用于感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者水合狀態(tài)的診斷設(shè)備和方法
【專利說(shuō)明】用于感測(cè)晡乳動(dòng)物受試者水合狀態(tài)的診斷設(shè)備和方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年8月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/683, 637的優(yōu)先權(quán), 并且該申請(qǐng)的內(nèi)容出于所有目的結(jié)合于本文中作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及利用哺乳動(dòng)物受試者的唾液感測(cè)包括水合狀態(tài)(例如,水合正?;蛎?水)的生理?xiàng)l件。
【背景技術(shù)】
[0004] 保持適當(dāng)水合水平對(duì)于人類和其它哺乳動(dòng)物的健康和性能是至關(guān)重要的。經(jīng)過(guò)包 括排汗和呼吸的過(guò)程損失的水必須進(jìn)行更換。身體質(zhì)量2% -3%之間的流體損失會(huì)不良影 響心血管功能、散熱和運(yùn)動(dòng)性能。水分過(guò)多也會(huì)不良影響運(yùn)動(dòng)性能(例如,由于電解質(zhì)紊 亂),并壓迫受試者的腎臟。依賴口渴作為反饋機(jī)制觸發(fā)對(duì)液體攝入的需求,不可能足以保 持最佳的水合水平,因?yàn)樽阋允故茉囌唢嬎目诳矢杏X(jué)會(huì)直到所述受試者已經(jīng)脫水之后才 可能觸發(fā)。
[0005] -種評(píng)價(jià)水合的方法是在受控條件下定期稱重受試者。例如,在一回合的運(yùn)動(dòng)中, 運(yùn)動(dòng)前后所測(cè)定的裸體重降低將會(huì)指示脫水狀態(tài)。盡管在單個(gè)運(yùn)動(dòng)回合期間裸體重變化可 以用于評(píng)價(jià)水合狀態(tài)的急劇變化,在較長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi),體重變化可能受到除了水合狀態(tài) 變化之外的多種因素的影響,如:食物攝取、大便和身體組成變化。因此,在延長(zhǎng)的周期內(nèi)測(cè) 定體重是評(píng)估全身水合狀態(tài)不準(zhǔn)確的方法。但是,甚至在一個(gè)單回合運(yùn)動(dòng)中,停止和出于測(cè) 量裸體重的目的進(jìn)行水合狀態(tài)評(píng)價(jià),可能是非常不實(shí)際的。
[0006] 其它評(píng)價(jià)水合狀態(tài)的已知方法涉及使用尿液或血液測(cè)試。例如,尿比重是某些醫(yī) 生中常用的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于能夠隨時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測(cè)的患者,總尿量或尿比重可以用作一個(gè)指標(biāo)。水 合狀態(tài)也能夠使用血液樣品進(jìn)行評(píng)價(jià),因?yàn)檠獫{滲透壓的增加常常能夠識(shí)別脫水狀態(tài),但 這種感測(cè)需要通過(guò)合格的抽血者進(jìn)行有創(chuàng)收集靜脈血樣。在許多環(huán)境下,利用尿液或血液 進(jìn)行水合狀態(tài)評(píng)價(jià),可能是非常不切實(shí)際的。
[0007] 出于多方面的原因,唾液是針對(duì)脫水和/或應(yīng)激開(kāi)發(fā)快速、即時(shí)護(hù)理診斷測(cè)量的 理想選擇。樣品很容易采用微創(chuàng)獲得。并不必須抽血。在許多情況下,對(duì)于個(gè)體或健康護(hù) 理提供者很難有機(jī)會(huì)獲得患者尿液(尤其是對(duì)老年人或嬰兒)。另外,尿液評(píng)價(jià)可能會(huì)指 示先前的脫水狀態(tài),因?yàn)槟蛞罕3钟诎螂字胁⒉灰欢ǚ从呈茉囌叩漠?dāng)前水合狀態(tài)。人們希 望提供一種感測(cè)水合狀態(tài)的方便設(shè)備和方法,而無(wú)需使用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和專門(mén)培訓(xùn)的人 員。
[0008] 唾液生產(chǎn)減少或唾液過(guò)少可能是由某些疾病狀態(tài)(例如,干燥綜合征(舍格倫綜 合征,Sj0gren's syndrome))引起的或體現(xiàn)某些藥物的副作用??诟?,也稱為口干燥癥,是 用于口干的主觀訴求往往與唾液缺乏相關(guān)的醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)??诟煽赡軙?huì)導(dǎo)致蛀牙,吞咽能力和 品嘗與消化食物的能力相關(guān)的問(wèn)題。當(dāng)唾液過(guò)少是一種或多種藥物的副作用時(shí),這種狀態(tài) 可以采用經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的劑量或新處方得以改善。
[0009] 當(dāng)唾液生產(chǎn)降低至極低的水平(例如,約每分鐘10 μ L或更低)時(shí),使用常規(guī)方法 可能難以獲得唾液流速的精確測(cè)量。一個(gè)顯著關(guān)注的問(wèn)題是所測(cè)量的值可能處于實(shí)驗(yàn)誤差 范圍的相同數(shù)量級(jí)上。因此,這對(duì)具有極低唾液生產(chǎn)的受試者可能難以準(zhǔn)確而可再現(xiàn)地測(cè) 量唾液流速。在極低唾液流速下的測(cè)量困難也使之難以相對(duì)于唾液功能評(píng)價(jià)醫(yī)療的受益或 副作用,因?yàn)橥僖荷a(chǎn)速率增倍,比如說(shuō),從〇. 3mL/min至0. 8mL/min,將是有益的,但可能 難以采用常規(guī)方法進(jìn)行檢測(cè)。相對(duì)于同一哺乳動(dòng)物受試者的其它唾液腺測(cè)定一個(gè)或多個(gè)唾 液腺的功能異常,也可能是很困難的,其可能指示生理異常或疾病狀態(tài)(例如,炎癥、腫瘤 等)。
[0010] 基于上述情況,本領(lǐng)域繼續(xù)尋求感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合狀態(tài)和/或唾液流速 而適于克服一種或多種前述限制的診斷設(shè)備和方法。甚至對(duì)于具有非常低的唾液生產(chǎn)速率 的受試者,提供能夠快速、準(zhǔn)確感測(cè)唾液流速和/或水合狀態(tài),并具有高度重復(fù)性的無(wú)創(chuàng)即 時(shí)護(hù)理診斷設(shè)備和方法,將是合乎需要的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式涉及在受試者的口中緊鄰至少一個(gè)唾液腺導(dǎo)管采樣 唾液,以識(shí)別水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài)或唾液分泌速率。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方式涉及使 用設(shè)置用于通過(guò)包括設(shè)置用于接收至少一部分所述受試者的舌下系帶的切口或凹槽的基 底的定位輔助放置于受試者的舌頭下方的液體收集元件。某些實(shí)施方式包括使用設(shè)置用于 支持液體收集元件的基底和多個(gè)設(shè)置用于在唾液迀移通過(guò)所述液體收集元件之后檢測(cè)同 時(shí)向多個(gè)方向吸收或推進(jìn)的唾液前沿的非共線排布的唾液檢測(cè)區(qū)(包括電觸頭)。在某些 實(shí)施方式中,液體收集元件在用吸收性介質(zhì)擦拭舌下區(qū)域或頰腔(buccal cavity)而去除 周圍唾液之后可以放置至哺乳動(dòng)物受試者的舌下區(qū)域或頰腔。在某些實(shí)施方式中,唾液流 速的感測(cè)可以通過(guò)感測(cè)唾液中至少一種分析物的存在和/或濃度進(jìn)一步放大。
[0012] 在一個(gè)方面中,本發(fā)明涉及一種用于感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水 狀態(tài)或唾液分泌速率的設(shè)備,所述設(shè)備包括:包括親水性多孔介質(zhì)或纖維介質(zhì)的液體收集 元件;和包括設(shè)置用于支持所述液體收集元件的前沿部分并包括限定切口或凹槽的前緣 (導(dǎo)緣,leading edge)的基底,其中所述切口或凹槽設(shè)置用于在將所述前沿部分插入所述 哺乳動(dòng)物受試者的舌頭下方之后接收至少一部分哺乳動(dòng)物受試者的舌下系帶。在某些實(shí)施 方式中,多個(gè)電觸頭可以由所述基底的前沿部分支持,并設(shè)置用于在唾液迀移通過(guò)所述液 體收集元件的部分之后檢測(cè)唾液的存在。
[0013] 在另一方面中,本發(fā)明涉及一種用于感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水 狀態(tài)或唾液分泌速率的設(shè)備,所述設(shè)備包括:包括設(shè)置用于接觸哺乳動(dòng)物受試者的口腔粘 膜的親水性多孔介質(zhì)或纖維介質(zhì)的液體收集元件;包括設(shè)置用于在唾液迀移通過(guò)所述液體 收集元件的部分之后檢測(cè)唾液的存在的多個(gè)電觸頭的多個(gè)唾液檢測(cè)區(qū),其中所述多個(gè)唾液 檢測(cè)區(qū)包括設(shè)置用于檢測(cè)同時(shí)向多個(gè)方向推進(jìn)的唾液前沿的多個(gè)非共線排布的唾液檢測(cè) 區(qū);和設(shè)置用于支持所述多個(gè)電觸頭和所述液體收集元件的基底。
[0014] 本發(fā)明進(jìn)一步的方面涉及利用前述設(shè)備感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫 水狀態(tài)或唾液分泌速率的方法。
[0015] 本發(fā)明進(jìn)一步的方面涉及感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài)或唾液 分泌速率的方法,所述方法包括:用吸收性介質(zhì)擦拭哺乳動(dòng)物受試者的舌下區(qū)域以去除周 圍舌下唾液;和在所述擦拭之后,在所述哺乳動(dòng)物受試者的舌頭下方插入包括親水性多孔 介質(zhì)或纖維介質(zhì)的液體收集元件,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動(dòng)物受試者的至少 一部分舌下系帶。
[0016] 本發(fā)明一個(gè)進(jìn)一步的方面涉及感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài)或 唾液分泌速率的方法,所述方法包括:用吸收性介質(zhì)擦拭哺乳動(dòng)物受試者的(a)牙齒或牙 齦與(b)臉頰和唇中的至少一個(gè)之間的口腔的部分,從而去除緊鄰至少一個(gè)唾液導(dǎo)管的周 圍唾液;和在所述擦拭之后,緊接唾液導(dǎo)管,將包括親水性多孔介質(zhì)或纖維介質(zhì)由柔性基底 的至少一個(gè)前沿部分支持的液體收集元件插入所述口腔的所述部分中。
[0017] 本發(fā)明的另一方面涉及一種用于感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài) 或唾液分泌速率的設(shè)備,所述設(shè)備包括:支持多個(gè)設(shè)置用于檢測(cè)唾液的存在的電觸頭的基 底,其中所述基底的至少一部分設(shè)置用于插入到所述哺乳動(dòng)物受試者的口中;和與所述基 底相關(guān)聯(lián)并且設(shè)置用于檢測(cè)所述基底的傾斜度或位置的加速度計(jì)。
[0018] 本發(fā)明的又一方面涉及一種用于感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài) 或唾液分泌速率的設(shè)備,所述設(shè)備包括:支持多個(gè)以多維陣列布置并且設(shè)置用于檢測(cè)唾液 的存在的電觸頭的基底,其中所述基底的至少一部分設(shè)置用于插入到所述哺乳動(dòng)物受試者 的口中;設(shè)置用于接收所述多個(gè)電觸頭的信號(hào)的處理元件;和設(shè)置用于接收來(lái)自所述處理 元件的信號(hào)并設(shè)置用于向終端或遠(yuǎn)程通信設(shè)備無(wú)線傳輸至少一種指示以下各項(xiàng)中的至少 一個(gè)的信號(hào)的發(fā)射器或收發(fā)器:(i)在所述哺乳動(dòng)物受試者的口中在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)由唾液 觸發(fā)的電觸頭的數(shù)目;(ii)在所述哺乳動(dòng)物受試者的口中由唾液觸發(fā)所述多個(gè)電觸頭的 至少一些電觸頭的速率;(iii)其間在所述哺乳動(dòng)物受試者的口中由唾液觸發(fā)所述多個(gè)電 觸頭中預(yù)定的電觸頭數(shù)目的時(shí)間;和(iv)直至通過(guò)一個(gè)或多個(gè)傳感器檢測(cè)到的變化終止 時(shí)的時(shí)間。
[0019] 本發(fā)明的另一方面涉及一種用于感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài) 或唾液分泌速率的設(shè)備,所述設(shè)備包括:支持多個(gè)以多維陣列布置并且設(shè)置用于檢測(cè)唾液 存在的電觸頭的柔性基底;其中所述基底的第一部分包括所述多個(gè)電觸頭的第一子組并設(shè) 置用于放置于選自以下的第一位置中:舌下腔、左頰腔、右頰腔和下唇與牙齒/牙齦之間的 空腔;其中所述基底的第二部分包括所述多個(gè)電觸頭的第二子組并設(shè)置用于放置于選自舌 下腔、左頰腔、右頰腔和下唇與牙齒/牙齦之間的空腔的第二位置;且其中所述第二位置不 同于所述第一位置;與所述多個(gè)電觸頭電通信并設(shè)置用于接收所述多個(gè)電觸頭的信號(hào)的微 處理器;和設(shè)置用于存儲(chǔ)源自所述多個(gè)電觸頭的信息的存儲(chǔ)器。
[0020] 本發(fā)明還有的另一方面涉及一種用于感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水 狀態(tài)或唾液分泌速率的方法,所述方法包括:將包括親水性多孔介質(zhì)或纖維介質(zhì)的液體收 集元件、基底和多個(gè)包括設(shè)置用于在唾液迀移通過(guò)所述液體收集元件的部分之后檢測(cè)唾液 存在的多個(gè)電觸頭的唾液檢測(cè)區(qū)插入至所述哺乳動(dòng)物受試者的舌頭下方,其中所述多個(gè)唾 液檢測(cè)區(qū)包括多個(gè)設(shè)置用于檢測(cè)同時(shí)向多個(gè)方向推進(jìn)的唾液前沿的非共線排布的唾液檢 測(cè)區(qū);利用至少一個(gè)與所述多個(gè)電觸頭電通信的微處理器至少部分基于以下條目(i)至 (iv)中的一個(gè)識(shí)別所述哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài)或唾液分泌速率:(i) 在唾液迀移通過(guò)所述液體收集元件的部分之后在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)由唾液觸發(fā)的許多電觸頭 的計(jì)數(shù);(ii)所述多個(gè)電觸頭的至少一些電觸頭的觸發(fā)速率;(iii)其間觸發(fā)所述多個(gè)電 觸頭中預(yù)定數(shù)目的電觸頭的時(shí)間;和產(chǎn)生指示所述哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水 狀態(tài)或唾液分泌速率的輸出信號(hào);和(iv)直至通過(guò)一個(gè)或多個(gè)傳感器檢測(cè)到的變化終止 時(shí)的時(shí)間。
[0021] 本發(fā)明還有的另一方面涉及一種用于哺乳動(dòng)物受試者的感測(cè)水合正常狀態(tài)、感測(cè) 脫水狀態(tài)、感測(cè)唾液分泌速率或感測(cè)唾液腺功能的方法,所述方法包括:將支持多個(gè)以多維 陣列布置并設(shè)置用于檢測(cè)唾液存在的電觸頭的柔性基底插入到哺乳動(dòng)物受試者的所述口 中;其中所述基底的第一部分包括所述多個(gè)電觸頭的第一子組并設(shè)置用于放置于選自以下 的第一位置中:舌下腔、左頰腔、右頰腔和下唇與牙齒/牙齦之間的空腔;其中所述基底的 第二部分包括所述多個(gè)電觸頭的第二子組并設(shè)置用于放置于選自舌下腔、左頰腔、右頰腔 和下唇與牙齒/牙齦之間的空腔的第二位置;且其中所述第二位置不同于所述第一位置; 從所述多個(gè)電觸頭接收信號(hào);和進(jìn)行以下步驟(i)和(ii)中的至少一個(gè):(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)對(duì)比所述第一位置和所述第二位置的唾 液分泌速率。
[0022] 本發(fā)明進(jìn)一步的方面涉及所述的設(shè)備和方法診斷所述哺乳動(dòng)物受試者的疾病狀 態(tài)和/或檢測(cè)至少一種藥物與所述哺乳動(dòng)物受試者的相互作用的副作用的用途。更進(jìn)一步 的方面包括利用采用液體收集元件收集的唾液進(jìn)行測(cè)定,從而基于所述唾液中至少一種分 析物的濃度產(chǎn)生定量或定性輸出信號(hào)。
[0023] 在進(jìn)一步的方面中,本文所公開(kāi)的任何前述方面或特征和元件也可以為了其它優(yōu) 點(diǎn)而進(jìn)行組合。
[0024] 本發(fā)明的其它方面、特征和實(shí)施方式根據(jù)隨后的公開(kāi)內(nèi)容和所附權(quán)利要求將會(huì)更 全面地顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的用于經(jīng)由受試者唾液感測(cè)哺乳動(dòng)物受試 者的水合正常或脫水狀態(tài)的系統(tǒng)的各組件相互連接的示意圖。
[0026] 圖2A圖示說(shuō)明舌頭抬起以接收感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài) 或唾液分泌速率的設(shè)備的前沿部分的張開(kāi)的人口,所述設(shè)備包括支持液體收集元件的基 底,所述基底包括設(shè)置用于接收至少一部分舌下系帶以將所述液體收集元件定位于舌頭下 的切口或凹槽。
[0027] 圖2B圖示說(shuō)明在將一部分液體收集元件與所述緩沖溶液接觸之前緊鄰所述緩沖 溶液小瓶設(shè)置的圖2A的所述設(shè)備。
[0028] 圖3A是在電觸頭陣列上應(yīng)用液體收集元件之前感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常 狀態(tài)、脫水狀態(tài)或唾液分泌速率的設(shè)備的頂部組件視圖,獨(dú)立地圖示說(shuō)明了具有多個(gè)包括 設(shè)置用于檢測(cè)唾液存在的電觸頭陣列的唾液檢測(cè)區(qū)的基底。
[0029] 圖3B是圖3A的組裝設(shè)備在電觸頭陣列上應(yīng)用液體收集元件之后的頂視圖。
[0030] 圖3C是可以與根據(jù)圖3A-圖3B的設(shè)備一起使用的電觸頭的第一替代排布裝置的 頂視圖,包括沿著同心圓的假想邊界線排布的觸頭。
[0031] 圖3D是可以與根據(jù)圖3A-圖3B的設(shè)備一起使用的電觸頭的第二替代排布裝置的 頂視圖,包括沿著同心六邊形的假想邊界線設(shè)置的觸頭。
[0032] 圖4A-圖4C圖示說(shuō)明了在吸收不同量的液體之后與圖3A-圖3B的所述設(shè)備一致 的液體收集元件。
[0033] 圖5A是感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài)或唾液分泌速率的設(shè)備 的側(cè)截面示意圖,所述設(shè)備包括設(shè)置于檢測(cè)唾液存在的電觸頭陣列之上并由設(shè)置于凸形下 支持表面之上的基底支持的液體收集元件。
[0034] 圖5B是感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀態(tài)或唾液分泌速率的設(shè)備 的一部分的側(cè)截面示意圖,所述設(shè)備包括設(shè)置于檢測(cè)唾液存在的電觸頭陣列之上并由柔性 基底支持的液體收集元件。
[0035] 圖6A圖示說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的經(jīng)由受試者唾液感測(cè)哺乳動(dòng)物受 試者的水合正?;蛎撍疇顟B(tài)的設(shè)備的可分離采樣和監(jiān)測(cè)部分,而所述監(jiān)測(cè)部分經(jīng)由電插頭 接口可連接至所述采樣部分,并且所述采樣部分包括設(shè)置用于接收至少一部分舌下系帶而 將所述采樣元件的液體收集元件定位于所述舌頭下的切口或凹槽。
[0036] 圖6B是感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正?;蛎撍疇顟B(tài)的包括可分離監(jiān)測(cè)和采樣部 分的原型設(shè)備放置于人類受試者的照片之上的照片,而所述設(shè)備的前沿部分包括具有定位 于受試者舌頭下方以接收舌下系帶的切口或凹槽的基底。
[0037] 圖7A是對(duì)兩個(gè)不同液體收集元件材料實(shí)施的將1分鐘的時(shí)間內(nèi)唾液鋪展直徑 (以毫米計(jì))與〇. 5-10微升唾液體積范圍的分散唾液體積關(guān)聯(lián)的體外測(cè)試的結(jié)果總結(jié)的 表。
[0038] 圖7B是對(duì)于圖7A中表格化的測(cè)試結(jié)果將唾液鋪展直徑(以毫米計(jì))對(duì)分散唾液 體積(以微升計(jì))進(jìn)行繪制的線形圖。
[0039] 圖8表現(xiàn)的是顯不每隔5秒的時(shí)間間隔在30秒的時(shí)間周期內(nèi)對(duì)于四個(gè)液體收集 元件平均唾液吸收面積作為不同泵流速的函數(shù)的表格和線形圖,所證實(shí)的是唾液流速越 快,所吸收的唾液的面積隨時(shí)間推移而越大。
[0040] 圖9八-圖9?體現(xiàn)的是顯示唾液在不同流速(即,48、96、128、256和466111171^11)鋪 展至指定面積(15、70、150、200、300和400臟 2)的時(shí)間的條形圖。
[0041] 圖10是顯示根據(jù)另一實(shí)施方式的感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正常狀態(tài)、脫水狀 態(tài)或唾液分泌速率的系統(tǒng)的各種組件相互連接的示意圖。
[0042] 圖IlA是感測(cè)哺乳動(dòng)物受試者的水合正?;蛎撍疇顟B(tài)的原型設(shè)備的一部分的照 片,所述設(shè)備包括其上設(shè)置有多維電觸頭陣列并