[发明专利]改良的疾病检测仪

说明书

相关申请案及技术领域

本案主张2013年1月7日递交的美国专利申请号61/749,661的优先权，其全部内容在此以引用的方式并入本文。本案系关于一种改良的疾病检测仪。

背景技术

对于许多疾病，很难通过单一方法或途径进行检测。特别地，对于许多高发病率、高死亡率的重大疾病，包括癌症和心脏疾病，很难在早期利用单一一种检测设备进行高灵敏度、高特异性、高准确率的诊断。目前的疾病诊断技术通常依赖于单一的宏观数据和信息，如体温、血压、身体扫描图像。例如，检测癌症这类重大疾病，现在用于常用仪器大多是基于影像技术的设备，包括X-射线、CT扫描和核磁共振(NMR)成像技术。当这些诊断设备组合使用时，对疾病的诊断在不同程度上的有用的。然而，当这些设备单独使用时都不能在重大疾病发病的早期进行准确的、可信的、高效的、经济的检测。另外，很多这些现有设备体型较大且具有侵入性，如X-射线、CT扫描或核磁共振(NMR)成像技术。

即使最近涌现出了基于基因检测的新技术，它也通常依赖于单一的诊断技术，不能对重大疾病进行全面的、可靠的、准确的、可信的、经济的检测。近年来，人们在将纳米技术应用于多种生物领域方面做了诸多努力，大量的工作集中在疾病检测领域中基因图谱及其微小变化。例如，Pantel等人讨论了利用微机电系统传感器(MEMS)在体外检测血液和骨髓内的癌细胞的方法(详见《自然评论》2008，8，329KlausPantel等人)；Kubena等人在美国专利6,922,118提到利用MEMS检测生物药剂；Weissman等人在美国专利号6,330,885中提到的利用MEMS传感器检测生物物质的增生。

总之，到目前为止，大多数上述技术局限于单一的传感技术，使用相对结构简单、大尺寸且功能有限、缺乏灵敏度与特异性的系统。而且现有这些技术需要用多种一起进行多次检测。这些会增加费用并影响灵敏度和特异性。

这些缺点需要全新的解决方法来克服，即提供一种集成多种技术的检测仪并以较低的成本在疾病的早期带来高精度、高灵敏度、高特异性、高效率、非侵入性、实用的、简单的、快速的检测。

发明内容

当前的发明涉及一类新型的、集成的仪器，这类器件能够在体内或体外，在微观水平，对单个细胞、单个生物分子上(如DNA、RNA或蛋白质)、单个生物体(如单个病毒)或其它足够小的单元及基本生物成分上进行疾病检测。这类器件可以通过使用先进的微型器件制造技术和新的工艺流程如集成电路制造技术来制造。本文所用的术语“疾病检测仪器”可以与如下术语互换：疾病检测器件、集成了微型器件的仪器或者其它含义相同或相近的术语。本发明涉及的检测仪包括输送系统，它将生物样品输运至各个带多个子单元以执行不同的诊断功能，并检测被测样品的多种参数。检测仪的可选部件至少包括进行寻址、控制、驱动、接收、放大、操纵、处理、分析、判定(如逻辑判定)或存储来自每个探针的信息等功能的工具。该工具可以是，例如，一个中央控制单元，其包括了控制电路、寻址单元、放大电路、逻辑处理电路、模拟器件、记忆单元、特定应用的芯片、信号发生器、信号接收器或传感器。该仪器的可选组件还包括：用于回收和处理每个子单元产生医疗废弃物的工具。

这些疾病检测仪能够在一个仪器上利用或结合多种诊断技术和子单元，从而在早期检测疾病，具有高灵敏度、高特异性、速度快、简单、实用、方便(如简单的操作程序或更小的装置尺寸)、可负担(如更低的成本)、无侵入性、显著降低副作用等优点。因此，本发明涉及的检测仪比传统检测仪和检测技术性能优越得多。