[发明专利]用于直接呼吸采样的组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年7月21日提交的名称为“COMPOSITIONS FOR DIRECT BREATH SAMPLING(用于直接呼吸采样的组合物)”的美国临时专利申请号62/026,739的权益，其内容以其全部通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及：尤其是用于直接呼吸采样的设备和方法。

发明背景

呼吸分析方法是以收集和分析来自人和/或动物受试者的呼吸样本为基础。目前，用于呼吸分析采样的方法可以分为两个主要选择：i)直接吸入到采样装置中，和ii)使用采样袋或罐间接采样。为了避免样品的稀释或损失，直接呼吸采样是多次优选的。然而，由于分析系统的高成本，直接呼吸采样并非总是可行的。因此，需要非原位(ex-situ)采样，其中将样品收集并任选地送至相关数据中心，而不稀释或失去呼吸化合物。

为了使这种采样有效，需要一个小的、易于使用、便宜且长期的存储的解决方案。采样袋易于使用，但存储时间有限并且由于袋中的冷凝而存在大量的数据丢失。罐在存储样品方面非常有效，但是非常昂贵且需要大存储空间和大型物流。

使用填充有吸附剂材料(一种或多种)的管是一个强有力的解决方案，因为管是相对小且易于使用的选择。目前，根据所使用的系统，以不同尺寸制造吸附剂管。根据感兴趣的目标化学物质(例如，挥发性有机化合物)，可以使吸附剂管堆满不同的吸附剂材料(例如， TA、Carboxen等)。通常，吸附剂材料被堆叠在一个、两个或三个床中，并在每个吸附剂材料的末端上由玻璃棉或玻璃料保持，从而使材料保持在合适的位置。吸附剂量/重量可以根据所使用的材料和使用目的而改变。该重量与可被吸收的化学物质的量成比例，即，吸附剂材料越多，吸附空间越大。吸附剂管紧密塞满吸附剂材料，因而通常与活性采样一起使用，即使用泵或类似物来实现感兴趣的气体/样品通过管的流动。不同的管适用于在几分钟至几小时的时间量程里几毫升和多达几十升的气体体积。因此，关于呼吸采样，方案涉及两步采样：1)呼吸进入袋或罐/支持器，2)将来自收集装置(例如，袋)的呼吸主动泵送至吸附剂管。克服该两步程序的极好的解决方案是允许直接将呼吸采样到吸附剂管中。然而，管中的吸附剂材料的刚性堆叠(rigid stacking)产生相当高的阻力，从而防止直接吹入管中。

目前，还没有直接采样进入吸附剂管。很少有允许将呼吸采样到这种吸附剂管中的系统，但是它们具有一些缺点。当前使用吸附剂管的采样系统，例如Menssana研究公司的BCA系统和Ar2i公司的EXP'AIR系统。这两种系统都相当昂贵(几万美元)，并且是需要工作台空间和电力供应的大系统。

BCA系统是一种长的不锈钢(SS)管(约90cm长)，具有连接至SS管末端上的吸附剂管的外部泵。使用接口管从一端接受来自受试者的呼吸，并使用外部泵系统将采样管装填在另一端。

EXP'AIR系统是大箱子(80-90cm长、40cm宽)，其中泵与一系列管连接并且与吸附剂管并联。除了其大尺寸和耗电之外，将呼吸收集到吸附剂管的特定管道在样品中引起大的背景噪音，使得该系统对于呼吸分析无效。

Bio-VOC呼吸采样器为一次性设备，首先用于收集100ml呼气末端(end-tidal)空气样品，然后将其转移至吸附剂管。该系统需要两步(到腔室，然后从腔室到管)，并经受大量冷凝因而损失VOC。

需要一种小的、易于使用、便宜且长期的采样解决方案来实现直接呼吸采样过程。

相关技术的前述实例和与其相关的限制旨在是说明性而非排他的。在阅读说明书并且研究附图之后，相关技术的其它限制对本领域技术人员将是显而易见的。

发明概述

在一些实施方式中，本发明提供了适用于直接呼吸采样的玻璃棉和吸附剂材料的组合物。在另外的实施方式中，提供了包括所述组合物的装置、其制备方法和对包含感兴趣的分子如挥发性有机化合物(VOC)的呼吸进行采样的方法。

一方面，本发明提供了包括主体的装置，所述主体包括入口、出口和在入口和出口之间的腔，所述腔包括玻璃棉基体和分布在整个玻璃棉基体中的吸附剂材料。

在一些实施方式中，所述玻璃棉的重量为10至150毫克(mg)。在一些实施方式中，吸附剂材料的重量为10至500mg。在另一个实施方式中，玻璃棉和吸附剂材料之间的比为1:1-1.5:1。在另一个实施方式中，玻璃棉和吸附剂材料之间的比为1:1-1:5。在另一个实施方式中，该装置包括玻璃棉和吸附剂材料的基本上均匀的基体。