[发明专利]用于测量氧化还原电位的方法及设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月28日提交的美国临时专利申请序列号为61/447,568的优先权，其全部公开的内容通过引用结合到本申请中。

技术领域

本发明涉及用于测量流体样品的氧化还原电位的方法及设备。

背景技术

全血和血液制品，比如血浆和血清，具有氧化还原电位（ORP）。临床上，血液、血浆以及血清的ORP提供动物氧化状态的诊断化验。更具体地，研究人员已确定血液、血浆以及血清的ORP与健康和疾病有关。

根据下面的公式，氧化还原系统涉及电子从还原剂转移至氧化剂：

其中，ne^-等于转移的电子的数量。在平衡状态时，根据Nernst-Peters方程计算氧化还原电位（E）或氧化还原电位（ORP）：

E(ORP)=E₀–RT/nFln[还原剂]/[氧化剂]    （2）

其中，R（气体常数）、T（开氏温度）以及F（法拉第常数）均为常数。E₀是相对于氢电极所测量的氧化还原系统的标准电位，氢电极被任意分配0伏的E₀，以及n是转移的电子的数量。因此，ORP取决于还原剂与氧化剂的总浓度，并且ORP是特定系统中总的氧化剂与还原剂之间的平衡的综合测量。因此，ORP提供患者体液或组织的整体氧化状态的测量。

明显高于正常值的ORP测量将表明存在氧化应激。氧化应激与许多疾病有关，并且已发现出现在所有类型的重大疾病中。因此，明显高于正常值的ORP水平表明存在疾病，并且可能是重大疾病。等于或低于正常值的ORP测量表明不存在氧化应激以及不存在疾病或重大疾病。因此，患者的ORP水平可由医生或兽医用作诊断或排除存在疾病特别是严重疾病的辅助手段。ORP相对时间的顺序测量可用来监测疾病的进展以及疾病治疗的效果或不足。如果患者的ORP在治疗后没有减少，或者尤其是如果其虽经治疗却增加，则这可能表明预后较差且需要更强劲的和/或额外的和/或不同的治疗。在由患者比如经历心肌梗死症状的患者进行测量的情况下，ORP水平可能表明患者需要看医生或者立即进入急诊室进行治疗。

氧化应激是由活性氧与活性氮组分的更高产量或内源性保护性抗氧化能力的减少而引起的。氧化应激与各种疾病及变老有关，并且已发现出现在所有类型的重大疾病中。例如，参见Veglia等人的Biomarkers，11（6）：562-573（2006）；Roth等人的Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care,7:161-168（2004）；美国专利第5,290,519号和美国专利公开第2005/0142613号。多项调查表明重大疾病患者的氧化状态与患者的结果之间的密切联系。参见Roth等人的Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care,7:161-168（2004）。

患者的氧化应激已通过测量各种个人标记而得到评估。例如，参见Veglia等人的Biomarkers，11（6）：562-573（2006）；Roth等人的Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care,7:161-168（2004）；美国专利第5,290,519号和美国专利公开第2005/0142613号。然而，这样的测量通常是不可靠的，并且提供患者氧化状态的互相矛盾且可变的测量。参见Veglia等人的Biomarkers，11（6）：562-573（2006）；Roth等人的Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care,7:161-168（2004）。然后用于提供患者整体氧化状态的评分或其它评估的多个标记的测量已被开发出，以克服采用单个标记测量的问题。参见Veglia等人的Biomarkers，11（6）：562-573（2006）；Roth等人的Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care,7:161-168（2004）。虽然这样的方法更可靠，并且比单个标记的测量更灵敏，但是它们复杂且耗时。因此，需要一种更简单且更快捷的方法用于可靠地测量患者的整体氧化状态。