专利名称：呼出气冷凝物生物学标记物的测量装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于为肺的生物学标记物测试呼出气冷凝物的装置和方法。
背景技术：
众所周知，呼出气包含有某些有用的生物学标记物，该生物学标记物可用于判断病人是否具有特定的疾病。例如，白细胞介素_6、白细胞介素_8、细胞间黏附分子-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损伤。 参见 Cepkova, Magda 等人编著的，“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 日可访问)。虽然呼出气主要是气态的(即，空气)，但是在呼出气中存在能够以液体的形式收集并且从气体成分中分离的水分。类似于对着镜子呼气，当前述呼出气积聚在表面上时，可以将呼出气中的水分收集为冷凝物。该冷凝物被称为“呼出气冷凝物”。可以收集来自病人的呼出气冷凝物，并对其进行测试，以判断是否存在特定的生物学标记物。常规的呼出气冷凝物测试装置和测试方法设计为收集大样本的冷凝物，典型地在超过10至20分钟的呼吸时间段中进行收集。需要这样长的收集时间段来收集足够的冷凝物，以便将冷凝物转移至吸量管、试管、载片或者其他典型的实验室测试装置，为了诊断，甚至需要收集更长时间段内的冷凝物。根据常规的方法和装置，病人需呼气到装置中，并且冷凝物可以收集到为平坦表面的表面上，或者收集到例如试管等收集装置中。然后，典型地将所收集的样本送至实验室以供分析，如果收集是在病人的家中或者医生的办公室进行的，则由于该处典型地没有内部实验室，该分析通常是非现场执行的。因此，对于常规的装置和方法，从呼出气收集到诊断以及用户收到结果所需的时间可能长达几小时、几天甚至几周。如果需要伤害或疾病的即刻确认，这可能成问题，并且明显地减慢了诊断病人的过程。此外，常规的装置和方法必需在专业的监督下使用，并且不能由病人在家里使用。因此，需要这样一种呼出气冷凝物测试装置，其易于使用并能快速给出结果。
发明内容
有利地，本发明的实施例提供了用于方便、快速地进行呼出气冷凝物测试的装置和方法。在一个实施例中，用于为至少一个生物学标记物而测试呼出气冷凝物的装置包括基板，其用于收集呼出气冷凝物，基板能够达到低于呼出气中的蒸汽的露点的温度；以及收集器，其用于保持基板以及接收生物学标记物试剂。收集器包括用于使生物学标记物试剂与基板接触的致动器。在另一个实施例中，一种为至少一个生物学标记物而测试呼出气冷凝物的方法包括将呼出气接收到收集器中，收集器包括基板，基板处于低于呼出气中的蒸汽的露点的温度；将呼出气冷凝物收集到基板上；以及致动致动器，以使生物学标记物试剂与基板接触。在又一个实施例中，一种用于为至少一个生物学标记物而测试呼出气冷凝物的装置包括用于收集呼出气冷凝物的装置。该用于收集的装置包括用于保持基板的装置，基板能够达到低于呼出气中的蒸汽的露点的温度；用于接收生物学标记物试剂的装置；以及用于使所述生物学标记物试剂与所述基板接触的装置。已经相当宽泛地概述了本发明的特定实施例，以使本发明的详细说明得到更好的理解，并且使本发明对本领域的贡献更为清楚。当然，以下还要说明本发明的另外的实施例，它们将形成附带的权利要求书的主题。在这方面，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应该理解，本发明的应用并不限于以下说明或附示的结构细节以及布置位置。除所描述的实施例以外，本发明还可具有多种实施方式，并且能够以不同的方式实施或施行。另外，应该理解，本发明此处以及摘要所采用的表达方式和术语用于说明的目的，而不应当被视作限制。如上所述，本领域技术人员应该理解，本公开内容所依据的概念容易用作设计其他结构、方法和系统的基础，从而用于实施本发明的若干目的。因此，重要的是将权利要求视为包括这种等同的结构，只要它们不背离本发明的精神和范围。
图1是本发明的实施例的示意图。图2是根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施例方式在下述详细说明中，对附图进行了引用，附图形成了说明的一部分并且以说明的方式展示了可实施本发明的具体实施例。充分详细地描述这些实施例，以使所属领域的技术人员能够实现这些实施例，并且应该理解，可以利用其他的实施例，并且可以作出结构、 逻辑、过程、电气方面的改变。所描述的处理步骤的进程是一个例子；然而，除了必需以一定顺序来进行的步骤以外，步骤的顺序不限于在此列举的顺序，并且可以如本领域公知的技术那样进行改变。下面，参考附图对本发明进行说明，其中，所有相似的附图标记代表相似的部分。图1是本发明的实施例的示意图。图1示出了总体上用附图标记10表示的用于为至少一个生物学标记物而测试呼出气冷凝物的装置10。用于测试呼出气冷凝物的装置 10包括基板20，其用于收集呼出气冷凝物的测试样本；以及收集器30，其用于保持基板 20和接收生物学标记物试剂。前述生物学标记物试剂典型地在生物学标记物试剂条35上传送。基板20能够达到低于呼出气中的蒸汽的露点的温度，该温度典型地低于0°C。尽管图1所示的用于测试呼出气冷凝物的装置10是圆筒形的管，然而，收集器30 可以具有不同的几何结构和/或形状。例如，收集器30可以是附接至容器的细长管。收集器30应该具有用于接收来自病人的呼出气的呼气口 31。例如通过病人将他或她的嘴直接置于呼气口 31，呼气口 31可以直接接收呼出气；或者呼气口 31可以通过附加的吹口(未示出)或者呼气管(未示出)间接地接收呼出气。
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类似地，基板20不限于所示的圆筒形形状，而是可以为适于收集呼出气冷凝物的任意形状或几何结构。例如，基板20在管的底部可以是平的，或者可以是弯的或者是弧形的并且延伸进入收集器30内。还例如，基板20可以是凹的(如呈碗形)、凸起的、球形的、 光滑的、粗糙的或者波状的。基板20的几何形状还可以取决于期望的表面积。基板20的材料可以是适于冷却至低于呼出气中的蒸汽的露点的温度的任何材料。例如且不作为限制地，可以使用任何金属(如铝)、陶瓷、金属表面陶瓷(ceramic on metal)、玻璃或者多层材料。在一个优选的实施例中，基板20包括与待测试的生物学标记物不发生干涉或反应的材料。在本发明的一个优选的实施例中，收集器30包括可选的致动器40。致动器40用于使生物学标记物试剂条35与基板20接触。如图1所示，致动器40可以包括作为滑动按钮的按钮45。致动器40不限于滑动按钮45，也可以是使试剂条35与基板20形成接触的任何适当的机械装置或机电装置等。致动器40还可以包括接触部50，其构造为将试剂条35压抵其上形成有呼出气冷凝物的基板20的表面。致动器40还可以作用为使试剂条35滑过其上形成有呼出气冷凝物的基板20表面。该滑动可以朝向任何适当的方向。但是请注意，致动器40及与之相关联的按钮45和接触部50是可选的，并且装置可以以任何适当的方式进行操作，以使生物学标记物试剂与基板20上的冷凝物接触。例如，用户可以手动地使生物学标记物试剂或者任何适当的试剂承载材料(例如，生物学标记物试剂条35)与基板20上的呼出气冷凝物接触。生物学标记物试剂可以采用各种设计和/或形式。例如，如果生物学标记物试剂位于生物学标记物试剂条35上，如图1所示，则生物学标记物试剂条35可以是比色试剂条或者比色试剂材料。在测试装置10的操作期间，条或材料的颜色可以发生变化。变化的程度和性质取决于测试样本中相关的生物学标记物的存在与否或者浓度。试剂颜色的变化可以是单色的，即颜色的强度变化，或者可以是跨越色谱的变化。 例如，如果试剂是石蕊，其在较高的PH值(即酸性)下变为深红色，并且在较低的pH值(即碱性)下变为蓝色。PH指示剂的另一个实例是通用指示剂，其具有以下范围和输出。对于 PH为0-3的强酸，颜色为红色。对于pH为3-6的酸，颜色随着浓度的降低而从橙色变为黄色(即弱酸性)。对于PH为7的中性溶液，颜色为绿色。对于pH为8-11的碱(即碱性)， 颜色为蓝色。对于PH为11-14的强碱(即强碱性)，颜色为紫色。其他生物学标记物试剂可以使用不同的颜色方案。生物学标记物试剂条35的前述颜色变化使操作员(例如医生或病人)通过目测将颜色结果与参照物或图表进行比较以快速地分析结果。条还可以受控于读取器(未示出)以便给予操作者(例如医生或病人)数字、图像和/或文字的输出。例如，这种读取器可以分析由生物学标记物试剂产生的颜色或者其他指示，以输出表示所检测的生物学标记物的浓度的数字，或者输出YES/N0类型，即二元的结果(如已知的妊娠测试)，或者为显示结果而输出其他适当的文字或图像。试剂条35可以是一次性试剂条或者可多次使用的试剂条。如果是可多次使用的试剂条，其可以是例如被试剂处理过的材料的辊，可以将该辊安装或供给到收集器30中。 无论对于一次性材料还是可多次使用的材料，都可以经由从外至内穿过收集器30而延伸的开口 70将材料供给到收集器30内部，或者可以将材料隐蔽在收集器30的主体内，从而使材料储存在收集器30内的隔间中。同样有利的是，开口 70可以具有包括用于将试剂承载材料引导到基板20上的引导路径的任何适当的几何形状。生物学标记物试剂可以测试在呼出气冷凝物中发现的任何生物学标记物，包括而不限于PH、过氧化氢(H2O2)、蛋白质、乳酸盐、葡萄糖、酮、氨、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、有毒金属、氯、白细胞介素-6、白细胞介素-8、细胞因子、表面活性蛋白D(SP-D)、可溶性肿瘤坏死因子受体(sTNFR)、肿瘤坏死因子受体(TNFR)、细胞间黏附分子-I(ICAM-I)以及血管假性血友病因子(vWF)。图2是根据本发明的实施例的方法200的流程图。在操作期间，病人(未示出) 向收集器30中呼气(步骤210)，并且随着呼出气与基板20接触，呼出气中的水汽或冷凝物在低于呼出气中的蒸汽的露点的温度下收集在基板20上。这可以只要病人少至两或三次呼气，只需要不到1分钟的时间。由于基板20被冷却到呼出气中的蒸汽的露点以下，因此易于形成冷凝物。现在参考步骤220，使图1所示的在生物学标记物试剂条35上传送的生物学标记物试剂与收集在基板20上的冷凝物接触。可以通过将试剂压抵包含冷凝物的基板20的表面或者通过使试剂在基板20的表面上滑动来产生接触。在一个优选的实施例中，可以使用可选的致动器40和与之相关联的按钮45及接触部50来完成上述按压或滑动动作。病人或者其他的操作者可以在数秒的时间内从试剂的处理中获得生物学标记物， 该时间取决于特定试剂固有的处理时间(步骤230)。因此，收到与生物学标记物试剂相关联的生物学标记物的结果的时间长度可以与下述时间的组合一样短收集来自病人的呼出气的时间，使试剂与呼出气接触的时间，以及试剂处理测试样品所需的固有时间。请注意，可以通过任何适当的方法或装置使基板达到低于呼出气中的蒸汽的露点的温度。例如，可以将其储存在例如冷藏库或冰箱等制冷装置内。可将整个装置10冷却， 或者将装置10的任何部分冷却，只要能使基板冷却即可。如上所述，本发明适于由病人在其家中或营业场所或者任何可以传送和冷却基板20的地方使用，从而无需受过培训的专业人士在场就可以监视病人自身的健康。还可以预冷却基板20并由病人传送基板20，以提供附加的便携性与便利性。进一步有利的是，基板20可以是自冷却的，例如为电冷却板；或者其可以包含有提供冷却的材料，诸如可以参与吸热反应以冷却基板20的表面的化学品。收集器30也可以包括这样的化学品、化学容器或者制冷装置。这可以提供附加的便利性和/或便携性。上述说明和附图中的过程和装置示出了能够使用和制造以实现说明书中描述的实施例的目的、特征和优点的许多方法和装置的实例。因此，它们不应被视为由前述实施例的说明所限制，而是只能由所附的权利要求所限制。从详细说明中可以明了本发明的许多特征和优点，从而，目的在于通过所附的权利要求来覆盖落入本发明的精神和范围内的本发明的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易进行各种修改和变型，不希望将本发明限定为所示和所描述的精确的构造和操作，而是，相应地，所有适当的修改及其等同内容应被认为落入本发明的范围内。
权利要求
1.一种用于为至少一个生物学标记物而测试呼出气冷凝物的装置，所述装置包括基板，其用于收集呼出气冷凝物，所述基板能够达到低于呼出气中的蒸汽的露点的温度；收集器，其用于保持所述基板以及接收生物学标记物试剂。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述收集器包括用于使所述生物学标记物试剂与所述基板接触的致动器。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述致动器构造为将所述试剂压抵所述基板的表面。
4.如权利要求2所述的装置，其中，所述致动器构造为使所述试剂滑过所述基板的表面。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述收集器还包括 第一开口，其用于接收来自用户的呼出气；以及第二开口，其用于接收包含所述试剂的材料，其中，所述基板构造为收集来自所述用户的所述呼出气以产生所述呼出气冷凝物。
6.如权利要求1所述的装置，其中，在试剂条上传送所述试剂。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述试剂条包括比色试剂条。
8.如权利要求6所述的装置，其中，所述试剂条包括一次性试剂条。
9.如权利要求6所述的装置，其中，所述试剂条包括可多次使用的试剂条。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述可多次使用的试剂条包括被试剂处理过的材料的辊。
11.如权利要求1所述的装置，其中，收到与所述生物学标记物试剂相关联的生物学标记物的结果的时间段包括第一时间段，用于收集来自用户的呼出气冷凝物；第二时间段，用于使所述生物学标记物试剂与所述呼出气冷凝物接触；以及第三时间段，用于所述生物学标记物试剂处理所述呼出气冷凝物。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述第二时间段包括用于操作致动器的第三时间段，所述致动器构造为使所述生物学标记物试剂与所述基板接触。
13.如权利要求1所述的装置，其中，所述生物学标记物试剂构造为测试下述中的一种或多种pH、过氧化氢(H2O2)、蛋白质、乳酸盐、葡萄糖、酮、氨、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、有毒金属、氯、白细胞介素-6、白细胞介素-8、细胞因子、表面活性蛋白D(SP-D)、可溶性肿瘤坏死因子受体(sTNFR)、肿瘤坏死因子受体(TNFR)、细胞间黏附分子-I(ICAM-I)以及血管假性血友病因子(vWF)。
14.一种为至少一个生物学标记物而测试呼出气冷凝物的方法，所述方法包括将呼出气接收到收集器中，所述收集器包括基板，所述基板处于低于呼出气中的蒸汽的露点的温度；将呼出气冷凝物收集到所述基板上；以及使生物学标记物试剂与所述基板接触。
15.如权利要求14所述的方法，还包括处理与所述生物学标记物试剂相关联的生物学标记物；以及将所述处理步骤的结果与参照物进行比较。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述参照物包括比色参照物。
17.如权利要求14所述的方法，其中，所述生物学标记物试剂构造为测试下述中的一种或多种pH、过氧化氢(H2O2)、蛋白质、乳酸盐、葡萄糖、酮、氨、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO2)、有毒金属、氯、白细胞介素-6、白细胞介素-8、细胞因子、表面活性蛋白D(SP-D)、可溶性肿瘤坏死因子受体(sTNFR)、肿瘤坏死因子受体(TNFR)、细胞间黏附分子-I(ICAM-I)以及血管假性血友病因子(vWF)。
18.如权利要求14所述的方法，还包括将所述试剂压抵所述基板的表面。
19.如权利要求14所述的方法，还包括使所述试剂滑过所述基板的表面。
20.一种用于为至少一个生物学标记物而测试呼出气冷凝物的装置，所述装置包括 用于收集呼出气冷凝物的装置，用于收集的所述装置包括保持装置，其用于保持基板，所述基板能够达到低于呼出气中的蒸汽的露点的温度；接收装置，其用于接收生物学标记物试剂；以及致动器装置，其用于使所述生物学标记物试剂与所述基板接触。
全文摘要
本发明包括用于为至少一个生物学标记物而测试呼出气冷凝物的装置(10)和方法，包括基板(20)，其用于收集呼出气冷凝物，基板能够达到低于呼出气中的蒸汽的露点的温度；收集器(30)，其用于保持基板以及接收生物学标记物试剂(35)。本发明还可以包括将呼出气接收到收集器中，收集器包括基板，基板处于低于呼出气中的蒸汽的露点的温度；将呼出气冷凝物收集到基板上；以及，使生物学标记物试剂与基板接触。
文档编号G01N33/497GK102483403SQ201080011008
公开日2012年5月30日 申请日期2010年3月16日 优先权日2009年3月18日
发明者亚历克斯·施藤茨勒, 克里斯托弗·瓦尔加 申请人:康尔福盛207公司