In een recent onderzoek gepubliceerd in Communicatiemateriaalhebben wetenschappers het huidige onderzoek naar het gebruik van draagbare ademsensoren beoordeeld om ademhalingsparameters zoals temperatuur, luchtstroom en vochtigheid te monitoren, en om verschillende ademhalingsbiomarkers te detecteren.

Ze onderzochten ook het gebruik van deze sensoren bij het detecteren van ziekten en het observeren van ademhalingspatronen.

Studeren: Recente ontwikkelingen op het gebied van draagbare ademsensoren voor monitoring in de gezondheidszorg. Afbeelding tegoed: metamorworks/Shutterstock.com

Achtergrond

Bij klinische diagnoses wordt vaak gebruik gemaakt van ademanalyse om conclusies te trekken over de systemische gezondheid.

Ademanalyse biedt een niet-invasieve methode voor het detecteren en analyseren van de verschillende chemische kenmerken in uitgeademde adem, waaronder de aanwezigheid van semi-vluchtige en vluchtige organische moleculen, lipiden, eiwitten, virussen, bacteriën en deoxyribonucleïnezuur (DNA), die indicatoren zijn van pathologische en fysiologische toestanden.

Snelle vooruitgang in de medische technologie, nanotechnologie en materiaalkunde heeft geresulteerd in een breder scala aan draagbare apparaten die intelligente sensoren bevatten om fysiologische parameters te monitoren.

Met de toevoeging van machine learning-algoritmen beschikken deze apparaten over een breed scala aan monitoringmogelijkheden. Door de ontwikkeling van draagbare ademsensoren, zoals kleine patches en sensoren in maskers, kunnen ademgegevens continu in realtime worden verzameld en geanalyseerd.

In deze review bespraken de onderzoekers de traditionele methoden van ademanalyse en de recente ontwikkelingen op het gebied van draagbare ademanalyseapparaten die kunnen worden gebruikt om realtime monitoring van de systemische gezondheid uit te voeren.

Methoden voor ademanalyse

In de review werden de verschillende methoden voor ademregistratie of -bemonstering geëvalueerd die onder de brede categorieën van adem vielen die rechtstreeks in de apparatuur of het apparaat werd uitgeademd of werd opgevangen met behulp van een polymeerzak of andere soorten containers.

Sommige van deze apparaten zijn ingebouwd in gezichtsmaskers en bieden een draagbare methode voor het verzamelen van uitgeademde ademcondensaat en uitgeademde aerosolmonsters.

Met de plotselinge toename van gezichtsmaskers als gevolg van de pandemie van de coronavirusziekte 2019 (COVID-19), worden flexibele ademopvangmembranen, zoals die gemaakt van poreus polycarbonaat, uitgebreid onderzocht om draagbare ademopvangapparaten te ontwikkelen.

De onderzoekers bespraken verschillende methoden, zoals micro-extractie in de vaste fase, thermische desorptiebuizen en naaldvalmethoden, die worden gebruikt om draagbare apparaten voor adembemonstering te ontwikkelen.

In de review werden ook conventionele ademanalysemethoden besproken, zoals massaspectrometrie met geselecteerde ionenstroombuizen, gaschromatografie in combinatie met massaspectrometrie, en massaspectrometrie met protonenoverdrachtreactie. Recente studies hebben ook methoden onderzocht zoals die waarbij gebruik wordt gemaakt van optische absorptiespectroscopie en oppervlakte-verbeterde Raman-verstrooiing, die effectief zijn gebleken bij de detectie van biomarkers in ademmonsters.

Elektrochemische methoden waarbij materialen zoals koolstofnanobuisjes worden gebruikt, bieden alternatieve methoden voor het analyseren van gas en vluchtige organische stoffen.

Detectie van biomarkers

Hoewel conventionele ademanalysetechnieken een kwantitatieve analysemethode voor biomarkers bieden met een hoge specificiteit en gevoeligheid, belemmeren de omslachtige instrumenten en hoge kosten de toegankelijkheid en beperken ze hun toepassingsgebied.

Draagbare ademsensorische apparaten met geïntegreerde methoden om biomarkers te detecteren maken realtime monitoring met gemak en comfort mogelijk.

Deze apparaten kunnen verschillende biomarkers analyseren, zoals zuurstof, ammoniak, kooldioxide, waterstofperoxide en talrijke ziekteverwekkers. Drastische veranderingen in het zuurstofniveau kunnen helpen bij het identificeren van hyperoxie of hypoxie – beide indicatoren van een slechte gezondheid.

Op dezelfde manier zijn hypercapnie en hypocapnie – respectievelijk een teveel of een tekort aan koolstofdioxide in de adem – indicatoren voor respiratoire acidose of alkalose, die beide kunnen uitmonden in ernstige gezondheidsproblemen en ademstilstand.

Een verhoging van het ammoniakgehalte in de adem is een indicator voor nier- en leverziekten of aandoeningen die verband houden met de ureumcyclus. Waterstofperoxide in de uitgeademde lucht duidt vaak op oxidatieve stress en ontstekingen in de luchtwegen.

Uit de review bleek ook dat recent onderzoek zich heeft gericht op de ontwikkeling van ademhalingsmaskers met ademsensoren om ademhalingsvirussen zoals het ernstige acute respiratoire syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) te detecteren.

Bewaken van ademhalingsparameters

Naast biomarkers kunnen draagbare ademsensoren ook zorgen voor continue realtime monitoring van gezondheidsparameters zoals temperatuur, luchtstroom en vochtgehalte van de uitgeademde adem, allemaal essentiële indicatoren voor de algehele gezondheid.

Draagbare sensoren voor luchtstroom- en vochtigheidsbewaking zijn gebaseerd op resistieve of capacitieve luchtstroom. Luchtstroomsensoren kunnen ook zelfaangedreven zijn door middel van het tribo-elektrische of piëzo-elektrische effect. Temperatuursensoren maken gebruik van thermistors met nanodeeltjes van nikkeloxide, of calorimetrische of pyro-elektrische sensoren.

Conclusies

Samenvattend werd in de review bestaand en huidig ​​onderzoek naar draagbare ademanalyseapparatuur onderzocht en uitgebreid een breed scala aan toepassingen van deze apparaten besproken, waaronder de real-time en continue bemonstering en analyse van biomarkers en ademhalingsparameters die indicatoren zijn voor ziekte en ziekte. gezondheid.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.news-medical.net/news/20240326/Emerging-trends-in-wearable-breath-sensors-aim-at-personalized-healthcare-solutions.aspx