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

1. Vorbereitung der Instrumente <ol><li> Schalten Sie die externe Stromversorgung des Ammoniak optische Sensorplattform, Laser-Diode-Controller, einem speziell angefertigten Steuerelektronik (CEU), der Atem Sampler, Luftpumpe, und Laptop. </li><li> 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. </li><li> 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 von der Zeit, der Sensor für die Temperaturleistung zu stabilisieren, zur Verfügung gestellt. </li><li> Stellen Zulaufschlauch und Mundstück Temperatur bis 55 ° C, indem Sie auf ein Icon Name &quot;ChangeT&quot; auf dem Desktop des Atem-Sampler gefunden. Die Temperatur kann dann durch Klicken auf den Pfeil nach oben oder unten, gefolgt von einem Klick auf &quot;Upd geändert werdenaß Temp &quot;. Klicken Sie auf &quot;Exit&quot;, um zum Desktop zurückzukehren. Damit das System mindestens 5 min für die Temperatur zu stabilisieren. Aufrechterhalten der Temperatur des Probennehmers und Schläuche auf 55 ° C verringert die Oberflächenverlust von Ammoniak. </li><li> Öffnen Sie die Software auf dem Laptop, die den Ammoniaksensor steuert. Das Programm kann in einem Ordner mit dem Namen &quot;NH 3 Atem-Sensor-Programm&quot; auf den Desktop zugegriffen werden kann. In diesem Ordner, muss der Benutzer auf das Symbol &quot;Haupt LabVIEW-Software&quot; zu wählen. Dieser Ordner enthält mehrere Anwendungen, aber der Benutzer muss &quot;Mainsequence.vi&quot; wählen, um die gewünschte Schnittstelle zugreifen. Wählen Sie &quot;Run&quot; in der oberen linken Ecke des Bildschirms. HINWEIS: Damit beginnt die Sperrlinie Kalibrierungssequenz. Der Laser des QEPAS Monitor arbeitet auf einem optimalen Strom, der während eines automatisierten Leitungssperrprozedur ausgewählt. Dieser Prozess wird etwa 25 Minuten dauern. </li><li> Erstellen Sie eine neue Sitzung auf dem Sampler, so dass each Thema Sitzung hat seine eigene Datei, die auf einem angeschlossenen Flash-Laufwerk gespeichert sind. HINWEIS: Dies wird durch Öffnen des Programms &quot;Breath Sampler&quot; auf dem Desktop des Samplers gefunden durchgeführt. Es gibt Raum, um die Sitzung entsprechend zu identifizieren. Alle während der Sitzung erzeugten Daten werden in dem Flash-Laufwerk unter dieser Kennung gespeichert werden. Das Datum des Experiments ist in der Regel als Teil des Dateinamens verwendet. Die Einlass-und Mundstück Temperatur muss vor dem Eintritt in den Atem-Probenprogramm eingestellt werden. </li><li> Legen Sie eine neue Einweg-Mundstück in das Einlassrohr. Einweghandschuhe tragen, um eine Kontaminierung Mundstück mit Ammoniak aus den Fingern. </li></ol> 2. Atem Probenentnahme HINWEIS: Die relevante Institutional Review Board (Ethikrat) muss jede Studie, die menschlichen Probanden beinhaltet genehmigen. Es gibt viele Faktoren, die den Atem Ammoniak drastisch beeinflussen können. Diese Faktoren können den Atem Ammoniak-Messungen durch eine direkt ändernffecting systemische Ammoniak-Werte werden oder die Reise der Atem Metaboliten von der Lunge zu den Instrumenten. <ol><li> Stellen Sie sicher, Themen kommen an das Labor in einem nüchternen Zustand, nachdem sie keine Nahrung für etwa 12 Stunden bei der Ankunft, und dass sie von der Übung am Morgen vor der Prüfung verzichtet haben verbraucht. </li><li> Sicherzustellen, dass keine Substanz in den Mund für mindestens 1 Stunde vor der Datenerfassung eingeführt. Stellen Sie sicher, dass die Probanden ihre Zähne zu putzen größer als 1 Stunde vor der Prüfung. </li><li> Setzen Sie das Motiv vor der Ammoniaksensor. Weisen Sie das Thema, um das Einlassrohr zu halten, und sicherstellen, dass sie das Mundstück nicht berühren, um Ammoniak Kontamination zu vermeiden. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Start&quot; auf dem Sampler-Schnittstelle. Haben das Thema in das Mundstück ausatmen so lange, wie sie können, oder bis der Betreiber hält die Probe ausreichend zu sein. HINWEIS: Dies ist ein Einzelvoll Ausatmung dauert mindestens 10 Sekunden. Munddruck wird in Echtzeit gemessen als Surrogatfür Durchflussrate. Eine farbcodierte Manometer hilft dem Gegenstand herstellen und den gewünschten Ausatmung Druck von 10 cm Wassersäule, die ein Ausatmungsventil Flussrate von 50 ml / sec darstellt. Diese Fließgeschwindigkeit wurde gewählt, da sie von der ATS / ERS für das Protokoll zu bestimmen, Fe NO angenommen wurde. Das Ausatmen Flussrate von Kindern und Erwachsenen zu erreichen ist. Ähnlich sollte drei reproduzierbaren Ausdünstungen erhalten werden, die um weniger als 10% unterscheiden. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Stop&quot; auf dem Sampler-Schnittstelle, wenn die Atemprobe ist abgeschlossen. </li></ol> 3. Atem Probenmessung <ol><li> Sobald eine Atemprobe analysiert worden ist, hat der Labortechniker den Monitor in Betrieb, dann die Fähigkeit, jede Segment dieses Atem-Profil analysieren. Der Teil der Atem, der von Interesse ist, ist die Phase-III-Segment. Dies wird durch eine &quot;Plateau&quot; in der Konzentration von Kohlendioxid aus und ist in der mittleren bis späten Stadium der bre gefundenath. </li><li> Wählen Sie den Phase-III-Anteil der Probe, indem die vertikalen Linien auf der Abtaster-Schnittstelle nach rechts vor dem Druckabfall der Luft zu beginnen, wenn Kohlendioxid Plateaus und stoppen. Siehe Abbildung 1 für die Klarstellung. </li><li> Speichern Sie die Daten auf dem Flash-Laufwerk, indem Sie auf &quot;Store&quot; auf dem Sampler Touchscreen-Schnittstelle. </li><li> Sobald die Atemdaten gespeichert wurden, kann der Benutzer &quot;Start&quot;, um eine neue Atemprobe zu initiieren. </li></ol> 4. Veranschaulichung der Auswirkungen von Mundspülung und pH-Wert auf Ammoniakgeruch <ol><li> Probe 3 Atemzüge, um die Grundlinie Ammoniak Ebene zu etablieren. Sicherzustellen, dass Atemzüge mindestens 5 min voneinander gemacht. </li><li> Mund gründlich mit einem 30-ml-Aliquot von Wasser für 60 Sekunden spülen. </li><li> Sammeln Sie eine Atemprobe innerhalb von 60 Sekunden von der Spülung (Abschnitt 2). Sammeln Atemproben im Laufe der nächsten Stunde, um die Änderung in Ammoniak über die Zeit zu beobachten. HINWEIS: Samsätze können so häufig wie jede Minute genommen werden, aber längere Intervalle werden typischerweise verwendet. </li><li> Mund gründlich mit einem 30-ml-Aliquot der Basislösung (Natriumbicarbonat in Wasser) spülen für 60 Sekunden und wiederholen 4.2.1. </li><li> Mund gründlich mit einem 30 ml-Aliquot sauren Lösung für 60 Sekunden Spülen und wiederholen 4.2.1. </li></ol> 5. Veranschaulichung der Auswirkungen von Ein-und Transport-Schläuche Temperaturen auf Ammoniakgeruch <ol><li> Beispiel drei Atemzüge im Laufe von 15 Minuten mit der Einlasstemperatur auf unter Körpertemperatur, etwa 30 ° C eingestellt </li><li> Erhöhen Sie die Temperaturen von Einlass-und Transportschlauch bis 55 ° C bzw. mit einem Desktop-Symbol auf dem Touchscreen-Interface des Atems Sampler. Lassen Sie das System mindestens 5 Minuten stabilen Zustand zu erreichen. </li><li> Probe 3 Atemzügen, 5 min auseinander in die erhitzte Einlaß. </li></ol>

<ol><li>Adeva, M. M., Souto, G., Blanco, N., Donapetry, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ammonium+metabolism+in+humans%5BTitle%5D)+AND+%22Metabolism%3A+clinical+and+experimental%22%5BJournal%5D)">Ammonium metabolism in humans.</a> Metabolism: clinical and experimental. 61 (11), 1495-1511 (2012).</li>
<li>Auron, A., Brophy, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperammonemia+in+review%3A+pathophysiology%2C+diagnosis%2C+and+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Pediatric+nephrology%22%5BJournal%5D)">Hyperammonemia in review: pathophysiology, diagnosis, and treatment.</a> Pediatric nephrology. 27 (2), 207-222 (2012).</li>
<li>Blanco Vela, C. I., Bosques Padilla, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+ammonia+concentrations+in+cirrhosis+patients-still+confusing+after+all+these+years%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+hepatology%22%5BJournal%5D)">Determination of ammonia concentrations in cirrhosis patients-still confusing after all these years.</a> Annals of hepatology. 10 Suppl 2, (2011).</li>
<li>Mpabanzi, L., Ol de Damink, S. W. M., van de Poll, M. C. G., Soeters, P. B., Jalan, R., Dejong, C. H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((To+pee+or+not+to+pee%3A+ammonia+hypothesis+of+hepatic+encephalopathy+revisited%5BTitle%5D)+AND+%22European+journal+of+gastroenterology+%26+hepatology%22%5BJournal%5D)">To pee or not to pee: ammonia hypothesis of hepatic encephalopathy revisited.</a> European journal of gastroenterology & hepatology. 23 (6), 449-454 (2011).</li>
<li>Goggs, R., Serrano, S., Szladovits, B., Keir, I., Ong, R., Hughes, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+investigation+of+a+point-of-care+blood+ammonia+analyzer%5BTitle%5D)+AND+%22Veterinary+clinical+pathology+%2F+American+Society+for+Veterinary+Clinical+Pathology%22%5BJournal%5D)">Clinical investigation of a point-of-care blood ammonia analyzer.</a> Veterinary clinical pathology / American Society for Veterinary Clinical Pathology. 37 (2), 198-206 (2008).</li>
<li>Huizenga, J. R., Tangerman, A., Gips, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+ammonia+in+biological+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+clinical+biochemistry%22%5BJournal%5D)">Determination of ammonia in biological fluids.</a> Annals of clinical biochemistry. 31 (Pt 6), 529-543 (1994).</li>
<li>Lewicki, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real+time+ammonia+detection+in+exhaled+human+breath+with+a+quantum+cascade+laser+based+sensor%5BTitle%5D)+AND+%222009+Conference+on+Lasers+and+ElectroOptics+and+2009+Conference+on+Quantum+electronics+and+Laser+Science+Conference%22%5BJournal%5D)">Real time ammonia detection in exhaled human breath with a quantum cascade laser based sensor.</a> 2009 Conference on Lasers and ElectroOptics and 2009 Conference on Quantum electronics and Laser Science Conference. 1, (2009).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((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%5BTitle%5D)+AND+%22American+journal+of+respiratory+and+critical+care+medicine%22%5BJournal%5D)">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.</a> American journal of respiratory and critical care medicine. 171 (8), 912-930 (2005).</li>
<li>Solga, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+influencing+breath+ammonia+determination%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+breath+research%22%5BJournal%5D)">Factors influencing breath ammonia determination.</a> Journal of breath research. 7 (3), (2013).</li>
<li>Schmidt, F. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ammonia+in+breath+and+emitted+from+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+breath+research%22%5BJournal%5D)">Ammonia in breath and emitted from skin.</a> Journal of breath research. 7 (1), (2013).</li>
<li>Spaněl, P., Dryahina, K., Smith, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quantitative+study+of+the+influence+of+inhaled+compounds+on+their+concentrations+in+exhaled+breath%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+breath+research%22%5BJournal%5D)">A quantitative study of the influence of inhaled compounds on their concentrations in exhaled breath.</a> Journal of breath research. 7 (1), (2013).</li>
<li>Boots, A. W., van Berkel, J. J. B. N., Dallinga, J. W., Smolinska, A., Wouters, E. F., van Schooten, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+versatile+use+of+exhaled+volatile+organic+compounds+in+human+health+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+breath+research%22%5BJournal%5D)">The versatile use of exhaled volatile organic compounds in human health and disease.</a> Journal of breath research. 6 (2), (2012).</li>
<li>Hibbard, T., Killard, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Breath+ammonia+levels+in+a+normal+human+population+study+as+determined+by+photoacoustic+laser+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+breath+research%22%5BJournal%5D)">Breath ammonia levels in a normal human population study as determined by photoacoustic laser spectroscopy.</a> Journal of breath research. 5 (3), (2011).</li>
<li>Wang, T., Pysanenko, A., Dryahina, K., Spaněl, P., Smith, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+breath%2C+exhaled+via+the+mouth+and+nose%2C+and+the+air+in+the+oral+cavity%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+breath+research%22%5BJournal%5D)">Analysis of breath, exhaled via the mouth and nose, and the air in the oral cavity.</a> Journal of breath research. 2 (3), (2008).</li>
<li>Amann, A., Smith, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAmann%2C+A+%22Volatile+Biomarkers.+1st+Edition%22">Volatile Biomarkers. 1st Edition</a>. , (2013).</li>
</ol>

Dr. Risby serves as a consultant for Loccioni Humancare the manufacturer of the breath sampler.

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 ei...

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 ständig wechselnden 4. Im Gegensatz dazu sind Atem-Tests vollständig nicht-invasive und schnell, so dass dadurch leicht wiederholten Maßnahmen. So ist Atem Ammoniak Mess attraktiv, weil es eine ernste ungedeckten Bedarf in einer einzigartigen Weise zu adressieren. Atem-Sammlung stellt jedoch einzigartig Bedenken. Während Aderlass von Natur trägt die jeobei der Atmung mit der Mundschleimhaut Variabilität, Verschmutzung: Pardy Fehler in mehreren unvorhersehbare Weise (zB Tourniquet Zeit, Schweiß Verschmutzung, Blutzell Hämolyse, Verzögerung bei der Labormessung, usw. 5), Atem-Messung müssen die Forscher mit einer anderen Gruppe von neuen Herausforderungen zu kämpfen oder bakterielle Ammoniak, Einfluss der Umgebungsluft und Gerät Feuchtigkeit und Temperatur, usw. 6. In der Tat ist es nicht ratsam, die Aufgabe in Verbindung experimentelle Ausstattung für Menschen mit experimentellen Verfahren zu entdecken, unbekannte Biologie unterschätzen. In Teil wegen dieser Hindernisse hat Atem Ammoniak noch nicht erfüllt sein Potenzial. Hier präsentieren wir unseren Atem Ammoniak Messprotokoll für die schnelle und genaue Ergebnisse. Unser Protokoll hat Kraft in drei Bereichen: der Monitor, die Schnittstelle Sampler, und die Aufmerksamkeit auf die menschliche Einflüsse. Der Monitor wurde von den Kollegen an der Rice University, wie zuvor beschrieben 7 gebaut. Die Basis der MEAsung ein Quarz verbesserte photoakustische Spektroskopie (QEPAS) Technik, die eine piezoelektrische Quarz Stimmgabel nach einem akustischen Wandler verwendet. Photoakustische Effekt tritt auf, wenn Schallwellen werden durch die Absorption der Laserstrahlung moduliert wird, indem Zielspurengase erzeugt. Das Spurengas unter Verwendung eines akustischen Zelle, die akustisch an die Resonanzfrequenz moduliert wird detektiert. Eine Absorptionswellenlänge für Ammoniak wurde ausgewählt, die frei von spektralen Interferenzen von störenden Arten in Atem. Für die Zwecke der menschlichen Ausatemluft Messung, die wichtigsten Merkmale der Monitor umfassen eine große Messbereich (von ~ 50 Teilen pro Milliarde, ppb bis mindestens 5000 ppb) und Geschwindigkeit (1 sec. Messungen). Die Geschwindigkeit des Monitors ermöglicht Zeitauflösung in der gesamten Atemzyklus. Der Monitor ist mit einem speziell entwickelten Atem-Sampler gekoppelt. Der Probennehmer besteht aus einem Drucksensor und capnograph. Es zeigt und archiviert EchtzeitMessungen der Munddruck und Kohlendioxid sowie die Ammoniakkonzentration durch den Sensor bestimmt wird. Dieses Tool daher ermöglicht dem Techniker, die Qualität der Atemaufwand zu bewerten, da der Atem gesammelt. Dies ermöglicht uns, die Empfehlungen für die Analyse von Atem Stickstoffmonoxid (NO Fe) von Task Force der American Thoracic Society / European Respiratory Society (ATS / ERS) 8 vorgeschlagen überschreiten. Für alle Atemproben wurde ein Einweg-Einweg-In-Line-Ventil an der Mund-Port des Atem-Sampler verwendet. Aufgrund der Geschwindigkeit des durch den Abtaster vorgesehen Monitor und die Qualitätskontrollen, waren wir in der Lage, genau zu beurteilen menschliche Einflüsse 9. Die meisten Themen, zum Beispiel, zunächst hyperventilieren, wenn angewiesen, um zu atmen. Andere wichtige Einflüsse, wie oralen pH und Mundspülungen, Temperaturen des Samplers, zu überwachen und alle zugehörigen Schläuche, und die Art der Atmung, wurden dann untersucht, und die Basis for die beispielhaften Experimente unten. Schließlich, und vielleicht am wichtigsten ist, muß betont werden, daß mehrere Gruppen erfahrenen Mess Atem Ammoniak mit ganz anderen Sensoren und Messverfahren. Diese können wichtige Vorteile und Gültigkeit. Eine vollständige Vergleich würde den Rahmen der vorliegenden Arbeit 10,11,12.

<table><tbody><tr><td>Rice Ammonia Monitor System</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Not available for commercial purchase</td></tr><tr><td>Loccioni Breath Sampler</td><td>Loccioni Humancare</td><td>N/A</td><td>Single breath version</td></tr><tr><td>Disposable Mouth Piece</td><td>WestPrime Healthcare</td><td>G011-200</td><td>Manufacturer is AlcoQuant</td></tr><tr><td>Laptop</td><td>Lenovo</td><td>N/A</td><td>Old model no longer sold by manufacturer</td></tr><tr><td>Acid Rinse</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Household acidic drink (coffee, soft drink, citrus juices, etc)</td></tr><tr><td>Base Rinse</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Water mixed with a nonexact amount of sodium bicarbonate (Arm &amp;amp; Hammer Baking Soda)</td></tr><tr><td>Neutral Rinse</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Water</td></tr></tbody></table>

fast and accurate exhaled breath ammonia measurement

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that uses a quantum cascade based laser. The monitor is coupled to a sampler that measures mouth pressure and carbon dioxide. The system is temperature controlled and specifically designed to address the reactivity of this compound. The sampler provides immediate feedback to the subject and the technician on the quality of the breath effort. Together with the quick response time of the monitor, this system is capable of accurately measuring exhaled breath ammonia representative of deep lung systemic levels. 
Because the system is easy to use and produces real time results, it has enabled experiments to identify factors that influence measurements. For example, mouth rinse and oral pH reproducibly and significantly affect results and therefore must be controlled. Temperature and mode of breathing are other examples. As our understanding of these factors evolves, error is reduced, and clinical studies become more meaningful. This system is very reliable and individual measurements are inexpensive. 
The sampler is relatively inexpensive and quite portable, but the monitor is neither. This limits options for some clinical studies and provides rational for future innovations.

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 schein...

Watch this Scientific Journal Video about Fast and Accurate Exhaled Breath Ammonia Measurement at JoVE.com

Fast and Accurate Exhaled Breath Ammonia Measurement

Ammonia is an important physiologic metabolite relevant to various disease and wellness states. It is also a difficult molecule to measure in breath, which demands particular precautions be taken to obtain accurate results. Not all factors influencing ammonia are known, but progress can be difficult without accounting for these factors.

Schnelle und genaue Messung der ausgeatmeten Luft Ammoniak

This exhaled breath ammonia method uses a fast and highly sensitive spectroscopic method known as quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) that ...

fast-and-accurate-exhaled-breath-ammonia-measurement

Research

JoVE Journal

Medicine

13.4K Aufrufe.  St. Luke's University Hospital. Ammonia is an important physiologic metabolite relevant to various disease and wellness states. It is also a difficult molecule to measure in breath, which demands particular precautions be taken to obtain accurate results. Not all factors influencing ammonia are known, but progress can be difficult without accounting for these factors.

Serie: Fast and Accurate Exhaled Breath Ammonia Measurement

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high surface area microporous materials, such as metal-organic frameworks (MOFs), unique challenges present themselves for PECVD treatments. Herein the protocol for development of a MOF that was previously unstable to humid conditions is presented. The protocol describes the synthesis of Cu-BTC (also known as HKUST-1), the treatment of Cu-BTC with PECVD of perfluoroalkanes, the aging of materials under humid conditions, and the subsequent ammonia microbreakthrough experiments on milligram quantities of microporous materials. Cu-BTC has an extremely high surface area (~1,800 m2/g) when compared to most materials or surfaces that have been previously treated by PECVD methods. Parameters such as chamber pressure and treatment time are extremely important to ensure the perfluoroalkane plasma penetrates to and reacts with the inner MOF surfaces. Furthermore, the protocol for ammonia microbreakthrough experiments set forth here can be utilized for a variety of test gases and microporous materials.

Herein the procedures for plasma enhanced chemical vapor deposition of perfluoroalkanes on microporous materials such as metal-organic frameworks to enhance their stability and hydrophobicity are described. Furthermore, breakthrough testing of milligram quantities of samples is described in detail.

Herstellung von hydrophoben Metall-organische Gerüste über Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition von Perfluoralkanen für die Beseitigung von Ammoniak

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Forschung

Chemie

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% fine dust formation within the EU15. But NH3 emissions also mean a considerable loss of nutrients. Many studies on NH3 emission from organic and mineral fertilizer application have been performed in recent decades. Nevertheless, research related to NH3 emissions after application fertilizers is still limited in particular with respect to relationships to emissions, fertilizer type, site conditions and crop growth. Due to the variable response of crops to treatments, effects can only be validated in experimental designs including field replication for statistical testing. The dominating ammonia loss methods yielding quantitative emissions require large field areas, expensive equipment or current supply, which restricts their application in replicated field trials. This protocol describes a new methodology for the measurement of NH3 emissions on many plots linking a simple semi-quantitative measuring method used in all plots, with a quantitative method by simultaneous measurements using both methods on selected plots. As a semi-quantitative measurement method passive samplers are used. The second method is a dynamic chamber method (Dynamic Tube Method) to obtain a transfer quotient, which converts the semi-quantitative losses of the passive sampler to quantitative losses (kg nitrogen ha-1). The principle underlying this approach is that passive samplers placed in a homogeneous experimental field have the same NH3 absorption behavior under identical environmental conditions. Therefore, a transfer co-efficient obtained from single passive samplers can be used to scale the values of all passive samplers used in the same field trial. The method proved valid under a wide range of experimental conditions and is recommended to be used under conditions with bare soil or small canopies (&#60;0.3 m). Results obtained from experiments with taller plants should be treated more carefully.

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Ammonia emissions are a major threat to the environment by eutrophication, soil acidification and fine particle formation and stem mainly from agricultural sources. This method allows ammonia loss measurements in replicated field trials enabling statistical analysis of emissions and of relationships between crop development and emissions.

Kalibrierte Passive Sampling - Multi-Plot Feldmessungen von NH<sub&gt; 3</sub&gt; Emissionen mit einer Kombination von Dynamic Tube-Methode und Passive Samplers

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% ...

Umwelt

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence the oxidizing capacity of the atmosphere through interactions with ozone and hydroxyl radicals. The main sink of NOx is the formation and deposition of nitric acid, a component of acid rain and a bioavailable nutrient. NOx is emitted from a mixture of natural and anthropogenic sources, which vary in space and time. The collocation of multiple sources and the short lifetime of NOx make it challenging to quantitatively constrain the influence of different emission sources and their impacts on the environment. Nitrogen isotopes of NOx have been suggested to vary amongst different sources, representing a potentially powerful tool to understand the sources and transport of NOx. However, previous methods of collecting atmospheric NOx integrate over long (week to month) time spans and are not validated for the efficient collection of NOx in relevant, diverse field conditions. We report on a new, highly efficient field-based system that collects atmospheric NOx for isotope analysis at a time resolution between 30 min and 2 hr. This method collects gaseous NOx in solution as nitrate with 100% efficiency under a variety of conditions. Protocols are presented for collecting air in urban settings under both stationary and mobile conditions. We detail the advantages and limitations of the method and demonstrate its application in the field. Data from several deployments are shown to 1) evaluate field-based collection efficiency by comparisons with in situ NOx concentration measurements, 2) test the stability of stored solutions before processing, 3) quantify in situ reproducibility in a variety of urban settings, and 4) demonstrate the range of N isotopes of NOx detected in ambient urban air and on heavily traveled roadways.

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Previous work suggests that the nitrogen isotopic composition of atmospheric nitrogen oxides might distinguish the influence of different sources in the environment. We report on an automated, mobile, field-based method for the high collection efficiency of atmospheric NOx for N isotopic analysis at an hourly time resolution.

Automatisierte, hochauflösende Mobilsammelsystem für die Stickstoffisotopenanalyse von NO<sub&gt; x</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based on the diffusion theory. A known volume of air overlaying a defined soil area is enclosed within a parallelepiped cover (named &#34;chamber&#34;), for a defined period of time. During this enclosure period, gases (methane (CH4) and nitrous oxide (N2O)) move from soil pore air near their microbial source (i.e., methanogens, nitrifiers, denitrifiers) to the chamber headspace, following a natural concentration gradient. Fluxes are then estimated from chamber headspace concentration variations sampled at regular intervals throughout the enclosure and then analyzed with gas chromatography. Among the techniques available for GHG measurement, the static closed chamber method is suitable for plot experiments, as it does not require large homogenously treated soil areas. Furthermore, it is manageable with limited resources and can identify relationships among ecosystem properties, processes, and fluxes, especially when combined with GHG driving force measurements. Nevertheless, with respect to the micrometeorological method, it causes a minimal but still unavoidable soil disturbance, and allows a minor temporal resolution. Several phases are key to the method implementation: i) chamber design and deployment, ii) sample handling and analyses, and iii) flux estimation. Technique implementation success in paddy fields demands adjustments for field flooding during much of the cropping cycle, and for rice plant maintenance within the chamber headspace during measurements. Therefore, the additional elements to be considered with respect to the usual application of non-flooded agricultural soils consist of devices for: i) avoiding any unintended water disturbance that could overestimate fluxes, and ii) including rice plants within the chamber headspace to fully consider gases emitted through aerenchyma transportation.

The overall goal of this protocol is to measure greenhouse gas emissions from paddy fields using the static closed chamber technique. The measurement system needs specific adjustments due to the presence of both a permanent water layer in the field and of the plants within the chamber headspace.

Bewertung von Methan und Lachgas Wärmeflüsse vom Reisfeld mittels statischer geschlossen Kammern, die Pflege der Pflanzen im Gasraum

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas industry faces continued scrutiny for methane emissions from across the supply chain, due to methane&#39;s relatively high global warming potential (25-84x that of carbon dioxide, according to the Energy Information Administration). Currently, a variety of techniques of varied uncertainties exists to measure or estimate methane emissions from components or facilities. Currently, only one commercial system is available for quantification of component level emissions and recent reports have highlighted its weaknesses.
In order to improve accuracy and increase measurement flexibility, we have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases based on transportation emissions measurement principles. The FFS is a modular system that consists of an explosive-proof blower(s), mass airflow sensor(s) (MAF), thermocouple, sample probe, constant volume sampling pump, laser based greenhouse gas sensor, data acquisition device, and analysis software. Dependent upon the blower and hose configuration employed, the current FFS is able to achieve a flow rate ranging from 40 to 1,500 standard cubic feet per minute (SCFM). Utilization of laser-based sensors mitigates interference from higher hydrocarbons (C2+). Co-measurement of water vapor allows for humidity correction. The system is portable, with multiple configurations for a variety of applications ranging from being carried by a person to being mounted in a hand drawn cart, on-road vehicle bed, or from the bed of utility terrain vehicles (UTVs). The FFS is able to quantify methane emission rates with a relative uncertainty of &#177; 4.4%. The FFS has proven, real world operation for the quantification of methane emissions occurring in conventional and remote facilities.

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

Design und die Verwendung eines Vollstrom-Probenahmesystem (FFS) für die Quantifizierung von Methanemissionen

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

Ingenieurwesen

Real-time Breath Analysis by Using Secondary Nanoelectrospray Ionization Coupled to High Resolution Mass Spectrometry

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental exposure in a non-invasive manner. In this work, we present a protocol to characterize the exhaled VOCs in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry (Sec-nanoESI-HRMS). The homemade Sec-nanoESI source was readily set up based on a commercial nanoESI source. Hundreds of peaks were observed in the background-subtracted mass spectra of exhaled breath, and the mass accuracy values are -4.0-13.5 ppm and -20.3-1.3 ppm in the positive and negative ion detection modes, respectively. The peaks were assigned with accurate elemental composition according to the accurate mass and isotopic pattern. Less than 30 s is used for one exhalation measurement, and it takes approximately 7 min for six replicated measurements.

A protocol for characterizing chemical composition of exhaled breath in real time by using secondary nanoelectrospray ionization coupled to high resolution mass spectrometry is demonstrated.

Echtzeit-Atem-Analyse mithilfe von sekundären Nanoelectrospray Ionisation mit hochauflösenden Massenspektrometrie gekoppelt

Exhaled volatile organic compounds (VOCs) have aroused considerable interest, since they can serve as biomarkers for disease diagnosis and environmental ...

Measurement of the Potential Rates of Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium Based on 14NH4+/15NH4+ Analyses via Sequential Conversion to N2O

The importance of understanding the fate of nitrate (NO3&#8722;), which is the dominant N species transferred from terrestrial to aquatic ecosystems, has been increasing because global nitrogen loads have dramatically increased following industrialization. Dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) and denitrification are both microbial processes that use NO3&#8722; for respiration. Compared to denitrification, quantitative determinations of the DNRA activity have been carried out only to a limited extent. This has led to an insufficient understanding of the importance of DNRA in NO3&#8722; transformations and the regulating factors of this process. The objective of this paper is to provide a detailed procedure for the measurement of the potential DNRA rate in environmental samples. In brief, the potential DNRA rate can be calculated from the 15N-labeled ammonium (15NH4+) accumulation rate in 15NO3&#8722; added incubation. The determination of the 14NH4+ and 15NH4+ concentrations described in this paper is comprised of the following steps. First, the NH4+ in the sample is extracted and trapped on an acidified glass filter as ammonium salt. Second, the trapped ammonium is eluted and oxidized to NO3&#8722; via persulfate oxidation. Third, the NO3&#8722; is converted to N2O via an N2O reductase deficient denitrifier. Finally, the converted N2O is analyzed using a previously developed quadrupole gas chromatography&#8211;mass spectrometry system. We applied this method to salt marsh sediments and calculated their potential DNRA rates, demonstrating that the proposed procedures allow a simple and more rapid determination compared to previously described methods.

Measurement of the Potential Rates of Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium Based on 14NH4+/15NH4+ Analyses via Sequential Conversion to N2O

A series of methods to determine the potential DNRA rate based on 14NH4+/15NH4+ analyses is provided in detail. NH4+ is converted into N2O via several steps and analyzed using quadrupole gas chromatography&#8211;mass spectrometry.

Messung der potenzialimilatorischen Nitratreduktion zu Ammonium basierend auf 14NH4+/15NH4+ Analysen mittels Sequenzielle Umwandlung in N 2O

The importance of understanding the fate of nitrate (NO3&#8722;), which is the dominant N species transferred from terrestrial to aquatic ecosystems, has ...

Breath Collection from Children for Disease Biomarker Discovery

Breath collection and analysis can be used to discover volatile biomarkers in a number of infectious and non-infectious diseases, such as malaria, tuberculosis, lung cancer, and liver disease. This protocol describes a reproducible method for sampling breath in children and then stabilizing breath samples for further analysis with gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The goal of this method is to establish a standardized protocol for the acquisition of breath samples for further chemical analysis, from children aged 4-15 years. First, breath is sampled using a cardboard mouthpiece attached to a 2-way valve, which is connected to a 3 L bag. Breath analytes are then transferred to a thermal desorption tube and stored at 4-5 &#176;C until analysis. This technique has been previously used to capture breath of children with malaria for successful breath biomarker identification. Subsequently, we have successfully applied this technique to additional pediatric cohorts. The advantage of this method is that it requires minimal cooperation on part of the patient (of particular value in pediatric populations), has a short collection period, does not require trained staff, and can be performed with portable equipment in resource-limited field settings.

This protocol describes a simple method for the acquisition of breath samples from children. Briefly, samples of mixed air are pre-concentrated in sorbent tubes prior to gas chromatography-mass spectrometry analysis. Breath biomarkers of infectious and non-infectious diseases can be identified using this breath collection method.

Atem-Sammlung von Kindern für Krankheit Entdeckung von Biomarkern

Breath collection and analysis can be used to discover volatile biomarkers in a number of infectious and non-infectious diseases, such as malaria, ...

<meta charset="utf8"></head><body>Ein praktischer und kostengünstiger Aufbau zur Messung von Methan in wässrigen Proben

Measuring Dissolved Methane in Aquatic Ecosystems Using An Optical Spectroscopy Gas Analyzer

Measuring greenhouse gas (GHG) fluxes and pools in ecosystems are becoming increasingly common in ecological studies due to their relevance to climate change. With it, the need for analytical platforms adaptable to measuring different pools and fluxes within research groups also grows. This study aims to develop a procedure to use portable optical spectroscopy-based gas analyzers, originally designed and marketed for gas flux measurements, to measure GHG concentrations in aqueous samples. The protocol involves the traditional headspace equilibration technique followed by the injection of a headspace gas subsample into a chamber connected through a closed loop to the inlet and outlet ports of the gas analyzer. The chamber is fabricated from a generic mason jar and simple laboratory supplies, and it is an ideal solution for samples that may require pre-injection dilution. Methane concentrations measured with the chamber are tightly correlated (r2 &#62; 0.98) with concentrations determined separately through gas chromatography-flame ionization detection (GC-FID) on subsamples from the same vials. The procedure is particularly relevant for field studies in remote areas where chromatography equipment and supplies are not readily available, offering a practical, cheaper, and more efficient solution for measuring methane and other dissolved greenhouse gas concentrations in aquatic systems.

<meta charset="utf8"></head><body>Messung von gelöstem Methan in aquatischen Ökosystemen mit einem Gasanalysator mit optischer Spektroskopie

This study demonstrates an approach to measure methane gas concentrations in aqueous samples using portable optical analyzers coupled to an injection chamber in a closed loop. The results are similar to conventional gas chromatography, presenting a practical and low-cost alternative particularly suitable for remote field studies.

Messung von gelöstem Methan in aquatischen Ökosystemen mit einem Gasanalysator mit optischer Spektroskopie

Measuring greenhouse gas (GHG) fluxes and pools in ecosystems are becoming increasingly common in ecological studies due to their relevance to climate ...

Schnelle und genaue Messung der ausgeatmeten Luft Ammoniak

Zusammenfassung

Weitere Videos entdecken

Herstellung von hydrophoben Metall-organische Gerüste über Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition von Perfluoralkanen für die Beseitigung von Ammoniak

Kalibrierte Passive Sampling - Multi-Plot Feldmessungen von NH

Automatisierte, hochauflösende Mobilsammelsystem für die Stickstoffisotopenanalyse von NO

Bewertung von Methan und Lachgas Wärmeflüsse vom Reisfeld mittels statischer geschlossen Kammern, die Pflege der Pflanzen im Gasraum

Design und die Verwendung eines Vollstrom-Probenahmesystem (FFS) für die Quantifizierung von Methanemissionen

Echtzeit-Atem-Analyse mithilfe von sekundären Nanoelectrospray Ionisation mit hochauflösenden Massenspektrometrie gekoppelt

Messung der potenzialimilatorischen Nitratreduktion zu Ammonium basierend auf ¹⁴NH₄⁺/¹⁵NH₄⁺ Analysen mittels Sequenzielle Umwandlung in N 2_O

Atem-Sammlung von Kindern für Krankheit Entdeckung von Biomarkern

Messung von gelöstem Methan in aquatischen Ökosystemen mit einem Gasanalysator mit optischer Spektroskopie

Messung von gelöstem Methan in aquatischen Ökosystemen mit einem Gasanalysator mit optischer Spektroskopie