CN116997779A - 具有改变视觉状态的光学特征的装置 - Google Patents
具有改变视觉状态的光学特征的装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种装置包括感测区域。被定位在感测区域中的柔性膜限定平面、径向中心和在该径向中心处相对于该平面垂直延伸的中心轴线。膜至少使用感测区域中的流体的性质(例如，压力或密度)沿中心轴线和沿横向维度变形。横向维度横向于中心轴线。光学特征响应于膜沿横向维度的变形而改变视觉状态。相机被定位成查看光学特征并捕获光学特征的图像。
Description
背景
在该部分中讨论的主题不应被假设为现有技术，仅仅作为它在该部分中的提及的结果。类似地，在该部分中提到的或者与作为背景提供的主题相关联的问题不应被假设为先前在现有技术中已经被认识到的。在该部分中的主题仅代表不同的方法，其就本身而言也可以对应于所主张的技术的实施方式。
用于制造和配制多核苷酸治疗剂(例如，mRNA治疗剂等)的一些当前可用的技术可能会使产品暴露于污染和降解。一些可用的集中生产对于用于可能包括多种多核苷酸种类的治疗制剂来说可能太昂贵、太慢或易受污染。
概述
开发可扩展的多核苷酸制造、生产单个患者剂量、消除接触点以限制污染、输入和过程跟踪以满足临床制造要求、以及在护理点(point-of-care)操作中的应用，可以促进这些治疗方法的使用。微流体仪器和过程可以为实现这些目标提供优势。可能期望测量微流体系统内的流体压力。本文描述了用于测量微流体系统内的流体压力的设备、系统和方法，以克服预先存在的挑战并实现如本文所述的益处。这种微流体系统可用于制造和配制含生物分子的产品，例如用于个体化护理的治疗剂。
一种实施方式涉及一种装置，该装置包括流体输入端、流体输出端、感测区域、柔性膜和光学特征。感测区域用于经由流体输入端接收流体。柔性膜被定位在感测区域中。柔性膜限定平面、径向中心和在柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。柔性膜用于至少使用感测区域中流体的性质沿中心轴线变形。柔性膜还用于至少使用感测区域中流体的性质沿横向维度变形。横向维度横向于中心轴线。该装置还包括光学特征。光学特征用于响应于柔性膜沿横向维度的变形而改变视觉状态。
在装置(例如在本概述的前一段中所描述的装置)的一些实施方式中，流体输入端、流体输出端和感测区域一起限定流体路径。流体路径用于允许流体从流体输入端流入，流经感测区域，并通过流体输出端流出。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，柔性膜用于至少使用感测区域中的流体压力沿中心轴线变形。柔性膜还用于至少使用感测区域中的流体压力沿横向维度变形。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，柔性膜用于至少使用感测区域中的流体密度沿中心轴线变形。柔性膜还用于至少使用感测区域中的流体密度沿横向维度变形。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括珠。珠用于至少使用感测区域中的流体密度支承(bear against)柔性膜并从而使膜变形。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括相机，相机被定位成查看光学特征并由此捕获光学特征的图像。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括用于处理由相机捕获的图像的处理器。处理器还用于至少使用在由相机捕获的图像中的一个或更多个图像中所指示的、第一柔性膜沿横向维度的变形来确定感测区域中的流体的性质。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜的纹理化区域。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜上的衍射元件。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜上的随机图案。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜上的第一光学图案。第一光学图案用于至少使用柔性膜沿横向维度的一定程度的变形来提供与第二光学图案的变化的光学干涉。第二光学图案相对于感测区域是固定的。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括刚性光学透射构件。柔性膜用于在柔性膜变形时接合刚性光学透射构件。柔性膜的接合该刚性光学透射构件的区域限定光学特征。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜上的反射特征。该装置还包括光源，光源被取向成朝向反射特征投射光，该反射特征用于反射从光源投射的光。该装置还包括至少一个传感器，用于跟踪由反射特征反射的来自光源的光。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括第一板和第二板。柔性膜插入在第一板和第二板之间。
另一实施方式涉及一种装置，该装置包括流体处理组件、至少一个相机和处理器。流体处理组件包括流体输入端、流体输出端、感测区域、柔性膜和光学特征。感测区域用于经由流体输入端接收流体。柔性膜被定位在感测区域中。柔性膜限定平面、径向中心和在柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。柔性膜用于至少使用感测区域中流体的性质沿中心轴线变形。柔性膜还用于至少使用感测区域中流体的性质沿横向维度变形。横向维度横向于中心轴线。光学特征用于响应于柔性膜沿横向维度的变形而改变视觉状态。至少一个相机被定位成查看光学特征并由此捕获光学特征的图像。处理器用于至少使用在由相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、柔性膜沿横向维度的变形来确定流体路径中的流体的性质。
在装置(例如在本概述的前一段中所描述的装置)的一些实施方式中，流体的性质包括流体压力。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，流体的性质包括流体密度。
另一实施方式涉及一种方法，该方法包括经由至少一个相机观察柔性膜的变形。柔性膜沿着流体路径定位。柔性膜限定平面、径向中心和在柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。柔性膜至少使用流体路径中流体的性质沿中心轴线变形。柔性膜还至少使用流体路径中流体的性质沿横向维度变形。横向维度横向于中心轴线。观察包括经由相机捕获光学特征的图像。光学特征随着柔性膜沿横向维度变形而改变视觉状态。该方法还包括使用处理器，至少使用在来自至少一个相机的图像中所捕获的光学特征的观察到的视觉状态变化来确定流体路径中的流体的性质。
在方法(例如在本概述的前一段中所描述的方法)的一些实施方式中，流体的性质包括流体压力。
在方法(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何方法)的一些实施方式中，流体的性质包括流体密度。
另一实施方式涉及一种装置，该装置包括流体输入端口、流体输出端口、流体通道、第一柔性膜和第一光学特征。流体输入端口、流体输出端口和流体通道一起限定流体路径。流体路径用于允许流体从流体输入端口流入，流经流体通道，并通过流体输出端口流出。第一柔性膜被定位在流体路径上的第一位置。第一柔性膜限定平面、径向中心和在该第一柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。第一柔性膜用于至少使用流体路径中的流体在第一位置处的压力沿中心轴线变形。第一柔性膜还用于至少使用流体路径中的流体在第一位置处的压力沿横向维度变形。横向维度横向于中心轴线。第一光学特征用于响应于第一柔性膜沿横向维度的变形而改变视觉状态。
在装置(例如在本概述的前一段中所描述的装置)的一些实施方式中，该装置还包括相机，相机被定位成查看第一光学特征并由此捕获第一光学特征的图像。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括处理器。处理器用于处理由相机捕获的图像。处理器还用于至少使用在由相机捕获的图像中的一个或更多个图像所指示的、第一柔性膜沿横向维度的变形来确定流体路径中的流体在第一位置处的压力。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，第一光学特征包括第一柔性膜的纹理化区域。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，第一光学特征包括第一柔性膜上的衍射元件。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，第一光学特征包括第一柔性膜上的随机图案。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，第一光学特征包括第一柔性膜上的第一光学图案。第一光学图案用于至少使用第一柔性膜沿横向维度的一定程度的变形来提供与第二光学图案的变化的光学干涉。第二光学图案相对于流体路径是固定的。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括刚性光学透射构件。第一柔性膜用于在该第一柔性膜变形时接合刚性光学透射构件。第一柔性膜的接合刚性光学透射构件的区域限定第一光学特征。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，第一光学特征包括第一柔性膜上的反射特征。该装置还包括光源，该光源被取向成朝向反射特征投射光。反射特征用于反射从光源投射的光。该装置还包括至少一个传感器，用于跟踪由反射特征反射的来自光源的光。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括第二柔性膜和第二光学特征。第二柔性膜被定位在流体路径上的第二位置。第二柔性膜限定平面、径向中心和在第二柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。第二柔性膜用于至少使用流体路径中的流体在第二位置处的压力沿第二柔性膜的中心轴线变形。第二柔性膜还用于至少使用流体路径中的流体在第二位置处的压力沿横向维度变形。横向维度横向于第二柔性膜的中心轴线。第二光学特征用于响应于第二柔性膜沿横向维度的变形而改变视觉状态。
在装置(例如在本概述的前一段中所描述的装置)的一些实施方式中，流体路径上的第一位置被定位在流体输入端口和流体通道之间。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，流体路径上的第二位置被定位在流体通道和流体输出端口之间。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括至少一个相机。至少一个相机被定位成查看第一光学特征并由此捕获第一光学特征的图像。至少一个相机还被定位成查看第二光学特征并由此捕获第二光学特征的图像。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，至少一个相机包括单个相机，该单个相机被定位成同时查看第一光学特征和第二光学特征，从而同时捕获第一光学特征和第二光学特征的图像。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括处理器，以用于处理由至少一个相机捕获的图像。处理器还用于至少使用第一柔性膜至少沿着第一柔性膜的横向区域的变形，以及至少使用第二柔性膜至少沿着第二柔性膜的横向区域的变形，来确定流体路径中的流体的流速，该第一柔性膜的变形和第二柔性膜的变形在由至少一个相机捕获的一个或更多个图像中指示。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，处理器还用于传送一个或更多个控制信号，以至少使用所确定的流速来改变流体路径中流体的流速。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括第一板和第二板。流体输入端口穿过第一板。流体输出端口穿过第一板。第一板和第二板配合以限定流体通道。第一柔性膜插入在第一板和第二板之间。
另一实施方式涉及一种装置，该装置包括流体处理组件、至少一个相机和处理器。流体处理组件包括流体输入端口、流体输出端口、流体通道、柔性膜和光学特征。流体输入端口、流体输出端口和流体通道一起限定流体路径。流体路径用于允许流体从流体输入端口流入，流经流体通道，并通过流体输出端口流出。柔性膜限定平面、径向中心和在柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。柔性膜用于至少使用流体路径中的流体压力沿中心轴线变形。柔性膜还用于至少使用流体路径中的流体压力沿横向维度变形。横向维度横向于中心轴线。光学特征用于响应于柔性膜沿横向维度的变形而改变视觉状态。至少一个相机被定位成查看光学特征并由此捕获光学特征的图像。处理器用于至少使用在由相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、柔性膜沿横向维度的变形来确定流体路径中的流体压力。
另一实施方式涉及一种方法，该方法包括经由至少一个相机观察柔性膜的变形。柔性膜沿着流体路径定位。柔性膜限定平面、径向中心和在柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。柔性膜至少使用流体路径中的流体压力沿中心轴线变形。柔性膜还至少使用流体路径中的流体压力沿横向维度变形。横向维度横向于中心轴线。观察包括经由相机捕获光学特征的图像。光学特征随着柔性膜沿横向维度变形而改变视觉状态。该方法还包括经由处理器，至少使用在来自至少一个相机的图像中所捕获的光学特征的观察到的视觉状态变化来确定流体路径中的流体压力。
在方法(例如在本概述的前一段中所描述的方法)的一些实施方式中，该方法还包括经由处理器，至少使用流体路径中的所确定的流体压力来调整流体通过流体路径的流动。
在方法(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何方法)的一些实施方式中，开口被定位在柔性膜上方。柔性膜朝向开口变形。开口具有径向中心和径向周边。柔性膜具有环形区域。环形区域相对于径向中心径向向外间隔开。环形区域还相对于径向中心径向向内间隔开。该确定包括关注来自相机的图像数据，该图像数据指示柔性膜在环形区域内的横向变形。
另一实施方式涉及一种装置，该装置包括流体处理组件、至少一个相机和处理器。流体处理组件包括流体流动路径、沿着该流体流动路径的第一工作级和沿着该流动路径定位的第一压力感测级。第一工作级用于改变流经流动路径的流体的性质。第一压力感测级包括第一柔性膜和第一光学特征。第一柔性膜限定第一平面、第一径向中心和在第一柔性膜的第一径向中心处相对于第一平面垂直延伸的第一中心轴线。第一柔性膜用于至少使用流体路径中的流体压力沿第一横向维度变形。第一横向维度横向于第一中心轴线。第一光学特征用于响应于第一柔性膜沿第一横向维度的变形而改变视觉状态。至少一个相机被定位成查看第一光学特征并由此捕获第一光学特征的图像。处理器用于至少使用在由至少一个相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、第一柔性膜沿第一横向维度的变形来确定流体路径中的流体的第一压力。
在装置(例如在本概述的前一段落中所描述的装置)的一些实施方式中，第一压力感测级被定位在第一工作级的上游。第一柔性膜用于至少使用第一工作级上游的流体路径中的流体的第一压力沿第一横向维度变形。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括沿着流动路径定位的第二压力感测级。第二压力感测级包括第二柔性膜和第二光学特征。第二柔性膜限定第二平面、第二径向中心和在第二柔性膜的第二径向中心处相对于第二平面垂直延伸的第二中心轴线。第二柔性膜用于至少使用流体路径中的流体压力沿第二横向维度变形。第二横向维度横向于第二中心轴线。第二光学特征用于响应于第二柔性膜沿第二横向维度的变形而改变视觉状态。至少一个相机被定位成查看第二光学特征并由此捕获第二光学特征的图像。处理器用于至少使用在由至少一个相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、第二柔性膜沿第二横向维度的变形来确定流体路径中的流体的第二压力。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，第二压力感测级被定位在第一工作级的下游。第二柔性膜用于至少使用第一工作级下游的流体路径中的流体的第二压力沿第二横向维度变形。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，至少一个相机包括第一相机和第二相机。第一相机被定位成查看第一光学特征并由此捕获第一光学特征的图像。第二相机被定位成查看第二光学特征并由此捕获第二光学特征的图像。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，至少一个相机包括被定位成同时查看第一光学特征和第二光学特征，从而同时捕获第一光学特征和第二光学特征的图像的相机。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，处理器用于将第一压力与第二压力进行比较，从而确定通过流体流动路径的流体的流速。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，处理器用于至少使用第一压力或第二压力来确定是否存在故障状况。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括沿着流体流动路径的第二工作级。第二工作级用于改变流经流动路径的流体的性质。第二工作级被定位在第一工作级的下游。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，第一压力感测级被定位在第一工作级上游。第一柔性膜用于至少使用第一工作级上游的流体路径中的流体的第一压力沿第一横向维度变形。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，第二压力感测级被定位在第二工作级的下游。第二柔性膜用于至少使用第二工作级下游的流体路径中的流体的第二压力沿第二横向维度变形。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于在流体流动路径中提供阀门调节(valving)。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供流体通过流体流动路径的蠕动泵送(peristaltic pumping)。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供多核苷酸的合成。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供对流体流动路径中的流体的纯化。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供对流体流动路径中的流体的存储。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供流体流动路径中的流体的混合。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供对流经流体流动路径的流体的计量。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供空气从流体流动路径的排空。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供对流体流动路径中的流体的浓缩。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供对流体流动路径中的流体的透析。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供流体流动路径中的治疗组合物的复合。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，工作级用于提供对流体流动路径中的流体的稀释。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，第一柔性膜延伸通过第一工作级。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，柔性膜用于在第一工作级内可控地变形，从而影响流体通过第一工作级的运动。
另一实施方式涉及一种装置，该装置包括流体入口、感测室、柔性膜和光学特征。感测室用于经由流体入口接收流体。柔性膜被定位在感测室中。柔性膜限定平面、径向中心和在柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。柔性膜用于至少使用感测室中的流体密度进行变形。光学特征用于响应于柔性膜的变形而改变视觉状态。
在装置(例如在本概述的前一段中所描述的装置)的一些实施方式中，该装置还包括感测室中的珠。珠用于至少使用感测室中的流体密度支承柔性膜并从而使膜变形。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括流体出口。流体出口用于输送来自感测室的流体。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括流动通道。流动通道用于将流体输送到流体入口中。流动通道还用于输送流体以通过流体入口。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括第一接合部(junction)。第一接合部提供了从流动通道的上游部分到流体入口的路径。第一接合部还提供了从流动通道的上游部分到流动通道的第一下游部分的路径。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括第一阀，以选择性地防止流体从流动通道的上游部分传送到流动通道的第一下游部分。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括第二阀，以选择性地防止流体从流动通道的上游部分传送到流体入口。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括流体出口，以输送来自感测室的流体。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括第二接合部。第二接合部提供了从流体出口到流动通道的第二下游部分的路径。流动通道的第二下游部分被定位在第一下游部分的下游。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括第三阀，以选择性地防止流体从流体出口传送到流动通道的第二下游部分。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括被定位成查看光学特征并由此捕获光学特征的图像的相机。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括用于处理由相机捕获的图像的处理器。处理器还用于至少使用在由相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、柔性膜的变形来确定感测室中的流体密度。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，柔性膜用于至少使用感测室中的流体密度来沿中心轴线变形。柔性膜还用于至少使用感测室中的流体密度来沿横向维度变形。横向维度横向于中心轴线。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征用于响应于柔性膜沿横向维度的变形而改变视觉状态。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜的纹理化区域。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜上的衍射元件。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜上的随机图案。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜上的第一光学图案。第一光学图案用于至少使用柔性膜的一定程度的变形来提供与第二光学图案的变化的光学干涉。第二光学图案相对于感测室是固定的。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，该装置还包括刚性光学透射构件。柔性膜用于在柔性膜变形时接合刚性光学透射构件。柔性膜的接合刚性光学透射构件的区域限定光学特征。
在装置(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何装置)的一些实施方式中，光学特征包括柔性膜上的反射特征。该装置还包括光源和至少一个传感器。光源被取向成朝向反射特征投射光。反射特征用于反射从光源投射的光。至少一个传感器用于跟踪由反射特征反射的来自光源的光。
另一实施方式涉及一种装置，该装置包括流体处理组件、至少一个相机和处理器。流体处理组件包括流体入口、感测室和被定位在感测室中的柔性膜。感测室用于通过流体入口接收流体。柔性膜限定平面、径向中心和在柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。柔性膜用于至少使用感测室中的流体密度进行变形。光学特征用于响应于柔性膜的变形而改变视觉状态。至少一个相机被定位成查看光学特征并由此捕获光学特征的图像。处理器用于至少使用在由相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、柔性膜的变形来确定流体路径中的流体密度。
另一实施方式涉及一种方法，该方法包括经由至少一个相机观察柔性膜的变形。柔性膜被定位在感测室之上。柔性膜限定平面、径向中心和在柔性膜的径向中心处相对于平面垂直延伸的中心轴线。柔性膜至少使用流体路径中的流体密度进行变形。观察包括经由相机捕获光学特征的图像。光学特征随着柔性膜变形而改变视觉状态。该方法还包括使用处理器，至少使用在来自至少一个相机的图像中所捕获的、光学特征的观察到的视觉状态变化来确定感测室中的流体密度。
在方法(例如在本概述的前一段中所描述的方法)的一些实施方式中，柔性膜至少使用流体室中的流体密度沿中心轴线变形。柔性膜还至少使用流体室中的流体密度沿横向维度变形。横向维度横向于中心轴线。
在方法(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何方法)的一些实施方式中，光学特征随着柔性膜沿横向维度变形而改变视觉状态。
在方法(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何方法)的一些实施方式中，该方法还包括经由处理器，至少使用感测室中的所确定的流体密度来调整流体通过流体路径的流动。
在方法(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何方法)的一些实施方式中，该方法还包括使流体流经流动通道。该方法还包括使流体通过流动通道的流动转向并进入感测室。
在方法(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何方法)的一些实施方式中，使流体流动转向的动作包括打开通向感测室的第一阀。另外地，或者作为替代，使流体流动转向的动作包括关闭通向流动通道的下游部分的第二阀。
在方法(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何方法)的一些实施方式中，在观察动作期间，流体在感测室中处于静止状态。
在方法(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何方法)的一些实施方式中，柔性膜响应于珠支承柔性膜而变形。珠被定位在感测室中。
在方法(例如在本概述的任何先前段落中所描述的任何方法)的一些实施方式中，珠至少使用珠的密度与感测室中的流体密度之间的差以一定的力支承柔性膜。
应当认识到，前述概念和下面更详细讨论的附加概念的所有组合(假设这样的概念不相互不一致)被设想为本文公开的创造性主题的一部分，并且实现如本文描述的益处/优点。特别是，出现在本公开的结尾处的所主张的主题的所有组合被设想为本文公开的创造性主题的一部分。
附图简述
在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。从描述、附图和权利要求中，其他特征、方面及优点将变得明显，在附图中：
图1描绘了微流体系统的示例的示意图；
图2描绘了图1的系统的部件示例的分解透视图；
图3描绘了可以结合到图1的系统中的处理芯片的示例的俯视图；
图4A描绘了处于第一操作状态的图3的处理芯片的横截面侧视图；
图4B描绘了处于第二操作状态的图3的处理芯片的横截面侧视图；
图4C描绘了处于第三操作状态的图3的处理芯片的横截面侧视图；
图4D描绘了处于第四操作状态的图3的处理芯片的横截面侧视图；
图4E描绘了处于第五操作状态的图3的处理芯片的横截面侧视图；
图4F描绘了处于第六操作状态的图3的处理芯片的横截面侧视图；
图5描绘了可以结合到图3的处理芯片中的混合级的示例的透视图；
图6描绘了包含混合级的处理芯片的示例的一部分的俯视图；
图7描绘了可以结合到图3的处理芯片中的浓缩室的示例的俯视图；
图8A描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的示例的示意性横截面图，其中弹性层处于非偏转状态；
图8B描绘了图8A的压力感测级的示意性横截面图，其中弹性层处于偏转状态；
图9描绘了图8A的压力感测级的一部分的俯视图；
图10A描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的示意性横截面图，其中弹性层处于非偏转状态；
图10B描绘了图10A的压力感测级的示意性横截面图，其中弹性层处于偏转状态；
图11描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的一部分的俯视图；
图12描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的一部分的俯视图；
图13描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的一部分的俯视图；
图14描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的一部分的俯视图；
图15描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的一部分的俯视图；
图16描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的示意性横截面图；
图17描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的示意性横截面图；
图18描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的示意性横截面图；
图19A描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的示意性横截面图，其中弹性层处于非偏转状态；
图19B描绘了图19A的压力感测级的示意性横截面图，其中弹性层处于偏转状态；
图20描绘了可以结合到图3的处理芯片中的压力感测级的另一示例的示意性横截面图；
图21描绘了绘制压力感测级的弹性层在弹性层的不同横向区域处的偏转示例的曲线图；
图22描绘了流程图，该流程图示出可用于本文所述的任何压力感测级的校准过程的示例；
图23描绘了曲线图，该曲线图绘制可以在诸如图22的校准过程的校准过程期间使用的流体压力分布的示例；
图24描绘了流程图，该流程图示出可用于本文所述的任何压力感测级的压力感测算法的示例；
图25描绘了流程图，该流程图示出可用于本文所述的任何压力感测级的另一压力感测算法的示例；
图26A描绘了可以结合到图3的处理芯片中的密度感测级的示例的示意性俯视图，其中流体流过密度感测级，并且其中密度感测级处于非感测状态；
图26B描绘了图26A的密度感测级的示意性俯视图，其中流体被转向到密度感测级中；
图26C描绘了图26A的密度感测级的示意性俯视图，其中流体流过密度感测级，并且其中密度感测级处于感测状态；
图26D描绘了图26A的密度感测级的示意性俯视图，其中流体从密度感测级排出；
图27A描绘了图26A的密度感测级的示意性横截面图，其中密度感测级处于非感测状态；
图27B描绘了图26A的密度感测级的示意性横截面图，其中密度感测级处于感测状态；以及
图28描绘了曲线图，该曲线图绘制基于溶液中的乙醇百分比的流体密度值的示例。
详细描述
在一些方面，本文公开了用于处理治疗性多核苷酸的装置和方法。特别地，这些装置和方法可以是封闭路径装置和方法，其被配置成在操作期间最小化或消除人工处理。封闭路径装置和方法可以提供几乎完全无菌的环境，并且部件可以提供用于从初始输入(例如，模板)到输出(例如，复合治疗剂)的处理的无菌路径。输入到装置中的材料(例如，核苷酸和任何化学成分)可以是无菌的，并且可以输入到系统中，而几乎不需要任何人工交互。
本文描述的装置和方法可以以非常高的再现性程度以非常快的循环时间生成治疗剂。本文所述的装置被配置成在单个集成装置中提供一种或更多种治疗组合物的合成、纯化、透析、复合和浓缩。替代地，这些处理中的一个或更多个可以在如本文所述的两个或更多个装置中进行。在一些情况下，治疗组合物包括治疗性多核苷酸。这种治疗性多核苷酸可以包括例如核糖核酸或脱氧核糖核酸。多核苷酸可以仅包括天然核苷酸单元，或者可以包括任何种类的合成或半合成核苷酸单元。所有或一些处理步骤可以在不间断的流体处理通路中执行，该流体处理通路可以被配置作为一个或一系列可消耗的微流体路径设备——在本文的一些实例中也被称为处理芯片或生物芯片(尽管该芯片不一定需要用于生物相关应用)。这可以允许在护理点(例如医院、诊所、药房等)合成(包括复合)针对患者的治疗剂。
I.微流体系统概述
图1描绘了可以结合到微流体系统(100)中的各种部件的示例。该示例的系统(100)包括外壳(103)，外壳包围可以保持一个或更多个处理芯片(111)的座架(seatingmount)(115)。在一些版本中，处理芯片(111)被提供并用作一次性设备；而系统(100)的其余部分是可重新使用的。外壳(103)可以是室、壳体等的形式，具有可以关闭(例如，经由盖或门等关闭)的开口从而密封内部。外壳(103)可以包围热调节器和/或可以被配置成被包围在热调节环境(例如，制冷单元等)中。外壳(103)可形成无菌屏障。在一些变型中，外壳(103)可形成加湿或湿度受控的环境。另外，或者作为替代，系统(100)可以定位在机柜(cabinet)(未示出)中。这样的机柜可以提供温度调节(例如，制冷)的环境。这样的机柜还可以提供空气过滤和空气流动管理，并且可以促使试剂在整个制造过程中保持在期望的温度。另外，这样的机柜可以配备有用于对处理芯片(111)和系统(100)的其他部件进行消毒的UV灯。鉴于本文的教导，对于本领域技术人员来说，可以结合到容纳系统(100)的机柜中的各种合适的特征将是明显的。
座架(115)可以被配置成使用一个或更多个销或被配置成将处理芯片(111)保持在固定和预定义取向的其他部件来固定处理芯片(111)。因此，座架(115)可以便于使处理芯片(111)被保持在相对于系统(100)的其它部件的适当的位置和取向。在本示例中，座架(115)被配置成以水平取向保持处理芯片(111)，使得处理芯片(111)与地面平行。
在一些变型中，热控件(113)可以位于座架(115)附近，以调节安装在座架(115)中的任何处理芯片(111)的温度。热控件(113)可以包括热电部件(例如，珀尔帖设备(Peltierdevice)等)和/或一个或更多个散热器，以用于控制安装在座架(115)中的任何处理芯片(111)的全部或部分的温度。在一些变型中，可以包括一个以上的热控件(113)，例如以用于对处理芯片(111)的一个或更多个区域中的不同区域的温度进行单独调节。热控件(113)可以包括一个或更多个热传感器(例如，热电偶等)，该一个或更多个热传感器可用于处理芯片(111)和/或热控件(113)的反馈控制。
如图1所示，流体接口组件(109)将处理芯片(111)与压力源(117)耦合，从而提供一条或更多条路径，以使正压或负压的流体(例如，气体)从压力源(117)传送到处理芯片(111)的一个或更多个内部区域，如将在下文更详细描述的。虽然仅示出了一个压力源(117)，但是系统(100)可以包括两个或更多个压力源(117)。在一些情况下，压力可以由压力源(117)以外的一个或更多个源生成。例如，试剂存储框架(107)内的一个或更多个小瓶或其他流体源可以被加压。另外，或者作为替代，在处理芯片(111)上进行的反应和/或其它处理可以生成附加的流体压力。在本示例中，流体接口组件(109)还将处理芯片(111)与试剂存储框架(107)耦合，从而为要从试剂存储框架(107)传送到处理芯片(111)的一个或更多个内部区域的液体试剂等提供一条或更多条路径，如将在下文更详细描述的。
在一些版本中，来自至少一个压力源(117)的加压流体(例如，气体)经由试剂存储框架(107)到达流体接口组件(109)，使得试剂存储框架(107)包括插入到在压力源(117)和流体接口组件(109)之间的流体路径中的一个或更多个部件。在一些版本中，一个或更多个压力源(117)直接与流体接口组件耦合，使得正加压流体(例如，正加压气体)或负加压流体(例如，吸力或其他负加压气体)绕过试剂存储框架(107)到达流体接口组件(109)。不管流体接口组件(109)是否插入到在压力源(117)和流体接口组件(109)之间的流体路径中，流体接口组件(109)都可以可移除地耦合到系统(100)的其余部分，使得流体接口组件(109)的至少一部分可以被移除以用于在使用之间的消毒。如下文更详细描述的，压力源(117)可以选择性地对处理芯片(111)上的一个或更多个室区域加压。另外，或者作为替代，压力源还可以选择性地对由试剂存储框架(107)保持的一个或更多个小瓶或其他流体存储容器加压。
试剂存储框架(107)被配置成包含多个流体样品保持器，每个流体样品保持器可以保持流体小瓶或盒，该流体小瓶或盒被配置成保存试剂(例如，核苷酸、溶剂、水等)以用于运送到处理芯片(111)。在一些版本中，试剂存储框架(107)中的一个或更多个流体小瓶、盒或其他存储容器可以被配置成从处理芯片(111)的内部接收产品。另外，或者作为替代，第二处理芯片(111)可以从第一处理芯片(111)的内部接收产品，使得一种或更多种流体从一个处理芯片(111)转移到另一个处理芯片(111)。在一些这样的场景中，第一处理芯片(111)可以执行第一专用功能(例如，合成等)，而第二处理芯片(111)执行第二专用功能(例如，封装等)。本示例的试剂存储框架(107)包括多个压力管线和/或歧管，该多个压力管线和/或歧管被配置成将一个或更多个压力源(117)划分到可以施加到处理芯片(111)上的多个压力管线中。这种压力管线可以独立地或集体地(以子组合的形式)进行控制。
流体接口组件(109)可以包括多个流体管线和/或压力管线，其中每个这样的管线包括偏置的(例如，弹簧加载的)保持器或尖端，当处理芯片(111)保持在座架(115)中时，该偏置的(例如，弹簧加载的)保持器或尖端将每个流体和/或压力管线单独且独立地驱动到处理芯片(111)。任何相关联的管(例如，流体管线和/或压力管线)可以是流体接口组件(109)的一部分和/或可以连接到流体接口组件(109)。在一些版本中，每个流体管线包括柔性管，该柔性管经由连接器连接在试剂存储框架(107)和处理芯片(111)之间，该连接器将小瓶以锁定接合(例如，套圈)耦合到管。在一些版本中，流体管线/压力管线的端部可以被配置成，例如在形成在处理芯片(111)中的对应密封端口处，抵靠处理芯片(111)进行密封，如下所述。在本示例中，当处理芯片(111)在座架(115)中就位时，压力源(117)和处理芯片(111)之间的连接，以及试剂存储框架(107)中的小瓶和处理芯片(111)之间的连接，都形成被隔离的密封和封闭的路径。在处理治疗性多核苷酸时，这种密封、封闭的路径可以提供保护以防止污染。
试剂存储框架(107)的小瓶可以被加压(例如，>1atm的压力，例如，2atm、3atm、5atm或更高)。在一些版本中，小瓶由压力源(117)加压。因此可以施加负压或正压。例如，流体小瓶可被加压至在约1psig和约20psig之间(例如，5psig、10psig等)。替代地，在处理结束时，可以施加真空(例如，约-7psig或约7psia)以将流体抽吸回到小瓶(例如，用作储存库(depot)的小瓶)中。流体小瓶可以在比气动阀更低的压力下驱动，如下所述，这可以防止或减少泄漏。在一些变型中，流体和气动阀之间的压力差可以在约1psi和约25psi之间(例如，约3psi、约5psi、7psi、10psi、12psi、15psi、20psi等)。
本示例的系统(100)还包括磁场施加器(119)，该磁场施加器被配置成在处理芯片(111)的区域处产生磁场。磁场施加器(119)可以包括可移动头，该可移动头可操作以使磁场移动，从而选择性地隔离在小瓶或试剂存储框架(107)中的其他存储容器内粘附到磁性捕获珠的产物。
本示例的系统(100)还包括一个或更多个传感器(105)。在一些版本中，这种传感器(105)包括一个或更多个相机和/或其他种类的光学传感器。这种传感器(105)可以感测条形码、保持在试剂存储框架(107)内的流体小瓶内的液位、安装在座架(115)内的处理芯片(111)内的流体运动和/或其他光学可检测条件中的一个或更多个。在传感器(105)用于感测条形码的版本中，这种条形码可以包括在试剂存储框架(107)的小瓶上，使得传感器(105)可以用于识别试剂存储框架(107)中的小瓶。在一些版本中，单个传感器(105)被定位和配置成同时查看试剂存储框架(107)中的小瓶上的这种条形码、试剂存储框架(107)中的小瓶中的液位、安装在座架(115)内的处理芯片(111)内的流体运动和/或其他光学可检测条件。在一些其他版本中，使用一个以上的传感器(105)来查看这些条件。在一些这样的版本中，不同的传感器(105)被定位和配置成单独查看对应的光学可检测条件，使得传感器(105)可以专用于特定的对应的光学可检测条件。
在传感器(105)包括至少一个光学传感器的版本中，可以使用视觉/光学标志物(marker)来估计产出(yield)。例如，荧光可用于通过用荧光团进行标记来检测处理产出或残留物质。另外，或者作为替代，动态光散射(DLS)可用于测量处理芯片(111)的一部分(例如，诸如处理芯片(111)的混合部分)内的粒度分布(particle size distribution)。在一些变型中，传感器(105)可以使用一根或两根光纤来提供测量结果，以将光(例如，激光)输送到处理芯片(111)中；以及检测从处理芯片(111)出来的光学信号。在传感器(105)光学地检测处理产出或残留物质等的版本中，传感器(105)可以被配置成检测可见光、荧光、紫外(UV)吸光度信号、红外(IR)吸光度信号和/或任何其他合适种类的光学反馈。
在传感器(105)包括被配置成捕获视频图像的至少一个光学传感器的版本中，这样的传感器(105)可以记录处理芯片(111)上的至少一些活动。例如，用于合成和/或处理物质(例如，治疗性RNA)的整个过程(run)可以由一个或更多个视频传感器(105)记录，该一个或更多个视频传感器包括可以(例如，从上方)可视化处理芯片(111)的视频传感器(105)。处理芯片(111)上的处理可以被可视地跟踪，并且该视频记录可以被保留用于以后的质量控制和/或处理。因此，处理的视频记录可以被保存、存储和/或传输以用于随后的回顾和/或分析。另外，如下文将更详细描述的，视频可以用作实时反馈输入，其可影响至少使用在视频中捕获的视觉可观察条件的处理。
本示例的系统(100)由控制器(121)控制。鉴于本文的教导，控制器(121)可以包括一个或更多个处理器、一个或更多个存储器以及各种其他电气部件，这对于本领域技术人员来说将是明显的。在一些版本中，控制器(121)的一个或更多个部件(例如，一个或更多个处理器等)嵌入在系统(100)内(例如，包含在外壳(103)内)。另外，或者作为替代，控制器(121)的一个或更多个部件(例如，一个或更多个处理器等)可以与系统(100)的其他部件可拆卸地附接或可拆卸地连接。因此，控制器(121)的至少一部分可以是可移除的。此外，在一些版本中，控制器(121)的至少一部分可以远离外壳(103)。
除了其他任务，控制器(121)的控制还可以包括激活压力源(117)以通过处理芯片(111)施加压力来驱动流体运动。控制器(121)可以完全或部分地在外壳(103)外部；或者完全或部分地在外壳(103)内部。控制器(121)可以被配置成经由系统(100)的用户界面(123)接收用户输入；并经由用户界面(123)向用户提供输出。在一些版本中，控制器(121)完全自动化到不需要用户输入的程度。在一些这样的版本中，用户界面(123)可以仅向用户提供输出。用户界面(123)可以包括监视器、触摸屏、键盘和/或任何其他合适的特征。控制器(121)可以协调包括以下项的处理：使一种或更多种流体移动到处理芯片(111)上或者在处理芯片(111)上移动，混合处理芯片(111)上的一种或更多种流体，向处理芯片(111)添加一种或更多种成分，对处理芯片(111)中的流体进行计量，调节处理芯片(111)的温度，(例如，当使用磁珠时)施加磁场等。控制器(121)可以接收来自传感器(105)的实时反馈，并根据来自传感器(105)的这种反馈执行控制算法。来自传感器(105)的这种反馈可以包括但不需要限于试剂存储框架(107)中的小瓶中的试剂的标识、试剂存储框架(107)中的小瓶中的检测到的液位、处理芯片(111)中的检测到的流体运动、处理芯片(111)中的流体中的荧光团的荧光，等等。控制器(121)可以包括软件、固件和/或硬件。控制器(121)还可以与远程服务器通信，例如，以跟踪装置的操作，重新订购材料(例如，诸如核苷酸的成分、处理芯片(111)等)和/或下载协议等。
图2示出了系统(100)的各种部件可以采取的特定形式的示例。特别地，图2示出了试剂存储框架(150)、流体接口组件(152)、座架(154)、热控件(156)和处理芯片(200)。该示例的试剂存储框架(150)、流体接口组件(152)、座架(154)、热控件(156)和处理芯片(200)可以分别像上述试剂存储框架(107)、流体接口组件(109)、座架(115)、热控件(113)和处理芯片(111)那样配置和操作。这些部件相对于基座(180)固定。一组杆(182)在流体接口组件(152)上方支撑试剂存储框架(150)。
如图2所示，一组光学传感器(160)被定位在沿基座(180)的四个相应位置。光学传感器(160)可以像上述传感器(105)那样配置和操作。光学传感器(160)可以包括现成的相机或任何其他合适种类的光学传感器。光学传感器(160)被定位成使得保持在试剂存储框架(150)内的流体小瓶在一个或更多个光学传感器(160)的视场内。另外，处理芯片(200)在一个或更多个光学传感器(160)的视场内。每个光学传感器(160)经由对应的轨道(184)可移动地固定到基座(180)(例如，在机架(gantry)布置中)，使得每个光学传感器(160)被配置成沿着每个对应的轨道(184)横向平移。线性致动器(186)固定到每个光学传感器(160)并且由此可操作以驱动每个光学传感器(160)沿着对应轨道(184)的横向平移。每个致动器(186)可以是驱动带、驱动链、驱动电缆的形式或者是任何其他合适种类的结构。控制器(121)可以驱动致动器(186)的操作。光学传感器(160)可以在系统(100)的操作期间沿着轨道(184)移动，以便于查看试剂存储框架(150)中的小瓶和/或处理芯片(200)的适当区域。在一些情况下，光学传感器(160)沿着对应的轨道(184)一致地移动。在一些其他情况下，光学传感器(160)沿着对应的轨道(184)独立移动。
虽然光学传感器(160)在图2中被示出为安装到基座(180)，但是除了安装到基座(180)，或者作为安装到基座(180)的替代，光学传感器(160)可以被定位在系统(100)内的其他位置。例如，试剂存储框架(107)的一些版本可以包括一个或更多个光学传感器(160)，该光学传感器被定位和配置成提供俯视(overhead)视场。在一些这样的版本中，这样的光学传感器(160)可以安装到轨道、可移动悬臂或允许这样的光学传感器(160)在系统(100)的操作期间被重新定位的其他结构。鉴于本文的教导，光学传感器(160)可以被定位在其中的其他合适位置对于本领域技术人员来说将是明显的。虽然未示出，但是系统(100)还可以包括一个或更多个光源(例如，电致发光面板等)，以提供有助于光学传感器(160)的光学感测的照明。
在一些版本中，一个或更多个反射镜被用于促进系统(100)部件通过光学传感器(160)的可视化。这样的反射镜可以允许光学传感器(160)查看系统(100)的部件，这些部件原本可能不在传感器(160)的视场内。这种反射镜可以被放置成与光学传感器(160)直接相邻。另外，或者作为替代，这样的反射镜可以被放置成与系统(100)的要通过光学传感器(160)查看的一个或更多个部件相邻。
在使用系统(100)时，操作员可以选择要运行的方案(protocol)(例如，从预设方案库中选择)，或者用户可以经由用户界面(123)输入新方案(或修改现有方案)。根据方案，控制器(121)可以指示操作员：使用哪种处理芯片(111)，试剂存储框架(107)中的小瓶的内容物应该是什么，以及将小瓶放置在试剂存储框架(107)中的什么位置。操作员可以将处理芯片(111)装载到座架(115)中；以及将期望的试剂小瓶和输出小瓶(export vial)装载到试剂存储框架(107)中。系统(100)可以确认期望外围设备的存在，识别处理芯片(111)，并扫描试剂存储框架(107)中每个试剂和产品小瓶的标识符(例如条形码)，便于小瓶与选定方案的试剂清单(bill-of-reagent)匹配。在确认了起始材料和装备之后，控制器(121)可以执行方案。在执行过程中，如下文更详细描述的，使阀和泵致动以输送试剂，混合试剂，控制温度，发生反应，进行测量，并将产物泵送到试剂存储框架(107)中的目标小瓶。
II.处理芯片的示例
图3-图4F更详细地描绘了处理芯片(200)的示例。与系统(100)的其余部分结合，处理芯片(200)可用于提供治疗组合物的体外合成、纯化、浓缩、配制和分析，治疗组合物包括但不限于治疗性多核苷酸。如图3所示，本示例的处理芯片(200)包括多个流体端口(220)。每个流体端口(220)具有形成在处理芯片(200)中的相关联的流体通道(222)，使得被传送到流体端口(220)中的流体将流过对应的流体通道(222)。如下文更详细描述的，每个流体端口(220)被配置成从来自流体接口组件(109)的对应流体管线(206)接收流体。在本示例中，每个流体通道(222)通向阀室(224)，阀室可操作以选择性地阻止或允许来自对应流体通道(222)的流体进一步沿着处理芯片(200)传送，如下文将更详细描述的。
另外，如图3所示，该示例的处理芯片(200)包括多个附加的室(230、250、270)，这些附加室可用于在生产治疗组合物的过程中服务于不同的目的，如本文所述。仅作为示例，这种附加室(230、250、270)可用于提供一种或更多种治疗组合物的合成、纯化、透析、复合和浓缩；或用于执行任何其他合适的功能。流体可以经由流体连接器(232)从一个室(230)传送到另一个室(230)。在一些版本中，流体连接器(232)可像阀一样在打开状态和关闭状态之间操作(例如，类似于阀室(224))。在一些其它版本中，流体连接器(232)在制造治疗组合物的整个过程中保持打开。在本示例中，室(230)用于提供多核苷酸的合成，尽管室(230)可以替代地用于任何其他合适的目的。
在图3所示的示例中，另一个阀室(234)插入在一个室(230)和一个室(250)之间，使得流体可以选择性地从室(230)传送到室(250)。室(250)成对地提供，并且彼此耦合，使得处理芯片(200)可以在室(250)之间来回传送流体。虽然在本示例中提供了一对室(250)，但是可以使用任何其他合适数量的室(250)，包括仅一个室(250)或多于两个室(250)。室(250)可用于提供流体的纯化和/或可用于本文所述的其他各种目中的任何一种；并且可以具有任何合适的配置。在室(250)用于纯化的版本中，室(250)可以包括被配置成从室(250)中的流体混合物吸收选定部分的材料。在一些这样的版本中，材料可以包括纤维素材料，其可以从混合物中选择性地吸收双链mRNA。在一些这样的版本中，纤维素材料可以插入一对室(250)中的仅一个室(250)中，使得在将流体从该一对室中的第一室(250)混合到第二室(250)时，mRNA和/或某个其他成分可以有效地从流体混合物中去除，然后可以将流体混合物转移到更下游的另一对室(270)中以进一步处理或输出。替代地，室(250)可用于任何其他合适的目的。
附加的阀室(252)插入在每个室(250)和对应的室(270)之间，使得流体可以通过阀室(252)选择性地从室(250)传送到室(270)。室(270)也彼此耦合，使得处理芯片(200)可以在室(270)之间来回传送流体。室(270)可用于提供流体的混合和/或可用于本文所述的其他各种目中的任何一种；并且可以具有任何合适的配置。
如图3所示，室(270)还经由对应的流体通道(223)和阀室(225)与附加的流体端口(221)耦合。流体端口(221)、流体通道(223)和阀室(225)可以像上述流体端口(220)、流体通道(222)和阀室(224)那样配置和操作。在一些版本中，流体端口(221)用于将附加的流体传送到室(270)。另外，或者作为替代，流体端口(221)可用于将流体从处理芯片(200)传送到另一设备。例如，来自室(270)的流体可以经由流体端口(221)直接传送到另一个处理芯片(200)，传送到试剂存储框架(107)中的一个或更多个小瓶或其他地方。
处理芯片(200)还包括几个贮存室(260)。在该示例中，每个贮存室(260)被配置成接收和存储被传送的去往或来自对应的室(250、270)的流体。每个贮存室(260)具有对应的入口阀室(262)和出口阀室(264)。每个入口阀室(262)插入在贮存室(260)和对应的室(250、270)之间，并且由此可操作以允许或阻止流体在贮存室(260)和对应的室(250、270)之间流动。每个出口阀室(264)可操作以对在贮存室(260)和对应的流体端口(266)之间的流体流量进行计量。在一些版本中，每个流体端口(266)被配置成将流体从试剂存储框架(107)中的对应小瓶传送到对应的贮存室(260)。另外，或者作为替代，每个流体端口(266)可以被配置成将流体从对应的贮存室(260)传送到试剂存储框架(107)中的对应小瓶。在本示例中，贮存室(260)用于提供对传送的去往和/或来自处理芯片(200)的流体的计量。替代地，贮存室(260)可用于任何其他合适的目的，包括但不限于对传送的去往和/或来自处理芯片(200)的流体加压。
另外，如图3所示，本示例的处理芯片(200)包括多个压力端口(240)。每个压力端口(240)具有形成在处理芯片(200)中的相关联的压力通道(244)，使得通过压力端口(240)传送的加压气体将被进一步传送通过对应的压力通道(244)。如下文更详细描述的，每个压力端口(240)被配置成从来自流体接口组件(109)的对应压力管线(208)接收加压气体。在本示例中，每个压力通道(244)通向对应的室(224、225、230、234、250、252、260、262、264、270)，从而经由这些室(224、225、230、234、250、252、260、262、264、270)提供阀门调节或蠕动泵送，如下文更详细描述的。
处理芯片(200)还可以包括电触点、引脚、引脚插座、电容线圈、感应线圈或被配置成提供与系统(100)的其他部件的电通信的其他特征。在图3所示的示例中，处理芯片(200)包括电有源区域(212)，该电有源区域包括这样的电通信特征。电有源区域(212)还可以包括电路和其他电气部件。在一些版本中，电有源区域(212)可以提供电力、数据等的通信。虽然电有源区域(212)被示出在处理芯片上的一个特定位置，但是电有源区域(212)可以替代地被定位在任何其他合适的位置。在一些版本中，电有源区域(212)被省略。
如图4A-图4F所示，处理芯片(200)还包括第一板(300)、弹性层(302)、第二板(304)和第三板(306)。如下文更详细描述的，弹性层(302)的一些版本是柔性膜的形式。第一板(300)具有上表面(210)和下表面(310)，下表面(310)与弹性层(302)相对。第二板(304)具有上表面(312)和下表面(314)，上表面(312)与弹性层(302)相对；并且下表面(314)与第三板(306)相对。因此，弹性层(302)插入在第一板和第二板(300、304)之间。在本示例中，另一弹性层(316)也插入在第二板和第三板(304、306)之间，尽管该弹性层(316)是可选的。
本示例的板(300、304、306)对可见光和/或紫外光至少是基本半透明的。“基本半透明”是指与半透明材料相比，至少90％的光透过该材料。在一些变型中，板(300、304、306)中的一个或更多个可以包括对可见光和/或紫外光基本透明的材料。“基本”半透明是指与完全透明的材料相比，至少90％的光透过该材料。作为另一个示例，板(300、304、306)中的一个或更多个可以提供波长为大约260nm的紫外光的透射，透射率范围为从大约0.2％至大约20％，包括从大约0.4％至大约15％，或者包括从大约0.5％至约10％。
本示例的板(300、304、306)也是刚性的。在一些其它版本中，板(300、304、306)中的一个或更多个是半刚性的。板(300、304、306)可以包括玻璃、塑料、硅树脂和/或任何其他合适的材料。在一些版本中，板(300、304、306)中的一个或更多个被形成为两层或更多层材料的层压板，使得每个板(300、304、306)不一定需要被形成为单一的均质连续材料。包括板(300、304、306)之一的材料也可以不同于包括其他板(300、304、306)的材料。
本示例的弹性层(302)被形成为液体不可渗透的柔性膜。在一些版本中，弹性层(302)是气体可渗透的，尽管是液体不可渗透的。在一些这样的版本中，弹性层(302)的特定区域被处理成为气体可渗透的，而弹性层(302)的未处理区域是气体不可渗透的。如下所述，弹性层(302)可用于经由蠕动泵送作用驱动流体穿过处理芯片(200)。同样如下所述，弹性层(302)可用于在沿处理芯片(200)的各种位置处提供阀。在一些版本中，单片弹性材料横跨处理芯片(200)的宽度以形成弹性层(302)。在一些其他版本中，使用两个或更多个离散的弹性材料片来形成弹性层(302)，这种离散的弹性材料片被定位在跨处理芯片(200)宽度的不同位置处。仅作为示例，弹性层(302)可以包括包含聚二甲基硅氧烷(PDMS)弹性体膜的膜。
如图4A-图4F最清楚可见的，第一板和第二板(300、304)配合以限定多个室(320、322、324、326)，弹性层(302)将每个室(320、322、324、326)一分为二成为对应的上室区域(330)和下室区域(332)。图3所示的室(224、225、230、234、250、252、260、262、264、270)可以就像图4A-图4F所示的室(320、322、324、326)那样配置和操作。例如，室(320)可以类似于室(264)，室(322)可以类似于室(260)，室(324)可以类似于室(262)，并且室(326)可以类似于室(250)。
如图4A-图4F所示，流体端口(220)被形成为穿过第一板(220)。对应的开口(342)被形成为穿过弹性层(302)的在流体端口(220)下面的区域。流体通道(222)从开口(342)延伸到第一室(320)的下室区域(332)。如上所述，流体端口(220)配置成接收来自流体接口组件(109)的流体管线(206)。流体管线(206)的远端被配置为抵靠弹性层(302)的区域进行密封，该区域通过流体端口(220)暴露并通过开口(342)传送流体(207)。在一些版本中，弹簧或其他弹性构件向流体管线(206)提供弹性偏压，推动流体管线(206)的远端抵靠弹性层(302)的被流体端口(220)暴露的区域，从而保持密封。来自流体管线(206)的流体(207)经由流体通道(222)到达第一室(320)的下室区域(332)。如下文更详细描述的，该流体(207)可以通过经由弹性层(302)提供的蠕动泵送作用从第一室(320)进一步传送到其他室(322、324、326)。在到达第四室(326)之后，流体(207)可以进一步被传送到生物芯片(100)中的其他室或其他特征，可以被传送到试剂存储框架(107)中的存储小瓶，或者可以以其他方式进行处理。因此，流体(207)的路径不一定终止于第四室(326)。还应当理解，图3所示的任何其他流体端口(221、266)可以像图4A-图4F所示的流体端口(220)那样配置和操作。
压力端口(240)被形成为穿过第一板(220)。对应的开口(344)被形成为穿过弹性层(302)的在流体端口(240)下面的区域。压力通道(244)从开口(344)延伸到第一室(320)的上室区域(330)。如上所述，压力端口(240)被配置成接收来自流体接口组件(109)的压力管线(208)，从而接收来自压力源(117)的加压气体。压力管线(208)的远端被配置成抵靠弹性层(302)的区域进行密封，该区域通过压力端口(240)暴露并通过开口(344)传送正加压气体或负加压气体。在一些版本中，弹簧或其他弹性构件向压力管线(208)提供弹性偏压，推动压力管线(208)的远端抵靠弹性层(302)的被压力端口(240)暴露的区域，从而保持密封。来自压力管线(208)的正加压气体或负加压气体经由压力通道(244)到达第四室(326)的上室区域(330)。
虽然图4A-图4F描绘了仅一条压力管线(208)与处理芯片(200)耦合，但是处理芯片(200)可以具有几条耦合的压力管线(208)，其中这些压力管线(208)独立地向处理芯片(200)的对应的室(320、322、324、326)施加正压或负压。在一些版本中，一个或更多个室(320、322、324、326)具有它们自己的专用压力管线(208)和对应的压力通道(244)。另外，或者作为替代，一个或更多个室(320、322、324、326)可以经由相同的压力通道(244)或者经由单独的压力通道(244)共享公共压力管线(208)。虽然图4A-图4F描绘了压力通道(244)被形成穿过第二板(304)，但是一些压力通道(244)(或压力通道(244)的区域)可以由第一板(300)形成。例如，一些压力通道(244)(或压力通道(244)的一些区域)可以形成在第一板(300)的下表面中的凹陷和弹性层(302)的顶表面之间。
A.经由弹性层驱动的阀门调节和蠕动泵送的示例
如上所述，弹性层(302)可被操作以：通过蠕动泵送作用驱动流体通过处理芯片(200)；以及通过提供阀门调节作用来阻止流体运动通过处理芯片(200)。这种操作的一个示例在通过图4A-图4F描绘的序列中说明。在该示例中，室(320、324)用作阀室，而室(322)用作计量室。室(326)用作工作室，使得合成、纯化、透析、复合、浓缩或一些其他处理在室(326)中进行。提供室(320、322、324、326)的这种配置、布置和使用作为说明性示例。室(320、322、324、326)可以替代地以其他方式进行配置、布置和使用。
图4A示出了处于以下状态的处理芯片(200)：其中流体尚未被传送到处理芯片(200)；并且加压气体尚未被传送到处理芯片(200)。在图4B中，正加压气体被传送到室(324)的上室区域(330)，负加压气体被传送到室(320、322)的上室区域(330)，而流体(207)被传送到室(320、322)。在这种状态下，正加压气体使室(324)中的弹性层(302)的部分变形，使得弹性层(302)抵靠室(324)的下室区域(332)的表面安置。弹性层(302)抵靠室(324)的下室区域(332)的表面的这种安置防止流体(207)进入室(324)，使得室(324)在图4B所示的状态下像关闭的阀一样操作。室(320、322)的上室区域(330)中的负加压气体导致室(320、322)中的弹性层(302)的对应部分变形并抵靠室(320、322)的上室区域(330)安置。这允许流体(207)占据室(320、322)的全部容量。
在达到图4B所示的状态之后，正加压气体被传送到室(320)的上室区域(330)，而室(322、324)的气动状态保持不变。这导致了图4C所示的状态。如图所示，正加压气体使室(320)中的弹性层(302)的部分变形，使得弹性层(302)抵靠室(320)的下室区域(332)的表面安置。弹性层(302)抵靠室(320)的下室区域(332)的表面的这种安置驱动流体(207)从室(320)流出，并且导致室(320)在图4C所示的状态下像关闭的阀一样操作。然而，在图4C所示的状态下，室(322)中的流体(207)的体积不受影响。因此，室(322)可用于提供流体(207)的计量，使得只有精确的预定体积的流体(207)进一步沿着处理芯片(200)传送。仅作为示例，这种计量体积的数量级可以是大约10nL、20nL、25nL、50nL、75nL、100nL、1微升、5微升等。
一旦已经达到适当的计量体积，负加压气体被传送到室(324、326)的上室区域(330)，而室(320、322)的气动状态保持不变。这导致了图4D所示的状态。如图所示，室(324、326)的上室区域(330)中的负加压气体导致室(324、326)中的弹性层(302)的对应部分变形并抵靠室(324、326)的上室区域(330)的表面安置。这有效地打开由室(324)形成的阀，并将室(326)置于接收流体(207)的状态。这也在室(324)中产生负压，该负压将流体(207)从室(322)抽吸到室(324)中。
当由室(324)形成的阀处于打开状态时，正加压气体被传送到室(322)的上室区域(330)，而室(320、324、326)的气动状态保持不变。这导致了图4E所示的状态。如图所示，室(322)的上室区域(330)中的正加压气体导致室(322)中的弹性层(302)的对应部分变形并抵靠室(322)的下室区域(332)的表面安置。弹性层(302)的这种变形将流体(207)驱逐出室(322)。由于由室(320)形成的阀处于关闭状态，而由室(324)形成的阀处于打开状态，所以流体(207)从室(322)行进进入室(324)。在本示例中，室(322)的容量大于室(324)的容量，使得来自室(322)的流体(207)从室(324)溢出到室(326)中。
一旦流体(207)已经从室(322)传送到室(324、326)，正加压气体被传送到室(324)的上室区域(330)，同时室(320、322、326)的气动状态保持不变。这导致了图4F所示的状态。如图所示，室(324)的上室区域(330)中的正加压气体导致室(324)中的弹性层(302)的对应部分变形并抵靠室(324)的下室区域(332)的表面安置。弹性层(302)的这种变形将流体(207)驱逐出室(324)。由于室(324)中的弹性层(302)的变形部分有效地将室(324)与室(324)隔开密封(例如，使得室(324)像处于关闭状态的阀一样操作)，所以流体(207)从室(324)行进进入室(326)中。
在图4F所示的阶段，流体(207)已经从室(320、332、324)排空，并且室(326)包含在室(322)中精确计量的一定体积的流体(207)。室(326)中的流体(207)可以根据本文的教导在室(326)内被进一步处理。另外，或者作为替代，室(326)中的流体(207)可以被传送到处理芯片(200)中的一个或更多个其他室，可以被传送到试剂存储框架(107)中的小瓶，或者可以以其他方式进行处理。不管在流体(207)已经到达室(326)之后对流体(207)做了什么，应当理解的是，流体(207)沿着室(320、322、324)依次传送，以经由蠕动作用到达室(326)，该蠕动作用是响应于正加压气体或负加压气体以特定顺序被传送到室(320、322、324、326)的上室区域(330)而通过弹性层(302)产生的。这种蠕动泵送对于移动可能是粘性的或包含悬浮颗粒(例如，纯化或捕获珠)的流体可能具有特别的优势。通过弹性层(302)的选择性变形的这种蠕动泵送也可以被称为气动屏障偏转或“气动偏转(pneumodeflection)”。
在一些情况下，从处理芯片(200)中的一个或更多个流体通路去除空气或其他气体可能是必要的或在其他方面是期望的。为了实现这一点，处理芯片(200)可以包括一个或更多个室，该一个或更多个室被配置成提供流体通路的通风或以其他方式从流体通路中排空气体。例如，当流体最初被引入处理芯片(200)时，这种通风或排空可以作为灌注过程的一部分来执行。另外，或者作为替代，可以执行这样的通风或排空以释放在形成治疗组合物的过程中在流体中生成的气体。这种通风或气体释放室可以被称为“真空帽(vacuumcap)”。在一些版本中，至少弹性层(302)的被定位在真空帽中的区域(如果不是整个弹性层(302))是气体可渗透的(同时仍然是液体不可渗透的)。负加压气体可以被施加到室的用作真空帽的上室区域(330)，并且该负加压气体可以通过弹性层(302)的对应区域将空气或气体从流体通路抽出。在一些版本中，室的用作真空帽的上室区域(330)包括一个或更多个突起或隔离(stand-off)特征，这些特征防止弹性层(302)的对应区域完全抵靠室的被用作真空帽的上室区域(330)的表面安置。这可进一步促进经由真空帽排空空气或其他气体。
B.混合级的示例
虽然室(270)可用于(例如，通过在室(270)之间反复地来回传送流体)执行流体的混合，但可能期望沿着通向室的流体路径提供不同配置的混合级。图5示出了可以结合到处理芯片(111、200)中的这种混合级(400)的示例。该示例的混合级(400)包括两个流体入口通道(402、404)，这两个流体入口通道彼此偏移并被配置成输送可以结合在一起的一种或更多种物质(例如，生物分子产物、缓冲剂、载体、辅助成分)。尽管示出了两个入口通道(402、404)，但是三个或更多个(4个、5个、6个等)入口通道可以被使用，并且可以在同一混合级(400)中汇聚。流体混合物可以在正压下通过入口通道(402、404)。该压力可以是恒定的、可变的、递增的、递减的和/或脉动的。入口通道(402、404)可以从本文所述的各种室或流体端口中的任何一个接收流体。
入口通道(402、404)在通向合并通道(408)的交会点(406)处汇聚。在本示例中，合并通道(408)的横截面积小于每个入口通道(402、404)的横截面积。减小的横截面积可以包括小于入口通道(402、404)的通道高度的通道高度和/或小于入口通道(402、404)的通道宽度的通道宽度。这种减小的横截面积可促进经由入口通道(402、404)引入的流体的混合。
第一涡旋混合室(414)被定位在合并通道(408)的下游，流体经由入口开口(410)流入第一涡旋混合室(414)。入口开口(410)被定位在第一涡旋混合室(414)的拐角附近。出口开口(412)被定位在第一涡旋混合室(414)的另一个拐角附近。第一涡旋混合室(414)的高度和宽度大于合并通道(408)的高度和宽度。这些较大的尺寸以及入口开口(410)和出口开口(412)的相对定位可促进第一涡旋混合室(414)内涡旋的形成。当流体流经第一涡旋混合室(414)时，这种涡旋可进一步促进流体的混合。
连接通道(416)连接第一涡旋混合室(414)和第二涡旋混合通道(420)。连接通道(416)的高度和宽度小于第一涡旋混合室(414)的高度和宽度。第二涡旋混合通道(420)的高度和宽度大于连接通道(416)的高度和宽度。流体从连接通道(416)经由入口开口(418)流入第二涡旋混合室(420)，该入口开口(418)被定位在第二涡旋混合室(420)的拐角附近。流体经由出口开口(422)流出第二涡旋混合室(420)，该出口开口(422)被定位在第二涡旋混合室(420)的另一个拐角处。出口开口(420)通向出口通道(424)。出口通道(424)的高度和宽度小于第二涡旋混合室(420)的高度和宽度。第二涡旋混合室(420)相对于通道(416、424)尺寸的较大尺寸，以及入口开口(418)和出口开口(422)的相对定位，可以促进第二涡旋混合室(420)内涡旋的形成。当流体流过第二涡旋混合室(420)时，这种涡旋可进一步促进流体的混合。
截止到流体通过出口通道(424)流出的时间，流体可以通过混合级(400)充分混合。这种混合的流体可以进一步被传送到其他室或端口以进行进一步处理。虽然本示例的混合级(400)具有两个涡旋混合室(414、420)，但其他版本可以具有仅一个涡旋混合室或多于两个涡旋混合室。
图6示出了结合了两个混合级的处理芯片(500)的区域的示例。在该示例中，第一流体在到达第一混合级的第一入口(540)之前通过第一入口阀(510)，然后通过蛇形通道形式的第一限流器(520)，然后通过第一真空帽(530)。第二流体在到达第一混合级的第二入口(542)之前，通过第二流体入口阀(512)，然后通过蛇形通道形式的第二限流器(522)，然后通过第二真空帽(532)。入口(540、542)汇聚以提供穿过合并通道(544)的单个流动路径，该流动路径通向第一组(550)涡旋混合室。第一组(550)的涡旋混合室可以像上述涡旋混合室(414、420)那样配置和操作。虽然在本示例中，第一组(550)中包括四个涡旋混合室，但是第一组(550)可以替代地具有任何其他合适数量的涡旋混合室。
在流经第一组(550)涡旋混合室之后，流体到达第二混合级的第一入口(560)。第三流体在到达第二混合级的第二入口(562)之前通过第三流体入口阀(514)，然后通过蛇形通道形式的第三限流器(524)，然后通过第三真空帽(534)。入口(560、562)汇聚以提供穿过合并通道(564)的单个流动路径，该流动路径通向第二组(552)涡旋混合室。第二组(552)的涡旋混合室可以像上述涡流混合室(414、420)那样配置和操作。虽然在本示例中，第二组(552)中包括两个涡旋混合室，但是第二组(552)可以替代地具有任何其他合适数量的涡旋混合室。
在流经第二组(552)涡流混合室之后，流体通过第四真空帽(536)。在通过第四真空帽(536)之后，流体可以被两组(550、552)涡旋混合室基本上混合；并且任何气泡可能已经被真空帽(530、532、534、536)去除。在通过第四真空帽(536)之后，混合流体可以进一步被传送到其他室或端口以进行进一步处理。
在可以如何使用处理芯片(500)的一个示例中，多核苷酸(例如，水中的mRNA)可以经由第一入口阀(510)被引入，而流体介质(例如，乙醇或某种其他流体介质)中的一个或更多个递送载体分子(delivery vehicle molecule)可以经由第二入口阀(512)引入。这些流体可以通过第一组(550)涡旋混合室混合以形成复合纳米颗粒。稀释剂(例如，基于柠檬酸盐的缓冲溶液或其他种类的缓冲液)可以经由第三入口阀(514)引入，以当在第二组(552)涡旋混合室中将稀释剂与复合纳米颗粒混合时提供pH调节。鉴于本文的教导，对于本领域技术人员来说，可以使用处理芯片(500)的其他合适方式将是明显的。
前述结构是可以如何在处理芯片(111、200、500)中执行来自不同源的流体的混合的示例。可以设想，各种其他种类的结构可以用于在处理芯片(111、200、500)中提供来自不同源的流体的混合。
C.浓缩室的示例
处理芯片(111、200、500)的一些变型还可以包括浓缩室。在浓缩室的一些版本中，可以通过驱逐出过量流体介质来浓缩多核苷酸，并且浓缩的多核苷酸混合物可以从浓缩室输出，以供进一步处理或使用。在一些变型中，浓缩室可以是透析室的形式。例如，透析膜可以存在于处理芯片(111、200、500)的板内或板之间。在一些其他变型中，浓缩室可以提供浓缩，而不必用作透析室。
图7示出了可以结合到处理芯片(111、200、500)中的浓缩室(600)的示例。本示例的浓缩室(600)包括入口(602)和出口(604)。多个壁(606)在入口(602)和出口(604)之间形成蛇形流动路径(608)。膜(610)被定位在流动路径(608)上方。在本示例中，入口(602)和出口(604)都在膜(610)之下，使得流体沿着在膜(608)下面的流动路径(608)流动。膜(610)被配置成允许水蒸气通过膜(610)。空气可以流过膜(610)的顶部以促进蒸发。一个或更多个压力管线(208)可与膜(610)上面的区域流体耦合以提供这样的空气流；并排空水蒸气。通过膜(610)的这种蒸发可以提供流经膜(610)下面的流动路径(608)的流体的浓缩。
在一些版本中，膜(610)包括孔径为大约0.22微米、厚度为大约37微米的聚四氟乙烯。替代地，任何其他合适种类的材料、孔径和厚度可用于膜(610)。作为进一步的示例，流体可以以大约0.5ml/min的流速通过入口(602)；并以大约0.019ml/min的流速通过出口(604)。替代地，可以提供任何其他合适的流速。在一些版本中，浓缩室(600)将治疗组合物浓缩至一个点，在该点处，治疗组合物在离开浓缩级(600)之后处于可注射形式。在经由出口(604)离开浓缩室(600)之后，流体可以被进一步传送到其他室或端口以进行进一步处理；或者可以被传送到试剂存储框架(107)中的存储小瓶。
上述处理芯片(111、200、500)的特征是非限制性示例。下文将更详细地描述可以结合到处理芯片(111、200、500)中的附加特征。这些附加特征可以包括在处理芯片(111、200、500)中，作为上述任何特征的附加或者替代。还可能存在其中多个不同种类的处理芯片(111、200、500)可用于不同种类的目的(例如，用于生产不同种类的治疗组合物)的情况，使得操作员可以在特定的基础上选择最适当的生物芯片来制备期望的治疗性物质。这种选择可以基于操作员的判断和/或基于经由用户界面(123)来自系统(100)的建议或指令来做出。在系统(100)建议要使用的处理芯片(111、200、500)的种类的版本中，这种建议可以基于经由用户界面(123)提供的一个或更多个操作员输入和/或基于其他因素。
在一些变型中，不同的处理芯片(111、200、500)可以在同一系统中依次或并行使用，以生产治疗组合物。例如，在治疗性mRNA生产过程中，第一处理芯片(111、200、500)可用于DNA模板生产。所得到的模板可以由系统(100)以封闭路径方式转移到第二处理芯片(111、200、500)。在一些版本中，模板直接从第一处理芯片(111、200、500)转移到第二处理芯片(111、200、500)。在一些其他版本中，转移是间接的，使得模板首先从第一处理芯片(111、200、500)转移到试剂存储框架(107)中的小瓶；然后从该小瓶转移到第二处理芯片(111、200、500)。在一些变型中，第二处理芯片(111、200、500)可以被配置成执行mRNA的体外转录和该材料的纯化以生成药物物质。然后，来自该第二处理芯片(111、200、500)的产物可以(直接或间接地)转移到第三处理芯片(111、200、500)。然后可以在第三处理芯片(111、200、500)上进行药物产品配制。在这种情况下，第一处理芯片(111、200、500)可以被称为“模板生物芯片”；第二处理芯片(111、200、500)可以被称为“IVT生物芯片”；并且第三处理芯片(111、200、500)可以被称为“配制生物芯片”。
III.处理芯片中的压力感测示例
如上所述，系统(100)被配置成沿着完全封闭的流体路径提供治疗组合物的生产和/或其他处理，从而最小化在制备治疗组合物的过程中的污染风险。为此，可能期望确定在系统(100)操作期间是否所有密封件都适当地保持在流体密封状态。这可以通过监测系统(100)内的流体压力水平来实现。监测系统(100)内的流体压力水平还可以指示处理芯片(111、200、500)中的阀室是否正常工作，处理芯片(111、200、500)是否正常地执行如上所述的蠕动泵送，以及流体通过处理芯片(111、200、500)的流动在其他方面是否是适当的。因此，可能期望在处理芯片(111、200、500)中集成一个或更多个压力感测级。可能还期望在以下情况下提供这样的压力感测：压力感测不会污染或者以其他方式影响被传送通过处理芯片(111、200、500)的流体的性质，不会影响流体通过处理芯片(111、200、500)的流动，不显著增加系统(100)内的空间占用(footprint)，和/或不改变系统(100)的热性质。下文将更详细地描述可以如何配置这种压力感测级，可以如何将这种压力感测级集成到处理芯片(111、200、500)中以及可以如何使用来自这种压力感测级的压力数据的示例。
A.在弹性层上具有光学特征的压力感测级的示例
图8A-图8B示出压力感测级(700)的示例，其包括处理芯片(710)的一部分、相机(702)和控制器(121)。除了包括下文描述的特征和功能，处理芯片(710)还可以包括上文在处理芯片(111、200、500)的上下文中描述的任何其他特征和功能。换句话说，关于压力感测级(700)的以下教导可以容易地应用于本文所述的各种处理芯片(111、200、500)中的任何一个。
本示例的相机(702)被定位成提供视场(704)，在该视场(704)中，相机(702)可以捕获处理芯片(700)的光学特征(760)的图像。虽然相机(702)在图8A-图8B中被示出为直接定位在光学特征(760)上方，但是相机(702)可以替代地定位在任何其他合适的位置。例如，在一些变型中，相机(702)被直接定位在处理芯片(710)下面。在一些这样的版本中(例如，其中处理芯片(710)的至少一个对应区域是光学透射的)，尽管相机(702)在处理芯片(710)下面，但是光学特征(760)仍然可以直接在相机(702)的视场(704)内。
在光学特征(760)不直接在相机(702)的视场(704)内的版本中，一个或更多个反射镜可以被定位成提供光学特征(760)的反射，其中反射在相机(702)的视场(704)内。在一些版本中，相机(702)可以被视为系统(100)的传感器(105)之一，如上所述。例如，诸如图2所示的光学传感器(160)的光学传感器(105)可用作压力感测级(700)中的相机(702)。因此，当相机(702)用于如下所述的压力感测级(700)时，相机(702)也可用于提供其他功能，包括但不限于查看保持在试剂存储框架(107)内的小瓶上的条形码，查看保存在试剂存储框架(107)内的小瓶内的液位，查看处理芯片(700)内的流体运动和/或查看其他光学可检测条件。
控制器(121)接收来自相机(702)的图像信号，并处理这些图像信号以确定流体压力值，如下文更详细描述的。控制器(121)还可以至少使用这种确定的流体压力值来执行各种算法，同样如将在下文更详细描述的。在本示例中，压力感测级(700)的控制器(121)与用于执行如上所述的系统(100)中的其他操作的控制器(121)相同。在一些其他版本中，单独的控制器被用于至少使用来自相机(702)的图像信号来确定流体压力值。在这种版本中，单独的控制器可以将那些确定的流体压力值传送给控制器(121)，以执行基于压力的算法。替代地，所确定的流体压力值可以由任何其他合适的硬件部件以任何其他合适的方式使用。
本示例的处理芯片(710)包括第一板(720)、弹性层(730)、第二板(740)和第三板(750)。弹性层(730)插入在板(720、740)之间。第三板(750)与第二板(740)配合以限定流体可流经的通道(742)。通道(742)的在图8A-图8B的左手侧的区域可以被视为压力感测级(700)的流体输入端口；而通道(742)的在图8A-图8B的右手侧的区域可以被视为压力感测级(700)的流体输出端口。处理芯片(710)的板(720、740、750)可以像处理芯片(200)的板(300、304、306)那样配置和操作。类似地，处理芯片(710)的弹性层(730)可以像处理芯片(200)的弹性层(302)那样配置和操作。因此，弹性层(730)可延伸跨越处理芯片(710)的全部或大部分宽度，使得弹性层(730)也可在处理芯片(710)的其他室中执行功能(例如，阀门调节、蠕动泵送、通风等)。
第二板(740)限定与通道(742)流体耦合的开口(744)，使得开口(744)使弹性层(730)的一部分(732)暴露于通道(742)中的流体。仅作为示例，弹性层(730)的至少一部分(732)可以具有范围从大约50微米到大约200微米的厚度；包括大约100微米的厚度。第一板(720)限定与第二板(740)的开口(744)对准的开口(722)。在图8A-图8B所示的示例中，开口(722)和开口(744)具有相同的直径。在一些其他版本中，开口(722)具有比开口(744)更大的直径。在一些其他版本中，开口(722)具有比开口(744)更小的直径。在本示例中，两个开口(722、744)都是圆形的。替代地，开口(722、744)可以具有任何其他合适的相应配置。在本示例中，其中开口(744)为通道(742)中的流体提供到达弹性层(730)的部分(732)的路径，并且开口(722)为弹性层(730)变形提供间隙，弹性层(730)的部分(732)可以响应于通道(742)内的流体的正加压而实现如图8B所示的变形状态。
光学特征(760)被定位在弹性层(730)的部分(732)之上。光学特征(760)被配置成与弹性层(730)一起变形。例如，如从图8A(非加压状态)到图8B(加压状态)的转变所示，响应于通道(742)内流体的正加压，弹性层(730)和光学特征(760)一起沿着中心轴线(CA)向上变形。在该示例中，当弹性层(730)处于非变形状态时(图8A)，中心轴线(CA)垂直于由弹性层(730)限定的平面；并且中心轴线(CA)被定位在开口(722)的径向中心处。图8B所示的加压状态可能在将流体从通道(742)上游的一个位置蠕动驱动到通道(742)下游的另一个位置期间，在本文所述的各种操作中的任何一个操作期间出现。另外，或者作为替代，图8B所示的加压状态可能在各种其他情况下出现，各种其他情况包括但不限于：通道(742)中的流体来自试剂存储框架(107)中已经加压的流体源，环境压力的变化，由于管道输送引起的压力损失和/或各种其他条件。当光学特征(760)直接或间接地在相机(702)的视场(704)内时，相机(702)可操作以捕获光学特征(760)的变形的图像并将图像数据传输到控制器(121)。控制器(121)可操作以将图像数据转换成指示通道(742)中流体压力的压力值，如下文更详细描述的。
当弹性层(730)和光学特征(760)响应于通道(742)内流体的正加压而沿着中心轴线(CA)一起变形时(图8B)，弹性层(730)和光学特征(760)也可以沿着横向于中心轴线(CA)的横向维度(LD)变形。如下文更详细描述的，相机(702)和控制器(121)可以被操作以特别地跟踪沿着横向维度(LD)的这种“横向变形”，从而确定通道(742)中的流体压力。除了跟踪弹性层(730)和光学特征(760)沿中心轴线(CA)的变形之外，或者代替跟踪弹性层(730)和光学特征(760)沿中心轴线(CA)的变形，还可以跟踪弹性层(730)和光学特征(760)的这种横向变形。
虽然图8B描绘了响应于通道(742)内流体的正加压，弹性层(730)和光学特征(760)沿着中心轴线(CA)向上变形，但也可能存在响应于通道(742)内流体的负加压，弹性层(730)和光学特征(760)沿着中心轴线(CA)向下变形的情况。在这种情况下，弹性层(730)和光学特征(760)也可以实现如上所述的横向变形。因此，不管压力是正的(导致沿中心轴线(CA)的向上变形)还是负的(导致沿中心轴线(CA)的向下变形)，相机(702)和控制器(121)都可以被操作来跟踪这种横向变形，以确定通道(742)中的流体压力。换句话说，压力感测结构和技术不限于感测正压；因为压力感测结构和技术也可用于感测负压。
如图9所示，光学特征(760)横跨开口(722)的全径向距离(D1)。替代地，光学特征(760)可以横跨开口(722)的全径向距离(D1)的仅一部分。在一些版本中，可能期望经由光学特征(760)的特定环形区域(762)来跟踪弹性层(730)的横向变形。换句话说，可能期望通过在光学特征(760)的环形区域(762)内光学地跟踪光学特征(760)来跟踪弹性层(730)的特定环形区域的变形。在该示例中，环形区域(762)从中心轴线(CA)向外径向偏移；并且从开口(722)的外周边向内径向偏移。环形区域(762)被限定在第一部分径向距离(D2)和第二部分径向距离(D3)之间。因此，环形区域(762)具有在这些部分径向距离(D2，D3)之间的径向尺寸(D4)。
仅作为示例，开口(722)可以具有范围从大约0.75mm至大约3.5mm(包括从大约1.0mm至大约3.0mm)的全径向距离(D1)。仅作为进一步的示例，第一部分径向距离(D2)可以在从大约0.2mm至大约2.0mm(包括从大约0.3mm至大约1.0mm)的范围内；或者可以是大约0.5。仅作为进一步的示例，第二部分径向距离(D3)可以在从大约1.0mm至大约3.0mm(包括从大约1.25mm至大约2.0mm)的范围内；或者可以是大约1.5mm。仅作为进一步的示例，环形区域(762)的径向尺寸(D4)可以在从大约0.5mm至大约2.25mm(包括从大约0.75mm至大约1.75mm)的范围内；或者可以是大约1mm。作为另一个示例，光学特征(760)可以采取同心环的形式，这些同心环彼此间隔开一个距离，该距离在从大约50微米至大约150微米(包括从大约75微米到大约125微米)的范围内；或者可以是大约100微米的距离。
在本示例中，光学特征(760)不影响弹性层(730)的弹性。在一些版本中，光学特征(760)经由粘合剂粘附到弹性层(730)。在一些其他版本中，光学特征(760)是被施加到弹性层(730)的薄膜的形式。在一些其他版本中，光学特征(760)直接印刷在弹性层(730)上。在一些其他版本中，光学特征(760)被刻在弹性层(730)上。在一些其他版本中，光学特征(760)形成为弹性层(730)上的纹理。替代地，光学特征(760)可以以任何其他合适的方式固定到弹性层(730)或以其他方式结合到弹性层(730)中。在一些版本中，光学特征(760)横跨弹性层(730)的(如由开口(722)的全径向距离(D1)所限定的)部分(732)的整个区域。在一些其他版本中，光学特征(760)仅定位在弹性层(730)的在开口(722)内的部分(732)的一个或更多个离散区域上，而不是横跨弹性层(730)的在开口(722)内的部分(732)的整个区域。例如，在一些版本中，光学特征(760)仅定位在图9所示的环形区域(762)中，使得光学特征(760)不延伸穿过第一部分径向距离(D2)或穿过在第二部分径向距离(D3)和全径向距离(D1)之间的空间。
虽然光学特征(760)被示出为定位在弹性层(730)之上，但是光学特征(760)的一些其他版本可以被定位在弹性层(730)下方。例如，在弹性层(730)是光学透射的版本中，光学特征(760)可以被定位在弹性层(730)下方。作为另一个示例，在第三板(750)是光学透射的版本中，光学特征(760)可以被定位在弹性层(730)下方；并且相机(702)可以从直接或间接在处理芯片(710)下方的有利位置查看光学特征(760)。作为又一示例，光学特征(760)可嵌入弹性层(730)内。在一些这样的版本中，弹性层(730)的整个宽度包括可用作光学特征(760)的嵌入式可光学查看的特征，包括弹性层(730)的在部分(732)之外的区域。在一些其他版本中，光学特征(760)仅嵌入弹性层(730)的部分(732)中。
在本示例中，弹性层(730)的压力感测部分(732)和光学特征(760)暴露于大气，使得弹性层(730)和光学特征(760)的变形基于通道(742)中的流体压力与大气压力之间的差。在一些其他版本中，处理芯片(700)的在弹性层(730)的压力感测部分(732)和光学特征(760)上方的区域可以被包围并暴露于由系统(100)以已知压力水平加压的流体路径。在这种情况下，控制器(121)可以测量通道(742)中的流体相对于该已知的、系统生成的压力水平的压力。这种版本可以防止大气压力的变化以原本在弹性层(730)的压力感测部分(732)和光学特征(760)暴露于大气的版本中可能出现的方式影响压力感测过程。
B.具有专用弹性层的压力感测级的示例
在压力感测级(700)的上述示例中，光学特征(760)被定位在用于在处理芯片(710)内执行其他功能(例如，阀门调节、蠕动泵送、通风等)的相同弹性层(730)之上或之中。在一些其他版本中，可能期望提供专用于压力感测目的的单独的膜或其他种类的弹性层。图10A-图10B示出了可以如何实现这一点的示例。图10A-图10B所示的压力感测级(800)包括处理芯片(810)的一部分、相机(702)和控制器(121)。除了包括下文描述的特征和功能，处理芯片(810)还可以包括上文在处理芯片(111、200、500)的上下文中描述的任何其他特征和功能。换句话说，关于压力感测级(800)的以下教导可以容易地应用于本文所述的各种处理芯片(111、200、500)中的任何一个。
相机(702)和控制器(121)在压力感测级(800)中的相应作用和配置与相机(702)和控制器(121)在压力感测级(700)中的相应作用和配置相同。因此，这里不再重复这些作用和配置。
本示例的处理芯片(810)包括第一板(820)、弹性层(830)、第二板(840)和第三板(850)。弹性层(830)插入在板(820、840)之间。第三板(850)与第二板(840)配合以限定流体可流经的通道(842)。通道(842)的在图10A-图10B的左手侧的区域可以被视为压力感测级(800)的流体输入端口；而通道(842)的在图10A-图10B的右手侧的区域可以被视为压力感测级(800)的流体输出端口。处理芯片(810)的板(820、840、850)可以像处理芯片(200)的板(300、304、306)那样配置和操作。类似地，处理芯片(810)的弹性层(830)可以像处理芯片(200)的弹性层(302)那样配置和操作。因此，弹性层(830)可以延伸跨越处理芯片(810)宽度的大部分，使得弹性层(830)也可在处理芯片(810)的其他室中执行功能(例如，阀门调节、蠕动泵送、通风等)。
第二板(840)限定与通道(842)流体耦合的开口(844)。第一板(822)限定与第二板(840)的开口(844)对准的开口(822)。在图10A-图10B所示的示例中，开口(822)和开口(844)具有相同的直径。在一些其他版本中，开口(822)具有比开口(844)更大的直径。在一些其他版本中，开口(822)具有比开口(844)更小的直径。在本示例中，两个开口(822、844)都是圆形的。替代地，开口(822、844)可以具有任何其他合适的相应配置。
与处理芯片(710)中的弹性层(730)不同，处理芯片(810)的弹性层(830)不具有经由开口(844)暴露于通道(842)中的流体的部分。相反，处理芯片(810)的弹性层(830)限定沿中心轴线(CA)同轴定位的开口(832)；并且开口(832)具有比开口(822、844)更大的直径。压力感测膜(870)被定位在弹性层(830)的开口(832)中。仅作为示例，压力感测膜(870)可以具有范围为从大约50微米到大约200微米的厚度；包括大约100微米的厚度。压力感测膜(870)的外部区域被捕获在板(820、840)之间，从而相对于开口(822、844)固定压力感测膜(870)的位置。在一些其他版本中，压力感测膜(870)被定位在板(820)之上，并且另一个板或其他结构用于将压力感测膜(870)的外部区域固定到板(820)。替代地，压力感测膜(870)的位置可以以任何其他合适的方式固定在处理芯片(810)中。
本示例的压力感测膜(870)是柔性的。如本文所用，术语“柔性膜”应被理解为包括压力感测膜(870)、本文所述的各种弹性层(302、730、830、1130、1230、1330、1430、1530、1674)以及类似的结构。
在本示例中，开口(844)为通道(842)中的流体提供到达压力感测膜(870)的路径，并且开口(822)为压力感测膜(870)变形提供间隙，压力感测膜(870)可以响应于通道(842)内流体的正加压而实现如图10B所示的变形状态。因此，压力感测膜(870)可以类似于处理芯片(710)中的膜(730)的部分(732)来操作。在一些版本中，压力感测膜(870)具有不同于弹性层(830)性质的性质。例如，压力感测膜(870)可以具有比弹性层(830)更低的硬度或更大的弹性。另外，或者作为替代，压力感测膜(870)可以具有相对于弹性层(830)减小的厚度。另外，或者作为替代，压力感测膜(870)可以具有比弹性层(830)更大的光透射率。在弹性层(830)是气体可渗透的版本中，压力感测膜(870)不是气体可渗透的。另外，或者作为替代，压力感测膜(870)可以由正交偏振器形成，该正交偏振器之间具有压敏双折射层。另外，或者作为替代，压力感测膜(870)可以是光学反射的。另外，或者作为替代，压力感测膜(870)可以是气体不可渗透的。替代地，压力感测膜(870)的其他性质可以不同于弹性层(830)的那些性质。
光学特征(860)被定位在压力感测膜(870)之上。光学特征(860)被配置成与压力感测膜(870)一起变形。例如，如从图10A(非加压状态)到图10B(加压状态)的转变所示，响应于通道(842)内流体的正加压，压力感测膜(870)和光学特征(860)一起沿着中心轴线(CA)向上变形。在本文所述的各种操作中的任何一个操作期间，可能在将流体从通道(842)上游的一个位置蠕动驱动到通道(842)下游的另一个位置期间出现图10B所示的加压状态。当光学特征(860)直接或间接地在相机(702)的视场(704)内时，相机(702)可操作以捕获光学特征(860)的变形的图像并将图像数据传输到控制器(121)。控制器(121)可操作以将图像数据转换成指示通道(842)中流体压力的压力值，如下文更详细描述的。
当压力感测膜(870)和光学特征(860)响应于通道(842)内流体的正加压而沿着中心轴线(CA)一起变形时(图10B)，压力感测膜(870)和光学特征(860)也可以沿着横向于中心轴线(CA)的横向维度(LD)变形。如本文所述，相机(702)和控制器(121)可以被操作以特别地跟踪沿着横向维度(LD)的这种“横向变形”，从而确定通道(842)中的流体压力。除了跟踪压力感测膜(870)和光学特征(860)沿中心轴线(CA)的变形之外，或者代替跟踪压力感测膜(870)和光学特征(860)沿中心轴线(CA)的变形，还可以跟踪压力感测膜(870)和光学特征(860)的这种横向变形。这种横向变形可以经由压力感测膜(870)或光学特征(860)的特定环形区域(类似于上述环形区域(762))来跟踪。
在一些版本中，光学特征(860)经由粘合剂粘附到压力感测膜(870)。在一些其他版本中，光学特征(860)直接印刷在压力感测膜(870)上。替代地，光学特征(860)可以以任何其他合适的方式固定到压力感测膜(870)。在图10A-图10B所示的示例中，光学特征(860)横跨压力感测膜(870)的整个表面区域。在一些其他版本中，光学特征(860)仅定位在压力感测膜(870)的在开口(822)内的一个或更多个离散区域上，而没有横跨压力感测膜(870)的整个表面区域。例如，在一些版本中，光学特征(860)仅定位在压力感测膜(870)的环形区域中，该环形区域类似于图9所示的环形区域(762)。
虽然光学特征(860)被示出为定位在压力感测膜(870)之上，但是光学特征(860)的一些其它版本可以定位在压力感测膜(870)下方。例如，在压力感测膜(870)是光学透射的版本中，光学特征(860)可以定位在压力感测膜(870)下方。作为另一个示例，在第三板(850)是光学透射的版本中，光学特征(860)可以定位在压力感测膜(870)下方；而相机(702)可以从直接或间接在处理芯片(810)下方的有利位置查看光学特征(860)。作为又一示例，光学特征(860)可嵌入压力感测膜(870)内。在一些这样的版本中，压力感测膜(870)的整个宽度包括可用作光学特征(860)的嵌入式光学可查看特征，包括压力感测膜(870)的不经由开口(822)暴露的区域。在一些其他版本中，光学特征(860)仅嵌入压力感测膜(870)的经由开口(822)暴露的区域中。
C.光学特征图案的示例
如上所述，光学特征(760、860)被光学地配置成便于对弹性层(730)的压力感测区域(732)的横向变形或专用压力感测膜(870)的横向变形进行视觉跟踪。图11示出了可以如何实现这一点的示例。如图11所示，处理芯片(910)包括光学特征(960)，该光学特征(960)通过形成在处理芯片(910)的板(920)中的开口(922)可见。处理芯片(910)在其他方面可以与本文描述的任何其他各种处理芯片(111、200、500、710、810)一致地配置和操作。光学特征(960)可以被定位在弹性层(730)上方、之中或下方；或者被定位在专用压力感测膜(如压力感测膜(870))上方、之中或下方。换句话说，处理芯片(710、810)的光学特征(760、860)可以像光学特征(960)那样进行配置和操作。
该示例的光学特征(960)包括以规则重复图案布置的多个可见元素(962)。在该示例中，可见元素(962)是以网格图案布置的交替的黑白方块的形式。作为另一个示例，可见元素(962)可以包括彼此等距间隔开的一系列同心圆。作为另一个示例，可见元素(962)可以包括三维结构，该三维结构投射阴影，使得当弹性层(730)响应于压力变化而变形时，阴影将改变方向和/或长度。这种阴影变化可以提供增强的视觉反馈，原本通过可见元素(962)的二维版本可能不容易辨别这种视觉反馈。在使用三维可见元素(962)的版本中，可以使用一个或更多个附加光源来增强三维可见元素(962)的阴影投射效果。替代地，可见元素(962)可以具有任何其他合适种类图案中的任何其他合适的形状或配置。
除了提供以预定义的规则图案布置的可见元素，或者代替提供以预定义的规则图案布置的可见元素，可能还期望具有以随机布置布置的可见元素。图12示出了可以如何实现这一点的示例。如图12所示，处理芯片(1010)包括光学特征(1060)，该光学特征(1060)通过形成在处理芯片(1010)的板(1020)中的开口(1022)可见。处理芯片(1010)在其他方面可以与本文所述的任何其他各种处理芯片(111、200、500、710、810)一致地配置和操作。光学特征(1060)可以定位在类似于弹性层(730)的弹性层上方、之中或下方；或者在类似于压力感测膜(870)的专用压力感测膜上方、之中或下方。换句话说，处理芯片(710、810)的光学特征(760、860)可以像光学特征(1060)那样配置和操作。
该示例的光学特征(1060)包括以随机布置布置的多个可见元素(1062)。在该示例中，可见元素(1062)是在光学特征(1060)的表面上随机定位的三角形的形式。替代地，可见元素(1062)可以具有任何其他合适的形状或配置。
图13示出了包括光学特征(1760)的处理芯片(1710)的另一个示例，该光学特征(1760)通过形成在处理芯片(1710)的板(1720)中的开口(1722)可见。处理芯片(1710)可以在其他方面与本文所述的任何其他各种处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010)一致地配置和操作。光学特征(1760)可以定位在类似于弹性层(730)的弹性层上方、之中或下方；或者在类似于压力感测膜(870)的专用压力感测膜上方、之中或下方。换句话说，处理芯片(710、810)的光学特征(760、860)可以像光学特征(1760)那样配置和操作。
本示例的光学特征(1760)包括被布置在网格布置中的多个可见元素(1762)。在该示例中，可见元素(1762)呈点的形式，这些点在光学特征(1760)的表面上彼此等距间隔开，使得可以通过开口(1722)查看可见元素(1762)的布置。替代地，可见元素(1762)可以具有任何其他合适的形状或配置。
图14示出了包括光学特征(1860)的处理芯片(1810)的另一个示例，该光学特征(1860)通过形成在处理芯片(1810)的板(1820)中的开口(1822)可见。处理芯片(1810)可以在其他方面与本文所述的任何其他各种处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1710)一致地配置和操作。光学特征(1860)可以定位在类似于弹性层(730)的弹性层上方、之中或下方；或者在类似于压力感测膜(870)的专用压力感测膜上方、之中或下方。换句话说，处理芯片(710、810)的光学特征(760、860)可以像光学特征(1860)那样配置和操作。
该示例的光学特征(1860)包括第一对可见元素(1862)和第二对可见元素(1864)。在该示例中，可见元素(1862)是黑色方块的形式，并且可见元素(1864)是白色方块的形式。可见元素(1862)相对于彼此成对角线(cater-cornered)；同时可见元素(1864)也相对于彼此成对角线。可见元素(1862、1864)因此在该示例中形成成角度交替的黑白棋盘图案，其中可见元素(1862、1864)的拐角在开口(1822)的中心区域汇聚。在所示出的示例中，可见元素(1862、1864)的一些区域在开口(1822)的周边之外，尽管其他版本可以在开口(1822)的周边内提供完整的可见元素(1862、1864)。替代地，可见元素(1862、1864)可以具有任何其他合适的形状或配置。
图15示出了包括光学特征(1960)的处理芯片(1910)的另一个示例，该光学特征(1960)通过形成在处理芯片(1910)的板(1920)中的开口(1922)可见。处理芯片(1910)可以在其他方面与本文所述的任何其他各种处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1710、1810)一致地配置和操作。光学特征(1960)可以定位在类似于弹性层(730)的弹性层上方、之中或下方；或者在类似于压力感测膜(870)的专用压力感测膜上方、之中或下方。换句话说，处理芯片(710、810)的光学特征(760、860)可以像光学特征(1960)那样配置和操作。
本示例的光学特征(1960)包括可见元素(1962)的第一布置和可见元素(1964)的第二布置。在该示例中，可见元素(1962)是白色环的形式，可见元素(1964)是黑色环的形式。可见元素(1962、1964)以交替的方式彼此同心布置，黑点在中心形成靶心。除了彼此同心布置，可见元素(1962、1964)还同心地定位在开口(1922)内。替代地，可见元素(1962、1964)可以具有任何其他合适的形状或配置。
在处理芯片(910、1010、1710、1810、1910)的一些版本中，可见元素(962、1062、1762、1862、1864、1962、1964)被直接粘附或印刷在类似弹性层(730)的弹性层上；或者直接位于类似于压力感测膜(870)的专用压力感测膜上。在处理芯片(910、1010、1710、1810、1910)的一些其他版本中，可见元素(962、1062、1762、1862、1864、1962、1964)被结合到薄膜或其他层中，该薄膜或其他层铺设在类似于弹性层(730)的弹性层上方；或者在类似于压力感测膜(870)的专用压力感测膜上方。鉴于本文的教导，可见元素(962、1062、1762、1862、1864、1962、1964)可以被结合到处理芯片(910、1010、1710、1810、1910)中的其他合适方式对于本领域技术人员来说将是明显的。
D.具有干涉图案的压力感测级的示例
在一些情况下，可能期望经由莫尔效应(Moiréeffect)提供横向变形的视觉跟踪。为此，图16示出了压力感测级(1100)的示例，该压力感测级(1100)可操作以经由莫尔效应提供横向变形的视觉跟踪。该示例的压力感测级(1100)包括处理芯片(1110)的一部分、相机(702)和控制器(121)。除了包括下文描述的特征和功能，处理芯片(1110)还可以包括上文在处理芯片(111、200、500)的上下文中描述的任何其他特征和功能。换句话说，关于压力感测级(1100)的以下教导可以容易地应用于本文所述的各种处理芯片(111、200、500)中的任何一个。
相机(702)和控制器(121)在压力感测级(1100)中的相应作用和配置与相机(702)和控制器(121)在压力感测级(700)中的相应作用和配置相同。因此，这里不再重复这些作用和配置。
本示例的处理芯片(1110)包括第一板(1120)、弹性层(1130)、第二板(1140)和第三板(1150)。弹性层(1130)插入在板(1120、1140)之间。第三板(1150)与第二板(1140)配合以限定流体可流经的通道(1142)。通道(1142)的在图16左手侧的区域可以被视为压力感测级(1100)的流体输入端口；而通道(1142)的在图16右手侧的区域可以被视为压力感测级(1100)的流体输出端口。处理芯片(1110)的板(1120、1140、1150)可以像处理芯片(200)的板(300、304、306)那样配置和操作。类似地，处理芯片(1110)的弹性层(1130)可以像处理芯片(200)的弹性层(302)那样配置和操作。因此，弹性层(1130)可以延伸跨越处理芯片(1110)的大部分宽度，使得弹性层(1130)也可在处理芯片(1110)的其他室中执行功能(例如，阀门调节、蠕动泵送、通风等)。
第二板(1140)限定与通道(1142)流体耦合的开口(1144)，使得开口(1144)使弹性层(1130)的一部分(1132)暴露于通道(1142)中的流体。仅作为示例，弹性层(1130)的至少一部分(1132)可以具有范围从大约50微米到大约200微米的厚度；包括大约100微米的厚度。第一板(1120)限定与第二板(1140)的开口(1144)对准的开口(1122)。在图16所示的示例中，开口(1122)和开口(1144)具有相同的直径。在一些其他版本中，开口(1122)具有比开口(1144)更大的直径。在一些其他版本中，开口(1122)具有比开口(1144)更小的直径。在本示例中，两个开口(1122、1144)都是圆形的。替代地，开口(1122、1144)可以具有任何其他合适的相应配置。在本示例中，开口(1144)为通道(1142)中的流体提供到达弹性层(1130)的部分(1132)的路径，并且开口(1122)为弹性层(1130)变形提供间隙，弹性层(1130)的部分(1132)可以实现如本文在弹性层(730)的上下文中所示出和描述的变形状态。
虽然在该示例中弹性层(1130)的部分(1132)暴露于开口(1122、1144)，其他变型可以替代地包括类似于处理芯片(810)的压力感测膜(870)的专用压力感测膜。在这样的版本中，专用压力感测膜可以定位在形成在弹性层(1130)中的对应开口(例如，类似于开口(832))的内部、上方或下方。
第一光学特征(1160)被定位在弹性层(1130)的部分(1132)之上。在使用专用压力感测膜代替弹性层(1130)的部分(1132)的版本中，第一光学特征(1160)可以定位在专用压力感测膜上、之中或下方。第一光学特征(1160)被配置成响应于通道(1142)内流体的正加压而与弹性层(1130)一起变形，类似于上文在图8B的上下文中描述的效果。当弹性层(1130)的部分(1132)和第一光学特征(1160)响应于通道(1142)内流体的正加压而沿着中心轴线(CA)一起变形时，弹性层(1130)的部分(1132)和第一光学特征(1160)也可以沿着横向于中心轴线(CA)的横向维度(LD)变形。这种横向变形可以通过部分(1132)或第一光学特征(1160)的特定环形区域(类似于上述环形区域(762))来跟踪。
在一些版本中，第一光学特征(1160)经由粘合剂粘附到弹性层(1130)。在一些其他版本中，第一光学特征(1160)直接印刷在弹性层(1130)上。替代地，第一光学特征(1160)可以以任何其他合适的方式固定到弹性层(1130)。在图16所示的示例中，第一光学特征(1160)横跨弹性层(1130)的部分(1132)的整个表面区域。在一些其他版本中，第一光学特征(1160)仅定位在弹性层(1130)的在开口(1122)内的一个或更多个离散区域上，而不是横跨弹性层(1130)的部分(1132)的整个表面区域。例如，在一些版本中，第一光学特征(1160)仅定位在弹性层(1130)的环形区域(类似于图9中所示的环形区域(762))中。
虽然第一光学特征(1160)被示出为定位在弹性层(1130)之上，但是第一光学特征(1160)的一些其他版本可以定位在弹性层(1130)下方。例如，第一光学特征(1160)可以定位在弹性层(1130)下方。作为又一示例，第一光学特征(1160)可以嵌入弹性层(1130)内。在一些这样的版本，弹性层(1130)的整个宽度包括可以用作第一光学特征(1160)的嵌入式光学可查看特征，包括弹性层(1130)的不经由开口(1122)暴露的区域。在一些其他版本中，第一光学特征(1160)仅嵌入弹性层(1130)的部分(1132)中。
在该示例中，第二光学特征(1170)被定位在第三板(1150)之下。第一光学特征和第二光学特征(1160、1170)都沿着中心轴线(CA)定位。在所示的示例中，第二光学特征(1170)比第一光学特征(1160)宽，尽管光学特征(1160、1170)可以替代地具有任何其他相对尺寸。在一些版本中，第二光学特征(1170)粘附到第三板(1150)的下表面(1146)，直接印刷在第三板(1150)的下表面(1146)上，或者以其他方式固定到第三板(1150)的下表面(1146)。在一些其他版本中，第二光学特征(1170)嵌入在第三板(1150)内。在一些其他版本中，第二光学特征(1170)被定位在通道(1142)的底板上。在另外其他版本中，第二光学特征(1170)被定位在第一光学特征(1170)上方。例如，第二光学特征(1170)可以结合在被定位在第一板(1120)之上的板(未示出)中。在这些示例中的任一个中，第一光学特征和第二光学特征(1160、1170)都在相机(702)的视场(704)内。因此，在图16所示的示例中，相机(702)可以通过包括第三板(1150)的光学透射材料来查看第二光学特征(1170)。
第一光学特征(1160)具有第一图案，而第二光学特征(1170)具有第二图案。仅作为示例，这些图案中的每一个可以包括彼此等间距间隔开的一系列平行线、彼此等间距间隔开的一系列同心圆或任何其他合适种类的图案。第一图案和第二图案彼此相似，使得当第一图案相对于第二图案偏移时，偏移产生视觉干涉或莫尔条纹图案。当第一光学特征(1160)响应于通道(1142)中流体的加压而与弹性层(1130)一起变形时，第二光学特征(1170)在该示例中不变形(不管通道(1142)中流体的压力如何)。因此，当第一光学特征(1160)变形而第二光学特征(1170)保持固定时，光学特征(1160、1170)的图案协作以产生视觉干涉或莫尔条纹图案。这样的莫尔条纹图案可以指示弹性层(1130)的横向变形程度，该横向变形程度又可以指示通道(1142)中流体的压力。这些莫尔条纹图案可由相机(702)捕获。相机(702)可以将图像数据传输到控制器(121)。控制器(121)然后可以将图像数据转换成指示通道(1142)中流体压力的压力值，如本文所述。
E.具有衍射光学特征的压力感测级的示例
在一些情况下，可能期望经由衍射提供横向变形的视觉跟踪。为此，图17示出了压力感测级(1200)的示例，该压力感测级(1200)可操作以经由衍射提供横向变形的视觉跟踪。该示例的压力感测级(1200)包括处理芯片(1210)的一部分、相机(702)、控制器(121)和一对光源(1270、1274)。除了包括下文描述的特征和功能，处理芯片(1210)还可以包括上文在处理芯片(111、200、500)的上下文中描述的任何其他特征和功能。换句话说，关于压力感测级(1200)的以下教导可以容易地应用于本文所述的各种处理芯片(111、200、500)中的任何一个。
相机(702)和控制器(121)在压力感测级(1200)中的相应作用和配置与相机(702)和控制器(121)在压力感测级(700)中的相应作用和配置相同。因此，这里不再重复这些作用和配置。
本示例的处理芯片(1210)包括第一板(1220)、弹性层(1230)、第二板(1240)和第三板(1250)。弹性层(1230)插入在板(1220、1240)之间。第三板(1250)与第二板(1240)配合以限定流体可流经的通道(1242)。通道(1242)的在图17左手侧的区域可以被视为压力感测级(1200)的流体输入端口；而通道(1242)的在图17右手侧的区域可以被视为压力感测级(1200)的流体输出端口。处理芯片(1210)的板(1220、1240、1250)可以像处理芯片(200)的板(300、304、306)那样配置和操作。类似地，处理芯片(1210)的弹性层(1230)可以像处理芯片(200)的弹性层(302)那样配置和操作。因此，弹性层(1230)可以延伸跨越处理芯片(1210)的大部分宽度，使得弹性层(1230)也可在处理芯片(1210)的其他室中执行功能(例如，阀门调节、蠕动泵送、通风等)。
第二板(1240)限定与通道(1242)流体耦合的开口(1244)，使得开口(1244)使弹性层(1230)的一部分(1232)暴露于通道(1242)中的流体。仅作为示例，弹性层(1230)的至少一部分(1232)可以具有范围从大约50微米到大约200微米的厚度；包括大约100微米的厚度。第一板(1220)限定与第二板(1240)的开口(1244)对准的开口(1222)。在图17所示的示例中，开口(1222)和开口(1244)具有相同的直径。在一些其他版本中，开口(1222)具有比开口(1244)更大的直径。在一些其他版本中，开口(1222)具有比开口(1244)更小的直径。在本示例中，两个开口(1222、1244)都是圆形的。替代地，开口(1222、1244)可以具有任何其他合适的相应配置。在本示例中，开口(1244)为通道(1242)中的流体提供到达弹性层(1230)的部分(1232)的路径，并且开口(1222)为弹性层(1230)变形提供间隙，弹性层(1230)的部分(1232)可以实现如本文在弹性层(730)的上下文中所示出和描述的变形状态。
虽然在该示例中，弹性层(1230)的部分(1232)暴露于开口(1222、1244)，其他变型可以替代地包括类似于处理芯片(810)的压力感测膜(870)的专用压力感测膜。在这样的版本中，专用压力感测膜可以定位在形成在弹性层(1230)中的对应开口(例如，类似于开口(832))的内部、上方或下方。
光学特征(1260)被定位在弹性层(1230)的部分(1232)之上。在使用专用压力感测膜代替弹性层(1230)的部分(1232)的版本中，光学特征(1260)可以定位在专用压力感测膜上、之中或下方。光学特征(1260)被配置成响应于通道(1242)内流体的正加压而与弹性层(1230)一起变形，类似于上文在图8B的上下文中描述的效果。当弹性层(1230)的部分(1232)和光学特征(1260)响应于通道(1242)内流体的正加压而沿着中心轴线(CA)一起变形时，弹性层(1230)的部分(1232)和光学特征(1260)也可以沿着横向于中心轴线(CA)的横向维度(LD)变形。这种横向变形可以通过部分(1232)或光学特征(1260)的特定环形区域(类似于上述环形区域(762))来跟踪。
在一些版本中，光学特征(1260)经由粘合剂粘附到弹性层(1230)。在一些其他版本中，光学特征(1260)直接印刷在弹性层(1230)上。替代地，光学特征(1260)可以以任何其他合适的方式固定到弹性层(1230)。在图17所示的示例中，光学特征(1260)横跨弹性层(1230)的部分(1232)的整个表面区域。在一些其他版本中，光学特征(1260)仅定位在弹性层(1230)的在开口(1222)内的一个或更多个离散区域上，而不是横跨弹性层(1230)的部分(1232)的整个表面区域。例如，在一些版本中，光学特征(1260)仅定位在弹性层(1230)的环形区域(类似于图9中所示的环形区域(762))中。
虽然光学特征(1260)被示出为定位在弹性层(1230)之上，但是光学特征(1260)的一些其他版本可以被定位在弹性层(1230)下方。例如，光学特征(1260)可以定位在弹性层(1230)下方。作为又一示例，光学特征(1260)可嵌入弹性层(1230)内。在一些这样的版本，弹性层(1230)的整个宽度包括可以用作光学特征(1260)的嵌入式光学可查看特征，包括弹性层(1230)的不经由开口(1222)暴露的区域。在一些其他版本中，光学特征(1260)仅嵌入弹性层(1230)的部分(1232)中。
该示例的光学特征(1260)包括衍射特征(例如，衍射光栅、胶质晶体等)，该衍射特征被配置成衍射光。如图17所示，光源(1270、1274)被定位在处理芯片(1210)下方，并且被配置成将相应光束(1272、1276)投射穿过第三板(1250)并朝向光学特征(1260)。虽然光源(1270、1274)被示出为定位在处理芯片(1210)下方，但在一些其他版本中，光源(1270、1274)可以被定位在其他地方，并且反射镜可以用于将光束(1272、1276)导向光学特征(1260)。在本示例中，光束(1272、1276)是非相干的。在一些其他版本中，光源(1270、1274)投射相干光。在本示例中，光束(1272、1276)处于不同的波长。在一些其他版本中，仅使用一个光源(1270、1274)。
不管是使用一个、两个还是更多个光源(1270、1274)，光学特征(1260)被配置成衍射由这样的一个、两个或更多个光源(1270、1274)投射的光。当光学特征(1260)与弹性层(1230)一起变形(包括如本文所述的横向变形)时，由光学特征(1260)提供的衍射可基于变形而变化。换句话说，光学特征(1260)与弹性层(1230)一起变形，该变形改变光学特征(1260)的间距和折射率，提供可由相机(702)视觉观察的颜色效果。因此，衍射可以在视觉上指示通道(1242)中流体的压力。当光学特征(1260)在相机(702)的视场(704)内时，相机(702)可以捕获来自光学特征(1260)的衍射以及当光学特征(1260)与弹性层(1230)一起变形时的衍射的变化。相机(702)可以将图像数据传输到控制器(121)。控制器(121)然后可以将图像数据转换成指示通道(1242)中流体压力的压力值，如本文所述。F.具有反射光学特征的压力感测级的示例
在一些情况下，可能期望经由反射提供横向变形的视觉跟踪。为此，图18示出了压力感测级(1300)的示例，该压力感测级(1300)可操作以经由反射提供横向变形的视觉跟踪。该示例的压力感测级(1300)包括处理芯片(1310)的一部分、相机(702)、控制器(121)和光源(1370)。除了包括下文描述的特征和功能，处理芯片(1310)还可以包括上文在处理芯片(111、200、500)的上下文中描述的任何其他特征和功能。换句话说，关于压力感测级(1300)的以下教导可以容易地应用于本文所述的各种处理芯片(111、200、500)中的任何一个。
相机(702)和控制器(121)在压力感测级(1200)中的相应作用和配置与相机(702)和控制器(121)在压力感测级(700)中的相应作用和配置相同。因此，这里不再重复这些作用和配置。
本示例的处理芯片(1310)包括第一板(1320)、弹性层(1330)、第二板(1340)和第三板(1350)。弹性层(1330)插入在板(1320、1340)之间。第三板(1350)与第二板(1340)配合以限定流体可流经的通道(1342)。通道(1342)的在图18左手侧的区域可以被视为压力感测级(1300)的流体输入端口；而通道(1342)的在图18右手侧的区域可以被视为压力感测级(1300)的流体输出端口。处理芯片(1310)的板(1320、1340、1350)可以像处理芯片(200)的板(300、304、306)那样配置和操作。类似地，处理芯片(1310)的弹性层(1330)可以像处理芯片(200)的弹性层(302)那样配置和操作。因此，弹性层(1330)可以延伸跨越处理芯片(1310)的大部分宽度，使得弹性层(1330)也可在处理芯片(1310)的其他室中执行功能(例如，阀门调节、蠕动泵送、通风等)。
第二板(1340)限定与通道(1342)流体耦合的开口(1344)，使得开口(1344)使弹性层(1330)的一部分(1332)暴露于通道(1342)中的流体。仅作为示例，弹性层(1330)的至少一部分(1332)可以具有范围从大约50微米到大约200微米的厚度；包括大约100微米的厚度。第一板(1320)限定与第二板(1340)的开口(1344)对准的开口(1322)。在图18所示的示例中，开口(1322)和开口(1344)具有相同的直径。在一些其他版本中，开口(1322)具有比开口(1344)更大的直径。在一些其他版本中，开口(1322)具有比开口(1344)更小的直径。在本示例中，两个开口(1322、1344)都是圆形的。替代地，开口(1322、1344)可以具有任何其他合适的相应配置。在本示例中，开口(1344)为通道(1342)中的流体提供到达弹性层(1330)的部分(1332)的路径，并且开口(1322)为弹性层(1330)变形提供间隙，弹性层(1330)的部分(1332)可以实现如本文在弹性层(730)的上下文中所示出和描述的变形状态。
虽然在该示例中弹性层(1330)的部分(1332)暴露于开口(1322、1344)，其他变型可以替代地包括类似于处理芯片(810)的压力感测膜(870)专用压力感测膜。在这样的版本中，专用压力感测膜可以定位在形成在弹性层(1330)中的对应开口(例如，类似于开口(832))的内部、上方或下方。
光学特征(1360)被定位在弹性层(1330)的部分(1332)之上。在使用专用压力感测膜代替弹性层(1330)的部分(1332)的版本中，光学特征(1360)可以定位在专用压力感测膜上、之中或下方。光学特征(1360)被配置成响应于通道(1342)内流体的正加压而与弹性层(1330)一起变形，类似于上文在图8B的上下文中描述的效果。当弹性层(1330)的部分(1332)和光学特征(1360)响应于通道(1342)内流体的正加压而沿着中心轴线(CA)一起变形时，弹性层(1330)的部分(1332)和光学特征(1360)也可以沿着横向于中心轴线(CA)的横向维度(LD)变形。这种横向变形可以通过部分(1332)或光学特征(1360)的特定环形区域(类似于上述环形区域(762))来跟踪。
在一些版本中，光学特征(1360)经由粘合剂粘附到弹性层(1330)。在一些其他版本中，光学特征(1360)直接印刷在弹性层(1330)上。替代地，光学特征(1360)可以以任何其他合适的方式固定到弹性层(1330)。在图17所示的示例中，光学特征(1360)横跨弹性层(1330)的部分(1332)的整个表面区域。在一些其他版本中，光学特征(1360)仅定位在弹性层(1330)的在开口(1322)内的一个或更多个离散区域上，而不是横跨弹性层(1330)的部分(1332)的整个表面区域。例如，在一些版本中，光学特征(1360)仅定位在弹性层(1330)的环形区域(类似于图9中所示的环形区域(762))中。
虽然光学特征(1360)被示出为定位在弹性层(1330)之上，但是光学特征(1360)的一些其他版本可以被定位在弹性层(1330)下方。例如，光学特征(1360)可以定位在弹性层(1330)下方。作为又一示例，光学特征(1360)可嵌入弹性层(1330)内。在一些这样的版本，弹性层(1330)的整个宽度包括可以用作光学特征(1360)的嵌入式光学可查看特征，包括弹性层(1330)的不经由开口(1322)暴露的区域。在一些其他版本中，光学特征(1360)仅嵌入弹性层(1330)的部分(1332)中。
该示例的光学特征(1360)被配置成反射光。如图18所示，光源(1370)被定位在处理芯片(1310)上方，并被配置成向光学特征(1360)投射光束(1372)。虽然光源(1370)被示出为定位在处理芯片(1310)上方，但在一些其它版本中，光源(1370)可定位在其他地方，并且反射镜可用于将光束(1372)导向光学特征(1360)。在本示例中，光束(1372)是相干的。在一些其他版本中，光源(1370)投射非相干光。光源(1370)的一些版本也可以投射图案化的光(例如，具有棋盘图案的光等)。虽然在本示例中仅使用一个光源(1370)，但是其他版本可以使用多于一个光源(1370)。在本示例中，光束(1372)被定向成朝向从中心轴线(CA)横向偏移的光学特征(1360)的区域。因此，光束(1372)可以被定向成使得当弹性层(1330)和光学特征(1360)响应于通道(1342)中的流体压力而从图18所示的非变形状态转变到变形状态时，光束(1372)将反射离开光学特征(1360)的特定环形区域(例如，类似于上述环形区域(762))。
当光学特征(1360)与弹性层(1230)一起变形(包括如本文所述的横向变形)时，光束(1372)的从光学特征(1360)反射离开的部分将被重定向。反射光的这种重定向可以在视觉上指示通道(1342)中的流体压力。由于光学特征(1360)在相机(702)的视场(704)内，当光学特征(1360)与弹性层(1330)一起变形时，相机(702)可以捕获从光学特征(1360)反射的光的重定向。相机(702)可以将图像数据传输到控制器(121)。控制器(121)然后可以将图像数据转换成指示通道(1342)中流体压力的压力值，如本文所述。
G.具有接合板的压力感测级的示例
在一些情况下，可能期望经由变形结构特征和固定结构之间的接触变化来提供横向变形的视觉跟踪。为此，图19A-图19B示出了压力感测级(1400)的示例，该压力感测级(1400)可操作以通过经由变形结构特征和固定结构之间的接触变化的横向变形而提供对横向变形的视觉跟踪。该示例的压力感测级(1400)包括处理芯片(1410)的一部分、相机(702)和控制器(121)。除了包括下文描述的特征和功能，处理芯片(1410)还可以包括上文在处理芯片(111、200、500)的上下文中描述的任何其他特征和功能。换句话说，关于压力感测级(1400)的以下教导可以容易地应用于本文所述的各种处理芯片(111、200、500)中的任何一个。
相机(702)和控制器(121)在压力感测级(1400)中的相应作用和配置与相机(702)和控制器(121)在压力感测级(700)中的相应作用和配置相同。因此，这里不再重复这些作用和配置。
本示例的处理芯片(1410)包括第一板(1420)、弹性层(1430)、第二板(1440)和第三板(1450)。弹性层(1430)插入在板(1420、1440)之间。第三板(1450)与第二板(1440)配合以限定流体可流经的通道(1442)。通道(1442)的在图19A-图19B的左手侧的区域可以被视为压力感测级(1400)的流体输入端口；而通道(1442)的在图19A-图19B的右手侧的区域可以被视为压力感测级(1400)的流体输出端口。处理芯片(1410)的板(1420、1440、1450)可以像处理芯片(200)的板(300、304、306)那样配置和操作。类似地，处理芯片(1410)的弹性层(1430)可以像处理芯片(200)的弹性层(302)那样配置和操作。因此，弹性层(1430)可以延伸跨越处理芯片(1410)的大部分宽度，使得弹性层(1430)也可在处理芯片(1410)的其他室中执行功能(例如，阀门调节、蠕动泵送、通风等)。
第二板(1440)限定与通道(1442)流体耦合的开口(1444)，使得开口(1444)使弹性层(1430)的一部分(1432)暴露于通道(1442)中的流体。仅作为示例，弹性层(1430)的至少一部分(1432)可以具有范围从大约50微米到大约200微米的厚度；包括大约100微米的厚度。第一板(1420)限定与第二板(1440)的开口(1444)对准的开口(1422)。在图19A-图19B所示的示例中，开口(1422)和开口(1444)具有相同的直径。在一些其他版本中，开口(1422)具有比开口(1444)更大的直径。在一些其他版本中，开口(1422)具有比开口(1444)更小的直径。在本示例中，两个开口(1422、1444)都是圆形的。替代地，开口(1422、1444)可以具有任何其他合适的相应配置。在本示例中，开口(1444)为通道(1442)中的流体提供到达弹性层(1430)的部分(1432)的路径，并且开口(1422)为弹性层(1430)变形提供间隙，弹性层(1430)的部分(1432)可以实现如图19B所示的变形状态。
虽然在该示例中，弹性层(1430)的部分(1432)暴露于开口(1422、1444)，其他变型可以替代地包括类似于处理芯片(810)的压力感测膜(870)的专用压力感测膜。在这样的版本中，专用压力感测膜可以定位在形成在弹性层(1430)中的对应开口(例如，类似于开口(832))的内部、上方或下方。
第一光学特征(1460)被定位在弹性层(1430)的部分(1432)之上。在使用专用压力感测膜代替弹性层(1430)的部分(1432)的版本中，第一光学特征(1460)可以定位在专用压力感测膜上、之中或下方。第一光学特征(1460)被配置成响应于通道(1442)内流体的正加压而与弹性层(1430)一起变形，如图19B所示。
第二光学特征(1470)被定位在第一光学特征(1460)上方，并且通过间隙(1472)与第一光学特征(1460)间隔开。该示例的第二光学特征(1470)是刚性透明板或盘的形式。如图19A-图19B所示，第二光学特征(1470)被定位在开口(1422)中，在由第一板(1420)的上表面限定的平面之下。在一些其他版本中，第二光学特征(1470)被定位在第一板(1420)之上，在开口(1422)上方。在任一情形中，第二光学特征(1470)可以以任何合适的方式固定到第一板(1420)。作为另一变型，第二光学特征(1470)可以由第一板(1430)形成。例如，代替具有被形成为穿过第一板(1420)的整个厚度的开口(1422)，可以在第一板(1420)的下侧上(例如，经由机器加工、模制等)形成对应于开口(1432)的圆柱形凹陷，留下包括第一板(1420)的材料层用于形成第二光学特征(1470)。替代地，第二光学特征(1470)可以以任何其他合适的方式形成。
当弹性层(1430)的部分(1432)和光学特征(1460)响应于通道(1442)内流体的正加压而沿着中心轴线(CA)一起变形时，第一光学特征(1460)最终接合第二光学特征(1470)并抵靠第二光学特征(1470)进行变形，如图19B所示。随着这种变形，第一光学特征(1460)的特定宽度(其可以被称为“变形宽度”(DW))接触第二光学特征(1470)的下侧。该变形宽度(DW)可以基于通道(1442)中的流体压力而变化，使得变形宽度(DW)可以提供类似于本文所述的横向变形反馈的视觉反馈。在一些版本中，第二光学特征(1470)包括一个或更多个通风开口，以当弹性层(1430)从图19A所示的非变形状态转变到图19B所示的变形状态时，允许空气从间隙(1472)逸出；以及当弹性层(1430)从图19B所示的变形状态转变到图19A所示的非变形状态时，允许空气进入间隙(1472)。
由于光学特征(1460、1470)在相机(702)的视场(704)内，相机(702)可以在第一光学特征(1460)响应于通道(1442)中的流体压力而接合第二光学特征(1470)时捕获变形宽度(DW)。相机(702)可以将图像数据传输到控制器(121)。控制器(121)然后可以将图像数据转换成指示通道(1442)中流体压力的压力值，如本文所述。
第一光学特征(1460)和/或第二光学特征(1470)可以包括增强变形宽度(DW)的可视化的一个或更多个视觉特征。例如，第二光学特征可以包括刻在其上的一系列同心圆，使得当第一光学特征抵靠第二光学特征(1470)变形时，第一光学特征(1460)逐渐与这些圆中的更多个圆重叠。因此，同心圆可以用作标记，以便于第一光学特征(1460)被压靠在第二光学特征(1470)上的程度(即，变形宽度(DW))的可视化。作为另一个示例，第一光学特征(1460)可以包括一个或更多个结构(例如，三维特征)，该一个或更多个结构在被压靠在第二光学特征(1470)上时改变形状。作为另一个示例，第一光学特征和第二光学特征(1460、1470)可以包括基于接近度而彼此作用的材料。这种材料的示例可以包括基于它们彼此的接近度而提供共振能量转移(FRET)效应的材料。作为另一个示例，第一光学特征和第二光学特征(1460、1470)可以包括生成视觉干涉或莫尔条纹图案(类似于在压力感测级(1100)的上下文中所描述的效果)的特征。替代地，可以在第一光学特征(1460)和/或第二光学特征(1470)上提供任何其他合适种类的视觉特征，以增强变形宽度(DW)的可视化。
在一些版本中，第一光学特征(1460)被省略，使得变形的弹性层(1430)直接接触第二光学特征(1470)的下侧；并且使得相机(702)查看弹性层(1430)与第二光学特征(1470)之间的这种直接接触，从而捕获变形宽度(DW)。不管是第一光学特征(1460)被省略，弹性层(1430)直接接触第二光学特征(1470)，还是第一光学特征(1460)存在并接触第二光学特征(1470)，变形宽度(DW)以及变形宽度(DW)与通道(1442)中的流体压力之间的关系可以都是相同的。
H.使用立体查看的压力感测级的示例
在一些情况下，可能期望从两个不同的视角同时查看横向变形，使得视差效应可以提供横向变形的立体视觉。图20示出了提供这种查看的压力感测级(1500)的示例。如图20所示，本示例的压力感测级(1500)包括处理芯片(1510)、一对相机(702、706)和控制器(121)。除了包括下文描述的特征和功能，处理芯片(1510)还可以包括上文在处理芯片(111、200、500)的上下文中描述的任何其他特征和功能。换句话说，关于压力感测级(1500)的以下教导可以容易地应用于本文所述的各种处理芯片(111、200、500)中的任何一个。
本示例的处理芯片(1510)包括第一板(1520)、弹性层(1530)、第二板(1540)、第三板(1550)和光学特征(1560)。第一板(1520)限定开口(1522)。第二板和第三板(1540、1550)配合以限定流体通道(1542)。第二板(1542)进一步限定开口(1544)，该开口(1544)使弹性层(1530)的一部分(1532)暴露于流体通道(1542)。处理芯片(1510)的所有这些特征(1520、1522、1530、1532、1540、1542、1544、1550、1560)可以就像处理芯片(710)的相同特征(720、722、730、732、740、742、744、750、760)那样配置和操作。因此，这里不再重复这些特征(1520、1522、1530、1532、1540、1542、1544、1550、1560)的细节。虽然该描述提供了处理芯片(1510)的特征(1520、1522、1530、1532、1540、1542、1544、1550、1560)与处理芯片(710)的特征(720、722、730、732、740、742、744、750、760)之间的类比，但是压力感测级(1500)的双相机(702、706)配置可以容易地结合到本文所述的其他压力感测级(800、1100、1200、1300、1400)中的任一个。
本示例的第一相机(702)被定位成提供第一视场(704)，在该第一视场(704)中，第一相机(702)可以捕获处理芯片(1510)的光学特征(1560)的图像。第二相机(706)被定位成提供第二视场(708)，在该第二视场(708)中，第二相机(706)可以捕获处理芯片(1510)的光学特征(1560)的图像。在本示例中，第一相机(702)的视场(704)与第二相机(706)的视场(708)重叠，其中光学特征(1560)位于视场(704、708)的重叠区域内。
在一些版本中，每个相机(702、706)可以被视为如上所述的系统(100)的传感器(105)。例如，一个光学传感器(105)(例如图2所示的光学传感器(160))可以用作压力感测级(1500)中的第一相机(702)；而图2所示的光学传感器(160)中的另一个可以用作压力感测级(1500)中的第二相机(706)。因此，当相机(702、706)用于如本文所述的压力感测级(1500)时，相机(702、706)也可用于提供其他功能，包括但不限于查看保持在试剂存储框架(107)内的小瓶上的条形码，查看保持在试剂存储框架(107)内的小瓶内的液位，查看处理芯片(700)内的流体运动，和/或查看其他光学可检测条件。
本示例的相机(702、706)被取向成使得它们各自的视线相对于中心轴线(CA)倾斜定向。在一些其他版本中，第一相机(702)和/或第二相机(706)被定向成使得其视线与中心轴线(CA)平行。在第一相机(702)和/或第二相机(706)的视线与中心轴线(CA)平行的版本中，第一相机(702)的视场(704)仍然可以与第二相机(706)的视场(708)重叠，其中光学特征(1560)位于视场(704、708)的重叠区域内。
虽然相机(702、706)在图20中被示出为定位在处理芯片(1510)上方，但是第一相机(702)和/或第二相机(706)可以替代地被定位在任何其他合适的位置。例如，在一些变型中，第一相机(702)和/或第二相机(706)被直接定位在处理芯片(1510)下面。在一些这样的版本中(例如，其中处理芯片(1510)的至少对应区域是光学透射的)，光学特征(1560)仍然可以在相机(702、706)的视场(704、708)内。作为另一个示例，可以使用一个或更多个反射镜来提供光学特征(1560)的反射，其中反射在相机(702、706)的视场(704、708)内。
控制器(121)接收来自相机(702、706)的图像信号，并处理这些图像信号以确定流体压力值，如下文更详细描述的。控制器(121)还可以至少使用这种确定的流体压力值来执行各种算法，同样将在下文更详细描述的。在本示例中，压力感测级(1500)的控制器(121)与用于执行如上所述的系统(100)中的其他操作的控制器(121)相同。在一些其他版本中，单独的控制器被用于至少使用来自相机(702、706)的图像信号来确定流体压力值。在这种版本中，单独的控制器可以将那些确定的流体压力值传送给控制器(121)，以执行基于压力的算法。替代地，所确定的流体压力值可以由任何其他合适的硬件部件以任何其他合适的方式使用。
通过使用两个相机(702、706)，压力感测级(1500)可以提供增强的图像数据，该增强的图像数据指示通过光学特征(1560)观察到的弹性层(1530)的横向变形。经由相机(702、706)提供的立体查看可以允许控制器(121)实现弹性层(1530)变形的三维建模，从而在横向变形感测中提供更大的分辨率。这又可以在流体压力感测中提供更高的精度。
I.从压力感测级读取压力数据的示例
图21示出了曲线图，该曲线图绘制了基于距中心轴线(CA)的距离的、弹性层(730、1130、1230、1330、1430、1530)或专用压力感测膜(870)的横向位移之间的关系示例，该横向位移是支承弹性层(730、1130、1230、1330、1430、1530)或专用压力感测膜(870)的流体的压力的函数。在图21所描绘的示例中，开口(722、822、922、1022、1122、1222、1322、1422、1522、1722、1822、1922)的全径向距离(D1)为大约1.5mm。在该示例中，存在用于中心轴线(CA)处的横向位移、远离中心轴线(CA)0.27mm位置处的横向位移、远离中心轴线(CA)0.65mm位置处的横向位移、远离中心轴线(CA)0.93mm位置处的横向位移、远离中心轴线(CA)1.12mm位置处的横向位移以及远离中心轴线(CA)1.31mm位置处的横向位移的单独绘图。
如在图21所描绘的示例中可以看到的，弹性层(730、1130、1230、1330、1430、1530)或专用压力感测膜(870)的远离中心轴线(CA)0.65mm、远离中心轴线(CA)0.93mm、以及远离中心轴线(CA)1.12mm的区域可以响应于流体压力提供相对大程度的横向位移。在表示远离中心轴线(CA)0.65mm的位置的绘图中，曲线的平均斜率可以是每psi压力大约10微米的横向位移。
相反，弹性层(730、1130、1230、1330、1430、1530)或专用压力感测膜(870)的远离中心轴线(CA)0.27mm和远离中心轴线(CA)1.31mm的区域可以响应于流体压力提供较低程度的横向位移。在弹性层(730、1130、1230、1330、1430、1530)或专用压力感测膜(870)的在中心轴线(CA)上的区域不提供横向位移。
鉴于以上内容，并返回参考图9的上下文，对于图21所描绘的示例，特定环形区域(762)可以跨越在远离中心轴线(CA)为0.65mm(即，第一部分径向距离(D2)为0.65mm)和远离中心轴线(CA)为1.12mm(即，第二部分径向距离(D3)为1.12mm)之间的区域。因此，当处理来自一个相机(702)或多个相机(702，706)的图像时，控制器(121)可以特别关注示出该特定环形区域(762)中的横向偏转的图像数据，以便确定流体压力。
J.处理芯片中的压力感测级的定位的示例
本文描述的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可以被定位在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)中的一个或更多个工作级之前和/或之后。在这种上下文中，“之前”包括通向工作级的流动路径的上游的位置；并且“之后”包括工作级下游的位置。这种布置允许在流体通过工作级之前和之后对流体进行压力感测。类似地，一些版本可以提供被直接定位在一组工作级上游的第一压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)，而第二压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)被直接定位在同一组工作级的下游。这种布置允许在流体通过该组工作级之前和之后对流体进行压力感测。除了将压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)与一个或更多个工作级串联定位，或者代替将压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)与一个或更多个工作级串联定位，一个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)还可以与一个或更多个工作级并行定位。
如本文所用，“工作级”包括处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)上的室或其他结构，该室或其他结构：改变流经处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的流体的一个或更多个生物、化学、热和/或机械性质；选择性地阻止流体流经处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)；选择性地允许流体流经处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)；或者选择性地驱动流体流经处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)。“工作级”可以包括本文所述的各种室中的任何一种，包括但不限于阀室(224、262、264、324、510、512、514)、合成室(230)、纯化室(250)、贮存室(260)、混合室(270)、计量室(320)、真空帽(530、532、534、536)、浓缩室(600)或用于执行其他功能的其他种类的工作室(526)，该其他功能包括但不限于透析、复合、稀释、过滤或其他处理。
“工作级”还可以包括对通过处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)传送的流体提供某种工作处理的其他结构特征，包括但不限于混合级(400)、混合级中的涡旋混合室(550、552)组、限流器(520、522、524)或其他结构。鉴于本文的教导，处理芯片(111、200、500)的可以构成“工作级”的室和其他结构的进一步示例对于本领域技术人员来说将是明显的。
本文所述的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)也可以被定位成：与处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)上的一个或更多个流体端口(220)相邻；和/或与处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)上的一个或更多个压力端口(240)相邻。附加地，或者作为替代，本文所述的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可以被定位在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)上的任何其他合适位置。
在将两个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)集成到单个处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510)中的版本中，这样的两个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可以使用相同的单个相机(702)或单个相机对(702、706)。换句话说，每个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可能不一定要有其自己的专用相机(702)或专用相机对(702、706)。压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可以在两个或更多个相应压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)在单个相机(702)的相同视场(704)内，或者在单个相机对(702、706)的相同视场(704、706)内的版本中使用相同的单个相机(702)或单个相机对(702、706)。在这样的场景中，相同的单个相机(702)或单个相机对(702、706)因此可以同时查看两个或更多个光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)。
作为更具体的示例，第一压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可以放置在混合级(400)的第一流体入口通道(402)之前，第二压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可以放置在混合级(400)的第二流体入口通道(402)之前，并且第三压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可以放置在混合级(400)的出口通道(424)之后。因此，该布置可以允许监测混合级(400)的入口通道(402、404)和出口通道(424)中的流体压力；并且可以进一步允许监测通过混合级(400)的流速。虽然在该示例中使用了三个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)，但是单个相机(702)或一组相机(702、706)可用于为所有三个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)提供可视化。
作为另一个具体示例，第一压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可以放置在浓缩室(600)的入口(602)之前，第二压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)可以放置在浓缩室(600)的出口(604)之后。因此，该布置可以允许监测浓缩室(600)的入口(602)和出口(604)中的流体压力；并且可以进一步允许监测通过浓缩室(600)的流速。虽然在该示例中使用了两个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)，但是可以使用单个相机(702)或一组相机(702、706)来为两个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)提供可视化。
虽然在上文提供的具体示例中提到了混合级(400)和浓缩室(600)，但相同的布置可用于任何其他工作级或工作级组。
K.系统初始化期间的压力感测示例
系统(100)的一些版本可以在流体流经处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)以形成治疗组合物之前，实现压力感测步骤作为初始化过程的一部分。在一些这样的场景中，系统(100)可以运行校准例程作为该初始化过程的一部分。该校准例程可以包括当处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)缺少加压流体时，激活相机(702)或相机(702、706)以捕获光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的初始图像，从而建立光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)外观的视觉基线。这在使用光学特征(1060)(具有随机布置的可见元素(1062))的版本中可能特别有用，因为这可以允许控制器(121)识别可见元素(1062)的图案。
作为校准例程的另一部分，系统(100)可以使流体在已知压力下被传送通过处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的至少一部分；然后，当流体处于已知压力时，激活相机(702)或相机(702、706)以可视化光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)。这可以进一步增强控制器(121)的机器学习，从而在随后由控制器(121)至少使用弹性层(730、1130、1230、1330、1430、1530)或专用压力感测膜(870)的变形来确定流体压力时提供更高的精确度，该变形由光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)视觉地指示。
图22示出了可以作为如上所述的校准过程的一部分来执行的一组步骤的示例。图22所示的校准过程可以使用本文描述的任何处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)来执行。如框(2000)所示，该过程可以开始，其中当处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)中缺少加压流体时，相机(702)或相机(702、706)捕获光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的初始图像，从而建立光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)外观的视觉基线。例如，处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)中可以没有流体。在一些这样的情况下，处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)包含环境压力下的空气。替代地，处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)可以包含处于环境压力的流体。在任一情况下，可以存储初始/基线图像以用于随后与其他图像进行比较。
接下来，如框(2002)所示，流体在已知的第一压力下被传送通过处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的至少一部分。在流体处于该已知的第一压力的情况下，相机(702)或相机(702、706)被激活以捕获光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的图像，如框(2004)所示。该捕获的图像可以与已知的第一压力相结合地存储。在一些版本中，将捕获的图像与初始基线图像进行比较，并且表示这两个图像之间的差的数据与已知的第一压力相结合地存储。
在本示例中，根据预定的流体压力分布增加流体压力，使得该过程的下一步是确定是否需要根据该预定的流体压力分布增加压力，如框(2006)所示。如果需要根据该预定的流体压力分布增加压力，则流体在增加的压力下被传送通过处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的至少一部分，如框(2008)所示。在流体处于该增加的压力的情况下，相机(702)或相机(702、706)被激活以捕获光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的图像，如框(2010)所示。该捕获的图像可以与已知的增加的压力相结合地存储。在一些版本中，将该捕获的图像与初始/基线图像进行比较，并且表示这两个图像之间的差的数据与已知的增加的压力相结合地存储。
可以重复框(2006、2008、2010)所示的前述步骤，其中流体压力根据预定的流体压力分布递增地增加，直到流体压力已经遍历整个预定的流体压力分布。一旦已经达到这个阶段，校准过程可以结束，如框(2012)所示。在校准结束时，系统(100)可结合几个对应的流体压力水平来存储光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的几个图像。附加地，或者作为替代，系统(100)可以存储指示光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的初始/基线图像与光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)在不同流体压力水平上的每个图像之间的差的数据，其中每个差与对应的流体压力水平相结合地存储。不管是否存储了所有的图像和/或存储了所有的图像差数据，这样的信息可以存储在控制器(121)和/或系统(100)的任何其他合适的部件中。
还应当理解，处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)可能对环境空气压力的变化敏感。因此，上文参考图22描述的校准过程可以进一步用于测量环境空气压力。例如，经由压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)获得的压力测量结果可以与施加到处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的已知流体压力进行比较，从而观察环境压力对处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的影响，该环境压力抵消处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)内的已知流体压力。替代地，任何其他合适的技术可用于经由压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)感测环境空气压力。在任何情形中，感测到的环境空气压力可以以任何合适的方式被考虑到后续的流体压力数据处理中。
图23示出了绘制流体压力分布(2102)的示例的曲线图(2100)，该流体压力分布(2102)可以在诸如上文参考图22描述的校准过程的校准过程期间使用。如图所示，光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的图像(2104)可以在沿着流体压力分布(2102)的不同点处被捕获。虽然在该示例中仅示出了六个图像(2104)，但是应当理解，在校准过程期间可以捕获任何合适数量的图像(2104)(例如，几十个、几百个、几千个等)。在图23所示的示例中，表示作为时间的函数的流体压力的流体压力分布(2102)通常限定S型曲线(sigmoid curve)。在一些其他版本中，流体压力分布(2102)是线性的。替代地，流体压力分布(2102)可以限定任何其他合适的形状。
除了上述校准例程之外，另一初始化过程也可以包括故障检测例程。在这样的例程中，系统(100)可以对具有压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的流体通道加压，并确认这些压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)是否指示对应的流体通道处于预期压力。例如，如果压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)指示低于预期压力水平或压力范围的压力水平，这可以指示密封已经失效或某种其他故障状况。如果压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)指示高于预期压力水平或压力范围的压力水平，这可以指示阀室卡在关闭位置或流体路径中的某种其他障碍物(例如，通道侧面上的材料沉积等)。当至少使用由压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)感测到的压力检测到故障时，控制器(121)可经由用户界面(123)触发对操作员的警报。然后，操作员可以更换处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)和/或采取任何其他适当的行动。L.制备治疗组合物期间的压力感测示例
除了在初始化过程中操作压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)之外，系统(100)还可以在系统(100)被用于制备治疗组合物时操作压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)。例如，虽然上文在初始化过程的上下文中描述了故障检测例程，但是在初始化过程完成之后，当系统(100)被用于制备治疗组合物时，可以提供相同种类的故障检测。如上所述，当至少使用由压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)感测到的压力检测到故障时，控制器(121)可经由用户界面(123)触发对操作员的警报。然后，操作员可以更换处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)和/或采取任何其他适当的行动。
在一些情况下，可能期望确定流体是否以期望的流速，或者以在期望范围内的流速通过工作级。为此，控制器(121)可实时跟踪来自一个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据，并使用该数据来确定流体是否正以期望的流速，或者以在期望范围内的流速通过对应的工作级。在一些版本中，控制器(121)还被配置成至少使用来自一个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的实时压力反馈来调整系统(100)的操作。换句话说，经由一个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)采集的压力数据可用于实时反馈回路中。在一些这样的版本中，控制器(121)被配置用作比例-积分-微分(PID)控制器，以至少使用来自一个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的实时压力反馈动态地对系统(100)的操作进行专门的调整。这可以包括修改处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)中的阀室的操作，修改设置在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)内的蠕动泵送分布，和/或进行其他调整。控制器(121)在进行这样的调整时也可以考虑流体通道中的滞后。
在一些版本中，来自被定位在混合级(400)上游的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据可以被监测以评估该混合级(400)的性能。这种监测可以在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)被用于制备如上所述的治疗组合物时和/或在任何其他合适的操作阶段进行。例如，在一些过程中，一些混合级(400)可能倾向于最终在混合室(414、420)的内侧壁上和/或混合级(400)内部内的其它地方积聚物质。混合级(400)内的这种物质积聚可能最终限制流体通过混合级(400)的流动，这可能最终对混合级(400)的性能具有不利影响。当混合级(400)内物质的积聚限制了流体通过混合级(400)的流动时，这种流动限制可能使该混合级(400)上游的流体压力增加。因此，当被定位在混合级(400)上游的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)提供指示流体压力增加的压力数据时，该压力数据可进一步指示物质已在该混合级(400)内积聚。
在一些情况下，物质的至少一些积聚(以及对应的流体流动限制和流体压力增加)是可以接受的。然而，可以存在阈值流体压力水平，使得不期望继续使用上游流体压力已经超过该阈值的混合级(400)。当超过阈值时，控制器(121)可选择性地激活处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)内的阀或阀室，以使流体停止流经正在提供不可接受的高背压的混合级(400)。在一些这样的情况下，原本会被引导到该混合级(400)的流体可以替代地被重定向到处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)上的另一个混合级(400)。同样，控制器(121)可以选择性地激活处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)内的阀或阀室，以提供流体流动的这种重定向。
在前述示例中，来自被定位在混合级(400)上游的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据对照阈值被跟踪，当流体压力超过阈值时，控制器(121)提供响应。除了将实时流体压力值与阈值进行比较之外，或者作为将实时流体压力值与阈值进行比较的替代方案，控制器(121)还可以将来自一个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据与来自一个或更多个其他压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据进行比较。例如，处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)可以具有几个混合级(400)，并且每个混合级(400)可以具有一个或更多个上游压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)。来自一个混合级(400)上游的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据可以与来自另一个混合级(400)上游的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据进行比较。当来自这些压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力值之间的差超过阈值时，控制器(121)可以提供响应(例如，改变流体流动路线等)。
作为另一示例，除了将实时流体压力值与阈值进行比较之外，或者作为将实时流体压力值与阈值进行比较的替代方案，控制器(121)可以跟踪来自压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力值的变化速率。当压力值的变化速率超过阈值时，控制器(121)可以提供响应(例如，改变流体流动路线等)。
在流体流经处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的一些过程期间，处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的不同区域中的流体压力可以以预期的方式波动。例如，混合级(400)的刚好上游的流体压力可以在流体最初流过该混合级(400)时预期地增大，可以在流体继续流过该混合级(400)时预期地保持稳定，并且然后可以在流体减少或停止流经该混合级(400)时，预期地减小。因此，可以预期流体压力遵循增大、保持稳定、然后降低的预定分布。来自混合级(400)上游的一个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的流体压力数据因此可以被监测，以确定实际流体压力分布是否基本上遵循预定分布。换句话说，来自混合级(400)上游的一个或更多个压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的流体压力数据可以被评估，以确定流体压力是否在预期时间段内增大到预期值(或范围)，流体压力是否在预期时间段内保持稳定(或在范围内)，以及流体压力是否在预期时间段内减小到预期值(或范围)。在存在距预定流体压力分布的任何不可容忍的偏差的程度上，控制器(121)可以相应地(例如，通过不再将流体输送到不正确执行的混合级(400))进行响应。
虽然以上描述提供了可以如何使用来自压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据的几个示例，但是系统(100)可以以任何其他合适的方式使用这种压力数据。例如，虽然以上描述提供了可以如何使用混合级(400)上游的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的示例，但是类似的用途可以使用如本文所述的处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的任何其他种类的工作级、端口(220、240)或其他特征的上游或下游的压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)来提供。如上所述，压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)也可用于通过参考处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)内的固定且已知的流体压力来测量环境空气压力。还设想了来自压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据的其他种类的用途。
不管压力数据用于什么，压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)都可以以不同的方式获得压力数据，如下文参考图24-图25所描述的。图24-图25所示的压力感测过程可以使用本文所述的任何处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)来执行。如下文将更详细描述的，图24-图25所示的压力感测过程可以利用图像识别和模式匹配技术来最终产生流体压力测量结果。同样如将在下文更详细描述的，图24-图25所示的压力感测过程可以在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)被用于制备如上所述的治疗组合物时执行。另外，或者作为替代，图24-图25所示的压力感测过程可以在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)被用于任何其他种类的过程中时执行，这些其他过程包括但不限于系统(100)初始化时的故障检测例程和/或在校准过程(如上文参考图22-图23所描述的过程)之后的任何其他种类的非校准过程。
如图24的框(2200)所示，压力感测过程可以开始，其中相机(702)或相机(702、706)在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)正被用于制备治疗组合物(或者另外被用于非校准过程)时捕获光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的图像。接下来，如框(2202)所示，将该在过程内(in-process)捕获的图像(或“特定图像(ad hoc image)”)与如上文参考图22-图23所描述的先前在校准过程期间收集的图像集中的图像(或“校准图像”)进行比较。在一些版本中，图像减法或像素减法用于比较图像。因此，两个图像的每次比较可以产生一个数值作为图像减法或像素减法例程的输出，使得每次图像比较具有相关联的图像减法或像素减法产出值(yield value)。
控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)然后识别该特定图像与一个或更多个校准图像之间的最接近匹配，如框(2204)所示。例如，在使用图像减法或像素减法来比较图像的版本中，可以基于产生最低图像减法或像素减法产出值的图像比较来识别“最接近匹配”。控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)然后确定与一个或更多个校准图像相关联的流体压力值，该一个或更多个校准图像表示与特定图像的最接近匹配；并由此确定与特定图像相关联的流体压力值，如框(2206)所示。换句话说，将特定图像与先前捕获的校准图像进行比较，其中最接近匹配的校准图像提供对应于当前流体压力的流体压力值。
在将特定图像与先前捕获的校准图像进行比较时(框(2202))，控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)可以执行图像处理，以评估哪些图像示出了光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的相同水平的变形。图像之间的最接近匹配(框(2204))因此可以表示校准图像中的光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的变形水平与特定图像中的光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的变形水平基本相同的状况。
在由框(2202、2204)表示的比较和匹配步骤期间，可能存在特定图像与先前捕获的校准图像中的任一个之间都没有精确匹配的情况。在这种情况下，控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)仍然可以找到特定图像与先前捕获的校准图像中的两个图像之间的最接近匹配，然后基于与最接近的两个先前捕获的校准图像相关联的流体压力来对当前流体压力进行插值。换句话说，如果控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)发现该特定图像落在与0.5psi的流体压力相关联的第一校准图像和与0.7psi相关联的第二校准图像之间的某处，则控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)可以确定当前的流体压力是0.6psi。
图24所示出的上述压力感测过程可以反复执行，以在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)被用于制备治疗组合物(或者另外用于非校准过程)的整个过程中重复地确定流体压力。换句话说，图24所示的压力感测过程可以在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)被用于制备治疗组合物(或者另外用于非校准过程)的整个过程中连续执行。因此，控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)可以将一系列特定图像与校准图像进行比较，以连续监测处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)内的实时流体压力。
如上所述，校准过程的一些版本可以包括每个校准图像与初始/基线图像之间的比较，其中每个校准图像与初始/基线图像之间的差和与每个这样的校准图像相关联的已知流体压力值相结合地存储。例如，每个校准图像与初始/基线图像之间的差或偏差可以被存储为一个数值或一组数值。这些数值可以表示每个校准图像中的光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)相对于初始/基线图像中的光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的非变形状态的变形程度。在一些版本中，当与可能缺乏光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的任何横向变形的初始/基线图像相比，图像差或偏差表示光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)沿着校准图像中的横向维度的变形。另外，或者作为替代，图像差或偏差可以表示在图像减法或像素减法过程中通过校准图像与初始/基线图像之间的比较得到的图像减法或像素减法产出值。不管图像差或偏差采取的形式如何，图25的压力感测过程可以在其中图像差或偏差作为校准过程的一部分被存储的情况下执行。
类似于图24的上述过程，并且如框(2300)所示，图25的过程开始于相机(702)或相机(702、706)在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)被用于制备治疗组合物(或者另外被用于非校准过程)的同时捕获光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的图像。接下来，如框(2302)所示，将该过程内捕获的图像(或“特定图像”)与初始/基线图像进行比较，以确定偏差，初始/基线图像是先前在如上文参考图22-图23描述的校准过程期间收集的。为了确定该偏差(框(2302))，控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)可以执行图像处理，以确定特定图像中的光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)相对于初始/基线图像中的光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的非变形状态的变形程度。如上所述，与可能不存在光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的任何横向变形的初始/基线图像相比，图像之间的这种偏差可以表示光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)沿着特定图像中的横向维度的变形。另外，或者作为替代，图像之间的偏差可以表示在图像减法或像素减法过程中通过特定图像与初始/基线图像之间的比较得到的图像减法或像素减法产出值。
接下来，如框(2304)所示，可以将特定图像和初始/基线图像之间的确定的偏差与作为校准过程的一部分存储的偏差(或“校准偏差”)进行比较，以识别当前偏差(或“特定偏差”)与一个或更多个校准偏差之间的最接近匹配。在一些版本中，这意味着偏差比较(框(2304))将来自特定图像的光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)横向变形值和来自校准图像的横向变形值进行比较，以找到最接近匹配。另外，或者作为替代，可以通过以下方式找到特定偏差与一个或更多个校准偏差之间的最接近匹配：找到从校准图像与初始/基线图像之间的比较得到的校准图像减法或像素减法产出值，从而提供与特定图像减法或像素减法产出值的最接近匹配，该特定图像减法或像素减法产出值是从特定图像与初始/基线图像之间的比较得到的。
一旦找到最接近的偏差匹配，控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)然后确定与表示与特定偏差的最接近匹配的一个或更多个校准偏差相关联的流体压力值；以及从而确定与特定偏差相关联的流体压力值，如框(2306)所示。换句话说，将特定偏差与先前确定的校准偏差进行比较，其中最接近匹配的校准偏差提供对应于当前流体压力的流体压力值。
在由框(2302、2304)表示的比较和匹配步骤期间，可能存在在特定偏差与先前确定的校准偏差中的任何一个之间都没有精确匹配的情况。在这种情况下，控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)仍然可以找到在特定偏差与先前确定的校准偏差中的两个之间的最接近匹配，然后基于与最接近的两个先前确定的校准偏差相关联的流体压力来对当前流体压力进行插值。换句话说，如果控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)发现该特定偏差落在与0.5psi的流体压力相关联的第一校准偏差和与0.7psi相关联的第二校准偏差之间的某处，则控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)可以确定当前的流体压力是0.6psi。
图25所示出的上述压力感测过程可以反复执行，以在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)被用于制备治疗组合物(或者另外用于非校准过程)的整个过程中重复地确定流体压力。换句话说，图25所示的压力感测过程可以在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)被用于制备治疗组合物(或者另外用于非校准过程)的整个过程中连续执行。因此，控制器(121)(和/或系统(100)的一些其他部件)可以将一系列特定图像偏差与校准图像偏差进行比较，以连续监测处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)内的实时流体压力。
在一些版本中，处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)可以在用于制备治疗组合物的几种过程(或其他非校准过程)中使用。在一些这样的情况下，相同的处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)在用于制备治疗组合物的相同过程(或其他非校准过程)的几次迭代中使用。在一些其他情况下，相同的处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)在用于制备几种不同的治疗组合物的几种不同过程中使用。在任一这样的情况下，当处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)在用于制备一种或更多种治疗组合物的过程(或其他非校准过程)中使用时，上文参考图24-图25描述的压力感测过程中的一者或者两者。此外，用于制备一种或更多种治疗组合物的这些过程(或其他非校准过程)可以在执行了仅一次(例如，如上文参考图22-图23所述的)校准过程之后执行。替代地，可以在用于制备治疗组合物的过程(或其他非校准过程)的每个实例/迭代之间执行(例如，如上文参考图22-图23所述的)校准过程。非校准过程或非校准过程的重复之间的这种重新校准是可选的；并且可以用于考虑环境照明条件和/或自执行初始校准过程以来可能已经变化的其他条件的变化。
不管是使用图24的压力感测过程和/或还是使用图25的压力感测过程，应当理解，这种压力感测过程中的任一个或两个可以进一步提供机器学习。例如，压力感测过程中的任一个或两个被使用的次数越多，控制器(121)可以更新其算法，以在压力感测过程的后续执行中提供增强的效率和准确度。
IV.处理芯片中的密度感测示例
除了监测系统(100)内的流体压力水平之外，可能还期望监测系统(100)内的一种或更多种流体的密度。例如，确定流体是否具有适当的组成(例如，期望量的乙醇等)可能是期望的，因为流体的密度可能基于流体的组成而变化。作为另一个示例，可能期望检查流体密度水平以确认稀释过程、浓缩过程和/或其他过程是否通过系统(100)成功地执行。流体密度测量在使用质量来确定用于通过系统(100)形成组合物的试剂或其他成分的量的情况下也是有用的。因此，可能期望在处理芯片(111、200、500)中集成一个或更多个密度感测级。可能还期望在以下情况下提供这样的密度感测：密度感测不会污染或者以其他方式影响通过处理芯片(111、200、500)传送的流体的性质，不会不利地影响流体通过处理芯片(111、200、500)的流动，不显著增加系统(100)内的空间占用，和/或不改变系统(100)的热性质。下文将更详细地描述可以如何配置这种密度感测级，可以如何将这种密度感测级集成到处理芯片(111、200、500)中以及可以如何使用来自这种密度感测级的密度数据的示例。
图19A-图20B示出了密度感测级(1600)的示例，该密度感测级(1600)可以集成到本文描述的各种处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)中的任何一个中。如图26A-图26D所示，密度感测级(1600)可以与作为入口(1604)和出口(1606)的流动通道(1602)平行定位。为了实现这种布置，第一接合部(1608)将流动通道(1602)与密度感测级(1650)的入口通道(1630)耦合，而第二接合部(1610)将密度感测级(1650)的出口通道(1640)与流动通道(1602)耦合。流动通道(1602)和密度感测级(1600)可以沿着处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)上的任何期望流动路径定位在任何合适的位置。例如，流动通道(1602)和密度感测级(1600)可以被定位在过滤级之后，在流体首次进入处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的流体路径区域处，和/或在流体刚好要离开处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)的流体路径区域处。替代地，流动通道(1602)和密度感测级(1600)可以被定位在处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)上的任何其他合适位置。一些处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1710、1810、1910)可以包括两个或更多个密度感测级(1600)。
该示例的密度感测级(1600)还包括密度感测室(1650)。如下文更详细描述的，密度感测室(1650)可以经由入口通道(1630)来用流体填充，使得入口通道(1630)用作密度感测室(1650)的输入端口。当密度感测室(1650)充满流体时，密度感测级(1600)可用于感测密度感测室(1650)中流体的密度。流体可以经由出口通道(1640)从密度感测室(1650)排空，使得出口通道(1640)用作密度感测室(1650)的输出端口。
如图26A-图26D所示，一组阀(1620、1632、1642)用于控制流体通过密度感测级(1600)的流动。阀(1620)沿着流动通道(1602)定位，正好在接合部(1608)的下游。阀(1632)被定位在入口通道(1630)的入口处的接合部(1608)处。阀(1642)被定位在出口通道(1642)的出口处的接合部(1610)处。鉴于本文的教导，对于本领域技术人员来说，可以布置阀(1620、1632、1642)的其他合适方式将是显而易见的。密度感测级(1600)的阀(1620、1632、1642)可以像上述的阀室(224、262、264、324、510、512、514)那样配置和操作。
在图26A所示的操作状态中，阀(1620)处于打开状态，而阀(1632、1642)各自处于关闭状态。这种布置允许流体自由地流经流动通道(1602)；没有任何流体流经或以其他方式流入入口通道(1630)、密度感测室(1650)或出口通道(1640)。因此，在图26A所示的状态下，密度感测级(1600)可以被认为是空闲的。在一些这样的情况下，当密度感测室(1650)空闲，特别是如果密度感测室(1650)还没有被用于感测流体密度时，密度感测室(1650)根本没有任何流体。在密度感测室(1650)第一次被用于感测流体密度之前处于空闲的一些其他情况下，密度感测室(1650)可以包括至少一些流体。在一些这样的情况下，密度感测室(1650)最初可以包含具有已知密度的校准流体。在这种情况下，系统(100)可以通过感测弹性层(1674)的通过浮在密度感测室(1650)中的校准流体中的珠(1652)的变形来执行校准例程。如下所述，这种变形可以基于密度感测室(1650)中流体的密度。在校准完成之后，校准流体可以在另一流体被引入密度感测室(1650)以感测所引入流体的密度之前从密度感测室(1650)排出。
为了启动流体密度感测例程，系统(100)可以转变到图26B所示的操作状态。在该操作状态下，阀(1620)转变到关闭状态，而阀(1632)转变到打开状态。阀(1642)保持在关闭状态。这种布置允许流体从流动通道(1602)转向进入密度感测室(1650)，使得密度感测室(1650)充满流体。在密度感测室(1650)先前被流体占据的一些版本中，阀(1642)可以短暂地打开以允许这种流体离开密度感测室(1650)；随后阀(1642)关闭以允许来自入口通道(1630)的流体在密度感测室(1650)中积聚。密度感测级(1600)的一些版本还可以包括类似于上述真空帽(530、532、534、536)的通风或空气排空特征，以当来自入口通道(1630)的流体在密度感测室(1650)中积聚时，允许任何气体离开密度感测室(1650)。
一旦来自入口通道(1630)的流体在密度感测室(1650)中充分积聚，阀(1632)可以转变回关闭状态，阀(1620)可以转变回打开状态，导致图26C所示的布置。这可允许流体以非流动状态保持在密度感测室(1650)中；同时如果需要，允许流体继续流经流动通道(1602)。当流体被捕获在密度感测室(150)中时，密度感测级(1600)可用于感测密度感测室(1650)中的流体密度，如下文参考图27A-图27B更详细描述的。在一些情况下，流体继续流经流动通道(1602)，同时密度感测级(1600)测量密度感测室(1650)中的流体的密度，并且其他过程在处理芯片上同时地执行。在一些其他情况下，当密度感测级(1600)测量密度感测室(1650)中的流体密度时，在处理芯片上至少暂时停止一个或更多个过程，其中这样的过程至少使用密度测量的结果继续进行。
一旦测量了在密度感测室(1650)中捕获的流体的密度，可能期望从密度感测室(1650)排出流体。为此，阀(1642)可以转变到打开状态，从而允许流体经由出口通道(1640)和接合部(1610)离开以进入流动通道(1602)，如图26D所示。一旦流体已经被排出，阀(1642)可以转变回关闭状态。在图26D所示的示例中，当来自密度感测室(1650)的流体经由出口通道(1640)和接合部(1610)离开返回到流动通道(1602)中时，来自密度感测室(1650)的流体可以以任何其他合适的方式路由。例如，一些变型可以具有出口通道(1640)，该出口通道(1640)将来自密度感测室(1650)的流体清空到专用废物路径或其他流体路径中，而不是将流体引导回流动通道(1602)中。作为另一个示例，密度感测级(1600)的一些变型可在密度感测室(1650)处提供死端(dead end)，使得在已经测量了密度感测室(1650)中的流体的密度之后，流体不从密度感测室(1650)排出。作为又一示例，流体可以从密度感测室(1650)排出，通过入口通道(1630)返回。不管在测量了密度之后如何处理来自密度感测室(1650)的流体，图26A-图26D所描绘的流体流动都可以通过本文描述的蠕动作用或以任何其他合适的方式实现。
在一些情况下，密度感测级(1600)仅被使用一次来测量密度，使得图26A-图26D所描绘的过程仅执行一次。在一些其他情况下，流体循环通过密度感测级(1600)两次或更多次，从而重复图26A-图26D所描绘的过程。当来自密度感测级(1600)的密度反馈被用于对流经处理芯片的流体的组成进行实时调整时，这种重复可能是期望的，使得密度感测级(1600)可用于检查实时调整的充分性。流体可以不止一次地循环通过密度感测级(1600)的其他情况可以是不同种类的流体循环通过密度感测级(1600)的情况；或者是其中流体在处理芯片上的较大处理期间的不同时间循环通过密度感测级(1600)的情况。作为另一个示例，密度感测级(1600)可以包括与处理芯片上的几个对应的单独工作级耦合的几个单独的入口通道(1630)，使得相同的密度感测级(1600)可用于测量不同工作级下游的流体密度。
图27A-图27B进一步示出了可以如何配置密度感测级(1600)的细节。虽然图26A-图26D描绘了密度感测级(1600)的示例性俯视图，但图27A-图27B描绘了示例性密度感测级(1600)的侧截面图。在该示例中，密度感测级(1600)包括处理芯片(1670)的一部分、相机(702)和控制器(121)。除了包括下文描述的特征和功能，处理芯片(1670)还可以包括上文在处理芯片(111、200、500)的上下文中描述的任何其他特征和功能。换句话说，关于密度感测级(1600)的以下教导可以容易地应用于本文所述的各种处理芯片(111、200、500)中的任何一个。
本示例的相机(702)被定位成提供视场(704)，在该视场(704)中，相机(702)可以捕获处理芯片(1670)的光学特征(1690)的图像。虽然相机(702)在图27A-图27B中被示出为直接定位在光学特征(1690)上方，但是相机(702)可以替代地定位在任何其他合适的位置。在光学特征(1690)不直接在相机(702)的视场(704)内的版本中，一个或更多个反射镜可以被定位成提供光学特征(1690)的反射，其中反射在相机(702)的视场(704)内。在一些版本中，如上所述，相机(702)可以被视为系统(100)的传感器(105)之一。类似地，相机(702)也可以用作上述各种压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)中的任何一个的一部分。因此，尽管如下所述在密度感测级(1600)中使用相机(702)，但是相机(702)也可用于提供其他功能，包括但不限于查看保持在试剂存储框架(107)内的小瓶上的条形码，查看保持在试剂存储框架(107)内的小瓶内的液位，查看处理芯片(1670)内的流体运动，查看经由光学特征(760、860、960、1060、1260、1360、1460、1470、1560、1760、1860、1960)的压力诱导的变形，和/或查看其他光学可检测条件。
控制器(121)接收来自相机(702)的图像信号，并处理这些图像信号以确定流体密度值，如下文更详细描述的。控制器(121)还可以至少使用这种确定的流体密度值来执行各种算法，同样如将在下文更详细描述的。在本示例中，密度感测级(1600)的控制器(121)与用于执行如上所述的系统(100)中的其他操作的控制器(121)相同。在一些其他版本中，单独的控制器被用于至少使用来自相机(702)的图像信号来确定密度压力值。在这种版本中，单独的控制器可以将那些确定的流体密度值传送给控制器(121)，以执行基于压力的算法。替代地，所确定的流体密度值可以由任何其他合适的硬件部件以任何其他合适的方式使用。
本示例的处理芯片(1670)包括第一板(1672)、弹性层(1674)、第二板(1676)和第三板(1678)。弹性层(1674)插入在板(1672、1676)之间。第三板(1678)与第二板(1676)配合以限定入口通道(1630)和出口通道(1640)，入口通道(1630)和出口通道(1640)也在图26A-图26D中示出并在上文进行了描述。处理芯片(1670)的板(1672、1676、1678)可以像处理芯片(200)的板(300、304、306)那样配置和操作。类似地，处理芯片(1670)的弹性层(1674)可以像处理芯片(200)的弹性层(302)那样配置和操作。因此，弹性层(1674)可以延伸跨越处理芯片(1670)的大部分宽度，使得弹性层(1674)也可在处理芯片(1670)的其他室中执行功能(例如，阀门调节、蠕动泵送、通风等)。
第二板(1676)限定密度感测室(1650)，该密度感测室(1650)与通道(1630、1640)流体耦合。弹性层(1674)的一部分(1682)暴露在密度感测室(1650)的上部区域中。珠(1652)被定位在密度感测室(1650)中，在弹性层(1674)下面。珠(1652)被配置成基于密度感测室(1650)中的流体密度而浮动，如下文将更详细描述的。在本示例中，珠(1652)具有球形形状。在一些其他版本中，珠(1652)具有非球形形状。例如，珠(1652)的一些版本可以包括尖头(pointed tip)，当结构基于密度感测室(1650)中的流体密度变得漂浮时，尖头支承弹性层(1674)。因此，本文中术语“珠”的使用不应被视为限于具有球形形状的物体。
第一板(1672)限定与密度感测室(1650)对准的开口(1680)。在图27A-图27B所示的示例中，开口(1680)和密度感测室(1650)具有相同的直径。在一些其他版本中，开口(1680)具有比密度感测室(1650)更大的直径。在一些其他版本中，开口(1680)具有比密度感测室(1650)更小的直径。在本示例中，开口(1680)和密度感测室(1650)都具有圆形形状。替代地，开口(1680)和密度感测室(1650)可以具有任何其他合适的相应配置。在本示例中，由于开口(1680)为弹性层(1674)变形提供了间隙，当珠(1652)获得足够的浮力以向上支承弹性层(1674)的部分(1682)时，弹性层(1674)的部分(1682)可以实现如图27B所示的变形状态。
虽然在该示例中，弹性层(1674)的部分(1682)暴露于开口(1680)和密度感测室(1650)，但是其他变型可以替代地包括专用的密度感测膜，如处理芯片(810)的压力感测膜(870)。在这样的版本中，专用密度感测膜可以被定位在形成在弹性层(1674)中的对应开口(例如，如开口(832))的内部、上方或下方。在一些这样的版本中，这样的专用密度感测膜可以比弹性层(1674)更柔性和/或可以在其他方面不同于弹性层(1674)。
光学特征(1690)被定位在弹性层(1674)的部分(1682)之上。在使用专用密度感测膜代替弹性层(1674)的部分(1682)的版本中，光学特征(1690)可以被定位在专用压力感测膜上、之中或下方。光学特征(1690)被配置成响应于珠(1652)向上支承弹性层(1674)而与弹性层(1674)一起变形，如图27B所示。在该示例中，光学特征(1690)和弹性层(1674)沿着中心轴线(CA)一起向上变形，并且沿着横向于中心轴线(CA)的横向维度(LD)横向变形。当光学特征(1690)直接或间接地在相机(702)的视场(704)内时，相机(702)可操作以捕获光学特征(1690)的轴向和横向变形的图像并将图像数据传输到控制器(121)。控制器(121)可操作以将图像数据转换成指示密度感测室(1650)中的流体密度的密度值。
在一些实例中，相机(702)还可以捕获图像数据，该图像数据示出了珠(1652)从珠(1652)停留在底板(1654)上时的位置转变到珠(1652)接合弹性层(1674)的下侧而尚未使弹性层(1674)变形时(例如，当珠(1652)开始漂浮时)的位置。类似地，相机(702)可以捕获示出珠(1652)从珠(1652)接合弹性层(1674)的下侧而未使弹性层(1674)变形时的位置转变到珠(1652)停留在底板(1654)上时(例如，当珠(1652)下沉时)的位置的图像数据。在这种转变期间，珠(1652)和弹性层(1674)之间的对比度可以变化，使得该对比度可以指示珠(1652)的漂浮程度，该漂浮程度又可以指示密度感测室(1650)中的流体密度。
光学特征(1690)可以被配置成类似于本文所述的各种其他种类的光学特征(760、860、960、1060、1160、1170、1260、1360、1460、1560、1760、1860、1960)中的任何一种。光学特征(1690)因此可以被配置成增强弹性层(1674)的部分(1682)分别沿着中心轴线(CA)和/或横向维度(LD)的轴向变形和/或横向变形的可视化。因此，虽然压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)和密度感测级(1600)被用于测量不同的性质，但是压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)和密度感测级(1600)可用于通过经由光学特征(760、860、960、1060、1160、1170、1260、1360、1460、1560、1690、1760、1860、1960)跟踪轴向变形和/或横向变形以类似的方式感测这些性质。
如上所述，弹性层(1674)的部分(1682)响应于珠(1652)向上支承弹性层(1674)的部分(1682)而变形，如图27B所示。基于珠(1652)的浮力，珠(1652)向上支承弹性层(1674)的部分(1682)，该浮力基于密度感测室(1650)中的流体密度而变化。根据如上所述的图26A-图26D所示的程序，将流体引入密度感测室(1650)。图27A所示的状态与图26A所示的状态相对应，其中流体尚未传送到密度感测室(1650)中。在这种状态下，珠(1652)可以停留在密度感测室的底板(1654)上。图27B所示的状态与图26C所示的状态相对应，其中密度感测室(1650)已经被流体填充，并且流体没有流入或流出密度感测室(1650)，使得流体在密度感测室(1650)内是静止的。在一些变型中，密度感测室(1650)包含一个或更多个附加结构特征，该一个或更多个附加结构特征被配置成使珠(1652)在密度感测室(1650)内保持基本居中。当密度感测室(1650)充满流体时，这些特征可以防止珠(1652)变得不正确地定位。
作为另一个变型，流体可以通过涡流(vortex flow)流经密度感测室(1650)。在一些这样的情况下，涡流可以用于推动原本会漂浮的珠(1652)向下远离弹性层(1674)。克服珠(1652)浮力的涡流速率可以指示珠(1652)被设置在其中的流体的密度。可以光学地(例如，经由相机(702)或其他方式)跟踪珠(1652)的向下运动。
珠(1652)的浮力将取决于珠(1652)和密度感测室(1650)中的流体之间的相对密度，使得一旦密度感测室(1650)中的流体密度超过珠(1652)的密度，珠(1652)将变得漂浮在流体中。密度感测室(1650)中的流体密度越大，珠(1652)在流体中变得更加漂浮，珠(1652)对弹性层(1674)的部分(1682)施加的向上力越大，将由相机(704)观察到的光学特征(1690)的轴向变形和横向变形越大。因此，作为珠(1652)材料的材料的选择可以取决于将被引入密度感测室(1650)中的流体的组成。
作为说明，通过密度感测级(1600)的流体可以包括乙醇，并且密度感测级(1600)可以用于基于流体的密度来确定流体中乙醇的量，因为流体密度可以基于流体中乙醇的量而变化。在这种情况下，珠(1652)可以由诸如聚丙烯、聚乙烯和/或任何其他合适材料的材料形成。珠(1652)可以包括晶体材料或无定形材料。仅作为进一步的实例，珠(1652)的密度范围可以是从大约0.7g/cm3至大约1.2g/cm3，包括从约0.8g/cm3至大约1.1g/cm3，或者包括从大约0.9g/cm3至大约1.0g/cm3。作为另一个实例，由密度为大约0.996g/cm3的聚乙烯形成的珠(1652)可以在含有2.5％乙醇的流体中变得漂浮。
珠(1652)可以漂浮地施加在弹性层(1674)上的向上力可以线性地取决于密度感测室(1650)中的流体密度；并且密度感测室(1650)中的流体密度可以与密度感测室(1650)中的流体中的乙醇的量近似线性相关。在纯水中(即，在没有乙醇的情况下)，珠(1652)可以对弹性层(1674)施加大约6μN的向上力。在一些版本中，流体中的乙醇每变化1％，珠(1652)可以施加在弹性层(1674)上的力可以增加大约0.1μN。图28示出了关于包括具有不同相应密度的聚乙烯的珠(1652)的两个示例的基于溶液中乙醇的百分比的密度流体密度值的示例的曲线图。
如上所述，一个或更多个密度感测级(1600)可以被定位在处理芯片(1670)内的任何合适位置。经由密度感测级(1600)感测的流体密度值可以用于任何合适的目的并以任何合适的方式使用，包括但不限于本文描述的使用来自压力感测级(700、800、1100、1200、1300、1400、1500)的压力数据的各种方式。替代地，经由密度感测级(1600)感测的流体密度值可用于调节一个或更多个不同种类的流体(例如，乙醇)从试剂存储框架(107)的引入。替代地，流体密度值可用于确定流体的温度。替代地，流体密度值可用于执行流经处理芯片(111、200、500、710、810、910、1010、1110、1210、1310、1410、1510、1670、1710、1810、1910)的流体的各种其他种类的分析。
V.其他
提供前述描述以使本领域中的技术人员能够实践本文描述的各种配置。虽然参考各种附图和配置特别描述了主题技术，但是应当理解，这些仅仅是为了说明的目的，并且不应当被视为限制主题技术的范围。
可能有实现主题技术的许多其他方式。本文描述的各种功能和元素可以与所示出的那些功能和元素不同地被划分而不偏离主题技术的范围。对这些实施方式的各种修改对本领域中的技术人员可以是容易明显的，并且在本文限定的一般原理可应用于其它实施方式。因此，可由本领域中的普通技术人员对主题技术做出许多改变和修改而不偏离主题技术的范围。例如，可以使用不同数量的给定模块或单元，可以使用一种或更多种不同类型的给定模块或单元，可以添加给定模块或单元，或者可以省略给定模块或单元。
当特征或元件在本文中被称为在另一个特征或元件“上”时，其可直接在另一个特征或元件上，或者也可以存在介于中间的特征和/或元件。相反，当特征或元件被称为“直接在”另一个特征或元件“上”时，不存在介于中间的特征或元件。当特征或元件被称为“连接”、“附接”或“耦合”到另一个特征或元件时，其可直接连接、附接或耦合到另一个特征或元件，或者可存在介于中间的特征或元件。相反，当特征或元件被称为“直接连接”、“直接附接”或“直接耦合”到另一个特征或元件时，不存在介于中间的特征或元件。虽然相对于一个实施例进行了描述或示出，但是这样描述或示出的特征和元件可以应用于其他实施例。本领域中的技术人员还将认识到，对被布置为与另一个特征“相邻”的结构或特征的引用可具有与相邻特征重叠或位于相邻特征下方的部分。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本发明。例如，如本文中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确说明。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或更多个的任何和所有组合，并且可缩写为“/”。
空间相关的术语，诸如“在......下方(under)”、“在......之下(below)”、“低于(lower)”、“在......上方(over)”、“上部(upper)”等可在本文中使用，以便于描述如附图所示的一个元件或特征到另一个元件或特征或多个元件或特征的关系。将理解的是，空间相关的术语旨在包括除了附图中描绘的取向之外的使用或操作中的设备的不同取向。例如，如果附图中的设备被倒置，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定向为在其他元件或特征“上方”。因此，术语“在......下方”可包括上方和下方两种取向。该设备可以另外地取向(旋转90度或在其他取向)，并且本文使用的空间相关描述词被相应地解释。类似地，术语“向上地(upwardly)”、“向下地(downwardly)”、“竖直地(vertically)”、“水平地(horizontal)”等在本文中仅用于解释的目的，除非另有特别说明。
如本文所用的术语“垂直(perpendicular)”应被理解为包括这样的布置，其中两个物体、轴线、平面、表面或其他事物被取向以使得这两个物体、轴线、平面、表面或其他事物一起限定90度角。如本文所用的术语“垂直”还应被理解为包括这样的布置，其中两个物体、轴线、平面、表面或其他事物被取向，使得这两个物体、轴线、平面、表面或其他事物一起限定大约90度的角度(例如，范围从85度到90度的角度)。因此，如本文所用的术语“垂直”不应被理解为必然要求两个物体、轴线、平面、表面或其他事物被取向成使得这两个物体、轴轴、平面、表面或其他事物一起限定正好90度的角度。
虽然术语“第一”和“第二”在本文中可以用于描述各种特征/元件(包括步骤)，但是这些特征/元件不应该受这些术语的限制，除非上下文另有说明。这些术语可以用于将一个特征/元件与另一个特征/元件区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一特征/元件可以被称为第二特征/元件，并且类似地，下面讨论的第二特征/元件可以被称为第一特征/元件。
在整个本说明书和随附的权利要求书中，除非上下文另外要求，否则单词“包括(comprise)”，并且诸如“包括(comprises)和“包括(comprising)”的变型意指可以在方法和物品中共同使用各种部件(例如，组合物以及包括设备和方法的装置)。例如，术语“包括”将被理解为暗示包含任何陈述的要素或步骤，但不排除任何其他要素或步骤。通常，本文描述的任何装置和方法应当被理解为包含性的，但是部件和/或步骤的全部或子集可以可选择地是排他性的，并且可以被表示为“由多种部件、步骤、子部件或子步骤组成”或可选择地“基本上由多种部件、步骤、子部件或子步骤组成”。
如本文在说明书和权利要求书中所使用的，包括在示例中所使用的，并且除非另有明确说明，所有数字可被读作仿佛前面有“约(about)”或“大约(approximately)”的词语，即使该术语没有明确出现。当描述幅度和/或位置以指示所描述的值和/或位置在值和/或位置的合理预期范围内时，可以使用短语“约”或“大约”。例如，数值可以具有作为陈述值(或值的范围)的+/-0.1％、陈述值(或值的范围)的+/-1％、陈述值(或值的范围)的+/-2％、陈述值(或值的范围)的+/-5％、陈述值(或值的范围)的+/-10％等的值。本文给出的任何数值也应当被理解为包括约或大约该值，除非上下文另外指示。例如，如果公开了值“10”，则还公开了“约10”。本文中列举的任何数值范围意图包括其中包含的所有子范围。
还应当理解的是，当值被公开时，“小于或等于”该值、“大于或等于该值”和在值之间的可能范围也被公开，如技术人员适当地理解的。例如，如果公开了“X”值，则“小于或等于X”以及“大于或等于X”(例如，其中，X为数值)也被公开。还应理解，在整个申请中，数据以多种不同的格式提供，并且该数据表示端点和起始点以及用于数据点的任何组合的范围。例如，如果公开了特定数据点“10”和特定数据点“15”，则应理解，大于、大于或等于、小于、小于或等于和等于10和15以及在10到15之间被认为被公开。还应理解，还公开了在两个特定单元之间的每个单元。例如，如果公开了10和15，则也公开了11、12、13和14。
可以使用计算机系统来实现本文描述的示例的一些版本，该计算机系统可以包括通过总线子系统与多个外围设备通信的至少一个处理器。这些外围设备可以包括存储子系统，其包括例如存储器设备和文件存储子系统、用户接口输入设备、用户接口输出设备和网络接口子系统。输入和输出设备可以允许用户与计算机系统交互作用。网络接口子系统可以提供到外部网络的接口，包括到在其他计算机系统中的相对应的接口设备的接口。用户接口输入设备可以包括键盘；指向设备，例如鼠标、轨迹球、触摸板或图形输入板；扫描仪；合并到显示器内的触摸屏；音频输入设备，例如语音识别系统和麦克风；以及其他类型的输入设备。一般而言，术语“输入设备”的使用意欲包括将信息输入到计算机系统内的所有可能类型的设备和方式。
用户接口输出设备可以包括显示子系统、打印机、传真机或非视觉显示器，例如音频输出设备。显示子系统可以包括阴极射线管(CRT)、诸如液晶显示器(LCD)的平板设备、投影设备或用于创建可见图像的一些其他机构。显示子系统还可以提供非视觉显示器，例如音频输出设备。一般而言，术语“输出设备”的使用意欲包括将信息从计算机系统输出到用户或另一机器或计算机系统的所有可能类型的设备和方式。
存储子系统可以存储提供本文描述的一些或所有模块和方法的功能的编程和数据结构。这些软件模块通常可以由计算机系统的处理器单独地或者与其他处理器结合来执行。在存储子系统中使用的存储器可以包括多个存储器，包括用于在程序执行期间存储指令和数据的主随机存取存储器(RAM)和存储固定指令的只读存储器(ROM)。文件存储子系统可以为程序和数据文件提供永久存储，并且可以包括硬盘驱动器、软盘驱动器连同相关可移动介质、CD-ROM驱动器、光学驱动器或可移动介质盒。实现特定实施方式的功能的模块可以由在存储子系统中或者在由处理器可访问的其他机器中的文件存储子系统存储。
计算机系统本身可以具有不同类型，包括个人计算机、便携式计算机、工作站、计算机终端、网络计算机、电视机、大型机、服务器场(server farm)、广泛分布的一组松散地联网的计算机或任何其他数据处理系统或用户设备。由于计算机和网络的不断变化的性质，本文描述的计算机系统的示例仅意欲作为用于说明所公开的技术的目的的特定示例。具有比本文描述的计算机系统更多或更少的部件的计算机系统的许多其他配置是可能的。
作为制造物品而不是方法，非暂时性计算机可读介质(CRM)可以被加载有由处理器可执行的程序指令。程序指令当被执行时实现上面所述的计算机实现的方法中的一个或更多个。替代地，程序指令可以被加载在非暂时性CRM上，并且当与适当的硬件组合时成为实践所公开的方法的计算机实现的系统中的一个或更多个的部件。
带下划线和/或斜体的标题和子标题仅为了方便而被使用，不限制主题技术，并且不与主题技术的描述的解释有关地被提到。本领域中的普通技术人员已知或后续将知道的在整个本公开中描述的各种实施方式的元素的所有结构和功能等同物通过引用被明确地并入本文并被规定为由主题技术包括。此外，本文公开的内容没有一个被规定为贡献给公众，而无论这样的公开是否在上面的描述中被明确地叙述。
应当认识到，前述概念和下面更详细讨论的另外的概念的所有组合(假定这样概念不相互不一致)被设想为本文公开的创造性主题的一部分。特别是，出现在本公开的结尾处的所主张的主题的所有组合被设想为本文公开的创造性主题的一部分。
Claims (96)
1.一种装置，包括：
流体输入端；
流体输出端；
感测区域，所述感测区域用于经由所述流体输入端接收流体；
被定位在所述感测区域中的柔性膜，所述柔性膜限定平面、径向中心和在所述柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述柔性膜用于至少使用所述感测区域中的流体的性质沿所述中心轴线变形，所述柔性膜还用于至少使用所述感测区域中的流体的所述性质沿横向维度变形，所述横向维度横向于所述中心轴线；以及
光学特征，所述光学特征用于响应于所述柔性膜沿所述横向维度的变形而改变视觉状态。
2.根据权利要求1所述的装置，所述流体输入端、所述流体输出端和所述感测区域一起限定流体路径，所述流体路径用于允许流体从所述流体输入端流入、流经所述感测区域并通过所述流体输出端流出。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，所述柔性膜用于至少使用所述感测区域中的流体压力沿所述中心轴线变形，所述柔性膜还用于至少使用所述感测区域中的流体压力沿所述横向维度变形。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，所述柔性膜用于至少使用所述感测区域中的流体密度沿所述中心轴线变形，所述柔性膜还用于至少使用所述感测区域中的流体密度沿所述横向维度变形。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括珠，所述珠用于至少使用所述感测区域中的流体密度来支承所述柔性膜并从而使所述膜变形。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，还包括相机，所述相机被定位成查看所述光学特征并由此捕获所述光学特征的图像。
7.根据权利要求6所述的装置，还包括处理器，所述处理器用于：
处理由所述相机捕获的图像，以及
至少使用在由所述相机捕获的所述图像中的一个或更多个图像中所指示的、第一柔性膜沿所述横向维度的变形来确定所述感测区域中的流体的所述性质。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜的纹理化区域。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜上的衍射元件。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜上的随机图案。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜上的第一光学图案，所述第一光学图案用于至少使用所述柔性膜沿所述横向维度的一定程度的变形来提供与第二光学图案的变化的光学干涉，所述第二光学图案相对于所述感测区域是固定的。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，还包括刚性光学透射构件，所述柔性膜用于在所述柔性膜变形时接合所述刚性光学透射构件，所述柔性膜的接合所述刚性光学透射构件区域限定所述光学特征。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜上的反射特征，所述装置还包括：
光源，所述光源被取向成朝向所述反射特征投射光，所述反射特征用于反射从所述光源投射的光；以及
至少一个传感器，所述至少一个传感器用于跟踪由所述反射特征反射的来自所述光源的光。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置，还包括：
第一板；以及
第二板，所述柔性膜插入在所述第一板和所述第二板之间。
15.一种装置，包括：
流体处理组件，所述流体处理组件包括：
流体输入端；
流体输出端；
感测区域，所述感测区域用于经由所述流体输入端接收流体；
被定位在所述感测区域中的柔性膜，所述柔性膜限定平面、径向中心和在所述柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述柔性膜用于至少使用所述感测区域中的流体的性质沿所述中心轴线变形，所述柔性膜还用于至少使用所述感测区域中的流体的所述性质沿横向维度变形，所述横向维度横向于所述中心轴线；以及
光学特征，所述光学特征用于响应于所述柔性膜沿所述横向维度的变形而改变视觉状态；
至少一个相机，所述相机被定位成查看所述光学特征并由此捕获所述光学特征的图像；以及
处理器，所述处理器用于至少使用在由所述相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、所述柔性膜沿所述横向维度的变形来确定所述流体路径中的流体的所述性质。
16.根据权利要求15所述的装置，流体的所述性质包括流体压力。
17.根据权利要求15所述的装置，流体的所述性质包括流体密度。
18.一种方法，包括：
经由至少一个相机观察柔性膜的变形，所述柔性膜沿着流体路径定位，所述柔性膜限定平面、径向中心和在所述柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述柔性膜至少使用所述流体路径中的流体的性质沿所述中心轴线变形，所述柔性膜还至少使用所述流体路径中的流体的所述性质沿着横向维度变形，所述横向维度横向于所述中心轴线，所述观察包括经由所述相机捕获光学特征的图像，所述光学特征随着所述柔性膜沿所述横向维度变形而改变视觉状态；以及
使用处理器，至少使用在来自所述至少一个相机的所述图像中所捕获的所述光学特征的观察到的视觉状态变化来确定所述流体路径中的流体的所述性质。
19.根据权利要求18所述的方法，流体的所述性质包括流体压力。
20.根据权利要求18所述的方法，流体的所述性质包括流体密度。
21.一种装置，包括：
流体输入端口；
流体输出端口；
流体通道，所述流体输入端口、所述流体输出端口和所述流体通道一起限定流体路径，所述流体路径用于允许流体从所述流体输入端口流入，流经所述流体通道，并通过所述流体输出端口流出；
第一柔性膜，所述第一柔性膜被定位在所述流体路径上的第一位置，所述第一柔性膜限定平面、径向中心和在所述第一柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述第一柔性膜用于至少使用所述流体路径中的流体在所述第一位置处的压力来沿所述中心轴线变形，所述第一柔性膜还用于至少使用所述流体路径中的流体在所述第一位置处的压力来沿横向维度变形，所述横向维度横向于所述中心轴线；以及
第一光学特征，所述第一光学特征用于响应于所述第一柔性膜沿所述横向维度的变形而改变视觉状态。
22.根据权利要求21所述的装置，还包括相机，所述相机被定位成查看所述第一光学特征并由此捕获所述第一光学特征的图像。
23.根据权利要求22所述的装置，还包括处理器，所述处理器用于：
处理由所述相机捕获的图像，以及
至少使用在由所述相机捕获的所述图像中的一个或更多个图像中所指示的、所述第一柔性膜沿所述横向维度的变形来确定所述流体路径中的流体在所述第一位置处的压力。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的装置，所述第一光学特征包括所述第一柔性膜的纹理化区域。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的装置，所述第一光学特征包括所述第一柔性膜上的衍射元件。
26.根据权利要求21至25中任一项所述的装置，所述第一光学特征包括所述第一柔性膜上的随机图案。
27.根据权利要求21至26中任一项所述的装置，所述第一光学特征包括所述第一柔性膜上的第一光学图案，所述第一光学图案用于至少使用所述第一柔性膜沿所述横向维度的一定程度的变形来提供与第二光学图案的变化的光学干涉，所述第二光学图案相对于所述流体路径是固定的。
28.根据权利要求21至27中任一项所述的装置，还包括刚性光学透射构件，所述第一柔性膜用于在所述第一柔性膜变形时接合所述刚性光学透射构件，所述第一柔性膜的接合所述刚性光学透射构件的区域限定所述第一光学特征。
29.根据权利要求21至28中任一项所述的装置，所述第一光学特征包括所述第一柔性膜上的反射特征，所述装置还包括：
光源，所述光源被取向成朝向所述反射特征投射光，所述反射特征用于反射从所述光源投射的光；以及
至少一个传感器，所述至少一个传感器用于跟踪由所述反射特征反射的来自所述光源的光。
30.根据权利要求21至29中任一项所述的装置，还包括：
被定位在所述流体路径上的第二位置的第二柔性膜，所述第二柔性膜限定平面、径向中心和在所述第二柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述第二柔性膜用于至少使用所述流体路径中的流体在所述第二位置处的压力来沿所述第二柔性膜的所述中心轴线变形，所述第二柔性膜还用于至少使用所述流体路径中的流体在所述第二位置处的压力来沿横向维度变形，所述横向维度横向于所述第二柔性膜的所述中心轴线；以及
第二光学特征，所述第二光学特征用于响应于所述第二柔性膜沿所述横向维度的变形而改变视觉状态。
31.根据权利要求30所述的装置，所述流体路径上的所述第一位置被定位在所述流体输入端口和所述流体通道之间。
32.根据权利要求31所述的装置，所述流体路径上的所述第二位置被定位在所述流体通道和所述流体输出端口之间。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的装置，还包括至少一个相机，所述至少一个相机被定位成查看所述第一光学特征并由此捕获所述第一光学特征的图像，所述至少一个相机还被定位成查看所述第二光学特征并由此捕获所述第二光学特征的图像。
34.根据权利要求33所述的装置，所述至少一个相机包括单个相机，所述单个相机被定位成同时查看所述第一光学特征和所述第二光学特征，并由此同时捕获所述第一光学特征和所述第二光学特征的图像。
35.根据权利要求33至34中任一项所述的装置，还包括处理器，所述处理器用于：
处理由所述至少一个相机捕获的图像，以及
至少使用所述第一柔性膜沿至少所述第一柔性膜的横向区域的变形，以及至少使用所述第二柔性膜至少沿所述第二柔性膜的横向区域的变形，来确定所述流体路径中的流体的流速，所述第一柔性膜的变形和所述第二柔性膜的变形在由所述至少一个相机捕获的一个或更多个图像中指示。
36.根据权利要求35所述的装置，所述处理器还用于传送一个或更多个控制信号，以至少使用所确定的流速来改变所述流体路径中的流体的流速。
37.根据权利要求21至36中任一项所述的装置，还包括：
第一板，所述流体输入端口穿过所述第一板；
第二板，所述流体输出端口穿过所述第一板，所述第一板和所述第二板配合以限定所述流体通道；
所述第一柔性膜插入在所述第一板和所述第二板之间。
38.一种装置，包括：
流体处理组件，所述流体处理组件包括：
流体输入端口，
流体输出端口，
流体通道，所述流体输入端口、所述流体输出端口和所述流体通道一起限定流体路径，所述流体路径用于允许流体从所述流体输入端口流入，流经所述流体通道，并通过所述流体输出端口流出，
柔性膜，所述柔性膜限定平面、径向中心和在所述柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述柔性膜用于至少使用所述流体路径中的流体压力沿所述中心轴线变形，所述柔性膜还用于至少使用所述流体路径中的流体压力沿横向维度变形，所述横向维度横向于所述中心轴线，以及
光学特征，所述光学特征用于响应于所述柔性膜沿所述横向维度的变形而改变视觉状态；
至少一个相机，所述相机被定位成查看所述光学特征并由此捕获所述光学特征的图像；以及
处理器，所述处理器用于至少使用在由所述相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、所述柔性膜沿所述横向维度的变形来确定所述流体路径中的流体压力。
39.一种方法，所述方法包括：
经由至少一个相机观察柔性膜的变形，所述柔性膜沿着流体路径定位，所述柔性膜限定平面、径向中心和在所述柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述柔性膜至少使用所述流体路径中的流体压力沿所述中心轴线变形，所述柔性膜还至少使用所述流体路径中的流体压力沿横向维度变形，所述横向维度横向于所述中心轴线，所述观察包括经由所述相机捕获光学特征的图像，所述光学特征随着所述柔性膜沿所述横向维度变形而改变视觉状态；以及
经由处理器，至少使用在来自所述至少一个相机的所述图像中所捕获的所述光学特征的观察到的视觉状态变化来确定所述流体路径中的流体压力。
40.根据权利要求39所述的方法，还包括：经由所述处理器，至少使用所述流体路径中的所确定的流体压力来调整流体通过所述流体路径的流动。
41.根据权利要求39至40中任一项所述的方法，开口被定位在所述柔性膜上方，所述柔性膜朝向所述开口变形，所述开口具有径向中心和径向周边，所述柔性膜具有环形区域，所述环形区域相对于所述径向中心径向向外间隔开，所述环形区域还相对于所述径向中心径向向内间隔开，所述确定包括关注来自所述相机的、指示所述环形区域内的所述柔性膜的横向变形的图像数据。
42.一种装置，包括：
流体处理组件，所述流体处理组件包括：
流体流动路径，
沿所述流体流动路径的第一工作级，所述第一工作级用于改变流经所述流动路径的流体的性质，以及
沿着所述流动路径定位的第一压力感测级，所述第一压力感测级包括：
第一柔性膜，所述第一柔性膜限定第一平面、第一径向中心和在所述第一柔性膜的所述第一径向中心处相对于所述第一平面垂直延伸的第一中心轴线，所述第一柔性膜用于至少使用所述流体路径中的流体压力沿第一横向维度变形，所述第一横向维度横向于所述第一中心轴线，以及
第一光学特征，所述第一光学特征用于响应于所述第一柔性膜沿所述横向维度的变形而改变视觉状态；
至少一个相机，所述至少一个相机被定位成查看所述第一光学特征并由此捕获所述第一光学特征的图像；以及
处理器，所述处理器用于至少使用在由所述至少一个相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、所述第一柔性膜沿所述第一横向维度的变形来确定所述流体路径中的流体的第一压力。
43.根据权利要求42所述的装置，所述第一压力感测级被定位在所述第一工作级的上游，所述第一柔性膜用于至少使用所述第一工作级上游的流体路径中的流体的所述第一压力沿所述第一横向维度变形。
44.根据权利要求43所述的装置，所述流体处理组件还包括：
沿所述流动路径定位的第二压力感测级，所述第二压力感测级包括：
第二柔性膜，所述第二柔性膜限定第二平面、第二径向中心和在所述第二柔性膜的所述第二径向中心处相对于所述第二平面垂直延伸的第二中心轴线，所述第二柔性膜用于至少使用所述流体路径中的流体压力沿第二横向维度变形，所述第二横向维度横向于所述第二中心轴线，以及
第二光学特征，所述第二光学特征用于响应于所述第二柔性膜沿所述第二横向维度的变形而改变视觉状态；
所述至少一个相机被定位成查看所述第二光学特征并由此捕获所述第二光学特征的图像；以及
所述处理器用于至少使用在由所述至少一个相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、所述第二柔性膜沿所述第二横向维度的变形来确定所述流体路径中的流体的第二压力。
45.根据权利要求44所述的装置，所述第二压力感测级被定位在所述第一工作级的下游，所述第二柔性膜用于至少使用所述第一工作级下游的流体路径中的流体的所述第二压力沿所述第二横向维度变形。
46.根据权利要求44至45中任一项所述的装置，所述至少一个相机包括：
第一相机，所述第一相机被定位成查看所述第一光学特征并由此捕获所述第一光学特征的图像，以及
第二相机，所述第二相机被定位成查看所述第二光学特征并由此捕获所述第二光学特征的图像。
47.根据权利要求44至45中任一项所述的装置，所述至少一个相机包括被定位成同时查看所述第一光学特征和所述第二光学特征并由此同时捕获所述第一光学特征和所述第二光学特征的图像的相机。
48.根据权利要求44至47中任一项所述的装置，所述处理器用于将所述第一压力与所述第二压力进行比较，从而确定通过所述流体流动路径的流体的流速。
49.根据权利要求44至48中任一项所述的装置，所述处理器用于至少使用所述第一压力或所述第二压力来确定是否存在故障状况。
50.根据权利要求44至49中任一项所述的装置，还包括沿所述流体流动路径的第二工作级，所述第二工作级用于改变流经所述流动路径的流体的性质，所述第二工作级被定位在所述第一工作级的下游。
51.根据权利要求50所述的装置，所述第一压力感测级被定位在所述第一工作级的上游，所述第一柔性膜用于至少使用所述第一工作级上游的流体路径中的流体的所述第一压力沿所述第一横向维度变形。
52.根据权利要求51所述的装置，所述第二压力感测级被定位在所述第二工作级的下游，所述第二柔性膜用于至少使用所述第二工作级下游的流体路径中的流体的所述第二压力沿所述第二横向维度变形。
53.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于在所述流体流动路径中提供阀门调节。
54.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供流体通过所述流体流动路径的蠕动泵送。
55.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供多核苷酸的合成。
56.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供对所述流体流动路径中的流体的纯化。
57.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供对所述流体流动路径中的流体的存储。
58.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供所述流体流动路径中的流体的混合。
59.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供对流经所述流体流动路径的流体的计量。
60.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供空气从所述流体流动路径的排空。
61.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供对所述流体流动路径中的流体的浓缩。
62.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供对所述流体流动路径中的流体的透析。
63.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供所述流体流动路径中的治疗组合物的复合。
64.根据权利要求42至49中任一项所述的装置，所述工作级用于提供对所述流体流动路径中的流体的稀释。
65.根据权利要求42至64中任一项所述的装置，所述第一柔性膜延伸通过所述第一工作级。
66.根据权利要求65所述的装置，所述柔性膜用于在所述第一工作级内可控地变形，从而影响流体通过所述第一工作级的运动。
67.一种装置，包括：
流体入口；
感测室，所述感测室用于经由所述流体入口接收流体；
被定位在所述感测室中的柔性膜，所述柔性膜限定平面、径向中心和在所述柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述柔性膜用于至少使用所述感测室中的流体密度进行变形；以及
光学特征，所述光学特征用于响应于所述柔性膜的变形而改变视觉状态。
68.根据权利要求67所述的装置，还包括所述感测室中的珠，所述珠用于至少使用所述感测室中的流体密度来支承所述柔性膜并从而使所述膜变形。
69.根据权利要求67至68中任一项所述的装置，还包括流体出口，所述流体出口用于输送来自所述感测室的流体。
70.根据权利要求67至69中任一项所述的装置，还包括流动通道，所述流动通道用于将流体输送到所述流体入口中，所述流动通道还用于输送流体以通过所述流体入口。
71.根据权利要求70所述的装置，还包括第一接合部，所述第一接合部提供从所述流动通道的上游部分到所述流体入口的路径，所述第一接合部还提供从所述流动通道的上游部分到所述流动通道的第一下游部分的路径。
72.根据权利要求71所述的装置，还包括第一阀，所述第一阀用于选择性地防止流体从所述流动通道的上游部分传送到所述流动通道的第一下游部分。
73.根据权利要求71至72中任一项所述的装置，还包括第二阀，所述第二阀用于选择性地防止流体从所述流动通道的上游部分传送到所述流体入口。
74.根据权利要求71至73中任一项所述的装置，还包括流体出口，所述流体出口用于输送来自所述感测室的流体。
75.根据权利要求74所述的装置，还包括第二接合部，所述第二接合部提供从所述流体出口到所述流动通道的第二下游部分的路径，所述流动通道的所述第二下游部分在所述第一下游部分的下游。
76.根据权利要求75所述的装置，还包括第三阀，所述第三阀用于选择性地防止流体从所述流体出口传送到所述流动通道的所述第二下游部分。
77.根据权利要求67至76中任一项所述的装置，还包括相机，所述相机被定位成查看所述光学特征并由此捕获所述光学特征的图像。
78.根据权利要求77所述的装置，还包括处理器，所述处理器用于：
处理由所述相机捕获的图像，以及
至少使用在由所述相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、所述柔性膜的变形来确定所述感测室中的流体密度。
79.根据权利要求67至78中任一项所述的装置，所述柔性膜用于至少使用所述感测室中的流体密度来沿所述中心轴线变形，所述柔性膜还用于至少使用所述感测室中的流体密度来沿横向维度变形，所述横向维度横向于所述中心轴线。
80.根据权利要求79所述的装置，所述光学特征用于响应于所述柔性膜沿所述横向维度的变形而改变视觉状态。
81.根据权利要求67至80中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜的纹理化区域。
82.根据权利要求67至81中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜上的衍射元件。
83.根据权利要求67至82中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜上的随机图案。
84.根据权利要求67至83中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜上的第一光学图案，所述第一光学图案用于至少使用所述柔性膜的一定程度的变形来提供与第二光学图案的变化的光学干涉，所述第二光学图案相对于所述感测室是固定的。
85.根据权利要求67至84中任一项所述的装置，还包括刚性光学透射构件，所述柔性膜用于在所述柔性膜变形时接合所述刚性光学透射构件，所述柔性膜的接合所述刚性光学透射构件的区域限定所述光学特征。
86.根据权利要求67至85中任一项所述的装置，所述光学特征包括所述柔性膜上的反射特征，所述装置还包括：
光源，所述光源被取向成朝向所述反射特征投射光，所述反射特征用于反射从所述光源投射的光；以及
至少一个传感器，所述至少一个传感器用于跟踪由所述反射特征反射的来自所述光源的光。
87.一种装置，包括：
流体处理组件，所述流体处理组件包括：
流体入口，
感测室，所述感测室用于通过所述流体入口接收流体，
被定位在所述感测室中的柔性膜，所述柔性膜限定平面、径向中心和在所述柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述柔性膜用于至少使用所述感测室中的流体密度进行变形，以及
光学特征，所述光学特征用于响应于所述柔性膜的变形而改变视觉状态；
至少一个相机，所述相机被定位成查看所述光学特征并由此捕获所述光学特征的图像；以及
处理器，所述处理器用于至少使用在由所述相机捕获的一个或更多个图像中所指示的、所述柔性膜的变形来确定所述流体路径中的流体密度。
88.一种方法，包括：
经由至少一个相机观察柔性膜的变形，所述柔性膜被定位在感测室之上，所述柔性膜限定平面、径向中心和在所述柔性膜的所述径向中心处相对于所述平面垂直延伸的中心轴线，所述柔性膜至少使用所述流体路径中的流体密度进行变形，所述观察包括经由所述相机捕获光学特征的图像，所述光学特征随着所述柔性膜变形而改变视觉状态；以及
使用处理器，至少使用在来自所述至少一个相机的图像中所捕获的所述光学特征的观察到的视觉状态变化来确定所述感测室中的流体密度。
89.根据权利要求88所述的方法，所述柔性膜至少使用所述流体室中的流体密度沿所述中心轴线变形，所述柔性膜还至少使用所述流体室中的流体密度沿横向维度变形，所述横向维度横向于所述中心轴线。
90.根据权利要求89所述的方法，所述光学特征随着所述柔性膜沿所述横向维度变形而改变视觉状态。
91.根据权利要求88至90中任一项所述的方法，还包括经由所述处理器，至少使用所述感测室中的所确定的流体密度来调整流体通过所述流体路径的流动。
92.根据权利要求88至91中任一项所述的方法，还包括：
使所述流体流经流动通道；以及
使流体通过所述流动通道的流动转向并进入所述感测室。
93.根据权利要求92所述的方法，使所述流体流动转向的动作包括以下之一或两者：
打开通向所述感测室的第一阀，或者
关闭通向所述流动通道的下游部分的第二阀。
94.根据权利要求88至93中任一项所述的方法，所述流体在观察动作期间在所述感测室中处于静止状态。
95.根据权利要求88至94中任一项所述的方法，所述柔性膜响应于珠支承所述柔性膜而变形，所述珠被定位在所述感测室中。
96.根据权利要求95所述的方法，所述珠至少使用所述珠的密度与所述感测室中的流体密度之间的差而以一定的力支承所述柔性膜。
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