[发明专利]新仪器系统和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及用于执行至少一部分分析处理的系统和方法。

背景技术

在下文的讨论中，参考某些结构和/或方法。然而，下文的参考不应理解 为承认这些结构和/或方法构成现有技术。申请人明确保留论证这种结构和/ 或方法不限定为现有技术的权利。

已知许多不同配置的仪器。例如，某些类型的仪器控制实验或者收集来 自测试中环境或单元或(各)材料的信息。仅作为示例，这种仪器包括数字 万用表、示波器、DNA顺序分析仪、压力传感器、温度传感器、pH传感器等。

在过去，仪器已经从使用专用于单一功能并且手动运行的离散仪器(如 离心分离机或分光光度计)发展至集成了多个处理的仪器系统。这种多处理 仪器典型地需要由用户手动执行复杂或多步骤的处理以运行各个仪器。在一 些情况下，努力组合离散的仪器系统并且使之自动化，以降低成本和提供生 产率。这种组合的仪器的示例包括大型流体处理自动化(robotic)工作站的 集成。图1示出了具有完整的可重复使用的仪器110的示例性系统100的方 块图，所述仪器110包括所有运行部件(例如，用户接口、CPU/控制系统、 检测器系统、处理控制器、流体处理、数据存储和电源模块)。

为了减少样本交叉污染，在许多应用中，已经采用如塑料管、井盘(we ll plate)和离心管的一次性部件代替如管道和流体容器的一些仪器的固定样本 处理部件。

小型化的许多优点已经引起了对开发用于集成仪器部件的微型系统的日 渐增加的兴趣。尤其，在自动化、再现性、速度、成本和尺寸方面，可以在 传统实验室仪器上实现性能改进。

已经开发了基于聚合物的微流体(microfluidic)部件作为硅的成本有 效替代物，用于仪器系统中简单的一次性部件。然而这些系统已经在复杂性 和集成度上受限，因为它们包括外部驱动的流体处理部件、传感器和致动器 (actuator)。美国专利6,900,889、6,810,713和6,408,878以及美国专利 申请公开2004/209354A和2002/0148992A1示出了这种系统的实施方式。图 2示出了包括可重复使用仪器210的示例性系统200的方块图，所述仪器210 包含除位于可移除可消耗设备205上的流体处理部件以外的所有操作部件 (例如，用户接口、CPU/控制系统、检测器系统、处理控制器、数据存储和 电源模块)。

同样已经开发了基于聚合物的微流体设备，其并入连接至外部仪器的板 载传感器和致动器，如在美国专利6,073,482、6,896,778和6,103,033中所 述的那些。这种设备的局限性包括可靠性、涉及与连接器连接的问题和与长 的互接有关的问题(例如，电磁干扰和磁化率、线阻抗、封装和设备尺寸)。

已知智能卡聚合物设备包含存储器模块，并且在一些情况下还包括在人 身识别、安全性和付款应用中使用的中央处理单元(CPU)。这种智能卡的示 例描述在用于身份证的ISO7816和ISO7501标准、用于来自标准化的国际 组织的RFID卡的ISO14443、ISO10536和ISO15693标准以及来自用于移 动通信标准的全球系统的GSM11.11。智能卡可以根据它们所包含的芯片类 型和它们用于与外部仪器通信的接口类型而分类。一般地，存在根据它们所 提供的功能分组的与智能卡相关的三种不同类型芯片，包括基于仅存储器、 布线逻辑和微控制器的智能卡。

仅存储器的智能卡包括串行保护的存储卡。这种卡以类似于磁条卡的方 式提供了数据存储能力，但是具有更大的数据存储容量，并且可以用于比基 于磁的卡具有更低成本的读取设备。仅存储器智能卡不包括逻辑或执行计算， 然而，还使用也具有数据保护特征的一些卡简单地存储数据。

布线逻辑智能卡包含基于逻辑的状态机，其向卡存储器和其内容提供加 密和认证访问。布线逻辑智能卡具有支持多应用的静态文件系统，其具有对 存储器内容的可选的加密访问，但是与这些卡相关的命令组和文件结构只可 以通过重新设计卡上的集成电路(IC)而改变。图3示出包括仪器310的示 例性系统300的方块图，该仪器310与芯片卡305连接，包含逻辑和数据存 储。