Measuring Nitrous Oxide in Exhaled Air by Gas Chromatography and Infrared Photoacoustic Spectrometry
Clinical Chemistry · 1997
Étude expérimentale menée chez 15 sujets sains comparant la chromatographie gazeuse à la spectrométrie photoacoustique infrarouge pour mesurer le N₂O dans l’air expiré. Du N₂O est détecté chez tous les participants, à des concentrations de quelques dizaines à quelques centaines de ppb. Les deux méthodes présentent une forte corrélation (r = 0,985), montrant dès 1997 la faisabilité d’une mesure infrarouge du N₂O à très faible concentration dans des échantillons réels d’air expiré.
Ce que cette publication apporte
Cette étude apporte une démonstration expérimentale directe de la possibilité de mesurer de très faibles concentrations de N₂O dans l’air expiré humain. Chez 15 sujets sains, les auteurs détectent du N₂O dans tous les échantillons analysés et comparent deux méthodes indépendantes : chromatographie gazeuse avec détection par capture d’électrons et spectrométrie photoacoustique infrarouge. La forte corrélation obtenue entre les deux méthodes montre que la mesure infrarouge du N₂O dans une matrice respiratoire réelle était techniquement réalisable dès 1997.
Question étudiée
Peut-on établir une méthode permettant de détecter et mesurer le N₂O présent à très faible concentration dans l’air expiré humain par chromatographie gazeuse et par spectrométrie photoacoustique infrarouge ?
Méthode
Des échantillons d’air expiré sont recueillis chez 15 sujets sains âgés de 20 à 60 ans dans des sacs de prélèvement de 750 mL et analysés dans les 90 minutes. La concentration de N₂O est déterminée par chromatographie gazeuse avec détection par capture d’électrons et par spectrométrie photoacoustique infrarouge à l’aide d’un MultiGas Monitor 1302 équipé d’un filtre optique centré à 2215 cm⁻¹. Pour la mesure infrarouge, le CO₂ et l’humidité de l’échantillon sont préalablement réduits par des pièges contenant de la chaux sodée et de l’alumine. Les résultats obtenus par les deux méthodes sont ensuite comparés.
Principaux résultats
Du N₂O est détecté dans l’air expiré de chacun des 15 sujets : 60 à 890 nL/L par spectrométrie photoacoustique infrarouge et 30 à 730 nL/L par chromatographie gazeuse.
Les concentrations mesurées par spectrométrie photoacoustique infrarouge et chromatographie gazeuse présentent une relation fortement linéaire : r = 0,985, p < 0,001, avec une erreur systématique d’environ 10 %.
Les auteurs concluent que l’IR-PAS permet de mesurer le N₂O à des concentrations inférieures à 1 µL/L dans l’air expiré avec une précision proche de celle de la chromatographie gazeuse, à condition d’utiliser un dispositif approprié pour réduire les interférences du CO₂ et de l’humidité.
Portée du résultat
Ce que cette publication permet de conclure
Cette étude permet de conclure que le N₂O peut être mesuré à des concentrations de l’ordre de quelques dizaines à quelques centaines de ppb dans des échantillons réels d’air expiré humain. Elle montre également qu’une méthode fondée sur l’absorption infrarouge photoacoustique peut fournir des mesures fortement corrélées à celles obtenues par chromatographie gazeuse dans cette matrice.
Ce qu’elle ne permet pas de conclure
Cette étude ne permet pas de déterminer la durée pendant laquelle une exposition au N₂O peut être détectée dans l’air expiré. Elle n’étudie ni administration contrôlée ni consommation récréative de N₂O et ne permet donc aucune conclusion sur une fenêtre de détection post-exposition, un seuil de dépistage ou une relation entre concentration expirée et altération des capacités.
Limites
L’étude porte sur seulement 15 sujets sains et ne comporte aucune administration contrôlée de N₂O. Elle vise principalement à établir la faisabilité analytique de la mesure à faible concentration. La méthode IR-PAS nécessite un traitement préalable de l’échantillon pour limiter les interférences du CO₂ et de l’humidité, et présente un biais systématique d’environ 10 % par rapport à la chromatographie gazeuse, que les auteurs attribuent notamment à une possible absorption partielle du N₂O dans le piège CO₂/H₂O.
Mitsui T, Miyamura M, Matsunami A, Kitagawa K, Arai N. Measuring Nitrous Oxide in Exhaled Air by Gas Chromatography and Infrared Photoacoustic Spectrometry. Clinical Chemistry. 1997.