增强疾病检测与鉴定的器件与方法技术

本发明专利技术提供了一类微型器件，以及使用相同器件检测微观水平上，包含在液体中或以液体形式存在的生物样本的检测方法。器件包括使生物样本通入微型器件的入口(0212，0322)，可选的预处理单元，探测单元(0325)，检测单元(0326)，系统控制器以及使残余生物样本或废料排出微型器件的出口(0213，0323)。本发明专利技术进而提供了至少一种化学，生物学或生物化学的添加剂(0422)，添加剂与微型器件结合使用，并采用相同的微型器件的方法检测微观水平上的存在与液体中，或以液态形式存在生物样本的特性，具有更强的灵敏度和特异性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一类微型器件，以及使用相同器件检测微观水平上，包含在液体中或以液体形式存在的生物样本的检测方法。器件包括使生物样本通入微型器件的入口(0212，0322)，可选的预处理单元，探测单元(0325)，检测单元(0326)，系统控制器以及使残余生物样本或废料排出微型器件的出口(0213，0323)。本专利技术进而提供了至少一种化学，生物学或生物化学的添加剂(0422)，添加剂与微型器件结合使用，并采用相同的微型器件的方法检测微观水平上的存在与液体中，或以液态形式存在生物样本的特性，具有更强的灵敏度和特异性。【专利说明】増强疾病检测与鉴定的器件与方法 相关申请白勺弓I用 本专利申请要求2012年7月16日提交的美国专利，第61/672,231号，本专利包 含所引用的上述专利的全部内容。 专利技术背景 许多高发病率和死亡率的严重的疾病的早期准确诊断，包括癌症和心脏病，是非 常困难的。当前的疾病诊断技术通常依赖于宏观数据和信息，如体温、血压、身体的扫描影 像。检测严重疾病如癌症，许多常用的诊断仪器都基于成像技术，包括X-射线，CT扫描，核 磁共振（NMR)。虽然这些技术可以提供不同程度的疾病诊断价值，它们中的大多数不能提供 准确的、完全安全的及成本有效的早期癌症诊断。此外，许多现有的诊断技术和相关仪器具 有侵入性，在有些场合尤其是在偏远地区和农村地区是无法实现的。 尽管新近涌现的技术，如使用在DNA测试中的一些技术还未被证实可以快速、可 靠、准确及成本有效的诊断广泛的疾病。近年来，出现了将纳米技术使用在各种生物应用上 的尝试，其中大部分的工作集中在基因测绘和疾病检测领域的适度发展。例如，Pantel等 人讨论了利用微机电系统（MEMS)传感器检测血液和骨髓中的癌细胞（参考KlausPantel etal·，NatureReviews, 2008, 8,329);Kubena等人在美国专利 6922118 中披露了使用微 机电系统（MEMS)检测生物成分；Weissman等人在美国专利6330885中披露了利用微机电 系统（MEMS)传感器用于检测生物物质的累积。 然而，迄今为止，上述技术中的大部分局限于孤立的案例，且使用结构相对简单、 尺寸较大、但功能有限的系统进行检测，缺乏灵敏度与特异性。此外，一些现有的利用纳米 颗粒和生物方法的技术的缺点是需要复杂的样品制备过程（如使用化学或生物标志物）， 数据表达上的困难，以及在诊断方法上过多地依赖视觉和颜色变化（具有主观性且分辨率 有限），这些技术的缺点使它们不适合用于疾病的早期检测，如癌症这样的严重疾病，特别 是不适合医院的常规筛选和/或定期的身体检查中。还有一些技术则无法同时实现高灵敏 度和特异性。 上述的缺点急需全新的方法，不仅克服这些缺点，更带来在疾病早期检测中的更 高的准确性，灵敏度，特异性，效率，非侵入性，实用性，简单性和快速检测的优点，同时能降 低成本。 现有的检测技术及设备主要由以单一技术为基础的单一用途的设备决定，其疾病 检测的覆盖范围与功能有限和效率低。这些技术往往是非常广泛的，体积庞大（如核磁共 振、CT和X-射线设备），主要包括三大类：（一）基于影像的中晚期癌症检测技术；(b)生 物标志物技术，对特定的癌症类型提供了一定的灵敏度（但对于给定的生物标志物，通常 是对典型的一种或一个亚种的癌症具有灵敏度，且特异性水平相对较低）；(C)为基因技术 为基础的检测技术，相对灵敏度较低，处理时间长。 由于影像技术仅能够在中晚期检测疾病，倚重于影像技术的方法和仪器不适合或 不能够应用于早期疾病检测，尤其是癌症。 相比于影像技术，生物标志物可以在早期阶段检测某些特定的癌症。然而，这是一 个复杂的检测技术和方法。由于特异性较低，很容易出现误报。此外，该技术应用于较小的 检测范围和较少的癌症种类，因为通常一个给定的生物标志物，只对一类特定类型的肿瘤 或亚型的肿瘤敏感。所以，该技术可能也不适用于常规的体检（如年度体检）中的癌症筛 查。它也无法单独使用于癌症的检测，并可能需要额外的诊断工具来验证。 一些其他技术能够检测癌症的某些常规参数，但无法区分或识别（即，确定）特定 类型的癌症。换句话说，即使这些技术可以提醒一个癌症疾病的存在，也无法确定癌症的类 型，因此需要额外的使用其他检测技术来诊断。因此，这些技术无法独立的提供癌症的诊断 方案。 在提供常规（早期癌症检测）和特定类型的癌症的检测能力方面有一种需要。上 述的现有癌症检测技术的局限性显示了现有的方法与设备无法有效的同时检测生物样本 的常规参数并确定癌症的特定种类。 专利技术摘要 本专利技术涉及一类全新的、集成的微型器件。微型器件能够执行许多加强的疾病检 测，并在微观水平上，在体内或体外，在单个细胞，单个生物分子（如DNA，RNA或蛋白质），单 个生物样本（如单个病毒）或其他足够小的单元或基本生物组分上做出检测和识别。这类 微型器件可以通过使用先进的制造技术和新的工艺流程制造，如集成电路制造技术。本文 所使用的术语"疾病检测微型器件"可与疾病检测器件或集成有微型器件的检测仪或其他 同义的相近术语互换。本专利技术的微型器件包括多种微型单元，以执行不同功能并选择性的 检测待测或待分析的生物样本的多种参数。检测仪的可选部件包括执行寻址、控制、驱动、 接收、放大、操纵、处理、分析和判定（如逻辑判定）或存储来自各探针的信息等的功能。这 些部件可以是例如含有处理电路的中央控制单元，寻址单元，放大电路，逻辑处理电路，模 拟器件，存储单元，特定应用的芯片，信号发生器，信号接收器或传感器。 这些疾病检测微型器件能够在疾病早期作出检测，具有更高的灵敏度、特异性、速 度、简易性，可操作性和便利性（如，简单的操作程序或更小的设备尺寸），可承受能性（例 如，成本更低），大大减少了侵入性和副作用。因此，本专利技术的微型器件具有比常规的疾病检 测仪或技术更高的水平。 用于制造本专利技术中微型器件的创新性制造技术或工艺包括但不限于力学，化 学，物理化学，化学力学，电学，物理学，磁学，生物化学，生物物理学，电磁学，生物物理 力学，电力学，生物电力学，微观电力学，电化学力学，电生物化学力学，纳米制造技术， 集成电路和半导体制造技术及工艺。使用技术的通用描述可参考如R.Zaouk等人的 IntroductiontoMicrofabricationTechniques,inMicrofluidicTechniques(S. Minteer,ed. ), 2006,HumanaPress；MicrosystemEngineeringofLab-〇n-a-chip Devices, 1stEd. (Geschke,Klank&Telleman,eds·),JohnWiley&Sons, 2004.微器件的功 能将至少包括传感，检测，测量，诊断，监测，和对疾病的诊断分析。多个微器件可以集成到 一个检测仪上，使检测仪更先进更复杂，进一步提高了检测的灵敏度，特异性，速度和功能， 具有测量相同的参数或一组不同的参数的能力。 -方面，本专利技术提供的微型器件可以检测液体中的生物物质，或液态生物物质微 观水平的性质。器件包括使生物物质通过微型器件的入本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在微观水平上检测存在于液体或者以液体状态存在的生物材料特性的微器件包括生物样本到微器件的入口，可选的预处理单元，探测单元，检测单元，系统控制器，和用于从微器件排出生物材料残留物或者废弃物的出口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞昌，杜学东，
申请(专利权)人：昌和生物医学科技扬州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32