Hızlı ve Doğru Üfürükle Amonyak Ölçüm
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
Amonyak protein metabolizması 1 bir yerde yan ürünü. Amonyak ölçümü nedenle klinisyenler, çeşitli hastalık ve sağlık durumları 2 değerlendirmeye yardımcı olabilir. Ancak, amonyak çok reaktif olduğundan, kan ya da nefes yoluyla doğru ölçülmesi zordur. Yaygın olarak kullanılan rağmen, kan deneyleri, 3 doğruluğu ile ilgili temel sorunlardan dahil olmak üzere sayısız dezavantajları vardır. Ancak kan tahlilleri ile büyük sorun onlar sadece hiç episodically toplanan gerçektir. Amonyak fizyolojisi, çok kan glukoz ve diğer birçok metabolik süreçler gibi, akışkan ve sürekli 4 değişiyor, çünkü bu önemlidir. Buna karşılık, nefes deneyler böylece kolayca tekrarlanan önlemleri sağlayan, tamamen non-invaziv ve hızlı. Benzersiz bir şekilde ciddi bir karşılanmamış ihtiyaca hitap edebilir çünkü Böylece, nefes amonyak ölçüm çekici.
Nefes toplama, ancak, benzersiz endişeleri sunuyor. Flebotomi doğal JEO taşır oysaçeşitli öngörülemeyen şekilde hata PARDY (örneğin, turnike zaman, ter kirlenme, kan hücresi hemoliz, laboratuar ölçümü gecikme, vb 5), nefes ölçüm araştırmacılar yeni zorluklar farklı bir grup ile uğraşmak gerekir: değişkenliği nefes, kirlenmeyi ve ağız mukozası ile ya bakteriyel amonyak, ortam havası ve cihaz nem ve sıcaklığın etkisi, vs 6. Gerçekten de, bu bilinmeyen biyoloji keşfetmek için deneysel yöntemler kullanılarak insanlarda deneysel ekipman bağlayan görevi hafife akılsızca. Nedeniyle bu engellere kısmen, nefes amonyak henüz potansiyelini bir araya geldi değil.
Bu yazıda, hızlı ve doğru sonuçlar için bizim nefes amonyak ölçüm protokolü sunuyoruz. Monitör, arayüz sampler ve insan etkilerine dikkat: Bizim protokol üç alanda gücü vardır. Monitör, daha önce açıklandığı gibi 7 Rice Üniversitesi'nde meslektaşları tarafından inşa edilmiştir. Mea temelisurement bir kuvars gelişmiş foto akustik spektroskopi bir akustik dönüştürücü olarak bir piezoelektrik diyapazonum istihdam (QEPAS) tekniğidir. Akustik dalgalar hedef izleme gaz türleri tarafından modüle Lazer radyasyonu emme tarafından üretilen zaman foto akustik etki meydana gelir. Izleme gaz ile modüle edilmiş frekans rezonant akustik bir akustik hücre kullanılarak tespit edilir. Amonyak için bir absorpsiyon dalga boyu o nefeste türlerin müdahale spektral müdahalelerden arınmış seçildi. İnsan Solunan nefes ölçüm amaçları için, monitörün ana özellikleri, geniş ölçüm aralığı (50 parça milyar başına ~, en az 5.000 ppb ppb) ve hız (1 sn ölçümleri) içerir. Monitörün hızı nefes döngüsü boyunca zaman çözünürlüğü sağlar.
Monitör, özel olarak tasarlanmış bir nefes örnekleyici kuple edilir. Örnekleyici bir basınç sensörü ve kapnograf oluşur. Bu görüntüler ve gerçek zamanlı arşivlerağız basıncı ve karbon dioksit gibi, sensör tarafından belirlenen amonyak konsantrasyonlarının ölçümleri. Bu örneği, bu nedenle, nefes toplanır gibi nefes çaba kalitesini değerlendirmek için teknisyen sağlar. Bu Amerikan Toraks Derneği / Avrupa Solunum Derneği Görev Gücü (ATS / ERS) 8 önerdiği nefes nitrik oksit (NO Fe) analiz için öneriler aşmak için bize sağlar. Her nefes örneği alma için, tek tek yönlü sıralı valf nefes numune ağız noktası kullanıldı.
Çünkü örnekleyici tarafından sağlanan monitör ve kalite kontrolleri hızı, dikkatle 9 insan etkilerini değerlendirmeyi başardık. Nefes talimatı deneklerin çoğu, örneğin, başlangıçta hyperventilate. Böyle bir oral pH ve ağız gibi diğer önemli etkiler, örnekleyici, monitör ve tüm ilişkili boru ve nefes modu sıcaklıkları, sonra çalışıldı çalkalanması ve temel fo vardırAşağıda r örnek deneyleri.
Son olarak ve belki de en önemlisi, birden çok deneyimli gruplar tamamen farklı sensörler ve ölçüm yöntemleri kullanılarak nefes amonyak ölçüm olduğunu vurgulamak gerekir. Bu önemli avantaj ve geçerliliği olabilir. Tam bir karşılaştırma mevcut çalışma 10,11,12 kapsamı dışındadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Gerçek zamanlı izleme metabolitleri tespit edebilen bir non-invazif yararları açıktır. Ancak, nefes araştırma alanında bu potansiyeli yerine getirmek için mücadele etti. Nefes ölçüm birçok karıştırıcı faktörler savunmasız dinamik bir süreçtir. Bizim yaklaşım önemli artıları vardır: özellikle, nefes örnekleyiciye birleştiğinde Rice QEPAS dayalı amonyak monitörün hassasiyet ve hız doğru ölçümü germane nefes toplama faktörleri değerlendirmek ve tanımlamak için bize sağlamış…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, Ulusal Bilim Vakfı (NSF) mali destek "Sağlık ve Çevre için Orta-Kızılötesi Teknolojileri (MIRTHE)" başlıklı EEC-0540832 hibe kabul
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
- Adeva, M. M., Souto, G., Blanco, N., Donapetry, C. Ammonium metabolism in humans. Metabolism: clinical and experimental. 61 (11), 1495-1511 (2012).
- Auron, A., Brophy, P. D. Hyperammonemia in review: pathophysiology, diagnosis, and treatment. Pediatric nephrology. 27 (2), 207-222 (2012).
- Blanco Vela, C. I., Bosques Padilla, F. J. Determination of ammonia concentrations in cirrhosis patients-still confusing after all these years. Annals of hepatology. 10 Suppl 2, (2011).
- Mpabanzi, L., Ol de Damink, S. W. M., van de Poll, M. C. G., Soeters, P. B., Jalan, R., Dejong, C. H. C. To pee or not to pee: ammonia hypothesis of hepatic encephalopathy revisited. European journal of gastroenterology & hepatology. 23 (6), 449-454 (2011).
- Goggs, R., Serrano, S., Szladovits, B., Keir, I., Ong, R., Hughes, D. Clinical investigation of a point-of-care blood ammonia analyzer. Veterinary clinical pathology / American Society for Veterinary Clinical Pathology. 37 (2), 198-206 (2008).
- Huizenga, J. R., Tangerman, A., Gips, C. H. Determination of ammonia in biological fluids. Annals of clinical biochemistry. 31 (Pt 6), 529-543 (1994).
- Lewicki, R., et al. Real time ammonia detection in exhaled human breath with a quantum cascade laser based sensor. 2009 Conference on Lasers and ElectroOptics and 2009 Conference on Quantum electronics and Laser Science Conference. 1, (2009).
- . American Thoracic Society. European Respiratory Society. Recommendations for Standardized Procedures for the Online and Offline Measurement of Exhaled Lower Respiratory Nitric Oxide and Nasal Nitric Oxide. American journal of respiratory and critical care medicine. 171 (8), 912-930 (2005).
- Solga, S. F., et al. Factors influencing breath ammonia determination. Journal of breath research. 7 (3), (2013).
- Schmidt, F. M., et al. Ammonia in breath and emitted from skin. Journal of breath research. 7 (1), (2013).
- Spaněl, P., Dryahina, K., Smith, D. A quantitative study of the influence of inhaled compounds on their concentrations in exhaled breath. Journal of breath research. 7 (1), (2013).
- Boots, A. W., van Berkel, J. J. B. N., Dallinga, J. W., Smolinska, A., Wouters, E. F., van Schooten, F. J. The versatile use of exhaled volatile organic compounds in human health and disease. Journal of breath research. 6 (2), (2012).
- Hibbard, T., Killard, A. J. Breath ammonia levels in a normal human population study as determined by photoacoustic laser spectroscopy. Journal of breath research. 5 (3), (2011).
- Wang, T., Pysanenko, A., Dryahina, K., Spaněl, P., Smith, D. Analysis of breath, exhaled via the mouth and nose, and the air in the oral cavity. Journal of breath research. 2 (3), (2008).
- Amann, A., Smith, D. . Volatile Biomarkers. 1st Edition. , (2013).
