في دراسة حديثة نشرت في مواد الاتصالات، استعرض العلماء الأبحاث الحالية حول استخدام أجهزة استشعار التنفس القابلة للارتداء لمراقبة مؤشرات الجهاز التنفسي مثل درجة الحرارة وتدفق الهواء والرطوبة، والكشف عن المؤشرات الحيوية التنفسية المختلفة.
كما قاموا بفحص استخدام هذه المجسات في الكشف عن الأمراض ومراقبة أنماط التنفس.
الدراسة: التطورات الأخيرة في أجهزة استشعار التنفس القابلة للارتداء لمراقبة الرعاية الصحية. حقوق الصورة: metamorworks/Shutterstock.com
خلفيّة
غالبًا ما تستخدم التشخيصات السريرية تحليل التنفس للتوصل إلى استنتاجات حول الصحة الجهازية.
يوفر تحليل التنفس طريقة غير جراحية لاكتشاف وتحليل التوقيعات الكيميائية المختلفة في نفس الزفير، بما في ذلك وجود الجزيئات العضوية شبه المتطايرة والمتطايرة، والدهون، والبروتينات، والفيروسات، والبكتيريا، والحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA)، وهي مؤشرات من الحالات المرضية والفسيولوجية.
أدى التقدم السريع في التكنولوجيا الطبية وتكنولوجيا النانو وعلوم المواد إلى ظهور مجموعة واسعة من الأجهزة القابلة للارتداء والتي تحتوي على أجهزة استشعار ذكية لمراقبة المعلمات الفسيولوجية.
ومع إضافة خوارزميات التعلم الآلي، تتمتع هذه الأجهزة بمجموعة واسعة من إمكانيات المراقبة. إن تطوير أجهزة استشعار التنفس القابلة للارتداء، مثل الرقع الصغيرة وأجهزة الاستشعار داخل الأقنعة، يسمح بجمع بيانات التنفس وتحليلها بشكل مستمر في الوقت الفعلي.
في هذه المراجعة، ناقش الباحثون الطرق التقليدية لتحليل التنفس والتطورات الأخيرة في أجهزة تحليل التنفس القابلة للارتداء والتي يمكن استخدامها لإجراء مراقبة في الوقت الحقيقي للصحة الجهازية.
طرق تحليل التنفس
قامت المراجعة بتقييم الطرق المختلفة لالتقاط التنفس أو أخذ العينات التي تندرج تحت فئات واسعة من التنفس الذي يتم زفيره مباشرة في المعدات أو الجهاز أو يتم جمعه باستخدام كيس بوليمر أو أنواع أخرى من الحاويات.
يتم دمج بعض هذه الأجهزة في أقنعة الوجه، مما يوفر طريقة محمولة لجمع مكثفات التنفس الزفير وعينات الهباء الجوي للزفير.
مع الزيادة المفاجئة في أقنعة الوجه بسبب جائحة مرض فيروس كورونا 2019 (كوفيد-19)، يتم استكشاف أغشية مرنة لجمع التنفس مثل تلك المصنوعة باستخدام البولي كربونات المسامية على نطاق واسع لتطوير أجهزة يمكن ارتداؤها لجمع التنفس.
ناقش الباحثون طرقًا مختلفة، مثل الاستخراج الدقيق للطور الصلب، وأنابيب الامتزاز الحراري، وطرق مصيدة الإبرة، المستخدمة لتطوير أجهزة أخذ عينات التنفس التي يمكن ارتداؤها.
ناقشت المراجعة أيضًا طرق تحليل التنفس التقليدية مثل قياس الطيف الكتلي لأنبوب التدفق الأيوني المختار، واللوني للغاز المقترن بقياس الطيف الكتلي، وقياس الطيف الكتلي لتفاعل نقل البروتون. استكشفت الدراسات الحديثة أيضًا طرقًا مثل تلك التي تستخدم التحليل الطيفي للامتصاص البصري وتشتت رامان المعزز على السطح، والتي أثبتت فعاليتها في اكتشاف العلامات الحيوية في عينات التنفس.
توفر الطرق الكهروكيميائية التي تستخدم مواد مثل أنابيب الكربون النانوية طرقًا بديلة لتحليل الغازات والمركبات العضوية المتطايرة.
كشف العلامات الحيوية
على الرغم من أن تقنيات تحليل التنفس التقليدية توفر طريقة تحليل كمي للمؤشرات الحيوية ذات خصوصية وحساسية عالية، إلا أن الأدوات المرهقة والتكاليف المرتفعة تعيق إمكانية الوصول وتحد من نطاق تطبيقاتها.
تسمح أجهزة استشعار التنفس القابلة للارتداء مع الأساليب المتكاملة للكشف عن المؤشرات الحيوية بالمراقبة في الوقت الفعلي بكل سهولة وراحة.
يمكن لهذه الأجهزة تحليل المؤشرات الحيوية المختلفة مثل الأكسجين والأمونيا وثاني أكسيد الكربون وبيروكسيد الهيدروجين والعديد من مسببات الأمراض. يمكن أن تساعد التغيرات الجذرية في مستويات الأكسجين في تحديد فرط التأكسج أو نقص الأكسجة، وكلاهما مؤشران على اعتلال الصحة.
وبالمثل، فإن فرط ثاني أكسيد الكربون ونقص ثنائي أكسيد الكربون - زيادة أو نقص ثاني أكسيد الكربون في التنفس، على التوالي - هما مؤشران على الحماض التنفسي أو القلاء، وكلاهما يمكن أن يتراجع إلى حالات صحية خطيرة وتوقف التنفس.
تعتبر زيادة مستويات الأمونيا في التنفس مؤشرًا على أمراض الكلى والكبد أو الاضطرابات المرتبطة بدورة اليوريا. غالبًا ما يشير بيروكسيد الهيدروجين الموجود في نفس الزفير إلى الإجهاد التأكسدي والالتهاب في الشعب الهوائية.
ووجدت المراجعة أيضًا أن الأبحاث الحديثة ركزت على تطوير أقنعة الجهاز التنفسي المزودة بأجهزة استشعار التنفس للكشف عن فيروسات الجهاز التنفسي مثل فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة 2 (SARS-CoV-2).
مراقبة المعلمات التنفسية
وبصرف النظر عن المؤشرات الحيوية، يمكن لأجهزة استشعار التنفس القابلة للارتداء أيضًا توفير مراقبة مستمرة في الوقت الفعلي للمعايير الصحية مثل درجة الحرارة وتدفق الهواء ومحتوى الرطوبة في نفس الزفير، والتي تعد جميعها مؤشرات حيوية للصحة العامة.
تعتمد أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء لمراقبة تدفق الهواء والرطوبة على تدفق الهواء المقاوم أو السعوي. يمكن أيضًا أن يتم تشغيل مستشعرات تدفق الهواء ذاتيًا باستخدام التأثير الكهربائي الاحتكاكي أو الكهرضغطي. تستخدم أجهزة استشعار درجة الحرارة الثرمستورات مع جزيئات أكسيد النيكل النانوية، أو أجهزة الاستشعار الحرارية أو الكهروحرارية.
استنتاجات
للتلخيص، فحصت المراجعة الأبحاث الحالية والحالية حول أجهزة تحليل التنفس القابلة للارتداء وناقشت بشكل شامل مجموعة واسعة من تطبيقات هذه الأجهزة، بما في ذلك أخذ العينات في الوقت الحقيقي والمستمر وتحليل المؤشرات الحيوية ومعلمات الجهاز التنفسي التي تعد مؤشرات للمرض والاعتلال. صحة.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.news-medical.net/news/20240326/Emerging-trends-in-wearable-breath-sensors-aim-at-personalized-healthcare-solutions.aspx
