用於個人樣品分析的系統和方法與流程
2023-12-01 03:40:31
交叉援引
本申請要求獲得2014年10月21日提交的美國臨時申請序列號62/066,777(nsnr-014prv)的權益；
本申請也是2013年3月15日提交的美國專利申請序列號13/838,600(nsnr-003)的部分繼續申請，該13/838,600號申請要求獲得於2012年4月10日提交的美國臨時申請序列號61/622,226的權益，同時也是於2013年6月13日提交的美國專利申請序列號13/699,270的部分繼續申請。該13/699,270號申請是基於國際申請序列號us2011/037455根據美國專利法第371條於2011年5月20日提交提交的，並要求獲得2010年5月21日提交的美國臨時申請序列號61/347,178號的權益；
本申請也是2015年3月25日提交的美國專利申請序列號14/431,266(nsnr-002)的部分繼續申請；該14/431,266號申請是基於國際申請序列號pct/us13/62923根據美國專利法第371條於2013年10月1日提交的；該pct/us13/62923號申請要求獲得於2012年10月1日提交的美國臨時申請序列號61/708,314的權益；
本申請也是2013年6月13日提交的美國專利申請序列號13/699,270(nsnr-001)的部分繼續申請，該13/699,270號申請是基於國際申請序列號us2011/037455根據美國專利法第371條於2011年5月20日提交的；該us2011/037455號申請要求於2010年5月21日提交的美國臨時申請序列號61/347,178的權益；
本申請也是2015年9月11日提交的美國專利申請序列號14/775,634(nsnr-004)的部分繼續申請。該14/775,634號申請是基於國際申請序列號us2014/029979根據美國專利法第371條於2014年3月15日提交的；該us2014/029979號申請要求獲得於2013年3月15日提交的美國臨時申請序列號61/801,424的權益；
本申請也是2015年9月11日提交的美國專利申請序列號14/775,638(nsnr-005)的部分繼續申請。該14/775,638號申請是基於國際申請序列號us2014/028417根據美國專利法第371條於2014年3月14日提交的；該us2014/028417號申請要求獲得於2013年3月15日提交的美國臨時申請序列號61/801,096的權益；
本申請也是2015年9月11日提交的美國專利申請序列號14/852,417(nsnr-006)的部分繼續申請。該14/852,417號申請是基於國際申請序列號us2014/029675根據美國專利法第371條於2014年3月14日提交的；該us2014/029675號申請要求獲得於2013年3月15日提交的美國臨時申請序列號61/800,915的權益；
本申請也是2015年9月11日提交的美國專利申請序列號14/852,412(nsnr-0010)的部分繼續申請。該14/852,412號申請是基於國際申請序列號us2014/030108根據美國專利法第371條於2014年3月16日提交的；該us2014/030108號申請要求獲得於2013年3月15日提交的美國臨時申請序列號61/794,317的權益；
所有這些申請通過援引併入本文用於所有目的。
簡介
使用個人監測系統和方法提供對個體生物標誌物狀態的簡單獲取將有助於及早發現疾病的發生或監測健康狀況的日常變化。很多疾病和病況的各種生物標誌物已知，且其數量正在快速增長。然而，使用生物標誌物監測個體健康的常規方法需要侵入性樣品收集程序，用於樣品收集和處理的專用樣品處理裝置，笨重且昂貴的測定讀取裝置以及專業技術人員來分析樣品，使得該過程耗時，具有侵入性且昂貴。因此，需要快速，非侵入性且節省成本的方法來確定個人的健康狀況。
概要
本公開提供了用於監測受試者健康狀況的系統和方法。在某些實施例中，該方法包括：將由受試者取得的樣品施加於信號增強檢測器上，該信號增強檢測器被配置為可示出某種表徵樣品的輸出；使用一個裝置處理所述輸出，該裝置被配置為獲取所述檢測器輸出作為輸入數據並處理所述輸入數據以生成報告；和接收報告。在某些實施例中，所述裝置是行動裝置。在某些實施例中，所述信號增強檢測器是微流體裝置。檢測器的信號增強性能在檢測速度，樣品體積的減少，試劑使用量的減少，信號讀取器的簡易，非侵入性和低成本方面具有許多優點。在一些實施例中，微流體裝置包括納米傳感器。在某些實施例中，該方法還包括將裝置中的採樣導出數據發送到某遠程位置，在該遠程位置對發送的數據進行分析；和接收分析結果。
本公開還提供了用於實踐這些方法的系統。該系統包括一個裝置，該裝置被配置為：從信號增強檢測器獲取作為輸入數據的輸出；處理輸入數據生成報告；並且向受試者提供報告，其中所述信號增強檢測器被配置為獲得由所述受試者取得的樣品並且示出某種表徵所述樣品的輸出。在某些實施例中，該裝置被配置為將採樣導出的數據發送到某個遠程位置，在所述遠程位置對發送的信息進行分析。在某些實施例中，該裝置被配置為接收分析的結果，並將分析的結果提供給受試者。本公開還提供了用於監測受試者健康狀況的套件。
附圖說明
圖1描繪了基於本發明某些實施例的被配置為從信號增強檢測器獲取輸出的行動裝置的示意圖。圖a-c示出了d2pa陣列的實施例。
圖2描繪了基於本發明某些實施例的個人健康監測系統及其用途的示意圖。
圖3描繪了基於本發明某些實施例的包括微流體納米傳感器的信號增強檢測器。
圖4描繪了基於本發明某些實施例的盤耦合柱上點天線陣列(d2pa)信號增強檢測器和使用其進行β-澱粉樣蛋白(amyloidbeta)免疫測定的示意圖。
圖5示出了基於本發明某些實施例的d2pa上不同生物標誌物的免疫測定標準曲線。
圖6示出了基於本發明某些實施例的健康人類受試者中唾液β-澱粉樣蛋白1-42(betaamyloid1-42)水平的監測。
圖7示出了表示每個「層」的相對位置的「框圖」。該圖非依比例給出，也並不反映離散分子的一些「層」的事實。分子粘附層是可選的。
詳細說明
如上所述，本發明的一個方面涉及一種用於監測對象的健康狀況的方法，所述方法包括：將由受試者取得的樣品施加於信號增強檢測器上，該信號增強檢測器被配置為可示出某種表徵樣品的輸出；使用一個裝置處理所述輸出，該裝置被配置為獲取所述檢測器輸出作為輸入數據並處理所述輸入數據以生成報告；和接收報告。信號增強檢測器提供快速檢測，簡化的讀取器(例如通過智慧型手機替換大型常規讀取器)的優點，並且降低成本。
在某些實施例中，信號增強檢測器包括盤耦合柱上點天線陣列(d2pa)，其已在2013年3月15日提交的美國專利申請序列號13/838,600(nsnr-003)和上述交叉援引段落中列出的其他相關申請中給出，所有這些申請都通過援引併入本文。
在一些實施例中，所述信號增強檢測器使用不同於d2pa(比如sal以替代d2pa)的不同的「信號放大層」(sal)，其已經在美國臨時申請序列號61/794,317(nsnr-010prv)和上文所述的交叉援引中列出的其他相關申請中給出，所有這些申請通過援引併入本文用於所有目的。d2pa僅是信號放大層的一個例子。由於在一些實施例中，d2pa可以由不同的信號放大層代替，所以本發明包括其中d2pa被另一個sal代替的器件和方法的其他實施例，而器件，系統和方法的其它方面可不改變。
在一些實施例中，所述裝置向受試者提供建議。在一些實施例中，所述方法包括從信號增強檢測器獲取輸出作為輸入數據，其中信號增強檢測器被配置為可示出表徵某個由受試者提供的樣品的輸出，分析輸入數據，和遞送報告給持有所述裝置或與所述裝置處於相同位置的受試者，和/或位於遠程位置的受試者。在一些實施例中，報告可包括針對受試者的建議。在某些實施例中，該方法還包括：將裝置中的採樣導出數據發送到的分析發送信息的遠程位置；和接收分析結果。在某些實施例中，所述報告與受試者的健康狀況有關。在某些實施例中，分析由軟體或專業人員完成。在某些實施例中，將向受試者提供採取下一步行動的分析和建議。
本公開還提供了一種系統，其包括一個裝置，該裝置被配置為：從信號增強檢測器獲取作為輸入數據的的輸出；處理該輸入數據生成報告；並且向該受試者提供該報告，其中所述信號增強檢測器被配置為可獲得由所述受試者提供的樣品並且示出表徵所述樣品的輸出。在某些實施例中，該裝置被配置為可將採樣導出的數據發送到遠程位置，在所述遠程位置對發送的信息進行分析。在其他實施例中，該裝置被配置為接收分析結果並提供分析結果。
在更詳細地描述本發明之前，應當理解的是，本發明不限於所描述的特定實施例，因此其當然地可以有所變化。還應當理解的是，本文使用的術語僅用於描述特定實施例的目的，並不是限制性的，因為本發明的範圍將僅由所附權利要求所限制。
在提供數值範圍的地方，應理解的是，除非上下文另有明確規定，否則在該範圍的上下限之間的，以及該範圍內任何其他所列舉的或中間數值之間的每一個中間數值，直至該範圍下限數值的單位的十分之一，都包括在本發明內。這些較小範圍的上下限可以獨立地包括在更小的範圍內，且包括在本發明內，在所述範圍內受到任何具體排除的限制。在所述範圍包括一個或兩個限制的情況下，排除這些限制之一或兩者的範圍也包括在本發明中。
這裡給出的某些數值範圍，其中數值前面有術語「約」。術語「約」在本文中為其之後的確切數值提供文字支持，以及接近或近似該數值的數值提供文字支持。在確定數值是否接近或近似具體列舉的數值時，近似或近似但未列舉的數值可能在其被呈現的上下文中提供具體列舉數值的實質等效值。
除非另有定義，本文使用的所有技術和科學術語具有的含義與本發明所屬領域的普通技術人員通常所理解的相同。儘管與本文所述類似或等同的任何方法和材料也可以用於本發明的實踐或測試中，這裡描述的是代表性說明性的方法和材料。
本說明書中引用的所有出版物和專利通過援引併入本文，等同於每個單獨的出版物或專利被具體地和單獨地指明通過援引併入，並且通過援引併入以公開和描述與這些出版物相關的方法和/或材料。任何在申請日之前公開的出版物的援引是為了其公開的內容，而不應被解釋為承認本發明不能憑藉在先的發明而先於此類出版物。此外，提供的出版物的日期可能與可能需要獨立確認的實際出版日期不同。
需要注意的是，如本文和所附權利要求中所使用的，單數形式"一個"、"一種"和"所述"包括複數個指示物，例如在使用單詞"單個"時。還應注意，權利要求可能被撰寫成排除任何可選要素。因此，本聲明旨在作為使用與權力要求要素有關的「只」，「僅」等排除性術語及類似術語，或使用「否定」限制的先行基礎。
在閱讀本公開內容時，對於本領域技術人員顯而易見的是，本文描述和示出的各個實施例中的每一個具有分立的部件和特徵，其可以容易地與其他幾個實施例中的任何一個的特徵分離或組合而不脫離本發明的範圍或精神。任何敘述的方法可以按照所敘述的事件順序進行，或以邏輯上可能的任何其他順序進行。
方法
本發明的某些方面涉及一種用於監測受試者的健康狀況的方法，即檢測由受試者提供的樣品中的生物標誌物的水平，並診斷受試者的疾病或易感性。在某些實施例中的方法包括將從受試者提供的樣品施加到信號增強檢測器以示出某種表徵該樣品的輸出，例如納米等離子激元增強的螢光信號。該方法可以進一步包括用諸如行動裝置的裝置處理檢測器輸出，其獲取檢測器輸出以作為輸入數據以及處理輸入數據，以生成可被受試者接收的報告，例如以圖表的形式和/或用顏色編碼的健康狀況/推薦行動的指標。在某些實施例中，該方法包括將樣品生成的數據發送到遠程位置，例如醫院或其他醫療中心或研究機構，其中由衛生保健專業人員分析所發送的數據。該方法還可以包括受試者接收分析數據。現在將在下面更詳細地描述本發明的各個方面。
信號增強檢測器
如上所述，該方法的實施例包括將由受試者提供的樣品施加於被配置為示出某種表徵樣品的輸出的信號增強檢測器。根據本系統的實施例的信號增強檢測器可以是適用於本發明方法的任何信號增強檢測器。在某些實施例中，信號增強檢測器被配置為可檢測樣品中感興趣的分析物的存在或不存在。感興趣的分析物包括但不限於蛋白質，核酸(dna和rna)，脂質，碳水化合物，維生素，激素，合成激素類似物，有機聚合物，重金屬，藥物等及其任何代謝物。可以在本發明的方法中採用檢測感興趣分析物的任何合適的方法。在某些實施例中，可以通過結合劑與感興趣的分析物的特異性結合來實現檢測。感興趣的結合劑包括但不限於抗體(包括其抗原結合片段)，核酸(dna，rna)，適體，凝集素，酶等。
在一些實施例中，信號增強檢測器被配置為可在樣品中感興趣的分析物的存在下產生信號。由信號增強檢測器產生的信號可以是在外部激發下發射的光的形式，例如螢光或發光，包括電致發光和化學發光。在某些情況下，信號可以由信號產生部件產生。感興趣的信號產生部件包括但不限於螢光團(例如，呫噸染料，螢光素和若丹明染料，異硫氰酸螢光素(fitc)，6-羧基螢光素(通常被縮寫為fam和f)，6-羧基-2'，4'，7'，4,7-六氯螢光素(hex)，6-羧基-4'，5'-二氯-2'，7'-二甲氧基螢光素(joe或j)，n，n，n'，n'-四甲基-6-羧醯羅丹明(tamra或t)，6-羧基-x-羅丹明(rox或r)，5-羧基羅丹胺-6g(r6g5或g5)，6-羧基羅丹明-6g(r6g6或g6)和羅丹明110；花青染料，例如cy3，cy5和cy7染料；香豆素，例如傘形酮；苯甲醯胺染料，hoechst33258；菲啶染料，德克薩斯紅；乙錠染料；吖啶染料；咔唑染料；吩惡嗪染料；卟啉染料；聚甲炔染料，例如cy3，cy5等花青染料；bodipy染料和喹啉染料。在主題應用中普遍使用的特定螢光團包括：芘，香豆素，二乙基胺基酸，fam，螢光素氯三嗪，螢光素，r110，曙紅，joe，r6g，四甲基羅丹明，tamra，麗絲胺，rox，萘狀螢光素，德克薩斯紅，cy3和cy5，irdye800，irdye800cw，alexa790，dylight800等)；化學發光劑(例如吖啶酯和磺胺類，魯米諾和異魯米諾)；和電化學發光劑(例如釕(ii)螯合物)。
在某些實施例中，所述信號產生部件被配置為可特異性結合目標分析物。在某些實施例中，在樣品被施加到檢測器之前，信號產生部件存在於信號增強檢測器中。在其他實施例中，在將樣品應用於檢測器之後，信號產生部件被施加到檢測器中。
在某些實施例中，所述信號表徵樣品或其中一部分。在某些實施例中，表徵樣品的信號是在外部激發下發射的光的強度值，其與存在於樣品中的感興趣的分析物的量成比例。在某些實施例中，信號變化是樣品的表徵。因此，表徵樣品的信號變化可以是在外部激發下發射的光的強度變化，其與存在於樣品中的感興趣的分析物的量成比例。外部激發可以由任何合適的來源提供，包括但不限於用於激發螢光團的太陽光，環境光，led，雷射等。
在某些方面，信號增強檢測器增強由信號產生部件產生的信號，例如螢光或發光。在某些實施例中，通過信號放大的物理過程來增強信號。在一些實施例中，通過納米等離子激元效應(例如表面增強拉曼散射)增強信號。通過納米等離子激元效應的信號增強的實例描述於例如li等，opticsexpress2011,19：3925-3936和wo2012/024006的文獻中，其通過援引併入本文。在某些實施例中，在不使用信號的生物/化學擴增的情況下實現信號增強。信號的生物/化學擴增可以包括信號的酶促擴增(例如用於酶聯免疫吸附測定(elisa))和信號的聚合酶鏈反應(pcr)擴增。在其他實施例中，信號增強可以通過物理過程和生物/化學擴增來實現。
在某些實施例中，與檢測器相比，信號增強檢測器被配置為可將信號增強103倍或更多，例如，104倍或更多，105倍或更多，106倍或更多，包括107倍或更多未配置增強信號。在某些實施例中，與檢測器相比，信號增強檢測器被配置為可將信號增強103倍或更多，例如，104倍或更多，105倍或更多，106倍或更多，包括107倍或更多如上所述，而未配置為使用物理放大處理來增強信號。在某些實施例中，信號增強檢測器被配置為具有0.1nm或更小的檢測靈敏度，例如10pm或更小，或1pm或更小，或100fm或更小，例如10fm或更小，包括1fm或更小，或0.5fm或更小，或100am或更小，或50am或更小，或20am或更小。在一些情況下，信號增強檢測器被配置為能夠以1ng/ml或更低的濃度檢測分析物，例如100pg/ml或更少，包括10pg/ml或更少，1pg/ml或更少，100fg/ml以下，10μg/ml以下或5μg/ml以下。在某些實施例中，信號增強檢測器被配置為具有5個數量級以上的動態範圍，例如6個數量級以上，包括7個數量級以上。
在某些實施例中，信號增強檢測器被配置為可示出某種表徵所施加樣品或其一部分的輸出。在某些方面，由信號增強檢測器示出的輸出是表徵樣品或其一部分的增強信號。因此，在一些情況下，所示出的輸出表徵樣品或其一部分。在某些方面，表徵樣品的輸出可以是在外部激發下發射的光的強度，其與存在於樣品中的感興趣分析物的量成比例。在某些方面，表徵樣品的輸出可以是從樣品施加之前到之後在外部激發下發射的光的強度的變化，其與樣品中存在的感興趣分析物的量成比例。在某些方面，表徵樣品的輸出可以是由受試者獲得的樣品和含有已知量的感興趣分析物的參考樣品在外部激發下發射的光的強度的差異，其與存在於樣品中的目標分析物的量成比例。
在某些實施例中，信號增強檢測器包括諸如led，光電二極體或其他光源的光源。在一些實施例中，信號增強檢測器包括濾光片。
在某些實施例中，信號增強檢測器被配置為可將放大的信號轉換成數據。因此，在某些實施例中，信號增強檢測器包括傳感器和組件，其包括光電二極體，光電倍增管，光電電池和其它可用於全部或部分地提供表徵樣品的電子數據的光敏電子部件。在某些實施例中，信號增強檢測器包括相機，發光計或分光光度計。
因此，在一些實施例中，如上所述，信號增強檢測器通過在外部激勵下發射光來示出輸出。在其他實施例中，信號增強檢測器的輸出是表徵樣品的數據。在某些實施例中，信號增強檢測器包括存儲數據的存儲器，諸如存儲器晶片和/或微處理器。在某些實施例中，信號增強檢測器被配置為可通過網絡進行通信。
在某些實施例中，樣品可以包括各種流體或固體樣品。在一些情況下，樣品可以是來自受試者的體液樣品。在某些情況下，可以提供固體或半固體樣品。樣品可以包括從受試者收集的組織和/或細胞。樣品可以是生物樣品。生物樣品的實例可以包括但不限於血液，血清，血漿，鼻拭子，鼻咽清洗，唾液，尿液，胃液，脊髓液，眼淚，糞便，粘液，汗液，耳垢，油，腺體分泌物，腦脊髓液，組織，精液，陰道液，衍生自腫瘤組織的間質液，眼液，脊髓液，咽拭子，呼吸，頭髮，指甲，皮膚，活檢，胎盤液，羊水，臍帶血，淋巴液，腔液，痰，膿，微生物，胎糞，母乳和/或其他排洩物。樣品可能包括鼻咽清洗液。鼻拭子，咽喉拭子，糞便樣品，頭髮，指甲，耳蠟，呼吸和其他固體，半固體或氣體樣品，可以對他們的分析之前在提取緩衝液中處理一段固定或可變的時間。如果需要，提取緩衝液或其等分試樣可以以類似於其它流體樣品的方法進行加工處理。受試者的組織樣品的實例可包括但不限於結締組織，肌肉組織，神經組織，上皮組織，軟骨，癌性樣品或骨。
在某些實施例中，受試者可以是人類或非人動物。受試者可以是哺乳動物，脊椎動物，例如鼠，猿，人，農場動物，運動動物或寵物。在一些實施例中，受試者可以是患者。在其他實施例中，受試者可能被診斷患有某種疾病，或者受試者可能被診斷不患有某種疾病。在一些實施例中，受試者可以是健康受試者。
裝置
如上所述，所述方法的某些方面包括用被配置為可獲取檢測器輸出作為輸入數據的裝置處理信號增強檢測器的輸出，並處理輸入數據以生成報告。可以使用適於獲取檢測器輸出作為輸入數據並處理輸入數據以生成報告的任何裝置。在一些實施例中，該裝置包括被配置為可獲取作為輸入數據的光學檢測器輸出的光學記錄裝置(圖1)。在某些情況下，光學記錄裝置是諸如數位相機的照相機。術語「數位相機」表示包括作為其主要部件的攝像裝置，其具有用於形成光學圖像的攝像透鏡系統，用於將光學圖像轉換為電信號的圖像傳感器以及其它部件，這種相機的示例包括數字靜態相機，數字電影攝像機和網絡攝像機(即，公開地或私下地連接到已聯網的某一個裝置以允許圖像的交換，包括直接連接到網絡和通過具有信息處理能力的諸如個人計算機的裝置連接到網絡)。在一個示例中，輸入數據可以包括捕獲長時間變化的視頻成像。例如，可以獲取視頻以提供對樣品中的動態變化的評估。
如圖1所示，d2pa陣列100可以包括：(a)基板110；和(b)從基板的表面延伸出的一個或多個柱115，其中至少一個支柱包括柱體120，在柱頂部上的金屬盤130，在柱底部的金屬背板150，金屬背板覆蓋靠近柱底部的基板表面的大部分；設置在柱的側壁上的金屬點結構130和覆蓋金屬點結構的至少一部分和/或金屬盤和/或金屬背板的分子粘附層160。該器件的基礎結構被稱為「盤耦合柱上點天線陣列(d2pa)」，其示例已被描述(參見例如li等人opticsexpress2011,19,325-3936和wo2012/024006，其通過引用併入本文)。
分子粘附層160的外表面可以包含捕獲劑反應性基團，即可以與捕獲劑化學反應的反應性基團，例如胺反應性基團，硫醇反應性基團，羥基反應性基團，咪唑基反應性基團和胍基反應性基團。為了說明的目的，分子粘附層160覆蓋金屬點結構160，金屬盤130和金屬背板150的所有暴露表面。然而，為了實際目的，粘合層160僅需要覆蓋金屬點結構160的暴露表面的一部分，金屬盤130或金屬背板150。如圖所示，在某些情況下，基板110可以由電介質(例如，sio2)製成，儘管也可以使用其它材料，例如矽，砷化鎵，聚二甲基矽氧烷(pdms)，聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。同樣，金屬可以是金，銀，鉑，鈀，鉛，鐵，鈦，鎳，銅，鋁，它們的合金或其組合，儘管也可以使用其它材料，只要材料的等離子激元頻率比光信號和用於產生光信號的光的頻率更高。
裝置100的特徵在於其放大靠近粘附層外表面的光信號。
在一些實施例中，柱的一個或多個部分的尺寸或兩個部件之間的距離可以小於其增強的光的波長。例如，柱體120的橫向尺寸，柱體120的高度，金屬盤130的尺寸，金屬點結構140之間的任何間隙之間的距離，金屬點結構140和金屬盤130之間的距離可以小於其增強的光的波長。如圖1所示，柱可以以陣列的形式布置在基板上。在特定情況下，陣列中最近的柱之間可以間隔小於光的波長的距離。柱陣列可以是周期性或非周期性的。
該裝置可以設置在某一容器內，例如多孔板的孔中。該裝置還可以作為多孔板的孔底或孔壁。裝置可以設置在微流體通道(通道寬度為1至1000微米)或納米流體通道(通道寬度小於1微米)內或這些通道的內壁的一部分內。
一個主題納米裝置100可以通過塗覆一個分子粘附層160於所謂「盤耦合柱上點天線陣列」200上(即「d2pa」，基本上由基板110，包括柱體120的多個支柱，金屬盤130，金屬背板150和金屬點結構140組成)。在wo2012/024006中提供了可用於主題納米器件中的示例性d2pa的詳細描述，其通過援引併入本文，並用於所有目的。
在某些實施例中，光學記錄裝置的靈敏度低於研究/臨床實驗室設置下使用的高靈敏度光學記錄裝置的靈敏度。在某些情況下，本方法中使用的光學記錄裝置的靈敏度低於用於研究/臨床實驗室的高靈敏度光學記錄儀的靈敏度10倍以上，如100倍以上，包含200倍以上，500倍以上或1000倍以上。
在某些實施例中，所述裝置通過在裝置和檢測器之間形成接口界面的適配器來獲取檢測器輸出。在某些實施例中，該接口界面是通用的，以適用於執行主題方法的任何裝置。感興趣的接口包括但不限於usb，火線，乙太網等。在某些實施例中，所述裝置通過無線通信(包括蜂窩，藍牙，wifi等)來獲取檢測器輸出。
在某些實施例中，所述裝置可以具有視頻顯示器。該視頻顯示器可以包括能以用戶可感知的方式顯示頁面的組件，例如計算機監視器，陰極射線管，液晶顯示器，發光二極體顯示器，觸摸板或觸控螢幕顯示器，和/或本領域已知的用於發出視覺上可察覺的輸出的其它手段。在某些實施例中，所述裝置配備有用於顯示信息的觸控螢幕，此類信息比如有從檢測器獲取的輸入數據和/或從處理的數據生成的報告，並允許對象輸入信息。
在某些實施例中，所述裝置配備有振動能力，作為警示對象的方式，以告知例如處理檢測器輸出時產生的報告或準備從檢測器獲取輸出。
在某些實施例中，所述裝置被配置為可處理從信號增強檢測器獲取輸入數據。可以以任何適當的方式配置所述裝置以處理用於主題方法的數據。在某些實施例中，所述裝置具有用於存儲數據，和/或存儲用於處理數據的指令，和/或存儲資料庫的存儲器空間。數據可以以任何合適的格式存儲在存儲器中。
在某些實施例中，所述裝置具有處理數據的處理器。在某些實施例中，用於處理數據的指令可以存儲在處理器中，或者可以存儲在單獨的存儲器空間中。在一些實施例中，所述裝置可以包含用於實現所述數據處理的軟體。
在某些實施例中，被配置為處理從檢測器獲取的輸入數據的所述裝置包含執行數據處理的實現方法的軟體。軟體實現的方法可以包括以下一個或多個：圖像採集算法；圖像處理算法；促進用戶和計算設備之間的交互，並用作數據收集，傳輸和分析，通信協議的手段的用戶界面方法；和數據處理算法。在某些實施例中，圖像處理算法包括以下中的一個或多個：粒子計數，lut(查找表)濾波器，粒子濾波器，模式識別，形態確定，直方圖，線輪廓，地形圖，二進位轉換或顏色匹配配置文件。
在某些實施例中，當通過位於所述裝置的存儲器中的軟體來解釋顯示頁面時，所述裝置被配置為在視頻顯示器或觸控螢幕顯示器上顯示信息。可以使用任何合適的軟體語言(例如超文本標記語言(「html」)，動態超文本標記語言(「dhtml」)，可擴展超文本標記語言(「xhtml」)，可擴展標記語言(「xml」)或另一種軟體語言，其可被用於產生以視頻或其他用戶可感知的顯示方式來顯示的計算機文件。具有邏輯，代碼，數據，指令的任何計算機可讀介質可被用於實現任何軟體或步驟或方法。在網絡包括網際網路的情況下，顯示頁面可以包括合適類型的網頁。
基於本發明的顯示頁面可以具有存儲在存儲裝置上的軟體程序的嵌入式功能，例如vbscript例程，jscript例程，javascript例程，java小程序，activex組件，asp.net，ajax，flash小程序，silverlight小程序或air例程。
顯示頁面可以具有圖形用戶界面技術的眾所周知的特徵，例如框架，窗口，滾動條，按鈕，圖標和超連結，以及其它眾所周知的特徵，例如「點和點擊」界面或觸控螢幕接口。指向並點擊圖形用戶界面按鈕，圖標，菜單選項或超連結也稱為「選擇」按鈕，選項或超連結。基於本發明的顯示頁面還可以包括多媒體特徵，多點觸摸，像素感覺，基於紅外led的表面，具有或不具有相機的基於視覺的相互作用。
可以在視頻顯示和/或顯示頁面上顯示用戶界面。用戶界面可以顯示，如下面進一步描述的，基於與樣品有關的分析數據生成的報告。
所述處理器可以被配置為以用於主題方法的任何適當方式來處理數據。數據被處理為例如分組數據，變換數據(例如，通過傅立葉變換變換為頻域的時域數據)，或者可以與其他數據組合。數據處理可以將數據置於期望的形式，並且可能涉及修改數據的格式。數據處理可以包括檢測來自樣品的信號，基於數學操作或校正，和/或用於檢查樣品的裝置或試劑特有的校準，來校正原始數據；數值的計算，例如濃度值，比較(例如與基線，閾值，標準曲線，歷史數據或來自其他傳感器的數據的比較)，確定測試是否準確，突出顯示那些異常或可能是令人擔憂的原因的數值或結果(例如高於或低於正常或可接受範圍，或指示異常狀況)，或這些結果的組合，其可以一起表示異常狀況的存在，曲線擬合，使用數據作為數學或其他分析推理(包括演繹，歸納，貝葉斯或其他推理)的基礎，以及其他合適的處理形式。在某些實施例中，數據處理可能涉及將經處理的數據與存儲在裝置中的資料庫進行比較，以檢索由對象執行的行動過程的指令。
在某些實施例中，所述裝置可以被配置為通過將輸入數據與存儲在存儲器中的資料庫進行比較來處理輸入數據，以檢索由對象執行的一系列動作過程的指令。在一些實施例中，資料庫可以包含有感興趣分析物的閾值的存儲信息。閾值可用於確定一種或多種分析物的存在或濃度。閾值可用於檢測警報可能有用的情況。數據存儲單元可以包括有可用於生成與樣品有關的報告的記錄或其他信息。
在某些實施例中，所述裝置可以被配置為可獲取不是來自信號增強檢測器的輸出的數據。因此，在某些情況下，所述裝置可以被配置為可獲取不表徵由對象提供的樣品的數據，但仍可以表徵該對象。這些數據包括但不限於年齡，性別，身高，體重，個體和家族病史等。在某些實施例中，所述裝置被配置為可處理從檢測器輸出獲取的輸入數據，同時處理獲取的獨立於檢測器輸出的數據。
在某些實施例中，所述裝置可以被配置為通過諸如區域網(lan)，廣域網(wan)，網際網路，個人區域網絡，諸如電話網絡，蜂窩電話網絡，行動網路，無線網絡，數據提供網絡的電信網絡，或任何其他類型的網絡。在某些實施例中，所述裝置可以被配置為利用諸如藍牙或rtm技術之類的無線技術。在一些實施例中，裝置可以被配置為可利用各種通信方法，諸如與數據機的撥號有線連接，諸如ti，isdn或電纜線路的直接鏈路。在一些實施例中，無線連接可以使用示例性無線網絡，例如蜂窩，衛星或尋呼機網絡，gprs或本地數據傳輸系統，例如lan上的令牌環。在一些實施例中，所述裝置可以使用紅外通信組件進行無線通信。
在某些實施例中，所述裝置被配置為可接收能存儲在存儲器中的通過網絡從伺服器發送的計算機文件。所述裝置可以接收有形的計算機可讀介質，其可包含能存儲在裝置的持久或臨時存儲器中的指令，邏輯，數據或代碼，或者可能以某種方式影響或啟動裝置的動作。一個或多個裝置可以傳送能提供對其他計算機文件進行訪問的計算機文件或連結。
在一些實施例中，所述裝置是個人計算機，伺服器，手提計算機，行動裝置，平板電腦，行動電話，手機，衛星電話，智慧型手機(例如，iphone，android，blackberry，palm，symbian，windows)，個人數字助理，藍牙裝置，尋呼機，陸線電話或其他網絡裝置。這樣的裝置可以是啟用通信功能的裝置。如本文所使用的術語「行動電話」是指可以在蜂窩網絡上工作的電話手機，諸如會話發起協議(sip)的無線區域網(wlan)網絡或使用802.11x協議的無線區域網(wlan)或其任何組合。在某些實施例中，該裝置可以是手持的和小型的，使得其可以適合消費者的錢包和/或口袋(例如口袋大小的尺寸)。
在某些實施例中，所述方法包括將採樣導出的數據發送到遠程位置，在該遠程位置對發送的數據進行分析。遠程位置可以是與所述裝置所在位置不同的位置。遠程位置可以包括但不限於醫院，醫生辦公室或其他醫療設施或研究實驗室。在一些情況下，遠程位置可以有計算機，例如伺服器，其被配置為通過網絡與所述裝置進行通信(即從所述裝置接收信息並向其發送信息)。在一些實施例中，所述裝置可以向雲計算基礎設施傳輸數據。所述裝置可以訪問雲計算基礎架構。在一些實施例中，計算資源(數據，軟體)的按需提供可經由計算機網絡而不是通過本地計算機發生。所述裝置可能包含非常少的軟體或數據(可能只有最少的作業系統和web瀏覽器)，作為連接到internet的基本顯示終端。由於雲可能是基礎交付機制，基於雲的應用程式和服務可能支持任何類型的軟體應用程式或服務。由所述裝置提供和/或由所述裝置訪問的信息可以分布在各種計算資源上。或者，信息可以存儲在一個或多個固定數據存儲單元或資料庫中。
在某些實施例中，遠程位置包括存儲在數據存儲單元中的中央資料庫，其接收並分析從所述裝置發送的數據。數據存儲單元可存儲可能包括代碼，邏輯或用於處理器執行一個或多個步驟的指令的計算機可讀介質。在一些實施例中，以與中央資料庫中包含的數據相比較的方式分析所接收的數據，並將結果發送回對象。分析可以包括數學操作或校正，和/或基於用於檢查樣品的裝置或試劑特有的校準，來校正原始數據；數值的計算，例如濃度值，比較(例如，與基線，閾值，標準曲線，歷史數據或來自其他傳感器的數據)，確定測試是否準確，突出顯示那些異常或可能是令人擔憂的原因的數值或結果(例如高於或低於正常或可接受範圍，或指示異常狀況)，或這些結果的組合，其可以一起表示異常狀況的存在，曲線擬合，使用數據作為數學或其他分析推理(包括演繹，歸納，貝葉斯或其他推理)的基礎，以及其他合適的處理形式。
在某些實施例中，所述裝置可以被配置為通過將輸入數據與存儲在存儲器中的資料庫進行比較來處理輸入數據，以檢索由對象執行的一系列動作過程的指令。在一些實施例中，資料庫可以包含感興趣分析物的閾值的存儲信息。閾值可用於確定一種或多種分析物的存在或濃度。閾值可用於檢測警報可能有用的情況。數據存儲單元可以包括有與可以在樣品上進行的樣品製備或臨床測試有關的任何其它信息。數據存儲單元可以包括有可用於生成與分析數據有關的報告的記錄或其他信息。
在某些實施例中，衛生保健專業人員在遠程位置。在其他實施例中，衛生保健專業人員可以在與遠程位置或所述裝置的位置不同的第三位置訪問由所述裝置發送的數據。衛生保健專業人員可包括與衛生保健系統相關聯的個人或實體。衛生保健專業人員可能是醫學保健人員。衛生保健專業人員可能是醫生。衛生保健專業人員可以是個人或機構，以系統的方式向個人，家庭和/或社區提供預防，治療，促進或康復保健服務。衛生保健專業人員的示例包括醫師(包括全科醫生和專家)，牙醫，醫師助理，護士，助產士，藥劑師/藥劑師，營養師，治療師，心理學家，脊醫，臨床主任，物理治療師，靜脈注射器，職業治療師，驗光師，緊急醫療技術人員，護理人員，醫療實驗室技術員，醫療假肢技術員，放射技師，社會工作者以及為提供某種類型的醫療服務而訓練的各種其他人力資源。衛生保健專業人員可能會或可能不會得到認證而有處方權。衛生保健專業人員可以在醫院，保健中心和其他服務提供點工作，也可以附屬於學術培訓，研究和管理等機構。一些衛生保健專業人士可能會為私人家庭的病人提供護理和治療服務。社區衛生工作者可能在正規醫療機構之外工作。保健服務經理，醫療記錄和健康信息技術人員以及其他支援人員也可能是衛生保健專業人員或附屬於醫療保健人員。
在一些實施例中，衛生保健專業人員可能已經熟悉所述受試者或已經與受試者交流。所述受試者可能是衛生保健專業人員。在某些情況下，衛生保健人員可能已經開好處方讓受試者進行臨床檢驗。在一個例子中，衛生保健人員可能是受試者的初級保健醫師。衛生保健專業人員可以是任何類型的醫師(包括全科醫生和專家)。
因此，衛生保健專業人員可以分析或審查從所述裝置發送的數據，和/或在遠程位置執行的分析的結果。在某些實施例中，衛生保健專業人員可以基於由所述裝置發送的數據，和/或在遠程位置分析的數據向受試者發送指令或建議。
報告
某些實施例的一個方面包括被配置為在處理從檢測器輸出獲取的輸入數據時生成報告的裝置。在一些實施例中，所述報告可以包含由受試者提供的樣品所表徵的受試者的健康狀況相關的任何合適的信息。該報告可能包括：光數據，包括光強度，波長，極性和其他光相關的數據，例如光電倍增管，光電二極體，電荷耦合器件，發光計，分光光度計，照相機和其他光感測組分和裝置，包括吸光度數據，透射率數據，濁度數據，亮度數據，波長數據(包括在一個，兩個或更多個波長或波長範圍內的強度)，反射率數據，折射率數據，雙折射數據，偏振和其他光數據；圖像數據，例如來自數位照相機的數據；與用於獲取數據的信號增強檢測器相關聯的標識符信息；如上所述的經過處理的數據等。所述報告可以表徵樣品的定性或定量方面的信息。
在某些方面，所述報告可以向受試者示出分析物的存在或不存在，分析物的濃度，某一病狀的存在或不存在，受試者具有某一病狀的可能性，發展出某一個病狀的可能性，發展出某一病狀的可能性的變化，病情的進展等。所述報告的病症可以包括但不限於：癌症；炎症性疾病，如關節炎；代謝疾病，如糖尿病；缺血性疾病，如中風或心臟病；神經退行性疾病，如阿爾茨海默病或帕金森病；器官衰竭，如腎臟或肝衰竭；藥物過量；應激；疲勞；肌肉損傷；妊娠相關的病症，例如非侵入性產前檢測等。在某些實施例中，所述報告包含促使或推薦患者採取行動的指示，例如尋求醫療幫助，服用藥物，停止活動，開始活動等。所述報告可能包含警報。警報的一個示例可以是在裝置上檢測到錯誤的情況，或者分析物濃度超過預定閾值的情況。所述報告的內容可以任何合適的形式表示，包括文本，圖形，圖形，動畫，顏色，聲音，和振動。
在某些實施例中，所述報告向使用主體裝置(例如行動電話)的對象提供行動建議。這些建議將根據所述裝置(例如檢測器和手機)的測試數據以及一個或多個數據集給出，其包括但不限於預先載入行動裝置的日期，可以訪問的存儲裝置上的數據，其中存儲裝置在本地可用或可遠程訪問。
所述建議包括但不限於以下之一：(i)正常(祝你有好的一天)，(ii)應經常監測；(iii)應仔細檢查以下參數(並列出參數)；(iv)應每天檢查，因為受試者的具體參數在邊界線上；(v)應在特定日期內訪問醫生，因為具體參數略過閾值；(vi)應立即看醫生；(vii)應立即到急診室。
在某些實施例中，上述每個建議在行動電話顯示器中具有其自己的顏色。圖2給出了一個例子。
在一些實施例中，當所述裝置斷定受試者需要看醫生或進入急診室時，該裝置自動將這種請求發送給醫師和急診室。
在一些實施例中，當所述裝置的自動發送請求未得到醫生或急診室響應時，該裝置將以特定時間間隔重複發送請求。
在某些實施例中，所述報告可以提供關於基於從受試者提供的樣品獲得的信息的建議之間可能出現的任何衝突的警告，以及基於受試者的健康史或資料的任何禁忌症。
監測受試者健康狀況的方法
在執行主題方法時，可以通過任何合適的方法將由受試者提供的樣品施加於信號增強檢測器中，包括使樣品與信號增強檢測器的樣品接收區域接觸，例如使用移液管，滴管，注射器等等。在某些實施例中，當信號增強檢測器位於一個量油尺形式的支架上時，如下所述，樣品可以通過將量油尺支架的樣品接收區域浸入樣品中而施加於信號增強檢測器上。
可以由受試者提供任何體積的樣品。體積的實例可以包括但不限於約10ml或更少，5ml或更少，3ml或更少，1微升(μl，本文中「ul」)或更少，500μl或更少，300μl或更少，250μl以下，200μl以下，170μl以下，150μl以下，125μl以下，100μl以下，75μl以下，50μl以下，或少於25μl，20μl以下，15μl以下，10μl以下，5μl以下3μl以下1μl以下。樣品的量可以是大約一滴樣品。樣品的量可以是從刺傷的手指或扎指棒收集的量。樣品的量可以是從微針或靜脈抽血中收集的量。包括這裡所描述的體積的任一體積的樣品可以被施加於信號增強檢測器上。
可以由受試者提供一種或兩種以上，三種以上，四種以上，五種以上，六種以上，七種以上，八種以上，十種以上，十二種以上，十五種以上，二十種以上的不同種類的樣品。可以同時或在不同時間由受試者提供單一類型的樣品或多種類型的樣品。可以同時或在不同時間由受試者提供單一類型的樣品或多種類型的樣品。
來自受試者的樣品可以一次或多次收集。可以在離散的時間點收集數據，或者可以在一段時間內不斷收集數據。在一段時間內收集的數據可能會被匯總和/或處理。在一些情況下，數據可以被聚合，並且可用於隨時間的縱向分析以便於篩選，診斷，治療和/或疾病預防。
在某些情況下，將樣品施加於信號增強檢測器以產生可由所述裝置接收的輸出的時間段可以在1秒至30分鐘之間，例如10秒至20分鐘，30秒至10分鐘，包括1分鐘至5分鐘。在一些情況下，將樣品施加於信號增強檢測器以產生可由所述裝置接收的某個輸出的時間段可以是1小時或更少，30分鐘或更少，15分鐘或更少，10分鐘或更短，5分鐘以下，3分鐘以下，1分鐘以下，50秒以下，40秒以下，30秒以下，20秒以下，10秒以下，5秒以下，2秒以下，1秒以下，甚至更短。在一些情況下，將樣品施加於信號增強檢測器以產生可由所述裝置接收的某個輸出的時間段可以是100毫秒或更長，包括200毫秒或更長，例如500毫秒或更多，1秒以上，10秒以上，30秒以上，1分鐘以上，5分鐘以上。
在某些實施例中，主題方法包括用所述裝置處理檢測器輸出以生成報告。如上所述，檢測器輸出可以由所述裝置處理以通過任何合適的方法產生報告。
所述方法的實施例還可以包括接收由所述裝置生成的報告。該報告可以以任何方便的形式被接收，包括但不限於查看顯示在所述裝置上的屏幕上的報告，查看發送給受試者的電子郵件或文本消息，收聽由所述裝置生成的音頻消息，感測由所述裝置產生的振動等。
將數據發送到遠程位置可以通過如上所述任何方便的方法來實現。這樣的傳輸可以經由電子信號，射頻信號，光信號，蜂窩信號或可以經由有線或無線連接傳輸的任何其它類型的信號。任何數據或電子數據的描述的傳輸，或在本公開其他地方描述的傳輸可能由電子信號，射頻信號，光信號，蜂窩信號或可能經由有線或無線連接傳輸的任何其他類型發生。所發送的數據可以包括輸入數據和/或經處理的數據和/或生成的報告。所發送的數據還可以包括未從信號增強檢測器獲取的數據，即不表徵從受試者獲得的樣品的一個方面，但是如上所述，表徵受試者其他方面的數據。
在某些實施例中，所述方法包括接收分析的數據。所分析的數據可以由受試者使用任何方便的方法來接收，包括但不限於查看顯示在裝置上的屏幕上的報告，查看發送給受試者的電子郵件或文本消息，收聽由所述裝置生成的音頻消息，感測由所述裝置產生的振動等。
系統
如上所述，本發明的某些方面包括用於實踐本發明方法的系統。在一些實施例中，系統包括一個裝置，該裝置被配置為：從信號增強檢測器接收作為輸入數據的某個輸出；處理輸入數據生成報告；並且接收所述報告，其中所述信號增強檢測器被配置為通過獲得由所述受試者提供的樣品來示出所述輸出並且生成表徵所述樣品的輸出(圖2)。
在某些實施例中，信號增強檢測器處於量油尺狀結構之上或在一種測流形式裝置之上，其實例在美國臨時申請序列號6,660,534中有所描述，其通過援引併入本文。在其他實施例中，信號增強檢測器是微流體裝置(圖3)。「微流體裝置」是被配置為控制和操縱被幾何約束到小規模(例如亞毫米級)的流體的裝置。微流體裝置的實施例包括被配置為接收樣品並示出表徵樣品的輸出的檢測區域。在一些實施例中，信號增強檢測器是一種「晶片實驗室」裝置。
在某些實施例中，信號增強檢測器包括納米傳感器。在某些實施例中，信號增強檢測器包括盤耦合柱上點天線陣列(d2pa)。在本方法中使用的示例性信號增強檢測器在例如u.s.pub.2014/0154668和2014/0045209的申請中公開，其通過援引併入本文。
本文所用的術語「盤耦合柱上點天線陣列」和「d2pa」是指圖1和圖2所示的裝置。如圖1,3和4所示，其中陣列包括：(a)基板；和(b)在所述基板的表面上的d2pa結構，包括從所述基板的表面延伸出的一個或多個柱，其中所述柱中的至少一個包括柱體，所述柱頂部的金屬盤，所述柱根部的金屬背板，所述金屬背板覆蓋靠近柱根部的基板表面的大部分區域；設置在柱側壁上的金屬點結構。d2pa增強靠近d2pa表面的光信號。d2pa在靠近d2pa表面的區域中增強局部電場和局部電場梯度。光信號包括光散射，光衍射，光吸收，非線性光產生和吸收，拉曼散射，色度，以及包括螢光，電致發光，化學發光和電化學發光在內的發光。
d2pa陣列還可以包括分子粘附層，其覆蓋所述金屬點結構，所述金屬盤和/或所述金屬背板的至少一部分，和可選地覆蓋可特異性結合分析物的捕獲劑，其中所述捕獲劑與d2pa陣列的分子粘附層連接。當所述分析物與捕獲劑結合時，納米傳感器可以增強來自分析物的光信號。一個優選的sal實施例是sal的一個，幾個或所有關鍵金屬和介電部件的尺寸小於感測中的光的波長。盤耦合柱上點天線陣列的物理結構細節，其製造方法，將捕獲劑與盤耦合柱上點天線陣列連接的方法以及使用盤耦合柱上點天線陣列檢測分析物的方法在多個出版文獻中已被描述，包括wo2012024006，wo2013154770，li等(opticsexpress,2011,19,325-3936)，zhang等(nanotechnology,2012,23：225-301)；和zhou等(anal.chem。2012,84：4489)，這些公開內容通過援引併入本文。
如圖7中的框圖所示，用於感測分析物18的納米傳感器包括：(a)基板10；(b)在基板10頂部上的信號放大層(sal)12；(c)在sal12的表面上的可選的分子粘附層14；(d)可與分析物18特異性結合的捕獲劑16，其中當分析物與捕獲劑16結合時，納米傳感器放大來自分析物18的光信號。包含金屬和非金屬微/納米結構的sal增強由捕獲劑捕獲的分析物的感測信號，而沒有分子數量的擴增。此外，這种放大效果最好在距離sal表面非常小的距離(～100nm)內。
在某些實施例中，分析物在與捕獲劑結合之前或之後用發光標記進行標記。分析物在某些實施例中也稱為生物標誌物。
在一些實施例中，信號增強檢測器包括液體處理部件，例如微流體液體處理部件(圖3)。液體處理部件可以被配置成引導一個或多個流體通過信號增強檢測器。在一些情況下，液體處理組件被配置成引導流體，例如但不限於樣品溶液，緩衝液等。液體處理組件可以包括但不限於無源泵和微流體通道。在一些情況下，所述無源泵被配置成提供通過本文公開的信號增強檢測器的毛細作用驅動的微流體處理和流體路線。在某些情況下，微流體液體處理組件被配置為遞送小體積的流體，例如1ml或更少，例如500μl或更少，包括100μl或更少，50μl或更少，或25μl或更少，或10μl以下，或5μl以下，或1μl以下。因此，在某些實施例中，不需要外部電源來作業系統。
在某些實施例中，信號增強檢測器的尺寸範圍為5mm×5mm至100mm×100mm，包括尺寸為50mm×50mm或更小，例如25mm×25mm或更小，或10mm×10mm以下。在某些實施例中，信號增強檢測器具有5mm至0.1mm範圍內的厚度，例如3mm至0.2mm，包括2mm至0.3mm，或1mm至0.4mm。
在一些實施例中，信號增強檢測器可以具有一個標識符。所述標識符可以是在信號增強檢測器上形成的物理結構。例如，標識符可以被主題系統的裝置讀取。因此，在一些情況下，來自信號增強檢測器的輸出可以包括所述標識符。在一些實施例中，相機可以捕獲標識符的圖像，並且可以分析圖像以識別信號增強檢測器。在一個示例中，標識符可以是條形碼。條形碼可以是一維或二維條形碼。在一些實施例中，標識符可以發射可識別信號增強檢測器的一個或多個信號。例如，標識符可以提供指示信號增強檢測器身份的紅外，超聲波，光學，音頻，電或其他信號。標識符可以利用射頻識別(rfid)標籤。標識符可以存儲在信號增強檢測器的存儲器上。在一個示例中，標識符可以是計算機可讀介質。
所述標識符可以包含某些信息，該信息允許被配置為從信號增強檢測器獲取輸出並處理該輸出的所述裝置以確定用於產生表徵樣品的輸出的信號增強檢測器的特定類型。在某些實施例中，所述標識符向資料庫提供密鑰，其將每個標識符密鑰與用於產生表徵樣品的輸出的信號增強檢測器的類型特有的信息相關聯。特定於信號增強檢測器類型的信息可以包括但不限於被信號增強檢測器結合的分析物的身份，特定分析物可以在信號增強檢測器上結合的位置的坐標，每個分析物的檢測靈敏度等。資料庫可以包含與特定信號增強檢測器相關的其他信息，包括有效期，批號等。資料庫可以存在於所述裝置上，在計算機可讀介質中，或者可以由所述裝置訪問遠程伺服器獲得。
在某些實施例中，所述系統的檢測靈敏度高於不具有物理信號放大處理過程但使用高靈敏度實驗室級讀取器的系統的檢測靈敏度的10倍以上，包括100倍以上，例如200倍以上，500倍以上，1000倍以上。在某些實施例中，該系統的檢測靈敏度高於不具有物理信號放大過程但使用高靈敏度實驗室級讀取器的系統的檢測靈敏度的10至10,000倍(例如100至5000倍)，包括200至2000倍，或500至1000倍。
所述系統的實施例包括被配置為在處理來自信號增強檢測器的輸出並且向對象提供報告時生成報告的裝置。在一些實施例中，所述報告可以包括關於受試者的健康狀況，例如疾病，的診斷信息。在某些實施例中，所述系統可實現了75％以上的診斷精度，例如80％以上，包括85％以上，或90％以上。
用途
本發明的方法和系統可用於各種不同的應用，其中需要確定樣品中一種或多種分析物的存在或不存在，和/或定量和/或監測個體的健康狀況。例如，本發明的系統和方法可用於檢測蛋白質，肽，核酸等。在某些情況下，主題系統和方法可用於檢測蛋白質。
在某些實施例中，本發明系統和方法可用於檢測樣品中的核酸，蛋白質或其他生物分子。所述方法可以包括在樣品中檢測一組生物標誌物，例如兩種或更多種不同的蛋白質生物標誌物。例如，所述方法可用於生物樣品中兩種或多種疾病生物標誌物的快速臨床檢測，例如可用於診斷受試者的疾病狀況，或用於對於受試者的疾病狀況的正在進行的管理或治療等。如上所述，與醫師或其他衛生保健服務人員的溝通可以更好地確保醫生或其他衛生保健服務人員注意並且認識到可能的情況，並且因此可以更有可能採取適當的行動。
在某些實施例中，本發明系統和方法可用於檢測生物標誌物。在一些情況下，本發明的系統和方法可用於檢測特定生物標誌物的存在或不存在，以及血液，血漿，血清或其他體液或排洩物中特定生物標誌物的濃度的增加或減少，例如尿液，血液，血清，血漿，唾液，精液，前列腺液，乳頭抽吸液，淚液，汗液，糞便，頰拭子，腦脊液，細胞裂解物樣品，羊水，胃腸液，活檢組織，等等。
生物標誌物的存在或不存在或生物標誌物的濃度的顯著變化可以用於診斷疾病風險，個體中疾病的存在，或定製對於疾病的個體化治療。例如，特定生物標誌物或生物標誌物組的存在可能影響給予個體的藥物治療或給藥方案的選擇。在評估潛在的藥物療法時，生物標誌物可以用作例如存活或不可逆的發病率等天然終點的替代物。如果某個治療可改變與改善與健康有直接聯繫的生物標誌物，生物標誌物可以作為評估特定治療或給藥方案的臨床益處的替代終點。因此，通過主題系統和方法可促進基於個體中檢測到的特定生物標誌物或生物標誌物組的個性化診斷和治療。此外，如上所述，通過本發明裝置和系統的高靈敏度可促進與疾病相關的生物標誌物的早期檢測。由於利用諸如智慧型電話的行動裝置檢測多個生物標誌物的能力，結合靈敏度，可擴展性和易用性，目前公開的系統和方法可用於可攜式和護理點或近患者的分子診斷。
在某些實施例中，本發明系統和方法可用於檢測疾病或疾病狀態的生物標誌物。在某些情況下，本發明的系統和方法可用於檢測用於表徵細胞信號通路的生物標誌物和用於藥物發現和疫苗開發的細胞內通信。例如，本發明的系統和方法可用於檢測和/或定量患病，健康或良性樣品中的生物標誌物的量。在某些實施例中，本發明系統和方法可用於檢測傳染性疾病或疾病狀態的生物標誌物。在一些情況下，生物標誌物可以是分子生物標誌物，例如但不限於蛋白質，核酸，碳水化合物，小分子等。
主題系統和方法可用於診斷測定，例如但不限於以下：如上所述檢測和/或定量生物標誌物；篩選測定，其中定期檢測無症狀受試者的樣品；預後測定法，其中生物標誌物的存在和/或數量用於預測可能的疾病過程；分層測定，其中可以預測受試者對不同藥物治療的反應；功效測定，其中監測藥物治療的功效；等等。
主題系統和方法也可用於驗證測定。例如，驗證測定可用於驗證或確認潛在疾病生物標誌物是多種個體存在或不存在疾病的可靠指標。本發明系統和方法的短測定時間可以促進在最少量的時間內對於多個樣品的篩選通量的增加。
在一些情況下，可以使用主題系統和方法，而不需要實驗室設置來實現。與等效的分析研究實驗室裝置相比，主題裝置和系統在可攜式手持系統中提供可比較的分析靈敏度。在某些情況下，材料和運行成本低於典型的固定實驗室裝置。此外，主題系統和裝置可以在家庭設置中被用於無醫療訓練的人進行非處方家庭測試，以檢測樣品中的一種或多種分析物。主題系統和裝置也可以在臨床環境中使用，例如病床旁的快速診斷，或者由於成本或其他原因而無法提供固定的研究實驗室裝置的情況。
套件
本發明的某些方面包括提供用於監測受試者的健康的信號增強檢測器和使用手持裝置(例如行動電話)執行主題方法的說明書的套件。這些說明書可以各種形式存在於主題套件中，其中一種或多種可能存在於套件中。這些說明書存在的一種方式可以是將信息列印在合適的介質或基底上，例如，列印有信息的一片或多張紙，包裝在包裝插頁中等。另一種方式是記錄或存儲有信息的計算機可讀介質，例如軟盤，cd，dvd，藍光，計算機可讀存儲器等。可能存在的另一種方式是一個網站地址，可以用其經由網際網路訪問一個遠處的站點的信息。該套件還可以包括用於實現監視所述受試者健康的方法的軟體，其如本文中所描述的被設置在計算機可讀介質上。套件中可能存在任何方便的手段。
樣品，健康狀況和應用
以下進一步描述來自受試者的樣品，受試者的健康以及本發明的其它應用。示例性樣品，健康狀況和應用也公開在例如u.s.pub.2014/0154668和2014/0045209的申請中，其通過援引併入本文。
本發明可用於各種應用，這些應用通常是分析物檢測應用，其中至少定性地(如果不是定量地)檢測給定樣品中特定分析物的存在。用於進行分析物檢測測定的方案是本領域技術人員公知的，不需要在此詳細描述。通常，疑似含有感興趣分析物的樣品在足以使分析物結合到其相應的捕獲劑的條件下與主題納米傳感器的表面接觸，所述捕獲劑與所述傳感器連接。捕獲劑對感興趣的目標分子具有高度特異性親和力。這種親和力可以是其中抗體與抗原的特異性表位結合的抗原-抗體反應，或在兩個或多個互補核酸鏈之間具有序列特異性的dna/dna或dna/rna雜交反應。因此，如果感興趣的分析物存在於樣品中，則其可能在捕獲劑的位置處與傳感器結合，並且在傳感器表面上形成複合物。也就是說，捕獲的分析物被固定在傳感器表面。在去除未結合的分析物之後，可檢測傳感器表面上的這種結合複合物的存在(即被固定的感興趣的分析物)，例如使用標記的二次捕獲劑。
具體的感興趣的分析物檢測應用包括使用核酸捕獲劑的雜交測定法和使用多肽(例如抗體)的蛋白質結合測定。在這些測定中，首先製備樣品並在樣品製備之後，將樣品與特定結合條件下的主題納米傳感器接觸，由此在目標核酸或多肽(或其他分子)之間形成複合物，所述目標核酸或多肽(或其他分子)附著於傳感器表面。
在一個實施例中，捕獲劑寡核苷酸是合成的20-100鹼基長度的單鏈dna，其在一端被硫醇化。這些分子被固定在納米裝置的表面上以捕獲具有與固定的捕獲劑dna互補序列的目標單鏈dna(其可以是至少50bp的長度)。雜交反應後，添加序列與目標dna未被佔據的核酸互補的檢測劑單鏈dna(其長度為20-100bp)以與目標物雜交。檢測dna的一端與螢光標記結合，其發射波長在納米器件的等離子激元共振之內。因此，通過檢測從納米裝置表面發出的螢光發射，可以準確檢測和量化目標單鏈dna。捕獲劑和檢測劑dna的長度決定了熔解溫度(核苷酸鏈會在熔融溫度以上分離)，誤差的程度(核苷酸鏈越長，誤差越低)。選擇互補結合長度的關鍵之一在於儘可能使熔化溫度高又儘可能地減少誤差。此外，需要確定雜交長度的總長度以實現最佳的信號放大。
主題傳感器可以用於診斷疾病或病症的方法，包括：(a)從疑似患有疾病或病症的患者獲得液體樣品，(b)使樣品與主題納米傳感器接觸，其中納米傳感器的捕獲劑特異性地結合疾病的生物標誌物，並且其中所述接觸在適於生物標誌物與捕獲劑的特異性結合的條件下進行；(c)去除不與捕獲劑結合的任何生物標誌物；和(d)讀取來自與納米傳感器結合的生物標誌物的光信號，其中光信號指示患者具有疾病或病症，其中所述方法還包括用發光標記物標記所述生物標誌物，在之後綁定到捕獲劑。如將在下面更詳細描述的，患者可能疑似患有癌症，抗體被用以結合癌症生物標誌物。在其他實施例中，患者可能疑似患有神經障礙，抗體被用以與神經障礙的生物標誌物結合。
主題傳感器的應用包括但不限於(a)與某些疾病階段相關的化學化合物或生物分子的檢測，純化和定量，例如感染性和寄生性疾病，損傷，心血管疾病，癌症，精神障礙，神經精神障礙和有機疾病，肺部疾病，腎臟疾病，(b)微生物的檢測，純化和定量，例如來自環境的病毒，真菌和細菌，例如水，土壤或生物樣品，組織，體液，(c)對食品安全或國家安全構成危害的化學化合物或生物樣品的檢測，定量，例如有毒廢物，炭疽，(d)在醫學或生理監測中定量生物參數，例如葡萄糖，血氧水平，總血細胞計數，(e)從生物樣品例如細胞，病毒中檢測和定量特異性dna或rna，(f)用於基因組分析的染色體和線粒體dna中的遺傳序列的測序和比較，或(g)檢測反應產物，例如在藥物的合成或純化過程中。
檢測可以在各種樣品基質中進行，例如細胞，組織，體液和糞便。感興趣的體液包括但不限於羊水，房水，玻璃體液，血液(例如全血，分餾血液，血漿，血清等)，母乳，腦脊髓液(csf)，耳垢，乳糜，食糜，內淋巴，外淋巴，糞便，胃酸，胃液，淋巴，粘液(包括鼻引流和痰液)，心包液，腹膜液，胸膜液，膿液，風溼，唾液，皮脂(皮膚油)精液，痰液，汗液，滑液，眼淚，嘔吐物，尿液和呼出氣凝析。
在一些實施例中，可以使用主題生物傳感器通過在樣品中檢測病原體目標核酸來診斷病原體感染。目標核酸可以來自如下所列的病毒，人免疫缺陷病毒1和2(hiv-1和hiv-2)，人t細胞白血病病毒和2(htlv-1和htlv)的組的病毒-2)，呼吸道合胞病毒(rsv)，腺病毒，B型肝炎病毒(hbv)，C型肝炎病毒(hcv)，愛潑斯坦-巴爾病毒(ebv)，人乳頭瘤病毒(hpv)，水痘帶狀皰疹病毒(vzv)，巨細胞病毒cmv)，單純皰疹病毒1和2(hsv-1和hsv-2)，人皰疹病毒8(hhv-8，也稱為卡波西肉瘤皰疹病毒)和黃病毒，包括黃熱病毒，登革熱病毒，日本腦炎病毒，西尼羅病毒和伊波拉病毒。然而，本發明不限於檢測來自前述病毒的核酸，例如dna或rna的序列，而可以毫無問題地應用於在獸醫和/或人類醫學中重要的其它病原體。
人乳頭狀瘤病毒(hpv)根據其dna序列同源性進一步細分為70多種不同類型。這些類型引起不同的疾病。hpv1型，2型，3型，4型，7型，10型和26型29型引起良性疣。hpv5型，8型，9型，12型，14級，15型，17型和19型以及46型至50級的患者在免疫系統減弱的患者中引起病變。6、11、34、39、41-44和51-55號引起生殖器和黏膜上呼吸道黏膜的良性漸尖疣。hpv16型和18型具有特殊的醫學意義，因為它們引起生殖器黏膜的上皮發育不良，並且與子宮頸，陰道，外陰和肛管的侵襲性癌的比例相關。人乳頭狀瘤病毒dna的整合被認為對子宮頸癌的致癌具有決定性作用。人乳頭狀瘤病毒可以從例如其衣殼蛋白l1和l2的dna序列檢測。因此，本發明的方法特別適合於檢測組織樣品中hpv16型和/或18型的dna序列，以評估癌症發生的風險。
在一些情況下，可以使用納米傳感器來檢測以低濃度存在的生物標誌物。例如，納米傳感器可用於檢測容易獲得的體液(例如血液，唾液，尿液，眼淚等)中的癌抗原，以檢測易於獲得的體液中的組織特異性疾病的生物標誌物(例如，用於檢測感染(特別是低滴度潛伏病毒如hiv的檢測)，以檢測母體血液中的胎兒抗原，以及在受試者的血液中檢測外源性化合物(例如藥物或汙染物)。
下表列出了可以使用主題納米傳感器(當與合適的單克隆抗體結合使用時)可以檢測的相關疾病的蛋白質生物標誌物。生物標誌物的潛在來源(例如腦脊髓液)也在表中列出。在許多情況下，主題生物傳感器可以檢測不同體液中的生物標誌物。例如，可以在尿液，血液或唾液中鑑定在腦脊液中發現的生物標誌物。
主題方法，裝置和系統可能診斷或測量的健康狀況包括但不限於：化學平衡；營養健康；運動；疲勞；睡覺；應激壓力；糖尿病前症；過敏；老化；暴露於環境毒素，農藥，除草劑，合成激素類似物；懷孕；絕經；和陰道炎。
如上所述，可以使用主題納米傳感器來檢測樣品中的核酸。除了上述診斷應用之外，主題納米傳感器可以用於各種藥物發現和研究應用。例如，主題納米傳感器可以用於各種應用，包括但不限於診斷或監測疾病或病症(當核酸的存在為疾病或病症提供生物標誌物時)，已發現的藥物靶標(當例如核酸等在疾病或病症中有差異表達並且可能是藥物治療的靶標時)，藥物篩選(當通過評估核酸的水平監測藥物的作用時)，確定藥物敏感性(當藥物敏感性與核酸的特定特徵相關時)和基礎研究(當需要鑑定樣品中核酸的存在，或在某些實施例中鑑定在兩個或多個樣品種的特定核酸的相對水平時)。
在某些實施例中，可以使用上述方法獲得兩個或多個不同核酸樣品中核酸的相對水平，並進行比較。在這些實施例中，從上述方法獲得的結果通常被規範化為樣品中核酸的總量(例如組成型rna)，並進行比較。這可以通過比較比例或通過任何其他方式來完成。在具體實施例中，可以比較兩種或更多種不同樣品的核酸譜，以鑑定與特定疾病或病症相關的核酸。
在一些示例中，不同的樣品可以由「實驗」樣品，即感興趣的樣品和可以與實驗樣品比較的「對照」樣品組成。在許多實施例中，不同的樣品是一對不同類型的樣品或樣品組分，一種細胞類型是感興趣的細胞類型，例如異常細胞，另一種是對照，例如正常細胞。如果比較細胞的兩個組分，則這些組分通常與兩種細胞中的每一個相同。然而，在某些實施例中，可以比較同種細胞的兩個部分。示例性的細胞類型對包括例如由活組織檢查(例如來自具有疾病的組織例如結腸，乳腺，前列腺，肺，皮膚癌，或是被病原體感染的組織)分離的細胞和來自相同組織的正常細胞，二者通常來自同一患者；永生化(具有增值突變或永生化轉基因)，被病原體感染或被(例如環境或化學試劑，如肽，激素，溫度變化，生長條件，物理應激，細胞轉化等)處理的組織培養的細胞，和正常細胞(例如，除了它不是永生的，被感染的或處理外，其它條件與實驗細胞相同的細胞)；從具有癌症，疾病，老年或暴露於某種狀況的哺乳動物身上分離的細胞和來自相同物種的哺乳動物的細胞，最好來自同一家庭，健康或年輕的細胞；和來自相同哺乳動物的已分化細胞和未分化細胞(例如，哺乳動物中的一個細胞是另一細胞的前體細胞)。在一個實施例中，可以使用不同類型的細胞，例如神經元和非神經元細胞，或不同狀態的細胞(例如，在細胞被刺激之前和之後)。在本發明的另一個實施例中，實驗材料是易感染病原體如病毒，例如人類免疫缺陷病毒(hiv)等的細胞，而對照是抗病原體感染的細胞。在本發明的另一個實施例中，樣品對包括未分化的細胞，例如幹細胞，和已分化的細胞。
定義
本發明中使用的大多數定義已在例如u.s.pub.2014/0154668和2014/0045209的申請中公開，其通過援引併入本文。此外，生物標誌物是導致某些健康狀況的分析物。
示例性實施例
下面給出進一步的示例，它們作為本發明應用的一部分包括在本文中並整體併入本文。
示例1：基於智慧型手機的個性化醫學
參考圖2，基於本公開的實施例的示例性方法如下所示。
1.獲得一個盤耦合柱上點天線陣列(d2pa)晶片；
2.將一滴樣品(唾液，血液，汗液，尿液，糞便，...)放在d2pa晶片上；
3.用智慧型手機讀取晶片；
4.智慧型手機顯示：正常，注意，警告，警告，緊急情況(詳見圖2)；
5.測試信息被傳送到資料庫，醫生，醫院等(詳見圖2)；
6.回傳說明；
7.受試人採取行動x；
8.上述測試的功用是：(a)每日健康檢查，(b)疾病/癌症監測，(c)病人離院監測，(d)過敏檢測，...。
示例2：用於疾病/癌症早期診斷和個性化醫學的超敏感，快速，螢光測定平臺
1.概述。我們已經研發出一種分析平臺，盤耦合柱上點天線陣列(d2pa)-測定，其已被證明可使生物標誌物(蛋白質或dna)的檢測靈敏度高於現有最佳商業技術的4-6個數量級。該研發出的測定平臺可以廣泛應用於幾乎所有基於螢光/發光的測定使其靈敏度增強，快速，易於使用和低成本。我們已經證明其在阿爾茨海默病(ad)檢測，前列腺癌和乳腺癌的生物標誌物檢測方面的敏感性增強效果。超敏感檢測平臺在人類衛生保健的其他領域(過敏，食品安全等)和其他生物/化學感測領域(動物，農業，生物威脅檢測等)也有巨大的應用。
2.技術。蛋白質和dna檢測在生物學和醫學診斷中是常見的和至關重要的。通過用螢光團標記的檢測劑(抗體或dna檢測劑)選擇性地標記目標蛋白或dna生物標誌物(即分析物)的螢光測定(免疫或dna)是最廣泛使用和最敏感的方法之一。當被光激發時，螢光團的螢光強度與生物標誌物的存在和濃度有關。
金屬納米結構可以通過光聚焦來增強螢光。我們開發的測定平臺使用稱為「盤耦合柱上點天線陣列」(d2pa)的特殊納米結構表面，其將亞波長尺寸的小金屬納米顆粒與波長尺寸的三維天線相結合，以獲得良好的光吸收和輻射，對於給定的激發功率可顯著增強螢光，也因此提高了螢光團檢測的靈敏度(3～5個數量級)。d2pa的一個示例包括周期性介質柱陣列(200nm間距和～100nm直徑)，在每個柱的頂部的金屬盤(約135nm直徑)，在柱根部的金屬背板，隨機位於柱壁上的亞波長金屬納米點,和這些金屬組分之間的納米間隙(圖4)。金屬盤和金屬背板形成三維空腔天線。
圖4.免疫或dna測定平臺(d2pa測定)和β-澱粉樣蛋白(aβ)免疫測定。(a)原理圖。d2pa測定板在標準96孔板的底部。(b)放大圖。d2pa的(c)示意圖和掃描電子顯微鏡拍攝的其(d)俯視圖和(e)特寫。(f)放置在生物功能化的d2pa板上的螢光夾心免疫測定示意圖(偶聯層是dsu和蛋白a)。
此外，還有可以將生物標誌物置於「熱點」(最高增強位置)的技術，可將檢測靈敏度進一步提高10到100倍(總共4到6個數量級)，以及可以大量開發，低成本地均勻地製造這種結構的技術。
為了形成生物標誌物測定，將偶聯劑層塗覆在d2pa的頂部，然後包被捕獲劑。捕獲劑捕獲目標生物標誌物後，使用標記的檢測劑選擇性地結合併鑑定所捕獲的生物標誌物。對於給定的生物標誌物，使用選擇性的捕獲劑和檢測劑對。由於d2pa-測定中的螢光增強不改變測定化學性質，而只是光輻射物理學作用，所以這種螢光增強可廣泛地應用於所有現有的螢光測定。例如，在檢測ad生物標誌物中購買aβ-42/40，商業「aβ-42/40elisa試劑盒」(covanceusa)，其中不使用酶和底物，而是商業的鏈黴抗生物素結合螢光標記(irdye800cw,rocklandusa)附在檢測劑上。試劑盒的其餘部分由製造商提供。我們還在d2pa板上實施了用於檢測前列腺特異性抗原(psa)，和ca15.3癌症和癌胚抗原(cea)生物標誌物的類似測定(圖5)。
圖5.不同生物標誌物對d2pa的免疫測定標準曲線。(a)在d2pa板(圓圈)和玻璃板(方塊)上測量aβ40標準物的螢光響應。lod分別為0.2fm(d2pa)和10pm(玻璃)(50,000增強)。(b)aβ42的lod為2.3fm，具有6個數量級的寬動態範圍。(c)ca15.3對於d2pa板，lod為0.001u/ml，玻璃板為5u/ml。(5,000倍)。
本公開的超靈敏測定允許(a)發現新的生物標誌物，(b)檢測不同體液中的已知生物標誌物，其中生物標誌物濃度低得多且採樣容易(非侵入性)(例如用唾液替代腦脊液(csf)取樣)；和(c)使用智慧型手機診斷測試，而不是採用高級的超高解析度讀取器。
3.阿爾茨海默病(ad)的無創早期發現。腦脊液中β-澱粉樣蛋白(aβ)-42和tau的濃度是診斷ad的關鍵生物標誌物。然而，提取腦脊液的方法非常具有傷害性，需要經過專門培訓的專業人員，具有一定的風險，並且每次只能得到非常少量的腦脊液。因此，測量唾液中的aβ-42濃度用於ad診斷將是有利的。d2paaβ-42測定的lod為2.3fg/ml(基本模型)和92μg/ml(高級模型)，比以前的方法高約500和11000倍。
使用d2pa測定，測量了6個健康男性(所有志願者)在連續5天的唾液中的aβ-42濃度(圖6)。測量所得的aβ-42濃度在唾液中非常一致和穩定，表明唾液中的aβ-42是ad研究中的良好標記。
圖6.6名健康人類受試者連續5天監測所得的唾液β-澱粉樣蛋白1-42水平。上午。受試者的5天平均方差為13.3％。
我們提出有以下步驟：(a)擴大唾液測試庫的大小(具有不同性別，年齡變化，生活方式變異等)，(b)在aβ-42以外拓展ad生物標誌物(tau，apoe，bnp，等)，以得到更好的診斷準確性，(c)與國家阿爾茨海默病中心合作，獲得ad患者的唾液，使用d2pa測定法檢測ad生物標誌物，並與其腦脊液檢驗和臨床試驗進行比較。這些研究將提供可靠的證據，證實唾液中的aβ-42和其他蛋白質標記是否可用於ad早期發現。
4.乳腺癌的無創早期檢測。ca15.3是與乳腺腫瘤相關的腫瘤標誌物。在乳腺癌患者中觀察到血清ca15.3水平升高。臨床批准使用ca15.3進行癌症復發的監測，預後和早期檢測。高水平的ca15.3可以為疾病的早期發現提供有價值的信息。使用唾液比血清簡單得多，可由患者自己提供。與血清中<30u/ml相比，健康人唾液中的ca15.3為<5u/ml。使用d2pa測定，lod為0.001u/ml，比以前的檢測靈敏度高5000倍，這足以識別唾液中的ca15.3。將研究在健康人體內使用d2pa測定ca15.3來驗證唾液中的ca15.3，然後在癌症患者的唾液中測試ca15.3，並與其他測試相比較，以驗證d2pa在癌症早期診斷中的應用。
5.用於個性化醫療的基於智慧型手機的診斷測定。用於使用智慧型電話讀取測定的硬體和軟體將被開發，並且這樣的方法所允許的檢測限(lod)將被確定(圖1：d2pa晶片上基於智慧型電話的螢光免疫測定)。新的超靈敏檢測平臺技術將允許通過智慧型手機進行多種疾病/癌症和其他健康相關的測定。在硬體中，量油尺樣結構(自我泵送和多路復用)將被設計和製造，並且led照明和濾光片將被添加。控制讀取和數據分析的軟體將被寫入。初始時簡單的螢光團將在測試中使用。
6.進一步提高測定技術，特別是得到更高的靈敏度和更快的速度。d2pa的靈敏度，精確度，線性度和可重複性將通過(i)優化d2pa的設計(例如納米柱尺寸，柱高度，納米點的尺寸，納米間隙，所用的金屬，其他耦合層)，和(ii)使用不同的螢光測量方法(例如區域集成測量與像素計數)來改善。
儘管在這裡參考具體實施例描述了本發明，但是本領域技術人員應當理解的是，在不脫離本發明的真實精神和範圍的情況下，可以進行各種改變並且可以替換等同物。此外，可以進行許多修改以使得特定的情況，材料，物質組成，工藝，工藝步驟或步驟適應於本發明的目標，精神和範圍。所有這些修改均意在所附權利要求的範圍內進行。