用于感测哺乳动物受试者水合状态的诊断设备和方法
【专利说明】用于感测晡乳动物受试者水合状态的诊断设备和方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年8月15日提交的美国临时专利申请号61/683, 637的优先权， 并且该申请的内容出于所有目的结合于本文中作为参考。
技术领域
[0003] 本发明涉及利用哺乳动物受试者的唾液感测包括水合状态（例如，水合正常或脱 水）的生理条件。
【背景技术】
[0004] 保持适当水合水平对于人类和其它哺乳动物的健康和性能是至关重要的。经过包 括排汗和呼吸的过程损失的水必须进行更换。身体质量2% -3%之间的流体损失会不良影 响心血管功能、散热和运动性能。水分过多也会不良影响运动性能（例如，由于电解质紊 乱），并压迫受试者的肾脏。依赖口渴作为反馈机制触发对液体摄入的需求，不可能足以保 持最佳的水合水平，因为足以使受试者饮水的口渴感觉会直到所述受试者已经脱水之后才 可能触发。
[0005] -种评价水合的方法是在受控条件下定期称重受试者。例如，在一回合的运动中， 运动前后所测定的裸体重降低将会指示脱水状态。尽管在单个运动回合期间裸体重变化可 以用于评价水合状态的急剧变化，在较长的时间周期内，体重变化可能受到除了水合状态 变化之外的多种因素的影响，如：食物摄取、大便和身体组成变化。因此，在延长的周期内测 定体重是评估全身水合状态不准确的方法。但是，甚至在一个单回合运动中，停止和出于测 量裸体重的目的进行水合状态评价，可能是非常不实际的。
[0006] 其它评价水合状态的已知方法涉及使用尿液或血液测试。例如，尿比重是某些医 生中常用的标准。对于能够随时间进行监测的患者，总尿量或尿比重可以用作一个指标。水 合状态也能够使用血液样品进行评价，因为血浆渗透压的增加常常能够识别脱水状态，但 这种感测需要通过合格的抽血者进行有创收集静脉血样。在许多环境下，利用尿液或血液 进行水合状态评价，可能是非常不切实际的。
[0007] 出于多方面的原因，唾液是针对脱水和/或应激开发快速、即时护理诊断测量的 理想选择。样品很容易采用微创获得。并不必须抽血。在许多情况下，对于个体或健康护 理提供者很难有机会获得患者尿液（尤其是对老年人或婴儿）。另外，尿液评价可能会指 示先前的脱水状态，因为尿液保持于膀胱中并不一定反映受试者的当前水合状态。人们希 望提供一种感测水合状态的方便设备和方法，而无需使用常规的实验设备和专门培训的人 员。
[0008] 唾液生产减少或唾液过少可能是由某些疾病状态（例如，干燥综合征（舍格伦综 合征，Sj0gren's syndrome))引起的或体现某些药物的副作用。口干，也称为口干燥症，是 用于口干的主观诉求往往与唾液缺乏相关的医学术语。口干可能会导致蛀牙，吞咽能力和 品尝与消化食物的能力相关的问题。当唾液过少是一种或多种药物的副作用时，这种状态 可以采用经过调节的剂量或新处方得以改善。
[0009] 当唾液生产降低至极低的水平（例如，约每分钟10 μ L或更低）时，使用常规方法 可能难以获得唾液流速的精确测量。一个显著关注的问题是所测量的值可能处于实验误差 范围的相同数量级上。因此，这对具有极低唾液生产的受试者可能难以准确而可再现地测 量唾液流速。在极低唾液流速下的测量困难也使之难以相对于唾液功能评价医疗的受益或 副作用，因为唾液生产速率增倍，比如说，从〇. 3mL/min至0. 8mL/min，将是有益的，但可能 难以采用常规方法进行检测。相对于同一哺乳动物受试者的其它唾液腺测定一个或多个唾 液腺的功能异常，也可能是很困难的，其可能指示生理异常或疾病状态（例如，炎症、肿瘤 等）。
[0010] 基于上述情况，本领域继续寻求感测哺乳动物受试者的水合状态和/或唾液流速 而适于克服一种或多种前述限制的诊断设备和方法。甚至对于具有非常低的唾液生产速率 的受试者，提供能够快速、准确感测唾液流速和/或水合状态，并具有高度重复性的无创即 时护理诊断设备和方法，将是合乎需要的。
【发明内容】
[0011] 根据本发明的某些实施方式涉及在受试者的口中紧邻至少一个唾液腺导管采样 唾液，以识别水合正常状态、脱水状态或唾液分泌速率。根据本发明的某些实施方式涉及使 用设置用于通过包括设置用于接收至少一部分所述受试者的舌下系带的切口或凹槽的基 底的定位辅助放置于受试者的舌头下方的液体收集元件。某些实施方式包括使用设置用于 支持液体收集元件的基底和多个设置用于在唾液迀移通过所述液体收集元件之后检测同 时向多个方向吸收或推进的唾液前沿的非共线排布的唾液检测区（包括电触头）。在某些 实施方式中，液体收集元件在用吸收性介质擦拭舌下区域或颊腔（buccal cavity)而去除 周围唾液之后可以放置至哺乳动物受试者的舌下区域或颊腔。在某些实施方式中，唾液流 速的感测可以通过感测唾液中至少一种分析物的存在和/或浓度进一步放大。
[0012] 在一个方面中，本发明涉及一种用于感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水 状态或唾液分泌速率的设备，所述设备包括：包括亲水性多孔介质或纤维介质的液体收集 元件；和包括设置用于支持所述液体收集元件的前沿部分并包括限定切口或凹槽的前缘 (导缘，leading edge)的基底，其中所述切口或凹槽设置用于在将所述前沿部分插入所述 哺乳动物受试者的舌头下方之后接收至少一部分哺乳动物受试者的舌下系带。在某些实施 方式中，多个电触头可以由所述基底的前沿部分支持，并设置用于在唾液迀移通过所述液 体收集元件的部分之后检测唾液的存在。
[0013] 在另一方面中，本发明涉及一种用于感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水 状态或唾液分泌速率的设备，所述设备包括：包括设置用于接触哺乳动物受试者的口腔粘 膜的亲水性多孔介质或纤维介质的液体收集元件；包括设置用于在唾液迀移通过所述液体 收集元件的部分之后检测唾液的存在的多个电触头的多个唾液检测区，其中所述多个唾液 检测区包括设置用于检测同时向多个方向推进的唾液前沿的多个非共线排布的唾液检测 区；和设置用于支持所述多个电触头和所述液体收集元件的基底。
[0014] 本发明进一步的方面涉及利用前述设备感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱 水状态或唾液分泌速率的方法。
[0015] 本发明进一步的方面涉及感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状态或唾液 分泌速率的方法，所述方法包括：用吸收性介质擦拭哺乳动物受试者的舌下区域以去除周 围舌下唾液；和在所述擦拭之后，在所述哺乳动物受试者的舌头下方插入包括亲水性多孔 介质或纤维介质的液体收集元件，其由包括包含切口或凹槽的前沿部分的基底支持，其中 所述插入包括定位所述前沿部分以在所述切口或凹槽中接收所述哺乳动物受试者的至少 一部分舌下系带。
[0016] 本发明一个进一步的方面涉及感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状态或 唾液分泌速率的方法，所述方法包括：用吸收性介质擦拭哺乳动物受试者的（a)牙齿或牙 龈与（b)脸颊和唇中的至少一个之间的口腔的部分，从而去除紧邻至少一个唾液导管的周 围唾液；和在所述擦拭之后，紧接唾液导管，将包括亲水性多孔介质或纤维介质由柔性基底 的至少一个前沿部分支持的液体收集元件插入所述口腔的所述部分中。
[0017] 本发明的另一方面涉及一种用于感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状态 或唾液分泌速率的设备，所述设备包括：支持多个设置用于检测唾液的存在的电触头的基 底，其中所述基底的至少一部分设置用于插入到所述哺乳动物受试者的口中；和与所述基 底相关联并且设置用于检测所述基底的倾斜度或位置的加速度计。
[0018] 本发明的又一方面涉及一种用于感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状态 或唾液分泌速率的设备，所述设备包括：支持多个以多维阵列布置并且设置用于检测唾液 的存在的电触头的基底，其中所述基底的至少一部分设置用于插入到所述哺乳动物受试者 的口中；设置用于接收所述多个电触头的信号的处理元件；和设置用于接收来自所述处理 元件的信号并设置用于向终端或远程通信设备无线传输至少一种指示以下各项中的至少 一个的信号的发射器或收发器：（i)在所述哺乳动物受试者的口中在预定时间段内由唾液 触发的电触头的数目；（ii)在所述哺乳动物受试者的口中由唾液触发所述多个电触头的 至少一些电触头的速率；（iii)其间在所述哺乳动物受试者的口中由唾液触发所述多个电 触头中预定的电触头数目的时间；和（iv)直至通过一个或多个传感器检测到的变化终止 时的时间。
[0019] 本发明的另一方面涉及一种用于感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状态 或唾液分泌速率的设备，所述设备包括：支持多个以多维阵列布置并且设置用于检测唾液 存在的电触头的柔性基底；其中所述基底的第一部分包括所述多个电触头的第一子组并设 置用于放置于选自以下的第一位置中：舌下腔、左颊腔、右颊腔和下唇与牙齿/牙龈之间的 空腔；其中所述基底的第二部分包括所述多个电触头的第二子组并设置用于放置于选自舌 下腔、左颊腔、右颊腔和下唇与牙齿/牙龈之间的空腔的第二位置；且其中所述第二位置不 同于所述第一位置；与所述多个电触头电通信并设置用于接收所述多个电触头的信号的微 处理器；和设置用于存储源自所述多个电触头的信息的存储器。
[0020] 本发明还有的另一方面涉及一种用于感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水 状态或唾液分泌速率的方法，所述方法包括：将包括亲水性多孔介质或纤维介质的液体收 集元件、基底和多个包括设置用于在唾液迀移通过所述液体收集元件的部分之后检测唾液 存在的多个电触头的唾液检测区插入至所述哺乳动物受试者的舌头下方，其中所述多个唾 液检测区包括多个设置用于检测同时向多个方向推进的唾液前沿的非共线排布的唾液检 测区；利用至少一个与所述多个电触头电通信的微处理器至少部分基于以下条目（i)至 (iv)中的一个识别所述哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状态或唾液分泌速率：（i) 在唾液迀移通过所述液体收集元件的部分之后在预定时间段内由唾液触发的许多电触头 的计数；（ii)所述多个电触头的至少一些电触头的触发速率；（iii)其间触发所述多个电 触头中预定数目的电触头的时间；和产生指示所述哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水 状态或唾液分泌速率的输出信号；和（iv)直至通过一个或多个传感器检测到的变化终止 时的时间。
[0021] 本发明还有的另一方面涉及一种用于哺乳动物受试者的感测水合正常状态、感测 脱水状态、感测唾液分泌速率或感测唾液腺功能的方法，所述方法包括：将支持多个以多维 阵列布置并设置用于检测唾液存在的电触头的柔性基底插入到哺乳动物受试者的所述口 中；其中所述基底的第一部分包括所述多个电触头的第一子组并设置用于放置于选自以下 的第一位置中：舌下腔、左颊腔、右颊腔和下唇与牙齿/牙龈之间的空腔；其中所述基底的 第二部分包括所述多个电触头的第二子组并设置用于放置于选自舌下腔、左颊腔、右颊腔 和下唇与牙齿/牙龈之间的空腔的第二位置；且其中所述第二位置不同于所述第一位置； 从所述多个电触头接收信号；和进行以下步骤（i)和（ii)中的至少一个：（i)映射所述第 一位置和所述第二位置的唾液分泌速率；和（ii)对比所述第一位置和所述第二位置的唾 液分泌速率。
[0022] 本发明进一步的方面涉及所述的设备和方法诊断所述哺乳动物受试者的疾病状 态和/或检测至少一种药物与所述哺乳动物受试者的相互作用的副作用的用途。更进一步 的方面包括利用采用液体收集元件收集的唾液进行测定，从而基于所述唾液中至少一种分 析物的浓度产生定量或定性输出信号。
[0023] 在进一步的方面中，本文所公开的任何前述方面或特征和元件也可以为了其它优 点而进行组合。
[0024] 本发明的其它方面、特征和实施方式根据随后的公开内容和所附权利要求将会更 全面地显而易见。
【附图说明】
[0025] 图1是显示根据本发明一个实施方式的用于经由受试者唾液感测哺乳动物受试 者的水合正常或脱水状态的系统的各组件相互连接的示意图。
[0026] 图2A图示说明舌头抬起以接收感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状态 或唾液分泌速率的设备的前沿部分的张开的人口，所述设备包括支持液体收集元件的基 底，所述基底包括设置用于接收至少一部分舌下系带以将所述液体收集元件定位于舌头下 的切口或凹槽。
[0027] 图2B图示说明在将一部分液体收集元件与所述缓冲溶液接触之前紧邻所述缓冲 溶液小瓶设置的图2A的所述设备。
[0028] 图3A是在电触头阵列上应用液体收集元件之前感测哺乳动物受试者的水合正常 状态、脱水状态或唾液分泌速率的设备的顶部组件视图，独立地图示说明了具有多个包括 设置用于检测唾液存在的电触头阵列的唾液检测区的基底。
[0029] 图3B是图3A的组装设备在电触头阵列上应用液体收集元件之后的顶视图。
[0030] 图3C是可以与根据图3A-图3B的设备一起使用的电触头的第一替代排布装置的 顶视图，包括沿着同心圆的假想边界线排布的触头。
[0031] 图3D是可以与根据图3A-图3B的设备一起使用的电触头的第二替代排布装置的 顶视图，包括沿着同心六边形的假想边界线设置的触头。
[0032] 图4A-图4C图示说明了在吸收不同量的液体之后与图3A-图3B的所述设备一致 的液体收集元件。
[0033] 图5A是感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状态或唾液分泌速率的设备 的侧截面示意图，所述设备包括设置于检测唾液存在的电触头阵列之上并由设置于凸形下 支持表面之上的基底支持的液体收集元件。
[0034] 图5B是感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状态或唾液分泌速率的设备 的一部分的侧截面示意图，所述设备包括设置于检测唾液存在的电触头阵列之上并由柔性 基底支持的液体收集元件。
[0035] 图6A图示说明了根据本发明的一个实施方式的经由受试者唾液感测哺乳动物受 试者的水合正常或脱水状态的设备的可分离采样和监测部分，而所述监测部分经由电插头 接口可连接至所述采样部分，并且所述采样部分包括设置用于接收至少一部分舌下系带而 将所述采样元件的液体收集元件定位于所述舌头下的切口或凹槽。
[0036] 图6B是感测哺乳动物受试者的水合正常或脱水状态的包括可分离监测和采样部 分的原型设备放置于人类受试者的照片之上的照片，而所述设备的前沿部分包括具有定位 于受试者舌头下方以接收舌下系带的切口或凹槽的基底。
[0037] 图7A是对两个不同液体收集元件材料实施的将1分钟的时间内唾液铺展直径 (以毫米计）与〇. 5-10微升唾液体积范围的分散唾液体积关联的体外测试的结果总结的 表。
[0038] 图7B是对于图7A中表格化的测试结果将唾液铺展直径（以毫米计）对分散唾液 体积（以微升计）进行绘制的线形图。
[0039] 图8表现的是显不每隔5秒的时间间隔在30秒的时间周期内对于四个液体收集 元件平均唾液吸收面积作为不同泵流速的函数的表格和线形图，所证实的是唾液流速越 快，所吸收的唾液的面积随时间推移而越大。
[0040] 图9八-图9?体现的是显示唾液在不同流速（即，48、96、128、256和466111171^11)铺 展至指定面积（15、70、150、200、300和400臟 2)的时间的条形图。
[0041] 图10是显示根据另一实施方式的感测哺乳动物受试者的水合正常状态、脱水状 态或唾液分泌速率的系统的各种组件相互连接的示意图。
[0042] 图IlA是感测哺乳动物受试者的水合正常或脱水状态的原型设备的一部分的照 片，所述设备包括其上设置有多维电触头阵列并