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研究生：	范綱庭
論文名稱：	阿達瑪轉換氣相層析質譜法檢測健康正常人與糖尿病患呼氣中丙酮的應用與研究 Applications of Hadamard transform-gas chromatography/mass Spectrometry to the detection of acetone in healthy human and diabetes mellitus patient breath
指導教授：	林震煌
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	化學系 Department of Chemistry
論文出版年：	2014
畢業學年度：	102
語文別：	中文
論文頁數：	79
中文關鍵詞：	阿達瑪轉換、氣相層析質譜法、人體呼氣、丙酮
論文種類：	學術論文
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本研究成功以阿達瑪轉換-氣相層析質譜法 (Hadamard transform-gas chromatography/mass spectrometry, HT-GC/MS) 對人體呼出氣體中的糖尿病生物指標 (biomarker)-丙酮進行偵測。將待測樣品經由阿達瑪進樣裝置系統，在最佳化條件下，以阿達瑪矩陣255、1023及2047次編碼分別進行實驗時，訊號雜訊比可以得到改良效果，增加倍率與理論值(8.0、16.0、22.6)相當吻合。一次測量時間最短在8分鐘內即可完成，並得到良好的訊號雜訊比改善。本實驗分別採自於17名正常志願者以及37名糖尿病患，每次採集測試者1 L吐氣。在實際測量志願者的呼出氣體，合計108個採氣袋，得到丙酮平均濃度為正常人0.1 ~ 1.0 ppmv；糖尿病患1.0~10 ppmv，在此情形下阿達瑪轉換法能有效的提高訊號雜訊比，最低偵測極限(limit of detection, LOD)為0.1 ppmv。阿達瑪轉換法適用於各類氣體樣品，且不需經過前處理，便進行阿達瑪序列編碼進樣，進而得到更佳的訊號雜訊比。

摘要    I
Abstract    II
目錄    III
圖目錄    V
表目錄    VI
第一章 緒論    1
1-1 研究目的    1
1-2揮發性有機物    2
1-2-1 呼出氣體中揮發性有機物    3
1-2-2 呼氣檢測之特性    4
1-2-3 呼氣採樣方法    5
1-2-4 呼氣中的丙酮    6
1-3 高分子材料    7
1-3-1 聚碳酸 (polycarbonate, PC)    7
1-3-2 聚-L-乳酸 (poly-L-lactic acid, PLLA)    7
1-3-3 聚苯胺 (polyaniline, PAN)    8
第二章 研究方法及原理    9
2-1 阿達瑪矩陣介紹    9
2-1-2 阿達瑪轉換法    9
2-1-3 LabVIEW 操作程式    14
2-1-4 阿達瑪轉換提高 S/N 值的理論值    16
2-2 阿達瑪矩陣轉換的應用    18
2-2-1 在分析化學上的應用    18
2-3 靜電紡絲    20
2-3-1 靜電紡絲技術法介紹    20
2-3-2 靜電紡絲原理    20
2-3-3 靜電紡絲製作參數    22
2-3-4 同軸電紡法    22
第三章 儀器、藥品與實驗方法    24
3-1 實驗儀器    24
3-1-1 氣相層析質譜法    24
3-1-2 氣相層析儀    24
3-1-3 質譜儀    28
3-1-4 資料處理    29
3-1-7 阿達瑪進樣裝置    31
3-1-7 電紡裝置系統    35
3-1-8 纖維製作方法    35
3-1-6 儀器及週邊設備列表    38
3-2 實驗藥品列表    40
第四章 研究過程和結果討論    41
4-1 阿達瑪進樣系統樣品準備與進樣    41
4-1-1 丙酮標準品進樣    41
4-1-2 真實樣品採樣    43
4-1-3 呼出氣體樣品進樣    43
4-1-4 系統清潔方法    44
4-2 阿達瑪進樣系統最佳化條件    44
4-2-1 分析物特定質荷比    44
4-2-2 進樣體積    45
4-2-3 進樣時間間隔    48
4-2-3 氣相層析儀烘箱溫度    50
4-2-4 阿達瑪進樣轉換結果與理論值比較    50
4-2-5 數據紀錄之時間校正    53
4-3 真實樣品偵測    56
4-3-1 非糖尿病患呼出的丙酮含量    56
4-3-2 糖尿病患呼出的丙酮含量    56
4-3-3 阿達瑪轉換對非糖尿病患呼出氣體研究    59
4-4 纖維吸附法    61
4-4-1 纖維線上吸/脫附方法    61
4-4-2 纖維吸/脫附效果    62
4-4-3 纖維結構對丙酮吸附量的影響    65
4-4-4 纖維法阿達瑪進樣    69
第五章 結論    71
論文與研究發表    72
參考文獻    73


圖目錄
圖2-1 阿達瑪八階矩陣    10
圖2-2 阿達瑪轉換的 LabVIEW 部分程式設計    15
圖2-3 靜電紡絲示意圖    21
圖2-4 同軸紡嘴設計示意圖    23
圖3-1 阿達瑪進樣器    32
圖3-2 (A)電磁閥控制裝置圖 (B)驅動器內部線路圖    34
圖3-3 電紡裝置圖    36
圖4-1 標準樣品進樣裝置    42
圖4-2 進樣體積檢量線    47
圖4-3 (A) 50% duty-cycle 阿達瑪序列與 (B) 12.5% duty-cycle 阿達瑪序列    49
圖4-4 (A) 原始層析數據圖譜與(B) 阿達瑪轉換後層析圖譜    51
圖4-5 數據校正程式圖    54
圖4-6 一十七名正常人的呼氣丙酮值    57
圖4-7 三十七位糖尿病患的呼氣丙酮值    58
圖4-8 非糖病患吐氣阿達瑪轉換    60
圖4-9 各種纖維丙酮脫附情形    64
圖4-10 聚碳酸酯纖維SEM圖    66
圖4-11聚左乳酸纖維SEM圖    67
圖4-12 聚苯胺纖維SEM圖    68
圖4-13 丙酮纖維阿達瑪法轉換圖    70

 
表目錄
表2-1 阿達瑪進樣次數與雜訊比理論值比較    17
表3-1 三種注入系統的比較(Comparison of injection technique)    25
表3-2 四種管柱性質的比較    27
表3-3 不同掃描方式的優缺點    30
表3-4 各電紡纖維製作參數    37
表4-1 進樣體積一覽表    46
表4-2 轉換後 S/N 比增加倍率與理論值比較    52
表4-3 數據校正後的每秒平均點數    55
表4-4 各種纖維吸附量比較    63
                                

[1] Radian Corp., USEPA 1978, EPA-450/2-78-022.
[2] Król, S.; Zabiegała, B.; Namieśnik, J. TrAC, Trends Anal. Chem. 2010, 29, 1101.
[3] Fenske, J. D.; Paulson, S. E., J. Air Waste Manag. Assoc. 1999, 49, 594.
[4] Phillips, M.; Herrera, J.; Krishnan, S.; Zain, M.; Greenberg, J.; Cataneo, R. N., J. Chromatogr. B Biomed. Sci. Appl. 1999, 729, 75.
[5] Fleischer, M.; Simon, E.; Rumpel, E.; Ulmer, H.; Harbeck, M.; Wandel, M.; Fietzek, C.; Weimar, U.; Meixner, H., Sensors Actuators B: Chem. 2002, 83, 245.
[6] Lin, Y.-J.; Guo, H.-R.; Chang, Y.-H.; Kao, M.-T.; Wang, H.-H.; Hong, R.-I., Sensors Actuators B: Chem. 2001, 76, 177.
[7] Di Natale, C.; Macagnano, A.; Martinelli, E.; Paolesse, R.; D'Arcangelo, G.; Roscioni, C.; Finazzi-Agr?, A.; D'Amico, A., Biosens. Bioelectron. 2003, 18, 1209.
[8] Romagnuolo, J.; Schiller, D.; Bailey, R. J., Am. J. Gastroenterol. 2002, 97, 1113.
[9] Deng, C.; Zhang, X.; Li, N., J. Chromatogr. B 2004, 808, 269.
[10] Mendis, S.; Sobotka, P. A.; Leia, F. L.; Euler, D. E., Free Radical Biol. Med. 1995, 19, 679.
[11] Basum, G. v.; Dahnke, H.; Halmer, D.; Hering, P.; Mürtz, M., J. Appl. Physiol. 2003, 95, 2583.
[12] Ochiai, N.; Takino, M.; Daishima, S.; Cardin, D. B., J. Chromatogr. B Biomed. Sci. Appl. 2001, 762, 67.
[13] Di Francesco, F.; Fuoco, R.; Trivella, M. G.; Ceccarini, A., Microchem. J. 2005, 79, 405.
[14] Schubert, J. K.; Spittler, K.-H.; Braun, G.; Geiger, K.; Guttmann, J., J. Appl. Physiol. 2001, 90, 486.
[15] Grote, C.; Pawliszyn, J., Anal. Chem. 1997, 69, 587.
[16] Schubert, J. K.; Spittler, K.-H.; Braun, G.; Geiger, K.; Guttmann, J., J. Appl. Physiol. 2001, 90, 486.
[17] Trapp, O.; Kimmel J. R.; Yoon, O. K.; Zuleta, I. A.; Feranadez, R. N., Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6541.
[18] Chen, Y.-L. “On the integrating of expiration acetone sensor and home-made mini portable potentiostat for the non-invasive detection of diabetes.” NCKU Department of Chemical Engineering, 2008.
[19] Davidson, M., In Diabetes Mellitus: Diagnosis and Treatment, 4th Edition. 1998, 159.
[20] Kiuchi, T.; Kuse, E. R.; Oldhafer, K. J., Hepatology. 1995, 21, 1561.
[21] Sylvester, J. J. Philosophical Magazine. 1867, 34, 461.
[22] Hadamard, J. Bulletin des Sciences Mathemaiques. 1893, 17, 240.
[23] Gottlieb, P. IEEE Trans. Info. Theory, 1968, IT-14, 428.
[24] Abramowitz, M.; Stegun, I. A. Handbook of Mathematical Functions. Washingtion, D.C.; U. S. Dept. of Commerce, 10-th printing, 1972.
[25] Harwit, M. D.; Sloane, N. J. Hadamard Transform Optics. Academic Press: London, 1979.
[26] Griffiths, P. R., Ed. Transform Techniques in Chemistry. Modern Analytical Chemistry Series; Plenum Press: New York, 1978.
[27] Gottlieb, P. IEEE Trans. Info. Theory. 1968, IT-14, 428.
[28] Literature Seminar, Changqing Pan, Applications of The Hadamard Transform in Anal. Chem. 2007, 3rd, pp 3.
[29] Yates, F. J. Roy. Stat. Soc. Supp. 1935, 2, 181.
[30] Cramér, H. Mathematical Methods of Statistics. Princeton: Princeton University Press, 1946
[31] Papoulis, A. Probability, Random Variables, and Stochastic Processes. New York: McGraw-Hill, 1965.
[32] Fellgett, P. J. de Physique et le Radium. 1958, 19, 187.
[33] Hotelling, H. Ann. Math. Stat. 1944, 15, 297.
[34] Zupan, J.; Bohanec, S.; Razinger, M.; Novic, M. Anal. Chim. Acta. 1988, 210, 63.
[35] Richardson, E. G. H. 264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next-generation Multimedia. Chichester: John Wiley & Sons Ltd., 2003.
[36] Smit, H. C. Chromatographia 1970, 3, 515.
[37] Wiely, W. C.; McLaren, I. H. Review of Scientific Instruments. 1955, 26, 1150.
[38] Brock, A.; Rodriguez, N.; Zare, R. N. Anal.Chem. 1998, 70, 3735.
[39] Fernández, F. M.; Vadillo, J. M.; Kimmel, J. R.; Wetterhall, M.; Markides, K.; Rodriguez, N.; Zare, R. N. Anal.Chem. 2002, 74, 1611.
[40] Fletcher, D. W.; Haselgrove, J. C.; Bolinger, H. Magn. Reson. Imaging. 1999, 17, 1457.
[41] Feliz, M.; García, J.; Aragón, E.; Pons, M. J.Am.Chem.Soc.2006, 128,
7146.
[42] Treado, P. J.; Govil, A.; Morris, M. D.; Sternitzke, K. D.; McCreery, R. L. Soc. Appl. Spetrosc. 1990, 44, 1270.
[43] DeVerse, R. A.; Hammaker, R. M.; Fateley, W. G. J. Mol. Struct. 2000, 521, 77.
[44] Chen, G.; Mei, E.; Gu, W.; Zeng, X.; Zeng, Y. Anal. Chim. Acta. 1995, 300, 261.
[45] Mei, E.; Chen, G.; Zeng, Y. Microchem. J. 1996, 53, 316.
[46] Tang, H.; Chen, G.; Zhou, J.; Wu, Q. Anal.Chim. Acta. 2002, 468, 27.
[47] Kaneta, T.; Yamaguchi, Y.; Imasaka, T. Anal. Chem. 1999, 71, 5444.
[48] Kaneta, T. Anal. Chem. 2001, 73, 540A.
[49] Hata, K.; Kichise, Y.; Kaneta, T.; Imasaka, T. Anal.Chem. 2003, 75, 1765.
[50] Hata, K.; Kaneta, T.; Imasaka, T. Anal. Chem. 2004, 76, 4421.
[51] Braun, K. L.; Hapuarachchi, S.; Ferrnandez, F. M.; Aspinwall, C. A. Anal. Chem. 2006, 78, 1628.
[52] Zhang, T; Fang, Q; Fang, Z.-L. Chem. J. Chinese Universities. 2003, 10, 1775.
[53] Clowers, B. H.; Siems, W. F.; Hill, H. H.; Massick, S. M. Anal. Chem. 2006, 78, 44.
[54] Szumlas, A.W.; Ray, S. J.; Hieftje, G. M. Anal. Chem. 2006, 78, 4474.
[55] Annino, R.; Gonnord, M.-F.; Guichon, G. Anal. Chem. 1979, 51, 379.
[56] Phillips, J. B. Anal. Chem. 1980, 52, 468A.
[57] Kaljurand, M.; Kūllik, E. J. Chromatogr. 1979, 171, 243.
[58] Villalanti, D. C.; Burke, M. F.; Phillips, J. B. Anal. Chem. 1979, 51, 2222.
[59] Kaljurand, T.; Smit, H. C. Chemometr. Intell. Lab. 2005, 79, 65.
[60] Kaljurand, M.; Kūllik, E. J. Chromatogr. 1979, 171, 243.
[61] Anton, F., Process and Apparatus for Preparing Artificial Threads,1934, U.S. Patent 1975504.
[62] Larrondo, L.; Manley, R. S. J., Polymer Phys. 1981, 19, 921.
[63] Taylor, G., Soc. London Series a-Math. Polymer Phys Sci. 1989, 313, 453.
[64] Reneker, D. H.; Chun, I., Nano teach, 1996, 7, 216.
[65] Barnesa, C. P.; Sella, S. A.; Bolanda, E. D.; Simpsonb, D. G.; Bowlina, G. L., Adv. Drug Deliv. Rev., 2007, 59, 1413.
[66] Skoog; Holler; Niema, ed “Principles of Instrumental Analysis” 6 th ed. pp 704.
[67] Karasek, F.W., Clemant, R.E. Elseire science publishing company Inc., 1988.
[68] Skoog; Holler; Niema, ed “Principles of Instrumental Analysis” 6 th ed. pp 713. [69] Message, G.M. Quardrupole Storage Mass spectrometry, New York, Wiley, 1989. [70] Skoog; Holler; Niema, ed “Principles of Instrumental Analysis” 6 th ed. pp 503. [71] Message, G. M. Practical aspects of chromatography/mass spectrometry,
chapter 5, 1984.
[72] Watson, J.T. Introduction to mass spectrometry, pp 247.
[73] Liu, H.-w.; Wu, B.-z.; Lo, J.-g. The Chinese Chem. Soc. Taipei 2004, 62, 377.
[74] Fan,Z.; Lin, C.-H.; Chang, H.-W.; Kaneta, T.; Lin, C.-H., J. Chromatogr A, 2010, 1217, 755.
[75] Cheng, C.-C.; Chang, H.-W.; Uchimura, T.; Imasaka, T.; Kaneta, T.; Lin, C.-H., J. Sep. Sci., 2010, 33, 626.
[76] Cheng, Y.-K.; Lin, C.-H.; Kaneta, T.; Imasaka, T., J. Chromatogr. A, 2010, 1217, 5274.
[77] Cheng, Y.-K.; Lin, C.-H.; Kuo, S.; Yang, J.; Hsiung, S.-Y.; Wang, J.-L. J. Chromatogr. A 2012, 1220, 143.
[78] Min, B. M.; You, Y.; Kim, J. M.; Lee, S. J.; Park, W. H., Carbo. Polymer, 1999, 40, 7397.
[79] Chen, K. H. K.; Kotaki, M., J. Appl. polym. Sci., 2009, 111, 408.
[80] Deng, C.; Zhang, J.; Yu, X.; Zhang, W.; Zhang, X.,J. Chromatogr. B, 2004, 810, 269.

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