。下面将仅描述与根据第一实施例的系统116的差异，类似的结构构件由相同的附图标记表示。
传感器100布置在微流体板120的上方。微流体板120是包括多个孔144的多孔板142。本申请所公开的方法还包括将流体填充到至少一个孔144中。利用传感器100，可以检测到孔144内存在或不存在流体。此外，可以检测到孔144内的流体填充水平。可以在移液质量控制的同时考虑或测量孔144的不同填充水平。作为替代或补充，传感器100允许检测多孔板142的存在或不存在。作为替代或补充，传感器100允许检测密封孔144的密封箔片146的存在或不存在，下文将进一步详细解释。
图8示出了根据第二实施例的系统116的另一横截面视图。与图7的不同之处在于，在图8中省略了密封箔146。利用传感器100，可以检测密封箔146是否已经被添加到孔144中。密封箔146对于防止热循环期间的蒸发是必需的。如果将图7和图8所示的电场114彼此比较，可以注意到图7的电场114比图8中的电场114小，这是由于在图7中存在密封箔片146。因此，图7和图8的电场114的差异导致检测到的电容差异，表明检测密封箔146是否存在。特别是，检测结果表明，密封箔片146防止电场114的传播。
图9示出了由根据第二实施例的系统116检测到的电容信号曲线。特别是，x轴148表示由传感器100检测到的不同情况，y轴150表示以F为单位给出的电容。图形152表示检测到不存在多孔板142。图形154表示检测到具有96个孔144的多孔板142以及检测到不存在密封箔146。图形156表示检测到具有384个孔144的多孔板142以及检测到不存在密封箔146。图形158表示检测到具有96个孔144的多孔板142以及检测到存在密封箔146。图形160表示检测到具有384个孔144的多孔板142以及检测到存在密封箔146。从图形152、154、156、158、160可以看出，传感器100和系统116分别允许区分不同类型的多孔板142以及允许检测是否存在密封箔146等。图9所示的不同情况造成检测到的电容差异，从而可以区分出相应情况。
附图标记
100 传感器 102 第一平面电极
104 第二平面电极 106 电容器
108 公共平面 110 印刷电路板
112 电源 114 电场
116 系统 118 行
120 微流体板 122 一次性微流体板
124 通道 126 端部
128 端口 130 x轴
132 y轴 134 信号曲线
136 信号曲线 138 信号曲线
140 信号曲线 142 多孔板
144 孔 146 密封箔片
148 x轴 150 y轴
152 图形 154 图形
156 图形 158 图形
160 图形

Claims (15)

1.一种传感器(100)，用于检测微流体板(120)内的流体状态，所述传感器(100)至少包括第一平面电极(102)和第二平面电极(104)，所述第一平面电极(102)和所述第二平面电极(104)彼此平行地布置，形成电容器(106)，其中，所述第一平面电极(102)和所述第二平面电极(104)被配置为在所述流体内产生电场(114)，其中，所述传感器(100)被配置为通过所述电容器(106)的电容来检测所述流体的状态。
2.根据权利要求1所述的传感器(100)，其中，所述第一平面电极(102)和所述第二平面电极(104)布置在一个公共平面(108)内。
3.根据权利要求1或2所述的传感器(100)，其中，所述传感器(100)被配置成按照所述第一平面电极(102)和所述第二平面电极(104)平行于所述微流体板(120)的方式布置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器(100)，其中，所述传感器(100)被配置为相对于重力方向布置在所述微流体板(120)的上方或下方。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器(100)，还包括电源(112)，所述电源(112)被配置为向所述第一平面电极(102)和所述第二平面电极(104)施加交流电。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器(100)，其中，所述第一平面电极(102)和所述第二平面电极(104)布置在印刷电路板(110)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的传感器(100)，其中，所述传感器(100)被配置为在所述第一平面电极(102)和所述第二平面电极(104)与所述流体隔开的情况下检测所述流体的状态。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的传感器(100)，其中，所述状态包括由下述状态组成的组中的至少一个组成部分：存在流体，不存在流体，流体与不同于该流体的至少一个组分的预定的混合，存在流体封装件，不存在流体封装件，流体的填充水平，流体的流速。
9.一种用于控制包含流体的样品的制备的系统(116)，所述系统(116)包括多个根据权利要求1至8中任一项所述的传感器(100)。
10.一种使用至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的传感器(100)检测微流体板(120)内的流体的状态的方法，所述方法包括：
-提供微流体板(120)，
-将所述传感器(100)布置在所述微流体板(120)附近，
-将流体填充到所述微流体板(120)中，
-在所述流体内产生电场，以及
-通过所述电容器(106)的电容来检测所述流体的状态。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述微流体板(120)包括至少一个通道(124)，其中，所述方法还包括将流体填充到所述通道(124)中。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括填充不同于所述流体的组分，以便产生混合物。
13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括沿着所述至少一个通道(124)布置两个以上传感器(100)，并且检测每个传感器(100)的电容器(106)的电容。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述微流体板(120)是包括多个孔(144)的多孔板(142)，其中，所述方法还将流体填充到至少一个孔(144)中，其中，所述方法还包括检测孔(144)内存在或不存在流体。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括检测流体的填充水平，以及/或者存在或不存在密封所述孔(144)的密封箔片(146)，以及/或者存在或不存在所述多孔板(142)。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112752955A (zh) * 2018-10-01 2021-05-04 勃林格殷格翰维特梅迪卡有限公司 流体传感器、用于测试样品的系统和方法
CN112955569A (zh) * 2018-10-19 2021-06-11 豪夫迈·罗氏有限公司 用于测序的电场辅助结
CN113226136A (zh) * 2018-12-21 2021-08-06 易希提卫生与保健公司 检测耗材分配器的填充状态

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108889352B (zh) * 2018-09-17 2023-08-22 苏州昊通仪器科技有限公司 一种高通量样本分离仪器
CN111579604B (zh) * 2020-05-20 2023-12-05 中国民航大学 一种可旋转的平面电容层析成像传感器
KR20230140740A (ko) 2022-03-30 2023-10-10 광운대학교 산학협력단 3차원 전극 기반 미세유체 측정장치 및 그 제조방법
EP4296351A1 (en) 2022-06-20 2023-12-27 Dansk Fundamental Metrologi A/S Non-contact impedance analyzer for real-time detection of microbial growth

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101014838A (zh) * 2004-07-09 2007-08-08 触摸传感器技术有限责任公司 用于容器中的液位检测的接近传感器
CN101356429A (zh) * 2006-01-04 2009-01-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有励磁导线的微电子设备
WO2009069034A1 (en) * 2007-11-26 2009-06-04 Koninklijke Philips Electronics N. V. Micro-fluidic device with degas control
US20090149334A1 (en) * 2005-09-01 2009-06-11 Mcgill University Methods and apparatus for detecting liquid inside individual channels in a multi-channel plate
CN102741668A (zh) * 2010-02-04 2012-10-17 弗雷森纽斯医疗护理德国有限责任公司 用于检测容器中流体的灌充液面的传感器系统
CN105980581A (zh) * 2013-12-12 2016-09-28 阿尔查技术有限公司 电容传感器及使用方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4728882A (en) 1986-04-01 1988-03-01 The Johns Hopkins University Capacitive chemical sensor for detecting certain analytes, including hydrocarbons in a liquid medium
US6572830B1 (en) * 1998-10-09 2003-06-03 Motorola, Inc. Integrated multilayered microfludic devices and methods for making the same
EP1208240A4 (en) * 1999-08-26 2006-10-04 Univ Princeton MICROFLUIDIC AND MACROFLUIDIC ELECTRONIC DEVICES FOR DETECTING CHANGES IN THE CAPACITY OF LIQUIDS AND METHOD FOR THEIR USE.
US6945116B2 (en) * 2003-03-19 2005-09-20 California Institute Of Technology Integrated capacitive microfluidic sensors method and apparatus
US8815574B2 (en) * 2004-12-27 2014-08-26 Becton, Dickinson And Company Detection method and apparatus for detecting microbial growth
US20060216203A1 (en) * 2005-03-28 2006-09-28 Mds Sciex (Us) A Division Of Mds Pharma Services (Us) Inc. Multiwell sample plate with integrated impedance electrodes and connection scheme
JP5622938B2 (ja) * 2010-09-09 2014-11-12 フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ 微小流体デバイス、微小流体注入システム、および微小流体のフロー測定と注入の方法
CN104535783B (zh) * 2010-10-28 2017-05-24 耶鲁大学 铁磁流体中目标物质的微流处理
ITTO20110565A1 (it) * 2011-06-28 2012-12-29 St Microelectronics Srl Struttura multistrato avente un canale microfluidico e un sistema di rilevamento di perdite dal canale microfluidico e metodo per rilevare perdite in un dispositivo microfluidico
DE102014214026A1 (de) * 2014-07-18 2016-01-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Sensor zum Erfassen einer Flüssigkeit in einem Fluidkanal
US9476752B2 (en) * 2014-10-01 2016-10-25 Sealed Air Corporation Fluid level sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101014838A (zh) * 2004-07-09 2007-08-08 触摸传感器技术有限责任公司 用于容器中的液位检测的接近传感器
US20090149334A1 (en) * 2005-09-01 2009-06-11 Mcgill University Methods and apparatus for detecting liquid inside individual channels in a multi-channel plate
CN101356429A (zh) * 2006-01-04 2009-01-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有励磁导线的微电子设备
WO2009069034A1 (en) * 2007-11-26 2009-06-04 Koninklijke Philips Electronics N. V. Micro-fluidic device with degas control
CN102741668A (zh) * 2010-02-04 2012-10-17 弗雷森纽斯医疗护理德国有限责任公司 用于检测容器中流体的灌充液面的传感器系统
CN105980581A (zh) * 2013-12-12 2016-09-28 阿尔查技术有限公司 电容传感器及使用方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112752955A (zh) * 2018-10-01 2021-05-04 勃林格殷格翰维特梅迪卡有限公司 流体传感器、用于测试样品的系统和方法
CN112955569A (zh) * 2018-10-19 2021-06-11 豪夫迈·罗氏有限公司 用于测序的电场辅助结
CN112955569B (zh) * 2018-10-19 2024-04-09 豪夫迈·罗氏有限公司 用于测序的电场辅助结
CN113226136A (zh) * 2018-12-21 2021-08-06 易希提卫生与保健公司 检测耗材分配器的填充状态
CN113226136B (zh) * 2018-12-21 2023-08-11 易希提卫生与保健公司 检测耗材分配器的填充状态
US11910962B2 (en) 2018-12-21 2024-02-27 Essity Hygiene And Health Aktiebolag Sensor device and method for detecting a filling status of dispenser for a consumable

Also Published As

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US10809219B2 (en) 2020-10-20
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JP6905908B2 (ja) 2021-07-21

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