TW201831136A - 用於檢測及預防肺癌狀態之生醫感測方法及裝置 - Google Patents

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弗瑞德里克 費里席
藍道 普伏
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美商壯生和壯生視覺關懷公司
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Abstract

本發明係關於用以監測及潛在地預防患者發生肺癌之方法及設備。本發明包括用以判定一患者罹患肺癌的體質或傾向性之設備及方法。亦包括用以針對患者生物標記及針對環境因子進行監測、用以警告及採取行動以降低對環境因子之曝露、以及用以針對肺癌發生增加患者篩檢之設備及方法。

Description

用於檢測及預防肺癌狀態之生醫感測方法及裝置 【相關申請案之交互參照】
本專利申請案主張2016年11月21日申請之美國臨時專利申請案第62/424,719號之優先權。該申請案之內容特此以引用方式併入本文中。
本發明係關於用以監測及潛在地預防患者發生肺癌之方法及設備。該領域包括用以判定一患者罹患肺癌的體質或傾向性之設備及方法。
癌症並非單一疾病，而是本質上可始於身體任何一處之相關疾病的一集合。在所有類型的癌症中常見的是身體的細胞開始無止盡地分裂，增生及潛在地擴散進入周邊組織。在事件的正規進程中，細胞生長並分裂以依身體需求形成新細胞，且當細胞變為受損或老舊的便會死去，而新細胞取代受損或老舊的細胞；然而，癌症阻斷此程序。在癌症的情況下，細胞變得異常，應死去的細胞未死去而新細胞 卻在不需要時形成。此等新細胞可無止盡地繁殖或增生，並可形成稱為腫瘤的生長。
癌性腫瘤係惡性的，意指其等可擴散進入或侵入周邊的健康組織。此外，癌細胞可斷開並透過血液或在淋巴系統中行進至身體中的遠端區域。良性腫瘤不像惡性腫瘤，不會擴散或侵入周邊組織。然而，其等可長大並造成損傷。惡性及良性腫瘤兩者均可經清除或治療。惡性腫瘤傾向於再次生長，而良性腫瘤可再次生長但這種可能性小得多。
癌症係一遺傳性疾病，因為其係由控制細胞作用(尤其是細胞如何生長及分裂)方式的基因變化所造成。造成癌症的基因變化可經遺傳得到或者可由於細胞分裂時發生誤差或由於某些環境曝露(例如工業/商業化學物及紫外光)對DNA所造成的損傷而出現在一個人的一生中。可造成癌症的基因變化傾向於影響三種類型的基因；即，原致癌基因，其等參與正規細胞生長與分裂；腫瘤抑制基因，其等亦參與控制細胞生長與分裂；及DNA修復基因，顧名思義，其等參與修復受損的DNA。
已識別出多於一百種不同類型的癌症。癌症類型可依出現癌症的器官或組織來命名(例如肺癌)或者依形成癌症的細胞類型來命名(例如鱗狀細胞癌)。不幸地，癌症在美國及全世界均係死亡主因。根據世界衛生組織(World Health Organization)的統計，新癌症病例的數量在未來二十年將上升至每年兩千五百萬(25,000,000)。
肺癌是現今最常見的癌症之一。根據世界衛生組織的2014年世界癌症報告，全世界有1400萬人罹患肺癌，死亡人數達到880萬，使其成為男性癌症相關死亡的最常見原因以及女性癌症相關死亡的第二常見原因。肺癌或肺部腫瘤係一惡性肺腫瘤，若未治療可轉移至鄰近的組織及器官中。大多數的肺癌係由長期吸菸所造成的； 然而，肺癌病例的約10至15百分比與吸菸無關。此等非吸菸病例最常由遺傳因素及曝露至某些環境條件(包括氡氣、石棉、二手菸、其他形式的空氣汙染、以及其他因子(agent))之一組合所造成。肺癌以及其他形式的肺癌的存活概率取決於早期檢測及治療。
如上文所提出者，癌症可由遺傳因素及環境因素之一組合造成。因此，具有易患癌症(例如肺癌)之遺傳體質的個體較佳地應針對曝露至已知會造成或觸發此遺傳級聯的環境因素進行監測。感測器或感測器陣列可適於檢測環境中的分析物並警示個體曝露之潛在風險以及針對早期檢測而檢測由癌細胞所生成的分析物。感測器陣列較佳地可係可攜式，且經組態以取樣在環境中以及由個體生成的分析物兩者(例如分析呼吸及/或其他身體排放物)。將係所欲的是開發可基於患者易患肺癌體質的協定，且將視經遺傳判定易患肺癌體質的情況而將適當位準的環境監測與患者篩檢聯繫起來。
因此，本文揭示用以監測遺傳上易患病體質之患者的環境以及警告患者採取行動的方法及設備。此外，亦揭示用以感測易患病體質之患者的排放物、生物流體、生物群系、及生物辨識(biometrics)的方法及設備。接收到警告的患者可採取的行動包括額外的週期性篩檢、避免具有非所欲地曝露至可與易患病體質之患者之增加的肺癌風險相關之環境因子位準的潛在性之地點。在一些實例中，患者所採取的行動可包括配戴保護性服飾(例如具有吸附劑材料或過濾器的口罩)。該設備可感測患者的曝露位準並將結果記錄在一資料庫中。在一些實例中，患者可帶著登錄於裝置上的資料配戴監測設備去就診。醫療專業人士可使用曝露的歷史記錄判定欲在患者身上執行的 篩檢位準(例如在一非限制性實例中，電腦斷層(CT)X光掃瞄患者的肺部)。
在一實例中，用於減少得到癌症之潛在風險的一系統可形成為包含一些設備件。在一些實例中，該系統可包括用於執行基因擴增(genetic amplification)之一熱循環器，其中該基因擴增的結果係用於判定患者的DNA序列，以判定患者基因組之目標區域處的變異。該系統可包括一第一感測裝置，其中該第一感測裝置係安裝於患者家中的一地點。該系統可包括一第二感測裝置，其中該第二感測裝置係安裝於患者工作地點的一地點。該系統可包括一處理系統，其中該處理系統執行一第一演算法，該第一演算法處理源自該第一感測裝置及源自該第二感測裝置的儲存資料，並判定達一臨限位準之一狀態，其中該臨限位準係基於在患者基因組之目標區域處之經判定變異之一結果所判定。在一些實例中，一第三感測裝置可與患者本身相關聯(例如附接至或併入一智慧型手機或其他可配戴裝置的一感測設備)。該系統亦可包括一回饋裝置，其中該回饋裝置基於達警報位準的狀態傳達一信號至患者。在替代實施例中，該系統可經實施為一單獨或自給式裝置(例如可配戴或攜帶的一裝置)。
該系統之此組成在組件的性質上可具有各種靈活性。在一實例中，該系統可包括該第一感測裝置在其中係一非特定化學感測器的實例。在一實例中，該系統可包括該非特定化學感測器中之複數個元件在其中以一回應型樣回應在該非特定化學感測器周邊之一環境中之對一化學物的一曝露之實例，該等回應係與被懷疑與患者之肺癌發展之增加風險有關的一第一化學物相關。在一些實例中，該監測設備可包含複數個非特定化學感測器，其等係連結至用於型樣辨識與即時計算之一神經網路。在仍有進一步的實例中，可包含小至五十萬位 元組之記憶體的小型深層神經網路可用於一嵌入式系統，其包含一深層神經網路以即時辨識化學物陣列的型樣以及檢測多組件系統。
在一實例中，該系統可包括該第一化學物在其中係氡的實例。在一實例中，該系統可包括該第一化學物在其中係雙(氯甲基)醚的實例。在一實例中，該系統可包括其中該第一化學物屬於多環芳香烴家族的實例。在一實例中，該系統可包括該非特定化學感測器在其中包含經化學物種摻雜之一聚合物膜的實例，該化學物種調節該聚合物膜之一表面的吸收性質。在一實例中，該系統可包括該非特定化學感測器在其中包含晶體的實例，該等晶體之固有振盪頻率係藉由至晶體表面上的材料之吸收度或至施加到晶體表面之膜上的材料之吸收度來調節。在一實例中，該系統可包括該非特定化學感測器在其中檢測患者呼吸中之肺癌生物標記的實例。
在一實施例中，該系統可包括該第一感測裝置在其中係一微粒感測裝置的實例。在一實例中，該系統可包括該第一感測裝置在其中感測至少一第一生物因子的實例。在一實例中，該系統可包括該生物因子在其中係結核分枝桿菌的實例。
在另一實施例中，該系統可包括額外包含一個人感測裝置的實例，該個人感測裝置感測患者周邊的直接環境。在一實例中，該個人感測裝置感測放射線。在一實例中，個人感測可包括化學物曝露感測。在一實例中，該個人感測可包括微粒曝露感測。在一實例中，該個人感測可包括血液感測。在一實例中，該個人感測可包括一生物辨識之感測。該生物特徵在一些實例中可係吸入率或患者的脈搏。
在一些實施例中，該個人感測器可經定位於患者的肺部內。此個人感測器可感測化學標記。在一些實例中，此個人感測器可感測對環境化學物的曝露。在一些其他實例中，此個人感測器可感測放射性。
在一些實例中，一系統可經創造用於檢測一形式的癌症，其中該系統包括用於獲取患者之基因資料的一手段，以判定患者基因組之目標位置處的變異，其中該等變異係關於具有該形式之癌症的增加風險。該系統亦可包括一第一資料庫記錄，其中該第一資料庫記錄含有家族健康史的記錄。在一些實例中，該家族健康史之資料庫記錄可經動態更新。該系統亦可包括一第二資料庫記錄，其中該第二資料庫記錄含有一空資料組及患者之一環境曝露的一記錄中之一或多者。與此相關，該環境曝露之資料庫記錄可基於該系統所獲取的資料以及通過網路傳達至該系統的資料來進行動態更新。該系統可包括一第一感測器系統，其中該第一感測器系統係經組態以感測關於一癌症狀態的生物標記，其中該等生物標記係自使用者所發出。該系統亦可包括一第二感測器系統，其中該第二感測器系統係經組態以針對微粒物質及化學汙染物之一或多者感測使用者的局部環境。該系統之此等元件亦可聯結至一經包括的處理系統。該處理系統實施下列之至少一者：一第一演算法及一第二演算法。該第一演算法可包括一實例，其處理來自該第一感測器系統的資料，以比較一第一感測器系統結果與一臨限位準，其中該臨限位準係基於下列之一或多者而判定：在患者基因組之目標位置處之經判定變異的一結果、在該第一資料庫記錄內之資料的處理、及在該第二資料庫記錄內之資料的處理。該第二演算法可處理來自該第二感測器的資料，以判定患者之地點處的環境條件。該系統亦可包括一回饋裝置，該回饋裝置經組態以基於該處理系統之處理結果傳達一信號至患者。因此，當該系統檢測到一使用者關注或擔憂的狀況時，可與該使用者進行該等狀況的一通訊。
實施方案可包括各種方法。在一實例中，降低一易罹患肺癌之患者罹患肺癌的風險之一方法可包括各種步驟。該方法可包括藉由分析患者的基因組來判定患者易患肺癌的體質。該方法可包括安 裝一第一感測裝置，其中該第一感測裝置係安裝於患者家中的一地點。該方法可包括安裝一第二感測裝置，其中該第二感測裝置係安裝於患者工作地點的一地點；且該方法可包括安裝一處理系統，其中該處理系統執行一第一演算法，該第一演算法處理源自該第一感測裝置及源自該第二感測裝置的儲存資料，並判定達一臨限位準之一狀態，其中該臨限位準係基於在患者基因組之目標區域處之經判定變異之一結果所判定的。該方法亦可包括安裝一回饋裝置，其中該回饋裝置基於達警報位準的狀態傳達一信號至患者。該方法可包括使用該第一感測裝置在患者家中監測一第一環境狀態。該方法可包括使用該第二感測裝置在患者之工作地點監測一第二環境狀態。該方法可包括檢測來自該第一感測裝置或該第二感測裝置之一或多者的一信號，其中該信號超過該臨限位準。該方法可包括基於該檢測信號傳達一信號至患者。以及，該方法可包括採取一行動以降低患者至該第一環境狀態或該第二環境狀態中之一或多者的曝露。該等各種方法步驟可包括各種選項，如先前已就系統描述者。
100‧‧‧模型
110‧‧‧肺癌
120‧‧‧非肺癌
130‧‧‧環境因子
140‧‧‧一個體發展肺癌的傾向性
150‧‧‧50%概率位準
200‧‧‧眼用裝置
201‧‧‧個人化感測設備
202‧‧‧住所
203‧‧‧外界環境
204‧‧‧工作場所
205‧‧‧植入物
210‧‧‧隱形眼鏡
220‧‧‧耳感測器
230‧‧‧牙齒感測器
240‧‧‧血管進出口感測器
250‧‧‧可配戴式感測器
260‧‧‧皮下感測器
270‧‧‧支架感測器
280‧‧‧繃帶形式感測器
290‧‧‧可吞嚥藥丸
295‧‧‧肺植入物
300‧‧‧晶片形式
310‧‧‧共用或接地連接
320‧‧‧第二連接
321‧‧‧第一晶體
322‧‧‧第一質量增加率
330‧‧‧第二接觸
331‧‧‧第二晶體
332‧‧‧第二晶體的結果
350‧‧‧顯示
400‧‧‧透明管
410‧‧‧雷射光源
420‧‧‧雷射光束
430‧‧‧空氣流
440‧‧‧微粒
450‧‧‧光檢測器
460‧‧‧光束止擋
470‧‧‧散射
500‧‧‧眼用鏡片
501‧‧‧事件顯色機構
502‧‧‧事件顯色機構
503‧‧‧事件顯色機構
504‧‧‧事件顯色機構
505‧‧‧事件顯色機構
506‧‧‧事件顯色機構
507‧‧‧事件顯色機構
508‧‧‧事件顯色機構
509‧‧‧光學區
510‧‧‧軟水凝膠部分
520‧‧‧剖面圖
522‧‧‧事件顯色機構
525‧‧‧事件顯色機構
529‧‧‧光學區
530‧‧‧水凝膠部分
600‧‧‧眼用鏡片
601‧‧‧光學區
602‧‧‧非光學區
611‧‧‧事件顯色機構
612‧‧‧事件顯色機構/反應性分子/消光體
613‧‧‧事件顯色機構/反應性分子/中心結合部分
614‧‧‧事件顯色機構/反應性分子
621‧‧‧事件顯色機構
622‧‧‧事件顯色機構/反應性分子/消光體
623‧‧‧事件顯色機構/反應性分子/結合部分
624‧‧‧事件顯色機構/反應性分子
631‧‧‧事件顯色機構
632‧‧‧事件顯色機構/反應性分子/消光體
633‧‧‧事件顯色機構/反應性分子/中心結合部分
634‧‧‧事件顯色機構/反應性分子
650‧‧‧眼用鏡片
651‧‧‧光學區
652‧‧‧水凝膠
660‧‧‧反應性分子
680‧‧‧反應性分子
700‧‧‧生物醫學裝置
702‧‧‧通道
703‧‧‧分析區域
710‧‧‧量子點(QD)發射器
712‧‧‧QD發射器控制器
720‧‧‧QD接收器
722‧‧‧QD檢測器感測器
730‧‧‧樣本
731‧‧‧第一地點
732‧‧‧新地點
750‧‧‧藥物
760‧‧‧細孔
770‧‧‧控制器
780‧‧‧第一QD濾光器/橫穿濾光器
781‧‧‧第二QD濾光器/橫穿濾光器
782‧‧‧透射頻帶
783‧‧‧光譜
784‧‧‧吸收光譜
810‧‧‧行動電話
820‧‧‧牙科用具
830‧‧‧進食器具
840‧‧‧基於手腕的感測器
850‧‧‧感測器致能衛生裝置
910‧‧‧步驟
920‧‧‧步驟
930‧‧‧步驟
931‧‧‧步驟
940‧‧‧步驟
950‧‧‧步驟
960‧‧‧步驟
970‧‧‧步驟
980‧‧‧步驟
990‧‧‧步驟
1010‧‧‧步驟
1020‧‧‧步驟
1030‧‧‧步驟
1031‧‧‧步驟
1040‧‧‧步驟
1050‧‧‧步驟
1060‧‧‧步驟
1070‧‧‧步驟
1080‧‧‧步驟
1110‧‧‧步驟
1120‧‧‧步驟
1130‧‧‧步驟
1131‧‧‧步驟
1140‧‧‧步驟
1150‧‧‧步驟
1160‧‧‧步驟
1170‧‧‧步驟
從以下對本發明較佳實施例之更具體敘述中，如所附圖式所繪示，將更清楚明白本發明之前述及其他特徵與優勢。
圖1繪示根據本發明之易患肺癌體質與曝露至環境因子以及在發展肺癌之概率上的組合效應之一例示性模型。
圖2A繪示根據本發明之例示性環境感測地點類型。
圖2B繪示根據本發明之例示性個體感測模態。
圖3A繪示根據本發明之一例示性多通道廣效(broad-spectrum)感測裝置。
圖3B繪示根據本發明之來自圖3A之一裝置的個別元件一經曝露至環境因子可生成之例示性結果。
圖4繪示根據本發明之一例示性微粒感測裝置。
圖5A及圖5B繪示根據本發明之用於感測生物因子之一例示性比色裝置。
圖6A及圖6B繪示根據本發明之用於生物因子之一例示性感測裝置。
圖7A繪示根據本發明之用於產生一吸收光譜之一例示性光譜技術。
圖7B、圖7C、及圖7D繪示根據本發明之例示性裝置，該等裝置可用於執行圖7A之技術。
圖8A至圖8E繪示根據本發明之例示性個人感測裝置，該等裝置可用於檢測關於肺癌之患者的生物標記。
圖9繪示根據本發明之例示性方法步驟，該等方法步驟可用於患者之肺癌的治療及預防。
圖10繪示根據本發明之額外的例示性方法步驟，該等方法步驟可用於患者之肺癌的治療及預防。
圖11繪示根據本發明之例示性方法步驟，該等方法步驟可用於患者之肺癌的治療及預防。
儘管所顯示與所描繪者是被認為最實用且最佳的實施例，但對所屬技術領域中具有通常知識者來說，仍可輕易思及偏離所描述及所顯示的特定設計與方法，且可加以運用而不脫離本發明的精神與範疇。本發明並不限於所敘述及繪示的具體構造，而是應建構為符合可落在所附申請專利範圍之範疇內的所有修改形式。
此申請案中所揭示者係形成及使用感測元件以診斷及治療肺癌狀態且可能地延遲或預防其等之發展的方法。患者罹患肺癌之通用性質的一簡化模型可係罹患可能性係隨著與至一環境貢獻者之一曝露相交之一個體針對一類型肺癌的根源傾向性而變化。因此，可存在對罹患一形式的肺癌具有低傾向性之個體的實例，其等經曝露至高位準之一環境貢獻者(例如一揮發性化學物)且從未罹患肺癌。其他個體可能對罹患一類型的肺癌具有高傾向性，可能他們表面上幾乎未曾曝露至特定環境貢獻者的同時可罹患該型肺癌。
化學物感測技術及環境感測技術的進步，特別是在過去十年持續至現今所發生的進步，在與基因組圖譜之進展以及基因造成對各種形式的肺癌的理解相聯繫時，其容許預防、診斷、及治療的新式治療方法。
名詞解釋
在說明和以下的申請專利範圍中，可被使用的各種用語將應用如下定義：本文中使用的「生物可相容性(biocompatible)」係指在特定的應用中以適宜的宿主回應而執行的材料或裝置。例如，生物可相容性裝置對生物系統不具毒性或有害影響。
本文中使用的「塗層(coating)」係指處於薄形式的材料沉積物。在一些使用中，該用語將指稱實質上覆蓋基材表面的薄沉積物，該薄沉積物係形成於該基材上。在其他更專用的用途中，該用語可被用於描述在較小表面區域中的小型薄沉積物。
本文所使用的「功能化(functionalized)」係指使一層或裝置能夠執行一功能，包括例如賦能、啟動及/或控制。
遺傳的易患肺癌體質及環境因素
研究顯示，發生肺癌的顯著發生率可經模型化為一個體之遺傳易患病體質與個體曝露至各種環境因素的量及性質之間的一交互作用。舉例而言，與許多個體罹患肺癌有關之當今最大的環境因素之一係其等吸食菸草製品。然而，俗知的軼事性證據存在下列例子：一生大量吸食菸草製品但從未罹患肺癌的個體以及本身從未吸菸卻依然罹患肺癌的個體。因此，針對罹患肺癌的一些部分，一模型100(例如圖1所描繪者)可係適宜的。如圖1所繪示，可跨曝露至環境因子130之維度對一個體發展肺癌的傾向性140於例如一作為例示的50%概率位準150處將一個體罹患肺癌的概率繪製為一線。在該線上方的移動可增加肺癌110的概率，而在該線下方的移動可增加非肺癌120的概率。因此，隨著關於基因突變及遺傳得到的基因異常可如何創造易患肺癌體質之知識的發展，可開發可允許個體監測其等至各種環境因子之曝露的對策及儀器。因此，當患者的病史及體格引領內科醫師執行基因檢測以評定其遺傳易患病體質時，患者可得知自身對罹患肺癌具有升高的或甚至高位準的「傾向性(propensity)」或易患病體質。在模型100中，具有升高的或高傾向性的患者針對其發展肺癌的概率將具有如圖表右手邊處所繪示的一輪廓。因此，若患者可最小化或消除其至重要環境因子的曝露，則該患者可明顯提升不罹患肺癌的概率。因此，投資感測設備以及努力控制經感測到的曝露可創造出具顯著提升的成果。
在某些已知的基因中可存在眾多關於遺傳傾向性之判定的變異。然而，此知識不斷提升，且本文之討論的精神意欲在新知識發展的同時於內在含括靈活採用的新知識。可給予關於對具有升高的或高的傾向性患者而言可係重要欲避免之重要環境因子的知識發展相同的靈活性。然而，可存在當前被懷疑為增加肺癌之遺傳傾向性的重 要基因變異。舉例而言，基因變異之已聚焦之重要領域的一者係具有歐洲背景之患者體內之基因位置5p15.33(TERT/CLPTM1L)、基因位置6p21.33(BAT3/MSH5)、及基因位置15q25.1(CHRNA5/CHRNA3/CHRNB4處的多型性變異。此外，基因位置22q12(10,11)及含有TP53-結合蛋白1基因之15q15.2基因座處之單核苷酸多型性(SNP)已與肺癌風險相關聯。在具有亞洲背景的患者體內，於基因位置13q12.12、22q12.2(15)、及3q28(16)處可存在三個額外的焦點易感性區域。鑒於吸菸係主要的肺癌風險因素，有若干證據線間接表明遺傳易感性調節此風險。從事歐洲癌症營養前瞻性調查(European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition(EPIC))的調查員已查明具有更常見的族群頻率之若干引起興趣的基因座。如前述的染色體15q25係含有數個菸鹼乙醯膽鹼受體之一基因座。此等研究的一些結果已顯示在前述5p15.33處之變體，其係含有hTERT及CLPTM1L基因3、染色體6 MHC區域1中之hMSH5、RAD52、及CDNK2A4的一區域。
在所述的此等遺傳基因座中，佔高比例的係亦顯示與一特定組織結構(MHC、CDKN2A、RAD52、hTERT)具關聯性的變體，其可間接表明組織亞型對肺癌而言可係重要的。如所述，可存在其他已知或尚未知曉的基因及變異，其等可使用基因檢測來探查以評定一個體罹患肺癌的傾向性。方法可探查此等不同的基因變異且係以一半定量方式，結果可用於將患者的風險輪廓分類成眾多階層(例如易患肺癌體質之低、升高、及高傾向性)。用以判定目標基因之基因座中的基因變異之商業上及科學上可使用的手段之任一者均可應用至來自患者之基因物質的樣本，以判定易患肺癌體質之風險的相對位準。
關於本發明之一系統可包括可針對肺癌之傾向風險測量或監測基因組資料的裝置。可使用用於執行基因擴增之一熱循環器處 理來自患者的一樣本，其中該基因擴增的結果係在用於判定患者的DNA序列的後續步驟中使用，以判定患者基因組之目標區域處的變異。可評定針對突變進行篩選的重要區域，以判定風險。
在類似模型中，用於監測患者環境的裝置(例如配備監測裝置的智慧型手機)可轉而包括執行監測的一應用程式，且亦包括跨一網際網路連結存取資料的能力。在一些實例中，患者可提交其基因材料的一樣本予一商業組織，該組織對患者的基因組之不同位置進行序列分析並將結果記錄在一資料庫中。該應用程式對資料可具有存取權或者可接收來自該商業組織的通訊，該組織存取資料並將關注的基因改造之識別傳遞至智慧型裝置上的該應用程式，其可基於經識別之基因改造來變更或增補其分析條件。在一些實例中，該商業組織或另一組織資料庫可包括一個體之家族健康史的態樣。若患者啟動適當的「選擇加入」手段以接收此類家族健康及基因組歷史，該智慧型手機應用程式亦可接收此類資料以集中其分析。在一實例中，一家族成員的記錄可指示一特定類型之癌症的發生，該族群分析可相關於對可藉由監測設備進行監測之特定環境因子及條件的敏感性。給定一特定敏感性，該分析裝置之資源可經優先化及/或專用於該特殊環境因子或條件的分析。
類似地，如圖1之例示性模型中所描繪者，可存在可與罹患肺癌之增加概率相關聯之眾多一般環境態樣及因子。由於用來測定傾向性之重要的基因變異之知識可增加，識別甚至進一步重要的環境因子的能力亦可增加。當前，可廣泛接受的是吸菸係對肺癌非常重要的一環境因子，若患者係一主要吸菸者以及曝露至二手菸之一個體則其可係重要的。
其他環境因子可包括曝露至氡氣。氡係由土壤、岩石、及水中之鈾的自然崩潰所生成，其最終可變成患者可曝露至之空氣的 部分。氡由於在世界許多區域中的普遍性而具有特殊重要性。舉例而言，在具有地下室的家中，長時間的氡汙染可造成健康風險。
在一些實例中，石棉及其他含纖維矽的化合物可係欲追蹤的重要環境因子。可係常見於工作場所的其他材料包括含有砷、鈹、鎘、鉻、及鎳的元素化合物。當發生於多種類型的曝露中時，許多此等環境因子的重要性可更為嚴重。
與柴油及其他化石燃料之燃燒有關的空氣汙染物以及其他化學物(例如雙(氯甲基)醚及多環芳香烴)亦可係增加發展肺癌之風險的重要環境因子。
在一些實例中，傳染因子(例如結核病)可係重要的環境曝露因子，其可增加罹患肺癌的概率。
曝露至許多不同元素組成物之小型微粒物質亦可係對患者而言為重要的環境曝露風險。可將顯示針對肺癌之增加的風險因素之此微粒物質概括成至少兩大類。PM2.5(於空氣中發現之大小係2.5微米或更小的微粒)及PM10(於空氣中發現之大小係10微米至2.5微米的微粒)係經測量的參數，其等可與肺癌發展的風險相關。風險因素對於不同類型的肺癌(例如鱗狀細胞及腺癌)可係類似的，且風險因素可基於患者的生活史(與患者是否係吸菸者、過去曾是吸菸者、或從未吸菸有關)來進行調節。
在各種類型的煙霧內可存在與罹患肺癌之風險有關的眾多因子。在各種類型之煙霧的成分中，甚至比微米級更精細的微粒可稱為奈米粒子且可係重要的風險因子。具有經工程設計奈米粒子之商業產品的開發係一新興的產品類型，其可改變接下來十年間與職業及個人曝露有關的態樣。眾多類型的感測器可能夠針對微粒及針對奈米級微粒進行監測，如將在稍後的段落中所討論者。奈米粒子的一獨特 特徵在於彼等具有非常大的表面積對質量比。因此，曝露至奈米粒子的效應與表面積之間的相關性可勝過與質量之相關性。
雖然沒有來自人體研究的流行病學證據可決定性地指明肺癌風險與奈米粒子曝露的關聯性，早前來自實驗毒性研究的證據可間接表明受關注的潛在原因。因此，為具有高易患肺癌體質之患者監測此類材料的方法可係審慎的。
例示性感測裝置
如已提及，可係有利的是監測關於人們，或者特別是具有高易患肺癌體質的人們，可呼吸之環境的空氣。參照圖2A，可進行監測之不同類型的環境之一概要係以例示性形式顯示。
個人可在住所202中花費相當可觀部分的時間。因此，各種房間可配備各種感測設備(例如微粒監測器、特定化學物監測器、放射線監測器(例如用於氡者)、生物感測器、及可對各種類型之化學物及微粒形式敏感的廣效監測器)。此等類型的感測器係在後續段落中以更詳細的形式描述。房子裡的不同房間可具有經定位之此等類型之感測器的一或多者。臥室、廚房、及客廳可提供感測的焦點位置，但其他地點(例如地下室及/或車庫中)重要性亦上升。
個人可花時間在外界環境203中。外界環境203可包括不在家中或工作場所的侷限空間，且因此可包括例如汽車的內部空間。此外，外部環境(諸如公園、步行路徑、庭院、露臺、及類似者)可係時常出入的地點，其中的空氣品質對具有易患肺癌體質之患者而言可係重要的。市政當局及國家機關可建立區域性監測站，以用於不同種類的感測(包括微粒物質及空氣汙染的化學性質)。在一些實例中，此類監測之即時或近乎即時的感測輸出可經由傳遞手段(例如網際網路及無線通訊)來傳達。所謂的「智慧城市(Smart City)」可具有部署 於都會區中的複數個感測器，其中感測器充當物聯網(IoT)裝置，其等具有可再充電的小型電源、感測構件、及與網際網路或其他網路介接的一通訊能力。在一些實例中，根據本發明之一方法可包括設備及演算法，其等存取含有關於外部空氣環境之品質測量的網際網路分散式資料庫。在個人規模上可係地理上分開之一些感測器的結果仍可使用以將經區域平均之曝露估計值內插至可受到肺癌患者或具有升高的或高的易患肺癌體質之患者擔憂的各種環境因子。
複數個感測器之間的通訊可能夠形成為不同類型的網路拓樸。在一些實例中，可將具有通訊能力之複數個大多固定的感測器配置成無線網狀網路。在一些實例中，固定的網路節點可與無線節點交互作用以形成一複合的網路拓樸。各種分散式感測器可用於監測環境條件，同時參與在彼等之中形成強健的容錯網路，其中資料通訊可經促成且使其非常有效率。因此，分散至大致固定且適度稠密之地點的環境監測感測器系統之一系統可形成一網狀網路基礎，其可支援進入該網狀環境的其他行動節點。因此，配戴可聯結至局部環境感測網狀網路之監測裝置的患者可能夠聯結至感測系統同時本身亦提供資料。分散於眾多患者/使用者之中的系統可同樣地參與無線網狀形式網路或與無線網狀形式網路組合。
如先前所述之本身被包含的外部環境(諸如汽車)可具有內部感測器，其等監測被包含環境內的空氣品質。在一些實例中，汽車裝置可具有合併的智慧型裝置，其等可與網際網路介接並存取關於由感測裝置所測量之環境空氣品質的資訊。當易患病體質之患者自一處轉移至另一處時，所得之資料庫內插值可使用以計畫及施行針對易患病體質之患者的路線決定。在一些實例中，彼等能夠警告患者所計畫的路線終點站係經預測欲經歷增加位準之一關注的環境因子。此類資訊對改變經計畫的運輸係有用的。在一些實例中，患者可例如經 由一內部停車庫來遞送至一終點站。在其他實例中，患者可不完全行進至終點站。且在其他實例中，患者可採用一些空氣淨化對策(諸如微粒過濾器及化學物/吸收劑材料過濾器)。在更進一步的實例中，患者基於一封閉環境中之感測器或區域感測器網路之經估計曝露可在患者的一資料庫中經關聯作為一積累的曝露估計。在一些實例中，可在個體於各處移動時追蹤彼等之地理位置的裝置可用於在患者移動通過一區域時提供準確度提升的區域估計曝露。
再次參照圖2A，一個體的工作場所204可具有監測系統，該等監測系統係為了監測針對該地點的所有利害關係人之空間的目的而部署，或者在一些實例中，用以監測針對具有升高的易患肺癌體質之個體的空間。建築物可配備各種感測設備(例如微粒監測器、特定化學物監測器、放射線監測器(例如用於氡者)、生物感測器、及可對各種類型之化學物及微粒形式敏感的廣效監測器)。此外，在工作場所中，可存在針對某些類型的材料(諸如一揮發性有機碳氣體)、許多形式的微粒、及氣溶膠化含金屬化合物之高出許多的曝露可能性。可依特性安裝已經過訓練之用以檢測被帶到工作場所或可能是在工作場所中所發生之程序的副產品之化學物的感測器。
在幾乎全部的此等環境以及任何可處於此等類型的環境間之介面上的其他者之中，患者可採用個人化感測設備201。如非限制性實例，可存在具有內含感測器之眾多類型的設備，且該等設備係藉由呈一可配戴感測器(諸如智慧型手錶)或藉由與使用者會傾向於帶在身上的電器(諸如行動電話)相關聯之任一者來與使用者相關聯。個人感測器可配備各種感測設備(例如微粒監測器、特定化學物監測器、放射線監測器(例如用於氡者)、生物感測器、及可對各種類型之化學物及微粒形式敏感的廣效監測器)。在一些實例中，一感測裝置可包括一些此等不同的感測能力。在一些其他實例中，複數個裝置可使 用以執行不同的感測任務。個人化感測設備201可經選擇或針對非特定感測設備進行「訓練」，以用幾乎即時的方式監測患者附近的環境。
在一些實例中，該監測設備可包含複數個非特定化學感測器，其等係連結至用於型樣辨識與即時計算之一神經網路。人工神經網路(ANN)或連結機制系統係由構成動物大腦之生物神經網路所啟發的運算系統。此類系統藉由考慮實例來學習(逐步提升其等之能力)做任務，大致上無特定任務程式設計。舉例而言，在影像辨識中，彼等可藉由分析已經手動標示為「貓」或「非貓」之實例影像以及使用分析結果來識別其他影像中的貓而學習識別含有貓的影像。已發現彼等大多數使用於難以以使用規則型程式設計之一傳統電腦演算法表述的應用中。如本文所用之一神經網路(其等在不涉及生物神經元時亦可稱為一人工神經網路)係基於稱為人工神經元之連結單元的一集合。連結單元之間的連結可稱為突觸，且彼等可用於自第一神經元傳輸一信號至另一神經元。接收神經元可處理該(等)信號，並接著向連結至其的下游神經元發出信號。神經元可具有經定義的「狀態(state)」。狀態可藉由一般可表示為介於0與1之間的一值來表示。當一突觸及神經元的系統發生學習時，一神經元經給定的加權因素可改變。藉由改變加權，系統可調整向下游傳達之一信號的強度。
一深層神經網路係一人工神經網路，其在輸入層與輸出層之間具有多個隱藏層。深層神經網路可模型化可關於非特定感測器陣列在分析物之組合存在於環境中時具體所產生之信號的複雜非線性關係。一深層神經網路可在感測器陣列上使用，並可創造產生模型的架構，該等模型用於針對不同分析物組合之信號型樣的複雜疊加，該深層神經網路隨時間提升準確度或「學習」。一深層神經網的外加層可致能來自下部層之特徵的組成，潛在地以少於以類似方式執行之一淺層神經網路的單元模型化複雜的資料。在仍有進一步的實例中，可包 含小至五十萬位元組之記憶體的小型深層神經網路可用於一嵌入式系統，其包含一深層神經網路以即時辨識化學物陣列的型樣以及以可併入可攜式智慧型裝置或生物醫學裝置中之小形狀因數檢測多組件系統。可以分析物的標準混合訓練具有神經網路處理組件之一感測裝置，以創造可迅速起作用或可即時起作用之一準確的感測裝置。
在一些實例中，個人化感測設備201可連接至能夠以演算法處理與感測設備相關聯之資料的裝置。可以警告觸發位準來致能裝置，使得當一感測裝置開始見到對一受監測之環境因子之一升高的回應時，其可向使用者傳達採取行動的需求。向使用者傳達的手段可包括任何標準通訊協定，在非限制性意義上包括一警報器、蜂鳴器、振動或可見的螢幕顯示，其等警示患者促使他或她採取行動的一環境條件。如非限制性實例，行動可包括撤離該地點或配戴一件保護性服飾。在一些實例中，經連接的裝置可維持一資料庫，其記錄各種感測器輸出連同一時間日期戳記。可以各種方式總合所記錄的資料，其可支持關於患者治療的決定。在一些實例中，升高的曝露事件或隨時間整合的曝露量或組合式曝露(其中多於一種經感測的曝露同時發生)的證據可使用以提高篩檢協定(例如x光分析、血液監測、或針對具有高或升高的易患肺癌體質之患者在醫療上適當的篩檢之其他此類實例)。
個體感測實例
參照圖2B，所描繪者係眾多個人化感測設備實例之一例示性圖解。圖解內所包括的係眾多裝置，該等裝置可使用以感測對環境因子的曝露。在一些其他裝置中，目的可係用以針對所聚焦之環境因子或者此類所聚焦的環境因子之代謝產物於體內之證據監測患者 系統。在仍有進一步的裝置中，監測系統的一些之目的可係用以感測可與肺癌疾病狀態之存在相關之生物標記的存在。
裝置的一些者可以可指示患者是否已曝露至關注的病原體之一方式操作。在一非限制性意義上，結核病可係一病原體實例，在一些受感染的個體中，其與肺癌具有潛在的成因關係。可感測曝露至結核病之存在(或許甚至在感染發生前)的裝置可具有重要性。在一些其他實例中，可指示感染狀態之生物特徵資訊(例如溫度、減弱或「嘈雜(noisy)」的呼吸、或其他此類度量)可係有用的。
仍有進一步的裝置可記錄生物特徵資料，其可使用以在一曝露事件期間連接患者的生理狀態。舉例而言，脈搏率、呼吸速率、呼吸量、及血壓可係有用的生物特徵，以了解患者可曝露至之一環境因子的吸入性質。
可存在可個別使用或組合使用之眾多類型的生物醫學相關感測技術，以執行與本發明一致之一個體的感測。再次參照圖2B，可看到眾多例示性類型生物醫學裝置的概述。各種眼用裝置200(諸如隱形眼鏡、眼內裝置、淚管塞、及類似者)可執行各種感測功能，包括分析眼部環境中之生物流體中之分析物。淚液流體可含有由個體之身體所貢獻的化學物及材料，但彼等亦顯著曝露至個體之環境，並可含有持續一段時間的歷史曝露記錄。
隱形眼鏡210亦可用於讀取及量化來自可經植入至眼部組織中的感測裝置之結果。
植入至器官中之植入物205可包括腦植入物、心臟植入物、心律調節器及經植入至使用者器官中之其他植入物。這些植入物能夠直接感測或間接感測使用者的細胞組織層或與使用者的細胞組織層接觸之流體。一專用類型係參照一肺植入物295來描述，如後續更詳細討論者。
在其他實例中，一生物醫學感測裝置可係一耳感測器220。耳感測器220可作為例如一紅外線信號來間接感測一生物特徵，諸如溫度。耳感測器220亦能夠量化其他生物特徵，諸如血氧濃度感測、分析物感測、與生物有機體感測、及其他此類感測。彼等亦可使用以感測來自個體的化學排放物以及個體之空間中的環境化學物與材料。一些生物特徵在檢測一個體於其環境中之生物群落上的侵襲及攻擊中可具有潛在的診斷關聯性，或者生物特徵對疾病狀態可具有診斷關聯性。
一牙齒感測器230可用以感測各式各樣不同類型生物特徵資料。感測器230可探測口腔中之流體以探測來自食物之生物分子及化學物種、以及受不同種類之環境曝露影響之生物流體。感測器230亦可探測以進行各種類型間接測量，在一非限制性觀點中，包括環境中之壓力、溫度、流動及聲音，其等可能與生物特徵直接或間接相關(諸如體溫，呼吸的速率，持續時間，強度及類似者)。此外，牙齒感測器230可用以在吸入及呼出兩者期間感測生物特徵資料。此一牙齒感測器可包含非特定感測器，其等對取得自感測器的資料具有基於神經網之控制及/或分析。在一些實例中，一化學分離透膜可允許揮發性有機化合物傳入一感測器中同時將水基液體排除在外。具有微孔以允許氣體滲透之以經設計之嵌段共聚物組合製成之基於具有固有微孔性之聚合物(PIM-1)的透膜可提供實例。其他實例可包括具有固有孔隙度之聚合物(諸如，作為實例之聚乙炔、氟化聚合物、聚降莰烷、及聚醯亞胺)。
血管進出口感測器240可用以感測在一血流內之各種態樣。一些實例可包括神經元蛋白質或其他荷爾蒙或抗體，其等可在肺癌的早期階段期間表露及可關於伴腫瘤症候群。任何與可含有可在肺癌的早期階段期間表露之此等神經元蛋白質或其他荷爾蒙或抗體之體 液交互作用的感測實例可以此方式操作，且此類實例並非意欲受限於血管進出口感測器240。具有血管進出口感測器240之其他感測實例可係氧監測或其他化學物監測。可在血管進出口處監測其他生物特徵，以非限制性實例來說，諸如血壓或脈搏。
一些生物特徵感測器可係可配戴式感測器250。一可配戴式感測器250可間接測量各種生物特徵以及環境中的化學物及材料以及由個體所排放者。一眾所周知的實例係用於囊腫纖維化(一種非常嚴重的肺病)之汗水氯化物測定。在此測定中，自個體收集汗水，並針對某些生物標記進行檢測。更具體地，檢驗位於染色體7之長臂(7q31.2)上的囊腫纖維化跨膜傳導調節因子(CFTR)基因。在一些實例中，感測元件可獨立於使用者之任何身體組織或體液。此一感測元件可監測關於使用者整個身體的生物特徵或者個體之化學物及微粒環境。在一些實例中，此類裝置之內可具有地理定位裝置，其等可含有個體隨時間所處之處的一記錄。此類資訊可與外部資料庫中的資料媒合以推斷個體的曝露位準。其他可配戴式感測器可直接或間接感測或探測使用者的細胞組織層，以非限制性實例來說，其可允許測量溫度、氧合量及汗的化學分析。在一些實例中，可配戴式感測器250可採取衣物或飾品之形式或併入至衣物或飾品中。在其他實例中，可配戴式感測器250可附接至衣物或飾品。
生物特徵感測器之各種實例可併入至皮下感測器260中，其中外科程序可將具有感測器之生物醫學裝置置放在使用者之表皮層下方。皮下感測器260可對直接接觸至組織層或組織間液敏感。皮下感測器260能夠分析各種分析物，例如使用本文中前述之技術。亦可測量物理參數，諸如溫度、壓力及其他此類物理上相關之生物特徵參數。
感測器可併入至各種種類血管支架或胃腸支架中形成一支架感測器270。因此，支架感測器270能夠執行各種化學物種之感測。併入在血管內之支架感測器270亦能夠特性化及測量各種類型物理參數。例如，一血管形式之支架感測器270能夠測量在心臟泵送循環期間血管內之壓力，用於血管壓力之生理相關判定。可有此一壓力感測器可搭配小壓電感測器、彈性感測器及其他此類感測器起作用的許多方式。除直接監測在血流內之壓力外，亦可有可直接在血流內監測之許多物理參數。亦可監測可與肺癌狀態相關之如先前已提及之包括荷爾蒙的化學物。
一藥丸形式生物特徵感測器(諸如一可吞嚥藥丸290)可使用以提供生物特徵回饋，並可感測個體內之單純的化學物及生物化學物。在一些實例中，該可吞嚥藥丸可併入藥品組分。在其他實例中，可吞嚥藥丸290可單純含有各種種類生物特徵感測器。可吞嚥藥丸290可執行其併入之胃腸液之分析物測量。另外，舉可執行之物理測量之一非限制性實例，藥丸可提供中心核心溫度測量。藥丸通過使用者消化道的移動速率亦可提供生物特徵相關之額外資訊。在一些實例中，分析物感測器能夠提供關於進食量及營養態樣之測量。由於所吸入的化學物及微粒物質穿過口部、咽喉、及喉頭，一些曝露記錄可透過唾液行進進入胃腸道，此一感測器可在其中記錄彼等之存在。
可使用一繃帶形式感測器280以執行生物特徵及環境感測。在一些實例中，繃帶形式感測器280可相似於一可配戴式感測器250，並且執行有關皮膚環境中之化學物(包括汗態樣)之測量，以及伴隨而來的化學物及材料之曝露分析。繃帶形式感測器280亦可執行物理測量。在一些特殊實例中，繃帶可在使用者之各種種類傷口之鄰近處，並且在該區域中的化學測量及物理測量可具有關於痊癒之特定 目的。在其他實例中，繃帶感測器280可係用於納含一環境曝露感測器的實用形狀因數或環境控制區域。
如上文所述，一生物特徵感測器可併入在一肺植入物295內。在其中肺植入物可具有一主動或被動(感測)作用(role)的一些實例中，可使肺植入物在使用者的肺上皮組織中。併入肺植入物295內之生物特徵感測器可容許化學監測及物理監測。在一些實例中，肺植入物295可使用以感測肺癌類型的生物標記。在一替代意義上，肺植入物295可給予直接監測用自己的方式到達肺組織之環境化學物、微粒、及其他材料的手段。
圖2B中描繪之生物特徵感測器類型可表示可與本發明一致的例示性類型感測器。然而，可有許多可與本發明一致的其他類型感測器。另外，可有組合關於圖2B所論述之可係相關之一些或所有功能態樣的感測器之實例。本發明非意欲限於圖2B中提供之彼等實例。重要的是要注意，各種感測器繪示在某些部位，但是取決於具體應用態樣，感測器可位在身體上之任何部位。
非特定化學物及材料感測器
已開發一類感測裝置，其等以非特定方式感測化學物的存在。可存在一些實現此感測的手段。在一實例中，一組經定形狀的石英晶體係以不同物質(諸如，作為非限制性實例之聚合物、單層無機材料、及生物抗體)塗布。此等不同物質對彼等之環境中的分子將具有獨特的鍵結態樣。且在抗體的情況下，可係相對專一於具有某些形狀的生物材料。感測器之環境中的分子可吸附至晶體表面上，並找到彼等可安頓的一結合位置。在晶體之表面層上的許多經鍵結分子的存在改變石英晶體將振盪的共振頻率。藉由迫使石英感測器進入振盪，可測量晶體的共振頻率偏移，且物理原理允許計算出晶體之質量變化 的相對計算。不同分子可以不同但獨特的方式黏附至各種塗層。不同特性允許不同晶體之一集合具有辨別不同分子的能力，特別是在彼等跨不同的表面類型具有顯著不同的特性時。
重要的是請注意，許多不同類型的化學感測器係已知的。舉例而言，質譜儀及氣相色譜儀可調適於根據本發明之使用。
參照圖3A，所繪示者係組裝成一「晶片」形式300之三十或更多個晶體之一例示性集合，其具有電氣接觸以針對來自氣相之不同量的材料吸收度探測及測量晶體的頻率差。一共用或接地連接310可連接一第一晶體321的一側，第一晶體可具有一第二連接320以跨第一晶體321施加電信號以探測其特性。一第二晶體331可使用共用接地連接310以電氣連接晶體之一側，並使用與第二晶體分開的一第二接觸330以在曝露至一空氣樣本的同時記錄第二晶體之特性。
當欲使用「晶片」300時，其可曝露至自晶體之任一者之表面釋放任何分子的手段。在一非限制性實例中，晶體可經電加熱以釋放分子。在一些實例中，感測裝置可包含兩組晶片，其中一者係使用以吸收及分析氣體樣本，且另一者可經隔絕使免於取樣以便其可經加熱以清除感測表面。在感測器冷卻至一操作溫度後，感測器可開始探測空氣環境，且分子可吸收至不同晶體表面上，並隨時間登記不同的吸收信號。參照圖3B，可顯示350圖3A中所描繪之三十二個不同晶體之例示性回應之一集合，其顯示針對不同晶體類型之各者之經計算的質量增加率。例示性第一晶體類型可具有描繪於322處之一第一質量增加率，其中第二晶體可具有332處所描繪的結果。圖3B中之結果可指示不同濃度下之一些不同的氣體物種可吸收至晶體陣列上。在探用一檢測陣列之一些實例中，其最終可被其所曝露至之材料「弄髒(fouled)」，無論是計畫中的分析物或環境中的其他分子或物種。因此，可存在單次使用之設備於其中可係所欲的情況。因此，可以各種 方式實現分析解決方案，包括實現為經組態用於一次性使用之囊封式感測器之一拋棄式陣列或者在一或多次使用後可予以清潔的一拋棄式陣列。
晶體陣列可在已知氣體物種之已知濃度上經「訓練(trained)」，以找出針對不同感測器之各者的不同回應，該等回應可儲存於一資料庫中。演算法可使用此等經訓練的回應以分析非特定感測器對空氣樣本的動態回應，並以數學方式提取出存在於空氣中之最高或然率氣體。該技術尤可針對下列條件良好地作用：其中少量的周圍氣體在一特定時間起變化或者當僅有少許氣體存在時。
在一例示性意義上，曝露至一氣體集合之一感測器組合的數學可描繪如下。在感測器陣列於其中表現出具有線性回應曲線，且亦展示對分析物混合物之附加回應的條件下，則一特定感測器對具有 m 個分析物之一混合物的回應可經模型化為： 其中濃度(k)代表第k個分析物的濃度(「conc」)，且敏感性(k)代表第k個分析物在特定感測器部位上的敏感性(「Sen」)。n個感測器之一陣列的組合導出一線性方程式系統，其可表示為：
所得的方程式可使用以提取用於混合物中之未知數目的分析物之預期濃度的關係。在許多類型的分析中，較大量的感測器增 加所提取之結果的準確度，尤其當感測元件跨混合物中存在的氣體產生顯著不同的回應時。樣本中的氣體數越多，可經計算之回應的準確度越低亦可為真。
可存在一些不同類型的感測元件，其等可經配製以創造出大量感測元件的非特定感測陣列。在一些實例中，基於聚合物之感測元件可各自以不同化合物摻雜，該等不同化合物修改聚合物表面以對分析物具有不同的吸收性質。對此等類型之基於聚合物的感測器而言，小陣列系統中的大量元件可使用積體電路的加工設備來形成。在一些實例中，感測器在分子結合至彼等之表面時可發生的介電常數或有效介電厚度的變化可作為探測元件之電容性質的變化來進行感測。舉例而言，基於奈米片之場效生物感測器可利用以檢測癌症標記蛋白質。有關於此，至不同地配製之表面層(其等可以不同材料塗布或可具有經植入至聚合物感測結構中之各種類型的「摻雜物(dopant)」)的不同結合一經曝露便可在探測元件的電容性質中創造出不同變化。
另一類型的感測元件可使用奈米碳管尖端來形成。該等尖端可電氣連接至一電壓源，該電壓源使尖端的電壓斜升以在尖端的鄰近處形成電場，並特徵化氣相中的分子崩潰特性。可存在其他類型的感測器陣列，其等可經配製以提供小型低成本、可再用感測模組，其等如先前已描述可使用於各種環境感測用途。此等類型的一些感測器亦能夠特徵化微粒物質，特別是存在於一氣體樣本中的奈米微粒。
微粒及粉塵感測器
具有升高的或高的易罹患肺癌體質的患者可監測及控制至他或她的環境中之微粒的曝露。對最小微粒(諸如奈米微粒)之一些而言，非特定化學物及材料感測器的一些可對此類奈米微粒至其表 面的結合敏感，並能夠檢測其等之存在。通常，其他類型的檢測器可用於檢測微粒位準。參照圖4，所繪示者係一例示性微粒監測設備。在一透明管400中引導一光束至一空氣流430，該透明管將空氣流集中至一侷限區域中。空氣流中的微粒(諸如微粒440)流入侷限區域中，其中來自一雷射光源410之一雷射光束420撞擊一微粒且由該微粒散射470。當光束路徑中無微粒存在時，則光將繼續前進通過透明管400且係由光束止擋460吸收。因此，僅經散射470的光將掠過光束止擋460至一光檢測器450上。在一些實例中，光檢測器450將具有多個隔離感測區域，其等可區分可由微粒感測器使用以估計正在散射光之微粒的相對大小之散射角度的一弧形，因為散射角度可隨微粒之大小而變動。
一光散射粒子計數器可形成為一小型可攜式感測裝置，其可係一可配戴裝置。此一裝置之最大的能量損耗可係合併一泵浦系統或其他空氣流系統，需要該泵浦系統或其他空氣流系統以移動各種微粒通過感測區域。對一可配戴裝置而言，此一電源可由一電池組來提供。
在一些實例中，一光散射粒子計數器可以固定方式安裝於一特定地點。感測器可透過網際網路連接在一自主基礎上提供感測器資料至資料庫。在一些實例中，可將一粒子感測器放置於工作場所中接近具有升高的或高的易罹患肺癌體質的患者處。同樣地，一粒子感測器亦可放置於一家中地點內。
當一可配戴或固定式安裝的粒子計數器檢測到一升高位準的微粒物質時，其可發出可聽見的警報聲。在一些實例中，感測器可透過網際網路連接將其感測位準傳達至伺服器。軟體演算法可使用以處理感測器資料，且在一些實例中能夠查明患者的位置。若患者在檢測到升高微粒期間位於一感測器周圍的一區域中，則可與使用者之 一裝置(諸如在一非限制性意義上，一行動電話或智慧型手機)進行通訊。易患病體質患者可基於空氣中檢測到升高微粒位準而採取保護行動(諸如藉由配戴如過濾口罩之保護性服飾)。在一些實例中，當檢測到一升高位準的微粒物質時，使用者可離開一地點或避免前往一地點。藉由採取此類行動，易患病體質患者可降低對環境因子的累加曝露，其可轉而降低患者罹患肺癌的風險位準。
與患者之一已知地點相關的檢測位準亦可傳達至資料庫，資料庫可儲存此等曝露事件的記錄。累加曝露值及曝露事件的細節可由醫療專業人士使用以促使預防動作(諸如曝露至環境因子之患者的增強篩檢)。
化學特定及分析感測器
在一些使用環境中，化學特定感測器或尖端分析感測器之使用可使用以檢測已知與罹患肺癌之增加風險有關的化學物。一些化學特定感測器可使用微流體處理裝置來執行化學或電化學感測技術以調查空氣樣本，以用於針對易患病風險體質患者之增加風險定量分析包括關注之特定氣體之存在氣體。基於化學選擇性場效電晶體之感測器對氣體或液體樣本中之經選擇化學物的存在可提供選擇性回應。基於場效電晶體的電子感測器可提供一有效率且潛在性低成本的感測器基礎，其可對各種化學物及生物分析物分類敏感。包含奈米結構化半導體之具有主動通道的一類場效電晶體提供特別敏感而有效之基於場效電晶體的電子感測器。基於一維矽奈米線及奈米碳管及二維石墨烯與其衍生物之版本係電子感測器中最被看好的通道材料之一。氣體分子在場效電晶體之通道區上的吸收度在場效電晶體陣列之通道導電性中產生可再現偏移。可藉由對通道區材料進行各種處理以行化學轉換、物理轉換、及類似者來功能化通道。氣體感測裝置中之一類似變 異可由功能化金屬氧化物半導體(MOS)感測器陣列而引發。電導性半導體金屬氧化物氣體感測器已經充分研究及特徵化，並組成用於本文之發明概念之一所欲的感測器類型。MOS感測器陣列在大氣條件下係氣體感測所欲者，歸因於生產過程中的低成本及靈活性以及其等在使用上的簡易性。MOS感測器陣列在眾多可行的應用領域中已展示能夠感測大量可檢測氣體。除了氣體感測材料的導電性變化以外，此反應之檢測可藉由測量電容、功函數、質量、光學特性、或由氣體/固體交互作用所釋放之反應能量的變化來執行。在一些實例中，閘極在其中經改質/處理/功能化以具有針對某些分子的親合性之一功能化MOS感測器陣列可操作以藉由此類經吸附氣體分子在功函數中的調節來感測其等的濃度。
在一些實例中，更尖端的化學物感測儀器可用於環境感測。例如氣相層析法/質譜分析法之技術可針對廣範圍的分析物提供高度準確且敏感的感測協定。可存在具有相對尖端的測試協定之提供分析結果的其他技術，諸如在非限制性意義上，可使用伏安法分析感測分析物之電化學感測器、用於檢測金屬成分之電感耦合電漿原子發射光譜分析(ICP_AAS)或質譜法(ICP_MS)、及各種光譜技術(諸如用於具體特徵化揮發性有機碳化合物之氣相層析紅外光譜法(GC-IR))。在此等實例的一些中，針對小形狀因數裝置的開發活動正在進行中，但通常此等尖端技術可具有相對較高的成本因素，且對經部署的感測裝置而言可具有較大的形狀因數。分析技術可特別適於區域空氣品質的感測，其結果可與資料庫共享並由軟體演算法存取，以在此一系統檢測到升高的化學物位準時提供通訊及警告至位於此系統之鄰近處的易患病體質患者。在一些實例中，可存在下列狀況：聚焦於受限的或單一的化學物種之專用化學感測器在其中可用於監測環境或分析患者之呼吸樣本之任一者。在一些實例中，基於小型紅外線之檢測器可經組 態以檢測一特定物種或特定氣體之一組合。一特定物種的紅外線訊跡可在特性頻率下以相對吸收率吸收光。針對某些物種組合，吸收光譜可有足夠的離散性以允許此等多個物種的定量分析。基於擴散控制電化學之感測器係另一實例，其中一分析系統可經組態以將準確感測大部分單一氣體系統作為目標。此類特定感測器之一組合可提供針對氣體物種之一特定組合的存在進行準確分析的手段。
生物標記/分析化學
一般而言，生物標記(biomarker或biological marker)係指一些生物狀態或條件之可測量指標。偶爾，用語「生物標記」亦用來指物質，該物質之存在指示活機體之存在。進一步，已知的是生命形式使獨特化學物(包括DNA)脫落至環境中，作為存在於特定地點的證據。生物標記時常被測量及評估以審查正常生物程序、致病程序或對治療性介入(therapeutic intervention)的藥理回應。總體來看，這些生物標記可顯露對預防及治療疾病以及維護健康及健全至關重要的大量資訊。
可利用經組態以分析生物標記之生物醫學裝置，以迅速且精確地顯露某人的正常人體機能，並評定該人是否維持健康生活型態，或是否需要變更生活型態以避免身體不適或生病。生物醫學裝置可經組態以讀取及分析蛋白質、細菌、病毒、溫度變化、pH變化、代謝物、電解質，及診斷醫療及分析化學中使用的其他此類分析物。如本文中所使用，使用生物醫學裝置來分析生物標記的技術可用於監測患者之生物群落中的變化，其可指示罹患肺癌的早期或先行階段。該等技術亦可探測一傳染因子(特別是肺的傳染因子)的存在，該傳染因子可增加罹患肺癌的概率。如先前所述，非特定感測器協定及裝置 的一些可以抗體或其他生物分子塗布，其可在一病原體接觸到裝置表面時允許感測裝置中之一信號變化。
用於分析物分析之以螢光為基礎之探針元件
使用以螢光為基礎之分析技術可檢測及分析多種類型之分析物。這些技術之一子集合(subset)涉及來自分析物本身之直接螢光發射。一組更通用之技術係關於螢光探針，螢光探針具有結合至分析物分子之成分且以此方式改變螢光訊跡(fluorescence signature)。例如於螢光共振能量轉移(FRET)中，探針經組態為具有兩個螢光團之組合，該等螢光團可化學附接至交互作用蛋白質。螢光團彼此之距離會影響自其發出螢光信號之效率。
螢光團之一者可吸收一激發照射信號並且可在其他螢光團中共振轉移該激發至電子狀態。分析物與該經附接之交互作用蛋白質之結合可能會干擾幾何，並造成來自該螢光團對之螢光發射的變化。結合部位可經基因編程至交互作用蛋白質之中，例如對葡萄糖敏感之結合部位可經編程。於一些案例中，所形成之部位可能對所欲樣本之組織間液中的其他組分較不敏感或完全不敏感。
分析物與FRET探針之結合可產生一對葡萄糖濃度敏感之螢光信號。在一些例示性實施例中，以FRET為基礎之探針可對低至10uM濃度的葡萄糖敏感並且可對高達數百微莫耳濃度敏感。多種FRET探針可經基因設計及形成。所產生之探針可經組態為可協助個體之組織間液分析之結構。替代地，一感測裝置可對空氣呈現一透膜，其允許分析物擴散通過該透膜並進入含有FRET探針的一流體層。以不同方式調諧之FRET探針的一陣列可提供靈活但特定的感測，其能夠用於範圍自生物分子至關注的環境分子之一些類型的分析物。
在一些例示性實施例中，探針可被放置於可被組織間液(當位於患者體內)或環繞FRET探針之分析裝置之流體之任一者滲透的一材料基質內。舉例而言，不同的FRET探針可組裝成水凝膠結構。在一些例示性實施例中，這些水凝膠探針可被包括於眼用隱形眼鏡之以水凝膠為基礎的處理中，其包括之方式使得當配戴於眼睛上時探針可駐存在於浸沒於淚液中之水凝膠囊封中。在其他例示性實施例中，探針可被插入緊臨鞏膜上之眼部組織。一包含螢光發射性分析物敏感探針之水凝膠基質可被置放於與含有分析物之體液接觸之多個位置。由於眼睛曝露至環境，對所配戴之隱形眼鏡而言可係可行的是針對患者的環境提供監測能力。在其他實例中，具有嵌入式FRET探針之水凝膠可常駐於一感測器裝置中，該感測器裝置含有必須的螢光光源及檢測器以讀出來自可以一陣列格式組裝之FRET探針的信號。
在易患病體質患者體內之一眼用感測器的一實例中，螢光探針可與靠近鞏膜之眼部區域的組織間液接觸。在探針於其中以侵入性埋入之此等情況下，一感測裝置可自眼睛外部位置(例如自眼用鏡片或拿至接近眼睛位置之手持式裝置)提供入射至螢光探針之輻射信號。FRET探針可經工程處理以對可如先前所述指示肺癌生長之蛋白質及荷爾蒙敏感。
在其他例示性實施例中，探針可被埋入一眼用鏡片內而接近一螢光感測裝置，該螢光感測裝置亦被埋入眼用鏡片之內。在一些例示性實施例中，一水凝膠裙件可囊封具有螢光檢測器之眼用插件以及以FRET為基礎之分析物探針。可找到對在生物醫學裝置中使用螢光檢測器的進一步實現，如2013年8月28日申請之美國專利申請案第14/011,902號中所闡述，該案以引用方式併入本文中。
在一些實例中，一非特定化學檢測器可以基於螢光之分析為基礎來成型。分析裝置可經組態以與患者呼吸中的氣態化學物交 互作用。當呼吸時，可包括成打不同感測器「點(spot)」之一感測器板可與患者呼吸中的各種氣體交互作用。測試設備可接著特徵化其螢光光譜。很像其他非特性感測器，探針可經「訓練」以針對不同分析物得到獨特的光譜回應，且之後此等特性結果可經彙編成一資料庫，其係用於分析重疊結果。
在一些實例中，分析物的絕對位準可僅形成一個用於判定一關注物的基礎。替代地或除了將測量與一預定或絕對臨限進行比較以外，可建立用於健康患者的一基線，且檢測器可用於檢測自此基線的變化。測量隨時間之一變化可發出一條件之途徑將無可避免地超過臨限的信號，且檢測時間相依的變化可提供較早的檢測效力。亦係可行的是一系列疾病狀態及附隨的分析物產生可依據疾病的確切狀態而變化。在此類情況下，非可行的是判定一完全有效的臨限行動值，因此使用來自用於一給定個體之一基線值的變化可係檢測及主動治療之一有效方法。
各種類型的非特定感測器可經組態成一陣列，其可使用以感測周圍的化學組成物。自一健康視角可感測之一明顯重要類型的周圍環境可係患者的呼吸。患者的呼吸可含有不同化學組分之一大陣列，在非限制性實例中包括2-乙基己醇、3-甲基己烷、5-乙基-3-甲基辛烷、丙酮、乙醇、乙酸乙酯、乙基苯、異壬烷、異戊二烯、壬醛、苯乙烯、甲苯、及十一烷。對各種疾病而言，此等化學物的相對位準可顯著不同。檢測此等成分及監測一患者呼吸樣本中之化學物組合的能力可了解患者體內可發生的疾病狀態。舉例而言，研究肺癌患者的呼吸顯示此等患者的呼吸含有顯著位準的一些此等化學物。在實例中，一般而言存在的化學物可包括：2-乙基己醇；3-甲基己烷；乙醇；異壬烷；異戊二烯；壬醛；苯乙烯；及甲苯。其他重要的分析物可以低於此等實例的位準存在。
已展示一癌症相關氣體檢測器可以一相對小(約50毫米直徑)的圓形板組裝。在板上係敏感點以形成一螢光交叉回應感測器陣列。感測器可由具有環繞感測器邊緣定位之成打的化學回應點之一拋棄式陣列構成。接著可以不同的敏感合成化合物樣本填充該等點。此一螢光交叉回應陣列與特定分析物或揮發性有機化合物氣體之交互作用可導致該等點之螢光特性中的特性偏移。藉由在反應前後收集感測器陣列的螢光發射光譜，可得到一資料集，可跨一已知分析物資料庫分析該資料集以判定可解釋成打的測試部位之螢光回應中的偏移之最適配的化學物組合。以此等原理為基礎的探針可經成型為各種形狀因數，其可與患者的呼吸交互作用。
具有事件顯色機構之感測裝置
檢測分析物之另一方法可係一被動顯色方案，其中分析物可嚴密結合至一反應性化合物，導致可指示一特定分析物存在之一色變。此類探針可配製成單獨的感測元件，其等使用光譜儀以檢測顯色方案中的變化。在其他實例中，顯色可作為易患病風險體質肺癌患者視覺上可看見之一信號來進行檢測。在下列段落中，所述者係隱形眼鏡中之此一視覺方案的說明，其中鏡片的光學區可至少部分地改變顏色。須注意各種顯色技術的使用可替代地設置成可攜式感測器，其等具有或不具有不同種類的光譜讀數，且並非配戴於眼睛上。
在繼續進行一眼用實例的過程中，一事件顯色機構可包含一反應性混合物，反應性混合物例如可諸如透過熱成型技術而添加至眼用裝置之剛性插件、印刷在眼用裝置之剛性插件上，或埋置在眼用裝置之剛性插件中。替代地，該事件顯色機構可不需要一剛性插件，而是替代地可位於一水凝膠部分上或在一水凝膠部分內，例如，透過使用印刷或注射技術。
該事件顯色機構可包含一剛性插件之一部分，該部分對瞬間淚液之一些組分或在眼用鏡片內之一些組件而反應。例如，取決眼用鏡片之組成物，事件可係在剛性眼用插件及一水凝膠部分之任一者或兩者上的一些沉澱物(諸如，脂質或蛋白質)之特定累積。累積位準可「啟動」該事件顯色機構，而不需要一電源。該啟動可係逐漸的，其中隨著該累積位準增加而使顏色變成更可見，其可指示何時必須清潔或更換眼用鏡片。
替代性地，顏色可以僅在一特定的位準時顯而易見。在一些實施例中，該啟動可係可回復的，例如其中配戴者有效地自水凝膠部分或剛性插件移除沉澱物。該事件顯色機構可位於光學區外部，其可允許剛性插件之一環狀實施例。在其他實施例中，特別是其中事件可促使配戴者立即採取動作者，該事件顯色機構可位於光學區內，允許配戴者看見該事件顯色機構之啟動。
在一些其他實施例中，該事件顯色機構可包含含有一有色物質(例如，一染料)之一貯器。該事件發生前，該貯器可能為不可見。該貯器可用一可降解材料囊封，該材料可由淚液的一些成分(包括，例如蛋白質或脂質)不可逆地降解。一旦降解，有色物質可釋放至眼用鏡片中或至一第二貯器中。此一實施例可例如基於一製造商的建議參數而指示何時一可棄式眼用鏡片應棄用。
繼續進行至圖5A及圖5B，其等繪示含有多個事件顯色機構501至508之一眼用鏡片500之一例示性實施例。在一些實施例中，事件顯色機構501至508可位於眼用鏡片500之軟水凝膠部分510內及光學區509外部。
此類實施例可不需要用於事件顯色機構501至508之功能的剛性插件或媒介插件，然而插件仍然可併入至眼用鏡片500中，以允許額外功能。在一些實施例中，各事件顯色機構501至508可分 別地囊封在眼用鏡片500之軟水凝膠部分510內。事件顯色機構501至508之內容物可包括對一些條件(諸如溫度)或淚液之組分(諸如生物標記)而反應之化合物。
在一些實施例中，各事件顯色機構501至508可基於不同事件而「啟動(activate)」。例如，一事件顯色機構508可包含可對眼部環境溫度變化而反應之液晶，其中該事件為發燒。在同一眼用鏡片500內的其他事件顯色機構502至506可對特定病原體(例如，可造成眼部感染的病原體)而反應，或可指示非眼部感染或疾病(諸如角膜炎、結膜炎、角膜潰瘍及蜂窩組織炎)。此類病原體可包括(例如)結核分枝桿菌(Mycobacterium tuberculosis)、棘阿米巴角膜炎(Acanthamoeba keratitis)、綠膿桿菌(Pseudomona aeruginosa)、淋病雙球菌(Neisseria gonorrhoeae)及葡萄球菌(Staphylococcus)應變與鏈球菌(Streptococcus)應變，諸如金黃色葡萄球菌(S.aureus)。此等病原體的一些對具有升高的或高的易罹患肺癌體質的患者而言可係風險因素，其他可係伺機性感染，伺機性感染可在肺癌狀態存在的情況下發生於治療前或治療後。
該等事件顯色機構501至507可以藉由一化合物囊封，該化合物可選擇性地對淚液的組分有滲透性。在一些實施例中，事件顯色機構502至506可藉由凝集而起作用，諸如透過一凝固酶試驗，其中較高濃度病原體可黏附至在事件顯色機構502至506內之一化合物並且會造成沉澱物叢聚或形成。沉澱物可提供顯色或可透過分開反應而與事件顯色機構502至506中的另一化合物反應。替代地，事件顯色機構502至506可包含反應後顯色之試劑，諸如使用一些氧化酶試驗。
如圖5B之剖面圖520所示，事件顯色機構522、525可位於眼用鏡片之周緣中，而不改變水凝膠部分530之光學表面。在 一些實施例中(未展示)，事件顯色機構可至少部分定位於光學區529內，向配戴者警示事件。可在單一眼用鏡片500內改變事件顯色機構522、525之定位，其中一些事件顯色機構在周緣中及一些事件顯色機構在光學區529內。
參照圖6A及圖6B，其等繪示具有一光學區601及一非光學區602之一眼用鏡片600之一替代例示性實施例，其具有事件顯色機構611至614、621至624、及631至634。在一些此類實施例中，事件機構611至614、621至624、及631至634可包括錨定在眼用鏡片600內之一反應性分子，分別是612至614、622至624、及632至634。反應性分子612至614、632至634可包含藉由一消光體612、632側面相接之一中心結合部分613、633及一顯色部分614、634，例如，發色基或螢光團。取決於分子結構，當一指定化合物結合至結合部分613、633時，顯色部分614、634可位移而較接近消光體612(其減少顯色)，或可位移遠離消光體632(其將增加顯色)。在其他實施例中，反應性分子622至624可包含藉由螢光共振能量轉移對622、624側面相接之一結合部分623。FRET對622、624的功能可類似於一消光體612、632及發色基(顯色部分)614、634，雖然FRET對622、624兩者皆可展現顯色，但是當FRET對622、624彼此緊密接近時，FRET對622、624的光譜重疊可造成顯色變更。
反應性分子612至614、622至624、及632至634可經選擇以將在淚液內之特定化合物作為目標。在一些實施例中，該特定化合物可直接表示事件。例如，在事件係淚液中之葡萄糖位準之情況中，反應性分子612至614、622至624、及632至634可直接與葡萄糖結合。在事件係一病原體之存在或濃度之情況中，例如，彼病原體之一特定態樣可與反應性分子612至614、622至624、及632至634結合。這可包括該病原體的一獨特脂質或蛋白質組分。替代性地， 該特定化合物可為事件的間接指示劑。該特定化合物可為該病原體的一副產物，例如對該病原體反應的一特定抗體。
如圖6B之剖面圖所繪示，在眼用鏡片650內反應性分子660、680之置放可在水凝膠652內變化。例如，一些反應性分子680可完全在周緣中而不與光學區651重疊。其他反應性分子660可至少部分延伸至光學區651中。在一些此類實施例中，依諸如當已發生事件時反應性分子660可向配戴者警示事件之一些組態，彼反應性分子660可延伸至光學區651中。
可找到對在生物醫學裝置中使用事件檢測器的進一步實現，如2013年5月21日申請之美國專利申請案第13/899,528號中所闡述，該案以引用方式併入本文中。
量子點光譜儀
小光譜儀裝置可顯著輔助建立具備測量及控制使用者之各種分析物之濃度之能力的生物醫學裝置。目前的微光譜儀設計大多數使用干涉濾光器及干涉式光學器件以測量含有吸收光之材料之混合物的光譜回應。在一些實例中，可藉由建立由量子點所構成的一陣列而形成光譜儀。基於量子點陣列的一光譜儀可基於波長多工原理來測量一光譜。當多個光譜帶經編碼且分別使用一個濾光器元件及一個檢測器元件予以同時檢測時，可達成波長多工原理。該陣列格式可允許使用不同濾光器搭配不同編碼有效率重複程序多次，使得獲得充分資訊以實現目標光譜之運算重新建構。可藉由考量諸如在電荷耦合裝置(CCD)攝影機中所見的一光檢測器陣列來闡釋一實例。感光裝置陣列可實用於量化抵達CCD陣列中各特定檢測器元件的光量。在寬頻帶光譜儀中，部署複數個(有時候數百個)以量子點為基礎之濾光器元件，使得各濾光器允許光自某些光譜區域傳遞至一個或少數個CCD元件。 數百個此類濾光器之一陣列經佈置使得行進通過一樣本的一照明光可繼續行進通過量子點(稱為QD)濾光器陣列且繼續至QD濾光器之一各別組CCD元件上。同時收集經光譜編碼之資料可允許迅速分析一樣本。
可藉由使用環繞一窄頻帶的較小數目個QD濾光器來形成窄頻帶光譜分析實例。在圖7A中，其繪示如何可藉由兩個濾光器之組合而觀測光譜帶之圖解。亦可清楚的是，數百個濾光器之陣列可設想為相似於圖7A重複許多次之概念。
在圖7A中，一第一QD濾光器780可具有一相關聯之光譜吸收回應，如y軸上之ABS所繪示及指示。一第二QD濾光器781可具有與包括在該濾光器中之該等量子點之一不同本質相關聯之一偏移的光譜吸收，例如QD濾光器781中的QD可具有較大直徑。所有波長之光(白光)之平照射之差異曲線可起因於吸收差異，吸收差異起因於橫穿濾光器781之光及橫穿濾光器780之光。因此，穿過這兩個濾光器之照射的效應在於，差異曲線將指示所描繪之透射頻帶782中的光譜回應，其中標示「透射(Trans)」的y軸指示關於透射特性的回應曲線。當一分析物被引入至光譜儀之光路徑中時，其中該分析物具有在UV/可見光譜中之吸收頻帶且可能具有在紅外光中之吸收頻帶，結果將係修改在彼光譜帶中之光之透射，如由光譜783所示。自透射頻帶782至光譜783之差異導致該分析物之一吸收光譜784在由該兩個量子點濾光器界定之區域中。因此，可藉由小數目個濾光器獲得一窄光譜回應。在一些實例中，可運用相同光譜區域之不同濾光器類型的冗餘覆蓋，以改進光譜結果之信噪比特性。
基於QD之吸收濾光器可包括在其表面具有消光分子之QD。這些分子在吸收適當之頻率範圍的能量後可使QD停止發射光。更大致而言，QD濾光器可由具有小於主體激發波耳半徑(bulk excitation Bohr radius)之半徑之奈米晶體所形成，其導致電子電荷之量子侷限。晶體之大小與奈米晶體的受限能量狀態相關，且大致上而言降低晶體大小具有較強侷限之效應。此較強侷限影響量子點中的電子狀態且導致增加的有效帶隙，其導致光學吸收及螢光發射兩者位移至藍色波長。已有針對多種量子點界定的許多光譜有限之來源，這些量子點可購得或可製造且可併入至生物醫學裝置中作為濾光器。藉由部署稍微修改的QD，諸如藉由變更QD之大小、形狀及組成物，在自深紫外光至中紅外光範圍之波長內連續地且精細地微調吸收光譜係可實行的。QD亦可印刷成非常精細圖案。
具有量子點光譜儀之生物醫學裝置
圖7B繪示在一生物醫學裝置700中之一例示性QD光譜儀系統。圖7B中之圖解可利用一被動做法來收集樣本，其中一樣本流體被動進入一通道702。在一些實例中，通道702可在生物醫學裝置700之內部，且在其他實例中，如所繪示，生物醫學裝置700可以一凹型腔環繞一外部區域。在其中生物醫學裝置700建立一流體通道(流體通道在生物醫學裝置700本身的外部)之一些實例中，裝置亦可含有一細孔760以發射試劑或染料，以在通道區域中與外部流體交互作用。此類生物醫學裝置可包括於各種類型的感測位置中，在一非限制性意義上包括牙科用具及植入物、進食工具、及類似者。可需要由使用者進行一公開測試操作之特定探測裝置(諸如呈壓舌板形狀的一探針)亦可藉由置入易罹患肺癌體質之患者的口中來起作用，並可感測患者呼吸的光譜特性。
在非限制性意義上，可參照其中生物醫學裝置700可係一可吞嚥藥丸之一實例來瞭解被動取樣。藥丸可包含放出藥物750的區域以及針對一分析物之存在分析周邊流體(諸如胃液)的區域，其 中該分析物可係該藥物，舉例而言，但亦可係患者已曝露至且以自己的方式往下經過食道進入胃液之環境因子的證據。藥丸可含有控制器770區域。一分析區域703可包含在該生物醫學藥丸裝置內之一凹型通道702，該凹型通道允許外部流體被動流入及流出該通道。當例如胃液中的一分析物擴散或流動至通道702中時，該分析物變成位於分析區域703之間，如圖7B中所描繪。
現在參照圖7C，一旦一分析物擴散或以其他方式進入量子點光譜儀通道(其應稱為通道702)，一樣本730可在一量子點(QD)發射器710之發射部分中通過。QD發射器710可接收來自一QD發射器控制器712之資訊，該資訊指示QD發射器710發射跨通道702之光之一輸出光譜。
在一些實例中，QD發射器710可基於量子點之發射性質而動作。在其他實例中，該QD發射器可基於量子點之吸收性質而動作。在利用量子點之發射性質的實例中，這些發射可經光刺激或經電刺激。在光刺激之一些實例中；紫光至紫外光中之高能光(energetic light)可藉由一光源予以發射並在量子點中吸收。可藉由發射在一窄頻帶中特性能量(characteristic energy)之光子放緩QD中之激發。如先前提及，QD可經工程設計以使發射發生在經選擇的所關注頻率。
在一組相似之實例中，QD可形成在一組層中。該等層可將QD置放於可供給(donate)電子及電洞至QD中的電作用層之間。由於電子與電洞之供給，此等激發可相似地刺激該等QD發射經選擇頻率之特性光子。可藉由含有作為量子點的奈米級晶體而形成QD發射器710，其中在晶體被包括在發射器元件上前控制晶體之生長及用以形成晶體的材料。
在其中QD於一吸收模式中動作的一組替代實例中，可使用一組濾光器者之一組合來判定一區域中的一光譜回應。先前段落 中參照圖7A描述此機構。分析中可使用QD吸收元件之組合以選擇用於分析的光譜區域。
在這些類型發射實例之任一者中，一光譜之光頻率可藉由QD發射器710予以發射且可通行穿過樣本730。如果樣本730內之化學成分能夠吸收經發射頻率之一些者，則該樣本可吸收來自這些頻率之光。未被吸收的其餘頻率可繼續至檢測器元件，其中QD接收器720可吸收光子且將光子轉換成電信號。可藉由一QD檢測器感測器722將這些電信號轉換成數位資訊。在一些實例中，感測器722可連接至QD接收器720之各者，或在其他實例中，電信號可路由至用於感測之集中式電路。可使用該數位資料來基於預先判定值分析樣本730的QD波長吸光度值。
在圖7D中，描繪QD系統，其描繪方式為其中使樣本在空間上定位之光譜分析元件的前方通過。圖7C及圖7D描繪此類移動為樣本730已從一第一地點731沿該分析區域移動至新地點732的樣本地點間之差異。在其他實例中，QD可被合併以在單一多點位置中動作，其中激發構件及感測構件被合併成用於各功能之單一元件。對於包含超過一百個量子點裝置的光譜儀，一些生物醫學裝置可具有空間限制，但是其他生物醫學裝置可具有數百個量子點裝置，該等量子點裝置允許含有混合物之分析物的全光譜特性化。
QD分析系統亦可搭配微流體裝置起作用，以使含有分析物之樣本與含有染料之試劑反應。染料分子可與特定分析物反應。如先前提及，此一結合之一實例可係FRET指示器。染料分子可具有在紫外光及可見光譜中之顯著強的吸收頻帶，其亦可稱為具有高消光係數。因此，小量之一特定分析物可選擇性結合至依可為QD分析系統所聚焦的一光譜頻率而顯著吸收之分子。染料複合物的增強信號可允許更精確量化分析物濃度。
雖然協同一可吞嚥藥丸描述，一量子點光譜儀裝置可以何種方式代表可如本文說明中所述般併入各種感測裝置中之一小型靈活性光譜儀設備可係顯而易見的。
例示性監測範例
現參照圖8A至圖8E，其等繪示部署一監測設備的一些例示性手段。已在先前段落中討論過所繪示之手段的一些，但將其等帶至此處以說明個人監測的特性類型，其等與具有升高的或高的罹患肺癌之傾向性的患者之監測可具有關聯性。肺可係不同的，因為對一內部器官而言，肺具有與外部空氣接觸之如此可觀的表面積。環境曝露的風險大致上可關於環境中之一因子對一個體的曝露，其中易患病體質患者將該因子吸入肺組織之中。因此，可係有利的是定義以簡單方式與患者之潛在曝露交互作用的感測模態。重要的是了解常規家務(例如清潔)以及房屋周圍更具牽涉性的工作(例如木工及乾砌石工)可將具有遺傳易患病體質之一個體置於危險之中。家用清潔劑、粉塵、乾式牆化合物、及鋸屑係材料中可潛在地導致一問題者。
舉例而言，一第一模態可係與具有一電子手段的一感測裝置相關聯，該感測裝置可具有運算能力、可具有通訊能力、以及所欲地可與接近患者口部的空氣交互作用。圖8A中的行動電話810可提供此一設備的一優越實例。在正規操作中，一行動電話會在他或她對電話講話時頻繁地被拿握至使用者的口部。感測設備可因而感測使用者的呼吸。在一些實例中，感測設備可監測其鄰近處的空氣，且因此歸因於其頻繁地接近使用者的口部，其將以極其相關的方式頻繁地監測空氣。行動電話810可包括各種感測裝置，其等可係電話的部件或者可作為一外殼或一附件而連接至電話。行動電話810亦係傳遞各種通訊至使用者的一理想手段。透過蜂巢式、無線、藍牙、或其他通 訊手段(若致能)，行動電話可接收訊息並經由作為非限制性實例之視頻螢幕、振動轉換器、及音頻揚聲器來傳達該等訊息。
一第二例示性模態可作為一牙科用具820而繪示於圖8B。牙科用具可係一牙箍或齒橋，可將其置入口內並常駐於口內。在其他實例中，一口腔裝置可包括各種感測裝置，該等感測裝置可感測使用者的呼吸、使用者的唾液、或兩者。如已討論者，各者可含有環境中的化學物及粒子。在一些實例中，可由使用者的身體釋放化學物及氣體，其等可指示與肺癌相關的一狀態。
一第三例示性模態可作為進食器具830而繪示於圖8C。在一些實例中，用於進食的工具可包括感測器以感測使用該等工具之一個體的呼吸。在一些實例中，亦可藉由進食器具830(例如叉、刀、及/或湯匙)來感測使用者的唾液。
用於個人監測之一第四例示性模態可作為一基於手腕的感測器840(例如智慧型手錶或電子手環)而繪示於圖8D。基於手腕的感測器840可包括一裝置，其可監測其鄰近處的空氣。基於手腕的感測器840可包括各種感測裝置，其等可係智慧型手錶的部件或者可作為一外殼或一附件而連接至該手錶。在一些實例中，基於手腕的感測器840可係包括感測裝置的一手環。基於手腕的感測器840亦可係傳遞各種通訊至使用者的一理想手段。透過蜂巢式、無線、藍牙、或其他通訊手段(若致能)，智慧型手錶可接收訊息並經由作為非限制性實例之視頻螢幕、振動傳感器、及音頻揚聲器來傳達該等訊息。
用於個人感測之一第五例示性模態可作為一感測器致能衛生裝置850(例如配備感測器的馬桶)而繪示於圖8E。在使用者的糞便中可存在眾多化學物，其等可指示一疾病狀態(諸如肺癌)。一衛生裝置能夠促成獲取可進行分析的樣本。在一些實例中，使用者之一個人裝置(諸如智慧型手機或智慧型手錶)可與感測器致能衛生裝置 850通訊，並以所獲得的任何樣本交流識別使用者的資訊。其他衛生感測器可包括衛生棉、棉條、及成人尿布。
可存在許多其他類型的個人感測模態，其等可允許感測近接使用者的環境條件或替代地感測使用者的生物醫學狀態之任一者。所討論的實例並非意欲限制可發生感測之不同方式及方法的多樣性。感測結果可為具有易罹患肺癌體質之使用者提供重要資訊。
方法
在下列實行過程中存在眾多可部署專用感測器技術以協助具有升高的或高的易罹患肺癌體質之患者的方法，其等藉由降低個體對環境因子的曝露來減低個體罹患肺癌的概率。參照圖9，其繪示此類方法的一第一實例。在910處，患者可取得其基因材料之一樣本並提交該樣本以供分析。包括上文所提出的實例以及未來所識別者，可存在眾多可於其中分析變異並將變異用於判定患者發展肺癌之遺傳傾向性的基因位置，如步驟920中所示。在一些實例中，在步驟930處可判定患者不具有升高的或高的發展肺癌傾向性，如步驟931處所描繪者。在其他實例中，患者可具有升高的或高的發展肺癌傾向性，如步驟940處所描繪者。針對此等患者，繪示於步驟950處之一審慎步驟可包括以如本文所討論之許多實例已描繪之個人監測裝置、家庭監測裝置、及工作監測裝置之一或多者監測患者的環境。在一些實例中，如可選步驟960中所繪示者，易患病體質患者可配備一地理位置裝置，其可判定他或她的位置連同一資料庫中之準確的時間及日期戳記。位置及時間資料可與其他資料庫(諸如「智慧城市(Smart City)」資料庫，其中城市在鄰近地區部署無數感測器並將該資訊傳遞至與大城市相關的資料庫中)媒合。環境感測係在當前操作中所感測之一重要類型的資料。可存在眾多機關及組織，其等感測特定地點的環境並 接著儲存分析結果。在免費或收費模型下，肺病患者可藉由其具有存取權之應用程式存取資料。基於系統感測器或地點及時間狀態資料與環境資料庫的媒合，可藉由在使用者之應用程式中運行的演算法來檢測一升高曝露狀態。在步驟970處，患者可接收由演算法向他或她傳達之一警告。該警告可指示使用者已檢測到處於過剩位準之一環境因子，並可建議使用者可採取的行動。在步驟980處，使用者可採取行動之一或多者以改善對環境因子的曝露。在一些實例中，患者可退離感測到升高位準的環境因子之地區。在一些其他實例中，患者可使用保護性服飾(例如簡單的醫用口罩)以屏蔽他或她自身免於曝露。在步驟990處，由於患者可能已曝露至升高位準的一環境因子(可懷疑該環境因子增加患者罹患肺癌的可能性)，可將他或她識別為主動執行針對患者對環境因子之歷史曝露的有害效應增加醫療掃描及監測的患者。除了監測以外，可給予患者一些形式的治療以治療、逆轉傷害(若可行)或者保護患者免於潛在的未來危害。即便使用改善治療，曝露之測量仍可引領針對癌症發展之一增強的監測方案，其可包括醫療成像研究及針對突變事件的基因監測以及以頻繁的間隔進行針對患者呼吸中之化學物種的標準監測。
在一些實例中，可係可行的是使用與肺癌發展相關的一些基因變異位準將患者的風險潛在性分層成更多位準，而非僅有高(當有變異證據時)與低(當無證據時)。可存在一些「灰色(grey)」位準，例如其等可藉由某些類型之變異的存在或者基於顯示變異之部位的數量來指示。可存在一些不同方法，其等係用於具有升高的但非高的風險潛在性位準之患者。
參照圖10，其係與遺傳上處於升高的發展肺癌風險之患者相關之一不同方法的實例，其中該風險係分層成一中間風險位準。在圖10之實例中，當與圖9相比時，監測位準可經修改，如一非限制 性實例。鑒於一高風險患者可具有與工作、家庭、及個人空間相關聯的監測器以及基於地理位置的追蹤與風險內插值，一升高風險的患者可僅監測其工作空間及家庭，如非限制性實例。
參照圖10，在1010處，患者可取得其基因材料之一樣本並提交該樣本以供分析。考慮到與肺癌風險的遺傳關聯性之迅速發展及所開展之了解，根據本發明之監測/警示裝置可包含更新機構，使得任何新式篩檢準則及/或程序可直接上傳或以其他方式成為本發明之監測/警示裝置可用者。在一些實例中，監測/警示裝置之部分硬體可以類似於軟體更新或除了軟體更新以外的方式進行更新，使監測/警示裝置符合新近發展的了解。
包括上文所提出的實例以及未來所識別者，可存在眾多可於其中分析變異並將變異用於判定患者發展肺癌之遺傳傾向性的基因位置，如步驟1020中所示。在一些實例中，在步驟1030處可判定患者甚至不具有升高的發展肺癌傾向性，如步驟1031處所描繪者。在其他實例中，患者可具有僅是升高的發展肺癌傾向性，如步驟1040處所描繪者。針對此等患者，繪示於步驟1050處之一審慎步驟可包括以如本文所討論之許多實例所述之家庭監測裝置及工作監測裝置之一或多者監測患者的環境。可判定以家庭及工作監測裝置足以進行外部環境的全面感測，且因此與環境資料庫的關聯性並非必要。
在步驟1060處，患者可接收由演算法向他或她傳達之一警告。該警告可指示使用者已檢測到處於過剩位準之一環境因子，並可建議使用者可採取的行動。在步驟1070處，使用者可採取行動之一或多者以改善對環境因子的曝露。在一些實例中，患者可退離感測到升高位準的環境因子之地區。在一些其他實例中，患者可使用保護性服飾以屏蔽他或她自身免於曝露。在步驟1080處，由於患者可能已曝露至升高位準的一環境因子(可懷疑該環境因子增加患者罹患肺癌 的可能性)，可將他或她識別為主動執行針對患者對環境因子之歷史曝露的有害效應增加醫療掃描及監測的患者。
亦可存在使用遺傳評定來驅動針對一個體監測可指示肺癌之早期階段或大致發生的生物標記之存在的方法。參照圖11，其係一方法之實例，該實例係關於檢測遺傳傾向性，之後再針對指示疾病進程之分析物的存在常規地監測高或升高風險的患者。參照圖11，在1110處，患者可取得其基因材料之一樣本並提交該樣本以供分析。包括上文所提出的實例以及未來所識別者，可存在眾多可於其中分析變異並將變異用於判定患者發展肺癌之遺傳傾向性的基因位置，如步驟1120中所示。在一些實例中，在步驟1130處可判定患者不具有高的或升高的發展肺癌傾向性，如步驟1131處所描繪者。在其他實例中，患者可具有高的或升高的發展肺癌傾向性，如步驟1140處所描繪者。針對此等患者，繪示於步驟1150處之一審慎步驟可包括以一或多種類型之用於分析肺癌生物標記之存在的監測裝置來監測患者的呼吸、唾液、及肺組織之一或多者。
在步驟1160處，於一些情況下，感測器可檢測生物標記之潛在的升高位準，且患者可接收由與各種感測器介接之一監測系統向他或她傳達之一警告。該警告可指示使用者可能已檢測到處於升高位準之一生物標記，並可建議使用者可採取的行動。在步驟1170處，由於患者可經由可指示患者之組織正經受與肺癌一致的變化之高的或升高的傾向性之某些生物標記來指示，可將他或她識別為主動執行針對患者至環境因子之歷史曝露的有害效應增加醫療掃描及監測的患者。
儘管所顯示與所描繪者是被認為最實用且最佳的實施例，但對所屬技術領域中具有通常知識者來說，仍可輕易思及偏離所描述且所顯示的特定設計與方法，且可加以運用而不脫離本發明的精神與 範疇。本發明並不限於所敘述及繪示的具體構造，而是應建構為符合可落在所附申請專利範圍之範疇內的所有修改形式。

Claims (46)

  1. 一種用於檢測一形式的癌症之系統，該系統包含：一構件，其用於獲取一患者之基因資料，以判定該患者的基因組之目標位置處的變異，其中該等變異係關於具有該形式之癌症的一增加風險；一第一資料庫記錄，其中該第一資料庫記錄含有家族健康史的記錄；一第二資料庫記錄，其中該第二資料庫記錄含有一空資料組及該患者之一環境曝露的一記錄之一或多者；一第一感測器系統，其中該第一感測器系統經組態以感測關於一癌症狀態的生物標記，其中該等生物標記自該使用者發出；一第二感測器系統，其中該第二感測器系統經組態以針對微粒物質及化學汙染物之一或多者感測該使用者的局部環境；一處理系統，其實施下列之至少一者：一第一演算法，其處理來自該第一感測器系統之資料，以比較一第一感測器系統結果與一臨限位準，其中該臨限位準係基於下列之一或多者來判定：i)在該患者的基因組之目標位置處經判定之該變異的一結果，ii)該第一資料庫記錄，及iii)該第二資料庫記錄； 及一第二演算法，其處理來自該第二感測器系統的資料，以判定該患者之地點處的環境條件；及一回饋裝置，其經組態以基於該處理系統之處理結果傳達一信號至該患者。
  2. 如請求項1所述之系統，其中該第一感測器系統係一非特定化學感測器。
  3. 如請求項1所述之系統，其中該第二感測器系統係一非特定化學感測器。
  4. 如請求項3所述之系統，其中該非特定化學感測器中之複數個元件以一回應型樣回應在該非特定化學感測器周邊之一環境中對一化學物的一曝露，該等回應係與被懷疑與該患者之肺癌發展之一增加風險有關的一第一化學物相關。
  5. 如請求項4所述之系統，其中該第一化學物係氡。
  6. 如請求項4所述之系統，其中該第一化學物係雙(氯甲基)醚。
  7. 如請求項4所述之系統，其中該第一化學物屬於多環芳香烴家族。
  8. 如請求項3所述之系統，其中該非特定化學感測器包含經化學物種摻雜之一聚合物膜，該等化學物種調節該聚合物膜之一表面的吸收性質。
  9. 如請求項3所述之系統，其中該非特定化學感測器包含晶體，該等晶體之固有振盪頻率係藉由對該晶體的表面上的材料之吸收度或對施加到該晶體的表面之膜上的材料之吸收度來調節。
  10. 如請求項1所述之系統，其中該第一感測器系統檢測該患者的呼吸中之肺癌生物標記。
  11. 如請求項1所述之系統，其中該第二感測器系統係一微粒感測裝置。
  12. 如請求項1所述之系統，其中該第二感測器系統感測至少一第一生物因子(biological agent)。
  13. 如請求項12所述之系統，其中該生物因子係結核分枝桿菌。
  14. 如請求項1所述之系統，其進一步包含一固定式感測系統，該固定式感測系統在該患者工作的同時感測該患者周邊的工作環境。
  15. 如請求項14所述之系統，其中該固定式感測系統感測放射性。
  16. 如請求項14所述之系統，其中該固定式感測系統包括化學物曝露感測。
  17. 如請求項14所述之系統，其中該固定式感測系統包括微粒曝露感測。
  18. 如請求項14所述之系統，其中該固定式感測系統包括血液感測。
  19. 如請求項14所述之系統，其中該固定式感測系統包括一生物特徵之感測。
  20. 如請求項19所述之系統，其中該生物特徵係吸入率(inhalation rate)。
  21. 如請求項19所述之系統，其中該生物特徵係該患者的脈搏。
  22. 如請求項1所述之系統，其中該第一感測器系統係位於該患者之肺內。
  23. 如請求項1所述之系統，其中位於該患者之肺內之該第一感測器系統感測化學物標記。
  24. 如請求項1所述之系統，其中位於該患者之肺內之該第一感測器系統感測對環境化學物之曝露。
  25. 如請求項1所述之系統，其中該第一感測器系統及該第二感測器系統之至少一者將其無線通訊裝置與其他區域性分布的感測器系統組態成一網狀網路拓樸。
  26. 一種降低易罹患肺癌之一患者罹患肺癌的一風險之方法，該方法包含：藉由分析該患者的基因組來判定該患者易罹患肺癌的體質(predisposition)；藉由分析該患者的家族史來判定該患者易罹患肺癌的體質；藉由分析該患者的環境曝露歷史來判定該患者易罹患肺癌的體質；啟動一第一感測器系統，其中該第一感測器系統經組態以感測關於一癌症狀態的生物標記，且其中該等生物標記自該使用者發出；啟動一第二感測器系統，其中該第二感測器系統經組態以針對微粒物質及化學汙染物之一或多者感測該使用者的局部環境；啟動一處理系統，其中該處理系統執行一第一演算法，該第一演算法處理源自該第一感測器系統及源自該第二感測器系統的經儲存資料，並判定達一臨限位準之一狀態，其中該臨限位準係至少部分基於該患者的基因組之分析而判定； 啟動一回饋裝置，其中該回饋裝置基於達警報位準的該狀態傳達一信號至該患者；以該第二感測系統監測該患者周邊之一第一環境狀態；以該第二感測系統監測自該患者發出之一生物標記；檢測來自該第一感測器系統或該第二感測器系統之一或多者的一結果，其中該結果超過該臨限位準；基於該檢測結果傳達一信號至該患者；及採取一行動以降低該患者對該第一環境狀態或該第二環境狀態之一或多者的曝露。
  27. 如請求項26所述之方法，其中該第二感測器系統係一非特定化學感測器。
  28. 如請求項27所述之方法，其中該非特定化學感測器中之複數個元件以一回應型樣回應在該非特定化學感測器周邊之一環境中對一化學物的一曝露，該等回應係與被懷疑與該患者之肺癌發展之一增加風險有關的一第一化學物相關。
  29. 如請求項28所述之方法，其中該第一化學物係石棉。
  30. 如請求項28所述之方法，其中該第一化學物係雙(氯甲基)醚。
  31. 如請求項28所述之方法，其中該第一化學物屬於多環芳香烴家族。
  32. 如請求項27所述之方法，其中該非特定化學感測器包含經化學物種摻雜之一聚合物膜，該化學物種調節該聚合物膜之一表面的吸收性質。
  33. 如請求項27所述之方法，其中該非特定化學感測器包含晶體，該等晶體之固有振盪頻率係藉由對該晶體之表面上的材料之吸收度或對施加到該晶體之表面之膜上的材料之吸收度來調節。
  34. 如請求項26所述之方法，其中該第二感測器系統包含一微粒感測裝置。
  35. 如請求項26所述之方法，其中該第二感測器系統感測至少一第一生物因子。
  36. 如請求項35所述之方法，其中該生物因子係結核分枝桿菌。
  37. 如請求項26所述之方法，其進一步包含安裝一固定式感測器系統，該固定式感測器系統感測該患者之工作場所的環境。
  38. 如請求項37所述之方法，其中該固定式感測器系統感測放射性。
  39. 如請求項37所述之方法，其中該固定式感測器系統包括化學物曝露感測。
  40. 如請求項37所述之方法，其中該固定式感測器系統包括微粒曝露感測。
  41. 如請求項37所述之方法，其中該固定式感測器系統包括血液感測。
  42. 如請求項37所述之方法，其中該固定式感測器系統包括一生物特徵之感測。
  43. 如請求項42所述之方法，其中該生物特徵係吸入率。
  44. 如請求項42所述之方法，其中該生物特徵係該患者的脈搏。
  45. 一種用於降低罹患癌症的一潛在風險之系統，該系統包含： 一構件，其用於獲取一患者之基因資料，以判定該患者的基因組之目標位置處的變異，其中該等變異係關於具有該形式之癌症的一增加風險；一第一感測裝置，其中該第一感測裝置係安裝於該患者的家中的一地點；一第二感測裝置，其中該第二感測裝置係安裝於該患者的工作地點的一地點；一處理系統，其中該處理系統執行一第一演算法，該第一演算法處理源自該第一感測裝置及源自該第二感測裝置的經儲存資料，並判定達一臨限位準之一狀態，其中該臨限位準係基於在該患者的基因組之目標區域處經判定之該變異之一結果所判定；及一回饋裝置，其中該回饋裝置基於達該警報位準的該狀態傳達一信號至該患者。
  46. 一種用於檢測一形式的癌症之系統，該系統包含：一構件，其用於獲取一患者之基因資料，以判定該患者的基因組之目標位置處的變異，其中該等變異係關於具有該形式之癌症的一增加風險；一第一資料庫記錄，其中該第一資料庫記錄含有家族健康史的記錄；一第二資料庫記錄，其中該第二資料庫記錄含有一空資料組及該患者之一環境曝露的一記錄之一或多者； 一第一感測器系統，其中該第一感測器系統經組態以感測關於一癌症狀態的生物標記，其中該等生物標記自該使用者發出；一第二感測器系統，其中該第二感測器系統經組態以針對微粒物質及化學汙染物之一或多者感測該使用者的局部環境；一處理系統，其實施下列之至少一者：一第一演算法，其處理來自該第一感測器系統之資料，以比較一第一感測器系統結果與一臨限位準，其中該臨限位準係基於下列之一或多者來判定：i)在該患者的基因組之目標位置處經判定之該變異的一結果，ii)該第一資料庫記錄，及iii)該第二資料庫記錄；及一第二演算法，其處理來自該第二感測器系統的資料，以判定該患者之地點處的環境條件；其中該第一感測器系統包含一局部神經網路處理裝置；及一回饋裝置，其經組態以基於該處理系統之處理結果傳達一信號至該患者。
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