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Methodenartikel

Schnelle und genaue Messung der ausgeatmeten Luft Ammoniak

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DOI:

10.3791/51658

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11. Juni 2014

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In diesem Artikel

Zusammenfassung

Ammoniak ist ein wichtiger physiologischer Metabolit, der für verschiedene Krankheits- und Wellnesszustände relevant ist. Es ist auch ein schwer im Atem zu messendes Molekül, was besondere Vorsichtsmaßnahmen erfordert, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Nicht alle Faktoren, die Ammoniak beeinflussen, sind bekannt, aber ohne Berücksichtigung dieser Faktoren kann der Fortschritt schwierig sein.

Zusammenfassung

Diese Ammoniakmethode für den ausgeatmeten Atem verwendet eine schnelle und hochempfindliche spektroskopische Methode, die als quarzverstärkte photoakustische Spektroskopie (QEPAS) bekannt ist und einen Quantenkaskadenlaser verwendet. Der Monitor ist an einen Probenehmer gekoppelt, der den Munddruck und das Kohlendioxid misst. Das System ist temperaturgesteuert und speziell auf die Reaktivität dieser Verbindung ausgelegt. Der Probenehmer gibt dem Probanden und dem Techniker unmittelbares Feedback über die Qualität der Atemanstrengung. Zusammen mit der schnellen Ansprechzeit des Monitors ist dieses System in der Lage, das ausgeatmete Ammoniak genau zu messen, das für die systemischen Werte der tiefen Lunge repräsentativ ist.

Da das System einfach zu bedienen ist und Echtzeitergebnisse liefert, hat es Experimente ermöglicht, Faktoren zu identifizieren, die Messungen beeinflussen. So beeinflussen beispielsweise die Mundspülung und der orale pH-Wert reproduzierbar und signifikant das Ergebnis und müssen daher kontrolliert werden. Temperatur und Art der Atmung sind weitere Beispiele. Mit zunehmendem Verständnis dieser Faktoren werden Fehler reduziert und klinische Studien werden aussagekräftiger. Dieses System ist sehr zuverlässig und individuelle Messungen sind kostengünstig.

Der Sampler ist relativ preiswert und ziemlich tragbar, aber der Monitor ist keines von beiden. Dies schränkt die Optionen für einige klinische Studien ein und bietet eine Begründung für zukünftige Innovationen.

Einleitung

Ammoniak ist ein Nebenprodukt der allgegenwärtigen Eiweißstoffwechsel ein. Ammoniak-Messung kann somit dazu beitragen, Ärzte beurteilen verschiedene Krankheitszustände und Wellness 2. Allerdings ist Ammoniak schwierig, genau zu messen, über Blut-oder Atem, denn es ist sehr reaktiv. Obwohl häufig verwendet werden, haben Bluttests zahlreiche Nachteile, einschließlich der grundlegenden Bedenken hinsichtlich Genauigkeit 3. Aber das große Problem mit Blut-Tests ist die Realität, dass sie immer nur episodisch gesammelt. Dies ist wichtig, da Ammoniak Physiologie, ähnlich wie Blutzucker und viele andere Stoffwechselprozesse, sind fließend und....

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Protokoll

1. Vorbereitung der Instrumente

  1. Schalten Sie die externe Stromversorgung des Ammoniak optische Sensorplattform, Laser-Diode-Controller, einem speziell angefertigten Steuerelektronik (CEU), der Atem Sampler, Luftpumpe, und Laptop.
  2. Überprüfen Sie, dass sowohl die Abgas-und Kühlventilatoren der Ammoniaksensor in Betrieb sind. Hinweis: eine in der Rückseite des Sensors befindet, wird die zweite innerhalb des Sensors, die leicht zugänglich ist, gefunden.
  3. Sicherstellen, dass die akustischen Erfassungsmodul und das Nadelventil Temperatur bei 38,0 ° C, indem die Digitalanzeige auf der Seite der Ammoniaksensor Kasten. Warten Sie etwa 35 Minuten ....

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Ergebnisse

Themen zu erwarten, dass eine Vielzahl von Basis Atem Ammoniak-Werte zu erzeugen. Gesunde Personen können den Tag mit einem Hauch von Ammoniak Messung 100-1000 ppb beginnen. Spülen Sie den Mund mit jeder Flüssigkeit sofort ändert sich die Menge an nachweisbarem Atem Ammoniak. Neutrale und saure Flüssigkeiten in der Regel um mehr als die Hälfte reduziert die Menge der beobachtbaren Ammoniak. Diese Niveaus dann zum Ausgangswert zurück, wie die Auswirkungen der Spülung nachlässt. Die Auswirkungen von Wasser scheinen innerh.......

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Diskussion

Die Vorteile einer nicht-invasives Verfahren zum Aufspüren von Spuren Metaboliten in Echtzeit auf der Hand. Doch der Bereich der Atem Forschung hat gekämpft, um dieses Potenzial zu erfüllen. Atem-Messung ist ein dynamischer Prozess anfällig für viele Störfaktoren. Unser Ansatz hat wichtige Stärken: nämlich die Empfindlichkeit und Geschwindigkeit der Reis QEPAS basierend Ammoniak-Monitor auf den Atem-Sampler gekoppelt haben uns ermöglicht, zu bewerten und zu identifizieren Atem Sammlung relevante Faktoren, um eine genaue.......

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Offenlegungen

Dr. Risby ist als Berater für Loccioni Humancare, den Hersteller des Atemprobenehmers, tätig.

Danksagungen

Die Autoren danken für die finanzielle Unterstützung von einem National Science Foundation (NSF) die EWG-0540832 mit dem Titel "Mid-Infrared Technologies für Gesundheit und Umwelt (Mirthe)"

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Rice Ammoniak Monitor SystemN/AN/ANicht für den gewerblichen Kauf verfügbar
Loccioni Breath SamplerLoccioni HumancareN/ASingle Breath Version
Einweg-MundstückWestPrime HealthcareG011-200Hersteller ist AlcoQuant
LaptopLenovoN/AAltes Modell, das vom Hersteller nicht mehr verkauft
wird Säure SpülenN/AN/AHaushaltssäurehaltiges Getränk (Kaffee, Erfrischungsgetränke, Zitrussäfte usw.)
Base RinseN/AN/AWasser gemischt mit einer ungenauen Menge Natriumbikarbonat (Arm & Hammer Backpulver)
Neutral SpülungN/AN/AWasser

Referenzen

  1. Adeva, M. M., Souto, G., Blanco, N., Donapetry, C. Ammonium metabolism in humans. Metabolism: clinical and experimental. 61 (11), 1495-1511 (2012).
  2. Auron, A., Brophy, P. D. Hyperammonemia in review: pathophysiology, diagnosis, and treatment. Pediatric nephrology.

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Nachdrucke und Genehmigungen

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