Amonyak, çeşitli hastalık ve sağlık durumlarıyla ilgili önemli bir fizyolojik metabolittir. Aynı zamanda nefeste ölçülmesi zor bir moleküldür ve doğru sonuçlar elde etmek için özel önlemler alınmasını gerektirir. Amonyağı etkileyen tüm faktörler bilinmemektedir, ancak bu faktörler hesaba katılmadan ilerleme zor olabilir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Hızlı ve Doğru Üfürükle Amonyak Ölçüm
Bu makalede
Özet
Özet
Bu solunan nefes amonyak yöntemi, kuantum kaskad tabanlı bir lazer kullanan kuvars geliştirilmiş fotoakustik spektroskopi (QEPAS) olarak bilinen hızlı ve oldukça hassas bir spektroskopik yöntem kullanır. Monitör, ağız basıncını ve karbondioksiti ölçen bir örnekleyiciye bağlanmıştır. Sistem sıcaklık kontrollüdür ve bu bileşiğin reaktivitesini ele almak için özel olarak tasarlanmıştır. Numune alma cihazı, deneğe ve teknisyene nefes alma çabasının kalitesi hakkında anında geri bildirim sağlar. Monitörün hızlı tepki süresi ile birlikte bu sistem, derin akciğer sistemik seviyelerini temsil eden solunan nefes amonyakını doğru bir şekilde ölçebilir.
Sistemin kullanımı kolay olması ve gerçek zamanlı sonuçlar üretmesi nedeniyle, ölçümleri etkileyen faktörleri belirlemek için deneylere olanak sağlamıştır. Örneğin, ağız gargarası ve ağız pH'ı sonuçları tekrarlanabilir ve önemli ölçüde etkiler ve bu nedenle kontrol edilmelidir. Sıcaklık ve solunum şekli diğer örneklerdir. Bu faktörlere ilişkin anlayışımız geliştikçe, hata azalır ve klinik çalışmalar daha anlamlı hale gelir. Bu sistem çok güvenilirdir ve bireysel ölçümler ucuzdur.
Örnekleyici nispeten ucuz ve oldukça taşınabilir, ancak monitör ikisi de değil. Bu, bazı klinik çalışmalar için seçenekleri sınırlar ve gelecekteki yenilikler için rasyonel sağlar.
Giriş
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.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Araçların 1. Hazırlanması
- Amonyak optik sensör platformu, lazer diyot denetleyici, özel inşa kontrol elektroniği ünitesi (CEU), nefes örnekleyici, hava pompası, ve dizüstü bilgisayar, harici güç kaynağı açın.
- Amonyak sensörü egzoz ve soğutma fanları hem çalışıp çalışmadığını kontrol edin. NOT: Bir sensörün arka bulunan, ikinci kolayca erişilebilir sensör, içinde bulunur.
- Akustik algılama modülü ve iğne vana sıcaklık amonyak sensörü kutusunun tarafında bulunan dijital göstergeyi kontrol ederek 38.0 ° C'de olduğundan emin olun. Sensör stabilize etmek için sıcaklık için güç sağlanan zaman yaklaşık 35 dakika bekleyin.
- Bir simge isim nefes numune masaüstünde bulunan "değişimi t" tıklayarak 55 ° C giriş tüp ve ağızlık sıcaklığı ayarlayın. Daha sonra sıcaklık "Upd tıklayarak takip yukarı veya aşağı oku tıklayarak değiştirilebilir"Temp yedik. Masaüstüne dönmek için "Exit" ı tıklayın. Sistem stabilize etmek için sıcaklık için en az 5 dakika izin verin. 55 ° C'de numune ve boru ısısını amonyak yüzey kaybını en aza indirir.
- Amonyak sensörü kontrol laptop yazılımını açın. Program masaüstünde "NH 3 Nefes Sensör Programı" adlı bir klasör içinde ulaşılabilir. Bu klasör içinde, kullanıcı simgesini "ana labview yazılım" seçmelisiniz. Bu klasör çeşitli uygulamaları içerir, ancak kullanıcı istenen arayüzüne erişmek için "Mainsequence.vi" seçmelisiniz. Ekranın sol üst köşesindeki "Çalıştır" seçeneğini seçin. NOT: Bu kalibrasyon dizisi kilitleme satır başlar. QEPAS monitörün Lazer otomatik hat-kilitleme prosedürü sırasında seçilmiş optimal akım, çalışır. Bu işlem yaklaşık 25 dakika sürer.
- Örnekleyicideki yeni bir oturum oluşturma şekilde adetch konu oturumu bağlı bir flash sürücüye kaydedilir kendi dosyası vardır. NOT: Bu numune masaüstünde bulunan programı "Nefes Sampler" açarak yapılır. Uygun oturumu tanımlamak alanı var. Oturumu sırasında oluşturulan tüm veriler bu tanımlayıcı altında flash sürücüye kaydedilir. Deneyin tarih tipik olarak dosya adının bir parçası olarak kullanılır. Giriş ve ağızlık sıcaklığının nefes numune alma programı girmeden önce ayarlanmalıdır.
- Giriş borusu yeni bir tek kullanımlık ağızlık yerleştirin. Parmaklardan amonyak ile ağızlık kirlenmesini önlemek için tek kullanımlık eldiven giyin.
2.. Nefes Örnek Toplama
NOT: İlgili Kurumsal Değerlendirme Kurulu (Etik Kurulu), insan denekler içeren herhangi bir çalışma onaylaması gerekir. Büyük ölçüde nefes amonyak etkileyebilecek pek çok faktör vardır. Bu faktörler doğrudan tarafından nefes amonyak ölçümleri değiştirebilirsistemik amonyak seviyelerini ffecting veya enstrümantasyon akciğerlerden nefes metabolitleri yolculuk etkileyerek.
- Konular girişte yaklaşık 12 saat boyunca ve test öncesinde egzersiz sabah kaçındı var ki hiçbir yiyecek tüketmiş olan, bir açlık durumda laboratuara gelmesi emin olun.
- Hiçbir madde, veri toplamadan önce en az 1 saat boyunca, ağız içine getirilmiştir emin olun. Denekler test 1 saat önce daha da dişlerin daha büyük fırça emin olun.
- Amonyak sensörü önünde konuyu koltuk. Giriş borusunu tutun, ve onlar amonyak kontaminasyonu önlemek için ağızlığı dokunmayın emin olmak için konuyu söyleyin.
- Örnekleyici arayüzünde "Başlat" düğmesine tıklayın. Konu sürece onlar gibi için ağızlık içine nefes, ya da operatör yeterli olması numuneyi gördüğü kadar var. NOT: Bu en az 10 saniye süren bir tek tam nefes olduğunu. Ağız basınç bir vekil olarak gerçek zamanlı olarak ölçülürakış hızı için. Bir renk kodlu basınç göstergesi özne üretmek yardımcı olur ve 50 ml / sn bir soluma akış hızını temsil suyun 10 cm istenilen soluk basıncını korumak. Bu Fe NO belirlemek için protokol için ATS / ERS tarafından kabul beri bu akış hızı seçildi. Bu soluma akış hızı çocuklar ve yetişkinler tarafından başarılabilir. Aynı şekilde, üç tekrarlanabilir ekshalasyonlar az% 10 farklı olduğu alınmalıdır.
- Nefes örneği tamamlandığında örnekleyici arayüzünde "Dur" tıklayın.
3.. Nefes Numune Ölçümü
- Bir nefes örneği analiz edildikten sonra, monitör çalışırken laboratuar teknisyeni o nefes profilinin herhangi bir segment analiz yeteneğine sahiptir. Ilgi nefes kısmı faz III bölümdür. Bu karbon dioksit konsantrasyonunda bir "yayla" ile karakterize edilir ve bre geç aşamasında ortada bulunanath.
- Doğru nefes basınç düşümü önce zaman karbondioksit yaylaları başlar ve durdurmak için örnekleyici arayüzünde dikey çizgileri sürükleyerek numunenin faz III bölümünü seçin. Açıklama için Bkz: Şekil 1..
- Örnekleyici dokunmatik ekran arayüzü üzerinde "Mağaza" tıklayarak flash sürücüye verileri kaydetmek.
- Nefes verileri saklandıktan sonra, kullanıcı yeni bir nefes numunesi başlatmak için "başlangıç" seçebilirsiniz.
4. Nefes Amonyak Mouth durulayın ve pH etkilerini gösteren
- Temel amonyak seviyesini oluşturmak için 3. nefes Örnek. Nefesler birbirinden en az 5 dakika alınır emin olun.
- 60 saniye için bir su 30 mi kısım ile iyice ağız çalkalayın.
- Durulama (Bölüm 2) 60 saniye içinde bir nefes numunesi toplayın. Zaman içinde amonyak değişikliği gözlemek için bir sonraki saat boyunca nefes örnekleri toplamak. NOT: Samples her dakika kadar sık alınabilir, fakat tipik olarak daha büyük zaman aralıkları kullanılır.
- 60 saniye için bazik bir solüsyon 30 ml alikotu (su içinde sodyum bikarbonat) ile iyice yıkayın ve ağız 4.2.1 tekrarlayın.
- 60 saniye için asidik çözelti bir 30 ml alikotu ile iyice yıkayın ve ağız 4.2.1 tekrarlayın.
5.. Nefes Amonyak Inlet ve Ulaştırma Boru Sıcaklıkların etkilerini gösteren
- Giriş sıcaklığı ile 15 dakikalık bir süre boyunca Örnek, üç nefes vücut sıcaklığı, yaklaşık 30 ° C'nin altında ayarlanmış
- Nefes sampler'ın dokunmatik ekran arayüzü üzerinde bir masaüstü simgesini kullanarak sırasıyla 55 ° C giriş ve taşıma boru sıcaklıklarını artırın. Sistem en az 5 dk kararlı duruma ulaşmak için izin verin.
- 5 dk arayla ısıtılmış girişine Numune 3 nefesler.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Denekler bazal nefes amonyak seviyeleri geniş bir yelpazede üretmek beklenebilir. Sağlıklı bireyler 100-1.000 ppb bir nefes amonyak ölçümü ile gün başlayabilir. Herhangi bir sıvı ile ağız dışarı durulama hemen saptanabilir nefes amonyak miktarını değiştirir. Nötr ve asidik sıvılar genellikle yarıdan fazla gözlemlenebilir amonyak miktarı kesti. Durulama etkileri kapalı giyer gibi bu seviyeleri daha sonra başlangıca dönün. Suyun etkisi bir asit 2 saat boyunca fazla bir minimum bulgulanabilir nefes amonyak tutmak olabilir ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
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 sağlamıştır. Bu yaklaşım çok güvenilir: örneğin, bazı ön ç...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Dr. Risby, nefes örnekleyicinin üreticisi Loccioni Humancare'de danışman olarak görev yapmaktadır.
Teşekkürler
Yazarlar, Ulusal Bilim Vakfı (NSF) mali destek "Sağlık ve Çevre için Orta-Kızılötesi Teknolojileri (MIRTHE)" başlıklı EEC-0540832 hibe kabul
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Pirinç Amonyak Monitör Sistemi | N/A | N/A | Ticari satın alınamaz |
| Loccioni Nefes Örnekleyici | Loccioni Humancare | N/A | Tek nefes versiyonu |
| Tek Kullanımlık Ağızlık | WestPrime Healthcare | G011-200 | Üretici AlcoQuant |
| Dizüstü Bilgisayar | Lenovo | N/A | Eski model artık üretici tarafından satılmamaktadır |
| Asit Durulama | N/A | N/A | Ev tipi asitli içecek (kahve, alkolsüz içecek, narenciye suları vb.) |
| Baz Durulama | N/A | N/A | Kesin olmayan miktarda sodyum bikarbonat ile karıştırılmış su (Arm & Çekiç Kabartma Tozu) |
| Nötr Durulama | N/A | N/A | Su |
Kaynaklar
- 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).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
