CN105745540A - 用于诊断测试的***和方法 - Google Patents

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CN105745540A CN201480063246.1A CN201480063246A CN105745540A CN 105745540 A CN105745540 A CN 105745540A CN 201480063246 A CN201480063246 A CN 201480063246A CN 105745540 A CN105745540 A CN 105745540A
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Abstract

描述了用于执行诊断测试的装置、***以及方法。所述诊断***能够执行分析测试并且与便携式多功能装置(PMD)或其他计算装置通信。***包括被配置来在所述计算装置与样品盒之间传输电信号的分析器。通过经由所述分析器与所述样品盒的通信，所述计算装置可执行和控制各种测试。这些分析测试可包括但不限于：感测或量化来自样品输入的无论气态、液态或其他形态的化学品；感测或量化分析物、抗体或抗原；感测或量化遗传物质或其他物质。

Description

用于诊断测试的***和方法
优先权声明
本申请根据美国法典第35篇第119条(e)款要求2013年9月24日提交的“SystemsandMethodsforDiagnosticTesting”的美国临时专利申请序列号61/881,901的权益。
技术领域
本公开涉及用于包括计算装置的诊断测试的***和方法。更具体地，本公开涉及用于利用诊断***执行分析测试的***和方法，所述诊断***被配置来与便携式多功能装置(PMD)或其他计算装置通信。
附图简述
图1描绘用于诊断测试的***的简化示意图；
图2和3描绘用于诊断测试的***的简化透视图；
图4至6以及图7A至7C描绘样品载体的简化透视图；
图8A、8B、9A、9B、10A和10B描绘电化学检测的简化表示；并且
图11至13描绘诊断***的电气***的简化表示。
实施本发明的方式
诊断、智能手机和无线通信的发展汇聚在一种进行医学诊断的新方式上。智能手机和散布诊断技术未来可能在我们生活中扮演的角色的仅一个实例是已经创建来服务不断增长的智能手机用户群体的多个医疗应用程序。当前可用的近一百万医疗应用程序(软件应用程序)中，超过80％似乎针对运动和生物识别技术。大多数应用程序是静态的并且不能自由接受、解释或提供关于用户的个性化信息的参考应用程序。另外，诊断为特定医疗问题的大部分患者不能立即访问定制治疗方案或围绕该治疗的支持***。以手持或其他便携式计算装置上的功能强大、操作简单、价格实惠的工具形式的优质医疗可提供利用互联网和数字技术的潜力的个体之间的增强连接。
本公开涉及用于执行诊断测试的装置、***和方法。所公开的诊断***能够执行分析测试并且与便携式多功能装置(PMD)或其他计算装置通信。例如，在一些实施方案中，分析器与PMD之间的联接和/或连接允许用户(例如，医疗提供者)访问和使用各种快速的、用户友好的且便携的测试平台。可采用宽泛范围的设置和/或测试参数，并且可最小化或否定对常规分析和诊断硬件和/或设备的需要，从而导致减少的医疗成本以及增加的诊断测试便携性和可访问性。
如本文所公开的分析器和离散样品盒的使用提供诊断测试方面的各种优点。例如，分析器可包括电气部件，并且可被配置来在PMD与样品盒之间传输电信号。通过分析器，PMD可启动样品盒中的诊断测试序列。分析器还可将诊断测试结果从样品盒传输回PMD。
图1为用于诊断测试的***100的简化示意图。如图1所示，***100可包括诸如PMD101的计算装置和分析器130。按照用户的决定，一个或多个样品盒150可联接到分析器130，并且可执行一系列诊断测试。例如，分析器130可被配置来在PMD101与样品盒150之间传输电信号，从而使得能够提供各种分析应用程序。这些分析测试可包括但不限于：感测或量化来自样品输入的生物分析物或其他化学品(无论气态、液态或其他形态)；感测或量化分析物、抗体或抗原；感测或量化遗传物质或其他物质。
用户接口108可包括在PMD101上以允许用户控制分析器130和/或样品盒150的一些方面，并且可向用户呈现通过分析器130从样品盒150获得的结果或测量值。此用户接口108还可向用户提供关于资源、组织或人的信息，所述信息参考和/或基于诊断测试结果对于用户可以是感兴趣的、辅助的或支持的。
PMD101可包括但不限于，“智能”移动电话(例如，安卓手机等)；平板电脑(例如，安卓平板等)、计算机、便携式数字助理(PDA，例如，Palm、iPodTouch等)、或便携式计算机(例如，膝上型计算机)，或另一种PMD或“智能”移动装置。在其他实施方案中，PMD可以是台式计算机装置。在再其他实施方案中，PMD可以是定制的和/或专用的计算装置。
PMD101可提供与诊断***100相关的多个功能。PMD101可控制或实现分析器130和/或样品盒150的操作，诸如通过自动计算装置控制、用户通过PMD101的手动控制或两者的组合。在一些实施方案中，PMD101可给分析器130和/或样品盒150提供电力，这可致动分析器130和/或样品盒150，并且在一些实例中，允许部件或材料在分析器130和/或样品盒150内移动。例如，在一些实施方案中，PMD101可1)给样品盒150中的流体泵和阀***供电和/或控制其，以便控制试剂、溶液、悬浮液和/或其他液体在样品盒150中的移动；2)给分析器130和/或样品盒150中的电路和/或电气***供电和/或控制其；3)给机构供电和/或控制其以从样品载体传递样品(诸如流体)；4)给电阻供电和/或控制其以创建温度变化(诸如针对热循环)；5)给混合和/或再水合部件供电和/或控制其以产生可测量信号；6)为电化学检测供给电；7)给通过装置上过滤过程的悬浮液净化供电和/或控制其；等等。在一些实施方案中，例如，电流可通过一个或多个连接点(例如，接口)从PMD101供应到分析器130和/或样品盒150。类似地，功能命令和其他输入可由分析器130和/或样品盒106通过与PMD101的电气连接或其他连接接收。
PMD101还可控制从不同于PMD101的外部源获得电力的自供电分析器130和/或样品盒150。PMD101可容纳并运行软件接口，所述软件接口可允许用户控制分析器130和/或样品盒150的方面、查看测试结果、参考这些测试结果访问关于资源的信息、并且将测试结果和相关联的用户信息传送到其他数据收集站或服务提供商。PMD101可从分析器130和/或样品盒150接收与分析器130和/或样品盒150内的材料相关的电子信号并且处理这些信号，并且可通过例如用户接口108向用户显示此处理数据。
PMD101可包括处理器102、存储器103、显示器104、输入装置105(例如，小键盘、麦克风等)、网络接口106、电源107(例如，蓄电池)以及装置接口120(例如，对接端口或其他通信联接机构)。PMD101还可包括被配置来执行用于诊断测试的多种功能和/或操作的多个模块或其他部件。如图1所示，模块可存储在存储器103中。在其他实施方案中，模块可包括硬件部件。
模块或部件可包括但不限于：用户接口108、一个或多个测试模块109、认证引擎110、信号阅读器111、阵列阅读器112、支持网络模块113、数据库114、欢迎模块115A、教程115B、分类资源引擎116、全球定位***(GPS)部件117、地图模块118A、绘图模块118B、电源控制器119以及其他部件。
用户接口108可在显示器104上呈现信息并且通过输入装置105促进用户输入。
一个或多个测试模块109可体现为测试引擎。一个或多个测试模块109可生成并显示(例如，通过用户接口108在显示器104上)关于与通过多个机构执行诊断测试相关联的程序的指令，并且可触发其他模块或部件或者由其触发。
认证引擎110可从***到PMD101中的分析器130和/或样品盒150读取独特标记，并且可生成并显示用户可添加输入或者可以是静态形式的形式。认证引擎110也可触发其他模块或部件或者由其触发。
信号阅读器111可读取、处理、或解释位于PMD101的装置接口120(或端口)的引脚处的可对应于诊断信息的电子信号。信号阅读器111也可触发其他模块或部件或者由其触发。
阵列阅读器112可读取、处理或解释包含在由其他模块或部件生成的数据阵列内内的信息或数据。阵列阅读器112也可触发其他模块或部件或者由其触发。
支持网络模块113可触发并控制各种其他模块或部件，所述各种其他模块或部件可允许用户识别、定位和访问描述包含在支持网络模块113和/或第三方内的资源的数据。支持网络模块113也可触发其他模块或部件或者由其触发。
数据库114可存储数据和/或用户可添加输入或者可以是静态形式的形式。数据库114还可读取、处理、解释、包装用户输入并且将用户输入传输到存储在应用程序或存储器103内的阵列中，或者可通过互联网传输到第三方。数据库114也可触发其他模块或部件或者由其触发。
欢迎模块115A可生成并显示用户可添加输入或者可以是静态形式的形式。教程115B也可检索数据并显示数据，所述数据包括但不限于可指导其他模块或部件的使用(或与其相互作用)的文本、图像和视频。欢迎模块115A和教程115B也可触发其他模块或部件或者由其触发。
分类资源引擎116可生成并显示用户可添加输入或者可以是静态形式的形式。分类资源引擎116还可检索数据并显示数据，所述数据包括但不限于文本、图像和视频。分类资源引擎116可基于PMD101中的其他硬件和/或软件(例如像，GPS部件117)生成并显示特定位置信息。分类资源引擎116也可触发其他模块或部件或者由其触发。
GPS部件117可实现捕获、获取和/或生成位置信息。
地图模块118A可管理并呈现地图，例如结合显示由GPS生成的位置信息和/或例如在数据库中指定的资源的位置信息。绘图模块118B可管理并呈现数据，诸如但不限于随时间变化的单个患者的测试结果、具有群体标准的患者数据的聚合或者来自其他位置的数据的聚合。
电源控制器119可操作来确定电力和/或将电力从电源107提供到分析器130。
分析器130可被配置来联接到PMD101。分析器130可被配置成多用或可重复使用的分析器130。由于分析器130的部件不被执行诊断测试消耗，分析器130也可被描述成不消耗的。在一些实施方案中，分析器130可包括燃料电池，诸如可向分析器130、样品盒150和/或PMD101提供电力的蓄电池。分析器130还可包括可具有电路和/或电气部件的一个或多个电气***。分析器130的电气***可用于在PMD101与样品盒150之间传输或以其他方式传递电信号。
样品盒150可被配置来接收和保持测试样品。例如，样品盒150可保持测试样品溶解或以其他方式分散在其中的溶液。样品盒150可包括电极或能够对测试样品执行诊断测试的其他传感器。样品盒150还可通过分析器130将电信号传输到PMD101，或者从PMD101接收电信号。
在一些实施方案中，样品盒150是可消耗的。换言之，样品盒150可被配置成单次使用。例如，可在样品盒150内收集和处置测试样品。样品盒150然后可联接到分析器130，并且可执行一个或多个诊断测试。在完成诊断测试之后，样品盒150可退出分析器130并被丢弃。包含另一测试样品的另一个样品盒150然后可联接到分析器130并且以类似方式使用。
在一些实例中，样品盒150可由制造商大量或大批提供。在一些实施方案中，每批可包括可用于校准所述批中的剩余样品盒150的对照样品盒。在其他实施方案中，可通过比对已知对照样品校准所述批内的单个样品盒150来校准所述批的样品盒150。所述批的样品盒150中的剩余部分可能不需要单独校准。在又其他实施方案中，样品盒150可被配置成具有设置在样品盒150内侧的控制电极和对照样品，所述对照样品类似于2014年1月9日公开并且标题为“Devices,Systems,andMethodsforDiagnosticTesting”的国际专利公开号2014/008316A2中描述的对照样品，所述公开的内容通过引用并入本文。
图2描绘图1的诊断***100的透视图。如图2所示，***100包括联接到分析器130的PMD101。PMD101可以各种方式联接到分析器130。例如，分析器130可包括第一接口136，所述第一接口136被配置来与PMD101或其他计算装置上的接口配合或以其他方式联接。例如，分析器130的第一接口136可被配置来与计算机总线、输入/输出端口、供电端口和/或PMD101的其他通信端口配合。如本文所用，术语接口可用于描述物理、电气、磁性和/或流体连接。本文也公开与软件相关的接口。
在一些实施方案中，第一接口136可与智能手机或其他智能移动装置上的输入/输出端口兼容。例如，第一接口136可被配置来与Apple连接接口联接。在一些实施方案中，第一接口136可被配置来与30引脚连接接口联接。在又其他实施方案中，第一接口136可被配置来与标准或小型通用串行总线(USB)连接接口联接。在再其他实施方案中，第一接口136可以是诸如TS、TRS或TRRS接口的音频类型接口。也可使用其他标准或专有接口。电力、电信号(例如，输入/输出信号)等可通过接口136在分析器130与PMD101之间传递。
分析器130可包括可被称为主体构件或壳体结构的外壳132。外壳132可由各种材料构成。例如，外壳132可包括聚合物材料(例如塑料)、金属材料、玻璃材料、碳纤维和/或其组合。还可使用其他材料。
外壳132可用于保持分析器130的各种部件。例如，外壳132可包含包括一个或多个电子电路和/或电路板的电气***。电气***可基本上类似于可用于运行电化学实验的稳压器、电子硬件起作用。外壳132还可包含诸如蓄电池或可再充电蓄电池组的燃料电池。
外壳132可包括一个或多个端口137、138。在一些实施方案中，端口137、138可用于将分析器130联接到电源(例如，电源插座)。电源可用于向***100的分析器130和/或其他部件提供电力。在一些实施方案中，电源可用于给设置在分析器130内的可再充电蓄电池组充电。电源也可用于给设置在PMD101或其他计算装置内的可再充电蓄电池组充电。
在一些实施方案中，端口137、138可用作网络连接端口。在此类实施方案中，端口137、138可用于通过电缆(例如，以太网电缆)将分析器130联接到诸如计算机***或医疗仪器的网络。端口137、138还可用于其他目的。在一些实施方案中，分析器130可包括第一端口137来将分析器130联接到电源，和第二端口138来将分析器130联接到网络。
分析器外壳132还可根据需要包括一个或多个另外的部件和/或特征。也可包括其他部件和/或特征，包括机架、把手、搬运柄部、开关(例如，电源开关)、状态指示器(例如，LED状态指示器)等。
如图2另外所示，样品盒150也可联接到分析器130。例如，分析器130可包括第二接口134，所述第二接口134被配置来与样品盒150的接口156配合或以其他方式联接。可使用任何专有或标准接口(例如，USB、迷你-USB等)。通过分析器130的第二接口134和样品盒150的接口156，电信号可在分析器130与样品盒150之间传输。
样品盒150可包括测试样品可设置在其上或其中的外壳152。可使用各种样品类型，包括但不限于血液、血清、尿液、粪便物、***、唾液、鼻拭子、鼻咽拭子、口腔拭子、咽喉拭子以及其他生物和/或化学样品。在一些实施方案中，样品盒150可包含用于执行电化学测试的所有设备和装置(例如，泵、阀、试剂等)。此外，样品盒150可直接或通过分析器130与PMD101相连。
在一些实施方案中，样品盒150包括被配置用于感测和/或检测一种或多种分析物的电极154或其他传感器，所述分析物包括蛋白质、核酸序列、离子、细胞和/或其他生物和/或化学分析物。
在一些实施方案中，样品盒150可包括嵌入式软件或固件。嵌入式软件可起特定样品盒150的标记的作用。例如，样品盒150的嵌入式软件可给PMD101或其他计算装置提供关于样品盒150的识别信息(例如，批号、样品类型等)。样品盒150的嵌入式软件还可用信号通知和/或触发PMD101和/或分析器130内的某些事件。
图3为根据另一个实施方案的***200的透视图。分析器230可被配置来联接到PMD201和多个样品盒250。分析器230被示出为配置来通过三个接口234a、234b、234c联接到三个样品盒250a、250b、250c。其他配置也是可能的。例如，分析器230可被配置来联接到两个样品盒250或者四个或更多个样品盒250。通过被配置来联接到多个样品盒250，在短时间内单个PMD201和分析器230可执行大量诊断测试。在一些实施方案中，***200可被配置成使得多个诊断测试可并行运行。例如，可对三个样品盒250a、250b、250c并行执行诊断测试。多个诊断测试可同时或者基本上同时(例如，开始时间错开)运行。多个诊断测试还可独立于进行中的其他测试运行。另外，三个样品盒250a、250b、250c可包含来自同一或多个患者的测试样品。
接口234a、234b、234c可被配置来与样品盒250a、250b、250c的接口256a、256b、256c配合或以其他方式联接。电信号可通过这些接口256a、256b、256c传输到相应的样品盒250a、250b、250c并从相应的样品盒250a、250b、250c传输。
在又另一个实施方案中，PMD101(图1)或其他计算装置可被配置来联接到多个分析器。多个分析器中的每一个可被配置来联接到一个或多个样品盒。
分析器130还可包括诸如可再充电或可替换的蓄电池组的燃料电池146。在其他实施方案中，燃料电池146可包括可***到分析器外壳132中的一个或多个标准蓄电池。如先前论述的，燃料电池146可给分析器130提供电力。燃料电池146还可给PMD101和/或样品盒150提供电力。燃料电池146的特性可根据需要变化。例如，燃料电池146可以是各种形状和/或尺寸。电压、蓄电量和/或其他特性可变化。
在一些实施方案中，电极154或其他传感器可结合和/或联接到捕获探针，所述探针可包括肽和/或另一种化学实体。化学实体可允许肽直接和/或间接结合到电极154。例如，化学实体可包括可结合到肽的N-末端的硫醇盐烃链。肽的C-末端可被修改并且与多种化学剂结合，所述化学剂包括但不限于诸如亚甲蓝的氧化还原剂。在一些实施方案中，肽可具有对样品溶液中的一种或多种实体的化学亲和力。当这些实体与肽之间不存在键合时，肽可以是高度柔性的并且可有效地实现到氧化还原剂和从氧化还原剂的电子传递。当这些实体与肽之间存在键合时，肽柔性可能变少，并且在结合此实体时，可能通过多种机构(包括但不限于，由结合实体物理和化学地妨碍，或远离电极154移动足够的距离)损失到氧化还原剂和从氧化还原剂的电子传递的能力或效率。在一些实施方案中，样品盒150还包括能够使肽从实体解除结合的溶液。
在其他实施方案中，电极可包括诸如适体的DNA传感器。在此类实施方案中，DNA和/或其他寡核苷酸构建体的导电率取决于其构象状态。例如，在结合或以其他方式并入来自样品的分析物之后，DNA传感器的构象可切换，从而导致两种寡核苷酸茎之间的改变的导电路径。电极154或其他传感器可用于监测电子传递。此电化学检测方法在2011年5月24日发布的并且标题为“DNAandRNAConformationalSwitchesasSensitiveElectronicSensorsofAnalytes”的美国专利7,947,443，以及2011年5月17日发布的并且标题为“DNAConformationalSwitchesasSensitiveElectronicSensorsofAnalytes”的美国专利7,943,301中进一步描述，所述专利中的每一个的内容通过引用并入本文。
在其他实施方案中，检测方法可包括比色法和/或荧光测定法(即，样品盒150和/或分析器可包括比色计和/或荧光计)。比色计和/或荧光计可联接到样品盒150和/或分析器内的其他部件，并且可用于分析各种样品类型。
图4、5和6描绘可根据本公开使用的各种样品载体1372、1472、1572。例如，在图4中，样品载体1372包括设置在柄部、棍、或轴1391末端处的吸收剂拭子1389。在一些实施方案中，吸收剂拭子1389可以是包括尼龙或另一种吸收材料的植绒拭子。吸收剂拭子1389可被配置来在测试样品递送到样品盒150(图2)之前吸收测试样品，并且然后可与样品盒150的电极154接触。在一些实施方案中，缓冲溶液(例如，在样品容器1370内)可用于将测试样品从吸收剂拭子1389洗脱。在其他实施方案中，诊断装置的一个或多个部件可被配置来挤压吸收剂拭子1389和/或以其他方式将测试样品从吸收剂拭子1389释放并且到样品盒150上或中。
样品容器1370可具有管状构件和盖1354。盖1354可被配置来可逆地或不可逆地密封或关闭样品容器1370。在一些实施方案中，盖1354可拧到或扭到样品容器1370上。在其他实施方案中，盖1354可通过卡扣配合连接卡扣到样品容器1370上。
在一些实施方案中，样品容器1370可被配置用于在没有单独样品载体1372的情况下使用。例如，固体样品可设置并溶解在样品容器1370内的缓冲溶液中。样品容器1370然后可引入到样品盒150，并且可执行测试样品的分析。
图5描绘另一个样品载体1472。如图6所示，样品载体1472可包括毛细管。如由参考箭头1473所指示的，流体样品可通过毛细作用吸入到毛细管中并且被收集。如果需要，固体样品也可被收集在毛细管中。在一些实施方案中，毛细管可在递送到样品盒150之前设置到包括缓冲溶液的样品容器(诸如图4所描绘的样品容器1370)中。在其他实施方案中，毛细管可直接递送到样品盒150以用于诊断测试。
图6描绘又一个样品载体1572。如图6所示，在一些实施方案中，样品载体包括柄部1591和终止环1582。环1582可收集多个样品(例如，流体和/或固体样品)。在一些实施方案中，环1582可在递送到样品盒150之前设置到包括缓冲溶液的样品容器(诸如图4所描绘的样品容器1370)中。在其他实施方案中，包括环1582的样品载体1572可直接递送到样品盒150以用于诊断测试。
图7A至7C描绘另一种样品载体1672。样品载体1672可包括吸收剂拭子1689和柄部1691。样品载体1672可***到样品容器1670中，所述样品容器1670可以是具有盖1654的试管。样品容器1670可至少部分地填充有缓冲溶液1690。
在图7A中，样品容器1670被描绘成处于打开配置，在所述打开配置中盖1654移除并且样品容器1670打开。在样品容器1670处于打开配置时，样品载体1672可***，如由参考箭头1695指示的。在图7B中，样品载体1672部分地设置在打开的样品容器1670和缓冲溶液1690内。此外，柄部1691的一部分被示出为从样品容器1670向外伸出。在一些实施方案中，此伸出部分可被折断或以其他方式从样品载体1672移除，使得盖1654可用于关闭或密封样品容器1670，如图7C所示。在其他实施方案中，柄部1691足够短以配合在样品容器1670中使得它不需要被折断。在图7C中，样品容器1670被描绘为处于关闭配置，在所述关闭配置中盖1654已经用于关闭或密封样品容器1654。柄部1691的伸出部分已被折断并且从样品载体1672移除，并且吸收剂拭子1689保持设置并浸没在样品容器1670内部的缓冲溶液1690内。
图8A和图8B描绘根据本公开的另一个实施方案的电化学检测的示例性表示。具体地，图8A和8B描绘被配置来在诊断测试期间测量电子传递的电极1760。参考图1和2所示的***100以及图8A和8B所示的结构图，***100由于固定在电极1760上的生物化学组分可对特定诊断种敏感。例如，对于HIV测试，HIV特异性肽或蛋白质1792可能固定到样品盒150中的电极1760。在一个实施方案中，HIV特异性肽或蛋白质1792在结合通过样品载体引入的测试样品中的HIV抗体之后，将构象从无定形结构改变成具有限定结构的多肽链(诸如α螺旋或β链或β折叠)。结合到此肽1792的是氧化还原敏感部分1793，所述氧化还原敏感部分1793在附接到无定形肽1792时，在与PMD101的通信中展示相对高的电子传递率(kET)。在抗体结合之后，氧化还原敏感部分1793移动远离电极，并且kET动态减小。例如，如图8A和8B所示，距离D2大于距离D1。由于PMD101检测的kET改变，此机构可用于量化患者样品中的抗体。
图9A和9B描绘根据另一个实施方案的电化学检测的示例性表示。图9A描绘处于未结合状态(第一构象状态)的传感器***1828a，并且图9B描绘处于结合状态(第二构象状态)的传感器***1828b。如图9A和9B所示，第一寡核苷酸茎1821a、1821b和第二寡核苷酸茎1822a、1822b在接点1826a、1826b处连接在一起。茎1821a、1821b、1822a、1822b可包括双螺旋DNA或其他核酸构建体。传感器***1828a、1828b还可包括第三寡核苷酸茎1823a、1823b。传感器***1828a、1828b包括可形成接点1826a、1826b的部分的受体1824a、1824b。受体1824a、1824b可包括被选择来结合到目标分析物的核酸适体序列。
第一茎1821a、1821b可作为电子给体起作用，并且第二茎1822a、1822b可作为电子冷阱起作用(尽管也可采用相反配置)。当分析物1825a、1825b结合到受体1824a、1824b时，传感器***1828a、1828b中的构象改变发生，导致第一茎1821a、1821b与第二茎1822a、1822b之间的电荷传递的可检测改变。构象改变可包括响应于分析物1825a、1825b结合的自适应折叠、压缩、结构稳定或接点的某个其他空间修改，这导致传感器***1828a、1828b的电荷传递特性的改变。
如图9A和9B另外所示，传感器***1828a、1828b可包括电荷流诱导器1827a、1827b，所述电荷流诱导器1827a、1827b可包括蒽醌(AQ)或铑(III)与芳香配体的复合物，以用于在第二构象状态下可控制地诱导第一茎1821a、1821b与第二茎1822a、1822b之间的电荷传递。另外，传感器***1828a、1828b可联接到或以其他方式附接到设置在诊断装置的样品室内的电极1860a、1860b。此电化学检测方法在并入的美国专利7,947,443和7,943,301中进一步描述。
图10A和图10B描绘电化学检测的另一个示例性表示。图10A描绘处于未结合状态(第一构象状态)的传感器***1928a，并且图10B描绘处于结合状态(第二构象状态)的传感器***1928b。第一寡核苷酸茎1921a、1921b和第二寡核苷酸茎1922a、1922b在接点1926a、1926b处连接在一起。传感器***1928a、1928b还包括可形成接点1926a、1926b的部分的受体1924a、1924b。
第一茎1921a、1921b可作为电子给体起作用，并且第二茎1922a、1922b可作为电子冷阱起作用(尽管也可采用相反配置)。当分析物1925a、1925b结合到受体1924a、1924b时，传感器***1928a、1928b中的构象改变发生，导致第一茎1921a、1921b与第二茎1922a、1922b之间的电荷传递的可检测改变。例如，在分析物1925a、1925b的结合之前，第一茎1921a、1921b与第二茎1922a、1922b之间的电荷传递可基本上受到阻碍。
在一些实施方案中，传感器***1928a、1928b可包括电荷流诱导器1927a、1927b，以用于在第二构象状态下可控制地诱导第一茎1921a、1921b与第二茎1922a、1922b之间的电荷传递。另外，传感器***1928a、1928b可联接到或以其他方式附接到设置在诊断装置的样品室内的电极1960a、1960b。此电化学检测方法在并入的美国专利7,947,443和7,943,301中进一步描述。
如以上论述的，***可包括多个功能模块，包括信号采集模块、信号包装和召回模块、数据传输模块、PMD或其他计算装置接口模块、盒接口模块、模数转换器和数模转换器、电流电压转换器、采样模块、蓄电池、蓄电池充电模块、交流直流转换器和直流交流转换器、测定充电模块、波形生成模块以及其他功能模块。
电路可具有多个功能并且可被配置来包括不同的功能模块。在一个实施方案中，电路可具有用于从***内的其他模块采集信号的模块。在另一个实施方案中，这些信号可由***内的模块召回或包装以及传输到其他模块。在另一个实施方案中，电路可具有可联接***的功能方面的多个电子接口。电路可具有与一个样品盒或同时与多个样品盒相连的能力。电路可允许AC电力输入给***部件充电。此AC电力输入可由AC/DC转换器转换成AC。同样地，在一些实施方案中，***可利用DC电力输入。此DC电力输入可由DC/AC转换器转换成AC。在一些实施方案中，DC/DC转换器可被包括并且可调制进入***中的电力的特性。电路还可从一个或多个PMD或其他计算装置接收电力，所述PMD或其他计算装置可通过多个标准或专有电子接口和物理接口中的任一个联接到电路。在一些实施方案中，PMD或其他计算装置可与分析器相连，并且可启动并维持主从式通信以便执行功能来进行多个电化学检测测试。
在一个实施方案中，电路可通过输入信号给电极充电，随后可以离散时间间隔从电极***对输出信号采样。PMD或其他计算装置可引导电路内的功能模块以便调制到达电极的这些输入信号。调制可包括但不限于：电压随时间的变化；包括但不限于波形操纵的输入信号形状的改变；偏移；放大；以及其他调制。在电路的一个实施方案中，这些波形操纵可通过包括波形生成模块来实现，这可允许创建可随时间改变信号输入的信号特征的多个波形。此操纵可允许电路产生输入信号，所述输入信号包括但不限于线性改变的波形、正弦波形、三角波形、方波形以及其他波形。
电路可执行多个不同的分析测量方法，所述方法包括但不限于电流滴定法和方波伏安法。电路可由PMD引导来调整多个采样参数，所述采样参数允许从反应室内发生的电化学反应收集适当的数据。这些采样参数可基于检测方法来调整，并且可包括但不限于采样开始时间、采样间隔、采样长度、采样频率以及其他采样参数。在一些实施方案中，电路内的功能模块可将来自电极的模拟输出信号转换成适用于传输到PMD或其他计算装置以用于进一步处理的数字信号。
在另一个实施方案中，电路可通过多个传输模块中的任一个或者通过物理电子通路或无线地传输与PMD或其他计算装置相关的数据。
来自电化学测定的输出信号可转换成电压或电流，或者可放大、调制、或以其他方式修改以便提取可稍后被处理来解释关于电化学检测反应的信息的数据。
在一个实施方案中，电路可包括位于电路板上的多个功能模块和部件。在其他实施方案中，这些方法和部件可位于多个电路板上，其原因包括但不限于：增加信噪比、提高模块和部件的性能、减少***的需用电力，以及其他原因。作为一个示例性配置，测量、信号调制、数据传输或需要精确度的其他功能所涉及的模块和部件可位于电路板中的一个上，而另一个电路板可包括用于给***提供电力的模块和部件或者其他功能模块和部件。
此电路内的功能模块可包含在分析器、样品盒内，或者可以是两者之间的多个布置中的任一个。
图11至13中示出示例性电气***。如图11所示，电气***2200可包括输入信号2202，所述输入信号2202：1)可以是电压或电流，2)可具有多个波形和振幅，并且3)可源自多个源；工作电极2203；反电极2204；以及参考电极2205；或电化学检测反应所必需的其他电气部件；所述这些可与样品2206电联接。***2000还可包括一个或多个放大器或信号转换器2207、微控制器或微处理器2208、盒数据2209或者输出信号2210。也可包括其他元件。这些功能部件取决于设计要求可以是屏蔽的或未屏蔽的。
输入信号2202可源自多个源中的任一个，所述多个源包括波形生成模块、微处理器、电压源或电流源或者另一个源。在一些实施方案中，波形生成模块可位于包括分析器内、位于PMD或其他计算装置上的软件内、外部源内的多个位置中，或者在另一个位置中。输入信号2202可相对于时间改变，并且可具有包括线性波形、指数波形、正弦波形、三角波形、方波形或其他波形的多个波形中的一个。输入信号2202的其他特征也可随时间变化，包括相位、偏移频率、振幅以及其他特征。输入信号2202可服务多种功能，包括给工作电极2203充电和其他功能。此接口还可以是与外部装置、电路或软件的相连点。
工作电极2203可包括诸如金、铂、碳、银、铜或另一种材料的材料。工作电极2203可将电子信号从电路传导到反应室中的化学物种，包含感兴趣的电化学反应，并且可服务其他功能。
反电极2204还可被称为辅助电极，并且可包括与工作电极2203类似的材料。可通过在工作电极2203与反电极2204之间施加电势来将电流或电压施加在溶液上，并且在检测中可传输、调制、存储、处理并以其他方式使用来自反电极2204的输出信号。
参考电极2205可由多种材料构成，并且可用作输出信号与其进行比较的参考。在一个实施方案中，此参考可在整个反应期间保持相对恒定。在另一个实施方案中，参考电极2205可与反馈回路联接以便基于反应的特性和动态调制参考值。
电流/电压转换器2207可服务多种功能，包括将电流转换成电势、将电势转换成电流以及其他功能。在一些实施方案中，此转换器2207可基于来自反电极2204和参考电极2205的电流或电压调制或以其他方式修改输出信号。在一些实施方案中，调制信号可传输到分析器、PMD或其他计算装置，或者到另一个位置。在另一个实施方案中，转换器2207可放大来自反应室2206的输出信号。
数据传递模块2208可包括一个或多个部件，所述部件包括微处理器、微控制器以及其他标准电子部件。数据传递模块2208可与分析器、PMD或其他计算装置或者其他外部装置通信，并且可与这些或其他装置相连。在一个实施方案中，数据传递模块2208可存储与样品盒、分析器或***内的其他元件相关的数据2209，并且可将此信息2209传到分析器、PMD或其他计算装置或者到其他装置。此数据可致使接收装置调整其自身的输入、输出和操作。
数据2209可存储在模块2208上，并且可包括信息，所述信息包括批号、日期、测试类型、认证信息或电子签名、质量控制信息、材料信息以及其他信息。
输出信号和接口2210可以是来自反应室2206的输出，并且可已由转换器2207调制或被调制到部件。此接口2210可用作用于将此信号传输到分析器、PMD或其他计算装置或者另一个位置的装置。
图12为电子***2302的另一个示例性实施方案，所述电子***2302可允许电化学检测反应与PMD或其他计算装置之间的通信。电子***2302可包括多个元件，所述多个元件包括：在一个实施方案中可空间地位于盒内的电子子***2301、蓄电池充电器2303、蓄电池模块2304、电源转换器模块2305、PMD或其他计算装置通信模块2306、数据存储模块2307、数据传输接口2308、信号输出接口2309、信号转换模块2310、信号输入接口2311、波形生成模块2312，以及任何其他功能模块或部件。这些功能部件可以是屏蔽的或未屏蔽的。
电子子***2301可基本等同于图11的电子***2200，但电子子***2301可被配置来与电子子***2301之外的其他电子模块相互作用以便增加子***2301的功能。
蓄电池充电器2303可被配置来与诸如DC电源、AC电源、外部蓄电池或其他外部电源的电源直接相互作用。在另一个实施方案中，蓄电池充电器2303可被配置来连接到蓄电池2304。蓄电池充电器2303可被配置来适应或调制来自多个外部电源中的一个的电力以给蓄电池2304充电。在另一个实施方案中，蓄电池充电器2303可与多个接口相连来给PMD或其他计算装置内的蓄电池提供电力。在另一个实施方案中，蓄电池充电器2303基本等同于图2的端口138，并且可包含适用于与多个接口(包括计算装置、两管脚出口或三管脚出口或其他接口)相连的内部基础设施。在另一个实施方案中，蓄电池充电器2303可以是PMD或其他计算装置的对接台的一部分。在一些实施方案中，电力转换部件可并入在蓄电池充电器2303内。
蓄电池2304可以是任一种类型的蓄电池，包括碱性电池、锂离子电池或另一种蓄电池。在一个实施方案中，蓄电池2304可以是不可再充电的，并且可能需要在耗尽之后进行替换。在另一个实施方案中，蓄电池2304可以是可再充电的，并且可与蓄电池充电器2303相连以便接收电力输入。在另一个实施方案中，蓄电池2304可给***2302内的所有进程、模块以及部件供电，或者可给一些进程、模块以及部件提供电力。蓄电池2304可与电源转换器模块2305相连。在一些实施方案中，蓄电池2304可与***的其他模块和部件直接相连。
模块2305可视情况而定将电源从AC转换成DC或者从DC转换成AC。模块2305可给***2302和PMD或其他计算装置提供处于适用于每一个内的进程、模块和部件的最佳操作的范围内的电力。
在一些实施方案中，标准或专用接口可提供PMD或其他计算装置与PMD通信模块2306之间的数据通道和通信的装置。模块2306可包含微处理器或微控制器来建立PMD或其他计算装置与分析器之间的主从协议。例如，在PMD或其他计算装置上的软件可与模块2306通信，以便引导分析器以及引申开来样品盒和电化学测定的活动。在其他实施方案中，模块2306还可将数据传到PMD或其他计算装置。模块2306可与PMD或其他计算装置、分析器以及样品盒内的多个模块、进程以及部件(包括模块2308和模块2307)相互作用。
数据存储模块2307可存储来自其他模块、进程以及部件的数据。在一个实施方案中，模块2307可从子***2301接收数据，并且可存储、包装这些数据并且将这些数据递送到***2302内的其他模块。数据存储模块2307可直接从子***2301接收数据，并且将数据传到模块2306以传送到PMD或其他计算装置。在另一个实施方案中，来自子***2301的数据可从模拟信号转换成数字信号，并且传到模块2307。模块2307随后可创建包括数据的包或阵列，并且将它传到模块2306以用于进一步处理。模块2307还可向***中的其他模块提供多个尺寸的数据包。
数据传输接口2308可基本等同于以上所述并且如图12所示的模块2208，并且在一些实施方案中可传送数据2209。
输出信号接口2309可基本等同于以上描述并且图12所示的模块2210，并且在一些实施方案中，可将数据传输到信号转换模块2310、数据存储模块2307或者用于调制或处理的另一模块。
信号转换模块2310可导入模拟格式的数据并且输出数字信号。在这样做时，模块2310可在一些实施方案中给模块2307提供对应于来自子***2301的输出信号的一组离散值，所述离散值可存储、包装和传输到***2302内的其他模块以及外部位置。
信号输入接口2311可基本等同于模块2302，并且在一些实施方案中，可接收来自包括波形生成模块2312、电源或蓄电池2304、电源转换器模块2305的多个源或者来自其他源的调制信号。
波形生成模块2312可基本等同于以上所述并且图12所示的波形生成模块2312。波形生成模块2312还可以是与外部装置、电路或软件的相连点。
图13为电子***的方面的示意图，所述电子***可允许电化学检测反应与PMD或其他计算装置之间的通信。
原理图2401可包括多个功能模块，所述多个功能模块包括来自反应室溶液中的电极的引线2402、一个或多个输出信号调制模块2403、一个或多个过滤器2404、模数转换器(ADC)2405以及用于执行反应室的恒电位测量的多个其他模块和部件。
来自电化学反应室的引线2402可连接到至少三个电极，所述电极包括但不限于前述的工作电极、反电极和参考电极。
输出信号调制模块2403可对来自引线2402的输出信号执行一系列调制。此调制可包括放大、频率、或相位调制或者其他调制。
在传到ADC2405中之前，来自引线2402的输出信号可通过多个过滤器类型2404过滤以增加信噪比。
参考反馈回路2406(如果存在)可调制反应室内的参考电极值。
还可根据本文公开的装置和***使用包括软件实现方法的各种***和方法。例如，并入的国际专利公开号2014/008316A2提供示例性方法，包括可根据本公开使用的软件实现方法。
实施例
软件被实现成具有位于PMD101上的一系列接口。例如，软件包括在PMD101检查电子器件、***状态和/或网络连接性时显示的闪动屏幕。如果这些检查中的任一个返回负面结果，那么可能出现误差。如果检查返回正面结果，那么可出现其通知，并且可提示操作员输入资格证明(例如，用户名和密码、条码、QR码、生物识别指示符等)。PMD101随后可显示主菜单，所述主菜单可：(1)允许操作员执行主菜单上存在的命令，(2)在需要质量控制(QC)运行之前通知操作员剩余时间，(3)允许操作员通过IP地址或以其他方式定制向何处发送信息，(4)允许操作员查看执行的先前测试的结果，包括何时、由何人、对谁运行哪些测试、批号等；和/或(5)允许用户输入质量控制模式。质量控制模式可包括选项来：(1)再运行初始***检查；(2)运行正控制；(3)运行负控制；和/或(4)查看校准和QC历史。操作员可输入患者信息，诸如通过扫描条形码或QR码，或者输入独特的患者识别码。
在一些实施方案中，诸如通过鼻腔拭子从患者收集样品。样品与分析器的电极接触以用于测试。PMD101中的分析器和/或软件可基于具有装置“签名”的微控制器或类似机构识别盒。分析器测试盒来确定样品的性质(例如，分析物浓度、分析物的存在或不存在等)。
在分析器测试盒时，PMD101可显示示出结果可用之前的剩余时间的倒计时器。在一些实施方案中，操作员可选择使PMD101在结果可用时启动可听或可见警报。
一旦测试完成，PMD101就可显示测试结果。测试结果可包括正面或负面结果、浓度等。软件可允许操作员添加将包括在结果内的注释或标记(例如，指示需要另外的注意或回顾的标记)。结果随后可发送到中心实验室、医院、另一个供应商和/或患者。结果可通过无线网络、有线网络和/或蜂窝网络等发送。

Claims (18)

1.一种用于诊断测试的***，其包括：
分析器，其包括第一接口和第二接口，其中所述第一接口被配置来联接到便携式多功能装置并且所述第二接口被配置来联接到样品盒；以及
样品盒，其包括被配置用于生物分析物的电化学检测的电极，其中所述样品盒被配置来接收通过所述分析器从所述便携式多功能装置传输的电信号以启动诊断测试序列。
2.如权利要求1所述的***，其中所述便携式多功能装置包括移动电话。
3.如权利要求1所述的***，其中所述便携式多功能装置包括平板电脑。
4.如权利要求1所述的***，其中所述便携式多功能装置包括便携式计算机。
5.如权利要求1至4中任一项所述的***，其中所述样品盒是可消耗的。
6.如权利要求1至4中任一项所述的***，其中所述便携式多功能装置包括用于用户控制所述分析器的接口。
7.如权利要求1至4中任一项所述的***，其中所述样品盒被配置来通过所述分析器将第二电信号传输到所述便携式多功能装置，所述第二电信号在所述诊断测试序列期间生成。
8.如权利要求7所述的***，其中所述便携式多功能装置被配置来接收所述第二电信号。
9.如权利要求1至4中任一项所述的***，其中所述样品盒包括至少一个独特的识别码。
10.如权利要求1至4中任一项所述的***，其中所述样品盒被配置来检测由植绒拭子、毛细管和环中的至少一个携带的生物分析物。
11.如权利要求1至4中任一项所述的***，其中所述电极被配置来在所述诊断序列期间接触测试样品。
12.一种执行诊断测试的方法，所述方法包括：
将分析器连接到便携式多功能装置；
将所述分析器连接到样品盒，所述样品盒包括被配置用于生物分析物的电化学检测的电极；以及
指导所述便携式多功能装置启动所述分析器内的诊断测试序列来对所述生物分析物进行测试。
13.如权利要求12所述的方法，其中将分析器连接到便携式多功能装置包括启动所述分析器与所述便携式多功能装置之间的无线连接。
14.如权利要求12所述的方法，其中将分析器连接到便携式多功能装置包括将所述便携式多功能装置设置成与所述分析器物理接触。
15.如权利要求12所述的方法，其还包括使测试样品与电极接触，其中所述电极与所述分析器电接触。
16.如权利要求12所述的方法，其还包括将测试结果从所述分析器传输到所述便携式多功能装置。
17.如权利要求16所述的方法，其还包括通过计算机网络从所述便携式多功能装置传输所述测试结果。
18.一种用于诊断测试的***，所述***包括：
分析器，其包括第一接口和第二接口，其中所述第一接口被配置来联接到选自由以下项组成的组的计算装置：台式计算机、便携式计算机、平板计算机以及移动电话，其中所述第二接口被配置来联接到样品盒；以及
样品盒，其包括被配置用于生物分析物的电化学检测的至少一个电极，其中所述样品盒被配置来接收通过所述分析器从所述计算装置传输的电信号以启动诊断测试序列。
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