[发明专利]一种可视化检测汗液中氯离子含量的便携式纸芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于纸的原位、可视化检测汗液中氯离子的小型设备，以及其用于生理情况监控和初步筛查囊性纤维化（一种遗传性疾病）的用途。

背景技术

可视化、便携式的体液检测设备是个人化医疗未来发展的重要方向之一。便携式的设备可以允许在家庭和公共场所进行临床检测，而可视化的检测结果可以快速反映体液中的生理和病理信息，极大地提高医疗诊断的效率。汗液是一种主要的体液形式，包括金属盐、糖、有机酸等多种化合物。它主要的特点是1）直接排出体外，不是侵入式的收集方式，具有非常低的感染风险；2）运动、热源和化合物都可以刺激汗液的排出，获取方便；3）其化学成分与特定的生理、病理情况具有相关性。如身体在脱水的情况下，汗液中氯离子的浓度就会显著提高。通过监控汗液中的氯离子浓度就可以获知身体的脱水情况，从而促进有效补水，防止脱水导致的慢性和急性疾病。另外，患有囊性纤维化（Cystic Fibrosis）病人的一种跨膜转运蛋白会产生突变，无法从汗液中回收氯离子，因此也会造成汗液中氯离子浓度的提高。通过检测汗液中的氯离子浓度已经成为诊断囊性纤维化的主要手段和金标准。

尽管检测汗液中的氯离子具有重要的临床意义和实用价值，但是相关检测技术和设备的发展却十分不足，尤其是缺乏便携式、可原位检测的能力。汗液中氯离子的传统检测方法的流程是1）用毛果芸香碱电离子导入皮下刺激汗液流出；2）使用称重干燥纱布收集流出汗液；3）称重吸收汗液后纱布的重量，计算流出汗液的体积；4）再用原子发光光度计检测纱布的洗脱液中离子浓度。除了纱布，还可以使用如C.Palacios,K等人在Sweat mineral loss from whole body,patch and armbag in white and black girls.Nutrition Research23,401(Mar,2003)中描述的储液袋和棉布贴来收集汗液。

目前最常用的商品化仪器是由美国Wescor公司研发的Macroduct System（Wescor Inc.,http://www.wescor.com/biomedical/cysticfibrosis/macroduct.html和M.R.Ely等人,Evaluation of the Megaduct sweat collector for mineral analysis.Physiological Measurement33,385(Mar,2012)）。该系统也获得了美国囊性纤维化协会的认可，可以用于囊性纤维化疾病的诊断。但是这些方法最大的问题在于汗液收集与汗液检测步骤相对独立，因此收集和检测之间仍然存在汗液转移步骤，不仅不能得到原位实时的检测结果，还容易产生误差。M.Constantinescu,B.C.Hilman,The sweat test for quantitation of electrolytes-A challenge in precision.Laboratory Medicine27,472(Jul,1996)的研究报道称，滤纸和棉布上收集的汗液每分钟会因为蒸发损失2%的体积。此外，Macroduct System系统结构复杂，检测流程繁琐，价格也较昂贵，限制了其进一步的应用。