對(duì)測定變化的量化的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于護(hù)理點(diǎn)診斷的便攜式設(shè)備，該設(shè)備可以對(duì)樣本(例如，血液、血清、唾液和尿液)執(zhí)行測量并且將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至外部設(shè)備用于例如數(shù)據(jù)分析。該設(shè)備可以包括紙基診斷襯底和基礎(chǔ)襯底，這些襯底包括執(zhí)行測量所需的電子電路和電子元件。該設(shè)備還可以包括用于與外部設(shè)備進(jìn)行近場通信的天線。本發(fā)明的另一方面涉及使用這些設(shè)備的方法。
【專利說明】對(duì)測定變化的量化 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0001 ]本申請(qǐng)根據(jù)351].5.(：.§119(6)要求于2014年3月12日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/ 952,076以及于2014年3月12日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/952,082的權(quán)益，其中每個(gè)申請(qǐng)的 內(nèi)容通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合在此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明總體上涉及護(hù)理點(diǎn)診斷和紙基診斷設(shè)備。 背景
[0003] 微量營養(yǎng)素缺乏是發(fā)展中國家中普遍的健康風(fēng)險(xiǎn)，影響世界人口相當(dāng)大的一部 分。例如，缺鐵性貧血損害智力發(fā)展、降低能量并且會(huì)導(dǎo)致分娩死亡?？梢酝ㄟ^根據(jù)缺乏的 類型測量蛋白質(zhì)的水平來評(píng)估微量營養(yǎng)素缺乏，如鐵蛋白、視黃醇結(jié)合蛋白（RBP)X-反應(yīng) 蛋白（CRP)以及a 1 -酸性糖蛋白（AGP)。
[0004]尤其需要在具有對(duì)電源或其他資源的有限使用的偏遠(yuǎn)地區(qū)診斷微量營養(yǎng)素缺乏。 低成本便攜測試傾向于具有低分辨率、受妨礙的測量準(zhǔn)確度。高質(zhì)量定量測試要求采集樣 本并且將樣本發(fā)送至具有恰當(dāng)儀表的設(shè)施。約一個(gè)月的等待時(shí)間是常見的。
[0005] 作為低成本、護(hù)理點(diǎn)和快速診斷工具，微流體測量設(shè)備受到歡迎（胡(Hu)等人，生 物傳感器和生物電子學(xué)（Biosensors and Bio electronics)，2014,54,585_597;馬丁內(nèi)斯 (Martinez)等人，Angewandte Chemie國際版本（Angew · Chem. Int · Ed ·)，2007，46，1318-1320)?？茖W(xué)家正針對(duì)各種各樣的功能研制微流體測量設(shè)備，從肝酶水平的快速護(hù)理點(diǎn)測量 到儲(chǔ)蓄水中的重金屬污染的常規(guī)評(píng)估(波洛克(Pollock)等人，PLoS ONE 2013,8，e75616; 王(Wang)等人，2014，Anal Bioanal Chem 406,2799-2807)。許多微流體測量設(shè)備使用或者 化學(xué)反應(yīng)或者抗原-抗體結(jié)合來產(chǎn)生與目標(biāo)分析物濃度相關(guān)聯(lián)的顏色變化(胡(Hu)等人，生 物傳感器和生物電子學(xué)(Biosensors and Bio electronics)，2014,54,585_597)。不像其 側(cè)流測定(LFA)前驅(qū)物，這些設(shè)備經(jīng)常與復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)和多顏色讀出器高度復(fù)用。此外， 顏色變化可以取決于時(shí)間、溫度和濕度（波洛克（Pollock)等人，PLoS ONE 2013,8， e75616)。同時(shí)，這些復(fù)雜性使得使用者難以視覺地解釋顏色變化并且準(zhǔn)確地分配濃度值。
[0006] 微流體測量設(shè)備的增大的復(fù)雜性使得有必要開發(fā)用于數(shù)據(jù)采集和管理以維持測 定客觀性并獲得定量測量結(jié)果的新穎方法。盡管存在若干種方法用于讀取比色測定，各種 約束仍限制這些方法的實(shí)用性。行掃描讀取器（如ESEQuant側(cè)向?qū)游鱿到y(tǒng)（Qiagen、CA、 USA))成功地從LFA收集數(shù)據(jù)。然而，它們與在微流體測量設(shè)備中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu) 并不兼容?；陔姾神詈掀骷?CCD)的讀取器在廣闊區(qū)域上迅速地采集數(shù)據(jù)，但經(jīng)常是昂貴 的并且需要熟練的圖像分析(古伊(Gui)等人，Nanoscale Res Lett雜志，2014,9,1-8)。智 能電話相機(jī)和相應(yīng)的應(yīng)用采集測定圖像并且將測定彩色顯影與伴隨的比色圖卡進(jìn)行比較 (王（Wang)等人，2014，Anal Bioanal Chem 406,2799-2807)。雖然這些提供了用于護(hù)理點(diǎn) 測定的簡單的、成本有效的解決方案，但結(jié)果易受環(huán)境照明變化、成像角度和深度、以及電 話的型號(hào)/模型差異的影響。類似地，附接于蜂窩電話的、封閉的LFA讀取器(該LFA讀取器附 接于蜂窩電話的背部并且使用內(nèi)部LED用于照明）繼續(xù)使用蜂窩電話的相機(jī)使得其依賴于 電話的型號(hào)/模型（馬迪內(nèi)利(Mudanyali)等人，Lab Chip雜志，2012,12,2678)。最后，由于 這些微流體測量設(shè)備中的一些設(shè)備是紙基的、便攜式光反射讀取器，該讀取器通過測量從 測定物的表面反射的光來收集關(guān)于信號(hào)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)、因?yàn)槠洳荒軌蜇灤┘埖暮穸葘?duì)吸收物 的密度進(jìn)行采樣而缺乏靈敏性（李(Lee)等人，Lab Chip雜志，2010,11，120;利（Li)等人， ELECTROPHORESIS 雜志，2014,35,1152-1159;亞馬古基（Yamaguchi)等人，生物電子學(xué)雜志 (Bioelectronics),2005,21,426-432)〇
[0007] 鑒于以上內(nèi)容，本領(lǐng)域中存在針對(duì)用于從微流體測量設(shè)備中提取定量信息的新穎 設(shè)備和/或方法的未滿足的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本文描述的技術(shù)涉及具有用于執(zhí)行測量的內(nèi)置部件的測量設(shè)備。數(shù)據(jù)可以被傳輸 至外部設(shè)備用于分析并顯示定量的結(jié)果，例如，血液樣本中的目標(biāo)蛋白質(zhì)的水平。
[0009] -方面，本文描述的技術(shù)涉及測量設(shè)備，該測量設(shè)備包括：（1)診斷襯底，該診斷襯 底包括：（a)樣本接收器，該樣本接收器用于接收樣本，其中，該樣本接收器至少部分地形成 在該診斷襯底之中或布置在該診斷襯底之上；（b)流體通道，該流體通道連接于該樣本接收 器；（c)檢測區(qū)，該檢測區(qū)至少部分地形成在該診斷襯底之中或布置在該診斷襯底之上，其 中，該檢測區(qū)通過該流體通道耦接于該樣本接收器；（d)控制區(qū)，該控制區(qū)至少部分地形成 在該診斷襯底之中或布置在該診斷襯底之上，其中，該控制區(qū)通過該流體通道耦接于該檢 測區(qū)；以及（2)基礎(chǔ)襯底，該基礎(chǔ)襯底包括：（e)近場通信(NFC)天線，該NFC天線至少部分地 形成在該基礎(chǔ)襯底之中或布置在該基礎(chǔ)襯底之上；（f)電子電路，該電子電路連接于該天線 并且至少部分地形成在該基礎(chǔ)襯底之中或布置在該基礎(chǔ)襯底之上，其中，該電子電路根據(jù) 來自該樣本或其衍生物的輸出信號(hào)生成數(shù)據(jù)；（g)第一部分，該第一部分包括第一光檢測器 和第二光檢測器，該第一光檢測器和該第二光檢測器連接于該電子電路并且至少部分地形 成在該第一部分之中或布置在該第一部分之上；（h)第二部分，該第二部分包括第一光源和 第二光源，該第一光源和該第二光源連接于該電子電路并且至少部分地形成在該第二部分 之中或布置在該第二部分之上，其中，該第一部分和該第二部分被定位為將該光檢測器與 該光源對(duì)準(zhǔn)從而使得來自該第一光源的光通過該檢測區(qū)并且被該第一光檢測器檢測到、來 自該第二光源的光通過該控制區(qū)并且被該第二光檢測器檢測到，以及(i)薄膜電池，該薄膜 電池連接于該電子電路并且被配置成用于為該至少一個(gè)光檢測器和光源提供電力。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，診斷襯底進(jìn)一步包括用于與樣本或樣本的衍生物起反 應(yīng)的試劑。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，試劑是多個(gè)被染色的納米粒子。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，測量設(shè)備進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備 連接于電子電路并且被配置成用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，測量設(shè)備進(jìn)一步包括傳感器，該傳感器耦接于樣本接 收器以檢測樣本的存在。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，周期性地或根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間表對(duì)傳感器 進(jìn)行輪詢以確定樣本的存在。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，傳感器在預(yù)定時(shí)間之后被去激活。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，測量設(shè)備進(jìn)一步包括耦接于傳感器和光檢測器的定時(shí) 器，其中，當(dāng)樣本被檢測到時(shí)定時(shí)器被激活持續(xù)一段預(yù)定時(shí)間，該預(yù)定時(shí)間表示用于讀取樣 本的時(shí)間量，在該預(yù)定時(shí)間已經(jīng)達(dá)到之后定時(shí)器激活光檢測器，該光檢測器輸出測量值。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，測量設(shè)備進(jìn)一步包括用于封閉測量設(shè)備的至少一部分 的外殼。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，測量設(shè)備通過第一 NFC交易由外部設(shè)備啟動(dòng)或激活。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，測量設(shè)備通過第二NFC交易將數(shù)據(jù)傳輸至外部設(shè)備，該 外部設(shè)備由此處理數(shù)據(jù)以提供與樣本有關(guān)的定量信息。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，外部設(shè)備是手持式設(shè)備或可穿戴設(shè)備。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，定量信息包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):血糖水平;T細(xì) 胞濃度;微生物濃度;水基病原體濃度;牛血清白蛋白（BVA)濃度;細(xì)菌濃度;病毒載量;抗原 水平;抗體水平;結(jié)核診斷;登革熱診斷;心肌酶濃度；以及瘧疾診斷。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第一部分在第二部分之上被折疊從而使得第一部分和 第二部分夾住診斷襯底。
[0021 ]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第二部分在第一部分之上被折疊從而使得第一部分和 第二部分夾住診斷襯底。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，樣本是流體樣本。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，流體樣本選自由血液、血清、唾液和尿液組成的組。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，診斷襯底包括紙基部分。
[0025] 另一方面，本文所描述的技術(shù)涉及用于從樣本測量值的測量設(shè)備，該設(shè)備包括： (1)樣本接收器，該樣本接收器用于接收樣本；（2)傳感器，該傳感器耦接于該樣本接收器以 檢測該樣本的存在；（3)檢測區(qū)，該檢測區(qū)經(jīng)由流體通道流體地耦接于該樣本接收器，由此 從該樣本接收器接收該樣本或其衍生物；（4)檢測器，該檢測器耦接于該檢測區(qū)并且被配置 成用于讀取樣本或其衍生物的特性；以及（5)定時(shí)器，該定時(shí)器耦接于該傳感器和該檢測 器，其中，當(dāng)樣本被檢測到時(shí)該定時(shí)器被激活持續(xù)一段預(yù)定時(shí)間，該預(yù)定時(shí)間表示用于讀取 該樣本的時(shí)間量，在該預(yù)定時(shí)間已經(jīng)達(dá)到之后該定時(shí)器激活該檢測器，該檢測器輸出測量 值。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，樣本是流體樣本。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該傳感器包括光源和光檢測器，其中，該光源和該光傳 感器被定位為使得來自該光源的光通過該樣本接收器并且被該光檢測器檢測到。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，由該傳感器檢測到的透射變化指示該樣本的存在。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該傳感器包括多個(gè)電氣部件，該電氣部件被配置成用 于檢測來自該樣本的電信號(hào)。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，由該傳感器檢測到的導(dǎo)電性變化指示該樣本的存在。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，周期性地或根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間表對(duì)傳感器進(jìn)行輪詢以確定 樣本的存在。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，傳感器在預(yù)定時(shí)間之后被去激活。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該測量設(shè)備進(jìn)一步包括耦接于該樣本接收器的通信接 口，該通信接口接收來自外部設(shè)備的命令信號(hào)以發(fā)起接受該樣本。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施 例，該通信接口發(fā)送指示該測量值的信號(hào)。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，外部設(shè)備是手持式設(shè)備或可穿戴設(shè)備。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該測量設(shè)備進(jìn)一步包括耦接于該檢測器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè) 備，該檢測器將該測量值存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，流體樣本選自由血液、血清、唾液和尿液組成的組。
[0037] 在又另一方面，本文描述的技術(shù)涉及一種使用在此披露的測量設(shè)備提供關(guān)于樣本 的定量信息的方法，該方法包括：（i)通過第一近場通信(NFC)交易利用外部設(shè)備啟動(dòng)該測 量設(shè)備，其中，該測量設(shè)備對(duì)檢測區(qū)和控制區(qū)執(zhí)行第一透射測量以產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)；（ii)使該 測量設(shè)備的該樣本接收器與該樣本接觸，其中，該測量設(shè)備在該接觸之后第一預(yù)定時(shí)間段 對(duì)該檢測區(qū)和該控制區(qū)執(zhí)行第二透射測量以產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)；（iii)在該第二透射測量之后 第二預(yù)定時(shí)間段對(duì)該檢測區(qū)和該控制區(qū)執(zhí)行第三透射測量以產(chǎn)生第三數(shù)據(jù)；（iv)通過第二 NFC交易將該第一、第二和第三數(shù)據(jù)從該測量設(shè)備傳送至該外部設(shè)備；（V)基于對(duì)該第一、第 二和第三數(shù)據(jù)的分析提供定量信息。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，樣本是流體樣本。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該分析包括針對(duì)該第一和第二數(shù)據(jù)對(duì)該第三數(shù)據(jù)進(jìn)行 歸一化。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括在該傳送之前將該第一、第二和第 三數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，外部設(shè)備是手持式設(shè)備或可穿戴設(shè)備。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，定量信息包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):血糖水平;T細(xì) 胞濃度;微生物濃度;水基病原體濃度;牛血清白蛋白（BVA)濃度;細(xì)菌濃度;病毒載量;抗原 水平;抗體水平;結(jié)核診斷;登革熱診斷;心肌酶濃度；以及瘧疾診斷。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，流體樣本選自由血液、血清、唾液和尿液組成的組。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該第一和第二光源在所述透射測量中的每個(gè)透射測量 過程中各自逐漸增大光強(qiáng)，并且該第一和第二光檢測器各自響應(yīng)于光強(qiáng)增大來檢測光透 射。
【附圖說明】
[0045] 圖IA展示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的設(shè)備100。
[0046] 圖IB展示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的診斷襯底200的橫截面。
[0047]圖IC展示了設(shè)備300的俯視圖。
[0048]圖2A是展示了測量設(shè)備的操作的恒定輸入模式的圖形。LED信號(hào)保持恒定，并且隨 著透射率增加的光檢測器(PD)信號(hào)是輸出值。當(dāng)透射率較高時(shí)，ro信號(hào)也是如此。
[0049] 圖2B是展示了測量設(shè)備的操作的恒定輸出模式的圖形。ro信號(hào)保持恒定，并且LED 信號(hào)(其隨著透射率減小)是輸出值。當(dāng)透射率為低時(shí)，LED信號(hào)為高。
[0050] 圖3是展示了可以如何量化樣本中的分析物的水平的圖形。
[0051]圖4A至圖4C是展示了紙測定設(shè)計(jì)的圖形和化學(xué)方程式。（圖4A)該測定由單個(gè)紙層 組成，該單個(gè)紙層由頂部和底部層疊層封閉。（圖4B)該蠟印紙層由樣本端口和四個(gè)獨(dú)立的 臂組成。每個(gè)臂具有兩個(gè)圓形區(qū)域一一在其中試劑于紙上干燥的存儲(chǔ)區(qū)以及在其中顏色被 顯影的讀取區(qū)。在將血清涂敷于樣本端口之后，紙中的毛細(xì)力迅速地將血清分配到測定物 的四個(gè)單獨(dú)的臂中從而相繼填滿存儲(chǔ)區(qū)和讀取區(qū)。（圖4C)化學(xué)反應(yīng)方程式（1-3)用于以對(duì) 應(yīng)于所涂敷的血清中的ALT濃度的速率形成藍(lán)色染色復(fù)合物。丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、丙酮酸 氧化酶(PO)、二磷酸硫胺(TPP)、4_氨酰安替比林(4-AAP)和N-乙基-N-(2-羥基-3-磺丙基)-3,5_二甲氧基乙烷(DAOS)。
[0052] 圖5A至圖5C是展示了手持式便攜式讀取器的設(shè)計(jì)的圖形。（圖5A)讀取器由已被放 置在剛性金屬板上的光檢測器組成。通過鉸鏈附接的是包含LED的蓋子。鉸鏈允許將紙測定 物輕松地放置在LED與之間并且提供LED與PD的可重復(fù)的對(duì)準(zhǔn)。在紙測定物與電子器件之 間，已經(jīng)添加兩個(gè)塑料間隔物以控制由LED/Η)分析的紙區(qū)域并且以防止LED/PD按壓到紙中 并損壞纖維結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)通過USB端口連接至膝上計(jì)算機(jī)，在該膝上計(jì)算機(jī)中，軟件收集 并分析來自系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。（圖5B)LED/PD對(duì)圍繞在測定物的每個(gè)臂上的讀取區(qū)。當(dāng)存在較低 的ALT水平且很少的藍(lán)色染色復(fù)合物形成時(shí)，來自紅色LED的大部分光通過讀取區(qū)并且被 檢測到。當(dāng)存在較高的ALT水平且很多的藍(lán)色染色復(fù)合物形成時(shí)，來自紅色LED的大部分光 被讀取區(qū)吸收或散射并且很少的光被ro檢測到。（圖5C)內(nèi)部電子器件圖。
[0053] 圖6A和圖6B是檢查隨時(shí)間過去的光透射穩(wěn)定性的圖形。（圖6A)經(jīng)過15分鐘時(shí)段從 設(shè)備失去的流體體積。（圖6B)在經(jīng)過15分鐘時(shí)段期間在讀取區(qū)處的光透射比的變化。值指 示在測量時(shí)間處由增益計(jì)算的光透射率相對(duì)初始濕性增益減去干性狀態(tài)增益之差的百分 比。條指示標(biāo)準(zhǔn)誤差。
[0054]圖7是演示了在ALT測定的持續(xù)期間上經(jīng)計(jì)算的增益的變化的圖形。在干性狀態(tài) 中，所有通道的增益被歸一化為1。由于血清從樣本端口流至讀取區(qū)而完全打濕讀取區(qū)，導(dǎo) 致紙的光透射率的大幅增加，這被可視化為增益的大幅增加。如果ALT存在，則藍(lán)色染色復(fù) 合物在讀取區(qū)處形成、隨著時(shí)間增加。藍(lán)色染色復(fù)合物吸收光、減少透過紙的光量。這被視 為增益隨著時(shí)間減小。
[0055]圖8A和圖8B是演示了用便攜式透射讀取器測量ALT濃度的圖形。具有不同ALT濃度 的血清被添加至測定物并且持續(xù)15分鐘每15秒記錄一下在每個(gè)讀取區(qū)處的增益變化。（圖 8A)針對(duì)每個(gè)讀取區(qū)，增益值被歸一化為300秒值。在給定濃度處，所有值被平均化。（圖8B) 針對(duì)每個(gè)讀取區(qū)，反應(yīng)速率被計(jì)算為歸一化增益相對(duì)于在300秒與600之間的時(shí)間。描繪了 在不同ALT濃度處的斜率的平均和標(biāo)準(zhǔn)誤差，η=多4。*#指示P-值〈0.001。
[0056]圖9Α和圖9Β是演示了用掃描儀測量ALT濃度的圖形。在便攜式透射讀取器中分析 之后16分鐘時(shí)掃描單獨(dú)的ALT測定物。（圖9A)針對(duì)每個(gè)ALT濃度，讀取區(qū)的代表性圖像。（圖 9B)在圖像J中分析讀取區(qū)的像素強(qiáng)度。針對(duì)每個(gè)ALT濃度，描繪平均像素強(qiáng)度和標(biāo)準(zhǔn)誤差，η =彡4。13.指示非顯著性。**指示口-值〈0.01，并且***指示口-值〈0.001。不同濃度的藍(lán)色顏 料被添加至紙測定物并且用分析物測試器II和掃描儀/圖像J來讀取測量結(jié)果。
[0057]圖10是描繪了針對(duì)一個(gè)測試器的8個(gè)通道的作為驅(qū)動(dòng)LED的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)輸入 的函數(shù)的來自的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)輸出的圖形。
[0058]圖11是示出了單獨(dú)地針對(duì)每個(gè)通道線性地縮放DAC值的結(jié)果的圖形。
[0059]圖12是示出了校正曲線的圖形，其在整個(gè)值范圍之上緊密地重疊。
[0060 ]圖13是示出了示例測量設(shè)備的示例操作序列的圖示。
[0061]圖14是示出了示例實(shí)現(xiàn)方式的圖示，其中，在接收器1420處的比色變化用于檢測 樣本1410在接收器1420處的存在。
[0062]圖15是示出了系統(tǒng)中的示例實(shí)現(xiàn)方式的圖示，其中，在接收器處的比色變化用于 檢測樣本在接收器處的存在。
[0063]圖16是突出顯示與感測、模擬數(shù)據(jù)放大、采樣以及針對(duì)NFC使能智能電話的傳輸有 關(guān)的關(guān)鍵模塊的框圖。電壓調(diào)節(jié)器存儲(chǔ)從智能電話收集的電力，該電力足以驅(qū)動(dòng)LED、光檢 測器和相關(guān)聯(lián)的電路。
【具體實(shí)施方式】
[0064] 根據(jù)在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置，在此描述的技術(shù)的一方面涉及量化在測 量設(shè)備的一部分(如但不限于檢測區(qū)或示例測量設(shè)備的其他部分)處的比色變化。作為非限 制性示例，在示例測量設(shè)備的一部分處測量的比色變化可以是基于布置在樣本接收器部分 上的樣本量或到達(dá)流體管(如但不限于流體通道)的測量線或控制線的樣本量的檢測。示例 測量設(shè)備可以被配置成用于檢測由于樣本的至少一種成分(如但不限于生物樣本或其他化 學(xué)樣本)的檢測和/或量化而引起的比色變化。
[0065] 在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置的實(shí)施例利用將樣本布置在測量設(shè)備的一部分 (如但不限于樣本接收器或示例測量設(shè)備的其他部分(包括測量線或控制線））處的效果的 物理現(xiàn)象。例如，將血液滴到微流體通道的樣本接收器部分中可以引起比色變化，該比色變 化用于確定開始監(jiān)測得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果將花費(fèi)的時(shí)間。
[0066] 根據(jù)在此描述的原理的任何示例方法可以使用定量設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該定量設(shè)備包括 用于接收一定量的樣本接收器，該樣本包括血液或其他類型的生物的、化學(xué)的或環(huán)境的樣 本。
[0067] 示例系統(tǒng)、方法和裝置可以被配置成用于測量該測量設(shè)備的一部分（如但不限于 樣本接收器或示例測量設(shè)備的其他部分(包括樣本導(dǎo)管的任何隔膜部分））的光透射率的變 化。在本文的任何示例中，樣本導(dǎo)管可以是流體通道，如微流體通道。比色屬性的變化可以 起因于在測量設(shè)備的引起顏色變化或透明度變化的一部分處的生化測定。
[0068] 在本文的任何示例中，比色變化的化學(xué)性質(zhì)可以根據(jù)樣本與測定物的反應(yīng)的化學(xué) 性質(zhì)(例如，反應(yīng)時(shí)間、由于反應(yīng)引起的顏色變化的波長和/或反應(yīng)發(fā)生區(qū)的光響應(yīng)變化)而 不同。在本文的任何示例中，比色變化的化學(xué)性質(zhì)可以根據(jù)襯底的類型或形成測量設(shè)備的 感興趣區(qū)的其他隔膜而不同，如但不限于:任何紙基部分、玻璃基部分或任何聚合物基部 分。例如，材料的類型可以影響樣本與測定物反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，或者可以限制透射到檢測器 的電磁輻射量。在另一個(gè)示例中，所使用的電磁輻射源的類型和/或檢測器的類型可以影響 系統(tǒng)的檢測范圍。
[0069] 在示例實(shí)現(xiàn)方式中，比色變化可以用于檢測樣本的存在。當(dāng)沒有血液或其他樣本 存在于測量設(shè)備的一部分處時(shí)，測量設(shè)備的該部分的顏色和/或透明度是基于例如存在于 設(shè)備的該部分處的襯底的材料。測量設(shè)備可以包括如但不限于LED的電磁輻射源，用于照明 測量設(shè)備的一部分。如但不限于光檢測器(例如，有源像素傳感器、電荷耦合器件、光電二極 管、光敏電阻、光伏電池、光電倍增管或光敏晶體管）的檢測器可以用于測量通過測量設(shè)備 的一部分并且由檢測器檢測到的電磁信號(hào)的強(qiáng)度、電磁波或其他可量化的量度。當(dāng)一定量 的血液或其他樣本到達(dá)測量設(shè)備的那部分時(shí)，那個(gè)部分的顏色和/或透明度被配置以改變。 如但不限于LED的電磁輻射源用于照明測量設(shè)備的一部分?；谘夯蚱渌麡颖镜拇嬖?，檢 測器(如但不限于光檢測器)可以用于測量該測量設(shè)備的一部分的強(qiáng)度、電磁波或其他可量 化的量度的任何差異。本文的示例系統(tǒng)、方法和裝置為在檢測器處的改進(jìn)的信號(hào)提供降低 的噪聲。
[0070] 本文的示例系統(tǒng)、方法和裝置幫助檢測由生化結(jié)合反應(yīng)引起的光透射的變化。作 為非限制性示例，反應(yīng)可以是夾心測定或者酶法測定，在夾心測定中，當(dāng)在樣本中存在更大 量的感興趣成分時(shí)測定物變得顏色更深，當(dāng)在樣本中存在更少量的感興趣成分時(shí)競爭測定 物變得顏色更深，在酶法測定中，顏色變化率隨著時(shí)間根據(jù)感興趣的蛋白質(zhì)或酶的濃度變 化。
[0071] 圖IA展示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的測量設(shè)備100的圖示。設(shè)備100可以包括診 斷襯底110、包括第一部分130和第二部分140的基礎(chǔ)襯底120。設(shè)備100可以是便攜式的。根 據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，測量設(shè)備100用于一次性使用。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，診斷襯 底110用于一次性使用，而基礎(chǔ)襯底120可以被使用多次(例如，2次、3次、4次、5次、6次、7次 或更多次）。
[0072] 診斷襯底110可以包括在其上形成的一個(gè)或多個(gè)(例如，2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7 個(gè)或更多個(gè))流體通道112、在流體通道112中形成的檢測區(qū)114以及流體地耦接至流體通道 112的樣本接收器116。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，診斷襯底110可以包括紙基部分，并且流 體通道112和樣本接收器116至少部分地形成在紙基部分之中或布置在紙基部分之上。 [0073] 基礎(chǔ)襯底120可以包括近場通信(NFC)天線（未示出），該NFC天線至少部分地形成 在基礎(chǔ)襯底120之中或布置在基礎(chǔ)襯底120之上。針對(duì)NFC的天線設(shè)計(jì)在本領(lǐng)域中是已知的 并且在此不詳細(xì)討論。基礎(chǔ)襯底120可以包括電子電路(未示出），該電子電路連接于天線并 且至少部分地形成在基礎(chǔ)襯底120之中或布置在基礎(chǔ)襯底120之上。電子電路可以根據(jù)來自 樣本及其衍生物的輸出信號(hào)生成數(shù)據(jù)?；A(chǔ)襯底120可以包括連接于電子電路的電源(未示 出，例如，薄膜電池）。代替薄膜電池，其他類型的電源可以被包括在設(shè)備100中。這種電源可 以包括例如電池、電容器、超級(jí)電容器、太陽能電池(如有機(jī)光伏電池)和/或能量收獲設(shè)備 (如電感耦合線圈）等。
[0074] 第一部分130可以包括一個(gè)或多個(gè)(例如，2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)或更多個(gè))光 檢測器132,該光檢測器至少部分地形成在第一部分130之中或布置在第一部分130之上。光 檢測器132可以連接于電子電路。當(dāng)存在兩個(gè)或更多個(gè)光檢測器時(shí)，它們可以按任何預(yù)定的 圖案安排，包括但不限于隨機(jī)的、圓形的、五邊形的和六邊形的圖案。第二部分140可以包括 在其上形成的一個(gè)或多個(gè)(例如，2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)或更多個(gè))光源142。當(dāng)存在兩 個(gè)或更多個(gè)光源時(shí)，它們可以按任何預(yù)定的圖案安排，包括但不限于隨機(jī)的、圓形的、五邊 形的和六邊形的圖案。光檢測器132和光源142的位置可以以這種方式被定位使得當(dāng)?shù)诙?分140被被折疊以將診斷襯底110夾在第一部分130與第二部分140之間時(shí)，由光源142產(chǎn)生 的光可以通過檢測區(qū)114并且被光檢測器132檢測到。第二部分140可以包括切口 144以允許 樣本與樣本接收器116接觸。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第一部分130、第二部分140和診斷 襯底110可以各自包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)物以促進(jìn)對(duì)準(zhǔn)過程。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例， 對(duì)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)物可以是切口，切口準(zhǔn)許使用外部柱進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn)。這些柱可以與設(shè)備物理地分 開，或者可以結(jié)合到將部分140與130分開精確的距離同時(shí)將襯底110保持在它們之間的機(jī) 械間隔物中。雖然圖IA展示光源142在被被折疊的部分上，設(shè)想光檢測器132可以在被折疊 的部分上。
[0075]此折疊機(jī)制準(zhǔn)許控制光檢測器132與光源142之間的距離。在折疊之后，薄膜電池 (例如，紙基電池)可以被放置在第二部分140的預(yù)折疊位置處以連接設(shè)備100的電子電路。 [0076]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，第二部分140未物理地聯(lián)結(jié)到第一部分130。在這些實(shí) 施例中，不需要折疊。
[0077] 光源可以是任何固態(tài)發(fā)射器件，包括但不限于有機(jī)或無機(jī)發(fā)光二極管以及激光 器。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，設(shè)備100可以進(jìn)一步包括布置在樣本與光檢測器之間的用于 獲得基本上單色透射光的第一濾片。在一個(gè)示例中，設(shè)備100可以進(jìn)一步包括布置在光源與 樣本之間的第二濾片。如果單色光源用作光源則不需要第二濾片。
[0078] 在一些示例中，多個(gè)第二濾片被布置在寬頻段光源與樣本之間以獲得用于照明樣 本的光的多信道頻譜。因此可以獲得來自樣本的頻譜信息。替代地，在不使用該多個(gè)第二濾 片的情況下可以采用多個(gè)窄頻帶光源。
[0079] 通常，光源與光檢測器可以形成光發(fā)生器與檢測器的基本上匹配的對(duì)。光檢測器 可以被選擇以基本上對(duì)由光源生成的輻射的色帶/波長敏感。例如，對(duì)與照明LED相同的顏 色敏感的光電二極管可以用于盡可能地檢測來自照明LED的光。
[0080] 光源和光檢測器感興趣的特定顏色/波長可以至少部分地基于以下各項(xiàng)中的一項(xiàng) 或多項(xiàng):有待測量/分析的樣本的性質(zhì)、采用的試劑、分析物的預(yù)期濃度以及基于所采用的 特定試劑的預(yù)期反應(yīng)程度。因此，在本文所描述的概念的一些示例實(shí)現(xiàn)方式中，用于定量測 定和診斷的集成設(shè)備可以包括用于基于特定類型的樣本提供對(duì)特定色帶/波長帶敏感的光 檢測信道的LED光檢測器對(duì)和電子電路，針對(duì)樣本，該設(shè)備被配置成用于提供定量信息。
[0081] 電源可以用各種各樣的驅(qū)動(dòng)配置(如，恒定電流源、用于控制和節(jié)能的脈沖寬度調(diào) 制(PffM)或升壓降壓型電源配置)來驅(qū)動(dòng)電子電路、光源和光檢測器。
[0082] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，設(shè)備100可以進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè) 備連接于電子電路并且被配置成用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備可以包括易失性和非易失 性、可拆卸的和不可拆卸的有形介質(zhì)，該介質(zhì)是以用于存儲(chǔ)如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、 編程模塊或其他數(shù)據(jù)的信息的任何方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)的?？蓱?yīng)用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的示例包括 但不限于RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）、R0M(只讀存儲(chǔ)器）、EPR0M(可擦可編程只讀存儲(chǔ)器）、 EEPROM(電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器）以及閃存器或其他存儲(chǔ)器技術(shù)。
[0083]圖IB展示了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的診斷襯底200的橫截面。診斷襯底200可以 包括至少部分地形成在診斷襯底200中或布置在診斷襯底200上的用于接收樣本250的樣本 接收器216、沿著流體通道212中的流動(dòng)方向的試劑區(qū)215、檢測區(qū)214以及可選地控制區(qū) 218。流動(dòng)方向是樣本250由于毛細(xì)作用在流體通道212中的移動(dòng)方向。
[0084] 試劑區(qū)215可以包括與樣本250中的分析物起反應(yīng)或與其形成復(fù)合物的一種或多 種化學(xué)物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，試劑區(qū)215可以包括多個(gè)被染色的納米粒子，其中， 多個(gè)抗體結(jié)合在納米粒子的表面上，這些抗體針對(duì)于樣本中的目標(biāo)蛋白質(zhì)。
[0085] 在控制區(qū)218中執(zhí)行的校準(zhǔn)測量可以用于校準(zhǔn)在檢測區(qū)214中執(zhí)行的測量?？刂茀^(qū) 218可以配備有一對(duì)光源和光檢測器以執(zhí)行校準(zhǔn)測量。校準(zhǔn)測量可以在濕性和干性兩個(gè)狀 態(tài)下執(zhí)行。此校準(zhǔn)步驟可以減小由于樣本間變化引起的測量誤差。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施 例，可以使用以下公式計(jì)算在檢測區(qū)214處的校準(zhǔn)透射率(?雑)：
其中，是當(dāng)檢測區(qū)是濕性時(shí)的透射率值，TmEjptt是當(dāng)檢測區(qū)是干性時(shí)的透射 率值，TgfEj*是當(dāng)控制區(qū)是濕性時(shí)的透射率值，T挪是當(dāng)控制區(qū)是干性時(shí)的透射率值。 [0086] 設(shè)備100可以進(jìn)一步包括外殼。圖IC展示了可以封閉設(shè)備100的設(shè)備300。設(shè)備300 可以包括外殼310和用于接收樣本的開口 320。開口 320可以與診斷襯底110的樣本接收器 116對(duì)準(zhǔn)從而使得樣本可以與診斷襯底110接觸。
[0087] 本文所描述的測量設(shè)備可以用于量化流體樣本中的分析物的水平。無限制地，流 體樣本可以是生物樣本、化學(xué)樣本或環(huán)境樣本。本文描述的測量設(shè)備可以用于使用包括但 不限于酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)的配體結(jié)合測定來量化樣本中的目標(biāo)蛋白質(zhì)的水平。
[0088] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，可以使用夾心配體結(jié)合測定來測量目標(biāo)蛋白質(zhì)的水 平。在這些實(shí)施例中，診斷襯底的試劑區(qū)215可以包括針對(duì)存在于樣本中的目標(biāo)蛋白質(zhì)或其 染色體片段的第一抗體。第一抗體可以存在于多個(gè)被染色的納米粒子的表面上。一旦目標(biāo) 蛋白質(zhì)與納米粒子上的第一抗體結(jié)合形成復(fù)合物，這些復(fù)合物然后可以沿著流動(dòng)方向迀移 至檢測區(qū)214。檢測區(qū)可以包括針對(duì)目標(biāo)蛋白質(zhì)的第二抗體。第二抗體可以與復(fù)合物結(jié)合并 且然后將其保留在檢測區(qū)中。不與第二抗體結(jié)合的任何其他的物質(zhì)繼續(xù)從檢測區(qū)迀移離 開。保留在檢測區(qū)中的納米粒子的量因此與目標(biāo)蛋白質(zhì)的水平成比例?？梢允褂闷渌愋?的夾心配體結(jié)合測定，如與酶和襯底有關(guān)的那些測定。
[0089] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，可以使用競爭配體結(jié)合測定來測量目標(biāo)蛋白質(zhì)的水 平。在這些實(shí)施例中，診斷襯底的試劑區(qū)215可以包括針對(duì)存在于樣本中的目標(biāo)蛋白質(zhì)或其 染色體片段的第一抗體。第一抗體可以存在于多個(gè)被染色的納米粒子的表面上。一旦目標(biāo) 蛋白質(zhì)與納米粒子上的第一抗體結(jié)合形成復(fù)合物，這些復(fù)合物然后可以沿著流動(dòng)方向迀移 至檢測區(qū)214。檢測區(qū)可以包括第二抗體，該第二抗體可以與納米粒子上的第一抗體結(jié)合。 此第二抗體與目標(biāo)蛋白質(zhì)競爭以與納米粒子上的抗體結(jié)合。僅還未與目標(biāo)蛋白質(zhì)結(jié)合的抗 體/納米粒子復(fù)合物將與第二抗體結(jié)合。保留在檢測區(qū)中的納米粒子的量因此與目標(biāo)蛋白 質(zhì)的水平反比相關(guān)。可以使用其他類型的夾心配體結(jié)合測定，如與酶和襯底有關(guān)的那些測 定。
[0090] 本文描述的設(shè)備還可以基于與目標(biāo)分析物有關(guān)的反應(yīng)來量化樣本中的目標(biāo)分析 物的水平。在這些實(shí)施例的一些實(shí)施例中，與目標(biāo)分析物有關(guān)的反應(yīng)可以產(chǎn)生吸收特定波 長的光的化合物。例如，丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)可以催化從L-丙氨酸和α-酮戊二酸鹽形成 丙酮酸和谷氨酸酯。丙酮酸在丙酮酸氧化酶存在的情況下起反應(yīng)以形成過氧化氫酶。辣根 過氧化物酶然后使用過氧化氫酶氧化4-氨基安替比林以及N-乙基-Ν_(2-羥基-3-磺丙基)_ 3,5-二甲氧基乙烷以形成藍(lán)色染色復(fù)合物。
[0091] 檢測區(qū)的透射率變化可以用于量化樣本中的分析物的水平。由外部設(shè)備(例如，如 手表可穿戴設(shè)備、如智能電話的手持式設(shè)備)進(jìn)行的第一近場通信(NFC)交易可以啟動(dòng)本文 描述的測量設(shè)備。在測量設(shè)備被啟動(dòng)之后，執(zhí)行干性校準(zhǔn)步驟以在其為干性時(shí)在檢測區(qū)和 控制區(qū)處測量光透射。使用者然后使測量設(shè)備的樣本接收器與樣本(例如，血液、血清、唾液 或尿液)接觸。測量設(shè)備可以連續(xù)地或間歇地測量在檢測區(qū)和控制區(qū)處的光透射。根據(jù)本發(fā) 明的一些實(shí)施例，在接觸之后在兩個(gè)或更多個(gè)預(yù)定時(shí)間周期處(例如，約1-30分鐘），測量設(shè) 備可以測量在檢測區(qū)和控制區(qū)處的光透射。在這些測量中獲得的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 設(shè)備中。
[0092] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，每個(gè)透射測量可以用恒定輸入或者恒定輸出模式來完 成。例如，如在圖2A和圖2B中示出的示例所示，使用測量設(shè)備的操作的恒定輸入或者恒定輸 出模式，信號(hào)可以隨著透射率變化單調(diào)地且可重復(fù)地變化。來自電磁輻射源的電磁波穿過 測量設(shè)備的感色區(qū)和/或從其中散射以到達(dá)檢測器。在此非限制性示例中，電磁輻射源被描 繪成LED，并且檢測器被描繪成光檢測器。在其他示例中，可以使用其他類型的激勵(lì)源和檢 測器。
[0093] 根據(jù)本文的示例系統(tǒng)、方法和裝置，測量設(shè)備的一部分(如但不限于隔膜）的透射 率變化可以被讀取的更準(zhǔn)確以量化基礎(chǔ)生化過程。示例系統(tǒng)的屬性是定制的，從而使得透 射率的變化跨越電子系統(tǒng)的整個(gè)敏感范圍。結(jié)合圖2A和圖2B描述了使用放置在隔膜的對(duì)側(cè) 上的LED和光檢測器測量透射率變化的兩種非限制性示例方法。
[0094]在圖2A中，LED信號(hào)保持為基本上恒定且光檢測器信號(hào)（示出為信號(hào)）為測量的 輸出值。例如，為LED提供恒定的電流，并且在光檢測器處測量的電壓被用作透射率的量度。 在此示例中，ro信號(hào)被示出為隨著遞增的透射率而增加。雖然繪圖被示出是直線的，在其他 示例中，檢測器響應(yīng)可以是彎曲的、單調(diào)增加的或平穩(wěn)的（由于信號(hào)飽和）。當(dāng)透射率為高 時(shí)，ro信號(hào)也為高。此示例方法可以在透射率為高時(shí)而非當(dāng)其為低時(shí)被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵诠鈾z測 器處的信號(hào)可以接近本底噪聲。
[0095] 在圖2B中，ro信號(hào)保持為基本上恒定，并且LED信號(hào)為測量的輸出值。例如，提供給 LED電流變化以生成如在光檢測器處測量的恒定電壓，并且LED的電流用作透射率的量度。 在此示例中，LED信號(hào)被示出為隨著遞增的透射率而減少。當(dāng)透射率為低時(shí)，LED信號(hào)為高。 此示例方法可以在透射率為低時(shí)而非當(dāng)其為高時(shí)被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛糜隍?qū)動(dòng)LED的電流可以接 近本底噪聲。
[0096] 在示例中，結(jié)合圖2A和/或圖2B描述的多種方法可以在使用測量設(shè)備的單個(gè)測量 會(huì)話過程中被組合以幫助在檢測系統(tǒng)的整個(gè)范圍上更準(zhǔn)確地測量透射率。
[0097]根據(jù)本文的示例系統(tǒng)、方法和裝置，恰當(dāng)?shù)哪Ｊ绞腔谕干渎屎蜏y定物類型選擇 的，并且允許基本上在檢測系統(tǒng)的測量輸出值的整個(gè)范圍之上測量相對(duì)大的信號(hào)。
[0098] 這些示例方法對(duì)關(guān)于如何選擇用于在給定環(huán)境中使用的方法沒有進(jìn)行限制。在示 例實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合圖2A描述的方法可以為在更高透射率值處的測量提供更準(zhǔn)確的結(jié)果， 而結(jié)合圖2B描述的方法可以為在更低透射率值處的測量提供更準(zhǔn)確的結(jié)果。存在中間范圍 的透射率，在該范圍上，可以使用結(jié)合圖2A或圖2B描述的方法。
[0099] 結(jié)合圖2A和/或圖2B描述的方法可以與用于提高準(zhǔn)確度、如但不限于使用多個(gè)輸 入電流和/或輸出電壓測量透射率、和/或隨著測定進(jìn)展測量透射率隨時(shí)間的變化的其他方 法結(jié)合。
[0100] 在示例中，結(jié)合示例圖2A和/或圖2B描述的方法可以在單個(gè)測量會(huì)話中被組合以 提供多個(gè)測量模態(tài)，這些模態(tài)幫助在透射率的整個(gè)范圍之上使測量結(jié)果很好地保持在檢測 系統(tǒng)的電本底噪聲之上，從而使得電氣的和量化噪聲不會(huì)顯著地貢獻(xiàn)于總測量噪聲。
[0101] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，每次透射測量可以通過根據(jù)來自光源的增大的光強(qiáng)來 記錄光檢測器輸出而被完成。換言之，光源在每個(gè)透射測量過程中逐漸地增加光強(qiáng)，并且光 檢測器響應(yīng)于光強(qiáng)增大來檢測光透射。光源的光強(qiáng)(或光源的電流)與光檢測器輸出之間的 關(guān)系可以用于推導(dǎo)出在此被稱為"增益"的值。增益與時(shí)間之間的關(guān)系可以用于量化目標(biāo)分 析物的水平。圖3示出了增益值的時(shí)間變化示例圖。點(diǎn)A指示檢測區(qū)濕干性的（即，在檢測區(qū) 與樣本接觸之前）。點(diǎn)B指示檢測區(qū)中的目標(biāo)分析物的水平已經(jīng)穩(wěn)定化的穩(wěn)定狀態(tài)。目標(biāo)分 析物的水平可以是從點(diǎn)A與點(diǎn)B之間的增益差中提取的。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中的數(shù)據(jù)可以 通過第二NFC交易被傳輸至外部設(shè)備。外部設(shè)備可以分析數(shù)據(jù)并呈現(xiàn)關(guān)于樣本的定量信息 (例如，分析物水平）。
[0102] 在非限制性示例實(shí)現(xiàn)方式中，測量設(shè)備可以用于分析生物源的樣本，如但不限于 血液。從測量設(shè)備收集來的數(shù)據(jù)可以被分析以檢測血液中某種營養(yǎng)素的存在或缺乏。例如， 樣本(如但不限于一滴血)可以取自受測者或者取自另一個(gè)存儲(chǔ)源，并且使用存在于或者被 引入到示例測量設(shè)備的測量部分上的測定物或其他化學(xué)物質(zhì)被分析。在一個(gè)示例中，樣本 可以在被引入到示例測量設(shè)備的測量部分之前被處理。血液樣本可以被過濾以得到血漿； 血漿被引入到示例測量設(shè)備的測量部分。從測量設(shè)備收集的數(shù)據(jù)可以被分析以檢測HIV、瘧 疾，或者用于評(píng)估膽固醇或微量營養(yǎng)素的水平(如但不限于鐵、鋅、碘和維生素 A水平）。
[0103] 根據(jù)本文原理的示例測量設(shè)備可以被配置成不需要板上電源的低成本葡萄糖讀 取器。血液樣本或從血液衍生的樣本可以被引入到示例葡萄糖讀取器的包括針對(duì)葡萄糖水 平分析的分析物的指定部分中。根據(jù)在此描述的原理，處理器可執(zhí)行的指令(包括應(yīng)用軟 件)可以被配置成用于向使用者提供用于有待完成的反應(yīng)分析的充足時(shí)間在何時(shí)已經(jīng)過去 的指示。此外，數(shù)據(jù)讀出能力不必與示例葡萄糖讀取器設(shè)備整合。示例葡萄糖讀取器可以被 配置成用于例如使用通信協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算設(shè)備或其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或當(dāng)充足的時(shí)間 已經(jīng)過去用于檢索系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，示例葡萄糖讀取器可以是一次性的或者可重復(fù) 使用有限使用次數(shù)或持續(xù)有限的一段時(shí)間（例如，持續(xù)約兩周或約一個(gè)月）。低成本、一次性 的葡萄糖讀取器可以包括多個(gè)通道，每個(gè)通道可以用于分析血液樣本以提供葡萄糖水平測 量結(jié)果。
[0104] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，分析物是鐵蛋白。鐵蛋白是在貯藏鐵的細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)的。 鐵蛋白水平可以指示受測者血液中的鐵含量。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，分析物是視黃醇 結(jié)合蛋白（RBP) ABP水平可以指示維生素 A含量。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，分析物是C-反 應(yīng)蛋白（CRP)。高CRP水平已知為指示炎癥。其他分析物的非限制性示例包括膽固醇、碘菌 素、肌原蛋白和其他蛋白質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，分析物是丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)。 ALT通常被測量以查看肝是否受損或患病。正常情況下，在血液中發(fā)現(xiàn)低水平的ALT。但是當(dāng) 肝受損或患病時(shí)，肝將ALT釋放到血流中，這使ALT水平上升。
[0105] 根據(jù)本文原理的示例測量設(shè)備可以被配置成用于檢測樣本中的肌原蛋白水平。在 示例中，樣本可以是血液樣本或者來源于血液樣本。樣本中增加的肌原蛋白水平(甚至僅可 檢測的量)可以充當(dāng)心肌損壞或心臟疾病(如但不限于心肌梗塞)的生物標(biāo)記。例如，即使肌 原蛋白水平的小幅增加也可以充當(dāng)心肌細(xì)胞死亡的指示物。作為非限制性示例，此實(shí)現(xiàn)方 式可以用于確定胸痛是否是由于心臟病發(fā)作引起的。使用示例測量設(shè)備，肌原蛋白水平可 以被量化，并且基于測量分析，可以確定肌原蛋白水平是否指示符合心肌梗塞的心肌壞死。 可以使用示例測量設(shè)備的處理器或使用外部計(jì)算設(shè)備的處理器來執(zhí)行該分析。
[0106] 根據(jù)在此描述的原理，處理器可執(zhí)行的指令(包括應(yīng)用軟件)可以被配置成用于向 使用者提供針對(duì)有待完成的反應(yīng)分析充足的時(shí)間在何時(shí)已經(jīng)逝去的指示。示例測量設(shè)備可 以被配置成用于例如使用通信協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算設(shè)備或其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或當(dāng)充足的 時(shí)間已經(jīng)過去用于檢索系統(tǒng)。
[0107] 在示例實(shí)現(xiàn)方式中，示例測量設(shè)備可以被配置成用于提供與樣本有關(guān)的定量信 息。示例測量設(shè)備可以包括襯底，該襯底具有至少一個(gè)紙基部分、至少部分地形成在襯底的 紙基部分之中或布置在襯底的紙基部分之上的樣本接收器、以及電子電路。電子電路至少 部分地形成在襯底之中或布置在襯底之上。電子電路基于來自樣本或樣本的衍生物的輸出 信號(hào)生成分析結(jié)果。
[0108] 來自樣本分析的定量信息可以用于例如確定葡萄糖水平或診斷疾病(例如，HIV、 瘧疾等）。當(dāng)樣本(如但不限于血液)被放置于在此描述的額測量設(shè)備上時(shí)，預(yù)先布置的測定 可以用于分析該樣本。作為非限制性示例，基于在此描述的示例測量設(shè)備的測量平臺(tái)可以 被配置成用于提供指示樣本的至少一種成分的數(shù)據(jù)或其他信息。在示例中，數(shù)據(jù)或其他信 息可以被存儲(chǔ)在測量設(shè)備的存儲(chǔ)器中或被無線地傳輸。在另一個(gè)示例中，基于在此描述的 示例測量設(shè)備的測量平臺(tái)可以被配置成用于提供來自定量測量的數(shù)據(jù)或其他信息的指示， 如但不限于顏色指示變化、符號(hào)和/或數(shù)字示值讀數(shù)。定量測量結(jié)果可以用于提供個(gè)體條件 指示，如但不限于:葡萄糖水平或維生素 D水平的指示、或者針對(duì)疾病(如但不限于HIV或瘧 疾）的陽性或陰性指示以及/或者疾病發(fā)展的程度。在一些示例中，設(shè)備可以被配置成用于 執(zhí)行可以用于醫(yī)療診斷（如但不限于瘧疾診斷或HIV診斷）的電定量測量，包括確定蛋白質(zhì) 或抗體的存在和/或?qū)ζ溥M(jìn)行量化。
[0109] 可以使用本領(lǐng)域已知的方法制造該測量設(shè)備。例如，電子電路和其他部件可以在 印刷工藝中在紙上形成。例如，可以使用由以下人物研發(fā)的技術(shù)構(gòu)造微型流體設(shè)備：馬丁內(nèi) 斯(Martinez)等人，美國國家科學(xué)院院刊105,19606-11(2008) ;Lab. Chip.雜志8,2146-50 (2008);以及Chem. Int. Ed. Engl. 46，1318-20 (2007 )，每個(gè)參考文獻(xiàn)通過引用其全部內(nèi)容結(jié) 合在此。微型LED和微型光檢測器兩者都是可商購的。
[0110] 為了形成集成電子器件和微流體設(shè)備，可以設(shè)計(jì)并研制針對(duì)設(shè)備的適當(dāng)?shù)膱D案化 紙平臺(tái)。紙基襯底可以是基于以下各項(xiàng)選擇的：毛細(xì)作用速度、樣本滯留、與所需測定物(例 如，葡萄糖氧化酶)的一致性和相容性。生物相容的賦形劑(如蔗糖或海藻糖)可以用于穩(wěn)定 在測定物中使用的酶類。血漿分離隔膜還可以被選擇用于期望的診斷。
[0111] 許多其他襯底可以用于創(chuàng)造微流體設(shè)備或設(shè)備層。設(shè)備層可以由各種半滲透的材 料組成，如多孔聚合物和彈性體、剛性或柔性納米纖維復(fù)合材料、生物選擇性隔膜(例如，流 動(dòng)鑲嵌模型）。也可以使用可以促進(jìn)與紙類似的毛細(xì)作用效應(yīng)的其他材料。這些材料可以包 括具有毛細(xì)作用屬性的凝膠劑以及可以被設(shè)計(jì)用于創(chuàng)造蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)的電磁材料，從而驅(qū)動(dòng)分 析物和其他體液至測試井。
[0112] 在根據(jù)本文原理的任何示例中，測量設(shè)備可以被配置成具有經(jīng)調(diào)制的適形性的柔 性適形電子設(shè)備。對(duì)適形性的控制允許生成這樣的測量設(shè)備使得該測量設(shè)備可以符合表面 輪廓而不破壞測量設(shè)備的功能屬性或電子屬性。可以基于結(jié)構(gòu)的柔性和/或可延性的程度 控制并調(diào)制整個(gè)適形設(shè)備的適形性。適形電子設(shè)備的部件的非限制性示例包括處理單元、 存儲(chǔ)器(如但不限于只讀存儲(chǔ)器、閃存、和/或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）、輸入接口、輸出接口、通信 模塊、無源電路部件、有源電路部件等。在示例中，適形電子設(shè)備可以包括至少一個(gè)微控制 器和/或其他集成電路部件。在示例中，適形電子設(shè)備可以包括至少一個(gè)線圈，如但不限于 啟用近場通信(NFC)的線圈。在另一個(gè)示例中，適形電子設(shè)備可以包括射頻識(shí)別（RFID)部 件。
[0113] 本發(fā)明的另一方面涉及內(nèi)置在測量設(shè)備(例如，以上描述的測量設(shè)備）中的定時(shí)器 或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制。根據(jù)在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置，提供用于激活示例測量設(shè)備的 技術(shù)。作為非限制性示例，示例測量設(shè)備的示例激活可以是基于布置在示例定量測量設(shè)備 的接收器部分上的樣本量的檢測。例如，示例測量設(shè)備可以被配置成用于檢測由于樣本的 至少一種成分(如但不限于生物樣本或其他化學(xué)樣本)的其他檢測和/或量化引起的比色變 化、導(dǎo)電性變化或其他可量化變化。比色變化可以例如通過使用光源和光檢測器被檢測到。 導(dǎo)電性變化可以例如通過檢測在特定閾值以上的電流而被檢測到。
[0114] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，在此提供一種配備有定時(shí)器的測量設(shè)備，該設(shè)備包括： (a)樣本接收器，該樣本接收器用于接收樣本；（b)傳感器，該傳感器耦接于樣本接收器以檢 測樣本的存在；（c)檢測區(qū)，該檢測區(qū)經(jīng)由流體通道流體地耦接于樣本接收器，由此從樣本 接收器接收樣本或其衍生物；（d)檢測器，該檢測器耦接于檢測區(qū)并且被配置成用于讀取樣 本或其衍生物的特性；以及(e)定時(shí)器，該定時(shí)器耦接于傳感器和檢測器，其中，當(dāng)樣本被檢 測到時(shí)定時(shí)器被激活持續(xù)一段預(yù)定時(shí)間，該預(yù)定時(shí)間表示用于讀取樣本的時(shí)間量，在該預(yù) 定時(shí)間已經(jīng)達(dá)到之后定時(shí)器激活檢測器，檢測器輸出測量值。
[0115] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，由該傳感器檢測到的透射變化指示該樣本的存在。在 這些實(shí)施例的一些實(shí)施例中，傳感器包括光源和光檢測器。
[0116]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，由該傳感器檢測到的導(dǎo)電性變化指示該樣本的存在。 在這些實(shí)施例的一些實(shí)施例中，傳感器包括連接至樣本接收器中的樣本接收器的電氣部 件。例如，將樣本添加至樣本接收器中可以引起電子電路中的電流，指示樣本的存在。
[0117]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，該測量設(shè)備進(jìn)一步包括耦接于該樣本接收器的通信接 口，該通信接口接收來自外部設(shè)備的命令信號(hào)以發(fā)起接受該樣本。
[0118]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，傳感器在預(yù)定時(shí)間之后被去激活。
[0119]根據(jù)在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置，提供用于開始測量的技術(shù)，該技術(shù)經(jīng)由開 始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間的自動(dòng)化監(jiān)測通過控制測量的持續(xù)時(shí)間幫助獲得測量設(shè)備的準(zhǔn)確讀數(shù)。 在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置可以（但非必須)與使用者介入或經(jīng)由開始按鈕的其他輸 入或使用電話上的移動(dòng)應(yīng)用的軟件控制開始一起使用。在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置 利用將樣本布置在接收器處的效果的物理現(xiàn)象（如但不限于將血液滴到微流體通道中）來 確定開始監(jiān)測得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果將花費(fèi)的時(shí)間。
[0120] 在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置促進(jìn)更好的準(zhǔn)確度、消除或顯著地減小使用者 誤差的機(jī)率、和/或使測量設(shè)備更容易使用。
[0121] 根據(jù)在此描述的原理的任何示例方法可以使用定量設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該定量設(shè)備包括電 子部件或其他部件，這些部件可以用于根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間表和/或以規(guī)則時(shí)間間隔進(jìn)行輪詢以 根據(jù)在此描述的原理檢測一定量的樣本是否被布置在示例測量設(shè)備的接收器處。樣本存在 于接收器處的指示可以被傳輸或以其他方式被傳達(dá)至測量設(shè)備的其他部件。
[0122] 根據(jù)在此描述的原理的任何示例方法可以使用測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該測量設(shè)備包括多 個(gè)電子部件，這些電子部件用于接收樣本存在于接收器處的指示并且用于引起定時(shí)器或其 他計(jì)數(shù)器機(jī)制被激活。示例定時(shí)器或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制可以被預(yù)先設(shè)置以監(jiān)測在接收器處的 測定物和一個(gè)或多個(gè)分析物反應(yīng)并生成結(jié)果預(yù)期花費(fèi)的時(shí)間量(Tl)。結(jié)果可以是可以被測 量的任何變化，包括任何比色變化和/或電變化。
[0123] 根據(jù)在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置，示例測量設(shè)備的接收器可以耦接至引導(dǎo) 從示例測量設(shè)備的接收器到儲(chǔ)蓄罐的微流體通道或其他導(dǎo)管。在示例中，接收器可以被配 置為樣本井或其他容器。至少一部分樣本可以經(jīng)由微流體通道或其他導(dǎo)管從接收器流動(dòng)或 以其他方式行進(jìn)至儲(chǔ)蓄罐。儲(chǔ)蓄罐可以包括用于與到達(dá)儲(chǔ)蓄罐的樣本的一部分起反應(yīng)的測 定物。在儲(chǔ)蓄罐處的反應(yīng)的測量和/或分析可以提供指示樣本的至少一種成分的數(shù)據(jù)或其 他可量化信息。
[0124] 在示例中，可以使用在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置生產(chǎn)具有降低的運(yùn)行成本 的可重復(fù)使用的低成本的系統(tǒng)。在其他示例中，示例測量設(shè)備的至少一部分可以是一次性 的。例如，接收器和/或微流體通道或者其他導(dǎo)管可以包括至少一個(gè)紙基部分和/或至少一 個(gè)聚合物基部分。
[0125] 在另一個(gè)示例中，示例定時(shí)器或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制可以被配置成用于監(jiān)測至少一部 分樣本從接收器流動(dòng)或以其他方式行進(jìn)至儲(chǔ)蓄罐預(yù)期花費(fèi)的時(shí)間量(T2)，和/或在儲(chǔ)蓄罐 處的測定物與將到達(dá)儲(chǔ)蓄罐的部分樣本之間的在儲(chǔ)蓄罐處發(fā)生的至少一部分反應(yīng)的時(shí)間 量(T3)。示例定時(shí)器或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制可以被觸發(fā)以開始基于在接收器處的血液或其他樣 本的存在指示來監(jiān)測時(shí)間間隔T2和/或T3。
[0126] 根據(jù)本文的示例系統(tǒng)、方法和裝置，測量設(shè)備可以被配置成用于在沒有來自使用 者的輸入的情況下自動(dòng)地操作以測量樣本中的分析物的量。例如，一旦一定量的樣本被布 置在接收器處，示例測量設(shè)備就可以被配置成用于基于樣本的存在自動(dòng)地檢測在接收器處 的變化，包括比色變化或電變化。示例測量設(shè)備可以被配置成用于自動(dòng)地開始定時(shí)器(或其 他計(jì)數(shù)器機(jī)制）。示例定時(shí)器(或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制)可以被預(yù)先設(shè)置以監(jiān)測例如至少一部分 樣本從接收器流動(dòng)或以其他方式行進(jìn)至儲(chǔ)蓄罐預(yù)期花費(fèi)的時(shí)間量(T2)，和/或在儲(chǔ)蓄罐處 的測定物與將到達(dá)儲(chǔ)蓄罐的部分樣本之間的在儲(chǔ)蓄罐處發(fā)生的至少一部分反應(yīng)的預(yù)期時(shí) 間量(T3)。一旦預(yù)期的時(shí)間間隔到達(dá)，則示例測量設(shè)備可以被配置成用于自動(dòng)地執(zhí)行測量， 如但不限于測量在儲(chǔ)蓄罐處的測定物與部分樣本之間的在儲(chǔ)蓄罐處發(fā)生的反應(yīng)的結(jié)果。因 此，基于時(shí)間段T1、T2和/或13的消逝，不需要用戶輸入來觸發(fā)示例測量設(shè)備的任何部件。在 任何示例實(shí)現(xiàn)方式中，測量設(shè)備可以被配置成用于邀請(qǐng)用戶輸入，包括用于觸發(fā)任何部件 的用戶輸入。
[0127] 圖13示出了示例測量設(shè)備的示例操作序列。一定量的血液或其他樣本1310布置在 接收器1320上。示例接收器1320可以耦接于流體通道1330,該流體通道包括測量線1332以 及可選地控制線1334。測量設(shè)備的部件1340用于根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間表和/或以規(guī)則時(shí)間間隔進(jìn) 行輪詢以確定血液或其他樣本1310是否布置在接收器1320上。存在于接收器1320處的測定 物與樣本中的一個(gè)或多個(gè)分析物的反應(yīng)可以引起變化，如但不限于比色變化和/或電變化。 所執(zhí)行的輪詢可以包括從系統(tǒng)的部件的信號(hào)確定比色的、電氣的和/或其他的變化是否在 接收器1320處被檢測到。示例測量設(shè)備可以被配置從而使得未涉及輪詢或在接收器1320處 的變化的量化的電子部件可以保持在休眠狀態(tài)或者在斷開狀態(tài)以節(jié)省電力。一旦在接收器 1320處接收到血液或其他樣本存在的指示，至少一個(gè)預(yù)設(shè)定時(shí)器(或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制）1350 可以被激活。至少一個(gè)定時(shí)器(或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制）1350可以被設(shè)置以監(jiān)測該測定物和分析 物反應(yīng)并生成結(jié)果預(yù)期花費(fèi)的任何時(shí)間量(T)?？梢詼y量任何變化，包括任何比色變化和/ 或任何電變化。在其他示例中，根據(jù)在此描述的原理中的任一項(xiàng)，至少一個(gè)定時(shí)器(或其他 計(jì)數(shù)器機(jī)制）1350可以被設(shè)置以監(jiān)測任何時(shí)間段T1、T2和/或T3。
[0128] 圖14示出了示例實(shí)現(xiàn)方式，其中，在接收器1420處的比色變化用于檢測樣本1410 在接收器1420處的存在。當(dāng)沒有血液或其他樣本1410布置在接收器1420處時(shí)，接收器1420 的顏色和/或透明度是基于例如接收器1420的襯底和存在于接收器1420處的測定物的任何 分析物。測量設(shè)備可以包括如但不限于LED的電磁輻射源，用于照明接收器1420的至少一部 分。在不存在血液或其他樣本情況下，檢測器(如但不限于光檢測器)可以用于測量接收器 1420的強(qiáng)度、電磁波或其他可量化的量度。當(dāng)一定量的血液或其他樣本布置在接收器1420 處時(shí)，在接收器1420處的顏色和/或透明度被配置以改變。如但不限于LED的電磁輻射源用 于照明接收器1420的至少一部分?；谘夯蚱渌麡颖镜拇嬖冢瑱z測器(如但不限于光檢測 器）可以用于測量接收器1420的強(qiáng)度、電磁波或其他可量化的量度的任何差異。進(jìn)行比較 1460以確定測量數(shù)據(jù)中的差異是否是基于在接收器1420處的血液或其他樣本1410的存在。 基于比較的結(jié)果，可以引起至少一個(gè)計(jì)時(shí)器(或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制）來開始監(jiān)測觸發(fā)另一個(gè)部 件的時(shí)間間隔。例如，可以引起定時(shí)器(或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制）來開啟用于測量到達(dá)儲(chǔ)蓄罐的 分析物/測定物的狀態(tài)機(jī)。在示例中，測量設(shè)備可以包括用于執(zhí)行比較的分析引擎。在另一 個(gè)示例中，指示測量結(jié)果的數(shù)據(jù)可以被傳達(dá)至外部計(jì)算設(shè)備以執(zhí)行比較。
[0129] 在示例中，樣本在接收器處的存在可以引起顏色變化或透明度變化(增加或減少 半透明），或者在接收器處的其他比色變化。測量設(shè)備可以被配置成用于間歇地或以規(guī)則的 時(shí)間間隔輪詢接收器以確定比色變化是否已經(jīng)在接收器處發(fā)生了。輪詢可以涉及照明源的 間歇性上電以使用電磁輻射進(jìn)行照明以及檢測器的上電以通過照明檢測在接收器處的光 屬性。如果未檢測到變化，則部件可以被引起返回至斷開狀態(tài)或休眠狀態(tài)。如果檢測到在接 收器處的比色變化，則測量設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)其他電子部件可以被激活或者被上電以執(zhí)行 其他操作，如但不限于測量在于定時(shí)器或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制處預(yù)先設(shè)置的時(shí)間間隔或基于在 接收器處的比色變化的量化確定的時(shí)間間隔之后在儲(chǔ)蓄罐處的反應(yīng)的結(jié)果。指示在儲(chǔ)蓄罐 處的測量的數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在測量設(shè)備的存儲(chǔ)器中或被傳輸至外部計(jì)算設(shè)備。
[0130] 圖15示出了系統(tǒng)中的示例實(shí)現(xiàn)方式，其中，在接收器處的比色變化用于檢測樣本 在接收器處的存在。測量設(shè)備可以被配置成使得當(dāng)沒有血液或其他樣本存在于接收器處 時(shí)，不存在例如從接收器的一部分至另一部分的電通路。例如，當(dāng)接收器處不存在或其他樣 本時(shí)，不存在使電流從較高電壓側(cè)(在圖15的示例中，約+3.3V)行進(jìn)至較低電壓側(cè)(在此示 例中，Vm)的電通路。在圖15的示例中，存在來自地(GND)的通路，因此Vm是接地的。測量設(shè) 備可以被配置成使得當(dāng)一定量的血液或其他樣本被布置于接收器處時(shí)，創(chuàng)造例如從接收器 的一部分至另一部分的電通路。例如，當(dāng)血液或其他樣本被布置于接收器處時(shí)，血液或其他 樣本的鹽分或其他導(dǎo)電成分允許電流流過接收器(例如，穿過血液或其他樣本以及接收器 的隔膜的一部分）。可以測量接收器的電變化(包括阻抗)屬性以指示血液或其他樣本的存 在。例如，基于電阻器的恰當(dāng)選擇，可以使得Vm接近可以被測量的約3.3V。在另一個(gè)示例 中，可以基于在樣本不存在的情況下的接收器的電屬性的測量值與在樣本存在的情況下的 接收器的電屬性的測量值的比較確定變化。
[0131] 在示例中，使用阻抗測量，在接收器處的樣本存在可以引起在接收器處的電屬性 變化。例如，電屬性的差異可以被測量為在電阻器的一部分處的阻抗差異以指示樣本中的 電解質(zhì)的存在。測量設(shè)備可以被配置成用于間歇地或以規(guī)則的時(shí)間間隔輪詢接收器以確定 電屬性變化是否已經(jīng)在接收器處發(fā)生了。輪詢可以涉及用于跨接收器的一部分施加電位差 的電壓源的間歇性上電，并且阻抗測量可以被執(zhí)行。如果未檢測到阻抗變化，則部件可以被 引起返回至斷開狀態(tài)或休眠狀態(tài)。如果檢測到在接收器處的阻抗變化，則測量設(shè)備的一個(gè) 或多個(gè)其他電子部件可以被激活或者被上電以執(zhí)行其他操作，如但不限于測量在于定時(shí)器 或其他計(jì)數(shù)器機(jī)制處預(yù)先設(shè)置的時(shí)間間隔或基于在接收器處的比色變化的量化確定的時(shí) 間間隔之后在儲(chǔ)蓄罐處的反應(yīng)的結(jié)果。指示在儲(chǔ)蓄罐處的測量的數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在測量設(shè) 備的存儲(chǔ)器中或被傳輸至外部計(jì)算設(shè)備。
[0132] 在根據(jù)在此描述的系統(tǒng)、方法和裝置的任何示例測量設(shè)備中，指示測定物與分析 物的反應(yīng)的數(shù)據(jù)或任何其他數(shù)據(jù)可以被傳輸至系統(tǒng)的存儲(chǔ)器和/或被傳達(dá)(傳輸)至外部存 儲(chǔ)器或其他存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和/或場外計(jì)算設(shè)備。在本文中的任何示例中，外部儲(chǔ)存設(shè)備可 以是服務(wù)器，包括數(shù)據(jù)中心中的服務(wù)器?？蛇m用于根據(jù)本文原理的實(shí)施例的示例系統(tǒng)、設(shè)備 或方法中的任一者的計(jì)算設(shè)備的非限制性示例包括:智能手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、 平板觸摸計(jì)算機(jī)、電子閱讀器或其他電子閱讀器或者手持式或穿戴式計(jì)算設(shè)備、 XbOX⑧.、Wii狀或其他游戲系統(tǒng)。
[0133] 根據(jù)在此描述的系統(tǒng)、方法和裝置的任何示例測量設(shè)備可以被配置成用于間歇使 用。
[0134] 根據(jù)在此描述的系統(tǒng)、方法和裝置的任何示例測量設(shè)備可以被配置成傳感器單 元、傳感器貼片、診斷設(shè)備、或可以如在此描述的進(jìn)行操作的任何其他測量設(shè)備。作為非限 制性示例，示例測量設(shè)備可以是葡萄糖監(jiān)測器或其他葡萄糖測量設(shè)備。
[0135] 根據(jù)在此描述的示例系統(tǒng)、方法和裝置，可以針對(duì)許多不同類型的感測模態(tài)對(duì)設(shè) 備進(jìn)行配置。非限制性感測模態(tài)包括檢測和/或量化壓力、阻抗、電容、血流量和/或特定物 質(zhì)（如但不限于化學(xué)制劑、蛋白質(zhì)或抗體)的存在。在一些示例中，設(shè)備可以被實(shí)現(xiàn)用于執(zhí)行 環(huán)境條件的電測量。
[0136] 應(yīng)理解的是，本發(fā)明不限于在此披露的具體方法、流程和試劑等并由此可以變化。 在此使用的術(shù)語僅出于描述具體實(shí)施例的目的，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的 范圍單獨(dú)地由權(quán)利要求書限定。
[0137] 如在此并且在權(quán)利要求書中使用的，除非上下文明確地另外指示，單數(shù)形式包括 復(fù)數(shù)引用并且反之亦然。除了在操作示例中，或者以其他方式指出之處，表示在此使用的配 料或反應(yīng)條件的量的所有數(shù)字應(yīng)被理解為在所有實(shí)例中通過術(shù)語"約"被修改。
[0138] 盡管任何已知的方法、設(shè)備和材料可以用于本發(fā)明的實(shí)踐或測試中，在此方面的 方法、設(shè)備和材料披露于此。
[0139] 在以下編號(hào)的段落中列舉了本發(fā)明的一些實(shí)施例： 1. 一種測量設(shè)備，該測量設(shè)備包括： 診斷襯底，該診斷襯底包括：（a)樣本接收器，該樣本接收器用于接收樣本，其中，該樣 本接收器至少部分地形成在該診斷襯底之中或布置在該診斷襯底之上；（b)流體通道，該流 體通道連接于該樣本接收器；（C)檢測區(qū)，該檢測區(qū)至少部分地形成在該診斷襯底之中或布 置在該診斷襯底之上，其中，該檢測區(qū)通過該流體通道耦接于該樣本接收器；（d)控制區(qū)，該 控制區(qū)至少部分地形成在該診斷襯底之中或布置在該診斷襯底之上，其中，該控制區(qū)通過 該流體通道耦接于該檢測區(qū)，以及 基礎(chǔ)襯底，該基礎(chǔ)襯底包括：（e)近場通信(NFC)天線，該NFC天線至少部分地形成在該 基礎(chǔ)襯底之中或布置在該基礎(chǔ)襯底之上；（f)電子電路，該電子電路連接于該天線并且至少 部分地形成在該基礎(chǔ)襯底之中或布置在該基礎(chǔ)襯底之上，其中，該電子電路根據(jù)來自該樣 本或其衍生物的輸出信號(hào)生成數(shù)據(jù)；（g)第一部分，該第一部分包括第一光檢測器和第二光 檢測器，該第一光檢測器和該第二光檢測器連接于該電子電路并且至少部分地形成在該第 一部分之中或布置在該第一部分之上；（h)第二部分，該第二部分包括第一光源和第二光 源，該第一光源和該第二光源連接于該電子電路并且至少部分地形成在該第二部分之中或 布置在該第二部分之上，其中，該第一部分和該第二部分被定位為將該光檢測器與該光源 對(duì)準(zhǔn)從而使得來自該第一光源的光通過該檢測區(qū)并且被該第一光檢測器檢測到、來自該第 二光源的光通過該控制區(qū)并且被該第二光檢測器檢測到，以及(i)薄膜電池，該薄膜電池連 接于該電子電路并且被配置成用于為該至少一個(gè)光檢測器和光源提供電力。 2. 如段落1所述的測量設(shè)備，其中，該診斷襯底進(jìn)一步包括用于與該樣本或該樣本的該 衍生物起反應(yīng)的試劑。 3. 如段落2所述的測量設(shè)備，其中，該試劑是多個(gè)被染色的納米粒子。 4. 如段落1所述的測量設(shè)備，進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備連接于該電子 電路并且被配置成用于存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)。 5. 如段落1所述的測量設(shè)備，進(jìn)一步包括傳感器，該傳感器耦接于該樣本接收器以檢測 該樣本的存在。 6. 如段落5所述的測量設(shè)備，其中，周期性地或根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間表對(duì)該傳感器進(jìn)行輪詢以 確定該樣本的存在。 7 .如段落5所述的測量設(shè)備，進(jìn)一步包括耦接于該傳感器和該光檢測器的定時(shí)器，其 中，當(dāng)該樣本被檢測到時(shí)該定時(shí)器被激活持續(xù)一段預(yù)定時(shí)間，該預(yù)定時(shí)間表示用于讀取該 樣本的時(shí)間量，在該預(yù)定時(shí)間已經(jīng)達(dá)到之后該定時(shí)器激活該光檢測器，該光檢測器輸出測 量值。 8. 如段落7所述的測量設(shè)備，其中，該傳感器在該預(yù)定時(shí)間之后被去激活。 9. 如段落1所述的測量設(shè)備，進(jìn)一步包括用于封閉該測量設(shè)備的至少一部分的外殼。 10. 如段落1所述的測量設(shè)備，其中，該測量設(shè)備通過第一NFC交易由外部設(shè)備啟動(dòng)。 11. 如段落10所述的測量設(shè)備，其中，該測量設(shè)備通過第二NFC交易將該數(shù)據(jù)傳輸至該 外部設(shè)備，該外部設(shè)備由此處理該數(shù)據(jù)以提供與該樣本有關(guān)的定量信息。 12. 如段落10或11所述的測量設(shè)備，其中，該外部設(shè)備是手持式設(shè)備或可穿戴設(shè)備。 13. 如段落11所述的測量設(shè)備，其中，該定量信息包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):血糖水 平;T細(xì)胞濃度;微生物濃度;水基病原體濃度;牛血清白蛋白（BVA)濃度;細(xì)菌濃度;病毒載 量;抗原水平;抗體水平;結(jié)核診斷;登革熱診斷;心肌酶濃度；以及瘧疾診斷。 14. 如段落1所述的測量設(shè)備，其中，該第一部分在該第二部分之上被折疊從而使得該 第一部分和該第二部分夾住該診斷襯底。 15. 如段落1所述的測量設(shè)備，其中，該第二部分在該第一部分之上被折疊從而使得該 第一部分和該第二部分夾住該診斷襯底。 16. 如段落1所述的測量設(shè)備，其中，該樣本是流體樣本。 17. 如段落16所述的測量設(shè)備，其中，該流體樣本選自由血液、血清、唾液和尿液組成的 組。 18. 如段落1所述的測量設(shè)備，其中，該診斷襯底包括紙基部分。 19. 一種用于從樣本中測量值的測量設(shè)備，該設(shè)備包括:樣本接收器，該樣本接收器用 于接收樣本； 傳感器，該傳感器耦接于該樣本接收器以檢測該樣本的存在； 檢測區(qū)，該檢測區(qū)經(jīng)由流體通道流體地耦接于該樣本接收器，由此從該樣本接收器接 收該樣本或其衍生物； 檢測器，該檢測器耦接于該檢測區(qū)并且被配置成用于讀取該樣本或該其衍生物的特 性；以及 定時(shí)器，該定時(shí)器耦接于該傳感器和該檢測器，其中，當(dāng)樣本被檢測到時(shí)該定時(shí)器被激 活持續(xù)一段預(yù)定時(shí)間，該預(yù)定時(shí)間表示用于讀取該樣本的時(shí)間量，在該預(yù)定時(shí)間已經(jīng)達(dá)到 之后該定時(shí)器激活該檢測器，該檢測器輸出測量值。 20. 如段落19所述的設(shè)備，其中，該樣本是流體樣本。 21. 如段落19所述的設(shè)備，其中，該傳感器包括光源和光檢測器，其中，該光源和該光傳 感器被定位為使得來自該光源的光通過該樣本接收器并且被該光檢測器檢測到。 22. 如段落21所述的設(shè)備，其中，由該傳感器檢測到的透射變化指示該樣本的存在。 23. 如段落19所述的設(shè)備，其中，該傳感器包括多個(gè)電氣部件，該電氣部件被配置成用 于檢測來自該樣本的電信號(hào)。 24. 如段落23所述的設(shè)備，其中，由該傳感器檢測到的導(dǎo)電性變化指示該樣本的存在。 25. 如段落19所述的設(shè)備，其中，周期性地或根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間表對(duì)該傳感器進(jìn)行輪詢以確 定該樣本的存在。 26. 如段落19所述的設(shè)備，其中，該傳感器在該預(yù)定時(shí)間之后被去激活。 27. 如段落19所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括耦接于該樣本接收器的通信接口，該通信接口接 收來自外部設(shè)備的命令信號(hào)以發(fā)起該接受該樣本。 28. 如段落27所述的設(shè)備，其中，該外部設(shè)備是手持式設(shè)備或可穿戴設(shè)備。 29. 如段落19所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括耦接于該檢測器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，該檢測器將該 測量值存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中。 30. 如段落27所述的設(shè)備，其中，該通信接口發(fā)送指示該測量值的信號(hào)。 31. 如段落20所述的設(shè)備，其中，該流體樣本選自由血液、血清、唾液和尿液組成的組。 32. -種使用如段落1所述的測量設(shè)備提供關(guān)于樣本的定量信息的方法，該方法包括： (i) 通過第一近場通信(NFC)交易利用外部設(shè)備啟動(dòng)該測量設(shè)備，其中，該測量設(shè)備在 該檢測區(qū)和該控制區(qū)上執(zhí)行第一透射測量以產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)； (ii) 使該測量設(shè)備的該樣本接收器與該樣本接觸，其中，該測量設(shè)備在該接觸之后第 一預(yù)定時(shí)間段對(duì)該檢測區(qū)和該控制區(qū)執(zhí)行第二透射測量以產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)； (iii) 在該第二透射測量之后第二預(yù)定時(shí)間段對(duì)該檢測區(qū)和該控制區(qū)執(zhí)行第三透射測 量以產(chǎn)生第三數(shù)據(jù)； (iv)通過第二NFC交易將該第一、第二和第三數(shù)據(jù)從該測量設(shè)備傳送至該外部設(shè)備;并 且 (V)基于對(duì)該第一、第二和第三數(shù)據(jù)的分析提供定量信息。 33. 如段落32所述的方法，其中，該樣本是流體樣本。 34. 如段落32所述的方法，其中，該分析包括針對(duì)該第一和第二數(shù)據(jù)對(duì)該第三數(shù)據(jù)進(jìn)行 歸一化。 35. 如段落32所述的方法，進(jìn)一步包括在該傳送之前將該第一、第二和第三數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中。 36. 如段落32所述的方法，其中，該外部設(shè)備是手持式設(shè)備或可穿戴設(shè)備。 37. 如段落32所述的方法，其中，該定量信息包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):血糖水平;T 細(xì)胞濃度;微生物濃度;水基病原體濃度;牛血清白蛋白（BVA)濃度;細(xì)菌濃度;病毒載量;抗 原水平;抗體水平;結(jié)核診斷;登革熱診斷;心肌酶濃度；以及瘧疾診斷。 38. 如段落33所述的方法，其中，該流體樣本選自由血液、血清、唾液和尿液組成的組。 39. 如段落32所述的方法，其中，該第一和第二光源在每個(gè)透射測量過程中各自逐漸地 增大光強(qiáng)，并且該第一和第二光檢測器各自響應(yīng)于所述光強(qiáng)增大來檢測光透射。 定義
[0140]除非另外聲明或者從上下文中暗示，以下術(shù)語和短語包括以下提供的含義。除非 以其他方式明確地聲明或者從上下文中顯而易見，以下術(shù)語和短語不排除該術(shù)語或短語在 其所屬的領(lǐng)域中的已經(jīng)采用的含義。定義被提供用于幫助描述具體的實(shí)施例，并且不旨在 限制要求保護(hù)的本發(fā)明，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書限制。此外，除非由上下文另外 要求，單數(shù)術(shù)語應(yīng)包括復(fù)數(shù)且復(fù)數(shù)術(shù)語應(yīng)包括單數(shù)。
[0141 ]如在此所使用的，術(shù)語"包括(comprising)"或"包括(comprises)"涉及組成、方法 及其對(duì)應(yīng)的成分使用，這對(duì)實(shí)施例是有用的，而且無論有用與否對(duì)未指定的元件的包含是 開放的。
[0142] 如在此使用的，術(shù)語"基本上由......組成（consisting essentially of)"指給定 實(shí)施例所需要的那些元件。術(shù)語準(zhǔn)許未實(shí)質(zhì)地影響本發(fā)明的那個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)的和新穎的 或功能性特性的元件的存在。
[0143] 術(shù)語"NFC"指近場通信、短距離、高頻率無線通信技術(shù)，該技術(shù)使在約較小（例如， 20厘米或更少)距離上在設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換成為可能。
[0144] 術(shù)語"分析物"在此用于指樣本(例如，生物體液或工業(yè)流體）中可以使用在此描述 的測量設(shè)備被分析(例如，被檢測或被量化)且被監(jiān)測的物質(zhì)或化學(xué)成分。分析物的示例包 括但不限于小的無機(jī)或有機(jī)分子、離子、核酸（例如，DNA、RNA)、蛋白質(zhì)、多肽、肽、單糖、多 糖、代謝產(chǎn)物、激素、抗原、抗體、生物細(xì)胞、病毒和脂質(zhì)體。
[0145] 除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)術(shù)語"一個(gè)(a)"、"一種(an)"以及"該(the)" 包括復(fù)數(shù)指示物。類似地，除非上下文另外明確指出，否則詞語"或（or)"旨在包括"和 (and)"。
[0146] 除了在操作示例中，或者以其他方式指出之處，表示在此使用的配料或反應(yīng)條件 的量的所有數(shù)字應(yīng)被理解為在所有實(shí)例中通過術(shù)語"約"被修改。術(shù)語"約(about)"當(dāng)與百 分比結(jié)合使用時(shí)可以意味著所引用的值的± I %。例如，約IOO意味著從99至101。
[0147] 雖然類似或相等于在此所披露的方法及材料可用來實(shí)踐或試驗(yàn)本披露，但是合適 的方法及材料敘述如下。術(shù)語"包括(comprises)"意味著"包含（includes)"。縮寫"e. g."源 自拉丁語exempli gratia，并且在此用于指示非限制性示例。因此，縮寫"e.g."是術(shù)語"例 如(for example)"的同義詞。
[0148] 盡管已在此詳細(xì)描繪并描述了優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將顯然的是， 可以在不偏離本發(fā)明的精神的情況下做出不同的修改、增加、替代等，并且其因此被認(rèn)為位 于由以下權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍中。此外，在還未指出的程度上，將由本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員理解的是，在此描述且展示的各實(shí)施例中的任何一個(gè)實(shí)施例將被進(jìn)一步修改以與 在此披露的任何其他實(shí)施例中示出的特征進(jìn)行結(jié)合。
[0149] 所有專利和其他公開;包括參考文獻(xiàn)、發(fā)布的專利、公開的專利申請(qǐng)以及待審的專 利申請(qǐng)；出于描述和披露例如在這種公開中描述的可以結(jié)合在此披露的技術(shù)一起使用的方 法的目的，貫穿此申請(qǐng)引用的內(nèi)容通過引用明確地結(jié)合在此。這些公開僅被提供用于其在 本申請(qǐng)的提交日期之前的披露。在此方面，絕不應(yīng)被解釋為借助于先前發(fā)明或出于任何其 他原因承認(rèn)諸位發(fā)明人沒有資格先于此披露。所有關(guān)于日期的聲明或關(guān)于這些文檔的內(nèi)容 的表示是基于對(duì)申請(qǐng)可用的信息并且不構(gòu)成關(guān)于這些文檔的日期或內(nèi)容的正確性的任何 承認(rèn)。
[0150] 對(duì)本披露的實(shí)施例的描述并不旨在是詳盡的或旨在將本披露限制成所披露的精 確形式。盡管出于說明性目的在此披露了本披露的特定實(shí)施例和示例，但相關(guān)領(lǐng)域中的技 術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在本披露的范圍內(nèi)的各種等效修改是可能的。例如，雖然以給定的順序呈 現(xiàn)方法步驟和功能，但是替代性實(shí)施例可以按不同的順序執(zhí)行功能，或者功能可以基本上 同時(shí)地被執(zhí)行。在此提供的本披露的這些傳授內(nèi)容可酌情應(yīng)用于其他程序或方法?？蓪⒈?文所披露的各實(shí)施例進(jìn)行組合以提供進(jìn)一步實(shí)施例。如有必要，本披露的多個(gè)方面可被修 改，以采用以上參考文獻(xiàn)和申請(qǐng)的組成、功能和概念以提供本披露的又另外的實(shí)施例。
[0151] 上述實(shí)施例的任何實(shí)施例的特定元件可以與其他實(shí)施例中的元件組合或被其替 代。此外，雖然已經(jīng)在這些實(shí)施例的背景下描述了與本披露的某些實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，但 是其他實(shí)施例也可以展現(xiàn)這種優(yōu)點(diǎn)并且并非所有實(shí)施例都必需展現(xiàn)這種優(yōu)點(diǎn)才落入本披 露的范圍內(nèi)。 實(shí)例
[0152] 以下示例展示了本發(fā)明的一些實(shí)施例和方面。將對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然的 是，可以在不更改本發(fā)明的精神或范圍的情況下做出不同的修改、增加、替代等，并且這些 修改和變化包含在由以下權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍中。在此披露的技術(shù)由以下示例 進(jìn)一步展示，這些示例決不應(yīng)被解釋為是進(jìn)一步限制性的。 示例1:用于從酶紙基微流體設(shè)備快速采集數(shù)據(jù)的便攜式透射率色度計(jì)
[0153] 在此披露的是用于以客觀的且用戶友好的方式收集并分析微流體紙析器件中的 顏色變化的高靈敏度的、便攜式讀取器。通過將紙測定物夾在微型發(fā)光二極管與微型光檢 測器之間，讀取器獨(dú)立于環(huán)境光照條件量化通過紙的光透射。為了演示讀取器的實(shí)用性，已 經(jīng)創(chuàng)造了一次性紙基微流體測定物用于測量血液中的肝健康指示物丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶。紙測定 物和讀取器系統(tǒng)準(zhǔn)確地區(qū)分跨人類參考范圍的丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶水平。結(jié)果在10分鐘以內(nèi) 被提供并且在沒有復(fù)雜的圖像分析的情況下被自動(dòng)生成。此外，相比于測量反射光的臺(tái)式 掃描儀，此讀取器能夠區(qū)分更低的濃度。此護(hù)理點(diǎn)診斷的性能與基于實(shí)驗(yàn)室的分光儀測試 的準(zhǔn)確性以及從歷史觀點(diǎn)上看已經(jīng)示出較低準(zhǔn)確性的低成本便攜式測定物的及時(shí)性競爭。 此特征組合允許針對(duì)資源貧乏的設(shè)置靈活地部署關(guān)鍵的診斷。 材料和方法
[0154] 雖然之前已經(jīng)研制了用于測量血漿和血液中的ALT水平的微流體測量設(shè)備，這些 設(shè)備包含多個(gè)層并且被優(yōu)化用于目視判釋和結(jié)果分析(波洛克(Pollock)等人，Sci Transl Med雜志，2012,4，152，152瓜129)。為了創(chuàng)造與我們的基于透射的讀取器兼容的41^測定物， 在此已經(jīng)研制出由單層紙組成的設(shè)備（圖4A)。在該新布局中，每個(gè)設(shè)備由單個(gè)樣本端口區(qū) 域和四只臂組成，每只臂包括引導(dǎo)至圓形存儲(chǔ)區(qū)和圓形讀取區(qū)的通道。存儲(chǔ)區(qū)和讀取區(qū)的 直徑都是3mm以允許布置充足的試劑并且足以包圍1.5mmX 1.5mm的LED/Η)(圖4B)。
[0155] 為了制造該設(shè)備，在Adobe Illustrator CS3軟件中創(chuàng)建設(shè)備圖案并且使用 ColorQube 8870打印機(jī)(施樂，Xerox)將該圖案打印于Whatman 1號(hào)色層分析紙（通用電氣 醫(yī)療)上。每片測定物通過204°C的EconRedI烤箱(Vastex國際）以將蠟融入紙中并創(chuàng)造疏水 阻擋層。為了允許試劑添加，設(shè)備的背部用自粘附片(范羅士，F(xiàn)ellowes)密封。
[0156] 為了確定血清中的ALT濃度，一系列化學(xué)反應(yīng)用于產(chǎn)生強(qiáng)烈地吸收紅光的深藍(lán)色 (圖4C)。在這些反應(yīng)中，ALT催化從L-丙氨酸和α-酮戊二酸鹽形成丙酮酸和谷氨酸酯。丙酮 酸在丙酮酸氧化酶存在的情況下起反應(yīng)以形成過氧化氫酶。辣根過氧化物酶然后使用過氧 化氫酶氧化4-氨基安替比林和N-乙基-Ν-(2-羥基-3-磺丙基)-3,5-二甲氧基乙烷(DAOS)以 形成藍(lán)色染色復(fù)合物。
[0157] 在紙的蠟打印和密封之后，顏色形成試劑被涂敷于存儲(chǔ)區(qū)和讀取區(qū)上。在存儲(chǔ)區(qū) 中，點(diǎn)涂由-丙氨酸和α-酮戊二酸鹽組成的〇. 50yL的試劑1。在讀取區(qū)中，點(diǎn)涂由丙酮酸氧化 酶和辣根過氧化物酶組成的0.50yL的試劑2。所有設(shè)備在室溫下干燥五分鐘。為了創(chuàng)造陽性 控制臂，在臂3的讀取區(qū)上點(diǎn)涂由辣根過氧化物酶和過氧化氫酶組成的0.50yL的試劑3,并 且允許測定物在室溫下另外再干燥五分鐘。
[0158] 為了密封設(shè)備并使由于蒸發(fā)損失的流體最小化，使用刀繪圖儀（Craftrobo Silhouette CC330L-20SD)切割具有7.5mm直徑孔的層壓板的方形部分。針對(duì)每個(gè)設(shè)備，利 用臺(tái)式層壓機(jī)將層壓板直接施加于干性紙測定物的中心頂部上。為了與讀取器中的引腳對(duì) 準(zhǔn)，在每個(gè)設(shè)備中在特定的預(yù)先標(biāo)記的位置處沖壓三個(gè)1.5mm的孔。在使用前，以室溫將測 定物存儲(chǔ)在干燥器盒中。 光電子器件
[0159]通過與BioStampDx?光電子平臺(tái)結(jié)合使得測定物的量化是有可能的（圖5A)。紙?jiān)O(shè) 備被夾在被設(shè)計(jì)成用于詢問通過紙的光透射的兩個(gè)部分之間。光電子電路用中心波長為λ = 642nm的發(fā)光二極管(LED)照明測試位置（圖5Β和圖5C)。光透射通過色層分析紙襯底并且 被峰值敏感度在λ = 620ηπι處的光電二極管檢測到（圖5B)。這些波長被選擇從而使得由藍(lán)色 染色復(fù)合物吸收的光最大化同時(shí)使由可能的血液雜質(zhì)（如強(qiáng)烈吸收低于600nm的光的血紅 蛋白）吸收的光最小化(澤爾斯特拉(Zijlstra)等人，1991)。每個(gè)測試和控制點(diǎn)是由對(duì)應(yīng)的 激勵(lì)LED和光電二極管對(duì)測量的。激勵(lì)的強(qiáng)度由電壓控制電流源控制，該電壓控制電流源進(jìn) 而由10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器調(diào)整?？缱杩狗糯笃麟娐穼碜怨怆姸O管的電流轉(zhuǎn)換成由10位模數(shù) 轉(zhuǎn)換器讀取的電壓(圖5C)。
[0160] 診斷是由使用狀態(tài)機(jī)圖案具有用C語言寫的固件的微控制器(MSP430,德州儀器） 操作的。狀態(tài)機(jī)被編程以提供足以穩(wěn)定時(shí)間以進(jìn)行準(zhǔn)確且可靠的測量的放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換 器。狀態(tài)機(jī)通過以下順序步進(jìn):激勵(lì)LED、對(duì)透射光進(jìn)行采樣并且切換至下一個(gè)測量通道。最 后，狀態(tài)機(jī)處理將數(shù)據(jù)傳送至非易失性存儲(chǔ)器和/或計(jì)算機(jī)。在定時(shí)數(shù)據(jù)樣本之間，微控制 器被置于睡眠狀態(tài)以保存電力。系統(tǒng)是由通用串行總線(USB)連接至桌上計(jì)算機(jī)或膝上計(jì) 算機(jī)供電并的且使用伴隨的桌上計(jì)算機(jī)應(yīng)用受控、或者由其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中 用于稍后檢索的電池供電。
[0161] 通過在所有LED通道中對(duì)激勵(lì)放大器進(jìn)行多路復(fù)用而減小通道間的變化;同樣地， 在測量通道之間對(duì)光電二極管放大器進(jìn)行多路復(fù)用。這留下了針對(duì)LED和光電二極管容差 的大多數(shù)信道變化。其余誤差基于控制測量通過軟件校準(zhǔn)而被減小。
[0162] 電壓控制電流源和跨阻抗放大器兩者采用反饋拓?fù)洌摲答佂負(fù)錅p小了部件數(shù)量 和成本。此外，它們被設(shè)計(jì)成用于在低供電軌道上操作，從而使得此系統(tǒng)可以被部署在使用 膝上計(jì)算機(jī)USB連接或廉價(jià)電池的領(lǐng)域中。測試示出變化供電電壓10%產(chǎn)生小于1%的測量 結(jié)果變化。在電壓控制電流源處和在跨阻抗放大器處的對(duì)應(yīng)的多路復(fù)用器確保在各自通道 上的單獨(dú)測量。選擇軌對(duì)軌的、低功率的、自動(dòng)歸零的放大器以減小由于偏移和Ι/f噪聲引 起的誤差同時(shí)維持低功耗。 對(duì)準(zhǔn)、校準(zhǔn)和誤差源
[0163] 使用對(duì)準(zhǔn)柱和穿過測定物沖壓的孔將紙測定物的微型通道與讀取區(qū)對(duì)準(zhǔn)。為了減 小來自對(duì)準(zhǔn)問題的誤差，設(shè)計(jì)3mm直徑的讀取區(qū)以輕易地容納1.5mm 2的光檢測器窗。因此， 測定物可以在所有側(cè)上錯(cuò)位高達(dá)〇 . 75mm并且結(jié)果應(yīng)該保持為相似。此外，刻意地移動(dòng)測定 物0.5mm在測試結(jié)果中不產(chǎn)生顯著變化。
[0164] 在每個(gè)測量位置處，針對(duì)一系列LED電流測量光電二極管輸出。LED電流與光電二 極管輸出之間的關(guān)系由非線性方程表征。使用加權(quán)最小二乘方法計(jì)算此方程與數(shù)據(jù)的最佳 擬合，并且此擬合的增益被認(rèn)為是通過測定物的光透射的度量。針對(duì)每個(gè)測定物，或者在樣 本涂敷之前或直接在其后，首先測量測定物為干性時(shí)的增益。此刻，血清還未流入讀取區(qū) 中。此校準(zhǔn)對(duì)光電子器件的屬性、測定物尺寸和對(duì)準(zhǔn)、紙纖維密度、灰塵等中的變化進(jìn)行校 正。所有隨后的測量結(jié)果被歸一化為此干性增益。在干性校準(zhǔn)之后，持續(xù)15分鐘每15秒測量 一次通過每個(gè)讀取區(qū)的光透射。血清潤濕讀取區(qū)增加了測定物的透明度、增加了增益。在此 潤濕之后，在每個(gè)單獨(dú)的讀取區(qū)中形成的一定量的藍(lán)色染色復(fù)合物根據(jù)朗伯比爾（Beer-Lambert)定律(比爾(Beer )，1852)減少光透射，從而導(dǎo)致增益隨時(shí)間減小。反應(yīng)速度然后被 計(jì)算為此減少的斜率。 結(jié)果
[0165] 在本文描述的紙?jiān)O(shè)計(jì)中測試光透射的蒸發(fā)效應(yīng)。為了確定有多少流體隨時(shí)間從測 定物中蒸發(fā)，將12.5mL的血清添加至測定物的樣本端口并且對(duì)其重量變化追蹤15分鐘-- 在此描述的酶法測定的正常持續(xù)時(shí)間。在21°C和15 %相對(duì)濕度的測試條件下，測定物每分 鐘平均丟失〇.3yL的流體（圖6A)。由于這是隨著時(shí)間段逝去測定物的流體量的顯著（36%) 減小，檢查來自開放樣本端口區(qū)域的此蒸發(fā)是否影響讀取區(qū)處的光透射。針對(duì)每個(gè)測定物， 添加12.5yL的血清并且持續(xù)測量在讀取區(qū)處的光透射變化15分鐘。對(duì)比于蒸發(fā)測量，在讀 取區(qū)處的光透射在15分鐘時(shí)段內(nèi)變化小于1% (圖6B)。同時(shí)，這些測量指示用層壓板密封讀 取區(qū)區(qū)域防止從此特定區(qū)域蒸發(fā)并且維持其光透射屬性。
[0166] 為了演示我們的便攜式透射讀取器的功能，在人血清中在寬范圍的ALT濃度之上 從ALT測定物中收集數(shù)據(jù)。針對(duì)每個(gè)濃度，通過在兩個(gè)測定物中的四個(gè)讀取區(qū)追蹤光透射。 為了跑每個(gè)ALT測定物，我們將測定物放置在讀取器中并且添加 12.5yL的加入標(biāo)準(zhǔn)的血清。 關(guān)閉測試器的蓋子，在干性測定物上執(zhí)行初始校準(zhǔn)以對(duì)LED強(qiáng)度變化和對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行校正，并且 然后持續(xù)15分鐘每15秒對(duì)光透射進(jìn)行一次測量。
[0167] 針對(duì)每個(gè)通道的測量增益在15分鐘讀取時(shí)間過程中以可預(yù)測的方式變化。最初， 針對(duì)干性狀態(tài)中的所有讀取區(qū)，增益被歸一化為1。由于毛細(xì)力將血清拉入四個(gè)通道中并到 達(dá)讀取區(qū)，這些讀取區(qū)變得完全潤濕并且其透光率大幅度增加。這被視為相比于干性狀態(tài) 的增益的大幅增加（圖7)。當(dāng)ALT存在時(shí)，藍(lán)色染色復(fù)合物在讀取區(qū)中形成并且濃度隨著時(shí) 間增加。藍(lán)色染色復(fù)合物的建立吸收紅色光，隨時(shí)間逝去減少了透射光量并且減少了增益 (圖 7)。
[0168] 針對(duì)每個(gè)ALT濃度，從300秒至900秒測量的增益值被歸一化為300秒值。選擇歸一 化至300秒值是因?yàn)樽x取區(qū)到300秒時(shí)完全潤濕，而不是已經(jīng)顯露了顯著的顏色。這些增益 隨時(shí)間的平均值被描繪并且演示了不同ALT濃度之間的強(qiáng)大區(qū)別（圖8六）。300秒與600秒之 間的反應(yīng)速度被計(jì)算為每組測量結(jié)果的斜率并且相對(duì)于ALT濃度被繪制。反應(yīng)速度與ALT濃 度線性地變化(y = -〇. 002421*x+0.03822，R2 = 0.9104)。為了確定針對(duì)每個(gè)ALT濃度的反應(yīng) 速度變化是否顯著地不同，我們執(zhí)行學(xué)生的t測試來將每個(gè)濃度與6IU/L進(jìn)行比較。所有 25IU/L以上的和包括25IU/L的值與具有小于0.001的p值的6IU/L顯著不同（圖8B)。
[0169] 除了收集針對(duì)每個(gè)ALT測定物的光透射數(shù)據(jù)之外，在血清添加之后還用平面掃描 儀掃描每個(gè)測定物16分鐘。每個(gè)ALT濃度的代表性掃描演示難以視覺地區(qū)分ALT的低濃度 (圖9A)。為了模仿由反射讀取器收集的數(shù)據(jù)，使用ImageJ軟件(施耐德爾（Schneider)等人， Nature Methods雜志，2012，9,671-675)對(duì)讀取區(qū)中的平均像素強(qiáng)度進(jìn)行量化并且針對(duì)每 個(gè)ALT濃度繪制這些值。類似于光透射讀取器，平均像素強(qiáng)度隨著ALT濃度的范圍線性地變 化(y = 0.1747*x+191.8，R2 = 0.9242)。為了確定針對(duì)每個(gè)ALT濃度的平均像素強(qiáng)度變化是 否顯著地不同，執(zhí)行學(xué)生的t測試來將在每個(gè)濃度處的像素強(qiáng)度與在6IU/L處的像素強(qiáng)度進(jìn) 行比較。盡管25IU/L以上的值與6IIVL顯著不同，針對(duì)25IU/L的值并非如此（圖9B)。因此在 此描述的光傳輸讀取器相比于平面掃描儀能夠檢測ALT濃度中的較小變化。 討論
[0170] 在此呈現(xiàn)的診斷系統(tǒng)使能夠從小樣本量(如來自手指針刺的一滴血）中對(duì)ALT濃度 進(jìn)行快速的、護(hù)理點(diǎn)測量。紙測定物包含針對(duì)血漿分布的通道和干性襯底以及酶類。隨時(shí)間 流逝建立由不同濃度的ALT形成的顏色，從而允許在10分鐘之內(nèi)進(jìn)行量化。讀取器包含用于 采集穿過每個(gè)測試區(qū)域的光透射的動(dòng)態(tài)變化的多路復(fù)用微型LED和PD。測量的被計(jì)算為光 透射率隨時(shí)間的變化的反應(yīng)速度隨著ALT濃度單調(diào)變化。診斷可以測量作為正常人類范圍 的從6IU/L至300IU/L的樣本中的ALT濃度。此外，診斷相比于掃描和圖像分析示出低濃度 ALT的更好的區(qū)別。
[0171] 此診斷相比現(xiàn)有解決方案具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。其僅需要少量血清，因此可以通過手指 針刺而非靜脈抽血來提取血液樣本。診斷的紙基部分是小的、低成本的且一次性的，從而允 許醫(yī)療衛(wèi)生工作人員攜帶大量的測定物到偏遠(yuǎn)的地方。不像之前基于透射的系統(tǒng)，此系統(tǒng) 更易于使用，因?yàn)椴恍枰弥参镉瓦M(jìn)行預(yù)潤濕(埃勒比(Ellerbee)等人，2009)。相比而言， 紙測定物的讀取區(qū)用塑料膜密封以使蒸發(fā)最小化并且貫穿測量周期的持續(xù)時(shí)間紙保持為 濕潤。
[0172] 讀取器是便攜且穩(wěn)健的。不像許多其他紙基護(hù)理點(diǎn)診斷，在此描述的方法高度小 型化且定量化，從而允許以高精度靈敏地檢測到小濃度的ALT。讀取器獨(dú)立地具有其自己的 處理器，從而允許其用于電力不可獲得的環(huán)境中。該讀取器可以由電池或者通過USB連接至 膝上計(jì)算機(jī)或其他便攜式設(shè)備操作。該讀取器是自校準(zhǔn)的，消除對(duì)外標(biāo)的需求或者與中心 實(shí)驗(yàn)室設(shè)施的比較。最后，該讀取器可以被無限地重復(fù)使用，但是也足夠廉價(jià)以在必要時(shí)被 輕易替換。
[0173] 基于斜率的測量出于兩點(diǎn)原因增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。第一，許多數(shù)據(jù)點(diǎn)是在實(shí)驗(yàn) 的持續(xù)時(shí)間上收集的。然后從所有這些數(shù)據(jù)點(diǎn)中計(jì)算斜率，使得最終的測量結(jié)果針對(duì)單獨(dú) 的讀數(shù)誤差和異常值更有回彈力。第二，通過測量斜率而非端點(diǎn)，紙?jiān)诓煌c(diǎn)處的厚度的輕 微差異不會(huì)顯著地影響測量結(jié)果。
[0174] 用于量化側(cè)部流動(dòng)測定物的交替方法包括使用掃描儀或移動(dòng)電話相機(jī)。這些方法 測量由表面的光特性主導(dǎo)的反射光。因此，這些方法可能不對(duì)測定物中的吸收劑的密度進(jìn) 行準(zhǔn)確的采樣。此外，這些方法需要計(jì)算昂貴的且可能為手動(dòng)的且主觀的圖像處理技術(shù)。具 體地，跨個(gè)體的血漿變化可以顯著地影響結(jié)果。準(zhǔn)確地測量由添加血漿引起的光特性變化 需要附加的處理。掃描和成像方法比在此呈現(xiàn)的方法還顯著地使用更大的功率，這限制了 其在資源貧乏環(huán)境中的實(shí)用性。最后，移動(dòng)電話圖像特別地通過電話自身對(duì)環(huán)境光條件以 及對(duì)增益、曝光和其他圖像參數(shù)的不受控的調(diào)整敏感，而掃描儀經(jīng)常受光源的時(shí)間相關(guān)的 和環(huán)境相關(guān)的屬性影響。通過在已知的光照條件下自動(dòng)地測量吸收變化，在此描述的診斷 繞開這些問題以提供更大的準(zhǔn)確度和精確度。
[0175] 我們的診斷的限制包括硝化纖維襯底的微尺度厚度/濕度圖案的變異性以及由光 檢測器和LED輸出信號(hào)中的變異性引起的光散射的差異。為了解決在較小控制領(lǐng)域研究中 的這些問題，已經(jīng)結(jié)合校準(zhǔn)測量來解釋這些干擾并且對(duì)跨單獨(dú)的設(shè)備的可變性進(jìn)行歸一 化。在硬件和測定物中產(chǎn)生的變異性對(duì)測量具有可忽略不計(jì)的影響。
[0176] 盡管在此呈現(xiàn)的測量使用至計(jì)算機(jī)的USB連接來進(jìn)行供電和數(shù)據(jù)傳送，1.5V的電 池也可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電。此外，微控制器具有足夠的計(jì)算功率來量化結(jié)果并將其存儲(chǔ)在 非易失性存儲(chǔ)器中用于由各種方法中的任何方法稍后進(jìn)行檢索。目前的系統(tǒng)具有相對(duì)低的 生產(chǎn)量，在約10分鐘內(nèi)測量單個(gè)測定物。然而，紙測定物和光電子器件的低成本與小尺寸使 得有可能在資源有限的環(huán)境中部署診斷陣列。
[0177] 在此演示的是針對(duì)護(hù)理點(diǎn)ALT測量的診斷，該診斷被設(shè)計(jì)成用于部署在資源貧乏 的以及其他護(hù)理點(diǎn)環(huán)境中。此診斷的準(zhǔn)確度與基于實(shí)驗(yàn)室的光譜光度測量測試的準(zhǔn)確度競 爭。定量結(jié)果在幾分鐘內(nèi)被提供，而不需要當(dāng)場運(yùn)送樣本。在大規(guī)模生產(chǎn)中，示值讀數(shù)電子 器件預(yù)期花費(fèi)小于20美元，而單個(gè)紙測定物將花費(fèi)小于一美元。
[0178] 總之，此診斷系統(tǒng)是高度靈活的并且示出了用于從比色測定物收集數(shù)據(jù)的很大的 未來可能性。在小型化格式中，許多反應(yīng)可以放置于2cm 2紙測定物上并且在紙上產(chǎn)生不同 的顏色。針對(duì)那些反應(yīng)中的每個(gè)反應(yīng)，可以選擇特定的LED/Η)對(duì)來優(yōu)化光透射測量。可以針 對(duì)特定的濃度范圍定制紙的厚度、試劑的濃度和電子器件的設(shè)計(jì)。同時(shí)，這可以考慮到同時(shí) 評(píng)估許多血液分析物且可以部署于世界上缺乏基礎(chǔ)設(shè)施的遙遠(yuǎn)的邊遠(yuǎn)地區(qū)中的一次性的、 快速的、低成本的設(shè)備。 示例2:針對(duì)示例1中的設(shè)備的通道特定的校準(zhǔn)
[0179] 在光檢測器(PD)處的信號(hào)可以由于多種原因在相同的診斷襯底上跨通道變化，這 些原因包括部件變異性、定位變異性以及硝化纖維膜的不均勻性。在此提供的是一種用于 校準(zhǔn)系統(tǒng)以面對(duì)此變異性提供對(duì)吸光度變化的準(zhǔn)確測量的程序。 LED-Η)輸入/輸出關(guān)系
[0180] 圖10描繪了針對(duì)一個(gè)測試器的8個(gè)通道的作為驅(qū)動(dòng)LED的DAC輸入的函數(shù)的來自 的ADC輸出。在沒有硝化纖維膜在適當(dāng)位置的情況下，通過氣隙將LED與隔開。該曲線具有 三個(gè)區(qū)。接近原點(diǎn)，存在生成非零ADC輸出的最小DAC值。這個(gè)區(qū)的寬度取決于樣本，其暗示 該寬度表示ro的閾值；即，在ro開啟之前需要一定量的光來撞擊它。超過那個(gè)區(qū)是單調(diào)區(qū)， 在單調(diào)區(qū)中，ADC輸出隨著DAC值增長。最后，存在ADC輸出在其中最大化的飽和區(qū)。
[0181] 系統(tǒng)的增益跨通道變化。此變化是由于若干因素引起的，包括部件變異性以及母 板與子板的對(duì)準(zhǔn)。因此，針對(duì)每個(gè)測試器，必須單獨(dú)地校準(zhǔn)增益。DAC值被縮放。
[0182] 圖11示出了單獨(dú)地針對(duì)每個(gè)通道線性地縮放DAC值的結(jié)果。曲線重疊，但并非恰 好。在針對(duì)低DAC值的低側(cè)上偏移的曲線也在針對(duì)較高DAC值的高側(cè)上偏移。此圖案指示縮 放應(yīng)為非線性的。
[0183] 基于雙對(duì)數(shù)縮放，測量結(jié)果主要落在其斜率約為1.2的直線上。在低DAC值處，曲線 由于閾值而偏移。與從ADC值到DAC值有關(guān)的方程為
其中，Vadc是的輸出電壓，Vdac是驅(qū)動(dòng)LED的電壓至電流轉(zhuǎn)換器的電壓，Vo是在的閾 值處的值，并且b是增益參數(shù)。如果指數(shù)固定為1.2,那么只需要找到Vo和b。在不同的條件 (例如，干性樣本vs濕性樣本)下比較增益#告訴我們透光率的相對(duì)變化。
[0184] 因?yàn)榉匠淌椒蔷€性的，所以不存在針對(duì)最小二乘誤差公式的閉式求解。然而，如果 Vo的值被選擇，那么可以找到針對(duì)b的閉式求解。也就是說，給定輸入電壓補(bǔ)償可以找到最 佳擬合增益。
[0185]
其中，W(Vadc)是加 權(quán)項(xiàng)。因?yàn)樵鲆嬗纱?量的樣本值而非小量的樣本值嚴(yán)格地約束，所以此權(quán)重應(yīng)隨Vadc增加--因?yàn)檩斎腚妷罕?量化，所以bvo被計(jì)算用于Vo的量子值并且選擇給出最小平方和誤差的那個(gè)。
[0186] 針對(duì)每個(gè)曲線的水平軸可以被校正從而使得這些曲線具有相同的增益。校正方程 由
給出，其中，水平條指示求平均。圖12示出了結(jié)果曲線，其 在整個(gè)值范圍之上緊密地重疊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測量設(shè)備，包括： 診斷襯底，所述診斷襯底包括：（a)樣本接收器，所述樣本接收器用于接收樣本，其中， 所述樣本接收器至少部分地形成在所述診斷襯底之中或布置在所述診斷襯底之上；（b)流 體通道，所述流體通道連接于所述樣本接收器；（c)檢測區(qū)，所述檢測區(qū)至少部分地形成在 所述診斷襯底之中或布置在所述診斷襯底之上，其中，所述檢測區(qū)通過所述流體通道耦接 于所述樣本接收器；（ d)控制區(qū)，所述控制區(qū)至少部分地形成在所述診斷襯底之中或布置在 所述診斷襯底之上，其中，所述控制區(qū)通過所述流體通道耦接于所述檢測區(qū)，以及 基礎(chǔ)襯底，所述基礎(chǔ)襯底包括：（e)近場通信(NFC)天線，所述天線至少部分地形成在所 述基礎(chǔ)襯底之中或布置在所述基礎(chǔ)襯底之上；（f)電子電路，所述電子電路連接于所述天線 并且至少部分地形成在所述基礎(chǔ)襯底之中或布置在所述基礎(chǔ)襯底之上，其中，所述電子電 路根據(jù)來自所述樣本或其衍生物的輸出信號(hào)生成數(shù)據(jù)；（g)第一部分，所述第一部分包括第 一光檢測器和第二光檢測器，所述第一光檢測器和所述第二光檢測器連接于所述電子電路 并且至少部分地形成在所述第一部分之中或布置在所述第一部分之上；（h)第二部分，所述 第二部分包括第一光源和第二光源，所述第一光源和所述第二光源連接于所述電子電路并 且至少部分地形成在所述第二部分之中或布置在所述第二部分之上，其中，所述第一部分 和所述第二部分被定位為將所述光檢測器與所述光源對(duì)準(zhǔn)從而使得來自所述第一光源的 光通過所述檢測區(qū)并且被所述第一光檢測器檢測到、來自所述第二光源的光通過所述控制 區(qū)并且被所述第二光檢測器檢測到，以及(i)薄膜電池，所述薄膜電池連接于所述電子電路 并且被配置成用于為所述至少一個(gè)光檢測器和光源提供電力。2. 如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中，所述診斷襯底進(jìn)一步包括用于與所述樣本或所 述樣本的所述衍生物起反應(yīng)的試劑。3. 如權(quán)利要求2所述的測量設(shè)備，其中，所述試劑是多個(gè)被染色的納米粒子。4. 如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備連接于 所述電子電路并且被配置成用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)。5. 如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，進(jìn)一步包括傳感器，所述傳感器耦接于所述樣本接收 器以檢測所述樣本的存在。6. 如權(quán)利要求5所述的測量設(shè)備，其中，周期性地或根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間表對(duì)所述傳感器進(jìn)行 輪詢以確定所述樣本的存在。7. 如權(quán)利要求5所述的測量設(shè)備，進(jìn)一步包括耦接于所述傳感器和所述光檢測器的定 時(shí)器，其中，當(dāng)所述樣本被檢測到時(shí)所述定時(shí)器被激活持續(xù)一段預(yù)定時(shí)間，所述預(yù)定時(shí)間表 示用于讀取所述樣本的時(shí)間量，在所述預(yù)定時(shí)間已經(jīng)達(dá)到之后所述定時(shí)器激活所述光檢測 器，所述光檢測器輸出測量值。8. 如權(quán)利要求7所述的測量設(shè)備，其中，所述傳感器在所述預(yù)定時(shí)間之后被去激活。9. 如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，進(jìn)一步包括用于封閉所述測量設(shè)備的至少一部分的 外殼。10. 如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中，所述測量設(shè)備通過第一NFC交易由外部設(shè)備啟 動(dòng)。11. 如權(quán)利要求10所述的測量設(shè)備，其中，所述測量設(shè)備通過第二NFC交易將所述數(shù)據(jù) 傳輸至所述外部設(shè)備，所述外部設(shè)備由此處理所述數(shù)據(jù)以提供與所述樣本有關(guān)的定量信 息。12. 如權(quán)利要求10或11所述的測量設(shè)備，其中，所述外部設(shè)備是手持式設(shè)備或可穿戴設(shè) 備。13. 如權(quán)利要求11所述的測量設(shè)備，其中，所述定量信息包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)： 血糖水平;T細(xì)胞濃度;微生物濃度;水基病原體濃度;牛血清白蛋白（BVA)濃度;細(xì)菌濃度； 病毒載量;抗原水平;抗體水平;結(jié)核診斷;登革熱診斷;心肌酶濃度；以及瘧疾診斷。14. 如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中，所述第一部分在所述第二部分之上被折疊從 而使得所述第一部分和所述第二部分夾住所述診斷襯底。15. 如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中，所述第二部分在所述第一部分之上被折疊從 而使得所述第一部分和所述第二部分夾住所述診斷襯底。16. 如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中，所述樣本是流體樣本。17. 如權(quán)利要求16所述的測量設(shè)備，其中，所述流體樣本選自由血液、血清、唾液和尿液 組成的組。18. 如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備，其中，所述診斷襯底包括紙基部分。19. 一種用于從樣本中測量值的測量設(shè)備，所述設(shè)備包括： 樣本接收器，所述樣本接收器用于接收樣本； 傳感器，所述傳感器耦接于所述樣本接收器以檢測所述樣本的存在； 檢測區(qū)，所述檢測區(qū)經(jīng)由流體通道流體地耦接于所述樣本接收器，由此從所述樣本接 收器接收所述樣本或其衍生物； 檢測器，所述檢測器耦接于所述檢測區(qū)并且被配置成用于讀取所述樣本或所述其衍生 物的特性；以及 定時(shí)器，所述定時(shí)器耦接于所述傳感器和所述檢測器，其中，當(dāng)樣本被檢測到時(shí)所述定 時(shí)器被激活持續(xù)一段預(yù)定時(shí)間，所述預(yù)定時(shí)間表示用于讀取所述樣本的時(shí)間量，在所述預(yù) 定時(shí)間已經(jīng)達(dá)到之后所述定時(shí)器激活所述檢測器，所述檢測器輸出測量值。20. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述樣本是流體樣本。21. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述傳感器包括光源和光檢測器，其中，所述光源 和所述光傳感器被定位為使得來自所述光源的光通過所述樣本接收器并且被所述光檢測 器檢測到。22. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，由所述傳感器檢測到的透射變化指示所述樣本的 存在。23. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述傳感器包括多個(gè)電氣部件，所述電氣部件被 配置成用于檢測來自所述樣本的電信號(hào)。24. 如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，由所述傳感器檢測到的導(dǎo)電性變化指示所述樣本 的存在。25. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，周期性地或根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間表對(duì)所述傳感器進(jìn)行輪 詢以確定所述樣本的存在。26. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述傳感器在所述預(yù)定時(shí)間之后被去激活。27. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括耦接于所述樣本接收器的通信接口，所述通 信接口接收來自外部設(shè)備的命令信號(hào)以發(fā)起所述接受所述樣本。28. 如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述外部設(shè)備是手持式設(shè)備或可穿戴設(shè)備。29. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括耦接于所述檢測器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，所述檢 測器將所述測量值存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中。30. 如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述通信接口發(fā)送指示所述測量值的信號(hào)。31. 如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，所述流體樣本選自由血液、血清、唾液和尿液組成 的組。32. -種使用如權(quán)利要求1所述的測量設(shè)備提供關(guān)于樣本的定量信息的方法，所述方法 包括： (i)通過第一近場通信(NFC)交易利用外部設(shè)備啟動(dòng)所述測量設(shè)備，其中，所述測量設(shè) 備對(duì)所述檢測區(qū)和所述控制區(qū)執(zhí)行第一透射測量以產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)； (i i)使所述測量設(shè)備的所述樣本接收器與所述樣本接觸，其中，所述測量設(shè)備在所述 接觸之后第一預(yù)定時(shí)間段對(duì)所述檢測區(qū)和所述控制區(qū)執(zhí)行第二透射測量以產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)； (iii) 在所述第二透射測量之后第二預(yù)定時(shí)間段對(duì)所述檢測區(qū)和所述控制區(qū)執(zhí)行第三 透射測量以產(chǎn)生第三數(shù)據(jù)； (iv) 通過第二NFC交易將所述第一、第二和第三數(shù)據(jù)從所述測量設(shè)備傳送至所述外部 設(shè)備;并且 (v) 基于對(duì)所述第一、第二和第三數(shù)據(jù)的分析提供定量信息。33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述樣本是流體樣本。34. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述分析包括針對(duì)所述第一和第二數(shù)據(jù)對(duì)所述第 三數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化。35. 如權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包括在所述傳送之前將所述第一、第二和第三數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中。36. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述外部設(shè)備是手持式設(shè)備或可穿戴設(shè)備。37. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述定量信息包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng):血糖 水平;T細(xì)胞濃度;微生物濃度;水基病原體濃度;牛血清白蛋白（BVA)濃度;細(xì)菌濃度;病毒 載量;抗原水平;抗體水平;結(jié)核診斷;登革熱診斷;心肌酶濃度；以及瘧疾診斷。38. 如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述流體樣本選自由血液、血清、唾液和尿液組成 的組。39. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述第一和第二光源在所述透射測量中的每個(gè)透 射測量過程中各自逐漸增大光強(qiáng)，并且所述第一和第二光檢測器各自響應(yīng)于所述光強(qiáng)增大 來檢測光透射。
【文檔編號(hào)】G01N27/02GK106062544SQ201580012362
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日 公開號(hào)201580012362.5, CN 106062544 A, CN 106062544A, CN 201580012362, CN-A-106062544, CN106062544 A, CN106062544A, CN201580012362, CN201580012362.5, PCT/2015/20158, PCT/US/15/020158, PCT/US/15/20158, PCT/US/2015/020158, PCT/US/2015/20158, PCT/US15/020158, PCT/US15/20158, PCT/US15020158, PCT/US1520158, PCT/US2015/020158, PCT/US2015/20158, PCT/US2015020158, PCT/US201520158
【發(fā)明人】羅澤博·家法爾, 亞歷山大·奧勞尼斯, 斯蒂芬·李
【申請(qǐng)人】Mc10股份有限公司