TWI651531B - 用於檢測脫水的方法及設備 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種用於偵測高蛋白體液樣本的傳導參數的設備。該設備包含至少一個液體收集元件、及在液體收集元件中水平地對齊的至少兩個電極。並且，關於一種用於偵測受試者脫水的方法，其包含測試受試者的唾液的傳導參數的步驟。

Description

用於檢測脫水的方法及設備

交叉參考相關申請

本申請案主張2016年4月7日的美國申請號No.62/319,693的優先權，其全部內容於此併入作為參考。

本發明係關於一種用於測量高蛋白樣本中的傳導參數的設備及/或用於診斷受試者脫水的方法。

脫水是在體液的流失(主要為水分)超過攝入量時發生的症狀。身體質量的2至3%之間的液體流失對心血管及腎臟功能有不利影響。更嚴重脫水可能導致急性腦缺血(acute ischemic attack)、中風、甚至死亡。

用於評估水合狀態的方法包含在控制條件下週期性地稱受試者的體重或測定尿液或血液中的特定參數。例如，尿比重及輸出常用在臨床環境(clinical setting)中。由於血漿尿素、肌酸酐或尿素相對於肌酸酐比的增加表示脫水，因而水合狀態也可利用血液樣本評估。然而，血液收集為侵入性且在許多情況下，特別是對於孩童可能是非常不切實際的。

對於發展簡單、快速且非侵入性方法以診斷脫水的需要仍未被滿足。本發明提供用於診斷脫水的方法及設備，以滿足上述及其他需要。

在一實施例中，本發明提供用於檢測高蛋白樣本的傳導參數的設備，其包含：液體收集元件及水平地對齊的至少兩個電極。在例示性實施例中，設備包含在液體收集元件中的第一電極及第二電極，各電極具有頂面、底面及至少一邊緣，其中第一電極的邊緣以在邊緣之間具有間隙的方式面向第二電極的邊緣。

在另一實施例中，本發明提供用於檢測受試者脫水的方法，其包含測量受試者的唾液的傳導參數的步驟，其中唾液傳導參數選自電導率或阻抗，且相對於非脫水受試者的唾液電導率，受試者的較高唾液電導率表示受試者為脫水、或相對於非脫水受試者的唾液阻抗，受試者的較低唾液阻抗表示受試者為脫水。

在又一實施例中，本發明提供本文所述的設備用於測量高蛋白樣本的傳導參數以檢測受試者的脫水的用途。

並且，提供在製造用於檢測受試者的脫水的套組中測量唾液的傳導參數的設備。

包含這些用語的語句不應理解成限制本文所述的課題或限制權利要求的含意或範圍。本專利涵蓋的本發明的實施例是由權力要求所定義，而不是此發明內容。此發明內容為本發明的各種態樣的高度概擴並引出下列詳細說明所進一步描述的部分概念。此發明內容不旨在識別請求保護的課題的關鍵 或必要特徵，也不旨在單獨用於定義請求保護的課題的範圍。課題應藉由參考整體說明書、任何或所有圖式和每個發明申請專利範圍的適當部分來理解。

10、40‧‧‧設備

100‧‧‧殼體

110‧‧‧液體收集元件

121‧‧‧第一電極

122‧‧‧第二電極

131‧‧‧頂面

132‧‧‧底面

133a、133b‧‧‧邊緣

140‧‧‧間隙

450‧‧‧裝置

本發明的例示性實施例將自下為的詳細說明及本發明的各種實施例的附圖而更充分地理解，然而這些實施例不應視為將本發明限制於特定實施例，而僅用於說明及理解。

第1圖示出根據本發明的一實施例的用於測量高蛋白樣本的傳導參數的設備的俯視圖。

第2圖示出使用在設備的電極之間具有不同間隙長度的設備的各種稀釋唾液的電導率。

第3圖示出以第1圖所示的設備測量正常樣本及脫水樣本的唾液電導率。

第4圖示出根據本發明的另一實施例的用於測量高蛋白樣本的傳導參數的設備的俯視圖。

第5圖示出以市售裝置及本發明的設備測量具有固定NaCl量但具有各種蛋白質濃度的樣本的電導率的圖式。

第6A圖示出第5圖所指的本發明裝置的示意圖。

第6B圖示出第5圖所指的市售裝置的示意圖。

第7A圖示出以第1圖所示的設備測量的第二研究的正常樣本及脫水樣本的唾液電導率。

第7B圖示出以第1圖所示的設備測量的第二研究的正常樣本及脫水樣本的唾液電阻。

如本文所述，冠詞「一(a)」及「一(an)」是指冠詞的語法對象的一個或一個以上(亦即，至少一個)。舉例而言，「一液體收集元件」表示一個液體收集元件或一個以上的液體收集元件。

用語「受試者(subject)」可指脫水的脊椎動物或被認為需要脫水治療的脊椎動物。受試者包含溫血動物，例如哺乳類、例如靈長類，更佳為人類。受試者也可為非人類的靈長類。用語的受試者包含包括馴養動物，例如貓，狗等、家畜(例如牛、馬、豬、羊、山羊等)和實驗動物(例如小鼠、兔、大鼠、沙鼠、豚鼠等)。因此，本文可考慮獸醫用途及醫藥製劑。

本文所有數值可理解為由「約(about)」修飾。在一實施例中，當涉及例如量的可測量值時，除非另有說明，用語「約」、持續時間(temporal duration)等是指涵蓋特定值的±10%的變異，例如這些變異適於唾液的電導率。如本文所使用，當涉及範圍時，除非另有說明，用語「約」表示以涵蓋特定值的範圍差異中的±10%的變異，例如這些變異適於唾液的電導率。

由於唾液是快速得到且便於收集而為用於脫水的潛在診斷工具。唾液包含約99%的水分、約0.2%無機物質，例如Na-⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、HCO₃ ^-、HPO-₃ ^2-及約0.7%有機物質，例如蛋白質，如IgA、澱粉酶及碳酸酐酶(carbonic anhydrase)。自唾腺的初級分泌是血漿超濾液(plasma ultrafiltrate)，但在唾腺管中，其為Na-⁺及Cl^-的能量依賴再吸收(energy-dependent resorption)而 造成相較於血漿具有較低離子濃度的低張液分泌物(hypotonic fluid secretion)。唾腺管中鹽皮質素受體(mineralocorticoid receptors)的存在導致與血漿K⁺濃度相比為較高唾液K⁺濃度(25相對於4mmol/l)，且與血漿Na⁺濃度相比為較低唾液Na⁺濃度(2相對於145mmol/l)。唾液中的蛋白質濃度為約0.04至約8mg/ml，而尿液中的蛋白質濃度為約0-20mg/dl或0至0.2mg/ml(參照美國國家醫學圖書館(U.S.National Library of Medicine)，MedlinePlus，https：//www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003580.htm)。因為唾液蛋白黏附到電極的表面並且使電極對電導及/或阻抗測量較不敏感，因而較高的唾液蛋白濃度對唾液傳導參數測量造成獨特的問題。為了避免蛋白黏附至電極表面的方式為藉由防汙塗層(anti-fouling coating)的層塗布電極。然而，由於電極表面上的防汙塗層使電極對於電導率及/或阻抗測量較不敏感，因而在此不應用此方式。

本發明藉由提供用於測量高蛋白樣本的傳導參數之設備來解決此問題，其中設備的電極為水平地對齊。如本文所使用，用語「傳導參數」包含電導率(以西門子(siemens)“S”測量)及/或阻抗(以歐姆(ohm)“Ω”測量)。高蛋白樣本的傳導率可基於對所屬技術領域具有通常知識者已知公式或顯而易見而自測量的電導率來計算。其他參數，例如離子濃度(例如，Na)或滲透壓可利用本發明的設備來測量。

如本文所使用，高蛋白樣本包含具有約0.2mg/ml至約10mg/ml之間的蛋白濃度的樣本。在一實施例中，高蛋白樣本的蛋白質濃度上限為小於約15、14.5、14、13.5、13、12.5、12、11.5、11、10.5、10、9.5、9、8.5、8或7.5。在另一實施例中，高蛋白樣本的蛋白質濃度下限為大於約1.5、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4或0.3mg/ml。在又一實施例中，高蛋白樣本的蛋白質濃度為以0.01 mg/ml增量的蛋白質濃度的上限與下限之間的任意值或值的範圍(例如，0.21mg/ml、3.7mg/ml、0.4至7.1mg/ml等)。在又一實施例中，高蛋白樣本為選自由滲出液(exudates)、汗水、唾液及其組合所組成的群組的體液。

參照第1圖，其描繪根據本發明的一實施例的用於測量高蛋白樣本的傳導參數的設備10。設備10包含殼體100、至少一液體收集元件110、設置在液體收集元件110中的第一電極121及第二電極122。各電極具有頂面131、底面132以及至少一邊緣133a及133b。

第一電極121及第二電極122以間隙140存在於其間地實質上水平地對齊。如本文所使用，用語「水平地對齊(horizontally aligned)」是指第一電極的邊緣表面中的其一面向第二電極的邊緣表面之其一的對齊。在一實施例中，如第1圖所示，水平地對齊是指第一電極121的邊緣133a面向第二電極122的邊緣133b。

具體而言，在第一電極的邊緣133a與第二電極的邊緣133b之間的間隙140為約50μm至約500μm。如第2圖所示，100μm至約400μm的間隙長度與不同唾液離子濃度線性相關，且對於測量具有各種稀釋度的唾液樣本的電導率敏感(X軸上的「0.2」表示唾液稀釋5倍，X軸上的「0.4」表示唾液稀釋2.5倍)。在一例示性實施例中，間隙為約50、約100、約150、約200、約250、約300、約350、約400、約450、約500μm或以1μm增量的其之間的任意值或值的範圍(例如，59μm至377μm或100μm至400μm)。

本發明的電極是以對所屬技術領域具有通常知識者已知或顯而易見的材料製造。在一實施例中，電極是由選自金、鉑及其組合的材料來製造。 在另一實施例中，電極實質上沒有防汙塗層。如本文所使用，防汙塗層包含施加以減緩蛋白質黏附到電極表面的任何塗料或塗層。

在一實施例中，設備10進一步包含測量樣本的各種參數，例如離子濃度、電導率或阻抗的晶片。在另一實施例中，設備進一步包含顯示測量結果及/或受試者是否脫水的顯示器。在另一實施例中，如第4圖所示，設備40連接至裝置450，該裝置450包含用於讀取的晶片及/或用於顯示測試樣本的測量結果的顯示器。裝置450的非限制例包含USB裝置、便攜式電子檢測器、智能手機、智能手錶、墊(pad)或膝上型電腦(laptop)。在一實施例中，測試樣本的結果儲存在裝置450中且可傳輸至用於進一步分析的其他裝置。在一例示性實施例中，該裝置450為LCR測試計(測試計用於測量電感(L)、電容(C)及電阻(R))。

本發明的設備為便攜式及緊密式(compact)。因此，僅需小量的測試樣本，只要唾液可覆蓋液體收集元件中的電極的邊緣。在部分實施例中，需要約20μl至約1.5ml的測試樣本，或以10μl增量的其之間的任意值或值的範圍(例如，50μl、0.1-0.15ml等)。

此外，提供用於檢測受試者脫水的方法，其包含測量受試者的唾液的傳導參數的步驟，其中唾液傳導參數為電導率或阻抗，且相對於非脫水受試者的唾液電導率，受試者的較高唾液電導率表示受試者為脫水、或相對於非脫水受試者的唾液阻抗，受試者的較低唾液阻抗表示受試者為脫水。

在一實施例中，唾液傳導參數藉由本文所述的設備進行測量。在另一實施例中，唾液樣本在測量傳導參數之前，以適用於稀釋唾液(稀釋液)，例如去離子水的液體進行稀釋。在測量傳導參數之間的此稀釋降低少唾液中的泡沫並增加測量的靈敏度。在例示性實施例中，唾液與稀釋液的比(稀釋比)為1：1、 1：1.5、1：2、1：2.5、1：3、1：3.5、1：4、1：4.5、1：5、1：5.5、1：6、1：6.5、1：7、1：7.5、1：8、1：8.5、1：9、1：9.5或1：10(v：v)。

在一實施例中，若稀釋比為1：4(v：v)時，指示脫水的唾液導電率的下限為約0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55或0.6mS。在另一實施例中，若稀釋比為1：4(v：v)時，指示脫水的唾液導電率的上限為約2、1.9、1.8、1.7、1.6、1.5、1.4、1.3、1.2、1.1、1、0.95、0.9、0.85、0.8、0.75、0.7、0.65、0.6mS。在又一實施例中，若稀釋比為1：4(v：v)時，指示脫水的唾液導電率為唾液電導率的上限(2mS)與下限(0.25mS)之間以0.01mS增量的數值或值的範圍(例如，0.4mS、0.25-0.55mS、0.3-0.5mS、0.35-0.45mS、0.25-0.45、0.28-0.78mS、0.28-1mS、0.23mS-0.35mS)。

指示脫水的唾液電導率可用於其他唾液稀釋比進行計算。例如，若唾液稀釋比為1：1(v：v)時，指示脫水的唾液電導率如以下計算：(當1：4(v：v)的唾液稀釋比的指示脫水的唾液電導率)*5/2；若唾液稀釋比為1：2(v：v)時，指示脫水的唾液電導率如以下計算：(1：4(v：v)的唾液稀釋比的指示脫水的唾液電導率)*5/3。

在部分實施例中，唾液傳導參數為阻抗，且傳導性可藉由下列公式而自阻抗計算：Y=1/Z,Y=G+jB，其中Y為導納(admittance)，Z為阻抗，G為傳導性，jB為導納的虛數部分。

在一實施例中，若唾液稀釋比為1：4(v：v)時，指示脫水的唾液阻抗為約500Ω至約小於3500Ω或在其之間以10Ω增量的任意值或值的任意範圍(例如，600Ω、700Ω、800Ω、900Ω、1000Ω、1100Ω、1200Ω、1300Ω、1400Ω、 1500Ω、1600Ω、1700Ω、1800Ω、1900Ω、2000Ω、2100Ω、2200Ω、2300Ω、2400Ω、2500Ω、2600Ω、2700Ω、2800Ω、2900Ω、3000Ω、3100Ω、3200Ω、3300Ω、3400Ω或約1000Ω至約3200Ω等)。

在部分實施例中，刺激並收集唾液。在其他實施例中，不刺激並收集唾液。唾液分泌物可藉由將下列試劑中的至少其一施予受試者來刺激：嗅覺唾液刺激劑、味覺唾液刺激劑、機械性唾液刺激劑(mechanical salivary stimulating agent)。

本發明的實施例藉由以下範例進行描述，其不以任何方式解釋為對其範圍施加限制。除非另外說明，在下列範例所述的研究中，遵循常規程序。下文描述的部分程序用於說明性目的。

範例1：評價唾液電導率與脫水之間的關係

15個唾液樣本收集自脫水的受試者(基於血尿素氮/肌酸酐比>15)及5個正常唾液樣本收集自沒有脫水的受試者。唾液以去離子水5倍稀釋(也就是，唾液稀釋比為1：4(v：v))。

稀釋唾液置於第1圖所示的電極之間且唾液傳導率利用安捷倫(Agilent)半導體裝置分析儀B1500A(是德科技(Keysight Technologies)，美國)進行分析。

結果：第3圖顯示脫水受試者的唾液電導率的範圍為0.16mS至約0.78mS(95%信賴區間為0.10mS~0.28mS)。正常(非脫水)受試者的唾液電導率為小於0.28mS。該結果顯示大於0.28mS的唾液電導率與脫水的診斷一致。

進行15個脫水唾液樣本(基於藉由Beckman DXC 880i測定血尿素氮/肌酸酐比15)及15個正常唾液樣本(基於血尿素氮/肌酸酐比<15)的第二研 究。唾液儲存在-80℃且在分析前以去離子水5倍稀釋(唾液稀釋比為1：4)。50μL的稀釋唾液置於第1圖所示的電極之間且唾液阻抗及唾液傳導率利用LCR測試儀HIOKI IM3533(日置商貿有限公司(Hioki E.E.Corporation)，日本)進行測定。

結果：第7A圖顯示脫水受試者及正常受試者的唾液傳導率。脫水受試者的平均唾液傳導率為0.4mS，而正常受試者的平均唾液傳導率為0.23mS，且該差異具有統計學意義(P<0.05)。用於脫水的唾液傳導率的下限為約0.34mS。第7B圖顯示脫水受試者及正常受試者的唾液阻抗。脫水受試者的平均唾液阻抗為2377.7Ω，而正常受試者的平均唾液阻抗為4593.3Ω且差異具有統計學意義(P<0.05)。

範例2：垂直對齊電極及水平對齊電極在傳導參數上的體外(In Vitro)評價

測試樣本：NaCl量在所有樣本中為固定(5mM NaCl)，但蛋白質濃度自0mg/ml、0.043mg/ml、1.0mg/ml、3.5mg/ml、7.0mg/ml、10mg/ml、15mg/ml至20mg/ml的變化。

步驟：簡而言之，將50μl的測試樣本置於液體收集元件且測試樣本的電導率利用(a)如第6B圖所示，其中電極121及122為垂直對齊的商業探針(型錄類型：DJS-1，可購得自羅素科科技(Ruosull Technology)，中國)、及(b)其中電極121及122為水平對齊的第6A圖的設備進行測試。在所有測試樣本中NaCl的給定量為固定，其在導電率的變異應為最小。

結果：第5圖示出測試樣本的導電率。儘管蛋白質濃度不同，在所有測試樣本中NaCl的給定量為固定，所有樣本的傳導率應為相同(如第5圖底部的水平虛線)。與水平虛線相比，藉由第6B圖的商業探針測定的電導率存在巨 大變異，但藉由第6A圖的測備測定的電導率存在較小變異。該結果表示水平對齊的電極的邊緣上蛋白質的干擾或黏著較少。因此，本發明的設備提供高蛋白樣本的電導率的更準確測量。

Claims (8)

1. 一種用於檢測受試者脫水的方法，其包含測量該受試者的一唾液傳導參數的步驟，其中該唾液傳導參數為選自唾液電導率或唾液阻抗，且相對於一非脫水受試者的唾液電導率，該受試者的較高唾液電導率表示該受試者為脫水、或相對於該非脫水受試者的唾液阻抗，該受試者的較低唾液阻抗表示該受試者為脫水。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該唾液傳導參數是藉由一設備進行測量，該設備包含：至少一液體收集元件；以及在該液體收集元件中的一第一電極及一第二電極，各電極具有一頂面、一底面及至少一邊緣，其中該第一電極及該第二電極以間隙存在於其之間實質上水平地對齊，且該第一電極的邊緣面向該第二電極的邊緣。
3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該第一電極及該第二電極實質上沒有防汙塗層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中用於測量唾液傳導性的唾液體積為約20μl至約1.5ml。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在測量唾液傳導性之前，唾液以稀釋液稀釋。
6. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該間隙為約50μm至約500μm。
7. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該間隙為約100μm至約400μm。
8. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該間隙為約100μm。