Karaktärisering och vidareutveckling av teknik för provsamling av utandade partiklar

• Main Author: Danielsson, Åsa
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: KTH, Skolan för teknik och hälsa (STH) 2014
• Subjects: drogtest; provtagning; aerosol; droger; SensAbues; partiklar; filter; provtagare; LC-MS/MS; partikelräknare; flödesmotstånd; luftflöde
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-160887

Drogpartiklar i utandningsluft är ett nytt forskningsområde med stora möjligheter att utvecklas för sjukdomsdiagnostik. En stor fördel är att provtagning kan utföras med större enkelhet och att proceduren kan upplevas som mindre integritetskränkande än till exempel blod- och urinprov. Det övergripande syftet med det här examensarbetet var att undersöka egenskaperna hos en apparat för provtagning vid namn SensAbues, som är framtagen för att samla in partiklar i utandningsluft för drogtestning. En del av syftet var att undersöka den variation som existerar i resultaten från tidigare forskning kring droganalys via utandningsprov. Examensarbetet utfördes utifrån litteraturstudier samt sex experiment. Utifrån teori och resultat ges rekommendationer på förändringar och förbättringar på provtagaren. Experiment I-III var relaterade till SensAbues egenskaper. De egenskaper som undersöktes var provtagarens flödesmotstånd (experiment I), hur partiklarna fördelar sig över provtagaren (experiment II) samt partikelstatistik gällande utandade partiklar samt provtagarens insamlingseffektivt (experiment III). I experiment IV-VI undersöktes anledningen till tidigare resultats variation, där det framförallt var tre hypoteser som låg som grund för experimentuppställningarna: 1) Att ökat flödesmotstånd skulle stimulera partikelbilandet och därmed öka koncentrationen av utandade drogpartiklar (experiment IV). 2) Att en speciell andningsmanöver skulle stimulera partikelbilandet och därmed öka koncentrationen av utandade drogpartiklar (experiment V). 3) Att partiklar från munhålan, som till exempel saliv, kontaminerar filtret vilket är anledningen till variationen i tidigare resultat (experiment VI). Resultaten från experiment I visar att det mesta flödesmotståndet sitter i provtagarens munstycke. I experiment II undersöktes spridningen av metadonpartiklar över provtagarens olika delar. Resultatet visar att det förekommer stor spridning och det verkar som att endast en liten del, cirka 3 % av metadonpartiklarna som andas ut fastnar i filtret, det vill säga den del som analyseras i laboratoriet. I experiment II går det inte att dra några slutsatser om provtagarens effektivitet, det vill säga hur stor andel av utandade metadonpartiklar som fångas upp av provtagaren, detta undersöks i experiment III. I experiment III undersöks provtagarens effektivitet och resultaten visar att provtagaren fångar upp cirka 99 % av utandade partiklar (alla utandade partiklar, ej drogpartiklar) Resultaten i experiment IV visade att ökat flödesmotstånd inte verkar ha någon betydelse för partikelkoncentrationen (generellt utandade partiklar, ej drogpartiklar). Resultaten i experiment V visade inte på att den speciella andningsmanövern bidrar till ökad koncentration av utandade drogpartiklar jämfört med vanlig provtagning. Det mest troliga skälet till tidigare forsknings varierande resultat är att partiklar från munhålan kontaminerar filtret, vilket visas i resultatet från experiment VI. Utifrån resultaten i experiment I-VI ges rekommendationer för utveckling av provtagaren. === Analysis of drug particles in exhaled air is a new research area with great potential for medical diagnoses. A major advantage is that sampling can be performed much easier and that the procedure may be perceived as less intrusive than, for example, blood or urine samples. The overall aim of this thesis work was to investigate some of the properties of a sampler named SensAbues, which is designed to collect particles in exhaled air. Another part of the purpose was to examine the variation in the results of previous research related to drugs through expiration. The work was based on literature studies and six separate experiments. Experiments I-III was related to SensAbues properties. The properties examined were the sampler's flow resistance (experiment I), how the particles are distributed over the sampler (experiment II) and particle statistics regarding exhaled particles and the sampler's collection effectiveness (experiment III). In experiments IV-VI previous research results variety was examined based on primarily three hypotheses: 1) Increased resistance would stimulate the amount of exhaled particles and thereby increase the concentration (experiment IV). 2) That a special breathing maneuver would stimulate the amount of exhaled particles and thereby increase the concentration (experiment V). 3) That particles from the oral cavity, such as saliva, would contaminate the filter and explain the variation in previous research results (experiment VI). The results from experiment I show that most of the flow resistance is located in the sampler's nozzle. In experiment II it shows that there is a great distribution of methadone particles over the sampler's different parts. Only a small part, about 3% of methadone particles exhaled trapped in the filter, which is the part that is analyzed in the laboratory. In experiment II, it is not possible to draw any conclusions about the sampler's efficiency, this examined in experiment III. In experiment III the sampler's effectiveness is examined and the results show that the sampler captures approximately 99% of exhaled particles (all exhaled particles, not drug particles). Results in experiment IV showed that the increased flow resistance does not seem to have any bearing on the particle concentration (generally exhaled particles, not drug particles). The results of experiment V did not show that the particular breathing maneuver contributes to increased concentration of exhaled drug particles compared with normal breathing. The most likely reasons for the variation in previous research are that particles from the mouth contaminate the filter, as shown in the results of experiment VI. Experiments I-VI leads to recommendations for further development of the sampler.