CN108352183A - 管理微流体设备 - Google Patents

管理微流体设备 Download PDF

Info

Publication number
CN108352183A
CN108352183A CN201680063509.8A CN201680063509A CN108352183A CN 108352183 A CN108352183 A CN 108352183A CN 201680063509 A CN201680063509 A CN 201680063509A CN 108352183 A CN108352183 A CN 108352183A
Authority
CN
China
Prior art keywords
processor
microfluidic device
instruction
supplied
box
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680063509.8A
Other languages
English (en)
Inventor
J·M·余
M·D·史密斯
M·吉里
S·赛特姆阿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Development Co LP
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co LP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Development Co LP filed Critical Hewlett Packard Development Co LP
Publication of CN108352183A publication Critical patent/CN108352183A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46Multiprogramming arrangements
    • G06F9/48Program initiating; Program switching, e.g. by interrupt
    • G06F9/4806Task transfer initiation or dispatching
    • G06F9/4843Task transfer initiation or dispatching by program, e.g. task dispatcher, supervisor, operating system
    • G06F9/4881Scheduling strategies for dispatcher, e.g. round robin, multi-level priority queues
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00584Control arrangements for automatic analysers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46Multiprogramming arrangements
    • G06F9/54Interprogram communication
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46Multiprogramming arrangements
    • G06F9/54Interprogram communication
    • G06F9/542Event management; Broadcasting; Multicasting; Notifications
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/02Identification, exchange or storage of information
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N2035/00099Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00158Elements containing microarrays, i.e. "biochip"
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00584Control arrangements for automatic analysers
    • G01N35/00722Communications; Identification
    • G01N35/00871Communications between instruments or with remote terminals
    • G01N2035/00881Communications between instruments or with remote terminals network configurations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00584Control arrangements for automatic analysers
    • G01N35/00722Communications; Identification
    • G01N2035/00891Displaying information to the operator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

用于管理微流体设备的系统和方法。该系统包括微流体设备;具有第一处理器的控制器,所述第一处理器接收来自微流体设备的输出并将输入提供给微流体设备;以及具有第二处理器和应用程序接口(API)的计算设备。计算设备使用API向控制器提供指令。指令由第一处理器执行以产生到微流体设备的实时输出。

Description

管理微流体设备
背景技术
护理点(POC)是指在患者所处的地方提供诊断或其他测试的新兴领域,其中通常理解的是测试结果将在医疗专业人员和患者仍然在一起时可用。这与使用中心实验室并发送要测试的生物或其他样本然后在某个稍后的时间段处接收信息回来的更传统的模型形成对比。
附图说明
附图图示了本文描述的原理的各种示例并且是说明书的一部分。所图示的示例仅仅是说明性的,并不限制权利要求的范围。相似的数字表示相似但不一定完全相同的元素。
图1示出了符合本说明书中描述的一个示例的用于执行微流体测量的系统。
图2示出了符合本说明书中描述的一个示例的用于执行微流体测量的系统。
图3示出了符合利用本说明书中描述的一个示例的用于执行微流体测量的方法。
图4示出了符合本说明书中描述的一个示例的计算机可读存储介质。
具体实施方式
开发POC诊断测试的挑战已经落入两个主要类别中:技术和经济。技术挑战已经包括:开发和改进测试、限制所使用的试剂的数量、最小化运行测试的装置的尺寸以使其为便携式的、创建货架稳定的测试版本等。经济挑战往往涉及运行测试的装置的相对昂贵的成本、现有实验室格式的沉没成本优势等。然而,医疗专业人员获得信息以当场做出诊断并且在不需要第二次预约的情况下开始治疗的优势使得POC方法很有吸引力。因此,存在将传统的实验室服务转换为POC可访问测试的持续努力。
在POC设备中使用的一种模型涉及附接到第二设备的盒、芯片或类似组件。在本说明书及附属权利要求中,术语“盒”广泛地用于包括可移除地与设备相关联以便进行微流体测试的芯片和类似组件。盒可以是一次性的。替代地,盒可以是可重复使用的。盒可以预装有试剂以执行测试。因此,盒包含运行测试的材料但可以在测试之间更换,而第二设备与多个盒一起使用以执行多次测试。如果盒是一次性的,则生产盒的成本可能最终驱动测试的成本。如果盒是可重复使用的,则在盒中的昂贵组件的方面可能存在更多的灵活性。但是盒的成本(包括其可以被循环利用的次数)可能影响执行测试的成本。
有助于降低盒的成本的一个领域是微流体测试的出现。微流体是指被设计为在通常为纳升(nl)或皮升(pl)体积的小流体体积上操作的过程。这样的小流体体积不表现得与较大尺度流体体积一样。这部分地由微流体中涉及的大的表面积与体积比驱动。与较大尺寸(例如ml或微升)体积相比,重力和惯性力通常发挥小得多的作用,而表面能和毛细效应更显著。悬浮在流体中的材料的尺寸相对于通道变大,从而使得能够实现其他技术,例如基于光的检测或单独细胞的形状分析。相对于宏观尺度事件,传热传质现象类似地改变。微流体还使得能够实现使用其他方法来获得将是困难或昂贵的测量。
微流体提供了相比于较大尺度测试方法的许多优势。微流体可以使用小样本,这使得获得样本对患者而言较不痛苦且较不麻烦。其也可以允许从少量的材料进行多个独立测量。这可以使用用单个盒所执行的重复测试的平均来提高测量的可靠性。这可能具有更易受样本中的变化影响的对应挑战。微流体方法也可以使用对应较小量的测试试剂。微流体方法也可能往往更加较少地依靠于重力并且更加较不易受重力影响。这既是优势又是劣势,因为重力通常用于化学和生物测试中的分离。然而,重力独立性在可以以各种定向使用的手持式或便携式设备中可能是有帮助的。相比而言,大件的实验室装置可能将仅维持固定的定向。
基于微流体的测试已经受益于用于微电机系统(MEMS)的精密制造技术的开发。MEMS将电子器件与机械和/或其他组件进行组合以创建小尺度设备。虽然在该小尺度上操作使得制作设备成为挑战,但其也可以减少材料和制造成本。此外,MEMS技术已能够适应来自电子行业的许多技术、工艺和材料。因为MEMS上的特征通常比电路中的最小线宽度大得多,所以MEMS通常可以利用已确立的技术经济地制造。
如上所述,与实验室级别尺寸的装置相关联的流体动力学并不总是按比例缩小到微流体。已经开发并继续开发新的模型以理解、测量和预测流体在小通道中的行为,其中表面效应与大块性质相比具有大得多的贡献。在一些情况下,这产生了新的测量技术或表征样本的不同方式。例如,在宏观尺度处,为了按尺寸分离溶液涉及将溶液泵送通过在受控条件下并使用所包括的控制而准备的柱(column)。在一些微流体应用中,样本和测试位置之间的布线(routing)通道可以用于产生该效应并去除可能增加测量中的噪声的污染物或其他连续物。
本说明书描述了用于使用微流体设备来执行测量和/或测试的系统和方法。该方法具有相比于先前方法的特定优势,原因在于其通过使用第二处理器来提供用于计算和用户交互的许多处理能力而降低了与测试设备相关联的处理能力并因此降低了与测试设备相关联的固件/硬件的成本。因此,当使用第二处理器来以异步方式执行处理器密集活动时,POC设备中的处理器实时提供基本控制功能和从流体设备的数据收集。这降低了与微流体设备及其控制器相关联的成本。所描述的方法还促进流体设备和用户接口中的模块化,这允许技术的较快迭代,同时允许向后兼容性并限制替换硬件的需要,由此降低成本。
因此,本说明书除其他示例之外尤其描述了用于管理微流体设备的系统。该系统包括:微流体设备;包括第一处理器的控制器,第一处理器接收来自微流体设备的输出并且第一处理器将输入提供给微流体设备;以及包括第二处理器和应用程序接口(API)的计算设备,其中控制器要从计算设备接收指令,并且指令由第一处理器执行以产生到微流体设备的实时输出。
本说明书还描述了用于从管理微流体设备的第一处理器卸载任务的方法。一种用于从管理微流体设备的第一处理器卸载任务的方法,所述方法包括:响应于在第一处理器处接收到操作,从微流体设备获得测量结果;以及将测量结果提供给第二处理器以用于处理,以减少对第一处理器的性能的影响。
本说明书还描述了包括计算机可读指令的非暂时性计算机可读存储介质。当指令被执行时,指令使得一组处理器:一种包括计算机可读指令的非暂时性计算机可读存储介质,所述计算机可读指令在被执行时使得一组处理器:在第二处理器处接收请求;将来自第二处理器的指令提供给第一处理器;以及接收从第一处理器到第二处理器的输出,其中从第一处理器到第二处理器的输出包括来自由第一处理器测量的微流体设备的输出的信息。
现在转到附图:
图1示出了符合本说明书的用于执行微流体测量的系统(100)。系统(100)包括具有第一处理器(120)的控制器(110)、包含用于执行微流体测试的系统和材料的盒(130)、以及包括第二处理器(150)的计算设备(140)。第一处理器(120)在功能上与第二处理器(150)通信。第一处理器(120)与用于执行微流体测试的盒(130)的系统在功能上连接。第一处理器和第二处理器(120、150)两者都可以具有本地存储的指令。替代地,第二处理器(150)可以具有本地存储的指令并向第一处理器(120)提供指令。最后,第一处理器和第二处理器(120、150)两者都可以依赖于例如从服务器下载的所提供的指令,以便进行操作。
系统(100)用于执行微流体测量。在一些示例中,系统(100)同时地和/或连续地执行多个测量。该系统包括可以被认为是控制测量的设备的控制器(110)。该系统还包括可以是或可以不是一次性的盒(130)。盒(130)的使用促进了快速测试以及提供用于系统的各种功能。例如,一种类型的盒(130)允许第一类型的微流体测试,而第二类型的盒(130)允许第二类型的微流体测试。该系统还利用计算设备(140)。计算设备(140)允许系统(100)将计算、转化和其他功能从控制器(110)移动到计算设备(140)中的第二处理器(150)。这降低了与控制器(110)相关联的成本,这对将测试方法应用为护理点测试的能力具有显著影响。
控制器(110)是控制在盒(130)上执行的测试的一件硬件。在一些示例中,控制器(110)是一次性的。在其他示例中,控制器(110)被保留并用于多次测试。控制器(110)可以是用于多组测试的耐用医疗设备。
第一处理器(120)位于控制器(110)中。为了降低盒(130)的成本,一些设计增加了控制盒(130)上的操作的第一处理器(120)的尺寸和复杂度。虽然该方法具有降低盒(130)的成本并由此降低每次测试成本的优势,但它也增加了控制器(110)的成本。相比而言,本文描述的方法也最小化第一处理器(120)中的处理能力和固件/硬件。这降低了控制器(110)的成本,从而使得其更便宜以向用户提供并且在损失/损坏的事件中限制成本。因为控制器(110)被预期成在护理点处使用,所以与一件常规和非便携式测试装置(诸如实验室环境中的质谱仪(MS)或自动滴定仪)相比,控制器(110)也更有可能丢失或损坏。此外,移向POC方法还意味着使用更多数量的控制器(110)来执行先前会在单件集中式实验室装置上执行的测试。由于POC方法使用多个控制器(110),而基于实验室的方法可以共享单个控制器(110),所以POC方法不太可能像基于实验室的方法那样便宜。然而,降低控制器(110)的成本有助于使得能够实现POC。在考虑POC时,权衡变为在与患者在一起时获得测试结果的价值与附加控制器(110)的增量成本之间。因此,减少控制器(110)成本促进了POC的采用。
盒(130)包含用于执行基于微流体的测试的实际组件。在一些示例中,盒(130)能够在单个和/或多个样本上顺序地和/或连续地执行给定测试的多个实例或运行。盒(130)可以能够执行多种微流体测试。执行测试的具体方法和技术不是本说明书的焦点。然而,这样的测试的示例包括:葡萄糖测试、凝结、细胞学检查、心脏标志物和传染病的检测。
盒(130)与控制器(110)上的第一处理器(120)通信。在一个示例中,这通过电导体完成。导体可以通过促进盒(130)和控制器(110)之间的连接的端口。端口可以相对于控制器使盒稳定化。端口可以使用现有的标准,例如各种通用串行总线(USB)标准。端口也可以是自定义配置。端口可以包括与单个类型的盒(130)一起使用并且不与第二类型的盒(130)一起使用的导体和/或接触件。在一个示例中,盒(130)上的接触件的配置促进由控制器(110)对盒(130)类型的标识。端口可以在控制器(110)和盒(130)之间传输信号。端口可以在控制器(110)和盒(130)之间传输电力。在一个示例中,控制器(110)包括电池,其为盒(130)上的操作供电。在第二示例中,盒(130)包括用于为控制器(110)和/或盒(130)供电的电池。控制器(110)和盒(130)之间的通信可以通过包括诸如蓝牙和Wi-Fi之类的通用可用标准的替代方法来进行。此外,可以使用包括光、感应、电磁、无线电和/或有向电接触的短程通信的任何合适方法。
计算设备(140)包括第二处理器(150)。计算设备(140)可以是任何合适的计算设备,例如电话、平板式电脑、平板电脑、膝上型电脑、台式电脑、服务器、专用设备、或通用计算机。由大量个人携带的便携式设备中的可用处理器能力的快速和持续增加提供了以下机会:1)降低第一处理器(120)的能力和2)利用可用处理器能力的持续增长而不必参与向控制器(110)的频繁硬件更新。这两个因素继而通常降低了系统(100)的成本并特别降低了控制器(110)和盒(130)的成本,从而允许以低单位成本进行高质量数据采集和处理。这有助于系统(100)实现这样的制造成本,所述制造成本将鼓励作为护理点诊断的采用和使用。
计算设备(140)可以包括显示器。计算设备(140)可以包括用户提供命令的设备,例如鼠标、触摸屏、触摸板、键盘、触控笔和/或类似设备。通过将显示和接口操作从控制器(110)移动到计算设备(140),可以降低控制器(110)的成本。类似地,在一些示例中,计算设备(140)向控制器(110)提供电力。这可以使用有线连接来实现,所述有线连接例如通用计算设备(140)上可用的USB端口和/或其他标准化电力连接。计算设备(140)可以具有内部电池和/或从外部电力源接收电力。
计算设备(140)可以包括存储器。替代地,存储器可以与控制器(110)和/或例如服务器上的远程系统相关联。
第二处理器(150)可以是常规的处理器。第二处理器(150)可以是具有专门设计的固件的专用系统。更有可能的是,第二处理器(150)是通用计算设备的部分,其可以被编程为通过执行在第一处理器(120)的能力之外的或者会影响第一处理器(120)的性能或成本的活动来支持第一处理器(120)。在一个示例中,第二处理器(150)处置中断和/或多个线程,并且因此不具有保证输出脉冲和控制信号的定时以使得盒在期望定时处执行期望功能的能力。相比而言,第一处理器(120)可以具有实时输出控制,以便能够精确地调节向盒(130)提供和接收的信号的定时。在一个示例中,第一处理器要将定时激发序列提供给微流体设备。因此,即使第二处理器(150)可能比第一处理器(120)更强大,如所使用的,但是第一处理器(120)具有在第二处理器(150)中不可用的至少一个特征。为了使用第二处理器(150)来提供用于第一处理器(120)的期望支持,其从通用机器转换为具有管理信息的交换和处理的编码指令的特定机器。
在一些示例中,第二处理器(150)还促进系统(100)操作的显示和控制。第二处理器(150)可以仅用作对第一处理器(120)的支持。替代地,第二处理器(150)可以提供其他功能,例如使得对API(170)的调用可用于第二处理器(150)。第二处理器(150)可以操作控制接口和其他功能的其他软件。
应用编程接口或API(170)的使用提供了许多优势。API(170)提供外部系统和控制器(110)之间的接口。这允许API(170)处置对控制器(110)、第一处理器(120)和/或盒(130)的改变,而不必针对任何系统改善而做出对外部软件的改变。它还促进第一处理器(120)配置对由系统(100)提供的数据的独立性。例如,第一处理器(120)可以按照时钟周期进行测量,然而,API(170)可以标识第一处理器(120)的时钟速度并将输出数据转换为Hz或持续时间。因此,与系统(100)交互的外部系统不需要关心正在使用的特定硬件,而是可以使用以独立于第一处理器(120)和/或微流体设备(130)的生成的受控格式返回信息的一组预编程操作来做出请求。这通过使用API(170)来提供接口而促进外部软件开发与硬件的独立性,从而允许独立操作的两个领域中的改善。
图2示出了符合本说明书的用于执行微流体测量的系统。该系统包括第一处理器(120)和盒(130)以及作为计算设备(140)的部分的第二处理器(150)。在第二处理器(150)内部,存在软件(260)和应用编程接口(API)(270)两者。图2还示出了在系统的这些部分之间移动的信息。软件(260)向API(270)提供指令(280),API(270)将指令(280)转换为提供给第一处理器(120)的操作(282)。第一处理器(120)执行操作(282)并向盒(130)提供输入(284)。第一处理器(120)从盒(130)获得输出(286)。然后,第一处理器(120)向API(270)提供具有或不具有修改的这些输出(286)作为测量结果(288)。API(270)处理测量结果(288)并将它们作为返回变量(290)提供给软件(260)。如在本说明书和附属权利要求中所使用的,返回变量(290)包括通过值以及通过位置(例如,指针、寄存器或存储器)传递信息。
软件(260)被示出为在与计算设备(140)相关联的第二处理器(150)上操作。然而,其他布置也是可能的。软件(260)可以在第三处理器上操作并且对API(270)作出调用。API(270)可以通过第三处理器来中继指令,而不是直接向第一处理器(120)提供指令。例如,第二处理器(150)可以是可通过网络(诸如因特网)访问的服务器或类似设备。这允许调用来确保API(270)是最新的并且避免API(270)的非更新版本的潜在使用。将由软件(260)提供的指令(280)与提供给第一处理器(120)的操作(282)分离允许软件(260)独立于第一处理器(120)的规范被写入。这允许使用API(270)来管理软件(260)和包括控制器(110)、第一处理器(120)和盒(130)的硬件。
API(270)的使用提供了许多优势。API允许软件(280)的指令被组织为对API(270)的调用。这允许软件(280)和系统(100)的其余部分去耦合,使得可以单独改善系统(100)的不同部分。API(270)将来自软件(260)的指令(280)转化成提供给第一处理器(120)的操作(282)。因此,如果第一处理器(120)被升级和/或修改,则可以调整API(270)而不影响软件(260)。API(270)还可以被设计为基于控制器(110)、第一处理器(120)和/或盒(130)的模型提供不同的指令。这使得更容易维护向后兼容性。
类似地,API(270)从第一处理器(120)接收测量结果(288)。API(270)然后可以在将测量结果提供给软件(260)之前将测量结果转换为其他格式。在一个示例中,API(270)从测量结果(288)去除第一处理器(120)特定元素,并将它们转换为标准格式。例如,测量结果(288)可以按照取决于由第一处理器(120)使用的时钟的时钟计数来提供。API(270)将测量结果(288)从时钟计数转换为时间或频率。然后可以以独立于第一处理器(120)和/或盒(130)的形式将来自测量结果(288)的信息提供给软件(260)。
软件(260)向API(270)提供指令(280)。指令(280)可以包括能够变为被软件(260)访问的微流体设备(130)上的测试操作。虽然理论上指令的列表可以包括可以由控制器(110)和盒(120)执行的每个可能操作,但是实际上可用指令表示可能操作的子集。指令(280)可以包括例程,包括复杂的例程直到并包括使用盒(130)进行单次或多次测试。例如,GlucoseTest()(葡萄糖测试())的样本指令可以使得API指令第一处理器对装载和准备的盒(130)执行葡萄糖测试。指令(280)可以用包括但不限于文本、高级语言、机器码、存储器调用等的任何合适的语言或编码模式来格式化。其他示例指令(280)可以包括获得用于盒(130)、第一处理器(120)、控制器(110)和/或API(270)的串行或配置数据。
指令(280)不需要在盒(130)中产生活动。例如,指令(280)可以请求API(270)对先前获得的测量结果执行处理。类似地,获得API(270)的版本号的指令(280)不涉及与第一处理器(120)的通信。
操作(282)由API(270)提供给控制器(110)上的第一处理器(120)。操作(282)是由第一处理器处理以便执行指令(280)中概述的任务的机器级指令。API(270)将指令(280)转换为操作(282),使得操作与第一处理器(120)、控制器(110)和盒(130)兼容。
输入(284)由第一处理器(120)提供给盒(130)。这些包括例如控制信号、激发信号、路由信号和类似通信。一些输入(284)可以作为二进制信号提供,而其他可以作为模拟信号提供。输入允许盒执行操作以执行微流体测试或测量。
类似地,第一处理器(120)接收来自盒(130)的输出(286)。输出(286)可以是来自盒(130)的时间敏感或时不变的信号。输出(286)可以是数字和/或模拟的。
由第一处理器(120)提供的测量结果可以包括从由第一处理器(120)接收的输出(286)的处理。然而,优选的是最少化由第一处理器(120)执行的、可以由第二处理器(150)执行的操作。这最小化用于第一处理器(120)的能力,这降低了控制器(110)的成本。这继而影响提供测试作为护理点而不是通过更传统的基于实验室的方法的能力。
然而,本公开中没有任何内容阻止在将其中的信息作为测量结果(288)提供给第二处理器(150)之前由第一处理器在重新格式化、计算、校正和/或以其他方式修改输出(286)中的操作。在一些情况下,可以能够在第一处理器(120)上执行一些操作而不影响由第一处理器(120)的其他操作。此外,能够提供用于进行的控制能力的低端处理器的价格底线和/或供应保证可以导致第一处理器(120)提供一些操作。
由API(270)输出到软件(260)的返回变量(290)通常将经受由API(270)的处理。如上文所讨论的,虽然可以安排让软件(260)能够访问所有输出(286),但是这样的方法阻止软件以独立于所使用的特定的控制器(110)、第一处理器(120)和/或盒(130)的方式被写入。因此,其放弃了API(270)在软件(260)和硬件之间进行转化方面的一些益处。这样的方法仍然保留了第一处理器(120)的实时优势。
相比而言,使用API(270)处理测量结果在将操作从第一处理器(120)卸载到第二处理器(150)方面提供了显著的优势。因为第二处理器是可以用于各种目的的计算设备(140)的部分,所以计算设备(140)的处理能力在某些意义上是“免费的(free)”,因为其可能表示执行所描述处理的非常低的增量成本。在API(270)中执行的处理可以在资源变得可用时被执行并且可以作为低优先级线程或应用而在计算设备(140)上操作。通过使用计算设备(140)的未充分利用的资源,系统可以整体上大幅改善系统(100)的性能,降低由于第一处理器(120)而造成的控制器(110)的成本,并且使得能够实现护理点测试的有成本效益的预备。护理点测试继而可以通过减少开始治疗的时间或通过避免基于(base off of)非数据方法的不正确治疗而为患者提供更好的结果。
此外,可从计算设备(140)(尤其是电话、平板式电脑、膝上型电脑以及类似的可高度便携式设备)获得的处理能力的持续增加意味着系统(100)可以被预期成改善性能而不必改变控制器(110)或盒(130)的设计。这可以预期增加控制器(110)的有效寿命。更长的控制器(110)寿命可以进一步降低每次测试的成本。
除了在第二处理器(150)上执行数据处理之外,API(270)还可以将数据转换为独立于所使用的特定的第一处理器(120)和/或盒(130)的特性的形式。因此,API(270)用于在硬件和软件(260)之间进行转化,从而允许软件(260)独立于用于执行测试的特定硬件。这促进软件(260)与控制器(110)和/或盒(130)独立的开发和改善。通过API将输出变量转化为标准化单位(诸如Hz、伏特、秒等)促进了软件(260)中的呈现和/或分析。因此,软件(260)可以例如通过聚焦于输入/输出或测试自动化而包括特定于计算设备的特征。软件(260)也可以提供测试结果的显示或输出。
虽然本说明书已经使用用于元素280、282、284、286、288和290的不同术语,但是对于本领域普通技术人员而言将显而易见的是,这些类别的信息和指令传输不是排他性的,而是可以在相当程度上重叠。因此,因为某些内容相对于这些类型的信息传输中的一个多个描述为可能,所以不意图从所讨论的其他类型的信息传输中排除该相同的元素。
图3示出了符合本说明书的用于从管理微流体设备的第一处理器卸载任务的方法(300)。该卸载促进具有降低复杂度的处理器的使用。方法(300)包括响应于在第一处理器(120)处接收到操作,从微流体设备(130)获得测量结果(310)并且将测量结果提供给第二处理器(150)以用于处理以减少对第一处理器(120)的性能的影响(320)。
操作(310)包括在第一处理器(120)处接收操作并且作为响应从微流体设备(130)获得测量结果。通过使得操作被提供,第一处理器(120)能力和成本被最小化。降低第一处理器(120)的成本促进降低测试成本并且使得能够实现护理点测试。第一处理器(120)从微流体设备(130)获得测量结果。在一些示例中,第一处理器将测量结果从模拟转换为数字。在一些示例中,第一处理器(120)按照第一处理器(120)特定单位(例如时钟节拍)报告测量结果。
操作(320)包括将测量结果提供给第二处理器(150)以用于处理以减少对第一处理器(120)的性能的影响。使用第二处理器(150)执行对测量结果的处理操作降低了第一处理器(120)的成本。第二处理器(150)可以在执行测试时的临时基础上使用,但可以与测试同时或者在未执行测试时用于其他目的。这允许诸如来自智能电话、平板式电脑、台式电脑、膝上型电脑或类似设备的一个之类的通用计算机提供处理能力以使得能够实现测试。使用其他设备提供数据处理允许第一处理器(120)的能力和成本保持为低。这促进支持护理点测试的采用的低成本控制器(110)。
在一个示例中,数据由第二处理器(150)处理并且处理后的数据的输出被用于提供在微流体设备(130)上执行第二测试的指令。系统可以进行一系列测试,在每次测试后分析结果,直到累计的结果达到相对于一个或多个测试级别的某个置信区间。例如,可以重复总蛋白质测试的复制,直到相对于高蛋白质作用级别获得95%置信区间。在一个示例中,该活动在微流体系统上使用复制测试设置自动地进行,所述复制测试设置使用提供给微流体系统的相同样本。在另一个示例中,系统针对附加样本提示用户。系统可以基于第一次测试的结果进行第二次测试。例如,如果由第二处理器(150)获得的计算出的第一次测试结果在预定范围之外,则系统可以对相同样本或附加样本自动地进行第二次微流体测试。第二次微流体测试可以是与第一次微流体测试不同的微流体测试。第二次微流体测试可以是第一次微流体测试的复制。
如由第一处理器(120)所测量的测量结果可以被提供给第二处理器(150)。可以在由第一处理器(120)的一些初始处理之后将测量结果提供给第二处理器(150)。测量结果可以按照第一处理器特定单位(例如时钟节拍)提供。第一处理器(120)可能缺乏执行由第二处理器(150)执行的对测量结果的后续数据处理的能力。
虽然所要求保护的方法(300)包括这些操作,但是也可以包括附加操作。例如,第一处理器(120)可以从微流体设备(130)获得多个测量结果,并将多个测量结果提供给第二处理器(150)以用于处理。第二处理器(150)可以将测量结果输出到显示器。第二处理器(150)可以将处理后的测量结果存储成计算机可读格式。微流体设备(130)的测量结果可以选自电阻、阻抗、导电率、浓度、温度、电压、吸收、透射、荧光和/或光散射量。
图4示出包括计算机可读指令的非暂时性计算机可读存储介质(450),所述计算机可读指令在被执行时使得一组处理器执行以下操作:在第二处理器(150)处接收请求(410);将来自第二处理器(150)的指令提供给第一处理器(120)(420);接收从第一处理器(120)到第二处理器(150)的输出,其中从第一处理器(120)到第二处理器(150)的输出包括来自由第一处理器(430)测量的微流体设备(130)的输出的信息。
在由本说明书所描述的原理内,存在大量的变化。所描述的示例仅仅是示例,并不意图以任何方式限制权利要求的范围、适用性或构造。

Claims (15)

1.一种用于管理微流体设备的系统,所述系统包括:
微流体设备;
包括第一处理器的控制器,第一处理器接收来自微流体设备的输出并且第一处理器将输入提供给微流体设备;以及
包括第二处理器和应用程序接口(API)的计算设备,其中控制器要从计算设备接收指令,并且指令由第一处理器执行以产生到微流体设备的实时输出。
2.根据权利要求1所述的系统,其中第一处理器要用数据处理任务给第二处理器分派任务。
3.根据权利要求1所述的系统,其中第一处理器要将定时激发序列提供给微流体设备。
4.根据权利要求1所述的系统,其中第一处理器要从第二处理器接收一系列命令,其导致从第一处理器到微流体设备的多个输出。
5.根据权利要求1所述的系统,其中第一处理器要将从第二处理器接收到的指令转换为提供给微流体设备的多个信号。
6.根据权利要求1所述的系统,其中第一处理器要响应于第一处理器从第二处理器接收到指令而将来自微流体设备的多个数据测量结果提供给第二处理器。
7.根据权利要求1所述的系统,其中第二处理器要将接收到的信息转换为用户可呈现格式。
8.一种用于从管理微流体设备的第一处理器卸载任务的方法,所述方法包括:
响应于在第一处理器处接收到操作,从微流体设备获得测量结果;以及
将测量结果提供给第二处理器以用于处理,以减少对第一处理器的性能的影响。
9.根据权利要求8所述的方法,其中响应于接收到指令,第一处理器从微流体设备获得多个测量结果并将多个测量结果提供给第二处理器以用于处理。
10.根据权利要求8所述的方法,其中第一处理器在没有修改的情况下将测量结果提供给第二处理器。
11.根据权利要求8所述的方法,其中第一处理器按照第一处理器的时钟计数将测量结果提供给第二处理器。
12.根据权利要求8所述的方法,其中微流体设备的测量结果选自:电阻、阻抗、导电率、浓度、吸收、电压、温度、透射、荧光和光散射量。
13.一种包括计算机可读指令的非暂时性计算机可读存储介质,所述计算机可读指令在被执行时使得一组处理器:
在第二处理器处接收请求;
将来自第二处理器的指令提供给第一处理器;以及
接收从第一处理器到第二处理器的输出,其中从第一处理器到第二处理器的输出包括来自由第一处理器测量的微流体设备的输出的信息。
14.根据权利要求13所述的计算机可读存储介质,其中第二处理器处的请求导致从第一处理器向第二处理器输出由第一处理器测量的微流体设备的多个输出。
15.根据权利要求13所述的计算机可读存储介质,其中计算机可读指令还使得该组处理器:使用显示器向用户呈现从第一处理器输出到第二处理器的信息。
CN201680063509.8A 2016-02-04 2016-02-04 管理微流体设备 Pending CN108352183A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2016/016582 WO2017135955A1 (en) 2016-02-04 2016-02-04 Managing a microfluidics device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108352183A true CN108352183A (zh) 2018-07-31

Family

ID=59499976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680063509.8A Pending CN108352183A (zh) 2016-02-04 2016-02-04 管理微流体设备

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180285153A1 (zh)
EP (1) EP3411815A4 (zh)
CN (1) CN108352183A (zh)
WO (1) WO2017135955A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020509491A (ja) * 2017-02-28 2020-03-26 ベックマン コールター, インコーポレイテッド 学際的疾患管理システム

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006116455A2 (en) * 2005-04-26 2006-11-02 Applera Corporation System for genetic surveillance and analysis
US20080215705A1 (en) * 2007-02-07 2008-09-04 Wayne Po-Wen Liu Remotely controlled real-time and virtual lab experimentation systems and methods
CN101416048A (zh) * 2006-01-12 2009-04-22 迈克罗拉布私人有限公司 新仪器系统和方法
CN103756867A (zh) * 2007-07-13 2014-04-30 汉迪实验室公司 用于在多个生物样品上进行核酸提取和诊断测试的集成装置
CN103946364A (zh) * 2011-09-25 2014-07-23 赛拉诺斯股份有限公司 用于多重分析的系统和方法
US20140273265A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Joseph Feingold Microfluidic analyte detection cartridge device, system and method
WO2015116956A1 (en) * 2014-01-30 2015-08-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid testing system

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NZ530434A (en) * 2001-07-02 2005-01-28 Battelle Memorial Institute Intelligent microsensor module
JP2005510347A (ja) * 2001-11-26 2005-04-21 ケック グラデュエイト インスティテュート 化学、生化学、および生物学的アッセイ等のためにエレクトロウェッティングを介してマイクロ流体制御する方法、装置、および物
US7263501B2 (en) * 2003-03-11 2007-08-28 I-Stat Corporation Point-of-care inventory management system and method
US7695683B2 (en) * 2003-05-20 2010-04-13 Fluidigm Corporation Method and system for microfluidic device and imaging thereof
US20060173246A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-03 Zaleski John R Medical information interface and communication system
US7330803B2 (en) * 2005-06-22 2008-02-12 Ametek, Inc. High resolution time interval measurement apparatus and method
US8883490B2 (en) 2006-03-24 2014-11-11 Handylab, Inc. Fluorescence detector for microfluidic diagnostic system
EP2126587B1 (en) * 2007-01-09 2010-09-29 Cholestech Corporation Device and method for measuring ldl-associated cholesterol
CN103797456B (zh) * 2011-06-29 2017-06-20 马肯依玛士控股公司 通用印刷控制器
US10080526B2 (en) * 2011-07-13 2018-09-25 Leidos Innovations Technology, Inc. Three dimensional microfluidic multiplexed diagnostic system
US9810704B2 (en) * 2013-02-18 2017-11-07 Theranos, Inc. Systems and methods for multi-analysis
US9250229B2 (en) * 2011-09-25 2016-02-02 Theranos, Inc. Systems and methods for multi-analysis
EP2720103B1 (en) * 2012-10-10 2020-06-17 Fluigent SA Flow-rate calibration and control in a microfluidic device
EP3049803A4 (en) * 2013-09-27 2017-05-17 PerkinElmer Health Sciences, Inc. Manifolds and methods of using them to control fluid flows
US10712821B2 (en) * 2015-08-19 2020-07-14 International Business Machines Corporation Tactile graphical display

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006116455A2 (en) * 2005-04-26 2006-11-02 Applera Corporation System for genetic surveillance and analysis
CN101416048A (zh) * 2006-01-12 2009-04-22 迈克罗拉布私人有限公司 新仪器系统和方法
US20080215705A1 (en) * 2007-02-07 2008-09-04 Wayne Po-Wen Liu Remotely controlled real-time and virtual lab experimentation systems and methods
CN103756867A (zh) * 2007-07-13 2014-04-30 汉迪实验室公司 用于在多个生物样品上进行核酸提取和诊断测试的集成装置
CN103946364A (zh) * 2011-09-25 2014-07-23 赛拉诺斯股份有限公司 用于多重分析的系统和方法
US20140273265A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Joseph Feingold Microfluidic analyte detection cartridge device, system and method
WO2015116956A1 (en) * 2014-01-30 2015-08-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid testing system

Also Published As

Publication number Publication date
EP3411815A1 (en) 2018-12-12
EP3411815A4 (en) 2019-08-28
US20180285153A1 (en) 2018-10-04
WO2017135955A1 (en) 2017-08-10
WO2017135955A8 (en) 2020-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104718456B (zh) 实验室机器和用于自动处理实验室样本的方法
US10060937B2 (en) Integrated instrumentation for the analysis of biofluids at the point-of-care
KR102634499B1 (ko) 자동화된 시스템의 동적 제어
Byrnes et al. Wash-free, digital immunoassay in polydisperse droplets
CN110320318B (zh) 样本分析设备、方法和存储介质
CA2890892A1 (en) Point of care immunization testing system
EP2392928A1 (en) Analysis system, analysis device, vessel, analysis method, program, and recording medium
Yang et al. Artificial intelligence and cancer drug development
Patou et al. A smart mobile lab-on-chip-based medical diagnostics system architecture designed for evolvability
Vorberg et al. A highly flexible, automated system providing reliable sample preparation in element-and Structure-Specific measurements
CN108352183A (zh) 管理微流体设备
CN113125781A (zh) 试剂管理方法和装置
EP3171177A1 (en) Method and laboratory system for distributing biological samples onto microplates
CN204789606U (zh) 免疫检测分析仪器的自动进样装置
CN110988321B (zh) 一种手持式凝血分析系统的检测方法及凝血分析控制方法
US20240077506A1 (en) Systems and methods for processing a sample
Cobbaert et al. Designing a diagnostic total testing process as a base for supporting diagnostic stewardship
CN103949293B (zh) 液体计量设备移液指令参数快速设置系统及其方法
Sanderson et al. PlasmoTron: an open-source platform for automated culture of malaria parasites
Bultelle et al. Introducing SynBIS—The synthetic biology information system
CN115335918A (zh) 临床分析仪上的临床决策支持
EP4184176B1 (en) Method for detection of a bottom of at least one well
Pearlman Evaluation of ventricular function using Doppler echocardiography.
CN201788155U (zh) 全自动化学比浊测定仪
CN113039439A (zh) 样本分析设备和试剂分配的评估方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180731