तेजी से और सही सांस exhaled अमोनिया मापन

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

अमोनिया प्रोटीन चयापचय ¹ का एक सर्वव्यापी प्रतिफल है. अमोनिया माप इसलिए चिकित्सकों के विभिन्न रोग और कल्याण राज्य अमेरिका ² का आकलन कर सकते हैं. हालांकि, अमोनिया यह बहुत प्रतिक्रियाशील है, क्योंकि रक्त या सांस के माध्यम से, सही उपाय करने के लिए मुश्किल है. आमतौर पर इस्तेमाल किया हालांकि, रक्त assays सटीकता ³ के बारे में बुनियादी चिंताओं सहित कई कमियां है. लेकिन रक्त assays के साथ प्रमुख समस्या है कि वे केवल कभी उपकथा एकत्र कि वास्तविकता है. अमोनिया फिजियोलॉजी, ज्यादा रक्त शर्करा और कई अन्य चयापचय की प्रक्रिया की तरह, तरल पदार्थ और कभी ⁴ बदलते हैं क्योंकि यह महत्वपूर्ण है. इसके विपरीत, सांस assays जिससे आसानी से दोहराया उपायों को सक्षम करने के लिए पूरी तरह से गैर इनवेसिव और जल्दी कर रहे हैं. यह एक अनोखा तरीका में एक गंभीर unmet की आवश्यकता का पता कर सकते हैं क्योंकि इस प्रकार, सांस अमोनिया माप आकर्षक है.

सांस संग्रह, तथापि, अद्वितीय चिंताओं को प्रस्तुत करता है. फ़स्त खोलना स्वाभाविक Jeo किया जाता है जबकिकई अप्रत्याशित तरीके में त्रुटि की pardy (जैसे, बंधन समय, पसीना संदूषण, रक्त कोशिका रक्तापघटन, प्रयोगशाला माप में देरी, आदि ^5), सांस माप शोधकर्ताओं उपन्यास चुनौतियों का एक अलग समूह के साथ संघर्ष करना होगा: परिवर्तनशीलता सांस लेने में, संदूषण मौखिक mucosal साथ या बैक्टीरियल अमोनिया, परिवेशी वायु और तंत्र नमी और तापमान के प्रभाव, आदि ^6. दरअसल, यह अज्ञात जीव विज्ञान की खोज करने के लिए प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं का उपयोग मनुष्य के लिए प्रयोगात्मक उपकरणों को जोड़ने में कार्य को नजरअंदाज मूर्ख है. कारण इन बाधाओं से भाग में, सांस अमोनिया अभी तक अपनी क्षमता को पूरा नहीं किया है.

इस के साथ साथ, हम तेजी से और सही परिणाम के लिए हमारी सांस अमोनिया माप प्रोटोकॉल उपस्थित थे. मॉनिटर, इंटरफ़ेस पारखी, और मानव प्रभावों पर ध्यान: हमारी प्रोटोकॉल तीन क्षेत्रों में ताकत है. मॉनिटर पहले से वर्णित के रूप में ⁷ राइस विश्वविद्यालय में उनके सहयोगियों द्वारा बनाया गया था. विदेश मंत्रालय का आधारsurement एक क्वार्ट्ज बढ़ाया photoacoustic स्पेक्ट्रोस्कोपी एक ध्वनिक transducer के रूप में एक piezoelectric क्वार्ट्ज ट्यूनिंग कांटा है कि रोजगार (QEPAS) तकनीक है. ध्वनिक लहरों लक्ष्य ट्रेस गैस प्रजातियों द्वारा संग्राहक लेजर विकिरण के अवशोषण द्वारा उत्पादित कर रहे हैं जब photoacoustic प्रभाव होता है. ट्रेस गैस संग्राहक आवृत्ति करने के लिए ध्वनि की दृष्टि से सुनाई देती है कि एक ध्वनिक सेल का उपयोग कर पाया है. अमोनिया के लिए एक अवशोषण तरंग दैर्ध्य है कि सांस में प्रजातियों दखल से वर्णक्रमीय हस्तक्षेप से मुक्त है चुना गया था. मानव सांस exhaled माप के प्रयोजनों के लिए, निगरानी की मुख्य विशेषताएं एक विस्तृत माप रेंज (50 भागों अरब प्रति ~ से, कम से कम 5000 पीपीबी तक पीपीबी) और गति (1 सेकंड माप) शामिल हैं. मॉनिटर की गति सांस चक्र के दौरान समय संकल्प सक्षम बनाता है.

निगरानी के एक विशेष रूप से डिजाइन सांस पारखी के लिए युग्मित है. नमूना एक प्रेशर सेंसर और capnograph के होते हैं. यह प्रदर्शित करता है और वास्तविक समय अभिलेखागारमुंह दबाव और कार्बन डाइऑक्साइड के साथ ही संवेदक द्वारा निर्धारित अमोनिया सांद्रता की माप. इस पारखी, इसलिए, सांस एकत्र किया जाता है के रूप में सांस प्रयास की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए तकनीशियन सक्षम बनाता है. यह अमेरिकन सोसायटी छाती रोगों / यूरोपीय श्वसन सोसायटी की टास्क फोर्स (एटीएस / ERS) ⁸ से प्रस्तावित सांस नाइट्रिक ऑक्साइड (फे _सं) का विश्लेषण करने के लिए सिफारिशों को पार करने के लिए सक्षम बनाता है. सभी सांस नमूना लेने के लिए, एक डिस्पोजेबल एक तरह से लाइन में वाल्व सांस पारखी के मुंह बंदरगाह पर इस्तेमाल किया गया था.

क्योंकि पारखी द्वारा प्रदान की निगरानी और गुणवत्ता नियंत्रण की गति की, हम ध्यान से ⁹ मानव प्रभावों का मूल्यांकन करने में सक्षम थे. साँस लेने के लिए निर्देश दिए जब ज्यादातर विषयों, उदाहरण के लिए, शुरू में hyperventilate. ऐसे मौखिक पीएच और मुँह के रूप में अन्य महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है,, पारखी, निगरानी और सभी संबद्ध ट्यूबिंग, और सांस लेने की विधा का तापमान, तो अध्ययन किया गया rinses, और आधार के लिए कर रहे हैंनीचे आर इनका प्रयोग.

अंत में, और शायद सबसे महत्वपूर्ण, यह कई बेहद अनुभवी समूहों पूरी तरह से अलग सेंसर और माप प्रक्रियाओं का उपयोग सांस अमोनिया मापने हैं कि जोर दिया जाना चाहिए. इन महत्वपूर्ण लाभ और वैधता पड़ सकता है. एक संपूर्ण तुलना वर्तमान कार्य ^10,11,12 के दायरे से परे है.

Protocol

साधनों की 1. तैयारी अमोनिया ऑप्टिकल सेंसर मंच, लेजर डायोड नियंत्रक, एक कस्टम बनाया नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स इकाई (CEU), सांस पारखी, वायु पंप, और लैपटॉप के लिए बाहरी बिजली की आपूर्ति चालू करें. अमोनिय…

Representative Results

विषयों आधारभूत सांस अमोनिया का स्तर की एक विस्तृत श्रृंखला के उत्पादन की उम्मीद की जा सकती है. स्वस्थ व्यक्तियों 100-1,000 पीपीबी की सांस अमोनिया माप के साथ दिन शुरू हो सकता है. कोई भी तरल पदार्थ के साथ मुंह ब…

Discussion

वास्तविक समय में पता लगाने मेटाबोलाइट्स पता लगाने में सक्षम एक गैर इनवेसिव प्रक्रिया के लाभ स्पष्ट कर रहे हैं. हालांकि, सांस अनुसंधान के क्षेत्र में इस क्षमता को पूरा करने के लिए संघर्ष किया है. सांस म?…

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