빠르고 정확한 날숨 암모니아 측정
Summary
Ammonia is an important physiologic metabolite relevant to various disease and wellness states. It is also a difficult molecule to measure in breath, which demands particular precautions be taken to obtain accurate results. Not all factors influencing ammonia are known, but progress can be difficult without accounting for these factors.
Abstract
This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that uses a quantum cascade based laser. The monitor is coupled to a sampler that measures mouth pressure and carbon dioxide. The system is temperature controlled and specifically designed to address the reactivity of this compound. The sampler provides immediate feedback to the subject and the technician on the quality of the breath effort. Together with the quick response time of the monitor, this system is capable of accurately measuring exhaled breath ammonia representative of deep lung systemic levels.
Because the system is easy to use and produces real time results, it has enabled experiments to identify factors that influence measurements. For example, mouth rinse and oral pH reproducibly and significantly affect results and therefore must be controlled. Temperature and mode of breathing are other examples. As our understanding of these factors evolves, error is reduced, and clinical studies become more meaningful. This system is very reliable and individual measurements are inexpensive.
The sampler is relatively inexpensive and quite portable, but the monitor is neither. This limits options for some clinical studies and provides rational for future innovations.
Introduction
암모니아는 단백질 대사 하나의 유비쿼터스 부산물이다. 암모니아 측정 따라서 임상의 다양한 질병 및 건강 상태 2을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나, 암모니아는 매우 민감하기 때문에, 혈액이나 호흡을 통해, 정확하게 측정하기 어렵다. 일반적으로 사용하지만, 혈액 분석의 정확성 3에 대한 기본 문제 등 다양한 단점을 보유하고 있습니다. 그러나 혈액 분석과 주요 문제는 그들이 오직 episodically 수집하는 현실이다. 암모니아 생리학, 많은 혈당 및 다른 많은 신진 대사 과정처럼, 유체 및도 4를 변경하기 때문에 중요하다. 대조적으로, 호흡 분석이 용이하게 반복 측정을 가능하게 완전히 비 침습하고 신속하게. 이 독특한 방식으로 심각한 충족 요구를 충족 할 수 있기 때문에, 호흡 암모니아 측정이 매력입니다.
호흡 컬렉션은, 그러나, 유일한 문제를 선물한다. 정맥 절개는 본질적으로 JEO을 수행하는 반면여러 가지 예측할 수없는 방법으로 오류 pardy (예를 들어, 지혈대 시간, 땀 오염, 혈액 세포 용혈, 실험실 측정에서의 지연 등 5), 호흡 측정 연구팀은 새로운 도전의 다른 그룹과 경쟁해야 변동성을 호흡, 오염을 구강 점막에 또는 세균 암모니아, 대기 및 장치 습도와 온도의 영향 등 6. 사실, 그것은 알 수없는 생물을 발견 실험 절차를 사용하여 인간에게 실험 장비를 연결에서 작업을 과소 평가하는 것은 바람직하지 못하다. 때문에 이러한 장애에 부분적으로, 호흡 암모니아는 아직 그 잠재력을 충족하지 않았습니다.
여기서, 우리는 신속하고 정확한 결과를 숨 암모니아 측정 프로토콜을 제시한다. 모니터 인터페이스 샘플러, 그리고 인간의 영향에주의 : 우리의 프로토콜은 세 가지 영역에서 힘을 가지고 있습니다. 모니터는 앞서 설명한 7로 라이스 대학에서 동료에 의해 지어졌다. MEA의 기초측정 추 석영 향상된 광 음향 분광 음향 변환기로 압전 석영 튜닝 포크를 사용한다 (QEPAS) 기술이다. 음향 파가 목표 추적 가스 종에 의해 변조 된 레이저 방사선의 흡수에 의해 생성 될 때 광 음향 효과를 발생한다. 미량 가스는 변조 주파수에서 음향 공명 탄성 셀을 이용하여 검출된다. 암모니아 흡수 파장은 그 숨 종을 방해 스펙트럼 간섭에서 자유 롭다 선정되었다. 인간 날숨 측정의 목적을 위해, 모니터의 주요 특징은 넓은 측정 범위 (50 억 부 당 ~부터 적어도 5000 PPB에 ppb가)와 속도 (1 초 측정)을 포함한다. 모니터의 속도는 호흡주기 동안 시간 해상도를 가능하게한다.
모니터는 특별히 디자인 된 호흡 샘플러에 연결된다. 샘플러는 압력 센서와 capnograph으로 구성되어 있습니다. 그것은 표시하고 실시간으로 보관입구 압력과 이산화탄소뿐만 아니라 센서에 의해 결정되는 암모니아 농도의 측정. 이 샘플러 그러므로 호흡이 수집 된 호흡 노력의 품질을 평가하기 위해 기술자를 가능하게한다. 이것은 미국 흉부 학회 / 유럽 호흡기 학회 태스크 포스 (ATS / ERS) (8)에 의해 제안 된 호흡 산화 질소 (NO 철)을 분석하기위한 권장 사항을 초과하는 가능하게한다. 모든 호흡 샘플링의 경우, 일회용 단방향 라인 밸브 호흡 샘플러의 입구 포트에 사용 하였다.
때문에 샘플러에 의해 제공된 모니터와 품질 관리의 속도, 우리는 신중 9 인간의 영향을 평가할 수 있었다. 숨을 지시 할 때 대부분의 과목은, 예를 들어, 처음과 호흡. 경구 pH와 입과 같은 다른 중요한 영향은, 샘플러, 모니터와 관련된 모든 배관 및 호흡 모드의 온도는 다음 공부했다 빨고, 그리고 기초는 fo를하다아래 R 설명 실험.
마지막으로, 그리고 아마도 가장 중요한 것은, 그것은 다수의 고도로 숙련 된 그룹이 완전히 다른 센서와 측정 절차를 사용하여 호흡 암모니아를 측정하는 것을 강조해야합니다. 이러한 중요한 장점과 타당성을 가질 수있다. 완전한 비교는 본 연구의 10,11,12의 범위를 벗어납니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
실시간 추적 대사 산물을 검출 할 수있는 비 침습 절차의 이점은 명백하다. 그러나 호흡의 연구 분야는이 잠재력을 실현하기 위해 노력하고있다. 호흡 측정은 많은 혼란 변수에 취약 역동적 인 과정이다. 우리의 접근 방식은 중요한 장점을 가지고 : 구체적으로, 호흡 샘플러에 결합 된 쌀 QEPAS 기반 암모니아 모니터의 감도와 속도를 정확하게 측정 밀접한 호흡 수집 요소를 평가하고 확인하는 우리…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 국립 과학 재단 (NSF)의 재정 지원은 "건강과 환경에 대한 중간 적외선 기술 (MIRTHE)"라는 EEC-0540832에게 부여 인정
Materials
| Rice Ammonia Monitor System | N/A | N/A | Not available for commercial purchase |
| Loccioni Breath Sampler | Loccioni Humancare | N/A | Single breath version |
| Disposable Mouth Piece | WestPrime Healthcare | G011-200 | Manufacturer is AlcoQuant |
| Laptop | Lenovo | N/A | Old model no longer sold by manufacturer |
| Acid Rinse | N/A | N/A | Household acidic drink (coffee, soft drink, citrus juices, etc) |
| Base Rinse | N/A | N/A | Water mixed with a nonexact amount of sodium bicarbonate (Arm & Hammer Baking Soda) |
| Neutral Rinse | N/A | N/A | Water |
Riferimenti
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