TW202011021A - 一種檢測白血球酯酶的檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一可量測白血球酯酶的檢測裝置，其包括：一電化學測量區以及一肉眼比色區，其中該電化學測量區設置一電化學白血球酯酶檢測試片，係以電化學方法測量一流體樣品之白血球酯酶含量，其包含絕緣基板與電化學結構，其中該電化學結構係設置於該絕緣基板，包括一反應區，該反應區塗佈有一反應材料，其中該反應材料包括一緩衝溶液、一白血球酯酶反應物質以及一電子傳導物質，以可偵測低濃度及中高濃度白血球酯酶含量，尤其可定量偵測低濃度的白血球酯酶含量；而肉眼比色區係設置一比色檢測試紙，其包含一樣品檢測區域、一陰性對照區域與一陽性對照區域，用以肉眼比色偵測該流體樣品是否含有中、高濃度含量白血球酯酶。

Description

一種檢測白血球酯酶的檢測裝置

本發明係有關於一種檢測裝置，特別指一種檢測白血球酯酶的檢測裝置。

尿道感染俗稱尿道炎，是細菌進入尿道後，造成尿道的發炎，細菌可經由尿道口進入膀胱，甚至可上至腎臟，進而造成腎盂腎炎。尿道炎的症狀包括排尿時有灼熱感、血尿、尿液混濁或有惡臭。其診斷方式可藉由尿液分析作診斷，檢查其中是否出現亞硝酸鹽、白血球或白血球酯酶來判斷是否尿道有受到細菌感染。

尿道感染是最常見的細菌感染症，每年平均有一億五千萬人發生尿道感染。尿道感染的及早偵測在臨床檢驗上是非常重要的，若是延遲檢驗及治療尿道感染，容易導致病情延誤使腎臟被細菌入侵，或發生更嚴重的併發症。現在已經有許多不同的尿道感染檢測方法，舉例來說：血球酯酶及亞硝酸鹽的尿液即時檢測試紙，然而在之前的整合分析結果上，這種檢測試紙並不是很準確，容易因為顏色上的誤判，以及尿液本身原始色造成診斷上有偽陰性或偽陽性的結果，並且無法做到定量分析，得到關於病情的資訊量很有限；還有利用顯微鏡進行尿液的白血球計數法，不建議作為尿道感染的單一診斷方法，尤其是在膿尿症狀輕微的時候；而尿液培養是目前醫院最標準的尿道感染檢測方法，但此法較為耗時且花費較高。由於尿道感染是個 非常常見的細菌感染症，本發明傾向於開發出一種臨床檢驗方便，且耗費少的檢測方法，將目標放在更為靈敏準確且能夠定量的白血球酯酶檢測方式。

台灣專利號TWM552595揭示一種檢測亞硝酸鹽濃度的檢測裝置，該裝置可透過電化學方法，亦可透過肉眼比色法測定樣品中的亞硝酸鹽。然而，測定亞硝酸鹽來判斷細菌感染的原理是來自於細菌會將尿液中蛋白質代謝產物硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，但是尿液擱置太久也會導致細菌孳生，因此雖然亞硝酸鹽為細菌存在尿液中的指標，在無法判斷其尿液中的細菌是排尿前亦或是排尿後存在於其中的情況下，檢測硝酸鹽仍會發生偽陰性或偽陽性之狀況。

是故，提供一個高準確性且可確認尿道炎的檢測裝置可減少前述之問題，而偵測尿液中白血球酯酶亦可作為判斷是否受到細菌感染而得到尿道炎的一種方式，美國專利US5464739A、US46557855A、US6528652B1與韓國專利號KR0147861B1皆是以將試紙或組合物中白血球酯酶反應物檢測樣品中是否含有白血球酯酶，無定量之功效；而台灣專利號TWM457179揭露一種以光學檢測方法偵測白血球酯酶的測量裝置，但是並無實際提出如何量測白血球酯酶，中國專利號CN105890927A與美國專利號US5776780A以顏色變化並用光譜法量測，中國專利號CN101975852A該專利只有提出以試片配合光譜法量測，美國專利號US7,504,235提出以光化學方法測量白血球酯酶，由此可知，現有技術檢測白血球酯酶多為以光學檢測分析定量樣品中的白血球酯酶，但是由於光學檢測的靈敏度不高，因此無法滿足對低濃度樣品分析的要求，一般市售比色試紙以肉眼可以辨識出之最低白血球酯酶濃度對比至白血球數約為25~70Leu/μL，且反應時間超過2分 鐘以上即失效，然而一般來說，白血球數5Leu/μL即有尿道感染的可能，因此提供一具高靈敏、高準確度以及可定量分析低濃度樣品之白血球酯酶檢測裝置為本領域所欲解決的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種以電化學方式檢測白血球酯酶的裝置，該白血球酯酶檢測裝置具有高度準確度並可定量分析，包括低濃度樣品的白血球酯酶，其包括：一電化學測量區與一肉眼比色區，其中該肉眼比色區設有一比色檢測試紙，讓使用者以肉眼比色偵測流體樣品是否含有白血球酯酶，其中該比色檢測試紙包括：一樣品檢測區域、一陰性對照區域，用於表示該流體樣品不含白血球酯酶之呈色，以及一陽性對照區域用於表示該流體樣品含有白血球酯酶之呈色；其中該電化學測量區設有一電化學白血球酯酶檢測試片，該電化學白血球酯酶檢測試片包括一絕緣基板與一電化學結構，該絕緣基板具有一第一表面以及與其背對之與一第二表面，該電化學結構設置於該第一表面上，包括一反應區，塗佈有一反應材料，其中該反應材料包括一緩衝溶液、一白血球酯酶反應物質以及一電子傳導物質；其中一流體樣品進入該電化學結構之該反應區，與該反應材料進行電化學反應，偵測該電化學反應產物生成量造成之電性訊號變化換算出該流體樣品之白血球酯酶濃度；該白血球酯酶檢測裝置檢測白血球酯酶的濃度範圍為2-64μL/mL；其中該白血球酯酶檢測裝置檢測的定量白血球酯酶的濃度範圍為2-8μL/mL。

其中，該絕緣基板係選自於由聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚醯胺、聚胺酯、聚亞胺、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、玻璃、玻璃纖維、棉質 纖維、二氧化矽以及二氧化鋁所構成之組群；該緩衝溶液係選自於由磷酸鹽、檸檬酸鹽以及醋酸鹽緩衝溶液所構成之組群；該白血球酯酶反應物質係胺基酸脂及重氮鹽；該電子傳導物質係可導電金屬；該可導電金屬係選自於由金、銀和銅所組成之群組。

為解決前述問題，本發明提供另一尿道炎感染偵測裝置，其包含該白血球酯酶檢測裝置可與一亞硝酸鹽檢測試紙，又該亞硝酸檢測試紙可為電化學檢測試片或比色檢測試紙。

綜言之，本發明之白血球酯酶檢測裝置具有以下優點：1.可定量檢測低濃度的白血球酯酶，其檢測濃度可低於一般市售比色試紙以肉眼可辨識出之最低白血球酯酶濃度；2.可以進行定量分析，包含低濃度範圍，一般市售比色試紙只能依照粗略的色塊推測大概的白血球數；3.減少比色試紙因反應時間過長而造成結果誤判，因為比色試紙反應2分鐘以上即失效；4.檢測結果穩定，可避免因樣品本身顏色而產生誤判之情形；5.準確率高，可重複確認檢測結果，可和亞硝酸鹽的檢測結果雙重比對，更準確推測尿道感染情形，而避免偽陰性或偽陽性造成的結果誤判。

1‧‧‧白血球酯酶檢測裝置

10‧‧‧電化學測量區

100‧‧‧電化學白血球酯酶檢測試片

1000‧‧‧絕緣基板

1000a‧‧‧第一表面

1000b‧‧‧第二表面

1002‧‧‧電化學結構

1002a‧‧‧反應區

12‧‧‧肉眼比色區

120‧‧‧比色檢測試紙

120a‧‧‧樣品檢測區域

120b‧‧‧陰性對照區域

120c‧‧‧陽性對照區域

S1~S4‧‧‧步驟流程

圖1為依照本發明的實施例繪示的白血球酯酶檢測裝置示意圖。

圖2為依照本發明的實施例繪示的電化學白血球酯酶檢測試片的示意圖。

圖3為依照本發明的實施例繪示的步驟流程圖。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。

為求本發明專利之技術內容的整體一致性以及為清楚瞭解本發明，因此提供使用於此之名詞定義： 「定量分析」在此處係指根據某一待測物之物理或化學屬性，例如：光吸收、螢光、電導等，利用特定儀器或裝置，例如電泳、色譜儀等，確定一待測物中某一成分之精確含量之分析方法。

「流體樣品」在此處係指將與反應層中之反應材料產生化學反應之流體待測物，其來源可係尿液、血液、飲用水、蔬果汁、牛奶或其他流體。

請參閱圖1所示，係本發明之白血球酯酶檢測裝置1之第一具體實施例，於該具體實施例中，該白血球酯酶的檢測裝置1包括：一電化學測量區10以及一肉眼比色區12，其中該電化學測量區10，設有一電化學白血球酯酶檢測試片100，用以電化學方式測量流體樣品之白血球酯酶含量；而該肉眼比色區12，係以肉眼觀察該流體樣品是否含有白血球酯酶，該肉眼比色區12設有一比色檢測試紙120，而該比色檢測試紙120則是有三個區域，分別是一樣品檢測區域120a，用於檢測該流體樣品，一陰性對照區域120b，用於表示該流體樣品不含白血球酯酶之呈色和一陽性對照區域120c，用於表示該流體樣品含有白血球酯酶之呈色，又該陽性對照區域120c、該陰性對照區域120b與該樣品檢測區域120a彼此相互間隔一適當距離或以防水保護， 以避免該樣品檢測區域120a之流體樣本流至該陽性對照區域120c、該陰性對照區域120b而造成彼此干擾判讀之距離。

當進行該流體樣品分析時，取適量體積，同時或先後滴至該樣品檢測區域120a，以及該電化學白血球酯酶檢測試片100，各該比色檢測試紙120之反應時間約為1-2分鐘，不可超過2分鐘，以免因反應時間過長而造成結果判讀錯誤；該電化學白血球酯酶檢測試片100之反應時間約為30分鐘，可偵測一電子電流或電阻訊號，進而計算該流體樣本之白血球酯酶濃度。因該比色檢測試紙120之反應時間較短，故可先得知該流體樣品是否係白血球酯酶陽性反應，且其檢測結果係顯示一特定濃度區間，可與稍後由該電化學白血球酯酶檢測試片100量化而測得之白血球酯酶濃度進行比對，進一步判斷實際量化所測得之濃度是否落在比色檢測試紙120所顯示之濃度區間內，當比色區域判別為陰性時，有可能是因白血球酯酶濃度過低造成的偽陰性，即此時檢體已有尿道感染情形，此時可同時藉由電化學測量區判別，以達提早檢測之目的；當因為樣品之顏色(如血尿或血液)而遮避造成比色區而無法判讀時，可藉由電化學測量區的判讀，避免若出現樣品顏色造成的偽陽性或無法判斷情形，提高檢測結果可信度。

請參閱圖2為本發明的白血球酯酶檢測裝置1中的電化學白血球酯酶檢測試片100之具體實施例，該電化學白血球酯酶檢測試片100包括一絕緣基板1000以及一電化學結構1002，該絕緣基板具有一第一表面1000a以及背對該第一表面1000a的一第二表面1000b；而該電化學結構1002則是設置於該第一表面1000a之上，包含一反應區1002a，該反應區1002a塗佈有一反應材料，其中該反應材料包括緩衝溶液、白血球酯酶反應物質、界 面活性劑以及電子傳導物質。當一流體樣品進入該反應區可直接與該反應材料進行電化學反應。

其中，該電化學白血球酯酶檢測試片100中的該絕緣基板1000之一較佳實施可係一軟性材料，例如絕緣性高分子材料；亦可係一剛性材料，例如陶瓷材料、玻璃或玻璃纖維等。該絕緣基板1000之實施例包括，但非限於聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚醯胺、聚胺酯、聚亞胺、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、玻璃、玻璃纖維、棉質纖維、二氧化矽、二氧化鋁等。

而該反應材料中的緩衝溶液，其種類包括，但非限於磷酸鹽、檸檬酸鹽、醋酸鹽緩衝溶液等，係用於維持特定範圍之pH值；該白血球酯酶催化物質係胺基酸酯(Amino acid ester)與重氮鹽(Diazonium salt)，該電子傳導物質之實施例係可導電金屬，該可導電金屬其種類包括，但非限於金、銀和銅。在定電位條件下，當該流體樣品中之白血球酯酶會催化胺基酸酯水解，其水解後的產物苯基吡咯(phenylpyrrole)會與重氮鹽形成紫色偶氮染料，在一較佳具體實施例中利用奈米銀的導電性去測量電阻的變化量，以推知白血球酯酶的含量，其反應式舉例如下：C₂₀H₂₀N₂O₄S

C₁₀H₈NO+C₁₀H₁₂NO₄S

C₁₀H₈NO+C₁₀H₆N₂O₄S^-→C₂₀H₁₄N₃O₅S^-

本發明提供之化合物中胺基酸酯以3-(N-甲苯磺酰基-L-丙氨酰氧基-5-苯基吡咯(3-(N-Tosyl-L-alaninyloxy)-5-phenylpyrrole)為例；重氮鹽以1-重氮-2-萘酚-4-磺酸(1-Diazo-2-naphthol-4-sulfonic acid)為例。而其他之結構使用於此置中也會有相同之結果，如下：

其中胺基酸酯之取代基X為p-toluenesulfonyl(即為3-(N-Tosyl-L-alaninyloxy)-5-phenylpyrrole)或benzyloxycarbonyl其中之一； 其中胺基酸酯之取代基Y為3-hydroxy-5-phenylpyrrole(即為3-(N-Tosyl-L-alaninyloxy)-5-phenylpyrrole)或p-nitrophenol其中之一； 其中重氮鹽之取代基Z為NO2、SO3或H(即為1-Diazo-2-naphthol-4-sulfonic acid)其中之一。

化合物使用X、Y及Z等取代基，皆可達到一樣的效果。

圖3為步驟流程圖時，操作時，取10μL流體樣品，例如尿液或血液，滴至該電化學結構的該反應區上S1，流體樣品中的白血球酯酶會催化電化學白血球酯酶檢測試片中胺基酸酯水解，其中胺基酸酯於一較佳具體實施例是採用3-(N-甲苯磺酰基-L-丙氨酰氧基-5-苯基吡咯，其水解產物苯基吡咯(phenylpyrrole)會與另一反應材料重氮鹽形成偶氮染料，在一具體實施例中，是採用1-重氮-2-萘酚-4-磺酸作為重氮鹽為例，經過上述反應後會，會產生一電性變化，接著以一電性測量探針儀器(圖中未示)偵測該電性變化S2，經過電腦運算S3即可得知白血球酯酶濃度而產生一訊號，之後可將該訊號顯示於螢幕上或傳輸至另一裝置S4。

根據實測結果，2至64μL/mL都可由本發明血球酯酶檢測裝置偵測，而0至8μL/mL為呈線性線性範圍，故該白血球酯酶檢測裝置可 定量範圍為2-8μL/mL。

又於本發明之另一具體實施例，該白血球酯酶檢測裝置1可進一步增設一亞硝酸鹽檢測試紙(圖中未示)，當本發明的白血球酯酶檢測裝置1的電化學測量區10同時設有電化學白血球酯酶檢測試片100與亞硝酸鹽檢測試紙，其中亞硝酸鹽檢測試紙可為電化學檢測試片或比色檢測試紙，可同時測量尿液中是否含有細菌，讓白血球酯酶檢測與亞硝酸檢測互相配合，避免因單一指標而造成偽陰性與偽陽性之情況，以增加檢測準確性。

依據實驗數據分析，本發明提供之白血球酯酶檢測裝置，其中，該電化學亞硝酸鹽檢測試片之亞硝酸鹽濃度檢測限值(Limit of detection,L.O.D.)約為1.39x10-7M，該電化白血球酯酶檢測試片之白血球酯酶濃度檢測限值約為2μL/mL；該比色檢測試紙之亞硝酸鹽濃度檢測限值約為1.3x10-5M，白血球酯酶濃度檢測限值約為4μL/mL。

綜上所述，本發明的白血球酯酶檢測裝置的優點有：1.可定量檢測低濃度的白血球酯酶，其檢測濃度可低於一般市售比色試紙以肉眼可辨識出之最低白血球酯酶濃度；2.可以進行定量分析，包含低濃度範圍，一般市售比色試紙只能依照粗略的色塊推測大概的白血球數；3.檢測結果穩定，可避免因樣品本身顏色而產生誤判之情形；4.減少比色試紙因反應時間過長而造成結果誤判，因為比色試紙反應2分鐘以上即失效；5.準確率高，可重複確認檢測結果，可和亞硝酸鹽的檢測結果雙重比對，而避免偽陰性或偽陽性造成的結果誤判，減少受試者重複檢測之困擾， 因而提供本領域一較佳判斷尿道炎的方式。

本發明在上文中已藉由較佳之實施例具體充分揭露相關技術內容，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，當不能以此限定本發明之專利範圍，圖示為使說明清楚，並無依照真正比例繪示，因此本發明不限定於圖式之外觀與比例；熟悉此項技術領域之人士當可在瞭解本創作之精神與原則後對其進行變更與修改而達到等效目的，而此等變更與修改，皆應涵蓋於如後所述申請專利範圍所界定之範疇中。

1‧‧‧白血球酯酶檢測裝置

10‧‧‧電化學測量區

100‧‧‧電化學白血球酯酶檢測試片

12‧‧‧肉眼比色區

120‧‧‧比色檢測試紙

120a‧‧‧樣品檢測區域

120b‧‧‧陰性對照區域

120c‧‧‧陽性對照區域

Claims (10)

1. 一種檢測白血球酯酶的檢測裝置，其包括：一電化學測量區，設置一電化學白血球酯酶檢測試片，係以電化學方法測量一流體樣品之白血球酯酶含量，該電化學白血球酯酶檢測試片包括：一絕緣基板，具有一第一表面與一第二表面，該第二表面係背對於該第一表面；以及一電化學結構，設置於該絕緣基板之第一表面上，包括一反應區，該反應區塗佈有一反應材料，其中該反應材料包括一緩衝溶液、一白血球酯酶反應物質以及一電子傳導物質；其中一流體樣品進入該電化學結構之該反應區，與該反應材料進行電化學反應，偵測該電化學反應產物生成量造成之電性訊號變化換算出該流體樣品之白血球酯酶濃度；一肉眼比色區，設置一比色檢測試紙，係以肉眼比色偵測該流體樣品是否含有白血球酯酶，該比色檢測試紙包括：一樣品檢測區域，用於檢測該流體樣品；一陰性對照區域，用於表示該流體樣品不含白血球酯酶之呈色；以及一陽性對照區域，用於表示該流體樣品含有白血球酯酶之呈色。
2. 如申請專利範圍第1項所述之檢測白血球酯酶的檢測裝置，其中該絕緣基板係選自於由聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚醯胺、聚胺酯、聚亞胺、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、玻璃、玻璃纖維、棉質纖維、二氧化矽以及二氧化鋁所構成之組群。
3. 如申請專利範圍第1項所述之檢測白血球酯酶的檢測裝置，其中該緩衝溶液係選自於由磷酸鹽、檸檬酸鹽以及醋酸鹽緩衝溶液所構成之組群。
4. 如申請專利範圍第1項所述之檢測白血球酯酶的檢測裝置，其中該白血球酯酶反應物質係胺基酸脂及重氮鹽。
5. 如申請專利範圍第1項所述之檢測白血球酯酶的檢測裝置，其中該電子傳導物質係可導電金屬。
6. 如申請專利範圍第5項所述之檢測白血球酯酶的檢測裝置，其中該可導電金屬係選自於由金、銀和銅所組成之群組。
7. 如申請專利範圍第1項所述之白血球酯酶檢測裝置，其中該白血球酯酶檢測裝置檢測白血球酯酶的濃度範圍為2-64μL/mL。
8. 如申請專利範圍第7項所述之白血球酯酶檢測裝置，其中該白血球酯酶檢測裝置檢測定量白血球酯酶的濃度範圍為2-8μL/mL。
9. 一種尿道炎感染偵測裝置，其包含如申請專利範圍第1項所述之白血球酯酶檢測裝置及一亞硝酸鹽檢測試紙。
10. 如申請專利範圍第9項所述之尿道炎感染偵測裝置，其中該亞硝酸檢測試紙可為電化學檢測試片或比色檢測試紙

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