[发明专利]监测流体介质样品中的沉积参数的装置和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及测量悬浮物或沉淀物在流体介质样品中的沉积或扩散的方法和测量设备，尤其涉及使用自感式微悬臂流体探针传感器测定沉积或扩散速率。

背景技术

测量流体介质中悬浮物或沉淀物的沉积(或在重力的影响下，悬浮颗粒在液体中的沉降的能力)、浮力(或悬浮颗粒在流体中上升的能力)或扩散速率可用于各种领域，比如医学诊断、机械/工业加工(或加工机械测试)、环境监测等等。这样的测量可以是由于流体悬浮物和试剂之间的密度差异或反应而导致的样品分离的结果。沉积颗粒质量、形状和尺寸都影响沉积速率并且这些特性可由测量的沉积速率来评估。例如，在医学诊断中，红细胞沉积速率(ESR)是最频繁进行的医学实验室测试之一，其反映红细胞在静态立式容器中由于重力而从血浆分离的速率。在大约60分钟不间断的沉降时间之后，通过测量从顶细胞水平至血浆水平的顶部的距离，宏观形态学上测定沉积速率(以mm/小时测量)。

存在测量流体中悬浮物的沉积速率的已知方法，但是它们每种均具有相关的缺点，包括响应时间、样品制备、装置尺寸、成本或执行的复杂性，等等。例如，光技术(比如激光源)可仅用于透明的容积(bulk)流体介质。

发明内容

提供测量流体介质样品中悬浮物(suspensions)或沉淀物的沉积参数的方法，所述方法包括提供至少一个微悬臂传感器，所述微悬臂传感器包括具有不同热膨胀系数的至少两种材料，并且具有整合在其中的加热器和压阻传感器(piezo-resistive sensor)；用一个或多个电脉冲对加热器施加脉冲，以在微悬臂中引起热产生；对整合的压阻传感器的输出取样，以表征在流体介质样品中沉积期间微悬臂的响应；和从表征的响应测定沉积参数的值。

在本说明书中，术语测量包括监测。

该方法可进一步包括由沉积参数的测定值确定流体介质样品中预定的反应的性质，其中性质包括预定的(即特定的)反应的存在或程度。

该方法可进一步包括测定悬浮物的体积百分数。

该方法可进一步包括以已知标准将至少一个微悬臂响应校准成悬浮物的体积百分数，以形成校准的微悬臂响应特征，任选地，其中已知的标准是血细胞比容标准。

流体介质样品可包括生物样品，并且反应则可包括下述任何一个或多个：红细胞沉积速率；和沉淀免疫分析。

悬浮物或沉淀物的沉积参数可包括下述任何一个：沉积速率；沉积的存在与否；沉积的预定量；沉积的标称绝对值(nominal absolute value)；悬浮物浓度；和血细胞比容值。

悬浮物或沉淀物的沉积参数可归于一个或多个反应的产物或直接归于一个或多个反应。

悬浮物或沉淀物或绒屑(flock)的沉积参数可归于凝聚剂的作用的产物或直接归于凝聚剂的作用。

该方法可进一步包括基于测量的沉积参数测量下述的任何一个或多个：流体介质中跨膜的扩散或灌注速率、流体介质中与表面分开的悬浮物或沉淀物的扩散、或流体介质中的细胞粘附(cellular adhesion)。

该方法可进一步包括同时使用微悬臂测量流体介质的温度和基于温度校正测量的沉积值，其中可使用压阻传感器或交替配置的加热器(例如在‘温度读出’模式中)测量温度。

至少一个(或多个)微悬臂传感器可以物理地分布在包含流体介质的样品测试室的周围(或贯穿其中，内表面上)，或在使用测试的流体介质的实体内，以获得对测试的流体介质内沉积值的位置特定监测。

至少一个微悬臂传感器包括多个微悬臂，其中多个微悬臂可以沿着沉积发生所沿着的轴物理地分布。沉积发生所沿着的轴可被定义为平行于重力作用或离心力的轴。

该方法可进一步包括提供至少两个基本上类似的微悬臂，其中第一微悬臂放置在第一流体介质中和第二微悬臂放置在第二流体介质中，其中该方法进一步包括当第一微悬臂和第二微悬臂都浸入各自的第一和第二流体介质中时，比较整合至第一微悬臂的压阻传感器的输出与整合至第二微悬臂的压阻传感器的输出。

第一流体可以是对照流体，第二流体介质可包括悬浮物。第一微悬臂可以是对照微悬臂和第二微悬臂可以是(沉积)测量微悬臂。

第一流体可以是包含悬浮物的流体介质的第一样品，第二流体可以是包含悬浮物的流体介质的第二样品，第一微悬臂可以是在第一位置和/或方向的测量微悬臂和第二微悬臂可以是在第二位置和/或方向的测量微悬臂。