[发明专利]遥测人粪便和尿液中的血液的装置和方法

说明书

I. 发明背景

A. 发明领域

本发明是为了非侵入性的医疗监控或筛选（screening）而在马桶中的水中检测粪便或尿液中的血液的装置和方法。该血液可以是潜血或非潜血。

B. 相关技术描述

依据国家癌症研究院（National Cancer Institute），结肠直肠癌（CRC）在美国是癌症相关死亡率的第二大原因，每年有大约148,500新病例和大约56,000例死亡，占美国的所有癌症相关死亡的10%。据信，通过使用更好和更早的筛选试验，可以预防这些死亡的大于50%。但是，对现行筛选推荐和程序的依从性差。例如在2002年，50岁及更老的成年人只有40%在最近5年有过乙状结肠镜检查或结肠镜检查，且只有22%在过去12个月接受了粪便潜血试验。尤其与乳腺癌和宫颈癌筛选相比，CRC筛选的低参与率归因于许多因素，包括患者不适、成本、缺乏意识和现行筛选法的差接受度。

随着疾病进阶，结肠直肠癌预后明显变差。转移瘤（metastases）（第IV期）患者只有5%的五年存活率。早期疾病（第I期）患者具有超过90%的五年存活率。由于对晚期疾病（advanced disease）的预后如此差且对早期疾病的存活率如此有利，早期检测仍然是用于CRC控制的主要选项，且用于早期检测结肠直肠癌的简单、非侵入性的可靠筛选法是长期目标。

粪便物质中血的检测可充当CRC的筛选工具，因为这些肿瘤容易出血，因此可以早期发现。血液的存在警告患者就医以评估血液来源。

现有技术的粪便血筛选试验包括粪便愈创木脂试验（stool guaiac test）、粪便免疫化学试验（FIT）、免疫化学粪便潜血试验（iFOBT）、粪便卟啉量化和粪便DNA试验。但是，所有这些都需要处理粪便物质。例如，在粪便愈创木脂试验中，将来自直肠指检或来自脏卫生纸的粪便物质涂抹在纸上，将该纸粘附到涂有愈创木脂的膜上。在膜的相反面施加过氧化氢。过氧化氢和愈创木脂反应。血红素（血液中的血红蛋白的一种组分）催化该反应。如果存在血液，该反应造成快速变色。

尿液中的血的检测也有助于筛选膀胱癌。膀胱癌在美国是男性中第四位最常诊断出的癌症和女性中第九位最常诊断出的癌症。美国在2009年期间诊断出估计70,980例膀胱癌新病例，大约14,330人死于该疾病。膀胱肿瘤典型地产生无痛性血尿作为它们的显性表现和有时仅临床表现。因此，所有膀胱癌病例中估计1/4在诊断时已转移。同时，简单非侵入性的可靠筛选方法可以在更早期确定膀胱癌，此时其治疗更容易更有效。

检测尿液中的血的现有技术包括“浸渍片（dipstick）”试验，其中用尿液样品润湿试纸条（test strip）并注意试纸条的变色。浸渍片试验要求技术人员人工持握浸渍片并将浸渍片与尿液直接接触。

现有技术没有教导本发明的筛选装置或方法。

II.发明概述

本发明是用于在马桶中的水中远程检测粪便物质或尿液中的血液的装置和方法。该装置和方法包括可由患者在患者家中或在任何其它地方使用的筛选试验。不要求患者身体接触粪便物质或尿液。在一些实施方案中，甚至不要求患者查看粪便物质或尿液。

本发明的装置和方法利用在马桶中的化学发光性的鲁米诺（C₈H₃N₃O₂）与氧化剂之间的发光反应。为了进行本发明的试验，患者在排便和/或排尿之前将三种材料添加到水中以准备马桶的水。在一些实施方案中，可以在患者排尿或排便后将三种材料添加到水中。

添加的第一种材料是足量的鲁米诺以实现鲁米诺在马桶水中的有效摩尔浓度。50毫摩尔/升（mM）的鲁米诺浓度已知有效，且1至200 mM的鲁米诺浓度据信有效。第一种材料还可包括一种或多种荧光团，其是如本领域中已知的荧光材料。如本文中和权利要求中所用，荧光团是存在于水中并被鲁米诺-氧化剂反应发出的光子或被另一荧光团轰击时发荧光并发光的材料。如本文中和权利要求中所用，术语“鲁米诺”包括鲁米诺，还包括鲁米诺和一种或多种荧光团的组合。荧光团的实例包括荧光素、氟硼荧（Bodipy）、Cy 3和Cy5。

第二种材料是可以与鲁米诺结合的碱。引入马桶的碱的量足以实现马桶水中足够碱性的pH以便反应进行。10至11的碱性pH被认为最优。50至3000 mM摩尔浓度的硼酸钠被认为适合实现所需碱性pH。其它可接受的碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾和碳酸钠。