Dalam sebuah penelitian terbaru yang dipublikasikan di Materi Komunikasi, para ilmuwan meninjau penelitian terkini tentang penggunaan sensor pernapasan yang dapat dipakai untuk memantau parameter pernapasan seperti suhu, aliran udara, dan kelembapan, serta untuk mendeteksi berbagai biomarker pernapasan.

Mereka juga meneliti penggunaan sensor tersebut dalam mendeteksi penyakit dan mengamati pola pernapasan.

Studi: Perkembangan terkini dalam sensor napas yang dapat dipakai untuk pemantauan layanan kesehatan. Kredit Gambar: metamorworks/Shutterstock.com

Latar Belakang

Diagnosis klinis sering kali menggunakan analisis napas untuk membuat kesimpulan tentang kesehatan sistemik.

Analisis napas memberikan metode non-invasif untuk mendeteksi dan menganalisis berbagai tanda kimia dalam napas yang dihembuskan, termasuk keberadaan molekul organik semi-volatil dan mudah menguap, lipid, protein, virus, bakteri, dan asam deoksiribonukleat (DNA), yang merupakan indikator keadaan patologis dan fisiologis.

Kemajuan pesat dalam teknologi medis, nanoteknologi, dan ilmu material telah menghasilkan lebih banyak perangkat wearable yang berisi sensor cerdas untuk memantau parameter fisiologis.

Dengan tambahan algoritme pembelajaran mesin, perangkat ini memiliki beragam kemampuan pemantauan. Perkembangan sensor pernapasan yang dapat dipakai, seperti patch kecil dan sensor di dalam masker, memungkinkan data pernapasan dikumpulkan dan dianalisis secara terus menerus secara real-time.

Dalam ulasan ini, para peneliti membahas metode tradisional analisis napas dan perkembangan terkini dalam perangkat analisis napas yang dapat dipakai yang dapat digunakan untuk melakukan pemantauan kesehatan sistem secara real-time.

Metode analisis nafas

Tinjauan tersebut mengevaluasi berbagai metode pengambilan atau pengambilan sampel napas yang termasuk dalam kategori luas napas yang dihembuskan langsung ke dalam peralatan atau perangkat atau dikumpulkan menggunakan kantong polimer atau jenis wadah lainnya.

Beberapa perangkat ini disertakan dalam masker wajah, sehingga menyediakan metode portabel untuk mengumpulkan sampel kondensat napas yang dihembuskan dan aerosol yang dihembuskan.

Dengan meningkatnya penggunaan masker secara tiba-tiba akibat pandemi penyakit virus corona 2019 (COVID-19), membran pengumpul napas fleksibel seperti yang dibuat menggunakan polikarbonat berpori sedang dieksplorasi secara ekstensif untuk mengembangkan perangkat pengumpul napas yang dapat dipakai.

Para peneliti membahas berbagai metode, seperti mikroekstraksi fase padat, tabung desorpsi termal, dan metode perangkap jarum, yang digunakan untuk mengembangkan perangkat pengambilan sampel napas yang dapat dipakai.

Tinjauan ini juga membahas metode analisis napas konvensional seperti spektrometri massa tabung aliran ion terpilih, kromatografi gas digabungkan dengan spektrometri massa, dan spektrometri massa reaksi transfer proton. Penelitian terbaru juga mengeksplorasi metode seperti penggunaan spektroskopi serapan optik dan hamburan Raman yang ditingkatkan permukaan, yang terbukti efektif dalam mendeteksi biomarker pada sampel napas.

Metode elektrokimia menggunakan bahan seperti tabung nano karbon memberikan metode alternatif untuk menganalisis gas dan senyawa organik yang mudah menguap.

Deteksi biomarker

Meskipun teknik analisis napas konvensional menyediakan metode analisis kuantitatif biomarker dengan spesifisitas dan sensitivitas tinggi, instrumen yang rumit dan biaya tinggi menghambat aksesibilitas dan membatasi cakupan penerapannya.

Perangkat sensor napas yang dapat dipakai dengan metode terintegrasi untuk mendeteksi biomarker memungkinkan pemantauan real-time dengan mudah dan nyaman.

Perangkat ini dapat menganalisis berbagai biomarker seperti oksigen, amonia, karbon dioksida, hidrogen peroksida, dan berbagai patogen. Perubahan drastis pada kadar oksigen dapat membantu mengidentifikasi hiperoksia atau hipoksia – keduanya merupakan indikator kesehatan yang buruk.

Demikian pula, hiperkapnia dan hipokapnia – masing-masing kelebihan atau kekurangan karbon dioksida dalam napas – merupakan indikator asidosis atau alkalosis respiratorik, yang keduanya dapat berkembang menjadi kondisi kesehatan yang serius dan henti napas.

Peningkatan kadar amonia dalam napas merupakan indikator penyakit ginjal dan hati atau gangguan yang berhubungan dengan siklus urea. Hidrogen peroksida pada napas yang dihembuskan sering kali menunjukkan stres oksidatif dan peradangan pada saluran napas.

Tinjauan tersebut juga menemukan bahwa penelitian terbaru berfokus pada pengembangan masker pernapasan dengan sensor pernapasan untuk mendeteksi virus pernapasan seperti sindrom pernapasan akut parah virus corona 2 (SARS-CoV-2).

Memantau parameter pernapasan

Selain biomarker, sensor napas yang dapat dikenakan juga dapat memberikan pemantauan parameter kesehatan secara real-time dan berkelanjutan seperti suhu, aliran udara, dan kadar air napas yang dihembuskan, yang semuanya merupakan indikator penting kesehatan secara keseluruhan.

Sensor yang dapat dikenakan untuk memantau aliran udara dan kelembapan didasarkan pada aliran udara resistif atau kapasitif. Sensor aliran udara juga dapat diberi daya sendiri menggunakan efek triboelektrik atau piezoelektrik. Sensor suhu menggunakan termistor dengan nanopartikel nikel oksida, atau sensor kalorimetri atau piroelektrik.

Kesimpulan

Sebagai rangkuman, tinjauan ini mengkaji penelitian yang sudah ada dan terkini mengenai perangkat penganalisis napas yang dapat dipakai dan secara komprehensif membahas berbagai penerapan perangkat ini, termasuk pengambilan sampel secara real-time dan berkelanjutan serta analisis biomarker dan parameter pernapasan yang merupakan indikator penyakit dan penyakit. kesehatan.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.news-medical.net/news/20240326/Emerging-trends-in-wearable-breath-sensors-aim-at-personalized-healthcare-solutions.aspx