專利名稱：呼出氣冷凝物生物學(xué)標(biāo)記物的測量裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于為肺的生物學(xué)標(biāo)記物測試呼出氣冷凝物的裝置和方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，呼出氣包含有某些有用的生物學(xué)標(biāo)記物，該生物學(xué)標(biāo)記物可用于判斷病人是否具有特定的疾病。例如，白細(xì)胞介素_6、白細(xì)胞介素_8、細(xì)胞間黏附分子-I(ICAM-I)和血管假性血友病因子(vWF)的水平升高可能表示病人患有急性肺損傷。 參見 Cepkova, Magda 等人編著的，“Biological markers of lung injury before and after the institution of positive pressure ventilation in patients with acute lung injury," http://ccforum. com/content/10/5/R126,Critical Care 2006，10 :R126 doi :10. 1186/cc5037，2006 年 9 月 6 日(2009 年 2 月 24 日可訪問)。雖然呼出氣主要是氣態(tài)的(即，空氣)，但是在呼出氣中存在能夠以液體的形式收集并且從氣體成分中分離的水分。類似于對著鏡子呼氣，當(dāng)前述呼出氣積聚在表面上時，可以將呼出氣中的水分收集為冷凝物。該冷凝物被稱為“呼出氣冷凝物”?？梢允占瘉碜圆∪说暮舫鰵饫淠?，并對其進(jìn)行測試，以判斷是否存在特定的生物學(xué)標(biāo)記物。常規(guī)的呼出氣冷凝物測試裝置和測試方法設(shè)計為收集大樣本的冷凝物，典型地在超過10至20分鐘的呼吸時間段中進(jìn)行收集。需要這樣長的收集時間段來收集足夠的冷凝物，以便將冷凝物轉(zhuǎn)移至吸量管、試管、載片或者其他典型的實驗室測試裝置，為了診斷，甚至需要收集更長時間段內(nèi)的冷凝物。根據(jù)常規(guī)的方法和裝置，病人需呼氣到裝置中，并且冷凝物可以收集到為平坦表面的表面上，或者收集到例如試管等收集裝置中。然后，典型地將所收集的樣本送至實驗室以供分析，如果收集是在病人的家中或者醫(yī)生的辦公室進(jìn)行的，則由于該處典型地沒有內(nèi)部實驗室，該分析通常是非現(xiàn)場執(zhí)行的。因此，對于常規(guī)的裝置和方法，從呼出氣收集到診斷以及用戶收到結(jié)果所需的時間可能長達(dá)幾小時、幾天甚至幾周。如果需要傷害或疾病的即刻確認(rèn)，這可能成問題，并且明顯地減慢了診斷病人的過程。此外，常規(guī)的裝置和方法必需在專業(yè)的監(jiān)督下使用，并且不能由病人在家里使用。因此，需要這樣一種呼出氣冷凝物測試裝置，其易于使用并能快速給出結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
有利地，本發(fā)明的實施例提供了用于方便、快速地進(jìn)行呼出氣冷凝物測試的裝置和方法。在一個實施例中，用于為至少一個生物學(xué)標(biāo)記物而測試呼出氣冷凝物的裝置包括基板，其用于收集呼出氣冷凝物，基板能夠達(dá)到低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度；以及收集器，其用于保持基板以及接收生物學(xué)標(biāo)記物試劑。收集器包括用于使生物學(xué)標(biāo)記物試劑與基板接觸的致動器。在另一個實施例中，一種為至少一個生物學(xué)標(biāo)記物而測試呼出氣冷凝物的方法包括將呼出氣接收到收集器中，收集器包括基板，基板處于低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度；將呼出氣冷凝物收集到基板上；以及致動致動器，以使生物學(xué)標(biāo)記物試劑與基板接觸。在又一個實施例中，一種用于為至少一個生物學(xué)標(biāo)記物而測試呼出氣冷凝物的裝置包括用于收集呼出氣冷凝物的裝置。該用于收集的裝置包括用于保持基板的裝置，基板能夠達(dá)到低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度；用于接收生物學(xué)標(biāo)記物試劑的裝置；以及用于使所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑與所述基板接觸的裝置。已經(jīng)相當(dāng)寬泛地概述了本發(fā)明的特定實施例，以使本發(fā)明的詳細(xì)說明得到更好的理解，并且使本發(fā)明對本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)更為清楚。當(dāng)然，以下還要說明本發(fā)明的另外的實施例，它們將形成附帶的權(quán)利要求書的主題。在這方面，在詳細(xì)解釋本發(fā)明的至少一個實施例之前，應(yīng)該理解，本發(fā)明的應(yīng)用并不限于以下說明或附示的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)以及布置位置。除所描述的實施例以外，本發(fā)明還可具有多種實施方式，并且能夠以不同的方式實施或施行。另外，應(yīng)該理解，本發(fā)明此處以及摘要所采用的表達(dá)方式和術(shù)語用于說明的目的，而不應(yīng)當(dāng)被視作限制。如上所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本公開內(nèi)容所依據(jù)的概念容易用作設(shè)計其他結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)，從而用于實施本發(fā)明的若干目的。因此，重要的是將權(quán)利要求視為包括這種等同的結(jié)構(gòu)，只要它們不背離本發(fā)明的精神和范圍。


圖1是本發(fā)明的實施例的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法的流程圖。
具體實施例方式在下述詳細(xì)說明中，對附圖進(jìn)行了引用，附圖形成了說明的一部分并且以說明的方式展示了可實施本發(fā)明的具體實施例。充分詳細(xì)地描述這些實施例，以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)這些實施例，并且應(yīng)該理解，可以利用其他的實施例，并且可以作出結(jié)構(gòu)、 邏輯、過程、電氣方面的改變。所描述的處理步驟的進(jìn)程是一個例子；然而，除了必需以一定順序來進(jìn)行的步驟以外，步驟的順序不限于在此列舉的順序，并且可以如本領(lǐng)域公知的技術(shù)那樣進(jìn)行改變。下面，參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中，所有相似的附圖標(biāo)記代表相似的部分。圖1是本發(fā)明的實施例的示意圖。圖1示出了總體上用附圖標(biāo)記10表示的用于為至少一個生物學(xué)標(biāo)記物而測試呼出氣冷凝物的裝置10。用于測試呼出氣冷凝物的裝置 10包括基板20，其用于收集呼出氣冷凝物的測試樣本；以及收集器30，其用于保持基板 20和接收生物學(xué)標(biāo)記物試劑。前述生物學(xué)標(biāo)記物試劑典型地在生物學(xué)標(biāo)記物試劑條35上傳送?；?0能夠達(dá)到低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度，該溫度典型地低于0°C。盡管圖1所示的用于測試呼出氣冷凝物的裝置10是圓筒形的管，然而，收集器30 可以具有不同的幾何結(jié)構(gòu)和/或形狀。例如，收集器30可以是附接至容器的細(xì)長管。收集器30應(yīng)該具有用于接收來自病人的呼出氣的呼氣口 31。例如通過病人將他或她的嘴直接置于呼氣口 31，呼氣口 31可以直接接收呼出氣；或者呼氣口 31可以通過附加的吹口(未示出)或者呼氣管(未示出)間接地接收呼出氣。
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類似地，基板20不限于所示的圓筒形形狀，而是可以為適于收集呼出氣冷凝物的任意形狀或幾何結(jié)構(gòu)。例如，基板20在管的底部可以是平的，或者可以是彎的或者是弧形的并且延伸進(jìn)入收集器30內(nèi)。還例如，基板20可以是凹的(如呈碗形)、凸起的、球形的、 光滑的、粗糙的或者波狀的?；?0的幾何形狀還可以取決于期望的表面積?；?0的材料可以是適于冷卻至低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度的任何材料。例如且不作為限制地，可以使用任何金屬(如鋁)、陶瓷、金屬表面陶瓷(ceramic on metal)、玻璃或者多層材料。在一個優(yōu)選的實施例中，基板20包括與待測試的生物學(xué)標(biāo)記物不發(fā)生干涉或反應(yīng)的材料。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，收集器30包括可選的致動器40。致動器40用于使生物學(xué)標(biāo)記物試劑條35與基板20接觸。如圖1所示，致動器40可以包括作為滑動按鈕的按鈕45。致動器40不限于滑動按鈕45，也可以是使試劑條35與基板20形成接觸的任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)械裝置或機(jī)電裝置等。致動器40還可以包括接觸部50，其構(gòu)造為將試劑條35壓抵其上形成有呼出氣冷凝物的基板20的表面。致動器40還可以作用為使試劑條35滑過其上形成有呼出氣冷凝物的基板20表面。該滑動可以朝向任何適當(dāng)?shù)姆较?。但是請注意，致動?0及與之相關(guān)聯(lián)的按鈕45和接觸部50是可選的，并且裝置可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行操作，以使生物學(xué)標(biāo)記物試劑與基板20上的冷凝物接觸。例如，用戶可以手動地使生物學(xué)標(biāo)記物試劑或者任何適當(dāng)?shù)脑噭┏休d材料(例如，生物學(xué)標(biāo)記物試劑條35)與基板20上的呼出氣冷凝物接觸。生物學(xué)標(biāo)記物試劑可以采用各種設(shè)計和/或形式。例如，如果生物學(xué)標(biāo)記物試劑位于生物學(xué)標(biāo)記物試劑條35上，如圖1所示，則生物學(xué)標(biāo)記物試劑條35可以是比色試劑條或者比色試劑材料。在測試裝置10的操作期間，條或材料的顏色可以發(fā)生變化。變化的程度和性質(zhì)取決于測試樣本中相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)記物的存在與否或者濃度。試劑顏色的變化可以是單色的，即顏色的強(qiáng)度變化，或者可以是跨越色譜的變化。 例如，如果試劑是石蕊，其在較高的PH值(即酸性)下變?yōu)樯罴t色，并且在較低的pH值(即堿性)下變?yōu)樗{(lán)色。PH指示劑的另一個實例是通用指示劑，其具有以下范圍和輸出。對于 PH為0-3的強(qiáng)酸，顏色為紅色。對于pH為3-6的酸，顏色隨著濃度的降低而從橙色變?yōu)辄S色(即弱酸性)。對于PH為7的中性溶液，顏色為綠色。對于pH為8-11的堿(即堿性)， 顏色為藍(lán)色。對于PH為11-14的強(qiáng)堿(即強(qiáng)堿性)，顏色為紫色。其他生物學(xué)標(biāo)記物試劑可以使用不同的顏色方案。生物學(xué)標(biāo)記物試劑條35的前述顏色變化使操作員(例如醫(yī)生或病人)通過目測將顏色結(jié)果與參照物或圖表進(jìn)行比較以快速地分析結(jié)果。條還可以受控于讀取器(未示出)以便給予操作者(例如醫(yī)生或病人)數(shù)字、圖像和/或文字的輸出。例如，這種讀取器可以分析由生物學(xué)標(biāo)記物試劑產(chǎn)生的顏色或者其他指示，以輸出表示所檢測的生物學(xué)標(biāo)記物的濃度的數(shù)字，或者輸出YES/N0類型，即二元的結(jié)果(如已知的妊娠測試)，或者為顯示結(jié)果而輸出其他適當(dāng)?shù)奈淖只驁D像。試劑條35可以是一次性試劑條或者可多次使用的試劑條。如果是可多次使用的試劑條，其可以是例如被試劑處理過的材料的輥，可以將該輥安裝或供給到收集器30中。 無論對于一次性材料還是可多次使用的材料，都可以經(jīng)由從外至內(nèi)穿過收集器30而延伸的開口 70將材料供給到收集器30內(nèi)部，或者可以將材料隱蔽在收集器30的主體內(nèi)，從而使材料儲存在收集器30內(nèi)的隔間中。同樣有利的是，開口 70可以具有包括用于將試劑承載材料引導(dǎo)到基板20上的引導(dǎo)路徑的任何適當(dāng)?shù)膸缀涡螤睢Ｉ飳W(xué)標(biāo)記物試劑可以測試在呼出氣冷凝物中發(fā)現(xiàn)的任何生物學(xué)標(biāo)記物，包括而不限于PH、過氧化氫(H2O2)、蛋白質(zhì)、乳酸鹽、葡萄糖、酮、氨、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、有毒金屬、氯、白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-8、細(xì)胞因子、表面活性蛋白D(SP-D)、可溶性腫瘤壞死因子受體(sTNFR)、腫瘤壞死因子受體(TNFR)、細(xì)胞間黏附分子-I(ICAM-I)以及血管假性血友病因子(vWF)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法200的流程圖。在操作期間，病人(未示出) 向收集器30中呼氣(步驟210)，并且隨著呼出氣與基板20接觸，呼出氣中的水汽或冷凝物在低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度下收集在基板20上。這可以只要病人少至兩或三次呼氣，只需要不到1分鐘的時間。由于基板20被冷卻到呼出氣中的蒸汽的露點以下，因此易于形成冷凝物?，F(xiàn)在參考步驟220，使圖1所示的在生物學(xué)標(biāo)記物試劑條35上傳送的生物學(xué)標(biāo)記物試劑與收集在基板20上的冷凝物接觸?？梢酝ㄟ^將試劑壓抵包含冷凝物的基板20的表面或者通過使試劑在基板20的表面上滑動來產(chǎn)生接觸。在一個優(yōu)選的實施例中，可以使用可選的致動器40和與之相關(guān)聯(lián)的按鈕45及接觸部50來完成上述按壓或滑動動作。病人或者其他的操作者可以在數(shù)秒的時間內(nèi)從試劑的處理中獲得生物學(xué)標(biāo)記物， 該時間取決于特定試劑固有的處理時間(步驟230)。因此，收到與生物學(xué)標(biāo)記物試劑相關(guān)聯(lián)的生物學(xué)標(biāo)記物的結(jié)果的時間長度可以與下述時間的組合一樣短收集來自病人的呼出氣的時間，使試劑與呼出氣接觸的時間，以及試劑處理測試樣品所需的固有時間。請注意，可以通過任何適當(dāng)?shù)姆椒ɑ蜓b置使基板達(dá)到低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度。例如，可以將其儲存在例如冷藏庫或冰箱等制冷裝置內(nèi)?？蓪⒄麄€裝置10冷卻， 或者將裝置10的任何部分冷卻，只要能使基板冷卻即可。如上所述，本發(fā)明適于由病人在其家中或營業(yè)場所或者任何可以傳送和冷卻基板20的地方使用，從而無需受過培訓(xùn)的專業(yè)人士在場就可以監(jiān)視病人自身的健康。還可以預(yù)冷卻基板20并由病人傳送基板20，以提供附加的便攜性與便利性。進(jìn)一步有利的是，基板20可以是自冷卻的，例如為電冷卻板；或者其可以包含有提供冷卻的材料，諸如可以參與吸熱反應(yīng)以冷卻基板20的表面的化學(xué)品。收集器30也可以包括這樣的化學(xué)品、化學(xué)容器或者制冷裝置。這可以提供附加的便利性和/或便攜性。上述說明和附圖中的過程和裝置示出了能夠使用和制造以實現(xiàn)說明書中描述的實施例的目的、特征和優(yōu)點的許多方法和裝置的實例。因此，它們不應(yīng)被視為由前述實施例的說明所限制，而是只能由所附的權(quán)利要求所限制。從詳細(xì)說明中可以明了本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點，從而，目的在于通過所附的權(quán)利要求來覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的本發(fā)明的所有這些特征和優(yōu)點。此外，由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易進(jìn)行各種修改和變型，不希望將本發(fā)明限定為所示和所描述的精確的構(gòu)造和操作，而是，相應(yīng)地，所有適當(dāng)?shù)男薷募捌涞韧瑑?nèi)容應(yīng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于為至少一個生物學(xué)標(biāo)記物而測試呼出氣冷凝物的裝置，所述裝置包括基板，其用于收集呼出氣冷凝物，所述基板能夠達(dá)到低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度；收集器，其用于保持所述基板以及接收生物學(xué)標(biāo)記物試劑。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述收集器包括用于使所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑與所述基板接觸的致動器。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述致動器構(gòu)造為將所述試劑壓抵所述基板的表面。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述致動器構(gòu)造為使所述試劑滑過所述基板的表面。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述收集器還包括 第一開口，其用于接收來自用戶的呼出氣；以及第二開口，其用于接收包含所述試劑的材料，其中，所述基板構(gòu)造為收集來自所述用戶的所述呼出氣以產(chǎn)生所述呼出氣冷凝物。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在試劑條上傳送所述試劑。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述試劑條包括比色試劑條。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述試劑條包括一次性試劑條。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述試劑條包括可多次使用的試劑條。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述可多次使用的試劑條包括被試劑處理過的材料的輥。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，收到與所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑相關(guān)聯(lián)的生物學(xué)標(biāo)記物的結(jié)果的時間段包括第一時間段，用于收集來自用戶的呼出氣冷凝物；第二時間段，用于使所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑與所述呼出氣冷凝物接觸；以及第三時間段，用于所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑處理所述呼出氣冷凝物。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述第二時間段包括用于操作致動器的第三時間段，所述致動器構(gòu)造為使所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑與所述基板接觸。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑構(gòu)造為測試下述中的一種或多種pH、過氧化氫(H2O2)、蛋白質(zhì)、乳酸鹽、葡萄糖、酮、氨、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、有毒金屬、氯、白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-8、細(xì)胞因子、表面活性蛋白D(SP-D)、可溶性腫瘤壞死因子受體(sTNFR)、腫瘤壞死因子受體(TNFR)、細(xì)胞間黏附分子-I(ICAM-I)以及血管假性血友病因子(vWF)。
14.一種為至少一個生物學(xué)標(biāo)記物而測試呼出氣冷凝物的方法，所述方法包括將呼出氣接收到收集器中，所述收集器包括基板，所述基板處于低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度；將呼出氣冷凝物收集到所述基板上；以及使生物學(xué)標(biāo)記物試劑與所述基板接觸。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括處理與所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑相關(guān)聯(lián)的生物學(xué)標(biāo)記物；以及將所述處理步驟的結(jié)果與參照物進(jìn)行比較。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述參照物包括比色參照物。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑構(gòu)造為測試下述中的一種或多種pH、過氧化氫(H2O2)、蛋白質(zhì)、乳酸鹽、葡萄糖、酮、氨、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、有毒金屬、氯、白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-8、細(xì)胞因子、表面活性蛋白D(SP-D)、可溶性腫瘤壞死因子受體(sTNFR)、腫瘤壞死因子受體(TNFR)、細(xì)胞間黏附分子-I(ICAM-I)以及血管假性血友病因子(vWF)。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述試劑壓抵所述基板的表面。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括使所述試劑滑過所述基板的表面。
20.一種用于為至少一個生物學(xué)標(biāo)記物而測試呼出氣冷凝物的裝置，所述裝置包括 用于收集呼出氣冷凝物的裝置，用于收集的所述裝置包括保持裝置，其用于保持基板，所述基板能夠達(dá)到低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度；接收裝置，其用于接收生物學(xué)標(biāo)記物試劑；以及致動器裝置，其用于使所述生物學(xué)標(biāo)記物試劑與所述基板接觸。
全文摘要
本發(fā)明包括用于為至少一個生物學(xué)標(biāo)記物而測試呼出氣冷凝物的裝置(10)和方法，包括基板(20)，其用于收集呼出氣冷凝物，基板能夠達(dá)到低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度；收集器(30)，其用于保持基板以及接收生物學(xué)標(biāo)記物試劑(35)。本發(fā)明還可以包括將呼出氣接收到收集器中，收集器包括基板，基板處于低于呼出氣中的蒸汽的露點的溫度；將呼出氣冷凝物收集到基板上；以及，使生物學(xué)標(biāo)記物試劑與基板接觸。
文檔編號G01N33/497GK102483403SQ201080011008
公開日2012年5月30日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者亞歷克斯·施藤茨勒, 克里斯托弗·瓦爾加 申請人:康爾福盛207公司