Dans une étude récente publiée dans Supports de communication, les scientifiques ont examiné les recherches actuelles sur l'utilisation de capteurs respiratoires portables pour surveiller les paramètres respiratoires tels que la température, le débit d'air et l'humidité, et pour détecter divers biomarqueurs respiratoires.

Ils ont également examiné l’utilisation de ces capteurs pour détecter des maladies et observer les schémas respiratoires.

Étudier : Développements récents dans les capteurs respiratoires portables pour la surveillance des soins de santé. Crédit d'image : metamorworks/Shutterstock.com

Contexte

Les diagnostics cliniques ont souvent utilisé l’analyse respiratoire pour tirer des conclusions sur la santé systémique.

L'analyse respiratoire fournit une méthode non invasive de détection et d'analyse des diverses signatures chimiques de l'haleine expirée, notamment la présence de molécules organiques semi-volatiles et volatiles, de lipides, de protéines, de virus, de bactéries et d'acide désoxyribonucléique (ADN), qui sont des indicateurs. d'états pathologiques et physiologiques.

Les progrès rapides de la technologie médicale, de la nanotechnologie et de la science des matériaux ont donné naissance à une gamme plus large d'appareils portables contenant des capteurs intelligents pour surveiller les paramètres physiologiques.

Avec l’ajout d’algorithmes d’apprentissage automatique, ces appareils disposent d’un large éventail de capacités de surveillance. Le développement de capteurs respiratoires portables, tels que de petits patchs et des capteurs intégrés aux masques, permet de collecter et d'analyser les données respiratoires en continu et en temps réel.

Dans cette revue, les chercheurs ont discuté des méthodes traditionnelles d’analyse respiratoire et des développements récents en matière d’appareils portables d’analyse respiratoire qui peuvent être utilisés pour effectuer une surveillance en temps réel de la santé systémique.

Méthodes d'analyse de l'haleine

L'examen a évalué les différentes méthodes de capture ou d'échantillonnage de l'haleine qui relevaient des grandes catégories d'haleine expirée directement dans l'équipement ou le dispositif ou collectée à l'aide d'un sac en polymère ou d'autres types de conteneurs.

Certains de ces dispositifs sont intégrés aux masques faciaux, offrant ainsi une méthode portable pour collecter des échantillons de condensats d’haleine expirée et d’aérosols d’haleine expirée.

Avec l'augmentation soudaine du nombre de masques faciaux en raison de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), les membranes flexibles de collecte d'haleine telles que celles fabriquées à partir de polycarbonate poreux font l'objet d'études approfondies pour développer des dispositifs portables de collecte d'haleine.

Les chercheurs ont discuté de diverses méthodes, telles que la microextraction en phase solide, les tubes de désorption thermique et les méthodes de piège à aiguilles, utilisées pour développer des dispositifs portables d'échantillonnage de l'haleine.

L'examen a également discuté des méthodes conventionnelles d'analyse de l'haleine telles que la spectrométrie de masse à tube d'écoulement d'ions sélectionnés, la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse et la spectrométrie de masse à réaction de transfert de protons. Des études récentes ont également exploré des méthodes telles que celles utilisant la spectroscopie d'absorption optique et la diffusion Raman à surface améliorée, qui se sont révélées efficaces dans la détection de biomarqueurs dans des échantillons d'haleine.

Les méthodes électrochimiques utilisant des matériaux tels que les nanotubes de carbone constituent des méthodes alternatives pour analyser les gaz et les composés organiques volatils.

Détection de biomarqueurs

Bien que les techniques conventionnelles d’analyse de l’haleine fournissent une méthode d’analyse quantitative des biomarqueurs avec une spécificité et une sensibilité élevées, les instruments encombrants et les coûts élevés entravent l’accessibilité et limitent leur champ d’application.

Les appareils sensoriels respiratoires portables dotés de méthodes intégrées pour détecter les biomarqueurs permettent une surveillance en temps réel avec facilité et confort.

Ces appareils peuvent analyser divers biomarqueurs tels que l'oxygène, l'ammoniac, le dioxyde de carbone, le peroxyde d'hydrogène et de nombreux agents pathogènes. Des changements drastiques dans les niveaux d’oxygène peuvent aider à identifier l’hyperoxie ou l’hypoxie, deux indicateurs de mauvaise santé.

De même, l’hypercapnie et l’hypocapnie – respectivement un excès ou un déficit de dioxyde de carbone dans l’haleine – sont des indicateurs d’acidose ou d’alcalose respiratoire, qui peuvent toutes deux régresser vers des problèmes de santé graves et un arrêt respiratoire.

Une augmentation des niveaux d’ammoniac dans l’haleine est un indicateur d’une maladie rénale et hépatique ou de troubles liés au cycle de l’urée. Le peroxyde d’hydrogène présent dans l’air expiré indique souvent un stress oxydatif et une inflammation des voies respiratoires.

L’examen a également révélé que des recherches récentes se sont concentrées sur le développement de masques respiratoires dotés de capteurs respiratoires pour détecter les virus respiratoires tels que le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2).

Surveillance des paramètres respiratoires

Outre les biomarqueurs, les capteurs respiratoires portables peuvent également fournir une surveillance continue et en temps réel des paramètres de santé tels que la température, le débit d'air et la teneur en humidité de l'haleine expirée, qui sont tous des indicateurs vitaux de la santé globale.

Les capteurs portables de surveillance du flux d’air et de l’humidité sont basés sur un flux d’air résistif ou capacitif. Les capteurs de débit d'air peuvent également être auto-alimentés grâce à l'effet triboélectrique ou piézoélectrique. Les capteurs de température utilisent des thermistances avec des nanoparticules d'oxyde de nickel ou des capteurs calorimétriques ou pyroélectriques.

Conclusions

Pour résumer, l'examen a examiné les recherches existantes et en cours sur les appareils portables d'analyse respiratoire et a discuté de manière approfondie d'un large éventail d'applications de ces appareils, y compris l'échantillonnage et l'analyse en temps réel et continu de biomarqueurs et de paramètres respiratoires qui sont des indicateurs de maladies et d'affections. santé.

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• La source: https://www.news-medical.net/news/20240326/Emerging-trends-in-wearable-breath-sensors-aim-at-personalized-healthcare-solutions.aspx