專利名稱：呼出氣中的藥物檢測的制作方法
呼出氣中的藥物檢測技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明大體上涉及用于從受試者的呼出氣中收集樣本和用于檢測所述呼出氣中的至少一種藥物物質(zhì)的存在或確定所述至少一種藥物物質(zhì)的定量的系統(tǒng)和方法的領(lǐng)域。更特別地本發(fā)明涉及這樣的便攜式系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，呼出氣通常在酒精測試中使用并且如今的技術(shù)使得能夠使用紅外光譜法執(zhí)行具有法律依據(jù)的現(xiàn)場呼吸測試。
測試其它非法違禁藥物傳統(tǒng)上需要血液或尿液樣本。備選地可以使用包括頭發(fā)、 汗或口腔液的試樣。血液采樣是有創(chuàng)的并且需要受過醫(yī)學(xué)訓(xùn)練的人員，這是受試者必須被運送到醫(yī)院進行采樣的原因。這是耗時且費力的。由于前期時間長，因此測試結(jié)果將太晚。 尿液采樣被認(rèn)為是對個人隱私的侵入。甚至出現(xiàn)了與從待測試的受試者獲取的樣本和試樣相關(guān)的其它問題。例如對于血液樣本，并且尤其對于尿液樣本，存在受試者調(diào)換樣本或使用來自另一個受試者的干凈樣本以避免被發(fā)現(xiàn)非法藥物的痕量的風(fēng)險。
因此，需要提供一種用于檢測受試者中的至少一種藥物物質(zhì)的存在或確定所述至少一種藥物物質(zhì)的定量的無創(chuàng)、不基于樣本的裝置、系統(tǒng)和/或方法。
因此，一種用于針對藥物物質(zhì)現(xiàn)場采樣受試者的改進裝置、系統(tǒng)和/或方法是合乎需要的。用于針對非法違禁藥物和/或醫(yī)用藥物采樣受試者的這樣的裝置、系統(tǒng)和/或方法將是合乎需要的。所述裝置、系統(tǒng)和/或方法應(yīng)當(dāng)是高效的、小型的并且對于操作者和受試者都是用戶友好的。它還應(yīng)當(dāng)是非侵入性的和無創(chuàng)的。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的實施例優(yōu)選地設(shè)法通過提供一種根據(jù)附帶的專利權(quán)利要求的系統(tǒng)和方法而單獨地或以任何組合減輕、緩解或消除例如上述的本領(lǐng)域中的一個或多個不足、 缺點或問題。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種便攜式系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被配置成從受試者的呼出氣中收集樣本，并且用于檢測所述呼出氣中的至少一種藥物物質(zhì)的存在或確定所述至少一種藥物物質(zhì)的定量。
本發(fā)明的系統(tǒng)適合于收集所述樣本以使用質(zhì)譜法進行進一步分析。所述系統(tǒng)包括采樣單元和被布置成容納所述采樣單元的外殼。所述采樣單元適合于從受試者的呼出氣中收集所述至少一種藥物物質(zhì)的不揮發(fā)性或揮發(fā)性有機化合物。所述外殼包括供受試者呼氣到所述外殼中并到達所述采樣單元的至少一個入口和供呼出氣離開的至少一個出口。
不按照用于分析整個呼吸量的化學(xué)含量的量儲存呼出氣量。相反地，藥物物質(zhì)的痕量附連到收集元件并且然后從該元件進行進一步分析。不在線進行呼吸量的分析，而是進行收集元件中的痕量的分析。收集元件可以從外殼可移除并且進一步送予分析。痕量的收集是快速的，單呼氣可能就足夠了。10次以下的后續(xù)呼氣足以獲得可靠的結(jié)果并且改善系統(tǒng)的魯棒性。這比任何以前的呼吸樣本收集方法要方便和快速得多。
在呼出空氣中呼出的化合物可以通過在肺泡中產(chǎn)生氣相的機理源自血液。備選地，化合物可以源自氣道的其它部分。不揮發(fā)性和揮發(fā)性化合物從肺轉(zhuǎn)移，可能由氣溶膠攜帶。在這里，不揮發(fā)性和揮發(fā)性化合物是藥物物質(zhì)并且可以是醫(yī)用藥物或合法或非法麻醉物質(zhì)。使用包括采樣單元的便攜式系統(tǒng)現(xiàn)場收集藥物物質(zhì)。收集到的樣本可以送到實驗室進行進一步分析。備選地，可以執(zhí)行簡單的現(xiàn)場分析。使用諸如光譜法或優(yōu)選質(zhì)譜法的合適分析方法執(zhí)行分析。采樣單元可以是用于收集不揮發(fā)性化合物的合適元件或者是包括適合于收集不揮發(fā)性和揮發(fā)性化合物的元件的采樣單元。
由于該系統(tǒng)小并且被設(shè)計成容易操作，因此它可以由任何人員現(xiàn)場使用。因此該系統(tǒng)適合于代替更具有侵入性的測試使用，例如基于很普通的尿液或血液樣本的測試。
所述外殼可以由諸如塑料、金屬或玻璃的任何材料制造，只要它能夠清潔或者使所述外殼無菌。所述外殼可以備選地或附加地由一次性材料制造。照這樣所述外殼可以在用于采樣之后并且對于一些實施例也可以作為分析步驟的一部分被丟棄。
本發(fā)明的一些實施例包括可拆卸口承元件，所述可拆卸口承元件可連接到所述入口并且與所述外殼元件連通。
所述可拆卸口承件可以是類似于酒精測試所使用的口承件或面罩或適合于呼氣通過的任何其它類型的口承件。所述口承件可以適配有閥或流量傳感器。所述閥可以用于分離吸入和呼出空氣并且也用作唾液捕集器。所述口承件可以用于使吸氣進入便攜式系統(tǒng)中更容易或者當(dāng)系統(tǒng)不是一次性系統(tǒng)時用于衛(wèi)生并且因此不需要在使用之間進行清潔。
在所述便攜式系統(tǒng)的一個實施例中，所述外殼是固相萃取(SPE)筒或SPE柱。在一些實施例中，所述外殼也可以是經(jīng)修改的類型的吸附管以使它適合于呼氣通過。
SPE筒或SPE柱可以用作包括采樣元件的外殼或用作由外殼覆蓋的采樣單元的一部分。SPE筒在用于采樣呼出氣之后可以直接放置在歧管上以用于從SPE筒萃取藥物物質(zhì)。 因此這使工作流更容易和更平穩(wěn)，原因是分析期間的步驟的數(shù)量將減少。所以操作期間污染樣本的風(fēng)險將減小。吸附管可以以類似方式用作SPE筒/柱。
為了使通過SPE筒呼氣容易，所述筒可以被修改成例如具有更大的入口和出口。 在本發(fā)明的一個實施例中受試者直接呼氣到SPE筒/柱或吸附管中并且整個筒或吸附管 (是便攜式系統(tǒng))可以被送到實驗室進行分析。
在本發(fā)明的另一個實施例中，所述便攜式系統(tǒng)可以包括布置在所述采樣單元的下游的泵。
所述泵可以放置在所述外殼元件之后和至少一個出口之前或之后。所述泵被布置成用于幫助受試者將呼出氣穿過所述便攜式系統(tǒng)。
該呼吸輔助會是有益的并且?guī)椭哂械突驕p小的肺活量的受試者。
在本發(fā)明的又一個實施例中，所述便攜式系統(tǒng)具有不高于2cm水柱的通過系統(tǒng)的壓降。為了能夠從多數(shù)受試者收集呼出氣樣本，通過系統(tǒng)的壓降必須盡可能的低。2cm水柱是診斷患有慢性阻塞性肺部疾病(COPD)的人可以呼吸通過的壓降。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述采樣單元包括至少一個過濾膜。所述過濾膜優(yōu)選地具有網(wǎng)目尺寸以收集來自呼出氣的具有0. 2-0. 7μπι的尺寸的微粒。并且更加優(yōu)選的是這樣的過濾膜，所述過濾膜被選擇成使得在0-9升每秒的呼氣流速下，在所述入口和出口之間產(chǎn)生小于2cm水柱的壓降。
受試者的呼氣的流速取決于一些參數(shù)，例如受試者的年齡、心智狀態(tài)(MR、阿爾茨海默病)、醫(yī)學(xué)狀態(tài)(膿毒癥、帕金森氏癥)或其它藥劑，例如苯二氮、鴉片劑、安定藥、局部麻醉劑或致醉物等。
在受試者呼氣通過所述系統(tǒng)之后，所述過濾膜可以容易地被移除并且送到實驗室進行分析。所述便攜式系統(tǒng)然后可以被清潔并且新的過濾器可以放置就位。所述過濾膜也可以直接放置前述SPE筒的內(nèi)部，該SPE筒用作外殼或用作外殼內(nèi)部的采樣單元的一部分。
在本發(fā)明的實施例中從所述過濾器收集的微粒可通過質(zhì)譜法分析。
質(zhì)譜法對于在采樣單元中包括過濾器的實施例以外的實施例也是優(yōu)選的方法，原因是該方法具有生物分析的很高選擇性和靈敏性，尤其關(guān)于生物樣本中的痕量分析。優(yōu)選的界面是液相色譜法。
在本發(fā)明的另一個實施例中，所述過濾膜是靜電過濾膜。
靜電過濾器在這里被定義為具有靜電荷的過濾器，所述靜電荷具有的極性與將從呼出氣中收集的微粒相反。
所述過濾器可以被制造成對某些藥物物質(zhì)具有高選擇性。
在本發(fā)明的進一步實施例中收集到的微粒從所述過濾器清空并且通過將從呼出氣中收集的微粒溶解在溶劑中并且將溶液放置在將使用拉曼光譜測定法分析的表面加強拉曼光譜測定(SERS)底物上而進行分析。也可以使用SERS傳感器(例如SERS探針)執(zhí)行分析。
在本發(fā)明的一個實施例中所述至少一個過濾膜是至少兩個過濾膜以區(qū)分至少兩種不同的藥物物質(zhì)。這通過使過濾膜具有不同的過濾選擇性而被提供。
這可以通過彼此相鄰地堆疊或布置至少兩個過濾器而被提供。每個過濾器可以具有不同的網(wǎng)目類型或靜電荷。采樣單元因此可以在至少兩種不同的藥物物質(zhì)之間進行區(qū)分。這可以改善分析。
在實施例中，采樣單元包括將使用氣相色譜-質(zhì)譜法GC-MS進一步分析的至少一個固相微量萃取(SPME)筒。
SPME筒是中空纖維，所述中空纖維被布置成使得它將捕集呼出藥物物質(zhì)。然后可以直接使用GC-MS分析SPME筒。
在本發(fā)明的一些實施例中所述便攜式系統(tǒng)包括用于收集唾液和/或冷凝物的隔室。所述隔室可以布置在所述至少一個入口和所述采樣單元之間和/或所述采樣單元和所述至少一個出口之后。例如當(dāng)具有可能由來自呼出氣的冷凝濕氣或唾液飽和的疏水性過濾器時，這可以防止采樣單元的堵塞。
通過將所述采樣單元布置在所述外殼的內(nèi)部使得所述外殼被分隔，可以形成兩個空間在所述至少一個入口和所述采樣單元之間的一個空間和在所述采樣單元和所述至少一個出口之間的一個空間。通過將隔室布置成連通到所述至少一個入口和所述采樣單元之間的空間，唾液和/或從所述外殼的壁上和所述采樣單元上的呼出氣中的濕氣形成的冷凝物可以被收集。能夠收集冷凝物的類似隔室可以布置成與所述采樣單元和所述至少一個出口之后的空間連通。
這可以幫助避免所述采樣單元由于通過唾液、濕氣和/或冷凝物變濕而飽和。
呼出微粒的組分被認(rèn)為反映氣道液態(tài)流體，所述氣道液態(tài)流體可能反映藥物的血液含量。本發(fā)明人認(rèn)為藥物物質(zhì)很可能來自氣道系統(tǒng)的中心部分。不揮發(fā)性藥物物質(zhì)作為液滴(氣溶膠)被攜帶，所述液滴在正常呼吸期間由導(dǎo)致氣道表層流體霧化的紊流氣流形成。氣溶膠能夠作為呼出氣冷凝物收集。該理論來自麻醉研究，所述研究表明麻醉強度與脂溶性相關(guān)。這適用于所有人種并且意味著當(dāng)特定疏水性區(qū)域被占據(jù)時麻醉劑在血液中溶解越多藥物進入身體越快。藥物物質(zhì)也可以作為呼出氣的一部分是揮發(fā)性的。
在本發(fā)明的實施例中，可檢測藥物物質(zhì)包括在包含以下各項的非全面列表中苯丙胺(Amphetamines)、迷幻藥、大麻(Cannabis) (THC和大麻素)、鴉片劑(Opiates)(海洛因 / 嗎啡、6-AM)、可卡因(Cocaine)、苯并二氮(Benzodiazepine)、右丙氧芬(Propoxyphene)、 美沙酮(Methadone)、丁丙諾啡(Buprenorphine)、曲馬多 CTramadol)、LSD、策劃藥 / 互聯(lián)網(wǎng)藥物、Kathinon、GHB、甲丙氨酯(M印robamat)、Z藥物、色胺(Tryptamines)、合成類固醇、 酒精/標(biāo)記劑，但是不限于這些，原因是不包括在該列表中的其它非法藥物由于與上述非法藥物物質(zhì)一樣與人體進行類似交換，因此也是可檢測的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于從受試者的呼出氣中收集樣本并且用于檢測所述呼出氣中的至少一種藥物物質(zhì)的存在或確定所述至少一種藥物物質(zhì)的定量的方法。所述方法包括使用根據(jù)本發(fā)明的前述方面的系統(tǒng)從受試者收集樣本；以及使用質(zhì)譜法分析收集到的所述至少一種藥物物質(zhì)的不揮發(fā)性和揮發(fā)性化合物。
在所述方法的另一個實施例中所述收集包括在容納在所述系統(tǒng)的外殼中的采樣單元中收集來自受試者的所述呼出氣的所述至少一種藥物物質(zhì)的不揮發(fā)性和揮發(fā)性化合物。
在所述方法的另一個實施例中，所述收集包括受試者呼氣到所述外殼的至少一個入口中至所述采樣單元并且進一步至至少一個出口以從所述外殼離開。
在另一個實施例中，所述方法包括借助于至少兩個采樣元件在至少兩種不同的藥物物質(zhì)之間進行區(qū)分。
所述采樣元件被定義為適合收集藥物物質(zhì)的元件。這可以是所述采樣單元自身或布置在所述采樣單元中收集元件，例如過濾器或纖維探針尖端。
在實施例中，所述方法包括使用布置在所述采樣單元中的至少一個過濾膜收集所述至少一種藥物物質(zhì)。
在實施例中，所述方法包括使用布置在所述采樣單元中的至少一個SPME筒收集所述至少一種藥物物質(zhì)。
在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的進一步實施例，其中本發(fā)明的第二和后續(xù)方面的特征是關(guān)于第一方面加以必要的變更。
應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是當(dāng)在該說明書中使用時，術(shù)語“包括”指示所述特征、整數(shù)、步驟或部件的存在，但是不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟部件或它們的組合的存在或添加。
參考附圖，本發(fā)明的實施例的這些和其它方面、特征和優(yōu)點將從本發(fā)明的實施例的以下描述顯而易見并且得到闡釋，其中
圖1是示意圖，顯示了被配置成從受試者的呼出氣中收集樣本的便攜式系統(tǒng)的實施例；
圖加-c是實施例，顯示了具有采樣單元的外殼，所述采樣單元包括作為過濾膜的收集元件；
圖2d是實施例，顯示了具有采樣單元的外殼，所述采樣單元是作為過濾膜的收集元件；
圖2e是實施例，顯示了具有作為采樣單元的一部分的SPE筒的外殼；
圖3a是示意圖，顯示了被配置成從受試者的呼出氣中收集樣本的便攜式系統(tǒng)的實施例，其中采樣單元和收集元件是SPME筒；
圖北是實施例，顯示了被配置成從受試者的呼出氣中收集樣本的便攜式系統(tǒng)，其中采樣單元和收集元件包括SPME筒；
圖4是圖表，使用過濾器的直徑作為參數(shù)顯示了壓降與氣流的關(guān)系；
圖5是示意圖，示出了被配置成從受試者的呼出氣中收集樣本的便攜式系統(tǒng)的實施例；
圖6是流程圖，示出了被配置成從受試者的呼出氣中收集樣本的便攜式系統(tǒng)的使用方法；
圖7顯示了色譜圖，指示呼出氣中的苯丙胺和甲基苯丙胺的存在。
具體實施方式
現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的具體實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實施并且不應(yīng)當(dāng)被理解為限制到本文中所述的實施例；相反地，提供這些實施例使得該公開將是全面的和完整的，并且將完全將本發(fā)明的范圍轉(zhuǎn)達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中所示的實施例的具體描述中使用的術(shù)語不旨在限制本發(fā)明。在圖中，相似的數(shù)字表示相似的元件。
在根據(jù)圖1的本發(fā)明的實施例中顯示了便攜式采樣系統(tǒng)10。該系統(tǒng)包括用于容納采樣單元14的外殼12。外殼12可以是單一元件或者可以由兩個或兩個以上的部分構(gòu)成。 外殼可以由任何材料或它們的組合制造，例如金屬、塑料、玻璃或陶瓷。
外殼12包括被設(shè)計成允許受試者呼入氣的至少一個入口 15。在一個實施例中，入口尺寸被確定成適配可選的口承件11，所述口承件優(yōu)選地具有與用于酒精測試的常規(guī)口承件相同的尺寸或類型?？诔屑?1防止在受試者之間污染樣本。
呼出氣然后將進入外殼的第一室，所述第一室被設(shè)計成將呼出氣散布或集中到采樣單元14上方或之上。呼出氣因此在外殼12中輸送到采樣單元14并且與采樣單元14接觸。
采樣單元包括容納元件13的布置，元件13用于從在外殼12中的流中輸送的呼出氣量收集作為不揮發(fā)性或揮發(fā)性化合物的至少一種藥物物質(zhì)。應(yīng)當(dāng)注意采樣單元14不應(yīng)當(dāng)與電子采樣單元混淆。收集元件13是藥物物質(zhì)收集在其上的物理實體。在不同實施例中收集可以單獨地或組合地基于各種原理，包括在收集元件13上沉積、捕捉、緊固、冷凝不揮發(fā)性和/或揮發(fā)性成分。
在一些實施例中，用于收集至少一種藥物物質(zhì)的元件13是過濾膜。備選地或附加地，收集元件13包括改進的固相微量萃取(SPME)筒。備選地或附加地，收集元件13包括硅膠、聚合物、拓印聚合物或分子拓印聚合物。
收集元件13的選擇性可以由不同類型的收集元件13的使用控制。當(dāng)使用硅膠 (例如C4、C8 (親水性)或C18 (疏水性)等)作為膜、珠或凝膠時，選擇性取決于藥物物質(zhì)的疏水性如何。對于聚合物，收集元件優(yōu)選地是高交聯(lián)多孔珠。這些可以用于分離分子，這取決于正通過珠過濾的微粒的尺寸或它們與聚合物的表面的結(jié)合方式。諸如分子拓印聚合物的拓印聚合物對大小和形狀與分子拓印腔相同或相似的特定分子或分子組具有高選擇性。使用模板制造腔，并且腔用作選擇性結(jié)合位點。
所述至少一種藥物物質(zhì)可以包括一種或多種藥物化合物。
為了允許通過系統(tǒng)10的低壓降，在本發(fā)明的一個實施例中，出口 16是外殼12的整個后部，所述整個后部是出口 16的開口。過濾器在該實施例中例如用諸如夾子的保持元件附連到外殼12。過濾器也可以借助于第二外殼元件附連到外殼12，所述第二外殼元件可以是擰接或滑動到保持過濾器的第一外殼元件上的環(huán)形元件。過濾器自身然后將形成外殼 12的后部出口開口 16，同時它通過保持裝置可移除地保持在外殼12中。
在實施例中，擰接或滑動到第一外殼元件上的第二外殼元件包括一個中心出口 16。備選地或附加地，多個出口 16以如下方式布置在第二出口 16的表面上使得當(dāng)通過系統(tǒng)10呼出氣時壓降盡可能的低。
在又一個實施例中包括適合于收集藥物物質(zhì)的元件13的采樣單元14由附連到外殼12的壁的間隔件保持就位或由該間隔件構(gòu)成，并且采樣單元14引導(dǎo)到適合于收集藥物物質(zhì)13的元件上。因此產(chǎn)生通道，所述通道將允許受試者通過便攜式采樣系統(tǒng)10容易地呼出氣。
在一個實施例中，采樣單元14被布置成使得在其周圍存在空氣通道，從而即使當(dāng)包括的過濾器(收集元件1 變得飽和導(dǎo)致非期望的高壓降時空氣仍然可以流動通過采樣單元14。該類型的采樣單元14的布置因此進一步改善了外殼12內(nèi)部的呼出氣散布，由此更佳地使用采樣單元12的表面。
在一些實施例中，系統(tǒng)10包括泵17，所述泵布置在采樣單元14的下游，位于外殼 12之后并位于外殼12的至少一個出口 16之前或之后。泵17適合于幫助受試者將呼出氣穿過所述系統(tǒng)10。泵17在采樣單元14上生成負(fù)壓。例如，如果受試者由于藥物濫用或疾病而減小肺容量，則這是有利的。通過泵17所生成的通過采樣單元14的流動幫助采樣。
在一些實施例中，流量傳感器布置在入口 15的下游。傳感器可以被布置成用于測量呼出氣的呼出量或流量。傳感器可以是用于測量采樣單元14上的差壓的差壓傳感器。來自差壓傳感器的輸出是與通過采樣單元14的流動成線性的非紊流，這可以用于計算已穿過采樣單元14的呼出氣量。這然后可以用于計算呼出氣中的藥物物質(zhì)的濃度。備選地或附加地，量數(shù)據(jù)可以用于確定為了可靠地確定呼出氣中的藥物物質(zhì)的存在或定量是否足夠的量已到達采樣單元14。
系統(tǒng)10的一些實施例包括用于收集唾液和/或冷凝物的至少一個隔室。隔室可以布置在所述至少一個入口 15和所述采樣單元14之間和/或所述采樣單元14和所述至少一個出口 16之后。這可以允許收集包括在呼出氣中的唾液或在采樣單元14上從呼出氣中的濕氣形成的冷凝物，并且不以任何不利的方式影響采樣單元14和包括的收集元件13。 不利方式在這里可以是弄濕或堵塞收集藥物物質(zhì)的采樣元件13，即，過濾膜或SPME筒。
圖加是實施例，顯示了具有出口 16的外殼12和與入口流體連通的口承件11。出口 16覆蓋外殼12的后部的主要部分。在圖2b中可以通過出口 16看到采樣單元14，所述采樣單元14包括作為過濾膜的收集元件13。圖2c顯示了便攜式系統(tǒng)10的該實施例的主要部分；第一外殼部分12a ；第二外殼部分12b ；包括過濾膜的采樣單元14。外殼12由兩個部分制成，第一部分1 包括可以與口承件11流體連通的入口 15并且第二部分12b具有一個大出口 16。
圖2d是備選或附加實施例，顯示了包括作為過濾膜的采樣單元的外殼12。該實施例包括兩個部分，當(dāng)附連時所述兩個部分形成容納過濾膜的外殼12。外殼包括適合于口承件11的入口 15和出口 16。該實施例體積小、重量輕并且容易攜帶。
圖加是另一實施例，顯示了包括兩個部分12a、12b的外殼，所述外殼具有作為采樣單元14的一部分的SPE筒21。但是包括用于收集藥物物質(zhì)的硅膠珠、聚合物或拓印聚合物的SPE筒21可以備選地適配有過濾膜。SPE筒21被示為通過外殼的第二部分12b的出口伸出并且SPE筒的底部22用作呼出氣的系統(tǒng)出口。在類似便攜式系統(tǒng)的進一步實施例中外殼是經(jīng)修改的SPE筒。這意味著系統(tǒng)可以被制造得比圖加中所示的系統(tǒng)更小。在使用后，在以上兩種情況下，整個SPE筒21可以被密封并且然后送到實驗室，在那里它可以直接放置在歧管上，所述歧管將幫助減少樣本的操作并且同時減小樣本被污染的可能性。
圖3a是示意圖，顯示了被配置成通過與外殼32流體連通的入口 31從受試者的呼出氣中收集樣本的便攜式系統(tǒng)30的實施例。其中采樣單元是SPME筒保持器34并且收集元件是SPME筒33。圖北顯示了被配置成借助于SPME筒33從受試者的呼出氣中收集樣本的便攜式系統(tǒng)30的另一實施例。
系統(tǒng)包括由兩個部分3 和32b制成的外殼。第一外殼部分3 包括與可拆卸口承件11流動連接的入口 31。外殼包括出口，可以通過所述出口觀察到SPME筒保持器34。 在圖北中，SPME筒和外殼被顯示為獨立部件。
類似于所述的SPE筒實施例運作的另一個實施例是這樣的實施例，其中采樣單元包括作為收集元件的吸附管或者其中吸附管是采樣單元。備選地，關(guān)于SPE筒的情況，吸附單元可以是外殼。
在收集元件13呈過濾器的形式的系統(tǒng)10的實施例中，過濾器包括供呼出氣擴散通過的過濾膜。過濾膜由合適的吸附性、但是可透氣的材料制造。過濾膜的結(jié)構(gòu)捕捉并且收集作為呼出微粒、不揮發(fā)性或揮發(fā)性化合物的藥物物質(zhì)，同時讓氣體通過。優(yōu)選地過濾膜可操作地從具有高體積容量的空氣采樣或去除化合物(藥物物質(zhì))，同時保持過濾底物上的低壓降。
在一些實施例中，過濾膜也可以是靜電過濾器。
過濾膜可以是轉(zhuǎn)變?yōu)轳v極體的無紡聚合纖維網(wǎng)。駐極體是具有準(zhǔn)永久性電荷的介電材料。駐極體過濾器在長期使用時通常失去它們的電荷。然而，在本申請中，過濾器將不長時間使用。單次呼氣可能足以為可靠的分析收集足夠的痕量。所以，在駐極體過濾器實施例的實現(xiàn)中將不關(guān)心電荷的損失。
本發(fā)明人認(rèn)為可以有不同的機理能夠使用過濾膜收集可以是揮發(fā)性有機化合物或不揮發(fā)性有機化合物的藥物物質(zhì)。
過濾膜優(yōu)選地是層狀過濾膜，但是也可以是單層過濾膜。
過濾膜也可以起皺以增加指定外殼容積內(nèi)的過濾面積。
分析物的收集如何進行未完全弄清。然而，申請人認(rèn)為第一層通過吸附收集液滴或來自呼出氣的微粒。附加地或備選地，它也可以來自呼出氣吸收或冷凝物并且然后少量的水蒸發(fā)，因此將來自呼出氣的數(shù)千分析物留在第一表面上。附加地或備選地，分析物可以是由呼出氣輸送的氣溶膠的一部分，氣溶膠微粒附著到第一層。蒸發(fā)也可以代替氣溶膠，然后將分析物的痕量留在第一層上供分析。
第一層是可透氣的，因此未收集在第一層上的分析物將穿過第一層進入第二層， 所述第二層是由合成、天然或半合成材料制造的纖維狀過濾器。第二層具有產(chǎn)生表面體積的纖維密度。狹道(gat)將穿過第二層，第二層將通過如上所述的類似機理收集分析物，但是也可以是由于纖維的電荷而使分析物附著到纖維的表面。
過濾器也可以具有其它材料的層，例如硅膠、聚合物和/或拓印聚合物，但是也可以是能夠從呼出氣中收集分析物的其它類型的材料。
在一些實施例中，過濾材料包括玻璃纖維。玻璃纖維可以承載永久性靜電荷以改善本申請中的過濾器的效率。玻璃纖維可以是無規(guī)取向的。玻璃纖維可以由不同材料的合適外層保持就位。玻璃纖維也可以部分地熔合在一起以提供固體過濾筒。因此可以提供用于從呼出氣中收集化合物的痕量的高效過濾器，同時根據(jù)需要在高呼氣速率下保持低壓降。
由于使用時間短，因此沒有堵塞過濾器或由于過濾器堵塞而到達增加壓降的風(fēng)險。
圖4是圖表40，顯示了以mm水柱計的壓降Y與以單位升每分鐘計的氣流X之間的關(guān)系，并且其中過濾器的直徑是參數(shù)。測試的過濾器的直徑為10mm(曲線41)、13mm(曲線 42)、16mm(曲線 43)、19mm(曲線 44)和 22mm(曲線 45)。
當(dāng)分析過濾器時，從小過濾體積萃取是優(yōu)選的。對于該特殊過濾膜，這可以通過使直徑更小而實現(xiàn)。但是同時通過過濾膜呼出的量不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生高壓降。優(yōu)選地，過濾膜應(yīng)當(dāng)從盡可能大的一次深呼出氣量收集藥物物質(zhì)并且同時不產(chǎn)生高壓降。健康的人應(yīng)當(dāng)能夠處理大約20mm的水柱的壓降。根據(jù)圖4，對于該特殊過濾膜，大約16mm的過濾器尺寸應(yīng)當(dāng)能夠使用并且仍然具有可接受的壓降。通過改進過濾膜的物理或化學(xué)性質(zhì)或去除層，更小的直徑是可能的。
使用的LC/MS方法的靈敏性和該特殊過濾膜使得能夠從一次呼出氣檢測到藥物物質(zhì)。
下表(表幻顯示了在三種不同的情況下預(yù)研究五個受試者的結(jié)果。在這里使用三個不同的收集時間從五個受試者測量以皮克(pictogram)每呼氣分鐘計的呼出氣中的美沙酮(Mtd)，每種情況一個收集時間。在受試者將他們的美沙酮的個人劑量輸送到他們之后執(zhí)行所有測量。
表 權(quán)利要求
1.一種便攜式系統(tǒng)，其被配置成從受試者的呼出氣中收集樣本，并且用于檢測所述呼出氣中的至少一種藥物物質(zhì)的存在或確定所述至少一種藥物物質(zhì)的定量，其中所述系統(tǒng)適合于收集所述樣本以使用質(zhì)譜法進行進一步分析，其中所述系統(tǒng)包括采樣單元和被布置成容納所述采樣單元的外殼，所述采樣單元適合于從所述受試者的所述呼出氣中收集所述至少一種藥物物質(zhì)的不揮發(fā)性和/或揮發(fā)性化合物，并且其中所述外殼包括供所述受試者呼氣到所述外殼中并到達所述采樣單元的至少一個入口和供所述呼出氣離開的至少一個出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其包括可拆卸口承元件，所述可拆卸口承元件可連接到所述入口并且與所述外殼元件連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述外殼是SPE筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述外殼是吸附管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項所述的系統(tǒng)，其包括泵，其中所述泵布置在所述采樣單元的下游。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項所述的系統(tǒng)，其中通過所述系統(tǒng)的壓降不高于2cm水柱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述采樣單元包括至少一個過濾膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述過濾膜具有網(wǎng)目尺寸以收集來自所述呼出氣的具有0. 2-0. 7 μ m的尺寸的微粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其中所述過濾膜被選擇成使得在大約0-9升/分鐘的呼氣流速下，在所述入口和出口之間產(chǎn)生小于2cm水柱的壓降。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中的任一項所述的系統(tǒng)，其中從所述過濾器收集到的所述微粒可由所述質(zhì)譜法分析。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述過濾膜是靜電過濾膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個過濾膜是至少兩個過濾膜以區(qū)分至少兩種不同的藥物物質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、2、5和6中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述采樣單元包括將使用 GC-MS進一步分析的至少一個SPME筒。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任一項所述的系統(tǒng)，其中用于收集唾液和/或冷凝物的隔室布置在所述至少一個入口和所述采樣單元之間和/或所述采樣單元和所述至少一個出口之后。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述呼出氣中的所述至少一種藥物物質(zhì)的所述不揮發(fā)性和/或揮發(fā)性化合物是能夠經(jīng)由肺膜來自受試者血液的化合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述藥物物質(zhì)包括在以下各項中苯丙胺、迷幻藥、大麻、THC和大麻素、鴉片劑、海洛因、嗎啡、6-AM、可卡因、苯并二氮、右丙氧芬、美沙酮、 丁丙諾啡、曲馬多、LSD、策劃藥/互聯(lián)網(wǎng)藥物、Kathinon, GHB、甲丙氨酯、Z藥物、色胺、合成類固醇、酒精或酒精的標(biāo)記劑。
17.一種方法，用于從受試者的呼出氣便攜式地收集樣本，并且用于檢測所述呼出氣中的至少一種藥物物質(zhì)的存在或確定所述至少一種藥物物質(zhì)的定量，所述方法包括以下步驟使用根據(jù)權(quán)利要求1-14中的任一項所述的系統(tǒng)從所述受試者收集所述樣本；以及使用質(zhì)譜法分析收集到的所述至少一種藥物物質(zhì)的所述不揮發(fā)性和/或揮發(fā)性化合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述收集包括在容納在所述系統(tǒng)的外殼中的采樣單元中收集來自所述受試者的所述呼出氣的所述至少一種藥物物質(zhì)的不揮發(fā)性和/或揮發(fā)性化合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述收集包括所述受試者呼氣到所述外殼的至少一個入口中并到達所述采樣單元并且進一步至至少一個出口以從所述外殼離開。
20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中的任一項所述的方法，其包括借助于布置在所述采樣單元的下游的泵產(chǎn)生抽吸。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述抽吸幫助所述受試者將所述呼出氣穿過所述采樣單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-19中的任一項所述的方法，其中所述呼出氣的流動在所述采樣單元上產(chǎn)生不高于2cm水柱的壓降。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-22中的任一項所述的方法，其包括使用布置在所述至少一個入口和所述采樣單元之間和/或所述采樣單元和所述至少一個出口之后的隔室從所述呼出氣中收集唾液和/或冷凝物。
24.根據(jù)權(quán)利要求17-23中的任一項所述的方法，其包括借助于至少兩個采樣元件在至少兩種不同的藥物物質(zhì)之間進行區(qū)分。
25.根據(jù)權(quán)利要求17-24中的任一項所述的方法，其包括使用布置在所述采樣單元中的至少一個過濾膜收集所述至少一種藥物物質(zhì)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其包括借助于具有0.2 μ m-0. 7 μ m的網(wǎng)目尺寸的過濾膜收集所述不揮發(fā)性和/或揮發(fā)性化合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或沈所述的方法，其包括借助于過濾膜收集所述不揮發(fā)性和/或揮發(fā)性化合物，所述過濾膜在大約0-9升/分鐘的呼氣流速下在所述入口和出口之間產(chǎn)生小于2cm水柱的壓降。
28.根據(jù)權(quán)利要求17-27中的任一項所述的方法，其包括將經(jīng)修改的SPE筒布置為所述外殼。
29.根據(jù)權(quán)利要求17-24中的任一項所述的方法，其包括使用布置在所述采樣單元中的至少一個SPME筒收集所述至少一種藥物物質(zhì)。
30.根據(jù)權(quán)利要求17-29中的任一項所述的方法，其中所述呼出氣中的所述至少一種藥物物質(zhì)的所述不揮發(fā)性和/或揮發(fā)性化合物是能夠經(jīng)由肺膜來自受試者血液的化合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求15-27中的任一項所述的方法，其中所述藥物物質(zhì)包括在以下各項中苯丙胺、迷幻藥、大麻、THC和大麻素、鴉片劑、海洛因、嗎啡、6-AM、可卡因、苯并二氮、右丙氧芬、美沙酮、丁丙諾啡、曲馬多、LSD、策劃藥/互聯(lián)網(wǎng)藥物、Kathinon, GHB、甲丙氨酯、Z 藥物、色胺、合成類固醇、酒精或酒精的標(biāo)記劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求1-16中的任一項所述的系統(tǒng)或根據(jù)權(quán)利要求17-31中的任一項所述的方法在針對藥物物質(zhì)的非侵入性呼吸測試受試者中的用途。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的用途，其作為通過采樣血液或尿液針對所述藥物物質(zhì)測試所述受試者的替代。
全文摘要
公開了一種用于從受試者的呼出氣中收集樣本的便攜式系統(tǒng)(10)。檢測或確定呼出氣中的藥物物質(zhì)。收集樣本以使用質(zhì)譜法進一步分析。所述系統(tǒng)包括采樣單元(14)和被布置成容納所述采樣單元(14)的外殼(12)，所述采樣單元(14)適合于從所述受試者的所述呼出氣中收集所述至少一種藥物物質(zhì)的不揮發(fā)性和揮發(fā)性化合物。所述外殼(12)具有供所述受試者呼氣到所述外殼(12)中并到達所述采樣單元(14)的至少一個入口(15)和供所述呼出氣離開的至少一個出口(16)。
文檔編號A61B5/097GK102498398SQ201080040304
公開日2012年6月13日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者奧洛夫·貝克, 戈蘭·派爾斯考 申請人:森撒部伊斯公司