Summary
우리는 대규모 무작위 대조 시험 동안 인도 현장 현장에서 공기 및 생물학적 샘플링 프로세스 전반에 걸쳐 사용되는 일관되고 고품질의 절차를 자세히 설명합니다. 농촌 지역의 노출 평가에 적합한 혁신적인 기술의 적용 감독에서 얻은 통찰력은 보다 신뢰할 수 있는 결과와 함께 더 나은 현장 데이터 수집 관행을 가능하게 합니다.
Abstract
여기에서 우리는 인도 타밀 나두의 자원이 제한된 환경에서 두 개의 다른 연구 사이트에서 가정 대기 오염(HAP)에 대한 개인 노출에 대한 인구 수준 데이터를 수집하기 위한 표준 절차의 시각적 표현을 제시합니다. 미립자 물질 PM 2.5 (공기 역학적 직경에서2.5 미크론보다 작은 입자), 일산화탄소 (CO) 및 블랙 카본 (BC)은 임산부 (M), 기타 성인 여성 (OAW) 및 어린이 (C)에서 4 년 동안 다양한 시간에 측정되었습니다. 또한 데이터 로깅 온도계를 사용한 스토브 사용 모니터링(SUM)과 대기 오염의 주변 측정이 수행되었습니다. 또한, 현장 현장에서 연구 참가자로부터 생물학적 샘플(소변 및 건조 혈반[DBS])을 수집할 수 있는 타당성이 성공적으로 입증되었습니다. 이 연구와 이전 연구의 결과를 바탕으로 여기에 사용된 방법은 데이터 품질을 향상시키고 자원이 제한된 상황에서 가정용 대기 오염 및 생물학적 샘플 수집 문제를 방지했습니다. 확립 된 절차는 인도 및 기타 저소득 및 중간 소득 국가 (LMIC)에서 유사한 대기 오염 및 건강 연구를 수행하는 연구자에게 귀중한 교육 도구 및 자원이 될 수 있습니다.
Introduction
전 세계적으로 주로 고체 연료 조리로 인한 가정용 대기 오염(HAP)에 대한 노출은 이환율과 사망률의 주요 원인입니다 1,2,3. 고체 연료 (목재, 배설물, 농작물 잔류 물 및 석탄과 같은 바이오 매스)를 사용한 조리 및 난방은 저소득 및 중간 소득 국가 (LMIC)에서 널리 퍼져있어 다양한 건강, 환경 및 경제적 문제를 제기합니다. PM 2.5는 실내와 실외 모두에서 발생하는 '침묵의 살인자'입니다 4,5. 인도의 실내 공기질은 종종 외부 공기질보다 상당히 나빠서 주요 환경 건강 위험으로 간주될 만큼 충분히 주목을 받고 있습니다4. 측정 기반 정량적 노출 데이터의 부족은 HAP 6,7과 관련된 글로벌 질병 부담(GBD) 평가를 방해했습니다.
현재 연구에서는 HAP 노출의 측정이 복잡하고 연료 유형, 스토브 유형 및 많은 깨끗하고 깨끗하지 않은 스토브의 혼합 사용("스토브 스태킹"으로 알려진 현상)을 포함한 여러 요인에 따라 달라진다는 사실을 종종 무시합니다. 연료에 노출되는 다른 요인으로는 연료 소비량, 주방 환기량, 조리용 스토브 근처에서 보낸 시간, 연령, 성별등이 있다 8. HAP에 대한 노출의 가장 널리 측정되고 틀림없이 가장 좋은 지표는 PM2.5입니다. 그러나 저렴하고 사용자 친화적이며 신뢰할 수 있는 기기가 없기 때문에 미세먼지(PM2.5)를 측정하는 것이 특히 어려웠습니다.
다양한 연구에서 다양한 방법 8,9,10,11,12을 사용하여 단일 또는 다중 대기 오염 물질의 수준을 측정했다고보고했습니다. 최근 몇 년 동안 실내 및 주변 환경에서 이러한 오염 물질을 측정할 수 있는 비교적 저렴한 센서가 등장하고 있습니다. 그러나 이러한 모든 센서가 유지보수 비용, 배포 문제, 기존 측정 방법과의 비교 가능성, 참조 방법에 대해 이러한 센서를 검증하기 위한 제한된 인적 자원, 정기적인 데이터 품질 검사의 어려움(클라우드를 통해), 분산된 문제 해결 시설이 제한적이거나 없음 등 다양한 이유로 현장 작업에 적합한 것은 아닙니다. 이러한 유형의 측정을 사용한 많은 연구에서는 노출에 대한 프록시로 사용하거나 시간 활동 평가 8,9,12,13,14를 사용하여 환경 측정과 노출 재구성을 결합했습니다.
공간과 시간을 통해 개인이 모니터를 수행하거나 개인이 수행하는 개인 모니터링은 '진정한' 총 노출을 더 잘 포착할 수 있습니다. 개인 노출을 측정하는 연구는 종종 과학 원고 9,12,13,14,15에 대한 보충 자료에서 정확한 프로토콜을 간략하게 전달합니다. 이 연구에서 자세히 설명된 기술이 샘플링 방법론에 대한 확고한 일반적인 감각을 제공하지만, 현장 데이터 수집 단계(12,16)의 세부 사항이 없는 경우가 많습니다.
오염 물질 농도 외에도 수많은 추가 특성이 이러한 거주지에서 모니터링 될 수 있습니다. 가정용 에너지 기기의 사용 시간과 강도를 평가하는 방법인 스토브 사용 모니터링은 최근의 많은 영향 및 노출 평가의 주요 부분입니다(16,17,18,19). 이러한 모니터의 대부분은 조리용 스토브의 연소 지점 또는 그 근처의 온도를 측정하는 데 중점을 둡니다. 열전대와 서미스터가 사용되지만 스토브 사용 패턴의 가변성을 포착하기 위해 쿡스토브에 가장 잘 장착하는 방법을 포함하여 모니터에 대한 작동 프로토콜이 부족합니다.
유사하게, 생물모니터링은 환경적 노출을 평가하기 위한 효과적인 도구이지만, 몇 가지 요인이 최적의 생물학적 매트릭스(20)의 선택에 영향을 미친다. 이상적인 상황에서 샘플 수집은 비침습적이거나 최소 침습적이어야 합니다. 사용되는 방법은 취급 용이성, 비제한적인 운송 및 보관, 제안된 바이오마커와 생물학적 매트릭스 간의 양호한 일치, 상대적으로 저렴한 비용 및 윤리적 문제가 없음을 보장해야 합니다.
소변 샘플 수집은 생물 모니터링에 몇 가지 주요 이점이 있습니다. 다른 시료 채취 기법과 마찬가지로 다양한 방법이 있습니다. 24시간 공뇨 소변을 수집하는 것은 참가자에게 번거로울 수 있으며, 이로 인해 샘플 수집20,21을 준수하지 않을 수 있습니다. 이러한 경우 스팟 샘플, 첫 번째 아침 보이드 또는 기타 '편리한' 샘플링이 권장됩니다. 수집된 소변의 양은 스팟 샘플을 수집할 때 주요 단점이 될 수 있으며, 이는 내인성 및 외인성 화학 물질의 농도에 변동을 초래할 수 있습니다. 이 경우, 소변 크레아티닌 농도를 이용한 조절은 희석 교정을 위해 일반적으로 사용되는 방법이다22.
일반적으로 수집되는 또 다른 생물 표본은 정맥혈입니다. 정맥혈 샘플은 종종 생체 모니터링을 위해 얻기가 어렵습니다. 침입적이고 두려움을 유발하며 적절한 샘플 취급, 보관 및 운송이 필요합니다. 건조 혈반(DBS)을 이용한 대안적 접근법은 생물 모니터링을 위해 성인과 어린이의 샘플을 채취하는 데 유용할 수 있다23.
현장 방법에 대한 간단한 설명과 품질이 보장된 샘플의 현장 데이터 수집의 진정한 복잡성을 반영하는 모니터 사용 및 배포에 대한 상세하고 복제 가능한 지침의 게시 사이에는 상당한 문헌 격차가 존재합니다24,25. 일부 연구에서는 대기 오염 물질(실내 및 주변)을 측정하고 스토브 사용을 모니터링하기 위한 표준 운영 절차(SOP)를 설명했습니다.
그러나, 현장 측정, 실험실 지원, 모니터링 장비 및 샘플의 운송의 이면에 있는 필수 단계는 매우 드물게 설명된다 8,11,25. 고자원 및 저자원 환경 모두에서 현장 기반 모니터링의 문제점과 한계는 비디오를 통해 적절하게 캡처될 수 있으며, 이는 서면 운영 절차를 보완하고 장치와 샘플링 및 분석 기술이 수행되는 방식을 보여주는 보다 직접적인 방법을 제공할 수 있습니다.
HAPIN(Household Air Pollution Intervention Network) 무작위 대조 시험에서 우리는 비디오 및 서면 프로토콜을 사용하여 스토브 사용 모니터링 및 생물 표본 수집을 위한 세 가지 오염 물질(PM2.5, CO 및 BC)을 측정하는 절차를 설명했습니다. HAPIN은 4개의 연구 사이트(페루, 르완다, 과테말라 및 인도)에서 여러 시점에 걸쳐 수집된 샘플의 데이터 품질을 최대화하기 위해 SOP를 엄격하게 준수해야 하는 조화 프로토콜을 사용하는 것을 포함합니다.
연구 설계, 부지 선정 및 모집 기준은 앞서설명했다 24,26. HAPIN 시험은 4개국에서 수행되었습니다. Clasen et al. 연구 설정을 자세히설명했다 26. 각 연구 사이트는 임신 800주에서 400주 사이의 임산부인 18세에서 35세 사이의 임산부와 함께 9가구(중재 400가구 및 대조군 20가구)를 모집했으며 집에서 요리하기 위해 바이오매스를 사용하고 비흡연자입니다. 이 가구의 하위 집합(국가당 ~120명)에서 다른 성인 여성도 이 연구에 등록했습니다.
모집 후 총 8 번의 방문이 이루어졌습니다. 첫 번째는 기준선(BL)에서 무작위 배정 전에 발생했습니다. 다음 7개는 출생 전(임신 24-28주[P1], 임신 32-36주[P2]), 출생 시(B0), 출생 후(3개월[B1], 6개월[B2], 9개월[B3], 12개월[B4]). M의 경우 3개의 평가(BL, P1, P2), OAW의 경우 6개의 평가(BL, P1, P2, B1, B2, B4), C의 경우 4개의 평가(B0, B1, B2, B4)가 수행되었습니다. B0에서는 바이오마커 및 건강 평가가 수행된 반면 B3 방문에서는 건강 평가만 수행되었습니다.
4개국 모두 동일한 프로토콜을 따랐습니다. 이 원고에서는 인도에서 따랐던 단계를 설명합니다. 이 연구는 타밀 나두의 두 곳인 칼라쿠리치(KK)와 나가파티남(NP)에서 수행되었습니다. 이 사이트는 인도 첸나이에 있는 Sri Ramachandra Institute of Higher Education and Research(SRIHER)의 환경 보건 공학과의 핵심 연구 시설에서 250km에서 500km 사이에 있습니다. 현장 데이터 수집 프로토콜의 복잡성으로 인해 다양한 수준의 기술과 배경을 가진 많은 인력을 배치해야 합니다.
우리는 임산부(M), 기타/노인 여성(OAW) 및 어린이(C)의 미세 환경 및 개인 노출 샘플을 미세 입자상 물질, 일산화탄소(CO) 및 블랙 카본(BC)으로 추정하는 단계와 관련된 단계를 서면 및 시각적으로 보여줍니다. (1) 기준 등급 모니터 및 저비용 센서로 주변 공기질 모니터링, (2) 기존 및 액화 석유 가스 스토브에 대한 장기 스토브 사용 모니터링, (3) 생물학적 샘플 수집(소변 및 DBS)을 위한 현장 프로토콜도 제공됩니다. 여기에는 환경 및 생물학적 샘플을 운송, 저장 및 보관하는 방법이 포함됩니다.
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Protocol
Sri Ramachandra Institute of Higher Education and Research의 기관 윤리 위원회(IEC-N1/16/JUL/54/49), Emory University Institutional Review Board(00089799) 및 Indian Council of Medical Research-Health Ministry Screening Committee(5/8/4-30/(Env)/ Indo-US/2016-NCD-I)는 HAPIN 시험을 승인했습니다. HAPIN 시험은 clinicaltrials.gov 에 NCT02944682로 식별됩니다. 참여하기 전에 연구 참가자로부터 서면 동의서를 수집했으며 윤리적 지침에 따라 연구를 수행했습니다.
참고: 샘플링 및 데이터 수집 중에 관리되는 사례 보고서 양식(CRF)은 Emory University에 저장된 RedCap 데이터베이스에서 사용할 수 있으며 요청 시 독자에게 제공할 수 있는 모든 공동 작업자 간의 데이터 공유 계약에 따라 유지 관리됩니다.
1. 기구 및 재료
- 대기 오염 모니터링을 위해 다음 기기를 사용하십시오: 필터 계량용 마이크로 저울, 미세 환경/개인 샘플링용 PM 2.5용 Enhanced Children's MicroPEM(ECM), 블랙 카본(BC) 측정을 위한 광학 투과계, CO 및 Bluetooth 기반 비콘용 데이터 로거, PM 2.5의 간접 측정을 위한 비콘 로거(각 방문 시-BL, P1, P2, B1, B2 및 B4), 주변 PM2.5용 중량 및 비탁 모니터 결합 스토브 사용을 모니터링하기 위한 측정 및 온도 로거.
- 생체 모니터링을 위해 다음 기기를 사용하십시오: 생물 표본 배송용 냉각기 및 백신 백, 단백질 세이버 카드, 습도 표시기 카드, 성인용 란셋, 유아용 안전 란셋 및 모세관(40μL).
2. 필터 컨디셔닝 및 계량
- 깨끗하고 가루가 없는 장갑을 사용하여 필터를 다루십시오. 라이트박스를 사용하여 필터(2μm 기공 크기, 직경 15 및 47mm)에 손상이 있는지 확인하고 점검된 필터를 에어컨이 설치된 방(19-23°C 및 35%-45% 상대 습도[RH])의 깨끗한 필터 키퍼에 24시간 동안 두십시오.
- 깨끗한 호일을 책상 위에 놓고 마이크로 저울을 켭니다. 배율 단위를 밀리그램(0.001mg)으로 설정하고 내부 보정을 따릅니다.
- 데이터 입력 시트에 날짜/시간, 기술자 이름, RH, 온도, 필터 로트 번호, 필터 크기 및 필터 ID를 기록합니다.
- 컨디셔닝 필터를 가지고 10초 동안 탈이온화합니다. 필터를 계량 트레이에 조심스럽게 놓고 CRF에 "중량 1"로 중량을 기록합니다(보충 그림 1).
- 필터를 제거하고 페트리 접시/필터 키퍼에 넣고 저울이 0이 될 때까지 기다렸다가 다음 필터의 무게를 잰다.
- 2.4단계와 2.5단계를 반복하고 CRF에 "가중치 2"로 입력합니다.
3. 미세 환경/개인 공기 샘플링
알림: 미세 환경/개인 공기 샘플링과 관련된 기기 및 단계에 대한 자세한 개요는 보충 그림 2에 나와 있습니다.
- 개인 모니터링을 위해 기구를 조끼(그림 1 Ai)에 넣고 참가자에게 목욕 및 수면 중을 제외하고 24시간 동안 착용하도록 조언합니다.
- 목욕과 수면 중에 참가자들에게 현장 팀이 제공하는 맞춤형 금속 스탠드(그림 1Aii)에 조끼를 <1m 떨어진 곳에 놓도록 지시합니다.
- 미세 환경 모니터링의 경우 적절한 위치를 선택하고 금속 스탠드를 기기와 함께 배치합니다(그림 1C, D; 보충 표 1) 지상 1.5m, 가능하면 문과 창문에서 1m, 기본 쿡스토브의 연소 구역에서 1m 떨어진 곳(주방에 놓을 때).
- 모니터링 영역에서 5분 동안 연습을 수행하고 각 CRF에 모든 모니터링 기기(PM2.5, BC, CO, 시간 및 위치 모니터)의 START 및 END 시간을 기록합니다.
- 제거 당일 (2 일차, 24 시간 후)에기구를 모아서 알루미늄 호일로 싸서 현장 사무실로 운반 할 수 있도록 재 밀봉 가능한 덮개에 넣으십시오. 필터가 제거될 때까지 ECM 샘플러를 쿨러 박스에 넣습니다(콜드 체인을 유지하기 위해).
- PM2.5 측정
알림: 작은 크기(높이: 12cm, 너비: 6.7cm)와 무게(~150g)로 인해 이 응용 분야에 적합한 ECM을 사용하십시오. ECM은 0.3mm 폴리테트라플루오로에틸렌 필터 48이 포함된 카세트에 부착된 임팩터를 통해 공기를 흡입하여15L/min(최대 19,26,27시간 동안)의 비탁 및 중량 측정 샘플을 수집합니다.- 알코올 면봉(70% 이소프로필 알코올)을 사용하여 모든 ECM 부품(흡입구 헤드, 임팩터 부품, U자형 카세트 잠금 장치)을 청소하고 ECM 소프트웨어(예: MicroPEM 도킹 스테이션)를 사용하여 샘플러를 실행합니다.
- ECM의 입구 위에 교정 캡을 놓고 HEPA 필터가 있는 유량계를 교정 캡에 연결합니다.
- 보정 어셈블리를 설정한 후 시작 버튼을 누르고 안정화될 때까지 5분 동안 기다립니다. 유량(5L/min의 0.3% 이내)을 조정하고 CRF-H48에 기록합니다.
- HEPA 필터를 ECM 입구에 직접 연결하고 값이 0.0이 될 때까지 nephelometer 오프셋을 조정하고 CRF-H48에 판독값을 기록합니다.
- 프로그램을 24시간 동안 설정하고 교정 값 제출 버튼을 누릅니다. 이제 ECM을 샘플링할 준비가 되었습니다.
- 샘플링 후amples, s를 방치amples를 실온에서 최소 20분 동안 유지하고 샘플링 후 유속을 CRF-H48에 기록합니다. 파일 이름 규칙을 사용하여 ECM 데이터를 다운로드하고 저장합니다.
- 필터를 제거하고 필터 키퍼에 넣은 다음 -20 °C에서 보관하십시오.
- 블랙 카본(BC) 측정
- 투과계를 사용하여 880nm 파장 19,26,27에서 필터를 통한 광 감쇠를 측정합니다.
- 스위치를 켜고 15분 동안 안정화합니다. 올바른 크기의 카트리지(예: 15mm 및 47mm 카트리지)를 블랭크 및 샘플 BC 기기의 슬롯에서 모두 사용할 수 있는지 확인합니다.
- 할당된 ID를 사용하여 중립 밀도(ND) 및 빈 필터에서 스캔을 수행합니다(보충 그림 3 및 보충 표 2).
- 블랭크 필터를 스캔한 후 랩 블랭크를 s에 넣습니다.ample 디퓨저 위의 카트리지 슬롯을 선택하고 기기 슬롯의 위치 2에 삽입합니다.
- 랩 블랭크를 제거하고 테스트 필터 및 샘플 필터로 스캔을 계속합니다.
- 필터 스캔을 완료한 후 필터를 제거하고 페트리 접시/필터 키퍼에게 반환합니다. 스캔한 데이터를 선택하고 수락(Accept ) 버튼을 클릭한 다음 데이터 저장(Save the data)을 클릭합니다.
- 일산화탄소(CO) 측정
참고: CO 기기는 작고(큰 펜 크기) ~32,000포인트 동안 연속적으로 기록할 수 있으며 범위는 0-1,000ppm이며 다양한 기타 모니터링 노력에서 노출 및 HAP를 평가하는 데 사용되었습니다 19,26,27.- 소프트웨어를 사용하여 1분 동안 CO 데이터 로거를 시작하고 설정합니다. 화면에 'CO 로거가 성공적으로 구성되었습니다'라는 메시지가 표시됩니다. 계측기는 샘플링할 준비가 되었습니다.
- sampling, 소프트웨어를 사용하여 CO 로거를 열고 중지를 눌러 USB 데이터 로거를 중지 하고 다운로드 후 데이터를 저장합니다.
- CO 로거 보정
- CO 로거를 1분 s로 설정amp링 속도를 높이고 센서의 입구 통풍구가 보정 상자의 공기 흡입구 포트를 향하도록 하여 보정 상자에 넣습니다.
- 5분 동안 0등급 공기 또는 실내 공기의 유량을 2L/min으로 설정합니다. 시작 및 종료 시간을 기록해 둡니다. 공기 흐름을 1L/min으로 줄입니다. 다시 시작 시간과 종료 시간을 기록해 둡니다.
- 스팬 가스(0등급 공기에서 CO 표준 50-150ppm)로 절차를 반복한 다음 이전 단계에서 설명한 대로 제로 등급 공기를 사용합니다.
- 보정된 데이터를 특정 폴더에 다운로드합니다. 교정 데이터 열기 file CO 로거 모니터의 데이터를 CRF-H47에 입력합니다.
- 시간 및 위치 로거(TLL)
알림: 두 가지 유형의 Bluetooth 기기를 사용하여 어린이의 시간과 위치를 모니터링하십시오. 그림 1Aiii와 같이 ECM 근처에 있는 로거와 어머니의 샘플링 조끼에 연결된 두 개의 동전 크기의 시간 및 위치 모니터(TLM)가 포함된 조끼를 어린이에게 착용하게 합니다. 해당 위치에서 보낸 시간 동안 해당 영역 농도를 통합하여 아동의 노출을 계산합니다 19,26,27.- 보조 배터리를 충전하고 연결하여 로거가 작동하는지 확인하십시오.
- 시간 및 위치 모니터(TLM)
- CR2032 배터리를 모니터에 삽입합니다(배터리 전원이 충분하면 표시등이 몇 번 깜박여야 함).
- 'O' 모델 TLM의 경우 소프트 커버를 누르면 딸깍 소리가 들리고 녹색 표시등이 깜박여 TLM이 현재 'ON' 상태이고 신호를 전송하고 있음을 나타냅니다. 'EM' 모델 TLM의 경우 소프트 커버를 눌러 첫 번째 모드를 켭니다(표시등이 녹색으로 깜박여야 함). 다시 누르면 중간 모드로 들어갑니다(표시등이 다시 녹색으로 깜박여야 함).
- sampling, 로거의 SD 카드에 나타나는 '부팅' 드라이브에서 데이터를 다운로드합니다. 지정된 'TLL' 폴더에서 파일을 복사하여 저장합니다.
4. 스토브 사용 모니터링
- 설문 조사 및 객관적인 센서 기반 측정의 배포를 통해 스토브 사용 패턴에 대한 세부 정보를 수집합니다. LPG 및 바이오매스 스토브18,19,28 모두에 온도 로거를 배치합니다. 중앙 실험실, 현장 실험실 및 현장 활동에서 데이터 수집의 스토브 사용 모니터링과 관련된 기기 및 단계에 대한 자세한 개요는 보충 그림 4에 나와 있습니다.
- 보충 그림 5와 같이 쿡스토브의 번거로운 영역 근처에 열전대 프로브를 놓고 Dots를 설치합니다.
- Geocene 앱을 열고 임무 이름, 샘플링 간격, 세대 ID, 스토브 유형, 무작위 세부 정보, 캠페인, 태그 및 메모를 입력합니다. 새 임무 시작을 누릅니다. CRF-H40에 설치 세부 정보를 기록합니다.
- 2주마다 앱을 사용하여 데이터를 다운로드하고 Bluetooth를 통해 Dot에서 클라우드 서버로 전송합니다. CRF-H40에 정보를 기록합니다.
5. 주변 모니터링
알림: 주변 PM 2.5 기기는 실시간 공기 중 PM 2.5를 기록하고 중량 측정 평가를 위해 PM2.5를 수집할 수 있는 19,26,29mm 필터가 내장되어 있습니다. 중앙 연구실, 현장 연구실 및 현장 활동에서 데이터 수집의 주변 모니터링과 관련된 계측 및 단계에 대한 자세한 개요는 보충 그림 6에 나와 있습니다.
- 기기 및 입구 배치에 대한 US EPA 지침30 을 따르십시오: a) 벽에서 >2m; b) 나무에서 >10m; c) 지상 2-7m; d) 도로에서 >2m 떨어져 있습니다.
- 주변 PM2.5 기기를 접지가 있는 콘크리트 플랫폼에 장착합니다. 주변 배경 공기 오염이 없는지 확인하고 샘플링 세부 정보를 CRF-H46에 입력합니다.
- 메뉴 옵션에서 샘플링 간격을 5분으로 설정합니다. 시작 시간을 기록하고 null 필터를 사용하여 유량 보정을 수행합니다. 6일 동안 실시간 데이터를 수집합니다.
- 중량 측정 샘플링 시작일에 실시간 데이터를 다운로드하여 저장합니다.
- 이전에 설치된 널 필터를 제거하고 실험실 티슈를 사용하여 필터 홀더를 청소합니다. 미리 칭량된 필터를 놓고 CRF-H46을 채웁니다.
- 24시간 후 샘플러를 중지하고 실시간 데이터를 다운로드합니다. CRF-H46에 샘플링 정보를 기록합니다. 필터를 제거하고 알루미늄 호일로 싸서 콜드 체인 운송 중에 다시 밀봉할 수 있는 백에 넣습니다.
6. 생물 모니터링
- 소변 샘플 수집, 처리 및 보관
참고: 미국 CDC 지침 19,31,32에 따라 참가자의 집에서 아침 공뇨 샘플 수집과 관련된 단계를 따르십시오. 임산부(BL, P1 및 P2 방문) 및 기타 성인 여성(BL, P1, P2, B1, B2 및 B4 방문)으로부터 소변 샘플을 수집합니다. 소아(B1, B2 및 B4 방문)에서 2일째에 각각의 CRF-B10을 투여합니다. 중앙 실험실, 현장 실험실 및 현장 활동에서 생물 모니터링과 관련된 단계에 대한 자세한 개요는 보충 그림 7에 나와 있습니다.- 소변 샘플 수집을 위해 1일째에 소변 수집 컵(M 및 OAW)을 제공합니다. 마찬가지로, 어머니에게 다음날 아침에 아이의 소변 샘플을 소변 주머니에 넣거나 컵에 직접 모아 백신 주머니에 보관하도록 지시하십시오.
- 현장 실험실에서 수집된 소변 샘플을 1-8 °C 사이에 보관하십시오. 분취하기 전에 소변 컵을 해동하십시오.
- 분취하려면 한 번에 하나의 소변 샘플을 처리하십시오. 시료 2mL를 흡인하고, 4 mL 극저온 2개, 10 mL 극저온 2개에 5 mL, 보관 튜브에 15 mL를 첨가하고, -20°C에서 보관한다.
- 필드 블랭크 샘플(물)에 대해 동일한 분취 절차를 따릅니다.
- DBS 수집, 건조 및 보관
참고: WHO 권장 사항33,34에 따라 임산부(BL, P1 및 P2 방문) 및 기타 성인 여성(BL, P1, P2, B1, B2 및 B4 방문)의 손가락 찌르기 및 어린이의 발뒤꿈치 찌르기 또는 손가락 찌르기(B0, B1, B2 및 B4 방문)를 통해 DBS를 수집하도록 조사관을 교육합니다. M 및 OAW에서 DBS를 수집하는 자세한 절차는 보충 파일의 Annexure-H에 나와 있습니다.- 어린이의 경우 적절한 란셋을 사용하여 WHO 지침에 따라 발뒤꿈치 찌르기 DBS를 수집합니다.
- 왼쪽 또는 오른쪽 발 뒤꿈치를 선택하고 알코올 면봉으로 천자 부위를 닦습니다.
- 란셋을 피부 천자 위치에서 수평 위치에 유지하고 찌릅니다. 찌른 후 멸균 면봉으로 첫 번째 혈액 한 방울을 닦아냅니다.
- 모세관을 혈액층의 천자 부위 근처에 놓고 모세관 작용을 통해 혈액이 관으로 흐르도록 합니다.
- 모세관에 충분한 혈액량을 채운 후 즉시 단백질 세이버 카드의 원 안에 혈액을 바르십시오.
- 시편을 실온에서 수평 방향으로 자연 건조(하룻밤)합니다.
- 핏자국이 짙은 갈색이고 빨간색 부분이 보이지 않는지 확인하십시오.
- 건조 후 DBS 카드를 습도 표시기 카드와 함께 건조제(최소 2봉지)가 들어 있는 재밀봉 가능한 생물 표본 백에 넣고 -20°C에서 보관합니다.
7. 샘플링된 필터의 관리 연속성(COC)
- 자세한 단계는 보충 파일을 참조하십시오. 필터 컨디셔닝을 설명하는 단계는 부록 A에, 미세 환경/개인 공기 샘플링은 부록 B에, BC 측정은 부록 C에, CO 측정은 부록 D에, 시간 및 위치 모니터링은 부록 E에, 스토브 사용 모니터링은 부록 F에, 주변 모니터링은 부록 G에, 생물 모니터링은 부록 H에, 샘플 운송은 부록 I에 설명되어 있습니다 . 사용된 CRF 목록은 보충 표 3에 나와 있습니다.
알림: 그림 2A 는 샘플링 후 수집된 ECM을 보여줍니다.amp알루미늄 호일로 싸서 포장합니다. 포장된 필터는 별도의 생물 표본 백에 포장되고 사전 냉동 겔 팩이 들어 있는 백신 백에 넣었습니다. 샘플링된 필터는 현장 실험실로 이송되었습니다(그림 2B). 그림 2C에서 볼 수 있듯이 현장 현장에서 이송된 필터는 현장 실험실의 급속 냉동고(- 20°C)에 보관하고 중앙 실험실로 이송될 때까지 방해받지 않고 보관했습니다. 15일에서 30일마다 샘플을 육로로 중앙 실험실로 운송했습니다. 샘플링된 필터는 COC가 포함된 드라이아이스와 젤 팩에 포장되었습니다. 현장 사무소에서 샘플을 받으면 샘플을 COC와 교차 확인하고 냉동고(-20°C)에 보관했습니다.
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Representative Results
미세 환경/개인 공기 샘플링 방법론:
그림 1ai 는 24시간 샘플링 기간 동안 맞춤형 조끼를 입은 임산부를 보여줍니다. 조끼에는 ECM, CO 로거, 보조 배터리가 있는 시간 및 위치 로거가 포함됩니다. 참가자들은 목욕과 수면을 제외하고 샘플링 기간 내내 조끼를 착용했습니다. 수면 주변에 조끼를 걸기 위해 제공된 스탠드는 그림 1Aii에 나와 있습니다.
그림 1Bi는 샘플링 전 및 사후 기간 동안 ECM 샘플러의 세척을 보여주고 그림 1Bii는 현장 실험실에서 ECM의 보정을 보여줍니다. 샘플링 전에 유량을 확인하고 샘플링 런타임을 설정했으며 샘플링 후 기간에 편차를 확인했습니다.
그림 1C는 영역 모니터링을 위해 주방(지면에서 1.5m 높이)의 기기 배치(ECM, CO 로거 및 TLL)를 보여줍니다. 기구는 조리원에서 1m 떨어진 곳에 배치 및 설치되었습니다. 창문이나 문이 소스 근처에 있을 때 기기는 이 개구부에서 1m 떨어진 곳에 설치되었습니다. 그림 1D는 각 참가자의 집 실외에 설치된(지면에서 1.5m 높이) 보조 배터리와 연결된 기기(ECM, CO 로거 및 TLL)를 보여줍니다. 이러한 방법론에 따른 미세 환경 및 개인 PM2.5의 결과는 이미 발표되었습니다 24,35,36.
1년 동안의 CO 로거 교정 데이터는 보충 그림 8 과 같이 낮은 오작동을 보여주었습니다(원으로 표시된 범례는 0-50ppm의 교정 범위를 넘어서는 CO 데이터 로거 판독값을 나타냄)35. 필터 로딩을 위한 BC 측정의 블랭크와 샘플 슬롯의 차이에 대한 자세한 내용은 보충 자료(부록 C)에 나와 있습니다.
그림 1Ei 는 사전 칭량 공정 전에 손상된 필터를 보여줍니다. 손상되거나 삭제된 필터는 유효하지 않은 것으로 플래그가 지정됩니다. 필터는 공기 모니터링 장비에 로드하기 전에 현장 실험실에서 다시 검사되었습니다. 유사하게, 샘플링된 필터는 그림 1Eii에 주어진 바와 같이 구멍, 찢어짐, 늘어나기 또는 탈선과 같은 손상에 대해 검사되었습니다. 그러한 손상이 존재하면 무게를 측정했지만 후속 분석에는 유효하지 않은 것으로 간주되었습니다. 각 샘플에 대한 PM2.5 질량은 중앙값 필드 블랭크 질량에서 샘플 질량을 뺀 것입니다. 최종 PM2.5 농도는 블랭크 보정 필터 질량을 측정 간격 동안 펌프에 의해 샘플링된 공기의 양으로 나누어 추정되었습니다. 유효한 PM2.5 및 CO 샘플링에 대한 도출된 임계값 기준은 표 1에 나와 있습니다. 임계값 기준 내의 데이터는 유효한 것으로 간주되어 분석에 사용됩니다.
스토브 사용 모니터링
그림 3A는 처음에는 얼음 위에서 수행한 다음 표준 온도 모니터를 사용하여 온수에서 수행된 온도 로거의 보정을 보여줍니다. 그림 3Bi는 스토브를 사용할 때 유효한 것으로 간주되고 특징적인 피크 색상(주황색)으로 식별되는 피크의 규칙적인 패턴을 보여줍니다. 도 3B에 나타난 바와 같이, (ii) 프로브 문제(고온 기록 및 온도 범위를 넘어서는 측정), (iii) 기술적 오류(음수 값을 갖는 기준선 이동), 및 (iv) 열전대 문제와 같은 피크의 불규칙한 패턴은 유효하지 않은 샘플링(온도 측정 기록 없음, 음수 값과 함께 기준선 이동)으로 특성화되었다. 다른 쿡스토브에 설치된 온도 로거는 보충 그림 5에 나와 있습니다. 이 방법론에 따른 스토브 사용 모니터링 결과는 이미 18,19,36에 게시되었습니다.
주변 공기 샘플링
미국 EPA 지침(https://www.epa.gov/environmental-topics/air-topics)에 따라 앰비언트 샘플러는 각 대표적인 HAPIN-India 사이트에서 선택된 가구 중 하나의 상단에 설치되었습니다(그림 4A). 샘플링 장소는 보안, 전기 가용성 및 참가자가 모니터를 호스팅하려는 의지에 따라 선택되었습니다. 사이트는 참가자 클러스터와 관련하여 중앙 영역에 있도록 선택되었습니다. 주변 샘플은 현장 현장에서 현장 실험실, 중앙 실험실로 포장 및 배송하는 유사한 절차를 따랐습니다. 케이블이 잘못된 커넥터에 꽂히는 것을 방지하려면 보충 그림 9에 제공된 고유한 핀 레이아웃으로 연결하십시오. 2018년에서 2020년 사이에 측정된 주변 모니터링(PM2.5) 결과는 그림 4B에 나와 있습니다. 또한, 다른 곳에서 이 방법을 사용한 주변 모니터링 결과는 이미 공개되어 있다29.
바이오 모니터링
도 5A 는 소변 분취 절차를 나타낸다. 현장 검체를 백신 쿨러 백에 보관하고 현장 실험실로 이송하여 분주하여 냉동고(-20°C)에 보관했습니다. 그림 5B 는 샘플 수집, 운송 및 현장 보관 COC를 요약한 것입니다.
도 5C 는 DBSs를 도시한다; 5Ci 는 건조 전 유효 스팟을 나타내고, 5Cii 는 건조 후 유효 스팟을 나타낸다. 표 2 는 HAPIN 참가자(M, OAW, C) 간의 후속 방문에서 유효한 DBS 수집 패턴을 요약한 것입니다. 3회 방문에 대해 산모로부터 유효한 DBS를 수집하는 성공률은 100%(BL), 93%(P1) 및 83%(P2)입니다. 유사하게, OAW의 경우 DBS 수집의 성공은 처음 세 번(BL-P2) 방문에서 일관되었지만(100%-72%) 팬데믹 기간과 허리케인 Gaja(2018) 동안 B1에서 B4로 감소(45%-35%)했습니다. 소아에서 DBS 수집의 성공률은 출생 시 72.09%(B0), B1에서 64%, B2에서 62%, B4에서 45%였습니다.
그림 5D 는 드라이아이스가 포함된 저온 유통망이 시료 무결성을 유지한다는 것을 강조합니다. 매달 생물학적 샘플을 별도의 단열 상자에 드라이 아이스로 포장하고 온도 및 상대 습도 (RH) 로거와 함께 배송했습니다. 현장 실험실과 중앙 실험실 사이에서 측정된 소변 비중의 상관관계 분석은 도 5E에서 보는 바와 같이 양호한 일치를 보였다. 다환 방향족 탄화수소 대사산물의 소변 샘플에서 바이오모니터링 방법 교차 검증 결과는 샘플 무결성의 품질 보증(QA)/품질 관리(QC)를 보여줍니다21.
모든 샘플링 및 CRF 데이터는 SRIHER에서 Emory University의 서버로 안전하게 업로드되었습니다. 데이터 전송은 매일 발생하므로 데이터 손실 가능성이 줄어 듭니다. 데이터 수집에 사용되는 CRF 목록은 보충 표 3에 나와 있습니다. 현장 사이트에서 Emory 서버로의 데이터 수집 흐름은 보충 그림 10에 나와 있습니다.
그림 1: 개인 및 미시 환경 모니터링. (A) i) 공기 샘플링 도구(ECM, CO 로거 및 TLL)가 있는 조끼를 착용한 임산부; ii) 조끼가 있는 금속 스탠드; iii) TLM 장치가 있는 아동 조끼. (B) i) ECM 세척; ii) ECM 교정. (C) ECM, CO 로거 및 TLL을 사용한 주방 영역 모니터링. (D) ECEC, CO 로거 및 TLL을 사용한 실외 영역 모니터링. (E) i) 손상된 사전 계량 필터; ii) 손상된 샘플링 필터. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 필터의 관리 연속성 . (A) 알루미늄 호일로 감싼 필터가 있는 샘플링된 ECM. (B) 젤 팩이 들어 있는 백신 쿨러 백에 담아 참가자 가정에서 샘플링된 필터를 현장 실험실로 운송합니다. (C) 현장 실험실의 냉동고(-20°C)에 보관된 샘플 필터. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3 : 스토브 사용 모니터링 온도 로거. (A) Geocene Dot 온도 로거의 교정. (B) i) 스토브 사용 모니터링을 위한 유효한 피크 패턴; ii) 프로브 문제; iii) 기술적 오류; iv) 열전대 문제. (C) 스토브 사용 모니터링 온도 로거. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 주변 모니터링. (A) 현장 현장에 설치된 Ambient PM2.5 기기. (B) 주변 PM2.5 레벨 측정의 시계열 (2018-2020). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5. 생물 모니터링 - 샘플 수집, 처리 및 품질 관리. (A) 소변 분취. (B) 샘플 수집, 보관 및 운송을 위한 관리 연속성. (c) 건조된 혈반: i) 건조 전; ii) 건조 후. (D) 샘플 배송의 콜드 체인 보관. (E) 샘플 무결성의 QA/QC - 현장 및 중앙 실험실에서 측정된 소변 비중 데이터. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
표 1: PM2.5 및 CO 모니터의 유효한 샘플링 임계값 기준. 가속도계의 민감도로 인해 예상 범위를 벗어난 값에 플래그가 지정되었지만 분석에서 제외되지는 않았습니다. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 2: 연구 참가자 중 유효한 DBS 수집 요약. *허리케인(사이클론) 동안 DBS 수집이 감소했습니다. † COVID19 봉쇄 기간 동안 DBS 수집이 감소했습니다. ‡ COVID19 봉쇄 기간 동안 하락이 있었고 2021년 데이터는 DBS 수집에 포함되지 않습니다. 약어: M = 임산부; OAW = 기타 성인 여성; C = 자식. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 표 1: 미세 환경 모니터링을 위한 샘플러 설치 지침.
보충 표 2: 필터를 로드하기 위한 블랭크 슬롯과 샘플 슬롯의 차이. *디퓨저는 눈에 보이는 손상이 있거나 ~750-1,000 필터에 사용하는 경우에만 교체할 수 있습니다.
보충 표 3: 노출 및 바이오마커 샘플링에 관한 CRF 목록. CRF는 Emory University에 저장된 RedCap 데이터베이스에서 사용할 수 있으며 요청 시 독자에게 제공할 수 있는 모든 공동 작업자 간의 데이터 공유 계약에 따라 유지 관리됩니다.
보충 그림 1: 필터 칭량에 대한 데이터 입력 시트. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 2. 미세 환경 및 개인 공기 샘플링과 관련된 기기 및 단계. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 3: 카트리지 및 필터 슬롯. A: 빈 슬롯(위치 1); B: 카트리지에 블랭크 디퓨저와 블랭크 필터가 모두 포함된 블랭크 하단 카트리지; C: 블랭크 카트리지의 상단 부분; D: 샘플 슬롯(위치 2); E: 샘플 디퓨저가 있는 하단 샘플 카트리지; F: 샘플 카트리지의 상단 부분. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 4: 스토브 사용 모니터링과 관련된 도구 및 단계. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 5: 다른 쿡스토브에 설치된 도트. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 6: 주변 공기 모니터링과 관련된 기기 및 단계. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 7: 생물학적 샘플링과 관련된 도구 및 단계. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 8: 일산화탄소(CO) 데이터 로거의 요약 요약. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 9: E-샘플러 커넥터 레이아웃. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 10: 데이터 수집 및 처리. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 11: 백신 백의 사용. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
보충 그림 12: 펠리컨과 백신 백의 차이점. 두 개의 쿨러 백(펠리칸 대 백신)의 온도 성능은 평균 실내 온도 28.3 ± 0.6°C 및 RH 49.2% ± 3.6%에서 실험실에서 48시간 동안 CO 데이터 로거 모니터를 사용하여 테스트되었습니다. 초기 온도가 36.4°C인 소변 샘플(~60mL)을 두 개의 백에 넣고 보관실에서 48시간 동안 방해받지 않고 보관했습니다. 이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
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Discussion
우리는 다국적 HAPIN 시험19,24에서 가정 대기 오염에 대한 개인 노출에 대한 인구 수준 데이터를 수집하기 위한 표준 절차를 시연하고 시각적으로 표현했습니다. 여기에 설명된 현장 기반 환경 및 바이오마커 샘플링 방법은 특히 PM2.5 노출이 WHO 대기 질 가이드라인(AQG) 값(연간 평균 5μg/m 3 및 24시간 평균 15μg/m3)보다 몇 배 더 높은 자원 제한 환경의 취약 인구에서 적절하고 실현 가능합니다.37,38.
이 연구에 사용된 도구는 샘플링 기간이 다른 다른 연구에 배포되었습니다. Jack et al.에서 CO는 경량 CO 로거 모니터를 사용하여 6주마다 측정되었으며 PM2.5 측정(microPEM)은 임신한 참가자의 거의 절반에서 72시간 동안 함께 배치되었습니다9. 또 다른 연구에서는 초음파 개인용 에어로졸 샘플러(UPAS)로 평가한 주변 조정 개인 노출을 사용하여 PM2.5 노출에 대한 정량적 평가를 사용하여 HAP가 심장 건강에 미치는 전반적인 영향 추정치의 불확실성을 해결했습니다14.
HAPIN 시험 동안 따르고 여기에 설명된 절차는 다른 설정24,26에서 개인/미세 환경 HAP 모니터링에 대한 지침으로 사용할 수 있습니다. 현장 팀은 먼저 주방, 잠잘 때, 실외 가정 위치에 모니터를 배치할 수 있는 위치를 평가했습니다. 모니터를 배치하기에 이상적인 조건(지상 1.5m, 스토브 및 문과 창문에서 1m 떨어진 곳)이 없을 때 이상적인 샘플 위치에 인접한 적절한 장소를 선택했습니다(35). 이것은 수집 된 모든 샘플의 <2 %에서 비교적 드물게 발생했습니다. 스토브 사용 모니터로 사용되는 온도 로거에는 요리 및 물 난방과 같은 주방 활동 중 유출을 방지하기 위해 방수 덮개가 있습니다. 그러나 실외 스토브에 설치된 온도 로거는 몬순과 홍수 동안 손상되었습니다(그림 3C).
조끼 착용의 준수는 모니터를 제거한 날(2일차)에 현장 측량사에 의해 관찰되었습니다. 센서를 통해 평가된 규정 준수는 때때로 잘못된 것으로 나타났습니다. 경우에 따라 참가자는 모니터를 착용하고 있지만 가만히 앉아 있으므로 비준수로 플래그가 지정됩니다. 센서 기반 오분류에 대한 이러한 인식은 관찰력이 뛰어난 현장 작업자 덕분에 가능했습니다. 추가 확인으로 CRF에는 참가자가 보고한 규정 준수가 포함되어 있습니다.
컨디셔닝, 계량, 샘플링(사전 및 사후), 운송 및 현장 및 중앙 실험실에서의 보관 중 필터 취급은 모든 데이터 수집 단계에서 중요한 활동입니다. 24시간의 샘플링 후 개인용 모니터를 알루미늄 호일로 완전히 덮고 생물 표본 백에 넣어 콜드 체인 및 먼지가 없는 환경에서 운송했습니다. 현재 연구는 관리 연속성을 통해 참가자의 집에서 현장 실험실, 중앙 실험실까지 필터를 보존하는 절차를 시연했습니다.
생물학적 시료 수집 및 분석을 위해 현장에서 실험실로 운송하는 동안 보관 및 운송 중 필요한 온도 조건과의 편차가 거의 예측되지 않아 잘못된 결과가 발생할 수 있습니다. 다국적 설치에 사용된 쿨러백은 인도에서 너무 비쌌습니다. 인도의 다양한 국가 프로그램에 따라 백신 쿨러 백은 백신 운송에 널리 사용되었습니다. 이 백신 백은 쿨러 백보다 거의 30배 낮은 합리적인 비용으로 현지에서 구입했습니다(보충 그림 11). 대량 구매를 하기 전에 이러한 백신 쿨러 박스의 배송 온도를 쿨러 백과 비교하여 샘플 무결성을 보장했습니다(보충 그림 12). 자원이 제한된 환경에서는 생물학적 샘플을 수집하고 무결성을 유지하는 것이 어렵습니다. 참가자의 집에서 현장 실험실로 현지에서 사용 가능한 백신 백에 샘플을 운송하면 이 문제가 해결되었습니다.
DBS 수집은 손가락, 발뒤꿈치, 또는 귓불로부터 얻어진 모세혈관의 반점으로도 알려져 있다(39). 혈액 샘플 수집을 위해 DBS 카드를 사용하는 것은 상대적으로 통증이 없고 비침습적이며 비임상적이지만 훈련된 의료 인력을 통해 참가자의 집에서 수집할 수 있습니다. 여과지에 수집 된 혈액은 쉽게 건조되고 저장됩니다. 전혈 한 방울은 직경이 12.7 mm 인 디스크에서 약 50 μL를 차지합니다23. 약지는 일반적으로 성인이 선호하는 부위이며 치료 모니터링에서 일반적인 절차입니다. 성인 바이오마커 스크리닝을 위한 DBS 수집과 관련된 단계는 이전 연구에서 시각화되었지만 자원 제한 설정과 관련된 작업 및 미세 단계는 포착되지 않았습니다40,41. 이 연구는 우리가 아는 한 동일한 가구42의 M, OAW 및 C에서 DBS를 캡처한 최초의 연구 중 하나입니다. 시골 환경에서는 절차가 최소 침습적이지만 도전적입니다42. 유효한 DBS 수집에 대한 현장 측량사를 위한 빈번한 교육과 주로 사용하지 않는 손 선택, 팔의 이완 및 마사지, 약지 또는 중지를 선택하는 방법에 대한 기술적 설명은 유효한 DBS33을 수집하는 데 중요한 역할을 했습니다.
유사하게, 신생아의 경우, 발 뒤꿈치 찌르기를 통한 모세 혈관 샘플링은 체중 ~ 3-10kg (출생에서 6 개월까지)의 아기에 대해, 체중이 >10kg 인 아기의 추적 관찰 (6 개월 이상)에서 손가락 찌르기를 수행했다. WHO 지침에 따라 찌르기 위한 란셋의 선택과 위치(발뒤꿈치와 평행한 90° 각도로 천공)는 충분한 혈류, DBS의 성공적인 수집 및 약간 더 짧은 추정 깊이33,34를 얻는 데 중요한 역할을 했습니다. 란셋의 칼날 길이는 제조업체에 따라 다릅니다(예: 신생아의 경우 0.85-2mm). 미숙아의 경우 발뒤꿈치 찌르기용 란셋(0.85mm x 1.75mm 깊이)과 손가락 찌르기용 란셋(1mm x 2.5mm 깊이)을 6개월에서 8세 사이의 아기에게 사용했습니다.
발뒤꿈치를 찌른 후, 혈액 반점에 응고 없이 샘플을 수집하고 단백질 보호기 카드에 스탬핑을 피하기 위해 PTS 모세관(Ref# 2866)을 사용하여 혈액을 채취했습니다. 우리의 예비 실험에 따르면 모세관을 아래쪽으로 배치하면 균일한 표면 장력으로 인해 방해 없이 즉시 혈액을 흡수하는 것으로 믿어집니다.
두 연구 사이트 모두에서 HAPIN 참가자로부터 유효한 DBS를 성공적으로 수집한 후, 단백질 세이버 카드에 수집된 샘플을 현장 실험실에서 실온(25°C)에서 밤새 건조시켰고, 단백질 세이버 카드에 곤충과 집파리가 없는지 확인했습니다. 건조 후(갈색, 도 5Cii), DBS 카드를 -20°C에서 보관하였다.
참가자의 집에서 DBS를 수집하는 동안 떨어뜨린 혈액은 12.7mm 스팟 내에 있었지만 실온에서 밤새 건조된 후 NP 부위에서 두 개의 개별 스팟이 합쳐졌습니다. NP 부위에서 관찰된 차이는 상대 습도가 더 높기 때문일 수 있으며, 여기서 수집된 유효한 DBS는 두 개의 개별 건조 혈액 반점이 융합됨에 따라 무효화되었습니다. 조화된 DBS 수집 절차에 따라 임상 바이오마커(산화 스트레스, 염증, 내피 기능 장애, 폐 손상)의 결과가 Emory University의 LEADER 실험실에서 맹검된 샘플에 대해 교차 검증되었으며 양호한 일치 것으로 나타났습니다(데이터는 표시되지 않음).
생물 표본 수집에는 안전 프로토콜을 확고히 준수해야 합니다. 팬데믹 기간(2019년 3월 24일부터 2019년 6월까지) 동안 지방 정부의 권고에 따라 추가 안전 프로토콜이 실행되었습니다. 연구 직원은 여행 중과 참가자 집에서 장갑, 안면 마스크, 고글 및 앞치마와 같은 개인 보호 장비(PPE)를 착용하도록 지시받았습니다. 현장 사무실에서 일하는 동안 실험실 코트는 필수였으며 현장 사무실에는 생물 표본을 처리하기 위한 생물 안전 캐비닛이 설치되었습니다. 모든 직원에게 손상된 PPE 사용 및 식별에 대한 교육이 제공되었습니다. 사용한 PPE는 별도의 폐기 백에 수거되어 협력 보건 센터에서 국가 오염 통제 위원회(State Pollution Control Board)가 승인한 일반 생물 의학 폐기물 관리 시설로 안전하게 폐기되었습니다.
특히 어려운 농촌 환경에서 현장 데이터 수집에 대한 고해상도 비디오를 캡처하면 대기 오염 모니터링 및 현장 데이터 수집의 교육 격차를 해소하는 데 도움이 됩니다. 전반적으로 프로젝트 실행의 모든 단계에서 데이터 수집의 품질과 신뢰성이 보장되었습니다. 현장 직원에 대한 주기적인 교육과 재교육을 통해 역량과 자신감을 키우고 값비싼 샘플 무결성 손실을 피할 수 있었습니다. 사용된 방법은 양도 가능하며 비용 효율적인 전략을 사용하여 LMIC에서 환경 모니터링 및 생물 표본 수집 절차를 채택하는 다른 연구자를 도울 것입니다.
HAPIN 연구 전반에 걸쳐, 특히 자원이 제한된 농촌 지역에서 직면한 격차와 도전도 보고됩니다. 우리는 HAPIN의 조형 작업을 자세히 설명하는 출판물의 다른 곳에서 보고된 광범위한 예비 작업 및 교육이 샘플링을 위한 조끼 설계 및 대기 오염 및 생물학적 표본의 안전한 운송을 위한 메커니즘과 같은 프로토콜 문제를 분류하는 데 중요했습니다. 또한, 이 기간 동안 매우 작은 15mm ECM 중량 측정 필터의 취급, 스토브 사용 모니터 배치 기술 등을 포함하여 많은 '성장통'을 극복했습니다.
샘플링된 필터, 기구 및 생물 표본을 가정에서 현장 실험실로 운송하는 동안 특별한 주의를 기울였습니다. 모든 공기 샘플링 장비, 액세서리 및 샘플은 중앙 및 현장 실험실의 재고 관리를 통해 추적되었습니다. 이를 통해 프로젝트 공급품의 적시 유지 보수, 수리, 교체 및 평가가 중단되지 않은 데이터 수집을 제공할 수 있습니다.
여기에 제시된 데이터 수집 방법은 1년 간의 연구 기간 동안 신뢰할 수 있고 일관성이 있는 것으로 입증되었습니다. 저렴하고 스마트한 기술의 사용 및 채택은 무작위 대조 시험(RCT) 및 노출-반응 연구에 대한 미래 패러다임을 가리킬 수 있으며, 신뢰할 수 있는 결과를 산출하기 위해 수용 가능한 데이터 수집을 보장합니다. 그러한 노력에 어려움이 없는 것은 아닙니다. 그러나 여기에 표시된 바와 같이 확립된 프로토콜에 대한 실사 및 검토를 통해 현장 팀은 예상(예: 가구 구성의 차이)과 예상치 못한 상황(COVID-19, 허리케인) 모두 변화하는 상황에 적응할 수 있습니다. HAPIN의 경우, 이는 시험 전에 노출 및 바이오 마커 핵심 전문가가 제공하는 실험실 및 현장에서의 실습 교육으로 시작되었습니다. 또한 연구 기간 동안 다양한 계층에서 6개월에 한 번씩 재교육을 실시했습니다. 주기적인 코칭을 통해 장비, 필터 및 생물 표본을 효율적으로 샘플링하고 처리하는 팀의 능력이 향상되었습니다. 시각화 및 현장 샘플링 절차는 인도 또는 LMIC에서 유사한 대규모 역학 연구를 수행하는 연구자에게 귀중한 교육 도구가 될 것입니다.
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Disclosures
*4 이 보고서의 조사 결과와 결론은 저자의 것이며 반드시 미국 국립보건원(National Institutes of Health) 또는 보건복지부(Department of Health and Human Services) 또는 빌 앤 멜린다 게이츠 재단(Bill and Melinda Gates Foundation)의 공식 입장을 나타내는 것은 아닙니다. 자금 지원 기관은 논문에 제시된 데이터 수집 및 데이터 분석에 아무런 역할도 하지 않았습니다.
Acknowledgments
조사관은 재판 시행 전반에 걸쳐 귀중한 통찰력과 지침을 제공한 자문 위원회 위원인 Patrick Brysse, Donna Spiegelman 및 Joel Kaufman에게 감사드립니다. 우리는 또한 이 중요한 시험에 대한 헌신과 참여에 대해 모든 연구 직원과 연구 참가자에게 감사를 표하고 싶습니다.
이 연구는 빌 앤 멜린다 게이츠 재단 (OPP1131279)과 공동으로 미국 국립 보건원 (협력 계약 1UM1HL134590)의 자금 지원을 받았다. NHLBI(National Heart, Lung, and Blood Institute)에서 임명한 다학제적이고 독립적인 데이터 및 안전성 모니터링 위원회(DSMB)는 데이터 품질을 모니터링하고 HAPIN 시험에 등록된 환자의 안전을 보호합니다. NHLBI DSMB: Nancy R. Cook, Stephen Hecht, Catherine Karr(의장), Joseph Millum, Nalini Sathiakumar, Paul K. Whelton, Gail Weinmann 및 Thomas Croxton(사무총장). 프로그램 조정: Gail Rodgers, Bill & Melinda Gates Foundation; 클라우디아 L. 톰슨, 국립 환경 보건 과학 연구소; Mark J. Parascandola, 국립 암 연구소; 매리언 코소-토마스, 유니스 케네디 슈라이버 국립 아동 건강 및 인간 발달 연구소; 조슈아 P. 로젠탈, 포가티 국제 센터; Conception R. Nierras, NIH 전략 조정 공동 기금 사무국; 캐서린 카부니스, 김동연, 안토넬로 푼투리에리, 배리 S. 슈메터, NHLBI.
하핀 수사관: 바네사 버로우즈, 알레한드라 부살레우, 데반 캠벨, 에두아르도 카누즈, 애들리 카스타냐자, 하워드 장, 첸윤윤, 마릴루 치앙, 레이첼 크레이크, 메리 크로커, 빅터 다빌라로만, 리사 데 라스 푸엔테스, 오스카 데 레온, 에프렘 두사비마나, 리사 엘론, 후안 가브리엘 에스피노자, 이르마 사유리 피네다 푸엔테스, 디나 굿맨, 메건 하디슨, 스텔라 하팅거, 파비올라 M 에레라, 샤키르 호센, 페넬로페 하워즈, 린제이 잭스, 시린 자바르자데, 아비게일 존스, 캐서린 컨스, 제이콥 크레머, 마가렛 A 로, 패티 렌젠, 지아웬 랴오, 피오나 마조린, 맥컬럼, 존 맥크라켄, 줄리아 N 맥픽, 레이첼 마이어스, 에릭 몰리네도, 로렌스 몰튼, 루크 네허, 아비단 남바지마나, 플로리엔 은다기지마나, 아즈하르 니잠, 장 드 디외 은티부구루즈와, 아리스 파파게오르기우, 우샤 라마크리슈난, 데이비스 리어든, 배리 라이언, 수다카르 사이담, 프리야 쿠마르, 미낙시 순다람, 옴 프라샨트, 제레미 A 사르나트, 수잔 심코비치, 쉴라 S 신하로이, 데미안 맹세, 애슐리 토엔제스, 장 다마신 우위제이마나, 비비안 발데스, 카일라 발렌타인, 아미트 베르마, 랜스 월러, 메건 워녹, 웬루 예.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| BD adult lancet | BD Biosciences | 366594 | DBS collection from finger |
| BD Quikheek infant safety lancet | BD Biosciences | 368100 & 368101 | Heel prick DBS collection |
| Beacon | Roximity | O/EM | Time and location monitor [TLM] (Personal monitor) |
| Beacon Logger | Berkley Air Monitoring group | xxxx | Time and location logger [TLL] (Indirect measurement) |
Cr do ProMed Pelican Bag |
Peli Biothermal USA | Cooler bag | |
| Enhanced Children MicroPEM (ECM) | RTI International, Durham, NC, US | xxxx | Personal monitor of PM2.5 |
| E-sampler | Met One Instruments | 9800 | Indirect measurement of ambient PM2.5 |
| Geocene | Geocene Inc., Vallejo,CA | xxxx | for stove use monitoring |
| Humidity indicating card | DESSICARE, INC. | 04BV14C10 | Sample integrity indicator |
| Lascar | Lascar Electronics | EL-USB-300 | Carbon monoxide (CO) data logger |
| PTS collect capillary tubes- 40 µL | PTS collect | 2866 | To collect heel prick DBS from children |
| Sartorius | Sartorius Lab Instruments, GmbH & Co, Germany | MSA6-6S-000-DF | Microbalance (Weighing filters) |
| SootScanTM | Magee Scientific Co, Berkeley, USA | OT21 | Black carbon measurement |
| Vaccine Bag | Apex International, India | AIVC-46 | Vaccine Bag |
| Whatman 903 Protein Saver card | GE Healthcare Life Sciences | 10534612 | Collection of capillary blood samples (Dried Blood Spot) |
References
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