纳米孔和纳米流体器件中尺寸的反馈控制

摘要

通过使用反馈系统，以受控方式闭合或打开诸如纳米沟道和纳米孔的纳米流体通路。在存在电解质的通路内生长或去除氧化物层，直到通路达到选定尺寸或者通路被闭合。在制造期间测量纳米流体通路的尺寸变化。流过通路的离子电流水平可被用来确定通路尺寸。可通过对元件之间的流体通路的选择性氧化而控制流过流体元件的阵列的流体流。

说明书

技术领域

本发明涉及微米流体和纳米流体领域，更具体地，涉及纳米级的流体 元件等的制造和使用。

背景技术

纳米级的流体器件包括在选定的基板中形成的孔（pore）和/或沟道 （channel）。可通过钻穿诸如氮化硅的选定基板的TEM（透射电子显微 镜）而制造固态纳米孔。固态纳米孔可被用来分析生物蛋白质。

纳米流体沟道（nanofluidic channel）可通过串行电子束平版印刷 （serial electron beam lithography）制造，以达到想要的尺寸。也可使用 光刻、纳米压印平版印刷技术和纳米转移平版印刷技术来制造沟道。

发明内容

本发明的原理提供了用于制造诸如纳米流体沟道和纳米孔的流体通路 （fluidic passage）的技术。在一方面，一种示例性方法包括以下步骤：提 供包括以电导体为界的纳米流体通路的基板；用电解质填充所述纳米流体 通路，以及通过在所述导体上电化学地形成氧化物层，使得所述纳米流体 通路至少部分地闭合。所述基板本身可包括导电材料，或者导电材料可被 沉积在所述基板上，使得纳米流体通路的表面包括该材料。

另一示例性方法包括以下步骤：提供流体元件阵列，每个所述流体元 件通过一个或多个纳米流体通路而连接到所述阵列中的一个或多个其他流 体元件，每个所述纳米流体通路包括导电表面；以及通过使得氧化层在选 定的纳米流体通路中的所述导电表面上电化学地生长而选择性地闭合一个 或多个所述纳米流体通路。

又一示例性方法包括以下步骤：形成纳米流体通路，所述纳米流体通 路具有比基板中的目标尺寸大的尺寸；在所述基板上形成导电层，由此减 小所述纳米流体通路的尺寸；用电解质填充纳米流体通路；以及电化学地 氧化所述导电层，直到所述流体通路具有所述目标尺寸。

再一示例性方法包括：提供纳米流体器件，所述纳米流体器件包括纳 米流体通路以及在所述纳米流体通路内的电解质，所述纳米流体通路具有 导电表面；以及对所述导电表面施加电压以电化学地改变所述纳米流体通 路的尺寸。所述尺寸可被增大或减小。

提供了一种用于控制包括位于基板中的纳米流体通路的纳米流体器件 的制造的示例性计算机程序产品，所述纳米流体通路包括导电表面并容纳 电解质。所述产品包括计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中 包含计算机可读程序代码，所述计算机可读程序代码包括被配置为便于在 电解质与导电表面之间施加足以引起所述导电表面的氧化的电势的计算机 可读程序代码以及被配置为监视流过所述纳米流体通路的离子电流的计算 机可读程序代码。

如在此使用的那样，“便于”某个动作包括执行动作，使动作更简单， 有助于实施动作或导致动作被执行。因此，通过实例而非限制，在一个处 理器上执行的指令可以便于通过发送导致或帮助执行动作的合适数据或命 令来由诸如电源、仪表、显微镜载物台等的远程设备执行的动作。为了避 免疑义，在动作者便于某个动作而非执行该动作时，该动作仍然由某个实 体或实体组合来执行。

本发明的一个或多个实施例或其要素可以包括有形的计算机可读存储 介质的计算机程序产品的形式实现，所述计算机可读存储介质具有用于执 行所述方法步骤的计算机可用程序代码。此外，本发明的一个或多个实施 例或其要素可以系统（或设备）的形式实现，所述系统（或设备）包括存 储器、至少一个处理器，所述处理器与所述存储器耦合并被操作为执行示 例性方法步骤。此外，在另一方面中，本发明的一个或多个实施例或其要 素可以用于执行此处描述的一个或多个方法步骤的装置（means）的形式 实现；所述装置可以包括(i)硬件模块；(ii)软件模块，或者(iii)硬件和软件 模块的组合；(i)-(iii)中的任一项实现此处阐述的特定技术，并且所述软件 模块被存储在有形的计算机可读可记录的存储介质（或者多个此类介质） 中。

本发明的技术可提供大量有益的技术效应。例如，一个或多个实施例 可以提供以下优点中的一个或多个：

1）制造具有反馈控制的纳米流体器件；

2）允许沟道或孔尺寸在制造之后被扩大或缩小；

3）便于用水溶液或其他液体填充纳米流体器件。

通过以下对结合附图阅读的其示例性实施例的详细描述，本发明的这 些和其他特征和优势将变得明显。

附图说明

图1A-1D示出了用于制造具有选定尺寸的一个或多个沟道的流体器 件的一系列步骤；

图2A-2D示出了用于制造具有选定尺寸的一个或多个纳米孔的流体 器件的一系列步骤；

图3示出了在对金属层的电化学氧化之前和期间流过流体通路的离子 电流；

图4示出了包括多个流体元件的可定制的（customizable）流体器件；

图5是示出了用于控制纳米流体器件的制造的软件模块的示意图示；

图6示出了可用于实施本发明的一个或多个方面和/或要素的计算机 系统；

图7是用于改变纳米孔尺寸的测试设备的示意图示；

图8A和8B示出了在电化学氧化之前和之后的纳米过滤膜；

图9是包括纳米过滤膜的流体器件的示意图示，以及

图10示出了用于制造纳米过滤器的一系列步骤。

具体实施方式

纳米级的流体元件的制造会很困难，并要求非标准的和/或不可缩放的 技术。本发明允许使用可缩放的平版印刷或其他技术并随后使用提供元件 的流体通路的想要的尺寸的处理技术来产生器件。

本发明提供包括诸如纳米孔和/或纳米沟道的纳米流体通路的器件。如 以下讨论的，所述器件可具有允许定制和通用性的特性。本发明的原理进 一步被用于提供包括流体元件的阵列的器件，所述流体元件的阵列包括一 个或多个部件（mechanism）来控制流体流动。可通过使用在此公开的制 造方法来便于这样的器件的制造。

图1A-1D和2A-2D分别示出了用于制造具有纳米沟道和纳米孔的流 体器件的制造步骤。首先参考图1A，通过平版印刷技术将流体器件10形 成为包括与器件的表面平行地延伸的沟道12。平版印刷技术典型地利用光 致抗蚀剂材料，当在基板上时该光致抗蚀剂被光构图，且然后该光致抗蚀 剂被部分去除以暴露基板的选择部分。随后的蚀刻步骤和其他处理导致在 基板上形成诸如孔或沟道的特征。在图1A示出的示例性器件中，包含二 氧化硅、硅或其他合适材料的层14被沉积在基板或基底16上。该层优选 地具有各向同性蚀刻特性。可通过原子层沉积、化学气相沉积、物理气相 沉积、热氧化或其他合适的处理而沉积该层14。基底16可包括例如硅、 石英或氮化硅，且与在其上沉积的层14的组成不同。

通过诸如原子层沉积、化学气相沉积或物理气相沉积的工序在层14 上沉积氮化硅、二氧化硅或与包括层14的材料不同的其他合适材料的层 20。使用诸如光刻或电子束平版印刷的平版印刷技术在层20中形成沟道开 口18。通过沟道开口18蚀刻层14而在层14中形成沟道12。器件的基板 或基底16用作蚀刻停止层。沟道12具有大于最终想要的尺寸的尺寸，优 选地在任何横截面方向上不大于100纳米。在制造期间，层20被横向掏蚀 （underetch），以致沟道开口18的宽度小于沟道12的宽度，产生图1A 所示的器件。如以下讨论的，顶层20下的底切（undercut）便于闭合位于 沟道12上方的开口18。

基底16的厚度可在0.25到1.0mm之间，但不被认为是关键的。所沉 积的层14的厚度取决于器件的要求，例如沟道尺寸。在该示例性实施例中， 该层的厚度是在10到1000nm之间。顶层20的厚度至少为约50nm厚， 从而可形成具有机械稳定性的底切。其优选地不厚于提供这样的稳定性所 要求的厚度。在随后的处理之前，沟道尺寸为约一百纳米或更小。

参考图1B，流体器件20被诸如电化学活性金属的导体22涂覆。可用 诸如原子层沉积（ALD）或化学气相沉积（CVD）的技术来提供这样的涂 层。可被沉积的金属包括诸如钛、钽和钨的金属。金属合金也可被沉积。 材料的选择可依赖于器件被进一步处理时将形成的氧化物。将理解，在特 定情况下，可在沟道或孔形成之前沉积金属，且可通过平版印刷/蚀刻技术 将诸如沟道或孔的特征形成在该金属中或穿过该金属。在示例性实施例中， 所沉积的导体22形成密封物以堵塞沟道12的开口18。沟道的尺寸也按照 与形成纳米沟道的表面的所沉积的导体的厚度相称的量而被减小。

用诸如水或电解质溶液的电解质24填充被涂覆的流体器件10，如图 1C所示。即使在具有导体涂层的情况下，沟道12也大于其最终目尺寸（例 如，直径为10nm或更小），该事实便于填充该器件。可跨过流体通路将 电势施加到电解质，以测量流过器件的离子电流。该电流与通路的内部尺 寸成比例。因此，可在此时确定通路的尺寸。用于产生离子电流的电极被 放置在流体通路（在该示例性实施例中是沟道12）中或者被放置在流体通 路的每个末端附近。电极可以例如是Ag/AgCl、Au或Pt丝电极。

如图1D所示，通过在导体22上形成氧化物层26，沟道12的尺寸被 减小。该处理优选地通过在电势被施加到导体22时测量流过器件的离子电 流而被反馈控制。使用针型探头、弹簧夹或引线结合法将电压施加到所沉 积的导体22。在典型的应用中，电压范围可以为0.5到5.0V。

图3示出了随着氧化物层从对应于图1C的起点“A”生长到对应于图 1D的终点或目标点“B”流过器件的电流。可持续地或通过反复交替电化 学氧化和离子电流测量而监控沟道尺寸。当电流达到代表目标沟道尺寸（其 可以是可接受尺寸的范围）的水平时，中断该处理。如果氧化物层26是绝 缘的，则金属氧化物叠层可用作栅极以改变器件10的表面电荷以用于进一 步的化学功能化，作为纳米流体晶体管，或作为用于在流体中的化学或生 物分析物的传感器器件。这样的器件也可被用作DNA传感器和/或定序器 （sequencer）。绝缘金属氧化物的例子包括氧化钛和氧化铂。将理解，可 以替代地形成导电氧化物，例如氧化铝锌（AZO）或氧化钌。

根据本发明的方法适用于形成与器件表面正交的纳米孔以及平行于表 面而延伸的沟道12。参考图2A，器件30包括与图1A-1D中的层类似的层 14、16和20。使用平版印刷技术和蚀刻，以与以上讨论的流体器件10类 似的方式制造该器件。在顶层20中形成的孔38与存储库（reservoir）32 是流体连通的。孔38可显著大于目标尺寸孔，且直径可以是约100nm那 么大。与之前实施例中的沟道12类似，该孔相应地为所考虑的尺寸范围内 的纳米流体孔。可使用透射电子束形成直径在2到50纳米之间的孔。可使 用电子束或光刻构图形成直径为10纳米或更大的孔。（将理解，孔可能不 是完美地圆形的，在该情况下最大直径可以是约100nm或更小。）如图 2B所示，在器件30上沉积导体的涂层40，所述导体例如为金属或其他合 适的电化学活性导电材料。（如果顶层20包括电化学活性导电材料，这样 的涂层可以是不必要的。）尽管涂层40使得孔尺寸减小，但孔尺寸仍然大 于目标尺寸。然后用电解质24填充器件，所述电解质24例如为水或电解 质溶液。器件30的流体部分的相对较大尺寸便于溶液的引入。图2C示出 了被流体填充的器件。如图2D所示，然后将电势施加到涂层40，以形成 导电的或绝缘的金属氧化膜42。随着氧化的发生，监视孔尺寸。当孔达到 目标尺寸时，中断电化学氧化。将理解，目标尺寸可以是特定尺寸或在特 定范围内。与图1A-1D示出的其中沟道开口18被金属封闭的方法不同， 在金属沉积和氧化之后，孔38保持打开，以便用作纳米流体通路。

可以基于逐芯片完全定制，完成使用上述方法的诸如纳米孔和纳米流 体沟道的纳米流体通路的形成。该方法也可被应用于逐晶片完成的高吞吐 量处理。在处理之后，晶片可被分离成单个芯片。使用光刻技术的孔形成 和/或沟道形成便于生产，这与诸如TEM钻孔的较麻烦的处理相反。因为 初始形成的沟道和孔的尺寸既不是关键的也不是特别小，因此便于在形成 孔和/或沟道时对芯片或晶片的初始处理。如上所讨论的，具有相对较大尺 寸的流体器件也更容易被电解质或其他流体填充。

如图7所示的测试器件60可被用来证明在此公开的方法的可行性。该 器件包括5纳米的TiN薄膜62，该TiN薄膜62位于分别包括SiO₂层64 和Si₃N₄层66的底层中。该器件包括含有KCI溶液的流体单元（fluidic cell） 68。TiN层包括孔70，孔70的直径小于100纳米且优选地为更小。使用 接触衬垫（contact pad）和针型探头，远离流体体积（fluid volume）将约 4伏施加到TiN。若干分钟后，所测量的离子电导显著降低，表明孔60的 尺寸已减小。

器件可以作为芯片或晶片以成品或半成品形式作为芯片或晶片被提供 给终端用户。终端用户可执行氧化处理以提供选定尺寸的通路。如果有必 要增大通路尺寸，氧化处理可被逆转。

根据本发明的又一些方面，如图4所示，可提供流体沟道或元件52 的多用途阵列50。每个元件通过可单独寻址的、电化学可还原的纳米流体 通路54而被连接到另一个元件。该阵列优选地被制造为使得所有连接是打 开的。在使用时，可还原的纳米流体通路54中的一个或多个可被闭合，以 便重新引导流体流或从整体阵列去除特定的元件52。如图4所示，图左示 出的原始阵列50已以两种可供选择的（alternative）方式被修改而产生具 有两个可供选择的流径的阵列50A、50B。原来的（native）或部分还原的 纳米流体通路54以实线表示，而闭合的通路56以虚线表示。通路54可以 以与以上讨论的沟道12相同的方式被形成。每个通路54包括具有限定通 路尺寸的氧化物层的导电的、优选为金属的涂层（未示出）。通过在通路 内的电解质和金属涂层之间施加电势，选定的通路被闭合，引起氧化物层 （未示出）的进一步生长，直到通路被完全闭合。元件52可被设计用于任 何特定目的，例如用于控制或改变流体的特性或在流体内存在的实体的特 性。将理解，阵列50的通路54可仅包括金属涂层，允许终端用户部分地 闭合特定的通路并通过改变金属涂层的氧化程度来完全闭合其他通路。如 上所讨论的，如果需要，氧化处理可被逆转以打开之前闭合的通路54。

图8A和8B示出了本发明的又一个示例性实施例，并涉及使用本发明 的原理对具有大量的纳米流体通路的纳米过滤器的制造。纳米过滤器是从 导电基板80制造的。基板80包括多个纳米孔82，纳米孔82可使用平版 印刷技术和蚀刻而形成。或者，纳米孔可使用已知为定向自组装（DSA） 的技术而形成。该技术包括以下步骤：（ⅰ）基板表面被化学功能化，以便 一旦将含有纳米颗粒（例如嵌段共聚物）的流体分散到基板表面上时这样 的纳米颗粒被附着到其上；（ⅱ）该膜被退火而蒸发掉流体，在基板表面上 留下纳米颗粒，以及（ⅲ）然后纳米颗粒被用作正性或负性硬蚀刻掩模， 以进一步将纳米颗粒阵列图形向下转移到基板中，由此在基板中形成纳米 膜。一旦大量分散到功能化的基板表面上，纳米颗粒形成自对准的图形阵 列，所述图形阵列包括相邻颗粒间的自限定的间隔，而不需要执行任何额 外的对准和/或构图处理。由此间隔依赖于纳米颗粒的类型和尺寸、基板表 面的形貌及其功能化的类型。可获得栅格图形以及点（即纳米孔）图形。

图10示例出根据本发明可被用于制造纳米过滤器的步骤。金属膜79 被沉积在具有介电特性的基板93上。通过去除基板93的中央部分而产生 过滤膜，由此形成支撑该膜的绝缘体94。使用上述技术在金属层79的膜 部分中形成纳米孔82的图形，由此提供纳米过滤器基板80。如以下将进 一步讨论的，施加电压以减小孔尺寸，直到达到所需的过滤器尺寸。

形成在示例性实施例的基板80中的孔的直径为100纳米或更小，且优 选地尺寸类似。在该实施例中，基板包括电化学活性的导电材料。因此不 要求在基板上沉积金属涂层。如图8A所示，具有尺寸“A”和“B”的相 对较大和较小的颗粒84、86都能穿过孔。基板被放置在电解质中。获得电 导或流过基板膜的电流的基线（baseline）读数。将电压施加到基板80， 以在以纳米孔82为界的表面上形成氧化物层88，如图8B所示。当孔尺寸 已被减小到目标直径时，如电流密度的变化或其他合适的参数所证明的， 中断该处理。再次参考图8B，孔82的直径已被减小，从而仅具有尺寸“B” 或更小的相对较小的颗粒86能够穿过孔82。所产生的纳米过滤器90可以 晶片或芯片的形式或并入到流体器件内被提供给用户。将理解，对纳米过 滤器90施加的电压可被反向，由此增大纳米孔82的直径。在使用时，可 经由电渗（electro-osmosis）或其他合适的技术使流体流过过滤器，以便过 滤大于孔尺寸的颗粒。

图9是包括可被用于增大或减小基板80或纳米过滤器90中的孔直径 的系统并提供与孔直径有关的反馈的纳米流体器件的示意性例示。在该示 例性实施例中，导电基板80被安装在第一和第二绝缘体92、94之间。基 板80的多孔膜部分位于包含电解质的液体单元98中。O环96提供使基 板80的部分从液体单元98隔离的密封。通过针型探头或引线接合法对液 体单元外部的基板进行电连接。提供第一微安表100，以监视施加到基板 的电压。第二微安表100被用来测量流过基板80或纳米过滤器90的电流。 第二微安表提供与孔直径有关的反馈，这是因为离子电流与基板中的纳米 孔82的尺寸成比例。一旦从第二微安表获得了与目标平均孔直径对应的读 数，氧化或还原处理可被终止。将理解，流过基板80的膜部分的离子电流 的测量可用电导为单位来表达。电导随着孔尺寸减小而减小。

图5提供了用于控制如上讨论的制造方法的系统的示意性例示。该系 统包括诸如以上讨论的纳米流体器件110以及模数/数模转换器114。软件 模块包括用户接口115，用户接口115包括“设定控制电压”控制116、“设 定端点条件”控制118、“配置和设定计算算法”控制120以及提供数据 和处理状态的图形展示的显示器122。“设定控制电压”控制116允许用 户设定用于氧化基板（例如金属基板80或被涂覆的流体器件10或30）以 及用于使得离子电流流过基板的电压。当离子电流达到对应于目标纳米孔 或纳米沟道尺寸的水平时，“设定端点条件”控制118提供自动终止氧化 （或还原）处理的能力。用于配置和设定计算算法的控制120允许用户设 定在计算模块124中使用的算法。模块存储器存储从“设定端点条件”控 制118接收输入的决策算法126。决策算法“控制算法”软件126以及“设 定控制电压”控制116向“控制算法”软件128提供输入。

“控制算法”软件128控制施加为电化学氧化和/或还原而施加的电压 和处理时间。当要求与孔或沟道尺寸有关的反馈时，其进一步控制用于产 生流过纳米流体器件110的离子电流的电压。与离子电流和表面电流有关 的输入被提供给计算模块124。在计算模块124中确定流体器件的离子电 导，所述计算模块124转而向决策算法软件126提供电导信息。因为离子 电导信息与孔尺寸或沟道尺寸有关，该信息被提供给决策算法126以判定 是否需要进一步的氧化或还原。来自计算模块124的信息也被提供给图形 显示器122。

考虑到迄今为止的讨论，将理解，一般来说，根据本发明的方面的示 例性方法包括以下步骤：提供包括以电导体为界的纳米流体通路的基板； 用电解质填充所述纳米流体通路，以及通过在所述导体上电化学地形成氧 化物层，使得所述纳米流体通路至少部分地闭合。该方法是可逆的，以便 通路尺寸可被增大。基板本身可包括可被沉积在基板上的电导体或导电膜。

根据本发明的又一个方面，一种示例性方法包括：形成纳米流体通路， 所述纳米流体通路具有比基板中的目标尺寸大的尺寸；在所述基板上形成 导电层，由此减小所述纳米流体通路的尺寸；用电解质填充所述纳米流体 通路；以及电化学地氧化所述导电层，直到所述流体通路具有所述目标尺 寸。

再一示例性方法包括：提供纳米流体器件，所述纳米流体器件包括纳 米流体通路以及在所述纳米流体通路内的电解质，所述纳米流体通路具有 导电表面；以及对所述导电表面施加电压以电化学地改变所述纳米流体通 路的尺寸。如上所讨论的，纳米流体通路可包括诸如纳米孔或纳米沟道的 通路。该方法也适于同时改变大量通路（例如在纳米过滤器的膜中发现的 通路）的尺寸。

另一种示例性方法涉及流体元件阵列的使用。该方法包括提供流体元 件的阵列，每个流体元件通过一个或多个纳米流体通路连接到阵列中的一 个或多个其他流体元件。每个纳米流体通路包括导电表面。该方法还包括 通过使得氧化物层在选定的纳米流体通路中的导电表面上电化学地生长， 选择性地闭合一个或多个所述纳米流体通路。还提供了通过纳米流体通路 连接的流体元件的阵列以及用于电化学地改变或闭合通路的系统。

提供了一种计算机程序产品以控制包括基板中的纳米流体通路的纳米 流体器件的制造，所述纳米流体通路包括导电层并容纳电解质。包含计算 机可读程序代码的计算机可读存储介质包括：被配置为便于在电解质与导 电表面之间施加足以引起所述导电表面的氧化的电势的计算机可读程序代 码；以及被配置为监视流过所述纳米流体通路的离子电流的计算机可读程 序代码。

还提供了具有过滤膜的纳米过滤器，所述过滤膜包括可被电化学地改 变为更大或更小的尺寸的纳米流体通路。如上所讨论的，该膜可包括导体 或包括可被电化学地氧化的导电涂层。被提供为本发明又一方面的纳米过 滤器组件优选地包括用于确定流过过滤膜的离子电流的反馈部件以及用于 引起电化学氧化的部件。可从反馈部件确定纳米流体通路已被缩窄或展宽 的程度。图9提供了纳米过滤器组件的示例性实施例，其包括过滤膜、用 于引起氧化的部件以及用于确定离子电流的部件。图8A示出了已经历了 用于减小纳米流体沟道的尺寸的氧化的纳米过滤器的膜部分。处理可被逆 转以加宽纳米流体沟道。

示例性系统和制造品细节

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算 机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的 硬件、也可以是完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等），还可以 是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。 此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介 质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程 序代码。

本发明的的一个或多个实施例或它们的要素可以装置的形式实现，所 述装置包括存储器和至少一个处理器，所述处理器与存储器相连并可操作 为执行示例性方法步骤，例如测量离子电流并产生用于金属层氧化的电势。

一个或多个实施例可以利用在通用计算机或工作站上运行的软件。参 考图6，这种实现例如可以采用处理器602、存储器604以及例如由显示器 606和键盘608形成的输入/输出接口。在此使用的术语“处理器”旨在包 括任何处理设备，例如，包括CPU（中央处理单元）和/或其它形式处理 电路的处理设备。此外，术语“处理器”可以表示多于一个的单独处理器。 术语“存储器”旨在包括与处理器或CPU关联的存储器，例如RAM（随 机存取存储器）、ROM（只读存储器）、固定存储器件（例如，硬盘）、 可移动存储器件（例如，软盘）、闪存等。此外，在此使用的术语“输入/ 输出接口”旨在包括例如一个或多个用于将数据输入到处理单元的机构（例 如，鼠标）以及一个或多个用于提供与处理单元关联的结果的部件（例如， 打印机）。处理器602、存储器604以及诸如显示器606和键盘608的输 入/输出接口例如可以通过作为数据处理单元612的部件的总线610互连。 例如通过总线610的适当互连还可以被提供到网络接口614（例如可被设 置为与计算机网络接口的网卡）以及介质接口616（例如可被设置为与介 质618接口的软盘或CD-ROM驱动器）。通过网络或其他合适的接口、 模数转换器等，可以向微安表和/或电流源等提供接口。

因此，如关于图1A-D、2A-D、8A-B和10在此描述的包括用于执行 本发明方法的指令或代码的计算机软件可存储在一个或多个关联的存储器 件（例如，ROM、固定存储器或可移动存储器）中，当准备使用时，其被 部分或全部加载（例如，加载到RAM中）并由CPU执行。此类软件可以 包括——但不限于——固件、驻留软件、微代码等。

适合于存储和/或执行程序代码的数据处理系统将包括通过系统总线 610而被直接或间接耦合到存储器元件604的至少一个处理器602。所述存 储器元件可以包括在程序代码的实际执行期间采用的本地存储器、大容量 存储装置以及提供至少某些程序代码的临时存储以减少必须在执行期间从 大容量存储装置检索代码的次数的高速缓冲存储器。

输入/输出或I/O设备（包括——但不限于——键盘608、显示器606、 指点设备等）可以直接（例如，通过总线610）或通过居间的I/O控制器 （为清晰起见，已省略）而被耦合到系统。

诸如网络接口614的网络适配器也可以被耦合到系统以使所述数据处 理系统能够通过居间的私用或公用网络而变得与其它数据处理系统或远程 打印机或存储设备相耦合。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡只是 当前可用的网络适配器类型中的少数几种。

如此处（包括权利要求）使用的那样，“服务器”包括运行服务器程 序的物理数据处理系统（例如，图6所示的系统612）。将理解，此类物 理服务器可以包括，也可以不包括显示器和键盘。

应注意，本发明的各方面还可以采取在一个或多个计算机可读介质中 体现的计算机程序产品的形式，所述计算机可读介质中包含计算机可读的 程序代码。可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读 介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储 介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体 的系统、装置或器件，或者上述的任意合适的组合。介质框618是非限制 性实例。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具 有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器 （RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM 或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、 磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储 介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、 装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的 数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以 采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合 适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任 何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指 令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包 括——但不限于——无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适 的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操 作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言— 诸如Java、Smalltalk、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如 “C”语言、BASIC语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在 用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包 执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计 算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过 任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算 机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因 特网连接）。

在此将参照根据本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产 品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，诸如在图5中提供的流程图 和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计 算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计 算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这 些计算机程序指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行 时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作 的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令使 得计算机、其它可编程数据处理装置、或其他设备以特定方式工作，从而， 存储在计算机可读介质中的指令就产生出包括实现流程图和/或框图中的 一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的制造品（article of  manufacture）。

也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、 或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执 行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它 可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定 的功能/操作的过程。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法 和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程 图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述 模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的 可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功 能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际 上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及 的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和 /或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬 件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

需要指出，此处描述的任何方法可以包括提供一种系统的额外步骤， 该系统包括包含在计算机可读存储介质中的独特软件模块；这些模块例如 可以包括在框图中示出和/或在此描述的任意或所有要素；通过举例但非限 制性地，初始化模块、用于通过测试点和参数循环的模块、用于生成输出 文件的输出模块、用于减少数据和搜索异常的后处理模块等。然后可以使 用上述在一个或多个硬件处理器602上执行的系统的独特软件模块和/或 子模块执行方法步骤。此外，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介 质，该介质包含适合于被实现为执行此处描述的一个或多个方法步骤的代 码，其中包括为系统提供独特软件模块。

在任何情况下都应该理解，此处示例的组件可通过各种形式的硬件、 软件或它们的组合来实现；例如，专用集成电路（ASIC）、功能电路、包 含相关存储器等的一个或多个适当编程的通用数字计算机。给出此处提供 的本发明教导之后，所属领域的普通技术人员将能够构想本发明组件的其 它实施方式。

在此使用的术语是仅仅用于描述具体实施例的目的，而不旨在限制本 发明。在此使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数 形式，除非上下文中明确地另外指出。还应理解，在用于该说明书中时， 术语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/ 或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、 部件和/或其组合的存在或附加。

在下面的权利要求中的所有装置或步骤加功能要素的对应结构、材料、 动作和等价物旨在包括用于与具体地要求保护的其他要求保护的要素组合 地执行功能的任何结构、材料或动作。本发明的说明书是为了示例和说明 的目的而给出的，而不旨在以所公开的形式穷举或限制本发明。只要不脱 离本发明的范围和精神，多种修改和变化对于本领域的普通技术人员而言 是显而易见的。为了最好地解释本发明的原理和实际应用，且为了使本领 域的其他普通技术人员能够理解本发明的具有适于所预期的特定用途的各 种修改的各种实施例，选择和描述了实施例。