增強疾病檢測與鑒定的器件與方法技術

本發明專利技術提供了一類微型器件，以及使用相同器件檢測微觀水平上，包含在液體中或以液體形式存在的生物樣本的檢測方法。器件包括使生物樣本通入微型器件的入口(0212，0322)，可選的預處理單元，探測單元(0325)，檢測單元(0326)，系統控制器以及使殘余生物樣本或廢料排出微型器件的出口(0213，0323)。本發明專利技術進而提供了至少一種化學，生物學或生物化學的添加劑(0422)，添加劑與微型器件結合使用，并采用相同的微型器件的方法檢測微觀水平上的存在與液體中，或以液態形式存在生物樣本的特性，具有更強的靈敏度和特異性。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本專利技術提供了一類微型器件，以及使用相同器件檢測微觀水平上，包含在液體中或以液體形式存在的生物樣本的檢測方法。器件包括使生物樣本通入微型器件的入口(0212，0322)，可選的預處理單元，探測單元(0325)，檢測單元(0326)，系統控制器以及使殘余生物樣本或廢料排出微型器件的出口(0213，0323)。本專利技術進而提供了至少一種化學，生物學或生物化學的添加劑(0422)，添加劑與微型器件結合使用，并采用相同的微型器件的方法檢測微觀水平上的存在與液體中，或以液態形式存在生物樣本的特性，具有更強的靈敏度和特異性?！緦＠f明】増強疾病檢測與鑒定的器件與方法 相關申請白勺弓I用 本專利申請要求2012年7月16日提交的美國專利，第61/672,231號，本專利包 含所引用的上述專利的全部內容。 專利技術背景 許多高發病率和死亡率的嚴重的疾病的早期準確診斷，包括癌癥和心臟病，是非 常困難的。當前的疾病診斷技術通常依賴于宏觀數據和信息，如體溫、血壓、身體的掃描影 像。檢測嚴重疾病如癌癥，許多常用的診斷儀器都基于成像技術，包括X-射線，CT掃描，核 磁共振（NMR)。雖然這些技術可以提供不同程度的疾病診斷價值，它們中的大多數不能提供 準確的、完全安全的及成本有效的早期癌癥診斷。此外，許多現有的診斷技術和相關儀器具 有侵入性，在有些場合尤其是在偏遠地區和農村地區是無法實現的。 盡管新近涌現的技術，如使用在DNA測試中的一些技術還未被證實可以快速、可 靠、準確及成本有效的診斷廣泛的疾病。近年來，出現了將納米技術使用在各種生物應用上 的嘗試，其中大部分的工作集中在基因測繪和疾病檢測領域的適度發展。例如，Pantel等 人討論了利用微機電系統（MEMS)傳感器檢測血液和骨髓中的癌細胞（參考KlausPantel etal·，NatureReviews, 2008, 8,329);Kubena等人在美國專利 6922118 中披露了使用微 機電系統（MEMS)檢測生物成分；Weissman等人在美國專利6330885中披露了利用微機電 系統（MEMS)傳感器用于檢測生物物質的累積。 然而，迄今為止，上述技術中的大部分局限于孤立的案例，且使用結構相對簡單、 尺寸較大、但功能有限的系統進行檢測，缺乏靈敏度與特異性。此外，一些現有的利用納米 顆粒和生物方法的技術的缺點是需要復雜的樣品制備過程（如使用化學或生物標志物）， 數據表達上的困難，以及在診斷方法上過多地依賴視覺和顏色變化（具有主觀性且分辨率 有限），這些技術的缺點使它們不適合用于疾病的早期檢測，如癌癥這樣的嚴重疾病，特別 是不適合醫院的常規篩選和/或定期的身體檢查中。還有一些技術則無法同時實現高靈敏 度和特異性。 上述的缺點急需全新的方法，不僅克服這些缺點，更帶來在疾病早期檢測中的更 高的準確性，靈敏度，特異性，效率，非侵入性，實用性，簡單性和快速檢測的優點，同時能降 低成本。 現有的檢測技術及設備主要由以單一技術為基礎的單一用途的設備決定，其疾病 檢測的覆蓋范圍與功能有限和效率低。這些技術往往是非常廣泛的，體積龐大（如核磁共 振、CT和X-射線設備），主要包括三大類：（一）基于影像的中晚期癌癥檢測技術；(b)生 物標志物技術，對特定的癌癥類型提供了一定的靈敏度（但對于給定的生物標志物，通常 是對典型的一種或一個亞種的癌癥具有靈敏度，且特異性水平相對較低）；(C)為基因技術 為基礎的檢測技術，相對靈敏度較低，處理時間長。 由于影像技術僅能夠在中晚期檢測疾病，倚重于影像技術的方法和儀器不適合或 不能夠應用于早期疾病檢測，尤其是癌癥。 相比于影像技術，生物標志物可以在早期階段檢測某些特定的癌癥。然而，這是一 個復雜的檢測技術和方法。由于特異性較低，很容易出現誤報。此外，該技術應用于較小的 檢測范圍和較少的癌癥種類，因為通常一個給定的生物標志物，只對一類特定類型的腫瘤 或亞型的腫瘤敏感。所以，該技術可能也不適用于常規的體檢（如年度體檢）中的癌癥篩 查。它也無法單獨使用于癌癥的檢測，并可能需要額外的診斷工具來驗證。 一些其他技術能夠檢測癌癥的某些常規參數，但無法區分或識別（即，確定）特定 類型的癌癥。換句話說，即使這些技術可以提醒一個癌癥疾病的存在，也無法確定癌癥的類 型，因此需要額外的使用其他檢測技術來診斷。因此，這些技術無法獨立的提供癌癥的診斷 方案。 在提供常規（早期癌癥檢測）和特定類型的癌癥的檢測能力方面有一種需要。上 述的現有癌癥檢測技術的局限性顯示了現有的方法與設備無法有效的同時檢測生物樣本 的常規參數并確定癌癥的特定種類。 專利技術摘要 本專利技術涉及一類全新的、集成的微型器件。微型器件能夠執行許多加強的疾病檢 測，并在微觀水平上，在體內或體外，在單個細胞，單個生物分子（如DNA，RNA或蛋白質），單 個生物樣本（如單個病毒）或其他足夠小的單元或基本生物組分上做出檢測和識別。這類 微型器件可以通過使用先進的制造技術和新的工藝流程制造，如集成電路制造技術。本文 所使用的術語"疾病檢測微型器件"可與疾病檢測器件或集成有微型器件的檢測儀或其他 同義的相近術語互換。本專利技術的微型器件包括多種微型單元，以執行不同功能并選擇性的 檢測待測或待分析的生物樣本的多種參數。檢測儀的可選部件包括執行尋址、控制、驅動、 接收、放大、操縱、處理、分析和判定（如邏輯判定）或存儲來自各探針的信息等的功能。這 些部件可以是例如含有處理電路的中央控制單元，尋址單元，放大電路，邏輯處理電路，模 擬器件，存儲單元，特定應用的芯片，信號發生器，信號接收器或傳感器。 這些疾病檢測微型器件能夠在疾病早期作出檢測，具有更高的靈敏度、特異性、速 度、簡易性，可操作性和便利性（如，簡單的操作程序或更小的設備尺寸），可承受能性（例 如，成本更低），大大減少了侵入性和副作用。因此，本專利技術的微型器件具有比常規的疾病檢 測儀或技術更高的水平。 用于制造本專利技術中微型器件的創新性制造技術或工藝包括但不限于力學，化 學，物理化學，化學力學，電學，物理學，磁學，生物化學，生物物理學，電磁學，生物物理 力學，電力學，生物電力學，微觀電力學，電化學力學，電生物化學力學，納米制造技術， 集成電路和半導體制造技術及工藝。使用技術的通用描述可參考如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 能將至少包括傳感，檢測，測量，診斷，監測，和對疾病的診斷分析。多個微器件可以集成到 一個檢測儀上，使檢測儀更先進更復雜，進一步提高了檢測的靈敏度，特異性，速度和功能， 具有測量相同的參數或一組不同的參數的能力。 -方面，本專利技術提供的微型器件可以檢測液體中的生物物質，或液態生物物質微 觀水平的性質。器件包括使生物物質通過微型器件的入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于在微觀水平上檢測存在于液體或者以液體狀態存在的生物材料特性的微器件包括生物樣本到微器件的入口，可選的預處理單元，探測單元，檢測單元，系統控制器，和用于從微器件排出生物材料殘留物或者廢棄物的出口。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：俞昌，杜學東，
申請(專利權)人：昌和生物醫學科技揚州有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32