Σε μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Υλικό επικοινωνιών, οι επιστήμονες επανεξέτασαν την τρέχουσα έρευνα σχετικά με τη χρήση φορητών αισθητήρων αναπνοής για την παρακολούθηση αναπνευστικών παραμέτρων όπως η θερμοκρασία, η ροή αέρα και η υγρασία και για την ανίχνευση διαφόρων αναπνευστικών βιοδεικτών.
Εξέτασαν επίσης τη χρήση αυτών των αισθητήρων για την ανίχνευση ασθενειών και την παρατήρηση των αναπνευστικών προτύπων.
Μελέτη: Πρόσφατες εξελίξεις σε φορητούς αισθητήρες αναπνοής για παρακολούθηση της υγειονομικής περίθαλψης. Πίστωση εικόνας: metamorworks/Shutterstock.com
Ιστορικό
Οι κλινικές διαγνώσεις έχουν χρησιμοποιήσει συχνά ανάλυση αναπνοής για να βγάλουν συμπεράσματα σχετικά με τη συστηματική υγεία.
Η ανάλυση αναπνοής παρέχει μια μη επεμβατική μέθοδο ανίχνευσης και ανάλυσης των διαφόρων χημικών υπογραφών στην εκπνεόμενη αναπνοή, συμπεριλαμβανομένης της παρουσίας ημιπτητικών και πτητικών οργανικών μορίων, λιπιδίων, πρωτεϊνών, ιών, βακτηρίων και δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA), που είναι δείκτες παθολογικών και φυσιολογικών καταστάσεων.
Οι ραγδαίες πρόοδοι στην ιατρική τεχνολογία, τη νανοτεχνολογία και την επιστήμη των υλικών έχουν οδηγήσει σε ένα ευρύτερο φάσμα φορητών συσκευών που περιέχουν έξυπνους αισθητήρες για την παρακολούθηση φυσιολογικών παραμέτρων.
Με την προσθήκη αλγορίθμων μηχανικής εκμάθησης, αυτές οι συσκευές έχουν ένα ευρύ φάσμα δυνατοτήτων παρακολούθησης. Η ανάπτυξη φορητών αισθητήρων αναπνοής, όπως μικρά μπαλώματα και αισθητήρες μέσα σε μάσκες, επιτρέπει τη συλλογή και ανάλυση δεδομένων αναπνοής συνεχώς σε πραγματικό χρόνο.
Σε αυτήν την ανασκόπηση, οι ερευνητές συζήτησαν τις παραδοσιακές μεθόδους ανάλυσης αναπνοής και τις πρόσφατες εξελίξεις σε φορητές συσκευές ανάλυσης αναπνοής που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της συστημικής υγείας σε πραγματικό χρόνο.
Μέθοδοι ανάλυσης αναπνοής
Η ανασκόπηση αξιολόγησε τις διάφορες μεθόδους σύλληψης ή δειγματοληψίας της αναπνοής που εμπίπτουν στις ευρείες κατηγορίες αναπνοής που εκπνέεται απευθείας στον εξοπλισμό ή τη συσκευή ή συλλέγεται χρησιμοποιώντας πολυμερή σακούλα ή άλλους τύπους δοχείων.
Ορισμένες από αυτές τις συσκευές ενσωματώνονται σε μάσκες προσώπου, παρέχοντας μια φορητή μέθοδο συλλογής εκπνεόμενου συμπυκνώματος αναπνοής και δειγμάτων αερολύματος εκπνεόμενης αναπνοής.
Με την ξαφνική αύξηση των μασκών προσώπου λόγω της πανδημίας της νόσου του κορωνοϊού 2019 (COVID-19), οι εύκαμπτες μεμβράνες συλλέκτη αναπνοής, όπως αυτές που κατασκευάζονται από πορώδες πολυανθρακικό, διερευνώνται εκτενώς για την ανάπτυξη φορητών συσκευών συλλογής αναπνοής.
Οι ερευνητές συζήτησαν διάφορες μεθόδους, όπως η μικροεξαγωγή στερεάς φάσης, οι σωλήνες θερμικής εκρόφησης και οι μέθοδοι παγίδας βελόνας, που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη φορητών συσκευών δειγματοληψίας αναπνοής.
Η ανασκόπηση συζήτησε επίσης συμβατικές μεθόδους ανάλυσης αναπνοής, όπως φασματομετρία μάζας σωλήνων ροής επιλεγμένων ιόντων, αέρια χρωματογραφία σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας και φασματομετρία μάζας αντίδρασης μεταφοράς πρωτονίων. Πρόσφατες μελέτες έχουν επίσης εξερευνήσει μεθόδους όπως αυτές που χρησιμοποιούν οπτική φασματοσκοπία απορρόφησης και βελτιωμένη επιφανειακή σκέδαση Raman, οι οποίες έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικές στην ανίχνευση βιοδεικτών σε δείγματα αναπνοής.
Οι ηλεκτροχημικές μέθοδοι που χρησιμοποιούν υλικά όπως οι νανοσωλήνες άνθρακα παρέχουν εναλλακτικές μεθόδους για την ανάλυση αερίων και πτητικών οργανικών ενώσεων.
Ανίχνευση βιοδεικτών
Παρόλο που οι συμβατικές τεχνικές ανάλυσης αναπνοής παρέχουν μια μέθοδο ποσοτικής ανάλυσης βιοδεικτών με υψηλή ειδικότητα και ευαισθησία, τα δυσκίνητα όργανα και το υψηλό κόστος εμποδίζουν την προσβασιμότητα και περιορίζουν το εύρος των εφαρμογών τους.
Οι φορητές συσκευές αισθητήρα αναπνοής με ενσωματωμένες μεθόδους ανίχνευσης βιοδεικτών επιτρέπουν την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο με ευκολία και άνεση.
Αυτές οι συσκευές μπορούν να αναλύσουν διάφορους βιοδείκτες όπως οξυγόνο, αμμωνία, διοξείδιο του άνθρακα, υπεροξείδιο του υδρογόνου και πολλά παθογόνα. Οι δραστικές αλλαγές στα επίπεδα οξυγόνου μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό της υπεροξίας ή της υποξίας — και οι δύο δείκτες κακής υγείας.
Ομοίως, η υπερκαπνία και η υποκαπνία - περίσσεια ή έλλειμμα διοξειδίου του άνθρακα στην αναπνοή, αντίστοιχα - είναι δείκτες αναπνευστικής οξέωσης ή αλκάλωσης, που και οι δύο μπορεί να υποτροπιάσουν σε σοβαρές παθήσεις υγείας και αναπνευστική ανακοπή.
Η αύξηση των επιπέδων αμμωνίας στην αναπνοή είναι δείκτης νεφρικής και ηπατικής νόσου ή διαταραχών που σχετίζονται με τον κύκλο της ουρίας. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου στην εκπνεόμενη αναπνοή συχνά υποδηλώνει οξειδωτικό στρες και φλεγμονή στους αεραγωγούς.
Η ανασκόπηση διαπίστωσε επίσης ότι η πρόσφατη έρευνα επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη αναπνευστικών μασκών με αισθητήρες αναπνοής για την ανίχνευση αναπνευστικών ιών όπως το σοβαρό οξύ αναπνευστικό σύνδρομο κοροναϊός 2 (SARS-CoV-2).
Παρακολούθηση αναπνευστικών παραμέτρων
Εκτός από βιοδείκτες, οι φορητοί αισθητήρες αναπνοής μπορούν επίσης να παρέχουν συνεχή παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο των παραμέτρων υγείας, όπως η θερμοκρασία, η ροή αέρα και η περιεκτικότητα σε υγρασία της εκπνεόμενης αναπνοής, που είναι όλα ζωτικοί δείκτες της συνολικής υγείας.
Οι φορητοί αισθητήρες παρακολούθησης ροής αέρα και υγρασίας βασίζονται είτε σε ωμική είτε σε χωρητική ροή αέρα. Οι αισθητήρες ροής αέρα μπορούν επίσης να αυτοτροφοδοτούνται χρησιμοποιώντας το τριβοηλεκτρικό ή πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας χρησιμοποιούν θερμίστορ με νανοσωματίδια οξειδίου του νικελίου ή θερμιδομετρικούς ή πυροηλεκτρικούς αισθητήρες.
συμπεράσματα
Συνοψίζοντας, η ανασκόπηση εξέτασε την υπάρχουσα και τρέχουσα έρευνα σχετικά με φορητές συσκευές ανάλυσης αναπνοής και εξέτασε διεξοδικά ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών αυτών των συσκευών, συμπεριλαμβανομένης της δειγματοληψίας σε πραγματικό χρόνο και της συνεχούς ανάλυσης βιοδεικτών και αναπνευστικών παραμέτρων που αποτελούν δείκτες ασθενειών και ασθενειών. υγεία.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.news-medical.net/news/20240326/Emerging-trends-in-wearable-breath-sensors-aim-at-personalized-healthcare-solutions.aspx
