CN116698789A - 用于样品测试的装置、系统和方法 - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
Abstract
提供了与样品测试设备相关联的方法、装置和系统。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2022年3月3日提交的美国临时专利申请No.63/316,257的优先权和益处，所述美国临时专利申请的内容以其整体通过引用被并入。
本申请也是2022年9月29日提交的美国专利申请No.17/936,764的部分继续申请，其内容以其整体通过引用被并入。美国专利申请No.17/936,764要求2021年10月4日提交的美国临时专利申请No.63/262,076的优先权和权益，该美国临时专利申请的内容以其整体通过引用被并入。美国专利申请No.17/936,764也要求2021年11月3日提交的美国临时专利申请No.63/263,481的优先权和利益，该美国临时专利申请的内容以其整体通过引用被并入。美国专利申请No.17/936,764还是2021年5月5日提交的美国专利申请No.17/302,536的部分继续申请，美国专利申请No.17/302,536的内容以其整体通过引用被并入。美国专利申请No.17/302,536要求美国专利申请No.63/021,416(2020年5月7日申请的)、美国专利申请No.63/198,609(在2020年10月29日申请的)和美国专利申请No.63/154,476(在2021年2月26日申请的)的优先权和权益，这些美国专利申请的全部内容通过引用被并入本申请中。
本申请还是2021年5月5日提交的美国专利申请No.17/302,536的部分继续申请，该美国专利申请的内容以其整体通过引用被并入。美国专利申请No.17/302,536要求美国专利申请(在2020年5月7日申请的)No.63/021,416、美国专利申请No.63/198,609(在2020年10月29日申请的)和美国专利申请No.63/154,476(在2021年2月26日申请的)的优先权和权益，这些美国专利申请的全部内容通过引用并入本申请中。
背景技术
现有方法、装置和系统受到挑战和限制的困扰。例如，由于各种因素，诸如结构限制、环境温度、污染等，可能影响许多设备的效率和/或准确性。
发明内容
根据本公开的各种示例，提供了用于样品测试的各种示例方法、装置和系统。在一些实施例中，示例方法、装置和系统可以利用干涉测量法来检测收集的样品中病毒和/或蛋白质含量的其他病毒指示物的存在。
在一些示例中，样品测试设备可以包括波导和集成光学部件。在一些示例中，集成光学部件可以耦合到波导。在一些示例中，集成光学部件可以包括准直仪和分束器。
在一些示例中，分束器可以包括第一棱镜和第二棱镜。在一些示例中，第二棱镜可以附接到第一棱镜的第一倾斜表面。在一些示例中，第一棱镜和第二棱镜形成立方体形状。
在一些示例中，分束器可以包括偏振分束器。
在一些示例中，准直仪可以附接到第一棱镜的第二倾斜表面。
在一些示例中，样品测试设备可以包括耦合到集成光学部件的光源。在一些示例中，光源可以配置为发射激光束。
在一些示例中，波导可以包括波导层和具有样品开口的界面层。在一些示例中，界面层可以设置在波导层的顶表面上。
在一些示例中，集成光学部件可以设置在波导层的顶表面上。
在一些示例中，样品测试设备可以包括位于界面层上方的透镜部件。在一些示例中，透镜部件可以在输出光方向上与界面层的输出开口至少部分地重叠。
在一些示例中，样品测试设备可以包括设置在透镜部件的顶表面上的成像部件。
在一些示例中，成像部件可以配置为检测干涉条纹图案。
在一些示例中，样品测试设备可以包括具有第一表面的波导和设置在第一表面上的透镜阵列。在一些示例中，透镜阵列包括至少一个光学透镜。
在一些示例中，透镜阵列可以包括至少一个微透镜阵列。在一些示例中，微透镜阵列的第一光学透镜的第一形状可以与微透镜阵列的第二光学透镜的第二形状不同。在一些示例中，该至少一个光学透镜可以包括至少一个棱镜透镜。
在一些示例中，在波导光传输方向上，第一光学透镜的第一表面曲率可以与第二光学透镜的第二表面曲率不同。
在一些示例中，样品测试设备可以包括集成光学部件，该集成光学部件通过透镜阵列耦合到波导。
在一些示例中，样品测试设备可以包括通过透镜阵列耦合到波导的成像部件。
在一些示例中，样品测试设备可以包括波导，该波导具有在第一表面上的样品开口和设置在第一表面上的开口层。在一些示例中，开口层可以包括第一开口，该第一开口与样品开口至少部分地重叠。
在一些示例中，样品测试设备还可以包括经由至少一个滑动机构耦合到波导的覆盖层。在一些示例中，覆盖层可以包括第二开口。
在一些示例中，覆盖层可以位于开口层的顶部上并且可以在第一位置和第二位置之间移动。
在一些示例中，当覆盖层可以在第一位置时，第二开口与第一开口重叠。
在一些示例中，当覆盖层处于第二位置时，第二开口不与第一开口重叠。
在一些示例中，样品测试设备可以包括：波导，具有顶表面和底表面；以及光源，配置为经由波导的底表面将光耦合到样品测试设备中。
在一些示例中，光源可以配置为发射穿过波导的顶表面的光束。
在一些示例中，样品测试设备可以包括具有顶表面和底表面的波导。在一些示例中，波导的顶表面可以配置为与用户计算设备集成。
在一些示例中，波导的厚度可以在5毫米至7毫米的范围内。
在一些示例中，用户计算设备部件可以配置为由样品测试设备共同使用。
在一些示例中，样品测试设备可以包括波导以及设置在波导的至少一个表面上的绝缘层。
在一些示例中，样品测试设备还可以包括至少一个传感器，该至少一个传感器配置为控制绝缘层的温度。
在一些示例中，样品测试设备可以包括波导和包住该波导的热控波导壳体。
在一些示例中，样品测试设备可以包括波导，该波导至少包括：衬底层，限定样品测试设备的底表面；波导层，沉积在衬底层上，配置为将光从波导的输入侧横向耦合到波导的输出侧；以及界面层，限定样品测试设备的顶表面。
在一些示例中，衬底层可以包括集成电路。
在一些示例中，波导层还可以包括至少一个参考通道和至少一个样品通道。
在一些示例中，该至少一个参考通道可以与界面层中的参考窗口相关联，并且该至少一个样品通道与界面层中的至少一个样品窗口相关联。
在一些示例中，提供了一种计算机实现的方法。该计算机实现的方法可以包括：接收针对未标识的样品介质的第一干涉条纹数据，该第一干涉条纹数据与第一波长相关联；接收针对该未标识的样品介质的第二干涉条纹数据，该第二干涉条纹数据与第二波长相关联；基于与第一波长相关联的第一干涉条纹数据和与第二波长相关联的第二干涉条纹数据得出折射率曲线数据；以及基于该折射率曲线数据确定样品标识数据。
在一些示例中，该计算机实现的方法还包括：触发光源以生成(i)第一波长的第一投影光，其中，该第一投影光表示第一干涉条纹图案，以及(ii)第二波长的第二投影光，其中，该第二投影光表示第二干涉条纹图案，其中，接收第一干涉条纹数据包括使用成像部件捕获表示与第一波长相关联的第一干涉条纹图案的第一干涉条纹数据，并且其中，接收第二干涉条纹数据包括使用成像部件捕获表示与第二波长相关联的第二干涉条纹图案的第二干涉条纹数据。
在一些示例中，该计算机实现的方法还包括：触发第一光源以生成第一波长的第一投影光，其中，该第一投影光表示第一干涉条纹图案；以及触发第二光源以生成第一波长的第二投影光，其中，该第二投影光表示第二干涉条纹图案，其中，接收第一干涉条纹数据包括使用成像部件捕获表示与第一波长相关联的第一干涉条纹图案的第一干涉条纹数据，并且其中，接收第二干涉条纹数据包括使用成像部件捕获表示与第二波长相关联的第二干涉条纹图案的第二干涉条纹数据。
在一些示例中，基于折射率曲线数据确定样品标识数据包括基于折射率曲线数据向折射率数据库查询样品标识数据，其中，样品标识数据对应于折射率数据库中最匹配折射率曲线数据的所存储的折射率曲线。
在一些示例中，该计算机实现的方法还包括确定与未标识的样品介质相关联的操作温度，其中，至少基于折射率曲线数据和操作温度来查询折射率数据库以确定样品标识数据。
在一些示例中，其中，折射率数据库可以配置为存储与多个标识出的样品相关联的多个已知折射率曲线数据，该多个标识出的样品与多个已知样品标识数据相关联。
在一些示例中，折射率数据库还配置为存储与多个温度数据相关联的多个已知折射率曲线数据。
在一些示例中，提供了一种计算机实现的方法。该计算机实现的方法可以包括：触发与光源相关联的光源校准事件；在样品环境中捕获表示参考干涉条纹图案的参考干涉条纹数据，该参考干涉条纹图案经由波导的参考通道投影；将参考干涉条纹数据与存储的校准干涉仪数据进行比较，以确定参考干涉条纹数据与存储的校准干涉数据之间的折射率偏移；以及基于折射率偏移来调谐光源。
在一些示例中，基于折射率偏移来调谐光源包括调节施加到光源的电压水平以调节与光源相关联的光波长。
在一些示例中，基于折射率偏移来调谐光源包括调节施加到光源的电流水平以调节与光源相关联的光波长。
在一些示例中，该计算机实现的方法还包括调节温度控制，其中，调节温度控制将样品环境设置为调谐后的操作温度，并且其中，调谐后的操作温度在距所需操作温度的阈值范围内。
在一些示例中，该计算机实现的方法还包括：发起与光源相关联的校准设置事件；在经过校准的环境中捕获表示经过校准的干涉条纹图案的经过校准的参考干涉条纹数据，该经过校准的干涉条纹图案经由波导的参考通道投影；将经过校准的参考干涉条纹数据作为存储的校准干涉条纹数据存储在本地存储器中。
在一些示例中，经过校准的环境包括具有已知操作温度的环境。
在一些示例中，提供了一种计算机实现的方法。该计算机实现的方法包括：接收针对未标识的样品介质的样品干涉条纹数据，该样品干涉条纹数据与可确定的波长相关联；将样品干涉条纹数据提供给经过训练的样品标识模型；以及从经过训练的样品标识模型接收与样品干涉条纹数据相关联的样品标识数据相关联的样品标识数据。
在一些示例中，接收针对未标识的样品介质的样品干涉条纹数据包括：触发光源以生成可确定波长的投影光，其中，该投影光与样品干涉条纹图案相关联；使用成像部件捕获表示样品干涉条纹图案的样品干涉条纹数据。
在一些示例中，样品标识数据包括样品标识标签。
在一些示例中，样品标识数据包括与多个样品标识标签相关联的多个置信度得分。
在一些示例中，经过训练的样品标识模型包括经过训练的深度学习模型或经过训练的统计模型。
在一些示例中，该计算机实现的方法还包括：确定与样品环境相关联的操作温度；以及将操作温度和样品干涉条纹数据提供给经过训练的样品标识模型，其中，响应于操作温度和样品干涉条纹数据来接收样品标识数据。在一些示例中，该计算机实现的方法还包括：收集多个干涉条纹数据，该多个干涉条纹数据与多个已知样品标识标签相关联；将具有多个已知样品标识标签的多个干涉条纹数据中的每一个存储在训练数据库中；以及从训练数据库对经过训练的样品标识模型进行训练。
在一些示例中，样品测试设备可以包括：衬底；设置在衬底上的波导；以及设置在衬底上的透镜阵列。在一些实施例中，透镜阵列可以配置为将光引导到波导的输入边缘。
在一些实施例中，透镜阵列可以包括复合抛物面聚光器(CPC)透镜阵列。
在一些实施例中，透镜阵列可以包括微CPC透镜阵列。
在一些实施例中，透镜阵列可以包括非对称CPC透镜阵列。
在一些实施例中，透镜阵列可以包括非对称微CPC透镜阵列。
在一些实施例中，波导可以包括至少一个参考通道和至少一个样品通道。
在一些实施例中，透镜阵列可以配置为将光引导到该至少一个参考通道的第一输入边缘和该至少一个样品通道的第二输入边缘。
在一些实施例中，样品测试设备可以包括：耦合到透镜阵列的集成光学部件，其中，该集成光学部件可以包括准直仪和分束器。
在一些实施例中，波导可以包括：在波导内的多个光学通道，其中，多个光学通道中的每个光学通道限定光路；以及包括多个输入开口的输入边缘，其中，多个输入开口中的每个输入开口对应于多个光学通道中的一个光学通道。
在一些实施例中，输入边缘可以配置为接收光。
在一些实施例中，多个输入开口中的每个输入开口可以配置为接收光。
在一些实施例中，多个光学通道中的每个光学通道可以配置为引导来自对应输入开口的光穿过对应光学通道。
在一些实施例中，多个光学通道中的每个光学通道可以包括弯曲部分和笔直部分。
在一些实施例中，提供了一种用于制造波导的方法。该方法可以包括：将中间层附接在衬底层上；将波导层附接在中间层上；以及蚀刻中间层的第一边缘、波导层的第一边缘、中间层的第二边缘和波导层的第二边缘。
在一些实施例中，波导层的第一边缘可以包括输入开口，其中，波导层的第二边缘可以包括输出开口。
在一些实施例中，波导层的第一边缘可以包括凹陷的光学边缘。
在一些实施例中，波导层的第二边缘可以包括凹陷的光学边缘。
在一些实施例中，该方法可以包括将光源耦合到波导层的第一边缘。
在一些实施例中，一种制造方法可以包括：生产具有芯片上射流的波导；以及将盖玻璃部件附接到具有芯片上射流的波导。
在一些实施例中，生产具有芯片上射流的波导可以包括：生产波导层；生产芯片上射流层；以及将芯片上射流层附接到波导层的顶表面。
在一些实施例中，附接盖玻璃部件可以包括：生产粘合剂层；将粘合剂层附接在具有芯片上射流的波导的顶表面上；以及将盖玻璃层附接在粘合剂层的顶表面上。
在一些实施例中，样品测试设备可以包括：波导保持器部件，其中，该波导保持器部件的第一表面包括至少一个对准特征；以及波导，包括至少一个蚀刻边缘，其中，该至少一个蚀刻边缘在对准布置中与波导保持器部件的该至少一个对准特征接触。
在一些实施例中，该至少一个对准特征可以包括在波导保持器部件的第一表面上的至少一个突起，其中，当在对准布置中时，该至少一个蚀刻边缘与该至少一个突起接触。
在一些实施例中，波导保持器部件可以包括：保持器盖元件；以及流体垫圈元件，固定在保持器盖元件上，其中，流体垫圈元件位于保持器盖元件和波导之间。
在一些实施例中，保持器盖元件可以包括在保持器盖元件的顶表面上的多个输入开口，其中，流体垫圈元件可以包括从流体垫圈元件的顶表面突出的多个入口。
在一些实施例中，样品测试设备还包括：热垫部件，设置在波导的底表面上。
在一些实施例中，提供了一种方法。该方法可以包括：通过样品测试设备的样品通道施加抗体溶液；以及通过样品通道注入样品介质。
在一些实施例中，在注入样品介质之前，该方法可以包括：在继施加抗体溶液之后的孵育时间段后，通过样品通道施加缓冲溶液。
在一些实施例中，在继注入样品介质之后，该方法可以包括：通过样品通道施加清洁溶液。
在一些实施例中，提供了一种计算机实现的方法。该方法可以包括：接收针对未标识的样品介质的第一干涉条纹数据；基于该第一干涉条纹数据，计算至少一个统计度量；将该至少一个统计度量和与一种或多种标识出的介质相关联的一个或多个统计度量进行比较；以及基于该至少一个统计度量和该一个或多个统计度量确定样品标识数据。
在一些实施例中，该至少一个统计度量可以包括以下中的一项或多项：与第一干涉条纹数据相关联的和、与第一干涉条纹数据相关联的平均值、与第一干涉条纹数据相关联的标准偏差、与第一干涉条纹数据关联的偏度(skewness)或与第一干涉条纹数据相关联的峰度值(Kurtosis value)。
在一些实施例中，该计算机实现的方法可以包括：接收针对标识出的参考介质的第二干涉条纹数据；基于该第二干涉条纹数据，计算多个统计度量；以及将该多个统计度量存储在数据库中。
在一些实施例中，将该至少一个统计度量与该一个或多个统计度量进行比较可以包括：确定该至少一个统计度量与该一个或多个统计度量之间的差是否满足阈值。
在一些实施例中，该计算机实现的方法可以包括：响应于确定该至少一个统计度量和该一个或多个统计度量之间的差满足阈值，基于与该一个或多个统计度量相关联的标识出的参考介质的标识数据来确定样品标识数据。
在一些实施例中，样品测试设备可以包括：分析仪装置，包括槽基部和至少一个光学窗口；以及传感器盒，固定在该槽基部上，其中，该至少一个光学窗口与传感器盒的输入窗口或传感器盒的输出窗口中的一者对准。在一些实施例中，传感器盒包括衬底层和本文所述的波导。
在一些实施例中，传感器盒可以包括：衬底层；波导，设置在该衬底层的顶表面上；以及覆盖层，设置在波导的顶表面上。
在一些实施例中，波导可以包括在波导的顶表面上的至少一个开口。
在一些实施例中，覆盖层可以包括至少一个开口。
在一些实施例中，覆盖层可以可滑动地附接到波导。
在一些实施例中，样品测试设备可以包括：波导；以及设置在波导的顶表面上的采样器部件，其中，该采样器部件可以包括阳极元件。
在一些实施例中，波导的顶表面可以包括接地网格层。
在一些实施例中，接地网格层可以包括金属材料。
在一些实施例中，接地网格层可以连接到接地。
在一些实施例中，波导可以包括设置在接地网格层下方的包覆窗口层。
在一些实施例中，波导可以包括设置在包覆窗口层下方的遮光层。
在一些实施例中，波导可以包括设置在遮光层下方的平面层。
在一些实施例中，波导可以包括设置在平面层下方的波导芯层。
在一些实施例中，波导可以包括设置在波导芯层下方的包覆层。
在一些实施例中，波导可以包括设置在包覆层下方的衬底层。
在一些实施例中，样品测试设备可以包括：外壳部件，包括至少一个气流开口元件；以及基部部件，包括与该至少一个气流开口元件相对应的鼓风机元件，其中，鼓风机元件配置为将空气引导到波导。
在一些实施例中，波导可以设置在基部部件的内表面上。
在一些实施例中，样品测试设备可以包括：气溶胶采样器部件，设置在基部部件的内表面上并且将鼓风机元件与波导连接。
在一些实施例中，基部部件可以包括电源插头元件。
在一些实施例中，样品测试设备包括：泵；第一阀，连接到该泵并连接到第一流动通道；以及缓冲回路，连接到第一阀和第二阀。
在一些实施例中，第一阀和第二阀是2-配置六通阀(2-configuration 6-portvalve)。在一些实施例中，泵连接到第一阀的第五端口。在一些实施例中，第一流动通道连接到第一阀的第六端口。
在一些实施例中，当第一阀处于第一配置时，第一阀的第五端口连接到第一阀的第六端口。在一些实施例中，当第一阀处于第一配置时，泵配置为通过第一阀将缓冲溶液提供给第一流动通道。
在一些实施例中，当第一阀处于第二配置时，第一阀的第五端口连接到第一阀的第四端口。在一些实施例中，第一阀的第四端口通过第一样品回路连接到第一阀的第一端口。
在一些实施例中，第一样品回路包括第一流体。在一些实施例中，当第一阀处于第二配置时，泵配置为将第一流体注入到第一流动通道。
在一些实施例中，第二阀连接到第二流动通道。在一些实施例中，第二阀包括第二样品回路。在一些实施例中，第二样品回路包括第二流体。在一些实施例中，泵配置为将第一测试液体注入到第一流动通道并且同时将第二测试液体注入到第二流动通道。
在一些实施例中，样品测试设备还包括处理器，该处理器被配置为：通过使激光源或从其折射或反射的光学元件在竖直维度上移动直到检测到来自表面的背反射功率的变化，来将激光源与波导对准，其中将嵌入有波导的电介质的特征反射率用作指示激光何时入射到该膜上的信号；并且使激光源或从其折射或反射的光学元件在水平维度上沿由从形成在波导中的光栅衍射到目标区域的任一侧的光的图案所指示的方向移动，以耦合到主功能波导中，光栅的位置或空间频率在目标的一侧上不同于另一侧。在一些实施例中，一种用于将激光源与波导对准的方法包括：将由激光源发射的激光束瞄准波导安装件；以及使激光源在竖直维度上向上移动，直到经由成像部件检测到至少一个光栅耦合器光斑，该光斑由从波导中的光栅耦合器反射的激光束形成。
在一些实施例中，波导设置在波导安装件的顶表面上。在一些实施例中，流体盖设置在波导的顶表面上。
在一些实施例中，波导安装件的反射率高于波导的反射率。
在一些实施例中，波导包括光学通道和多个对准通道。在一些实施例中，多个对准通道中的每个对准通道包括至少一个光栅耦合器(grating coupler)。
在一些实施例中，该用于将激光源与波导对准的方法还包括：至少部分地基于与该至少一个光栅耦合器光斑相关联的空间频率，使激光源在水平维度上移动。
在一些实施例中，一种用于将激光源与波导对准的方法包括：将由激光源发射的激光束瞄准波导安装件；以及使激光源在竖直维度上向上移动，直到由光电二极管检测到的来自激光束的背反射信号功率达到阈值。
在一些实施例中，波导被配置为接收包括生物含量的非病毒指示物和生物含量的病毒指示物的样品介质。在一些实施例中，样品测试设备还包括处理器，该处理器被配置为确定生物含量的非病毒指示物的浓度水平是否满足阈值。在一些实施例中，一种方法包括检测生物含量的非病毒指示物的浓度水平；以及确定生物含量的非病毒指示物的浓度水平是否满足阈值。
在一些实施例中，响应于确定生物含量的非病毒指示物的浓度水平满足阈值，该方法还包括检测生物含量的病毒指示物的浓度水平。
在一些实施例中，响应于确定生物含量的非病毒指示物的浓度水平不满足阈值，该方法还包括发送警告信号。
在一些实施例中，一种方法包括：检测生物含量的非病毒指示物的浓度水平；检测生物含量的病毒指示物的浓度水平；以及计算生物含量的病毒指示物的比较浓度水平。
在一些实施例中，样品测试设备包括：波导平台；设置在波导平台的顶表面上的瞄准控制基部；以及设置在波导平台的顶表面上的波导基部。
在一些实施例中，波导基部包括波导。在一些实施例中，瞄准控制基部包括激光源。在一些实施例中，瞄准控制基部被配置为将激光源对准到波导的输入端。
在一些实施例中，瞄准控制基部包括至少一个电磁致动器，该电磁致动器被配置为控制瞄准控制基部的俯仰或滚动中的至少一者。
在一些实施例中，瞄准控制基部包括扫描元件。
在一些实施例中，波导盒包括：波导、设置在波导的顶表面上的流动通道板、设置在流动通道板的顶表面上的盒体、设置在盒体的顶表面上的流体盖、以及设置在流体盖的顶表面上的盒盖。
在一些实施例中，盒体包括设置在盒体的底表面上的多个端口，其中多个端口中的每一个连接到由流动通道板限定的至少一个流体通道。
在一些实施例中，盒体包括缓冲容器、参考端口、样品端口和排气机室。
在一些实施例中，系统包括蒸发器单元和冷凝器单元。在一些实施例中，蒸发器单元包括连接到压缩机的蒸发器盘管以及冷凝器单元的冷凝器盘管。在一些实施例中，蒸发器单元包括位于蒸发器盘管下方并配置成接收冷凝液体的冷凝盘。在一些实施例中，冷凝器单元包括连接到冷凝盘的样品收集设备。
在一些实施例中，蒸发器盘管包括一个或多个疏水层。
在一些实施例中，样品收集设备存储缓冲溶液。
根据本公开的各种实施例，提供了一种样品测试设备。在一些实施例中，样品测试设备包括波导盒，该波导盒包括波导，其中波导包括：至少一个参考通道和至少一个样品通道；以及多端口阀，其连接到所述波导盒的入口并且被配置成提供多个配置，所述多个配置包括：第一配置，所述第一配置将所述波导盒的所述入口连接到所述波导盒的出口；以及第二配置，其将波导盒的入口连接到至少一个参考通道和至少一个样品通道。
在一些实施例中，样品测试设备还包括可移除地连接到波导盒的入口的容器(reservoir)。
在一些实施例中，所述容器储存缓冲溶液。在一些实施例中，样品测试设备还包括：泵，所述泵连接到所述容器并且被配置成通过所述波导盒的所述入口注入所述缓冲溶液。
在一些实施例中，样品测试设备还包括可移除地连接到波导盒的出口的废物收集器。
在一些实施例中，波导盒还包括连接到至少一个参考通道的参考容器和连接到至少一个样品通道的样品容器。
在一些实施例中，所述参考容器被配置成接收参考溶液。在一些实施例中，样品容器被配置成接收样品溶液。
在一些实施例中，多端口阀被配置为提供将波导盒的入口连接到参考容器和样品容器的第三配置。
根据本公开的各种实施例，提供了一种用于操作样品测试设备的方法。在一些实施例中，所述方法包括将容器连接到样品测试设备的波导盒的入口，其中样品测试设备包括多端口阀，其中容器存储缓冲溶液并且连接到泵；将所述多端口阀切换到第一配置，以将所述波导盒的所述入口连接到所述波导盒的出口，其中所述出口连接到废物收集器；使所述泵将所述缓冲溶液注入到所述波导盒的所述入口；将所述多端口阀切换到第二配置，以将所述波导盒的所述入口连接到所述波导盒的波导的至少一个参考通道和至少一个样品通道；以及将所述多端口阀切换到第三配置，以将所述波导盒的所述入口连接到所述波导盒的参考容器和样品容器，其中所述参考容器连接到所述至少一个参考通道，其中所述样品容器连接到所述至少一个样品通道。
根据本公开的各种实施例，提供了一种样品测试设备。在一些实施例中，样品测试设备包括波导，该波导包括至少一个参考通道和至少一个样品通道；并且多端口阀包括至少一个缓冲溶液端口、参考溶液端口和样品溶液端口。在一些实施例中，多端口阀被配置成提供多个配置，所述多个配置包括：第一配置，其将所述至少一个缓冲溶液端口连接到所述至少一个参考通道和所述至少一个样品通道；以及第二配置，其将所述参考溶液端口连接到所述至少一个参考通道并且将所述样品溶液端口连接到所述至少一个样品通道。
根据本公开的各种实施例，提供了一种用于制造样品测试设备的方法。在一些实施例中，所述方法包括：在样品测试设备的波导层表面涂覆抗体，所述波导层表面包括采样区域和非采样区域；用紫外(UV)防护罩(屏蔽罩，shielding mask)覆盖波导层的采样区域；将UV光投射到所述波导层的表面上；以及在将UV光投射到波导层的表面上之后，从波导层移除UV防护罩。
在一些实施例中，UV防护罩的尺寸与采样区域的尺寸相同。
在一些实施例中，UV光使未被UV防护罩覆盖的波导层的表面上的抗体失活。
在一些实施例中，UV光不会使被UV防护罩覆盖的波导层的表面上的抗体失活。
在一些实施例中，该方法还包括在从波导层移除UV防护罩之后，将流动通道板附接到波导层的表面上。
在一些实施例中，流动通道板限定多个流动通道。在一些实施例中，所述方法还包括：将所述流动通道板的所述多个流动通道与所述波导层的所述表面上的所述采样区域对准。
根据本公开的各种实施例，提供了一种样品测试设备。在一些实施例中，样品测试设备包括：光源耦合器，其包括光纤阵列和光纤保持器，其中光纤阵列固定在光纤保持器内；以及波导，其包括至少一个光学通道，其中所述至少一个光学通道与所述光源耦合器对准。
在一些实施例中，光源耦合器包括设置在光纤保持器的第一边缘表面上的微透镜阵列。
在一些实施例中，微透镜阵列的微透镜与波导的至少一个光学通道对准。
在一些实施例中，光纤保持器包括顶部保持器部件和底部保持器部件。在一些实施例中，光纤阵列固定在顶部保持器部件和底部保持器部件之间。
在一些实施例中，底部保持器部件包括v形凹槽阵列。在一些实施例中，光纤阵列紧固到v形凹槽阵列。
在一些实施例中，顶部保持器部件和底部保持器部件形成光纤保持器的第一边缘表面。
在一些实施例中，光纤阵列被配置为通过微透镜阵列将光重新引导到波导的至少一个光学通道中。
在一些实施例中，光纤阵列包括八个光纤。
根据本公开的各种实施例，提供了一种用于校准包括多个样品通道的样品测试设备的计算机实现的方法。在一些实施例中，计算机实现的方法包括：使与样品类型相关的已知样品被提供到所述多个样品通道，并使至少一种对照物质被提供到至少一个对照通道，其中所述多个样品通道包被(涂覆，coated)有用于检测多种样品类型的多种抗体；记录由成像部件检测的从多个样品通道接收的多个校准信号和从至少一个对照通道接收的至少一个对照信号；以及响应于确定所述至少一个对照信号在对照信号范围内，生成指示所述样品类型与所述多个校准信号之间的数据连接的数据集。
在一些实施例中，多个样品通道中的每一个都用与多个样品通道中的另一个不同的抗体包被。
在一些实施例中，多个样品通道中仅一个包被有抗体，用于检测与已知样品相关的样品类型。
根据本公开的一些实施例，提供了一种用于操作包括多个样品通道的样品测试设备的计算机实现的方法。在一些实施例中，计算机实现的方法包括：使未知样品提供到所述多个样品通道，并使至少一种对照物质提供到至少一个对照通道，其中所述多个样品通道包被有多种抗体，用于检测多种样品类型；记录由成像部件检测的从多个样品通道接收的多个样品信号和从至少一个对照通道接收的至少一个对照信号；响应于确定所述至少一个对照信号在对照信号范围内，检索指示所述多个样品类型与多个校准信号之间的多个数据连接的多个数据集；以及至少部分地基于所述多个数据集和所述多个样品信号来确定所述未知样品的样品类型。
在一些实施例中，多个样品类型中的每一个与来自多个校准信号的一组校准信号相关联。在一些实施例中，当确定对应于未知样品的样品类型时，所述方法还包括：确定所述多个样品信号是否匹配与第一样品类型相关联的所述一组校准信号。
在一些实施例中，所述计算机实现的方法还包括：响应于确定所述多个样品信号匹配与所述第一样品类型相关联的所述一组校准信号，确定对应于所述未知样品的所述样品类型是所述第一样品类型。
在一些实施例中，所述计算机实现的方法还包括：响应于确定所述多个样品信号不匹配任何一组校准信号，确定对应于所述未知样品的所述样品类型不是所述多个样品类型中的任何样品类型。
根据本公开的一些实施例，提供了一种用于样品测试的方法。在一些实施例中，所述方法使用包含多个样品通道和多个抗体集合的波导来检测多种样品类型。在一些实施例中，所述方法包括：使用所述多个抗体集合产生多个抗体混合物，其中所述多个抗体混合物中的每一个包含来自所述多个抗体集合的至少两种不同抗体；用所述多种抗体混合物包被所述多个样品通道，其中所述多个样品通道中的每一个用不同的抗体混合物包被；将样品提供给所述多个样品通道，以使所述多个样品通道生成多个测试信号；以及至少部分地基于所述多个测试信号，从所述多个样品类型中确定对应于所述样品的样品类型。
在一些实施例中，当产生多种抗体混合物时，所述方法还包括：确定所述多个样品通道的总数；以及至少部分基于所述多个样品通道的总数从所述多个抗体集合中选择抗体集合的总数。
在一些实施例中，多个抗体混合物的总数与多个样品通道的总数相同。
在一些实施例中，多个样品通道的总数是n。在一些实施例中，基于2n-1选择来自多个抗体集合的抗体集合的总数。
在一些实施例中，当产生多种抗体混合物时，所述方法还包括：将来自抗体集合的抗体添加至所述多种抗体混合物中的仅一种。
在一些实施例中，当产生多种抗体混合物时，所述方法还包括：将来自抗体集合的抗体添加至所有所述多种抗体混合物。
在一些实施例中，当产生多种抗体混合物时，所述方法还包括：将来自抗体集合的抗体添加至所述多种抗体混合物中除一种之外的所有抗体混合物。
根据本公开的一些实施例，提供了一种用于确定与样品相关联的样品类型的计算机实现的方法。在一些实施例中，计算机实现的方法包括：从与所述样品相关的多个样品通道接收多个测试信号，其中所述多个样品通道中的每一个被抗体混合物包被，用于检测多个样品类型；以及针对所述多个样品通道中的样品通道，确定来自所述样品通道的所述多个测试信号中的测试信号是否指示所述样品与所述多个样品类型中的至少一个相关联，所述多个样品类型与包被在所述样品通道上的所述抗体混合物相关联。
在一些实施例中，所述计算机实现的方法还包括：响应于确定所述测试信号指示所述样品与所述多个样品类型中的至少一个样品类型相关联，添加所述多个样品类型作为与所述样品相关联的所述样品类型的样品类型/变体候选(variant candidate)。
在一些实施例中，所述计算机实现的方法还包括：响应于确定所述测试信号不指示所述样品与所述多个样品类型中的至少一个样品类型相关联，消除所述多个样品类型作为与所述样品相关联的所述样品类型的样品类型/变体候选。
根据本公开的一些实施例，提供了一种样品测试设备。在一些实施例中，样品测试设备包括：波导，包括多个光学通道；以及成像器挡板部件(imager baffle component)，所述成像器挡板部件设置在成像部件上，其中所述成像器挡板部件包括多个光学槽，其中所述多个光学槽中的每一个与所述多个光学通道中的一个对准。
在一些实施例中，成像器挡板部件包括具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的玻璃衬底。
在一些实施例中，成像器挡板部件还包括：设置在玻璃衬底的第一表面上的第一光学涂层，以及设置在玻璃衬底的第二表面上的第二光学涂层。
在一些实施例中，第一光学涂层和第二光学涂层中的至少一者包括中性密度滤光器(neutral density filter)。
在一些实施例中，第一光学涂层和第二光学涂层中的至少一者包括窄带通滤波器。
在一些实施例中，成像器挡板部件还包括：第一掩模图案(mask pattern)，设置在第一光学涂层上；以及第二掩模图案，设置在第二光学涂层上。
在一些实施例中，第一掩模图案被印刷在第一光学涂层上。
在一些实施例中，第二掩模图案被印刷在第二光学涂层上。
在一些实施例中，在第一光学涂层上蚀刻第一掩模图案。
在一些实施例中，在第二光学涂层上蚀刻第二掩模图案。
在一些实施例中，所述第一掩模图案和所述第二掩模图案形成所述成像器挡板部件的所述多个光学槽。
根据本公开的一些实施例，提供了一种用于确定关于样品测试设备的至少一个流体通道的故障状况的方法。在一些实施例中，所述方法包括：监测样品测试设备泵或致动器的电流测量信号，所述样品测试设备泵或致动器可操作地联接到所述至少一个流体通道；以及响应于检测到高于或低于目标电流范围的高于阈值的电流值或电流测量信号，提供故障状况的指示。
在一些实施例中，所述高于阈值的电流值为120mA。
在一些实施例中，标称电流测量信号在60-80mA之间。
在一些实施例中，样品测试设备泵或致动器包括运动控制器和音圈致动器(voicecoil actuator)。
在一些实施例中，监测电流输出包括经由电流表从样品测试设备的运动控制器内获得电流测量结果。
在一些实施例中，至少部分地基于机器学习技术来确定目标电流范围。
在一些实施例中，机器学习技术被用于至少部分地基于时间加权分析来识别来自真实障碍物的力或压力的临时增加。
在一些实施例中，提供故障状况的指示包括生成警报以用于经由与样品测试设备电子通信的用户计算实体的用户界面呈现。
根据本公开的一些实施例，提供了一种用于监测流体转变的方法。在一些实施例中，所述方法包括：使激光源发射激光束通过波导的样品通道；使缓冲溶液第一次注射到波导的样品通道；计算与所述样品通道相关联的折射率变化值；以及确定折射率变化值是否对应于预定的折射率变化值。
在一些实施例中，在引起缓冲溶液的第一次注射之前，所述方法还包括：从成像传感器接收第一成像数据。在一些实施例中，在引起缓冲溶液的第一次注射之后，所述方法还包括：从所述成像传感器接收第二成像数据。
在一些实施例中，激光源被定位成与样品通道的输入端相邻。在一些实施例中，成像传感器定位成邻近样品通道的输出端。
在一些实施例中，所述方法还包括基于所述第一成像数据和所述第二成像数据计算所述折射率变化值。
在一些实施例中，该方法还包括响应于确定折射率变化值对应于预定折射率变化值，引起样品溶液到波导的样品通道的第二次注射。
在一些实施例中，所述方法还包括：响应于确定所述折射率变化值不对应于所述预定折射率变化值，使得将所述缓冲溶液连续注射到所述波导的所述样品通道。
根据本公开的一些实施例，提供了一种波长调节设备。在一些实施例中，波长调节设备包括：壳体、固定在壳体中的光纤支撑基座、以及定位在壳体内并位于光纤支撑基座上方的压缩器。在一些实施例中，压缩器包括压电材料。
在一些实施例中，波长调节设备还包括：可变电源，包括第一电极和第二电极。在一些实施例中，第一电极连接到压电材料的第一侧。在一些实施例中，第二电极连接到压电材料的第二侧。在一些实施例中，可变电源在第一电极和第二电极之间施加电压。
在一些实施例中，波长调节设备还包括：光纤，所述光纤定位在所述光纤支撑基座与所述压缩器之间。在一些实施例中，压缩器响应于所施加的电压而在光纤上施加压力。
根据本公开的一些实施例，提供了一种用于操作与成像部件电子通信的波长调节设备的方法。在一些实施例中，该方法包括接收触发波长调节设备的连续波长扫描模式的用户输入；使施加到所述波长调节设备的压缩器的电压增加；从来自成像部件的测试信号提取干涉条纹图案；以及更新电压相关性数据对象(voltage correlation data object)以指示电压和干涉条纹图案之间的数据相关性。
根据本公开的一些实施例，提供了一种用于操作波长调节设备以设置进入波导的样品通道的激光束的波长的方法。在一些实施例中，所述方法包括：接收触发所述波长调节设备的直接波长设置模式的用户输入；检索与所述波导的所述样品通道相关联的电压相关性数据对象；确定电压相关性数据对象之间的重叠干涉条纹图案数据；确定与重叠干涉条纹图案数据对应的电压；以及使电压施加到波长调节设备的压缩器。
根据本公开的一些实施例，提供了一种用于样品测试的方法。在一些实施例中，所述方法包括：使用多个样品抗体集合产生多个抗体混合物；用所述多种抗体混合物包被多个样品通道；用至少一种参考结合物质包被至少一个阳性参考通道；使用参考物质和样品物质产生样品混合物；以及将样品混合物注入多个样品通道和至少一个阳性参考通道。
在一些实施例中，所述方法还包括接收来自多个样品通道的多个测试信号和来自至少一个阳性参考通道的至少一个参考信号；以及从多个样品类型中确定与样品物质相关联的样品类型。
根据本公开的一些实施例，提供了一种用于样品测试的方法。在一些实施例中，所述方法包括将包含参考物质和样品物质的样品混合物注射至多个样品通道和至少一个阳性参考通道；接收与所述多个样品通道相关联的多个测试信号和来自所述至少一个阳性参考通道的至少一个参考信号；记录该至少一个参考信号作为至少一个阳性指示基准；以及根据该至少一个阳性指示基准，确定每一测试信号是否提供一阳性指示。
在一些实施例中，所述方法还包括：响应于确定来自样品通道的测试信号提供所述阳性指示，生成候选数据集，所述候选数据集包括与包被在所述样品通道上的抗体混合物相关联的样品类型。
在一些实施例中，所述方法还包括：响应于确定来自样品通道的测试信号不提供所述阳性指示，生成包含与包被在所述样品通道上的抗体混合物相关的样品类型的消除数据集。
在一些实施例中，所述方法还包括：确定所述样品物质与在每个候选数据集中但不在任何消除数据集中的样品类型相关联。
在以下详细描述及其附图中进一步解释了本公开的前述说明性概述、以及其他示例性目的和/或优点以及实现所述目的和/或优点的方式。
附图说明
可以结合附图来阅读说明性示例的描述。要了解，为了说明的简单和清楚起见，除非另有说明，否则附图中图示的部件和元件不一定是按比例绘制的。例如，除非另有描述，否则一些部件或元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。关于本文呈现的附图示出和描述了结合了本公开的教导的示例，其中：
图1图示了示例框图，该框图图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图2图示了根据本公开的各个示例的包括示例波导的示例样品测试设备；
图3图示了示例图，该示例图图示了根据本公开的各个示例的渐逝场中的示例变化；
图4图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例透视图；
图5图示了根据本公开的各个示例的图4中的示例样品测试设备的示例侧剖视图；
图6图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例透视图；
图7图示了根据本公开的各个示例的图6中的示例样品测试设备的示例侧剖视图；
图8图示了根据本公开的各个示例的示例透镜阵列的示例图；
图9图示了根据本公开的各个示例的示例透镜阵列的示例图；
图10图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例透视图；
图11图示了根据本公开的各个示例的图10中的示例样品测试设备的示例侧剖视图；
图12图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例透视图；
图13图示了根据本公开的各个示例的图12中的示例样品测试设备的示例侧剖视图；
图14图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例透视图；
图15图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例侧剖视图；
图16A图示了根据本公开的各个示例的示例移动即时检验部件的示例透视图；
图16B图示了根据本公开的各个示例的图16A中的示例移动即时检验部件的示例俯视图；
图16C图示了根据本公开的各个示例的图16A中的示例移动即时检验部件的示例侧剖视图；
图17图示了根据本公开的各个示例的示例热控波导壳体的示例透视图；
图18图示了根据本公开的各个示例的示例热控波导壳体的示例侧剖视图；
图19图示了根据本公开的各个示例的示例波导的示例透视图；
图20A图示了根据本公开的各个示例的示例波导的示例侧剖视图；
图20B图示了根据本公开的各个示例的示例波导的示例侧剖视图；
图21图示了根据本公开的各个示例的示例波导的示例透视图；
图22图示了根据本公开的各个示例的示例波导的示例俯视图；
图23图示了根据本公开的各个示例的示例波导的示例侧视图；
图24图示了根据本公开的各个示例的用于提供示例波导的示例方法；
图25图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的一部分的示例视图；
图26图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的一部分的示例视图；
图27图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的一部分的示例视图；
图28A图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例视图；
图28B图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例视图；
图29图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例视图；
图30图示了根据本公开的各个示例的示例波导的一部分；
图31图示了根据本公开的各个示例的示例波导的一部分；
图32图示了根据本公开的各个示例的示例波导的一部分；
图33A图示了根据本公开的各个示例的示例波导的一部分；
图33B图示了根据本公开的各个示例的示例波导的一部分；
图34图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图35A图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图35B图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图36图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图37图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图38图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图39A图示了根据本公开的各个示例的示例波导保持器部件；
图39B图示了根据本公开的各个示例的示例波导保持器部件；
图39C图示了根据本公开的各个示例的示例波导保持器部件；
图40A图示了根据本公开的各个示例的示例波导；
图40B图示了根据本公开的各个示例的示例波导；
图40C图示了根据本公开的各个示例的示例波导；
图41A图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图41B图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图42A图示了根据本公开的各个示例的示例波导；
图42B图示了根据本公开的各个示例的示例波导；
图42C图示了根据本公开的各个示例的示例波导；
图42D图示了根据本公开的各个示例的示例波导；
图43图示了根据本公开的各个示例的示例图形可视化；
图44图示了根据本公开的各个示例的示例图形可视化；
图45图示了根据本公开的各个示例的用于感测和/或处理的示例装置的示例框图；
图46图示了根据本公开的各个示例的用于感测和/或处理的示例装置的示例框图；
图47图示了示例流程图，该流程图图示了根据本公开的各个示例的示例操作；
图48图示了示例流程图，该流程图图示了根据本公开的各个示例的示例操作；
图49图示了示例流程图，该流程图图示了根据本公开的各个示例的示例操作；
图50图示了示例流程图，该流程图图示了根据本公开的各个示例的示例操作；
图51图示了示例流程图，该流程图图示了根据本公开的各个示例的示例操作；
图52图示了示例流程图，该流程图图示了根据本公开的各个示例的示例操作；
图53图示了示例流程图，该流程图图示了根据本公开的各个示例的示例操作；
图54图示了示例流程图，该流程图图示了根据本公开的各个示例的示例操作；
图55图示了根据本公开的各个示例的示例基础设施；
图56图示了根据本公开的各个示例的示例流程图；
图57图示了根据本公开的各个示例的示例流程图；
图58图示了根据本公开的各个示例的示例流程图；
图59图示了根据本公开的各个示例的示例传感器盒的示例分解图；
图60A图示了根据本公开的各个示例的示例传感器盒的示例视图；
图60B图示了根据本公开的各个示例的示例传感器盒的示例视图；
图61A图示了根据本公开的各个示例的示例传感器盒的示例视图；
图61B图示了根据本公开的各个示例的示例传感器盒的示例视图；
图62图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图63A图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图63B图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图63C图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图64A图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图64B图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图64C图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图65A图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的一部分；
图65B图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的一部分；
图66A图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图66B图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图66C图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图66D图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备；
图67A图示了根据本公开的各个示例的与示例样品测试设备相关联的示例部件；
图67B图示了根据本公开的各个示例的与示例样品测试设备相关联的示例部件；
图68是图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的示例图；
图69A图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备相关联的示例透视图；
图69B图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备相关联的示例分解图；
图70A图示了根据本公开的各个示例的与示例样品测试设备相关联的示例部件的示例透视图；
图70B图示了根据本公开的各个示例的与示例样品测试设备相关联的示例部件的示例俯视图；
图70C图示了根据本公开的各个示例的与示例样品测试设备相关联的示例部件的示例侧视图；
图70D图示了根据本公开的各个示例的与示例样品测试设备相关联的示例部件的示例侧视图；
图71图示了示例图，该示例图示出了根据本公开的各个示例的来自示例样品测试设备的示例原始响应信号；
图72图示了示例图，该示例图示出了根据本公开的各个示例的来自示例样品测试设备的示例归一化响应信号；
图73A图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例截面侧视图；
图73B图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例截面侧视图；
图73C图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例截面侧视图；
图74图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备的至少一部分相关联的示例俯视图；
图75A图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例俯视图；
图75B图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例俯视图；
图76A图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例截面侧视图；
图76B图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例截面侧视图；
图76C图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例截面侧视图；
图77图示了示例图，该示例图示出了根据本公开的各个示例的来自示例激光对准设备的示例信号；
图78图示了根据本公开的各个示例的与示例样品测试设备的至少一部分相关联的示例俯视图；
图79A图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例俯视图；
图79B图示了与根据本公开的各个示例的示例样品测试设备和示例激光对准设备的至少一部分相关联的示例俯视图；
图80图示了示例图，该示例图示出了根据本公开的各个示例的示例流动通道以及生物含量的示例非病毒指示物和生物含量的示例病毒指示物；
图81图示了示例图，该示例图示出了根据本公开的各个示例的示例方法；
图82图示了示例图，该示例图示出了根据本公开的各个示例的示例方法；
图83A图示了根据本公开的各个示例的样品测试设备的示例透视图；
图83B图示了根据本公开的各个示例的样品测试设备的另一示例透视图；
图83C图示了根据本公开的各个示例的样品测试设备的示例侧视图；
图83D图示了根据本公开的各个示例的样品测试设备的示例俯视图；
图83E图示了根据本公开的各个示例的样品测试设备的示例剖视图；
图84A图示了根据本公开的各个示例的瞄准控制基部的示例透视图；
图84B图示了根据本公开的各个示例的瞄准控制基部的另一示例透视图；
图84C图示了根据本公开的各个示例的瞄准控制基部的示例侧视图；
图84D图示了根据本公开的各个示例的瞄准控制基部的示例俯视图；
图85A图示了根据本公开的各个示例的扫描元件的示例透视图；
图85B图示了根据本公开的各个示例的扫描元件的另一示例分解图；
图85C图示了根据本公开的各个示例的扫描元件的另一示例分解图；
图85D图示了根据本公开的各个示例的扫描元件的示例侧视图；
图85E图示了根据本公开的各个示例的共振弯曲部件的示例透视图；
图86A图示了根据本公开的各个示例的波导盒的示例透视图；
图86B图示了根据本公开的各个示例的波导盒的示例透视图；
图86C图示了根据本公开的各个示例的波导盒的示例分解图；
图86D图示了根据本公开的各个示例的波导盒的示例俯视图；
图86E图示了根据本公开的各个示例的波导盒的示例侧视图；
图86F图示了根据本公开的各个示例的波导盒的示例仰视图；
图87A图示了根据本公开的各个示例的波导的示例透视图；
图87B图示了根据本公开的各个示例的波导的示例俯视图；
图87C图示了根据本公开的各个示例的波导的示例侧视图；
图88A图示了根据本公开的各个示例的流动通道板的示例透视图；
图88B图示了根据本公开的各个示例的流动通道板的示例俯视图；
图88C图示了根据本公开的各个示例的流动通道板的示例剖视图；
图88D图示了根据本公开的各个示例的流动通道板的示例侧视图；
图89A图示了根据本公开的各个示例的盒体的示例透视图；
图89B图示了根据本公开的各个示例的盒体8900的示例透视图；
图89C图示了根据本公开的各个示例的盒体的示例俯视图；
图89D图示了根据本公开的各个示例的盒体的示例仰视图；
图89E图示了根据本公开的各个示例的盒体的示例侧视图；
图90A图示了根据本公开的各个示例的流体盖的示例透视图；
图90B图示了根据本公开的各个示例的流体盖的示例透视图；
图90C图示了根据本公开的各个示例的流体盖的示例俯视图；
图90D图示了根据本公开的各个示例的流体盖的示例侧视图；
图90E图示了根据本公开的各个示例的流体盖的示例仰视图；
图91A图示了根据本公开的各个示例的排气过滤器的示例透视图；
图91B图示了根据本公开的各个示例的排气过滤器的示例侧视图；
图91C图示了根据本公开的各个示例的排气过滤器的示例仰视图；
图92A图示了根据本公开的各个示例的盒盖的示例透视图；
图92B图示了根据本公开的各个示例的盒盖的示例俯视图；
图92C图示了根据本公开的各个示例的盒盖的示例侧视图；
图93A图示了根据本公开的各个示例的示例系统的示例框图；
图93B图示了根据本公开的各个示例的示例系统的示例框图；
图94A、图94B、图94C、图94D和图94E示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备9400；
图95A、图95B、图95C、图95D、图95E、图95F、图95G、图95H、图95I和图95J示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备；
图96A、图96B和图96C示出了根据本公开的各种实施例的示例性多端口阀；
图97A和图97B示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备；
图98A、图98B和图98C示出了根据本公开的各种实施例的示例性多端口阀；
图99A和图99B示出了根据本公开的各种实施例的示例性阀；
图100A、图100B和图100C示出了根据本公开的各种实施例的用于制造样品测试设备的示例性方法；
图101示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备；
图102A、图102B、图102C、图102D和图102E示出了根据本公开的各种实施例的示例波导；
图103A、图103B、图103C和图103D示出了示例波导；
图104A、图104B和图104C示出了根据本公开的各种实施例的示例样品测试设备；
图105A、图105B、图105C、图105D示出了根据本公开的各种实施例的示例性光源耦合器；
图106A和图106B示出根据本公开的各种实施例的示例光纤保持器；
图107示出了根据本公开的各种实施例的示例波片(waveplate)；
图108示出了根据本公开的各种实施例的示例性光源耦合器；
图109A、图109B和图109C示出了根据本公开的各种实施例的示例微透镜阵列；
图110示出了根据本公开的各种实施例的示例方法；
图111示出了根据本公开的各种实施例的示例方法；
图112A和图112B提供了示出根据本公开的各种实施例的示例波导的示例图；
图113A和图113B提供了示出根据本公开的各种实施例的来自示例波导中的通道的示例信号幅度的示例图；
图114A和图114B提供了示出来自根据本公开的各种实施例的示例波导中的通道的示例信号幅度的示例图；
图115A、图115B和图115C提供了示出来自根据本公开的各种实施例的示例波导中的通道的示例信号幅度的示例图；
图116提供了示出根据本公开的各种实施例的来自示例波导中的通道的示例信号幅度的示例图；
图117提供了示出根据本公开的各种实施例的来自示例波导中的通道的示例信号幅度的示例图；
图118提供了示出根据本公开的各种实施例的来自示例波导中的通道的示例信号幅度的示例图；
图119提供了示出根据本公开的各种实施例的来自示例波导中的通道的示例信号幅度的示例图；
图120提供了示出根据本公开的各种实施例的来自示例波导中的通道的示例信号幅度的示例图；
图121提供了示出根据本公开的各种实施例的来自示例波导中的通道的示例信号幅度的示例图；
图122示出了根据本公开的各种实施例的示例方法；
图123示出了根据本公开的各种实施例的示例方法；
图124A、图124B和图124C示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备的示例性视图；
图125A和图125B示出了根据本公开的各种实施例的示例成像器挡板部件的示例视图；
图126A、图126B和图126C示出了根据本公开的各种实施例的示例成像器挡板部件的示例视图；
图127示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备；
图128示出了根据本公开的各种实施例的示例系统；
图129示出了根据本公开的各种实施例的示例控制器；
图130示出了根据本公开的各种实施例的示例方法；
图131示出了根据本公开的各种实施例的示例图；
图132示出了根据本公开的各种实施例的示例方法；
图133A、图133B和图133C示出了根据本公开的各种实施例的示例方法；
图134A示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备；
图134B示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备；
图135A示出了根据本公开的各种实施例的具有示例性波长调节设备的示例性样品测试设备的示例性侧视图；
图135B示出了根据本公开的各种实施例的示例性波长调节设备的示例性截面图；
图136示出了根据本公开的各种实施例的与波长调节设备和成像部件相关联的示例部件的示例框图；
图137A和图137B示出了根据本公开的一些实施例的以连续波长扫描模式操作波长调节设备的示例方法；
图138示出了根据本公开的各种实施例的在直接波长设置模式中操作波长调节设备的示例方法；
图139示出了根据本公开的各种实施例的示出示例电压相关性数据对象的电压值数据和波长值数据之间的数据相关性的示例曲线图；
图140示出了根据本公开的各种实施例的确定样品混合物中的样品的样品类型的示例方法；
图141示出了示出根据本公开的各种实施例的样品类型确定设备的示例部件的示例框图；
图142A和图142B示出了根据本公开的各种实施例的确定与样品相关联的样品类型的示例方法；
图143A示出根据本公开的各种实施例的示例波导的示例透视图；
图143B示出了根据本公开的各种实施例的示例波导的至少一部分的示例放大视图；
图144A示出了根据本公开的各种实施例的示例波导盒的示例分解图；
图144B示出了根据本公开的各种实施例的示例波导盒的另一示例分解图；
图144C示出了根据本公开的各种实施例的示例波导盒的示例俯视图；
图144D示出了根据本公开的各种实施例的示例波导盒的示例侧视图；
图144E示出了根据本公开的各种实施例的示例波导盒的示例仰视图；
图144F示出了根据本公开的各种实施例的示例波导盒的示例透视图；
图144G示出了根据本公开的各种实施例的示例波导盒的示例左视图；
图145A示出了根据本公开的各种实施例的示例性盒体的示例性俯视图；
图145B示出了根据本公开的各种实施例的示例性盒体的示例性仰视图；
图145C示出了根据本公开的各种实施例的示例性盒体的示例性截面图；
图145D示出了根据本公开的各种实施例的示例性盒体的示例性透视图；
图145E示出了根据本公开的各种实施例的示例性盒体的示例性透视图；
图145F示出了根据本公开的各种实施例的示例性盒体的示例性左视图；
图146A示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备的示例性透视图；
图146B示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备的至少一部分的示例性放大图；
图146C示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备的示例性侧视图；
图146D示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备的至少一部分的另一示例性放大图；
图147A示出根据本公开的各种实施例的示例场透镜(field lens)的示例透视图；以及
图147B示出根据本公开的各种实施例的示例场透镜的示例侧视图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述本公开的一些示例，在附图中示出了本公开的一些但不是全部示例。实际上，这些公开内容可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的示例；相反，提供这些示例是为了使本公开满足适用的法律要求。贯穿全文，相同的附图标记表示相同的元件。
短语“在一个示例中”、“根据一个示例”、“在一些示例中”等通常意味着该短语之后的特定特征、结构或特性可以被包括在本公开的至少一个示例中并且可以被包括在本公开的一个以上的示例中(重要的是，这种短语不一定指相同的示例)。
如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“能够”、“可”、“应该”、“将”、“优选地”、“可能地”、“通常地”、“可选地”、“例如”、“作为示例”、“在某些示例中”、“经常”或“可能”(或其他这种语言)被包括或具有特性，则该特定部件或特征不需要被包括或具有该特性。这种部件或特征可以可选地被包括在一些示例中或者可以被排除。
词语“示例”或“示例性的”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施方式不必被解释为比其他实施方式优选或有利。
在本公开中，术语“电子耦合(electronically coupled、electronicallycoupling、electronically couple)”、“与......通信”、“与......电子通信”或“连接”是指两个或更多个元件或部件通过有线方式和/或无线方式被连接，使得信号、电压/电流、数据和/或信息可以被发送到这些元件或部件和/或从这些元件或部件被接收到。
干涉测量法是指可能引起一个或多个波、束、信号等(包括，但不限于，光束、电磁波、声波等)的机构和/或技术以彼此重叠、叠加和/或干扰。干涉测量法可以为用于感测(包括，但不限于，检测、测量和/或标识)(多种)物体、(多种)物质、(多种)有机体、(多种)化学或生物溶液等的各种方法、装置和系统提供基础。
根据本公开的示例，用于感测(包括，但不限于，检测、测量和/或标识)(多种)物体、(多种)物质、(多种)生物、(多种)化学或生物溶液、化合物等的各种方法、装置和系统可以基于干涉测量法。例如，“基于干涉测量法的样品测试设备”或“样品测试设备”可以是可以基于可以例如传输能量(包括，但不限于，光束、电磁波、声波等)的两个或更多个波、束、信号等的(多次)推论、(多次)叠加和/或(多次)重叠来输出一个或多个测量值的仪器。
在一些示例中，基于干涉测量法的样品测试设备可以比较、对比和/或区分两个或更多(多种)物体、(多种)物质、(多种)有机体、(多种)化学或生物溶液、化合物等的位置或表面结构。现在参照图1，示出了图示了示例样品测试设备100的示例框图。在一些示例中，示例样品测试设备100可以是基于干涉测量法的样品测试设备，诸如，但不限于振幅干涉仪。
在图1所示的示例中，样品测试设备100可以包括光源101、分束器103、参考表面部件105、样品表面部件107和/或成像部件109。
在一些示例中，光源101可以配置为产生、生成、发射和/或触发光的产生、生成和/或发射。示例光源101可以包括，但不限于，激光二极管(例如，紫激光二极管、可见激光二极管、边缘发射激光二极管、表面发射激光二极管等)。另外，或可替代地，光源101可以包括，但不限于，基于白炽灯的光源(诸如，但不限于，卤素灯、能斯特灯)、基于发光的光源(诸如，但不限于，荧光灯)、基于燃烧的光源(诸如，但不限于，电石灯、乙炔气灯)、基于电弧的光源(诸如，但不限于，碳弧灯)、基于气体放电的光源(诸如，但不限于，氙气灯、霓虹灯)、基于高强度放电的光源(HID)(诸如，但不限于，金属卤化物(hydrargyrum quartz iodide)(HQI)灯、金属卤素灯)。另外，或可替代地，光源101可以包括一个或多个发光二极管(LED)。另外，或可替代地，光源101可以包括一种或多种其他形式的自然和/或人造光源。
在一些示例中，光源101可以配置为生成具有在预定阈值内的光谱纯度的光。例如，光源101可以包括可以生成单频激光束的激光二极管。另外，或可替代地，光源101可以配置为生成在光谱纯度上具有变化的光。例如，光源101可以包括可以生成波长可调激光束的激光二极管。在一些示例中，光源101可以配置为生成具有宽光谱的光。
在图1中所示的示例中，由光源101生成、发射和/或触发的光可以行进通过光路并到达分束器103。在一些示例中，分束器103可以包括一个或多个可以配置为将光划分、分裂和/或分离为两个或更多个分部、部分和/或光束的光学元件。例如，分束器103可以包括平板分束器(plater beam splitter)。平板分束器可以包括玻璃板。平坦玻璃板的一个或多个表面可以涂覆有一个或多个化学涂层。例如，玻璃板可以涂覆有化学涂层，使得至少一部分光可以从玻璃板反射，并且至少另一部分光可以透射通过玻璃板。在一些示例中，平板分束器可以相对于输入光的角度成45度角定位。在一些示例中，平板分束器可以以其他角度定位。
尽管上面的描述提供了分束器103的(多个)示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例分束器103可以包括一个或多个附加和/或替代元件。例如，分束器103可以包括立方体分束器元件。在该示例中，立方体分束器元件可以包括彼此附接的两个直角棱镜。例如，一个直角棱镜的一个侧向或倾斜表面可以附接到另一直角棱镜的一个侧向或倾斜表面。在一些示例中，两个直角棱镜可以形成立方体形状。另外，或可替代地，分束器103可以包括其他元件。
尽管上面的描述提供了玻璃作为分束器103的示例材料，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例分束器103可以包括一种或多种附加和/或替代材料，诸如，但不限于透明塑料、光纤材料等。另外，或可替代地，分束器103可以包括其他材料。
在图1所示的示例中，分束器103可以将从光源101接收的光分成至少两个部分。例如，光的第一部分可以从分束器103反射，可以到达参考表面部件105。光的第二部分可以透射通过分束器103，并且到达样品表面部件107。
在本公开中，术语“表面部件”指可以配置为允许其接收的波、束、信号等的至少一部分通过和/或反射其接收的波、束、信号等的至少一部分的物理结构。在一些示例中，示例表面部件可以包括一个或多个光学部件，包括一个或多个反射光学部件和/或一个或多个透射光学部件。例如，示例表面部件可以包括反射镜、回射器等。另外，或可替代地，表面部件可以包括一个或多个透镜、滤光器、窗口、光学平面、棱镜、偏振器、分束器、波片等。
在图1所示的示例中，示例样品测试设备可以包括两个表面部件：参考表面部件105和样品表面部件107。在一些示例中，参考表面部件105和/或样品表面部件107可以包括一种或多种光学部件，诸如，但不限于上述部件。如本文将详细描述的，参考介质可以与参考表面部件105的表面的至少一部分接触，并且/或者样品介质可以与样品表面部件107的表面的至少一部分接触。
在图1所示的示例中，参考表面部件105和样品表面部件107分别将光的至少一束反射回分束器103。例如，参考表面部件105可以将光的第一部分的至少一束反射回分束器103。样品表面部件107可以将光的第二部分的至少一束反射回分束器103。
在一些示例中，从参考表面部件105反射的光束和从样品表面部件107反射的光束可以在分束器103处至少部分地重新组合和/或重新结合。
例如，参考表面部件105和样品表面部件107可以彼此垂直布置(诸如图1所示的示例)。在这种示例中，从参考表面部件105反射的光束和从样品表面部件107反射的光束可以由分束器103重新组合成可以朝着成像部件109行进的至少一个光束。另外，或可替代地，分束器103可以将来自参考表面部件105的光束和来自样品表面部件107的光束中的至少一些反射回光源101。
在一些示例中，光束的重新组合可以在与分束器103不同的位置处发生。例如，分束器103可以包括一个或多个回射器。在这种示例中，分束器103可以将来自参考表面部件105和样品表面部件107的光重新组合为两个或更多个光束。
在一些示例中，观察到的重新组合光束的强度取决于从参考表面部件105反射的光束与从样品表面部件107反射的光束之间的振幅和相位差。
例如，当光束沿光路的不同长度和/或方向行进时，从参考表面部件105反射的光束与从样品表面部件107反射的光束之间可能发生相位差，这可能是由于例如参考表面部件105和/或样品表面部件107之间在形式、纹理、形状、倾斜和/或折射率方面的差异引起的。如本文进一步描述的，折射率可能由于以下原因而改变：例如，在参考表面部件105和/或样品表面部件107上存在一个或多个物体、(多种)物质、(多种)有机体、(多种)化学和/或生物溶液、化合物等。
在一些示例中，如果从参考表面部件105反射的光束和从样品表面部件107反射的光束在它们被重新组合的点恰好异相，则这两个光束可能彼此抵消，并且所得强度可能为零。这也称为“相消干涉”。
在一些示例中，如果从参考表面部件105反射的光束和从样品表面部件107反射的光束的强度相等，并且在它们被重新组合的点正好同相，则所得强度可能是每个光束单独强度的四倍。这也称为“相长干涉”。
另外，或可替代地，如果从参考表面部件105反射的光束和从样品表面部件107反射的光束在空间上扩展，则包括这两个光束的波前的相对相位中的表面积可能存在变动。例如，相长干涉和相消干涉的交替区域可以产生交替的亮带和暗带，从而形成干涉条纹图案。本文进一步描述和图示了干涉条纹图案的示例细节。
在图1所示的示例中，示例样品测试设备100可以包括成像部件109，该成像部件109可以配置为检测、测量和/或标识干涉条纹图案。例如，成像部件109可以位于从分束器103重新组合的光束的行进路径上。
在本公开中，术语“成像部件”指可以配置为检测、测量、捕获和/或标识图像和/或与图像相关联的信息的设备、仪器和/或装置。在一些示例中，成像部件可以包括一个或多个成像器和/或图像传感器(诸如集成式1D、2D或3D图像传感器)。图像传感器的各个示例可以包括，但不限于，接触图像传感器(CIS)、电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、光电探测器、一个或多个光学部件(例如，一个或多个透镜、滤光器、反射镜、分束器、偏振器等)、自动对焦电路系统、运动追踪电路系统、计算机视觉电路系统、图像处理电路系统(例如，配置为处理图像以便提高图像质量、减小图像大小、增加图像传输比特率等的一个或多个数字信号处理器)、验证器、扫描仪、照相机、任何其他合适的成像电路系统或其任何组合。
在图1所示的示例中，成像部件109可以在重新组合的光束从分束器103行进时接收重新组合的光束。在一些示例中，成像部件109可以配置为生成与接收到的光束相关联的成像数据。在一些示例中，处理部件可以电子耦合到成像部件109，并且可以配置为分析成像数据以确定例如但不限于与参考表面部件105和/或样品表面部件107相关联的折射率的变化，本文描述了其示例细节。
另外，或可替代地，基于由成像部件109生成的成像数据，可以生成与参考表面部件105和/或样品表面部件107相关联的二维和/或三维形貌图像。例如，成像数据可以对应于由成像部件109接收的干涉条纹图案，本文描述了其示例细节。
另外，或可替代地，基于由成像部件109生成的成像数据，处理部件可以确定(在样品表面部件107和分束器103之间的)第一光路长度和(在参考表面部件105和分束器103之间的)第二光路长度之间的差。例如，如上所述，当从参考表面部件105反射的光束与从样品表面部件107反射的光束之间至少存在部分相位差时，可能会出现干涉条纹图案。当光束沿不同的光路长度和/或方向行进时，可能会发生相位差，这可能部分是由于参考表面部件105和/或样品表面部件107之间在形式、纹理、形状、倾斜和/或折射率方面的差异引起的。这样，通过分析干涉条纹图案，处理部件可以确定相位差。基于相位差，处理部件可以基于例如以下公式来确定第一光路长度和第二光路长度之间的光路差：
其中，对应于相位差，L对应于路径长度差，n对应于折射率，而λ对应于波长。
尽管上面的描述提供了基于干涉测量法的样品测试设备的(多个)示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例样品测试设备可以包括一个或多个附加和/或替代元件，并且/或者这些元件可以与上面图示的那些元件不同地布置和/或定位。
在一些示例中，示例样品测试设备可以包括平行表面部件。例如，参考表面部件和样品表面部件可以定位成彼此处于平行布置，使得光束可以在参考表面部件和样品表面部件之间反弹。例如，光束可以从参考表面部件反射到样品表面部件，然后又可以从样品表面部件反射到参考表面部件。在一些示例中，样品表面部件和参考表面部件之一或两者可以在一侧或两侧上涂覆有反射涂层。在一些示例中，参考表面部件和样品表面部件之一或两者可以具有以一个或多个特定光学频率为目标的透射比。例如，样品表面部件可以允许光学频率内的光穿过样品表面部件并到达成像部件。基于与光学频率内的光相关联的干涉条纹图案，样品测试设备可以检测、测量和/或标识参考表面部件和/或样品表面部件之间在形式、纹理、形状、倾斜和/或折射率方面的变化。
在一些示例中，示例样品测试设备可以利用反向传播的光束。例如，来自光源的光束可以被分束器分成两个光束，它们可以沿着一条共同的光路在相反的方向上行进。在一些示例中，一个或多个表面部件可以被定位成使得两个光束形成闭环。作为示例，示例样品测试设备可以包括三个表面元件。三个表面元件和分束器可以分别位于正方形的角处，使得光束的光路可以形成正方形。在一些示例中，样品测试设备可以提供不同的偏振状态。
在一些示例中，另外，或可替代地，示例样品测试设备可以在分束器中包括一个或多个光纤。在一些示例中，示例样品测试设备可以包括呈(多个)光纤耦合器形式的光纤。例如，示例样品测试设备可以包括光纤偏振控制器，以控制光在行进通过光纤耦合器时的偏振状态。另外，或可替代地，样品测试设备可以包括呈偏振保持纤维形式的光纤。
在一些示例中，示例样品测试设备可以包括两个或更多个分离的分束器。作为示例，第一分束器可以将光束分成两个或更多个部分，而第二分束器可以将光束的两个或更多个部分组合成单个光束。在这种示例中，样品测试设备可以产生两个或更多个干涉条纹图案，并且分束器之一可以将两个或更多个干涉条纹图案引导到一个或多个成像部件。在一些示例中，参考表面部件和分束器之间的距离以及样品表面部件和分束器之间的距离可以是不同的。在一些示例中，参考表面部件和分束器之间的距离以及样品表面部件和分束器之间的距离可以是相同的。
例如，样品测试设备可以包括Mach-Zehnder干涉仪。在这种示例中，Mach-Zehnder干涉仪的两个臂中的光路长度可以相同，或者可以不同(例如，使用额外的延迟线)。在一些示例中，Mach-Zehnder干涉仪的两个输出处的光功率分布可以取决于光臂长度的差异以及取决于波长(或光学频率)，其可以被调整(例如，通过稍微改变样品表面部件和/或参考表面部件的位置)。
在一些示例中，样品测试设备可以包括Fabry-Pérot干涉仪。在一些示例中，样品测试设备可以包括Gires-Tournois干涉仪。在一些示例中，样品测试设备可以包括Michelson干涉仪。在一些示例中，样品测试设备可以包括Sagnac干涉仪。在一些示例中，样品测试设备可以包括Sagnac干涉仪。另外，或可替代地，样品测试设备可以包括其他类型和/或形式的干涉仪。
根据本公开的示例的示例样品测试设备可以在一种或多种环境、用例、应用和/或目的中实现。如上所述，相位差路径长度差L、折射率n和波长λ之间的关系可以通过以下公式来总结：
在一些示例中，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以被实现为测量光学系统性能、表面粗糙度和/或表面接触条件变化(例如，湿表面)。另外，或可替代地，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以被实现为测量光学表面的偏差和/或平坦度。
在一些示例中，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以用于测量距离、位置变化和/或位移。在一些示例中，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以被实现为计算旋转角。
在一些示例中，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以用于测量光源的波长和/或光源的波长分量。例如，示例样品测试设备可以配置为用于测量激光束的波长的波长计。在一些示例中，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以被实现为监测光学波长或频率的变化。另外，或可替代地，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以被实现为测量激光的线宽(linewidth)。
在一些示例中，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以被实现为调制激光束的功率或相位。在一些示例中，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以被实现为测量作为光学滤光器的光学部件的色散。
在一些示例中，根据本公开的示例的示例样品测试设备可以被实现为确定表面部件的折射率的变化。现在参照图2，图示了示出示例样品测试设备200的示例图。在一些示例中，示例样品测试设备200可以被实现为检测、测量和/或标识折射率变动和/或变化。在一些示例中，示例样品测试设备200可以是基于干涉测量法的样品测试设备。
在图2所示的示例中，示例样品测试设备200可以包括波导202。如本文中所使用的，术语“波导”、“波导设备”、“波导部件”可以互换使用，以指可以引导波、束、信号等(包括，但不限于，光束、电磁波、声波等)的物理结构。本文图示了波导的示例结构。
在一些示例中，波导202可以包括一个层或多个层。例如，波导202可以包括界面层208、波导层206和衬底层204。
在一些示例中，界面层208可以包括(多种)材料，诸如，但不限于玻璃、氧化硅、聚合物等。在一些示例中，在一些示例中，可以通过各种方式将界面层208设置在波导层206的顶部，包括，但不限于，机械方式(例如，固紧夹)和/或化学方式(诸如，使用粘合剂材料(例如胶水))。
在一些示例中，波导层206可以包括材料，诸如，但不限于氧化硅、氮化硅、聚合物、玻璃、光纤等，该材料可以在导波、束、信号等传播通过波导层206时引导它们。在一些示例中，波导层206可以为传播提供物理约束，从而实现最小能量损失。在一些示例中，波导层206可以通过各种方式设置在衬底层204的顶部上，包括，但不限于，机械方式(例如，固紧夹)和/或化学方式(诸如，使用粘合剂材料(例如胶水))。
在一些示例中，衬底层204可以为波导层206和界面层208提供机械支撑。例如，衬底层204可以包括材料，诸如，但不限于玻璃、氧化硅和聚合物。
在图2所示的示例中，光(例如，来自诸如上面结合图1所示的光源的光源)可以被引导、被发射通过、和/或以其他方式进入波导202。
在一些示例中，光可以通过波导202的侧表面进入波导202。例如，如图2所示，光可以在光学方向210上通过侧表面进入波导202，并且光的光路可以与侧表面成垂直布置。在一些示例中，光源可以通过一个或多个紧固机构和/或附接机构耦合到波导202的侧表面，包括，但不限于，化学方式(例如，粘合剂材料(诸如胶水))、机械方式(例如，一个或多个机械紧固件或方法(诸如，焊接、卡扣配合、永久和/或非永久紧固件))、磁性方式(例如，通过使用(多个)磁体)和/或合适的方式。
尽管上面的描述提供了光可以进入波导202的方向的示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，光可以另外或可替代地在不同的表面和/或在不同的方向上进入波导202。例如，光可以从波导202的顶表面进入波导202。另外，或可替代地，光可以从波导202的底表面进入波导202。本文描述了附加细节。
返回参照图2，波导202可以包括第一波导部分212。
在一些示例中，第一波导部分212可以配置为在光行进通过第一波导部分212时提供、支撑和/或引起光的单横向模式。如本文中使用的，术语“横向模式(transverse mode或transversal mode)”或“垂直模式”是指波、束和/或信号的图案，该图案可以处于与波、束和/或信号的传播方向垂直的平面或布置中。例如，该图案可以与沿着由垂直于光的传播方向的平面和/或垂直于第一波导部分212的平面形成的线测得的光辐射的强度图案相关联。在一些示例中，横向模式可以分类为，包括，但不限于，横向电磁(TEM)模式、横向电(TE)模式和横向磁(TM)模式。例如，在TEM模式下，光传播方向上既没有电场也没有磁场。在TE模式下，光传播方向上没有电场。在TM模式下，光传播方向上没有磁场。
作为示例，当激光行进通过受约束的通道(诸如，但不限于，第一波导部分212)时，激光可以形成一个或多个模式。例如，激光可以形成峰值模式0。在一些示例中，激光可以形成除峰值模式0之外的模式。在一些示例中，波导或波导部分的大小和厚度可能会影响在激光传播通过波导或波导部分时激光的模式数量。
在一些示例中，第一波导部分212可以具有低于行进通过第一波导部分212的光的光学波长的厚度。在一些示例中，第一波导部分212可以具有波长的四分之一的厚度。在一些示例中，第一波导部分212可以具有在0.1um和0.2um之间的厚度，这可以将光限制为仅一个单一模式。在一些示例中，第一波导部分212的厚度可以具有其他(多个)值。
尽管上面的描述提供了与横向模式相关联的第一波导部分212的示例特性，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，第一波导部分212可以配置为在光行进通过第一波导部分212时提供、支撑和/或引起两种或更多种横向模式。另外，或可替代地，第一波导部分212可以配置为提供、支撑和/或引起一种或多种纵向模式。如本文所使用的，术语“纵向模式”或“水平模式”指波、束和/或信号的图案，该图案可以处于与波、束和/或信号的传播方向平行的平面或布置中。例如，该图案可以与沿着由平行于光的传播方向的平面和/或垂直于第一波导部分212的平面形成的线测得的光辐射的强度图案相关联。在一些示例中，纵向模式可以被分类为不同的类型。
返回参照图2，波导202可以包括台阶部分214和/或第二波导部分216。在一些示例中，台阶部分214可以对应于波导202的具有增加的厚度的一部分。例如，波导202的厚度可以从第一波导部分212的厚度增加到第二波导部分216的厚度。
在一些示例中，第二波导部分216的厚度可以是第一波导部分212的厚度的两倍。在一些示例中，第一波导部分212和第二波导部分216的厚度之间的比率可以是其他(多个)值。
在图2所示的示例中，台阶部分214可以包括从第一波导部分212的顶表面突出并垂直于第一波导部分212的顶表面设置的竖直表面。要注意，本公开的范围不仅限于该示例。在一些示例中，台阶部分214可以包括弯曲表面。另外，或可替代地，台阶部分214可以包括其他形状和/或可以呈其他形式。
如上所述，波导或波导部分的大小和厚度可能会影响激光在传播通过波导或波导部分时激光的模式数量。在一些示例中，由于从第一波导部分212到第二波导部分216的厚度增加(例如，垂直不对称)，所以从第一波导部分212行进到第二波导部分216的激光的模式可能改变。例如，第一波导部分212可以配置为在光行进通过第一波导部分212时提供、支撑和/或引起光的单横向模式，并且第二波导部分216可以配置为在光行进通过第二波导部分216时提供、支撑和/或引起光的两种横向模式。
在一些示例中，第二波导部分216的厚度可以大于第一波导部分212的厚度。这样，第二波导部分216可以如上所述允许一个以上的单一模式。
尽管上面的描述提供了波导202的示例结构，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。例如，波导层206可以包括第一波导子层和第二波导子层。第二波导子层可以设置在第一波导子层的顶表面上，并且第二波导子层的长度可以短于第一波导子层的长度。在这种示例中，长度差可以增加台阶部分214，这可以将波导层206的厚度从第一波导子层的厚度增加到第一波导子层和第二第一波导子层的组合厚度。
尽管上面的描述提供了将模式从单横向模式改变为两种模式的示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。例如，与第一波导部分212相关联的模式的数量可以大于一个，并且与第二波导部分216相关联的模式的数量可以是大于或小于与第一波导部分212相关联的(多个)模式数量的任何值。
继续上面的示例，光束的两种模式可以传播通过第二波导部分216。例如，光束的第一模式可以具有与光束的第二模式不同的速度。在一些示例中，光束的第一模式和光束的第二模式可以彼此干涉(例如，模干涉)。在一些示例中，当光束的两种模式在光学方向220上离开波导202时，它们可以形成干涉条纹图案，类似于上面结合图1所描述的干涉条纹图案。
如结合图1所描述的，干涉条纹图案的变化可能是由于光束中的相位差变化引起的。继续上面的示例，第一光模式和第二光模式的干涉条纹图案的变化可能是由于第一光模式和第二光模式之间的相位差变化引起的，而相位差变化又可能是由于第一光模式和第二光模式之间的光路长度变化引起的。
在一些示例中，光路长度变化可能是由于与波导202相关联的(多个)物理结构、(多个)参数和/或(多个)特性的变化引起的，诸如，但不限于与波导202的表面相关联的折射率的变化。
例如，与波导层206的通过界面层208的样品开口222暴露出来的表面相关联的折射率可以由于例如但不限于渐逝场的变化而改变。现在参照图3，示出了图示了这种变化的示例图。
在图3所示的示例中，示例样品测试设备300可以包括波导301，类似于上面结合图2描述的波导202。例如，波导202可以包括衬底层303、波导层305和界面层307，类似于上面结合图2描述的衬底层204、波导层206和界面层208。
在一些示例中，样品介质可以放置在波导层305的通过界面层307的样品开口暴露出来的表面上和/或可以与波导层305的表面接触。如本文中所使用的，术语“样品介质”指根据本公开的示例的样品测试设备可以被配置来检测、测量和/或标识的(多种)物体、(多种)物质、(多种)有机体、(多种)化学和/或生物溶液、(多个)分子等。例如，样品介质可以包括分析物(例如，呈生物化学样品的形式)，并且样品测试设备300可以配置为检测、测量和/或标识分析物是否包括特定的物质或有机体。
在一些示例中，样品介质可以经由物理和/或化学吸引(诸如，但不限于，通过本文所描述的流动通道、重力、表面张力、化学键合等)放置在波导层305的表面上。例如，样品测试设备300可以配置为检测样品介质中一种或多种特定病毒(例如，冠状病毒，诸如严重急性呼吸综合症冠状病毒2(SARS-CoV-2))的存在。在一些示例中，样品测试设备300可以包括附接到波导层305的表面的抗体，并且抗体可以对应于样品测试设备300被配置来检测的一种或多种特定病毒。抗体与病毒之间的化学或生物反应可能导致渐逝场发生变化，这又可改变与波导层305的表面接触(诸如，但不限于，界面层307)的化学物质的折射率。
继续上述SARS-CoV-2示例，SARS-CoV-2的抗体(例如，但不限于，SARS-CoV多克隆抗体)可以通过物理和/或化学吸引(诸如，但不限于，重力、表面张力、化学键合等)附接到波导层305的表面。当样品介质通过界面层307的开口放置在波导层305的表面上时，SARS-CoV-2的抗体可以吸引SARS-CoV-2病毒的分子(如果存在于样品介质中)。
在样品介质中存在SARS-CoV-2病毒的分子的情况下，SARS-CoV-2抗体可将分子拉向波导层305的表面。如上所述，抗体与病毒之间的化学和/或生物反应可能导致渐逝场发生变化，这又可能改变与波导层305的表面接触(诸如，但不限于，界面层307)的化学物质的折射率。
在样品介质中不存在SARS-CoV-2病毒的分子的情况下，抗体和病毒之间可能没有任何化学和/或生物学反应，因此渐逝场和靠近波导层305的表面的化学物质的折射率可以不变(例如，但不限于，界面层307)。
如上所述，与波导层305的表面接触(例如，但不限于，界面层307)的化学物质的折射率的变化可以导致当光传播通过波导层305时光的光路长度的变化。进一步地，类似于上面结合图2描述的，离开波导层305的光可以包括两种(或更多种)模式，并且可以形成干涉条纹图案。这样，干涉条纹图案的变化可以指示折射率的变化，这又可以指示样品测试设备300被配置来检测、测量和/或标识的(多种)物体、(多种)物质、(多种)有机体、(多种)化学和/或生物溶液的存在(例如，SARS-CoV-2病毒)。
本公开的一些示例可以克服各种技术挑战。例如，示例样品测试设备可以包括集成光学部件。现在参照图4和图5，图示了根据本公开的示例的示例样品测试设备800的示例视图。在一些示例中，示例样品测试设备800可以是基于干涉测量法的样品测试设备。
在图4和图5所示的示例中，示例样品测试设备800可以包括光源820、波导802和/或集成光学部件804。
与上面结合图1描述的光源101类似，样品测试设备800的光源820可以配置为产生、生成、发射和/或触发光(包括，但不限于，激光束)的产生、生成和/或发射。示例光源820可以包括，但不限于，激光二极管(例如，紫激光二极管、可见激光二极管、边缘发射激光二极管、表面发射激光二极管等)。另外，或可替代地，光源820可以包括，但不限于，基于白炽灯的光源(诸如，但不限于，卤素灯、能斯特灯)、基于发光的光源(诸如，但不限于，荧光灯)、基于燃烧的光源(诸如，但不限于，电石灯、乙炔气灯)、基于电弧的光源(诸如，但不限于，碳弧灯)、基于气体放电的光源(诸如，但不限于，氙气灯、霓虹灯)、基于高强度放电的光源(HID)(诸如，但不限于，金属卤化物(HQI)灯、金属卤素灯)。另外，或可替代地，光源820可以包括一个或多个发光二极管(LED)。另外，或可替代地，光源820可以包括一种或多种其他形式的自然和/或人造光源。
返回参照图4和图5，由光源820生成的光可以沿着光路行进并到达集成光学部件804。在一些示例中，集成光学部件804可以将光准直、偏振和/或耦合到波导802中。例如，集成光学部件804可以是集成准直仪、偏振器和耦合器。
现在参照图5，示出了集成光学部件804的示例结构。在图5所示的示例中，集成光学部件804可以至少包括准直仪816和分束器818。
在一些示例中，准直仪816可以包括一个或多个光学部件以重定向和/或调节其接收的光的方向。作为示例，(多个)光学部件可以包括一个或多个光学准直透镜和/或成像透镜，诸如，但不限于具有(多个)球形表面的一个或多个透镜、具有(多个)抛物线表面的一个或多个透镜等。例如，(多个)光学部件可以包括弯月形硅透镜。
例如，由准直仪816接收的光束可以分别沿可能与另一束或光的光学方向不平行的光学方向行进。随着光束行进通过准直仪816，准直仪816可以将光束准直成平行或近似平行的光束。另外，或可替代地，准直仪816可以通过使光束的方向在指定方向上变得更加对准和/或使光束的空间截面变得更小来使光束变窄。
返回参照4和图5，准直仪816可以附接到分束器818的倾斜表面。
类似于上面结合图1描述的分束器103，示例样品测试设备800的分束器818可以包括将光划分、分裂和/或分离为两个或更多个分部、部分和/或光束的一个或多个光学元件。
在图5所示的示例中，分束器818可以包括第一棱镜812和第二棱镜814。在一些示例中，第一棱镜812和第二棱镜814中的每一个可以是直角棱镜。
在一些示例中，第二棱镜814可以通过各种方式附接到第一棱镜812的第一倾斜表面，所述方式包括，但不限于，机械方式和/或化学方式。例如，可以在第一棱镜812的第一倾斜表面上施加粘合剂材料(诸如胶水)，使得第一棱镜812可以与第二棱镜814结合。另外，或可替代地，第二棱镜814可以与第一棱镜812胶合在一起。
在一些示例中，准直仪816可以通过各种方式附接到第一棱镜812的第二倾斜表面，包括，但不限于，机械方式和/或化学方式。例如，可以在第一棱镜812的第二倾斜表面上施加粘合剂材料(诸如胶水)，使得准直仪816可以与第一棱镜812结合。另外，或可替代地，准直仪816可以与第一棱镜812胶合在一起。
如上所述，准直仪816可以将光束准直为平行或近似平行的光束，其又可以被分束器818接收。在一些示例中，由分束器818接收的光在其行进穿过第一棱镜812的倾斜表面时可以被分成两个或更多个部分。例如，第一棱镜812的倾斜表面可以反射一部分光并且可以允许另一部分光通过。在一些示例中，第一棱镜812和/或第二棱镜814的斜边表面可以包括化学涂层。在一些示例中，第一棱镜812和第二棱镜814可以一起形成立方体形状。
在一些示例中，分束器818可以是偏振分束器。如本文所使用的，偏振分束器可以将光分成一个或多个部分，并且每个部分可以具有不同的偏振。在一些示例中，通过实现偏振分束器，可以将具有选定偏振的一个(或者，在一些示例中，两个或更多个)束传输到波导802中。这样，分束器818可以用作偏振器。
在一些示例中，可以基于直接将光入射到波导802中的接受效率来计算第一棱镜812和第二棱镜814的角度以将光重定向到波导中。例如，第一棱镜812和第二棱镜814可以分别与波导802成45度角布置，如图5所示。另外，或可替代地，第一棱镜812和第二棱镜814的角度可以基于其他值来布置以提高接受效率。
尽管上面的描述提供了分束器818的示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例分束器818可以包括一个或多个附加和/或替代元件。例如，分束器103可以包括平板分束器，类似于上面结合图1的分束器103所描述的。
在一些示例中，分束器818的大小(例如，宽度、长度和/或高度)可以是5毫米。在一些示例中，分束器818的大小可以是其他(多个)值。
返回参照图4和图5，集成光学部件804可以耦合到波导802。例如，集成光学部件804的表面可以通过各种方式附接到波导802的表面，包括，所述方式但不限于，机械方式和/或化学方式。例如，可以在波导802的表面上和/或在集成光学部件804的表面上施加粘合剂材料(诸如胶水)，使得波导802可以与集成光学部件804结合。另外，或可替代地，波导802可以与集成光学部件804胶合在一起。
在一些示例中，波导802可以包括一个层或多个层。例如，波导802可以包括界面层806、波导层808和衬底层810，类似于上面结合图2描述的界面层208、波导层206和衬底层204。例如，界面层806可以设置在波导层808的顶表面上。
在一些示例中，界面层208可以包括用于接收波导802的开口。例如，界面层208的开口可以对应于集成光学部件804的形状。在一些示例中，集成光学部件804可以通过界面层208的开口牢固地定位在波导层808的顶表面上，使得集成光学部件804可以与波导层808直接接触。在一些示例中，(多个)层(例如，耦合器层)可以被实现在集成光学部件804和波导层808之间。
在图4和图5所示的示例中，界面层806可以包括样品开口822。类似于上面结合图2描述的，样品开口822可以接收样品介质。在一些示例中，集成光学部件804可以设置在界面层806的顶表面上和/或附接到界面层806的顶表面，输入光可以通过界面层806被提供给波导层808。在这种示例中，输入光可以被提供给波导802的顶表面(而不是通过侧表面)。
在一些示例中，界面层806可以包括输出开口824。在一些示例中，输出开口824可以允许光离开波导802。类似于上面结合图2描述的，波导802可以使两种模式的光离开波导802，从而产生干涉条纹图案。
返回参照图4和图5，示例样品测试设备800可以包括设置在界面层806的顶表面上的透镜部件826。例如，透镜部件826可以与界面层806的输出开口824至少部分地重叠，使得离开波导802的光可以通过透镜部件826。
在一些示例中，透镜部件826可以包括一个或多个光学成像透镜，诸如，但不限于具有(多个)球形表面的一个或多个透镜、具有(多个)抛物线表面的一个或多个透镜等。在一些示例中，透镜部件826可以重定向和/或调节从波导802离开朝向成像部件828的光。在一些示例中，成像部件828可以设置在透镜部件826的顶表面上。
在一些示例中，透镜部件826可以被定位成与输出开口824相距一定距离。例如，透镜部件826可以由支撑结构(例如，支撑层)牢固地支撑，使得它被定位在输出开口824的顶部上并且不与输出开口824接触。在一些示例中，透镜部件826可以在输出光方向上与界面层806的输出开口824至少部分地重叠，使得从波导802输出的光可以行进穿过透镜部件826。
在一些示例中，成像部件828可以被定位成与透镜部件826相距一定距离。例如，成像部件828和/或透镜部件826可以分别被支撑结构(例如，支撑层)牢固地支撑，使得成像部件828被定位在透镜部件826的顶部并且不与透镜部件826接触。在一些示例中，成像部件828可以在输出光方向上与透镜部件826至少部分地重叠，使得从波导802输出的光可以行进穿过透镜部件826并到达成像部件828。
类似于上面结合图1描述的成像部件109，成像部件828可以配置为检测干涉条纹图案。例如，成像部件109可以包括一个或多个成像器和/或图像传感器(诸如集成式1D、2D或3D图像传感器)。图像传感器的各个示例可以包括，但不限于，接触图像传感器(CIS)、电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、光电探测器、一个或多个光学部件(例如，一个或多个透镜、滤光器、反射镜、分束器、偏振器等)、自动对焦电路系统、运动追踪电路系统、计算机视觉电路系统、图像处理电路系统(例如，配置为处理图像以便提高图像质量、减小图像大小、增加图像传输比特率等的一个或多个数字信号处理器)、验证器、扫描仪、照相机、任何其他合适的成像电路系统或其任何组合。
在图4和图5中所示的示例中，集成光学部件804可以将输入光提供给波导802的顶表面，并且在光行进通过波导802之后，它可以从波导802的顶表面离开。通过引导去往波导802的输入光的光路以及来自波导802的输出光的光路，其中，通过界面层806的开口和/或通过与它们之间的最匹配耦合器层的接触直接而耦合到波导层808的表面，可以提高光效率和条纹计算准确性，这可以提高样品测试设备800的性能并减小样品测试设备800的大小。
在一些示例中，基于干涉测量法的样品测试设备可以使用(多个)耦合器或(多个)光栅机构来耦合光源和波导。然而，(多个)耦合器或(多个)光栅机构的使用可能会对从光源行进到波导的光的光效率产生负面影响。另外，实现(多个)耦合器或(多个)光栅机构以将光源耦合到波导可能需要附加的制造工艺，可能会增加与制造样品测试设备相关联的成本，并且可能会增加样品测试设备的大小。
本公开的一些示例可以克服各种技术挑战。例如，示例样品测试设备可以包括透镜阵列。现在参照图6和图7，图示了示例样品测试设备900。
在图6和图7所示的示例中，示例样品测试设备900可以包括光源901、波导905和/或集成光学部件903，类似于上面结合图4和图5所述的光源820、波导802和集成光学部件804。
例如，光源901可以配置为产生、生成、发射和/或触发光的产生、生成和/或发射。光可以由集成光学部件903接收，集成光学部件903可以将光引导到波导905。例如，集成光学部件903可以包括至少一个准直仪和至少一个分束器，类似于上面结合图4和图5所述的集成光学部件804。
返回参照图6和图7，波导905可以使两种模式的光离开波导905并被成像部件907接收，类似于上面结合图4和图5所描述的。例如，成像部件907可以包括可以检测从波导905离开的光的干涉条纹图案的互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。
类似于上面结合图4和图5描述的样品测试设备800，图6和图7中图示的样品测试设备900可以通过波导905的顶表面引导去往波导905的输入光的光路以及来自波导905的输出光的光路。在图4和图5中，光源820可以在平行于波导802的顶表面的光学方向上发射光。在图6和图7中，光源901可以在垂直于波导905的顶表面的光学方向上发射光。不管光源发射的光的方向如何，集成光学部件都可以通过波导的顶表面将输入光引导到波导。
在一些示例中，集成光学部件903和/或成像部件907可以通过(多个)耦合器或(多个)光栅机构(grating mechanism)耦合到波导905。然而，如上所述，(多个)耦合器或(多个)光栅机构可能需要附加的制造工艺，可能会增加与制造样品测试设备相关联的成本，并且可能会增加样品测试设备的大小。在一些示例中，集成光学部件903和/或成像部件907可以通过透镜阵列耦合到波导905。现在参照图8，示出了图示示例透镜阵列的示例图。
在图8所示的示例中，示例样品测试设备可以包括通过示例透镜阵列1008耦合到波导1006的示例集成光学部件1004。在一些示例中，透镜阵列1008可以将从集成光学部件1004接收的光引导到波导1006。在一些示例中，集成光学部件1004可以与上面结合图8描述的集成光学部件804相同或类似。例如，集成光学部件1004可以包括一个或多个(多个)准直仪和/或(多个)偏振器。
在一些示例中，透镜阵列1008可以包括至少一个微透镜阵列。如本文所使用的，术语“微透镜(micro lens或microlens)”指直径小于预定值的透射光学设备(例如，光学透镜)。例如，示例微透镜可以具有小于一毫米(例如十微米)的直径。微透镜的大小较小可以提供光学质量得到提高的技术益处。
如本文中所使用的，术语“微透镜阵列(micro lens array或microlens array)”指所布置的一组微透镜。例如，所布置的一组微透镜可以形成一维或二维阵列图案。阵列图案中的每个微透镜可以用于聚焦和聚集光，从而可以提高光效率。本公开的示例可以涵盖各种类型的微透镜阵列，本文描述了其细节。
在一些示例中，微透镜阵列可以以最佳效率将光重定向和/或耦合到波导905中。返回参照图8，示例透镜阵列1008可以包括至少一个光学透镜。在一些示例中，透镜阵列1008的每个光学透镜可以具有类似于棱镜形状的形状。例如，透镜阵列1008的每个光学透镜可以是直角棱镜透镜。在这种示例中，每个光学透镜可以被布置成与另一光学透镜成平行布置，没有重叠或间隙。
在一些示例中，透镜阵列1008可以包括在两个或更多个方向上具有不同形状和/或间距(pitch)的透镜。例如，微透镜阵列的第一光学透镜的第一形状可以与微透镜阵列的第二光学透镜的第二形状不同。
作为示例，沿着通过波导905传输的光的方向，透镜阵列1008的透镜可以具有棱镜的表面形状，并且可以基于例如微透镜高度和棱镜角度来确定每个透镜的间距。作为示例，沿着另一方向(例如，通过波导905传输的光的交叉方向)，透镜阵列1008的表面可以弯曲以将光汇聚到波导的中心区域中，这可以提高收集效率。在该示例中，可以基于微透镜的高度和与透镜相关联的表面曲率来确定该方向上的间距。
在一些示例中，微透镜阵列沿着波导光传输方向可以具有不同的布置，以实现光均匀性。在一些示例中，在波导光传输方向上，第一光学透镜的第一表面曲率可以与第二光学透镜的第二表面曲率不同。例如，微透镜阵列中的透镜的表面曲率之间的差异可以形成不同的透镜光焦度(lens power)。在一些示例中，透镜光焦度差又可以改变光收集效率。例如，利用不同的微透镜表面曲率，可以改变光收集效率。在一些示例中，均匀的表面曲率微透镜可以沿着例如在光传输通过波导时的光方向上形成均匀的光收集效率。在一些示例中，不同的微透镜光焦度布置可以形成非均匀的光收集效率，以补偿由于例如沿着波导的损失能量而引起的光强度变化。在一些示例中，不同的表面光焦度可以利用均匀高度的微透镜阵列形成不同的间距。
尽管上面的描述提供了微透镜阵列的示例形状和间距，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例微透镜阵列可以包括一个或多个形状和/或间距。
尽管上面的描述提供了示例微透镜阵列的示例图案，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例微透镜阵列可以包括一个或多个附加和/或替代元件。例如，微透镜阵列的一个或多个光学透镜可以具有除棱镜形状之外的其他(多种)形状。另外，或可替代地，微透镜阵列的一个或多个光学透镜可以被放置成六边形阵列。
在一些示例中，透镜阵列1008可以通过具有直接蚀刻或具有后热成形的蚀刻的晶片工艺设置在波导1006的第一表面上。例如，使用灰度掩模的直接蚀刻可以形成具有任何表面形状的微透镜，诸如球面透镜或微棱镜。另外，或可替代地，热成形可以形成球形表面透镜。另外，或可替代地，针对设置在波导1006的表面上的所设置的透镜阵列，可以实现其他制造工艺和/或技术。
尽管上面的描述提供了集成光学部件1004与波导1006之间的耦合机构的示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，可以实现一个或多个附加和/或替代元件以提供耦合机构。例如，单个微透镜可以被实现为将集成光学部件1004与波导1006耦合。
现在参照图9，示出了图示示例透镜阵列的示例图。特别地，示例样品测试设备可以包括通过示例透镜阵列1103耦合到波导1105的示例成像部件1101。在一些示例中，透镜阵列1103可以将从波导1006接收的光引导到成像部件1101。
类似于上面结合图8描述的示例透镜阵列1008，示例透镜阵列1103可以包括至少一个光学透镜。在一些示例中，透镜阵列1103的每个光学透镜可以具有类似于棱镜形状的形状。例如，透镜阵列1103的每个光学透镜可以是直角棱镜透镜。在这种示例中，每个光学透镜可以被布置成与另一光学透镜成平行布置，没有重叠或间隙。
在一些示例中，透镜部件(例如，上面结合图8描述的透镜部件826)可以位于透镜阵列1103(例如，微透镜阵列)和成像部件1101之间。
尽管上面的描述提供了示例微透镜阵列的示例图案，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例微透镜阵列可以包括一个或多个附加和/或替代元件。例如，微透镜阵列的一个或多个光学透镜可以具有除棱镜形状之外的其他(多种)形状。另外，或可替代地，微透镜阵列的一个或多个光学透镜可以被放置成六边形阵列。
在一些示例中，透镜阵列1103可以通过具有直接蚀刻或具有后热成形的蚀刻的晶片工艺设置在波导1105的第一表面上。例如，使用灰度掩模(grey scale mask)的直接蚀刻可以形成具有任何表面形状的微透镜，诸如球面透镜或微棱镜。另外，或可替代地，热成形可以形成球形表面透镜。另外，或可替代地，针对设置在波导1105的表面上的所设置的透镜阵列，可以实现其他制造工艺和/或技术。
尽管上面的描述提供了示例成像部件1101和波导1105之间的耦合机构的示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，可以实现一个或多个附加和/或替代元件以提供耦合机构。例如，单个微透镜可以被实现为将示例成像部件1101与波导1105耦合。
在一些示例中，基于干涉测量法的样品测试设备的样品开口可以小于0.1毫米。这样，通过样品开口将样品介质输送到波导层在技术上可能具有挑战性。
本公开的一些示例可以克服各种技术挑战。例如，示例样品测试设备可以包括开口层和/或覆盖层。现在参照图10和图11，图示了根据本公开的示例的示例样品测试设备1200的示例视图。
在图10和图11所示的示例中，示例样品测试设备1200可以包括波导。在一些示例中，波导可以包括一个层或多个层，诸如衬底层1202、波导层1204和界面层1206，类似于上面结合图2描述的界面层208、波导层206和衬底层204。
在一些示例中，波导可以在第一表面上具有样品开口。例如，如图10和图11所示，波导的界面层1206可以包括样品开口1216。类似于上面结合图2描述的样品开口222，样品开口1216可以配置为接收样品介质。
在一些示例中，样品测试设备1200可以包括设置在波导的第一表面上的开口层。例如，如图10和图11所示，开口层1208可以设置在波导的界面层1206的顶表面上。
在一些示例中，开口层1208可以包括第一开口1214。在一些示例中，第一开口1214可以与界面层1206的样品开口1216至少部分地重叠。例如，如图11所示，开口层1208的第一开口1214可以覆盖界面层1206的样品开口1216。在一些示例中，开口层1208的第一开口1214可以具有比界面层1206的样品开口1216的直径大的直径。
在一些示例中，可以通过硅晶片工艺形成开口层1208作为附加的氧化物层。在一些示例中，可以蚀刻第一开口1214。
在图10和图11所示的示例中，示例样品测试设备1200可以包括覆盖层1210。
在一些示例中，覆盖层1210可以在封装过程中利用聚合物成型(诸如PMMA)放置在其上。
在一些示例中，覆盖层1210可以耦合到样品测试设备1200的波导。在一些示例中，可以经由至少一个滑动机构来实现覆盖层1210与波导之间的耦合。例如，覆盖层1210的截面可以是类似于字母“n”的形状。滑动防护件可以附接到覆盖层1210的每个腿部的内表面，并且对应的轨道可以附接到波导的一个或多个侧表面(例如，界面层1206的侧表面)上。这样，覆盖层1210可以在第一位置和第二位置之间滑动，该第一位置和第二位置由滑动防护件和轨道限定。
尽管上面的描述提供了滑动机构的示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例滑动机构可以包括一个或多个附加和/或替代元件和/或结构。例如，覆盖层1210可以包括设置在覆盖层1210的底表面上的t型槽滑块，并且界面层1206可以包括设置在界面层1206的顶表面上的对应t型槽轨道。
在一些示例中，滑动机构可以与衬底层1202和/或界面层1206接触，使得它可以不与波导层1204接触。在一些示例中，由于增加了滑动机构，将不存在波导层1204的光学特性变化。
在一些示例中，覆盖层1210可以包括第二开口1212。在一些示例中，覆盖层1210的第二开口1212可以呈圆形形状。在一些示例中，覆盖层1210的第二开口1212可以呈其他形状。
在一些示例中，第二开口1212的大小(例如，直径或宽度)可以在0.5毫米至2.5毫米之间。相比之下，样品开口1216的大小(例如，直径或宽度)可以小于0.1毫米。在一些示例中，第二开口1212的大小和/或样品开口1216的大小可以具有其他(多个)值。
如上所述，覆盖层1210可以经由至少一个滑动机构耦合到样品测试设备1200的波导。在这种示例中，覆盖层1210可以位于开口层1208的顶部上，并且可以在第一位置和第二位置之间移动。
图10和图11图示了覆盖层1210处于第一位置的示例。如图所示，当覆盖层1210处于第一位置时，覆盖层1210的第二开口1212可以与开口层1208的第一开口1214重叠。
现在参照图12和图13，图示了根据本公开的示例的示例样品测试设备1300的示例视图。
在图12和图13所示的示例中，示例样品测试设备1300可以包括波导。在一些示例中，波导可以包括一个层或多个层，诸如衬底层1301、波导层1303和界面层1305，类似于上面结合图10和图11描述的界面层1202、波导层1204和衬底层1206。
在一些示例中，波导可以在第一表面上具有样品开口。例如，如图12和图13所示，波导的界面层1305可以包括样品开口1315。类似于上面结合图10和图11描述的样品开口1216，样品开口1315可以配置为接收样品介质。
在一些示例中，样品测试设备1300可以包括设置在波导的第一表面上的开口层。例如，如图12和图13所示，开口层1307可以设置在波导的界面层1305的顶表面上。
在一些示例中，开口层1307可以包括第一开口1313。在一些示例中，第一开口1313可以与界面层1315的样品开口1305至少部分地重叠。例如，如图13所示，开口层1313的第一开口1307可以覆盖界面层1315的样品开口1305。在一些示例中，开口层1313的第一开口1307可以具有比界面层1315的样品开口1305的直径大的直径。
在图12和图13所示的示例中，示例样品测试设备1300可以包括覆盖层1309，类似于上面结合图10和图11描述的覆盖层1210。
在一些示例中，覆盖层1309可以耦合到样品测试设备1300的波导。在一些示例中，可以经由至少一个滑动机构来实现覆盖层1309与波导之间的耦合，类似于结合图10和图11结合覆盖层1210描述的。
在一些示例中，覆盖层1309可以包括第二开口1311。在一些示例中，覆盖层1311的第二开口1309可以包括圆形形状。在一些示例中，覆盖层1309的第二开口1311可以包括其他形状。
如上所述，覆盖层1309可以经由至少一个滑动机构耦合到样品测试设备1300的波导。在这种示例中，覆盖层1309可以位于开口层1307的顶部上，并且可以在第一位置和第二位置之间移动。
图12和图13图示了覆盖层1309处于第二位置的示例。如图所示，当覆盖层1309处于第二位置时，覆盖层1309的第二开口1311可以不与开口层1307的第一开口1313重叠。
在一些示例中，可以实现附加的闩锁或拴扣特征以将覆盖层1309固定到第一位置或第二位置。例如，可滑动的闩锁杆可以附接到覆盖层1309的侧表面，并且波导可以在波导的侧表面上包括第一凹陷部和第二凹陷部。在一些示例中，当第一凹陷部接收可滑动的闩锁杆时，覆盖层1309可以被固定到第一位置。在一些示例中，当第二凹陷部接收可滑动的闩锁杆时，覆盖层1309可以被固定到第二位置。
尽管上面的描述提供了闩锁或拴扣特征的示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例闩锁或拴扣特征可以包括一个或多个附加和/或替代元件。
在一些示例中，基于干涉测量法的样品测试设备(诸如，但不限于，基于双峰波导干涉仪的样品测试设备)可能针对成像部件(包括：例如，成像部件和透镜部件)需要附加空间。然而，减小样品测试设备的大小(诸如，但不限于，芯片大小)的能力可能会受到限制。因此，样品测试设备可能针对输出条纹成像功能性需要附加空间。
本公开的一些示例可以克服各种技术挑战。例如，通过引入背侧照明和成像，可以将输出条纹区与采样区域共享以减小样品测试设备/传感器芯片的大小。可以降低样品测试设备的成本，并且可以降低产品大小和/或成本。
根据本公开的各个示例，可以基于例如但不限于利用背侧照明图像传感器技术来提供双表面(诸如，但不限于，双面的)波导样品测试设备。例如，可以将样品测试设备的第一表面(诸如，但不限于，上表面或顶表面)用作样品区，并且将第二表面(诸如，但不限于，背侧或底表面)用于照明和成像。
在一些示例中，在示例制造过程中，在制作硅晶片之后，可以将波导(例如，如上所述的波导层)转移到玻璃晶片上。在一些示例中，可以修改硅衬底(例如，如上所述的衬底层)以允许从背侧进入样品测试设备。例如，可以通过蚀刻工艺在样品测试设备的背侧上形成附加开口。
尽管上面的描述提供了用于制造样品测试设备的示例过程，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例过程可以包括一个或多个附加和/或替代步骤和/或元素。例如，可以添加(多个)附加层以进一步提高样品测试设备的输入和输出的光耦合效率。
在各个示例中，成像部件、透镜部件和/或光源可以以各种配置和布置固定地和/或可移除地与样品测试设备集成(诸如，但不限于，接口连接、连接等)。成像部件、透镜部件和/或光源可以经由样品测试设备的任何可用表面集成。例如，成像部件和透镜部件可以经由在样品测试设备的横向端处的一个或多个孔口、配件和/或连接器与样品测试设备固定地和/或可移除地集成。在其他示例中，成像部件、透镜部件和/或光源可以经由样品测试设备的底表面(诸如，但不限于，背侧)或上表面上的一个或多个孔口、配件和/或连接器与样品测试设备集成。
图14图示了根据本公开的各个示例的示例样品测试设备1400的透视图。在一些示例中，示例样品测试设备1400可以包括可替代地配置的成像部件1407、透镜部件1405和/或光源1401。
在图14所示的示例中，光源1401可以经由与集成光学部件1403的连接而与样品测试设备1400的底表面(诸如，但不限于，背侧)固定地或可移除地集成(诸如，但不限于，接口连接、连接等)。集成光学部件1403可以经由孔口、配件、连接器和/或其组合来固定地和/或可移除地集成。另外，成像部件1407和透镜部件1405可以经由不同的孔口、配件、连接器和/或其组合直接地和/或可移除地与样品测试设备1400的底表面(诸如，但不限于，背侧)集成(例如，但不限于，接口连接、连等)。
在一些示例中，成像部件1407和透镜部件1405可以包括直接集成在样品测试设备1400的衬底层或任何其他层中的微透镜阵列。在成像部件1407、透镜部件1405和光源1401经由样品测试设备1400的底表面(诸如，但不限于，背侧)被集成在的示例中，用户可以样品测试设备1400的顶表面相互作用、保持和/或处理样品测试设备1400的顶表面。另外，样品测试设备1400的顶表面可以提供支撑和/或稳定样品测试设备1400。在一些示例中，可以提供附接到到顶表面以提高对样品测试设备1400的处理。在各个示例中，将部件(诸如，但不限于，成像部件1407和透镜部件1405)固定地和/或可移除地与样品测试设备1400集成减少了样品测试设备1400的空间要求，提供了紧凑而高效的解决方案。
因此，光可以经由光源1401通过样品测试设备1400的底表面(诸如，但不限于，背侧)耦合到样品测试设备1400中。在一些示例中，光可以进入位于样品测试设备1400的顶表面和样品测试设备1400的底表面(例如，但不限于，背侧)之间的波导1409，并且可以从与光源1401/集成光学部件1403相邻的入射点横向地行进穿过波导1409(诸如，但不限于，经由一个或多个光学通道)。在一些示例中，光可以朝着样品测试设备1400的相对端处的成像部件1407/透镜部件1405行进。在一些示例中，如本文中将进一步详细描述的，处理部件(例如，处理器)可以电耦合到成像部件1407，并且可以配置为分析成像数据(例如，条纹数据)以确定例如但不限于波导1409内的折射率变化。
图15图示了图14的可替代配置的示例样品测试设备的侧视图，其具有可替代地配置的成像部件1508、透镜部件1506和光源1502。如图所示，光源1502可以经由与集成光学部件1504的连接而与样品测试设备1500的底表面(诸如，但不限于，背侧)固定地和/或可移除地集成(诸如，但不限于，接口连接、连接等)。集成光学部件1504可以经由孔口、配件、连接器和/或其组合来直接地和/或可移除地集成。另外，或可替代地，成像部件1508和透镜部件1506可以经由不同的孔口、配件、连接器和/或其组合直接地和/或可移除地与样品测试设备1500的底表面集成(诸如，但不限于，接口连接、连接等)。
在一些示例中，成像部件1508和透镜部件1506可以包括直接集成在样品测试设备1500的衬底层或任何其他层中的微透镜阵列。在成像部件1508、透镜部件1506和光源1502经由样品测试设备1500的底表面(诸如，但不限于，背侧)被集成在的示例中，用户可以与样品测试设备1500的顶表面相互作用、保持和/或处理样品测试设备1500的顶表面。另外，或可替代地，样品测试设备1500的顶表面可以提供支撑和/或稳定样品测试设备1500。在一些示例中，样品测试设备1400可以包括用于将波导1409安装/支撑在其上的支撑结构。示例支撑结构可以包括与波导1409的至少一个表面(例如，侧表面)相邻设置的结构。
因此，光可以经由光源1502通过样品测试设备1500的底表面(诸如，但不限于，背侧)耦合到样品测试设备1500中。光进入位于样品测试设备1500的顶表面和样品测试设备1500的底表面(诸如，但不限于，背侧)之间的波导1500，并且朝着在样品测试设备1500的相对端处的成像部件1508/透镜部件1506从与光源1502/集成光学部件1504相邻的入射点横向地行进穿过波导1510(诸如，但不限于，经由一个或多个光学通道)。
在各个示例中，本文中描述的基于干涉测量法的样品测试设备(诸如，但不限于，基于双峰波导干涉仪的样品测试设备)可以提供用于移动应用的“芯片上实验室(lab-on-a-chip)”解决方案。然而，实际的集成可能会受到光源和成像(诸如，但不限于，条纹检测)能力的限制。例如，技术挑战可以包括设计能够与用户计算设备(诸如，但不限于，移动应用)形状因子集成的简单设备。
本公开的一些示例可以克服各种技术挑战。例如，大小减小与背侧照明和感测相结合可以有效地减小芯片传感器大小和/或支撑部件大小。在一些示例中，大小减小的小外形传感器模块可以与移动设备(诸如用于移动即时检验应用(point-of-careapplication)的移动终端)集成在一起。在一些示例中，具有集成式输入光源和直接成像传感器的基于背侧照明和干涉测量法的样品测试设备可以实现低于6毫米的总模块高度，因此可以集成到诸如移动电话之类的设备中。例如，示例双峰波导干涉仪样品测试设备可以与移动设备集成在一起，以在快速筛查病毒时提供即时检验应用，并获得可靠的结果。
在各个示例中，样品测试设备可以包括移动即时检验部件。移动即时检验部件可以包括附件，该附件配置为接收配置为附接到样品测试设备的用户计算设备(诸如，但不限于，移动设备、手持终端、PDA等)。例如，移动即时检验部件可以是兼容移动电话的形状因子解决方案。样品测试设备可以包括配置为与用户计算设备(例如，但不限于，移动设备、手持终端、PDA、平板计算机等)兼容的集成式和/或小型化的部件包，类似于及时检验产品和设备。
图16A至图16C图示了示例移动即时检验部件1600的各种视图，其可适于将样品测试设备与用户计算设备集成(诸如，但不限于，附接)。特别地，图16A图示了移动即时检验部件1600的示例轮廓图，图16B图示了移动即时检验部件1600的示例俯视图，而图16B图示了移动即时检验部件1600的示例侧视图。在一些示例中，移动即时检验部件1600的上表面可以配置为与用户计算设备可移除地集成。例如，用户计算设备(例如，移动设备)可以滑动/插入到附件中或移动即时检验部件1600的表面附近。
如图16B所示，移动即时检验部件1600的轮廓可以具有大约20毫米的长度和大约10毫米的宽度，对应于示例用户计算设备(例如，但不限于，移动设备)的形状因子。可以经由光源1602/集成光学部件1604将移动即时检验部件1600固定地或可移除地与样品测试设备集成。例如，移动即时检验部件1600可以经由孔口、配件、连接器和/或其组合与样品测试设备集成。
如图16C所示，移动即时检验部件1600的轮廓高度“T”可以是大致6毫米，适合与各种常规大小的用户计算设备兼容。如图所示，样品测试设备可以位于移动即时检验部件1600下方，与集成光学部件相邻。可以实现其他配置。
尽管上面的描述提供了移动即时检验部件的示例测量，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例移动即时检验部件具有一个或多个测量值，这些测量值可以小于或大于上述那些值。
在一些示例中，光源1602和集成光学部件1604可以集成到移动即时检验部件1600组件、用户计算设备组件等中。来自光源1602/集成光学部件1604的输出可以直接被传输到用户计算设备的一个或多个处理器(例如，移动设备备用照相机端口)。
在一些示例中，移动即时检验部件1600可以集成样品测试设备和用户计算设备，使得可以在它们之间共享硬件部件。例如，样品测试设备和用户计算设备可以利用相同的传感器、光学部件等来减少样品测试设备中的硬件部件的数量。在一些示例中，用户计算设备机架(诸如，但不限于，移动设备机架)可以使用紧固件、保持器、支架、连接器、电缆等定位在移动即时检验部件1600上或与其相邻。
另外，移动即时检验部件1600可以包括用于提供各种用户计算设备功能性的附加用户设备计算硬件和/或其他子系统(未描绘)。例如，示例用户计算设备机架(诸如，但不限于，移动设备机架)可以位于移动即时检验部件1600的顶部，从而提供用户界面(例如，但是不限于，可访问的)以接收用户输入。在一些示例中，移动即时检验部件1600可以包括硬件和软件，以使得能够与样品测试设备集成。在一些示例中，样品测试设备可以包括处理装置，以使得能够与计算设备/实体进行无线通信(例如，能够将数据无线地发送到计算设备/实体)。在一些实施例中，样品测试设备可以通过有线或无线方式将数据(例如，图像)传输到用户计算实体(例如，移动设备)。例如，样品测试设备可以使用MIPI串行成像数据连接经由移动设备处理器照相机端口传输图像。
在一些示例中，应当理解，用户计算设备(诸如，但不限于，移动设备)可以与移动即时检验部件1600和样品测试设备集成，以用作背向装置。在这种示例中，用户计算设备光学部件、传感器等可以被普遍使用。例如，用户计算设备可以与被移动即时检验部件1600容纳的附加定制电路系统和/或计算硬件(未描绘)集成和/或与用户计算设备的处理电路系统和/或常规计算硬件(诸如，但不限于，经由总线与CPU和/或存储器)集成，用于进一步处理来自样品测试设备的捕获和/或处理的数据。
在一些示例中，双峰波导干涉仪生物传感器可以在样品折射率测量中表现出高灵敏度。另外，结果也可能对环境温度高度敏感。因此，需要在操作期间保持稳定的温度。
本公开的一些示例可以克服各种技术挑战。在一些示例中，本文描述的所提出的热控波导干涉仪样品测试设备可以维持恒定的温度(例如，在温度范围内)以确保传感器输出准确性。
在一些示例中，可以提供加热/冷却部件(诸如，但不限于，加热和/或冷却元件、板、垫等)以调节波导样品测试设备的温度。在一些示例中，可以利用芯片上温度传感器来监测样品测试设备/芯片温度。在一些示例中，可以在样品测试设备衬底层的每个角处布置多点温度传感器以监测均匀性并确认热均衡。
在一些示例中，可以使用绝缘外罩来将传感器芯片与周围环境隔离，仅具有用于样品开口(或样品窗口)和光输入/输出的有限进入和/或开口区。可以将附加的加热/冷却部件(诸如，但不限于，加热和/或冷却垫)添加到波导样品测试设备的一个或多个表面(诸如，但不限于，上表面)，以进一步提高温度均匀性。示例样品测试设备可以包括电阻加热垫、内置导电涂层、附加的Peltier冷却板等。
在一些示例中，可以布置多点温度传感器以提高温度测量准确性。在一些示例中，可以通过将温度控制设置为不同的值来实现在不同温度条件下的样品测试。在一些示例中，可以收集关于样品结果和温度的数据。在一些示例中，由于最小的加热质量，可以促进测试。
在一些示例中，样品测试设备可以包括配置为相对于波导维持恒定温度的热控波导壳体。热控波导壳体可以是或可以包括外罩或套筒。热控波导壳体可以包括加热和/或冷却垫和/或绝缘外罩。在一些示例中，衬底层中的一个或多个传感器可以在操作期间监测和调节波导的温度。例如，温度可以被限制在合适的范围内(诸如，但不限于，10到40摄氏度之间)。
图17图示了包住示例波导1700(诸如，但不限于，实施为集成芯片)的示例热控波导壳体1710。波导1700(包括热控波导壳体)可以具有范围在1毫米和3毫米之间的厚度。热控波导壳体1710可以小于0.2毫米厚。可以使用封装工艺(例如，聚合物包复成型)来制造示例热控波导壳体1710。在另一示例中，示例热控波导壳体可以包括样品测试设备的一个或多个直接涂覆的表面。
尽管上面的描述提供了波导1700和热控波导壳体1710的示例测量，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例波导1700和热控波导壳体1710可以具有其他值。
在一些示例中，热控波导壳体1710可以包括隔热半导体材料、导热聚合物、陶瓷、硅等。另外和/或可替代地，热控波导壳体1710可以是或可以包括薄膜和/或涂层，例如，硅或二氧化物聚合物。波导1700可以表现出低热质量，使得可以在短时间内将波导1700的温度控制到精确水平(例如，但不限于，1摄氏度的精度内)。例如，波导1700的温度可以在少于10秒内被调制/校准。
尽管上面的描述提供了波导1700和热控波导壳体1710的示例材料和/或特性，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例波导1700和热控波导壳体1710可以包括其他材料和/或具有其他特性。
图18图示了示例波导1800和热控波导壳体1810的侧视图。另外，或可替代地，热控波导壳体1810可以包括一个或多个附加层。例如，热控波导壳体1810可以包括中间层1811以提供绝缘和/或促进电隔离。另外，或可替代地，中间层1811可以包括如上面结合图17所描述的加热/冷却垫。
在一些示例中，可以使用半导体/集成电路封装技术/工艺(例如，但不限于，隔热聚合物包复成型(over-molding)技术/工艺)来形成热控波导壳体1810。热控波导壳体1810可以包括隔热化合物或材料。热控波导壳体1810可以包括一个或多个孔口，该孔口提供用于进入和/或与波导1800接口连接的开口。例如，孔口可以提供进入热控波导壳体1810内的界面层(未描绘)的通道。如图所示，波导1800可以包括第二孔口，光源1802和集成光学部件1804可以通过该第二孔口与波导1800接口连接(诸如，但不限于，与之连接)。另外，波导1800可以包括第三孔口，成像部件1806和透镜部件1808可以通过该第三孔口与波导1800接口连接(诸如，但不限于，与之连接)。在一些示例中，可以使用硅工艺将一个或多个薄膜和/或涂层施加到波导1800或热控波导壳体1810上。在一些示例中，可以仅将薄膜和/或涂层施加到波导1800和/或热控波导壳体1810的上表面和底表面。在这种示例中，薄边缘泄漏可以忽略不计，因为波导1800的厚度相对于其长度和宽度可以较小。
在一些示例中，从波导获得精确的测试结果可能需要周围环境(例如，但不限于，整个实验室、医疗设施等)中的受控温度，以减少或消除对测试结果的温度干扰。示例热控波导壳体1810可以使用集成在衬底层内的一个或多个温度传感器(例如，但不限于，多点温度传感器)来促进波导的单独的电平控制(level control)。例如，感测二极管可以被集成(诸如，但不限于，结合)在包括硅的衬底层内。在一些示例中，感测二极管可以被集成(诸如，但不限于，结合)到不同的波导层。在一些示例中，可以监测流过感测二极管的电流以便增加或降低与波导1800衬底层相关联的温度，使得波导1800可以维持恒定的温度以确保传感器输出准确性以及测试稳定性和准确性。在一些示例中，波导可以覆盖大约0.5平方英寸的面积。波导/样品测试设备的温度可以被连续地监测和控制。例如，示例芯片中的控制算法可以连续地监测温度数据并响应于任何温度变动而提供优化的控制。
尽管上面的描述提供了控制与波导相关联的温度的示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，可以通过其他方式和/或经由其他(多个)设备来实现温度控制。
在一些示例中，双峰波导干涉仪在生物化学折射率测试条件下可以表现出高灵敏度。然而，结果可能对温度高度敏感。例如，为了达到所需的测试准确性水平，温度稳定性要求可能为0.001摄氏度，这可能会在实际应用中带来技术挑战。
本公开的一些示例可以克服各种技术挑战。在一些示例中，通过引入内置参考通道，可以对与温度相关的测量变动进行自校准，以消除与温度相关的测量误差。例如，芯片上实验室样品测试设备可以包括双峰波导干涉仪，该干涉仪具有另外两个相邻通道作为参考。紧密布置的相同结构(诸如，但不限于，SiO2)的包层参考通道可以消除对与温度相关的准确控制和补偿的要求。另外，或可替代地，封闭的参考单元可以被包括在参考通道中，填充有已知的参考生物化学溶液以进一步提高准确性。生物化学溶液可以包括纯水、已知病毒等。温度控制可以经由传感器与加热/冷却和温度感测结合使用，以收集不同温度条件下的样品测试结果。在一些示例中，温度准确性要求仅需要在1摄氏度水平以内。
在各个示例中，样品测试设备可以包括波导，该波导配置为利用诸如衍射光栅、端射(end firing)、直接耦合、棱镜耦合等方法与光源耦合和/或从光源接收输入。波导可以是或可以包括集成芯片。
在一些示例中，波导可以是或可以包括三维平面波导干涉仪，三维平面波导干涉仪具有多个层。在一些示例中，波导可以至少包括衬底层(限定样品测试设备的底部)，衬底层上沉积有波导层。另外，或可替代地，可以在波导层上或其上方沉积界面层。根据类似于半导体制作技术的技术，可以将波导制作为整体件或部件。在一些示例中，可以提供附加的中间层。
图19图示了示例波导1900，波导1900包括衬底层1920、限定波导1900的顶表面的界面层1924以及在它们之间的波导层1922。在一些实施例中，流动通道板可定位在波导1900的顶表面上，在本文描述了其细节。
波导层1922本身可以包括一个或多个层和/或区域(例如，但不限于，诸如硝酸硅之类的透明介电材料的膜)。波导层1922可以包括透明介质，该透明介质配置为从波导层1922的第一/输入端横向地接收光并将光耦合到波导层1922的相对端/远端。波导层1922可以配置为使得能够实现多种传播模式，例如零阶模式和一阶模式。例如，具有台阶形轮廓的波导层1922可以对应于零阶模式和一阶模式。
如图19所示，波导层1922可以包括具有第一区域和第二区域的整体件，第一区域具有第一宽度/厚度(当在图19中观察波导时对应于x方向)，第二区域具有与第一区域的宽度/厚度不同的第二宽度/厚度。如图所示，波导层1922可以限定台阶状轮廓，其中第一区域对应于第一/较短轮廓，而第二区域对应于第二/较高轮廓。每个波导层区域可以对应于在其中的光/能量的不同分散，因此可以对应于与波导1900中的其他区域和层不同的折射率。
在操作期间，当光被耦合到波导1900中并且从对应于波导层的第一/较短轮廓的第一区域行进到对应于第二/较高轮廓的第二区域时，第一区域的折射率和第二区域的折射率之差引起与第一区域中的零阶模式和第二区域中的一阶模式相对应的不同光色散。如上所述，零阶模式和一阶模式对应于具有不同光路长度的两个不同光束，不同光路长度对应于不同的干涉条纹图案。例如，如上所述，当从对应于零阶模式的区域和对应于一阶模式的区域反射的光束之间至少存在部分相位差时，会出现干涉条纹图案。当行进中的光束到达这两个不同区域(即，台阶部分)之间的交叉部时，具有台阶状轮廓的示例波导可以表现出相位差。例如，与零阶模式相关联的干涉条纹图案可以是被暗淡边缘包围的单个亮斑，而与一阶模式相关联的干涉条纹图案可以是均被暗淡边缘包围的一个以上的亮斑(例如，但不限于，两个亮斑)。
在一些示例中，可以包括具有不同宽度/厚度的附加区域，以提供附加阶模式。
可以在样品测试设备的感测层/环境中，例如在衬底层中(例如，但不限于，在衬底层中使用一个或多个传感器)来检测和测量光的色散和对应的干涉条纹图案。另外，或可替代地，当表面条件在样品测试设备的顶表面处改变时，例如在界面层中(例如，但不限于，当介质沉积在其上时)，这种表面条件变化可以诱导波导表面正上方测得的折射率和/或渐逝场的变化。可以测量、检测和/或监测干涉条纹图案的对应变化。在一些示例中，在波导层上方的界面层可以包括一个或多个样品开口(或样品窗口)和/或配置为接收在其上的介质(例如，但不限于，液体、分子和/或其组合)的开口/窗口。因此，来自波导层的输出可以响应于位于界面层上方的(多种)介质而改变。
如图19所示并且如上所述，波导层1922可以限定台阶状轮廓。如图所示，第二区域的厚度/宽度(对应于较高轮廓/台阶)可以大于波导层1922的第一区域的厚度/宽度(对应于较短轮廓/台阶)。在一些示例中，第二区域的厚度/宽度可以是第一区域的宽度的至少两倍。
当用于测试应用中时，具有单个光学通道/光路的波导可能带来技术挑战。例如，这种系统可能对环境条件(例如但不限于温度变化)的变化敏感，环境条件的变化可能会使测试结果(例如，但不限于，干涉条纹图案)模糊。这些挑战可以通过在波导中包括至少一个参考通道并在操作期间确保波导内的相同环境条件来解决。
示例波导可以包括至少一个测试光学通道(也称为样品通道)和一个参考通道，每个波导包括被配置为限制光横向通过波导中的波导层的光路。每个测试/参考通道的输出可以在操作过程中被独立测量和/或监测，以确保测试和环境条件的一致性，这可能会导致结果不准确(例如，但不限于，由环境条件引起的干涉条纹图案不准确)。光源可以配置为均匀地照射波导中的所有测试/参考通道。
对于多个光学通道中的每个光学通道，可以(例如，但不限于，在衬底层中)独立地测量和测试小折射率变动和/或诱导的折射率变化(例如，但不限于，沿着对应光路的光的色散变化)以标识与每个光学通道相关联的对应输出(例如，但不限于，干涉条纹图案)。可以捕获并传输描述输出的数据，以用于进一步的操作，诸如存储、分析、测试等。
在一些示例中，衬底层可以用作样品测试设备的感测层/环境。衬底层可以是或可以包括半导体集成电路/芯片(例如，但不限于，氧化硅芯片或晶片)。示例集成电路/芯片可以包括多个传感器、晶体管、电阻器、二极管、电容器等。衬底层可以具有比上面的波导层更低的折射率。衬底层可以包括保护性密封膜，该保护性密封膜消除了其中的对感测环境的变化的敏感性。
界面层可以包括光学透明材料，诸如玻璃或透明聚合物，光学透明材料耦合到波导层并直接位于波导层上方。介质在界面层表面上的沉积可能会导致下方的光学通道/波导层中的折射率发生变化。
与参考通道相关联的参考窗口可以被覆盖、密封或可接近，用于接收其上的参考介质的沉积物(例如但不限于空气、水、已知的生化样品等)。
样品窗口可以配置为接收样品介质(例如，但不限于，分子、液体和/或其组合)以进行测试。在一些示例中，沉积在样品窗口上的样品介质(例如，但不限于，生物化学样品)可以与表面和/或其上的介质相互作用。例如，通过物理吸引(例如，但不限于，表面张力)或化学反应(例如，但不限于，化学键合、抗体反应等)。样品窗口的表面可以配置为与特定类型的介质或介质中特定类型的分子相互作用。在一些实施例中，样品介质可以被提供给位于样品窗口上的流动通道，在本文描述其细节。
图20A至图20B示出了波导中的光学通道的示例性配置的侧剖视图。如图所示，每个波导2000A/2000B包括衬底层2020A/2020B、波导层2022A/2022B和界面层2024A/2024B。
参照图20A，波导层2022A可以包括与界面层2024A中的样品窗口2002A相关联的第一样品通道2010A、第一参考通道2008A和第二参考通道2012A。如图所示，第一参考通道2008A和第二参考通道2012A可以被包覆(例如，但不限于，其中没有参考介质的氧化硅包覆层参考)以便进行测试。
参照图20B，波导层2022B可以包括与界面层2024B中的样品窗口2002B相关联的第一样品通道2010B、与界面层2024B中的第一参考窗口2004B相关联的第一参考通道2008B以及与界面层2024B中的第二参考窗口2006B相关联的第二参考通道2012B。每个参考窗口2004B、2006B可以被密封并且可以包含相同或不同的参考介质(例如，但不限于，空气、水、生物化学样品等)以便进行测试。可替代地，在一些示例中，一个参考通道可以被包覆并且第二光学通道可以在其中的相关联参考窗口中利用介质密封。
尽管上面的描述提供了一些示例配置，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例可以包括一个或多个附加和/或替代元件。例如，可以实现少于两个或两个以上的参考通道。
往回参照图20A和图20B，样品窗口2002A/2002B可以配置为接收在界面层表面上的样品介质的沉积物(例如，但不限于，分子、生物化学样品、病毒等)。示例样品测试设备部件可以是可重复使用的、一次性的和/或包括可重复使用的部分和一次性部分的组合。在一些实施例中，样品窗口2002A/2002B可以包括设置在表面上的一个或多个生物或化学元件(例如，抗体)，以附着用于测试的样品介质中的某些分子，类似于上述那些。在一些实施例中，样品窗口2002A/2000B可以在每次使用之后被清洁(例如，使用蒸馏水、异丙醇和/或类似物)。在一些实施例中，样品介质可经由流动通道被接收，在本文描述了其细节。
衬底层(例如，但不限于，波导的衬底层中的一个或多个传感器)可以检测和测量所测得的折射率的局部变化，该变化是由与样品窗口2002A/2002B上沉积的不同样品介质对应的光的行进方向的变化引起的。
波导层可以包括多个样品通道、参考通道、样品窗口和/或其组合。波导层中的样品通道和参考通道可以彼此大致平行，并且还与上方的界面层中的开口/窗口相关联。
图21至图23图示了可以根据类似于半导体制造技术并且如本文所描述的方法制造的示例波导的各种视图。
现在参照图21，示例波导2100包括多个样品窗口2102、2104、2106，每个样品窗口与多个光学通道(未描绘)相关联。
图22图示了示例波导2200的俯视图，该示例波导2200包括多个样品窗口2202、2204、2206，每个样品窗口与多个掩埋光学通道2208、2210、2212相关联。每个示例光学通道2208、2210、2212可以具有小于50nm的宽度，范围在1-5毫米之间的长度，并且具有小于1微米的深度，例如在0.1-0.3微米之间。每个光学通道2208、2210、2212可以与邻近/相邻光学通道横向间隔大约0.1毫米。
图23图示了示例波导2300的侧视图，该示例波导2300具有大约小于1毫米厚(例如，但不限于，在0.2-0.3毫米之间)的宽度。
尽管上面的描述提供了一些示例测量，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例可以包括具有与上文所描述的测量不同的测量的一个或一个以上元件。
在一些示例中，可以使用与用于半导体和集成电路制作的制造技术和/或过程类似的制造技术和/或过程来形成波导。
图24图示了根据本公开的各个示例的用于制造波导2400的示例制作方法。可以在合适的实验室条件下将多个层/部件耦合在一起/分层以提供波导2400。如图所示，衬底层2402、中间层2404、多个波导层2406、2408、2410和界面层2412可以耦合在一起以制造波导2400。在示例制造过程期间，在硅晶片的制作之后，波导层2406、2408、2410可以被转移到玻璃晶片上。
“边缘发射(edge firing)”指将光通过波导的侧表面(例如，“边缘”)引导到波导中的机制。边缘发射波导面临许多技术难题，包括将波导正确对准到光源。这可能是由多种因素引起的。例如，波导的截面的亚微米尺度可能导致光学对准要求超出了批量生产产品的能力。例如，芯片上栅耦合器可能在对准时经历晶片工艺困难。
根据本公开的一些示例，芯片上微CPC(复合抛物面聚光器)透镜阵列可以将光学对准要求降低十倍以上以允许批量生产。例如，可以利用硅晶片工艺精确地生产微透镜阵列。在一些实施例中，单芯片直接边缘发射波导(不具有附加耦合器)可以允许波导感测产品具有减小的大小和/或较低的生产成本。
在一些实施例中，可以将微CPC透镜阵列布置在波导的输入边缘处。微CPC透镜阵列的每个聚光器透镜的输出端可以对准到一个波导通道。每个聚光器透镜的输入端可以覆盖输入区，以实现高耦合效率。在一些实施例中，可以通过硅工艺以高精度来生产芯片上微透镜。
在一些实施例中，单芯片直接边缘发射波导(不具有附加耦合器)可以减少应用仪器复杂性和成本，同时仅需要最少的部件数。在一些实施例中，微CPC透镜阵列可以将光输入区增加超过3700倍。在一些实施例中，可以用准直模块简化光源，以进一步减小产品大小和成本。
现在参照图25，示出了示例样品测试设备3700的一部分。在图25所示的示例中，示例样品测试设备3700包括衬底3701、设置在衬底3701上的波导3703以及设置在衬底3701上的透镜阵列3705。
与上述衬底层类似，衬底3701可以为样品测试设备的各种部件提供机械支撑。例如，衬底3701可以为波导3703和透镜阵列3705提供机械支撑。
在一些实施例中，衬底3701可以包括诸如但不限于玻璃、氧化硅和聚合物等材料。
在一些示例中，波导3703和/或透镜阵列3705可以通过各种方式设置在衬底3701的顶部上，所述方式包括，但不限于，机械方式(例如，固紧夹)和/或化学方式(诸如，粘性材料(例如胶水)的使用)。
在一些实施例中，透镜阵列3705配置为将光引导到波导3703的输入边缘(例如，图25中所示的输入边缘3707)。
在一些实施例中，透镜阵列3705包括复合抛物面聚光器(CPC)透镜阵列。作为示例，复合抛物面聚光器(CPC)透镜阵列包括多个聚光器透镜(例如，聚光器透镜3705A、聚光器透镜3705B)。在图25所示的示例中，每个聚光器透镜的输出端与波导3703的光学通道对准(例如，对应光学通道的输入开口)，并且每个聚光器透镜的输入端与输入光源对准，本文描述了其细节。
在一些实施例中，透镜阵列3705包括微CPC透镜阵列。在一些实施例中，透镜阵列3705包括非对称CPC透镜阵列。在一些实施例中，透镜阵列3705包括非对称微CPC透镜阵列。
现在参照图26，示出了示例样品测试设备3800的俯视图的一部分。在图26所示的示例中，示例样品测试设备3800可以包括透镜阵列，该透镜阵列包括：例如，但不限于，聚光器透镜3804。示例样品测试设备3800也可以包括波导，该波导可以包括：例如，但不限于，光学通道3802。如上所述，并且将在本文中更详细地描述，光可以行进通过波导的光学通道(例如，光学通道3802)。
在图26所示的示例中，聚光器透镜3804的输出端对准到光学通道3802的输入边缘。这样，透镜阵列可以提高将光引导到波导中的精度。
现在参照图27，示出了示例样品测试设备3900的俯视图的一部分。在图27所示的示例中，示例样品测试设备3900的示例波导3917可以包括多个光学通道。例如，波导3917可以包括参考通道3901、参考通道3903、样品通道3907、样品通道3909、参考通道3913和参考通道3915。在一些实施例中，示例波导3917可以包括一个或多个掩埋光学通道，其中透镜阵列不将光引导到掩埋的光学通道中。例如，示例波导3917可以包括掩埋参考通道3905和掩埋参考通道3911。
如将在本文中更详细地描述的，样品通道3907和/或样品通道3909可以分别包括或共享用于接收要测试的样品的样品窗口。参考通道3901、参考通道3903、参考通道3913、参考通道3915、掩埋参考通道3905和/或掩埋参考通道3911可以被密封并且可以包含相同或不同的参考介质(例如，但不限于，空气、水、生物化学样品等)以便进行测试。另外，或可替代地，在一些示例中，一个或多个参考通道可以被包覆，并且一个或多个参考通道可以在关联参考窗口中用介质密封。
参照图28A和图28B，示出了示例样品测试设备4000。类似于上面结合图25、图26和图27描述的示例样品测试设备，示例样品测试设备4000可以包括衬底4002、波导4004和透镜阵列4006。在一些实施例中，波导4004可以包括一个或多个光学通道(例如，参考通道4008)。在一些实施例中，透镜阵列4006可以包括一个或多个聚光器透镜(例如，聚光器透镜4010)。
在一些实施例中，透镜阵列4006配置为将光引导到波导4004的输入边缘。例如，每个聚光器透镜配置为将光引导到波导4004的光学通道的输入边缘。如在图28A和图28B的示例中所示，聚光器透镜4010的输出边缘耦合到参考通道4008的输入边缘并与之对准。
在一些实施例中，透镜阵列4006也与光源对准。例如，可以实现一个或多个光学元件以将光引导到透镜阵列中(例如，引导到每个聚光器透镜的输入边缘)。
现在参照图29，示出了示例样品测试设备4100。类似于上面所描述的，示例样品测试设备4100可以包括衬底4101、波导4103和透镜阵列4105。透镜阵列4105可以配置为将光引导到波导4103的输入边缘，类似于上面所描述的。
在图29所示的示例中，样品测试设备4100可以包括光源4107和集成光学部件4109。
类似于上面所描述的，光源4107可以配置为产生、生成、发射和/或触发光(包括，但不限于，激光束)的产生、生成和/或发射。光源4107可以耦合到集成光学部件4109，并且光可以从光源4107行进到集成光学部件4109。类似于上面所描述的，集成光学部件4109可以将光准直、偏振和/或耦合到透镜阵列4105。
类似于上面所描述的，透镜阵列4105可以配置为将光引导到波导4103的输入边缘。例如，透镜阵列4105的每个聚光器透镜配置为将光引导到波导的光学通道(例如，参考通道或样品通道)的输入边缘。光行进通过对应参考通道或对应样品通道，并且可以由成像部件4111检测。在一些实施例中，成像部件4111可以设置在波导4103的输出边缘上，以收集干涉测量数据。
注意，本公开的范围不限于上述内容。在本公开的一些实施例中，来自各个附图的特征可以被替换和/或组合。例如，图25、图26、图27、图28A、图28B和图29图示了用于将光引导到样品通道或参考通道的开口的示例透镜阵列，可以实现一个或多个附加或替代的光学元件以将光引导到样品通道或参考通道的开口，包括但不限于上面图4所示的集成光学部件804。
多通道波导(例如，包括多个光学通道的波导)可以包括一个或多个分束器分路器部件(诸如，Y形分路器(splitters)、U形分路器和/或S形分路器)以照亮多个光学通道。然而，由于硅晶片工艺，许多分束器可能面临技术限制、困难和/或应用约束。
例如，图30图示了波导的示例俯视图的一部分。在图30所示的示例中，波导可以包括一个或多个Y形分路器。例如，波导可以包括示例Y形分路器4200。
Y形分路器4200的形状可以类似于字母“Y”，并且可以将一个光束分成两束。例如，光可以从“Y”的底部行进到“Y”的两个顶部支路。参照图30中图示的Y形分路器4200，光可以行进到输入边缘4203中，被分成两束，并从输出边缘4205和4207离开。
在一些实施例中，一个或多个Y形分路器可以并联连接，使得光可以离开一个Y形分路器的输出边缘并进入另一Y形分路器的输入边缘。在图30所示的示例中，可以连接多个Y形分路器，以便提供本文所描述的多个光学通道(例如，样品通道和/或参考通道)。
然而，Y形分路器在提供均匀的分光结构时可能面临生产限制。另外，对于两个以上的光学通道，可能需要多个Y形分路器，并且可能需要过多的轴向芯片空间。
作为另一示例，图31图示了波导的示例俯视图的一部分。在图31所示的示例中，波导可以包括一个或多个U形分路器。例如，波导可以包括示例U形分路器4300。
U形分路器4300的形状可以类似于字母“U”，并且可以将一个光束分成两束。例如，光可以从“U”的底部行进到“U”的两个顶部支路。参照图31中图示的U形分路器4300，光可以行进到输入边缘4302中，被分成两束，并从输出边缘4304和支路4306离开。
在一些实施例中，一个或多个U形分路器可以并联连接，使得光可以离开一个U形分路器的输出边缘并进入另一U形分路器的输入边缘。在图31所示的示例中，可以连接多个U形分路器，以便提供本文所描述的多个光学通道(例如，样品通道和/或参考通道)。
类似于上面描述的Y形分路器示例，U形分路器在提供均匀的分光结构时可能面临生产限制。U形分路器还可以在光学通道之间提供较窄的间隔，这可能引起光学通道之间的光干涉。
作为另一示例，图32图示了波导的示例俯视图的一部分。在图32所示的示例中，波导可以包括一个或多个S形分路器。例如，波导可以包括示例S形分路器4400。
S形分路器4400可以将一个光束分成两束。参照图32中图示的S形分路器4400，光可以行进到输入边缘4401中，被分成两束，并从输出边缘4403和4405离开。
在一些实施例中，一个或多个S形分路器可以并联连接，使得光可以离开一个S形分路器的输出边缘并进入另一S形分路器的输入边缘。在图32所示的示例中，可以连接多个S形分路器，以便提供本文所描述的多个光学通道(例如，样品通道和/或参考通道)。
类似于上面描述的Y形分路器示例和U形分路器示例，S形分路器在提供均匀的分光结构时可能面临生产限制。S形分路器还可能需要额外的轴向芯片空间以进行S过渡，并且可能会在沿S形分路器之中的笔直截面角引导光时面临限制。
如上所述，在一些实施例中，可以将微CPC透镜阵列布置在波导的输入边缘处。微CPC透镜阵列的每个聚光器透镜的输出端可以对准到一个光学通道。每个聚光器透镜的输入端可以覆盖输入区，以实现高耦合效率。在一些实施例中，可以通过硅工艺以高精度来生产芯片上微透镜。
这样，根据本公开的各个示例，泛光照射(flood-illuminated)的多通道波导可以通过微CPC透镜阵列以直接端射泛光照射多通道，来消除分束器。在一些实施例中，超大型激光源可以将光提供到微CPC透镜阵列中。在一些实施例中，被照射的波导中的光可以通过弯曲光学通道被引导到感测部分，并且光学通道的弯曲部分可以以最小芯片空间要求来补偿和优化光的均匀性。
现在参照图33A和图33B，图示了示例波导4502的至少一部分的示例俯视图4500。特别地，图33B放大并图示了图33A所示的俯视图的一部分(其是光学通道4504)。
在一些实施例中，示例波导4502可以是泛光照射的多通道波导。
在图33A所示的示例中，波导4502可以包括用于接收来自光源的光的输入边缘4506。波导4502的输入边缘4506可以包括多个多通道输入波导开口(在本文中也称为“输入开口”)，并且多个输入开口中的每个输入开口对应于用于接收输入光的光学通道的开口。例如，输入边缘4506可以包括输入开口4508。
在一些实施例中，波导的输入边缘配置为接收光。在一些实施例中，多个输入开口中的每个输入开口配置为接收光。例如，光可以行进到输入边缘4506上，并且输入边缘4506可以配置为接收光。如上所述，输入边缘4506可以包括输入开口4508。这样，输入开口4508可以配置为接收光。光可以行进通过对应光学通道4504。在一些实施例中，多个光学通道(包括光学通道4504)分别配置为引导来自对应输入开口的光通过对应光学通道。
在一些实施例中，多个光学通道的输入开口可以具有相同的宽度。在一些实施例中，多个光学通道的输入开口可以具有不同的宽度。例如，输入开口的不同宽度可以在单个Gaussian轮廓照明下平衡光学通道之间接收的能量。
在一些实施例中，光学通道的输入开口可以垂直于波导的输入边缘。在一些实施例中，光学通道的输入开口可以不垂直于波导的输入边缘，这可以例如消除其他分路器(例如，S形分路器)中所需的弯曲空间。
在一些实施例中，多个光学通道中的每个光学通道包括弯曲部分和笔直部分。作为示例，在图33A和图33B所示的示例中，光学通道4504可以包括弯曲部分4510和笔直部分4512。在一些实施例中，笔直部分4512连接到弯曲部分4510，从而允许光从光学通道的输入开口行进到光学通道的输出开口。
在图33A和图33B所示的示例中，弯曲部分4510可以逐渐偏离输入开口4508，并且可以提供汇聚角以引导光通过光学通道4504。当光到达弯曲部分4510的端部时，光可以行进到笔直部分4512并最终离开光学通道4504。这样，弯曲部分4510可以提供多项式曲线以便通过重定向和补偿以最佳的均匀性将光束耦合到传感器波导部分。
如图33A和图33B所示，光学通道的笔直部分可以彼此分离，因此在光学通道的端部之间形成间隔。可以基于处理能力来确定光学通道的端部之间的间隔距离。例如，小间隔在泛光照明中可能具有较少的能量损失。在一些实施例中，由于慢光束汇聚角，在波导输入处具有超大型照明光斑(例如，超大型激光源)的泛光照明可以降低对准要求。例如，未对准灵敏度可以是不实现本公开的示例的端射波导照明的至多1/10。尽管可能存在超大型照明所产生的能量损失并且在输入端之间存在间隙能量损失，但是本公开的示例可以为具有高信噪比的低功率二极管激光器输入和成像部件输出提供足够的光耦合效率。
现在参照图34，示出了示例样品测试设备4600。类似于上面描述的，示例样品测试设备4600可以包括光源4601、集成光学部件4603、波导4605和成像部件4607。
类似于上面描述的，光源4601可以配置为产生、生成、发射和/或触发光(包括，但不限于，激光束)的产生、生成和/或发射。光源4601可以耦合到集成光学部件4603，并且光可以从光源4601行进到集成光学部件4603。类似于上面所描述的，集成光学部件4603可以将光准直、偏振和/或耦合到波导4605。例如，集成光学部件4603可以将光准直、偏振和/或耦合到波导4605内多个光学通道的每个输入开口。光行进通过多个光学通道(例如，参考通道和/或样品通道)，并且可以被成像部件4607检测。在一些实施例中，成像部件4607可以设置在波导4605的输出边缘上以收集干涉测量数据。
在图34所示的示例中，波导4605可以包括在波导4605的顶表面上的感测部分4609。感测部分4609可以包括：例如，用于接收要测试的样品的样品通道的一个或多个样品窗口、和/或用于存储相同或不同的参考介质(例如，但不限于，空气、水、生物化学样品等)以便进行测试的参考通道的一个或多个参考窗口。
在一些实施例中，一个或多个光学通道可以共享样品窗口，因此形成联合样品通道。在一些实施例中，一个或多个光学通道可以共享参考窗口，从而形成联合参考通道。在一些实施例中，感测部分4609可以对应于光学通道的笔直部分(例如，没有任何弯曲部分)。
注意，本公开的范围不限于上述内容。在本公开的一些实施例中，来自各个附图的特征可以被替换和/或组合。例如，如上所述，上述多个光学通道可以被实现在波导中，以形成一个或多个样品通道以及一个或多个参考通道，如在其他附图中所描述的。
波导边缘输入和输出可能需要添加到波导的耦合部件(诸如，但不限于，棱镜或光栅)。在一些实施例中，棱镜可能需要附加空间。在一些实施例中，光栅可能面临波长依赖性问题。棱镜和光栅都不能支持宽带，并且可能遭遇效率损失。
可以实现直接边缘耦合以将棱镜或光栅耦合到波导。然而，与后抛光边缘的直接边缘耦合可能在制造过程期间引起生产困难，并且可能导致波导(例如，被封装为波导芯片)的批量生产中的高成本。因此，需要能克服这些困难并允许波导芯片的批量生产的关于直接边缘耦合的设计和/或机构。
根据本公开的各个示例，提供了一种样品测试设备。在一些实施例中，样品测试设备可以包括可以实现光学边缘质量的直接边缘耦合机构。例如，在制造过程期间，可以蚀刻波导的边缘以生成凹陷的光学界面边缘，使得在切割(例如，完成的芯片)之后，波导在选定的边缘处维持光输入和输出表面的光学质量。通过消除后抛光工艺，可以利用硅晶片工艺来保证边缘表面的光学表面质量。这样，可以以最高效率批量生产波导(例如，作为芯片上实验室产品)。
在一些实施例中，可以在波导的逐层制造过程结束时利用蚀刻来实现光学界面边缘的表面。光学界面边缘的表面可以蚀刻穿过所有层，并且可以具有光学透明的质量，以允许光以最小的损失直接进入和离开波导。换句话说，光学界面边缘允许聚焦的光从光源直接进入波导以及直接离开波导到达成像部件(例如，光电传感器)。在一些实施例中，可以添加光学部件(诸如透镜)以进一步提高耦合效率。
现在参照图35A和图35B，图示了示例样品测试设备4700。特别地，可以通过本文描述的各个示例过程来制作示例样品测试设备4700。
在图35A中所示的示例中，示例样品测试设备4700可以包括多个层。例如，示例样品测试设备4700可以包括衬底层4701、中间层4703、波导层4705和界面层4707，类似于上面所描述的。
例如，衬底层4701可以包括诸如但不限于玻璃、氧化硅和聚合物等材料。中间层4703可以通过更多的紧固机构和/或附接机构附接到衬底层4701，包括，但不限于，化学方式(例如，粘合剂材料(例如胶水))、机械方式(例如，一个或多个机械紧固件或方法(诸如，焊接、卡扣配合、永久和/或非永久紧固件))和/或合适的方式。
在一些实施例中，波导层4705包括波导(例如，包括一个或多个光学通道的波导)。例如，样品测试设备的波导层可以包括：包括SiO2的层、包括Si3N4的层和包括SiO2的层。在一些实施例中，波导层4705可以通过更多的紧固机构和/或附接机构附接到中间层4703，包括，但不限于，化学方式(例如，粘合剂材料(例如胶水))、机械方式(例如，一个或多个机械紧固件或方法(诸如，焊接、卡扣配合、永久和/或非永久紧固件))和/或合适的方式。
在一些实施例中，界面层4707可以包括一个或多个界面元件，诸如，但不限于，一个或多个样品窗口和/或一个或多个参考窗口，类似于上面所描述的。在一些实施例中，界面层4707可以通过更多的紧固机构和/或附接机构附接到波导层4705，包括，但不限于，化学方式(例如，粘合剂材料(例如胶水))、机械方式(例如，一个或多个机械紧固件或方法(诸如，焊接、卡扣配合、永久和/或非永久紧固件))和/或合适的方式。
在一些实施例中，为了实现光学边缘质量，可以在该方法期间蚀刻中间层的第一边缘、波导层的第一边缘、中间层的第二边缘和波导层的第二边缘。现在参照图35B，示出了各种被蚀刻的边缘。
在一些实施例中，中间层4703可以包括第一边缘4709和第二边缘4711。在一些实施例中，光可以通过第一边缘4709进入中间层4703。在一些实施例中，光可以通过第二边缘4711离开中间层4703。
在一些实施例中，波导层4705可以包括第一边缘4713和第二边缘4715。在一些实施例中，光可以通过第一边缘4713进入波导层4705。在一些实施例中，光可以通过第二边缘4715离开波导层4705。
在一些实施例中，界面层4707可以包括第一边缘4717和第二边缘4719。在一些实施例中，光可以通过第一边缘4717进入界面层4707。在一些实施例中，光可以通过第二边缘4719离开界面层4707。
在用于样品测试设备4700的方法期间，在附接各个层之后，可以将中间层4703的第一边缘4709、波导层4705的第一边缘4713和界面层4707的第一边缘4717蚀刻在一起，使得中间层4703的第一边缘4709、波导层4705的第一边缘4713和界面层4707的第一边缘4717可以从衬底层4701的边缘凹陷。如图35B所示，光可以通过波导层4705的输入开口4721行进进入波导层4705。这样，波导层4705的被蚀刻的第一边缘4709可以变成凹陷的光学边缘，这可以提高光学质量，并且光损失更少。
类似地，在用于样品测试设备4700的方法期间，在附接各个层之后，可以将中间层4703的第二边缘4711、波导层4705的第二边缘4715和界面层4707的第二边缘4719蚀刻在一起，使得中间层4703的第二边缘4711、波导层4705的第二边缘4715和界面层4707的第二边缘4719可以从衬底层4701的边缘凹陷。如图35B所示，光可以通过波导层4705的输出开口4723行进离开波导层4705。这样，波导层4705的被蚀刻的第二边缘4715可以变成凹陷的光学边缘，这可以提高光学质量，并且光损失更少。
在一些实施例中，在蚀刻中间层4703的第一边缘4709、波导层4705的第一边缘4713和界面层4707的第一边缘4717之后，该方法还可以包括：将光源耦合到波导层4705的第一边缘4713。在一些实施例中，在蚀刻中间层4703的第二边缘4711、波导层4705的第二边缘4715和界面层4707的第二边缘4719之后，该方法还可以包括：将成像部件耦合到波导层4705的第二边缘4715。
光源可以配置为产生、生成、发射和/或触发光(包括，但不限于，激光束)的产生、生成和/或发射。例如，光源可以包括，但不限于，激光二极管(例如，紫激光二极管、可见激光二极管、边缘发射激光二极管、表面发射激光二极管等)。如上所述，光可以从光源发射并且通过波导层4705的第一边缘4713上的输入开口4721进入样品测试设备4700。由于在该方法期间第一边缘4713已经被蚀刻，所以光可以以更小的损失进入波导层4705。如上所述，光可以通过在波导层4705的第二边缘4715上的输出开口4723离开样品测试设备4700。由于在该方法期间第二边缘4715已经被蚀刻，所以光可以以更少的损失离开波导层4705。
这样，样品测试设备4700可以被设计成具有用于光学输入和输出的凹入边缘(例如，作为直接边缘耦合波导芯片)。在一些实施例中，可以在蚀刻过程期间实现安全裕度以确保光学界面边缘的质量，而不会在过程和处理中造成损伤。
在一些实施例中，样品测试设备4700的一层或多层(例如，中间层4703、波导层4705和/或界面层4707，一起作为直接边缘光学耦合组件)可以被对齐到衬底层4701的表面以进行高精度对准。
在一些实施例中，可以将折射率匹配流体施加到各种边缘，以允许高数值孔径光学应用以实现高耦合效率。例如，可以将具有与波导层4705的折射率匹配的折射率的流体施加在第一边缘4713和/或第二边缘4715上。另外，或可替代地，可以将具有与中间层4703的折射率匹配的折射率的流体施加在第一边缘4709和/或第二边缘4711上。另外，或可替代地，可以将具有与界面层4707的折射率匹配的折射率的流体施加在第一边缘4717上和/或第二边缘4719上。
在本公开的各个实施例中，示例样品测试设备可以呈芯片上实验室(LOC)设备的形式，包括微传感器芯片(例如，波导层)和芯片上微射流(例如，芯片上射流层)。在以小型化方式制作附加微流体中存在技术难题，并且在用微流体封装微芯片时可能在技术上具有挑战性。
在一些实施例中，可以通过在芯片级传感器封装过程中添加具有内置流体输入开口(或入口)和输出开口(或出口)的盖玻璃，来利用硅晶片工艺精确地形成具有芯片上微射流的光学病毒传感器。晶片处理的微流体可以减少与添加精确成型的射流相关联的成本，并且芯片级封装可以消除组装精确成型的射流的过程。
这样，本公开的各个实施例可以提供具有高精度和低成本的晶片级封装工艺、用于小型化仪器集成的最小传感器尺寸、具有快速和简便连接和密封的玻璃表面流体界面和/或直接边缘光学输入和输出以简化光学组件。
现在参照图36，图示了示例装置4800。在一些实施例中，示例装置4800可以是具有可以根据本公开的实施例制造的具有芯片上射流的波导。
在图36所示的示例中，为了制造示例装置4800，示例方法可以包括生产波导层4801并且生产芯片上射流层4803。如本文所描述的，芯片上射流层(或用于提供芯片上射流的部件)也可以称为“流动通道板”。
在本公开的各个实施例中，可以根据本文描述的各个示例来制造或制作波导层4801。例如，根据本公开的实施例，波导层4801可以提供包括(多个)光学通道(例如，光学通道4811)的一个或多个波导。
如图36所示，芯片上射流层4803可以包括多个流动通道，这些流动通道为样品介质提供流动路径。在图36所示的示例中，芯片上射流层4803可以包括流动通道4805、流动通道4807和流动通道4809。流动通道4805、流动通道4807和流动通道4809中的每一个可以呈将输入孔口连接到输出孔口的间隙的形式。
在一些实施例中，芯片上射流层4803可以包括聚合物SU-8材料。另外，或可替代地，芯片上射流层4803可以包括其他(多种)材料。
在一些实施例中，示例方法可以包括将芯片上射流层4803附接到波导层4801的顶表面。特别地，芯片上射流层4803的多个流动通道(例如，流动通道4805、流动通道4807和流动通道4809)可以在波导层4801的(多个)光学通道的顶部上对准(例如，流动通道4807可以在光学通道4811的顶部上对准)。
现在参照图37，图示了示例装置4900。特别地，可以根据本公开的实施例制造示例装置。
在图37所示的示例中，为了制造示例装置4900，示例方法可以包括生产粘合剂层4906，将粘合剂层4906附接到装置4800的顶表面上，并且将盖玻璃层4908附接在粘合剂层4906的顶表面上。在一些实施例中，装置4800可以是具有根据本文所描述的各个示例制作的具有芯片上射流层的波导。
粘合剂层4906可以包括合适的材料，诸如，但不限于，硅。在一些实施例中，粘合剂材料可以设置在粘合剂层4906的顶表面和/或粘合剂层4906的底表面上，诸如，但不限于，化学胶水。
如图37所示，粘合剂层4906可以包括多个流动通道，这些流动通道为样品介质提供流动路径。在图37所示的示例中，粘合剂层4906可以包括流动通道4910、流动通道4912和流动通道4914。流动通道4910、流动通道4912和流动通道4914中的每一个可以呈将输入孔口连接到输出孔口的间隙的形式。
在一些实施例中，如上所述，粘合剂层4906的多个流动通道可以与装置4800的芯片上射流层的多个流动通道对准和/或重叠。如上所述，装置4800可以包括在顶表面上的芯片上射流层。在将粘合剂层4906附接在装置4800的顶表面上之后，粘合剂层4906的每个流动通道可以与装置4800的芯片上射流层的流动通道之一对准和/或重叠。
返回参照图37，盖玻璃层4908可以包括诸如玻璃材料的材料。
盖玻璃层4908可以包括一个或多个输入开口和一个或多个输出开口。例如，盖玻璃层4908可以包括输入开口4916、输入开口4918和输入开口4920。样品介质可以通过输入开口4916、输入开口4918和输入开口4920进入。盖玻璃层4908可以包括输出开口4922、输出开口4924和输出开口4926。样品介质可以通过输出开口4922、输出开口4924和输出开口4926离开。
在一些实施例中，盖玻璃层4908的输入开口和输出开口可以与粘合层4906中的流动通道的输入孔口和输出孔口对准和/或重叠。如上所述，粘合剂层4906中的每个流动通道可以将输入孔口与输出孔口连接。在将盖玻璃层4908附接到粘合层4906的顶表面上之后，盖玻璃层4908的每个输入开口可以与粘合层4906的输入孔口之一对准和/或重叠，并且盖玻璃层4908的每个输出开口可以与粘合剂层4906的输出孔口之一对准和/或重叠。
现在参照图38，图示了示例装置5000。特别地，可以根据本公开的实施例制造示例装置5000。
在图38所示的示例中，为了制造示例装置5000，示例方法可以包括生产装置4800并且将盖玻璃部件5001附接到装置4800。在一些示例中，装置4800可以是根据本文描述的各个示例制作的具有芯片上射流的波导。在一些示例中，盖玻璃部件5001可以包括根据本文所描述的各个示例制作的盖玻片层和粘合剂层。
在一些实施例中，示例装置5000可以被切成附接有保护膜的单独的传感器。
在本公开的各个示例中，光子集成电路可能需要光学输入和输出之间的精确对准，这可能会限制其在批量生产和批量部署中的应用。例如，芯片上实验室光子集成电路器件可能需要现场可用的解决方案并且需要精确对准，这可能会限制其应用。
如上所述，本公开的各个示例可以提供包括波导(例如，波导干涉仪传感器)的样品测试设备。在许多应用中，波导在X方向(沿着波导表面)、Y方向(垂直于波导表面)和Z方向(从光源到波导输入端的距离)上只能承受＜+/-5微米、＜+/-2微米、＜+/-10微米的对准误差。然而，许多传感器封装过程只能达到+/-25微米的管芯放置准确性。这样，尽力而为的主动对准放置工艺可能无法满足这种要求，且批量生产能力有限，并且需要针对对准中现场可用应用的有效解决方案。
根据本公开的各个示例，如上所述，可以使用深硅边缘蚀刻技术。被蚀刻的边缘还可以提供对准表面特征以将波导设备直接对准至微米和亚微米级别。在一些实施例中，直接对准设备可以用于批量生产而无需对准调节，并且可以实现高生产效率。此外，当更换波导时，也可以使用直接插入的组装过程，而无需特殊的工具。
在本公开的各个示例中，可以在硅波导的衬底边缘上实现深度蚀刻技术，以提供在X和Z方向上的对准特征，相对对准准确性达到硅晶片工艺特征大小的水平(其可以小于十分之一微米)。在一些实施例中，在Z方向上的(多个)对准特征可以使用硅顶表面作为参考，相对准确度达到硅晶片膜层厚度的水平(其可以小于百分之一微米)。
在一些实施例中，用于以对准布置对准波导的装配机制可以包括：推动波导，使得其被弹性地定位成以直接接触的方式抵靠着对准特征。在一些实施例中，最终的集成对准误差是对准特征误差与波导和对准特征之间的接触间隙的组合，其可以在干净接触表面的情况下达到亚微米级别。
在一些实施例中，芯片级封装可以与凹入的盖玻片一起使用以暴露对准特征。例如，可以将弹簧加载的就座接口设计为相对于对准特征表面来固定波导。在一些实施例中，流体垫圈部件(例如，硅树脂流体垫圈)和热垫可以提供用于接触对准的压缩力，无需附加的机构。
现在参照图39A、图39B和39C，图示了示例波导保持器部件的示例视图。特别地，图39A图示了示例波导保持器部件5100的示例分解图，图39B图示了示例波导保持器部件5100的示例俯视图，并且图39C图示了示例波导保持器部件5100的示例角度图。
返回参照图39A，示例波导保持器部件5100可以包括保持器盖元件5101和流体垫圈元件5103。
在一些实施例中，保持器盖元件5101可以包括在保持器盖元件5101的顶表面上的一个或多个开口。例如，保持器盖元件5101可以包括输入开口5105、输入开口5107和输入开口5109。当示例波导保持器部件5100在使用时，样品或参考介质可以行进通过输入开口5105、输入开口5107和/或输入开口5109，并且可以进入波导。保持器盖元件5101可以包括输出开口5111、输出开口5113和输出开口5115。当示例波导保持器部件5100在使用时，样品可以行进通过输出开口5111、输出开口5113和/或输出开口5115，并且可以从波导离开。
在一些实施例中，保持器盖元件5101可以包括在侧表面上的一个或多个对准特征，用于对准光源。例如，一个或多个对准特征可以呈表面凹坑的形式(例如，图39A中所示的表面凹坑5117和表面凹坑5119)。当光源耦合到波导以提供输入光时，光源可以在其侧面上包括可以对应于表面凹坑5117和表面凹坑5119的突起，因此使得光源能够与波导正确对准。
返回参照图39A，流体垫圈元件5103可以包括从流体垫圈元件5103的顶表面突出的一个或多个通道或入口/出口。例如，流体垫圈元件5103可以包括入口5121、入口5123和入口5125。入口5121可以耦合到保持器盖元件5101的输入开口5107。入口5123可以耦合到保持器盖元件5101的输入开口5109。入口5125可以耦合到保持器盖元件5101的输入开口5105。当示例波导保持器部件5100在使用时，样品或参考介质可以行进通过输入开口5107到达入口5121，行进通过输入开口5109到达入口5123，和/或行进通过输入开口5105到达入口5125，并且可以进入波导。在图39A所示的示例中，流体垫圈元件5103可以包括出口5131、出口5127和出口5129。出口5131可以耦合到保持器盖元件5101的输出开口5111。出口5127可以耦合到保持器盖元件5101的输出开口5113。出口5129可以耦合到保持器盖元件5101的输出开口5115。当示例波导保持器部件5100在使用时，样品或参考介质可以行进通过出口5131到达输出开口5111，行进通过出口5127到达输出开口5113，和/或行进通过出口5127到达输出开口5115，并且可以从波导离开。
这样，入口5121、入口5123、入口5125、出口5131、出口5127和/或出口5129可以使流体垫圈元件5103固定到保持架盖元件5101，同时允许样品或参考介质行进通过。当使用时，流体垫圈元件5103可以位于保持器盖元件5101和波导之间。
在一些实施例中，流体垫圈元件5103可以在波导上提供压缩力以接触波导保持器部件5100的对准特征(例如，使波导的被蚀刻边缘与对准特征抵接，本文描述了其细节)。
现在参照图39B和图39C，示出了与波导保持器部件5100相关联的各个示例对准特征。
例如，波导保持器部件5100可以至少包括对准特征5133和对准特征5135。特别地，对准特征5133和对准特征5135可以呈从波导保持器部件5100的内侧表面突起的形式。在一些实施例中，对准特征5133和对准特征5135可以被称为X方向对准特征，因为它们配置为在X方向(例如，与波导中光学通道的方向平行的方向)上对准波导。例如，波导可以包括一个或多个蚀刻和/或凹陷的边缘(本文描述了其细节)，并且该蚀刻和/或凹陷的边缘可以被推动以对准布置的方式与波导保持器部件5100的对准特征5133和/或对准特征5135(其可以弹性地收缩)抵接，从而在X方向上牢固且正确地对准波导。
另外，或可替代地，波导保持器部件5100可以至少包括对准特征5137和对准特征5139。特别地，对准特征5137和对准特征5139可以呈在波导保持器部件5100的内表面上的凹槽的形式。在一些实施例中，对准特征5133和对准特征5135可以被称为Y方向对准特征，因为它们配置为在Y方向(例如，与波导中光学通道的方向垂直的方向)上对准波导，本文描述了其细节。例如，波导可以包括一个或多个蚀刻和/或凹陷的边缘(本文描述了其细节)，并且该蚀刻和/或凹陷的边缘可以被推动以对准布置的方式与波导保持器部件5100的对准特征5133和/或对准特征5135(其可以弹性地收缩)抵接，从而在Y方向上牢固且正确地对准波导。
另外，或可替代地，波导保持器部件5100可以至少包括对准特征5141。特别地，对准特征5141可以呈在波导保持器部件5100的内侧表面上的突起的形式。在一些实施例中，对准特征5141可以被称为Z方向对准特征，因为它配置为在Z方向(例如从光源到波导的输入端的方向)上对准波导。例如，波导可以包括一个或多个蚀刻和/或凹陷的边缘(本文描述了其细节)，并且该蚀刻和/或凹陷的边缘可以被推动以对准布置的方式与波导保持器部件5100的对准特征5141抵接，从而在Z方向上牢固且正确地对准波导。
现在参照图40A、图40B和图40C，示出了示例波导5200。在各个实施例中，示例波导5200可以包括波导层元件5202和设置在该波导层元件5202的顶表面上的盖玻璃层5204。
在一些实施例中，盖玻璃层5204可以包括透明材料，诸如，但不限于，玻璃。在一些实施例中，盖玻璃层5204可以包括一个或多个开口。例如，盖玻璃层5204可以包括输入开口5208、输入开口5206和/或输入开口5210，并且样品可以通过输入开口5208、输入开口5206和/或输入开口5210进入波导5200。盖玻璃层5204可以包括输出开口5218、输出开口5220和/或输出开口5222，并且样品可以通过输出开口5218、输出开口5220和输出开口5222离开波导5200。
在一些实施例中，通道可以将输入开口与输出开口连接。例如，样品或参考介质可以通过输入开口5208进入，行进通过通道5212并且从输出开口5218离开。另外，或可替代地，样品或参考介质可以通过输入开口5206进入，行进通过通道5214并且从输出开口5220离开。另外，或可替代地，样品或参考介质可以通过输入开口5210进入，行进通过通道5216并且从输出开口5222离开。
在一些实施例中，盖玻璃层5204可以至少包括一个凹陷的边缘。现在参照图40B和图40C，盖玻璃层5204的边缘5224可以从波导层元件5202的边缘凹陷。凹陷的边缘5224可以通过例如但不限于上面描述的示例蚀刻过程来制作。在一些实施例中，盖玻璃层5204的凹陷的边缘5224可以支持和引导波导5200的正确对准。
例如，当波导5200在X方向上与波导保持器部件5100正确地对准时，凹陷的边缘5224可以被推动与图39B和图39C所示的波导保持器部件5100的对准特征5133和对准特征5135抵接。
在一些实施例中，波导层元件5202可以包括一个或多个波导层和衬底层。如上所述，可以蚀刻波导层元件5202的波导层的边缘。
例如，在图40B所示的示例中，波导层的边缘5226可以被蚀刻并且变成凹陷的边缘。在一些实施例中，波导层元件5202的波导层的所得的凹陷的边缘可以支持和引导波导5200的正确对准。例如，当波导5200在Y方向上与波导保持器部件5100正确对准时，蚀刻的边缘5226可以被推动与图39B和图39C所示的波导保持器部件5100的对准特征5133和对准特征5135抵接。
另外，或可替代地，如上所述，波导层的输入边缘5228可以被蚀刻并且变成凹陷的边缘。在一些实施例中，波导层元件5202的波导层的所得的凹陷的边缘可以支持和引导波导5200的正确对准。例如，当波导5200在Z方向上与波导保持器部件5100正确对准时，蚀刻的边缘5228可以被推动与图39B和图39C所示的波导保持器部件5100的对准特征5141抵接。
现在参照图41A和图41B，图示了示例样品测试设备5300的示例视图。特别地，示例样品测试设备5300可以包括波导保持器部件5301、波导5303和热垫5305。
在一些实施例中，波导保持器部件5301可以类似于上面结合图39A、图39B和图39C描述的波导保持器部件5100。例如，波导保持器部件5301可以包括至少一个对准特征。在一些实施例中，至少一个对准特征可以支持和引导波导5303的对准。在一些实施例中，波导5303的至少一个蚀刻的边缘可以被推动以对准布置的方式与波导保持器部件的至少一个对准特征抵接。
在一些实施例中，热垫5305可以配置为提供波导5303的热控制。在一些实施例中，热垫5305可以将压缩力提供给波导5303的顶表面，以实现精确对准。
基于免疫测定法的传感器可能只适合一次性使用。作为示例，妊娠试验是一次性的横向免疫测定设备，并且与进行妊娠试验相关联的低成本可以证明这种试验的一次性性质是合理的。然而，在许多应用中，一次性传感器可能导致材料浪费，并且在处理可能的生物危害方面带来挑战。需要可以在现场刷新的可重复使用的传感器。
根据本公开的各个实施例，光学免疫测定传感器(诸如本文所描述的各种样品测试设备)可以对空气传播的气溶胶或呼吸时的呼气和鼻拭子或唾液中的病毒提供实时连续的检测和监测。
在一些实施例中，可刷新的光学免疫测定传感器可以包括在氧化硅缓冲硅衬底上具有氮化硅波导的波导(例如，波导渐逝传感器)。可以在波导中涂覆有氧化硅的氮化硅顶部上添加一层硅烷，用于抗体附接。从抗体的顶部到氮化硅的顶部具有最佳距离的波导实现了对由抗体诱导的病毒结合活动的最佳检测灵敏度。
在一些实施例中，可以用来自光输入端的激光照射波导。渐逝场中的折射率变化可能会在输出场中引入干涉图案变化，这可能被成像部件捕获。然后，处理来自成像部件的数据，并且将其与病毒检测结果一起报告。
在一些实施例中，可以通过本文所描述的示例样品测试设备的样品通道来施加抗体溶液。在孵育时间后，蒸馏水或缓冲溶液通过样品通道输送，以洗去未附接的抗体，在感测表面上留下均匀的抗体层。例如，缓冲溶液可以呈当向缓冲溶液中添加酸性或碱性(例如，来自样品)时能够抵抗pH变化的水溶液的形式。例如，缓冲溶液可包含弱酸及其共轭碱的混合物，或反之亦然。在测试期间，通过样品通道供应样品介质。特异性靶向病毒(specifically targeted virus)可以被捕获，并且在感测表面上形成一层结合且固定的病毒。然后，样品测试设备可以检测病毒的存在以及其浓度水平。
在一些实施例中，在特定病毒的阳性检测之后，可以通过样品通道冲洗清洁流体，以清洁感测表面。在清洁之后，通过样品通道重新施加抗体溶液，并且准备好波导进行另一种测试。
如上所述，微射流(例如，芯片上射流层)可以设置在波导的顶表面上，这可以允许流体(诸如样品介质和参考介质)以用于病毒检测的最佳流率和浓度在感测区域的顶部流动并施加到感测区域，以及提供优化的清洁和刷新。
现在参照图42A、图42B、图42C和图42D，图示了示例波导5400以及相关联的方法。
在图42A、图42B、图42C和图42D所示的示例中，示例波导5400可以是根据本公开的各个示例的示例样品测试设备。例如，波导5400可以包括衬底层，该衬底层包括Si。波导5400可以包括设置在衬底层的顶部上的波导层，并且可以包括一层SiO2、设置在该层SiO2上的一层Si3N4和设置在该层SiO2的顶部上的一层或多层SiO2。波导5400还可以包括一层SiH4，如图42A所示。
在一些实施例中，波导5400可以包括设置在波导5400的顶表面上的射流部件5401。例如，该射流部件5401可以是本文所描述的芯片上射流层。
现在参照图42A，可以通过射流部件5401和/或波导5400的样品通道施加抗体溶液5403。例如，抗体溶液5403可以通过样品通道的输入开口被注入，并且从样品通道的输出开口离开。在一些实施例中，抗体溶液5403可以包括基于要检测的病毒的合适抗体。在一些实施例中，波导5400可以包括一层硅烷，其被添加在涂覆有氧化硅的氮化硅顶部上，用于抗体附接。
在施加抗体溶液之后，存在抗体附接的孵育时间段。在孵育时间段过去之后，可以通过样品通道输送缓冲溶液(诸如蒸馏水)，以洗去未附接的抗体。
现在参照图42B，可以通过射流部件5401和/或波导5400的样品通道施加水5407形式的缓冲溶液。例如，水5407可以通过样品通道的输入开口注入，并且从样品通道的输出开口离开。水5407可以从样品通道洗去未附接的抗体，在感测表面上留下均匀的一层抗体5405。
尽管上面的描述提供了水的示例作为缓冲溶液，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例缓冲溶液可以包括一种或多种附加和/或替代化学物质和/或化合物。
现在参照图42C，在测试期间，可以通过射流部件5401和/或波导5400的样品通道施加样品介质。例如，样品介质可以通过样品通道的输入开口注入，并且从样品通道的输出开口离开。在一些实施例中，可以将样品供应到缓冲溶液5409中。特异性靶向病毒可以被抗体5405捕获，这可以在感测表面上形成一层结合且固定的病毒。然后，样品测试设备可以检测病毒的存在以及其浓度水平。
现在参照图42D，可以通过样品通道冲洗清洁溶液5411，以清洁感测表面(例如，在病毒的阳性检测之后)。在一些实施例中，清洁溶液5411可以从感测表面去除病毒和/或抗体。在一些实施例中，清洁溶液5411可以包括合适的化学物质和/或化合物，包括，但不限于，乙醇。在清洁之后，如图42A所示通过样品通道重新施加抗体溶液5403，并且准备好波导进行另一种测试。
示例装置可以执行本文所描述的用于高级感测和处理的各种过程、方法和/或计算机实现的方法中的任何一种，例如，如本文关于本文中的各个图所描述的。在某些情况下，一个或多个实施例可以配置有实施为硬件、软件、固件或其组合的附加和/或替代模块，用于执行所有或一些这样的方法。例如，一个或多个实施例包括附接和/或替代硬件、软件和/或固件，其配置用于执行用于处理体现出(多个)干涉条纹图案的干涉条纹数据以标识和/或分类未标识的样品介质的一个或多个过程。就这一点而言，诸如本文所讨论的并且包括，但不限于，干涉仪的样品测试设备可以包括实施为硬件、软件、固件和/或其组合的附加模块或以其他方式与其通信链接，用于执行这种附加或替代处理操作。应当理解的是，在一些实施例中，实施为硬件、软件、固件和/或其组合的这种附加模块可以另外或可替代地执行关于样品测试设备的功能的一个或多个核心操作，例如，激活和/或调节一个或多个光源，激活和/或调节一个或多个(多个)成像部件。在至少一个示例情况下，实施为硬件、软件、固件和/或其任何组合的这种附加和/或替代模块可以配置为执行下面关于本文中的各个图描述的过程的操作，该操作可以单独执行或与样品测试设备的硬件、软件和/或固件结合执行或与感测装置的一个或多个硬件、软件和/或固件模块结合执行。
尽管关于功能限制描述了一个或多个部件，但是应当理解，特定的实施方式必然包括特定硬件的使用。还应当理解，本文所描述的某些部件可以包括类似或共同的硬件。例如，两个模块都可以利用相同的处理器、网络接口、存储介质等来执行它们的相关联的功能，使得每个模块不需要重复的硬件。因此，应将本文关于任何示例装置的部件所使用的术语“模块”和/或“电路系统”的使用理解为包括配置为执行与本文所描述的特定模块相关联的功能的特定硬件。
另外或可替代地，应将术语“模块”和/或“电路系统”广义地理解为包括硬件，并且在一些其他实施例中，包括用于配置硬件的软件和/或固件。例如，在一些实施例中，“模块”和“电路系统”可以包括处理电路、存储介质、网络接口、输入/输出设备、用于与一个或多个其他硬件、软件和/或固件模块接口连接的支持模块等。在一些实施例中，(多个)装置的其他元件可以提供或补充特定模块的功能。例如，处理器(或多个处理器)可以执行一个或多个操作和/或向一个或多个相关联的模块提供处理功能，存储器(或多个存储器)可以为一个或多个相关联的模块提供存储功能，等等。在一些实施例中，一个或多个(多个)处理器和/或存储器/多个存储器被特别配置为彼此结合通信以执行本文所描述的一个或多个操作，例如，如本文关于本文中的各个图描述的。
图45图示了根据本公开的至少一个示例实施例的用于高级感测和处理的示例装置的框图。就这一点而言，所描绘的装置2700可以配置为执行本公开中的一种、一些或全部方法。在至少一个示例实施例中，装置2700实施了配置为执行本文所描述的干涉测量过程和本文关于本文中的各个图描述的一种或多种高级感测和/或处理方法的高级干涉测量装置。
如图所示，装置2700包括样品测试设备2706。该样品测试设备可以包括和/或实施了一个或多个设备，其实施为硬件、软件、固件或其组合，用于投射与未标识的样品介质相关联的一个或多个干涉条纹图案和/或捕获表示(多个)干涉条纹图案的样品干涉条纹数据，以进行处理。在一些实施例中，例如，样品测试设备2706包括一个或多个干涉测量设备和/或其部件，例如至少波导、至少一个光源、至少一个成像部件、这种部件的支持硬件等，或者以其他方式由其实施。在至少一个示例实施例中，样品测试设备2706由本文关于本文中的各个图描述的一个或多个装置和/或其部件实施。例如，在一些实施例中，样品测试设备实施了如本文关于这些图描述的配置的干涉测量装置。
装置2700还包括处理器2702和存储器2704。处理器2702(和/或协同处理器或协助(多个)处理器或以其他方式与其相关联的任何其他处理电路系统)可以经由总线与存储器2704通信，以在装置的部件之间传递信息。存储器2704可以是非暂时性的，并且可以包括例如一个或多个易失性和/或非易失性存储器。换句话说，例如，存储器2704可以是电子存储设备(例如，计算机可读存储介质)。存储器2704可以配置为存储信息、数据、内容、应用、指令等，以使装置2700能够执行根据本公开的示例实施例的各种功能。就这一点而言，存储器2704可以被预先配置为包括计算机编码的指令(例如，计算机程序代码)，和/或动态地配置为存储这种计算机编码的指令，以供处理器2702执行。
处理器2702可以以多种方式中的任何一种实施。在一个或多个实施例中，例如，处理器2702包括配置为独立地执行的一个或多个处理设备、处理电路系统等。另外或可替代地，在一些实施例中，处理器2702可以包括配置为协力地操作的一个或多个处理设备、处理电路系统等。在一些这样的实施例中，处理器2702包括一个或多个处理器，该处理器配置为经由总线进行通信，以使得能够独立执行指令、流水线处理和/或多线程处理。仍可替代地或另外，在一些实施例中，处理器2702完全由专门设计用于执行本文所描述的操作的电子硬件电路实施。术语“处理器”、“处理模块”和/或“处理电路系统”的术语可以被理解为包括单核处理器、多核处理器、装置内部的多个处理器、其他(多个)中央处理单元(“CPU”)、(多个)微处理器、(多个)集成电路、(多个)现场可编程门阵列、(多个)专用集成电路和/或远程或“云”处理器。
在示例实施例中，处理器2702可以配置为执行在处理器2702可访问的一个或多个存储器(诸如，存储器2704)中存储的计算机编码指令。另外或可替代地，处理器2702可以配置为执行硬编码功能。这样，无论是通过硬件或软件方式配置，还是通过其组合配置，处理器2702都可以表示能够在进行相应配置时执行根据本公开的(多个)实施例的操作的实体(例如，物理地实施在电路系统中)。可替代地，作为另一个示例，当处理器实施为软件指令的执行器时，指令可以将处理器2702特别配置为在执行指令时执行本文所描述的算法和/或操作。
在至少一个示例实施例中，处理器2702单独或与存储器2704结合配置为提供光源调谐功能，如本文所描述的。在至少一种示例情况下，处理器2702配置为执行本文关于图50和图51描述的一个或多个操作。例如，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为调节温度控制以影响感测环境。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为发起与光源相关联的校准设置事件。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为在经过校准的环境中捕获表示例如经由波导的参考通道投射的经过校准的干涉条纹图案的参考干涉条纹数据。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为将参考干涉条纹数据与所存储的校准干涉仪数据进行比较，例如，以确定参考干涉条纹数据与所存储的校准干涉数据之间的折射率偏移。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为基于折射率偏移来调谐光源。在一个或多个实施例中，处理器2702配置为调节施加到光源的电压水平以调节与光源相关联的光波长，和/或配置为调节施加到光源的电流水平以调节与光源相关联的光波长。在一些实施例中，处理器2702可以包括支持硬件或与其相关联，用于调节样品测试设备的一个或多个部件，例如，以调节一个或多个(多个)光源的驱动电流和/或电压，激活一个或多个成像部件和/或以其他方式接收由成像部件捕获的图像数据(例如，干涉条纹数据)。
另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702单独或与存储器2704结合配置为提供折射率处理功能，诸如，以处理数据和确定一个或多个(多个)折射率曲线，如本文所描述的。在至少一种示例情况下，处理器2702配置为执行本文关于本文中的各个图描述的一个或多个操作。例如，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为接收针对未标识的样品介质并且与第一波长相关联的第一干涉条纹数据。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为接收针对未标识的样品介质并且与第二波长相关联的第二干涉条纹数据。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为基于第一干涉条纹数据和第二干涉条纹数据得出折射率曲线数据。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为基于折射率曲线数据来确定样品标识数据。在一些实施例中，为了接收第一干涉条纹数据和第二干涉条纹数据，处理器2702配置为触发光源以生成第一波长的第一投影光和第二波长的第二投影光，并且从第一波长的第一投影光捕获表示第一干涉条纹图案的第一干涉条纹数据，并且基于第二波长的第二投影光捕获表示第二干涉条纹图案的第二干涉条纹数据。在一些实施例中，为了基于折射率曲线来确定样品标识数据，处理器2702配置为基于折射率曲线和/或折射率曲线和样品温度来查询折射率数据，例如，其中，样品标识数据对应于与折射率曲线数据最匹配的所存储的折射率曲线。
另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702单独或与存储器2704结合配置为提供干涉条纹数据处理功能，诸如，以处理干涉条纹数据和基于这种处理来标识和/或分类样品，如本文所描述的。在至少一种示例情况下，处理器2702配置为执行本文关于本文中的各个图描述的一个或多个操作。例如，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为接收针对未标识的样品介质的样品干涉条纹数据。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为将至少样品干涉条纹数据提供给经过训练的样品标识模型。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，处理器2702配置为从样品标识模型接收与样品干涉条纹数据相关联的样品标识数据。在一些这样的实施例中，另外或可替代地，处理器2702配置为收集与多个已知标识标签相关联的多个干涉条纹数据。在一些这样的实施例中，另外或可替代地，处理器2702配置为将具有多个已知样品标识标签的多个干涉条纹数据中的每一个存储在训练数据库中。在一些这样的实施例中，另外或可替代地，处理器2702配置为从训练数据库中训练经过训练的样品标识模型。另外或可替代地，在一些实施例中，处理器2702配置为确定与样品环境相关联的操作温度，并且将操作温度和样品干涉条纹数据提供给经过训练的样品标识模型，以接收样品标识数据。在一些实施例中，为了接收针对未标识的样品介质的样品干涉条纹数据，处理器2702配置为触发光源以生成可确定波长的投影光，并且使用成像部件来捕获表示与投影光相关联的样品干涉条纹图案的样品干涉仪数据。
在至少一个示例实施例中，处理器2702包括：第一子处理器，配置用于控制样品测试设备2706的一些或全部部件；以及第二子处理器，用于处理由样品测试设备2706捕获的干涉条纹数据和/或调节样品测试设备2706的一个或多个部件(例如，调节光源的驱动电流和/或驱动电压)。在一些这样的实施例中，第一子处理器可以位于样品测试设备2706内，用于控制本文所描述的各个部件，并且第二子处理器可以与样品测试设备2706分开定位，但是通信地链接以实现本文所描述的操作。
图46图示了根据本公开的至少一个示例实施例的用于高级感测和处理的另一个示例装置的框图。就这一点而言，所描绘的装置2800可以配置为执行本公开中的一种、一些或全部方法。在至少一个示例实施例中，装置2800实施了配置为执行本文所描述的干涉测量过程和本文关于本文中的各个图描述的一种或多种高级感测和/或处理方法的高级干涉测量装置。
装置2800可以包括各个部件，诸如，一个或多个成像部件2806、一个或多个光源2808、一个或多个感测光学器件2810、处理器2802、存储器2804、折射率处理模块2812、光源校准模块2814和条纹数据标识模块2816。在一些实施例中，一个或多个部件是完全可选的(例如，折射率处理模块、光源校准模块、条纹数据标识模块等)，和/或一个或多个部件可以部分或完全由与装置2800相关联的另一部件和/或模块实施(例如，与处理器结合的折射率处理模块、光源校准模块和/或条纹数据标识模块)。与关于图45描述的那些部件类似地命名的部件(诸如处理器2802和/或存储器2804)可以与关于图45的类似命名的部件描述的类似地配置。类似地，(多个)成像部件2806可以实施和/或类似地配置为本文关于各个图描述的那些类似命名的部件，(多个)光源2808可以实施和/或类似地配置为本文关于各个图描述的那些类似命名的部件，和/或(多个)感测光学器件2810可以实施和/或类似地配置为本文关于各个图描述的那些类似命名的部件。
如图所示，装置2800包括折射率处理模块2812。在一些实施例中，折射率处理模块2812单独或与一个或多个其他部件(诸如处理器2802和/或存储器2804)结合用于提供本文所描述的光源调谐功能。在至少一种示例情况下，折射率处理模块2812配置为执行本文关于图50和图51描述的一个或多个操作。例如，在至少一个示例实施例中，折射率处理模块2812配置为调节温度控制以影响感测环境。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，折射率处理模2812配置为发起与光源相关联的校准设置事件。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，折射率处理模2812配置为在经过校准的环境中捕获表示例如经由波导的参考通道投影的经过校准的干涉条纹图案的参考干涉条纹数据。如本文所描述的，参考通道可以包括与一个或多个(多个)波长和/或操作温度的已知和/或可确定的折射率相关联的已知材料。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，折射率处理模块2812配置为将参考干涉条纹数据与所存储的校准干涉仪数据进行比较，例如，以确定参考干涉条纹数据与所存储的校准干涉数据之间的折射率偏移。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，折射率处理模块2812配置为基于折射率偏移来调谐光源。在一个或多个实施例中，折射率处理模块2812配置为调节施加到光源的电压水平以调节与光源相关联的光波长，和/或配置为调节施加到光源的电流水平以调节与光源相关联的光波长。在一些实施例中，折射率处理模块2812可以包括支持硬件或与其相关联，用于调节样品测试设备的一个或多个部件，例如，以调节一个或多个光源的驱动电流和/或电压，激活一个或多个成像部件和/或以其他方式接收由成像部件捕获的图像数据。
如图所示，装置2800还包括光源校准模块2814。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，光源校准模块2814单独或与一个或多个其他部件(诸如处理器2802和/或存储器2804)结合配置为提供折射率处理功能，诸如，以处理数据和确定一个或多个(多个)折射率曲线，如本文所描述的。在至少一种示例情况下，光源校准模块2814配置为执行本文关于图47至图49描述的一个或多个操作。例如，在至少一个示例实施例中，光源校准模块2814配置为接收针对未标识的样品介质并且与第一波长相关联的第一干涉条纹数据。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，光源校准模块2814配置为接收针对未标识的样品介质并且与第二波长相关联的第二干涉条纹数据。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，光源校准模块2814配置为基于第一干涉条纹数据和第二干涉条纹数据得出折射率曲线数据。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，光源校准模块2814配置为基于折射率曲线数据来确定样品标识数据。在一些实施例中，为了接收第一干涉条纹数据和第二干涉条纹数据，光源校准模块2814配置为触发光源以生成第一波长的第一投影光和第二波长的第二投影光，并且从第一波长的第一投影光捕获表示第一干涉条纹图案的第一干涉条纹数据，并且基于第二波长的第二投影光捕获表示第二干涉条纹图案的第二干涉条纹数据。在一些实施例中，为了基于折射率曲线来确定样品标识数据，光源校准模块2814配置为基于折射率曲线和/或折射率曲线和样品温度来查询折射率数据，例如，其中，样品标识数据对应于与折射率曲线数据最匹配的所存储的折射率曲线。
如图所示，装置2800还包括条纹数据标识模块2816。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，条纹数据标识模块2816单独或与一个或多个其他部件(诸如处理器2802和/或存储器2804)结合配置为提供干涉条纹数据处理功能，诸如，以处理干涉条纹数据和基于这种处理来标识和/或分类样品，如本文所描述的。在至少一种示例情况下，条纹数据标识模块2816配置为执行本文关于图52至图54描述的一个或多个操作。例如，在至少一个示例实施例中，条纹数据标识模块2816配置为接收针对未标识的样品介质的样品干涉条纹数据。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，条纹数据标识模块2816配置为将至少样品干涉条纹数据提供给经过训练的样品标识模型。另外或可替代地，在至少一个示例实施例中，条纹数据标识模块2816配置为从样品标识模型接收与样品干涉条纹数据相关联的样品标识数据。在一些这样的实施例中，另外或可替代地，条纹数据标识模块2816配置为收集与多个已知标识标签相关联的多个干涉条纹数据。在一些这样的实施例中，另外或可替代地，条纹数据标识模块2816配置为将具有多个已知样品标识标签的多个干涉条纹数据中的每一个存储在训练数据库中。在一些这样的实施例中，另外或可替代地，条纹数据标识模块2816配置为从训练数据库中训练经过训练的样品标识模型。另外或可替代地，在一些实施例中，条纹数据标识模块2816配置为确定与样品环境相关联的操作温度，并且将操作温度和样品干涉条纹数据提供给经过训练的样品标识模型，以接收样品标识数据。在一些实施例中，为了接收针对未标识的样品介质的样品干涉条纹数据，条纹数据标识模块2816配置为触发光源以生成可确定波长的投影光，并且使用成像部件来捕获表示与投影光相关联的样品干涉条纹图案的样品干涉仪数据。应当了解，在一些实施例中，条纹数据标识模块2816可以包括单独的处理器、专门配置的现场可编程门阵列(FPGA)和/或专门配置的专用集成电路(ASIC)等。
在一些实施例中，一个或多个上述部件被组合以形成单个模块。单个组合模块可以配置为执行本文关于被组合以形成单个组合模块的单独模块描述的一些或全部功能。例如，在至少一个实施例中，折射率处理模块2812、光源校准模块2814和/或条纹数据标识模块2816以及处理器2802由单个模块实施。另外或可替代地，在一些实施例中，一个或多个上述模块可以配置为执行关于这种模块描述的一个或多个动作。
本文所提供的一些实施例配置用于折射率处理功能，诸如，以处理数据和确定与本文所描述的未标识的样品介质相关联的一个或多个(多个)折射率曲线。就这一点而言，常规的实施方式未能使用单独的折射率确定来准确地执行样品分类和/或标识。因此，用于样品分类和标识的常规实施方式在利用针对未标识的样品的折射率处理执行这种分类和/或标识方面是不足的。就这一点而言，提供了一个或多个实施例，其配置为确定与未标识的样品介质相关联的折射率曲线，和/或利用所确定的(多个)折射率曲线来标识和/或以其他方式分类未标识的样品介质。例如，在至少一种示例情况下，装置2700和/或2800配置为基于表示投影干涉条纹图案的捕获数据来执行这种功能。应当了解，关于图45至图54描述的示例干涉条纹图案可以以类似于本文关于本文中的各个图描述的方式的方式实施。
图43描绘了多个得出的折射率曲线的示例图形可视化。为了说明和解释目的，所描绘的折射率曲线可以与水样品相关联。就这一点而言，可以从通过样品投影的捕获的干涉条纹数据确定折射率曲线。如本文所描述的，在一些实施例中，基于与特定介质相关联的任何数量的数据点，例如，任何数量的干涉条纹数据点，可得出与特定介质(例如，已知样品介质或未标识的样品介质)相关联的折射率曲线。例如，可以使用一种或多种算法(例如，数学计算)、插值法等从相关联的数据点得出与标识出的样品介质或未标识的样品介质相关联的折射率曲线。
如图所示，各个折射率曲线进一步与各种操作温度相关联。例如，描绘了在5摄氏度(C)的操作温度下样品的第一折射率曲线，描绘了在10C的操作温度下样品的第二折射率曲线，描绘了在20C的第三操作温度下样品的第三折射率曲线，并且描绘了在30C的第四操作温度下样品的第四折射率曲线。应当了解，对于给定样品，可以得出在各种操作温度下的任何数量的折射率曲线。例如，在至少一种示例情况下，得出在单个操作温度下样品的单个折射率曲线。在另一种示例情况下，得出在多个操作温度下样品的多个折射率曲线。
在一些实施例中，每个折射率曲线是从多个干涉条纹数据得出的，这些数据体现了由具有各种波长的光产生的干涉条纹图案的捕获表示。例如，装置(诸如装置2700和/或2800)可以配置为投影第一波长的第一光束以产生用于捕获和处理的第一干涉条纹图案。装置可以进一步捕获表示与第一波长相关联的第一干涉条纹图案的第一干涉条纹数据，并且从其得出与第一波长相关联的第一折射率。在一些实施例中，装置可以进一步将第一折射率与第一波长和操作温度相关联。就这一点而言，第一波长可以是预定义的，由装置驱动并且可从该装置(例如，从存储器)确定，和/或可通过与产生第一波长的光的一个或多个光源的通信来确定。
装置可以进一步配置为投影第二波长的第二光束，以产生用于捕获和处理的第二干涉条纹图案。就这一点而言，由于用于投影第二干涉条纹图案的光的波长的变化，第二干涉条纹图案可以表示不同的干涉图案。就这一点而言，装置可以进一步捕获表示与第二波长相关联的第二干涉条纹图案的第二干涉条纹数据，并且从其得出与第二波长相关联的第二折射率。在一些实施例中，装置可以进一步将第二折射率与第二波长和操作温度相关联。就这一点而言，第二波长可以是预定义的，由装置驱动并且可从该装置确定，和/或可通过与产生第二波长的光的一个或多个光源的通信来确定。
在一些实施例中，装置可以类似地得出与任何数量的波长相关联的任何数量的附加折射率。就这一点而言，每个得出的折射率充当在特定操作温度下与给定波长相关联的得出的折射率曲线的数据点。因此，在一些这样的实施例中，给定操作温度的折射率曲线可以是例如通过算法计算和/或表示沿折射率曲线的数据点的确定的折射率之间的插值从各种折射率得出的。就这一点而言，与特定操作温度相关联的每个折射率可以充当沿着对应于该操作温度的折射率曲线的数据点。因此，在一些示例情况下，可以生成与给定样品介质的多个操作温度相关联的多个折射率曲线，其中，可以基于多个干涉条纹数据确定每个折射率曲线，每个干涉条纹数据表示给定样品、光波长和操作温度的单独折射率数据点。
在一些实施例中，装置可以包括和/或以其他方式访问折射率数据库，该数据库存储干涉条纹数据和/或从其得出的数据(例如调制、频率和相位)，该数据表示特定样品、操作温度和波长的折射率数据点。就这一点而言，可以用与给定样品的已知标识标签相关联的数据点来填充折射率数据库。此外，基于与每个样品相关联的干涉条纹数据，可以类似地确定一个或多个折射率曲线并且将其与已知样品标识标签相关联。例如，可以利用数据库来检索与每个样品标识标签和操作温度相关联的数据，并且基于与每个样品标识标签和操作温度相关联的干涉条纹数据，可以得出对应的折射率曲线。因此，可以将与未标识的样品介质和已知操作温度相关联的新得出的折射率曲线与为数据库中的已知样品标识标签的样品得出的折射率曲线进行比较，以确定与未标识的样品介质相关联的样品标识数据，诸如，样品标识标签。例如，装置可以将未标识的样品介质的新得出的折射率曲线与已知样品标签的折射率曲线进行比较(例如，其中，已知标识标签的折射率曲线存储在折射率数据库中或从其中存储的信息得出)。进一步地，在一些实施例中，装置可以配置为确定在特定操作温度下的折射率曲线，在该特定操作温度下捕获了针对未标识的样品介质的干涉条纹数据，所述折射率曲线与操作温度下未标识的样品介质的新得出的折射率曲线匹配和/或最匹配。在一些实施例中，例如，基于与和未标识的样品介质的折射率曲线最匹配的折射率曲线相关联的样品标识数据(例如，样品标识标签)来标识和/或分类未标识的样品介质。应当了解，可以利用多种误差计算算法、距离算法等和/或用于比较两个曲线的类似度的其他自定义算法来确定与未标识的样品介质的折射率曲线匹配和/或最匹配的曲线。
图47图示了流程图，该流程图包括根据本公开的至少一个示例实施例的用于折射率处理，特别是用于标识与未标识的样品介质相关联的样品标识数据的示例过程2900的示例操作。应当了解，各种操作形成可以经由在硬件、软件和/或固件中实施的一个或多个计算设备和/或模块执行的过程(例如，计算机实现的方法)。在一些实施例中，过程2900由一个或多个装置(例如，本文所描述的装置2700和/或2800)执行。就这一点而言，装置可以包括或以其他方式配置有其上存储有计算机编码指令的一个或多个存储设备和/或配置为执行计算机编码指令和执行所描绘的操作的一个或多个处理器(例如，处理模块)。另外或可替代地，在一些实施例中，可以将用于执行关于过程2900描绘和描述的操作的计算机程序代码存储在计算机程序产品的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上，例如，以经由与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质相关联的一个或多个处理器来执行或以其他方式与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质一起执行。
过程2900从框2902开始。在框2902中，过程2900包括接收针对未标识的样品介质的第一干涉条纹数据，其中，第一干涉条纹数据与第一波长相关联。在一些这样的实施例中，第一干涉条纹数据体现了由第一波长的光，例如，经由波导，产生的干涉条纹图案的捕获表示。在一些这样的实施例中，第一干涉条纹数据由与投影的第一干涉条纹图案相关联的一个或多个成像部件捕获。另外或可替代地，在一些实施例中，第一干涉条纹数据是从另一个相关联的系统接收的，是从在本地和/或远程存储设备上实施的数据库加载的，等等。在一些实施例中，在捕获第一干涉条纹数据期间，第一干涉条纹数据类似地与波导和/或未标识的样品介质的操作温度相关联。在一些实施例中，第一干涉条纹数据可以用于得出与第一波长和操作温度相关联的未标识的样品介质的第一干涉仪折射率。
在一些实施例中，干涉条纹数据表示由于将样品介质引入流动通道而导致的折射率变化。就这一点而言，可以计算由于样品介质的引入而导致的折射率之间的间隔。例如，在变化量是干涉条纹图案的原始间隔的k倍的情况下，光路差可以等于2kπ。在一些实施例中，相对于流动通道的已知几何形状，可将折射率变化计算为ΔnL的路径光学差，其中，Δn是折射率变化，并且L是与流动通道相关联的光路的等效物理长度。
在框2904处，过程2900还包括接收针对未标识的样品介质的第二干涉条纹数据，其中，第二干涉仪数据与第二波长相关联。就这一点而言，在一些实施例中，第二干涉条纹数据体现了由第二波长的光，例如，经由波导，产生的第二干涉条纹图案的捕获表示。在一些实施例中，可以激活第二光源以产生第二光。在其他实施例中，调节相同的光源以产生与第一干涉条纹数据相关联的第一光和与第二干涉条纹数据相关联的第二光，例如，通过将光源的驱动电流和/或驱动电压从与第一波长相关联的第一值调节到与第二波长相关联的第二值。在一些实施例中，在捕获第二干涉条纹数据期间，第二干涉条纹数据类似地与波导和/或未标识的样品介质的操作温度相关联，该操作温度可以与在捕获第一干涉条纹数据期间的操作温度相同或接近相同(例如，在预定阈值内)。在一些实施例中，第二干涉条纹数据可以用于得出未标识的样品介质的第二干涉仪折射率，其中，该第二干涉仪折射率与第二波长和操作温度相关联。
应当了解，过程2900还可以包括接收与大量波长相关联的任何数量的附加干涉条纹数据。例如，可以接收与第三波长相关联的第三干涉条纹数据，和/或可以接收与第四波长相关联的第四干涉条纹数据。可以以类似于上面关于框2902和/或2904描述的第一干涉条纹数据和/或第二干涉条纹数据的方式的方式接收任何这样的附加干涉条纹数据。
在框2906处，过程2900还包括基于(i)与第一波长相关联的第一干涉条纹数据和(ii)与第二波长相关联的第二干涉条纹数据来得出折射率曲线数据。在一些这样的实施例中，例如，从第一干涉条纹数据得出第一折射率，并且从第二干涉条纹数据得出第二折射率。第一折射率和第二折射率可以用于得出与未标识的样品介质相关联的折射率曲线数据。在一些实施例中，使用一种或多种算法和/或数学计算从第一干涉条纹数据和第二干涉条纹数据得出折射率曲线数据。可替代地或另外，在一些实施例中，基于折射率之间的插值来得出折射率曲线数据。应当了解，在接收到一个或多个附加干涉条纹数据的情况下，可以进一步基于第一干涉条纹数据、第二干涉条纹数据和一个或多个附加干涉条纹数据来得出折射率曲线数据。
在框2908处，过程2900还包括基于折射率曲线数据来确定样品标识数据。在一些实施例中，通过确定在操作温度下与和已知样品标识数据相关联的样品的已知折射率曲线数据最紧密地匹配的折射率曲线数据来确定样品标识数据。例如，如果样品折射率曲线数据最紧密地对应于与已知样品标识标签(例如蒸馏水)相关联的已知折射率曲线数据，则可以类似地确定样品折射率曲线数据以体现相同的已知样品标识标签(例如，以表示蒸馏水)。在样品折射率曲线数据可以与一个以上的已知折射率曲线数据匹配的情况下，所确定的样品标识数据可以基于样品折射率曲线数据与每个已知折射率曲线数据之间的类似性来体现统计数据。本文关于图49描述了用于基于折射率曲线数据来确定样品标识数据的示例实施方式。
图48图示了流程图，该流程图包括根据本公开的至少一个示例性实施例的用于折射率处理，特别是用于至少接收针对未标识的样品介质的与第一波长相关联的第一干涉条纹数据和与第二波长相关联的第二干涉条纹数据的示例过程3000的附加示例操作。应当了解，各种操作形成可以经由在硬件、软件和/或固件中实施的一个或多个计算设备和/或模块执行的过程(例如，计算机实现的方法)。在一些实施例中，过程3000由一个或多个装置(例如，本文所描述的装置2700和/或2800)执行。就这一点而言，装置可以包括或以其他方式配置有其上存储有计算机编码指令的一个或多个存储设备和/或配置为执行计算机编码指令和执行所描绘的操作的一个或多个处理器(例如，处理模块)。另外或可替代地，在一些实施例中，可以将用于执行关于过程3000描绘和描述的操作的计算机程序代码存储在计算机程序产品的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上，例如，以经由与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质相关联的一个或多个处理器来执行或以其他方式与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质一起执行。
如图所示，过程3000从框3002或框3004开始。在一些实施例中，过程在另一过程(诸如，本文所描述的过程2900)的一个或多个操作之后开始。另外或可替代地，在至少一个实施例中，在完成关于过程3000图示的过程之后，流程返回到另一过程(诸如，过程2900)的一个或多个操作。例如，如图所示，在一些实施例中，在完成框3010之后，流程返回到框2906。
在一些实施例中，过程3000从框3002开始，例如，在利用单个光源来产生与多个波长相关联的多个干涉条纹图案的情况下。在框3002中，过程3000包括触发光源以生成(1)第一波长的第一投影光，其中，该第一投影光与第一干涉仪条纹图案相关联，以及(ii)第二波长的第二投影光，其中，该第二投影光与第二干涉仪条纹图案相关联。就这一点而言，光源可以首先用与第一波长相关联的第一驱动电流或驱动电压来触发，并且随后用与第二波长相关联的第二驱动电流或驱动电压来触发。在其他实施例中，光源可以生成单个光束，该光束被一个或多个光学部件分裂和/或以其他方式操纵成两个子光束。可以操纵一个或多个子光束以匹配所需的第一波长和第二波长。应当了解，如本文所描述的，光源可以是如本文所描述的样品测试设备、波导和/或类似的装置的部件。
在其他实施例中，过程3000从框3004开始，例如，在利用多个光源部件来产生与第一干涉仪数据和第二干涉仪数据相关联的不同波长的光的情况下。在框3004处，过程3000包括触发第一光源以生成第一波长的第一投影光，其中，该第一投影光与第一干涉条纹图案相关联。在一些实施例中，基于第一驱动电流或第一驱动电压来触发第一光源，以使该第一光源产生第一波长的第一光。在一些实施例中，通过一个或多个光学部件，例如，波导的示例部件，操纵第一投影光，以从该第一投影光产生第一干涉条纹图案。在一些实施例中，本文所描述的感测装置的处理器和/或相关联的模块配置为生成一个或多个信号，以引起将第一光源触发到适当的第一波长。
在框3006处，过程3000还包括触发第二光源以生成第二波长的第二投影光，其中，该第二投影光与第二干涉条纹图案相关联。就这一点而言，在一些实施例中，基于第二驱动电流或第二驱动电压来触发第二光源，以使该第二光源产生第二波长的第二光。在至少一些这样的实施例中，第一驱动电流或电压与第二驱动电流或电压不同，使得由第一光源和第二光源产生的光具有不同的波长。在一些实施例中，通过一个或多个光学部件，例如，波导的示例部件，操纵第二投影光，以从该第二投影光产生第二干涉条纹图案。在一些实施例中，本文所描述的感测装置的处理器和/或相关联的模块配置为生成一个或多个信号，以引起将第二光源触发到适当的第二波长。
在完成框3004或3006之后，流程进行到框3008。在框3008处，过程3000包括使用成像部件来捕获表示与第一波长相关联的第一干涉条纹图案的第一干涉条纹数据。就这一点而言，第一干涉条纹图案取决于第一波长，使得所捕获的数据表示每个不同的波长的不同的干涉图案。可以处理第一干涉条纹数据以确定与干涉图案相关联的折射率。在一些实施例中，成像部件包括在样品测试设备、波导等中或以其他方式与之相关联，例如，如本文所描述的。就这一点而言，成像部件可以由一个或多个处理器和/或与其相关联的(多个)相关联的模块触发，例如，如本文所描述的。在至少一个实施例中，成像部件由与一个或多个硬件、软件和/或固件设备通信地链接以处理这种捕获的图像数据的单独装置或其子部件来实施。
在框3010处，过程3000包括使用成像部件来捕获表示与第二波长相关联的第二干涉条纹图案的第二干涉条纹数据。就这一点而言，第二干涉条纹图案取决于第二波长，使得所捕获的数据表示与和第一波长相关联的第一干涉仪图案不同的干涉图案。可以处理第二干涉条纹数据以确定与第二干涉图案相关联的第二折射率。在一些实施例中，成像部件包括在相同的样品测试设备、波导等中或以其他方式与之相关联，例如，如本文所描述的。就这一点而言，成像部件可以由一个或多个处理器和/或与其相关联的(多个)相关联的模块触发，例如，如本文所描述的。
在一些实施例中，在触发第一波长的第一光的投影时捕获第一干涉条纹数据，并且在触发第二波长的第二光的投影时捕获第二干涉条纹数据。就这一点而言，在一些实施例中，框3008可以与所描述的一个或多个操作并行地发生，例如，在框3002或框3004处投影第一光时。类似地，在一些实施例中，框3010可以与所描述的一个或多个操作并行地发生，例如，在框3002或框3006处投影第一光时。
图49图示了流程图，该流程图包括根据本公开的至少一个示例实施例的用于折射率处理，特别是用于基于折射率曲线数据来确定样品标识数据的示例过程3100的附加示例操作。应当了解，各种操作形成可以经由在硬件、软件和/或固件中实施的一个或多个计算设备和/或模块执行的过程(例如，计算机实现的方法)。在一些实施例中，过程3100由一个或多个装置(例如，本文所描述的装置2700和/或2800)执行。就这一点而言，装置可以包括或以其他方式配置有其上存储有计算机编码指令的一个或多个存储设备和/或配置为执行计算机编码指令和执行所描绘的操作的一个或多个处理器(例如，处理模块)。另外或可替代地，在一些实施例中，可以将用于执行关于过程3100描绘和描述的操作的计算机程序代码存储在计算机程序产品的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上，例如，以经由与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质相关联的一个或多个处理器来执行或以其他方式与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质一起执行。
过程3100在框3102处开始。在一些实施例中，过程在另一过程的一个或多个操作之后(诸如，在本文所描述的过程2900的框2906之后)开始。另外或可替代地，在至少一个实施例中，在完成关于过程3100图示的过程之后，流程返回到另一过程(诸如过程2900)的一个或多个操作。
在框3102处，过程3100包括基于折射率曲线数据来查询折射率数据库，其中，样品标识数据对应于折射率数据库中与折射率曲线数据最匹配的存储的折射率曲线。在一些实施例中，进一步基于操作温度(例如，捕获表示未标识的样品介质的干涉图案的第一和/或第二干涉条纹数据的操作温度)来查询折射率数据库。就这一点而言，可以查询折射率数据库以标识与相同的操作温度相关联的数据，并且进一步从其得出相关联的折射率曲线数据，以与样品折射率曲线数据进行比较。可以将样品折射率曲线数据与从数据库中检索和/或从该数据库中检索的数据得出的所存储的折射率曲线进行比较，以确定与样品折射率曲线数据的最佳匹配。例如，在一些实施例中，可以利用一种或多种误差和/或距离算法来确定与针对未标识的样品介质的折射率曲线数据最匹配的所存储的折射率曲线。以这种方式，通过确定与已知样品标识数据相关联和与样品折射率曲线最匹配的已知折射率曲线，与最接近的已知折射率曲线相关联的样品标识数据可以表示未标识的样品介质的标识和/或分类和/或与之相关联的统计信息。
本文所提供的一些实施例配置用于微调光源，诸如，以将由光源输出的光的波长细化为(或接近于)所需波长。就这一点而言，可以微调光源以解决环境影响，例如由于操作温度所引起的偏移而导致的投影干涉图案的差异。在至少一种示例情况下，装置2700和/或2800配置为执行这种功能以微调由光源输出的光。
图44描绘了用于微调光源的输出的可变调节的示例图形可视化。就这一点而言，可以如在可视化中所描绘的那样调谐光源。例如，在至少一个示例实施方式中，随着光源的输出功率增加，由光源产生的光的波长减小。就这一点而言，可以调节(例如，增加或减小)驱动电流，以将由光源产生的光的波长调节为期望的波长或接近期望波长(例如，在可接受的误差阈值内)。例如，在样品环境的操作温度导致由光源产生的光的波长减小的情况下，可以调节到光源的驱动电流，以减小光源的输出功率并且增加所产生的光的波长。可以调节光源，使得由该光源输出的光的波长接近和/或匹配所需和/或校准的波长。应当了解，在其他实施例中，可以调节施加到光源的驱动电压，以实现光源的调节。在一些实施例中，光源包括用于诸如通过调节驱动该光源的电流来调节光源的支持硬件或以其他方式与之相关联。
图50图示了流程图，该流程图包括根据本公开的至少一个示例实施例的用于光源调谐，特别是用于微调由光源产生的光的波长以校准光源的示例过程3200的示例操作。应当了解，各种操作形成可以经由在硬件、软件和/或固件中实施的一个或多个计算设备和/或模块执行的过程(例如，计算机实现的方法)。在一些实施例中，过程3200由一个或多个装置(例如，本文所描述的装置2700和/或2800)执行。就这一点而言，装置可以包括或以其他方式配置有其上存储有计算机编码指令的一个或多个存储设备和/或配置为执行计算机编码指令和执行所描绘的操作的一个或多个处理器(例如，处理模块)。另外或可替代地，在一些实施例中，可以将用于执行关于过程3200描绘和描述的操作的计算机程序代码存储在计算机程序产品的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上，例如，以经由与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质相关联的一个或多个处理器来执行或以其他方式与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质一起执行。
过程3200在框3202处开始。在框3202处，过程3200还包括发起与光源相关联的校准设置事件。就这一点而言，校准设置事件可以触发使用参考通道来存储用于校准数据的数据，例如，校准参考干涉数据，以用于一个或多个以后的校准操作。在一些实施例中，在装置、计算机程序产品等的工厂设置期间发起校准设置事件。可替代地或另外，在一些实施例中，自动发起校准设置事件，例如，在激活装置2700和/或2800、样品测试设备等之后。可替代地或另外，响应于用于确定与未标识的样品介质相关联的样品标识数据的操作的激活，可以自动发起校准设置事件。仍可替代地或另外，在一个或多个实施例中，响应于特别指示校准设置事件的发起的用户交互，例如，响应于用于发起校准设置事件的与一个或多个硬件，软件和/或固件部件的预定义用户交互，可以发起校准设置事件。
在框3204处，过程3200还包括在经过校准的环境中捕获表示经过校准的干涉条纹图案的经过校准的参考干涉条纹数据。就这一点而言，经过校准的干涉图案可以通过位于参考通道中的参考介质(例如，SiO2)投影，该参考通道用于输出一个或多个参考干涉条纹图案，以用于校准目的(例如，用于调谐和/或以其他方式校准由光源输出的波长)。在一些实施例中，经过校准的环境包括经过校准的操作温度。就这一点而言，可以在较早的操作中，例如，在框3202处或在发起过程3200之前，校准样品测试设备、波导等。通过经由波导的参考通道投影干涉条纹图案，干涉条纹图案表示可以在未来的情况下被捕获和进行比较以确定装置的一个或多个属性(例如，由光源产生的光的波长)是否已发生变化的预先校准的结果。由于多种原因中的任何一种或多种，例如，由于装置的一个或多个部件的退化、操作环境的变化等，这些属性可能随时间变化。
在框3206处，过程3200还包括将经过校准的参考干涉条纹数据作为所存储的校准干涉条纹数据存储在本地存储器中。就这一方面而言，可以从本地存储器检索所存储的校准干扰条纹数据，以在随后的校准操作中使用。例如，如本文关于框3210至3216所描述的。例如，经过校准的参考干涉条纹数据可以体现预先校准的干涉条纹数据，以与以后捕获的干涉条纹数据进行比较，以确定如何调节一个或多个光源以重新校准或更好地校准由光源产生的光的波长。在一些实施例中，例如，经过校准的参考干涉条纹数据包括与投影的校准干涉条纹图案相关联的调制数据、频率数据、相位数据和/或其组合。应当了解，与校准干涉条纹图案相关联的折射率数据点和/或折射率曲线可以再次从所存储的经过校准的参考干涉条纹数据确定。
在框3208处，过程3200还包括调节温度控制，其中，调节温度将样品环境设置为调谐后的操作温度，并且其中，调谐后的操作温度在距所需操作温度的阈值范围内。温度控制可以是样品测试设备(诸如，干涉仪设备)的部件，如本文所描述的装置2700和/或装置2800等，其使得能够改变装置起作用的操作温度。就这一点而言，可以调节样品环境，使得通过样品介质(例如，在样品通道中)投影的光朝向所需的和/或校准的波长调节。例如，可以对波导进行校准以在特定的校准操作温度下操作。可以从对应于经过校准的操作温度的所需操作温度粗调(例如，在阈值范围内)调谐的操作温度，使得不需要经由温度控制进行精确的温度调谐。
在框3210处，过程3200还包括触发与光源相关联的光源校准事件。在一些实施例中，可以监测参考捕获干涉条纹数据，以确定所存储的数据和所捕获的数据之间的差何时超过预定阈值(例如，在校准发生之前，折射率的漂移超过预定的最大漂移)。另外或可替代地，在至少一个实施例中，在确定从设置事件和/或先前触发的光源校准事件开始已经过去了预定时间长度之后，触发光源校准事件。另外或可替代地，在至少一个实施例中，自动触发光源校准事件，例如，在发起用于标识本文所描述的样品介质的操作之后。另外或可替代地，在至少一个实施例中，在发起预定和/或可变数量的样品介质标识事件之后，发起光源校准事件。
在框3212处，过程3200还包括在样品环境中捕获表示参考干涉条纹图案的参考干涉条纹数据，该参考干涉图案经由波导的参考通道投影。可以类似于关于框3204描述的经过校准的参考干涉条纹数据来捕获参考干涉条纹数据。由于多种影响中的任何一种(时间的流逝、经过校准的环境与样品环境之间的差异、一个或多个光学部件的退化等)，投影的参考干涉图案可以与和由所存储的校准干涉数据表示的预先校准的图案的折射率不同的折射率相关联。
在框3214处，过程3200还包括将参考干涉条纹数据与所存储的校准干涉数据进行比较，以确定参考干涉条纹数据与所存储的校准干涉数据之间的折射率偏移。在一些实施例中，例如，处理参考干涉条纹数据，以得出与由参考干涉条纹数据表示的第一干涉条纹图案相关联的第一折射率。类似地，在一些实施例中，例如，处理所存储的校准干涉数据，以得出与由所存储的校准干涉条纹数据表示的第二干涉条纹图案相关联的第二折射率。就这一点而言，可以将第一折射率和第二折射率进行比较，以确定两个干涉条纹图案之间的折射率偏移。在一些这样的实施例中，折射率偏移表示由于环境的变化(例如，操作温度从经过校准的温度到样品温度的变化)、一个或多个光学和/或硬件设备部件的退化、由光源产生的光的波长的变化等而导致的投影参照图案的变化。
就这一点而言，在一些实施例中，折射率偏移量是波导结构和热变化的结果。可以从中得出和/或以其他方式计算出与折射率偏移相关联的等效长度变化。因此，在一些实施例中，等效长度变化的比例等于应通过调谐光源来调节波长比例变化的量，如本文所描述的，以补偿偏移。
在框3216处，过程3200还包括基于折射率偏移来调谐光源。在一些实施例中，调谐光源，以调节由光产生部件输出的光的波长。例如，在至少一个实施例中，基于参考干涉条纹数据与所存储的校准干涉数据之间的折射率偏移来调谐或以其他方式调节与操作光源相关联的一个或多个值。就这一点而言，通过调谐光源，调节经由参考通道产生的参考干涉条纹图案，以更紧密地匹配由所存储的校准干涉数据表示的经过校准的干涉条纹图案。本文关于图51进一步描述了用于调谐光源的示例操作。
图51图示了流程图，该流程图包括根据本公开的至少一个示例实施例的用于折射率处理，特别是用于调谐光源的示例过程3300的附加示例操作。应当了解，各种操作形成可以经由在硬件、软件和/或固件中实施的一个或多个计算设备和/或模块执行的过程(例如，计算机实现的方法)。在一些实施例中，过程3300由一个或多个装置(例如，本文所描述的装置2700和/或2800)执行。就这一点而言，装置可以包括或以其他方式配置有其上存储有计算机编码指令的一个或多个存储设备和/或配置为执行计算机编码指令和执行所描绘的操作的一个或多个处理器(例如，处理模块)。另外或可替代地，在一些实施例中，可以将用于执行关于过程3300描绘和描述的操作的计算机程序代码存储在计算机程序产品的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上，例如，以经由与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质相关联的一个或多个处理器来执行或以其他方式与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质一起执行。
过程3300在框3302和/或框3304处开始。在一些实施例中，过程在另一过程的一个或多个操作之后(诸如，在本文所描述的过程3200的框3214之后)开始。另外或可替代地，在至少一个实施例中，在完成关于过程3300图示的过程之后，流程返回到另一过程(诸如过程3200)的一个或多个操作。
在框3302处，过程3300包括调节施加到光源的电压水平以调节与光源相关联的光波长。就这一点而言，通过调节施加到光源的电压水平，可以基于调节量类似地改变由光源产生的光，例如，如关于图44描绘和描述的。在一些实施例中，将要施加到光源的电压水平存储在一个或多个部件中，诸如，在高速缓存、存储设备等中。可替代地或另外，在一些实施例中，处理器和/或相关联的模块将一个或多个信号传输到光源和/或支持硬件，以使得施加到光源的电压水平被调节。在一些这样的实施例中，基于参考干涉条纹数据与所存储的校准干涉数据之间的折射率偏移来确定调节值(例如，调节施加到光源的电压水平的量)。就这一点而言，两个数据之间的偏移越大(例如，由波导和/或相关联的部件的操作的较大变化引起)，将被进行以尝试重新校准装置的调节也越大。
可替代地或另外，在一些实施例中，过程3300在框3304处开始。在框3304处，过程3300还包括调节施加到光源的电流水平以调节与光源相关联的光波长。就这一点而言，通过调节施加到光源的电流水平，可以基于调节量类似地改变由光源产生的光，例如，如关于图44描绘和描述的。在一些实施例中，将要施加到光源的电流水平存储在一个或多个部件中，以用于光源的后续激活。在一些实施例中，处理器和/或相关联的模块将一个或多个信号传输到光源和/或支持硬件，以使得施加到光源的电流水平被调节。在一些这样的实施例中，基于折射率偏移来确定调节值(例如，调节施加到光源的电流水平的量)。就这一点而言，两个数据之间的偏移越大(例如，由波导和/或相关联的部件的操作的较大变化引起)，将被进行以尝试重新校准装置的调节也越大。应当了解，在一些实施例中，包括硬件、软件和/或固件以驱动被施加来触发光源的电流水平，该电流水平优于其他属性，诸如，电压、电阻等。
应当了解，在一些实施例中，电压和电流均被调节以实现与光源相关联的波长的变化。因此，在一些实施例中，过程3300包括框3302和3304。在其他实施例中，仅驱动对电压和/或电流之一的调节，以实现光源的调谐。
本文提供的一些实施例配置用于处理干涉条纹数据，以使得能够利用与本文的至少一个示例实施例相关联的一个或多个统计和/或机器学习模块来进行样品标识和/分类。就这一点而言，表示所产生的干涉条纹图案的干涉条纹数据的特征可以通过一个或多个统计、机器学习和/或算法模型来处理。
通过利用统计、机器学习和/或算法模型，可以利用这种模型针对未标识的样品介质确定样品标识数据(例如，样品标签数据和/或统计信息，诸如与之相关联的一个或多个(多个)置信度得分)。就这一点而言，即使在其他(多个)尝试的样品标识数据确定可能不成功的情况下，也可以利用这种实施方式。例如，即使在被测样品介质中的折射率变化可能不足以标识这种样品标识数据的情况下，也可以利用这种基于图像的分类和/或标识。
应当了解的是，实施例可以包括机器学习模型、统计模型和/或在多种类型的干涉条纹数据中的任何一种或多种上训练的其他模型。例如，在至少一个实施例中，基于体现所捕获的干涉图案的原始表示的干涉条纹数据来训练模型(例如，样品标识模型)。可替代地或另外，在至少一个实施例中，基于体现折射率数据和/或与之相关联的数据(诸如，调制、频率和/或相位)的干涉条纹数据来训练模型。可以基于一个或多个因素，诸如，要被执行的特定任务、可用的训练数据等，来选择用于训练的数据的类型。就这一点而言，通过接收干涉条纹数据和/或相关联的输入数据，诸如操作温度，模型可以基于对应于相同的或类似的操作温度的对应干涉条纹数据来提供指示与输入数据相关联的统计最接近匹配标签的数据。
在一些这样的实施例中，样品测试设备(例如，波导)配置为捕获与为了执行样品介质的标识和/或分类而被测试的样品介质相关联的干涉条纹数据。所捕获的干涉条纹数据还可以与关联于由光源产生的光的已知和/或可确定操作温度和/或波长相关联。因此，所捕获的干涉条纹数据和/或从其得出的数据可以单独或与操作温度值和/或确定的波长一起输入经过训练的样品标识模型(例如，由一个或多个统计、算法和/或机器学习模型实施)中，以改善生成与样品介质相关联的样品标识数据。
在一些实施例中，在与已知样品标识标签相关联的多个数据样品(例如，其分类是已知的样品)上训练经过训练的样品标识模型。就这一点而言，可以构造训练数据库，该训练数据库包括与任何数量的已知样品介质相关联的数据，诸如干涉条纹数据。在至少一种示例情况下，训练数据库配置为存储(多个)干涉条纹图案的经过处理的捕获表示，例如，通过存储调制值、频率值和/或相位值以最小化所需的存储空间，同时经由干涉条纹图案保持全部原始信息可用。就这一点而言，然后可以将原始条纹数据逆重构为采样区域中的测试样品有效温度-光谱折射率分布。另外或可替代地，在一些实施例中，训练数据库包括与各种操作温度下的这种已知样品介质相关联和/或与各种波长相关联的干涉条纹数据。就这一点而言，训练数据库可以用于训练(多个)样品标识模型以标识任何数量的样品介质，并且进一步基于与变化的温度和/或波长相关联的干涉条纹数据来标识这类样品介质。在其他实施方式中，训练数据库可以包括任何数量的附加数据类型，例如，样品密度轮廓、颗粒计数、样品介质的平均大小和/或尺寸等。
在至少一种示例情况下，本文所描述的用于高级样品标识方法的干涉条纹数据处理可以用于病毒标识，例如，用于标识与其他病毒不同的新型COVID-19。就这一方面而言，感测装置，诸如，本文所描述的波导干涉仪生物传感器，可以用于捕获在各种光谱波长和温度条件下与样品介质(例如，病毒标本)相关联的干涉条纹数据。可以收集收集到的病毒光谱折射率数据并将其存储在训练数据库，该训练数据库用于完善和/或以其他方式训练一个或多个样品标识模型，以随着收集到的数据集的扩展而改进的高匹配准确度标识不同的样品标识(例如，病毒类型)。就这一方面而言，可以构造逆变换算法以在测试区域中重构折射率变化分布，并且样品标识模型(例如，神经网络)可以用于在经由收集到的训练数据库时进行分类，以输出确定的(多个)标识标签、与这种(多个)标签相关联的置信度得分。可以将与经过测试的未标识的样品介质相关联的这种样品标识数据(例如，在一些实施例中的标识标签和/或(多个)置信度得分)显示给用户以供查看。
图52图示了流程图，该流程图包括根据本公开的至少一个示例实施例的用于高级样品标识，特别是使用经过训练的样品标识模块的干涉条纹数据处理的示例过程3400的示例操作。应当了解，各种操作形成可以经由在硬件、软件和/或固件中实施的一个或多个计算设备和/或模块执行的过程(例如，计算机实现的方法)。在一些实施例中，过程3400由一个或多个装置(例如，本文所描述的装置2700和/或2800)执行。就这一点而言，装置可以包括或以其他方式配置有其上存储有计算机编码指令的一个或多个存储设备和/或配置为执行计算机编码指令和执行所描绘的操作的一个或多个处理器(例如，处理模块)。另外或可替代地，在一些实施例中，可以将用于执行关于过程3400描绘和描述的操作的计算机程序代码存储在计算机程序产品的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上，例如，以经由与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质相关联的一个或多个处理器来执行或以其他方式与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质一起执行。
过程3400从框3402开始。在框3402处，过程3400包括收集多个干涉条纹数据，该多个干涉条纹数据与多个已知标识标签相关联。就这一方面而言，样品测试设备，诸如本文所描述的装置2700或2800，可以用于产生具有已知标识(例如，与已知标识标签相关联)的样品介质的干涉条纹图案。所捕获的干涉条纹数据可以被本地存储和/或通过有线和/或无线通信网络传输到另一系统(诸如，外部服务器)，以用于数据的存储和/或处理。例如，在一些实施例中，所捕获的干涉条纹数据通过样品测试设备可访问的无线通信网络(例如，因特网)传输，以与用户所提供的样品标识数据(例如，已知标识标签)一起存储在中央数据库服务器中。以这种方式，收集到的干涉条纹数据分别对应于用户知道正确的样品标识数据，诸如已知标识标签。因此，这种数据可以用于以统计确定性训练一个或多个模型。中央数据库服务器可以进一步配置为基于这种数据来训练一个或多个模型，和/或与配置用于执行这种模型训练的另一服务器、设备、系统等通信。执行模型训练的服务器、设备、系统等可以另外或可替代地配置为提供经过训练的模型，以供样品测试设备和/或相关联的处理装置(例如装置2700和/或2800)使用。应当了解，随着收集到的干涉条纹数据的数量增加，与使用小数据集进行训练相反，在这类数据上训练的(多个)模型可能会以提高的准确度运行。
在框3404处，过程3400还包括将具有多个已知样品标识标签的多个干涉条纹数据中的每一个存储在训练数据库中。就这一方面而言，每个干涉条纹数据和/或从其得出的数据(例如，其表示干涉条纹数据)可以与体现已知标识标签的附加数据值一起存储到训练数据库。因此，可以将在训练数据库中存储的每个数据记录与相关联的样品介质的对应的正确标识标签一起检索。在一些实施例中，多个干涉条纹数据中的每一个还与用于生成对应干涉条纹图案的光的对应波长和/或干涉条纹图案的投影和随后的捕获发生的样品温度一起存储。
在框3406处，过程3400还包括从训练数据库训练经过训练的样品标识模型。就这一方面而言，训练可以包括将样品标识模型拟合到在训练数据库中表示的数据。应当了解，这种操作可以包括将训练数据库分割成一个或多个数据子组，例如训练集和一个或多个测试集等。因此，在完成训练模型之后，经过训练的样品标识模型配置为针对新提供的干涉条纹数据、波长和/或温度(诸如针对未标识的样品介质)生成标识标签数据。经过训练的样品标识模型可以存储在样品测试设备上和/或以其他方式使其可用于样品测试设备，以用于标识和/或以其他方式分类(多个)未标识的样品介质。
应当了解，框3402至3406实施用于训练经过训练的样品标识的子过程。因此，这些框可以单独或与关于过程3400描绘和描述的剩余框结合执行。
在框3408处，过程3400还包括接收针对未标识的样品介质的样品干涉条纹数据，该样品干涉条纹数据与可确定的波长相关联。在一些这样的实施例中，干涉条纹数据体现了由可确定波长的光，例如，经由波导和/或其他样品测试设备，产生的干涉条纹图案的捕获表示。在一些实施例中，可以基于与本文描述的光源和/或一个或多个相关联的部件(例如，配置用于控制光源的处理器和/或相关联的模块)的通信来确定可确定的波长。如本文所描述的，在一些这样的实施例中，干涉条纹数据由与投影的干涉条纹图案相关联的一个或多个成像部件捕获。另外或可替代地，在一些实施例中，干涉条纹数据是从另一个相关联的系统接收的，是从在本地和/或远程存储设备上实施的数据库加载的，等等。在一些实施例中，在捕获干涉条纹数据期间，干涉条纹数据类似地与波导和/或未标识的样品介质的操作温度相关联。
在框3410处，过程3400还包括至少将样品干涉条纹数据提供给经过训练的样品标识模型。在框3412处，过程3400还包括从经过训练的样品标识模型接收与未标识的样品介质相关联的样品标识数据。就这一点而言，经过训练的样品标识模型配置为基于对样品干涉条纹数据进行处理来生成样品标识数据。应当了解，就这一点而言，经过训练的样品标识模型可以分析在数据中实施的各种特征，并且确定样品标识数据和/或与之相关联的统计信息，这对于未标识的样品来说是最有可能的。例如，在至少一个示例实施例中，经过训练的样品标识模型生成和/或以其他方式输出样品标识数据，该样品标识数据包括针对未标识的样品介质的最可能分类(例如，与最高统计概率相关联)的样品标识标签。在至少一个示例实施例中，经过训练的样品标识模型生成和/或以其他方式输出统计样品标识数据，该统计样品标识数据表示未标识的样品介质对应于一个或多个样品标识标签中的每一个的可能性。例如，在病毒分类的情况下，统计样品标识数据可以包括基于相应的干涉条纹数据的病毒样品是流感病毒而不是普通感冒病毒的第一可能性。应当了解，在一些实施例中，经过训练的样品标识模型被提供有样品干涉条纹数据和附加数据，例如本文描述的操作温度数据。在至少一个示例实施例中，经过训练的样品标识模型包括深层神经网络。在一些示例实施例中，经过训练的样品标识模型包括卷积神经网络。
图53图示了流程图，该流程图包括根据本公开的至少一个示例实施例的用于高级样品标识的干涉条纹数据处理，特别是用于至少接收与未标识的样品介质的可确定的波长相关联的干涉条纹数据的示例过程3500的附加示例操作。应当了解，各种操作形成可以经由在硬件、软件和/或固件中实施的一个或多个计算设备和/或模块执行的过程(例如，计算机实现的方法)。在一些实施例中，过程3500由一个或多个装置(例如，本文所描述的装置2700和/或2800)执行。就这一点而言，装置可以包括或以其他方式配置有其上存储有计算机编码指令的一个或多个存储设备和/或配置为执行计算机编码指令和执行所描绘的操作的一个或多个处理器(例如，处理模块)。另外或可替代地，在一些实施例中，可以将用于执行关于过程3500描绘和描述的操作的计算机程序代码存储在计算机程序产品的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上，例如，以经由与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质相关联的一个或多个处理器来执行或以其他方式与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质一起执行。
如图所示，过程3500在框3502处开始。在一些实施例中，过程在另一过程的一个或多个操作之后(诸如在本文所描述的过程3400的框3406之后)开始。另外或可替代地，在至少一个实施例中，在完成关于过程3500图示的过程之后，流程返回到另一过程(诸如，过程3400)的一个或多个操作。例如，如图所示，在一些实施例中，在完成框3504之后，流程返回到框3410。
如图所示，过程3500在框3502处开始。在框3502处，过程3500包括触发光源以生成可确定波长的投影光，其中，该投影光与样品干涉条纹图案相关联。就这一方面而言，样品干涉条纹图案与未标识的样品相关联。在一些实施例中，基于驱动电流或驱动电压来触发光源，以使该光源产生可确定波长的光。在一些实施例中，通过一个或多个光学部件，例如，波导或其他样品测试设备的示例部件，操纵投影光，以从该投影光产生样品干涉条纹图案。在一些实施例中，本文所描述的感测装置的处理器和/或相关联的模块配置为生成一个或多个信号，以引起将光源触发到适当的可确定波长。
在框3504处，过程3500包括使用成像部件来捕获表示与可确定的波长相关联的样品干涉条纹图案的样品干涉条纹数据。就这一点而言，样品干涉条纹图案取决于可确定的波长，使得所捕获的数据表示对应于可确定的波长的特定干涉图案。在一些实施例中，成像部件包括在样品测试设备、波导等中或以其他方式与之相关联，例如，如本文所描述的。就这一点而言，成像部件可以由一个或多个处理器和/或与其相关联的(多个)相关联的模块触发，例如，如本文所描述的。所捕获的样品干涉条纹数据随后可以被输入经过训练的样品标识模块中，以标识和/或以其他方式分类未标识的样品。
图54图示了流程图，该流程图包括根据本公开的至少一个示例实施例的用于高级样品标识的干涉条纹数据处理，特别是用于基于至少样品干涉条纹数据和操作温度生成样品标识数据的示例过程3600的附加示例操作。应当了解，各种操作形成可以经由在硬件、软件和/或固件中实施的一个或多个计算设备和/或模块执行的过程(例如，计算机实现的方法)。在一些实施例中，过程3600由一个或多个装置(例如，本文所描述的装置2700和/或2800)执行。就这一点而言，装置可以包括或以其他方式配置有其上存储有计算机编码指令的一个或多个存储设备和/或配置为执行计算机编码指令和执行所描绘的操作的一个或多个处理器(例如，处理模块)。另外或可替代地，在一些实施例中，可以将用于执行关于过程3600描绘和描述的操作的计算机程序代码存储在计算机程序产品的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上，例如，以经由与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质相关联的一个或多个处理器来执行或以其他方式与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质一起执行。
如图所示，过程3600在框3602处开始。在一些实施例中，过程在另一过程的一个或多个操作之后(诸如在本文所描述的过程3400的框3408之后)开始。另外或可替代地，在至少一个实施例中，在完成关于过程3600图示的过程之后，流程返回到另一过程(诸如，过程3400)的一个或多个操作。例如，如图所示，在一些实施例中，在完成框3604之后，流程返回到框3412。
如图所示，过程3600在框3602处开始。在框3602处，过程3600包括确定与样品环境相关联的操作温度。在一些实施例中，样品环境包括限定的样品通道，未标识的样品介质位于该样品通道中以进行测试(例如，出于标识的目的)，和/或光通过该样品通道被投影。在一些实施例中，使用(多个)温度监测设备，诸如一个或多个温度监测硬件设备，来监测和/或以其他方式确定操作温度。应当了解，在未标识的样品介质的测试期间，可以从这种温度监测设备读取操作温度，以便确定与样品环境相关联和/或以其他方式与样品介质相关联的操作温度。在其他实施例中，操作温度是预先确定的。在其他实施例中，样品环境可以包括与样品测试设备、波导、相关联的装置(诸如装置2700或2800)等的整体相关联的操作温度。应当了解，在一些实施例中，与样品测试设备、波导等相关联的温度传感器可以用于监测和/或以其他方式控制本文所描述的用于测试样品介质的操作温度。
在框3604处，过程3600还包括将操作温度和样品干涉条纹数据提供给经过训练的样品标识模型，其中，响应于操作温度和样品干涉条纹数据来接收样品标识数据。就这一点而言，经过训练的样品标识模型可以配置为基于这种输入数据来生成和/或以其他方式输出针对未标识的样品的样品标识数据。因此，经过训练的样品标识模型配置为针对单独的未标识的(多个)样品介质准确地输出(多个)样品标识标签和/或与之相关联的统计信息，同时考虑与样品环境的操作温度的变化相关联的干涉条纹图案的漂移。在其他实施例中，如本文所描述的，经过训练的样品标识模型可以被训练以进一步接收一个或多个附加数据元素，诸如与样品介质条纹数据相关联的波长等。
双模态波导干涉仪传感器可以具有高灵敏度和低制造工艺要求的优点，并且硅晶片工艺可以被实现以批量生产双模态干涉仪传感器。然而，基于双模态干涉仪传感器的许多双模态干涉仪条纹分析可能有局限性。例如，基于条纹漂移比的双模态干涉仪条纹分析无法提供准确的结果。
根据本公开的各个实施例，可以提供增强的双模态波导干涉仪条纹图案分析过程，其中，增强的分析过程可以包括附加的特征提取。例如，代替计算在条纹图案的两侧采样的振幅的比率，增强的分析过程可以使用统计度量来提取图案振幅(和)、图案中心漂移量(平均值)、图案分布宽度(标准偏差)、图案轮廓不对称度(偏度)和/或图案分布异常值(峰度)。增强的分析过程可以通过检测测试样品和参考介质之间的详细差异来提高双模态干涉仪灵敏度。
现在参照图55，示出了图示了示例基础设施的示例图。
在图55所示的示例中，光源5501可以将光提供给样品测试设备5503。在一些示例中，光源5501可以配置为产生、生成、发射光和/或触发光的产生、生成和/或发射。示例光源5501可以包括，但不限于，激光二极管(例如，紫激光二极管、可见激光二极管、边缘发射激光二极管、表面发射激光二极管等)。在一些示例中，光源5501可以配置为生成具有在预定阈值内的光谱纯度的光。例如，光源5501可以包括可以生成单频激光束的激光二极管。另外，或可替代地，光源5501可以配置为生成在光谱纯度上具有变化的光。例如，光源5501可以包括可以生成波长可调激光束的激光二极管。在一些示例中，光源5501可以配置为生成具有宽光谱的光。
在一些实施例中，样品测试设备5503可以包括波导(例如，双模态波导)。当光行进通过样品测试设备5503时，如本文所描述的，可以在样品测试设备5503的输出端生成干涉条纹图案。在图55所示的示例中，区域成像部件5505可以设置在样品测试设备5503的输出端，以直接捕获干涉条纹图案的图像5507以生成干涉条纹数据。
根据本公开的各个示例，可以利用统计过程来分析干涉条纹数据和干涉条纹图案，以获得一个或多个统计度量。示例统计度量可以包括，但不限于，与干涉条纹数据/干涉条纹图案相关联的和、与干涉条纹数据/干涉条纹图案相关联的平均值、与干涉条纹数据/干涉条纹图案相关联的标准偏差、与干涉条纹数据/干涉条纹图案相关联的偏度和/或与干涉条纹数据/干涉条纹图案相关联的峰度值。通过将与未标识的样品介质相关联的这些统计度量与和标识出的参考介质相关联的统计度量进行比较，可以确定未标识的样品介质的标识，并且结果可以具有更高的准确度和更高的置信度。
现在参照图56、图57和图58，图示了与本公开的示例相关联的各种示例方法。
现在参照图56，示例过程5600可以在框5602处开始。
在框5604处，过程5600可以包括接收针对标识出的参考介质的干涉条纹数据。
在一些实施例中，干涉条纹数据体现了由光并经由根据本公开的实施例的样品测试设备(例如，波导)产生的干涉条纹图案的捕获表示。在一些实施例中，条纹数据由与投影的干涉条纹图案相关联的一个或多个成像部件捕获。另外或可替代地，在一些实施例中，干涉条纹数据是从另一个相关联的系统接收的，是从在本地和/或远程存储设备上实施的数据库加载的，等等。
在一些实施例中，干涉条纹数据可以用于得出一个或多个统计度量，如本文所描述的。
在框5606处，过程5600可以包括基于干涉条纹数据来计算多个统计度量。
在一些实施例中，过程5600可以包括计算与干涉条纹数据相关联的和。该和可以表示图案分布下的面积(例如，由于光学效率而接收的总能量)。
在一些实施例中，过程5600可以包括计算与干涉条纹数据相关联的平均值。该平均值可以表示图案的中心漂移。例如，该平均值可以表示由折射率变化引入的波导的两种模式之间的总路径长度差。
在一些实施例中，过程5600可以包括计算与干涉条纹数据相关联的标准偏差。该标准偏差可以表示图案的宽度，包括样品区域上的折射率的变化。
在一些实施例中，过程5600可以包括计算与干涉条纹数据相关联的偏度。该偏度可以表示图案的对称度，包括在波导的两种模式下的任何附加的样品响应差异。
在一些实施例中，过程5600可以包括计算与干涉条纹数据相关联的峰度值。该峰度值可以表示图案的形状，并且标识样品响应的额外的异常值(outlier)(例如，形状是高或平的程度)。
在框5608处，过程5600可以包括将多个统计度量存储在数据库中。
在框5610处，过程5600结束。
现在参照图57，示例过程5700可以在框5701处开始。
在框5703处，过程5700可以包括接收针对未标识的样品介质的干涉条纹数据。
在一些实施例中，干涉条纹数据体现了由光并经由根据本公开的实施例的样品测试设备(例如，波导)产生的干涉条纹图案的捕获表示。在一些实施例中，条纹数据由与投影的干涉条纹图案相关联的一个或多个成像部件捕获。另外或可替代地，在一些实施例中，干涉条纹数据是从另一个相关联的系统接收的，是从在本地和/或远程存储设备上实施的数据库加载的，等等。
在框5705处，过程5700可以包括基于干涉条纹数据来计算至少一个统计度量。
在一些实施例中，过程5700可以包括计算与干涉条纹数据相关联的和。该和可以表示图案分布下的面积(例如，由于光学效率而接收的总能量)。
在一些实施例中，过程5700可以包括计算与干涉条纹数据相关联的平均值。该平均值可以表示图案的中心漂移。例如，该平均值可以表示由折射率变化引入的波导的两种模式之间的总路径长度差。
在一些实施例中，过程5700可以包括计算与干涉条纹数据相关联的标准偏差。该标准偏差可以表示图案的宽度，包括样品区域上的折射率的变化。
在一些实施例中，过程5700可以包括计算与干涉条纹数据相关联的偏度。该偏度可以表示图案的对称度，包括在波导的两种模式下的任何附加的样品响应差异。
在一些实施例中，过程5700可以包括计算与干涉条纹数据相关联的峰度值。该峰度值可以表示图案的形状，并且标识样品响应的额外的异常值(例如，形状是高或平的程度)。
在框5707处，过程5700可以将至少一个统计度量与和一个或多个标识出的介质相关联的一个或多个统计度量进行比较。
例如，过程5700可以包括将与针对未标识的样品介质的干涉条纹数据相关联的和与一个或多个和(每个和都与针对标识出的参考介质的干涉条纹数据相关联)进行比较，并且计算一个或多个差。过程5700可以包括确定每个差是否满足阈值，至少结合图58描述其细节。
另外，或可替代地，过程5700可以包括将与针对未标识的样品介质的干涉条纹数据相关联的平均值与一个或多个平均值(每个平均值都与针对标识出的参考介质的干涉条纹数据相关联)进行比较，并且计算一个或多个差。过程5700可以包括确定每个差是否满足阈值，至少结合图58描述其细节。
另外，或可替代地，过程5700可以包括将与针对未标识的样品介质的干涉条纹数据相关联的标准偏差与一个或多个标准偏差(每个标准偏差都与针对标识出的参考介质的干涉条纹数据相关联)进行比较，并且计算一个或多个差。过程5700可以包括确定每个差是否满足阈值，至少结合图58描述其细节。
另外，或可替代地，过程5700可以包括将与针对未标识的样品介质的干涉条纹数据相关联的偏度与一个或多个偏度(每个偏度都与针对标识出的参考介质的干涉条纹数据相关联)进行比较，并且计算一个或多个差。过程5700可以包括确定每个差是否满足阈值，至少结合图58描述其细节。
另外，或可替代地，过程5700可以包括将与针对未标识的样品介质的干涉条纹数据相关联的峰度值与一个或多个峰度值(Kurtosis value)(每个峰度值都与针对标识出的参考介质的干涉条纹数据相关联)进行比较，并且计算一个或多个差。过程5700可以包括确定每个差是否满足阈值，至少结合图58描述其细节。
另外，或可替代地，可以使用其他统计度量。
在框5709处，过程5700可以包括基于至少一个统计度量和一个或多个统计度量来确定样品标识数据。
在一些实施例中，样品标识数据可以提供未标识的样品介质的标识(例如，样品介质中的病毒的类型)。在一些实施例中，可以基于与针对未标识的样品介质的干涉条纹数据相关联的统计度量与一个或多个统计度量之间的(多个)差值来确定样品标识数据，该一个或多个统计度量各自都与针对标识出的参考介质的干涉条纹数据相关联，至少结合图58描述其细节。
在框5711处，过程5700结束。
现在参照图58，示例过程5800可以在框5802处开始。
在框5804处，过程5800可以包括确定至少一个统计度量与一个或多个统计度量之间的差是否满足阈值。
例如，过程5800可以包括确定与未标识的样品介质相关联的和与和标识出的参考介质相关联的和之间的差是否满足阈值。例如，阈值可以是基于系统的误差容限的预定值，并且当差小于阈值时，差满足阈值。
另外，或可替代地，过程5800可以包括确定与未标识的样品介质相关联的平均值与和标识出的参考介质相关联的平均值之间的差是否满足阈值。例如，阈值可以是基于系统的误差容限的预定值，并且当差小于阈值时，差满足阈值。
另外，或可替代地，过程5800可以包括确定与未标识的样品介质相关联的标准偏差与和标识出的参考介质相关联的标准偏差之间的差是否满足阈值。例如，阈值可以是基于系统的误差容限的预定值，并且当差小于阈值时，差满足阈值。
另外，或可替代地，过程5800可以包括确定与未标识的样品介质相关联的偏度与和标识出的参考介质相关联的偏度之间的差是否满足阈值。例如，阈值可以是基于系统的误差容限的预定值，并且当差小于阈值时，差满足阈值。
另外，或可替代地，过程5800可以包括确定与未标识的样品介质相关联的峰度值与和标识出的参考介质相关联的峰度值之间的差是否满足阈值。例如，阈值可以是基于系统的误差容限的预定值，并且当差小于阈值时，差满足阈值。
另外，或可替代地，可以使用其他统计度量。
在框5806处，过程5800可以包括响应于确定至少一个统计度量与一个或多个统计度量之间的差满足阈值，基于与一个或多个统计度量相关联的标识出的参考介质的标识数据来确定样品标识数据。
例如，如果未标识的样品介质的和与参考介质A的和之间的差满足其对应阈值，则过程5800可以包括确定未标识的样品介质与参考介质A相关联(例如，未标识的样品介质具有与参考介质A相同类型的病毒)。
另外，或可替代地，如果未标识的样品介质的平均值与参考介质A的平均值之间的差满足其对应阈值，则过程5800可以包括确定未标识的样品介质与参考介质A相关联(例如，未标识的样品介质具有与参考介质A相同类型的病毒)。
另外，或可替代地，如果未标识的样品介质的标准偏差与参考介质A的标准偏差之间的差满足其对应阈值，则过程5800可以包括确定未标识的样品介质与参考介质A相关联(例如，未标识的样品介质具有与参考介质A相同类型的病毒)。
另外，或可替代地，如果未标识的样品介质的偏度与参考介质A的偏度之间的差满足其对应阈值，则过程5800可以包括确定未标识的样品介质与参考介质A相关联(例如，未标识的样品介质具有类型与参考介质A相同的病毒)。
另外，或可替代地，如果未标识的样品介质的峰度值与参考介质A的峰度值之间的差满足其对应阈值，则过程5800可以包括确定未标识的样品介质与参考介质A相关联(例如，未标识的样品介质具有与参考介质A类型相同的病毒)。
在一些示例中，过程5800可以包括确定一个以上的差满足其对应的阈值。在这样的示例中，过程5800可以基于与满足阈值的最大数量的统计度量相关联的参考介质来确定标识数据。例如，如果未标识的样品介质的统计度量与参考介质A的统计度量之间的差中的三个满足它们对应的阈值，而未标识的样品介质的统计度量与参考介质B的统计度量之间的差中的四个满足它们对应的阈值，则过程5800可以确定未标识的样品介质与参考介质B相关联。
在框5808处，过程5800结束。
注意，本公开的范围不限于上述内容。在本公开的一些实施例中，来自各个附图的特征可以被替换和/或组合。例如，结合图55至图58描述的统计度量可以与上面结合图47至图54描述的示例过程结合使用。作为示例，统计度量可以用于训练上面结合图52描述的样品标识模型。
流体病毒检测可能需要复杂的操作(诸如实验室测试)或遭受慢的响应时间或有限的灵敏度(诸如基于纸张的测试)。需要一种简单、快速和准确的临床或公共使用的流体病毒传感器。
根据本公开的各个实施例，提供了一种通用流体病毒传感器。该通用流体病毒传感器可以基于免疫测定法光学地感测流体折射率变化。带有一次性-可重复使用的传感器盒的微型装置可能会在几分钟内报告结果。
现在参照图59，提供了示例传感器盒5900的示例分解图。在图59所示的示例中，示例传感器盒5900可以包括覆盖层5901、波导5903和衬底层5905。
类似于本文描述的各个示例，波导5903可以包括在第一表面上的样品开口5907。类似于本文描述的各个样品开口，样品开口5907可以配置为接收样品介质。
类似于本文描述的各个示例，覆盖层5901可以耦合到波导5903。在一些示例中，覆盖层5901与波导5903之间的耦合可以经由至少一个滑动机构来实现。例如，覆盖层5901的截面可以呈类似于字母“n”的形状。滑动防护件可以附接到覆盖层5901的每个腿部的内表面，并且对应的轨道可以附接到波导5903的一个或多个侧表面上。这样，覆盖层5901可以在第一位置和第二位置之间滑动，该第一位置和第二位置由滑动防护件和轨道限定，在图60A、图60B、图61A和图61B中示出了其细节。
返回参照图59，波导5903可以被牢固地紧固到衬底层5905。例如，波导5903可以包括输入窗口5909和输出窗口5911。输入窗口5909和输出窗口5911中的每一个是从衬底层5905的表面突出的肋部的形式。波导5903可以卡扣配合在输入窗口5909和输出窗口5911之间，并且光可以通过输入窗口5909行进到波导5903中，并且从输出窗口5911离开。这样，输入窗口5909和输出窗口5911可以各自为光行进提供光学上清晰的路径。
在一些实施例中，衬底层5905可以包括用于温度感测和控制的导热材料。例如，衬底层5905可以包括玻璃材料。另外，或可替代地，衬底层5905可以包括其他(多种)材料。
在一些实施例中，示例传感器盒5900可以具有1.3英寸的长度、0.4英寸的宽度和0.1英寸的高度。在一些实施例中，示例传感器盒5900的(多个)大小可以具有其他(多个)值。
现在参照图60A和图60B，提供了示例传感器盒6000的示例视图。特别地，示例传感器盒6000包括覆盖层6006、波导6004和衬底层6002，类似于上面所描述的。
在图60A和图60B所示的示例中，覆盖层6006处于第一位置(例如，“打开位置”)。如图所示，当覆盖层6006处于第一位置时，覆盖层6006的开口6008可以与波导6004的开口6010重叠。如上所述，波导6004可包括用于吸引样品介质中的分子的抗体和/或包括用于温度控制的参考介质。开口6008接收待测试的样品介质，诸如缓冲唾液、鼻拭子和喉拭子。
现在参照图61A和图61B，提供了示例传感器盒6100的示例视图。特别地，示例传感器盒6100包括覆盖层6105、波导6103和衬底层6101，类似于上面所描述的。
在图61A和图61B所示的示例中，覆盖层6105处于第二位置(例如，“关闭位置”)。如图所示，当覆盖层6105处于第二位置时，覆盖层6105的开口6107可以不与波导6103的开口6109重叠。
在一些实施例中，处于关闭位置的示例传感器盒6100可以插入分析仪装置的槽中，本文描述了其细节。
现在参照图62，示出了示例视图6200。特别地，示例视图6200图示了示例传感器盒6202和分析仪装置6204。示例传感器盒6202可以类似于本文描述的各个示例传感器盒。
分析仪装置6204可以包括用于将传感器盒6202牢固地紧固到分析仪装置6204(例如，但不限于，通过卡扣配合机构)的槽基部6206。
在一些实施例中，槽基部6206可以包括提供温度感测能力的热垫(例如，热垫可以包括嵌入其中的一个或多个温度传感器)。热垫可以监测和控制传感器盒6202的温度，以确保样品折射率的测量准确度。
在一些实施例中，分析仪装置6204可以包括一个或多个光学窗口(例如，光学窗口6208)，其与槽基部6206的表面垂直地布置。当传感器盒6202被插入在槽基部6206上时，光学窗口(例如，光学窗口6208)可以与示例传感器盒6202的输入窗口对准，使得分析仪装置6204可以将光提供给示例传感器盒6202，和/或另一光学窗口(例如，光学窗口6208)可以与示例传感器盒6202的输出窗口对准，使得分析仪装置6204可以接收干涉侵扰图案。
在图62所示的示例中，分析仪装置6204可以包括设置在表面上的光指示器6210，其可以指示光学感测结果。例如，光指示器6210可以基于分析仪装置6204是否准备好，分析仪装置6204是否忙，是否确定病毒，是否存在误差等来调节其颜色和/或闪烁。
在一些实施例中，分析仪装置6204可以包括设置在其中的多个电路。例如，分析仪装置6204可以包括用于分析干涉侵扰图案的处理电路系统。分析仪装置6204可以包括用于经由有线或无线方式(诸如经由Wi-Fi、蓝牙等)将分析数据传输到其他设备(诸如移动电话或平板电脑)的通信电路系统。在一些实施例中，电路可以由适于无线充电的一个或多个电池供电。
在一些实施例中，分析仪装置6204可以被气密密封，使得它是气密的。特别地，通过传感器盒6202和分析仪装置6204之间的光学窗口的光学界面可以减少对有线连接的需要，同时使得分析仪装置6204能够被气密密封以易于灭菌。
在一些实施例中，分析仪装置6204可以包括用于对分析仪装置6204的表面进行灭菌的内置内部反射自动UV灭菌器。例如，UV灭菌器可以设置在分析仪装置6204内。如上所述，分析仪装置6204可以无线地传递数据，因此提供了非接触式操作并且降低了污染的风险。
现在参照图63A、图63B和图63C，图示了已经插入分析仪装置6303中的示例传感器盒6301的示例视图。特别地，图63A图示了示例透视图，图63B图示了示例俯视图，并且图63C图示了示例侧视图。
在一些实施例中，分析仪装置6303可以具有80毫米的长度、40毫米的宽度和10毫米的高度。在一些实施例中，分析仪装置6303的(多个)大小可以具有其他(多个)值。
注意，本公开的范围不限于上述内容。在本公开的一些实施例中，来自各个附图的特征可以被替换和/或组合。例如，与包括图10至图13所示的滑动盖(例如，滑动机构)的样品测试设备相关联的各个特征可以在上述示例传感器盒中实现。
集成空气传播病毒检测可以在现场提供预警。例如，集成空气传播病毒检测系统可以集成到HVAC系统中。然而，由于空气中病毒的浓度水平可能是低的，在检测空气传播的病毒方面存在技术挑战，并且对高气溶胶采样效率和高病毒检测灵敏度的要求可能会限制用于检测空气传播的病毒的即时检验设备的应用。这样，需要一种提供实时病毒检测能力的紧凑型气溶胶病毒检测设备。
一些静电除尘器气溶胶采样器可以包括高压电极、网格接地和液体收集器。由于网格接地要求，这种采样器在实现方面可能会受到限制。在本公开的各个实施例中，集成传感器可以使用波导来充当静电除尘器的部分，以消除上述电除尘器中的接地网格要求。例如，波导的金属顶部可以在没有液体收集器和/或射流系统的情况下直接收集气溶胶颗粒，以使收集效率最大化。
一些波导干涉仪可以具有不导电的介电顶表面，其非窗口区域被不透明的氧化物掩盖，并且样品介质可以通过在波导干涉仪的顶部上添加的射流来输送。在本公开的各个实施例中，集成静电除尘器波导可以在顶表面处包括金属层，以用于非窗口区域屏蔽，而无需附加过程。金属层可以连接到系统接地并且用作静电除尘器接地。气溶胶样品可以直接沉积到感测表面上，而无需额外的气液界面，从而最小化收集效率损失并且提高了检测准确度。
这样，在本公开的各个实施例中的样品测试设备的直接界面设计可以允许在单个芯片上实验室结构上进行生物气溶胶颗粒收集、生物化学病毒结合和病毒检测。样品测试设备的气流隧道可以提供由在波导的顶表面上的正电极和金属层(也称为接地网格层)形成的电场。静电除尘可能会将空气传播的生物气溶胶推到波导的顶表面。波导上的预涂覆抗体可以结合并固定特定病毒颗粒，并且波导可以基于折射率变化来检测病毒。
根据本公开的各个实施例，示例样品测试设备可以包括波导(例如，双模态波导干涉仪传感器)和采样器部件(例如，静电气溶胶采样器)。采样器部件可以提供静电流隧道，该静电流隧道可以将空气传播的病毒结合到波导的表面。在一些实施例中，采样器部件可以实现生物气溶胶的紧凑现场收集。在一些实施例中，波导可以提供芯片上实验室结构，以基于由于空气传播的病毒引起的潜在折射率变化来检测病毒。
现在参照图64A、图64B和图64C，图示了示例样品测试设备6400。
如图64A和图64B所示，示例样品测试设备6400可以包括波导6401和采样器部件6403。
在一些实施例中，采样器部件6403可以设置在波导6401的顶表面上。在一些示例中，采样器部件6403可以通过一个或多个紧固机构和/或附接机构，包括，但不限于，化学方式(例如，粘合剂材料，诸如胶水)、机械方式(例如，一个或多个机械紧固件或方法，诸如焊接、卡扣配合、永久和/或非永久紧固件)和/或合适的方式，设置在波导6401的顶表面上。
在图64A所示的示例中，采样器部件6403的截面可以是类似于英语字母表中的倒置字母“U”的形状。这样，采样器部件6403可以提供允许空气流过的流隧道6407。在一些实施例中，流隧道可以是静电流隧道。现在参照图65A和图65B，图示了示例样品测试设备6500的示例视图。
图65A图示了沿着示例样品测试设备6500的宽度的示例样品测试设备6500的示例剖视图。示例样品测试设备6500可以包括设置在波导6503的顶表面上的采样器部件6501。在图65A所示的示例中，示例采样器部件6501可以包括阳极元件6505。在一些实施例中，阳极元件6505可以是可以带正电的电极的形式。在一些实施例中，波导6503的顶表面可以包括连接到接地的层。这样，阳极元件6505以及波导6503的顶表面可以在流隧道中形成电场。
现在参照图65B，其图示了沿示例样品测试设备6500的长度的示例样品测试设备6500的另一示例剖视图。当空气流过流隧道(例如，在箭头所示的方向上)时，由阳极元件6505以及波导6503的顶表面形成的电场可能导致流隧道内的气溶胶被吸引到或结合在波导6503的顶表面上。
返回参照图64A和图64B，采样器部件6403可以包括阳极元件6405，类似于上述阳极元件6505。例如，阳极元件6405以及波导6401的顶表面可以在采样器部件6403的流隧道6407内形成电场，并且流隧道6407中的气溶胶可以被吸引到或结合在波导6401的顶表面上。
在一些实施例中，阳极元件6405可以嵌入采样器部件6403内。例如，阳极元件6405可以嵌入采样器部件6403的中心中间部分中。在一些实施例中，阳极元件6405可以与流隧道6407中的空气接触。
现在参照图64C，图示了示例样品测试设备6400的分解图。特别地，图64C图示了与波导6401相关联的各个层。
例如，波导6401可以包括硅衬底层6411。波导6401可以包括设置在硅衬底层6411的顶部上的SiO2包覆层6413。波导6401可以包括设置在SiO2包覆层6413的顶部上的Si3N4波导芯层6415(其可以提供一个或多个波导元件)。波导6401可以包括设置在Si3N4波导芯层6415的顶部上的SiO2平面层6417。波导6401可以包括设置在SiO2平面层6417的顶部上的多晶硅遮光层6419(其可以屏蔽杂散光)。波导6401可以包括设置在多晶硅遮光层6419的顶部上的SiO2包覆窗口层6421。波导6401可以包括设置在SiO2包覆窗口层6421的顶部上的铝网格层6423(其可以连接到接地)。
为了保护飞机乘客免受空气传播的病毒(例如，但不限于，SARS-COV-II)，需要提供对飞机的机舱中的空气的有效、实时的监测，以监测空气传播的病毒。
根据本公开的各个实施例，可以在飞机机舱中部署空气传播生物气溶胶病毒传感器，而对飞行操作影响最小。在一些实施例中，空气传播生物气溶胶病毒传感器可以是插入设备的形式，该插入设备可以被添加到AC插座(例如，座椅底部附近的AC插座)以监测飞机机舱的空气中的生物气溶胶。这样，可以通过实时监测和控制来提高飞行安全性。
现在参照图66A、图66B、图66C和图66D，图示了示例样品测试设备6600。特别地，示例样品测试设备6600可以提供上述空气传播生物气溶胶病毒传感器。
现在参照图66A，示例样品测试设备6600可以包括外壳部件6601。
在一些实施例中，外壳部件6601可以包括多个气流开口元件6605，允许空气循环到样品测试设备6600中，本文描述了其细节。
在一些实施例中，外壳部件6601可以包括设置在前表面上的电源插座元件6607。如上所述，样品测试设备6600可以插入AC插座中。当其他设备插入电源插座元件6607中时，电源插座元件6607可以将电力从AC插座传递到另一设备。
现在参照图66B，示例样品测试设备6600可以包括基座部件6603。如图所示，外壳部件6601可以牢固地紧固到基座部件6603。
如上所述，示例样品测试设备6600可以插入AC插座中。在图66B所示的示例中，基座部件6603可以包括电源插头元件6609。当电源插头元件6609插入AC插座中时，电力可以从AC插座流到样品测试设备6600，并且可以为样品测试设备6600供电。如上所述，外壳部件6601可以包括设置在前表面上的电源插座元件6607。在这种示例中，示例样品测试设备6600可以进一步将电力传递到插入电源插座元件6607中的另一设备。
现在参照图66C，图示了示例样品测试设备6600的分解图。
在一些实施例中，示例样品测试设备6600可以包括设置在基座部件6603的内表面上的鼓风机元件6611。在一些实施例中，鼓风机元件6611可以包括形成气流的一个或多个装置，诸如，但不限于，风扇。在一些实施例中，鼓风机元件6611可以位于对应于外壳部件6601上气流开口元件6605的位置的基座部件6603上。在这种示例中，当鼓风机元件6611通电并且在操作时，鼓风机元件6611可以形成气流，其中，空气可以通过气流开口元件6605流入样品测试设备6600中，在样品测试设备6600(本文描述了其细节)内行进，并且通过开口(例如，通过气流开口元件6605和/或另一开口)从样品测试设备6600离开。
现在参照图66D，示出了基座部件6603的示例视图。
如上所述，鼓风机元件6611可以设置在基座部件6603的内表面上。气溶胶采样器部件6613可以连接到鼓风机元件6611，以从空气中采样气溶胶。
例如，气溶胶采样器部件6613可以提供隧道，该隧道允许空气从鼓风机元件6611流到示例波导6619上。在一些实施例中，气溶胶采样器部件6613可以形成电场，以将气溶胶结合或吸引到波导6619，类似于本文所描述的。
在一些实施例中，光源6615可以通过集成光学部件6617将输入光提供给波导6619。
类似于上面描述的，光源6615可以配置为产生、生成、发射和/或触发光(包括，但不限于，激光束)的产生、生成和/或发射。光源6615可以耦合到集成光学部件6617，并且光可以从光源6615行进到集成光学部件6617。类似于上面描述的，集成光学部件6617可以将光准直、偏振和/或耦合到波导6619。例如，集成光学部件6617可以设置在波导6619的顶表面上，并且可以引导光通过波导6619的输入开口。
在一些实施例中，样品测试设备6600可以包括设置在波导6619的顶表面上的透镜部件6621。例如，透镜部件6621可以与波导6619的输出开口至少部分地重叠，使得从波导6619离开的光可以通过透镜部件826。
在一些示例中，透镜部件6621可以包括一个或多个光学成像透镜，诸如，但不限于具有(多个)球形表面的一个或多个透镜、具有(多个)抛物线表面的一个或多个透镜等。在一些示例中，透镜部件6621可以重定向和/或调节从波导6619离开朝着成像部件6623的光。在一些示例中，成像部件6623可以设置在基座部件6603的内表面上。
类似于上面描述的，成像部件6623可以配置为检测干涉条纹图案。例如，成像部件6623可以包括一个或多个成像器和/或图像传感器(诸如集成式1D、2D或3D图像传感器)。图像传感器的各个示例可以包括，但不限于，接触图像传感器(CIS)、电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器、光电探测器、一个或多个光学部件(例如，一个或多个透镜、滤光器、反射镜、分束器、偏振器等)、自动对焦电路系统、运动追踪电路系统、计算机视觉电路系统、图像处理电路系统(例如，配置为处理图像以便提高图像质量、减小图像大小、增加图像传输比特率等的一个或多个数字信号处理器)、验证器、扫描仪、照相机、任何其他合适的成像电路系统或其任何组合。
在一些实施例中，成像部件6623可以电子耦合到传感器板元件6625。在一些实施例中，传感器板元件6625可以包括电路系统，诸如，但不限于，处理器电路系统、存储器电路系统和通信电路系统。
例如，处理器电路系统可以经由总线与存储器电路系统通信，以传递数据/信息，包括由成像部件6623生成的数据。存储器电路系统是非暂时性的，并且可以包括例如一个或多个易失性和/或非易失性存储器。处理器电路系统可以执行本文描述的一种或多种示例方法，以基于由成像部件6623生成的数据来检测病毒的存在。
在一些示例中，当处理器电路系统确定空气中存在病毒时，处理器电路系统可以生成警告信号。处理器电路系统可以通过总线将警告信号传递到通信电路系统，并且通信电路系统可以经由有线或无线方式(例如，Wi-Fi)将警告信号传输到另一设备(例如，飞机上的中央控制器)。
在一些实施例中，基于警告信号，可以采取一个或多个动作。例如，飞机上的中央控制器可以调节飞机中的气流以清除病毒。另外，或可替代地，中央控制器可以在显示器上显示警告消息，并且一个或多个飞行人员可以发起对飞机进行消毒和/或更换波导6619。
尽管上面的描述提供了飞机内的样品测试设备6600的示例实施方式，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。在一些示例中，示例样品测试设备6600可以在其他环境和/或情况下实现。
根据本公开的各个实施例，多通道波导可以同时测试多个流体样品以提供具有多个参考的准确结果，这可能需要高度同步地输送和控制多种流体到流体盖中。然而，提供多种流体的同步输送和控制在技术上可能有挑战性。例如，一些系统可以利用多个泵，其中，每个泵配置为将一种类型的流体(例如，测试用样品介质、参考用已知参考介质等)输送到一个流动通道中。为了同时将多种流体(诸如，样品介质和/或参考介质)输送到不同的通道，这种系统可能需要一个或多个连接到泵的分流器和/或缸体。然而，实现多个分流器和/或缸体的系统可能导致通道之间的流体(诸如，样品介质和/或参考介质)的非均匀输送，从而导致测试结果出现差异，并且为样品测试提供不可靠的解决方案。
根据本公开的各个实施例，提供了一种单泵多通道射流系统。在一些实施例中，单个泵连续地输送串行流过多个流动通道的缓冲溶液。在流体盖和流动通道板和波导之间形成每个流动通道。在一些实施例中，预加载多种流体(包括样品介质和参考介质)和/或将其注入到单泵多通道射流系统的阀。在一些实施例中，当进行样品介质的测试时，切换阀以将流体(诸如但不限于样品介质、参考介质等)插入通过流动通道的缓冲溶液的流中。在一些实施例中，基于用于切换不同的阀的定时来预先确定(多个)阀与(多个)流动通道之间的管道长度，使得每个流动通道将同时接收流体，从而提供(多个)更准确的结果，以用于测试和进一步的分析。
这样，根据本公开的示例，示例单泵多通道射流系统可以在相同的压力、相同的温度下以相同的流速将缓冲溶液提供给所有通道。在一些实施例中，可以提供多个阀(每个阀通过缓冲回路连接到流动通道)，用于将流体(诸如但不限于，样品介质、参考介质)注入到示例单泵多通道射流系统，这可以保证所有注入的流体的体积一致。在一些实施例中，通过基于在所述阀和流动通道之间的缓冲回路的长度来同步用于切换所述阀的定时，从而提供同时的流体感测以及分析准确度。
现在参照图67A和图67B，图示了与示例阀6700相关联的示例配置。在图67A和图67B所示的示例中，示例阀是2配置六通阀。
特别地，图67A图示了处于第一配置的示例阀6700，并且图67B图示了处于第二配置的示例阀6700。在一些实施例中，示例阀6700可以包括第一端口6701、第二端口6702、第三端口6703、第四端口6704、第五端口6705和第六端口6706。
在图67A所示的示例中，当处于第一配置时，第一端口6701和第二端口6702在示例阀6700内连接。换句话说，当处于第一配置时，流体可以通过第一端口6701流入示例阀6700，并且通过第二端口6702流出示例阀6700，或可以通过第二端口6702流入示例阀6700并且通过第一端口6701流出示例阀6700。
类似地，当处于第一配置时，第三端口6703和第四端口6704在示例阀6700内连接。换句话说，当处于第一配置时，流体可以通过第三端口6703流入示例阀6700，并且通过第四端口6704流出示例阀6700，或可以通过第四端口6704流入示例阀6700并且通过第三端口6703流出示例阀6700。
类似地，当处于第一配置时，第五端口6705和第六端口6706在示例阀6700内连接。换句话说，当处于第一配置时，流体可以通过第五端口6705流入示例阀6700，并且通过第六端口6706流出示例阀6700，或可以通过第六端口6706流入示例阀6700并且通过第五端口6705流出示例阀6700。
在图67B所示的示例中，当处于第二配置时，第一端口6701和第六端口6706在示例阀6700内连接。换句话说，当处于第二配置时，流体可以通过第一端口6701流入示例阀6700，并且通过第六端口6706流出示例阀6700，或可以通过第六端口6706流入示例阀6700并且通过第一端口6701流出示例阀6700。
类似地，当处于第二配置时，第三端口6703和第二端口6702在示例阀6700内连接。换句话说，当处于第二配置时，流体可以通过第三端口6703流入示例阀6700，并且通过第二端口6702流出示例阀6702，或可以通过第二端口6702流入示例阀6700并且通过第三端口6703流出示例阀6700。
类似地，当处于第二配置时，第五端口6705和第四端口6704在示例阀6700内连接。换句话说，当处于第二配置时，流体可以通过第五端口6705流入示例阀6700，并且通过第四端口6700流出示例阀6700，或可以通过第四端口6704流入示例阀6700并且通过第五端口6705流出示例阀6700。
在图67A和图67B所示的示例中，第一端口6701总是通过样品回路6708连接到第四端口6704，无论示例阀6700是处于第一配置(图67A)还是处于第二配置(图67B)。换句话说，当处于第一配置或第二配置时，流体可以通过样品回路6708流入第一端口6701，并且流出第四端口6704，或可以通过样品回路6708流入第四端口6704，并且流出第一端口6701。
在一些实施例中，示例阀6700可以通过第二端口6702接收流体。
例如，在图67A所示的第一配置中，第二端口6702可以连接到流体源，该流体源配置为将流体(例如但不限于，样品介质或参考介质)注入示例阀6700中。如上所述，在第一配置中，第二端口6702连接到第一端口6701，该第一端口6701又连接到样品回路6708。这样，流体可以流过样品回路6708并且到达第四端口6704。如上所述，在第一配置中，第四端口6704连接到第三端口6703。这样，流体可以通过第三端口6703离开阀6700。
当示例阀6700处于第一配置时，在示例流体被注入到第二端口6702并且在样品回路6708中之后，示例阀6700可以切换到图67B所示的第二配置。如上所述，在第二配置中，第四端口6704连接到第五端口6705。在一些实施例中，第五端口6705可以通过缓冲回路从泵或从先前的流动通道接收缓冲溶液，本文描述了其细节。
如上所述，第五端口6705连接到第四端口6704，该第四端口6704又连接到样品回路6708。这样，在示例阀6700切换到第二配置之后，将从第五端口接收到的缓冲溶液与第四端口6704处的样品回路6708中的示例流体混合。如上所述，在第二配置中，第四端口6704连接到第五端口6705。这样，流体可以通过第六端口6706离开示例阀6700，该第六端口6706可以连接到流动通道，本文描述了其细节。
现在参照图68，图示了示例单泵多通道射流系统6800。
在图68所示的示例中，示例单泵多通道射流系统6800包括泵6802，其将缓冲溶液输送到一个或多个流动通道，包括，但不限于，第一流动通道6808、第二流动通道6816...和最后的流动通道6824。在一些实施例中，示例单泵多通道射流系统6800的一个或多个流动通道串联连接。例如，第一流动通道6808通过图68所示的第二阀6812连接到第二流动通道6816。在一些实施例中，使用单个泵(而不是多个泵)提供了跨不同流动通道的相同流率的技术优势。
在一些实施例中，示例单泵多通道射流系统可以包括一个或多个阀。在一些实施例中，一个或多个阀中的每一个可以将流动通道连接到泵，或可以连接两个流动通道。在图68所示的示例中，第一阀6804连接到泵6802和第一流动通道6808，第二阀6812连接到第一流动通道6808和第二流动通道6816，等等。
在一些实施例中，为了操作图68所示的示例单泵多通道射流系统6800，可以通过泵6802将缓冲溶液提供给一个或多个流动通道(例如，第一流动通道6808、第二流动通道6816......最后的流动通道6824)，并且可以通过一个或多个阀(例如，第一阀6804、第二阀6812......最后的阀6820)将示例流体(例如但不限于，样品介质或参考介质)提供给一个或多个流动通道(例如，第一流动通道6808、第二流动通道6816......最后的流动通道6824)。
根据本公开的示例，提供了一种操作示例单泵多通道射流系统6800的示例方法。
在一些实施例中，示例方法可以包括将示例单泵多通道射流系统6800的一个或多个阀(例如，第一阀6804、第二阀6812......最后的阀6820)切换到第一配置。如上所述，在第一配置中，阀的第五端口连接到阀的第六端口，而第一端口通过样品回路连接到第四端口。
在一些实施例中，示例方法可以包括通过泵6802将缓冲溶液注入到第一阀6804。在一些实施例中，示例泵6802连接到第一示例阀6804的第五端口。在一些实施例中，第一阀6804的第六端口连接到第一流动通道6808。如上所述，在第一配置中，第一阀6804的第五端口连接到第一阀6804的第六端口。这样，缓冲溶液从示例泵6802流过第一阀6804，并且流到第一流动通道6808。
如上所述，第一流动通道6808经由一个或多个部件连接到第二流动通道6816。在图68所示的示例中，第一流动通道6808连接到第一缓冲回路6810，该第一缓冲回路6810又连接到第二阀6812，该第二阀6812又连接到第二流动通道6816。在一些实施例中，第一缓冲回路6810的长度可以基于将第二阀6812从第一配置切换到第二配置的定时来确定，本文描述了其细节。
类似于上面描述的，第二阀6812的第六端口连接到第二流动通道6816。如上所述，在第一配置中，第二阀6812的第五端口连接到第二阀6812的第六端口。这样，缓冲溶液从第一缓冲回路6810流过第二阀6812，并且流到第二流动通道6816。
在一些实施例中，一组或多组阀和流动通道可以串联连接，使得缓冲溶液可以从示例泵6802通过各个流动通道流到最后的缓冲回路6818。类似于上面描述的，最后的缓冲回路6818连接到最后的阀6820，该最后的阀6820又连接到最后的流动通道6824。在一些实施例中，最后的流动通道6824是在示例单泵多通道射流系统6800的一系列流动通道中的最后的流动通道。
在一些实施例中，当第一阀6804处于第一配置时，示例方法还包括通过第一阀6804的第二端口将第一流体(例如但不限于，样品介质或参考介质)提供给第一阀6804。如上所述，当第一阀6804处于第一配置时，第一阀6804的第二端口连接到第一阀6804的第一端口，并且第一阀6804的第一端口通过第一样品回路6806连接到第一阀6804的第四端口。这样，第一流体可以流入第一样品回路6806。
另外，或可替代地，当第二阀6812处于第一配置时，示例方法还包括通过第二阀6812的第二端口将第二流体(例如但不限于，样品介质或参考介质)提供给第二阀6812。如上所述，当第二阀6812处于第一配置时，第二阀6812的第二端口连接到第二阀6812的第一端口，并且第二阀6812的第一端口通过第二样品回路6814连接到第二阀6812的第四端口。这样，第二流体可以流入第二样品回路6814。
另外，或可替代地，当最后的阀6820处于第一配置时，示例方法还包括通过最后的阀6820的第二端口将最后的流体(例如但不限于，样品介质或参考介质)提供给最后的阀6820。如上所述，当最后的阀6820处于第一配置时，最后的阀6820的第二端口连接到最后的阀6820的第一端口，并且最后的阀6820的第一端口通过最后的样品回路6822连接到最后的阀6820的第四端口。这样，最后的流体可以流入最后的样品回路6822。
在一些实施例中，示例方法还包括将第一阀6804从第一配置切换到第二配置。如上所述，在将第一阀6804从第一配置切换到第二配置之后，第一阀6804的第一端口不再连接到第一阀6804的第二端口。替代地，当第一阀6804处于第二配置时，第一端口连接到第一阀6804的第六端口，并且第五端口连接到第一阀6804的第四端口。这样，在将第一阀6804切换到第二配置之后，缓冲溶液可以通过第五端口(当第一阀6804处于第二配置时，其连接到第四端口)连续地注入到第一阀6804。随后，缓冲溶液可以离开第四端口并且流过第一样品回路6806。
如上所述，第一样品回路6806连接到第一端口并且可以容纳第一流体。缓冲溶液可以与第一流体结合并且流到第一端口。如上所述，当第一阀6804处于第二配置时，第一端口连接到第六端口，并且缓冲溶液可以通过第六端口离开第一阀6804。如上所述，第一阀6804的第六端口连接到第一流动通道6808，并且缓冲溶液和第一流体一起可以流过第一流动通道6808。
如上所述，在缓冲溶液离开第一流动通道6808之后，缓冲溶液可以进一步流过第一缓冲回路6810。在一些实施例中，示例方法还包括将第二阀6812从第一配置切换到第二配置。
如上所述，在将第二阀6812从第一配置切换到第二配置之后，第二阀6812的第一端口不再连接到第二阀6812的第二端口。替代地，当第二阀6812处于第二配置时，第一端口连接到第二阀6812的第六端口，并且第五端口连接到第二阀6812的第四端口。这样，在将第二阀6812切换到第二配置之后，缓冲溶液可以通过第五端口(当第二阀6812处于第二配置时，其连接到第四端口)从第一缓冲回路6810流到第二阀6812。随后，缓冲溶液可以离开第四端口并且流过第二样品回路6814。
如上所述，第二样品回路6814连接到第一端口并且可以容纳第二流体。缓冲溶液可以与第二流体结合并且流到第一端口。如上所述，当第二阀6812处于第二配置时，第一端口连接到第六端口，并且缓冲溶液可以通过第六端口离开第二阀6812。如上所述，第二阀6812的第六端口连接到第二流动通道6816，并且缓冲溶液和第二流体一起可以流过第二流动通道6816。
在一些实施例中，第一缓冲回路6810可以使得缓冲溶液和第一流体的混合物能够在缓冲溶液和第二流体的混合物进入第二流动通道6816的同时进入第一流动通道6808。在一些实施例中，第一缓冲回路6810可以防止第一流体与第二流体混合。为了实现上述目的，可以至少部分地基于第一阀6804从第一配置切换到第二配置的时间与第二阀6812从第一配置切换到第二配置的时间之间的时间段来计算第一缓冲回路6810的长度。例如，可以基于以下等式来计算第一缓冲回路6810的长度L：
在以上示例中，T是第一阀6804从第一配置切换到第二配置的时间与第二阀6812从第一配置切换到第二配置的时间之间的时间段。Q是通过泵6802注入缓冲溶液的流率。r是第一缓冲回路6810的半径。如上面的等式所示，第一缓冲回路6810的长度L等于流量的体积(在第一阀6804从第一配置切换到第二配置的时间与第二阀6812从第一配置切换到第二配置的时间之间的时间段期间)除以第一缓冲回路6810的截面积。在一些实施例中，第一缓冲回路6810的长度L防止已经与第一流体混合(并且离开第一流动通道6808)的缓冲溶液与第二流体相互作用(在第二阀6812从第一配置切换到第二配置之后)，同时使缓冲溶液和第一流体的混合物能够在缓冲溶液和第二流体的混合物进入第二流动通道6816的同时进入第一流动通道6808。
在一些实施例中，示例单泵多通道射流系统6800还包括串联连接的一个或多个附加阀，并且示例方法还包括依次切换一个或多个附加阀中的每一个。
例如，如图68所示，示例单泵多通道射流系统6800还包括最后的缓冲回路6818。最后的缓冲回路6818将倒数第二的(second-to-last)流动通道连接到最后的阀6820，并且最后的阀6820连接到最后的流动通道6824。在一些实施例中，示例方法还包括将最后的阀6820从第一配置切换到第二配置。如上所述，在将最后的阀6820从第一配置切换到第二配置之后，最后的阀6820的第一端口不再连接到最后的阀6820的第二端口。替代地，当最后的阀6820处于第二配置时，第一端口连接到最后的阀6820的第六端口，并且第五端口连接到最后的阀6820的第四端口。这样，在将最后的阀6820切换到第二配置之后，缓冲溶液可以通过第五端口(当最后的阀6820处于第二配置时，其连接到第四端口)从最后的缓冲回路6818流到最后的阀6820。随后，缓冲溶液可以离开第四端口并且流过最后的样品回路6822。如上所述，最后的样品回路6822连接到第一端口并且可以容纳最后的流体。缓冲溶液可以与最后的流体结合并且流到第一端口。如上所述，当最后的阀6820处于第二配置时，第一端口连接到第六端口，并且缓冲溶液可以通过第六端口离开最后的阀6820。如上所述，最后的阀6820的第六端口连接到最后的流动通道6824，并且缓冲溶液可以流过最后的通道6824。
在一些实施例中，最后的缓冲回路6818可以使得缓冲溶液和倒数第二的流体的混合物能够在缓冲溶液和最后的流体的混合物进入最后的通道6824的同时进入倒数第二的流动通道。在一些实施例中，最后的缓冲回路6818可以防止倒数第二的流体与最后的流体混合。为了实现上述目的，可以至少部分地基于倒数第二的阀从第一配置切换到第二配置的时间与最后的阀6820从第一配置切换到第二配置的时间之间的时间段来计算最后的缓冲回路6810的长度。例如，可以基于以上等式来计算最后的缓冲回路6818的长度L。
这样，根据本公开的各个实施例，示例单泵多通道射流系统6800使得能够将多种流体同步输送到它们对应的流动通道中。
现在参照图69A和图69B，图示了示例多通道波导设备6900的示例视图。特别地，图69A图示了多通道波导设备6900的示例透视图，而图69B图示了多通道波导设备6900的示例分解图。
如图69A和图69B所示，多通道波导设备6900可以包括固定到多通道波导6905的流体盖6907。在一些实施例中，多通道波导设备6900包括设置在隔热基座6903的顶表面上的多通道波导6905。在一些实施例中，多通道波导6905是基于上述波导的一个或多个示例。例如，多通道波导6905可以包括一个或多个样品通道和/或一个或多个参考通道，类似于上面描述的。在一些实施例中，隔热基座6903防止环境温度干扰多通道波导6905，类似于上述各种隔热部件。
在图69A和图69B所示的示例中，流体盖6907通过一个或多个螺钉(诸如，但不限于，螺钉6909A、螺钉6909B、螺钉6909C、螺钉6909D)固定到多通道波导6905。例如，流体盖6907可以包括一个或多个螺纹孔(诸如，但不限于，螺纹孔6913A、螺纹孔6913C和螺纹孔6913D)，并且一个或多个螺钉中的每一个可以穿过一个或多个螺纹孔，其中，螺纹孔的内部上的螺纹与螺钉的螺纹啮合。
在一些实施例中，流动通道板6915可以位于流体盖6907和多通道波导6905之间。特别地，流动通道板6915可以包括在流动通道板6915的表面上蚀刻的一个或多个沟槽。当流动通道板6915位于流体盖6907的下方时，流体盖6907的底表面和一个或多个沟槽形成一个或多个流动通道。当流动通道板6915位于多通道波导6905上时(例如，基于本文描述的一种或多种对准技术)，一个或多个流动通道中的每一个可以位于多通道波导6905的样品通道之一或参考通道之一的上方。在一些实施例中，入口管和出口管可以连接到每个流动通道，使得样品介质、参考介质和/或缓冲溶液可以通过入口管流到每个流动通道，并且通过出口管从每个流动通道离开。
例如，入口管6911A可以插入通过流体盖6907并连接到流动通道板6915上的流动通道的第一端，并且出口管6911B可以插入通过流体盖6907并连接到流动通道板6915上的流动通道的第二端。在该示例中，样品介质或参考介质可以从入口管6911A流过流动通道并且从出口管6911B离开。在一些实施例中，入口管6911A连接到阀的第六端口，类似于上面描述的。在一些实施例中，出口管6911B连接到缓冲回路，类似于上面描述的。
另外，或可替代地，入口管6911C可以插入通过流体盖6907并连接到流动通道板6915上的流体通道的第一端，并且出口管6911D可以插入通过流体盖6907并连接到流动通道板6915上的流体通道的第二端。在该示例中，样品介质或参考介质可以从入口管6911C流过流动通道并且从出口管6911D离开。在一些实施例中，入口管6911C连接到阀的第六端口，类似于上面描述的。在一些实施例中，出口管6911D连接到缓冲回路(buffer loop)，类似于上面描述的。
另外，或可替代地，入口管6911E可以插入通过流体盖6907并连接到流动通道板6915上的流动通道的第一端，并且出口管6911F可以插入通过流体盖6907并连接到流动通道板6915上的流动通道的第二端。在该示例中，样品介质或参考介质可以从入口管6911E流过流动通道并且从出口管6911F离开。在一些实施例中，入口管6911E连接到阀的第六端口，类似于上面描述的。在一些实施例中，出口管6911F连接到缓冲回路，类似于上面描述的。
现在参照图70A、图70B、图70C和图70D，图示了与示例流动通道板7000相关联的示例视图。特别地，图70A图示了流动通道板7000的示例透视图，图70B图示了流动通道板7000的示例顶视图，图70C图示了流动通道板7000的示例侧视图，并且图70D图示了流动通道板7000的另一示例侧视图。
在图70A、图70B、图70C和图70D所示的示例中，示例流动通道板7000包括第一流动通道7002、第二流动通道7004和第三流动通道7006。如上所述，第一流动通道7002、第二流动通道7004和第三流动通道7006中的每一个形成在流动通道板7000的表面上的蚀刻沟槽与流体盖的底表面(示例流动通道板7000位于其下方)之间。
如图70B所示，在一些实施例中，第一流动通道7002和/或第三流动通道7006可以具有16厘米的长度L2。在一些实施例中，第二流动通道7004可以具有21厘米的长度L1。在一些实施例中，示例流动通道板7000可以具有25.6厘米的长度L3。在一些实施例中，示例流动通道板7000可以具有5.3厘米的宽度W2。在一些实施例中，第一流动通道7002和第二流动通道7004之间的距离W1(和/或第二流动通道7004和第三流动通道7006之间的距离)为0.9厘米。在一些实施例中，一个或多个上述测量值可以是其他值。
如图70C所示，在一些实施例中，流动通道的端部的直径D3为0.6厘米。在一些实施例中，直径D3可以是其他值。
如图70D所示，在一些实施例中，每个流动通道的蚀刻深度D1为0.2厘米。在一些实施例中，流动通道板7000的宽度D2为0.5厘米。在一些实施例中，一个或多个上述测量值可以是其他值。
现在参照图71和图72，提供了图示了示例测试结果的示例图。特别地，图71所示的图7100图示了包含噪声的示例原始信号，并且图72所示的图7200图示了已经去除了噪声的示例处理信号。
如图71和图72所示，图示了来自三个流动通道的示例信号。例如，图71的曲线7101图示了由示例成像部件基于在第一流动通道中检测到样品介质或参考介质而生成的示例原始信号，并且图72的曲线7202图示了基于来自第一流动通道的原始信号的示例处理信号。作为另一示例，图71的曲线7103图示了由示例成像部件基于在第二流动通道中检测到样品介质或参考介质而生成的示例原始信号，并且图72的曲线7204图示了基于来自第二流动通道的原始信号的示例处理信号。作为另一示例，图71的曲线7105图示了由示例成像部件基于在第三流动通道中检测到样品介质或参考介质而生成的示例原始信号，并且图72的曲线7206图示了基于来自第三流动通道的原始信号的示例处理信号。
在图71和图72中所示的示例中，三个通道的示例可以允许使用至少第一参考介质作为阴性参考(例如，蒸馏水)和第二参考介质作为阳性参考(例如，靶向病毒替代品)来测试样品介质。例如，样品介质、第一参考介质和第二参考介质可以分别是第一流体、第二流体和第三流体，其可以分别注入到单泵多通道射流系统的第一阀、第二阀和第三阀。可以使用泵将缓冲溶液注入到单泵多通道射流系统中。
在一些实施例中，在切换阀之后，三种不同的流体(例如，一种样品介质和两种参考介质)可以行进通过三个流动通道。在一些实施例中，来自三个流动通道的信号可以用于基于利用阴性参考和阳性参考的处理来定量地提供测试结果。当在相同条件下执行多通道测试时，可以通过处理来自不同通道的信号来抵消常见的噪声和变化(诸如感测系统的热、结构变化和漂移)，如图72的图7200所示。
尽管上面的描述提供了一些使用三个流动通道的示例，但是要注意，本公开的范围不限于上面的描述。例如，在一些实施例中，单个流动通道可以在示例流动通道板中实现，并且单个流动通道可以被定位在波导的顶部上以覆盖波导中的一个或多个样品通道和/或一个或多个参考通道。在一些实施例中，更多的流动通道可以设置有不同的目标替代品，以在一个测试中具有多个结果。在一些实施例中，可以在每个通道中设置多个传感器以提供纠错和降噪。在一些实施例中，可以添加掩埋感测区域以提供绝对参考，从而利用来自周围环境的信号来补偿传感器信号变化。
如上所述，根据本公开的实施例的示例样品测试设备可以实现将激光束发射到波导的光源。注意，基于光波导的设备正在从生物传感到量子计算，到通信和数据处理的各种应用中找到用途。在这些应用中的一些应用中，波导是系统的永久部分。但是在其他情况下，尤其是在生物感测应用中，它们可能需要是可移除的和一次性的，这带来了一些技术挑战，因为在可以使用激光之前，通常必须将激光正确地耦合到波导中。将激光正确地耦合到波导通常需要将波导与激光器的焦点(或光已经受到约束的光纤或另一波导)对准在几微米内。这种要求可能超出机械零件的机械加工或制造所能达到的公差。
这样，在将波导插入系统后，波导需要与光源主动对准。然而，手动对准可能是耗时的并且需要熟练的操作员。此外，与正常使用相关联的各种冲击和振动(例如，将设备放在桌上、用肘撞击桌子、附近运行的大声机器)可以使波导相对于光源移动至少几微米，从而需要重复对准过程。
根据本公开的各个实施例，提供了一种激光对准系统，其提供了激光到波导的自动对准。例如，本公开的各个实施例可以包括特征，其可以将信号提供给自动对准系统，即使当激光源最初与波导严重不对准时。本公开的各个实施例可以允许通过提供反馈信号(其可以用于校正漂移)在对准期间使用成本较低的致动器(其可能随时间漂移)。
本公开的各个实施例可以提供相对于其他系统的各种技术优势，包括，但不限于，提供反馈，即使当激光器与波导严重不对准时。本公开的各个实施例与在连续主动伺服控制过程中使用的便宜的高漂移致动器兼容。
在本公开的各个实施例中，提供了一种示例方法。该示例方法可以包括在波导芯片上图案化至少一些光学特征，以及在其中安装有波导芯片的保持器上图案化一些光学特征。在一些实施例中，当激光源在光学特征之一上发射激光时，光学特征可以引起激光的重定向(例如，仅高空间频率或低空间频率光被重定向)和/或改变其特性(例如，光强度的变化)。在一些实施例中，如上所述的成像部件(诸如照相机像素阵列或一个或多个光电二极管)可以被定位在特定位置处以检测激光。在一些实施例中，照相机像素阵列或一个或多个光电二极管可以将检测到的激光转换成信号，该信号可以被传输到处理器。基于信号，处理器可以将控制信号发送到致动器或马达以移动光源，使得其与波导正确对准(另外，或可替代地，以移动波导，使得其与光源正确对准)。
例如，基于信号，处理器可以将控制信号发送到致动器或马达，以指示光源应在“水平”尺寸上(例如，在波导芯片的平面中)移动哪个方向。在一些实施例中，可以将激光从图案化到波导本身中的光栅耦合器重定向，使得即使激光源最初在水平维度上远远不对准，也可以将激光源与通向光栅耦合器的波导重新对准。在一些实施例中，光栅耦合器可以将这些激光竖直重新定向到照相机像素阵列或一个或多个光电二极管上，并且当激光源与波导芯片的一侧对准时相较于当激光源与波导芯片的另一侧对准时，所得信号不同。这样，由照相机像素阵列或一个或多个光电二极管生成的信号可以指示激光源(或波导芯片)需要以哪种方式移动以正确地对准(例如，与配置为接收激光并且将其引导到波导芯片的输入耦合器对准)。
另外，或可替代地，在“竖直”尺寸上(例如，在垂直于波导芯片的平面中)，与安装件的在芯片下方的部分而不是安装件的在芯片上方的部分不同地将信号反射到一个或多个光电二极管或照相机像素阵列上。
现在参照图73A、图73B和图73C，图示了示例图，其图示了在竖直维度上将激光源与波导芯片对准的示例方法。特别地，图73A、图73B和图73C所示的示例方法可以基于由照相机像素阵列检测到的信号在竖直方向上将激光源与波导芯片对准。在一些实施例中，本文所示的示例可以提供许多技术优势，包括，但不限于，提供针对背景光污染的稳固对准，适应激光强度变化和避免来自寄生反射或散射的干扰。
在图73A、图73B和图73C所示的示例中，图示了波导安装件7301、包括多个层(例如，第一层7303和第二层7305)的波导芯片以及流体盖7307。在一些实施例中，波导芯片安装在波导安装件7301的顶表面上。在一些实施例中，流体盖7307安装在波导芯片的顶表面上。在一些实施例中，第二层7305安装在第一层7303的顶表面上。
在一些实施例中，波导安装件7301和波导芯片可以具有不同的反射激光的反射率。例如，波导安装件7301可以具有95％的反射率。另外，或可替代地，波导芯片的第一层7303可以包括硅并且具有40％的反射率。另外，或可替代地，波导芯片的第二层7305可以包括具有4％的反射率的氧化硅。
现在参照图73A，在一些实施例中，示例方法可以包括将激光源7309瞄准波导安装件7301。特别地，激光源7309可以发射激光，并且激光可以行进通过分束器7311和准直仪7313，类似于上面描述的。由于将激光源7309瞄准波导安装件7301，并且波导安装件7301具有95％的反射率，波导安装件7301可以将激光反射回到分束器7311，并且分束器7311在朝向成像部件7317(例如，照相机像素阵列)的竖直维度上向上重定向激光。
在一些实施例中，示例方法可以包括基于使分束器7311翻倒和/或倾斜最大化由成像部件3717检测的激光的亮度。
在一些实施例中，示例方法可以包括引起激光源7309在竖直维度上向上移动。在图73A所示的示例中，激光源7309、分束器7311和准直仪7313被固定在激光壳体7315内并且彼此对准。在一些实施例中，激光壳体7315可移动地位于竖直支撑壁7321上。例如，激光壳体7315可以附接到一个或多个滑动机构(例如，上述滑块/轨道机构)，并且激光壳体7315在一个或多个滑动机构上的位置由一个或多个致动器或马达控制(例如，致动器或马达可以控制滑块在轨道上的位置)。如上所述，致动器或马达由处理器控制，并且示例方法可以包括将控制信号从处理器传输到致动器或马达，使得激光源7309在竖直维度上向上移动。
在一些实施例中，一个或多个水平支撑壁(例如，水平支撑壁7319和水平支撑壁7323)设置在竖直支撑壁7321的内表面上。在图73A、图73B和图73C所示的示例中，成像部件7317安装在水平支撑壁7319上。
在一些实施例中，该示例方法可以包括通过处理器使激光源或从其折射或反射的光学元件在竖直维度上移动，直到检测到来自表面的背反射功率的变化。在一些实施例中，波导嵌入其中的电介质的特征反射率可用作指示激光何时入射到该膜上的信号。例如，随着激光源7309继续在竖直维度上向上移动，由激光源7309发射的激光到达第一层7303。如上所述，与波导安装件7301的95％的反射率相比，第一层7303具有40％的反射率。这样，随着激光源7309在竖直维度上从瞄准波导安装件7301向上移动到瞄准第一层7303，由成像部件7317接收到的光变得更暗。
在一些实施例中，随着激光源7309继续在竖直维度上向上移动时，由激光源7309发射的激光到达第二层7305，如图73B所示。如上所述，与第一层7303的40％的反射率相比，第二层7305具有4％的反射率。这样，随着激光源7309在竖直维度上从瞄准第一层7303向上移动到瞄准第二层7305，由成像部件7317接收到的光变得更暗。
在一些实施例中，一旦由激光源7309发射的激光到达第二层7305，成像部件7317可以检测由于来自在第二层7305处蚀刻的光栅耦合器的反射激光而引起的光栅耦合器光斑。在一些实施例中，来自光栅耦合器的反射激光行进通过安装在成像部件7317上的准直仪7316，从而形成由成像部件7317检测到的一个或多个光栅耦合器光斑。
在一些实施例中，一旦成像部件检测到一个或多个光栅耦合器光斑，示例方法还包括引起激光源7309的竖直移动停止，并且发起激光源7309的水平移动。在一些实施例中，一旦出现一个或多个光栅耦合器光斑，处理器可以确定激光源7309在竖直维度上正确对准，并且可以开始在水平维度上进行激光源的对准。至少结合图74、图75A和图75B进一步描述与水平维度上的对准相关联的细节。
在一些实施例中，当激光源7309在竖直维度上连续向上移动时，激光源7309可能会无意中从瞄准第二层7305移动到瞄准流体盖7307，如图73C所示。在一些实施例中，流体盖7307可以包括表面上的附加光栅。当激光源7309朝向流体盖7307发射激光时，成像部件7317可以检测由于激光被流体盖7307的表面上的附加光栅重定向而引起的附加光斑。在一些实施例中，这些附加光斑出现在与激光瞄准第二层7305时由成像部件检测到的光栅耦合器光斑不同并且远离其的位置处。基于这些位置，处理器可以确定激光源7309已经向上移动并通过了第二层7305，并且可能导致激光源7309在竖直维度上向下移动。
现在参照图74，图示了示例波导芯片7402的示例俯视图7400。特别地，示例俯视图7400图示了示例波导芯片7402上的示例光栅耦合器图案，其可以促进激光源在上述水平维度上的对准。
在图74所示的示例中，示例波导芯片7402可以包括光学通道7404，其对应于在激光源正确对准时激光源应瞄准的正确通道(例如，波导的样品通道或参考通道)。在一些实施例中，流体盖7405可以设置在示例波导芯片7402的顶表面上。
在一些实施例中，示例波导芯片7402可以包括一个或多个附加对准通道，诸如，但不限于，对准通道7406、对准通道7408、对准通道7410、对准通道7412、对准通道7414和对准通道7416。
在一些实施例中，每个对准通道可以包括在对准通道上蚀刻的一个或多个光栅耦合器(例如，对准通道7406的光栅耦合器7418)。在一些实施例中，每个光栅耦合器以特定的空间频率重定向激光。如上所述，重定向的激光可进一步形成成像部件所检测到的一个或多个光栅耦合器光斑。这样，基于检测到的光栅耦合器光斑的空间频率，处理器可以导致激光源在水平维度上移动，使得激光源与波导芯片正确对准。
在图74所示的示例中，光学通道7404可以将波导芯片7402分成两个侧面：在光学通道7404的第一侧面上蚀刻一个或多个对准通道(包括对准通道7406、对准通道7408、对准通道7410)，而在光学通道7404的第二侧面上蚀刻一个或多个对准通道(包括对准通道7412、对准通道7414、对准通道7416)。在一些实施例中，在光学通道7404的第一侧面上蚀刻的对准通道可以包括光栅耦合器，该光栅耦合器以与来自从光学通道7404在第二侧面上蚀刻的对准通道的光栅耦合器重定向激光的空间频率不同的空间频率重定向激光。
例如，对准通道7406、对准通道7408、对准通道7410可以包括以低空间频率重定向激光的光栅耦合器，并且对准通道7412、对准通道7414、对准通道7416可以包括以高空间频率重定向激光的光栅耦合器。
现在参照图75A和图75B，图示了示例图，其图示了在水平维度上将激光源与波导芯片对准的示例方法。特别地，图75A和图75B所示的示例方法可以基于由照相机像素阵列检测到的信号在水平维度上将激光源与波导芯片对准。
类似于上面结合图74描述的波导7402，图75A和图75B所示的波导芯片7503可以包括光学通道7511，其对应于在激光源正确对准时激光源应瞄准的正确通道(例如，波导的样品通道或参考通道)。示例波导芯片7503可以包括一个或多个附加对准通道，诸如，但不限于，位于光学通道7511的第一侧面上的对准通道7505、对准通道7507和对准通道7509以及位于光学通道7511的第二侧面上的对准通道7513、对准通道7515和对准通道7517。
类似于上面描述的，对准通道7505、对准通道7507和对准通道7509可以以高空间频率重定向激光，而对准通道7513、对准通道7515和对准通道7517可以以低空间频率重定向激光。在一些实施例中，对准通道7505、对准通道7507和对准通道7509、对准通道7513、对准通道7515和对准通道7517中的每一个可以以不同的空间频率重定向激光。在一些实施例中，对准通道7505、对准通道7507和对准通道7509、对准通道7513、对准通道7515和对准通道7517中的每一个可以以不同的空间频率重定向激光。
在一些实施例中，示例方法可以包括使激光源或从其折射或反射的光学元件在由从形成在一个或多个波导中的光栅衍射到目标区域的任一侧的光的图案所指示的方向上在水平维度上移动，以耦合到主功能波导或波导的主通道中。在一些实施例中，光栅的位置或空间频率在目标区域的一侧与另一侧不同，如本文所述。例如，激光源7501可以通过致动器或马达在水平维度上移动，并且成像部件可以检测上述一个或多个光栅耦合器光斑。例如，当成像部件检测到具有高空间频率的一个或多个光栅耦合器光斑时，处理器可以确定激光源7501已经向左侧移动得太远，并且可以使激光源7051向右侧移动，如图75A所示。如本文所使用的，相对的“左”和“右”侧是基于从激光源7501朝向波导芯片7503的激光的方向观察的。作为另一示例，当成像部件检测到具有低空间频率的一个或多个光栅耦合器光斑时，处理器可以确定激光源7501已经向右侧移动得太远，并且可以使激光源7501向左侧移动，如图75B所示。在一些实施例中，对准通道7505、对准通道7507和对准通道7509、对准通道7513、对准通道7515和对准通道7517中的每一个可以以不同的空间频率重定向激光。在这样的实施例中，处理器可以基于检测到的空间频率来确定激光源7501的位置，并且可以使激光源7501相应地移动。在一些实施例中，处理器可使激光源在水平维度上连续移动，直到激光源7501在水平维度上正确对准。
现在参照图76A、图76B和图76C，图示了示例图，其图示了在竖直维度上将激光源与波导芯片对准的示例方法。特别地，图76A、图76B和图76C所示的示例方法可以基于由一个或多个光电二极管检测到的信号在竖直方向上将激光源与波导芯片对准。
在图76A、图76B和图76C所示的示例中，图示了波导安装件7601、包括多个层(例如，第一层7603和第二层7605)的波导芯片以及流体盖7607。在一些实施例中，波导芯片安装在波导安装件7601的顶表面上。在一些实施例中，流体盖7607安装在波导芯片的顶表面上。在一些实施例中，第二层7605安装在第一层7603的顶表面上。
在一些实施例中，波导安装件7601和波导芯片可以具有不同的反射激光的反射率。例如，波导安装件7601可以具有95％的反射率。另外，或可替代地，波导芯片的第一层7603可以包括硅并且具有40％的反射率。另外，或可替代地，波导芯片的第二层7605可以包括具有4％的反射率的氧化硅。
现在参照图76A，在一些实施例中，示例方法可以包括将激光源7609瞄准波导安装件7601。特别地，激光源7609可以发射激光，并且激光可以行进通过分束器，类似于上面描述的。由于将激光源7609瞄准波导安装件7601，并且波导安装件7601具有95％的反射率，波导安装件7601可以基于分束器7611来反射激光，并且分束器7611在朝向光电二极管7616的竖直维度上向上重定向激光。
在一些实施例中，示例方法可以包括引起激光源7609在竖直维度上向上移动。在图76A所示的示例中，激光源7609和分束器7611被固定在激光壳体7315内并且彼此对准。在一些实施例中，激光壳体7615可移动地位于竖直支撑壁7621上。例如，激光壳体7615可以附接到一个或多个滑动机构(例如，上述滑块/轨道机构)，并且激光壳体7615在一个或多个滑动机构上的位置由一个或多个致动器或马达控制(例如，致动器或马达可以控制滑块在轨道上的位置)。如上所述，致动器或马达由处理器控制，并且示例方法可以包括将控制信号从处理器传输到致动器或马达，使得激光源7609在竖直维度上向上移动。
在一些实施例中，一个或多个水平支撑壁(例如，水平支撑壁7619和水平支撑壁7623)设置在竖直支撑壁7621的内表面上。在图76A、图76B和图76C所示的示例中，一个或多个光电二极管7614安装在水平支撑壁7619上。
在一些实施例中，随着激光源7609继续在竖直维度上向上移动，由激光源7609发射的激光到达第一层7603。如上所述，第一层7603具有40％的反射率(与波导安装件7601的95％的反射率相比)。这样，随着激光源7609在竖直维度上从瞄准波导安装件7601向上移动到瞄准第一层7603，由光电二极管7616接收到的光变得更暗。
在一些实施例中，随着激光源7609继续在竖直维度上向上移动，由激光源7609发射的激光到达第二层7605，如图76B所示。如上所述，与第一层7603的40％的反射率相比，第二层7605具有4％的反射率。这样，随着激光源7609在竖直维度上从瞄准第一层7603向上移动到瞄准第二层7605，由发光二极管7616接收到的光变得更暗。
在一些实施例中，处理电路系统可以基于检测到的反射率来确定激光源7609正瞄准第二层7605。
现在参照图77，图示了示例图7700。特别地，示例图7700图示了背反射信号功率(例如，如图76A至图76C所示的光电二极管7616所检测到的)与激光源(例如，激光源7609)在竖直维度上的位置之间的示例关系。
在示例图7700中，背反射信号功率的示例阈值被设置为4％，其对应于第二层的反射率。在一些实施例中，可以通过将由光电二极管检测到的光信号的功率除以由激光源发射的光的功率来计算背反射信号功率。在一些实施例中，功率监测二极管被实现以区分激光功率变化和反射率变化。
在一些实施例中，当检测到的背反射信号功率高于4％时，处理器可以使激光源在竖直维度上向上移动(如图76A所示)。当检测到的背反射信号功率低于4％时，处理器可以使激光源在竖直维度上向下移动(如结合至少图76C进一步详细描述的)。在一些实施例中，当检测到的背反射信号功率为大约4％(例如，在15um内)时，处理器确定激光源在竖直方向上正确对准。
返回参照图76B，在一些实施例中，一旦处理器确定激光源7609瞄准第二层7605，示例方法还包括引起激光源7609的竖直移动停止，并且发起激光源7609的水平移动。在一些实施例中，处理器可以确定激光源7609在竖直维度上正确地对准，并且可以开始激光源在水平维度上的对准。至少结合图78、图79A和图79B进一步描述与水平维度上的对准相关联的细节。
在一些实施例中，当激光源7609在竖直维度上连续向上移动时，激光源7609可能会无意中从瞄准第二层7605移动到瞄准流体盖7607，如图76C所示。在一些实施例中，流体盖7607可以具有低反射率，并且光电二极管7616可能几乎检测不到反射光，从而指示低于阈值的背反射信号功率，如图77所示。在该示例中，处理器可以确定激光源7609已经过于向上移动并通过了第二层7605，并且可以使激光源7609在竖直维度上向下移动。
现在参照图78，提供了示例波导芯片7802的示例俯视图7800。特别地，示例俯视图7800图示了示例波导芯片7802上的示例光栅耦合器图案，其可以促进如上所述的激光源在水平维度上的对准。
在图78所示的示例中，示例波导芯片7802可以包括光学通道7804，其对应于在激光源正确对准时激光源应瞄准的正确通道(例如，波导的样品通道或参考通道)。在一些实施例中，流体盖7805可以设置在示例波导芯片7802的顶表面上。
在一些实施例中，示例波导芯片7802可以包括一个或多个附加对准通道，诸如，但不限于，对准通道7806、对准通道7808、对准通道7810、对准通道7812、对准通道7814和对准通道7816。在一些实施例中，每个对准通道可以包括在对准通道上蚀刻的一个或多个光栅耦合器(例如，对准通道7806的光栅耦合器7818)。
在图78所示的示例中，光学通道7804可以将波导芯片7802分成两个侧面：在光学通道7804的第一侧面上蚀刻一个或多个对准通道(包括对准通道7806、对准通道7808、对准通道7810)，而在光学通道7804的第二侧面上蚀刻一个或多个对准通道(包括对准通道7812、对准通道7814、对准通道7816)。在一些实施例中，在光学通道7804的第一侧面上蚀刻的对准通道可以包括光栅耦合器，该光栅耦合器以与在光学通道7804的第二侧面上的对准通道中光栅耦合器相应的位置不同地位于它们相应的对准通道中。
例如，对准通道7806、对准通道7808和对准通道7810可以包括光栅耦合器，与光栅耦合器在对准通道7812、对准通道7814和对准通道7816中的位置相比，所述光栅耦合器被定位为更靠近激光源。如上所述，每个光栅耦合器可以重定向激光(，在竖直维度上向上)。在一些实施例中，一个或多个光电二极管位于每个光栅耦合器上方，以接收来自每个光栅耦合器的反射激光。在一些实施例中，基于一个或多个光电二极管中的哪一个检测反射激光，处理器可以在水平维度上对准激光源。
现在参照图79A和图79B，图示了示例图，其图示了在水平维度上将激光源与波导芯片对准的示例方法。特别地，图79A和图79B所示的示例方法可以基于由一个或多个光电二极管检测到的信号在水平维度上将激光源与波导芯片对准。
类似于上面结合图78描述的波导7802，图79A和图79B所示的波导芯片7903可以包括光学通道7911，其对应于在激光源正确对准时激光源应瞄准的正确通道(例如，波导的样品通道或参考通道)。示例波导芯片7903可以包括一个或多个附加对准通道，诸如，但不限于，位于光学通道7911的第一侧面上的对准通道7905、对准通道7907和对准通道7909以及位于光学通道7911的第二侧面上的对准通道7913、对准通道7915和对准通道7917。
如图79A和图79B所示，与对准通道7913、对准通道7915和对准通道7917的光栅耦合器的位置相比，对准通道7905、对准通道7907和对准通道7909的光栅耦合器被定位为更靠近激光源7901。在一些实施例中，一个或多个光电二极管可以位于对准通道7905、对准通道7907和对准通道7909的光栅耦合器的上方，并且一个或多个光电二极管可以位于对准通道7913、对准通道7915和对准通道7917的光栅耦合器的上方。
在一些实施例中，激光源7901可以通过致动器或马达在水平维度上移动，并且一个或多个光电二极管可以检测上述一个或多个信号。例如，当位于对准通道7907的光栅耦合器的上方的一个或多个光电二极管检测到反射激光时，处理器可以确定激光源7901已经向左侧移动得太远，并且可以使激光源7051向右侧移动，如图79A所示。如本文所使用的，相对的“左”和“右”侧是基于从激光源7901朝向波导芯片7903的激光的方向观察的。作为另一示例，当位于对准通道7913的光栅耦合器的上方的一个或多个光电二极管检测到反射激光时，处理器可以确定激光源7901已经向右侧移动得太远，并且可以使激光源7901向左侧移动，如图79B所示。在一些实施例中，基于光电二极管中没有一个检测到任何反射激光，处理器可以使激光源在水平维度上连续移动，直到激光源7901正确地对准为止。
在一些实施例中，提供了一种将激光源与波导芯片对准的示例方法。在一些实施例中，当在竖直维度或水平维度上将激光源与波导对准时，致动器或马达可以使激光源在由处理器确定的方向上采取大约100um的移动步长，并且当基于上述示例满足阈值时(例如，当空间频率变化时或当光电二极管检测到反射光时)停止。在一些实施例中，本公开的示例可以接合微调控制马达。另外，或可替代地，当在竖直维度或水平维度上将激光源与波导对准时，致动器或马达可以使激光源在由处理器确定的方向上连续扫掠，直到超过目标阈值为止。一旦超过目标阈值，处理器可以使激光源在相反的方向上移动，直到再次超过目标阈值。这个过程可以重复以确定用于对准激光源的最佳位置(例如，超过目标阈值的确切位置)。
与样品测试相关联的许多技术挑战之一(例如，当测试收集到的样品中是否存在病毒时)是假阴性或假阳性读数。例如，在抗原或分子测试中，需要标识和消除假阴性读数。当样品的测试结果(例如，通过拭子或呼吸/气溶胶采样设备收集)为阴性时，确定结果是否为阴性可能很有挑战性，因为收集的样品中没有病毒含量，或者是否因为已经收集到的样品的数量不足。
本公开的各个实施例可以克服上述挑战。例如，在用于病毒测试的呼吸气溶胶的样品收集期间，收集到的样品可以包括一种或多种天然存在于呼吸气溶胶中的蛋白质、生物化学物质或酶，不管是否存在病毒含量(例如，不管呼吸气溶胶是否会被病毒传染)。可以分析收集到的样品中这类蛋白质、生物化学物质和/或酶的浓度水平，这可以为确定是否已经收集到足够量的样品提供基础。这样，本公开的各个实施例可以减少或消除报告假阴性结果的可能性。
现在参照图80，图示了示例图8000。特别地，示例图8000图示了样品介质在箭头8008所示的方向上流过波导的流动通道8002。例如，波导可被配置为接收包括生物含量的非病毒指示物和生物含量的病毒指示物的样品介质。
在一些实施例中，收集到的样品介质不仅可以包括生物含量的病毒指示物8004，而且可以包括生物含量的非病毒指示物8006。在本公开中，术语“生物含量的病毒指示物”是指收集到的样品中的蛋白质/生物化学物质/酶，其指示样品测试设备要检测的生物含量在收集到的样品中的存在。生物含量的病毒指示物的示例可以包括，但不限于，样品测试设备要检测的病毒、与样品测试设备要检测的病毒相关联的蛋白质片段和/或与病毒状态或状况相关联的生物标记。术语“生物含量的非病毒指示物”是指始终存在于收集到的样品中的蛋白质/生物化学物质/酶，不管样品测试设备要检测的生物含量是否存在于收集到的样品中。生物含量的非病毒指示物的示例可以包括，但不限于，总是存在于呼气呼吸中的某些氨基酸、某些挥发性有机化合物等。
现在参照图81，图示了示例方法8100。特别地，示例方法8100图示了利用最小可行浓度的蛋白质、生物化学物质和/或酶来确定是否已经收集了足够数量的样品。一旦确认收集到的样品中的最小浓度，就可以确定已经收集了足够数量的样品来进行准确的测试。
示例方法8100从步骤/操作8101开始并且进行到步骤/操作8103。在步骤/操作8103处，示例方法8100包括检测收集到的样品中的生物含量的非病毒指示物和/或确定收集到的样品中生物含量的非病毒指示物的浓度水平。
在一些实施例中，示例方法8100可以实现根据本公开的各种样品测试设备以检测收集到的样品中的生物含量的非病毒指示物。例如，可以将收集到的样品提供给本文描述的流动通道。在一些实施例中，流动通道可以配置为检测生物含量的非病毒指示物的浓度水平。作为示例，流动通道可以检测到收集到的样品在收集到的样品中包括0.5质量/毫升的生物含量的非病毒指示物。
返回参照图81，在步骤/操作8105处，示例方法8100包括确定生物含量的非病毒指示物的浓度水平是否满足阈值。
在一些实施例中，可以基于要测试的生物含量的非病毒指示物和/或生物含量的病毒指示物来确定阈值。例如，如果一种生物含量的非病毒指示物通常在收集到的样品中具有1质量/毫升的浓度水平，则可以将阈值设置为1质量/毫升。作为另一示例，如果检测一种生物含量的病毒指示物要求生物含量的非病毒指示物处于至少2质量/毫升的浓度水平，则可以基于2质量/毫升的浓度水平调节阈值。
在一些实施例中，可以基于收集多个样品并计算样品中生物含量的非病毒指示物的平均值或平均浓度水平来确定阈值。在一些实施例中，可以以其他方式确定阈值。
返回参照图81，如果在步骤/操作8105处，生物含量的非病毒指示物的浓度水平满足阈值，则示例方法8100进行到步骤/操作8107。在步骤/操作8107中，示例方法8100包括检测生物含量的病毒指示物的数量。
从以上示例继续，如果阈值为0.2质量/毫升，并且在步骤/操作8103处检测到的生物含量的非病毒指示物的浓度水平为0.5质量/毫升，则生物含量的非病毒指示物的浓度水平满足阈值。换句话说，已经收集到足够数量的样品以确保准确的测试。
在一些实施例中，示例方法8100可以实现根据本公开的各种样品测试设备以检测收集到的样品中的生物含量的病毒指示物的数量。例如，可以将收集到的样品提供给本文描述的流动通道。在一些实施例中，流动通道可以配置为检测生物含量的病毒指示物的浓度水平。
返回参照图81，如果在步骤/操作8105处，生物含量的非病毒指示物的数量不满足阈值，则示例方法8100进行到步骤/操作8109。在步骤/操作8109处，示例方法8100包括传输警告信号。
从以上示例继续，如果阈值为1质量/毫升，并且在步骤/操作8103处检测到的生物含量的非病毒指示物的浓度水平为0.5质量/毫升，则生物含量的非病毒指示物的浓度水平不满足阈值。换句话说，还未收集到足够数量的样品以确保准确的测试。
在一些实施例中，警告信号可以由处理器生成并且被传输到显示设备(诸如，但不限于，计算机显示器)。例如，警告信号可以使显示设备显示消息，以警告用户还未收集到足够数量的样品和/或测试结果可能不准确。在一些实施例中，用户可以丢弃收集到的样品，并且可以发起新样品的收集。
返回参照图81，在步骤/操作8107和/或步骤/操作8109之后，示例方法8100结束于步骤/操作8111。
现在参照图82，图示了示例方法8200。特别地，示例方法8200图示了利用生物含量的非病毒指示物的浓度水平来估算不同的收集到的样品中生物含量的病毒指示物的比较浓度水平。
示例方法8200从步骤/操作8202开始并且进行到步骤/操作8204。在步骤/操作8204中，示例方法8200包括检测多个收集到的样品中生物含量的非病毒指示物的浓度水平。
类似于上面结合至少图81的步骤/操作8103描述的那些，在一些实施例中，示例方法8200可以实现根据本公开的各种样品测试设备以检测收集到的样品中生物含量的非病毒指示物的浓度水平。
作为示例，示例方法8200可以确定第一收集到的样品包括0.8质量/毫升的生物含量的非病毒指示物，并且第二收集到的样品包括1.8质量/毫升的生物含量的非病毒指示物。
在步骤/操作8206处，示例方法8200包括检测多个收集到的样品中生物含量的病毒指示物的浓度水平。
类似于上面结合至少图81的步骤/操作8107描述的那些，在一些实施例中，示例方法8200可以实现根据本公开的各种样品测试设备以检测收集到的样品中生物含量的病毒指示物的浓度水平。
作为示例，示例方法8200可以确定第一收集到的样品包括0.4质量/毫升的生物含量的病毒指示物，并且第二收集到的样品包括0.6质量/毫升的生物含量的病毒指示物。
返回参照图82，在步骤/操作8208处，示例方法8200包括计算多个收集到的样品中生物含量的病毒指示物的比较浓度水平。
在本公开中，术语“生物含量的病毒指示物的比较浓度水平”是指基于多个收集到的样品中生物含量的非病毒指示物的浓度水平的多个收集到的样品中的收集到的样品中的生物含量的病毒指示物的归一化浓度水平。在一些实施例中，生物含量的非病毒指示物的浓度水平可以用作用于归一化不同的收集到的样品中生物含量的病毒指示物的浓度水平的标准。在一些实施例中，可以基于以下等式计算生物含量的病毒指示物的比较浓度水平：
在上面的等式中，CC表示生物含量的病毒指示物的比较浓度水平，Cv表示生物含量的病毒指示物的浓度水平，并且Cnv表示生物含量的非病毒指示物的浓度水平。
从上面的示例继续，第一收集到的样品具有0.8质量/毫升的生物含量的非病毒指示物和0.4质量/毫升的生物含量的病毒指示物。这样，第一收集到的样品的生物含量的病毒指示物的比较浓度水平为0.5。第二收集到的样品具有1.8质量/毫升的生物含量的非病毒指示物和0.6质量/毫升的生物含量的病毒指示物。这样，第二收集到的样品的生物含量的病毒指示物的比较浓度水平为0.33。在这种示例中，与第二收集到的样品的生物含量的病毒指示物的比较浓度水平相比，第一收集到的样品具有更高的生物含量的病毒指示物的比较浓度水平，这表明第一收集到的样品比第二收集到的样品更具传染性。
返回参照图82，在步骤/操作8208之后，示例方法8100结束于步骤/操作8210。
许多多通道波导照明面临技术挑战，诸如，但不限于，输入分束器导致通道之间的非均匀激光、低光效率、高输入功率要求等。例如，通道的数量越高，照射这些通道所需的总输入功率就越高，并且所需的总输入功率可能太高而不实用。这样，对于多通道波导，需要一种可替代的光输入方法。
在公开的各个实施例中，样品测试设备(诸如多通道波导生物传感器)可以同时检测多种病毒类型，以有效地克服与检测病毒变体相关联的技术挑战。在一些实施例中，示例样品测试设备(诸如扫描多通道波导生物传感器)使用扫描通过每个波导通道的激光束，将输入提供给波导通道。在扫描激光束输入的情况下，一次只照射一个通道，这确保了到波导中每个通道的激光束的输入功率是相同的。这样，本公开的各种实施例提供了一种向多个通道提供具有相同功率的激光束输入的机制。在一些实施例中，示例样品测试设备(诸如扫描多通道波导生物传感器)可以提供具有俯仰和滚动控制的线扫描(可选地与压电致动器一起)，这可以满足多通道波导输入对准要求。这样，本公开的各个实施例提供电磁扫描和对准控制，它们可以提供低成本解决方案。除了各种优点，诸如输入功率效率，一次向一个通道提供激光也会消除相邻通道之间的串扰和不必要的干扰，这会提供干净的信号，该信号提高了针对低浓度生物检测的灵敏度。
现在参照图83A至图83E，图示了与样品测试设备8300相关联的各个示例视图。特别地，图83A图示了样品测试设备8300的示例透视图。图83B图示了样品测试设备8300的另一示例透视图。图83C图示了样品测试设备8300的示例侧视图。图83D图示了样品测试设备8300的示例俯视图。图83E图示了沿图83C所示的线A-A’和在箭头所示的方向上观看的样品测试设备8300的示例剖视图。
现在参照图83A和图83B，示例样品测试设备8300包括波导平台8301。在一些实施例中，瞄准控制基部8303和波导基部8317设置在波导平台8301的顶表面上。在一些实施例中，瞄准控制基部8303与波导基部8317相邻设置。
在一些实施例中，激光源8305设置在瞄准控制基部8303的顶表面上。在一些实施例中，激光源8305可以包括配置为发射激光束的激光二极管，类似于本文所描述的。在一些实施例中，来自激光源8305的激光二极管的激光用图83E所示的准直透镜8307准直。在一些实施例中，准直激光束由扫描元件8309(其可以包括电磁扫描镜)反射以形成线扫描激光束。在一些实施例中，扫描激光束用各种透镜(诸如f-θ透镜)重新聚焦。例如，如图83A、图83B、图83D和图83E所示，扫描激光束由聚焦透镜8311重新聚焦并且随后由场透镜8313重新聚焦。
在一些实施例中，扫描元件8309安装在瞄准控制基部8303上。在一些实施例中，瞄准控制基部8303可以包括至少两个电磁致动器，用于瞄准控制基部8303(诸如电磁致动器8327和两个电磁致动器8329)的俯仰控制和滚动控制。在一些实施例中，电磁致动器可以调节瞄准控制基部8303的俯仰和滚动，使得从扫描元件8309反射的激光束可以与波导8331的输入端对准。
例如，现在参照图83C，瞄准控制基部8303可以包括轴承滚珠8335，其被插入瞄准控制基部8303的顶部部分8337的底表面与瞄准控制基部8303的底部部分8339的顶表面之间。在这种示例中，诸如激光源8305和扫描元件8309等部件设置在瞄准控制基部8303的顶部部分8337的顶表面上。另外，或可替代地，每个电磁致动器可以包括位于顶部部分8337与底部部分8339之间的止动弹簧。在一些实施例中，止动弹簧配置为在给定位置调节顶部部分8337与底部部分8339之间的距离。例如，(电磁致动器8327的)止动弹簧8341和(电磁致动器8329的)止动弹簧8345中的每一个可以在它们各自的位置调节顶部部分8337与底部部分8339之间的距离，从而调节瞄准控制基部8303的俯仰和滚动。
另外，或可替代地，瞄准控制基部8303可以包括一个或多个压电致动器，其被配置为调节瞄准控制基部8303相对于波导基部8317的位置。
在一些实施例中，波导基部8317包括具有多个通道的波导8331。在一些实施例中，多通道波导可以包括多个通道，该通道可以被设置成三组，用于阴性参考通道833A、样品通道8333B和阳性参考通道8333C。类似于上面描述的，每个组包括多个开口窗口通道和/或掩埋参考通道。例如，样品通道8333B可以包括开口窗口通道，该通道被涂覆用于一次测试中检测多种病毒变体的各种目标抗体。在一些实施例中，阴性参考通道8333A和阳性参考通道8333C包括掩埋参考通道，该通道预先布置为提供实时参考，以消除可能引起波导信号变化和漂移的热和结构干扰，以确保低浓度病毒检测的高灵敏度，类似于上述那些。
在一些实施例中，重新聚焦的扫描光束从通道到通道照射波导8331。在图83D所示的示例中，扫描光束可以照射通道8333A，并且再照射通道8333B，然后照射通道8333C。在一些实施例中，扫描元件8309配置为调节激光束与激光源8305的角，以形成扫描光束，本文描述了其细节。
在一些实施例中，样品测试设备8300还包括流体盖8319。类似于上面描述的，流体盖8319设置在波导基部8317的顶表面上，形成多个流体通道。在一些实施例中，每个流体通道可以包括配置为接收样品并将样品提供给流体通道的至少一个入口(例如，入口8321A)和配置为从流体通道排出样品的至少一个出口(例如，出口8321B)。
在一些实施例中，多个流体通道中的每一个设置在波导8331的通道((多个)阴性参考通道、(多个)样品通道和/或(多个)阴性参考通道)中的至少一个的顶部上。例如，现在参照图83D，在一些实施例中，阴性参考通道8333A覆盖有不具有来自相应流动通道的病毒的参考介质。在一些实施例中，样品通道8333B覆盖有来自相应流动通道的用于检测的样品介质。在一些实施例中，阳性参考通道8333C用来自相应的流动通道中的目标病毒替代品覆盖。
在一些实施例中，样品测试设备8300还包括成像部件8347，其被配置为检测干涉条纹图案，类似于上面描述的。
在一些实施例中，样品测试设备8300还包括设置在波导平台8301与波导基部8317之间的热绝缘器8315。在一些实施例中，热绝缘器8315包括隔热材料，该隔热材料可以最小化或减少温度波动对干涉条纹图案的影响。另外，或可替代地，样品测试设备8300包括与加热/冷却垫8323进行电子通信的热传感器8325。例如，基于由热传感器8325检测到的温度，处理器可以调节加热/冷却垫8323的温度，以便最小化或减少由温度波动引起的干扰。
在一些实施例中，样品测试设备8300的大小可以基于系统要求来设计。例如，图83D所示的样品测试设备8300可以具有26毫米的宽度W和76毫米的长度L。在一些实施例中，样品测试设备8300的宽度和/或长度可以具有其他值。
现在参照图84A至图84D，图示了与瞄准控制基部8400相关联的各个示例视图。特别地，图84A图示了瞄准控制基部8400的示例透视图。图84B图示了瞄准控制基部8400的另一示例透视图。图84C图示了瞄准控制基部8400的示例侧视图。图84D图示了瞄准控制基部8400的示例俯视图。
类似于上面结合图83A至图83E描述的，瞄准控制基部8400可以至少包括配置为发射激光束的激光源8401。在一些实施例中，激光束行进到扫描元件8403，该扫描元件8403朝向聚焦透镜8405重定向到租用光束。在一些实施例中，在穿过聚焦透镜8405之后，激光束进一步穿过场透镜8407并到达波导的输入端，类似于上面描述的。
在一些实施例中，瞄准控制基部8400可以包括一个或多个电磁致动器(例如，电磁致动器8411和电磁致动器8409)。在图84C所示的示例中，瞄准控制基部可以包括轴承滚珠8413，并且一个或多个电磁致动器中的每一个可以包括一个或多个止动弹簧(例如，止动弹簧8415和止动弹簧8417)，该止动弹簧配置为在瞄准控制基部8400的一个或多个位置处调节瞄准控制基部8400的顶部部分8442和底部部分8444之间的距离，以便控制瞄准控制基部8400的滚动和俯仰，类似于上面描述的。
在一些实施例中，瞄准控制基部8400的大小可以基于系统要求来设计。例如，如图84C所示，瞄准控制基部8400的高度H可以为13毫米。另外，或可替代地，如图84D所示，瞄准控制基部8400的长度L可以为36毫米，和/或瞄准控制基部8400的宽度可以为26毫米。另外，或可替代地，瞄准控制基部8400的高度、长度和/或宽度可以具有其他值。
现在参照图85A至图85E，图示了与扫描元件8500相关联的各个示例视图。特别地，图85A图示了扫描元件8500的示例透视图。图85B图示了扫描元件8500的另一示例分解图。图85C图示了扫描元件8500的另一示例分解图。图85D图示了扫描元件8500的示例侧视图。图85E图示了扫描元件8500的共振弯曲部8507的示例透视图。
在图85A至图85E所示的示例中，示例扫描元件8500包括衬底8501、线圈8503、磁体8505、共振弯曲部8507、扫描镜8509和垫片8511。
如图85A和图85B所示，线圈8503设置在衬底8501的表面上。如图85B、图85C和图85D所示，磁体8505设置在共振弯曲部8507的第一表面上，并且扫描镜8509设置在共振弯曲部8507与第一表面相对的第二表面上。在一些实施例中，垫片8511将衬底8501附接到共振弯曲部8507，并且将磁体8505对准到由线圈8503形成的中心环内。
在一些实施例中，当电流穿过线圈8503时，形成电磁场，导致磁体8505朝向或远离线圈8503移动。在一些实施例中，电磁场的强度由穿过线圈8503的电流的量控制。这样，通过调节线圈8503中的电流，可以调节磁体8505的运动。因为磁体8505设置在共振弯曲部8507(其又附接扫描镜8509)上，所以可以基于电磁场的强度调节扫描镜8509的位置。这样，通过调节线圈8503中的电流，可以调节扫描镜8509的位置，这又引导激光束以如上所述从通道到通道进行扫描。
图85E图示了示例共振弯曲部8507。在一些实施例中，共振弯曲部8507的表面包括附接到垫片8511的第一部分8513和附接到磁体8505的第三部分8517。在一些实施例中，共振弯曲部8507包括位于第一部分8513和第三部分8517之间的中间铰链8515。在一些实施例中，中间铰链8515是柔性的。
在一些实施例中，共振弯曲部8507的大小可以基于系统要求来设计。例如，共振弯曲部8507可以具有11毫米的长度L和5.6毫米的宽度W。在一些实施例中，长度L和/或宽度W可以具有其他值。
在各种应用中，示例测试设备(诸如波导病毒传感器)需要微射流来以受控的流率和注入定时输送样品介质和参考介质。本公开的各个实施例提供了集成式波导病毒传感器盒(也称为“波导盒”)，其包括配置为提供样品介质和参考介质的受控流率和注入定时的波导、流动通道、盒体和流体盖。在一些实施例中，波导盒允许具有对准特征的快速插入应用。在一些实施例中，封闭且密封的波导盒根据生物危害控制协议是一次性的，以满足临床使用。
现在参照图86A至图86F，图示了示例波导盒8600。特别地，图86A从顶部图示了波导盒8600的示例透视图。图86B从底部图示了波导盒8600的示例透视图。图86C图示了波导盒8600的示例分解图。图86D图示了波导盒8600的示例俯视图。图86E图示了波导盒8600的示例侧视图。图86F图示了波导盒8600的示例仰视图。在一些实施例中，波导盒8600可以是一次性使用的盒。在一些实施例中，波导盒8600可以与样本收集器一起实现并接收样品，诸如呼吸/呼出气溶胶样本(例如，呼出的气溶胶)和/或鼻拭子样本。
如图86C所示，示例波导盒8600包括波导8601、流动通道板8603、盒体8605、流体盖8607、排气过滤器8609和盒盖8611。在一些实施例中，流动通道板8603可实施为根据本文所述的各种示例的流动垫圈。
在一些实施例中，可以实现一个或多个激光对准方法、设备和/或系统以将波导8601和/或波导盒8600对准激光源，从而减少系统周转时间(例如，小于5分钟)。在一些实施例中，通过实现本文所述的一种或多种温度控制技术，波导8601的温度可以在样品的整个测试过程中保持均匀。在一些实施例中，流动通道板8603的底表面设置在波导8601的顶表面上。在一些实施例中，流动通道板8603中的每个流体通道与波导8601中的样品通道或参考通道之一对准，类似于上述那些。
在一些实施例中，盒体8605的底表面设置在流动通道板8603的顶表面上。如本文进一步描述的，盒体8605的底表面包括多个入口端口和出口端口。在一些实施例中，每个输出端口将样品介质或参考介质提供给流动通道板8603中的流动通道之一，并且每个输入端口接收来自流动通道板8603中的流动通道之一的样品介质或参考介质，本文描述了其细节。
在图86C所示的示例中，盒体8605包括缓冲容器8613、参考端口8619、样品端口8625和排气机室8631。
在一些实施例中，流体盖8607设置在盒体8605的顶表面上。在一些实施例中，流体盖8607包括致动器推件8615、参考注入管8621和样品注入管8627。在一些实施例中，致动器推件8615在盒体8605的缓冲容器8613的顶部上对准。在一些实施例中，参考注入管8621在参考端口8619的顶部上对准。在一些实施例中，样品注入管8627在样品端口8625的顶部上对准。
在一些实施例中，排气过滤器8609设置在盒体8605的顶表面上。在一些实施例中，排气过滤器8609对准以覆盖盒体8605的排气机室8631。
在一些实施例中，盒盖8611设置在流体盖8607和/或排气过滤器8609的顶部上。在一些实施例中，盒盖8611包括致动器开口8617、参考开口8623、样品开口8629和排气开口8633。在一些实施例中，致动器开口8617在致动器推件8615的顶部上对准。在一些实施例中，参考开口8623在参考注入管8621的顶部上对准。在一些实施例中，样品开口8629在样品注入管8627的顶部上对准。在一些实施例中，排气开口8633在排气过滤器8609的顶部上对准。
在图86B所示的示例中，波导8601的角从盒体8605暴露，这允许光学对准。在一些实施例中，波导8601的底表面也被清除以与加热/冷却垫接触以进行温度控制。
在一些实施例中，在组装波导盒8600时，可以实现仅局部加热的热熔接头(heatstaking joint)方法，以防止对生物激活的波导8601的损坏。附加地或替代地，在组装波导盒8600时可以实现其他方法。
例如，波导盒8600可以预先组装有盒体8605、流体盖8607、排气过滤器8609和盒盖8611。最后的组装是通过热熔来执行的，以固定生物激活的波导8601，并且将流动通道板8603密封在盒体8605与波导8601之间。在一些实施例中，波导盒8600然后用包括在缓冲容器8613以及流动通道板8603的流体通道中的PBS缓冲溶液(除了排放/废物室外)来填充。
当使用波导盒8600时，波导盒8600被放置在带有光学对准的读取仪器中，直接参考波导边缘特征。然后通过参考端口8619注入参考介质并随后通过样品端口8625注入样品介质来执行注入。在注入之后，然后将可变形致动器推件8615向下推，这又将缓冲容器8613中的缓冲溶液推动成移动通过流动通道。在图86A至图86F中所示的三个通道的示例中，流动与PBS缓冲溶液、流体和然后PBS缓冲溶液处于相同的顺序。流体包括阳性参考通道中的目标替代品(例如阳性参考介质)、阴性参考通道中的非病毒PBS(例如阴性参考介质)和样品通道中的患者样品(例如，样品介质)。串行流动路径提供来自参考通道和样品通道的同步信号，以便准确地得出测试结果，本文描述了其细节。
在一些实施例中，波导盒8600的大小可以基于系统要求来设计。例如，图86D所示的波导盒8600的宽度W可以为74毫米。另外，或可替代地，图86E所示的波导盒8600的高度H可以为68毫米。另外，或可替代地，图86E所示的波导盒8600的长度L可以为31毫米。另外，或可替代地，波导8601的宽度W’可以为44毫米。另外，或可替代地，宽度W、高度H、长度L和/或宽度W’可以具有其他值。
现在参照图87A至图87C，图示了示例波导8700。特别地，图87A图示了波导8700的示例透视图。图87B图示了波导8700的示例俯视图。图87C图示了波导8700的示例侧视图。
在图87A至图87C所示的示例中，示例波导8700包括用于样品介质和参考介质的多个通道。例如，示例波导8700可以包括第一通道8701、第二通道8703和第三通道8705。在一些实施例中，第一通道8701和第三通道8705是参考通道(例如掩埋通道)。在一些实施例中，第二通道8703是样品通道(例如敞开通道)。例如，第二通道8703可包括固定在表面上的生物测定试剂，以便检测和/或捕获样品中的病原体(例如SARS-CoV2病原体)，类似于上述那些。该捕获包括折射率变化，该折射率变化修改激光沿着波导8700的传播，类似于上述那些。由于渐逝转导机制(evanescent transduction mechanism)，使用示例波导8700测试样品需要非常少的样品制备。在一些实施例中，第一通道8701和第三通道8705可提供平行的阳性和阴性对照测定，其允许实时的消除噪声和定量样品中存在的病毒载量。由于渐逝转导机制，诊断需要非常少的样品制备。在一些实施例中，示例波导8700可以包括少于三个或多于三个的通道。例如，示例性波导8700可以包括在测试一个或多个样品时在使用中有效的八个光学通道。
如图87B和图87C所示，在一些实施例中，示例波导8700的长度L1为31000微米。在一些实施例中，示例波导8700中的通道的总长度L2为30000微米。在一些实施例中，每个通道的开口窗口部分的长度L3为15000微米。在一些实施例中，每个通道的掩埋部分的长度L4为8000微米。在一些实施例中，示例波导8700的宽度W为4400微米。在一些实施例中，波导8700的高度H为400微米。在一些实施例中，波导8700的一个或多个测量可以具有其他值。
现在参照图88A至图88D，图示了示例流动通道板8800。特别地，图88A图示了流动通道板8800的示例透视图。图88B图示了流动通道板8800的示例俯视图。图88C图示了从图88B中的A-A’切割并且从箭头方向观看的流动通道板8800的示例剖视图。图88D图示了流动通道板8800的示例侧视图。
在一些实施例中，示例流动通道板8800可以通过PDMS成型工艺制造，该PDMS成型工艺在波导盒的顶表面与盒体之间提供密封，形成多个流动通道。在图88A至图88D所示的示例中，示例流动通道板8800包括第一流动通道8802、第二流动通道8804和第三流动通道8806。
在一些实施例中，第一流动通道8802、第二流动通道8804和第三流动通道8806中的每一个可以对应于波导盒的波导中的通道之一。例如，结合图87A至图87C所示的波导8700进行参考，示例流动通道板8800的第一流动通道8802、第二流动通道8804和第三流动通道8806可以分别位于第一通道8701、第二通道8703和第三通道8705的顶部上。在一些实施例中，当波导8700定位在波导盒内时，波导盒提供到波导8700的入口和出口的光学通路，使得激光束可以通过波导发射，如本文所述。
在一些实施例中，每个流动通道可以接收来自入口开口的样品并且通过出口开口排出样品。在图88C所示的示例中，样品可以从入口开口8808流过第二流动通道8804，并且通过出口开口8810从第二流动通道8804离开。在一些实施例中，入口开口8808和出口开口8810中的每一个可以连接到盒体的出口端口和入口端口，本文描述了其细节。
现在参照图89A至图89E，图示了示例盒体8900。特别地，图89A从顶部图示了盒体8900的示例透视图。图89B从底部图示了盒体8900的示例透视图。图89C图示了盒体8900的示例俯视图。图89D图示了盒体8900的示例仰视图。图89E图示了盒体8900的示例侧视图。
在一些实施例中，盒体8900可以通过环烯烃共聚物(cyclic olefin copolymer)(COC)注塑成型工艺制造。在一些实施例中，盒体8900可包括下壳体、设置在下壳体上的垫圈和设置在垫圈上的上壳体。在一些实施例中，盒体8900提供各种射流、缓冲容器8901、样品注入端口8921、样品回路8925、参考注入端口8905、参考回路8909和排气机室8933。在一些实施例中，盒体8900中的各个回路和流动通道板中的各个回路串联连接以形成流体路径，从而确保样品介质和参考介质之间的完全相同流率，本文描述了其细节。在一些实施例中，盒体8900可以包括诸如ABS的材料。
例如，现在参照图89C(示例俯视图)和图89D(示例仰视图)，作为参考回路8909的端部端口的端口8911连接到流动通道板中的第一流动通道并且将输入流体提供给第一流动通道。第一流体通道也连接到端口8913并且将流体输出到端口8913。如图89D所示，端口8913是缓冲回路8915的一个端部，而缓冲回路8915的另一端部是端口8917，其连接到流动通道板中的第二流动通道并且将输入流体提供给第二流动通道。第二流动通道也连接到端口8919并且将流体输出到端口8919。如图89D所示，端口8919是样品回路8925的一个端部，而样品回路8925的另一端部是端口8927，其连接到流动通道板中的第三流动通道并且将输入流体提供给第三流动通道。第三流动通道也连接到端口8929并且将流体输出到端口8929。
在一些实施例中，可以在缓冲容器8901中提供缓冲溶液，该缓冲容器8901连接到端口8903。在一些实施例中，缓冲溶液已经脱气并且是无气泡的。在一些实施例中，缓冲容器8901中的缓冲溶液可以具有大于95ml的体积。在一些实施例中，缓冲容器8901中的缓冲溶液可具有其它值的体积。如上所述，端口8903连接到参考回路8909。如上所述，当向下推波导盒的致动器推件时，致动器推件又推动缓冲容器8901中的缓冲溶液以移动通过流动通道。
在一些实施例中，参考介质被提供给参考注入端口8905(例如，通过穿通注入)并且在波导盒的致动器推件被向下推动之后，通过连接到参考注入端口8905的端口8907行进到参考回路8909。如上所述，参考回路8909的端部是端口8911，其连接到流动通道板的第一通道。这样，参考介质行进通过流动通道板的第一通道。
如上所述，流动通道板的第一通道连接到端口8913。当参考介质行进通过第一通道时，它通过端口8913将第一通道中的缓冲溶液推至缓冲回路8915。如上所述，缓冲回路8915的端部是端口8917，其连接到第二通道。这样，缓冲溶液行进通过第二流动通道并且在端口8919处离开，该端口8919连接到样品回路8925。
在一些实施例中，样品介质被提供给样品注入端口8921(例如，通过穿通注入)并且并在波导盒的致动器推件被向下推动之后通过连接到样品注入端口8921的端口8923行进到样品回路8925。如上所述，样品回路8925的端部8927连接到流动通道板的第三通道。这样，样品介质行进通过流动通道板的第三通道并且在端口8929处离开。
在一些实施例中，端口8929通过端口8931连接到排气机室8933。这样，样品可以排放到排气机室8933中。
在一些实施例中，为了满足75mL总流量和30mL样品注入的要求，缓冲容器8901体积大于95mL，排气机室体积大于110mL，并且样品回路和参考回路容量中的每一个大于35mL。在一些实施例中，可以提供5至15uL/min的稳定流率范围达10至15分钟。在一些实施例中，上述要求、流率和/或体积中的一个或多个可以是其他值。
在一些实施例中，盒体的大小可以基于系统要求来设计。例如，图89C所示的盒体8900的宽度W可以为7.4毫米。图89E所示的盒体8900的高度H可以为7.4毫米。图89E所示的盒体8900的长度L可以为31毫米。在一些实施例中，盒体8900的宽度W、高度H和/或长度L可以具有其他值。
现在参照图90A至图90E，图示了示例流体盖9000。特别地，图90A从顶部图示了流体盖9000的示例透视图。图90B从底部图示了流体盖9000的示例透视图。图90C图示了流体盖9000的示例俯视图。图90D图示了流体盖9000的示例侧视图。图90E图示了流体盖9000的示例仰视图。
在一些实施例中，流体盖9000是可变形的，并且可以充当具有致动器的泵，该致动器配置为在精确位移控制下将缓冲容器中的缓冲溶液向下推。例如，流体盖9000可以包括通过注塑成型工艺形成的硅橡胶。在一些实施例中，流体盖9000可以包括ABS的材料。
在图90A至图90E所示的示例中，示例流体盖9000包括致动器推件9006、参考注入管9004和样品注入管9002，类似于上面结合图86A至86F描述的致动器推件8615、参考注入管8621和样品注入管8627。
现在参照图91A至图91C，图示了示例排气过滤器9100。特别地，图91A图示了排气过滤器9100的示例透视图。图91B图示了排气过滤器9100的示例侧视图。图91C图示了排气过滤器9100的示例仰视图。
在一些实施例中，排气过滤器9100可以包括透气性PTFE过滤器排气，该排气允许气态物质从波导盒中释放，而不会造成环境风险。
现在参照图92A至图92C，图示了示例盒盖9200。特别地，图92A图示了盒盖9200的示例透视图。图92B图示了盒盖9200的示例俯视图。图92C图示了盒盖9200的示例侧视图。
在一些实施例中，示例盒盖9200可以包括聚碳酸酯并且通过注塑成型工艺制造。在一些实施例中，示例性盒盖9200可包括一种或多种附加或替代材料，并且可通过一种或多种附加或替代工艺制造。在图92A至图92C所示的示例中，示例盒盖9200包括致动器开口9202、参考开口9204、样品开口9206和排气开口9208，类似于上面结合图86A至图86F描述的致动器开口8617、参考开口8623、样品开口8629和排气开口8633。
许多传染性疾病/病原体通过气溶胶液滴传播，并且几乎所有能够识别特定病原体(病毒、细菌等)的生物检测都依赖于基于液体的免疫测定。与病毒检测相关联的技术挑战之一是如何有效地从大空气体积中收集足够量的气溶胶用于随后的免疫测定。另一技术挑战是在采样过程期间保持病原体的活性。
许多系统专注于实现带有专用泵的采样器，该采样器在空间内采样更小百分比的空气。许多这样的采样器也被设计为识别病原体的RNA/DAN含量，并且因此不被设计为保持病原体的活性(例如作为整体)。保持病原体的完整对于评估气溶胶颗粒的传染性是至关重要的(例如，不能存活的病毒不会感染其他病毒，但在RAN分析中仍会显示阳性)。
根据本公开的各个实施例，样品收集设备集成到空调器的冷凝器单元中。现在参照图93A至图93B，图示了根据本公开的实施例的示例系统9300。
在图93A和图93B所示的示例中，示例系统9300包括蒸发器单元9302和冷凝器单元9304，其是空气考虑单元的部分。在一些实施例中，蒸发器单元9302包括蒸发器盘管9308和鼓风机9306。在一些实施例中，冷凝器单元9304包括压缩机9318和冷凝器盘管9320，该冷凝器盘管9320连接到蒸发器盘管9308。
在一些实施例中，鼓风机9306配置为将空气吸入蒸发器单元9302中和/或将空气推出蒸发器单元9302。在一些实施例中，空气行进通过蒸发器盘管9308。在一些实施例中，低温下的液体制冷剂通过蒸发器盘管9308循环。例如，冷凝器盘管9320可以释放由循环通过蒸发器盘管9308的液体制冷剂所吸收的热量，并且压缩机9318可以驱动冷凝器盘管9320和蒸发器盘管9308之间的循环。在一些实施例中，当鼓风机9306所吸入的空气到达蒸发器盘管9308时，冷凝可能由于空气和冷凝器盘管9320之间的温差而发生，并且可能在蒸发器盘管9308的外表面上形成液体。在一些实施例中，在表面上形成的液体可以有效地从已经被鼓风机9306驱动到蒸发器单元9302中的空间中的大部分空气中收集气溶胶颗粒。
在图93A所示的示例中，冷凝盘9310位于蒸发器盘管9308下面，以收集滴自蒸发器盘管9308的冷凝液体9312。在一些实施例中，样品收集设备9316通过导管9314连接到冷凝盘9310。在一些实施例中，样品收集设备9316可以包含缓冲溶液，以在执行免疫测定之前保持冷凝液体9312中的病原体的活性。例如，样品收集设备9316可包括容器、存储装置和/或盒，类似于上述那些。
另外，或可替代地，冷凝盘9310可以位于冷凝器单元9304中的冷凝器盘管9320下面以收集冷凝液体，并且样品收集设备9316连接到冷凝盘9310(例如，通过导管)以接收冷凝的液体。
在一些实施例中，蒸发器盘管9308和/或冷凝器盘管9320被修改以更有效和/或快速地收集冷凝液体。例如，本公开的各个实施例可以包括用一个或多个疏水层涂覆蒸发器盘管9308和/或冷凝器盘管9320，以促进流体的液滴形成和基于重力的收集。
在一些实施例中，冷凝盘9310可以被直接增强以实现免疫测定。在一些实施例中，冷凝盘9310可包括光学表面、固定化抗体、转导机构(transduction mechanism)和/或结合到冷凝盘9310的基部中的其它测试部件，诸如但不限于本文所述的样品测试设备。另外，或可替代地，冷凝盘9310可以包括带有缓冲溶液的单独液体容器，该缓冲溶液可以与冷凝气溶胶液体结合，并且带有缓冲溶液的冷凝气溶胶液体被泵入本文所描述的样品测试设备的通道(诸如波导)中以用于进行免疫测定，类似于本文描述的各个示例。
如上所述，集成波导病毒传感器盒需要在波导传感器上沿多个(例如三个)独立通道的精确流量，所述多个独立通道都必须以相同的速率流动。在设计集成波导病毒传感器盒中存在许多技术挑战和困难。例如，集成波导病毒传感器盒不能允许气泡在波导上流动，并且集成波导病毒传感器盒还必须允许多种流体以特定顺序在波导上流动。
现在参照图94A、图94B、图94C、图94D、图94E，提供了示例性样品测试设备9400。
现在参考图94A，示例样品测试设备9400包括波导盒9402。波导盒9402包括具有第一参考通道9406、第二参考通道9408和样品通道9410的波导9404。波导盒9402还包括用于储存缓冲溶液的容器9412和用于从波导盒9402排出溶液的废物收集器9418。特别地，容器9412与第一参考通道9406连接。第一参考通道9406连接到第二参考通道9408。第二参考通道9408连接到样品通道9410。样品通道9410连接至废物收集器9418。
在一些实施例中，作为组装波导盒9402的一部分，将缓冲溶液注入第一参考通道9406、第二参考通道9408和样品通道9410。在一些实施例中，在组装期间从波导盒9402中移除所有气泡，并且波导盒9402是封闭系统，除了用于接收参考溶液的参考容器9414和用于接收样品溶液的样品储器9416。
图94B示出了将泵9420连接到容器9412的示例步骤/操作，其从容器9412中推动缓冲溶液以冲洗波导9404。特别地，缓冲溶液从容器9412行进至第一参考通道9406，然后至第二参考通道9408，并且然后至样品通道9410，并且然后至废物收集器9418。如图94B所示，第一参考通道9406连接到第二参考通道9408，其依次连接到样品通道9410。
在图94B中所示的步骤/操作之后，图94C示出了将参考溶液注入参考容器9414中以及将样品溶液注入样品容器9416中的示例步骤/操作。泵9420继续将缓冲溶液推到废物收集器9418。
在图94C所示的步骤/操作之后，图94D示出了使泵9420将参考溶液从参考容器9414推向第一参考通道9406，并将样品溶液从样品容器9416推向样品通道9410的示例步骤/操作。
如图94D中所示，参考容器9414连接在容器9412和第一参考通道9406之间，而样品容器9416连接在第二参考通道9408和样品通道9410之间。随着泵9420继续将缓冲溶液从容器9412推到波导盒9402，缓冲溶液将参考溶液从参考容器9414推到第一参考通道9406，并将样品溶液从样品容器9416推到样品通道9410。
当样品溶液和参考溶液在波导9404上行进时，成像部件可从波导9404捕获诸如干涉条纹图案的信号。
在图94D所示的步骤/操作之后，图94E示出了使泵9420将缓冲溶液从容器9412推向波导9404从而使参考溶液和样品溶液移动经过9404并且使缓冲溶液移动到废物收集器9418的示例步骤/操作。在一些实施例中，在成像部件如上所述捕获信号之后，根据生物危害安全处理程序丢弃波导盒9402。
如上所述，样品测试设备9400利用沿着单个通道推动流体的单个泵将不同的流体定位在串联路径中。这种设计要求精确量的流体在多个位置注入波导盒9402，以便在测试期间使串联流体流动路径将流体定位在正确的位置。这种精确的流体量使得不熟练的操作者用手进行操作在技术上具有挑战性。因此，需要简化样品测试设备9400。
本公开的各种实施方式克服了这些技术挑战和困难，并满足了上述这些需要。
例如，本公开的各种实施例使用单个流体源将在波导上流动的流体改变为平行流动路径以推动流体通过系统。在一些实施例中，波导盒具有单个板载阀(onboard valve)，该板载阀改变需要流过波导的每种类型的流体的流动路径。本公开的各种实施例使用缓冲溶液的容器，该容器与波导分离并且使用端口连接。本公开的各种实施例还具有与波导盒分离的单独废物收集器，以收集被推动通过波导盒的流体。在一些实施例中，波导盒包含用于注入样品和参考溶液的两个内部大腔(例如，样品容器和参考容器)。当流体被推动通过系统时，阀打开和关闭以将精确量的流体从内部腔体中的每一个朝向波导中的通道引导，并且流体的其余部分与腔体一起存储以便处置。
在一些实施例中，所述波导盒具有连接到所述缓冲容器的单个端口和连接到所述废物收集器的单个端口。端口类型可以是任何类型，包括快速连接端口、螺纹端口、可刺穿膜和/或其他类型的端口。样品容器和参考容器用可刺穿的膜密封，这允许流体由不熟练的操作者注入到波导盒中。
参照图95A至图95J，提供了示出示例性样品测试设备9500的示例图。图96A至图96C示出了根据本公开的各种实施例的能够与图95A至图95J中示出的示例性样品测试设备9500结合使用的示例性多端口阀9600。
现在参考图95A至图95J，提供了示例样品测试设备9500和用于操作样品测试设备9500的示例方法。
现在参考图95A，样品测试设备9500包括波导盒9501和多端口阀9529。在一些实施例中，多端口阀9529是波导盒9501的一部分。
在一些实施例中，波导盒9501包括入口9511和出口9515。在一些实施例中，入口9511被配置为从容器9513接收缓冲溶液，在本文描述了其细节。在一些实施例中，出口9515被配置成将溶液从波导盒9501排出到废物收集器9517，本文描述了其细节。
在图95A中所示的示例中，在一些实施例中，示例性样品测试设备9500包括可移除地连接到波导盒9501的入口9511的容器9513。在一些实施例中，容器9513储存与本文所述的缓冲溶液类似的缓冲溶液。在一些实施例中，样品测试设备9500包括连接到容器9513的泵9523。在一些实施例中，泵9523被配置成推动储存在容器9513中的缓冲溶液通过容器端口9525。当容器端口9525连接到波导盒9501的入口9511时，泵9523被配置成将缓冲溶液从容器9513通过容器9513的容器端口9525以及入口9511注入到波导盒9501中。
在图95A中所示的示例中，在一些实施例中，示例性样品测试设备9500包括可移除地连接到波导盒9501的出口9515的废物收集器9517。例如，废物收集器9517包括废物收集器端口9527，其可以连接到波导盒9501的出口9515。
在一些实施例中，波导盒9501包括波导9503，其类似于本文所述的各种波导。在一些实施例中，波导9503包括至少一个参考通道和至少一个样品通道。例如，波导9503包括第一参考通道9505、第二参考通道9507和样品通道9509。
在一些实施例中，在样品测试操作之前的初始阶段(例如，当组装和/或递送波导盒9501时)，用缓冲溶液填充第一参考通道9505、第二参考通道9507和样品通道9509，并且在波导盒9501的组装期间去除所有气泡。
在一些实施例中，当样品测试设备9500用于进行样品测试操作时，第一参考通道9505被配置成接收参考溶液，第二参考通道9507被配置成接收缓冲溶液，并且样品通道9509被配置成接收包含待测试的样品的样品溶液。例如，在一些实施例中，波导盒9501包括连接到至少一个参考通道(例如，第一参考通道9505)的参考容器9519。在一些实施方式中，参考容器9519配置为接收参考溶液。另外或替代地，在一些实施例中，波导盒9501包括连接到至少一个样品通道(诸如样品通道9509)的样品容器9521。在一些实施例中，样品容器9521被配置成接收样品溶液。
在一些实施例中，多端口阀9529的端口连接至波导盒9501的入口9511。在一些实施例中，多端口阀9529的端口可以连接到以下选项中的一个：(1)波导盒9501的出口9515，(2)波导9503的至少一个参考通道和至少一个样品通道，或(3)波导盒9501的参考容器9519和样品容器9521。
在一些实施例中，多端口阀9529被配置成提供多个配置和/或在多个配置之间切换，所述多个配置至少包括：
(1)第一配置，其中多端口阀9529将波导盒9501的入口9511连接到波导盒9501的出口9515，
(2)第二配置，其中多端口阀9529将波导盒9501的出口9515连接到波导9503的至少一个参考通道(例如，第一参考通道9505和第二参考通道9507)和至少一个样品通道(例如，样品通道9509)，和/或
(3)第三配置，其中多端口阀9529将波导盒9501的入口9511连接到波导盒9501的参考容器9519和样品容器9521，在本文描述了其细节。
现在参考图95B，示出了用于操作样品测试设备9500的示例方法的示例步骤/操作。在图95B中所示的示例中，示例性步骤/操作包括将容器9513连接到样品测试设备9500的波导盒9501的入口9511。在一些实施例中，波导盒9501的入口9511经由容器端口9525连接到容器9513，并且波导盒9501的出口9515经由废物收集器端口9527连接到废物收集器9517。
如上所述，在一些实施例中，容器9513储存缓冲溶液并与泵9523连接。在一些实施例中，样品测试设备9500包括多端口阀9529。
现在参考图95C，示出了用于在图95B中所示的步骤/操作之后操作样品测试设备9500的示例方法的示例步骤/操作。在图95C中所示的示例中，示例步骤/操作包括将多端口阀9529切换到第一配置以将波导盒9501的入口9511连接到波导盒9501的出口9515。
在一些实施例中，出口9515连接至废物收集器9517。在一些实施例中，示例方法还包括使泵9523将缓冲溶液从容器9513注入到波导盒9501的入口9511。这样，多端口阀9529将容器9513连接到废物收集器9517，并且通过泵9523将缓冲溶液推动通过多端口阀9529，以便从样品测试设备9500清除任何空气。
现在参考图95D，示出了在图95C所示的步骤/操作之后用于操作样品测试设备9500的示例方法的示例步骤/操作。在图95D所示的示例中，示例步骤/操作包括将多端口阀9529切换到第二配置以将波导盒9501的入口9511连接到波导盒9501的波导9503的至少一个参考通道(例如，第一参考通道9505和第二参考通道9507)和至少一个样品通道(例如，样品通道9509)。
如上所述，打开泵9523以从容器9513中推动缓冲溶液。因为多端口阀9529处于第二配置，所以缓冲溶液从容器9513被推动通过第一参考通道9505、第二参考通道9507和样品通道9509。在一些实施例中，第一参考通道9505、第二参考通道9507和样品通道9509各自连接到出口9515，并且缓冲溶液可以被冲洗通过第一参考通道9505、第二参考通道9507和样品通道9509(例如，以从这些通道移除空气)并且从第一参考通道9505、第二参考通道9507和样品通道9509经由出口9515和废物收集器端口9527排放到废物收集器9517。
现在参考图95E，示出了在图95D中所示的步骤/操作之后用于操作样品测试设备9500的示例方法的示例步骤/操作。在图95E中所示的示例中，示例步骤/操作包括通过波导盒9501的参考容器9519和波导盒9501的样品容器9521释放参考溶液。
在一些实施例中，样品容器9521储存样品溶液并且用可刺穿的膜密封。当膜被刺穿时，样品溶液从样品容器9521释放。类似地，参考容器9519储存参考溶液并且用可刺穿的膜密封。当膜被刺穿时，参考溶液从参考容器9519中释放出来。
在一些实施例中，可以在使用波导盒9501时将样品溶液注入样品容器9521。类似地，当使用波导盒9501时，可以将参考溶液注入到参考容器9519中。
在一些实施例中，参考容器9519连接至第一参考通道9505。当处于第一配置时，多端口阀9529也连接至第一参考通道9505。在一些实施例中，多端口阀9529和第一参考通道9505之间的连接点在流动方向上位于参考容器9519和第一参考通道9505之间的连接点之后，并且在波导9503之前。在图95E所示的实施例中，当泵9523将缓冲溶液通过多端口阀9529推到第一参考通道9505时，当多端口阀9529处于第一配置时，从参考容器9519释放的参考溶液或注入到参考容器9519中的参考溶液不行进到第一参考通道9505。
类似地，在一些实施例中，样品容器9521连接至样品通道9509。当处于第一配置时，多端口阀9529也连接到样品通道9509。在一些实施例中，多端口阀9529和样品通道9509之间的连接点在流动方向上位于样品容器9521和样品通道9509之间的连接点之后，并且在波导9503之前。在图95E所示的示例中，因为泵9523将缓冲溶液通过多端口阀9529推到样品通道9509，所以当多端口阀9529处于第一配置时，从样品容器9521释放或注射到样品容器的样品溶液不行进到样品通道9509。
现在参考图95F，示出了用于在图95E所示的步骤/操作之后操作样品测试设备9500的示例方法的示例步骤/操作。在图95F所示的实施例中，示例性步骤/操作包括将多端口阀9529从第二配置切换到第三配置，以将波导盒9501的入口9511连接到参考容器9519和波导盒9501的样品容器9521。
如上所述，参考容器9519连接到至少一个参考通道(例如，第一参考通道9505)，并且样品容器连接到至少一个样品通道(例如，样品通道9509)。这样，通过将多端口阀9529从第二配置切换到第三配置，容器9513连接到多端口阀9529，该多端口阀又连接到参考容器容器9519，该参考容器容器又连接到出口9515。同时，容器9513连接到多端口阀9529，该多端口阀又连接到第二参考通道9507，该第二参考通道又连接到出口9515。同时，容器9513连接到多端口阀9529，该多端口阀又连接到样品容器9521，该样品容器又连接到样品通道9509，该样品通道又连接到出口9515。
现在参考图95G，示出了在图95F所示的步骤/操作之后用于操作样品测试设备9500的示例方法的示例步骤/操作。在图95G所示的示例中，示例性步骤/操作包括使泵9523同时将参考溶液从参考容器9519推动通过第一参考通道9505，将缓冲溶液从容器端口9525推动通过第二参考通道9507，以及将样品溶液从样品容器9521推动通过样品通道9509。
类似于本文描述的各种实施例，当样品溶液行进通过波导9503的样品通道9509(并且参考溶液行进通过波导9503的第一参考通道9505)时，成像部件可以从波导9503捕获诸如干涉条纹图案的信号。
在一些实施例中，可以基于各种手段控制分别被推至第一参考通道9505和样品通道9509的参考溶液的量和样品溶液的量。例如，样品容器9521和参考容器9519各自分别储存预定量的样品溶液和参考溶液，并且各自用可刺穿的膜密封。当膜被刺穿时(例如，结合图95E)，预定量的样品溶液和参考溶液被释放。
另外地或替代地，可以基于多端口阀9529处于第三配置的时间量来控制参考溶液的量和样品溶液的量。例如，由于多端口阀9529从第二配置切换到第三配置的时间点(如图95F所示)和多端口阀9529从第三配置切换到第二配置的时间点(如将结合图95H描述的)的持续时间基于进行准确测试所需的参考溶液/样品溶液的量来确定。
现在参考图95H，示出了用于在图95G所示的步骤/操作之后操作样品测试设备9500的示例方法的示例步骤/操作。在图95H所示的示例中，示例步骤/操作包括将多端口阀9529从第三配置切换回第二配置，以将波导盒9501的入口9511连接到波导盒9501的波导9503的至少一个参考通道(例如，第一参考通道9505和第二参考通道9507)和至少一个样品通道(例如，样品通道9509)。
在一些实施例中，在成像部件捕获来自波导9503的诸如干涉条纹图案的信号之后，多端口阀9529从第三配置切换回第二配置。如图95H中所示，在第三配置中，多端口阀9529绕过参考容器9519和样品容器9521，并将容器9513直接连接到第一参考通道9505和样品通道9509。
现在参考图95I，示出了用于在图95H所示的步骤/操作之后操作样品测试设备9500的示例方法的示例步骤/操作。在图95I所示的示例中，示例性步骤/操作包括使泵9523推动缓冲溶液通过第一参考通道9505和样品通道9509。
如上所述，在第三配置中，多端口阀9529绕过参考容器9519和样品容器9521。这样，泵9523推动缓冲溶液通过第一参考通道9505和样品通道9509。当第一参考通道9505和样品通道9509连接到波导盒9501(其连接到废物收集器9517)的出口9515时，泵9523将第一参考通道9505中的参考溶液和样品通道9509中的样品溶液冲洗到废物收集器9517。
现在参考图95J，示出了用于在图95I所示的步骤/操作之后操作样品测试设备9500的示例方法的示例步骤/操作。在图95J所示的示例中，示例性步骤/操作包括将容器9513和废物收集器9517与波导盒9501断开连接。
在一些实施例中，在完成样品测试步骤之后，波导盒9501的入口9511与容器9513的入口9511断开连接，并且波导盒9501的出口9515与容器9513的出口9515断开连接。在一些实施例中，波导盒9501可根据生物危害安全处理程序而被丢弃。
现在参考图96A、图96B和图96C，示出了根据本发明的各种实施例的可与图95A至图95J中所示的示例样品测试设备9500结合使用的示例多端口阀9600。
如上所述，示例性样品测试设备9500的示例性多端口阀9529可以提供三种不同的配置。因此，图96A示出了示例性多端口阀9600的第一配置，图96B示出了示例性多端口阀9600的第二配置，并且图96C示出了示例性多端口阀9600的第三配置。
在图96A至图96C中所示的示例中，示例性多端口阀9600包括阀壳体9602和可移动活塞9604。
在一些实施例中，多个通道连接到阀壳体9602，包括多个入口通道和多个出口通道。在图96A至图96C所示的示例中，第一入口通道9612、第二入口通道9614、第三入口通道9616和第四入口通道9618连接到阀壳体9602。特别地，第一入口通道9612、第二入口通道9614、第三入口通道9616和第四入口通道9618中的每一个的第一端连接到阀壳体9602上的不同开口，而第一入口通道9612、第二入口通道9614、第三入口通道9616和第四入口通道9618中的每一个的第二端连接到相同的入口端口9620。在操作中，入口端口9620连接到泵。
另外，第一出口通道9624、第二出口通道9626、第三出口通道9628、第四出口通道9630、第五出口通道9632和第六出口通道9634连接到阀壳体9602。特别地，第一出口通道9624、第二出口通道9626、第三出口通道9628、第四出口通道9630、第五出口通道9632和第六出口通道9634的第一端连接到阀壳体9602上的不同开口。第一出口通道9624的第二端连接到第一出口端口9636，其连接到废物收集器(例如，连接到波导盒的出口，该出口又连接到废物收集器)。第二出口通道9626、第三出口通道9628和第四出口通道9630的第二端连接到第二出口端口9638，该第二出口端口连接到波导(例如，它们中的每一个连接到波导上的不同通道)。第五出口通道9632和第六出口通道9634的第二端连接到第三出口端口9640，所述第三出口端口连接到容器(例如，它们中的一个连接到样品容器，而另一个连接到参考容器)。
在一些实施例中，可移动活塞9604定位在阀壳体9602内且是可移动的。例如，多个滚珠(诸如滚珠9606)可定位在阀壳体9602的内表面与可移动活塞9604的外表面之间。
在一些实施例中，可移动活塞9604的移动可由在示例多端口阀9600内部或外部的致动器控制。例如，可移动活塞9604可直接连接到使可移动活塞9604能够在两个不同方向上移动的马达。另外或替代地，致动器可在一个方向上按压在可移动活塞9604上，且弹簧(例如，位于波导盒内部)可在相反方向上按压可移动活塞9604。另外地或可替代地，致动器定位在示例性多端口阀9600的每一侧上，并且每个致动器使可移动活塞9604沿相反方向移动(例如，致动器使可移动活塞9604沿向左方向移动，并且另一个致动器使可移动活塞9604沿向右方向移动)。虽然以上描述提供了控制可移动活塞9604的移动的一些示例方式，但是应当注意，本公开的范围不限于以上描述。在一些示例中，可以以其它方式控制可移动活塞9604的移动。
在一些实施例中，可移动活塞9604包括各种部分，包括连接部分(诸如连接部分9608)和阻挡部分(诸如阻挡部分9610)。在一些实施例中，连接部分被配置成连接阀壳体9602上的两个开口，使得液体可从一个开口从另一个开口流动。在一些实施例中，阻挡部分被配置成断开或阻挡阀壳体9602上的两个开口，使得液体不能从一个开口从另一个开口流动。
如上所述，示例多端口阀9600在图96A中为第一配置。特别地，当处于第一配置时，可移动活塞9604在阀壳体9602内移动，使得第四入口通道9618通过可移动活塞9604的连接部分连接到第一出口通道9624，而第一入口通道9612、第二入口通道9614和第三入口通道9616由于可移动活塞9604的阻挡部分而不连接到任何出口通道。
在一些实施例中，第四入口通道9618连接到入口端口9620，所述入口端口又连接到泵和储存缓冲溶液的容器。第一出口通道9624连接到第一出口端口9636，所述第一出口端口又连接到废物收集器。这样，当处于第一配置时，示例性多端口阀9600使泵将缓冲溶液从容器推到废物收集器，同时从泵到波导和容器的直接路径被密封。
如上所述，示例多端口阀9600在图96B中处于第二配置。特别地，当处于第二配置时，可移动活塞9604在阀壳体9602内移动，使得第三入口通道9616经由可移动活塞9604的连接部分连接到第二出口通道9626，第二入口通道9614经由可移动活塞9604的连接部分连接到第三出口通道9628，并且第一入口通道9612经由可移动活塞9604的连接部分连接到第四出口通道9630。第四入口通道9618不与任何出口通道连接。
在一些实施例中，第一入口通道9612、第二入口通道9614和第三入口通道9616与入口端口9620连接，所述入口端口又与泵和储存缓冲溶液的容器连接。第二出口通道9626、第三出口通道9628和第四出口通道9630连接到波导(例如，它们中的每一个连接到波导的通道)。这样，当处于第二配置时，示例性多端口阀9600使泵将缓冲溶液从容器推到结合图95A至图95J所示的波导上的通道(例如，至少一个样品通道和至少一个参考通道，诸如第一参考通道9505、第二参考通道9507和样品通道9509)，同时从泵到废物收集器和到容器的直接路径被密封。
如上所述，示例多端口阀9600处于图96C中的第三配置。特别地，当处于第三配置时，可移动活塞9604在阀壳体9602内移动，使得第一入口通道9612经由可移动活塞9604的连接部分连接到第五出口通道9632，第二入口通道9614经由可移动活塞9604的连接部分连接到第三出口通道9628，并且第三入口通道9616经由可移动活塞9604的连接部分连接到第六出口通道9634。第四入口通道9618不与任何出口通道连接。
在一些实施例中，第一入口通道9612、第二入口通道9614和第三入口通道9616与入口端口9620连接，所述入口端口又与泵和储存缓冲溶液的容器连接。第五出口通道9632和第六出口通道9634可以连接到样品容器或参考容器中的一者，而第三出口通道9628可以连接到波导上的参考通道中的一者(诸如上面结合图95A到图95J示出的第二参考通道9507)。这样，当处于第三配置时，示例性多端口阀9600使泵推动缓冲溶液通过样品容器和参考容器，同时从泵到废物收集器的直接路径被封闭。
现在参考图97A和图97B，提供了示出示例性样品测试设备9700的示例图。图98A、图98B和图98C示出了根据本公开的各种实施例的可以与图97A和图97B中示出的示例性样品测试设备9700结合使用的示例性多端口阀9800。图99A和图99B示出了根据本公开的各种实施例的可与图97A和图97B中所示的示例性样品测试设备9700结合使用的示例性阀9900。
现在参考图97A和图97B，示例样品测试设备9700包括波导9701和多端口阀9709。
在一些实施例中，波导9701包括至少一个参考通道和至少一个样品通道。在图97A和图97B所示的示例中，波导9701包括缓冲通道9703、参考通道9705和样品通道9707，类似于上面描述的那些。
在一些实施例中，多端口阀9709包括至少一个缓冲溶液端口(例如第一缓冲溶液端口9719、第二缓冲溶液端口9721和第三缓冲溶液端口9723)、至少一个参考溶液端口(例如第一参考溶液端口9711和第二参考溶液端口9731)和至少一个样品溶液端口(例如第一样品溶液端口9715和第二样品溶液端口9733)。
在一些实施例中，缓冲溶液9717储存缓冲溶液，并且连接到多端口阀9709的第一缓冲溶液端口9719、第二缓冲溶液端口9721和第三缓冲溶液端口9723。在一些实施例中，参考容器9710储存参考溶液并且连接至多端口阀9709的第一参考溶液端口9711和第二参考溶液端口9731。在一些实施例中，样品容器9713储存样品溶液，并且连接到第一样品溶液端口9715和第二样品溶液端口9733。在一些实施例中，废物收集器9753连接到多端口阀9709的第一废物端口9735和第二废物端口9737。在一些实施例中，波导9701的缓冲通道9703连接到缓冲通道端口9725。在一些实施例中，参考通道9705连接到第一参考通道端口9727和第二参考通道端口9739。在一些实施例中，样品通道9707连接到第一样品通道端口9729和第二样品通道端口9741。
在一些实施例中，多端口阀9709包括多个连接器，并且多端口阀9709配置成提供多个配置，其中连接器以不同的配置连接不同的端口。特别地，图97A示出了第一配置，并且图97B示出了第二配置。
现在参考图97A，在第一配置中，多端口阀9709将至少一个缓冲溶液端口连接到至少一个参考通道和至少一个样品通道。例如，多端口阀9709的连接器9743将第一缓冲溶液端口9719连接到缓冲通道端口9725。多端口阀9709的连接器9745将第二缓冲溶液端口9721连接到第一参考通道端口9727，多端口阀9709的连接器9747将第三缓冲溶液端口9723连接到第一样品通道端口9729。
操作中，将泵连接到缓冲容器9717以将缓冲溶液从缓冲容器9717推到缓冲通道9703、参考通道9705和样品通道9707。缓冲溶液行进通过这些通道，并被排放到废物收集器9753。
在第一配置中，多端口阀9709的连接器9749将第一废物端口9735与第一参考溶液端口9711连接，并且多端口阀9709的连接器9751将第二废物端口9737与第一样品溶液端口9715连接。这样，来自参考容器9710的参考溶液流到废物收集器9753而不通过波导9701的任何通道，并且来自样品容器9713的样品溶液流到废物收集器9753而不通过波导9701的任何通道。
现在参考图97B，在第二配置中，多端口阀9709将参考溶液端口连接至至少一个参考通道且将样品溶液端口连接至至少一个样品通道。例如，多端口阀9709的连接器9743将第一缓冲溶液端口9719与缓冲通道端口9725连接，多端口阀9709的连接器9749将第一参考溶液端口9711与第二参考通道端口9739连接，并且多端口阀9709的连接器9751将第一样品溶液端口9715与第二样品通道端口9741连接。
另外，在第二配置中，多端口阀9709的连接器9745将第二缓冲溶液端口9721与第二参考溶液端口9731连接，并且多端口阀9709的连接器9747将第三缓冲溶液端口9723与第二样品溶液端口9733连接。在操作中，泵连接到缓冲容器9717以将缓冲溶液从缓冲容器9717推到缓冲通道9703，然后推到废物收集器9753。泵将液体从缓冲容器9717推到参考容器9710(其储存参考溶液)，并且又将参考溶液从参考容器9710经由第一参考溶液端口9711和第二参考通道端口9739推到参考通道9705。类似地，泵将液体从缓冲溶液容器9717推到样品容器9713(其储存样品溶液)，并且依次将样品溶液从样品容器9713经由第一样品溶液端口9715和第二样品溶液端口9741推到样品通道9707。随后，将参考溶液和样品溶液推到废物收集器9753。
现在参考图98A、图98B和图98C，示出了根据本公开的各种实施例的可与图97A和图97B中所示的示例样品测试设备9700结合使用的示例多端口阀9800。
如上所述，示例样品测试设备9700的示例多端口阀9709可提供两种不同的配置。因此，图98B示出了示例性多端口阀9800的第二配置，并且图96C示出了示例性多端口阀9800的第一配置。图98A示出了与多端口阀9800相关联的示例性部件。
在一些实施例中，多端口阀9800包括限定流动通道的阀座(valve base)9804和柔性膜9806。特别地，流动通道被配置成从缓冲溶液入口9802接收缓冲溶液(例如，当通过泵从储器推动时)。
在一些实施例中，多个出口通道连接至由阀座9804和柔性膜9806限定的通道。特别地，第一出口通道9808、第二出口通道9810、第三出口通道9812、第四出口通道9814、第五出口通道9816和第六出口通道9818连接到由阀座9804和柔性膜9806限定的流动通道(例如，连接到阀座9804的底表面)。
特别地，第一出口通道9808、第二出口通道9810、第三出口通道9812、第四出口通道9814、第五出口通道9816和第六出口通道9818的第一端连接到阀座9804上的不同开口。在一些实施例中，第四出口通道9814的第二端经由出口端口9820连接到废物收集器(例如，连接到波导盒的出口，该波导盒继而连接到废物收集器)。在一些实施例中，第一出口通道9808、第二出口通道9810和第三出口通道9812的第二端经由出口端口9822连接到波导(例如，它们中的每一个连接到波导上的不同通道)。在一些实施例中，第五出口通道9816和第六出口通道9818的第二端经由出口端口9824连接到容器(例如，它们中的一个连接到样品容器并且另一个连接到参考容器)。
在一些实施例中，示例多端口阀9800包括刚性块9826和刚性块9828。刚性块9826包括两个刚性杆，而刚性块9828包括三个刚性杆。致动器可以将竖直力施加在刚性块9826和/或刚性块9826上、到柔性膜9806上，并且刚性块9826和/或刚性块9826关闭由柔性膜9806和阀座9804限定的流动通道的不同部分。在一些实施例中，一个或多个致动器可以是多个螺线管，并且它们中的每一个推动刚性块9826或刚性块9826中的一者以打开/关闭由阀座9804和柔性膜9806限定的流动通道。在一些实施例中，致动器可以通过按压或旋转动作来按压刚性块9826和刚性块9826两者。
如图98B所示，当多端口阀9800处于第二配置时，致动器可将刚性块9828推到柔性膜9806上，并且刚性块9828的三个杆可阻挡由柔性膜9806和阀座9804限定的流动通道的三个不同部分。
特别地，在刚性块9828被按压到柔性膜9806上之后，刚性块9828的三个杆分别定位在用于第一出口通道9808的开口和用于第五出口通道9816的开口之间、用于第二出口通道9810的开口和用于第三出口通道9812的开口之间、以及用于第六出口通道9818的开口和用于第四出口通道9814的开口之间。这样，致动器将柔性膜9806压靠在阀座9804的底表面上以密封到波导的路径(例如，阻止缓冲溶液行进通过第一出口通道9808、第二出口通道9810和第三出口通道9812)并且打开到容器的路径(例如，使得缓冲溶液能够从缓冲溶液入口9802行进到第五出口通道9816并且行进到第六出口通道9818)。
如图98C中所示，当多端口阀9800处于第一配置时，致动器可以将刚性块9826推到柔性膜9806上，并且刚性块9826的两个杆可以阻挡由柔性膜9806和阀座9804限定的流动通道的两个不同部分。
特别地，在刚性块9826被推到柔性膜9806上之后，刚性块9826的两个杆分别定位在用于第五出口通道9816的开口和用于第二出口通道9810的开口之间，以及用于第三出口通道9812的开口和用于第六出口通道9818的开口之间。这样，致动器将柔性膜9806压靠在阀座9804的底表面上以密封到容器的路径(例如，阻止缓冲溶液行进穿过第五出口通道9816并到达第六出口通道9818)并打开到波导的路径(例如，使缓冲溶液能够从第三出口通道9812行进到第一出口通道9808、第二出口通道9810和第三出口通道9812)。
现在参考图99A和图99B，示出了示例阀9900。特别地，根据本公开的各种实施例，示例阀9900可以与图97A至图97B中所示的示例性样品测试设备9700结合使用和/或提供图98A至图98C中所示的多端口阀9800。
在一些实施例中，示例阀9900包括定位在固定构件9902上的柔性构件9904。在一些实施例中，柔性构件9904包括阻挡构件9906。在一些实施例中，示例性阀9900配置成基于阻挡构件9906的位置提供不同的配置。
在一些实施例中，固定构件9902限定第一开口9908和第二开口9910。在图99A中所示的示例中，当向上的力施加在柔性构件9904上(例如，经由致动器)时，示例性阀9900处于第一配置中。在第一配置中，溶液可以从第一开口9908或第二开口9910中的一者流动，并且从另一个开口离开，因为柔性构件9904的阻挡构件9906不阻挡溶液的流动。
在图99B所示的示例中，当向下力施加在柔性构件9904上时(例如，经由致动器)，示例阀9900处于第二配置中。在第二配置中，阻挡构件9906阻挡第一开口9908或第二开口9910中的一者，这阻挡示例阀9900中的溶液的流动。
诸如波导病毒传感器的样品测试设备使用抗体将特定病毒固定在波导感测表面上以检测目标病毒。许多波导中的样品通道具有4微米的有效宽度(例如，有效感测区域的宽度)，其中间距(例如，通道到通道的距离)为250微米。因此，对于许多实现均匀包被抗体的波导，这些窄波导仅能感测到4/250＝1.6％的固定病毒颗粒。例如，因为不是有效区域的区域(例如，在样品通道外部的区域)可以被抗体包被，样品中的病毒可以被固定到这些无效感测区域。固定化可以发生在整个抗体包被的表面上，但仅可以检测窄的有效感测区域上的病毒。因此，许多波导的病毒检测能力仅限于检测具有高浓度水平病毒的样品。
为了解决由于波导间距较宽的窄波导而导致的固定病毒颗粒检测的低效率问题，需要窄的抗体涂层(窄的抗体包被)以与波导感测宽度的宽度紧密匹配。因此，需要精确的窄抗体涂层以改善检测极限。
本公开的各种实施例克服了这些技术挑战和困难，并满足了上述这些需要。
例如，本公开的各种实施例提供了精确的窄抗体涂层，与均匀包被的抗体相比，其可以将波导传感器的检测极限提高60倍。在一些实施例中，在切割之后，首先将抗体均匀地包被在晶片环(wafer ring)上的管芯的整个感测表面上。在一些实施例中，然后使抗体涂层部分失活，仅匹配波导区域保持活性。在一些实施例中，光刻样方法(photolithographic-like process)可以实现半导体加工精度，以具有匹配的抗体窄图案，用于最佳检测效率。
在一些实施例中，光学灭活光源可以是UV、VIS或近IR。在一些实施例中，光刻样方法使未暴露区域上的抗体存活以用于固定病毒感测。另外或替代地，窄抗体图案可以用喷墨样方法直接印刷。另外或替代地，根据本公开的各种实施例提供的精确抗体包被方法可应用于除波导之外的传感器类型，诸如侧流免疫测定以提高灵敏度。
同样地，本公开的各种实施例可提供技术改进。例如，本公开的各种实施例可以提供精确的窄抗体涂层并且改进检测极限。作为另一示例，窄的抗体涂层允许宽的流体通道克服由于制造和操作过程中的窄的流体通道所引起的困难。另外或替代地，需要在流体学中实施非平行流动方向，以允许所有病毒颗粒的高固定效率。
现在参考图100A、图100B和图100C，提供了用于制造样品测试设备的示例方法。特别地，图100A、图100B和图100C示出了抗体的精确包被的示例。
如图100A所示，示例方法包括提供至少一个紫外线(UV)防护罩(例如UV防护罩10000A和UV防护罩10000B)。在一些实施例中，UV防护罩包括阻挡UV光的材料。在一些实施例中，UV防护罩的尺寸与波导的采样区域的尺寸相同。例如，UV防护罩10000A的宽度W是4um。在一些实施例中，宽度W可以是其他值。
现在参考图100B，示例方法包括在样品测试设备10002的波导层10004的表面上均匀包被抗体，用至少一个UV防护罩(例如，UV防护罩10000A和UV防护罩10000B)覆盖波导层的采样区域。
在一些实施例中，波导层10004可以是感测管芯(sensing die)的一部分。在一些实施例中，在切割感测管芯之后，抗体可以被均匀地覆盖在整个感测表面上，其中管芯在晶片环上。
在一些实施例中，UV防护罩10000A和UV防护罩10000B附接到波导层10004的表面的与感测区域对应的区域。例如，UV防护罩10000A和UV防护罩10000B之间的长度L可以是250um。在一些实施例中，长度L可以是其他值。
现在参考图100C，该示例方法包括将UV光投射到波导层10004的表面上，并且在将UV光投射到波导层10004的表面上之后，从波导层10004去除UV防护罩(例如，UV防护罩10000A和10000B)。
在一些实施例中，当UV光投射至波导层10004的表面上时，UV光使未被任何UV防护罩覆盖的波导层10004的表面上的抗体失活，所述表面例如未被UV防护罩10000A或UV防护罩10000B覆盖的区域10006。在一些实施例中，UV光不会使波导层10004的由UV防护罩(其包含UV阻挡材料)覆盖的表面上的抗体失活，所述表面例如为区域10008A和区域10008B。
同样地，波导层10004的表面包括包含区域10008A和区域10008B的采样区域和包含区域10006的非采样区域。
在一些实施例中，在从波导层10004移除UV防护罩之后，示例性方法包括将流动通道板附接到波导层的表面上。在一些实施例中，所述流动通道板限定多个流动通道，且所述示例方法进一步包含使所述流动通道板的所述多个流动通道与所述波导层10004的表面上的所述采样区域(例如，区域10008A及区域10008B)对准。流动通道可以接收可能包含病毒的样品溶液。样品测试设备的波导层10004使病毒的固定仅发生在匹配的窄区域(例如区域10008A和区域10008B)，在该区域所有结合的病毒颗粒都可以被检测，因为在其他区域(例如区域10006)上的抗体已经被UV光灭活。
虽然以上描述提供了在波导层的表面上使用UV光使抗体失活的示例，但是应注意，本公开的范围不限于以上描述。在一些示例中，示例方法可以使用其他类型的光学灭活光源(诸如但不限于VIS或近IR)来使波导层的表面上的抗体失活。在这样的实施例中，示例方法可以实现防护罩，防护罩包括用于阻挡来自对应的光学灭活光源的光的材料。
现在参照图101，示出了示例性样品测试设备10100。在图101所示的示例中，示例性样品测试设备10100包括多个层，例如但不限于，衬底层10101、中间层10103、多个波导层10105、10107、10109和界面层10111，类似于上文所述的那些。
现在参考图102A至图102E，示出了示例波导10200。
在图102A所示的示例中，示例波导10200可以包括多个用于接收溶液(例如，样品溶液、缓冲溶液、参考溶液等)的通道/窗口，例如但不限于通道10202、通道10204和通道10206。在一些实施例中，示例波导10200可以包括总共六个通道/窗口。在一些实施例中，示例波导10200可以包括少于或多于六个通道/窗口。在一些实施例中，示例波导10200可以包括输入区域10222。
在一些实施例中，每个通道可具有15mm的长度L1和50um的宽度W1。在一些实施例中，间距P1(例如，每个通道之间的距离)可以是250um。在一些实施例中，L1、W1和/或P1可以是其他值。
在一些实施例中，在波导10200的边缘与通道的边缘之间的距离L2可以是8mm。在一些实施例中，L2可以是其他值。
现在参考图102B、图102C和图102D，示出了波导10200的附加视图。特别地，图102B示出了从切割线A-A′并沿箭头所示方向观察的波导10200的示例性横截面图。图102C示出了从切割线B-B′并且在箭头所示的方向上观察的波导10200的示例性横截面图。图102C示出了从切割线C-C′并沿箭头所示方向观察的波导10200的示例性横截面图。
如图102B中所示，波导10200可以包括多个层。例如，层10208可以包括蚀刻的窗口和材料，例如SiO2。层10208位于层10210的顶部，所述层10210可以包括蚀刻的槽和材料，例如多晶硅(poly)。层10210位于层10212的顶部，所述层10212可以包括蚀刻的槽和材料，例如SiO2。层10212位于层10214的顶部，所述层10214可以包括蚀刻的肋和材料，例如Si3N4。层10214位于层10216的顶部，所述层10216可以包含例如SiO2的材料。层10216位于层10218的顶部，其可以包含诸如硅的材料。
在图102B中所示的示例中，波导10200可以具有310mm的总长度L4。在一些实施例中，总长度L4可以是其他值。
在图102B所示的示例中，层10214可以包括从波导10200的边缘凹陷的凹陷部分10220。在一些实施例中，波导10200的边缘与凹陷部分的边缘之间的距离L3可以是75mm。在一些实施例中，距离L3可以是其他值。
现在参考图102C，波导10200的宽度W2可以是4.4mm。在一些实施例中，宽度W2可以是其它值。
现在参考图102D，输入区域10222的宽度W3可以是3.9mm。在一些实施例中，宽度W3可以是其它值。
图102E示出了图102D中圈出的区域的放大图。如图102E所示，波导10200可以包括总共六个未被掩埋的通道，并且可以附加地包括两个被掩埋的通道。
现在参考图103A至图103D，示出了示例波导10300。
如图103A所示，示出了示例波导10300的示例俯视图。在一些实施例中，示例波导10300的总顶部长度L1可以是31mm，并且示例波导10300的宽度W1可以是4.46mm。在一些实施例中，L1和/或W1可以是其他值。
在一些实施例中，示例波导10300可以包括多个通道。在一些实施例中，通道的长度L2可以是15mm。在一些实施例中，通道的边缘到波导10300的边缘之间的距离L3可以是8mm。在一些实施例中，L2和/或L3可以是其他值。
在一些实施例中，在示例波导10300内的凹陷部分的宽度W2(例如，类似于以上至少结合图102B描述的那些)可以是4.4mm。在一些实施例中，W2可以是其他值。
现在参考图103B，示出了示例波导10300的示例侧视图。在图103B所示的示例中，示例波导10300可以具有31.06mm的总底部长度L4。在一些实施例中，L4可以是其他值。
现在参考图103C，示出了图103A中圈出的部分的放大图。特别地，图103C示出示例波导10300的输入边缘10303以及输入区域10301。在一些实施例中，示例性波导10300可以包括(一个或多个)未掩埋的通道和(一个或多个)掩埋的通道，诸如掩埋的通道10305和掩埋的通道10307。在一些实施例中，每个通道可具有50um的宽度W3，并且两个通道之间的距离W4为250um。在一些实施例中，W3和W4可以是其他值。
图103D提供了示例波导10300的透视图。
在许多情况下，由于芯片上分束器制造的困难会限制多通道波导的应用，并且直接波导边缘耦合遭受诸如低效率和高散射的问题。
本公开的各种实施例克服了这些问题。例如，本公开的各种实施例提供了一种微透镜光纤阵列边缘发射波导传感器，其可以使用具有添加的匹配微透镜阵列的光纤阵列来实现高效直接边缘耦合。直接阵列边缘发射使得多通道波导传感器能够应用于具有多个测试样本和通过不同通道的参考的多病毒检测。
在一些实施例中，通过1×8光纤耦合器将单模激光二极管耦合到1×8微透镜光纤阵列。这样，聚焦的激光束阵列在波导的输入边缘处直接耦合到波导的多个通道中。在一些实施例中，阵列光束穿过波导，其中顶部感测表面暴露于样品样本和参考。所得到的条纹图案由诸如图像传感器的成像部件直接捕获，而无需成像透镜。在一些实施例中，在波导传感器中实现直接边缘耦合和边缘成像需要最少的部件，并且在低成本批量生产应用中提供容易的实现。
现在参考图104A、图104B和图104C，提供了样品测试设备10400。具体而言，图104A示出了样品测试设备10400的示例透视图，图104B示出了样品测试设备10400的示例俯视图，并且图104C示出了样品测试设备10400的示例侧视图。
在一些实施例中，样品测试设备10400是微透镜光纤阵列边缘发射波导传感器，其包括光源耦合器10402、波导10404和成像部件10406。
在一些实施例中，光源耦合器10402包括光纤阵列10408和光纤保持器10410。在一些实施例中，光纤阵列10408固定在光纤保持器10410内。
在一些实施例中，光纤阵列10408包括八个光纤。在一些实施例中，光纤阵列10408可包括少于或多于八个光纤。在一些实施例中，每个光纤的端部连接到相同的激光源(诸如激光二极管)，并且光纤被配置为传送来自激光源的激光。
在一些实施例中，波导10404包括至少一个光学通道10412。在一些实施例中，至少一个光学通道10412与光源耦合器10402对准。例如，现在参考图104B，光源耦合器10402的光纤阵列10408中的光纤中的每一个通过直接边缘耦合直接对准到波导10404的至少一个光学通道10412中的一者的输入边缘。这样，激光可以在由光纤阵列10408中的光纤引导时行进到波导10404的至少一个光学通道10412上。
在一些实施例中，光源耦合器10402包括设置在光纤保持器10410的第一边缘表面上的微透镜阵列10414。在一些实施例中，光纤阵列10408中的每个光纤与微透镜阵列10414的一个微透镜对准，并且微透镜阵列10414的每个微透镜与波导10404的至少一个光学通道10412中的一者对准。这样，由激光源发射的激光可以行进通过光纤阵列10408中的光纤和微透镜阵列10414的微透镜，并且到达波导10404的至少一个光学通道10412。
现在参考图104C，在一些实施例中，成像部件10406(例如图像传感器)直接从波导10404的至少一个光学通道10412捕获多通道条纹图像，而不使用成像透镜。
现在参考图105A至图105D，示出了根据本公开的各种实施例的示例光源耦合器10500。特别地，图105A示出了示例性光源耦合器10500的示例性透视图。图105B示出了示例性光源耦合器10500的示例性俯视图。图105C示出了示例性光源耦合器10500的示例性侧视图。图105D示出了示例性光源耦合器10500的示例性端视图。
如图105A、图105B、图105C和图105D所示，在一些实施例中，光纤保持器10502包括顶部保持器部件10505和底部保持器部件10503。在一些实施例中，光纤阵列10501固定在顶部保持器部件10505和底部保持器部件10503之间。
在一些实施例中，底部保持器部件10503包括v形凹槽阵列。在一些实施例中，光纤阵列10501紧固到底部保持器部件10503的v形凹槽阵列上，其附加细节结合至少图106A和图106B示出和描述。另外或替代地，光纤阵列10501可通过化学胶附接到底部保持器部件10503。例如，光纤阵列10501可以通过化学胶附接到底部保持器部件10503的未被顶部保持器部件10505覆盖的表面。
在一些实施例中，顶部保持器部件10505的边缘表面和底部保持器部件10503的边缘表面一起形成光纤保持器10502的第一边缘表面，并且光纤阵列10501中的每根光纤的端部延伸到光纤保持器10502的第一边缘表面上。在一些实施例中，微透镜阵列10507设置在光纤保持器10502的第一边缘面上，并且光纤阵列10501中的光纤与微透镜阵列10507中的微透镜对准。在一些实施例中，光纤阵列10501被配置成将来自激光源的光通过微透镜阵列10507重新引导到波导的至少一个光学通道中。
现在参考图106A和图106B，示出了根据本公开的各种实施例的示例光源耦合器的示例光纤保持器10600。具体地，图106A示出示例性光纤保持器10600的示例性第一端视图，并且图106B示出示例性光纤保持器10600的示例性第二端视图。
在图106A中，从其上设置微透镜阵列10602的边缘表面观察示例性光纤保持器10600。
如上所述，微透镜阵列10602包括至少一个微透镜10601。在一些实施例中，至少一个微透镜10601的半径R1为0.24mm。在一些实施例中，微透镜阵列10602中的微透镜之间的距离D1是0.25mm。在一些实施例中，半径R1和/或距离D1可以是其他值。
在图106B中，从接纳来自光纤阵列的光纤的边缘表面观察示例光纤保持器10600。
如上所述，光纤固定在示例光纤保持器10600的顶部保持器部件10604与底部保持器部件10606之间。在一些实施例中，底部保持器部件10606包括v形凹槽阵列10608，并且光纤阵列放置在v形凹槽阵列10608上。
在一些实施例中，v形凹槽阵列10608的两个v形凹槽之间的距离D2为0.25mm。在一些实施例中，距离D2可以是其他值。
如图106B中所示，在一些实施例中，v形凹槽阵列与微透镜阵列10602对准。例如，v形凹槽阵列10608中的v形凹槽之间的距离与微透镜阵列10602中的微透镜之间的距离相同。这样，当光纤阵列放置在v形凹槽阵列10608上时，光纤阵列与微透镜阵列10602对准。
在一些实施例中，在光纤阵列中的光纤的数量、在v形凹槽阵列中的v形凹槽的数量以及在微透镜阵列中的微透镜的数量是相同的。
现在参考图107，示出了根据本公开的各种实施例的来自传送激光的示例光纤阵列的光纤的示例波片10700。特别地，光纤被定向，使得光纤的连接器键10701与波片10700的慢轴(slow axis)对准，并且波片10700的快轴(fast axis)与v形凹槽阵列的平面对准。
现在参考图108，示出了根据本公开的各种实施例的示例光源耦合器10800的示例视图。
特别地，图108示出了示例性光源耦合器10800的底部保持器部件10802具有长度L1。在一些实施例中，长度L1可以是10mm。在一些实施例中，长度L1可以是其它值。在一些实施例中，光源耦合器10800可以用零度D0抛光来制造，使得光纤的快轴与v形凹槽阵列的平面对准，如上结合至少图107所述。
现在参考图109A至图109C，示出了根据本公开的各种实施例的示例微透镜阵列10900。特别地，图109A示出了示例性微透镜阵列10900的示例性透视图。图109B示出了示例性微透镜阵列10900的示例性侧视图。图109C示出了示例性微透镜阵列10900的示例性正视图。
如图109A所示，示例微透镜阵列10900可以包括至少一个微透镜10903。如图109B中所示，至少一个微透镜10903可具有0.07mm的深度D1，并且微透镜阵列10900可具有1mm的深度D2。在一些实施例中，深度D1和/或深度D2可以是其他值。
如图109C中所示，示例微透镜阵列10900可以具有2.4mm的长度L1，并且可以具有1.8mm的高度H1。在一些实施例中，长度L1和/或高度H1可以是其他值。至少一个微透镜10903可以具有0.24mm的半径R1，并且两个微透镜之间的距离D3可以是0.25mm。在一些实施例中，R1和/或D3可以是其他值。
存在许多与同时定量感测多种物种相关的技术挑战和困难。例如，许多样品测试设备仅能确定未知样品是否包含一种特定类型(和变体)的病毒。如果确定未知样品不包含该特定类型(和变体)的病毒，则可能需要另一测试来确定未知样品是否包含另一类型(和变体)的病毒。例如，病毒可以具有多种变体，并且可能需要针对所有变体测试未知样品。由于这些样品测试设备仅能针对抗病毒的一种变体测试样品，它们阻碍了样品测试的过程并导致病毒检测的延迟。
本公开的各种实施例克服了这些技术挑战和困难，并满足了上述这些需要。例如，本公开的各种实施例可以组合多个生物测定和使用标准线性代数方法(诸如但不限于主成分分析(PCA))的多路校准，并且可以实现使用波导内的多个光学通道的多路测试(multi-plex test)以用于分立的生物测定。例如，本公开内容的各种实施例可确定未知样品与某种类型的病毒(例如SARS-CoV2)相关但与未知变体相关。
现在参考图110，提供了用于校准样品测试设备的计算机实现方法11000。在一些实施例中，样品测试设备包括多个样品通道(例如，根据本文所述的各种示例，来自波导的多个样品通道)。
示例方法11000在步骤/操作11002开始，并且进行到步骤/操作11004。在步骤/操作11004，示例方法11000包括使得与样品类型相关联的已知样品被提供给多个样品通道。在该实施例中，已知样品与已知类型和变体的样品(例如，已知类型和变体的病毒)和/或已知浓度水平的样品(例如，已知浓度水平的病毒)相关。
在一些实施例中，多个样品通道中的每一个用多种抗体包被，用于检测多种样品类型。例如，现在参考图112A和图112B，提供了示出示例波导11200的示例图。
类似于上面提供的各种示例，示例波导11200包括多个样品通道，并且每个通道可以包被有多个抗体11202。在一些实施例中，通过样品通道提供样品(例如，包含如图112A所示的病毒11206′或如图112B所示的病毒11206的样品，其以箭头11204所示的方向流过样品通道)，类似于上述各种实施例。
在一些实施例中，当与样品类型相关的已知样品被提供给多个样品通道时，来自多个样品通道的干涉条纹图案可能改变。
例如如果样品含有特定类型和变体的病毒，并且波导的样品通道表面包被有针对该特定类型和变体的病毒的抗体，则当样品通过样品通道时，抗体与病毒强烈结合，将病毒保持在表面。表面处病毒粒子数量的增加(由于抗体和病毒粒子之间的化学和/或生物反应)可以引起波导的渐逝场的变化，这又可以改变来自波导的干涉条纹图案。
现在参考图112B，当将包含病毒11206的样品提供至包被有针对病毒11206的抗体11202的波导11200的样品通道时，抗体11202将病毒11206吸引至样品通道的表面，引起样品通道的折射率的变化。当激光源11208发射激光至波导11200的样品通道时，如图所示，病毒11206和抗体11202之间的相互作用导致来自波导11200的干涉条纹图案的变化，如成像部件11210所检测的。
现在参考图113A，示出了示例性图，其示出了来自样品通道(标记为“测量”)和两个对照/参考通道(标记为“阴性对照”和“阳性对照”)的信号的示例性信号幅度。如图113A所示，来自样品通道的信号幅度不在信号幅度范围的底端(例如，由于干涉条纹图的变化)，这表明样品是样品通道被配置检测的样品类型和变体(例如，病毒的类型和变体)。
如图114A中进一步所示的，示出了来自用于测试SARS-Cov2的样品通道(标记为“SARS-Cov2测试通道”)和两个对照/参考通道(标记为“用于阴性对照的(-)对照通道”和“用于阳性对照的(+)对照通道”)的示例性信号幅度，如图114A所示，来自SARS-Cov2测试通道的信号幅度不在信号幅度范围的底端(例如，在相应测试通道的阳性信号范围内)，这表明样品包含SARS-Cov2测试通道被配置用于检测的SARS-Cov2病毒(或其变体)。
在一些示例中，如果样品含有特定类型和变体的病毒，并且波导的样品通道表面包被有该特定类型的抗体而非特定变体的病毒，则可能仍然存在一些改变来自波导的干涉条纹图案的化学和/或生物反应，尽管这种改变可能不如波导的样品通道表面包被有该特定变体的抗体的变化显著。
在一些示例中，如果样品含有特定类型和变体的病毒，并且波导的样品通道表面用针对不同类型病毒的抗体包被，则可能不存在改变来自波导的干涉条纹图案的化学和/或生物反应。例如，在图112A所示的样品中，包被在波导11200的样品通道上的抗体11202不是用于流过样品通道的病毒11206′的类型，并且由成像部件11210检测的来自波导11200的干涉条纹图案的变化最小或不存在。
现在参考图113B，其图示了示出示例性信号幅度的示例图，所述信号幅度来自样品通道(标记为“测量”)和两个对照/参考通道(标记为“阴性对照”和“阳性对照”)。如图113B所示，来自样品通道的信号幅度在信号幅度范围的底端，这表明样品不是样品通道被配置成检测的样品类型。
如图114B进一步所示，示出了来自用于测试SARS-Cov2的样品通道(标记为“SARS-Cov2测试通道”)和两个对照/参考通道(标记为“用于阴性对照的(-)对照通道”和“用于阳性对照的(+)对照通道”)的示例信号幅度。如图114B所示，来自SARS-Cov2测试通道的信号幅度在信号幅度范围的底端(例如，在与相应测试通道相关的阳性信号范围之外)，这表明样品不包含SARS-Cov2病毒(或其变体)，SARS-Cov2测试通道被配置为检测所述SARS-Cov2病毒(或其变体)。
在一些实施例中，多个样品通道中的每一个包被有与多个样品通道中的另一个所包被的抗体不同的抗体。例如，第一样品通道用抗体A1包被以检测病毒T1的特定变体，第二样品通道用抗体A2包被以检测病毒T2的特定变体，并且第三样品通道用抗体A3包被以检测病毒T3的特定变体。在一些实施例中，病毒T1、病毒T2和病毒T3是相同类型病毒T的变体。
在一些实施例中，多个样品通道中仅一个被抗体包被，用于检测与已知样品相关的样品类型和变体。例如，如果已知样品与病毒T1的特定类型和变体相关，则多个样品通道中仅有一个被抗体A1包被以检测病毒T1的特定类型和变体。
另外，返回参照图110，示例性方法11000的步骤/操作11002可以包括在一些实施例中使得至少一种对照物质被提供给至少一个对照通道(或参考通道)。
如上所述，在一些实施例中，至少一个对照通道(或参考通道)可以用已知的物质包被，所述已知物质与对于一个或多个波长和/或操作温度的已知和/或可确定的折射率相关联。在一些实施例中，至少一个对照通道(或参考通道)可以不被任何物质包被。
在一些实施例中，每次将样品(无论是已知样品还是未知样品)提供至波导中的样品通道时，还将至少一种对照物质提供至波导的对照通道(或参考通道)。所述至少一种对照物质可以包括已知物质，并且由所述已知物质与包被在所述对照/参考通道中的所述已知物质相互作用所引起的折射率变化是已知的和/或可确定的。
返回参考图110，在步骤/操作11004之后，示例方法11000进行到步骤/操作11006。在步骤/操作11006，示例方法11000包括记录从多个样品通道接收并且由成像部件检测的多个校准信号。例如，可以记录与多个校准信号相关联的信号幅度。
如上所述，当已知样品行进通过多个样品通道时，来自多个样品通道的干涉条纹图案可能改变，这可以通过成像部件(例如图像传感器)检测和记录。干涉条纹图案可以用作与特定类型、变体和浓度水平的病毒的存在相关联的校准信号。例如，记录每个校准信号的信号幅度。
从上述示例继续，已知样品含有病毒T1的类型，并且波导包含用抗体A1包被以检测病毒T1的特定变体的第一样品通道，用抗体A2包被以检测病毒T2的特定变体的第二样品通道，和用抗体A3包被以检测病毒T3的特定变体的第三样品通道。在该示例中，成像传感器记录来自第一样品通道、第二样品通道和第三样品通道的校准信号(例如，干涉条纹图案)。由于第一样品通道用针对已知样品中病毒的特定变体的抗体包被，来自第一样品通道的干涉条纹图的变化可能比来自第二样品通道和第三样品通道的干涉条纹图的变化更显著。
现在参考图116、图117、图118、图119和图120，提供了示出来自示例波导的校准信号的示例信号幅度的示例图。
在图116、图117、图118、图119和图120中所示的示例中，示例波导通道可以包括两个对照/参考通道，其包括(-)对照通道和(+)对照通道。示例性波导通道还可以包括四个样品通道，包括SARS-CoV2变体1测试通道、SARS-CoV2变体2测试通道、SARS-CoV2变体3测试通道和SARS-CoV2变体4测试通道。
例如，SARS-CoV2变体1测试通道可以用用于检测SARS-CoV2变体类型1(Varianttype 1)的抗体包被。SARS-CoV2变体2测试通道可以用用于检测SARS-CoV2变体类型2的抗体包被。SARS-CoV2变体3测试通道可以用用于检测SARS-CoV2变体类型3的抗体包被。SARS-CoV2变体4测试通道可以用用于检测SARS-CoV2变体类型4的抗体包被。
现在参考图116和图117，提供了示出与已知采样相关联的校准信号的示例信号幅度的示例图。特别地，图116和图117示出了由于包含SARS-CoV2变体类型1但在不同浓度水平的样品的不同信号幅度。
在图116中所示的示例中，样品包含第一浓度水平的SARS-CoV2变体类型1，导致来自SARS-CoV2变体1测试通道的校准信号的信号幅度在来自SARS-CoV2变体1测试通道的校准信号的幅度范围内的中间部分(例如在该测试通道的阳性信号范围内)。在图117中所示的示例中，样品包含第二浓度水平的SARS-CoV2变体类型1，导致来自SARS-CoV2变体1测试通道的校准信号的信号幅度接近来自SARS-CoV2变体1测试通道的校准信号的幅度范围的较高端(例如，在该测试通道的阳性信号范围内)。在一些实施例中，第一浓度水平低于第二浓度水平。此外，因为样品不包含SARS-CoV2变体类型2、SARS-CoV2变体类型3和SARS-CoV2变体类型4，来自SARS-CoV2变体2测试通道、SARS-CoV2变体3测试通道和SARS-CoV2变体4的校准信号的信号幅度在它们相应的信号幅度范围的底端处或底端附近。
类似地，图118示出了与包含特定浓度水平的SARS-CoV2变体类型2的已知样品相关的信号幅度。在图118中所示的示例中，样品使得来自SARS-CoV2变体2测试通道的校准信号的信号幅度在来自SARS-CoV2变体2测试通道的校准信号的幅度范围内的中间部分(例如，在该测试通道的阳性信号范围内)。因为样品不包含SARS-CoV2变体类型1、SARS-CoV2变体类型3和SARS-CoV2变体类型4，来自SARS-CoV2变体1测试通道、SARS-CoV2变体3测试通道和SARS-CoV2变体4测试通道的校准信号的信号幅度在或接近其相应信号范围的底端(例如，在该测试通道的阳性信号范围之外)。
类似地，图119示出了与包含特定浓度水平的SARS-CoV2变体类型3的已知样品相关的信号幅度。在图119所示的示例中，样品使得来自SARS-CoV2变体3测试通道的校准信号的信号幅度在来自SARS-CoV2变体3测试通道的校准信号的幅度范围内的中间部分(例如，在该测试通道的阳性信号范围内)。因为样品不包含SARS-CoV2变体类型1、SARS-CoV2变体类型2和SARS-CoV2变体类型4，来自SARS-CoV2变体1测试通道、SARS-CoV2变体2测试通道和SARS-CoV2变体4测试通道的校准信号的信号幅度在或接近其相应信号范围的底端(例如，在该测试通道的阳性信号范围之外)。
类似地，图120示出了与包含特定浓度水平的SARS-CoV2变体类型4的已知样品相关的信号幅度。在图120所示的示例中，样品使得来自SARS-CoV2变体4测试通道的校准信号的信号幅度在来自SARS-CoV2变体4测试通道的校准信号的幅度范围内的中间部分(例如，在该测试通道的阳性信号范围内)。因为样品不包含SARS-CoV2变体类型1、SARS-CoV2变体类型2和SARS-CoV2变体类型3，来自SARS-CoV2变体1测试通道、SARS-CoV2变体2测试通道和SARS-CoV2变体3测试通道的校准信号的信号幅度在或接近其相应信号范围的底端(例如，在该测试通道的阳性信号范围之外)。
另外，在一些实施例中，示例方法11000的步骤/操作11004可以包括记录从至少一个对照通道接收的至少一个对照信号。例如，在将至少一种对照物质提供给至少一个对照通道之后，可以记录与至少一个对照信号相关联的至少一个信号幅度。参考图116到图120中所示的示例，记录来自阴性对照通道(“(-)对照通道”)的对照信号的信号幅度和来自阳性对照通道(“(+)对照通道”)的对照信号的信号幅度。
返回参考图110，在步骤/操作11006之后，示例方法11000进行到步骤/操作11008。在步骤/操作11008，示例方法11000包括确定至少一个对照信号是否在对照信号范围内。例如，示例性方法11000可以确定至少一个对照信号的信号幅度是否在信号幅度的对照信号范围内。在一些实施例中，可以基于放置波导的环境(例如，环境的温度)来确定对照信号范围。
现在参考图115A至图115C，图示了示出来自样品通道(标记为“SARS-CoV2测试通道”)和两个对照/参考通道(标记为“(-)对照通道”和“(+)对照通道”)的信号的示例性信号幅度的示例图。
在图115A所示的示例中，来自“(-)对照通道”的对照信号的信号幅度高于“(-)对照通道”的信号幅度范围的对照信号范围，并且因此不在信号幅度范围内。来自“(+)对照通道”的对照信号的信号幅度低于“(+)对照通道”的对照信号范围，并且因此不在信号幅度范围内。
在图115B所示的示例中，来自“(-)对照通道”的对照信号的信号幅度在“(-)对照通道”的信号幅度范围内。来自“(+)对照通道”的对照信号的信号幅度低于“(+)对照通道”的信号幅度范围，并且因此不在信号幅度范围内。
在图115C所示的示例中，来自“(-)对照通道”的对照信号的信号幅度高于“(-)对照通道”的信号幅度范围，并且不在“(-)对照通道”的信号幅度范围内。来自”(+)对照通道“的对照信号的信号幅度在“(+)对照通道的信号幅度范围内。
返回参照图110，如果在步骤/操作11008，示例方法11000确定该至少一个对照信号不在信号幅度的对照信号范围内，则示例方法11000进行到步骤/操作11012。在步骤/操作11012，示例方法11000包括生成错误消息。
例如，如果对照信号的信号幅度中的任何一个不在信号幅度的对应对照信号范围内(例如，如图115A至图115C所示)，则示例方法11000可包括生成指示校准无效的错误消息，并可将错误消息传输到客户端设备。
如果在步骤/操作11008，示例方法11000确定至少一个对照信号在信号幅度的对照信号范围内，则示例方法11000进行到步骤/操作11010。在步骤/操作11010，示例方法11000包括生成指示样品类型、变体和/或浓度水平与多个校准信号之间的数据连接的数据集。
在一些实施例中，处理器可基于在步骤/操作11006记录的校准信号产生数据集，并且可在步骤/操作11004提供至多个样品通道的样品的样品类型、变体和/或浓度水平与校准信号之间建立数据连接。例如，处理器可以生成数据集，该数据集将来自一个样品通道的校准信号的信号幅度与(1)样品类型/变体和(2)与提供给该样品通道的样品相关联的浓度水平相关联。
从上述示例继续，处理器可产生包括从第一样品通道、第二样品通道和第三样品通道接收的校准信号的信号幅度的数据集，并指示病毒类型/变体A1(和病毒类型/变体A1的浓度水平)和这些校准信号之间的数据连接。
返回参考图110，在步骤/操作11010之后，示例方法11000进行到步骤/操作11014并结束。
在一些实施例中，为了校准波导，可通过向多个样品通道提供与相同类型病毒的不同样品变体相关的不同已知样品来重复示例方法11000。
从上述示例继续，可以将包含病毒T2的变体的已知样品提供给用抗体A1包被的第一样品通道以检测病毒的特定变体T1，提供给用抗体A2包被的第二样品通道以检测病毒的特定变体T2，以及提供给用抗体A3包被的第三样品通道以检测病毒的特定变体T3。记录从所述多个样品通道接收的多个校准信号，并且生成指示所述样品变体T2和这些多个校准信号之间的数据连接的数据集。另外，可以将包含病毒T3的变体的已知样品提供给用抗体A1包被的第一样品通道以检测病毒的特定变体T1，用抗体A2包被的第二样品通道以检测病毒的特定变体T2，和用抗体A3包被的第三样品通道以检测病毒的特定变体T3。记录从所述多个样品通道接收的多个校准信号，并且生成指示所述样品变体T3和这些多个校准信号之间的数据连接的数据集。
在一些实施例中，可以重复示例方法11000。在每次重复中，提供与不同样品类型或变体相关的已知样品，并且用针对该样品类型或变体的抗体包被样品通道之一。当已经将包被在多个样品通道上的多种抗体可以检测的所有样品类型和变体提供给多个样品通道时，重复停止。通过这种重复过程，处理器可以生成完整的数据集库，其指示来自不同通道、不同样品类型/变体/浓度水平的不同校准信号组之间的连接。
例如，现在参考图116，处理器可以产生数据集，该数据集将从SARS-CoV2变体1测试通道接收的校准信号的信号幅度、从SARS-CoV2变体2测试通道接收的校准信号的信号幅度、从SARS-CoV2变体3测试通道接收的校准信号的信号幅度、和从SARS-CoV2变体4测试通道接收的校准信号的信号幅度与SARS-CoV2变体1的样品类型和基于提供给这些通道的已知样品的浓度水平相关联。现在参考图118，处理器可以产生数据集，该数据集将从SARS-CoV2变体1测试通道接收的校准信号的信号幅度、从SARS-CoV2变体2测试通道接收的校准信号的信号幅度、从SARS-CoV2变体3测试通道接收的校准信号的信号幅度、和从SARS-CoV2变体4测试通道接收的校准信号的信号幅度与SARS-CoV2变体2的样品类型以及基于提供给这些通道的已知样品的浓度水平相关联。现在参考图119，处理器可以产生数据集，该数据集使从SARS-CoV2变体1测试通道接收的校准信号的信号幅度、从SARS-CoV2变体2测试通道接收的校准信号的信号幅度、从SARS-CoV2变体3测试通道接收的校准信号的信号幅度以及从SARS-CoV2变体4测试通道接收的校准信号的信号幅度与SARS-CoV2变体3的样品类型以及和基于提供给这些通道的已知样品的浓度水平相关联。现在参考图120，处理器可以产生数据集，该数据集将从SARS-CoV2变体1测试通道接收的校准信号的信号幅度、从SARS-CoV2变体2测试通道接收的校准信号的信号幅度、从SARS-CoV2变体3测试通道接收的校准信号的信号幅度和从SARS-CoV2变体4测试通道接收的校准信号的信号幅度与SARS-CoV2变体4的样品类型和基于提供给这些通道的已知样品的浓度水平相关联。
现在参考图111，提供了用于操作样品测试设备的计算机实现方法11100。在一些实施例中，样品测试设备包括多个样品通道(例如，根据本文所述的各种示例，来自波导的多个样品通道)。在一些实施例中，样品测试设备包括至少一个对照通道(或参考通道)，类似于上文所述的那些。
示例方法11100在步骤/操作11101开始，并且进行到步骤/操作11103。在步骤/操作11103，示例性方法11100包括使得未知样品被提供给多个样品通道。在该示例中，未知样品与未知类型的样品和/或未知浓度水平的样品相关联。
类似于上述那些，多个样品通道包被有多种抗体，用于检测多种样品类型、变体和/或浓度水平，类似于以上结合图110的至少步骤/操作11004所述的那些。例如，第一样品通道用抗体A1包被以检测病毒的特定类型/变体T1，第二样品通道用抗体A2包被以检测病毒的特定类型/变体T2，并且第三样品通道用抗体A3包被以检测病毒的特定类型/变体T3。在一些实施例中，病毒T1、病毒T2和病毒T3是相同病毒T的变体。
在一些实施例中，所述多种样品类型中的每一种与来自多个校准信号的一组校准信号相关联。例如，可以至少部分地基于上面结合图110描述的示例性方法11000来记录与多个样品类型中的每一个相关联的所述一组校准信号。
从上述实施例继续，病毒类型/变体T1(及其浓度水平)可与来自第一样品通道、第二样品通道和第三样品通道的第一组校准信号相关联。病毒类型/变体T2(及其浓度水平)可与来自第一样品通道、第二样品通道和第三样品通道的第二组校准信号相关联。病毒类型/变体T3(及其浓度水平)可与来自第一样品通道、第二样品通道和第三样品通道的第三组校准信号相关联。
在一些实施例中，当未知样品被提供给多个样品通道时，来自多个样品通道的干涉条纹图案可以改变，类似于上面至少结合图110所述的那些。
另外，在一些实施例中，示例方法11100的步骤/操作11103可以包括使得对照物质被提供给至少一个对照通道，类似于以上至少结合图110描述的那些。
返回参考图111，在步骤/操作11103之后，示例方法11100进行至步骤/操作11105。在步骤/操作11105，示例性方法11100包括记录从多个样品通道接收并由成像部件检测的多个样品信号。在一些实施例中，示例方法11100可以包括记录这些样品信号的信号幅度，类似于以上描述的那些。
另外，在一些实施例中，示例方法11100的步骤/操作11105可以包括记录从至少一个对照通道接收的至少一个对照信号，类似于以上描述的那些。在一些实施例中，示例方法11100可以包括记录这些对照信号的信号幅度，类似于以上描述的那些。
如上所述，当未知样品行进通过多个样品通道时，来自多个样品通道的样品信号(例如干涉条纹图案)可能改变，这可以通过成像部件(例如图像传感器)检测和记录。
从上述示例继续，未知样品行进通过用抗体A1包被的用于检测病毒T1的特定类型/变体的第一样品通道，用抗体A2包被的用于检测病毒T2的特定类型/变体的第二样品通道，和用抗体A3包被的用于检测病毒T3的特定类型/变体的第三样品通道。在该示例中，成像传感器记录来自第一样品通道、第二样品通道和第三样品通道的样品信号(例如，干涉条纹图案)。
返回参考图111，在步骤/操作11105之后，示例方法11100进行至步骤/操作11107。在步骤/操作11107处，示例性方法11100包括确定至少一个对照信号是否在对照信号范围内。
在一些实施例中，示例方法11100可以确定至少一个对照信号是否在与上面结合至少图110的步骤/操作11008描述的那些对照信号范围类似的对照信号范围内。
返回参考图110，如果在步骤/操作11107处，示例方法11100确定至少一个对照信号不在信号幅度的对照信号范围内，则示例方法11100进行到步骤/操作11123。在步骤/操作11123，示例方法11100包括生成错误消息。
例如，示例方法11100可以包括生成指示测试无效的错误消息，并且可以将错误消息发送到客户端设备，类似于上述图110的步骤/操作11012。
返回参考图111，如果在步骤/操作11107处，示例方法11100确定至少一个对照信号在信号幅度的对照信号范围内，则示例方法11100进行到步骤/操作11109。在步骤/操作11109，示例性方法11100包括检索指示多个样品类型/变体/浓度水平与多个校准信号之间的多个数据连接的多个数据集。
例如，可以从数据集库中检索多个数据集，该数据集库指示来自波导中不同通道的不同校准信号组与不同样品类型/变量/浓度水平之间的连接。在一些实施例中，数据集库可以至少部分地基于上面结合至少图110描述的示例方法11000来生成。
从上述示例继续，处理器可检索指示病毒T1的病毒类型/变体/浓度水平与来自第一样品通道、第二样品通道和第三样品通道的校准信号之间的数据连接的多个数据集，病毒T2的病毒类型/变体/浓度水平与来自第一样品通道、第二样品通道和第三样品通道的校准信号之间的数据连接，以及病毒T3的病毒类型/变体/浓度水平与来自第一样品通道、第二样品通道和第三样品通道的校准信号之间的数据连接。
返回参考图111，在步骤/操作11109之后，示例方法11100进行至步骤/操作11111。在步骤/操作11111，示例性方法11100包括确定在步骤/操作11105记录的样品信号是否对应于来自在步骤/操作11109检索的多个数据集的校准信号。
在一些实施例中，处理器可以确定在步骤/操作11105处记录的多个样品信号是否与一组校准信号匹配，所述一组校准信号与来自在步骤/操作11109处检索的多个数据集的每个样品类型/变体相关联。
返回参考图111，如果处理器确定在步骤/操作11105记录的样品信号对应于来自在步骤/操作11109检索的多个数据集的校准信号，则示例性方法11100进行到步骤/操作11115。在步骤/操作11115，示例性方法11100包括报告未知样品的已知/校准变体的阳性测试，该已知/校准变体对应于与匹配校准信号相关联的变体。
从上述示例继续，处理元件确定多个样品信号(例如，来自第一样品通道、来自第二样品通道和来自第三样品通道)是否匹配与病毒类型A1相关的一组校准信号(例如，来自第一样品通道、来自第二样品通道和来自第三样品通道)。如果是，则处理器确定未知病毒与病毒类型A1相关联。如果否，则处理器确定未知病毒不与病毒类型A1相关联。
换句话说，当未知样品被提供给这些通道时，处理器可比较来自这些通道的信号幅度，并可确定这些信号幅度是否与数据集中记录的那些匹配。例如，如上文结合图116到图120所述，示例性波导可以包括SARS-CoV2变体1测试通道、SARS-CoV2变体2测试通道、SARS-CoV2变体3测试通道和SARS-CoV2变体4测试通道。处理器可以产生和存储将样品类型/变体(SARS-CoV2变体1、SARS-CoV2变体2、SARS-CoV2变体3或SARS-CoV2变体4)和浓度水平与来自这些通道的信号幅度相关联的数据集。在一些实施例中，当确定样品信号是否匹配校准信号时，处理器可以将多个样品信号与不同组的校准信号进行比较。
如果存在匹配，则处理器确定未知样品与记录在数据集中的样品类型和浓度水平相关联。例如，如果来自SARS-CoV2变体1测试通道、SARS-CoV2变体2测试通道、SARS-CoV2变体3测试通道和SARS-CoV2变体4测试通道的样品信号的信号幅度与图116所示的那些相匹配，则处理器确定未知样品与SARS-CoV2变体1以及基于与图116相关提供的已知样品的浓度水平相关联。
如上所述，波导的样品通道可以用针对与相同类型的病毒相关的不同变体的不同抗体包被，并且可以产生将校准信号的信号幅度与每种变体类型/变体和浓度水平相关联的数据集，类似于以上至少结合图110所述的那些。
在一些实施例中，响应于在步骤/操作11111确定多个样品信号不匹配任何一组校准信号，示例方法11100进行至步骤/操作11113。作为步骤/操作11113，示例性方法11100确定从测试通道接收并在步骤/操作11105记录的至少一个样品信号的至少一个信号幅度是否在该测试通道的信号阳性范围内。
如上所述，来自每个测试通道的信号幅度可以指示样品是否至少与对应于测试通道的变体相关或有关。例如，如果从测试通道接收的样品信号的信号幅度在幅度信号范围的底部部分(例如，零值)，则样品不与相应测试通道被配置检测的病毒(和变体)相关联或相关。如果从测试通道接收的样品信号的信号幅度在幅度信号范围的中间或顶部部分(例如，阳性值)，则样品至少与相应测试通道被配置成检测的病毒(和变体)稍微相关联或有关。
返回参考图111，如果示例方法11100确定来自测试通道的样品信号的至少一个信号幅度在该通道的阳性信号范围内，则示例方法11100进行到步骤/操作11117。在步骤/操作11117，示例性方法11100报告未知变体的阳性测试结果。例如，示例性方法11100报道了未知样品与病毒的未知变体相关(例如，未知样品包含病毒的未知变体)。
在一些实施例中，当未知样品被提供到波导时，示例方法可包括确定来自至少一个样品通道的样品信号的至少一个信号幅度不在样品范围的底部部分(例如，该通道的折射率存在变化)，这指示至少病毒的存在。然而，示例方法还可以包括确定样品信号的信号幅度的集合不匹配与数据集相关联的那些中的任何一者。例如，来自至少一个通道的样品信号与来自相应的至少一个通道的校准信号不匹配，如数据集中所记录的。在这样的示例中，示例性方法还可以包括确定未知样品与和包被在波导上的抗体可以检测的病毒类型相同的病毒类型相关联，但是与包被在波导上的抗体可以检测的那些变体不同的病毒的未知变体相关联。
参考图121，例如，将未知样品提供至包含SARS-CoV2变体1测试通道(包被有针对SARS-CoV2的变体1的抗体)、SARS-CoV2变体2测试通道(包被有针对SARS-CoV2的变体2的抗体)、SARS-CoV2变体3测试通道(包被有针对SARS-CoV2的变体3的抗体)和SARS-CoV2变体4测试通道(包被有针对SARS-CoV2的变体4的抗体)的波导。如图121所示，来自SARS-CoV2变体1测试通道、SARS-CoV2变体3测试通道和SARS-CoV2变体4测试通道的样品信号的信号幅度不在它们相应信号范围的底部部分，表明存在SARS-CoV2病毒。然而，来自那四个通道的样品信号的信号幅度的集合不完全匹配来自图116至图119中的任何一个中所示的那四个通道的校准信号的信号幅度。因此，示例性方法确定样品包含SARS-CoV2型病毒，但不是变体1、变体2、变体3或变体4。
返回参考图111，如果示例方法11100确定来自测试通道的样品信号的信号幅度都不在这些通道的阳性信号范围内，则示例方法11100进行到步骤/操作11119。在步骤/操作11119处，示例性方法11100报告阴性测试结果，即未知样品不与病毒相关(例如，不包含病毒)。
例如，如果从测试通道接收的所有样品信号都是零(例如不在阳性信号范围内)，则示例性方法11100确定未知样品不包含病毒。
返回参考图111，在步骤/操作11123、步骤/操作11115、步骤/操作11117和/或步骤/操作11119之后，示例方法11100进行至步骤/操作11121并结束。
许多样品测试设备利用抗体固定化测定来检测病原体检测中的目标病毒。其局限性在于，检测在一次测试中仅能检测一种特定病原体，并且需要在单次测试中检测多于一种病原体。一个典型的示例是用于检测不同的SARS-CoV2变体的测试。
根据本公开的各种实施例，提供了即时的多病原体测试。即时多病原体测试使用多通道病毒传感器以在具有单滴样品的单个测试中检测许多不同类型的病原体。在一些实施例中，即时测试消除了多个测试，减少了测试时间和测试样品。因此，本公开的各种实施例提供了可以代替多个单独的测试的高效、高特异性的多病原体测试。
在一些实施例中，对于包含n个样品通道(也称为测试通道)的波导，该波导可被配置成检测总共(2n-1)种类型的病毒。例如，八通道波导传感器可以包括六(6)个活动测试通道和两(2)个参考通道。六个活动测试通道可以同时检测的病毒类型的数量可以计算为：
26-1＝63
换句话说，六个活动测试通道可检测总共63种类型的病毒，这可以足以覆盖样品测试中最感兴趣的病毒类型。
现在参考图122，提供了使用波导和多个抗体集合来检测多个样品类型的样品测试的示例方法12200。在一些实施例中，波导包括多个样品通道。
示例方法12200在步骤/操作12202开始，并且进行到步骤/操作12204。在步骤/操作12204处，示例性方法12200包括使用多个抗体集合产生多个抗体混合物。
在一些实施例中，所述多个抗体集合中的每一个包含用于检测特定病毒类型/变体的抗体。在一些实施例中，所述多种抗体混合物中的每一种包含来自所述多种抗体集合的至少两种不同抗体。
在一些实施例中，当产生多个抗体混合物时，所述方法还包括确定波导的多个样品通道的总数，和至少部分基于多个样品通道的总数从多个抗体集合选择抗体集合的总数。
在一些实施例中，在步骤/操作12204产生的多个抗体混合物的总数与多个样品通道的总数相同。在这样的实施例中，在波导中为多个样品通道中的每一个产生独特的抗体混合物。
在一些实施例中，当样品通道总数为n时，需要总数m＝2n-1个抗体集合以产生所述抗体混合物。例如，如果有两个样品通道，则需要三个抗体集合来产生抗体混合物。如果有三个样品通道，则需要七个抗体集合来产生抗体混合物。如果有四个样品通道，则选择十五个抗体集合以产生抗体混合物。
在一些实施例中，为了从总共m个不同抗体集合产生待包被在总共n个样品通道上的总共n个抗体混合物，步骤/操作12204可包括实施组合选择算法以将来自不同抗体集合的抗体添加至待包被在不同样品通道上的抗体混合物的不同组合。例如，可将来自m个不同抗体集合中每一个的抗体添加到n种抗体混合物中的一者、n种抗体混合物中的两种、...、或n种抗体混合物中的n种。特别地，与向其中添加来自其他抗体集合的其他抗体的抗体混合物的组合相比，将来自每个抗体集合的抗体被添加到抗体混合物的不同组合。换句话说，将来自不同抗体集合的抗体添加到抗体混合物的不同组合中，使得没有两个抗体集合被添加到抗体混合物的相同组合中。
作为示例，为了产生用于三(3)个样品通道(例如，通道1、通道2和通道3)的总共三(3)个抗体混合物，步骤/操作12204可确定需要总共32-1＝7个抗体集合(例如，抗体集合A、B、C、D、E、F和G)。在这种示例中，可将来自抗体集合A的抗体添加到仅用于通道1的抗体混合物中，可将来自抗体集合B的抗体添加到仅用于通道2的抗体混合物中，可将来自抗体集合C的抗体添加到仅用于通道3的抗体混合物中，可将来自抗体集合D的抗体添加到用于通道1和通道2的抗体混合物中，可将来自抗体集合E的抗体添加到用于通道1和通道3的抗体混合物中，可将来自抗体集合F的抗体添加到用于通道2和通道3的抗体混合物中，并且可将来自抗体集合G的抗体添加到用于通道1、通道2和通道3的抗体混合物中。
在一些实施例中，步骤/操作12204可包括将来自抗体集合的抗体加入所述多种抗体混合物中的仅一种。另外或替代地，步骤/操作12204可包括将来自抗体集合的抗体添加至所有的多种抗体混合物。另外或替代地，步骤/操作12204可包括将来自抗体集合的抗体添加至多个抗体混合物中除一个之外的所有抗体混合物。
例如，如果波导包括两个样品通道，则可以产生以下两种抗体混合物：
在上述示例中，第一抗体混合物包含来自抗体集合A和抗体集合C的抗体，且第二抗体混合物包含来自抗体集合B和抗体集合C的抗体。
作为另一示例，如果波导包含三个样品通道，可以产生以下三种抗体混合物：
作为另一示例，如果波导包含四个样品通道，则可以产生以下四种抗体混合物：
返回参考图122，在步骤/操作12204之后，示例方法12200进行到步骤/操作12206。在步骤/操作12206处，示例性方法12200包括用多种抗体混合物包被多个样品通道。在一些实施例中，多个样品通道中的每一个都用不同的抗体混合物包被。
如上所述，多个样品通道的每一个用独特的抗体混合物包被，并且没有两个样品通道用相同的抗体混合物包被。
从上述3通道实施示例继续，产生总共(23-1＝7)种类型的抗体混合物，并以二进制(binary sequence)序列排列，其中每个通道包被缀合抗体(conjugating antibodie)的的混合物：
返回参考图122，在步骤/操作12206之后，示例方法12200进行到步骤/操作12208。在步骤/操作12208，示例性方法12200包括将样品提供到多个样品通道以使多个样品通道生成多个测试信号。
如上所述，如果样品含有病毒，并且波导的样品通道的表面包被有该类型/变体病毒的抗体，当样品行进通过样品通道时，抗体将病毒吸引到表面。抗体和病毒之间的化学和/或生物反应可以引起波导的渐逝场的变化，这又可以改变来自波导的干涉条纹图案。在一些示例中，如果样品含有病毒，并且波导的样品通道的表面包被有针对该类型但病毒的不同变体的抗体，则可能仍然存在一些改变来自波导的干涉条纹图案的化学和/或生物反应，尽管这样的改变可能不如波导的样品通道的表面包被有针对该病毒的抗体的改变显著。在一些示例中，如果样品包含病毒，并且波导的样品通道的表面包被有针对不同类型病毒的抗体，则可能不存在化学和/或生物反应，并且来自波导的干涉条纹图案没有变化。
在一些实施例中，多个测试信号(例如干涉条纹图案)可由成像部件检测，类似于上述那些。
返回参考图122，在步骤/操作12208之后，示例方法12200进行到步骤/操作12210。在步骤/操作12210处，示例性方法12200包括至少部分地基于多个测试信号从对应于样品的多个样品类型/变体确定样品类型/变体。
在一些实施例中，来自样品通道的测试信号指示(1)包被在样品通道上的抗体混合物中的一种抗体靶向样品中的病毒(以样品中的病毒为目标)，或(2)包被在样品通道上的抗体混合物中没有抗体靶向样品中的病毒(如果有)。在一些实施例中，处理器可分析来自不同样品通道的测试信号以确定样品的样品类型/变体，其细节结合至少图123来描述。
返回参考图122，在步骤/操作12210之后，示例性方法12200进行到步骤/操作12212并结束。
现在参考图123，提供了用于确定与样品相关联的样品类型的计算机实现的方法12300。
示例方法12300在步骤/操作12301开始，并且进行到步骤/操作12303。在步骤/操作12303，示例性方法12300包括从与样品相关联的多个样品通道接收多个测试信号。
在一些实施例中，多个样品通道中的每一个用抗体混合物包被，以用于检测多种样品类型/变体，与以上至少结合图122描述的那些类似。
在一些实施例中，多个测试信号中的每一个是来自波导的样品通道的干涉条纹图案，其指示波导的渐逝场是否由于抗体混合物与样品之间的化学和/或生物反应而存在变化，类似于上文所述的那些。在一些实施例中，处理器可以从成像部件接收多个测试信号。
返回参照图123，在步骤/操作12305之后，示例方法12300进行到步骤/操作12305。在步骤/操作12305，示例性方法12300包括针对多个样品通道中的样品通道确定来自样品通道的多个测试信号中的测试信号是否指示样品与多个样品类型中的至少一个相关联，该多个样品类型与包被在样品通道上的抗体混合物相关联。
在一些实施例中，处理器可以将测试信号与阈值信号比较以确定测试信号是否指示包被在样品通道上的抗体混合物吸引样品中的病毒。如果测试信号满足阈值信号，则处理器确定包被在样品通道上的抗体混合物吸引样品中的病毒，并且样品与和包被在样品通道上的抗体混合物相关联的多个样品类型/变体中的至少一个相关联。如果测试信号不满足阈值信号，则处理器确定包被在样品通道上的抗体混合物不吸引样品中的病毒(如果有的话)，并且样品不与多种样品类型/变体中的任一种相关联，所述样品类型/变体与包被在样品通道上的抗体混合物相关联。
返回参考图123，如果在步骤/操作12305处，示例方法12300确定测试信号与多个样品类型中的至少一个相关联，则示例方法12300进行到步骤/操作12307。在步骤/操作12307处，示例性方法12300包括响应于确定测试信号指示样品与多个样品类型中的至少一个相关联，添加多个样品类型/变体作为与样品相关联的样品类型/变体的样品类型/变体候选。
从上述3通道实施示例继续，三个通道可根据下表用抗体混合物包被：
例如，来自通道2的样品信号可指示样品与多种样品类型/变体中的至少一种相关联，所述样品类型/变体与通道2上包被的抗体相关联。在这样的示例中，处理器可以将样品类型/变体B、C、F和G添加到与样品相关联的样品类型/变体候选池。换句话说，处理器确定样品类型/变体是B、C、F和G中的一种。
在一些实施例中，示例方法包括基于不同的测试信号确定重叠样品类型/变体候选。例如，如果通道1、通道2和通道3都表明样品与多种样品类型中的至少一种相关联，所述样品类型与通道1、通道2和通道3上包被的抗体相关联，则处理器基于来自通道1的测试信号将样品类型/变体A、C、E、G添加到样品类型/变体候选池中，基于来自通道2的测试信号将样品类型/变体B、C、F、G添加到样品类型/变体候选物中，并基于来自通道3的测试信号将样品类型/变体D、E、F、G添加到样品类型/变体候选池中。处理器可以确定样品类型G是这些样品类型/变体候选中的重叠样品类型，并且可以将样品的样品类型/变体确定为样品类型/变体G。
返回参考图123，如果在步骤/操作12305处，示例方法12300确定测试信号不与多个样品类型中的至少一个相关联，则示例方法12300进行到步骤/操作12309。在步骤/操作12309，示例性方法12300包括响应于确定测试信号不指示样品与多个样品类型/变体中的至少一个相关联，排除多个样品类型/变体作为与样品相关联的样品类型/变体的样品类型/变体候选。
从上述3通道实施示例继续，来自通道2的样品信号可表明样品不和与通道2上包被的抗体相关的多种样品类型/变体中的任何一种相关联。在这样的示例中，处理器可以从与样品相关联的样品类型/变体候选池中排除样品类型/变体B、C、F和G。换句话说，处理器确定样品类型/变体不是B、C、F和G中的任何一个。
在一些实施例中，处理器可以根据示例性方法12300分析来自每个样品通道的每个测试信号，以向样品类型/变体候选添加样品类型/变体和/或从样品类型/变体候选排除样品类型/变体，直到仅剩下一个样品类型。
从上述3通道实施示例继续，在测试时，一滴样品同时通过所有通道。3通道传感器输出信号提供了在三个通道上固定有各种抗体组合的测试样本的状态。然后通过解码下表中总结的A、B、C、D、E、F、G型病毒而得到测试结果(“0”表示样品不与和通道上包被的抗体相关的多种样品类型中的任何一种相关，并且“1”表示样品与和通道上包被的抗体相关的多种样品类型中的至少一种相关)：
替代地，3通道测试可排列为三组以测试七种病毒类型。在这样的示例中，每个组利用两个通道。在该实现方式中，每个组具有两个并行的通道，所述通道包被有相同的抗原混合物。两个的冗余增加了测试的准确性和置信度水平。作为示例，在第一组中，两个通道用来自抗体集合的相同组合的抗体(例如，来自抗体集合A、C、E和G的抗体)包被。在第二组中，两个通道用来自抗体集合的相同组合的抗体(例如，来自抗体集合B、C、F、G的抗体)包被。在第三组中，两个通道用来自抗体集合的相同组合的抗体(例如，来自抗体集合D、E、F、G的抗体)包被。通道之间的左右变化(一侧到另一侧的变化，side-to-side change)可以提供测试结果的测试准确性/置信度水平的指示。
如以上示例中所示，对于更高数量的类型的病毒检测，需要再多几个通道(fewmore channels)。例如，12个活动测试通道可以在单次测试中用单滴样品检测高达(2^12-1)＝4095种病毒，足以覆盖SARS-CoV2变体。
在一些实施例中，可以安排不同的抗体混合编码和结果解码以满足一些特殊要求和复杂性，例如当抗体混合的某些组合可能不被允许时。
在一些实施例中，编码混合测定也可应用于除了多通道波导传感器之外的检测方法，例如侧流免疫测定，以实现具有利用测试不同类型/变体的单滴样品的单个测试的目标。
在一些实施例中，可以将其他特殊布置添加到混合物的列表中以引入用于传感器校准和误差校正的特定特征信号，诸如阳性和阴性对照/参考，以及冗余以增加准确度和置信度水平。
返回参考图123，在步骤/操作12307和/或步骤/操作12309之后，示例方法12300继续到步骤/操作12311并结束。
在本公开的各种实施例中，可以在没有成像透镜的情况下用单个区域成像传感器直接捕获多通道干涉仪条纹图案。为了防止通道之间的光学串扰，本公开的各种实施例提供了成像器挡板部件。
特别地，在多通道干涉仪的通道之间和之中可能存在串扰。例如，当光学信号从波导离开时，来自一个通道的光学信号(例如但不限于干涉仪条纹图案)可以与来自另一光学通道的光信号(例如但不限于干涉仪条纹图案)重叠。特别地，来自波导的多通道输出是来自多狭缝光栅或衍射光栅的有效光投影，这可能引入不想要的干涉图案。
在一些实施例中，为了限制和/或避免波导的通道之间的串扰和不期望的干扰，可以在波导的干涉仪输出边缘与成像部件之间添加成像器挡板部件(诸如多翅片挡板和/或具有多个光学槽的挡板)。
在一些实施例中，成像部件可以包括传感器覆盖玻璃和/或保护窗，其可以防止和/或限制成像器挡板部件减少波导的通道之间的不期望的串扰。在这样的实施例中，成像器挡板部件可以是呈与成像部件集成的集成挡板的形式，并且在保护窗的两个表面上具有直接掩模图案标记。在本公开中，术语“成像器挡板部件”和术语“集成挡板”是可互换的。
现在参考图124A、图124B和图124C，提供了样品测试设备12400。特别地，图124A示出了样品测试设备12400的示例性俯视图，图124B示出了样品测试设备12400的示例性透视图，并且图124C示出了样品测试设备12400的至少一部分的示例性放大图。
在图124A和图124B中所示的示例中，样品测试设备12400包括光源耦合器12403、波导12408和成像元件12412，类似于上面至少结合图104A和图104B示出和描述的样品测试设备10400。
例如，光源耦合器12403包括光纤保持器12404，并且光纤阵列12402固定在光纤保持器12404内。在一些实施例中，每个光纤的端部连接到相同的激光源(诸如激光二极管)，并且光纤被配置为传送来自激光源的激光)，类似于上面至少结合图104A和图104B示出和描述的样品测试设备10400。
另外，在图124A所示的示例中，光源耦合器12403包括设置在光纤保持器12404的第一边缘表面上的微透镜阵列12406。在一些实施例中，光纤阵列12402中的每个光纤与微透镜阵列12406的一个微透镜对准，并且微透镜阵列12406的每个微透镜与波导12408的至少一个光学通道(例如但不限于光学通道12410)中的一个对准。这样，由激光源发射的激光可以行进通过光纤阵列12402中的光纤和微透镜阵列12406的微透镜，并且到达波导12408的至少一个光学通道。
在一些实施例中，当激光行进通过波导12408的至少一个光学通道时，干涉条纹图案可以是来自至少一个光学通道的输出，并且这种干涉条纹图案可以到达成像部件12412，如图124A和图124B中示出的示例中所示。
现在参考图124C，示出了波导12408的一部分和成像部件12412的一部分的放大视图。
在图124C所示的示例中，波导12408包括多个光学通道，包括第一光学通道12410A和第二光学通道12410B。例如，第一光学通道12410A可以与第二光学通道12410B相邻，如图124C中所示。在一些实施例中，当激光穿过第一光学通道12410A和第二光学通道12410B行进时，可产生干涉条纹图案且其分别从第一光学通道12410A和第二光学通道12410B离开。例如，当激光行进穿过第一光学通道12410A时，第一干涉条纹图案12416A可以是来自第一光学通道12410A的输出。类似地，当激光行进穿过第二光学通道12410B时，第二干涉条纹图案12416B可以是来自第二光学通道12410B的输出。
在一些实施例中，成像部件12412定位在波导12408的光学通道的输出端处。例如，成像部件12412可以包括感测区域12414，其检测和/或接收干涉条纹图案，类似于上文所描述的那些。
在图124C所示的示例中，由成像部件12412的感测区域12414接收的干涉条纹图案可以包括波导12408的不同光学通道之间和/或之中的噪声和/或串扰。例如，第一干涉条纹图案12416A和第二干涉条纹图案12416B可在到达感测区域12414之前至少特别地彼此重叠和/或干涉，导致第一干涉条纹图案12416A和第二干涉条纹图案12416B之间的串扰。如图124C所示，感测区域12414可以接收串扰(例如，来自不同光学通道的干涉条纹图案彼此重叠的光学信号)。因此，测试结果的准确性可能受到影响。
如上所述，本公开的各种实施例克服了上述挑战。例如，本公开的各种实施例可以提供成像器挡板部件，其减少和/或消除不同通道之间的干涉条纹图案的串扰。
现在参考图125A和图125B，示出了成像器挡板部件12500。特别地，图125A示出了成像器挡板部件12500的示例性透视图，并且图125B示出了成像器挡板部件12500的示例性俯视图。
在图125A中所示的示例中，成像器挡板部件12500可以具有类似于立方体形状的形状。如本文进一步描述的，成像器挡板部件12500可以位于波导的输出端与成像部件的感测区域之间。例如，成像器挡板部件12500可以被设置在成像部件的感测区域上，其细节在本文中描述。
虽然以上描述了长方体形状的成像器挡板部件的示例，但是应注意，本公开的范围不限于以上描述。在一些示例中，示例性成像器挡板部件可包括一个或多个附加和/或替代元件。例如，成像器挡板部件可以是立方体形状、球体形状等。
在一些实施例中，成像器挡板部件12500可以包括一个或多个光学槽12501。现在参考图125B，每个光学槽12501可以呈开口的形式，其允许例如干涉条纹图案的光学信号行进穿过。例如，光学槽12501中的每一个可以呈矩形形状。在一些实施例中，光学槽12501中的一个或多个可以呈不同于矩形形状的形状。
在一些实施例中，光学槽12501中的每一个与来自波导的光学通道中的一个的输出端对准。例如，当光学信号(例如干涉条纹图案)从光学通道的输出端行进时，光学信号可以行进通过成像器挡板部件的光学槽。至少由于来自每个光学通道的光学信号(例如干涉条纹图案)行进穿过成像器挡板部件的单独的对应的槽，成像器挡板部件避免了来自不同光学通道的光学信号彼此重叠或串扰，并且因此提高了测试结果的准确性。
在图125A和图125B中所示的示例中，光学槽12501可以定位在成像器挡板部件12500的中心部分上。在一些实施例中，光学槽可以定位在成像器挡板部件12500的不同部分中。
现在参考图126A、图126B和图126C，示出了成像器挡板部件12600。特别地，图126A示出了成像器挡板部件12600的示例性俯视图，图126B示出了成像器挡板部件12600的示例性透视图，并且图126C示出了成像器挡板部件12600的示例性截面图。
如图126A所示，成像器挡板部件12600可以具有宽度W1和长度L1。在一些实施例中，长度L1可在9毫米和13毫米之间的范围内。在一些实施例中，长度L1可以是11毫米。在一些实施例中，宽度W1可在4.6毫米和8.6毫米之间的范围内。在一些实施例中，宽度W1可以是6.6毫米。在一些实施例中，光学槽12602的长度可以在成像器挡板部件12600的长度L1的五分之一和三分之一之间。例如，光学槽12602的长度可以是4毫米。
虽然以上描述提供了成像器挡板部件12600和光学槽12602的一些示例尺寸和/或尺寸范围，但应注意，本公开的范围不限于以上描述。在一些示例中，示例性成像器挡板部件12600的尺寸和/或光学槽12602的尺寸可以是其他值和/或在其他尺寸范围内。
现在参考图126C，示出了成像器挡板部件12600的示例性横截面图。特别地，图126C示出了当成像器挡板部件12600穿过A-A′线被切穿并且从箭头所示的方向观察时的示例性横截面图。
在图126C所示的示例中，成像器挡板部件12600可以包括一个或多个元件、层和/或涂层。
例如，所述成像器挡板部件12600可以包括玻璃衬底12604。在一些实施例中，玻璃衬底12604可具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。例如，第一表面可以是长方体的矩形表面，并且第二表面可以是在长方体的相对侧上的矩形表面。
在一些实施例中，成像器挡板部件包括第一光学涂层12606A和第二光学涂层12606B。例如，第一光学涂层12606A设置在玻璃衬底12604的第一表面上，第二光学涂层12606B设置在玻璃衬底12604的第二表面上。
在一些实施例中，第一光学涂层12606A和/或第二光学涂层12606B中的至少一者包括一个或多个中性密度滤光器。在一些实施例中，中性密度滤光器可以同等地降低或修改所有波长的光的强度和/或光的(多种)颜色，从而不引起光的颜色再现的色调的改变。在一些实施例中，中性密度滤光器可以防止或减少不必要的光学信号(例如，干涉条纹图案)进入成像部件的量。在一些实施例中，中性密度滤光器可在光学涂层(例如，第一光学涂层12606A和/或第二光学涂层12606B)内和/或玻璃衬底12604内实施。
在一些实施例中，第一光学涂层12606A和/或第二光学涂层12606B中的至少一者包括一个或多个窄带通滤波器和/或一个或多个抗反射(AR)滤波器。例如，窄带通滤波器可以隔离红外光谱的窄区域。
在一些实施例中，成像器挡板部件12600包括设置在第一光学涂层12606A上的第一掩模图案12608A和/或设置在第二光学涂层12606B上的第二掩模图案12608B。
例如，在一些实施例中，第一掩模图案12608A印刷在第一光学涂层12606A上。另外或替代地，第二掩模图案12608B印刷在第二光学涂层12606B上。作为示例，在光学涂层之后/之上，掩模刻划图案(mask ruling pattern)可通过利用丝网印刷直接添加到玻璃衬底12604的两个表面(例如，第一光学涂层12606A和/或第二光学涂层12606B)上。
另外或替代地，在一些实施例中，在第一光学涂层12606A上蚀刻第一掩模图案12608A。另外或替代地，在一些实施例中，在第二光学涂层12606B上蚀刻第二掩模图案12608B。例如，光化学蚀刻可以实现精细掩模图案特征(例如，对于具有带精细间距控制的光学通道的多通道波导)。在一些实施例中，可以在光学涂覆之前(例如，在玻璃衬底上)和/或在光学涂覆之后(例如，在光学涂层上)施加光化学蚀刻，以产生第一掩模图案和/或第二掩模图案。
在一些实施例中，第一掩模图案12608A和第二掩模图案12608B形成成像器挡板部件12600的多个光学槽12602。例如，通过如上所述的印刷和/或蚀刻，光学槽12602可被形成为允许光学信号(诸如干涉条纹图案)单独地行进通过对应的光学槽而不彼此重叠，类似于上文所述的那些。
如图126C所示，成像器挡板部件12600可以具有0.5毫米和1.5毫米之间的厚度T1。在一些实施例中，成像器挡板部件12600可以具有1毫米的厚度T1。在一些实施例中，成像器挡板部件12600可以具有在其他尺寸范围和/或其他尺寸内的厚度T1。
现在参考图127，提供了样品测试设备12700。如图127的示例中所示，样品测试设备12700包括波导12707和成像器挡板部件12711。
在图127所示的示例中，样品测试设备12700包括光源耦合器12703，其与上文至少结合图124A所示和所述的样品测试设备12400类似。例如，光源耦合器12703包括光纤保持器12704，并且光纤阵列12701被固定在光纤保持器12704内。在一些实施例中，每个光纤的端部连接到相同的激光源(诸如激光二极管)，并且光纤被配置为传送来自激光源的激光)，类似于上面至少结合图124A示出和描述的样品测试设备12400。
另外，在图127中所示的示例中，光源耦合器12703包括设置在光纤保持器12704的第一边缘表面上的微透镜阵列12705。在一些实施例中，光纤阵列12701中的每个光纤与微透镜阵列12705的一个微透镜对准，并且微透镜阵列12705的每个微透镜与波导12707的至少一个光学通道中的一个光学通道(诸如但不限于光学通道12709)对准。这样，由激光源发射的激光可以行进通过光纤阵列12701中的光纤和微透镜阵列12705的微透镜，并且到达波导12707的至少一个光学通道。
在一些实施例中，在激光行进通过波导12707的至少一个光学通道时，干涉条纹图案可以从至少一个光学通道离开。例如，在一些实施例中，波导12707包括多个光学通道，诸如光学通道12709。在该示例中，干涉条纹图案可以是来自光学通道12709的输出。
在一些实施例中，成像器挡板部件12711被设置在成像部件12713上。例如，成像器挡板部件12711可以附接到成像部件12713和/或代替成像器挡板部件12711的保护窗。
在一些实施例中，成像器挡板部件12711包括多个光学槽，例如但不限于图127中所示的光学槽12717。在一些实施例中，成像器挡板部件12711的多个光学槽中的每一个与波导12707的多个光学通道中的一个对准。在图127所示的示例中，波导12707的光学通道12709的通道输出端12715与成像器挡板部件12711的光学槽12717对准。在这种示例中，当激光行进通过光纤阵列12701和通过光学通道12709时，可以生成干涉条纹图案并且干涉条纹图案行进通过光学通道12709的通道输出端12715。干涉条纹图案可以行进通过成像器挡板部件12711的光学槽12717，并且到达成像部件12713。当每个干涉条纹图案行进通过与来自其他光学通道的其他干涉条纹图案行进通过的光学槽不同的单独光学槽时，可以减少和/或消除来自不同光学通道的光学信号的串扰和干涉条纹图案的重叠。
如上所述，成像器挡板部件12711可以呈单元件集成成像器挡板的形式，其可以代替成像部件12713的保护窗和/或滤光器，并且可以用作成像器挡板，因此提高了测试结果的准确性并且减小了样品测试设备12700的尺寸。
在制造和使用样品测试设备中存在许多技术挑战。例如，为了产生准确的测试结果，示例性样品测试设备的操作需要流体的平滑流动(例如，以恒定或目标速度)通过样品测试设备的一个或多个流体通道。
作为示例，如上所述，图97A示出了包括波导9701和多端口阀9709的示例样品测试设备9700。在图97A所示的示例中，波导9701至少包括缓冲通道9703、参考通道9705和样品通道9707。如上所述，在操作过程中，泵/致动器可操作地连接到缓冲容器9717，以将缓冲溶液溶液从缓冲容器9717推动(例如，输送)到缓冲通道9703、参考通道9705和样品通道9707。缓冲溶液行进通过这些通道，并被排放到废物收集器9753中。
因此，应该理解的是，示例性样品测试设备可包括一个或多个流体通道，每个流体通道被配置为将流体输送从其通过并进入废物收集器。多个流体通道中的每一个可以操作性地联接到泵或活塞型致动器，该泵或活塞型致动器操作以促进流体以接近恒定的速度流过示例性样品测试设备，以便确保由示例性测试设备产生的测量结果是准确的。
在各种实施例中，需要将样品测试设备配置成承受摩擦或力的变化，包括在操作期间由样品测试设备产生的背压。另外，在一些示例中，流体通道中的一个或多个可能变得堵塞或阻塞(例如，由于在操作期间剩余的患者样本、污染物或(一个或多个)微观粒子被捕获在示例流体通道中)。在这样的示例中，如果一个或多个流体通道的阻塞仍然未被检测到，则示例性样品测试设备在使用期间可能生成不准确的测试结果(例如，假阴性或假阳性结果)。
提供了根据本公开的各种实施例的用于确定关于样品测试设备的至少一个流体通道的故障状况的系统和方法。在一些示例中，方法可以包括监测样品测试设备泵或致动器的电流测量信号，该样品测试设备泵或致动器操作性地联接到至少一个流体通道。在一些示例中，该方法可以包括响应于检测到高于或低于目标电流范围的高于阈值电流值或电流测量信号，提供故障状况的指示。在一些示例中，高于阈值的电流值是120mA。在一些示例中，标称电流测量信号在60-80mA之间。在一些示例中，样品测试设备泵或致动器包括运动控制器和音圈致动器。在一些示例中，监测电流输出包括经由电流表从样品测试设备的运动控制器内获得电流测量结果。在一些示例中，至少部分地基于机器学习技术来确定目标电流范围。在一些示例中，机器学习技术被用于至少部分地基于时间加权分析来识别来自真实障碍物的力或压力的临时增加。在一些示例中，提供故障状况的指示包括生成警报以用于经由与样品测试设备电子通信的用户计算实体的用户接口呈现。
在一些实施例中，为了至少部分地基于一个或多个检测到的参数(例如，检测到的负载、压力或力)来维持流体通过示例性样品测试设备的适当流动，可操作地联接到泵/致动器的运动控制器可使泵/致动器的当前输出增大或减小，以便驱动泵/致动器将流体(例如，测试液体)以目标速度注入到示例性样品测试设备的一个或多个流动通道中。作为示例，示例性运动控制器可以响应于检测到与样品测试设备相关联的大量力或背压(例如，超过1磅)而提供控制指示以使示例性泵/致动器供应更大量的电流。类似地，示例性运动控制器可以提供控制指示以使示例性泵/致动器响应于检测到与样品测试设备相关联的少量的力或背压(例如，在0.3磅和0.4磅之间)而供应较少量的电流。
现在参考图128，提供了根据本公开的各种实施例的示例系统12800。如图128所示，示例系统12800包括控制器部件12801、一个或多个感测元件12802、泵/致动器12803和电流监测电路12805。示例性系统12800可以是或包括样品测试设备的至少一部分。
如图128中所示，示例系统12800包括控制器部件12801(例如，运动控制器)。在各种示例中，如所描绘的，示例性控制器部件12801可操作地耦合到一个或多个感测元件12802和泵/致动器12803并且与它们电子通信，使得它们可以彼此交换数据/信息。在一些实施例中，至少部分地基于一个或多个检测到的参数，控制器部件12801可操作(例如，提供控制指示)以控制泵/致动器12803的一个或多个操作。例如，控制器部件12801可以提供控制指示以便调整泵/致动器12803的电流输出。这样，控制器部件12801可以确定与样品测试设备相关联的力或压力的量，并且提供控制指示以使泵/致动器12803产生特定的电流输出，以便将流体以目标速度注入到示例性样品测试设备的一个或多个流动通道中。
如图128中所示，系统12800包括一个或多个感测元件12802。在各种实施例中，一个或多个感测元件12802可以是或包括压力传感器、负载传感器、力传感器等，其被配置成确定关于样品测试设备的一个或多个参数(例如，检测到的负载、压力或力)的类似物。因此，一个或多个感测元件12802可提供关于系统/样品测试设备的当前状态的附加信息/数据，以便用于控制器部件12801(例如，运动控制器和/或泵或致动器)的操作。
如图128中进一步描述的，示例系统包括电流监测电路12805。在各种示例中，电流监测电路12805操作地耦合到控制器部件12801及/或泵/致动器12803且经配置以监测泵/致动器12803的电流输出。在一些示例中，电流监测电路12805可以被配置为经由电流表获得关于示例性控制器部件(例如，运动控制器)的电流测量，如以下所讨论的。
现在参考图129，提供了根据本公开的各种实施例的另一示例系统12900。示例系统12900可以与以上结合图128讨论的系统12800类似或相同。在各种实施例中，如所描绘的，示例系统12900至少包括运动控制器12902和音圈致动器12904。在各种实施例中，示例性运动控制器12902和音圈致动器12904可操作地彼此耦合并且电子通信，使得它们可以彼此交换数据/信息。在各种示例中，运动控制器12902经配置以控制样品测试设备(例如，示例样品测试设备的泵或音圈致动器12904)的一或多个操作。
如图129中所示，示例系统12900包括运动控制器12902。运动控制器12902可以操作以控制样品测试设备的一个或多个操作，并且具体地，样品测试设备的音圈致动器12904。如图129中所示，运动控制器12902包括一个或多个电路(例如，处理元件、逻辑等)。运动控制器12902可确定与示例样品测试设备的一个或多个流动通道相关联的力或压力的量，并提供控制指示以使音圈致动器12904产生特定电流输出，以便以目标速度将流体注入到示例样品测试设备的一个或多个流动通道中。如所示的，运动控制器12902包括目标位置和/或速度确定电路12902A、位置控制电路12902B、速度控制电路12902C和电流控制电路12902D。另外，如所描绘的，运动控制器12902包括失速(停止，stall)/阻塞逻辑/电路12902E，其被配置为从样品测试设备的运动控制器12902内获得电流测量(例如，经由电流表)。
如上所述，并且如图12900所示，示例系统12900包括可操作地耦合到运动控制器12902的音圈致动器12904。在各种实施例中，音圈致动器12904包括一个或多个电路(例如，处理元件、逻辑和/或类似物)。如所示的，音圈致动器12904包括线性马达输出电路12904A和编码器12904B。在各种示例中，音圈致动器12904经配置以产生力以便推动缓冲溶液穿过样品测试设备的一或多个通道。所产生的力的量可与由运动控制器12902(例如，经由电流控制电路12902D)提供的电流的量成比例。因此，音圈致动器12904可操作以至少部分地基于运动控制器12902提供的一或多个控制指示而以目标速度推动(例如，输送)缓冲溶液穿过样品测试设备的一或多个通道。另外，如所描绘的，音圈致动器12904可以向运动控制器12902提供反馈(例如，经由线性马达输出电路12904A和编码器12904B)，运动控制器12902可以基于该反馈来修改各种操作参数(例如，经由位置控制电路12902B和速度控制电路12902C的位置和/或速度控制)。
现在参考图130，提供了示出根据本公开的各种示例的示例操作的示例流程图13000。应当理解，各种操作形成可经由实施在硬件、软件和/或固件中的一个或多个计算设备和/或模块(例如，计算机实现的方法)来执行的过程。在一些实施例中，过程13000由一个或多个装置(例如本文所述的样品测试设备)执行。就这一点而言，装置可以包括或者以其他方式配置有其上存储有计算机编码指令的一个或者多个存储器设备和/或被配置成执行计算机编码指令并且执行所描绘的操作的一个或者多个处理器(例如处理模块)。另外或替代地，在一些实施例中，用于执行关于过程13000描绘和描述的操作的计算机程序代码可以存储在计算机程序产品的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上，例如用于经由与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质相关联或以其他方式与计算机程序产品的非暂时性计算机可读存储介质一起执行的一个或多个处理器来执行。
过程13000开始于框13002。在框13002处，过程13000包括经由电流监测电路(例如但不限于以上结合图128讨论的电流监测电路12805或以上结合图129讨论的失速/阻塞逻辑/电路12902E)监测样品测试设备泵/致动器的电流输出。
在框13004，该过程包括确定检测到的电流是否在目标电流范围内。在一些实施例中，目标电流范围可以是或包括与样品测试设备泵/致动器相关联的操作电流范围(例如，60-80mA的标称范围，其中120mA的电流测量阈值/检测极限指示异常高的压力)。在一些实施例中，机器学习技术可以用于确定与样品测试设备泵/致动器相关联的目标参数(例如，标称电流范围以及上控制极限和下控制极限)，以便提高故障检测操作的准确性。在一些实施例中，机器学习技术可以被用于使用时间加权分析来从真实障碍物识别诸如摩擦的力的临时增加。
在一些实施例中，在其中检测的电流在目标电流范围内的情况下，过程13000返回到框13002，其中继续监测样品测试设备泵/致动器的电流输出。
在一些实施例中，在其中检测电流不在目标电流范围内的情况下，过程13000继续到框13006。
在框13006处，过程13000包括提供故障状况的指示。在一些示例中，提供故障的指示包括生成警报以用于经由与样品测试设备电子通信的用户计算实体的用户接口呈现。
现在参考图131，提供了描绘根据本公开的各种实施例的示例装置(例如，泵或音圈致动器，诸如可操作地耦合到运动控制器12902的音圈致动器12904)的示例测量的曲线图13100。
如图131中所示，x轴表示多个时间实例。如所描绘的，y轴表示与示例装置(例如，泵或音圈致动器)相关联的检测到的电流测量信号(例如，电流汲取)。
如图131所描绘的，电流测量信号在0秒和200秒之间在额定电流范围(例如，大约60mA)内。在各种示例中，标称电流范围可以在60-80mA之间。另外，示例装置可以与目标电流测量范围或电流测量阈值相关联。例如，如所描绘的，示例装置与120mA的电流测量阈值13102相关联。如进一步所示的，在200秒左右，出现峰值(指示故障或异常状况)。此后，在200秒和600秒之间，由线13101描绘的电流测量信号在电流测量阈值13102(即，120mA)以上。在各种示例中，峰值和/或阈值以上的电流测量信号/值可以指示示例性样品测试设备的一个或多个流动通道的异常高压状况、故障或阻塞等。响应于检测到高于阈值的电流测量信号/值，示例性样品测试设备可以提供故障的指示(例如，经由与样品测试设备电子通信的用户计算实体的用户接口)。
因此，图131示出了可以监测与示例性装置(例如，泵或音圈致动器)相关联的检测电流测量信号，以便识别操作故障(例如，由于样品测试设备的一个或多个流动通道中的阻塞)。
物质/液体输送系统是一种被配置为将物质和/或液体从一个位置输送到另一个位置的系统。作为示例，物质/液体输送系统可以呈波导中的一个或多个样品通道的形式(如上所述)，其可以输送缓冲溶液和/或样品溶液。作为另一示例，物质/液体输送系统可以呈例如但不限于管道、导管、管子等形式，其被配置成将物质和/或液体从一个位置输送到另一个位置。
存在许多与物质/液体输送系统相关的技术挑战和困难。例如，许多物质/液体输送系统需要在不同的时间点和/或根据输送顺序输送不同类型的物质/液体。作为示例，物质/液体输送系统可以在输送序列开始时接收第一类型的物质/液体。一旦第一类液体已经完全通过输送系统，物质/液体输送系统可以接收和输送第二类型的物质/液体。
然而，如果物质/液体已经完全行进通过物质/液体输送系统，则可能难以准确预测。例如，现在参考图132，示出了与波导相关联的示例方法13200。特别地，图132示出了与波导的样品通道(即，物质/液体输送系统)相关联的示例输送顺序。
图132中所示的示例方法13200开始于步骤/操作13202。在步骤/操作13202之后和/或响应于该步骤/操作，示例性方法13200进行到步骤/操作13204。在步骤/操作13204，示例性方法13200使得缓冲溶液第一次注射到波导的样品通道。
如上所述，波导的样品通道的表面可以用病毒的抗体包被。例如，波导可以是根据本公开的各种实施例的被配置成检测和/或确定样品溶液(例如，从用户的呼吸捕获气溶胶的液体溶液)中的病毒的存在的样品测试设备的一部分。在样品溶液中存在病毒分子的情况下，包被在样品通道表面上的抗体可将分子拉向样品通道的表面。
在一些实施例中，在用户使用波导之前，可以将一种或多种防腐化学品(例如但不限于糖)涂覆在样品通道的表面上以将抗体保存在样品通道的表面上。例如，在样品测试设备(和波导)被制造的时间和样品测试设备被用户使用的时间之间存在时间间隙。在没有一种或多种防腐化学品的情况下，包被在样品通道表面上的抗体在它们暴露于空气的这个时间间隙期间可能变得无活性。一种或多种防腐化学品可以覆盖样品通道表面上的抗体，从而保存这些抗体并延长样品测试设备的保存期限。
在一些实施例中，当用户开始使用样品测试设备时，用户可以将缓冲溶液注入样品通道或使缓冲溶液注入样品通道。缓冲溶液的示例包括但不限于水。当缓冲溶液沿样品通道行进时，缓冲溶液可以从样品通道的表面(和从抗体)清除、去除和/或冲洗掉一种或多种防腐化学品，而不从样品通道的表面去除抗体。
在一些实施例中，根据本文所述的各种实施例，波导的样品通道可连接至泵，所述泵被配置成将缓冲溶液注入样品通道。在这样的实施例中，泵可以与处理器和/或控制器(如上所述)电子通信，使得处理器和/或控制器可以将指令传输到泵并且引起缓冲溶液到波导的样品通道的第一次注射。
返回参考图132，在步骤/操作13204之后和/或响应于步骤/操作13204，示例方法13200进行到步骤/操作13206。在步骤/操作13206处，示例性方法13200引起样品溶液到波导的样品通道的第二次注射。
在一些实施例中，在将足量的缓冲溶液注入波导的样品通道中之后，从样品通道的表面清除、除去和/或冲洗掉所有的防腐化学品，从而暴露抗体。在一些实施例中，示例性方法13200在步骤/操作13204处注入的缓冲溶液已经完全行进通过样品通道之后引起样品溶液的第二次注射。
在一些实施例中，用户可以将样品溶液注入样品通道，并且样品测试设备可以开始检测样品溶液是否包含抗体所靶向的病毒。在一些实施例中，处理器和/或控制器可以根据本文所述的各种实施例通过泵使样品溶液第二次注射到样品通道。
返回参考图132，在步骤/操作13206之后和/或响应于步骤/操作13206，示例方法13200进行到步骤/操作13208并结束。
如以上示例所示，重要的是确定一种或多种防腐化学品何时已从样品通道的表面完全清洗掉或清除和/或缓冲溶液何时已完全行进通过样品通道，使得样品溶液可被注入样品通道。如果在一种或多种防腐化学品已经从所述表面完全清洗掉或清除之前和/或在缓冲溶液已经完全行进通过样品通道之前将样品溶液注入样品通道，一种或多种防腐化学品和/或缓冲溶液可能导致由样品测试设备产生的结果不准确(例如，一种或多种防腐化学品可能阻止病毒与样品通道的表面上的抗体结合)。
另外，如果在随后的操作(例如但不限于将样品溶液注入样品通道)可以开始之前必须达到物质/液体的特定浓度(例如但不限于样品通道中缓冲溶液的特定浓度)，则期望直接测量所讨论的物质/液体(例如测量物质/液体的当前浓度水平)。
如上所述，许多系统和方法不能准确预测物质/液体是否已经完全行进通过物质/液体输送系统。因此，需要更适当的解决方案来有把握地识别流体转变已经完成。
本公开的各种实施例克服了这些技术挑战和困难，并提供了各种技术益处和优点。现在参考图133A、图133B和图133C，示出了根据本公开的各种实施例的示例方法13300。
具体地，示例性方法13300示出了基于随着一种或多种防腐化学品从样品通道和抗体被清洗掉而发生的折射率变化来识别样品通道的“清除完成”状态的示例。例如，示例性方法13300示出了使用穿过流体承载通道(诸如波导的样品通道)并撞击在成像传感器上以确定折射率变化的激光束。基于折射率，可以识别流体中的物质。如果在不同时间在观察区域中预期两种或更多种物质，则可以识别流体转换完成。因此，本公开的各种实施例可以优化循环时间和流体需求，并且测量清洗过程中的变化。在一些实施例中，缓冲溶液和溶解的防腐剂的溶液具有与单独的缓冲溶液不同的折射率。这样，当通道从其被防腐剂覆盖的状态到“清除完成”状态的转变可以基于折射率变化而观察到时。类似地，当通道是干的时和当通道是湿的时的折射率是不同的。这样，也可以基于折射率变化来观察通道中干到湿的转变。
图133A中所示的示例方法13300开始于步骤/操作13302。在步骤/操作13302之后和/或响应于该步骤/操作，示例性方法13300进行到步骤/操作13304。在步骤/操作13304，示例性方法13300使得激光源发射激光束通过波导的样品通道。
在一些实施例中，激光源可以被配置为产生、生成和/或发射激光束。激光源的示例可以包括但不限于激光二极管(例如，紫色激光二极管、可见激光二极管、边缘发射激光二极管、表面发射激光二极管等。
现在参考图134A，示出了根据本公开的各种实施例的示例样品测试设备13400A。具体地，示例性样品测试设备13400A包括激光源13401A、具有样品通道13403A的波导(例如，物质/液体输送系统)和成像传感器13405A。
如图134A所示的示例中所示，激光源13401A定位成邻近样品通道13403A的输入端，并且成像传感器13405A定位成邻近样品通道13403A的输出端。在一些实施例中，缓冲溶液和/或样品溶液可以通过样品通道的输入端处的开口注入样品通道，并且通过样品通道的输出端处的开口离开样品通道。
在一些实施例中，用户可以打开激光源并使激光源发射激光束通过样品通道。在一些实施例中，处理器和/或控制器可以使激光源发射最后的光束。例如，激光源可以与样品通道的输入端对准，并且与处理器和/或控制器电子通信。处理器和/或控制器可以向激光源的致动器发送指令以使激光源发射激光束。
当激光源发射激光束通过波导的样品通道时，激光束可以行进穿过样品通道(例如通过样品通道中的空气)并到达成像传感器13405A。在一些实施例中，成像传感器13405A是根据本文提供的各种示例的成像部件。例如，成像传感器13405A可包括但不限于光电检测器、接触图像传感器(CIS)、电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等。如图134A所示，在激光源13401A发射的激光束行进通过样品通道13403A(例如，通过样品通道中的空气)之后，激光束到达成像传感器13405A的第一感测区域13407A(例如，激光束激活成像传感器13405A的第一感测区域13407A)。
返回参考图133A，在步骤/操作13304之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法13300进行到步骤/操作13306。在步骤/操作13306，示例性方法13300从成像传感器接收第一成像数据。
例如，如图134A所示，在激光束到达成像传感器13405A的第一感测区域13407A之后，成像传感器13405A可生成第一成像数据。在一些实施例中，第一成像数据可指示激光束在成像传感器13405A上到达/激活的第一感测区域13407A的位置。
在一些实施例中，成像传感器13405A可将第一成像数据传输至处理器和/或控制器。
返回参考图133A，在步骤/操作13306之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法13300进行到步骤/操作13310。在步骤/操作13310，示例性方法13300使得缓冲溶液第一次注射到波导的样品通道。
例如，用户可以将缓冲溶液注入或使得缓冲溶液注入样品通道(例如，通过样品通道的输入端的输入开口)。缓冲溶液的示例包括但不限于水。如上所述，一种或多种防腐化学品(例如但不限于糖)可以涂覆在样品通道的表面上和/或涂覆在抗体上，以在用户使用波导之前保存那些抗体。当缓冲溶液沿样品通道行进时，缓冲溶液可以从样品通道的表面和从抗体清除、去除和/或冲洗掉一种或多种防腐化学品。
在一些实施例中，波导可连接至泵，所述泵被配置来将缓冲溶液注入波导的样品通道，类似于上文所述的那些。在这样的实施例中，泵可以与如上所述的处理器和/或控制器电子通信，使得处理器和/或控制器可以将指令传输到泵并且引起缓冲溶液到波导的样品通道的第一次注射。
返回参考图133A，在步骤/操作13310之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法13300进行到框A，其将图133A连接到图133B。现在参考图133B，在框A之后和/或响应于框A(即，在步骤/操作13310之后和/或响应于步骤/操作13310)，示例方法13300进行到步骤/操作13314。在步骤/操作13314处，示例性方法13300从成像传感器接收第二成像数据。在一些实施例中，在步骤/操作13310处的缓冲溶液的第一次注射之后，从成像传感器接收第二成像数据。
例如，现在参照图134B，示出了根据本公开的各种实施例的示例性样品测试设备13400B，类似于上面结合图134A所示的示例性样品测试设备13400A。具体地，示例性样品测试设备13400B包括激光源13401B、具有样品通道13403B(例如，物质/液体输送系统)的波导，以及成像传感器13405B。
类似于上面结合图134A所示的示例性样品测试设备13400A，激光源13401B位于样品通道13403B的输入端附近，并且成像传感器13405B位于样品通道13403B的输出端附近。
在图134B所示的示例中，激光源持续发射激光束通过波导的样品通道，并且将缓冲溶液注入样品通道。激光束可以行进穿过样品通道(例如穿过已经注入样品通道中的缓冲溶液)并到达成像传感器13405B。在一些实施例中，成像传感器13405B是类似于上面结合图134A描述的成像传感器13405A的成像部件。如图134B所示，在激光源13401B发射的激光束行进通过样品通道13403B(例如，通过已经注入样品通道中的缓冲溶液)之后，激光束到达成像传感器13405B的第二感测区域13407B(例如，激光束激活成像传感器13405B的第二感测区域13407B)。
在激光束到达成像传感器13405B的第二感测区域13407B之后，成像传感器13405B可以生成第二成像数据。在一些实施例中，第二成像数据可指示激光束在成像传感器13405B上到达/激活的第二感测区域13407B的位置。
在一些实施例中，成像传感器13405B可将第二成像数据传输至处理器和/或控制器。
返回参考图133B，在步骤/操作13314之后和/或响应于该步骤/操作，示例性方法13300进行到步骤/操作13318。在步骤/操作13318，示例方法13300基于第一成像数据和第二成像数据计算与样品通道相关联的折射率变化值。
例如，比较图134A和图134B，图134A中的第一感测区域13407A是成像传感器上与图134B中的第二感测区域13407B不同的感测区域。在一些实施例中，该差异是由于样品通道的折射率的变化而引起的。
在一些实施例中，样品通道的折射率的变化可由缓冲溶液的注入引起。例如，当激光束首先行进穿过样品通道时，在样品通道中可能没有任何缓冲溶液。当激光束被连续发射并连续行进通过样品通道时，缓冲溶液被注入样品通道，引起样品通道的折射率的变化，其反映为由激光束激活的感测区域中的变化。
另外地或可替代地，样品通道的折射率的变化可以由清除/去除样品通道的表面上的一种或多种防腐化学品引起。如上所述，当缓冲溶液通过样品通道时，缓冲溶液可以从样品通道的表面清除和/或去除一种或多种防腐化学品。当激光束被连续发射并行进穿过样品通道时，缓冲溶液连续地从样品通道的表面洗掉一种或多种防腐化学品，并且样品通道的表面上的一种或多种防腐化学品的量的减少引起样品通道的折射率的变化，该变化被反映为由激光束激活的感测区域的变化。
在一些实施例中，可以测量传感器的激活的感测区域中的变化，并且可以计算折射率的变化。继续结合图134A和图134B描述的示例，可以基于第一感测区域13407A和第二感测区域13407B之间的距离计算折射率变化值。例如，折射率变化值(即样品通道的折射率的变化)可以等于第一感测区域13407A和第二感测区域13407B之间的距离。
例如，基于在步骤/操作13306接收的第一成像数据和在步骤/操作13314接收的第二成像数据，处理器和/或控制器可以计算第一感测区域和第二感测区域之间的距离，并且可以将该距离指定为折射率变化值。
返回参考图133B，在步骤/操作13318之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法13300进行至将图133B连接至图133C的框B。现在参考图133C，在框B之后和/或响应于框B(即，在步骤/操作13318之后和/或响应于步骤/操作)，示例方法13300进行到步骤/操作13320。在步骤/操作13320处，示例性方法13300确定折射率变化值是否对应于预定折射率变化值。
在一些实施例中，预定的折射率变化值是当一种或多种防腐化学品已经从样品通道的表面完全清洗掉或清除时和/或当缓冲溶液已经完全行进通过样品通道时样品通道的折射率变化值。
例如，本公开的各种实施例可通过实验计算预定折射率变化值。例如，本公开的各种实施例可以使激光源发射激光束通过样品通道。当样品通道中没有缓冲溶液时，激光源可以激活成像传感器的第一实验感测区域。当样品通道处于确定的条件下，其中一种或多种防腐化学品已经从样品通道的表面完全清洗掉或清除，和/或当缓冲溶液已经完全行进通过样品通道时，激光源可以激活成像传感器的第二实验感测区域。在一些实施例中，计算与第一实验感测区域和第二实验感测区域之间的距离对应的预定折射率变化值。
尽管以上描述提供了计算预定折射率变化值的示例，但是应当注意，本公开的范围不限于以上描述。在一些示例中，示例性预定折射率变化值可以对应于缓冲溶液的折射率值。
如上所述，本公开的各种实施例可以基于确定样品通道的折射率存在变化来确定样品通道中物质/液体/溶液的变化。另外，或者替代地，基于样品通道的折射率变化值和/或折射率的变化，可以识别样品通道中的物质/液体/溶液(和/或样品通道中的物质/液体/溶液的浓度水平)。
例如，本公开的示例性实施例可将在步骤/操作13318计算的折射率变化值与和已知物质/液体相关的已知折射率变化值进行比较。如果在步骤/操作13318处计算的折射率变化值和已知的折射率变化值之间存在匹配，则本公开的示例实施例可确定样品通道中的物质/液体是与已知的折射率变化值相对应的已知物质/液体。
另外或替代地，本公开的示例实施例可将在步骤/操作13318处计算的折射率变化值与已知的与物质/液体的已知浓度水平相关联的折射率变化值进行比较。如果在步骤/操作13318处计算的折射率变化值和已知的折射率变化值之间存在匹配，则本公开的示例实施例可确定样品通道中的物质/液体具有对应于与已知的折射率变化值相关联的已知浓度水平的浓度水平。
返回参考图133C，如果在步骤/操作13320，示例方法13300确定折射率变化值对应于预定的折射率变化值，则示例方法13300进行到步骤/操作13322。在步骤/操作13322，示例性方法13300引起样品溶液到波导的样品通道的第二次注射。
在一些实施例中，如果折射率变化值匹配预定折射率变化值，则示例性方法13300确定一种或多种防腐化学品已经从样品通道的表面完全清洗掉或清除和/或缓冲溶液已经完全行进通过样品通道。这样，示例性方法13300引起样品溶液的第二次注射。
例如，处理器和/或控制器可以确定在步骤/操作13318处计算的折射率变化值是否与预定的折射率变化值匹配，并且如果是，则向泵发送指令并通过泵引起样品溶液到样品通道的第二次注射。
如果在步骤/操作13320处示例性方法13300确定折射率变化值与预定折射率变化值不对应，则示例性方法13300进行到步骤/操作13324。在步骤/操作13324，示例性方法13300使得缓冲溶液连续注入到波导的样品通道。
在一些实施例中，如果折射率变化值与预定折射率变化值不匹配，则示例性方法13300确定一种或多种防腐化学品尚未从样品通道的表面完全清洗掉或清除和/或缓冲溶液尚未完全行进通过样品通道。这样，示例性方法13300使得缓冲溶液持续注入到波导的样品通道，使得一种或多种防腐化学品可以持续从样品通道的表面被清洗掉或清除，和/或缓冲溶液可以持续行进通过样品通道。
例如，处理器和/或控制器可确定在步骤/操作13318处计算的折射率变化值是否匹配预定的折射率变化值，并且如果不匹配，则将指令传输至泵并使得通过泵将缓冲溶液连续注入至样品通道。
在一些实施例中，在步骤/操作13324之后和/或响应于该步骤/操作，示例性方法13300可以返回到步骤/操作13314。在这样的实施例中，随着缓冲溶液继续从样品通道的表面清洗掉一种或多种防腐化学品，示例性方法13300可以从成像传感器接收附加的成像数据，基于第一成像数据和附加的成像数据计算与样品通道相关联的折射率变化值，并且确定折射率变化值是否对应于预定的折射率变化值。在一些实施例中，可以重复该过程，直到折射率变化值对应于预定折射率变化值。换句话说，本公开的示例实施例可以继续将缓冲溶液注入到波导的样品通道，直到折射率变化值指示一种或多种防腐化学品已经从样品通道的表面完全被清洗掉或清除和/或缓冲溶液已经完全行进通过样品通道。
返回参考图133C，在步骤/操作13322和/或步骤/操作13324之后和/或响应于步骤/操作13322和/或步骤/操作13324，示例方法13300前进到步骤/操作13326并结束。
如在上述示例方法中所示，本公开的各种实施例克服了各种技术挑战和困难，并且提供了各种技术改进，包括但不限于准确地确定物质/液体是否已经完全行进通过液体输送系统(例如但不限于波导的样品通道)。例如，本公开的各种实施例可以布置光源(诸如但不限于发射激光束的激光源)或其他折射率捕获技术，使得一个或多个光束(在激光源的情况下)穿过流体承载通道(诸如但不限于波导的样品通道)并且撞击在合适的传感器(诸如但不限于光学成像传感器)上。当一个或多个光束在空气中行进时，一个或多个光束将激活传感器的一个或多个已知区域。在物质/液体注入流体承载通道之后，一个或多个束穿过流体承载通道中的物质/液体，并且激活传感器的不同区域。在一些实施例中，可以测量传感器的激活区域中的这种变化，并且可以计算折射率的变化。在一些实施例中，基于折射率值和/或折射率的变化，可以识别流体承载通道中的物质/液体。如果不是可识别的，本公开的各种实施例可以识别物质的变化。在一些示例中，如果预期在不同时间在观察区域中存在两种或更多种物质，则本公开的各种实施例可以有把握地识别已经完成转变(例如，物质/流体已经完全行进通过液体/物质输送系统)。
虽然以上描述提供了与波导相关联的示例，但是应当注意，本公开的范围不仅仅限于波导。与图133A至图134B相关联的各种实施例可在流体状况监测中提供广泛的应用，并且可在从纳米至厘米的应用中以及在各种流体中提供准确的结果。例如，与图133A至图134B相关联的各种实施例可以在医疗场所中实现以区分血液、盐水和甘油。作为另一示例，与图133A至图134B相关联的各种实施例可以在汽车中实现以指示流体状况(冷却、润滑等)。作为另一示例，与图133A至图134B相关联的各种实施例可以在管路应用中实现以指示石油产品运行的开始和结束。
如上所述，根据本公开的各种实施例的样品测试设备可以包括限定多个样品通道的多通道波导。在一些实施例中，激光束可以被提供到样品通道的输入端，并且可以从样品通道的输出端离开。在一些实施例中，成像部件(例如，图像传感器)可捕获从输出端离开的激光束并产生测试信号。在一些实施例中，当激光束行进穿过样品通道时，可以基于或指示来自样品通道的干涉条纹图案来生成测试信号。
在一些实施例中，当样品溶液被提供给多个样品通道时，干涉条纹图案可能改变，这可以通过测试信号的改变来指示或反映。例如，样品溶液可以包括来自患者呼出的呼吸的气溶胶。样品溶液可以注入样品测试设备的多个样品通道。在一些实施例中，每个样品通道的表面可以用针对一种或多种特定类型病毒的抗体包被。如果样品溶液(例如气溶胶)含有特定类型的病毒，并且样品通道的表面包被有针对该特定类型病毒的抗体，则抗体与病毒结合，将病毒保持在表面。表面处病毒粒子数量的增加(由于抗体和病毒粒子之间的化学和/或生物反应)可以引起波导的渐逝场的变化，这又可以引起来自样品通道的干涉条纹图案的变化和由成像部件生成的测试信号的变化。这样，基于测试信号的变化，可确定病毒的类型。例如，如果来自特定样品通道的特定测试信号指示干涉条纹图案的变化，则样品溶液可以包含对应于包被在样品通道表面上的抗体的病毒。例如，如果样品通道的表面包被有SARS-CoV-2病毒的抗体，并且样品通道的测试信号指示干涉条纹图的变化，则样品溶液包含SARS-CoV-2病毒。
然而，在实现用于样品测试的多通道波导方面存在许多技术挑战和困难。例如，多通道波导中的不同样品通道可能具有热差和/或结构差异。这些差异可能影响不同样品通道中的激光束的波长，从而导致来自不同通道的测试信号变化。
作为示例，不同的样品通道可能在它们的环境温度中具有差异或偏差。当激光束行进穿过这些样品通道时，不同的环境温度可能不同地影响激光束的波长，并且可能引起干涉条纹图案和测试信号的变化。作为另一示例，不同的样品通道在它们的光学结构中可能具有差异或偏差。当激光束行进穿过这些样品通道时，不同的光学结构可能不同地影响激光束的波长，并且可能引起干涉条纹图案和测试信号的变化。样品测试设备可能错误地确定测试信号的这种变化(由热差异和/或结构差异引起)是样品溶液包含与包被在样品通道的表面上的抗体相对应的病毒的指示。
这样，多通道波导中的样品通道的热差异和/或结构差异可能导致来自不同样品通道的不同响应(例如测试信号)，而在定量感测中重要的是使多通道波导中的所有通道产生相同的基线响应(例如在将样品溶液注入样品通道之前)以便执行比较过程(例如检测样品溶液是否包含一种或多种将导致来自不同通道的测试信号的差异的物质，和/或检测来自不同通道的样品溶液和参考溶液之间的差异)。
本公开的各种实施例克服了这些技术挑战和困难，并提供了各种技术进步和改进。例如，由于干涉测量波导传感器输出信号取决于输入激光束的波长，本公开的各种实施例可以改变输入激光束的波长以改变测试信号并补偿由于不同样品通道之间的结构和热差异而引起的波长改变。
在一些实施例中，为了改变输入激光束的波长，本公开的各种实施例可以(1)改变向多通道波导的样品通道发射激光束的激光二极管的操作温度，(2)改变使激光二极管向多通道波导的样品通道发射激光束的激光二极管的驱动电流，或者(3)添加波长调节设备，该波长调节设备向激光束行进到多通道波导的输入端所经过的光纤提供可变形光栅。
在一些实施例中，激光二极管可以被实现为将激光束发射到波导的样品通道中。在一些实施例中，激光二极管的操作温度可以对激光束的波长有影响。例如，激光二极管的操作温度的增加可能导致由激光二极管发射的激光的波长的增加，而激光二极管的操作温度的降低可能导致由激光二极管发射的激光的波长的降低。这样，示例方法可以包括基于由激光二极管发射的激光束的波长来调节激光二极管的操作温度。例如，响应于确定激光束的波长低于期望波长，示例性方法可以增加激光二极管的操作温度(例如，通过增加激光二极管的电流)。响应于确定激光束的波长高于期望波长，示例性方法可以降低激光二极管的操作温度(例如，通过降低激光二极管的电流)。
在一些实施例中，激光二极管可以包括激光二极管驱动器，其向激光二极管提供电流，其使得激光二极管发射激光束。例如，激光二极管驱动器可以提供恒定电流源，该恒定电流源向激光二极管输送驱动电流并且使激光二极管发射激光束。随着驱动电流的增加，由激光二极管产生的激光束的强度增加，这又增加了激光束的波长。随着驱动电流减小，由激光二极管产生的激光束的强度减小，这又减小了激光束的波长。这样，示例方法可以包括基于由激光二极管发射的激光束的波长来调节激光二极管的驱动电流。例如，响应于确定激光束的波长低于期望波长，示例性方法可以增加激光二极管的驱动电流。响应于确定激光束的波长高于期望波长，示例性方法可以减小激光二极管的驱动电流。
但是，在通过调节激光二极管的操作温度和/或驱动电流来调节激光器的波长方面存在技术挑战。例如，驱动器电流与激光二极管的操作温度相关。驱动电流越高，激光二极管的操作温度越高。因为激光二极管的操作温度和驱动电流都会影响激光束的波长，所以难以确定合适的操作温度和驱动电流以实现激光束的合适波长。
根据本公开的各种实施例，可提供一种波长调节设备，其可克服这些技术挑战和困难。波长调节设备可以包括压电材料，该压电材料可以基于施加在压电材料上的电压在波导的光纤上施加/强加可调节的压力。如上所述，激光束可以通过光纤传播到波导的输入端。当电压改变时，压电材料可以膨胀或压缩，并且因此可以增加或减小施加或强加在光纤上的压力。当压力增加时，光纤的长度膨胀，这又增加了行进通过光纤的激光束的波长。当压力降低时，光纤的长度减小，这又减小了行进通过光纤的激光束的波长。因此，本公开的各种实施例可以提供一种可以利用多通道样品和参考来实现定量感测的可变波长波导。
现在参考图135A和图135B，示出了根据本公开的一些实施例的样品测试设备13500。样品测试设备13500包括示例性波长调节设备13501。特别地，图135A示出了根据本公开的各种实施例的具有示例性波长调节设备13501的示例性样品测试设备13500的示例性侧视图。图135B示出了根据本公开的各种实施例的示例性波长调节设备13501的示例性横截面图。
现在参考图135A，样品测试设备13500包括激光源13503、波长调节设备13501、光源耦合器13509、波导13515和成像部件13517。
在一些实施例中，光源耦合器13509包括光纤阵列13507和光纤保持器13511。在一些实施例中，光纤阵列13507固定在光纤保持器13511内。
在一些实施例中，每个光纤的端部连接到激光源13503(例如激光二极管)，并且每个光纤将来自激光源13503的激光束朝向波导13515的样品通道的输入端传送。在一些实施例中，波导13515的样品通道与光源耦合器13509对准。例如，光源耦合器13509的光纤阵列13507中的每个光纤通过直接边缘耦合直接到对准波导13515的一个样品通道的输入边缘。这样，激光束可行进到波导13515的样品通道上，如由光纤阵列13507中的光纤引导的。
在一些实施例中，光源耦合器13509包括设置在光纤保持器13511的第一边缘表面上的微透镜阵列13513。在一些实施例中，光纤阵列13507中的每个光纤与微透镜阵列13513的一个微透镜对准，并且微透镜阵列13513的每个微透镜与波导13515的样品通道中的一个对准。这样，激光源13503发射的激光束可行进通过光纤阵列13507中的光纤和微透镜阵列13513的微透镜传播，并到达波导13515的样品通道的输入端。
如上所述，样品测试设备13500包括波长调节设备13501。在图135A所示的示例中，波长调节设备13501位于激光源13503和光源耦合器13509之间。特别地，光源耦合器13509的光纤阵列13507(其连接到激光源13503)穿过波长调节设备13501。
在一些实施例中，激光源13503可以是半导体激光器的形式，其提供小范围的可变波长的激光束，并且没有任何复杂的可调谐结构。例如，激光源13503可以包括单模窄带宽二极管激光器。二极管激光器输出(例如，激光束)的波长在小范围内变化，例如+/-0.1nm。二极管激光器输出的波长的变化可以以多于两个周期的相位变化来改变来自波导的输出(例如，测试信号)。
如上所述，激光源13503可连接到光纤阵列13507中的一根或多根光纤，并且光纤阵列13507中的一根或多根光纤可将来自激光源13503的激光束传输至波导13515中的一个或多个样品通道的一个或多个输入端。在一些实施例中，波长调节设备13501可以根据需要调节每个样品通道中的激光束的波长。例如，示例性波长调节设备13501包括一个或多个压缩器，并且一个或多个压缩器中的每一个在来自光纤阵列13507的光纤中的一者上施加压力，使得可以修改逐个通道的输出(channel-by-channel output)并且可以使来自波导的输出相位同步，其细节在本文中描述。
具体地，现在参考图135B，示出了波长调节设备13501的示例截面图。在图135B所示的示例中，波长调节设备13501包括壳体13521、固定在壳体13521内的光纤支撑基座13527、以及定位在壳体13521内且在光纤支撑基座13527上方的压缩器13523。
在一些实施例中，壳体13521提供外壳或壳，一个或多个压缩器(诸如压缩器13523)和光纤支撑基座13527可定位在所述外壳或壳内。在一些实施例中，壳体13521可以在壳体13521的第一侧和壳体13521的与第一侧相对的第二侧上提供开口。在一些实施例中，光纤阵列13507的光纤可通过壳体13521的第一侧上的开口进入壳体13521，穿过壳体13521，并通过壳体13521的第二侧上的开口离开壳体13521。
如上所述，波长调节设备13501可包括一个或多个压缩器。在一些实施例中，来自光纤阵列13507的每根光纤定位在光纤支撑基座13527与压缩器中的一个压缩器之间，使得波长调节设备13501可以通过压缩器对来自光纤阵列13507的不同光纤施加不同的压力。在图135B所示的示例中，光纤13507A定位在压缩器13523和光纤支撑基座13527之间。
在一些实施例中，压缩器13523可以包括压电材料。在本公开中，术语“压电材料”或“压电体”是指当在压电材料或压电体上施加电压时能够膨胀或收缩的材料。压电材料的示例可以包括但不限于压电晶体、陶瓷、石英和/或类似物。
作为示例，压缩器13523可以包括压电晶体。在一些实施例中，波长调节设备13501可包括在压缩器13523上施加电压的可变电源13525。例如，可变电源13525可包括连接到压缩器13523的压电晶体的第一侧的第一电极13529A和连接到压缩器13523的压电晶体的第二侧的第二电极13529B。第一侧在从第二侧的极化方向上。这样，可变电源13525可通过电极13529A和电极13529B在压缩器13523上在其极化方向提供电传导。
在该示例中，当可变电源13525在电极13529A和电极13529B之间施加电压时，压缩器13523可以表现出逆反压电效应(inverse reverse piezoelectric effect)。特别地，在压电晶体的极化方向上施加的电压可以使压缩器13523变形或膨胀。在一些实施例中，压缩器13523的变形或膨胀的量与施加到压电晶体的电压的量相关。例如，在压电晶体的极化方向上施加的电压越高，压电晶体膨胀得越多。
如上所述，光纤13507A定位在压缩器13523和光纤支撑基座13527之间。当电压施加到压缩器13523的压电晶体时，压电晶体响应于该电压而膨胀并在光纤13507A上施加压力。在一些实施例中，光纤支撑基座13527固定至壳体13521的底表面。在一些实施例中，压缩器13523施加在光纤13507A上的压力的量与压缩器13523的压电晶体的变形或膨胀的量相关。
当压缩器13523的压电晶体将压力施加到光纤13507A上时，其使光纤13507A伸长或拉伸。在一些实施例中，光纤13507A伸长或拉伸的量与压缩器13523施加到光纤13507A上的压力的量相关，所述压力的量又与压缩器13523的变形或膨胀的量相关，所述变形或膨胀的量又与施加到压电晶体的电压的量相关。这样，施加到压电晶体的电压越高，光纤13507A的伸长越大。施加到压电晶体的电压越低，光纤13507A的伸长越小。
在一些实施例中，光纤13507A的伸长导致光纤13507A的长度变化。光纤13507A的长度的变化可以导致当激光束行进穿过光纤13507A时在光纤13507A中变化的间距轴向周期性高-低折射率结构化布拉格光栅(periodic high-low refractive index structuredBragg grating)之间反射的激光束的波长发生变化。例如，光纤13507A伸长或拉伸得越多，光纤13507A变得越长，并且在光纤13507A中增加的间距轴向周期性高-低折射率结构化布拉格光栅之间反射的激光束的波长越长。如上所述，光纤13507A的伸长量与施加在压缩器13523上的电压量相关。这样，可以通过改变施加到压缩器13523的电压来调节光纤13507A中的激光束的波长。
如图135B所示的示例中所示，波长调节设备13501可以在光纤13507A上产生可调光栅，其可以调节通过光纤13507A行进的激光束的波长。在一些实施例中，波长调节设备13501可包括用于每个单独光纤的压缩器，并且可在不同的压缩器上施加不同的电压。由于每个单独的光纤向波导的样品通道之一的输入端之一提供激光束，波长调节设备13501可以通过调节施加在压缩器上的电压来调节到波导的样品通道的激光束的波长，使得所有激光束可以具有相同的波长或在波长的窄带内。因此，本公开的各种实施例克服了由于波导的样品通道之间的热差异和/或结构差异而导致的技术挑战和困难，并且可以提供技术益处和改进。
现在参考图136，示出了根据本公开的一些实施例的示例性框图13600。具体地，示例性框图13600示出了与波长调节设备13602和成像部件13620相关联的示例性部件，以及示例性波长调节设备13602和示例性成像部件13620之间的示例性数据通信。
在图136所示的示例中，波长调节设备13602可以包括可变电源13608、输入/输出电路13616、数据存储介质13610、处理电路13604和通信电路13612。尽管关于功能限制描述了这些部件13608、13616、13610、13604和13612，但是应当理解，特定实现必须包括使用特定硬件。
在一些实施例中，可变电源13608可以在波长调节设备13602的压缩器上提供可调节电压。在一些实施例中，可变电源13608可以是直流(DC)电压调节器(例如但不限于LM317T)的形式，其耦合到DC电压源。在这样的示例中，DC电压调节器可以将来自DC电压源的DC电压的可调节量施加到压缩器。另外或替代地，可变电源13608可以是其他形式。在一些实施例中，可变电源13608可以提供可以施加到波长调节设备的压缩器的最大电压，以及可以施加到波长调节设备的压缩器的最小电压(例如，零)。
在一些实施例中，可变电源13608可以与处理电路13604电子通信。在一些实施例中，处理电路13604可以向可变电源13608提供指示要施加至压缩器的电压量的电压控制信号。
在一些实施例中，处理电路13604(和/或协处理器或任何其他辅助处理器或以其他方式与处理器相关联的处理电路)可以经由总线与存储器通信。存储器是非暂时性的，并且可以包括例如一个或多个易失性和/或非易失性存储器。换句话说，例如，存储器可以是电子存储设备(例如，计算机可读存储介质)。存储器可以被配置为存储用于使得装置能够根据本公开的示例实施例执行各种功能的信息、数据、内容、应用、指令等。
在一些实施例中，波长调节设备13602可以包括输入/输出电路13616，其可以进而与处理电路13604通信以向用户提供输出，并且在一些实施例中，接收用户输入的指示。输入/输出电路13616可包括用户接口电路，并且可包括显示器，该显示器可包括网络用户接口、移动应用、客户端设备、自助服务终端(kiosk)等。在一些实施例中，输入/输出电路13616还可包括键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏、触摸区域、软键、麦克风、扬声器或其它输入/输出机构。处理器和/或包括处理器的用户接口电路可以被配置成通过存储在处理器可访问的存储器上的计算机程序指令(例如，软件和/或固件)来控制一个或多个用户接口元件的一个或多个功能。
在一些实施例中，处理电路13604可以与数据存储介质13610电子通信。在一些实施例中，数据存储介质13610可以被实施为一个或多个数据存储设备、一个或多个单独的数据库服务器、或者数据存储设备和单独的数据库服务器的组合。此外，在一些实施例中，数据存储介质13610可以被实施为分布式存储库，使得一些存储的信息/数据被集中存储在系统内的位置中，并且其他信息/数据被存储在一个或多个远程位置中。替代地，在一些实施例中，分布式存储库可以仅分布在多个远程存储位置上。更具体地，数据存储介质13610可以包含被配置为存储在某些实施例中可用的信息/数据的一个或多个数据存储器。
在一些实施例中，通信电路13612可以包括任何装置，诸如以硬件或硬件和软件的组合实施的设备或电路，其被配置为从/向与波长调节设备13602通信的网络和/或任何其他设备、电路或模块接收和/或发送数据。就这一点而言，通信电路13612可以包括例如用于实现与有线或无线通信网络的通信的网络接口。例如，通信电路13612可以包括一个或多个网络接口卡、天线、总线、交换机、路由器、调制解调器、以及支持硬件和/或软件、或适于使得能够经由网络进行通信的任何其他设备。另外或替代地，通信电路13612可包括用于与天线/多个天线相互作用的电路，以引起经由天线/多个天线的信号传输或处理经由天线/多个天线接收的信号的接收。
如上所述，波长调节设备13602的通信电路13612可以与成像部件13620电子通信。特别地，成像部件13620可以包括图像感测电路13618和通信电路13622。尽管这些部件13618和13616是关于功能限制来描述的，但是应当理解，特定实现必须包括使用特定硬件。
在一些实施例中，图像感测电路13618可以包括可以检测来自波导的样品通道的输出端的干涉条纹图案并且可以基于所检测的干涉条纹图案生成测试信号的电路。例如，图像感测电路13618可以包括接触式图像传感器(CIS)、电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器等。
在一些实施例中，图像感测电路13618可以与通信电路13622电子通信。在一些实施例中，图像感测电路13618可以生成测试信号，并且将测试信号提供给通信电路13622。在一些实施例中，成像部件13620的通信电路13622类似于上述波长调节设备13602的通信电路13612。
在一些实施例中，示例波长调节设备可以提供不同的模式，例如但不限于连续波长扫描模式和直接波长设置模式。现在参考图137A到图138，示出了根据本公开的各种实施例的示例方法。特别地，图137A和图137B示出了示例性方法13700，其中示例性波长调节设备以连续波长扫描模式操作。图138示出了示例性方法13800，其中示例性波长调节设备以直接波长设置模式操作。
注意，流程图的每个框以及流程图中框的组合可通过各种手段来实现，诸如硬件、固件、电路和/或与包括一个或多个计算机程序指令的软件的执行相关联的其它设备。例如，图137A至图138中描述的过程中的一个或多个可以由计算机程序指令来实施，该计算机程序指令可以由采用本公开的实施例的装置的非暂时性存储器来存储并且由该装置中的处理器来执行。这些计算机程序指令可以引导计算机或其他可编程装置以特定方式工作，使得存储在计算机可读存储存储器中的指令产生一种制品，该制品的执行实现流程图的(一个或多个)框中指定的功能。因此，实施例可以包括各种装置，包括完全硬件或软件和硬件的任何组合。此外，实施例可以采取在至少一个非暂时性计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，所述至少一个非暂时性计算机可读存储介质具有实施在存储介质中的计算机可读程序指令(例如，计算机软件)。类似地，实施例可以采取存储在至少一个非暂时性计算机可读存储介质上的计算机程序代码的形式。可以利用任何合适的计算机可读存储介质，包括非瞬态硬盘、CD-ROM、闪存、光存储设备或磁存储设备。
现在参考图137A和图137B，示出了示例方法13700。如上所述，示例性方法13700示出了示例性波长调节设备以连续波长扫描模式操作的示例。在连续波长扫描模式中，连续地调整施加到压缩器的电压，从而使得激光束在它们通过光纤进入样品通道的输入端时在波长变化范围上连续地扫描。在一些实施例中，来自波导中的样品通道的输出端的输出激光束可以由成像部件连续地检测，并且测试信号被记录。在一些实施例中，基于所记录的测试信号，示例性方法13700可生成样品通道的电压相关性数据对象，其指示施加到压缩器的电压与激光束的波长之间的数据相关性，其细节在本文中描述。
现在参考图137A，示例方法13700在步骤/操作13702开始。在一些实施例中，在步骤/操作13702之后，示例性方法13700进行到步骤/操作13704。在步骤/操作13704处，处理电路(例如但不限于，上文结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以接收触发连续波长扫描模式的用户输入。
例如，用户可以通过以上结合图136描述的波长调节设备13602的输入/输出电路13616提供用户输入。在一些实施例中，用户输入可以指示用于触发波长调节设备在连续波长扫描模式下操作的用户请求。
返回参考图137A，在步骤/操作13704之后和/或响应于所述步骤/操作，示例方法13700进行到步骤/操作13706。在步骤/操作13706，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以引起施加到压缩器的电压的增加。
例如，在接收到触发波长调节设备以连续波长扫描模式操作的用户输入之后和/或响应于接收到触发波长调节设备以连续波长扫描模式操作的用户输入，处理电路13604可以向可变电源13608发送控制信号。在一些实施例中，控制信号可以触发可变电源13608以增加施加到波长调节设备的压缩器中的一个压缩器的电压(例如，增加施加到压电材料的电压)。在一些实施例中，控制信号可以指定要施加到波长调节设备的压缩器的电压。
在一些实施例中，在从处理电路13604接收控制信号之后，可变电源13608可以增加施加到波长调节设备的压缩器的电压。如上所述，每个压缩器可以在将激光束传送到波导的样品通道的光纤之一上施加压力。在一些实施例中，电压的增加导致压缩器中的压电材料膨胀，这又导致施加在光纤上的压力的增加。这样，光纤变得更加细长，这使得光纤将具有更高波长的激光束传送到波导的样品通道之一。
返回参考图137A，在步骤/操作13706之后和/或响应于所述步骤/操作，示例方法13700进行到步骤/操作13708。在步骤/操作13708，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以从接收自成像部件的测试信号提取干涉条纹图案。
如上结合图136所述，成像部件13620可以包括图像感测电路13618，其检测来自样品通道的输出端的干涉条纹图案，并基于所检测的干涉条纹图案产生测试信号。如上结合图137A的步骤/操作13706所述，波长调节设备的压缩器可以增加施加在光纤上的压力，该光纤将激光束输送到波导的样品通道。在一些实施例中，成像部件可以检测来自与光纤相关联的样品通道的干涉条纹图案，其中增大的压力被施加在所述光纤上。
在一些实施例中，成像部件可以生成指示检测到的干涉条纹图案的测试信号，并且可以将测试信号传输到波长调节设备。例如，成像部件13620的通信电路13622可以将测试信号传输到波长调节设备13602的通信电路13612。
在一些实施例中，波长调节设备13602的处理电路13604可以从测试信号提取干涉条纹图案。如上所述，激光束的波长可以影响干涉条纹图案。因此，从测试信号中提取的干涉条纹图案是激光束的波长的指示器。
在一些实施例中，处理电路13604还可以计算从样品通道的输出端离开的激光束的波长。例如，处理电路13604可以基于所提取的干涉条纹图案来计算波长，类似于以上至少结合图1所描述的那些。
虽然以上描述提供了计算从样品通道输出的激光束的波长的示例，但是注意，本公开的范围不限于以上描述。在一些示例中，根据本公开的实施例的示例方法可以通过一个或多个附加和/或替代方法来计算激光束输出的示例波长。
返回参考图137A，在步骤/操作13708之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法13700进行到步骤/操作13710。在步骤/操作13710，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以更新电压相关性数据对象，以指示电压和干涉条纹图案之间的数据相关性。
如上所述，波长调节设备13602的数据存储介质13610可以存储数据和/或信息。例如，数据存储介质13610可以存储多个电压相关性数据对象。多个电压相关性数据对象中的每一个可以对应于波导的样品通道之一或与波导的样品通道之一相关联。特别地，电压相关性数据对象可以指示施加到波长调节设备的与波导的样品通道相关联的压缩器的电压与来自波导的样品通道的输出端的干涉条纹图案之间的多个数据相关性。
如上所述，当施加到波长调节设备的压缩器的电压增加时，施加到光纤上的压力增加，这又导致光纤伸长，并且通过光纤的激光束的波长增加。因为干涉条纹图案是激光束的波长的指示器，所以处理电路可以确定在步骤/操作13706处施加到压缩器的电压与在步骤/操作13708处提取的干涉条纹图案之间的数据相关性。
在一些实施例中，处理电路可通过在步骤/操作13706添加根据施加到压缩器的电压的电压值数据、在步骤/操作13708根据干涉条纹图案提取添加干涉条纹图案数据、以及添加指示电压值数据和干涉条纹图案数据之间的关联的数据相关性，来更新存储在数据存储介质13610中的电压相关性数据对象。
如上所述，处理电路可计算从样品通道离开的激光束的波长。在一些实施例中，处理电路可通过在步骤/操作13706根据施加到压缩器的电压添加电压值数据、在步骤/操作13708添加基于干涉条纹图案提取计算的波长值数据、以及添加指示电压值数据和波长值数据之间的关联的数据相关性，来更新存储在数据存储介质13610中的电压相关性数据对象。
现在参考图139，提供了示出示例电压相关性数据对象的电压值数据、波长值数据以及电压值数据和波长值数据之间的数据相关性的示例曲线图13900。特别地，示例性曲线图13900示出了电压值数据(x轴)和波长值数据(y轴)之间的数据相关性。如示例性曲线图13900中所示，电压越高，波长越高。
返回参考图137A，在步骤/操作13710之后和/或响应于所述步骤/操作，示例方法13700进行到步骤/操作13712。在步骤/操作13712，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以确定施加到波长调节设备的压缩器的电压是否达到最大电压。
如上所述，波长调节设备13602的可变电源13608可以向波长调节设备的压缩器提供一定范围的电压。在一些实施例中，波长调节设备的处理电路13604可以确定在步骤/操作13706处施加到压缩器的电压是否达到最大电压。
如果在步骤/操作13712处，处理电路确定施加的电压没有达到最大电压，则示例方法13700返回到步骤/操作13706。在步骤/操作13706，处理电路使得施加到波长调节设备的压缩器的电压增加，类似于上文所描述的那些。
如果在步骤/操作13712处，处理电路确定所施加的电压达到最大电压，则示例方法13700进行到框A，其将图137A连接到图137B。
现在参考图137B，在一些实施例中，在框A之后和/或响应于框A(例如，在确定施加的电压达到最大电压之后和/或响应于确定施加的电压达到最大电压)，示例方法13700进行到步骤/操作13714。在步骤/操作13714，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以引起施加到压缩器的电压的降低。
例如，处理电路13604可以向可变电源13608发送控制信号。在一些实施例中，控制信号可以触发可变电源13608以降低施加到波长调节设备的压缩器的电压(例如，增加施加到压电材料的电压)，如上文结合步骤/操作13706所述。在一些实施例中，控制信号可以指定要施加到波长调节设备的压缩器的电压。
在一些实施例中，在从处理电路13604接收控制信号之后，可变电源13608可以降低施加到波长调节设备的压缩器的电压。如上所述，每个压缩器可以在将激光束传送到波导的样品通道的光纤之一上施加压力。在一些实施例中，电压的减小导致压缩器中的压电材料收缩，这又导致施加在光纤上的压力的减小。这样，光纤变得不那么伸长，这使得光纤将具有较低波长的激光束传送到波导的样品通道之一。
返回参考图137B，在步骤/操作13714之后和/或响应于所述步骤/操作，所述示例方法13700进行到步骤/操作13716。在步骤/操作13716，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以从所接收的测试信号提取干涉条纹图案。
如上结合图136所述，成像部件13620可以包括图像感测电路13618，其检测来自样品通道的输出端的干涉条纹图案，并基于所检测的干涉条纹图案产生测试信号。如上结合图137B的步骤/操作13714所述，波长调节设备的压缩器可以减小施加在光纤上的压力，该光纤将激光束输送到波导的样品通道。在步骤/操作13716，成像部件可以检测来自与光纤相关联的样品通道的干涉条纹图案，减小的压力被施加在该样品通道上。
在一些实施例中，成像部件可以生成指示检测到的干涉条纹图案的测试信号，并且可以将测试信号传输到波长调节设备。例如，成像部件13620的通信电路13622可以将测试信号传输到波长调节设备13602的通信电路13612。
在一些实施例中，波长调节设备13602的处理电路13604可从测试信号中提取干涉条纹图案。如上所述，激光束的波长会影响干涉条纹图案。这样，从测试信号中提取的干涉条纹图案是激光束的波长的指示器。
在一些实施例中，处理电路13604可进一步计算从样品通道的输出端射出的激光束的波长。例如，处理电路13604可以基于提取的干涉条纹计算波长，类似于上面结合步骤/操作13708描述的那些。
返回参看图137B，在步骤/操作13716之后和/或响应于所述步骤/操作，示例方法13700进行到步骤/操作13718。在步骤/操作13718，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以更新电压相关性数据对象，以指示电压和干涉条纹图案之间的数据相关性。
如上所述，波长调节设备13602的数据存储介质13610可以存储数据和/或信息。例如，数据存储介质13610可以存储电压相关性数据对象，该电压相关性数据对象指示施加到波长调节设备的压缩器的电压与来自波导的样品通道的输出端的干涉条纹图案之间的多个数据相关性。如上所述，当施加到波长调节设备的压缩器的电压降低时，施加到光纤上的压力降低，这又导致光纤缩短，并且通过光纤的激光束的波长降低。因为干涉条纹图案是激光束的波长的指示器，所以处理电路可以确定在步骤/操作13714处施加到压缩器的电压与在步骤/操作13716处提取的干涉条纹图案之间的数据相关性。
在一些实施例中，处理电路可通过在步骤/操作13714添加根据施加到压缩器的电压的电压值数据、在步骤/操作13716添加根据干涉条纹图案提取的干涉条纹图案数据、以及添加指示电压值数据和干涉条纹图案数据之间的关联的数据相关性，来更新存储在数据存储介质13610中的电压相关性数据对象。
如上所述，处理电路可计算从样品通道离开的激光束的波长。在一些实施例中，处理电路可以通过在步骤/操作13714处添加根据施加到压缩器的电压的电压值数据、在步骤/操作13716处添加基于干涉条纹图案提取计算的波长值数据、以及添加指示电压值数据和波长值数据之间的关联的数据相关性，来更新存储在数据存储介质13610中的电压相关性数据对象。
返回参考图137B，在步骤/操作13718之后和/或响应于所述步骤/操作，示例方法13700进行到步骤/操作13720。在步骤/操作13720，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以确定施加到波长调节设备的压缩器的电压是否达到最小电压。
如上所述，波长调节设备13602的可变电源13608可以向波长调节设备的压缩器提供一定范围的电压。在一些实施例中，波长调节设备的处理电路13604可以确定在步骤/操作13706处施加到压缩器的电压是否达到最小电压。
如果在步骤/操作13720，处理电路确定施加的电压没有达到最小电压，则示例方法13700返回到步骤/操作13714。在步骤/操作13714，处理电路使得施加到波长调节设备的压缩器的电压减小，类似于以上描述的那些。
如果在步骤/操作13720，处理电路确定施加的电压达到最小电压，则示例方法13700进行到步骤/操作13722并结束。
在一些实施例中，图137A和图137B中示出的示例方法13700可以被重复以生成/更新波导的所有样品通道的电压相关性数据对象。
例如，如果在步骤/操作13720，处理电路确定施加的电压达到最小电压，则示例方法13700可继续确定波导的所有样品通道的电压相关性数据对象已被生成/更新。如果处理电路确定样品通道之一不与存储在数据存储介质13610中的任何电压相关性数据对象相关联，则示例性方法13700可以继续进行，以生成/更新用于该样品通道的电压相关性数据对象，类似于上文描述的那些。
例如，如果电压相关性数据对象不包括与波导的样品通道相关联的数据相关性，则处理电路可引起施加到波长调节设备的压缩器的电压的增加或减小，该压缩器与将激光束输送到该样品通道的光纤接触(例如，基于步骤/操作13706和步骤/操作13714)，这又引起光纤伸长或收缩。在一些实施例中，处理电路可以从对应的样品通道提取干涉条纹图案，并且基于施加到压缩器的电压以及干涉条纹图案(例如，基于步骤/操作13710和步骤/操作13718)生成/更新用于该样品通道的电压相关性数据对象。另外或替代地，处理电路可基于干涉条纹图案计算激光束的波长，且基于施加到压缩器的电压和激光束的波长产生/更新用于所述样品通道的电压相关性数据对象。
在一些实施例中，处理电路可通过调整施加到波长调节设备的不同压缩器的电压并为波导的所有样品通道生成/更新电压相关性数据对象来对波导的不同样品通道重复示例方法13700。这样，当波长调节设备以连续波长扫描模式操作时，波长调节设备可产生/更新样品通道的电压相关性数据对象，并且每个电压相关性数据对象指示(1)施加到将激光束输送到对应样品通道的每个光纤的每个压缩器的电压与(2)来自样品通道的对应干涉条纹图案数据或从样品通道离开的激光束的对应波长数据之间的数据相关性。在一些实施例中，基于电压相关性数据对象，波长调节设备可以在直接波长设置模式中操作，该直接波长设置模式设置每个样品通道中的激光束的波长，本文描述了其细节。
现在参考图138，示出了示例方法13800。如上所述，示例性方法13800示出了示例性波长调节设备在直接波长设置模式下操作的示例。在波长设置模式中，每个通道的特征在于，当由施加在波长调节设备的压缩器上的电压触发时，找到所需的波长。这样，激光器然后可以被设置成用于每个样品通道的每个波长，以具有匹配的波长或匹配的干涉条纹图案输出。在一些实施例中，示例性方法13800可以在样品溶液被注入到任何样品通道之前执行，以便确保来自样品通道的基线输出是相同的。在一些实施例中，同步的基线输出可以直接用于进一步分析(例如，在将样品溶液注入样品通道之后)。
在图138中所示的示例中，示例方法13800开始于步骤/操作13802。在一些实施例中，在步骤/操作13802之后，示例方法13800进行到步骤/操作13804。在步骤/操作13804，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以接收触发直接波长设置模式的用户输入。
例如，用户可以通过以上结合图136描述的波长调节设备13602的输入/输出电路13616提供用户输入。在一些实施例中，用户输入可以指示用于触发波长调节设备在直接波长设置模式中操作的用户请求。
返回参考图138，在步骤/操作13804之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法13800进行到步骤/操作13806。在步骤/操作13806，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以检索(获取)与波导的样品通道相关联的电压相关性数据对象。
如上所述，波长调节设备13602的数据存储介质13610可以存储多个电压相关性数据对象。例如，波长调节设备13602的处理电路13604可以至少部分地基于以上结合图137A和图137B描述的示例方法13700来生成/更新多个电压相关性数据对象，并且可以将多个电压相关性数据对象存储在波长调节设备13602的数据存储介质13610中。
返回参考图138，在步骤/操作13806之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法13800返回到步骤/操作13808。在步骤/操作13808，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可确定电压相关性数据对象之间的重叠干涉条纹图案数据。
如上所述，电压相关性数据对象中的每一个与波导的样品通道相关联，并且指示与样品通道相关联的干涉条纹图案数据(例如，由施加到对应压缩器的不同电压触发)。在一些实施例中，处理电路可遍历来自与不同样品通道相关联的不同电压相关性数据对象的干涉条纹图案数据，并选择干涉条纹图案数据的至少一部分作为重叠干涉条纹图案数据，该重叠干涉条纹图案数据在与不同样品通道相关联的不同电压相关性数据对象中是相同的。例如，处理电路可以选择在电压相关性数据对象之间共享的干涉条纹图案，其可以与不同电压相关性数据对象中的不同电压数据相关。
虽然上述示例示出了确定重叠干涉条纹图案数据的示例，但是注意，本公开的范围不限于上述示例。如上所述，电压相关性数据对象中的每一个可以指示与样品通道相关联的波长数据(例如，由施加到对应的压缩器的不同电压触发)。在一些实施例中，处理电路可以遍历来自与不同样品通道相关联的不同电压相关性数据对象的波长数据，并且选择至少一部分波长数据作为重叠波长数据，该重叠波长数据在与不同样品通道相关联的不同电压相关性数据对象中是相同的。例如，处理电路可以选择在电压相关性数据对象之间共享的波长，其可以与不同电压相关性数据对象中的不同电压数据相关。
返回参考图138，在步骤/操作13808之后和/或响应于步骤/操作13808，示例方法13800返回到步骤/操作13810。在步骤/操作13810，处理电路(例如但不限于，上面结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以确定对应于重叠干涉条纹图案数据的电压。
如上所述，每个电压相关性数据对象包括样品通道的电压数据和干涉条纹图案数据之间的多个数据相关性。在一些实施例中，基于数据相关性，处理电路可以确定对应于样品通道的重叠干涉条纹图案数据的电压或电压数据。例如，处理电路可以确定施加到波长调节设备的压缩器上的电压，该电压触发来自样品通道的干涉条纹图案与根据重叠干涉条纹图案数据的干涉条纹图案相匹配。处理电路可以对波导的所有样品通道重复该过程，并且确定施加到每个压缩器的电压，使得来自所有样品通道的干涉条纹图案与根据重叠干涉条纹图案数据的干涉条纹图案相匹配。
虽然上述示例说明了确定与重叠干涉条纹图数据对应的电压的示例，但应注意，本公开的范围不限于上述示例。如上所述，根据本公开的各种实施例的示例方法可以附加地或替代地确定重叠波长数据。在一些实施例中，基于与样品通道相关联的电压相关性数据对象的数据相关性，处理电路可以确定对应于该样品通道的重叠波长数据的电压或电压数据。例如，处理电路可以确定施加到波长调节设备的压缩器的电压，该电压触发来自样品通道的激光束的波长与根据重叠波长数据的波长相匹配。处理电路可以对波导的所有样品通道重复该过程，并且确定施加到每个压缩器的电压，使得来自所有样品通道的波长与根据重叠波长数据的波长相匹配。
返回参考图138，在步骤/操作13810之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法13800返回到步骤/操作13812。在步骤/操作13812，处理电路(例如但不限于，以上结合图136描述的波长调节设备13602的处理电路13604)可以使得在步骤/操作13810确定的电压被施加到波长调节设备的压缩器。
如上所述，在步骤/操作13810处确定的电压使来自不同样品通道的干涉条纹图案相同，和/或使来自不同样品通道的激光束的波长相同。这样，在直接波长设置模式中，示例性波长调节设备通过去除共模噪声和由传感器热、结构、光和电不确定性引起的漂移，从而最小化感测数据中的误差并最大化传感器速度，使得波导中的样品通道能够提供具有最高灵敏度的定量感测。
返回参考图138，在步骤/操作13812之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法13800继续到步骤/操作13814并结束。
许多病毒检测试验使用靶向特定病毒的特定抗体进行病毒检测。这种病毒检测试验受到许多技术困难和挑战的困扰。例如，为了检测多种病毒类型或病毒变体，需要多个样本收集和多个抗原测试，这可能限制临床应用中多病毒检测的速度。
本公开的各种实施例克服了这些技术挑战和困难，并且可提供各种技术进步和改进。例如，本公开的各种实施例提供了一种用于多病毒检测的测试方法，其通过利用由多个样品制备的生物化学融合，以及通过利用包被在样品通道上的多个抗原。该测试方法可以用仅需要减少的通道数目的病毒传感器来进行，并且可以在具有单个样本收集的单个测试中检测病毒类型/病毒变体。
现在参考图140，示出了根据本公开的各种实施例的示例方法14000。具体地，示例性方法14000确定根据本公开的各种实施例的样品混合物中的样品的样品类型。
在图140中所示的示例中，示例方法14000在步骤/操作14002开始。在步骤/操作14002之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法14000进行到步骤/操作14004。在步骤/操作14004，示例性方法14000可以包括使用多个样品抗体集合来产生多个抗体混合物。
根据本公开的各种实施例，抗体混合物(也称为抗原融合物)可通过混合来自多个样品抗体集合的几种或许多选择的抗体(也称为抗原)来实施。在一些实施例中，多个样品抗体集合中的每一个可以包含用于实施示例性方法14000以检测的特定病毒类型/变体的抗体。例如，如果实施示例性方法14000以检测病毒类型A、病毒类型B和病毒类型C，则示例性方法14000可以包括产生包含用于检测病毒类型A的抗体的第一样品抗体集合、包含用于检测病毒类型B的抗体的第二样品抗体集合和包含用于检测病毒类型C的抗体的第三样品抗体集合。
在一些实施例中，示例方法14000可以在步骤/操作14004确定待产生的抗体混合物的总数n。在一些实施例中，抗体混合物的总数n与样品通道的总数n相同。例如，如果示例波导包括四个样品通道，则示例方法14000产生四种抗体混合物。
在一些实施例中，示例方法14000可确定用于产生抗体混合物的样品抗体集合的总数m。作为示例，当样品通道的总数(或抗体混合物的总数)是n时，样品抗体集合的总数m基于m＝2n-1确定。例如，如果有两个样品通道，则需要三个抗体集合来产生抗体混合物。如果有三个样品通道，则需要七个抗体集合来产生抗体混合物。如果有四个样品通道，则需要十五个抗体集合来产生抗体混合物。
在一些实施例中，为了从总共m个不同抗体集合产生待包被在总共n个样品通道上的总共n个抗体混合物，示例性方法14000可确定抗体混合物的不同组合(换言之，样品通道的不同组合)，并将来自抗体集合中的每一个的抗体添加至抗体混合物的组合中的一者。例如，可将来自m个不同抗体集合中每一个的抗体添加到n种抗体混合物中的一种、n种抗体混合物中的两种、...、或n种抗体混合物中的n种。在该示例中，与向其中添加来自其它抗体集合的其它抗体的抗体混合物的组合相比，将来自每个抗体集合的抗体添加到抗体混合物的不同组合中。换句话说，将来自不同抗体集合的抗体添加到抗体混合物的不同组合中，使得没有两个抗体集合被添加到抗体混合物的相同组合中，类似于本文结合图122所述的各种示例。
作为示例，如果样品测试设备包括四个样品通道(例如，样品通道1、样品通道2、样品通道3和样品通道4)，则需要总共15个抗体集合来产生抗体混合物(例如，抗体集合A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、O)来产生四个样品通道的抗体混合物(例如，抗体混合物1、抗体混合物2、抗体混合物3和抗体混合物4)。下表示出了来自各抗体混合物中的不同抗体集合的抗体的示例：
返回参考图140，在步骤/操作14004之后和/或响应于该步骤/操作14004，示例方法14000进行到步骤/操作14006。在步骤/操作14006，示例性方法14000可包括用多个抗体混合物包被多个样品通道。
在一些实施例中，样品测试设备可以包括波导，该波导包括多个样品通道，类似于本文所述的各种示例。在使用样品测试设备进行测试之前，波导的样品通道以预定顺序包被有抗体混合物(也称为抗原混合物)。在一些实施例中，多个样品通道中的每一个都用独特的抗体混合物包被，并且没有两个样品通道用相同的抗体混合物包被。
在一些实施例中，为了将抗体混合物包被至样品通道，示例方法14000可以包括将抗体混合物施加至样品通道的表面(例如，在样品通道的底表面上)。继续上述示例，示例性方法14000可将抗体混合物1包被在样品通道1的表面上，将抗体混合物2包被在样品通道2的表面上，将抗体混合物3包被在样品通道3的表面上，并将抗体混合物4包被在样品通道4的表面上。
返回参考图140，在步骤/操作14006之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法14000进行到步骤/操作14008。在步骤/操作14008，示例方法14000可以包括用至少一种参考结合物质包被至少一个阳性参考通道。
在一些实施例中，所述至少一种参考结合物质可以包括使参考物质与所述至少一种参考结合物质结合的物质。例如，至少一个参考结合物质可以吸引参考物质并将其吸引向至少一个参考结合物质。作为示例，参考物质可以是病毒类型或变体的形式，并且至少一种参考结合物质可以包括针对该特定类型或变体的病毒的抗体。
虽然以上描述提供了使用病毒作为参考物质和使用病毒抗体作为参考结合物质的示例，但应注意本公开的范围不限于以上描述。在一些示例中，示例性参考物质和/或参考结合物质可以包括其他分子、化学品、物质。
在一些实施例中，除了样品通道之外，样品测试设备的波导可包括至少一个阳性参考通道，并且至少一种参考结合物质可包被在至少一个阳性参考通道的表面上。作为示例，样品测试设备的波导可以包括两个阳性参考通道，并且两个阳性参考通道中的每一个可以包被有相同或不同的参考结合物质。
返回参考图140，在步骤/操作14008之后和/或响应于步骤/操作14008，示例方法14000进行到步骤/操作14010。在步骤/操作14010，示例方法14000可以包括使用参考物质和样品物质产生样品混合物。
如上所述，参照物可与阳性参考通道上包被的参考结合物质结合。例如，参考物质可以包括已知的病毒或良好控制的病毒替代物，并且阳性参考通道的表面可以用针对该已知病毒或良好控制的病毒替代物的抗体包被。
在一些实施例中，样品物质可以包括示例方法14000确定其样品类型的样品。例如，样品物质可包括未知病毒或未知样本，并且示例性方法14000可确定未知病毒或未知样本的类型。
如此，在步骤/操作14010，示例方法14000可以通过将样品物质(例如样本)与一种或多种参考物质(例如良好控制的病毒替代物)混合而产生样品混合物(例如样品融合)作为测试中的结合参考，其细节在本文中描述。
返回参考图140，在步骤/操作14010之后和/或响应于该步骤/操作14010，示例方法14000进行到步骤/操作14012。在步骤/操作14012，示例方法14000可以包括将样品混合物注入到波导的多个样品通道和至少一个阳性参考通道中。
在一些实施例中，在步骤/操作14010产生的样品混合物被同时注入到波导的所有通道。例如，将样品混合物注入波导的样品通道(在步骤/操作14006，该波导已被多种抗体混合物包被)，以及注入至少一个阳性参考通道(在步骤/操作14008，该阳性参考通道已被至少一种参考结合物质包被)。
返回参考图140，在步骤/操作14012之后和/或响应于该步骤/操作14012，示例方法14000进行到步骤/操作14014。在步骤/操作14014，示例方法14000可以包括从多个样品通道接收多个测试信号并且从至少一个阳性参考通道接收至少一个参考信号。
在一些实施例中，激光束可以发射通过波导的多个样品通道和至少一个阳性参考通道，以生成测试信号，类似于以上描述的那些。例如，波导可以是双模波导的形式，当激光束行进通过波导的通道时，双模波导产生干涉条纹图案，并且成像部件可以检测干涉条纹图案。在一些实施例中，在将样品混合物注入多个样品通道和至少一个阳性参考通道之后，来自这些通道中的一个或多个的干涉条纹图案可以改变，并且成像部件可以基于检测到的干涉条纹图案生成测试信号。
返回参考图140，在步骤/操作14014之后，示例方法14000进行到步骤/操作14016。在步骤/操作14016，示例方法14000可以包括从与样品物质相关联的多个样品类型确定样品类型。
在一些实施例中，可以基于来自至少一个阳性参考通道的至少一个参考信号归一化来自样品通道的测试信号。如上所述，样品混合物包括参考物质，并且至少一个阳性参考通道包被有与参考物质结合的至少一种参考结合物质。因此，来自至少一个阳性参考通道的至少一个参考信号提供基准信号，其指示样品混合物何时包含包被在通道上的抗体之一所靶向的样品类型。在一些实施例中，来自样品通道的每个测试信号可以与至少一个参考信号比较，以确定它是否提供阳性指示，其细节将在本文结合至少图142A至图142B进行描述。
返回参考步骤/操作14016，示例方法14000进行到步骤/操作14018并结束。
根据本公开的一些实施例，用于确定样品的样品类型的示例方法可由包括一个或多个计算系统的示例样品类型确定设备执行，例如图141中所示的样品类型确定设备14100。样品类型确定设备14100可以包括处理器14101、存储器14103、通信电路14105、输入/输出电路14107和/或显示器14109。样品类型确定设备14100可以被配置为执行本文描述的操作。尽管针对功能限制描述了部件，但是应当理解，特定实现方式必须包括使用特定硬件。还应当理解，本文描述的某些部件可以包括类似或共同的硬件。例如，两组电路都可以利用相同处理器、网络接口、存储介质等的使用来执行它们的相关联的功能，使得不需要针对每组电路的重复硬件。因此，本文使用的关于装置的部件的术语“电路”的使用应当被理解为包括被配置为执行与本文描述的特定电路相关联的功能的特定硬件。
如上所述，术语“电路”应被广泛理解为包括硬件，并且在一些实施例中，包括用于配置硬件的软件。例如，在一些实施例中，“电路”可以包括处理电路、存储介质、网络接口、输入/输出设备等。在一些实施例中，样品类型确定设备14100的其他元件可以提供或补充特定电路的功能。例如，处理器14101可提供处理功能，存储器14103可提供存储功能，通信电路14105可提供网络接口功能等。
在一些实施例中，处理器14101(和/或协处理器或辅助或以其他方式与处理器相关联的任何其他处理电路)可以经由总线与存储器14103通信，以用于在装置的部件之间传递信息。存储器14103可以是非暂时性的，并且可以包括例如一个或多个易失性和/或非易失性存储器。换句话讲，例如，存储器14103可为电子存储设备(例如，计算机可读存储介质)。存储器14103可以被配置为存储信息、数据、内容、应用、指令等，用于使得样品类型确定设备14100能够执行根据本公开的示例性实施例的各种功能。
处理器14101可以以多种不同的方式实施，并且可以例如包括被配置为独立执行的一个或多个处理设备。另外或替代地，处理器14101可包含经由总线串联配置以实现指令、流水线和/或多线程的独立执行的一或多个处理器。术语“处理电路”的使用可以被理解为包括单核处理器、多核处理器、装置内部的多个处理器和/或远程或“云”处理器。
在示例实施例中，处理器14101可以被配置为执行存储在存储器14103中的指令或者以其他方式使得处理器可访问的指令。替代地或另外，处理器14101可经配置以执行硬编码的功能。因此，无论是通过硬件或软件方法配置，还是通过其组合配置，处理器可表示能够在相应地配置时执行根据本公开的实施例的操作的实体(例如，物理地实施于电路中)。替代地，作为另一示例，当处理器14101被实现为软件指令的执行器时，指令可以具体地将处理器配置成在执行指令时执行本文描述的算法和/或操作。
在一些实施例中，样品类型确定设备14100可以包括输入/输出电路14107，其可以进而与处理器14101通信以向用户提供输出，并且在一些实施例中，接收用户输入的指示。输入/输出电路14107可以包括接口、移动应用、自助服务终端等。在一些实施例中，输入/输出电路14107还可以包括键盘、鼠标、操纵杆、触摸屏、触摸区域、软键、麦克风、扬声器或其他输入/输出机构。处理器和/或包括处理器的用户接口电路可以被配置为通过存储在处理器可访问的存储器(例如，存储器14103等)上的计算机程序指令(例如，软件和/或固件)来控制一个或多个用户接口元件的一个或多个功能。
在一些实施例中，样品类型确定设备14100可以包括显示器14109，其可以进而与处理器14101通信以显示用户界面渲染。在本公开的各种示例中，显示器14109可包括液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、等离子体(PDP)显示器、量子点(QLED)显示器等。
通信电路14105可以是任何装置，例如以硬件或硬件和软件的组合实施的设备或电路，其被配置为从/向与样品类型确定设备14100通信的网络和/或任何其他设备、电路或模块接收和/或发送数据。在这点上，通信电路14105可以包括例如用于实现与有线或无线通信网络的通信的网络接口。例如，通信电路14105可以包括一个或多个网络接口卡、天线、总线、交换机、路由器、调制解调器、以及支持硬件和/或软件、或适于使得能够经由网络进行通信的任何其他设备。另外或替代地，通信接口可以包括用于与(一个或多个)天线交互以引起经由(一个或多个)天线的信号的传输或处理经由(一个或多个)天线接收的信号的接收的电路。
还注意到，本文讨论的信息中的全部或一些可以基于由样品类型确定设备14100的一个或多个部件接收、生成和/或维护的数据。在一些实施例中，一个或多个外部系统(诸如远程云计算和/或数据存储系统)也可以被利用来提供本文所讨论的功能中的至少一些。
本文描述的各种方法，包括例如图142A至图142B中所示的示例方法14200，可以从多个样品类型中确定与样品相关联的样品类型。
注意，流程图的每个框以及流程图中框的组合可通过各种手段来实现，所述手段是诸如硬件、固件、电路和/或与包括一个或多个计算机程序指令的软件的执行相关联的其他设备。例如，图142A至图142B中描述的过程中的一个或多个可以由计算机程序指令来实施，该计算机程序指令可以由采用本公开的实施例的装置的非暂时性存储器来存储并且由该装置中的处理器来执行。这些计算机程序指令可以引导计算机或其他可编程装置以特定方式工作，使得存储在计算机可读存储存储器中的指令产生一种制品，该制品的执行实现流程图的(一个或多个)框中指定的功能。
如上所述并且如基于本公开将理解的，本公开的实施例可以被配置为方法、移动设备、后端网络设备等。因此，实施例可以包括各种装置，包括完全硬件或软件和硬件的任何组合。此外，实施例可以采取在至少一个非暂时性计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，所述至少一个非暂时性计算机可读存储介质具有实施在存储介质中的计算机可读程序指令(例如，计算机软件)。类似地，实施例可以采取存储在至少一个非暂时性计算机可读存储介质上的计算机程序代码的形式。可以利用任何合适的计算机可读存储介质，包括非暂时性硬盘、CD-ROM、闪存、光存储设备或磁存储设备。
图142A和图142B示出了根据本公开的各种实施例的确定样品混合物中的样品的样品类型的示例方法。
现在参考图142A，示例方法14200在步骤/操作14202开始。在步骤/操作14202之后和/或响应于该步骤/操作，示例性方法14200进行到步骤/操作14204。在步骤/操作14204，处理电路(例如但不限于，以上结合图141描述的样品类型确定设备14100的处理器14101)可以接收与多个样品通道相关联的多个测试信号和来自至少一个参考通道的至少一个参考信号。
例如，与上述类似，成像部件可以基于从波导的样品通道的输出端检测到的干涉条纹图案来生成多个测试信号，并且从波导的至少一个参考通道的输出端生成至少一个参考信号。例如，与上述类似，成像部件可以基于从波导的样品通道的输出端检测到的干涉条纹图案来生成多个测试信号，并且从波导的至少一个参考通道的输出端生成至少一个参考信号。
如上所述，如果通道的表面包被有特定病毒类型/变体的抗体，且样品物质包含该特定病毒类型/变体，则抗体导致样品物质中的病毒结合到通道表面，这引起来自该通道的干涉条纹图的变化。例如，干涉条纹图案的幅度可以增加(例如，干涉条纹图案可以向上偏移)。在一些实施例中，成像部件可以检测干涉条纹图案。在一些实施例中，如果干涉条纹图案来自样品通道，则成像部件可以基于干涉条纹图案生成测试信号。在一些实施例中，如果干涉条纹图案来自阳性参考通道，则成像部件可以基于干涉条纹图案生成参考信号。例如，测试信号或参考信号的信号幅度可以分别对应于来自样品通道或阳性参考通道的干涉条纹图案的幅度。
在一些实施例中，成像部件可以基于来自多个样品通道的干涉条纹图案生成多个测试信号，并且基于来自至少一个参考通道的至少一个干涉条纹图案生成至少一个参考信号。在一些实施例中，成像部件可以将多个测试信号和至少一个参考信号传输到样品类型确定设备。
返回参考图142A，在步骤/操作14204之后和/或响应于该步骤/操作，示例性方法14200进行到步骤/操作14206。在步骤/操作14206处，处理电路(例如但不限于，上文结合图141描述的样品类型确定设备14100的处理器14101)可以将至少一个参考信号记录为至少一个阳性指示基准。
如上所述，样品混合物包含至少一种参考物质，并且至少一个阳性参考通道包被有至少一种参考结合物质，所述至少一种参考结合物质结合或吸引至少一种参考物质。例如，样品混合物中的参考物质可以是病毒类型或变体的形式，并且至少一种参考结合物质可以包括针对该特定类型或变体的病毒的抗体。因此，来自至少一个阳性参考通道的参考信号对应于指示通道表面包被有针对样品混合物中所含病毒的类型或变体的抗体的信号。
在一些实施例中，处理电路可以将至少一个参考信号记录为至少一种阳性指示基准。例如，处理电路可以将至少一个参考信号的幅度记录为阳性基准幅度。在这样的示例中，如果来自另一样品通道的测试信号的幅度与至少一个参考信号的幅度相同或大于至少一个参考信号的幅度，则测试信号指示样品通道包被有针对样品混合物中包含的病毒的类型/变体的抗体。
返回参考图142A，在步骤/操作14204之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法14200进行到框A，其将图124A连接到图142B。如图142B中所示，在框A之后和/或响应于框A(例如，在步骤/操作14206之后和/或响应于步骤/操作14206，示例性方法14200进行到步骤/操作14208，在步骤/操作14208，处理电路(例如但不限于，以上结合图141描述的样品类型确定设备14100的处理器14101)可以根据阳性指示基准确定来自样品通道的测试信号是否提供阳性指示。
如上所述，示例方法14200可以将来自阳性参考通道的至少一个参考信号记录为至少一个阳性指示基准。例如，至少一个参考信号可以与对应于干涉条纹图案的幅度的信号幅度相关联。
在一些实施例中，为了确定来自样品通道的测试信号是否提供阳性指示，处理电路可将测试信号与至少一个参考信号进行比较。例如，处理电路可以比较测试信号和至少一个参考信号之间的信号幅度。
如果来自样品通道的测试信号的信号幅度达到或高于来自至少一个阳性参考通道的至少一个参考信号的信号幅度，则处理电路可确定测试信号提供阳性指示。在这样的示例中，测试信号指示样品通道被抗体包被，该抗体与样品混合物中的样品物质中的病毒结合。测试信号的信号幅度与参考信号的信号幅度相比越高，测试信号提供阳性指示的确信就越大。
如果信号幅度低于来自至少一个阳性参考通道的至少一个参考信号的信号幅度，则处理电路可确定测试信号不提供阳性指示。在这样的示例中，测试信号指示样品通道未被会与样品混合物中的样品物质中的病毒结合的抗体包被。与参考信号的信号幅度相比，测试信号的信号幅度越低，测试信号不提供阳性指示的确信就越大。
返回参考图142B，如果在步骤/操作14208，示例方法14200根据阳性基准确定测试信号提供阳性指示，则示例方法14200进行到步骤/操作14210。在步骤/操作14210，处理电路(例如但不限于，以上结合图141描述的样品类型确定设备14100的处理器14101)可以生成候选数据集，其包括与包被在样品通道上的抗体混合物相关的样品类型。
例如，样品通道可用包含A、E、F、G、L、M、N和O型病毒的抗体的抗体混合物包被。如果来自样品通道的测试信号提供阳性指示，则表明样品混合物中的样品物质可包含A型病毒、E型病毒、F型病毒、G型病毒、L型病毒、M型病毒、N型病毒或O型病毒。在这样的示例中，处理电路可以生成候选数据集，其包括样品类型A、类型E、类型F、类型G、类型L、类型M、类型N和类型O。
返回参考图142B，如果在步骤/操作14208，示例方法14200根据阳性基准确定测试信号没有提供阳性指示，则示例方法14200进行到步骤/操作14212。在步骤/操作14212，处理电路(例如但不限于，以上结合图141描述的样品类型确定设备14100的处理器14101)可以生成包括与包被在样品通道上的抗体混合物相关联的样品类型的消除数据集。
例如，样品通道可用包含A、E、F、G、L、M、N和O型病毒的抗体的抗体混合物包被。如果来自样品通道的测试信号不提供阳性指示，则表明样品混合物中的样品物质不包含A型病毒、E型病毒、F型病毒、G型病毒、L型病毒、M型病毒、N型病毒和O型病毒。在这样的示例中，处理电路可以生成包括样品类型A、类型E、类型F、类型G、类型L、类型M、类型N和类型O的消除数据集。
返回参考图142B，在步骤/操作14210和步骤/操作14212之后和/或响应于这些步骤/操作，示例方法14200进行到步骤/操作14214。在步骤/操作14214，处理电路(例如但不限于，以上结合图141描述的样品类型确定设备14100的处理器14101)可以确定是否检查了来自所有样品通道的测试信号。
例如，处理电路可确定是否已经检查了来自波导的每个样品通道的测试信号以确定其是否提供了阳性指示，类似于以上结合步骤/操作14208所述的那些。
如果在步骤/操作14214，处理电路确定还没有检查来自至少一个样品通道的至少一个测试信号，则示例方法14200进行到步骤/操作14208。在这样的示例中，处理电路可以确定至少一个测试信号是否提供阳性指示，类似于以上描述的那些。
如果在步骤/操作14214处，处理电路确定已经检查了来自所有样品通道的所有测试信号，则示例方法14200进行到步骤/操作14216。在步骤/操作14216，处理电路(例如但不限于，以上结合图141描述的样品类型确定设备14100的处理器14101)可以确定样品物质与在每个候选数据集中而不是在任何消除数据集中的样品类型相关联。
如上所述，处理电路可基于测试信号是否提供阳性指示而将样品类型添加到候选数据集或消除数据集。作为示例，示例波导可以包括四个样品通道，其包被有如下表中所示的抗体的不同组合：
作为示例，处理电路可确定来自样品通道1的测试信号提供了阳性指示。在该示例中，处理电路可以生成包括类型A、类型E、类型F、类型G、类型L、类型M、类型N和类型O的第一候选数据集。
继续在该示例中，处理电路可确定来自样品通道2的测试信号不提供阳性指示。在该示例中，处理电路可以生成包括类型B、类型E、类型H、类型I、类型K、类型M、类型N和类型O的第一消除数据集。
继续在该示例中，处理电路可确定来自样品通道3的测试信号不提供阳性指示。在该示例中，处理电路可以生成包括类型C、类型F、类型H、类型J、类型K、类型L、类型N和类型O的第二消除数据集。
继续在该示例中，处理电路可确定来自样品通道4的测试信号提供了阳性指示。在该示例中，处理电路可以生成包括类型D、类型G、类型I、类型J、类型K、类型L、类型M和类型O的第二候选数据集。
在一些实施例中，处理电路可比较第一候选数据集和第二候选数据集中的样品类型，并且确定第一候选数据集和第二候选数据集中的一个或多个重叠样品类型。如果样品类型不在第一候选数据集和第二候选数据集中，则样品类型不与样品物质相关联，因为与样品物质相关联的样品类型必须是每个候选数据集。在上述示例中，第一候选数据集包括类型A、类型E、类型F、类型G、类型L、类型M、类型N和类型O，并且第二候选数据集包括类型D、类型G、类型I、类型J、类型K、类型L、类型M和类型O。处理电路可以确定第一候选数据集和第二候选数据集之间的重叠样本类型包括类型G、类型M和类型O。
如上所述，与样品物质相关的样品类型不在任何消除数据集中。在一些实施例中，处理电路可以将候选数据集中的重叠样品类型与消除数据集中的样品类型进行比较，并且移除也在消除数据集中的任何重叠样品类型。继续上面的示例，示例处理电路可以确定类型M和类型O在第一消除数据集中，并且可以确定样品物质不与类型M或类型O相关联。这样，处理电路可以确定与样品物质相关联的样品类型是类型G。
返回参考图142B，在步骤/操作14216之后和/或响应于该步骤/操作，示例方法14200进行至步骤/操作14218并结束。
现在参考图143A和图143B，示出了与示例波导14300相关联的示例视图。特别地，图143A示出了根据本公开的各种实施例的示例波导14300的示例透视图。图143B示出了根据本公开的各种实施例的示例波导14300的至少一部分的示例放大视图。
在图143A所示的示例中，示例波导14300可在波导14303上限定多个通道14301。在一些实施例中，多个通道14301可包括多个样品通道和一个或多个参考通道，其细节如图143B中所示。
现在参考图143B，示出了示例波导14300的至少一部分的示例放大视图。
在一些实施例中，示例波导14300可以包括总共八个通道，包括两个结合参考通道、四个样品通道和两个掩埋参考通道。在图143B所示的示例中，示例波导14300可包括按以下顺序布置的通道：结合参考通道14305A、样品通道14307A、掩埋参考通道14309A、样品通道14307B、样品通道14307C、掩埋参考通道14309B、样品通道14307D和结合参考通道14305B。
在一些实施例中，样品通道14307A、样品通道14307B、样品通道14307C和样品通道14307D中的每一个可以用样品混合物包被，类似于上文描述的那些。
在一些实施例中，结合参考通道14305A和结合参考通道14305B可以包括阳性参考通道和/或阴性参考通道。例如，结合参考通道14305A和结合参考通道14305B之一或两者可以是阳性参考通道，其用至少一种参考结合物质包被，类似于上述那些。另外，或替代地，结合参考通道14305A和结合参考通道14305B中的一个或两个可以是阴性参考通道。
在这样的示例中，阴性参考通道可以包被有不从样品混合物结合或吸引任何物质的物质。例如，结合参考通道14305A和结合参考通道14305B可以用水包被。因为阴性参考通道上包被的物质不结合或吸引来自样品混合物的任何物质，所以来自阴性参考通道的参考信号对应于指示通道的表面未包被针对样品混合物中包含的病毒的类型或变体的任何抗体的信号。在一些实施例中，处理电路可以将来自阴性参考通道的参考信号的幅度记录为阴性基准幅度。在这样的示例中，如果来自另一个样品通道的测试信号的幅度达到或低于来自阴性参考通道的至少一个参考信号的幅度，则测试信号指示样品通道未被针对样品混合物中含有的任何病毒的抗体包被。在一些实施例中，处理电路可以将来自阴性参考通道的至少一个参考信号的信号记录为至少一个阴性指示基准。
在一些实施例中，来自阴性参考通道的参考信号可以用作来自样品通道的测试信号的阴性基准。例如，除了以上结合图142B的步骤/操作14208描述的那些之外或作为其替换，处理电路可以根据阴性指示基准来确定测试信号是否提供阴性指示。
如果来自样品通道的测试信号的信号幅度处于或低于来自阴性参考通道的至少一个参考信号的信号幅度，则处理电路可确定测试信号提供阴性指示。在这样的示例中，测试信号指示样品通道未被与样品混合物中的样品物质中的病毒结合的抗体包被，并且处理电路可以生成包括与包被在样品通道上的抗体混合物相关联的样品类型的消除数据集，类似于以上结合至少步骤/操作14212所描述的那些。与参考信号的信号幅度相比，测试信号的信号幅度越低，测试信号提供阴性指示的确信就越大。
如果信号幅度高于来自阴性参考通道的至少一个参考信号的信号幅度，则处理电路可确定测试信号提供阳性指示。在这样的示例中，测试信号指示样品通道包被有将与样品混合物中的样品物质中的病毒结合的抗体，并且处理电路可以生成包括与包被在样品通道上的抗体混合物相关联的样品类型的候选数据集，类似于以上结合步骤/操作14210描述的那些。测试信号的信号幅度与参考信号的信号幅度相比越高，测试信号提供阳性指示的确信就越大。
在一些实施例中，掩埋参考通道14309A和掩埋参考通道14309B可以被密封并且包含相同或不同的参考介质，类似于上文所述的那些。在一些实施例中，掩埋参考通道14309A和掩埋参考通道14309B可以提供掩埋感测区域，可以添加该掩埋感测区域以提供绝对参考，从而补偿传感器信号随来自周围环境的信号的变化，类似于上述那些。
这样，在图143B所示的示例中，来自样品通道14307A、样品通道14307B、样品通道14307C和样品通道14307D的测试信号可以基于来自掩埋参考通道的信号被补偿以消除由周围环境引起的信号噪声，并且可以根据阳性指示基准和/或阴性指示基准被归一化以确定测试信号提供阳性指示还是阴性指示。
同样地，本公开的各种实施例可克服与波导相关的技术挑战和困难。例如，本公开的各种实施例提供了具有受控结合参考融合的样品样本，其中将患者样品样本与一种或多种良好受控的病毒替代物混合以用于结合参考。本公开的各种实施例可提供抗原组合融合，其中确定若干或许多抗原类型组合用于多病毒固定化，并将所述若干或许多抗原类型组合顺序地施加至感测通道。本公开的各种实施例提供了多通道病毒传感器，其中少至8个通道可以检测多达15种类型的病毒，具有测试环境补偿和结合量化，具有噪声消除。因此，本公开的各种实施例提供了允许在单个样本收集中同时检测多病毒的多病毒感测机制。
在各种实施例中，多通道病毒传感器要求所有通道中的均匀流动。然而，由于通道之间的变化，许多平行通道不能提供均匀的流动。
本公开的各种实施例可提供一种样品测试设备，其通过单次注射提供样品溶液的串行流动(连续流动，serial flow)，这解决了流动均匀性问题。在一些实施例中，串行流动的单次注射可以简化样品测试设备中的流动系统，并且提供各种技术益处和进步。例如，样品测试设备的通道体积的减少可以使通道之间的检测延迟最小化，以允许实时多通道检测和处理。
现在参考图144A、图144B、图144C、图144D、图144E、图144F和图144G，提供了根据本公开的各种实施例的示例波导盒14400的示例视图。示例波导盒14400可以为多通道干涉型病毒传感器(multichannel interferometric viral sensor)提供来自单次注射的串行流动。
特别地，图144A和图144B示出了示例波导盒14400的示例分解图。
在图144A所示的示例中，示例波导盒14400可包括流体本体(fluidic body)14414，其限定缓冲容器14408、注射端口14410和废物容器14412，类似于以上结合图86A所述的那些。
在一些实施例中，缓冲容器14408可以是流体本体14414的顶部表面上的凹陷区域的形式，缓冲溶液可以储存在该凹陷区域中。例如，作为装配示例波导盒14400的一部分，缓冲溶液被填充到缓冲容器14408中。缓冲溶液的示例可以包括但不限于水。
在一些实施例中，波导盒14400包括泵膜14406。在一些实施例中，泵膜14406被对齐以覆盖缓冲容器14408的顶部开口。例如，泵膜14406和缓冲容器14408可以限定用于存储缓冲溶液的空间。
在一些实施例中，泵膜14406可包括柔性材料，例如但不限于硅树脂(silicone)。在一些实施例中，当力施加在泵膜14406上时，泵膜14406可变形。例如，如本文详细描述的，缓冲容器14408可在缓冲容器14408的底表面上限定缓冲剂释放通道(buffer releasetunnel)。如上所述，泵膜14406可对齐以覆盖缓冲容器14408的顶部开口。当向下的力施加在泵膜14406上并且朝向缓冲容器14408时，泵膜14406可变形，这推动储存在缓冲容器14408中的缓冲溶液通过缓冲容器14408的底表面上的缓冲剂释放通道释放。
如本文进一步详细描述的，缓冲剂释放通道可以连接到限定在流体本体14414的底表面上的串行流动通道的开始处。这样，通过推动泵膜14406，缓冲溶液可以释放到串行流动通道中，其细节在此描述。
在一些实施例中，注射端口14410可以是流体本体14414的顶表面上的凹陷区域的形式。在一些实施例中，样品溶液可通过注射端口14410注入到波导盒14400中。
例如，波导盒14400包括注射隔膜14404。在一些实施例中，注射隔膜14404对准以覆盖注射端口14410的顶部开口。在一些实施例中，注射隔膜14404可包括柔性材料，例如但不限于硅树脂。
在一些实施例中，注射隔膜14404可以限定通路，该通路连接到由注射端口14410限定的空间。在一些实施例中，中心通路的外部开口被盖覆盖。在一些实施例中，储存样品溶液的注射器设备(或其它合适的设备)可以刺穿盖，并通过中心通路将样品溶液注射到注射端口14410中。
在一些实施例中，注射端口14410可在注射端口14410的底表面上限定样品释放通道。在一些实施例中，由注射隔膜14404限定的通路连接到样品释放通道。当样品溶液通过注射隔膜14404注入到注射端口14410时，样品溶液通过缓冲容器14408的底表面上的样品释放通道释放。
如本文进一步详细描述的，样品释放通道可以连接到限定在流体本体14414的底表面上的串行流动通道。这样，样品溶液可以通过注射端口14410的样品释放通道释放到串行流动通道中，其细节在此描述。
在一些实施例中，废物容器14412可以是在流体本体14414的顶表面上的凹陷区域的形式。在一些实施例中，废物容器14412可在废物容器14412的底表面上限定废物释放通道。在一些实施例中，废物释放通道连接到限定在流体本体14414的底表面上的串行流动通道的端部，并且可以接收废液(例如，缓冲溶液和/或样品溶液，在它们行进通过串行流动通道之后)。在一些实施例中，废液可以存储在废物容器14412中。
在一些实施例中，波导盒14400包括排气过滤器14402。在一些实施例中，排气过滤器14402被对准以覆盖废物容器14412的顶部开口。在一些实施例中，排气过滤器14402可包括过滤材料，例如但不限于HEPA空气过滤器，其防止废液中的有害颗粒释放到环境中。
如图144A所示，流体本体14414定位在限定多个通道(例如，定位在两个参考通道之间的样品通道)的波导传感器14416上。在一些实施例中，限定在流体本体14414的底表面上的串行流动通道的部分与波导传感器14416上的通道对齐。例如，如图144B所示，示例性串行流动通道14418限定在流体本体14414的底表面上。
在一些实施例中，示例性串行流动通道14418可为流体本体14414的底表面上的凹槽的形式。凹槽可包括多个连接的区段，包括样品区段、串行流动通道区段和预清洗区段，其细节在本文中描述。在一些实施例中，串行流动通道区段可以限定三个平行凹槽，所述三个平行凹槽与波导传感器14416上的三个通道(例如，样品通道和两个参考通道)连接并对准，其细节在本文中描述。
现在参考图144C，示出了示例波导盒14400的示例俯视图。在一些实施例中，示例波导盒14400可具有10毫米的宽度W。在一些实施例中，示例波导盒14400可以具有32毫米的长度L。
现在参考图144C，示出了示例波导盒14400的示例侧视图。在一些实施例中，示例波导盒14400可具有6毫米的厚度T。
现在参考图144D，示出了示例波导盒14400的示例俯视图。具体地，图144D示出了波导传感器14416与限定在流体本体14414的底表面上的串行流动通道对准。
现在参考图144F，示出了示例波导盒14400的示例透视图。特别地，图144F示出了对齐泵膜14406以覆盖缓冲容器14408，对齐注射隔膜14404以覆盖注射端口14410，并且对齐排气过滤器14402以覆盖废物容器14412。
现在参考图144G，示出了示例波导盒14400的示例左视图。
现在参考图145A、图145B、图145C、图145D、图145E和图145F，提供了根据本公开的各种实施例的示例盒体14500的示例视图。
特别地，图145A示出了示例盒主体14500的示例俯视图。图145B示出了示例性盒体14500的示例性仰视图。图145C示出了示例性盒体14500的示例性横截面图。
在图145A所示的示例中，示例性盒体14500可包括缓冲容器14505、注射端口14503以及废物容器14501，类似于上文结合图144A所述的缓冲容器14408、注射端口14410以及废物容器14412。
在一些实施例中，缓冲容器14505可以在缓冲容器14505的底表面上限定缓冲剂释放通道14511的开口。类似地，注射端口14503可在注射端口14503的底面上限定样品释放通道14509的开口。类似地，废物容器14412可在废物容器14412的底表面上限定废物释放通道14507的开口。
现在参照图145B，示出了限定在示例性盒体14500的底面上的串行流动通道14513。在图145B所示的实施例中，缓冲剂释放通道14511、样品释放通道14509和废物释放通道14507连接至串行流动通道14513。
如上所述，串行流动通道14513可以包括多个区段。例如，串行流动通道14513可以包括样品区段14515、预清洗区段14517和串行流动区段14519。在一些实施例中，样品区段14515连接到预清洗区段14517，所述预清洗区段14517又连接到串行流动区段14519。例如，流体可从样品区段14515流到预清洗区段14517，并且然后流到串行流动区段14519。
在一些实施例中，缓冲剂释放通道14511连接至串行流动通道14513的样品区段14515的起始点。因此，当缓冲溶液(例如水)从缓冲剂释放通道14511释放时，缓冲溶液可从样品区段14515流到预清洗区段14517，流到串行流动区段14519，并通过废物释放通道14507从串行流动区段14513离开。
在一些实施例中，样品释放通道14509与串行流动通道14513的样品区段14515连接。特别地，样品释放通道14509在流动方向上连接到样品区段14515的起始点之后的点(缓冲剂释放通道14511的位置)。因此，当样品溶液从样品释放通道14509释放时，样品溶液可从样品区段14515的至少一部分流到预清洗区段14517、流到串行流动通道14519、并通过废物释放通道14507从串行流动通道14513离开。
在图145B所示的示例中，样品区段14515与预清洗区段14517平行布置。例如，样品区段14515和预清洗区段14517两者可沿示例性盒体14500的底表面的长边设置，并通过串行流动通道14513的沿示例性盒体14500的底表面的短边的部分连接。
在一些实施例中，串行流动区段14519定位在样品区段14515和预清洗区段14517之间。具体地，串行流动区段14519包括串联连接的三个平行凹槽。如上所述，串行流动区段14519的三个平行凹槽可与波导传感器上的三个通道对准。例如，串行流动区段14519的顶部凹槽可与波导传感器的参考通道对准。串行流动区段14519的中间凹槽可与波导传感器的样品通道对准。串行流动区段14519的底部凹槽可以与波导传感器的另一参考通道对准。
在一些实施例中，串行流动区段14519的端部连接到废物释放通道14507，类似于上述的那些。
根据本公开的各种实施例，提供了一种通过利用示例盒体14500进行样品测试的示例方法。
在一些实施例中，示例方法可包括通过缓冲剂释放通道14511(例如，通过如上所述推动泵膜的那样)将缓冲溶液注射至串行流动通道14513。在一些实施例中，缓冲溶液流过串行流动通道14513，并通过废物释放通道14507离开串行流动通道14513，与上述那些类似。这样，缓冲溶液可以清洗串行流动通道14513并去除可能影响样品测试的任何灰尘、空气或颗粒。
在一些实施例中，示例方法可包括通过样品释放通道14509(例如，通过如上所述的注射隔膜)将样品溶液注射至串行流动通道14513。在一些实施例中，在将样品溶液注入到串行流动通道14513中之后，泵膜继续推动缓冲溶液通过串行流动通道14513。因为样品释放通道14509在缓冲剂释放通道14511连接的地方之后连接到串行流动通道14513，所以泵膜可以推动样品溶液通过串行流动通道14513。
例如，当泵膜继续推动样品溶液时，样品溶液可行进通过预清洗区段14517、串行流动区段14519的顶部凹槽，并且到达串行流动区段14519的中间凹槽。当样品溶液到达串行流动区段14519的中间凹槽时，串行流动区段14519的顶部凹槽和底部凹槽都填充有缓冲溶液(诸如水)。如上所述，串行流动区段14519的顶部凹槽可与波导传感器的参考通道对准，串行流动区段14519的中间凹槽可与波导传感器的样品通道对准，并且串行流动区段14519的底部凹槽可与波导传感器的另一参考通道对准。这样，波导传感器可以根据本文所述的各种示例来检测样品溶液的样品类型。
在一些实施例中，注入到串行流动通道14513中的样品溶液的量可基于串行流动通道14519中的中间凹槽的长度。例如，如果串行流动通道14519中的中间凹槽的长度为一英寸，则可将样品溶液注入到串行流动通道14513中，使得它填充中间凹槽的一英寸长度。
虽然以上描述提供了待注射的样品溶液的体积的示例，但应注意，本公开的范围不限于以上描述。在一些示例中，注入的样品溶液的体积可以高于串行流动区段14519中的中间凹槽，使得两个或更多个感测通道具有重叠的感测时间。例如，样品溶液的体积可以高于串行流动区段14519，使得波导传感器中的所有三个通道可以进行同时检测和参考，以用于数据比较和噪声消除。
现在参考图145C，示出了示例盒体14500的示例截面图。特别地，图145C示出了缓冲容器14505、注射端口14503和废物容器14501的横截面。
图145D和图145E示出了示例性盒体14500的示例性透视图。图145F示出了示例性盒体14500的示例性左视图。
这样，本公开的各种实施例提供了克服各种技术挑战和困难的示例波导盒14400，并且提供了技术进步和改进。例如，本公开的各种实施例提供了限定用于接收样品注射的注射端口的流体本体。流体本体还提供定位到注射端口的前端的缓冲容器和定位到注射端口的后端的废物容器。
如上所述，将缓冲溶液预填充于缓冲容器中，并沿着样品区段、预清洗区段和串行流动通道的串行流动区段预填充。在一些实施例中，然后用注射器注射样品溶液以填充注射端口并将一部分缓冲溶液推至串行流动通道的预清洗区段。在一些实施例中，在注射样品溶液之后，泵膜推动缓冲溶液和样品溶液通过串行流动通道的串行流动区段以完成预清洗、样品固定和后清洗。
这样，根据本公开的实施例的示例波导盒可提供串行流动通道，其可实现预清洗、样品流体测试、后清洗功能。本公开的各种实施例可以减小串行流动通道中的区段的体积，所述区段被布置成在它们之间具有最小连接体积以最小化通道之间的感测延迟。
在本公开的各种实施例中，示例性样品测试设备不使用成像透镜，因为示例性样品测试设备不需要对输出进行成像，而是直接检测可能由波导的折射率变化(例如，当样品行进通过样品测试设备的样品通道时)引起的激光束从波导的输出端的位置偏移。这样，示例性样品测试设备可将图像传感器定位在距波导的输出端预定距离处，并且图像传感器可检测激光束从波导的输出端的位置偏移。
然而，随着来自波导的输出端的激光束在竖直方向上的位置改变，激光束与图像传感器的检测表面之间的入射角可能改变。例如，当来自波导的输出端的激光束向上移位时，激光束与图像传感器的检测表面之间的入射角可能增大。当来自波导的输出端的激光束向下移位时，激光束与图像传感器的检测表面之间的入射角可以减小。激光束与图像传感器的检测表面之间的入射角的变化可能引起许多技术挑战和困难。
例如，入射角的变化会影响由图像传感器检测的激光的振幅以及传感器像素角度响应度(sensor pixel angular responsivity)。当入射角减小时(例如，当激光朝向图像传感器的中间移位时)，激光的振幅增大(例如，由图像传感器检测到的激光变得更亮以及传感器像素角度响应度增加(电输出电平变得更高))。当入射角增大时(例如，当激光朝向图像传感器的顶部或底部移位时)，激光的振幅减小(例如，由图像传感器检测到的激光变暗以及传感器像素角度响应度降低(电输出电平变得更低))。激光的振幅以及传感器像素角度响应度的变化可能导致信号损失，并且在通过图像传感器检测激光的位置时产生偏差。例如，信号损失可以反映由图像传感器检测到的信号位置。作为示例，当激光向图像传感器的顶部或底部移位时，激光的振幅和光强度降低并且传感器像素角度响应度降低，并且图像传感器可能不能检测最高/最低激光束的位置，并且可能不准确地检测激光已经移位了多少。因此，干涉测量感测中的图像传感器遭受传感器角度响应问题。实际条纹图案图像可能失真，并且条纹移位检测低于实际移位。
本公开的各种实施例可以克服上述技术挑战和困难，并且提供各种技术改进和进步。例如，本公开的各种实施例可以在图像传感器的前面并入场透镜。图像传感器可以将激光到图像传感器的入射角校正为直角(法向角，normal angle)。在图像传感器的整个图像传感器区域上，图像传感器的法向入射角确保图像传感器能够提供具有无失真条纹图案感测的最高响应。
现在参考图146A、图146B、图146C和图146D，示出了根据本公开的各种实施方式的样品测试设备14600的示例视图。特别地，图146A示出了样品测试设备14600的示例性透视图。图146B图示了样品测试设备14600的至少一部分的示例性放大视图。图146C示出了样品测试设备14600的示例性侧视图。图146D示出了示例性样品测试设备14600的至少一部分的另一示例性放大视图。
在图146A所示的示例中，示例样品测试设备14600可以包括多通道波导14602，类似于上述那些。
在一些实施例中，示例样品测试设备14600可包括纤维阵列14604，类似于上文所述的那些。在一些实施例中，光纤阵列14604可以包括可以接收激光束的光纤。在一些实施例中，在光纤阵列14604接收激光束之后，激光束可以被提供到多通道波导14602。例如，光纤阵列14604中的每一个可以将激光束传送到多通道波导14602中的通道中的一个。
在一些实施例中，在激光束行进通过多通道波导14602中的通道之后，激光束可以从多通道波导14602的输出端离开。在一些实施例中，来自多通道波导14602的输出端的激光束的位置可以至少部分地基于多通道波导14602的折射率的变化而被移位。例如，多通道波导14602的折射率的变化的变化可以在样品溶液被注入到多通道波导14602之后发生，并且多通道波导14602的折射率的变化量可以是样品溶液中的病毒分子与包被在多通道波导14602的表面上的抗体之间的结合的指示器。
在一些实施例中，图像传感器14606邻近多通道波导14602的输出端定位。如上所述，图像传感器14606可检测来自多通道波导14602的输出激光束的竖直位置的移位。
如上所述，当激光束沿着竖直方向移位到不同位置时，激光束的入射角可能改变，这可能导致根据本公开的一些实施例的技术问题和困难，示例样品测试设备14600可以包括场透镜14608。
现在参考图146B，示出了示例样品测试设备14600的示例放大图。特别地，图146B示出了上面结合图146A示出的示例性样品测试设备14600的至少一部分的示例性放大视图。
如上所述，许多样品测试设备所面临的技术问题之一是从多通道波导14602输出的激光之间的入射角。例如，图像传感器定位成离多通道波导14602的输出端越远，图像传感器可以从多通道波导14602的输出端检测到的移位越多。入射角的另一个问题是由该角度引起的信号/能量损失。只有直角位置将提供零能量损耗和零定位损耗。
本公开的各种实施例克服了这些技术挑战和困难，并提供了各种技术改进和进步。在图146B所示的示例中，示例性样品测试设备14600可以包括固定到图像传感器14606的成像表面的场透镜14608。在一些实施例中，场透镜14608可被定位成接收从多通道波导14602输出的激光束。
在一些实施例中，场透镜14608可以被定位在与图像传感器14606的整个图像感测表面相对应的图像场(image field)处或附近，使得光可以进入图像传感器14606的图像感测表面而不经过任何其他成像透镜。例如，场透镜14608可以被定位成紧密靠近图像传感器14606的感测区域。附加地或替代地，场透镜14608可以被附接到图像传感器14606的感测区域。
在一些实施例中，多通道波导14602的输出端与场透镜14608之间的固定距离可以基于场透镜14608的焦距来确定。例如，从多通道波导14602的输出端到场透镜14608的距离可以与场透镜14608的焦距匹配。这样，当场透镜14608被定位在距多通道波导14602的输出这样的固定距离处时，场透镜可以校正来自多通道波导14602的输出的入射角。在校正之后，光以法向角进入图像传感器14606的感测表面。这样，各种实施例可以在图像传感器14606的整个视场上使得到传感器像素的入射角为法向角以生成非失真的条纹图案图像，这可以增强图像传感器14606检测从多通道波导14602存在的激光束的灵敏度。
现在参考图146C和图146D，示出了根据本公开的一些实施例的示例样品测试设备14600的示例侧视图和示例放大图。
如图146C和图146D中所示，在场透镜14608就位的情况下，从透镜出射并进入所示发送表面的所有光将平行于透镜光轴。因此，本公开的各种实施例可校正到图像传感器的光入射角以获得均匀的高效率光，以及校正法向入射到整个视场上的传感器像素的光角度以获得无失真的条纹图案图像。
现在参考图147A和图147B，示出了根据本公开的一些实施例的示例场透镜14700。特别地，图147A示出了示例性场透镜14700的示例性透视图，并且图147B示出了示例性场透镜14700的示例性侧视图。
在图147A和图147B所示的示例中，示例场透镜14700可以呈平凸单透镜的形式。例如，示例场透镜14700可以包括提供正焦距的弯曲表面。示例场透镜14700的曲率可以使光的入射角弯曲，使得光以直角或接近直角进入图像传感器的感测区域，以便减少和/或消除由不同角度引起的信号损失。
这样，图147A和图147B中所示的示例场透镜14700可校正进入图像传感器的光的入射角，并且可提供本文所述的各种技术益处和改进。例如，如上所述，干涉测量感测可能遭受传感器角度响应问题，其中实际条纹图案图像失真，并且条纹移位检测低于实际移位。因此，需要更适当的解决方案。通过将示例场透镜14700附接到图像传感器的感测表面，本公开的各种实施例可以在图像传感器的前面使用示例场透镜14700来校正到图像传感器的光入射角，使得光将垂直于图像传感器。这里，场透镜的焦距与离光出射光瞳(light exitpupil)的距离匹配。
应当理解，本公开不限于所公开的特定示例，并且修改和其他示例旨在被包括在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了特定术语，但是除非另有说明，否则它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。
Claims (10)
1.一种用于监测流体转变的方法，所述方法包括：
使激光源发射激光束通过波导的样品通道；
致使缓冲溶液第一次注射到所述波导的样品通道；
计算与所述样品通道相关联的折射率变化值；以及
确定所述折射率变化值是否对应于预定的折射率变化值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在致使所述缓冲溶液的所述第一次注射之前，所述方法还包括：
从成像传感器接收第一成像数据，
其中，在致使所述缓冲溶液的第一次注射之后，所述方法还包括：
从所述成像传感器接收第二成像数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述激光源被定位成与所述样品通道的输入端相邻，其中所述成像传感器被定位成与所述样品通道的输出端相邻。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括：
基于所述第一成像数据和所述第二成像数据来计算所述折射率变化值。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
响应于确定所述折射率变化值对应于所述预定的折射率变化值，致使样品溶液到所述波导的所述样品通道的第二次注射。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
响应于确定所述折射率变化值不对应于所述预定的折射率变化值，致使所述缓冲溶液连续注射到所述波导的所述样品通道。
7.一种波长调节设备，包括：
壳体，
固定在所述壳体内的光纤支撑基座，以及
压缩器，所述压缩器定位在所述壳体内并且在所述光纤支撑基座上方，其中所述压缩器包括压电材料。
8.根据权利要求7所述的波长调节设备，还包括：
可变电源，其包括第一电极和第二电极，其中所述第一电极连接到所述压电材料的第一侧。
9.根据权利要求8所述的波长调节设备，其中，所述第二电极连接到所述压电材料的第二侧，其中，所述可变电源在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压。
10.根据权利要求7所述的波长调节设备，还包括：
光纤，所述光纤定位在所述光纤支撑基座与所述压缩器之间，其中所述压缩器响应于所施加的电压而在所述光纤上施加压力。
Applications Claiming Priority (3)
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| US18/156221 | 2023-01-18 | ||
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Family Applications (1)
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