تصور إجراءات جمع البيانات الميدانية لتقييمات التعرض والعلامات الحيوية لتجربة شبكة التدخل في تلوث الهواء المنزلي في الهند

نقوم بتفصيل الإجراءات المتسقة وعالية الجودة المستخدمة في جميع عمليات أخذ العينات الجوية والبيولوجية في المواقع الميدانية الهندية خلال تجربة معشاة كبيرة ذات شواهد. وتتيح الرؤى المستقاة من الإشراف على تطبيقات التكنولوجيات المبتكرة، المكيفة لتقييم التعرض في المناطق الريفية، ممارسات أفضل لجمع البيانات الميدانية مع نتائج أكثر موثوقية.

هنا ، نقدم تمثيلا مرئيا للإجراءات القياسية لجمع البيانات على مستوى السكان حول التعرض الشخصي لتلوث الهواء المنزلي (HAP) من موقعين مختلفين للدراسة في بيئة محدودة الموارد في تاميل نادو ، الهند. تم قياس الجسيمات PM 2.5 (جزيئات أصغر من_2.5 ميكرون في القطر الديناميكي الهوائي) وأول أكسيد الكربون (CO) والكربون الأسود (BC) في الأمهات الحوامل (M) والنساء البالغات الأخريات (OAW) والأطفال (C) في أوقات مختلفة على مدى فترة 4 سنوات. بالإضافة إلى ذلك ، تم إجراء مراقبة استخدام الموقد (SUMs) باستخدام موازين حرارة تسجيل البيانات والقياسات المحيطة لتلوث الهواء. علاوة على ذلك ، تم إثبات جدوى جمع العينات البيولوجية (البول وبقع الدم المجففة [DBSs]) من المشاركين في الدراسة في المواقع الميدانية بنجاح. استنادا إلى نتائج هذه الدراسة والدراسات السابقة ، عززت الأساليب المستخدمة هنا جودة البيانات وتجنبت المشكلات المتعلقة بتلوث الهواء المنزلي وجمع العينات البيولوجية في المواقف المحدودة الموارد. قد تكون الإجراءات الموضوعة أداة تعليمية قيمة وموردا للباحثين الذين يجرون دراسات مماثلة لتلوث الهواء والصحة في الهند وغيرها من البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل (LMICs).

على الصعيد العالمي ، يعد التعرض لتلوث الهواء المنزلي (HAP) ، ومعظمهم من الطهي بالوقود الصلب ، سببا رئيسيا للمراضة والوفيات¹،^2،3. ينتشر الطهي والتدفئة بالوقود الصلب (الكتلة الحيوية - مثل الخشب والروث وبقايا المحاصيل والفحم) على نطاق واسع في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل (LMICs) ، مما يطرح العديد من القضايا الصحية والبيئية والاقتصادية. PM_2.5 هو "قاتل صامت" ، يحدث في الداخل والخارج ^4,5. غالبا ما تكون جودة الهواء الداخلي في الهند أسوأ بكثير من جودة الهواء الخارجي ، وقد اكتسبت اهتماما كافيا لاعتبارها خطرا صحيا بيئيا كبيرا⁴. وقد أعاقت ندرة بيانات التعرض الكمي القائمة على القياس تقييمات العبء العالمي للأمراض (GBD) المرتبطة ب^{HAP 6,7}.

غالبا ما تتجاهل الأبحاث الحالية أن قياس التعرض ل HAP معقد ويختلف اعتمادا على العديد من العوامل ، بما في ذلك نوع الوقود ونوع الموقد والاستخدام المختلط للعديد من المواقد النظيفة وغير النظيفة ، وهي ظاهرة تعرف باسم "تكديس الموقد". تشمل التأثيرات الأخرى على التعرض كمية الوقود المستهلكة ، ومستويات تهوية المطبخ ، وطول الوقت الذي يقضيه بالقرب من موقد الطهي ، والعمر ، والجنس⁸. المؤشر الأكثر قياسا على نطاق واسع ويمكن القول إنه أفضل مؤشر للتعرض ل HAP هو PM_2.5. ومع ذلك ، نظرا لعدم وجود أجهزة ميسورة التكلفة وسهلة الاستخدام وموثوقة ، كان قياس الجسيمات الدقيقة (PM_2.5) صعبا بشكل خاص.

أفادت دراسات مختلفة بقياس مستوى ملوثات الهواء الفردية أو المتعددة باستخدام طرق مختلفة⁸،^{9،10،11،12}. في السنوات الأخيرة ، ظهرت أجهزة استشعار منخفضة التكلفة نسبيا قادرة على قياس هذه الملوثات في البيئات الداخلية والمحيطة. ومع ذلك ، ليست كل هذه المستشعرات قابلة للتطبيق للعمل الميداني لأسباب مختلفة ، بما في ذلك تكاليف الصيانة ، وتحديات النشر ، وقضايا المقارنة مع طرق القياس التقليدية ، والموارد البشرية المحدودة للتحقق من صحة هذه المستشعرات مقابل الطرق المرجعية ، وصعوبة فحوصات جودة البيانات المنتظمة (من خلال السحابة) ، ومرافق استكشاف الأخطاء وإصلاحها اللامركزية المحدودة أو المنعدمة. وقد استخدمتها العديد من الدراسات التي تحتوي على هذه الأنواع من القياسات كبديل للتعرض أو من خلال الجمع بين القياسات البيئية وإعادة بناء التعرض باستخدام تقييمات النشاط الزمني⁸،^9،12،^13،14.

قد تلتقط المراقبة الشخصية - التي يتم فيها تشغيل الشاشة أو بواسطة فرد عبر المكان والزمان - التعرض الكلي "الحقيقي" بشكل أفضل. غالبا ما تنقل الدراسات التي تقيس التعرض الشخصي بروتوكولاتها الدقيقة لفترة وجيزة فقط ، غالبا في مواد تكميلية للمخطوطات العلمية⁹،¹²،^13،14،15. على الرغم من أن التقنيات المفصلة في هذه الدراسات توفر إحساسا عاما قويا بمنهجية أخذ العينات ، إلا أنه غالبا ما يكون هناك غياب لتفاصيل مراحل جمع البيانات الميدانية^12،16.

يمكن رصد العديد من الخصائص الإضافية ، بالإضافة إلى تركيزات الملوثات ، في هذه المساكن. تعد مراقبة استخدام الموقد ، وهي طريقة لتقييم وقت وكثافة استخدام أجهزة الطاقة المنزلية ، جزءا رئيسيا من العديد من تقييمات التأثير والتعرض الحديثة¹⁶،¹⁷،^18،19. تركز العديد من هذه الشاشات على قياس درجة الحرارة عند نقطة الاحتراق أو بالقرب منها على مواقد الطهي. أثناء استخدام المزدوجات الحرارية والثرمستورات ، هناك نقص في بروتوكولات التشغيل للشاشات ، بما في ذلك أفضل طريقة لوضعها على مواقد الطهي لالتقاط التباين في أنماط استخدام الموقد.

وبالمثل ، فإن الرصد البيولوجي هو أداة فعالة لتقييم التعرضات البيئية ، على الرغم من أن هناك عدة عوامل تؤثر على اختيار المصفوفة البيولوجية المثلى²⁰. في ظل الظروف المثالية ، يجب أن يكون جمع العينات غير جراحي أو الحد الأدنى. يجب أن تضمن الأساليب المستخدمة سهولة المناولة ، والشحن والتخزين غير التقييديين ، وتطابق جيد بين العلامة الحيوية المقترحة والمصفوفة البيولوجية ، وتكلفة منخفضة نسبيا ، وعدم وجود مخاوف أخلاقية.

جمع عينات البول له بعض المزايا الرئيسية للمراقبة الحيوية. كما هو الحال مع تقنيات جمع العينات الأخرى ، توجد مجموعة من الطرق المحتملة. يمكن أن يكون جمع البول الفارغ على مدار 24 ساعة مرهقا للمشاركين ، مما يؤدي إلى عدم الالتزام بجمع العينات^20,21. في مثل هذه الحالات ، يوصى باستخدام عينات موضعية أو فراغات في الصباح الأول أو عينات أخرى "مريحة". يمكن أن يكون حجم البول الذي تم جمعه عيبا كبيرا عند جمع عينات موضعية ، مما يؤدي إلى تباين في تركيزات المواد الكيميائية الداخلية والخارجية. في هذه الحالة ، يعد التعديل باستخدام تركيزات الكرياتينين في البول طريقة شائعة الاستخدام لتصحيحات التخفيف²².

عينة حيوية أخرى يتم جمعها بشكل شائع هي الدم الوريدي. غالبا ما يصعب الحصول على عينات الدم الوريدي للمراقبة البيولوجية. إنها تدخلية ومثيرة للخوف وتتطلب معالجة العينات وتخزينها ونقلها بشكل مناسب. يمكن أن يكون النهج البديل باستخدام بقع الدم المجففة (DBSs) مفيدا لجمع العينات لدى البالغين والأطفال للمراقبة الحيوية²³.

توجد فجوة كبيرة في الأدبيات بين الوصف البسيط للطرق الميدانية ونشر تعليمات مفصلة وقابلة للتكرار حول استخدام الشاشة ونشرها والتي تعكس التعقيد الحقيقي لجمع البيانات الميدانية للعينات المضمونة الجودة^24,25. حددت بعض الدراسات إجراءات التشغيل القياسية (SOP) لقياس ملوثات الهواء (الداخلية والمحيطة) ومراقبة استخدام الموقد.

ومع ذلك ، نادرا ما يتم وصف الخطوات الأساسية وراء القياس الميداني والدعم المختبري ونقل أدوات وعينات المراقبة⁸،^11،25. ويمكن التقاط التحديات والقيود التي تواجه الرصد الميداني في كل من البيئات ذات الموارد العالية والمنخفضة على نحو سليم من خلال الفيديو، مما يمكن أن يكمل إجراءات التشغيل المكتوبة ويوفر طريقة أكثر مباشرة لإظهار كيفية أداء الأجهزة وتقنيات أخذ العينات والتحليل.

في تجربة شبكة التدخل في تلوث الهواء المنزلي (HAPIN) العشوائية ذات الشواهد ، استخدمنا بروتوكولات الفيديو والمكتوبة لوصف إجراءات قياس ثلاثة ملوثات (PM_2.5 و CO و BC) ، لمراقبة استخدام الموقد وجمع العينات الحيوية. يتضمن HAPIN استخدام بروتوكولات منسقة تتطلب الالتزام الصارم بإجراءات التشغيل الموحدة لزيادة جودة البيانات من العينات التي تم جمعها عبر نقاط زمنية متعددة في أربعة مواقع دراسة (في بيرو ورواندا وغواتيمالا والهند).

تم وصف معايير تصميم الدراسة واختيار الموقع والتوظيف في وقت سابق^24,26. أجريت تجربة HAPIN في أربعة بلدان. وصف Clasen et al. إعدادات الدراسة بالتفصيل²⁶. قام كل موقع دراسة بتجنيد 800 أسرة (400 تدخل و 400 عنصر ضابط) مع نساء حوامل تتراوح أعمارهن بين 18 و 35 عاما ، واللائي تتراوح أعمارهن بين 9 و 20 أسبوعا من الحمل ، ويستخدمن الكتلة الحيوية للطهي في المنزل ، وغير مدخنات. في مجموعة فرعية من هذه الأسر (~ 120 لكل بلد) ، تم تسجيل نساء بالغات أخريات أيضا في هذه الدراسة.

وبعد التوظيف، تم القيام بما مجموعه ثماني زيارات. الأول ، عند خط الأساس (BL) ، حدث قبل التوزيع العشوائي. تم تقسيم السبعة التالية قبل الولادة (في 24-28 أسبوعا من الحمل [P1] ، 32-36 أسبوعا من الحمل [P2]) ، عند الولادة (B0) ، وبعد الولادة (3 أشهر [B1] ، 6 أشهر [B2] ، 9 أشهر [B3] ، و 12 شهرا [B4]). وبالنسبة ل M، أجريت ثلاثة تقييمات (BL و P1 و P2) ، وبالنسبة ل OAWs ، تم إجراء ستة تقييمات (BL و P1 و P2 و B1 و B2 و B4) ، وبالنسبة ل C ، تم إجراء أربعة تقييمات (B0 و B1 و B2 و B4). في B0 ، تم إجراء العلامات الحيوية والتقييمات الصحية ، بينما تم إجراء التقييمات الصحية فقط في زيارة B3.

اتبعت البلدان الأربعة بروتوكولات متطابقة. في هذه المخطوطة ، نصف الخطوات المتبعة في الهند. أجريت الدراسة في موقعين في تاميل نادو: كالاكوريتشي (KK) وناغاباتينام (NP). تقع هذه المواقع بين 250 و 500 كيلومتر من منشأة الأبحاث الأساسية في قسم هندسة الصحة البيئية في معهد سري راماشاندرا للتعليم العالي والبحث (SRIHER) في تشيناي ، الهند. ويتطلب تعقد بروتوكولات جمع البيانات الميدانية نشر العديد من الموظفين ذوي المستويات المختلفة من المهارات والخلفيات.

نقدم تصويرا مكتوبا ومرئيا للخطوات المتبعة في تقدير عينات التعرض البيئية الدقيقة والشخصية لدى الأمهات الحوامل (M) والنساء البالغات الأخريات / الأكبر سنا (OAW) والأطفال (C) للجسيمات الدقيقة وأول أكسيد الكربون (CO) والكربون الأسود (BC). كما يتم تقديم بروتوكولات ميدانية من أجل (1) مراقبة جودة الهواء المحيط باستخدام شاشات من الدرجة المرجعية وأجهزة استشعار منخفضة التكلفة ، (2) مراقبة استخدام المواقد على المدى الطويل على مواقد غاز البترول التقليدية والمسالة ، و (3) جمع العينات البيولوجية (البول و DBSs) للمراقبة البيولوجية. ويشمل ذلك طرق نقل العينات البيئية والبيولوجية وتخزينها وأرشفتها.

وافقت لجنة الأخلاقيات المؤسسية في معهد سري راماشاندرا للتعليم العالي والبحث (IEC-N1 / 16 / يوليو / 54/49) ، ومجلس المراجعة المؤسسية بجامعة إيموري (00089799) ، والمجلس الهندي للبحوث الطبية - لجنة فحص وزارة الصحة (5 / 8 / 4-30 / (Env) / Indo-US / 2016-NCD-I) على تجربة HAPIN. تم تحديد تجربة HAPIN على أنها NCT02944682 في clinicaltrials.gov. تم جمع الموافقات الخطية المستنيرة من المشاركين في الدراسة قبل مشاركتهم وأجريت الدراسة وفقا للمبادئ التوجيهية الأخلاقية.

ملاحظة: تتوفر نماذج تقرير الحالة (CRF) التي تدار أثناء أخذ العينات وجمع البيانات في قاعدة بيانات RedCap ، المخزنة في جامعة إيموري ، ويتم الاحتفاظ بها بموجب اتفاقية مشاركة البيانات بين جميع المتعاونين ، والتي يمكن توفيرها للقراء عند الطلب.

1. الأدوات والمواد

1. استخدم الأدوات التالية لمراقبة تلوث الهواء: ميزان دقيق لقياس الوزن بالمرشح, للبيئة المكروية/أخذ العينات الشخصية-MicroPEM للأطفال المحسن (ECM) ل PM 2.5, مقياس الإرسال البصري لقياس الكربون الأسود (BC), مسجلات البيانات لثاني أكسيد الكربون والمنارة المستندة إلى Bluetooth, أجهزة تسجيل المنارة للقياس غير المباشر ل PM 2.5 (خلال كل زيارة-BL, P1, P2, B1, B2, و B4), جهاز قياس الجاذبية وقياس الكلية المشترك ل PM_2.5 المحيط القياسات وأجهزة تسجيل درجة الحرارة لمراقبة استخدام الموقد.
2. استخدم الأدوات التالية للمراقبة البيولوجية: أكياس التبريد واللقاحات لشحن العينات الحيوية ، وبطاقات توفير البروتين ، وبطاقات مؤشر الرطوبة ، ومشرط للبالغين ، ومشرط سلامة الرضع ، وأنابيب الشعيرات الدموية (40 ميكرولتر).

2. تكييف المرشح ووزنه

1. استخدم قفازات نظيفة وخالية من البودرة للتعامل مع المرشحات. افحص المرشحات (حجم المسام 2 ميكرومتر ، قطر 15 و 47 مم) بحثا عن أي أضرار باستخدام صندوق الضوء وضع المرشحات المحددة في حارس مرشح نظيف في غرفة مكيفة (19-23 درجة مئوية و 35٪ -45٪ رطوبة نسبية [RH]) لمدة 24 ساعة.
2. ضع قطعة نظيفة من ورق القصدير على المكتب وقم بتشغيل الميزان الدقيق. اضبط وحدة الميزان على ملليغرام (0.001 مجم) واتبع المعايرة الداخلية.
3. سجل التاريخ / الوقت واسم الفني و RH ودرجة الحرارة ورقم دفعة المرشح وحجم المرشح ومعرف المرشح في ورقة إدخال البيانات.
4. خذ المرشح المشروط وقم بإزالة الأيونات لمدة 10 ثوان. ضع المرشح بعناية على درج الوزن وسجل الوزن ك "الوزن 1" في نموذج الإبلاغ الموحد (الشكل التكميلي 1).
5. قم بإزالة الفلتر ، وضعه في طبق / حافظة مرشح بتري ، وانتظر حتى يعود الميزان إلى الصفر قبل وزن المرشح التالي.
6. كرر الخطوتين 2.4 و2.5 وأدخلها ك "الوزن 2" في نموذج الإبلاغ الموحد.

3. البيئة المكروية / أخذ عينات الهواء الشخصية

ملاحظة: يرد في الشكل التكميلي 2 مخطط تفصيلي للأجهزة والخطوات التي تنطوي عليها البيئة المكروية/أخذ عينات الهواء الشخصية.

1. للمراقبة الشخصية ، ضع الأدوات في سترة (الشكل 1 Ai) ونصح المشارك بارتدائها لمدة 24 ساعة ، باستثناء أثناء الاستحمام والنوم.
2. أثناء الاستحمام والنوم ، اطلب من المشاركين وضع السترة على بعد <1 متر على حامل معدني مخصص (الشكل 1Aii) مقدم من الفريق الميداني.
3. لرصد البيئة الدقيقة ، اختر موقعا مناسبا وضع الحوامل المعدنية مع الأدوات (الأشكال 1C ، D ؛ الجدول التكميلي 1) على ارتفاع 1.5 متر فوق مستوى سطح الأرض ، وعلى بعد متر واحد من الأبواب والنوافذ إن أمكن ، وعلى بعد متر واحد من منطقة الاحتراق في موقد الطهي الأساسي (عند وضعه في المطابخ).
4. قم بإجراء جولة تفصيلية لمدة 5 دقائق في منطقة المراقبة ، وسجل وقت البدء والانتهاء لجميع أدوات المراقبة (PM_2.5 و BC و CO ومراقبة الوقت والموقع) في CRFs المعنية.
5. في يوم الإزالة (اليوم 2 ، بعد 24 ساعة) ، قم بجمع الأدوات ولفها بورق الألمنيوم وضعها في غطاء قابل لإعادة الإغلاق لنقلها إلى المكتب الميداني. حتى إزالة المرشح ، ضع جهاز أخذ عينات ECM في صندوق التبريد (للحفاظ على سلسلة التبريد).
6. قياس PM_2.5
   ملاحظة: استخدم ECM ، وهو مناسب تماما لهذا التطبيق نظرا لصغر حجمه (الارتفاع: 12 سم ؛ العرض: 6.7 سم) والوزن (~ 150 جم). يجمع ECM عينات قياس الكلى والجاذبية عند 0.3 لتر / دقيقة (لمدة تصل إلى 48 ساعة) عن طريق سحب الهواء من خلال جهاز صدم متصل بكاسيت يحتوي على مرشحات polytetrafluoroethylene مقاس 15 مم¹⁹،^26،27.
   1. نظف جميع أجزاء ECM (رأس المدخل ، قطع الصدمة ، قفل الكاسيت على شكل حرف U) باستخدام مسحة كحولية (70٪ كحول الأيزوبروبيل) وقم بتشغيل جهاز أخذ العينات باستخدام برنامج ECM (على سبيل المثال ، محطة إرساء MicroPEM).
   2. ضع غطاء المعايرة فوق مدخل ECM وقم بتوصيل مقياس التدفق بمرشح HEPA بغطاء المعايرة.
   3. بعد إعداد مجموعة المعايرة ، اضغط على زر البدء وانتظر 5 دقائق حتى تستقر. اضبط معدل التدفق (في حدود 5٪ من 0.3 لتر / دقيقة) وسجل في CRF-H48.
   4. قم بتوصيل مرشح HEPA مباشرة بمدخل ECM ، واضبط إزاحة مقياس الكلية حتى تقرأ القيمة 0.0 وسجل القراءة في CRF-H48.
   5. اضبط البرنامج على 24 ساعة واضغط على إرسال قيم المعايرة زر ؛ ECM جاهز الآن لأخذ العينات.
   6. بعد أخذ العينات ، اترك عينات ECMs في درجة حرارة الغرفة لمدة لا تقل عن 20 دقيقة وسجل معدل التدفق بعد أخذ العينات في CRF-H48. قم بتنزيل بيانات ECM وحفظها باستخدام اصطلاح اسم الملف.
   7. قم بإزالة الفلتر ، وضعه في حافظة المرشح ، ثم قم بتخزينه في -20 درجة مئوية.
7. قياس الكربون الأسود (BC)
   1. استخدم مقياس الإرسال لقياس توهين الضوء من خلال المرشح بطول موجي 880 نانومتر¹⁹،^26،27.
   2. قم بالتشغيل والاستقرار لمدة 15 دقيقة. تأكد من توفر الخراطيش ذات الحجم الصحيح (أي خراطيش 15 و47 مم) في كل من الفتحات الفارغة وفتحات العينات لجهاز BC.
   3. قم بإجراء الفحص على كثافة محايدة (ND) ومرشح فارغ باستخدام المعرف المعين (الشكل التكميلي 3 والجدول التكميلي 2).
   4. بعد مسح المرشح الفارغ ضوئيا، ضع المختبر فارغا في فتحة خرطوشة العينة أعلى ناشر العينة وأدخله في فتحة الجهاز في الموضع 2.
   5. قم بإزالة المختبر فارغا وتابع الفحص باستخدام مرشحات الاختبار ومرشحات العينة.
   6. بعد الانتهاء من فحص الفلتر ، قم بإزالة الفلتر وإعادته إلى طبق / حافظات الفلتر بتري. حدد البيانات الممسوحة ضوئيا، وانقر فوق الزر قبول ، ثم احفظ البيانات.
8. قياس أول أكسيد الكربون (CO)
   ملاحظة: أداة CO صغيرة (بحجم قلم كبير تقريبا) ، ويمكنها تسجيل الدخول بشكل مستمر ل ~ 32000 نقطة ، ولها نطاق من 0-1000 جزء في المليون ، وقد تم استخدامها لتقييم التعرض و HAP في مختلف جهود المراقبة الأخرى¹⁹،^26،27.
   1. بدء وإعداد مسجل بيانات CO لمدة 1 دقيقة باستخدام البرنامج. تعرض الشاشة "تم تكوين مسجل ثاني أكسيد الكربون بنجاح". الأداة جاهزة لأخذ العينات.
   2. بعد أخذ العينات ، افتح مسجل CO باستخدام البرنامج ، واضغط على إيقاف لإيقاف مسجل بيانات USB ، واحفظ البيانات بعد التنزيل.
   3. معايرة مسجل ثاني أكسيد الكربون
      1. قم بإعداد مسجل ثاني أكسيد الكربون بمعدل أخذ العينات لمدة 1 دقيقة وضعه في صندوق المعايرة ، مع توجيه فتحة مدخل المستشعرات نحو منفذ مدخل الهواء في صندوق المعايرة.
      2. لمدة 5 دقائق ، اضبط معدل تدفق 2 لتر / دقيقة من الهواء صفر درجة أو هواء الغرفة. قم بتدوين وقت البدء والانتهاء. قلل تدفق الهواء إلى 1 لتر / دقيقة. قم مرة أخرى بتدوين وقت البدء والانتهاء.
      3. كرر الإجراء مع غاز الامتداد (معيار 50-150 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون في الهواء ذي الدرجة الصفرية) ، متبوعا بهواء صفري الدرجة كما هو موضح في الخطوة السابقة.
      4. قم بتنزيل البيانات المعايرة إلى مجلد معين. افتح ملف بيانات المعايرة وأدخل بيانات شاشة مسجل ثاني أكسيد الكربون في CRF-H47.
9. مسجل الوقت والموقع (TLL)
   ملاحظة: استخدم نوعين من أدوات Bluetooth لمراقبة وقت الطفل وموقعه. اطلب من الطفل ارتداء سترة تحتوي على شاشتين بحجم العملة المعدنية للوقت والموقع (TLM) ، مرتبطتين بمسجل يقع بالقرب من ECMs وسترة أخذ العينات الخاصة بالأم ، كما هو موضح في الشكل 1Aiii. احسب تعرض الطفل من خلال دمج تركيزات المنطقة المقابلة على مدار الوقت الذي يقضيه في هذا الموقع¹⁹،^26،27.
   1. اشحن بنك الطاقة وتأكد من أن المسجل يعمل من خلال الاتصال به.
   2. مراقبة الوقت والموقع (TLM)
      1. أدخل بطارية CR2032 في الشاشة (يجب أن تومض الأضواء عدة مرات إذا كانت البطارية تحتوي على طاقة كافية).
      2. بالنسبة لطراز TLM "O" ، اضغط على الغطاء الناعم لسماع نقرة ، ويجب أن يومض ضوء أخضر ، يشير إلى أن TLM الآن "قيد التشغيل" وينقل إشارته. بالنسبة لطراز TLM "EM" ، اضغط على الغطاء الناعم لتشغيل الوضع الأول (يجب أن يومض الضوء باللون الأخضر). اضغط مرة أخرى للوصول إلى الوضع الأوسط (يجب أن يومض الضوء باللون الأخضر مرة أخرى).
      3. بعد أخذ العينات ، قم بتنزيل البيانات من محرك "التمهيد" الذي يظهر في بطاقة SD الخاصة بالمسجل. انسخ الملفات واحفظها من مجلد "TLL" المحدد.

4. مراقبة استخدام الموقد

1. اجمع تفاصيل حول أنماط استخدام الموقد من خلال الدراسات الاستقصائية ونشر تدابير موضوعية قائمة على أجهزة الاستشعار. ضع أجهزة تسجيل درجة الحرارة على كل من مواقد غاز البترول المسال ومواقد الكتلة الحيوية 18،^19،28. ويرد مخطط تفصيلي للأجهزة والخطوات التي ينطوي عليها رصد استخدام الموقد لجمع البيانات في المختبر المركزي والمختبر الميداني وأنشطة الموقع الميداني في الشكل التكميلي 4.
2. ضع مسبار المزدوجة الحرارية بالقرب من المنطقة المرهقة لموقد الطهي ، كما هو موضح في الشكل التكميلي 5 ، وقم بتثبيت النقاط.
3. افتح تطبيق Geocene وأدخل اسم المهمة والفاصل الزمني لأخذ العينات ومعرف الأسرة وأنواع المواقد وتفاصيل التوزيع العشوائي والحملة والعلامات والملاحظات. اضغط على بدء مهمة جديدة. سجل تفاصيل التثبيت في CRF-H40.
4. كل 2 أسابيع ، قم بتنزيل البيانات باستخدام التطبيق ، وانقلها عبر Bluetooth من Dot إلى الخادم السحابي. سجل المعلومات في CRF-H40.

5. المراقبة المحيطة

ملاحظة: يسجل جهاز PM 2.5 المحيط PM_2.5 المحمول جوا في الوقت الفعلي ويحتوي على مرشح يحمل في ثناياه عوامل 47 مم يمكنه جمع PM_2.5 لتقييم الجاذبية¹⁹،^26،29_. ويرد في الشكل التكميلي 6 مخطط تفصيلي للأجهزة والخطوات التي ينطوي عليها الرصد المحيط لجمع البيانات في المختبر المركزي والمختبر الميداني وأنشطة الموقع الميداني.

1. اتبع إرشادات وكالة حماية البيئة^{الأمريكية رقم 30} بشأن وضع الأداة والمدخل: أ) >2 متر من الجدران ؛ ب) >10 م من الأشجار ؛ ج) 2-7 م فوق سطح الأرض ؛ و د) >2 متر من الطرق.
2. قم بتركيب أداة PM_2.5 المحيطة على منصة خرسانية مع التأريض. تأكد من عدم وجود تلوث هواء في الخلفية المحيطة وأدخل تفاصيل أخذ العينات في CRF-H46.
   1. من خيار القائمة ، اضبط الفاصل الزمني لأخذ العينات على 5 دقائق. لاحظ وقت البدء وقم بإجراء معايرة التدفق باستخدام عامل تصفية فارغ. اجمع البيانات في الوقت الفعلي لمدة 6 أيام.
   2. في يوم بدء أخذ العينات بالقياس الوزني ، قم بتنزيل البيانات في الوقت الفعلي وحفظها.
   3. قم بإزالة المرشح الفارغ المثبت مسبقا ونظف حامل المرشح باستخدام مناديل المختبر. ضع مرشحا مثقلا مسبقا واملأ CRF-H46.
   4. بعد 24 ساعة ، أوقف جهاز أخذ العينات وقم بتنزيل البيانات في الوقت الفعلي. سجل معلومات أخذ العينات في CRF-H46. قم بإزالة الفلتر ، ولفه بورق الألمنيوم ، وضعه في كيس قابل لإعادة الإغلاق أثناء نقل سلسلة التبريد.

6. المراقبة الحيوية

1. جمع عينات البول ومعالجتها وتخزينها
   ملاحظة: اتبع الخطوات المتبعة في جمع عينات البول الفارغة الصباحية في منزل المشارك وفقا لإرشادات مركز السيطرة على الأمراض الأمريكية¹⁹،^31،32. جمع عينات البول من الأمهات الحوامل (زيارات BL و P1 و P2) والنساء البالغات الأخريات (زيارات BL و P1 و P2 و B1 و B2 و B4) ؛ في الأطفال (زيارات B1 و B2 و B4) مع إدارة CRF-B10 المعنية في اليوم الثاني. ويرد في الشكل التكميلي 7 مخطط تفصيلي للخطوات التي ينطوي عليها الرصد الحيوي في أنشطة المختبر المركزي والمختبر الميداني والموقع الميداني.
   1. لجمع عينة البول ، قدم كوب جمع البول (M و OAW) في اليوم 1. وبالمثل ، اطلب من الأم جمع عينة بول الطفل في الصباح في اليوم التالي في كيس بول أو مباشرة في الكوب وتخزينها في كيس لقاح.
   2. في المختبر الميداني ، قم بتخزين عينات البول التي تم جمعها بين 1-8 درجة مئوية. قبل الاقتباس ، قم بإذابة كوب البول.
   3. للقسمة ، قم بمعالجة عينة بول واحدة في كل مرة. نضح 2 مل من العينة وأضفها إلى اثنين من كريوفيال 4 مل ، و 5 مل إلى اثنين من كريوفيال 10 مل ، و 15 مل في أنبوب أرشيفي ، وتخزينها في -20 درجة مئوية.
   4. يتم اتباع نفس الإجراء من aliquoting لعينة الحقل فارغة (الماء).
2. جمع DBS وتجفيفها وتخزينها
   ملاحظة: تدريب المساحين على جمع DBSs عن طريق وخز الإصبع في الأمهات الحوامل (زيارات BL و P1 و P2) والنساء البالغات الأخريات (زيارات BL و P1 و P2 و B1 و B2 و B4) ، وخز الكعب أو وخز الإصبع عند الأطفال (زيارات B0 و B1 و B2 و B4) ، وفقا لتوصيات منظمة الصحة^{العالمية 33,34}. ويرد في الملحق حاء من الملف التكميلي إجراء مفصل لجمع DBS من M و OAW.
   1. بالنسبة للطفل ، اجمع DBSs وخز الكعب بناء على إرشادات منظمة الصحة العالمية ، باستخدام المشارط المناسبة.
   2. اختر الكعب الأيسر أو الأيمن ، وامسح موقع البزل بمسحة الكحول.
   3. الحفاظ على إبرة الوخز في وضع أفقي في موقع ثقب الجلد وخز. بعد الوخز ، امسح أول قطرة دم بشاش قطني معقم.
   4. ضع الأنبوب الشعري بالقرب من موقع البزل على طبقة الدم ، واترك الدم يتدفق إلى الأنبوب من خلال العمل الشعري.
   5. بعد ملء كمية كافية من الدم في الأنبوب الشعري ، قم بتطبيق الدم على الفور داخل دائرة بطاقة توفير البروتين.
   6. اترك العينة تجف في الهواء (طوال الليل) في اتجاه أفقي في درجة حرارة الغرفة.
   7. تأكد من أن بقع الدم ذات لون بني غامق ولا توجد مناطق حمراء مرئية.
   8. بعد التجفيف ، ضع بطاقة DBS في كيس عينات حيوية قابل لإعادة الإغلاق يحتوي على مادة مجففة (كيسين على الأقل) مع بطاقة مؤشر الرطوبة وقم بتخزينها في درجة حرارة -20 درجة مئوية.

7. سلسلة العهدة (COC) لمرشحات العينات

1. ارجع إلى الملف التكميلي للاطلاع على الخطوات التفصيلية. الخطوات التي تشرح تكييف المرشح موصوفة في الملحق A ، والبيئة الدقيقة / أخذ عينات الهواء الشخصية ل PM_2.5 موجودة في الملحق B ، وقياس BC موصوف في الملحق C ، وقياس ثاني أكسيد الكربون في الملحق D ، ومراقبة الوقت والموقع في الملحق E ، ومراقبة استخدام الموقد في الملحق F ، والمراقبة المحيطة في الملحق G ، والمراقبة البيولوجية في الملحق H ، ونقل العينات في الملحق I . وترد قائمة نماذج الإبلاغ الموحدة المستخدمة في الجدول التكميلي 3.
   ملاحظة: يوضح الشكل 2 أ وحدة التحكم في المحتوى التي تم جمعها بعد أخذ العينات وملفوفة بورق الألمنيوم. تم تعبئة المرشحات الملفوفة في أكياس عينات بيولوجية منفصلة ووضعها في أكياس لقاح تحتوي على عبوة هلام مجمدة مسبقا. تم نقل عينات من المرشحات إلى المختبر الميداني (الشكل 2 ب). كما هو موضح في الشكل 2C ، تم تخزين المرشحات المنقولة من الموقع الميداني في مجمد عميق (-20 درجة مئوية) في المختبر الميداني وبقيت دون إزعاج حتى يتم نقلها إلى المختبر المركزي. وكل 15 إلى 30 يوما، تشحن العينات برا إلى المختبر المركزي؛ تم تعبئة المرشحات التي تم أخذ عينات منها على عبوات ثلج وهلام جاف مع COC. عند استلام العينات من المكتب الميداني ، تم فحص العينات مع COC وحفظها في ثلاجة عميقة (-20 درجة مئوية).

منهجيات أخذ عينات الهواء الشخصية / البيئة المكروية:
يوضح الشكل 1 أط أما حاملا ترتدي السترة المخصصة خلال فترة أخذ العينات البالغة 24 ساعة. تتضمن السترة ECM ومسجل CO ومسجل الوقت والموقع مع بنك الطاقة. تم التأكد من أن المشاركين ارتدوا السترة طوال فترة أخذ العينات ، باستثناء أثناء الاستحمام والنوم. يظهر الحامل الذي تم توفيره لتعليق السترة داخل محيط النوم في الشكل 1Aii.

يوضح الشكل 1Bi تنظيف جهاز أخذ عينات ECM خلال فترة ما قبل وبعد أخذ العينات ويبين الشكل 1Bii معايرة ECM في المختبر الميداني. تم فحص معدلات التدفق وتم تعيين وقت تشغيل أخذ العينات قبل أخذ العينات ، وتم فحص أي انحرافات في فترة ما بعد أخذ العينات.

يوضح الشكل 1C وضع الأداة (ECM و CO Logger و TLL) في المطبخ (ارتفاع 1.5 متر من الأرض) لمراقبة المنطقة. تم وضع الأدوات وتركيبها على بعد 1 متر من مصدر الطهي. عندما كانت النوافذ أو الأبواب بالقرب من المصادر ، تم تركيب الأدوات على بعد 1 متر من هذه الفتحات. يوضح الشكل 1D الأدوات (ECM و CO Logger و TLL) المتصلة ببنك طاقة ، مثبت (ارتفاع 1.5 متر من الأرض) في الهواء الطلق في منزل كل مشارك. تم بالفعل نشر نتائج البيئة الدقيقة والشخصية PM_2.5 باتباع هذه المنهجيات²⁴،^35،36.

أظهرت بيانات معايرة مسجل ثاني أكسيد الكربون على مدار عام 1 أعطالا منخفضة ، كما هو موضح في الشكل التكميلي 8 (تمثل وسيلة الإيضاح الموضحة كدائرة قياس مسجل بيانات CO الذي يتجاوز نطاق المعايرة من 0-50 جزء في المليون)³⁵. وترد تفاصيل حول الفرق بين الفتحة الفارغة وفتحة العينة لقياس BC لتحميل المرشح في المادة التكميلية (الملحق C).

يوضح الشكل 1Ei المرشحات التالفة قبل عملية الوزن المسبق. يتم وضع علامة على الفلاتر التالفة والمسقطة على أنها غير صالحة. وأعيد فحص المرشحات في المختبر الميداني قبل تحميلها في أي أجهزة لرصد الهواء. وبالمثل ، تم فحص المرشحات التي تم أخذ عينات منها بحثا عن أي ضرر ، مثل الثقوب أو التمزقات أو التمدد أو الخلع ، كما هو موضح في الشكل 1Eii. وفي حالة وجود أي ضرر من هذا القبيل، يتم وزنه، ولكن لا يعتبر صالحا للتحليلات اللاحقة. تم الحصول على كتلة PM_2.5 لكل عينة بطرح كتلة العينة من متوسط كتلة المجال الفارغة. تم تقدير تركيز PM_2.5 النهائي بقسمة كتل المرشح المصححة الفارغة على كمية الهواء التي أخذت عينات منها بواسطة المضخة خلال فترة القياس. ترد في الجدول 1 معايير العتبة المشتقة لأخذ عينات PM_2.5 و CO الصالحة. تعتبر البيانات ضمن معايير العتبة صالحة ويتم تناولها للتحليل.

مراقبة استخدام الموقد
يوضح الشكل 3 أ معايرة أجهزة تسجيل درجة الحرارة ، والتي تم إجراؤها في البداية على الجليد ثم في الماء الساخن بمساعدة جهاز مراقبة درجة الحرارة القياسي. يوضح الشكل 3Bi النمط المنتظم للقمم التي تعتبر صالحة ويتم تحديدها من خلال لون الذروة المميز (البرتقالي) عند استخدام الموقد. كما هو موضح في الشكل 3B ، تم وصف النمط غير المنتظم للقمم ، مثل (ii) مشكلة المسبار (تسجيل درجات حرارة عالية وقياس ما وراء نطاق درجة الحرارة) ، (iii) خطأ فني (إزاحة خط الأساس بقيم سالبة) ، و (iv) مشكلة المزدوجة الحرارية ، على أنها أخذ عينات غير صالحة (لا توجد سجلات لقياس درجة الحرارة ؛ تحول خط الأساس مع القيم السالبة). يوضح الشكل التكميلي 5 مسجل درجة الحرارة المثبت في مواقد الطهي المختلفة. تم نشر نتائج مراقبة استخدام الموقد باتباع هذه المنهجية بالفعل¹⁸،^19،36.

أخذ عينات من الهواء المحيط
مع إرشادات وكالة حماية البيئة الأمريكية (https://www.epa.gov/environmental-topics/air-topics) ، تم تركيب عينات المحيط في الجزء العلوي من إحدى الأسر المختارة في كل موقع تمثيلي ل HAPIN-India (الشكل 4 أ). تم اختيار مواقع أخذ العينات بناء على الأمن وتوافر الكهرباء واستعداد المشارك لاستضافة المرصد. تم اختيار المواقع لتكون في المناطق المركزية بالنسبة لمجموعات المشاركين. اتبعت العينات المحيطة إجراء مماثلا للتعبئة والشحن من الموقع الميداني إلى المختبر الميداني إلى المختبر المركزي. لمنع توصيل الكابلات بالموصل غير الصحيح ، قم بتوصيله بتخطيط الدبوس الفريد كما هو موضح في الشكل التكميلي 9. تظهر نتائج المراقبة المحيطة (PM_2.5) المقاسة بين عامي 2018 و 2020 في الشكل 4B. أيضا ، تم نشر نتائج المراقبة المحيطة باستخدام هذه الطريقة في مكان آخر^{بالفعل 29}.

الرصد البيولوجي
يوضح الشكل 5 أ إجراء تناول البول. تم تخزين العينات من الموقع الميداني في أكياس تبريد اللقاح ونقلها إلى المختبر الميداني ، حيث تم تسعيرها وتخزينها في ثلاجة عميقة (-20 درجة مئوية). يلخص الشكل 5B جمع العينات والنقل والتخزين الميداني COC.

يوضح الشكل 5C DBSs ؛ يظهر 5Ci بقعا صالحة قبل التجفيف ، ويظهر 5Cii بقعا صالحة بعد التجفيف. يلخص الجدول 2 نمط جمع DBS الصالح في زيارات المتابعة بين المشاركين في HAPIN (M ، OAW ، C). معدل نجاح جمع DBSs صالحة من الأمهات لثلاث زيارات هو 100٪ (BL) و 93٪ (P1) و 83٪ (P2). وبالمثل ، بالنسبة ل OAW ، كان نجاح جمع DBS ثابتا (100٪ -72٪) للزيارات الثلاث الأولى (BL-P2) ، ولكنه انخفض (45٪ -35٪) من B1 إلى B4 أثناء الوباء وأثناء إعصار Gaja (2018). كان نجاح مجموعة DBS في الأطفال 72.09٪ عند الولادة (B0) ، و 64٪ عند B1 ، و 62٪ عند B2 ، و 45٪ عند B4.

يؤكد الشكل 5D أن سلسلة التبريد ذات الثلج الجاف تحافظ على سلامة العينة. كل شهر ، تم تعبئة العينات البيولوجية بالثلج الجاف في صندوق عزل حراري منفصل وشحنها مع أجهزة تسجيل درجة الحرارة والرطوبة النسبية (RH). أظهر تحليل الارتباط للجاذبية النوعية البولية المقاسة بين المختبر الميداني والمختبر المركزي اتفاقا جيدا ، كما هو موضح في الشكل 5E. تظهر نتائجنا للتحقق المتقاطع لطريقة المراقبة الحيوية في عينات البول من مستقلبات الهيدروكربون العطرية متعددة الحلقات ضمان الجودة (QA) / مراقبة الجودة (QC) لسلامة العينة²¹.

تم تحميل جميع بيانات أخذ العينات ونموذج الإبلاغ الموحد بشكل آمن من SRIHER إلى خادم جامعة إيموري. حدث نقل البيانات يوميا ، مما يقلل من احتمالية فقدان البيانات. وترد في الجدول التكميلي 3 قائمة بنماذج الإبلاغ الموحد المستخدمة في جمع البيانات. ويرد تدفق جمع البيانات من الموقع الميداني إلى خادم إيموري في الشكل التكميلي 10.

الشكل 1: المراقبة الشخصية والبيئية الدقيقة. (أ) الأم الحامل التي ترتدي السترة المزودة بأدوات أخذ عينات الهواء (ECM و CO Logger و TLL) ؛ ب) حامل معدني مع سترة ؛ ج) سترة الطفل مع وحدات TLM. (ب) ط) تنظيف ECM ؛ ب) معايرة ECM. (ج) مراقبة منطقة المطبخ باستخدام ECM ومسجل CO و TLL. (د) مراقبة المنطقة الخارجية باستخدام ECM ومسجل CO و TLL. (ه) المرشحات التالفة التي تم وزنها مسبقا ؛ ب) المرشحات التالفة التي تم أخذ عينات منها. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: تسلسل عهدة المرشحات . (أ) أخذ عينات من ECM مع مرشحات ملفوفة بورق الألمنيوم. (ب) نقل عينات من المرشحات من الأسر المشاركة إلى المختبر الميداني في أكياس تبريد اللقاح التي تحتوي على عبوات هلامية. (ج) مرشحات العينات المخزنة في ديب فريزر (-20 درجة مئوية) في المختبر الميداني. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 3: استخدام الموقد لمراقبة درجة الحرارة الحطابين . (أ) معايرة أجهزة تسجيل درجة حرارة نقطة الجيوسين. (ب) نمط الذروة الصحيح لرصد استخدام الموقد ؛ ب) مشكلة التحقيق ؛ iii) خطأ فني؛ iv) مشكلة الحرارية. (ج) أجهزة تسجيل درجة حرارة استخدام الموقد للمراقبة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 4: المراقبة المحيطة. (أ) جهاز Ambient PM_2.5 مثبت في الموقع الميداني. (ب) السلاسل الزمنية لقياسات مستوى PM_2.5 المحيط (2018-2020). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 5. الرصد الحيوي - جمع العينات ومعالجتها ومراقبة الجودة. أ: اقتباس البول. (ب) تسلسل العهدة لجمع العينات وتخزينها ونقلها. (ج) بقعة الدم المجففة: ط) قبل التجفيف. ب) بعد التجفيف. (د) سلسلة الحيازة الباردة لشحنة العينة. (ه) ضمان الجودة / مراقبة الجودة لبيانات سلامة العينة للجاذبية النوعية البولية المقاسة في الموقع الميداني والمختبر المركزي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1: معايير عتبة أخذ العينات الصالحة لشاشات PM_2.5 و CO. لاحظ أنه نظرا لحساسية مقياس التسارع ، تم وضع علامة على القيم خارج النطاقات المتوقعة ولكن لم يتم استبعادها من التحليلات. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

الجدول 2: ملخص مجموعة DBS الصالحة بين المشاركين في الدراسة. * خلال إعصار (إعصار) كان هناك انخفاض في مجموعة DBS. ^† أثناء إغلاق COVID19 ، كان هناك انخفاض في مجموعة DBS. ^‡ أثناء إغلاق COVID19 ، كان هناك انخفاض ولم يتم تضمين بيانات 2021 في مجموعة DBS. الاختصارات: M = الأم الحامل. OAW = امرأة بالغة أخرى ؛ ج = طفل. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

الجدول التكميلي 1: مبادئ توجيهية لتركيب أجهزة أخذ العينات لرصد البيئة الدقيقة.

الجدول التكميلي 2: الفرق بين الفتحة الفارغة وفتحة العينة لتحميل الفلتر. * يمكن استبدال الناشر فقط إذا كان هناك أي ضرر واضح أو إذا تم استخدامه ل ~ 750-1000 مرشح.

الجدول التكميلي 3: قائمة نماذج الإبلاغ الموحدة فيما يتعلق بالتعرض وأخذ عينات من العلامات الحيوية. وهذه النماذج متاحة في قاعدة بيانات RedCap، مخزنة في جامعة إيموري، ويتم الاحتفاظ بها بموجب اتفاق تبادل البيانات بين جميع المتعاونين، والذي يمكن توفيره للقراء عند الطلب.

الشكل التكميلي 1: ورقة إدخال البيانات لقياس وزن المرشح. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 2. الأدوات والخطوات المشاركة في البيئة المكروية وأخذ عينات الهواء الشخصية. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 3: الخراطيش وفتحات المرشح. ج: فتحة فارغة (الموضع 1) ؛ ب: خرطوشة سفلية فارغة تحتوي على كل من الناشر الفارغ والمرشح الفارغ في الخرطوشة ؛ ج: القطعة العلوية من الخرطوشة الفارغة ؛ D: فتحة عينة (الموضع 2) ؛ E: خرطوشة عينة سفلية مع ناشر عينة ؛ F: القطعة العلوية من خرطوشة العينة. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 4: الأدوات والخطوات المتبعة في مراقبة استخدام الموقد. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 5: النقاط المثبتة في مواقد الطهي المختلفة. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 6: الأدوات والخطوات المستخدمة في مراقبة الهواء المحيط. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 7: الأدوات والخطوات المستخدمة في أخذ العينات البيولوجية. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 8: ملخص ملخص مسجل بيانات أول أكسيد الكربون (CO). الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 9: تخطيط موصل أخذ العينات الإلكتروني. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 10: جمع البيانات ومعالجتها. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 11: استخدام حقيبة اللقاح. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 12: الفرق بين البجع وحقيبة اللقاح. يتم اختبار أداء درجة الحرارة لحقيبتين أكثر برودة (البجع مقابل اللقاح) باستخدام جهاز تسجيل بيانات أول أكسيد الكربون لمدة 48 ساعة في المختبر بمتوسط درجة حرارة الغرفة 28.3 ± 0.6 درجة مئوية ورطوبة نسبية تبلغ 49.2٪ ± 3.6٪. تم وضع عينة بول (~ 60 مل) بدرجة حرارة أولية 36.4 درجة مئوية في كيسين وحفظت دون إزعاج لمدة 48 ساعة في غرفة تخزين. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

لقد أظهرنا ومثلنا بصريا الإجراءات القياسية لجمع البيانات على مستوى السكان حول التعرض الشخصي لتلوث الهواء المنزلي في تجربة HAPIN متعددة البلدان^19,24. تعتبر طرق أخذ العينات البيئية والبيولوجية الميدانية الموصوفة هنا مناسبة وممكنة ، لا سيما في الفئات السكانية الضعيفة في البيئات المحدودة الموارد حيث يكون التعرض ل PM_2.5 أعلى بعدة مرات من قيم المبادئ التوجيهية لجودة الهواء (AQG) لمنظمة الصحة العالمية (المتوسط السنوي 5 ميكروغرام / م 3 ومتوسط 24 ساعة 15 ميكروغرام / م³)^37,38.

تم نشر الأدوات المستخدمة في هذه الدراسة في دراسات أخرى ذات فترات أخذ عينات مختلفة. في Jack et al. ، تم قياس أول أكسيد الكربون كل 6 أسابيع باستخدام شاشة مسجل ثاني أكسيد الكربون خفيفة الوزن ، وتم وضع قياس PM_2.5 (microPEM) في موقع مشترك لمدة 72 ساعة على ما يقرب من نصف المشاركات^{الحوامل 9}. استخدمت دراسة أخرى التعرضات الشخصية المعدلة المحيطة التي تم تقييمها باستخدام جهاز أخذ عينات الهباء الجوي الشخصي بالموجات فوق الصوتية (UPAS) لمعالجة عدم اليقين في تقديرات التأثيرات العالمية ل HAP على صحة القلب باستخدام تقييم كمي للتعرض PM_2.5 ¹⁴.

يمكن أن تكون الإجراءات المتبعة أثناء تجربة HAPIN والموضحة هنا بمثابة إرشادات لمراقبة HAP الشخصية / البيئة المكروية في أماكن أخرى^24,26. قام الفريق الميداني أولا بتقييم المواقع المحتملة لوضع الشاشات في المطبخ وعند النوم وفي المواقع المنزلية الخارجية. عندما لم تكن هناك ظروف مثالية لوضع الشاشات (1.5 متر فوق سطح الأرض ، على بعد متر واحد من الموقد وأي أبواب ونوافذ) ، تم اختيار الأماكن المناسبة المجاورة لموقع العينة المثالي³⁵. حدث هذا بشكل غير متكرر نسبيا في <2٪ من جميع العينات التي تم جمعها. تحتوي أجهزة تسجيل درجة الحرارة المستخدمة كشاشات لاستخدام الموقد على أغطية مقاومة للماء للحماية من الانسكاب أثناء أنشطة المطبخ ، مثل الطهي وتسخين المياه. ومع ذلك ، تضررت أجهزة تسجيل درجة الحرارة التي تم وضعها على المواقد الخارجية أثناء الرياح الموسمية والفيضانات (الشكل 3C).

لوحظ الامتثال لارتداء السترة من قبل المساحين الميدانيين في يوم إزالة المراقبين (اليوم 2). وتبين أن الامتثال الذي تم تقييمه عن طريق أجهزة الاستشعار غير صحيح في بعض الأحيان؛ في بعض الحالات ، كان المشاركون يرتدون الشاشة ، لكنهم سيجلسون بلا حراك وبالتالي سيتم وضع علامة على أنهم غير متوافقين. كان هذا الاعتراف بالتصنيف الخاطئ القائم على أجهزة الاستشعار ممكنا فقط بسبب العاملين الميدانيين الملتزمين. وكفحص إضافي، احتوت نماذج الإبلاغ الموحدة الخاصة بنا على الامتثال الذي أبلغ عنه المشاركون.

تعد مناولة المرشحات أثناء التكييف والوزن وأخذ العينات (قبل وبعد وبعد) والنقل والتخزين في الميدان والمختبر المركزي من الأنشطة الحاسمة في أي مرحلة من مراحل جمع البيانات. بعد 24 ساعة من أخذ العينات ، تمت تغطية الشاشة الشخصية بالكامل بورق الألمنيوم ووضعها في كيس عينات حيوية لنقلها في سلسلة تبريد وبيئة خالية من الغبار. وقد أظهرت الدراسة الحالية إجراءات حفظ المرشحات من منزل المشاركين إلى المختبر الميداني إلى المختبر المركزي عبر سلسلة العهدة.

يتم التنبؤ بانحرافات قليلة عن ظروف درجة الحرارة المطلوبة أثناء التخزين والنقل أثناء جمع العينات البيولوجية ونقلها من الحقل إلى المختبر لتحليلها ، مما قد يؤدي إلى نتائج خاطئة. كانت حقيبة التبريد المستخدمة في المنشآت متعددة البلدان باهظة الثمن في الهند. في إطار البرامج الوطنية المختلفة في الهند ، تم استخدام حقيبة تبريد اللقاح على نطاق واسع لنقل اللقاح. تم الحصول على أكياس اللقاح هذه محليا بتكلفة معقولة ، أي أقل بنحو 30 ضعفا من كيس التبريد (الشكل التكميلي 11). قبل إجراء عملية شراء بالجملة، تمت مقارنة درجة حرارة الشحنة في صناديق تبريد اللقاح هذه مع كيس التبريد لضمان سلامة العينة (الشكل التكميلي 12). في البيئات المحدودة الموارد ، من الصعب جمع العينات البيولوجية والحفاظ على سلامتها. أدى نقل العينات في أكياس اللقاح المتاحة محليا من منزل المشارك إلى المختبر الميداني إلى حل هذه المشكلة.

تعرف مجموعة DBS أيضا باسم بقع الدم الشعري التي يتم الحصول عليها من الإصبع أو الكعب أو شحمة الأذن³⁹. يعد استخدام بطاقة DBS لجمع عينات الدم غير مؤلم نسبيا وغير جراحي ، ويمكن جمعه في منزل المشارك من خلال موظفين صحيين غير سريريين ولكن مدربين. يتم تجفيف الدم الذي يتم جمعه على ورق الترشيح وتخزينه بسهولة. تشغل قطرة من الدم الكامل حوالي 50 ميكرولتر في قرص قطره 12.7 مم²³. عادة ما يكون إصبع البنصر هو الموقع المفضل للبالغين ، وهو إجراء شائع في المراقبة العلاجية. على الرغم من أن الخطوات المتضمنة في جمع التحفيز العميق للدماغ لفحص العلامات الحيوية للبالغين قد تم تصورها في دراسات سابقة ، إلا أن المهام والخطوات الدقيقة التي تنطوي عليها الإعدادات المحدودة الموارد لم يتم التقاطها^40,41. هذه الدراسة هي من بين الأولى ، على حد علمنا ، لالتقاط DBSs من M و OAW و C ،) من نفس الأسرة⁴². في المناطق الريفية ، يمثل الأمر تحديا ، على الرغم من أن الإجراء طفيف التوغل⁴². لعب التدريب المتكرر للمساحين الميدانيين حول جمع DBSs صالحة ، والتوضيحات الفنية حول اختيار اليد غير المهيمنة ، والاسترخاء وتدليك الذراع ، واختيار البنصر أو الإصبع الأوسط دورا مهما في جمع DBSs^{صالحة 33}.

وبالمثل ، بالنسبة لحديثي الولادة ، تم إجراء أخذ العينات الشعرية من خلال وخز الكعب للأطفال الذين يتراوح وزنهم من ~ 3 إلى 10 كجم (من الولادة إلى 6 أشهر) ، وخز الإصبع في المتابعة (أكثر من 6 أشهر) للأطفال الذين يزنون >10 كجم. وفقا لإرشادات منظمة الصحة العالمية ، لعب اختيار وموضع (ثقب بزاوية 90 درجة موازية للكعب) من وخز وخز دورا هاما في الحصول على ما يكفي من تدفق الدم ، وجمع ناجح من DBSs ، وعمق تقديري أقصر قليلا^33,34. يختلف طول الشفرة في إبرة الوخز حسب الشركة المصنعة (أي من 0.85-2 مم لحديثي الولادة). في الأطفال الخدج ، تم استخدام إبر وخز الكعب (عمق 0.85 مم × 1.75 مم) ومشارط وخز الإصبع (عمق 1 مم × 2.5 مم) مع الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 6 أشهر و 8 سنوات.

بعد وخز الكعب ، تم سحب الدم باستخدام أنابيب شعرية PTS (Ref # 2866) لجمع العينة دون جلطات في بقع الدم ولتجنب الختم على بطاقة توفير البروتين. بناء على تجاربنا الأولية ، يعتقد أن وضع الأنبوب الشعري لأسفل يأخذ الدم على الفور دون أي عوائق بسبب التوتر السطحي المنتظم.

بعد الجمع الناجح ل DBSs صالحة من المشاركين في HAPIN في كلا موقعي الدراسة ، تم تجفيف العينة التي تم جمعها في بطاقة توفير البروتين طوال الليل في درجة حرارة الغرفة (25 درجة مئوية) في المختبر الميداني ، وتم التأكد من أن بطاقة توفير البروتين كانت خالية من أي حشرات وذباب منزلي بواسطة شبكة حشرات تغطي. بعد التجفيف (اللون البني ، الشكل 5Cii) ، تم تخزين بطاقة DBS عند -20 درجة مئوية.

أثناء جمع DBS في منازل المشاركين ، كان الدم المتساقط في حدود 12.7 مم ، ولكن بعد التجفيف طوال الليل في درجة حرارة الغرفة ، تم دمج البقعتين الفرديتين في موقع NP. قد يكون الاختلاف الملحوظ في موقع NP بسبب ارتفاع الرطوبة النسبية ، حيث أصبحت DBSs الصالحة التي تم جمعها غير صالحة حيث اندمجت بقعتا الدم الجافة الفرديتان. بعد إجراء جمع DBS المنسق ، تم التحقق من صحة نتائج المؤشرات الحيوية السريرية (الإجهاد التأكسدي ، والالتهاب ، والخلل البطاني ، وإهانة الرئة) على عينات عمياء في مختبر LEADER في جامعة إيموري ، ووجد أنها في اتفاق جيد (البيانات غير معروضة).

يتطلب جمع العينات الحيوية التزاما صارما ببروتوكولات السلامة. خلال فترة الوباء (24 مارس 2019 إلى يونيو 2019) ، تم تنفيذ بروتوكولات أمان إضافية ، وفقا لإرشادات الحكومة المحلية. تم توجيه موظفي الدراسة لارتداء معدات الحماية الشخصية (PPE) مثل القفازات وأقنعة الوجه والنظارات الواقية والمآزر أثناء السفر وفي منازل المشاركين. كانت معاطف المختبر إلزامية أثناء العمل في المكاتب الميدانية ، وتم تجهيز المكاتب الميدانية بخزانات السلامة البيولوجية للتعامل مع العينات البيولوجية. وقدم التدريب لجميع الموظفين على استخدام معدات الوقاية الشخصية التالفة وتحديدها. تم جمع معدات الوقاية الشخصية المستخدمة في أكياس منفصلة للتخلص منها وتسليمها في المراكز الصحية المتعاونة للتخلص الآمن منها إلى مرفق إدارة النفايات الطبية الحيوية المشترك المصرح به من قبل مجلس الدولة لمكافحة التلوث.

سيساعد التقاط مقاطع فيديو عالية الدقة لجمع البيانات الميدانية ، خاصة في البيئات الريفية الصعبة ، في سد فجوات التدريب في مراقبة تلوث الهواء وجمع البيانات الميدانية. وعموما، في كل مرحلة من مراحل تنفيذ المشروع، تم ضمان جودة وموثوقية جمع البيانات. وأدت الدورات التدريبية الدورية وإعادة تدريب الموظفين الميدانيين إلى بناء قدراتهم وثقتهم وتجنب الخسارة الباهظة في سلامة العينة. الطرق المستخدمة قابلة للنقل وستساعد الباحثين الآخرين في اعتماد إجراءات الرصد البيئي وجمع العينات الحيوية في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل باستخدام استراتيجيات فعالة من حيث التكلفة.

كما تم الإبلاغ عن الثغرات والتحديات التي تمت مواجهتها في جميع أنحاء دراسة HAPIN ، لا سيما في المناطق الريفية المحدودة الموارد. نلاحظ أن العمل التمهيدي المكثف والتدريب ، الذي تم الإبلاغ عنه في مكان آخر في المنشورات التي تفصل العمل التكويني ل HAPIN ، كان حاسما لفرز المشكلات المتعلقة بالبروتوكول ، مثل تصميم سترات لأخذ العينات وآليات النقل الآمن لكل من تلوث الهواء والعينات البيولوجية. علاوة على ذلك ، خلال هذه الفترة ، تم التغلب على العديد من "آلام النمو" ، بما في ذلك التعامل مع مرشحات الجاذبية ECM الصغيرة جدا مقاس 15 مم ، وتقنيات وضع شاشات استخدام الموقد ، وما إلى ذلك.

تم إيلاء اهتمام خاص أثناء شحن عينات المرشحات والأدوات والعينات الحيوية من المنازل إلى المختبر الميداني. تم تتبع جميع معدات أخذ عينات الهواء وملحقاتها وعيناتها من خلال إدارة المخزون في المختبرات المركزية والميدانية. وقد سمح بصيانة وإصلاح واستبدال وتقييم إمدادات المشروع في الوقت المناسب لتوفير جمع البيانات دون انقطاع.

أثبتت طرق جمع البيانات الموضحة هنا أنها موثوقة ومتسقة خلال فترة الدراسة التي استمرت لمدة عام كامل. قد يشير استخدام واعتماد التقنيات الذكية الميسورة التكلفة إلى نموذج مستقبلي لتجارب التحكم العشوائية (RCTs) ودراسات الاستجابة للتعرض ، مما يضمن جمع البيانات بشكل مقبول لتحقيق نتائج موثوقة. هذه المساعي لا تخلو من التحديات. ومع ذلك ، كما هو موضح هنا ، يمكن أن يضمن الاجتهاد ومراجعة البروتوكولات المعمول بها أن تكون الفرق الميدانية قادرة على التكيف مع الظروف المتغيرة ، سواء المتوقعة (الاختلافات في تكوينات الأسرة ، على سبيل المثال) وغير المتوقعة (COVID-19 ، الأعاصير). بالنسبة ل HAPIN ، بدأ هذا بالتدريب العملي في المختبر والميدان الذي قدمه خبراء التعرض والمؤشرات الحيوية الأساسية قبل التجربة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تقديم تدريب تنشيطي مرة واحدة كل 6 أشهر على مستويات مختلفة طوال فترة الدراسة. زاد التدريب الدوري من قدرة الفريق على أخذ عينات من الأدوات والمرشحات والعينات الحيوية والتعامل معها بكفاءة. ستكون إجراءات التصور وأخذ العينات الميدانية أداة تعليمية قيمة للباحثين الذين يجرون دراسات وبائية مماثلة واسعة النطاق في الهند أو البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل.

*4 النتائج والاستنتاجات الواردة في هذا التقرير هي نتائج المؤلفين ولا تمثل بالضرورة الموقف الرسمي للمعاهد الوطنية الأمريكية للصحة أو وزارة الصحة والخدمات الإنسانية أو مؤسسة بيل وميليندا غيتس. ولم يكن لوكالات التمويل أي دور في جمع البيانات وتحليل البيانات الواردة في الورقة.

يود المحققون أن يشكروا أعضاء اللجنة الاستشارية - باتريك بريس ودونا شبيغلمان وجويل كوفمان - على رؤيتهم وتوجيهاتهم القيمة طوال فترة تنفيذ المحاكمة. كما نود أن نعرب عن تقديرنا لجميع موظفي البحث والمشاركين في الدراسة لتفانيهم ومشاركتهم في هذه التجربة المهمة.

تم تمويل هذه الدراسة من قبل المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة (اتفاقية تعاونية 1UM1HL134590) بالتعاون مع مؤسسة بيل وميليندا غيتس (OPP1131279). يراقب مجلس مراقبة البيانات والسلامة (DSMB) متعدد التخصصات والمستقل (DSMB) المعين من قبل المعهد الوطني للقلب والرئة والدم (NHLBI) جودة البيانات ويحمي سلامة المرضى المسجلين في تجربة HAPIN. NHLBI DSMB: نانسي ر. كوك ، ستيفن هيشت ، كاثرين كار (الرئيس) ، جوزيف ميلوم ، ناليني ساثياكومار ، بول ك. ويلتون ، جيل وينمان وتوماس كروكستون (الأمناء التنفيذيون).  تنسيق البرنامج: مؤسسة جيل رودجرز وبيل وميليندا غيتس. كلوديا ل. طومسون ، المعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية ؛ مارك ج. باراسكاندولا ، المعهد الوطني للسرطان ؛ ماريون كوسو توماس ، معهد يونيس كينيدي شرايفر الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية ؛ جوشوا ب. روزنتال ، مركز فوغارتي الدولي ؛ كونسيبشن ر. نيراس ، الصندوق المشترك لمكتب المعاهد الوطنية للصحة للتنسيق الاستراتيجي ؛ كاثرين كافونيس ، دونغ يون كيم ، أنتونيلو بونتوريري ، وباري س. شميتر ، NHLBI.

محققو HAPIN: فانيسا بوروز ، أليخاندرا بوساليو ، ديفان كامبل ، إدواردو كانوز ، عدلي كاستانازا ، هوارد تشانغ ، يونيون تشين ، ماريلو شيانغ ، راشيل كريك ، ماري كروكر ، فيكتور دافيلا رومان ، ليزا دي لاس فوينتيس ، أوسكار دي ليون ، إفريم دوسابيمانا ، ليزا إيلون ، خوان غابرييل إسبينوزا ، إيرما سايوري بينيدا فوينتيس ، دينا جودمان ، ميغان هارديسون ، ستيلا هارتنجر ، فابيولا إم هيريرا ، شاكر حسين ، بينيلوبي هوارد ، ليندسي جاكس ، شيرين جبارزاده ، أبيجيل جونز ، كاثرين كيرنز ، جاكوب كريمر ، مارغريت أ لوز ، باتي لينزين ، جياوين لياو ، فيونا ماجورين ، ماكولوم ، جون مكراكين ، جوليا إن ماكبيك ، راشيل مايرز ، إريك موليندو ، لورانس مولتون ، لوك نيهر ، أبيدان نامباجيمانا ، فلورين نداجيجيمانا ، أزهر نظام ، جان دي ديو نتيفوجوروزوا ، أريس باباجورجيو ، أوشا راماكريشنان ، ديفيس ريردون ، باري ريان ، سوداكار سيدام ، بريا كومار ، ميناكشي سوندارام ، أوم براشانث ، جيريمي أ سارنات ، سوزان سيمكوفيتش ، شيلا إس سينهاروي ، داميان سويرين ، آشلي تونجيس ، جان داماسين أويزيمانا ، فيفيان فالديز ، كايلا فالنتين ، أميت فيرما ، لانس والر ، ميغان وارنوك ، وينلو يي.