荧光检测组件的制作方法

本申请要求2015年5月4日提交的美国临时申请62/156,441，2015年4月20日提交的美国临时申请62/149,988以及2014年6月27日提交的美国临时申请62/018,448的优先权。其全部内容在此参考并入。

发明领域

本发明涉及羰基检测和定量领域，具体地涉及生物样品中的含羰基部分浓度的检测和定量。

背景技术：

对含羰基部分的检测是已知的，但是对生物样品中特定低浓度的特定含羰基部分的精确检测仍是未知的。已知羰基用于在高温下引发邻苯二胺和对苯二胺聚合以产生随后用于制备产物的固体聚合物，但是苯二胺衍生物在用于检测在一些生物样品中的含羰基部分的方法中的用途仍是未知的。此外，测量在溶液中荧光物质的荧光以确定对应于该物质的分子的存在情况以及对给定样品中此类分子的浓度进行定量是已知的。此外，包括用于酒精水平的呼吸分析装置是已知的。

附图简述

图1是根据本发明的优选实施方式的呼吸分析系统的透视图，其中门板开启以显示凹口中的分析筒；

图2是分析筒的截面正视图；

图3A是分析筒的截面透视图；

图3B是分析筒的截面分解透视图；

图4是手柄组件的分解图；

图5A是分析筒在连接至手柄组件之前的截面透视图；

图5B是分析筒在连接至手柄组件之后的截面透视图；

图6A是分析筒在连接至手柄组件之前的透视图；

图6B是连接至手柄组件的分析筒的透视图；

图7是分析筒的底视图；

图8是分析装置背面的透视图；

图9是拆下电池盖的分析装置背面的透视图；

图10是去除一半壳体的分析装置的透视图；

图11是分析装置的分解透视图；

图12是分析筒在凹口中时旋转组件的俯视透视图；

图13是旋转组件的分解透视图；

图14是旋转组件的底部透视图的另一透视图；

图15是分析筒在凹口中时旋转组件的透视图；

图16是分析筒在凹口中时可旋转部分的透视图；

图17A是分析筒在凹口中时可旋转部分的分解透视图；

图17B是可旋转部分的另一分解透视图；

图17C是光学系统的分解透视图；

图17D是光学系统外壳的下半部的平面图；

图17E是光学系统的透视图；

图18是包括凸轮轨迹的第二固定构件的透视图；

图19A是臂处于收起位置时旋转组件的透视图；

图19B是臂处于伸出位置时旋转组件的透视图；

图20是可旋转组件的一部分的透视图，其中去除外壳的第二半部以显示光学系统的组件；

图21A是显示处于第一位置(亦称为开始位置)的可旋转部分的旋转组件的截面端视图；

图21B是显示处于第二位置(也称为第一混合位置)的可旋转部分的旋转组件的截面端视图；

图21C是显示处于第三位置(本申请中也称为基线读取位置)的可旋转部分的旋转组件的截面端视图；

图21D是显示处于收起位置的臂和朝向第四位置旋转的可旋转部分的旋转组件的截面端视图；

图21E是显示处于第四位置(亦称为插入位置)的可旋转部分和处于伸出位置的臂的旋转组件的截面端视图；

图22是显示处于第五位置(亦称为分析位置)的可旋转部分的旋转组件的截面端视图；

图23是显示处于第六位置的可旋转部分的旋转组件的截面端视图，其中分析筒可移除；

图24是根据本发明的另一优选实施方式的包括呼吸分析筒和荧光分析筒的分析筒系统的分解透视图；

图25是当安瓿组件在高位置时图24的呼吸分析筒的截面图；

图25A是呼吸分析筒的安瓿组件的截面图；

图26是当安瓿组件在高位置时和安瓿构件在推入位置时图24的呼吸分析筒的截面图；

图26A是呼吸分析筒的安瓿组件的截面图；

图27是图24的荧光分析筒的截面图；

图28是当呼吸分析筒接收于荧光分析筒上时图24的分析筒系统的正视图；

图29是图24的分析筒系统的截面图；

图30是根据本发明的另一优选实施方式的分析筒的截面图；

图31A显示了具有降低的表面活性剂依赖性的替代的苯二胺衍生物；

图31B显示了替代的苯二胺衍生物；

图31C显示了图31B中所示的替代的苯二胺衍生物的合成途径；

图31D显示了图31B中所示的替代的苯二胺衍生物对醛引发的间苯二胺聚合的Fret应答；

图31E显示了描绘存在1μΜ己醛时图31B中所示的替代的苯二胺衍生物的荧光增加的图表；

图32显示了描述mPDA与1-己醛反应的发射光谱作为时间函数的图表；

图33显示了描述mPDA与作为含羰基部分的1-己醛的反应随着时间的推移荧光增加的图表；

图34A显示了描述作为浓度从0.01至0.4％(w/v)的十二烷基硫酸钠(“SDS”)函数的与1-己醛的反应随着时间推移的荧光增加的图表；

图34B显示了描述在SDS浓度为0.2％SDS时与空白比较的随着与1-己醛反应时间推移的荧光增加的图表；

图34C显示了描述在SDS浓度为0.4％SDS时与空白比较的随着与1-己醛反应时间推移的荧光增加的图表；

图35显示了展示作为1-己醛浓度函数的荧光的图表；

图36显示了描述作为醛链长度的函数的相对荧光的图表；

图37显示了描述所选择的小型芳胺的相对荧光的图表。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种分析筒，所述分析筒包括：主体部分，所述主体部分具有界定上室的上部分和界定流体室的下部分；和滤光器组件，所述滤光器组件可沿第一位置与第二位置之间的滤光器组件路径移动。所述滤光器组件具有通过其中被其界定的开口。在第一位置中，开口部分地界定上室，且在第二位置中，开口部分地界定流体室。在一个优选实施方式中，滤光器组件可在从上室延伸至流体室的圆柱形套管内移动。优选地，套管包括顶部开口使得滤光器组件的上表面暴露于主体部分的外部。

在一个优选实施方式中，滤光器组件包括呈圆柱形形状的滤光器支架，所述滤光器支架包括横向地延伸通过其中的开口，和两个滤光器，所述两个滤光器经定位使得其跨越所述开口。滤光器将基底空间界定于其间，且基底被置于基底空间中。在一个优选实施方式中，基底为二氧化硅且流体室中包含洗脱溶液或冲洗液。优选地，上室是呼吸室，所述呼吸室包括呼吸进入开口、呼吸离开开口和所述呼吸进入开口与所述呼吸离开开口之间的呼吸路径。在一个优选实施方式中，分析筒包括界定于所述上部分的壁中的压力测量孔，所述压力测量孔连通呼吸室与压力隧道，所述压力隧道延伸通过主体部分并且至界定于下部分中的压力凹口。

在一个优选实施方式中，苯二胺衍生物置于分析筒中。优选地，分析筒包括具有荧光发色团空间的安瓿构件，苯二胺衍生物置于所述荧光发色团空间中，且流体室包含置于其中的洗脱溶液。安瓿构件可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中苯二胺衍生物从洗脱溶液中分离，在所述第二位置中苯二胺衍生物被置于洗脱溶液中。在一个优选实施方式中，苯二胺衍生物是间苯二胺。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种方法，所述方法包括(a)获得分析筒，所述分析筒包括主体部分，所述主体部分具有界定呼吸室的上部分和界定流体室的下部分，和滤光器组件，所述滤光器组件可沿第一位置与第二位置之间的滤光器组件路径移动。滤光器组件具有通过其中被其界定的开口，且在第一位置中开口部分地界定上室，和在第二位置中开口部分地界定流体室，且流体室中包含洗脱溶液，如下所述。所述方法还包括(b)将呼吸样品捕获于滤光器组件中，(c)将滤光器组件从第一位置移动至第二位置，和(d)将呼吸样品的成分洗脱至洗脱溶液中以形成成分溶液。在一个优选实施方式中，在步骤(c)之前，所述方法包括下述步骤：将分析筒插入至分析凹口中，以及旋转分析筒至插入位置，在插入位置由臂执行步骤(c)。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种分析筒系统，所述分析筒系统包括：呼吸分析筒和荧光分析筒。呼吸分析筒包括主体部分，所述主体部分包括界定呼吸室的上部分和界定流体室的下部分。呼吸室包括呼吸进入开口、呼吸离开开口和所述呼吸进入开口与所述呼吸离开开口之间的呼吸路径，以及下部分包括从其延伸的接收器构件。呼吸分析筒还包括滤光器组件，所述滤光器组件可沿第一位置与一第二位置之间的滤光器组件路径移动。滤光器组件具有通过其中被其界定的开口，且在第一位置中，开口部分地界定呼吸室并且是呼吸路径的一部分，和在第二位置中，开口部分地界定流体室。荧光分析筒包括主体部分，所述主体部分包括界定上室的上部分和界定流体室的下部分。所述上室包括经调试以将呼吸分析筒的接收器构件接收于其中的前开口。荧光分析筒还包括滤光器组件，所述滤光器组件可沿第一位置与第二位置之间的滤光器组件路径移动。滤光器组件具有通过其中被其界定的开口，且在第一位置中，开口部分地界定上室，和在第二位置中，开口部分地界定流体室。在一个优选实施方式中，在呼吸分析筒和荧光分析筒两者中，在滤光器组件处于第一位置时，呼吸室或上室与流体室隔绝。

在一个优选实施方式中，呼吸分析筒包括安瓿构件，所述安瓿构件可在第一位置与第二位置之间的滑动管内滑动。优选地，安瓿构件中包括至少一个开口，当所述安瓿构件处于第一位置时，开口与流体室的流体连通被隔离，且当所述安瓿构件处于第二位置时，开口与流体室的流体连通。在一个优选实施方式中，滤光器组件将荧光分析筒的上室划分成前室和后室。前室包括置于其中且经调试以刺穿安瓿构件的可破裂屏障的刺穿构件。优选地，荧光分析筒的后室包括定位于其中的吸收构件。

在一个优选实施方式中，呼吸分析筒包括界定与呼吸室连通的中央开口的可拆卸式吹口。吹口包括接收于呼吸进入开口中的套管部分和吹口部分。优选地，吹口包括邻接主体部分的止动器。止动器包括从其延伸且接收于主体部分中的对准开口中的对准构件。在一个优选实施方式中，荧光分析筒包括定位于流体室的对置侧上的对置的光进入窗口和光离开窗口以及定位于主体部分的底部上的荧光窗口。优选地，光进入窗口和光离开窗口各包括外表面，且其中所述外表面彼此平行。优选地，荧光窗口包括外表面且荧光窗口的外表面垂直于光进入窗口的外表面。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种方法，所述方法包括：获得分析筒系统，所述分析筒系统包括生物分析筒和识别成分分析筒。生物分析筒具有上室和流体室，且识别成分分析筒具有上室和流体室。该方法还包括将如下文所述的生物样品捕获于定位于生物分析筒中的上室中的如下文所述的基底上，将基底从上室移动至流体室，所述流体室中含有如下文所述的第一洗脱溶液，将生物样品的成分洗脱至第一洗脱溶液中以形成如下文所述的成分溶液，将一部分释放至第二溶液以形成第一可识别成分溶液，将如下文所述的第一可识别成分溶液转移至识别成分分析筒的上室，使得识别成分被捕获至定位于上室中的基底上，将基底从上室移动至流体室，所述流体室中含有如下文所述的第二洗脱溶液，以及将识别成分洗脱至第二洗脱溶液中以形成如下文所述的第二可识别成分溶液。

在一个优选实施方式中，生物分析筒是呼吸分析筒，识别成分分析筒是荧光分析筒，且生物样品是呼吸样品。优选地，部分是如下文所述的荧光发色团。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种在呼吸分析筒内形成溶液的方法，所述呼吸分析筒包括：主体部分，所述主体部分具有界定呼吸室的上部分和界定流体室的下部分，所述流体室具有置于其中的洗脱溶液，和安瓿构件，所述安瓿构件可在第一位置与第二位置之间移动。安瓿构件包括荧光发色团空间，所述荧光发色团空间具有置于其中的荧光发色团。该方法包括将安瓿构件从第一位置移动至第二位置，在所述第一位置中荧光发色团空间和荧光发色团与流体室分离，在所述第二位置中荧光发色团空间与流体室连通，以及将荧光发色团与洗脱溶液混合。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种分析筒，所述分析筒包括主体部分，所述主体部分包括界定呼吸室的上部分和界定流体室的下部分。呼吸室包括呼吸进入开口、呼吸离开开口和所述呼吸进入开口与所述呼吸离开开口之间的呼吸路径。该分析筒还包括滤光器组件，所述滤光器组件可沿第一位置与第二位置之间的的滤光器组件路径移动。滤光器组件具有通过其中被其界定的开口，且第一位置中，开口部分地界定呼吸室并且是呼吸路径的一部分，和在第二位置中，开口部分地界定流体室。在一个优选实施方式中，滤光器组件包括定位于开口中的第一滤光器和第二滤光器，且第一滤光器和第二滤光器将基底空间界定于其间，基底被置于所述基底空间中。优选地，基底与活性反应性捕获剂相结合。在一个优选实施方式中，活性反应性捕获剂是荧光肼或氨氧基化合物。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种在分析筒内形成荧光溶液的方法，所述分析筒包括主体部分，所述主体部分具有界定呼吸室的上部分和界定流体室的下部分，所述流体室具有置于其中的洗脱溶液，和滤光器组件，所述滤光器组件可沿第一位置与第二位置之间的滤光器组件路径移动。滤光器组件具有通过其中被其界定的开口，且在第一位置中，开口部分地界定呼吸室，和在第二位置中，开口部分地界定流体室。滤光器组件包括基底，所述基底结合了置于其中的活性反应性捕获剂。该方法包括将含羰基部分捕获于基底上，将滤光器组件从第一位置移动至第二位置，和将含羰基荧光发色团和活性反应性捕获剂洗脱至洗脱溶液中以形成发荧光溶液。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种呼吸捕获组件，所述呼吸捕获组件包括手柄组件，所述手柄组件具有长形主体部分、帽和压力传感器，所述长形主体部分界定手柄内部，所述帽置于主体部分的一端，包括界定于其中的压力开口，所述压力传感器置于手柄内部中。呼吸捕获组件还包括接收于手柄组件上端上的分析筒。分析筒包括主体部分，所述主体部分具有界定呼吸室的上部分和界定流体室的下部分。呼吸室包括呼吸进入开口、呼吸离开开口和所述呼吸进入开口与所述呼吸离开开口之间的呼吸路径。分析筒包括可沿第一位置与第二位置之间的滤光器组件路径移动的滤光器组件。滤光器组件具有通过其中被其界定的开口，且在第一位置中，开口部分地界定呼吸室并且是呼吸路径的一部分，和在第二位置中，开口部分地界定流体室。

在一个优选实施方式中，压力测量孔界定于分析筒上部分的壁中并且连通呼吸室与压力隧道，所述压力隧道延伸通过主体部分。压力路径从呼吸室界定，通过压力测量孔、压力隧道、压力开口并至压力传感器。优选地，手柄组件的帽包括从其向上延伸且密封地接收于分析筒中的压力凹口中的压力凸部。压力凹口与压力隧道连通，且压力开口界定于压力凸部中。在一个优选实施方式中，帽包括界定于其周围的底座，且从分析筒向下延伸的轴环接收于该底座上。帽优选地包括从其径向地向外延伸的附接凸部，所述附接凸部接收于界定于分析筒的轴环中的附接凹口中。

在一个优选实施方式中，中空延伸件从手柄组件的帽向下延伸并至手柄内部中。该中空延伸件是压力路径的部件。优选地，压力管接收于中空延伸件上且在中空延伸件与压力传感器之间的压力路径中。

在一个优选实施方式中，分析筒包括可破裂屏障，当滤光器组件处于第一位置时该可破裂屏障置于呼吸室与流体室之间以便将呼吸室与流体室隔离。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种分析装置，该分析装置包括壳体、门板和旋转组件，所述壳体界定壳体内部，所述门板可在开启位置与闭合位置之间移动，所述旋转组件定位于壳体内部中，包括第一固定构件和第二固定构件以及定位于第一固定构件与第二固定构件之间的可旋转部分。可旋转部分可绕着旋转轴相对于第一固定构件和第二固定构件旋转。可旋转部分包括具有界定于其中以接收待旋转物体的漏斗部分的护罩。护罩包括界定于其顶部处的凹口开口，且旋转组件包括总体定位于该护罩下方的荧光检测组件。该分析装置还包括电机和控制器，所述电机驱动可旋转部分的旋转，所述控制器控制电机和荧光检测组件。

在一个优选实施方式中，护罩包括彼此对置的凹口开口和分析开口，且护罩包括在凹口开口与分析开口之间渐缩的壁。荧光检测组件优选地包括具有带有界定于其中的井的分析筒接收部分的外壳，井与护罩中的分析开口对准以形成分析凹口。在一个优选实施方式中，分析筒接收部分与护罩协作以界定光进入孔、光离开孔和荧光孔。优选地，荧光检测组件包括经构造被引导沿着光路的光，所述光路延伸通过界定于外壳中的光室，通过光进入孔，通过光离开孔并至光阱中。

在一个优选实施方式中，荧光检测组件包括检测器，所述检测器用于接收发射的通过荧光开口且通过界定于外壳中的荧光室的荧光。优选地，荧光室总体正交于光室。在一个优选实施方式中，分析装置包括在收起位置与伸出位置之间枢转的臂。臂包括第一端，所述第一端在处于伸出位置时延伸通过界定于护罩中的臂开口。当可旋转部分从开始位置旋转至插入位置时，臂从收起位置枢转至伸出位置。在一个优选实施方式中，臂经偏置朝向收起位置且包括在操作上与第二固定构件上的凸轮表面相关联的第二端。凸轮表面优选地具有与臂的收缩位置相关联的收缩端和与臂的伸出端相关联的伸出端，且包括从收缩端渐增至伸出端的半径。在一个优选实施方式中，臂在其第二端上包括与凸轮表面相互作用的滚球轴承。优选地，臂在从护罩延伸的轴件上枢转。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种旋转组件，所述旋转组件包括第一固定构件和第二固定构件，以及定位于第一固定构件和第二固定构件之间的可旋转部分，所述可旋转部分可绕着旋转轴相对于第一固定构件和第二固定构件旋转。可旋转部分包括具有界定于其中以接收待旋转物体的漏斗部分的护罩和在收缩位置与伸出位置之间枢转的臂。臂包括在处于伸出位置时延伸通过界定于护罩中的臂开口的第一端。分析装置还包括驱动可旋转部分旋转的电机。当可旋转部分从开始位置旋转至插入位置时臂从收缩位置枢转至伸出位置。在一个优选实施方式中，护罩包括彼此对置的凹口开口和分析开口以及在凹口开口和分析开口之间渐缩的壁。

在一个优选实施方式中，护罩包括从其向外延伸且分别接收于第一固定构件和第二固定构件中的开口中的第一轴线构件和第二轴线构件。优选地，护罩包括从其延伸的至少一个内部带螺纹的紧固件接收器构件。荧光检测组件的外壳包括至少一个接收器管，且带螺纹接收器延伸通过该接收器管并至紧固件接收器构件中以将护罩固定至外壳。优选地，外壳包括第一外壳半部和第二外壳半部。第一接收器管定位于第一外壳半部上且第二接收器管定位于第二外壳半部上。带螺纹接收器延伸通过第一接收器管和第二接收器管并至紧固件接收器构件中以将护罩固定至外壳。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种结合呼吸分析系统使用的手柄组件，所述呼吸分析系统包括分析筒和分析装置。该手柄包括长形主体部分、帽、压力传感器和压力路径，所述长形主体部分界定手柄内部，所述帽置于主体部分的一端，包括界定于其中的压力开口，所述压力传感器置于手柄内部中，所述压力路径界定于压力开口与压力传感器之间。在一个优选实施方式中，帽包括从其向上延伸的压力凸部，且压力开口界定于该压力凸部中。优选地，手柄内部包括置于其中且与分析装置中的磁体相互作用的磁体。该磁体定位于界定于该帽中的磁体凹口中。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种滤光器组件，所述滤光器组件包括主体部分、开口、第一滤光器和第二滤光器以及基底，所述主体部分具有界定第一轴的总体呈圆柱形的形状，所述开口被界定横向地通过主体部分，其总体在垂直于第一轴的方向上延伸，所述第一滤光器和第二滤光器跨越开口且将基底空间界定于其间，所述基底置于基底空间中。优选地，第一滤光器和第二滤光器包含具有孔的塑料，所述孔被其界定并通过其中。在一个优选实施方式中，主体部分在其外表面上包括总体在平行于轴线的方向上延伸的导轨。优选地，主体部分包括下表面，其包含从其向下延伸的至少一个刺穿器。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种制备滤光器组件的方法，所述方法包括：获得滤光器支架，所述滤光器支架具有主体部分，其带有界定第一轴的总体呈圆柱形的形状，且包括被界定横向地通过该主体部分的开口，该开口总体在垂直于第一轴的方向上延伸，用基底对第一滤光器配量，将第二滤光器压置在该基底上，以及将第一滤光器、基底和第二滤光器定位至开口中，使得第一滤光器和第二滤光器跨越所述开口。第一滤光器和第二滤光器以及基底可一起或分别定位于开口中。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种荧光检测组件，所述荧光检测组件包括发射器，检测器，界定光室、荧光室和井的外壳，从发射器延伸、通过光室且通过井的光路，和从井延伸、通过荧光室并至检测器的荧光光路。在一个优选实施方式中，荧光检测组件包括定位于光路中的第一透镜和第一滤光器。优选地，荧光检测组件包括定位于荧光光路中的第二透镜和第二滤光器。在一个优选实施方式中，荧光检测组件包括下述中的至少一个：定位于发射器与第一透镜之间的光路中的第一光挡板，定位于第一透镜与第一滤光器之间的光路中的第二光挡板以及定位于第一滤光器与井之间的光路中的第三光挡板。第一挡板包括界定于其中的第一光挡板孔，所述第一光挡板孔具有小于光室内径的内径。第二挡板包括界定于其中的第二光挡板孔，所述第二光挡板孔具有小于第一光挡板孔内径的内径。第三挡板包括界定于其中的第三光挡板孔，所述第三光挡板孔具有小于第二光挡板孔内径的内径。

在一个优选实施方式中，光阱定位于所述光路的远端处，且包括第一壁，所述第一壁相对于光路所成的角度介于约25°与约45°之间。优选地，光阱包括连接至第一壁的第二壁，且第二壁不垂直于光路。在一个优选实施方式中，外壳由上外壳半部和下外壳半部构成，且下外壳半部包括界定井的分析筒接收部分。在一个优选实施方式中，上外壳半部包括凸缘，所述凸缘从其向下延伸且与从下外壳半部向上延伸的凸缘重叠。在一个优选实施方式中，分析筒定位于包括光进入窗口、光离开窗口和荧光窗口的井中。光进入窗口和光离开窗口沿着光路被定位。

在一个优选实施方式中，外壳由上外壳半部和下外壳半部构成，所述上外壳半部和所述下外壳半部协作以界定容置第一透镜的第一透镜凹口、容置第一滤光器的第一滤光器凹口、容置第二透镜的第二透镜凹口和容置第二滤光器的第二滤光器凹口。优选地，荧光检测组件包括连接至外壳的护罩，所述护罩包括彼此对置的凹口开口和分析开口以及所述凹口开口与所述分析开口之间的漏斗部分。漏斗部分与井协作以界定分析凹口，且护罩至少部分地界定光进入孔和荧光孔。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种检测荧光的方法，所述方法包括将来自发射器的光沿着光路发射至光室中，所述光路包括沿着其的感测室。感测室中包括荧光溶液。发射的光通过荧光溶液并产生荧光，且其中所述荧光从感测室沿着荧光光路发射至荧光室中，和检测荧光的荧光信号。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种检测荧光的方法，所述方法包括将分析筒插入分析凹口中。该分析筒包括滤光器组件，所述滤光器组件包括在其上具有含羰基部分的基底。该方法还包括使分析筒从开始位置旋转至插入位置，将分析筒内的滤光器组件从上室移动至含有洗脱溶液的流体室，使分析筒从插入位置旋转至分析位置，使得洗脱溶液通过滤光器组件排出且使含羰基部分洗脱至洗脱溶液以形成荧光溶液，以及分析发荧光溶液的荧光。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种呼吸分析系统，所述呼吸分析系统包括呼吸捕获组件，所述呼吸捕获组件包括手柄组件，所述手柄组件包括长形主体部分、压力开口和压力传感器，所述长形主体部分界定手柄内部，所述压力开口界定于长形主体部分的一端中，所述压力传感器置于手柄内部中。呼吸分析系统还包括接收于手柄组件的上端上的分析筒。分析筒包括主体部分，所述主体部分包括界定呼吸室的上部分和界定流体室的下部分。呼吸室包括呼吸进入开口、呼吸离开开口和所述呼吸进入开口与所述呼吸离开开口之间的呼吸路径。分析筒包括可沿呼吸捕获位置与分析位置之间的滤光器组件路径移动的滤光器组件。滤光器组件具有通过其中被其界定的开口，且在呼吸捕获位置中，开口部分地界定呼吸室且是呼吸路径的一部分，且在分析位置中，开口部分地界定流体室。系统还包括分析装置，所述分析装置包括壳体、门板和旋转组件，所述壳体界定壳体内部，所述门板可在开启位置与闭合位置之间移动，所述旋转组件定位于壳体内部中，包括具有界定于其中以接收分析筒的漏斗部分的护罩。系统还包括控制器，所述控制器控制电机和荧光检测组件。压力传感器与控制器连通。

根据本发明的另一个实施方式，提供了一种用于检测和定量呼吸中的含羰基部分的方法。该方法包括(a)提供分析筒，(b)将分析筒连接至手柄组件，(c)将含羰基部分的呼吸样品收集于滤光器组件上，(d)标记该含羰基部分以提供经标记的溶液，(e)将经标记的溶液插入分析装置中，(f)引导预定波长范围内的光通过经标记的溶液，从而产生荧光和(g)检测荧光。

应理解，可使用本发明的系统分析任何生物样品。可根据需要捕获和分析除了含羰基部分(CCM)或醛以外的呼吸成分。美国专利申请公开号2003/0208133和2011/0003395的全部内容通过引用并入本申请。

具体实施方式

下述描述和附图是说明性的并且不被解释为限制性的。描述了许多具体细节以提供对本公开的透彻理解。然而，在某些实例中，未对熟知或常规细节进行描述以避免模糊该描述。引用本公开中的一个或另一个实施方式可以是(但不一定是)对相同的实施方式的引用；并且此类引用表示实施方式中的至少一个。

在本说明书中提到“一个实施方式”或“实施方式”旨在指与实施方式结合描述的特定特性、结构或特征包括在本公开的至少一个实施方式中。在本说明书各处中术语“在一个实施方式中”的出现未必指相同的实施方式，也不是与其他实施方式相互排斥的单独的或替代的的实施方式。而且，描述了可以由一些实施方式而非由其他实施方式展现的各种特征。类似地，描述了可以是对一些实施方式而非其他实施方式的各种要求。

在本公开的上下文中以及在各术语使用的特定上下文中，在本说明书中使用的术语一般具有其在本领域中的通常含义。在本说明书的下文或其他地方讨论了用于描述本公开的某些术语以便为从业人员提供关于本公开描述的额外指导。为方便起见，可以突出显示某些术语，例如使用斜体和/或引号标记。使用突出显示对术语的范围和含义不具有影响；在相同的上下文中无论其是否被突出显示，术语的范围和含义是相同的。应理解，相同的事物可以有多于一种表达。

因此，替代的语言和同义词可用于任何一个或多个本申请讨论的术语。无论在本申请中是否对术语进行详细阐述或讨论，均不会赋予其任何特殊意义。本申请提供了某些术语的同义词。叙述一个或多个同义词不排除使用其他同义词。在包括任何本申请讨论的术语示例的本说明书任何地方使用的实施例仅是说明性的，并且不旨在进一步限制本公开或任何示例性术语的范围和含义。同样地，本公开不限于本说明书中给出的各个实施方式。

在不旨在进一步限制本公开范围的情况下，下文给出根据本公开的实施方式的仪器、设备、方法及其相关结果的实施例。应注意，为了方便读者，可以在实施例中使用标题或小标题，其绝不应当限制本公开的范围。除非另有定义，本申请中使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员所普遍理解的含义相同的含义。在存在冲突的情况下，应以本文件(包括定义)为准。

应意识到，本申请中使用的术语如“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“侧面”、“短”、“长”、“上”、“下”和“下方”仅为了便于描述且指如图中所示的部件的方向。应理解，本申请所描述的部件的任何方向在本发明范围内。

图1-30显示了用于分析患者呼吸中的含羰基部分(“CCM”)的呼吸分析系统10。如图1中所示，系统10通常包括手柄组件12、分析筒14和分析装置16。通常，手柄组件12和分析筒14供医师和患者用以捕获患者呼吸的某些组分(如下文更完全地描述)，和分析装置16用于分析所捕获的组分。

现将描述图2-7和图21A-23中所示的分析筒14。在一个优选的实施方式中，分析筒14包括主体部分11，所述主体部分11包括界定上室或呼吸室30的上部分29以及界定下室或流体室32的下部分31。呼吸室30包括前开口或呼吸进入开口33，呼吸离开开口40以及呼吸进入开口33与呼吸离开开口40之间的呼吸路径P1。在一个优选的实施方式中，呼吸室30朝向呼吸离开开口40渐缩，然而本发明不限于此。分析筒14还包括滤光器组件19，所述滤光器组件19可沿第一或呼吸捕获位置(图2)与第二或分析位置(图21E)之间的滤光器组件路径P2移动。滤光器组件19具有通过其中被其界定的开口17，其包括定位于其中的至少一个优选地两个滤光器26。在呼吸捕获位置中，开口17部分地界定呼吸室30且是呼吸路径P1的一部分，且在分析位置中，开口17部分地界定流体室32。

在一个优选的实施方式中，分析筒14包括可拆卸式吹口18、顶部上的滤光器组件19和底部上的安瓿构件22。如图3B中所示，吹口18包括套管部分15，其接收于主体部分11上的呼吸进入开口33中，吹口部分18a，止动器21，其邻接主体部分11以及对准构件21，其接收于主体部分11中的互补对准开口(未显示)中。吹口18部分地界定呼吸室30和呼吸路径P1。滤光器组件19优选地包括由玻璃料支架20夹持的两个滤光器或玻璃料片26(有时统称为玻璃料堆叠)。玻璃料片26跨越开口17。

在一个优选的实施方式中，玻璃料支架20在其底部表面上包括用于刺穿下文所讨论的可破裂屏障的至少一个刺穿器20a。优选地，玻璃料支架20在外表面上包括至少一个导轨39，用于当玻璃料组件19沿着滤光器组件路径移动时帮助引导该玻璃料组件19。刺穿器20a可在导轨39的底部上。在使用之前，玻璃料堆叠26定位于呼吸室30中。如图2中所示，基底空间27界定于玻璃料片26之间。在一个优选的实施方式中，基底28(如二氧化硅)置于玻璃料片26之间的基底空间27中。应意识到，玻璃料片26有足够的多孔性使得呼吸可通过其间，但没有过度的多孔性以免陷获于玻璃料片26之间的基底28逸出。滤光器或玻璃料片26优选由聚乙烯球体制成，将所述聚乙烯球体以某种形式压制并封装在一起。当以碟形或片形压制在一起时，球形或圆形形状产生呼吸通过所必需的空隙或孔。球体可由具有不同直径的不同塑料材料(如聚乙烯、聚丙烯等)或特弗隆制成。在另一个实施方式中，滤光器26可包含全部由相同塑料材料制成且具有相同或不同直径的球体。在一个示例性的实施方式中，玻璃料26是具有10μm或20μm孔的聚乙烯或特弗隆玻璃料。如下文更完全地描述，在使用中，随着患者吹气通过呼吸室30，将包括醛的CCM收集于基底28(也称为CCM捕获材料)上。在一个优选的实施方式中，使用二氧化硅作为基底或CCM捕获材料。然而，本发明不限于此且可使用具有捕获CCM或醛能力的其他基底。

在一个优选的实施方式中，跨越开口17的玻璃料片或滤光器26优选地压入开口中。产生滤光器组件的方法包括将球形塑性件压入至第一和第二滤光器26中，将第一滤光器26压入至玻璃料支架20中的开口17中。接着，将基底28(优选二氧化硅)配量于第一玻璃料26上，接着使用预定的压力将第二滤光器26压入开口17中并至二氧化硅28上。在另一个实施方式中，在将玻璃料堆叠压入至玻璃料支架20中的开口17中之前，可将二氧化硅28配量至第一玻璃料26上且接着可将第二玻璃料26压入至二氧化硅28上以产生玻璃料堆叠。在另一个实施方式中，可将滤光器置于界定于玻璃料支架20的内侧壁中的槽中。

如图2-3B中所示，安瓿构件22包括主体部分23，所述主体部分23具有界定于其中且包括上边23a和下表面23b的荧光发色团空间或沟槽25。沟槽25包含置于其中的苯二胺衍生物(“PD衍生物”)24。安瓿构件22可在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置中沟槽25和PD衍生物24通过第一可破裂屏障36a与流体室32分离，在第二位置中沟槽25与流体室32连通(其中PD衍生物24和洗脱溶液34在流体室32中混合，如下文所述)。可破裂屏障36a可以是箔材等。在一个优选的实施方式中，安瓿构件22可在界定于分析筒14的下部分31中的安瓿隧道130内移动。在一个优选的实施方式中，安瓿构件22包括在安瓿构件22移动至第二位置时邻接分析筒14上的止动器表面132的凸缘或止动器23c。止动器23c防止安瓿构件22过深地移动进安瓿隧道130和/或流体室32中。在一个优选的实施方式中，安瓿隧道130正交于流体室32。然而，本发明不限于此。

如图2-3B中所示，流体室32定位于呼吸室30与安瓿构件22及安瓿隧道130之间。洗脱溶液34置于流体室32中。在一个优选的实施方式中，洗脱溶液34包括水和乙醇，然而本发明不限于此。在一个优选的实施方式中，流体室32与安瓿隧道130隔绝。这可以通过任何密封方法完成。在一个优选的实施方式中，流体室32通过第一可破裂屏障36a与安瓿隧道130隔绝。在一个优选的实施方式中，流体室32与呼吸室30隔绝。这可以通过任何密封方法完成。在一个优选的实施方式中，第二可破裂屏障36b经定位跨呼吸室30与流体室32之间的滤光器组件路径P2(划分滤光器组件套管53)。流体室与呼吸室之间的开口在本申请中称为滤光器组件开口134且包括上面固定有第二可破裂屏障36b的突部。流体室32还包括通气孔37以保持洗脱溶液34在混合期间不被“空气锁定”。

本领域技术人员将意识到，在使用分析筒14之前(即在其附接或连接至手柄组件12之前)，滤光器组件19处于呼吸捕获位置且安瓿构件22处于第一位置。在这种构造中，流体室32中的洗脱溶液34通过第二可破裂屏障36b与呼吸室30中的滤光器组件19分离，且通过第一可破裂屏障36a与安瓿隧道130中的安瓿构件22分离。

图4是手柄组件12及其组件的分解图。在一个优选的实施方式中，手柄组件12包括长形主体部分101，其具有界定手柄内部99的第一和第二半部102(见图5A)，顶部端帽103和底部端帽105，握柄104，电缆106，其通过插头107连接至分析装置16(电子和/或数据)以及压力传感器50和相关组件(电路板108、压力管110等)。手柄组件12还优选包括与下文所述的手柄储存凹口66和管150中的磁体150a相互作用的磁体111。压力凸部49从顶部端帽103的上表面52向外延伸(见图5A)。压力开口113界定于压力凸部49的顶部中。在一个优选的实施方式中，压力凸部在其周围包括在压力凸部49偶联至分析筒14时所述密封压力凸部49的O形环115。优选地，压力凸部49接收于界定于分析筒的下部分31中的压力凹口139(参见图7)中。如图5和5A中所示，在一个优选的实施方式中，手柄组件12内的压力路径从压力开口113延伸，通过顶部端帽103的底部表面上的延伸件117(其接收于压力管110中)，通过压力管110并至压力传感器50(其一端接收于压力管110中)。通常，压力路径界定于压力开口113与压力传感器50之间。电缆106连接至电路板108。因此，压力传感器50的压力读数可传达至分析装置16的主电路板74。

图5A至图6B显示了附接至手柄组件12的分析筒14。在一个优选的实施方式中，分析筒14包括从主体部分11向下延伸的轴环138。轴环138包括界定于其中的至少一个且优选地多个附接凹口140。凹口140之一与手柄组件12的顶部端帽103上的对准或附接凸部142配对(在另一个实施方式中可存在更多附接凸部142)。轴环138亦接收于作为顶部端帽103的一部分的底座144上。环形凸部从帽103向外延伸以匹配轴环138上的底切槽并产生滑入配合。摩擦配合亦在本发明的范围内。附接凹口140允许轴环在其固定于手柄组件12的顶部上时展开。

用于接收手柄组件12顶部上的压力凸部49的压力凹口139界定于轴环138内。互补的附接凹口140和附接凸部142在附接过程中对准分析筒14和手柄组件12，使得压力凸部49被接收于压力凹口139中。底座144可包括用于提供与轴环138摩擦配合的橡胶材料等。任何将分析筒14附接至手柄组件12的方法在本发明的范围内。例如，可通过螺纹配合、滑入配合、摩擦配合等将分析筒14连接至手柄组件12。

如图5A所示，在第一位置中，安瓿构件22从分析筒14的下部分31向下延伸。因此，当分析筒14连接至手柄组件12时，安瓿构件22的下表面23b接触手柄组件12的上表面52，从而向上推送安瓿构件22，因此使第一可破裂屏障36a破裂，且将安瓿构件从第一位置移动至第二位置。这有助于将PD衍生物24转移至流体室32和洗脱溶液34中。可以理解，PD衍生物24保持与洗脱溶液34分离直至分析筒14连接至手柄组件12为止。洗脱溶液34和PD衍生物24混合以形成苯二胺溶液(“PD溶液”)35(下文描述了在分析装置16中洗脱溶液34和PD衍生物24的进一步混合)。

参考图2-7，在分析筒14中包括的另一特征是呼吸压力测量能力。这使得患者能够吹气至分析筒中以通过分析装置16上的屏幕60知道吹气压力是否在预定范围内。通常，压力路径界定于分析筒14的上部分29中的压力测量孔42(与呼吸室30连通)与手柄组件12中的压力传感器50之间。如图3A中所示，压力路径从压力测量孔42延伸至部分地绕着滤光器组件19延伸的压力通道44，并至向下延伸通过主体部分11的压力隧道46。应意识到，图3A显示了从分析筒14省略的顶部环盖47。顶部环盖47(或其他壁或屏障)封闭压力通道44以维持压力。

图7显示了分析筒14的底部和与压力凹口139连通的压力隧道46的端部。在压力凸部49接收于压力凹口139中时，压力隧道46与压力开口113连通。因此，整个压力路径从压力测量孔42延伸，通过压力通道、通过隧道、通过压力开口、通过中空延伸部117、通过压力管110并至压力传感器50。

在患者吹气通过呼吸室30(和玻璃料片26)时，进行压力测量。在一个优选的实施方式中，这需要压差流计算。随着呼吸吹过呼吸室，取决于人员吹气的轻重程度，在后玻璃料片26与呼吸离开孔40中间的呼吸室30的远端空间38中产生压差。压力测量孔42界定于远端空间38内的壁中且实质上是用于测量周围压力与远端压力之差的压力表。经过压力测量孔42在远端空间38中的呼吸压力加压于压力隧道(压力路径)内已有的空气。压力路径延伸通过压力测量孔42至通道44中并且通过通道然后向下通过压力隧道46并至手柄组件12。通过压力传感器50测量呼吸室30的远端空间38内侧的压力，且基于该压力可测量计算通过呼吸室30的流速。压力传感器50的电子装置定位于手柄组件12中(即定位于电路板108上)。

在使用中，一旦将分析筒14放置于手柄组件12上，则用户吹气使其通过吹口18和呼吸室30，从而预定体积的空气或呼吸(例如3升)被呼出通过呼吸室30。因此，CCM从预定或已知体积的呼吸中被滤出并被收集在基底28上。在CCM被收集后，用户从手柄组件12上取下分析筒14，取下吹口18并将分析筒14置于分析装置16中，如下文所述。分析筒14和手柄组件12的组合(如图6B中所示)在本申请中称为呼吸捕获组件13。

如图6A-7中所示，分析筒包括底部窗口和两个侧窗口。底部窗口在本申请中称为荧光窗口170，侧窗口在本申请中称为光进入窗口172a和光离开窗口172b。荧光窗口170、光进入窗口172a和光离开窗口172b与下文所述的在分析装置16中的光学系统77(在本申请中也称为荧光检测组件或荧光计)结合使用。在一个优选的实施方式中，窗口170和172a以及172b是透明塑料且与主体部分11的其余部分是相同材料。然而，窗口可以是不同材料的。优选地，窗口170和172a以及172b经光学抛光且经定向使得外表面正交于光学系统77的适当组件(下文所述)。在一个优选的实施方式中，主体部分11的其余部分不是光学透明的且包括拔模斜度使得窗口170和172a和172b是隔离的(即筒的侧面或底部成角度或与窗口的外表面不平行)。优选地，光进入窗口172a和光离开窗口172b是彼此平行的且荧光窗口170垂直于光进入窗口172a和光离开窗口172b。

在一个优选的实施方式中，分析筒14由塑料(例如聚碳酸酯、PMMA等)制成且各种片彼此超声波接合。然而，本发明不限于此，并且分析筒可由任何所需材料制成且根据需要予以接合。

图1和图8-23显示了分析装置16。如图1和图8-11中所示，通常，分析装置16包括壳体48(由两个半部48a和48b组成)，门板54，其可在开启位置与闭合位置之间滑动，护罩56，分析凹口58，其界定于护罩56中(其中接收分析筒)，底部57，主电路板74，旋转组件76和显示器60(其优选地是触摸屏)。应意识到，整个分析凹口58包括下文所述的渐缩漏斗部分58a和井173。分析装置16还包括开/关按钮62、扬声器64、手柄收纳凹口66、USB端口和DC电源输入端口70(见图8)。分析装置16还包括如图9中所示的电池72和图11中所示的电池门板156。电池优选地是可充电的，然而本发明不限于此。

护罩56是分析筒14与分析装置16之间的界面。在使用中，在使用分析筒14采集呼吸样品之后，用户将分析筒置于分析凹口58中(通过凹口开口58b)并关闭门板54。图10显示了除去壳体的下半部48b的分析装置16。如所显示的，分析装置16包括主电路板74和用于混合洗脱溶液34和醛的旋转组件76，如下文所述。旋转组件76还包括光学系统77。主电路板74(母板)是控制器且包括(或电连通)，但不限于，USB端口68、DC电源输入端口70、用于与电机78和光学系统77(和下文所述的光学板160和162)连通的电缆、用于与手柄组件12连通(通过插头107和148、电缆106和电路板108)的电缆、显示器60、开/关62、电池72和用于感测门板54是开启还是闭合的光学传感器。

图11显示了分解的分析装置16且图解说明了壳体的第一半部48a和第二半部48b、可滑动门板54、主电路板74和旋转组件76。如所显示的，分析装置16还包括端帽146，所述端帽146在其中具有用于连接电缆106的插头148和界定手柄收纳凹口66的管150。如上文所讨论的，手柄收纳凹口66和管150包括与手柄组件12中的磁体111相互作用的磁体150a。这两个磁体的相互作用有助于将手柄组件12固定在手柄收纳凹口66中。在一个优选的实施方式中，壳体48a的第一半部包括与护罩56对准以界定分析凹口58的开口152。壳体48中的开口/盖154容置显示器60。在一个优选的实施方式中，壳体的第二半部48b包括底部57、电池门板156以及用于USB端口68和DC电源输入端口70的开口，其作为主电路板74的一部分。

图12-20显示了省略了大多数其他组件的旋转组件76。如图12-13中所示，旋转组件76通常包括可旋转部分86、第一固定构件88a和第二固定构件88b、电机78、齿轮系81(其优选地包括驱动大齿轮84的小齿轮83)、护罩56和光学系统77。电机78包括驱动小齿轮83的驱动轴(未显示)，其啮合大齿轮84且使大齿轮84旋转。电机78优选地受主电路板74控制。应意识到，中心部分(可旋转部分86)枢转，且固定构件88a和固定构件88b在壳体48内保持静止。大齿轮84优选地在其中包括弓形槽186，其接收固定构件88a上的引导凸部188。弓形槽186的端部提供止动(通过与引导凸部188的相互作用)使得可旋转部分86仅能够在各方向上旋转一定程度。

图16-17B单独显示了可旋转部分86。可旋转部分86包括通过键和键槽关系连接至护罩的第一轴线构件164和第二轴线构件166。本发明不限于此。在另一个实施方式中，第一轴线构件164和第二轴线构件166可粘附或接合至护罩或可与护罩形成一体。如图13所示，在一个优选的实施方式中，护罩56包括轴向对准的圆柱形凸部174，在其对侧上具有键56a。凸部174接收包括界定于其中的互补键槽176的第一轴线构件164和第二轴线构件166。第一轴线构件164和第二轴线构件166优选地键合使得其仅在一个方向上适合安装在护罩56上。

第一轴线构件164和第二轴线构件166在其上具有轴承178，所述轴承178与固定构件88a和88b中的中央开口180协作且允许可旋转部分86旋转。可旋转部分86通过至少一个键166a连接至大齿轮84，所述键166a啮合大齿轮84的中心开口中的至少一个键槽84a。第二轴线构件166还包括用于大齿轮84的止动器184和电缆通过凹口165，所述电缆通过凹口165允许来自主电路板74并延伸至光学系统77的电缆(未显示)经过其中。因此，电机78驱动小齿轮83，小齿轮83驱动大齿轮84，大齿轮84啮合并驱动第二轴线构件166，第二轴线构件166驱动护罩56(其将分析筒14固定于分析凹口58中)和附接至护罩56的所有其他组件，如光学系统77和臂80(下文讨论)。

在一个优选的实施方式中，分析装置16包括门板锁定组件，其中通过旋转组件76的运动锁定门板54。优选地，门板锁定组件包括感测门板是开启还是闭合的门板检测传感器。护罩56在其上包括与壳体上的枢转突片构件相互作用的凸轮特征114(见图16)。凸轮特征114经定位使得在旋转组件76转至负载位置时突片脱落，从而允许门板滑动打开。在旋转组件76的所有其他方向中，突片是向上的并且锁定门板且防止门板滑动打开。

如下文将描述的，可旋转部分86与其中的分析筒14一起旋转以混合其中的PD溶液35并允许光学系统77执行分析。此外，可旋转部分86包括凸轮和杠杆系统，其用于将旋转运动转化成枢转运动使得臂80将滤光器组件19从呼吸室30推送至流体室32中。图17A-19C显示了凸轮和杠杆系统且显示了旋转组件76如何移动臂80。臂80围绕界定枢转轴的柱191枢转且包括第一端80a和第二端，所述第一端80a在其上具有位于凸轮表面120上的滚球轴承122，所述第二端在护罩56的侧面中的臂开口56b内外移动。在一个优选的实施方式中，臂80围绕柱191枢转且固定至从第一轴线构件164延伸的突片192，如图17B中所示。优选地，臂80包括接收柱191的开口189，该开口189从护罩56向下延伸(见图17B)。形成弹簧124使得线圈区段形成接收柱191的开口。紧固件190延伸通过突片192中的开口192a并至柱191的端部中。具有滚球轴承122的臂80的第一端80a延伸至界定于第二固定构件88b中的凸轮通道194中(见图18)。

臂80可在收缩位置(图19A)与伸出位置(图19B)之间移动。弹簧124将臂偏置至收缩位置。如图18中所示，凸轮表面120是弯曲的且包括沿滚球轴承122行进的路径渐增的半径。随着可旋转部分86(和臂80)旋转，滚球轴承122在凸轮表面120上滑行。凸轮表面120的渐增半径致使臂80绕着枢转轴枢转且因此将臂80的第二端或工作端80b推送至护罩56中的臂开口56b中。对其中臂未向内枢转的图19A与其中臂向内枢转的图19B进行比较。由于护罩56内的分析筒14的定位，臂80的第二端80b将滤光器组件19从呼吸室30推送至流体室32。凸轮表面120、滚球轴承122、枢转(和由弹簧124偏置的弹簧)臂80一起工作以便将旋转运动转换成枢转运动。

图17B-17D和图20显示了光学系统77。光学系统77包括包含第一半部197a和第二半部197b(图20中省略了第二半部197b)的外壳196。外壳196优选地通过带螺纹紧固件196a固定至护罩56(见图10)。在一个优选的实施方式中，护罩56包括四个紧固件接收器构件175，所述紧固件接收器构件175接收延伸通过第一和第二外壳半部197a上的互补的第一接收器管177a和第二接收器管177b的长形带螺纹紧固件196a。紧固件接收器构件175可内部带螺纹或可经制作使得随着带螺纹紧固件196a螺合于其中在塑料中产生螺纹。如图17B所示，包括不对应于护罩56上的紧固件接收器构件175的额外组的第一接收器管177a和第二接收器管177b。因此，带螺纹紧固件196a将外壳的两个半部固定在一起且将外壳196固定至护罩56。

护罩56在其底部中包括分析开口200，在分析筒14位于分析凹口58中时分析筒14的背部延伸通过所述分析开口200。分析开口200与外壳196的第二半部197b中的井173对准，该井173将分析筒14的背部接收于其中。外壳196包括如图17C中所示的界定井173的分析筒接收部分204。形成外壳196使得第一外壳半部197a和第二外壳半部197b协作以界定光室198、荧光室207、光阱94和井173。护罩56在其底部表面上包括的三个凹口203，所述凹口203与分析筒接收部分204上的凹口协作以界定光进入孔216、荧光孔217和光阱开口218。

光学系统77还包括包含LED 79的第一光学电路板或微控制器162和包含接收器或检测器82(例如光二极管)的第二光学电路板160。两个光学电路板包括用以连接用于通信的电缆(未显示)和来自主电路板74的控制的插孔或连接器163。光学系统77还包括定位于光室198中的至少一个第一透镜90和至少一个第一滤光器92，以及定位于荧光室207中的至少一个第二透镜96和至少一个第二滤光器98。形成外壳196使得第一外壳半部197a和第二外壳半部197b协作以界定第一透镜凹口199、第一滤光器凹口201、第二透镜凹口203和第二滤光器凹口205。

如图17C-17E和图20所示，顶部外壳半部197a包括界定于其中的第一凹口212和第二凹口214，其与分析筒接收部分204的顶部表面中的第一凹口213和第二凹口215协作以至少部分地形成光进入孔216和荧光孔217。顶部外壳半部197a和底部外壳半部197b还协作以至少部分地形成光阱开口218。在分析筒14定位于井173中时，光进入窗口172a与光进入孔216对准，荧光窗口170与荧光孔217对准，且光离开窗口172b与光阱开口218对准。

在使用中，LED 79沿光路(LP)发出光通过第一透镜90，通过第一滤光器92，通过光进入孔216，通过分析筒14中的光进入窗口172a(其中其致使荧光溶液206中的CCM在感测室32b内发荧光)，通过光离开窗口172b，通过光阱开口218并至光阱94中。光阱94被构造成角壁使得进入其中的光四处反弹且无法回逸通过进入开口以及在朝向检测器82的任意方向上反射。从经发荧光CCM反射的光沿荧光光路(FP)与进入分析筒14的光成近似90度角通过荧光窗口170离开分析筒14。荧光光路行进通过荧光孔217，通过第二透镜96和第二滤光器98并至检测器82。这通常是发射器检测器设置。在一个优选的实施方式中，检测器82与发射器79成约90度角。其他角度在本发明的范围内。

在一个优选的实施方式中，从LED 79发射且经引导沿光路LP的光尽可能准直。优选地，对光室198进行设计以消除尽可能多的非准直光。为了达到这个目标，光室198包括至少第一透镜90和定位于光路LP中的一系列挡板和孔(下文所述)。图17D显示光路LP经引导平行于光室198的轴。然而，从LED 79发射的一些光可在不平行于该轴的方向上延伸。参见例如图17D中的虚线。在一个优选的实施方式中，第一透镜90是菲涅耳(Fresnel)透镜。然而，本发明不限于此。在一个示例性的实施方式中，第一透镜90是具有约10mm焦距、25.4mm x 25.4mm x 22mm总尺寸和12.7mm透镜直径的菲涅耳透镜(第二透镜可以具有相同性质)。然而，这些尺寸均不是限制性的。第一透镜90经定位且包括一定规格使得其优选地将来自感测室32b内侧的LED 79的光聚焦于井173内。在一个示例性的实施方式中，在感测室32b的中心处，经准直光束的直径为约4mm。

如图17C-17D中所示，在一个优选的实施方式中，光室198包括定位于其中的第一光挡板244，该第一光挡板244包括界定于其中的第一光挡板孔244a。第一光挡板244沿第一透镜90前方的光路LP定位。光室198还包括定位于其中的第二光挡板246，该第二光挡板246包括界定于其中的第二光挡板孔246a。第二光挡板246沿第一透镜90与第一滤光器92之间的光路LP定位。优选地，包括第三光挡板孔248a的第三光挡板248定位于第一滤光器92后方的光路LP中。优选地，第一光挡板和第二光挡板正交于光路LP的方向且第三光挡板不正交于光路LP的方向。应意识到，通过第一外壳半部197a与第二外壳半部197b协作形成挡板和孔。图17D仅显示了第二外壳半部197b。

在光经过分析筒之后，其经过光阱开口218并至光阱94中。在一个优选的实施方式中，光阱的壁是黑色的，其将吸收大部分进入的光。图17D显示了光阱94的平面图。在一个优选的实施方式中，光阱94包括弯曲的壁，该弯曲的壁有助于随着光反弹分散光。然而，如图17D中所示，壁相对于光路LP形成角度，其经设计以吸收多数光(由于其为黑色)，同时也反射朝向另一壁反射的任何光使得实际上无光回逸通过光阱开口218。光阱94优选地包括在光进入光阱后接收光的第一壁94a。第一壁相对于光路LP所成的角度优选在约25°至约45°之间。在一个示例性的实施方式中，其与光路LP所成的角为35°。光阱94还优选包括与光路LP成角的第二臂94b。优选地，与光路LP成的角不是直角。在一个示例性的实施方式中，随着光进入光阱94，每当光从不同壁反弹，则约80％的光被吸收和20％的光被反射。在以80％对20％的吸收反射比率从一些壁反弹之后，其余光将忽略不计。

荧光光路FP还包括位于其中的挡板和孔，连同第二透镜96和第二滤光器98孔。如图17D中所示，在一个优选的实施方式中，荧光光路FP包括沿着其的第一荧光挡板250和相关孔(其为由分析筒接收部分204的顶部表面中的第二凹口215以及界定于其中的第二透镜96形成的荧光孔217)，第二荧光挡板252(其包括界定于其中的第二荧光挡板孔252a和第二滤光器98)。优选地，第二透镜96具有与第一透镜90相同的规格。然而，本发明不限于此且这两个透镜可以是不同的。在另一个实施方式中，光路和荧光光路的任意一个或两个可在其中包括一个以上的透镜。

应意识到，从LED发射的光不是完全准直的。因此，提供挡板和孔以阻挡从光室198的内侧反射的一些光及其他外来光。第一光挡板244、第二光挡板246和第三光挡板248中的孔具有小于光室198的直径，从而使得光挡板阻挡或消除非准直光且帮助产生沿光路LP行进通过光室198的更准直的光束。

在一个优选的实施方式中，第一光挡板、第二光挡板和第三光挡板的直径随着其沿光路相遇而变小。在一个示例性的实施方式中，光室198具有约16mm的内直径，第一光挡板孔具有约10mm的内直径、第二光挡板孔具有约9mm的内直径和第一光挡板孔具有约5mm的内直径。对于荧光室207而言，在一个示例性的实施方式中，第一荧光挡板孔具有约5mm的内直径和第二荧光挡板孔具有约7mm的内直径。

如图17D中所示，在一个优选的实施方式中，第一透镜凹口199、第一滤光器凹口201、第二透镜凹口203和第二滤光器凹口205各在其中包括挤压脊，所述挤压脊帮助将其中的透镜或滤光器维持在稳定位置且防止透镜或滤光器振动。然而，可以省略挤压脊。此外，井173可以在其中包括对准构件254和用于排出井173中的任何流体的沟256。

提供第一滤光器92以便从LED 79发射的光束中过滤不需要波长的光。任何滤光器均在本发明的范围内。在一个优选的实施方式中，第一滤光器允许第一范围内的光透射。例如，第一滤光器可以包括300nm至540nm的透射区域(T<0.0001％，OD>6)、540nm至550nm的过渡区域(0％<T<100％)和阻挡介于550nm至800nm之间的光的阻挡区域(T>90％)。然而，这仅是示例性的且任何滤光器均在本发明的范围内。在一个优选的实施方式中，第二滤光器允许第二范围内的光透射。例如，第二滤光器可以包括阻挡介于300nm与555nm之间光的阻挡区域(T<0.0001％，OD>6)、555nm至565nm的过渡区域(0％<T<100％)和565nm至800nm的透射区域(T>90％)。然而，这仅是示例性的且任何滤光器均在本发明的范围内。设计第二滤光器98以阻挡依某种方式进入荧光室207中的所有LED光且仅允许预定波长的荧光通过(例如长通滤光器)。

在一个优选的实施方式中，为进一步分离荧光信号，使用锁相放大。使用锁相放大器来帮助消除在背景光中具有起源的信号(例如来自室内的光、装置内的电路板、来自屏幕的背光和有可能到达检测器82的任何其他白色光源)。在一个使用这项技术的示例性实施方式中，LED以第一速率(例如在400Hz与1000Hz之间)闪烁。这有助于远离DC，有助于避免噪声问题。接着，如果在检测时，检测到不具有相同频率但相位非常接近于驱动LED的频率的信号，则存在光来自某个其他光源(例如背景光)的可能性，因此从信号中将其消除。通常，锁相放大器采集该信号，在LED开启时对该信号求平均值且接着在LED闭合时对该信号求平均值并减去这两个平均值。这优选得到具有极小噪声的荧光信号。

如图17C中所示，在一个优选的实施方式中，上外壳半部197a包括唇部或凸缘258，其向下延伸且与下外壳半部197b向上延伸的另一唇部或凸缘260重叠。互补的凸缘有助于阻挡光进入或离开光室198或荧光室207。优选地，凸缘彼此互补使得其重叠。

如本申请中所讨论的，特别针对分析筒的化学物质且针对这种特定PD衍生物和待测量荧光量调谐光学系统77的组件。90度角允许光检测器82检测从发荧光的CCM发射的光。换言之，检测器82不接收来自LED的任何光，但仅检测发出荧光的醛颗粒。

从本申请的描述，应了解，呼吸分析系统优选地用于在分析筒14中获得来自患者的呼吸样品且接着在分析装置16中分析该呼吸样品。一旦分析筒14放置于分析装置16中的分析凹口58中且向下延伸至井173中，则旋转组件76使分析筒14旋转数次以混合内容物，将滤光器组件19从呼吸室30移动至流体室32且使光学系统77执行分析。

图21A-23显示了以下步骤：旋转组件76如何混合PD溶液35、如何将滤光器组件19从呼吸室30移动至流体室32、如何混合PD溶液和呼吸醛(CCM)以形成发荧光溶液206以及光学系统77如何对发荧光溶液206执行分析。各图显示了当分析筒14在分析凹口58中时的旋转组件76的截面端正视图。在一个优选的实施方式中，如图21A中所示，当分析筒放置于分析凹口58中且其背部向下延伸通过分析开口200至井173中时，对准构件208接收于呼吸离开孔40中。

在图21A中，分析筒14在旋转组件76中的分析凹口58中且处于医师刚从手柄组件12将其拆掉并将其放置于分析凹口58中(在本申请中称为开始位置)的构造。在使用中，旋转组件76通过至少一次枢转或旋转使分析筒14旋转以将PD衍生物24引入或混合至洗脱溶液34中。图21B显示了在旋转之后处于第二位置(在本申请中称为第一混合位置)的可旋转部分86和分析筒14的方向。可旋转部分86可在开始位置与第一混合位置之间移动预定次数以便适当搅拌或混合。如上文所讨论的，可旋转部分86通过电机78移动(参见图15)，电机78使可旋转部分86旋转且主要前后晃动PD溶液35以确保PD衍生物24完全溶解。这是混合步骤。

图21C显示了处于第三位置(在本申请中称为基线读取位置)的可旋转部分86和分析筒14的方向。在这一步骤中(在本申请中称为基线读取步骤)，使分析筒14枢转使得流体室32上下竖直。因此，所有PD溶液35在流体室32的后部分或感测室32b中。此时，由光学系统77采集基线荧光读数。在一个优选的实施方式中，由接通LED 79(主电路板74与第一光学电路板162连通)和使用检测器82测量其中不具有任何CCM的PD溶液35的荧光完成这一步。基线读数由第二光学电路板160传送至主电路板74。

接下来，如图21D-21E中所示，可旋转部分86和护罩56(和分析筒)移动通过且经过第一混合位置(图21D中所示)并至图21E中所示的第四位置(在本申请中称为插入位置)，其中臂80推送滤光器组件19并沿滤光器组件路径P2(参见图2)将滤光器组件19从呼吸室30移动至流体室32。换言之，在这一步骤中，通过臂80将滤光器组件19插入至流体室32中。当发生此情况时，第二可破裂屏障36b破裂。应意识到，臂80经上文所述的凸轮路径120推送滤光器组件19。如图21D所示，在基线读取步骤之后，臂80仍处于收缩位置。因此，在混合步骤和基线读取步骤以及开始位置、第一混合位置和分析位置之间的旋转期间，构造凸轮路径120使得臂80保持在收缩位置。然而，在可旋转部分86旋转超出第一混合位置时，半径渐增的凸轮表面120向外推送滚球轴承122，从而使臂80的第二端80b枢转并向内推送滤光器组件19，如图21E中所示。在这个位置中，所有流体下降至流体室32的前部分32a中且滤光器组件19(玻璃料片26和基底28)现位于流体室32中。然而，由于流体体积，PD溶液35尚未触及玻璃料片26或基底28的任意一者。

接下来，如图22中所示，可旋转部分86和护罩56(和分析筒)旋转至第五位置(在本申请中称为分析位置)，其中流体室32再次上下竖直。应意识到，在分析位置和基线读取位置中，可旋转部分86的定位是相同的。在这个位置中，PD溶液35经过滤通过玻璃料堆叠支架20的开口17以及玻璃料片26和基底28，从而将玻璃料片26和二氧化硅28浸没于PD溶液35中。此外，臂80已收缩回至收缩位置，但滤光器组件19仍处于原位置。随着PD溶液排空且渗透玻璃料片26，其从基底28冲洗掉CCM并将CCM冲洗至溶液(在本申请中称为发荧光溶液206)中。分析筒14在这一方向停留预定时间量；有足够时间来排出PD溶液35并将PD溶液35收集于流体室32的感测室32b中(排出步骤)。在这一步骤期间，使用PD溶液对CCM进行标记或染色。在另一个实施方式中，可添加另一混合步骤以进一步混合该发荧光溶液。接下来，由光学系统77采集荧光读数以分析该发荧光溶液。将在该溶液中不具有任何CCM的原始读数作为基线并在具有CCM的情况进行测量。

在分析步骤之后，旋转组件76旋转至与第一位置相同的第六位置。换言之，可旋转部分86返回至开始位置使得分析筒14可被移除，如图23中所示。接着可处置分析筒14。在一个优选的实施方式中，自动完成上文所述的所有步骤。基本上，用户开启门板54，将分析筒14放置于门板54中，闭合门板54并在显示器60上点击运行等。

图24-29显示了本发明的另一个实施方式，其中将上文结合分析筒14所讨论的一些步骤划分成包括呼吸分析筒220和荧光分析筒222的系统。两种分析筒在本发明中共同称作分析筒系统219。呼吸分析筒220和荧光分析筒222两者的结构类似于上文所述的分析筒14，以便其可安装于分析凹口58中，如下文所述。图24-29中的类似数字指代图1-23中的类似组件。

使用分析筒系统219捕获呼吸醛(CCM)并使用类似于上文所述的呼吸筒和系统的装置中的光学系统77分析CCM。使用分析筒系统219的一般步骤如下：1)吹气通过呼吸分析筒220中的呼吸室30以捕获CCM；2)将呼吸分析筒220放置于分析凹口58中；3)允许旋转组件76和臂80将滤光器组件19从呼吸室30移动至流体室32，其中CCM与洗脱溶液34混合以形成CCM溶液；4)从分析凹口58移除呼吸分析筒220；5)将安瓿构件从第一位置移动至第二位置以允许CCM溶液与PD衍生物混合以形成染色的CCM溶液209；6)将呼吸分析筒220连接至荧光分析筒222使得染色的CCM溶液排出至荧光分析筒222的上室中并通过滤光器组件19。滤光器组件19中的基底28从染色的CCM溶液209捕获染色的CCM且吸收构件238吸收其余溶液；7)将荧光分析筒222放置于分析凹口58中；8)允许旋转组件76和臂80将滤光器组件19从呼吸室30移动至流体室32，其中染色的CCM洗脱至第二洗脱溶液202中以形成发荧光溶液206；9)由光学系统77对发荧光溶液206执行荧光检测分析。在一个优选的实施方式中，第二洗脱溶液洗剂包含50％以上的乙腈且优选地包含90％乙醇。

如图25中所示，呼吸分析筒220包括上室或呼吸室30、流体室32和滤光器组件19(其中具有基底28)。帽221塞住且密封流体室32。呼吸分析筒220包括定位于流体室32的背部中的安瓿组件224。洗脱溶液34置于流体室32中，且流体室32与呼吸室30隔离。其能够通过如上文所述的可破裂箔屏障或通过另一密封方法实现。例如，玻璃料堆叠支架20可密封滤光器组件开口134。在使用中，患者吹气通过呼吸室30使得呼吸醛收集于基底28上。接下来，将呼吸分析筒220置于处于开始位置中的分析凹口58中(参见图21A)。然后，旋转组件76使护罩56和呼吸分析筒220旋转至插入位置(参见图21E)使得滤光器组件19从呼吸室30移动至流体室。在流体室中，CCM洗脱至洗脱溶液24中以形成CCM溶液。接着从分析凹口58移除呼吸分析筒220。

在一个优选的实施方式中，安瓿组件224包括接收于滑动管228内且可在该滑动管228内滑动的安瓿构件226。安瓿构件226优选是圆柱体，其界定内部226a，包括封闭端且具有界定于其侧壁中至少一个且优选地两个流体开口230。从流体室外侧凸出的端部被可破裂屏障231封闭。如图25中所示，PD衍生物24置于安瓿构件内部或荧光发色团空间226a中。安瓿构件226可在第一位置与第二位置之间的滑动管228内移动，在所述第一位置PD衍生物24与流体室32分离，在所述第二位置安瓿构件内部226a与流体室32连通。在一个优选的实施方式中，在安瓿构件226处于第一位置时，流体开口230定位于滑动管228内且因此不允许洗脱溶液34在其中，如图25中所示。然而，在安瓿构件226滑动至第二位置时，开口230与流体室32流动连通，其允许流体室32中的流体进入安瓿构件内部226a中。图26显示了处于第二位置中的安瓿构件226。如图24-25所示，在一个优选的实施方式中，安瓿组件224容置于如下文所述的与荧光分析筒222配对的接收器构件232中。在使用中，在从分析凹口58移除呼吸分析筒220之后，如上文所述，用户按压安瓿构件226并将安瓿构件226从第一位置移动至第二位置。

如图27中所示，在一个优选的实施方式中，荧光分析筒222包括上室30、流体室32和滤光器组件19(其中具有基底28)。第二洗脱溶液202置于流体室32中。帽221塞住且密封流体室32。刺穿构件234置于上室30中的前开口33附近。刺穿构件234是一中空管式构件，其包括具有从其延伸的刺穿器236的主体部分235。刺穿器236具有小于该主体部分和上室30的直径。

在使用中，如图28-29中所示，呼吸分析筒220的接收器构件232插入至荧光分析筒222的前开口33中。接着刺穿器236刺穿可破裂屏障231，从而连通安瓿构件内部226a与荧光分析筒222的下室32。在刺穿可破裂屏障231之后，染色的CCM溶液209流动至荧光分析筒222的上室30中并冲洗滤光器组件19中的滤光器26和基底28，且染色的CCM被基底28捕获。任何过量溶液被吸收于上室30的后部中的吸收构件238中。

接着将荧光分析筒222置于处于开始位置的分析装置16中的分析凹口58中(参见图21A)。接着旋转组件76将荧光分析筒222旋转至插入位置(参见图21E)，其中染色的CCM洗脱至第二洗脱溶液202中以形成发荧光溶液206。接着旋转组件76将荧光分析筒222旋转至分析位置(参见图22)且如上文所述对发荧光溶液206执行荧光分析。

图30显示了分析筒240的另一实施方式。分析筒240的结构类似于上文所述的分析筒14，以便可以将其安装于分析凹口58中，如下文所述。图30中类似数字指代图1-29中的类似组件。如图30中所示，分析筒240包括上室或呼吸室30、流体室32、滤光器组件19(当滤光器26被基底空间27分离时)和用于密封流体室32的通气帽242。将预先负载PD衍生物的基底(在本申请中称为PD基底)置于基底空间27中并将洗脱溶液34置于流体室32中。

在使用中，将分析筒240置于手柄组件12上，用户吹气通过吹口18和呼吸室30达预定时间量且依预定压力(或在预定压力范围内)直至CCM收集于PD基底241上为止。在收集CCM后，用户将分析筒240从手柄组件12移除，移除吹口18并将分析筒240放置于分析装置16中。

起初，分析筒240在处于开始位置的分析凹口58中(参见图21A)。在一个优选的实施方式中，无需第一混合或基线读取步骤。然而，在另一个实施方式中，可以包括这些步骤。接着旋转组件76使分析筒14旋转通过且经过图21D中所显示的位置并至插入位置，在此臂80推送滤光器组件19并沿滤光器组件路径P2将滤光器组件19从呼吸室30移动至流体室32。换言之，在这一步骤中，通过臂80将滤光器组件19插入至流体室32中。应意识到，臂80经上文所讨论的凸轮路径120推送滤光器组件19。在可旋转部分86旋转至插入位置时，半径渐增的凸轮表面120向外推送滚球轴承122，从而使臂80的第二端80b枢转且向内推送滤光器组件19，如图21E中所示。在这个位置中，所有流体下降至流体室32的前部分32a中且滤光器组件19现位于流体室32中。然而，由于流体体积，洗脱溶液34尚未触及玻璃料片26或PD基底241的任意一者。

接下来，如图22中所示，可旋转部分86和护罩56(和分析筒)旋转至分析位置，其中流体室32再次上下竖直。在这个位置中，洗脱溶液34经过滤通过玻璃料堆叠支架20的开口17以及玻璃料片26和PD基底241，从而将玻璃料片26和PD基底241浸没于洗脱溶液34中。随着洗脱溶液34排空且渗透玻璃料片26，其将染色的CCM从PD基底241冲洗掉并冲洗至溶液(在本申请中称为发荧光溶液206)中。分析筒240在这一方向停留预定时间量；有足够时间来排出洗脱溶液并将洗脱溶液收集于流体室32的感测室32b中(排出步骤)。在另一个实施方式中，可添加另一混合步骤以进一步混合该荧光溶液。接下来，由光学系统77采集荧光读数以分析该发荧光溶液。

在分析步骤之后，旋转组件76旋转回至开始位置，以便可移除分析筒240，如图23中所示。接着可处置分析筒240。

分析装置16及其显示屏60能够引导患者和医师执行呼吸分析所必需的步骤。例如，显示屏对用户提供例如对流速的反馈以使患者知道其吹气是过重还是过轻。

下文描述了使用系统10和显示屏60上的用户界面(UI)的步骤的示例性集合。应理解，这仅是示例性的且可根据需要重新配置和/或省略或添加步骤。而且，应理解，可在UI上进行所有条目。在另一个实施方式中，UI按钮和按键可为手动按钮和按键。医师的步骤如下：1)通过按定位于触摸屏上方的电源按钮62接通装置。2)按UI上的开始按钮。3)按UI按键左下角上的清单按钮并选择右上角中的医师姓名。其自动填写医师的ID。按运行按钮。4)将患者ID键入患者ID栏(可以是数字或患者邮箱地址)中。按运行按钮。5)将6位数批号键入分析筒批号栏中。按运行键。6)打开分析筒包装。7)从分析收纳凹口66中移出手柄组件12。按箭头按钮“>”以继续操作。8)将呼吸捕获组件13提供给患者。按箭头按钮“>”以继续操作。9)按开始。

患者的步骤如下：1)按“点击开始”。2)经吹气通过吹口18递送呼吸样品，将圆圈保持在UI上的绿色区域中。在表示总体积的圆圈的外侧将出现一个环。维持绿色圆圈直至该环显示100％完成为止。2)在达到100％总体积时，停止吹气并将手柄交给医师。

医师接下来的步骤如下：10)按“下一步”。11)将分析筒14、220或240从手柄组件12上取下。按箭头按钮“>”以继续操作。12)将手柄组件放回手柄收纳凹口66。按箭头按钮“>”以继续操作。13)将吹口18从分析筒14、220或240上取下。按箭头按钮“>”以继续操作。14)开启门板54。按箭头按钮“>”以继续操作。将分析筒14、220或240插入分析凹口58。按箭头按钮“>”以继续操作。15)闭合门板54。16)按“完成”。17)分析装置16将开始处理样品。在完成后，将显示“100％”。18)点击显示分数。19)按“完成”。

应意识到，如果使用分析筒系统219，则最后几个步骤将改变。步骤16之后的步骤如下。17)分析装置16将推送呼吸分析筒220中的滤光器组件19至第二位置。在完成推送之后，其将显示“完成”。18)开启门板54并移出呼吸分析筒。19)按压安瓿构件。20)将呼吸分析筒连接至荧光分析筒以允许染色的CCM溶液进入荧光分析筒。21)将呼吸分析筒从荧光分析筒上取下。22)将荧光分析筒222插入分析凹口58。按箭头按钮“>”以继续操作。23)闭合门板54。24)按“完成”。25)分析装置16将开始处理样品。在完成后，将显示“100％”。26)点击显示分数。27)按“完成”。

如果装置连接至Wi-Fi，则该装置将自动上传测试记录至门户。如果没有，则该装置将存储分数直至其发现安全连接为止。也可以通过USB端口168上传分数。

应意识到，可以对本发明作出修改。例如，吹口可以是不可取下的。

本发明涉及一种用于检测、定量和测定包括醛的含羰基部分(“CCM”)方法和装置，优选地在生物样品中和优选地在生物样品中为低浓度的。在这一方面，将CCM定义为包括一个或多个不同的含羰基部分。

如在本申请中使用的，“生物样品”指其最广泛的含义并且包括固体和液体或从自然界获得的任何生物样品，包括个体、体液、细胞系、组织培养物或任何其他来源。如所指出的，生物样品包括体液或气体，如呼吸、血液、精液、淋巴液、血清、血浆、尿液、滑液、脊髓液、痰、脓、汗，以及来自环境的液体样品，如植物提取物、池塘水等。固体样品可以包括动物或植物体部分，包括但不限于毛发、指甲、叶子等。用于本发明一个实施方式的优选生物样品是人类呼吸。

CCM是具有至少一个羰基的化合物。羰基是在大量化学化合物中出现的二价基团>C＝0。该基团由通过双键与氧原子连接的碳原子组成。羰基官能团最常见于三种主要类型的有机化合物中：醛、酮和羧酸。如在本申请中使用的，“醛”具有其常规化学含义且本发明的方法用于检测生物样品中的醛浓度。特别地，本发明用于检测各种醛形式，包括但不限于：1-己醛、丙二醛，4-羟基壬烯醛、乙醛、1-丙醛、2-甲基丙醛、2,2-二甲基丙醛、1-丁醛和1-戊醛。

由基底捕捉的CCM量可变化，但是通常对于由200mg的50-270目(300-50μm)粒子组成且床直径为12.5mm的基底来说，一般而言，其应等于在呼气进入如呼气测醉器的管后在人类呼吸中的量。优选地，其应为从75至0.1ppb(400至4皮摩尔)和更优选地为从20ppb至0.01ppb(80至0.4皮摩尔)。

本发明适合“混合&读取”和“实时”测定形式用于检测CCM。本发明可以应用于检测溶液中的CCM。本发明可以通过添加初级捕获(如下文所讨论的在基底上)和释放(如下文所讨论的从负载基底洗脱)过程应用于检测气相中的痕量CCM。优选地在该过程的一个步骤中，将气相CCM(例如来自人类呼吸的醛)捕捉在基底上。

本发明的基底最好是由固体(但不一定是刚性的)材料形成。该固体基底可由各种材料的任意一种形成，如膜、纸、非织造网、针织物、编织物、泡沫、玻璃等。例如，用于形成固体基底的材料可以包括但不限于天然的、合成的或以合成方法改性的天然材料，如多糖(例如纤维素材料如纸和纤维素衍生物如醋酸纤维素和硝酸纤维素)；聚醚砜；聚乙烯；尼龙；聚偏二氟乙烯(PVDF)；聚酯；聚丙烯；二氧化硅；无机材料，例如失活氧化铝、硅藻土、MgSO₄、或其他在多孔基质中均匀分散的无机细碎材料，与聚合物如氯乙烯、氯乙烯丙烯共聚物和氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；布，天然的(例如棉)和合成的(例如尼龙或人造丝)；多孔凝胶，如硅胶、琼脂糖、葡聚糖和明胶；聚合物膜，例如聚丙烯酰胺等等。优选地基底是任选地在玻璃料之间隔开的二氧化硅固相基底。选择基底尺寸使得由该基底捕捉可测量量的CCM。该尺寸可以改变，但一般而言其为约2mL，优选地为约1mL和更优选地为约0.25mL。

基底通常由50-60埃孔的粒子床组成，具有50至270目(300-50μm)和重量75至300mg，优选60-120目(250-125μm)和重量100至200mg以及更优选50-120目(210-125μm)和重量125至175mg。

在该过程的另一步骤中，将荧光发色团如苯二胺衍生物添加至洗脱溶液以形成苯二胺溶液。可用于本发明的苯二胺衍生物包括但不限于多种苯二胺衍生物(包括但不限于间苯二胺(“mPDA”)及其衍生物)和图1A以及图1B中所示的那些，mPDA对于检测包括但不限于1-己醛的醛是优选的。虽然某些p-PDA或o-PDA衍生物可用于本发明的方法，但是其不可用于检测1-己醛，那是因为其产生混浊胶状混悬液，该混浊胶状混悬液不能用于下文所讨论的基于光学的检测。

其他苯二胺衍生物包括下述或其混合物：

其中R1、R2、R3、R4各自独立地选自：H、烷基、取代的烷基、烷氧基、取代的烷氧基、酰基、酰氨基、酰氧基、氨基、取代的氨基、氨基羰基、氨基硫代羰基、氨基羰基胺、氨基硫代羰基氨基、氨基羰氧基、氨基磺酰基、氨基磺酰氧基、氨基磺酰氨基，脒基、羧基、羧基酯、(羧基酯)氨基、(羧基酯)氧基、氰基、卤代、羟基、SO3-、磺酰基、取代的磺酰基、磺酰氧基、硫代酰基、硫醇基、烷硫基、取代的烷硫基、酰基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、环烷基、取代的环烷基、杂环和取代的杂环。

参考图1B，显示了mPDA-桔(mPDA-Orange)，即4-[2-[4-(二乙胺基)苯基-乙烯基]-1-[1-(3,5-二亚胺基苯甲酰胺)-戊基氨基-5-氧基己基]吡啶鎓。该mPDA衍生物mPDA-桔利用a)对环境变化的敏感性和b)调节由mPDA-醛引发的聚合的表面活性剂依赖性的可能。在图2C中阐明了用于合成mPDA-桔的路线。基本路线为通过烷基酰胺接头将mPDA与苯乙烯基吡啶鎓部分偶联。

随着分子结合至醛引发的mPDA聚合物，mPDA-桔显示出量子产率提高。此外，苯乙烯基吡啶鎓部分的激发和发射性质产生来自mPDA聚合物的FRET(Forster能量转移)生成信号。苯乙烯基吡啶鎓部分显示出在470nm处最大的宽激发和在570nm处最大的发射。激发谱与mPDA聚合物的发射谱具有充分重叠以产生基于FRET的信号生成。基于Fret的信号生成将通过在mPDA聚合物(405nm)处的激发和在570nm处苯乙烯基吡啶鎓部分的发射体现。图1D中显示了mPDA-桔对醛引发的mPDA聚合的FRET应答的图示。

由于聚合物引发需要高浓度苯乙烯基吡啶鎓的淬灭，因而单独的mPDA-桔的直接醛引发聚合不会产生应答信号。预期仅当mPDA-桔包含在mPDA和mPDA-桔的混合物中时才会产生应答。实际上，仅当mPDA-桔以大幅度稀释摩尔比mPDA/mPDA-桔为1,000:1至10,000:1掺杂入mPDA时才观察到醛应答。在图1E中阐明了对醛的应答。当在405nm处激发且当将1μΜ己醛添加至该系统时观察到mPDA-桔在570nm的发射增加。当在470-490nm处直接激发mPDA-桔苯乙烯基吡啶鎓部分时未观察到发射增加。该应答在背景值上约3X，参见图1E，此处条件为7mM mPDA、5μΜmPDA-桔(摩尔比15,000:1)、90mM NaCl、15％乙醇、0.1％SDS、50mM pH 2.5的柠檬酸盐。激发在405nm处并且发射在575-585nm处。可以看出，在不存在醛时该背景水平维持相当稳定并且引起mPDA-桔结合的自诱导似乎是最小的。尽管与单一mPDA为15X相比，mPDA-桔应答为远远较低的3X，该衍生物具有几个优点：1)在激发与发射间的大Stokes位移提供增加的波长辨别度和2)增强的基线稳定性。

一般而言，在苯二胺溶液中苯二胺衍生物浓度范围从0.5mM至25mM。对于mPDA而言，在苯二胺溶液中mPDA浓度范围一般从0.5至21mM，优选为2至10mM，以及对于醛类如1-己醛而言最佳5mM。尽管如上所述，对于mPDA-橙而言，必需将其以低摩尔比稀释到mPDA中，优选为1000-10,000。

一般而言，洗脱溶液包括盐、缓冲剂、表面活性剂和有机溶剂。盐浓度的范围可从5mM至200mM且优选从20mM至80mM；缓冲剂浓度的范围可从25mM至200mM且优选从40mM至60mM；以及表面活性剂浓度的范围可从0.05％(1.7mM)至0.4％(13.9mM)且优选从0.15％(5.2mM)至0.25％(8.7mM)。最佳使用0.2％或6.96mM。盐可以是任何对荧光溶液无负面影响以及控制洗脱溶液中的盐效应的盐，并且可以包括NaCl、LiCl、KCl、硫酸盐和磷酸盐及其混合物，优选为NaCl。

使用缓冲剂使洗脱溶液维持微酸性以及优选在pH 2和4.5之间，更优选为2.5。缓冲剂可以是硼酸盐缓冲剂、磷酸盐缓冲剂、柠檬酸盐缓冲剂，有机缓冲剂如HEPES(1-哌嗪乙烷磺酸)或TRIS(三(羟甲基)氨基乙烷)缓冲剂，优选地使用柠檬酸盐缓冲剂以检测醛。

表面活性剂可以包括癸基硫酸钠、十二烷基硫酸钠(“SDS”)、十四烷基硫酸钠以及Standapol ES-1，使用包括SDS的C10、C12和C14形式的SDS是优选的。还可以使用Trition X-100、Ninate 11、Georpon 71、Tetraonic 1357、Cremapor-el、Chemal la-9、Silwet L7900、Surfynly468、表面活性剂10G和Tween 80，但是其不能为优选的洗脱溶液(CCM 1-己醛和mPDA)提供良好结果。

在缺乏SDS时，如下文所讨论的，聚合和醛应答受到严重抑制。mPDA是高度水溶性的而SDS的存在可以提供将mPDA组织和定位至基质的支架以促进聚合反应。

溶剂可以包括EtOH、MeOH、丙醇和异丙醇的水溶液，优选15％EtOH。

盐浓度与苯二胺浓度的摩尔比是重要的。一般而言，该比例应从0.03至0.5。对于CCM 1-己醛而言，发现mPDA与NaCl的0.165的摩尔比提供最佳应答。

实施本发明方法的温度范围优选从15至35℃，更优选为25至30℃。

对于醛如1-己醛而言，洗脱溶液的一个优选实施方式包括33mM NaCl、50mM柠檬酸盐，pH 2.5、15％EtOH和0.2％SDS。其他优选的洗脱溶液包括50mM柠檬酸盐，pH2.5、15％丙醇和0.4％癸基硫酸钠。

使用含有苯二胺衍生物的洗脱溶液时，将CCM洗脱至苯二胺溶液以形成荧光溶液。CCM和mPDA反应形成荧光物质，通过测量在荧光溶液中荧光物质发射的荧光检测其在荧光溶液中的存在情况。

通过监测信号上升(终点)和/或对于给定的mPDA浓度而言作为醛浓度的函数变化的信号变化速率(动力学)对醛含量进行定量，并将此类数据与呼吸的羰基群样品进行比较。实施中必需滤除所选择羰基以外的羰基的影响。具有两种常规测定形式或检测模式。其通常是以终点和动力学方式描述。在终点测定中，将系统培养设定时间并读取信号。在该点的信号反映了系统中分析物的量。对于阳性测定而言，分析物浓度越高，信号增加越大。在动力学测定中，在设定的持续时间内监测变化速率。变化速率与分析物的量相关。优选地在本发明中使用终点测定。

测定测量可以根据标准测定实践在典型荧光光谱仪上进行，包括常规扫描光谱仪、酶标仪或基于LED/二极管的光谱仪。出于说明的目的，通过将共2mL反应溶液与醛混合至标准荧光比色杯并使用LED/二极管光谱仪在特定时间片以模拟终点测定来测量强度增加以获得图2中所示的数据。所使用的LED/二极管光谱仪是由具有LED源的Ocean Optics Jazz光谱仪与经由光纤偶合至Qpod-e(Quantum Northwest)温度控制荧光样品架的二极管检测组成。使用紫色LED(电压：3.3V，I：0.03A)产生405nm激发。使用发射设置为495-505nm带通和250毫秒积分的ILX-51 18二极管检测检测信号。与大多数基于荧光的测定一样，最佳设置取决于所使用光谱仪的通量和杂散光排斥特性并且必须针对每个仪器根据经验确定。

在一个优选的实施方式中，苯二胺衍生物在溶液中与CCM反应以产生荧光发射或荧光物质。一般认为苯二胺衍生物氧化偶联至CCM以及苯二胺衍生物聚合为二聚体、三聚体、低聚物和/或聚合物。尽管聚合由CCM的存在调节且具有剂量应答，并不清楚CCM是否实际上成为增长的聚合物的一部分。

可以将使用CCM聚合苯二胺衍生物的过程描述为分散聚合。聚苯二胺已经用于构造不同形状、管、球等的纳米结构和胶状分散体。然而，如果聚合导致产生大量高分子量结构，则在溶液中出现沉淀，其在本发明中可能妨碍光学检测。因而必须选择用于本发明方法的成分以避免在荧光溶液中存在抑制CCM检测和定量的元素。

本发明利用CCM调节(引发、催化和加速)苯二胺衍生物的氧化偶联和聚合的能力以检测和定量生物样品中痕量醛、酮和含羰基的分析物。苯二胺的氧化偶联和聚合产生发色和荧光物质。在mPDA和醛的情况下，聚合物或多聚体的形成在405nm处形成宽光吸收带和在505nm处产生相关发射带。在<350nm的UV区域发现单体吸收。因此，可以方便地通过常规吸光或荧光光谱法跟踪聚合物的产生。在这方面，应意识到吸光和发射带可根据CCM和所选择的苯二胺衍生物而改变，但是所有此类用于实施本发明的条带均为本发明的一部分。

例如，参考图2，显示了在1μΜ1-己醛存在下作为时间函数的mPDA的反应的发射光谱。荧光溶液的条件为：1μΜ1-己醛、5.4mM mPDA、33mM NaCl、50mM柠檬酸盐(pH 2.5)、15％EtOH和0.1％SDS。发射作为时间的函数显著增加。

参考图3，观察了具有和不具有醛(“空白”)的反应和应答。荧光溶液的条件为：1μΜ1-己醛、5.4mM mPDA、33mM NaCl、50mM柠檬酸盐(pH 2.5)、15％EtOH和0.1％SDS。发射增加程度和增加速率取决于苯二胺溶液中的醛浓度。醛浓度越高，观察到越大和越迅速的信号增加。在不存在醛时，“空白”进行缓慢逐渐的小信号上升，表明在所检测条件下mPDA缓慢聚合。据推测聚合是由于存在痕量氧化剂，如铁、活性氧物质和其他引发剂。加入CCM后，相较空白或背景观察到显著的信号增强。特别值得注意的是变化速率易于追踪。因此，检测系统适于动力学和终点测定设计和检测模式。可以在特定时间点对应答进行定量，例如15分钟(时间片)或通过监测作为醛函数的斜率。动力学速率足够缓慢，不需要迅速和高精度的反应物添加。通过CCM如醛调节聚合反应及其作为CCM定量传感器的应用是在本说明书中描述的另一个新发现和应用。其他替代包括标签、染色或标记CCM以供随后分析。

参考图4A、图4B和图4C，显示了CCM引发的与苯二胺衍生物的聚合反应对环境条件和反应系统组分如SDS的浓度敏感。在这些图中的荧光溶液的条件为：1μΜ1-己醛、5.4mM mPDA、33mM NaCl、50mM柠檬酸盐(pH 2.5)和15％EtOH。例如，反应和醛测定性能取决于盐含量、mPDA含量、表面活性剂、pH和温度。由于反应涉及单体向聚合物的“准相位”转变，不足的mPDA浓度得到具有有限信号变化的缓慢反应。相比之下，大量过量的mPDA导致非常迅速的反应和形成限制光学检测的不溶性沉淀物。此外，大量过量导致背景或“空白”信号增加。

参考图4A，信号作为SDS浓度的函数增加。在SDS浓度0.4％时，信号增加接近于在0.2％时观察到信号的3倍。

图4B和图4C分别显示了0.2％SDS和0.4％SDS时醛应答与空白的比较。SDS浓度增加也会导致“空白”或背景信号增加。信号和背景二者均由SDS浓度调节且不能仅通过监测信号应答来确定最佳SDS浓度。因此，必须对SDS浓度进行优化以提供信号和背景信号生成之间的最大区分。对于特定的实施方式而言，最佳SDS浓度落入较窄浓度带内，并且较小偏差就会导致可变性增加并限制测定灵敏度。

参考图5，显示了经背景校正的作为1-己醛浓度函数的mPDA的荧光应答。从0.1至1μΜ1-己醛观察到线性应答。数据点是三次重复样品的平均值。将醛加入苯二胺溶液20分钟后检测信号。在这些条件下(25℃下10.8mM mPDA、65.5NaCl、50mM柠檬酸盐(pH 2.5)、0.2％SDS)，溶液的检测限(LOD)可以达到0.1μM。

参考图6中的图表，mPDA对于作为链长度的函数的脂肪醛显示出不同的应答。图表显示了在醛加入20分钟后并且在下述条件下的荧光信号：5.4mM mPDA、33mMNaCl、50mM柠檬酸盐(pH 2.5)、15％EtOH和0.1％SDS。在20分钟时测量信号并将该时间片用作假终点分析方法。对于脂肪醛而言，相对应答随脂肪链长度而增加。乙醛的应答仅为观察到的1-己醛应答的12％。相比之下，癸基(C₁₀)醛的应答比1-己醛高出30％。

芳香二胺的性质也是使用本发明方法时需要考虑的重要因素。O-PDA是高反应性的并经历快速常规氧化。o-PDA的高反应性阻碍了其在本发明优选实施方式中作为醛传感器的用途。参考图7，显示了二胺的子集的相对荧光应答以及阐明了位置和电子效应二者对醛荧光应答的影响。传统芳基给电子效应和吸电子效应调节苯二胺衍生物对聚合的反应性和敏感性。在优选条件下即使暴露于过量的醛也没有观察到硝基苯二胺和萘二胺的醛应答。已发现醛检测基于反应聚合的调节。如果选择的分子是高反应性和易于被引发聚合，则一般氧化剂能够促进反应过程且可能限制其作为传感器的应用。另一方面，如果分子“过于”稳定，聚合过程变得受到抑制且不能被醛充分地促进从而需要更强的氧化剂以产生应答。

如上讨论的本发明还包括一种用于使用本发明方法的装置。该装置包括优选由塑料制成的呼吸室且在呼吸室中具有基底。基底由上文所讨论的材料制成且优选二氧化硅。基底支撑来自动物呼吸的含羰基部分，例如醛。该装置还包括流体室。流体室包含水溶液，该水溶液含有醇(例如15％EtOH)、盐(例如NaCl)、表面活性剂(例如SDS)和缓冲剂(例如柠檬酸盐)。该溶液还可以包含苯二胺衍生物如mPDA。

下述实施例显示了一种使用本发明测定人类呼吸样品中是否含有可测量的醛浓度和在呼吸中的醛浓度的方法。使用上文所讨论的方法，进行一系列荧光测量以提供已知包含在人类呼吸样品(群体)中的各种特定醛及其混合物的标准，以及此类各种标准品及其混合物浓度的标准。使用这些标准，能够测定在人类呼吸样品中特定醛或醛混合物的存在和此类特定醛或醛混合物的浓度。一般而言在一个实施方式中，步骤如下：

a.将来自人类呼吸样品的醛捕获至二氧化硅上；

b.在微酸性条件下在醇中形成包含盐、缓冲剂、表面活性剂的溶液；

c.将苯二胺衍生物添加至步骤b的溶液中；

d.将所捕获的醛洗脱至步骤c的溶液中；

e.测定步骤c的溶液的荧光信号；

f.测定步骤d的溶液的荧光信号；

g.从来自步骤f的荧光信号中减去来自步骤e的荧光信号；和

h.将来自步骤g的所得荧光信号净值与已知醛的标准荧光(校正曲线，即经测定对已知浓度的应答)进行比较，以确定在荧光溶液中的醛浓度。简而言之，是“y”轴值的比较以提供“x”轴值，或者已知y和校正函数y＝f(x)计算x。

在本发明的另一个实施方式中，可以使用活性反应性捕捉剂预先负载基底，所述活性反应性捕捉剂共价地连接至包括但不限于荧光肼或氨氧化物的CCM(“试剂”)。一些氨氧基化合物的实例如下：氨氧基5(6)四甲基罗丹明(氨氧基5(6)TAMRA)，优选5或6的单一异构体；和氨氧基5(6)羧基荧光素(氨氧基5(6)FAM)，优选5或6的单一异构体，例如氨氧基-C5-5-FAM。其它包括氨氧基-7-氨基-3-乙酰基-4-甲基香豆素-6-磺酸；5-氨氧基乙酸罗丹明B；和二硝基苯肼。在前述实例中，规定反应性基团不具有连接基团，这是本领域技术人员熟知的。除前述以外，肼或酰肼形式包括在本发明内。优选地，试剂有一些极性。

例如，对于由200mg 50至270目(300-50μm)粒子组成且具有12.5mm床直径的基底而言，试剂的量可以从5.5mg至0.1mg，和优选地从2.5mg至0.4mg。

在本发明又一个实施方式中，使用双溶液方法。在使用CCM负载基底后，将CCM洗脱至第一洗脱溶液或“冲洗”溶液，该溶液通常包含30％乙醇和优选50mM柠檬酸盐、30％乙醇，pH2.5。将试剂加入冲洗溶液，从而产生染色的CCM。然后将该溶液通过另一基底(优选二氧化硅玻璃料堆叠)以捕获染色的CCM。然后使用第二洗脱溶液或“冲洗”溶液从具有捕获于其上的染色CCM的基底上洗脱经染色的CCM，该溶液包含高于50％的乙腈和优选90％的乙醇。该第二实施方式的好处之一是基线读数不是去噪所必须的。

除非上下文另有明确要求，在整个说明书和权利要求书中，词语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”等应被解释为包括的意义，而不是排他或穷举的意义；即“包括，但不限于”的意义。如本申请中使用的，术语“连接”、“偶联”或其任意变体指两个或更多元件之间的任何连接或偶联(直接或间接)；元件之间连接的偶联可以是实体的、逻辑的或其组合。此外，词语“此处”、“上文”、“下文”和相似含义词语，当用于本申请中时，应指本申请整体而不是本申请的任何特定部分。在上下文允许的情况下，上述优选实施方式的具体描述中使用单数或复数的单词也可以分别包括复数或单数。关于在两个项目或多个项目列举中的词语“或”，涵盖该词语的所有以下解释：列举中的任何项目，列举中的所有项目和列举中项目的任意组合。

本公开实施方式的上述详细描述并非旨在穷举或将教导限于上文公开的精确形式。尽管上文出于说明的目的描述了本公开的特定实施方式和实施例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本公开范围内的各种等同修改是可能的。此外，本申请指出的任何特定数字均仅是实例：替代的实施方式可以采用不同的值或范围。

本公开实施方式的上述详细描述并非旨在穷举或将教导限于上文公开的精确形式。尽管上文出于说明的目的描述了本公开的特定实施方式和实施例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本公开范围内的各种等同修改是可能的。此外，本申请指出的任何特定数字均仅是实例：替代的实施方式可以采用不同的值、测量或范围。应意识到，本申请中给出的任何尺寸仅是示例性的且尺寸或描述均不限制本发明。

本申请中提供的本公开的教导可以应用于其他系统，而不必须是上述系统。可以对上文所述各实施方式的元件和作用进行组合以提供进一步的实施方式。

上文所提及的任意专利和申请以及其他参考文献(包括可能在所附的申请文件中列出的任何文件)均通过引用整体并入本申请。如有必要，可以修改本公开的方面以采用上文所述各参考文献的系统、功能和概念以提供本公开进一步的实施方式。

根据上述优选实施方式的具体描述可以对本公开进行这些和其他改变。尽管上述说明书描述了本公开的某些实施方式，并且描述了预期的最佳模式，但是无论上述内容在文本中出现多么详细，都可以以很多方式实施教导。系统的细节可以在其实施细节方面大幅变化，同时仍包含在本公开所揭示的主题中。如上文所示，当描述本公开的某些特征或方面时使用的特定术语不应被认为暗示该术语在本申请中被重新定义为限于与该术语相关的本公开的任何特定特征、特性或方面。一般而言，在下述权利要求中使用的术语不应被解释为将本公开限制在说明书中公开的特定实施方式，除非上述优选实施方式的具体描述部分明确地定义了这些术语。因此，本公开的实际范围不仅包括所公开的实施方式，而且涵盖根据权利要求实践或实施本公开的所有等同方式。

因此，尽管已经示出并描述了本发明的示例性实施方式，但是应当理解，本申请使用的所有术语是描述性的而不是限制性的，并且本领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以进行很多改变、修改和替换。